(57)【要約】【課題】半透光膜を用いたグレートーンマスクにおいて、精緻なパターンを形成するときに、被転写体上に所望のパターンが得られるグレートーンマスクブランク及びグレートーンマスクを提供する。【解決手段】被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上に残膜値の異なる部分を含む所望の転写パターンを形成するグレートーンマスクの製造に用いるためのグレートーンマスクブランクであって、該グレートーンマスクブランクは、透明基板上に半透光膜と遮光膜とを有し、半透光膜は、基板面内の少なくともマスクパターンが形成される領域内における、露光光透過率の分布が4.0％以内である。該マスクブランクに所定のパターニングを施すことにより、遮光部と透光部と、半透光膜による半透光部を形成し、グレートーンマスクとする。【選択図】図２
2009086382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上のフォトレジストに、残膜値の異なる部分を含む所望の転写パターンを形成するグレートーンマスクの製造に用いるためのグレートーンマスクブランクであって、
該グレートーンマスクブランクは、透明基板上に半透光膜と遮光膜とを有し、該マスクブランクに所定のパターニングを施すことにより、遮光部と、半透光膜により露光光の一部を透過する半透光部と、膜を有しない透光部を形成し、グレートーンマスクとするものであり、
前記半透光膜は、基板面内の少なくともマスクパターンが形成される領域内における、露光光透過率の分布が、4.0％以内であることを特徴とするグレートーンマスクブランク。
【請求項２】
被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上のフォトレジストに、残膜値の異なる部分を含む所望の転写パターンを形成するグレートーンマスクの製造に用いるためのグレートーンマスクブランクであって、
該グレートーンマスクブランクは、透明基板上に、半透光膜と遮光膜とを有し、該マスクブランクに所定のパターニングを施すことにより、遮光部と、半透光膜により露光光の一部を透過する半透光部と、膜を有しない透光部を形成し、グレートーンマスクとするものであり、
前記半透光膜は、露光光透過率が60％以下であり、かつ、前記半透光膜は、露光光が照射されるとき、基板面内の少なくともマスクパターンを形成する領域内において、前記半透光部を通過する露光光と、前記透光部を通過する露光光の位相差が、53度以内となるように調整されていることを特徴とするグレートーンマスクブランク。
【請求項３】
被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上のフォトレジストに、残膜値の異なる部分を含む所望の転写パターンを形成するグレートーンマスクの製造に用いるためのグレートーンマスクブランクであって、
該グレートーンマスクブランクは、透明基板上に、半透光膜と遮光膜とを有し、該マスクブランクに所定のパターニングを施すことにより、遮光部と、半透光膜により露光光の一部を透過する半透光部と、膜を有しない透光部を形成し、グレートーンマスクとするものであり、
前記半透光膜は、露光光透過率が60％以下であり、かつ、基板面内の少なくともマスクパターンを形成する領域内において、面内位相差分布が7.8度以内であること特徴とするグレートーンマスクブランク。
【請求項４】
前記半透光膜は、露光光透過率が20〜60％であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載のグレートーンマスクブランク。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のグレートーンマスクブランクを用い、パターニングにより前記遮光部、透光部、及び半透光部を形成することを特徴とするグレートーンマスクの製造方法。
【請求項６】
被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上のフォトレジストに、残膜値の異なる部分を含む所望の転写パターンを形成するグレートーンマスクであって、透光部、遮光部、および露光光の一部を透過する半透光部を有するグレートーンマスクの製造方法において、
透明基板上に、遮光膜を形成した後第1のパターニングを施し、パターニングされた遮光膜を含む基板全面に半透光膜を形成し、該半透光膜形成後に第２のパターニングを施すことによって、該半透光膜と該遮光膜にそれぞれ所定のパターニングを施してグレートーンマスクとし、
前記半透光膜は、基板面内の少なくともマスクパターンが形成される領域内における、露光光透過率の分布が、4.0％以内となるように調整されていることを特徴とするグレートーンマスクの製造方法。
【請求項７】
被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上のフォトレジストに、残膜値の異なる部分を含む所望の転写パターンを形成するグレートーンマスクであって、透光部、遮光部、および露光光の一部を透過する半透光部を有するグレートーンマスクの製造方法において、
透明基板上に、遮光膜を形成した後第1のパターニングを施し、パターニングされた遮光膜を含む基板全面に半透光膜を形成し、該半透光膜形成後に第２のパターニングを施すことによって、該半透光膜と該遮光膜にそれぞれ所定のパターニングを施してグレートーンマスクとし、
前記半透光膜は、露光光透過率が60％以下であり、かつ、前記半透光膜は、露光光が照射されるとき、基板面内の少なくともマスクパターンを形成する領域内において、前記半透光部を通過する露光光と、前記透光部を通過する露光光の位相差が、53度以内となるように調整されていることを特徴とするグレートーンマスクの製造方法。
【請求項８】
被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上のフォトレジストに、残膜値の異なる部分を含む所望の転写パターンを形成するグレートーンマスクであって、透光部、遮光部、および露光光の一部を透過する半透光部を有するグレートーンマスクの製造方法において、
透明基板上に、遮光膜を形成した後第1のパターニングを施し、パターニングされた遮光膜を含む基板全面に半透光膜を形成し、該半透光膜形成後に第２のパターニングを施すことによって、該半透光膜と該遮光膜にそれぞれ所定のパターニングを施してグレートーンマスクとし、
前記半透光膜は、露光光透過率が60％以下であり、かつ、基板面内の少なくともマスクパターンを形成する領域内において、面内位相差分布が7.8度以内となるように調整されていることを特徴とするグレートーンマスクの製造方法。
【請求項９】
被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上のフォトレジストに、残膜値の異なる部分を含む所望の転写パターンを形成するグレートーンマスクであって、透明基板上に形成した、半透光膜と遮光膜にそれぞれ所定のパターニングを施して、遮光部と、半透光膜により露光光の一部を透過する半透光部と、膜を有しない透光部を形成したものであり、
前記半透光部は、基板面内の少なくともマスクパターンが形成された領域内における、露光光透過率の分布が、4.0％以内であることを特徴とするグレートーンマスク。
【請求項１０】
被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上のフォトレジストに、残膜値の異なる部分を含む所望の転写パターンを形成するグレートーンマスクであって、透明基板上に形成した、半透光膜と遮光膜にそれぞれ所定のパターニングを施して、遮光部と、半透光膜により露光光の一部を透過する半透光部と、膜を有しない透光部を形成したものであり、
前記半透光部は、露光光透過率が60％以下であり、かつ、前記半透光部は、露光光が照射されるとき、基板面内の少なくともマスクパターンを形成した領域内において、前記半透光部を通過する露光光と、前記透光部を通過する露光光の位相差が、53度以内となるように調整されたことを特徴とするグレートーンマスク。
【請求項１１】
被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上のフォトレジストに、残膜値の異なる部分を含む所望の転写パターンを形成するグレートーンマスクであって、透明基板上に形成した、半透光膜と遮光膜にそれぞれ所定のパターニングを施して、遮光部と、半透光膜により露光光の一部を透過する半透光部と、膜を有しない透光部を形成したものであり、
前記半透光部は、露光光透過率が60％以下であり、かつ、基板面内の少なくともマスクパターンを形成した領域内において、面内位相差分布が7.8度以内となるように調整されたことを特徴とするグレートーンマスク。
【請求項１２】
請求項５乃至８のいずれかに記載の製造方法により得られるグレートーンマスク、または、請求項９乃至１１のいずれかに記載のグレートーンマスクを用いて、被転写体に露光光を照射する露光工程を有し、被転写体上に残膜値の異なる部分を含む所定の転写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。
【請求項１３】
被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上のフォトレジストに、残膜値の異なる部分を含む所望の転写パターンを形成するグレートーンマスクの製造に用いるためのグレートーンマスクブランクであって、
該グレートーンマスクブランクは、透明基板上に半透光膜と遮光膜とを有し、該マスクブランクに所定のパターニングを施すことにより、遮光部と、半透光膜により露光光の一部を透過する半透光部と、膜を有しない透光部を形成し、グレートーンマスクとするものであり、
該半透光膜の露光光透過率がX％であり、
マスクパターンが形成される領域内において、前記半透光膜の、露光光透過率分布の許容範囲がY％であるとき、Xに連動する値であって、半透光部と透光部の境界において生じる露光光の位相の反転に起因する透過率変動の値が、Y％以内となるように、前記半透光膜の膜質を決定することを特徴とするグレートーンマスクブランクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスクを用いて被転写体上のフォトレジストに、異なるレジスト膜厚部分を設けた転写パターンを形成するパターン転写方法、このパターン転写方法に使用するグレートーンマスク及びその製造方法、このグレートーンマスクの製造に用いるグレートーンマスクブランクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、液晶表示装置（Liquid Crystal Display：以下、ＬＣＤと呼ぶ）の分野において、薄膜トランジスタ液晶表示装置（ThinFilm 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、遮光部と透光部と半透光部を有するフォトマスク（グレートーンマスクと呼ぶ）を用いることにより、ＴＦＴ基板の製造に利用するマスク枚数を削減する方法が提案されている（例えば特許文献１）。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。
【０００３】
ここで、グレートーンマスクとは、透明基板が露出した透光部、透明基板上に露光光を遮光する遮光膜が形成された遮光部、透明基板上に遮光膜、または、半透光膜が形成され透明基板の光透過率を１００％としたときにそれより透過光量を低減させて所定量の光を透過する半透光部（以下、グレートーン部ともいう）を有するものをいう。このようなグレートーンマスクとしては、半透光部として、遮光膜又に、露光条件下で解像限界以下の微細パターンを形成したものが知られている。（特許文献１）
更に、露光光の一部を透過する半透光膜を透明基板上に形成し、これによってグレートーン部となしたものが知られている。(特許文献２)
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１０７９１３
【特許文献２】特開２００５−３７９３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１は、グレートーン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が、図１に示すグレートーンマスク２０は、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３３を形成するためものである。なお、図１中において符号３２Ａ、３２Ｂは、被転写体３０において基板３１上に積層された膜を示す。
図１に示すグレートーンマスク２０は、当該グレートーンマスク２０の使用時に露光光を遮光（透過率が略０％）させる遮光部２１と、透明基板２４の表面が露出した露光光を透過させる透光部２２と、透光部の露光光透過率を１００％としたとき透過率を６０％又はそれ以下に低減させる半透光部２３とを有する。図１に示す半透光部２３は、透明基板２４上に形成された光半透過性の半透光膜で構成されているが、マスク使用時の露光条件下で解像限界を超える微細パターンが形成されて構成されているものもある。
【０００６】
上述のようなグレートーンマスク２０を使用したときに、遮光部２１では露光光が実質的に透過せず、半透光部２３では露光光が低減されるため、被転写体３０上に塗布したレジスト膜（ポジ型フォトレジスト膜使用の場合）は、転写後、現像を経たとき遮光部２１に対応する部分で膜厚が厚くなり、半透光部２３に対応する部分で膜厚が薄くなり、透光部２２に対応する部分では膜がない（残膜が実質的に生じない）、膜厚が段階的に異なる（つまり段差のある）レジストパターン３３を形成することができる。
そして、図１に示すレジストパターン３３の膜のない部分で、被転写体３０における例えば膜３２Ａ及び３２Ｂに第１エッチングを実施し、レジストパターン３３の膜厚の薄い部分をアッシング等によって除去しこの部分で、被転写体３０における例えば膜３２Ｂに第２エッチングを実施する。このようにして、１枚のグレートーンマスク２０を用いて被転写体３０上に膜厚の段階的に異なるレジストパターン３３を形成することにより、従来のフォトマスク２枚分の工程が実施されることになり、マスク枚数が削減される。
【０００７】
このようなフォトマスクは、表示装置、特に液晶表示装置の薄膜トランジスタ（TFT）の製造に、極めて有効に適用される。例えば、遮光部２１により、ソース、ドレイン部を形成し、半透光部２３によって、チャネル部を形成することができる。
【０００８】
ところで、上記した、露光条件下で解像限界以下の微細パターンを用いたグレートーンマスクは、表示装置製造用、特にTFT製造用のマスクとして有用に用いられてきた。このような微細パターンタイプのグレートーンマスクは、一回の成膜による遮光膜で遮光部と半透光部を形成することができる利点があるが、微細パターンを設計するにあたっては、ハーフトーン効果をもたせるためのラインアンドスペース、又はドットといったパターンを選択した上、それらパターンによる透過率の制御を予め充分に把握してから形成する必要があった。また、マスクを用いて製造される電子デバイス（TFTなど）のパターンが微細化し、複雑化するとともに、そのパターンのデータ量が膨大になり、描画機の負担も大きくなってきた。
【０００９】
これに対し、半透光膜を用いたグレートーンマスクは、上記のようなデータ量の問題が無く、パターン設計負担が比較的少ないことから、今後は多用されると考えられている。但し、半透光部に、半透光膜を利用すると、その膜物性を充分に把握し、制御しなければ、微細パターンタイプのグレートーンマスクで享受されていた効果が失われてしまう。
従って、本発明では、第１に、半透光膜を用いたグレートーンマスクにおいて、TFTのような精緻なパターンを形成するときに、微細パターンタイプのグレートーンマスクで得られた性能を損なわずに、再現性よく所望のパターンが得られるグレートーンマスク及びその製造方法、第２に、グレートーンマスクの製造に用いるグレートーンマスクブランク、第３にグレートーン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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の構成を有する。
（構成１）被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上のフォトレジストに、残膜値の異なる部分を含む所望の転写パターンを形成するグレートーンマスクの製造に用いるためのグレートーンマスクブランクであって、該グレートーンマスクブランクは、透明基板上に半透光膜と遮光膜とを有し、該マスクブランクに所定のパターニングを施すことにより、遮光部と、半透光膜により露光光の一部を透過する半透光部と、膜を有しない透光部を形成し、グレートーンマスクとするものであり、前記半透光膜は、基板面内の少なくともマスクパターンが形成される領域内における、露光光透過率の分布が、4.0％以内であることを特徴とするグレートーンマスクブランク。
（構成２）被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上のフォトレジストに、残膜値の異なる部分を含む所望の転写パターンを形成するグレートーンマスクの製造に用いるためのグレートーンマスクブランクであって、該グレートーンマスクブランクは、透明基板上に、半透光膜と遮光膜とを有し、該マスクブランクに所定のパターニングを施すことにより、遮光部と、半透光膜により露光光の一部を透過する半透光部と、膜を有しない透光部を形成し、グレートーンマスクとするものであり、前記半透光膜は、露光光透過率が60％以下であり、かつ、前記半透光膜は、露光光が照射されるとき、基板面内の少なくともマスクパターンを形成する領域内において、前記半透光部を通過する露光光と、前記透光部を通過する露光光の位相差が、53度以内となるように調整されていることを特徴とするグレートーンマスクブランク。
【００１１】
（構成３）被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上のフォトレジストに、残膜値の異なる部分を含む所望の転写パターンを形成するグレートーンマスクの製造に用いるためのグレートーンマスクブランクであって、該グレートーンマスクブランクは、透明基板上に、半透光膜と遮光膜とを有し、該マスクブランクに所定のパターニングを施すことにより、遮光部と、半透光膜により露光光の一部を透過する半透光部と、膜を有しない透光部を形成し、グレートーンマスクとするものであり、前記半透光膜は、露光光透過率が60％以下であり、かつ、基板面内の少なくともマスクパターンを形成する領域内において、面内位相差分布が7.8度以内であること特徴とするグレートーンマスクブランク。
（構成４）前記半透光膜は、露光光透過率が20〜60％であることを特徴とする構成１乃至３のいずれか一に記載のグレートーンマスクブランク。
【００１２】
（構成５）構成１乃至４のいずれかに記載のグレートーンマスクブランクを用い、パターニングにより前記遮光部、透光部、及び半透光部を形成することを特徴とするグレートーンマスクの製造方法。
（構成６）被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上のフォトレジストに、残膜値の異なる部分を含む所望の転写パターンを形成するグレートーンマスクであって、透光部、遮光部、および露光光の一部を透過する半透光部を有するグレートーンマスクの製造方法において、透明基板上に、遮光膜を形成した後第1のパターニングを施し、パターニングされた遮光膜を含む基板全面に半透光膜を形成し、該半透光膜形成後に第２のパターニングを施すことによって、該半透光膜と該遮光膜にそれぞれ所定のパターニングを施してグレートーンマスクとし、前記半透光膜は、基板面内の少なくともマスクパターンが形成される領域内における、露光光透過率の分布が、4.0％以内となるように調整されていることを特徴とするグレートーンマスクの製造方法。
【００１３】
（構成７）被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上のフォトレジストに、残膜値の異なる部分を含む所望の転写パターンを形成するグレートーンマスクであって、透光部、遮光部、および露光光の一部を透過する半透光部を有するグレートーンマスクの製造方法において、透明基板上に、遮光膜を形成した後第1のパターニングを施し、パターニングされた遮光膜を含む基板全面に半透光膜を形成し、該半透光膜形成後に第２のパターニングを施すことによって、該半透光膜と該遮光膜にそれぞれ所定のパターニングを施してグレートーンマスクとし、前記半透光膜は、露光光透過率が60％以下であり、かつ、前記半透光膜は、露光光が照射されるとき、基板面内の少なくともマスクパターンを形成する領域内において、前記半透光部を通過する露光光と、前記透光部を通過する露光光の位相差が、53度以内となるように調整されていることを特徴とするグレートーンマスクの製造方法。
（構成８）被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上のフォトレジストに、残膜値の異なる部分を含む所望の転写パターンを形成するグレートーンマスクであって、透光部、遮光部、および露光光の一部を透過する半透光部を有するグレートーンマスクの製造方法において、透明基板上に、遮光膜を形成した後第1のパターニングを施し、パターニングされた遮光膜を含む基板全面に半透光膜を形成し、該半透光膜形成後に第２のパターニングを施すことによって、該半透光膜と該遮光膜にそれぞれ所定のパターニングを施してグレートーンマスクとし、前記半透光膜は、露光光透過率が60％以下であり、かつ、基板面内の少なくともマスクパターンを形成する領域内において、面内位相差分布が7.8度以内となるように調整されていることを特徴とするグレートーンマスクの製造方法。
【００１４】
（構成９）被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上のフォトレジストに、残膜値の異なる部分を含む所望の転写パターンを形成するグレートーンマスクであって、透明基板上に形成した、半透光膜と遮光膜にそれぞれ所定のパターニングを施して、遮光部と、半透光膜により露光光の一部を透過する半透光部と、膜を有しない透光部を形成したものであり、前記半透光部は、基板面内の少なくともマスクパターンが形成された領域内における、露光光透過率の分布が、4.0％以内であることを特徴とするグレートーンマスク。
（構成１０）被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上のフォトレジストに、残膜値の異なる部分を含む所望の転写パターンを形成するグレートーンマスクであって、透明基板上に形成した、半透光膜と遮光膜にそれぞれ所定のパターニングを施して、遮光部と、半透光膜により露光光の一部を透過する半透光部と、膜を有しない透光部を形成したものであり、前記半透光部は、露光光透過率が60％以下であり、かつ、前記半透光部は、露光光が照射されるとき、基板面内の少なくともマスクパターンを形成した領域内において、前記半透光部を通過する露光光と、前記透光部を通過する露光光の位相差が、53度以内となるように調整されたことを特徴とするグレートーンマスク。
【００１５】
（構成１１）被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上のフォトレジストに、残膜値の異なる部分を含む所望の転写パターンを形成するグレートーンマスクであって、透明基板上に形成した、半透光膜と遮光膜にそれぞれ所定のパターニングを施して、遮光部と、半透光膜により露光光の一部を透過する半透光部と、膜を有しない透光部を形成したものであり、前記半透光部は、露光光透過率が60％以下であり、かつ、基板面内の少なくともマスクパターンを形成した領域内において、面内位相差分布が7.8度以内となるように調整されたことを特徴とするグレートーンマスク。
（構成１２）構成５乃至８のいずれかに記載の製造方法により得られるグレートーンマスク、または、構成９乃至１１のいずれかに記載のグレートーンマスクを用いて、被転写体に露光光を照射する露光工程を有し、被転写体上に残膜値の異なる部分を含む所定の転写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。
（構成１３）被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上のフォトレジストに、残膜値の異なる部分を含む所望の転写パターンを形成するグレートーンマスクの製造に用いるためのグレートーンマスクブランクであって、
該グレートーンマスクブランクは、透明基板上に半透光膜と遮光膜とを有し、該マスクブランクに所定のパターニングを施すことにより、遮光部と、半透光膜により露光光の一部を透過する半透光部と、膜を有しない透光部を形成し、グレートーンマスクとするものであり、該半透光膜の露光光透過率がX％であり、マスクパターンが形成される領域内において、前記半透光膜の、露光光透過率分布の許容範囲がY％であるとき、Xに連動する値であって、半透光部と透光部の境界において生じる露光光の位相の反転に起因する透過率変動の値が、Y％以内となるように、前記半透光膜の膜質を決定することを特徴とするグレートーンマスクブランクの製造方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、半透光膜を用いたグレートーンマスクによって、該グレートーンマスクを用いて形成する被転写体上に所望のレジストパターンを形成できる。特に、半透光部の露光光透過率の制御により、レジストの残膜値を正確に制御することが可能となり、多数の同一パターンが配列したマスクの面内のいずれの部位に関しても、所望の残膜値を満たすレジストパターンを形成することができる。また、本発明のグレートーンマスクブランクを用いて、本発明のグレートーンマスクを好適に製造することができる。
また、本発明によるマスクパターンの透過率が制御されたグレートーンマスクを用いて被転写体へのパターン転写を行うことにより、被転写体上に高精度のレジスト残膜値をもつ転写パターンを形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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２は、本実施の形態によるグレートーンマスクの製造工程を示す断面図である。本実施の形態においては、遮光部、透光部、及び半透光部を備えた、ＴＦＴ基板製造用のグレートーンマスクを用いる。
本実施の形態に使用するグレートーンマスクブランクは、透明基板２４上に、例えばモリブデンシリサイドを含む半透光膜２６と、例えばクロムを主成分とする遮光膜２５がこの順に形成され、その上にレジストを塗布してレジスト膜２７が形成されている（図２（ａ）参照）。遮光膜２５の材質としては、上記Ｃｒを主成分とする材料の他、Ｓｉ、Ｗ、Ａｌなどが挙げられる。本実施の形態においては、遮光部の透過率は、上記遮光膜２５と後述の半透光膜２６の積層によって決定され、それぞれの膜材質と膜厚との選定によって、総和として光学濃度３．０以上に設定される。
【００１８】
まず、１度目の描画を行う。描画には、通常電子線又は光（単一波長光）が用いられることが多いが、本実施の形態ではレーザー光を用いる。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。レジスト膜２７に対し、所定のデバイスパターン（例えば遮光部及び半透光部に対応する領域にレジストパターンを形成するようなパターン）を描画し、描画後に現像を行うことにより、遮光部及び半透光部の領域に対応するレジストパターン２７を形成する（図２（ｂ）参照）。
【００１９】
次に、上記レジストパターン２７をエッチングマスクとして露出した透光部領域上の遮光膜２５をエッチングし、更に半透光膜２６をエッチングして、透光部を形成する。クロムを主成分とする遮光膜２５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、本実施の形態ではウェットエッチングを利用した。半透光膜２６のエッチングにおいても同様にウェットエッチングを利用した。残存するレジストパターンは除去する（図２（ｃ）参照）。
【００２０】
次に、基板全面に前記と同じレジスト膜を形成し、２度目の描画を行う。２度目の描画では、遮光部及び透光部上にレジストパターンが形成されるように所定のパターンを描画する。描画後、現像を行うことにより、遮光部及び透光部に対応する領域上にレジストパターン２８を形成する（図２（ｄ）参照）。
【００２１】
次いで、上記レジストパターン２８をエッチングマスクとして露出した半透光部領域上の遮光膜２５をエッチングし、半透光膜２６を露出させて半透光部を形成する（図２（ｅ）参照）。そして、残存するレジストパターンを除去して、透明基板２４上に、半透光膜２６と遮光膜２５の積層膜によりなる遮光部２１、透明基板２４が露出する透光部２２、及び半透光膜２６によりなる半透光部２３を有するグレートーンマスクが出来上がる（図２（ｆ）参照）。
【００２２】
本発明は、透明基板２４上に、半透光膜２６と遮光膜２５をこの順に有するグレートーンマスクブランク（図２（ａ））を含む。上記グレートーンマスクブランク（図２（ａ））における半透光膜２６は、透明基板２４の露光光の透過量に対し１０〜８０％程度の透過量を有するものであり、好ましくは２０〜６０％の透過量とする。
上記半透光膜２６の材質としては、クロム化合物、Ｍｏ化合物、Ｓｉ、Ｗ、Ａｌ等が挙げられ、クロム化合物としては、酸化クロム(ＣｒＯｘ)、窒化クロム(ＣｒＮｘ)、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り、Ｍｏ化合物としては、MoSixのほか、MoSiの窒化物、酸化物、酸化窒化物、炭化物などが含まれる。また、形成されるマスク上の半透光部の透過率は、上記半透光膜２６の膜材質と膜厚との選定によって設定される。ここでは、図２（ｅ）において、半透光膜２６上の遮光膜２５をエッチングするため、好ましくは、半透光膜と遮光膜に、エッチャントに対するエッチング選択性があることが有利であるため、半透光膜の素材には、Mo化合物が好ましく、MoSix（透過率50％）を用いた。
【００２３】
なお、本発明により得られるグレートーンマスクを用いて被転写体へのパターン転写をする際の露光光としては、通常、３６５ｎｍ（ｉ線）〜４３６ｎｍ（ｇ線）の露光波長領域のものが用いられる。
【００２４】
また、遮光膜２５の素材は、Crを主成分とするものを採用した。ここで、遮光膜２５は、反射防止機能を持たせるため、膜厚方向に組成が異なるものとすることができる。例えば、金属クロムからなる層上に、酸化クロム（CrOx）を積層したもの、又は、金属クロムからなる層に酸窒化クロム（CrOxNy）を積層したもの、或いは窒化クロム（CrNx）からなる層に金属クロム、酸化クロム（CrOx）を積層したものなどが適用可能である。ここで、積層は、明確な境界をもつ積層でもよく、或いは、明確な境界をもたない組成傾斜によるものも含まれる。この組成及び膜厚を調整することによって、描画光に対する表面反射率を低減することができる。遮光膜の描画光に対する表面反射率は、１０〜１５％程度とすることができる。なお、このような遮光膜として、露光光に対する反射防止膜を施した公知の遮光膜を適用してもよい。
【００２５】
そして、本発明において、上記半透光膜２６は、基板面内の少なくともマスクパターンが形成される領域内における、露光光透過率の分布（透過率変動）が、4.0％以内であることを特徴とする。
このようなグレートーンマスクブランクを用いて上述の図２の工程にしたがってグレートーンマスクを製造することにより、マスクの半透光膜の透過率変動の影響を低減することが可能になるため、結果として、多数の同一パターンが配列したマスクの面内のいずれの部位に関しても、所望の残膜値を満たすレジストパターンを得ることができる。そして、パターンの微細化の要求に応じた所定の標準規格を達成することが容易になる。
【００２６】
以上の本実施の形態により得られる、マスクパターンの透過率が制御されたグレートーンマスクを用いて、図１のような被転写体３０へのパターン転写を行うことにより、被転写体上に高精度のレジスト残膜値をもつ転写パターン（レジストパターン３３）を形成できる。
なお、図１及び図２に示す遮光部２１、透光部２２、及び半透光部２３のパターン形状はあくまでも代表的な一例であって、本発明をこれに限定する趣旨ではないことは勿論である。
【００２７】
［第２の実施の形態］
図３は、本実施の形態によるグレートーンマスクの製造工程を示す断面図である。本実施の形態でも、遮光部、透光部、及び半透光部を備えた、ＴＦＴ基板製造用のグレートーンマスクを用いる。
使用するマスクブランクは、透明基板２４上に、例えばクロムを主成分とする遮光膜２５が形成され、その上にレジストを塗布してレジスト膜２７が形成されている（図３（ａ）参照）。遮光膜２５の材質としては、第１の実施の形態と同様、上記Ｃｒを主成分とする材料の他、Ｓｉ、Ｗ、Ａｌなどが挙げられる。本実施の形態においては、遮光部の透過率は、上記遮光膜２５と後述の半透光膜２６の積層によって決定され、それぞれの膜材質と膜厚との選定によって、総和として光学濃度３．０以上に設定される。
なお、本実施の形態においては、以下に説明するように、上記遮光膜２５のパターンを形成した後に、該遮光膜パターンを含む基板全面に半透光膜を形成する。
【００２８】
まず、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２７に対し、所定のデバイスパターン（遮光部及び透光部の領域に対応するレジストパターンを形成するようなパターン）を描画する。
描画後に現像を行うことにより、遮光部及び透光部に対応するレジストパターン２７を形成する（図３（ｂ）参照）。
【００２９】
次に、上記レジストパターン２７をエッチングマスクとして遮光膜２５をエッチングして遮光膜パターンを形成する。クロムを主成分とする遮光膜２５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、本実施の形態ではウェットエッチングを利用した。
【００３０】
残存するレジストパターンを除去した後（図３（ｃ）参照）、基板２４上の遮光膜パターンを含む全面に半透光膜２６を成膜する（図３（ｄ）参照）。
半透光膜２６は、透明基板２４の露光光の透過量に対し10〜80％程度の透過量、より好ましくは20〜60％の透過率を有するものである。
半透光膜２６の材質は、第１の実施の形態と同様のものが挙げられるが、本実施の形態ではスパッタ成膜による酸化クロムを含む半透光膜（露光光透過率４０％）を採用した。
【００３１】
次に、上記半透光膜２６上に前記と同じレジスト膜を形成し、２度目の描画を行う。２度目の描画では、遮光部及び半透光部上にレジストパターンが形成されるように所定のパターンを描画する。描画後、現像を行うことにより、遮光部及び半透光部に対応する領域にレジストパターン２８を形成する（図３（ｅ）参照）。
【００３２】
次いで、上記レジストパターン２８をエッチングマスクとして露出した透光部領域上の半透光膜２６及び遮光膜２５の積層膜をエッチングして透光部を形成する。この場合のエッチング手段として、本実施の形態ではウェットエッチングを利用した。そして、残存するレジストパターンを除去して、透明基板２４上に、遮光膜２５と半透光膜２６の積層膜によりなる遮光部２１、透明基板２４が露出する透光部２２、及び半透光膜２６によりなる半透光部２３を有するグレートーンマスクが出来上がる（図３（ｆ）参照）。
【００３３】
そして、本実施の形態においても、上記半透光膜２６は、基板面内の少なくともマスクパターンが形成される領域内における、露光光透過率の分布（透過率変動）が、4.0％以内となるように調整されている。
このような本実施の形態により、上述の図３の工程にしたがってグレートーンマスクを製造することにより、マスクの半透光膜の透過率変動の影響を低減することが可能になるため、結果として、多数の同一パターンが配列したマスクの面内のいずれの部位に関しても、所望の残膜値を満たすレジストパターンを得ることができる。そして、パターンの微細化の要求に応じた所定の標準規格を達成することが容易になる。
以上の本実施の形態により得られる、マスクパターンの透過率が制御されたグレートーンマスクを用いて、図１のような被転写体３０へのパターン転写を行うことにより、被転写体上に高精度のレジスト残膜値をもつ転写パターン（レジストパターン３３）を形成できる。
【００３４】
前述したとおり、本発明により得られるグレートーンマスクを用いてパターン転写をする際の露光光としては、通常、３６５ｎｍ（ｉ線）〜４３６ｎｍ（ｇ線）の露光波長領域のものが用いられる。上記半透光膜２６は、透明基板２４の露光光の透過量に対し６０％以下の透過量を有するが、本実施の形態では、得られたレジストパターンを用いてパターニングする際の効率（オーバーエッチング時間の選択しやすさなど）の観点から特に20〜60％の透過率であることが好ましい。
【００３５】
また、上記第１、及び第２の実施の形態において、透過率の制御に対する本発明者により得られた知見を以下に説明する。
図４は、半透光部に微細パターンを用いたTFT製造用のグレートーンマスクパターンの一例である。ここで、微細パターンを用いた半透光部によってチャネル部を形成する場合を考える。図示するテストパターンにおいて、半透光部の幅Ａ＝３μｍ、中央のラインの線幅Ｂ＝１μｍとする場合、中央のラインの線幅Ｂが0.10μmを越えて変動すると、TFT製造時の条件にマージンが著しく狭くなり、又はTFTの性能に安定性が得られない。従って、線幅分布は0.10μm以下が基準となっている。
【００３６】
一方、半透光膜を用いて同様のパターンを再現した場合にどのように半透光膜を設計するかにつき検討した。
図５は、図４における中央のライン幅Ｂを、−１００ｎｍ〜＋１００ｎｍの範囲で変動させた各場合において、図４に対応する位置（ポジション）での露光光の透過率を示し、図６は、中央のライン幅Ｂの変動に対する透過率変化を示したものである。
図５、図６において、上記微細パターンの線幅の変動に対する透過率の変動をみると、透過率変動が4.0％を越えると、上記線幅分布の上限0.10μmを越えた透過率変動となる。つまり、図６から読み取れるように、半透光膜の設計にあたっては、基板面内の少なくともパターンが形成される領域において、透過率変動を4.0%以内とすることによって、半透光部に微細パターンを用いて発揮されたと同等のチャネル部特性が発揮される。そして、マスクの半透光膜の透過率変動の影響を低減することが可能になるため、結果として、多数の同一パターンが配列したマスクの面内のいずれの部位に関しても所望の残膜値を満たすレジストパターンを得ることができ、パターンの微細化の要求に応じた所定の標準規格を達成することが容易になる。
【００３７】
なお、このような透過率変動が生じる原因はいくつかある。例えば、半透光膜の膜厚不均一、及び組成不均一である。半透光膜の組成が不均一であると、部分的に透過率が変動する。特に、大型（例えば一辺が1000ｍｍ以上の液晶表示装置用）であれば、均一な成膜の難度が高くなる。従って、スパッタ装置などの制御によって成膜条件の面内均一化を計るとともに、検査によって、基準に不適合であるものを検知しなければならない。透過率は、透過率測定器により、面内の複数箇所について、パターン転写に用いる露光光に相当する光を照射したときの透過率を測定し、上記基準を充足することを確認したものを使用する。
【００３８】
更に、透過率変動を引き起こす原因としては、透光部と半透光部を通過する光の位相差がある。
図７は、透過率が２０％、４０％、６０％の半透光部を有する各グレートーンマスクについて、その半透光膜を透過する光量に対する位相差の影響を検討したものである。すなわち、図７の（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ透過率が２０％、４０％、６０％の半透光部を有する各グレートーンマスクについての、その半透光膜の位相差に対する、ポジションごとの透過光量変動の相関関係を示す。なお、たとえば図７の（ａ）中、「20-045」は、透過率２０％、位相差４５度の場合を示している。
いずれの場合も、半透光部と透光部の境界近傍（図７の（ｄ）参照）に、半透光膜の透明基板に対して有する位相差の影響で、透過光量の変化が見られる。特に、透過率が高いもの（60％）については、透過光量の上下変動が大きい。従って、透過率60％が、グレートーンマスクに用いる半透光膜の実質的な透過率上限であることを考えると、このときの透過率変動、及びそれに起因して生じる、被転写体上のレジストパターンの形状異常を考慮して、膜に許容される透過率変動の上限を考慮すればよい。
【００３９】
また、上記の半透光部と透光部の境界近傍に生じる露光光透過量の変動について更に解析したものが図８の（ａ），（ｂ），（ｃ）である。すなわち、図８の（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ図７の（ａ），（ｂ），（ｃ）において、位相差に対する、半透光部と透光部の境界部分の、透過光量の極大値（Max）と極小値（min）の差の関係を示す図である。
なお、極大値（Max）としては、図７に示すポジション6〜8μｍ部分の最大値を、極小値（min）としては、ポジション8〜10μｍの部分の最小値を使用した。
【００４０】
この図８のグラフから考察すると、透過率変動4.0％（透過光量(Max-min)0.040）をもたらす位相差は、（ａ）に示す半透光部の透過率20％のグレートーンマスクで85度、（ｂ）に示す透過率40％のグレートーンマスクで66度、（ｃ）に示す透過率60％のグレートーンマスクで53度となる。従って、透過率60％が、グレートーンマスクに用いる半透光膜の実質的な透過率上限であることを考えると、位相差が53度を越えない半透光膜を使用して、グレートーンマスクを設計すれば、透光部と半透光部の境界部分に生じるレジストパターンの段差が、透過率に換算して、4.0％を越えないものとなるため、好ましいグレートーンマスクであるといえる。
なお、位相差の検査には、位相差測定器を使用し、露光光に相当する光を照射したときの位相差、及びその面内分布を測定し、上記基準を充足することを確認したものを使用する。
【００４１】
次に、基板面内の位相差変動によって、同一面内に多数配置したパターンのばらつきについて検討した。すなわち、上記の図８による考察から、位相差（例えば53度以内の位相差をもつ半透光膜とする）であれば、半透光部と透光部の境界に生じる、被転写体上のレジストパターンの形状異常（突起）は、抑えられ、許容範囲となることがわかった。しかしながら、同一マスクを使用した同一面内において、形成されるレジストパターンの形状に不一致があれば、都合が悪い。つまり、オーバーエッチングのタイミングが、個々のパターンによって一致しないなどの不都合が生じる。
【００４２】
図９の（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ図７の（ａ），（ｂ），（ｃ）において、半透光部と透光部の境界部分の、位相差変動による透過光量変動の関係を示しており、位相差の変動によって、形成されるレジストパターンの受ける影響を概観したものである。
すなわち、前述の図７において、位相差の変化によって、光量が最も影響を受ける（大きな変化を被る）のは、ポジションにおいて8〜10μｍの部分、つまり半透光部と透光部の境界付近で、透過光が位相反転によって相殺されてしまう部分である。
【００４３】
そこで、この部分の透過光の変化を、透過光量を縦軸に、位相差を横軸にしてプロットしたものが図９である。同図中の「min」とは、上記ポジション8〜10μｍ部分の極小値である。
これによると、図９（ａ）より、透過率20％の半透光膜を用いたグレートーンマスクにおいて、minの曲線の直線部分を補外して、y=−0.00212ｘ+0.35805という関数（相関関係）が得られることがわかる。また、図９（ｂ）より、透過率40％の半透光膜を用いたグレートーンマスクにおいては、minの曲線の直線部分を補外して、y=−0.00360ｘ+0.61008という関数（相関関係）が得られ、さらに、図９（ｃ）より、透過率60％の半透光膜を用いたグレートーンマスクにおいては、minの曲線の直線部分を補外して、y=−0.00516ｘ+0.85417という関数（相関関係）が得られることがわかる。
【００４４】
ここで、たとえば、透過率60％の半透光膜を用いたグレートーンマスクにおける、上記のy=−0.00516ｘ+0.85417という関数（相関関係）の傾きから、該グレートーンマスクにおいて、4.0％の透過率変化（ｙ=0.04）を与える位相差変動(ｘ)は7.8度という許容範囲が得られる。透過率40％の半透光膜では、11.1%、透過率20％の半透光膜ででは、18.9％である。
実質的にグレートーンマスクの半透光部の透過率の上限が60％であることを考えると、グレートーンマスクにおける面内の半透光膜に起因する位相差分布は、7.8度以内であれば、上記基準を満たせることになる。
つまり、位相差分布が7.8度を越えない半透光膜を使用して、グレートーンマスクを設計すれば、透光部と半透光部の境界部分に生じるレジストパターンの段差が、透過率に換算して、4.0％を越えないものとなるため、好ましいグレートーンマスクであるといえる。
【００４５】
また、本発明は、被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上のフォトレジストに、残膜値の異なる部分を含む所望の転写パターンを形成するグレートーンマスクの製造に用いるためのグレートーンマスクブランクであって、該グレートーンマスクブランクは、透明基板上に半透光膜と遮光膜とを有し、該マスクブランクに所定のパターニングを施すことにより、遮光部と、半透光膜により露光光の一部を透過する半透光部と、膜を有しない透光部を形成し、グレートーンマスクとするものであり、該半透光膜の露光光透過率がX％であり、マスクパターンが形成される領域内において、前記半透光膜の、露光光透過率分布の許容範囲がY％であるとき、Xに連動する値であって、半透光部と透光部の境界において生じる露光光の位相の反転に起因する透過率変動の値が、Y％以内となるように、前記半透光膜の膜質を決定することを特徴とする、グレートーンマスクブランクの製造方法を含む。
すなわち、半透光膜の設計にあたり、該半透光膜の膜厚や組成分布を極力小さくし、透過率分布をY％以下に抑えるとともに、該半透光膜によって生じる、透光部と半透光部の境界における位相反転の影響を加味する必要がある。
この位相反転の影響度合は、得ようとする半透光膜の透過率（例えば、20％であるか、60％であるか）によって大きく異なるため、予め、シミュレーション等により、把握しておくことが好ましい。そして、位相反転による透過率変動がY％以下となるように、半透光膜の膜質を決定することが望ましい。
ここで、半透光膜の膜質の決定は、例えば、半透光膜がMoSixである場合には、その組成比を決定し、上記要件を充足するものとする。例えば、スパッタ法による成膜の場合は、スパッタガス（アルゴンなど）の流量等により、所望の膜組成に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】グレートーンマスクを用いるパターン転写方法を説明するための断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態によるグレートーンマスクの製造工程を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態によるグレートーンマスクの製造工程を示す断面図である。
【図４】半透光部に微細パターンを用いたTFT製造用のグレートーンマスクパターンの一例を示す図である。
【図５】微細パターンの線幅変動に対する、図４に対応する位置での透過率変動を示す図である。
【図６】微細パターンの線幅変動に対する透過率変化を示す図である。
【図７】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ透過率が２０％、４０％、６０％の半透光部を有する各グレートーンマスクについての、半透光膜の位相差に対する、位置ごとの透過光量変動の相関関係を示す図である。
【図８】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ図７の（ａ），（ｂ），（ｃ）において、位相差に対する、半透光部と透光部の境界部分の、透過光量の極大値と極小値の差の関係を示す図である。
【図９】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ図７の（ａ），（ｂ），（ｃ）において、半透光部と透光部の境界部分の、位相差変動による透過光量変動の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
２０  グレートーンマスク
２１  遮光部
２２  透光部
２３  半透光部
２４  透明基板
２５  遮光膜
２６  半透光膜
２７，２８  レジストパターン
３０  被転写体
３３  被転写体上のレジストパターン
【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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【図８】
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【図９】
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