多階調フォトマスク、多階調フォトマスクの製造方法、及びパターン転写方法
【課題】急峻な立ち上がりの形状を持つレジストパターンを被転写体上に形成する。
【解決手段】遮光部と透光部との境界、または遮光部と半透光部の境界には、半透光膜上の位相シフト調整膜が部分的に露出してなる位相シフタ部が形成され、遮光部と透光部の境界に位相シフタ部が形成されるとき、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が、位相シフタ部を透過する時の位相シフト量と、露光光が、透光部を透過するときの位相シフト量と、の差が９０度以上２７０度以内となり、遮光部と半透光部の境界に位相シフタ部が形成されるとき、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が、位相シフタ部を透過する時の位相シフト量と、露光光が、半透光部を透過するときの位相シフト量と、の差が９０度以上２７０度以内となる。
【解決手段】遮光部と透光部との境界、または遮光部と半透光部の境界には、半透光膜上の位相シフト調整膜が部分的に露出してなる位相シフタ部が形成され、遮光部と透光部の境界に位相シフタ部が形成されるとき、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が、位相シフタ部を透過する時の位相シフト量と、露光光が、透光部を透過するときの位相シフト量と、の差が９０度以上２７０度以内となり、遮光部と半透光部の境界に位相シフタ部が形成されるとき、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が、位相シフタ部を透過する時の位相シフト量と、露光光が、半透光部を透過するときの位相シフト量と、の差が９０度以上２７０度以内となる。
【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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２４９１９８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は、これを用いて、被転写体上に、部分的にレジスト残膜値の異なるレジストパターンを形成することが可能である。ここで、該フォトマスクにおいて、遮光部は、透明基板上に半透光膜と遮光膜とが形成されてなり、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るものとすることができる。しかしながら、このような多階調フォトマスクを用いて被転写体上のレジスト膜に転写用パターンを転写すると、例えば遮光部と透光部との境界部分や、遮光部と半透光部の境界部分において光の回折が生じ、遮光部に光が回り込み、露光光の強度分布がなだらかな曲線状になってしまうことがある。その結果、被転写体上に形成されるレジストパターンの側壁形状が、例えば裾を引いたようなテーパ状になる等、なだらかになってしまう場合がある。そして、このようなレジストパターンをマスクとして薄膜の加工を行おうとすると、加工線幅や形状の制御が困難となり、液晶表示装置の製造歩留りが低下してしまう場合がある。なお、光の回折による影響は、転写用パターンの微細化が進むにつれて大きくなる。
【０００５】
本発明は、遮光部と透光部との境界部分や、遮光部と半透光部との境界部分における光の回折による影響を抑制し、側壁形状がシャープである（急峻な立ち上がり形状を有する）レジストパターンを被転写体上に形成することが可能な多階調フォトマスク、該多階調フォトマスクの製造方法、及び該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目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、位相シフト調整膜、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、
前記遮光部と前記透光部との境界、または前記遮光部と前記半透光部の境界には、前記半透光膜上の前記位相シフト調整膜が部分的に露出してなる位相シフタ部が形成され、
前記遮光部と前記透光部の境界に前記位相シフタ部が形成されるとき、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が、前記位相シフタ部を透過する時の位相シフト量と、前記露光光が、前記透光部を透過するときの位相シフト量と、の差が９０度以上２７０度以内となり、
前記遮光部と前記半透光部の境界に前記位相シフタ部が形成されるとき、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が、前記位相シフタ部を透過する時の位相シフト量と、前記露光光が、前記半透光部を透過するときの位相シフト量と、の差が９０度以上２７０度以内となることを特徴とする多階調フォトマスクである。
【０００７】
本発明の第２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、位相シフト調整膜、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、
前記遮光部と前記透光部との境界部分には、前記半透光膜上の前記位相シフト調整膜が部分的に露出してなる位相シフタ部が形成され、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が前記位相シフタ部を透過するときの位相シフト量と、前記露光光が前記透光部を透過するときの位相シフト量と、の差が９０度以上２７０度以内となる多階調フォトマスクである。
【０００８】
本発明の第３の態様は、前記位相シフタ部の幅が１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である第１の態様に記載の多階調フォトマスクである。
【０００９】
本発明の第４の態様は、前記位相シフタ部は、前記遮光膜のサイドエッチングにより形成されたものであり、前記位相シフタ部の幅は１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である第１又は第２の態様に記載の多階調フォトマスクである。
【００１０】
本発明の第５の態様は、前記位相シフタ部の前記露光光の透過率は５％以上２０％以下であることを特徴とする第１の態様または第２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６の態様は、前記遮光部と前記半透光部との境界部分には、前記半透光膜上の前記位相シフト調整膜が部分的に露出してなる第２の位相シフタ部が形成され、
前記露光光が前記第２の位相シフタ部を透過するときの位相シフト量と、前記露光光が前記半透光部を透過するときの位相シフト量と、の差が９０度以上２７０度以内となる第１から第３のいずれか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７の態様は、前記露光光が前記半透光部を透過するときの位相シフト量と、前記露光光が前記透光部を透過するときの位相シフト量と、の差が６０度未満である第１から第４のいずれかの態様に記載の多階調フォトマスクである。
【００１３】
本発明の第８の態様は、遮光部、透光部、及び半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、位相シフト調整膜、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、少なくとも前記遮光部の形成予定領域を覆う第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位相シフト調整膜をエッチングする第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、少なくとも前記遮光部の形成予定領域及び前記半透光部の形成予定領域を覆う第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すると共に、前記遮光膜の側部をエッチングして前記位相シフト調整膜を部分的に露出させて位相シフタ部を形成する第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、
ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が前記位相シフタ部を透過するときの位相シフト量と、前記露光光が前記透光部を透過するときの位相シフト量と、の差が９０度以上２７０度以内となる多階調フォトマスクの製造方法である。
【００１４】
本発明の第９の態様は、遮光部、透光部、及び半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、位相シフト調整膜、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、前記遮光部の形成予定領域を覆う第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をエッチングする第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、前記遮光部の形成予定領域と、前記遮光部と前記透光部との境界部分に位置する位相シフタ部の形成予定領域と、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位相シフト調整膜をエッチングして前記半透光部と前記位相シフタ部とを形成する第２エッチング工程と、
前記第２レジストパターンを除去したのち、前記第２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３レジスト膜を形成する工程と、
前記第３レジスト膜に描画および現像を施し、前記透光部の形成予定領域を除く領域を覆う第３レジストパターンを形成する工程と、
前記第３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する第３エッチング工程と、前記第３レジストパターンを除去する工程と、を有し、
ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が前記位相シフタ部を透過するときの位相シフト量と、前記露光光が前記透光部を透過するときの位相シフト量と、の差が９０度以上２７０度以内となる多階調フォトマスクの製造方法である。
【００１５】
本発明の第１０の態様は、前記第２レジストパターンを形成する前記工程では、前記遮光部と前記半透光部との境界部分に位置する第２の位相シフタ部の形成予定領域を覆う前記第２レジストパターンを形成し、
前記第２エッチング工程では、前記第２の位相シフタ部を形成し、
ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が前記第２の位相シフタ部を透過するときの位相シフト量と、前記露光光が前記半透光部を透過するときの位相シフト量と、の差が９０度以上２７０度以内となる第７の態様に記載の多階調フォトマスクの製造方法である。
【００１６】
本発明の第１１の態様は、前記位相シフト調整膜が、前記遮光膜及び前記半透光膜のエッチングに用いる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第６から８のいずれかの態様に記載の多階調フォトマスクの製造方法である。
【００１７】
本発明の第１２の態様は、第１から第５のいずれかの態様に記載の多階調フォトマスク、又は第６から第９のいずれかの態様に記載の製造方法による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。
【００１８】
本発明の第１３の態様は、前記被転写体上に形成されている前記レジスト膜は、前記位相シフタ部に対応する部分の露光光に対して実質的に感度を有さない第１０の態様に記載のパターン転写方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る多階調フォトマスク、該多階調フォトマスクの製造方法、及び該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、遮光部と透光部の境界部分や、遮光部と半透光部との境界部分における光の回折による影響を抑制し、側壁形状がシャープである（急峻な立ち上がり形状を有する）レジストパターンを被転写体上に形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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】本発明の他の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５】本発明の他の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６】本発明の一実施形態に係る多階調フォトマスクが備える転写用パターンの部分平面図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る多階調フォトマスクが備える転写用パターンの部分平面図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る多階調フォトマスクが備える転写用パターンの部分平面図である。
【図９】本発明の他の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。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
＜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、及び図６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。図６は、本実施形態に係る多階調フォトマスク１０が備える転写用パターンの部分平面図である。
【００２２】
（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（ＬＣＤ）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。
【００２３】
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、位相シフト調整膜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が透明基板１００上に形成されてなる。透光部１２０は、透明基板１００が露出してなる。遮光部１１０と透光部１２０との境界部分には、半透光膜１０１上の位相シフト調整膜１０２が部分的に露出してなる位相シフタ部１１１が形成されている。
【００２４】
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。
【００２５】
半透光膜１０１は、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）等からなる。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し、後述するようにフッ素（Ｆ）系のエッチング液（又はエッチングガス）を用いて位相シフト調整膜１０２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。
【００２６】
位相シフト調整膜１０２は、モリブデン（Ｍｏ）等の金属材料とシリコン（Ｓｉ）とを含む材料からなり、例えば、ＭｏＳｉｘ、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＯＮ、ＭｏＳｉＣＯＮ等からなる。位相シフト調整膜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、位相シフト調整膜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。
【００２７】
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Ｃｒ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。
【００２８】
遮光部１１０、半透光部１１５、および透光部１２０は、例えばｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光に対し、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は上述の露光光を遮光（光透過率が略０％）させるように構成されている。また、透光部１２０は、上述の露光光を略１００％透過させるように構成されている。また、半透光部１１５は、例えば露光光の透過率を２０〜８０％（十分に広い透光部１２０の透過率を１００％としたとき。以下同様）、好ましくは３０〜６０％程度に低減させるように構成されている。半透光部１１５の透過率は、半透光部１１５を構成する半透光膜１０１の材質及び厚さを設定することで任意に制御することができる。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。また、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。
【００２９】
遮光部１１０と透光部１２０との境界部分に形成された位相シフタ部１１１は、位相シフタ部１１１を透過する露光光の位相を所定の値だけシフトさせるように構成されている。具体的には、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が位相シフタ部１１１を透過するときの位相シフト量と、上述の露光光が透光部１２０を透過するときの位相シフト量と、の差が、９０度以上２７０度以内、より好ましくは１５０度以上２１０度以内となるように構成されている。更に好ましくは、ｉ線〜ｇ線の範囲のすべての露光光が位相シフタ部１１１を透過するときの位相シフト量と、上述の露光光が透光部１２０を透過するときの位相シフト量と、の差が、上記の各範囲以内であるようにすることができる。これにより、透光部１２０を透過して回折により位相シフタ部１１１側へ進入した露光光と、位相シフタ部１１１を透過した露光光と、が互い干渉して打ち消しあうこととなる。その結果、後述するように、被転写体に形成されているレジスト膜に多階調フォトマスク１０を介して露光光を照射する際に、遮光部１１０と透光部１２０との境界部分に対向するレジスト膜の感光を抑制でき、側壁形状がシャープである（急峻な立ち上がり形状を有する）レジストパターンを被転写体上に形成することが可能となる。
【００３０】
半透光部１１５の位相シフト量は所定値未満となるように構成されている。具体的には、上述の代表波長を有する露光光が半透光部１１５を透過するときの位相シフト量と、上述の露光光が透光部１２０を透過するときの位相シフト量と、の差が、６０度未満、好ましくは３０度未満になるように構成されている。これにより、透光部１２０を透過した露光光と、半透光部１１５を透過した露光光とが互いに干渉して打ち消しあうことを抑制することができる。その結果、被転写体に形成されているレジスト膜に多階調フォトマスク１０を介して露光光を照射する際に、半透光部１１５と透光部１２０との境界部分に不要な暗部が生じず、レジスト膜をより確実に感光させることができる。
【００３１】
なお、位相シフタ部１１１の位相シフト量は、位相シフタ部１１１を構成する半透光膜１０１の位相シフト量と、位相シフト調整膜１０２の位相シフト量と、の重ね合わせで定まる。上述したように、半透光部１１５の位相シフト量（半透光膜１０１の位相シフト量）は、６０度未満、好ましくは３０度未満とされている。位相シフタ部１１１の位相シフト量は、位相シフト調整膜１０２の材料及び厚さを調整することで実質的に制御することができる。なお、半透光部１１５は位相シフト調整膜１０２を有さないため、半透光部１１５の透過率は、位相シフト調整膜１０２の材料や厚さに依存しない。すなわち、本実施形態によれば、半透光部１１５の透過率と、位相シフタ部１１１の位相シフト量とを、独立して制御することが可能である。
【００３２】
なお、位相シフタ部１１１の幅、つまり位相シフト調整膜１０２の露出面の幅（図６でいうＷ）は、１０ｎｍ以上１００μｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下、さらに好ましくは５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下とすることができる。尚、後述するように、この位相シフタ部１１１を、ウェットエッチングに際してのサイドエッチングによって形成する場合には、上記幅を１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下とすることができ、より好ましくは、５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下とすることができる。このような幅にすることで、上述の効果を得やすくなる。
【００３３】
図６は、本実施形態に係る多階調フォトマスク１０が備える転写用パターンの部分平面図である。このように、遮光部１１０、透光部１２０及び半透光部１１５の平面形状は、被転写体としての液晶表示装置用基板上に形成する回路パターン（デバイスパターン）に応じ、種々の形状に構成されている。なお、遮光部１１０と透光部１２０との境界部分には、位相シフタ部１１１が形成されている。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
なお、上述したように、透光部１２０を透過して回折により位相シフタ部１１１側へ進入した露光光と、位相シフタ部１１１を透過した露光光とは、互い干渉して打ち消しあうように構成されている。そのため、遮光部１１０と透光部１２０との境界部分においてレジスト膜の感光を抑制でき、側壁形状がシャープである（急峻な立ち上がり形状を有する）レジストパターン３０２ｐを被転写体上に形成することが可能となる。また、透光部１２０を透過した露光光と、半透光部１１５を透過した露光光とは、干渉による打ち消し合いが小さくなるように構成されている。そのため、半透光部１１５と透光部１２０との境界部分に不要な暗部を生じさせず、ポジ型レジスト膜３０２をより確実に感光させることができる。なお、ポジ型レジスト膜３０２の感光不良は、例えばレジストパターン３０２ｐの形状不良や、被加工層３０１のエッチング不良を引き起こす要因となる。
【００３８】
（２）多階調フォトマスクの製造方法
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、図３を参照しながら説明する。
【００３９】
（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、位相シフト調整膜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。なお、フォトマスクブランク１０ｂを用意する際には、半透光部１１５を透過する露光光の光透過率、及び位相シフタ部１１１を透過する露光光の位相シフト量等が、上述の条件を満たすように、半透光膜１０１及び位相シフト調整膜１０２の材質、厚さをそれぞれ選択する。
【００４０】
（第１レジストパターン形成工程）
次に、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露光を行い、第１レジスト膜１０４を感光させ、スプレー方式等の手法により第１レジスト膜１０４に現像液を供給して現像を施し、少なくとも遮光部１１０の形成予定領域を覆う第１レジストパターン１０４ｐを形成する。すなわち、後述の第２エッチング工程において遮光膜１０３をサイドエッチングさせて位相シフタ部１１１を形成する際、遮光部１１０が所定の領域を保って形成されるよう、少なくとも遮光部１１０の形成予定領域を覆う第１レジストパターン１０４ｐを形成するのである。第１レジストパターン１０４ｐが形成された状態を、図３（ｂ）に例示する。
【００４１】
（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に供給して行うことが可能である。このとき、下地の位相シフト調整膜１０２はエッチングストッパ層として機能する。
【００４２】
次に、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、位相シフト調整膜１０２をエッチングして位相シフト調整膜パターン１０２ｐを形成し、半透光膜１０１を部分的に露出させる。位相シフト調整膜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）を位相シフト膜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。遮光膜パターン１０３ｐ及び位相シフト調整膜パターン１０２ｐが形成された状態を、図３（ｃ）に例示する。なお、遮光膜パターン１０３ｐをマスクとして位相シフト調整膜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。
【００４３】
（第２レジスト膜形成工程）
次に、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及び露出した半透光膜１０１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のレジストパターン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、第１レジスト膜１０４と同様に、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（ｄ）に例示する。
【００４４】
（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露光を行い、第２レジスト膜１０５を感光させ、スプレー方式等の手法により第２レジスト膜１０５に現像液を供給して現像を施し、少なくとも遮光部１１０の形成予定領域及び半透光部１１５の形成予定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。第２レジストパターン１０５ｐが形成された状態を図３（ｅ）に例示する。
【００４５】
（第２エッチング工程）
次に、形成した第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を形成すると共に、透明基板１００を部分的に露出させて透光部１２０を形成する。さらに、遮光膜パターン１０３ｐの露出した側部に対してもエッチング（サイドエッチング）を行い、位相シフト調整膜パターン１０２ｐを部分的に露出させて位相シフタ部１１１を形成する。そして、位相シフト調整膜１０２の露出面の幅が、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下となったら、エッチングを停止する。半透光膜１０１及び遮光膜パターン１０３ｐのエッチングは、クロム用エッチング液を、スプレー方式等の手法により半透光膜１０１の露出面、及び遮光膜パターン１０３ｐの側部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。
【００４６】
（第２レジストパターン除去工程）
次に、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。
【００４７】
（３）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。
【００４８】
（ａ）本実施形態によれば、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が位相シフタ部１１１を透過するときの位相シフト量と、上述の露光光が透光部１２０を透過するときの位相シフト量と、の差が、９０度以上２７０度以内、より好ましくは１５０度以上２１０度以内となるように構成されている。これにより、透光部１２０を透過して回折により位相シフタ部１１１側へ進入した露光光と、位相シフタ部１１１を透過した露光光と、が互い干渉して打ち消しあうこととなる。その結果、被転写体に形成されているレジスト膜に多階調フォトマスク１０を介して露光光を照射する際に、遮光部１１０と透光部１２０との境界部分に対向するレジスト膜の感光を抑制でき、側壁形状がシャープである（急峻な立ち上がり形状を有する）レジストパターンを被転写体上に形成することが可能となる。
【００４９】
（ｂ）本実施形態によれば、上述の代表波長を有する露光光が半透光部１１５を透過するときの位相シフト量と、上述の露光光が透光部１２０を透過するときの位相シフト量と、の差が、６０度未満、好ましくは３０度未満になるように構成されている。これにより、透光部１２０を透過した露光光と、半透光部１１５を透過した露光光と、が互いに干渉して打ち消しあうことを抑制することができる。その結果、被転写体に形成されているレジスト膜に多階調フォトマスク１０を介して露光光を照射する際に、半透光部１１５と透光部１２０との境界部分に不要な暗部が生じず、レジスト膜をより確実に感光させることができる。
【００５０】
（ｃ）本実施形態によれば、位相シフタ部１１１の位相シフト量は、位相シフト調整膜１０２の材料及び厚さを調整することで実質的に制御できる。また、半透光部１１５は位相シフト調整膜１０２を有さないため、半透光部１１５の透過率は、位相シフト調整膜１０２の材料や厚さに依存しない。すなわち、本実施形態によれば、半透光部１１５の透過率と、位相シフタ部１１１の位相シフト量とを、独立して制御することが可能である。
【００５１】
（ｄ）本実施形態によれば、位相シフタ部１１１の幅、つまり位相シフト調整膜１０２の露出面の幅は、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、より好ましくは５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下としている。このような幅にすることで、上述の効果を得やすくなる。
【００５２】
（ｅ）本実施形態によれば、第２エッチング工程において、第２レジストパターン１０５ｐをマスクとして半透光膜１０１をエッチングすると共に、遮光膜パターン１０３ｐの側部をサイドエッチングして位相シフト調整膜パターン１０２ｐを部分的に露出させている。すなわち、遮光膜パターン１０３ｐ、位相シフト調整膜パターン１０２ｐ、及び半透光膜パターン１０１ｐの３種類の異なるパターンを、サイドエッチングを利用することで２回のフォトリソグラフィ工程により形成している。これにより、多階調フォトマスク１０の製造工程におけるフォトリソグラフィ工程数を削減することが可能となる。換言すれば、本実施形態によると、半透光膜１０１、位相シフト調整膜１０２、遮光膜１０３の素材を選択することにより、ウェットエッチングの際にサイドエッチングが進行することを利用したパターニングを行うことができる。本実施形態では、３つの膜を２回のエッチングによってパターニングしている。この利点を得るために、たとえば、半透光膜１０１及び遮光膜１０３の素材を、同じエッチャントによってエッチング可能な素材（たとえばＣｒ系）とし、位相シフト調整膜１０２をこのエッチャントに対して耐性をもつ素材（例えばＭｏＳｉ系）としているのである。
【００５３】
＜本発明の他の実施形態＞
続いて、本発明の他の実施形態を、図４、図５、及び図７を参照しながら説明する。図４は、本実施形態に係る多階調フォトマスク２０の部分断面図である。図５は、本実施形態に係る多階調フォトマスク２０の製造工程のフロー図である。図７は、本実施形態に係る多階調フォトマスク２０が備える転写用パターンの部分平面図である。
【００５４】
（１）多階調フォトマスクの構成
図４に示すように、本実施形態においては、遮光部１１０内における半透光部１１５と隣接する部分にも、位相シフト調整膜１０２が部分的に露出してなる第２の位相シフタ部１１２がさらに形成されている点が、上述の実施形態とは異なる。
【００５５】
遮光部１１０と半透光部１１５との境界部分に形成された第２の位相シフタ部１１２は、第２の位相シフタ部１１２を透過する露光光の位相を所定の値だけシフトさせるように構成されている。具体的には、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が第２の位相シフタ部１１２を透過するときの位相シフト量と、上述の露光光が半透光部１１５を透過するときの位相シフト量と、の差が、９０度以上２７０度以内、より好ましくは１５０度以上２１０度以内となるように構成されている。これにより、半透光部１１５を透過して回折により第２の位相シフタ部１１２側へ進入した露光光と、第２の位相シフタ部１１２を透過した露光光と、が互い干渉して打ち消しあうこととなる。その結果、被転写体に形成されているレジスト膜に多階調フォトマスク１０を介して露光光を照射する際に、遮光部１１０と半透光部１１５との境界部分に対向するレジスト膜の感光を抑制でき、側壁形状がシャープである（急峻な立ち上がり形状を有する）レジストパターンを被転写体上に形成することが可能となる。
【００５６】
なお、第２の位相シフタ部１１２の幅（図７でいうＷ’）は、位相シフタ部（第１の位相シフタ部）１１１と同様に、１０ｎｍ以下１００μｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下、さらに好ましくは５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下とする。このような幅にすることで、上述の効果を得やすくなる。
【００５７】
図７は、本実施形態に係る多階調フォトマスク２０が備える転写用パターンの部分平面図である。本実施形態では、遮光部１１０と透光部１２０との境界部分に第１の位相シフタ部１１１が形成されているのに加え、遮光部１１０と半透光部１１５との境界部分に第２の位相シフタ部１１２が形成されている。
【００５８】
本実施形態によれば、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が第１の位相シフタ部１１１を透過するときの位相シフト量と、上述の露光光が透光部１２０を透過するときの位相シフト量と、の差が、１２０度以上２４０度以内、より好ましくは１５０度以上２１０度以内となるように構成されている。これにより、透光部１２０を透過して回折により位相シフタ部１１１側へ進入した露光光と、位相シフタ部１１１を透過した露光光と、が互いに干渉して打ち消しあうこととなる。これにより、半透光部１１５を透過して回折により第２の位相シフタ部１１２側へ進入した露光光と、第２の位相シフタ部１１２を透過した露光光と、が互いに干渉して打ち消しあうと共に、透光部１２０を透過して回折により第１の位相シフタ部１１１側へ進入した露光光と、第１の位相シフタ部１１１を透過した露光光が互いに干渉して打ち消しあう。その結果、被転写体に形成されているレジスト膜に多階調フォトマスク２０を介して露光光を照射する際に、遮光部１１０と透光部１２０との境界部分に対向するレジスト膜の感光と、遮光部１１０と半透光部１１５との境界部分に対向するレジスト膜の感光との両方を抑制でき、それぞれの境界において側壁形状がシャープである（急峻な立ち上がり形状を有する）レジストパターンを被転写体上に形成することが可能となる。
【００５９】
また、上述の露光光が半透光部１１５を透過するときの位相シフト量と、上述の露光光が透光部１２０を透過するときの位相シフト量と、の差が、−６０度以上６０度以内、より好ましくは−３０度以上３０度以内となるように構成されている。これにより、透光部１２０を透過した露光光と、半透光部１１５を透過した露光光とが互いに干渉して打ち消しあうことを抑制することができる。その結果、被転写体に形成されているレジスト膜に多階調フォトマスク１０を介して露光光を照射する際に、半透光部１１５と透光部１２０との境界部分に不要な暗部が生じず、レジスト膜をより確実に感光させることができる。
【００６０】
また、図８に示すように、遮光部１１０と半透光部１１５との境界部分のみに位相シフタ部を設けることも出来る。このようにすれば、遮光部１１０と半透光部１１５との境界部分の対向するレジスト膜の感光を抑制でき、この境界部分の側壁形状がシャープである（急峻な立ち上がり形状を有する）レジストパターンを被転写体上に形成することが可能となる。
【００６１】
（２）多階調フォトマスクの製造方法
このような構成を持つ多階調フォトマスク２０の製造方法について、図５を参照して説明する。
【００６２】
（フォトマスクブランク準備工程）
まず、図５（ａ）に例示するように、透明基板１００上に半透光膜１０１、位相シフト調整膜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。各部材の材料、厚さ等は、各部材の光学特性等が上述の条件を満たすように、上記の実施形態と同様に選択する。
【００６３】
（第１レジストパターン形成工程）
次に、フォトマスクブランク１０ｂに対して、上述の実施形態と同様の手法で露光・現像を施し、遮光部１１０の形成予定領域を覆う第１レジストパターン１０４ｐを形成する。
【００６４】
（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、上述の実施形態と同様の手法で遮光膜１０３をエッチングし、遮光膜パターン１０３ｐを形成する。このとき、下地の位相シフト調整膜１０２はエッチングストッパ層として機能する。遮光膜パターン１０３ｐが形成された状態を、図５（ｂ）に例示する。
【００６５】
（第２レジスト膜形成工程）
次に、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及び露出した位相シフト調整膜１０２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の除去、第２レジスト膜１０５の形成には、上述の実施形態と同様の手法を用いることができる。
【００６６】
（第２レジストパターン形成工程）
次に、上述の実施形態と同様の手法で、第２レジスト膜１０５を露光・現像し、遮光部１１０の形成予定領域、遮光部１１０と透光部１２０との境界部分に位置する第１の位相シフタ部１１１の形成予定領域、および遮光部１１０と半透光部１１５との境界部分に位置する第２の位相シフタ部１１２の形成予定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。第２レジストパターン１０５ｐが形成された状態を図５（ｃ）に例示する。
【００６７】
（第２エッチング工程）
次に、形成した第２レジストパターン１０５ｐをマスクとして、上述の実施形態と同様の手法で位相シフト調整膜１０２をエッチングして位相シフト調整膜パターン１０２ｐを形成するとともに、半透光部１１５と第１の位相シフタ部１１１と第２の位相シフタ部１１２とを形成する。第２エッチング工程が実施された状態を、図５（ｄ）に例示する。
【００６８】
（第３レジスト膜形成工程）
そして、第２レジストパターン１０５ｐを除去した後、遮光膜パターン１０３ｐ、位相シフト調整膜パターン１０２ｐ、露出した半透光膜１０１を有するフォトマスクブランク１０ｂ上の全面に、第３レジスト膜１０６を形成する。第２レジストパターン１０５ｐの除去、第３レジスト膜１０６の形成には、上述の実施形態と同様の手法を用いることができる。
【００６９】
（第３レジストパターン形成工程）
次に、上述の実施形態と同様の手法で、第３レジスト膜１０６を露光・現像し、透光部１２０の形成予定領域を除く領域を覆う第３レジストパターン１０６ｐを形成する。なお、透光部１２０の形成予定領域を除く領域とは、遮光部１１０の形成予定領域、第１の位相シフタ部１１１の形成予定領域、第２の位相シフタ部１１２の形成予定領域、及び半透光部１１５の形成予定領域である。第３レジストパターン１０６ｐが形成された状態を図５（ｅ）に例示する。
【００７０】
（第３エッチング工程）
次に、形成した第３レジストパターン１０６ｐをマスクとして上述の実施形態と同様の手法で半透光膜１０１をエッチングして半透光膜パターン１０１ｐを形成すると共に、透明基板１００を部分的に露出させて透光部１００を形成する。第３エッチング工程が実施された状態を図５（ｆ）に例示する。
【００７１】
（第３レジストパターン除去工程）
次に、上述の実施形態と同様の手法で、第３レジストパターン１０６ｐを除去し、本実施形態に係る多階調フォトマスク２０の製造を完了する。第３レジストパターン１０６ｐの除去には、上述の実施形態と同様の手法を用いることができる。第３レジストパターンを除去した状態を図５（ｇ）に例示する。
【００７２】
本実施形態に係る多階調フォトマスク２０においても、上述の実施形態に係る多階調フォトマスク１０と同様の効果を奏する。
【００７３】
さらに、本実施形態によれば、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が第２の位相シフタ部１１２を透過するときの位相シフト量と、上述の露光光が半透光部１１５を透過するときの位相シフト量と、の差が、９０度以上２７０度以内、より好ましくは１５０度以上２１０度以内となるように構成されている。これにより、半透光部１１５を透過して回折により第２の位相シフタ部１１２側へ進入した露光光と、第２の位相シフタ部１１２を透過した露光光と、が互いに干渉して打ち消しあうこととなる。その結果、被転写体に形成されているレジスト膜に多階調フォトマスク２０を介して露光光を照射する際に、遮光部１１０と半透光部１１５との境界部分に対向するレジスト膜の感光を抑制でき、側壁形状がシャープである（急峻な立ち上がり形状を有する）レジストパターンを被転写体上に形成することが可能となる。
【００７４】
＜本発明のさらに他の実施形態＞
さらに、本発明の他の実施形態を、図９を参照しながら説明する。図９は本実施形態に係る多階調フォトマスクの部分断面図と、このフォトマスクを透過した露光光の振幅強度曲線ならびに光強度分曲線と、被転写体に形成されるレジストパターンの断面図を示し、それぞれの関係を表したものである。
【００７５】
遮光部１１０と半透光部１１５の境界に第２の位相シフタ部１１２を有する本発明のフォトマスクにおいて、第２の位相シフタ部１１２を透過したことにより、半透光部１１５に対して位相差が９０度以上２７０以内である露光光の振幅強度と、半透光部１１５及び透光部１２０を透過した露光光の振幅強度とを点線で示す。さらに、これらの露光光を合成し光強度としたものを、実線で示す。
【００７６】
光強度曲線の（Ａ）部分には、第２の位相シフタ部１１２を透過した露光光と半透光部を透過した露光光が干渉によって打ち消され光強度が減少している部分が示されており、光強度曲線の（Ｂ）部分には、第２の位相シフタ部１１２を透過した露光光が示されている。位相シフタの幅が１０００ｎｍを超えると、それ以下の線幅の時に生じていた回折の影響による透過率の低下が生じ難くなり、位相シフタ部を透過した露光光における（Ｂ）部分の光強度が大きくなってしまう場合（図中の閾値以上）、レジストが感光することによって、レジストに不要な膜厚の変化を与えてしまうようになる。したがって、この影響を防ぐためには位相シフタ部の透過率は、露光光が位相シフト効果を有する強度範囲でなるべく低いことが望ましい。また、光が全く透過しなければ、本発明の作用は生じないことから、例えば、位相シフタ部１１２の透過率は５％以上２０％以下とすることが出来る。より好適には５％以上１０％以下であることが望ましい。このようにすることによって幅が１０００ｎｍを超えるような位相シフタ部においても、位相シフタ部を透過した露光光によって感光したレジストの領域（Ｂ）を、実質上遮光部に対応するレジストの領域との間に、厚さのばらつきを生じることがなくなる。
【００７７】
したがって、本発明の位相シフタ部は、遮光部と半透光部の境界、または遮光部と透光部の境界にあって、本発明のフォトマスクを用いてパターン転写を行う時には、遮光部と実質上同等の遮光性を有する。したがって、フォトマスクのパターン設計時には、位相シフト部を遮光部と同等の遮光性を有する領域とすることが出来、位相シフト部の幅を増やす時には、その分遮光部の幅を減じることが必要である。
【００７８】
なお、この場合の位相シフタ部の幅は、パターン設計の容易さや、プロセスのしやすさ等から考慮して、１０ｎｍ以上１００μｍ以下とすることが出来る。
【００７９】
したがって、本発明のフォトマスクは、位相シフタ部が遮光部と同等の遮光性を有するので、位相シフタ部を遮光性のパターンとしてフォトマスクパターンの設計をすることが出来る。
【００８０】
また、遮光部と透過光の境界に設けた位相シフタ部についても、遮光部と半透光部の境界に設けた位相シフタ部と同様に扱うことが出来る。このときも例えば、位相シフタ部の透過率は５％以上２０％以下とすることが望ましく、より好適には透過率は５％以上１０％以下であることが望ましい。
【００８１】
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。
【符号の説明】
【００８２】
１０、２０ 多階調フォトマスク
１００ 透明基板
１０１ 半透光膜
１０２ 位相シフト調整膜
１０３ 遮光膜
１１０ 遮光部
１１１ 位相シフタ部（第１の位相シフタ部）
１１２ 第２の位相シフタ部
１１５ 半透光部
１２０ 透光部
【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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２４９１９８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は、これを用いて、被転写体上に、部分的にレジスト残膜値の異なるレジストパターンを形成することが可能である。ここで、該フォトマスクにおいて、遮光部は、透明基板上に半透光膜と遮光膜とが形成されてなり、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るものとすることができる。しかしながら、このような多階調フォトマスクを用いて被転写体上のレジスト膜に転写用パターンを転写すると、例えば遮光部と透光部との境界部分や、遮光部と半透光部の境界部分において光の回折が生じ、遮光部に光が回り込み、露光光の強度分布がなだらかな曲線状になってしまうことがある。その結果、被転写体上に形成されるレジストパターンの側壁形状が、例えば裾を引いたようなテーパ状になる等、なだらかになってしまう場合がある。そして、このようなレジストパターンをマスクとして薄膜の加工を行おうとすると、加工線幅や形状の制御が困難となり、液晶表示装置の製造歩留りが低下してしまう場合がある。なお、光の回折による影響は、転写用パターンの微細化が進むにつれて大きくなる。
【０００５】
本発明は、遮光部と透光部との境界部分や、遮光部と半透光部との境界部分における光の回折による影響を抑制し、側壁形状がシャープである（急峻な立ち上がり形状を有する）レジストパターンを被転写体上に形成することが可能な多階調フォトマスク、該多階調フォトマスクの製造方法、及び該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目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、位相シフト調整膜、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、
前記遮光部と前記透光部との境界、または前記遮光部と前記半透光部の境界には、前記半透光膜上の前記位相シフト調整膜が部分的に露出してなる位相シフタ部が形成され、
前記遮光部と前記透光部の境界に前記位相シフタ部が形成されるとき、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が、前記位相シフタ部を透過する時の位相シフト量と、前記露光光が、前記透光部を透過するときの位相シフト量と、の差が９０度以上２７０度以内となり、
前記遮光部と前記半透光部の境界に前記位相シフタ部が形成されるとき、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が、前記位相シフタ部を透過する時の位相シフト量と、前記露光光が、前記半透光部を透過するときの位相シフト量と、の差が９０度以上２７０度以内となることを特徴とする多階調フォトマスクである。
【０００７】
本発明の第２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、位相シフト調整膜、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、
前記遮光部と前記透光部との境界部分には、前記半透光膜上の前記位相シフト調整膜が部分的に露出してなる位相シフタ部が形成され、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が前記位相シフタ部を透過するときの位相シフト量と、前記露光光が前記透光部を透過するときの位相シフト量と、の差が９０度以上２７０度以内となる多階調フォトマスクである。
【０００８】
本発明の第３の態様は、前記位相シフタ部の幅が１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である第１の態様に記載の多階調フォトマスクである。
【０００９】
本発明の第４の態様は、前記位相シフタ部は、前記遮光膜のサイドエッチングにより形成されたものであり、前記位相シフタ部の幅は１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である第１又は第２の態様に記載の多階調フォトマスクである。
【００１０】
本発明の第５の態様は、前記位相シフタ部の前記露光光の透過率は５％以上２０％以下であることを特徴とする第１の態様または第２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６の態様は、前記遮光部と前記半透光部との境界部分には、前記半透光膜上の前記位相シフト調整膜が部分的に露出してなる第２の位相シフタ部が形成され、
前記露光光が前記第２の位相シフタ部を透過するときの位相シフト量と、前記露光光が前記半透光部を透過するときの位相シフト量と、の差が９０度以上２７０度以内となる第１から第３のいずれか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７の態様は、前記露光光が前記半透光部を透過するときの位相シフト量と、前記露光光が前記透光部を透過するときの位相シフト量と、の差が６０度未満である第１から第４のいずれかの態様に記載の多階調フォトマスクである。
【００１３】
本発明の第８の態様は、遮光部、透光部、及び半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、位相シフト調整膜、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、少なくとも前記遮光部の形成予定領域を覆う第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位相シフト調整膜をエッチングする第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、少なくとも前記遮光部の形成予定領域及び前記半透光部の形成予定領域を覆う第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すると共に、前記遮光膜の側部をエッチングして前記位相シフト調整膜を部分的に露出させて位相シフタ部を形成する第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、
ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が前記位相シフタ部を透過するときの位相シフト量と、前記露光光が前記透光部を透過するときの位相シフト量と、の差が９０度以上２７０度以内となる多階調フォトマスクの製造方法である。
【００１４】
本発明の第９の態様は、遮光部、透光部、及び半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、位相シフト調整膜、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、前記遮光部の形成予定領域を覆う第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をエッチングする第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、前記遮光部の形成予定領域と、前記遮光部と前記透光部との境界部分に位置する位相シフタ部の形成予定領域と、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位相シフト調整膜をエッチングして前記半透光部と前記位相シフタ部とを形成する第２エッチング工程と、
前記第２レジストパターンを除去したのち、前記第２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３レジスト膜を形成する工程と、
前記第３レジスト膜に描画および現像を施し、前記透光部の形成予定領域を除く領域を覆う第３レジストパターンを形成する工程と、
前記第３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する第３エッチング工程と、前記第３レジストパターンを除去する工程と、を有し、
ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が前記位相シフタ部を透過するときの位相シフト量と、前記露光光が前記透光部を透過するときの位相シフト量と、の差が９０度以上２７０度以内となる多階調フォトマスクの製造方法である。
【００１５】
本発明の第１０の態様は、前記第２レジストパターンを形成する前記工程では、前記遮光部と前記半透光部との境界部分に位置する第２の位相シフタ部の形成予定領域を覆う前記第２レジストパターンを形成し、
前記第２エッチング工程では、前記第２の位相シフタ部を形成し、
ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が前記第２の位相シフタ部を透過するときの位相シフト量と、前記露光光が前記半透光部を透過するときの位相シフト量と、の差が９０度以上２７０度以内となる第７の態様に記載の多階調フォトマスクの製造方法である。
【００１６】
本発明の第１１の態様は、前記位相シフト調整膜が、前記遮光膜及び前記半透光膜のエッチングに用いる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第６から８のいずれかの態様に記載の多階調フォトマスクの製造方法である。
【００１７】
本発明の第１２の態様は、第１から第５のいずれかの態様に記載の多階調フォトマスク、又は第６から第９のいずれかの態様に記載の製造方法による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。
【００１８】
本発明の第１３の態様は、前記被転写体上に形成されている前記レジスト膜は、前記位相シフタ部に対応する部分の露光光に対して実質的に感度を有さない第１０の態様に記載のパターン転写方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る多階調フォトマスク、該多階調フォトマスクの製造方法、及び該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、遮光部と透光部の境界部分や、遮光部と半透光部との境界部分における光の回折による影響を抑制し、側壁形状がシャープである（急峻な立ち上がり形状を有する）レジストパターンを被転写体上に形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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】本発明の他の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５】本発明の他の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６】本発明の一実施形態に係る多階調フォトマスクが備える転写用パターンの部分平面図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る多階調フォトマスクが備える転写用パターンの部分平面図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る多階調フォトマスクが備える転写用パターンの部分平面図である。
【図９】本発明の他の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。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
＜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、及び図６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。図６は、本実施形態に係る多階調フォトマスク１０が備える転写用パターンの部分平面図である。
【００２２】
（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（ＬＣＤ）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。
【００２３】
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、位相シフト調整膜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が透明基板１００上に形成されてなる。透光部１２０は、透明基板１００が露出してなる。遮光部１１０と透光部１２０との境界部分には、半透光膜１０１上の位相シフト調整膜１０２が部分的に露出してなる位相シフタ部１１１が形成されている。
【００２４】
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。
【００２５】
半透光膜１０１は、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）等からなる。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し、後述するようにフッ素（Ｆ）系のエッチング液（又はエッチングガス）を用いて位相シフト調整膜１０２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。
【００２６】
位相シフト調整膜１０２は、モリブデン（Ｍｏ）等の金属材料とシリコン（Ｓｉ）とを含む材料からなり、例えば、ＭｏＳｉｘ、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＯＮ、ＭｏＳｉＣＯＮ等からなる。位相シフト調整膜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、位相シフト調整膜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。
【００２７】
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Ｃｒ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。
【００２８】
遮光部１１０、半透光部１１５、および透光部１２０は、例えばｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光に対し、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は上述の露光光を遮光（光透過率が略０％）させるように構成されている。また、透光部１２０は、上述の露光光を略１００％透過させるように構成されている。また、半透光部１１５は、例えば露光光の透過率を２０〜８０％（十分に広い透光部１２０の透過率を１００％としたとき。以下同様）、好ましくは３０〜６０％程度に低減させるように構成されている。半透光部１１５の透過率は、半透光部１１５を構成する半透光膜１０１の材質及び厚さを設定することで任意に制御することができる。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。また、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。
【００２９】
遮光部１１０と透光部１２０との境界部分に形成された位相シフタ部１１１は、位相シフタ部１１１を透過する露光光の位相を所定の値だけシフトさせるように構成されている。具体的には、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が位相シフタ部１１１を透過するときの位相シフト量と、上述の露光光が透光部１２０を透過するときの位相シフト量と、の差が、９０度以上２７０度以内、より好ましくは１５０度以上２１０度以内となるように構成されている。更に好ましくは、ｉ線〜ｇ線の範囲のすべての露光光が位相シフタ部１１１を透過するときの位相シフト量と、上述の露光光が透光部１２０を透過するときの位相シフト量と、の差が、上記の各範囲以内であるようにすることができる。これにより、透光部１２０を透過して回折により位相シフタ部１１１側へ進入した露光光と、位相シフタ部１１１を透過した露光光と、が互い干渉して打ち消しあうこととなる。その結果、後述するように、被転写体に形成されているレジスト膜に多階調フォトマスク１０を介して露光光を照射する際に、遮光部１１０と透光部１２０との境界部分に対向するレジスト膜の感光を抑制でき、側壁形状がシャープである（急峻な立ち上がり形状を有する）レジストパターンを被転写体上に形成することが可能となる。
【００３０】
半透光部１１５の位相シフト量は所定値未満となるように構成されている。具体的には、上述の代表波長を有する露光光が半透光部１１５を透過するときの位相シフト量と、上述の露光光が透光部１２０を透過するときの位相シフト量と、の差が、６０度未満、好ましくは３０度未満になるように構成されている。これにより、透光部１２０を透過した露光光と、半透光部１１５を透過した露光光とが互いに干渉して打ち消しあうことを抑制することができる。その結果、被転写体に形成されているレジスト膜に多階調フォトマスク１０を介して露光光を照射する際に、半透光部１１５と透光部１２０との境界部分に不要な暗部が生じず、レジスト膜をより確実に感光させることができる。
【００３１】
なお、位相シフタ部１１１の位相シフト量は、位相シフタ部１１１を構成する半透光膜１０１の位相シフト量と、位相シフト調整膜１０２の位相シフト量と、の重ね合わせで定まる。上述したように、半透光部１１５の位相シフト量（半透光膜１０１の位相シフト量）は、６０度未満、好ましくは３０度未満とされている。位相シフタ部１１１の位相シフト量は、位相シフト調整膜１０２の材料及び厚さを調整することで実質的に制御することができる。なお、半透光部１１５は位相シフト調整膜１０２を有さないため、半透光部１１５の透過率は、位相シフト調整膜１０２の材料や厚さに依存しない。すなわち、本実施形態によれば、半透光部１１５の透過率と、位相シフタ部１１１の位相シフト量とを、独立して制御することが可能である。
【００３２】
なお、位相シフタ部１１１の幅、つまり位相シフト調整膜１０２の露出面の幅（図６でいうＷ）は、１０ｎｍ以上１００μｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下、さらに好ましくは５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下とすることができる。尚、後述するように、この位相シフタ部１１１を、ウェットエッチングに際してのサイドエッチングによって形成する場合には、上記幅を１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下とすることができ、より好ましくは、５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下とすることができる。このような幅にすることで、上述の効果を得やすくなる。
【００３３】
図６は、本実施形態に係る多階調フォトマスク１０が備える転写用パターンの部分平面図である。このように、遮光部１１０、透光部１２０及び半透光部１１５の平面形状は、被転写体としての液晶表示装置用基板上に形成する回路パターン（デバイスパターン）に応じ、種々の形状に構成されている。なお、遮光部１１０と透光部１２０との境界部分には、位相シフタ部１１１が形成されている。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
なお、上述したように、透光部１２０を透過して回折により位相シフタ部１１１側へ進入した露光光と、位相シフタ部１１１を透過した露光光とは、互い干渉して打ち消しあうように構成されている。そのため、遮光部１１０と透光部１２０との境界部分においてレジスト膜の感光を抑制でき、側壁形状がシャープである（急峻な立ち上がり形状を有する）レジストパターン３０２ｐを被転写体上に形成することが可能となる。また、透光部１２０を透過した露光光と、半透光部１１５を透過した露光光とは、干渉による打ち消し合いが小さくなるように構成されている。そのため、半透光部１１５と透光部１２０との境界部分に不要な暗部を生じさせず、ポジ型レジスト膜３０２をより確実に感光させることができる。なお、ポジ型レジスト膜３０２の感光不良は、例えばレジストパターン３０２ｐの形状不良や、被加工層３０１のエッチング不良を引き起こす要因となる。
【００３８】
（２）多階調フォトマスクの製造方法
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、図３を参照しながら説明する。
【００３９】
（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、位相シフト調整膜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。なお、フォトマスクブランク１０ｂを用意する際には、半透光部１１５を透過する露光光の光透過率、及び位相シフタ部１１１を透過する露光光の位相シフト量等が、上述の条件を満たすように、半透光膜１０１及び位相シフト調整膜１０２の材質、厚さをそれぞれ選択する。
【００４０】
（第１レジストパターン形成工程）
次に、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露光を行い、第１レジスト膜１０４を感光させ、スプレー方式等の手法により第１レジスト膜１０４に現像液を供給して現像を施し、少なくとも遮光部１１０の形成予定領域を覆う第１レジストパターン１０４ｐを形成する。すなわち、後述の第２エッチング工程において遮光膜１０３をサイドエッチングさせて位相シフタ部１１１を形成する際、遮光部１１０が所定の領域を保って形成されるよう、少なくとも遮光部１１０の形成予定領域を覆う第１レジストパターン１０４ｐを形成するのである。第１レジストパターン１０４ｐが形成された状態を、図３（ｂ）に例示する。
【００４１】
（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に供給して行うことが可能である。このとき、下地の位相シフト調整膜１０２はエッチングストッパ層として機能する。
【００４２】
次に、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、位相シフト調整膜１０２をエッチングして位相シフト調整膜パターン１０２ｐを形成し、半透光膜１０１を部分的に露出させる。位相シフト調整膜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）を位相シフト膜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。遮光膜パターン１０３ｐ及び位相シフト調整膜パターン１０２ｐが形成された状態を、図３（ｃ）に例示する。なお、遮光膜パターン１０３ｐをマスクとして位相シフト調整膜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。
【００４３】
（第２レジスト膜形成工程）
次に、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及び露出した半透光膜１０１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のレジストパターン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、第１レジスト膜１０４と同様に、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（ｄ）に例示する。
【００４４】
（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露光を行い、第２レジスト膜１０５を感光させ、スプレー方式等の手法により第２レジスト膜１０５に現像液を供給して現像を施し、少なくとも遮光部１１０の形成予定領域及び半透光部１１５の形成予定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。第２レジストパターン１０５ｐが形成された状態を図３（ｅ）に例示する。
【００４５】
（第２エッチング工程）
次に、形成した第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を形成すると共に、透明基板１００を部分的に露出させて透光部１２０を形成する。さらに、遮光膜パターン１０３ｐの露出した側部に対してもエッチング（サイドエッチング）を行い、位相シフト調整膜パターン１０２ｐを部分的に露出させて位相シフタ部１１１を形成する。そして、位相シフト調整膜１０２の露出面の幅が、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下となったら、エッチングを停止する。半透光膜１０１及び遮光膜パターン１０３ｐのエッチングは、クロム用エッチング液を、スプレー方式等の手法により半透光膜１０１の露出面、及び遮光膜パターン１０３ｐの側部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。
【００４６】
（第２レジストパターン除去工程）
次に、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。
【００４７】
（３）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。
【００４８】
（ａ）本実施形態によれば、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が位相シフタ部１１１を透過するときの位相シフト量と、上述の露光光が透光部１２０を透過するときの位相シフト量と、の差が、９０度以上２７０度以内、より好ましくは１５０度以上２１０度以内となるように構成されている。これにより、透光部１２０を透過して回折により位相シフタ部１１１側へ進入した露光光と、位相シフタ部１１１を透過した露光光と、が互い干渉して打ち消しあうこととなる。その結果、被転写体に形成されているレジスト膜に多階調フォトマスク１０を介して露光光を照射する際に、遮光部１１０と透光部１２０との境界部分に対向するレジスト膜の感光を抑制でき、側壁形状がシャープである（急峻な立ち上がり形状を有する）レジストパターンを被転写体上に形成することが可能となる。
【００４９】
（ｂ）本実施形態によれば、上述の代表波長を有する露光光が半透光部１１５を透過するときの位相シフト量と、上述の露光光が透光部１２０を透過するときの位相シフト量と、の差が、６０度未満、好ましくは３０度未満になるように構成されている。これにより、透光部１２０を透過した露光光と、半透光部１１５を透過した露光光と、が互いに干渉して打ち消しあうことを抑制することができる。その結果、被転写体に形成されているレジスト膜に多階調フォトマスク１０を介して露光光を照射する際に、半透光部１１５と透光部１２０との境界部分に不要な暗部が生じず、レジスト膜をより確実に感光させることができる。
【００５０】
（ｃ）本実施形態によれば、位相シフタ部１１１の位相シフト量は、位相シフト調整膜１０２の材料及び厚さを調整することで実質的に制御できる。また、半透光部１１５は位相シフト調整膜１０２を有さないため、半透光部１１５の透過率は、位相シフト調整膜１０２の材料や厚さに依存しない。すなわち、本実施形態によれば、半透光部１１５の透過率と、位相シフタ部１１１の位相シフト量とを、独立して制御することが可能である。
【００５１】
（ｄ）本実施形態によれば、位相シフタ部１１１の幅、つまり位相シフト調整膜１０２の露出面の幅は、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、より好ましくは５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下としている。このような幅にすることで、上述の効果を得やすくなる。
【００５２】
（ｅ）本実施形態によれば、第２エッチング工程において、第２レジストパターン１０５ｐをマスクとして半透光膜１０１をエッチングすると共に、遮光膜パターン１０３ｐの側部をサイドエッチングして位相シフト調整膜パターン１０２ｐを部分的に露出させている。すなわち、遮光膜パターン１０３ｐ、位相シフト調整膜パターン１０２ｐ、及び半透光膜パターン１０１ｐの３種類の異なるパターンを、サイドエッチングを利用することで２回のフォトリソグラフィ工程により形成している。これにより、多階調フォトマスク１０の製造工程におけるフォトリソグラフィ工程数を削減することが可能となる。換言すれば、本実施形態によると、半透光膜１０１、位相シフト調整膜１０２、遮光膜１０３の素材を選択することにより、ウェットエッチングの際にサイドエッチングが進行することを利用したパターニングを行うことができる。本実施形態では、３つの膜を２回のエッチングによってパターニングしている。この利点を得るために、たとえば、半透光膜１０１及び遮光膜１０３の素材を、同じエッチャントによってエッチング可能な素材（たとえばＣｒ系）とし、位相シフト調整膜１０２をこのエッチャントに対して耐性をもつ素材（例えばＭｏＳｉ系）としているのである。
【００５３】
＜本発明の他の実施形態＞
続いて、本発明の他の実施形態を、図４、図５、及び図７を参照しながら説明する。図４は、本実施形態に係る多階調フォトマスク２０の部分断面図である。図５は、本実施形態に係る多階調フォトマスク２０の製造工程のフロー図である。図７は、本実施形態に係る多階調フォトマスク２０が備える転写用パターンの部分平面図である。
【００５４】
（１）多階調フォトマスクの構成
図４に示すように、本実施形態においては、遮光部１１０内における半透光部１１５と隣接する部分にも、位相シフト調整膜１０２が部分的に露出してなる第２の位相シフタ部１１２がさらに形成されている点が、上述の実施形態とは異なる。
【００５５】
遮光部１１０と半透光部１１５との境界部分に形成された第２の位相シフタ部１１２は、第２の位相シフタ部１１２を透過する露光光の位相を所定の値だけシフトさせるように構成されている。具体的には、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が第２の位相シフタ部１１２を透過するときの位相シフト量と、上述の露光光が半透光部１１５を透過するときの位相シフト量と、の差が、９０度以上２７０度以内、より好ましくは１５０度以上２１０度以内となるように構成されている。これにより、半透光部１１５を透過して回折により第２の位相シフタ部１１２側へ進入した露光光と、第２の位相シフタ部１１２を透過した露光光と、が互い干渉して打ち消しあうこととなる。その結果、被転写体に形成されているレジスト膜に多階調フォトマスク１０を介して露光光を照射する際に、遮光部１１０と半透光部１１５との境界部分に対向するレジスト膜の感光を抑制でき、側壁形状がシャープである（急峻な立ち上がり形状を有する）レジストパターンを被転写体上に形成することが可能となる。
【００５６】
なお、第２の位相シフタ部１１２の幅（図７でいうＷ’）は、位相シフタ部（第１の位相シフタ部）１１１と同様に、１０ｎｍ以下１００μｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下、さらに好ましくは５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下とする。このような幅にすることで、上述の効果を得やすくなる。
【００５７】
図７は、本実施形態に係る多階調フォトマスク２０が備える転写用パターンの部分平面図である。本実施形態では、遮光部１１０と透光部１２０との境界部分に第１の位相シフタ部１１１が形成されているのに加え、遮光部１１０と半透光部１１５との境界部分に第２の位相シフタ部１１２が形成されている。
【００５８】
本実施形態によれば、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が第１の位相シフタ部１１１を透過するときの位相シフト量と、上述の露光光が透光部１２０を透過するときの位相シフト量と、の差が、１２０度以上２４０度以内、より好ましくは１５０度以上２１０度以内となるように構成されている。これにより、透光部１２０を透過して回折により位相シフタ部１１１側へ進入した露光光と、位相シフタ部１１１を透過した露光光と、が互いに干渉して打ち消しあうこととなる。これにより、半透光部１１５を透過して回折により第２の位相シフタ部１１２側へ進入した露光光と、第２の位相シフタ部１１２を透過した露光光と、が互いに干渉して打ち消しあうと共に、透光部１２０を透過して回折により第１の位相シフタ部１１１側へ進入した露光光と、第１の位相シフタ部１１１を透過した露光光が互いに干渉して打ち消しあう。その結果、被転写体に形成されているレジスト膜に多階調フォトマスク２０を介して露光光を照射する際に、遮光部１１０と透光部１２０との境界部分に対向するレジスト膜の感光と、遮光部１１０と半透光部１１５との境界部分に対向するレジスト膜の感光との両方を抑制でき、それぞれの境界において側壁形状がシャープである（急峻な立ち上がり形状を有する）レジストパターンを被転写体上に形成することが可能となる。
【００５９】
また、上述の露光光が半透光部１１５を透過するときの位相シフト量と、上述の露光光が透光部１２０を透過するときの位相シフト量と、の差が、−６０度以上６０度以内、より好ましくは−３０度以上３０度以内となるように構成されている。これにより、透光部１２０を透過した露光光と、半透光部１１５を透過した露光光とが互いに干渉して打ち消しあうことを抑制することができる。その結果、被転写体に形成されているレジスト膜に多階調フォトマスク１０を介して露光光を照射する際に、半透光部１１５と透光部１２０との境界部分に不要な暗部が生じず、レジスト膜をより確実に感光させることができる。
【００６０】
また、図８に示すように、遮光部１１０と半透光部１１５との境界部分のみに位相シフタ部を設けることも出来る。このようにすれば、遮光部１１０と半透光部１１５との境界部分の対向するレジスト膜の感光を抑制でき、この境界部分の側壁形状がシャープである（急峻な立ち上がり形状を有する）レジストパターンを被転写体上に形成することが可能となる。
【００６１】
（２）多階調フォトマスクの製造方法
このような構成を持つ多階調フォトマスク２０の製造方法について、図５を参照して説明する。
【００６２】
（フォトマスクブランク準備工程）
まず、図５（ａ）に例示するように、透明基板１００上に半透光膜１０１、位相シフト調整膜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。各部材の材料、厚さ等は、各部材の光学特性等が上述の条件を満たすように、上記の実施形態と同様に選択する。
【００６３】
（第１レジストパターン形成工程）
次に、フォトマスクブランク１０ｂに対して、上述の実施形態と同様の手法で露光・現像を施し、遮光部１１０の形成予定領域を覆う第１レジストパターン１０４ｐを形成する。
【００６４】
（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、上述の実施形態と同様の手法で遮光膜１０３をエッチングし、遮光膜パターン１０３ｐを形成する。このとき、下地の位相シフト調整膜１０２はエッチングストッパ層として機能する。遮光膜パターン１０３ｐが形成された状態を、図５（ｂ）に例示する。
【００６５】
（第２レジスト膜形成工程）
次に、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及び露出した位相シフト調整膜１０２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の除去、第２レジスト膜１０５の形成には、上述の実施形態と同様の手法を用いることができる。
【００６６】
（第２レジストパターン形成工程）
次に、上述の実施形態と同様の手法で、第２レジスト膜１０５を露光・現像し、遮光部１１０の形成予定領域、遮光部１１０と透光部１２０との境界部分に位置する第１の位相シフタ部１１１の形成予定領域、および遮光部１１０と半透光部１１５との境界部分に位置する第２の位相シフタ部１１２の形成予定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。第２レジストパターン１０５ｐが形成された状態を図５（ｃ）に例示する。
【００６７】
（第２エッチング工程）
次に、形成した第２レジストパターン１０５ｐをマスクとして、上述の実施形態と同様の手法で位相シフト調整膜１０２をエッチングして位相シフト調整膜パターン１０２ｐを形成するとともに、半透光部１１５と第１の位相シフタ部１１１と第２の位相シフタ部１１２とを形成する。第２エッチング工程が実施された状態を、図５（ｄ）に例示する。
【００６８】
（第３レジスト膜形成工程）
そして、第２レジストパターン１０５ｐを除去した後、遮光膜パターン１０３ｐ、位相シフト調整膜パターン１０２ｐ、露出した半透光膜１０１を有するフォトマスクブランク１０ｂ上の全面に、第３レジスト膜１０６を形成する。第２レジストパターン１０５ｐの除去、第３レジスト膜１０６の形成には、上述の実施形態と同様の手法を用いることができる。
【００６９】
（第３レジストパターン形成工程）
次に、上述の実施形態と同様の手法で、第３レジスト膜１０６を露光・現像し、透光部１２０の形成予定領域を除く領域を覆う第３レジストパターン１０６ｐを形成する。なお、透光部１２０の形成予定領域を除く領域とは、遮光部１１０の形成予定領域、第１の位相シフタ部１１１の形成予定領域、第２の位相シフタ部１１２の形成予定領域、及び半透光部１１５の形成予定領域である。第３レジストパターン１０６ｐが形成された状態を図５（ｅ）に例示する。
【００７０】
（第３エッチング工程）
次に、形成した第３レジストパターン１０６ｐをマスクとして上述の実施形態と同様の手法で半透光膜１０１をエッチングして半透光膜パターン１０１ｐを形成すると共に、透明基板１００を部分的に露出させて透光部１００を形成する。第３エッチング工程が実施された状態を図５（ｆ）に例示する。
【００７１】
（第３レジストパターン除去工程）
次に、上述の実施形態と同様の手法で、第３レジストパターン１０６ｐを除去し、本実施形態に係る多階調フォトマスク２０の製造を完了する。第３レジストパターン１０６ｐの除去には、上述の実施形態と同様の手法を用いることができる。第３レジストパターンを除去した状態を図５（ｇ）に例示する。
【００７２】
本実施形態に係る多階調フォトマスク２０においても、上述の実施形態に係る多階調フォトマスク１０と同様の効果を奏する。
【００７３】
さらに、本実施形態によれば、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が第２の位相シフタ部１１２を透過するときの位相シフト量と、上述の露光光が半透光部１１５を透過するときの位相シフト量と、の差が、９０度以上２７０度以内、より好ましくは１５０度以上２１０度以内となるように構成されている。これにより、半透光部１１５を透過して回折により第２の位相シフタ部１１２側へ進入した露光光と、第２の位相シフタ部１１２を透過した露光光と、が互いに干渉して打ち消しあうこととなる。その結果、被転写体に形成されているレジスト膜に多階調フォトマスク２０を介して露光光を照射する際に、遮光部１１０と半透光部１１５との境界部分に対向するレジスト膜の感光を抑制でき、側壁形状がシャープである（急峻な立ち上がり形状を有する）レジストパターンを被転写体上に形成することが可能となる。
【００７４】
＜本発明のさらに他の実施形態＞
さらに、本発明の他の実施形態を、図９を参照しながら説明する。図９は本実施形態に係る多階調フォトマスクの部分断面図と、このフォトマスクを透過した露光光の振幅強度曲線ならびに光強度分曲線と、被転写体に形成されるレジストパターンの断面図を示し、それぞれの関係を表したものである。
【００７５】
遮光部１１０と半透光部１１５の境界に第２の位相シフタ部１１２を有する本発明のフォトマスクにおいて、第２の位相シフタ部１１２を透過したことにより、半透光部１１５に対して位相差が９０度以上２７０以内である露光光の振幅強度と、半透光部１１５及び透光部１２０を透過した露光光の振幅強度とを点線で示す。さらに、これらの露光光を合成し光強度としたものを、実線で示す。
【００７６】
光強度曲線の（Ａ）部分には、第２の位相シフタ部１１２を透過した露光光と半透光部を透過した露光光が干渉によって打ち消され光強度が減少している部分が示されており、光強度曲線の（Ｂ）部分には、第２の位相シフタ部１１２を透過した露光光が示されている。位相シフタの幅が１０００ｎｍを超えると、それ以下の線幅の時に生じていた回折の影響による透過率の低下が生じ難くなり、位相シフタ部を透過した露光光における（Ｂ）部分の光強度が大きくなってしまう場合（図中の閾値以上）、レジストが感光することによって、レジストに不要な膜厚の変化を与えてしまうようになる。したがって、この影響を防ぐためには位相シフタ部の透過率は、露光光が位相シフト効果を有する強度範囲でなるべく低いことが望ましい。また、光が全く透過しなければ、本発明の作用は生じないことから、例えば、位相シフタ部１１２の透過率は５％以上２０％以下とすることが出来る。より好適には５％以上１０％以下であることが望ましい。このようにすることによって幅が１０００ｎｍを超えるような位相シフタ部においても、位相シフタ部を透過した露光光によって感光したレジストの領域（Ｂ）を、実質上遮光部に対応するレジストの領域との間に、厚さのばらつきを生じることがなくなる。
【００７７】
したがって、本発明の位相シフタ部は、遮光部と半透光部の境界、または遮光部と透光部の境界にあって、本発明のフォトマスクを用いてパターン転写を行う時には、遮光部と実質上同等の遮光性を有する。したがって、フォトマスクのパターン設計時には、位相シフト部を遮光部と同等の遮光性を有する領域とすることが出来、位相シフト部の幅を増やす時には、その分遮光部の幅を減じることが必要である。
【００７８】
なお、この場合の位相シフタ部の幅は、パターン設計の容易さや、プロセスのしやすさ等から考慮して、１０ｎｍ以上１００μｍ以下とすることが出来る。
【００７９】
したがって、本発明のフォトマスクは、位相シフタ部が遮光部と同等の遮光性を有するので、位相シフタ部を遮光性のパターンとしてフォトマスクパターンの設計をすることが出来る。
【００８０】
また、遮光部と透過光の境界に設けた位相シフタ部についても、遮光部と半透光部の境界に設けた位相シフタ部と同様に扱うことが出来る。このときも例えば、位相シフタ部の透過率は５％以上２０％以下とすることが望ましく、より好適には透過率は５％以上１０％以下であることが望ましい。
【００８１】
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。
【符号の説明】
【００８２】
１０、２０ 多階調フォトマスク
１００ 透明基板
１０１ 半透光膜
１０２ 位相シフト調整膜
１０３ 遮光膜
１１０ 遮光部
１１１ 位相シフタ部（第１の位相シフタ部）
１１２ 第２の位相シフタ部
１１５ 半透光部
１２０ 透光部
【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、位相シフト調整膜、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、
前記遮光部と前記透光部との境界、または前記遮光部と前記半透光部の境界には、前記半透光膜上の前記位相シフト調整膜が部分的に露出してなる位相シフタ部が形成され、
前記遮光部と前記透光部の境界に前記位相シフタ部が形成されるとき、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が、前記位相シフタ部を透過する時の位相シフト量と、前記露光光が、前記透光部を透過するときの位相シフト量と、の差が９０度以上２７０度以内となり、
前記遮光部と前記半透光部の境界に前記位相シフタ部が形成されるとき、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が、前記位相シフタ部を透過する時の位相シフト量と、前記露光光が、前記半透光部を透過するときの位相シフト量と、の差が９０度以上２７０度以内となることを特徴とする多階調フォトマスク。
【請求項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、位相シフト調整膜、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、
前記遮光部と前記透光部との境界部分には、前記半透光膜上の前記位相シフト調整膜が
部分的に露出してなる位相シフタ部が形成され、
ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が前記位相シフタ部を透過するときの位
相シフト量と、前記露光光が前記透光部を透過するときの位相シフト量と、の差が９０度
以上２７０度以内となる
ことを特徴とする多階調フォトマスク。
【請求項３】
前記位相シフタ部の幅が１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の多階調フォトマスク。
【請求項４】
前記位相シフタ部は、前記遮光膜のサイドエッチングにより形成されたものであり、
前記位相シフタ部の幅は１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の多階調フォトマスク。
【請求項５】
前記位相シフタ部の前記露光光の透過率は５％以上２０％以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の多階調フォトマスク。
【請求項６】
前記遮光部と前記半透光部との境界部分には、前記半透光膜上の前記位相シフト調整膜
が部分的に露出してなる第２の位相シフタ部が形成され、
前記露光光が前記第２の位相シフタ部を透過するときの位相シフト量と、前記露光光が
前記半透光部を透過するときの位相シフト量と、の差が９０度以上２７０度以内となる
ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の多階調フォトマスク。
【請求項７】
前記露光光が前記半透光部を透過するときの位相シフト量と、前記露光光が前記透光部
を透過するときの位相シフト量と、の差が６０度未満である
ことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の多階調フォトマスク。
【請求項８】
遮光部、透光部、及び半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、位相シフト調整膜、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、少なくとも前記遮光部の形成予定領域を
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位相シフト調整膜をエッ
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、少なくとも前記遮光部の形成予定領域及
び前記半透光部の形成予定領域を覆う第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すると共に、前記
遮光膜の側部をエッチングして前記位相シフト調整膜を部分的に露出させて位相シフタ部
を形成する第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、
ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が前記位相シフタ部を透過するときの位
相シフト量と、前記露光光が前記透光部を透過するときの位相シフト量と、の差が９０度
以上２７０度以内となる
ことを特徴とする多階調フォトマスクの製造方法。
【請求項９】
遮光部、透光部、及び半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、位相シフト調整膜、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、前記遮光部の形成予定領域を覆う第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をエッチングする第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、前記遮光部の形成予定領域と、前記遮光
部と前記透光部との境界部分に位置する位相シフタ部の形成予定領域と、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位相シフト調整膜をエッチングして前記
半透光部と前記位相シフタ部とを形成する第２エッチング工程と、
前記第２レジストパターンを除去したのち、前記第２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３レジスト膜を形成する工程と、
前記第３レジスト膜に描画および現像を施し、前記透光部の形成予定領域を除く領域を
覆う第３レジストパターンを形成する工程と、
前記第３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する第３エッチン
グ工程と、
前記第３レジストパターンを除去する工程と、を有し、
ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が前記位相シフタ部を透過するときの位
相シフト量と、前記露光光が前記透光部を透過するときの位相シフト量と、の差が９０度
以上２７０度以内となる
ことを特徴とする多階調フォトマスクの製造方法。
【請求項１０】
前記第２レジストパターンを形成する前記工程では、前記遮光部と前記半透光部との境
界部分に位置する第２の位相シフタ部の形成予定領域を覆う前記第２レジストパターンを
形成し、
前記第２エッチング工程では、前記第２の位相シフタ部を形成し、
ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が前記第２の位相シフタ部を透過すると
きの位相シフト量と、前記露光光が前記半透光部を透過するときの位相シフト量と、の差
が９０度以上２７０度以内となる
ことを特徴とする請求項９に記載の多階調フォトマスクの製造方法。
【請求項１１】
前記位相シフト調整膜が、前記遮光膜及び前記半透光膜のエッチングに用いるエッチン
グ液又はエッチングガスに対して耐性を有する
ことを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載の多階調フォトマスクの製造方法。
【請求項１２】
請求項１から７のいずれかに記載の多階調フォトマスク、又は請求項８から１１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。
【請求項１３】
前記被転写体上に形成されている前記レジスト膜は、前記位相シフタ部に対応する部分
の露光光に対して実質的に感度を有さない
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、位相シフト調整膜、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、
前記遮光部と前記透光部との境界、または前記遮光部と前記半透光部の境界には、前記半透光膜上の前記位相シフト調整膜が部分的に露出してなる位相シフタ部が形成され、
前記遮光部と前記透光部の境界に前記位相シフタ部が形成されるとき、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が、前記位相シフタ部を透過する時の位相シフト量と、前記露光光が、前記透光部を透過するときの位相シフト量と、の差が９０度以上２７０度以内となり、
前記遮光部と前記半透光部の境界に前記位相シフタ部が形成されるとき、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が、前記位相シフタ部を透過する時の位相シフト量と、前記露光光が、前記半透光部を透過するときの位相シフト量と、の差が９０度以上２７０度以内となることを特徴とする多階調フォトマスク。
【請求項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、位相シフト調整膜、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、
前記遮光部と前記透光部との境界部分には、前記半透光膜上の前記位相シフト調整膜が
部分的に露出してなる位相シフタ部が形成され、
ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が前記位相シフタ部を透過するときの位
相シフト量と、前記露光光が前記透光部を透過するときの位相シフト量と、の差が９０度
以上２７０度以内となる
ことを特徴とする多階調フォトマスク。
【請求項３】
前記位相シフタ部の幅が１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の多階調フォトマスク。
【請求項４】
前記位相シフタ部は、前記遮光膜のサイドエッチングにより形成されたものであり、
前記位相シフタ部の幅は１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の多階調フォトマスク。
【請求項５】
前記位相シフタ部の前記露光光の透過率は５％以上２０％以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の多階調フォトマスク。
【請求項６】
前記遮光部と前記半透光部との境界部分には、前記半透光膜上の前記位相シフト調整膜
が部分的に露出してなる第２の位相シフタ部が形成され、
前記露光光が前記第２の位相シフタ部を透過するときの位相シフト量と、前記露光光が
前記半透光部を透過するときの位相シフト量と、の差が９０度以上２７０度以内となる
ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の多階調フォトマスク。
【請求項７】
前記露光光が前記半透光部を透過するときの位相シフト量と、前記露光光が前記透光部
を透過するときの位相シフト量と、の差が６０度未満である
ことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の多階調フォトマスク。
【請求項８】
遮光部、透光部、及び半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、位相シフト調整膜、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、少なくとも前記遮光部の形成予定領域を
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位相シフト調整膜をエッ
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、少なくとも前記遮光部の形成予定領域及
び前記半透光部の形成予定領域を覆う第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すると共に、前記
遮光膜の側部をエッチングして前記位相シフト調整膜を部分的に露出させて位相シフタ部
を形成する第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、
ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が前記位相シフタ部を透過するときの位
相シフト量と、前記露光光が前記透光部を透過するときの位相シフト量と、の差が９０度
以上２７０度以内となる
ことを特徴とする多階調フォトマスクの製造方法。
【請求項９】
遮光部、透光部、及び半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、位相シフト調整膜、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、前記遮光部の形成予定領域を覆う第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をエッチングする第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、前記遮光部の形成予定領域と、前記遮光
部と前記透光部との境界部分に位置する位相シフタ部の形成予定領域と、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位相シフト調整膜をエッチングして前記
半透光部と前記位相シフタ部とを形成する第２エッチング工程と、
前記第２レジストパターンを除去したのち、前記第２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３レジスト膜を形成する工程と、
前記第３レジスト膜に描画および現像を施し、前記透光部の形成予定領域を除く領域を
覆う第３レジストパターンを形成する工程と、
前記第３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する第３エッチン
グ工程と、
前記第３レジストパターンを除去する工程と、を有し、
ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が前記位相シフタ部を透過するときの位
相シフト量と、前記露光光が前記透光部を透過するときの位相シフト量と、の差が９０度
以上２７０度以内となる
ことを特徴とする多階調フォトマスクの製造方法。
【請求項１０】
前記第２レジストパターンを形成する前記工程では、前記遮光部と前記半透光部との境
界部分に位置する第２の位相シフタ部の形成予定領域を覆う前記第２レジストパターンを
形成し、
前記第２エッチング工程では、前記第２の位相シフタ部を形成し、
ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長を有する露光光が前記第２の位相シフタ部を透過すると
きの位相シフト量と、前記露光光が前記半透光部を透過するときの位相シフト量と、の差
が９０度以上２７０度以内となる
ことを特徴とする請求項９に記載の多階調フォトマスクの製造方法。
【請求項１１】
前記位相シフト調整膜が、前記遮光膜及び前記半透光膜のエッチングに用いるエッチン
グ液又はエッチングガスに対して耐性を有する
ことを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載の多階調フォトマスクの製造方法。
【請求項１２】
請求項１から７のいずれかに記載の多階調フォトマスク、又は請求項８から１１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。
【請求項１３】
前記被転写体上に形成されている前記レジスト膜は、前記位相シフタ部に対応する部分
の露光光に対して実質的に感度を有さない
ことを特徴とする請求項１２に記載のパターン転写方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２１５６１４（Ｐ２０１１−２１５６１４Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５５４０８（Ｐ２０１１−５５４０８）
【出願日】平成２３年３月１４日（２０１１．３．１４）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１４日（２０１１．３．１４）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
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