(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に、遮光膜と、露光光の一部を透過する半透光膜とをそれぞれ形成し、それぞれの膜に所定のパターニングを施すことによって、遮光部、露光光の一部を透過する半透光部、透光部を含む転写パターンを形成してなる多階調フォトマスクであって、
ｉ線〜ｇ線の波長帯を含む露光光により、被転写体上に、段差のあるレジストパターンを形成する多階調フォトマスクにおいて、
前記転写パターンは、複数の半透光部を有し、
前記半透光膜の一部分において、少なくとも表面部分が改質され、かつ、前記表面部分の改質は、前記多階調フォトマスクの面内において選択された部分に対して、他の部分と異なる改質であることにより、
前記転写パターン中に存在する前記複数の半透光部の透過率面内分布レンジが２％以内であることを特徴とする多階調フォトマスク。
【請求項２】
前記半透光膜は、金属シリサイドを含む材料で構成されていることを特徴とする請求項１記載の多階調フォトマスク。
【請求項３】
前記半透光膜は、実質的に窒素を含まない材料で構成されていることを特徴とする請求項２記載の多階調フォトマスク。
【請求項４】
ｉ線〜ｇ線の波長帯を含む露光光により、被転写体上に、段差のあるレジストパターンを形成する多階調フォトマスクの製造方法であって、透明基板上に、遮光膜と、露光光の一部を透過する半透光膜とが形成されたフォトマスクブランクを用意し、それぞれの膜に所定のパターニングを施すことによって、遮光部、露光光の一部を透過する半透光部、及び透光部を含む転写パターンを形成する多階調フォトマスクの製造方法において、
前記転写パターンは複数の半透光部を有し、
前記半透光膜及び前記遮光膜にそれぞれエッチングによるパターニングを施して、前記転写パターンを形成するパターン形成工程と、
前記半透光膜の一部に対して、他の部分と異なる表面改質処理を行って、前記半透光膜の露光光透過率を変化させ、前記転写パターン中に存在する前記複数の半透光部の透過率面内分布レンジを減少する表面改質工程と、
を有することを特徴とする多階調フォトマスクの製造方法。
【請求項５】
前記表面改質処理は、前記遮光部に隣接した前記半透光部に対して施すことを特徴とする請求項４記載の多階調フォトマスクの製造方法。
【請求項６】
前記転写パターンは、前記遮光部に隣接する、線幅が４μｍ以下の半透光部を含むことを特徴とする請求項４記載の多階調フォトマスクの製造方法。
【請求項７】
前記表面改質工程は、前記半透光膜の耐薬性を高める処理を含むことを特徴とする請求項４から請求項６のいずれかに記載の多階調フォトマスクの製造方法。
【請求項８】
前記表面改質処理は、前記転写パターン中の半透光部に対して所定のエネルギーを照射する処理を含むことを特徴とする請求項４から請求項７のいずれかに記載の多階調フォトマスクの製造方法。
【請求項９】
前記表面改質処理は、前記転写パターン中の半透光部に対して加熱を施す処理を含むことを特徴とする請求項４から請求項８のいずれかに記載の多階調フォトマスクの製造方法。
【請求項１０】
前記パターン形成工程後に、前記複数の半透光部の透過率を検査する透過率検査工程を有し、前記表面改質工程において、前記透過率検査結果に基づいて、前記転写パターンの複数の半透光部の透過率の面内分布レンジを減少するように前記表面改質処理を行うことを特徴とする請求項４から請求項９のいずれかに記載の多階調フォトマスクの製造方法。
【請求項１１】
前記表面改質工程は、前記半透光部の透過率の面内分布を、２％以下とするものであることを特徴とする請求項１０記載の多階調フォトマスクの製造方法。
【請求項１２】
前記透過率検査工程においては、前記半透光部の実効透過率に基づいて透過率を検査することを特徴とする請求項１０又は請求項１１記載の多階調フォトマスクの製造方法。
【請求項１３】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の多階調フォトマスク又は請求項４から請求項１２の製造方法による多階調フォトマスクを用い、露光機による露光光を照射することによって前記多階調フォトマスクの転写パターンを被加工層に転写することを特徴とするパターン転写方法。
【請求項１４】
前記露光光としてｉ線〜ｇ線の波長帯を含む露光光を用いることを特徴とする請求項１３記載のパターン転写方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトリソグラフィ工程において使用される多階調フォトマスク及びその製造方法、並びにパターン転写方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液晶装置等の電子デバイスの製造においては、フォトリソグラフィ工程を利用し、エッチングされる被加工層上に形成されたレジスト膜に対して、所定のパターンを有するフォトマスクを用いて所定の露光条件下で露光を行ってパターンを転写し、該レジスト膜を現像することによりレジストパターンを形成する。そして、このレジストパターンを階調マスクとして被加工層をエッチングする。
【０００３】
近年、３階調以上の多階調マスクの有用性が、電子デバイスメーカによって認識され、このような多階調フォトマスクの用途が広がってきている。この３階調以上の多階調フォトマスクにおいては、露光光の一部を透過する半透光膜で構成された半透光部を有する。このような多階調フォトマスクとしては、特許文献１に開示されているものがある。
【特許文献１】特開２００７−２７１６９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、このような多階調フォトマスクは、液晶表示装置製造用の大型フォトマスクとして用いられてきている。この用途のフォトマスクにおいては、フォトマスクにおける面内での透過率のばらつきを小さくすることにより、該マスク使用時に、被転写体上に形成されるレジスト残膜値を一定にすることが重要である。それによって、該被転写体の加工精度や安定性が大きく向上するからである。しかしながら、特許文献１に開示されている技術においては、フォトマスクの個体間での透過率のばらつきを小さくすることを行っているが、フォトマスクにおける面内での透過率のばらつきを小さくするという課題について解決するものではない。
【０００５】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、フォトマスクにおける面内での透過率のばらつきを小さくすることができる多階調フォトマスク及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の多階調フォトマスクは、透明基板上に、遮光膜と、露光光の一部を透過する半透光膜とをそれぞれ形成し、それぞれの膜に所定のパターニングを施すことによって、遮光部、露光光の一部を透過する半透光部、透光部を含む転写パターンを形成してなる多階調フォトマスクであって、ｉ線〜ｇ線の波長帯を含む露光光により、被転写体上に、段差のあるレジストパターンを形成する多階調フォトマスクにおいて、前記転写パターンは、複数の半透光部を有し、前記半透光膜の一部分において、少なくとも表面部分が改質され、かつ、前記表面部分の改質は、前記多階調フォトマスクの面内において選択された部分に対して、他の部分と異なる改質であることにより、前記転写パターン中に存在する前記複数の半透光部の透過率面内分布レンジが２％以内であることを特徴とする。
【０００７】
本発明の多階調フォトマスクにおいては、前記半透光膜は、金属シリサイドを含む材料で構成されていることが好ましい。
【０００８】
本発明の多階調フォトマスクにおいては、前記半透光膜は、実質的に窒素を含まない材料で構成されていることが好ましい。
【０００９】
本発明の多階調フォトマスクの製造方法は、ｉ線〜ｇ線の波長帯を含む露光光により、被転写体上に、段差のあるレジストパターンを形成する多階調フォトマスクの製造方法であって、透明基板上に、遮光膜と、露光光の一部を透過する半透光膜とが形成されたフォトマスクブランクを用意し、それぞれの膜に所定のパターニングを施すことによって、遮光部、露光光の一部を透過する半透光部、及び透光部を含む転写パターンを形成する多階調フォトマスクの製造方法において、前記転写パターンは複数の半透光部を有し、前記半透光膜及び前記遮光膜にそれぞれエッチングによるパターニングを施して、前記転写パターンを形成するパターン形成工程と、前記半透光膜の一部に対して、他の部分と異なる表面改質処理を行って、前記半透光膜の露光光透過率を変化させ、前記転写パターン中に存在する前記複数の半透光部の透過率面内分布レンジを減少させる表面改質工程と、を有することを特徴とする。上記エッチングに関し、少なくとも前記半透光膜のエッチングは、ウェットエッチングを適用するときに、本発明の効果が顕著である。
【００１０】
この方法によれば、面内での半透光部の透過率のばらつきが小さい多階調フォトマスクを得ることができる。また、この方法においては、種々の要因で透過率が低い領域に対して選択的に表面改質処理を施すことができるので、透過率の不適切な部分のみを修正することができ、有効に面内ばらつきを抑えることができる。
【００１１】
本発明の多階調フォトマスクの製造方法においては、前記表面改質処理は、前記遮光部に隣接した前記半透光部に対して施すことが好ましい。また、本発明の多階調フォトマスクの製造方法においては、前記転写パターンは、前記遮光部に隣接する、線幅が４μｍ以下の半透光部を含むことが好ましい。また、本発明の多階調フォトマスクの製造方法においては、前記表面改質工程は、前記半透光膜の耐薬性を高める処理を含むことが好ましい。また、本発明の多階調フォトマスクの製造方法においては、前記表面改質処理は、前記転写パターン中の半透光部に対して所定のエネルギーを照射する処理であることが好ましい。
【００１２】
本発明の多階調フォトマスクの製造方法においては、前記表面改質処理は、前記転写パターン中の半透光部に対して加熱を施す処理であることが好ましい。
【００１３】
本発明の多階調フォトマスクの製造方法においては、前記パターン形成工程後に、前記複数の半透光部の透過率を検査する透過率検査工程を有し、前記表面改質工程において、前記透過率検査結果に基づいて、前記転写パターンの複数の半透光部の透過率の面内分布レンジを減少させ、好ましくは２％以下とするように半透光膜の少なくとも一部に対して前記表面改質処理を行うことが好ましい。なお、前記透過率検査工程においては、前記半透光部の実効透過率に基づいて透過率を検査することが好ましい。
【００１４】
本発明のパターン転写方法は、上記多階調フォトマスクを用い、露光機による露光光を照射することによって前記多階調フォトマスクの転写パターンを被加工層に転写することを特徴とする。この場合において、前記露光光としてｉ線〜ｇ線の波長帯を含む露光光を用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の多階調フォトマスクは、露光光の一部を透過する半透光膜及び遮光膜にそれぞれウェットエッチングによるパターニングを施して、前記転写パターンを形成し、前記転写パターンにおける半透光膜の少なくとも一部に対して表面改質処理を行って、前記半透光膜の露光光透過率を変化させることにより得られる。更には耐薬性を高めることが可能である。この多階調フォトマスクによれば、フォトマスクにおける面内での透過率のばらつきを小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
多階調のフォトマスクにおいては、半透光部の材料として金属シリサイドを用いることが知られている。しかしながら、この材料は所定の薬剤に対する耐薬性、耐光性などが必ずしも高くない場合がある。液晶表示装置製造用などの大型フォトマスクで使用している多階調フォトマスクでは、半透光膜の材料として、例えばＭｏＳｉｘが有効に使用できるが、その場合、マスク製造工程や欠陥修正工程において用いられる薬液によっては耐薬性が十分とはいえず、フォトマスクブランクの段階で、所望の透過率を有する半透光膜を成膜しても、その後の現像や洗浄の過程で、透過率が変化する問題がある。
【００１７】
もともとＭｏＳｉｘは、成膜法によって多少の差はあるが、酸やアルカリに対する耐薬性が必ずしも大きくなく、例えばアルカリへの接触によって表面がわずかに溶出し、これによって膜の透過率が変化（増大）することがある。通常、フォトマスクの製造においては、洗浄工程で酸やアルカリを用い、また、レジストの現像工程でアルカリを用いる。これらの工程は、フォトマスクの製造中のフォトリソグラフィごとに行う（例えば、通常の３階調のフォトマスクであれば少なくとも２回）。したがって、酸、アルカリへの接触ごとに、ＭｏＳｉｘの表面がダメージを受けることが完全には防止できない。特に、二層目のフォトリソグラフィでは、ＭｏＳｉｘがレジスト現像液に接触するため、これによるダメージが懸念される。
【００１８】
一方、液晶表示装置等製造用の大型フォトマスクにおいては、サイズが大きいため、真空チャンバ中でドライエッチングを行うことは容易でない。このため、パターニングに際しては、ウェットエッチングが有利である。したがって、半透光膜の材料としては、ウェットエッチングによって適切なエッチング時間で正確にパターンが形成される必要がある。すなわち、半透光膜の材料として薬液耐性が非常に高い材料を用いると、ウェット処理の速度を減少させるなどの不都合がある。
【００１９】
ところで、多階調フォトマスクにおいては、フォトマスクを透過する露光光の光量を、部分的に選択的に減少させることによって、被転写体上のレジスト膜に、所定の段差のあるレジストパターンを形成する。このようにすることで、液晶表示装置などの電子デバイス製造工程におけるフォトリソグラフィ工程を簡略化して、２回のフォトリソグラフィ工程を１枚のマスクを用いて行うことができる利点がある。しかしながら、このためには、得ようとする電子デバイスの加工工程（現像、エッチング工程）で必要なレジスト段差を予め算定し、これに応じたレジスト残膜値を安定性よく実現することが肝要である。すなわち、このような所望のレジスト残膜値を作りこむための、多階調フォトマスクの露光光透過率も、正確に制御しなければならない。これは、３階調フォトマスクだけでなく、４階調以上の多階調フォトマスクにおいて益々重要になる。
【００２０】
さらに、洗浄工程、現像工程、レジスト剥離工程などのウェット処理工程は、上述のように大型の基板上に形成された転写パターンに対して等しい条件で施すことが理想であるが、益々大型化している基板のサイズを鑑みると、必ずしも容易ではなく、この過程で面内の不均一が生じた場合には、製品仕様を充足できなくなることもあり得る。
【００２１】
そこで、本発明では、パターニング後の半透光部（例えば、ＭｏＳｉｘによって形成）に対して所定の表面改質処理を施すことによって、透過率を変化させる。さらに所望の透過率を有するフォトマスクの耐薬性を高め、その後の処理によって、透過率の変動が生じないようにすることができる。この場合において、パターニング後に透過率の検査を行い、該透過率検査の結果に基づき、面内の所定の部分に対して他の部分とは異なる選択的に表面改質処理を施すことができる。
【００２２】
ここで、本発明者らは、半透光膜の材料としてＭｏＳｉｘを用い、この半透光膜に対してエネルギーを照射し、又は加熱するといった手段により、表面を改質したときの透過率の変化を調べた。ここでは、エネルギーを照射する処理として、波長１７２ｎｍ、出力４０ｍＷ／ｃｍ2、照射距離３ｍｍの条件での真空紫外線照射処理（ＶＵＶ処理）を行い、加熱処理として、ハロゲンヒータを用いて透明基板温度を２５０℃、３００℃、４００℃に昇温して１０分間加熱する処理を行った。その結果を図１に示す。図１から分かるように、半透光膜に対してエネルギーを照射したり、加熱したりすることにより、光透過率が増加した。
【００２３】
そこで、本発明者らは、半透光膜及び遮光膜を成膜したフォトマスクブランクを用意し、それぞれの膜に、ウェットエッチングによる所定のパターニングを施して転写パターンを形成したフォトマスクを作製した。この転写パターンは、同一の半透光部が規則的に配列した繰り返しパターンを有したものを用いた。この転写パターンにおける半透光膜の一部に対して選択的に上記表面改質処理を行うことにより、半透光部の透過率の面内ばらつきを減少させる実験を行った。
【００２４】
図２（ａ）は、表面改質処理前の、上記転写パターンが形成されたフォトマスクの光透過率分布（i線〜ｇ線に対する）を示す。ここで個々のバブルの大きさは、白バブルが透過率の低い側への変動率、網掛けバブルが透過率の高い側への変動率（相対値）を表す。ここで、白バブルの部分に対し、その透過率の変動率を反映させて選択的に、上記ＶＵＶ処理を行い、ついで加熱処理を行った。その結果、図２（ｂ）に示すように、透過率の面内分布を減少させることができた。ここで、最終的に、露光光透過率の面内分布を２％以下にすることができた。尚、ここでは行った透過率の測定については後述する。
【００２５】
なお、上記表面改質処理において、ＶＵＶ処理と加熱処理は、局所的に個々に単独で行っても良いし、同時に行ってもよい。又は、ＶＵＶ処理を、局所的、又は全体的に、所望の透過率範囲となるように、複数回行っても良い。この場合、複数回の処理の間に透過率測定を行っても良い。さらに、マスク面全体の光透過率増加及び/又は耐薬性を高める目的で、ＶＵＶ処理又は加熱処理をフォトマスク全面に対して行ってもよい。さらに、同時に両処理を全面に行っても良い。
【００２６】
ＶＵＶ処理には、特に光透過率を増加させる効果が顕著であり、加熱処理には、光透過率の増加と、耐薬性の増加の効果が顕著である。好ましい態様としては、例えば、ＶＵＶ処理を、面内の所定の位置に行い、ついで全面に加熱処理を行って、所望の光透過率とするとともに、光透過率がそれ以上変動しないようにすることができる。または、ＶＵＶ処理を、面内の所定の位置に行い、次いで、全面にＶＵＶ処理と加熱処理を行っても良い。なお、加熱処理は、半透光膜の耐薬性を上げる効果が高く、表面改質処理の最後に行うことが好ましい。表面処理条件としては、加熱処理の温度は、１００℃〜５００℃程度、ＶＵＶ処理の出力は、２０Ｗ／ｃｍ2〜１００Ｗ／ｃｍ2（照射距離１ｍｍ〜２０ｍｍ）とすることができる。
【００２７】
さらに、表面改質処理において透過率変化が生じることを予め把握し、その分を予め勘案して、透過率上昇の表面改質処理における透過率の変動幅を決定する。さらに、表面改質処理によって、上昇する光透過率を予め想定して、半透光膜の膜透過率（組成、膜厚）を設計することも好ましい態様である。
【００２８】
上記の透過率測定は、膜透過率測定装置によって行うことができる。例えば、半透光膜の成膜に起因して、面内に膜厚分布が生じた場合など、同一形状の多数の半透光部が繰り返されたパターンにおいて、個々の半透光部の透過率が異なってしまう場合などには、上記測定を行い、その結果に応じて、本発明の表面改質処理を行うことができる。
【００２９】
一方、実際に露光機によりマスクに露光する場合の、個々の半透光部の実効的な透過率（以下、実効透過率）は、半透光膜の膜質や膜厚のみではなく、パターン形状の影響を受けて、変化することがある。したがって、これらをすべて反映した、実効的な透過率を把握したのち、表面改質処理をおこなうことが好ましい。
【００３０】
例えば、液晶表示装置製造用フォトマスクにおいて、チャネル部に対応する部分を半透光部で形成し、ソース、ドレインに相当する部分を遮光部で形成することができる。このようなパターンにおいて、遮光部と隣接する部分を有する半透光部は、露光機の光学条件下（露光機の有する解像度において）、回折の影響により、隣接部付近においては透過率が低下する。例えば、図３（ａ），（ｂ）に示すように、遮光部Ａに挟まれた半透光領域Ｂの透過光の光強度分布は、全体に下がり、ピークが低くなる。この傾向は、半透光領域Ｂの線幅が小さくなるほど顕著であるから、特に、ソース、ドレインに囲まれた線幅の小さいチャネル部においては、その露光光透過率は、用いた半透光膜固有の透過率より低いものとなる。要するに、実際にパターン中で用いられる半透光部の透過率は、十分に広い面積で把握された半透光膜の固有の透過率とは異なったものとなる。したがって、上記パターニング後の透過率の検査については、半透光膜の固有の透過率ではなく、実効透過率に基づいて行うことが望ましい。
【００３１】
もちろん、透光部と隣接した半透光部においては、該半透光部の線幅が小さくなるほど、露光光の回折の影響により、実効的には、半透光膜固有の光透過率よりも高い透過率をもってしまう。
【００３２】
したがって、本発明においては、半透光膜及び遮光膜にそれぞれウェットエッチングによるパターニングを施して、転写パターンを形成し、このパターン形成工程後に、複数の半透光部の実効透過率を測定し、この測定結果に基づいて、前記転写パターンにおける半透光膜の少なくとも一部に対して表面改質処理を行って、前記半透光膜の露光光透過率を変化させることによって、面内の分布を小さくする。さらに、耐薬性を高めるとより好ましい。すなわち、本発明の骨子は、パターン形成工程後に、複数の半透光部の実効透過率を測定し、表面改質工程において、測定結果に基づいて、転写パターンの複数の半透光部の実効透過率の面内分布レンジを２％以下とするように半透光膜の少なくとも一部に対して表面改質処理を行うことである。
【００３３】
ここで、実効透過率は、膜固有の透過率に加えて、パターンにおける形状（寸法、又は線幅（ＣＤ（Critical Dimension））や露光機の光学条件（光源波長、開口数、σ値など）の要因が含まれた透過率であり、実際の露光環境を反映した透過率である。このため、パターンにおける幅が特定されており、その幅の実効透過率が指定され、光学条件が固定されると、その実効透過率に基づいて上記半透光部の半透光膜の設計（組成、膜厚、改質の度合い）決定することが可能となり、又は、膜の改質度合いを決定することが可能となる。
【００３４】
さらに、フォトマスクを製造した後、その加工工程に用いた薬液処理によって、面内の半透光部の透過率分布が生じたときに、この分布を予め把握し、その結果に基づいて、本発明の表面改質処理を行い、面内分布を減少させることができる。
【００３５】
上記の実効透過率を測定する手段としては、露光機による露光条件を再現、又は近似させることが好ましい。そのような装置としては、例えば図４に示す装置が挙げられる。この装置は、光源１と、光源１からの光をフォトマスク３に照射する照射光学系２と、フォトマスク３を透過した光を結像させる対物レンズ系４と、対物レンズ系４を経て得られた像を撮像する撮像手段５とから主に構成されている。
【００３６】
光源１は、所定波長の光束を発するものであり、例えば、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、ＵＨＰランプ（超高圧水銀ランプ）などを使用することができる。例えば、マスクを使用する露光機を近似する分光特性をもつ光源と使用することができる。
【００３７】
照射光学系２は、光源１からの光を導きフォトマスク３に光を照射する。この照射光学系２は、開口数（ＮＡ）を可変とするため、絞り機構（開口絞り７）を備えている。この照射光学系２は、フォトマスク３における光の照射範囲を調整するための視野絞り６を備えていることが好ましい。この照射光学系２を経た光は、マスク保持具３ａにより保持されたフォトマスク３に照射される。この照射光学系２は筐体１３内に配設される。
【００３８】
フォトマスク３はマスク保持具３ａによって保持される。このマスク保持具３ａは、フォトマスク３の主平面を略鉛直とした状態で、このフォトマスク３の下端部及び側縁部近傍を支持し、このフォトマスク３を傾斜させて固定して保持するようになっている。このマスク保持具３ａは、フォトマスク３として、大型（例えば、主平面が１２２０ｍｍ×１４００ｍｍ、厚さ１３ｍｍのもの、又はそれ以上のもの）、かつ、種々の大きさのフォトマスク３を保持できるようになっている。なお、略鉛直とは、図４中θで示す鉛直からの角度が約１０度以内を意味する。フォトマスク３に照射された光は、このフォトマスク３を透過して、対物レンズ系４に入射される。
【００３９】
対物レンズ系４は、例えば、フォトマスク３を透過した光が入射され、この光束に無限遠補正を加えて平行光とする第１群（シミュレータレンズ）４ａと、この第１群を経た光束を結像させる第２群（結像レンズ）４ｂとから構成される。シュミレータレンズ４ａは、絞り機構（開口絞り７）が備えられており、開口数（ＮＡ）が可変となっている。対物レンズ系４を経た光束は、撮像手段５により受光される。この対物レンズ系４は筐体１３内に配設される。
【００４０】
この撮像手段５は、フォトマスク３の像を撮像する。この撮像手段５としては、例えば、ＣＣＤなどの撮像素子を用いることができる。
【００４１】
この装置においては、照射光学系２の開口数と対物レンズ系４の開口数とがそれぞれ可変となっているので、照射光学系２の開口数の対物レンズ系４の開口数に対する比、すなわち、シグマ値（σ：コヒレンシ）を可変することができる。
【００４２】
また、この装置においては、撮像手段５によって得られた撮像画像についての画像処理、演算、所定の閾値との比較及び表示などを行う演算手段１１、表示手段１２を有する制御手段１４及び筐体１３の位置を変える移動操作手段１５が設けられている。このため、得られた撮像画像、又は、これに基づいて得られた光強度分布を用いて、制御手段によって所定の演算を行い、他の露光光を用いた条件下での撮像画像、又は光強度分布や透過率を求めることができる。
【００４３】
このような構成を有する図４に示す装置は、ＮＡとσ値が可変となっており、光源の線源も変えることができるので、種々の露光機の露光条件を再現することができる。一般に、液晶装置製造用などの大型フォトマスクの露光装置を簡易的に近似させる場合には、i線、ｈ線、ｇ線による光強度を同等とした照射光を用い、露光光学系としてＮＡが０．０８程度、照射系と対物系のＮＡ比であるコヒレンシーσが０．８程度の条件を適用すれば良い。
【００４４】
本発明に係る多階調フォトマスクは、半透光膜及び遮光膜を形成したフォトマスクブランクを用意し、それぞれの膜にウェットエッチングによるパターニングを施して、前記転写パターンを形成し、この転写パターンにおける半透光膜の少なくとも一部に対して表面改質処理を行って、前記半透光膜の露光光透過率を変化させることを特徴とする。さらに、上記処理によって耐薬性を高めることが好ましい。これによって、前記転写パターン中に存在する、所定の露光光透過率を得ようとする半透光部の透過率面内分布レンジが２％以内であることを特徴とする。
【００４５】
透明基板としては、ガラス基板などを挙げることができる。また、露光光を遮光する遮光膜としては、クロム膜などの金属膜、シリコン膜、金属酸化膜、モリブデンシリサイド膜のような金属シリサイド膜などを挙げることができる。また、遮光膜としては反射防止膜を積層したものを用いることが好ましく、反射防止膜としては、クロムの酸化物、窒化物、炭化物、弗化物などを挙げることができる。露光光を一部透過させる半透光膜としては、クロムの酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化物、又は、金属シリサイドなどを用いることができる。特に、モリブデンシリサイド化合物（ＭｏＳｉｘ、ＭｏＳｉＯ，ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＯＮ、ＭｏＳｉＣＯＮなど）膜のような金属シリサイド膜などが好ましい。ただし、適切なウェットエッチング性をもつために、半透光膜実質的に窒素を含まない材料で構成されていることが好ましい。
【００４６】
このように、本発明によれば、面内での透過率のばらつきが小さい多階調フォトマスクを得ることができる。また、この方法においては、種々の要因（例えば、線幅分布に起因する透過率面内不均一、成膜時の膜厚変動に起因する透過率面内不均一、現像・エッチングなどのウェット処理に起因する面内の透過率不均一）を総合的に考慮し、透過率が低い領域に対して選択的に表面改質処理を施すことができるので、透過率を所望値に近づける修正することができ、有効に面内ばらつきを抑えることができる。さらに、その後の薬液接触による透過率の変動が抑止されるように、半透光膜の耐性を向上することができる。
【００４７】
本発明のフォトマスクを製造する工程の一例を図５に示す。具体的には、例えば、図５（ａ）〜（ｇ）に示す工程により行う。なお、図５に示す構造の製造方法は、これらの方法に限定されるものではない。ここでは、半透光膜２４の材料をモリブデンシリサイド(ＭｏＳｉｘ)とする。また、以下の説明において、レジスト層を構成するレジスト材料、エッチングの際に用いるエッチャント、現像の際に用いる現像液などは、公知のフォトリソグラフィ及びエッチング工程において使用できるものを適宜選択する。例えば、エッチャントに関しては、被エッチング膜を構成する材料に応じて適宜選択し、現像液に関しては、使用するレジスト材料に応じて適宜選択する。
【００４８】
図５（ａ）に示すように、透明基板２１上に半透光膜２４、遮光膜２２（表面部に反射防止膜２３が形成されている）が形成されたフォトマスクブランクを用意し、このフォトマスクブランク上にレジスト層２５を形成し、図５（ｂ）に示すように、透光領域のみが露出するようにレジスト層２５を露光・現像して開口部を形成する。次いで、図５（ｃ）に示すように、このレジストパターンをマスクにして、露出した反射防止膜２３、遮光膜２２、半透光膜２４をエッチングし、その後、図５（ｄ）に示すように、レジスト層２５を除去する。半透光膜２４のエッチング前にレジストパターンを剥離し、反射防止膜２３、遮光膜２２をマスクとして半透光膜２４をエッチングしても良い。
【００４９】
次いで、図５（ｅ）に示すように、反射防止膜２３の遮光領域上にレジスト層２５を形成し、図５（ｆ）に示すように、このレジストパターンをマスクにして露出した反射防止膜２３、遮光膜２２半透光膜をエッチングし、その後、図５（ｇ）に示すように、レジスト層２５を除去する。
【００５０】
次いで、このようにパターン形成されたフォトマスクについて、図４に示す装置を用いて、各半透光部の実効透過率を測定する。そして、得られた実効透過率の面内ばらつきに基づいて、実効透過率が低い半透光部の半透光膜２４に対して、表面改質処理であるＶＵＶ処理を施すことにより、半透光膜２４の表面を改質して改質層２４ａを形成する。この改質層２４ａについては、透過率が上昇すると共に耐薬性が向上する。これにより、面内での半透光部の透過率ばらつきが小さい多階調フォトマスクが得られる。このあとさらに、同じ部分に加熱処理を施してもよく、又は、全面に加熱処理を施してもよい。
【００５１】
上述した多階調フォトマスクを用いて、露光機による露光光を照射することによって多階調フォトマスクの転写パターンを被加工層に転写する。この場合において、露光光としてｉ線〜ｇ線の波長帯を含む露光光を用いることが好ましい。これにより、半透光領域においてパターン形状によらず、所望の厚さの残膜値のレジストパターンを得ることができる。
【００５２】
本発明は上記実施の形態に限定されず、適宜変更して実施することができる。例えば、上記実施の形態においては、透明基板上に、半透光膜と遮光膜をこの順に形成したフォトマスクブランクを用いた場合について説明しているが、透明基板上に遮光膜パターンを形成したのちに、半透光膜を被覆し、パターン加工してなるフォトマスクであっても良い。また、上記実施の形態における部材の個数、サイズ、処理手順などは一例であり、本発明の効果を発揮する範囲内において種々変更して実施することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】表面改質処理と透過率変動量との間の関係を示す図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は、表面改質前後のフォトマスクの面内ばらつきを示す図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、半透光領域の透過率を説明するための図である。
【図４】実効透過率を測定するための装置を示す図である。
【図５】（ａ）〜（ｇ）は、本発明の実施の形態に係る多階調フォトマスクの製造方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  光源
２  照射光学系
３  フォトマスク
４  対物レンズ系
５  撮像手段
１１  演算手段
１２  表示手段
１３  筐体
１４  制御手段
１５  移動操作手段
２１  透明基板
２２  遮光膜
２３  反射防止膜
２４  半透光膜
２４ａ  改質層
２５  レジスト層
【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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