JP2015049282A - 表示装置製造用フォトマスク、該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 - Google Patents

Abstract

【課題】微細パターンの転写性を向上させた表示装置製造用フォトマスクを提供する。【解決手段】透明基板１１上に、遮光部１２ａ、位相シフト膜１３ａ、エッチングマスク膜１４ａがこの順に積層され、それぞれウェットエッチングによりパターニングされ、前記位相シフト部は、前記位相シフト膜であるか、又は、前記位相シフト膜と前記エッチングマスク膜とがこの順に積層されてなり、前記透光部１７は、前記透明基板表面が露出してなり、前記位相シフト膜は、クロムを含有する材料からなり、前記エッチングマスク膜は、前記位相シフト膜のエッチング液に対して、エッチング耐性をもつ材料からなり、前記位相シフト部と、前記透光部は、隣接部分を有し、かつ、前記位相シフト部と前記透光部は、前記フォトマスクの露光光の代表波長に対して、略１８０度の位相差をもつ。【選択図】図４

Description

本発明は、表示装置の製造において微細なパターンを形成することが可能な表示装置製造用フォトマスク、当該フォトマスクの製造方法、当該フォトマスクを用いたパターン転写方法及び表示装置の製造方法に関する。

特許文献１には、微細かつ高精度な露光パターンを形成することが可能な位相シフトマスクの製造方法に関する発明が記載されている。当該文献には、特に、フラットパネル用のガラス基板は、３００ｍｍを越えるサイズであるから、基板のうねりや表面粗さが大きくなり、焦点深度の影響を受けやすいと記載されている。

そこで、特許文献１は、透明基板上の遮光層をパターニングし、クロム系材料のターゲットをスパッタすることで、３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域のいずれかの光に対して１８０°の位相差をもたせることが可能な位相シフト層を、前記遮光層を被覆するように前記透明基板上に形成し、前記位相シフト層をパターニングする位相シフトマスクの製造方法を記載している。

特許文献２には、ブラインド領域に遮光領域及び透光領域が備えられ、メイン領域に位相反転領域及び透光領域が備えられたＦＰＤ製造用フォトマスクであり、前記ブラインド領域は、透明基板上に遮光膜パターン及び位相反転膜が積層されて構成され、前記ブラインド領域の透光領域は、前記位相反転膜及び遮光膜パターンが順次にエッチングされて露出された前記透明基板領域を含み、前記メイン領域の透光領域は、透明基板上に積層された位相反転膜がエッチングされて露出された前記透明基板領域を含み、前記遮光膜パターンのエッチング速度は、同じエッチング物質に対して前記位相反転膜のエッチング速度より速いことを特徴とするフォトマスクが記載されている。

特開２０１１−１３２８３号公報 特開２０１２−２３０３７９号公報

現在、液晶表示装置には、ＶＡ（Vertical alignment）方式やＩＰＳ（In Plane Switching）方式などが採用されている。これらの採用により、明るく、かつ省電力であるとともに、高精細、高速表示、広視野角といった表示性能の向上が望まれている。

例えば、これらの方式を適用した液晶表示装置において、画素電極に、ラインアンドスペースパターン状に形成した透明導電膜が適用され、表示装置の表示性能を高めるためには、こうしたパターンの益々の微細化が要望されている。例えば、ラインアンドスペースパターンのピッチ幅Ｐ（ライン幅Ｌとスペース幅Ｓの合計）を、６μｍから５μｍへ、さらに５μｍから４μｍへと狭くすることが望まれている。この場合、ライン幅Ｌ、スペース幅Ｓは、少なくともいずれかが３μm未満となる場合が多い。例えば、Ｌ＜３μｍ、或いはＬ≦２μｍ、又はＳ＜３μｍ、或いはＳ≦２μｍとなる場合が少なくない。

一方、液晶表示装置やＥＬ表示装置に用いられる薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、「ＴＦＴ」）で言えば、ＴＦＴを構成する複数のパターンのうち、パッシベーション（絶縁層）に形成されたコンタクトホールが、絶縁層を貫き、その下層側にある接続部に導通する構成が採用されている。この際、上層側と下層側のパターンが正確に位置決めされ、かつ、コンタクトホールの形状が確実に形成されていなければ、表示装置の正しい動作が保証されない。そして、ここでも、表示性能の向上とともに、デバイスパターンの高集積化が必要になり、パターンの微細化が求められている。すなわち、ホールパターンの径も、３μｍを下回るものが必要になってきている。例えば、径が２．５μｍ以下、更には、径が２．０μｍ以下のホールパターンが必要となり、近い将来、これを下回る１．５μｍ以下の径をもつパターンの形成も望まれると考えられる。

このような背景から、ラインアンドスペースパターンやコンタクトホールの微細化に対応できる表示装置製造用のフォトマスクのニーズが高まっている。

ところで、半導体（ＬＳＩ等）製造用フォトマスクの分野では、解像性を得るために、高NA（例えば０．２以上）の光学系とともに、位相シフト作用を利用した位相シフトマスクを開発してきた経緯がある。位相シフトマスクは、単一波長の、波長の短い光源（KrFやArFのエキシマレーザーなど）とともに用いられている。これによって、各種素子等の高集積化及びそれに伴うフォトマスクのパターンの微細化に対応してきた。

その一方、表示装置製造用のリソグラフィ分野では、解像性向上や焦点深度拡大の為に、上記のような手法が適用されることは、一般的ではなかった。この理由としては、表示装置において求められる、パターンの集積度や、微細さが半導体製造分野ほどではなかったことが挙げられる。実際、表示装置製造用の露光装置（一般にはLCD露光装置、或いは液晶露光装置などとして知られる）に搭載される光学系や光源も、半導体製造用のものとは異なり、解像性や焦点深度より、生産効率（例えば、光源の波長域を広げて大きな照射光量を得て、生産タクトを短縮するなど）が重視されてきた。

フォトマスクの転写用パターンが微細化すると、これを正確に被転写体（エッチング加工しようとする薄膜等、被加工体ともいう）に転写する工程の実施は困難になる。表示装置の製造における転写の工程に現実に使用されている上述の露光装置の解像限界は３μｍ程度であるが、表示装置に必要な転写用パターンの中には、上述のように、CD（Critical Dimension、線幅）が、既にこれに近づくか、あるいはこれを下回る寸法のものが必要となっているからである。

更に、表示装置製造用マスクは、半導体製造用マスクに比べて面積が大きいため、実生産上、３μｍ未満のCDをもつ転写用パターンを面内均一に転写することには大きな困難があった。

このように表示装置製造用のマスクを用いたのでは、３μｍ未満のCDといった微細なパターンの転写には困難が伴うので、これまで半導体装置製造の目的で開発されてきた、解像性向上のための各種手法を表示装置製造の分野にも適用することが考えられる。

しかしながら、表示装置製造に前記の手法をそのまま適用することには、いくつかの問題がある。例えば、高NA(開口数)をもつ高解像度の露光装置への転換には、大きな投資が必要になり、表示装置の価格との整合性に齟齬が生じる。或いは、露光波長の変更（ArFエキシマレーザのような短波長を、単一波長で用いる）については、比較的大面積をもつ表示装置への適用が困難であったり、製造タクトが延長しやすい問題のほか、やはり相当の投資を必要とする点で不都合である。

そこで、表示装置製造用フォトマスクの備える転写用パターンの工夫によって、微細パターンの転写性を向上させることができれば、極めて意義が大きい。

本発明の要旨は、以下の通りである。
＜１＞透明基板上に、位相シフト膜、エッチングマスク膜、遮光膜が、それぞれウェットエッチングによりパターニングされることにより、遮光部、位相シフト部、透光部を含む転写用パターンが形成されてなる表示装置製造用フォトマスクであって、
前記遮光部は、前記透明基板上に、前記位相シフト膜、前記エッチングマスク膜、前記遮光膜がこの順に積層されてなり、
前記位相シフト部は、前記透明基板上に前記位相シフト膜、又は、前記位相シフト膜と前記エッチングマスク膜とが形成されてなり、
前記透光部は、前記透明基板表面が露出してなり、
前記位相シフト膜は、クロムを含有する材料からなり、
前記エッチングマスク膜は、前記位相シフト膜のエッチング液に対して、エッチング耐性をもつ材料からなり、
前記位相シフト部と、前記透光部は、隣接部分を有し、かつ、前記位相シフト部と前記透光部は、前記フォトマスクの露光光の代表波長に対して、略１８０度の位相差をもつものである、
表示装置製造用フォトマスク。

＜２＞前記転写用パターンは、ラインアンドスペースパターンを含み、前記ラインアンドスペースパターンのラインパターンは一定幅の遮光部と、前記一定幅の遮光部の両側に隣接した一定幅の位相シフト部とをもつことを特徴とする、＜１＞に記載の表示装置製造用フォトマスク。

＜３＞前記転写用パターンは、ホールパターンを含み、前記ホールパターンは所定径の透光部と、前記透光部を囲む一定幅の位相シフト部と、前記位相シフト部を囲む遮光部とを有することを特徴とする、＜１＞に記載の表示装置製造用フォトマスク。

＜４＞前記位相シフト部は、前記透明基板上に前記位相シフト膜が形成されてなり、
前記位相シフト膜は、前記露光光の代表波長に対し、略１８０度位相シフトするものであることを特徴とする、＜１＞〜＜３＞のいずれかに記載の表示装置製造用フォトマスク。

＜５＞前記位相シフト部は、前記透明基板上に前記位相シフト膜と前記エッチングマスク膜とがこの順に積層されてなり、
前記位相シフト膜と前記エッチングマスク膜との積層は、前記露光光の代表波長に対し、略１８０度位相シフトするものであることを特徴とする、＜１＞〜＜３＞のいずれかに記載の表示装置製造用フォトマスク。

＜６＞前記転写用パターンに含まれる、前記透光部と前記位相シフト部とが隣接する部分において、前記位相シフト膜の被エッチング面が露出し、
前記隣接する部分の断面において、前記位相シフト膜の上面、下面および被エッチング面にそれぞれ対応する上辺、下辺および側辺が、下記条件（Ａ）及び（Ｂ）を満たす、＜１＞〜＜５＞のいずれかに記載の表示装置製造用フォトマスク。
（Ａ）前記上辺と前記側辺との接点と、前記上面から前記位相シフト膜の膜厚の３分の２下がった高さの位置での前記側辺の位置とを結んだ直線が、前記上辺となす角度が、８５度から１２０度の範囲内であり、かつ、
（Ｂ）前記上辺と前記側辺との接点を通り前記透明基板の主表面に対して垂直な第１仮想線と、前記下面から前記膜厚の１０分の１上がった高さの位置での前記側辺の位置を通り、前記透明基板の前記主表面に対して垂直な第２仮想線との幅が、前記膜厚の２分の１以下である

＜７＞透明基板上に、位相シフト膜、エッチングマスク膜、遮光膜が、それぞれウェットエッチングによりパターニングされることにより、遮光部、位相シフト部、透光部を含む転写用パターンが形成されてなる表示装置製造用フォトマスクの製造方法であって、
前記遮光部は、前記透明基板上に、前記位相シフト膜、前記エッチングマスク膜、前記遮光膜がこの順に積層されてなり、
前記位相シフト部は、前記透明基板上に前記位相シフト膜、又は、前記位相シフト膜と前記エッチングマスク膜とが形成されてなり、
前記透光部は、前記透明基板表面が露出してなる表示装置製造用フォトマスクの製造方法において、
前記透明基板上に、位相シフト膜、エッチングマスク膜、遮光膜がこの順に積層され、更に第１フォトレジスト膜が形成されたフォトマスクブランクを用意する工程と、
前記位相シフト膜、前記エッチングマスク膜、及び前記遮光膜に対してそれぞれ所定のパターニングを行うことにより、転写用パターンを形成する工程とを有し、
前記位相シフト膜のパターニングにおいては、パターニングされた前記エッチングマスク膜をマスクとして前記位相シフト膜をウェットエッチングする工程を含み、
前記位相シフト膜は、クロムを含有する材料からなり、
前記エッチングマスク膜は、前記位相シフト膜のエッチング液に対して、エッチング耐性をもつ材料からなり、
前記位相シフト部と、前記透光部は、隣接部分を有し、かつ、前記位相シフト部と前記透光部は、前記フォトマスクの露光光の代表波長に対して、略１８０度の位相差をもつものとすることを特徴とする、
表示装置製造用フォトマスクの製造方法。

＜８＞＜１＞に記載の、表示装置製造用フォトマスクを用意する工程と、
ｉ線、ｈ線、ｇ線を含む露光光を照射する、表示装置製造用露光装置を用いて、前記フォトマスクの備える転写用パターンを露光し、前記転写用パターンを、被転写体上に転写する工程とを含む、パターン転写方法。

＜９＞＜１＞に記載の、表示装置製造用フォトマスクを用意する工程と、
ｉ線、ｈ線、ｇ線を含む露光光を照射する、表示装置製造用露光装置を用いて、前記フォトマスクの備える転写用パターンを露光し、前記転写用パターンを、被転写体上に転写する工程を含む、表示装置の製造方法。

本発明によれば、表示装置の製造において微細なパターンを、設計どおりに形成することが可能な表示装置製造用フォトマスク、当該フォトマスクの製造方法、当該フォトマスクを用いたパターン転写方法及び表示装置の製造方法が提供される。

位相シフト膜パターンの断面形状の違いによる位相シフト効果の差異について行ったシミュレーションにおける、ラインアンドスペースパターンの位相シフトマスクの上面視の模式図（図１（ａ））、それの一部の断面模式図（図１（ｂ））及びその他の形状の位相シフトマスクの断面模式図（図１（ｃ））及び比較に用いたバイナリマスクの断面模式図（図１（ｄ））である。 シミュレーションに用いた３種のフォトマスクを用いて露光したときに、被転写体上に形成される光強度分布曲線である。 本発明のフォトマスクの製造にあたって用意するフォトマスクブランクの断面模式図である。 第１の態様による本発明のフォトマスク（図４（ａ））の断面図（下側）及び対応する上面視図（上側）、並びに、第２の態様による本発明のフォトマスク（図４（ｂ））の断面図（下側）及び対応する上面視図（上側）である。 転写用パターンがホールパターンである態様の、第１の態様による本発明のフォトマスク（図５（ａ）及び（ｂ））、並びに、第２の態様による本発明のフォトマスク（図５（ｃ）及び（ｄ））の、上面視図及び断面図である。 パターニングされた位相シフト膜の被エッチング面（側面）形状を説明するための図である。 第１及び第２の態様による本発明のフォトマスクの製造方法の例を示す図である。 第１及び第２の態様による本発明のフォトマスクの製造方法の例を示す図である。 サイドエッチングを利用した第１の態様の本発明のフォトマスクの製造方法の例を示す図である。 レジストパターンをマスクとしてウェットエッチングした場合に、得られる位相シフト膜パターンの断面写真である。

フォトリソグラフィ工程において、微細なパターンを確実に転写するためには、フォトマスクを用いた露光工程によって、被転写体上のレジスト膜に与える、光強度分布が重要となる。すなわち、光強度分布曲線のコントラストが高く、被転写体上に形成されるレジストパターンのプロファイルが向上すれば、このレジストパターンを用いて、表示装置基板などの被転写体のエッチング加工がより精緻に行える。表示装置用フォトマスクにおいては、一般に面積が大きく（一辺３００ｍｍ以上）、面内全体において、均一にパターニングが行えること、そして、面内のCDの均一性が制御できることが重要であるから、露光光の作る光強度分布曲線の形状は、とりわけ重要である。

ところで、上記特許文献１及び２においては、微細かつ高精度なパターン形成を行い、或いは、高い解像度を得るために、位相シフト層（又は位相反転層）をもつフォトマスクを使用することが記載されている。

特許文献１によると、透明基板上に、クロム系材料等で遮光膜を形成し、遮光膜を所定の形状にエッチングしたのち、これを覆うように、クロム系材料の位相シフト層を形成し、この位相シフト層上に形成したフォトレジストによるレジストパターンをマスクとして位相シフト層のパターニングを行う。また。特許文献２においても、クロムを含む遮光膜パターンの上に形成したクロムを含む位相反転膜をエッチングすることによって、フォトマスクを形成している。

ここで、レジストパターンをマスクとして、位相シフト層（或いは位相反転膜）をエッチングする際、該レジストパターンに対して、忠実に位相シフト膜がパターニングされることが期待される。しかしながら、ウェットエッチングを適用すると、以下の課題があることが発明者らによって見出された。

例えばクロムを含む位相シフト膜（以下、クロム系位相シフト膜ともいう）に対し、所望のパターニングを行うため、レジストパターンをマスクとして、ウェットエッチングした場合に、得られる位相シフト膜パターンの断面を図１０に示す。図１０は、透明ガラス基板１０１上に形成されたCrOCNからなる位相シフト膜を、ポジ型フォトレジストのレジストパターン１０３をマスクとしてエッチングして得られた、位相シフト膜パターン１０２の断面写真である。

図１０から明らかなとおり、エッチング液に接触した、位相シフト膜（PS膜）パターン１０２の断面が、透明ガラス基板１０１表面に対して垂直にならず、大きく傾斜した形状（以下、テーパ形状ともいう）となる現象がみられた。これは、位相シフト膜パターン１０２とレジストパターン１０３の界面の密着性が不十分であり、ここに、エッチング液が浸入することにより、膜の上面側において、下面側(基板側)よりも速くエッチング（図１０において右方向へのエッチング）が進行する為とみられる。

ところで、露光光が透過する透光部と露光部を遮光しようとする遮光部との境界において、透過光の位相反転を利用することにより、転写像のコントラストを高め、焦点深度を向上させる目的で、位相シフト効果をもたせたフォトマスクは、主に半導体製造分野で多く使用される。これらの位相シフトマスクは、露光光（例えば、KrFやArFのエキシマレーザ）に対して、透過率が５〜１０％程度であって、該露光光の位相を略１８０度シフトさせる位相シフト膜を用いることが知られている。

但し、該分野で用いられるフォトマスク（位相シフトマスク）は、概して、ドライエッチングを適用して製造されるため、上記のウェットエッチングを採用したことにより生じる問題点が顕在化したことは無かった。しかしながら、表示装置製造用のフォトマスクにおいては、上述の通り、そのサイズが比較的大型（一辺が３００ｍｍ以上（通常１８００ｍｍ以下）の方形基板を用いる）であり、また、そのサイズの種類が多種であることから、ドライエッチングを用いるより、ウェットエッチングを適用することが有利である。

他方、表示装置製造用のフォトマスクにおいては、従来、遮光部、透光部に加え、露光光を一部透過する、半透光部を備えた転写用パターンをもつ多階調フォトマスクが用いられている。このフォトマスクは、透光部、遮光部、半透光部の光透過率を互いに異なるものとする（遮光部においては実質的にゼロである）ことによって、被転写体上に形成されるレジストパターン形状に、立体的な段差を形成するものであり、これを利用することによって、被転写体を加工する際の工程数を削減するものである。

この多階調フォトマスクにおける半透光部は、透明基板上に、半透光膜（露光光を、２０〜８０％程度透過するような透過率をもつ膜）を形成することで作成されることがある。

但し、こうした多階調フォトマスクの製造にあたっては、半透光部と透光部の境界において、それぞれを透過する露光光の位相差を１８０度程度にすることは無かった。もし、１８０度に近い位相差とすればこの境界部分に実質的に遮光性のラインパターンが生じてしまい、得ようとするレジストパターンの立体形状が得られないという問題が生じる。

すなわち、表示装置製造用フォトマスクにおいて、半透光性の膜の断面が、基板表面に対して傾斜することによる課題は、従来顕在化したことがなかった。

本発明者らは、フォトマスクの、位相シフト膜の被エッチング断面が、基板表面に対して垂直にならず、傾斜した断面形状を形成することにより、該フォトマスクの転写性にどのような影響が出るかについてのシミュレーションを行った。すなわち、フォトマスクの転写用パターンの、透光部と位相シフト部との境界において、それぞれを透過する露光光の位相が反転し、互いに干渉することによって得られる位相シフト効果が、位相シフト膜の被エッチング断面形状によって、どのように変化するかについて検討した。

＜シミュレーション結果＞
本発明の実施の形態を説明する前に、位相シフト膜パターンの断面形状の違いによる位相シフト効果の差異について、前記シミュレーションの結果を用いて説明する。

シミュレーションは、表示装置製造用露光装置のもつ光学条件を適用して行った。光学系の開口数（ＮＡ）が０．０８５、コヒーレンスファクター（σ）が０．９、露光光がｇ線、ｈ線、ｉ線を含むブロード波長光（強度比は、ｇ線：ｈ線：ｉ線＝０．９５：０．８：１．０）の露光条件で行った。

本ミュレーションは、
エッジ部分の断面形状が垂直である位相シフト膜パターンを備えた位相シフトマスク（ＰＳＭ（Ａ））、
エッジ部分の断面形状がテーパ形状である、図１０の位相シフト膜パターンをモデル化とした位相シフトマスク（ＰＳＭＴＰ（Ａ））、
バイナリーマスク（Ｂｉｎ）
について行った。それぞれの断面の模式図を、図１（ｂ）〜（ｄ）に示す。

また、図１（ａ）は本シミュレーションに用いたラインアンドスペースパターンの上面視の模式図であり、ＰＳＭ（Ａ）におけるラインアンドスペースパターンの一部を示している。図１（ｂ）がそのラインアンドスペースパターンを有する位相シフトマスクの一部の断面を示す図である。

位相シフトマスクＰＳＭ（Ａ）は図１（ｂ）に示される通り、透明基板１１上に位相シフト膜パターン１２ａが形成されており、その上にエッチングマスク膜パターン１３ａが形成されており、そしてその上に遮光膜パターン１４ａが形成されてなるものである。これの上面視（つまり図１（ａ））において遮光膜パターン１４ａの部分が遮光部１５であり、位相シフト膜パターン１２ａの一部の、遮光膜パターン１４ａにより被覆されていない露出部分が位相シフト部１６であり、そして透明基板１１の、その上に何も積層されていない露出部分が透光部１７を構成している。

位相シフトマスクＰＳＭ（Ａ）は、ライン幅Ｌが２．０μｍ、スペース幅Ｓが２．０μｍ（ピッチＰが４．０μｍ）のラインアンドスペースパターンからなり、ラインパターン２ａは、幅１．０μｍの遮光部１５の両側のエッジに、それぞれ幅０．５μｍの位相シフト部１６をもつ。スペースパターン３ａ、３ｂ、３ｃは透明基板１１が露出してなる透光部１７である。

ここで遮光部１５は、透明基板１１上の、少なくとも遮光膜パターン１４ａが形成されてなる部分であり、その露光光透過率は実質的にゼロである。位相シフト部１６は、透明基板１１上の、光透過率６％（対ｉ線）の位相シフト膜パターン１２ａが形成されてなる部分であり、透光部１７との位相差は、１８０度（対i線）である。

次に、図１（ｃ）に示される位相シフトマスクＰＳＭＴＰ（Ａ）も、ライン幅Ｌが２．０μｍ、スペース幅Ｓが２．０μｍのラインアンドスペースパターンからなり、ラインパターンは、１.０μｍの遮光部の両側のエッジに、それぞれ幅０．５μｍの位相シフト部をもつ。スペースパターンは、透明基板が露出した透光部からなる。但し、位相シフト部は、透明基板上に形成された位相シフト膜の膜厚が、遮光部側から透光部側に向かって（ラインパターンの幅方向に）、漸次１０段階に小さくなるように形成されている。すなわち、もっとも遮光部に近いところは透過率６％（対ｉ線）、透光部との位相差１８０度（対ｉ線）とされているのに対して、もっとも透光部に近いところは、光透過率５７．５％（対ｉ線）、透光部との位相差（対ｉ線）が２０．１９度とされている。

続いて、図１（ｃ）に示されるバイナリーマスク（Ｂｉｎ）は、ライン幅Ｌが２．０μｍ、スペース幅Ｓが２．０μｍのラインアンドスペースパターンからなり、ライン部は透明基板上に遮光膜が形成された遮光部からなり、透光部は、透明基板表面が露出した部分からなる。

図２は、上記のＰＳＭ（Ａ）、ＰＳＭＴＰ（Ａ）、Ｂｉｎを用いて、露光したときに、被転写体上に形成される光強度分布曲線である。ラインパターン２ａの中心を、ゼロ位置とした。ここでは、透過率１００％のときに、光強度１．０としている。光強度分布曲線の最大値（最大光強度）をＩｍａｘ、最小値（最小光強度）をＩｍｉｎとするとき、コントラストは、（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）として算定できる。

下記表１に、上記のＰＳＭ（Ａ）、ＰＳＭＴＰ（Ａ）、Ｂｉｎの各マスクについての、Ｉｍａｘ、Ｉｍｉｎ、及びコントラストの数値を示す。

これらの結果から、位相シフト膜パターンのエッジ断面にテーパ形成が無い（断面形状が基板に垂直である）位相シフトマスク（ＰＳＭ（Ａ））においては、位相シフト膜パターンのエッジ断面がテーパ形状である位相シフトマスク（ＰＳＭＴＰ（Ａ））や、バイナリーマスク（Ｂｉｎ）の場合に比べて、コントラストが高い。

上記表１に示すとおり、ＰＳＭ（Ａ）を使用した場合のコントラストは、０．６７２７３であるが、発明者らの検討によると、０．６５以上のコントラストが得られることが望ましい。また、最小値Ｉｍｉｎとして、０．１以下の値が得られることが望ましい。

また、ＰＳＭＴＰ（Ａ）においては、Ｂｉｎよりコントラストが低い。ＰＳＭＴＰ（Ａ）は、位相シフト膜パターンのエッジ部分がテーパ形状であるため、透光部に近づくに従って透過率が高く、且つ透光部との位相差が小さくなる。このため、位相シフト部と透光部との境界において、反転位相の光の干渉によるコントラスト向上効果が、低減することがわかる。

これは、被転写体上に形成される光強度分布のコントラストが劣化すること、すなわち、そこに形成されるレジストパターンのプロファイル（レジスト断面形状）が、劣化することを意味する。

以上により、位相シフト膜パターンのエッジ部分の断面を基板表面に対して垂直に近づけることにより、透光部と位相シフト部の境界における、反転位相の光の干渉による、コントラスト向上効果が向上することがわかる。

次に、位相シフト部と透光部の境界における、位相シフト膜パターンのエッジの傾斜を抑止する方法について検討した。

レジスト膜（感光性樹脂組成物で形成されている）とクロム系位相シフト膜との界面へのウェットエッチングにおけるエッチング液の浸み込みは、クロム系位相シフト膜とレジスト膜との密着性が十分でないことに起因する。このことは、上記した、位相シフト膜パターンの被エッチング断面の形状を劣化させる（傾斜させる）ことで、その部分の光強度のコントラストを劣化させるのみでなく、位相シフト部のCD（線幅）制御が困難になることにもつながる。

換言すれば、位相シフト膜パターンの被エッチング断面形状を改善することによって、パターンのCD精度を向上させることも可能である。これは、微細パターンを転写可能な表示装置用フォトマスクの生産を可能とし、これを用いて製造される表示装置の安定した高歩留まりにも寄与する。

［本発明の表示装置製造用フォトマスク］
本発明に係る、表示装置製造用フォトマスク（以下、本発明のフォトマスクともいう）は、
透明基板上に、位相シフト膜、エッチングマスク膜、遮光膜が、それぞれウェットエッチングによりパターニングされることにより、遮光部、位相シフト部、透光部を含む転写用パターンが形成されてなる表示装置製造用フォトマスクであって、
前記遮光部は、前記透明基板上に、前記位相シフト膜、前記エッチングマスク膜、前記遮光膜がこの順に積層されてなり、
前記位相シフト部は、前記透明基板上に前記位相シフト膜、又は、前記位相シフト膜と前記エッチングマスク膜とが形成されてなり、
前記透光部は、前記透明基板表面が露出してなり、
前記位相シフト膜は、クロムを含有する材料からなり、
前記エッチングマスク膜は、前記位相シフト膜のエッチング液に対して、エッチング耐性をもつ材料からなり、
前記位相シフト部と、前記透光部は、隣接部分を有し、かつ、前記位相シフト部と前記透光部は、前記フォトマスクの露光光の代表波長に対して、略１８０度の位相差をもつものである。

本発明のフォトマスクは、透明基板１１上に、位相シフト膜１２、エッチングマスク膜１３、遮光膜１４が、この順に形成されたフォトマスクブランクを用意し、これを用いて作製することができる（後述の図３参照）。但し、本発明の効果を妨げない範囲で、これらの膜の間に、或いは、いずれかの膜と透明基板１１の間に、他の膜が介在してもかまわない。

そして、本発明のフォトマスクは、該透明基板１１上において、位相シフト膜１２、エッチングマスク膜１３、遮光膜１４がそれぞれ、所定のパターンデザインに基づいてウェットエッチングによりパターニングされて形成された転写用パターンをもつものである。

本発明のフォトマスクの代表的構成は、上記のシミュレーションに用いた、図１（ｂ）に示されるＰＳＭ（Ａ）である（なお、図１（ｂ）はフォトマスクの一部を示したものである）。

このフォトマスクの上面視（図１（ａ））において、遮光膜パターン１４ａと、これに対応するエッチングマスク膜パターン１３ａ及び位相シフト膜パターン１２ａとの積層部分が遮光部１５を構成する。

また上面視において、遮光膜パターン１４ａで被覆されておらず露出している位相シフト膜パターン１２ａの部分（上面視において位相シフト膜パターン１２ａが見える部分）が、位相シフト部１６を構成する。

さらに透明基板１１の露出部分（上面視において透明基板１１が見える部分）が透光部１７を構成する。この透光部１７と前記位相シフト部１６とは隣接部分を有している。

位相シフト部１６を透過する露光光は、透光部を透過する露光光に対して、その位相を略１８０度シフトされ、透光部１７を透過した露光光と前記隣接部分にて互いに干渉する。これによりその部分の光のコントラストが高まり、露光光の強度曲線のエッジの形状が、よりシャープなものとなる。それゆえ本発明のフォトマスクは、近年要求されている表示装置製造における微細なパターンにも対応することができる。

このような本発明のフォトマスクは、上記構成を備えている限り特に限定されるものではないが、以下に本発明のフォトマスクの代表的な実施態様について説明する。

＜第１のフォトマスク＞
第１の態様による本発明のフォトマスクの断面図を図４（ａ）下側に示す。当該フォトマスク１０ａは、例えば図３に示す、透明基板１１上に、位相シフト膜１２、エッチングマスク膜１３、遮光膜１４、第１フォトレジスト膜１８がこの順に形成されてなるフォトマスクブランクを用意し、これの前記位相シフト膜１２、エッチングマスク膜１３、遮光膜１４をパターニングすることで製造できる。

このフォトマスク１０ａは、
透明基板１１上に、位相シフト膜１２、エッチングマスク膜１３、遮光膜１４が、それぞれウェットエッチングによりパターニングされることにより、遮光部１５、位相シフト部１６、透光部１７を含む転写用パターンが形成されてなる表示装置製造用フォトマスク１０ａであって、
前記遮光部１５は、前記透明基板上に、前記位相シフト膜１２、前記エッチングマスク膜１３、前記遮光膜１４がこの順に積層されてなり、
前記位相シフト部１６は、前記透明基板上に前記位相シフト膜１２が形成されてなり、
前記透光部１７は、前記透明基板１１表面が露出してなり、
前記位相シフト膜１２は、クロムを含有する材料からなり、
前記エッチングマスク膜１３は、前記位相シフト膜１２のエッチング液に対して、エッチング耐性をもつ材料からなり、
前記位相シフト部１６と、前記透光部１７は、隣接部分を有し、かつ、前記位相シフト部１６と前記透光部１７は、前記フォトマスク１０ａの露光光の代表波長に対して、略１８０度の位相差をもつものである。

すなわち、図４（ａ）の上側の図は第１のフォトマスク１０ａの上面視図であり、フォトマスク１０ａを上から見た場合にパターニングされた遮光膜１４（つまり遮光膜パターン１４ａ）が見える部分が遮光部１５を構成し、パターニングされた位相シフト膜１２（つまり位相シフト膜パターン１２ａ）が見える部分が位相シフト部１６を構成し、透明基板１１が露出して、位相シフト膜１２、エッチングマスク膜１３及び遮光膜１４のいずれにも被覆されていない部分が、透光部１７を構成する。

第１のフォトマスク１０ａの構成は以下のようにすることができる。

（透明基板１１）
透明基板１１の材料は、使用する露光光に対して透光性を有する材料であれば、特に制限されない。例えば、合成石英ガラス、ソーダライムガラス、無アルカリガラスが挙げられる。

（位相シフト膜１２）
本発明における位相シフト膜１２は、露光光の一部を透過することから、半透光性の膜であるといえる。また、露光光の位相を所定量シフトさせる作用をもつ。

本発明における位相シフト膜１２は、クロムを含有する材料からなる。例えば、クロムの酸化物（CrOx）、窒化物（CrNx）、炭化物（CrCx）、酸化窒化物（CrOxNy）、窒化炭化物（CrCxNy）、酸化炭化物（CrOxCy）、酸化窒化炭化物（CrOxNyCz）、クロムのフッ化物（CrFx）のうちのいずれかを含有することが好ましい。

後述する光学物性を得るためには、クロムが５０原子％未満のクロム含有膜とすることが好ましい。
また、位相シフト膜の膜厚は、８００〜１８００Åとすることが好ましい。

上記位相シフト膜１２のウェットエッチングには、公知のエッチング液を用いることができる。例えば、硝酸第２セリウムアンモニウムと過塩素酸の混合水溶液を使用することができる。

第１のフォトマスク１０ａにおいて、位相シフト膜１２の露光光透過率は、２〜１５％、より好ましくは、３〜８％とすることができる。ここで露光光は、一般にLCD露光装置に採用される光源であり、ｉ線、ｈ線、ｇ線のいずれかを含む光を用いることができ、より好ましくは、これらすべてを含むものを使用する。本願では露光光透過率として、上記のうちいずれかを代表波長とし、透過率や位相差（又は位相シフト量）を定義する。

また、第１のフォトマスク１０ａにおいて、位相シフト膜１２のもつ、露光光（代表波長として例えばi線）の位相シフト量を、略１８０度とする。ここで、略１８０度とは、１６０度〜２００度とすることができ、好ましくは、１７０〜１９０度とすることができる。

また、波長３６５ｎｍ（ｉ線）から４３６ｎｍ（ｇ線）までの光における位相シフト量の変動幅は４０度以内であることが好ましく、より好ましくは３０度以内である。前記変動幅がこのような範囲にあることで、代表波長の位相シフト量を略１８０度とすることの効果が十分に得られる。

（エッチングマスク膜１３）
本発明におけるエッチングマスク膜１３は、位相シフト膜１２との密着性が高いこと、及び、位相シフト膜１２とのエッチング選択性がある材料により形成することが肝要である。すなわち、エッチングマスク膜１３は、前記位相シフト膜１２のエッチング液に対してエッチング耐性がある。

本発明におけるエッチングマスク膜１３の材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、コバルト（Ｃｏ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、チタン（Ｔｉ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、マグネシウム（Ｍｇ）、銅（Ｃｕ）、イットリウム（Ｙ）、硫黄（Ｓ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、タンタル（Ｔａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ニオブ（Ｎｂ）、シリコン（Ｓｉ）のうちいずれか一つ以上の物質を含む材料を挙げることができる。

前記材料として具体的には、前記物質の窒化物、酸化物、炭化物、酸化窒化物、炭化窒化物、酸化炭化物、酸化炭化窒化物が挙げられる。

これらの中でも、好ましくは、モリブデン（Ｍｏ）、シリコン（Ｓｉ）、タンタル（Ｔａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）を含む材料を用いる。

例えばチタン含有の材料を使用する場合には、チタン酸化物、チタン窒化物、チタン酸窒化物とすることができる。その場合、エッチングマスク膜１３をエッチング除去するために用いるエッチング液としては、酸化カリウム、過酸化水素の混合水溶液を使用することができる。

また、エッチングマスク膜１３の材料として、金属シリサイドを含有するもの、すなわち、金属とケイ素とを含む材料とすることもできる。前記金属として、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）などの遷移金属が挙げられる。また金属シリサイドは、例えば、金属シリサイドの窒化物、金属シリサイドの酸化物、金属シリサイドの炭化物、金属シリサイドの酸化窒化物、金属シリサイドの炭化窒化物、金属シリサイドの酸化炭化物、または金属シリサイドの酸化炭化窒化物としてもよい。

具体的には、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）の窒化物、酸化物、炭化物、酸化窒化物、炭化窒化物、酸化炭化物、および酸化炭化窒化物、タンタルシリサイド（ＴａＳｉ）の窒化物、酸化物、炭化物、酸化窒化物、炭化窒化物、酸化炭化物、および酸化炭化窒化物、タングステンシリサイド（ＷＳｉ）の窒化物、酸化物、炭化物、酸化窒化物、炭化窒化物、酸化炭化物、および酸化炭化窒化物、ならびにチタンシリサイド（ＴｉＳｉ）の窒化物、酸化物、炭化物、酸化窒化物、炭化窒化物、酸化炭化物、および酸化炭化窒化物が挙げられる。

以上の通り、エッチングマスク膜１３の形成材料として、金属シリサイドを含有する材料を使用することができ、また、上記に挙げた通り、金属シリサイドを含まない材料を使用することもできる。

エッチングマスク膜１３の膜厚は、１〜５００Å、より好ましくは２５〜２００Åとすることができる。

エッチングマスク膜１３は、上述の位相シフト膜１２上に接触して積層することが好ましい。位相シフト膜１２とエッチングマスク膜１３との密着性は、従来構成における位相シフト膜とフォトレジスト膜との密着性より高く、エッチング液の浸入が生じにくい。

従って、位相シフト膜１２をウェットエッチングによりパターニングする際、その側面になる被エッチング面を、透明基板１１表面に対して垂直に近づけることができる。このようにすることで、位相シフト部１６と透光部１７の境界（隣接部分）に生じる、反転位相の光の干渉を十分に生じさせ、光透過強度のコントラストを高くすることができる。これは、解像度と焦点深度を有利にし、最終製品（表示装置）のCD（線幅）制御を面内均一に生じさせる効果をもつ。

エッチングマスク膜１３の露光光透過率は、第１のフォトマスク１０ａにおいては特に制約が無い。例えば、位相シフト膜１２とエッチングマスク膜１３と遮光膜１４との積層状態において、遮光部１５が十分な遮光性をもてばよい。

また、エッチングマスク膜１３のもつ露光光の位相シフト量も、制約は無い。従って、第１のマスクにおいては、エッチングマスク膜１３の材料や膜厚の選択自由度が大きく、有利である。

（遮光膜１４）
遮光膜１４は、位相シフト膜１２、エッチングマスク膜１３との積層状態で、十分な遮光性（光学濃度OD３以上）をもつことが好ましい。遮光膜１４単膜で、同様の遮光性をもつことがより好ましい。また、遮光膜１４は、エッチングマスク膜１３とのエッチング選択性があることが好ましい。すなわち、遮光膜１４のエッチング液に対して、エッチングマスク膜１３は耐性をもつことが望まれる。

遮光膜１４の材料としては、Crを含むものが好ましく用いられる。例えば、クロムのほか、クロムの酸化物（CrOx）、窒化物（CrNx）、炭化物（CrCx）、酸化窒化物（CrOxNy）、窒化炭化物（CrCxNy）、酸化炭化物（CrOxCy）、酸化窒化炭化物（CrOxNyCz）のうちのいずれかを含有することが好ましい。更には、クロムの炭化物、クロムの窒化炭化物、クロムの酸化炭化物、またはクロムの酸化窒化炭化物のいずれかとすることができる。

尚、エッチングマスク膜１３に、タンタル（Ta）を含む材料を用いた場合には、遮光膜１４の材料としてモリブデンシリサイドを使用することができる。

遮光膜１４は、その表面に反射防止層を設けてもよい。その場合は、反射防止層は、クロム酸化物、クロム窒化物及びクロム酸窒化物のいずれかとすることができる。

遮光膜１４の膜厚は、５００〜２０００Åとすることができ、より好ましくは８００〜１５００Å、更に好ましくは９００〜１３００Åである。

遮光膜１４のエッチング液としては従来公知のものを特に制限なく使用することができるが、遮光膜１４がクロムを含む材料で形成されている場合には、遮光膜１４に用いるエッチング液は、上記位相シフト膜１２において述べたものと同様である。

第１のフォトマスク１０ａは、表面に露出する面を全てクロム系の膜とすることができるので、耐薬性が高く、有利である。

＜第２のフォトマスク＞
次に、第２の態様によるフォトマスクの断面図を図４（ｂ）の下側に示す。当該フォトマスク１０ｂもフォトマスク１０ａと同様に、例えば図３に示すフォトマスクブランクを用意し、これの前記位相シフト膜１２、エッチングマスク膜１３、遮光膜１４をパターニングすることで製造できる。

このフォトマスク１０ｂは、
透明基板１１上に、位相シフト膜１２、エッチングマスク膜１３、遮光膜１４が、それぞれウェットエッチングによりパターニングされることにより、遮光部１５、位相シフト部１６、透光部１７を含む転写用パターンが形成されてなる表示装置製造用フォトマスクであって、
前記遮光部１５は、前記透明基板上に、前記位相シフト膜１２、前記エッチングマスク膜１３、前記遮光膜１４がこの順に積層されてなり、
前記位相シフト部１６は、前記透明基板上に、前記位相シフト膜１２と前記エッチングマスク膜１３とが形成されてなり、
前記透光部１７は、前記透明基板１１表面が露出してなり、
前記位相シフト膜１２は、クロムを含有する材料からなり、
前記エッチングマスク膜１３は、前記位相シフト膜１２のエッチング液に対して、エッチング耐性をもつ材料からなり、
前記位相シフト部１６と、前記透光部１７は、隣接部分を有し、かつ、前記位相シフト部１６と前記透光部１７は、前記フォトマスク１０ｂの露光光の代表波長に対して、略１８０度の位相差をもつものである。

すなわち、図４（ｂ）の上側の図は第２のフォトマスク１０ｂの上面視図であり、フォトマスク１０ｂを上から見た場合にパターニングされた遮光膜１４（つまり遮光膜パターン１４ａ）が見える部分が遮光部１５を構成し、パターニングされたエッチングマスク膜１３（つまりエッチングマスク膜パターン１３ａ）が見える部分（その下に、パターニングされた位相シフト膜１２（つまり位相シフト膜パターン１２ａ）が存在する）が位相シフト部１６を構成し、透明基板１１が露出して、位相シフト膜１２、エッチングマスク膜１３及び遮光膜１４のいずれにも被覆されていない部分が、透光部１７を構成する。

ここで、第２のフォトマスク１０ｂの第１のフォトマスク１０ａとの相違は、位相シフト部１６の構成である。すなわち、透明基板１１上にパターニングされた位相シフト膜１２とエッチングマスク膜１３とが積層した状態で位相シフト部１６の機能を奏する。従って、この積層状態で、透光部１７との位相差（対代表波長）が略１８０度となる。

前記位相シフト膜１２単体での位相シフト量は、好ましくは１６０〜２００°とする。このとき、エッチングマスク膜１３の位相シフト量は１〜５０°であることが好ましい。

また、前記積層における、波長３６５ｎｍ（ｉ線）〜４３６ｎｍ（ｇ線）における位相シフト量の変動幅は４０度以内であることが好ましく、より好ましくは３０度以内である。前記変動幅がこのような範囲にあることで、代表波長に対する位相反転効果が十分に得られる。

露光光透過率についても、前記位相シフト部１６の積層状態で、２〜１５%、好ましくは３〜８%とする(対代表波長)。

位相シフト膜１２単体での露光光透過率は３〜２０%が好ましい。また、エッチングマスク膜１３単体での露光光透過率は７０〜９９％であることが好ましい。

位相シフト部１６の構成に係る上記の点以外は、第１のフォトマスク１０ａと同様にすることができる。

第１、第２のいずれのフォトマスクにおける各構成膜も、成膜方法としては、スパッタ法、イオンプレーティング法、又は蒸着法などが採用できるが、２つの膜の界面密着性を高める点で、スパッタ法が好ましい。

以上説明した本発明のフォトマスクの用途に、特段の制約は無い。例えば転写用パターンとして、表示装置の画素電極などを形成するラインアンドスペースパターンを含むフォトマスクに好適に適用できる。

このラインアンドスペースパターンのラインパターンは一定幅の遮光部と、前記一定幅の遮光部の両側に隣接した一定幅の位相シフト部をもつものが好ましい。

図１で用いたシミュレーションのモデルでは、ライン幅Ｌ＝スペース幅Ｓであり、ＰＳＭ（Ａ）及びＰＳＭＴＰ（Ａ）の遮光部の両エッジに隣接した各位相シフト部の幅（リム幅Ｒとする）は、Ｒ＝１/４Ｌであるものとした。しかしながら、本発明はこれに限定されない。

例えば、４≦ピッチ幅Ｐ＜６（μｍ）であって、Ｌ≧１．５（μｍ）、Ｓ≦３．５（μｍ）である場合に、本発明の効果が高い。

例えば、ＰＳＭ（Ａ）のような、位相シフト部１６のリムをもつラインアンドスペースパターンであって、幅Ｐ＜６（μｍ）の微細なラインアンドスペースパターンにおいては、フォトマスク製造過程でのレジストパターンの脱離を防止する観点では、（Ｌ−Ｒ）で表わされる遮光部１５の幅が０．６μｍ以上であることが好ましい。

また、本発明者らの検討によると、転写時のコントラストの高さを重視する場合、Ｐ＜６（μｍ）の微細なラインアンドスペースパターンにおいては、Ｌ≧Ｓであることが好ましく、これはＰ＜５（μm）である場合には、更に顕著となった。このとき、より好ましくは、Ｒ≧０．８（μｍ）であった。

また、図５に示されるように、転写用パターンは、コンタクトホールを形成するホールパターンを含むものにも適用できる。ホールパターンとしては、一定の規則性（ピッチ）をもって複数のコンタクトホールが配列するものを含む。

例えば、ホールパターンは所定径の透光部１７、及び前記透光部１７を囲む一定幅の位相シフト部１６と、前記位相シフト部１６を囲む遮光部１５とを有する（図５（ａ）〜（ｄ）参照）。

ここで、透光部１７からなるホール径（正方形の場合は１辺の長さ、長方形の場合は、短辺の長さ、円の場合は直径）が、１．５〜５（μｍ）、位相シフト部１６の幅（リム幅Ｒ）が０．３≦Ｒ≦１．５（μｍ）とすることができる。

本発明のフォトマスクは、透光部１７、位相シフト部１６に加えて遮光部１５をもつ。これは、位相シフト部１６による光の反転、干渉作用とともに透過光の光強度分布のコントラストをより高める作用に寄与する。

他方、フォトマスク上において、転写用パターンの領域外に、遮光膜を形成して遮光部とすることができる。これにより、アライメントマーク等のマークパターンの読み取り精度が高く維持できる。すなわち、マーク部分を透光部と遮光部の組み合わせによって形成できるため、コントラストが高い。

＜被エッチング面形状＞
本発明のフォトマスク又は、後述する本発明の製造方法により製造されたフォトマスクは、以下の構成のものとすることができる。

前記転写用パターンに含まれる、前記透光部１７と前記位相シフト部１６が隣接する部分において、前記位相シフト膜１２の被エッチング面が露出し、
前記隣接する部分の断面において、前記位相シフト膜１２の上面、下面および被エッチング面（側面）にそれぞれ対応する上辺、下辺および側辺が、以下の条件を満たす、表示装置製造用フォトマスク。

（Ａ）前記上辺と前記側辺との接点と、前記上面から前記位相シフト膜１２の膜厚の３分の２下がった高さの位置での前記側辺の位置とを結んだ直線が、前記上辺となす角度が、８５度から１２０度の範囲内であり、かつ、
（Ｂ）前記上辺と前記側辺との接点を通り前記透明基板１１の主表面に対して垂直な第１仮想線と、前記下面から前記膜厚の１０分の１上がった高さの位置での前記側辺の位置を通り、前記透明基板１１の前記主表面に対して垂直な第２仮想線との幅が、前記膜厚の２分の１以下である

図６（ａ）及び（ｂ）は、本発明のフォトマスクにおいて、透光部１７と位相シフト部１６が隣接する部分における、パターニングされた位相シフト膜１２の被エッチング面（側面）形状を説明するための図面である。ここでは、位相シフト膜１２の被エッチング面が露出した状態の、断面をみている。すなわち図６（ａ）及び（ｂ）において、ＰＳと表記された層がパターニングされた位相シフト膜１２であり、ＱＺと表記された層が透明基板１１である。

ここで、前記隣接する部分の断面において、前記位相シフト膜１２の上面、下面および被エッチング面にそれぞれ対応する上辺、下辺および側辺が、上記２つの条件（Ａ）及び（Ｂ）をみたす。

すなわち、隣接部分の断面は、位相シフト膜１２の上面、下面および被エッチング面にそれぞれ対応する上辺、下辺および側辺２３から構成される。図６において、補助線２１は位相シフト膜１２の上面に対応する上辺の位置を示し、補助線２２は位相シフト膜１２の下面に対応する下辺の位置を示す。この場合、上辺と側辺２３との接点２６と上面から膜厚（Ｔ）の３分の２下がった高さの位置での側辺の位置２７とを結んだ直線と、上辺とのなす角度θ（側面角ともいう）が、８５度から１２０度の範囲内である。図６において、補助線２４は位相シフト膜１２の上面から膜厚の３分の２下がった高さの位置を示す。

また、上辺と側辺２３との接点２６を通り透明基板１１の主表面に対して垂直な第１仮想線２９と、位相シフト膜１２の下面から膜厚の１０分の１上がった高さの位置での側辺の位置２８を通り透明基板１１の主表面に対して垂直な第２仮想線３０との幅（裾幅ともいう）Ｄと、膜厚（Ｔ）との比（Ｄ／Ｔ）が１／２以下である。図６において、補助線２５は下面から膜厚の１０分の１上がった高さの位置を示す。

本発明のフォトマスクにおいては、被エッチング面の形状が上記の条件を満たすものである。すなわちパターニングされた位相シフト膜１２のエッジ部分の断面が、透明基板１１表面に対して垂直又は垂直に近い形状をしている。このことから、透光部１７と位相シフト部１６との境界において、反転位相の露光光が干渉し、被転写体であるフォトレジスト膜に届く光強度分布において、高いコントラストを得ることができる。また、位相シフト部１６のエッジの側面角が小さい（透明基板１１の表面に対して９０°に近い）ことから、線幅（CD）が設計値に対してずれる現象が抑止でき、より微細なパターンの形成が可能になる。

対照的に、クロムを含む位相シフト膜に対し、レジストパターンをマスクとしてウェットエッチングして得られた位相シフト膜パターンの断面を示した図１０においては、側面角θが１７３度、裾幅の膜厚比（Ｄ／Ｔ）が、５．６となった。

また、本発明者らの検討によると、クロム系の位相シフト膜を、フォトレジストパターンをマスクとしてウェットエッチングしたときの被エッチング面は、θを１２０度以下とし、或いはＤ／Ｔを１／２以下とすることは困難であった。

［フォトマスクの製造方法］
本発明は、以下の表示装置製造用フォトマスクの製造方法を含む。

透明基板上に、位相シフト膜、エッチングマスク膜、遮光膜が、それぞれウェットエッチングによりパターニングされることにより、遮光部、位相シフト部、透光部を含む転写用パターンが形成されてなる表示装置製造用フォトマスクの製造方法であって、
前記遮光部は、前記透明基板上に、前記位相シフト膜、前記エッチングマスク膜、前記遮光膜がこの順に積層されてなり、
前記位相シフト部は、前記透明基板上に前記位相シフト膜、又は、前記位相シフト膜と前記エッチングマスク膜とが形成されてなり、
前記透光部は、前記透明基板表面が露出してなる表示装置製造用フォトマスクの製造方法において、
前記透明基板上に、位相シフト膜、エッチングマスク膜、遮光膜がこの順に積層され、更に第１フォトレジスト膜が形成されたフォトマスクブランクを用意する工程と、
前記位相シフト膜、前記エッチングマスク膜、及び前記遮光膜に対してそれぞれ所定のパターニングを行うことにより、転写用パターンを形成する工程とを有し、
前記位相シフト膜のパターニングにおいては、パターニングされた前記エッチングマスク膜をマスクとして前記位相シフト膜をウェットエッチングする工程を含み、
前記位相シフト膜は、クロムを含有する材料からなり、
前記エッチングマスク膜は、前記位相シフト膜のエッチング液に対して、エッチング耐性をもつ材料からなり、
前記位相シフト部と、前記透光部は、隣接部分を有し、かつ、前記位相シフト部と前記透光部は、前記フォトマスクの露光光の代表波長に対して、略１８０度の位相差をもつものとすることを特徴とする、表示装置製造用フォトマスクの製造方法。

ここで、フォトマスクブランクを用意する工程では、前記透明基板１１上に、位相シフト膜１２、エッチングマスク膜１３、遮光膜１４が積層され、更に第１フォトレジスト膜１８が成膜されたフォトマスクブランクを用意する（図３）。各々の膜の成膜は、たとえば、以下のようになされたものであることができる。

具体的には、合成石英ガラスの透明基板１１（サイズ３３０ｍｍ×４５０ｍｍ）の主表面上に、スパッタ法により、クロムを含む位相シフト膜１２を形成(成膜工程)する。その後、大気に曝さずに連続して、後述の雰囲気ガスに位相シフト膜１２を曝す（曝露工程）ことが好ましい。

位相シフト膜１２は、クロムのほか、炭素（Ｃ）又はフッ素（Ｆ）を含むことが好ましい。これらの元素を含む位相シフト膜１２は、ウェットエッチングに際し、被エッチング面の形状が好ましく制御されるために有効と考えられる。

成膜工程においては、公知の装置により、クロムまたはクロム化合物を含むスパッタターゲットを使用して、不活性ガスとともに、酸素ガス、窒素ガス、一酸化窒素ガス、二酸化窒素ガス、二酸化炭素ガス、炭化水素系ガス、フッ素系ガスのいずれかを含む活性ガスとの混合ガスを用いることができる。例えば、二酸化炭素ガス、炭化水素系ガス、フッ素系ガスを含むスパッタガス雰囲気とすることが好ましい。これらは、位相シフト膜１２のウェットエッチングの速度を制御する（遅くする）ことに有効である。

例えば、クロムからなるターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）ガスと窒素（Ｎ_２）ガスと二酸化炭素（ＣＯ_２）ガスとの混合ガスをスパッタチャンバー（不図示）に導入してスパッタパワーを印加し、透明基板１１上にCrCONからなる位相シフト膜１２を形成することができる。形成された膜は、大気に触れずに連続して、二酸化炭素ガス、炭化水素系ガス、フッ素系ガスなどの活性ガスを含むガス雰囲気中で、次工程に送られることが好ましい。この曝露用ガス雰囲気中には、不活性ガス（ヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガス、クリプトンガス、キセノンガスなど）が含まれてもよく、また、活性ガスとして、酸素ガス、窒素ガスなどが含まれてもよい。

位相シフト膜１２は単層でも、複数の層から構成されてもよい。複数層から構成される場合、上記の成膜工程および曝露工程は複数回行う。

次に、位相シフト膜１２上に、スパッタ法によりエッチングマスク膜１３を形成する。一例として、MoSiを含むエッチングマスク膜１３の形成について以下に説明する。

スパッタターゲットとして、モリブデンシリサイド（例えばＭｏ：Ｓｉ＝１：４）が配置されたスパッタチャンバーに、スパッタガス（例えば、アルゴン（Ａｒ）ガスと一酸化窒素（ＮＯ）ガスとの混合ガス）を導入し、スパッタパワーを印加することによって、位相シフト膜１２上に、MoSiONからなるエッチングマスク膜１３を成膜することができる。

こうして形成された、エッチングマスク膜１３の表面反射率は１５％以下（対代表波長）とすることができる。

尚、本発明者らの検討によると、上記のように形成された、位相シフト膜１２とエッチングマスク膜１３の積層は、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）による深さ方向の組成分析の結果以下のような好ましい傾向をもつものとすることができることがわかった。すなわち、位相シフト膜１２に起因するクロム（Ｃｒ）ピークと、エッチングマスク膜１３に起因するシリコン（Ｓｉ）ピーク（又はモリブデン（Ｍｏ）ピーク）とが重畳する領域（組成傾斜領域という）において、炭素（Ｃ）の含有率が、エッチングマスク膜１３の表面方向に向かって(透明基板１１表面から遠ざかる方向に向かって)段階的又は連続的に増加する。ここで、炭素は、位相シフト膜１２のウェットエッチング速度を下げる作用をもつことから、位相シフト膜１２の被エッチング面の形状を良化する（位相シフト膜１２のエッジ部分の断面が、透明基板１１表面に対して垂直又は垂直に近い形状になるようにする）ために寄与すると考えられる。

一方、エッチングマスク膜１３としては、例えば、チタンのターゲットを用いたスパッタ法を適用し、酸素ガスと窒素ガスを導入した、スパッタ雰囲気を用いることにより、チタンの酸窒化膜を形成することも可能である。尚、エッチングマスク膜１３も単層でもよく、複数の層から構成されてもよい。

次に、エッチングマスク膜１３上に、スパッタ法により、遮光膜１４を形成する。この遮光膜１４は、エッチングマスク膜１３と、遮光膜１４上に形成される第１フォトレジスト膜１８との密着性を間接的に向上させる機能も奏する。このとき、例えば遮光膜１４をクロムを含む材料で形成する場合には、クロムまたはクロム化合物を含むスパッタターゲットを使用して、不活性ガスとともに、酸素ガス、窒素ガス、二酸化炭素ガス、酸化窒素系ガス、炭化水素系ガスおよびフッ素系ガスからなる群より選ばれる少なくとも一種を含む活性ガスとの混合ガスからなるスパッタガス雰囲気で、スパッタ法が行われる。

遮光膜１４形成後に、更に、第１フォトレジスト膜１８を塗布する。
以上により、フォトマスクブランクが製作される。本発明のフォトマスクの製造では、このフォトマスクブランクを用意する。

そして、位相シフト膜１２、エッチングマスク膜１３、及び遮光膜１４のパターニングにおいては、以下の工程を含むことができる。

＜製法１ 図７の方法＞
図７は、本発明の第１及び第２の態様のフォトマスクの製造方法の例を示す図である。

まず、前記フォトマスクブランクを用意した後（図７（ａ））、
第１フォトレジスト膜１８に描画及び現像を行うことにより、第１レジストパターン１８ａを形成し（図７（ｂ））、
前記第１レジストパターン１８ａをマスクとして遮光膜１４をウェットエッチングすることにより、遮光膜パターン１４ａを形成し（図７（ｃ））、
第１レジストパターン１８ａを剥離（図７（ｄ））したのち、
前記遮光膜パターン１４ａが形成された前記透明基板１１全面に第２フォトレジスト膜１９を形成し（図７（ｅ））、
前記第２フォトレジスト膜１９に対して描画及び現像を行うことにより、第２レジストパターン１９ａを形成し（図７（ｆ））、
前記第２レジストパターン１９ａをマスクとして前記エッチングマスク膜１３をウェットエッチングし（図７（ｇ））、
得られたエッチングマスク膜パターン１３ａをマスクとして、前記位相シフト膜１２をウェットエッチングする（図７（ｈ））。
そして第２レジストパターン１９ａを剥離すると、上記で説明した第２の態様のフォトマスク１０ｂが完成する（（図７（ｉ））。

尚、この後、形成された遮光膜パターン１４ａをマスクとして、前記エッチングマスク膜１３をウェットエッチングすることが好ましい。これにより、上記で説明した第１の態様のフォトマスク１０ａが完成する（図７（ｊ））。

＜製法２ 図８の方法＞
図８は、本発明の第１及び第２の態様のフォトマスクの製造方法の例を示す図である。ここでは、遮光膜１４と位相シフト膜１２がいずれもクロムを含む膜である場合を示す。

前記フォトマスクブランクを用意した後（図８（ａ））、
前記第１フォトレジスト膜１８に描画及び現像を行うことにより、第１レジストパターン１８ａを形成し（図８（ｂ））、
前記第１レジストパターン１８ａをマスクとして遮光膜１４をウェットエッチングし、そして、エッチングマスク膜１３及び位相シフト膜１２を順次ウェットエッチングすることによって透明基板１１の露出部分である透光部１７を形成し（図８（ｃ））、
第１レジストパターン１８ａを除去した後（図８（ｄ））、前記透光部１７が形成された前記透明基板１１全面に第２フォトレジスト膜１９を形成し（図８（ｅ））、
前記第２フォトレジスト膜１９に対して描画及び現像を行うことにより、第２レジストパターン１９ａを形成し（図８（ｆ））、
前記第２レジストパターン１９ａをマスクとして遮光膜パターン１４ａをウェットエッチングする（図８（ｇ））。
そして第２レジストパターン１９ａを除去することによって、本発明の第２の態様のフォトマスク１０ｂが得られる（図８（ｈ））。
尚、前記遮光膜パターン１４ａをウェットエッチングした後、第２レジストパターン１９ａ及びエッチングされた遮光膜パターン１４ａをマスクとして、エッチングマスク膜パターン１３ａをウェットエッチングすることがより好ましい（図８（ｉ））。この後第２レジストパターン１９ａを除去することによって、本発明の第１の態様のフォトマスク１０ａが得られる（図８（ｊ））。

＜製法３ 図９の方法＞
図９は、本発明の第１の態様のフォトマスクの他の製造方法の例を示す図である。

前記フォトマスクブランクを用意した後（図９（ａ））、
前記第１フォトレジスト膜１８に描画及び現像を行うことにより、第１レジストパターン１８ａを形成し（図９（ｂ））、
前記第１レジストパターン１８ａをマスクとして遮光膜１４を第１エッチング液によりウェットエッチングして遮光膜パターン１４ａを形成し（図９（ｃ））、
次いで、エッチングマスク膜１３を第２エッチング液によってウェットエッチングしてエッチングマスク膜パターン１３ａを形成し（図９（ｄ））、
更に、前記エッチングマスク膜パターン１３ａをマスクとして、第１エッチング液によって位相シフト膜１２をウェットエッチングするとともに、前記遮光膜パターン１４ａをサイドエッチングし（図９（ｅ））、
サイドエッチングを受けた遮光膜パターン１４ａをマスクとしてエッチングマスク膜パターン１３ａを第２エッチング液によって再度エッチングし（図９（ｆ））、
その後に、前記第１レジストパターン１８ａを剥離する（図９（ｇ））。

この製法によれば、描画と現像を1回とすることが可能なうえ、複数回の描画工程による互いのアライメントずれの影響をゼロとすることができる点で有利であり、特に、微細幅の位相シフト部１６を正確に形成できる（図９（ｆ）参照）ことが優れている。

［パターン転写方法及び表示装置の製造方法］
本発明は、パターン転写方法を含む。すなわち、上述のフォトマスクと露光装置を用いて、フォトマスクがもつ転写用パターンを転写する方法を含む。

更に、上述のフォトマスクと露光装置を用いた、パターン転写することを含む、表示装置の製造方法も含む。

すなわち本発明は、
本発明の表示装置製造用フォトマスクを用意する工程と、ｉ線、ｈ線、ｇ線を含む露光光を照射する、表示装置製造用露光装置を用いて、前記フォトマスクの備える転写用パターンを露光し、前記転写用パターンを、被転写体上に転写する工程とを含む、パターン転写方法と、
本発明の表示装置製造用フォトマスクを用意する工程と、ｉ線、ｈ線、ｇ線を含む露光光を照射する、表示装置製造用露光装置を用いて、前記フォトマスクの備える転写用パターンを露光し、前記転写用パターンを、被転写体上に転写する工程を含む、表示装置の製造方法とを含む。

使用する露光装置は、LCD用の標準的な等倍露光の露光装置とすることができる。すなわち、光源として、ｉ線、ｈ線、ｇ線を含む波長域のもの(ブロード波長光源ともいう)を使用することで、十分な照射光量を得ることができる。但し、光学フィルタを用いて、特定波長の光（例えばｉ線）のみを用いてもよい。

露光装置の光学系は、開口数ＮＡを０．０６〜０．１０、コヒーレンスファクタσを０．５〜１．０の範囲とすることができる。こうした露光装置は、一般に、３μｍ程度を解像限界としている。

もちろん、本発明は、より広い範囲の露光装置を用いた転写に際して適用することも可能である。例えば、ＮＡが０．０６〜０．１４、又は０．０６〜０．１５の範囲とすることができる。ＮＡが０．０８を超える、高解像度の露光装置にもニーズが生じており、これらにも適用できる。

以上から明らかなとおり、本発明のフォトマスクは、位相シフト膜の被エッチング面を、より透明基板に対して垂直なものとしたため、露光によって得られる、被転写面上のフォトレジストパターン形状のプロファイルを向上することが可能となった。

本発明者らの検討によると、上記製法１を用いて製造した、下記の表示装置製造用フォトマスクにおいて、転写パターンの透光部と位相シフト部の境界（位相シフト膜の被エッチング面が露出しているところ）を、面内に亘って任意の９箇所を検査した。すなわち、側面角θと、裾幅膜厚比Ｄ／Ｔを測定したところ、θは、１００〜１０５度の範囲内であり、Ｄ／Ｔはすべて０．４５以下（０．４０〜０．４５の範囲内）であった。

（第１の態様によるフォトマスク）
透明基板： 合成石英ガラス サイズ（３３０ｍｍ×４５０ｍｍ）
形成したパターン ： ライン幅３μｍ、スペース幅３μｍ、位相シフト部（リム幅）片側あたり０．５μｍのラインアンドスペースパターン
位相シフト膜 ： CrOCN 膜厚１２００Å
露光光透過率（対ｉ線） ：６％
位相差（対i線） ：１８０度
エッチングマスク膜 ： MoSiON 膜厚 １００Å
遮光膜（反射防止機能層をもつ） ：CrOCN/CrC/CrON 膜厚 １０００Å 光学濃度（OD）≧３

２ａ，２ｂ，２ｃ ラインパターン
３ａ，３ｂ，３ｃ スペースパターン
１０ａ フォトマスク
１０ｂ フォトマスク
１１ 透明基板
１２ 位相シフト膜
１２ａ 位相シフト膜パターン
１３ エッチングマスク膜
１３ａ エッチングマスク膜パターン
１４ 遮光膜
１４ａ 遮光膜パターン
１５ 遮光部
１６ 位相シフト部
１７ 透光部
１８ 第１フォトレジスト膜
１８ａ 第１レジストパターン
１９ 第２フォトレジスト膜
１９ａ 第２レジストパターン
１０１ 透明ガラス基板
１０２ 位相シフト膜パターン
１０３ レジストパターン

Claims (9)

1. 透明基板上に、位相シフト膜、エッチングマスク膜、遮光膜が、それぞれウェットエッチングによりパターニングされることにより、遮光部、位相シフト部、透光部を含む転写用パターンが形成されてなる表示装置製造用フォトマスクであって、
   前記遮光部は、前記透明基板上に、前記位相シフト膜、前記エッチングマスク膜、前記遮光膜がこの順に積層されてなり、
   前記位相シフト部は、前記透明基板上に前記位相シフト膜、又は、前記位相シフト膜と前記エッチングマスク膜とが形成されてなり、
   前記透光部は、前記透明基板表面が露出してなり、
   前記位相シフト膜は、クロムを含有する材料からなり、
   前記エッチングマスク膜は、前記位相シフト膜のエッチング液に対して、エッチング耐性をもつ材料からなり、
   前記位相シフト部と、前記透光部は、隣接部分を有し、かつ、前記位相シフト部と前記透光部は、前記フォトマスクの露光光の代表波長に対して、略１８０度の位相差をもつものである、
   表示装置製造用フォトマスク。
2. 前記転写用パターンは、ラインアンドスペースパターンを含み、前記ラインアンドスペースパターンのラインパターンは一定幅の遮光部と、前記一定幅の遮光部の両側に隣接した一定幅の位相シフト部とをもつことを特徴とする、請求項１に記載の表示装置製造用フォトマスク。
3. 前記転写用パターンは、ホールパターンを含み、前記ホールパターンは所定径の透光部と、前記透光部を囲む一定幅の位相シフト部と、前記位相シフト部を囲む遮光部とを有することを特徴とする、請求項１に記載の表示装置製造用フォトマスク。
4. 前記位相シフト部は、前記透明基板上に前記位相シフト膜が形成されてなり、
   前記位相シフト膜は、前記露光光の代表波長に対し、略１８０度位相シフトするものであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の表示装置製造用フォトマスク。
5. 前記位相シフト部は、前記透明基板上に前記位相シフト膜と前記エッチングマスク膜とがこの順に積層されてなり、
   前記位相シフト膜と前記エッチングマスク膜との積層は、前記露光光の代表波長に対し、略１８０度位相シフトするものであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の表示装置製造用フォトマスク。
6. 前記転写用パターンに含まれる、前記透光部と前記位相シフト部とが隣接する部分において、前記位相シフト膜の被エッチング面が露出し、
   前記隣接する部分の断面において、前記位相シフト膜の上面、下面および被エッチング面にそれぞれ対応する上辺、下辺および側辺が、下記条件（Ａ）及び（Ｂ）を満たす、請求項１〜５のいずれか１項に記載の表示装置製造用フォトマスク。
   （Ａ）前記上辺と前記側辺との接点と、前記上面から前記位相シフト膜の膜厚の３分の２下がった高さの位置での前記側辺の位置とを結んだ直線が、前記上辺となす角度が、８５度から１２０度の範囲内であり、かつ、
   （Ｂ）前記上辺と前記側辺との接点を通り前記透明基板の主表面に対して垂直な第１仮想線と、前記下面から前記膜厚の１０分の１上がった高さの位置での前記側辺の位置を通り、前記透明基板の前記主表面に対して垂直な第２仮想線との幅が、前記膜厚の２分の１以下である
7. 透明基板上に、位相シフト膜、エッチングマスク膜、遮光膜が、それぞれウェットエッチングによりパターニングされることにより、遮光部、位相シフト部、透光部を含む転写用パターンが形成されてなる表示装置製造用フォトマスクの製造方法であって、
   前記遮光部は、前記透明基板上に、前記位相シフト膜、前記エッチングマスク膜、前記遮光膜がこの順に積層されてなり、
   前記位相シフト部は、前記透明基板上に前記位相シフト膜、又は、前記位相シフト膜と前記エッチングマスク膜とが形成されてなり、
   前記透光部は、前記透明基板表面が露出してなる表示装置製造用フォトマスクの製造方法において、
   前記透明基板上に、位相シフト膜、エッチングマスク膜、遮光膜がこの順に積層され、更に第１フォトレジスト膜が形成されたフォトマスクブランクを用意する工程と、
   前記位相シフト膜、前記エッチングマスク膜、及び前記遮光膜に対してそれぞれ所定のパターニングを行うことにより、転写用パターンを形成する工程とを有し、
   前記位相シフト膜のパターニングにおいては、パターニングされた前記エッチングマスク膜をマスクとして前記位相シフト膜をウェットエッチングする工程を含み、
   前記位相シフト膜は、クロムを含有する材料からなり、
   前記エッチングマスク膜は、前記位相シフト膜のエッチング液に対して、エッチング耐性をもつ材料からなり、
   前記位相シフト部と、前記透光部は、隣接部分を有し、かつ、前記位相シフト部と前記透光部は、前記フォトマスクの露光光の代表波長に対して、略１８０度の位相差をもつものとすることを特徴とする、
   表示装置製造用フォトマスクの製造方法。
8. 請求項１に記載の、表示装置製造用フォトマスクを用意する工程と、
   ｉ線、ｈ線、ｇ線を含む露光光を照射する、表示装置製造用露光装置を用いて、前記フォトマスクの備える転写用パターンを露光し、前記転写用パターンを、被転写体上に転写する工程とを含む、パターン転写方法。
9. 請求項１に記載の、表示装置製造用フォトマスクを用意する工程と、
   ｉ線、ｈ線、ｇ線を含む露光光を照射する、表示装置製造用露光装置を用いて、前記フォトマスクの備える転写用パターンを露光し、前記転写用パターンを、被転写体上に転写する工程を含む、表示装置の製造方法。