(57)【要約】【課題】微細かつ高精度な転写用パターンを備えるフォトマスクを製造する。【解決手段】本発明のフォトマスクの製造方法は、透明基板上に、下層膜、中間膜、上層膜、及びフォトレジスト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、フォトレジスト膜に描画及び予備現像を施して、第１レジストパターンを形成する工程と、第１レジストパターンをマスクとして上層膜をエッチングし、更に、第１レジストパターン又はエッチングされた上層膜をマスクとして、中間膜をエッチングする、予備エッチング工程と、第１レジストパターンに対して、追加現像を施すことにより、第２レジストパターンを形成する工程と、第２レジストパターンをマスクとして、上層膜に追加のエッチングを施し、かつ、エッチングされた中間膜をマスクとして、下層膜をエッチングする、後エッチング工程と、を有する。【選択図】図４
2015102608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に、転写用パターンを備えたフォトマスクの製造方法であって、
透明基板上に、下層膜、中間膜、及び上層膜が積層し、更に表面にフォトレジスト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、
前記フォトレジスト膜に描画及び予備現像を施して、第１レジストパターンを形成する工程と、
前記第１レジストパターンをマスクとして前記上層膜をエッチングし、更に、前記第１レジストパターン又はエッチングされた前記上層膜をマスクとして、前記中間膜をエッチングする、予備エッチング工程と、
前記第１レジストパターンに対して、追加現像を施すことにより、第２レジストパターンを形成する工程と、
前記第２レジストパターンをマスクとして、前記上層膜に追加のエッチングを施し、かつ、エッチングされた前記中間膜をマスクとして、前記下層膜をエッチングする、後エッチング工程と、
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２】
前記下層膜は、前記上層膜のエッチング剤によってエッチングされる材料からなり、
前記中間膜は、前記上層膜のエッチング剤に対し、エッチング耐性をもつ材料からなり、かつ、
前記後エッチング工程においては、前記上層膜の追加エッチングと前記下層膜のエッチングが同時に進行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】
前記後エッチングのあと、表面が露出している部分の中間膜を、エッチング除去する工程を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項４】
前記下層膜は、前記フォトマスクの露光に用いる露光光を一部透過する半透光膜であり、前記上層膜が、前記露光光を遮光する遮光膜であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項５】
前記転写用パターンは、
透明基板の表面が露出した透光部と、
透明基板上に少なくとも遮光膜が形成された遮光部と、
前記透明基板上に少なくとも前記半透光膜が形成されることにより露光光を一部透過し、かつ、前記遮光部のエッジに隣接して所定幅に形成された半透光部と
を含むことを特徴とする、請求項４に記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項６】
前記半透光膜は、前記フォトマスクの露光に用いる露光光に含まれる代表波長に対する透過率が、１〜３０％であり、かつ、前記代表波長の光に対する位相シフト量が、１２０〜２４０度であることを特徴とする、請求項５に記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項７】
前記半透光膜は、前記フォトマスクの露光に用いる露光光に含まれる代表波長に対する透過率が、１〜６０％であり、かつ、前記代表波長の光に対する位相シフト量が、９０度以下であることを特徴とする、請求項５記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項８】
透明基板上に、遮光部、透光部、及び半透光部を含む転写用パターンが形成された、表示装置製造用フォトマスクであって、
前記透光部は、前記透明基板の表面が露出してなり、
前記遮光部は、前記透明基板上に、下層膜、中間膜、及び上層膜が、前記透明基板側からこの順に積層されてなり、
前記半透光部は、前記透明基板上に、下層膜が形成されてなるか、又は、下層膜と中間膜とが積層されてなり、かつ、前記遮光部のエッジに隣接して形成された所定幅Ｄ（μｍ）の部分を有し、Ｄ≦１．０であることを特徴とする、表示装置製造用フォトマスク。
【請求項９】
前記下層膜は、前記フォトマスクの露光に用いる露光光を一部透過する半透光膜であり、
前記上層膜は、前記露光光を遮光する遮光膜であり、
前記中間膜は、前記上層膜のエッチング剤に対し、エッチング耐性をもつ材料からなることを特徴とする、請求項８に記載の表示装置製造用フォトマスク。
【請求項１０】
前記転写用パターンにおいて、任意の遮光部が有する２つの対向するエッジにそれぞれ隣接する２つの半透光部の幅を、それぞれＤ１（μｍ）及びＤ２（μｍ）とするとき、Ｄ１とＤ２の差が０．１以下であることを特徴とする、請求項８又は９に記載の表示装置製造用フォトマスク。
【請求項１１】
前記下層膜は、前記上層膜のエッチング剤によってエッチングされる材料からなることを特徴とする、請求項８〜１０のいずれかに記載の表示装置製造用フォトマスク。
【請求項１２】
前記半透光部は、前記透明基板上に半透光膜が形成されてなり、前記半透光膜は、前記フォトマスクの露光に用いる露光光に含まれる代表波長に対する透過率が、１〜３０％であり、かつ、前記代表波長の光に対する位相シフト量が、１５０〜２１０度であることを特徴とする、請求項８〜１１のいずれかに記載の表示装置製造用フォトマスク。
【請求項１３】
前記半透光部は、前記透明基板上に半透光膜が形成されてなり、前記半透光膜は、前記フォトマスクの露光に用いる露光光に含まれる代表波長に対する透過率が、２〜６０％であり、かつ、前記代表波長の光に対する位相シフト量が、９０度以下であることを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載の表示装置製造用フォトマスク。
【請求項１４】
請求項８〜１３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、被転写体上に前記転写用パターンを転写する工程を有する、パターン転写方法。
【請求項１５】
請求項８〜１３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、被転写体上に前記転写用パターンを転写する工程を有する、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、被転写体へのパターン転写に用いるフォトマスクの製造方法、フォトマスク、それを用いたパターン転写方法及び表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置に代表される表示装置の製造においては、より微細なパターンを形成することで、画質や動作性能の向上を図るニーズがある。
【０００３】
特許文献１には、遮光膜をパターニングし、ｉ線に対して１８０°の位相差をもたせる膜厚の位相シフト層を、遮光膜を被覆するように形成した位相シフトマスクが記載されており、これによって微細かつ高精度なパターン形成が可能になるとしている。
【０００４】
特許文献２には、透明基板上に、下層膜、上層膜が積層して形成されたフォトマスクブランクを用意し、上層膜の上に形成されたレジストパターンをマスクとして上層膜をエッチングする上層膜予備エッチング工程と、少なくともエッチングされた前記上層膜をマスクとして下層膜をエッチングし、下層膜パターンを形成する下層膜パターニング工程と、少なくとも前記レジストパターンをマスクとして前記上層膜をサイドエッチングし、上層膜パターンを形成する上層膜パターニング工程と、を有するフォトマスクの製造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２０１１−１３２８３号公報
【特許文献２】特開２０１３−１３４４３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
現在、液晶表示装置には、ＶＡ（Vertical alignment）方式やＩＰＳ（In Plane Switching）方式などが採用されている。これらの採用により、明るく、かつ省電力であるとともに、高精細、高速表示、広視野角といった表示性能の向上が望まれている。
【０００７】
例えば、これらの方式を適用した液晶表示装置において、画素電極に、ラインアンドスペースパターン状に形成した透明導電膜が適用され、表示装置の表示性能を高めるためには、こうしたパターンの益々の微細化が要望されている。例えば、ラインアンドスペースパターンのピッチ幅Ｐ（ライン幅Ｌとスペース幅Ｓの合計）を、６μｍから５μｍへ、さらに５μｍから４μｍへと狭くすることが望まれている。この場合、ライン幅Ｌ、スペース幅Ｓは、少なくともいずれかが３μｍ未満となる場合が多い。例えば、Ｌ＜３μｍ、或いはＬ≦２μｍ、又はＳ＜３μｍ、或いはＳ≦２μｍとなる場合が少なくない。
【０００８】
一方、液晶表示装置やＥＬ表示装置に用いられる薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、「ＴＦＴ」）で言えば、ＴＦＴを構成する複数のパターンのうち、パッシベーション（絶縁層）に形成されたコンタクトホールが、絶縁層を貫き、その下層側にある接続部に導通する構成が採用されている。この際、上層側と下層側のパターンが正確に位置決めされ、かつ、コンタクトホールの形状が確実に形成されていなければ、表示装置の正しい動作が保証されない。そして、ここでも、表示性能の向上とともに、デバイスパターンの高集積化が必要になり、パターンの微細化が求められている。すなわち、ホールパターンの径も、３μｍを下回るものが必要になってきている。例えば、径が２．５μｍ以下、更には、径が２．０μｍ以下のホールパターンが必要となり、近い将来、これを下回る１．５μｍ以下の径をもつパターンの形成も望まれると考えられる。
【０００９】
このような背景から、ラインアンドスペースパターンやコンタクトホールの微細化に対応できる表示装置製造用のフォトマスクのニーズが高まっている。
【００１０】
ところで、半導体（ＬＳＩ等）製造用フォトマスクの分野では、解像性を得るために、高ＮＡ（例えば０．２以上）の光学系とともに、位相シフト作用を利用した位相シフトマスクを開発してきた経緯がある。位相シフトマスクは、単一波長の、波長の短い光源（ＫｒＦやＡｒＦのエキシマレーザーなど）とともに用いられている。これによって、各種素子等の高集積化及びそれに伴うフォトマスクのパターンの微細化に対応してきた。
【００１１】
その一方、表示装置製造用のリソグラフィ分野では、解像性向上や焦点深度拡大の為に、上記のような手法が適用されることは、一般的ではなかった。この理由としては、表示装置において求められる、パターンの集積度や、微細さが半導体製造分野ほどではなかったことが挙げられる。実際、表示装置製造用の露光装置（一般にはＬＣＤ露光装置、或いは液晶露光装置などとして知られる）に搭載される光学系や光源も、半導体製造用のものとは異なり、解像性や焦点深度より、生産効率（例えば、光源の波長域を広げて大きな照射光量を得て、生産タクトを短縮するなど）が重視されてきた。
【００１２】
フォトマスクの転写用パターンが微細化すると、これを正確に被転写体（エッチング加工しようとする薄膜等、被加工体ともいう）に転写する工程の実施は困難になる。表示装置の製造における転写の工程に現実に使用されている上述の露光装置の解像限界は３μｍ程度であるが、表示装置に必要な転写用パターンの中には、上述のように、ＣＤ（Critical  Dimension、線幅）が、既にこれに近づくか、あるいはこれを下回る寸法のものが必要となっているからである。
【００１３】
更に、表示装置製造用マスクは、半導体製造用マスクに比べて面積が大きいため、実生産上、３μｍ未満のＣＤをもつ転写用パターンを面内均一に転写することには大きな困難があった。
【００１４】
このように表示装置製造用のマスクを用いたのでは、３μｍ未満のＣＤといった微細なパターンの転写には困難が伴うので、これまで半導体装置製造の目的で開発されてきた、解像性向上のための各種手法を表示装置製造の分野にも適用することが考えられる。
【００１５】
しかしながら、表示装置製造に前記の手法をそのまま適用することには、いくつかの問題がある。例えば、高ＮＡ（開口数）をもつ高解像度の露光装置への転換には、大きな投資が必要になるが、表示装置の価格を上げることは困難であるため、大きな投資に見合う収益が得られにくいという問題がある。或いは、露光波長の変更（ＡｒＦエキシマレーザのような短波長を、単一波長で用いる）については、比較的大面積をもつ表示装置への適用が困難であったり、製造タクトが延長しやすい問題のほか、やはり相当の投資を必要とする点で不都合である。
【００１６】
そこで、表示装置製造用フォトマスクが備える転写用パターンの工夫によって、微細パターンの転写性を向上させることができれば、極めて意義が大きい。
但し、フォトマスクの転写用パターンを単純に微細化することによって、ＦＰＤの配線パターンを微細化し、その線幅（ＣＤ）精度を得ることは容易ではない。
【００１７】
特許文献１に記載の位相シフトマスクの製造方法は、透明基板上の遮光層をパターニングし、この遮光層を被覆するように透明基板上に位相シフト層を形成し、この位相シフト層をパターニングするというものである。特許文献１に開示された製造工程を図１に示す。
【００１８】
まず、透明基板１０上に遮光層１１が形成され（図１（Ａ））、次に、遮光層１１の上にフォトレジスト層１２が形成される（図１（Ｂ））。
続いて、フォトレジスト層１２を露光（描画）及び現像することで、遮光層１１の上にレジストパターン１２Ｐ１が形成される（図１（Ｃ））。
レジストパターン１２Ｐ１をエッチングマスクとして用い、遮光層１１が所定のパターン形状にエッチングされる。これにより、透明基板１０上に所定形状にパターニングされた遮光層パターン１１Ｐ１が形成される（図１（Ｄ））。レジストパターン１２Ｐ１を除去した後（図１（Ｅ））、位相シフト層１３が形成される。位相シフト層１３は、透明基板１０の上に遮光層パターン１１Ｐ１を被覆するように形成される（図１（Ｆ））。
【００１９】
続いて、位相シフト層１３の上にフォトレジスト層１４が形成される（図１（Ｇ））。次に、フォトレジスト層１４を露光（描画）及び現像することで、位相シフト層１３の上にレジストパターン１４Ｐ１が形成される（図１（Ｈ））。レジストパターン１４Ｐ１をエッチングマスクとして用い、位相シフト層１３が所定のパターン形状にエッチングされる。これにより、透明基板１０上に所定形状にパターニングされた位相シフト層パターン１３Ｐ１が形成される（図１（Ｉ））。
【００２０】
位相シフト層パターン１３Ｐ１の形成後、レジストパターン１４Ｐ１は除去される（図１（Ｊ））。以上のようにして、遮光層パターン１１Ｐ１の周囲に位相シフト層パターン１３Ｐ１が形成された位相シフトマスク１が製造される。
【００２１】
しかしながら、本発明者らの検討によると、この方法で高精度のフォトマスクを製造しようとするとき、以下のような課題が生じることがある。すなわち、フォトレジスト層１２の露光（つまり第１の描画工程（図１（Ｃ））と、フォトレジスト層１４の露光（つまり第２の描画工程（図１（Ｈ））との間において、相互のアライメントずれをゼロとすることは不可能である。このため、遮光層パターン１１Ｐ１と位相シフト層パターン１３Ｐ１との間にアライメントずれが発生してしまうことがある。
【００２２】
図２は、図１（Ｊ）に記載した位相シフトマスク１の部分拡大図（点線の円で囲んだ部分の拡大図）である。上記のアライメントずれが発生した場合、図２に示す寸法Ａと寸法Ｂとが異なってしまう。すなわち、線幅方向において、位相シフト層の機能が非対称となってしまう。場合によっては、このパターンにおいて、線幅方向の一方には位相シフト効果が強く現われ、他方には位相シフト効果が殆ど現れない転写像（フォトマスクを透過した光による光強度分布）が生じてしまうことがある。このような転写用パターンを持つフォトマスクを用いて表示装置を製造すると、線幅の制御が失われ、精度の高い回路パターンが得られなくなってしまう。
【００２３】
一般に、ＦＰＤ用フォトマスクの製造には、ＦＰＤ用、或いは表示装置製造用として製造された描画装置であって、主としてレーザーを描画光源とするものを用いる。但し、こうした描画装置においては、一回の描画工程中に生じる理想座標からのずれ成分をゼロとすることは不可能である。このため、１回の描画中に現われる理想座標からのずれ成分が、複数の描画による重ね合わせによって合成されるずれは、最大±０．５μｍ程度生じてしまうリスクがあることが、発明者の検討によって明らかになった。
【００２４】
もちろん、複数回のフォトリソグラフィ工程を経て製造されるフォトマスクにおいて、複数回のパターニングを共通のアライメントマーク等を参照しながら行うことにより、極力ずれを排除する努力を行うことができる。しかしながら、上記のとおりアライメントずれを常に０．５μｍ以下とすることは容易ではない。このようなアライメントずれによる線幅のばらつきは、微細線幅（例えば１．０μｍ以下）のパターンにおいては極めて深刻であるし、０．５μｍ以下の線幅をもつパターンは安定して形成することができない状況となる。
【００２５】
その一方、前述の理由により、微細なＣＤ精度が求められるフォトマスクは益々ニーズが高まり、今後より注目されるものとなる。
【００２６】
特許文献２には、上記課題を解消する方法として、１回の描画工程で描画したレジストパターンを用いて、２つの膜パターンを形成する方法を提案している。特許文献２の工程を、図３に示す。
特許文献２の方法によれば、複数回のフォトリソグラフィ工程によるずれ成分を、実質的にゼロとすることが可能である。しかし、上層膜と下層膜との間に、エッチング選択性が必要であるため、膜素材の選択には一定の制約がある。本発明者は、２つの膜パターンを形成するための膜材料に、エッチング選択性の制約がなく、より自由な膜材料の選択が行えることにより、更に、優れた転写特性のフォトマスクが得られることに注目し、鋭意検討を行った。
【００２７】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、微細かつ高精度な転写用パターンを備えるフォトマスク、その製造方法、フォトマスクを用いたパターン転写方法、及び表示装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
前述の課題を解決するために、本発明は次の構成を有する。
（構成１）
透明基板上に、転写用パターンを備えたフォトマスクの製造方法であって、
透明基板上に、下層膜、中間膜、及び上層膜が積層し、更に表面にフォトレジスト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、
前記フォトレジスト膜に描画及び予備現像を施して、第１レジストパターンを形成する工程と、
前記第１レジストパターンをマスクとして前記上層膜をエッチングし、更に、前記第１レジストパターン又はエッチングされた前記上層膜をマスクとして、前記中間膜をエッチングする、予備エッチング工程と、
前記第１レジストパターンに対して、追加現像を施すことにより、第２レジストパターンを形成する工程と、
前記第２レジストパターンをマスクとして、前記上層膜に追加のエッチングを施し、かつ、エッチングされた前記中間膜をマスクとして、前記下層膜をエッチングする、後エッチング工程と、
を有することを特徴とする、フォトマスクの製造方法。
【００２９】
（構成２）
前記下層膜は、前記上層膜のエッチング剤によってエッチングされる材料からなり、
前記中間膜は、前記上層膜のエッチング剤に対し、エッチング耐性をもつ材料からなり、かつ、
前記後エッチング工程においては、前記上層膜の追加エッチングと前記下層膜のエッチングが同時に進行することを特徴とする、構成１に記載のフォトマスクの製造方法。
【００３０】
（構成３）
前記後エッチングのあと、表面が露出している部分の中間膜を、エッチング除去する工程を有することを特徴とする構成１又は２に記載のフォトマスクの製造方法。
【００３１】
（構成４）
前記下層膜は、前記フォトマスクの露光に用いる露光光を一部透過する半透光膜であり、前記上層膜が、前記露光光を遮光する遮光膜であることを特徴とする、構成１〜３のいずれか記載のフォトマスクの製造方法。
【００３２】
（構成５）
前記転写用パターンは、
透明基板の表面が露出した透光部と、
透明基板上に少なくとも遮光膜が形成された遮光部と、
前記透明基板上に少なくとも前記半透光膜が形成されることにより露光光を一部透過し、かつ、前記遮光部のエッジに隣接して所定幅に形成された半透光部と
を含むことを特徴とする、構成４に記載のフォトマスクの製造方法。
【００３３】
（構成６）
前記半透光膜は、前記フォトマスクの露光に用いる露光光に含まれる代表波長に対する透過率が、１〜３０％であり、かつ、前記代表波長の光に対する位相シフト量が、１２０〜２４０度であることを特徴とする、構成５に記載のフォトマスクの製造方法。
【００３４】
（構成７）
前記半透光膜は、前記フォトマスクの露光に用いる露光光に含まれる代表波長に対する透過率が、１〜６０％であり、かつ、前記代表波長の光に対する位相シフト量が、９０度以下であることを特徴とする、構成５記載のフォトマスクの製造方法。
【００３５】
（構成８）
透明基板上に、遮光部、透光部、及び半透光部を含む転写用パターンが形成された、表示装置製造用フォトマスクであって、
前記透光部は、前記透明基板の表面が露出してなり、
前記遮光部は、前記透明基板上に、下層膜、中間膜、及び上層膜が、前記透明基板側からこの順に積層されてなり、
前記半透光部は、前記透明基板上に、下層膜が形成されてなるか、又は、下層膜と中間膜とが積層されてなり、かつ、前記遮光部のエッジに隣接して形成された所定幅Ｄ（μｍ）の部分を有し、Ｄ≦１．０であることを特徴とする、表示装置製造用フォトマスク。
【００３６】
（構成９）
前記下層膜は、前記フォトマスクの露光に用いる露光光を一部透過する半透光膜であり、
前記上層膜は、前記露光光を遮光する遮光膜であり、
前記中間膜は、前記上層膜のエッチング剤に対し、エッチング耐性をもつ材料からなることを特徴とする、構成８に記載の表示装置製造用フォトマスク。
【００３７】
（構成１０）
前記転写用パターンにおいて、任意の遮光部が有する２つの対向するエッジにそれぞれ隣接する２つの半透光部の幅を、それぞれＤ１（μｍ）及びＤ２（μｍ）とするとき、Ｄ１とＤ２の差が０．１以下であることを特徴とする、構成８又は９に記載の表示装置製造用フォトマスク。
【００３８】
（構成１１）
前記下層膜は、前記上層膜のエッチング剤によってエッチングされる材料からなることを特徴とする、構成８〜１０のいずれかに記載の表示装置製造用フォトマスク。
【００３９】
（構成１２）
前記半透光部は、前記透明基板上に半透光膜が形成されてなり、前記半透光膜は、前記フォトマスクの露光に用いる露光光に含まれる代表波長に対する透過率が、１〜３０％であり、かつ、前記代表波長の光に対する位相シフト量が、１５０〜２１０度であることを特徴とする、構成８〜１１のいずれかに記載の表示装置製造用フォトマスク。
【００４０】
（構成１３）
前記半透光部は、前記透明基板上に半透光膜が形成されてなり、前記半透光膜は、前記フォトマスクの露光に用いる露光光に含まれる代表波長に対する透過率が、２〜６０％であり、かつ、前記代表波長の光に対する位相シフト量が、９０度以下であることを特徴とする構成８〜１１のいずれかに記載の表示装置製造用フォトマスク。
【００４１】
（構成１４）
構成８〜１３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、被転写体上に前記転写用パターンを転写する工程を有する、パターン転写方法。
【００４２】
（構成１５）
構成８〜１３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、被転写体上に前記転写用パターンを転写する工程を有する、表示装置の製造方法。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、微細かつ高精度な転写用パターンを備えるフォトマスク、その製造方法、フォトマスクを用いたパターン転写方法、及び表示装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】従来のフォトマスクの製造方法１
【図２】図１（Ｊ）の部分拡大図
【図３】従来のフォトマスクの製造方法２
【図４】本発明のフォトマスクの製造方法
【図５】本発明のフォトマスクの製造方法
【図６】本発明のフォトマスクの転写用パターン（ラインアンドスペースパターン）
【図７】本発明のフォトマスクの転写用パターン（ホールパターン）
【図８】従来の製造方法による転写用パターン（ラインアンドスペースパターン）
【図９】従来の製造方法による転写用パターン（ホールパターン）
【図１０】本発明のフォトマスク（第１のフォトマスク）
【図１１】本発明のフォトマスク（第２のフォトマスク）
【図１２】バイナリマスク
【図１３】本発明の位相シフトマスクの転写用パターン（ラインアンドスペースパターン）
【図１４】図１３の転写用パターンによる、透過光の光強度分布曲線
【図１５】本発明の透過補助型フォトマスクの転写用パターン（ラインアンドスペースパターン）
【発明を実施するための形態】
【００４５】
本発明のフォトマスクは、透明基板上に転写用パターンを備えている。転写用パターンは、例えば図６、図７に示すように、遮光部１０２、透光部１０３、半透光部１０１ａ、１０１ｂを含むものとすることができる。また、本発明のフォトマスク１００の断面を図１０と図１１に例示する。
【００４６】
すなわち、透明基板上に、遮光部、透光部、及び半透光部を含む転写用パターンが形成された、表示装置製造用フォトマスクであって、
前記透光部は、前記透明基板の表面が露出してなり、
前記遮光部は、前記透明基板上に、下層膜、中間膜、及び上層膜が、前記透明基板側からこの順に積層されてなり、
前記半透光部は、前記透明基板上に、下層膜が形成されてなるか、又は、下層膜と中間膜とが積層されてなり、かつ、前記遮光部のエッジに隣接して形成された所定幅Ｄ（μｍ）の部分を有する
【００４７】
好ましくは、
前記下層膜は、前記フォトマスクの露光に用いる露光光を一部透過する半透光膜であり、
前記上層膜が、前記露光光を遮光する遮光膜であり、
前記中間膜は、前記上層膜のエッチング剤に対し、エッチング耐性をもつ材料からなる。
【００４８】
本発明のフォトマスクの製造方法について、以下に、図４、図５を用いて説明する。
（図４のフォトマスクの製造方法）
図４（Ａ）
まず、フォトマスクブランクを用意する。これは透明基板１０上に下層膜２０、中間膜３０、上層膜４０を積層させ、更に最表面にフォトレジスト膜５０を形成したものである。
【００４９】
ここで、透明基板１０としては、表面を研磨した石英ガラス基板などが用いられる。大きさは特に制限されず、当該マスクを用いて露光する基板（例えば表示装置用基板など）や、用途に応じて適宜選定される。例えば一辺３００ｍｍ以上の矩形基板が用いられる。
【００５０】
また、この態様では、下層膜２０は、フォトマスクを露光するときに用いる露光光の一部を透過する、半透光膜とする。この半透光膜については更に後述する。半透光膜の膜厚は、例えば、５０〜２０００Åとすることができる。
【００５１】
また、上層膜４０は、単独で上記露光光を実質的に遮光するか、又は、フォトマスクとなったときに、他の膜と積層することで遮光する、遮光膜とすることができる。この遮光膜についても、更に後述する。遮光膜の膜厚は、例えば、５００〜２０００Åとすることができる。
【００５２】
ここで、下層膜２０と上層膜４０のエッチング特性に、特に制約は無い。但し、下層膜２０は、上層膜４０のエッチング剤によってエッチングされる材料からなることが好ましい。すなわち、下層膜２０と上層膜４０は共通のエッチング剤によってエッチングされることが望ましい。例えば、上層膜４０と下層膜２０とは、共通の金属を含有する膜とすることができる。本態様では、例としていずれもＣｒを含有する膜を使用した態様で説明する。
【００５３】
一方、中間膜３０は、上層膜４０及び下層膜２０の少なくとも一方のエッチング剤に対し、エッチング耐性をもつ材料からなることが好ましい。好ましくは、上層膜４０及び下層膜２０の双方に対してエッチング選択性を有する材料からなるものとする（この場合、中間膜３０をエッチングストッパ膜ともいう）。本態様では、中間膜３０は、Ｃｒ以外の元素によって構成される。中間膜３０の膜厚は、例えば、１０〜５００Å、より好ましくは２５〜２００Åとすることができる。
【００５４】
上層膜４０の上には、フォトレジスト膜５０（以下、レジスト膜、又はレジストともいう）が塗布により形成されている。フォトレジスト膜５０の膜厚は、例えば、８０００〜１００００Åとすることができる。ここでは、ポジ型のフォトレジスト膜を用いた場合について説明する。
【００５５】
図４（Ｂ）
次に、上記フォトマスクブランクを描画装置にセットして、所定のパターンを描画する。描画装置は、ＦＰＤマスク用のものを用い、レーザー描画を適用する。その後、レジスト膜５０を現像する。現像剤としては、公知のものが使用でき、例えば、ＫＯＨ、ＮａＯＨといった無機のアルカリ性現像剤が好適に使用できる。尚、この現像によって形成される第１レジストパターン５０Ｐ１は、後段で更に追加現像することで形状変化を施すものであるため、図４（Ｂ）の段階での現像を予備現像ともいう。
【００５６】
図４（Ｃ）
予備現像によって形成された第１レジストパターン５０Ｐ１をマスクとして、上層膜用のエッチング剤を用い、上層膜４０をエッチングする（予備エッチング１）。エッチングはドライエッチングでもウェットエッチングでも良いが、本態様ではウェットエッチングを適用する。この第１レジストパターン５０Ｐ１は、後工程において、再度形状を変化させて第２レジストパターン５０Ｐ２とした後に再度マスクとして使用するため、エッチングによるレジストパターンの損傷や膜減りが殆ど生じないウェットエッチングは有利に適用できる。
【００５７】
図４（Ｄ）
次いで、中間膜エッチング用のエッチング剤を使用して、中間膜３０をエッチングする（予備エッチング２）。このエッチングもドライエッチングでもウェットエッチングでも良いが、ウェットエッチングがより好ましい。ドライエッチングを適用する場合には、第１レジストパターン５０Ｐ１がマスクとなるが、ここではウェットエッチングを適用するので、エッチングされた上層膜４０がマスクとなる。これによって、下層膜の一部が露出する。
【００５８】
図４（Ｅ）
次いで、第１レジストパターン５０Ｐ１に対して、追加現像を施すことにより、第２レジストパターン５０Ｐ２を形成する。予備現像の段階では、十分に感光したレジストが現像により溶出し、第１レジストパターン５０Ｐ１が形成されたが、そのエッジ部分は、現像の閾値に達しない不十分な光量の露光を受けている。この不十分な露光は、第１レジストパターン５０Ｐ１のエッジに沿って一定の幅で生じていることを利用し、追加現像を行うことによって、一定の寸法Ｄ（μｍ）分、第１レジストパターン５０Ｐ１のエッジ部分を後退させることができる。後退させる幅（つまり第１レジストパターン５０Ｐ１の消失する幅）Ｄ（μｍ）は、１（μｍ）以下、より好ましくは、０．１〜１（μｍ）である場合に、本発明の効果が顕著である。これにより、第１レジストパターン５０Ｐ１に被覆されていた上層膜４０のエッジ部分がＤ（μｍ）の幅で露出する。
【００５９】
本態様では、第１レジストパターン５０Ｐ１のエッジからＤ＝０．５μｍ分のレジストを溶出させて、エッジを後退させる。これは、最終的に完成したフォトマスクにおいて、その転写用パターンの、遮光部の周縁部分に隣接する、幅０．５μｍの半透光部からなる縁取り部分（リムともいう）を形成しようとする場合である。
【００６０】
リムの幅を制御するためは、追加現像の進行速度を予め把握し、得ようとするフォトマスクの設計から決定された、半透光部の幅に合わせて現像時間を調整すればよい。
【００６１】
尚、追加現像を施すにあたり、第１レジストパターン５０Ｐ１の表層部分に難溶化層が形成されており、これが追加現像の支障となる場合には、オゾン水や、プラズマアッシングによって、第１レジストパターン５０Ｐ１のごく浅い表層部分のみを除去する処理を施しても良い。
【００６２】
図４（Ｆ）
形成された第２レジストパターン５０Ｐ２をマスクとし、再度、上層膜用のエッチング剤を用いてエッチングを行う。これにより、上層膜４０のエッジ部分のＤ（μｍ）相当の幅がエッチング除去され、この除去された部分に被覆されていた中間膜３０のエッジ部分が露出する。
【００６３】
また、前述の予備エッチングによって露出した、下層膜２０の露出部分をエッチング除去する。
このように上層膜４０を追加エッチングし、また下層膜２０の露出部分をエッチングする工程を、上述の予備エッチングに対して、後エッチングという。
尚、後エッチングにおいても、ドライエッチング、ウェットエッチングのいずれを適用しても良いが、ウェットエッチングを適用することがより好ましい。これにより、上層膜４０により被覆されていた中間膜３０のエッジ部分が、Ｄ（μｍ）の幅で露出する。また、下層膜２０に被覆されていた透明基板１０の表面が、一部露出する。このように、透光部１０３、遮光部１０２、半透光部１０１ａ、１０１ｂが形成される。
【００６４】
後エッチング工程においては、前記第２レジストパターン５０Ｐ２をマスクとして、上層膜４０に追加のエッチングを施した後に、エッチングされた前記中間膜３０をマスクとして、下層膜２０をエッチングしてもよく、また、その逆でも良い。但し、上層膜４０と下層膜２０の材料を、同一のエッチング剤によってエッチング可能である材料とし、この二膜に対して同時にエッチングを進行させることが好ましい（図４（Ｆ）に点線の丸で示す）。
【００６５】
すなわち、本発明の方法によれば、上層膜４０と下層膜２０の相互のエッチング特性が異なる（互いにエッチング選択性がある）場合のみでなく、エッチング特性が共通である場合にあっても、支障なくパターニングが可能であり、また、効率的にパターニングを行うことができる。
【００６６】
図４（Ｇ）
次いで、第２レジストパターン５０Ｐ２を剥離すれば、図１１に示す、本発明のフォトマスク１００が完成する。
このフォトマスク１００は、透明基板１０が露出して透光部１０３を成し、透明基板１０上に下層膜２０と中間膜３０とが積層して半透光部１０１ａ、１０１ｂを成し、透明基板１０上に下層膜２０、中間膜３０、及び上層膜４０が積層して、遮光部１０２をなすものとなる。
【００６７】
図４（Ｈ）
尚、この後、中間膜用のエッチング剤を適用し、更に中間膜３０の露出部分をエッチング除去することができる。これにより、図１０に示す、本発明のフォトマスク１００が完成する。
このフォトマスク１００は、透明基板１０が露出して透光部１０３を成し、透明基板１０上に下層膜２０が形成されて半透光部１０１ａ、１０１ｂを成し、透明基板１０上に下層膜２０、中間膜３０、及び上層膜４０が積層して、遮光部１０２をなすものとなる。
【００６８】
図５のフォトマスクの製造方法
次に、本発明のフォトマスクの製造方法のうち、他の方法につき、図５を用いて説明する。
図５においては（Ａ）〜（Ｆ）までが、図４と同様である。
但し、図４（Ｇ）では、第２レジストパターン５０Ｐ２を剥離するのに対して、図５（Ｇ’）では、中間膜用のエッチング剤を用いて中間膜３０のエッチングを行う。次いで、第２レジストパターン５０Ｐ２の剥離を行う（図５（Ｈ’））。この方法によって、図１０に示す、本発明のフォトマスク１００が完成する。
【００６９】
本発明のフォトマスクについて更に説明する。
下層膜は、本実施形態のフォトマスクを露光装置に搭載して露光する際に、その露光光を一部透過する半透光膜であることが好ましい。
下層膜単独で（図１０のフォトマスク）、又は下層膜と中間膜との積層で（図１１のフォトマスク）、所望の露光光の透過率と、位相シフト量とを有することが好ましい。
【００７０】
一方上層膜は、単独で、又は、下層膜や中間膜との積層で、露光光を実質的に遮光する、遮光膜とすることができる。上層膜は、好ましくは、単独で光学濃度ＯＤ３以上をもつことができる。
【００７１】
下層膜と上層膜とは、共通のエッチング剤によってエッチングされるものであることが好ましい。このため、下層膜と上層膜とは、例えば同一の金属を含有する膜とすることができる。同一の金属は、クロム、タンタル、タングステン、モリブデンなどから選択することができる。
【００７２】
下層膜の具体的な材料を例示すると、Ｃｒ化合物（Ｃｒの酸化物（ＣｒＯｘ）、窒化物（ＣｒＮｘ）、炭化物（ＣｒＣｘ）、酸化窒化物（ＣｒＯｘＮｙ）、窒化炭化物（ＣｒＣｘＮｙ）、酸化炭化物（ＣｒＯｘＣｙ）、酸化窒化炭化物（ＣｒＯｘＮｙＣｚ）、フッ化物（ＣｒＦｘ）など）、Ｓｉ化合物（ＳｉＯ２、ＳＯＧ）、金属シリサイド化合物（ＴａＳｉ、ＭｏＳｉ、ＷＳｉ又はそれらの窒化物、酸窒化物など）等を挙げることができる。
【００７３】
一方、上層膜の材料は、クロム、モリブデンのほか、上記下層膜と同様の材料が使用できる。
上記の材料を用いることにより、下層膜を半透光膜、上層膜を遮光膜とすることができる。
好ましくは、下層膜（半透光膜）と上層膜（遮光膜）が、いずれもＣｒを含有する材料で形成される。
【００７４】
Ｃｒを含有する膜のエッチングには、クロム用エッチャントとして知られる硝酸第２セリウムアンモニウムを含むエッチング液を使用できる。ドライエッチングを適用する場合には、塩素系ガスのエッチングガスを用いることができる。
【００７５】
膜の材料が金属シリサイド、例えば、ＭｏＳｉ系の材料である場合には、弗化水素酸、珪弗化水素酸、弗化水素アンモニウムなどのフッ素化合物に、過酸化水素、硝酸、硫酸などの酸化剤を添加したエッチング液を使用することができる。なお、フッ素系のエッチングガスを用いたドライエッチングを適用しても構わない。
【００７６】
上層膜、中間膜、及び下層膜は、積層した状態で、露光光を実質的に透過しない（光学濃度ＯＤが３以上）ものとすることが好ましいが、フォトマスク１００の用途によっては、露光光の一部を透過する（例えば透過率≦２０％）ものとすることもできる。本発明においては、一例として、上層膜４０は光学濃度（ＯＤ）３以上の遮光膜であり、下層膜２０は露光光を一部透過する半透光膜であるものとして説明する。なお、下層膜２０の好ましい透過率範囲、及び位相シフト特性については後述する。
【００７７】
なお、本発明の効果を妨げない範囲で、上記の上層膜、中間膜、及び下層膜の他に、これらの上、下、または間に、他の膜が形成されてもよい。例えば、上層膜の上に、反射防止機能をもつ膜が形成されてもよい。
【００７８】
中間膜の材料としては、上層膜及び下層膜とのエッチング選択性のあるものを使用することが好ましい。例えば、中間膜の材料としては、アルミニウム（Ａｌ）、コバルト（Ｃｏ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、チタン（Ｔｉ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、マグネシウム（Ｍｇ）、銅（Ｃｕ）、イットリウム（Ｙ）、硫黄（Ｓ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、タンタル（Ｔａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ニオブ（Ｎｂ）、及びシリコン（Ｓｉ）のうちいずれか一つ以上の物質を含む材料を使用することができる。前記材料として、具体的には、前記物質の窒化物、酸化物、炭化物、酸化窒化物、炭化窒化物、酸化炭化物、酸化炭化窒化物が挙げられる。
【００７９】
例えば、上層膜及び下層膜を、いずれもＣｒを含有する膜とすることができる。中間膜の材料として、モリブデン（Ｍｏ）、シリコン（Ｓｉ）、タンタル（Ｔａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、アルミニウム（Ａｌ）、及びチタン（Ｔｉ）のうちいずれか一つ以上を含む材料を用いることができる。
【００８０】
例えば中間膜の材料として、チタンを含有する材料を使用する場合には、チタン酸化物、チタン窒化物、あるいはチタン酸窒化物を使用することができる。その場合、エッチング液としては、酸化カリウム及び過酸化水素の混合水溶液を使用することができる。
【００８１】
また、中間膜の材料として、金属シリサイドを含有する材料、すなわち、金属とケイ素とを含む材料を使用することもできる。
前記金属の例として、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）などの遷移金属が挙げられる。また、金属シリサイドは、例えば、金属シリサイドの窒化物、金属シリサイドの酸化物、金属シリサイドの炭化物、金属シリサイドの酸化窒化物、金属シリサイドの炭化窒化物、金属シリサイドの酸化炭化物、または金属シリサイドの酸化炭化窒化物としてもよい。
【００８２】
具体的には、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）の窒化物、酸化物、炭化物、酸化窒化物、炭化窒化物、酸化炭化物、および酸化炭化窒化物、タンタルシリサイド（ＴａＳｉ）の窒化物、酸化物、炭化物、酸化窒化物、炭化窒化物、酸化炭化物、および酸化炭化窒化物、タングステンシリサイド（ＷＳｉ）の窒化物、酸化物、炭化物、酸化窒化物、炭化窒化物、酸化炭化物、および酸化炭化窒化物、ならびにチタンシリサイド（ＴｉＳｉ）の窒化物、酸化物、炭化物、酸化窒化物、炭化窒化物、酸化炭化物、および酸化炭化窒化物が挙げられる。
【００８３】
上述のとおり、下層膜、中間膜、及び上層膜のエッチングは、ドライでもウェットでも良いが、ウェットエッチングとするのが好ましい。ウェットエッチングによると、大面積（例えば一辺が３００ｍｍ以上）で多様なサイズの表示装置製造用フォトマスクのパターニングにおいて、大規模な真空エッチングチャンバーが不要であることに加え、後エッチング時におけるレジストパターンの表面にダメージが殆ど無いことなどにおいて有利である。
【００８４】
図６に示すように、本実施形態に係るフォトマスク１００は、透明基板上の下層膜、中間膜及び上層膜がそれぞれパターニングされて形成された透光部１０３、遮光部１０２、及び半透光部１０１ａ、１０１ｂを含む転写用パターンを備えている。透光部１０３は、透明基板１０が露出してなる。遮光部１０２は、透明基板１０上において、下層膜、中間膜、及び上層膜が積層して形成されてなる。半透光部１０１ａ、１０１ｂは、透明基板１０上に、下層膜、又は下層膜と中間膜が形成されてなる。また、半透光部１０１ａ、１０１ｂは、遮光部１０２のエッジに隣接して形成された一定線幅Ｄ（μｍ）の部分を有する。
【００８５】
なお、上記一定幅Ｄに特に制約は無いが、Ｄが１（μｍ）以下の場合、本発明の効果が顕著である。例えば、Ｄが０．１〜１．０（μｍ）程度の微細線幅であると有利である。
【００８６】
また、図６に示す、本実施形態に係るフォトマスク１００は、上層膜（遮光膜）パターンが下層膜（半透光膜）パターンの水平方向中央に位置している。すなわち、図６においては、転写用パターンを平面視したとき、遮光部１０２と半透光部１０１ａ、１０１ｂが線対称に配置し、図７においては、これらが回転対称に配置する。そして、上層膜パターンのエッジに隣接して、下層膜パターンの一部が一定の幅で露出している。
【００８７】
本発明のフォトマスクは以下の態様を含む。つまり、
前記透光部は、前記透明基板の表面が露出してなり、
前記遮光部は、前記透明基板上に、半透光膜、エッチングストッパ膜、及び遮光膜が、透明基板側からこの順に積層されてなり、
前記半透光部は、前記透明基板上に半透光膜が形成されてなるか、又は、半透光膜とエッチングストッパ膜が積層されてなり、かつ、前記遮光部のエッジに隣接して形成された一定幅Ｄ（μｍ）の部分を有し、Ｄ≦１．０である。
【００８８】
ここで、遮光部１０２の第１のエッジに隣接して形成された半透光部を第１半透光部１０１ａとし、該遮光部１０２の第１のエッジに対向する第２のエッジに隣接して形成された半透光部を第２半透光部１０１ｂとするとき、それぞれの幅Ｄ１とＤ２の差が、０．１μｍ以下とすることができる。幅Ｄ１とＤ２の差は、より好ましくは０．０５μｍ以下である（図６参照）。
【００８９】
すなわち、本発明によると、２回描画によるアライメントずれが生じないため、１μｍ又はそれよりも微細な幅の半透光部１０１ａ、１０１ｂにおいて、図８、９に示すような線幅ずれ（非対称な転写用パターン）が生じることを防止できる。
【００９０】
或いは、透光部１０３の第１のエッジに隣接して形成された第３半透光部１０１ｃと、透光部１０３の第１のエッジに対向する第２のエッジに隣接して形成された第４半透光部１０１ｄと、をそれぞれ有し、それぞれの幅Ｄ３とＤ４の差が０．１μｍ以下とすることができる。幅Ｄ３とＤ４の差は、より好ましくは０．０５μｍ以下である（図７参照）。
【００９１】
ここで、図１０のフォトマスクの場合、転写用パターンの形状、すなわち、上層膜パターンと下層膜パターンの形状は、フォトマスクの用途に応じて決定すれば良い。図１１のフォトマスクの場合においても、転写用パターンの形状、すなわち上層膜パターン、中間膜パターン及び下層膜パターンの形状は、フォトマスクの用途に応じて決定すれば良い。
例えば、図６のようなラインアンドスペースパターンや、図７のようなホールパターンを転写用パターンとして備えるフォトマスクを製造する際に、本実施形態は有利に適用できる。図６に示すように、ラインアンドスペースパターンの場合は、ラインパターンの中央に遮光部が配置され、ラインパターンのエッジ部分、つまりスペースパターンとの境界部分に、細い一定幅の半透光部が形成されている。図７に示すように、ホールパターンの場合には、遮光部に開口したホールのエッジに、一定幅の半透光部が形成されている。
【００９２】
転写用パターンとして特に好ましいのは、ラインアンドスペースパターンである。追加現像の方向が一定（例えばX方向）であるために、ＣＤ精度が極めて高く、面内の幅のばらつきを抑止できるからである。
【００９３】
下層膜パターンの一部が露出している部分の幅は、上層膜パターンの線幅の１／２以下であれば良い。但し、上述のように、この部分の幅が０．１μｍから１．０μｍであるときに、本実施形態の効果が顕著となる。特に、下層膜パターンの露出部分の幅が１．０μｍ以下の時に、本実施形態の効果が顕著となる（下層膜を半透光膜とするとき、この部分がフォトマスクにおける半透光部の線幅となる）。このような寸法は、上述した先行文献に記載された従来方法では、均一に得ることが難しい寸法だからである。また、この部分の幅が０．１μｍ以上であるときに、フォトマスクの転写用パターンとしての光学的な機能が有利に発揮される。
【００９４】
本発明のフォトマスクは、遮光部、透光部、及び半透光部を有する。
ここで、半透光部の透過率は、露光光に含まれる代表波長に対して、透明基板の透過率を１００％とするとき１〜６０％とすることが好ましい。
ここで露光光は、一般にＬＣＤ露光装置に採用される光源であり、ｉ線、ｈ線、ｇ線のいずれかを含む光を用いることができる。より好ましくは、露光光は、これらすべてを含むものを使用する。本発明では、上記のうちいずれかを代表波長として、露光光の透過率や位相差（又は位相シフト量）を定義する。
【００９５】
（本発明のフォトマスクを位相シフト型マスクとして用いる場合）
図１０に示す第１のフォトマスクの構成について説明する。
下層膜２０を位相シフト膜、上層膜４０を遮光膜として構成した場合、本実施形態に係るフォトマスク１００は位相シフトマスクとして用いることができる。このとき、下層膜２０は、露光光に含まれる代表波長に対して２〜３０％の透過率を有する。下層膜２０によって、半透光部が構成される。より好ましくは、下層膜２０の透過率は、２〜１５％、更に好ましくは、３〜１０％である。また、下層膜２０は、前記代表波長に対する位相シフト量が略１８０°となるような膜とするのが好ましい。略１８０°とは、１８０±６０°であることをいう。より好ましくは、略１８０°とは、１８０°±３０°である。
【００９６】
また、より好ましくは、位相シフト膜としての下層膜は、ｉ線、ｈ線、ｇ線に対する、位相シフト量の偏差が、３０度以下であることが好ましく、より好ましくは２０度以下である。
【００９７】
更に好ましくは、位相シフト膜としての下層膜は、ｉ線、ｈ線、ｇ線に対する、透過率偏差が、１０％以下、好ましくは５％以下である。透過率偏差とは、ｉ線、ｈ線、ｇ線に対する半透光膜の透過率をそれぞれＴｉ、Ｔｈ、Ｔｇ（％）とするとき、これらの互いの差のことをいう。
【００９８】
図１１に示す第２のフォトマスクの構成の場合には、下層膜２０と中間膜３０が積層した部分が、半透光部となる。この積層部が、所望の露光光透過率と位相シフト量をもつ半透光部となる。具体的には、上記と同様、半透光部は、露光光に含まれる代表波長に対して２〜３０％の透過率を有する積層膜によって構成される。より好ましくは、積層膜の透過率は、２〜１５％、更に好ましくは、３〜１０％である。また、下層膜２０と中間膜３０の積層膜は、前記代表波長に対する位相シフト量が略１８０°となるような積層膜とするのが好ましい。略１８０°とは、１８０±６０°であることをいう。より好ましくは、略１８０°とは、１８０°±３０°である。
【００９９】
また、位相シフト膜としての、上記積層膜の透過率偏差及び位相差偏差についても、第１のフォトマスクについて述べたのと同様の範囲であることが好ましい。
【０１００】
第２のフォトマスクにおいては、半透光部における積層膜の位相シフト量に対して、下層膜単独の位相シフト量が９０％以上であることが好ましい。また、積層膜の透過率は、下層膜単独の透過率の９０％以上であることが好ましい。例えば、積層膜の位相シフト量が１８０±６０°であるとき、下層膜単独の位相シフト量が、１６５±５５°であることができる。
【０１０１】
図１０に示す第１の位相シフトマスクにおいては、透光部１０３を透過する光（上記代表波長の光）の位相と、透明基板１０上に下層膜２０（下層膜パターン２０Ｐ）が形成されてなる半透光部１０１ａ、１０１ｂを透過する光（上記代表波長の光）の位相とを、略１８０°ずらすことで、半透光部１０１ａ、１０１ｂと透光部１０３の境界において、光の相互干渉を起こさせることができる。その結果、転写像のコントラストを向上させることができる。上記半透光部１０１ａ、１０１ｂを通る光の位相シフト量φ（ｒａｄ）は、そこに使用された下層膜２０の屈折率（複素屈折率実部）ｎと膜厚ｄとに依存し、下記式（１）の関係が成り立つ。
【０１０２】
φ ＝ ２πｄ（ｎ−１）／λ ・・・（１）ここでλは露光光の波長である。
【０１０３】
したがって、位相を１８０°ずらすためには、下層膜２０の膜厚ｄを、下記式（２）によって決定すればよい。
【０１０４】
ｄ ＝ λ／｛２（ｎ−１）｝ ・・・（２）
【０１０５】
そして、この位相シフトマスクにより、必要な解像度を得るための焦点深度の増大が達成され、露光波長を変えずに、解像度とプロセス適用性とを改善することができる。
【０１０６】
図１２に、バイナリマスク（透明基板上に遮光膜パターンのみが形成されたマスク）のラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターンを示す。また、図１３には、図１２と同じピッチのＬ／Ｓパターンであって、ライン部のエッジに一定幅の位相シフト部分を形成したものを示す。なお、図１３の転写用パターンは、本実施形態の製造方法（第１、又は第２のフォトマスクのいずれでもよい）により製造することができる。
【０１０７】
図１２及び図１３の転写用パターンを、ＬＣＤ用露光装置を用いて被転写体上にそれぞれ転写するとき、被転写体が受ける光の強度曲線を図１４に示す。図１４の縦軸は光透過強度を、横軸は被転写体上の転写位置を示している。図１４の点線は、図１３に記載の位相シフトマスク（実施例）を透過した光の光透過強度を示す。図１４の実線は、図１２に記載のバイナリマスク（比較例）を透過した光の光透過強度を示している。図１４によれば、図１３の位相シフトマスクにおいては、スペース部とライン部との境界において、逆位相の回折光が干渉することから、コントラストが向上し、優れたパターニング精度が得られることが分かる。
【０１０８】
なお、図１３の転写用パターンが、仮に図８に示すようなパターンずれを持っている場合、ラインパターンの両エッジにおいて得られる干渉作用が非対称になることから、被転写体上に形成されるパターンの精度が劣化する。
【０１０９】
図１３の位相シフトマスクは、本実施形態の下層膜を位相シフト膜で構成し、本実施形態の上層膜を遮光膜で構成することで得られることは、既に述べた通りである（第１のフォトマスクの場合）。ここで、位相シフト膜は、好ましくは、露光光の位相を略１８０°シフトする。露光光が複数波長を含む場合（例えば、ｉ線、ｈ線、ｇ線を含む光源を使用する場合）には、位相シフト膜は、好ましくは、代表波長として、これらの波長のいずれかに対して、露光光の位相を略１８０°シフトする。
【０１１０】
ここで、例えば位相シフト量１８０°とは、透明基板１０のみを透過する光と、透明基板１０及び下層膜２０を透過する光との間の位相差が、１８０°となる意味である。ラジアン表記すれば、位相シフト量１８０°とは、（２ｎ＋１）π（ここでｎ＝０，１，２，・・）となる。
【０１１１】
（本発明のフォトマスクを透過補助型マスクとして用いる場合）
更に、本実施形態のフォトマスクの別の態様として、下層膜は、露光光に含まれる代表波長に対し２〜６０％、より好ましくは、３〜５０％の透過率をもち、かつ、前記代表波長に対する位相シフト量が０°を越え９０°以下であるような膜として構成されていてもよい。この場合の下層膜は、上記の位相シフト作用を発揮させてコントラストを向上させる機能というよりも、透光部の透過光量を補助する機能をもつ（以下、このような膜を透過補助膜ともいう）。
【０１１２】
例えば、図１０に示す本実施形態に係るフォトマスクにおいて、下層膜パターンをこの透過補助膜パターンとすることにより、透光部の透過光量を補助することができる。又は、図１１に示す実施形態に係るフォトマスクにおいて、下層膜と中間膜の積層パターンをこの透過補助膜パターンとすることにより、透光部の透過光量を補助することができる。
【０１１３】
このようなフォトマスクは、露光装置の照射光量を増加させるのと同様な作用効果をもち、省エネルギー、或いは露光時間の短縮、生産効率の向上に著しいメリットをもたらす。
【０１１４】
上記光量補助の機能は、透過率があまりにも小さいと十分に発揮できず、透過率が大きすぎると、薄膜化に伴い、透過率の面内均一性が劣化するリスクがあるため、下層膜の透過率は上記の２〜６０％の範囲とする。なお、下層膜２０の透過率の好ましい範囲は１０〜４５％、より好ましくは１０〜３０％、更に好ましくは１０〜２０％である。
【０１１５】
また、位相シフト量が過度に小さい場合には、下層膜（半透光膜）を構成する素材の選択が容易でないこと、位相シフト量が過度に大きい場合には、逆位相の光の干渉が生じて透過光量の補助効果が損なわれることを考慮して、該膜の素材と膜厚とを選択することが望ましい。下層膜の位相シフト量の範囲は、０°を越え、９０°以下（これは、ラジアン表記すると、（２ｎ−１／２）π〜（２ｎ＋１／２）π（ｎは整数）との意味である）とし、好ましくは５〜６０°、更に好ましくは５〜４５°である。
【０１１６】
上記光量補助機能をもつフォトマスクの構成例について、図１５に上面構成を示す。ここでは、ピッチ６μｍ（ライン部３μｍ、スペース部３μｍ）のラインアンドスペースパターンを例示する。ライン部の中央は幅２μｍの遮光部からなり、その両サイドのエッジに隣接してそれぞれ幅０．５μｍ（合計１．０μｍ）の半透光部が形成されている。このような転写用パターンをＬＣＤ用露光装置によって露光すると、同一のピッチをもつバイナリマスクによるラインアンドスペースパターンでは解像されにくい線幅であるにもかかわらず、十分な転写性をもつことが、発明者らにより確認されている。
【０１１７】
このような機能を有するフォトマスクは、特に、パターンの微細化に伴って有利である。透光部の線幅が狭くなるに従い、該部分の透過光量が減少し、被転写体上に形成されたレジスト膜の感光閾値に達しなくなると、レジストパターンが、エッチングマスクとしての機能を奏しにくくなるからである。
【０１１８】
仮に、上層膜パターンと下層膜パターンとの間に、図８に例示したようなアライメントずれが発生した場合、被転写体上での転写位置（パターン位置）がずれてしまうと共に、透光部のピーク光量が低下して転写精度が損なわれてしまう。本実施形態に係るフォトマスクは、こうした不都合を生じさせない、転写性能に優れたフォトマスクである。
【０１１９】
なお、こうした効果は、ラインアンドスペースパターンに限らず、ホールパターンでも同様に得られることが確認された。
【０１２０】
すなわち、上層膜の両サイドに露出した下層膜（第１のフォトマスクの場合）による光学的な効果は、それが位相シフト効果であっても、光量補助効果であっても、或いは他の光学的な挙動による効果であっても、設計値に基づき、線幅方向において対称に発生させることが求められる。ここで、上記特許文献１に開示された手法のように、複数回のフォトリソグラフィ工程を利用してフォトマスクを製造する場合には、複数のパターン（上層膜パターンと下層膜パターン）の相互アライメントずれをゼロにすることは不可能であり、０．３μｍ程度、或いはそれ以上のアライメントずれが生じてしまう。
【０１２１】
これに対して、本実施形態においては、１回の描画工程で描画したレジストパターンを用いて、２つの膜パターンを形成する（２つめの膜パターンの際には、追加現像によって、レジストパターンを一定寸法分小さくする）。これにより、上層膜パターンと下層膜パターンとの間のアライメントずれの発生を防止することができる。その結果、位相シフト効果や光量補助効果等の光学的効果を、設計値に基づき、線幅方向において対称に発生させることが可能となる。更に、フォトリソグラフィ工程の回数を１回に減らすことで、生産工程の効率化を図ることもできる。すなわち、上記したような高度な光学的機能を有するフォトマスクを生産性良く得ることができる。
【０１２２】
なお、本実施形態に係るフォトマスク１００を用いて被転写体上にパターンを転写する際、使用する露光装置に特に制限は無い。但し、本実施形態に係るフォトマスク１００は、例えばｉ線、ｈ線、ｇ線を含む光源をもつＬＣＤ用露光装置であって、開口数ＮＡを０．０６〜０．１０、コヒーレンスファクタσを０．５〜１．０の範囲とする、等倍露光の露光装置とともに使用する場合に、発明の効果が顕著である。こうした露光装置は、一般に、ｉ線、ｈ線、ｇ線を含む光を露光光として使用し、３μｍ程度を解像限界としている。
【０１２３】
もちろん、本発明は、より広い範囲の露光装置を用いた転写に際して適用することも可能である。例えば、ＮＡが０．０６〜０．１４、又は０．０６〜０．１５の範囲とすることができる。ＮＡが０．０８を超える、高解像度の露光装置にもニーズが生じており、これらにも適用できる。
【０１２４】
なお、上記の波長のうち、単一波長（例えばｉ線）のみを使用して露光しても良い。
【０１２５】
本発明において、フォトマスクの用途に制限はない。例えば、表示装置（例えば、ＬＣＤ（液晶表示装置）や有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス））の、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）の微細なホールパターンや、画素電極に用いるラインアンドスペースパターンなどには、特に有用である。
【０１２６】
本発明において、パターン形状は、対称性をもつもの（上記態様では、遮光部に対して、そのエッジに半透光部が対称に形成されるパターン）が好ましい。このパターンにおいて、上記リムの幅は、自由に設計できる。これらの理由により、上記用途におけるように、本発明は、ラインアンドスペースパターンやホールパターンに用いることが有利である。また、上記から明らかなように、本発明によると、遮光膜及び半透光膜の素材として、互いにエッチング選択性があるものに限らず、エッチング選択性の無いものを使用できる。したがって、下層膜及び上層膜のそれぞれの材料として、互いにエッチング選択性の無い材料を使用できる自由度がある。
【０１２７】
結果的に、追加エッチングを適用する本発明の方法によると、レジストパターンのエッジの後退を、定量的に、再現性高く正確に実施できるため、サイズの大きなフォトマスクであっても、面内のＣＤ精度（特にリム幅）の均一性を高くすることができる。
【符号の説明】
【０１２８】
１０    透明基板
２０    下層膜
３０    中間膜
４０    上層膜
５０    フォトレジスト膜
１００  フォトマスク
１０１ａ〜１０１ｄ    半透光部
１０２  遮光部
１０３  透光部
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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