(57)【要約】【課題】半透光膜がエッチングされてしまうことをより確実に防ぐ。【解決手段】遮光部は、半透光膜、エッチングストッパ膜、及び遮光膜が透明基板上にこの順に積層されてなり、半透光部は、半透光膜が透明基板上に形成されてなり、透光部は、透明基板が露出してなり、エッチングストッパ膜は、半透光膜の表面粗さの１．５倍以上の膜厚を有している。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遮光部、半透光部、及び透光部を含む所定の転写用パターンが透明基板上に形成された多階調フォトマスクであって、
前記遮光部は、半透光膜、エッチングストッパ膜、及び遮光膜が前記透明基板上にこの順に積層されてなり、
前記半透光部は、前記半透光膜が前記透明基板上に形成されてなり、
前記透光部は、前記透明基板が露出してなり、
前記エッチングストッパ膜は、前記エッチングストッパ膜の下層側にある前記半透光膜の表面粗さＲｍａｘの値の１．５倍以上の膜厚を有している
ことを特徴とする多階調フォトマスク。
【請求項２】
前記半透光膜はクロムを含む材料からなる
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】
前記エッチングストッパ膜は、スパッタリングにより前記半透光膜の上層側に形成される
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の多階調フォトマスク。
【請求項４】
前記エッチングストッパ膜は金属シリサイドを含有する材料からなる
ことを特徴とする請求項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。
【請求項５】
前記半透光膜の前記表面粗さは、最大高さＲｍａｘで１０Å以上２０Å以下である
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の多階調フォトマスク。
【請求項６】
前記エッチングストッパ膜の膜厚は、半透光膜の膜厚以下である
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の多階調フォトマスク。
【請求項７】
遮光部、半透光部、及び透光部を含む所定の転写用パターンを有する多階調フォトマスク用フォトマスクブランクであって、
透明基板上に、半透光膜、エッチングストッパ膜、及び遮光膜がこの順に形成され、
前記半透光膜は、クロムを含有する材料からなり、
前記エッチングストッパ膜は、前記エッチングストッパ膜の下層側にある前記半透光膜の表面粗さＲｍａｘの値の１．５倍以上の膜厚を有している
ことを特徴とする多階調フォトマスク用フォトマスクブランク。
【請求項８】
前記エッチングストッパ膜は、スパッタリングにより前記半透光膜の上層側に形成されている
ことを特徴とする請求項７に記載の多階調フォトマスク用フォトマスクブランク。
【請求項９】
前記エッチングストッパ膜は金属シリサイドを含有する材料からなる
ことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の多階調フォトマスク用フォトマスクブランク。
【請求項１０】
前記半透光膜の前記表面粗さは、最大高さＲｍａｘで１０Å以上２０Å以下である
ことを特徴とする請求項７から請求項９のいずれかに記載の多階調フォトマスク用フォトマスクブランク。
【請求項１１】
前記エッチングストッパ膜の膜厚は、半透光膜の膜厚以下である
ことを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれかに記載の多階調フォトマスク用フォトマスクブランク。
【請求項１２】
請求項１から６のいずれかに記載の多階調フォトマスクを介し、被転写体上に形成されているレジスト膜に前記露光光を照射することにより、前記レジスト膜に前記転写用パターンを転写する工程を有する
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、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多階調フォトマスク、前記多階調フォトマスクの製造方法、及び前記多階調フォトマスクを用いたパターン転写方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＰＤ用の薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：以下ＴＦＴと呼ぶ）基板は、遮光部及び透光部からなる転写用パターンが透明基板上に形成されたフォトマスクを用い、例えば５回〜６回のフォトリソグラフィ工程を経て製造されてきた。近年、フォトリソグラフィ工程数を削減するため、遮光部、半透光部、及び透光部を含む転写用パターンが透明基板上に形成された多階調フォトマスクが用いられるようになってきた。上記多階調フォトマスクの遮光部は、例えば、透明基板上に半透光膜とエッチングストッパ膜と遮光膜とがこの順に形成されてなり、半透光部は、半透光膜が透明基板上に露出してなり、透光部は、透明基板が露出してなるものとすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１８９２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の多階調フォトマスクの転写用パターンは、例えばエッチング液又はエッチングガスを用いて各膜をエッチングして形成される。例えば、まず、半透光膜、エッチングストッパ膜、遮光膜、及び第１レジスト膜が透明基板上にこの順に積層されたフォトマスクブランクを用意する。そして、第１レジスト膜に描画および現像を施し、遮光部の形成領域を覆う第１レジストパターンを形成し、第１レジストパターンをマスクとして遮光膜とエッチングストッパ膜とを順次エッチングする。次に、第１レジストパターンを除去して第２レジスト膜を形成し、第２レジスト膜に描画および現像を施して遮光部の形成領域及び半透光部の形成領域を覆う第２レジストパターンを形成する。さらに、第２レジストパターンをマスクとして半透光膜をエッチングし、第２レジストパターンを除去する。
【０００５】
或いは、上記フォトマスクブランクを用意したのち、第１レジスト膜に描画及び現像を施し、透光部の形成領域以外を覆う第１レジストパターンを形成し、第１レジストパターンをマスクとして遮光膜、エッチングストッパ膜、半透光膜を順次エッチングする。次に、第１レジストパターンを除去して、第２レジスト膜を形成し、第２レジスト膜に描画、現像を施して、遮光部の形成領域を覆う第２レジストパターンを形成する。更に、第２レジストパターンをマスクとして遮光膜とエッチングストッパ膜をエッチングし、最後に第２レジストパターンを除去する。上記いずれの工程においても、エッチングストッパ膜は、上記遮光膜のエッチング工程で、下地の半透光膜がエッチングされることを防ぐ機能を果たしている。
【０００６】
このようなエッチングストッパ膜が無い場合には、積層している２つの膜（ここでは半透光膜と遮光膜）の間に十分なエッチング選択性が無ければ、それぞれの膜に所定のパターンを施すことができない。例えば、遮光膜と半透光膜の間に、遮光膜のエッチャントに対するエッチング選択比が１０（遮光膜のエッチングレートが半透光膜の１０倍）程度以上であることが一般に必要である。この場合、遮光膜と半透光膜の素材は、その光学特性のみを考慮した自由な選択ができない。換言すれば、エッチングストッパ膜を設けた多階調フォトマスク(およびそのためのブランク)には、半透光膜と遮光膜の素材選択に自由度が出るというメリットがある。上記のエッチングストッパ膜は、その素材によって、その上層側にある遮光膜、およびその下層側にある半透光膜との間の、必要なエッチング選択比が確保される。すなわち、十分なエッチング選択比があれば、エッチングストッパ膜の膜厚は小さくても十分な機能をもつ。 
【０００７】
ところで、エッチング選択比を考慮してエッチングストッパ膜の膜厚を適切に設計しても、上述の遮光膜のエッチング工程において、エッチングストッパ膜により保護されているはずの下地の半透光膜が一部エッチングされてしまう場合があった。すなわち、上述の工程において、遮光膜のエッチング終了後に、半透光膜が消失してしまう場合があることがわかった。
【０００８】
本発明は、遮光膜のエッチング工程において、エッチングストッパ膜の下層側にある半透光膜がエッチングされてしまうことをより確実に防ぎ、形成される転写用パターンの精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様は、遮光部、半透光部、及び透光部を含む所定の転写用パターンが透明基板上に形成された多階調フォトマスクであって、前記遮光部は、半透光膜、エッチングストッパ膜、及び遮光膜が前記透明基板上にこの順に積層されてなり、前記半透光部は、前記半透光膜が前記透明基板上に形成されてなり、前記透光部は、前記透明基板が露出してなり、前記エッチングストッパ膜は、前記エッチングストッパ膜の下層側にある前記半透光膜の表面粗さＲｍａｘの値の１．５倍以上の膜厚を有している多階調フォトマスクである。
【００１０】
本発明の第２の態様は、前記半透光膜はクロムを含む材料からなる第１の態様に記載の多階調フォトマスクである。
【００１１】
本発明の第３の態様は、前記エッチングストッパ膜は、スパッタリングにより前記半透光膜の上層側に形成される第１又は第２の態様に記載の多階調フォトマスクである。
【００１２】
本発明の第４の態様は、前記エッチングストッパ膜は金属シリサイドを含有する材料からなる第１から第３の態様のいずれかに記載の多階調フォトマスクである。
【００１３】
本発明の第５の態様は、前記半透光膜の前記表面粗さは、最大高さＲｍａｘで１０Å以上２０Å以下である第１から第４の態様のいずれかに記載の多階調フォトマスクである。
【００１４】
本発明の第６の態様は、前記エッチングストッパ膜の膜厚は、半透光膜の膜厚以下である第１から第５の態様のいずれかに記載の多階調フォトマスクである。
【００１５】
本発明の第７の態様は、遮光部、半透光部、及び透光部を含む所定の転写用パターンを有する多階調フォトマスク用フォトマスクブランクであって、透明基板上に、半透光膜、エッチングストッパ膜、及び遮光膜がこの順に形成さ前記半透光膜は、クロムを含有する材料からなり、前記エッチングストッパ膜は、前記エッチングストッパ膜の下層側にある前記半透光膜の表面粗さＲｍａｘの値の１．５倍以上の膜厚を有している多階調フォトマスク用フォトマスクブランクである。
【００１６】
本発明の第８の態様は、前記エッチングストッパ膜は、スパッタリングにより前記半透光膜の上層側に形成されている第７の態様に記載の多階調フォトマスク用フォトマスクブランクである。
【００１７】
本発明の第９の態様は、前記エッチングストッパ膜は金属シリサイドを含有する材料からなる第７又は第８の態様に記載の多階調フォトマスク用フォトマスクブランクである。
【００１８】
本発明の第１０の態様は、前記半透光膜の前記表面粗さは、最大高さＲｍａｘで１０Å以上２０Å以下である第７から第９の態様のいずれかに記載の多階調フォトマスク用フォトマスクブランクである。
【００１９】
本発明の第１１の態様は、前記エッチングストッパ膜の膜厚は、半透光膜の膜厚以下である第７から第１０の態様のいずれかに記載の多階調フォトマスク用フォトマスクブランクである。
【００２０】
本発明の第１２の態様は、第１から第６の態様のいずれかに記載の多階調フォトマスクを介し、被転写体上に形成されているレジスト膜に前記露光光を照射することにより、前記レジスト膜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である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る多階調フォトマスク、前記多階調フォトマスク用フォトマスクブランク、及び前記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、遮光膜のエッチング工程において、エッチングストッパ膜の下層側にある半透光膜がエッチングされてしまうことをより確実に防ぐことができ、形成される転写用パターンの精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る多階調フォトマスクの部分断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る多階調フォトマスクを用いたパターン転写方法を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る多階調フォトマスクの製造工程のフロー図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る多階調フォトマスクが有する各膜の膜厚の関係を示す模式図である。
【図５】従来例に係る多階調フォトマスクの製造の様子を示す図である。
【図６】従来例に係る多階調フォトマスクの半透光膜上に形成されたエッチングストッパ膜の被覆状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明は、透明基板上に半透光膜と遮光膜が形成され、それぞれが所定のパターニングを施されることにより、透光部、半透光部、及び遮光部が形成された多階調フォトマスクに関する。すなわち、積層された光学特性の異なる膜をそれぞれ独立にパターニングすることが必要であり、その際、下層側にある他の膜に損傷を与えないようなエッチング工程が必要になる。そこで、半透光膜と遮光膜の間に、エッチングストッパ膜を設ける。
【００２４】
ここで、透明基板上に形成された膜は、上記３種類の膜に制約されない。本発明の作用効果が得られる範囲において、これらの膜に加えて、他の機能を有する膜が存在していても良い。例えば、透明基板と半透光膜の間に、透明基板の損傷を防ぐ第２のエッチングストッパ膜があっても構わない。また、半透光膜が単一の膜であっても良いし、複数の膜が積層されたものであっても良い。例えば、半透光部を２つ以上有する、４階調以上のフォトマスクにおいて、露光光の透過率が異なる２つ以上の半透光膜が透明基板上に積層され、エッチングストッパ膜がその上に形成されていても良い。又は、２つ以上の半透光膜の間に、本発明のエッチングストッパ膜が介在していてもよい。更に、本発明の多階調フォトマスクは、遮光膜パターン上に、更に異なる半透光膜パターンが形成されたものであっても良い。
【００２５】
さて、透明基板上に半透光膜、エッチングストッパ膜、遮光膜が形成されたフォトマスクブランクを用いて、本発明の多階調フォトマスクを得ようとするとき、半透光膜と遮光膜との間にエッチング選択性が不要となることから、類似した素材によって両膜を形成することができる。例えば、遮光膜をクロム（Ｃｒ）を主成分とする膜とし、半透光膜をクロム（Ｃｒ）化合物とすることができる。このとき、上述したように、半透光膜上に形成された遮光膜のエッチング工程を実施すると、エッチングストッパ膜により保護されているはずの下地の半透光膜が一部エッチングされて消失してしまう場合があった。発明者の鋭意研究によれば、係る現象は半透光膜の表面粗さに由来し、その上に堆積したエッチングストッパ膜に一部隙間が生じ、この部分からウェットエッチャントが作用してしまうことが見出された。すなわち、半透光膜の表面凹凸の側面が、成膜時に十分にエッチングストッパ膜によって被復されず、わずかに露出している部分を起点として、遮光膜のエッチャントが半透光膜に作用してしまうことが判明した。これは、等方エッチングであるウェットエッチングにおいて、特に留意すべき現象であった。
【００２６】
半透光膜の表面粗さは、その素材と成膜法によって多少異なるものとなる。しかし、その表面粗さの評価により、数値化(例えばＲｍａｘ最大高さによる面粗度)し、これを基に、エッチングストッパ膜の膜厚を決定するなど、フォトマスクの設計を行うことができる。そして発明者は、エッチングストッパ膜の膜厚を、エッチングストッパ膜の下地である半透光膜の表面粗さに応じて規定することで、上述の課題を解決可能であるとの知見を得た。本発明は、発明者が得た係る知見を基になされたものである。
【００２７】
＜本発明の一実施形態＞
以下に、本発明の一実施形態を、主に図１から図３を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る多階調フォトマスク１０の部分断面図である。図２は、多階調フォトマスク１０を用いたパターン転写方法を示す断面図である。図３は、本実施形態に係る多階調フォトマスク１０の製造工程のフロー図である。
【００２８】
（１）多階調フォトマスクの構成
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等フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板の製造等に用いられる。ただし、図１は多階調フォトマスクの積層構造を例示するものであり、実際のパターンは、これと同一とは限らない。
【００２９】
多階調フォトマスク１０は、遮光部１１０、半透光部１１５、及び透光部１２０を含む所定の転写用パターンが透明基板１００上に形成された構成を持つ。遮光部１１０は、半透光膜１０１、エッチングストッパ膜１０２、及び遮光膜１０３が透明基板１００上にこの順に積層されてなる。半透光部１１５は、半透光膜１０１、及びエッチングストッパ膜１０２が透明基板１００上にこの順に形成されてなり、透光部１２０は、透明基板１００が露出してなる。尚、この他に他の機能をもつ膜が介在していても良い。
【００３０】
透明基板１００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１００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１００は、例えば一辺が２０００ｍｍ〜２４００ｍｍ程度の方形とすることができる。透明基板１００の厚さは例えば３ｍｍ〜２０ｍｍ程度とすることができる。
【００３１】
半透光膜１０１は、例えばクロム（Ｃｒ）を含む材料からなり、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）等のクロム化合物とすることができる。半透光膜１０１は、後述するように例えばスパッタリングにより形成されたスパッタ膜であり、半透光膜１０１の表面は、一定の表面粗さを有している。半透光膜１０１が有する表面粗さは、例えば最大高さＲｍａｘで１０Å以上２０Å以下である。
【００３２】
半透光膜１０１は、例えば硝酸第２セリウムアンモニウム（（ＮＨ４）２Ｃｅ（ＮＯ３）６）及び過塩素酸（ＨＣｌＯ４）を含む純水からなるクロム用エッチング液を用いてエッチング可能なように構成されている。また、半透光膜１０１は、フッ素（Ｆ）系のエッチング液（又はエッチングガス）に対するエッチング耐性を有する。
【００３３】
エッチングストッパ膜１０２は、クロム系膜用のエッチャントに対して耐性をもつもので形成されることが好ましく、ＳｉＯ２や、ＳＯＧのほか、モリブデン（Ｍｏ）やタンタル（Ｔａ）等の金属材料とシリコン（Ｓｉ）とを含む金属シリサイド、またはその窒化物、酸化物、炭化物、酸窒化物などの材料から構成されることができる。具体的には、ＭｏＳｉｘ、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＯＮ、ＭｏＳｉＣＯＮ、ＴａＳｉｘ等からなる金属シリサイド化合物とすることができる。エッチングストッパ膜１０２は、後述するように例えばスパッタリングにより形成されたスパッタ膜とすることができる。本発明の多階調フォトマスク１０において、その半透光部１１５にはエッチングストッパ膜１０２が残存していないものとすることができるが、エッチングストッパ膜１０２を一部又は全部残存させても良い。その場合、エッチングストッパ膜１０２の露光光透過率は、８０％以上、より好ましくは９０％以上であることが好ましい。
【００３４】
エッチングストッパ膜１０２の膜厚は、半透光膜１０１の表面粗さに応じて設定されている。半透光膜１０１の表面粗さを例えば最大高さＲｍａｘで規定したとき、エッチングストッパ膜１０２の膜厚は、半透光膜１０１の表面粗さの１．５倍以上、好ましくは２．０倍以上となるように構成されている。具体的には、最大高さＲｍａｘで規定される半透光膜１０１の表面粗さが例えば１０Å以上２０Å以下の範囲内にあるとき、エッチングストッパ膜１０２の膜厚は、少なくとも１５Å以上、好ましくは４０Å以上であり、例えば５０Å程度とすることができる。
【００３５】
本実施形態では、エッチングストッパ膜１０２は、フッ素（Ｆ）系のエッチング液（又はエッチングガス）を用いてエッチング可能なように構成されている。また、エッチングストッパ膜１０２は、上述のクロム用エッチング液に対するエッチング耐性を有し、後述するようにクロム用エッチング液を用いて遮光膜１０３をエッチングする際のエッチングストッパ層として機能する。つまり、エッチング耐性を有するエッチングストッパ膜１０２自体がほとんどエッチングされないことによって、下地の半透光膜１０１がエッチングされてしまうことを防止する。上述のように、下地の半透光膜１０１の表面粗さに応じてエッチングストッパ膜１０２の膜厚を調整するようにしたので、半透光膜１０１が所定の表面粗さを有していても、スパッタリングにより形成されるエッチングストッパ膜１０２が該半透光膜１０１を十分に被覆するため、半透光膜１０１の一部がエッチングされてしまうことを抑制することができる。
【００３６】
本実施形態では、遮光膜１０３は、実質的にクロム（Ｃｒ）からなる。なお、遮光膜１０３の表面にクロム化合物（ＣｒＯ、ＣｒＣ，ＣｒＮ等）を積層すれば（図示せず）、遮光膜１０３の表面に光反射抑制機能を持たせることが出来る。遮光膜１０３は、上述のクロム用エッチング液を用いてエッチング可能なように構成されている。
【００３７】
遮光部１１０、半透光部１１５、および透光部１２０は、例えばｉ線〜ｇ線の範囲内にある露光光のうち代表波長を有する光に対し、それぞれ所定の範囲内の透過率を有するように構成されている。すなわち、遮光部１１０は露光光を遮光（光透過率が略０％）させ、透光部１２０は露光光を略１００％透過させるように構成されている。そして、半透光部１１５は、例えば露光光の透過率を５％以上８０％以下（十分に広い透光部１２０の透過率を１００％としたとき。以下同様）、より好ましくは１０％以上６０％以下に低減させるように構成されている。なお、ｉ線（３６５ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、ｇ線（４３６ｎｍ）とは、水銀（Ｈｇ）の主な発光スペクトルである。ここでいう代表波長とは、ｉ線、ｈ線、ｇ線のうちいずれかの、任意の波長のことである。なお、より好ましくは、ｉ線〜ｇ線のすべての波長に対して、上記透過率を充足することが望ましい。
【００３８】
（２）多階調フォトマスクによるパターン転写工程
図２に、多階調フォトマスク１０を用いたパターン転写工程によって被転写体３０に形成されるレジストパターン３０２ｐの部分断面図を例示する。レジストパターン３０２ｐは、被転写体３０に形成されたポジ型レジスト膜３０２に多階調フォトマスク１０を介して露光光を照射し、現像することにより形成される。被転写体３０は、基板３００と、基板３００上に順に積層された金属薄膜や絶縁層、半導体層などの任意の被加工層３０１とを備えており、ポジ型レジスト膜３０２は被加工層３０１上に均一な厚さで予め形成されているものとする。なお、被加工層３０１を構成する各層は、各層の上層のエッチング液（又はエッチングガス）に対して耐性を有するように構成されていてもよい。
【００３９】
多階調フォトマスク１０を介してポジ型レジスト膜３０２に上述の露光光を照射すると、遮光部１１０では露光光が透過せず、また、半透光部１１５、透光部１２０の順に露光光の光量が段階的に増加する。そして、ポジ型レジスト膜３０２は、遮光部１１０、半透光部１１５のそれぞれに対応する領域で膜厚が順に薄くなり、透光部１２０に対応する領域で除去される。このようにして、被転写体３０上に膜厚が段階的に異なるレジストパターン３０２ｐが形成される。
【００４０】
レジストパターン３０２ｐが形成されたら、レジストパターン３０２ｐに覆われていない領域（透光部１２０に対応する領域）にて露出している被加工層３０１を表面側から順次エッチングして除去する。そして、レジストパターン３０２ｐをアッシング（減膜）して膜厚が薄い領域（半透光部１１５に対応する領域）を除去し、新たに露出した被加工層３０１を順次エッチングして除去する。このように、膜厚が段階的に異なるレジストパターン３０２ｐを用いることで、従来のフォトマスク２枚分の工程を実施したこととなり、マスク枚数を削減でき、フォトリソグラフィ工程を簡略化できる。
【００４１】
（３）多階調フォトマスクの製造方法
本発明は、以下の製造工程による多階調フォトマスクに適用できる。すなわち、
１）遮光部、半透光部、及び透光部を含む所定の転写用パターンを透明基板上に形成する多階調フォトマスクの製造方法であって、
半透光膜、エッチングストッパ膜、遮光膜、及び第１レジスト膜が前記透明基板上にこの順に積層されたフォトマスクブランクを用意する工程と、
前記第１レジスト膜に描画および現像を施し、前記遮光部の形成領域を覆う第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及び前記エッチングストッパ膜を順次、エッチングする第１エッチング工程と、
前記第１レジストパターンを除去したのち、前記第１エッチング工程の行われた前記フォトマスクブランク上に第２レジスト膜を形成する工程と、
前記第２レジスト膜に描画および現像を施し、前記遮光部の形成領域及び前記半透光部の形成領域を覆う第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半透光膜をエッチングして前記透明基板を部分的に露出させる第２エッチング工程と、
前記第２レジストパターンを除去する工程と、を有し、
前記エッチングストッパ膜は、前記エッチングストッパ膜の下地である前記半透光膜の表面粗さＲｍａｘの１．５倍以上の膜厚を有している
多階調フォトマスクの製造方法。
又は、
２）遮光部、半透光部、及び透光部を含む所定の転写用パターンを透明基板上に形成する多階調フォトマスクの製造方法であって、
半透光膜、エッチングストッパ膜、遮光膜、及び第１レジスト膜が前記透明基板上にこの順に積層されたフォトマスクブランクを用意する工程と、
前記第１レジスト膜に描画および現像を施し、前記遮光部と半透光部の形成領域を覆う第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、前記エッチングストッパ膜、および前記半透光膜を順次、エッチングする第１エッチング工程と、
前記第１レジストパターンを除去したのち、前記第１エッチング工程の行われた前記フォトマスクブランク上に第２レジスト膜を形成する工程と、
前記第２レジスト膜に描画および現像を施し、前記遮光部の形成領域を覆う第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遮光膜および前記エッチングストッパ膜をエッチングして前記半透光膜を部分的に露出させる第２エッチング工程と、
前記第２レジストパターンを除去する工程と、を有し、
前記エッチングストッパ膜は、前記エッチングストッパ膜の下地である前記半透光膜の表面粗さＲｍａｘの１．５倍以上の膜厚を有している
多階調フォトマスクの製造方法。
【００４２】
続いて、本実施形態に係る多階調フォトマスク１０の製造方法について、上記１）に基づき、図３を参照しながら説明する。
【００４３】
（フォトマスクブランク準備工程）
まず、図３（ａ）に例示するように、透明基板１００上に半透光膜１０１、エッチングストッパ膜１０２、遮光膜１０３がこの順に形成され、最上層に第１レジスト膜１０４が形成されたフォトマスクブランク１０ｂを準備する。なお、第１レジスト膜１０４は、ポジ型フォトレジスト材料或いはネガ型フォトレジスト材料により構成することが可能である。以下の説明では、第１レジスト膜１０４がポジ型フォトレジスト材料より形成されているものとする。第１レジスト膜１０４は、例えばスリットコータやスピンコータ等を用いて形成することができる。
【００４４】
また、フォトマスクブランク１０ｂを用意する際には、半透光膜１０１、エッチングストッパ膜１０２、遮光膜１０３の光学特性等が、上述のとおり、所望の値となるよう半透光膜１０１、エッチングストッパ膜１０２、遮光膜１０３の材質及び厚さをそれぞれ選定する。さらに、半透光膜１０１の表面粗さを例えば最大高さＲｍａｘで規定したとき、エッチングストッパ膜１０２の膜厚は、半透光膜１０１の表面粗さの１．５倍以上、好ましくは２．０倍以上となるようにエッチングストッパ膜１０２の膜厚を選定する。
【００４５】
また、後述するエッチングによる半透光膜パターン１０１ｐなどの形状精度（特に線幅）を劣化させないようにとの配慮から、エッチングストッパ膜１０２の膜厚を過度に大きくしないことが必要と考えられる。具体的には、エッチングストッパ膜１０２の膜厚は、半透光膜１０１の膜厚以下であることが好ましい。これは、エッチングストッパ膜１０２の膜厚が大きすぎると、該エッチングストッパ膜１０２をエッチングする際のエッチング時間が大きくなり、この間に、エッチングストッパ膜１０２のサイドエッチングも進むためである。ウェットエッチングにおいては、この傾向が顕著である。次に、このエッチングストッパ膜１０２の下層側の半透光膜１０１をエッチングする際には、エッチングストッパ膜１０２をマスクとしてエッチングが進行するため、上記サイドエッチングによるパターンの寸法ずれの影響を受け、半透光膜１０１のパターン形状精度が劣化し、著しい場合には、得ようとするデバイスの線幅精度許容範囲を達成できなくなってしまう。半透光膜１０１の膜厚は、半透部１１５の露光光透過率の設定値により異なる。エッチングストッパ膜１０２は、半透光膜１０１の膜厚に対して、１／６倍から１倍であることが、より好ましい。
【００４６】
なお、半透光膜１０１及びエッチングストッパ膜１０２は、フォトマスクブランク１０ｂを製造する工程において、例えばスパッタリングにより形成される。例えば窒化クロム（ＣｒＮ）を主成分とする半透光膜１０１は、大型スパッタリング装置を用い、当該装置の処理室内に配置したクロム（Ｃｒ）ターゲットをアルゴン（Ａｒ）ガス及び窒素（Ｎ）源となる窒素（Ｎ２）ガス等の混合ガスでスパッタリングすることにより成膜される。成膜される半透光膜１０１は、例えば処理室内に導入する各ガスの流量や成膜時間、成膜温度等の違いによる膜組成の違いや、半透光膜１０１の下地の透明基板１００の表面粗さにより、所定の表面粗さを有することとなる。ただし、本実施形態において半透光膜１０１が有する表面粗さは、半透光膜１０１の透過率等、光学的な特性には影響をきたさない範囲内となっている。なお、図３の（ａ）、及び以降の（ｂ）〜（ｇ）では、半透光膜１０１の表面粗さの状態を視覚的に表現するため、表面の凹凸を誇張して示した。
【００４７】
また、例えばＭｏＳｉｘを主成分とするエッチングストッパ膜１０２は、大型スパッタリング装置等を用い、当該装置の処理室内に配置した所定の混合比のモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）とからなるターゲットをアルゴン（Ａｒ）ガス等でスパッタすることにより成膜される。このとき、例えば処理室内に導入する各ガスの流量や成膜時間、成膜温度等を調整し、所定の膜厚を有するエッチングストッパ膜１０２を形成する。
【００４８】
図４に、透明基板１００上に半透光膜１０１、エッチングストッパ膜１０２、遮光膜１０３がこの順に積層されたときの、各膜の膜厚の関係を模式的に示す。図中、半透光膜１０１の表面粗さは表面粗さ曲線Ｓ１で表わされ、半透光膜１０１の表面粗さの平均は表面粗さ平均線Ｓ２で表わされている。また、エッチングストッパ膜１０２の表面粗さは表面粗さ曲線ｓ１で表わされ、エッチングストッパ膜１０２の表面粗さの平均は表面粗さ平均線ｓ２で表わされている。
【００４９】
図４に示すように、透明基板１００上に形成された半透光膜１０１は、例えば最大高さＲｍａｘで規定される所定の表面粗さを有している。最大高さＲｍａｘは、半透光膜１０１の表面粗さ曲線Ｓ１の、所定の基準長さ内における最大高さと最小高さの差で表わされ、例えばＪＩＳ−Ｂ−６０１に準ずるものとすることができる。
【００５０】
また、半透光膜１０１上に形成されたエッチングストッパ膜１０２は、半透光膜１０１の表面粗さ、例えば最大高さＲｍａｘの１．５倍以上、より好ましくは２．０倍以上の膜厚を有している。これにより、下層側にある半透光膜１０１の表面粗さにもかかわらず、エッチングストッパ膜１０２によって半透光膜１０１の表面をより確実に覆うことができる。したがって、後述する遮光膜１０３のエッチング工程において、半透光膜１０１のエッチングをより確実に防ぐことができる。
【００５１】
（第１レジストパターン形成工程）
次に、図３（ｂ）に例示するように、フォトマスクブランク１０ｂに対して、レーザ描画機等により描画を行い、第１レジスト膜１０４を感光させ、第１レジスト膜１０４に現像液を供給して現像を施し、遮光部１１０の形成領域を覆う第１レジストパターン１０４ｐを形成する。なお、遮光部１１０の形成領域とは、以降の工程において遮光部１１０が形成される予定の領域のことである。以下に述べる半透光部１１５の形成領域についても同様である。
【００５２】
（第１エッチング工程）
次に、形成した第１レジストパターン１０４ｐをマスクとして、遮光膜１０３をエッチングして遮光膜パターン１０３ｐを形成する。遮光膜１０３のエッチングは、上述のクロム用エッチング液を、スプレー方式等の手法により遮光膜１０３に供給するウェットエッチングにより行うことが可能である。このとき、下地のエッチングストッパ膜１０２がエッチングストッパ層として機能する。つまり、エッチングストッパ膜１０２の更に下層である半透光膜１０１を保護する。遮光膜パターン１０３ｐが形成された状態を、図３（ｃ）に例示する。上述のように、半透光膜１０１の表面粗さに応じてエッチングストッパ膜１０２の膜厚を調整しているので、遮光膜１０３のエッチング工程では、半透光膜１０１がエッチングされてしまうことをより確実に防ぐことができる。
【００５３】
続いて、第１レジストパターン１０４ｐ又は遮光膜パターン１０３ｐをマスクとして、エッチングストッパ膜１０２をエッチングしてエッチングストッパ膜パターン１０２ｐを形成し、半透光膜１０１を部分的に露出させる。エッチングストッパ膜１０２のエッチングは、フッ素（Ｆ）系のエッチング液（又はエッチングガス）をエッチングストッパ膜１０２に供給して行うことが可能である。このとき、下地の半透光膜１０１はエッチングストッパ層として機能する。エッチングストッパ膜パターン１０２ｐが形成された状態を、図３（ｄ）に例示する。なお、遮光膜パターン１０３ｐをマスクとしてエッチングストッパ膜１０２をエッチングする際には、第１レジストパターン１０４ｐを予め剥離してから行ってもよい。
【００５４】
（第２レジスト膜形成工程）
そして、第１レジストパターン１０４ｐを除去した後、遮光膜パターン１０３ｐ及びエッチングストッパ膜パターン１０２ｐを有するフォトマスクブランク１０ｂ上の全面に、第２レジスト膜１０５を形成する。第１レジストパターン１０４ｐは、第１レジストパターン１０４ｐに剥離液等を接触させることで除去できる。第２レジスト膜１０５は、例えばスリットコータやスピンコータ等を用いて形成することができる。第２レジスト膜１０５が形成された状態を、図３（ｅ）に例示する。
【００５５】
（第２レジストパターン形成工程）
次に、レーザ描画機等により描画を行い、第２レジスト膜１０５を感光させ、第２レジスト膜１０５に現像液を供給して現像を施し、遮光部１１０の形成領域及び半透光部１１５の形成領域をそれぞれ覆う第２レジストパターン１０５ｐを形成する。
【００５６】
（第２エッチング工程）
続いて、第２レジストパターン１０５ｐをマスクとして半透光膜１０１をエッチングして半透光膜パターン１０１ｐを形成し、透明基板１００を部分的に露出させる。半透光膜１０１のエッチングは、上述のクロム用エッチング液を、半透光膜１０１の露出した面に供給して行うことが可能である。第２エッチング工程が実施された状態を図３（ｆ）に例示する。
【００５７】
（第２レジストパターン除去工程）
そして、第２レジストパターン１０５ｐを除去し、本実施形態に係る多階調フォトマスク１０の製造を完了する。第２レジストパターン１０５ｐは、第２レジストパターン１０５ｐに剥離液等を接触させることで除去できる。第２レジストパターンを除去した状態を図３（ｇ）に例示する。
【００５８】
尚、これまでに挙げた各膜素材は上記のものに限定されない。
【００５９】
（４）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。
【００６０】
（ａ）本実施形態によれば、エッチングストッパ膜１０２は、下地である半透光膜１０１の表面粗さの１．５倍以上の膜厚を有している。これにより、下地である半透光膜１０１が所定の表面粗さを有していても、エッチングストッパ膜１０２の被覆性が十分に得られ、下層側にある半透光膜１０１の表面をより確実に覆うことができ、第１エッチング工程において半透光膜１０１がエッチングされてしまうことをより確実に防ぐことができる。よって、形成される転写用パターンの精度を向上させることができる。
【００６１】
図５に、従来例に係る多階調フォトマスク２０の製造の様子を示す。図５（ａ）に示すように、多階調フォトマスク２０の製造に用いるフォトマスクブランク２０ｂには、透明基板２００上に半透光膜２０１、エッチングストッパ膜２０２、遮光膜２０３がこの順に形成され、最上層に第１レジスト膜２０４が形成されていた。フォトマスクブランク２０ｂが備えるエッチングストッパ膜２０２の膜厚は、クロム用エッチング液に対する遮光膜２０３とエッチングストッパ膜２０２のエッチング選択比に基づき、遮光膜２０３のエッチング所要時間終了時点で、エッチングストッパ膜２０２が所定膜厚分残存するように設定されている。
【００６２】
しかし、上記実施形態と同様にＣｒＮからなる半透光膜２０１は、スパッタリングにより成膜されており、柱状の結晶形状をもつ。係る結晶形状は、Ｃｒを含有する膜に顕著にみられることが発明者らによって見出された。この結晶構造では、形成される結晶の垂直方向の寸法が半透光膜２０１の表面粗さとの相関をもつ。発明者らの検討では、１０Å〜２０ÅのＲｍａｘの表面状態を形成していることがわかった。その様子を図６に示す。
【００６３】
スパッタ法は、凹凸面への成膜にも使用可能ではあるが、一般に化学蒸着や、高電圧を用いない物理蒸着に比べて成膜時の指向性がある。先述のように、従来例に係るエッチングストッパ膜２０２の成膜において、所定の混合比のモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）とからなるターゲットをアルゴン（Ａｒ）ガス等でスパッタすると、ターゲットから叩き出されたモリブデンとシリコンとの混合物は、ある程度の指向性をもって、半透光膜２０１の表面へと到達する。つまり、モリブデンとシリコンとの混合物は、半透光膜２０１の表面に対して、その膜厚方向に最も堆積しやすい。このため、半透光膜２０１の表面に凹凸があると、その側面への膜成長が遅れ、著しい場合には図６に示すように、エッチングストッパ膜２０２が一部途切れた状態で形成されてしまう場合があった。先述の図５（ａ）には、エッチングストッパ膜２０２が途切れた様子が示されている。
【００６４】
このようなエッチングストッパ膜２０２が形成されたフォトマスクブランク２０ｂ上に第１レジストパターン２０４ｐを形成し（図５（ｂ）参照）、図５（ｃ）に示すように遮光膜２０３のエッチングを施すと、遮光膜２０３が除去されて露出したエッチングストッパ膜２０２の途切れ部分からクロム用エッチング液が浸透し、エッチングストッパ膜２０２の下地である半透光膜２０１が一部エッチングされてしまう。つまり、半透光膜２０１のエッチングを確実に防止することができない結果となる。
【００６５】
係る状態から、上述の実施形態と同様に図５の（ｄ）〜（ｆ）に示す各工程を経て第２レジストパターン２０５ｐを除去すると、図５（ｇ）に示すように、例えば半透光膜パターン２０１ｐの一部が途切れた半透光部を有する多階調フォトマスク２０が製造される。係る多階調フォトマスク２０の半透光部においては、所定の透過率等が得られないこととなる。
【００６６】
しかし本実施形態によれば、下地の半透光膜１０１の表面粗さに応じてエッチングストッパ膜１０２の膜厚を調整するようにしたので、エッチングストッパ膜１０２によって半透光膜１０１の表面をより確実に覆うことができ、第１エッチング工程において半透光膜１０１がエッチングされてしまうことをより確実に防止することができる。
【００６７】
尚、半透光膜１０１がＣｒＮ以外の組成からなる場合、あるいは、ＣｒＮに加えて更に他の元素を含有する場合には、この結晶構造の形状やサイズも変化すると考えられるが、その表面粗さに対して、０．５倍程度のオーバーラップ分を見込んでおけば、遮光膜１０３のエッチング時に半透光膜１０１が消失する問題は、ほぼ完全に防止できることがわかった。すなわち、半透光膜１０１のＲｍａｘの数値に対して、１．５倍以上の膜厚を有するエッチングストッパ膜１０２を用いる。
【００６８】
＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施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。
【００６９】
上述の実施形態では、ＭｏＳｉｘを主成分とするエッチングストッパ膜１０２について主に説明を行ったが、エッチングストッパ膜１０２の材料はこれに限定されるものではなく、例えばＳｉＯ２や、タンタルシリサイド（ＴａＳｉｘ）、タングステンシリサイド（ＷＳｉｘ）、ニッケルシリサイド（ＮｉＳｉｘ）等、半透光膜１０１のエッチング液又はエッチングガスに対するエッチング耐性を有するものであればよい。
【００７０】
また上述の実施形態では、半透光膜１０１及びエッチングストッパ膜１０２はスパッタリングにより形成されるものとしたが、他の方法により形成されていてもよい。但し、スパッタリングによる成膜方法には、一般的にＣＶＤ等による方法に比べて安価で簡便であるという利点がある。また、エッチングストッパ膜１０２の成膜においては、一般的にＣＶＤ等よりも被覆特性（カバレッジ）の劣る傾向があるため、本発明による効果が顕著である。
【符号の説明】
【００７１】
１０    多階調フォトマスク
１００  透明基板
１０１  半透光膜
１０２  エッチングストッパ膜
１０３  遮光膜
１１０  遮光部
１１５  半透光部
１２０  透光部
【図１】
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【図２】
2012008219.tif 000004
【図３】
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【図４】
2012008219.tif 000006
【図５】
2012008219.tif 000007
【図６】
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