(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に、遮光部、透光部、及び露光光透過率を所定量低減させる、パターン幅５μｍ以下の部分を有する半透光部をもつマスクパターンを有する多階調フォトマスクであって、
前記遮光部は、少なくとも前記透明基板上に形成された遮光膜により形成され、
前記透光部は、露出した前記透明基板により形成され、かつ、
前記多階調フォトマスクは、２乃至７種類の異なる種類の半透光部を有し、該２乃至７種類の半透光部は、パターンの寸法が異なるとともに被転写体上に同一のレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成することができる、異なる種類の半透光部を含み、
前記２乃至７種類の半透光部は、半透光膜により形成された部分、半透光膜の微細パターンと遮光膜の微細パターンの組合せにより形成された部分、半透光膜の微細パターンにより形成された部分、及び遮光膜の微細パターンにより形成された部分、のいずれかの種類から構成されることを特徴とする多階調フォトマスク。
【請求項２】
前記遮光膜はクロムを主成分とした材料からなり、前記半透光膜は金属シリサイドを主成分とした材料からなることを特徴とする請求項１に記載の多階調フォトマスク。
【請求項３】
前記遮光部は、少なくとも前記半透光膜と前記遮光膜が積層されてなり、前記半透光膜と前記遮光膜の間に、エッチングストッパ膜を有することを特徴とする請求項１に記載の多階調フォトマスク。
【請求項４】
透明基板上に、遮光部、透光部、及び露光光透過率を所定量低減させる、パターン幅５μｍ以下の部分を有する半透光部をもつマスクパターンを有する多階調フォトマスクであって、
前記遮光部は、少なくとも前記透明基板上に形成された遮光膜により形成され、
前記透光部は、露出した前記透明基板により形成され、かつ、
前記多階調フォトマスクは、前記透明基板上に形成された半透光膜によりなる第１半透光部と、前記透明基板上に形成された、前記半透光膜の微細パターン、前記遮光膜の微細パターン、及び前記半透光膜及び前記遮光膜が形成されていない微細隙間を含み、露光条件下における解像限界以下の線幅をもつ微細パターンが形成されてなる第２半透光部、又は、前記半透光膜の微細パターンと前記遮光膜の微細パターンとからなる露光条件下における解像限界以下の線幅をもつ微細パターンが形成されてなる第３半透光部とを有し、
前記第１乃至第３半透光部は、パターンの寸法が異なるとともに被転写体上に同一のレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成することができる、異なる種類の半透光部を含むことを特徴とする多階調フォトマスク。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の多階調フォトマスクを用いて、被転写体に露光光を照射する露光工程を有し、被転写体上に多階調の転写パターンを形成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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置（Liquid Crystal Display：以下、ＬＣＤと称する）製造等に好適に用いられる多階調フォトマスク及びその製造方法、並びに当該フォトマスクを用いたパターン転写方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、ＬＣＤの分野において、薄膜トランジスタ液晶表示装置（Thin Film Transistor Liquid Crystal Display：以下、ＴＦＴ−ＬＣＤと呼ぶ）は、ＣＲＴ（陰極線管）に比較して、薄型にしやすく消費電力が低いという利点から、現在商品化が急速に進んでいる。ＴＦＴ−ＬＣＤは、マトリックス状に配列された各画素にＴＦＴが配列された構造のＴＦＴ基板と、各画素に対応して、レッド、グリーン、及びブルーの画素パターンが配列されたカラーフィルターが液晶相の介在の下に重ね合わされた概略構造を有する。ＴＦＴ−ＬＣＤでは、製造工程数が多く、ＴＦＴ基板だけでも５〜６枚のフォトマスクを用いて製造されていた。このような状況の下、ＴＦＴ基板の製造を４枚のフォトマスクを用いて行う方法が提案されている。
【０００３】
この方法は、遮光部と透光部の他に半透光部（グレートーン部）を有する多階調マスク(又はグレートーンマスク)と称されるフォトマスクを用いることにより、使用するマスク枚数を低減するというものである。ここで、半透光部とは、マスクを使用してパターンを被転写体に転写する際、透過する露光光の透過量を所定量低減させ、被転写体上のフォトレジスト膜の現像後の残膜量を制御する部分をいう。
【０００４】
ここで用いられるグレートーンマスクとしては、半透光部が、グレートーンマスクを使用するＬＣＤ用露光機の解像限界以下の微細パターンで形成されている構造のものが特許文献１により知られている。また、半透光部を半透過性の半透光膜によって形成する構造のものも従来知られている。何れの構造のものであっても、この半透光部での露光量を所定量少なくして露光することが出来、被転写体上に、レジスト残膜値の異なる２つの転写パターンを転写することができることから、１枚のグレートーンマスクを用いて従来のフォトマスク２枚分の工程が実施されることにより、TFT-ＬＣＤなどの電子デバイスを製造する際に、必要なマスク枚数が削減される。
【０００５】
また、遮光部と透光部の他にそれぞれ異なる光透過率の第１半透光部と第２半透光部を有する４階調フォトマスクをリソグラフィ工程により少ない描画回数で製造できる４階調フォトマスクの製造方法が下記特許文献２に開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１９６４７４号公報
【特許文献２】特開２００７−２４９１９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示されたグレートーンマスクは、遮光部と透光部と半透光部とを有し、露光光透過率を３段階に変化させる３階調のフォトマスクである。しかしながら、半透光部が、遮光膜のパターンによって形成されているため、そのグレートーン部の露光光透過率制約がある。例えば、均一に描画、パターニングできる線幅には制限があり、線幅が小さくなるにつれて、その均一性は劣化し、最終的には描画限界に至る。従って、比較的高透過率のグレートーン部を形成しようとしても、所望の描画、パターニングが行なえず、結局、露光条件に応じて、所定透過率以下のものしか設計できない不都合がある。
【０００８】
また、上記特許文献２に開示された４階調フォトマスクの製造方法によれば、グレートーン部に所望の透過率をもつ半透光膜を使用するので、その素材や膜厚を選択すれば、比較的自由に、所望の複数の透過率をもったグレートーン部を設計することができる。但し、階調数が増加するにつれて、新たな膜を成膜する必要があるため、成膜工程を増加させ、それに伴って欠陥発生の確率が上がるという不都合がある。更に、半透光膜を用いた場合でも、高透過率のものは素材に制約があり、更に、膜厚が極端に薄くなると、膜厚の面内分布が劣化しそれに伴い透過率分布も劣化する。
従って、３階調を超える多階調マスクの作製において、成膜工程などを増やさずに、透過率の異なる半透光部を作り分けること、更には、比較的高い透過率をもつ半透光部を有する多階調マスクを作製する上では、問題点があった。
【０００９】
本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであり、遮光部、透光部、半透光部を有し、従来の３階調を超えるフォトマスクとして用いることが可能な、所望の透過率をもつ多階調フォトマスクを提供することを第１の目的とする。また、本発明は、このような多階調フォトマスクを、効率的で、かつ欠陥発生の確率の低い簡便な工程によって製造できる多階調フォトマスクの製造方法を提供することを第２の目的とする。さらに、本発明は、上記多階調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第３の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
（構成１）透明基板上に、遮光部、透光部、及び露光光透過率を所定量低減させる半透光部からなるマスクパターンを有し、前記遮光部は、少なくとも前記透明基板上に形成された遮光膜により形成され、前記透光部は、露出した前記透明基板により形成され、前記半透光部は、少なくとも、前記透明基板上に形成された半透光膜によりなる第１半透光部と、前記透明基板上に形成された、前記半透光膜の微細パターン、前記遮光膜の微細パターン、及び前記半透光膜及び前記遮光膜が形成されていない微細隙間を含み、露光条件下における解像限界以下の線幅をもつ微細パターンが形成されてなる第２半透光部とを有していることを特徴とする多階調フォトマスク。
【００１１】
上記本発明のフォトマスクは、透明基板上に半透光膜が形成されてなる第１半透光部を有する。更に、半透光膜の微細パターンと遮光膜の微細パターンと、膜が形成されず、基板表面が露出した、微細隙間とを含み、露光条件下における解像限界以下の線幅をもつ微細パターンが形成されてなる第２半透光部をも備える。すなわち、第１半透光部が微細パターンを有しない半透光膜によってなるのに対し、第２半透光部は、微細パターンを有してなる。ここで、「露光条件下における解像限界以下の線幅をもつ微細パターン」とは、半透光膜部分の線幅、又は遮光膜部分の線幅、或いは、半透光膜または遮光膜パターン間に形成された隙間（スペース）部分の線幅のいずれかが、露光条件下における解像限界以下の寸法であることをいう。すなわち、半透光膜によって形成されたパターン又は遮光膜によって形成されたパターンが、そのパターン形状が解像されない程度に、微細な線幅、又はスペース幅を有している。好ましくは、第２半透光部において、半透光膜の微細パターン、遮光膜の微細パターン、微細隙間の線幅のいずれもが、露光条件下で、解像限界以下であることが望ましい。
【００１２】
（構成２）透明基板上に、遮光部、透光部、及び露光光透過率を所定量低減させる半透光部からなるマスクパターンを有し、前記遮光部は、少なくとも前記透明基板上に形成された遮光膜により形成され、前記透光部は、露出した前記透明基板により形成され、前記半透光部は、少なくとも、前記透明基板上に形成された半透光膜によりなる第１半透光部と、前記透明基板上に形成された、前記半透光膜の微細パターンと前記遮光膜の微細パターンとからなる露光条件下における解像限界以下の線幅をもつ微細パターンが形成されてなる第３半透光部とを有していることを特徴とする多階調フォトマスク。
上記本発明のフォトマスクでは、前記第１半透光部に加えて、更に、半透光膜の微細パターンと遮光膜の微細パターンとからなる露光条件下における解像限界以下の線幅をもつ微細パターンが形成されてなる第３半透光部をも備える。この第３半透光部では、「露光条件下における解像限界以下の線幅をもつ微細パターン」とは、半透光膜部分の線幅、又は遮光膜部分の線幅のいずれかが、露光条件下における解像限界以下の寸法であることをいう。すなわち、半透光膜によって形成されたパターン又は遮光膜によって形成されたパターンが、そのパターン形状が解像されない程度に微細な線幅を有している。なお、第３半透光部は、透明基板が露出した隙間（スペース部分）は有していない。
【００１３】
（構成３）前記遮光膜はクロムを主成分とした材料からなり、前記半透光膜は金属シリサイドを主成分とした材料からなることを特徴とする構成１又は２に記載の多階調フォトマスク。
（構成４）前記遮光部は、少なくとも前記半透光膜と前記遮光膜が積層されてなり、前記半透光膜と前記遮光膜の間に、エッチングストッパ膜を有することを特徴とする構成１又は２に記載の多階調フォトマスク。
【００１４】
（構成５）透明基板上に、遮光部、透光部、及び露光光透過率を所定量低減させる半透光部からなるマスクパターンを有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、半透光膜と遮光膜とをこの順に有するフォトマスクブランクを準備する工程と、前記フォトマスクブランクの前記遮光膜上に形成したレジスト膜を描画、現像して、所定の第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遮光膜をエッチングして遮光膜パターンを形成する工程と、前記第１レジストパターン又は遮光膜パターンをマスクとして前記半透光膜をエッチングする工程と、パターニングされた前記遮光膜及び前記半透光膜を含む基板上に形成したレジスト膜を描画、現像して第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露出した前記遮光膜をエッチングする工程と、を有し、前記第１レジストパターン及び第２レジストパターンの少なくとも一方に微細パターンを含み、前記透明基板上に形成された半透光膜及び遮光膜によりなる遮光部と、前記透明基板が露出してなる透光部と、前記透明基板上に形成された半透光膜によりなる半透光部と、前記透明基板上に、露光条件下における解像限界以下の線幅をもつ半透光膜の微細パターン及び露光条件下における解像限界以下の線幅をもつ遮光膜の微細パターンを含む半透光部とを形成することを特徴とする多階調フォトマスクの製造方法。
【００１５】
（構成６）透明基板上に、遮光部、透光部、及び露光光透過率を所定量低減させる半透光部からなるマスクパターンを有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、半透光膜と遮光膜とをこの順に有するフォトマスクブランクを準備する工程と、前記フォトマスクブランクの前記遮光膜上に形成したレジスト膜を描画、現像して、所定の第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遮光膜をエッチングして遮光膜パターンを形成する工程と、パターニングされた前記遮光膜及び前記半透光膜を含む基板上に形成したレジスト膜を描画、現像して所定の第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露出した前記半透光膜又は前記遮光膜とその下の半透光膜をエッチングする工程と、を有し、前記第１レジストパターン及び第２レジストパターンの少なくとも一方に微細パターンを含み、前記透明基板上に形成された半透光膜及び遮光膜によりなる遮光部と、前記透明基板が露出してなる透光部と、前記透明基板上に形成された半透光膜によりなる半透光部と、前記透明基板上に露光条件下における解像限界以下の線幅をもつ半透光膜の微細パターン及び露光条件下における解像限界以下の線幅をもつ遮光膜の微細パターンを含む半透光部とを形成することを特徴とする多階調フォトマスクの製造方法。
【００１６】
（構成７）前記遮光膜と前記半透光膜は、エッチング選択性のある素材によってなることを特徴とする構成５又は６に記載の多階調フォトマスクの製造方法。
（構成８）前記遮光膜はクロムを主成分とした材料からなり、前記半透光膜は金属シリサイドを主成分とした材料からなることを特徴とする構成７に記載の多階調フォトマスクの製造方法。
（構成９）前記遮光膜と前記半透光膜の間に、エッチングストッパ膜を有することを特徴とする構成５又は６に記載の多階調フォトマスクの製造方法。
【００１７】
（構成１０）透明基板上に、遮光部、透光部、及び露光光透過率を所定量低減させる半透光部からなるマスクパターンを有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を有するフォトマスクブランクを準備する工程と、前記フォトマスクブランクの前記遮光膜上に形成したレジスト膜を描画、現像して第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遮光膜をエッチングして遮光膜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除去した後、パターニングされた前記遮光膜を含む基板上に半透光膜を形成する工程と、前記半透光膜上に形成したレジスト膜を描画、現像して第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露出した前記半透光膜、又は半透光膜及び前記遮光膜をエッチングする工程と、を有し、前記第１レジストパターン及び第２レジストパターンの少なくとも一方に微細パターンを含み、前記透明基板上に形成された遮光膜及び半透光膜によりなる遮光部と、前記透明基板が露出してなる透光部と、前記透明基板上に形成された半透光膜によりなる半透光部と、前記透明基板上に形成された露光条件下における解像限界以下の線幅をもつ半透光膜の微細パターン及び露光条件下における解像限界以下の線幅を持つ遮光膜の微細パターンを含む半透光部とを形成することを特徴とする多階調フォトマスクの製造方法。
【００１８】
（構成１１）透明基板上に、遮光部、透光部、及び露光光透過率を所定量低減させる半透光部からなるマスクパターンを有し、前記遮光部は、少なくとも前記透明基板上に形成された遮光膜により形成され、前記透光部は、露出した前記透明基板により形成され、前記半透光部は、前記透明基板上に形成された半透光膜によりなる第１半透光部と、前記透明基板上に形成された、前記半透光膜の微細パターン、前記遮光膜の微細パターン、及び前記半透光膜及び前記遮光膜が形成されていない微細隙間を含み、露光条件下における解像限界以下の線幅をもつ微細パターンが形成されてなる第２半透光部、又は、前記半透光膜の微細パターンと前記遮光膜の微細パターンとからなる露光条件下における解像限界以下の線幅をもつ微細パターンが形成されてなる第３半透光部とを有していることを特徴とする多階調フォトマスク。
（構成１２）構成１乃至４のいずれか、または構成１１に記載の多階調フォトマスク、あるいは、構成５乃至１０のいずれかに記載の製造方法による多階調フォトマスクを用いて、被転写体に露光光を照射する露光工程を有し、被転写体上に多階調の転写パターンを形成することを特徴とするパターン転写方法。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、３階調を超えるフォトマスクとして用いることが可能な多階調フォトマスクが得られる。
また、本発明の多階調フォトマスクの製造方法によれば、このような多階調フォトマスクを、遮光膜と半透光膜との組み合わせを用い、フォトリソグラフィ法によって、効率的で、かつ欠陥発生の確率の低い簡便な工程によって製造することができる。本発明の多階調フォトマスクは、透過率の高い半透光部を含み、所望の透過率を有する半透光部を簡便に作製できる。
【００２０】
また、本発明に係る多階調フォトマスクを用いたパターン転写方法によれば、精度の高い多階調のパターン転写を実施することができ、またその結果、例えばＴＦＴ基板の製造等においてマスク枚数の大幅な削減が可能になる。また、後述するように、フォトマスク上の所定の半透光部について、パターンの線幅にかかわらず被転写体への露光量を一定にする（一致させる）ことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、本発明に係る多階調フォトマスクの第１の実施の形態と、当該多階調フォトマスクを用いたパターン転写方法を説明するための断面図である。
図１に示す多階調フォトマスク１０は、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ）の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）やカラーフィルター、またはプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）などを製造するための多階調グレートーンマスクとして用いることができるものであり、図１に示す被転写体２０上に、膜厚が段階的または連続的に異なるレジストパターン２３を形成するものである。なお、図１中において符号２２は、被転写体２０において基板２１上に積層された複数層の積層膜を示す。
【００２２】
上記本実施の形態のフォトマスク１０は、具体的には、当該フォトマスク１０の使用時に露光光を遮光（透過率が略０％）させる遮光部１１と、ガラス基板等の透明基板１４の表面が露出して露光光を透過させる透光部１２と、透光部１２の露光光透過率を１００％としたとき透過率を１０〜８０％程度、好ましくは、２０〜７０％程度の範囲内に低減させ、この範囲内において露光光透過率が例えば７段階に異なる、第1半透光部１３Ａ、第２半透光部１３Ｂ、第３半透光部１３Ｃ、第４半透光部１３Ｅ、第５半透光部１３Ｆ、および第６半透光部１３Ｄを有して構成されている。本実施の形態では、上記遮光部１１は、透明基板１４上に、光半透過性の半透光膜１６、遮光層１５ａ及び反射防止層１５ｂの積層からなる遮光膜１５が順に設けられて形成されている。また、上記のとおり、透光部１２は、透明基板１４の表面が露出している領域である。また、上記半透光部のうちの第１半透光部１３Ａは、透明基板１４上に成膜された光半透過性の半透光膜１６により形成されている。第１半透光部１３Ａの露光光透過率が所望の値となるように、上記半透光膜１６の材質及び膜厚が設定されている。また、第２半透光部１３Ｂは、上記半透光膜１６の微細パターン１７と、上記半透光膜１６と遮光膜１５の積層膜の微細パターン１８と、膜が形成されていない隙間部分（スペース部分）とからなる露光条件下における解像限界以下の線幅をもつ微細パターンが形成されて構成されている。
半透光膜微細パターンと遮光膜微細パターン、微細隙間のそれぞれの線幅、面積比は、所望の露光光透過率に基づいて決定することができる。
第２半透光部１３Ｂの露光光透過率が所望の値となるように、上記半透光膜１６で形成された微細パターン１７の線幅及び／又は上記遮光膜１５で形成された微細パターン１８の線幅及び／又は上記微細隙間（スペース部分）の線幅が設定されている。さらに、第３半透光部１３Ｃは、上記半透光膜１６と遮光膜１５の積層膜の微細パターン１８と、該微細パターン１８間に形成された上記半透光膜１６の微細パターンとからなる露光条件下における解像限界以下の線幅をもつ微細パターンが形成されて構成されている。第３半透光部１３Ｃの露光光透過率が所望の値となるように、上記半透光膜１６で形成された微細パターンの線幅及び上記遮光膜１５で形成された微細パターン１８の線幅が設定されている。
【００２３】
また、第４半透光部１３Ｅは、上記半透光膜１６で形成された露光条件下において解像限界以下の微細パターン１７により構成されている。第４半透光部１３Ｅの露光光透過率が所望の値となるように、上記半透光膜１６で形成された微細パターン１７の線幅が設定されている。さらに第５半透光部１３Ｆは、上記半透光膜１６と遮光膜１５の積層膜で形成された露光条件下において解像限界以下の微細パターン１８により構成されている。第５半透光部１３Ｆについても露光光透過率が所望の値となるように、上記半透光膜１６と遮光膜１５の積層膜で形成された微細パターン１８の線幅が設定されている。
さらに、第６半透光部１３Ｄは、上記第３半透光部１３Ｃにおける半透光膜１６で形成された微細パターンの線幅と遮光膜１５で形成された微細パターン１８の線幅が同一幅ではなくて異なる幅に設定されている。図１には、半透光膜１６と遮光膜１５の積層膜による微細パターンの線幅が、半透光膜１６の微細パターンの線幅に対して広い場合と狭い場合を示し、この第６半透光部１３Ｄの領域において露光光透過率が２段階に異なる。
【００２４】
したがって、本実施の形態に係る上記フォトマスク１０は、露光光透過率が９段階に異なる９階調のフォトマスクとなっている。例えば、第１〜第６半透光部１３Ａから１３Ｆの光透過率は、透光部を１００％としたとき、それぞれ、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％程度とすることができる。なお、図１に示す遮光部１１、透光部１２、及び半透光部１３Ａ〜１３Ｆのパターン形状はあくまでも一例である。もちろん、上記態様を参照し、第２〜第６半透光部のうち、例えば第２半透光部１３Ｂのみを採用すれば、露光光透過率が４段階に異なる４階調のフォトマスクとして使用することができる。また、第２〜第６半透光部のうち、例えば第２半透光部１３Ｂと第３半透光部１３Ｃのみを採用すれば、露光光透過率が５段階に異なる５階調のフォトマスクとして使用することができる。またここで、例えば第２半透光部１３Ｂ〜第５半透光部１３Ｆにおける、微細パターンの線幅を、領域によって変更すれば（例えば第６半透光部１３Ｄのように）、更に、多階調のフォトマスクを製造することももちろん可能であり、また、線幅を連続的に変化させて、光透過率が傾斜する半透光部を形成することもできる。
【００２５】
上述のような多階調フォトマスク１０を使用して、被転写体２０へのパターン転写を行ったときに、遮光部１１では露光光が実質的に透過せず、透光部１２では露光光が透過し、第１〜第６半透光部１３Ａ〜１３Ｆでは各々の光透過率に応じて露光光が低減される。そのため、被転写体２０上に塗布したレジスト膜（ここではポジ型フォトレジスト膜）は、パターン転写後、現像を経たとき、上記遮光部１１に対応する部分で膜厚が最も厚くなる。また、上記第１〜第６半透光部１３Ａ〜１３Ｆに対応する部分ではいずれも遮光部１１に対応する部分の膜厚よりも薄くなるが、各半透光部の光透過率に応じて段階的に膜厚が薄くなる。また、透光部１２に対応する部分では膜がない。その結果、本実施の形態のフォトマスク１０では、膜厚が９段階に異なる（そのうちの１段階は膜がない）レジストパターン２３を形成する。つまり、１枚の多階調フォトマスク１０を用いて、被転写体２０上に、レジスト残膜値の異なる９つの転写パターンを転写することができる。なお、ネガ型フォトレジストを用いた場合には、レジスト膜厚が上記と逆転することを考慮した設計を行うことができる。
【００２６】
そして、図１に示す膜厚が９段階に異なるレジストパターン２３を用いて、被転写体２０における積層膜２２の各膜に順次エッチングを実施することにより、例えばＴＦＴ基板の製造における従来のフォトマスク８枚分の工程が実施されることになり、従来よりもマスク枚数を大幅に削減することが可能になる。
以上は、本実施の形態の多階調フォトマスク１０を例えば純粋に９階調のフォトマスクとして使用した場合を説明したが、これには限らず、フォトマスクの構成をたとえば９階調としても、以下のように実効的には３階調を超える３〜８階調のフォトマスクとしても使用することが可能であるという利点がある。
【００２７】
一般に、本発明の属する多階調フォトマスク（遮光部、透光部のほかに半透光部を有する３階調以上のフォトマスク）においては、被転写体上に所望の残膜値をもつレジストパターンを得るために、半透光部の露光光透過率を選択し、決定する。この透過率としては、透光部（すなわち透明基板が露出している部分）の透過率を１００％としたときの、半透過膜の透過率を用いて規定する。これは、一定以上の広い領域のパターンについて、その透過率を特定する場合には問題がないが、ある程度以下の寸法のパターンに対しては、厳密にいうと、実際のパターン転写に寄与する露光光量を正確に反映していないこととなる。これは露光光の回折が原因であるため、この傾向は微小なパターンになるほど、露光光波長が長いほど顕著になる。しかし、パターンの寸法や、分光特性の異なる光源に対する透過率の変化については正確に考慮されていないのが現状である。
【００２８】
具体的には、半透光部に、非常に狭い幅を含むパターン形状と、相対的に広い領域のパターン形状とが存在すると、半透光部には、被転写体上のレジスト膜に、常に一定の残膜値を与えるものであるべきところ、パターン形状に起因して異なる残膜値のレジストパターンが形成されてしまい、所望の許容範囲を越えた残膜値のばらつきを生じると、電子デバイス製造上の不安定要素となるという問題がある。
【００２９】
例えば、薄膜トランジスタ用の多階調フォトマスクとしては、チャネル部に相当する領域を半透光部とし、これを挟む形で隣接するソース及びドレインに相当する領域を遮光部で構成したものが多用される。このフォトマスクは、通常i線〜ｇ線の波長帯の露光光を用いて露光されるが、チャネル部の寸法（幅）が小さくなるにしたがい、隣接する遮光部との境界が、実際の露光条件下においてぼかされ、チャネル部の露光光透過率は半透過膜の透過率よりも低くなる。図６は、遮光部Ａに挟まれた半透光部Ｂのパターン（同図（１））と、該半透光部Ｂの透過光の光強度分布（同図（２））を示したもので、同図（ａ）は一例として半透光領域の幅が４μｍ、同図（ｂ）は２μｍの場合をそれぞれ示している。すなわち、図６（ａ），（ｂ）に示すように、遮光部Ａに挟まれた半透光部Ｂの透過光の光強度分布は、その半透光部Ｂの線幅が小さくなると、全体に下がり、ピークが低くなる。つまり、幅が狭い領域を有するパターンについては、実際に露光に寄与する透過率が相対的に低い一方、相対的に線幅が広い領域を有するパターンについては、実際の露光に寄与する透過率が相対的に高い。例えば、図７に示すように、チャネル幅が５μｍ以下では、該チャネル幅に対応した幅の半透光部における、実際の露光に寄与する光の透過率が低下する。
【００３０】
そこで、一定の寸法をもつ半透光部の透過率を、その膜固有の透過率と区別し、実際の露光光の透過量を、透光部の透過量との比において、実効透過率として把握する必要が生じる。
一方で、膜固有の透過率とは、透明基板上の該膜を形成した、十分に広い領域において、該膜の組成や膜厚によって決定されるものである。十分に広い領域とは、該領域の広さの変化によって、実効透過率が実質的に変化しないような領域をいう。なお、図７においては、半透光部Ｂの透過光の光強度分布のピーク値によって、該領域の透過率を代表させている。この部分の透過率は、この多階調マスクを使用して露光したときの、被転写体上のレジスト残膜値と相関をもつ。
【００３１】
そこで、半透光部のパターン形状に応じて、その部分の膜構成や微細パターンを選択し、それによって光透過率を変えることにより、パターン形状にかかわらず、半透光部の実効透過率をほぼ均一とし、結果的に該マスクを用いてパターン転写を行う際の、被転写体上のレジスト膜の残膜値をほぼ同一にできることとなる。
例えば、本実施の形態によれば、マスク構成として、４つ乃至９つの階調を有する多階調フォトマスクを得ることができる。すなわち、透光部、遮光部のほかに、２つ乃至７つの異なる光透過率を有する半透光部を得ることができるのである。この例えば７種類の半透光部によって、被転写体上に、それぞれ異なるレジスト残膜値をもつレジストパターンを形成してもよい。しかしながら、他方、この例えば７種類の半透光部によって、被転写体上に、パターンの寸法が異なる（従って、同一の光透過率を有する半透光部を使用すると、形成されるレジスト残膜値が異なってしまう）にもかかわらず、実効透過率をほぼ均一にし、被転写体上に一定のレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成することができる。換言すれば、上記半透光部１３Ａから１３Ｆはそれぞれ、半透光膜により形成された部分、半透光膜の微細パターンと遮光膜の微細パターンの組合せにより形成された部分、半透光膜の微細パターンにより形成された部分、及び遮光膜の微細パターンにより形成された部分のいずれかから構成され、半透光部のパターン形状に応じて異なる例えば７種類の光透過率を有するが、パターン転写の結果ほぼ同一の実効透過率を有するような半透光部を形成しても良い。この場合、本実施の形態のフォトマスクを３階調のフォトマスクとして用いることになる。
【００３２】
もちろん、半透光部１３Ａから１３Ｆのうち、例えば半透光部１３Ａと１３Ｂ、あるいはこれらを含む複数の半透光部を、同一の実効透過率を有する異なる形状のパターンに用い、残りの半透光部を、異なる実効透過率を有するパターンに供しても良い。この場合、本実施の形態のフォトマスクを４階調〜８階調のフォトマスクとして用いることになる。
【００３３】
以上のように、本実施の形態の多階調フォトマスク１０は、例えば９つの異なる光透過率をもたせることができるので、純粋に９階調フォトマスクとして使用することができるが、これに限定されず、例えば半透光部のパターン形状にかかわらず、ほぼ同一の残膜値のレジストパターンを形成する場合に、３階調乃至８階調のフォトマスクとして使用することが可能である。しかも、本実施の形態では、半透光部１３Ａから１３Ｆはそれぞれ、半透光膜により形成された部分、半透光膜の微細パターンと遮光膜の微細パターンの組合せにより形成された部分、半透光膜の微細パターンにより形成された部分、及び遮光膜の微細パターンにより形成された部分のいずれかから構成されるので、たとえば半透光部１３Ｂは、半透光部１３Ａと同じ半透光膜を用いた微細パターンと、遮光部１１と同じ遮光膜を用いた微細パターンを透明基板上に形成することにより簡便に得ることができる。また、半透光部１３Ｃ（半透光部１３Ｄも同様）は、透明基板上の半透光膜１６の上に遮光部１１と同じ遮光膜を用いて微細パターンを形成することにより簡便に得ることができる。さらに、半透光部１３Ｅは、半透光部１３Ａと同じ半透光膜を用いた微細パターンを形成することにより、また半透光部１３Ｆは、遮光部１１と同じ遮光膜を用いて微細パターンを形成することにより簡便に得ることができる。たとえば半透光膜の材質や膜厚の変更によって３種類以上の半透光部を形成する場合と比べると、本発明では、半透光部の透過率を調節できる範囲、精度が大きく、膜構成が単純で、製造上のメリットも大きい。したがって、本実施の形態の多階調フォトマスクは、実効的に例えば９階調のフォトマスクとして使用する場合はもちろんのこと、実効的に３階調乃至８階調のフォトマスクとして使用する場合にも好適である。
【００３４】
なお、上記では、遮光部１１と透光部１２のほかに、半透光部１３Ａ〜１３Ｆを有するフォトマスクを示したが、本発明はこれには限定されず、遮光部１１と透光部１２のほかに、半透光部１３Ａ〜１３Ｆのうちから任意に選択された半透光部を有するフォトマスク、例えば、遮光部１１と透光部１２のほかに、半透光膜１６によりなる半透光部１３Ａと、半透光膜１６の微細パターン、半透光膜１６と遮光膜１５の積層膜の微細パターン及びこれらの微細パターン間の微細隙間（スペース部分）によりなる半透光部１３Ｂとを有するフォトマスク、あるいは、遮光部１１と透光部１２のほかに、上記半透光部１３Ａと半透光部１３Ｂと、上記半透光膜１６と遮光膜１５の積層膜の微細パターン１８と該微細パターン１８間に形成された上記半透光膜１６の微細パターンによりなる半透光部１３Ｃを有するフォトマスクとしてもよい。この場合、実効的に５階調乃至３階調のフォトマスクとして用いることができる。
【００３５】
次に、上記の本実施の形態に係る多階調フォトマスク１０の製造方法について説明する。図２は、上記第１の実施の形態の多階調フォトマスク１０の製造工程を工程順に示す断面図である。
使用するフォトマスクブランクは、図２（ａ）に示すように、ガラス基板等の透明基板１４上に、半透光膜１６と、遮光層１５ａ及び反射防止層１５ｂの積層からなる遮光膜１５が順に形成されている。ただし、上記半透光膜１６と上記遮光膜１５は、エッチング工程に用いるエッチャントに対するエッチング選択性のある材質の組み合わせが選択される。したがって、上記遮光層１５ａとしては、例えばクロム又はその化合物（例えばＣｒＮ，ＣｒＯ，ＣｒＣ等）が好ましく挙げられ、上記反射防止層１５ｂとしては、クロム系化合物（例えばＣｒＮ，ＣｒＯ，ＣｒＣ等）などが挙げられる。ここでは、Ｃｒの遮光層、ＣｒＯの反射防止層を用いた。さらに上記半透光膜１６としては、例えば金属シリサイド、特にモリブデンシリサイド化合物（MoSixのほか、MoSiの窒化物、酸化物、酸化窒化物、炭化物など）等が好ましく挙げられる。上記半透光膜１６は、透明基板１４（透光部）の露光光の透過量に対し１０〜８０％程度、好ましくは２０〜７０％程度の透過量を有するものが好ましい。ここでは、膜透過率４０％（透光部を１００％としたとき）のＭｏＳｉｘ膜を用いた。
【００３６】
まず、上記フォトマスクブランク上にレジストを塗布してレジスト膜を形成し、１度目の描画を行う。本実施の形態では例えばレーザー光を用いる。また、上記レジストとしてはポジ型フォトレジストを使用する。そして、レジスト膜に対し、所定のパターンを描画し、描画後に現像を行うことにより、第１レジストパターン３０ａ〜３０ｃを形成する（図２（ｂ）参照）。該第１レジストパターン３０ａ、３０ｃは、製造されるフォトマスクの遮光部１１、第１半透光部１３Ａ、第３半透光部１３Ｃ及び第６半透光部１３Ｄの領域を覆い、第１レジストパターン３０ｂは、第２半透光部１３Ｂ、及び第４、第５半透光部１３Ｅ，１３Ｆの領域に所定の微細パターンを形成するためのレジストパターンを含む。
【００３７】
なお、フォトマスクの第２半透光部１３Ｂを構成する上記半透光膜１６の微細パターン及び上記半透光膜１６と上記遮光膜１５の積層膜の微細パターン、第３半透光部１３Ｃ及び第６半透光部１３Ｄを構成する上記半透光膜１６と遮光膜１５の積層膜の微細パターン１８と該微細パターン１８間に形成された上記半透光膜１６の微細パターン、第４半透光部１３Ｅを構成する上記半透光膜１６の微細パターン、および第５半透光部１３Ｆを構成する上記半透光膜１６と上記遮光膜１５の積層膜の微細パターンはいずれもフォトマスクを使用する露光条件下で解像限界以下の微細パターンであり、かつ第１半透光部１３Ａの露光光透過率が所望の値となるように、上記半透光膜の膜透過率（膜としての固有の透過率、すなわち、膜素材と膜厚による）を設定するとともに、第２〜第６半透光部１３Ｂから１３Ｆのそれぞれの露光光透過率が所望の値となるように上記微細パターンのそれぞれの線幅が設定される。
【００３８】
次に、上記第１レジストパターン３０ａ〜３０ｃをエッチングマスクとして遮光層１５ａ及び反射防止層１５ｂの積層からなる遮光膜１５をエッチングして遮光膜パターンを形成する（図２（ｃ）参照）。クロムを主成分とする遮光膜１５を用いた場合、エッチング手段としては、ドライエッチングもしくはウェットエッチングのどちらでも可能であるが、たとえば大型液晶表示パネル製造に使用する大型サイズのフォトマスクでは、ウェットエッチングが好適である。ウェットエッチングでは、エッチング液として例えば硝酸第二セリウムアンモニウムを用いる。なお、上記遮光膜１５とその下の半透光膜１６は、互いに所定のエッチャントに対するエッチング選択性を有する材質で形成されていることが好ましい。この場合、上記遮光膜１５のエッチング時には上記半透光膜１６はエッチングされにくい。
【００３９】
残存する第１レジストパターン３０を除去した後（図２（ｄ）参照）（あるいは次の半透光膜１６のエッチング工程終了後に除去してもよい）、上記で形成された遮光膜パターンをマスクとして、下層の半透光膜１６をエッチングする（図２（ｅ）参照）。例えばモリブデンシリサイド化合物を主成分とする半透光膜１６を用いた場合、エッチング手段としては、ドライエッチングもしくはウェットエッチングのどちらでも可能であるが、ウェットエッチングではエッチング液として例えばフッ化水素アンモニウムを主成分とするものを用いる。
【００４０】
次に、再び全面に上記と同じレジスト膜を形成し、２度目の描画を行う。すなわち、このレジスト膜に対し、所定のパターンを描画し、描画後に現像を行うことにより、第２レジストパターン３１ａ〜３１ｄを形成する（図２（ｆ）参照）。該第２レジストパターン３１ａと３１ｂは、製造されるフォトマスクの遮光部１１の領域を覆うとともに、上記半透光膜１６と上記遮光膜１５の積層膜の微細パターンが形成された第５半透光部１３Ｆの領域を覆うように形成される。また、第２レジストパターン３１ｃは、製造されるフォトマスクの第２半透光部１３Ｂの領域に形成された微細パターンのうち最終的に半透光膜１６と遮光膜１５の積層膜の微細パターンを形成する微細パターンとその両側の微細隙間（スペース領域）を覆うように形成され、３１ｄは、第３半透光部１３Ｃと第６半透光部１３Ｄの領域に所定の微細パターンを形成するためのレジストパターンである。
【００４１】
なおここで、半透光膜１６と遮光膜１５の積層膜の微細パターンが形成された第５半透光部１３Ｆの領域を覆う第２レジストパターン３１ｂを該領域幅よりも幅広に形成することが好適である（図２（ｆ）中の符号３１ｅにより示す部分を参照）。これによって、第２レジストパターンを形成するための２度目の描画時に仮に１度面の描画パターンに対するアライメントずれが発生した場合に、そのアライメントずれの影響を防止でき、微細パターンのＣＤ精度が良好に維持される。従って、半透光部１３Ｆの透過率が許容範囲を超えてずれてしまうことが防止できる。なお、ここで、第２レジストパターン３１ｂのパターンデータを加工することによって、上記した幅広のレジストパターンを形成するが、このときにサイズ拡大するマージン幅の決定に際しては、想定されるアライメントずれ量を加算したときに、上記積層膜の微細パターンが、整数個確実に包含されるような、レジストパターン幅とすることが好ましい。同様のアライメントずれ対策は、他の態様においても用いることができる。
【００４２】
次に、上記第２レジストパターン３１ａ〜３１ｄをマスクとして、露出した領域上の遮光膜１５及び遮光膜１５の微細パターンを同時にエッチングする（図２（ｇ）参照）。この場合のエッチング条件は、上述の（ｃ）工程と同様でよい。この遮光膜１５のエッチング条件に対してその下の半透光膜１６はエッチング選択性を有するため、上記半透光膜１６はエッチングされにくい。
【００４３】
そして、残存する第２レジストパターン３１ａ〜３１ｄを除去する。こうして、透明基板１４上に、半透光膜１６と、遮光層１５ａ及び反射防止層１５ｂからなる遮光膜１５との積層によりなる遮光部１１、透明基板１４が露出する透光部１２、及び、上記半透光膜１６によりなる第１半透光部１３Ａと、上記と同じ半透光膜１６の微細パターン１７と、上記遮光部と同じ半透光膜１６と遮光膜１５の積層膜の微細パターン１８と、微細隙間（スペース部分）とからなる露光条件下における解像限界以下の線幅をもつ微細パターンによりなる第２半透光部１３Ｂと、上記半透光膜１６と遮光膜１５の積層膜の微細パターン１８と、該微細パターン１８間に形成された上記半透光膜１６の微細パターンとからなる露光条件下における解像限界以下の線幅をもつ微細パターンによりなる第３半透光部１３Ｃと、上記と同じ半透光膜１６で形成された露光条件下において解像限界以下の微細パターン１７によりなる第４半透光部１３Ｅと、上記遮光部と同じ半透光膜１６及び遮光膜１５の積層膜で形成された露光条件下において解像限界以下の微細パターン１８によりなる第５半透光部１３Ｆと、上記第３半透光部１３Ｃにおける半透光膜１６で形成された微細パターンの線幅と遮光膜１５で形成された微細パターン１８の線幅が異なる幅に形成された第６半透光部１３Ｄを有するマスクパターンが形成された、露光光透過率が例えば９段階に異なる９階調のフォトマスク１０が出来上がる（図２（ｈ）参照）。ここで、例えば第２半透光部１３Ｂ〜第５半透光部１３Ｆにおいても、微細パターンの線幅を領域によって変更すれば、更に、多階調のフォトマスクを製造することも可能である。その場合、製造プロセスは上記のままで行うことができる。
【００４４】
以上のように本実施の形態の多階調フォトマスクの製造方法によれば、遮光膜と半透光膜との組み合わせを用い、フォトリソグラフィ法によって、半透光膜によりなる半透光部と、半透光膜の微細パターン及び／又は遮光膜の微細パターンによりそれぞれなる半透光部を一緒に精度良く形成することができ、上記多階調フォトマスクを効率的で、かつ欠陥発生の確率の低い簡便な工程によって製造することができるので、量産上のメリットが大きい。
また、前述の図１に示すような本発明に係る多階調フォトマスクを用いたパターン転写を実施すると、被転写体には所望のレジスト残膜値を有する、精度の高い多階調の転写パターンを形成することができる。
なお、上記において、遮光膜１５と半透光膜１６には、互いにエッチング選択性のある膜を用いた。一方、遮光膜１５と半透光膜１６に十分なエッチング選択性が無い場合には、両者の間にエッチングストッパ膜を導入することも可能である。この場合、遮光膜１５、及び半透光膜１６をともに、クロム又はクロム化合物からなる膜とし、エッチングストッパ膜に、モリブデンシリサイドや二酸化ケイ素などを用いることが可能である。
【００４５】
なお、図２に示す本発明の多階調マスクは、その製造工程を変更し、図３のように製造することも可能である。ここでは、前述の図２において、第1レジストパターン（又はそれをマスクとしてエッチングした遮光膜パターン）をマスクとして半透光膜をエッチングしたのに対し、遮光膜のみをエッチングする。更に、第２レジストパターンをマスクとして、遮光膜をエッチングするかわりに、半透光膜をエッチングする点が相違している。
なお、ここで、第２レジストパターンは、少なくとも遮光部の一部分を含むことが好ましいが、より好ましくは、図３のように、透光部に隣接する遮光部には、第２レジストパターンに含まれない部分があることが好ましい。このようにすると、微細パターンにおけるアライメントずれや、遮光膜のダメージの影響が抑止される。
【００４６】
［第２の実施の形態］
次に、図４に従って本発明の第２の実施の形態を説明する。図４は第２の実施の形態に係る多階調フォトマスク１０の製造工程を工程順に示す断面図である。なお、前述の第１の実施の形態を示す図１及び図２と同等の箇所には同一の符号を付している。
使用するフォトマスクブランクは、図４（ａ）に示すように、ガラス基板等の透明基板１４上に、遮光層１５ａ及び反射防止層１５ｂの積層からなる遮光膜１５が形成されている。上記遮光層１５ａとしては、例えばクロム又はその化合物（例えばＣｒＮ，ＣｒＯ，ＣｒＣ等）が好ましく挙げられ、上記反射防止層１５ｂとしては、クロム系化合物（例えばＣｒＮ，ＣｒＯ，ＣｒＣ等）などが挙げられる。
【００４７】
まず、上記フォトマスクブランク上にレジストを塗布してレジスト膜を形成し、１度目の描画を行う。上記レジストとしてはポジ型フォトレジストを使用する。そして、レジスト膜に対し、所定のパターンを描画し、描画後に現像を行うことにより、第１レジストパターン３２ａ〜３２ｄを形成する（図４（ｂ）参照）。
該第１レジストパターン３２ａは、製造されるフォトマスクの遮光部１１、透光部１２、及び第５半透光部１３Ｆの領域を覆い、第１レジストパターン３２ｂは、第４半透光部１３Ｅの領域に所定の微細パターンを形成するためのレジストパターンである。また、第１レジストパターン３２ｃは、第２半透光部１３Ｂの領域に半透光膜の微細パターンを形成するためのレジストパターンであり、また３２ｄは、第３、第６半透光部１３Ｃ，１３Ｄの領域に半透光膜の微細パターンを形成するためのレジストパターンである。
【００４８】
次に、上記第１レジストパターン３２ａ〜３２ｄをエッチングマスクとして遮光層１５ａ及び反射防止層１５ｂの積層からなる遮光膜１５をエッチングして遮光膜パターンを形成する（図４（ｃ）参照）。クロムを主成分とする遮光膜１５を用いた場合、エッチング手段としては、ドライエッチングもしくはウェットエッチングのどちらでも可能であるが、たとえば大型サイズのフォトマスク製造に好適なウェットエッチングでは、エッチング液として例えば硝酸第二セリウムアンモニウムを用いる。
【００４９】
残存する第１レジストパターン３２ａ〜３２ｄを除去した後（図４（ｄ）参照）、パターニングされた遮光膜１５を含む基板全面に、半透光膜１６を成膜する（図４（ｅ）参照）。
上記半透光膜１６としては、例えば前述の実施の形態と同様、金属シリサイド化合物、特にモリブデンシリサイド化合物（MoSixのほか、MoSiの窒化物、酸化物、酸化窒化物、炭化物など）が好ましく挙げられる。また、本実施の形態では、上記半透光膜１６は、遮光膜１５とのエッチング選択性はとくに要求されないため、例えば遮光膜と同様、クロム又はクロム系化合物を用いることもできる。クロム系化合物には、酸化クロム(ＣｒＯｘ)、窒化クロム(ＣｒＮｘ)、炭化クロム(ＣｒＣｘ)、酸窒化クロム(ＣｒＯｘＮ)、フッ化クロム(ＣｒＦｘ)や、これらに炭素や水素を含むものがある。上記半透光膜１６は、透明基板１４（透光部）の露光光の透過量に対し１０〜８０％程度、好ましくは２０〜７０％程度の透過量を有するものが好ましい。
【００５０】
次に、再び全面に上記と同じレジスト膜を形成し、２度目の描画を行う。すなわち、このレジスト膜に対し、所定のパターンを描画し、描画後に現像を行うことにより、第２レジストパターン３３ａ〜３３ｄを形成する（図４（ｆ）参照）。該第２レジストパターン３３ａは、製造されるフォトマスクの遮光部１１と第１半透光部１３Ａの領域を覆い、３３ｂは、第４半透光部１３Ｅの領域に形成された微細パターンのうち半透光膜１６の微細パターンを覆い、さらに第５半透光部１３Ｆの領域に所定の微細パターンを形成するためのレジストパターンを含む。また、第２レジストパターン３３ｃは、第２半透光部１３Ｂの領域に遮光膜の微細パターンを形成するためのレジストパターンを含み、また３３ｄは、第３、第６半透光部１３Ｃ，１３Ｄの領域を覆うレジストパターンである。
ここで、たとえば第４半透光部１３Ｅの領域に形成された微細パターンのうち半透光膜１６の微細パターンを覆うレジストパターン３３ｂを形成するための描画工程においては、上記１度目の描画との位置あわせが重要となる。位置ずれが発生すると、パターン加工された半透光膜１６で形成されるはずの半透光部１３Ｅに、遮光膜が残存してしまうおそれがある。なお、前述の第１の実施の形態における製造方法は、この位置あわせの課題が軽減される点で優れているといえる。
【００５１】
次に、上記第２レジストパターン３３ａ〜３３ｄをマスクとして、露出した領域上の半透光膜１６とその下層の遮光膜１５を連続してエッチングする（図４（ｇ）参照）。
【００５２】
そして、残存する第２レジストパターン３３ａ〜３３ｄを除去する。こうして、透明基板１４上に、遮光層１５ａ及び反射防止層１５ｂからなる遮光膜１５と半透光膜１６との積層によりなる遮光部１１、透明基板１４が露出する透光部１２、及び、上記半透光膜１６によりなる第１半透光部１３Ａと、上記と同じ半透光膜１６の微細パターン１７と、上記遮光部と同じ遮光膜１５と半透光膜１６の積層膜の微細パターン１８と、微細隙間（スペース部分）とからなる露光条件下における解像限界以下の線幅をもつ微細パターンによりなる第２半透光部１３Ｂと、上記遮光膜１５と半透光膜１６の積層膜の微細パターン１８と、該微細パターン１８間に形成された上記半透光膜１６の微細パターンとからなる露光条件下における解像限界以下の線幅をもつ微細パターンによりなる第３半透光部１３Ｃと、上記と同じ半透光膜１６で形成された露光条件下において解像限界以下の微細パターン１７によりなる第４半透光部１３Ｅと、上記遮光部と同じ遮光膜１５と半透光膜１６の積層膜で形成された露光条件下において解像限界以下の微細パターン１８によりなる第５半透光部１３Ｆと、上記第３半透光部１３Ｃにおける半透光膜１６で形成された微細パターンの線幅と遮光膜１５で形成された微細パターン１８の線幅が異なる幅に形成された第６半透光部１３Ｄを有するマスクパターンが形成された、露光光透過率が例えば９段階に異なる９階調のフォトマスク１０が出来上がる（図４（ｈ）参照）。
【００５３】
［第３の実施の形態］
次に、図５に従って本発明の第３の実施の形態を説明する。図５は第３の実施の形態に係る多階調フォトマスク１０の製造工程を工程順に示す断面図である。なお、前述の第１の実施の形態を示す図１、図２と同等の箇所には同一の符号を付している。
使用するフォトマスクブランク（図５（ａ））は、図４（ａ）と同様、ガラス基板等の透明基板１４上に、遮光層１５ａ及び反射防止層１５ｂの積層からなる遮光膜１５が形成されている。
【００５４】
まず、上記フォトマスクブランク上にレジストを塗布してレジスト膜を形成し、１度目の描画を行う。上記レジストとしてはポジ型フォトレジストを使用する。そして、レジスト膜に対し、所定のパターンを描画し、描画後に現像を行うことにより、第１レジストパターン３４を形成する（図５（ｂ）参照）。
該第１レジストパターン３４は、製造されるフォトマスクの遮光部１１の領域を覆うとともに、半透光部１３Ｂ〜１３Ｄ、１３Ｆの領域にそれぞれ所定の微細パターンを形成するためのレジストパターンを含む。
【００５５】
次に、上記第１レジストパターン３４をエッチングマスクとして遮光層１５ａ及び反射防止層１５ｂの積層からなる遮光膜１５をエッチングして遮光膜パターンを形成する（図５（ｃ）参照）。クロムを主成分とする遮光膜１５を用いた場合、エッチング手段としては、ドライエッチングもしくはウェットエッチングのどちらでも可能であるが、たとえば大型サイズのフォトマスク製造に好適なウェットエッチングでは、エッチング液として例えば硝酸第二セリウムアンモニウムを用いる。
【００５６】
残存する第１レジストパターン３４を除去した後（図５（ｄ）参照）、パターニングされた遮光膜１５を含む基板全面に、半透光膜１６を成膜する（図５（ｅ）参照）。
上記半透光膜１６としては、例えば前述の第２の実施の態様と同様のものが用いられる。上記半透光膜１６は、透明基板１４（透光部）の露光光の透過量に対し１０〜８０％程度、好ましくは２０〜７０％程度の透過量を有するものが好ましい。
【００５７】
次に、再び全面に上記と同じレジスト膜を形成し、２度目の描画を行う。すなわち、このレジスト膜に対し、所定のパターンを描画し、描画後に現像を行うことにより、第２レジストパターン３５を形成する（図５（ｆ）参照）。該第２レジストパターン３５は、製造されるフォトマスクの遮光部１１及び半透光部１３Ａの領域を覆うとともに、半透光部１３Ｃ，１３Ｄの領域に形成された微細パターンを覆うレジストパターンと、半透光部１３Ｂの領域に形成された遮光膜の微細パターンを覆うと同時にかかる遮光膜の微細パターン間に半透光膜の微細パターンを形成するためのレジストパターンと、半透光部１３Ｅの領域に半透光膜の微細パターンを形成するためのレジストパターンと、半透光部１３Ｆの領域に形成された遮光膜の微細パターンを覆うレジストパターンを含む。
次に、上記第２レジストパターン３５をマスクとして、露出した領域上の半透光膜１６をエッチングする（図５（ｇ）参照）。
【００５８】
そして、残存する第２レジストパターン３５を除去する。こうして、透明基板１４上に、遮光層１５ａ及び反射防止層１５ｂからなる遮光膜１５と半透光膜１６との積層によりなる遮光部１１、透明基板１４が露出する透光部１２、及び、上記半透光膜１６によりなる第１半透光部１３Ａと、上記と同じ半透光膜１６の微細パターン１７と、上記遮光部と同じ遮光膜１５と半透光膜１６の積層膜の微細パターン１８と、隙間部分（スペース部分）とからなる露光条件下における解像限界以下の線幅をもつ微細パターンによりなる第２半透光部１３Ｂと、上記遮光膜１５と半透光膜１６の積層膜の微細パターン１８と、該微細パターン１８間に形成された上記半透光膜１６の微細パターンとからなる露光条件下における解像限界以下の線幅をもつ微細パターンによりなる第３半透光部１３Ｃと、上記と同じ半透光膜１６で形成された露光条件下において解像限界以下の微細パターン１７によりなる第４半透光部１３Ｅと、上記遮光部と同じ遮光膜１５と半透光膜１６の積層膜で形成された露光条件下において解像限界以下の微細パターン１８によりなる第５半透光部１３Ｆと、上記第３半透光部１３Ｃにおける半透光膜１６で形成された微細パターンの線幅と遮光膜１５で形成された微細パターン１８の線幅が異なる幅に形成された第６半透光部１３Ｄを有するマスクパターンが形成された、露光光透過率が例えば９段階に異なる９階調のフォトマスク１０が出来上がる（図５（ｈ）参照）。
【００５９】
以上のように本実施の形態による多階調フォトマスクの製造方法においても、遮光膜と半透光膜との組み合わせを用い、フォトリソグラフィ法によって、半透光膜によりなる半透光部と、半透光膜の微細パターン及び遮光膜の微細パターンによりそれぞれなる半透光部を一緒に精度良く形成することができ、上記多階調フォトマスクを効率的で、かつ欠陥発生の確率の低い簡便な工程によって製造することができる。
【００６０】
なお、上記実施の形態のうちいずれを用いて、本発明のフォトマスクを作製してもよい。なおこれらを比較すると、第２、第３の実施形態においては、２度目の描画の際に、半透光膜上のレジストに微細パターンを描画することとなるが、この半透光膜は、製品に応じた様々の透過率の半透光膜である。従って、個々に、半透光膜の膜質、膜厚が異なり、このため反射光の強度も異なるところ、微細パターンの描画に際しては、線幅、すなわち露光光量の制御が極めて精緻に行われる必要がある。一方、第１の実施形態においては、微細パターン形成のための描画は、遮光膜（含反射防止膜）上で行われるので、一定の描画条件で所定線幅を実現できる。従って、より安定した透過率の多階調フォトマスクが生産しやすい利点がある。
また、第３の実施形態（図５）によれば、遮光膜と半透光膜による微細パターンからなる半透光部において、一回目の描画によって、微細パターンを含む半透光部の膜パターンの線幅が画定し、かつ、透過率が製品によって異なる半透光膜上への描画が必要ないため、微細パターンが精度よく形成でき、透過率の制御がしやすい利点がある。
また、上記第１の実施形態で用いた、モリブデンシリサイド系の半透光膜は、２０〜７０％の透過率を得るための膜厚が薄く（１０〜２００Å程度）、サイドエッチングによるＣＤ劣化の懸念が非常に小さいため、本発明の効果が特に顕著である。
なお、本発明の多階調フォトマスクの製造方法は、上記に例示したものに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明に係る多階調フォトマスクの第１の実施の形態と、当該多階調フォトマスクを用いたパターン転写方法を説明するための断面図である。
【図２】上記第１の実施の形態に係る多階調フォトマスクの製造工程を工程順に示す断面図である。
【図３】第１の実施の形態に係る多階調フォトマスクの他の製造工程を工程順に示す断面図である。
【図４】第２の実施の形態にかかる多階調フォトマスクの製造工程を工程順に示す断面図である。
【図５】第３の実施の形態に係る多階調フォトマスクの製造工程を工程順に示す断面図である。
【図６】遮光部Ａに挟まれた半透光部Ｂのパターン（同図（１））と、該半透光部Ｂの透過光の光強度分布（同図（２））を示し、同図（ａ）は半透光領域の幅が４μｍ、同図（ｂ）は２μｍの場合を示す。
【図７】チャネル幅と該チャネル幅に対応した幅の半透光部における露光光の透過率との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０  多階調フォトマスク
１１  遮光部
１２  透光部
１３Ａ  第１半透光部
１３Ｂ  第２半透光部
１３Ｃ  第３半透光部
１４  透明基板
１５  遮光膜
１６  半透光膜
１７  半透光膜の微細パターン
１８  遮光膜の微細パターン
２０  被転写体
２３  レジストパターン
【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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