JP2007298626A

JP2007298626A - 濃度分布マスクの製造方法

Info

Publication number: JP2007298626A
Application number: JP2006125135A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Nakamura; 大亮中村; Keiichi Tomiyama; 圭一冨山; Takao Wada; 孝雄和田
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2006-04-28
Filing date: 2006-04-28
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2026-04-28
Also published as: JP4918809B2

Abstract

【課題】電子ビーム描画装置で濃度分布マスクを描画する際に、データ量を少なく、描画時間を短くし、生産効率を良くした濃度分布マスクの製造方法。
【解決手段】１）三次元形状の等高線を表す外郭パターンデータを複数個作成する工程、２）トーンパターン（Ｐ２）用のトーンパターンデータを等高線別に対応した濃度で複数個作成する工程、３）トーンパターン（Ｐ２）のドットを縮小操作して縮小トーンパターンデータ（Ｄ２Ｌ）を複数個作成する工程、４）外郭パターンデータの各々と対応した縮小トーンパターンデータとを組み合わせ、ＡＮＤ演算により外郭・縮小トーンパターンデータ（Ｄ３Ｌ）を複数個作成する工程、５）外郭・縮小トーンパターンデータ（Ｄ３Ｌ）の全てをＯＲ演算し濃度分布パターン（Ｐ４Ｌ）の濃度分布データ（Ｄ４Ｌ）を作成する工程、６）濃度分布データを用い電子ビーム描画装置にて描画する工程を具備する。
【選択図】図３

Description

本発明は、三次元形状の感光性樹脂パターン若しくはその感光性樹脂パターンの複製物を所定の基板表面若しくは被加工層表面に彫り写すことにより三次元形状の表面をもつ構造物を製造するために使用する三次元形状の感光性樹脂パターンを形成するためのパターン露光用の濃度分布マスクの製造方法に関する。

例えば、特開２００２−２４４２７３号公報には、濃度分布マスクの技法に関し詳細に開示されている。濃度分布マスクは、このマスクを介して感光性樹脂層にパターン露光、現像を施すことにより、三次元形状の感光性樹脂パターンを形成するためのパターン露光用のマスク、若しくは、この三次元形状の感光性樹脂パターンを介して、この感光性樹脂パターンの下方にある被加工層或いは基板を加工し、所望する三次元形状の表面をもつ構造物を製造するための三次元形状の感光性樹脂パターンを形成するためのパターン露光用のマスクである。

作成する三次元形状の構造物の対象となる製品分野としては、特開２００２−２４４２７３号公報の記述にあるように、位相シフトマスクを含む半導体チップ製造用のフォトマスク分野、マイクロマシニング分野、ＦＥＤ（フィールド・エミッション・ディスプレイ）、ＰＤＰ（プラズマ・ディスプレイ・パネル）、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）液晶ディスプレイ等の画像表示装置の分野、固体撮像素子の各受光素子上に形成されるマイクロレンズ分野等が挙げられている。

濃度分布マスクにおけるある領域の露光パターンを、さらに微細な複数の単位セルを設定して分割し、その各単位セル内に、例えば、円形の遮光膜ドットを設け、単位セルに所定の光透過量、すなわち、透過濃度をもたせている。例えば、露光パターン内の全ての単位セルに同一の大きさの遮光膜ドットを設けることにより、露光パターンを均一な透過濃度をもつ露光パターンとする。或いは、露光パターン内の各単位セルに段階的に大きさを変えた遮光膜ドットを設けることにより、露光パターンを段階的な透過濃度を有する露光パターンとする。

濃度分布マスクの円形の遮光膜ドットの大きさが段階的に変化したものであっても、その各ドット（各単位セル）の大きさ（ピッチ）が、例えば、その濃度分布マスクを用いて電子ビームやレーザービーム等のビーム露光装置にて面状に露光してパターン露光する際に、ビーム露光装置の解像度としての解像可能な大きさ限界（略ビーム幅、ビーム直径）よりも小さければ、その各ドット又は各単位セルに対する露光装置の解像性能より小さい（低い）ために、その露光装置によるパターン露光により、感光性樹脂上に露光再現される各ドットは鮮鋭に再現されず、よって連続的に透過濃度が変化した階調を有するマスクの機能をもつようになる。すなわち結果として露光、現像により得られる感光性樹脂パターンは連続的な変化をした三次元形状となる。

図１０は、前記濃度分布マスクの技法の一例として、特開２００２−２４４２７３号公報に開示されている説明図である。図１０は、露光に使用される領域（露光パターン）を示しており、均一な六角形の単位セル（Ｃ）８個が図示されており、各単位セル（Ｃ）内の中央には、円形の遮光膜ドット（Ｄ）が１個づつ設けられている。

８個の単位セル（Ｃ）のうち、直列方向に配置された４個の各単位セル（Ｃ）は、遮光膜ドット（Ｄ）の大きさを４段階に段階的に変化させてあり、そのうち最も大きい遮光膜
ドット（Ｄ）が設けられた単位セル（Ｃ）を中心にその六角形の各辺を囲むように、次に大きい遮光膜ドット（Ｄ）を設けた残りの４個の各単位セル（Ｃ）のうちの２個の単位セル（Ｃ）が配置され、最も大きい遮光膜ドット（Ｄ）を設けた単位セル（Ｃ）を中心にその単位セル（Ｃ）の外側に沿って３段階に段階的に大きさを変化させた単位セルが同心円状に配置された構造となっている。このようにして段階的に透過濃度が変化した、すなわち階調を有するマスクの機能をもつものとなっている。

しかし、このような濃度分布マスクを電子ビーム描画装置にて描画するとなると、遮光膜ドット（Ｄ）の円形を描画するのに多量のデータが必要になる。特に、円周を平滑にする際には分割量が多くなり、さらに多量のデータが必要になる。また、遮光膜ドット（Ｄ）の円形を各々の単位セル（Ｃ）内の中央に描画するので、その位置、すなわち、アドレスを指定するのに多量のデータが必要になる。さらに単位セルにおいては、単位セルの大きさによりパターン形状に制約を受ける。すなわち単位セルの整数倍のパターンしか描画できない。

このようなデータ量の多い描画は、電子ビーム描画装置に負担であり、描画に要する時間が長くなり、スループットの低下、生産効率の悪化となる、すなわち、連続的な変化をした三次元形状の感光性樹脂パターンを形成するための濃度分布マスクを効率よく生産する技術が要望されている。さらに、感光性樹脂層に形成される三次元形状は、時として複雑な三次元形状のものになる。三次元形状が複雑になるほどデータ量は多くなるが、複雑な三次元形状のものでもデータ量を少なく、描画に要する時間を短くして、簡便に生産することが求められている。
特開２００２−２４４２７３号公報

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、電子ビーム描画装置で濃度分布マスクを描画する際に、描画のためのデータ量を少なく、従って、描画に要する時間を短くした、生産効率の良い濃度分布マスクの製造方法を提供することを課題とする。
これにより、データ量が更に多い、複雑な三次元形状に対応した濃度分布マスクであっても簡便に生産できるものとなる。

本発明は、基板上に、三次元形状の感光性樹脂パターンを形成するための濃度分布マスクの製造方法において、
１）求める三次元形状の等高線を表す外郭パターン（Ｐ１）用の外郭パターンデータ（Ｄ１）を等高線別に複数ｎ個作成する工程と、
２）構成する複数のドットのピッチが均一で、ドットの大小によりパターンの濃度を表し、各等高線別の外郭パターン内でドットの大きさが均一なトーンパターン（Ｐ２）用のトーンパターンデータ（Ｄ２）を等高線別に対応した濃度をもたせて複数ｎ個作成する工程と、
３）各等高線別に対応するトーンパターンデータ（Ｄ２）に基づく各トーンパターン（Ｐ２）の全ての黒ドットを各等高線別に一旦マイナス方向に任意に縮小操作（マイナス（−）リサイズ処理）して微小黒ドットによるトーンパターン（Ｐ２Ｓ）用の縮小トーンパターンデータ（Ｄ２Ｓ）を各等高線別に複数ｎ個作成する工程と、
４）複数ｎ個の各々外郭パターンデータ（Ｄ１）とそれに対応した各々縮小トーンパターンデータ（Ｄ２Ｓ）とをＡＮＤ演算して外郭・縮小トーンパターンデータ（Ｄ３Ｓ）を各等高線別に複数ｎ個作成する工程と、
５）黒ドットが縮小された外郭・縮小トーンパターンデータ（Ｄ３Ｓ）に基づく外郭・縮小トーンパターン（Ｐ３Ｓ）の全ての黒ドット部分を縮小操作（マイナス（−）リサイ
ズ処理）前の元のサイズに戻す（リサイズ処理する）ことにより極微小パターンの存在しないノイズパターン削除外郭・トーンパターンデータ（Ｄ３Ｌ）を各等高線別に複数ｎ個作成する工程と、
６）複数ｎ個のノイズパターン削除外郭・トーンパターンデータ（Ｄ３Ｌ）をＯＲ演算して、求める三次元形状に対応したノイズパターン削除濃度分布データ（Ｄ４Ｌ）を作成する工程と、
７）ノイズパターン削除濃度分布データ（Ｄ４Ｌ）を用いて電子ビーム、レーザービーム描画装置にて感光性樹脂パターンを形成するための求める三次元形状に対応した濃度分布マスクパターンを濃度分布マスク作成用基板面のフォトレジストに描画する工程と、
を含むことを特徴とする濃度分布マスクの製造方法である。

本発明の濃度分布マスクの製造方法は、求める三次元形状の各等高線別の複数ｎ個の外郭パターンデータ（Ｄ１）と、その等高線別に対応した複数ｎ個の各々トーンパターンデータ（Ｄ２）とを作成した後に、各々トーンパターンデータ（Ｄ２）に基づく各トーンパターン（Ｐ２）の全ての黒ドットを各等高線別に一旦マイナス方向に任意に縮小操作（マイナス（−）リサイズ処理）するものである。

このような縮小操作（マイナス（−）リサイズ処理）により微小黒ドットによるトーンパターン（Ｐ２Ｓ）用の縮小トーンパターンデータ（Ｄ２Ｓ）を各等高線別に複数ｎ個作成した後に、各々等高線別に対応した外郭パターンデータ（Ｄ１）と、それに対応する各々縮小トーンパターンデータ（Ｄ２Ｓ）とを組み合わせて、ＡＮＤ演算により外郭・縮小トーンパターンデータ（Ｄ３Ｓ）を各等高線別に複数ｎ個作成する。

その後、黒ドットが縮小（マイナスリサイズ処理）された前記外郭・縮小トーンパターンデータ（Ｄ３Ｓ）に基づく外郭・縮小トーンパターン（Ｐ３Ｓ）の全ての黒ドット部分を縮小操作前の元のサイズに戻すこと（ここではサイズを拡大して元のサイズに戻すプラス（＋）リサイズ処理）により極微小パターンの存在しないノイズパターン削除外郭・トーンパターンデータ（Ｄ３Ｌ）を各等高線別に複数ｎ個作成するものである。

そして、上記ノイズパターン削除外郭・トーンパターンデータ（Ｄ３Ｌ）の全てをＯＲ演算して、求める三次元形状に対応したノイズパターン削除濃度分布データ（Ｄ４Ｌ）を作成するものである。

また、本発明の濃度分布マスクの製造方法は、等高線別に対応して作成した複数ｎ個の各々トーンパターンデータ（Ｄ２）に基づく各トーンパターン（Ｐ２）の全ての黒ドットを、各等高線別に一旦マイナス方向に任意に縮小操作（マイナス（−）リサイズ処理）している。これにより、従来は外郭パターンデータ（Ｄ１）に基づく外郭パターン（Ｐ１）の等高線相当部にオーバーラップするはずの黒ドットの領域を、外郭パターン（Ｐ１）の等高線別にその等高線内側又は外側まで縮小させることができる。

そのため、各々外郭パターン（Ｐ１）の等高線の輪郭部（相当部）と黒ドットの一部とのオーバーラップの発生を回避することができ、このオーバーラップにより発生するはずの極微小端切れパターンの発生を防止することができる。

このような縮小操作により微小黒ドットによるトーンパターン（Ｐ２Ｓ）用の縮小トーンパターンデータ（Ｄ２Ｓ）を各等高線別に複数ｎ個作成した後に、各々等高線別に対応した外郭パターンデータ（Ｄ１）と、それに対応する各々縮小トーンパターンデータ（Ｄ２Ｓ）とを組み合わせて、ＡＮＤ演算により外郭・縮小トーンパターンデータ（Ｄ３Ｓ）を各等高線別に複数ｎ個作成し、その後、黒ドットが縮小された前記外郭・縮小トーンパ
ターンデータ（Ｄ３Ｓ）に基づく外郭・縮小トーンパターン（Ｐ３Ｓ）の全ての黒ドット部分を縮小操作前の元のサイズに戻すこと（プラス（＋）リサイズ処理）により、極微小パターンの存在しないノイズパターン削除外郭・トーンパターンデータ（Ｄ３Ｌ）を各等高線別に複数ｎ個作成し、上記ノイズパターン削除外郭・トーンパターンデータ（Ｄ３Ｌ）の全てをＯＲ演算して、求める三次元形状に対応したノイズパターン削除濃度分布データ（Ｄ４Ｌ）を作成することができるものである。

このように本発明の濃度分布マスクの製造方法によれば、データ作成が容易である。パターンデータ作成を論理演算とリサイズ処理のみで実施でき自動化しやすい。寸法リニアリティの問題から生じる濃度ズレをトーンパターンのみで補正可能である。また、外郭パターンとトーンパターンで構成されているので、顧客側でも外郭パターンの設計が可能となる。更に、単位セルの大きさによるパターン形状の制約がなくなりパターン形状を自由に作成できる。

また、本発明方法によるノイズパターン削除濃度分布データ（Ｄ４Ｌ）を用いて、電子ビーム描画装置若しくはレーザー描画装置等のビーム描画装置にて濃度分布マスクを描画した際には、描画のためのデータ量を少なく、従って、描画に要する時間を短くした、生産効率の良い濃度分布マスクの製造方法となるとともに、描画される濃度分布マスクの画像内の外郭パターン相当部に近接して発生し易い極微小端切れパターンをノイズパターンとして削除することができる。

そのために、本発明の濃度分布マスクを用いて露光により基板上に三次元形状の感光性樹脂パターンを形成する際には、極微小端切れパターンの無い濃度分布マスクを使用して露光することができ、濃度分布マスクに存在する極微小端切れパターンにより発生し易い極微小端切れ状の感光性樹脂パターンがノイズパターンとして基板上から剥離することがなく、剥離による塵などが発生する現象を回避することができ、三次元形状の感光性樹脂パターンの製造品質を向上させることができる。

以下に本発明を詳細に説明する。

図１（ａ）〜（ｃ）、図２（ａ）〜（ｃ）、図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明による濃度分布マスクの製造方法の一実施例における各工程、及びその工程におけるパターン及びそのパターンデータを図解した説明図であり、
１）図１（ａ）に示すように、求める三次元形状の等高線を表す外郭パターン（Ｐ１）用の外郭パターンデータ（Ｄ１）を、等高線別（又は所定間隔の同心円別）に適宜なる複数個（ｎ個、高低はｎ段階）作成して、コンピュータメモリに記憶させる工程と、
２）図１（ｂ）に示すように、構成する複数のドットのピッチが均一で、ドットの大小によりパターンの濃度を表し、各等高線別の外郭パターン内でドットの大きさが均一なトーンパターン（Ｐ２）用のトーンパターンデータ（Ｄ２）を等高線別に対応した濃度をもたせて複数ｎ個作成して、コンピュータメモリに記憶させる工程と、
３）図１（ｃ）に示すように、各等高線別に対応するトーンパターンデータ（Ｄ２）に基づく各トーンパターン（Ｐ２）の全ての黒ドットを各等高線別に一旦マイナス方向に任意に縮小操作（マイナス（−）リサイズ処理）して、微小黒ドットによる縮小トーンパターン（Ｐ２Ｓ）用の縮小トーンパターンデータ（Ｄ２Ｓ）を各等高線別に複数ｎ個作成する工程と、
４）図２（ａ）に示す前記複数ｎ個の外郭パターン（Ｐ１）用の各々外郭パターンデータ（Ｄ１）とそれに対応した図２（ｂ）に示す縮小トーンパターン（Ｐ２Ｓ）用の各々縮小トーンパターンデータ（Ｄ２Ｓ）とをＡＮＤ演算して、図２（ｃ）に示す外郭・縮小トーンパターン（Ｐ３Ｓ）用の外郭・縮小トーンパターンデータ（Ｄ３Ｓ）を各等高線別に
複数ｎ個作成する工程と、
５）図３（ａ）に示す黒ドットが縮小（マイナス（−）リサイズ処理）された外郭・縮小トーンパターンデータ（Ｄ３Ｓ）に基づく外郭・縮小トーンパターン（Ｐ３Ｓ）の全ての黒ドット部分をリサイズ処理して、図３（ｂ）に示すように黒ドット部分を縮小操作（マイナス（−）リサイズ処理）前の元のサイズに戻すこと（ここではプラス（＋）リサイズ処理）により極微小パターンの存在しないノイズパターン削除外郭・トーンパターン（Ｐ３Ｌ）用のノイズパターン削除外郭・トーンパターンデータ（Ｄ３Ｌ）を各等高線別に複数ｎ個作成する工程と、
６）図３（ｂ）に示す複数ｎ個のノイズパターン削除外郭・トーンパターン（Ｐ３Ｌ）用のノイズパターン削除外郭・トーンパターンデータ（Ｄ３Ｌ）をＯＲ演算して、図あ（ｃ）に示す求める三次元形状に対応したノイズパターン削除濃度分布パターン（Ｐ４Ｌ）用のノイズパターン削除濃度分布データ（Ｄ４Ｌ）を作成する工程と、
７）ノイズパターン削除濃度分布データ（Ｄ４Ｌ）を用いて電子ビーム、レーザービーム描画装置にて感光性樹脂パターンを形成するための求める三次元形状に対応した濃度分布マスクパターンを濃度分布マスク作成用基板面のフォトレジストに描画する工程と、
を含む濃度分布マスクの製造方法である。

本発明の濃度分布マスクの製造方法を、図１（ａ）〜（ｃ）、図２（ａ）〜（ｃ）、図３（ａ）〜（ｃ）、及び図４（ａ）〜（ｂ）を参照しながら、図５、図６の製造工程を示すフローチャート図に基づいて以下に詳細に説明する。

＜ステップ１＞
まず、求める三次元形状の等高線を表す外郭パターン（Ｐ１）用の外郭パターンデータ（Ｄ１）を等高線別に複数ｎ個作成する。図１（ａ）に図示するように外郭パターン（Ｐ１）用の外郭パターンデータ（Ｄ１）を等高線別に複数ｎ個（外郭１、外郭２、外郭３、・・・外郭ｎ）作成する。一例として例えば、３段階の外郭パターン（Ｐ１）用の外郭パターンデータ（Ｄ１）を等高線別に３個（外郭１、外郭２、外郭３）作成する。尚、外郭３は背景につき外郭パターンはない。図１（ａ）に示すように、この一実施例では、三次元形状の等高線を表す外郭パターン（Ｐ１）として円形を用いた例であり、等高線の高低は、外郭１、外郭２、外郭３の３段階である。

＜ステップ２＞
次に、各等高線別の外郭パターン内でドットの大きさが均一なトーンパターン（Ｐ２）用のトーンパターンデータ（Ｄ２）を等高線別に対応した濃度をもたせて複数ｎ個作成する。図１（ｂ）に示すように、外郭１、外郭２、外郭３、・・・外郭ｎのｎ段階の各々に対応した濃度をもたせたトーンパターン（Ｐ２）用のトーンパターンデータ（Ｄ２）をｎ個（階調１、階調２、階調３、・・・階調ｎ）作成する。一例として例えば、外郭１、外郭２、外郭３の３段階の各々に対応した濃度をもたせたトーンパターン（Ｐ２）用のトーンパターンデータ（Ｄ２）を３個作成する（階調１、階調２、階調３）。外郭１に対応した濃度は階調１、外郭２に対応した濃度は階調２、外郭３は階調３である。なお、トーンパターン（Ｐ２）を形成する各ドットの形状は、本発明においては特に限定されるものではないが、例えば、円形状、矩形状である。

図１（ｂ）に示すように、トーンパターン（Ｐ２）のドットは矩形状で複数であり、このドットのピッチは階調１、階調２、階調３共に同一で露光装置の解像度より小さく、ドットの大小によりトーンパターン（Ｐ２）（階調１、階調２、階調３）の各濃度を表している。トーンパターン（Ｐ２）内でドットの大きさは均一である。

＜ステップ３＞
次に、各等高線別に対応するトーンパターンデータ（Ｄ２）に基づく各トーンパターン
（Ｐ２）の全ての黒ドットを各等高線別に一旦マイナス方向に任意に縮小操作（リサイズ処理）して、微小黒ドットによるトーンパターン（Ｐ２Ｓ）用の縮小トーンパターンデータ（Ｄ２Ｓ）を各等高線別に複数ｎ個作成する。図１（ｂ）に示す各トーンパターン（Ｐ２）におけるすべての黒ドットを、各等高線別に一旦マイナス方向に任意にリサイズ処理にて縮小操作して、各トーンパターン（Ｐ２）を、図１（ｃ）に示すような微小な黒ドット（ドットピッチは変動なし）に縮小された各縮小トーンパターン（Ｐ２Ｓ）を作成するものである。

ここでの縮小操作（マイナス（−）リサイズ処理）における縮小量（又はリサイズ量）は、特に本発明においては限定されるものではないが、少なくとも各等高線別に初期に設定された各々トーンパターン（Ｐ１）を構成する各ドットの大きさよりも縮小されたドットであり、用いるコンピュータの仕様若しくはプログラムソフトの仕様上の表現される最小限サイズのドットとなるようにマイナス（−）リサイズ量を設定してもよい。

＜ステップ４＞
次に、図２（ａ）に示す上記複数ｎ個の各々外郭パターン（Ｐ１）用の各々外郭パターンデータ（Ｄ１）と、それに対応した図２（ｂ）に示す上記各々縮小トーンパターン（Ｐ２Ｓ）用の各々縮小トーンパターンデータ（Ｄ２Ｓ）とを、コンピュータにてＡＮＤ演算処理して、図２（ｃ）に示すような外郭パターン（Ｐ１）内に縮小された各縮小トーンパターン（Ｐ２Ｓ）を有する外郭・縮小トーンパターン（Ｐ３Ｓ）用の外郭・縮小トーンパターンデータ（Ｄ３Ｓ）を各等高線別に複数ｎ個作成するものである。

従来は所定の大きさとなったトーンパターン（Ｐ２）と外郭トーンパターン（Ｐ１）とをＡＮＤ処理していた。このため外郭・トーンパターンにトーンパターンの一部がクロスオーバーした場合に極微小端切れパターンが生じていた。本発明ではマイナス（−）リサイズ処理した縮小トーンパターン（Ｐ２Ｓ）と外郭パターン（Ｐ１）とをＡＮＤ演算するため、各縮小トーンパターンはそれに対応する各外郭パターン内に含まれ、クロスオーバーが生じず、極微小端切れパターンも生じないものである。

＜ステップ５＞
次に、黒ドットが縮小操作された外郭・縮小トーンパターンデータ（Ｄ３Ｓ）に基づき外郭・縮小トーンパターン（Ｐ３Ｓ）を、コンピュータ画像表示手段の画面にて可視表示する。

＜ステップ６＞
次に、全ての黒ドット部分をマイナス（−）リサイズ量に応じてプラス（＋）リサイズ処理を行い、図３（ｂ）に示すように、その縮小操作（マイナス（−）リサイズ処理）前の元のサイズ（トーンパターン（Ｐ２）のサイズ）に戻す（プラス（＋）リサイズ処理する）。これにより、外郭パターン（Ｐ１）内に極微小パターンの存在しない各々ノイズパターン削除外郭・トーンパターン（Ｐ３Ｌ）を各等高線別に複数ｎ個作成する。

＜ステップ７＞
次に、各等高線別に作成した複数ｎ個の前記外郭・トーンパターン（Ｐ３Ｌ）を、ノイズパターン削除外郭・トーンパターンデータ（Ｄ３Ｌ）として、コンピュータ記憶手段（コンピュータメモリ、記録媒体）に記録する。

＜ステップ８＞
次に、複数ｎ個のノイズパターン削除外郭・トーンパターンデータ（Ｄ３Ｌ）を、コンピュータにてＯＲ演算処理して、求める三次元形状に対応したノイズパターン削除濃度分布データ（Ｄ４Ｌ）を作成する。図３（ｂ）に示すように、前記外郭・トーンパターン（
Ｐ３Ｌ）用のノイズパターン削除外郭・トーンパターンデータ（Ｄ３Ｌ）を、ＯＲ演算処理することにより、図３（ｃ）に示すような求める三次元形状に対応したノイズパターン削除濃度分布パターン（Ｐ４Ｌ）用のノイズパターン削除濃度分布データ（Ｄ４Ｌ）が作成される。

図４（ａ）はドットパターンに予めマイナス（−）リサイズ処理を行わずに外郭パターンＰ１とのＡＮＤ演算処理を行った後、ＯＲ演算処理を行って製造された濃度分布マスクとなる濃度分布パターン（Ｐ４）の拡大図であり、図４（ｂ）は、図３（ｃ）に示した濃度分布マスクとなるノイズパターン削除濃度分布パターン（Ｐ４Ｌ）の中央部分拡大図であり、本発明方法により前述したようにトーンパターン（Ｐ１）のリサイズ処理及び論理演算処理を行った場合の濃度分布パターン（Ｐ４Ｌ）である。

図４（ａ）に示すように、予めマイナス（−）リサイズ処理をしない場合の濃度分布パターン（Ｐ４）には、黒色ドットｐ₄、白色ドットｐ₅以外に、極微小な黒色ドット状又は極微小な白抜け状の端切れパターンｐ₀が発生している。

このように、予めマイナス（−）リサイズ処理をせずに前述のＡＮＤ演算（論理積）、ＯＲ演算（論理和）にて作成される濃度分布パターンＰ４（濃度分布マスクとなるパターン）の濃度分布データ（Ｄ４）には、その濃度分布パターンＰ４の外郭パターンの繰り返し間隔（等高線の幅）と、トーンパターンを構成する各ドット（黒部）のピッチ値（繰り返しピッチ）及び繰り返し長さとの数値の組み合わせによって、図４（ａ）に示すように濃度分布パターンＰ４の画像内におけるトーンパターンを構成する各ドットｐ₄（黒部）と共に、所定の外郭１〜ｎ（例えば外郭１、外郭２、外郭３）の各外郭パターンの境界相当部に近接して極微小な極微小な黒色ドット状（又は白抜け状）の端切れパターンｐ₀が発生する場合がある。

そこで、本発明方法により、前述のリサイズ処理及び論理演算処理を行うことにより、求める三次元形状に対応したノイズパターン削除濃度分布パターン（Ｐ４Ｌ）用のノイズパターン削除濃度分布データ（Ｄ４Ｌ）が作成されるものである。このようにして、コンピュータ画像表示手段の画面上に、ノイズパターン削除濃度分布データ（Ｄ４Ｌ）に基づいて可視表示された三次元形状画像である図３（ｃ）に示す濃度分布パターンＰ４Ｌにおいて、その画像内の外郭パターン相当部に近接して極微小端切れパターンｐ₀（極微小白抜けパターン、又は極微小黒ドットパターン）が発生しているか否かを目視にて確認した上で、ノイズパターン削除濃度分布データ（Ｄ４Ｌ）を用いて、電子ビーム、レーザー描画装置にて濃度分布マスクパターンを、濃度分布マスク基板面のフォトレジストに描画して現像処理し、濃度分布マスク作成用のレジストパターンを作成する。

図７（ａ）は、図３（ｃ）に示すような濃度分布パターンＰ４Ｌにおいて、その外郭パターン（Ｐ１）として５個の外郭１、外郭２、外郭３、外郭４、外郭５と、それに対応するトーンパターンＰ２として５個の階調１、階調２、階調３、階調４、階調５との組み合わせによる他の例の濃度分布パターンＰ４Ｌであり、その外郭パターン（Ｐ１）の等高線を模式的に線として表現し、トーンパターンＰ２を模式的に疎密線として表現した模式図である。図７（ｂ）は、外郭パターン（Ｐ１）の５個の外郭１、外郭２、外郭３、外郭４、外郭５のうち、外郭３と階調３とにより構成する外郭・トーンパターン（Ｐ３）を切り出した状態を示す。

図８（ａ）は、切り出した外郭３と階調３とによる外郭・トーンパターンＰ３を前述したマイナス（−）リサイズ処理して作成された極微小パターンｐ₀（ノイズパターン）の発生のない求める三次元形状に対応した外郭・トーンパターン（Ｐ３Ｌ）のパターン画像である。なお、各外郭１、２、３、・・・外郭ｎの各々直径は、トーンパターンＰ２を構
成する縦方向及び横方向に並ぶ白ドットと黒ドットが合計ドット数として偶数個配列されるように設定しても構わない。

図８（ｂ）はノイズパターン削除濃度分布データＤ４Ｌに基づいて、画像表示手段の画面上にノイズパターン削除濃度分布マスクパターンＰ４Ｌとして、求める三次元形状画像を可視表示したものであり、図８（ｃ）はその部分拡大図であり、図９は、１単位のノイズパターン削除濃度分布マスクパターンＰ４Ｌを複数単位規則的にレイアウト配列して多面付けした状態を示すものである。

本発明の濃度分布マスクの製造方法における濃度分布マスク製造用の極微小の端切れパターンｐ₀（ノイズパターン）を削除した濃度分布データ（Ｄ４Ｌ）を作成する上記の工程以後の濃度分布マスク製造工程を以下に説明する。

本発明においては作成されたノイズパターン削除濃度分布データ（Ｄ４Ｌ）を用いて、電子ビーム描画装置、レーザービーム描画装置等のビーム描画装置にて、濃度分布マスクとなる基板面に形成した遮光性のフォトレジスト層に濃度分布パターン（Ｐ４Ｌ）を露光して描画し、フォトレジスト層を現像処理することにより遮光膜パターンとしてのレジストパターンを形成し、これを濃度分布マスクとしてもよい。あるいは、作成されたノイズパターン削除濃度分布データ（Ｄ４Ｌ）を用いて、電子ビーム描画装置、レーザービーム描画装置等のビーム描画装置にて、濃度分布マスクとなる基板面に遮光性の所定金属膜層とフォトレジストとをこの順に積層形成し、濃度分布パターン（Ｐ４Ｌ）を露光して描画し、現像処理することによりレジストパターンを形成した後、前記遮光性の金属膜層のエッチング処理を行い、遮光性金属膜パターンとしての濃度分布マスクを作成する。

尚、本発明の濃度分布マスクは、感光性樹脂に三次元形状の感光性樹脂パターンを形成する際のパターン露光用マスクとして、そのマスクを用いた露光が１／４〜１／１０にて縮小投影露光するレチクルマスクであることが多いが、その他に１／１の等倍露光のフォトマスクとしても適用することは可能である。

電子ビームやレーザーの描画装置を用いて矩形のドットを描画することは、データ量が少なくて済み、描画に要する時間は短くて済む。これは従来の単位セル内の中心に段階的に大きさの異なる円形の遮光膜ドットを描画することに比べ、著しくデータ量が少なく、描画時間は短縮されたものである。また、本発明における濃度分布パターンデータ（Ｄ４Ｌ）は、論理演算処理（例えばＯＲ演算）によるデータであるので、各トーンパターン（階調１、階調２、階調３、・・・ｎ）間のつなぎ目は良好なものが得られる。

また、本発明においては、例えば、トーンパターン（Ｐ２）のドット寸法の工程に起因する設計寸法からの誤差（寸法リニアリティ）が生じても、外郭パターンデータ（Ｄ１）とトーンパターンデータ（Ｄ２）は別々に作成するので、その補正は容易に行うことができる。

また、本発明においては、例えば、トーンパターン（Ｐ２）のパターンとしての濃度を補正する際には、上記のような黒色ドットのみの大きさを変更するリサイズ処理によって容易に行うことができる。

本発明においては、上述した事項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あれば、種々の形態により実施しても構わない。例えば、極微小端切れパターンを消去するためのマイナス方向、プラス方向のリサイズ量が予め既知の場合には、画像表示手段による可視表示による確認は省略することができる。

なお、各ドットは同一ピッチで配置しても良い。又は上述した発明では、所定の大きさのドットのトーンパターンにマイナスサイズをかけた後、外郭パターンとのＡＮＤ演算処理を行っているが、はじめから縮小トーンパターンとしたトーンパターンを作成し、この縮小トーンパターンと外郭パターンとのＡＮＤ演算処理を行って、しかるのち、ＡＮＤ演算処理にて得られたノイズパターン削除外郭・トーンパーンに、所定の大きさとなるようにプラス（＋）リサイズ処理を行っても構わない。即ち、図２の状態から処理を始めても構わない。この時にドットピッチが同一であれば、濃度分布マスクの作成に用いるドットパターンデーは一種類でよく、データ量が少なくて済み、またデータ処理作業の手間を省力化することができる。

本発明の濃度分布マスクの製造方法の一実施例における各工程でのデータを図解した説明図である。本発明の濃度分布マスクの製造方法におけるリサイズ処理の工程を説明する説明図である。本発明の濃度分布マスクの製造方法におけるリサイズ処理の工程を説明する説明図である。本発明の濃度分布マスクの製造方法におけるリサイズ処理の工程を説明する濃度分布マスクパターンの平面である。本発明の濃度分布マスクの製造方法における製造工程を説明する製造フローチャート図である。本発明の濃度分布マスクの製造方法における製造工程を説明する製造フローチャート図である。本発明の濃度分布マスクパターンと外郭・トーンパターンを説明する平面図である。本発明の濃度分布マスクパターンと外郭・トーンパターンを説明する平面図である。本発明の濃度分布マスクパターンの多面付けされた状態を説明する平面図である。従来の濃度分布マスクの技法の一例の説明図である。

符号の説明

Ｃ・・・単位セル
Ｄ・・・遮光膜ドット
Ｐ１・・・外郭パターン
Ｐ２・・・トーンパターン
Ｐ３・・・外郭・トーンパターン
Ｐ４…濃度分布パターン（濃度分布マスク作成用パターン）
ｐ₄…黒ドット（遮光ドット）
ｐ₅…白ドット（透光ドット）
ｐ₀…極微小端切れドットパターン

Claims

基板上に、三次元形状の感光性樹脂パターンを形成するための濃度分布マスクの製造方法において、
１）求める三次元形状の等高線を表す外郭パターン（Ｐ１）用の外郭パターンデータ（Ｄ１）を等高線別に複数ｎ個作成する工程と、
２）構成する複数のドットのピッチが均一で、ドットの大小によりパターンの濃度を表し、各等高線別の外郭パターン内でドットの大きさが均一なトーンパターン（Ｐ２）用のトーンパターンデータ（Ｄ２）を等高線別に対応した濃度をもたせて複数ｎ個作成する工程と、
３）各等高線別に対応するトーンパターンデータ（Ｄ２）に基づく各トーンパターン（Ｐ２）の全ての黒ドットを各等高線別に一旦マイナス方向に任意に縮小操作（リサイズ処理）して微小黒ドットによるトーンパターン（Ｐ２Ｓ）用の縮小トーンパターンデータ（Ｄ２Ｓ）を各等高線別に複数ｎ個作成する工程と、
４）複数ｎ個の各々外郭パターンデータ（Ｄ１）とそれに対応した各々縮小トーンパターンデータ（Ｄ２Ｓ）とをＡＮＤ演算して外郭・縮小トーンパターンデータ（Ｄ３Ｓ）を各等高線別に複数ｎ個作成する工程と、
５）黒ドットが縮小された外郭・縮小トーンパターンデータ（Ｄ３Ｓ）に基づく外郭・縮小トーンパターン（Ｐ３Ｓ）の全ての黒ドット部分を縮小操作（リサイズ処理）前の元のサイズに戻す（リサイズする）ことにより極微小パターンの存在しないノイズパターン削除外郭・トーンパターンデータ（Ｄ３Ｌ）を各等高線別に複数ｎ個作成する工程と、
６）複数ｎ個のノイズパターン削除外郭・トーンパターンデータ（Ｄ３Ｌ）をＯＲ演算して、求める三次元形状に対応したノイズパターン削除濃度分布データ（Ｄ４Ｌ）を作成する工程と、
７）ノイズパターン削除濃度分布データ（Ｄ４Ｌ）を用いて電子ビーム、レーザービーム描画装置にて感光性樹脂パターンを形成するための求める三次元形状に対応した濃度分布マスクパターンを濃度分布マスク作成用基板面のフォトレジストに描画する工程と、
を含むことを特徴とする濃度分布マスクの製造方法。