JP2011215226A - 多階調フォトマスク、多階調フォトマスクの製造方法、多階調フォトマスク用ブランク及びパターン転写方法 - Google Patents

多階調フォトマスク、多階調フォトマスクの製造方法、多階調フォトマスク用ブランク及びパターン転写方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 半透光部と透光部との境界部分におけるレジストパターン形状をより正確に制御する。
【解決手段】 遮光部は、半透光膜、位相シフト調整膜、及び遮光膜が透明基板上に積層されてなり、半透光部は、半透光膜、及び位相シフト調整膜が透明基板上に積層されてなり、透光部は、透明基板が露出してなり、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長の光が半透光部を透過するときの位相シフト量が前記透光部に対して６０度以下となるように、半透光膜と位相シフト調整膜との材質及び厚さが設定されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば液晶表示装置等のフラットパネルディスプレイ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：以下ＦＰＤと呼ぶ）等の製造に用いられる多階調フォトマスク、前記多階調フォトマスクの製造方法、多階調フォトマスク用ブランク、及び前記多階調フォトマスクを用いたパターン転写方法に関する。
ＦＰＤ用の薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：以下ＴＦＴと呼ぶ）基板は、遮光部及び透光部からなる転写用パターンが透明基板上に形成されたフォトマスクを用い、例えば５回〜６回のフォトリソグラフィ工程を経て製造されてきた。近年、フォトリソグラフィ工程数を削減するため、遮光部、半透光部、及び透光部を含む転写用パターンが透明基板上に形成された多階調フォトマスクが用いられるようになってきた。
特開２００７−２４９１９８号公報
上述の多階調フォトマスクはＦＰＤ（液晶表示装置など）の製造に非常に有用であるが、こうした多階調フォトマスクにおいて、遮光部は、透明基板上に半透光膜と遮光膜とが形成されてなり、半透光部は、半透光膜が透明基板上に形成されてなり、透光部は、透明基板が露出してなるものとすることができる。しかしながら、このような多階調フォトマスクを用いて被転写体上のレジスト膜に転写用パターンを転写すると、例えば半透光部と透光部との境界部分に対応する部分で露光光の強度が低下し、被転写体上のレジスト膜の露光が不十分となり、レジストパターンに突起が出来る等の形成不良が生じてしまう場合があった。そして、このようなレジストパターンをマスクとして薄膜のエッチング加工等を行おうとすると、薄膜パターンの形状不良やエッチング残り等が発生し、製造歩留りが低下してしまう場合があった。
本発明は、半透光部と透光部との境界部分において、被転写体上に形成されるレジストパターンの形状をより正確に制御できる多階調フォトマスク、前記多階調フォトマスクの製造方法、多階調フォトマスク用ブランク、及び前記多階調フォトマスクを用いたパターン転写方法を提供することを目的とする。
本発明の第１の態様は、遮光部、半透光部、及び透光部を含む所定の転写用パターンが透明基板上に形成されることにより、被転写体上に、部分的にレジスト残膜値の異なるレジストパターンを形成可能な多階調フォトマスクであって、前記遮光部は、半透光膜、位相シフト調整膜、及び遮光膜が前記透明基板上に積層されてなり、前記半透光部は、前記半透光膜、及び前記位相シフト調整膜が前記透明基板上に積層されてなり、前記透光部は、前記透明基板が露出してなり、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長の光が前記半透光部を透過するときの位相シフト量が前記透光部に対して６０度以下となるように、前記半透光膜と前記位相シフト調整膜との材質及び厚さが設定されている多階調フォトマスクである。
前記半透光部における前記光の透過率が５％以上６０％以下となるように、前記半透光膜の材質及び厚さが設定されている第１の態様に記載の多階調フォトマスクである。
本発明の第３の態様は、遮光部、第１半透光部、第２半透光部、及び透光部を含む所定の転写用パターンが透明基板上に形成されることにより、被転写体上に、部分的にレジスト残膜値の異なるレジストパターンを形成可能な多階調フォトマスクであって、前記遮光部は、半透光膜、位相シフト調整膜、及び遮光膜が前記透明基板上に積層されてなり、前記第１半透光部又は前記第２半透光部のいずれか一方は、前記半透光膜、及び前記位相シフト調整膜が前記透明基板上に積層されてなり、前記第１半透光部又は前記第２半透光部の他方は、前記透明基板上に前記半透光膜が形成されてなり、前記透光部は、前記透明基板が露出してなり、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長の光が前記第１半透光部を透過するときの位相シフト量が前記透光部に対して６０度以下となり、前記光が前記第２半透光部を透過するときの位相シフト量が前記透光部に対して９０度以上２７０度以下となるように、前記半透光膜と前記位相シフト調整膜との材質及び厚さが設定されている多階調フォトマスクである。
本発明の第４の態様は、前記第１半透光部は、前記半透光膜、及び前記位相シフト調整膜が前記透明基板上に積層されてなり、前記２半透光部は、前記透明基板上に前記半透光膜が形成されてなる第３の態様に記載の多階調フォトマスクである。
本発明の第５の態様は、前記転写用パターンは、それぞれ形状の異なる第１パターンと第２パターンとを含み、前記第１パターンは、前記遮光部、前記第１半透光部、及び前記透光部を含み、前記第２パターンは、前記遮光部、前記第２半透光部、及び前記透光部を含む第３又は第４の態様に記載の多階調フォトマスクである。
本発明の第６の態様は、前記第２パターンは、前記遮光部と前記透光部との間に位置し、露光機の解像限界以下の線幅の第２半透光部を有する第３から第５の態様いずれかに記載の多階調フォトマスクである。
本発明の第７の態様は、遮光部、半透光部、及び透光部を含む所定の転写用パターンを透明基板上に形成することにより、被転写体上に、部分的にレジスト残膜値の異なるレジストパターンを形成可能な多階調フォトマスクの製造方法であって、半透光膜、位相シフト調整膜、遮光膜、及び第１レジスト膜が前記透明基板上にこの順に積層されたフォトマスク用ブランクを用意する工程と、前記第１レジスト膜に描画および現像を施し、前記遮光部の形成予定領域を覆う第１レジストパターンを形成する工程と、前記第１レジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングする第１エッチング工程と、前記第１レジストパターンを除去したのち、前記第１エッチング工程の行われた前記フォトマスク用ブランク上に第２レジスト膜を形成する工程と、前記第２レジスト膜に描画および現像を施し、前記遮光部の形成予定領域及び前記半透光部の形成予定領域を覆う第２レジストパターンを形成する工程と、前記第２レジストパターンをマスクとして前記位相シフト調整膜及び前記半透光膜をエッチングして前記透明基板を一部露出させる第２エッチング工程と、前記第２レジストパターンを除去する工程と、を有し、前記フォトマスク用ブランクにおいては、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長の光が前記半透光部を透過するときの位相シフト量が前記透光部に対して６０度以下となるように、前記半透光膜と前記位相シフト調整膜との材質及び厚さが設定されている多階調フォトマスクの製造方法である。
本発明の第８の態様は、遮光部、第１半透光部、第２半透光部、及び透光部を含む所定の転写用パターンを透明基板上に形成することにより、被転写体上に、部分的にレジスト残膜値の異なるレジストパターンを形成可能な多階調フォトマスクの製造方法であって、半透光膜、位相シフト調整膜、遮光膜、及び第１レジスト膜が前記透明基板上にこの順に積層されたフォトマスク用ブランクを用意する工程と、前記第１レジスト膜に描画および現像を施し、前記遮光部の形成予定領域を覆う第１レジストパターンを形成する工程と、前記第１レジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングする第１エッチング工程と、前記第１レジストパターンを除去したのち、前記第１エッチング工程の行われた前記フォトマスク用ブランク上に第２レジスト膜を形成する工程と、前記第２レジスト膜に描画および現像を施し、前記遮光部の形成予定領域及び前記第１半透光部又は前記第２半透光部のいずれか一方の形成予定領域を覆う第２レジストパターンを形成する工程と、前記第２レジストパターンをマスクとして前記位相シフト調整膜をエッチングして前記半透光膜を一部露出させる第２エッチング工程と、前記第２レジストパターンを除去したのち、前記第２エッチング工程の行われた前記フォトマスク用ブランク上に、第３レジスト膜を形成する工程と、前記第３レジスト膜に描画および現像を施し、前記遮光部の形成予定領域、前記第１半透光部の形成予定領域、及び前記第２半透光部の形成予定領域を覆う第３レジストパターンを形成する工程と、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して前記透明基板を一部露出させる第３エッチング工程と、前記第３レジストパターンを除去する工程と、を有し、前記フォトマスク用ブランクにおいては、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長の光が前記第１半透光部を透過するときの位相シフト量が前記透光部に対して６０度以下となり、前記光が前記第２半透光部を透過するときの位相シフト量が前記透光部に対して９０度以上２７０度以下となるように、前記半透光膜と前記位相シフト調整膜との材質及び厚さが設定されている多階調フォトマスクの製造方法である。
本発明の第９の態様は、遮光部、第１半透光部、第２半透光部、及び透光部を含む所定の転写用パターンを透明基板上に形成することにより、被転写体上に、部分的にレジスト残膜値の異なるレジストパターンを形成可能な多階調フォトマスクの製造方法であって、半透光膜、位相シフト調整膜、遮光膜、及び第１レジスト膜が前記透明基板上にこの順に積層されたフォトマスク用ブランクを用意する工程と、前記第１レジスト膜に描画および現像を施し、前記遮光部の形成予定領域を覆う第１レジストパターンを形成する工程と、前記第１レジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングする第１エッチング工程と、前記第１レジストパターンを除去したのち、前記第１エッチング工程の行われた前記フォトマスク用ブランク上に第２レジスト膜を形成する工程と、前記第２レジスト膜に描画および現像を施し、前記遮光部の形成予定領域、前記第１半透光部の形成予定領域、及び前記第２半透光部の形成予定領域を覆う第２レジストパターンを形成する工程と、前記第２レジストパターンをマスクとして前記位相シフト調整膜及び前記半透光膜をエッチングして前記透明基板を一部露出させる第２エッチング工程と、前記第２レジストパターンを除去したのち、前記第２エッチング工程の行われた前記フォトマスク用ブランク上に、第３レジスト膜を形成する工程と、前記第３レジスト膜に描画および現像を施し、前記遮光部の形成予定領域、前記第１半透光部又は前記第２半透光部のいずれか一方の形成予定領域、及び前記透光部の形成予定領域を覆う第３レジストパターンを形成する工程と、前記第３レジストパターンをマスクとして前記位相シフト調整膜をエッチングして前記半透光膜を一部露出させる第３エッチング工程と、前記第３レジストパターンを除去する工程と、を有し、前記フォトマスク用ブランクにおいては、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長の光が前記第１半透光部を透過するときの位相シフト量が前記透光部に対して６０度以下となり、前記光が前記第２半透光部を透過するときの位相シフト量が前記透光部に対して９０度以上２７０度以下となるように、前記半透光膜と前記位相シフト調整膜との材質及び厚さが設定されている多階調フォトマスクの製造方法である。
本発明の第１０の態様は、前記位相シフト調整膜が、前記遮光膜及び前記半透光膜のエッチングに用いるエッチング液又はエッチングガスに対して耐性を有する第７から第９の態様のいずれかに記載の多階調フォトマスクの製造方法である。
本発明の第１１の態様は、第１から第６の態様のいずれかに記載の多階調フォトマスク、又は第７から第１０の態様のいずれかに記載の製造方法による多階調フォトマスクを介し、被転写体上に形成されているレジスト膜にｉ線〜ｇ線の範囲内の波長を有する露光光を照射することにより、前記レジスト膜に前記転写用パターンを転写する工程を有するパターン転写方法である。
本発明の第１２の態様は、遮光部、半透光部、及び透光部を含む所定の転写用パターンが透明基板上に形成されることにより、被転写体上に、部分的にレジスト残膜値の異なるレジストパターンを形成可能な多階調フォトマスクを製造するフォトマスク用ブランクであって、前記透明基板上に、半透光膜、位相シフト調整膜、及び遮光膜が積層されてなり、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長の光が前記半透光膜と前記位相シフト調整膜との積層膜を透過するときの位相シフト量が前記透明基板に対して６０度以下となるように、前記半透光膜と前記位相シフト調整膜との材質及び厚さが設定されている多階調フォトマスク用ブランクである。
本発明の第１３の態様は、遮光部、第１半透光部、第２半透光部、及び透光部を含む所定の転写用パターンが透明基板上に形成されることにより、被転写体上に、部分的にレジスト残膜値の異なるレジストパターンを形成可能な多階調フォトマスクを製造するフォトマスク用ブランクであって、前記透明基板上に、半透光膜、位相シフト調整膜、及び遮光膜が積層されてなり、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長の光が前記半透光膜と前記位相シフト調整膜との積層膜を透過するときの位相シフト量、又は前記光が前記半透光膜を透過するときの位相シフト量、のいずれか一方が前記透明基板に対して６０度以下となり、他方が前記透明基板に対して９０以上２７０度以下となるように、前記半透光膜と前記位相シフト調整膜との材質及び厚さが設定されている多階調フォトマスク用ブランクである。
本発明に係る多階調フォトマスク、前記多階調フォトマスクの製造方法、多階調フォトマスク用ブランク、及び前記多階調フォトマスクを用いたパターン転写方法によれば、半透光部と透光部との境界部分において、位相反転による露光光の透過率低下を抑制することにより、被転写体上に形成されるレジストパターンの形状をより正確に制御できる。
（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る多階緒フォトマスクの部分断面図であり、（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る多階調フォトマスク用ブランクの部分断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る多階調フォトマスクを用いたパターン転写方法を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る多階調フォトマスクの製造工程のフロー図である。 本発明の第２の実施形態に係る多階調フォトマスクの部分断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る多階調フォトマスクの製造工程のフロー図である。 本発明の第３の実施形態に係る多階調フォトマスクの製造工程のフロー図である。 本発明の第１の実施形態及び第２の実施形態に係る多階調フォトマスクが備える転写用パターンの部分平面図である。 本発明の第２の実施形態に係る多階調フォトマスクが備える転写用パターンの部分平面図である。
＜本発明の第１の実施形態＞
以下に、本発明の第１の実施形態を、図１から図３及び図７を参照しながら説明する。図１（ａ）は、本実施形態に係る多階調フォトマスク１０の部分断面図であり、図１（ｂ）は、本実施形態に係る多階調フォトマスク用ブランク１０ｂの部分断面図である。図２は、多階調フォトマスク１０を用いたパターン転写方法を示す断面図である。図３は、本実施形態に係る多階調フォトマスク１０の製造工程のフロー図である。そして図７は、本実施形態に係る多階調フォトマスク１０が備える転写用パターンの部分平面図である。
（１）多階調フォトマスクの構成
図１（ａ）に示す多階調フォトマスク１０は、例えばフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板の製造等に用いられる。ただし、図１（ａ）は多階調フォトマスクの積層構造を例示するものであり、実際のパターンはこれと同一とは限らない。
多階調フォトマスク１０は、遮光部１１０、半透光部１１５、及び透光部１２０を含む所定の転写用パターンが透明基板１００上に形成された構成を持つ。遮光部１１０は、半透光膜１０１、位相シフト調整膜１０２、及び遮光膜１０３が透明基板１００上に積層されてなる。半透光部１１５は、半透光膜１０１、及び位相シフト調整膜１０２が透明基板１００上に形成されてなり、透光部１２０は、透明基板１００が露出してなる。該多階調フォトマスク１０の転写用パターンの一部を平面視すると、例えば図７のようなものとすることができる。このように、遮光部１１０、透光部１２０及び半透光部１１５の平面形状は、被転写体としての液晶表示装置用基板上に形成する回路パターン（デバイスパターン）に応じ、種々の形状に構成されている。
上記のとおり、多階調フォトマスク１０は、半透光膜１０１、位相シフト調整膜１０２、及び遮光膜１０３、の各膜が前記透明基板１００上に積層されてなる。各々の膜は、上記記載の順に積層されていることが好ましいが、半透光膜（後述するように、主として透過率を制御する膜）１０１と位相シフト調整膜（主として位相シフト量を制御する膜）１０２との積層順は逆であってもよい。更に、本発明は以下のマスク構造に対しても効果を奏し、これも本発明に含まれる。すなわち、遮光部１１０は、遮光膜１０３、半透光膜１０１、及び位相シフト調整膜１０２、が前記透明基板１００上にこの順に積層されてなり、前記半透光部１１５は、前記半透光膜１０１、及び前記位相シフト調整膜１０２が前記透明基板１００上にこの順に積層されてなり、前記透光部１２０は、前記透明基板１００が露出してなる。この場合においても、半透光膜１０１と位相シフト調整膜１０２の積層順は逆転であっても良い。これ以降は図１（ａ）に例示するように、半透光膜１０１、位相シフト調整膜１０２、及び遮光膜１０３、の各膜が前記透明基板１００上にこの順に積層されてなる多階調フォトマスク１０について説明する。なお、多階調フォトマスク１０は、図１（ｂ）に例示するように、多階調フォトマスク１０と同様の積層構造を持つ多階調フォトマスク用ブランク１０ｂを用いて製造される。多階調フォトマスク１０の製造方法については後述する。
透明基板１００は、例えば石英（ＳｉＯ２）ガラスや、ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，Ｂ２Ｏ３，ＲＯ（Ｒはアルカリ土類金属），Ｒ２Ｏ（Ｒ２はアルカリ金属）等を含む低膨張ガラス等からなる平板として構成されている。透明基板１００の主面（表面及び裏面）は、研磨されるなどして平坦且つ平滑に構成されている。透明基板１００は、例えば一辺が２０００ｍｍ〜２４００ｍｍ程度の方形とすることができる。透明基板１００の厚さは例えば３ｍｍ〜２０ｍｍ程度とすることができる。
半透光膜１０１は、クロム（Ｃｒ）を含む材料からなり、例えば窒化クロム（ＣｒＮ）、酸化クロム（ＣｒＯ）、酸窒化クロム（ＣｒＯＮ）、フッ化クロム（ＣｒＦ）等のクロム化合物とすることができる。半透光膜１０１は、例えば硝酸第２セリウムアンモニウム（（ＮＨ４）２Ｃｅ（ＮＯ３）６）及び過塩素酸（ＨＣｌＯ４）を含む純水からなるクロム用エッチング液を用いてエッチング可能なように構成されている。また、半透光膜１０１は、フッ素（Ｆ）系のエッチング液（又はエッチングガス）に対するエッチング耐性を有し、後述するようにフッ素（Ｆ）系のエッチング液（又はエッチングガス）を用いて位相シフト調整膜１０２をエッチングする際のエッチングストッパ層として機能する。
位相シフト調整膜１０２は、モリブデン（Ｍｏ）等の金属材料とシリコン（Ｓｉ）とを含む材料からなる金属シリサイド化合物とすることができる。例えばＭｏＳｉ、ＭｏＳｉｘ、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＯＮ、ＭｏＳｉＣＯＮ等からなる。位相シフト調整膜１０２は、フッ素（Ｆ）系のエッチング液（又はエッチングガス）を用いてエッチング可能なように構成されている。また、位相シフト調整膜１０２は、上述のクロム用エッチング液に対するエッチング耐性を有し、後述するようにクロム用エッチング液を用いて遮光膜１０３をエッチングする際のエッチングストッパ層として機能する。
遮光膜１０３は、クロム（Ｃｒ）またはクロムを主成分とするクロム化合物とすることができる。なお、遮光膜１０３の表面に所定組成のＣｒ化合物（ＣｒＯ、ＣｒＣ，ＣｒＮ等）を積層する（図示せず）ことにより、遮光膜１０３の表面に光反射抑制機能を持たせることが出来る。遮光膜１０３は、上述のクロム用エッチング液を用いてエッチング可能なように構成されている。
遮光部１１０、半透光部１１５、および透光部１２０は、例えばｉ線〜ｇ線の範囲内の波長を有する露光光に対し、それぞれ所定の範囲内の透過率を有するように構成されている。すなわち、遮光部１１０は露光光を遮光（光透過率が略０％）させ、透光部１２０は露光光を略１００％透過させるように構成されている。そして、半透光部１１５は、例えば露光光の透過率を５％以上６０％以下（露光機の解像度に対して十分に広い面積の透光部の透過率を１００％とし、透過率の基準としたとき。以下同様）、より好ましくは４０％〜６０％に低減させるように構成されている。なお、ｉ線（３６５ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、ｇ線（４３６ｎｍ）とは、水銀（Ｈｇ）の主な発光スペクトルである。また上記透過率の指標としては、ｉ線〜ｇ線の範囲の代表波長を用いたときに、上記に規定した透過率となることであるが、より好ましくは、ｉ線〜ｇ線のすべての波長に対して、上記透過率を充足することが望ましい。本願で、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長とは、ｉ線、ｈ線、ｇ線のうちいずれかの任意の波長のことである。
また、半透光部１１５は、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長の光が半透光部１１５を透過するときの位相シフト量が、前記透光部１２０に対して６０度以下、好ましくは３０度以下となるように構成されている。換言すれば、上記光が半透光部１１５を透過するときの位相シフト量と、上記光が透光部１２０を透過するときの位相シフト量と、の差が６０度以下、好ましくは３０度以下となるように構成されている。ここで、より好ましくはｉ線〜ｇ線の範囲内のすべての波長に対して、上記光学特性を有するように構成されていることが望ましい。これにより、透光部１２０を透過して回折により半透光部１１５側へ進入した露光光と、半透光部１１５を透過した露光光と、が互いに干渉して打ち消しあうことを抑制できる。同様に、半透光部１１５を透過して回折により透光部１２０側へ侵入した露光光と、透光部１２０を透過した露光光と、が互いに干渉して打ち消しあうことを抑制できる。その結果、後述するように、被転写体に形成されているレジスト膜に多階調フォトマスク１０を介して露光光を照射する際に、半透光部１１５と透光部１２０との境界部分における露光光の強度低下が抑制されて、被転写体上においてレジストパターンに突起が出来る等の形状不良が抑止される。すなわち、半透光部１１５に形成された膜（ここでは、半透光膜１０１と位相シフト調整膜１０２との積層膜）の、上記代表波長の光に対する位相シフト量が６０度以下であることにより、上記の作用が得られる。なお、半透光部１１５を透過した上記代表波長の光の位相が透光部１２０を透過した上記代表波長の光より遅延する場合には、透光部１２０に対する半透光部１１５の位相シフト量はマイナスの値となる。また、透光部１２０を透過した上記代表波長の光の位相が半透光部１１５を透過した上記代表波長の光より遅延する場合には、透光部１２０に対する半透光部１１５の位相シフト量はプラスの値となる。本実施形態に係る「位相シフト量」とは上記いずれの場合も含み、位相シフト量が６０度以下であるとは、絶対値が６０度以下であることをいう。さらに、半透光部１１５における位相シフト量に例えば３６０度以上のズレを生じさせることによっても、結果的に位相シフト量が６０度以下の場合と同様の効果が生じうるため、ここでいう位相シフト量には３６０×ｎ±６０度（但しｎは０を含む整数）以内の場合も含まれる。本実施形態に係る「位相シフト量の差」についても同様の意味である。
なお、半透光部１１５の位相シフト量は、半透光部１１５を構成する半透光膜１０１及び位相シフト調整膜１０２の位相シフト量の組み合わせで定まる。膜の積層によって、露光光の位相シフト量を制御する方法は、例えばＷＯ２００５／１２４４５４に記載されているものを適用することができる。すなわち積層構造をとることによって、隣接する２つの膜の界面において不連続な位相変化を生じる膜設計が可能であることから、半透光膜１０１と位相シフト調整膜１０２との積層による位相シフト量を所定範囲(たとえば６０度以下)に制御することができる。逆に、各々の膜の材質と膜厚の選択により、９０度以上２７０度以下の位相シフト量とすることも可能である。これについては後述する。
一般に、透光部１２０と隣接する半透光部１１５の位相シフト量は小さいほうが望ましいが、半透光部１１５の透過率を所望の値(例えば、５％〜６０％など)に調整しようとすると、半透光膜１０１の膜厚が増加し、位相シフト量が増大してしまう場合がある。これに対し、本実施形態に係る位相シフト調整膜１０２は、半透光膜１０１単独で生じてしまう位相シフト量を補正する補正膜として機能する。すなわち、本実施形態によれば、半透光膜１０１の位相シフト量が所定範囲を超えて増大する場合においても、半透光部１１５を位相シフト調整膜１０２との積層膜とし、係る積層膜の位相シフト量を任意の値に調整することで、半透光部１１５の位相シフト量を補正して上述の範囲内に収めることが可能となる。なお、位相シフト調整膜１０２を、半透光部１１５の透過率にほとんど影響を与えない透過率（たとえば８５％以上、より好ましくは９０％以上）となるよう構成することで、半透光部１１５の透過率を、主として半透光膜１０１を所定の透過率にすることにより調整することが出来る。位相シフト調整膜１０２をこのように構成するには、例えば位相シフト調整膜１０２を透過性の高い材質や厚さとする。また、半透光膜１０１の透過率は、半透光膜１０１の材質や厚さにより調整することができる。上述したように半透光部１１５の位相シフト量は位相シフト調整膜１０２によって補正可能であることから、半透光膜１０１の材質及び厚さは、位相シフト量の観点から実質的な制約を受けることなく、所望の透過率を得ることを主眼として選定することが可能となる。
図２に、多階調フォトマスク１０を用いたパターン転写工程によって被転写体５０に形成されるレジストパターン５０２ｐの部分断面図を例示する。レジストパターン５０２ｐは、被転写体５０に形成されたポジ型レジスト膜５０２に多階調フォトマスク１０を介して露光光を照射し、現像することにより形成される。被転写体５０は、基板５００と、基板５００上に順に積層された金属薄膜や絶縁層、半導体層などの任意の被加工層５０１とを備えており、ポジ型レジスト膜５０２は被加工層５０１上に均一な厚さで予め形成されているものとする。なお、被加工層５０１を構成する各層は、各層の上層のエッチング液（又はエッチングガス）に対して耐性を有するように構成されていてもよい。
多階調フォトマスク１０を介してポジ型レジスト膜５０２に上述の露光光を照射すると、遮光部１１０では露光光が透過せず、また、半透光部１１５、透光部１２０の順に露光光の光量が段階的に増加する。そして、ポジ型レジスト膜５０２は、遮光部１１０、半透光部１１５のそれぞれに対応する領域で膜厚が順に薄くなり、透光部１２０に対応する領域で除去される。このようにして、被転写体５０上に膜厚が段階的に異なるレジストパターン５０２ｐが形成される。
レジストパターン５０２ｐが形成されたら、レジストパターン５０２ｐに覆われていない領域（透光部１２０に対応する領域）にて露出している被加工層５０１を表面側から順次エッチングして除去する。そして、レジストパターン５０２ｐをアッシング（減膜）して膜厚が薄い領域（半透光部１１５に対応する領域）を除去し、新たに露出した被加工層５０１を順次エッチングして除去する。このように、膜厚が段階的に異なるレジストパターン５０２ｐを用いることで、従来のフォトマスク２枚分の工程を実施したこととなり、マスク枚数を削減でき、フォトリソグラフィ工程を簡略化できる。
なお上述したように、本実施形態にかかる多階調フォトマスク１０は、透光部１２０を透過して回折により半透光部１１５側へ進入した露光光と半透光部１１５を透過した露光光とが打ち消しあうことが抑制され、半透光部１１５を透過して回折により透光部１２０側へ侵入した露光光と透光部１２０を透過した露光光とが打ち消しあうことが抑制されるよう構成されている。このため、半透光部１１５と透光部１２０との境界部分に対向するレジスト膜５０２において透過光量の小さい暗部が生じることなく、レジスト膜５０２が設計パターンに対してより正確に露光され、被転写体５０上に形成される際のレジストパターン５０２ｐの形状不良を低減することができる。なお、半透光部１１５と透光部１２０との境界部分に対向するレジスト膜５０２において位相反転による暗部が生じると、例えばレジストパターン５０２ｐに突起が発生したり、被加工層５０１のエッチング不良が発生したりする要因となる。このような位相シフト量の差による影響は、転写用パターンの微細化が進むにつれて大きくなる。
（２）多階調フォトマスクの製造方法
続いて、本実施形態に係る多階調フォトマスク１０の製造方法について、図３を参照しながら説明する。
（フォトマスク用ブランク準備工程）
まず、図３（ａ）に例示するように、透明基板１００上に半透光膜１０１、位相シフト調整膜１０２、遮光膜１０３がこの順に形成され、最上層に第１レジスト膜１０４が形成されたフォトマスク用ブランク１０ｂを準備する。なお、第１レジスト膜１０４は、ポジ型フォトレジスト材料或いはネガ型フォトレジスト材料により構成することが可能である。以下の説明では、第１レジスト膜１０４がポジ型フォトレジスト材料より形成されているものとする。第１レジスト膜１０４は、例えばスリットコータやスピンコータ等を用いて形成することができる。なお、フォトマスク用ブランク１０ｂを用意する際には、半透光部１１５を透過する露光光の光透過率、及び位相シフト量等が、上述の条件を満たすように、半透光膜１０１の材質及び厚さ、並びに位相シフト調整膜１０２の材質、厚さをそれぞれ選定する。
（第１レジストパターン形成工程）
次に、フォトマスク用ブランク１０ｂに対して、レーザ描画機等により描画露光を行い、第１レジスト膜１０４を感光させ、スプレー方式等の手法により第１レジスト膜１０４に現像液を供給して現像を施し、遮光部１１０の形成予定領域を覆う第１レジストパターン１０４ｐを形成する。第１レジストパターン１０４ｐが形成された状態を、図３（ｂ）に例示する。
（第１エッチング工程）
次に、形成した第１レジストパターン１０４ｐをマスクとして、遮光膜１０３をエッチングして遮光膜パターン１０３ｐを形成する。遮光膜１０３のエッチングは、上述のクロム用エッチング液を、スプレー方式等の手法により遮光膜１０３に供給して行うことが可能である。このとき、下地の位相シフト調整膜１０２がエッチングストッパ層として機能する。遮光膜パターン１０３ｐが形成された状態を、図３（ｃ）に例示する。
（第２レジスト膜形成工程）
そして、第１レジストパターン１０４ｐを除去した後、遮光膜パターン１０３ｐ及び露出した位相シフト調整膜１０２を有するフォトマスク用ブランク１０ｂ上の全面に、第２レジスト膜１０５を形成する。第１レジストパターン１０４ｐは、第１レジストパターン１０４ｐに剥離液等を接触させることで除去できる。第２レジスト膜１０５は、例えばスリットコータやスピンコータ等を用いて形成することができる。第２レジスト膜１０５が形成された状態を、図３（ｄ）に例示する。
（第２レジストパターン形成工程）
次に、レーザ描画機等により描画露光を行い、第２レジスト膜１０５を感光させ、スプレー方式等の手法により第２レジスト膜１０５に現像液を供給して現像を施し、遮光部１１０の形成予定領域及び半透光部１１５の形成予定領域をそれぞれ覆う第２レジストパターン１０５ｐを形成する。第２レジストパターン１０５ｐが形成された状態を図３（ｅ）に例示する。
（第２エッチング工程）
続いて、第２レジストパターン１０５ｐをマスクとして、位相シフト調整膜１０２をエッチングして位相シフト調整膜パターン１０２ｐを形成する。位相シフト調整膜１０２のエッチングは、フッ素（Ｆ）系のエッチング液（又はエッチングガス）を位相シフト膜１０２に供給して行うことが可能である。このとき、下地の半透光膜１０１がエッチングストッパ層として機能する。次に、第２レジストパターン１０５ｐをマスクとして半透光膜１０１をエッチングして半透光膜パターン１０１ｐを形成し、透明基板１００を部分的に露出させる。半透光膜１０１のエッチングは、上述のクロム用エッチング液を、スプレー方式等の手法により半透光膜１０１の露出した面に供給して行うことが可能である。第２エッチング工程が実施された状態を図３（ｆ）に例示する。
（第２レジストパターン除去工程）
そして、第２レジストパターン１０５ｐを除去し、本実施形態に係る多階調フォトマスク１０の製造を完了する。第２レジストパターン１０５ｐは、第２レジストパターン１０５ｐに剥離液等を接触させることで除去できる。第２レジストパターンを除去した状態を図３（ｇ）に例示する。
（３）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。
（ａ）本実施形態によれば、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長の光が半透光部１１５を透過するときの位相シフト量が透光部１２０に対して６０度以下となるように構成されている。これにより、透光部１２０と半透光部１１５とが隣接する境界において、露光光の回折による透過光量低下を抑止することができる。その結果、被転写体５０に形成されているレジスト膜５０２に多階調フォトマスク１０を介して露光光を照射する際に、半透光部１１５と透光部１２０との境界部分に対向するレジスト膜５０２をより設計パターンに忠実に露光でき、被転写体５０上に形成されるレジストパターン５０２ｐの形状をより正確に制御することができる。
（ｂ）本実施形態によれば、半透光部１１５の位相シフト量は、主に半透光膜１０１と位相シフト調整膜１０２との材質及び厚さを設定することで制御できる。つまり、半透光膜１０１単独で所望の透過率を得ようとしたときに、位相シフト量が所定範囲外に増大してしまうような場合であっても、半透光膜１０１と位相シフト調整膜１０２との材質及び厚さの組み合わせにより、半透光部１１５の位相シフト量を補正して上述の範囲内に収めることが可能となる。
（ｃ）また本実施形態によれば、半透光膜１０１に主として透過率を制御する機能、位相シフト調整膜１０２に、主として半透光部１１５の位相シフト量を制御させる機能をもたせることができる。例えば、位相シフト調整膜１０２を十分に透過性の高い材質や厚さに構成することにより、半透光部１１５の透過率を、実質的に半透光膜１０１の材質及び厚さによって制御することが出来る。
（ｄ）さらに本実施形態によれば、半透光部１１５の位相シフト量を主として位相シフト調整膜１０２によって補正可能な構成としているから、半透光膜１０１の材質及び厚さは、主に透過率の観点から実質的に選定することが可能となる。
（ｅ）本実施形態によれば、位相シフト調整膜１０２が、遮光膜１０３及び半透光膜１０１のエッチングに用いるエッチング液又はエッチングガスに対して耐性を有する。これにより、第１エッチング工程における遮光膜１０３のエッチングの際に、位相シフト調整膜１０２がエッチングストッパ層として働く。
＜本発明の第２の実施形態＞
続いて、本発明の第２の実施形態を、図４、図５、図７、及び図８を参照しながら説明する。図４は、本実施形態に係る多階調フォトマスク２０の部分断面図である。図５は、本実施形態に係る多階調フォトマスク２０の製造工程のフロー図である。図７及び図８は、本実施形態に係る多階調フォトマスク２０が備える転写用パターンの部分平面図であり、図７は第１パターンを、図８は第２パターンをそれぞれ例示している。図４、図５はそれぞれ、断面構造と製造フローを示す目的のものであり、実際の転写用パターンを忠実には表現していない。本実施態様の多階調マスク２０に形成された転写用パターンの一部を平面視すると、例えば図７、図８のようなものとすることができる。
（１）多階調フォトマスクの構成
本実施形態においては、図７に示す第１パターン、図８に示す第２パターンのように、転写用パターンが２種類形成されている。本発明の多階調フォトマスクは、液晶表示装置製造用（特にＴＦＴ製造用）として有用であるが、本実施形態では、２種類のＴＦＴ製造用の転写用パターンが形成されたものを例示する。本実施形態に係る多階調フォトマスク２０は、第１の実施形態の半透光部１１５と同様に構成された第１半透光部２１５に加え、第１半透光部２１５とは膜構成の異なる第２半透光部２１６をさらに備えている点が、上述の実施形態とは異なる。すなわち、第１半透光部２１５は、上述の実施形態に係る半透光部１１５と同様に、半透光膜２０１、及び位相シフト調整膜２０２が透明基板２００上に積層されてなる。また、第２半透光部２１６は、透明基板２００上に半透光膜２０１が形成されてなる。なお、多階調フォトマスク２０が備える透明基板２００、半透光膜２０１、位相シフト調整膜２０２、および遮光膜２０３は、上述の実施形態と同様に構成されている。本実施形態においても半透光膜２０１と位相シフト調整膜２０２との積層順は問わないが、以下の説明では、遮光部において半透光膜２０１、位相シフト調整膜２０２、及び遮光膜２０３が透明基板２００上にこの順に積層されたマスク構造に基づいて説明を行う。また、遮光部２１０及び透光部２２０が示す透過率等の光学特性は上述の実施形態と同様であり、第１半透光部２１５が示す透過率や位相シフト量等の光学特性は上述の実施形態に係る半透光部１１５と同様である。なお、第２半透光部２１６は、例えばｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長の光に対して、例えば透過率を５％以上８０％以下、より好ましくは１０％以上７０％以下に低減させるように構成されている。
第２半透光部２１６は、第１半透光部２１５とは異なる位相シフト量を有し、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長の光が第２半透光部２１６を透過するときの位相シフト量は、透光部２２０に対して例えば９０度以上２７０度以下、より好ましくは１５０度以上２１０度以下となるように構成されている。換言すれば、上記光が第２半透光部２１６を透過するときの位相シフト量と、上記光が透光部２２０、２２０ａを透過するときの位相シフト量と、の差、が例えば９０度以上２７０度以下、より好ましくは１５０度以上２１０度以下となるように構成されている。図４に例示するように、この第２半透光部２１６は所定の幅をもち、遮光部２１０、透光部２２０と隣接し、更に、遮光部２１０と透光部２２０とに挟まれて位置する。これにより、第２半透光部２１６においては、透光部２２０を透過して回折により第２半透光部２１６側へ進入した露光光と、第２半透光部２１６を透過した露光光と、が互いに干渉して弱めあうよう作用し、また、第２半透光部２１６を透過して回折により透光部２２０側へ侵入した露光光と、透光部２２０を透過した露光光と、が互いに干渉して弱めあうよう作用する。
一般に、透光部と遮光部とが隣接する場合に、その境界部分では光の回折により透過光の光強度分布がなだらかになってしまう。しかし本実施形態のように、この境界に透光部２２０と遮光部２１０とに挟まれて位相シフト効果のある第２半透光部２１６が存在すると、透光部２２０と遮光部２１０との境界付近での光強度の変化をよりシャープにすることができ、転写像のコントラストが向上する。換言すれば遮光部２１０と透光部２２０との境界部分において露光光の相殺を生じさせ、対向するレジスト膜の露光量を減少させることができる。このため、遮光部２１０と透光部２２０との境界において露光光の光強度分布にコントラストを与え、形成されるレジストパターンの側面形状を垂直に近づけることができる。このように、露光光を相殺する部分を意図的に設けることにより、対応する領域のレジストパターンに所望の形状精度を与えることができ、これによって被転写体の加工精度を高めることができる。上記のように、位相シフト量が低減された第１半透光部２１５と、位相シフト効果のある第２半透光部２１６とを備えた多階調フォトマスク２０を使用することで、被転写体上に形成されるレジストパターン形状をより精緻に制御し、係るレジストパターンを用いた被転写体への加工精度を上げることが可能となる。
露光光の位相シフト量が異なる第１半透光部２１５、及び第２半透光部２１６を面内に有する多階調フォトマスク２０の例としては、図７、図８のそれぞれに示す繰り返しパターンが転写用パターンとして同一平面上に形成されたものとすることができる。ここで図８に示す転写用パターン（第２パターン）には、更なる工夫を施すことができる。図８においては、第２半透光部２１６が線幅の小さい（たとえば、１μｍ〜８μｍ）透光部２２０ａと、遮光部２１０との境界に所定幅（例えば５０ｎｍ〜２０００ｎｍの幅）で設けられている。この所定幅は、露光機の解像限界以下の幅であり、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長の光に対して９０度以上２７０度以下、好ましくは、１５０度以上２１０度以下の位相シフト量を持つ。尚、ここで線幅の小さい透光部２２０ａにおいては、露光機の解像限界程度、又はそれを下回る線幅とすることができ、露光光の回折現象が無視できない程度に生じるため、透過する光の強度はピークの頂点においても、十分広い透光部に対して２０％〜８０％に低減され、いわば実質的な半透光部（以下、疑似的半透光部）として機能する。そして、この疑似的半透光部と遮光部２１０との境界において、露光光の位相反転により、露光光の光強度に良好なコントラストが与えられる。結果として、この多階調フォトマスク２０を用いて転写を行うと、上記境界部分において被転写体上のレジストパターン形状が精緻に制御され、係るレジストパターンを用いて被転写体の薄膜加工を行う際の精度を向上させることができる。上記の観点より、本実施形態の多階調フォトマスク２０が有する第２パターンにて、透光部２２０ａと遮光部２１０との間に所定幅をもって第２半透光部２１６を位置させ、透光部２２０ａを露光機の解像限界付近またはそれ以下の線幅（たとえば、１μｍ〜８μｍ）とすることで、遮光部２１０と透光部２２０との境界においてシャープな光強度の変化を確保しつつ、透光部２２０に疑似的半透光部としての機能を持たせることができる。このように、第１パターンにおいては位相シフト量を低減した第１半透光部２１５、第２パターンにおいては位相効果をもつ第２半透光部２１６を併用し、それぞれの特徴を利用して転写性能を高めることが可能である。
第１半透光部２１５及び第２半透光部２１６における位相シフト量のこのような違いは、第１半透光部２１５及び第２半透光部２１６における膜構成と各膜の材質や厚さによって生じさせることができる。第２半透光部２１６の位相シフト量は、第２半透光部２１６を構成する半透光膜２０１の位相シフト量で定まる。第１半透光部２１５の位相シフト量は、第１半透光部２１５を構成する半透光膜２０１と、位相シフト調整膜２０２と、の組み合わせで定まる点は上述のとおりである。
なお、上記のように第１半透光部２１５が位相シフト低減効果を持ち、第２半透光部２１６が位相シフト効果を持つものとするとき、それぞれが有する膜構成は上記と逆であってもよい。すなわち、第１半透光部２１５は位相シフト低減効果を持つ半透光膜２０１から構成されるものとし、第２半透光部２１６は位相シフト効果を持つ半透光膜２０１と位相シフト調整膜２０２との積層膜から構成されるものとしてもよい。
（２）多階調フォトマスクの製造方法
続いて、本実施形態に係る多階調フォトマスク２０の製造方法について、図５を参照して説明する。
（フォトマスク用ブランク準備工程）
まず、図５（ａ）に例示するように、透明基板２００上に半透光膜２０１、位相シフト調整膜２０２、遮光膜２０３がこの順に形成され、最上層に第１レジスト膜２０４が形成されたフォトマスク用ブランク２０ｂを準備する。各部材の材料、厚さ等は、各部材の光学特性等が上述の条件を満たすように、上記の実施形態と同様に選択する。
（第１レジストパターン形成工程）
次に、フォトマスク用ブランク２０ｂに対して、上述の実施形態と同様の手法で露光・現像を施し、遮光部２１０の形成予定領域を覆う、第１レジストパターン２０４ｐを形成する。
（第１エッチング工程）
次に、形成した第１レジストパターン２０４ｐをマスクとして、上述の実施形態と同様の手法で遮光膜２０３をエッチングし、遮光膜パターン２０３ｐを形成する。このとき、下地の位相シフト調整膜２０２はエッチングストッパ層として機能する。遮光膜パターン２０３ｐが形成された状態を、図５（ｂ）に例示する。
（第２レジスト膜形成工程）
そして、第１レジストパターン２０４ｐを除去した後、遮光膜パターン２０３ｐ及び露出した位相シフト調整膜２０２を有するフォトマスク用ブランク２０ｂ上の全面に、第２レジスト膜２０５を形成する。第１レジストパターン２０４ｐの除去、第２レジスト膜２０５の形成には、上述の実施形態と同様の手法を用いることができる。
（第２レジストパターン形成工程）
次に、上述の実施形態と同様の手法で、第２レジスト膜２０５を露光・現像し、遮光部２１０の形成予定領域、及び第１半透光部２１５の形成予定領域に、第２レジストパターン２０５ｐを形成する。第２レジストパターン２０５ｐが形成された状態を図５（ｃ）に例示する。
（第２エッチング工程）
次に、形成した第２レジストパターン２０５ｐをマスクとして、上述の実施形態と同様の手法で位相シフト調整膜２０２をエッチングし、位相シフト調整膜パターン２０２ｐを形成する。位相シフト調整膜パターン２０２ｐが形成された状態を、図５（ｄ）に例示する。
（第３レジスト膜形成工程）
そして、第２レジストパターン２０５ｐを除去した後、遮光膜パターン２０３ｐ、位相シフト調整膜パターン２０２ｐ、及び露出した半透光膜２０１を有するフォトマスク用ブランク２０ｂ上の全面に、第３レジスト膜２０６を形成する。第２レジストパターン２０５ｐの除去、第３レジスト膜２０６の形成には、上述の実施形態と同様の手法を用いることができる。
（第３レジストパターン形成工程）
次に、上述の実施形態と同様の手法で、第３レジスト膜２０６を露光・現像し、遮光部２１０の形成予定領域、第１半透光部２１５の形成予定領域、及び第２半透光部２１６の形成予定領域に、第３レジストパターン２０６ｐを形成する。第３レジストパターン２０６ｐが形成された状態を図５（ｅ）に例示する。
（第３エッチング工程）
次に、形成した第３レジストパターン２０６ｐをマスクとして、上述の実施形態と同様の手法で半透光膜２０１をエッチングし、半透光膜パターン２０１ｐを形成する。その状態を図５（ｆ）に例示する。
（第３レジストパターン除去工程）
そして、上述の実施形態と同様の手法で、第３レジストパターン２０６ｐを除去し、本実施形態に係る多階調フォトマスク２０の製造を完了する。第３レジストパターン２０６ｐが除去された状態を、図５（ｇ）に例示する。
（３）本実施形態に係る効果
本実施形態に係る多階調フォトマスク２０においても、上述の実施形態に係る多階調フォトマスク１０と同様の効果を奏する。
さらに、本実施形態にかかる第２半透光部２１６は、第１半透光部２１５とは異なる位相シフト量を有し、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長の光が第２半透光部２１６を透過するときの位相シフト量は、透光部２２０に対して例えば９０度以上２７０度以下、より好ましくは１５０度以上２１０度以下となるように構成されている。これにより、第１半透光部２１５と透光部２２０との境界部分に対向するレジスト膜の露光を第１の実施形態と同様に確実に行ないつつ、遮光部２１０と透光部２２０との境界部分において、透過する光強度分布に良好なコントラストを生じさせることができる。このように、露光光の回折によるコントラストの低下を抑制し、対応する領域のレジストパターンの形状を精緻に制御することができる。
＜本発明の第３の実施形態＞
第２の実施形態で示した多階調マスク２０は、他の方法により製造することも可能である。具体的には、第１の実施形態に係る多階調フォトマスク１０の製造工程と同様の工程を実施した後、第２半透光部の形成予定領域に存在する位相シフト調整膜をエッチングにより除去することで製造できる。
図６は、本実施形態に係る多階調フォトマスク３０の製造工程のフロー図である。
まず、図６（ａ）に示すように、上記の実施形態と同様の構成を持つフォトマスク用ブランク３０ｂを用意する。そして、第１の実施形態と同様、第１レジストパターン形成工程、第１エッチング工程、及び第２レジスト膜形成工程を順次実施する。このとき第２レジストパターン形成工程においては、遮光部３２０の形成予定領域、第１半透光部３１５の形成予定領域、及び第２半透光部３１６の形成予定領域に第２レジストパターンを形成する（図示せず）。さらに、第１の実施形態と同様、第２エッチング工程、第２レジストパターン除去工程を経て、遮光膜パターン３０３ｐ、位相シフト調整膜パターン３０２ｐ、及び半透光膜パターン３０１ｐをそれぞれ形成する。その状態を図６（ｇ）に例示する。図６（ｇ）は、上述の第１の実施形態における図３（ｇ）の状態に相当し、この状態では、第２半透光部３１６の形成予定領域には位相シフト調整膜３０２が存在する。
その後、フォトマスク用ブランク３０ｂ上の全面に、第３レジスト膜３０７を形成する。第３レジスト膜３０７が形成された状態を図６（ｈ）に例示する。
次に、第３レジスト膜３０７を露光・現像し、遮光部３１０の形成予定領域、第１半透光部３１５の形成予定領域、及び透光部３２０の形成予定領域をそれぞれ覆う第３レジストパターン３０７ｐを形成する。第３レジストパターン３０７ｐが形成された状態を図６（ｉ）に例示する。なお、第３レジスト膜３０７の形成、及び第３レジストパターン３０７ｐの形成には、上述の実施形態と同様の手法を用いることができる。
次に、形成した第３レジストパターン３０７ｐをマスクとして、上述の実施形態と同様の手法で位相シフト調整膜３０２をエッチングし、半透光膜３０１を一部露出させる。その状態を図６（ｊ）に例示する。
次に、上述の実施形態と同様の手法で、第３レジストパターン３０７ｐを除去し、第２の実施形態に係る多階調フォトマスク２０と同様の構成を有する多階調フォトマスク３０の製造を完了する。
＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。更に、図１に示す多階調フォトマスク１０を製造する多階調フォトマスク用ブランク（図１（ｂ）参照）、及び図４に示す多階調フォトマスク２０を製造する多階調フォトマスク用ブランク２０ｂ（図５（ａ）参照）も本発明に含まれる。基板や膜に使用する材質などは、本発明の多階調フォトマスクについて述べたものが適用できる。
１０、２０ 多階調フォトマスク
１００、２００ 透明基板
１０１、２０１ 半透光膜
１０２、２０２ 位相シフト調整膜
１０３、２０３ 遮光膜
１１０、２１０ 遮光部
１１５ 半透光部
２１５ 第１半透光部
２１６ 第２半透光部
１２０、２２０ 透光部

Claims (13)

  1. 遮光部、半透光部、及び透光部を含む所定の転写用パターンが透明基板上に形成されることにより、被転写体上に、部分的にレジスト残膜値の異なるレジストパターンを形成可能な多階調フォトマスクであって、
    前記遮光部は、半透光膜、位相シフト調整膜、及び遮光膜が前記透明基板上に積層されてなり、
    前記半透光部は、前記半透光膜、及び前記位相シフト調整膜が前記透明基板上に積層されてなり、
    前記透光部は、前記透明基板が露出してなり、
    ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長の光が前記半透光部を透過するときの位相シフト量が前記透光部に対して６０度以下となるように、前記半透光膜と前記位相シフト調整膜との材質及び厚さが設定されている
    ことを特徴とする多階調フォトマスク。
  2. 前記半透光部における前記光の透過率が５％以上６０％以下となるように、前記半透光膜の材質及び厚さが設定されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の多階調フォトマスク。
  3. 遮光部、第１半透光部、第２半透光部、及び透光部を含む所定の転写用パターンが透明基板上に形成されることにより、被転写体上に、部分的にレジスト残膜値の異なるレジストパターンを形成可能な多階調フォトマスクであって、
    前記遮光部は、半透光膜、位相シフト調整膜、及び遮光膜が前記透明基板上に積層されてなり、
    前記第１半透光部又は前記第２半透光部のいずれか一方は、前記半透光膜、及び前記位相シフト調整膜が前記透明基板上に積層されてなり、
    前記第１半透光部又は前記第２半透光部の他方は、前記透明基板上に前記半透光膜が形成されてなり、
    前記透光部は、前記透明基板が露出してなり、
    ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長の光が前記第１半透光部を透過するときの位相シフト量が前記透光部に対して６０度以下となり、前記光が前記第２半透光部を透過するときの位相シフト量が前記透光部に対して９０度以上２７０度以下となるように、前記半透光膜と前記位相シフト調整膜との材質及び厚さが設定されている
    ことを特徴とする多階調フォトマスク。
  4. 前記第１半透光部は、前記半透光膜、及び前記位相シフト調整膜が前記透明基板上に積層されてなり、
    前記２半透光部は、前記透明基板上に前記半透光膜が形成されてなる
    ことを特徴とする請求項３に記載の多階調フォトマスク。
  5. 前記転写用パターンは、それぞれ形状の異なる第１パターンと第２パターンとを含み、
    前記第１パターンは、前記遮光部、前記第１半透光部、及び前記透光部を含み、
    前記第２パターンは、前記遮光部、前記第２半透光部、及び前記透光部を含む
    ことを特徴とする請求項３又は４に記載の多階調フォトマスク。
  6. 前記第２パターンは、
    前記遮光部と前記透光部との間に位置し、露光機の解像限界以下の線幅の第２半透光部を有する
    ことを特徴とする、請求項３から５のいずれかに記載の多階調フォトマスク。
  7. 遮光部、半透光部、及び透光部を含む所定の転写用パターンを透明基板上に形成することにより、被転写体上に、部分的にレジスト残膜値の異なるレジストパターンを形成可能な多階調フォトマスクの製造方法であって、
    半透光膜、位相シフト調整膜、遮光膜、及び第１レジスト膜が前記透明基板上にこの順に積層されたフォトマスク用ブランクを用意する工程と、
    前記第１レジスト膜に描画および現像を施し、前記遮光部の形成予定領域を覆う第１レジストパターンを形成する工程と、
    前記第１レジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングする第１エッチング工程と、
    前記第１レジストパターンを除去したのち、前記第１エッチング工程の行われた前記フォトマスク用ブランク上に第２レジスト膜を形成する工程と、
    前記第２レジスト膜に描画および現像を施し、前記遮光部の形成予定領域及び前記半透光部の形成予定領域を覆う第２レジストパターンを形成する工程と、
    前記第２レジストパターンをマスクとして前記位相シフト調整膜及び前記半透光膜をエッチングして前記透明基板を一部露出させる第２エッチング工程と、
    前記第２レジストパターンを除去する工程と、を有し、
    前記フォトマスク用ブランクにおいては、
    ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長の光が前記半透光部を透過するときの位相シフト量が前記透光部に対して６０度以下となるように、前記半透光膜と前記位相シフト調整膜との材質及び厚さが設定されている
    ことを特徴とする多階調フォトマスクの製造方法。
  8. 遮光部、第１半透光部、第２半透光部、及び透光部を含む所定の転写用パターンを透明基板上に形成することにより、被転写体上に、部分的にレジスト残膜値の異なるレジストパターンを形成可能な多階調フォトマスクの製造方法であって、
    半透光膜、位相シフト調整膜、遮光膜、及び第１レジスト膜が前記透明基板上にこの順に積層されたフォトマスク用ブランクを用意する工程と、
    前記第１レジスト膜に描画および現像を施し、前記遮光部の形成予定領域を覆う第１レジストパターンを形成する工程と、
    前記第１レジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングする第１エッチング工程と、
    前記第１レジストパターンを除去したのち、前記第１エッチング工程の行われた前記フォトマスク用ブランク上に第２レジスト膜を形成する工程と、
    前記第２レジスト膜に描画および現像を施し、前記遮光部の形成予定領域及び前記第１半透光部又は前記第２半透光部のいずれか一方の形成予定領域を覆う第２レジストパターンを形成する工程と、
    前記第２レジストパターンをマスクとして前記位相シフト調整膜をエッチングして前記半透光膜を一部露出させる第２エッチング工程と、
    前記第２レジストパターンを除去したのち、前記第２エッチング工程の行われた前記フォトマスク用ブランク上に、第３レジスト膜を形成する工程と、
    前記第３レジスト膜に描画および現像を施し、前記遮光部の形成予定領域、前記第１半透光部の形成予定領域、及び前記第２半透光部の形成予定領域を覆う第３レジストパターンを形成する工程と、
    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して前記透明基板を一部露出させる第３エッチング工程と、
    前記第３レジストパターンを除去する工程と、を有し、
    前記フォトマスク用ブランクにおいては、
    ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長の光が前記第１半透光部を透過するときの位相シフト量が前記透光部に対して６０度以下となり、前記光が前記第２半透光部を透過するときの位相シフト量が前記透光部に対して９０度以上２７０度以下となるように、前記半透光膜と前記位相シフト調整膜との材質及び厚さが設定されている
    ことを特徴とする多階調フォトマスクの製造方法。
  9. 遮光部、第１半透光部、第２半透光部、及び透光部を含む所定の転写用パターンを透明基板上に形成することにより、被転写体上に、部分的にレジスト残膜値の異なるレジストパターンを形成可能な多階調フォトマスクの製造方法であって、
    半透光膜、位相シフト調整膜、遮光膜、及び第１レジスト膜が前記透明基板上にこの順に積層されたフォトマスク用ブランクを用意する工程と、
    前記第１レジスト膜に描画および現像を施し、前記遮光部の形成予定領域を覆う第１レジストパターンを形成する工程と、
    前記第１レジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングする第１エッチング工程と、
    前記第１レジストパターンを除去したのち、前記第１エッチング工程の行われた前記フォトマスク用ブランク上に第２レジスト膜を形成する工程と、
    前記第２レジスト膜に描画および現像を施し、前記遮光部の形成予定領域、前記第１半透光部の形成予定領域、及び前記第２半透光部の形成予定領域を覆う第２レジストパターンを形成する工程と、
    前記第２レジストパターンをマスクとして前記位相シフト調整膜及び前記半透光膜をエッチングして前記透明基板を一部露出させる第２エッチング工程と、
    前記第２レジストパターンを除去したのち、前記第２エッチング工程の行われた前記フォトマスク用ブランク上に、第３レジスト膜を形成する工程と、
    前記第３レジスト膜に描画および現像を施し、前記遮光部の形成予定領域、前記第１半透光部又は前記第２半透光部のいずれか一方の形成予定領域、及び前記透光部の形成予定領域を覆う第３レジストパターンを形成する工程と、
    前記第３レジストパターンをマスクとして前記位相シフト調整膜をエッチングして前記半透光膜を一部露出させる第３エッチング工程と、
    前記第３レジストパターンを除去する工程と、を有し、
    前記フォトマスク用ブランクにおいては、
    ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長の光が前記第１半透光部を透過するときの位相シフト量が前記透光部に対して６０度以下となり、前記光が前記第２半透光部を透過するときの位相シフト量が前記透光部に対して９０度以上２７０度以下となるように、前記半透光膜と前記位相シフト調整膜との材質及び厚さが設定されている
    ことを特徴とする多階調フォトマスクの製造方法。
  10. 前記位相シフト調整膜が、前記遮光膜及び前記半透光膜のエッチングに用いるエッチング液又はエッチングガスに対して耐性を有する
    ことを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の多階調フォトマスクの製造方法。
  11. 請求項１から６のいずれかに記載の多階調フォトマスク、又は請求項７から１０のいずれかに記載の製造方法による多階調フォトマスクを介し、被転写体上に形成されているレジスト膜にｉ線〜ｇ線の範囲内の波長を有する露光光を照射することにより、前記レジスト膜に前記転写用パターンを転写する工程を有する
    ことを特徴とするパターン転写方法。
  12. 遮光部、半透光部、及び透光部を含む所定の転写用パターンが透明基板上に形成されることにより、被転写体上に、部分的にレジスト残膜値の異なるレジストパターンを形成可能な多階調フォトマスクを製造するフォトマスク用ブランクであって、
    前記透明基板上に、半透光膜、位相シフト調整膜、及び遮光膜が積層されてなり、
    ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長の光が前記半透光膜と前記位相シフト調整膜との積層膜を透過するときの位相シフト量が前記透明基板に対して６０度以下となるように、前記半透光膜と前記位相シフト調整膜との材質及び厚さが設定されている
    ことを特徴とする多階調フォトマスク用ブランク。
  13. 遮光部、第１半透光部、第２半透光部、及び透光部を含む所定の転写用パターンが透明基板上に形成されることにより、被転写体上に、部分的にレジスト残膜値の異なるレジストパターンを形成可能な多階調フォトマスクを製造するフォトマスク用ブランクであって、
    前記透明基板上に、半透光膜、位相シフト調整膜、及び遮光膜が積層されてなり、
    ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長の光が前記半透光膜と前記位相シフト調整膜との積層膜を透過するときの位相シフト量、又は前記光が前記半透光膜を透過するときの位相シフト量、のいずれか一方が前記透明基板に対して６０度以下となり、他方が前記透明基板に対して９０以上２７０度以下となるように、前記半透光膜と前記位相シフト調整膜との材質及び厚さが設定されている
    ことを特徴とする多階調フォトマスク用ブランク。
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