特許 7393573 フォトマスクの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-28

(45)【発行日】2023-12-06

(54)【発明の名称】フォトマスクの製造方法

(51)【国際特許分類】

   G03F 1/29 20120101AFI20231129BHJP

【ＦＩ】

G03F1/29

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2023029003

(22)【出願日】2023-02-27

【審査請求日】2023-03-01

(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】100114421

【弁理士】

【氏名又は名称】薬丸 誠一

(72)【発明者】

【氏名】山田 慎吾

(72)【発明者】

【氏名】森山 久美子

(72)【発明者】

【氏名】坂東 宏樹

(72)【発明者】

【氏名】川原 未佑

【審査官】三好 貴大

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－１０３３３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１６６２４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０７６１４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１４６０３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１２２３４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０３２７８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１７３０１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１４－００４８０６２（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開平０４－３４４６４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１２７６７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００１／００３８９５２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｆ １／００－１／８６

７／２０－７／２４

９／００－９／０２

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

透明基板の上に形成される下層膜と、下層膜の周辺領域の少なくとも一部が露出するように下層膜の上に形成される上層膜とを備え、下層膜及び上層膜の積層部の第１領域と、下層膜の第２領域とで構成されるパターンを備えるフォトマスクの製造方法であって、
透明基板の上に、下層膜及び上層膜が積層されたフォトマスクブランクスを準備するフォトマスクブランクス準備工程と、
第１領域に対応する第１パターンと、第１パターンと離隔し、第１パターン側のエッジが第２領域のエッジの位置に対応する位置に設定される第２パターンとを含んで構成される第１次レジストパターンを形成する第１次レジストパターン形成工程と、
第１次レジストパターンをマスクとして、上層膜の露出部分をエッチングにより除去することにより、第１領域に対応する第１パターンと、第１パターンと離隔し、第１パターン側のエッジが第２領域のエッジの位置に対応する位置に設定される第２パターンとを含んで構成される上層膜パターンを形成する第１次上層膜エッチング工程と、
上層膜パターンの第１パターン、上層膜パターンの第１パターン及び第２パターン間の下層膜の露出部分、及び、上層膜パターンの第２パターンのうち、少なくとも第１パターン側のエッジを含む部分を覆うとともに、上層膜パターンの第２パターンのうち、他の部分の少なくとも一部を露出させる第２次レジストパターンを形成する第２次レジストパターン形成工程と、
上層膜パターンの第２パターンをエッチングにより除去する第２次上層膜エッチング工程と、
第２次レジストパターンをマスクとして、下層膜の露出部分をエッチングにより除去する下層膜エッチング工程とを備える
フォトマスクの製造方法。

【請求項2】

下層膜及び上層膜として、第１領域が遮光部、第２領域が位相シフト部として機能するような膜を用いる
請求項１に記載のフォトマスクの製造方法。

【請求項3】

下層膜として、位相シフト膜を用い、
上層膜として、遮光膜を用いる
請求項２に記載のフォトマスクの製造方法。

【請求項4】

第２領域は、遮光部のリム部として機能する
請求項２に記載のフォトマスクの製造方法。

【請求項5】

フォトマスクのパターンは、ラインアンドスペースパターン、ホールパターン又はドットパターンのいずれかである
請求項１に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、フォトマスクの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

フォトリソグラフィ技術として、位相シフトマスクやハーフトーンマスクが知られている。位相シフトマスクは、透明基板の一部に位相シフト膜を備え、この部分を通過する光の位相や強度を変えることにより、解像度を向上する機能や焦点深度（ＤＯＦ）を改善する機能を有するフォトマスクである。ハーフトーンマスクは、透明基板の一部にハーフトーン膜を備え、この部分を通過する光の強度を変えることにより、３階調以上の多階調を実現する機能を有するフォトマスクである。

【0003】

従来のフォトマスクの製造方法においては、遮光部を構成するパターンの描画工程（露光工程）及び半透過部を構成するパターンの描画工程の少なくとも２回の描画工程が必要となる。そして、描画工程が複数回になると、各工程で形成されるパターンの位置ずれが生じやすくなる。

【0004】

この対策として、アライメントマークの利用がある。２回目以降の描画工程に際し、１回目の描画工程で作成しておいたアライメントマークを読み取り、このアライメントマークを基準として、アライメント（位置合わせ）を行うというものである。しかし、アライメントマークを利用しても、パターンの位置ずれ（アライメントずれ）を完全に無くすことは不可能であり、最大で０．５μｍのアライメントずれが生じてしまう。このため、フォトマスクの高精細化に伴い、その影響は大きくなる状況となっている。

【0005】

そこで、描画工程を１回で済ませることができるフォトマスクの製造方法が検討されている。たとえば特許文献１に記載されたフォトマスクの製造方法は、
透明基板の上に形成される下層膜と、下層膜の周辺領域の少なくとも一部が露出するように下層膜の上に形成される上層膜とを備え、下層膜及び上層膜の積層部の第１領域と、下層膜の第２領域とで構成されるパターンを備えるフォトマスクの製造方法であって、
ｉ）透明基板の上に、下層膜及び上層膜が積層されたフォトマスクブランクスを準備するフォトマスクブランクス準備工程と、
ｉｉ）第１領域に対応する第１パターンと、第１パターンと離隔し、第１パターンと反対側のエッジが第２領域のエッジの位置に対応する位置に設定される第２パターンとを含んで構成される第１次レジストパターンを形成する第１次レジストパターン形成工程と、
ｉｉｉ）第１次レジストパターンをマスクとして、上層膜の露出部分をエッチングにより除去することにより、第１領域に対応する第１パターンと、第１パターンと離隔し、第１パターンと反対側のエッジが第２領域のエッジの位置に対応する位置に設定される第２パターン（暫定パターン）とを含んで構成される上層膜パターンを形成する第１次上層膜エッチング工程と、
ｉｖ）上層膜パターンの第１パターン、上層膜パターンの第１パターン及び第２パターン（暫定パターン）間の下層膜の露出部分、及び、上層膜パターンの第２パターン（暫定パターン）のうち、第１パターンと反対側のエッジを含む部分を除く部分を覆う第２次レジストパターンを形成する第２次レジストパターン形成工程と、
ｖ）第２次レジストパターン及び上層膜パターンの第２パターン（暫定パターン）をマスクとして、下層膜の露出部分をエッチングにより除去する下層膜エッチング工程と、
ｖｉ）上層膜パターンの第２パターン（暫定パターン）をエッチングにより除去する第２次上層膜エッチング工程とを備える。

【0006】

特許文献１に記載されたフォトマスクの製造方法によれば、パターンの位置精度が重要視されない描画工程（第２次レジストパターン形成工程）を除き、描画工程は１回で最終的に必要となるパターン寸法を画定することができる（第１次レジストパターン形成工程）。これにより、フォトマスクの製造過程において、アライメントの精度を過度に求めなくてもよくなる。所謂、自己整合的なパターン形成が行われるため、特許文献１に記載されたフォトマスクの製造方法によれば、アライメントずれが無く、フォトマスクの高精細化を実現することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１４－２２５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかし、特許文献１に記載されたフォトマスクの製造方法においては、第２次レジストパターンが上層膜パターンの第２パターン（暫定パターン）の該当部分を確実に覆い、上層膜パターンの第１パターン及び第２パターン（暫定パターン）間の下層膜の露出部分が第２次レジストパターンから露出しないよう、上層膜パターンの第２パターン（暫定パターン）は、最大で０．５μｍのアライメントずれよりも大きい幅に形成する必要がある。

【0009】

このため、第１領域が遮光部であり、第２領域が位相シフト部であり、かつ、第２領域が遮光部のリム部として機能するフォトマスクであって、μｍ単位の幅のライン（遮光部）とμｍ単位の幅のスペース（透過部）とが並列するラインアンドスペースパターンの形態のフォトマスクや、μｍ単位の大きさのホール（透過部）を有するホールパターンの形態のフォトマスクを製造する場合において、第２領域（リム部）の幅は、上層膜パターンの第２パターン（暫定パターン）の幅を含む分、大きくなり、第２パターン（暫定パターン）の幅と描画装置のビーム径との合計値よりも小さく形成することはできない。これは、第２領域（リム部）の寸法に制約が生じる結果となる。

【0010】

そこで、本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、従来のフォトマスクの製造方法に比べ、フォトマスクのさらなる高精細化を実現することができるフォトマスク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】

【0011】

本発明に係るフォトマスクの製造方法は、
透明基板の上に形成される下層膜と、下層膜の周辺領域の少なくとも一部が露出するように下層膜の上に形成される上層膜とを備え、下層膜及び上層膜の積層部の第１領域と、下層膜の第２領域とで構成されるパターンを備えるフォトマスクの製造方法であって、
透明基板の上に、下層膜及び上層膜が積層されたフォトマスクブランクスを準備するフォトマスクブランクス準備工程と、
第１領域に対応する第１パターンと、第１パターンと離隔し、第１パターン側のエッジが第２領域のエッジの位置に対応する位置に設定される第２パターンとを含んで構成される第１次レジストパターンを形成する第１次レジストパターン形成工程と、
第１次レジストパターンをマスクとして、上層膜の露出部分をエッチングにより除去することにより、第１領域に対応する第１パターンと、第１パターンと離隔し、第１パターン側のエッジが第２領域のエッジの位置に対応する位置に設定される第２パターンとを含んで構成される上層膜パターンを形成する第１次上層膜エッチング工程と、
上層膜パターンの第１パターン、上層膜パターンの第１パターン及び第２パターン間の下層膜の露出部分、及び、上層膜パターンの第２パターンのうち、少なくとも第１パターン側のエッジを含む部分を覆うとともに、上層膜パターンの第２パターンのうち、他の部分の少なくとも一部を露出させる第２次レジストパターンを形成する第２次レジストパターン形成工程と、
上層膜パターンの第２パターンをエッチングにより除去する第２次上層膜エッチング工程と、
第２次レジストパターンをマスクとして、下層膜の露出部分をエッチングにより除去する下層膜エッチング工程とを備える
フォトマスクの製造方法である。

【0012】

ここで、本発明に係るフォトマスクの製造方法の一態様として、
下層膜及び上層膜として、第１領域が遮光部、第２領域が位相シフト部として機能するような膜を用いる
との構成を採用することができる。

【0013】

また、この場合、
下層膜として、位相シフト膜を用い、
上層膜として、遮光膜を用いる
との構成を採用することができる。

【0014】

また、本発明に係るフォトマスクの製造方法の他態様として、
第２領域は、遮光部のリム部として機能する
との構成を採用することができる。

【0015】

また、本発明に係るフォトマスクの製造方法の別の態様として、
フォトマスクのパターンは、ラインアンドスペースパターン、ホールパターン又はドットパターンのいずれかである
との構成を採用することができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、フォトマスクのパターンの第２領域のエッジの位置は、上層膜パターンの第２パターンの、第１パターンと反対側のエッジの位置ではなく、上層膜パターンの第２パターンの、第１パターン側のエッジの位置に基づいて規定される。これにより、第２領域の幅を設定するにあたり、上層膜パターンの第２パターンの幅は因子とならない。このため、本発明によれば、従来のフォトマスクの製造方法に比べ、フォトマスクのさらなる高精細化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１（ａ）は、実施形態１に係るフォトマスクの要部拡大平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ－Ａ線断面図である。

【図2】図２（ａ）～（ｄ）は、実施形態１に係るフォトマスクの製造方法の説明図である。

【図3】図３（ａ）～（ｄ）は、図２の続きの説明図である。

【図4】図４（ａ）～（ｄ）は、図３の続きの説明図である。

【図5】図５（ａ）～（ｄ）は、実施形態１の別例に係るフォトマスクの製造方法の説明図である。

【図6】図６（ａ）～（ｄ）は、図５の続きの説明図である。

【図7】図７（ａ）～（ｄ）は、図６の続きの説明図である。

【図8】図８（ａ）は、実施形態２に係るフォトマスクの要部拡大平面図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）のＢ－Ｂ線断面図である。

【図9】図９（ａ）～（ｄ）は、実施形態２に係るフォトマスクの製造方法の説明図である。

【図10】図１０（ａ）～（ｄ）は、図９の続きの説明図である。

【図11】図１１（ａ）～（ｄ）は、図１０の続きの説明図である。

【図12】図１２（ａ）は、実施形態３に係るフォトマスクの要部拡大平面図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＣ－Ｃ線断面図である。

【図13】図１３（ａ）～（ｄ）は、実施形態３に係るフォトマスクの製造方法の説明図である。

【図14】図１４（ａ）～（ｄ）は、図１３の続きの説明図である。

【図15】図１５（ａ）～（ｄ）は、図１４の続きの説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

＜実施形態１に係るフォトマスクの構成＞
以下、実施形態１に係るフォトマスクの構成について説明する。

【0019】

図１に示すように、フォトマスク１は、透過部（白抜き部分）１０と、遮光部（黒塗り部分）１１と、半透過部（ハッチング部分）１２とを備える３階調の多階調フォトマスクである。透過部１０は、透明基板２で構成される。遮光部１１は、下層膜としての半透過膜３及び上層膜としての遮光膜４で構成される。半透過部１２は、半透過膜３で構成される。すなわち、半透過膜３及び遮光膜４が積層されていない透明基板２の露出部分が透過部１０となり、透明基板２の上に半透過膜３及び遮光膜４が積層される部分が遮光部１１となり、透明基板２の上に半透過膜３のみが形成される部分が半透過部１２となる。

【0020】

遮光部１１及び半透過部１２は、フォトマスク１のパターンを構成する。パターンは、第１領域１１と、第２領域１２とで構成される。第１領域１１は、半透過膜３及び遮光膜４の積層部であり、遮光部１１として機能する。第２領域１２は、半透過膜３の単層部であり、半透過部１２として機能する。

【0021】

本実施形態においては、μｍ単位の幅のライン（遮光部１１）とμｍ単位の幅のスペース（透過部１０）とが並列し（場合によっては、これらが交互に繰り返され）、フォトマスク１のパターンは、ラインアンドスペースパターンである。一例として、パターンは、フォトマスク１を用いるフォトリソグラフィにより製造される被転写基板において、ソース・ドレイン電極を形成するためのパターンとして用いられる。この場合、透過部１０は、チャネル部として機能し、遮光部１１は、電極部として機能し、半透過部１２は、遮光部１１のリム部として機能する。

【0022】

リム部１２を設けるのは、パネル側のプロセス裕度を向上させるための対応である。たとえば、被転写基板においてソース・ドレイン電極に対応するレジストパターンのエッジを急峻にするために、リム部１２が設けられる。リム部１２の幅は、たとえば、０．１μｍ以上、又は、０．５μｍ以上であって、３．０μｍ以下の範囲である。

【0023】

なお、図１及び以降の図面においては、半透過膜３及び遮光膜４が誇張して厚く記載されている。また、図１及び以降の図面においては、遮光膜４が半透過膜３よりも厚く記載されている。しかし、これは便宜上であって、半透過膜３及び遮光膜４のそれぞれの膜厚は、適宜個別に設定される。

【0024】

透明基板２は、合成石英ガラス等の基板である。透明基板２は、フォトリソグラフィの露光工程で使用される露光光に含まれる代表波長（たとえば、ｉ線、ｈ線又はｇ線）に対して９５％以上の透過率を有する。なお、露光光は、たとえば、ｉ線、ｈ線又は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。あるいは、露光光は、これらの光に対して波長帯域が短波長側及び／又は長波長側へシフト又は拡張されたものであってもよい。一例として、露光光の波長帯域は、３６５ｎｍ～４３６ｎｍのブロードバンドから３００ｎｍ～４５０ｎｍに拡張されたものが適用可能である。ただし、露光光は、これらに限定されるものではない。

【0025】

半透過膜３は、露光光の光学特性を調整する機能を有する機能性膜の一種であり、露光光の位相を変える機能を有する機能性膜、すなわち、位相シフト膜である。位相シフト膜は、代表波長に対する位相シフト量が略１８０°となるように設定される。略１８０°とは、１８０±２０°の範囲内の値という意味であり、より好ましくは、１８０°±１０°の範囲内の値という意味である。また、位相シフト膜は、露光光に含まれる代表波長に対し、透明基板２の透過率よりも低く、遮光膜４の透過率よりも高い透過率を有し、代表波長に対して５％ないし３０％の透過率となるように設定される。

【0026】

半透過膜３は、Ｃｒ又はＣｒ系化合物（Ｃｒの酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化物等、以下、同様）、Ｎｉ又はＮｉ系化合物（Ｎｉの酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化物等、以下、同様）、Ｔｉ又はＴｉ系化合物（Ｔｉの酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化物等、以下、同様）、Ｓｉ系化合物（Ｓｉの酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化物等、以下、同様）、Ｚｒ又はＺｒ化合物（Ｚｒの酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化物等、以下、同様）、金属シリサイド化合物（モリブデンシリサイド、タングステンシリサイド、タンタルシリサイド、ジルコニウムシリサイド又はこれらの窒化物、酸化窒化物等、以下、同様）等の公知の材質のうち、金属シリサイド系の材質が用いられる。本実施形態においては、半透過膜３は、モリブデンシリサイド化合物が用いられる。

【0027】

遮光膜４は、露光光の光学特性を調整する機能を有する機能性膜の一種であり、露光光を遮光する機能を有する機能性膜である。遮光膜４は、露光光に含まれる代表波長に対して１％以下の透過率を有する。あるいは、遮光部１１における光学濃度（ＯＤ値）が２．７以上を満たせばよい。一例として、遮光膜４は、第１成膜層と、第２成膜層とを備える積層構造である。第１成膜層は、金属膜で構成され、遮光性を目的とする。第２成膜層は、金属酸化物膜で構成され、反射抑制を目的とする。この場合、第１成膜層の透過率が１％より高くても、第１成膜層及び第２成膜層の積層透過率が１％以下であればよい。

【0028】

遮光膜４は、Ｃｒ又はＣｒ系化合物、Ｎｉ又はＮｉ系化合物、Ｔｉ又はＴｉ系化合物、Ｓｉ系化合物、Ｚｒ又はＺｒ化合物、金属シリサイド化合物等の公知の材質のうち、Ｃｒ系の材質が用いられる。本実施形態においては、遮光膜４は、Ｃｒ系化合物が用いられる。なお、Ｃｒ系化合物を用いる理由は、Ｃｒ系化合物による薄膜は、被転写基板の製造工程において、フォトマスクに汚れ、異物等の付着等がある場合に行われる洗浄処理に対し、好適に耐性を有するためである。

【0029】

半透過膜３及び遮光膜４は、それぞれ材質が異なることにより、エッチング特性が異なる。すなわち、半透過膜３は、遮光膜４に対してエッチング選択性を有し、遮光膜４は、半透過膜３に対してエッチング選択性を有する。

【0030】

＜実施形態１に係るフォトマスクの製造方法＞
次に、実施形態１に係るフォトマスク１の製造方法について説明する。

【0031】

当該製造方法は、
ｉ）フォトマスクブランクス準備工程（工程１）
ｉｉ）第１次レジスト膜形成工程（工程２）
ｉｉｉ）第１次描画工程（工程３）
ｉｖ）第１次現像工程（工程４）
ｖ）第１次上層膜エッチング工程（工程５）
ｖｉ）第１次レジスト膜除去工程（工程６）
ｖｉｉ）第２次レジスト膜形成工程（工程７）
ｖｉｉｉ）第２次描画工程（工程８）
ｉｘ）第２次現像工程（工程９）
ｘ）第２次上層膜エッチング工程（工程１０）
ｘｉ）下層膜エッチング工程（工程１１）
ｘｉｉ）第２次レジスト膜除去工程（工程１２）
を備える。

【0032】

なお、レジスト膜形成工程（工程２）からレジスト膜除去工程（工程６）まで、レジスト膜形成工程（工程７）からレジスト膜除去工程（工程１２）まで、をそれぞれパターニング工程という。前者のパターニング工程では、フォトマスクブランクスの上層膜（遮光膜）４がパターニングされ、後者のパターニング工程では、フォトマスクブランクスの下層膜（位相シフト膜）３がパターニングされる。

【0033】

フォトマスクブランクス準備工程（工程１）では、図２（ａ）に示すように、フォトマスクブランクスが準備される。フォトマスクブランクスは、透明基板２の上に下層膜３が形成され、下層膜３の上に上層膜４が形成され、これにより、透明基板２の上に、互いにエッチング特性が異なる下層膜３及び上層膜４が積層されるものである。下層膜３及び上層膜４は、それぞれ、スパッタ法、蒸着法等の物理気相成長法（ＰＶＤ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により成膜される。

【0034】

第１次レジスト膜形成工程（工程２）では、図２（ｂ）に示すように、上層膜４の上にレジストが均一に塗布され、レジスト膜５が形成される。レジストは、塗布法、スプレイ法等により塗布される。レジストは、ポジ型でもネガ型でもよいが、本例ではポジ型とする。

【0035】

第１次描画工程（工程３）では、図２（ｃ）に示すように、描画装置の電子ビーム又はレーザを用いてレジスト膜５に露光光が照射され、第１次レジストパターンが描画される。このとき、レジスト膜５には、露光量が異なる２つの領域が形成される。第１領域５ａは、未露光領域である。第２領域５ｂは、所定の露光量で露光された領域である。ネガ型のレジストの場合、露光量の関係がポジ型と反対になる。なお、第１次描画工程（工程３）では、レジストパターンの描画に加え、第２次描画工程（工程８）における描画の位置を合わせるためのマーク（アライメントマーク）が描画される。図示しないが、アライメントマークは、たとえば、レジストパターンを囲う外囲領域の適宜の３箇所又は４箇所に形成される。

【0036】

第１次現像工程（工程４）では、図２（ｄ）に示すように、不要なレジスト膜５（第２領域５ｂ）が現像により除去され、第１次レジストパターン５Ａ，５Ｂが形成される。第１次レジストパターン５Ａ，５Ｂは、フォトマスク１のパターンの第１領域１１に対応する第１パターン５Ａと、第１パターン５Ａと離隔し、第１パターン５Ａ側のエッジがフォトマスク１のパターンの第２領域１２のエッジの位置に対応する位置に設定される第２パターン５Ｂとを含んで構成されるパターンである。現像は、浸漬法、スピン法、パドル法、スプレイ法等により行われる。なお、第１次レジスト膜形成工程（工程２）、第１次描画工程（工程３）及び第１次現像工程（工程４）を合わせて、第１次レジストパターン形成工程という。

【0037】

第１次上層膜エッチング工程（工程５）では、図３（ａ）に示すように、第１次レジストパターン５Ａ，５Ｂをエッチング処理用マスクとして、上層膜４の露出部分がエッチングにより除去される。エッチングは、ドライエッチング、ウェットエッチングのいずれでも構わないが、大型サイズのフォトマスクであれば、ウェットエッチングが好ましい。エッチャントは、エッチング液やエッチングガスが用いられる。いずれのエッチャントであっても、上層膜４に対するエッチング選択性を有するエッチャント（下層膜３をエッチングしないエッチャント）が用いられる。なお、エッチングに際し、上層膜４は、サイドエッチングも受ける。図中、上層膜４のエッジの位置が第１次レジストパターン５Ａ，５Ｂのエッジの位置よりも内側にオフセットしているのはこのためである。しかし、上層膜４の膜厚、上層膜４の材質又はエッチャントの種類によっては、サイドエッチングが生じないこともある。なお、上層膜４のエッチングレートは、エッチャントの濃度、温度、エッチング時間、その他エッチャントを使用する条件を調整することにより、調整可能である。そして、上層膜４のエッチングレートを調整することにより、所望のオフセット寸法となるように調整することが可能となる。

【0038】

第１次レジスト膜除去工程（工程６）では、図３（ｂ）に示すように、残存するレジスト膜５（第１次レジストパターン５Ａ，５Ｂ）が除去される。レジスト膜５の除去は、アッシング法、浸漬法等により行われる。この結果、半透膜３の上には、上層膜パターン４Ａ，４Ｂが形成される。上層膜パターン４Ａ，４Ｂは、フォトマスク１のパターンの第１領域１１に対応する第１パターン４Ａと、第１パターン４Ａと離隔し、第１パターン４Ａ側のエッジがフォトマスク１のパターンの第２領域１２のエッジの位置に対応する位置に設定される第２パターン４Ｂとを含んで構成されるパターンである。

【0039】

第２次レジスト膜形成工程（工程７）では、図３（ｃ）に示すように、下層膜３及び上層膜４の上にレジストが塗布され、レジスト膜５が形成される。方法そのものは、第１次レジスト膜形成工程（工程２）と同様である。

【0040】

第２次描画工程（工程８）では、図３（ｄ）に示すように、レジスト膜５に第２次レジストパターンが描画される。方法そのものは、第１次描画工程（工程３）と同様であり、描画装置は、第１次描画工程（工程３）で使用された描画装置と同じ装置である。第２次描画工程（工程８）にあたり、描画装置は、第１次描画工程（工程３）において下層膜のパターン形成領域を囲う外囲領域に形成されたアライメントマークを検出し、透明基板２の位置合わせを行う。

【0041】

ただし、第２次レジストパターンは、必要な箇所を覆って保護すればよいものであり、パターンの位置精度が要求されるものではない。このため、第２次描画工程（工程８）では、シビアなアライメントは必要ない。

【0042】

とはいえ、第２次描画工程（工程８）では、アライメントずれが必然的に発生する。そこで、第２次描画工程（工程８）では、アライメントずれを考慮した第２次レジストパターンが設定される。具体的には、第２次レジストパターンは、下層膜３及び上層膜４の積層部に積層部のエッジから所定のラップ量でラップする（重なる）ようになっている。ラップ量は、たとえば０．３μｍ以上０．５μｍ以下の値である。

【0043】

第２次現像工程（工程９）では、図４（ａ）に示すように、不要なレジスト膜５（部分５ｂ）が現像により除去され、第２次レジストパターン５Ｃが形成される。第２次レジストパターン５Ｃは、上層膜パターンの第１パターン４Ａ、上層膜パターンの第１パターン４Ａ及び第２パターン４Ｂ間の下層膜３の露出部分、及び、上層膜パターンの第２パターン４Ｂのうち、少なくとも第１パターン４Ａ側のエッジを含む部分を覆うとともに、上層膜パターンの第２パターン４Ｂのうち、他の部分の少なくとも一部を露出させるパターンである。方法そのものは、第１次現像工程（工程４）と同様である。なお、第２次レジスト膜形成工程（工程７）、第２次描画工程（工程８）及び第２次現像工程（工程９）を合わせて、第２次レジストパターン形成工程という。

【0044】

第２次上層膜エッチング工程（工程１０）では、図４（ｂ）に示すように、上層膜パターンの第２パターン４Ｂがエッチングにより除去される。方法そのものは、第１次上層膜エッチング工程（工程５）と同様である。第２次上層膜エッチング工程（工程１０）により、上層膜パターンの第２パターン４Ｂは、最終的にサイドエッチングされ、完全に除去される。この結果、第２次レジストパターン５Ｃの下部には、上層膜パターンの第２パターン４Ｂの、第１パターン４Ａ側のエッジの位置と一致するエッジ（下部エッジ）が形成される。

【0045】

下層膜エッチング工程（工程１１）では、図４（ｃ）に示すように、第２次レジストパターン５Ｃ（の下部エッジ）をエッチング処理用マスクとして、下層膜３の露出部分がエッチングにより除去される。エッチングは、ドライエッチング、ウェットエッチングのいずれでも構わないが、大型サイズのフォトマスクであれば、ウェットエッチングが好ましい。エッチャントは、エッチング液やエッチングガスが用いられる。いずれのエッチャントであっても、下層膜３に対するエッチング選択性を有するエッチャント（上層膜４をエッチングしないエッチャント）が用いられる。なお、エッチングに際し、下層膜３は、サイドエッチングも受ける。図中、下層膜３のエッジの位置が第２次レジストパターン５Ｃの下部エッジの位置よりも内側にオフセットしているのはこのためである。しかし、下層膜３の膜厚、下層膜３の材質又はエッチャントの種類によっては、サイドエッチングが生じないこともある。なお、下層膜３のエッチングレートは、エッチャントの濃度、温度、エッチング時間、その他エッチャントを使用する条件を調整することにより、調整可能である。そして、下層膜３のエッチングレートを調整することにより、所望のオフセット寸法となるように調整することが可能となる。

【0046】

第２次レジスト膜除去工程（工程１２）では、図４（ｄ）に示すように、残存するレジスト膜５（第２次レジストパターン５Ｃ）が除去される。方法そのものは、第１次レジスト膜除去工程（工程６）と同様である。

【0047】

以上の工程１ないし工程１２を経て、フォトマスク１が完成する。

【0048】

以上のとおり、本実施形態に係るフォトマスク１の製造方法によれば、パターンの位置精度が重要視されない描画工程（第２次描画工程（工程８））を除き、描画工程は１回で最終的に必要となるパターン寸法を画定することができる（第１次描画工程（工程３））。これにより、フォトマスク１の製造過程において、アライメントの精度を過度に求めなくてもよくなる。このため、本実施形態に係るフォトマスク１の製造方法によれば、アライメントずれが無く、フォトマスク１の高精細化を実現することができる。

【0049】

また、本実施形態に係るフォトマスク１の製造方法によれば、フォトマスク１のパターンの第２領域１２のエッジの位置は、上層膜パターンの第２パターン４Ｂの、第１パターン４Ａと反対側のエッジの位置ではなく、上層膜パターンの第２パターン４Ｂの、第１パターン４Ａ側のエッジの位置に基づいて規定される。これにより、第２領域１２の幅を設定するにあたり、上層膜パターンの第２パターン４Ｂの幅は因子とならない。このため、本実施形態に係るフォトマスク１の製造方法によれば、従来のフォトマスクの製造方法に比べ、フォトマスクのさらなる高精細化を実現することができる。

【0050】

＜実施形態１の別例に係るフォトマスクの製造方法＞
実施形態１の別例に係るフォトマスク１の製造方法は、図５～図７に示すとおりであり、アライメントずれの影響を受けない範囲で上層膜パターンの第２パターン４Ｂの幅を小さくするという違いはあるものの（図６（ｂ）参照）、実質的には、実施形態１に係るフォトマスク１の製造方法と同じである。そこで、実施形態１の別例に係るフォトマスク１の製造方法についての記載は、実施形態１に係るフォトマスク１の製造方法についての記載と同様であるとして、省略する。

【0051】

＜実施形態２に係るフォトマスクの構成＞
図８に示すように、実施形態２に係るフォトマスク１のパターンは、μｍ単位の大きさのホール（透過部１０）を有する（場合によっては、これが所定間隔を有して１次元配列又は２次元配列される）ホールパターンである。このため、実施形態２に係るフォトマスク１においては、下層膜３にホールパターンとなる透過部１０が形成され、その周囲に第２領域１２が形成される。実施形態２に係るフォトマスク１の構成は、パターンの形態が異なる点を除き、実質的には、実施形態１に係るフォトマスク１の構成と同じである。そこで、実施形態２に係るフォトマスク１の構成についての記載は、実施形態１に係るフォトマスク１の構成についての記載と同様であるとして、省略する。

【0052】

＜実施形態２に係るフォトマスクの製造方法＞
実施形態２に係るフォトマスク１の製造方法は、図９～図１１に示すとおりであり、パターンの形態が異なる点を除き、実質的には、実施形態１に係るフォトマスク１の製造方法と同じである。そこで、実施形態２に係るフォトマスク１の製造方法についての記載は、実施形態１に係るフォトマスク１の製造方法についての記載と同様であるとして、省略する。補足すると、実施形態１に係るフォトマスク１では、１回目の描画工程で第１領域１１及び第２領域１２が画定され、第１領域１１は、遮光部１１として機能する。これに対し、実施形態２に係るフォトマスク１では、上層膜パターンの第２パターン４Ｂは、下層膜３に形成するホールパターンを形成するためのレジストパターンの寸法を画定するためのものであり、最終的には除去され、その後、ホールパターンを形成するためのレジストパターンをマスクとして下層膜３が除去され、ホールパターンが形成される。

【0053】

このように、実施形態２に係るフォトマスク１の製造方法も、実施形態１に係るフォトマスク１の製造方法が奏する作用効果と同様の作用効果を奏する。

【0054】

＜実施形態３に係るフォトマスクの構成＞
図１２に示すように、実施形態３に係るフォトマスク１の構成は、両側の第２領域（リム部）１２，１２の幅が異なる（左側の幅Ａ ＞ 右側の幅Ｂ）点を除き、実質的には、実施形態１に係るフォトマスク１の構成と同じである。そこで、実施形態３に係るフォトマスク１の構成についての記載は、実施形態１に係るフォトマスク１の構成についての記載と同様であるとして、省略する。

【0055】

＜実施形態３に係るフォトマスクの製造方法＞
実施形態３に係るフォトマスク１の製造方法は、図１３～図１５に示すとおりであり、両側のレジスト除去部分の幅が異なる（図１３（ｄ）の左側の幅ａ ＞ 右側の幅ｂ）点を除き、実質的には、実施形態１に係るフォトマスク１の製造方法と同じである。そこで、実施形態３に係るフォトマスク１の製造方法についての記載は、実施形態１に係るフォトマスク１の製造方法についての記載と同様であるとして、省略する。

【0056】

このように、実施形態３に係るフォトマスク１の製造方法も、実施形態１に係るフォトマスク１の製造方法が奏する作用効果と同様の作用効果を奏する。

【0057】

しかも、実施形態３に係るフォトマスク１の製造方法によれば、第１次レジストパターンの両側の第２パターン５Ｂ，５Ｂ（上層膜パターンの両側の第２パターン４Ｂ，４Ｂ）の位置を変更することにより、両側の第２領域（リム部）１２，１２のそれぞれの幅を個別かつ任意に設定することができる。このため、実施形態３に係るフォトマスク１の製造方法によれば、一方の第２領域（リム部）１２の幅が大きく、他方の第２領域（リム部）１２の幅が小さいといった左右非対称のパターンを形成することも可能である。

【0058】

なお、実施形態３の左右非対称のパターン及び製造方法は、実施形態１のラインアンドスペースパターンに限定されるものではなく、種々のパターンに適用することができる。たとえば、実施形態３は、実施形態２のホールパターンに適用することもできる。この場合、図９（ｄ）において、両側のレジスト除去部分の幅を異ならせばよい。また、左右方向だけでなく、図８（ａ）の上下方向において、第２領域（リム部）１２の幅を異ならせることもできる。すなわち、ホールの４辺の幅を個別かつ任意に設定することもできる。

【0059】

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0060】

上記実施形態においては、フォトマスクのパターンの第２領域１２は、リム部である。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。第２領域は、他の機能部であってもよい。

【0061】

また、上記実施形態においては、リム部１２は、遮光部１１の両側に形成される。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。リム部は、遮光部の片側にのみ形成されるようにしてもよい。

【0062】

また、上記実施形態においては、下層膜は、位相シフト膜である。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。下層膜は、ハーフトーン膜であってもよい。なお、ハーフトーン膜とは、露光光の光学特性を調整する機能を有する機能性膜の一種であり、露光光の透過率を調整する機能を有する機能性膜である。ハーフトーン膜は、露光光に含まれる代表波長に対し、透明基板の透過率よりも低く、遮光膜の透過率よりも高い透過率を有し、代表波長に対して１０％ないし７０％の透過率となるように設定される。また、ハーフトーン膜は、代表波長に対する位相シフト量が２０°未満、より好ましくは、５°未満となるように設定される。なお、ハーフトーン膜は、窒素含有量を調整することで、フォトマスクの面内での透過率分布を改善した半透過型金属膜であってもよい。また、ハーフトーン膜は、他の元素を含有させることで、半透過部における光学濃度（ＯＤ値）を変更することも可能である。なお、このような半透過膜を使用するメリットとして、パネル側のプロセス裕度を向上させるという効果を奏することが挙げられる。

【0063】

また、上記実施形態においては、下層膜は、位相シフト膜であり、上層膜は、遮光膜である。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。下層膜は、ハーフトーン膜、上層膜は、位相シフト膜であってもよい。あるいは、下層膜は、位相シフト膜、上層膜は、ハーフトーン膜であってもよい。また、これらの場合、下層膜及び上層膜の積層部は、遮光部として機能するものであってもよい。要は、下層膜及び上層膜のそれぞれは、遮光膜、位相シフト膜、ハーフトーン膜といった露光光の光学特性を調整する機能を有する各種の機能性膜の中から任意のものを選択し、下層膜及び上層膜の任意の組み合わせの積層構造を採用することができる。

【0064】

また、上記実施形態においては、下層膜は金属シリサイド系の材質、上層膜はＣｒ系の材質が用いられる。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。たとえば、下層膜はＣｒ系の材質、上層膜は金属シリサイド系の材質が用いられる等、要は、下層膜及び上層膜は、互いにエッチング特性が異なることを前提として、それぞれ、Ｃｒ系の材質、Ｎｉ系の材質、Ｔｉ系の材質、Ｓｉ系の材質、Ｚｒ系の材質又は金属シリサイド系の材質のいずれか、又はさらに別の材質から、対応する被転写形状、部位に合わせて選択することができる。

【0065】

また、上記実施形態においては、下層膜及び上層膜の２層構造である。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。本発明に係るフォトマスクの製造方法を適用できる層構成であれば、上記の下層膜及び上層膜の他に、他の膜が形成される場合を排除しない。たとえば、ｉ）上層膜と下層膜との界面にエッチングストッパ膜等の中間膜が形成されてもよい。あるいは、ｉｉ）上層膜の上面に他の膜が形成されてもよい。その場合、予め第２領域の幅を広くしておき、図４（ｄ）に示す第２次レジスト膜除去工程（工程１２）の後に、例えば、高透過半透過膜を成膜し第２領域の上層に高透過半透過膜を積層する。このとき、高透過半透過膜を代表波長に対して１０％ないし７０％の透過率となるように設定し、その位相シフト量が２０°未満、より好ましくは、５°未満となるように設定することで、第２領域の透過側エッジと第１領域と接するエッジでは位相効果を維持することができ、第２領域の中央近傍では積層した半透過膜により積層透過率を調整することができる。これにより、被転写基板に形成されるレジストパターンをその形成領域に応じた膜厚、形状に形成できる。これは位相効果により解像度を向上させ、パターンの更なる微細化を可能としつつ、ハーフトーンマスクの様なリソグラフィー工程におけるパネル側のプロセス裕度を改善することができる。即ち、ハーフトーン効果と位相シフト効果を両立し得るフォトマスクを実現することができる。この第３の高透過半透過膜をパターニングする際には、本実施形態に係るフォトマスク１の製造方法によるパターンの位置精度が重要視されない描画工程（第２次描画工程（工程８））を更に実施することで実現することができる。仮に、この描画工程によりアライメントずれが発生した場合でも、第２領域の透過部側エッジでは位相効果に対する影響は許容される範囲になるためである。また、第１領域の上層に積層された高透過半透過膜は、第１領域が対応する被転写基板に形成されるレジストパターンの軽微な減膜も抑制することになるため好適である。また、上層膜を遮光膜４に変えて半透過膜を積層し、更にその上層に反射防止膜の機能を有する機能性薄膜を積層してもよい。その場合、形成する工程等に変更はないが、図２（ｃ）に示す第１次描画工程（工程３）で第１領域と第２領域を確定し、その後に機能性薄膜と半透過膜をパターニングする際にエッチング工程が増える程度で形成が可能となる。最上層の機能性薄膜と上層膜にはエッチング選択性を有する膜を選択することで実現可能である。この膜構成の場合、上記で説明したハーフトーン効果と位相シフト効果の両立を図ることができるフォトマスクを実現でき、機能性薄膜をエッチングマスクとして併用することで、より精度の高いエッチングを実現することも可能となるため、寸法精度の向上を奏することができる。また、第１領域では下層膜として位相シフト膜と上層膜として半透過膜を積層しているため、本来、被転写基板の対応するレジストパターンの膜厚に多少の露光光の透過があるため減膜することが想定されるが、最上層の機能性薄膜の光学濃度ＯＤを予め調整することで対応する被転写基板に形成されるレジストパターンの減膜を抑制できる。あるいは、ｉｉｉ）下層膜の下面に他の膜が形成されてもよい。すなわち、反射防止膜を最下層に形成することで被転写基板への露光の際に基板側から入射する露光光が下層膜表面で反射する。所謂、迷光となりうる原因の防止効果を奏することができる。

【0066】

また、上記実施形態においては、フォトマスクのパターンは、少なくとも一部の領域においてμｍ単位の幅のライン（遮光部１１）とμｍ単位の幅のスペース（透過部１０）とが並列する（場合によっては、これらが交互に繰り返される）ラインアンドスペースパターンである。あるいは、上記実施形態においては、フォトマスク１のパターンは、少なくとも一部の領域においてμｍ単位の大きさのホール（透過部）を有する（場合によっては、これが所定間隔を有して１次元配列又は２次元配列される）ホールパターンである。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。フォトマスクのパターンは、少なくとも一部の領域においてμｍ単位の大きさのドット（遮光部）を有する（場合によっては、これが所定間隔を有して１次元配列又は２次元配列される）ドットパターンであってもよい。もちろん、これら以外のパターンであってもよい。要は、本発明方法により実施できるパターンであれば、パターンの種類は限定されない。

【0067】

また、上記実施形態２においては、ホール（透過部１０）の形状（リム部（半透過部１２）との境界線）は、矩形であり、リム部（半透過部１２）の形状（遮光部１１との境界線）は、矩形である。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。ホールの形状、リム部の形状は、円形、多角形等の他の形状であってもよい。また、ホールの形状とリム部の形状は、異なっていてもよい。

【符号の説明】

【0068】

１…フォトマスク、１０…透過部、１１…遮光部（第１領域）、１２…半透過部（第２領域）、２…透明基板、３…下層膜（半透過膜）、４…上層膜（遮光膜）、４Ａ…上層膜パターンの第１パターン、４Ｂ…上層膜パターンの第２パターン、５…レジスト膜、５ａ…第１領域、５ｂ…第２領域、５Ａ…第１次レジストパターンの第１パターン、５Ｂ…第１次レジストパターンの第２パターン、５Ｃ…第２次レジストパターン

【要約】

【課題】従来のフォトマスクの製造方法に比べ、フォトマスクのさらなる高精細化を実現することができるフォトマスクの製造方法を提供する。
【解決手段】フォトマスクのパターンの第２領域のエッジの位置（半透過膜３のエッジの位置）は、上層膜パターンの第２パターン４Ｂの、第１パターン４Ａと反対側のエッジの位置ではなく、上層膜パターンの第２パターン４Ｂの、第１パターン４Ａ側のエッジの位置に基づいて規定される。これにより、第２領域の幅（半透過膜３の露出部分の幅）を設定するにあたり、上層膜パターンの第２パターン４Ｂの幅は因子とならない。このため、本発明によれば、従来のフォトマスクの製造方法に比べ、フォトマスクのさらなる高精細化を実現することができる。
【選択図】図４

【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】