JP5673718B2 - 階調マスク - Google Patents
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Description
本発明は、表示装置等の製造過程において、ハーフトーン露光に好適に用いられる階調マスクに関するものである。
液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンス表示装置等の表示装置のリソグラフィー工程数を減らすパターン形成方法に関しては、例えばリフロー法またはアッシング法が開示されている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。また、上記の特許文献には、露光光の解像限界以下の微小スリットを有するフォトマスク（スリットマスク）、および半透明膜を用い、露光光に対して階調を有するフォトマスク（ハーフトーンマスク）が開示されている。
スリットマスクでは、露光光を実質的に遮光するクロム膜などの一般的な遮光膜を用い、遮光膜に露光機の解像限界以下の微細なスリットを配置する（例えば特許文献３参照）。このマスクのスリットは、解像限界以下のサイズであるため、それ自身はレジスト上に結像せずに、周囲の非開口部領域も含めたエリアに、サイズに応じた露光光を透過する。このため、スリットマスクは、スリットが形成された領域と、その周囲を含めたエリアに、あたかも半透明膜があるかのように機能する。
このスリットマスクにおいて多階調化するには、周期的にスリットの線幅やピッチを変化させればよい。しかしながら、表示装置の製造に適用されるような大型のスリットマスクにおいては、現在のパターニング技術では、微細なスリットの線幅は１．０μｍ程度までが限界であり、透過率の微妙な調整が困難であった。
また、ハーフトーンマスクは、露光光を実質的に遮光する遮光膜と、露光光を所望の透過率で透過する半透明膜とを用い、光を透過する透過領域と、光を透過しない遮光領域と、透過する光の量が調整された半透明領域とを有することにより、階調を出すマスクである（例えば特許文献４参照）。このハーフトーンマスクを作製するためには、例えば透明基板上に半透明膜と遮光膜とが積層された専用のマスクブランクを使用し、マスクパターン製版を行う。
このハーフトーンマスクにおいて多階調化するには、半透明膜の成膜およびパターニングを繰り返し行えばよい。しかしながら、複数回のパターニングを行う場合は、エッチング選択比を考慮する必要があるため、複数のエッチング技術（複数の装置・エッチャント・ガスなど）を準備する必要があり、設備や工程が増えるという問題があった。そのため、実際に多階調のハーフトーンマスクを作製するのは困難であった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、透過率の設計が比較的容易であり、複数のエッチング技術を要することなく、比較的簡便な工程で製造可能な多階調のハーフトーンマスク（階調マスク）を提供することを主目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成された遮光膜および透過率調整機能を有する半透明膜とを有する階調マスクであって、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜のメインパターンが設けられた遮光領域と、上記透明基板上に上記半透明膜の補助パターンのみが設けられ、上記半透明膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもつ第２半透明領域とを有することを特徴とする階調マスクを提供する。
本発明によれば、階調マスクが、微細なパターン状に加工された半透明膜の補助パターンのみが設けられた第２半透明領域を有するので、その半透明膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方の寸法や数等を調整することにより、従来のスリットマスクでは得られなかった透過率を達成することができる。すなわち、本発明の階調マスクは、透過率の設計の幅が広いという利点を有する。また、第２半透明領域では、半透明膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方の寸法や数等を調整することにより、多階調化が可能となる。したがって、多階調化のために半透明膜の成膜およびパターニングを繰り返し行う必要がなく、比較的簡便な工程で多階調のマスクを得ることができる。
上記発明においては、階調マスクが、上記透明基板上に上記遮光膜の補助パターンおよび上記半透明膜のパターンが設けられ、上記遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、上記遮光膜の補助パターンの開口部にて上記透明基板上に上記半透明膜が形成されている第３半透明領域を有していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となる。
また本発明は、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成された遮光膜および透過率調整機能を有する半透明膜とを有する階調マスクであって、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜のメインパターンが設けられた遮光領域と、上記透明基板上に上記遮光膜の補助パターンおよび上記半透明膜のパターンが設けられ、上記遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、上記遮光膜の補助パターンの開口部にて上記透明基板上に上記半透明膜が形成されている第３半透明領域とを有することを特徴とする階調マスクを提供する。
本発明によれば、階調マスクが、微細なパターン状に加工された遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが設けられ、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されている第３半透明領域を有するので、その遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方の寸法や数等を調整することにより、従来のスリットマスクでは得られなかった透過率を達成することができる。すなわち、本発明の階調マスクは、透過率の設計の幅が広いという利点を有する。また、第３半透明領域では、遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方の寸法や数等を調整することにより、多階調化が可能となる。したがって、多階調化のために半透明膜の成膜およびパターニングを繰り返し行う必要がなく、比較的簡便な工程で多階調のマスクを得ることができる。
上述の発明においては、上記第３半透明領域の全域に上記半透明膜が形成されていてもよい。第３半透明領域にて半透明膜のパターニングが容易だからである。
また、上記第３半透明領域にて、上記遮光膜の補助パターンの開口部のみに上記半透明膜が形成されていてもよい。
さらに本発明の階調マスクは、上記透明基板上に上記半透明膜のメインパターンのみが設けられた第１半透明領域を有することが好ましい。第１半透明領域には半透明膜のメインパターンのみが設けられ、上記第２半透明領域には半透明膜の補助パターンのみが設けられており、半透明膜を所定のパターンに加工することにより、透過率の異なる第１半透明領域および第２半透明領域が得られ、多階調化が可能となる。したがって、多階調化のために半透明膜の成膜およびパターニングを繰り返し行う必要がなく、比較的簡便な工程で多階調のマスクを得ることができる。
また本発明の階調マスクは、上記透明基板上に上記遮光膜の補助パターンが設けられ、上記遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、上記遮光膜の補助パターンの開口部にて上記透明基板が露出している第４半透明領域を有していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となる。
さらに本発明においては、上記補助パターンの形状がスリット状であることが好ましい。
また本発明は、上記目的を達成するために、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成された遮光膜および透過率調整機能を有する半透明膜とを有する階調マスクであって、上記半透明膜のパターンが、メインパターンと、当該階調マスクを用いた露光における解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターンとからなり、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜のパターンが設けられた遮光領域と、上記透明基板上に上記半透明膜のメインパターンのみが設けられた第１半透明領域と、上記透明基板上に上記半透明膜のスリットパターンのみが設けられた第２半透明領域とを有することを特徴とする階調マスクを提供する。
本発明によれば、半透明膜のパターンが、メインパターンと、微細なスリット状に加工されたスリットパターンとから構成されており、半透明膜を所定のパターンに加工することにより、透過率の異なる第１半透明領域および第２半透明領域が得られ、多階調化が可能となる。したがって、多階調化のために半透明膜の成膜およびパターニングを繰り返し行う必要がなく、比較的簡便な工程で多階調のマスクを得ることができる。
また、半透明膜をスリット化し、その半透明膜のスリットパターンのスリット幅やピッチを調整することにより、遮光膜をスリット化した場合では得られなかった透過率を達成することができる。すなわち、本発明の階調マスクは、透過率の設計の幅が広いという利点を有する。
また、半透明膜をスリット化し、その半透明膜のスリットパターンのスリット幅やピッチを調整することにより、遮光膜をスリット化した場合では得られなかった透過率を達成することができる。すなわち、本発明の階調マスクは、透過率の設計の幅が広いという利点を有する。
上記発明においては、上記遮光膜のパターンが、メインパターンと、当該階調マスクを用いた露光における解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターンとからなり、上記遮光領域が、上記透明基板上に上記遮光膜のメインパターンが設けられた領域であり、階調マスクが、さらに、上記透明基板上に上記遮光膜のスリットパターンおよび上記半透明膜のメインパターンが設けられた第３半透明領域を有していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となる。
また本発明は、上述の階調マスクが表示装置の製造に用いられることを特徴とする表示装置製造用階調マスクを提供する。
本発明の表示装置製造用階調マスクは、透過率が少なくとも４段階に段階的に変化する多階調のマスクとすることができ、表示装置を構成する、形状、厚み、高さ等の異なる３種類以上の部材を一括形成する場合に好適に用いることができる。
本発明の表示装置製造用階調マスクは、透過率が少なくとも４段階に段階的に変化する多階調のマスクとすることができ、表示装置を構成する、形状、厚み、高さ等の異なる３種類以上の部材を一括形成する場合に好適に用いることができる。
本発明の階調マスクは、半透明膜の補助パターンのみが設けられた第２半透明領域、あるいは、遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが設けられ、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されている第３半透明領域を有するので、微妙な透過率の調整が可能であり、また容易に多階調化することが可能となるという効果を奏する。
また本発明においては、半透明膜のパターンがメインパターンおよびスリットパターンから構成されていることにより、容易に多階調化することが可能となるとともに、透過率の設計の幅が広がるという効果を奏する。
また本発明においては、半透明膜のパターンがメインパターンおよびスリットパターンから構成されていることにより、容易に多階調化することが可能となるとともに、透過率の設計の幅が広がるという効果を奏する。
以下、本発明の階調マスクおよび表示装置製造用階調マスクについて詳細に説明する。
Ａ．階調マスク
本発明の階調マスクは、遮光膜のパターンおよび半透明膜のパターンの構成により、３つの実施態様に分けることができる。以下、各実施態様に分けて説明する。
本発明の階調マスクは、遮光膜のパターンおよび半透明膜のパターンの構成により、３つの実施態様に分けることができる。以下、各実施態様に分けて説明する。
Ｉ．第１実施態様
本発明の階調マスクの第１実施態様は、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成された遮光膜および透過率調整機能を有する半透明膜とを有する階調マスクであって、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜のメインパターンが設けられた遮光領域と、上記透明基板上に上記半透明膜の補助パターンのみが設けられ、上記半透明膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもつ第２半透明領域とを有することを特徴とするものである。
本発明の階調マスクの第１実施態様は、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成された遮光膜および透過率調整機能を有する半透明膜とを有する階調マスクであって、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜のメインパターンが設けられた遮光領域と、上記透明基板上に上記半透明膜の補助パターンのみが設けられ、上記半透明膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもつ第２半透明領域とを有することを特徴とするものである。
なお、解像限界以下とは、上記階調マスクを用いた露光における解像限界以下を意味する。
本実施態様の階調マスクについて、図面を参照しながら説明する。
図１７は本実施態様の階調マスクの一例を示す模式図である。なお、図１７（ａ）は図１７（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。図１７に例示するように、階調マスク６１は、透明基板６２上に半透明膜６４および遮光膜６３がパターン状に形成されたものである。この階調マスク６１においては、透明基板６２のみを有する透過領域７１と、透明基板６２上に遮光膜のメインパターン６３ａが設けられた遮光領域７２と、透明基板６２上に半透明膜のメインパターン６４ａのみが設けられた第１半透明領域７３と、透明基板６２上に半透明膜の補助パターン６４ｂのみが設けられた第２半透明領域７４とが混在している。そして、第２半透明領域７４では半透明膜の補助パターン６４ｂおよび／または開口部６４ｃが解像限界以下の寸法を有している。
図１７は本実施態様の階調マスクの一例を示す模式図である。なお、図１７（ａ）は図１７（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。図１７に例示するように、階調マスク６１は、透明基板６２上に半透明膜６４および遮光膜６３がパターン状に形成されたものである。この階調マスク６１においては、透明基板６２のみを有する透過領域７１と、透明基板６２上に遮光膜のメインパターン６３ａが設けられた遮光領域７２と、透明基板６２上に半透明膜のメインパターン６４ａのみが設けられた第１半透明領域７３と、透明基板６２上に半透明膜の補助パターン６４ｂのみが設けられた第２半透明領域７４とが混在している。そして、第２半透明領域７４では半透明膜の補助パターン６４ｂおよび／または開口部６４ｃが解像限界以下の寸法を有している。
本実施態様の階調マスクは、半透明膜の補助パターンのみが設けられた第２半透明領域を有するので、半透明膜の補助パターンおよび／または開口部の寸法や数等を適宜選択することにより、透過率を調整することができる。
ここで、従来のスリットマスクは、遮光膜が微細なパターン状に加工されたものである。これに対し、本実施態様の階調マスクは、半透明膜の補助パターンのみが設けられた第２半透明領域を有している。この半透明膜は透過率調整機能を有し、遮光膜よりも透過率が高く、透明基板よりも透過率が低い。そのため、半透明膜を微細なパターン状に加工することにより、遮光膜を微細なパターン状に加工する場合と比較して、透過領域の透過率に対しての微妙な透過率の調整が可能である。したがって本実施態様においては、従来のスリットマスクでは形成できなかった厚みのパターンを形成することができるような、微妙な透過率の調整が可能である。また、第２半透明領域では半透明膜が微細なパターン状に加工されているので、図１７に例示するような第１半透明領域と比較しても、透過領域の透過率に対しての微妙な透過率の調整が可能である。すなわち、本実施態様の階調マスクは、透過率の設計の幅が広いという利点を有する。
ここで、従来のスリットマスクは、遮光膜が微細なパターン状に加工されたものである。これに対し、本実施態様の階調マスクは、半透明膜の補助パターンのみが設けられた第２半透明領域を有している。この半透明膜は透過率調整機能を有し、遮光膜よりも透過率が高く、透明基板よりも透過率が低い。そのため、半透明膜を微細なパターン状に加工することにより、遮光膜を微細なパターン状に加工する場合と比較して、透過領域の透過率に対しての微妙な透過率の調整が可能である。したがって本実施態様においては、従来のスリットマスクでは形成できなかった厚みのパターンを形成することができるような、微妙な透過率の調整が可能である。また、第２半透明領域では半透明膜が微細なパターン状に加工されているので、図１７に例示するような第１半透明領域と比較しても、透過領域の透過率に対しての微妙な透過率の調整が可能である。すなわち、本実施態様の階調マスクは、透過率の設計の幅が広いという利点を有する。
また、半透明膜の補助パターンおよび／または開口部の寸法や数等を調整し、半透明膜の補助パターンおよび／または開口部の寸法や数等が異なる、すなわち透過率の異なる第２半透明領域を複数混在させることにより、多階調のマスクとすることが可能となる。したがって、多階調化のために半透明膜の成膜およびパターニングを繰り返し行う必要がなく、比較的簡便な工程で多階調のマスクを得ることができる。
さらに、上記のような透過率の異なる第２半透明領域が複数混在している場合には、透過率が少なくとも４段階に段階的に変化する多階調のマスクとすることができる。そのため、このような階調マスクを用いて感光性樹脂層を露光した場合には、各領域の透過率に応じて感光性樹脂層の光反応の程度が異なるものとなり、露光後に現像することにより、厚みの異なる３種類以上のパターンを一括形成することができる。したがって、本実施態様の階調マスクは、３種類以上のパターンを一括形成する場合に用いることができる。
本実施態様の階調マスクは、図１７に例示するように、透過領域、遮光領域および第２半透明領域に加えて、さらに第１半透明領域を有していてもよい。図１７に例示する階調マスクにおいては、第２半透明領域に半透明膜の補助パターンを配置することにより、透過領域、遮光領域および第１半透明領域の各領域の透過率に対して、第２半透明領域の透過率を異なるものとすることができる。透過領域、遮光領域、第１半透明領域および第２半透明領域では透過率が異なるので、上記の階調マスクは、透過率が少なくとも４段階に段階的に変化する多階調のマスクとなる。
上記第１半透明領域では半透明膜のパターンが半透明膜のメインパターンであり、上記第２半透明領域では半透明膜のパターンが微細なパターン状に加工された半透明膜の補助パターンである。そのため、半透明膜を所定のパターンに加工することにより、透過率の異なる第１半透明領域および第２半透明領域を得ることができる。したがって、階調マスクがさらに第１半透明領域を有する場合にも、多階調化のために半透明膜の成膜およびパターニングを繰り返し行う必要がなく、比較的簡便な工程で多階調のマスクを得ることができる。
さらに、上記第１半透明領域では半透明膜のメインパターンが形成され、上記第２半透明領域では半透明膜の補助パターンが形成されているため、第２半透明領域は第１半透明領域よりも高い透過率となり、透過領域、遮光領域、第１半透明領域および第２半透明領域では透過率が異なるものとなる。そのため、上記階調マスクを用いて感光性樹脂層を露光した場合には、各領域の透過率に応じて感光性樹脂層の光反応の程度が異なるものとなり、露光後に現像することにより、厚みの異なる３種類のパターンを一括形成することができる。したがって、本実施態様の階調マスクが上記第１半透明領域を有する場合、３種類以上のパターンを一括形成する場合に好適に用いることができる。
なお、半透明膜の透過率特性、形成材料、構成、厚みおよび成膜方法等、遮光膜の透過率特性、形成材料、厚み、成膜方法等、透明基板、ならびに階調マスクの製造方法については、第３実施態様に詳しく記載するので、ここでの説明は省略する。以下、本実施態様の階調マスクのその他の構成について説明する。
１．第２半透明領域
本実施態様における第２半透明領域は、透明基板上に半透明膜の補助パターンのみが設けられ、半透明膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもつ領域である。
本実施態様における第２半透明領域は、透明基板上に半透明膜の補助パターンのみが設けられ、半透明膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもつ領域である。
なお、本実施態様における半透明膜の補助パターンとは、開口部を有し、この半透明膜の補助パターンおよび／または開口部が解像限界以下の寸法をもつものであり、第２半透明領域内で微細なパターン状に形成されている半透明膜の部分をいう。
第２半透明領域では、半透明膜の補助パターンが解像限界以下の寸法であってもよく、半透明膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法であってもよく、半透明膜の補助パターンおよび開口部のいずれもが解像限界以下の寸法であってもよい。これは、目的とする第２半透明領域の透過率に応じて適宜選択される。例えば、半透明膜の補助パターンが解像限界以下の寸法である場合は、半透明膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法である場合と比較して、透過率を高くすることができる。
中でも、半透明膜の補助パターンが解像限界以下の寸法であることが好ましい。上述したように、半透明膜の補助パターンの開口部よりも、半透明膜の補助パターンを微細なパターンとし解像限界以下の寸法とするほうが、透過率をより高くすることができるからである。
中でも、半透明膜の補助パターンが解像限界以下の寸法であることが好ましい。上述したように、半透明膜の補助パターンの開口部よりも、半透明膜の補助パターンを微細なパターンとし解像限界以下の寸法とするほうが、透過率をより高くすることができるからである。
半透明膜の補助パターンの形状としては、特に限定されるものではなく、例えば図１８(a）〜(e)に示すようなスリット状、図１９(a）〜(e)に示すような円形のドット状、図２０(a）〜(e)に示すような多角形のドット状、図２１(b)に示すような円形の開口部を有する円形のリング状、図２１(a),(c)〜(e)に示すような多角形の開口部を有する多角形のリング状など、種々の形状が挙げられる。
また、半透明膜の補助パターンの開口部の形状としては、上記の半透明膜の補助パターンの形状と同様の種々の形状が挙げられる。
また、半透明膜の補助パターンの開口部の形状としては、上記の半透明膜の補助パターンの形状と同様の種々の形状が挙げられる。
例えば、半透明膜の補助パターンの形状がスリット状やドット状である場合、半透明膜の補助パターンは複数のスリットやドットが配列されたものであってもよく、一つのスリットやドットであってもよい。半透明膜の補助パターンの開口部の形状がスリット状やドット状である場合も、上記と同様である。
また、図１８(a)〜(e)、図１９(a),(b)に例示するように、半透明膜の補助パターン６４ｂが複数のスリットやドットが配列されたものである場合、そのピッチとしては、特に限定されるものではなく、目的とする第２半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。半透明膜の補助パターンの開口部が複数のスリットやドットが配列されたものである場合も、上記と同様である。
なお、後述する第３実施態様における第２半透明領域は、半透明膜の補助パターンの形状がスリット状であり、この半透明膜の補助パターン（スリットパターン）が解像限界以下の寸法をもつものとなる。
第２半透明領域は、上述したように透明基板上に半透明膜の補助パターンのみが設けられた領域である。すなわち、第２半透明領域には、遮光膜は形成されていない、また半透明膜のメインパターンも形成されていない。
また、第２半透明領域においては、半透明膜の補助パターンの幅およびピッチの少なくともいずれか一方が異なる領域が複数存在していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となる。
第２半透明領域の透過率は、透過領域の透過率より低く、遮光領域の透過率より高く、第１半透明領域の透過率よりも高ければ、特に限定されるものではなく、本実施態様の階調マスクを用いて形成するパターンによって適宜選択される。
第２半透明領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、本実施態様の階調マスクの用途に応じて適宜調整される。例えば、第２半透明領域の形状としては、円形、矩形、枠体、多角形、線形など、種々の形状とすることができる。
２．第１半透明領域
本実施態様の階調マスクは、透明基板上に半透明膜のメインパターンのみが設けられた第１半透明領域を有することが好ましい。このような第１半透明領域を設けることにより、容易に多階調化することができるからである。
本実施態様の階調マスクは、透明基板上に半透明膜のメインパターンのみが設けられた第１半透明領域を有することが好ましい。このような第１半透明領域を設けることにより、容易に多階調化することができるからである。
なお、本実施態様における半透明膜のメインパターンとは、解像限界以上の寸法をもつものであり、第１半透明領域の全域に形成されている半透明膜の部分をいう。
この半透明膜のメインパターンの寸法および形状は、第１半透明領域、遮光領域、第３半透明領域の寸法および形状に応じて適宜調整される。
第１半透明領域は、透明基板上に半透明膜のメインパターンのみが設けられた領域である。すなわち、第１半透明領域には、遮光膜は形成されていない、また半透明膜の補助パターンも形成されていない。
第１半透明領域の透過率は、透過領域の透過率より低く、遮光領域の透過率より高く、第２半透明領域の透過率よりも低ければ、特に限定されるものではなく、本実施態様の階調マスクを用いて形成するパターンによって適宜選択される。
第１半透明領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、本実施態様の階調マスクの用途に応じて適宜調整される。例えば、第１半透明領域の形状としては、円形、矩形、枠体、多角形、線形など、種々の形状とすることができる。
３．第３半透明領域
本実施態様の階調マスクは、透明基板上に遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが設けられ、遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されている第３半透明領域を有していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となる。
本実施態様の階調マスクは、透明基板上に遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが設けられ、遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されている第３半透明領域を有していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となる。
図２２に例示するように、第３半透明領域７５は、透明基板６２上に遮光膜の補助パターン６３ｂおよび半透明膜のパターン（図２２では半透明膜のメインパターン６４ａ）が設けられ、遮光膜の補助パターン６３ｂおよび／または開口部６３ｃが解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部６３ｃにて透明基板６２上に半透明膜６４が形成されている領域である。ここで、図２２(a)は図２２(b)のＢ−Ｂ線断面図である。
なお、本実施態様における遮光膜の補助パターンとは、開口部を有し、この遮光膜の補助パターンおよび／または開口部が解像限界以下の寸法をもつものであり、第３半透明領域内で微細なパターン状に形成されている遮光膜の部分をいう。
第３半透明領域では、透明基板上に遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが設けられ、遮光膜の補助パターンおよび／または開口部が解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されていれば、半透明膜のパターンとしては特に限定されるものではない。例えば、図２３(a)〜(c)に示すように第３半透明領域７５の全域に半透明膜が形成され、半透明膜のメインパターン６４ａとされていてもよく、また図２３(d),(e)に示すように第３半透明領域７５にて遮光膜の補助パターンの開口部６３ｃのみに半透明膜が形成され、半透明膜の補助パターン６４ｂとされていてもよい。
なお、本実施態様における半透明膜のメインパターンとは、解像限界以上の寸法をもつものであり、上述したように第１半透明領域の全域に形成されている半透明膜の部分だけでなく、第３半透明領域の全域に形成されている半透明膜の部分をもいう。
また、本実施態様における半透明膜の補助パターンとは、開口部を有し、この半透明膜の補助パターンおよび／または開口部が解像限界以下の寸法をもつものであり、上述したように第２半透明領域内で微細なパターン状に形成されている半透明膜の部分だけでなく、第３半透明領域内で微細なパターン状に形成されている半透明膜の部分をもいう。
また、本実施態様における半透明膜の補助パターンとは、開口部を有し、この半透明膜の補助パターンおよび／または開口部が解像限界以下の寸法をもつものであり、上述したように第２半透明領域内で微細なパターン状に形成されている半透明膜の部分だけでなく、第３半透明領域内で微細なパターン状に形成されている半透明膜の部分をもいう。
さらに、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されているとは、図２３(a),(b),(d)に例示するように透明基板の一方の面に遮光膜および半透明膜が形成され、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されている場合だけでなく、図２３(c),(e)に例示するように透明基板の一方の面に遮光膜が形成され、透明基板の他方の面に半透明膜が形成され、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されている場合も含まれる。
第３半透明領域では、遮光膜の補助パターンが解像限界以下の寸法であってもよく、遮光膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法であってもよく、遮光膜の補助パターンおよび開口部のいずれもが解像限界以下の寸法であってもよい。これは、目的とする第３半透明領域の透過率に応じて適宜選択される。例えば、遮光膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法である場合は、遮光膜の補助パターンが解像限界以下の寸法である場合と比較して、透過率を低くすることができる。
中でも、遮光膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法であることが好ましい。上述したように、遮光膜の補助パターンよりも、遮光膜の補助パターンの開口部を微細なパターンとし解像限界以下の寸法とするほうが、透過率をより低くすることができるからである。
中でも、遮光膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法であることが好ましい。上述したように、遮光膜の補助パターンよりも、遮光膜の補助パターンの開口部を微細なパターンとし解像限界以下の寸法とするほうが、透過率をより低くすることができるからである。
遮光膜の補助パターンが解像限界以下の寸法をもつ場合、遮光膜の補助パターンの寸法としては解像限界以下であれば特に限定されるものではなく、目的とする第３半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。同様に、遮光膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法をもつ場合、遮光膜の補助パターンの開口部の寸法としては解像限界以下であれば特に限定されるものではなく、目的とする第３半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。
なお、遮光膜の補助パターンおよび開口部の形状等については、上記第２半透明領域の項に記載した半透明膜の補助パターンおよび開口部の形状等と同様であるので、ここでの説明は省略する。
また、半透明膜のメインパターンについては、上記第１半透明領域の項に記載したものと同様であり、半透明膜の補助パターンおよび開口部については、上記第２半透明領域の項に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
また、半透明膜のメインパターンについては、上記第１半透明領域の項に記載したものと同様であり、半透明膜の補助パターンおよび開口部については、上記第２半透明領域の項に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
なお、後述する第３実施態様における第３半透明領域は、遮光膜の補助パターンの形状がスリット状であり、この遮光膜の補助パターン（スリットパターン）が解像限界以下の寸法をもち、さらに第３半透明領域の全域に半透明膜が形成され、半透明膜のパターンが半透明膜のメインパターンであるものとなる。
第３半透明領域には、遮光膜のメインパターンは形成されていない。上述したように、第３半透明領域の全域に半透明膜が形成され、半透明膜のパターンが半透明膜のメインパターンとされる場合には、第３半透明領域には半透明膜の補助パターンは形成されない。一方、第３半透明領域にて遮光膜の補助パターンの開口部のみに半透明膜が形成され、半透明膜のパターンが半透明膜の補助パターンとされる場合には、第３半透明領域には半透明膜のメインパターンは形成されない。
また、第３半透明領域においては、遮光の補助パターンの幅およびピッチの少なくともいずれか一方が異なる領域が複数存在していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となる。
第３半透明領域の透過率は、透過領域の透過率より低く、遮光領域の透過率より高く、第１半透明領域の透過率より低く、第２半透明領域の透過率より低ければ、特に限定されるものではなく、本実施態様の階調マスクを用いて形成するパターンによって適宜選択される。
第３半透明領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、本実施態様の階調マスクの用途に応じて適宜調整される。例えば、第３半透明領域の形状としては、円形、矩形、枠体、多角形、線形など、種々の形状とすることができる。
４．第４半透明領域
本実施態様の階調マスクは、透明基板上に遮光膜の補助パターンが設けられ、遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板が露出している第４半透明領域を有していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となる。
本実施態様の階調マスクは、透明基板上に遮光膜の補助パターンが設けられ、遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板が露出している第４半透明領域を有していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となる。
図２４に例示するように、第４半透明領域７６は、透明基板６２上に遮光膜の補助パターン６３ｂが設けられ、遮光膜の補助パターン６３ｂおよび／または開口部６３ｃが解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部６３ｃにて透明基板６２が露出している領域である。ここで、図２４(a)は図２４(b)のＣ−Ｃ線断面図である。
なお、本実施態様における遮光膜の補助パターンとは、開口部を有し、この遮光膜の補助パターンおよび／または開口部が解像限界以下の寸法をもつものであり、上述したように第３半透明領域内で微細なパターン状に形成されている遮光膜の部分だけでなく、第４半透明領域内で微細なパターン状に形成されている遮光膜の部分をもいう。
第４半透明領域では、遮光膜の補助パターンが解像限界以下の寸法であってもよく、遮光膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法であってもよく、遮光膜の補助パターンおよび開口部のいずれもが解像限界以下の寸法であってもよい。これは、目的とする第４半透明領域の透過率に応じて適宜選択される。例えば、遮光膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法である場合は、遮光膜の補助パターンが解像限界以下の寸法である場合と比較して、透過率を低くすることができる。
遮光膜の補助パターンが解像限界以下の寸法をもつ場合、遮光膜の補助パターンの寸法としては解像限界以下であれば特に限定されるものではなく、目的とする第４半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。同様に、遮光膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法をもつ場合、遮光膜の補助パターンの開口部の寸法としては解像限界以下であれば特に限定されるものではなく、目的とする第４半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。
なお、遮光膜の補助パターンおよび開口部の形状等については、上記第２半透明領域の項に記載した半透明膜の補助パターンおよび開口部の形状等と同様であるので、ここでの説明は省略する。
また、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板が露出しているとは、図２４に例示するように、遮光膜の補助パターンの開口部６３ｃにて透明基板６２の両方の面が露出している場合をいう。例えば図２３(c),(e)に示すように、遮光膜の補助パターンの開口部６３ｃにて透明基板６２の一方の面しか露出していない場合は含まれない。
第４半透明領域では、透明基板上に遮光膜の補助パターンが設けられ、遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板が露出していれば、透明基板上に半透明膜のパターンが形成されていてもよい。例えば図２４に示すように、第４半透明領域７６には、遮光膜の補助パターン６３ｂと同様の位置に、半透明膜の補助パターン６４ｂが形成されていてもよい。
なお、本実施態様における半透明膜の補助パターンとは、開口部を有し、この半透明膜の補助パターンおよび／または開口部が解像限界以下の寸法をもつものであり、上述したように第２半透明領域内で微細なパターン状に形成されている半透明膜の部分、第３半透明領域内で微細なパターン状に形成されている半透明膜の部分だけでなく、第４半透明領域内で微細なパターン状に形成されている半透明膜の部分をもいう。
半透明膜の補助パターンおよび開口部については、上記第２半透明領域の項に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
なお、後述する第３実施態様における第４半透明領域は、遮光膜の補助パターンの形状がスリット状であり、この遮光膜の補助パターン（スリットパターン）が解像限界以下の寸法をもつものとなる。
第４半透明領域には、遮光膜のメインパターンおよび半透明膜のメインパターンは形成されていない。
また、第４半透明領域においては、遮光の補助パターンの幅およびピッチの少なくともいずれか一方が異なる領域が複数存在していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となる。
第４半透明領域の透過率は、透過領域の透過率より低く、遮光領域の透過率より高く、第１半透明領域の透過率より低く、第２半透明領域の透過率より低ければ、特に限定されるものではなく、本実施態様の階調マスクを用いて形成するパターンによって適宜選択される。
第４半透明領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、本実施態様の階調マスクの用途に応じて適宜調整される。例えば、第４半透明領域の形状としては、円形、矩形、枠体、多角形、線形など、種々の形状とすることができる。
５．遮光領域
本実施態様における遮光領域は、透明基板上に遮光膜のメインパターンが設けられた領域である。
なお、本実施態様における遮光膜のメインパターンとは、解像限界以上の寸法をもつものであり、遮光領域の全域に形成されている遮光膜の部分をいう。
本実施態様における遮光領域は、透明基板上に遮光膜のメインパターンが設けられた領域である。
なお、本実施態様における遮光膜のメインパターンとは、解像限界以上の寸法をもつものであり、遮光領域の全域に形成されている遮光膜の部分をいう。
遮光領域には、透明基板上に少なくとも遮光膜のメインパターンが形成されていればよく、例えば遮光膜のメインパターンのみが形成されていてもよく、遮光膜のメインパターンおよび半透明膜のパターンが形成されていてもよい。この場合の半透明膜のパターンとしては特に限定されるものではない。
遮光領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、本実施態様の階調マスクの用途に応じて適宜調整される。例えば、遮光領域の形状としては、円形、矩形、枠体、多角形、線形など、種々の形状とすることができる。
６．透過領域
本実施態様における透過領域は、透明基板のみを有する領域である。すなわち、透過領域には、遮光膜および半透明膜のいずれも形成されていない。
本実施態様における透過領域は、透明基板のみを有する領域である。すなわち、透過領域には、遮光膜および半透明膜のいずれも形成されていない。
透過領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、本実施態様の階調マスクの用途に応じて適宜調整される。例えば、透過領域の形状としては、円形、矩形、枠体、多角形、線形など、種々の形状とすることができる。
７．階調マスク
本実施態様の階調マスクは、透明基板上に遮光膜および半透明膜がパターン状に形成されたものであり、上述した透過領域、遮光領域および第２半透明領域等を有するものであればよく、透明基板、遮光膜および半透明膜の積層順としては特に限定されるものではない。例えば、透明基板、遮光膜および半透明膜の順に積層されていてもよく、透明基板、半透明膜および遮光膜の順に積層されていてもよく、半透明膜、透明基板および遮光膜の順に積層されていてもよい。
本実施態様の階調マスクは、透明基板上に遮光膜および半透明膜がパターン状に形成されたものであり、上述した透過領域、遮光領域および第２半透明領域等を有するものであればよく、透明基板、遮光膜および半透明膜の積層順としては特に限定されるものではない。例えば、透明基板、遮光膜および半透明膜の順に積層されていてもよく、透明基板、半透明膜および遮光膜の順に積層されていてもよく、半透明膜、透明基板および遮光膜の順に積層されていてもよい。
また、本実施態様においては、遮光膜上に低反射層が形成されていてもよい。低反射層を設けることにより、階調マスクの使用時において、ハレーションを防止することができるからである。
なお、低反射層については、後述する第３実施態様に記載するので、ここでの説明は省略する。
なお、低反射層については、後述する第３実施態様に記載するので、ここでの説明は省略する。
本実施態様の階調マスクは、透過率が３段階以上に段階的に変化するものである。階調マスクは、３階調の階調マスクに限定されるものではなく、第２半透明領域における半透明膜の補助パターンまたは開口部の寸法を周期的に変化させることにより、３階調以上の多階調の階調マスクとすることが可能である。
また、本実施態様においては、半透明膜のメインパターンおよび補助パターン、ならびに遮光膜の補助パターンを組み合わせることにより、４階調以上の多階調の階調マスクとすることが可能である。例えば図２２および図２４に示すように、階調マスク６１が、透過領域７１、遮光領域７２および第２半透明領域７４の他に、第１半透明領域７３、第３半透明領域７５、第４半透明領域７６を有することにより、多階調化が可能である。この場合、階調マスクは、例えば透過領域、遮光領域、第２半透明領域、および第１半透明領域を有していてもよく、透過領域、遮光領域、第２半透明領域、第１半透明領域および第３半透明領域を有していてもよく、透過領域、遮光領域、第２半透明領域、および第４半透明領域を有していてもよく、透過領域、遮光領域、第２半透明領域、第４半透明領域および第３半透明領域を有していてもよく、透過領域、遮光領域、第２半透明領域、第１半透明領域、第４半透明領域および第３半透明領域を有していてもよい。
なお、階調マスクの用途および大きさ等については、後述する第３実施態様に記載するので、ここでの説明は省略する。
II．第２実施態様
本発明の階調マスクの第２実施態様は、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成された遮光膜および透過率調整機能を有する半透明膜とを有する階調マスクであって、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜のメインパターンが設けられた遮光領域と、上記透明基板上に上記遮光膜の補助パターンおよび上記半透明膜のパターンが設けられ、上記遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、上記遮光膜の補助パターンの開口部にて上記透明基板上に上記半透明膜が形成されている第３半透明領域とを有することを特徴とするものである。
本発明の階調マスクの第２実施態様は、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成された遮光膜および透過率調整機能を有する半透明膜とを有する階調マスクであって、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜のメインパターンが設けられた遮光領域と、上記透明基板上に上記遮光膜の補助パターンおよび上記半透明膜のパターンが設けられ、上記遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、上記遮光膜の補助パターンの開口部にて上記透明基板上に上記半透明膜が形成されている第３半透明領域とを有することを特徴とするものである。
なお、解像限界以下とは、上記階調マスクを用いた露光における解像限界以下を意味する。
本実施態様の階調マスクについて、図面を参照しながら説明する。
図２５は本実施態様の階調マスクの一例を示す模式図である。なお、図２５（ａ）は図２５（ｂ）のＤ−Ｄ線断面図である。図２５に例示するように、階調マスク６１は、透明基板６２上に半透明膜６４および遮光膜６３がパターン状に形成されたものである。この階調マスク６１においては、透明基板６２のみを有する透過領域７１と、透明基板６２上に遮光膜のメインパターン６３ａが設けられた遮光領域７２と、透明基板６２上に半透明膜のメインパターン６４ａのみが設けられた第１半透明領域７３と、透明基板６２上に遮光膜の補助パターン６３ｂおよび半透明膜のパターン（図２５においては半透明膜のメインパターン６４ａ）が設けられた第３半透明領域７５とが混在している。そして、第３半透明領域７５では遮光膜の補助パターン６３ｂおよび／または開口部６３ｃが解像限界以下の寸法を有している。
図２５は本実施態様の階調マスクの一例を示す模式図である。なお、図２５（ａ）は図２５（ｂ）のＤ−Ｄ線断面図である。図２５に例示するように、階調マスク６１は、透明基板６２上に半透明膜６４および遮光膜６３がパターン状に形成されたものである。この階調マスク６１においては、透明基板６２のみを有する透過領域７１と、透明基板６２上に遮光膜のメインパターン６３ａが設けられた遮光領域７２と、透明基板６２上に半透明膜のメインパターン６４ａのみが設けられた第１半透明領域７３と、透明基板６２上に遮光膜の補助パターン６３ｂおよび半透明膜のパターン（図２５においては半透明膜のメインパターン６４ａ）が設けられた第３半透明領域７５とが混在している。そして、第３半透明領域７５では遮光膜の補助パターン６３ｂおよび／または開口部６３ｃが解像限界以下の寸法を有している。
本実施態様の階調マスクは、遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが設けられ、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されている第３半透明領域を有するので、例えば遮光膜の補助パターンおよび／または開口部の寸法や数等を適宜選択することにより、透過率を調整することができる。
ここで、従来のスリットマスクは、遮光膜が微細なパターン状に加工されたものである。これに対し、本実施態様の階調マスクは、遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが設けられ、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されている第３半透明領域を有している。この半透明膜は透過率調整機能を有し、遮光膜よりも透過率が高く、透明基板よりも透過率が低い。そのため、遮光膜を微細なパターン状に加工するとともに、遮光膜の開口部に半透明膜を形成することにより、遮光膜を微細なパターン状に加工するだけの場合と比較して、遮光領域の透過率に対しての微妙な透過率の調整が可能である。したがって本実施態様においては、従来のスリットマスクでは形成できなかった厚みのパターンを形成することができるような、微妙な透過率の調整が可能である。また、第３半透明領域では遮光膜が微細なパターン状に加工され、遮光膜の開口部に半透明膜が形成されているので、図２５に例示するような第１半透明領域と比較しても、遮光領域の透過率に対しての微妙な透過率の調整が可能である。すなわち、本実施態様の階調マスクは、透過率の設計の幅が広いという利点を有する。
ここで、従来のスリットマスクは、遮光膜が微細なパターン状に加工されたものである。これに対し、本実施態様の階調マスクは、遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが設けられ、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されている第３半透明領域を有している。この半透明膜は透過率調整機能を有し、遮光膜よりも透過率が高く、透明基板よりも透過率が低い。そのため、遮光膜を微細なパターン状に加工するとともに、遮光膜の開口部に半透明膜を形成することにより、遮光膜を微細なパターン状に加工するだけの場合と比較して、遮光領域の透過率に対しての微妙な透過率の調整が可能である。したがって本実施態様においては、従来のスリットマスクでは形成できなかった厚みのパターンを形成することができるような、微妙な透過率の調整が可能である。また、第３半透明領域では遮光膜が微細なパターン状に加工され、遮光膜の開口部に半透明膜が形成されているので、図２５に例示するような第１半透明領域と比較しても、遮光領域の透過率に対しての微妙な透過率の調整が可能である。すなわち、本実施態様の階調マスクは、透過率の設計の幅が広いという利点を有する。
また、遮光膜の補助パターンおよび／または開口部の寸法や数等を調整し、遮光膜の補助パターンおよび／または開口部の寸法や数等が異なる、すなわち透過率の異なる第３半透明領域を複数混在させることにより、多階調のマスクとすることが可能となる。したがって、多階調化のために半透明膜の成膜およびパターニングを繰り返し行う必要がなく、比較的簡便な工程で多階調のマスクを得ることができる。
さらに、上記のような透過率の異なる第３半透明領域が複数混在している場合には、透過率が少なくとも４段階に段階的に変化する多階調のマスクとすることができる。そのため、このような階調マスクを用いて感光性樹脂層を露光した場合には、各領域の透過率に応じて感光性樹脂層の光反応の程度が異なるものとなり、露光後に現像することにより、厚みの異なる３種類以上のパターンを一括形成することができる。したがって、本実施態様の階調マスクは、３種類以上のパターンを一括形成する場合に用いることができる。
本実施態様の階調マスクは、図２５に例示するように、透過領域、遮光領域および第３半透明領域に加えて、さらに第１半透明領域を有していてもよい。図２５に例示する階調マスクにおいては、第３半透明領域に遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンを配置することにより、透過領域、遮光領域および第１半透明領域の各領域の透過率に対して、第３半透明領域の透過率を異なるものとすることができる。透過領域、遮光領域、第１半透明領域および第３半透明領域では透過率が異なるので、上記の階調マスクは、透過率が少なくとも４段階に段階的に変化する多階調のマスクとなる。
上記遮光領域には遮光膜のメインパターンが設けられ、上記第１半透明領域には半透明膜のメインパターンが設けられ、上記第３半透明領域には遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが設けられている。そのため、遮光膜および半透明膜をそれぞれ所定のパターンに加工することにより、透過率の異なる遮光領域、第１半透明領域および第３半透明領域を得ることができる。したがって、階調マスクがさらに第１半透明領域を有する場合にも、多階調化のために半透明膜の成膜およびパターニングを繰り返し行う必要がなく、比較的簡便な工程で多階調のマスクを得ることができる。
さらに、上記第１半透明領域では半透明膜のメインパターンが形成され、上記第３半透明領域では遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが形成されているため、第３半透明領域は第１半透明領域よりも低い透過率となり、透過領域、遮光領域、第１半透明領域および第３半透明領域では透過率が異なるものとなる。そのため、上記階調マスクを用いて感光性樹脂層を露光した場合には、各領域の透過率に応じて感光性樹脂層の光反応の程度が異なるものとなり、露光後に現像することにより、厚みの異なる３種類のパターンを一括形成することができる。したがって、本実施態様の階調マスクが上記第１半透明領域を有する場合、３種類以上のパターンを一括形成する場合に好適に用いることができる。
なお、半透明膜の透過率特性、形成材料、構成、厚みおよび成膜方法等、遮光膜の透過率特性、形成材料、厚み、成膜方法等、透明基板、ならびに階調マスクの製造方法については、第３実施態様に詳しく記載するので、ここでの説明は省略する。また、遮光領域および透過領域については、上記第１実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。以下、本実施態様の階調マスクの他の構成について説明する。
１．第３半透明領域
本実施態様における第３半透明領域は、透明基板上に遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが設けられ、遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されている領域である。
なお、第３半透明領域については、上記第１実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
本実施態様における第３半透明領域は、透明基板上に遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが設けられ、遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されている領域である。
なお、第３半透明領域については、上記第１実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
２．第１半透明領域
本実施態様の階調マスクは、図２５に例示するように、透明基板６２上に半透明膜のメインパターン６４ａのみが設けられた第１半透明領域７３を有することが好ましい。このような第１半透明領域を設けることにより、容易に多階調化することができるからである。
なお、第１半透明領域については、上記第１実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
本実施態様の階調マスクは、図２５に例示するように、透明基板６２上に半透明膜のメインパターン６４ａのみが設けられた第１半透明領域７３を有することが好ましい。このような第１半透明領域を設けることにより、容易に多階調化することができるからである。
なお、第１半透明領域については、上記第１実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
３．第２半透明領域
本実施態様の階調マスクは、図２６に例示するように、透明基板６２上に半透明膜の補助パターン６４ｂのみが設けられ、半透明膜の補助パターン６４ｂおよび開口部６４ｃの少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもつ第２半透明領域７４を有していてもよい。ここで、図２６(a)は図２６(b)のＥ−Ｅ線断面図である。これにより、さらなる多階調化が可能となる。
なお、第２半透明領域については、上記第１実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
本実施態様の階調マスクは、図２６に例示するように、透明基板６２上に半透明膜の補助パターン６４ｂのみが設けられ、半透明膜の補助パターン６４ｂおよび開口部６４ｃの少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもつ第２半透明領域７４を有していてもよい。ここで、図２６(a)は図２６(b)のＥ−Ｅ線断面図である。これにより、さらなる多階調化が可能となる。
なお、第２半透明領域については、上記第１実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
４．第４半透明領域
本実施態様の階調マスクは、図２７に例示するように、透明基板６２上に遮光膜の補助パターン６３ｂが設けられ、遮光膜の補助パターン６３ｂおよび開口部６３ｃの少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部６３ｃにて透明基板６２が露出している第４半透明領域７６を有していてもよい。ここで、図２７(a)は図２７(b)のＦ−Ｆ線断面図である。これにより、さらなる多階調化が可能となる。
なお、第４半透明領域については、上記第１実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
本実施態様の階調マスクは、図２７に例示するように、透明基板６２上に遮光膜の補助パターン６３ｂが設けられ、遮光膜の補助パターン６３ｂおよび開口部６３ｃの少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部６３ｃにて透明基板６２が露出している第４半透明領域７６を有していてもよい。ここで、図２７(a)は図２７(b)のＦ−Ｆ線断面図である。これにより、さらなる多階調化が可能となる。
なお、第４半透明領域については、上記第１実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
５．階調マスク
本実施態様の階調マスクは、透明基板上に遮光膜および半透明膜がパターン状に形成されたものであり、上述した透過領域、遮光領域および第３半透明領域等を有するものであればよく、透明基板、遮光膜および半透明膜の積層順としては特に限定されるものではない。例えば、透明基板、遮光膜および半透明膜の順に積層されていてもよく、透明基板、半透明膜および遮光膜の順に積層されていてもよく、半透明膜、透明基板および遮光膜の順に積層されていてもよい。
本実施態様の階調マスクは、透明基板上に遮光膜および半透明膜がパターン状に形成されたものであり、上述した透過領域、遮光領域および第３半透明領域等を有するものであればよく、透明基板、遮光膜および半透明膜の積層順としては特に限定されるものではない。例えば、透明基板、遮光膜および半透明膜の順に積層されていてもよく、透明基板、半透明膜および遮光膜の順に積層されていてもよく、半透明膜、透明基板および遮光膜の順に積層されていてもよい。
また、本実施態様においては、遮光膜上に低反射層が形成されていてもよい。低反射層を設けることにより、階調マスクの使用時において、ハレーションを防止することができるからである。
なお、低反射層については、後述する第３実施態様に記載するので、ここでの説明は省略する。
なお、低反射層については、後述する第３実施態様に記載するので、ここでの説明は省略する。
本実施態様の階調マスクは、透過率が３段階以上に段階的に変化するものである。階調マスクは、３階調の階調マスクに限定されるものではなく、第３半透明領域における半透明膜の補助パターンまたは開口部の寸法を周期的に変化させることにより、３階調以上の多階調の階調マスクとすることが可能である。
また、本実施態様においては、半透明膜のメインパターンおよび補助パターン、ならびに遮光膜の補助パターンを組み合わせることにより、４階調以上の多階調の階調マスクとすることが可能である。例えば図２６および図２７に示すように、階調マスク６１が、透過領域７１、遮光領域７２および第３半透明領域７５の他に、第１半透明領域７３、第２半透明領域７４、第４半透明領域７６を有することにより、多階調化が可能である。この場合、階調マスクは、例えば透過領域、遮光領域、第３半透明領域、および第１半透明領域を有していてもよく、透過領域、遮光領域、第３半透明領域、第１半透明領域および第２半透明領域を有していてもよく、透過領域、遮光領域、第３半透明領域、および第４半透明領域を有していてもよく、透過領域、遮光領域、第３半透明領域、第４半透明領域および第２半透明領域を有していてもよく、透過領域、遮光領域、第３半透明領域、第１半透明領域、第４半透明領域および第２半透明領域を有していてもよい。
なお、階調マスクの用途および大きさ等については、後述する第３実施態様に記載するので、ここでの説明は省略する。
III．第３実施態様
本発明の階調マスクの第３実施態様は、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成された遮光膜および透過率調整機能を有する半透明膜とを有する階調マスクであって、上記半透明膜のパターンが、メインパターンと、当該階調マスクを用いた露光における解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターンとからなり、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜のパターンが設けられた遮光領域と、上記透明基板上に上記半透明膜のメインパターンのみが設けられた第１半透明領域と、上記透明基板上に上記半透明膜のスリットパターンのみが設けられた第２半透明領域とを有することを特徴とするものである。
本発明の階調マスクの第３実施態様は、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成された遮光膜および透過率調整機能を有する半透明膜とを有する階調マスクであって、上記半透明膜のパターンが、メインパターンと、当該階調マスクを用いた露光における解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターンとからなり、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜のパターンが設けられた遮光領域と、上記透明基板上に上記半透明膜のメインパターンのみが設けられた第１半透明領域と、上記透明基板上に上記半透明膜のスリットパターンのみが設けられた第２半透明領域とを有することを特徴とするものである。
本発明の階調マスクについて、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の階調マスクの一例を示す概略断面図である。図１に例示するように、階調マスク１は、透明基板２上に遮光膜３および半透明膜４がパターン状に形成されたものである。半透明膜４のパターンは、メインパターン４ａと、解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターン４ｂとから構成されている。階調マスク１においては、透明基板２のみを有する透過領域１１と、透明基板２上に遮光膜３のパターンおよび半透明膜のメインパターン４ａが設けられた遮光領域１２と、透明基板２上に半透明膜のメインパターン４ａのみが設けられた第１半透明領域１３と、透明基板２上に半透明膜のスリットパターン４ｂのみが設けられた第２半透明領域１４とが混在している。
図１は本発明の階調マスクの一例を示す概略断面図である。図１に例示するように、階調マスク１は、透明基板２上に遮光膜３および半透明膜４がパターン状に形成されたものである。半透明膜４のパターンは、メインパターン４ａと、解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターン４ｂとから構成されている。階調マスク１においては、透明基板２のみを有する透過領域１１と、透明基板２上に遮光膜３のパターンおよび半透明膜のメインパターン４ａが設けられた遮光領域１２と、透明基板２上に半透明膜のメインパターン４ａのみが設けられた第１半透明領域１３と、透明基板２上に半透明膜のスリットパターン４ｂのみが設けられた第２半透明領域１４とが混在している。
本発明においては、第１半透明領域に半透明膜のメインパターンを配置し、第２半透明領域に半透明膜のスリットパターンを形成することにより、第１半透明領域と第２半透明領域とで透過率を異なるものとすることができる。透過領域、遮光領域、第１半透明領域および第２半透明領域では透過率が異なるので、本発明の階調マスクは、透過率が少なくとも４段階に段階的に変化する多階調のマスクとすることができる。
半透明膜のパターンは、メインパターンと、微細なスリット状に加工されたスリットパターンとから構成されており、半透明膜を所定のパターンに加工することにより、透過率の異なる第１半透明領域および第２半透明領域を得ることができる。したがって、多階調化のために半透明膜の成膜およびパターニングを繰り返し行う必要がなく、比較的簡便な工程で多階調のマスクを得ることができる。
次に、図１に示す階調マスク１を用いて、感光性樹脂層を露光する例を図２に示す。階調マスク１の透過領域１１では、露光光がそのまま透明基板２を透過する。また、第１半透明領域１３では、半透明膜４が透過率調整機能を有しているので、露光光が所定の透過率で透過する。さらに、第２半透明領域１４では、解像限界以下のスリット幅で半透明膜のスリットパターン４ｂが形成されているため、第１半透明領域１３よりも高い透過率で、露光光が透過する。このように、透過領域１１と第１半透明領域１３と第２半透明領域１４とで、露光光の透過率が異なるので、各領域の透過率に応じて、感光性樹脂層の光硬化反応の程度が異なるものとなり、露光後に現像することにより、厚みの異なる３種類のパターン３０ａ、３０ｂおよび３０ｃを一括形成することができる。
このように、本発明の階調マスクは、３種類以上のパターンを一括形成する場合に好適に用いることができる。
このように、本発明の階調マスクは、３種類以上のパターンを一括形成する場合に好適に用いることができる。
さらに、本発明の階調マスクは、従来のスリットマスクと比較して、次のような利点を有する。
図３に例示する階調マスク１０１は、透明基板１０２上に遮光膜１０３および半透明膜１０４がパターン状に形成されたものである。遮光膜１０３のパターンは、メインパターン１０３ａと、解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターン１０３ｂとから構成され、同様に、半透明膜１０４のパターンは、メインパターン１０４ａと、解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターン１０４ｂとから構成されている。階調マスク１０１においては、透明基板１０２のみを有する透過領域１１１と、透明基板１０２上に遮光膜のメインパターン１０３ａが設けられた遮光領域１１２と、透明基板１０２上に遮光膜のスリットパターン１０３ｂが１つ設けられた第１領域１１３と、透明基板１０２上に遮光膜のスリットパターン１０３ｂが３つ設けられた第２領域１１４と、透明基板１０２上に半透明膜のスリットパターン１０４ｂが１つ設けられた第３領域１１５と、透明基板１０２上に半透明膜のメインパターン１０４ａおよび遮光膜のスリットパターン１０３ｂが設けられた第４領域１１６とが混在している。
図３に例示する階調マスク１０１は、透明基板１０２上に遮光膜１０３および半透明膜１０４がパターン状に形成されたものである。遮光膜１０３のパターンは、メインパターン１０３ａと、解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターン１０３ｂとから構成され、同様に、半透明膜１０４のパターンは、メインパターン１０４ａと、解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターン１０４ｂとから構成されている。階調マスク１０１においては、透明基板１０２のみを有する透過領域１１１と、透明基板１０２上に遮光膜のメインパターン１０３ａが設けられた遮光領域１１２と、透明基板１０２上に遮光膜のスリットパターン１０３ｂが１つ設けられた第１領域１１３と、透明基板１０２上に遮光膜のスリットパターン１０３ｂが３つ設けられた第２領域１１４と、透明基板１０２上に半透明膜のスリットパターン１０４ｂが１つ設けられた第３領域１１５と、透明基板１０２上に半透明膜のメインパターン１０４ａおよび遮光膜のスリットパターン１０３ｂが設けられた第４領域１１６とが混在している。
従来のスリットマスクでは、第１領域１１３および第２領域１１４のように、遮光膜のスリットパターン１０３ｂのスリット幅やピッチを変えることにより、透過率を調整することができる。このため、透過領域１１１および遮光領域１１２の他に、第１領域１１３および第２領域１１４のような遮光膜のスリットパターンが形成された領域を設けることにより、多階調化していた。図３に示す例では、透過領域１１１と第１領域１１３と第２領域１１４とで透過率が異なるので、各領域の透過率に応じて、感光性樹脂層の光硬化反応の程度が異なるものとなり、露光後に現像することにより、厚みの異なる３種類のパターン１３０ａ、１３０ｂおよび１３０ｃを一括形成することができる。
しかしながら、表示装置に製造に用いられるような大型のマスクでは、微細なパターンの線幅は１．０μｍ程度が限界であった。このため、第１領域１１３にて遮光膜のスリットパターン１０３ｂのスリット幅をそれ以上細くすることができない場合には、パターン１３０ａの厚みとパターン１３０ｂの厚みの中間の厚みのパターンが得られるように透過率を調整することができない。同様に、第２領域１１４にて遮光膜のスリットパターン１０３ｂのスリット幅をそれ以上細くすることができず、また遮光膜のスリットパターン１０３ｂのピッチをそれ以上狭くすることができない場合には、パターン１３０ｃの厚みよりも薄いパターンが得られるように透過率を調整することができない。
これに対し、本発明の階調マスクは、半透明膜のスリットパターンのみが設けられた第２半透明領域を有するので、例えば半透明膜のスリットパターン１０４ｂが１つ形成された第３領域１１５（第２半透明領域）を設けることにより、パターン１３０ａの厚みとパターン１３０ｂの厚みの中間の厚みのパターン１３０ｄが得られるように透過率を調整することが可能である。また、本発明の階調マスクは、遮光膜のスリットパターンおよび半透明膜のメインパターンが設けられた第３半透明領域を有していてもよいので、例えば半透明膜のメインパターン１０４ａおよび遮光膜のスリットパターン１０３ｂが形成された第４領域１１６（第３半透明領域）を設けることにより、パターン１３０ｃの厚みよりも薄いパターン１３０ｅが得られるように透過率を調整することが可能である。
このように本発明においては、従来では形成できなかった厚みのパターンを形成することができるような、微妙な透過率の調整が可能である。すなわち、本発明の階調マスクは、透過率の設計の幅が広いという利点を有する。
以下、本発明の階調マスクの各構成について説明する。
以下、本発明の階調マスクの各構成について説明する。
１．半透明膜
本発明における半透明膜は、透明基板上にパターン状に形成され、透過率調整機能を有するものである。また、半透明膜のパターンは、メインパターンと、階調マスクを用いた露光における解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターンとからなるものである。
本発明における半透明膜は、透明基板上にパターン状に形成され、透過率調整機能を有するものである。また、半透明膜のパターンは、メインパターンと、階調マスクを用いた露光における解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターンとからなるものである。
半透明膜のメインパターンは、第１半透明領域に配置されるものであるが、遮光領域に配置されていてもよい。また、本発明の階調マスクが後述する第３半透明領域を有する場合は、この第３半透明領域にも半透明膜のメインパターンが配置される。
この半透明膜のメインパターンの寸法および形状は、第１半透明領域、遮光領域、第３半透明領域の寸法および形状に応じて適宜調整される。
この半透明膜のメインパターンの寸法および形状は、第１半透明領域、遮光領域、第３半透明領域の寸法および形状に応じて適宜調整される。
また、半透明膜のスリットパターンは、第２半透明領域に配置されるものである。
この半透明膜のスリットパターンのスリット幅は、階調マスクを用いた露光における解像限界以下のサイズであれば特に限定されるものではなく、目的とする第２半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。また、半透明膜のスリットパターンのピッチは、特に限定されるものではなく、目的とする第２半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。
この半透明膜のスリットパターンのスリット幅は、階調マスクを用いた露光における解像限界以下のサイズであれば特に限定されるものではなく、目的とする第２半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。また、半透明膜のスリットパターンのピッチは、特に限定されるものではなく、目的とする第２半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。
半透明膜の透過率特性としては、特に限定されるものではないが、２つの好ましい態様を挙げることができる。
半透明膜の透過率特性の第１の態様は、波長３６５ｎｍでの透過率が波長３００ｎｍでの透過率より大きく、波長３６５ｎｍでの透過率と波長３００ｎｍでの透過率との差が６．５％〜１３．０％の範囲内であるという透過率特性である。例えば露光装置に高圧水銀ランプを用いた場合、輝線スペクトルの端部がおおよそ３００ｎｍであり、Ｉ線の波長が３６５ｎｍであることから、各波長での透過率の差が上記範囲であれば、長波長域（３５０ｎｍ〜４５０ｎｍ程度）だけでなく短波長域（３００ｎｍ〜３５０ｎｍ程度）の光も所定の透過率で半透明膜を透過する。短波長域の光は、エネルギーが高く、反応速度（硬化速度もしくは分解速度）が速いという利点がある。このため、短波長域の光を有効に利用することにより、露光時間を短縮することが可能である。また、ネガ型感光性樹脂を用いた場合、短波長域での露光は、感光性樹脂層が表面から硬化する傾向にあるので、感光性樹脂層内部からの不純物の拡散を抑えることができる。したがって、半透明膜がこのような透過率特性を有する場合には、パターンの形成に有利となる。
上記の３６５ｎｍおよび３００ｎｍでの透過率の差の好ましい範囲は、本発明の階調マスクを用いて形成するパターンによって異なる。本発明の階調マスクを用いた一括露光により、例えば高さの異なるパターンを形成する場合であって、各パターンの高さの差を３μｍ以上とする場合は、上記の３６５ｎｍおよび３００ｎｍでの透過率の差が６．５％〜１０．０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは６．５％〜９．０％の範囲内である。また、各パターンの高さの差を３μｍ以下とする場合には、上記の３６５ｎｍおよび３００ｎｍでの透過率の差が１０．０％〜１３．０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは１０．５％〜１２．０％の範囲内である。
また、波長４０５ｎｍでの透過率が波長３００ｎｍでの透過率より大きく、波長４０５ｎｍでの透過率と波長３００ｎｍでの透過率との差が１０．５％〜２１．０％の範囲内であることが好ましい。例えば露光装置に高圧水銀ランプを用いた場合、Ｈ線の波長が４０５ｎｍである。上記の場合と同様に、短波長域の光を有効に利用することができるからである。
上記の４０５ｎｍおよび３００ｎｍでの透過率の差の好ましい範囲は、本発明の階調マスクを用いて形成するパターンによって異なる。本発明の階調マスクを用いた一括露光により、例えば高さの異なるパターンを形成する場合であって、各パターンの高さの差を３μｍ以上とする場合は、上記の４０５ｎｍおよび３００ｎｍでの透過率の差が１０．５％〜１５．５％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは１２．０％〜１４．０％の範囲内である。また、各パターンの高さの差を３μｍ以下とする場合には、上記の４０５ｎｍおよび３００ｎｍでの透過率の差が１５．５％〜２１．０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは１６．０％〜１８．０％の範囲内である。
さらに、波長４３６ｎｍでの透過率が波長３００ｎｍでの透過率より大きく、波長４３６ｎｍでの透過率と波長３００ｎｍでの透過率との差が１３．５％〜２７．０％の範囲内であることが好ましい。例えば露光装置に高圧水銀ランプを用いた場合、Ｇ線の波長が４３６ｎｍである。この場合も同様に、短波長域の光を有効に利用することができるからである。
上記の４３６ｎｍおよび３００ｎｍでの透過率の差の好ましい範囲は、本発明の階調マスクを用いて形成するパターンによって異なる。本発明の階調マスクを用いた一括露光により、例えば高さの異なるパターンを形成する場合であって、各パターンの高さの差を３μｍ以上とする場合は、上記の４３６ｎｍおよび３００ｎｍでの透過率の差が１３．５％〜２０．０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは１３．５％〜１７．０％の範囲内である。また、各パターンの高さの差を３μｍ以下とする場合には、上記の４３６ｎｍおよび３００ｎｍでの透過率の差が２０．０％〜２７．０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは２０．０％〜２３．０％の範囲内である。
また、波長３００ｎｍでの透過率は、半透明膜の厚みおよび本発明の階調マスクの用途によって異なるものではあるが、３．５％〜７０％の範囲内であることが好ましく、中でも７．０％〜７０％の範囲内であることが好ましい。例えば露光装置に高圧水銀ランプを用いた場合、発光スペクトルの端部がおおよそ３００ｎｍであることから、波長３００ｎｍでの透過率が上記範囲であれば、短波長域の光をより確実に利用することができるからである。
上記の３００ｎｍでの透過率の好ましい範囲は、本発明の階調マスクを用いて形成するパターンによって異なる。本発明の階調マスクを用いた一括露光により、例えば高さの異なるパターンを形成する場合において、各パターンの高さの差を３μｍ以上とする場合は、上記の３００ｎｍでの透過率が３．５％〜１５．０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは７．０％〜１０．０％の範囲内である。また、各パターンの高さの差を３μｍ以下とする場合には、上記の３００ｎｍでの透過率が１５．０％〜７０．０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは２０．０％〜５０．０％の範囲内である。
さらに、波長２５０ｎｍ〜６００ｎｍにおける平均透過率は、１０％〜６０％の範囲内であることが好ましく、より好ましくは２０％〜５０％の範囲内である。平均透過率が上記範囲未満では、本発明の階調マスクを用いたパターン形成において、第１半透明領域と遮光領域との透過率の差が出にくくなる場合があり、また平均透過率が上記範囲を超えると、第２半透明領域と透過領域との透過率の差が出にくくなる場合があるからである。
なお、上述した各波長での透過率は、階調マスクに使用する透明基板の透過率をリファレンス（１００％）として、半透明膜の透過率を測定することができる。装置としては、紫外・可視分光光度計（例えば日立Ｕ-４０００等）、またはフォトダイオードアレイを検出器としている装置（例えば大塚電子ＭＣＰＤ等）を用いることができる。
また、半透明膜の透過率特性の第２の態様は、波長３００ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲内における透過率分布が７％以下であるという透過率特性である。例えば露光装置に高圧水銀ランプを用いた場合、発光スペクトルの端部がおおよそ３００ｎｍであり、Ｉ線の波長が３６５ｎｍ、Ｈ線の波長が４０５ｎｍ、Ｇ線の波長が４３６ｎｍであることから、各波長を含む３００ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲内における透過率分布が上記範囲であれば、露光光の長波長域（３５０ｎｍ〜４５０ｎｍ程度）も短波長域（３００ｎｍ〜３５０ｎｍ程度）もほぼ一定の透過率で半透明膜を透過するので、露光光を有効に活用することができる。また、ある波長における透過率を調整することにより、露光波長域全体において透過率を所定の範囲内に調整することができ、現像後の感光性樹脂層の膜厚を制御することができる、すなわち感光性樹脂層の膜厚制御が容易である。したがって、半透明膜がこのような透過率特性を有する場合にも、パターンの形成に有利となる。
波長３００ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲内における透過率分布は、中でも、５％以下であることが好ましい。
また、波長２５０ｎｍ〜６００ｎｍにおける透過率分布は、２０％以下であることが好ましく、より好ましくは１０％以下である。一般に、液晶表示装置などの表示装置の製造工程において、パターン形成での露光条件として露光波長域を２５０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内で設定することが多いため、２５０ｎｍ〜６００ｎｍにおける透過率分布が上記範囲であれば、広い波長域を有効に利用することができるからである。
さらに、波長３００ｎｍでの透過率は、半透明膜の膜厚および本発明の階調マスクの用途によって異なるものではあるが、１０％〜７０％の範囲内であることが好ましい。上述したように、例えば露光装置に高圧水銀ランプを用いた場合、発光スペクトルの端部がおおよそ３００ｎｍであることから、波長３００ｎｍでの透過率が上記範囲であれば、短波長域の光をより確実に利用することができるからである。
中でも、本発明の階調マスクを用いた一括露光により、例えば高さの異なるスペーサを形成する場合であって、各パターンの高さの差を３μｍ以上とする場合は、３００ｎｍでの透過率が１０％〜３０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは１０％〜２０％の範囲内である。また、各パターンの高さの差を３μｍ以下とする場合には、３００ｎｍでの透過率が３０％〜７０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは３０％〜５０％の範囲内である。
中でも、本発明の階調マスクを用いた一括露光により、例えば高さの異なるスペーサを形成する場合であって、各パターンの高さの差を３μｍ以上とする場合は、３００ｎｍでの透過率が１０％〜３０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは１０％〜２０％の範囲内である。また、各パターンの高さの差を３μｍ以下とする場合には、３００ｎｍでの透過率が３０％〜７０％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは３０％〜５０％の範囲内である。
また、半透明膜の波長２５０ｎｍ〜６００ｎｍにおける平均透過率は、１０％〜６０％の範囲内であることが好ましい。平均透過率が上記範囲未満では、本発明の階調マスクを用いたパターン形成において、第１半透明領域と遮光領域との透過率の差が出にくくなる場合があり、また平均透過率が上記範囲を超えると、第２半透明領域と透過領域との透過率の差が出にくくなる場合があるからである。
なお、透過率分布は、３００ｎｍ〜４５０ｎｍにおける最大透過率（Ｔmax）と最小透過率（Ｔmin）との差を、３００ｎｍ〜４５０ｎｍにおける平均透過率（Ｔav）を２倍した値で割った値に、１００を乗じた値である。（透過率分布＝（Ｔmax−Ｔmin）／（２Ｔav）×１００）
また、透過率の測定方法については、透過率特性の第１の態様に記載した方法と同様である。
また、透過率の測定方法については、透過率特性の第１の態様に記載した方法と同様である。
第１の態様の透過率特性を有する半透明膜の形成材料としては、例えばクロム、モリブデンシリサイド、タンタル、アルミニウム、ケイ素等の酸化物、窒化物、炭化物などが挙げられる。半透明膜および遮光膜を同一エッチング設備、工程でパターニングし得るという利点から、半透明膜の形成材料は遮光膜と同系の材料であることが好ましい。後述するように遮光膜の形成材料がクロム系材料であることが好ましいことから、半透明膜の形成材料も、クロム、酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロム、酸化窒化炭化クロムなどのクロム系材料であることが好ましい。これらのクロム系材料は、機械的強度に優れており、さらには退光性がなく安定しているため、長時間の使用に耐えうるという利点を有する。
第１の態様の場合、半透明膜の形成材料が酸化窒化炭化クロム（ＣｒｘＯｙＮｚＣｗ）であることが特に好ましい。ここで、ｗは＜０．０１、ＣｒとＯとＮとの元素比率はＣｒ：３０〜６０％、Ｏ：３０〜７０％、Ｎ：０〜４０％であることが好ましく、中でもＣｒ：３５〜４５％、Ｏ：４０〜６０％、Ｎ：２〜２０％であることが好ましい。
また、第２の態様の透過率特性を有する半透明膜の形成材料としては、例えばクロム、モリブデンシリサイド、タンタル、アルミニウム、ケイ素、ニッケル等の金属の膜、あるいは、クロム、モリブデンシリサイド、タンタル、アルミニウム、ケイ素、ニッケル等の金属の窒化物、炭化物などが挙げられる。
例えば金属、金属窒化物および金属炭化物は吸収係数が比較的大きいため、波長３００ｎｍ〜４５０ｎｍにおいて透過率分布が所定の範囲となり、上述の透過率特性を有する場合が多い。これに対し、金属の酸化物は吸収係数が比較的小さく、長波長（紫外・可視領域）になるほど吸収係数がほぼゼロに近づくため、波長が長くなるほど透過率が高くなるような透過率特性を示す場合が多い。したがって、半透明膜の形成材料としては、上述したように金属、金属窒化物、金属炭化物が用いられるのである。なお、上述の透過率特性を満たしていれば、金属、金属窒化物、金属炭化物を用いた半透明膜は微量の酸素を含んでいてもよい。
例えば金属、金属窒化物および金属炭化物は吸収係数が比較的大きいため、波長３００ｎｍ〜４５０ｎｍにおいて透過率分布が所定の範囲となり、上述の透過率特性を有する場合が多い。これに対し、金属の酸化物は吸収係数が比較的小さく、長波長（紫外・可視領域）になるほど吸収係数がほぼゼロに近づくため、波長が長くなるほど透過率が高くなるような透過率特性を示す場合が多い。したがって、半透明膜の形成材料としては、上述したように金属、金属窒化物、金属炭化物が用いられるのである。なお、上述の透過率特性を満たしていれば、金属、金属窒化物、金属炭化物を用いた半透明膜は微量の酸素を含んでいてもよい。
第２の態様の場合においても、半透明膜および遮光膜を同一エッチング設備、工程でパターニングし得るという利点から、半透明膜の形成材料は遮光膜と同系の材料であることが好ましい。後述するように遮光膜の形成材料がクロム系材料であることが好ましいことから、半透明膜の形成材料も、クロム、窒化クロムなどのクロム系材料であることが好ましい。
第２の態様では、半透明膜の形成材料が金属であることがより好ましい。金属は、金属窒化物、金属炭化物等よりも吸収係数が高いので、金属を用いることにより、上述したような好適な透過率特性を満たす半透明膜とすることができるからである。
特に、半透明膜の形成材料はクロムであることが好ましい。上述したように、パターニングの点で半透明膜の形成材料が遮光膜と同系の材料であることが好ましく、遮光膜の形成材料がクロム系材料であることが好ましいからである。クロムを用いた半透明膜は、微量の酸素や窒素を含んでいてもよいが、半透明膜中のクロム含有量が８０％以上であることが好ましく、特に９５％以上であることが好ましい。上述した好適な透過率特性を満足する半透明膜とすることができるからである。
特に、半透明膜の形成材料はクロムであることが好ましい。上述したように、パターニングの点で半透明膜の形成材料が遮光膜と同系の材料であることが好ましく、遮光膜の形成材料がクロム系材料であることが好ましいからである。クロムを用いた半透明膜は、微量の酸素や窒素を含んでいてもよいが、半透明膜中のクロム含有量が８０％以上であることが好ましく、特に９５％以上であることが好ましい。上述した好適な透過率特性を満足する半透明膜とすることができるからである。
また、第２の態様では、半透明膜の形成材料として、モリブデンシリサイド、タンタルも好ましく用いられる。タンタルを用いた半透明膜は、上記のクロムの場合と同様に、微量の酸素や窒素を含んでいてもよい。
半透明膜は、単層であってもよく、複数の層で構成されていてもよい。
半透明膜の厚みとしては、上述した透過率特性を満たす膜厚であることが好ましい。第１の態様の透過率特性を満たす半透明膜の厚みとしては、例えばクロムを用いた場合は５〜５０ｎｍ程度であることが好ましく、また酸化クロムを用いた場合は５ｎｍ〜１５０ｎｍ程度であることが好ましい。また、第２の態様の透過率特性を満たす半透明膜の厚みとしては、例えばクロムを用いた場合は５ｎｍ〜２０ｎｍ程度であることが好ましい。半透明膜の透過率はその厚みにより変わるので、厚みを制御することで所望の透過率とすることができる。また、半透明膜が酸素、窒素、炭素などを含む場合は、その透過率は組成により変わるので、厚みと組成とを同時にコントロールすることで所望の透過率を実現できる。
半透明膜のパターンは、半透明膜を成膜し、パターニングすることにより形成することができる。半透明膜の成膜方法としては、例えばスパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法などの物理蒸着法（ＰＶＤ）が用いられる。例えばスパッタリング法を用いて酸化窒化炭化クロム膜を成膜する場合は、Ａｒガス等のキャリアガス、酸素（炭酸）ガス、窒素ガスを反応装置内に導入し、Ｃｒターゲットを用いた反応性スパッタリング法にて酸化窒化炭化クロム膜を成膜することができる。この際、酸化窒化炭化クロム膜の組成の制御は、Ａｒガス、酸素（炭酸）ガス、窒素ガスの流量の割合を制御することにより行うことができる。なお、半透明膜のパターニング方法については、後述の階調マスクの製造方法の項に記載するので、ここでの説明は省略する。
２．遮光膜
本発明における遮光膜は、透明基板上にパターン状に形成され、実質的に露光光を透過しないものである。
本発明における遮光膜は、透明基板上にパターン状に形成され、実質的に露光光を透過しないものである。
遮光膜のパターンは遮光領域に配置されるものであり、遮光領域はこの遮光膜のパターンによって画定される。この遮光膜のパターンの寸法および形状は、遮光領域の寸法および形状に応じて適宜調整される。
また、遮光膜のパターンは、メインパターンと、階調マスクを用いた露光における解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターンとからなるものであってもよい。本発明の階調マスクが後述する第３半透明領域を有する場合は、遮光膜のメインパターンは遮光領域に配置され、遮光膜のスリットパターンは第３半透明領域に配置される。
この遮光膜のメインパターンの寸法および形状は、遮光領域の寸法および形状に応じて適宜調整される。
また、遮光膜のスリットパターンのスリット幅は、階調マスクを用いた露光における解像限界以下のサイズであれば特に限定されるものではなく、目的とする第３半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。また、遮光膜のスリットパターンのピッチは、特に限定されるものではなく、目的とする第３半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。
また、遮光膜のスリットパターンのスリット幅は、階調マスクを用いた露光における解像限界以下のサイズであれば特に限定されるものではなく、目的とする第３半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。また、遮光膜のスリットパターンのピッチは、特に限定されるものではなく、目的とする第３半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。
遮光膜の露光波長における平均透過率は０．１％以下であることが好ましい。なお、平均透過率の測定方法については、上記半透明膜の項に記載した方法と同様である。
このような遮光膜の形成材料としては、一般にフォトマスクに用いられる遮光膜の形成材料を用いることができる。遮光膜の形成材料としては、例えばクロム、酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロム、モリブデンシリサイド、タンタル、アルミニウム、ケイ素、酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素などが挙げられる。中でも、クロム、酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロム等のクロム系材料が好適に用いられる。このようなクロム系材料は、最も使用実績があり、コスト、品質の点で好ましいからである。クロム系材料を用いた遮光膜は、単層であってもよく、２層以上が積層されたものであってもよい。
また、遮光膜は、低反射機能を有していてもよい。低反射機能により、露光光の乱反射を防止することができるので、より鮮明なパターンを形成することができる。遮光膜に低反射機能を付加するには、例えば遮光膜表面に露光光の反射を防止する酸化クロム等のクロム化合物を含有させればよい。この場合、遮光膜が、表面に向かって徐々に含有成分が変化する傾斜界面により形成されたものであってもよい。
遮光膜の厚みとしては、特に限定されるものではなく、例えばクロムを用いた場合には５０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度とすることができる。
遮光膜のパターンは、遮光膜を成膜し、パターニングすることにより形成することができる。遮光膜の成膜方法としては、例えばスパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法などの物理蒸着法（ＰＶＤ）が用いられる。なお、遮光膜のパターニング方法については、後述の階調マスクの製造方法の項に記載するので、ここでの説明は省略する。
３．第１半透明領域および第２半透明領域
本発明における第１半透明領域は、透明基板上に半透明膜のメインパターンのみが設けられた領域である。すなわち、第１半透明領域には、遮光膜は形成されていない、また半透明膜のスリットパターンも形成されていない。
本発明における第１半透明領域は、透明基板上に半透明膜のメインパターンのみが設けられた領域である。すなわち、第１半透明領域には、遮光膜は形成されていない、また半透明膜のスリットパターンも形成されていない。
本発明における第２半透明領域は、透明基板上に半透明膜のスリットパターンのみが設けられた領域である。すなわち、第２半透明領域には、遮光膜は形成されていない、また半透明膜のメインパターンも形成されていない。
また、第２半透明領域においては、半透明膜のスリットパターンのスリット幅およびピッチの少なくともいずれか一方が異なる領域が複数存在していてもよい。例えば図５に示すように、半透明膜のスリットパターン４ｂが１つ形成された第２半透明領域１４ａと、半透明膜のスリットパターン４ｂが２つ形成された第２半透明領域１４ｂと、半透明膜のスリットパターン４ｂが５つ形成された第２半透明領域１４ｃとが混在していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となる。
第１半透明領域の透過率は、透過領域の透過率より低く、遮光領域の透過率より高く、第２半透明領域の透過率よりも低ければ、特に限定されるものではなく、本発明の階調マスクを用いて形成するパターンによって適宜選択される。
また、第２半透明領域の透過率は、透過領域の透過率より低く、遮光領域の透過率より高く、第１半透明領域の透過率よりも高ければ、特に限定されるものではなく、本発明の階調マスクを用いて形成するパターンによって適宜選択される。
第１半透明領域および第２半透明領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、本発明の階調マスクの用途に応じて適宜調整される。例えば、第１半透明領域および第２半透明領域の形状としては、円形、矩形、枠体、多角形、線形など、種々の形状とすることができる。
本発明の階調マスクは、図４に例示するように、透明基板２上に遮光膜のスリットパターン３ｂおよび半透明膜のメインパターン４ａが設けられた第３半透明領域１５を有していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となる。この第３半透明領域には、遮光膜のメインパターンおよび半透明膜のスリットパターンは形成されていない。
第３半透明領域の透過率は、透過領域の透過率より低く、遮光領域の透過率より高く、第１半透明領域の透過率より低く、第２半透明領域の透過率より低ければ、特に限定されるものではなく、本発明の階調マスクを用いて形成するパターンによって適宜選択される。
第３半透明領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、本発明の階調マスクの用途に応じて適宜調整される。
また、本発明の階調マスクは、図４に例示するように、透明基板２上に遮光膜のスリットパターン３ｂが設けられた第４半透明領域１６を有していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となる。図４に例示するように、この第４半透明領域１６には、遮光膜のスリットパターン３ｂと同様の位置に、半透明膜のスリットパターン４ｂが形成されていてもよい。また、第４半透明領域には、遮光膜のメインパターンおよび半透明膜のメインパターンは形成されていない。
第４半透明領域の透過率は、透過領域の透過率より低く、遮光領域の透過率より高く、第１半透明領域の透過率より低く、第２半透明領域の透過率より低ければ、特に限定されるものではなく、本発明の階調マスクを用いて形成するパターンによって適宜選択される。
第４半透明領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、本発明の階調マスクの用途に応じて適宜調整される。
４．透過領域および遮光領域
本発明における透過領域は、透明基板のみを有する領域である。すなわち、透過領域には、遮光膜および半透明膜のいずれも形成されていない。
本発明における透過領域は、透明基板のみを有する領域である。すなわち、透過領域には、遮光膜および半透明膜のいずれも形成されていない。
本発明における遮光領域は、透明基板上に遮光膜のパターンが設けられた領域である。遮光領域には、透明基板上に少なくとも遮光膜のパターンが形成されていればよく、例えば遮光膜のパターンのみが形成されていてもよく、遮光膜のパターンおよび半透明膜のパターンが形成されていてもよい。本発明の階調マスクが上記第３半透明領域を有する場合は、遮光領域は、透明基板上に遮光膜のメインパターンが設けられた領域となる。
透過領域および遮光領域の寸法および形状としては、特に限定されるものではなく、本発明の階調マスクの用途に応じて適宜調整される。例えば、透過領域および遮光領域の形状としては、円形、矩形、枠体、多角形、線形など、種々の形状とすることができる。
５．透明基板
本発明に用いられる透明基板は、一般にフォトマスクに用いられる基板を使用することができる。透明基板としては、例えばホウ珪酸ガラス、アルミノホウ珪酸ガラス等の光学研磨された低膨張ガラス、石英ガラス、合成石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、ソーダライムガラス、ホワイトサファイアなどの可撓性のない透明なリジット材、あるいは、透明樹脂フィルム、光学用樹脂フィルムなどの可撓性を有する透明なフレキシブル材を用いることができる。中でも、石英ガラスは、熱膨脹率の小さい素材であり、寸法安定性および高温加熱処理における特性に優れている。
本発明に用いられる透明基板は、一般にフォトマスクに用いられる基板を使用することができる。透明基板としては、例えばホウ珪酸ガラス、アルミノホウ珪酸ガラス等の光学研磨された低膨張ガラス、石英ガラス、合成石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、ソーダライムガラス、ホワイトサファイアなどの可撓性のない透明なリジット材、あるいは、透明樹脂フィルム、光学用樹脂フィルムなどの可撓性を有する透明なフレキシブル材を用いることができる。中でも、石英ガラスは、熱膨脹率の小さい素材であり、寸法安定性および高温加熱処理における特性に優れている。
６．階調マスク
本発明の階調マスクは、透明基板上に遮光膜および半透明膜がパターン状に形成されたものであり、上述した透過領域、遮光領域、第１半透明領域および第２半透明領域等を有するものであればよく、透明基板、遮光膜および半透明膜の積層順としては特に限定されるものではない。例えば、図１に示すように透明基板２、遮光膜３および半透明膜４の順に積層されていてもよく、図６（ａ）に示すように透明基板２、半透明膜４および遮光膜３の順に積層されていてもよく、図６（ｂ）に示すように半透明膜４、透明基板２および遮光膜３の順に積層されていてもよい。
本発明の階調マスクは、透明基板上に遮光膜および半透明膜がパターン状に形成されたものであり、上述した透過領域、遮光領域、第１半透明領域および第２半透明領域等を有するものであればよく、透明基板、遮光膜および半透明膜の積層順としては特に限定されるものではない。例えば、図１に示すように透明基板２、遮光膜３および半透明膜４の順に積層されていてもよく、図６（ａ）に示すように透明基板２、半透明膜４および遮光膜３の順に積層されていてもよく、図６（ｂ）に示すように半透明膜４、透明基板２および遮光膜３の順に積層されていてもよい。
本発明においては、遮光膜上に低反射層が形成されていてもよい。低反射層を設けることにより、階調マスクの使用時において、ハレーションを防止することができるからである。
低反射層としては、例えば酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロム等の膜が挙げられる。これらの膜は、遮光膜にクロム系材料を用いた場合、遮光膜のエッチング時に同時にエッチングすることが可能である。
低反射層としては、例えば酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロム等の膜が挙げられる。これらの膜は、遮光膜にクロム系材料を用いた場合、遮光膜のエッチング時に同時にエッチングすることが可能である。
本発明の階調マスクは、透過率が４段階以上に段階的に変化するものである。階調マスクは、４階調の階調マスクに限定されるものではなく、第２半透明領域における半透明膜のスリットパターンのスリット幅およびピッチを周期的に変化させることにより、４階調以上の多階調の階調マスクとすることが可能である。例えば図５に示すように、半透明膜のスリットパターン４ｂのピッチを周期的に変化させることにより、３種類の第２半透明領域１４ａ、１４ｂおよび１４ｃの透過率を異なるものとすることができる。
また、本発明においては、半透明膜のメインパターンおよびスリットパターン、ならびに遮光膜のスリットパターンを組み合わせることにより、４階調以上の多階調の階調マスクとすることが可能である。例えば図４に示すように、階調マスク１が、透明基板２上に遮光膜のスリットパターン３ｂおよび半透明膜のメインパターン４ａが設けられた第３半透明領域１５や、透明基板２上に遮光膜のスリットパターン３ｂが設けられた第４半透明領域１６を有していることにより、多階調化が可能である。
本発明の階調マスクは、リソグラフィー法などのように、露光工程を経て製造される様々な製品の製造に用いることができる。中でも、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置、プラズマディスプレイパネル等の表示装置の製造、特に大型の表示装置の製造に用いることにより、本発明の効果を最大限に利用することができる。
本発明の階調マスクを用いた一括露光により３種類以上のパターンを同時に形成する用途として、具体的には液晶表示装置または液晶表示装置用カラーフィルタにおける厚みの異なるスペーサおよび配向制御用突起の同時形成、液晶表示装置または液晶表示装置用カラーフィルタにおける厚みの異なるスペーサおよびオーバーコート層の同時形成、半透過型液晶表示装置または半透過型液晶表示装置用カラーフィルタにおけるスペーサ、透過部用配向制御用突起および反射部用配向制御用突起の同時形成、液晶表示装置または液晶表示装置用カラーフィルタにおけるスペーサ、配向制御用突起および遮光部の同時形成、半透過型液晶表示装置または半透過型液晶表示装置用カラーフィルタにおけるスペーサ、オーバーコート層およびギャップ調整層の同時形成、液晶表示装置または液晶表示装置用カラーフィルタにおけるスペーサ、白色用オーバーコート層および赤色・緑色・青色用オーバーコート層の同時形成などを挙げることができる。
本発明の階調マスクの大きさとしては、用途に応じて適宜調整されるが、例えば液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置等の表示装置の製造に用いられる場合には、３００ｍｍ×４００ｍｍ〜１，６００ｍｍ×１，８００ｍｍ程度とすることができる。
７．階調マスクの製造方法
次に、本発明の階調マスクの製造方法について説明する。
本発明の階調マスクの製造方法としては、透明基板上に半透明膜および遮光膜をパターン状に形成することにより、所望の位置に透過領域、遮光領域、第１半透明領域および第２半透明領域等を配置することができる方法であれば特に限定されるものではない。
次に、本発明の階調マスクの製造方法について説明する。
本発明の階調マスクの製造方法としては、透明基板上に半透明膜および遮光膜をパターン状に形成することにより、所望の位置に透過領域、遮光領域、第１半透明領域および第２半透明領域等を配置することができる方法であれば特に限定されるものではない。
本発明の階調マスクの製造方法の一例としては、透明基板上に遮光膜を成膜したマスクブランクを用いて、遮光膜をパターニングし、遮光膜の中間パターンを形成する第１パターニング工程と、遮光膜の中間パターンが形成された透明基板の全面に半透明膜を成膜する半透明膜成膜工程と、遮光膜の中間パターンおよび半透明膜をパターニングして、遮光膜のパターンならびに半透明膜のメインパターンおよびスリットパターンを形成する第２パターニング工程とを有する製造方法が挙げられる。
上記の階調マスクの製造方法の例を図７に示す。
まず、透明基板２上に遮光膜５３を成膜したマスクブランク５０を準備する（図７（ａ））。次に、遮光膜５３上にポジ型レジスト材料を塗布し、塗布後に所定時間ベークし、第１レジスト膜５１を形成する（図７（ｂ））。次いで、パターン露光および現像を行うことにより第１レジストパターン５１´を形成する（図７（ｃ））。この際、得られる階調マスクにおける第１半透明領域１３および第２半透明領域１４では第１レジスト膜５１が除去され、透過領域１１および遮光領域１２では第１レジスト膜５１が残存するようにパターン露光する。そして、第１レジストパターン５１´より露出している遮光膜５３をエッチングし、残存している第１レジストパターン５１´を除去して、遮光膜中間パターン５３´を形成する（図７（ｄ））。図７（ａ）〜（ｄ）は第１パターニング工程である。
まず、透明基板２上に遮光膜５３を成膜したマスクブランク５０を準備する（図７（ａ））。次に、遮光膜５３上にポジ型レジスト材料を塗布し、塗布後に所定時間ベークし、第１レジスト膜５１を形成する（図７（ｂ））。次いで、パターン露光および現像を行うことにより第１レジストパターン５１´を形成する（図７（ｃ））。この際、得られる階調マスクにおける第１半透明領域１３および第２半透明領域１４では第１レジスト膜５１が除去され、透過領域１１および遮光領域１２では第１レジスト膜５１が残存するようにパターン露光する。そして、第１レジストパターン５１´より露出している遮光膜５３をエッチングし、残存している第１レジストパターン５１´を除去して、遮光膜中間パターン５３´を形成する（図７（ｄ））。図７（ａ）〜（ｄ）は第１パターニング工程である。
次に、遮光膜中間パターン５３´が形成された透明基板２の全面に、半透明膜５４を成膜する（図７（ｅ）、半透明膜成膜工程）。
次に、半透明膜５４上にポジ型レジスト材料を塗布し、塗布後に所定時間ベークし、第２レジスト膜５２を形成する（図７（ｆ））。次いで、パターン露光および現像を行うことにより第２レジストパターン５２´を形成する（図７（ｇ））。この際、得られる階調マスクにおける透過領域１１では第２レジスト膜５２が除去され、遮光領域１２および第１半透明領域１３では第２レジスト膜５２が残存し、第２半透明領域１４では第２レジスト膜５２がスリット状にパターニングされるようにパターン露光する。そして、第２レジストパターン５２´より露出している半透明膜５４をエッチングし、続いて、下層の遮光膜中間パターン５３´が露出している箇所をさらにエッチングし、残存している第２レジストパターン５２´を除去して、遮光膜３のパターン、半透明膜のメインパターン４ａおよびスリットパターン４ｂを形成する（図７（ｈ））。図７（ｆ）〜（ｈ）は第２パターニング工程である。
上記の方法では、遮光膜のみ、または半透明膜のみを選択的にエッチングする必要がない。このため、遮光膜および半透明膜に用いる材料が限定されないという利点を有する。例えば、遮光膜および半透明膜に同系の材料、具体的にはクロム系材料を用いることができる。また、エッチング選択性が要求されないので、複数のエッチング技術（複数の装置・エッチャントなど）を用いる必要がなく、製造コストを削減することができる。さらに、遮光膜および半透明膜にクロム系材料を用いた場合には、従来のバイナリマスクと同様のプロセスで階調マスクを製造することができ、複雑な工程を要しないという利点も有する。
また、本発明の階調マスクの製造方法の他の例としては、透明基板上に半透明膜および遮光膜がこの順に積層されたマスクブランクを用いて、半透明膜および遮光膜をパターニングし、半透明膜のメインパターンおよびスリットパターン、ならびに遮光膜の中間パターンを形成する第１パターニング工程と、遮光膜の中間パターンのみをパターニングして、遮光膜のパターンを形成する第２パターニング工程とを有する製造方法が挙げられる。
上記の階調マスクの製造方法の例を図８に示す。
まず、透明基板２上に半透明膜５４および遮光膜５３がこの順に積層されたマスクブランク５０を準備する（図８（ａ））。次に、遮光膜５３上にポジ型レジスト材料を塗布し、塗布後に所定時間ベークし、第１レジスト膜５１を形成する（図８（ｂ））。次いで、パターン露光および現像を行うことにより第１レジストパターン５１´を形成する（図８（ｃ））。この際、得られる階調マスクにおける透過領域１１では第１レジスト膜５１が除去され、遮光領域１２および第１半透明領域１３では第１レジスト膜５１が残存し、第２半透明領域１４では第１レジスト膜５１がスリット状にパターニングされるようにパターン露光する。そして、第１レジストパターン５１´より露出している遮光膜５３をエッチングし、続いて、下層の半透明膜５４が露出している箇所をさらにエッチングし、残存している第１レジストパターン５１´を除去して、半透明膜のメインパターン４ａおよびスリットパターン４ｂ、ならびに遮光膜中間パターン５３´を形成する（図８（ｄ））。図８（ａ）〜（ｄ）は第１パターニング工程である。
まず、透明基板２上に半透明膜５４および遮光膜５３がこの順に積層されたマスクブランク５０を準備する（図８（ａ））。次に、遮光膜５３上にポジ型レジスト材料を塗布し、塗布後に所定時間ベークし、第１レジスト膜５１を形成する（図８（ｂ））。次いで、パターン露光および現像を行うことにより第１レジストパターン５１´を形成する（図８（ｃ））。この際、得られる階調マスクにおける透過領域１１では第１レジスト膜５１が除去され、遮光領域１２および第１半透明領域１３では第１レジスト膜５１が残存し、第２半透明領域１４では第１レジスト膜５１がスリット状にパターニングされるようにパターン露光する。そして、第１レジストパターン５１´より露出している遮光膜５３をエッチングし、続いて、下層の半透明膜５４が露出している箇所をさらにエッチングし、残存している第１レジストパターン５１´を除去して、半透明膜のメインパターン４ａおよびスリットパターン４ｂ、ならびに遮光膜中間パターン５３´を形成する（図８（ｄ））。図８（ａ）〜（ｄ）は第１パターニング工程である。
次に、半透明膜のメインパターン４ａおよびスリットパターン４ｂ、ならびに遮光膜中間パターン５３´が形成された透明基板２上にポジ型レジスト材料を塗布し、塗布後に所定時間ベークし、第２レジスト膜５２を形成する（図８（ｅ））。続いて、パターン露光および現像を行うことにより第２レジストパターン５２´を形成する（図８（ｆ））。この際、得られる階調マスクにおける第１半透明領域１３では第２レジスト膜５２が除去され、透過領域１１および遮光領域１２では第２レジスト膜５２が残存し、第２半透明領域１４では半透明膜のスリットパターン４ｂに対応させて第２レジスト膜５２がスリット状にパターニングされるようにパターン露光する。そして、第２レジストパターン５２´より露出している遮光膜中間パターン５３´をエッチングし、残存している第２レジストパターン５２´を除去して、遮光膜３のパターンを形成する（図８（ｇ））。図８（ｅ）〜（ｇ）は第２パターニング工程である。
上記の方法では、階調マスクの製造工程の途中で半透明膜成膜工程を行う必要がない。このため、半透明膜の成膜時のリスク（欠陥や汚れなど）を低減することができる。また、ＴＡＴ（Turn Around Time）の短縮化が可能である。
なお、階調マスクの製造方法については、特開２００５−８４３６６公報、特開２００５−１８１８２７公報、特開２００５−２０８１２８公報、特開２００６−１８００１公報を参照することができる。
Ｂ．表示装置製造用階調マスク
次に、本発明の表示装置製造用階調マスクについて説明する。
本発明の表示装置製造用階調マスク（以下、単に「階調マスク」という場合がある。）は、上述した階調マスクが表示装置の製造に用いられることを特徴とするものである。
次に、本発明の表示装置製造用階調マスクについて説明する。
本発明の表示装置製造用階調マスク（以下、単に「階調マスク」という場合がある。）は、上述した階調マスクが表示装置の製造に用いられることを特徴とするものである。
本発明の階調マスクを用いて、表示装置に適用されるカラーフィルタにおける各種部材を形成する方法について図面を参照しながら説明する。
図９は、本発明の階調マスクを用いて、カラーフィルタにおける厚みの異なるスペーサおよび配向制御用突起を形成する例である。まず、図９（ａ）に示すように、基板２２上に遮光部２３および着色層２４を形成し、この着色層２４上に透明電極層２５を形成し、さらに透明電極層２５上にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層２６を形成する。次いで、図９（ｂ）に示すように、感光性樹脂層２６を階調マスク１を介して露光する。階調マスク１では、透過領域１１、遮光領域１２、第１半透明領域１３および第２半透明領域１４で透過率が異なるので、各領域の透過率に応じて、感光性樹脂層の硬化反応の程度が異なるものとなり、露光後に現像することによって、形状や厚みの異なる３種類のパターン（高スペーサ３１ａ、低スペーサ３１ｂおよび配向制御用突起３１ｃ）が形成される。
図１０は、本発明の階調マスクを用いて、カラーフィルタにおける厚みの異なるスペーサおよびオーバーコート層を形成する例である。まず、図１０（ａ）に示すように、基板２２上に遮光部２３および着色層２４を形成し、この着色層２４上にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層２６を形成する。次いで、図１０（ｂ）に示すように、感光性樹脂層２６を階調マスク１を介して露光する。階調マスク１では、透過領域１１、遮光領域１２、第１半透明領域１３および第２半透明領域１４で透過率が異なるので、各領域の透過率に応じて、感光性樹脂層の硬化反応の程度が異なるものとなり、露光後に現像することによって、形状や厚みの異なる３種類のパターン（高スペーサ３２ａ、低スペーサ３２ｂおよびオーバーコート層３２ｃ）が形成される。
図１１は、本発明の階調マスクを用いて、カラーフィルタにおけるスペーサおよび配向制御用突起を形成する例であり、半透過型液晶表示装置に用いられるカラーフィルタにおいて、非表示領域にスペーサを形成し、透過部および反射部に均一な厚みの配向制御用突起を形成する例である。まず、図１１（ａ）に示すように、基板２２上に遮光部２３および着色層２４を形成し、この着色層２４上にギャップ調整層２７を形成し、そのギャップ調整層２７を覆うように透明電極層２５を形成し、さらに透明電極層２５上にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層２６を形成する。表示領域のうち、ギャップ調整層２７が設けられている領域は反射部ｒであり、ギャップ調整層２７が設けられていない領域は透過部ｔである。次いで、図１１（ｂ）に示すように、感光性樹脂層２６を階調マスク１を介して露光する。階調マスク１では、透過領域１１、遮光領域１２、第１半透明領域１３および第２半透明領域１４で透過率が異なるので、各領域の透過率に応じて、感光性樹脂層の硬化反応の程度が異なるものとなり、露光後に現像することによって、形状、厚み、高さの異なる３種類のパターン（スペーサ３３ａ、透過部用配向制御用突起３３ｂおよび反射部用配向制御用突起３３ｃ）が形成される。
図１２は、本発明の階調マスクを用いて、カラーフィルタにおけるスペーサ、配向制御用突起および遮光部を形成する例である。まず、図１２（ａ）に示すように、基板２２上に着色層２４を形成し、その着色層２４上に透明電極層２５を形成し、さらに透明電極層２５上にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層２６を形成する。次いで、図１２（ｂ）に示すように、感光性樹脂層２６を階調マスク１を介して露光する。階調マスク１では、透過領域１１、遮光領域１２、第１半透明領域１３および第２半透明領域１４で透過率が異なるので、各領域の透過率に応じて、感光性樹脂層の硬化反応の程度が異なるものとなり、露光後に現像することによって、形状や厚みの異なる３種類のパターン（スペーサ３４ａ、配向制御用突起３４ｂおよび遮光部３４ｃ）が形成される。
図１３は、本発明の階調マスクを用いて、カラーフィルタにおけるスペーサ、ギャップ調整層およびオーバーコート層を形成する例であり、半透過型液晶表示装置に用いられるカラーフィルタにおいて、非表示領域にスペーサを形成し、反射部にギャップ調整層を形成し、着色層を覆うようにオーバーコート層を形成する例である。まず、図１３（ａ）に示すように、基板２２上に遮光部２３および着色層２４を形成し、その着色層２４上にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層２６を形成する。次いで、図１３（ｂ）に示すように、感光性樹脂層２６を階調マスク１を介して露光する。階調マスク１では、透過領域１１、遮光領域１２、第１半透明領域１３および第２半透明領域１４で透過率が異なるので、各領域の透過率に応じて、感光性樹脂層の硬化反応の程度が異なるものとなり、露光後に現像することによって、形状や厚みの異なる３種類のパターン（スペーサ３５ａ、ギャップ調整層３５ｂおよびオーバーコート層３５ｃ）が形成される。表示領域のうち、ギャップ調整層３５ｂが設けられている領域は反射部ｒであり、ギャップ調整層３５ｂが設けられていない領域は透過部ｔである。
図１４は、本発明の階調マスクを用いて、カラーフィルタにおけるスペーサおよびオーバーコート層を形成する例であり、液晶表示装置に用いられ、１ピクセルが４色（赤・緑・青・白）のサブピクセルで構成されるカラーフィルタにおいて、スペーサと、赤色・緑色・青色および白色に応じて厚みの異なるオーバーコート層とを形成する例である。
ここで、１ピクセルが４色（赤・緑・青・白）のサブピクセルで構成されるカラーフィルタにおいては、例えば図１５に示すように、赤Ｒ・緑Ｇ・青Ｂ・白Ｗのサブピクセルがモザイク状に配列されており、基板２２上に、赤Ｒ・緑Ｇ・青Ｂのサブピクセルに応じて赤色パターン２４Ｒ、緑色パターン２４Ｇおよび青色パターン２４Ｂが形成され、白Ｗのサブピクセルに相当する部位には着色層は形成されていない。
ここで、１ピクセルが４色（赤・緑・青・白）のサブピクセルで構成されるカラーフィルタにおいては、例えば図１５に示すように、赤Ｒ・緑Ｇ・青Ｂ・白Ｗのサブピクセルがモザイク状に配列されており、基板２２上に、赤Ｒ・緑Ｇ・青Ｂのサブピクセルに応じて赤色パターン２４Ｒ、緑色パターン２４Ｇおよび青色パターン２４Ｂが形成され、白Ｗのサブピクセルに相当する部位には着色層は形成されていない。
まず、図１４（ａ）に示すように、基板２２上に、遮光部２３と、赤Ｒ・緑Ｇ・青Ｂのサブピクセルに応じて赤色パターン（図示せず）、緑色パターン（図示せず）および青色パターン２４Ｂから構成される着色層とを形成し、その着色層上にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層２６を形成する。このとき、白Ｗのサブピクセルに相当する部位には着色層は形成されない。次いで、図１４（ｂ）に示すように、感光性樹脂層２６を階調マスク１を介して露光する。階調マスク１では、透過領域１１、遮光領域１２、第１半透明領域１３および第２半透明領域１４で透過率が異なるので、各領域の透過率に応じて、感光性樹脂層の硬化反応の程度が異なるものとなり、露光後に現像することによって、形状や厚みの異なる３種類のパターン（スペーサ３６ａ、赤色・緑色・青色（ＲＧＢ）用オーバーコート層３６ｂおよび白色（Ｗ）用オーバーコート層３６ｃ）が形成される。
このように、本発明の階調マスクは、透過率が４段階以上に段階的に変化するものとすることができ、表示装置を構成する、形状、厚み、高さ等の異なる３種類以上の部材を一括形成する場合に好適に用いることができる。
なお、階調マスクについては、上記「Ａ．階調マスク」の項に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
以下、本発明について実施例を用いて具体的に説明する。
［実施例１］
（階調マスクの作製）
光学研磨された３９０ｍｍ×６１０ｍｍの合成石英基板上にクロム膜（遮光膜）が厚み１００ｎｍで成膜されている常用のマスクブランク上に、市販のフォトレジスト（東京応化工業社製 ｉｐ−３５００）を厚み６００ｎｍで塗布し、１２０℃に加熱されたホットプレートで１５分ベークした後、フォトマスク用レーザ描画装置（マイクロニック社製 ＬＲＳ１１０００−ＴＦＴ３）で、所望の遮光膜中間パターンを描画した。
次に、専用のデベロッパー（東京応化工業社製 ＮＭＤ３）で現像し、遮光膜用レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとして、クロム膜をエッチングし、さらに残ったレジストパターンを剥膜することで、所望の遮光膜中間パターンを得た。クロム膜のエッチングには、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製 ＭＲ−ＥＳ）を用いた。クロム膜のエッチング時間は、６０秒であった。
［実施例１］
（階調マスクの作製）
光学研磨された３９０ｍｍ×６１０ｍｍの合成石英基板上にクロム膜（遮光膜）が厚み１００ｎｍで成膜されている常用のマスクブランク上に、市販のフォトレジスト（東京応化工業社製 ｉｐ−３５００）を厚み６００ｎｍで塗布し、１２０℃に加熱されたホットプレートで１５分ベークした後、フォトマスク用レーザ描画装置（マイクロニック社製 ＬＲＳ１１０００−ＴＦＴ３）で、所望の遮光膜中間パターンを描画した。
次に、専用のデベロッパー（東京応化工業社製 ＮＭＤ３）で現像し、遮光膜用レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとして、クロム膜をエッチングし、さらに残ったレジストパターンを剥膜することで、所望の遮光膜中間パターンを得た。クロム膜のエッチングには、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製 ＭＲ−ＥＳ）を用いた。クロム膜のエッチング時間は、６０秒であった。
次いで、遮光膜中間パターンが形成された基板について、パターン寸法検査、パターン欠陥検査、必要に応じてパターン修正を行い、よく洗浄した後、酸化窒化炭化クロム膜（半透明膜）を下記の条件でスパッタリング法にて成膜した。
＜成膜条件＞
・ガス流量比 Ａｒ：ＣＯ２：Ｎ２＝１：０．５：０．５
・パワー：１．５ｋＷ
・ガス圧：３ｍＴｏｒｒ
・基板搬送速度：６２ｃｍ／ｍｉｎ
このとき、酸化窒化炭化クロム膜の膜厚は３５ｎｍとした。酸化窒化炭化クロム膜の分光スペクトルを図１６に示す。
次に、酸化窒化炭化クロム膜上に市販のフォトレジスト（東京応化製 ｉｐ−３５００）を再度、厚み６００ｎｍで塗布し、１２０℃に加熱されたホットプレート上で１５分ベークした。続いて、半透明膜のメインパターンおよびスリットパターンとなる像を再度、レーザ描画装置（マイクロニック社製 ＬＲＳ１１０００−ＴＦＴ３）で描画し、専用デベロッパー（東京応化社製 ＮＭＤ３）で現像し、レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとして、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製 ＭＲ−ＥＳ）で半透明膜および遮光膜をエッチングし、半透明膜のメインパターンおよびスリットパターン、ならびに遮光膜パターンを得た。エッチングは半透明膜および遮光膜に対して行った。
最後に残ったレジストを剥膜し、パターン寸法検査、パターン欠陥検査などの検査工程を経て、必要に応じてパターン修正を行い、階調マスクを得た。
＜成膜条件＞
・ガス流量比 Ａｒ：ＣＯ２：Ｎ２＝１：０．５：０．５
・パワー：１．５ｋＷ
・ガス圧：３ｍＴｏｒｒ
・基板搬送速度：６２ｃｍ／ｍｉｎ
このとき、酸化窒化炭化クロム膜の膜厚は３５ｎｍとした。酸化窒化炭化クロム膜の分光スペクトルを図１６に示す。
次に、酸化窒化炭化クロム膜上に市販のフォトレジスト（東京応化製 ｉｐ−３５００）を再度、厚み６００ｎｍで塗布し、１２０℃に加熱されたホットプレート上で１５分ベークした。続いて、半透明膜のメインパターンおよびスリットパターンとなる像を再度、レーザ描画装置（マイクロニック社製 ＬＲＳ１１０００−ＴＦＴ３）で描画し、専用デベロッパー（東京応化社製 ＮＭＤ３）で現像し、レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとして、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製 ＭＲ−ＥＳ）で半透明膜および遮光膜をエッチングし、半透明膜のメインパターンおよびスリットパターン、ならびに遮光膜パターンを得た。エッチングは半透明膜および遮光膜に対して行った。
最後に残ったレジストを剥膜し、パターン寸法検査、パターン欠陥検査などの検査工程を経て、必要に応じてパターン修正を行い、階調マスクを得た。
（カラーフィルタの作製）
基板として、大きさが３００ｍｍ×４００ｍｍ、厚みが０．７ｍｍのガラス基板（コーニング社製１７３７ガラス）を準備した。この基板を定法にしたがって洗浄した後、基板の片側全面にスパッタリング法によりクロム薄膜（厚み１０００Å）を形成した。このクロム薄膜上にポジ型感光性レジスト（東京応化工業（株）製 ＯＦＰＲ−８００）を塗布し、所定のマスクを介して露光、現像してレジストパターンを形成した。次いで、このレジストパターンをマスクとして、クロム薄膜をエッチングして、線幅２０μｍ、ピッチ１００μｍのブラックマトリックスを形成した。
基板として、大きさが３００ｍｍ×４００ｍｍ、厚みが０．７ｍｍのガラス基板（コーニング社製１７３７ガラス）を準備した。この基板を定法にしたがって洗浄した後、基板の片側全面にスパッタリング法によりクロム薄膜（厚み１０００Å）を形成した。このクロム薄膜上にポジ型感光性レジスト（東京応化工業（株）製 ＯＦＰＲ−８００）を塗布し、所定のマスクを介して露光、現像してレジストパターンを形成した。次いで、このレジストパターンをマスクとして、クロム薄膜をエッチングして、線幅２０μｍ、ピッチ１００μｍのブラックマトリックスを形成した。
次に、下記組成の赤色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物、緑色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物、青色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物を調製した。
＜赤色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物＞
・赤顔料（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 クロモフタルレッドＡ２Ｂ） ４．８重量部
・黄顔料（ＢＡＳＦ社製 パリオトールイエローＤ１８１９） １．２重量部
・分散剤（ビックケミー社製 ディスパービック１６１） ３．０重量部
・モノマー（サートマー社製 ＳＲ３９９） ４．０重量部
・ポリマーＩ ５．０重量部
・開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア９０７） １．４重量部
・開始剤（２，２´−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４´，５´−テトラフェニル−１，２´−ビイミダゾール） ０．６重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） ８０．０重量部
・赤顔料（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 クロモフタルレッドＡ２Ｂ） ４．８重量部
・黄顔料（ＢＡＳＦ社製 パリオトールイエローＤ１８１９） １．２重量部
・分散剤（ビックケミー社製 ディスパービック１６１） ３．０重量部
・モノマー（サートマー社製 ＳＲ３９９） ４．０重量部
・ポリマーＩ ５．０重量部
・開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア９０７） １．４重量部
・開始剤（２，２´−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４´，５´−テトラフェニル−１，２´−ビイミダゾール） ０．６重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） ８０．０重量部
＜緑色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物＞
・緑顔料（アビシア社製 モナストラルグリーン９Ｙ−Ｃ） ４．２重量部
・黄顔料（ＢＡＳＦ社製 パリオトールイエローＤ１８１９） １．８重量部
・分散剤（ビックケミー社製 ディスパービック１６１） ３．０重量部
・モノマー（サートマー社製 ＳＲ３９９） ４．０重量部
・ポリマーＩ ５．０重量部
・開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア９０７） １．４重量部
・開始剤（２，２´−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４´，５´−テトラフェニル−１，２´−ビイミダゾール） ０．６重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） ８０．０重量部
・緑顔料（アビシア社製 モナストラルグリーン９Ｙ−Ｃ） ４．２重量部
・黄顔料（ＢＡＳＦ社製 パリオトールイエローＤ１８１９） １．８重量部
・分散剤（ビックケミー社製 ディスパービック１６１） ３．０重量部
・モノマー（サートマー社製 ＳＲ３９９） ４．０重量部
・ポリマーＩ ５．０重量部
・開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア９０７） １．４重量部
・開始剤（２，２´−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４´，５´−テトラフェニル−１，２´−ビイミダゾール） ０．６重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） ８０．０重量部
＜青色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物＞
・青顔料（ＢＡＳＦ社製 ヘリオゲンブルーＬ６７００Ｆ） ６．０重量部
・顔料誘導体（アビシア社製 ソルスパース５０００） ０．６重量部
・分散剤（ビックケミー社製 ディスパービック１６１） ２．４重量部
・モノマー（サートマー社製 ＳＲ３９９） ４．０重量部
・ポリマーＩ ５．０重量部
・開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア９０７） １．４重量部
・開始剤（２，２´−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４´，５´−テトラフェニル−１，２´−ビイミダゾール） ０．６重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） ８０．０重量部
・青顔料（ＢＡＳＦ社製 ヘリオゲンブルーＬ６７００Ｆ） ６．０重量部
・顔料誘導体（アビシア社製 ソルスパース５０００） ０．６重量部
・分散剤（ビックケミー社製 ディスパービック１６１） ２．４重量部
・モノマー（サートマー社製 ＳＲ３９９） ４．０重量部
・ポリマーＩ ５．０重量部
・開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア９０７） １．４重量部
・開始剤（２，２´−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４´，５´−テトラフェニル−１，２´−ビイミダゾール） ０．６重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） ８０．０重量部
なお、上記のポリマーＩは、ベンジルメタクリレート：スチレン：アクリル酸：２−ヒドロキシエチルメタクリレート＝１５．６：３７．０：３０．５：１６．９（モル比）の共重合体１００モル％に対して、２−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを１６．９モル％付加したものであり、重量平均分子量は４２５００である。
次いで、ガラス基板上にブラックマトリックスを覆うように赤色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物をスピンコート法により塗布し、赤色パターン用のフォトマスクを介して、露光、現像して、赤色パターンを形成した。この赤色パターンは、長方形状（１００μｍ×３００μｍ）とした。
その後、緑色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物、青色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物を用いて、同様の操作により、緑色パターン、青色パターンを形成した。これにより、赤色パターン、緑色パターン、青色パターンが配列された着色層を形成した。
次に、ブラックマトリックス、着色層を覆うように酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなる透明電極層（厚み１５００Å）をスパッタリング法により形成した。
次に、ブラックマトリックス、着色層を覆うように酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなる透明電極層（厚み１５００Å）をスパッタリング法により形成した。
次に、透明電極層上にネガ型感光性樹脂組成物（ＪＳＲ製 オプトマーＮＮ８５０)をスピンコート法により塗布し、減圧乾燥後、１００℃にて３分間プリベークした。その後、上記の階調マスクを介して下記条件にて露光した。
＜露光条件＞
・露光量：１００ｍＪ／ｃｍ２（Ｉ線換算）
・露光ギャップ：１５０μｍ
＜露光条件＞
・露光量：１００ｍＪ／ｃｍ２（Ｉ線換算）
・露光ギャップ：１５０μｍ
次いで、水酸化カリウム水溶液を用いて現像し、その後、２３０℃、３０分間の加熱処理を施し、凸形状の３種類のパターンを同時に形成した。この３種類のパターンの断面形状を走査型電子顕微鏡にて観察し、寸法を測定した。結果を表１に示す。
上記の階調マスクを露光プロセスに用いることにより、高さの異なる２種類のスペーサ（セル保持用カラムスペーサ）、および配向制御用突起を所望の寸法にて形成することができた。
［実施例２］
（階調マスクの作製）
光学研磨された３９０ｍｍ×６１０ｍｍの合成石英基板上にクロム膜（遮光膜）が厚み１００ｎｍで成膜されている常用のマスクブランク上に、市販のフォトレジスト（東京応化工業社製 ｉｐ−３５００）を厚み６００ｎｍで塗布し、１２０℃に加熱されたホットプレートで１５分ベークした後、フォトマスク用レーザ描画装置（マイクロニック社製 ＬＲＳ１１０００−ＴＦＴ３）で、所望の遮光膜中間パターンを描画した。
次に、専用のデベロッパー（東京応化工業社製 ＮＭＤ３）で現像し、遮光膜用レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとして、クロム膜をエッチングし、さらに残ったレジストパターンを剥膜することで、所望の遮光膜中間パターンを得た。クロム膜のエッチングには、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製 ＭＲ−ＥＳ）を用いた。クロム膜のエッチング時間は、６０秒であった。
（階調マスクの作製）
光学研磨された３９０ｍｍ×６１０ｍｍの合成石英基板上にクロム膜（遮光膜）が厚み１００ｎｍで成膜されている常用のマスクブランク上に、市販のフォトレジスト（東京応化工業社製 ｉｐ−３５００）を厚み６００ｎｍで塗布し、１２０℃に加熱されたホットプレートで１５分ベークした後、フォトマスク用レーザ描画装置（マイクロニック社製 ＬＲＳ１１０００−ＴＦＴ３）で、所望の遮光膜中間パターンを描画した。
次に、専用のデベロッパー（東京応化工業社製 ＮＭＤ３）で現像し、遮光膜用レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとして、クロム膜をエッチングし、さらに残ったレジストパターンを剥膜することで、所望の遮光膜中間パターンを得た。クロム膜のエッチングには、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製 ＭＲ−ＥＳ）を用いた。クロム膜のエッチング時間は、６０秒であった。
次いで、遮光膜中間パターンが形成された基板について、パターン寸法検査、パターン欠陥検査、必要に応じてパターン修正を行い、よく洗浄した後、酸化窒化炭化クロム膜（半透明膜）を下記の条件でスパッタリング法にて成膜した。
＜成膜条件＞
・ガス流量比 Ａｒ：ＣＯ２：Ｎ２＝１：０．５：０．５
・パワー：１．５ｋＷ
・ガス圧：３ｍＴｏｒｒ
・基板搬送速度：３０ｃｍ／ｍｉｎ
このとき、酸化窒化炭化クロム膜の膜厚は７５ｎｍとした。酸化窒化炭化クロム膜の分光スペクトルを図１６に示す。
次に、酸化窒化炭化クロム膜上に市販のフォトレジスト（東京応化製 ｉｐ−３５００）を再度、厚み６００ｎｍで塗布し、１２０℃に加熱されたホットプレート上で１５分ベークした。続いて、半透明膜のメインパターンおよびスリットパターンとなる像を再度、レーザ描画装置（マイクロニック社製 ＬＲＳ１１０００−ＴＦＴ３）で描画し、専用デベロッパー（東京応化社製 ＮＭＤ３）で現像し、レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとして、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製 ＭＲ−ＥＳ）で半透明膜および遮光膜をエッチングし、半透明膜のメインパターンおよびスリットパターン、ならびに遮光膜パターンを得た。エッチングは半透明膜および遮光膜に対して行った。
最後に残ったレジストを剥膜し、パターン寸法検査、パターン欠陥検査などの検査工程を経て、必要に応じてパターン修正を行い、階調マスクを得た。
＜成膜条件＞
・ガス流量比 Ａｒ：ＣＯ２：Ｎ２＝１：０．５：０．５
・パワー：１．５ｋＷ
・ガス圧：３ｍＴｏｒｒ
・基板搬送速度：３０ｃｍ／ｍｉｎ
このとき、酸化窒化炭化クロム膜の膜厚は７５ｎｍとした。酸化窒化炭化クロム膜の分光スペクトルを図１６に示す。
次に、酸化窒化炭化クロム膜上に市販のフォトレジスト（東京応化製 ｉｐ−３５００）を再度、厚み６００ｎｍで塗布し、１２０℃に加熱されたホットプレート上で１５分ベークした。続いて、半透明膜のメインパターンおよびスリットパターンとなる像を再度、レーザ描画装置（マイクロニック社製 ＬＲＳ１１０００−ＴＦＴ３）で描画し、専用デベロッパー（東京応化社製 ＮＭＤ３）で現像し、レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとして、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製 ＭＲ−ＥＳ）で半透明膜および遮光膜をエッチングし、半透明膜のメインパターンおよびスリットパターン、ならびに遮光膜パターンを得た。エッチングは半透明膜および遮光膜に対して行った。
最後に残ったレジストを剥膜し、パターン寸法検査、パターン欠陥検査などの検査工程を経て、必要に応じてパターン修正を行い、階調マスクを得た。
（カラーフィルタの作製）
基板として、大きさが１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚みが０．７ｍｍのガラス基板（コーニング社製１７３７ガラス）を準備した。この基板を定法にしたがって洗浄した後、基板の片側全面にスパッタリング法によりクロム薄膜（厚み１０００Å）を形成した。このクロム薄膜上にポジ型感光性レジスト（東京応化工業（株）製 ＯＦＰＲ−８００）を塗布し、所定のマスクを介して露光、現像してレジストパターンを形成した。次いで、このレジストパターンをマスクとして、クロム薄膜をエッチングして、線幅２０μｍ、ピッチ１００μｍのブラックマトリックスを形成した。
基板として、大きさが１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚みが０．７ｍｍのガラス基板（コーニング社製１７３７ガラス）を準備した。この基板を定法にしたがって洗浄した後、基板の片側全面にスパッタリング法によりクロム薄膜（厚み１０００Å）を形成した。このクロム薄膜上にポジ型感光性レジスト（東京応化工業（株）製 ＯＦＰＲ−８００）を塗布し、所定のマスクを介して露光、現像してレジストパターンを形成した。次いで、このレジストパターンをマスクとして、クロム薄膜をエッチングして、線幅２０μｍ、ピッチ１００μｍのブラックマトリックスを形成した。
次に、下記組成の赤色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物、緑色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物、青色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物を調製した。
＜赤色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物＞
・赤顔料（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 クロモフタルレッドＡ２Ｂ） ４．８重量部
・黄顔料（ＢＡＳＦ社製 パリオトールイエローＤ１８１９） １．２重量部
・分散剤（ビックケミー社製 ディスパービック１６１） ３．０重量部
・モノマー（サートマー社製 ＳＲ３９９） ４．０重量部
・ポリマーＩ ５．０重量部
・開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア９０７） １．４重量部
・開始剤（２，２´−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４´，５´−テトラフェニル−１，２´−ビイミダゾール） ０．６重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） ８０．０重量部
・赤顔料（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 クロモフタルレッドＡ２Ｂ） ４．８重量部
・黄顔料（ＢＡＳＦ社製 パリオトールイエローＤ１８１９） １．２重量部
・分散剤（ビックケミー社製 ディスパービック１６１） ３．０重量部
・モノマー（サートマー社製 ＳＲ３９９） ４．０重量部
・ポリマーＩ ５．０重量部
・開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア９０７） １．４重量部
・開始剤（２，２´−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４´，５´−テトラフェニル−１，２´−ビイミダゾール） ０．６重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） ８０．０重量部
＜緑色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物＞
・緑顔料（アビシア社製 モナストラルグリーン９Ｙ−Ｃ） ４．２重量部
・黄顔料（ＢＡＳＦ社製 パリオトールイエローＤ１８１９） １．８重量部
・分散剤（ビックケミー社製 ディスパービック１６１） ３．０重量部
・モノマー（サートマー社製 ＳＲ３９９） ４．０重量部
・ポリマーＩ ５．０重量部
・開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア９０７） １．４重量部
・開始剤（２，２´−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４´，５´−テトラフェニル−１，２´−ビイミダゾール） ０．６重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） ８０．０重量部
・緑顔料（アビシア社製 モナストラルグリーン９Ｙ−Ｃ） ４．２重量部
・黄顔料（ＢＡＳＦ社製 パリオトールイエローＤ１８１９） １．８重量部
・分散剤（ビックケミー社製 ディスパービック１６１） ３．０重量部
・モノマー（サートマー社製 ＳＲ３９９） ４．０重量部
・ポリマーＩ ５．０重量部
・開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア９０７） １．４重量部
・開始剤（２，２´−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４´，５´−テトラフェニル−１，２´−ビイミダゾール） ０．６重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） ８０．０重量部
＜青色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物＞
・青顔料（ＢＡＳＦ社製 ヘリオゲンブルーＬ６７００Ｆ） ６．０重量部
・顔料誘導体（アビシア社製 ソルスパース５０００） ０．６重量部
・分散剤（ビックケミー社製 ディスパービック１６１） ２．４重量部
・モノマー（サートマー社製 ＳＲ３９９） ４．０重量部
・ポリマーＩ ５．０重量部
・開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア９０７） １．４重量部
・開始剤（２，２´−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４´，５´−テトラフェニル−１，２´−ビイミダゾール） ０．６重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） ８０．０重量部
・青顔料（ＢＡＳＦ社製 ヘリオゲンブルーＬ６７００Ｆ） ６．０重量部
・顔料誘導体（アビシア社製 ソルスパース５０００） ０．６重量部
・分散剤（ビックケミー社製 ディスパービック１６１） ２．４重量部
・モノマー（サートマー社製 ＳＲ３９９） ４．０重量部
・ポリマーＩ ５．０重量部
・開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア９０７） １．４重量部
・開始剤（２，２´−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４´，５´−テトラフェニル−１，２´−ビイミダゾール） ０．６重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） ８０．０重量部
なお、上記のポリマーＩは、ベンジルメタクリレート：スチレン：アクリル酸：２−ヒドロキシエチルメタクリレート＝１５．６：３７．０：３０．５：１６．９（モル比）の共重合体１００モル％に対して、２−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを１６．９モル％付加したものであり、重量平均分子量は４２５００である。
次いで、ガラス基板上にブラックマトリックスを覆うように赤色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物をスピンコート法により塗布し、赤色パターン用のフォトマスクを介して、露光、現像して、赤色パターンを形成した。この赤色パターンは、長方形状（１００μｍ×３００μｍ）とした。
その後、緑色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物、青色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物を用いて、同様の操作により、緑色パターン、青色パターンを形成した。これにより、赤色パターン、緑色パターン、青色パターンが配列された着色層を形成した。
次に、着色層上にネガ型感光性樹脂組成物（ＪＳＲ製 オプトマーＮＮ８５０)をスピンコート法により塗布し、減圧乾燥後、１００℃にて３分間プリベークした。その後、上記の階調マスクを介して下記条件にて露光した。
＜露光条件＞
・露光量：１００ｍＪ／ｃｍ２（Ｉ線換算）
・露光ギャップ：１５０μｍ
＜露光条件＞
・露光量：１００ｍＪ／ｃｍ２（Ｉ線換算）
・露光ギャップ：１５０μｍ
次いで、水酸化カリウム水溶液を用いて現像し、その後、２３０℃、３０分間の加熱処理を施し、３種類のパターンを同時に形成した。この３種類のパターンの一部について断面形状を走査型電子顕微鏡にて観察し、また３種類のパターンの寸法等を測定した。結果を表２に示す。
上記の階調マスクを露光プロセスに用いることにより、高さの異なる２種類のスペーサ（セル保持用カラムスペーサ）、およびオーバーコート層を同時に形成することができた。
［比較例１］
（階調マスクの作製）
光学研磨された３９０ｍｍ×６１０ｍｍの合成石英基板上にクロム膜（遮光膜）が厚み１００ｎｍで成膜されている常用のマスクブランク上に、市販のフォトレジスト（東京応化工業社製 ｉｐ−３５００）を厚み６００ｎｍで塗布し、１２０℃に加熱されたホットプレートで１５分ベークした後、フォトマスク用レーザ描画装置（マイクロニック社製 ＬＲＳ１１０００−ＴＦＴ３）で、所望の遮光膜のメインパターンおよびスリットパターンを描画した。
次に、専用のデベロッパー（東京応化工業社製 ＮＭＤ３）で現像し、遮光膜用レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとして、クロム膜をエッチングし、さらに残ったレジストパターンを剥膜することで、所望の遮光膜のメインパターンおよびスリットパターンを得た。クロム膜のエッチングには、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製 ＭＲ−ＥＳ）を用いた。クロム膜のエッチング時間は、６０秒であった。
（階調マスクの作製）
光学研磨された３９０ｍｍ×６１０ｍｍの合成石英基板上にクロム膜（遮光膜）が厚み１００ｎｍで成膜されている常用のマスクブランク上に、市販のフォトレジスト（東京応化工業社製 ｉｐ−３５００）を厚み６００ｎｍで塗布し、１２０℃に加熱されたホットプレートで１５分ベークした後、フォトマスク用レーザ描画装置（マイクロニック社製 ＬＲＳ１１０００−ＴＦＴ３）で、所望の遮光膜のメインパターンおよびスリットパターンを描画した。
次に、専用のデベロッパー（東京応化工業社製 ＮＭＤ３）で現像し、遮光膜用レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとして、クロム膜をエッチングし、さらに残ったレジストパターンを剥膜することで、所望の遮光膜のメインパターンおよびスリットパターンを得た。クロム膜のエッチングには、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製 ＭＲ−ＥＳ）を用いた。クロム膜のエッチング時間は、６０秒であった。
次いで、遮光膜パターンが形成された基板について、パターン寸法検査、パターン欠陥検査、必要に応じてパターン修正を行い、よく洗浄した後、酸化窒化炭化クロム膜（半透明膜）を下記の条件でスパッタリング法にて成膜した。
＜成膜条件＞
・ガス流量比 Ａｒ：ＣＯ２：Ｎ２＝１：０．５：０．５
・パワー：１．５ｋＷ
・ガス圧：３ｍＴｏｒｒ
・基板搬送速度：６２ｃｍ／ｍｉｎ
このとき、酸化窒化炭化クロム膜の膜厚は３５ｎｍとした。酸化窒化炭化クロム膜の分光スペクトルを図１６に示す。
次に、酸化窒化炭化クロム膜上に市販のフォトレジスト（東京応化製 ｉｐ−３５００）を再度、厚み６００ｎｍで塗布し、１２０℃に加熱されたホットプレート上で１５分ベークした。続いて、半透明膜のメインパターンとなる像を再度、レーザ描画装置（マイクロニック社製 ＬＲＳ１１０００−ＴＦＴ３）で描画し、専用デベロッパー（東京応化社製 ＮＭＤ３）で現像し、レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとして、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製 ＭＲ−ＥＳ）で半透明膜をエッチングし、半透明膜のメインパターンを得た。エッチングは半透明膜に対して行った。
最後に残ったレジストを剥膜し、パターン寸法検査、パターン欠陥検査などの検査工程を経て、必要に応じてパターン修正を行い、透過領域、遮光領域（遮光膜メインパターン）、第１半透明領域（半透明膜メインパターン）および第４半透明領域（遮光膜スリットパターン）を有する階調マスクを得た。
＜成膜条件＞
・ガス流量比 Ａｒ：ＣＯ２：Ｎ２＝１：０．５：０．５
・パワー：１．５ｋＷ
・ガス圧：３ｍＴｏｒｒ
・基板搬送速度：６２ｃｍ／ｍｉｎ
このとき、酸化窒化炭化クロム膜の膜厚は３５ｎｍとした。酸化窒化炭化クロム膜の分光スペクトルを図１６に示す。
次に、酸化窒化炭化クロム膜上に市販のフォトレジスト（東京応化製 ｉｐ−３５００）を再度、厚み６００ｎｍで塗布し、１２０℃に加熱されたホットプレート上で１５分ベークした。続いて、半透明膜のメインパターンとなる像を再度、レーザ描画装置（マイクロニック社製 ＬＲＳ１１０００−ＴＦＴ３）で描画し、専用デベロッパー（東京応化社製 ＮＭＤ３）で現像し、レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとして、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製 ＭＲ−ＥＳ）で半透明膜をエッチングし、半透明膜のメインパターンを得た。エッチングは半透明膜に対して行った。
最後に残ったレジストを剥膜し、パターン寸法検査、パターン欠陥検査などの検査工程を経て、必要に応じてパターン修正を行い、透過領域、遮光領域（遮光膜メインパターン）、第１半透明領域（半透明膜メインパターン）および第４半透明領域（遮光膜スリットパターン）を有する階調マスクを得た。
（カラーフィルタの作製）
実施例１と同様にして、基板上にブラックマトリックス、着色層および透明電極層を形成した。
実施例１と同様にして、基板上にブラックマトリックス、着色層および透明電極層を形成した。
次に、透明電極層上にネガ型感光性樹脂組成物（ＪＳＲ製 オプトマーＮＮ８５０)をスピンコート法により塗布し、減圧乾燥後、１００℃にて３分間プリベークした。その後、上記の階調マスクを介して下記条件にて露光した。
＜露光条件＞
・露光量：１００ｍＪ／ｃｍ２（Ｉ線換算）
・露光ギャップ：１５０μｍ
＜露光条件＞
・露光量：１００ｍＪ／ｃｍ２（Ｉ線換算）
・露光ギャップ：１５０μｍ
次いで、水酸化カリウム水溶液を用いて現像し、その後、２３０℃、３０分間の加熱処理を施し、凸形状の３種類のパターンを同時に形成した。この３種類のパターンの断面形状を走査型電子顕微鏡にて観察し、寸法を測定した。結果を表３に示す。
上記の階調マスクを露光プロセスに用いた場合には、所望の高さを有するスペーサを形成できなかった。
［実施例３］
（階調マスクの作製）
光学研磨された３９０ｍｍ×６１０ｍｍの合成石英基板上にクロム膜（遮光膜）が厚み１００ｎｍで成膜されている常用のマスクブランク上に、市販のフォトレジスト（東京応化工業社製 ｉｐ−３５００）を厚み６００ｎｍで塗布し、１２０℃に加熱されたホットプレートで１５分ベークした後、フォトマスク用レーザ描画装置（マイクロニック社製 ＬＲＳ１１０００−ＴＦＴ３）で、所望の遮光膜中間パターンを描画した。
次に、専用のデベロッパー（東京応化工業社製 ＮＭＤ３）で現像し、遮光膜用レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとして、クロム膜をエッチングし、さらに残ったレジストパターンを剥膜することで、所望の遮光膜中間パターンを得た。クロム膜のエッチングには、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製 ＭＲ−ＥＳ）を用いた。クロム膜のエッチング時間は、６０秒であった。
（階調マスクの作製）
光学研磨された３９０ｍｍ×６１０ｍｍの合成石英基板上にクロム膜（遮光膜）が厚み１００ｎｍで成膜されている常用のマスクブランク上に、市販のフォトレジスト（東京応化工業社製 ｉｐ−３５００）を厚み６００ｎｍで塗布し、１２０℃に加熱されたホットプレートで１５分ベークした後、フォトマスク用レーザ描画装置（マイクロニック社製 ＬＲＳ１１０００−ＴＦＴ３）で、所望の遮光膜中間パターンを描画した。
次に、専用のデベロッパー（東京応化工業社製 ＮＭＤ３）で現像し、遮光膜用レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとして、クロム膜をエッチングし、さらに残ったレジストパターンを剥膜することで、所望の遮光膜中間パターンを得た。クロム膜のエッチングには、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製 ＭＲ−ＥＳ）を用いた。クロム膜のエッチング時間は、６０秒であった。
次いで、遮光膜中間パターンが形成された基板について、パターン寸法検査、パターン欠陥検査、必要に応じてパターン修正を行い、よく洗浄した後、クロム膜（半透明膜）を下記の条件でスパッタリング法にて成膜した。
＜成膜条件＞
・ガス流量比 Ａｒ：Ｎ２＝４：１
・パワー：１．３ｋＷ
・ガス圧：３．５ｍＴｏｒｒ
・基板搬送速度：６５ｃｍ／ｍｉｎ
半透明膜の膜厚は１０ｎｍとした。半透明膜の分光スペクトルを図２８(a)に示す。
次に、半透明膜上に市販のフォトレジスト（東京応化製 ｉｐ−３５００）を再度、厚み６００ｎｍで塗布し、１２０℃に加熱されたホットプレート上で１５分ベークした。続いて、半透明膜のメインパターンおよびスリットパターンとなる像を再度、レーザ描画装置（マイクロニック社製 ＬＲＳ１１０００−ＴＦＴ３）で描画し、専用デベロッパー（東京応化社製 ＮＭＤ３）で現像し、レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとして、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製 ＭＲ−ＥＳ）で半透明膜および遮光膜をエッチングし、半透明膜のメインパターンおよびスリットパターン、ならびに遮光膜パターンを得た。エッチングは半透明膜および遮光膜に対して行った。
最後に残ったレジストを剥膜し、パターン寸法検査、パターン欠陥検査などの検査工程を経て、必要に応じてパターン修正を行い、透過領域、遮光領域（遮光膜メインパターン）、第１半透明領域（半透明膜メインパターン）および第３半透明領域（遮光膜補助パターン・半透明膜スリットパターン）を有する階調マスクを得た。
＜成膜条件＞
・ガス流量比 Ａｒ：Ｎ２＝４：１
・パワー：１．３ｋＷ
・ガス圧：３．５ｍＴｏｒｒ
・基板搬送速度：６５ｃｍ／ｍｉｎ
半透明膜の膜厚は１０ｎｍとした。半透明膜の分光スペクトルを図２８(a)に示す。
次に、半透明膜上に市販のフォトレジスト（東京応化製 ｉｐ−３５００）を再度、厚み６００ｎｍで塗布し、１２０℃に加熱されたホットプレート上で１５分ベークした。続いて、半透明膜のメインパターンおよびスリットパターンとなる像を再度、レーザ描画装置（マイクロニック社製 ＬＲＳ１１０００−ＴＦＴ３）で描画し、専用デベロッパー（東京応化社製 ＮＭＤ３）で現像し、レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとして、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製 ＭＲ−ＥＳ）で半透明膜および遮光膜をエッチングし、半透明膜のメインパターンおよびスリットパターン、ならびに遮光膜パターンを得た。エッチングは半透明膜および遮光膜に対して行った。
最後に残ったレジストを剥膜し、パターン寸法検査、パターン欠陥検査などの検査工程を経て、必要に応じてパターン修正を行い、透過領域、遮光領域（遮光膜メインパターン）、第１半透明領域（半透明膜メインパターン）および第３半透明領域（遮光膜補助パターン・半透明膜スリットパターン）を有する階調マスクを得た。
（カラーフィルタの作製）
実施例１と同様にして、基板上にブラックマトリックス、着色層および透明電極層を形成した。
実施例１と同様にして、基板上にブラックマトリックス、着色層および透明電極層を形成した。
次に、透明電極層上にポジ型感光性樹脂組成物（ロームアンドハース社製 LC130)をスピンコート法により塗布し、減圧乾燥後、１００℃にて３分間プリベークした。その後、上記の階調マスクを介して下記条件にて露光した。
＜露光条件＞
・露光量：６０ｍＪ／ｃｍ２（Ｉ線換算）
・露光ギャップ：１５０μｍ
＜露光条件＞
・露光量：６０ｍＪ／ｃｍ２（Ｉ線換算）
・露光ギャップ：１５０μｍ
次いで、水酸化カリウム水溶液を用いて現像し、その後、２３０℃、３０分間の加熱処理を施し、凸形状の３種類のパターンを同時に形成した。この３種類のパターンの断面形状を走査型電子顕微鏡にて観察し、寸法を測定した。結果を表４に示す。
上記の階調マスクを露光プロセスに用いることにより、高さの異なる２種類のスペーサ（セル保持用カラムスペーサ）、および配向制御用突起を所望の寸法にて形成することができた。
［比較例２］
（階調マスクの作製）
光学研磨された３９０ｍｍ×６１０ｍｍの合成石英基板上にクロム膜（遮光膜）が厚み１００ｎｍで成膜されている常用のマスクブランク上に、市販のフォトレジスト（東京応化工業社製 ｉｐ−３５００）を厚み６００ｎｍで塗布し、１２０℃に加熱されたホットプレートで１５分ベークした後、フォトマスク用レーザ描画装置（マイクロニック社製 ＬＲＳ１１０００−ＴＦＴ３）で、所望の遮光膜中間パターンを描画した。
次に、専用のデベロッパー（東京応化工業社製 ＮＭＤ３）で現像し、遮光膜用レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとして、クロム膜をエッチングし、さらに残ったレジストパターンを剥膜することで、所望の遮光膜中間パターンを得た。クロム膜のエッチングには、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製 ＭＲ−ＥＳ）を用いた。クロム膜のエッチング時間は、６０秒であった。
（階調マスクの作製）
光学研磨された３９０ｍｍ×６１０ｍｍの合成石英基板上にクロム膜（遮光膜）が厚み１００ｎｍで成膜されている常用のマスクブランク上に、市販のフォトレジスト（東京応化工業社製 ｉｐ−３５００）を厚み６００ｎｍで塗布し、１２０℃に加熱されたホットプレートで１５分ベークした後、フォトマスク用レーザ描画装置（マイクロニック社製 ＬＲＳ１１０００−ＴＦＴ３）で、所望の遮光膜中間パターンを描画した。
次に、専用のデベロッパー（東京応化工業社製 ＮＭＤ３）で現像し、遮光膜用レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとして、クロム膜をエッチングし、さらに残ったレジストパターンを剥膜することで、所望の遮光膜中間パターンを得た。クロム膜のエッチングには、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製 ＭＲ−ＥＳ）を用いた。クロム膜のエッチング時間は、６０秒であった。
次いで、遮光膜中間パターンが形成された基板について、パターン寸法検査、パターン欠陥検査、必要に応じてパターン修正を行い、よく洗浄した後、クロム膜（第１半透明膜）を下記の条件でスパッタリング法にて成膜した。
＜成膜条件＞
・ガス流量比 Ａｒ：Ｎ２＝４：１
・パワー：１．３ｋＷ
・ガス圧：３．５ｍＴｏｒｒ
・基板搬送速度：６５ｃｍ／ｍｉｎ
第１半透明膜の膜厚は１０ｎｍとした。第１半透明膜の分光スペクトルを図２８(a)に示す。
次に、第１半透明膜上に市販のフォトレジスト（東京応化製 ｉｐ−３５００）を再度、厚み６００ｎｍで塗布し、１２０℃に加熱されたホットプレート上で１５分ベークした。続いて、第１半透明膜のメインパターンとなる像を再度、レーザ描画装置（マイクロニック社製 ＬＲＳ１１０００−ＴＦＴ３）で描画し、専用デベロッパー（東京応化社製 ＮＭＤ３）で現像し、レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとして、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製 ＭＲ−ＥＳ）で第１半透明膜をエッチングし、第１半透明膜のメインパターンを得た。エッチングは第１半透明膜に対して行った。
＜成膜条件＞
・ガス流量比 Ａｒ：Ｎ２＝４：１
・パワー：１．３ｋＷ
・ガス圧：３．５ｍＴｏｒｒ
・基板搬送速度：６５ｃｍ／ｍｉｎ
第１半透明膜の膜厚は１０ｎｍとした。第１半透明膜の分光スペクトルを図２８(a)に示す。
次に、第１半透明膜上に市販のフォトレジスト（東京応化製 ｉｐ−３５００）を再度、厚み６００ｎｍで塗布し、１２０℃に加熱されたホットプレート上で１５分ベークした。続いて、第１半透明膜のメインパターンとなる像を再度、レーザ描画装置（マイクロニック社製 ＬＲＳ１１０００−ＴＦＴ３）で描画し、専用デベロッパー（東京応化社製 ＮＭＤ３）で現像し、レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとして、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製 ＭＲ−ＥＳ）で第１半透明膜をエッチングし、第１半透明膜のメインパターンを得た。エッチングは第１半透明膜に対して行った。
次いで、遮光膜中間パターンおよび１半透明膜のメインパターンが形成された基板について、パターン寸法検査、パターン欠陥検査、必要に応じてパターン修正を行い、よく洗浄した後、クロム膜（第２半透明膜）を下記の条件でスパッタリング法にて成膜した。
＜成膜条件＞
・ガス流量比 Ａｒ：Ｎ２＝４：１
・パワー：１．３ｋＷ
・ガス圧：３．５ｍＴｏｒｒ
・基板搬送速度：４５ｃｍ／ｍｉｎ
第２半透明膜の膜厚は３０ｎｍとした。第２半透明膜の分光スペクトルを図２８(b)に示す。
次に、第２半透明膜上に市販のフォトレジスト（東京応化製 ｉｐ−３５００）を再度、厚み６００ｎｍで塗布し、１２０℃に加熱されたホットプレート上で１５分ベークした。続いて、第２半透明膜のメインパターンとなる像を再度、レーザ描画装置（マイクロニック社製 ＬＲＳ１１０００−ＴＦＴ３）で描画し、専用デベロッパー（東京応化社製 ＮＭＤ３）で現像し、レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとして、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製 ＭＲ−ＥＳ）で第２半透明膜および遮光膜をエッチングし、第２半透明膜のメインパターンを得た。エッチングは第２半透明膜および遮光膜に対して行った。
最後に残ったレジストを剥膜し、パターン寸法検査、パターン欠陥検査などの検査工程を経て、必要に応じてパターン修正を行い、透過領域、遮光領域（遮光膜メインパターン）、半透明領域a（第１半透明膜メインパターン）および半透明領域b（第２半透明膜メインパターン）を有する階調マスクを得た。
＜成膜条件＞
・ガス流量比 Ａｒ：Ｎ２＝４：１
・パワー：１．３ｋＷ
・ガス圧：３．５ｍＴｏｒｒ
・基板搬送速度：４５ｃｍ／ｍｉｎ
第２半透明膜の膜厚は３０ｎｍとした。第２半透明膜の分光スペクトルを図２８(b)に示す。
次に、第２半透明膜上に市販のフォトレジスト（東京応化製 ｉｐ−３５００）を再度、厚み６００ｎｍで塗布し、１２０℃に加熱されたホットプレート上で１５分ベークした。続いて、第２半透明膜のメインパターンとなる像を再度、レーザ描画装置（マイクロニック社製 ＬＲＳ１１０００−ＴＦＴ３）で描画し、専用デベロッパー（東京応化社製 ＮＭＤ３）で現像し、レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとして、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製 ＭＲ−ＥＳ）で第２半透明膜および遮光膜をエッチングし、第２半透明膜のメインパターンを得た。エッチングは第２半透明膜および遮光膜に対して行った。
最後に残ったレジストを剥膜し、パターン寸法検査、パターン欠陥検査などの検査工程を経て、必要に応じてパターン修正を行い、透過領域、遮光領域（遮光膜メインパターン）、半透明領域a（第１半透明膜メインパターン）および半透明領域b（第２半透明膜メインパターン）を有する階調マスクを得た。
（カラーフィルタの作製）
実施例１と同様にして、基板上にブラックマトリックス、着色層および透明電極層を形成した。
実施例１と同様にして、基板上にブラックマトリックス、着色層および透明電極層を形成した。
次に、透明電極層上にポジ型感光性樹脂組成物（ロームアンドハース社製 LC130)をスピンコート法により塗布し、減圧乾燥後、１００℃にて３分間プリベークした。その後、上記の階調マスクを介して下記条件にて露光した。
＜露光条件＞
・露光量：６０ｍＪ／ｃｍ２（Ｉ線換算）
・露光ギャップ：１５０μｍ
＜露光条件＞
・露光量：６０ｍＪ／ｃｍ２（Ｉ線換算）
・露光ギャップ：１５０μｍ
次いで、水酸化カリウム水溶液を用いて現像し、その後、２３０℃、３０分間の加熱処理を施し、凸形状の３種類のパターンを同時に形成した。この３種類のパターンの断面形状を走査型電子顕微鏡にて観察し、寸法を測定した。結果を表５に示す。
比較例２と実施例３とでは同様の結果が得られた。比較例２では、実施例３と比較してマスク作製に約１．５倍のコストがかかることから、本発明の構成の階調マスクを用いることにより、コスト削減を図れることが確認された。
１、６１ … 階調マスク
２、６２ … 透明基板
３、６３ … 遮光膜
３ａ、６３ａ … 遮光膜のメインパターン
３ｂ … 遮光膜のスリットパターン
６３ｂ … 遮光膜の補助パターン
６３ｃ … 遮光膜の補助パターンの開口部
４、６４ … 半透明膜
４ａ、６４ａ … 半透明膜のメインパターン
４ｂ … 半透明膜のスリットパターン
６４ｂ … 半透明膜の補助パターン
６４ｃ … 半透明膜の補助パターンの開口部
１１、７１ … 透過領域
１２、７２ … 遮光領域
１３、７３ … 第１半透明領域
１４、７４ … 第２半透明領域
１５、７５ … 第３半透明領域
１６、７６ … 第４半透明領域
２、６２ … 透明基板
３、６３ … 遮光膜
３ａ、６３ａ … 遮光膜のメインパターン
３ｂ … 遮光膜のスリットパターン
６３ｂ … 遮光膜の補助パターン
６３ｃ … 遮光膜の補助パターンの開口部
４、６４ … 半透明膜
４ａ、６４ａ … 半透明膜のメインパターン
４ｂ … 半透明膜のスリットパターン
６４ｂ … 半透明膜の補助パターン
６４ｃ … 半透明膜の補助パターンの開口部
１１、７１ … 透過領域
１２、７２ … 遮光領域
１３、７３ … 第１半透明領域
１４、７４ … 第２半透明領域
１５、７５ … 第３半透明領域
１６、７６ … 第４半透明領域
Claims (7)
- 透明基板と、前記透明基板上にパターン状に形成された遮光膜および透過率調整機能を有する半透明膜とを有する階調マスクであって、
前記透明基板のみを有する透過領域と、前記透明基板上に前記遮光膜のメインパターンが設けられた遮光領域と、前記透明基板上に前記遮光膜の補助パターンおよび前記半透明膜のパターンが設けられ、前記遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、前記遮光膜の補助パターンの開口部にて前記透明基板上に前記半透明膜が形成され、前記遮光膜の補助パターンがスリット状である第３半透明領域とを有することを特徴とする階調マスク。 - 前記第３半透明領域の全域に前記半透明膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の階調マスク。
- 前記第３半透明領域にて、前記遮光膜の補助パターンの開口部のみに前記半透明膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の階調マスク。
- 前記透明基板上に前記半透明膜のメインパターンのみが設けられた第１半透明領域を有することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の階調マスク。
- 前記透明基板上に前記遮光膜の補助パターンが設けられ、前記遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、前記遮光膜の補助パターンの開口部にて前記透明基板が露出している第４半透明領域を有することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の階調マスク。
- 前記第４半透明領域にて、前記補助パターンの形状がスリット状であることを特徴とする請求項５に記載の階調マスク。
- 請求項１から請求項６までのいずれかに記載の階調マスクが表示装置の製造に用いられることを特徴とする表示装置製造用階調マスク。
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