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(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】2024-07-08
(45)【発行日】2024-07-17
(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 1/32 20120101AFI20240709BHJP
G03F 1/58 20120101ALI20240709BHJP
G03F 1/80 20120101ALI20240709BHJP
G03F 7/20 20060101ALI20240709BHJP
【ＦＩ】
G03F1/32
G03F1/58
G03F1/80
G03F7/20 505
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2020173464
(22)【出願日】2020-10-14
(65)【公開番号】P2021176002
(43)【公開日】2021-11-04
【審査請求日】2023-07-11
(31)【優先権主張番号】P 2020079752
(32)【優先日】2020-04-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(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】尾島 省二郎
(72)【発明者】
【氏名】山田 慎吾
(72)【発明者】
【氏名】森山 久美子
【審査官】小林 幹
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１１－０５９７０８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－３２８２３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０９－０５０１１６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０３Ｆ １／００－１／８６
Ｇ０３Ｆ ７／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
透過性基板上に半透過膜を有し、前記半透過膜上に中間膜を有し、前記中間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の領域を現像液により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の領域を現像液により選択的に除去する第２のレジスト除去工程と、
前記半透過膜、前記上層膜及び前記中間膜をエッチングする第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、
前記第２のレジスト除去工程後における前記第３の領域のエッジ部の前記レジスト膜の断面形状は、前記第１のレジスト除去工程後における前記第２の領域と前記第３の領域とが接する境界部の前記レジスト膜の断面形状よりも急峻な形状となる
ことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項2】
前記半透過膜と前記上層膜とが同じ材料から構成されていることを特徴とする請求項１記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項3】
前記露光工程において、前記第１の領域の露光量は、前記第２の領域の露光量より多く、前記第３の領域の露光量が０であ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】
前記半透過膜がハーフトーン膜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】
前記半透過膜が位相シフト膜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。
【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（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。
重ね合わせ誤差の発生を回避する方法が、特許文献１に開示されている。特許文献１には、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。しかし、第２のエッチングにおいて、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、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。
重ね合わせ誤差の発生を回避する方法が、特許文献１に開示されている。特許文献１には、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。しかし、第２のエッチングにおいて、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、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。
【0005】
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】
【0006】
本発明に係るフォトマスクの製造方法は、
透過性基板上に半透過膜を有し、前記半透過膜上に中間膜を有し、前記中間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、
前記上層膜上にフォトレジスト膜を形成する工程と、
前記フォト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の領域を現像液により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の領域を現像液により選択的に除去する第２のレジスト除去工程と、
前記半透過膜、前記上層膜及び前記中間膜をエッチングする第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、
前記第２のレジスト除去工程後における前記第３の領域のエッジ部の前記レジスト膜の断面形状は、前記第１のレジスト除去工程後における前記第２の領域と前記第３の領域とが接する境界部の前記レジスト膜の断面形状よりも急峻な形状となる
ことを特徴とする。
透過性基板上に半透過膜を有し、前記半透過膜上に中間膜を有し、前記中間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、
前記上層膜上にフォトレジスト膜を形成する工程と、
前記フォト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の領域を現像液により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の領域を現像液により選択的に除去する第２のレジスト除去工程と、
前記半透過膜、前記上層膜及び前記中間膜をエッチングする第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、
前記第２のレジスト除去工程後における前記第３の領域のエッジ部の前記レジスト膜の断面形状は、前記第１のレジスト除去工程後における前記第２の領域と前記第３の領域とが接する境界部の前記レジスト膜の断面形状よりも急峻な形状となる
ことを特徴とする。
【0007】
また、本発明に係るフォトマスクの製造方法は、
前記半透過膜と前記上層膜とが同じ材料から構成されていることを特徴とする。
前記半透過膜と前記上層膜とが同じ材料から構成されていることを特徴とする。
【0008】
また、本発明に係るフォトマスクの製造方法は、
前記露光工程において、前記第１の領域の露光量は、前記第２の領域の露光量より多く、前記第３の領域の露光量が０であることを特徴とする。
前記露光工程において、前記第１の領域の露光量は、前記第２の領域の露光量より多く、前記第３の領域の露光量が０であることを特徴とする。
【0009】
このようなフォトマスクの製造方法とすることで、半透過膜からなるパターンと、半透過膜、中間膜及び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、フォトマスクの製造工期の短縮に寄与することができる。
また、重ね合わせ余裕を考慮することなくパターン設計が可能となり、精細なパターン形成が可能であり、また設計者の作業負担を低減できる。
また、製造工程でのコスト削減に寄与することができる。
また、重ね合わせ余裕を考慮することなくパターン設計が可能となり、精細なパターン形成が可能であり、また設計者の作業負担を低減できる。
また、製造工程でのコスト削減に寄与することができる。
【0010】
また、本発明に係るフォトマスクの製造方法は、
前記半透過膜がハーフトーン膜であることを特徴とする。
前記半透過膜がハーフトーン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、多階調マスクであるハーフトーンマスクを製造することができる。
【0012】
本発明に係るフォトマスクの製造方法は、
前記半透過膜が位相シフト膜であることを特徴とする。
前記半透過膜が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、位相シフトマスクを製造することができる。
【発明の効果】
【0014】
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の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】フォトマスクの主要製造工程を示す断面図である。
【図2】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】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】
【0016】
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。
【0017】
【0018】
（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機能性膜２（半透過膜）をスパッタ法、蒸着法等により成膜する。
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機能性膜２（半透過膜）をスパッタ法、蒸着法等により成膜する。
【0019】
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。
【0020】
機能性膜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、機能性膜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、機能性膜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、機能性膜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、機能性膜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。
機能性膜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、機能性膜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、機能性膜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、機能性膜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、機能性膜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。
機能性膜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。
【0021】
次に、エッチングストッパ膜３（中間膜３）をスパッタ法、蒸着法等により（例えば膜厚１［ｎｍ］～２０［ｎｍ］）成膜する。
次に、遮光膜４（上層膜４）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。
エッチングストッパ膜３は、後述するように遮光膜４（上層膜４）及び機能性膜２とエッチング特性が異なる（耐性を持つ）材料から構成される。
なお、機能性膜２、エッチングストッパ膜３及び遮光膜４からなる積層膜が遮光性を有すれば、遮光膜４（上層膜４）が単層で遮光性を有する遮光膜である必要はなく、このような観点から、遮光膜４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％以下である。換言すれば、機能性膜２、エッチングストッパ膜３及び遮光膜４の積層領域において遮光膜４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。
次に、遮光膜４（上層膜４）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。
エッチングストッパ膜３は、後述するように遮光膜４（上層膜４）及び機能性膜２とエッチング特性が異なる（耐性を持つ）材料から構成される。
なお、機能性膜２、エッチングストッパ膜３及び遮光膜４からなる積層膜が遮光性を有すれば、遮光膜４（上層膜４）が単層で遮光性を有する遮光膜である必要はなく、このような観点から、遮光膜４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％以下である。換言すれば、機能性膜２、エッチングストッパ膜３及び遮光膜４の積層領域において遮光膜４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。
【0022】
以下、透過性基板１上に機能性膜２、エッチングストッパ膜３及び遮光膜４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。
【0023】
（フォトレジスト形成工程）
次に、図１（ｂ）に示すように、遮光膜４上に（フォト）レジスト膜５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、遮光膜４上に（フォト）レジスト膜５を塗布法、スプレイ法等により形成する。
【0024】
（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等に、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５を露光する。
このとき、レジスト膜５には、露光量が異なる３つの領域、すなわち高ドーズ領域５ｃ（第１の領域）、低ドーズ領域５ｂ（第２の領域）、未露光領域５ａ（第３の領域）、が形成される。
ここで、未露光領域５ａ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５ｂとは高ドーズ領域に対して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５ｃとは低ドーズ領域に対して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露光してもよい。
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等に、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５を露光する。
このとき、レジスト膜５には、露光量が異なる３つの領域、すなわち高ドーズ領域５ｃ（第１の領域）、低ドーズ領域５ｂ（第２の領域）、未露光領域５ａ（第３の領域）、が形成される。
ここで、未露光領域５ａ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５ｂとは高ドーズ領域に対して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５ｃとは低ドーズ領域に対して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露光してもよい。
【0025】
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。
【0026】
なお、簡単のためレジスト膜５の高ドーズ領域５ｃを「高ドーズ領域５ｃ」、レジスト膜５の低ドーズ領域５ｂを「低ドーズ領域５ｂ」、レジスト膜５のレジスト膜５の未露光領域５ａを「未露光領域５ａ」と称することがある。
【0027】
低ドーズ領域５ｂ及び高ドーズ領域５ｃ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５ｂに相当する領域及び高ドーズ領域５ｃ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。
【0028】
また、低ドーズ領域５ｂ及び高ドーズ領域５ｃ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５ｃが第２の露光量となるように、高ドーズ領域５ｃ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５ｃ露光量の均一性が向上する。また、低ドーズ領域５ｂと高ドーズ領域５ｃ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。
【0029】
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５ｂ及び高ドーズ領域５ｃ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。
【0030】
（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５ｃのレジスト膜５のみを選択的に除去し、レジスト膜５をパターニングする。
後述するように、レジスト膜５の現像液による溶解特性が、露光量（ドーズ量）に依存するため、露光量に応じて露光されたレジスト膜５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５ｃの溶解速度が、未露光領域５ａ及び低ドーズ領域５ｂの溶解速度に対して十分に（例えば、数倍から１桁以上）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５ｃ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５ｂのレジスト膜厚は、未露光領域５ａ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５ｃのレジスト膜５のみを選択的に除去し、レジスト膜５をパターニングする。
後述するように、レジスト膜５の現像液による溶解特性が、露光量（ドーズ量）に依存するため、露光量に応じて露光されたレジスト膜５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５ｃの溶解速度が、未露光領域５ａ及び低ドーズ領域５ｂの溶解速度に対して十分に（例えば、数倍から１桁以上）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５ｃ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５ｂのレジスト膜厚は、未露光領域５ａのレジスト膜厚と比較して薄くなる。
【0031】
（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５、即ち未露光領域５ａ及び低ドーズ領域５ｂのレジスト膜５をエッチングマスクにして、遮光膜４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する。遮光膜４とエッチングストッパ膜３とは、互いに異なる材料を採用することにより、エッチングストッパ膜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、エッチングストッパ膜３上の遮光膜４を選択的にエッチングすることができる。その結果、エッチングストッパ膜３及びその下層の機能性膜２はエッチングされず、透過性基板１上に残置する。
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５、即ち未露光領域５ａ及び低ドーズ領域５ｂのレジスト膜５をエッチングマスクにして、遮光膜４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する。遮光膜４とエッチングストッパ膜３とは、互いに異なる材料を採用することにより、エッチングストッパ膜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、エッチングストッパ膜３上の遮光膜４を選択的にエッチングすることができる。その結果、エッチングストッパ膜３及びその下層の機能性膜２はエッチングされず、透過性基板１上に残置する。
【0032】
本工程において、エッチングストッパ膜３によって表面が覆われた機能性膜２はエッチングされないため、機能性膜２と遮光膜４とを同じ材料を用いて構成することができる。
この場合、機能性膜２と遮光膜４の成膜工程において、同一の成膜装置、又は同一の成膜材料（スパッタターゲット、蒸着材料）を使用でき、また機能性膜２と遮光膜４のエッチング工程において同一のエッチング装置、又は同一のエッチャントを使用できるため、生産管理が容易になり、製造コストの低減に寄与する。
この場合、機能性膜２と遮光膜４の成膜工程において、同一の成膜装置、又は同一の成膜材料（スパッタターゲット、蒸着材料）を使用でき、また機能性膜２と遮光膜４のエッチング工程において同一のエッチング装置、又は同一のエッチャントを使用できるため、生産管理が容易になり、製造コストの低減に寄与する。
【0033】
次に、図２（ｂ）に示すように、未露光領域５ａ及び低ドーズ領域５ｂのレジスト膜５をエッチングマスクにして、エッチングストッパ膜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する。機能性膜２とエッチングストッパ膜３とは、互いに異なる材料を採用することにより、機能性膜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、機能性膜２上のエッチングストッパ膜３を選択的にエッチングすることができる。その結果、機能性膜２はエッチングされず、透過性基板１上に残置する。
【0034】
（第２の現像（レジスト除去）工程）
次に、図２（ｃ）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５ｂのレジスト膜５のみを選択的に除去し、レジスト膜５をパターニングする。この工程において、未露光領域５ａのみが遮光膜４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５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）に非線型に依存するためである。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５ｂの溶解速度が、未露光領域５ａ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５ｂのみを除去できる。
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５のパターンを得ることも可能である。
次に、図２（ｃ）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５ｂのレジスト膜５のみを選択的に除去し、レジスト膜５をパターニングする。この工程において、未露光領域５ａのみが遮光膜４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５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）に非線型に依存するためである。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５ｂの溶解速度が、未露光領域５ａ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５ｂのみを除去できる。
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５のパターンを得ることも可能である。
【0035】
（第２のエッチング工程）
次に、図２（ｄ）に示すように、機能性膜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て除去するとともに、未露光領域５ａのレジスト膜５をエッチングマスクにして、遮光膜４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除去する。機能性膜２がエッチングされた領域では、透明基板１が露出する。
機能性膜２と遮光膜４を同じ材料で構成することにより、機能性膜２と遮光膜４とを同じエッチャントを用いて、同時にエッチングできる。
その後、エッチングストッパ膜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除去する。
その後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５ａのレジスト膜５を除去する（第３のレジスト除去工程）。
以上により、機能性膜２から構成された半透過領域６、下層膜である機能性膜２と中間膜であるエッチングストッパ膜３と上層膜である遮光膜４とを含む積層から構成された遮光領域７、及び透過性基板１が露出した透過領域８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、機能性膜２として上記ハーフトーン膜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し、機能性膜２として上記位相シフト膜の条件を採用することで、位相シフトマスクとして機能する。
次に、図２（ｄ）に示すように、機能性膜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て除去するとともに、未露光領域５ａのレジスト膜５をエッチングマスクにして、遮光膜４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除去する。機能性膜２がエッチングされた領域では、透明基板１が露出する。
機能性膜２と遮光膜４を同じ材料で構成することにより、機能性膜２と遮光膜４とを同じエッチャントを用いて、同時にエッチングできる。
その後、エッチングストッパ膜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除去する。
その後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５ａのレジスト膜５を除去する（第３のレジスト除去工程）。
以上により、機能性膜２から構成された半透過領域６、下層膜である機能性膜２と中間膜であるエッチングストッパ膜３と上層膜である遮光膜４とを含む積層から構成された遮光領域７、及び透過性基板１が露出した透過領域８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、機能性膜２として上記ハーフトーン膜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し、機能性膜２として上記位相シフト膜の条件を採用することで、位相シフトマスクとして機能する。
【0036】
なお、図２（ｂ）に示す工程において、機能性膜２上のエッチングストッパ膜３を選択的にエッチングした後に、さらに機能性膜２をエッチングしてもよい。
しかしこの場合、図２（ｄ）に示す第２のエッチング工程において、例えばウェットエッチングのような等方性エッチングを採用し遮光膜４をエッチングすると、機能性膜２もエッチングされてしまい、機能性膜２のサイドエッチング量が増大する。
図２（ｂ）に示す工程において、遮光膜４及びエッチングストッパ膜３のみをエッチングし、機能性膜２を残置することにより、図２（ｄ）に示す工程での機能性膜２のサイドエッチング量を低減することができる。その結果、機能性膜２のパターニング制御性が向上する。
しかしこの場合、図２（ｄ）に示す第２のエッチング工程において、例えばウェットエッチングのような等方性エッチングを採用し遮光膜４をエッチングすると、機能性膜２もエッチングされてしまい、機能性膜２のサイドエッチング量が増大する。
図２（ｂ）に示す工程において、遮光膜４及びエッチングストッパ膜３のみをエッチングし、機能性膜２を残置することにより、図２（ｄ）に示す工程での機能性膜２のサイドエッチング量を低減することができる。その結果、機能性膜２のパターニング制御性が向上する。
【0037】
【0038】
図３（ａ）に示すように、未露光領域５ａ及び低ドーズ領域５ｂとが接する境界部分においては、レジスト膜５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５ａのレジスト膜５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５ｂのレジスト膜５が、第２の現像工程において選択的に除去されたことを示す。
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５ａのレジスト膜５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５ｂのレジスト膜５が、第２の現像工程において選択的に除去されたことを示す。
【0039】
もし第２の現像工程において、一律にレジスト膜５を溶解した場合、未露光領域５ａのレジスト膜５の断面が図３（ｂ）に示すような急峻な形状を得ることはできない。
膜厚が厚い未露光領域５ａのレジスト膜５の側壁がテーパー形状である場合、パターン幅が変動し、精細なパターンを形成することが困難となる。
膜厚が厚い未露光領域５ａのレジスト膜５の側壁がテーパー形状である場合、パターン幅が変動し、精細なパターンを形成することが困難となる。
【0040】
特に未露光領域５ａのレジスト膜５の膜厚は、低ドーズ領域５ｂと比較して厚くなるため、未露光領域５ａの断面のテーパー角は、フォトマスク１００上に形成するパターン精度への影響が大きくなる。しかし、露光量を制御することで光学的に低ドーズ領域５ｂと未露光領域５ａとの境界を確定することで、第２の現像工程後の未露光領域５ａのレジスト膜５の側面形状が、図３（ｂ）に示すように急峻となる。その結果、本フォトマスク１００を用いたリソグラフィーにより、精細なパターン形成が可能となる。
【0041】
なお、図１、２においては、半透過領域６と遮光領域７とが互いに接している例を示したが、フォトレジスト膜５の形状は、露光工程において、光学的に決定することができるため、フォトレジスト膜５を所望の形状にパターニングすることができる。
例えば、図４（ｃ）に示すように、半透過領域６と遮光領域７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５に対して、未露光領域５ａ及び低ドーズ領域５ｂ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５ａのレジスト膜５及び低ドーズ領域５ｂのレジスト膜５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７とを互いに離隔して形成することも可能である。従って、フォトマスク１００のパターン設計の自由度が、特許文献１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。
例えば、図４（ｃ）に示すように、半透過領域６と遮光領域７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５に対して、未露光領域５ａ及び低ドーズ領域５ｂ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５ａのレジスト膜５及び低ドーズ領域５ｂのレジスト膜５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７とを互いに離隔して形成することも可能である。従って、フォトマスク１００のパターン設計の自由度が、特許文献１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。
【0042】
【0043】
図５（ａ）に示すように、透過性基板１上に、金属化合物、例えばＣｒ化合物からなる半透過性の機能性膜２（半透過膜）をスパッタ法、蒸着法等により成膜する。
上記のように、機能性膜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。
上記のように、機能性膜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。
【0044】
次に、機能性膜２上に、遮光膜４１をスパッタ法、蒸着法等により成膜する。
遮光膜４１は、機能性膜２を構成する金属化合物の金属とは異なる種類の金属（又はその化合物）から構成される。例えば、機能性膜２をＣｒ化合物とし、遮光膜４１をＮｉ膜とすることができる。
形成する遮光膜４１の膜厚は、光学濃度（ＯＤ値）が３以上となるように設定する。例えば、遮光膜４１としてＮｉを採用する場合、膜厚を例えば１００［ｎｍ］とすることができる。
遮光膜４１は、機能性膜２を構成する金属化合物の金属とは異なる種類の金属（又はその化合物）から構成される。例えば、機能性膜２をＣｒ化合物とし、遮光膜４１をＮｉ膜とすることができる。
形成する遮光膜４１の膜厚は、光学濃度（ＯＤ値）が３以上となるように設定する。例えば、遮光膜４１としてＮｉを採用する場合、膜厚を例えば１００［ｎｍ］とすることができる。
【0045】
次に、遮光膜４１上に金属化合物からなる反射防止膜９をスパッタ法、蒸着法等により成膜する。反射防止膜９の膜厚は、例えば膜厚２～５［ｎｍ］とすることができる。反射防止膜９は、金属化合物、例えば金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物から構成される。反射防止膜９を構成する金属化合物の金属と機能性膜２を構成する金属化合物の金属とは、同一種類の金属とする。すなわち、機能性膜２を構成する金属成分と反射防止膜９を構成する金属成分とは、同一の金属元素で構成される。例えば、機能性膜２がＣｒを含む化合物から構成される場合、反射防止膜９もＣｒを含む化合物から構成されるようにする。
なお、Ｃｒ化合物として、例えばＣｒ酸化物、Ｃｒ窒化物、Ｃｒ窒素酸化物を採用することができる。
なお、Ｃｒ化合物として、例えばＣｒ酸化物、Ｃｒ窒化物、Ｃｒ窒素酸化物を採用することができる。
【0046】
次に、反射防止膜９上に（フォト）レジスト膜５を塗布法、スプレイ法等により形成する。
従って、透過性基板１上に、機能性膜２、遮光膜４１、反射防止膜９及びレジスト膜５がこの順に形成される。
従って、透過性基板１上に、機能性膜２、遮光膜４１、反射防止膜９及びレジスト膜５がこの順に形成される。
【0047】
次に、図５（ｂ）に示すように、図１（ｃ）、（ｄ）に示す工程と同様の工程により、レジスト膜５をパターニングし、露光量が異なる２つの領域、すなわち低ドーズ領域５ｂ（第２の領域）、未露光領域５ａ（第３の領域）を形成する。
反射防止膜９は、レジスト膜５の露光時の露光光の不要な反射（ハレーション等）を低減し、レジスト膜５のパターニング精度を向上させることができる。
反射防止膜９は、レジスト膜５の露光時の露光光の不要な反射（ハレーション等）を低減し、レジスト膜５のパターニング精度を向上させることができる。
【0048】
次に、図５（ｃ）に示すように、レジスト膜５の低ドーズ領域５ｂ（第２の領域）及び未露光領域５ａ（第３の領域）をマスクに、ウェットエッチング法又はドライエッチング法により、反射防止膜９を遮光膜４１に対して選択的にエッチングする。
上述のように遮光膜４１は、反射防止膜９を構成する金属化合物の金属と異なる種類の金属から構成されているため、遮光膜４１のエッチングレートが低く、遮光膜４１のエッチングに対する反射防止膜９のエッチングの選択比が高いエッチャント（薬液又はガス）を採用することで、遮光膜４１はエッチングされないで、反射防止膜９だけを選択的にエッチングすることが可能である。
なお、本工程では、機能性膜２は、その表面が遮光膜４１に覆われているため、エッチングされない。
上述のように遮光膜４１は、反射防止膜９を構成する金属化合物の金属と異なる種類の金属から構成されているため、遮光膜４１のエッチングレートが低く、遮光膜４１のエッチングに対する反射防止膜９のエッチングの選択比が高いエッチャント（薬液又はガス）を採用することで、遮光膜４１はエッチングされないで、反射防止膜９だけを選択的にエッチングすることが可能である。
なお、本工程では、機能性膜２は、その表面が遮光膜４１に覆われているため、エッチングされない。
【0049】
なお、エッチング装置及びエッチャントは、選択エッチングが可能な公知のエッチング装置及びエッチャントを適宜用いることができる。以下同様である。
【0050】
次に、図５（ｄ）に示すように、レジスト膜５の低ドーズ領域５ｂ（第２の領域）及び未露光領域５ａ（第３の領域）をマスクに、ウェットエッチング法又はドライエッチング法により、遮光膜４１を反射防止膜９及び機能性膜２に対して選択的にエッチングする。反射防止膜９及び機能性膜２は、遮光膜４１を構成する金属とは異なる金属の化合物により構成されているため、反射防止膜９及び機能性膜２のエッチングレートが低く、反射防止膜９及び機能性膜２のエッチングに対する遮光膜４１のエッチングの選択比が高いエッチャント（薬液又はガス）を採用することにより、反射防止膜９及び機能性膜２のエッチングレートを低く抑えつつ、遮光膜４１だけを選択的にエッチングすることができる。
【0051】
一般的には、ウェットエッチングの場合、上層の遮光膜４１を選択的にエッチングする際に、下層の機能性膜２へのダメージ（膜減りやドライエッチングによるイオン衝撃等）が小さくなる傾向がある。そのため、機能性膜２へのダメージを回避するという点において、ウェットエッチング法が好適に使用できる。
【0052】
次に、図５（ｅ）に示すように、レジスト膜５の低ドーズ領域５ｂ（第２の領域）及び未露光領域５ａ（第３の領域）をマスクに、ウェットエッチング法又はドライエッチング法により、機能性膜２を遮光膜４１に対して選択的にエッチングする。上述の反射防止膜９の選択的エッチングと同様に、遮光膜４１は、機能性膜２を構成する金属化合物の金属と異なる金属から構成されており、遮光膜４１のエッチングに対する機能性膜２のエッチングの選択比が高いエッチャント（薬液又はガス）を採用することができるため、遮光膜４１がエッチングされないエッチャントを用いることにより機能性膜２だけを選択的にエッチングすることができる。
【0053】
但し、反射防止膜９及び機能性膜２は同一種類の金属を構成要素とする金属化合物であり、等方性エッチング、特にウェットエッチングの場合、機能性膜２をエッチングするエッチャントにより、反射防止膜９がサイドエッチングされることがある。
しかし、反射防止膜９の膜厚は、機能性膜２の膜厚より薄い。例えば、反射防止膜９の膜厚は、（これに限定するものではないが、）機能性膜２の膜厚の５分の１～機能性膜２の膜厚より１桁薄い膜厚に設定することができる。そのため、機能性膜２と比較して、反射防止膜９が露出している側壁面の高さが低く露出面積は小さく、反射防止膜９のサイドエッチング量は少なくなる。
従って、図５（ｃ）における反射防止膜９のエッチング工程で使用するエッチャントと、本工程における機能性膜２のエッチャントとが同じであっても、反射防止膜９のサイドエッチング量（サイドエッチングによる後退量）は少なくなる。
従って、同一のエッチング装置（ウェットエッチング装置）で同一のエッチャント（薬液）を用いることも可能となる。
しかし、反射防止膜９の膜厚は、機能性膜２の膜厚より薄い。例えば、反射防止膜９の膜厚は、（これに限定するものではないが、）機能性膜２の膜厚の５分の１～機能性膜２の膜厚より１桁薄い膜厚に設定することができる。そのため、機能性膜２と比較して、反射防止膜９が露出している側壁面の高さが低く露出面積は小さく、反射防止膜９のサイドエッチング量は少なくなる。
従って、図５（ｃ）における反射防止膜９のエッチング工程で使用するエッチャントと、本工程における機能性膜２のエッチャントとが同じであっても、反射防止膜９のサイドエッチング量（サイドエッチングによる後退量）は少なくなる。
従って、同一のエッチング装置（ウェットエッチング装置）で同一のエッチャント（薬液）を用いることも可能となる。
【0054】
本工程においては、反射防止膜９がエッチングされないエッチャント（薬液又はガス）を用いて機能性膜２をエッチングすることを妨げるものではない。しかし、上記のように、反射防止膜９のエッチング処理工程及び機能性膜２のエッチング処理工程において、同一のエッチング装置で同一のエッチャントを用いることにより、エッチング装置及び／又はエッチャントのランニングコストを低減する効果を得ることができる。
【0055】
【0056】
【0057】
反射防止膜９をエッチングする際に、機能性膜２がサイドエッチングされることがある。しかし、反射防止膜９の膜厚は機能性膜２と比較して十分に薄いため、反射防止膜９のエッチング量は少ない。そのため、反射防止膜９をエッチングする本工程において、反射防止膜９及び機能性膜２の両方をエッチングするエッチャントを用いた場合においても、機能性膜２のサイドエッチング量は少なく、機能性膜２のパターン幅の縮小は低減される。
【0058】
なお、本工程において、遮光膜４１及び機能性膜２の両方がエッチングされないエッチャント（薬液又はガス）を用いて反射防止膜９をエッチングすることを妨げるものではない。しかし、上記のように反射防止膜９をエッチングする際の機能性膜２のサイドエッチングによるパターン寸法への影響は軽微であり、寸法精度の劣化を防止できる。そのため、反射防止膜９のエッチング処理工程（図５（ｃ）及び図６（ｂ）に示す工程）、及び機能性膜２のエッチング処理工程（図５（ｅ）に示す工程）において、同一のエッチャントを用いることにより、エッチング処理のランニングコスト（例えばエッチャントの管理コストを含む）の低減に寄与できる。
【0059】
なお、エッチング法としてとして、ドライエッチング法を用いることを妨げるものではない。しかし、ドライエッチング装置と比較してウェットエッチング装置は、真空チャンバ、排気設備等が不要であり、大面積のフォトマスク１００の製造に対応し易く、また、一般に安価である。本実施形態によれば、等方性の強いエッチング法であるウェットエッチング法を採用しても機能性膜２のパターン寸法精度を容易に確保することができるため、エッチング装置としてウェットエッチング装置を用いることで、製造コストを軽減する効果が大きい。
【0060】
【0061】
次に、図６（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５ａのレジスト膜５を除去し、フォトマスク１００を得る。
【0062】
本実施形態においては、遮光膜４１を機能性膜２及び反射防止膜９と異なるエッチング特性を有する膜で構成し、かつ反射防止膜９の膜厚を機能性膜２の膜厚と比較して薄く設定しているため、機能性膜２のサイドエッチングを低減し、機能性膜２の寸法精度の確保が容易となる。
そのため、本フォトマスク１００をリソグラフィー工程に用いて製造される最終製品に対して、要求される寸法精度を容易に確保することができる。
そのため、本フォトマスク１００をリソグラフィー工程に用いて製造される最終製品に対して、要求される寸法精度を容易に確保することができる。
【0063】
また、同一のエッチング装置を用いて、反射防止膜９及び機能性膜２のエッチング処理を行っても、良好な加工精度を実現できる。その結果、製造コストの低減に寄与するという効果を得ることができる。特にエッチング装置としてウェットエッチング装置を用いた場合、その効果が大きい。
【0064】
なお、上記実施形態は、レジスト膜５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。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】
【0065】
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】
【0066】
１００ フォトマスク
１ 透過性基板
２ 機能性膜（半透過膜）
３ エッチングストッパ膜（中間膜）
４ 遮光膜（上層膜）
５ （フォト）レジスト膜
５ａ 未露光領域
５ｂ 低ドーズ領域
５ｃ 高ドーズ領域
６ 半透過領域
７ 遮光領域
８ 透過領域
９ 反射防止膜
４１ 遮光膜
１ 透過性基板
２ 機能性膜（半透過膜）
３ エッチングストッパ膜（中間膜）
４ 遮光膜（上層膜）
５ （フォト）レジスト膜
５ａ 未露光領域
５ｂ 低ドーズ領域
５ｃ 高ドーズ領域
６ 半透過領域
７ 遮光領域
８ 透過領域
９ 反射防止膜
４１ 遮光膜
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】