(57)【要約】【課題】周期的なパターン寸法のずれ等に起因するムラを解消する。【解決手段】単位パターン１が規則的に多数配列された繰り返しパターンにおける単位パターン１のエッジ部近傍に、単位パターン１の形状を実質的に損なわないような微小パターン２をランダムに形成する。【選択図】  図１
2005024712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基板上に、遮光膜パターンを有するフォトマスクにおいて、
前記遮光膜パターンは、規則的に配列された多数の単位パターンからなる繰り返しパターンを有し、前記繰り返しパターンを構成する各単位パターンのエッジ部近傍に、該パターンの形状を実質的に損なわないような微小パターンが、ランダムに形成されていることを特徴とするフォトマスク。
【請求項２】
前記フォトマスクが、映像デバイスの製造工程において用いられるフォトマスクであり、前記繰り返しパターンが、映像デバイスの画素パターンに対応するパターンであることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。
【請求項３】
規則的に配列された多数の単位パターンからなる繰り返しパターンを有する映像デバイスにおいて、
前記繰り返しパターンを構成する単位パターンのエッジ部近傍に、該パターンの形状を実質的に損なわないような微小パターンがランダムに形成されていることを特徴とする映像デバイス。
【請求項４】
請求項２に記載のフォトマスクを用いてパターン転写を行うことにより形成された映像デバイスであって、前記単位パターンのエッジ部近傍に、該パターンの形状を実質的に損なわないような微小パターンがランダムに付与された、規則的に配列された多数の繰り返しパターンを有することを特徴とする映像デバイス。
【請求項５】
規則的に配列された多数の単位パターンからなる繰り返しパターンを有する画素パターンを配置した撮像面を有する撮像デバイスにおいて、前記画素パターンを構成する単位パターンの一部又は全部のエッジ部近傍に、該パターンの形状を実質的に損なわないような微小パターンがランダムに形成されていることを特徴とする撮像デバイス。
【請求項６】
規則的に配列された多数の単位パターンからなる繰り返しパターンを有する画素パターンを配置した表示面を有する表示デバイスにおいて、前記画素パターンを構成する単位パターンの一部又は全部のエッジ部近傍に、該パターンの形状を実質的に損なわないような微小パターンがランダムに形成されていることを特徴とする表示デバイス。
【請求項７】
規則的に配列した多数の単位パターンからなる繰り返しパターンを形成する工程と、前記各単位パターンのエッジ部近傍に、該パターンの形状を実質的に損なわないような微小パターンをランダムに付与する工程とを有することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項８】
前記微小パターンを付与する工程は、パターン形成基板上のレジスト膜に前記繰り返しパターンとランダムに重なり合うように配置された任意の形状のランダムパターンを露光する工程を含み、前記ランダムパターンの露光により、少なくとも前記繰り返しパターンのエッジ部近傍におけるランダムパターンの露光部が受ける露光エネルギー量を前記繰り返しパターンのエッジ近傍における他の部分とが選択的に異なる露光エネルギー量とすることによって、微小パターン形成用レジストパターンを形成することを特徴とする請求項７に記載のパターン形成方法。
【請求項９】
規則的に配列した多数の単位パターンからなる繰り返しパターンにおける各単位パターンのエッジ部近傍に、該パターンの形状を実質的に損なわないような微小パターンを形成する方法であって、
基板上に形成されたパターン形成用薄膜上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜に前記繰り返しパターンを形成するための露光を施す工程と、
前記レジスト膜に、前記繰り返しパターンとランダムに重なり合うように配置された任意の形状のランダムパターンの露光を、レジストが実質的に解像しないような露光エネルギー量で露光を施す工程と、
前記繰り返しパターンを形成するための露光とランダムパターンの露光を施したレジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクにパターン形成用薄膜をエッチングする工程と、
前記パターン形成用薄膜をエッチングした後に残存したレジストパターンを剥離する工程と
を有することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１０】
規則的に配列した多数の単位パターンからなる繰り返しパターンにおける各単位パターンのエッジ部近傍に、該パターンの形状を実質的に損なわないような微小パターンを形成する方法であって、
基板上に形成された繰り返しパターンにレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜における繰り返しパターン形成領域以外の領域に、レジストが実質的に感光しない露光エネルギー量で露光を施す工程と、
前記レジスト膜に、前記繰り返しパターンとランダムに重なり合うように配置された任意の形状のランダムパターンの露光を、レジストが実質的に解像しないような露光エネルギー量であり、かつ前記繰り返しパターン形成領域以外の領域に対する露光エネルギー量と合わせたときに実質的にレジストが解像するような露光エネルギー量となるような露光エネルギー量で露光を施す工程と、
前記繰り返しパターン以外の領域への露光とランダムパターンの露光を施したレジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクにエッチングを行うことによって、繰り返しパターンのエッジ部近傍のランダムな箇所において、繰り返しパターンのエッジ部のサイドエッチングを施す工程と、
前記サイドエッチングを行った後に残存したレジストパターンを剥離する工程と
を有することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１１】
規則的に配列した多数の単位パターンからなる繰り返しパターンを形成する工程と、
その後、繰り返しパターンにおけるムラを検査する工程と、
前記検査の結果に基づいて、前記繰り返しパターンのエッジ部近傍に、繰り返しパターンの形状を実質的に損なわないような微小パターンをランダムに形成する工程と
を有することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１２】
基板上に、遮光性薄膜からなる規則的に配列した多数の単位パターンからなる繰り返しパターンを形成する工程を有するフォトマスクの製造方法において、
前記繰り返しパターンを形成する工程は、請求項５〜９のパターン形成方法を用いて行うことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項１３】
請求項１又は２に記載のフォトマスクを用いてパターンを転写することを特徴とするパターン転写方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像デバイス及び表示デバイス等の映像デバイス、映像デバイス等を製造するときに用いるフォトマスク、映像デバイス等に形成されるパターンの形成方法及びその方法を用いたフォトマスクの製造方法、並びに、フォトマスクを用いたパターン転写方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体装置、撮像デバイス、及び表示デバイス等の製造工程におけるパターン形成に用いられるフォトマスクとしては、ガラス等の透明基板上に、クロム等の遮光膜が所望のパターンに部分的に除去されているものが知られている。フォトマスクの製造方法としては、透明基板上に遮光膜を形成し、遮光膜上にレジスト膜を形成した後、レジスト膜上に電子線又はレーザによって描画を施すことによって所定のパターンを露光を施し、その後、描画部と非描画部とを選択的に除去してレジストパターンを形成後、レジストパターンをマスクに遮光膜をエッチングして遮光膜パターンを形成し、最後に残存レジストを除去してフォトマスクが得られる。
【０００３】
電子線又はレーザによる走査によってレジスト膜上に直接描画を施すための描画装置の方式は、大別してラスタスキャン方式とベクタスキャン方式がある。ラスタスキャン方式は、描画エリア全面を、ビーム（電子線或いはレーザ）が走査して、パターン部分に達するとビームがＯＮとなり描画を行う方式である。ビームの走査は一定のスキャン幅でＹ方向へスキャンされ、Ｙ方向へのスキャンが終了すると、Ｘ方向にビームが送られ、それが繰り返されることにより、描画領域全面がスキャンされる。
【０００４】
一方、ベクタースキャン方式は、複数のスキャン領域（描画単位）毎に、該スキャン領域内のパターン形成部分のみにビームが走査する方式であり、ひとつのパターンを走査し終わるとビームをＯＦＦとし、同じスキャン領域内の次のパターンにビームが移動し、再びＯＮとしてそのパターンを走査する。ひとつのスキャン領域内の図形を全て描画し終わると、Ｘ，Ｙテーブルの移動により次のスキャン領域へビームが移動される。
【０００５】
上記のような何れの描画方法を用いた場合においても、ビームのスキャン幅やビーム径に描画の繋ぎ目が存在し、そのような繋ぎ目に発生するバッティングエラー等の描画不良によるエラーが描画単位毎に周期的に発生してしまうという問題がある。特に、固体撮像装置（ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等）の撮像デバイスや液晶表示パネル等の表示デバイス等の映像デバイスを製造するためのフォトマスクのように、画素パターンに対応した規則的に配列されたパターンを有するものの場合は、上記したような描画不良による周期的なエラーは各々のエラーは目視できない大きさ（例えば、数十ｎｍのサイズ）であっても、規則的なパターン上に周期的なエラーが発生することで、すじ状の連続したエラーとなって目視可能となり、表示デバイスや撮像デバイスにおいて感度ムラ又は表示ムラ等のムラが発生し、デバイスの性能の低下につながるという問題点がある。上記の例のような、規則的に配列したパターンに、意図せずに発生した規則的エラーを「ムラ」と称する。
【０００６】
従来、このようなムラ発生に対する対策としては、例えば、特許文献１のように、ベクタースキャンのフィールド（描画単位）の境目に沿って周期的に発生するパターン寸法のずれによるムラを改善するために、ベクタースキャン方式の描画において、複数の同一図形の各々に対応する描画のエネルギービームの照射量をランダムに変動させることによって、パターンの寸法を許容範囲内で変動させる方法があった。この方法によれば、フィールド内でパターン寸法が変動するので、パターン寸法のずれの周期性を分散させることができ、ムラを解消することができる。
【０００７】
【特許文献１】特開平５−３３５２２３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年において、ムラとして問題視されるレベルが非常に厳しくなる一方、上述の特許文献１に記載のような、周期的に発生するパターン寸法のずれが原因のムラ以外にも、例えば、微視的な形状変化が周期的に生じてしまうことによるムラ等、多様な原因によって発生するムラが問題視されるようになっている。ところが、特許文献１に記載された方法は、ベクタースキャン方式の描画を用いたときの周期的なパターン寸法のずれによるムラのみに適応できる方法であり、近年における多様なムラを解消できることができなかった。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、多様な原因によって発生するムラが解消された、フォトマスク及び映像デバイス、並びに該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目的とする。また、本発明の他の目的は、多様な原因によって発生するムラを解消することが可能なパターン形成方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の構成を有する。
（構成１）  透光性基板上に、遮光膜パターンを有するフォトマスクにおいて、前記遮光膜パターンは、規則的に配列された多数の単位パターンからなる繰り返しパターンを有し、前記繰り返しパターンを構成する各単位パターンのエッジ部近傍に、該パターンの形状を実質的に損なわないような微小パターンが、ランダムに形成されていることを特徴とするフォトマスク。
（構成２）  前記フォトマスクが、映像デバイスの製造工程において用いられるフォトマスクであり、前記繰り返しパターンが、映像デバイスの画素パターンに対応するパターンであることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。
（構成３）  規則的に配列された多数の単位パターンからなる繰り返しパターンを有する映像デバイスにおいて、
前記繰り返しパターンを構成する単位パターンのエッジ部近傍に、該パターンの形状を実質的に損なわないような微小パターンがランダムに形成されていることを特徴とする映像デバイス。
（構成４）  請求項２に記載のフォトマスクを用いてパターン転写を行うことにより形成された映像デバイスであって、前記単位パターンのエッジ部近傍に、該パターンの形状を実質的に損なわないような微小パターンがランダムに付与された、規則的に配列された多数の繰り返しパターンを有することを特徴とする映像デバイス。
（構成５）  規則的に配列された多数の単位パターンからなる繰り返しパターンを有する画素パターンを配置した撮像面を有する撮像デバイスにおいて、前記画素パターンを構成する単位パターンの一部又は全部のエッジ部近傍に、該パターンの形状を実質的に損なわないような微小パターンがランダムに形成されていることを特徴とする撮像デバイス。
（構成６）  規則的に配列された多数の単位パターンからなる繰り返しパターンを有する画素パターンを配置した表示面を有する表示デバイスにおいて、前記画素パターンを構成する単位パターンの一部又は全部のエッジ部近傍に、該パターンの形状を実質的に損なわないような微小パターンがランダムに形成されていることを特徴とする表示デバイス。
（構成７）  規則的に配列した多数の単位パターンからなる繰り返しパターンを形成する工程と、前記各単位パターンのエッジ部近傍に、該パターンの形状を実質的に損なわないような微小パターンをランダムに付与する工程とを有することを特徴とするパターン形成方法。
（構成８）  前記微小パターンを付与する工程は、パターン形成基板上のレジスト膜に前記繰り返しパターンとランダムに重なり合うように配置された任意の形状のランダムパターンを露光する工程を含み、前記ランダムパターンの露光により、少なくとも前記繰り返しパターンのエッジ部近傍におけるランダムパターンの露光部が受ける露光エネルギー量を前記繰り返しパターンのエッジ近傍における他の部分とが選択的に異なる露光エネルギー量とすることによって、微小パターン形成用レジストパターンを形成することを特徴とする請求項７に記載のパターン形成方法。
（構成９）  規則的に配列した多数の単位パターンからなる繰り返しパターンにおける各単位パターンのエッジ部近傍に、該パターンの形状を実質的に損なわないような微小パターンを形成する方法であって、
基板上に形成されたパターン形成用薄膜上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜に前記繰り返しパターンを形成するための露光を施す工程と、
前記レジスト膜に、前記繰り返しパターンとランダムに重なり合うように配置された任意の形状のランダムパターンの露光を、レジストが実質的に解像しないような露光エネルギー量で露光を施す工程と、
前記繰り返しパターンを形成するための露光とランダムパターンの露光を施したレジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクにパターン形成用薄膜をエッチングする工程と、
前記パターン形成用薄膜をエッチングした後に残存したレジストパターンを剥離する工程と
を有することを特徴とするパターン形成方法。
（構成１０）  規則的に配列した多数の単位パターンからなる繰り返しパターンにおける各単位パターンのエッジ部近傍に、該パターンの形状を実質的に損なわないような微小パターンを形成する方法であって、
基板上に形成された繰り返しパターンにレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜における繰り返しパターン形成領域以外の領域に、レジストが実質的に感光しない露光エネルギー量で露光を施す工程と、
前記レジスト膜に、前記繰り返しパターンとランダムに重なり合うように配置された任意の形状のランダムパターンの露光を、レジストが実質的に解像しないような露光エネルギー量であり、かつ前記繰り返しパターン形成領域以外の領域に対する露光エネルギー量と合わせたときに実質的にレジストが解像するような露光エネルギー量となるような露光エネルギー量で露光を施す工程と、
前記繰り返しパターン以外の領域への露光とランダムパターンの露光を施したレジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクにエッチングを行うことによって、繰り返しパターンのエッジ部近傍のランダムな箇所において、繰り返しパターンのエッジ部のサイドエッチングを施す工程と、
前記サイドエッチングを行った後に残存したレジストパターンを剥離する工程と
を有することを特徴とするパターン形成方法。
（構成１１）  規則的に配列した多数の単位パターンからなる繰り返しパターンを形成する工程と、
その後、繰り返しパターンにおけるムラを検査する工程と、
前記検査の結果に基づいて、前記繰り返しパターンのエッジ部近傍に、繰り返しパターンの形状を実質的に損なわないような微小パターンをランダムに形成する工程と
を有することを特徴とするパターン形成方法。
（構成１２）  基板上に、遮光性薄膜からなる規則的に配列した多数の単位パターンからなる繰り返しパターンを形成する工程を有するフォトマスクの製造方法において、
前記繰り返しパターンを形成する工程は、請求項５〜９のパターン形成方法を用いて行うことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
（構成１３）  請求項１又は２に記載のフォトマスクを用いてパターンを転写することを特徴とするパターン転写方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照にしながら本発明の実施の形態にかかるフォトマスク、映像デバイス、撮像デバイス、表示デバイス、パターン形成方法及びその方法を用いたフォトマスクの製造方法、並びに、パターン転写方法を説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施の形態にかかるフォトマスクの遮光膜パターンの１例を示す図、図２は繰り返しパターン形成時に生ずるムラの説明図である。以下、まず、図１を参照にしながら本発明の実施の形態にかかるフォトマスクを説明する。実施の形態にかかるフォトマスクは、透光性基板上に、遮光膜パターンを有する点では、周知のフォトマスクと同じである。このフォトマスクにおいては、遮光膜パターンが規則的に配列された多数の単位パターンが規則的に繰り返して形成されたもので、この繰り返しパターンの各単位パターンのエッジ部近傍に、その単位パターンの形状を実質的に損なわないような微小パターンがランダムに形成されている点で周知のフォトマスクと異なる。
【００１３】
図１（１）は、実施の形態にかかるフォトマスクの遮光膜パターンの一部を示し、単位パターン１が規則的に繰り返して多数配置されている状態を示している。図１（２）は、１つの単位パターン１を拡大して示したもので、単位パターン１のエッジ部には、微小パターン２がランダムに形成されている。
【００１４】
上記繰り返しパターンは、映像デバイス等の多数の画素パターンをリソグラフィー法を用いて転写するのに用いるパターンである。具体的には、ＣＣＤやＣＭＯＳの受光部を形成する繰り返しパターン、液晶表示パネルの薄膜トランジスタや対向基板の繰り返しパターン、カラーフィルター等の繰り返しパターンある。ここで、映像デバイスとは、繰り返しパターンが最終的に、画面表示又は画像処理が施されるようなデバイスであり、具体的には、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ、ＶＭＩＳ等の固体撮像装置、等の撮像デバイス、又は液晶表示装置、プラズマ表示装置、ＥＬ表示装置、ＬＥＤ表示装置、ＤＭＤ表示装置等の表示デバイスが挙げられる。
【００１５】
単位パターン１の形状は、図１に示すような長方形状に限らず、各デバイスに対応したパターン形状を有するものであればよい。さらに、そのパターン形状は、遮光部によって形成されるものであっても、透光部によって形成されるものであってもよい。また、遮光膜パターンにおける遮光膜は、クロム系材料等からなる露光光を実質的に遮光するものに限らず、必要に応じて露光光の一部を透過させる半透明膜等も含む。
【００１６】
上述のとおり、上記繰り返しパターンは、各デバイスに応じた形状をなす同一形状の単位パターン１が多数規則的に配列されたものである。このように規則的に配列された繰り返しパターンにおいては、エラーも規則的に発生しがちであり、適当に分散して発生していれば全く問題ない程度のエラーもこの規則的発生によっていわゆる「ムラ」として認識され、欠陥とされるレベルになる場合がある。
【００１７】
即ち、リソグラフィー法を用いてパターンを形成する際は、レジストに対するパターンの露光を、ラスタースキャン法又はベクタースキャン法等によるレーザまたは電子線によって、レジスト膜を描画することが行なわれる。この描画方法によるレジスト膜の描画を行う際に、例えば、描画の繋ぎ目にパターンが存在する場合や繋ぎ目の位置ずれ等によって規則的なエラーが生ずる場合がある。
【００１８】
図２はこのエラーの例を示す図である。なお、図２において、符号３がエラー領域（ムラ）を示す。図２（Ａ）〜（Ｃ）は描画の繋ぎ目にパターンが存在する場合のエラーの例を示すもので、図２（Ａ）は繋ぎ目がずれることによるエラーを示し、図２（Ｂ）は繋ぎ目が重なってしまいオーバー露光となってしまうことによるエラーを示し、図２（Ｃ））は繋ぎ目が離れてしまいアンダー露光となってしまうことによるエラーを示している。
【００１９】
また、図２（Ｄ）〜（Ｇ）はその他の原因によるエラーの例を示すもので、図２（Ｄ）は繋ぎの位置づれによってパターン間隔が部分的に異なってしまうことによるエラーを示し、図２（Ｅ））はパターン位置がずれてしまうことによるエラーを示し、図２（Ｆ）（Ｇ）は描画機のビーム強度のばらつき等によってパターンが部分的に細ってしまう又は太ってしまうエラーの例を示ししている。そのほかにも、ムラの発生原因としては、パターンデータを描画データに変換する際に特定な箇所だけ変換異常が発生したことによる描画エラーがムラとなってしまう場合もある。
【００２０】
本実施の形態によれば、規則的に配列された多数の繰り返しパターンの各単位パターンに対し、そのパターンのエッジ部近傍に微小パターンがランダムに形成されているようにすることにより、上記したようなムラの原因となる繰り返しパターンに発生するエラーの連続性が分散され、エラーを目立たなくすることができる。その結果、ムラとして認識できなくすることが可能になった。
【００２１】
ここで、微小パターン２とは、個々の単位パターン１のエッジ部近傍に欠落又は余剰欠陥の如く形状変形を意図的に付与したものである。ムラは、繰り返しパターン形成領域全面において、周期的に形成されることが考えられるので、微小パターンは、繰り返しパターン形成領域全面においてランダムに形成することが好ましい。但し、ムラが局所的に存在する場合は、ムラが存在する領域内で微小パターンをランダムに形成することもできる。尚、微小パターンのパターン形状は問わず、繰り返しパターンエッジが意図的に粗れたような状態のものやパターン内やパターン間で線幅が若干変化するかのようにエッジ部の広範囲に亘る変形などが挙げられる。
【００２２】
微小パターン２は、単位パターン１の形状を実質的に損なわないようにする必要がある。「単位パターン１の形状を実質的に損なわない」とは、微小パターン２が単位パターン１の機能に影響を与えない程度のエッジ部の微小な形状変形であり、具体的には、微小パターン２がパターン欠陥検査及びパターン寸法検査において検出できない、及び／又はパターン欠陥検査及びパターン寸法検査の結果、許容範囲に入るものを言う。
【００２３】
即ち、微小パターン２の寸法として、単位パターン１の一辺の寸法（縦寸法）Ａに対し、エッジの深さ方向の寸法Ｂを小さく制御する（図１（２）参照）ことによって、パターン欠陥検査及びパターン寸法検査の双方において、パターン欠陥検査及びパターン寸法検査において検出できないか、又はパターン欠陥検査及びパターン寸法検査の結果、許容範囲に入るようにすることができる。また、このような微小な形状変形により、各繰り返しパターンは、フォトマスク使用時の露光量に影響する程の面積変化が生じない。このような微小パターンは、ランダム（不規則的）に配置されるため、この微小パターン自身がムラを形成することはない。その結果、本発明のフォトマスクを映像デバイスの製造に用いた場合、映像デバイスの感度ムラ又は表示ムラ等のムラの発生を防止することが可能となる。
【００２４】
次に、本発明の実施の形態にかかる映像デバイスについて説明する。本実施の形態に係る映像デバイスは、単位パターンが規則的に多数配列されて繰り返しパターン形成され、その各単位パターンのエッジ部近傍に、該パターンの形状を実質的に損なわないような微小パターンがランダムに形成されているものである。即ち、本実施の形態の映像デバイスによれば、上述のフォトマスクで説明したと同様に、映像デバイスの感度ムラ又は表示ムラ等のムラの発生を防止することが可能となる。映像デバイスにおける繰り返しパターンとは、例えば、撮像デバイスにおける撮像面を形成するための画素パターンや表示デバイスにおける表示面を形成するための画素パターンであり、さらに具体的には、ＣＣＤやＣＭＯＳの受光部を形成する繰り返しパターンや、液晶表示パネルの薄膜トランジスタや対向基板、カラーフィルター等の繰り返しパターンである。
【００２５】
このように、映像デバイスの繰り返しパターンについて、各単位パターンのエッジ部近傍に、該単位パターンの形状を実質的に損なわないような微小パターンをランダムに形成することによって、映像デバイスの感度ムラ又は表示ムラ等のムラの発生を防止することが可能となる。尚、本発明の映像デバイスの繰り返しパターンは、上述のフォトマスクを用いて繰り返しパターンを形成したもの、及び上述のフォトマスクを用いずに繰り返しパターンを形成したものを含む。尚、映像デバイスとは、繰り返しパターンが最終的に、画面表示又は画像処理が施されるようなデバイスであり、具体的には、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ、ＶＭＩＳ等の固体撮像装置等の撮像デバイス、又は液晶表示装置、プラズマ表示装置、ＥＬ表示装置、ＬＥＤ表示装置、ＤＭＤ表示装置等の表示デバイスが挙げられる。
【００２６】
次に、本発明の実施の形態にかかるパターン形成方法について説明する。本実施の形態にかかるパターン形成方法においては、多数の単位パターンを規則的に多数形成する工程（繰り返しパターン形成工程）と、前記繰り返しパターンの各単位パターンのエッジ部近傍に、単位パターンの形状を実質的に損なわないような微小パターンをランダムに付与する工程（微小パターン形成工程）とを有する。上記した、繰り返しパターンを形成する工程と微小パターンを付与する工程は、順序は問わず、さらに、部分的に別工程とし部分的に共通工程を用いてもよく、また同時に行っても良い。
【００２７】
即ち、繰り返しパターンを形成する工程と微小パターンを付与する工程とは、例えば、パターン形成基板のレジスト膜に対し、電子線描画又はレーザ描画による露光あるいはフォトマスクを用いた露光を用いて、繰り返しパターンと微小パターンを形成するためのパターン露光を別々（順序は問わない）又は同時に行う。また、レジスト膜も同一のレジスト膜を用いて連続的に各々のパターンを形成するための露光を行ってもよいし、一方のパターンのレジスト現像処理後（レジストパターン形成後）に他方のパターンを形成するのための露光を行ってもよく、さらに一方のパターンを、レジスト現像処理、エッチング処理、レジスト剥離処理等を経て完全に形成した後、他方のパターンを形成するためのレジスト膜を新たに形成して、露光を行ってもよい。
【００２８】
さらに、パターン露光については、電子線又はレーザによる露光あるいはフォトマスクを用いた露光等の内、繰り返しパターンと微小パターンとで同じ方法を用いても、異なる方法を用いてもよく、それに伴い、それぞれの工程で異なるレジスト膜（例えば、ＥＢレジストとフォトレジスト等）を用いても良い。
【００２９】
繰り返しパターンを形成する工程と微小パターンを付与する工程を同時に行う方法としては、繰り返しパターンの露光（描画）の際に、微小パターンのパターンデータを取り込むことにより、繰り返しパターンと微小パターンを同時に形成する方法がある。この場合、繰り返しパターンデータを加工して微小パターンデータを取り込む方法、及び描画機保有のアルゴリズムを用いて、エッジ部の描画のときに正常な描画と異なる描画（ビームのオンオフの変更等）をランダムに実行させる方法等がある。
【００３０】
尚、本発明においては、微小パターンの付与を、繰り返しパターンと別データでの描画或いは微小パターン専用のフォトマスクを用いた露光にて行うことができるので、微小パターンのランダム性をパターン形成前に検証することが可能である。微小パターンを形成する方法の一つの方法として、任意の形状のパターンをランダムに配置したパターン（ランダムパターン）の描画データ或いは該パターンが形成されたフォトマスクを用いる方法がある。以下、この方法について説明する。
【００３１】
この方法においては、繰り返しパターンとランダムパターンとを重ね露光（ここで、重ね露光とは、同じレジスト膜に露光する場合に限らず、異なるレジスト膜を用いて露光する場合も含む）を行う。そして、繰り返しパターンの各単位パターンのエッジ部近傍における各単位パターンとランダムパターンとが重なり合う部分のレジスト膜が受ける露光エネルギー量が、繰り返しパターンのエッジ部近傍における他の部分と異なる露光エネルギー量となり、かつ、他の領域において不要な像が形成されないような露光方法を選択することによって、微小パターン形成用レジストパターンを形成する。
【００３２】
そのレジストパターンをマスクにエッチングすることによって微小パターンを形成する。ここで、微小パターン形成用レジストパターンとは、例えば、繰り返しパターンのエッジ部近傍の微小パターン形成箇所の上部に形成されたレジストパターン、或いは、繰り返しパターン（エッチング後）の微小パターンを形成しようとするエッジ部に隣接してレジストパターンの開口部が配置されるようなレジストパターン等が挙げられる。前者のレジストパターンを用いた方法は、レジストパターン形状に沿ってエッチングが行われることによって微小パターンが形成され、後者の場合は、繰り返しパターンのエッジ部の遮光膜のサイドエッチングにより微小パターンを形成するようにしたものである。
【００３３】
さらに、具体的に説明すると、前者のレジストパターンを用いた方法は、例えば、次のような方法が挙げられる。即ち、基板上に形成された繰り返しパターン形成用薄膜（例えば、フォトマスクの場合は遮光膜）上に形成されたレジスト膜に対し、通常の繰り返しパターンの露光（レジストが十分に感光する１００％露光）を施し、次いで、ランダムパターンの露光をレジストが感光しない露光エネルギー量で行う。その結果、繰り返しパターンとランダムパターンが重なった領域が、繰り返しパターンの露光領域に比べてオーバー露光となり、オーバー露光部分は、レジストを現像した結果、繰り返しパターンのエッジ部において微小な形状変化（繰り返しパターンのエッジに対し凹状又は凸状）を引き起こし、微小パターン形成用レジストパターンとなる。この微小パターン形成用レジストパターンに沿って、遮光膜をエッチングすることによって、繰り返しパターンと共に微小パターンが形成される。
【００３４】
また、後者のレジストパターンを用いた方法は、例えば、次のような方法が挙げられる。繰り返しパターンが形成された基板上に形成したレジスト膜に対し、繰り返しパターン形成領域以外の領域に、レジストが感光しない露光エネルギー量の露光を行う。繰り返しパターン形成領域以外の領域に露光を行う方法としては、背面露光（繰り返しパターンが遮光膜からなる場合、繰り返しパターンをマスクに基板の裏面から露光）、又はその領域を露光できるようなフォトマスクを用いる方法、描画データを用いた描画などが挙げられる。その後、ランダムパターンをレジストが感光しない露光エネルギー量であり、かつ前記繰り返しパターン以外の領域の露光における露光エネルギー量と合わせた場合レジストが十分に感光するような露光エネルギー量で露光を行う。その結果、ランダムパターンと繰り返しパターン形成領域以外の領域とが重なった領域のレジストが感光する。このレジストを現像した結果得られたレジストパターンにおける開口部が、繰り返しパターンのエッジ部と隣接する部分によって、その後の遮光膜のエッチングの際に遮光膜のサイドエッチングが可能となり、そのサイドエッチング部分が微小パターンを形成する。
【００３５】
ランダムパターンは、円形、四角形等の任意の形状のパターンがランダムに配置したものであり、その寸法は繰り返しパターンの寸法、微細パターンの形成方法、或いはムラの種類に応じて適宜選択される。即ち、ムラが図２における（Ｂ）又は（Ｃ）のような、繰り返しパターンのエッジ部に微小な凹状又は凸状のエラーが連続的に発生したものによる場合は、これらのエラーと同等の形状の微小パターンをランダムに配置することにより、エラーの連続性を分散する効果が向上すると考えられる。従って、この場合のランダムパターンの寸法は、繰り返しパターンの寸法に対し、１／５以下、好ましくは１／１０以下程度に小さいことが好ましい。
【００３６】
また、ムラが、図２における（Ａ）、（Ｄ）、（Ｅ）、又は（Ｆ）のような、繰り返しパターンの寸法変化やずれによるものの場合は、微小パターンは、繰り返しパターンの線幅を部分的に変更するような微小パターンをランダムに配置することにより、エラーの連続性を分散する効果が向上すると考えられる。従って、この場合のランダムパターンは、繰り返しパターンの寸法に対し、１／５〜１．５倍程度の大きさの四角形（好ましくは長方形）とすることが好ましい。また、不均一性を高めるという観点から、異なる大きさのパターンがランダムに混在したものであってもよく、パターン形状も異なる形状のパターンがランダムに混在していてもよい。パターンの密度は、繰り返しパターンのエッジ部にランダムに微小パターンが形成されるように繰り返しパターンと重なるような密度に適宜設定される。
【００３７】
他に微小パターンを形成する方法としては、微小パターンの寸法通りに繰り返しパターンのエッジ部にランダムに形成されるような描画データ或いはフォトマスクを用いて形成する方法を用いてもよい。但し、この方法を用いた場合、微小パターンのサイズが非常に小さいため、描画データのデータ量が大きくなることや、フォトマスクの加工が難しいという観点から、上述のランダムパターンを用いた方法の方が好ましい。
【００３８】
尚、繰り返しパターン形成工程において、繰り返しパターンの露光は、繰り返しパターンの設計寸法通りに行うか、エッジ部に形成される微小パターン分を見越して、若干寸法を変化させてもよい。また、本実施の形成にかかるパターン形成方法においては、繰り返しパターン形成工程において繰り返しパターンを形成した後、繰り返しパターンにおけるムラを検査し、しかる後、微小パターン形成において、繰り返しパターンの各単位パターンのエッジ部近傍に、単位パターンの形状を実質的に損なわないような微小パターンをランダムに形成する方法とすることができる。この場合、ムラの検査としては、ムラの有無の検査、ムラの種類の検査等がある。このような方法を用いることにより、ムラの有無に応じて、微小パターンを形成することが可能となる。また、ムラの種類を検査する場合は、ムラの種類に応じて、そのムラに適した微小パターンの形成方法を選択することが可能となる。
【００３９】
また、本実施の形態にかかるパターン形成方法は、映像デバイスの画素パターンに対応するような規則的に配列された繰り返しパターンの形成や該映像デバイスの部品における繰り返しパターンを転写するために用いるフォトマスクの遮光膜パターンを形成するのに用いることができる。具体的には、ＣＣＤやＣＭＯＳの受光部を形成する繰り返しパターンや、液晶表示パネルの薄膜トランジスタや対向基板、カラーフィルター等の繰り返しパターンの形成や、それらをリソグラフィー法を用いて転写するのに用いる繰り返しパターン（遮光膜パターン）が形成されたフォトマスクの形成である。
【００４０】
ここで、映像デバイスとは、繰り返しパターンが最終的に、画面表示又は画像処理が施されるようなデバイスであり、具体的には、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ、ＶＭＩＳ等の固体撮像装置、等の撮像デバイス、又は液晶表示装置、プラズマ表示装置、ＥＬ表示装置、ＬＥＤ表示装置、ＤＭＤ表示装置等の表示デバイスが挙げられる。
【００４１】
以下、実施例を掲げて、本発明をさらに詳細に説明する。
（実施例１）
本実施例は、ＣＣＤの受光部を形成する際の露光用マスクとして用いるフォトマスクを作製した例であり、図１に示される繰り返しパターンと同様の繰り返しパターンを有するものである。この繰り返しパターンは、ＣＣＤの画素に対応する受光部のパターンを転写するための遮光膜パターンである。ここで、繰り返しパターンを構成する単位パターン１のサイズＡは、１０μｍである。また、微小パターン２のサイズＢは、５〜１００ｎｍである。
【００４２】
上記した繰り返しパターンに対し、透過型欠陥検査装置ＫＬＡ３５１（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製）を用いて欠陥検査を行ったところ、欠陥は検出されなかった。さらに、微小寸法測定装置ＬＷＭ２５０（ライカ社製）を用いてパターン寸法を測定したところ、パターン寸法精度は許容範囲に納まっていた。
【００４３】
図３及び図４は実施例１にかかるフォトマスクの製造法の説明図、図５は繰り返しパターンのムラの説明図、図６はランダムパターン露光用マスクの説明図、図７はランダムパターン露光時のレジスト膜上の露光エネルギーの分布を示す図である。以下、これらの図面を参照にしながら実施例１にかかるフォトマスクの製造方法を説明する。
【００４４】
まず、合成石英からなる透光性基板１０上に、Ｃｒ系材料からなる遮光膜１１を形成し、次にポジ型フォトレジスト膜（第１のレジスト膜）１２を形成する（図３（１））。次に、ラスタースキャン方式のレーザ描画装置を用いて、繰り返しパターンの描画を行った（図３（２））。尚、このときの第１レジスト膜１２の露光領域１２ａが受ける露光エネルギー量は、レジストを十分に感光するエネルギー量である。次に、描画済レジスト膜を現像してレジストパターン１２ｂを形成し（図３（３））、該レジストパターン１２ｂをマスクに遮光膜１１をエッチングして遮光膜パターン１１ａを形成し（図３（４））、残存レジストパターン１２ｃを剥離して、遮光膜パターン１１ａからなる繰り返しパターンを形成した（図３（５））。
【００４５】
この繰り返しパターンを暗室内集光ランプ使用の目視検査を行った結果、図５に示したように、すじ状のムラ４が確認された。このムラ４は、描画の繋ぎ目が重なったことが原因で発生したムラと考えられる。
【００４６】
次に、前記繰り返しパターンが形成された面に、ポジ型フォトレジスト膜（第２のレジスト膜）１３を形成した（図４（６））。次いで、フォトマスクの裏面側から、レジストが十分に感光する露光エネルギー量を１００％としたとき、レジストは十分に感光しないエネルギー量である５０％の露光量で背面露光を行い、繰り返しパターン形成領域以外の領域であるレジスト露光領域１３ａが露光された（図４（７））。
【００４７】
次いで、図６に示すようなランダムパターンが形成されたフォトマスク１４を用いて、露光を行った（図４（８））。このランダムパターンが形成されたフォトマスク１４は、直径が１〜２μｍのランダムな大きさの円形の開口パターンがランダムに配置されている（図６中、黒色部分が遮光部）。このときの露光量は５０％とした。
【００４８】
このときのレジスト膜上の露光エネルギーの分布は、図７に示されるとおりであった。尚、図中、グレーの部分が露光部分である。その結果、繰り返しパターン形成領域以外の領域の露光とランダムパターンの露光が重なった部分１３ｂの露光エネルギー量が１００％となって、レジストが十分感光された領域となった。尚、ランダムパターンのみが露光された部分１３ｃのレジスト膜は、十分に感光されなかった。
【００４９】
次いで、レジスト膜の現像を行ってレジストパターン１３ｄを形成した（図４（９））。しかる後、遮光膜のエッチング液に浸漬して、レジストパターン開口部における遮光膜と隣接した部分１５において、遮光膜のサイドエッチングを行い、微小パターン１６を形成した（図４（１０））。次に、残存レジストパターンの剥離を行った。このようにして、繰り返しパターンのエッジ部に、欠けた微小パターン１６がランダムに形成されたフォトマスクを得た（図４（１１）。
【００５０】
上記において得られたフォトマスクを再度目視検査を行った結果、繰り返しパターンを形成した段階で観察されたすじ状のムラは観察されなかった。従って、本実施例のフォトマスクを用いて、ＣＣＤの受光部のパターンを縮小投影露光装置を用いたフォトリソグラフィー法を用いて形成して、ＣＣＤ撮像装置を製造すれば、感度ムラの発生を防止することができる。
【００５１】
（実施例２）
図８は実施例２にかかるフォトマスクの製造法の説明図、図９はランダムパターン露光時のレジスト膜上の露光エネルギーの分布を示す図である。以下、これらの図面を参照にしながら実施例２にかかるフォトマスクの製造方法を説明する。
【００５２】
実施例２にかかるフォトマスクの製造方法は、実施例１と異なる製造方法で実施例１と同様のフォトマスクを製造した例である。実施例１と同様に、繰り返しパターンの描画を行った（図８（１））後、実施例１と同様のランダムパターンが形成されたフォトマスクを用いて重ね露光を行った（図８（２））。このときの露光エネルギー量は、繰り返しパターンの露光エネルギー量を１００％としたとき、レジストは十分に感光しないエネルギー量である５％のエネルギー量とする。
【００５３】
その結果、繰り返しパターンの露光とランダムパターンの露光が重なった部分１２ｄの露光エネルギー量が１０５％となりオーバー露光となる。そのときのレジスト膜上の露光エネルギー分布は図９に示される通りである。尚、ランダムパターンのみが露光された部分のレジスト１２ｅは、十分に解像されなかった。
【００５４】
次いで、レジスト膜の現像を行ってレジストパターン１２ｆを形成を行った（図８（３））ところ、オーバー露光となった部分は、繰り返しパターンのエッジ部において、正規のエッジ部よりも微小に突出してレジストが残存し、そのような突出箇所が、繰り返しパターンのエッジ部にランダムに存在していた。
【００５５】
しかる後、遮光膜のエッチングを施して遮光膜パターン１１ｂを形成し（図８（４））、次に残存レジストパターン１２ｇの剥離を行った。このようにして、繰り返しパターンのエッジ部に突出した微小パターン１７がランダムに形成されたフォトマスクを得た（図８（５））。
【００５６】
上記において得られたフォトマスクを再度目視検査を行った結果、繰り返しパターンを形成した段階で観察されたすじ状のムラは観察されなかった。従って、本実施例のフォトマスクを用いて、ＣＣＤの受光部のパターンを縮小投影露光装置を用いたフォトリソグラフィー法を用いて形成して、ＣＣＤ撮像装置を製造すれば、感度ムラの発生を防止することができる。
【００５７】
（実施例３）
図１０は実施例３にかかるフォトマスク製造過程で形成される繰り返しパターンのムラの説明図、図１１は実施例３にかかるフォトマスク製造に用いるランダムパターン露光用マスクの説明図、図１２はランダムパターン露光時のレジスト膜上の露光エネルギーの分布を示す図、図１３は実施例３にかかるフォトマスクの繰り返しパターンの説明図である。これらの図面を参照にしながら実施例３にかかるフォトマスクの製造方法を説明する。
【００５８】
実施例３は、フォトマスク製造に用いるランダムパターン露光用マスクが実施例１の場合と異なる例である。まず、実施例１と同様の方法を用いて繰り返しパターンを形成し、暗室内集光ランプ使用の目視検査を行った結果、図１０のようなすじ状のムラ５が確認された。
【００５９】
次に、図１１に示すようなランダムパターン形成用のフォトマスクを用いた（図１１中、黒色部分が遮光部）以外は、実施例１と同様の方法を用いて、微小パターンの形成を行った。背面露光を行った後、フォトマスク１８を用いて露光を行ったときのレジスト上の露光エネルギー分布を図１２に示す。尚、図中、グレーの部分が露光部分である。
【００６０】
その結果、図１３に示すような、繰り返しパターン１８に微小パターン１９がランダムに形成されたフォトマスクを得た。本実施例においても、実施例１と同様に、繰り返しパターン１のサイズＡは、１０μｍである。また、微小パターン２のサイズＢは、５〜１００ｎｍであり、欠陥検査において欠陥は検出されず、また、パターン寸法測定結果も許容範囲内であった。
【００６１】
上記において得られたフォトマスクを再度目視検査を行った結果、繰り返しパターンを形成した段階で観察されたすじ状のムラは観察されなかった。従って、本実施例のフォトマスクを用いて、ＣＣＤの受光部のパターンを縮小投影露光装置を用いたフォトリソグラフィー法を用いて形成して、ＣＣＤ撮像装置を製造すれば、感度ムラの発生を防止することができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、規則的に配列された繰り返しパターンを有し、前記繰り返しパターンのエッジ部近傍に、繰り返しパターンの形状を実質的に損なわないような微小パターンがランダムに形成しているので、周期的なパターン寸法のずれによるムラのみならず、多様な原因によって発生するムラを解消することができる。その結果、映像デバイスの性能を低下させることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフォトマスクのパターンの一例の説明図である。
【図２】規則的に配列された繰り返しパターンに発生するムラの説明図である。
【図３】実施例１に係るフォトマスクの製造方法の説明図である。
【図４】実施例１に係るフォトマスクの製造方法の説明図である。
【図５】実施例１に係るフォトマスクの製造方法における製造途中のフォトマスクのパターンの説明図である。
【図６】実施例１に係るフォトマスクの製造方法において使用するランダムパターンが形成されたフォトマスクの説明図である。
【図７】実施例１に係るフォトマスクの製造方法において、製造途中のレジスト膜上の露光エネルギー分布を示す図である。
【図８】実施例２に係るフォトマスクの製造方法の説明図である。
【図９】実施例２に係るフォトマスクの製造方法において、製造途中のレジスト膜上の露光エネルギー分布を示す図である。
【図１０】実施例３に係るフォトマスクの製造方法における製造途中のフォトマスクのパターンの説明図である。
【図１１】実施例３に係るフォトマスクの製造方法において使用するランダムパターンが形成されたフォトマスクの説明図である。
【図１２】実施例３に係るフォトマスクの製造方法において、製造途中のレジスト膜上の露光エネルギー分布を示す図である。
【図１３】実施例３に係るフォトマスクのパターンの説明図である。
【符号の説明】
１、１８  繰り返しパターンを構成する単位パターン
２、１６、１９  微小パターン
３、４、５  ムラ
１０  基板
１１  遮光膜
１２  第１のレジスト膜
１３  第２のレジスト膜
１４  ランダムパターンが形成されたフォトマスク
【図１】
2005024712.tif 000003
【図２】
2005024712.tif 000004
【図３】
2005024712.tif 000005
【図４】
2005024712.tif 000006
【図５】
2005024712.tif 000007
【図６】
2005024712.tif 000008
【図７】
2005024712.tif 000009
【図８】
2005024712.tif 000010
【図９】
2005024712.tif 000011
【図１０】
2005024712.tif 000012
【図１１】
2005024712.tif 000013
【図１２】
2005024712.tif 000014
【図１３】
2005024712.tif 000015