(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】
(24)【登録日】2023-01-20
(45)【発行日】2023-01-30
(54)【発明の名称】フォトマスク及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
G03F 1/32 20120101AFI20230123BHJP
C23C 14/06 20060101ALI20230123BHJP
【ＦＩ】
G03F1/32
C23C14/06 G
C23C14/06 E
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2021174507
(22)【出願日】2021-10-26
(62)【分割の表示】P 2020079753の分割
【原出願日】2020-04-28
(65)【公開番号】P2022017386
(43)【公開日】2022-01-25
【審査請求日】2021-10-28
(73)【特許権者】
【識別番号】302003244
【氏名又は名称】株式会社エスケーエレクトロニクス
(74)【代理人】
【識別番号】110002295
【氏名又は名称】弁理士法人Ｍ＆Ｐａｒｔｎｅｒｓ
(72)【発明者】
【氏名】森山 久美子
(72)【発明者】
【氏名】山田 慎吾
【審査官】植木 隆和
(56)【参考文献】
【文献】特開平０６－２３０５５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－３２８２３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－０２０４７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－１２５８９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－１８１０４８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－１８９２８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－３０１９９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－０９１８５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１９８００６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－０１３３８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１３４４３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０５８５３９２３（ＵＳ，Ａ）
【文献】米国特許第０５８８８６７８（ＵＳ，Ａ）
【文献】米国特許第０６００７３２４（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／０２７
Ｇ０３Ｆ ７／２０
Ｇ０３Ｆ １／００～１／８６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
透過性基板上に下層膜を有し、前記下層膜上に上層膜を有するフォトマスクブランクスを準備する工程と、前記上層膜上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜を露光し、露光量の異なる第１の領域、第２の領域及び第３の領域を形成する露光工程と、
前記第１の領域を選択的に除去する第１のレジスト除去工程と、
前記上層膜及び前記下層膜をエッチングする第１のエッチング工程と、
前記第２の領域を選択的に除去する第２のレジスト除去工程と、
前記上層膜を前記下層膜に対して選択的にエッチングする第２のエッチング工程と、
前記第３の領域を除去する工程とを含み、
前記下層膜は、露光光に含まれる代表波長（ｉ線、ｈ線、ｇ線）に対して位相シフト量が０度以上２０度以下の半透過膜であって、
前記第３の領域の両側に対称的に半透過領域のリム部が設けられることを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項2】
透過性基板上に下層膜を有し、前記下層膜上に上層膜を有するフォトマスクブランクスを準備する工程と、
前記上層膜上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜を露光し、露光量の異なる第１の領域、第２の領域及び第３の領域を形成する露光工程と、
前記第１の領域を選択的に除去する第１のレジスト除去工程と、
前記上層膜及び前記下層膜をエッチングする第１のエッチング工程と、
前記第２の領域を選択的に除去する第２のレジスト除去工程と、
前記上層膜を前記下層膜に対して選択的にエッチングする第２のエッチング工程と、
前記第３の領域を除去する工程とを有し、
前記下層膜は、露光光に含まれる代表波長（ｉ線、ｈ線、ｇ線）に対して位相シフト量が１６０度以上２００度以下の位相シフト膜であって、
前記第３の領域の両側に対称的に半透過領域のリム部が設けられることを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項3】
前記下層膜と前記上層膜との積層領域の透過率は、前記上層膜の膜厚によって調整されることを特徴とする請求項１又は２記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項4】
前記上層膜は、Ｃｒ系金属化合物、Ｓｉ系化合物又は金属シリサイド化合物であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項5】
前記下層膜は、Ｃｒ系金属化合物、Ｓｉ系化合物又は金属シリサイド化合物であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項6】
前記上層膜の透過率は、前記上層膜の膜厚によって調整されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載のフォトマスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、フォトマスク及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
フラットパネルディスプレイ等の電子デバイスを製造する工程において、フォトマスクが使用されている。従来より、フォトマスクとして透過部と遮光部とを有するバイナリーマスクが用いられている。しかし、近年では、例えば微細なパターンを形成するため、遮光膜と位相シフト膜とを備えた位相シフトマスクや、電子デバイスの製造工程数の低減のため多階調フォトマスクが用いられることがある。このようなフォトマスクは、透明基板上に複数の光学的特性の異なるパターンを備えており、これらのパターンを形成するためには、複数回のパターン描画（露光）工程が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１３－１３４４３５号公報
【文献】特開２０１７－７６１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
異なる光学特性を有する半透過領域と遮光領域とを形成する場合、それぞれのパターン形成に対して、フォトレジストの露光（描画）処理が必要となり、製造工数が増大する。さらに、それぞれのパターンを描画する毎に、フォトマスク基板を露光（描画）装置にセットして露光処理を行うため、重ね合わせ誤差（又はアライメントずれ）が発生することがある。そのため、重ね合わせ余裕を考慮したパターン配置とする必要があり、精細なパターンを得ることができなくなる。
【0005】
特許文献１は、異なる材料からなるパターンを形成する方法が開示されている。特許文献１には、異なる材料からなる下層膜と上層膜との積層上にレジストパターンを形成し、上記レジストパターンをマスクに上層膜及び下層膜をそれぞれ選択的にウェットエッチングした後、上記レジストパターンをマスクに上層膜をサイドエッチングする方法が開示されている。特許文献１は、１回の描画工程により形成されたレジストパターンを用い、重ね合わせ誤差の発生を防止できるものの、露光の際の不必要な光量を利用するため不安定であり、自ずとパターンサイズが限定される。
【0006】
特許文献２は、予備現像によって形成された第１レジストパターンをマスクに第１のエッチングを行い、その後に追加現像を施すことで第１レジストパターンのエッジ部を後退させた後に第２のエッチングを行い、遮光部の両側に対称的に位相シフト膜を形成する方法が開示されている。特許文献２に開示された製造方法においても、露光装置での重ね合わせ誤差の発生を防止できるものの、形成できるパターンが限定されてしまう。
【0007】
上記課題を鑑み、本発明は、異なる光学特性を有するパターンを、露光時の重ね合わせ誤差の発生を抑制して形成することができるフォトマスク及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明に係るフォトマスクの製造方法は、
透過性基板上に下層膜を有し、前記下層膜上に上層膜を有するフォトマスクブランクスを準備する工程と、
前記上層膜上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜を露光し、露光量の異なる第１の領域、第２の領域及び第３の領域を形成する露光工程と、
前記第１の領域を選択的に除去する第１のレジスト除去工程と、
前記上層膜及び前記下層膜をエッチングする第１のエッチング工程と、
前記第２の領域を選択的に除去する第２のレジスト除去工程と、
前記上層膜を前記下層膜に対して選択的にエッチングする第２のエッチング工程と、
前記第３の領域を除去する工程とを含むことを特徴とする。
透過性基板上に下層膜を有し、前記下層膜上に上層膜を有するフォトマスクブランクスを準備する工程と、
前記上層膜上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜を露光し、露光量の異なる第１の領域、第２の領域及び第３の領域を形成する露光工程と、
前記第１の領域を選択的に除去する第１のレジスト除去工程と、
前記上層膜及び前記下層膜をエッチングする第１のエッチング工程と、
前記第２の領域を選択的に除去する第２のレジスト除去工程と、
前記上層膜を前記下層膜に対して選択的にエッチングする第２のエッチング工程と、
前記第３の領域を除去する工程とを含むことを特徴とする。
【0009】
このようなフォトマスクの製造方法とすることで、下層膜からなるパターンと、下層膜と上層膜からなるパターンとを、露光時の重ね合わせ誤差の発生を抑制して形成することができるフォトマスクを得ることができる。
【0010】
また、本発明に係るフォトマスクの製造方法は、
前記下層膜は、透過率が１０％以上７０％以下、位相シフト量が０度以上２０度以下の半透過膜であることを特徴とする。
前記下層膜は、透過率が１０％以上７０％以下、位相シフト量が０度以上２０度以下の半透過膜であることを特徴とする。
【0011】
このようなフォトマスクの製造方法とすることで、パターン形成のための露光時の重ね合わせ誤差の発生を抑制することができるハーフトーンマスクを得ることができる。
【0012】
また、本発明に係るフォトマスクの製造方法は、
前記下層膜は、透過率が３％以上１５％以下、位相シフト量が１６０度以上２００度以下の位相シフト膜であることを特徴とする。
前記下層膜は、透過率が３％以上１５％以下、位相シフト量が１６０度以上２００度以下の位相シフト膜であることを特徴とする。
【0013】
このようなフォトマスクの製造方法とすることで、パターン形成のための露光時の重ね合わせ誤差の発生を抑制することができる位相シフトマスクを得ることができる。
【0014】
また、本発明に係るフォトマスクの製造方法は、
前記下層膜と前記上層膜とが異なる材料から構成されていることを特徴とする。
前記下層膜と前記上層膜とが異なる材料から構成されていることを特徴とする。
【0015】
このようなフォトマスクの製造方法とすることで、選択エッチングによる精細なパターン形成が容易となる。
【0016】
また、本発明に係るフォトマスクの製造方法は、
前記下層膜と前記上層膜との積層領域の透過率は、前記上層膜の膜厚を調整することによって調整されることを特徴とする。
前記下層膜と前記上層膜との積層領域の透過率は、前記上層膜の膜厚を調整することによって調整されることを特徴とする。
【0017】
このようなフォトマスクの製造方法とすることで、形成されるパターンの透過率を適宜に設定することができる。
【0018】
また、本発明に係るフォトマスクの製造方法は、
前記上層膜は、Ｃｒ系金属化合物、Ｓｉ系化合物又は金属シリサイド化合物であることを特徴とする。
前記上層膜は、Ｃｒ系金属化合物、Ｓｉ系化合物又は金属シリサイド化合物であることを特徴とする。
【0019】
また、本発明に係るフォトマスクの製造方法は、
前記下層膜は、Ｃｒ系金属化合物、Ｓｉ系化合物又は金属シリサイド化合物であることを特徴とする。
前記下層膜は、Ｃｒ系金属化合物、Ｓｉ系化合物又は金属シリサイド化合物であることを特徴とする。
【0020】
このようなフォトマスクの製造方法とすることで、選択エッチングを容易とするための上層膜と下層膜の材料を適宜決定することができる。
【0021】
また、本発明に係るフォトマスクの製造方法は、
前記上層膜の透過率は、前記上層膜をエッチングして前記上層膜の膜厚を調整することによって調整されることを特徴とする。
前記上層膜の透過率は、前記上層膜をエッチングして前記上層膜の膜厚を調整することによって調整されることを特徴とする。
【0022】
このようなフォトマスクの製造方法とすることで、上層膜のパターンの透過率を適宜に変更することができる。
【0023】
本発明に係るフォトマスクは、
透過性基板上に下層膜から構成されたパターンと、前記下層膜上に上層膜を有する積層膜から構成されたパターンとを備え、
前記下層膜は透過率が１０％以上７０％以下、位相シフト量が０度以上２０度以下の半透過膜であり、
前記下層膜の材料は、Ｃｒ系金属化合物、Ｓｉ系化合物又は金属シリサイド化合物から選択され、
前記上層膜の材料は、Ｃｒ系金属化合物、Ｓｉ系化合物又は金属シリサイド化合物から選択されるとともに、前記下層膜と異なることを特徴とする。
透過性基板上に下層膜から構成されたパターンと、前記下層膜上に上層膜を有する積層膜から構成されたパターンとを備え、
前記下層膜は透過率が１０％以上７０％以下、位相シフト量が０度以上２０度以下の半透過膜であり、
前記下層膜の材料は、Ｃｒ系金属化合物、Ｓｉ系化合物又は金属シリサイド化合物から選択され、
前記上層膜の材料は、Ｃｒ系金属化合物、Ｓｉ系化合物又は金属シリサイド化合物から選択されるとともに、前記下層膜と異なることを特徴とする。
【0024】
また、本発明に係るフォトマスクは、
透過性基板上に下層膜から構成されたパターンと、前記下層膜上に上層膜を有する積層膜から構成されたパターンとを備え、
前記下層膜は透過率が３％以上１５％以下、位相シフト量が１６０度以上２００度以下の位相シフト膜であり、
前記下層膜の材料は、Ｃｒ系金属化合物、Ｓｉ系化合物又は金属シリサイド化合物から選択され、
前記上層膜の材料は、Ｃｒ系金属化合物、Ｓｉ系化合物又は金属シリサイド化合物から選択されるとともに、前記下層膜と異なることを特徴とする。
透過性基板上に下層膜から構成されたパターンと、前記下層膜上に上層膜を有する積層膜から構成されたパターンとを備え、
前記下層膜は透過率が３％以上１５％以下、位相シフト量が１６０度以上２００度以下の位相シフト膜であり、
前記下層膜の材料は、Ｃｒ系金属化合物、Ｓｉ系化合物又は金属シリサイド化合物から選択され、
前記上層膜の材料は、Ｃｒ系金属化合物、Ｓｉ系化合物又は金属シリサイド化合物から選択されるとともに、前記下層膜と異なることを特徴とする。
【発明の効果】
【0025】
本発明によれば、異なる光学特性を有するパターンを、露光時の重ね合わせ誤差の発生を抑制して形成することができるフォトマスク及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】実施形態１におけるフォトマスクの主要製造工程を示す断面図である。
【図2】実施形態１におけるフォトマスクの主要製造工程を示す断面図である。
【図3】フォトレジスト膜の断面を示すＳＥＭ写真である。
【図4】実施形態１におけるフォトマスクの主要製造工程を示す断面図である。
【図5】実施形態２におけるフォトマスクの主要製造工程を示す断面図である。
【図6】実施形態２におけるフォトマスクの主要製造工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は、いずれも本発明の要旨の認定において限定的な解釈を与えるものではない。また、同一又は同種の部材については同じ参照符号を付して、説明を省略することがある。
【0028】
（実施形態１）
図１、２は、実施形態１によるフォトマスク１００の主要製造工程を示す断面図である。以下、図面を参照して、フォトマスク１００の製造方法を説明する。
図１、２は、実施形態１によるフォトマスク１００の主要製造工程を示す断面図である。以下、図面を参照して、フォトマスク１００の製造方法を説明する。
【0029】
（成膜工程：フォトマスクブランクス準備工程）
図１（ａ）に示すように、合成石英ガラス等の透過性基板１を準備し、透過性基板１上に、例えばＣｒ系金属化合物、Ｓｉ系化合物、金属シリサイド化合物等の公知の材料からなる半透過性の下層膜２をスパッタ法、蒸着法等により（例えば膜厚５［ｎｍ］～２０［ｎｍ］）成膜する。
図１（ａ）に示すように、合成石英ガラス等の透過性基板１を準備し、透過性基板１上に、例えばＣｒ系金属化合物、Ｓｉ系化合物、金属シリサイド化合物等の公知の材料からなる半透過性の下層膜２をスパッタ法、蒸着法等により（例えば膜厚５［ｎｍ］～２０［ｎｍ］）成膜する。
【0030】
ここで、透過性基板１は、フォトマスク１００を用いたリソグラフィー工程において使用される露光光に含まれる代表波長（例えばｉ線、ｈ線、ｇ線）に対して９０～１００％（９０％≦透過率≦１００％）の透過率を有する。
また、半透過性とは、露光光に含まれる代表波長に対して、透過率が、透過性基板１の透過率よりも低く、後述する積層構造膜の透過率よりも高いことを意味する。
なお、露光光は、例えばｉ線、ｈ線若しくはｇ線であってもよく、又はこれらの少なくとも２つの光を含む混合光であってもよい。また、露光光は、これらに限定するものではない。
また、半透過性とは、露光光に含まれる代表波長に対して、透過率が、透過性基板１の透過率よりも低く、後述する積層構造膜の透過率よりも高いことを意味する。
なお、露光光は、例えばｉ線、ｈ線若しくはｇ線であってもよく、又はこれらの少なくとも２つの光を含む混合光であってもよい。また、露光光は、これらに限定するものではない。
【0031】
下層膜２は、ハーフトーン膜又は位相シフト膜として用いることができる。
例えば、下層膜２をハーフトーン膜として利用する場合、代表波長に対して、下層膜２の透過率が１０～７０％（１０％≦透過率≦７０％）になるよう設定する。また、位相シフト量は小さく（略０°、例えば０～２０°）に設定すればよい。
また、例えば、下層膜２を位相シフト膜として利用する場合、露光光に含まれる代表波長に対して、下層膜２の透過率が３～１５％（３％≦透過率≦１５％）、位相シフト量が略１８０°（１６０°≦位相シフト量≦２００°）、さらに好適には１７０°≦位相シフト量≦１９０°になるよう設定する。
下層膜２のハーフトーン膜及び位相シフト膜としての光学的性質は、例えば、組成及び膜厚を調整することにより、実現が可能である。
例えば、下層膜２をハーフトーン膜として利用する場合、代表波長に対して、下層膜２の透過率が１０～７０％（１０％≦透過率≦７０％）になるよう設定する。また、位相シフト量は小さく（略０°、例えば０～２０°）に設定すればよい。
また、例えば、下層膜２を位相シフト膜として利用する場合、露光光に含まれる代表波長に対して、下層膜２の透過率が３～１５％（３％≦透過率≦１５％）、位相シフト量が略１８０°（１６０°≦位相シフト量≦２００°）、さらに好適には１７０°≦位相シフト量≦１９０°になるよう設定する。
下層膜２のハーフトーン膜及び位相シフト膜としての光学的性質は、例えば、組成及び膜厚を調整することにより、実現が可能である。
【0032】
次に、下層膜２上に、例えばＣｒ系金属化合物、Ｓｉ系化合物、金属シリサイド化合物等の公知の材料からなる上層膜３をスパッタ法、蒸着法等により（例えば膜厚５０［ｎｍ］～１００［ｎｍ］）成膜する。ただし、上層膜３は、下層膜２とエッチング特性が異なる材料から構成される。例えば下層膜２としてＣｒ系化合物、上層膜３としてＣｒ以外の金属系化合物、例えばＴｉ系化合物やＮｉ系化合物とする組合わせを選択する。なお、Ｃｒ系化合物等の金属系化合物は、金属のみから構成されてもよい。
上層膜３の代表波長に対する透過率は、上層膜３と下層膜２との積層膜が遮光性を有するように上層膜３の材料（組成）及び膜厚を調整すればよい。本積層膜の代表波長に対する透過率は、例えば１％以下（０％≦透過率≦１％）である。換言すれば、上層膜３の材質（組成）及び膜厚を調整することで光学濃度（ＯＤ値）が３．０以上を満たせばよい。
上層膜３の代表波長に対する透過率は、上層膜３と下層膜２との積層膜が遮光性を有するように上層膜３の材料（組成）及び膜厚を調整すればよい。本積層膜の代表波長に対する透過率は、例えば１％以下（０％≦透過率≦１％）である。換言すれば、上層膜３の材質（組成）及び膜厚を調整することで光学濃度（ＯＤ値）が３．０以上を満たせばよい。
【0033】
以下、透過性基板１上に下層膜２及び上層膜３が形成された積層構造体をフォトマスクブランクスと称する。
予め上記構成のフォトマスクブランクスを複数枚準備し、保管しておいてもよい。顧客等から発注された際に、予め準備されていた上記構成のフォトマスクブランクスを利用することで、工期の短縮に寄与することができる。
予め上記構成のフォトマスクブランクスを複数枚準備し、保管しておいてもよい。顧客等から発注された際に、予め準備されていた上記構成のフォトマスクブランクスを利用することで、工期の短縮に寄与することができる。
【0034】
（フォトレジスト形成工程）
次に、図１（ｂ）に示すように、上層膜３上に（フォト）レジスト膜４を塗布法、スプレイ法等により形成する。
次に、図１（ｂ）に示すように、上層膜３上に（フォト）レジスト膜４を塗布法、スプレイ法等により形成する。
【0035】
（露光工程）
次に、図１（ｃ）に示すように、露光（描画）装置（例えばレーザー描画装置）に、フォトマスクブランクスをロード（露光装置内の露光用ステージ上に載置）し、レジスト膜４を露光する。
このとき、レジスト膜４には、露光量が異なる３つの領域、すなわち高ドーズ領域４ｃ（第１の領域）、低ドーズ領域４ｂ（第２の領域）、未露光領域４ａ（第３の領域）が形成される。
ここで、未露光領域４ａとは露光しない領域即ち露光量が０の領域であり、低ドーズ領域４ｂとは相対的に低い露光量で露光された領域であり、高ドーズ領域４ｃとは相対的に高い露光量で露光された領域である。
露光装置による描画方法は、レーザー描画に限定されるものではない。例えば電子線を用いてもよい。
次に、図１（ｃ）に示すように、露光（描画）装置（例えばレーザー描画装置）に、フォトマスクブランクスをロード（露光装置内の露光用ステージ上に載置）し、レジスト膜４を露光する。
このとき、レジスト膜４には、露光量が異なる３つの領域、すなわち高ドーズ領域４ｃ（第１の領域）、低ドーズ領域４ｂ（第２の領域）、未露光領域４ａ（第３の領域）が形成される。
ここで、未露光領域４ａとは露光しない領域即ち露光量が０の領域であり、低ドーズ領域４ｂとは相対的に低い露光量で露光された領域であり、高ドーズ領域４ｃとは相対的に高い露光量で露光された領域である。
露光装置による描画方法は、レーザー描画に限定されるものではない。例えば電子線を用いてもよい。
【0036】
さらに具体的には、上記高ドーズ領域の高ドーズとは、後述する第１の現像工程でレジストが除去される際に、レジストを溶解させるために必要な露光量以上の露光量を意味する。対して、低ドーズ領域の低ドーズとは、後述する第１の現像工程によりレジストが除去されず残置され、第２の現像工程によって除去される程度の露光量という意味である。例えば、第１の現像工程に必要な高ドーズ量を基準とした場合、その高ドーズ量に対して、５％～９０％の露光量の範囲の露光量を意味する。
低ドーズ量の設定は、上記範囲内で適宜設定が可能であるが、第２の現像工程のプロセス工程時間を考慮する必要があることは言うまでもない。
低ドーズ量の設定は、上記範囲内で適宜設定が可能であるが、第２の現像工程のプロセス工程時間を考慮する必要があることは言うまでもない。
【0037】
なお、簡単のためレジスト膜４の高ドーズ領域４ｃを「高ドーズ領域４ｃ」、レジスト膜４の低ドーズ領域４ｂを「低ドーズ領域４ｂ」、レジスト膜４のレジスト膜４の未露光領域４ａを「未露光領域４ａ」と称することがある。
【0038】
低ドーズ領域４ｂ及び高ドーズ領域４ｃは、露光装置から透明基板１をアンロードする（取り出す）ことなく形成することができる。例えば、低ドーズ領域４ｂに相当する領域及び高ドーズ領域４ｃに相当する領域を、それぞれ第１の露光量及び第２の露光量となるようレーザーをスキャンすることで露光し、これらの領域を形成できる。
【0039】
また、低ドーズ領域４ｂ及び高ドーズ領域４ｃに相当する領域を、第１の露光量となるようレーザーをスキャンして露光し、その後、高ドーズ領域４ｃが第２の露光量となるように、高ドーズ領域４ｃに相当する領域のみを追加的にレーザーをスキャンして露光してもよい。複数のレーザー照射により露光量が平均化され、高ドーズ領域４ｃ露光量の均一性が向上する。また、低ドーズ領域４ｂと高ドーズ領域４ｃとが接する場合、境界領域での露光量の均一性も向上する。
【0040】
上記のように、フォトマスクブランクスを露光装置からアンロードせずに、低ドーズ領域４ｂ及び高ドーズ領域４ｃの露光処理を行うため、これらの領域（パターン）間で重ね合わせ誤差（ずれ）の発生は抑制される。
【0041】
（第１の現像（レジスト除去）工程）
次に、図１（ｄ）に示すように、第１の現像工程において、現像液により高ドーズ領域４ｃのレジスト膜４のみを選択的に除去し、レジスト膜４をパターニングする。
後述するように、レジスト膜４の現像液による溶解特性が、露光量（ドーズ）に依存するため、露光量に応じて露光されたレジスト膜４を選択的に順次除去することが可能となる。第１の現像工程においては、高ドーズ領域４ｃの溶解速度が、未露光領域４ａ及び低ドーズ領域４ｂの溶解速度に対して十分に（例えば、数倍から１桁）高くなる現像条件で現像（現像液による溶解）を行うことで、選択的に高ドーズ領域４ｃのみを除去できる。
なお、図１（ｄ）に示すように、低ドーズ領域４ｂのレジスト膜厚は、未露光領域４ａのレジスト膜厚と比較して薄くなる。
次に、図１（ｄ）に示すように、第１の現像工程において、現像液により高ドーズ領域４ｃのレジスト膜４のみを選択的に除去し、レジスト膜４をパターニングする。
後述するように、レジスト膜４の現像液による溶解特性が、露光量（ドーズ）に依存するため、露光量に応じて露光されたレジスト膜４を選択的に順次除去することが可能となる。第１の現像工程においては、高ドーズ領域４ｃの溶解速度が、未露光領域４ａ及び低ドーズ領域４ｂの溶解速度に対して十分に（例えば、数倍から１桁）高くなる現像条件で現像（現像液による溶解）を行うことで、選択的に高ドーズ領域４ｃのみを除去できる。
なお、図１（ｄ）に示すように、低ドーズ領域４ｂのレジスト膜厚は、未露光領域４ａのレジスト膜厚と比較して薄くなる。
【0042】
（第１のエッチング工程）
次に、図２（ａ）に示すように、パターニングされたレジスト膜４、即ち未露光領域４ａ及び低ドーズ領域４ｂのレジスト膜４をエッチングマスクにして、上層膜３をウェットエッチング法又はドライエッチング法によりエッチングし、その後下層膜２をウェットエッチング法又はドライエッチング法によりエッチングし、透過性基板１の表面を露出する。
上層膜３と下層膜２とは、互いに異なる材料を採用することにより、下層膜２がエッチングされないエッチャント（薬液又はガス）を用いて、上層膜３を選択的にエッチングすることができる。その後、上層膜３がエッチングされないエッチャント（薬液又はガス）を用いて、下層膜２を選択的にエッチングすることができる。
次に、図２（ａ）に示すように、パターニングされたレジスト膜４、即ち未露光領域４ａ及び低ドーズ領域４ｂのレジスト膜４をエッチングマスクにして、上層膜３をウェットエッチング法又はドライエッチング法によりエッチングし、その後下層膜２をウェットエッチング法又はドライエッチング法によりエッチングし、透過性基板１の表面を露出する。
上層膜３と下層膜２とは、互いに異なる材料を採用することにより、下層膜２がエッチングされないエッチャント（薬液又はガス）を用いて、上層膜３を選択的にエッチングすることができる。その後、上層膜３がエッチングされないエッチャント（薬液又はガス）を用いて、下層膜２を選択的にエッチングすることができる。
【0043】
（第２の現像（レジスト除去）工程）
次に、図２（ｂ）に示すように、第２の現像工程において、現像液により低ドーズ領域４ｂのレジスト膜４のみを選択的に除去し、レジスト膜４をパターニングする。この工程において、未露光領域４ａのみが上層膜３上に残置する。
第１の現像工程及び第２の現像工程に示すように露光量の異なるレジスト膜４を露光量に依存して順次除去できるのは、溶解速度が現像条件（時間等）に非線形に依存する現象があるためである。溶解速度が変化（増大）する変化点が露光量に依存して変化する特性を利用することで露光量の異なる領域を選択的に順次除去することができる。
第２の現像工程では、低ドーズ領域４ｂの溶解速度が、未露光領域４ａの溶解速度に対して十分に高くなる現像条件で現像（溶解）を行い、選択的に低ドーズ領域４ｂのみを除去できる。
次に、図２（ｂ）に示すように、第２の現像工程において、現像液により低ドーズ領域４ｂのレジスト膜４のみを選択的に除去し、レジスト膜４をパターニングする。この工程において、未露光領域４ａのみが上層膜３上に残置する。
第１の現像工程及び第２の現像工程に示すように露光量の異なるレジスト膜４を露光量に依存して順次除去できるのは、溶解速度が現像条件（時間等）に非線形に依存する現象があるためである。溶解速度が変化（増大）する変化点が露光量に依存して変化する特性を利用することで露光量の異なる領域を選択的に順次除去することができる。
第２の現像工程では、低ドーズ領域４ｂの溶解速度が、未露光領域４ａの溶解速度に対して十分に高くなる現像条件で現像（溶解）を行い、選択的に低ドーズ領域４ｂのみを除去できる。
【0044】
なお、この方法を用いることで、３種以上の異なるレジスト膜４のパターンを得ることも可能である。
【0045】
（第２のエッチング工程）
次に、図２（ｃ）に示すように、未露光領域４ａをエッチングマスクにして、下層膜２がエッチングされないエッチャント（薬液又はガス）を用いて、上層膜３をウェットエッチング法又はドライエッチング法により選択的にエッチングする。
図２（ｃ）においては、下層膜２と上層膜３の積層から構成されているパターンの両側に下層膜２のみから構成されているパターンが形成されている。
下層膜２のみから構成されているパターンは、低ドーズ領域４ｂにより確定されるため、図１（ｃ）に示す露光工程において光学的に設定できる。
次に、図２（ｃ）に示すように、未露光領域４ａをエッチングマスクにして、下層膜２がエッチングされないエッチャント（薬液又はガス）を用いて、上層膜３をウェットエッチング法又はドライエッチング法により選択的にエッチングする。
図２（ｃ）においては、下層膜２と上層膜３の積層から構成されているパターンの両側に下層膜２のみから構成されているパターンが形成されている。
下層膜２のみから構成されているパターンは、低ドーズ領域４ｂにより確定されるため、図１（ｃ）に示す露光工程において光学的に設定できる。
【0046】
（第３のレジスト除去工程）
次に、図２（ｄ）に示すように、アッシング法又はレジスト剥離液に浸漬することにより、未露光領域４ａのレジスト膜４を除去する。
以上により、下層膜２及び上層膜３を含む積層から構成された遮光領域５と、下層膜２から構成された半透過領域６と、透過性基板１が露出した透過領域７を備えたフォトマスク１００を得ることができる。
フォトマスク１００は、下層膜２として上記ハーフトーン膜としての条件を採用することで多階調のハーフトーンマスクとして機能する。また、フォトマスク１００は、下層膜２として上記位相シフト膜としての条件を採用することで、位相シフトマスクとしての機能させることができる。特にこの場合、露光工程での重ね合わせ誤差の発生が抑制されるため、遮光領域５の両側に対称的に半透過領域６のリム部を設けることができ、精細なパターン形成を可能にする位相シフトマスクを得ることができる。
次に、図２（ｄ）に示すように、アッシング法又はレジスト剥離液に浸漬することにより、未露光領域４ａのレジスト膜４を除去する。
以上により、下層膜２及び上層膜３を含む積層から構成された遮光領域５と、下層膜２から構成された半透過領域６と、透過性基板１が露出した透過領域７を備えたフォトマスク１００を得ることができる。
フォトマスク１００は、下層膜２として上記ハーフトーン膜としての条件を採用することで多階調のハーフトーンマスクとして機能する。また、フォトマスク１００は、下層膜２として上記位相シフト膜としての条件を採用することで、位相シフトマスクとしての機能させることができる。特にこの場合、露光工程での重ね合わせ誤差の発生が抑制されるため、遮光領域５の両側に対称的に半透過領域６のリム部を設けることができ、精細なパターン形成を可能にする位相シフトマスクを得ることができる。
【0047】
【0048】
図３（ａ）に示すように、未露光領域４ａ及び低ドーズ領域４ｂとが接する境界部分においては、レジスト膜４の断面は、なだらかなテーパー形状を有することがある。
しかし、図３（ｂ）に示すように、第２の現像工程後においては、未露光領域４ａのレジスト膜４の断面は急峻な形状を示す。すなわち、図１（ｃ）に示す露光工程において確定された低ドーズ領域４ｂのレジスト膜４が、第２の現像工程において選択的に除去され、未露光領域４ａは光学的に、正確に確定されることを示す。
しかし、図３（ｂ）に示すように、第２の現像工程後においては、未露光領域４ａのレジスト膜４の断面は急峻な形状を示す。すなわち、図１（ｃ）に示す露光工程において確定された低ドーズ領域４ｂのレジスト膜４が、第２の現像工程において選択的に除去され、未露光領域４ａは光学的に、正確に確定されることを示す。
【0049】
また、図４（ｃ）に示すように、半透過領域６と遮光領域５とを互いに離隔して形成することも可能である。図４（ａ）に示すように、露光（描画）装置によって、レジスト膜４に対して、未露光領域４ａ及び低ドーズ領域４ｂとを互いに離隔して露光し、その後図４（ｂ）に示すように、第１の現像工程によって、互いに離隔した未露光領域４ａ及び低ドーズ領域４ｂを得ることができる。
その後、図２に示す工程によって、半透過領域６と遮光領域５とを互いに離隔して形成することができる。
従って、遮光領域５及び半透過領域６は、光学的に所望のパターンに設定でき、フォトマスク１００のパターン設計の自由度が、特許文献１、２に開示された方法と比較して、大きく向上する。
なお、半透過領域６と遮光領域７とが互いに離隔したパターンと、半透過領域６と遮光領域７とが互いに隣接したパターンが混在するパターン配置とすることも可能である。
半透過領域６と遮光領域７とのパターン配置について、上記のとおり種々の配置が可能であることは、他の実施形態についても同様である。
その後、図２に示す工程によって、半透過領域６と遮光領域５とを互いに離隔して形成することができる。
従って、遮光領域５及び半透過領域６は、光学的に所望のパターンに設定でき、フォトマスク１００のパターン設計の自由度が、特許文献１、２に開示された方法と比較して、大きく向上する。
なお、半透過領域６と遮光領域７とが互いに離隔したパターンと、半透過領域６と遮光領域７とが互いに隣接したパターンが混在するパターン配置とすることも可能である。
半透過領域６と遮光領域７とのパターン配置について、上記のとおり種々の配置が可能であることは、他の実施形態についても同様である。
【0050】
（実施形態２）
実施形態１では、１回の露光処理によりレジスト膜４に、未露光領域４ａ低ドーズ領域４ｂ及び高ドーズ領域４ｃの３種の領域を形成し、透過領域、半透過領域、遮光領域の３階調のフォトマスクを製造できることを示した。
実施形態２によれば、さらに多階調のフォトマスク１００を提供することも可能となる。
実施形態１では、１回の露光処理によりレジスト膜４に、未露光領域４ａ低ドーズ領域４ｂ及び高ドーズ領域４ｃの３種の領域を形成し、透過領域、半透過領域、遮光領域の３階調のフォトマスクを製造できることを示した。
実施形態２によれば、さらに多階調のフォトマスク１００を提供することも可能となる。
【0051】
図５（ａ）に示すように、１回の露光工程においてレジスト膜４を露光して、露光量が高い順に第１の領域４ｄ、第２の領域４ｅ、第３の領域４ｆ、第４の領域４ｇ（露光量０）を形成する。
【0052】
次に図５（ｂ）に示すように、露光量の最も多い第１の領域４ｄを選択的に除去後、第２の領域４ｅ、第３の領域４ｆ、第４の領域４ｇのレジスト膜４をマスクに上層膜３と下層膜２とをエッチングし、透明基板１を露出させる。
【0053】
次に図５（ｃ）に示すように、露光量が２番目に多い第２の領域４ｅを選択的に除去後、第３の領域４ｆ、第４の領域４ｇのレジスト膜４をマスクに上層膜３をエッチングして除去し、さらに下層膜２を部分的にエッチングし、相対的に膜厚が薄い第１の下層膜２ａ（薄膜下層膜２ａ）と相対的に膜厚が厚い第２の下層膜２ｂ（厚膜下層膜２ｂ）を形成する。
【0054】
次に図５（ｄ）に示すように、露光量が３番目に多い第３の領域４ｆを選択的に除去後、第４の領域４ｇのレジスト膜４をマスクに上層膜３をエッチングして除去し、第２の下層膜２ｂの表面を露出させる。
【0055】
次に図５（ｅ）に示すように、第４の領域４ｇのレジスト膜４をアッシング法又はレジスト剥離液に浸漬することにより除去する。
下層膜２と上層膜３との積層である遮光領域５、透明基板１が露出した透過領域７、膜厚が相対的に薄い第１の下層膜２ａから構成される第１の半透過領域６１及び膜厚が相対的に厚い第２の下層膜２ｂから構成される第２の半透過領域６２が形成される。
従って、透過領域７及び遮光領域５、並びに透過率の異なる第１の半透過領域６１及び第２の半透過領域６２の４階調のフォトマスク１００を得ることができる。
下層膜２と上層膜３との積層である遮光領域５、透明基板１が露出した透過領域７、膜厚が相対的に薄い第１の下層膜２ａから構成される第１の半透過領域６１及び膜厚が相対的に厚い第２の下層膜２ｂから構成される第２の半透過領域６２が形成される。
従って、透過領域７及び遮光領域５、並びに透過率の異なる第１の半透過領域６１及び第２の半透過領域６２の４階調のフォトマスク１００を得ることができる。
【0056】
なお、上層膜３の一部の領域を部分的にエッチングして膜厚を減少させることで、半透過領域を形成してもよい。
図５（ｃ）に示す工程において、露光量が２番目に多い第２の領域４ｅを選択的に除去後、第３の領域４ｆ、第４の領域４ｇのレジスト膜４をマスクにして、図２（ｃ）に示す工程と同様に、上層膜３のみを選択的にエッチングして除去し、下層膜２の表面を露出させる。（図６（ａ）参照。）
図５（ｃ）に示す工程において、露光量が２番目に多い第２の領域４ｅを選択的に除去後、第３の領域４ｆ、第４の領域４ｇのレジスト膜４をマスクにして、図２（ｃ）に示す工程と同様に、上層膜３のみを選択的にエッチングして除去し、下層膜２の表面を露出させる。（図６（ａ）参照。）
【0057】
次に、図６（ｂ）に示すように、露光量が３番目に多い第３の領域４ｆを選択的に除去後、第４の領域４ｇのレジスト膜４をマスクに上層膜３を部分的にエッチングして相対的に膜厚が薄い第１の上層膜３ａ（薄膜上層膜３ａ）と相対的に膜厚が厚い第２の上層膜３ｂ（厚膜上層膜３ｂ）を形成する。
上層膜３の膜厚を減少させることで得られた薄膜上層膜３ａは、代表波長に対する透過率が増大し、半透過膜となる。
上層膜３の膜厚を減少させることで得られた薄膜上層膜３ａは、代表波長に対する透過率が増大し、半透過膜となる。
【0058】
次に、図６（ｃ）に示すように、第４の領域４ｇのレジスト膜４をアッシング法又はレジスト剥離液に浸漬することにより除去する。
透明基板１が露出した透過領域７、下層膜２から構成される第１の半透過領域６１、下層膜２と相対的に膜厚が薄い第１の上層膜３ａとの積層から構成される第２の半透過領域６２及び下層膜２と相対的に膜厚が厚い第２の上層膜３ｂとの積層である遮光領域５が形成される。第２の半透過領域６２は、下層膜２の上層に第１の上層膜３ａ（薄膜上層膜３ａ）を備えるため第１の半透過領域６１と比較して、透過率が低くなる。また、第１の上層膜３ａは上層膜３より膜厚が薄く透過率が増大するため、第２の半透過領域６２は遮光領域５（下層膜２と厚膜上層膜３ｂとの積層）より透過率が高い半透過領域となる。
従って、それぞれ透過率の異なる透過領域７、第１の半透過領域６１、第２の半透過領域６２及び遮光領域５を備えた４階調のフォトマスク１００を得ることができる。
透明基板１が露出した透過領域７、下層膜２から構成される第１の半透過領域６１、下層膜２と相対的に膜厚が薄い第１の上層膜３ａとの積層から構成される第２の半透過領域６２及び下層膜２と相対的に膜厚が厚い第２の上層膜３ｂとの積層である遮光領域５が形成される。第２の半透過領域６２は、下層膜２の上層に第１の上層膜３ａ（薄膜上層膜３ａ）を備えるため第１の半透過領域６１と比較して、透過率が低くなる。また、第１の上層膜３ａは上層膜３より膜厚が薄く透過率が増大するため、第２の半透過領域６２は遮光領域５（下層膜２と厚膜上層膜３ｂとの積層）より透過率が高い半透過領域となる。
従って、それぞれ透過率の異なる透過領域７、第１の半透過領域６１、第２の半透過領域６２及び遮光領域５を備えた４階調のフォトマスク１００を得ることができる。
【0059】
このように、下層膜２又は上層膜３の一部の領域において、膜厚を減少させることで透過率を変化させ、さらなる多階調のフォトマスク１００を得ることができる。さらに、図５に示す製造工程と図６に示す製造工程とを組合わせ、下層膜２及び上層膜３の一部の領域において、膜厚を減少させることで透過率を変化させ、多階調フォトマスク１００得ることもできる。
【0060】
なお、上記各実施形態は、レジスト膜４としてポジ型レジストを用いた場合を例にして説明したが、ネガ型レジストを用いた場合も同様である。ネガ型レジストの場合、露光量の関係がポジ型レジストと反対になる。例えば、ポジ型レジストの未露光領域がネガ型レジストの高ドーズ領域に、ポジ型レジストの高ドーズ領域がネガ型レジストの未露光領域に対応する。
【産業上の利用可能性】
【0061】
本発明によれば、１回の露光処理工程により、異なる光学特性を有するパターンを備えたフォトマスクを得ることができる。その結果、フォトマスクの製造工数の増大を防止しながら、精細なパターンを実現することができる。
本フォトマスクを、表示装置等の製品の生産工程で用いることにより、製品の性能向上等に寄与することができ、産業上の利用可能性は大きい。
本フォトマスクを、表示装置等の製品の生産工程で用いることにより、製品の性能向上等に寄与することができ、産業上の利用可能性は大きい。
【符号の説明】
【0062】
１ 透過性基板
２ 下層膜
２ａ 第１の下層膜（薄膜下層膜）
２ｂ 第２の下層膜（厚膜下層膜）
３ 上層膜
３ａ 第１の上層膜（薄膜上層膜）
３ｂ 第２の上層膜（厚膜上層膜）
４ （フォト）レジスト膜
４ａ 未露光領域（第３の領域）
４ｂ 低ドーズ領域（第２の領域）
４ｃ 高ドーズ領域（第１の領域）
４ｄ 第１の領域
４ｅ 第２の領域
４ｆ 第３の領域
４ｇ 第４の領域
５ 遮光領域
６ 半透過領域
６１ 第１の半透過領域
６２ 第２の半透過領域
７ 透過領域
１００ フォトマスク
２ 下層膜
２ａ 第１の下層膜（薄膜下層膜）
２ｂ 第２の下層膜（厚膜下層膜）
３ 上層膜
３ａ 第１の上層膜（薄膜上層膜）
３ｂ 第２の上層膜（厚膜上層膜）
４ （フォト）レジスト膜
４ａ 未露光領域（第３の領域）
４ｂ 低ドーズ領域（第２の領域）
４ｃ 高ドーズ領域（第１の領域）
４ｄ 第１の領域
４ｅ 第２の領域
４ｆ 第３の領域
４ｇ 第４の領域
５ 遮光領域
６ 半透過領域
６１ 第１の半透過領域
６２ 第２の半透過領域
７ 透過領域
１００ フォトマスク
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】