(57)【要約】【課題】被加工体に微細なピッチ幅のライン・アンド・スペース・パターンを形成する場合であっても、追加投資を殆ど必要とせずにパターニングを行う。【解決手段】被加工体をエッチングする際のエッチング条件に基づくサイドエッチング幅αを決定し、サイドエッチング幅αと、膜パターンのライン幅ＷＬ、スペース幅ＷＳとに基づき、転写用パターンのライン幅ＭＬ、スペース幅ＭＳを決定し、更に、決定したライン幅ＭＬ、スペース幅ＭＳの転写用パターンをもつフォトマスクを用いた露光と、エッチングとによって、被加工体に、ライン幅ＷＬ、スペース幅ＷＳのライン・アンド・スペースの膜パターンが形成されるように、露光時に適用する露光条件と、半透光膜の光透過率とを決定する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に、ピッチ幅Ｐのライン・アンド・スペース・パターンを含む転写用パターンを有し、前記ライン・アンド・スペース・パターンは、前記透明基板上に形成された半透光膜からなるライン部と、前記透明基板が露出してなるスペース部とを有するフォトマスクの製造方法であって、
露光装置と前記フォトマスクとを使用した露光によって、被加工体上に形成されたレジスト膜に前記転写用パターンが転写されることにより、ライン・アンド・スペースのレジストパターンが形成され、
前記レジストパターンをマスクとしたエッチングにより、前記被加工体に、ライン幅ＷＬ、スペース幅ＷＳであるようなライン・アンド・スペースの膜パターンが形成されるフォトマスクの製造方法において、
前記被加工体をエッチングする際のエッチング条件に基づくサイドエッチング幅αを決定し、
前記サイドエッチング幅αと、前記膜パターンのライン幅ＷＬ、スペース幅ＷＳとに基づき、前記転写用パターンのライン幅ＭＬ、スペース幅ＭＳを決定し、
更に、前記決定したライン幅ＭＬ、スペース幅ＭＳの前記転写用パターンをもつ前記フォトマスクを用いた前記露光と、前記エッチングとによって、前記被加工体に、ライン幅ＷＬ、スペース幅ＷＳのライン・アンド・スペースの前記膜パターンが形成されるように、前記露光時に適用する露光条件と、前記半透光膜の光透過率とを決定する
ことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項２】
前記露光時に適用する露光条件の決定に基づき、前記半透光膜の光透過率を決定する
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】
前記半透光膜の光透過率の決定に基づき、前記露光時に適用する露光条件を決定する
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４】
前記サイドエッチング幅αと、前記膜パターンのライン幅ＷＬ、スペース幅ＷＳとに基づき、前記レジストパターンのライン幅ＲＬ、スペース幅ＲＳを決定し、
前記レジストパターンのライン幅ＲＬ、スペース幅ＲＳに基づいて、前記転写用パターンのライン幅ＭＬ、スペース幅ＭＳを決定する
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５】
前記レジストパターンのライン幅ＲＬ、スペース幅ＲＳが、それぞれ、前記転写用パターンのライン幅ＭＬ、スペース幅ＭＳに等しい
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６】
前記半透光膜の光透過率はｉ線に対して１〜３０％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の製造方法。
【請求項７】
前記半透光膜の位相シフト量は、ｉ線に対して、９０度以下である
ことを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項８】
前記ピッチ幅Ｐ（μｍ）は、
Ｐ≦２Ｒを満たす
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。
（但し、Ｒ＝ｋ×（λ／ＮＡ）×１／１０００
ｋ  ：０．６１
λ  ：前記露光に用いる波長の中央値（ｎｍ）
ＮＡ：前記露光に用いる露光装置の光学系の開口数）
【請求項９】
前記ピッチ幅Ｐは６（μｍ）以下である
ことを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項１０】
透明基板上に遮光膜で形成されたライン幅ＭＬ１のライン部と、前記透明基板が露出してなるスペース幅ＭＳ１のスペース部とを有し、ピッチ幅Ｐ１＞２Ｒのライン・アンド・スペース・パターンを備えるフォトマスクを用いて露光し、前記レジスト膜に、ライン幅がＭＬ１に、スペース幅がＭＳ１に等しいライン・アンド・スペースのレジストパターンを形成するときの露光装置による光の照射光量を標準照射光量ＥＳとしたとき、
前記露光時に適用する露光条件の決定においては、標準照射光量ＥＳよりも小さい有効照射光量ＥＥを適用するフォトマスクを製造する
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。
（但し、Ｒ（μｍ）＝ｋ×（λ／ＮＡ）×１／１０００
ｋ  ：０．６１
λ  ：前記露光に用いる波長の中央値（ｎｍ）
ＮＡ：前記露光に用いる露光装置の開口数）
【請求項１１】
前記透明基板上に形成された前記半透光膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングし、前記決定されたライン幅ＭＬ、スペース幅ＭＳの前記転写用パターンを形成する工程を有する
ことを特徴とする請求項９に記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の製造方法によるフォトマスクを用い、ｉ線〜ｇ線の波長域を有する照射光により、前記有効照射光量ＥＥを適用して、前記被加工体上に形成された前記レジスト膜に前記転写用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。
【請求項１３】
露光装置が前記標準照射光量ＥＳの照射を行うとき、前記露光装置の最大照度Ｌを以て照射面積Ｓの照射を行う際に必要な照射時間が標準照射時間ＴＳであるとき、
前記露光装置を使用し、前記標準照射量ＥＳよりも小さい有効照射量ＥＥを適用することにより、標準照射時間ＴＳよりも小さい有効照射時間ＴＥによって、前記照射面積Ｓを照射する
ことを特徴とする請求項１２に記載のパターン転写方法。
【請求項１４】
請求項１０に記載の製造方法によるフォトマスクを用い、前記被加工体上に形成された
前記レジスト膜に前記転写用パターンを転写するパターン転写方法において、
前記決定された露光条件に基づき、前記露光装置を用いて前記フォトマスクに光を照射
する照射時間及び照度を決定し、
前記決定された照射時間及び照度を適用して露光することを含む
ことを特徴とするパターン転写方法。
【請求項１５】
透明基板上に遮光膜で形成されたライン幅ＭＬ１のライン部と、前記透明基板が露出してなるスペース幅ＭＳ１のスペース部とを有し、ピッチ幅Ｐ１＞２Ｒのライン・アンド・スペース・パターンを備えるフォトマスクを用いて露光し、被加工体上に形成されたレジスト膜に、ライン幅がＭＬ１に、スペース幅がＭＳ１に等しいライン・アンド・スペースのレジストパターンを形成するときの露光装置による光の照射光量を標準照射光量ＥＳとしたとき、
前記透明基板上に、半透光膜で形成されたライン幅ＭＬのライン部と、前記透明基板が露出してなるスペース幅ＭＳのスペース部とを有し、ピッチ幅Ｐのライン・アンド・スペース・パターンを備えるフォトマスクを用いて、前記標準照射光量ＥＳより小さい有効照射光量ＥＥを適用して露光し、前記レジスト膜に、ライン幅がＭＬに、スペース幅がＭＳに等しいライン・アンド・スペースのレジスト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。
（但し、Ｒ（μｍ）＝ｋ×（λ／ＮＡ）×１／１０００
ｋ：  ０．６１
λ：  前記露光に用いる波長の中央値（ｎｍ）
ＮＡ：前記露光に用いる露光装置の開口数）
【請求項１６】
前記ピッチ幅Ｐは６μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１５に記載のパターン転写方法。
【請求項１７】
請求項１２〜１６に記載のパターン転写方法を用いる
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、例えば液晶表示装置等のフラットパネルディスプレイ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ：以下ＦＰＤと呼ぶ）等の製造に用いられるフォトマスクの製造方法、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】
現在、液晶表示装置に採用されている方式として、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式、ＩＰＳ（Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式などがある。これらの方式を適用することにより、液晶の反応が速く、十分な視野角を与える優れた動画を提供できる。また、これらの方式を適用した液晶表示装置の画素電極部には、透明導電膜によるライン・アンド・スペースのパターン（ライン・アンド・スペース・パターン）を用いることによって、応答速度、視野角の改善を図ることができる。
【０００３】
近年、液晶の応答速度および視野角を更に向上させるために、ライン・アンド・スペース・パターンの線幅（ＣＤ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ））を微細化した画素電極のニーズがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２０６３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、液晶表示装置の画素部等のパターンを形成するには、フォトリソグラフィ工程が実施されている。フォトリソグラフィ工程では、エッチングされる被加工体上に形成されたレジスト膜に対して、フォトマスクを用いて所定のパターンを転写し、該レジスト膜を現像してレジストパターンを形成した後、該レジストパターンをマスクとして被加工体のエッチングを行う。
【０００６】
例えば、上記の液晶表示装置においては、透明導電膜にライン・アンド・スペース・パターンを形成したもの（くし型の画素電極など）を用いる場合があり、これを形成するためのフォトマスクとしては、いわゆるバイナリマスクが用いられている。バイナリマスクは、透明基板上に形成された遮光膜をパターニングすることにより、光を遮光する遮光部（黒）と、光を透過する透光部（白）からなる２階調のフォトマスクである。バイナリマスクを用いてライン・アンド・スペース・パターンを形成する場合には、透明基板上に形成されるラインパターンを遮光部で形成し、スペースパターンを透光部で形成したバイナリマスクを用いる。
【０００７】
ところで、こうしたライン・アンド・スペース・パターンのピッチ幅を従来以上に微細に形成したいというニーズがある。例えば、ＶＡ方式の液晶表示装置において、透明導電膜による画素電極のピッチ幅を微細化すると、液晶表示装置においては透過率が向上し、バックライトの照度を削減しつつ明るい画像を得ることができるメリットや、画像のコントラストを向上できるメリットが得られる。なお、ピッチ幅はライン幅とスペース幅との合計であるから、ピッチ幅を微細化すると、ライン及び／またはスペースの幅を微細化することとなる。
【０００８】
また、ＶＡ方式以外、例えばＩＰＳ方式においても、微細化するライン・アンド・スペース・パターンを形成できることへの期待は大きい。更に、上記用途以外にも、表示装置の配線パターンなどに、従来以上に微細なライン・アンド・スペース・パターンを用いるニーズは生じている。
【０００９】
ところが、フォトマスクに形成するライン・アンド・スペース・パターンのピッチ幅を小さくすることには、以下の課題がある。フォトマスクのライン・アンド・スペース・パターンを介して、被加工体上に形成されたレジスト膜に、フォトマスクの透過光を照射する場合、ピッチ幅が小さいと、これに応じて光が透過するスペース幅が小さいものとなり、更には、光の回折の影響が顕著になってしまう。その結果、レジスト膜に照射される透過光の光強度の明暗の振幅が小さくなり、レジスト膜に照射されるトータルの透過光量も減少してしまう。レジスト膜をポジ型フォトレジストで形成した場合、光があたることにより反応し、該レジスト膜の溶解性が上がり、その部分が現像液によって除去されるのであるが、除去しようとする部分に照射される光量が減少することは、所望のパターン幅が得られないことを意味する。
【００１０】
更に、フォトマスクの転写用パターンとして形成するライン・アンド・スペース・パターンの寸法設計には、後述するサイドエッチング幅を考慮する必要がある。すなわち、被加工体をエッチング加工する際に、サイドエッチングによって生じるライン部の寸法減少分を考慮し、この減少分に相当する寸法を、あらかじめフォトマスクのラインパターンに付加しておくことが必要となる（本願では、この付加分をサイドエッチング幅と呼ぶが、詳細は後述する）。特にウェットエッチングを適用する場合に、この寸法変化分は看過できない。
【００１１】
なお、このために付加するべき寸法は、ピッチ幅が小さくなっても同等であるから、ライン・アンド・スペース・パターンが微細化してピッチ幅が減少するに従い、転写用パターンの開口面積が減少することになる。すなわち、後述する転写用パターンのライン幅ＭＬに対する、スペース幅ＭＳの割合（ＭＳ／ＭＬ）が小さくなる。
【００１２】
こうした理由のため、微細なライン・アンド・スペース・パターンを有するフォトマスクを用いて露光すると、被加工体に到達する透過光の光量が低下し、光強度分布が平坦化してしまう。そして、レジスト膜を現像しても、被加工体をエッチングするためのマスクとなるレジストパターンが形成できなくなってしまう。換言すれば、ライン・アンド・スペースのピッチ幅の減少により、十分な解像度が得られないこととなる。
【００１３】
この点を図１〜図３を用いて説明する。
【００１４】
図１は、フォトマスク１００’が備える転写用パターン１０２ｐ’を例示する平面拡大図である。転写用パターン１０２ｐ’は、透明基板１０１’上に形成された例えば遮光膜や半透光膜等の光学膜をパターニングすることで形成されている。図２は、図１に例示するフォトマスク１００’を用いた表示装置の製造工程の一工程を示す概略図である。図２において、（ａ）はフォトマスク１００’を介してレジスト膜２０３に露光光を照射する様子を、（ｂ）は露光されたレジスト膜２０３を現像してレジストパターン２０３ｐを形成する様子を、（ｃ）はレジストパターン２０３ｐをマスクとして用い、被加工体（基板２０１上に形成されたパターニング対象の薄膜）２０２をウェットエッチングして膜パターン２０２ｐを形成する様子を、（ｄ）はレジストパターン２０３ｐを剥離した様子をそれぞれ示している。また、図３（ａ）は、図１に例示する転写用パターン１０２ｐ’のピッチ幅Ｐの微細化に伴い、レジスト除去不良が生じる様子を示す概略図であり、（ｂ）は図１に例示する転写用パターンのピッチの微細化に伴い、レジスト膜に照射される露光光の照射光量が減少する様子を、光強度分布によって示す概略図である。
【００１５】
図１には、転写用パターン１０２ｐ’として形成されたピッチ幅Ｐが８μｍであるライン・アンド・スペース・パターンの平面拡大図を例示している。ここでは、サイドエッチング幅αを０．８μｍとしている。すなわち、図２（ｂ）から図２（ｃ）にかけて被加工体２０２をウェットエッチングする際、被加工体２０２は、エッチングマスクとなるレジストパターン２０３ｐの側面側からもエッチング液と接触し、いわゆるサイドエッチングを受けるが、これによる寸法変化分を０．８μｍ（片側０．４μｍずつ）としている。すなわち、エッチングプロセスにおいて、０．８μｍ分のライン幅の減少を織り込み、予め、レジストパターンのライン幅を０．８μｍ分付加しておく（片側０．４μｍずつ）。サイドエッチング幅αの量は、適用するエッチング条件によって変動するが、エッチング条件を固定すれば、サイドエッチング幅αは、転写用パターン１０２ｐ’のピッチ幅Ｐには概ね影響されない。
【００１６】
図１に例示する転写用パターン１０２ｐ’を有するフォトマスク１００’を用い、大型フォトマスク露光装置（図示しない）により、被加工体２０２上のレジスト膜２０３に露光光を照射し（図２（ａ））、現像したときに得られるレジストパターン２０３ｐ（図２（ｂ））の断面形状を評価した。図３は、シミュレーションにより形成したレジストパターン２０３ｐの断面形状を示している。シミュレーション条件としては、転写用パターン１０２ｐ’を構成する遮光膜の光学濃度を３．０以上とし、露光装置の光学系の開口数ＮＡを０．０８とし、光学系のσ（照明光学系のＮＡと投影光学系のＮＡとの比）を０．８とし、ｇ線／ｈ線／ｉ線の露光波長強度比を１：１：１とし、基板２０１の材料をＳｉＯ２とし、レジスト膜２０３の材料をポジ型レジストとし、レジスト膜２０３の膜厚を１．５μｍとした。また、転写用パターン１０２ｐ’のピッチ幅Ｐを８μｍから４μｍまで１μｍ刻みに次第に減少させてシミュレーションを行った。なお、サイドエッチング幅を０．８μｍとしたため、転写用パターン１０２ｐ’のライン幅ＭＬはＰ／２＋０．８μｍ、スペース幅ＭＳはＰ／２−０．８μｍとなっている。尚、上記シミュレーション条件としては、標準的なＬＣＤ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）用露光機が備える性能を考慮して設定される。例えば、開口数ＮＡは０．０６〜０．１０、σは０．５〜１．０の範囲とすることができる。こうした露光機は、一般に、３μｍ程度を解像限界としている。より広く露光機をカバーするなら、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、高解像度の露光機にもニーズがあるからである。
【００１７】
図３（ａ）においては、ピッチ幅Ｐを次第に小さくしていったとき（８μｍから４μｍまで１μｍ刻みに次第に減少させたとき）のレジストパターン２０３ｐ形状の変化を、上から下に順に配列している。ピッチ幅Ｐの減少とともに、露光による光反応で生じたレジスト膜２０３の除去量が減少し、レジストパターン２０３ｐの起伏がなだらかになる様子が分かる。そして、ピッチ幅Ｐが６μｍ以下となったときに、レジスト除去不良が顕著となり、レジストパターン２０３ｐの隣接するライン部が互いに連結してしまっていることが分かる。この場合、係るレジストパターン２０３ｐをマスクとして用い、被加工体２０２をウェットエッチングしても、所望のライン・アンド・スペース・パターンを有する膜パターン２０２ｐを形成することは困難となる。これは、ピッチ幅Ｐを小さくすることで、転写用パターン１０２ｐ’のライン幅ＭＬに対するスペース幅ＭＳの割合（ＭＳ／ＭＬ）が小さくなり、フォトマスク１００’を透過してレジスト膜２０３に到達する露光光の照射光量が不足してしまうことが大きな一原因と考えられる。
【００１８】
ピッチ幅Ｐを小さくすることで露光光の照射光量が不足する様子を、フォトマスク透過光の光強度分布によって図３（ｂ）に例示する。図３（ｂ）の横軸はレジスト膜２０３上の露光位置（μｍ）を、縦軸は露光光の照射光量をそれぞれ示している。図３（ｂ）に示すように、ピッチ幅Ｐを８．０μｍから４．０μｍへ次第に減少させることで、レジスト膜２０３に到達する露光光の照射光量が次第に減少することが分かる。また、露光光が照射される箇所（スペース部に対応する箇所）と露光光が遮光される箇所（ライン部に対応する箇所）とで差が小さくなることが分かる。尚、図３（ｂ）におけるＢｉａｓは、上記サイドエッチング幅αを示す。
【００１９】
ところで、露光時の解像度を上げ、より微細なパターニングを行うには、従来のＬＳＩ製造用の技術等として開発されてきた種々の手段を適用することが考えられる。例えば、露光装置が備える光学系の開口数拡大、露光光の短波長化、露光光の単一波長化、フォトマスクの位相シフトマスク化などの手段を採用することが考えられる。しかし、これらの手法を採用するには、莫大な投資が必要となり、市場に望まれる製品価格との整合性がとれなくなるばかりでなく、表示装置で用いる大面積の被加工体にそのまま適用することは技術的な点でも不都合や不合理がある。
【００２０】
なお、微細化したライン・アンド・スペース・パターンの転写において、上記したような透過光量の減少が問題となることに対し、例えば、フォトリソグラフィ工程における露光量を従来以上に更に増加させ、透過光の強度を増加させることも考えられるかもしれない。しかしながら、露光量を増加させるには、露光装置の光源の出力を上げたり、又は照射時間を増やしたりする必要があり、更なる設備投資や消費エネルギーの増大を招いてしまい、また、生産効率の低下の点でも不利である。
【００２１】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、被加工体に微細なピッチ幅のライン・アンド・スペース・パターンを形成する場合であっても、追加投資を殆ど必要とせずにパターニングを行うことができるフォトマスクの製造方法、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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の第１の態様は、
透明基板上に、ピッチ幅Ｐのライン・アンド・スペース・パターンを含む転写用パターンを有し、前記ライン・アンド・スペース・パターンは、前記透明基板上に形成された半透光膜からなるライン部と、前記透明基板が露出してなるスペース部とを有するフォトマスクの製造方法であって、
露光装置と前記フォトマスクとを使用した露光によって、被加工体上に形成されたレジスト膜に前記転写用パターンが転写されることにより、ライン・アンド・スペースのレジストパターンが形成され、
前記レジストパターンをマスクとしたエッチングにより、前記被加工体に、ライン幅ＷＬ、スペース幅ＷＳであるようなライン・アンド・スペースの膜パターンが形成されるフォトマスクの製造方法において、
前記被加工体をエッチングする際のエッチング条件に基づくサイドエッチング幅αを決定し、
前記サイドエッチング幅αと、前記膜パターンのライン幅ＷＬ、スペース幅ＷＳとに基づき、前記転写用パターンのライン幅ＭＬ、スペース幅ＭＳを決定し、
更に、前記決定したライン幅ＭＬ、スペース幅ＭＳの前記転写用パターンをもつ前記フォトマスクを用いた前記露光と、前記エッチングとによって、前記被加工体に、ライン幅ＷＬ、スペース幅ＷＳのライン・アンド・スペースの前記膜パターンが形成されるように、前記露光時に適用する露光条件と、前記半透光膜の光透過率とを決定するフォトマスクの製造方法である。
【００２３】
本発明の第２の態様は、
前記露光時に適用する露光条件の決定に基づき、前記半透光膜の光透過率を決定する第１の態様に記載のフォトマスクの製造方法である。
【００２４】
本発明の第３の態様は、
前記半透光膜の光透過率の決定に基づき、前記露光時に適用する露光条件を決定する第１の態様に記載のフォトマスクの製造方法である。
【００２５】
本発明の第４の態様は、
前記サイドエッチング幅αと、前記膜パターンのライン幅ＷＬ、スペース幅ＷＳとに基づき、前記レジストパターンのライン幅ＲＬ、スペース幅ＲＳを決定し、
前記レジストパターンのライン幅ＲＬ、スペース幅ＲＳに基づいて、前記転写用パターンのライン幅ＭＬ、スペース幅ＭＳを決定する
第１〜第３のいずれかの態様に記載のフォトマスクの製造方法である。
【００２６】
本発明の第５の態様は、
前記レジストパターンのライン幅ＲＬ、スペース幅ＲＳが、それぞれ、前記転写用パターンのライン幅ＭＬ、スペース幅ＭＳに等しい
第１〜第４のいずれかの態様に記載のフォトマスクの製造方法である。
【００２７】
本発明の第６の態様は、
前記半透光膜の光透過率はｉ線に対して１〜３０％である
第１〜第５のいずれかの態様に記載のフォトマスクの製造方法である。
【００２８】
本発明の第７の態様は、
前記半透光膜の位相シフト量は、ｉ線に対して、９０度以下である
第１〜６のいずれかの態様に記載のフォトマスクの製造方法。
【００２９】
本発明の第８の態様は、
前記ピッチ幅Ｐ（μｍ）は、
Ｐ≦２Ｒを満たす
第１〜第７のいずれかの態様に記載のフォトマスクの製造方法である。
（但し、Ｒ＝ｋ×（λ／ＮＡ）×１／１０００
ｋ  ：０．６１
λ  ：前記露光に用いる波長の中央値（ｎｍ）
ＮＡ：前記露光に用いる露光装置の光学系の開口数）
【００３０】
本発明の第９の態様は、
前記ピッチ幅Ｐは６（μｍ）以下である
第１〜第８のいずれかの態様に記載のフォトマスクの製造方法である。
【００３１】
本発明の第１０の態様は、
透明基板上に遮光膜で形成されたライン幅ＭＬ１のライン部と、前記透明基板が露出してなるスペース幅ＭＳ１のスペース部とを有し、ピッチ幅Ｐ１＞２Ｒのライン・アンド・スペース・パターンを備えるフォトマスクを用いて露光し、前記レジスト膜に、ライン幅がＭＬ１に、スペース幅がＭＳ１に等しいライン・アンド・スペースのレジストパターンを形成するときの露光装置による光の照射光量を標準照射光量ＥＳとしたとき、
前記露光時に適用する露光条件の決定においては、標準照射光量ＥＳよりも小さい有効照射光量ＥＥを適用するフォトマスクを製造する
第１〜第９のいずれかの態様に記載のフォトマスクの製造方法である。
（但し、Ｒ（μｍ）＝ｋ×（λ／ＮＡ）×１／１０００
ｋ  ：０．６１
λ  ：前記露光に用いる波長の中央値（ｎｍ）
ＮＡ：前記露光に用いる露光装置の開口数
【００３２】
本発明の第１１の態様は、
前記透明基板上に形成された前記半透光膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングし、前記決定されたライン幅ＭＬ、スペース幅ＭＳの前記転写用パターンを形成する工程を有する
第１〜第１０のいずれかの態様に記載のフォトマスクの製造方法である。
【００３３】
本発明の第１２の態様は、
第１０又は１１の態様に記載の製造方法によるフォトマスクを用い、ｉ線〜ｇ線の波長域を有する照射光により、前記有効照射光量ＥＥを適用して、前記被加工体上に形成された前記レジスト膜に前記転写用パターンを転写する
パターン転写方法である。
【００３４】
本発明の第１３の態様は、
露光装置が前記標準照射光量ＥＳの照射を行うとき、前記露光装置の最大照度Ｌを以て照射面積Ｓの照射を行う際に必要な照射時間が標準照射時間ＴＳであるとき、
前記露光装置を使用し、前記標準照射量ＥＳよりも小さい有効照射量ＥＥを適用することにより、標準照射時間ＴＳよりも小さい有効照射時間ＴＥによって、前記照射面積Ｓを照射する
パターン転写方法である。
【００３５】
本発明の第１４の態様は、
第１１の態様に記載の製造方法によるフォトマスクを用い、前記被加工体上に形成された前記レジスト膜に前記転写用パターンを転写するパターン転写方法において、
前記決定された露光条件に基づき、前記露光装置を用いて前記フォトマスクに光を照射する照射時間及び照度を決定し、
前記決定された照射時間及び照度を適用して露光することを含むパターン転写方法である。
【００３６】
本発明の第１５の態様は、
透明基板上に遮光膜で形成されたライン幅ＭＬ１のライン部と、前記透明基板が露出してなるスペース幅ＭＳ１のスペース部とを有し、ピッチ幅Ｐ１＞２Ｒのライン・アンド・スペース・パターンを備えるフォトマスクを用いて露光し、被加工体上に形成されたレジスト膜に、ライン幅がＭＬ１に、スペース幅がＭＳ１に等しいライン・アンド・スペースのレジストパターンを形成するときの露光装置による光の照射光量を標準照射光量ＥＳとしたとき、
前記透明基板上に、半透光膜で形成されたライン幅ＭＬのライン部と、前記透明基板が露出してなるスペース幅ＭＳのスペース部とを有し、ピッチ幅Ｐのライン・アンド・スペース・パターンを備えるフォトマスクを用いて、前記標準照射光量ＥＳより小さい有効照射光量ＥＥを適用して露光し、前記レジスト膜に、ライン幅がＭＬに、スペース幅がＭＳに等しいライン・アンド・スペースのレジストパターンを形成する
パターン転写方法である。
（但し、Ｒ（μｍ）＝ｋ×（λ／ＮＡ）×１／１０００
ｋ  ：０．６１
λ  ：前記露光に用いる波長の中央値（ｎｍ）
ＮＡ：前記露光に用いる露光装置の開口数）
【００３７】
本発明の第１６の態様は、
前記ピッチ幅Ｐは６μｍ以下である
第１３の態様に記載のパターン転写方法である。
【００３８】
本発明の第１７の態様は、
第１２〜第１６のいずれかの態様に記載のパターン転写方法を用いる
表示装置の製造方法である。
【発明の効果】
【００３９】
本発明に係るフォトマスクの製造方法、パターン転写方法及び表示装置の製造方法によれば、被加工体に微細なピッチ幅のライン・アンド・スペース・パターンを形成する場合であっても、追加投資を殆ど必要とせずにパターニングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】フォトマスクが備える転写用パターンを例示する平面拡大図である。
【図２】図１に例示するフォトマスクを用いた表示装置の製造工程の一工程を示す概略図である。
【図３】（ａ）は図１に例示する転写用パターンのピッチの微細化に伴い、レジスト除去不良が生じる様子を示す概略図であり、（ｂ）はピッチの微細化に伴いレジスト膜に照射される露光光の照射光量が減少する様子を示す概略図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るフォトマスクを用いた表示装置の製造工程の一工程を示すフロー図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るフォトマスクの製造工程を示すフロー図である。
【図６】比較例で用いたフォトマスクが備える転写用パターンを例示する平面拡大図である。
【図７】比較例を示す概略図であり、パターンが微細化するに従いレジスト除去不良が生じる様子を示す。
【図８】本発明の実施例を示す概略図であり、照射光量を増加させることでレジスト除去不良を防ぐ様子を示す。
【図９】本発明の実施例を示す概略図であり、転写用パターンのライン部に透光性を持たせることでジスト除去不良を防ぐ様子を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
上記をふまえ、フォトマスクを用いた露光により、被加工体上に形成されたポジ型のレジスト膜に転写用パターンを転写してレジストパターンを形成し、レジストパターンをマスクとして用いたエッチングにより、被加工体に、ライン幅ＷＬ、スペース幅ＷＳであるライン・アンド・スペースの膜パターンを形成する工程例について説明する。
【００４２】
図４は、本実施形態に係るフォトマスク１００を用いた表示装置の製造工程の一工程を示すフロー図である。図４において、（ａ）はフォトマスク１００を介してレジスト膜２０３に露光光を照射する様子を、（ｂ）は露光されたレジスト膜２０３を現像してレジストパターン２０３ｐを形成する様子を、（ｃ）はレジストパターン２０３ｐをマスクとして用い、被加工体（基板２０１上に形成されたパターニング対象の薄膜）２０２をウェットエッチングして膜パターン２０２ｐを形成する様子を、（ｄ）はレジストパターン２０３ｐを剥離した様子をそれぞれ示している。
【００４３】
ウェットエッチングを使用する限り、被加工体（エッチング対象の透明導電膜などの薄膜）２０２のライン幅はサイドエッチングの影響を受けるため、レジストパターンのライン幅ＲＬよりも寸法が小さくなる。この寸法減少分が必ず存在するので、被加工体２０２がパターニングされてなる膜パターン２０２ｐにおけるライン幅ＷＬは、レジストパターン２０３ｐのライン幅ＲＬより小さくなる。また、膜パターン２０２ｐにおけるスペース幅ＷＳは、レジストパターン２０３ｐのスペース幅ＲＳより大きくなる（図４（ｃ）参照）。
【００４４】
ここで、サイドエッチングによる寸法変化分をサイドエッチング幅αとすると、以下のようになる。
膜パターン２０２ｐのライン幅ＷＬ＜レジストパターン２０３ｐのライン幅ＲＬ（＝ＷＬ＋α）、
膜パターン２０２ｐのスペース幅ＷＳ＞レジストパターンのスペース幅ＲＳ（＝ＷＳ−α）
【００４５】
そこで、フォトマスク１００は、レジスト膜２０３に、ライン幅ＲＬ、スペース幅ＲＳをもつライン・アンド・スペースのレジストパターン２０３ｐを形成しなければならない。
【００４６】
このため、ここではフォトマスク１００のもつ転写用パターン１０２ｐが備えるライン・アンド・スペース・パターンにおいても、ライン幅ＭＬ、スペース幅ＭＳを、それぞれ、レジストパターン２０３ｐのライン幅ＲＬ、スペース幅ＲＳと同等に設定する（図４の（ａ）〜（ｃ）参照））。
【００４７】
すなわち、
転写用パターン１０２ｐのライン幅ＭＬ＝レジストパターン２０３ｐのライン幅ＲＬ、
転写用パターン１０２ｐのスペース幅ＭＳ＝レジストパターン２０３ｐのスペース幅ＲＳ
とする。なお、ピッチ幅Ｐは、フォトマスク１００の転写用パターン１０２ｐ、レジストパターン２０３ｐ、被加工体２０２が加工されてなる膜パターン２０２ｐのいずれにおいても一定である。
【００４８】
ここで、得ようとする膜パターン２０２ｐのライン・アンド・スペース・パターンのピッチ幅Ｐ（すなわち、フォトマスク１００の転写用パターン１０２ｐのピッチ幅Ｐ、レジストパターン２０３ｐのピッチ幅Ｐ）を微細化していくことを考える。このとき、得ようとする膜パターン２０２ｐのライン幅ＷＬが小さくなっても、エッチング条件が一定であれば、サイドエッチング幅αの寸法は変化しない。従って、ピッチ幅Ｐを微細化しようとすると、レジストパターン２０３ｐのライン幅ＲＬの寸法減少に比べて、スペース幅ＲＳの寸法が急速に小さくなる。結果として、フォトマスク１００の転写用パターン１０２ｐとして、非常にスペース幅ＭＳの小さいライン・アンド・スペース・パターンを形成しなければならなくなる。
【００４９】
しかしながら、転写用パターン１０２ｐとして、スペース幅ＭＳが微細な（例えば１μｍを下回る）ライン・アンド・スペース・パターンを形成し得たとしても、そのフォトマスク１００を用いて、転写用パターン１０２ｐと同じ寸法のレジストパターン２０３ｐを形成することは非常に困難である。なぜなら、フォトマスク１００のもつスペース幅ＭＳの寸法が小さく、露光波長（一般的にはｉ線〜ｇ線）にスペース幅ＭＳが近づいてしまうため、微細スリットによる光の回折の影響が顕著になり、レジスト膜２０３を感光させるだけの十分な光量が透過しなくなるからである。
【００５０】
結局、膜パターン２０２ｐとして得ようとするライン・アンド・スペースが微細化していくと、フォトマスク１００に形成する転写用パターン１０２ｐも微細化されるため、フォトマスク１００を用いた膜パターン２０２ｐの形成ができなくなってしまう。
【００５１】
そこで、本発明者は、そのような微細なピッチ幅Ｐのライン・アンド・スペース・パターンを被加工体２０２に形成することができるようなフォトマスクの製造方法、パターン転写方法及び表示装置の製造方法について、鋭意検討を行い、以下の知見を得るに至った。
【００５２】
すなわち、フォトマスクとして、既存のいわゆるバイナリマスクを用いたパターン転写では、レジスト膜に到達する露光光は、フォトマスクに設けられた転写用パターンのライン・アンド・スペース・パターンにおいて、スペース部分を透過する光のみを使用していた。しかし、上記のようにピッチ幅Ｐを微細化（パターンを微細化）すると光量不足が生じ、レジストの除去不良等が生じてしまう。本発明者は、このような課題（光量不足）に対して、フォトマスクに設けられた転写用パターンのライン部にもある程度の透光性を持たせることが有効であるとの知見を得た。そして、更に、露光装置によって照射される照射光量についても適宜制御することで、結果として、形成されるレジストパターンの形状を制御でき、被加工体の微細パターン化を実現できるとの知見を得た。すなわち図４においては、転写用パターン１０２ｐに、半透光性の膜パターンを用いて、上記光量不足の問題を解決できることを示す。
【００５３】
以下に、上述の知見に基づいてなされた本願発明の種々の態様を示す。
【００５４】
（第１の態様）
本発明の第１の態様は、
透明基板１０１上に、ピッチ幅Ｐのライン・アンド・スペース・パターンを含む転写用パターン１０２ｐを有し、ライン・アンド・スペース・パターンは、透明基板１０１上に形成された半透光膜からなるライン部と、透明基板１０１が露出してなるスペース部とを有するフォトマスク１００の製造方法であって、
露光装置とフォトマスク１００とを使用した露光によって、被加工体２０２上に形成されたレジスト膜２０３に転写用パターン１０２ｐが転写されることにより、ライン・アンド・スペースのレジストパターン２０３ｐが形成され、
レジストパターン２０３ｐをマスクとしたエッチングにより、被加工体２０２に、ライン幅ＷＬ、スペース幅ＷＳであるようなライン・アンド・スペースの膜パターン２０２ｐが形成されるフォトマスク１００の製造方法において、
被加工体２０２をエッチングする際のエッチング条件に基づくサイドエッチング幅αを決定し、
サイドエッチング幅αと、膜パターン２０２ｐのライン幅ＷＬ、スペース幅ＷＳとに基づき、転写用パターン１０２ｐのライン幅ＭＬ、スペース幅ＭＳを決定し、
更に、決定したライン幅ＭＬ、スペース幅ＭＳの転写用パターン１０２ｐをもつフォトマスク１００を用いた露光と、エッチングとによって、被加工体２０２に、ライン幅ＷＬ、スペース幅ＷＳのライン・アンド・スペースの膜パターン２０２ｐが形成されるように
、露光時に適用する露光条件と、半透光膜の光透過率とを決定するフォトマスクの製造方法である。
【００５５】
上記において、エッチングはウェットエッチングを適用することが好ましい。そして、サイドエッチング幅αは正の値（α＞０）となる。
【００５６】
なお、ピッチ幅Ｐについては以下となる。
ピッチ幅Ｐ＝膜パターンのライン幅ＷＬ＋スペース幅ＷＳ
＝レジストパターンのライン幅ＲＬ＋スペース幅ＲＳ
＝転写用パターンのライン幅ＭＬ＋スペース幅ＭＳ
【００５７】
ピッチ幅Ｐが例えば６μｍ以下となったとき、本態様による効果が顕著となる。
【００５８】
（第２の態様）
サイドエッチング幅αが決定されると、これと、得ようとする膜パターンのライン幅ＷＬ，スペース幅ＷＳに基づき、レジストパターン２０３ｐのライン幅ＲＬとスペース幅ＲＳの値をどのようにするかを決定することができる。そして、該ライン幅ＲＬとスペース幅ＲＳをもつレジストパターン２０３ｐを形成するための露光条件、及び転写用パターン１０２ｐの透過率（半透光膜の透過率）を決定することができる。
【００５９】
第２の態様においては、露光条件の決定に基づき、転写用パターン１０２ｐの透過率（半透光膜の透過率）を決定する。すなわち、先ずは所望の露光条件（照射光量または照射時間）を定め、その条件下で転写用パターン１０２ｐの（半透光膜の）適切な透過率を決定する。
【００６０】
（第３の態様）
第２の態様とは逆に、転写用パターン１０２ｐの透過率（すなわち半透光膜の透過率）の決定に基づき、露光条件を決定することもできる。すなわち、先ずは転写用パターン１０２ｐの（すなわち半透光膜の）適切な透過率を決定し、その条件下で所望の露光条件（照射光量または照射時間）を決定することもできる。
【００６１】
ここで、露光条件とは照射光量を含む。この照射光量は、露光装置による光源の照度と照射時間の積によるものである。照射時間は、照射面全体に対する走査露光の所要時間と相関する。露光装置が照射可能な照度を決定し、これに基づいて、照射時間（そして、走査露光の所要時間）を決定することができる。または、所望の照射時間に基づいて照度を決定することもできる。
【００６２】
（第４の態様）
上記したとおり、サイドエッチング幅αと、膜パターン２０２ｐのライン幅ＷＬ、スペース幅ＷＳとに基づき、レジストパターン２０３ｐのライン幅ＲＬ、スペース幅ＲＳを決定し、
レジストパターン２０３ｐのライン幅ＲＬ、スペース幅ＲＳに基づいて、転写用パターン１０２ｐのライン幅ＭＬ、スペース幅ＭＳを決定することができる。尚、サイドエッチング幅αと、膜パターン２０２ｐのライン幅ＷＬ、スペース幅ＷＳとに基づき、直接、転写用パターン１０２ｐのライン幅ＭＬ、スペース幅ＭＳを決定することもできる。以下、前者により説明する。
【００６３】
本実施形態のフォトマスク１００を介して、被加工体２０２上のレジスト膜２０３に露光したときの様子を図４に示す。
【００６４】
ここでライン・アンド・スペース・パターンのピッチ幅Ｐの数値には特に制約は無い。但し、本実施形態に係る発明は、微細なライン・アンド・スペース・パターンを加工しようとするときに顕著な効果が得られ、例えばピッチ幅Ｐが６μｍ以下であるときに特に顕著な効果を得ることができる。
【００６５】
また、フォトマスク１００に形成される転写用パターン１０２ｐとしてのライン・アンド・スペース・パターンは、透明基板１０１上に形成した半透光膜を、フォトリソグラフィ法によってパターニングして形成することができる。このとき、透明基板１０１上に半透光膜が形成されてなるライン部と、透明基板１０１が露出したスペース部と、からなるライン・アンド・スペース・パターンを転写用パターン１０２ｐとすることができる（図４（ａ）参照）。
【００６６】
このような転写用パターン１０２ｐを有するフォトマスク１００を設計するにあたり、被加工体２０２上のレジスト膜２０３に到達する光強度分布を適切に制御することができる。このため、本実施形態に係る発明では、被加工体２０２のエッチング条件に基づくサイドエッチング幅αの値をまず決定する。なお、ここでは、レジスト膜２０３の材料としてポジ型レジストを適用することが好ましい。
【００６７】
最終的に得られる被加工体２０３のライン・アンド・スペース・パターンにおけるライン幅ＷＬ、スペース幅ＷＳと、これをエッチング加工するときのエッチングマスクとなるレジストパターン２０３ｐのライン幅ＲＳ、スペース幅ＲＳとの関係については、以下の通りである。
【００６８】
サイドエッチング幅α（＞０）は、上記のとおり、レジストパターン２０３ｐのライン幅ＲＬ、スペース幅ＲＳのそれぞれと、被加工体２０２に形成される膜パターン２０２ｐのライン幅ＷＬ、スペース幅ＷＳとの寸法差であるから、
レジストパターン２０３ｐのライン幅ＲＬ＝膜パターン２０２ｐのライン幅ＷＬ＋サイドエッチング幅α、
レジストパターン２０３ｐのスペース幅ＲＳ＝膜パターン２０２ｐのスペース幅ＷＳ−サイドエッチング幅α
である（図４（ｄ）（ｅ）参照）。
【００６９】
そこで、このようなライン幅ＲＬ、スペース幅ＲＳの値をもつレジストパターン２０３ｐを形成するためのフォトマスク１００上の転写用パターン１０２ｐを決定する。
【００７０】
（第５の態様）
レジストパターン２０３ｐのライン幅ＲＬ、スペース幅ＲＳを、それぞれ、転写用パターン１０２ｐのライン幅ＭＬ、スペース幅ＭＳに等しくすることが好ましい。
【００７１】
すなわち、フォトマスク１００のもつ転写用パターン１０２ｐのライン・アンド・スペース・パターンと同一なライン幅ＭＬ、スペース幅ＭＳをもつライン・アンド・スペース・パターンをレジストパターン２０３ｐとして形成すること好ましい。このようにすることで、レジストパターン２０３ｐの線幅精度を最も安定して制御することが容易となる。
【００７２】
そして、決定したライン幅ＭＬとスペース幅ＭＳの転写用パターン１０２ｐをもつフォトマスク１００によって、ライン幅ＲＬとスペース幅ＲＳを有するレジストパターン２０３ｐが形成されるように、露光時に適用する露光条件と、半透光膜の光透過率とを決定することができる。これは、露光時に適用する露光条件によって、転写用パターン１０２ｐのライン幅ＭＬとスペース幅ＭＳの値がそれぞれ一定であっても、レジストパターン２０３ｐのライン幅ＲＬとスペース幅ＲＳの値は変動するという発明者の知見によるものである。すなわち、露光条件が変化すれば、微細なライン・アンド・スペース・パターンを透過する光の強度分布は変化し、この光強度分布の変化は、被加工体２０２上に形成されるレジストパターン２０３ｐの形状を変化させる。また、半透光膜の光透過率も光強度分布に影響を与える。従って、所望のライン幅ＲＬとスペース幅ＲＳを得るために適用する露光条件と、半透光膜の光透過率とを求める。
【００７３】
上記において、露光条件とは、露光装置によってフォトマスク１００に光を照射する際の照射光量を含む。例えば、照射光量を変化させたときに、転写用パターン１０２ｐを有するフォトマスク１００を透過する光透過強度曲線をシミュレーションによって求め、得ようとするレジストパターン（たとえば、ＭＬ＝ＲＬ、ＭＳ＝ＲＳであるようなレジストパターン）２０３ｐを得られる照射光量を求めることができる。
【００７４】
そこで、例えば第２の態様に示したように、フォトマスク１００の転写用パターン１０２ｐに用いる半透光膜の光透過率を決定し、そのような半透光膜による転写用パターン１０２ｐを用いたときに、適切な露光条件を、上記シミュレーションにより決定することができる。
【００７５】
または、例えば第３の態様に示したように、露光条件を決定したうえで、これに基づき、どのような光透過率の半透光膜を用いるかを、上記シミュレーションにより求めても良い。
【００７６】
或いは、上記シミュレーションの替わりに、半透光膜の光透過率、及び露光条件をそれぞれ変化させたときに得られるライン幅ＲＬとスペース幅ＲＳとをそれぞれ求め、その相関を把握することにより、所望のライン幅ＷＬとスペース幅ＷＳとを得るための条件を求めても良い。
【００７７】
ここで、該照射光量は、露光装置のもつ照度と照射時間との積である。従って、露光条件を決定する工程においては、所定の照射光量を得るため、露光装置の備える所定の光源の照度に基づいて照射時間を決定することができる。または、所望の照射時間を決定し、該照射時間において、必要な照射光量を充足するような照度を決定しても良い。
【００７８】
例えば、使用する露光装置の照度を大きく設定することにより、従来よりも照射時間を短縮して設定すれば、最終製品（たとえば液晶表示装置）の生産効率を高めることが可能になり、量産上の大きなメリットとなる。
【００７９】
上記から理解されるとおり、転写用パターン１０２ｐが決まれば、レジスト膜２０３を露光するために必要な照射光量は、露光条件（照度及び照射時間）と、転写用パターン１０２ｐに用いた半透光膜の透過率と、の組み合わせに依存して決まる。従って、この三者を適宜選択することにより、表示装置の生産者によって最適な生産条件を得ることができる。これは、従来のバイナリマスクを用いた生産に比べ、顕著な優位性をもたらす。
【００８０】
ここで、発明者の検討によると、半透光膜の光透過率は、露光装置による照射光に対して１〜３０％が好ましい。ここで、半透光膜の光透過率とは、転写用パターン１０２ｐのライン部分の光透過率であるが、上記のとおり、転写用パターン１０２ｐの一部分としての光透過率は、パターンエッジでの光の回折などにより変動するため、ここでは、使用する半透光膜の膜透過率（露光条件下における解像限界に対して十分に大きな面積における光透過率）とする。
【００８１】
（第６の態様）
本実施形態に係る発明においては、ｉ線〜ｇ線を波長域を含む照射光を用いて、レジスト膜２０３の露光を行うことが好ましい。このうち代表波長をｉ線としたとき、半透光膜の光透過率は、ｉ線に対して１〜３０％であることが好ましい。これを越えると、形成されるレジストパターンの側面が傾斜し、これをエッチングマスクとして被加工体をエッチングする際の線幅制御が容易でなくなる可能性がある。より好ましくは、１〜２０％であり、更に好ましくは２〜１０％である。
【００８２】
更に、前記透明基板１０１を透過する露光光と、前記透明基板１０１及び前記半透光膜を透過する露光光との位相差が、９０度以下であることが好ましい。換言すれば、該半透光膜の、露光光の位相シフト量が９０度以下であることが好ましい。例えば、露光光の代表波長をｉ線としたとき、ｉ線に対する、半透光膜の上述の位相差が９０度以下が好ましい。より好ましくは６０度以下である。
【００８３】
これは、発明者の検討によると、転写用パターンに用いた半透光膜の上記位相差が１８０度に近づくときに、被加工体２０２上に形成されるレジストパターン２０３ｐの形状が良化するとは限らず、むしろ半透光膜のもたらす位相シフト効果が、レジスト膜に届く光を増加させるメリットを低減させる場合があるからである。。
【００８４】
（第７の態様）
本実施形態は、従来以上に微細化されたパターンを形成する際に特に有利である。すなわち、ピッチ幅Ｐが、Ｒａｙｌｅｉｇｈの式により定義される
最小解像寸法Ｒ（μｍ）＝ｋ×（λ（ｎｍ）／ＮＡ）×（１／１０００）
の２倍以下の寸法であるときに特に有利である。ここで２倍とするのは、ピッチ幅がライン幅とスペース幅の合計であることによる。
【００８５】
すなわち、前記ピッチ幅Ｐが、
Ｐ≦２Ｒ
を満たすときに、本発明による効果が大きくなる。
【００８６】
但し、上記においては、
ｋ  ：０．６１（Ｒａｙｌｅｉｇｈの解像限界より）
λ  ：露光に用いる波長（ｎｍ）
ＮＡ：露光に用いる露光装置の光学系の開口数）
である。
【００８７】
（第８の態様）
更に、ピッチ幅Ｐ（μｍ）が６（μｍ）以下のときに、本発明の効果が顕著となる。例えば、膜パターン２０２ｐのライン幅ＷＬまたはスペース幅ＷＳが、共に３μｍ未満であるとき、本発明の効果が特に顕著でとなる。すなわち、一般に用いられる露光装置の波長域が３６５〜４３６ｎｍ（中央値４００ｎｍ）であり、また光学系のＮＡが０．０８であることを考慮すると、ピッチ幅Ｐ≦６μｍの微細パターンを実現しようとするときに、顕著な効果が得られる。更には、ピッチ幅Ｐ≦５μｍの微細パターンを実現しようとするときに、更に顕著な効果が得られる。
【００８８】
（第９の態様）
従来のいわゆるバイナリマスクを用いて、被加工体２０２上にライン・アンド・スペース・パターンを形成する方法では、ライン・アンド・スペースのピッチ幅Ｐが比較的大きいときには解像上の問題は生じなかった。一方、本実施形態によれば、バイナリマスクを用いて、被加工体２０２上にライン・アンド・スペース・パターンを形成する従来方法に比べ、レジスト膜２０３に到達する光強度を大きくすることが可能であり、更に、この光強度分布の制御を、露光条件と半透光膜の透過率との双方の条件を適宜選択して行うことができるため、従来より更に高い生産性をもつフォトマスクの製造が可能となる。
【００８９】
すなわち、透明基板１０１上に遮光膜で形成されたライン幅ＭＬ１のライン部と、透明基板１０１が露出してなるスペース幅ＭＳ１のスペース部とを有し、ピッチ幅Ｐ１＞２Ｒのライン・アンド・スペース・パターンを備えるフォトマスクを用いて露光し、レジスト膜２０３に、ライン幅がＭＬ１に、スペース幅がＭＳ１に等しいライン・アンド・スペースのレジストパターン２０３ｐを形成するときの露光装置による光の照射光量を標準照射光量ＥＳとしたとき、露光時に適用する露光条件の決定においては、標準照射光量ＥＳよりも小さい有効照射光量ＥＥを適用することにより、フォトマスクを設計することができる。この設計により、フォトマスクを製造することができるのである。
【００９０】
但し、Ｒ（μｍ）＝ｋ×（λ／ＮＡ）×１／１０００
ｋ  ：０．６１
λ  ：前記露光に用いる波長の中央値（ｎｍ）
ＮＡ：前記露光に用いる露光装置の開口数）
である。
【００９１】
従来においても、ピッチ幅Ｐが解像限界Ｒの２倍を超えるライン・アンド・スペース・パターンにおいては、上述のフォトマスクの透過光量の不足による解像不良の問題はほとんど問題にならなかった。本発明者は、より微細化したライン・アンド・スペース・パターンにおいても、エッチングマスクとするに十分な形状のレジストパターン２０３ｐを形成し得るフォトマスク１００を検討した。そして、この解決手段として、フォトマスク１００の転写用パターン１０２ｐに用いる半透光膜の透過率及びフォトマスク１００を用いて露光する際の露光条件の選択を見出した。本態様では、更にこの手段を発展させ、従来以上に照射光量を減じつつ、微細なパターンの転写を行う方法も提案する。
【００９２】
ここで、遮光膜とは、光学濃度ＯＤが３．０以上の膜をいう。従来のいわゆるバイナリマスクに用いられた遮光膜と同様である。
【００９３】
また、ピッチ幅Ｐ１＞２Ｒのライン・アンド・スペース・パターンをもつフォトマスク（ライン幅ＭＬ１，スペース幅ＭＳ１）とは、ピッチ幅（ライン幅＋スペース幅）がＲａｙｌｅｉｇｈの式による解像限界の２倍以上の転写用パターンのフォトマスクを意味し、このようなライン・アンド・スペース・パターンを被加工体２０２に形成するためのものである。このピッチ幅Ｐ１は、上述のＲａｙｌｅｉｇｈの式における２Ｒよりも大きい。好ましくは、ピッチ幅Ｐ１は８μｍ以上であり、１０μｍ程度とすることができる。また、ライン幅ＭＬ１、スペース幅ＭＳ１は、上述のＲａｙｌｅｉｇｈの式における解像限界Ｒよりも大きい（ＭＬ１＞Ｒ、ＭＳ１＞Ｒ）であることが好ましい。
【００９４】
例えば、ライン幅ＭＬ１及びスペース幅ＭＳ１が、いずれも、３μｍ以上、６μｍ以下であることが好ましい。
【００９５】
このようなライン・アンド・スペース・パターンをもつフォトマスクを用いて、レジスト膜２０２上に露光し、ライン幅ＲＬ１がＭＬ１に等しく、スペース幅ＲＳ１がＭＳ１に等しいライン・アンド・スペース・パターンのレジストパターン２０３ｐを得ることができる。このときの照射光量を標準照射量ＥＳとするとき、本実施形態によれば、標準照射量ＥＳよりも小さい標準照射量ＥＥによって、所望のライン・アンド・スペースのレジストパターン２０３ｐを得ることができるのである。
【００９６】
なお、上記において、露光装置に用いる光学系の条件や、レジストパターン２０３ｐを形成するためのレジスト現像条件等は一定とする。また、照射光の波長範囲も同一とすることができる。つまり、フォトマスクのパターンを形成する膜を半透光性とすることにより、露光装置による必要な照射量を変えることができるのである。
【００９７】
（第１０の態様）
転写用パターン１０２ｐのライン幅ＭＬ、スペース幅ＭＳ、透過率を設定するため、上述の工程によるフォトマスク設計工程を実施した後は、フォトリソグラフィー工程を実施することで、上述のフォトマスク１００を製造することができる。図５は、本実施形態に係るフォトマスク１００の製造工程を示すフロー図である。
【００９８】
まず、透明基板１０１上に、半透光膜１０２とレジスト膜１０３とが順に積層されたフォトマスク用ブランク１００ｂを準備する。そして、フォトマスク用ブランク１００ｂに対して、レーザ描画機等により描画を行い、レジスト膜１０３を部分的に感光させる（図５（ａ））。そして、レジスト膜１０３に現像液を供給して現像を施し、転写用パターン１０２ｐのライン部の形成予定領域を覆うレジストパターン１０３ｐを形成する（図５（ｂ））。そして、形成したレジストパターン１０３ｐをマスクとして、光学膜１０２をエッチングして転写用パターン１０２ｐを形成する（図５（ｃ））。そして、レジストパターン１０３ｐを除去し、本実施形態に係るフォトマスク１００の製造を完了する（図５（ｄ））。
【００９９】
なお、透明基板１０１は、例えば石英（ＳｉＯ２）ガラスや、ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，Ｂ２Ｏ３，ＲＯ（Ｒはアルカリ土類金属），Ｒ２Ｏ（Ｒ２はアルカリ金属）等を含む低膨張ガラス等からなる平板として構成されている。透明基板１０１の主面（表面及び裏面）は、研磨されるなどして平坦且つ平滑に構成されている。透明基板１０１は、例えば一辺が５００ｍｍ〜１３００ｍｍ程度の方形とすることができる。透明基板１０１の厚さは例えば３ｍｍ〜１３ｍｍ程度とすることができる。
【０１００】
また、半透光膜１０２は、クロム（Ｃｒ）を含む材料、例えば窒化クロム（ＣｒＮ）、酸化クロム（ＣｒＯ）、酸窒化クロム（ＣｒＯＮ）、フッ化クロム（ＣｒＦ）等のクロム化合物等、または金属シリサイド（ＭｏＳｉｘ，ＭｏＳｉＯ，ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＯＮ、ＴａＳｉｘなど）により形成することができる。
【０１０１】
また、レジスト膜１０３は、ポジ型フォトレジストにより形成することができる。その際、例えばスリットコータやスピンコータ等の手法を用いることができる。
【０１０２】
（第１１の態様）
第１〜１０のいずれかの態様に記載の製造方法によるフォトマスク１００を用い、ｉ線〜ｇ線の波長域を有する照射光により、有効照射光量ＥＥを適用して、被加工体２０２上に形成されたレジスト膜２０３に転写用パターン１０２ｐを転写するパターン転写方法を実施することができる。
【０１０３】
（第１２の態様）
露光装置が前記標準照射光量ＥＳの照射を行うとき、露光装置の最大照度Ｌを以て照射面積Ｓの照射を行う際に必要な照射時間が標準照射時間ＴＳであるとき、
露光装置を使用し、標準照射量ＥＳよりも小さい有効照射量ＥＥを適用することにより、標準照射時間ＴＳよりも小さい有効照射時間ＴＥによって、前記照射面積Ｓを照射するパターン転写方法を実施することができる。
【０１０４】
（第１３の態様）
第１０の態様に記載の製造方法によるフォトマスク１００を用い、被加工体２０２上に形成されたレジスト膜２０３に転写用パターン１０２ｐを転写するパターン転写方法において、決定された露光条件に基づき、露光装置を用いてフォトマスク１００に光を照射する照射時間及び照度を決定し、決定された照射時間及び照度を適用して露光することを含むパターン転写方法を実施することができる。
【０１０５】
（第１４の態様）
透明基板１０１上に遮光膜で形成されたライン幅ＭＬ１のライン部と、透明基板１０１が露出してなるスペース幅ＭＳ１のスペース部とを有し、ピッチ幅Ｐ１＞２Ｒのライン・アンド・スペース・パターンを備えるフォトマスクを用いて露光し、被加工体２０２上に形成されたレジスト膜２０３に、ライン幅がＭＬ１に、スペース幅がＭＳ１に等しいライン・アンド・スペースのレジストパターンを形成するときの露光装置による光の照射光量を標準照射光量ＥＳとしたとき、
透明基板１０１上に、半透光膜で形成されたライン幅ＭＬのライン部と、透明基板１０１が露出してなるスペース幅ＭＳのスペース部とを有し、ピッチ幅Ｐのライン・アンド・スペース・パターンを備えるフォトマスク１００を用いて、標準照射光量ＥＳより小さい有効照射光量ＥＥを適用して露光し、レジスト膜２０３に、ライン幅がＭＬに、スペース幅がＭＳに等しいライン・アンド・スペースのレジストパターンを形成するパターン転写方法を実施することができる。
【０１０６】
但し、Ｒ（μｍ）＝ｋ×（λ／ＮＡ）×１／１０００
ｋ  ：０．６１
λ  ：前記露光に用いる波長の中央値（ｎｍ）
ＮＡ：前記露光に用いる露光装置の開口数
とする。
【０１０７】
（第１５の態様）
第１２の態様に係るパターン転写方法においては、ピッチ幅Ｐは６μｍ以下であるとすることができる。すなわち、一般に用いられる露光装置の波長域が３６５〜４３６ｎｍ（中央値４００ｎｍ）であり、また光学系のＮＡが０．０８であることを考慮すると、ピッチ幅Ｐ≦６μｍの微細パターンを実現しようとするときに、顕著な効果が得られる。更には、ピッチ幅Ｐ≦５μｍの微細パターンを実現しようとするときに、更に顕著な効果が得られる。
【０１０８】
（第１６の態様）
第１１〜第１５のいずれかの態様に記載のパターン転写方法を用いることで、表示装置を製造することができる。
【０１０９】
従来、被加工体２０２にライン・アンド・スペース・パターンを形成するにあたっては、遮光部と透光部とをもつライン・アンド・スペース・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用いていた。このときには、ライン部の透過率という変数は無く、実質的に透過率はゼロと考えて設計していた。
【０１１０】
しかし、本実施形態においては、この部分の透過率をゼロではなく、所定範囲での変数とすることにより、設計できるライン・アンド・スペース・パターンの自由度を非常に大きくすることが出来た。更に、パターンの透過率を変数としたことで、フォトマスク１００の透過光がもつ光強度分布曲線を決定づけるもう一つの要素であるところの、露光装置による露光条件（照度、照射時間）を、自由に選択できるようになった。即ち、被加工体２０２上に得ようとするライン・アンド・スペースパターンの形状を実現させるため、レジスト膜２０３を露光する光強度分布を決定する際、フォトマスク１００のもつ転写用パターン１０２ｐのライン部の透過率と、露光装置による露光条件と、の組み合わせによって、最適条件を選択できるようになった。
【０１１１】
なお、上述の第１〜１６の態様に記載した種々の方法は、好ましくは、表示装置の画素電極を製造する場合に用いることができる。該画素電極は、ＩＴＯやＩＺＯからなる透明導電膜をパターニングしてなるものであることができる。
【実施例】
【０１１２】
被加工体（ここではＩＴＯ透明導電膜）をウェットエッチングして、ライン・アンド・スペース・パターンを加工し、ピッチ幅Ｐ＝５μｍ（ライン幅ＷＬ＝２．５μｍ、スペース幅ＷＳ＝２．５μｍ）のライン・アンド・スペースからなる膜パターンを形成した。ウェットエッチング条件により、ここでは、サイドエッチング幅αを０．５μｍとした。なお、以下のシミュレーションに適用した条件は、図１〜図３で説明した条件と同じとした。また、以下の記載で露光装置による照射光量については、基準照射量を１００ｍＪ／ｃｍ２として規格化した。
【０１１３】
（比較例）
まず、比較例として、遮光膜（光学濃度３．０以上）をパターニングして形成したライン・アンド・スペース・パターンを転写用パターン（図６参照）として有するフォトマスクによる露光シミュレーション結果を示す（図７参照）。
【０１１４】
図７（ａ）は、遮光膜によるライン・アンド・スペース・パターンでピッチ幅Ｐ１＝８μｍ（ＭＬ１＝４．５μｍ、ＭＳ１＝３．５μｍ）とした転写用パターンを用い、被加工体上に目標線幅（ＷＬ１＝ＷＳ１＝４μｍ）を形成しようとする場合のレジストパターンの断面形状である。このとき適用した照射光量をＥＳ＝１００ｍＪ／ｃｍ２とした。また、サイドエッチング幅αは、パターンのピッチ幅Ｐによらず一定なので、α＝０．５μｍである。
【０１１５】
なお、ここで用いる露光光はｉ線〜ｇ線であり、波長の中央値は４００ｎｍである。また、用いる露光装置のＮＡ（開口数）は０．０８であるから、Ｒａｙｌｅｉｇｈの式より、解像限界Ｒの値は、
Ｒ＝ｋ×（λ／ＮＡ）×（１／１０００）＝３．０５
ｋ：０．６１（Ｒａｙｌｅｉｇｈの解像限界より）である。
これに対して、上記Ｐ１は８μｍであるから、解像限界Ｒの値の２倍より大きい。
【０１１６】
また、被加工体上に、線幅精度の高いライン・アンド・スペースのレジストパターンを形成するため、
レジストパターンのライン幅ＲＬ＝フォトマスクのライン幅ＭＬ、
レジストパターンのスペース幅ＲＭ＝フォトマスクのスペース幅ＭＳ
とした。
【０１１７】
図７（ａ）によると、エッチングマスクとして十分に使用可能なレジストパターンが示されている。次に、ピッチ幅Ｐを１μｍずつ小さくしていく（ライン・アンド・スペース・パターンを微細化していく）ときの、レジストパターン形状の変化を図７（ｂ）〜（ｄ）に示す。露光条件は一定である。パターンが微細化するに従い、レジストパターン形状は平坦化し、振幅が小さくなるとともに、スペース部における抜けが不十分になる。
【０１１８】
図７（ｄ）で、ライン幅ＭＬ＝３．０（＝２．５＋０．５）μｍ、スペース幅ＭＳ＝２．０（＝２．５−０．５）μｍとなったとき、レジストパターンは完全に抜け不良となり、ライン・アンド・スペース・パターンのエッチングマスクとして使用に堪えない状態となっている。
【０１１９】
（実施例）
ここで、レジスト膜に到達する光量不足を補うために、露光条件と、転写用パターンの光透過率を制御してマスク設計を行った場合について以下に説明する。
【０１２０】
ここで、図８には、露光装置の照度または照射時間を変更することにより、照射光量を増加した場合のレジストパターンの断面形状を示す。すなわち、図７（ｄ）の状態から、照射量を増加し、ライン幅ＲＬ＝スペース幅ＲＳ＝２．５μｍのレジストパターンが形成できる照射光量をシミュレーションしたところ、１２５ｍＪ／ｃｍ２の条件、すなわち、照射光量を１．２５倍とすればよいことが分かる。
【０１２１】
しかし、これを既存の露光装置で（照度を増加せずに）実現するためには、照射タクトタイムを１．２５倍としなければならず、生産効率が大幅に下がってしまう。
【０１２２】
次に、図９に、フォトマスクのもつ転写用パターンに半透光膜を使用した場合に得られるレジストパターン形状を示す。ここで示す半透光タイプの転写用パターンは、透明基板上に形成した半透光膜をパターニングしてなるものと同じとし、素材としては、例えば、金属シリサイドまたはその化合物からなる半透光膜を使用するものとする。
【０１２３】
図９（ａ）〜（ｆ）は、転写用パターンのライン部に使用した半透光膜の透過率を３％〜２０％に変化させたときのレジストパターン形状の変化を示す。尚、ここでは、半透光膜のもつ露光光の位相シフト量を、すべて４０度とした。
【０１２４】
図９（ａ）によれば、半透光膜の透過率を３％としたとき、基準照射量ＥＳに対して２．５％増加させた照射量において、レジストパターンのライン部が分離し、エッチングマスクとして使用可能になることが分かる。更に、半透光膜の光透過率と、露光装置による照射条件とを組み合わせることにより、基準照射量ＥＳよりも小さな照射量（有効照射量ＥＥ）によって、良好な形状のレジストパターンを形成できることが分かる。
【０１２５】
＜本発明の他の実施態様＞
以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【０１２６】
例えば、本発明は、透明基板上に形成した半透光膜をパターニングすることにより形成した透光部と半透光部とからなる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、被転写体上のレジスト膜に、レジスト残膜のある部分とレジスト残膜のない部分とを形成するフォトマスクの製造方法に対して好適に適用可能である。具体的には、被加工体上に、ピッチ幅Ｐが６μｍ以下のライン・アンド・スペース・パターンを形成する場合に有利に適用できる。係る場合、透光部に対応して、被転写体上に、レジスト残膜のない部分が形成され、半透光部に対応して、レジスト残膜のある部分が形成される。
【０１２７】
また例えば、本発明は、被転写体上のレジスト膜がポジ型レジストにより形成される場合に限らず、ネガ型レジストによって形成される場合にも好適に適用可能である。但し、レジスト膜はポジ型レジストにより形成することが好ましい。
【０１２８】
上述したように、本発明のフォトマスクは、例えばｉ線〜ｇ線の波長域をもつ露光装置によって露光を行う時に特に好適に適用可能である。また、露光装置としては、例えばプロジェクション露光機を好適に用いることができる。但し、本発明のフォトマスクは、これらの形態に限定されず、他の波長域をもつ露光装置によって露光を行う時にも好適に適用可能である。
【０１２９】
上述したように、本発明のフォトマスクは、例えば、ＶＡ方式、ＩＰＳ方式の液晶表示装置に使用される画素電極用のライン・アンド・スペース・パターンを形成する時に好適に適用可能である。但し、他の方式の液晶表示装置や、表示装置以外の装置をフォトリソグラフィー技術を用いて製造する際にも好適に適用可能である。
【０１３０】
上述の実施形態においては、得ようとするライン・アンド・スペース・パターンの具体的なライン幅ＷＬと、スペース幅ＷＳの値に制限は無いが、例えば０．８ＷＬ≦ＷＳ≦１．２ＷＬとすることが好ましい。描画時の線幅制御や、サイドエッチング幅α、マスクバイアスβの設定自由度の観点から、ライン幅とスペース幅の寸法が、極端に乖離しない方が好ましい。
【０１３１】
以上から明らかなとおり、本発明によれば、ＬＣＤ用露光装置を用い、ｉ線〜ｇ線の露光光を使用して、かつ、露光照射量を減少させて、生産効率を低下させることなく、従来解像できなかった微細なラインアンドスペースパターンを被加工体上に形成することができる。
【符号の説明】
【０１３２】
１００    フォトマスク
１０２ｐ  転写用パターン
２０２    被加工体
２０２ｐ  膜パターン
２０３    レジスト膜
２０３ｐ  レジストパターン
【図１】
2012212125.tif 000003
【図６】
2012212125.tif 000004
【図２】
2012212125.tif 000005
【図３】
2012212125.tif 000006
【図４】
2012212125.tif 000007
【図５】
2012212125.tif 000008
【図７】
2012212125.tif 000009
【図８】
2012212125.tif 000010
【図９】
2012212125.tif 000011