(57)【要約】【課題】設定されたエッチング時間にエッチングされる膜の種類や数が異なることにより、CD精度が低下してしまうという問題点を解決し、よりCD精度の高い転写パターンの形成方法を提供すること。【解決手段】透明基板上に、第１半透光膜、第２半透光膜、及び遮光膜がそれぞれパターニングされて形成された転写用パターンを備えるフォトマスクの製造方法であって、所定の、レジスト付フォトマスクブランク用意工程と、第１エッチング工程と、第２レジスト膜形成工程と、第２エッチング工程と、第２半透光膜成膜工程と、第３レジスト膜形成工程と、第３エッチング工程とを有することを特徴とする、フォトマスクの製造方法。【選択図】図１−３
2019164383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に、第１半透光膜、第２半透光膜、及び遮光膜がそれぞれパターニングされて形成された転写用パターンを備えるフォトマスクの製造方法であって、
前記転写用パターンは、
前記透明基板が露出する透光部、
前記透明基板上に、少なくとも遮光膜が形成されてなる遮光部、
前記透明基板上に、第１半透光膜が形成されてなる第１半透光部、及び
前記透明基板上に、第２半透光膜が形成されてなる第２半透光部を含み、
前記第１半透光膜と前記第２半透光膜は互いに異なる光透過率をもつフォトマスクの製造方法において、
前記透明基板上に、第１半透光膜と遮光膜がこの順に積層され、表面に第１レジスト膜が形成された、レジスト付フォトマスクブランクを用意する工程と、
前記第１レジスト膜に対し、第１描画及び現像を行って形成した、第１レジストパターンをマスクとして、前記遮光膜をエッチングする、第１エッチング工程と、
エッチングされた遮光膜を含む前記透明基板上に第２レジスト膜を形成する工程と、
前記第２レジスト膜に対し、第２描画及び現像を行って形成した第２レジストパターンをマスクとして、第１半透光膜をエッチングする、第２エッチング工程と、
前記エッチングされた遮光膜及び第１半透光膜を含む前記透明基板上に、第２半透光膜を成膜する成膜工程と、
前記第２半透光膜上に、第３レジスト膜を形成する工程と、
前記第３レジスト膜に対し、第３描画及び現像を行って形成した、第３レジストパターンをマスクとして、前記第２半透光膜をエッチングする、第３エッチング工程とを、有し、
前記第１エッチング工程では、実質的に前記遮光膜のみをエッチングし、
前記第２エッチング工程では、実質的に前記第１半透光膜のみをエッチングし、
前記第３エッチング工程では、実質的に第２半透光膜のみをエッチングすることを特徴とする、
フォトマスクの製造方法。
【請求項２】
透明基板上に、第１半透光膜、第２半透光膜、及び遮光膜がそれぞれパターニングされて形成された転写用パターンを備えるフォトマスクの製造方法であって、
前記転写用パターンは、
前記透明基板が露出する透光部、
前記透明基板上に、少なくとも遮光膜が形成されてなる遮光部、
前記透明基板上に、第１半透光膜が形成されてなる第１半透光部、及び
前記透明基板上に、第２半透光膜が形成されてなる第２半透光部を含み、
前記第１半透光膜と前記第２半透光膜は互いに異なる光透過率をもつフォトマスクの製造方法において、
前記透明基板上に、第１半透光膜と遮光膜がこの順に積層され、表面に第１レジスト膜が形成された、レジスト付フォトマスクブランクを用意する工程と、
前記第１レジスト膜に対し、前記遮光部を形成するための第１描画及び現像を行って、第１レジストパターンを形成する、第１レジストパターン形成工程と、
前記第１レジストパターンをマスクとして、前記遮光膜をエッチングする、第１エッチング工程と、
エッチングされた遮光膜を含む前記透明基板上に第２レジスト膜を形成する工程と、
前記第２レジスト膜に対し、第２描画及び現像を行って、第２レジストパターンを形成する第２レジストパターン形成工程と、
前記第２レジストパターンをマスクとして、第１半透光膜をエッチングすることにより、前記透光部、及び第２半透光部に対応する領域の第１半透光膜を除去する、第２エッチング工程と、
前記エッチングされた遮光膜及び第１半透光膜を含む前記透明基板上に、第２半透光膜を成膜する成膜工程と、
前記第２半透光膜上に、第３レジスト膜を形成する工程と、
前記第３レジスト膜に対し、第３描画及び現像を行って、第３レジストパターンを形成する、第３レジストパターン形成工程と、
前記第３レジストパターンをマスクとして、前記第２半透光膜をエッチングし、前記透光部と第１半透光部に対応する領域の第２半透光膜を除去する、第３エッチング工程と、
を有することを特徴とする、フォトマスクの製造方法。
【請求項３】
前記第３レジストパターン形成工程では、透光部又は第１半透光部となる領域の寸法に、アライメントマージンを加えた寸法の開口をもつ第３レジストパターンを形成し、
前記第３エッチング工程では、前記第３レジストパターンの開口内において、前記第２半透光膜が除去され、かつ、前記開口内に露出する前記遮光膜のエッジ部分が、厚さ方向に一部のみエッチングされることを特徴とする、請求項２に記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項４】
前記エッジ部分の幅は、０．２５〜０．７５μｍであり、その部分の前記遮光膜の膜厚は、露光光に対する光学濃度が、２．０以上となるものであることを特徴とする、請求項３に記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項５】
前記第１半透光膜は、前記第２半透光膜のエッチャントに対して耐性をもつ材料からなり、
前記遮光膜は、前記第１半透光膜のエッチャントに対して耐性をもつ材料からなることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項６】
前記遮光膜は、前記第２半透光膜のエッチャントに対するエッチングレートが、前記第２半透光膜に対して、１／５〜１／５０であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項７】
透明基板上に、
前記透明基板が露出する透光部、
前記透明基板上に、少なくとも遮光膜が形成されてなる遮光部、
前記透明基板上に、第１半透光膜が形成されてなる第１半透光部、及び
前記透明基板上に、第２半透光膜が形成されてなる第２半透光部を含む転写用パターンを有するフォトマスクであって、
前記第１半透光膜は、前記第２半透光膜と異なる光透過率をもち、
前記第１半透光膜は、前記第２半透光膜のエッチャントに対して耐性をもつ材料からなり、
前記遮光膜は、前記第１半透光膜のエッチャントに対して耐性をもつ材料からなり、
前記遮光部の一部は、前記遮光膜が露出し、前記遮光部の他の一部は、前記遮光膜上に前記第２半透光膜が形成されている
ことを特徴とする、フォトマスク。
【請求項８】
前記遮光部の前記一部には、前記遮光膜のエッジ部分が厚さ方向に一部エッチングされて被エッチング面を形成し、前記エッジ部分の幅は、０．２５〜０．７５μｍであることを特徴とする、請求項７に記載のフォトマスク。
【請求項９】
表示装置製造用であることを特徴とする、請求項７又は８に記載のフォトマスク。
【請求項１０】
請求項１〜６のいずれかに記載の製造方法によるフォトマスクを用意する工程と、
露光装置を用いて、前記フォトマスクのもつ転写用パターンを、被転写体上に転写する工程とを含むことを特徴とする、
表示装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項７〜９のいずれかに記載のフォトマスクを用意する工程と、
露光装置を用いて、前記フォトマスクのもつ転写用パターンを、被転写体上に転写する工程とを含むことを特徴とする、
表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶や有機ELに代表される表示装置の製造に有用なフォトマスク及びその製造方法、並びに、フォトマスクを用いた表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、透明基板上に形成された遮光膜及び半透光膜がそれぞれパターニングされてなる転写用パターンを備えた、多階調のフォトマスクが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１（特開２００７−２４９１９８号公報）には、４階調のフォトマスクとその製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２４９１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
表示装置の製造においては、得ようとするデバイスの設計に基づいた転写用パターンを備えたフォトマスクが多く利用される。デバイスとして、スマートフォンやタブレット端末などに搭載されている液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置には、明るく省電力、動作速度が速いのみでなく、高解像度、広視野角などの高い画質が要求される。このため、上述の用途に使用されるフォトマスクのもつパターンに対し、益々の微細化、高密度化の要求が生じる動向にある。
【０００６】
ところで、表示装置等の電子デバイスは、パターンが形成された複数の薄膜（レイヤ：Ｌａｙｅｒ）の積層によって立体的に形成される。従って、これら複数のレイヤのそれぞれにおける座標精度の向上、及び互いの座標の整合が肝要になる。すなわち、個々のレイヤのパターン座標精度が、すべて所定レベルを充足していなければ、完成したデバイスにおいて誤動作などの不都合が起きる。そして、各レイヤにおけるパターンの構造は益々微細化、高密度化する傾向にある。従って、各レイヤに求められる座標ずれの許容範囲は益々厳しくなる方向にある。
【０００７】
例えば、液晶表示装置に適用されるカラーフィルタにおいても、より明るい表示画面を実現するため、ブラックマトリックス（ＢＭ）、並びにメインフォトスペーサ及びサブフォトスペーサのようなフォトスペーサ（ＰＳ）の配置面積をより狭くする方向にある。また、ブラックマトリックス上にフォトスペーサを配置することで、明るさ、消費電力の点で、より有利なカラーフィルタが製造できることになる。そこで、フォトマスクが備える転写用パターンにおいては、ＣＤ（Critical Dimension：以下、パターンの線幅の意味で用いる）精度、及び、位置精度の向上が必要になる。
【０００８】
上記BM形成とPS形成を、それぞれの転写用パターンを備えたフォトマスクによって、順次露光し、被転写体（表示パネル基板など）に重ね合わせて転写する方法は、アライメントずれを生じさせやすい。そこで、それぞれの転写用パターンを１枚のフォトマスク上に形成し、１回の露光工程で被転写体上に転写する方法を考えることができる。この場合、重ね合わせ位置精度（いわゆるOverlay精度）とともに、コスト上も有利である。
【０００９】
但し、その場合、使用するフォトマスクがもつ転写用パターンはより複雑になる。具体的には、BM形成用のパターンと、メイン、及びサブフォトスペーサに対応し、それぞれ異なった光透過率をもつパターンで形成した、多階調の転写用パターンをもつフォトマスクを使用することが望まれる。
【００１０】
例えば、転写用パターンとしては、透光部、遮光部のほかに、第１半透光部、第２半透光部を備えた、４階調のフォトマスクの使用が考えられる。
【００１１】
特許文献１には、このような４階調のフォトマスクの製造方法が記載されているが、この製造方法にも、解決すべき課題があることに、本発明者らは着目した。
【００１２】
特許文献１に記載の第１の方法を、図４に示す。これによると、当該方法は、
遮光部１３０、透光部１４０、及びそれぞれ異なる光透過率の第１半透光部１５０Ａと第２半透光部１５０Ｂを有する４階調フォトマスク１００の製造方法において、
透光性基板１６０上に、互いのエッチングに対して耐性を有する材料からなる第１半透光膜１７０Ａと遮光膜１８０とが順次成膜されたフォトマスクブランク２００を準備する工程と（図４（Ａ））、
このフォトマスクブランク２００の上記遮光膜１８０上に、前記透光部１４０及び前記第２半透光部１５０Ｂを開口領域とした第１レジストパターン２１０を形成する工程と（図４（Ｂ））、
上記第１レジストパターン２１０をマスクに上記遮光膜１８０をエッチングした後、上記第１レジストパターン２１０を剥離し、上記遮光膜１８０をマスクに上記第１半透光膜１７０Ａをエッチングする工程と（図４（Ｃ）〜（Ｅ））、
次に、上記透光性基板１６０及び上記遮光膜１８０上に第２半透光膜１７０Ｂを成膜する工程と（図４（Ｆ））、
当該第２半透光膜１７０Ｂ上に、前記透光部１４０及び前記第１半透光部１５０Ａを開口領域とした第２レジストパターン２５０を形成する工程と（図４（Ｇ））、
上記第２レジストパターン２５０をマスクに上記第２半透光膜１７０Ｂ及び上記遮光膜１８０をエッチングした後、上記第２レジストパターン２５０を除去して、前記透光部１４０、前記遮光部１３０、前記第１半透光部１５０Ａ及び前記第２半透光部１５０Ｂを形成する工程と（図４（Ｈ）、（Ｉ））
を有する方法である。
【００１３】
ここで、図４（Ｇ）〜（Ｈ）の工程では、第２レジストパターン２５０をマスクに第２半透光膜１７０Ｂ及び遮光膜１８０をエッチングしている。すなわち、ある領域では、透光性基板１６０上に形成された第２半透光膜１７０Ｂをエッチング除去して透光性基板１６０を露出する一方、他の領域では、透光性基板１６０上において、第１半透光膜１７０Ａ上の第２半透光膜１７０Ｂと遮光膜１８０を順次エッチング除去して、第１半透光膜１７０Ａを露出する領域があり、これらが同時に併行して進行する。
【００１４】
但し、この２つの領域において、実際にエッチングが終了するまでの所要時間は異なる。前者では、第２半透光膜１７０Ｂの膜厚に応じたエッチング時間が経過すれば、必要なエッチングは完了し、透光性基板１６０が露出するのに対し、後者では、この後更に遮光膜１８０をエッチングするための時間が必要である。結局、後者のエッチングが完了した時点では、前者の透光部１４０の領域では、サイドエッチングが進み、パターンの線幅（CD）が変わってしまう。特に、等方性エッチングの性質をもつウェットエッチングにおいて、この挙動が顕著である。従って、例えば、図４において、第１半透光部１５０Ａが形成されるためのエッチング時間の間に、透光部１４０のジャストエッチング時間が完了し、そのまま透光部１４０の右端を画定する第２半透光膜１７０Ｂにサイドエッチングが進行し、透光部寸法が大きくなってしまう。
【００１５】
また、エッチング時間が長いほど、フォトマスク面内全体でのCDばらつきが生じるため、結果的なパターンCD精度が、要求されるレベルを満たせない可能性が生じる。
【００１６】
次に、特許文献１に記載の第２の方法について図５を参照して検討する。
これによると、当該方法は、
透光性基板１６０上に、第１半透光膜３７０Ａ、第２半透光膜３７０Ｂ及び遮光膜３８０が順次成膜され、これらの第１半透光膜３７０Ａ及び遮光膜３８０と上記第２半透光膜３７０Ｂとが互いのエッチングに対して耐性を有する材料からなるフォトマスクブランク４００を準備する工程と（図５（Ａ））、
このフォトマスクブランク４００の上記遮光膜３８０上に、透光部３４０及び第１半透光部３５０Ａを開口領域とした第１レジストパターン４１０を形成する工程と（図５（Ｂ））、
上記第１レジストパターン４１０をマスクに上記遮光膜３８０をエッチングした後、上記第２半透光膜３７０Ｂをエッチングし、更に上記第１レジストパターン４１０を剥離する工程と（図５（Ｃ）、（Ｄ））、
次に、前記透光部３４０及び第２半透光部３５０Ｂを開口領域とした第２レジストパターン４４０を形成する工程と（図５（Ｅ））、
上記第２レジストパターン４４０をマスクに上記遮光膜３８０及び上記第１半透光膜３７０Ａをエッチングした後、上記第２レジストパターン４４０を除去して、前記透光部３４０、前記遮光部３３０、前記第１半透光部３５０Ａ及び前記第２半透光部３５０Ｂを形成する工程と（図５（Ｆ）、（Ｇ））、
を有することを特徴とする４階調フォトマスク３００の製造方法である。
【００１７】
この第２の方法においては、図５（Ｅ）〜（Ｆ）の工程で、遮光膜３８０をエッチング除去して、第２半透光部３５０Ｂを形成するのと同時に、第１半透光膜３７０Ａを除去して、所定の位置に透光部３４０を形成する。エッチング時間の設定は、２つの膜うち、エッチングが遅い方にあわせて設定することになる。この２種の膜のエッチング所要時間が等しければよいが、一般には、遮光膜のエッチング所要時間の方が半透光膜より大きいため、この方法では、ジャストエッチング時間が過ぎてもエッチング液に曝される第１半透光膜３７０Ａのサイドエッチングが進行し、やはりCD精度が劣化しやすい。
【００１８】
また、第２半透光部３５０Ｂは、第１半透光膜３７０Ａと第２半透光膜３７０Ｂの積層によって形成するため、実際の透過率は、２つの膜の透過率の積に近い値となるが、積層界面をもつ半透光膜となるため、透過率の値を正確に予測することは難しい。以上のことから、高精度品を製造するためのフォトマスクとしては、改良の余地があった。
【００１９】
そこで、上記問題を解決し、よりCD精度の高い転写パターンの形成方法を提供することを目的とし、本発明者らは鋭意検討した。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の要旨は、以下の通りである。
＜１＞透明基板上に、第１半透光膜、第２半透光膜、及び遮光膜がそれぞれパターニングされて形成された転写用パターンを備えるフォトマスクの製造方法であって、
前記転写用パターンは、
前記透明基板が露出する透光部、
前記透明基板上に、少なくとも遮光膜が形成されてなる遮光部、
前記透明基板上に、第１半透光膜が形成されてなる第１半透光部、及び
前記透明基板上に、第２半透光膜が形成されてなる第２半透光部を含み、
前記第１半透光膜と前記第２半透光膜は互いに異なる光透過率をもつフォトマスクの製造方法において、
前記透明基板上に、第１半透光膜と遮光膜がこの順に積層され、表面に第１レジスト膜が形成された、レジスト付フォトマスクブランクを用意する工程と、
前記第１レジスト膜に対し、第１描画及び現像を行って形成した、第１レジストパターンをマスクとして、前記遮光膜をエッチングする、第１エッチング工程と、
エッチングされた遮光膜を含む前記透明基板上に第２レジスト膜を形成する工程と、
前記第２レジスト膜に対し、第２描画及び現像を行って形成した第２レジストパターンをマスクとして、第１半透光膜をエッチングする、第２エッチング工程と、
前記エッチングされた遮光膜及び第１半透光膜を含む前記透明基板上に、第２半透光膜を成膜する成膜工程と、
前記第２半透光膜上に、第３レジスト膜を形成する工程と、
前記第３レジスト膜に対し、第３描画及び現像を行って形成した、第３レジストパターンをマスクとして、前記第２半透光膜をエッチングする、第３エッチング工程とを、有し、
前記第１エッチング工程では、実質的に前記遮光膜のみをエッチングし、
前記第２エッチング工程では、実質的に前記第１半透光膜のみをエッチングし、
前記第３エッチング工程では、実質的に第２半透光膜のみをエッチングすることを特徴とする、
フォトマスクの製造方法。
【００２１】
＜２＞透明基板上に、第１半透光膜、第２半透光膜、及び遮光膜がそれぞれパターニングされて形成された転写用パターンを備えるフォトマスクの製造方法であって、
前記転写用パターンは、
前記透明基板が露出する透光部、
前記透明基板上に、少なくとも遮光膜が形成されてなる遮光部、
前記透明基板上に、第１半透光膜が形成されてなる第１半透光部、及び
前記透明基板上に、第２半透光膜が形成されてなる第２半透光部を含み、
前記第１半透光膜と前記第２半透光膜は互いに異なる光透過率をもつフォトマスクの製造方法において、
前記透明基板上に、第１半透光膜と遮光膜がこの順に積層され、表面に第１レジスト膜が形成された、レジスト付フォトマスクブランクを用意する工程と、
前記第１レジスト膜に対し、前記遮光部を形成するための第１描画及び現像を行って、第１レジストパターンを形成する、第１レジストパターン形成工程と、
前記第１レジストパターンをマスクとして、前記遮光膜をエッチングする、第１エッチング工程と、
エッチングされた遮光膜を含む前記透明基板上に第２レジスト膜を形成する工程と、
前記第２レジスト膜に対し、第２描画及び現像を行って、第２レジストパターンを形成する第２レジストパターン形成工程と、
前記第２レジストパターンをマスクとして、第１半透光膜をエッチングすることにより、前記透光部、及び第２半透光部に対応する領域の第１半透光膜を除去する、第２エッチング工程と、
前記エッチングされた遮光膜及び第１半透光膜を含む前記透明基板上に、第２半透光膜を成膜する成膜工程と、
前記第２半透光膜上に、第３レジスト膜を形成する工程と、
前記第３レジスト膜に対し、第３描画及び現像を行って、第３レジストパターンを形成する、第３レジストパターン形成工程と、
前記第３レジストパターンをマスクとして、前記第２半透光膜をエッチングし、前記透光部と第１半透光部に対応する領域の第２半透光膜を除去する、第３エッチング工程と、
を有することを特徴とする、フォトマスクの製造方法。
【００２２】
＜３＞前記第３レジストパターン形成工程では、透光部又は第１半透光部となる領域の寸法に、アライメントマージンを加えた寸法の開口をもつ第３レジストパターンを形成し、
前記第３エッチング工程では、前記第３レジストパターンの開口内において、前記第２半透光膜が除去され、かつ、前記開口内に露出する前記遮光膜のエッジ部分が、厚さ方向に一部のみエッチングされることを特徴とする、＜２＞に記載のフォトマスクの製造方法。
【００２３】
＜４＞前記エッジ部分の幅は、０．２５〜０．７５μｍであり、その部分の前記遮光膜の膜厚は、露光光に対する光学濃度が、２．０以上となるものであることを特徴とする、＜３＞に記載のフォトマスクの製造方法。
【００２４】
＜５＞前記第１半透光膜は、前記第２半透光膜のエッチャントに対して耐性をもつ材料からなり、
前記遮光膜は、前記第１半透光膜のエッチャントに対して耐性をもつ材料からなることを特徴とする、＜１＞〜＜４＞のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法。
【００２５】
＜６＞前記遮光膜は、前記第２半透光膜のエッチャントに対するエッチングレートが、前記第２半透光膜に対して、１／５〜１／５０であることを特徴とする、＜１＞〜＜５＞のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法。
【００２６】
＜７＞透明基板上に、
前記透明基板が露出する透光部、
前記透明基板上に、少なくとも遮光膜が形成されてなる遮光部、
前記透明基板上に、第１半透光膜が形成されてなる第１半透光部、及び
前記透明基板上に、第２半透光膜が形成されてなる第２半透光部を含む転写用パターンを有するフォトマスクであって、
前記第１半透光膜は、前記第２半透光膜と異なる光透過率をもち、
前記第１半透光膜は、前記第２半透光膜のエッチャントに対して耐性をもつ材料からなり、
前記遮光膜は、前記第１半透光膜のエッチャントに対して耐性をもつ材料からなり、
前記遮光部の一部は、前記遮光膜が露出し、前記遮光部の他の一部は、前記遮光膜上に前記第２半透光膜が形成されている
ことを特徴とする、フォトマスク。
【００２７】
＜８＞前記遮光部の前記一部には、前記遮光膜のエッジ部分が厚さ方向に一部エッチングされて被エッチング面を形成し、前記エッジ部分の幅は、０．２５〜０．７５μｍであることを特徴とする、＜７＞に記載のフォトマスク。
【００２８】
＜９＞表示装置製造用であることを特徴とする、＜７＞又は＜８＞に記載のフォトマスク。
【００２９】
＜１０＞＜１＞〜＜６＞のいずれかに記載の製造方法によるフォトマスクを用意する工程と、
露光装置を用いて、前記フォトマスクのもつ転写用パターンを、被転写体上に転写する工程とを含むことを特徴とする、
表示装置の製造方法。
【００３０】
＜１１＞＜７＞〜＜９＞のいずれかに記載のフォトマスクを用意する工程と、
露光装置を用いて、前記フォトマスクのもつ転写用パターンを、被転写体上に転写する工程とを含むことを特徴とする、
表示装置の製造方法。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、CD精度の高い転写パターンの形成方法が提供され、そしてこの方法により製造したフォトマスクを利用することで、高品質の表示装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１−１】本発明のフォトマスクの製造方法における遮光膜パターンを形成するまでの各工程を示す模式図である。
【図１−２】本発明のフォトマスクの製造方法における、第１半透光膜パターンを形成し、さらに第２半透光膜を形成するまでの各工程を示す模式図である。
【図１−３】本発明のフォトマスクの製造方法における、第２半透光膜パターンを形成し、フォトマスクを完成するまでの各工程を示す模式図である。
【図２】本発明のフォトマスクの上面図の模式図である。
【図３】第１半透光部と透光部が隣接する場合の本発明のフォトマスク及びその製造方法の各工程を示す模式図である。
【図４】特許文献１に記載の第１の方法を示す模式図である。
【図５】特許文献１に記載の第２の方法を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明のフォトマスクの製造方法、本発明のフォトマスク、及び本発明の表示装置の製造方法について、順に説明する。
【００３４】
［フォトマスクの製造方法］
本発明のフォトマスクの製造方法は、
透明基板上に、第１半透光膜、第２半透光膜、及び遮光膜がそれぞれパターニングされて形成された転写用パターンを備えるフォトマスクの製造方法であって、
前記転写用パターンは、
前記透明基板が露出する透光部、
前記透明基板上に、少なくとも遮光膜が形成されてなる遮光部、
前記透明基板上に、第１半透光膜が形成されてなる第１半透光部、及び
前記透明基板上に、第２半透光膜が形成されてなる第２半透光部を含み、
前記第１半透光膜と前記第２半透光膜は互いに異なる光透過率をもつフォトマスクの製造方法において、
前記透明基板上に、第１半透光膜と遮光膜がこの順に積層され、表面に第１レジスト膜が形成された、レジスト付フォトマスクブランクを用意する工程と、
前記第１レジスト膜に対し、第１描画及び現像を行って形成した、第１レジストパターンをマスクとして、前記遮光膜をエッチングする、第１エッチング工程と、
エッチングされた遮光膜を含む前記透明基板上に第２レジスト膜を形成する工程と、
前記第２レジスト膜に対し、第２描画及び現像を行って形成した第２レジストパターンをマスクとして、第１半透光膜をエッチングする、第２エッチング工程と、
前記エッチングされた遮光膜及び第１半透光膜を含む前記透明基板上に、第２半透光膜を成膜する成膜工程と、
前記第２半透光膜上に、第３レジスト膜を形成する工程と、
前記第３レジスト膜に対し、第３描画及び現像を行って形成した、第３レジストパターンをマスクとして、前記第２半透光膜をエッチングする、第３エッチング工程とを、有し、
前記第１エッチング工程では、実質的に前記遮光膜のみをエッチングし、
前記第２エッチング工程では、実質的に前記第１半透光膜のみをエッチングし、
前記第３エッチング工程では、実質的に第２半透光膜のみをエッチングすることを特徴とする、
フォトマスクの製造方法
である。
【００３５】
更に具体的には、本発明のフォトマスクの製造方法は、
透明基板上に、第１半透光膜、第２半透光膜、及び遮光膜がそれぞれパターニングされて形成された転写用パターンを備えるフォトマスクの製造方法であって、
前記転写用パターンは、
前記透明基板が露出する透光部、
前記透明基板上に、少なくとも遮光膜が形成されてなる遮光部、
前記透明基板上に、第１半透光膜が形成されてなる第１半透光部、及び
前記透明基板上に、第２半透光膜が形成されてなる第２半透光部を含み、
前記第１半透光膜と前記第２半透光膜は互いに異なる光透過率をもつフォトマスクの製造方法において、
前記透明基板上に、第１半透光膜と遮光膜がこの順に積層され、表面に第１レジスト膜が形成された、レジスト付フォトマスクブランクを用意する工程と、
前記第１レジスト膜に対し、前記遮光部を形成するための第１描画及び現像を行って、第１レジストパターンを形成する、第１レジストパターン形成工程と、
前記第１レジストパターンをマスクとして、前記遮光膜をエッチングする、第１エッチング工程と、
エッチングされた遮光膜を含む前記透明基板上に第２レジスト膜を形成する工程と、
前記第２レジスト膜に対し、第２描画及び現像を行って、第２レジストパターンを形成する第２レジストパターン形成工程と、
前記第２レジストパターンをマスクとして、第１半透光膜をエッチングすることにより、前記透光部、及び第２半透光部に対応する領域の第１半透光膜を除去する、第２エッチング工程と、
前記エッチングされた遮光膜及び第１半透光膜を含む前記透明基板上に、第２半透光膜を成膜する成膜工程と、
前記第２半透光膜上に、第３レジスト膜を形成する工程と、
前記第３レジスト膜に対し、第３描画及び現像を行って、第３レジストパターンを形成する、第３レジストパターン形成工程と、
前記第３レジストパターンをマスクとして、前記第２半透光膜をエッチングし、透光部と第１半透光部に対応する領域の第２半透光膜を除去する、第３エッチング工程と、
を有する。
【００３６】
ここで、「前記透明基板上に、第１半透光膜が形成されてなる第１半透光部」とは、透明基板上に、第１半透光膜が形成され、第１半透光膜の上下には遮光膜や第２半透光膜が形成されていないものとする。
また、「前記透明基板上に、第２半透光膜が形成されてなる第２半透光部」とは、透明基板上に、第２半透光膜が形成され、第２半透光膜の上下には遮光膜や第１半透光膜が形成されていないものとする。
【００３７】
以下、図１−１〜１−３を参照して、本発明によるフォトマスクの製造方法の実施態様の例における各工程を説明する。
【００３８】
＜図１−１(ａ)  レジスト付フォトマスクブランクの用意＞
透明基板１２上に、第１半透光膜１４と遮光膜１６をこの順に積層し、遮光膜１６の表面に第１レジスト膜２０が形成されたレジスト付フォトマスクブランク３０を用意する。透明基板１２上への第１半透光膜１４及びその上への遮光膜１６の成膜方法は、スパッタ法等の公知の手段を用いることができる。また、第１レジスト膜２０の成膜には、スピンコータ、スリットコータなど公知のコータを使用すればよい。第１レジスト膜２０の厚みは、３０００〜１００００Å程度とすることができる。第１半透光膜１４の厚みは、目的とする光透過率によって適宜決定し、例えば、２０〜４００Å程度とすることができ、遮光膜１６の厚みについては、後述する。
【００３９】
透明基板１２としては、石英ガラス等の透明材料を平坦、平滑に研磨したものを用いることができる。表示装置製造用のフォトマスクに使用する透明基板としては、主表面が一辺３００〜１５００ｍｍの四角形のものが好ましい。
【００４０】
第１半透光膜１４としては、例えば露光光の透過率が２０〜８０％のものを使用することができる。より好ましくは、３０〜７０％である。更に好ましくは、４０〜６０％である。
【００４１】
第１半透光膜１４は、露光光に対する位相シフト量φ（度）が、３≦φ≦９０の低位相シフト膜とすることが好ましい。より好ましくは、３≦φ≦６０である。
【００４２】
又は、第１半透光膜１４は、露光光に対する位相シフト量φ（度）が、９０＜φ≦２７０である、位相シフト膜とすることもできる。尚、本態様では、第１半透光膜１４は低位相シフト膜であるものとして説明する。
【００４３】
ここで露光光とは、本発明のフォトマスク１０を用いて露光する際に使用する露光装置の照射光であって、i線、h線、g線のいずれかを含むものが好ましく、このうち複数の波長、好ましくはｉ線、h線、g線のすべてを含む波長域の光源を用いることで、十分な照射量を得ることができる。その場合は、波長域に含まれる代表波長（例えばｉ線）を基準とし、これに対する透過率及び位相シフト量を、上記範囲内として、フォトマスク１０の設計をすることができる。
【００４４】
第１半透光膜１４の材料は、例えば、Si、Cr、Ta、Zrなどを含有する膜とすることができ、これらの酸化物、窒化物、炭化物などから適切なものを選択することができる。Si含有膜としては、Siの化合物（SiONなど）、又は遷移金属シリサイド（MoSiなど）や、その化合物を用いることができる。遷移金属シリサイドの化合物としては、酸化物、窒化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化物などが挙げられ、特に好ましくは、MoSiの酸化物、窒化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化物などが例示される。
【００４５】
第１半透光膜１４をCr含有膜とする場合、Crの化合物（酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、炭化窒化物、酸化窒化炭化物）を使用することができる。
【００４６】
遮光膜１６の材料も、第１半透光膜１４と同様の材料から選択したもので構成することができる。ここで、第１半透光膜１４と遮光膜１６とは、互いのエッチャントに対して耐性をもつ、エッチング選択性をもつ材料とすることが好ましい。すなわち、第１半透光膜１４は遮光膜１６をエッチングするためのエッチャントに対して耐性があり、遮光膜１６は、第１半透光膜１４をエッチングするためのエッチャントに対して耐性があることが好ましい。エッチャントとしては、エッチングガス、エッチング液が挙げられるが、本態様ではエッチング液として説明する。
【００４７】
なお、「遮光膜のエッチャントに対して耐性がある」とは、たとえば、遮光膜のエッチャントに対して、エッチングレートが遮光膜の１／１００以下、好ましくは１／２００以下である場合である。以下、他の膜が所定の膜のエッチャントに対して耐性がある、と言う場合にも同様である。
【００４８】
従って、例えば第１半透光膜１４をMoSi含有膜として、そのエッチング液としてフッ酸を含むものを用い、一方、遮光膜１６としてCr含有膜とし、そのエッチング液として硝酸第二セリウムアンモニウムを含むものといった組み合わせが可能である。
【００４９】
さらに、遮光膜１６は、その表面側（透明基板１２と反対側）の表層に、反射防止層、エッチング減速層などの機能層を有することができる。前記反射防止層は、レジスト膜描画光の反射を抑えることで描画精度を高めることができる。また、前記エッチング減速層は、後述する半透光膜をエッチングする工程（第２及び３エッチング工程）の際に、遮光部のエッジ部分（図１−２（ｆ）及び図１−３（ｋ）参照）がエッチングを受ける速度を低下させ、その部分における遮光膜１６の損傷を抑止する効果がある。
【００５０】
前記反射防止層は、例えば遮光膜１６がCrを含むときは、Crの酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、炭化窒化物のいずれか少なくとも一種を含む層として設けることができる。
【００５１】
また、前記エッチング減速層は、遮光膜１６のエッチング液によってエッチング可能な材料であって、かつ、遮光膜１６の厚さ方向内部の組成（又は膜質）よりも、エッチングが遅くなる組成(又は膜質)からなるものであればよい。例えば、遮光膜１６がCrを含有する素材で形成されている場合には、エッチング減速層の素材としては、Crの酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化物などから選択される少なくとも一種を採用することができる。また、反射防止層がエッチング減速層を兼ねてもよい。
【００５２】
反射防止層及び/又はエッチング減速層は、遮光膜１６の深さ方向において、表層部分の組成が内側部分と異なるように形成されたものとすることができる。遮光膜１６の表層部分と内側部分との間に明確な境界があってもよいし、遮光膜１６の深さ方向に連続的又は段階的に組成が変化していくのでもよい。
【００５３】
また、以上説明した遮光膜１６については、露光光の光学濃度ODが、後述の値を満たすことが好ましく、より好ましくは上記反射防止層又はエッチング減速層が除去された状態にあっても、製造されるフォトマスクに対して使用される露光光の光学濃度ODが、後述する値を満足する。
【００５４】
本工程では、透明基板１２上に、第１半透光膜１４と遮光膜１６をこの順に積層してなるフォトマスクブランクの表面に、第１レジスト膜２０を塗布形成し、レジスト付フォトマスクブランク３０とすることができる。ここで用いるレジストは、フォトレジストとし、ポジ型、ネガ型のいずれかとすることができる。本態様では、ポジ型として説明する。後述の第２及び第３レジスト膜についても同様である。
【００５５】
＜図１−１(ｂ)  第１レジストパターンの形成＞
上記レジスト付フォトマスクブランク３０の第１レジスト膜２０に対して、描画装置を用いて所望のパターンを描画（第１描画）し、現像する（第１レジストパターン形成工程）。描画装置としては、電子ビームを用いるもの、レーザーを用いるもののいずれもでもよいが、本態様ではレーザー描画を適用する。後述の第２、第３描画においても同様とする。
【００５６】
第１描画において描画するパターンは、遮光部を形成するためのものである。すなわち、最終的なフォトマスク１０において（図１−３参照）、遮光部（Ｃの領域）と、その他の領域とを画定するための描画データを用いて描画する。その後、現像することによって、第１レジストパターン２０ａを得る。
【００５７】
＜図１−１(ｃ)  遮光膜パターンの形成＞
第１レジストパターン２０ａをマスクとして、遮光膜１６をエッチングする（第１エッチング工程）。本態様では、ウェットエッチングとする。これによって遮光膜パターン１６ａが形成される。エッチング時間は、あらかじめ、遮光膜のエッチングレートと膜厚に基づいて求められた時間とする。
【００５８】
そして、第１エッチング工程では、実質的に遮光膜１６のみがエッチングされる。
【００５９】
＜図１−１(ｄ)  第１レジストパターンの除去＞
本工程では、第１レジストパターン２０ａを除去する。
【００６０】
＜図１−２(ｅ)  第２レジスト膜の形成＞
上記工程後の、エッチングされた遮光膜１６を含む透明基板１２に第２レジスト膜２２を塗布形成する。塗布膜厚や塗布方法は第１レジスト膜２０と同様である。
【００６１】
＜図１−２(ｆ)  第２レジストパターンの形成＞
第２描画を行い、現像することによって、第２レジストパターン２２ａを得る。第２描画は、透光部（図１−３のＡの領域）、及び第２半透光部（図１−３のＢ２の領域）となる領域の透明基板１２を露出するための描画データを用いる。但し、第１描画と第２描画の相互の位置ずれが生じるリスクがあるため、これによる重ね合わせ（Overlay）ずれを防止するため、第２描画の描画データには、予測される位置ずれ量をもとに決定した、アライメントマージン分だけ、描画寸法を加えた（サイジングを施した）ものとする。これにより、図１−２(ｆ)に例示されるように、遮光膜パターン１６ａの端部（エッジ）は、第２レジストパターン２２ａで被覆されず、遮光膜パターン１６ａのエッジが露出したかたちとなる。サイジングの幅は、０．２５〜０．７５μｍとすることができる。又は、アライメントに優れた描画装置においては、０．２〜０．５μｍとすることもできる。
【００６２】
＜図１−２(ｇ)  第１半透光膜パターンの形成＞
上記第２レジストパターン２２ａと、露出した遮光膜パターン１６ａのエッジ部分をマスクとして、第１半透光膜１４をウェットエッチング（第２エッチング）する。第２エッチング工程においては、前記第２レジストパターン２２ａとともに、エッチングされた前記遮光膜パターン１６ａをマスクとして、前記第１半透光膜１４をエッチングすることができる。この工程により、透光部及び第２半透光部に対応する領域（図１−３のＡ及びＢ２の領域）の第１半透光膜１４を除去して第１半透光膜パターン１４ａが形成される。
【００６３】
このとき、用いるエッチング液に対し、遮光膜１６は耐性をもつため、第１半透光膜１４がエッチングされて、その領域の透明基板１２が露出するまでの時間（ジャストエッチング時間ともいう）には、遮光膜１６は、ダメージを受けない。すなわち、本工程では実質的に第１半透光膜１４のみがエッチングされる。
【００６４】
＜図１−２(ｈ)  第２レジストパターンの除去＞
本工程では、第２レジストパターン２２ａを除去する。
【００６５】
＜図１−２(ｉ)  第２半透光膜の形成＞
上記第１半透光膜と遮光膜のパターンが形成された透明基板１２（すなわちエッチングされた遮光膜及び第１半透光膜を含む透明基板）の表面に、第２半透光膜１８を成膜する。第２半透光膜１８の成膜方法は、スパッタ法等の公知の手段を用いることができる。また、第２半透光膜１８の厚みは、２０〜７００Å程度とすることができる。
【００６６】
第２半透光膜１８として、第１半透光膜１４と同様に、露光光の透過率が２０〜８０％のものを使用することができる。より好ましくは、３０〜７０％である。更に好ましくは、４０〜６０％である。ただし本発明においては、第１半透光膜１４と第２半透光膜１８の光透過率は異なっており、具体的には、露光光の代表波長についての光透過率が３〜１５％程度異なっている。第１半透光膜１４の露光光透過率は、第２半透光膜１８の露光光透過率より高いものとすることができる。又は、その逆でもよい。
【００６７】
また、第２半透光膜１８も、露光光に対する位相シフト量φ（度）が、３≦φ≦９０の低位相シフト膜とすることが好ましい。より好ましくは、３≦φ≦６０である。
【００６８】
又は、第２半透光膜１８は、露光光に対する位相シフト量φ（度）が、９０＜φ≦２７０である、位相シフト膜とすることもできる。尚、本態様では、第２半透光膜１８は低位相シフト膜であるものとして、説明する。
【００６９】
第２半透光膜１８の材料は、上記第１半透光膜１４に使用可能な材料の中から選択することができる。但し、第２半透光膜１８は、第１半透光膜１４との間で、相互エッチャントに対する耐性をもつ（エッチング選択性をもつ）ものとする。従って、例えば、第１半透光膜１４をSi含有膜（例えばMoSiを含むもの）とし、遮光膜１６をCr含有膜とし、第２半透光膜１８をCr含有膜とすることができる。
【００７０】
第２半透光膜１８は、更に遮光膜１６に対してもエッチング選択性をもつ材料とすることができる。但し、必ずしも遮光膜１６とのエッチング特性が異なる材料を選択する必要はない。例えば、遮光膜１６と第２半透光膜１８は、同一のエッチャントでのエッチングが可能な、Cr含有膜とすることも可能である。
【００７１】
＜図１−３(ｊ)  第３レジスト膜の形成＞
第２半透光膜１８を形成した基板上に、第３レジスト膜２４を塗布形成する。塗布膜厚や塗布方法は第１レジスト膜２０と同様である。
【００７２】
＜図１−３(ｋ)  第３レジストパターンの形成＞
第３描画を行い、現像することで、第３レジストパターン２４ａを得る。この第３レジストパターン形成工程で用いる描画データは、不要な第２半透光膜１８を除去するためのレジストパターンを形成するものである。すなわち、第２半透光部となる領域（Ｂ２の領域）をカバーする一方、第１半透光部となる領域（Ｂ１の領域）、及び透光部となる領域（Ａの領域）には、開口をもつ第３レジストパターン２４ａを形成する。
【００７３】
また、このときの描画データにおいても、第１、第２描画との位置ずれの影響が、形成しようとする転写用パターンの精度に及ばないように、アライメントマージンを加えるサイジングを施す。具体的には、第３描画で用いる描画データにおいて、透光部に対応する領域については、これよりわずかに大きい寸法の開口を形成することが好ましい。このサイジングの幅は０．２５〜０．７５μｍとすることができる。また、第１半透光部に対応する領域についても同様にサイジングを施す。なお、アライメントに優れた描画装置においては、サイジングの幅は０．２〜０．５μｍとすることもできる。
【００７４】
＜図１−３(ｌ)  第２半透光膜パターンの形成＞
第３レジストパターン２４ａをマスクとして、第２半透光膜１８をウェットエッチングする（第３エッチング工程）。これによって第３レジストパターン２４ａに覆われていない領域、具体的には透光部及び第１半透光部に対応する、前記レジストパターンの開口部の領域の第２半透光膜１８が除去されて第２半透光膜パターン１８ａが形成される。このとき、透明基板１２上に形成された第２半透光膜が除去されるとともに、遮光膜上の第２半透光膜が一部除去され、遮光膜パターン１６ａのエッジ部分が露出する。これは、アライメントマージンとして、第３レジストパターン２４ａの寸法を若干小さくしている（開口寸法が大きくなっている）ことによる。
【００７５】
この第３エッチング工程の結果、第１、第２半透光部がすべて単層構成となる。このとき、実質的に第２半透光膜１８のみがエッチングされ、それ以外の膜は、膜厚方向又はそれと垂直方向にわずかに膜減りすることがあったとしても、光学的な影響は生じない。
【００７６】
前記遮光膜１６は、前記第２半透光膜１８のエッチャントに対するエッチングレートが、前記第２半透光膜１８に対して、１／５〜１／５０であることが好ましい。また、前記遮光膜１６の膜厚は、前記第２半透光膜１８の膜厚の、5倍〜50倍とすることができる。
【００７７】
尚、遮光膜１６と第２半透光膜１８の材料が、同一のエッチング液によって、エッチングされる場合には、この第３エッチング工程で、第２半透光膜１８がエッチングされた際、その下に位置する遮光膜パターン１６ａにも、若干エッチングが及ぶことがある。特に、上述のとおり、アライメントマージンとして、第３レジストパターン２４ａの寸法を若干小さくしている（開口寸法が大きくなっている）ことにより、透光部や第１半透光部となる領域の外縁（エッジ部分）に位置する遮光膜パターン１６ａの部分は、０．２５〜０．７５μｍの幅でレジストパターンの開口内に露出している。第３エッチング工程で、このエッジ部分が厚さ方向に一部エッチングされ、被エッチング面を形成することがある。
【００７８】
しかしながら、発明者らの検討によると、現実には何ら問題が生じないことが確認された。すなわち、第３エッチング工程の目的は、不要な部分の第２半透光膜１８を除去するものであって、そのエッチング時間は、第２半透光膜１８のみのエッチングレートに依存するものである。ここで、特許文献１に採用されたような、２膜連続のエッチング工程は、本発明のフォトマスクの製造方法に適用する必要がない。従って、第３エッチング工程の終点は、第２半透光膜１８に対するジャストエッチング時間にほぼ等しい。つまり、第２半透光膜１８のエッチングの際、遮光膜パターン１６ａのエッジ部分は、表面から、一部がエッチングされるのみである。膜厚方向に一部エッチングされた場合、これによって、遮光膜表面の光反射率が、若干変化することはあっても、遮光性に変化が及ぶことはなく、下記に記載する光学濃度を示すだけの膜厚が維持される。
【００７９】
ここで、一部エッチングされるとは、そのエッチング量が、遮光膜の膜厚の１／５以下であることが好ましい。より好ましくは１／１０００〜１／１０、更に好ましくは、１／１００〜１／１０とすることができる。
【００８０】
また、その遮光性については、遮光膜パターン１６ａの光学濃度（OD）は、エッジ部分においても２．０以上であり、より好ましくは３．０以上、更に好ましくは４．０以上である。また、前記エッジ部分の、遮光膜パターン１６ａと第１半透光膜パターン１４ａの積層による遮光性は、光学濃度（OD）が３．０以上であることが好ましく、更に好ましくは４．０以上とすることができる。
【００８１】
また、より好ましくは、第２半透光膜１８のエッチングレートが、遮光膜パターン１６ａのそれに対して十分に大きいものとすれば、上記第３エッチング工程において、遮光膜パターン１６ａの受けるダメージはわずかである。
【００８２】
尚、第３エッチング工程における遮光膜へのエッチングの影響は、膜厚方向のみでなく、幅方向にも生じることがある。但し、これによるパターン寸法への影響はわずかであり、更に、必要に応じて、第１レジストパターン形成工程において、描画データにサイジングを施してもよい。
【００８３】
一般に、半透光膜は遮光膜と同一素材を含んでいても、成膜時に添加するガス成分によって、透過率とともに、エッチングレートを高めることが可能である。
【００８４】
上記から明らかなとおり、本発明のフォトマスクの製造方法においては、すべてのエッチング工程において、単一の膜のエッチング除去を対象とし、その膜のジャストエッチング時間に合わせて、エッチング終点を決定できる。すなわち、従来の技術にみられた、エッチング終了後もエッチング液に曝されて、サイドエッチングによるCD劣化を生じる不都合が解消される点で、高精度品のフォトマスクにおいて、本発明はきわめて有利である。
【００８５】
＜図１−３（ｍ）  第３レジストパターンの除去＞
以上の工程を経て、第３レジストパターン２４ａを除去すれば、第２半透光部（Ｂ２の領域）に対応する第２半透光膜パターン１８ａの部分が露出し、本発明のフォトマスク１０が完成する。
【００８６】
［フォトマスク］
本発明のフォトマスクの一態様の上面図を、図２に例示する。図２は、図１−３（ｍ）に示されたフォトマスク１０の上面図である。
【００８７】
本発明のフォトマスクは、
透明基板上に、
前記透明基板が露出する透光部、
前記透明基板上に、少なくとも遮光膜が形成されてなる遮光部、
前記透明基板上に、第１半透光膜が形成されてなる第１半透光部、及び
前記透明基板上に、第２半透光膜が形成されてなる第２半透光部を含む転写用パターンを有するフォトマスクであって、
前記第１半透光膜は、前記第２半透光膜と異なる光透過率をもち、
前記第１半透光膜は、前記第２半透光膜のエッチャントに対して耐性をもつ材料からなり、
前記遮光膜は、前記第１半透光膜のエッチャントに対して耐性をもつ材料からなり、
前記遮光部の一部は、前記遮光膜が露出し、前記遮光部の他の一部は、前記遮光膜上に前記第２半透光膜が形成されている
ことを特徴とする、フォトマスク
である。
【００８８】
ここでも、「前記透明基板上に、第１半透光膜が形成されてなる第１半透光部」とは、透明基板上に、第１半透光膜が形成され、第１半透光膜の上下には遮光膜や第２半透光膜が形成されていないものである。
また、「前記透明基板上に、第２半透光膜が形成されてなる第２半透光部」とは、透明基板上に、第２半透光膜が形成され、第２半透光膜の上下には遮光膜や第１半透光膜が形成されていないものである。
【００８９】
図２に示される本発明のフォトマスク１０は、遮光部（Ｃの領域）には、透明基板上に、第１半透光膜、遮光膜、及び第２半透光膜がこの順に積層されてなる一方、第１半透光部（Ｂ１の領域）、第２半透光部（Ｂ２の領域）は、それぞれ単層構造であって、前記三種類の膜のいずれかが他のいずれかとの積層する部分をもたない。第１半透光部と第２半透光部は、互いに異なる半透光膜で構成され、異なる光透過率をもつ。そしてフォトマスク１０は、透明基板上に前記三種類の膜のいずれも形成されず、基板が露出した透光部（Ａの領域）を有する。
【００９０】
したがって、図２に例示する本発明のフォトマスク１０は4階調フォトマスクである。ここで、第１半透光部、第２半透光部は、透過率が異なるものであると共に、位相シフト量が異なるものであってもよい。
【００９１】
本発明のフォトマスク１０は、前記の通り２つの半透光膜の積層構造を使用しない。このため、所望の電子デバイスを製造するための、フォトマスクの設計において、第１半透光部、第２半透光部の透過率を、自由に設定できる上、その目標値に対して正確に形成できる。
【００９２】
更に、このフォトマスク１０は、上述の本発明のフォトマスクの製造方法によって製造することが可能であるため、膜のサイドエッチングによる寸法精度の劣化を抑止し、極めて精緻にパターン寸法が形成できる。エッチング工程におけるエッチング時間は、それぞれの膜のジャストエッチング時間を基にして、最適のエッチング終点を適用することができるからである。更に、第１、第２半透光膜のエッチング時間は、それぞれ短いため、面内のＣＤばらつきが抑えられる。
【００９３】
なお、フォトマスク１０を本発明のフォトマスクの製造方法で製造した場合には、レジストパターンの形成においてサイジングを施すことがある。その場合には、遮光部を構成する遮光膜の少なくとも一部は、０．２５〜０．７５μｍの幅でレジストパターンの開口内に露出しており、そのエッジ部分は、積層された半透光膜がエッチング除去される。更に、このエッジ部分の遮光膜が厚さ方向に一部エッチングされ、被エッチング面を形成することがある。しかしながら、この場合、前記エッジ部分は、遮光部として十分な遮光性を有している。
【００９４】
本発明のフォトマスクの他の態様として、図３（Ａ）に示すものが挙げられる。
【００９５】
本態様では、転写用パターンに、第１半透光部と透光部が隣接する部分を含む。本態様のフォトマスク１０’の製造方法は、以下のようにすることが好ましい。
【００９６】
本態様のフォトマスク１０’の製造方法における、第３レジストパターン形成以降の各工程を、図３に示す。それ以前の第２半透光膜形成までは上記した本発明のフォトマスク１０の製造方法の工程（ａ）〜（ｉ）と同様である。すなわち透明基板１２上に第１半透光膜１４及び遮光膜１６を形成し、これらをパターニングして遮光部（Ｃの領域）及び第１半透光部（Ｂ１の領域）をこの順に形成し、そして第２半透光膜１８を形成する。続いて、第３レジストパターン２４ａを形成する際には、第１半透光部及び透光部（Ａ及びこれを挟む二つのＢ１の領域）に対応する部分が第３レジストパターン２４ａにおいて一つの開口となる。この開口の寸法を、前記第１半透光部及び透光部に対応する部分の両端に、上記と同様のアライメントマージンを加えた寸法とすることが好ましい（図３（ｋ））。
【００９７】
以上説明した本発明のフォトマスクは、所望の電子デバイス（例えば液晶、有機EL等の表示装置）の、パターン高集積化、精細化に有利に適用することができる。
【００９８】
図２に示す本発明のフォトマスク１０の持つ転写用パターンは、好ましくは、遮光部と前記透光部が隣接する部分を有し、また、遮光部と第１半透光部が隣接する部分を有し、更に、遮光部と第２半透光部が隣接する部分を有する。
【００９９】
また、前記転写用パターンは、前記第１半透光部と第２半透光部が互いに直接隣接せず、両者の間に前記遮光部が介在している。更に、透光部と第１半透光部が互いに直接隣接せず、両者の間に前記遮光部が介在している。このような転写用パターンにおいては、本発明のフォトマスクの製造方法によりフォトマスクを製造する場合、第１描画によって、透光部、第１半透光部、第２半透光部の領域が画定され、第２、第３描画による相対的な位置ずれの影響を受けないものとすることができる点で好ましい。
【０１００】
また、本発明のフォトマスクにおいて、透光部と第１半透光部、又は透光部と第２半透光部の隣接部分は、CD精度が制御しにくいが、これが含まれない転写用パターンは、CD精度が有利に維持できる。
【０１０１】
本発明のフォトマスクは、遮光膜、第１半透光膜、第２半透光膜をもつ、いわゆる４階調のフォトマスクである。もちろん、本発明の効果を妨げない限りで、更に異なる階調や、位相シフタなどを備えた、フォトマスクであってもよい。また、本発明の効果を妨げない範囲で、遮光膜、第１半透光膜、第２半透光膜以外の、光学膜（反射防止膜や位相シフト膜など）や機能膜（エッチングマスク膜、エッチングストッパ膜など）を有してもよい。
【０１０２】
本発明のフォトマスクの用途には特に制限は無い。但し、転写用パターンとして、微細な寸法をもつものにおいて、特に有利である。
【０１０３】
パターンのデザインに特に制限はない。例として、ホールパターン、ドットパターン、ライン・アンド・スペース・パターンなどが挙げられる。
【０１０４】
また、本発明のフォトマスクはCD精度が極めて良いため、例えば、転写用パターンに含まれる最小パターンの線幅（CD）が、３μｍ以下のものの製造に有利であり、更には、２．５μｍ未満、より先端品としては、２μｍ未満のものにも適用できる。なお、最小パターンの線幅は通常０．５μｍ以上である。
【０１０５】
［表示装置の製造方法］
本発明のフォトマスクの用途には前記の通り制限は無い。特に、複数のレイヤを積層して構成される表示装置用基板において、１枚のマスクで複数のレイヤのパターニングを可能とする、多階調のフォトマスクに本発明のフォトマスクは有利に適用できる。
【０１０６】
例えば、本発明のフォトマスクを用意する工程と、露光装置を用いて、前記フォトマスクのもつ転写用パターンを、被転写体上に転写する工程、更にその他の必要な種々の工程を経ることで、表示装置を製造することができる。
【０１０７】
本発明のフォトマスクは多階調フォトマスクであるので、例えばこれ１枚の使用によって、ブラックマトリクス形成用のパターンと、メイン及びサブフォトスペーサ用のパターンを形成することができる。従って、本発明のフォトマスクの利用は、表示装置の生産効率やコストの点でメリットが大きい。
【０１０８】
本発明のフォトマスクは、LCD用、或いはFPD用等として知られる露光装置を用いて露光することができる。例えば、i線、h線、g線を含む露光光を用い、開口数（NA）が０．０８〜０．１０、コヒレントファクタ（σ）が０．７〜０．９程度の等倍光学系をもつ、プロジェクション露光装置が用いられる。もちろん前記フォトマスクは、プロキシミティ露光用のフォトマスクとしてもよい。
【符号の説明】
【０１０９】
１０  フォトマスク
１２  透明基板
１４  第１半透光膜
１４ａ  第１半透光膜パターン
１６  遮光膜
１６ａ  遮光膜パターン
１８  第２半透光膜
１８ａ  第２半透光膜パターン
２０  第１レジスト膜
２０ａ  第１レジストパターン
２２  第２レジスト膜
２２ａ  第２レジストパターン
２４  第３レジスト膜
２４ａ  第３レジストパターン
３０  レジスト付フォトマスクブランク
１００  フォトマスク
１３０  遮光部
１４０  透光部
１５０Ａ  第１半透光部
１５０Ｂ  第２半透光部
１６０  透光性基板
１７０Ａ  第１半透光膜
１７０Ｂ  第２半透光膜
１８０  遮光膜
２００  フォトマスクブランク
２１０  第１レジストパターン
２５０  第２レジストパターン
３００  フォトマスク
３３０  遮光部
３４０  透光部
３５０Ａ  第１半透光部
３５０Ｂ  第２半透光部
３７０Ａ  第１半透光膜
３７０Ｂ  第２半透光膜
３８０  遮光膜
４００  フォトマスクブランク
４１０  第１レジストパターン
４４０  第２レジストパターン
【図１−１】
2019164383.tif 000003
【図１−２】
2019164383.tif 000004
【図１−３】
2019164383.tif 000005
【図２】
2019164383.tif 000006
【図３】
2019164383.tif 000007
【図４】
2019164383.tif 000008
【図５】
2019164383.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】令和1年6月19日(2019.6.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に、第１半透光膜、第２半透光膜、及び遮光膜がそれぞれパターニングされて形成された転写用パターンを備えるフォトマスクの製造方法であって、
前記転写用パターンは、
前記透明基板が露出する透光部、
前記透明基板上に、少なくとも遮光膜が形成されてなる遮光部、
前記透明基板上に、第１半透光膜のみが形成されてなる第１半透光部、及び
前記透明基板上に、第２半透光膜のみが形成されてなる第２半透光部を含み、
前記第１半透光部と前記遮光部とが隣接する部分を有し、
前記第１半透光膜と前記第２半透光膜は互いに異なる光透過率をもつフォトマスクの製造方法において、
前記透明基板上に、第１半透光膜と遮光膜がこの順に積層され、表面に第１レジスト膜が形成された、レジスト付フォトマスクブランクを用意する工程と、
前記第１レジスト膜に対し、第１描画及び現像を行って形成した、第１レジストパターンをマスクとして、前記遮光膜をエッチングする、第１エッチング工程と、
エッチングされた遮光膜を含む前記透明基板上に第２レジスト膜を形成する工程と、
前記第２レジスト膜に対し、第２描画及び現像を行って形成した第２レジストパターンをマスクとして、第１半透光膜をエッチングする、第２エッチング工程と、
前記エッチングされた遮光膜及び第１半透光膜を含む前記透明基板上に、第２半透光膜を成膜する成膜工程と、
前記第２半透光膜上に、第３レジスト膜を形成する工程と、
前記第３レジスト膜に対し、第３描画及び現像を行って形成した、第３レジストパターンをマスクとして、前記第２半透光膜をエッチングする、第３エッチング工程とを、有し、
前記第１エッチング工程では、前記遮光膜のみをエッチングし、
前記第２エッチング工程では、前記第１半透光膜のみをエッチングし、
前記第３エッチング工程では、実質的に前記第２半透光膜のみをエッチングし、
前記第３レジストパターンは、前記第１半透光部に対応する領域に、前記第１半透光部の寸法よりも大きな寸法の開口を有し、
前記第２半透光膜は、前記第３エッチング工程において、前記第１半透光部に対応する領域から除去されるとともに、前記第１半透光部に隣接する前記遮光部のエッジ部分からも一部除去されることを特徴とする、
フォトマスクの製造方法。
【請求項２】
前記第１レジストパターン形成工程では、前記遮光部を形成するための前記第１レジストパターンを形成し、
前記第２エッチング工程では、前記透光部、及び前記第２半透光部に対応する領域の前記第１半透光膜を除去し、
前記第３エッチング工程では、前記透光部に対応する領域の前記第２半透光膜を除去することを特徴とする、請求項１に記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項３】
前記第３レジストパターン形成工程では、前記透光部となる領域の寸法に、アライメントマージンを加えた寸法の開口をもつ前記第３レジストパターンを形成することを特徴とする、請求項１または２に記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項４】
前記エッジ部分の幅は、０．２５〜０．７５μｍであり、その部分の前記遮光膜の膜厚は、露光光に対する光学濃度が、２．０以上となるものであることを特徴とする、請求項３に記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項５】
前記第３エッチング工程後の前記エッジ部分の前記遮光膜は、光学濃度ＯＤが２以上であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項６】
前記第１半透光膜は、前記第２半透光膜のエッチャントに対して耐性をもつ材料からなり、
前記遮光膜は、前記第１半透光膜のエッチャントに対して耐性をもつ材料からなることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項７】
前記遮光膜は、前記第２半透光膜のエッチャントに対するエッチングレートが、前記第２半透光膜に対して、１／５〜１／５０であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項８】
前記第３エッチング工程において前記遮光膜の一部がエッチングされるときのエッチング量は、前記遮光膜の膜厚の１／１０００〜１／１０であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項９】
前記転写用パターンは、前記遮光部と前記第２半透光部とが隣接する部分を有することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項１０】
前記転写用パターンは、前記第１半透光部と前記第２半透光部との間に、前記遮光部が介在する部分を有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項１１】
前記転写用パターンは、前記透光部と前記第１半透光部との間に、前記遮光部が介在する部分を有することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項１２】
前記転写用パターンは、前記第１半透光膜と前記第２半透光膜の積層部分を有しないことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項１３】
前記転写用パターンは、前記遮光部と前記透光部とが隣接する部分を有することを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項１４】
透明基板上に、
前記透明基板が露出する透光部、
前記透明基板上に、少なくとも遮光膜が形成されてなる遮光部、
前記透明基板上に、第１半透光膜のみが形成されてなる第１半透光部、及び
前記透明基板上に、第２半透光膜のみが形成されてなる第２半透光部を含み、前記第１半透光部と前記遮光部とが隣接する部分を有する転写用パターンを有するフォトマスクであって、
前記第１半透光膜は、前記第２半透光膜と異なる光透過率をもち、
前記第１半透光膜は、前記第２半透光膜のエッチャントに対して耐性をもつ材料からなり、
前記遮光膜は、前記第１半透光膜のエッチャントに対して耐性をもつ材料からなり、
前記遮光部の一部は、前記第１半透光部と隣接するエッジ部分において前記遮光膜が露出し、前記遮光部の他の一部は、前記遮光膜上に前記第２半透光膜が形成されている
ことを特徴とする、フォトマスク。
【請求項１５】
前記遮光部の前記一部には、前記遮光膜のエッジ部分が厚さ方向に一部エッチングされて被エッチング面を形成し、前記エッジ部分の幅は、０．２５〜０．７５μｍであることを特徴とする、請求項１４に記載のフォトマスク。
【請求項１６】
前記遮光膜のエッジ部分は、光学濃度ＯＤが２以上であることを特徴とする、請求項１４または１５に記載のフォトマスク。
【請求項１７】
前記転写用パターンは、前記遮光部と前記第２半透光部とが隣接する部分を有することを特徴とする、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載のフォトマスク。
【請求項１８】
前記転写用パターンは、前記第１半透光部と前記第２半透光部との間に、前記遮光部が介在する部分を有することを特徴とする、請求項１４〜１７のいずれか一項に記載のフォトマスク。
【請求項１９】
前記転写用パターンは、前記透光部と前記第１半透光部との間に、前記遮光部が介在する部分を有することを特徴とする、請求項１４〜１８のいずれか一項に記載のフォトマスク。
【請求項２０】
前記転写用パターンは、前記第１半透光膜と前記第２半透光膜の積層部分を有しないことを特徴とする、請求項１４〜１９のいずれか一項に記載のフォトマスク。
【請求項２１】
前記転写用パターンは、前記遮光部と前記透光部とが隣接する部分を有することを特徴とする、請求項１４〜２０のいずれか一項に記載のフォトマスク。
【請求項２２】
表示装置製造用であることを特徴とする、請求項１４〜２１のいずれか一項に記載のフォトマスク。
【請求項２３】
請求項１〜１３のいずれかに記載の製造方法によるフォトマスクを用意する工程と、
露光装置を用いて、前記フォトマスクのもつ転写用パターンを、被転写体上に転写する工程とを含むことを特徴とする、
表示装置の製造方法。
【請求項２４】
請求項１４〜２２のいずれかに記載のフォトマスクを用意する工程と、
露光装置を用いて、前記フォトマスクのもつ転写用パターンを、被転写体上に転写する工程とを含むことを特徴とする、
表示装置の製造方法。