多级灰度光掩模、其制造方法以及显示装置的制造方法.pdf

本发明提供不产生由湿式蚀刻和对准错位造成的图案劣化地、高精度地形成具有透光部与遮光部之间的边界和半透光部与遮光部之间的边界的转印用图案来制造显示装置制造用的多级灰度光掩模的方法。在具有具备通过形成在透明基板上的遮光膜和半透光膜分别被图案化而形成的遮光部、半透光部和透光部的转印用图案的多级灰度光掩模的制造方法中，上述转印用图案具有上述遮光部与上述透光部邻接的部分和上述半透光部与上述透光部邻接的部分，具有规定工序。

权利要求书
1.  一种多级灰度光掩模的制造方法，是具有转印用图案的多级灰度光掩模的制造方法，所述转印用图案具备通过形成在透明基板上的遮光膜和半透光膜分别被图案化而形成的遮光部、半透光部和透光部，其特征在于，
所述转印用图案具有所述遮光部与所述透光部邻接的部分和所述半透光部与所述透光部邻接的部分，
所述多级灰度光掩模的制造方法具有：
准备在所述透明基板上形成有所述遮光膜的光掩模坯的工序；
蚀刻除去成为所述遮光部的区域以外区域的遮光膜从而形成所述遮光部的工序；
在形成有所述遮光部的所述透明基板上形成所述半透光膜的工序；
在所述半透光膜上形成在包括成为所述透光部的区域的区域具有开口的抗蚀剂图案的抗蚀剂图案形成工序；
将所述抗蚀剂图案作为掩模来对所述半透光膜进行蚀刻的半透光膜蚀刻工序；以及
除去所述抗蚀剂图案的工序，
在所述抗蚀剂图案形成工序中，形成具有开口的抗蚀剂图案，所述开口的尺寸是对与所述遮光部邻接的成为所述透光部的区域的尺寸加上对准边缘后的尺寸，
在所述半透光膜蚀刻工序中，在所述抗蚀剂图案的开口内，成为所述透光部的区域的所述透明基板露出，并且在所述遮光部的与所述透光部邻接的边缘部分，所述遮光膜上的所述半透光膜在厚度方向至少一部分被蚀刻。

2.  根据权利要求1所述的多级灰度光掩模的制造方法，其特征在于，
在所述半透光膜蚀刻工序中，所述遮光部中所述半透光膜在厚度方向至少一部分被蚀刻的边缘部分的、相对于所述多级灰度光掩模的曝光光线的光学密度亦即OD为2以上。

3.  根据权利要求1或者2所述的多级灰度光掩模的制造方法，其特征在于，
所述半透光膜和所述遮光膜由能够用同一蚀刻液进行蚀刻的材料构成。

4.  根据权利要求1或者2所述的多级灰度光掩模的制造方法，其 特征在于，
所述半透光膜和所述遮光膜由能够用同一蚀刻液进行蚀刻的材料构成，并且所述半透光膜和所述遮光膜相对于所述同一蚀刻液的蚀刻速率比为5：1～50：1。

5.  根据权利要求1或者2所述的多级灰度光掩模的制造方法，其特征在于，
所述对准边缘为0.25～0.75μm。

6.  根据权利要求1或者2所述的多级灰度光掩模的制造方法，其特征在于，
所述半透光膜与所述遮光膜的蚀刻所需时间之比为1：5～1：50。

7.  一种多级灰度光掩模，是具有转印用图案的多级灰度光掩模，所述转印用图案具备通过形成在透明基板上的遮光膜和半透光膜分别被图案化而形成的遮光部、半透光部和透光部，
所述多级灰度光掩模的特征在于，
所述转印用图案具有所述遮光部与所述透光部邻接的部分和所述半透光部与所述透光部邻接的部分，
在所述透光部，所述透明基板露出，
在所述半透光部，在所述透明基板上形成的所述半透光膜露出，
所述遮光部具有所述遮光膜与所述半透光膜层叠而成的层叠部分和所述遮光膜上的所述半透光膜在厚度方向至少一部分被蚀刻了的边缘部分，
所述边缘部分与所述透光部邻接，所述边缘部分的宽度为0.25～0.75μm，并且所述边缘部分的相对于曝光光线的光学密度亦即OD为2以上。

8.  根据权利要求7所述的多级灰度光掩模，其特征在于，
所述转印用图案具备被所述半透光部夹持的所述透光部和被所述遮光部夹持的所述透光部。

9.  根据权利要求7或者8所述的多级灰度光掩模，其特征在于，
所述半透光膜和所述遮光膜由能够用同一蚀刻液进行蚀刻的材料构成。

10.  根据权利要求7或者8所述的多级灰度光掩模，其特征在于，
所述半透光膜和所述遮光膜由能够用同一蚀刻液进行蚀刻的材料构成，所述半透光膜和所述遮光膜相对于所述同一蚀刻液的蚀刻速率比为5：1～50：1。

11.  一种显示装置的制造方法，其特征在于，具有：
准备权利要求7～10中任一项所述的多级灰度光掩模的工序；以及
利用曝光装置对所述多级灰度光掩模进行曝光并将所述转印用图案转印至被转印体的工序。

说明书多级灰度光掩模、其制造方法以及显示装置的制造方法
技术领域
本发明涉及对以液晶、有机EL(电致发光：Electro Luminescence)为代表的显示装置的制造有用的多级灰度光掩模和其制造方法、以及使用了该多级灰度光掩模的显示装置的制造方法。
背景技术
以往，已知有具备在透明基板上形成的遮光膜及半透光膜分别被图案化而成的转印用图案的多级灰度光掩模。
例如在专利文献1中记载有即使不设置蚀刻阻挡膜也能够用蚀刻特性相同或者相近的膜材料构成遮光膜和半透光膜并且能够防止半透光部的图案偏移的半色调膜型的灰色调掩模及其制造方法。
专利文献1：日本特开2005-257712号公报
使用了半透光膜的多级灰度光掩模(灰色调掩模)在显示装置等的制造过程中能够减少所需要的光掩模的张数，所以对生产效率的提升有用。这里，如专利文献1所述，使用了半色调膜的多级灰度光掩模具有实施了图案化的多张膜(遮光膜、使曝光光线一部分通过的半透光膜等)层叠而成的转印用图案。在制造这样的多级灰度光掩模时，根据专利文献1所述的制造方法，因为在膜原材料中不需要选择相互具有蚀刻选择性的原材料，所以具有原材料的选择范围广的优点。
在专利文献1所述的制造方法中，通过图2所述的工序，制造图2的(i)所示的灰色调掩模300。具体而言，首先准备在透明基板201上形成了遮光膜202并在其上涂敷正型抗蚀剂而形成了抗蚀剂膜203的光掩模坯200(图2的(a))。
然后，使用激光描绘机等进行描绘(第一描绘)，并显影。由此在形成半透光部的区域(图2的A区域)，抗蚀剂膜被除去，在形成遮光部的区域(图2的B区域)及形成透光部的区域(图2的C区域)形 成残留有抗蚀剂膜的抗蚀剂图案203a(图2的(b))。
接下来，将形成的抗蚀剂图案203a作为掩模，对遮光膜202进行蚀刻(第一蚀刻)，在与遮光部(B区域)和透光部(C区域)相对应的区域形成遮光膜图案202a(图2的(c))。然后，除去抗蚀剂图案203a(图2的(d))。
通过以上说明的第一次的光刻工序，与半透光部相对应的区域(A区域)被划定，在该时刻，遮光部(B区域)和透光部(C区域)没有被划定。
接下来，对由以上处理得到的带遮光膜图案的基板的整个表面形成半透光膜204(图2的(e))。由此，形成A区域的半透光部。
然后，对半透光膜204的整个表面涂敷正型抗蚀剂来形成抗蚀剂膜205(图2的(f))，并进行描绘(第二描绘)。显影后，在透光部(C区域)除去抗蚀剂膜205，在遮光部(B区域)和半透光部(A区域)形成残留有抗蚀剂膜抗蚀剂图案205a(图2的(g))。
将形成的抗蚀剂图案205a作为掩模，对成为透光部的C区域的半透光膜204和遮光膜图案202a进行蚀刻(第二蚀刻)而除去(图2的(h))。这里，因为半透光膜和遮光膜的蚀刻特性相同或相近，因此能够连续地进行蚀刻。然后，上述第二蚀刻之后，除去抗蚀剂图案205a从而灰色调掩模300完成(图2的(i))。
根据以上说明的制造方法，通过两次光刻工序从而遮光膜和半透光膜分别被图案化，从而具有遮光部、透光部及半透光部的灰色调掩模被制造出。
在该制造方法中，半透光部的图案尺寸和半透光部与遮光部之间的位置关系由第一次光刻工序来确保，所以具有能够不产生图案偏移地形成在TFT(薄膜晶体管：Thin Film Transistor)的特性上重要的沟道部的优点。
另外，在搭载有液晶、有机EL的显示装置中，在图像的亮度、清晰性、反应速度、消耗电力的降低、进一步成本降低等多方面，要求越 来越多的技术改良。该状况下，对用于制造这些设备的光掩模，要求具有如下功能：不仅能够以以往相比更精致地形成细微的图案，还能够以低成本将图案转印至被转印体(面板基板等)。另外，所要求的转印用图案的设计也多样化、复杂化。
在该状况下，根据本发明者们的讨论，发现了新课题。
根据上述专利文献1的工序，通过第二蚀刻，连续地在1个工序蚀刻除去半透光膜和遮光膜这2个膜(图2的(h))。这里，例如，若设遮光膜是以铬(Cr)为主成分的膜，半透光膜是由铬化合物构成的膜，设前者的蚀刻所需时间为X(例如50秒)，后者的蚀刻所需时间为Y(例如10秒)，则在第二蚀刻中，需要(X+Y)的蚀刻时间(例如60秒)，与蚀刻遮光膜或者半透光膜这单个膜的情况下相比，变成长时间。
此外，这里作为蚀刻方法，适用湿式蚀刻。这是因为湿式蚀刻能够极其有利地适用于显示装置制造用光掩模。这是因为对于面积比较大(一边为300mm以上)且存在多种大小的基板的显示装置制造用光掩模而言，湿式蚀刻与需要真空装置的干式蚀刻相比，不管是设备方面还是效率方面均大为有利。
对于湿式蚀刻而言，各向同性蚀刻的性质较强，不仅在被蚀刻膜的深度方向，在与被蚀刻膜表面平行的方向，蚀刻也进展。一般而言，在需要较长蚀刻时间的情况下，存在在蚀刻量的面内偏差扩大的趋势，所以随着湿式蚀刻的时间变长，侧蚀量增加，该量在面内的偏差也增加。因此，在上述情况下，形成的转印用图案的线宽(CD，临界尺寸：Critical Dimension，以下作为图案的线宽的意思来使用)精度易于恶化。即，对于需要上述(X+Y)(秒)的第二蚀刻，在该点上存在问题。另外，伴随着蚀刻时间的变长，蚀刻剂的使用量也增加，包含重金属的废液处理的负担也增加。
另外，在转印用图案的设计复杂化、是细微尺寸(CD)的图案的情况下，本发明者们进一步关注于产生以下那样问题的可能性。
在表示上述专利文献1的制造方法的图2的(i)中，形成有包括半透光部与遮光部邻接的部分的图案，但是除了这样的图案之外，在最近 的显示装置制造用的光掩模的转印用图案中还包括更复杂的图案。例如，存在除了上述邻接部分之外还具有透光部与半透光部邻接的部分的转印用图案等的需要。
因此，例如考虑在上述图2所示的转印用图案还具有透光部与半透光部邻接的部分的情况(参照图3的(i))。这里，在图3中的A区域是半透光部、B区域是遮光部的点，与上述图2的工序相同。另外，在图3中，将与遮光部邻接的透光部设为C1区域，与半透光部邻接的透光部设为C2区域。
图3的(a)～(d)的工序(第一光刻工序)分别与图2的(a)～(d)相对应，图3的(e)～(i)的工序(第二光刻工序)分别与图2的(e)～(i)相对应。这里，在表示第二蚀刻的图3(h)的步骤中，在成为透光部C1的区域，蚀刻除去半透光膜204和遮光膜图案202a，在成为透光部C2的区域，仅半透光膜204被蚀刻除去。
这时，第二蚀刻的所需时间的设定变得困难。因为透光部C1的部分需要上述(X+Y)蚀刻时间，而在成为透光部C2的部分与上述Y相当的蚀刻时间就够了。
因此，在用于形成透光部C1的蚀刻结束时，在C2的部分，蚀刻过度进行，在抗蚀剂图案205a之下的半透光膜204，侧蚀进展(在图3的(h)中，用标号210表示的半透光膜的边缘部分)。其结果，半透光膜图案204a的尺寸变得与抗蚀剂图案205a的尺寸不同。
因此，需要预先考虑使该侧蚀量预先反映在描绘数据中。即，作为描绘数据按照蚀刻略微减少(蚀刻量少的侧)的方式预先实施描绘数据的定型(sizing)，侧蚀进展的结果是，成为恰好设计的(如设计那样的)尺寸。但是，即使采用该手法，也不能解决上述蚀刻量的面内偏差。
并且，若设侧蚀量为Sμm(参照图3的(h))，则在上述定型中，针对欲得到的透光部C2的尺寸，必须预先窄2S(μm)量地进行描绘。因此，基于描绘数据的透光部C2的尺寸显著变细微，接近描绘装置所保证的线宽界限，难于得到稳定的CD精度。另外，具有比2S(μm)小的线宽的透光部C2则变得不能形成。
因此，可知在图3的方法中，在欲制造更细微且更高CD精度的多级灰度光掩模的情况下，仍残留着课题。
另外，在图3的(b)的第一描绘中，对用于形成透光部C1的描绘数据导入定型。即，以在第一描绘、第二描绘之间相互产生对准错位为前提，按照产生比所期望的透光部C1的尺寸(参照图3的(b)的纵向虚线)小考虑了对准错位的尺寸量的抗蚀剂图案的开口的方式(按照蚀刻减少的方式)进行描绘。若不进行此，则会由于第二描绘、显影，在成为透光部C1的区域内的一部分残留抗蚀剂图案，产生形成不需要的半透光部的不良状态。以下参照图4对此进行说明。
即，通过图4的(a)～(d)的第一光刻工序在透明基板201上形成遮光膜图案202a，并在它们之上形成半透光膜204(图4的(e))。然后在其上涂敷光抗蚀剂来形成抗蚀剂膜205(图4的(f))。
然后，如图4的(f)那样，进行用于在C1区域和C2区域形成透光部的第二描绘，并进行显影。但是，在现实中，在第一描绘和第二描绘之间会产生一定程度的对准错位，所以不是在图4的(f)中用纵向虚线表示的恰好的(如所示那样的)位置形成抗蚀剂图案205a的开口，而是在图4的(g)的用椭圆虚线表示的位置形成抗蚀剂图案的开口边缘。
然后，若基于该抗蚀剂图案205a进行半透光膜204的蚀刻除去(图4的(h))，除去抗蚀剂图案205a(图4的(i))，则产生在应成为透光部的部位(C1)残留不需要的半透光膜206的不良情况。
作为实际问题，使基于两次描绘的图案位置完全一致较困难，所以需要图的3(b)所示的定型，在该情况下，结果产生因湿式侧蚀引起的上述问题。
如从以上可理解的那样，在适用湿式蚀刻来形成具有透光部与遮光部之间的边界和半透光部与遮光部之间的边界的转印用图案的情况下，希望不产生由湿式蚀刻和对准错位造成的图案劣化地使透光部(C1和C2)的CD精度提升。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于提供一种不产生由湿式蚀刻和对准错位造成的图案劣化地高精度地形成具有透光部与遮光部之间的边界和半透光部与遮光部之间的边界的转印用图案来制造显示装置制造用的多级灰度光掩模的方法。
本发明的要旨如下。
<1>一种多级灰度光掩模的制造方法，是具有转印用图案的多级灰度光掩模的制造方法，上述转印用图案具备通过形成在透明基板上的遮光膜和半透光膜分别被图案化而形成的遮光部、半透光部和透光部，其特征在于，上述转印用图案具有上述遮光部与上述透光部邻接的部分和上述半透光部与上述透光部邻接的部分，上述多级灰度光掩模的制造方法具有：准备在上述透明基板上形成有上述遮光膜的光掩模坯的工序；蚀刻除去成为上述遮光部的区域以外区域的遮光膜从而形成上述遮光部的工序；在形成有上述遮光部的上述透明基板上形成上述半透光膜的工序；在上述半透光膜上形成在包括成为上述透光部的区域的区域具有开口的抗蚀剂图案的抗蚀剂图案形成工序；将上述抗蚀剂图案作为掩模来对上述半透光膜进行蚀刻的半透光膜蚀刻工序；以及除去上述抗蚀剂图案的工序，在上述抗蚀剂图案形成工序中，形成具有开口的抗蚀剂图案，上述开口的尺寸是对与上述遮光部邻接的成为上述透光部的区域的尺寸加上对准边缘后的尺寸，在上述半透光膜蚀刻工序中，在上述抗蚀剂图案的开口内，成为上述透光部的区域的上述透明基板露出，并且在上述遮光部的与上述透光部邻接的边缘部分，上述遮光膜上的上述半透光膜在厚度方向上至少一部分被蚀刻。
<2>根据<1>所述的多级灰度光掩模的制造方法，其特征在于，在上述半透光膜蚀刻工序中，上述遮光部中上述半透光膜在厚度方向上至少一部分被蚀刻的边缘部分的、相对于上述多级灰度光掩模的曝光光线的光学密度(OD，Optical Density)为2以上。
<3>根据<1>或<2>所述的多级灰度光掩模的制造方法，其特征在于，上述半透光膜和上述遮光膜由能够用同一蚀刻液进行蚀刻的材料构成。
<4>根据<1>～<3>中任一项所述的多级灰度光掩模的制造方法，其特征在于，上述半透光膜和上述遮光膜由能够用同一蚀刻液进行蚀刻的材料构成，并且上述半透光膜和上述遮光膜相对于上述同一蚀刻液的蚀刻速率比为5：1～50：1。
<5>根据<1>～<4>中任一项所述的多级灰度光掩模的制造方法，其特征在于，上述对准边缘为0.25～0.75μm。
<6>根据<1>～<5>中任一项所述的多级灰度光掩模的制造方法，其特征在于，上述半透光膜与上述遮光膜的蚀刻所需时间的比为1：5～1：50。
<7>一种多级灰度光掩模，是具有转印用图案的多级灰度光掩模，上述转印用图案具备通过形成在透明基板上的遮光膜和半透光膜分别被图案化而形成的遮光部、半透光部和透光部，上述多级灰度光掩模的特征在于，上述转印用图案具有上述遮光部与上述透光部邻接的部分和上述半透光部与上述透光部邻接的部分，在上述透光部，上述透明基板露出，在上述半透光部，在上述透明基板上形成的上述半透光膜露出，上述遮光部具有上述遮光膜与上述半透光膜层叠而成的层叠部分和上述遮光膜上的上述半透光膜在厚度方向上至少一部分被蚀刻了的边缘部分，上述边缘部分与上述透光部邻接，上述边缘部分的宽度为0.25～0.75μm，并且上述边缘部分的相对于曝光光线的光学密度(OD)为2以上。
<8>根据<7>所述的多级灰度光掩模，其特征在于，上述转印用图案具备被上述半透光部夹持的上述透光部和被上述遮光部夹持的上述透光部。
<9>根据<7>或<8>所述的多级灰度光掩模，其特征在于，上述半透光膜和上述遮光膜由能够用同一蚀刻液进行蚀刻的材料构成。
<10>根据<8>或<9>所述的多级灰度光掩模，其特征在于，上述半透光膜和上述遮光膜由能够用同一蚀刻液进行蚀刻的材料构成，上述半透光膜和上述遮光膜相对于上述同一蚀刻液的蚀刻速率比为5：1～50：1。
<11>一种显示装置的制造方法，其特征在于，具有：准备<7>～<10> 中任一项所述的多级灰度光掩模的工序；以及利用曝光装置对上述多级灰度光掩模进行曝光并将上述转印用图案转印至被转印体的工序。
根据本发明，提供不产生由湿式蚀刻和对准错位产生的图案劣化地高精度地形成具有透光部与遮光部之间的边界和半透光部与遮光部之间的边界的转印用图案从而制造显示装置制造用的多级灰度光掩模的方法。并且根据本发明，例如提供由该方法制造的多级灰度光掩模以及使用了该多级灰度光掩模的显示装置的制造方法。
附图说明
图1是表示本发明的多级灰度光掩模的制造方法的各工序的示意图。
图2是表示专利文献1所示的灰色调掩模的制造方法的各工序的示意图。
图3是表示作为参考例的、具有包括透光部与半透光部邻接的部分和透光部与遮光部邻接的部分的转印用图案的多级灰度光掩模的制造方法的各工序的示意图。
图4是表示作为参考例的、没有导入对准边缘的情况下的多级灰度光掩模的制造方法的各工序的示意图。
附图标记说明：
10…多级灰度光掩模；12、201…透明基板；14、202…遮光膜；14a、202a…遮光膜图案；16、204…半透光膜；16a、204a…半透光膜图案；20…半透光膜的边缘部分；22…遮光部的边缘部分；24…微量侧蚀部位；30…第一抗蚀剂膜；30a…第一抗蚀剂图案；32…第二抗蚀剂膜；32a…第二抗蚀剂图案；200…光掩模坯；203…抗蚀剂膜；203a…抗蚀剂图案；205…抗蚀剂膜；205a…抗蚀剂图案；206…不需要的半透光膜；210…半透光膜的边缘部分；300…灰色调掩模。
具体实施方式
以下，依次对本发明的多级灰度光掩模的制造方法(以下也简称为 “本发明的制造方法”)、本发明的多级灰度光掩模、以及本发明的显示装置的制造方法进行说明。
[多级灰度光掩模的制造方法]
本发明的多级灰度光掩模通过经由在上述的[发明内容]<1>中说明的各工序、即准备光掩模坯的工序、蚀刻除去光掩模坯的遮光膜从而形成遮光部的工序、形成半透光膜的工序、在该半透光膜上形成抗蚀剂图案的工序、对上述半透光膜进行蚀刻的工序以及除去上述抗蚀剂图案的工序来制造。以下，参照图1对这些各工序进行说明。
<准备光掩模坯工序(图1的(a))>
图1是表示本发明的多级灰度光掩模的制造方法的各工序的示意图。在本发明的制造方法中，首先准备在与欲制造的多级灰度光掩模的平面形状相对应的规定形状的玻璃等的透明基板12上形成了遮光膜14的光掩模坯。
这里所使用的遮光膜14的原材料没有特别限制，但优选能够使用以下原材料。例如，作为遮光膜14的原材料，除了Cr或者Cr化合物(Cr的氧化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、氮氧碳化物等)之外，还优选能够使用Ta、Mo、W及它们的化合物(例如，TaSi、MoSi、WSi或者它们的氮化物、氮氧化物等金属硅化物)等。另外，这些材料既可以1种单独使用，也可以2种以上组合使用。
遮光膜14能够是例如通过溅射法等公知的方法形成在透明基板12上的膜。对于遮光膜14的膜厚而言，遮光膜14的光学密度(OD)相对于针对制造的多级灰度光掩模所使用的曝光光线为2以上、优选为3以上。
并且，遮光膜14能够在其表面侧(与透明基板12相反侧)的表层具有防反射层、蚀刻减速层等功能层。上述防反射层能够通过抑制抗蚀剂膜描绘光的反射来提高描绘精度。另外，上述蚀刻减速层具有如下效果：在后述的半透光膜蚀刻工序时，使遮光部的边缘部分20(参照图1的(g))接受蚀刻的速度下降，从而抑制该部分中遮光膜14的损伤。
例如在遮光膜14包括Cr时，上述防反射层能够设置成至少包括Cr的氧化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、氮碳化物中任一种的层。
另外，上述蚀刻减速层是可由遮光膜14的蚀刻液进行蚀刻的材料，并且由与遮光膜14的厚度方向内部的成分(或者膜质)相比蚀刻缓慢的成分(或者膜质)构成的材料即可。例如，在用含有Cr的原材料形成遮光膜14的情况下，作为蚀刻溅射层的原材料，能够采用从Cr的氧化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、氮氧碳化物等中选择的至少一种。另外，防反射层也可以兼作蚀刻减速层。
防反射层和/或蚀刻减速层能够按照在遮光膜14的深度方向上表层部分的成分与内侧部分不同的方式形成。可以在遮光膜14的表层部分与内侧部分之间存在成分的清晰的边界，也可以使成分在遮光膜14的深度方向连续地或者阶段性地变化。
另外，对于以上说明的遮光膜14而言，即使处于除去了上述防反射层或蚀刻减速层的状态，针对要制造的多级灰度光掩模所使用的曝光光线的光学密度OD也是通常2以上、优选3以上。
并且，能够使用例如通过公知的涂敷装置(涂料机、coater)在上述遮光膜14上涂敷光抗蚀剂(以下也简称为“抗蚀剂”)从而形成第一抗蚀剂膜30的、带抗蚀剂光掩模坯(参照图1的(a))。
<遮光部形成工序(图1的(b)～(d))>
在本工序中，通过形成遮光膜图案14a，来划定遮光部。
具体而言，通过用描绘机对第一抗蚀剂膜30进行第一描绘进而进行显影，来形成第一抗蚀剂图案30a(图1的(b))。可以使用负型抗蚀剂，但在这里以使用正型抗蚀剂的方式进行说明。
这时，按照如下方式来创建描绘数据，并基于该描绘数据进行描绘：在成为遮光部的区域(图1的B区域)残留第一抗蚀剂膜，在这以外的区域的部分，第一抗蚀剂膜通过显影被除去，从而在该部分第一抗蚀剂图案30a开口。
这样形成第一抗蚀剂图案30a，以此为掩模对遮光膜14进行蚀刻(第 一蚀刻)从而形成遮光膜图案14a(图1的(c))。然后，除去第一抗蚀剂图案30a。由此，划定遮光部(图1的(d))。
作为上述蚀刻，优选适用湿式蚀刻。能够使用公知的蚀刻液，例如，如果是含有Cr的遮光膜，则能够使用硝酸铈(IV)铵水溶液与高氯酸的混合溶液。
<半透光膜成膜工序(图1的(e))>
对形成有遮光膜图案14a的上述透明基板12上的整个表面形成半透光膜16(图1的(e))。半透光膜16的成膜能够利用溅射法等公知的方法来实施。
能够使半透光膜16相对于针对多级灰度光掩模使用的曝光光线的代表波长(曝光光线中包含的任意波长。例如i光线)的透过率为20～80％。透过率优选为20～70％，更优选为30～60％。
此外，半透光膜16所具有的光透过率有时具有波长依赖性。因此，优选当设相对于i光线(365nm)的透过率为Tr(i)(％)、相对于g光线(436nm)的透过率为Tr(g)(％)时，满足0≤Tr(g)-Tr(i)≤5(％)。该情况下，能够与曝光装置光源的个体差、变动无关地稳定维持转印性。
另外，半透光膜16的相对于上述代表波长波長的相移量优选为90度以下，更优选为60度以下。若相移量接近于180度，则在图1中的A区域的半透光部与C2区域的透光部之间的边界，曝光光线的相位反转，相互干扰，从而曝光光线相抵，存在应该在被转印体上形成的抗蚀剂图案的立体形状产生不需要的凸部的风险。
作为该半透光膜16的原材料，例示出以下原材料。例如，作为半透光膜16的原材料，能够使用Cr化合物(Cr的氧化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、氮氧碳化物等)、Si化合物(SiO2、SOG(旋涂玻璃：Spin on Glass))、金属硅化物(TaSi、MoSi、WSi或者它们的氮化物、氮氧化物等)、以及TiON等Ti化合物。这些原材料既可以是1种单独使用，也可以2种以上组合使用。
此外，在遮光膜14和半透光膜16的材料具有相互蚀刻选择性的情况下和不具有相互蚀刻选择性的情况下，都能适用本发明的制造方法。即，遮光膜14和半透光膜16相对于相互的蚀刻液具有抗性的情况和不具有抗性的情况均可。但是，对于本发明的制造方法而言，产生在遮光膜14与半透光膜16没有蚀刻选择性的情况下(即，能够由同一蚀刻液进行蚀刻的情况下)的优点，并且在解决课题方面效果显著，所以在这里以该方式进行说明。
优选遮光膜14、半透光膜16相互包含同一金属，另外，该金属优选的例子是Cr。
但是，优选遮光膜14与半透光膜16的蚀刻速率相互不同。蚀刻速率是指在由蚀刻液进行蚀刻时的每单位时间的蚀刻量。这由各自的构成膜的原材料的成分、膜质来决定。例如，即使含有共同的金属，由于其他成分不同也能使相对于共同的蚀刻液的蚀刻速率产生差。
在本发明的制造方法中，优选相对于同一蚀刻液，半透光膜16的蚀刻速率(HR)比遮光膜14的蚀刻速率(OR)大。具体而言，优选HR/OR≥5，更优选50≥HR/OR≥5。即，优选相对于同一蚀刻液的半透光膜16与遮光膜14的蚀刻速率比为5：1～50：1。
并且，优选半透光膜16与遮光膜14的蚀刻所需时间的比为1：5～1：50。由此，能够抑制由第二蚀刻进行的遮光部的后述的边缘部分20的蚀刻量，并且能够维持由第二蚀刻形成的边缘部分22作为遮光部的遮光功能，所以优选。
<抗蚀剂图案形成工序(图1的(f)～(g))>
在半透光膜16上涂敷光抗蚀剂来形成第二抗蚀剂膜32(图1的(f))。
然后，如图1的(g)所示，进行描绘(第二描绘)，并进行显影，由此形成第二抗蚀剂图案32a。第二抗蚀剂图案32a在与成为透光部的区域C1和C2相对应的部分具有开口。
但是，在第二描绘中，创建在遮光部与透光部邻接的部分实施了对 准边缘Q(μm)量的定型的描绘数据，基于该描绘数据进行第二描绘(参照图1的(f)的纵向虚线)。对准边缘Q的尺寸基于由描绘装置引起的对准错位的大小来决定，优选0.25～0.75μm(如图1的(g)所示，相对于抗蚀剂图案的一侧)。或者，在对准优良的描绘装置中，也能够设对准边缘Q的尺寸为0.2～0.5μm。
此外，在本工序中，关于成为与半透光部邻接的透光部的区域(图1中的C2区域)，能够不需要考虑对准边缘的定型，设成如欲得到的透光部的尺寸那样的描绘数据。这是因为C2区域的透光部的大小仅由第二描绘决定。
或者，也可以斟酌伴随着湿式蚀刻的少许的侧蚀量(例如，0.1μm以下，参照图1的(h)的微量侧蚀部位24)，使其反映在描绘数据。在该情况下，由于侧蚀量较小，在本发明中也不会产生面内偏差扩大的缺点。
根据该方法，没有因长时间蚀刻而产生CD精度恶化的工序。并且，因为没有必要预见大的侧蚀量而预先将透光部的描绘数据修正至减少侧，所以能够消除细微的图案被修正成不可分辨的宽度的风险。
<半透光膜蚀刻工序(图1的(h))>
在形成第二抗蚀剂图案32a之后，以该抗蚀剂图案为掩模，蚀刻并除去半透光膜16所露出的部分(第二蚀刻，图1的(h))。蚀刻时间以图1中的C2区域的半透光膜16被蚀刻除去的时间为基准。即，不是如图3的(h)那样进行(Ⅹ+Y)(秒)的蚀刻，而是Y(秒)左右即可。因此不会产生以往技术那样的由侧蚀造成的严重问题。
然后，通过上述的蚀刻，形成C2区域的透光部，并且C1区域的半透光膜也被蚀刻除去，从而形成透光部。这时，与C1区域(透光部)邻接的B区域(遮光部)的边缘部分20从第二抗蚀剂图案32a露出，所以该部分的半透光膜16在厚度方向上至少一部分被蚀刻，膜厚减少(图1的(h))。
但是，蚀刻时间如上述那样设为除去半透光膜16所需的时间，所以半透光膜16之下的遮光膜图案14a几乎不受蚀刻的影响，不会造成 实质性的损伤。
另外，即使遮光膜14稍微受到损伤，因为也能够维持其光学性能，所以不会有不良状况。该光学性能是指相对于曝光光线的光学密度(OD)，为2以上，优选3以上。更优选使遮光膜14的蚀刻速率比半透光膜16的蚀刻速率小。
作为以上说明的半透光膜16的蚀刻，从显示装置用的多级灰度光掩模的制造中的制造成本的观点考虑，优选采用湿式蚀刻。在半透光膜16含有Cr的情况下，作为该蚀刻液，能够使用硝酸铈(IV)铵水溶液与高氯酸的混合溶液。
<抗蚀剂图案除去工序(图1的(i))>
在半透光膜的蚀刻工序之后，除去第二抗蚀剂图案32，完成本发明的多级灰度光掩模10(图1的(i))。该多级灰度光掩模10在透明基板12上，具有通过遮光膜14和半透光膜16分别被图案化而形成的遮光部、透光部以及半透光部。
[多级灰度光掩模]
在本发明的多级灰度光掩模10中，B区域具有遮光膜和半透光膜层叠的层叠部分和在其透光部侧的边缘至少半透光膜表面膜厚度减少了的边缘部分22。A区域由在透明基板12上形成半透光膜图案16a而成。而且，在C1和C2区域透明基板12露出。以上的B区域、A区域和C1、C2区域分别形成多级灰度光掩模10中的遮光部、半透光部和透光部，本发明的多级灰度光掩模具有具备了它们的转印用图案。
根据本发明人他们认为，由本发明的制造方法制造的多级灰度光掩模的遮光部的尺寸精度极高。这是因为，如上述那样，在第二蚀刻中不需要长时间的蚀刻，并且通过第一描绘，遮光部的尺寸被实质性地划定。在该第一描绘时，优选能够使用在表面具有防反射层的遮光膜来进行，所以即使与将半透光膜置于上层的状态下的激光描绘相比，也能够得到高精度。
此外，在不损害本发明的效果的范围，除了遮光膜、半透光膜之外， 也可以还设置光学膜、功能膜(蚀刻阻挡膜等)。
[显示装置的制造方法]
本发明的多级灰度光掩模10具备包括上述的透光部、半透光部和遮光部的转印用图案。若通过该多级灰度光掩模10，对形成有光抗蚀剂膜的被转印体上进行曝光，则该转印用图案被转印至被转印体，对图案转印后的光抗蚀剂膜进行显影，由此能够形成具有规定立体形状的抗蚀剂图案。即，透过转印用图案所具有的透光部和半透光部的曝光量相互不同，由此在被转印体上，能够形成抗蚀剂残余量相互不同的部分、即具有阶差的抗蚀剂图案。
这样的多级灰度光掩模主要对显示装置的制造有利并被利用。多级灰度光掩模具有两枚光掩模的功能，所以在显示装置的生产效率、成本方面，具有较大优点。
这样的本发明的多级灰度光掩模10能够使用作为LCD(液晶显示器：Liquid crystal Display)用或者FPD(平板显示器：Flat Panel Display)用而知晓的曝光装置来进行曝光。例如，能够使用利用包括i光线、h光线、g光线的曝光光线并且具有开口数(NA)为0.08～0.10、相干系数(σ)为0.7～0.9左右的等倍率光学系统的投影曝光装置。当然上述多级灰度光掩模10也可以作为邻近曝光用的光掩模。
由本发明的显示装置的制造方法制造的显示装置包含有液晶显示装置、有机EL显示装置等。另外，本发明的多级灰度光掩模也能够使用于这些显示装置的各个部位(薄膜晶体管的S/D(Source/Drain(源极/漏极))层、彩色滤光器的光隔离用层等)的形成。