(57)【要約】  大サイズの領域を露光する大型のフォトマスクで、微細なパターンを形成するのに好適な構成の位相シフトマスク、およびその製造方法を提供する。遮光膜はクロムまたはクロム化合物を主成分とし、位相シフト膜は酸化クロムないし酸化窒化クロムを主成分とし、前記遮光領域では遮光膜上に位相シフト膜が積層されている構成とすることで、製造が容易で微細なパターンを転写可能な大型位相シフトマスクを得た。また、遮光膜と位相シフト膜の間に、クロム化合物からなる反射防止膜をさらに有する構成として遮光領域の反射率を抑えた。
2013058385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、前記透明基板上に形成された遮光膜と、前記透明基板上に形成された半透明な位相シフト膜を有し、
前記透明基板が露出した透過領域と、前記透明基板上に前記遮光膜が設けられた遮光領域と、前記透明基板上に前記位相シフト膜のみが設けられた位相シフト領域を有し、前記透過領域および前記位相シフト領域が隣接するパターンを有し、前記透過領域と前記遮光領域との間に位相シフト領域が隣接して配置されており、前記位相シフト領域を透過した露光光は、前記透過領域を透過した露光光に対し位相が反転している位相シフトマスクにおいて、
前記遮光膜はクロムまたはクロム化合物を主成分とし、前記位相シフト膜は酸化クロムないし酸化窒化クロムを主成分とし、前記遮光領域では遮光膜上に位相シフト膜が積層されていることを特徴とする、大型位相シフトマスク。
【請求項２】
前記遮光領域の前記遮光膜と前記位相シフト膜との間に、反射防止膜をさらに有することを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の大型位相シフトマスク。
【請求項３】
前記位相シフト領域の幅は、０．２５μｍ以上、３．５μｍ以下の範囲の幅であることを特徴とする、請求の範囲第１項ないし第２項のいずれかに記載の大型位相シフトマスク。
【請求項４】
前記透過領域の最も狭い部分の幅は、１μｍ以上、６μｍ以下の範囲の幅であることを特徴とする、請求の範囲第１項から請求項３までのいずれかに記載の大型位相シフトマスク。
【請求項５】
露光光での前記位相シフト膜の光透過率は４％以上、１５％以下であることを特徴とする、請求の範囲第１項から第４項までのいずれかに記載の大型位相シフトマスク。
【請求項６】
透明基板と、前記透明基板上に形成された遮光膜と、前記透明基板上に形成された半透明な位相シフト膜を有し、前記透明基板が露出した透過領域と、前記透明基板上に前記遮光膜が設けられた遮光領域と、前記透明基板上に前記位相シフト膜のみが設けられた位相シフト領域を有し、前記透過領域および前記位相シフト領域が隣接するパターンを有し、前記透過領域と前記遮光領域との間に位相シフト領域が隣接して配置されており、前記位相シフト領域を透過した露光光は、前記透過領域を透過した露光光に対し位相が反転している位相シフトマスクを製造する位相シフトマスクの製造方法であって、
前記透明基板の一方の面に、クロムまたはクロム化合物を材料とする遮光膜が積層されたブランクスに感光性レジストを塗布した、感光性レジスト付のブランクスを準備する工程と、
感光性レジスト付のブランクスに、描画装置で所望のパターンを露光し、現像した後、ウェットエッチングし、感光性レジストを除去して遮光膜をパターン形成する工程と、
前記透明基板およびパターン形成された前記遮光膜の上にクロム化合物からなる位相シフト膜を形成する工程と、
形成された前記位相シフト膜に感光性レジストを塗布し、描画装置で所望のパターンを露光、現像した後、ウェットエッチングし、感光性レジストを除去して前記位相シフト膜をパターン形成する工程とからなる、大型位相シフトマスクの製造方法。
【請求項７】
透明基板と、前記透明基板上に形成された遮光膜と、前記透明基板上に形成された半透明な位相シフト膜を有し、前記透明基板が露出した透過領域と、前記透明基板上に前記遮光膜が設けられた遮光領域と、前記透明基板上に前記位相シフト膜のみが設けられた位相シフト領域を有し、前記透過領域および前記位相シフト領域が隣接するパターンを有し、前記透過領域と前記遮光領域との間に位相シフト領域が隣接して配置されており、前記位相シフト領域を透過した露光光は、前記透過領域を透過した露光光に対し位相が反転しており、前記遮光領域では前記遮光膜上に前記位相シフト膜が積層され、前記遮光領域の前記遮光膜と前記位相シフト膜との間に、反射防止膜をさらに有する位相シフトマスクを製造する位相シフトマスクの製造方法であって、
前記透明基板の一方の面に、クロムを主成分とする遮光膜と、クロムの酸化物もしくはクロムの酸化窒化物を主成分とする反射防止膜の順に積層されたブランクスに感光性レジストを塗布した、感光性レジスト付のブランクスを準備する工程と、
感光性レジスト付のブランクスに、描画装置で所望のパターンを露光し、現像した後、ウェットエッチングし、感光性レジストを除去して前記遮光膜と前記反射防止膜をパターン形成する工程と、
前記透明基板およびパターン形成された前記遮光膜と前記反射防止膜の上にクロム化合物からなる位相シフト膜を形成する工程と、
形成された前記位相シフト膜に感光性レジストを塗布し、描画装置で所望のパターンを露光、現像した後、ウェットエッチングし、感光性レジストを除去して前記位相シフト膜をパターン形成する工程とからなる、大型位相シフ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、フォトマスクに関し、特に液晶表示装置、ＥＬ表示装置などのアクティブマトリクス型表示装置の製造に用いられる大型のフォトマスク及び大型のフォトマスクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤと略記）の製造に使用されるフォトマスクの仕様の変化は、液晶表示装置（ＬＣＤと略記）を用いた薄型テレビに見られる大画面化と高精細化で代表される。大画面化については液晶の薄型テレビの量産が始まった１９９０年当初の製造に用いられた第１世代と呼ばれるガラス基板のサイズは３００ｍｍ×４００ｍｍであったが、２００２年ごろ製造に使用され始めた第５世代のガラス基板のサイズは１１００ｍｍ×１３００ｍｍであり、２００６年ごろ製造に使用され始めた第８世代のガラス基板のサイズは２１４０ｍｍ×２４６０ｍｍにまで達している。【０００３】
液晶表示装置の高精細化は、当初パーソナルコンピュータ用ディスプレイで高画素化が進んだ。ＶＧＡディスプレイは６４０×４８０画素であったが、ＸＧＡディスプレイは１０２４×７６８画素、ＳＸＧＡディスプレイでは１２８０×１０２４画素、ＵＸＧＡディスプレイは１６００×１２００画素となった。これらの高画素化に伴い、画素ピッチも０．３３ｍｍから、０．２４ｍｍ、０．２０ｍｍへと微細化が進んだ。さらに、スマートホンなどでは４．５型で１２８０×７２０画素であり、画素ピッチは０．０７７ｍｍ（３２９ｐｐｉ）まで達している。又、ハイビジョン（ＨＤＴＶ）は１９２０×１０８０画素であるが、さらに画素を補間して４倍の画素数の３８４０×２１６０画素（４Ｋ液晶パネルと言われる）とするディスプレイもある。【０００４】
前記のような液晶表示装置を製造する露光装置や、露光装置に使用されるフォトマスクについて、以下で説明する。代表的な液晶表示装置であるカラーＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）液晶表示装置のセルは、別々に製造されたカラーフィルタとＴＦＴアレイ基板の間に液晶を封入して組み立てられる。さらに、液晶表示セルに、映像信号をＴＦＴの駆動信号に変換して供給する周辺駆動回路とバックライトを組み込んで、液晶表示モジュールが出来上がる。【０００５】
ＴＦＴアレイ基板は、ＴＦＴをマトリックス状に多数配列した基板で、液晶の各画素の表示（ＯＮ）、非表示（ＯＦＦ）を制御する基板である。一例として、以下のような工程で製造される。すなわち、1)ガラス基板上に、ＭｏＷなどのゲート電極材料をパターン形成するゲート配線工程、2)ゲート絶縁膜を形成した後、Ａ−Ｓｉ膜をアイランド状にパターン形成する半導体部分形成工程、3)ＩＴＯ膜（スズドープ酸化インジウム膜）をパターン形成する透明表示電極形成工程、4)ゲート絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程、5)Ａｌなどの導体層をパターン形成してＴＦＴのソース・ドレインおよび信号線を形成する工程、6)表面に絶縁性の保護膜を形成する工程、などから成る製造工程を経て、ＴＦＴアレイ基板が製造される。【０００６】
上記のＴＦＴアレイ基板製造工程の各工程で用いられるパターンの形成は、倍率が１対１の等倍の大型マスクを用いて等倍の投影型露光装置（プロジェクション露光装置ともいう）で露光される。現在、この大型マスクを用いた等倍の投影露光方式が、生産性良く高精度にＴＦＴアレイ基板をパターン形成する標準的な製造方法になっている。なお、カラーフィルタのパターン形成では、コスト的に有利なプロキシミティ露光方式が標準的な製造方法である。プロキシミティ露光は、マスクと露光対象を数十μｍ〜１００μｍ程度の隙間で近接して配置し、マスクの後方から平行光を照射する露光方式である。【０００７】
ＴＦＴアレイ基板用の大型マスクは、当初３５０ｍｍ×３５０ｍｍのサイズで始まったが、ＴＦＴアレイ基板の製造に用いられる等倍の投影型露光装置の大型化に伴って大サイズ化してきた。ＴＦＴアレイ基板の製造に用いられる等倍の投影型露光装置には、マスクのパターンをワークに投影露光するのにミラー系を用いるミラープロジェクション露光方式と、レンズ系を用いるレンズプロジェクション露光方式の２つがある。それぞれの露光装置の仕様により、用いる大型マスクのサイズが異なり、第５世代のガラス基板に対して、ミラープロジェクション露光方式では５２０ｍｍ×６１０ｍｍのサイズの大型マスクを用い、レンズプロジェクション露光方式では８００ｍｍ×９２０ｍｍのサイズの大型マスクを用いている。さらに、第８世代のガラス基板に対して、ミラープロジェクション露光方式では８５０ｍｍ×１４００ｍｍのサイズの大型マスクを用い、レンズプロジェクション露光方式では１２２０ｍｍ×１４００ｍｍのサイズの大型マスクを用いている。【０００８】
通常の半導体用のマスク（６インチレチクル）の対角線の長さは約１５４ｍｍであるのに対し、上記の大型マスクの対角線の長さは、当初のマスクでは４９５ｍｍ、第５世代のミラープロジェクション露光方式では約８０１ｍｍであり、第８世代のレンズプロジェクション露光方式用大型マスクでは１８５６ｍｍまで大型化している。【０００９】
上記のように、ＴＦＴアレイ基板のパターン形成に用いられる大型マスクは、半導体ウエハ用のマスクに対し、対角線の長さの比で３．２倍から１２倍のサイズである。さらに、製造コスト（成膜時間、検査時間など）に直接関係する面積比では、１０倍から１４４倍である。このような大サイズであることに起因するコスト的な要求から、大型マスクの層構成は石英ガラスに積層されたクロムを主成分とする遮光膜と、遮光膜に積層された酸化クロムもしくは酸化窒化クロムを主成分とする反射防止膜の２層で構成される。遮光膜は、使用する露光波長での透過率が０．１％以下が望ましく、反射防止膜は、使用する露光波長での反射率が３０パーセント以下が望ましい。【００１０】
以上で述べてきたように、ＴＦＴアレイ基板は大型化する一方で、近年になってパターンの微細化が要求されるようになってきている。つまり、露光装置の解像限界に近い微細なパターン、もしくは露光装置の解像限界に近い微細なパターンを、露光領域全体で均一に結像することが求められている。【００１１】
露光装置の解像限界以下の微細なラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターンが形成されたバイナリ型のフォトマスクを用いてレジストに露光すると、結像面で、フォトマスク上のライン（遮光）の部分とスペース（透過）の部分に対応した露光強度の振幅が小さくなり、スペース（透過）部に対応した部分の露光量がレジストの感度の閾値に達せず、結果としてレジストを現像してもパターンが形成されない。【００１２】
このような課題に対する従来技術による解決方法の一つとして、特許文献１（特開２００９−４２４２７５３号広報）には、グレイトーンマスクを用いる方法が提案されている。特許文献１に記載された図１を引用した図４および、図４を説明するために追加した、露光光量分布をモデル的に示した図５を用いて説明する。【００１３】
図４（ａ）に例示するように、従来技術で例示されたフォトマスク５０は、透明基板５１上に、微細パターンを有しない遮光膜５２による遮光部５４、微細パターンを有しない半透光膜５３による半透光部５５、半透光膜５３による微細パターン部５６（透光部と半透光膜５３による半透光部とで構成される）、透光部５７（透明基板５１が露出）、の４つの領域を形成している。【００１４】
前述の、従来技術で例示されたフォトマスク５０を露光光４０を用いて露光し、被転写体６０上のフォトレジスト膜（ポジレジスト）６３にパターンを転写すると、図４（ｂ）に示すように、被転写体６０上に、現像後の厚膜の残膜領域６３ａ、薄膜の残膜領域６３ｂ、上記フォトマスク５０上の微細パターン部５６に対応した微細パターン領域６３ｃ、および実質的に残膜のない領域６３ｄからなる転写パターン（レジストパターン）が形成される。なお、図４中の符号６２ａ、６２ｂは、被転写体６０において基板６１上に積層された膜を示す。【００１５】
図５に、半透過膜の微細パターン５６の効果を図示し、説明する。すなわち、一般のバイナリマスクのように遮光膜で微細パターンを形成した場合（図５（ｂ））の露光光量の分布形状７４ｃは、透光部に対応した露光量のピークの部分でもポジレジストが抜ける露光量７５に達せず、パターンを形成しない。これに対し、フォトマスク５０を用いて、半透過膜の微細パターン５６を露光して転写する場合（図５（ａ））、露光光の透過量は、一般のバイナリマスクの遮光膜による微細パターン部の露光光量の透過量より大きくなる。半透過膜で微細パターンを形成した場合の露光光量の分布形状７３ｃは、透光部に対応した露光量のピークの部分でポジレジストが抜ける露光量７５に達し、微細なパターンでも十分な露光量を得てレジスト上にパターン６３ｃを形成可能としているのである。【００１６】
一方、このような従来技術のフォトマスク５０を用いて、半透過膜５３の微細パターン５６を露光により転写する際、露光光の透過量は、一般のバイナリマスクの遮光膜による遮光パターン部の露光光量の透過量より大きくなり、露光光量分布のコントラストが低下する。このため、半透光膜による微細パターン部５６を転写した場合の被転写体上の微細パターン領域６３ｃのレジスト残膜値が、通常の遮光膜パターンを転写した場合（例えば厚膜残膜領域６３ａ）のレジスト残膜値より小さくなる。（ポジ型フォトレジストを例に説明しているが、ネガ型フォトレジストの場合も同様である。）この場合、その後の被転写体のエッチングプロセスを適切に行うために、露光量を調整するとともに、露光後のフォトレジストの現像プロセスにおいて、条件を適宜調整してレジスト残膜値を好適に調節する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００９−４２７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上述したように、液晶表示装置に代表されるフラットディスプレイの製造に使用されるフォトマスクは大型化が進展しているが、他方で、フラットディスプレイの表示画素ピッチの微細化が進み、フォトマスクの転写パターンの微細化への要求も強まっている。【００１９】
そこで、従来のバイナリマスクに代わるフォトマスクとして、透明基板と、透明基板上にパターン状に形成された位相シフト膜とを有し、透明基板が露出した領域を透過領域、位相シフト膜が形成されている領域を位相シフト領域とする構成の位相シフトマスクを用いることが検討されている。上記位相シフトマスクは、解像限界により生じる透過領域の光振幅分布の広がり部分の光振幅を相殺するような位置に位相シフト領域を配置することにより、光強度の広がりを抑え、より微細なパターンを露光することを可能とするものである。
しかしながら、上記位相シフト膜は、通常、バイナリマスクの遮光膜と比較して遮光能力が低く、半透明な膜となるため、上述した位相シフトマスクを用いて露光を行った場合、上記透過領域および位相シフト領域の境界に対応する部分では、レジストのパターンの広がりが少なく、その側面を切り立った形状とすることが可能となるが、位相シフト領域の中央部分に対応する部分においては、位相シフト膜自体の透過率が影響してレジストに凹みが生じるという問題がある。また、上記凹みを有するレジストは下層を保護する機能については発揮することができるものの、レジストの現像工程後に行われる検査において、上記凹みを有するレジストについては欠陥として検出されてしまう場合がある。よって、本来保護機能を有するレジストについても検査により欠陥品と判別されて用いることができないため、ＴＦＴアレイ基板等の生産性が低下してしまうという問題がある。【００２０】
本発明は、露光により被転写体にパターンを転写する際に、結像面での微細なパターンの露光光量分布のコントラストを高めて転写する位相シフトマスクにおいて、大型フォトマスクに好適な構成の位相シフトマスク、およびその製造方法を提供することにある。なお、本願では一辺の長さが３５０ｍｍ以上のマスクを大型フォトマスクとしている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
（第１の手段）
本発明の第１の手段は、透明基板と、前記透明基板上に形成された遮光膜と、前記透明基板上に形成された半透明な位相シフト膜を有し、
前記透明基板が露出した透過領域と、前記透明基板上に前記遮光膜が設けられた遮光領域と、前記透明基板上に前記位相シフト膜のみが設けられた位相シフト領域を有し、前記透過領域および前記位相シフト領域が隣接するパターンを有し、前記透過領域と前記遮光領域との間に位相シフト領域が隣接して配置されており、前記位相シフト領域を透過した露光光は、前記透過領域を透過した露光光に対し位相が反転している位相シフトマスクにおいて、
前記遮光膜はクロムまたはクロム化合物を主成分とし、前記位相シフト膜は酸化クロムないし酸化窒化クロムを主成分とし、前記遮光領域では遮光膜上に位相シフト膜が積層されていることを特徴とする、大型位相シフトマスクである。【００２２】
上記第１の手段の大型位相シフトマスクを用いることで、大面積の領域で微細パターンに対し露光パターンのコントラストを高めることができるとともに、製造の出発材として既存の大型ハードマスクブランクスを使用でき、大型位相シフトマスクの製造コストを低減できる。【００２３】
（第２の手段)
本発明の第２の手段は、前記遮光領域の前記遮光膜と前記位相シフト膜との間に、反射防止膜をさらに有することを特徴とする、第１の手段に記載の大型位相シフトマスクである。【００２４】
第２の手段によれば、大型位相シフトマスクの遮光領域の表面反射を防ぎ、露光の際に迷光を生じて転写精度が低下するのを防ぐことができる。【００２５】
（第３の手段）
本発明の第３の手段は、前記位相シフト領域の幅は、０．２５μｍ以上、３．５μｍ以下の範囲の幅であることを特徴とする、第１の手段ないし第２の手段のいずれか１項の手段に記載の大型位相シフトマスクである。【００２６】
第３の手段によれば、露光パターンのコントラストを高める位相シフトの効果が良好に得られる。【００２７】
（第４の手段）
本発明の第４の手段は、前記透過領域の最も狭い部分の幅は、１μｍ以上、６μｍ以下の範囲の幅であることを特徴とする、第１の手段から第３の手段までのいずれかに記載の大型位相シフトマスクである。【００２８】
第４の手段によれば、露光パターンのコントラストを高める位相シフトの効果が良好に得られる。【００２９】
（第５の手段）
本発明の第５の手段は、露光光での前記位相シフト膜の光透過率は４％以上、１５％以下であることを特徴とする、第１の手段から第４の手段までのいずれかに記載の大型位相シフトマスクである。【００３０】
第５の手段によれば、露光パターンのコントラストを高める位相シフトの効果が良好に得られる。【００３１】
（第６の手段）
本発明の第６の手段は、透明基板と、前記透明基板上に形成された遮光膜と、前記透明基板上に形成された半透明な位相シフト膜を有し、前記透明基板が露出した透過領域と、前記透明基板上に前記遮光膜が設けられた遮光領域と、前記透明基板上に前記位相シフト膜のみが設けられた位相シフト領域を有し、前記透過領域および前記位相シフト領域が隣接するパターンを有し、前記透過領域と前記遮光領域との間に位相シフト領域が隣接して配置されており、前記位相シフト領域を透過した露光光は、前記透過領域を透過した露光光に対し位相が反転している位相シフトマスクを製造する位相シフトマスクの製造方法であって、
前記透明基板の一方の面に、クロムまたはクロム化合物を材料とする遮光膜が積層されたブランクスに感光性レジストを塗布した、感光性レジスト付のブランクスを準備する工程と、
感光性レジスト付のブランクスに、描画装置で所望のパターンを露光し、現像した後、ウェットエッチングし、感光性レジストを除去して遮光膜をパターン形成する工程と、
前記透明基板およびパターン形成された前記遮光膜の上にクロム化合物からなる位相シフト膜を形成する工程と、
形成された前記位相シフト膜に感光性レジストを塗布し、描画装置で所望のパターンを露光、現像した後、ウェットエッチングし、感光性レジストを除去して前記位相シフト膜をパターン形成する工程とからなる、大型位相シフトマスクの製造方法である。【００３２】
本発明の第６の手段によれば、製造の出発材としてクロムの大型ハードマスクブランクスを使用でき、さらに、位相シフト膜のパターン形成をウェットエッチングで行えるので、大型の位相シフトマスクの製造コストを抑える効果が大きい。【００３３】
（第７の手段）
本発明の第７の手段は、透明基板と、前記透明基板上に形成された遮光膜と、前記透明基板上に形成された半透明な位相シフト膜を有し、前記透明基板が露出した透過領域と、前記透明基板上に前記遮光膜が設けられた遮光領域と、前記透明基板上に前記位相シフト膜のみが設けられた位相シフト領域を有し、前記透過領域および前記位相シフト領域が隣接するパターンを有し、前記透過領域と前記遮光領域との間に位相シフト領域が隣接して配置されており、前記位相シフト領域を透過した露光光は、前記透過領域を透過した露光光に対し位相が反転しており、前記遮光領域では前記遮光膜上に前記位相シフト膜が積層され、前記遮光領域の前記遮光膜と前記位相シフト膜との間に、反射防止膜をさらに有する位相シフトマスクを製造する位相シフトマスクの製造方法であって、
前記透明基板の一方の面に、クロムを主成分とする遮光膜と、クロムの酸化物もしくはクロムの酸化窒化物を主成分とする反射防止膜の順に積層されたブランクスに感光性レジストを塗布した、感光性レジスト付のブランクスを準備する工程と、
感光性レジスト付のブランクスに、描画装置で所望のパターンを露光し、現像した後、ウェットエッチングし、感光性レジストを除去して前記遮光膜と前記反射防止膜をパターン形成する工程と、
前記透明基板およびパターン形成された前記遮光膜と前記反射防止膜の上にクロム化合物からなる位相シフト膜を形成する工程と、
形成された前記位相シフト膜に感光性レジストを塗布し、描画装置で所望のパターンを露光、現像した後、ウェットエッチングし、感光性レジストを除去して前記位相シフト膜をパターン形成する工程とからなる、大型位相シフトマスクの製造方法である。【００３４】
本発明の第７の手段によれば、製造の出発材として反射防止膜を有する２層のクロムの大型ハードマスクブランクスを使用でき、さらに、位相シフト膜のパターン形成をウェットエッチングで行えるので、反射防止膜を有する大型の位相シフトマスク製造コストを抑える効果が大きい。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の大型位相シフトマスクを用いることで、大面積の領域で微細なパターンに対して露光パターンのコントラストを高めることができる。さらに、製造の出発材として、遮光膜がクロムを主成分とする膜である既存の大型ハードマスクブランクスを使用でき、大型位相シフトマスクを低コストで製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は本発明による大型位相シフトマスクの構造と作用を説明する断面図である。
【図２】図２は本発明による大型位相シフトマスクの製造工程を示した断面図である。
【図３】図３は本発明による大型位相シフトマスクの露光強度分布のコントラスト向上の効果を、従来のバイナリマスクと比較した説明図である。
【図４】図４は従来技術であるハーフトーンマスクでの微細パターンの転写を、模式的に示す断面図である。
【図５】図５（ａ）は図４のハーフトーンマスクで露光した場合の露光強度分布を模式的に説明する図、図５（ｂ）は比較のためバイナリマスクで微細パターンを露光した場合の露光強度分布を模式的に説明する図である。
【図６】図６は本発明の実施例における大型位相シフトマスクの例について示す概略平面図である。
【図７】図７は、本発明の実施例における大型位相シフトマスクの露光強度分布について説明する図である。
【図８】図８は、図７のＣ部分の拡大図である。
【図９】図９は、図７のＤ部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、図面を参照して、本発明の大型位相シフトマスクの構成およびその製造方法の実施形態について説明する。
【００３８】
図１（ａ）は、本発明の大型位相シフトマスクの一実施形態の構造を模式的に示す断面図である。図１（ｂ）および図１（ｃ）は大型位相シフトマスクを透過した露光光の結像面での振幅および強度を示す図である。図２（ａ）〜（ｆ）は本発明の大型位相シフトマスクの製造工程を説明する図である。
【００３９】
（大型位相シフトマスクの構成）
図１（ａ）に示すように、本発明の大型位相シフトマスク１の構成は、透明基板２と、前記透明基板２上に形成された遮光膜３と、前記透明基板２上に形成された半透明な位相シフト膜５を有し、前記透明基板２が露出した透過領域６と、前記透明基板２上に前記遮光膜３が設けられた遮光領域７と、前記透明基板２上に前記位相シフト膜５のみが設けられた位相シフト領域８を有し、前記透過領域６および前記位相シフト領域８が隣接するパターンを有し、前記透過領域６と前記遮光領域７との間に位相シフト領域８が隣接して配置されており、前記位相シフト領域８を透過した露光光は、前記透過領域６を透過した露光光に対し位相が反転している位相シフトマスクである。
【００４０】
前記遮光膜３はクロムを主成分とし、前記位相シフト膜５は酸化窒化クロムないし酸化クロムを主成分とし、前記遮光領域７では遮光膜３上に位相シフト膜５が積層されている。ここで、大型位相シフトマスクとは、少なくともその一辺の長さが３５０ｍｍ以上のマスクとする。
【００４１】
エッジ強調型位相シフトマスクの結像面での効果を簡単に説明する。図１（ｂ）は大型位相シフトマスクの結像面（具体的には感光性レジスト表面）での光の振幅分布を示しており、図１（ｃ）は大型位相シフトマスクの結像面での光の強度分布を示している。光の強度は光の振幅を二乗して得られ、光振幅がその位相に伴って正負の値となるのに対し、光の強度（エネルギと同じ）は正の値のみを示す。又、露光光４０は図１（ａ）に示すように透明基板２側から遮光膜３の方向に照射される。露光光４０としては超高圧水銀灯のｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザー（１９３ｎｍ）から選択して用いることができる。実用的には、ＴＦＴアレイ基板のパターン形成は大面積であり、露光に大光量が要求されることから、ｉ線単独、ｈ線、ｉ線の２波長、もしくはｇ線、ｈ線、ｉ線の３波長を含んだ露光光が使用される。
【００４２】
大型位相シフトマスク１の透過領域６を露光光４０が透過し、レジスト上の結像面に結像したときの光振幅分布を図１（ｂ）の破線１０に示し、光強度分布を図１（ｃ）の破線１３に示す。解像限界がなければ、光振幅分布は結像面で矩形状となるべきであるが、露光装置（図示せず）の解像限界により釣鐘状の広がりを持った光振幅分布となっている。これに対し図１（ａ）の位相シフト領域を透過した露光光は位相が反転し、図１（ｂ）の破線１１に示すように負の光振幅分布となる。このような負の光振幅分布１１を、透過領域６の光振幅分布１０の広がり部分の光振幅を相殺するような位置に位相シフト領域８を配置し、位相シフト光を加えて露光光の振幅分布が広がるのを防いだ光の振幅分布を図１（ｂ）の実線１２に示す。又、位相シフト光を加えた光の振幅分布１２に対応する位相シフト光を含む光の強度分布を図１（ｃ）の実線１４に示す。透過領域のみの光強度分布１３と、位相シフト光を含む光の強度分布１４を比較すると、位相シフト領域８の位置に対応して光強度が低下し光強度の広がりが抑えられている。この光強度が低下した部分を斜線部１５で示す。一方、光強度の低下した外側には、サイドピークと呼ばれる新たに光強度が強まった部分が見られる（図１（ｃ）１６）。サイドピークは位相シフト領域の透過率を上げると強くなるが、レジストが感光しないレベルに抑える必要がある。
【００４３】
本発明に使用される位相シフト膜５に必要な光学特性を説明する。位相シフト膜５は、露光光４０の位相を反転させる膜厚が求められ、位相シフト膜の膜厚ｄ、位相シフト膜の屈折率ｎ、露光光の波長λと、露光光が位相シフト膜を通過して生じる位相差Φの間には、Φ＝２π（ｎ−１）ｄ／λの関係があり、位相差が反転するのは、Φ＝πであるから、位相差が反転する膜厚ｄは、λ／２（ｎ−１）となる。具体的には、露光光波長λがｉ線の３６５ｎｍで、位相シフト膜の屈折率ｎが２．５５であれば、位相シフト膜の厚さは１１８ｎｍと計算できる。位相シフト膜の厚みの変動の許容範囲としては計算された位相シフト膜の厚さに対しプラスマイナス１０パーセント程度の範囲であり、この許容範囲内であれば位相シフト膜として十分な位相シフトの効果が得られる。
【００４４】
超高圧水銀灯のように、露光光が複数のピーク波長（３つの輝線スペクトルを持つ）からなる場合は、それぞれのピーク波長に対する位相シフト膜の膜厚を算出し、それぞれのピーク波長に区分される露光光のエネルギ強度の比率で重み付けした和（加重平均と言う）で位相シフト膜の膜厚を決める。例えば露光光源として、ｇ線がＰｇ、ｈ線がＰｈ、ｉ線がＰｉのエネルギ強度を持つ光源を使用する場合、それぞれのｇ線に対応した位相シフト膜の厚さがＤｇ、ｈ線に対応した位相シフト膜の厚さがＤｈ、ｉ線に対応した位相シフト膜の厚さがＤｉであれば、加重平均で求めた位相シフト膜の厚さＤは、Ｄ＝（Ｐｇ×Ｄｇ＋Ｐｈ×Ｄｈ＋Ｐｉ×Ｄｉ）÷（Ｐｇ＋Ｐｈ＋Ｐｉ）と求める。具体的に、Ｐｇ＝２、Ｄｇ＝１４１ｎｍ、Ｐｈ＝１、Ｄｈ＝１３０、Ｐｉ＝３、Ｄｉ＝１１８ｎｍであれば、加重平均で求めた位相シフト膜の厚さＤは１２８ｎｍと求まる。このような加重平均で求めた位相シフト膜の厚さＤを用いることで、複数のピーク波長を含む露光光でも位相シフトマスクの効果が良好に得られる。
【００４５】
加重平均で位相シフト膜の厚さＤを求める方法としては、各ピーク波長に対する露光光のエネルギ強度に、対応する波長のレジストの感度を乗じた値を加重平均の重みとして用いる方法も適用でき、さらに良好な結果が得られる。
【００４６】
位相シフト膜５の光透過率については、位相シフトの効果によるサイドピークが発生しない範囲で、露光されたパターンのコントラストが高くなるような値に設定する。具体的には、位相シフト膜５の露光光での光透過率は、４％以上、１５％以下が好適である。位相シフト膜の透過率が４％以下であると位相シフトによるコントラストを高める効果が少なく、位相シフト膜の透過率が１５％以上であると位相シフトの効果が強すぎて遮光領域にサブピーク（サイドピーク）が高くなり、欠陥となる可能性が生じる。
【００４７】
以上のように、露光装置の解像度限界に起因する露光強度分布の広がりを抑える効果を有する本発明の大型位相シフトマスク１の各領域の具体的な寸法について、図１（ａ）の断面図を参照しながら説明する。なお、図１はエッジ強調型位相シフトマスクを例示した。
【００４８】
図１（ａ）は、露光面でポジレジストにラインアンドスペースのスペースパターン、もしくはホールパターンを露光するための位相シフトマスクの断面図を示している。本発明の大型位相シフトマスクの主な用途は、液晶表示装置、ＥＬ表示装置などのフラットディスプレイパネルに用いられるＴＦＴアレイ基板のパターン形成である。このパターン形成に使用される大型の投影型露光装置の解像限界は３μｍ程度であり、本発明の大型位相シフトマスクは、前記解像限界（３μｍ）に係わる描画パターンについて、露光パターンのコントラストを改善することを課題としている。従って、本願の大型位相シフトマスクが顕著な効果を発揮する透過領域の幅ａは、１μｍ以上、６μｍ以下である。
【００４９】
透過領域の幅ａが６μｍより広い場合は露光装置の解像限界による影響は少ないので、本発明の大型位相シフトマスクの効果は顕著でない。又、透過領域の幅が１μｍより狭い場合は本発明の位相シフトの効果を加えても露光パターンを解像することが出来ない。ここで、透過領域の幅ａは、透明基板平面上の対象となる透過領域形状の最大の内接円の直径であり、対象透過領域の形状が矩形であれば、短辺の長さが透過領域の幅である。
【００５０】
本発明における位相シフト領域の幅としては、透過領域の光強度の広がりを抑制することができ、レジストを所望のパターン形状に露光することができれば特に限定されない。
このような位相シフト領域の幅としては、３．５μｍ以下、なかでも２．５μｍ以下、特に２．０μｍ以下であることが好ましい。上記位相シフト領域の幅が上記値を超える場合は、位相シフトの効果の及ぶ範囲から外れ、露光パターンのコントラストを強める効果が頭打ちになる可能性があるからである。また、透過領域および遮光領域の間に位置する位相シフト領域において、透過領域の光振幅と相殺されずに残る光振幅分布による光強度分布のピーク（サイドピーク）の影響が大きくなり、位相シフト領域を透過する透過光にレジストが反応してレジストのパターン形状に凹み等を生じ、レジストのパターン形状を所望の形状とすることが困難となる可能性があるからである。
また、本発明においては位相シフト領域を有することにより、透過領域における光強度の広がりを抑制することができることから、位相シフト領域の幅の下限については位相シフト膜を形成可能な程度であれば特に限定されないが、０．２５μｍ以上、なかでも０．５μｍ以上、特に０．８μｍ以上であることが好ましい。位相シフト領域を良好なアライメント精度で設けることができるからである。また、上記値に満たない場合は、位相が反転した光量が減り、効果が少ない可能性があるからである。
また、上記位相シフト領域の幅ｂは、０．５μｍ以上、２μｍ以下の範囲で、位相シフトの効果が最も顕著である。
ここで、位相シフト領域の幅ｂは、透過領域と位相シフト領域の境界から位相シフト領域と遮光領域の境界までの距離を透明基板表面に平行に測った最短距離である。
【００５１】
ここで、上述した大型の投影型露光装置の解像限界は、上記大型の投影型露光装置でバイナリマスクを使用して露光した場合において、露光領域内で安定して解像できるバイナリマスクの透過領域の幅の最小値（以下、解像限界の幅と称する場合がある。）と同等に扱うことができる。
本発明の位相シフトマスクは、大型の投影型露光装置とともに用いた場合に、上述したバイナリマスクの解像限界の幅以下の描画パターンを解像することができる。
本発明の位相シフトマスクの描画パターンの幅としては、大型の投影型露光装置におけるバイナリマスクの解像限界の幅に対して１００％以下、なかでも８５％以下であることが好ましく、３０％以上、なかでも４０％以上であることが好ましい。上記描画パターンの幅が上記範囲に満たない場合は、描画パターン自体を解像することが困難となる可能性があるからである。また、上記描画パターンの幅が上記範囲を超える場合は、位相シフトによる効果を十分に発揮することが困難となる可能性があるからである。上記位相シフトマスクにおける描画パターンの幅が解像限界の幅と同等である場合は、バイナリマスクを用いて露光を行った場合に比べ、レジストの形状を良好なものとすることができる。
上記描画パターンの幅については、大型の投影型露光装置に固有の解像限界の幅およびレジストの感度に基づいて、本発明の位相シフトマスクの透過領域の幅、および位相シフト領域の幅、位相シフト膜の透過率等を調整することにより決定することができる。
ここで、バイナリマスクの透過領域の幅ｄは、図３（ｂ）に示すように、一の透過領域に隣合う遮光領域の一方の境界から他方の境界までの距離を透明基板表面に平行に測った最短距離である。
また、位相シフトマスクの描画パターンの幅とは、透過領域および位相シフト領域によりレジストに描画されるパターンの幅をいう。
【００５２】
（実施形態）
（大型位相シフトマスクの構成材料）
本発明の大型位相シフトマスク１の個々の構成要素の具体的な材料、について図１（ａ）の断面図を参照しながら説明する。図１（ａ）に示した大型位相シフトマスク１の構成は、透明基板２と、前記透明基板２上に形成された遮光膜３と、前記透明基板２上に形成された半透明な位相シフト膜４を有した構造のフォトマスクである。
【００５３】
本発明の大型位相シフトマスク１で使用される透明基板２のサイズは３５０ｍｍ×３５０ｍｍから１２２０ｍｍ×１４００ｍｍ、厚さ８ｍｍ〜１３ｍｍである。材質は光学研磨された低膨張ガラス（アルミノホウ珪酸ガラス、ホウ珪酸ガラス）、合成石英ガラスが使用可能であるが、熱膨張率が小さく、紫外線の透過率が高い合成石英ガラスが好適に用いられる。
【００５４】
本発明に使用される遮光膜３としては露光波長において透過率が０．１％以下であり、パターン加工が容易な材質であることが求められる。このような遮光膜の材料としてはクロム、クロム化合物、モリブデンシリサイド化合物、タンタル化合物を用いることができるが、ウェットエッチングで良好なパターン形成が可能で、使用実績も多いクロムまたはクロム化合物を主成分とした遮光膜が好ましい。クロム化合物としては、遮光性が高く、遮光膜の膜厚が薄くてすむ窒化クロムが用いられる。クロムの遮光膜と窒化クロムの遮光膜を比較すると、成膜が容易で汎用性の高いクロム遮光膜を用いたマスクブランクスが入手しやすく好ましい。具体的には、金属クロムの薄膜を遮光膜とした場合、露光光の透過率を０．１％以下とするため、膜厚は７０ｎｍ以上で用いられる。一方、膜厚を厚くするとエッチング時間が増し、加工性が低下するため通常１５０ｎｍ以下の膜厚で用いられる。
【００５５】
本発明に使用される位相シフト膜５は、露光波長において透過率が４％〜１５％の範囲であり、パターン加工が容易な材質であることが求められる。
【００５６】
位相シフト膜５の材料としては、半透明で、適切な屈折率を持つ材質から選ばれ、酸化窒化クロム（ＣｒＯＮ）、酸化クロム（ＣｒＯ）、モリブデンシリサイド酸化物（ＭｏＳｉＯ）、モリブデンシリサイド酸化窒化物（ＭｏＳｉＯＮ）タンタルシリサイド酸化物（ＴａＳｉＯ）、チタン酸化窒化物（ＴｉＯＮ）を用いることができる。これらの材質のなかで、遮光膜３を構成する材質の酸化物や酸化窒化物を位相シフト膜５の材質として選ぶと、位相シフト膜と遮光膜を同一のエッチング設備、工程でパターン形成しうるという利点が生じる。
【００５７】
さらに、遮光膜３としてクロムもしくは窒化クロム、位相シフト膜５として酸化クロム（ＣｒＯ）もしくは酸化窒化クロム（ＣｒＯＮ）を選択することで、遮光膜３と位相シフト膜５を同一のエッチング設備で加工できることに加え、遮光膜３と位相シフト膜５の両者を、良好なパターン加工性を有する硝酸第２セリウム系ウェットエッチャントによりウェットエッチングでき、コスト上のメリットが大きい。
【００５８】
ここで、一般的な大型の投影型露光装置においては、露光光として平行光のみを照射することは困難であり、露光光の一部には所定の角度を有する光を含む場合が多い。さらにパターンエッジにて回折して回り込む光や、膜の境界での反射光などが迷光として出てきてしまう。また、このような迷光は、大型の投影型露光装置における照射位置と、実際にレジストに到達した位置とが異なることから、本来、露光を要しない位相シフトマスクの遮光領域に対応するレジストについても露光してしまうことが懸念される。
また、本発明においては、遮光領域は、透明基板上に遮光膜が積層され、遮光膜上に位相シフト膜が積層された構成を有するものである。また、位相シフト膜は位相差πの厚さＤを有するものである。したがって、例えば、本発明の位相シフトマスクを用いて、ＴＦＴアレイ基板等を作製するためのレジストをパターニングする場合、上述した迷光は以下の挙動を示すことが考えられる。まず、大型の投影型露光装置から照射された迷光は、位相シフトマスクの透明基板を透過し、ＴＦＴアレイ基板の金属電極等に反射されて反射光となる。次に、上記迷光の反射光は遮光領域の位相シフト膜に入射し、遮光膜に反射されて第２反射光となり、再度、位相シフト膜から出射する。よって、上記遮光領域の位相シフト膜に入射する迷光の反射光と、遮光膜に反射されて位相シフト層から出射する迷光の第２反射光との位相差は２πとなる。そのため、位相シフト膜の表面においては上述の反射光と上述の第２反射光とが強め合うことから、迷光によるレジストへの影響がより顕著なものとなることが懸念される。
上記の問題は、本発明における遮光領域の層構成に起因する問題である。
【００５９】
本発明において、露光時の迷光対策の観点から遮光領域は反射防止機能を有するのが望ましい。本発明に使用される遮光領域７は、透明基板２上に遮光膜３が積層され、遮光膜３の上に位相シフト膜５が積層された構成を持つが、位相シフト膜５は位相差πの厚さＤを持つため、遮光膜３の表面で反射された露光光（迷光の第２反射光）と位相シフト膜５の表面での反射光（迷光の反射光）は位相差２πとなり強め合ってしまう。この影響を軽減するため、遮光膜と位相シフト膜の間に半透明膜からなる反射防止膜４を設けても良い。反射防止膜４を有することで、遮光膜を反射した光と反射防止膜を反射した光（遮光膜を反射した光（迷光の第２反射光）と反射防止膜表面での迷光の反射光）が弱めあうように光路長を設定することによって、位相差が２πとなって強めあう事を防ぐことができる。
【００６０】
本発明における反射防止膜としては、反射防止機能を有し、遮光領域の遮光膜および位相シフト膜の間に形成することができるものであれば特に限定されないが、金属膜、金属化合物膜等を好適に用いることができる。
上記反射防止膜の材質としては、酸化クロム（ＣｒＯ）、酸化窒化クロム（ＣｒＯＮ）、窒化クロム（ＣｒＮ）、酸化チタン（ＴｉＯ）酸化タンタル（ＴａＯ）、酸化ニッケルアルミニウム（ＮｉＡｌＯ）等を挙げることができ、なかでも酸化クロム（ＣｒＯ）、酸化窒化クロム（ＣｒＯＮ）を好適に使用できる。
【００６１】
上記反射防止膜の厚みは、遮光膜を反射した光と反射防止膜を反射した光が弱めあうように光路長となるように設計される。
このような反射防止膜の厚みとしては、遮光膜を反射した光が反射防止膜を透過することにより、遮光膜を反射した光と反射防止膜を反射した光との位相差が、π±１０の範囲内となる厚みであることが好ましく、なかでもπ±５の範囲内となる厚みであることが好ましく、特にπとなる厚みであることが好ましい。
遮光膜を反射した光と反射防止膜を反射した光を好適に弱めることができ、迷光による不具合を好適に防止することができるからである。
【００６２】
上記反射防止膜の具体的な厚みとしては、反射防止膜の材料等により適宜選択されるものであり特に限定されるものではないが、０．０１μｍ〜０．１μｍの範囲内、なかでも０．０２μｍ〜０．０５μｍの範囲内であることが好ましい。上記範囲に満たない場合は、反射防止膜を均一な厚みで形成することが困難となる可能性があるからであり、上記範囲を超える場合は、反射防止膜の成膜時間、コストが多くかかる可能性があるからである。
【００６３】
また、反射防止膜としては、透過する光の位相を調整するもの以外にも、例えば金属膜等の表面を粗面化し、光を拡散させる機能を付与したものを用いてもよい。
【００６４】
位相シフト膜５の表面の反射防止方法としては、位相シフト膜５の表面に半透明な低反射膜を設けることも出来る。特に位相シフト膜５が酸化窒化クロムの場合表面に金属光沢を含む場合があり、その場合は酸化クロムからなる低反射層が有効である。
【００６５】
（製造方法）
図２（ａ）〜（ｆ）は、図１（ａ）に示す本発明の大型位相シフトマスク１の製造工程を説明する図である。
【００６６】
本実施の形態の大型位相シフトマスク１を製作するには、まず、透明基板２に遮光膜３が積層され、さらに必要に応じ反射防止膜４が積層されたフォトマスクブランクス２０を用意する（図２（ａ））。透明基板２は通常、厚さ８ｍｍ〜１２ｍｍの光学研磨された合成石英を用いる。フォトマスクブランクス２０の遮光膜３がクロム膜または窒化クロム膜であればスパッタリング法で成膜される。又、反射防止膜が酸化クロムであれば、同様にスパッタリング法で成膜される。遮光膜がクロム、反射防止膜が酸化クロムのブランクスは最も一般的であり、市販品を容易に入手できる。
【００６７】
次に、上記のフォトマスクブランクス２０の遮光膜３と反射防止膜４を、通常の方法に従ってパターニング（１回目のパターン形成工程）する。すなわち、遮光膜３もしくは反射防止膜４上に、レーザービーム描画装置の露光波長に対応した感光性レジストを塗布し、塗布後に所定時間ベークし、均一な厚さの遮光膜用レジスト膜を形成する。次にレーザー描画装置により、上記遮光膜用レジスト膜に遮光領域７のパターンを描画し、現像して遮光膜用レジスト１６を形成する（図２（ｂ））。通常、遮光領域７は、マスクの有効領域全体から透過領域６と位相シフト領域８を除いた領域である。又、必要に応じ、位置合わせ用のマークを遮光膜で形成し、位相シフト領域パターンとの位置合わせに使用する。
【００６８】
次に、遮光膜用レジスト１６から露出している遮光膜をエッチングして除去し、残存しているレジストを剥離除去して、遮光領域７の形状にパターン形成された遮光膜付の基板２１を得る（図２（ｃ））。遮光膜３のエッチングは、ウェットエッチング法もしくはドライエッチング法が適用できるが、上記のようにフラットディスプレイに使用されるフォトマスクの大型化に伴い、ドライエッチングではエッチング装置の大型化に多大なコストがかかるとともに、大面積でのエッチングの均一性の制御も難しいため、ウェットエッチングがコスト的に好ましい。遮光膜３がクロム系の膜であれば、硝酸第２セリウムアンモニウムに過塩素酸を加えたウェットエッチャントで良好にパターン形成できる。なお、反射防止膜４の材質が酸化クロムなどのクロム系であれば、前記のウェットエッチャントで、クロム系の遮光膜と同時にエッチングしてパターン形成できる。
【００６９】
本実施の形態において、遮光膜３のパターン形成の工程後に、パターン形成された遮光膜付基板２１の検査を行い、必要ならば欠陥を修正する工程を行うことが出来る。
【００７０】
次に、パターン形成された遮光膜付基板２１の全面に位相シフト膜５を成膜する（図２（ｄ））。ここで、位相シフト膜５は、前記遮光膜３と同系の材料から成ることが好ましい。遮光膜３が前述のようにクロム系材料によるものであれば、位相シフト膜５はクロムに酸素、窒素、炭素などの元素を１種または２種以上含み、屈折率が比較的高く、所定の範囲の光透過率となるように材料の成分比率を選ぶ。具体的には、酸化クロム、酸化窒化クロム、酸化窒化炭化クロムにおいて各元素の構成比率を選ぶ。
【００７１】
位相シフト膜５の成膜はクロム遮光膜を形成した方法と同じく、スパッタリング法などの真空成膜方法が用いられる。
【００７２】
次に、２回目のパターン形成工程により、下層の遮光膜パターンである遮光領域７と位置合わせをして、位相シフト膜５をパターン形成する。すなわち、位相シフト膜５上にレーザービーム描画装置の露光波長に対応した感光性レジストを塗布し、塗布後に所定時間ベークし、均一な厚さの位相シフト膜用レジスト膜を形成する。次に、レーザービーム描画装置により、位相シフト膜用レジスト膜に位相シフト領域８と遮光領域７を合わせた領域のパターンを描画する。続いて、露光した位相シフト膜用レジストを現像して、パターン形成された位相シフト膜用レジスト１７を得る（図２（ｅ））。
【００７３】
次に、位相シフト膜用レジスト１７より露出している位相シフト膜５をエッチングして除去し、位相シフト領域８と、遮光膜パターン７を合わせた形状にパターン加工された位相シフト膜を得る。ここで、位相シフト膜がクロムに酸素、窒素、炭素の少なくともいずれか１つを含む材料で形成されていれば、クロムもしくはクロム化合物で形成された遮光膜３のエッチングと同じウェットエッチングでパターン加工ができ、すでに述べたようにパターン加工工程のコスト的なメリットが大きい。
次いで、残存している位相シフト膜用のレジスト膜を剥離、除去して大型位相シフトマスクが完成する（図２（ｆ））。
以上、図２に従って、本発明の実施の形態による位相シフトマスクの製造方法を説明した。この製造方法で特に、遮光膜３の材質をクロムとし、位相シフト膜５の材質を、酸素、窒素、炭素の少なくともいずれか１つを含むクロム化合物とすれば、製造工程の出発材として市販のクロムハードマスクが使用できるとともに、エッチング工程がすべてがウェットエッチングとなり、製造上のコストメリットが多大である。
【００７４】
（その他）
本発明の位相シフトマスクは、上記ＴＦＴアレイ基板等のパターン形成のためのレジストをパターニングするために用いられる。
本発明の位相シフトマスクとともに用いられるレジストについては、ＴＦＴ基板の電極材料、現像液、投影型露光機等により適宜選択することができ、特に限定されない。
例えば、露光機としてＮｉｋｏｎ社製露光機を用い、レジストとしてAZ1500、現像液としてAZ300MIFを使用した際に、位相シフトマスクの透過率５％以下の部分における露光光の影響を少なくすることができる、すなわち露光強度が５％以下の光によりレジストが描画されにくいものとすることができるため、露光強度分布におけるサイドピークに反応しにくく、レジストのパターニングを良好に行うことができる。
【００７５】
また、レジストの厚みとしては、本発明の位相シフトマスクを用いて所望の形状にパターニングすることができる程度であれば特に限定されないが、１．０μｍ〜１０．０μｍの範囲内、なかでも１．２μｍ〜５．０μｍの範囲内、特に１．５μｍ〜４．０μｍの範囲内であることが好ましい。レジストの厚みを上記範囲内とすることにより、本発明の位相シフトマスクを用いて、所望の形状を有するレジストパターンを形成することができる。
【００７６】
なお、本発明の位相シフトマスクとともに用いられるレジストについては、上述のものに限定されない。
【００７７】
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。
【実施例】
【００７８】
（露光強度分布のコントラストについて）
図３は、本発明による大型位相シフトマスク（実施例１）の露光強度分布のコントラスト向上の効果を、従来のバイナリマスク（比較例１）と比較した説明図である。図３（ａ）は、本発明による大型位相シフトマスク（実施例１）のラインアンドスペースパターンを示す平面図、図３（ｂ）は、従来技術であるバイナリマスク（比較例１）のラインアンドスペースパターンを示す平面図、図３（ｃ）は図３（ａ）と図３（ｂ）に示したマスクの結像面での露光強度分布を比較する図である。【００７９】
又、表１は、本発明による大型位相シフトマスク（実施例１）の露光強度分布のコントラスト向上の効果を、従来のバイナリマスク（比較例１）と比較した表である。【００８０】
図３（ａ）の実施例１である本発明の大型位相シフトマスクのパターンは４μｍピッチのラインアンドスペースパターンで、透過領域６の幅ａは３μｍである。透過領域６の両側に隣接して設けられた位相シフト領域８の幅ｂは０．４μｍで、透過率は５．２％、位相はπ（１８０度）で反転している。又、遮光領域７の幅は０．２μｍで透過率は０％である。なお、各領域の透過率は透過領域６の透過率を１００％として算出している。【００８１】
図３（ｂ）の比較例１であるバイナリマスクのパターンは４μｍピッチのラインアンドスペースパターンで、透過領域の幅ｄは３μｍ、遮光領域の幅ｅは１μｍである。【００８２】
図３（ｃ）は露光装置による露光結果をシミュレーションにより求めた結果を示すグラフであり、露光装置の光源はｇ線、ｈ線、ｉ線の３波長混合光源で計算した。グラフの縦軸は、結像面での透過領域の露光光強度の最大値を１に正規化して表示しており、グラフの横軸は結像面での位置をしめしている。図３（ａ）のＡＡ断面に対応した位置の大型位相シフトマスクの露光光強度分布を露光光強度分布曲線３１に示している。又、図３（ｂ）のＢＢ断面に対応した位置のバイナリマスクの露光光強度分布を露光光強度分布曲線３２に示している。【００８３】
図３（ｃ）に示した大型位相シフトマスク露光光強度分布曲線３１の光強度分布の最大値は０．７４７、最小値は０．３２４で、最大値と最小値の差であるコントラストは０．４２３であった。これに対し従来技術であるバイナリマスクの露光光強度分布曲線３２の光強度分布の最大値は０．７８２、最小値は０．３９９で、最大値と最小値の差であるコントラストは０．３８３であった。つまり、従来バイナリマスクの結像面での露光光のコントラストが０．３８３であったのに対し、本発明の大型位相シフトマスクの露光光のコントラストは０．４２３となり０．０４コントラストが高まり、コントラストの比率で言えば約１０％の改善がみられた。この結果を表１の大型位相シフトマスクの効果にまとめて記載した。【００８４】
【表１】
2013058385.tif 000003
【００８５】
以上の露光シミュレーション結果から、本発明は、大型のマスクにおいて位相シフト領域を適切に配置して、結像面での露光強度分布のコントラストを改善し、より微細なパターンを安定して形成することができる。【００８６】
（露光機の解像限界と位相シフトマスクの描画パターンとの関係について）
＜位相シフトマスクの作製＞
厚み１０ｍｍの合成石英（透明基板）、厚み１００ｎｍのクロム膜（遮光膜）、および厚み２５ｎｍの酸化クロム膜（反射防止膜）がこの順に積層された市販のフォトマスクブランクスを準備し、反射防止膜上に適応した感光性レジストを塗布し、塗布後に所定時間ベークし、均一な厚さの遮光膜用レジスト膜を形成した。次にレーザー描画装置により、上記遮光膜用レジスト膜に遮光領域のパターンを描画し、現像して遮光膜用レジストを形成した。
次に、遮光膜用レジストから露出している反射防止膜および遮光膜を硝酸第２セリウムアンモニウムに過塩素酸を加えたウェットエッチャントを用いてエッチングして除去し、残存しているレジストを剥離除去して、遮光領域の形状にパターン形成された遮光膜および反射防止膜付の基板を得た。
次に、パターン形成された遮光膜および反射防止膜付基板の全面に酸化窒化クロム膜（位相シフト膜）をスパッタリング法により成膜した。【００８７】
次に、２回目のパターン形成工程により、下層の遮光膜パターンである遮光領域と位置合わせをして、遮光膜用レジストと同様の形成方法により、位相シフト膜用レジスト膜を形成した。次に、レーザービーム描画装置により、位相シフト膜用レジスト膜に位相シフト領域と遮光領域を合わせた領域のパターンを描画した後、現像して、パターン形成された位相シフト膜用レジストを得た。【００８８】
次に、位相シフト膜用レジストより露出している位相シフト膜を上述した遮光膜および反射防止膜と同様にしてエッチングして除去し、位相シフト領域と、遮光膜パターンを合わせた形状にパターン加工された位相シフト膜を得た。次いで、残存している位相シフト膜用のレジスト膜を剥離、除去した。以上の工程により、透過領域（線幅１．９μｍ）、位相シフト領域（線幅２．０μｍ）、および遮光領域が配置され、遮光領域では遮光膜上に反射防止膜および位相シフト膜がこの順に積層されている大型位相シフトマスクを得た。【００８９】
＜レジストパターンの作製＞
上述の位相シフトマスクを用い、解像限界が３μｍのＮｉｋｏｎ製露光機を用いて、ガラス基材上に形成された厚み１．６μｍのレジスト（AZ1500）をパターン露光し、現像処理を行ったところ、１．９μｍのレジストパターンを形成することができた。【００９０】
（位相シフトマスクにおける位相シフト領域の幅について）
図６は、本発明による大型位相シフトマスクのパターンを示す平面図、図７は、図６に示した大型位相シフトマスクの結像面での露光強度分布を示す図であり、図８は図７のＣ部分の拡大図、図９は図７のＤ部分の拡大図である。
大型位相シフトマスクとしては透過領域の幅を５μｍとし、位相シフト領域の幅ｂを、０．２５μｍ（実施例３）、０．５μｍ（実施例４）、０．７５μｍ（実施例５）、１．０μｍ（実施例６）、１．５μｍ（実施例７）、２．０μｍ（実施例８）、２．５μｍ（実施例９）、３．０μｍ（実施例１０）、３．５μｍ（実施例１１）、および４．０μｍ（実施例１２）とした場合のＮｉｋｏｎ社製露光機による露光強度分布（光強度）についてシミュレーションを行った。なお、上記大型位相シフトマスクのパターン以外のシミュレーション条件については実施例１と同様とした。結果を図７〜９に示す。
図８に示される露光強度が小さいほど、図７に示される波形がシャープになっていることを表わすが、大型位相シフトマスクのパターンエッジの位置での位相シフト効果については、位相シフト領域の幅が２．０μｍを超えるとその以上の効果は見られなかった（位相シフト効果が頭打ちとなった）。
また、図９に示されるように、位相シフト領域の幅が大きくなるにしたがって、サイドピークの値が大きくなった。
本発明においては、レジストの感度に応じてサイドピークがレジストに影響を与えないように位相シフト領域の幅を設定することができる。
このような位相シフトの幅については、ＴＦＴアレイ基板を形成する際に用いられるレジストの実績からサイドピークの露光強度が５％以下となる幅、すなわち０．２５μｍ〜３．５μｍとすることが好ましい。
【符号の説明】
【００９１】
１    大型位相シフトマスク
２    透明基板
３    遮光膜
４    反射防止膜
５    位相シフト膜
６    透過領域
７    遮光領域
８    位相シフト領域
１０    透過領域の光振幅分布
１１    位相シフト領域の光振幅分布
１２    位相シフト効果を含む光の振幅分布
１３    透過領域の光強度分布
１４    位相シフト効果を含む光の強度分布
１５    位相シフト領域の効果
１６    遮光膜のパターンに形成されたレジスト
１７    位相シフト領域と遮光膜のパターンに形成されたレジスト
２０    フォトマスクブランクス
２１    遮光膜がパターン形成されたフォトマスクブランクス
３０    バイナリマスク
３１    大型位相シフトマスクの光強度分布
３２    バイナリマスクの光強度分布
４０    露光光
【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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【国際調査報告】
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