特許 6522277 フォトマスク、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

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6522277

(24)【登録日】2019年5月10日

(45)【発行日】2019年5月29日

(54)【発明の名称】フォトマスク、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

(51)【国際特許分類】

   G03F 1/70 20120101AFI20190520BHJP

   G03F 7/20 20060101ALI20190520BHJP

【ＦＩ】

   G03F1/70

   G03F7/20 501

【請求項の数】21

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2013-238664(P2013-238664)

(22)【出願日】2013年11月19日

(65)【公開番号】特開2015-99245(P2015-99245A)

(43)【公開日】2015年5月28日

【審査請求日】2016年10月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000113263

【氏名又は名称】ＨＯＹＡ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121083

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 宏義

(74)【代理人】

【識別番号】100138391

【弁理士】

【氏名又は名称】天田 昌行

(74)【代理人】

【識別番号】100132067

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 喜雅

(74)【代理人】

【識別番号】100137903

【弁理士】

【氏名又は名称】菅野 亨

(74)【代理人】

【識別番号】100150304

【弁理士】

【氏名又は名称】溝口 勉

(72)【発明者】

【氏名】吉田 光一郎

【審査官】 今井 彰

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０４−１３６８５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１５１０７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１２２６９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０３４１３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１４８８９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｆ １／００−１／８６、７／２０−７／２４、９／００−９／０２

Ｇ０２Ｂ ５／２０−５／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被転写体上に、線幅Ｗｐのデバイスパターンを近接露光によって形成するための転写用パターンを備えた、一辺が３００ｍｍ以上の主表面をもつ表示装置製造用のフォトマスクであって、
前記転写用パターンは、
透明基板上に少なくとも遮光膜が形成されてなる遮光領域と、
前記遮光領域に挟まれて配置された抜きパターンであって、前記デバイスパターンに対応する、線幅Ｗｍの第１抜きパターンと、を有し、
前記第１抜きパターンは、前記透明基板上に半透光膜が形成された半透光部からなり、
前記半透光膜の露光光透過率は、２０〜６０％であり、かつ、
前記デバイスパターンの線幅Ｗｐと前記第１抜きパターンの線幅Ｗｍとの関係は、下記式（１）及び式（３）を満たすものであることを特徴とする、フォトマスク。
Ｗｐ≦８μｍ ・・・（１）
１．０≦（Ｗｍ−Ｗｐ）／２ ≦ ３．０（μｍ） ・・・（３）

【請求項2】

前記転写用パターンは、線幅Ｗｍのライン形状をもつ前記第１抜きパターンを複数有し、幅方向において隣り合う前記第１抜きパターン間に、幅（３×Ｗｍ）以上の前記遮光領域が介在する部分を有することを特徴とする、請求項１に記載のフォトマスク。

【請求項3】

前記転写用パターンは、更に透光部を有することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のフォトマスク。

【請求項4】

前記転写用パターンは、線幅Ｗｎ（Ｗｎ＞Ｗｍ）の第２抜きパターンをさらに有し、前記第２抜きパターンは、透光部で構成され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フォトマスク。

【請求項5】

１０μｍ≦Ｗｎであることを特徴とする、請求項４に記載のフォトマスク。

【請求項6】

前記半透光部と前記透光部の、透過光の位相差が９０度以下であることを特徴とする、
請求項３から請求項５のいずれかに記載のフォトマスク。

【請求項7】

前記半透光部と前記透光部の、透過光の位相差が６０度以下であることを特徴とする、
請求項３から請求項５のいずれかに記載のフォトマスク。

【請求項8】

前記遮光領域は、前記透明基板上に、前記半透光膜と前記遮光膜が、この順に積層されてなることを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれかに記載のフォトマスク。

【請求項9】

前記フォトマスクは、プロキシミティギャップを１０〜２００μｍの範囲内とした、近接露光に用いるフォトマスクであることを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれかに記載のフォトマスク。

【請求項10】

前記転写用パターンは、ブラックマトリックス又はブラックストライプ製造用であることを特徴とする、請求項１から請求項９のいずれかに記載のフォトマスク。

【請求項11】

前記転写用パターンは、カラーフィルタ製造用であることを特徴とする、請求項１から請求項１０のいずれかに記載のフォトマスク。

【請求項12】

前記デバイスパターンの線幅Ｗｐは、３μｍ≦Ｗｐ≦８μｍを満たすことを特徴とする、請求項１０に記載のフォトマスク。

【請求項13】

前記デバイスパターンの線幅Ｗｐは、４μｍ≦Ｗｐ≦７μｍを満たすことを特徴とする、請求項１２に記載のフォトマスク。

【請求項14】

前記転写用パターンは、フォトスペーサ製造用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。

【請求項15】

前記転写用パターンにおいては、一定形状の遮光領域が規則的に配列することを特徴とする、請求項１から請求項１３のいずれかに記載のフォトマスク。

【請求項16】

前記転写用パターンは、ネガ型感光材料への露光に適用するパターンであることを特徴とする、請求項１から請求項１５のいずれかに記載のフォトマスク。

【請求項17】

被転写体上に、線幅Ｗｐのデバイスパターンを近接露光によって形成するための転写用パターンを備える表示装置製造用のフォトマスクの製造方法であって、
透明基板上に、少なくとも遮光膜を含む光学膜が形成されたフォトマスクブランクを形成し、前記光学膜に対してフォトリソグラフィ工程を施した後、ウェットエッチングを含むパターニングを行うことにより、前記転写用パターンを形成するステップを含み、
前記転写用パターンは、
前記透明基板上に少なくとも遮光膜が形成されてなる遮光領域と、
前記遮光領域に挟まれて配置された第１抜きパターンであって、前記デバイスパターンに対応する、線幅Ｗｍの抜きパターンを有し、
前記第１抜きパターンは、前記透明基板上に半透光膜が形成された半透光部からなり、
前記半透光膜の露光光透過率は、２０〜６０％であり、かつ、
前記デバイスパターンの線幅Ｗｐと前記第１抜きパターンの線幅Ｗｍとの関係は、下記式（１）及び式（３）を満たすものであることを特徴とする、フォトマスクの製造方法。
Ｗｐ≦８μｍ・・・（１）
１．０≦（Ｗｍ−Ｗｐ）／２≦３．０（μｍ）・・・（３）

【請求項18】

転写用パターンを備えたフォトマスクを用いて、近接露光によって、被転写体上に、線幅Ｗｐのデバイスパターンを形成するためのパターン転写方法であって、
請求項１から請求項１６のいずれかに記載のフォトマスク、又は請求項１７に記載のフォトマスクの製造方法により製造したフォトマスクを用いて、前記被転写体上に形成したネガ型感光性材料膜に対して、近接露光装置を用いて露光することを特徴とする、パターン転写方法。

【請求項19】

請求項１８に記載のパターン転写方法を用いることを特徴とする、カラーフィルタの製造方法。

【請求項20】

請求項１８に記載のパターン転写方法を用いることを特徴とする、ブラックマトリクス、又は、ブラックストライプの製造方法。

【請求項21】

請求項１８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、転写用パターンを備えたフォトマスク、当該フォトマスクの製造方法、当該フォトマスクを使用した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】

近年、液晶表示装置（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）などの表示装置の製造においては、使用するフォトマスクの大型化による生産効率向上とともに、高い転写精度が求められている。液晶表示装置は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）アレイを形成したＴＦＴ基板と、ＲＧＢパターンを形成したカラーフィルタとが貼り合わせられ、その間に液晶が封入された構造を備えている。

【0003】

図１は、カラーフィルタの一例を示す模式図である。図１に示すように、カラーフィルタは、特定の波長の光のみを選択的に透過させる着色部分１０１と、光を遮光するブラックマトリクス１０２（遮光部分）と、を含んで構成される。着色部分１０１は、赤、緑、青（ＲＧＢ）の各色に着色されている。図１Ａは、ストライプ配列のカラーフィルタを示し、図１Ｂは、モザイク配列のカラーフィルタを示している。また、図１Ｃは、図１ＡのＡ−Ａ線または図１ＢのＢ−Ｂ線における断面模式図を示している。

【0004】

フォトマスクを用いて、透光性基材上にブラックマトリックス層や各着色層を形成するには、近接（プロキシミティ）露光を適用することが最も有利である。これは、近接露光が、投影（プロジェクション）露光に比べて露光装置の構造に複雑な光学系を必要とせず、装置コストも低いことから、生産効率が高いためである。

【0005】

図２は、近接露光を行う露光装置を示す模式図である。図２に示すように、近接露光を行う露光装置１１０は、光源１１１と、集光ミラーとして機能する楕円ミラー１１２と、インテグレータ１１３と、コリメーションレンズ１１４と、を備えている。光源１１１としては、一般にｉ線、ｈ線、ｇ線を含む波長域をもつ水銀ランプなどが用いられる。

【0006】

露光装置１１０において、光源１１１から発せられた光束は、楕円ミラー１１２、インテグレータ１１３及びコリメーションレンズ１１４によって均一な照度の光束となる。そして、この光束が、フォトマスク１２０に照射される。フォトマスク１２０を透過した光束は、このフォトマスク１２０から所定のプロキシミティギャップｐｇを隔てて配置された被転写体１２１の被加工層上の感光性材料膜を露光する。

【0007】

このように、近接露光では、感光性材料膜が形成された被転写体１２１を水平に載置し、フォトマスク１２０を被転写体１２１に対して転写用パターンが形成されたパターン面１２０ａが対向するように保持する。そして、フォトマスク１２０の裏面側から光を照射することで、被転写体１２１の感光性材料膜にパターンを転写する。このとき、フォトマスク１２０と被転写体１２１との間には所定の間隔（プロキシミティギャップ）を設ける。

【0008】

一般に、フォトマスクを近接露光用露光装置にセットする場合、転写用パターンが形成された主表面上であって、転写用パターンが形成された領域（パターン領域ともいう）の外側を、露光装置の保持部材によって保持する。すなわち、フォトマスクの外周を構成する対向する２辺又は４辺の近傍に露光装置の保持部材が当接することにより、フォトマスクは保持される。そして、フォトマスクは所定のプロキシミティギャップを保持しつつ、略水平姿勢で露光装置に配置される。

【0009】

なお、近接露光を適用すると、転写の際に、歪みの補正を光学的な手段で施すことが困難であり、投影露光に比べて転写精度が劣化しやすいという問題がある。

【0010】

例えば、フォトマスクは自身の重量によってたわむため、このフォトマスクのたわみを露光装置の保持機構によってある程度補正することが行われている。例えば、特許文献１には、平板状のマスクを水平に支持する支持機構において、フォトマスクを下方から支える保持部材の支持点の外側に、マスクの上方から所定圧の力を加えてたわみを矯正する方法が記載されている。

【0011】

また、特許文献２には、近接露光装置に装着して用いる際に、プロキシミティギャップの位置による変動を低減するためのフォトマスク基板が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特開平９−３０６８３２号公報

【特許文献2】特開２０１２−２５６７９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

しかしながら、フォトマスクのたわみによる、パターン転写上の影響を軽減することが有用であっても、それだけでは、上記用途の精密な表示装置の製造に十分ではないことが発明者によって見出された。

【0014】

例えば、フォトマスクの保持方式やたわみを軽減するための保持機構により、フォトマスクが受ける力の方向や大きさが異なることにより、フォトマスク基板の主表面が変形することがわかっている。さらに、露光装置のステージの平坦度や、露光装置に載置した被転写体の厚み分布などのため、プロキシミティギャップの面内変動を完全に抑えることはほぼ不可能である。特許文献２には、こうしたプロキシミティギャップの面内変動を、基板の形状によって低減する方法が記載されている。但し、プロキシミティギャップの面内変動は使用する露光装置ごとに異なるという煩雑さがある。

【0015】

近接露光において、プロキシミティギャップの面内ばらつきが生じると、微細線幅の抜きパターンを転写することにはさらなる困難が伴う。スリット状の抜きパターンのエッジにおいて、光の回折が生じ、抜きパターンが微細幅になるほど、この回折と干渉との影響が無視できない程度に大きくなるためである。

【0016】

図３は、近接露光における透過光が形成する干渉による光強度分布を例示する図である。図３において、抜きパターンが設けられたフォトマスク１２０が、被転写体１２１に対してパターン面１２０ａが対向するように設けられている。このとき、フォトマスク１２０と被転写体１２１との間には、プロキシミティギャップｐｇが設けられている。

【0017】

曲線１２２は、フォトマスク１２０の裏面側から光を照射した場合に、透過光が形成する干渉パターンによる、光強度曲線を模式的に示している。図３に示すように、パターン面１２０ａにおける抜きパターンのエッジにおいて光の回折が生じ、複雑な干渉パターンが形成されている。

【0018】

近接露光においては、面内の位置によって、異なる大きさのギャップが生じ、これに応じた、異なる回折パターンが生じ、形成されるパターンの線幅や、光照射量がばらつく傾向がある。ただし、面内の各位置において実際に被転写体が受ける、透過光の強度分布は容易に推測することができない。

【0019】

ところで、図１に示すようなカラーフィルタやＴＦＴ基板は、複数のフォトマスクを使用して、フォトリソグラフィ工程を適用して製造される。近年、最終製品である表示装置の明るさ、動作速度等の仕様の高度化に伴い、フォトマスクのパターンは微細化し、転写結果としての線幅精度の要求はますます厳しくなっている。

【0020】

例えば、ＬＣＤ用ブラックマトリクスにおいては、現在ＬＣＤに求められる高性能化、すなわち、（１）動作速度、（２）明るさ、（３）消費電力の減少、（４）高精細のうち、少なくとも（２）から（４）に対して、細線化が有効であると考えられる。具体的には、ブラックマトリクスの細線化により、透過光量が増加するため、ＬＣＤの明るさを得ることができる。また、明るさが大幅に向上すれば、ＬＣＤのバックライトの消費電力を低減することができる。さらに、ブラックマトリクスの細線化により、画像のシャープネスを向上することができる。

【0021】

ブラックマトリクスを黒色のネガ型感光性材料によって形成するためには、大面積の遮光領域中に、Ｘ方向、Ｙ方向のライン状抜きパターンの集合体で構成されるマトリクス状の抜きパターン（格子状抜きパターン）が形成された転写用パターンを設けたフォトマスクを用いる必要がある。しかしながら、微細幅の抜きパターンを精緻に形成することは容易ではない。

【0022】

大面積の透光領域中に、ライン状の膜パターンで構成される残しパターンを形成する場合には、所望の線幅を形成するために、ウェットエッチングにおけるサイドエッチングを利用して、線幅の微調整が可能である。しかし、抜きパターンにおいては、予め描画、現像、エッチング等の条件を精緻に決定する必要がある。また、わずかな線幅変動であっても、線幅自体が微細であれば、その変動による光の透光挙動に大きな変動をもたらすという不都合もある。

【0023】

また、線幅制御が確実に行われたフォトマスクを用いたとしても、転写用パターンを被転写体上に転写する際には、さらなる課題がある。

【0024】

遮光部に挟まれた抜きパターンを有する転写用パターンを用いて露光する場合、抜きパターンの線幅の微細化に伴って、被転写体上における光強度分布は、上述のとおり、光の回折の影響を受ける。図４は、抜きパターンの線幅と被写体上における光強度分布との関係を簡略に示す図である。図４において、転写用パターンは、遮光部１０３及び遮光部１０３に挟まれた抜きパターン１０４から構成されている。

【0025】

図４Ａは、抜きパターン１０４の線幅がａ１である場合の、Ｃ−Ｄ間の光強度分布を示している。図４Ｂは、抜きパターン１０４の線幅がａ２（ａ２＜ａ１）である場合の、Ｅ−Ｆ間の光強度分布を示している。このように抜きパターン１０４の線幅がａ２＜ａ１である場合に、図４Ａと図４Ｂとを比較すると、図４Ｂに示す線幅ａ２における光強度分布のピークは、図４Ａに示す線幅ａ１における光強度分布のピークよりも下がっている。すなわち、抜きパターン１０４の線幅が小さくなるほど光強度分布のピークが下がり、被転写体上の感光性材料を十分に感光させることが困難になるという問題が生じる。

【0026】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、微細線幅の抜きパターンを被転写体上に転写するにあたり、線幅や光量の制御を精緻に行うことができるフォトマスク、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】

【0027】

本発明のフォトマスクは、被転写体上に、線幅Ｗｐのデバイスパターンを形成するための転写用パターンを備えた、一辺が３００ｍｍ以上の主表面をもつフォトマスクであって、前記転写用パターンは、透明基板上に少なくとも遮光膜が形成されてなる遮光領域と、前記遮光領域に囲まれて配置された抜きパターンであって、前記デバイスパターンに対応する、線幅Ｗｍの第１抜きパターンと、を有し、かつ、前記デバイスパターンの線幅Ｗｐと前記第１抜きパターンの線幅Ｗｍとの関係は、下記式（１）及び式（２）を満たすものであることを特徴とする。
Ｗｐ＜１０μｍ・・・（１）
１≦（Ｗｍ−Ｗｐ）／２≦４（μｍ）・・・（２）

【0028】

上記フォトマスクによれば、被転写体上に線幅Ｗｐのデバイスパターンを形成するために必要な、フォトマスクの転写用パターンにおける抜きパターンの線幅Ｗｍが所定のバイアス量（（Ｗｍ−Ｗｐ）／２（μｍ））を満たすように調整されることから、被転写体上に届く光量を調整できるとともに、プロキシミティギャップのばらつきに起因するデバイスパターンのＣＤばらつきを抑制することができる。したがって、微細線幅の抜きパターンを被転写体上に転写するにあたり、線幅や光量の制御を精緻に行うことが可能となる。

【0029】

上記フォトマスクにおいて、前記第１抜きパターンは、前記透明基板表面が露出してなる透光部で構成されてもよい。

【0030】

また、上記フォトマスクにおいて、前記第１抜きパターンは、前記透明基板上に半透光膜が形成されてなる半透光部で構成されてもよい。

【0031】

さらに、上記フォトマスクにおいて、前記半透光膜の露光光透過率は、２０〜６０％とすることができる。

【0032】

さらに、上記フォトマスクにおいて、前記転写用パターンは、線幅Ｗｍのライン形状をもつ前記第１抜きパターンを複数有し、前記幅方向において隣接する前記第１抜きパターン間に、幅（３×Ｗｍ）以上の前記遮光領域が介在する部分を有することができる。

【0033】

さらに、上記フォトマスクにおいて、前記転写用パターンは、線幅Ｗｎ（Ｗｎ＞Ｗｍ）の第２抜きパターンをさらに有し、前記第２抜きパターンは、透光部で構成されてもよい。

【0034】

さらに、上記フォトマスクにおいて、前記フォトマスクは、プロキシミティギャップを１０〜２００μｍの範囲内とした、近接露光に用いるフォトマスクであってもよい。

【0035】

本発明のフォトマスクの製造方法は、被転写体上に、線幅Ｗｐのデバイスパターンを形成するための転写用パターンを備えるフォトマスクの製造方法であって、透明基板上に、少なくとも遮光膜を含む光学膜が形成されたフォトマスクブランクを形成し、前記光学膜に対してフォトリソグラフィ工程を施した後、ウェットエッチングを含むパターニングを行うことにより、前記転写用パターンを形成するステップを含み、前記転写用パターンは、前記透明基板上に少なくとも遮光膜が形成されてなる遮光領域と、前記遮光領域に囲まれて配置された第１抜きパターンであって、前記デバイスパターンに対応する、線幅Ｗｍの抜きパターンを有し、かつ、前記デバイスパターンの線幅Ｗｐと前記第１抜きパターンの線幅Ｗｍとの関係は、下記式（１）及び式（２）を満たすものであることを特徴とする。
Ｗｐ＜１０μｍ・・・（１）
１≦（Ｗｍ−Ｗｐ）／２≦４（μｍ）・・・（２）

【0036】

本発明のパターン転写方法は、転写用パターンを備えたフォトマスクを用いて、近接露光によって、被転写体上に、線幅Ｗｐのデバイスパターンを形成するためのパターン転写方法であって、上記に記載のフォトマスク、又は上記に記載のフォトマスクの製造方法により製造したフォトマスクを用いて、前記被転写体上に形成したネガ型感光性材料膜に対して、近接露光装置を用いて露光することを特徴とする。

【0037】

本発明の表示装置の製造方法は、上記パターン転写方法を用いることを特徴とする。

【発明の効果】

【0038】

本発明によれば、微細線幅の抜きパターンを被転写体上に転写するにあたり、線幅や光量の制御を精緻に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0039】

【図1】カラーフィルタの一例を示す模式図である。

【図2】近接露光を行う露光装置を示す模式図である。

【図3】近接露光における透過光が形成する干渉による光強度分布を例示する図である。

【図4】抜きパターンの線幅と被写体上における光強度分布との関係を示す図である。

【図5】本発明の一実施の形態に係るフォトマスク及びこのフォトマスクを用いて第１デバイスパターンを転写した被転写体の一例を示す模式図である。

【図6】上記実施の形態に係るフォトマスク及びこのフォトマスクを用いて第１デバイスパターンを転写した被転写体の一例を示す模式図である。

【図7】上記実施の形態に係るフォトマスク及びこのフォトマスクを用いて第１デバイスパターン及び第２デバイスパターンを転写した被転写体の一例を示す模式図である。

【図8】上記実施の形態に係るフォトマスクを用いて製造したブラックマトリクスの一例を示す図である。

【図9】フォトマスクの画素部の一部を示す図である。

【図10】被転写体上に形成されるデバイスパターンとフォトマスクにおける抜きパターンの形状との関係を示す図である。

【図11】被転写体上に形成されるデバイスパターンとフォトマスクにおける抜きパターンの形状との関係を示す図である。

【図12】被転写体上に形成されるデバイスパターンとフォトマスクにおける抜きパターンの形状との関係を示す図である。

【図13】被転写体上に形成されるデバイスパターンとフォトマスクにおける抜きパターンの形状との関係を示す図である。

【図14】上記実施の形態に係る第１のフォトマスクの製造方法を説明する図である。

【図15】上記実施の形態に係る第２のフォトマスクの製造方法を説明する図である。

【図16】実施例における光学シミュレーションに用いたモデルを示す図である。

【図17】比較例のシミュレーション結果を示す図である。

【図18】実施例１のシミュレーション結果を示す図である。

【図19】実施例２のシミュレーション結果を示す図である。

【図20】実施例３のシミュレーション結果を示す図である。

【図21】実施例４のシミュレーション結果を示す図である。

【図22】実施例５のシミュレーション結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0040】

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図５及び図６は、本実施の形態に係るフォトマスク及びこのフォトマスクを用いて第１デバイスパターンを転写した被転写体の一例を示す模式図である。

【0041】

図５に示すフォトマスク１０は、透明基板１０ａ上に遮光膜が設けられて構成された遮光領域１０ｂと、線幅Ｗｍの第１抜きパターン１０ｃと、を有する。遮光領域１０ｂと、第１抜きパターン１０ｃとは、転写用パターン（例えば、画素パターン）を構成する。また、第１抜きパターン１０ｃは、透明基板１０ａ表面が露出してなる透光部で構成される。

【0042】

一方、図６に示すフォトマスク１２は、透明基板１２ａ上に遮光膜、又は遮光膜と半透光膜が設けられて構成された、遮光領域１２ｂと、透明基板１２ａ上に半透光膜のみが設けられて構成された、線幅Ｗｍの第１抜きパターン１２ｃと、を有する。遮光領域１２ｂと、第１抜きパターン１２ｃとは、転写用パターン（例えば、画素パターン）を構成する。

【0043】

なお、図６に示すフォトマスク１２においては、透明基板１２ａ上に半透光膜が成膜され、この半透光膜上に遮光膜が積層されて遮光領域を構成してもよく、又は、透明基板上に遮光膜のみが形成されて遮光領域を構成してもよい。

【0044】

線幅とは、いわゆるＣｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ（ＣＤ）であり、ライン状のパターンであればそのライン幅を指し、ホールパターンであればその径（又は短径）を指すものとする。

【0045】

フォトマスク１０（１２）は、一辺が３００ｍｍ以上の主表面を有する。一辺とは、フォトマスク１０（１２）の外形が正方形の場合には一辺に該当し、長方形の場合には短辺に該当する。本実施の形態に係るフォトマスクは、たわみやこれを低減するための保持治具などによる歪のために、プロキシミティギャップの面内ばらつきが生じても、これによる転写性の劣化を抑止する効果があるため、一辺が３００ｍｍ以上の大型のフォトマスクにおいて、顕著な効果が得られる。なお、一辺が６００ｍｍ以上（第６世代）の方形形状のフォトマスクにおいて、さらに大きな効果を得ることができる。

【0046】

第１抜きパターン１０ｃ（１２ｃ）は、遮光領域１０ｂ（１２ｂ）に囲まれて配置される。換言すると、第１抜きパターン１０ｃ（１２ｃ）は、少なくとも遮光領域１０ｂ（１２ｂ）に両側から挟まれた状態で配置される。例えば、第１抜きパターン１０ｃ（１２ｃ）が所定幅のライン形状を持つ場合には、このラインの両側に隣接して遮光領域が配置される。また、第１抜きパターン１０ｃ（１２ｃ）がホールパターンである場合には、このホールパターンを取り囲んで遮光領域が配置される。

【0047】

カラーフィルタ基板などの被転写体１１ａ上に形成された第１デバイスパターン１１ｂは、微細幅（Ｗｐ＜１０μｍ）を有する。第１デバイスパターン１１ｂは、例えば、カラーフィルタ用ブラックマトリクス（ＢＭ）、ブラックストライプ（ＢＳ）として利用されるフォトスペーサ（ＰＳ）として利用されてもよい。第１デバイスパターン１１ｂの線幅Ｗｐは、具体的には、２μｍ≦Ｗｐ＜１０μｍを満たすことが好ましい。第１デバイスパターン１１ｂをブラックマトリクスまたはブラックストライブとして利用する場合には、線幅Ｗｐは、３μｍ≦Ｗｐ≦８μｍを満たすことが好ましく、４μｍ≦Ｗｐ≦７μｍを満たすことがより好ましい。

【0048】

一方、転写用パターンを構成する第１抜きパターン１０ｃ（１２ｃ）の線幅Ｗｍは、１≦（Ｗｍ−Ｗｐ）／２≦４（μｍ）を満たすことが好ましい。ここで、第１抜きパターン１０ｃ（１２ｃ）の線幅Ｗｍは、第１デバイスパターン１１ｂの線幅Ｗｐに対して、その両側にバイアスを付加した幅となる。すなわち、バイアスをβとすると、１≦β≦４（μｍ）が成り立つ。このように、フォトマスク１０上の抜きパターン１０ｃの線幅Ｗｍに対して、片側β分だけ両側に増加させた幅の第１デバイスパターン１１ｂを用いて、被転写体１１ａ上に転写を行う。また、１．２Ｗｐ≦Ｗｍ≦３．０Ｗｐを満たすことがより好ましい。更には、第１抜きパターン１０ｃ（１２ｃ）の線幅Ｗｍは、１．４Ｗｐ≦Ｗｍ≦３．０Ｗｐを満たすことがより好ましい。

【0049】

フォトマスク１０のように、第１抜きパターン１０ｃが、透明基板１０ａ表面が露出してなる透光部で構成される場合、第１抜きパターン１０ｃの線幅Ｗｍは、１．４Ｗｐ≦Ｗｍ≦２．０Ｗｐを満たすことが好ましい。

【0050】

一方、フォトマスク１２のように、第１抜きパターン１２ｃが、透明基板１２ａ上に半透光膜が形成されてなる半透光部で構成される場合、第１抜きパターン１２ｃの線幅Ｗｍは、１．２Ｗｐ≦Ｗｍ≦２．６Ｗｐを満たすことが好ましい。なお、第１抜きパターン１２ｃの線幅Ｗｍは、１．０μｍ≦（Ｗｍ−Ｗｐ）／２≦３．０μｍを満たすこと、すなわち、１．０μｍ≦β≦３．０μｍを満たすことが、より好ましい。

【0051】

フォトマスク１２において、半透光膜は、第１抜きパターン１２ｃに対応する部分だけでなく、遮光領域部分にも形成されていることが好ましい。すなわち、遮光領域において、遮光膜と半透光膜とを積層する構成とすることが好ましい。パターニングした遮光膜とパターニングした半透光膜とをそれぞれ透明基板１２ａ上に形成する場合には、それぞれの膜のエッチング工程が必要となり、また、そのアライメント精度を十分に得ることが容易ではないためである。

【0052】

ただし、例えば、画素パターンなどの微細パターンの存在しない領域（例えば、フォトマスクの周辺領域、図８参照）においては、透明基板表面が露出した透光部としてもよく、この場合、成膜した半透光膜を除去してもよい。あるいは、半透光膜の成膜を行わず、透明基板１２ａが露出した状態としてもよい。こうした領域は、パターニングのアライメント精度が、画素パターン内ほど高くなくても良いからである。

【0053】

フォトマスク１２において、半透光膜の露光光透過率Ｔは、２０〜６０％であることが好ましい。なお、半透光膜の露光光透過率Ｔは、３０〜５５％であるとより好ましく、３０〜５０％であるとさらに好ましい。半透光膜の露光光透過率Ｔが過度に大きくなると、半透光膜の膜厚が小さくなり、わずかな膜厚変動が、透過率値を相対的に大きく変動させてしまう傾向があるためである。一方、半透光膜の透過率が小さすぎると、微細な第１抜きパターン１２ｃを透過する光量が不足するリスクがあるためである。

【0054】

半透光膜の露光光透過率Ｔとは、透明基板１２ａの露光光透過率を１００％としたときの、透明基板１２ａ上に半透光膜を形成した半透光部の透過率を示す。ただし、半透光部は、隣接するパターンの影響を受けない程度に十分な幅をもつ場合を想定する。

【0055】

露光光透過率Ｔは、露光光として用いるｉ線〜ｇ線を含む波長域の中の代表波長に対するものであり、好ましくは、ｉ線、ｈ線、及びｇ線のすべての波長に対する透過率である。

【0056】

フォトマスクに備えられる転写用パターンは、線幅Ｗｎ（Ｗｎ＞Ｗｍ）の第２抜きパターンをさらに有していてもよい。図７は、第２抜きパターンを有するフォトマスク及びこのフォトマスクを用いて第２デバイスパターンを転写した被転写体の一例を示す模式図である。

【0057】

図７に示すフォトマスク１４は、石英などの透明基板１４ａ上に遮光膜が設けられ、又は遮光膜と半透光膜が積層された、遮光領域１４ｂと、線幅Ｗｍの第１抜きパターン１４ｃと、線幅Ｗｎの第２抜きパターン１４ｄと、を有する。遮光領域１４ｂと、第１抜きパターン１４ｃと、第２抜きパターン１４ｄとは、転写用パターン（例えば、画素パターン）を構成する。また、第１抜きパターン１４ｃは、透明基板１４ａ上に半透光膜が形成されてなる半透光部で構成される。第２抜きパターン１４ｄは、透明基板１４ａ表面が露出してなる透光部で構成される。

【0058】

フォトマスク１４における第２抜きパターン１４ｄは、被転写体１１ａ上に線幅Ｗｑの第２デバイスパターン１１ｃを形成するために用いられる。第２抜きパターン１４ｄの線幅Ｗｎは、８μｍ≦Ｗｎ、更には１０μｍ≦Ｗｎであることが好ましい。すなわち、第２抜きパターン１４ｄは、第１抜きパターン１４ｃより線幅が大きく、後述する半透光部による微細化のメリットを用いることよりも、透光部で構成することにより透過光量を得ることを優先することもできる。

【0059】

フォトマスク１０（１２，１４）における転写用パターンは、線幅Ｗｍのライン形状で構成される第１抜きパターン１０ｃ（１２ｃ，１４ｃ）を複数有し、幅方向において隣接する第１抜きパターン１０ｃ（１２ｃ，１４ｃ）間に、幅（３×Ｗｍ）以上の遮光領域が介在する部分を有することが好ましい。

【0060】

抜きパターン、すなわちスリットのエッジにおいて生じる回折光とこれにより生じる光の干渉の結果として、被転写体１１ａには後述する光強度分布が形成される。この光強度分布は、後述するように（図１７から図２２参照）、中央に単一のピークをもつ光強度曲線とすることが好ましい。光強度分布は、ガウシアン分布のように、中央に単一のピークを有し、このピークの両側が単調増加又は単調減少となる、釣鐘型のピークであることが、より好ましい。これは、転写用パターンの設計（抜きパターン線幅、透過率）、及び露光条件（照度、コリメーションアングル）の適切な選択によって得られる。

【0061】

これは、第１抜きパターン１０ｃ（１２ｃ，１４ｃ）の両エッジでそれぞれ生じる光の回折作用による回折光が、第１抜きパターン１０ｃ（１２ｃ，１４ｃ）の幅に応じて、複雑な干渉を生じさせる結果、合成された光強度の分布が、単一のピークを形成することを意味する。被転写体１１ａ上に形成される光強度分布は、幅方向の中心に対して±Ｗｐ／２の領域において単一のピークを形成することが好ましい。また、その外側に、サイドピークがあってもよい。

【0062】

隣接する第１抜きパターン１０ｃ（１２ｃ，１４ｃ）の間隔が小さい場合には、隣接する第１の抜きパターン１０ｃ（１２ｃ，１４ｃ）において相互に透過光の干渉が生じると、被転写体１１ａに形成される光強度分布の形状は変化し、さらに複雑化する。この結果、必ずしも、単一のピークを描かないものとなり、被転写体１１ａに解像度の良い感光性材料膜パターンを形成しにくいためである。

【0063】

フォトマスク１０（１２，１４）における転写用パターンは、ブラックマトリクス又はブラックスストライプ製造用とすることができる。図８は、本実施の形態に係るフォトマスク１０（１２）を用いて製造したブラックマトリクスの一例を示す図である。図８は、１パネル分のブラックマトリクスパターン全景を示している。図８に示すブラックマトリクス２０は、画素パターン領域２０ａ及び周辺領域２０ｂから構成されている。周辺領域２０ｂの幅は、画素パターン２０ａより大きいが、その他パターンの寸法比率や、画素パターンの面積、配置位置は、得ようとするデバイスによって適宜変更される。

【0064】

図９は、フォトマスクの画素部の一部を示す図である。図９Ａは、図８に示すようなブラックマトリクス２０の画素パターン領域２０ａを形成するための、マトリクス状のフォトマスクを示している。ここでは、四角形状の遮光領域が間隔をおいて行列（マトリクス）状に配列され、隣接する遮光領域の間に抜きパターンが形成されている。但し、遮光領域は必ずしも四角形である必要はなく、これと異なる一定形状の遮光領域が規則的に配列している態様でも構わない。図９Ａに示すフォトマスクは、遮光部２１ａと、線幅Ｗｍのライン状の第１抜きパターン２１ｂ_１と、第１抜きパターン２１ｂ_１と交差する線幅Ｗｎ（Ｗｎ＞Ｗｍ）のライン状の第１抜きパターン２１ｂ_２と、を有している。

【0065】

一方、図９Ｂは、ブラックストライプを形成するための、ストライプ状のフォトマスクを示している。図９Ｂに示すフォトマスクは、遮光部２１ａと、線幅Ｗｍのライン状の第１抜きパターン２１ｃと、を有している。

【0066】

図１０から図１３は、被転写体上に形成されるデバイスパターンとフォトマスクにおける抜きパターンの形状との関係を示す図である。なお、図１０から図１３においては、フォトマスクの周辺領域は図示を省略し、画素パターン領域のみを図示している。

【0067】

図１０Ａは、Ｙ方向に伸びるライン状のデバイスパターン２２で構成されるブラックストライプを示している。図１０Ａに示すようなデバイスパターンを形成するために、フォトマスクは、Ｙ方向に伸びるライン状の線幅Ｗｍの第１抜きパターンを有する。図１０Ｂに示すフォトマスクは、遮光部２３ａと、透光部で構成される第１抜きパターン２３ｂと、を有している。図１０Ｃに示すフォトマスクは、遮光部２３ａと、半透光部で構成される第１抜きパターン２３ｃと、を有している。

【0068】

図１１Ａは、互いに直交するＸ，Ｙ方向に伸びるライン状のデバイスパターン２４で構成されるブラックマトリクスを示している。図１１Ａに示すようなデバイスパターンを形成するために、図１１Ｂに示すフォトマスクは、Ｘ，Ｙ方向にそれぞれ伸びる線幅Ｗｍのライン状の第１抜きパターン２４ｂを有する。図１１Ｂに示すフォトマスクは、遮光部２４ａと、半透光部で構成される格子形状の第１抜きパターン２４ｂと、を有している。

【0069】

図１２Ａは、Ｙ方向に伸びる線幅Ｗｐのライン状のデバイスパターン２５ａと、Ｘ方向に伸びる線幅Ｗｑ（Ｗｑ＞Ｗｐ）のライン状のデバイスパターン２５ｂと、で構成されるブラックマトリクスを示している。図１２Ａに示すようなデバイスパターンを形成するために、図１２Ｂに示すフォトマスクは、Ｙ方向に伸びる線幅Ｗｍのライン状の第１抜きパターン２６ｂと、Ｘ方向に伸びる線幅Ｗｎ（Ｗｎ＞Ｗｍ）のライン状の第２抜きパターン２６ｃと、を有する。図１２Ｂに示すフォトマスクは、遮光部２６ａと、半透光部で構成される第１抜きパターン２６ｂ及び第２抜きパターン２６ｃと、を有している。

【0070】

第２抜きパターン２６ｃの線幅Ｗｎは、８μｍ≦Ｗｎ、更には１０μｍ≦Ｗｎを満たすことが好ましい。第２抜きパターン２６ｃの線幅Ｗｎの上限の制限は無いが、例えば、図１２Ｂに示すように交差線に使用する場合は、８μｍ≦Ｗｎ≦３０μｍを満たすように構成することができる。また、第２抜きパターン２６ｃの線幅Ｗｎと、デバイスパターン２５ｂの線幅Ｗｑとの関係は、１．０≦Ｗｎ／Ｗｑ≦１．５を満たすことが好ましく、１．０≦Ｗｎ／Ｗｑ≦１．２を満たすことがより好ましい。

【0071】

図１３Ａは、Ｙ方向に伸びる線幅Ｗｐのライン状のデバイスパターン２７ａと、Ｘ方向に伸びる線幅Ｗｑ（Ｗｑ＞Ｗｐ）のライン状のデバイスパターン２７ｂと、で構成されるブラックマトリクスを示している。図１３Ａに示すようなデバイスパターンを形成するために、図１３Ｂに示すフォトマスクは、Ｙ方向に伸びる線幅Ｗｍのライン状の第１抜きパターン２８ｂと、Ｘ方向に伸びる線幅Ｗｎ（Ｗｎ＞Ｗｍ）のライン状の第２抜きパターン２８ｃと、を有する。図１３Ｂに示すフォトマスクは、遮光部２８ａと、半透光部で構成される第１抜きパターン２８ｂと、透光部で構成される第２抜きパターン２８ｃと、を有している。

【0072】

続いて、本実施の形態に係るフォトマスクの製造方法について説明する。
図１４は、本実施の形態に係る第１のフォトマスクの製造方法を説明する図である。

【0073】

まず、図１４（ａ）に示すように、透明基板３１上に遮光膜３２、レジスト膜３３をこの順に形成したフォトマスクブランク３０を準備する。

【0074】

透明基板３１としては、例えば、合成石英、ソーダライムガラス、無アルカリガラス等の、露光光に対して透明な基板を用いることができる。

【0075】

遮光膜３２としては、クロム又はその化合物が使用できる。例えば、遮光膜３２は、窒化クロム膜、炭化クロム膜、クロム炭化酸化物膜、酸化クロム膜、クロム酸化窒化物膜、又はこれらの積層膜とすることができる。

【0076】

あるいは、遮光膜３２としては、金属シリサイドが使用できる。例えば、遮光膜３２として、モリブデンシリサイド、タンタルシリサイド、チタンシリサイド、タングステンシリサイドや、これらの酸化物、窒化物、酸窒化物を用いることができる。また、遮光膜３２に用いるモリブデンシリサイド系の膜は、例えば、ＭｏｘＳｉｙ膜、ＭｏＳｉＯ膜、ＭｏＳｉＮ膜、ＭｏＳｉＯＮ膜等であってもよい。

【0077】

続いて、図１４（ｂ）に示すように、フォトマスクブランク３０に対して、描画装置を用いてレーザ又は電子線による描画を行い、レジスト膜３３を感光する。この描画データは、遮光部を形成するためのものである。

【0078】

続いて、図１４（ｃ）に示すように、レジスト膜３３に現像液を供給して現像を施し、遮光部の形成予定領域を覆うレジストパターン３３ａを形成する。

【0079】

続いて、図１４（ｄ）に示すように、レジストパターン３３ａをマスクとして、遮光膜３２をエッチングして、遮光膜パターン３２ａを形成する。遮光膜３２のエッチングには、公知のエッチャントを用いたウェットエッチングを適用することができる。例えば、遮光膜３２がクロムやその化合物を含有していれば、クロム用エッチャント（例えば、硝酸第２セリウムアンモニウム及び過塩素酸など）が使用でき、遮光膜３２がシリサイドを含有していれば、フッ素系エッチャントを用いることができる。

【0080】

続いて、図１４（ｅ）に示すように、レジストパターン３３ａを剥離した後に、遮光膜パターン３２ａが形成された透明基板３１の全面に半透光膜３４を成膜する。半透光膜３４は、所望の透過率と、必要な場合には位相シフト量を予め決定して、適切な膜厚で成膜する。

【0081】

半透光膜３４としては、クロム化合物、又は金属シリサイドを原料とする膜を使用できる。例えば、半透光膜３４として用いるクロム化合物膜としては、窒化クロム膜、炭化クロム膜、クロム炭化酸化物膜、酸化クロム膜、クロム酸化窒化物膜などが挙げられる。

【0082】

また、半透光膜３４として用いる金属シリサイド膜としては、モリブデンシリサイド膜、タンタルシリサイド膜、チタンシリサイド膜、タングステンシリサイド膜や、これらの酸化物膜、窒化物膜、酸窒化物膜などが挙げられる。また、半透光膜３４に用いるモリブデンシリサイド系の膜は、例えば、ＭｏｘＳｉｙ膜、ＭｏＳｉＯ膜、ＭｏＳｉＮ膜、ＭｏＳｉＯＮ膜等であってもよい。

【0083】

フォトマスクの製造方法によって、半透光膜３４と遮光膜３２とのエッチング選択性が必要とされる場合には、クロム系の膜とシリサイド系の膜とを組み合わせて用いることが好ましい。

【0084】

図１４（ｅ）に示した工程において、図１０Ｂ，図１０Ｃ及び図１１Ｂに示したフォトマスクの転写用パターンが形成できる。すなわち、Ｗｐ（Ｗｐ＜１０μｍ）のデバイスパターン２２（２４）を被転写体上に形成するための、線幅Ｗｍ（１≦（Ｗｍ−Ｗｐ）／２≦４（μｍ））の透光部で構成される第１抜きパターン２３ｂを有するフォトマスク、あるいは線幅Ｗｍ（１≦（Ｗｍ−Ｗｐ）／２≦４（μｍ））の半透光部で構成される第１抜きパターン２３ｃ（２４ｂ）を有するフォトマスクを、上記工程によって製造することができる。

【0085】

一方、図１２Ｂ及び図１３Ｂに示したフォトマスクの転写用パターンのように、転写用パターンが、線幅Ｗｎ（Ｗｎ＞Ｗｍ）のデバイスパターンを有する場合には、さらに以下の工程を実施する。

【0086】

図１４（ｆ）に示すように、遮光膜パターン３２ａ及び露出した半透光膜３４を有するフォトマスクブランク３０ａの全面に、レジスト膜３５を形成する。そして、レジスト膜３５が形成されたフォトマスクブランク３０ａに対して、描画装置を用いてレーザ又は電子線による描画を行い、レジスト膜３５を感光する。この描画データは、透光部を形成するためのものである。

【0087】

続いて、図１４（ｇ）に示すように、レジスト膜３５に現像液を供給して現像を施し、透光部の形成予定領域以外を覆うレジストパターン３５ａを形成する。

【0088】

続いて、図１４（ｈ）に示すように、レジストパターン３５ａをマスクとして、半透光膜３４をエッチングして、半透光膜パターン３４ａを形成する。

【0089】

最後に、図１４（ｉ）に示すように、レジストパターン３５ａを剥離することにより、線幅Ｗｍの抜きパターンに加えて、透光部で構成される線幅Ｗｎ（Ｗｎ＞Ｗｍ）の抜きパターンを有するフォトマスクを製造することができる。

【0090】

図１４に示す第１のフォトマスクの製造方法は、半透光膜３４と遮光膜３２との間に、相互にエッチング選択性があるものを用いた例である。ただし、半透光膜３４と遮光膜３２との間にエッチング選択性がない場合、すなわち半透光膜３４と遮光膜３２のいずれか一方の膜のエッチャントに対して、他方の膜の耐性が低い場合であっても、第１のフォトマスクの製造方法を適用することができる。この場合には、２回の描画工程のアライメントずれに応じて、パターン寸法が影響を受けることがある点を考慮する必要がある。

【0091】

なお、半透光膜３４の透過率は、２０〜６０％を満たすことが好ましい。また、例えば図１３Ｂに示すフォトマスクのように、転写用パターンが、遮光部、半透光部及び透光部を有する場合には、透光部と半透光部とが隣接することがあり得る。この場合、選択する半透光膜３４によっては、透光部との境界において、透過光の位相差による干渉が生じ、意図しない暗部が形成される可能性がある。このため、隣接する透光部と半透光部の相互に、透過光の位相差が９０度以下、より好ましくは６０度以下となるように、半透光膜３４の素材、膜厚を選択することが好ましい。

【0092】

続いて、上記第１のフォトマスクの製造方法とは異なる、フォトマスクの製造方法について説明する。図１５は、本実施の形態に係る第２のフォトマスクの製造方法を説明する図である。

【0093】

まず、図１５（ａ）に示すように、透明基板４１上に、半透光膜４２、遮光膜４３、レジスト膜４４をこの順に形成したフォトマスクブランク４０を準備する。このように、第２のフォトマスクの製造方法は、透明基板４１上に半透光膜４２が形成されている点で、上記第１のフォトマスクの製造方法と相違する。

【0094】

続いて、図１５（ｂ）に示すように、フォトマスクブランク４０に対して、描画装置を用いてレーザ又は電子線による描画を行い、レジスト膜４４を感光する。この描画データは、遮光部を形成するためのものである。

【0095】

続いて、図１５（ｃ）に示すように、レジスト膜４４に現像液を供給して現像を施し、遮光部の形成予定領域を覆うレジストパターン４４ａを形成する。

【0096】

続いて、図１５（ｄ）に示すように、レジストパターン４４ａをマスクとして、遮光膜４３をエッチングして、遮光膜パターン４３ａを形成する。

【0097】

続いて、図１５（ｅ）に示すように、レジストパターン４４ａを剥離する。

【0098】

さらに、転写用パターンが、線幅Ｗｎ（Ｗｎ＞Ｗｍ）のデバイスパターンを有する場合には、以下の工程を実施する。

【0099】

図１５（ｆ）に示すように、半透光膜４２及び遮光膜パターン４３ａを有するフォトマスクブランク４０ａの全面に、レジスト膜４５を形成する。そして、レジスト膜４５が形成されたフォトマスクブランク４０ａに対して、描画装置を用いてレーザ又は電子線による描画を行い、レジスト膜４５を感光する。この描画データは、透光部を形成するためのものである。

【0100】

続いて、図１５（ｇ）に示すように、レジスト膜４５に現像液を供給して現像を施し、透光部の形成予定領域以外を覆うレジストパターン４５ａを形成する。

【0101】

続いて、図１５（ｈ）に示すように、レジストパターン４５ａをマスクとして、半透光膜４２をエッチングして、半透光膜パターン４２ａを形成する。

【0102】

最後に、図１５（ｉ）に示すように、レジストパターン４５ａを剥離することにより、線幅Ｗｍの抜きパターンに加えて、透光部で構成される線幅Ｗｎ（Ｗｎ＞Ｗｍ）の抜きパターンを有するフォトマスクを製造することができる。

【0103】

図１５に示す第２のフォトマスクの製造方法においては、半透光膜４２と遮光膜４３との間に、互いにエッチング選択性がある素材を用いている。また、半透光膜４２の膜厚は、得ようとする透過率に合わせて、予め決定して成膜する必要がある。

【0104】

続いて、本実施の形態に係るフォトマスクを用いたパターン転写方法について説明する。

【0105】

本実施の形態に係るパターン転写方法は、転写用パターンを備えたフォトマスクを用いて、被転写体上に形成したネガ型感光性材料膜に対して近接露光装置を用いて露光して、被転写体上に線幅Ｗｐの第１デバイスパターンを形成する。例えば、このようなパターン転写方法を用いて、表示装置におけるブラックマトリクスを製造することができる。

【0106】

このとき、透明基板上に少なくとも遮光膜が形成されてなる遮光領域と、遮光領域に囲まれて配置された抜きパターンであって、デバイスパターンに対応する、線幅Ｗｍの第１抜きパターンと、を有する転写用パターンを備えた、一辺が３００ｍｍ以上の主表面をもつフォトマスクを用い、被転写体上に、線幅Ｗｐのデバイスパターンを形成するパターン転写方法において、デバイスパターンの線幅Ｗｐと第１抜きパターンの線幅Ｗｍとの関係が、下記式（１）及び式（２）を満たすように、適切な露光条件を適用して転写を行う転写方法により、パターンを転写することができる。
Ｗｐ＜１０μｍ・・・（１）
１≦（Ｗｍ−Ｗｐ）／２≦４（μｍ）・・・（２）

【0107】

本実施の形態に係るフォトマスクは、プロキシミティギャップを１０〜２００μｍの範囲内とした近接露光に用いることが好ましい。プロキシミティギャップは、３０〜１５０μｍの範囲内とするとより好ましく、６０〜１５０μｍの範囲内とするとさらに好ましい。なお、プロキシミティギャップが、被転写体の面内位置によって相違する、すなわち面内ばらつきを有する場合であっても、面内のいずれの位置においてもプロキシミティギャップが上記範囲内であることが好ましい。

【0108】

ここで、面内におけるプロキシミティギャップの分布、すなわちプロキシミティギャップの最大値と最小値との差が、３０μｍから１００μｍの範囲内である場合に、本発明の効果が顕著となる。すなわち、本実施の形態に係るフォトマスクは、面内におけるプロキシミティギャップの分布にばらつきが存在する系において、有用である。

【0109】

本実施の形態に係るフォトマスクの転写用パターンを設計するに際しては、被転写体上にデバイスパターンが転写されたとき、プロキシミティギャップの存在下においても、これによる露光光の光強度ばらつきが抑えられ、面内のＣＤ分布が、目標ＣＤ±１０％、或いは、ＣＤばらつきが１μｍ以下となるようにすることが好ましい。

【0110】

例えば、図２０を参照すると、プロキシミティギャップが、７０μｍから１３０μｍまで変動し、プロキシミティギャップの分布が６０μｍである場合に（図２０Ａ参照）、ＣＤばらつきは０．９μｍ以下に抑えられている（図２０Ｂ参照）。図２１Ｂにおいて、ＣＤばらつきは０．８μｍ以下、図２２Ｂにおいて、ＣＤばらつきは０．７μｍ以下（ただし、光強度分布によるＣＤ）となっている。

【0111】

（実施例）
本発明の実施の形態に係るフォトマスクによる転写性を確認するために、図１６に示すモデルを用いて光学シミュレーションを行った。

【0112】

図１６Ａは、透光部を有するフォトマスク（バイナリマスク）５０を示している。フォトマスク５０は、遮光部５０ａと、線幅Ｗｍの透光部で構成される抜きパターン５０ｂと、を有している。また、図１６Ｂは、半透光部を有するフォトマスク（ハーフトーンマスク）５１を示している。フォトマスク５１は、遮光部５１ａと、線幅Ｗｍの半透光部で構成される抜きパターン５１ｂと、を有している。

【0113】

（比較例）
図１６Ａに示すフォトマスク５０において、被転写体上に形成すべきデバイスパターンの線幅Ｗｐを５μｍ、フォトマスク５０における抜きパターン５０ｂの線幅Ｗｍを５μｍとした場合、すなわちバイアスβをゼロとした場合に、プロキシミティギャップを変動させて、ＣＤ変動及び光強度のピークを求めた。ここでは、プロキシミティギャップ１００μｍの場合を基準化して、この値において目標ＣＤが得られる場合について調べた。

【0114】

図１７Ａは、被転写体上に形成される光強度分布を示すグラフである。図１７Ａにおいて、横軸はマスク上の位置、縦軸は光強度を示している。プロキシミティギャップは、７０μｍから１３０μｍの間で５μｍずつ変動させた。図１７Ａにおいて、グラフ１７０ａはプロキシミティギャップ７０μｍのグラフを示し、グラフ１７０ｂはプロキシミティギャップ１３０μｍのグラフを示し、グラフ１７０ｃはプロキシミティギャップ１００μｍのグラフを示している。

【0115】

図１７Ｂは、プロキシミティギャップと形成されるパターンのＣＤとの関係を示すグラフである。図１７Ｂにおいて、横軸はプロキシミティギャップ、縦軸はＣＤ［μｍ］を示している。また、図１７Ｃは、プロキシミティギャップとピークの光強度との関係を示すグラフである。図１７Ｃにおいて、横軸はプロキシミティギャップ、縦軸は光強度を示している。

【0116】

図１７Ｂに示すように、プロキシミティギャップが７０μｍから１３０μｍまで変動したとき、すなわち６０μｍ変動する間において、２．３μｍ程度のＣＤ変動が生じた。また、図１７Ｃに示すように、プロキシミティギャップが７０μｍから１３０μｍまで変動したとき、すなわち６０μｍの変動において、０．３５単位（相対値）のピークの光強度変動が生じた。

【0117】

（実施例１）
図１６Ａに示すフォトマスク５０において、比較例の場合と同様に被転写体上に形成すべきデバイスパターンの線幅Ｗｐを５μｍとしたまま、フォトマスク５０における抜きパターン５０ｂの線幅Ｗｍを６μｍ，７μｍとして同様のシミュレーションを行った。すなわち、バイアスβの値は、それぞれ０．５μｍ，１．０μｍであり、Ｗｍ／Ｗｐは、それぞれ１．２，１．４である。

【0118】

シミュレーションの結果を図１８に示す。図１８Ａは、プロキシミティギャップとＣＤとの関係を示すグラフである。図１８Ａにおいて、横軸はプロキシミティギャップ、縦軸はＣＤ［μｍ］を示している。また、図１８Ｂは、プロキシミティギャップとピークの光強度との関係を示すグラフである。図１８Ｂにおいて、横軸はプロキシミティギャップ、縦軸は光強度を示している。

【0119】

図１８Ａ，図１８Ｂにおいて、グラフ１８０ａは抜きパターン５０ｂの線幅Ｗｍが５μｍのグラフを示し、グラフ１８０ｂは抜きパターン５０ｂの線幅Ｗｍが６μｍのグラフを示し、グラフ１８０ｃは抜きパターン５０ｂの線幅Ｗｍが７μｍのグラフを示している。

【0120】

図１８Ａに示すように、グラフ１８０ｂ，１８０ｃにおいては、双方１μｍ程度のＣＤ変動が生じた。図１８Ｂに示すように、バイアスβの値が大きくなるほど、同一プロキシミティギャップにおけるピークの光強度は大きくなった。特に、線幅Ｗｍを７μｍとしたグラフ１８０ｃでは、グラフ１８０ａが示す比較例よりも大幅にピークの光強度が増加した。光強度の増加は、ネガ型感光性材料の架橋反応を十分に生じさせる点で有利である。

【0121】

（実施例２）
図１６Ｂに示すフォトマスク５１を用いた場合の、フォトマスク５０との相違について検討した。

【0122】

図１９は、被転写体上に形成される光強度分布を示すグラフである。図１９において、横軸はマスク上の位置、縦軸は光強度を示している。図１９において、グラフ１９０ａは比較例を示し、グラフ１９０ｂは図１６Ｂに示すフォトマスク５１において、被転写体上に形成すべきデバイスパターンの線幅Ｗｐを５μｍ、フォトマスク５１における抜きパターン５１ｂの線幅Ｗｍを８μｍとし、抜きパターン５１ｂを構成する半透光膜の透過率を５５％とした場合のグラフを示す。このようにすることで、比較例を示すグラフ１９０ａと、グラフ１９０ｂとの光強度分布のピーク強度を同程度に揃えた。

【0123】

図１９に示すように、ハーフトーンマスクを用いた本実施例（グラフ１９０ｂ）では、同一のピーク強度を得るにあたり、ピーク形状がバイナリマスク（グラフ１９０ａ）に比べてよりシャープであった。すなわち、より微細なパターンが形成できるのみならず、光強度の傾斜角が大きく、垂直に近くなった。これは、実際に転写に用いた際に、得られるレジストパターンの断面形状が垂直に近づくことを意味し、後工程での加工精度が高くなるという優れた効果をもつことを示す。すなわち、カラーフィルタ等の中間製品、さらには、表示装置などの最終製品における性能の安定性、歩留まりの向上に寄与することがわかる。

【0124】

（実施例３）
実施例２の結果を踏まえて、図１６Ｂに示すフォトマスク５１において、被転写体上に形成すべきデバイスパターンの線幅Ｗｐを５μｍ、フォトマスク５１における抜きパターン５０ｂの線幅Ｗｍを７μｍ、半透光膜の透過率を５５％とした場合に、プロキシミティギャップを変動させて、ＣＤ変動及び光強度のピークを求めた。ここでは、プロキシミティギャップ１００μｍの場合を基準化して、この値において目標ＣＤが得られる場合について調べた。

【0125】

図２０Ａは、被転写体上に形成される光強度分布を示すグラフである。図２０Ａにおいて、横軸はマスク上の位置、縦軸は光強度を示している。プロキシミティギャップは、７０μｍから１３０μｍの間で５μｍずつ変動させた。図２０Ａにおいて、グラフ２００ａはプロキシミティギャップ７０μｍのグラフを示し、グラフ２００ｂはプロキシミティギャップ１３０μｍのグラフを示し、グラフ２００ｃはプロキシミティギャップ１００μｍのグラフを示している。

【0126】

図２０Ｂは、プロキシミティギャップと形成されるパターンのＣＤとの関係を示すグラフである。図２０Ｂにおいて、横軸はプロキシミティギャップ、縦軸はＣＤ［μｍ］を示している。また、図２０Ｃは、プロキシミティギャップとピークの光強度との関係を示すグラフである。図２０Ｃにおいて、横軸はプロキシミティギャップ、縦軸は光強度を示している。

【0127】

図２０Ｂに示すように、プロキシミティギャップが７０μｍから１３０μｍまで変動したとき、すなわち６０μｍ変動する間において、ＣＤ変動は１μｍ未満であった。また、図２０Ｃに示すように、プロキシミティギャップが７０μｍから１３０μｍまで変動したとき、すなわち６０μｍの変動において、０．２５単位（相対値）のピークの光強度変動が生じた。

【0128】

（実施例４）
フォトマスク５１における抜きパターン５０ｂの線幅Ｗｍを８μｍとして、実施例３と同様のシミュレーションを行った。

【0129】

図２１Ａは、被転写体上に形成される光強度分布を示すグラフである。図２１Ａにおいて、横軸はマスク上の位置、縦軸は光強度を示している。プロキシミティギャップは、７０μｍから１３０μｍの間で５μｍずつ変動させた。図２１Ａにおいて、グラフ２１０ａはプロキシミティギャップ７０μｍのグラフを示し、グラフ２１０ｂはプロキシミティギャップ１３０μｍのグラフを示し、グラフ２１０ｃはプロキシミティギャップ１００μｍのグラフを示している。

【0130】

図２１Ｂは、プロキシミティギャップと形成されるパターンのＣＤとの関係を示すグラフである。図２１Ｂにおいて、横軸はプロキシミティギャップ、縦軸はＣＤ［μｍ］を示している。また、図２１Ｃは、プロキシミティギャップとピークの光強度との関係を示すグラフである。図２１Ｃにおいて、横軸はプロキシミティギャップ、縦軸は光強度を示している。

【0131】

図２１Ｂに示すように、プロキシミティギャップが７０μｍから１３０μｍまで変動したとき、すなわち６０μｍ変動する間において、ＣＤ変動はさらに小さくなり、０．８μｍ未満であった。また、図２１Ｃに示すように、ピークの光強度は実施例３と比較して増加した。

【0132】

（実施例５）
フォトマスク５１における抜きパターン５０ｂの線幅Ｗｍを９μｍとして、実施例３と同様のシミュレーションを行った。

【0133】

図２２Ａは、被転写体上に形成される光強度分布を示すグラフである。図２２Ａにおいて、横軸はマスク上の位置、縦軸は光強度を示している。プロキシミティギャップは、７０μｍから１３０μｍの間で５μｍずつ変動させた。図２２Ａにおいて、グラフ２２０ａはプロキシミティギャップ７０μｍのグラフを示し、グラフ２２０ｂはプロキシミティギャップ１３０μｍのグラフを示し、グラフ２２０ｃはプロキシミティギャップ１００μｍのグラフを示している。

【0134】

図２２Ｂは、プロキシミティギャップと形成されるパターンのＣＤとの関係を示すグラフである。図２２Ｂにおいて、横軸はプロキシミティギャップ、縦軸はＣＤ［μｍ］を示している。また、図２２Ｃは、プロキシミティギャップとピークの光強度との関係を示すグラフである。図２２Ｃにおいて、横軸はプロキシミティギャップ、縦軸は光強度を示している。

【0135】

図２２Ｂに示すように、プロキシミティギャップが７０μｍから１３０μｍまで変動したとき、すなわち６０μｍ変動する間において、ＣＤ変動はさらに小さくなり、０．７μｍ未満であった。また、図２２Ｃに示すように、ピークの光強度は実施例４と比較して増加した。

【0136】

以上により、被転写体上に微細幅のパターンを形成する際に必要な、フォトマスクの抜きパターンを、これより大きな線幅とすることで、被転写体上に届く光量を調整できることがわかった。また、バイアス量（β）を調整し、更に好ましくはバイアス率Ｗｍ／Ｗｐを調整することにより、プロキシミティギャップのばらつきに対する、転写パターンのＣＤばらつきを、効果的に抑えることができることがわかった。この点は、特に、量産上の意義が大きい。

【0137】

なお、この効果は、フォトマスクの抜きパターンとして、被転写体上に形成する目標線幅より大きい線幅のパターンを用いることで近接露光ギャップによる光強度変化を小さくすることによる。そして更に、フォトマスクの抜きパターンに半透光膜を用いることによって、透過する光強度を適切に調整して露光することで、露光ギャップによる線幅バラツキを抑える作用を奏することによる。

【0138】

本発明によれば、いわゆる半導体製造用のプロジェクション露光装置や、位相シフトマスクといった技術に依存することなく、上記微細幅のパターンを形成することが可能である。

【0139】

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、さまざまに変更して実施可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変さらが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変さらして実施可能である。

【0140】

例えば、本発明は、ブラックマトリクスやブラックストライプに限られず、液晶表示装置のフォトスペーサ（ＰＳ）などに適用してもよい。この場合には、上記実施の形態における抜きパターンが、例えばホールパターンなどの異なる形状となるが、本発明の効果を妨げない。

【符号の説明】

【0141】

１０，１２，１４ フォトマスク
１０ａ，１２ａ，１４ａ 透明基板
１０ｂ，１２ｂ，１４ｂ 遮光領域
１０ｃ，１２ｃ，１４ｃ 第１抜きパターン
１４ｄ 第２抜きパターン
１１ａ 被転写体
１１ｂ 第１デバイスパターン
１１ｃ 第２デバイスパターン
１１０ 露光装置
１１１ 光源
１１２ 楕円ミラー
１１３ インテグレータ
１１４ コリメーションレンズ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】