(57)【要約】【課題】半透光膜によりなる半透光部に発生した欠陥が好適に修正された多階調フォトマスクを提供する。【解決手段】透明基板上に遮光部、透光部及び半透光部が形成された転写パターンを有し、被転写体上のレジスト膜に２つ以上の異なるレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成する多階調フォトマスクであって、遮光部は透明基板上に遮光膜が形成されてなり、透光部は透明基板が露出して形成され、半透光部は透明基板上に形成された半透光膜によりなる正常部と、透明基板上に形成された修正膜によりなる修正部とを有し、透光部と修正部のｉ線〜ｇ線の波長光に対する位相差が８０度以下である。【選択図】図３
2010198006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に形成された少なくとも半透光膜と遮光膜がそれぞれパターン加工されることにより、遮光部、透光部、及び半透光部が形成された転写パターンを有し、該転写パターンによって透過する露光光量を制御することにより、被転写体上のレジスト膜に、２つ以上の異なるレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成する多階調フォトマスクにおいて、
前記遮光部は、前記透明基板上に少なくとも前記遮光膜が形成されてなり、
前記透光部は、前記透明基板が露出して形成され、
前記半透光部は、前記透明基板上に形成された半透光膜によりなる正常部と、前記透明基板上に形成された修正膜によりなる修正部とを有し、
前記透光部と前記修正部の、ｉ線（波長３６５ｎｍ）からｇ線（波長４３６ｎｍ）の波長域にわたる波長光に対する位相差が、８０度以下であることを特徴とする多階調フォトマスク。
【請求項２】
さらに、前記正常部と前記修正部の、ｉ線（波長３６５ｎｍ）からｇ線（波長４３６ｎｍ）の波長域にわたる波長光に対する位相差が、８０度以下であることを特徴とする請求項１に記載の多階調フォトマスク。
【請求項３】
透明基板上に形成された少なくとも半透光膜と遮光膜がそれぞれパターン加工されることにより、遮光部、透光部、及び半透光部が形成された転写パターンを有し、該転写パターンによって透過する露光光量を制御することにより、被転写体上のレジスト膜に、２つ以上の異なるレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成する多階調フォトマスクにおいて、
前記遮光部は、前記透明基板上に少なくとも前記遮光膜が形成されてなり、
前記透光部は、前記透明基板が露出して形成され、
前記半透光部は、前記透明基板上に形成された半透光膜によりなる正常部と、前記透明基板上に形成された修正膜によりなる修正部とを有し、
前記正常部と前記透光部、前記正常部と前記修正部、前記透光部と前記修正部の、ｉ線（波長３６５ｎｍ）からｇ線（波長４３６ｎｍ）の波長域にわたる波長光に対する位相差が、いずれも８０度以下であることを特徴とする多階調フォトマスク。
【請求項４】
前記正常部と前記修正部の透過率波長依存性が実質的に等しいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の多階調フォトマスク。
【請求項５】
前記半透光膜は、モリブデンシリサイド化合物を含む材料からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の多階調フォトマスク。
【請求項６】
前記修正膜は、モリブデンとケイ素を含む材料からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の多階調フォトマスク。
【請求項７】
前記遮光部は、前記透明基板上に少なくとも前記半透光膜と前記遮光膜が、この順に形成されてなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の多階調フォトマスク。
【請求項８】
前記多階調フォトマスクは薄膜トランジスタ製造用のフォトマスクであり、前記遮光部は、前記薄膜トランジスタのソース及びドレインに対応する部分を含み、前記半透光部は、前記薄膜トランジスタのチャネルに対応する部分を含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の多階調フォトマスク。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の多階調フォトマスクを用い、露光機によって前記転写パターンを被転写体上に転写することを特徴とするパターン転写方法。
【請求項１０】
透明基板上に形成された少なくとも半透光膜と遮光膜がそれぞれパターン加工されることにより、遮光部、透光部、及び半透光部が形成された転写パターンを有し、該転写パターンによって透過する露光光量を制御することにより、被転写体上のレジスト膜に、２つ以上の異なるレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成する多階調フォトマスクの製造方法であって、
前記透明基板上に少なくとも半透光膜と遮光膜が形成されたフォトマスクブランクを用意する工程と、
フォトリソグラフィ法により、前記半透光膜と前記遮光膜をそれぞれパターン加工することによって、遮光部、透光部、及び半透光部を有する転写パターンを形成するパターニング工程と、
形成された前記転写パターンに生じた欠陥を修正する修正工程と、を有し、
前記修正工程においては、前記半透光膜の欠落部、または、前記半透光膜又は前記遮光膜を除去した除去部に、修正膜を形成して修正部となし、
前記透光部と前記修正部の、ｉ線（波長３６５ｎｍ）からｇ線（波長４３６ｎｍ）の波長域にわたる波長光に対する位相差を、８０度以下と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１１】
さらに、前記正常部と前記修正部の、ｉ線（波長３６５ｎｍ）からｇ線（波長４３６ｎｍ）の波長域にわたる波長光に対する位相差を、８０度以下とすることを特徴とする請求項１０に記載の多階調フォトマスクの製造方法。
【請求項１２】
透明基板上に形成された少なくとも半透光膜と遮光膜がそれぞれパターン加工されることにより、遮光部、透光部、及び半透光部が形成された転写パターンを有し、該転写パターンによって透過する露光光量を制御することにより、被転写体上のレジスト膜に、２つ以上の異なるレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成する多階調フォトマスクの製造方法であって、
前記透明基板上に少なくとも半透光膜と遮光膜が形成されたフォトマスクブランクを用意する工程と、
フォトリソグラフィ法により、前記半透光膜と前記遮光膜をそれぞれパターン加工することによって、遮光部、透光部、及び半透光部を有する転写パターンを形成するパターニング工程と、
形成された前記転写パターンに生じた欠陥を修正する修正工程と、を有し、
前記修正工程においては、前記半透光膜の欠落部、または、前記半透光膜又は前記遮光膜を除去した除去部に、修正膜を形成して修正部となし、
前記正常部と前記透光部、前記正常部と前記修正部、前記透光部と前記修正部の、ｉ線（波長３６５ｎｍ）からｇ線（波長４３６ｎｍ）の波長域にわたる波長光に対する位相差を、いずれも８０度以下と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１３】
前記正常部と前記修正部の透過率波長依存性が実質的に等しいことを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の多階調フォトマスクの製造方法。
【請求項１４】
前記半透光膜の材質として、モリブデンシリサイド化合物を含む材料を用いることを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の多階調フォトマスクの製造方法。
【請求項１５】
前記修正膜は、レーザーＣＶＤ法によって形成することを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれか１項に記載の多階調フォトマスクの製造方法。
【請求項１６】
前記修正膜は、モリブデンを含む原料とケイ素を含む原料をそれぞれ用いたレーザーＣＶＤ法によって形成することを特徴とする請求項１４に記載の多階調フォトマスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置（Liquid Crystal Display：以下、ＬＣＤと呼ぶ）製造等に用いられる多階調フォトマスク、多階調フォトマスクの製造方法、及びパターン転写方法に関するものであり、特に薄膜トランジスタ液晶表示装置の製造に用いられる薄膜トランジスタの製造に好適に使用される多階調フォトマスク、多階調フォトマスクの製造方法、及びパターン転写方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ＬＣＤの分野において、薄膜トランジスタ液晶表示装置（Thin Film Transistor Liquid Crystal Display：以下、ＴＦＴ−ＬＣＤと呼ぶ）は、ＣＲＴ（陰極線管）に比較して、薄型にしやすく消費電力が低いという利点から、現在商品化が急速に進んでいる。ＴＦＴ−ＬＣＤは、マトリックス状に配列された各画素にＴＦＴが配列された構造のＴＦＴ基板と、各画素に対応して、レッド、グリーン、及びブルーの画素パターンが配列されたカラーフィルターが液晶相の介在の下に重ね合わされた概略構造を有する。ＴＦＴ−ＬＣＤでは、製造工程数が多く、従来はＴＦＴ基板だけでも５〜６枚のフォトマスクを用いて製造されていた。このような状況の下、液晶表示装置に用いられる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の製造においては、マスクの使用枚数を減少させて、効率良く製造するために、いわゆる多階調フォトマスク（マルチトーンマスク）を使用することが知られている。
【０００３】
この多階調フォトマスクとは、透明基板上に、遮光部、透光部、及び半透光部が形成された転写パターンを有し、該フォトマスクを使用してパターンを被転写体に転写する際、該転写パターンによって透過する露光光量を制御することにより、被転写体上のレジスト膜に、２つ以上の異なるレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成するためのものである。
【０００４】
特許文献１には、露光機の解像限界以下の微細な遮光パターンによって、この領域を透過する光の透過量を低減し、フォトレジストの膜厚を選択的に変えることを目的とするグレートーンマスクが開示されている。そして、グレートーン部に黒欠陥が発生した場合に、該黒欠陥を、前記グレートーン部が正常なグレートーン部と同等なグレートーン効果が得られるような膜厚となるように、エッチングにより膜厚を低減させることが記載されている。また、グレートーン部に白欠陥が発生した場合には、前記グレートーン部が正常なグレートーン部と同等なグレートーン効果が得られるような半透過性修正膜をＦＩＢ（Focused  Ion  Beam：集束イオンビーム）により形成することが記載されている。
また、特許文献２には、フォトマスクの白欠陥箇所に、ヘリウムガスをキャリアガスとし、クロム（Ｃｒ）を原料ガスとしてレーザーＣＶＤ法により膜を形成する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３０９５１５号公報
【特許文献２】特開２００２−１３１８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のＴＦＴ製造などに用いられる多階調フォトマスクにおいても、その製造工程において、半透光膜からなる半透光部に欠陥が生じることは完全には避けられない。たとえば、フォトマスクブランク製造過程で、基板上に膜を形成する際に生じる欠陥や、フォトリソグラフィを利用したマスク製造工程において、異物の付着や、レジストのピンホール等、様々な理由で、欠落欠陥（白欠陥）または余剰欠陥（黒欠陥）が生じ得る。ここでは、膜パターンの余剰や遮光膜成分の付着、又は異物によって、透過率が所定より低くなる欠陥を黒欠陥、膜パターンの不足によって透過率が所定より高くなる欠陥を白欠陥と称する。
【０００７】
例えば特許文献１に記載の微細遮光パターンを用いたグレートーン部に修正を施す場合、露光機の解像限界以下の遮光パターンがぼかされた結果、実際にはどのような透過率となって被転写体上のレジストを露光するかを算定し、それと同等のグレートーン効果をもたらすように、黒欠陥を減膜することが必要となる。この算定は非常に困難であり、透過率調整が適切に行われないと、二次的な黒欠陥、白欠陥が発生してしまう。さらに、黒欠陥を減膜した部分の透過光と、正常な微細遮光パターンの透過光とは、厳密には位相が異なるため、光の干渉による透過光の増減が生じ、実効的な透過率の算定はますます複雑になる。また、グレートーン部の白欠陥を修正する場合、ＦＩＢ法による成膜には、素材の制約があり、例えば、ピレン等を使用してＦＩＢによって形成した炭素系の薄膜は、正常部分の膜とは異なる素材であるため、正常な微細パターン部分の透過光と位相差が発生してしまう。
【０００８】
また、特許文献２に開示されたレーザーＣＶＤ法による欠陥修正は、Ｃｒを原料ガスとして膜を形成するため、Ｃｒ遮光膜の欠陥修正には問題はないが、半透光部に他の素材による半透光膜を用いた多階調フォトマスクに、そのまま適用すると、たとえ半透光膜と同じ透過率のＣｒ修正膜を用いても、修正部と正常部（欠陥のない正常な半透光部）の境界や、修正部と透光部の境界において、位相差による干渉のため透過率低下が生じた、不適切な修正マスクとなる可能性がある。このような修正マスクを用いると、半透光部に要求される透過率許容範囲を満たせず、マスクユーザに不都合が生じる懸念がある。この場合、例えばＴＦＴのチャネル部において、ソース、ドレイン間の短絡（ショート）が発生し、液晶表示装置の誤動作を生じるという深刻な問題になる場合もある。
【０００９】
一方、多階調フォトマスクを用いて、被転写体にパターンを転写する際に用いられる露光機は、例えば液晶表示装置製造用マスクである場合、i線〜ｇ線（３６５〜４３６ｎｍ）程度の波長域を用いるのが一般的である。これらの露光には、半導体装置製造用のものより一般に面積の大きな露光が必要であるため、光量を確保するために単一波長は用いず、波長域をもった露光光を用いることが有利である。従って、多階調フォトマスクの仕様を決定する際には、露光光の有する露光波長域及びその強度分布を勘案し、所定の露光光を適用したときに所望の透過率を得られるように、半透光部を設計する必要がある。
【００１０】
上記のような半透光膜で形成した半透光部に生じた欠陥部位に修正膜を形成する場合、形成する修正膜は、上記半透光膜の光透過率を勘案して適切に設計しなければ、修正膜部分に、結果的に黒欠陥や白欠陥という不都合を生じる。さらには、上述のように、たとえ半透光膜と同等の透過率の修正膜を用いても、修正部と正常部の境界や、修正部と透光部の境界において、位相差があると干渉による透過率低下が生じ得る。一方、露光機の露光光は、多くの場合、個々の装置において必ずしも一定ではない。例えば、i線〜ｇ線にわたる波長域の露光光を有していても、i線の強度が最も大きい露光機、ｇ線の強度が最も大きい露光機などが存在し得る。更に、露光機の光源の波長特性は、経時変化するため、実際に露光するときの露光光の波長特性を考慮して、半透光膜及び修正膜の光透過特性を設計しなければ、精度の良いグレートーンマスクを生産することは難しい。
【００１１】
本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであり、半透光膜によりなる半透光部に発生した欠陥が好適に修正された多階調フォトマスクを提供することを第１の目的とする。また、本発明は、このような多階調フォトマスクの製造方法を提供することを第２の目的とする。さらには、上記多階調フォトマスクを用いたパターン転写方法を提供することを第３の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
（構成１）透明基板上に形成された少なくとも半透光膜と遮光膜がそれぞれパターン加工されることにより、遮光部、透光部、及び半透光部が形成された転写パターンを有し、該転写パターンによって透過する露光光量を制御することにより、被転写体上のレジスト膜に、２つ以上の異なるレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成する多階調フォトマスクにおいて、前記遮光部は、前記透明基板上に少なくとも前記遮光膜が形成されてなり、前記透光部は、前記透明基板が露出して形成され、前記半透光部は、前記透明基板上に形成された半透光膜によりなる正常部と、前記透明基板上に形成された修正膜によりなる修正部とを有し、前記透光部と前記修正部の、ｉ線（波長３６５ｎｍ）からｇ線（波長４３６ｎｍ）の波長域にわたる波長光に対する位相差が、８０度以下であることを特徴とする多階調フォトマスク。
【００１３】
（構成２）さらに、前記正常部と前記修正部の、ｉ線（波長３６５ｎｍ）からｇ線（波長４３６ｎｍ）の波長域にわたる波長光に対する位相差が、８０度以下であることを特徴とする構成１に記載の多階調フォトマスク。
【００１４】
（構成３）透明基板上に形成された少なくとも半透光膜と遮光膜がそれぞれパターン加工されることにより、遮光部、透光部、及び半透光部が形成された転写パターンを有し、該転写パターンによって透過する露光光量を制御することにより、被転写体上のレジスト膜に、２つ以上の異なるレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成する多階調フォトマスクにおいて、前記遮光部は、前記透明基板上に少なくとも前記遮光膜が形成されてなり、前記透光部は、前記透明基板が露出して形成され、前記半透光部は、前記透明基板上に形成された半透光膜によりなる正常部と、前記透明基板上に形成された修正膜によりなる修正部とを有し、前記正常部と前記透光部、前記正常部と前記修正部、前記透光部と前記修正部の、ｉ線（波長３６５ｎｍ）からｇ線（波長４３６ｎｍ）の波長域にわたる波長光に対する位相差が、いずれも８０度以下であることを特徴とする多階調フォトマスク。
（構成４）前記正常部と前記修正部の透過率波長依存性が実質的に等しいことを特徴とする構成１乃至３のいずれか１項に記載の多階調フォトマスク。
【００１５】
（構成５）前記半透光膜は、モリブデンシリサイド化合物を含む材料からなることを特徴とする構成１乃至４のいずれか１項に記載の多階調フォトマスク。
（構成６）前記修正膜は、モリブデンとケイ素を含む材料からなることを特徴とする構成１乃至５のいずれか１項に記載の多階調フォトマスク。
【００１６】
（構成７）前記遮光部は、前記透明基板上に少なくとも前記半透光膜と前記遮光膜が、この順に形成されてなることを特徴とする構成１乃至６のいずれか１項に記載の多階調フォトマスク。
（構成８）前記多階調フォトマスクは薄膜トランジスタ製造用のフォトマスクであり、前記遮光部は、前記薄膜トランジスタのソース及びドレインに対応する部分を含み、前記半透光部は、前記薄膜トランジスタのチャネルに対応する部分を含むことを特徴とする構成１乃至７のいずれか１項に記載の多階調フォトマスク。
【００１７】
（構成９）構成１乃至８のいずれか１項に記載の多階調フォトマスクを用い、露光機によって前記転写パターンを被転写体上に転写することを特徴とするパターン転写方法。
【００１８】
（構成１０）透明基板上に形成された少なくとも半透光膜と遮光膜がそれぞれパターン加工されることにより、遮光部、透光部、及び半透光部が形成された転写パターンを有し、該転写パターンによって透過する露光光量を制御することにより、被転写体上のレジスト膜に、２つ以上の異なるレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成する多階調フォトマスクの製造方法であって、前記透明基板上に少なくとも半透光膜と遮光膜が形成されたフォトマスクブランクを用意する工程と、フォトリソグラフィ法により、前記半透光膜と前記遮光膜をそれぞれパターン加工することによって、遮光部、透光部、及び半透光部を有する転写パターンを形成するパターニング工程と、形成された前記転写パターンに生じた欠陥を修正する修正工程と、を有し、前記修正工程においては、前記半透光膜の欠落部、または、前記半透光膜又は前記遮光膜を除去した除去部に、修正膜を形成して修正部となし、前記透光部と前記修正部の、ｉ線（波長３６５ｎｍ）からｇ線（波長４３６ｎｍ）の波長域にわたる波長光に対する位相差を、８０度以下とすることを特徴とする多階調フォトマスクの製造方法。
【００１９】
（構成１１）さらに、前記正常部と前記修正部の、ｉ線（波長３６５ｎｍ）からｇ線（波長４３６ｎｍ）の波長域にわたる波長光に対する位相差を、８０度以下とすることを特徴とする構成１０に記載の多階調フォトマスクの製造方法。
【００２０】
（構成１２）透明基板上に形成された少なくとも半透光膜と遮光膜がそれぞれパターン加工されることにより、遮光部、透光部、及び半透光部が形成された転写パターンを有し、該転写パターンによって透過する露光光量を制御することにより、被転写体上のレジスト膜に、２つ以上の異なるレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成する多階調フォトマスクの製造方法であって、前記透明基板上に少なくとも半透光膜と遮光膜が形成されたフォトマスクブランクを用意する工程と、フォトリソグラフィ法により、前記半透光膜と前記遮光膜をそれぞれパターン加工することによって、遮光部、透光部、及び半透光部を有する転写パターンを形成するパターニング工程と、形成された前記転写パターンに生じた欠陥を修正する修正工程と、を有し、前記修正工程においては、前記半透光膜の欠落部、または、前記半透光膜又は前記遮光膜を除去した除去部に、修正膜を形成して修正部となし、前記正常部と前記透光部、前記正常部と前記修正部、前記透光部と前記修正部の、ｉ線（波長３６５ｎｍ）からｇ線（波長４３６ｎｍ）の波長域にわたる波長光に対する位相差を、いずれも８０度以下とすることを特徴とする多階調フォトマスクの製造方法。
（構成１３）前記正常部と前記修正部の透過率波長依存性が実質的に等しいことを特徴とする構成１０乃至１２のいずれか１項に記載の多階調フォトマスクの製造方法。
【００２１】
（構成１４）前記半透光膜の材質として、モリブデンシリサイド化合物を含む材料を用いることを特徴とする構成１０乃至１３のいずれか１項に記載の多階調フォトマスクの製造方法。
（構成１５）前記修正膜は、レーザーＣＶＤ法によって形成することを特徴とする構成１０乃至１４のいずれか１項に記載の多階調フォトマスクの製造方法。
（構成１６）前記修正膜は、モリブデンを含む原料とケイ素を含む原料をそれぞれ用いたレーザーＣＶＤ法によって形成することを特徴とする構成１４に記載の多階調フォトマスクの製造方法。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の多階調フォトマスクによれば、透明基板上に形成された少なくとも半透光膜と遮光膜がそれぞれパターン加工されることにより、遮光部、透光部、及び半透光部が形成された転写パターンを有し、該転写パターンによって透過する露光光量を制御することにより、被転写体上のレジスト膜に、２つ以上の異なるレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成する多階調フォトマスクにおいて、前記遮光部は、前記透明基板上に少なくとも前記遮光膜が形成されてなり、前記透光部は、前記透明基板が露出して形成され、前記半透光部は、前記透明基板上に形成された半透光膜によりなる正常部と、前記透明基板上に形成された修正膜によりなる修正部とを有し、前記透光部と前記修正部の、ｉ線（波長３６５ｎｍ）からｇ線（波長４３６ｎｍ）の波長域にわたる波長光に対する位相差が、８０度以下である。
【００２３】
これによって、隣接する透光部と修正部の境界において、位相差による透過率低下を抑止でき、フォトマスクを使用して被転写体上に得られるレジストパターンが所望の良好な形状となる。もちろん、ＴＦＴ液晶表示装置を製造する場合には、チャネル部の短絡による動作不良等の不都合も抑止できる。
【００２４】
また、前記正常部と前記修正部の、ｉ線からｇ線の波長域にわたる波長光に対する位相差も８０度以下であることが好ましい。
結果的に、特に好ましい、好適に修正された多階調フォトマスクは、前記正常部と前記透光部、前記正常部と前記修正部、前記透光部と前記修正部の、ｉ線（波長３６５ｎｍ）からｇ線（波長４３６ｎｍ）の波長域にわたる波長光に対する位相差が、いずれも８０度以下である多階調フォトマスクである。
【００２５】
また、本発明の多階調フォトマスクの製造方法によれば、このような半透光部に発生した欠陥が好適に修正された多階調フォトマスクを得ることができる。
【００２６】
さらに、上記のように半透光部に発生した欠陥が好適に修正された多階調フォトマスクを用いて、被転写体へのパターン転写を行うことにより、ＴＦＴ−ＬＣＤなどの電子デバイスに生じる不良を抑止し、高い歩留りと安定したデバイスの生産性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の多階調フォトマスクを用いたパターン転写方法を説明するための断面図である。
【図２】本発明の多階調フォトマスクの製造工程の一例を示す断面図である。
【図３】典型的なＴＦＴパターンを転写パターンとして有する多階調フォトマスクの平面図である。
【図４】半透光膜の材料とその透過率に対する位相シフト量の関係を示す図である。
【図５】レーザーＣＶＤ法によって形成されたＣｒ膜の透過率のｉ線〜ｇ線波長依存性を示す図である。
【図６】ＭｏＳｉ半透光膜の透過率のｉ線〜ｇ線波長依存性を示す図である。
【図７】ＦＩＢによって形成されたカーボン膜の透過率のｉ線〜ｇ線波長依存性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明の多階調フォトマスクを用いたパターン転写方法を説明するための断面図である。図１に示す本発明の多階調フォトマスク１０は、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ）の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等の電子デバイスを製造するために用いられるものであり、図１に示す被転写体２０上に、２つ以上の膜厚が段階的または連続的に異なるレジストパターン２３を形成するものである。なお、図１中において符号２２Ａ、２２Ｂは、被転写体２０において基板２１上に積層された膜を示す。
【００２９】
上記多階調フォトマスク１０は、遮光部、透光部のほかに、１種類の半透光部を有する３階調マスクの例を示しており、具体的には、当該フォトマスク１０の使用時に露光光を遮光（透過率が略０％）させる遮光部１１と、透明基板１４の表面が露出した露光光を透過させる透光部１２と、透光部の露光光透過率を１００％としたとき透過率を２０〜８０％、好ましくは、２０〜６０％程度に低減させる半透光部１３とを有して構成される。遮光部１１は、ガラス基板等の透明基板１４上に、光半透過性の半透光膜１６と遮光性の遮光膜１５がこの順に設けられて構成されている。また、半透光部１３は、透明基板１４上に上記半透光膜１６が形成されて構成されており、透光部１２より露光光（例えば、ｉ線〜ｇ線）の透過率が低く設定されている。
【００３０】
上記半透光膜１６としては、クロム化合物、モリブデンシリサイド化合物、Ｓｉ、Ｗ、Ａｌ等が挙げられる。このうち、クロム化合物には、酸化クロム(ＣｒＯｘ)、窒化クロム(ＣｒＮｘ)、酸窒化クロム(ＣｒＯｘＮ)、フッ化クロム(ＣｒＦｘ)や、これらに炭素や水素を含むものがある。また、モリブデンシリサイド化合物としては、ＭｏＳｉｘのほか、ＭｏＳｉの窒化物、酸化物、酸化窒化物、炭化物などが使用できる。本発明において、特に好ましくは、モリブデンシリサイド化合物を含む膜素材である。モリブデンシリサイド化合物を含む膜素材は、遮光膜に有利に用いられるクロム系材料との間にエッチング選択性があり、後述の製造方法において、一方の膜をエッチングするエッチング媒体に対して、他方の膜に耐性があるため、エッチング加工上、極めて優れた素材である。なお、半透光膜は積層してもよい。
【００３１】
また、上記遮光膜１５としては、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｗ、Ａｌなどが挙げられる。好ましくは、Ｃｒを主成分とする材料である。より好ましくは、表面に反射防止層として、Ｃｒの酸化物や窒化物といった、Ｃｒ系化合物の層を有することによって、転写パターンの描画時の精度を向上させ、マスク使用時の不要な反射迷光の発生を抑止することができる。遮光膜は、単独で、または半透光膜との積層により光学濃度３．０以上の遮光性をもつことが好ましい。
【００３２】
上述のような多階調フォトマスク１０を使用したときに、遮光部１１では露光光が実質的に透過せず、透光部１２では露光光が透過され、半透光部１３では露光光が低減されるため、被転写体２０上に形成したレジスト膜（ポジ型フォトレジスト膜）は、転写後、現像を経たとき遮光部１１に対応する部分で膜厚が厚くなり、半透光部１３に対応する部分で膜厚が薄くなり、透光部１２に対応する部分では残膜が実質的に生じないレジストパターン２３を形成する（図１を参照）。このレジストパターン２３において、半透光部１３に対応する部分で膜厚が薄くなる効果をここではグレートーン効果という。なお、ネガ型フォトレジストを用いた場合には、遮光部と透光部に対応するレジスト膜厚が逆転することを考慮した設計を行う必要があるが、このような場合にも、本発明の効果は充分に得られる。
【００３３】
そして、図１に示すレジストパターン２３の膜のない部分で、被転写体２０における例えば膜２２Ａ及び２２Ｂに第１エッチングを実施し、レジストパターン２３の膜の薄い部分をアッシング等によって除去しこの部分で、被転写体２０における例えば膜２２Ｂに第２エッチングを実施する。このようにして、１枚の多階調フォトマスク１０（３階調マスク）を用いて従来のフォトマスク２枚分の工程が実施されることになり、マスク枚数が削減される。
【００３４】
本発明の多階調フォトマスクの一実施の形態は、透明基板上に形成された少なくとも半透光膜と遮光膜がそれぞれパターン加工されることにより、遮光部、透光部、及び半透光部が形成された転写パターンを有し、該転写パターンによって透過する露光光量を制御することにより、被転写体上のレジスト膜に、２つ以上の異なるレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成する多階調フォトマスクにおいて、前記遮光部は、前記透明基板上に少なくとも前記遮光膜が形成されてなり、前記透光部は、前記透明基板が露出して形成され、前記半透光部は、前記透明基板上に形成された半透光膜によりなる正常部と、前記透明基板上に形成された修正膜によりなる修正部とを有し、前記透光部と前記修正部の、ｉ線（波長３６５ｎｍ）からｇ線（波長４３６ｎｍ）の波長域にわたる波長光に対する位相差が、８０度以下であることを特徴とする多階調フォトマスクである。
【００３５】
多階調フォトマスクの製造方法によって、透明基板上の半透光膜と遮光膜の順序はいずれが上でも構わない。本発明の多階調フォトマスクの製造方法については後で詳述する。
上述の図１に示すような、透光部、遮光部の他に、１種類の半透光部を有する３階調マスクのみならず、異なる露光光透過率をもつ２つの半透光部を有する４階調のマスク、あるいはそれ以上の階調数をもつマスクにも、本発明は好適に適用される。
【００３６】
本発明が好適に適用されるフォトマスクはＴＦＴ製造用のフォトマスクであり、遮光部は、ＴＦＴのソース及びドレインに対応する部分を含み、半透光部は、ＴＦＴのチャネルに対応する部分を含む。図３は、典型的なＴＦＴパターンを転写パターンとして有する多階調フォトマスクの平面図である。前述の図１と同等の箇所には同一符号を付している。このようなパターンをもつフォトマスクに対して、本発明は顕著な効果を奏する。
【００３７】
本発明の多階調フォトマスクは、例えば図１の断面図に示されるように、透光部、遮光部、半透光部、遮光部、透光部の順に配列した部分を有することが好ましい。または、図３のようなパターンの場合は、一方向（例えば図３（Ａ）中の破線方向を参照）に透光部、遮光部、半透光部、遮光部、半透光部、遮光部、透光部の順に配列した部分を有することが好ましい。また、図１や図３のように、本発明の多階調フォトマスクは、遮光部と半透光部、遮光部と透光部、半透光部と透光部がそれぞれ隣接部分を有していることが好ましい。
【００３８】
上記半透光部の露光光透過率は、半透光膜の膜素材と膜厚によって決定される。さらに、半透光部の露光光位相差（ここでは透明基板を透過する光の位相に対する位相ずれをいう）も、膜素材と膜厚によって決定される。したがって、本発明が適用される多階調フォトマスクは、その用途と、それが使用されて製造されるデバイス（例えばＴＦＴ−ＬＣＤ）の製造マージンによって、半透光部にどのような膜素材でどのような膜厚をもたせるかを決定することができる。この決定プロセスでは、透過率と位相差の双方を考慮しなければならない。透過率を単独の膜として考慮しても、この半透光膜によって形成された半透光部が他の部分（透光部や、修正膜によって修正された半透光部（つまり修正部））との隣接部分において、生じる位相差のために干渉が生じ、局所的に実際の透過光量が減少することを考慮しなければ、所望の精緻なパターン転写は行えない。実際には、隣接部における位相差が所定範囲より大きいと、隣接部において、両サイドの透過光が相殺し、暗線が生じてしまう。
【００３９】
ここで、図３（Ａ）に示す転写パターンにおける半透光膜１６で形成されたチャネル部に相当する部分（略Ｕ字形のパターン）に黒欠陥、または白欠陥が生じたものとする。黒欠陥は、例えば、半透光膜上に余剰の遮光膜が残留した場合、白欠陥は、使用したポジレジストにピンホールが生じ、半透光膜に欠落が生じた場合などである。
黒欠陥の場合には、黒欠陥の生じた部分を、レーザーまたはＦＩＢ照射し、そのエネルギーで除去し、除去した部分にあらためて修正膜を形成することができる。例えば、チャネル部に生じた黒欠陥は、該チャネル部全体の半透光膜を除去し、チャネル部全体に修正膜３０を形成してもよい（図３（Ｂ）参照）。または、チャネル部に生じた黒欠陥が小さいものであれば、黒欠陥部分のみを除去し、除去した部分の形状に合わせて修正膜３０を形成してもよい（図３（Ｃ）参照）。
【００４０】
一方、白欠陥の場合も同様に、白欠陥部分を含むチャネル部全体の半透光膜を除去し、チャネル部全体に修正膜を形成してもよく、または白欠陥の部分や、白欠陥の周辺の半透光膜をのぞいて形状を整えた部分に、その形状に合わせて修正膜を形成してもよい。
【００４１】
上述の図３（Ｂ）の場合には、修正膜３０を形成して修正した部分（修正部）と透光部１２が隣接している。いずれも光を透過することから、両者を透過する光の位相が大きく異なると、その部分で透過光同士が相殺し、図３（Ｂ）中の太線３１で示すような暗線があるように作用してしまう。従って、このようなフォトマスクを使用して被転写体上のレジスト膜に露光を行うと、その部分でレジスト膜への露光量不足が生じ、意図しないレジストパターン形状不良が生じる。例えば、ＴＦＴのチャネル部においては、上記暗線の部分は、ソースとドレインを短絡させてしまう不都合も生じ得る。
【００４２】
したがって、ここでは、修正部と透光部の間の位相差が所定より小さくなるような修正膜を用いなければならない。ここでの位相差とは、このフォトマスクを露光するときに用いる露光光波長に対する位相差であり、例えば、ｉ線〜ｇ線の波長光に対するものである。ｉ線〜ｇ線の領域内のいずれの波長においても、位相差が所定内であることが好ましい。具体的には、位相差によって生じる低下した透過光量により生じる暗線部の最小の透過率が、正常部の半透光部より小さくならなければよい。この場合、設計値よりも半透光部のパターンの大きさが透光部側に暗線部の線幅分広くなるのと等価であるが、最終的なＴＦＴの動作不良等の不都合は生じない範囲である。本発明において、このような位相差とは、８０度以下、より好ましくは７０度以下であることである。このように、修正部と透光部の間の、ｉ線〜ｇ線の波長光に対する位相差が８０度以下となるような修正膜３３を用いて修正を行うことにより、修正部と透光部の隣接部での暗線部が実質的に遮光部の機能を果たしてしまう不具合が生じるのを抑止することができる（図３（Ｄ）参照）。
【００４３】
さらに、上述の図３（Ｃ）に示すように、半透光部の一部に生じた欠陥に対して、局所的に修正膜を形成する場合には、半透光部の修正部と半透光部の正常部が隣接することになる。ここでも、両者の透過する光の位相差が大きすぎると、両者の透過光が相殺して透過光量が局所的に下がり、この部分に図３（Ｃ）中の太線３２で示すような暗線部が実質的に遮光部として作用すると、上記で述べたのと同様の不都合が生じ得る。
従って、修正部と正常部（正常な半透光部１３）の間の、ｉ線〜ｇ線の波長光に対する位相差についても、８０度以下、より好ましくは７０度以下となるように、修正膜と半透光膜の選択を行うことが好ましい。このように、修正部と正常部の間の、ｉ線〜ｇ線の波長光に対する位相差が８０度以下となるような修正膜３３を用いて修正を行うことにより、修正部と正常部の隣接部での暗線が生じるのを抑止することができる（図３（Ｅ）参照）。
【００４４】
従って、結果的に特に好ましい、好適に修正された多階調フォトマスクは、以下のものである。
すなわち、透明基板上に形成された少なくとも半透光膜と遮光膜がそれぞれパターン加工されることにより、遮光部、透光部、及び半透光部が形成された転写パターンを有し、該転写パターンによって透過する露光光量を制御することにより、被転写体上のレジスト膜に、２つ以上の異なるレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成する多階調フォトマスクにおいて、前記遮光部は、前記透明基板上に少なくとも前記遮光膜が形成されてなり、前記透光部は、前記透明基板が露出して形成され、前記半透光部は、前記透明基板上に形成された半透光膜によりなる正常部と、前記透明基板上に形成された修正膜によりなる修正部とを有し、前記正常部と前記透光部、前記正常部と前記修正部、前記透光部と前記修正部の、ｉ線（波長３６５ｎｍ）からｇ線（波長４３６ｎｍ）の波長域にわたる波長光に対する位相差が、いずれも８０度以下、より好ましくは７０度以下である多階調フォトマスクである。
【００４５】
なお、使用する膜素材と膜厚により、透明基板に対して様々な位相差をもつ膜が存在する。例えば、透明基板に対して、プラス側に位相差をもつ膜もあり、一方、マイナス側に位相差をもつ膜もある。従って、プラス側に位相差をもつ膜と、マイナス側に位相差をもつ膜が隣接すると、両者の位相差は、いずれの膜の透明基板に対する位相差よりも大きくなる。したがって、膜素材の選択の際には、位相差の生じる方向にも留意が必要である。
【００４６】
ここで、図４に、半透光膜の材料とその透過率に対する位相シフト量の関係について例示する。
縦軸は透明基板に対する、ｉ線の位相シフト量、横軸は透過率である。透過率が低いものほど膜厚が大きい。膜厚が大きいほど、位相シフト量も大きい。ここで、例えば、半透光膜（正常部）として、ＭｏＳｉ膜を用いたとき、透過率２５〜８０％の範囲で、透明基板に対する位相シフト量が＋（プラス）２０度未満となっている。このようなＭｏＳｉ膜を用いた半透光部は、透明基板との位相差が小さく、好ましいものである。
【００４７】
一方、このＭｏＳｉ半透光膜に欠陥が生じ、その部分をＦＩＢによって、ピレンガスを用いて形成するカーボン膜によって修正する。このとき、形成される修正膜は図示するように透過率に対して位相シフト量が大きく変動しており、例えば、透過率３０％としたときに、透明基板に対する位相差が８０度を超えてしまう。本発明者の検討によると、この位相差であると、透光部との境界、及び正常部との境界において暗線が生じやすく、図３（Ｂ）の修正方法において、または透過率によっては、図３（Ｂ）と（Ｃ）のいずれの修正方法においても、上記した不都合を生じやすいマスクパターンとなることが見出された。
【００４８】
さらに、レーザーＣＶＤ法を用いて形成したＣｒ修正膜についての位相シフト量は、図４に示すように、上記のＦＩＢカーボン膜よりも位相シフト量がプラス側に大きく、図３（Ｂ）の修正方法に用いたとき、または図３（Ｂ）と（Ｃ）のいずれの修正方法に用いたときにも、上記不都合を生じやすいマスクパターンとなる。
【００４９】
したがって、図４に示すＭｏＳｉ系の膜を用いて修正すれば、少なくとも２０〜８０％の透過率範囲において、透光部に対する位相差が２０度以下であり、修正部と透光部との境界に暗線が生じることはない。ゆえに、該フォトマスクを使用して、レジスト膜上に露光し、レジストパターンを形成する際に、良好な形状のレジストパターンが形成できる。要するに、本発明においては、修正膜は、モリブデンとケイ素を含む材料からなることが好適である。
さらに、本発明では、半透光膜（正常部）にＭｏＳｉ膜を好適に用いることができるので、修正膜にＭｏＳｉ系膜を用いた場合、正常部と修正部の境界においても位相差は、７０度以下（実際には、２０度以下となる）となり、前述の図３（Ｃ）のような局所的な修正を行っても、正常部と修正部の間の位相差が問題となることはない。
【００５０】
さらに、上述のように半透光部に発生した欠陥が好適に修正された本発明による多階調フォトマスクを用いて、前述の図１に示すように、被転写体へのパターン転写を行うことにより、ＴＦＴ−ＬＣＤなどの電子デバイスに生じる不良を抑止し、高い歩留りと安定したデバイスの生産性を実現することができる。
【００５１】
さらに、本発明は、以上説明した本発明の多階調フォトマスクの製造方法についても提供する。
すなわち、本発明は、透明基板上に形成された少なくとも半透光膜と遮光膜がそれぞれパターン加工されることにより、遮光部、透光部、及び半透光部が形成された転写パターンを有し、該転写パターンによって透過する露光光量を制御することにより、被転写体上のレジスト膜に、２つ以上の異なるレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成する多階調フォトマスクの製造方法であって、前記透明基板上に少なくとも半透光膜と遮光膜が形成されたフォトマスクブランクを用意する工程と、フォトリソグラフィ法により、前記半透光膜と前記遮光膜をそれぞれパターン加工することによって、遮光部、透光部、及び半透光部を有する転写パターンを形成するパターニング工程と、形成された前記転写パターンに生じた欠陥を修正する修正工程と、を有し、前記修正工程においては、前記半透光膜の欠落部、または、前記半透光膜又は前記遮光膜を除去した除去部に、修正膜を形成して修正部となし、前記透光部と前記修正部の、ｉ線（波長３６５ｎｍ）からｇ線（波長４３６ｎｍ）の波長域にわたる波長光に対する位相差を８０度以下とする多階調フォトマスクの製造方法である。
【００５２】
図２は、本発明の多階調フォトマスクの製造工程の一例を示す断面図である。
本実施の形態に使用するフォトマスクブランク１は、透明基板１４上に、例えばＭｏＳｉを含む材料からなる半透光膜１６と遮光膜１５がこの順に形成されている。なお、遮光膜１５は、例えばＣｒを主成分とする遮光層１５ａと、Ｃｒの酸化物等を含む反射防止層１５ｂの積層構成である（図２（ａ）参照）。
まず、このフォトマスクブランク１上に、レジストを塗布してレジスト膜１７を形成する（同図（ｂ）参照）。上記レジストとしてはポジ型フォトレジストを使用する。
【００５３】
そして、１度目の描画を行う。描画にはレーザー光を用いる。レジスト膜１７に対し、所定のデバイスパターン（例えば遮光部に対応する領域にレジストパターンを形成するようなパターン）を描画し、描画後に現像を行うことにより、遮光部の領域に対応するレジストパターン１７ａを形成する（同図（ｃ）参照）。
【００５４】
次に、上記レジストパターン１７ａをマスクとして露出した透光部及び半透光部領域上の遮光膜１５を公知のエッチャントを用いてエッチングする（同図（ｄ）参照）。本実施の形態ではウェットエッチングを利用した。なお、Ｃｒ系遮光膜のエッチングに対してＭｏＳｉ半透光膜は耐性を有する。ここで残存するレジストパターンは除去する（同図（ｅ）参照）。
【００５５】
次に、基板全面に前記と同じレジスト膜を形成し、２度目の描画を行う。２度目の描画では、少なくとも半透光部領域上にレジストパターンが形成されるような（図では遮光部及び半透光部領域上にレジストパターンが形成されるような）所定のパターンを描画する。描画後、現像を行うことにより、少なくとも半透光部に対応する領域上にレジストパターン１８ａを形成する（同図（ｆ）参照）。
【００５６】
次いで、上記レジストパターン１８ａをマスクとして、露出した透光部領域上の半透光膜１６をエッチングし、透明基板１４を露出させて透光部を形成する（同図（ｇ）参照）。そして、残存するレジストパターンを除去することにより、透明基板１４上に、半透光膜１６と遮光膜１５の積層膜によりなる遮光部１１、透明基板１４が露出する透光部１２、及び半透光膜１６によりなる半透光部１３を有する転写パターンが形成された多階調フォトマスク（３階調マスク）１０が出来上がる（同図（ｈ）参照）。
【００５７】
また、本発明の多階調フォトマスクは、以下の製造方法により製造することも可能である。
（１）透明基板上に半透光膜、及び遮光膜をこの順に積層されたフォトマスクブランクを用意し、該フォトマスクブランク上に、遮光部及び半透光部に対応する領域のレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして、露出した遮光膜及び半透光膜をエッチングすることにより、透光部を形成する。次に、少なくとも遮光部を含む領域にレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして、露出した遮光膜をエッチングすることにより、半透光部及び遮光部を形成する。こうして、透明基板上に、半透光膜によりなる半透光部、半透光膜と遮光膜の積層膜によりなる遮光部、透光部を形成した多階調フォトマスクを得ることができる。
【００５８】
（２）透明基板上に遮光膜が形成されたフォトマスクブランクを用意し、該フォトマスクブランク上に、遮光部に対応する領域のレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして、露出した遮光膜をエッチングすることにより遮光膜パターンを形成する。次に、レジストパターンを除去後、基板の全面に半透光膜を成膜する。そして、遮光部および半透光部に対応する領域にレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして露出した半透光膜をエッチングすることにより、透光部及び半透光部を形成する。こうして、透明基板上に、半透光膜によりなる半透光部、遮光膜と半透光膜の積層膜によりなる遮光部、透光部を形成した多階調フォトマスクを得ることができる。
【００５９】
（３）上記（２）と同じフォトマスクブランク上に、遮光部および透光部に対応する領域のレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして、露出した遮光膜をエッチングすることにより、半透光部に対応する領域の透明基板を露出させる。次に、レジストパターンを除去後、基板の全面に半透光膜を成膜し、遮光部および半透光部に対応する領域にレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして、露出した半透光膜（並びに半透光膜及び遮光膜）をエッチングすることにより、透光部及び遮光部、並びに半透光部を形成することもできる。
【００６０】
形成された転写パターンに生じた欠陥を修正する修正工程においては、半透光膜の欠落部、または、半透光膜又は遮光膜を除去した除去部に、修正膜を形成して修正部となす。本発明の修正膜の形成には、レーザーＣＶＤを好ましく適用することができる。例えば、ＭｏＳｉ系の修正膜を形成する場合、Ｍｏ原料とＳｉ原料を導入した混合ガス雰囲気中に、レーザービームを照射して、ＭｏＳｉ成分膜を形成することができる。
【００６１】
Ｍｏ原料としては、クロムヘキサモリブデンMo(CO)6、六塩化モリブデンMoCl6などを用いることができる。また、Ｓｉ原料としては、モノシランSiH4、四塩化ケイ素SiCl4、テトラメチルシランSi(CH3)4、ヘキサメチルジシランSi(CH3)3NSi(CH3)3などが使用できる。
【００６２】
本発明において、半透光膜（正常部）にＭｏＳｉ系（MoSix、MoSiN、MoSiON、MoSiCなど）の膜を用い、修正膜には、レーザーＣＶＤ法によって成膜したＭｏＳｉ系（MoSix、MoSiC、MoSiOC、MoSiClなど）の膜を用いるのが最も好ましい。この場合、透光部と修正部、修正部と正常部、正常部と透光部の、ｉ線〜ｇ線の波長光に対する位相差をすべて７０度以下とすることができ、膜厚と組成の選択を行うことで更に小さく（例えば５０度以下、より好ましくは３０度以下）にすることができる。
成膜時には、予め特定のＳｉ原料とＭｏ原料を選択し、成膜したときのレーザーのドーズ量（膜厚との間に相関をもつ）と透過率との関係を予め把握し、そのデータに基づいて成膜を行うことが好ましい。
【００６３】
ところで、前述したように、多階調フォトマスクを用いて被転写体にパターンを転写する際に用いられる露光機は、例えば液晶表示装置製造用のものである場合、i線〜ｇ線（３６５〜４３６ｎｍ）程度の波長域を用いるのが一般的である。また露光機の分光特性は、多くの場合、個々の装置において必ずしも一定ではなく、例えばi線〜ｇ線にわたる波長域の露光光を有していても、i線の強度が最も大きい露光機、ｇ線の強度が最も大きい露光機などが存在する。従って、予め例えばｉ線における透過率が半透光膜の正常部と修正部とで等しくなるように設定したフォトマスクであっても、正常部と修正部とで透過率波長依存性の異なる膜材料を使用したものであれば、ｇ線やｈ線の強度の大きい露光機に適用すると、該マスクの正常部と修正部は必ずしも等しい透過率を示さない。このため、該マスクによって被転写体上に形成される転写パターンは、正常部と修正部のレジスト残膜値が異なるものとなり、このレジストパターンを用いてエッチングする際の条件設定が困難になる。
本発明において、正常部と修正部といった２つの半透光部の透過率波長依存性が実質的に等しいとは、それぞれの半透光部に用いられる膜構成で、ｉ線〜ｇ線の範囲における、透過率波長依存性の変化カーブがほぼ平行であることをいう。例えば、ｉ線〜ｇ線の範囲での透過率変化を直線で近似したとき、この直線の傾きがほぼ等しいことを含む。ここで、直線の傾きがほぼ等しいとは、相互の傾きの差異が、５％／１００ｎｍ以内であることをいい、より好ましくは２％／１００ｎｍ以内である。１％／１００ｎｍ以内であるとさらに好ましい。
【００６４】
さらに、本発明者の検討によると、レーザーＣＶＤ法によって形成された修正膜のうち、Ｃｒの膜によると、図５に示すように、ｉ線〜ｇ線の波長域における透過率変化が比較的大きい。一方、スパッタ成膜によるＭｏＳｉ半透光膜の異なる膜厚における透過率波長依存性を図６に示す。仮に、このＭｏＳｉ半透光膜に生じた欠陥部分に、Ｃｒの修正膜をレーザーＣＶＤ法によって形成すると、露光機の分光特性の違いによる透過率の変動が看過できない。
【００６５】
また、ＦＩＢによって形成されたカーボン膜の異なる膜厚における透過率のｉ線〜ｇ線波長依存性を図７に示す。ＦＩＢによるカーボン膜は、ｉ線〜ｇ線における波長依存性がＭｏＳｉ膜と類似しており、ｉ線〜ｇ線における透過率差が６％以下、または傾きが８．５％以下である。しかしながら、前述したとおり（図４）、ＦＩＢによるカーボン膜は、ＭｏＳｉ膜の正常部とは位相差が相当に異なるため、例えば透過率３０％以下の半透光部には適用しにくい。
【００６６】
一方で、修正膜にＭｏＳｉ系の材料を用い、レーザーＣＶＤ法によって成膜すれば、半透光部（正常部）に用いたＭｏＳｉ膜とのｉ線〜ｇ線における位相差を７０度以下とし、かつ、ｉ線〜ｇ線における透過率差も６％以下とすることができる。また、透過率波長依存性においても実質的に等しい値とすることができるので、両者は実質的に近似した光学特性となる。このため、修正部は、正常部とほぼ同等の実効的なハーフトーン特性を有することができ、本発明の多階調フォトマスクとして有利である。
【００６７】
なお、本発明の多階調フォトマスクの製造方法において、前記正常部と前記修正部の、ｉ線からｇ線の波長域にわたる波長光に対する位相差についても８０度以下、より好ましくは７０度以下とすることが好ましい。特に好ましくは、前記正常部と前記透光部、前記正常部と前記修正部、前記透光部と前記修正部の、ｉ線からｇ線の波長域にわたる波長光に対する位相差をいずれも８０度以下、より好ましくは７０度以下とすることである。
【符号の説明】
【００６８】
１  フォトマスクブランク
１０  多階調フォトマスク
１１  遮光部
１２  透光部
１３  半透光部
１４  透明基板
１５  遮光膜
１６  半透光膜
１７ａ，１８ａ  レジストパターン
２０  被転写体
２３  レジストパターン
３０，３３  修正膜
【図１】
2010198006.tif 000003
【図２】
2010198006.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010198006.tif 000006
【図５】
2010198006.tif 000007
【図６】
2010198006.tif 000008
【図７】
2010198006.tif 000009