JP6554031B2 - フォトマスクの製造方法及び表示装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、フォトマスクの製造方法及び表示装置の製造方法に関する。

遮光部、透光部、及びそれぞれ異なる光透過率の第１半透光部と第２半透光部を有する多階調のフォトマスクが知られている。

特許文献１には、透光性基板上に、互いのエッチングに対して耐性を有する材料からなる第１半透光膜と遮光膜とが順次成膜されたフォトマスクブランクを準備し、この遮光膜と第１半透光膜をエッチングしたのち、第２半透光膜を成膜し、さらにエッチングを行って、透光部、遮光部、第１半透光部及び第２半透光部を形成する、４階調フォトマスクの製造方法が記載されている。

また、特許文献２には、４階調のフォトマスクを製造する方法において、半透光膜の一部の領域に対して、他の領域とは異なる表面処理を施すことによって、光透過率の異なる第１、第２半透光部をそれぞれ形成する発明が記載されている。

特開２００７−２４９１９８号公報 特開２００９−２３０１２６号公報

４階調以上の多階調フォトマスクを形成するために、特許文献１に記載された方法では、それぞれあらかじめ決定した光透過率をもつ半透光膜を複数用意して、順次エッチングする。この方法だと、所望の光透過率の組み合わせに応じて、複数の半透光膜の組成や膜厚を設定し、複雑な成膜工程を実施する必要があるばかりでなく、成膜前にあらかじめ設定した光透過率のものしか形成できない制約がある。

また、形成される積層の光透過率は、それを構成する個々の単膜によって実質的に決定されてしまうため、光透過率の微調整はできない。また、積層する半透光膜同士の界面による光の作用が生じるため、結果として得られる光透過率の計算は、あらかじめ予備実験をするなどして、検証する負担が生じる。

特許文献２においては、半透光膜の減膜によって、所望の光透過率となるように膜厚調整を行っており、これによって、光透過率差の小さい、第１、第２半透光部に対して、所望の光透過率差を形成しようとするものである。但し、減膜工程においては、透過率を高くする方向の調整のみが可能であり、いったん所望値より高くなった光透過率を低い側に補正することは不可能であるから、減膜工程の終点をどのように決定するかによっては、目標の光透過率への一致が容易ではない。

つまり、該半透光部の光透過率調整においては、減膜工程中においても、正確な光透過率測定を行い、目標値に達するまでの減膜時間を正確に把握できることが理想的と考えられる。

ところで、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置に代表される表示装置においては、明るさ、動作の速さ、省電力、解像性などについて、より高い品質を有することが要求される。

これらのデバイスには、例えば、有機絶縁膜などの感光性樹脂を用いた、コンタクトホールなど立体構造を形成するため、フォトマスクを用いたリソグラフィが有用に適用される。特に、部分的に高さの異なる部分をもつ絶縁膜や、互いに高さの異なる複数のフォトスペーサなど、形成しようとする立体構造が複雑になるとともに、多階調のフォトマスクのニーズが生じており、その立体構造を精緻に形成するためには、使用するフォトマスクの光透過率の管理が重要である。

特に、４階調以上のもの（すなわち、透光部、遮光部のほかに、互いに露光光透過率の異なる、第１、第２半透光部を備える多階調フォトマスク）が、有利に利用できることが推定される。これら複数の、互いに異なる透過率をもつ半透光部を、それぞれ精緻に形成するには、光透過率制御が肝要である。すなわち、第１半透光部と第２半透光部のそれぞれの光透過率が、正確に設計値どおりに形成されなければ、表示装置など最終的なデバイスにおいて、満足な機能を奏することができない。

本発明の構成１は、透明基板上に光学膜が形成されたフォトマスク基板の、前記光学膜をパターニングすることによって、転写用パターンを形成することを含む、フォトマスクの製造方法において、
前記透明基板上に光学膜が形成され、該光学膜上に第１レジスト膜が塗布されたフォトマスク基板を用意する工程と、
前記第１レジスト膜に第１描画パターンを描画して現像する、第１レジストパターン形成工程と、
前記第１レジストパターンをマスクとして前記光学膜をエッチング除去し、前記透明基板の表面を一部露出する、第１パターニング工程と、
前記第１レジストパターンを剥離し、新たに第２レジスト膜を塗布する工程と、
前記第２レジスト膜に、第２描画パターンを描画して現像し、前記透明基板及び前記光学膜の表面の一部をそれぞれ露出する、第２レジストパターン形成工程と、
前記第２レジストパターンをマスクとして前記光学膜をエッチング減膜する、第２パターニング工程と
前記第２レジストパターンを剥離する工程と、を含み、
前記第２レジストパターンにおける前記透明基板の露出部分が、前記第１レジストパターンにおける前記透明基板の露出部分よりも、所定量小さい寸法となるように、前記第２描画パターンに対してマイナスサイジングが施されていることを特徴とするフォトマスクの製造方法である。

本発明の構成２は、透明基板上に、透光部及び所望の露光光透過率をもつ半透光部を含む転写用パターンを備えたフォトマスクの製造方法において、
前記透明基板上に光学膜が形成され、該光学膜上に第１レジスト膜が塗布されたフォトマスク基板を用意する工程と、
前記第１レジスト膜に第１描画パターンを描画して現像することによって、前記透光部に対応する部分の第１レジスト膜を除去する、第１レジストパターン形成工程と、
前記第１レジストパターンをマスクとして前記光学膜をエッチング除去し、前記透明基板の表面を露出する、第１パターニング工程と、
前記第１レジストパターンを剥離し、新たに第２レジスト膜を塗布する工程と、
前記第２レジスト膜に第２描画パターンを描画して現像することによって、前記透光部及び前記半透光部に各々対応する部分の第２レジスト膜を除去する、第２レジストパターン形成工程と、
前記第２レジストパターンをマスクとして、前記光学膜をエッチング減膜し、所望の露光光透過率をもつ半透光部を形成する、第２パターニング工程と
前記第２レジストパターンを剥離する工程と、を含み、
前記第２描画パターンは、前記透光部に対応する部分に、前記透光部の設計寸法に対して所定量寸法を小さくする、マイナスサイジングを施したものであることを特徴とするフォトマスクの製造方法である。

本発明の構成３は、前記光学膜のエッチング減膜速度は、露光光の透過率変化量として、0.3〜5.0％/minであることを特徴とする構成２のフォトマスクの製造方法である。

本発明の構成４は、前記エッチング減膜をする前記光学膜の膜厚は、50〜2000Åであることを特徴とする構成２又は３のフォトマスクの製造方法である。

本発明の構成５は、透明基板上に、遮光部、透光部、及び所望の露光光透過率をもつ半透光部を含む転写用パターンを備えたフォトマスクの製造方法において、
前記透明基板上に、半透光膜、エッチングストッパ膜、及び遮光膜が積層され、該積層上に第１レジスト膜が塗布されたフォトマスク基板を用意する工程と、
前記第１レジスト膜に第１描画パターンを描画して現像することによって、前記透光部に対応する部分の第１レジスト膜を除去する、第１レジストパターン形成工程と、
前記第１レジストパターンをマスクとして、前記遮光膜、前記エッチングストッパ膜及び前記半透光膜をエッチング除去し、前記透明基板の表面を露出する、第１パターニング工程と、
前記第１レジストパターンを剥離し、新たに第２レジスト膜を塗布する工程と、
前記第２レジスト膜に、第２描画パターンを描画して現像することによって、前記透光部及び前記半透光部に各々対応する部分の第２レジスト膜を除去する、第２レジストパターン形成工程と、
前記第２レジストパターンをマスクとして前記遮光膜及び前記エッチングストッパ膜をエッチング除去し、更に、前記半透光膜をエッチング減膜して前記所望の露光光透過率をもつ第１半透光部を形成する、第２パターニング工程と、
前記第２レジストパターンを剥離する工程と、を含み、
前記第２描画パターンは、前記透光部に対応する部分に、前記透光部の設計寸法に対して所定量寸法を小さくする、マイナスサイジングを施したものであることを特徴とするフォトマスクの製造方法である。

本発明の構成６は、前記転写用パターンが、前記第１半透光部と異なる露光光透過率をもつ第２半透光部を更に有する、フォトマスクの製造方法であって、
前記第２レジストパターンを剥離した後に、新たに第３レジスト膜を塗布する工程と、
前記第３レジスト膜に、第３描画パターンを描画して現像することによって、前記１半透光部とは異なる第２半透光部に対応する部分の第３レジスト膜を除去する、第３レジストパターン形成工程と、
前記第３レジストパターンをマスクとして、前記遮光膜及びエッチングストッパ膜をエッチング除去し、第２半透光部を形成する、第３パターニング工程と、
前記第３レジストパターンを剥離する工程と、
を含むことを特徴とする構成５のフォトマスクの製造方法である。

本発明の構成７は、前記転写用パターンが、前記第１半透光部と異なる露光光透過率をも
つ第２半透光部を更に有する、フォトマスクの製造方法であって、
前記第２レジストパターンを剥離した後に、新たに第３レジスト膜を塗布する工程と、
前記第３レジスト膜に第３描画パターンを描画して現像することによって、第２半透光部、及び前記透光部に対応する部分の第３レジスト膜を除去する、第３レジストパターン形成工程と、
前記第３レジストパターンをマスクとして、前記遮光膜及びエッチングストッパ膜をエッチング除去し、更に、前記半透光膜をエッチング減膜して、前記第２半透光部を形成する、第３パターニング工程と、
前記第３レジストパターンを剥離する工程と、を含み、
前記第３描画パターンは、前記透光部に対応する部分に、前記透光部の設計寸法に対して所定量寸法を小さくする、マイナスサイジングを施したものであることを特徴とする構成５のフォトマスクの製造方法である。

本発明の構成８は、透明基板上に、透光部及び所望の露光光透過率をもつ半透光部を含む転写用パターンを備えたフォトマスクの製造方法において、
前記透明基板上に、半透光膜、エッチングストッパ膜、及び遮光膜が積層され、該積層上に第１レジスト膜が塗布されたフォトマスク基板を用意する工程と、
前記第１レジスト膜に第１描画パターンを描画して現像することによって、前記透光部及び前記半透光部に対応する部分の第１レジスト膜を除去する、第１レジストパターン形成工程と、
前記第１レジストパターンをマスクとして前記遮光膜及び前記エッチングストッパ膜をエッチング除去し、前記半透光膜の表面を露出する、第１パターニング工程と、
前記第１レジストパターンを剥離し、新たに第２レジスト膜を塗布する工程と、
前記第２レジスト膜に第２描画パターンを描画して現像することによって、前記透光部に対応する部分の第２レジスト膜を除去する、第２レジストパターン形成工程と、
前記第２レジストパターンをマスクとして、前記半透光膜をエッチング除去し、前記透光部を形成する、第２パターニング工程と、
前記第２レジストパターンを剥離し、新たに第３レジスト膜を塗布する工程と、
前記第３レジスト膜に第３描画パターンを描画して現像することによって、前記透光部及び前記半透光部に対応する部分の第３レジスト膜を除去する、第３レジストパターン形成工程と、
前記第３レジストパターンをマスクとして、前記半透光膜をエッチング減膜し、所望の
露光光透過率をもつ第１半透光部を形成する、第３パターニング工程と、
前記第３レジストパターンを剥離する工程と、を含み、
前記第２描画パターンは、前記透光部に対応する部分に、前記透光部の設計寸法に対し
て所定量寸法を大きくする、プラスサイジングを施したものを含み、
前記第３描画パターンは、前記透光部に対応する部分に、前記透光部の設計寸法に対して所定量寸法を小さくする、マイナスサイジングを施したものであるとともに、前記第１半透光部に対応する部分に、前記第１半透光部の設計寸法に対して所定量寸法を大きくする、プラスサイジングを施したものであることを特徴とするフォトマスクの製造方法である。

本発明の構成９は、透明基板上に、透光部、所望の露光光透過率をもつ第１半透光部及び該第１半透光部とは異なる所望の露光光透過率をもつ第２半透光部を含む転写用パターンを備えたフォトマスクの製造方法において、
前記透明基板上に、半透光膜、エッチングストッパ膜、及び遮光膜が積層され、該積層上に第１レジスト膜が塗布されたフォトマスク基板を用意する工程と、
前記第１レジスト膜に第１描画パターンを描画して現像することによって、前記透光部、前記第１半透光部及び前記第２半透光部に対応する部分の第１レジスト膜を除去する、第１レジストパターン形成工程と、
前記第１レジストパターンをマスクとして、前記透光部、前記第１半透光部及び前記第２半透光部に対応する部分の前記遮光膜及び前記エッチングストッパ膜をエッチング除去し、前記半透光膜の表面を露出する、第１パターニング工程と、
前記第１レジストパターンを剥離し、新たに第２レジスト膜を塗布する工程と、
前記第２レジスト膜に第２描画パターンを描画して現像することによって、前記透光部に対応する部分の第２レジスト膜を除去する、第２レジストパターン形成工程と、
前記第２レジストパターンをマスクとして、前記半透光膜をエッチング除去し、前記透光部を形成する、第２パターニング工程と、
前記第２レジストパターンを剥離し、新たに第３レジスト膜を塗布する工程と、
前記第３レジスト膜に第３描画パターンを描画して現像することによって、前記透光部及び前記第１半透光部に対応する部分の第３レジスト膜を除去する、第３レジストパターン形成工程と、
前記第３レジストパターンをマスクとして、前記第１半透光部に対応する部分の前記半透光膜をエッチング減膜し、前記第１半透光部を形成する、第３パターニング工程と、
前記第３レジストパターンを剥離する工程と、を含み、
前記第２描画パターンは、前記透光部に対応する部分に、前記透光部の設計寸法に対して所定量寸法を大きくする、プラスサイジングを施したものを含み、
前記第３描画パターンは、前記透光部に対応する部分に、前記透光部の設計寸法に対して所定量寸法を小さくする、マイナスサイジングを施したものであるとともに、前記第１半透光部に対応する部分に、前記第１半透光部の設計寸法に対して所定量寸法を大きくする、プラスサイジングを施したものであることを特徴とするフォトマスクの製造方法である。

本発明の構成１０は、前記転写用パターンは、前記遮光部に囲まれた前記透光部を含むことを特徴とする構成１から９のうちいずれか一つのフォトマスクの製造方法である。

本発明の構成１１は、前記転写用パターンは、前記半透光部に囲まれた前記透光部を含むことを特徴とする構成２から１０のうちいずれか一つのフォトマスクの製造方法である。

本発明の構成１２は、前記転写用パターンの半透光部は、第１半透光部と、前記第１半
透光部より露光光透過率が高い第２半透光部とを含み、
前記転写用パターンは、前記１半透光部に囲まれた前記第２半透光部を含むことを特徴とする構成２から１１のうちいずれか一つのフォトマスクの製造方法である。

本発明の構成１３は、構成１から１２のうちいずれかの構成によって製造されたフォトマスクを用意する工程と、
前記用意したフォトマスクと、露光装置とを用い、被転写体上に前記転写用パターンを
転写する工程と、
を有することを特徴とする表示装置の製造方法である。

一度の成膜によって形成された光学膜に対して、所望量の減膜を、正確に施すことが可
能である。

所定の露光光透過率を得るためのフォトマスクの製造方法に関する参考例を説明するための説明図である。 所定の露光光透過率を得るためのフォトマスクの製造方法に関する参考例を説明するための説明図である。 本発明のフォトマスクの製造方法に係る第１実施形態を説明するための説明図である。 本発明のフォトマスクの製造方法に係る第２実施形態を説明するための説明図である。 本発明のフォトマスクの製造方法に係る第３実施形態を説明するための説明図である。 本発明のフォトマスクの製造方法に係る第４実施形態を説明するための説明図である。 本発明のフォトマスクの製造方法に係る第５実施形態を説明するための説明図である。 本発明のフォトマスクの製造方法に係る第６実施形態を説明するための説明図である。 本発明のフォトマスクの製造方法に係る第７実施形態を説明するための説明図である。 本発明のフォトマスクの製造方法によって作製される転写用パターンの構成について説明するための説明図である。

フォトマスクの光学膜を減膜して、所定の露光光透過率（露光光に対する光透過率）を得る方法について、図１及び図２に示す参考例を参照して説明する。

尚、本願において、減膜とは、対象となる膜を、厚さ方向に一部消失させ、その膜厚を小さくすることである。そしてこれを、所定の領域のみに対して行うことにより、その部分の光透過率を調整することができる。

図１は、透光部、遮光部、半透光部を備えた多階調フォトマスクの転写用パターンを形成する工程の参考例１を説明するための説明図である。
まず、透明基板１０上に、半透光膜２０、エッチングストッパ膜３０、及び遮光膜４０をこの順に積層し、表面にレジスト膜５０を塗布形成したフォトマスク基板１を用意する（図１（ａ））。

本願でいうレジストとは、フォトレジスト、又は電子線レジストを含む、リソグラフィ用レジストをいう。以下の説明においては、レジストとしては、ポジ型のフォトレジストを例として説明する。

ここで、図１（ａ）に示すフォトマスク基板１は、フォトマスクブランクである。但し、本願ではフォトマスク基板として、フォトマスクブランクのほか、所定のパターニングが既になされ、更なる成膜、及び／又はパターニングが施されてフォトマスクとするための、フォトマスク中間体であっても良い。

次に、描画装置を用いて、半透光部を形成するための、所定の描画パターンを描画する。描画装置としては、ＥＢ描画装置、レーザー描画装置が挙げられるが、表示装置製造用フォトマスクに対しては、レーザー描画装置が好ましく用いられる。現像によってレジストパターンを形成したのち、このレジストパターンをエッチングマスクとして用い、露出している遮光膜４０、エッチングストッパ膜３０を除去する（図１（ｂ））。ここでは、遮光膜４０としてＣｒを含有する膜、エッチングストッパ膜３０としては、Ｓｉを含有する膜を例示する。また、エッチングを行う工程においては、すべてウェットエッチャント（エッチング液）を用いることとする。

更に、露出した半透光膜２０に対して、減膜処理を施し、その膜厚を減少させ、所望の膜厚とする（図１（ｃ））。この所望の膜厚とは、あらかじめ得ようとする所望の露光光透過率と、該半透光膜の素材や膜質に由来する光透過特性とに基づいて計算されたものである。すなわち、あらかじめ、この光透過特性と、特定のエッチング剤（エッチャント）とによるエッチングレートを求めておき、それによって、必要なエッチング時間を把握しておくことができる。

図１（ｃ）に示した減膜処理後に、レジストパターン（レジスト膜５０）を剥離する（図１（ｄ））。

更に表面に第２のレジスト膜５０’を塗布し、ここに、透光部を形成するための第２の描画パターンを描画し、現像することによって、第２のレジストパターンを形成する（図１（ｅ））。

そして、第２のレジストパターンをエッチングマスクとして用い、遮光膜４０、エッチングストッパ膜３０、半透光膜２０を順にエッチング除去する（図１（ｆ））。これによって、透明基板１０の表面が露出し、透光部が形成される。

最後に、第２のレジストパターン（第２のレジスト膜５０’）を剥離すれば、多階調フォトマスクが完成する（図１（ｇ））。

ここで、図１（ｃ）に示したエッチング減膜を施す時間を調整すれば、同一のフォトマスクブランクから、様々な露光光透過率をもつ多階調フォトマスクを製造することができる。従って、多くの種類のフォトマスクブランクを用意することなく、フォトマスクユーザーの希望に応じて、得ようとする多階調フォトマスクにもたせる露光光透過率を選択する自由度がある。

しかしながら、所望の露光光透過率を得るためのエッチング終点は、あらかじめ把握したエッチングレートによって設定するのみであり、エッチング終点を確認する手段がない。すなわち、エッチング液のわずかな濃度変動や温度によるエッチングレートの変動を、正確なエッチング終点の設定に反映させることができない。従って、エッチング減膜の途中に、半透光膜２０の光透過率を測定し、エッチング終点までの所要時間を求めることが可能であれば、有用である。

フォトマスクの半透光部がもつ露光光透過率を把握するためには、光学式の透過率測定器によって行うことが可能である。この測定器は、透明基板の光透過率を基準（透過率１００％）としたときに、測定対象である半透光部のもつ光透過率値を示すことが可能である。従って、フォトマスクの半透光部の光透過率を測定する際には、同一のサンプル（フォトマスク基板）の透光部についても光透過率を測定し、これをリファレンス値として使用することが合理的である。測定に使用する検査光は、実際の露光に使用する露光光に用いるものと、実質的に同じ波長（又は波長域）の光とし、又は、該露光光に含まれる代表波長の光を用いることができ、この測定結果により、実際の露光光透過率を把握することができる。

しかしながら、参考例１においては、エッチング減膜の工程中に、透明基板１０の光透過率を参照することができない。

そこで、参考例２のように、エッチング減膜の工程中に、透明基板の光透過率を参照することを可能とする工程について図２を参照しつつ検討する。

すなわち、図１（ａ）と同様のフォトマスク基板１（フォトマスクブランク）を用意した後、透光部を形成するための描画パターンを用いてレジスト膜５０に描画する（図２（ａ））。このレジスト膜５０を現像し、レジストパターンを形成したのち、このレジストパターンをエッチングマスクとして、露出している遮光膜４０、エッチングストッパ膜３０、半透光膜２０を順次エッチング除去する。

次いで、レジストパターン（レジスト膜５０）を剥離し（図２（ｂ））、第２のレジスト膜５０’を塗布する（図２（ｃ））。

そして、半透光部を形成するとともに、透光部に対応する部分の透明基板１０を露出するための描画パターンを用いて描画し、現像して第２のレジストパターンを形成する（図２（ｄ））。

この第２のレジストパターンをマスクとして遮光膜４０とエッチングストッパ膜３０をエッチング除去する（図２（ｅ））。更に、半透光膜２０を所望量エッチング減膜する（図２（ｆ））。このときには、透光部の一部が露出しているため、透明基板１０の光透過整率を測定し、参照しつつ、半透光部とするためのエッチング減膜量を調整し、確認することができる。

但し、上記で行う２回の描画工程の相互の位置ずれＳ（図２（ｄ）参照）を、確実にゼロとすることは困難である。従って、第２のレジストパターンから露出する透光部の位置は、第１のレジストパターンのそれとは位置がずれ、透光部に隣接して、意図しない半透光部が形成されるため、透過する光の量が、設計値よりも大きくなってしまう（実質的には透光部の透過光量が設計より広くなることと同じ）というリスクが生じる。

こうした課題の発生を抑えつつ、正確に光学膜の減膜を制御することを、本発明者は鋭意検討した。

以下、本発明のフォトマスクの製造方法に係る各実施形態について、図３〜図１０を用いて説明する。

［第１実施形態］
図３は、本発明のフォトマスクの製造方法に係る第１実施形態を説明するための説明図である。
工程１：図３（ａ）に示すとおり、透明基板１０上に光学膜６０を形成し、更に第１レジスト膜５０を表面に形成したフォトマスク基板１を用意する。ここでは、フォトマスク基板１はフォトマスクブランクであるが、フォトマスク基板としては、既にパターニングが一部行われたものであってもかまわない。

なお、フォトマスク基板１における第１レジスト膜５０は、光学膜６０の表面に直接形成されても良いし、本発明の作用効果を妨げない限りにおいて、第１レジスト膜５０と光学膜６０との間に他の膜が介在しても良い。光学膜６０としては、遮光膜でもよく、半透光膜であってもよく、露光光の位相を所定量シフトさせる（位相シフト膜）などの機能を有していても良い。また、膜表面部分には、光の反射を抑える反射防止層を有していてもよい。また、光学膜６０は、複数の膜が積層されていてもよい。例えば、図３では、光学膜６０が遮光膜である場合を例示する。

光学膜６０の成膜方法は、スパッタ法など、公知の成膜手段を用いて行うことができる。

膜素材に特に制約は無い。ここでは遮光膜を例示しているが、遮光膜素材として、例えばＣｒを主成分とする遮光膜が挙げられる。表面部分には、Ｃｒ酸化物などの反射防止層を有することが好ましい。

工程２：描画装置を用いて、透光部を形成するための描画パターン（第１描画パターン）を描画する。描画後、第１現像して第１レジストパターンを形成する（図３（ｂ））。ここではレジストとしてポジ型のフォトレジストを用いているので、描画部分のレジストが除去される。

工程３：工程１で形成した第１レジストパターンをエッチングマスクとして、光学膜６０（遮光膜）をエッチング除去する（図３（ｃ））。ここでは、公知のエッチング液を用いて、ウェットエッチングする。これによって、透光部が画定される（第１パターニング工程）。

工程４：第１レジストパターン（レジスト膜５０）を剥離除去する（図３（ｄ））。

工程５：新たに第２レジスト膜５０’を、表面に塗布形成する（図３（ｅ））。

工程６：再度描画装置を用いて、第２描画パターンを描画し、第２現像する。これによって、透光部に対応する部分と、半透光部に対応する部分の第２レジスト膜５０’が除去され、透明基板１０と光学膜６０の表面の一部がそれぞれ露出する第２レジストパターンが形成される（図３（ｆ））。尚、ここでの透明基板１０の露出部分Ｗ２は、第１レジストパターンにおける透明基板露出部分Ｗ１より小さくなるように、第２描画パターンのデータをサイジングしておく。言い換えれば、第２描画パターンは、前記透光部に対応する部分に、前記透光部の設計寸法に対して、所定量寸法を小さくする、マイナスサイジングを施したものである。これにより、第１描画パターンと第２描画パターンの間に、相互に位置ずれが発生したとしても、工程２で形成された、透光部に隣接する遮光部における光学膜６０のエッジＥ（図３（ｃ）参照）が第２レジストパターンから露出することがない。

工程７：この第２レジストパターンをマスクとして、露出している部分の光学膜６０をエッチング減膜する（第２パターニング工程）。これによって所望の露光光透過率をもつ半透光部が形成される（図３（ｇ））。

このとき、上記のように透光部と隣接する遮光部のエッジは、第２レジストパターンに被覆されているため、損傷を受けず、結果として、図３（ｃ）で画定した透光部の寸法に狂いが生じない。

また、透光部に対応する部分の透明基板１０が露出しているため、エッチング減膜する前、又はエッチング減膜する途中で、第１パターニング工程によって露出した、透明基板１０の光透過率を測定することができる。従って、透明基板１０の光透過率をレファレンスとして、エッチング減膜前の光透過率、又は、エッチング減膜途中での光透過率を測定し、エッチング減膜の終点を精緻に予想することができる。もちろん、所定時間のエッチング減膜を終えた段階で、所望の光透過率が得られているか否かを確認することもできる。

工程８：第２レジストパターンを剥離し、透光部、遮光部、半透光部を有する３階調のフォトマスクが完成する（図３（ｈ））。

尚、第１実施形態においては光学膜６０として、単層の遮光膜を例として示したが、本発明はこのような構成に限定されない。以下に示す実施形態では、光学膜が積層構造の場合について説明する。

［第２実施形態］
次に図４を参照して本発明の第２実施形態について説明する。

図４に示すフォトマスクの製造方法では、透明基板１０上に形成する光学膜として、半透光膜２０、エッチングストッパ膜３０、遮光膜４０からなる積層を適用した、多階調フォトマスクの製造方法を例示するものである。

工程１：半透光膜２０、エッチングストッパ膜３０、遮光膜４０の積層からなる光学膜を透明基板１０上に備え、更に、表面に第１レジスト膜５０が形成されたフォトマスク基板１を用意する（図４（ａ））。この半透光膜２０は、露光光の一部を透過する所定の露光光透過率をもつ膜であり、本実施形態では、例えば、露光光透過率が５０〜６０％であるものとする。

また、遮光膜４０とエッチングストッパ膜３０は、エッチング選択性があり、互いのエッチャント（ここではウェットエッチングを適用するのでエッチング液）に対して互いにエッチング耐性をもつ素材からなる。また、半透光膜２０とエッチングストッパ膜３０についても、互いのエッチャントに対して互いに耐性をもる素材からなる。遮光膜４０と半透光膜２０は、互いにエッチング選択性があってもよく、無くても良い。従って、ここでは、遮光膜４０と半透光膜２０の素材はいずれもＣｒを含む、エッチング特性が共通なものとする。

工程２：描画装置を用いて、透光部を形成するための描画パターン（第１描画パターン）を描画する。描画後、第１現像して第１レジストパターンを形成する（図４（ｂ））。

工程３：工程２で形成した第１レジストパターンをエッチングマスクとして、遮光膜４０をエッチング除去する（図４（ｃ））。

工程４：エッチングストッパ膜３０用のエッチャントに変更して、エッチングストッパ膜３０をエッチング除去する（図４（ｄ））。

工程５：再度エッチャントを変更し、半透光膜２０用のエッチャントによって半透光膜２０をエッチング除去する。その後、第１レジストパターン（第１レジスト膜５０）を剥離する（図４（ｅ））。

工程６：新たに第２レジスト膜５０’を表面に形成する（図４（ｆ））。

工程７：再度描画装置を用いて、第２描画パターンを描画し、第２現像する。これによって、透光部に対応する部分と、半透光部（第１半透光部）に対応する部分の第２レジスト膜５０’が除去され、透明基板１０と遮光膜４０の表面の一部がそれぞれ露出する第２レジストパターンが形成される（図４（ｇ））。

尚、ここでの透明基板１０の露出部分Ｗ２は、第１レジストパターンにおける透明基板１０の露出部分Ｗ１より小さくなるように、第２描画パターンのデータをサイジングしておく。言い換えれば、第２描画パターンは、前記透光部に対応する部分に、前記透光部の設計寸法に対して、所定量寸法を小さくする、マイナスサイジングを施したものである。これにより、第１描画パターンと第２描画パターンの間に、相互に位置ずれが発生したとしても、工程５で形成された、透光部に隣接する遮光部における遮光膜４０、エッチングストッパ膜３０及び半透光膜２０のエッジＥ（図４（ｅ）参照）が第２レジストパターンから露出することがない。

工程８：第２のレジストパターンをマスクとして、露出している部分の遮光膜４０をエッチング除去する。更に、エッチャントを変更してエッチングストッパ膜３０をエッチング除去する（図４（ｈ））。

工程９：次いで、エッチャントを変更し、露出した半透光膜２０をエッチング減膜する（第２パターニング工程）。これによって、所望の露光光透過率をもつ半透光部（第１半透光部）が形成される（図４（ｉ））。

このとき、上記のように透光部と隣接する遮光部のエッジＥ（図４（ｅ）参照）は、第２レジストパターンに被覆されているため、損傷を受けず、結果として、工程５で画定した透光部の寸法に狂いが生じない。また、透光部に対応する部分の透明基板１０が露出しているため、透明基板１０の光透過率の測定を行うことができる。従って、透明基板１０の光透過率をレファレンスとして、エッチング減膜前の光透過率、又は、エッチング減膜途中での光透過率を測定し、エッチング減膜の終点を精緻に予想することができる。もちろん、所定時間のエッチング減膜を終えた段階で、所望の光透過率が得られていることを確認することもできる。

工程１０：第２レジストパターン（第２レジスト膜５０’）を剥離し、透光部、遮光部、半透光部を有する３階調のフォトマスクが完成する（図４（ｊ））。

尚、透光部、遮光部のほかに、露光光透過率が互いに異なる２種類の半透光部（第１、第２半透光部）をもつ転写用パターンを備えた、４階調のフォトマスクを製造する場合には、図４（ｊ）のフォトマスクに対して、更に、以下の工程を実施することができる。

工程１１：新たに第３レジスト膜５０”を表面に形成する（図４（ｋ））。

工程１２：描画装置を用いて、追加する半透光部（第２半透光部）を形成するための描画パターン（第３描画パターン）を描画し、第３現像することにより、第３レジストパターンを形成する（図４（ｌ））。

工程１３：第３レジストパターンをマスクとして、遮光膜４０とエッチングストッパ膜３０をエッチング除去し、第２半透光部を形成する（図４（ｍ））。

工程１４：第３レジストパターン（第３レジスト膜５０”）を剥離し、透光部、遮光部、第１半透光部及び第２半透光部を備えた４階調のフォトマスクが完成する（図４（ｎ））。

以上の工程により、単一の半透光膜２０によって、複数の、異なる露光光透過率をもつ第１、第２半透光部を形成できる。

［第３実施形態］
次に図５を参照して本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態は、上述した第２実施形態の第２半透光部（図４（ｎ）参照）において、成膜時とは異なる、より高い露光光透過率を得るための透過率調整を行うものである。

図５に示す本実施形態のフォトマスクの製造方法において、工程１〜工程１１（図５（ａ）〜（ｋ）参照）は、第２実施形態における工程１〜工程１１（図４（ａ）〜（ｋ）参照）と同様である。すなわち、フォトマスク基板１を用意し（工程１：図５（ａ））、第１レジストパターンを形成し（工程２：図５（ｂ））、透光部に対応する部分の遮光膜４０及びエッチングストッパ膜３０をエッチング除去した後（工程３，４：図５（ｃ），（ｄ））、半透光膜２０をエッチング除去して（第１パターニング工程）第１レジストパターン（第１レジスト膜５０）を剥離する（工程５：図５（ｅ））。

そして、新たに第２レジスト膜５０’を形成して（工程６：図５（ｆ））、第２レジストパターンを形成し（工程７：図５（ｇ））、第１半透光部における遮光膜４０及びエッチングストッパ膜３０をエッチング除去して（工程８：図５（ｈ））、更に半透光膜２０をエッチング減膜した後（工程９（第２パターニング工程）：図５（ｉ））、第２レジストパターン（第２レジスト膜５０’）を剥離し（工程１０：図５（ｊ））、その表面に第３レジスト膜５０”を形成する（工程１１：図５（ｋ））。

工程１２：描画装置を用いて、第３描画パターンを描画し、第３現像する。これによって、透光部に対応する部分と、第２半透光部に対応する部分の第３レジスト膜５０”が除去され、透明基板１０と遮光膜４０の表面の一部がそれぞれ露出する第３レジストパターンが形成される（図５（ｌ））。

尚、ここでも透明基板１０の露出部分Ｗ３は、第１レジストパターンにおける透明基板１０の露出部分Ｗ１より小さくなるように、第３描画パターンのデータをサイジングしておく。言い換えれば、第３描画パターンは、前記透光部に対応する部分に、前記透光部の設計寸法に対して、所定量寸法を小さくする、マイナスサイジングを施したものである。これにより、第１描画パターンと第３描画パターンの間に、相互に位置ずれが発生したとしても、工程５で形成された、透光部に隣接する遮光部のエッジＥ（図５（ｅ）参照）が第２レジストパターンから露出することがない。

工程１３：第３レジストパターンをマスクとして、第２半透光部に対応する露出部分の遮光膜４０をエッチング除去する。更に、エッチャントを変更してエッチングストッパ膜３０をエッチング除去する（図５（ｍ））。

工程１４：次いで、エッチャントを変更し、露出した半透光膜をエッチング減膜する（第３パターニング工程）。これによって、所望の露光光透過率をもつ第２半透光部が形成される（図５（ｎ））。

このときも、図５（ｅ）に示す透光部と隣接する遮光部のエッジＥは、第３レジストパターンに被覆されているため、損傷を受けず、結果として、工程５で画定した透光部の寸法に狂いが生じない。また、透光部に対応する部分の透明基板１０が露出しているため、半透光膜２０のエッチング減膜に際して、透明基板１０の露光光透過率を参照できることは、工程９（図５（ｉ）参照）と同様である。

工程１５：第３レジストパターン（第３レジスト膜５０”）を剥離し、透光部、遮光部、及び互いに露光光透過率が異なる、第１、第２半透光部を有する４階調のフォトマスクが完成する（図５（ｏ））。

以上の工程により、第２実施形態と同じフォトマスク基板（フォトマスクブランク）を出発材料としつつ、露光光透過率の仕様が異なる４階調フォトマスクを製造することができる。

［第４実施形態］
次に図６を参照して本発明の第４実施形態について説明する。

すなわち、フォトマスク基板１を用意し（工程１：図６（ａ））、第１レジストパターンを形成し（工程２：図６（ｂ））、透光部に対応する部分の遮光膜４０及びエッチングストッパ膜３０をエッチング除去した後（工程３，４：図６（ｃ），（ｄ））、半透光膜２０をエッチング除去して、第１レジストパターン（第１レジスト膜５０）を剥離する（工程５：図６（ｅ））。

そして、新たに第２レジスト膜５０’を形成して（工程６：図６（ｆ））、第２レジストパターンを形成し（工程７：図６（ｇ））、第１半透光部に対応する部分の遮光膜４０及びエッチングストッパ膜３０をエッチング除去する（工程８：図６（ｈ））。

次いで、第２レジストパターン（第２レジスト膜５０’）を剥離してから（工程９：図６（ｉ））、その表面に第３レジスト膜５０”を形成し（工程１０：図６（ｊ））、第３レジストパターンを形成する（工程１１：図６（ｋ））。この第３レジストパターンにおける透明基板１０の露出部分Ｗ３は、第１レジストパターンにおける透明基板１０の露出部分Ｗ１より小さくなるように、第３描画パターンのデータをサイジングしている。

第２半透光部に対応する部分の遮光膜４０及びエッチングストッパ膜３０をエッチング除去した後（工程１２：図６（ｌ））、半透光膜２０をエッチング減膜し（工程１３：図６（ｍ））、第３レジストパターン（第３レジスト膜５０”）を剥離する（工程１４：図６（ｎ））。

以上の工程により、透光部、遮光部、第１及び第２半透光部を有する４階調のフォトマスクが完成する。なお、第１半透光部は、半透光膜２０がエッチング減膜されていない状態の露光光透過率をもち、第２半透光部は、第１半透光部よりも高い露光光透過率をもつ。

［第５実施形態］
次に図７を参照して本発明の第５実施形態について説明する。

すなわち、フォトマスク基板１を用意し（工程１：図７（ａ））、第１レジストパターンを形成し（工程２：図７（ｂ））、第１半透光部に対応する部分の遮光膜４０及びエッチングストッパ膜３０をエッチング除去する（工程３：図７（ｃ））。そして、第１レジストパターン（第１レジスト膜５０）を剥離した後（工程４：図７（ｄ））、新たに第２レジスト膜５０’を形成して（工程５：図７（ｅ））、第２レジストパターンを形成する（工程６：図７（ｆ））。

次いで、透光部に対応する部分の遮光膜４０及びエッチングストッパ膜３０をエッチング除去した後（工程７，８：図６（ｇ），（ｈ））、半透光膜２０をエッチング除去する（工程９：図７（ｉ））。そして、第２レジストパターン（第２レジスト膜５０’）を剥離してから（工程１０：図７（ｊ））、その表面に第３レジスト膜５０”を形成し（工程１１：図７（ｋ））、第３レジストパターンを形成する（工程１２：図７（ｌ））。この第３レジストパターンにおける透明基板１０の露出部分Ｗ３は、第１レジストパターンにおける透明基板１０の露出部分Ｗ１より小さくなるように、第３描画パターンのデータをサイジングしている。

次に、第２半透光部に対応する部分の遮光膜４０及びエッチングストッパ膜３０をエッチング除去した後（工程１３：図７（ｍ））、半透光膜２０をエッチング減膜し（工程１４：図７（ｎ））、第３レジストパターン（第３レジスト膜５０”）を剥離する（工程１５：図７（ｏ））。

以上の工程により、透光部、遮光部、第１及び第２半透光部を有する４階調のフォトマスクが完成する。なお、第１半透光部は、半透光膜２０がエッチング減膜されていない状態の露光光透過率をもち、第２半透光部は、第１半透光部よりも高い露光光透過率をもつ。

図８には、更に他の態様を示す。
［第６実施形態］
次に図８を参照して本発明の第６実施形態について説明する。第６実施形態は、最初のパターニング工程で、透光部及び半透光部の形成位置を確定させるものである。

工程１：第２実施形態と同様のフォトマスク基板１（フォトマスクブランク。図４（ａ）参照）を用意する（図８（ａ））。

工程２：描画装置を用い、透光部、第１、第２半透光部を形成するための第１描画パターンを描画する。描画後、第１現像して第１レジストパターンを形成する（図８（ｂ））。ここで、この第１半透光部と第２半透光部は、露光光透過率が互いに異なるように形成されるものである。

工程３：第１レジストパターンをマスクとして、遮光膜４０及びエッチングストッパ膜３０をエッチング除去する（図８（ｃ））。

工程４：第１レジストパターン（第１レジスト膜５０）を剥離し、新たに第２レジスト膜５０’を塗布形成する（図８（ｄ））。

工程５：描画装置により、第２描画パターンを描画し、第２現像する。これによって、透光部に対応する部分の第２レジスト膜５０’を除去し、第２レジストパターンを形成する（図８（ｅ））。ここで、第２レジストパターンの、透光部に対応する部分における透明基板１０の露出部分の寸法Ｗ２ａが、第１レジストパターンの透光部に対応する部分における透明基板１０の露出部分の設計寸法Ｗ１ａより若干大きくなるように、第２描画パターンに対してプラスサイジングを施しておく。これにより、第１描画パターンと第２描画パターンの間に位置ずれが生じた場合にも、後続の透光部の形成に影響しない。

工程６：第２レジストパターンをマスクとして、露出した半透光膜２０をエッチング除去し、透光部を形成する（図８（ｆ））。尚、第２描画パターンにおいて、透光部に対応する部分にプラスサイジングを施したため、透光部と隣接する遮光部となる領域の遮光膜４０のエッジＸ１がわずかに露出する。半透光膜２０と遮光膜４０のエッチング特性が共通である場合、半透光膜２０のエッチングに際して、遮光膜４０のエッジＸ１が同時に損傷を受けることがある。但し、半透光膜２０の膜厚を遮光膜４０の膜厚に対して十分に小さくする、又は、半透光膜２０のエッチングレートを遮光膜４０のエッチングレートに対して十分に小さくするなどの調整によって、実質的に最終的な転写用パターンの形状には影響を及ぼさない。

工程７：第２レジストパターン（第２レジスト膜５０’）を剥離する（図８（ｇ））。

工程８：新たに第３レジスト膜５０”を形成する（図８（ｈ））。

工程９：描画装置により、第３描画パターンを描画し、第３現像する。これによって、透光部に対応する部分と、第１半透光部に対応する部分のレジストが除去され、透明基板１０と半透光膜２０の表面の一部がそれぞれ露出する第３レジストパターンが形成される（図８（ｉ））。尚、ここで前記第２半透光部に対応する部分のレジストは除去されない。

尚、ここでの透明基板１０の露出部分の寸法Ｗ３ａは、第１レジストパターンにおける透光部に対応する部分における透明基板１０の露出部分の設計寸法Ｗ１ａより小さくなるように、第２描画パターンのデータをサイジングしておく。言い換えれば、第３描画パターンは、前記透光部に対応する部分に、透光部の設計寸法に対して所定量寸法を小さくする、マイナスサイジングを施したものである。これにより、第１描画パターンと第３描画パターンの間に、相互に位置ずれが発生したとしても、工程３で形成された、透光部に隣接する遮光部のエッジＥ（図８（ｃ）参照）が第３レジストパターンから露出することがない。

また、ここで、第３レジストパターンの、第１半透光部に対応する部分の寸法が、第１半透光部の設計寸法より若干大きくなるように、第３描画パターンに対してプラスサイジングを施しておく。これにより、第１描画パターンと第３描画パターンの間に位置ずれが生じたとしても、後続の半透光膜２０のエッチング減膜に影響しない。

工程１０：第３レジストパターンをマスクとして、第１半透光部に対応する部分で露出している半透光膜２０をエッチング減膜する（第３パターニング工程：図８（ｊ））。これによって、所望の露光光透過率をもつ第１半透光部が形成される。このとき、遮光膜と半透光膜２０のエッチング特性が共通である場合には、半透光膜２０のエッチング減膜に伴い、露出している遮光膜４０のエッジＸ２が同時に損傷を受けることがある。但し、半透光膜２０の膜厚を遮光膜４０の膜厚に対して十分に小さくする、又は、半透光膜２０のエッチングレートを遮光膜４０のエッチングレートに対して十分に小さくするなどの調整によって、工程６（図８（ｆ）参照）と同様、最終的な転写用パターンの形状には実質的な影響を及ぼさない。

また、半透光膜２０のエッチング減膜の際には、透光部に対応する部分の透明基板１０が露出しているため、透明基板１０の光透過率を参照できることは、第１〜第５実施形態と同様である。

工程１１：第３レジストパターン（第３レジスト膜５０”）を剥離する（図８（ｋ））。以上の工程により、透光部、遮光部、及び互いに露光光透過率の異なる第１、第２半透光部を有する４階調のフォトマスクが完成する。

図８に示す本実施形態のフォトマスクの製造方法の利点は、複数回の描画工程において、相互の位置ずれが生じた場合においても、それがパターニングの重ね合わせずれを生じさせない点である。すなわち、第１パターニング工程において、透光部、遮光部、及び半透光部の相互の位置関係が確定されるため、最終的な転写用パターンにおける座標精度が極めて高くなる。
尚、上記実施形態６において、第２半透光部を形成する工程を省略すれば、透光部、遮光部及び第１半透光部を有する、パターンの位置精度が優れたフォトマスクが形成できることは言うまでもない。

［第７実施形態］
次に図９を参照して本発明の第７実施形態について説明する。第７実施形態で用いられる透明基板１０には、減膜の対象となる光学膜が形成されておらず、他の光学膜又は他の光学膜のパターンが形成されている。以下の説明では、上述した他の光学膜として、遮光膜４０が形成されているものとする。

工程１：透明基板１０上に遮光膜４０と第１レジスト膜５０が形成されたフォトマスク基板１（フォトマスクブランク）を用意する（図９（ａ））。

工程２：描画装置を用いて遮光部以外（透光部及び半透光部）を形成するための描画パターンを描画し、第１現像することによって、遮光部を画定する第１レジストパターンを形成する（図９（ｂ））。

工程３：第１レジストパターンをマスクとして、露出した遮光膜４０をエッチング除去する（図９（ｃ））。

工程４：第１レジストパターン（第１レジスト膜５０）を剥離する（図９（ｄ））。

工程５：新たに、透明基板１０上の全面に半透光膜２０を形成する（図９（ｅ））。

工程６：半透光膜２０上の全面に第２レジスト膜５０’を形成する（図９（ｆ））。

以降の工程は、第１実施形態の工程２（図３（ｂ））以降と同様である。すなわち、描画装置を用いて、透光部を形成するための第２レジストパターンを形成し（図９（ｇ））これをエッチングマスクとして、半透光膜２０をエッチング除去する（図９（ｈ））。次いで、第２レジストパターン（第２レジスト膜５０’）を剥離除去し（図９（ｉ））、新たに第３レジスト膜５０”を、表面に塗布形成する（図９（ｊ））。

そして、再度描画装置を用いて、第２半透光部を形成するための第３描画パターンを描画した後、現像して第３レジストパターンを形成する（図９（ｋ））。この第３描画パターンにおいて、透明基板１０の露出部分Ｗ３は、第２レジストパターンにおける透明基板１０の露出部分Ｗ２より小さくなるように、データをサイジングしておく。

次に第３レジストパターンをマスクとして、露出している部分の半透光膜２０をエッチング減膜して所望の露光光透過率をもつ半透光部を形成する（図９（ｌ））。そして、第
３レジストパターン（第３レジスト膜５０”）を剥離すると、透光部、遮光部、第１及び第２半透光部を有する４階調のフォトマスクが完成する（図９（ｍ））。ここで、上述した第１半透光部は、半透光膜２０がエッチング減膜されていない状態の露光光透過率をもち、第２半透光部は、第１半透光部よりも高い露光光透過率をもつ。

以上、本発明の態様１〜７について、図３〜９を用いて説明したが、本発明はこれらの態様に限定されず、発明の効果を損なわない限り、様々な態様が含まれる。また、本発明の作用効果を損なわない限り、上述した各実施形態における工程を変更し、又は他の工程を付加することも可能である。
また、これらの態様において、エッチング減膜の速度は、露光光の透過率変化量として、0.3〜5.0％/minとすることが好ましい。残膜厚を正確に形成することができ、所望の透過率を得やすい効果がある。

また、第１〜第７実施形態の説明における、「第１」、「第２」という呼称は、工程の順序を便宜的に表すものであり、これらの前後やこれらの間に他の工程が実施される場合には、適宜、読み替えることができる。

これらのすべての態様において、エッチングには、ウェットエッチングを適用することがより好ましい。特に装置製造用のフォトマスクにおいては、一辺が３００ｍｍ以上の大型であって、様々な縦横比や面積をもつ多種のフォトマスク基板を生産することが必要となるため、ウェットエッチングを適用することの効果が大きい。

また、描画パターンのサイジング（プラスサイジング、マイナスサイジング）の量は、０．２〜２．０μｍとすることができる。すなわち、透光部、半透光部又は遮光部に対する領域の設計寸法に対して、各領域の境界位置を、０．１〜１．０μｍ程度前進、又は後退させることにより、寸法を大きく、又は、小さくする。

また、第１〜第６実施形態では、透明基板上に光学膜及びレジスト膜が形成されたフォトマスクブランクを出発材料として示しているが、第７実施形態に例示したように、既に何らかのパターニングやその他の加工が施されたフォトマスク中間体を出発材料として適用できることは言うまでも無い。

本発明のフォトマスクの用途としてはとくに制限は無い。
例えば、多階調フォトマスクとして有用な、いわゆる省ＰＥＰ（表示装置パネルを製造する際に、使用するフォトマスクの数を低減する）にも適している。

更に、表示装置中の構造材（感光性樹脂などからなる）の立体形状を形成するためのフォトマスクとして使用することができる。例えば、液晶表示装置のフォトスペーサや表示装置の絶縁層を形成すれば、複数の異なる高さをもつ構造材の高さ制御がそれぞれ精緻に行えるため、発明の効果が顕著である。４階調以上のフォトマスクにおいて、特に有利である。

なお、上述したフォトスペーサ及び絶縁層を形成するための転写用パターンとしては、例えば図１０に示す構成のものを使用することができる。具体的には、図１０に示す転写用パターンの平面図のように、遮光部に囲まれた透光部を含む転写用パターン（図１０（ａ））や、半透光部に囲まれた透光部を含む転写用パターン（図１０（ｂ））を使用することができる。更に図１０（ｃ）に示す様に、透光部の周囲に、透過率の互いに異なる複数の半透光部、及び遮光部が順次隣接して配置された転写用パターンを使用することもできる。
この場合、透光部に近い半透光部ほど、露光光透過率を高くするなどして、有用なパターンを形成できる。尚、図１０は、遮光部、透光部、半透光部の隣接関係を模式的に例示するものであり、必ずしもこれらの形状のパターンが実用に供されることを意味しない。更に、図１０（ｃ）の透光部、遮光部、半透光部の配置を変更した転写用パターンとしてもよい。例えば、遮光部の周囲に、半透光部（光透過率の異なる複数の半透光部を、光透過率
の低いものから順次隣接させてもよい）、及び透光部がこの順に、順次隣接して配置された転写用パターンとすることもでき、又は、遮光部の周囲に透光部、及び半透光部を、この順に順次隣接して配置した転写用パターンとすることもできる。

また、本発明は、第１〜第７実施形態のいずれかによって製造したフォトマスクを用い、露光装置によって転写用パターンを被転写体に転写する工程を含む、表示装置の製造方法を含む。

転写に用いる露光装置としては、等倍のプロジェクション露光を行う方式であって、以下のものが挙げられる。すなわち、ＬＣＤ用（或いはＦＰＤ用、液晶表示装置用）として使用される露光機であり、その構成は、光学系の開口数（ＮＡ）が０．０８〜０．１５（コヒレンスファクタ（σ）が０．４〜０．９）であり、ｉ線、ｈ線及びｇ線の少なくとも一つを含む光源、好ましくはi線、ｈ線、ｇ線を含む波長域をもつ光源（ブロード波長光源ともいう）をもつものである。超高圧水銀ランプなどが使用できる。尚、開口数ＮＡが０．１０〜０．２０となるような露光装置においても、本発明を適用して発明の効果を得ることがもちろん可能である。

更に本発明によるフォトマスクに適用する露光装置として、プロキシミティ露光（近接露光）方式のものも好適である。露光光としては、上記と同様のブロード波長光源を用い、被転写体とフォトマスクとの間隔を、２０〜３００μｍ程度として露光することができる。

本発明のフォトマスクに用いる光学膜の素材としては以下のものが例示される。

ここで使用される遮光膜の素材に特に制限はないが、好ましくは、以下のものが使用できる。例えば、Ｃｒ又はＣｒ化合物（Ｃｒの酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化物など）の他、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ及びそれらの化合物（例えば酸化物、窒化物、酸化窒化物、或いは、ＴａＳｉ、ＭｏＳｉ、ＷＳｉ（金属シリサイド類）又はそれらの窒化物、酸化窒化物など）などを好ましく使用することができる。また、これらの材料は１種単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。遮光部として利用される部分の膜厚は、十分な遮光性（光学濃度ＯＤ≧３、好ましくはＯＤ≧４）を得られるものとすることが好ましい。

半透光膜としては、遮光膜との間で、エッチング選択性があっても無くても良い。但し、エッチング選択性が無い（すなわちエッチング特性が共通である）場合には、共通のエッチャントを使用できるため、生産上の効率が良い。

従って、上記に例示した遮光膜素材から選択することができる。また、エッチング減膜の際に、目標の光透過率までのエッチング時間制御を容易に行うためには、膜厚が５０〜２０００Åであることがより好ましい。

エッチングストッパ膜としても、上記に例示した遮光膜素材の中から選択した素材を使用することができる。但し、上記遮光膜、半透光膜に対してエッチング選択性があることが望まれるため、遮光膜がＣｒ含有膜の場合には、ＳｉやＴｉ、Ｔａの含有膜とし、遮光膜がＳｉ、Ｔａ含有膜の場合には、Ｃｒ含有膜とすることができる。

本発明によれば、得ようとするデバイスの複雑な設計に従い、フォトマスクのもつ半透光部の光透過率を精緻に制御することが可能である。特に、半透光部の形成工程において、透過率測定を行い、必要な追加エッチング時間を正確に把握することができる。

また、こうした微調整が可能であることを前提として、用意するべきフォトマスクブランクの種類を限定することができる。得ようとする複数のデバイスが、それぞれ、異なる階調数や、異なる透過率値を要求する状況下、用意するべきフォトマスクブランクが多品種になってしまえば、納期にもコストにも不都合が生じる。一方、本発明を適用すれば、あらかじめ容易すべきフォトマスクブランクの種類が限定できる上、工程中に、所望の透過率に調整できることから、多品種の表示装置を有利な生産効率で提供できる。

また、第６実施形態（図８参照）において述べたとおり、透光部、遮光部及び各半透光部などの各領域の座標精度を高める工程を選択することもできる。

１ フォトマスク基板
１０ 透明基板
２０ 半透光膜
３０ エッチングストップ膜
４０ 遮光膜
５０，５０’，５０” レジスト膜
６０ 光学膜

Claims (14)

1. 透明基板上に光学膜が形成されたフォトマスク基板の、前記光学膜をパターニングすることによって、転写用パターンを形成することを含む、フォトマスクの製造方法において、
   前記透明基板上に光学膜が形成され、該光学膜上に第１レジスト膜が塗布されたフォトマスク基板を用意する工程と、
   前記第１レジスト膜に第１描画パターンを描画して現像する、第１レジストパターン形成工程と、
   前記第１レジストパターンをマスクとして前記光学膜をエッチング除去し、前記透明基板の表面を一部露出する、第１パターニング工程と、
   前記第１レジストパターンを剥離し、新たに第２レジスト膜を塗布する工程と、
   前記第２レジスト膜に、第２描画パターンを描画して現像し、前記透明基板及び前記光学膜の表面の一部をそれぞれ露出する、第２レジストパターン形成工程と、
   前記第２レジストパターンをマスクとして前記光学膜をエッチング減膜する、第２パターニング工程と、
   前記第２レジストパターンを剥離する工程と、を含み、
   前記第２レジストパターンにおける前記透明基板の露出部分が、前記第１レジストパターンにおける前記透明基板の露出部分よりも、所定量小さい寸法となるように、前記第２描画パターンに対してマイナスサイジングが施され、
   前記第２パターニング工程において、露出した前記透明基板の光透過率をレファレンスとして、エッチング減膜前、又は途中での前記光学膜の光透過率を測定することを特徴とするフォトマスクの製造方法。
2. 透明基板上に、透光部及び所望の露光光透過率をもつ半透光部を含む転写用パターンを備えたフォトマスクの製造方法において、
   前記透明基板上に光学膜が形成され、該光学膜上に第１レジスト膜が塗布されたフォトマスク基板を用意する工程と、
   前記第１レジスト膜に第１描画パターンを描画して現像することによって、前記透光部に対応する部分の第１レジスト膜を除去する、第１レジストパターン形成工程と、
   前記第１レジストパターンをマスクとして前記光学膜をエッチング除去し、前記透明基板の表面を露出する、第１パターニング工程と、
   前記第１レジストパターンを剥離し、新たに第２レジスト膜を塗布する工程と、
   前記第２レジスト膜に第２描画パターンを描画して現像することによって、前記透光部及び前記半透光部に各々対応する部分の第２レジスト膜を除去する、第２レジストパターン形成工程と、
   前記第２レジストパターンをマスクとして、前記光学膜をエッチング減膜し、前記半透光部を形成する、第２パターニング工程と
   前記第２レジストパターンを剥離する工程と、を含み、
   前記第２描画パターンは、前記透光部に対応する部分に、前記透光部の設計寸法に対して所定量寸法を小さくする、マイナスサイジングを施したものであり、
   前記第２パターニング工程において、露出した前記透明基板の光透過率をレファレンスとして、エッチング減膜前、又は途中での前記光学膜の光透過率を測定することを特徴とするフォトマスクの製造方法。
3. 前記光学膜のエッチング減膜速度は、露光光の透過率変化量として、0.3〜5.0％/minである
   ことを特徴とする請求項２に記載のフォトマスクの製造方法。
4. 前記エッチング減膜をする前記光学膜の膜厚は、50〜2000Åであることを特徴とする請求項２又は３に記載のフォトマスクの製造方法。
5. 透明基板上に、遮光部、透光部、及び所望の露光光透過率をもつ半透光部を含む転写用パターンを備えたフォトマスクの製造方法において、
   前記透明基板上に、半透光膜、エッチングストッパ膜、及び遮光膜が積層され、該積層上に第１レジスト膜が塗布されたフォトマスク基板を用意する工程と、
   前記第１レジスト膜に第１描画パターンを描画して現像することによって、前記透光部に対応する部分の第１レジスト膜を除去する、第１レジストパターン形成工程と、
   前記第１レジストパターンをマスクとして、前記遮光膜、前記エッチングストッパ膜及び前記半透光膜をエッチング除去し、前記透明基板の表面を露出する、第１パターニング工程と、
   前記第１レジストパターンを剥離し、新たに第２レジスト膜を塗布する工程と、
   前記第２レジスト膜に、第２描画パターンを描画して現像することによって、前記透光部及び前記半透光部に各々対応する部分の第２レジスト膜を除去する、第２レジストパターン形成工程と、
   前記第２レジストパターンをマスクとして前記遮光膜及び前記エッチングストッパ膜をエッチング除去し、更に、前記半透光膜をエッチング減膜して前記半透光部を形成する、第２パターニング工程と、
   前記第２レジストパターンを剥離する工程と、を含み、
   前記第２描画パターンは、前記透光部に対応する部分に、前記透光部の設計寸法に対して所定量寸法を小さくする、マイナスサイジングを施したものであることを特徴とするフォトマスクの製造方法。
6. 前記半透光部を第１半透光部とするとき、前記転写用パターンが、前記第１半透光部と異なる露光光透過率をもつ第２半透光部を更に有する、フォトマスクの製造方法であって、
   前記第２レジストパターンを剥離した後に、新たに第３レジスト膜を塗布する工程と、
   前記第３レジスト膜に、第３描画パターンを描画して現像することによって、前記第２半透光部に対応する部分の前記第３レジスト膜を除去する、第３レジストパターン形成工程と、
   前記第３レジストパターンをマスクとして、前記遮光膜及び前記エッチングストッパ膜をエッチング除去し、前記第２半透光部を形成する、第３パターニング工程と、
   前記第３レジストパターンを剥離する工程と、
   を含むことを特徴とする請求項５に記載のフォトマスクの製造方法。
7. 前記半透光部を第１半透光部とするとき、前記転写用パターンが、前記第１半透光部と異なる露光光透過率をもつ第２半透光部を更に有する、フォトマスクの製造方法であって、
   前記第２レジストパターンを剥離した後に、新たに第３レジスト膜を塗布する工程と、
   前記第３レジスト膜に第３描画パターンを描画して現像することによって、前記第２半透光部、及び前記透光部に対応する部分の前記第３レジスト膜を除去する、第３レジストパターン形成工程と、
   前記第３レジストパターンをマスクとして、前記遮光膜及び前記エッチングストッパ膜をエッチング除去し、更に、前記半透光膜をエッチング減膜して、前記第２半透光部を形成する、第３パターニング工程と、
   前記第３レジストパターンを剥離する工程と、を含み、
   前記第３描画パターンは、前記透光部に対応する部分に、前記透光部の設計寸法に対して所定量寸法を小さくする、マイナスサイジングを施したものであることを特徴とする請求項５に記載のフォトマスクの製造方法。
8. 透明基板上に、遮光部、透光部及び所望の露光光透過率をもつ半透光部を含む転写用パターンを備えたフォトマスクの製造方法において、
   前記透明基板上に、半透光膜、エッチングストッパ膜、及び遮光膜が積層され、該積層上に第１レジスト膜が塗布されたフォトマスク基板を用意する工程と、
   前記第１レジスト膜に第１描画パターンを描画して現像することによって、前記透光部及び前記半透光部に対応する部分の第１レジスト膜を除去する、第１レジストパターン形成工程と、
   前記第１レジストパターンをマスクとして前記遮光膜及び前記エッチングストッパ膜をエッチング除去し、前記半透光膜の表面を露出する、第１パターニング工程と、
   前記第１レジストパターンを剥離し、新たに第２レジスト膜を塗布する工程と、
   前記第２レジスト膜に第２描画パターンを描画して現像することによって、前記透光部に対応する部分の前記第２レジスト膜を除去する、第２レジストパターン形成工程と、
   前記第２レジストパターンをマスクとして、前記半透光膜をエッチング除去し、前記透光部を形成する、第２パターニング工程と、
   前記第２レジストパターンを剥離し、新たに第３レジスト膜を塗布する工程と、
   前記第３レジスト膜に第３描画パターンを描画して現像することによって、前記透光部及び前記半透光部に対応する部分の前記第３レジスト膜を除去する、第３レジストパターン形成工程と、
   前記第３レジストパターンをマスクとして、前記半透光膜をエッチング減膜し、前記半透光部を形成する、第３パターニング工程と、
   前記第３レジストパターンを剥離する工程と、を含み、
   前記第２描画パターンは、前記透光部に対応する部分に、前記透光部の設計寸法に対して所定量寸法を大きくする、プラスサイジングを施したものを含み、
   前記第３描画パターンは、前記透光部に対応する部分に、前記透光部の設計寸法に対して所定量寸法を小さくする、マイナスサイジングを施したものであるとともに、前記半透光部に対応する部分に、前記半透光部の設計寸法に対して所定量寸法を大きくする、プラスサイジングを施したものであることを特徴とするフォトマスクの製造方法。
9. 透明基板上に、遮光部、透光部、所望の露光光透過率をもつ第１半透光部及び該第１半透光部とは異なる所望の露光光透過率をもつ第２半透光部を含む転写用パターンを備えたフォトマスクの製造方法において、
   前記透明基板上に、半透光膜、エッチングストッパ膜、及び遮光膜が積層され、該積層上に第１レジスト膜が塗布されたフォトマスク基板を用意する工程と、
   前記第１レジスト膜に第１描画パターンを描画して現像することによって、前記透光部、前記第１半透光部及び前記第２半透光部に対応する部分の第１レジスト膜を除去する、第１レジストパターン形成工程と、
   前記第１レジストパターンをマスクとして、前記透光部、前記第１半透光部及び前記第２半透光部に対応する部分の前記遮光膜及び前記エッチングストッパ膜をエッチング除去し、前記半透光膜の表面を露出する、第１パターニング工程と、
   前記第１レジストパターンを剥離し、新たに第２レジスト膜を塗布する工程と、
   前記第２レジスト膜に第２描画パターンを描画して現像することによって、前記透光部に対応する部分の前記第２レジスト膜を除去する、第２レジストパターン形成工程と、
   前記第２レジストパターンをマスクとして、前記半透光膜をエッチング除去し、前記透光部を形成する、第２パターニング工程と、
   前記第２レジストパターンを剥離し、新たに第３レジスト膜を塗布する工程と、
   前記第３レジスト膜に第３描画パターンを描画して現像することによって、前記透光部及び前記第１半透光部に対応する部分の前記第３レジスト膜を除去する、第３レジストパターン形成工程と、
   前記第３レジストパターンをマスクとして、前記第１半透光部に対応する部分の前記半透光膜をエッチング減膜し、前記第１半透光部を形成する、第３パターニング工程と、
   前記第３レジストパターンを剥離する工程と、を含み、
   前記第２描画パターンは、前記透光部に対応する部分に、前記透光部の設計寸法に対して所定量寸法を大きくする、プラスサイジングを施したものを含み、
   前記第３描画パターンは、前記透光部に対応する部分に、前記透光部の設計寸法に対して所定量寸法を小さくする、マイナスサイジングを施したものであるとともに、前記第１半透光部に対応する部分に、前記第１半透光部の設計寸法に対して所定量寸法を大きくする、プラスサイジングを施したものであることを特徴とするフォトマスクの製造方法。
10. 前記転写用パターンは、前記遮光部に囲まれた前記透光部を含むことを特徴とする請求
    項５から９のうちいずれか一項に記載のフォトマスクの製造方法。
11. 前記転写用パターンは、前記半透光部に囲まれた前記透光部を含むことを特徴とする請求項２から８のうちいずれか一項に記載のフォトマスクの製造方法。
12. 前記転写用パターンの半透光部は、第１半透光部と、前記第１半透光部より露光光透過率が高い第２半透光部とを含み、
    前記転写用パターンは、前記第１半透光部に囲まれた前記第２半透光部を含むことを特徴とする請求項２から８のうちいずれか一項に記載のフォトマスクの製造方法。
13. 請求項１〜１２のうちいずれか一項の製造方法によって製造されたフォトマスクを用意する工程と、
    前記用意したフォトマスクと、露光装置とを用い、被転写体上に前記転写用パターンを転写する工程と、
    を有することを特徴とする表示装置の製造方法。
14. 前記光学膜の光透過率の測定に使用する検査光は、ｉ線、ｈ線及びｇ線の少なくとも一つを含む光、または、ｉ線、ｈ線、ｇ線を含む波長域をもつ光であることを特徴とする、請求項１または２に記載のフォトマスクの製造方法。

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