(57)【要約】【課題】多階調フォトマスクを用いた被処理体の加工において、レジスト残膜値を精緻に制御すること。【解決手段】本発明の多階調フォトマスクは、透光領域、遮光領域、及び半透光領域を持つ転写パターンを備え、前記転写パターンにおける半透光領域は、第１実効透過率を持つ第１半透光部と、前記第１実効透過率と異なる第２実効透過率を持つ第２半透光部と、を有し、前記転写パターンは、前記多階調フォトマスクを用いて被転写体上のレジスト膜に露光して前記転写パターンを転写した後、前記レジスト膜を現像して形成されるレジストパターンの、前記第１半透光部と前記第２半透光部に対応する部分に、実質的に同一のレジスト残膜値を形成するように、前記第１実効透過率及び第２実効透過率が設定されている。【選択図】図９
2010107970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に設けられた、露光光を遮光する遮光膜と、前記露光光を一部透過させる半透光膜とにより、透光領域、遮光領域、及び半透光領域を持つ転写パターンを備えた多階調フォトマスクであって、前記転写パターンにおける半透光領域は、第１実効透過率を持つ第１半透光部と、前記第１実効透過率と異なる第２実効透過率を持つ第２半透光部と、を有し、前記転写パターンは、前記多階調フォトマスクを用いて被転写体上のレジスト膜に露光して前記転写パターンを転写した後、前記レジスト膜を現像して形成されるレジストパターンの、前記第１半透光部と前記第２半透光部に対応する部分に、実質的に同一のレジスト残膜値を形成するように、前記第１実効透過率及び第２実効透過率が設定されているものであることを特徴とする多階調フォトマスク。
【請求項２】
前記第１実効透過率及び前記第２実効透過率は、前記第１半透光部及び前記第２半透光部の線幅、形状、及び半透光膜の膜透過率の少なくとも一つを用いて決定されたものであることを特徴とする請求項１記載の多階調フォトマスク。
【請求項３】
前記第１半透光部及び前記第２半透光部は、それぞれ異なる膜透過率の半透光膜で構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の多階調フォトマスク。
【請求項４】
前記第１半透光部及び前記第２半透光部は、それぞれ半透光膜の積層構成の相違により膜透過率が異なっていることを特徴とする請求項１又は２記載の多階調フォトマスク。
【請求項５】
前記第１半透光部及び前記第２半透光部は、それぞれ半透光膜の膜厚の相違により膜透過率が異なっていることを特徴とする請求項１又は２記載の多階調フォトマスク。
【請求項６】
前記第１半透光部は、単位パターンが繰り返し配列された部分を有し、前記第２半透光部は、前記第１半透光部とは異なる単位パターンが繰り返し配列された部分を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の多階調フォトマスク。
【請求項７】
前記半透光領域は、２つの遮光領域に挟まれ、かつ前記遮光領域と隣接したことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の多階調フォトマスク。
【請求項８】
前記半透光領域が解像限界以下の微細パターンで構成されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の多階調フォトマスク。
【請求項９】
透明基板上に設けられた、露光光を遮光する遮光膜と、前記露光光を一部透過させる半透過膜とをパターニングして、透光領域、遮光領域、及び半透光領域を持つ転写パターンを形成してなる多階調フォトマスクの製造方法であって、前記転写パターンが、前記多階調フォトマスクを用いて被転写体上のレジスト膜に露光して前記転写パターンを転写した後、前記レジスト膜を現像して形成されるレジストパターンの、第１実効透過率を持つ第１半透光部と、前記第１実効透過率と異なる第２実効透過率を持つ第２半透光部とにそれぞれ対応する部分に、実質的に同一のレジスト残膜値が形成されるように、前記第１半透光部及び前記第２半透光部を形成することを特徴とする多階調フォトマスクの製造方法。
【請求項１０】
前記第１実効透過率及び前記第２実効透過率は、前記第１半透光部及び前記第２半透光部の線幅、形状、及び半透光膜の膜透過率の少なくとも一つを用いて決定することを特徴とする請求項９記載の多階調フォトマスクの製造方法。
【請求項１１】
それぞれ異なる膜透過率の半透光膜を用いて前記第１半透光部及び前記第２半透光部を形成することを特徴とする請求項９又は１０記載の多階調フォトマスクの製造方法。
【請求項１２】
それぞれ異なる積層構成の半透光膜を用いて、膜透過率が異なる前記第１半透光部及び前記第２半透光部を形成することを特徴とする請求項９又は１０記載の多階調フォトマスクの製造方法。
【請求項１３】
それぞれ異なる膜厚の半透光膜を用いて、膜透過率が異なる前記第１半透光部及び前記第２半透光部を形成することを特徴とする請求項９又は１０記載の多階調フォトマスクの製造方法。
【請求項１４】
前記半透光領域を解像限界以下の微細パターンで構成することを特徴とする請求項９から請求項１３のいずれかに記載の多階調フォトマスクの製造方法。
【請求項１５】
請求項１から請求項８のいずれかに記載の多階調フォトマスク用いて、被処理体上に設けられたレジスト膜に前記転写パターンを転写することを特徴とするパターン転写方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトリソグラフィー工程において使用される多階調のフォトマスク及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液晶表示装置等の電子デバイスの製造においては、フォトリソグラフィー工程を利用し、エッチングされる被加工層上に形成されたレジスト膜に対して、所定のパターンを有するフォトマスクを用いて所定の露光条件下で露光を行ってパターンを転写し、該レジスト膜を現像することによりレジストパターンを形成する。そして、このレジストパターンをマスクとして被加工層をエッチングする。
【０００３】
フォトマスクにおいては、露光光を遮光する遮光領域と、露光光を透過する透光領域と、露光光の一部を透過する半透光領域とを持つ多階調フォトマスクがある。このような遮光領域、半透光領域及び透光領域を含む多階調フォトマスクを用いて被転写体であるレジスト膜（ポジ型フォトレジスト）に所望のパターンを転写する場合、多階調フォトマスクの透光領域及び半透光領域を介して光が照射される。このとき、半透光領域を介して照射される光量は、透光領域を介して照射される光量よりも少ない。このため、このように光が照射されたレジスト膜を現像すると、照射された光量に応じてレジスト膜の残膜値が異なる。すなわち、多階調フォトマスクの半透光領域を介して光が照射された領域のレジスト残膜値は、遮光領域に対応するレジスト残膜値よりも薄くなる。このように、多階調フォトマスクを用いて露光・現像を行うことにより、少なくとも３つの厚さの残膜値（残膜値ゼロを含む）を有するレジストパターンを形成することができる。
【０００４】
このように残膜値が異なる領域を含むレジスト膜を用いて、レジスト膜が形成された被処理体をエッチングする場合においては、まず、残膜値ゼロの領域（被処理体が露出された領域：多階調フォトマスクの透光領域に対応する領域）をエッチングし、その後、アッシングによりレジスト膜を減膜する。これにより、相対的に厚さが薄いレジスト膜の領域（多階調フォトマスクの半透光領域に対応する領域）が除去されて、その部分の被処理体が露出する。そして、この露出された被処理体をエッチングする。したがって、複数の異なる残膜値を有するレジストパターンを実現する多階調フォトマスクは、使用するフォトマスクの枚数を減少させることにより、フォトリソグラフィー工程を効率化させることが可能となるので大変有用である。
【０００５】
このような多階調フォトマスクを用いてパターニングを行う例として、特許文献１に開示されている方法がある。この方法は、従来５枚又は６枚のフォトマスクを用いたエッチング工程によって製造していた薄膜トランジスタを、４枚のフォトマスクを用いたエッチング工程で製造するものである。この方法において、３つ以上の透過率をもつフォトマスクを使用することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１１１９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
多階調フォトマスクを用いた被処理体の加工においては、上述したように途中でレジスト膜を所定量減膜するため、レジスト残膜値量が精緻に制御されていることが肝要である。このようにレジスト残膜値が精緻に制御されていないと、加工工程は著しく煩雑となり、生産効率を下げることとなる。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、多階調フォトマスクを用いた被処理体の加工において、レジスト残膜値を精緻に制御することが可能となる多階調フォトマスク及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の多階調フォトマスクは、透明基板上に設けられた、露光光を遮光する遮光膜と、前記露光光を一部透過させる半透光膜とにより、透光領域、遮光領域、及び半透光領域を持つ転写パターンを備えた多階調フォトマスクであって、前記転写パターンにおける半透光領域は、第１実効透過率を持つ第１半透光部と、前記第１実効透過率と異なる第２実効透過率を持つ第２半透光部と、を有し、前記転写パターンは、前記多階調フォトマスクを用いて被転写体上のレジスト膜に露光して前記転写パターンを転写した後、前記レジスト膜を現像して形成されるレジストパターンの、前記第１半透光部と前記第２半透光部に対応する部分に、実質的に同一のレジスト残膜値を形成するように、前記第１実効透過率及び第２実効透過率が設定されているものであることを特徴とする。
【００１０】
本発明の多階調フォトマスクにおいては、前記第１実効透過率及び前記第２実効透過率は、前記第１半透光部及び前記第２半透光部の線幅、形状、及び半透光膜の膜透過率の少なくとも一つを用いて決定されたものであることが好ましい。この場合において、前記第１半透光部及び前記第２半透光部は、それぞれ異なる膜透過率の半透光膜で構成されていることができる。また、前記第１半透光部及び前記第２半透光部は、それぞれの半透光膜の積層構成の相違により膜透過率が異なっていることができる。また、前記第１半透光部及び前記第２半透光部は、それぞれの半透光膜の膜厚の相違により膜透過率が異なっていることができる。
【００１１】
本発明の多階調フォトマスクにおいては、前記第１半透光部は、単位パターンが繰り返し配列された部分を有し、前記第２半透光部は、前記第１半透光部とは異なる単位パターンが繰り返し配列された部分を有することが好ましい。例えば、前者の部分は、液晶表示装置の画素パターンに対応し、後者の部分は、同装置の周辺回路パターンに対応することができる。
【００１２】
本発明の多階調フォトマスクにおいては、前記半透光領域は、２つの遮光領域に挟まれ、かつ前記遮光領域と隣接した構成とすることができる。
【００１３】
本発明の多階調フォトマスクにおいては、前記半透光領域が解像限界以下の微細パターンで構成されていることができる。
【００１４】
本発明の多階調フォトマスクの製造方法は、透明基板上に設けられた、露光光を遮光する遮光膜と、前記露光光を一部透過させる半透過膜とをパターニングして、透光領域、遮光領域、及び半透光領域を持つ転写パターンを形成してなる多階調フォトマスクの製造方法であって、前記転写パターンが、前記多階調フォトマスクを用いて被転写体上のレジスト膜に露光して前記転写パターンを転写した後、前レジスト膜を現像して形成されるレジストパターンの、第１実効透過率を持つ第１半透光部と、前記第１実効透過率と異なる第２実効透過率を持つ第２半透光部とにそれぞれ対応する部分に、実質的に同一のレジスト残膜値が形成されるように、前記第１半透光部及び前記第２半透光部を形成することを特徴とする。
【００１５】
本発明の多階調フォトマスクの製造方法においては、前記第１実効透過率及び前記第２実効透過率は、前記第１半透光部及び前記第２半透光部の線幅、形状、及び半透光膜の膜透過率の少なくとも一つを用いて決定することが好ましい。この場合においては、それぞれ異なる膜透過率の半透光膜を用いて前記第１半透光部及び前記第２半透光部を形成することができる。また、それぞれ異なる積層構成の半透光膜を用いて、膜透過率が異なる前記第１半透光部及び前記第２半透光部を形成することができる。また、それぞれ異なる膜厚の半透光膜を用いて、膜透過率が異なる前記第１半透光部及び前記第２半透光部を形成することができる。
【００１６】
本発明の多階調フォトマスクの製造方法においては、前記半透光領域を解像限界以下の微細パターンで形成することができる。
【００１７】
本発明のパターン転写方法は、上記多階調フォトマスク用いて、被処理体上に設けられたレジスト膜に前記転写パターンを転写することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の多階調フォトマスクは、透明基板上に設けられた、露光光を遮光する遮光膜と、前記露光光を一部透過させる半透過膜とにより、透光領域、遮光領域、及び半透光領域を持つ転写パターンを備えたフォトマスクであって、前記転写パターンにおける半透光領域は、第１実効透過率を持つ第１半透光部と、前記第１実効透過率と異なる第２実効透過率を持つ第２半透光部と、を有し、前記転写パターンは、前記フォトマスクを用いて被転写体上のレジスト膜に露光して前記転写パターンを転写した後、前記レジスト膜を現像して形成されるレジストパターンの、前記第１半透光部と前記第２半透光部に対応する部分に、実質的に同一のレジスト残膜値を形成するように、前記第１実効透過率及び第２実効透過率が設定されているものであるので、多階調フォトマスクを用いた被処理体の加工において、レジスト残膜値を精緻に制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】半透光領域の光透過曲線を示す図である。
【図２】露光機の露光条件を再現する装置の一例を示す図である。
【図３】（ａ）ＴＦＴパターンを示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるIIIB−IIIB線に沿う断面図である。
【図４】図１に示す光透過曲線の拡大図である。
【図５】チャネル幅と実効透過率との間の関係を示す図である。
【図６】露光量とレジスト残膜値との間の関係を示す図である。
【図７】実効露光量とレジスト残膜値との間の関係を示す図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形態に係る多階調フォトマスクの膜構成を示す図である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形態に係る多階調フォトマスクのパターン構成を示す図である。
【図１０】液晶表示装置用ＴＦＴ製造用転写パターンを示す図である。
【図１１】（ａ）〜（ｅ）は、図１０に示すパターンを形成する際の工程を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
本発明者は、既に、被転写体上に所望のレジスト残膜値を得るためには、多階調マスクの半透光部に用いる、半透光膜の膜透過率を制御するのみでは不十分であることに着目し、被転写体上に所望のレジスト残膜値の部分を得るにあたって、該レジスト残膜値を決定するには、マスクに用いる半透光膜の膜としての露光光透過率のみではなく、マスクに形成されたパターンの形状や、露光に用いる光源の光学特性などによって、生じる光の回折現象を考慮しなければならないことを見出した。そこで、本発明者は、半透光膜の膜透過率Ｔｆに代わって、マスクを透過する実効的な光透過率（実効透過率）ＴＡを規定し、この実効透過率を制御することについて先に提案した。
【００２１】
本発明者は、さらに高度な制御を行うことによって、よりマスクユーザにとって、加工のし易い優れたフォトマスクを作製できる方法を検討した。以下に説明する。
【００２２】
上記のとおり、従来、多階調フォトマスクを用いて、被処理体の加工を行うとき、被処理体上のレジスト膜に、所望の残膜値をもつレジスト残膜を形成する目的で、特定の露光光透過率をもった半透光領域をもつフォトマスクを用いる。例えば、透光領域、遮光領域に加えて、半透光領域をもつ３階調のフォトマスクを考える。このとき、半透光領域によって形成される、被処理体上のレジスト残膜値は、面内で均一であることが望まれる。少なくとも、このレジスト残膜値が面内のどの位置でも所定の許容範囲内にないと、このレジスト残膜をマスクとしてエッチング加工する際に不都合である。そこで、マスクに形成された転写パターンにおける半透光領域の実効透過率ＴＡを管理し、すべての半透光領域において、実効的に等しい露光光透過率が得られるようにすることが好ましい。なお、この実効透過率ＴＡは、実際に用いる露光条件下において、該マスクの、例えば半透光領域が露光光を透過する透過率と考えることができる。実際には、図１に示すように、半透光領域の光透過曲線のピーク値を実効透過率とすることができる。
【００２３】
ところが、このような多階調フォトマスクを用いて、被転写体であるレジスト膜を露光して、被処理体上にレジストパターンを形成したとき、上記半透光領域に対応する領域のレジスト残膜値が必ずしも一定にならないという現象が見出された。
【００２４】
例えば、マスクが液晶表示装置製造用のフォトマスクであって、転写パターンには、画素に対応する画素パターンと、転写パターンの外周付近の回路に対応する、周辺回路用パターンとが共存することがある。この場合、画素パターンにも、周辺回路用パターンにも半透光領域が含まれる。それぞれの実効透過率が同一なるように予めフォトマスクを設計しても、該マスクを用いて、被処理体上のレジスト膜を露光すると、画素パターンにおける半透光領域と、周辺回路パターンにおける半透光領域とで、それぞれに対応するレジスト残膜値が異なることがある。
【００２５】
画素パターンと周辺回路パターンのパターン形状は互いに異なり、半透光領域に対応する部分の、線幅（ＣＤ（Critical Dimension））や、周囲パターンを含めた透光領域／遮光領域／半透光領域の面積比なども互いに異なる。したがって、マスクの実効透過率を一定にしても、マスク以外の要因によって、半透光領域に対応するレジスト残膜値は影響を受けてしまう。一方で、このようなマスク以外の要因には、ある種の規則性、再現性が見られることが見出された。また、他の要因として、例えば、露光機の個体差によって、露光量に面内分布があるといった可能性も考えられる。
【００２６】
マスクユーザにとっては、被転写体の加工の便宜という観点からみると、残膜値が所望の数値であり、かつ残膜値にばらつきが小さいことがもっとも望まれる。すなわち、所定のレジスト残膜値（ＲＴ）を得るべく、実際の露光条件、現像条件などのレジスト加工プロセスを反映させた上で、適切なマスクが設計されていれば良いのである。したがって、あるマスクの半透光領域に対する実効透過率ＴＡが一定であることは必ずしも必要なく、ＲＴを一定にすべく、実効透過率ＴＡが制御されていれば良いのである。その観点では、ＲＴを不均一にする原因を必ずしも分離して検討する必要はなく、結果として優れたレジストパターンを得るために、フォトマスクのデザインがなされていれば良い。
【００２７】
なお、ここでは、透光領域、遮光領域、半透光領域を備えた３階調のフォトマスクを例として説明を行うが、透光領域、遮光領域に加えて、２つ以上の異なる実効透過率を有する半透光領域を備えた４階調以上のフォトマスクにおいても、ある所定の実効透過率を持たせた半透光領域において同様の課題が生じ得る。したがって、同様に課題を解決することが求められる。
【００２８】
すなわち、本発明の多階調フォトマスクは、転写パターンにおける半透光領域は、レジスト残膜値ＲＴを一定にするような、第１実効透過率を持つ第１半透光部と、前記第１実効透過率と異なる第２実効透過率を持ち、前記第１半透光部と異なる形状である第２半透光部と、を有し、転写パターンは、前記多階調フォトマスクを用いて被転写体上のレジスト膜に露光して前記転写パターンを転写した後、前記レジスト膜を現像して形成されるレジストパターンの、前記第１半透光部と前記第２半透光部に対応する部分に、実質的に同一のレジスト残膜値を形成するように、前記第１実効透過率及び第２実効透過率が設定されていることを特徴とする。
【００２９】
このような構成によれば、多階調フォトマスクを用いた被処理体の加工において、レジスト残膜値を精緻に制御することができ、それによって、液晶表示装置などの製造プロセスの生産性及び歩留を高くすることができる。
【００３０】
本発明における多階調フォトマスクは、遮光領域、透光領域、半透光領域を含む３階調以上のフォトマスクをいう。すなわち、この多階調フォトマスクにおいては、遮光領域、透光領域の他に半透光領域を有することによって、被処理体上に形成されるレジストパターンに、複数の膜厚を有する領域を形成している。遮光領域は実質的に露光光を遮光し、透光領域は透明基板のような透明領域が露出してなることができる。半透光領域は、透光領域より透過率が相対的に小さい部分であり、被処理体上に所望のレジスト残膜を形成する領域である。この半透光領域は、例えば、透明基板上に所定の膜透過率をもった半透光膜を成膜して形成することができる。半透光膜の膜透過率は、透光領域を１００％とするとき、１０％〜７０％、より有用なものとしては２０％〜６０％である。なお、透明基板上に形成された遮光膜に、露光機の解像限界以下の線幅のパターンを形成することによって、半透光領域としても良い。また、本発明は、３つ以上のレジスト残膜値を持つレジストパターンを有する４階調以上のフォトマスクにも同様に適用することができる。
【００３１】
膜透過率Ｔｆとは、透明基板上に半透光膜を形成して半透光領域となしたとき、露光条件における解像限界に対して十分に大きな面積における該半透光領域の透過率をいう。一方、実際の透過率は、パターンの線幅などの影響を受けるので、実際のパターンにおける半透光領域の露光光透過率は、実効透過率ＴＡによって定義することが有用となる。
【００３２】
実効透過率は、膜固有の透過率に加えて光学条件やパターンデザインを考慮した指標であるので、残膜値の状況を正確に反映した指標であり、残膜値の管理のための指標として適切なものである。なお、実効透過率としては、透光領域の露光光透過率を１００％としたときの、半透光領域を透過する光強度分布において最大値を持つ部分の透過率とすることができる。これは、例えばこのフォトマスクを使用して、被転写体上にポジレジストのレジストパターンを形成したとき、半透光領域に生じるレジスト残膜値の最小値と相関を持つからである。このようなレンジ管理については、例えば、薄膜トランジスタのチャネル領域の幅が５μｍ以下であるときに特に有効である。
【００３３】
上記のように実効透過率を測定するための装置としては、例えば図２に示す装置が挙げられる。この装置は、光源１と、光源１からの光をフォトマスク３に照射する照射光学系２と、フォトマスク３を透過した光を結像させる対物レンズ系４と、対物レンズ系４を経て得られた像を撮像する撮像手段５とから主に構成されている。
【００３４】
光源１は、所定波長の光束を発するものであり、例えば、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、ＵＨＰランプ（超高圧水銀ランプ）などを使用することができる。
【００３５】
照射光学系２は、光源１からの光を導きフォトマスク３に光を照射する。この照射光学系２は、開口数（ＮＡ）を可変とするため、絞り機構（開口絞り７）を備えている。この照射光学系２は、フォトマスク３における光の照射範囲を調整するための視野絞り６を備えていることが好ましい。この照射光学系２を経た光は、マスク保持具３ａにより保持されたフォトマスク３に照射される。この照射光学系２は筐体１３内に配設される。
【００３６】
フォトマスク３はマスク保持具３ａによって保持される。このマスク保持具３ａは、フォトマスク３の主平面を略鉛直とした状態で、このフォトマスク３の下端部及び側縁部近傍を支持し、このフォトマスク３を傾斜させて固定して保持するようになっている。このマスク保持具３ａは、フォトマスク３として、大型（例えば、主平面が１２２０ｍｍ×１４００ｍｍ、厚さ１３ｍｍのもの）、かつ、種々の大きさのフォトマスク３を保持できるようになっている。なお、略鉛直とは、図２中θで示す鉛直からの角度が約１０度以内を意味する。フォトマスク３に照射された光は、このフォトマスク３を透過して、対物レンズ系４に入射される。
【００３７】
対物レンズ系４は、例えば、フォトマスク３を透過した光が入射され、この光束に無限遠補正を加えて平行光とする第１群（シミュレータレンズ）４ａと、この第１群を経た光束を結像させる第２群（結像レンズ）４ｂとから構成される。シュミレータレンズ４ａは、絞り機構（開口絞り７）が備えられており、開口数（ＮＡ）が可変となっている。対物レンズ系４を経た光束は、撮像手段５により受光される。この対物レンズ系４は筐体１３内に配設される。
【００３８】
この撮像手段５は、フォトマスク３の像を撮像する。この撮像手段５としては、例えば、ＣＣＤなどの撮像素子を用いることができる。
【００３９】
この装置においては、照射光学系２の開口数と対物レンズ系４の開口数とがそれぞれ可変となっているので、照射光学系２の開口数の対物レンズ系４の開口数に対する比、すなわち、シグマ値（σ：コヒレンシ）を可変することができる。上記条件を適宜選択することによって、露光時の光学条件を再現、又は近似することができる。
【００４０】
また、この装置においては、撮像手段５によって得られた撮像画像についての画像処理、演算、所定の閾値との比較及び表示などを行う演算手段１１、表示手段１２を有する制御手段１４及び筐体１３の位置を変える移動操作手段１５が設けられている。このため、得られた撮像画像、又は、これに基づいて得られた光強度分布を用いて、制御手段によって所定の演算を行い、他の露光光を用いた条件下での撮像画像、又は光強度分布や透過率を求めることができる。
【００４１】
このような構成を有する図２に示す装置は、ＮＡとσ値が可変となっており、光源の線源も変えることができるので、種々の露光機の露光条件を再現することができる。
【００４２】
なお、実効透過率ＴＡとして、ここでは、半透光領域における光強度分布曲線の最大値（これがレジスト残膜のボトムに相当する）における透過率とする。すなわち、実効透過率ＴＡは、隣接する遮光膜に挟まれた半透光領域の場合に、透過光の光強度分布曲線は、釣鐘型のカーブとなり、そのピークに対応する透過率をいうものとする。この実効透過率は、実際の露光条件（光学的パラメータ、照射光の分光特性）と、現実のフォトマスクパターンとによって決まるものである。ただし、簡便化するために、露光条件としてはモデル条件によって代替させることができる。この条件は、例えば、開口数が０．０８であり、コヒレンシーが０．８である光学系を用いて、ｇ線、ｈ線、i線のそれぞれの強度が１：１：１である照射光を用いた露光条件とすることができる。
【００４３】
本発明に係る多階調フォトマスクは、透明基板上に設けられた、露光光を遮光する遮光膜と、前記露光光を一部透過させる半透光膜とにより、透光領域、遮光領域、及び半透光領域を構成する転写パターンを備える。
【００４４】
透明基板としては、ガラス基板などを挙げることができる。また、露光光を遮光する遮光膜としては、クロム膜などの金属膜、シリコン膜、金属酸化膜、モリブデンシリサイド膜のような金属シリサイド膜などを挙げることができる。また、該遮光膜は表面に反射防止膜をもつことが好ましく、該反射防止膜の材料としては、クロムの酸化物、窒化物、炭化物、弗化物などを挙げることができる。露光光を一部透過させる半透光膜としては、クロムの酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化物、又は、金属シリサイドなどを用いることができる。特に、酸化クロム膜、窒化クロム膜、モリブデンシリサイド膜のような金属シリサイド膜や、その酸化物、窒化物、酸窒化物、炭化物などが好ましい。
【００４５】
本発明の多階調フォトマスクにおいては、第１実効透過率及び第２実効透過率は、前記フォトマスクを用いて被処理体上のレジスト膜に露光・現像を行ったときに、実質的に同一のレジスト残膜値を形成するように設定されていることが好ましい。ここで、実質的に同一のレジスト残膜値とは、レジストパターンをマスクとして被処理体（例えば薄膜）をエッチングする際に、面内にわたって、一定の条件で、加工条件が決定できる程度のものである。例えば、フォトマスクの、遮光領域に挟まれた半透光領域によって、所定のレジスト残膜を形成する場合、レジスト膜上には、該半透光領域の光透過曲線（図１における四角内のような形状）と相関を持つ、いわば図１における四角内の形状を上下反転したようなレジストパターンが形成される。例えば、光透過曲線におけるピーク部分（すなわち、レジスト残膜におけるボトム部分）の膜厚が、２０ｎｍ以内、より好ましくは１０ｎｍ以内であれば、実質的に同一のレジスト残膜値とすることが可能である。
【００４６】
本発明の多階調フォトマスクにおいては、転写パターンにおける半透光領域は、レジスト残膜値ＲＴを一定にするような、第１実効透過率を持つ第１半透光部と、前記第１実効透過率と異なる第２実効透過率を持ち、前記第１半透光部と異なる形状（例えば、パターン）である第２半透光部と、を有する。この場合の第１半透光部と第２半透光部について説明する。
【００４７】
実際のフォトマスク（例えば、液晶表示装置用薄膜トランジスタ製造用マスク）には、画素に対応する繰り返しパターンが配列されている。個々の単位パターンには、図３（ａ）に示すようなＴＦＴパターンが形成されていることが多い。そこで、図３（ａ）に示すデザインのパターンを用いて、実効透過率ＴＡを考慮したマスク設計について説明する。図中ｂはＴＦＴのソース／ドレイン領域に対応し、図中ａはチャネル領域に対応する。このようなパターンを転写パターン中に含む３階調のフォトマスクにおいて、図３（ｂ）に示すように、ａ領域は遮光膜２３で構成し、ｂ領域は半透光膜２２で構成する。なお、図中の参照符号２１は透明基板を示す。
【００４８】
ただし、実際のＴＦＴ製造用フォトマスクにおいては、図３（ａ）のような単位パターンを多数配列して備えた画素パターン領域があるとともに、該画素パターン領域の外周に、図３（ａ）と同様の形状の単位パターン、又は異なる形状の単位パターンが多数配列した周辺回路パターン領域が設けられていることが多い。すなわち、単位パターンが繰り返し配列された部分を有する液晶表示装置の画素パターンに対応するパターンと、このパターンとは異なる単位パターンが繰り返し配列された部分を有する液晶表示装置の周辺回路パターンに対応するパターンとを有するパターンである。この２つの領域では、パターンの配列密度も異なり、パターンの寸法も異なることが多い上、パターンの配置によって、遮光領域、透光領域、半透光領域の面積比も異なることが少なくない。または、画素内に、異なる複数の異なるチャネルパターンが存在したり、外周部などに異なる周辺回路パターンが存在することがある。この場合、複数のチャネルパターンの間、或いは複数の周辺回路パターンの寸法や形状、配列密度などが異なることがある。
【００４９】
さて、上記図３（ａ）に示すマスクパターンを実際の露光機を用いた露光条件で露光したとき、被転写体上に生じる転写像の図３のIIIB−IIIB線に沿う部分に対応した光強度分布は図１に示すようになる。ここで、露光条件は次のとおりである。
・露光機のＮＡ（開口数）：０．０８５
・σ（コヒレンシー）：０．９
・露光波長：i線〜ｇ線
・強度比：ｇ／ｈ／i＝１．０／０．８／０．９５
【００５０】
また、半透光領域は、透明基板上にＭｏＳi膜を成膜して形成し、該半透光領域の光透過率がｇ線において４４％になるように、組成と膜厚が調整されている。なお、該半透光領域の透過光と透明基板における透光領域の透過光との間の位相差は３０度未満としている。前記半透光領域の透過光と前記透明基板における透光領域の透過光との間の位相差が３０度未満のとき、前記被転写体上に好適なレジストパターンを形成するための光強度分布が実現される。また、上記パターンのチャネル幅（チャネルレングスとも言う）（半透光領域の幅）の標準寸法を３．７μｍとした。このチャネル幅を０．１μｍ単位で増加、減少させたときの透過率曲線が図１に示す曲線である。また、図４は、図１において四角で囲った部分の拡大図である。図１、図４において、縦軸は実効透過率ＴＡである。
【００５１】
図１、図４から明らかなとおり、半透光領域の幅を変化させることによって、光強度分布曲線の極大値は上下に変化する。すなわち、このフォトマスクによって露光され、形成されるレジストパターンの極小値（残膜形状のボトム）も変化する。露光光透過率がｇ線４４％という同一の半透光膜を用いても、パターン形状（線幅）によって残膜値が変化することがわかる。光強度分布の極大値（ピーク）は下記表１に示す通りである。
【表１】
2010107970.tif 000003
【００５２】
上記光強度分布曲線は、実際に作成したモデルマスクに、実際に使用する露光機を用いて露光し、被転写体面に撮像手段を配置して撮像することによって得ることもできる（ハードウエアシミュレーション）。あるいは、光学条件を指定して、ソフトウエアによってシミュレーションすることもできる（ソフトウエアシミュレーション）。
【００５３】
上記結果からチャネル幅と実効透過率との相関をみると図５に示すようになる。この曲線は、チャネル幅３．０μｍ〜４．４μｍの範囲においては、概ね以下の二次式（１）に近似することができる。
【００５４】
ｙ＝−０．０２５０ｘ２＋０．２４７１ｘ−０．２００３・・・（１）
【００５５】
この式（１）を利用することにより、所定の実効透過率を得たい場合に、上記の半透光膜を用いれば、どのようなチャネル幅（半透光領域の線幅）にすれば良いのかを求めることができる。例えば、現行設計（ＣＤ＝３．７μｍ）より実効透過率ＴＡで２％低くしたい（すなわち残膜を厚くしたい）場合は、３７．２％から３５．２％とすればよい。これにより、図５及び式（１）から、ＴＡ＝３５．２％に近いＣＤとして、３．４μｍを厚くしたい残膜部分の設計値とすればよい。逆に現行設計より実効透過率ＴＡで２％高くしたい（すなわち残膜を薄くしたい）場合は、ＴＡ＝３９．２％とすればよいので、同様に考えて、ＣＤ＝４．１μｍを設計値とすればよい。このように考えることにより、膜透過率Ｔｆのみで多階調フォトマスクの透過率を規定するよりも、実効透過率ＴＡで規定することが、得られるレジスト残膜値の制御性を考えると格段に有利である。実効透過率ＴＡを調整するための手段としては、ＣＤ調整のほかに後述する他の方法もある。
【００５６】
さて、実際のフォトマスクには、上記で言及したように、異なるパターン領域が存在する。パターン領域が異なっても、レジスト残膜量は一定であることが好都合である。そこで、上記で得られた実効透過率と線幅との間の関係を用いて、各パターン領域において、同一の実効透過率となるようなパターン線幅を採用して露光した。ところが、異なるパターン領域の間で、形成されたレジスト残膜値は一定にならなかった。検討によると、マスク以外の要因によって、被転写体上に形成されるレジスト残膜値に影響を与えるという要因には以下のものがある。
１）露光機の光学特性、及び照明の光学特性
２）露光光照射量の面内不均一
３）パターンの相違による、レジスト加工特性（特に現像特性）の相違
【００５７】
このうち、１）については、実効透過率に反映させることができる。ただし、２）、３）については、実際にフォトマスクを用いてレジストパターンを形成したのちに顕在化することが多いため、これらの因子をマスクの設計に反映させたものは従来に無かった。例えば、画素パターン領域と周辺回路パターン領域とでは、パターンの配列密度も異なり、パターンの寸法も異なることが多い上、パターンの配置によって、遮光領域、透光領域、半透光領域の面積比も異なることが多くみられる。このため、両領域においては、上記の相違に依存して、現像挙動、現像効率が異なり、得られるレジストパターンの残膜値もこの影響で異なってきたものと考えられる。
【００５８】
仮に、図３（ａ）に示すパターンが、フォトマスクの画素パターン領域と、周辺回路パターン領域とにそれぞれ配置されていたとする（チャネル幅、すなわち半透光領域の基準設計線幅３．７μｍ）。ただし、両領域では、パターンの配列密度、及びそれによって、遮光領域、透光領域、半透光領域の面積比が異なるものとする。ここで、この条件下で両領域のレジスト残膜値が同等になるには、どのようにマスク設計を改良すればよいかを検討する。すなわち、両者の領域では、それぞれどのような実効透過率ＴＡを持てば、レジスト残膜値ＲＴが一定になるかを考える（ここでレジスト残膜値ＲＴは、半透光領域のレジストパターン形状のうち、極小値（ボトム）の厚みをいう）。
【００５９】
本発明者は、実際に所定の露光装置を用い、レジスト膜を塗布した被処理体上に、テストマスクを用いて露光試験を行った。このレジスト膜を現像して形状を測定したところ、図６及び表２に示す結果が得られた。なお、実験の目的は実効透過率ＴＡとレジスト残膜値ＲＴとの間の相関を求めることであるが、先ずは、露光機光量（以下、ドーズ量ともいう）を変化させ、それにともなう残膜値ＲＴの変化を測定した。これにより、画素パターン領域と、周辺回路パターン領域との間のレジスト残膜挙動が明確に相違することがわかる。
【表２】
2010107970.tif 000004
【００６０】
ここで、レジストが実際に受ける露光量ＤＡは、ドーズ量×実効透過率（ＴＡ）であることから、横軸を実効露光量（ＤＡ）に変換する。その結果を図７及び表３に示す。ここで線幅３．７μｍであるので、実効透過率ＴＡは３７．２％（表１参照）となる。
【表３】
2010107970.tif 000005
【００６１】
図７に示すように、画素パターン領域、及び周辺回路パターン領域における残膜値ＲＴは、以下の式（２）、式（３）で近似することができる。
【００６２】
画素パターン領域：ｙ＝−４８２．８ｘ＋２１６９０．１・・・（２）
周辺回路パターン領域：ｙ＝−４４５．８ｘ＋１９７６９．２・・・（３）
【００６３】
この近似式を用いて、得ようとするレジスト残膜値に対する実効露光量ＤＡは表４に示すようになる。
【表４】
2010107970.tif 000006
【００６４】
ここで、ドーズ量を８０ｍＪ/ｃｍ２に固定すれば、表５に示すように、レジスト残膜値ＲＴと実効透過率ＴＡの関係が得られる。つまり、得ようとする残膜値が同一であっても、上記の例では、画素パターン領域の半透光領域と、周辺回路パターン領域の半透光領域とでは、実効透過率ＴＡで２％前後の差のあるマスク設計をしなければならない。もちろん、この調整量は、得ようとする残膜値によって変り、さらに、パターンのデザインによっても、そのパターンの配列によっても変化する。ただし、ある露光条件や、パターンデザインが決まれば、再現性よく出現する現象であるため、上記手法の適用は確実に有利なのである。すなわち、被処理体の加工プロセスで生じるローディング効果など、パターンやその配置の相違に起因する現像速度の変化や、露光機に起因する露光光量の面内分布などを勘案し、それらの影響をキャンセルして、被処理体のエッチング加工が所定条件で確実に行えるような、フォトマスクの設計を行うことができる。
【表５】
2010107970.tif 000007
【００６５】
なお、本発明においては、テストマスクを用いたフォトリソグラフィプロセスと、得ようとするフォトマスクを用いたフォトリソグラフィプロセスとで、露光条件やプロセス条件を同様にすることが前提である。
【００６６】
以上の検討により、所望のレジスト残膜を得るための実効透過率ＴＡの調整が可能であることが分かる。次に、その実効透過率ＴＡをもつマスクパターンをどのように作製するかについて説明する。例えば、画素パターン領域と周辺回路パターン領域にそれぞれ対応する第１半透光部と第２半透光部とは、レジスト残膜値を同じにしたいものであり、そのために実効透過率ＴＡは異なるものとする。
【００６７】
第１半透光部と第２半透光部の実効透過率ＴＡを異なるものとする場合、第１半透光部と第２半透光部の線幅、パターン形状、及び半透光膜の膜透過率の少なくとも一つを用いて決定することができる。第１半透光部と第２半透光部の実効透過率ＴＡの差は、レジスト膜を露光・現像した際の残膜プロファイルにおいてボトム部分が同じになる、すなわち第１半透光部と第２半透光部の残膜値が同じになるように設定される。
【００６８】
まず、図８（ａ），（ｂ）に示すように、第１半透光部と第２半透光部において、それぞれ異なる半透光膜の積層構成により膜透過率を異なるようにすることができる。例えば、一方を積層構成とし、他方を単層とする。図８（ａ）に示す構成においては、第１半透光部Ｂ（暗い半透光領域）に第１半透光膜３４及び第２半透光膜３５を用い、第２半透光部Ｃ（明るい半透光領域）に第２半透光膜３５を用いる。第２半透光膜３５の材料としては、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）を主成分とする、ＭｏＳｉ（ＭｏＳｉ２）、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＯＮ、ＭｏＳｉＣＯＮなど、又はクロムを主成分とする、窒化クロム、酸化クロム、酸窒化クロム、フッ化クロムなどが挙げられる。
【００６９】
図８（ｂ）に示す構成においては、第１半透光部Ｂ（暗い半透光領域）に第１半透光膜３４及び第２半透光膜３５を用い、第２半透光部Ｃ（明るい半透光領域）に第２半透光膜３５を用いる。第２半透光膜３５の材料としては、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）を主成分とする、ＭｏＳｉ（ＭｏＳｉ２）、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＯＮ、ＭｏＳｉＣＯＮなどが挙げられる。
【００７０】
図８（ａ），（ｂ）に示す構成において、第１半透光膜３４の材料としては、上記第２半透光膜３５と同様の材料から選ばれたものを使用することができる。第１半透光部Ｂの透過率は、第１半透光膜３４及び第２半透光膜３５のそれぞれの膜材質と膜厚との選定によって設定され、第２半透光部Ｃの透過率は、第１半透光膜３４の膜材質と膜厚との選定によって設定される。なお、図８において、参照符号３１は透明基板を示し、参照符号３２は遮光膜を示し、参照符号３３は反射防止膜を示す。
【００７１】
次に、図８（ｃ）に示すように、第１半透光部Ｂと第２半透光部Ｃにおいて、それぞれ異なる膜透過率の半透光膜で構成しても良い。図８（ｃ）に示す構成においては、第１半透光部Ｂ（暗い半透光領域）に第１半透光膜３４を用い、第２半透光部Ｃ（明るい半透光領域）に第２半透光膜３５を用い、それぞれの半透光領域が単層で構成されている。第１半透光膜３４の材料としては、例えば、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）を主成分とする、ＭｏＳｉ（ＭｏＳｉ２）、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＯＮ、ＭｏＳｉＣＯＮなどが挙げられる。また、第２半透光膜３５の材料としては、窒化クロム、酸化クロム、酸窒化クロム、フッ化クロムなどが好ましい。
【００７２】
次に、図８（ｄ）に示すように、第１半透光部と第２半透光部において、それぞれ異なる半透光膜の膜厚により膜透過率を異なるようにしても良い。図８（ｄ）に示す構成においては、第１半透光部Ｂ及び第２半透光部Ｃ上に半透光膜３４が形成され、第１半透光部Ｂの半透光膜３４の厚さを厚く、第２半透光部Ｃの半透光膜３４の厚さを薄くする。このような構成は、例えば、フォトレジストを用いた二回のフォトリソグラフィプロセスにより、半透光膜に部分的な薬液によるエッチングを行って、膜厚の異なる部分を形成することができる。なお、半透光膜としては、クロムの酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化物、又は、金属シリサイドなどを用いることができる。特に、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉｘ）膜のような金属シリサイド膜などが好ましい。
【００７３】
図９（ａ）〜（ｄ）に示すように、第１半透光部と第２半透光部において、それぞれ異なる線幅（ＣＤ）により実効透過率ＴＡを異なるようにすることができる。図９（ａ）に示す構成においては、遮光膜３２及び反射防止膜３３のパターンの線幅を異ならせることにより（線幅小：ｃ、線幅大：ｄ）、半透光領域の実効透過率ＴＡを異なるようにしている。また、図９（ｂ）に示す構成においては、半透光膜３４のパターンを変えることにより（単層膜：ｃ、解像限界以下のパターン：ｄ）半透光領域の実効透過率ＴＡを異なるようにしている。
【００７４】
また、図９（ｃ），（ｄ）に示すように、半透光膜３４を使用せず、遮光膜３２（及び反射防止膜３３）によって、実効透過率ＴＡが異なる、第１半透光部ｃと第２半透光部ｄを形成しても良い。この場合において、図９（ｃ）に示すように、すべてのパターンを解像限界以下の微細パターン（例えば、微細なラインやドット）としても良く、図９（ｄ）に示すように、解像限界以下の微細パターンと、解像可能な線幅のパターンとを混在させても良い。
【００７５】
したがって、上述した手段によって、レジスト残膜値の変化を把握し、この結果を踏まえて、第１半透光部と第２半透光部（結果的に両者の実効透過率ＴＡは異なるものとなる）を持つマスク設計を行うことができる。
【００７６】
このような多階調フォトマスク、すなわち、被転写体上のレジスト膜に露光して前記転写パターンを転写した後、前記レジスト膜を現像して形成されるレジストパターンの、前記第１半透光部と前記第２半透光部に対応する部分に、実質的に同一のレジスト残膜値を形成する多階調フォトマスクを製造する場合においては、半透光領域を有するテスト転写パターンを形成したテストマスクを用いて、テスト用被処理体上に設けられたレジスト膜を露光・現像して形成されるテストレジストパターンの残膜値を測定することにより、半透光領域の実効透過率と、残膜値との間の相関に基づいて、第１実効透過率を持つ第１半透光部と、第１実効透過率と異なる第２実効透過率を持つ第２半透光部と、を有する転写パターンを形成しても良い。
【００７７】
すなわち、半透光部を有するテスト転写パターンを備えたテストマスクを用いて、テスト用被転写体上に露光し、前記テスト用被転写体上のレジスト膜に前記テストパターンを転写した後、現像して形成されるテストレジストパターンの残膜値を測定することにより、半透光部の線幅、半透光部の形状、及び半透光部に用いる半透光膜の膜透過率の少なくともいずれか一つと、形成されるレジスト残膜値との相関を把握し、前記相関に基づいて、それぞれ異なる第１実効透過率及び第２実効透過率を持つように第１半透光部及び第２半透光部を形成する。このようにして、別に取得したパラメータを用いてそれぞれ異なる第１実効透過率及び第２実効透過率を持つように前記第１半透光部及び第２半透光部を形成することもできる。
【００７８】
或いは、半透光部を有するテスト転写パターンを形成したテストマスクを用いて、テスト用被転写体上に露光し、前記テスト用被転写体上のレジスト膜に前記テストパターンを転写した後、現像して形成されるテストレジストパターンの残膜値を測定することにより、半透光部のもつ実効透過率と、それによって形成されるレジスト残膜値との相関を把握し、前記相関に基づいて、それぞれ異なる第１実効透過率及び第２実効透過率を持つ第１半透光部及び第２半透光部を形成する。このように、実効透過率を介して前記相関を取得しても良い。この場合において、前記相関に基づいて、第１半透光部及び第２半透光部の線幅、半透光部のパターン形状、及び半透光部に用いる半透光膜の膜透過率の少なくともいずれか一つを決定することにより、第１実効透過率及び第２実効透過率を持つ第１半透光部及び第２半透光部を形成することが好ましい。
【００７９】
このような技術事項に基づいて、所定の露光条件における、実効透過率、又は実効露光量と、それによって被転写体上に形成されるレジストパターンの残膜値の相関を把握し、前記相関に基づき、所望のレジスト残膜値を得るための、実効透過率又は実効露光量を求め、前記実効透過率、又は実効露光量を与えるための、フォトマスクパターンを決定することにより、露光によって被転写体上のレジスト膜に、残膜値の制御されたレジストパターンを形成するためのフォトマスクパターンを持つフォトマスクを設計することができる。この場合においては、予め、実効透過率又は実効露光量と、フォトマスクパターンの所定部分の線幅、膜透過率、及びパターン形状の少なくとも一つとの相関を求めておき、前記所望のレジスト残膜値を得るための、実効透過率又は実効露光量を求めた後、前記実効透過率又は実効露光量を与える、フォトマスクパターンの所定部分の線幅、膜透過率、及びパターン形状の少なくとも一つを決定することが好ましい。
【００８０】
ここで、テストマスクとは、得ようとする実マスクの設計を精緻に行うための予備マスクである。好ましくは、設計上の微調整を前提とした、実マスク近似のパターン（テスト転写パターン）を形成したものである。これを、実マスクに適用しようとする露光条件で露光する。また、テストマスクを用いて、被処理体上に形成するレジストパターンを測定する場合、実マスクを使用して、被処理体上に形成するレジストパターンの処理プロセスと同様のものを適用する。
【００８１】
次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。
まず、図１０に示すような液晶表示装置用ＴＦＴ製造用転写パターン４２を形成した多階調フォトマスク４１を用意した。このパターンは、中央に画素パターン領域４２ａ、その外周に周辺回路パターン領域４２ｂを有する。
【００８２】
この多階調フォトマスク４１は、図１１（ａ）〜（ｅ）に示す工程により製造する。まず、図１１（ａ）に示すように、ガラス基板５１上に、半透光膜５２及び遮光膜５３を順次形成されてなるマスクブランクを準備する。このマスクブランク上に、レーザ描画用のポジ型レジストを塗布し、ベーキングを行って、レジスト膜５４を形成する。なお、描画データは、図３（ａ）に示すソース／ドレインのパターンに対応するパターンデータである。
【００８３】
ここで、遮光膜５３の材質としては、薄膜で高い遮光性が得られるものが好ましく、例えばＣｒ，Ｓｉ，Ｗ，Ａｌなどが挙げられる。ここでは、クロムを用いた。また、半透光膜５２の材質としては、透光領域の透過率を１００％とした場合に透過率２０％〜７０％程度の半透光性が得られるものが好ましく、例えばＣｒ化合物（Ｃｒの酸化物、窒化物、酸窒化物、フッ化物など）、ＭｏＳｉ，Ｓｉ，Ｗ，Ａｌなどが挙げられる。ここではモリブデンシリサイドを用いた。なお、半透光膜５２の膜厚は、膜透過率Ｔｆがｇ線で４４％となるように調整した。
【００８４】
次いで、レーザ描画後、これを現像して、図１１（ｂ）に示すように、マスクブランク上に遮光領域に対応するレジストパターン５４ａを形成する。次いで、形成されたレジストパターン５４ａをマスクとして、遮光膜５３をドライエッチングして、図１１（ｃ）に示すように、遮光領域に対応するパターン５３ａを形成する。このとき、遮光領域に対応する領域以外は、遮光膜５３のエッチングにより下地の半透光膜５２が露出した状態となる。残存するレジストパターン５４ａは、酸素によるアッシング或いは濃硫酸などを用いて除去する。
【００８５】
次いで、再び全面に前記レジストを塗布してレジスト膜５４を形成し、２回目の描画を行う。このときの描画データは、図３（ａ）に示すソースとドレインとの間のチャネル部に対応する半透光領域を少なくとも含むパターンデータである。描画後、レジスト膜５４を現像して、図１１（ｄ）に示すように、少なくとも半透光領域に対応するレジストパターンを形成する。なお、この転写パターンでは、画素パターン及び周辺回路パターンでチャネル幅が３．７μｍであった。
【００８６】
次いで、形成されたレジストパターン５４をマスクとして、透光領域となる領域の半透光膜５２をウエットエッチングにより除去する。これにより、図１１（ｅ）に示すように、半透光領域は透光領域と画され、半透光領域及び透光領域が形成される。ここで、遮光膜のパターン５３ａ上にはレジストパターンを形成していないが、本実施の形態では、使用するマスクブランクの遮光膜５３と半透光膜５２とは互いにエッチング特性が異なる材質で形成されているため、半透光膜５２をエッチングする環境では遮光膜５３は殆どエッチングされない。この際、遮光膜のパターン５３ａがエッチングマスク（レジスト）となって半透光膜５２がエッチングされることになる。ただし、遮光膜５３のダメージを確実に防ぐために、上記レジストパターンを遮光膜５３のパターン５３ａを含む領域に形成しても良い。なお、残存するレジストパターンは酸素アッシングなどで除去する。
【００８７】
このようにして得られた多階調フォトマスクは、図３（ａ）に示すＴＦＴ基板用パターンのソース及びドレインに対応する遮光膜のパターンである２つの遮光領域に挟まれた、チャネル部に対応する半透光膜のパターンである半透光領域とを備え、その周辺は透明基板が露出して透光領域を形成している。
【００８８】
なお、予め画素パターン領域の半透光領域（第１パターン部）と、周辺回路パターン領域の半透光領域（第２パターン部）とは、実効透過率が３７．２％であって等しくなるようにパターン設計を行った。上記の多階調フォトマスクを用いて、実際に、レジスト膜を塗布した被処理体を、大型マスク用露光機を用いて露光し、その後、レジスト膜を現像し、レジストパターンを得た。露光条件は、上述の解析説明で用いたものと同様に、露光機のＮＡ（開口数）を０．０８５とし、σ（コヒレンシー）を０．９とし、露光波長をｉ〜ｇ線とし、その強度比をｇ／ｈ／ｉ＝１．０／０．８／０．９５とした。また、半透光領域を構成する半透光膜としてＭｏＳｉ膜を用い、当該膜の光透過率は、ｇ線において４４％になるように組成と膜厚を調整した。
【００８９】
このレジストパターンのチャネル部に相当する部分のレジスト残膜値を、画素パターン領域と、周辺回路パターン領域とのそれぞれについて測定したところ、それぞれの平均値の間に７０ｎｍ以上異なっていた。そこで、露光機の露光光量を変化させたときの、レジスト残膜値の変化を調べてプロットし、図６に示す相関を得た。この後、これを換算して、表５に示す実効透過率ＴＡとレジスト残膜値との間の相関関係を得た。得られた相関関係を用いて、所望のレジスト残膜値：６００ｎｍに対応する、画素パターン及び周辺回路パターンのそれぞれの実効透過率ＴＡ４０．６％（画素パターン）、３８．６％（周辺回路パターン）を求めた。
【００９０】
次いで、そのような実効透過率ＴＡを達成するために、画素パターンと周辺回路パターンの設計調整を行った。具体的には、それぞれの線幅（チャネル幅）を変更した。チャネル幅と実効透過率ＴＡとの間の相関は、予め表１において把握されていたので、これに基づいてマスクのパターンデータを変更した。すなわち、画素パターン領域のチャネル部は、周辺回路パターン領域のチャネル部よりも大きくした。
【００９１】
このように設計変更した後の多階調フォトマスクを使用して、上記と同一の露光機を用い、被処理体については同一の現像工程を経たところ、画素パターン領域、周辺回路パターン領域ともに、半透光領域に対応する部分のレジスト残膜値は、ほぼ６００ｎｍとなり、その平均値の差は２０ｎｍ未満であった。
【００９２】
このように、本発明に係る多階調フォトマスクは、転写パターンにおける半透光領域が、第１実効透過率を持つ第１半透光部と、前記第１実効透過率と異なる第２実効透過率を持つ第２半透光部と、を有するので、多階調フォトマスクを用いた被処理体の加工において、レジスト残膜値を精緻に制御することが可能となる。
【００９３】
本発明は上記実施の形態に限定されず、適宜変更して実施することができる。例えば、上記実施の形態における材質、膜構成、パターン構成、部材の個数、サイズ、処理手順などは一例であり、本発明の効果を発揮する範囲内において種々変更して実施することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００９４】
１  光源
２  照射光学系
３  フォトマスク
４  対物レンズ系
４ａ  シミュレータレンズ
４ｂ  結像レンズ
５  撮像手段
６  視野絞り
７  開口絞り
１１  演算手段
１２  表示手段
１３  筐体
１４  制御手段
１５  移動操作手段
２１，３１，５１  透明基板
２２，３４，３５，５２  半透光膜
２３，３２，５３  遮光膜
３３  反射防止膜
４１  多階調フォトマスク
４２  転写パターン
４２ａ  画素パターン領域
４２ｂ  周辺回路パターン領域
５４  レジスト膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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