JP2020166114A - フォトマスクブランク、フォトマスクの製造方法、及び表示装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】透光性基板上に、透過量を調整する機能を有する半透光性膜を有するＦＰＤデバイスを製造するためのフォトマスクブランク及びフォトマスクに関し、膜厚変動に対する透過率の変動が小さい半透光性膜を有するフォトマスクブランク及びフォトマスクを提供すること。【解決手段】透光性基板上に、透過量を調整する機能を有する半透光性膜を有するフォトマスクブランクであって、半透光性膜は、遷移金属とケイ素と酸素及び窒素の何れかを含む遷移金属シリサイド系材料、またはクロムと酸素及び窒素の何れかを含むクロム系材料からなり、半透光性膜は露光光に対する透過率が１０％以上６０％以下、位相差が０度以上１２０度以下、かつ半透過膜の膜厚が設定膜厚に対して±３ｎｍの範囲で変動した場合において、露光波長における透過率をその変動幅が±２％以内に制御できる特性を有し、屈折率ｎ及び消衰係数ｋを有する半透光性膜の材料を選定してなること。【選択図】なし
Description
本発明は、マスクブランク及びフォトマスクに関し、特に、ＦＰＤデバイスを製造するためのマスクブランク（フォトマスク用のブランク）、係るマスクブランクを用いて製造されたフォトマスク（転写マスク）等に関する。
ＦＰＤ用マスクの分野において、半透光性膜（いわゆるグレートーンマスク用ハーフ透光性膜）を有するグレートーンマスク（多階調マスクとも言う。）を用いてマスク枚数を削減する試みがなされている（非特許文献１）。
ここで、グレートーンマスクは、図１１（１）に示すように、透明基板（透光性基板）上に、遮光部１と、透過部２と、グレートーン部３とを有する。グレートーン部３は、透過量を調整する機能を有し、例えば、図１１（１）に示すようにグレートーンマスク用半透光性膜（ハーフ透光性膜）３ａ’を形成した領域を形成した領域であって、これらの領域を透過する光の透過量を低減しこの領域による照射量を低減して、係る領域に対応するフォトレジストの現像後の膜減りした膜厚を所望の値に制御することを目的として形成される。
ここで、グレートーンマスクは、図１１（１）に示すように、透明基板（透光性基板）上に、遮光部１と、透過部２と、グレートーン部３とを有する。グレートーン部３は、透過量を調整する機能を有し、例えば、図１１（１）に示すようにグレートーンマスク用半透光性膜（ハーフ透光性膜）３ａ’を形成した領域を形成した領域であって、これらの領域を透過する光の透過量を低減しこの領域による照射量を低減して、係る領域に対応するフォトレジストの現像後の膜減りした膜厚を所望の値に制御することを目的として形成される。
グレートーンマスクを、ミラープロジェクション方式やレンズを使ったレンズ方式の大型露光装置に搭載して使用する場合、グレートーン部３を通過した露光光は全体として露光量が足りなくなるため、このグレートーン部３を介して露光したポジ型フォトレジストは膜厚が薄くなるだけで基板上に残る。つまり、レジストは露光量の違いによって通常の遮光部１に対応する部分とグレートーン部３に対応する部分で現像液に対する溶解性に差ができるため、現像後のレジスト形状は、図１１（２）に示すように、通常の遮光部１に対応する部分１’が例えば約１μｍ、グレートーン部３に対応する部分３’が例えば約０．４〜０．５μｍ、透過部２に対応する部分はレジストのない部分２’となる。そして、レジストのない部分２’で被加工基板の第１のエッチングを行い、グレートーン部３に対応する薄い部分３’のレジストをアッシング等によって除去しこの部分で第２のエッチングを行うことによって、１枚のマスクで従来のマスク２枚分の工程を行い、マスク枚数を削減する。
また、最近では、上記のグレートーンマスクを、近接露光（プロジェクション露光）方式の大型露光装置に搭載し、カラーフィルター用のフォトスペーサー形成のために用いられている。
また、最近では、上記のグレートーンマスクを、近接露光（プロジェクション露光）方式の大型露光装置に搭載し、カラーフィルター用のフォトスペーサー形成のために用いられている。
上記図１１（１）に示すグレートーンマスクは、例えば、特許文献１に記載しているマスクブランクを用いて製造される。特許文献１に記載されているマスクブランクは、透光性基板上に、透過量を調整する機能を有する半透光性膜を少なくとも有し、前記半透光性膜は、超高圧水銀灯から放射され、少なくともｉ線からｇ線に渡る波長帯域において、半透光性膜の透過率の変動幅が５％未満の範囲内となるように制御された膜であることを特徴としている。この半透光性膜としては、具体的に、ＣｒＮ（膜厚２０〜２５０オングストローム（２〜２５ｎｍ）、ＭｏＳｉ４（膜厚１５〜２００オングストローム（１．５〜２０ｎｍ）などの材料と膜厚が例示されている。
月刊ＦＰＤ Intelligence、p.31-35、１９９９年５月
上記特許文献１に例示された材料を用いて、所望の透過率を有する半透光性膜を形成する場合、前記半透光性膜の膜厚を制御して行うことになるが、サイズの大きいグレートーンマスクを作製する場合には、基板面内での膜厚分布による透過率分布が発生し、面内透過率均一性が良好なグレートーンマスクの製造が難しくなってきている。
また、マスクブランクにおける半透光性膜の成膜プロセスにおいて、設計膜厚通りに成膜するが、半透光性膜の膜厚が１．５ｎｍ〜３０ｎｍ程度と薄いため、設計膜厚通りに成膜することは難しく、設計膜厚に対して１０％程度の膜厚差が生じることがある。半透光性膜に関して膜厚による透過率の変動幅について考慮せずに膜設計を行った場合、上記のように、半透光性膜の膜厚が設計値からずれたときに、透過率が変化するという問題があった。
また、マスクブランクにおける半透光性膜の成膜プロセスにおいて、設計膜厚通りに成膜するが、半透光性膜の膜厚が１．５ｎｍ〜３０ｎｍ程度と薄いため、設計膜厚通りに成膜することは難しく、設計膜厚に対して１０％程度の膜厚差が生じることがある。半透光性膜に関して膜厚による透過率の変動幅について考慮せずに膜設計を行った場合、上記のように、半透光性膜の膜厚が設計値からずれたときに、透過率が変化するという問題があった。
また、特に、グレートーンマスクを近接露光方式の大型露光装置に搭載して、被転写体にパターン転写を行う場合、グレートーンマスクと被転写体との間隔が狭いために、グレートーンマスク表面に異物が付着するのを防止するペリクルを使用することができない。従って、通常、複数回グレートーンマスクを使用した後、グレートーンマスク表面に付着した異物を除去するために、アルカリや酸を用いた薬液洗浄が行なわれるが、上記薬液洗浄により半透光性膜の膜減りが発生し、半透光性膜の透過率が変化するという問題が発生している。
そこで本発明は、透光性基板上に、透過量を調整する機能を有する半透光性膜を少なくとも有するＦＰＤデバイスを製造するためのフォトマスクブランク及びフォトマスクに関し、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動が小さい半透光性膜を有するフォトマスクブランク及びフォトマスクを提供することを目的とする。
本発明の様々な態様について以下に説明する。
（構成１）
透光性基板上に、透過量を調整する機能を有する半透光性膜を少なくとも有するＦＰＤデバイスを製造するためのフォトマスクブランクであって、
前記半透光性膜は、遷移金属と、ケイ素と、酸素及び窒素の何れかを含む遷移金属シリサイド系材料、またはクロムと、酸素及び窒素の何れかを含むクロム系材料からなり、
前記半透光性膜は、露光光に対する透過率が１０％以上６０％以下、位相差が０度以上１２０度以下であり、かつ、前記半透光性膜の膜厚が、前記透過率及び位相差を得るための設定膜厚に対して±３ｎｍの範囲で変動した場合において、露光波長における透過率をその変動幅が±２％以内となるように制御できる特性を有し、
前記特性が得られるよう屈折率ｎ及び消衰係数ｋを有する半透光性膜の材料を選定してなることを特徴とするフォトマスクブランク。
（構成１）
透光性基板上に、透過量を調整する機能を有する半透光性膜を少なくとも有するＦＰＤデバイスを製造するためのフォトマスクブランクであって、
前記半透光性膜は、遷移金属と、ケイ素と、酸素及び窒素の何れかを含む遷移金属シリサイド系材料、またはクロムと、酸素及び窒素の何れかを含むクロム系材料からなり、
前記半透光性膜は、露光光に対する透過率が１０％以上６０％以下、位相差が０度以上１２０度以下であり、かつ、前記半透光性膜の膜厚が、前記透過率及び位相差を得るための設定膜厚に対して±３ｎｍの範囲で変動した場合において、露光波長における透過率をその変動幅が±２％以内となるように制御できる特性を有し、
前記特性が得られるよう屈折率ｎ及び消衰係数ｋを有する半透光性膜の材料を選定してなることを特徴とするフォトマスクブランク。
（構成２）
前記半透光性膜の膜厚は、４０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下であることを特徴とする構成１記載のフォトマスクブランク。
（構成３）
前記半透光性膜は、前記透過率及び位相差を得るための設定膜厚に対して±３ｎｍの範囲で変動した場合において、該半透光性膜の膜厚の増加に伴って、裏面反射率は減少する傾向を有することを特徴とする構成１または２に記載のフォトマスクブランク。
前記半透光性膜の膜厚は、４０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下であることを特徴とする構成１記載のフォトマスクブランク。
（構成３）
前記半透光性膜は、前記透過率及び位相差を得るための設定膜厚に対して±３ｎｍの範囲で変動した場合において、該半透光性膜の膜厚の増加に伴って、裏面反射率は減少する傾向を有することを特徴とする構成１または２に記載のフォトマスクブランク。
（構成４）
前記半透光性膜上に遮光膜を有することを特徴とする構成１乃至３の何れに記載のフォトマスクブランク。
（構成５）
前記透光性基板と前記半透光性膜との間に遮光膜パターンを有することを特徴とする構成１乃至３の何れかに記載のフォトマスクブランク。
前記半透光性膜上に遮光膜を有することを特徴とする構成１乃至３の何れに記載のフォトマスクブランク。
（構成５）
前記透光性基板と前記半透光性膜との間に遮光膜パターンを有することを特徴とする構成１乃至３の何れかに記載のフォトマスクブランク。
（構成６）
構成１乃至５のいずれかに記載のフォトマスクブランクを用いるフォトマスクの製造方法。
（構成７）
構成６に記載のフォトマスクのパターンを転写することにより、表示装置を製造する表示装置の製造方法。
構成１乃至５のいずれかに記載のフォトマスクブランクを用いるフォトマスクの製造方法。
（構成７）
構成６に記載のフォトマスクのパターンを転写することにより、表示装置を製造する表示装置の製造方法。
本発明のフォトマスクブランクによれば、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動を小さく制御できる半透光性膜を有するフォトマスクブランクを提供できる。
また、本発明のフォトマスクの製造方法によれば、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動を小さく制御できる半透光性膜パターンを有するフォトマスクを提供できる。
また、本発明の表示装置の製造方法によれば、フォトマスク起因によるパターン転写のＣＤエラーが生じない表示装置を提供できる。
また、本発明のフォトマスクの製造方法によれば、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動を小さく制御できる半透光性膜パターンを有するフォトマスクを提供できる。
また、本発明の表示装置の製造方法によれば、フォトマスク起因によるパターン転写のＣＤエラーが生じない表示装置を提供できる。
実施の形態１（実施の形態１−１、１−２、１−３）
実施の形態１では、透光性基板上に、透過量を調整する機能を有する半透光性膜を備えたフォトマスクブランクについて説明する。
図１は実施の形態１−１にかかるフォトマスクブランク１０の膜構成を示す模式図である。
図１に示すフォトマスクブランク１０は、透光性基板２０と、透光性基板２０上に形成された半透光性膜３０とを備える。
実施の形態１では、透光性基板上に、透過量を調整する機能を有する半透光性膜を備えたフォトマスクブランクについて説明する。
図１は実施の形態１−１にかかるフォトマスクブランク１０の膜構成を示す模式図である。
図１に示すフォトマスクブランク１０は、透光性基板２０と、透光性基板２０上に形成された半透光性膜３０とを備える。
図２は実施の形態１−２にかかるフォトマスクブランク１０の膜構成を示す模式図である。
図２に示すフォトマスクブランク１０は、上述の実施の形態１−１のフォトマスクブランクにおいて、半透光性膜３０上に、遮光膜４０を備えたフォトマスクブランクである。
図２に示すフォトマスクブランク１０は、上述の実施の形態１−１のフォトマスクブランクにおいて、半透光性膜３０上に、遮光膜４０を備えたフォトマスクブランクである。
図３は実施の形態１−３にかかるフォトマスクブランク１０の膜構成を示す模式図である。
図３に示すフォトマスクブランク１０は、上述の実施の形態１−１のフォトマスクブランクにおいて、透光性基板２０と半透光性膜３０の間に、遮光膜４０をエッチングにより所定のパターンに形成された遮光膜パターン４０ａを備えたフォトマスクブランクである。
図３に示すフォトマスクブランク１０は、上述の実施の形態１−１のフォトマスクブランクにおいて、透光性基板２０と半透光性膜３０の間に、遮光膜４０をエッチングにより所定のパターンに形成された遮光膜パターン４０ａを備えたフォトマスクブランクである。
以下、実施の形態１−１から１−３のフォトマスクブランク１０を構成する透光性基板２０、半透光性膜３０、遮光膜４０及びエッチング阻止膜について説明する。
［透光性基板２０］
透光性基板２０は、露光光に対して透明である。透光性基板２０は、表面反射ロスが無いとしたときに、露光光に対して８５％以上の透過率、好ましくは９０％以上の透過率を有するものである。透光性基板２０は、ケイ素と酸素を含有する材料からなり、合成石英ガラス、石英ガラス、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、低熱膨張ガラス（ＳｉＯ２−ＴｉＯ２ガラス等）などのガラス材料で構成することができる。透光性基板２０が低熱膨張ガラスから構成される場合、透光性基板２０の熱変形に起因する位相シフト膜パターンの位置変化を抑制することができる。また、表示装置用途で使用される透光性基板２０は、一般に矩形状の基板であって、該透光性基板の短辺の長さは３００ｍｍ以上であるものが使用される。本発明は、透光性基板の短辺の長さが３００ｍｍ以上の大きなサイズであっても、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率変動を小さく制御できる半透光性膜が形成されたフォトマスクブランクである。
透光性基板２０は、露光光に対して透明である。透光性基板２０は、表面反射ロスが無いとしたときに、露光光に対して８５％以上の透過率、好ましくは９０％以上の透過率を有するものである。透光性基板２０は、ケイ素と酸素を含有する材料からなり、合成石英ガラス、石英ガラス、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、低熱膨張ガラス（ＳｉＯ２−ＴｉＯ２ガラス等）などのガラス材料で構成することができる。透光性基板２０が低熱膨張ガラスから構成される場合、透光性基板２０の熱変形に起因する位相シフト膜パターンの位置変化を抑制することができる。また、表示装置用途で使用される透光性基板２０は、一般に矩形状の基板であって、該透光性基板の短辺の長さは３００ｍｍ以上であるものが使用される。本発明は、透光性基板の短辺の長さが３００ｍｍ以上の大きなサイズであっても、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率変動を小さく制御できる半透光性膜が形成されたフォトマスクブランクである。
［半透光性膜３０］
半透光性膜３０は、遷移金属と、ケイ素と、酸素及び窒素の何れかを含む遷移金属シリサイド系材料、またクロムと、酸素及び窒素の何れかを含むクロム系材料で構成される。遷移金属シリサイド系材料における遷移金属としては、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）などが好適である。
半透光性膜３０は、遷移金属と、ケイ素と、酸素及び窒素の何れかを含む遷移金属シリサイド系材料、またクロムと、酸素及び窒素の何れかを含むクロム系材料で構成される。遷移金属シリサイド系材料における遷移金属としては、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）などが好適である。
また、半透光性膜３０は、露光光における光学特性（透過率、膜厚変化に対する透過率特性、位相差）を調整するために、酸素及び窒素の何れかを含む。
半透光性膜３０における窒素は、同じく軽元素成分である酸素と比べて、屈折率と消衰係数を下げない効果がある。従って、半透光性膜３０の膜厚を薄くする効果が得られる。なお、半透光性膜３０に含まれる窒素の含有率は、２０原子％以上６０原子％以下であることが好ましい。
半透光性膜３０における酸素は、同じく軽元素成分である窒素比べて、屈折率と消衰係数を下げる効果がある。従って、半透光性膜３０において、所望の透過率を得るための調整が可能となる。ただし、半透光性膜３０に酸素を入れすぎると、パターンのエッチング特性として透光性基板との界面に喰われが発生しやすくなる。半透光性膜３０に酸素が含まれる場合は、酸素の含有率は、０原子％超３０原子％以下であることが好ましい。
また、半透光性膜３０には、上述した酸素、窒素の他に、膜応力の低減やウェットエッチングレートを制御する目的で、炭素やヘリウム、クリプトン、キセノンなどの希ガスを含有してもよい。
半透光性膜３０における窒素は、同じく軽元素成分である酸素と比べて、屈折率と消衰係数を下げない効果がある。従って、半透光性膜３０の膜厚を薄くする効果が得られる。なお、半透光性膜３０に含まれる窒素の含有率は、２０原子％以上６０原子％以下であることが好ましい。
半透光性膜３０における酸素は、同じく軽元素成分である窒素比べて、屈折率と消衰係数を下げる効果がある。従って、半透光性膜３０において、所望の透過率を得るための調整が可能となる。ただし、半透光性膜３０に酸素を入れすぎると、パターンのエッチング特性として透光性基板との界面に喰われが発生しやすくなる。半透光性膜３０に酸素が含まれる場合は、酸素の含有率は、０原子％超３０原子％以下であることが好ましい。
また、半透光性膜３０には、上述した酸素、窒素の他に、膜応力の低減やウェットエッチングレートを制御する目的で、炭素やヘリウム、クリプトン、キセノンなどの希ガスを含有してもよい。
遷移金属シリサイド系材料としては、例えば、遷移金属シリサイドの窒化物、遷移金属シリサイドの酸化物、遷移金属シリサイドの酸化窒化物、遷移金属シリサイドの酸化窒化炭化物などが挙げられる。また、遷移金属シリサイド系材料は、モリブデンシリサイド系材料（ＭｏＳｉ系材料）、ジルコニウムシリサイド系材料（ＺｒＳｉ系材料）、モリブデンジルコニウムシリサイド系材料（ＭｏＺｒＳｉ系材料）であると、ウェットエッチングによる優れたパターン断面形状が得られやすいという点で好ましく、特にモリブデンシリサイド系材料（ＭｏＳｉ系材料）であると好ましい。
半透光性膜３０に含まれる遷移金属とケイ素の原子比率は、遷移金属：ケイ素＝１：３以上１：１５以下であることが好ましい。この範囲であると、半透光性膜３０の洗浄耐性（薬液耐性）を高めることができる。さらに洗浄耐性を高める視点からは、半透光性膜３０に含まれる遷移金属とケイ素の原子比率は、遷移金属：ケイ素＝１：４以上１：１５以下、さらに好ましくは、遷移金属：ケイ素＝１：５以上１：１５以下が望ましい。
また、クロム系材料としては、例えば、クロムの窒化物、クロムの酸化物、クロムの酸化窒化物、クロムの酸化炭化物、クロムの窒化炭化物、クロムの酸化窒化炭化物などが挙げられる。
露光光に対する半透光性膜３０の透過率は、半透光性膜３０として必要な値を満たす。半透光性膜３０の透過率は、露光光に含まれる所定の波長の光（以下、代表波長という）に対して、１０％以上６０％以下であり、より好ましくは、２０％以上６０％以下であり、さらに好ましくは、３０％以上５０％以下である。すなわち、露光光が３１３ｎｍ以上４３６ｎｍ以下の波長範囲の光を含む複合光である場合、半透光性膜３０は、その波長範囲に含まれる代表波長の光に対して、上述した透過率を有する。例えば、露光光がｉ線、ｈ線及びｇ線を含む複合光である場合、半透光性膜３０は、ｉ線（波長：３６５ｎｍ）、ｈ線（波長：４０５ｎｍ）及びｇ線（波長：４３６ｎｍ）のいずれかに対して、上述した透過率を有する。
また、半透光性膜３０の位相差は、露光光に含まれる所定の波長の光（以下、代表波長という）に対して、０度以上１２０度以下であり、より好ましくは、０度以上１１０度以下、さらに好ましくは０度以上１００度以下、さらに好ましくは０度以上９０度以下である。すなわち、露光光が３１３ｎｍ以上４３６ｎｍ以下の波長範囲の光を含む複合光である場合、半透光性膜３０は、その波長範囲に含まれる代表波長の光に対して、上述した位相差を有する。例えば、露光光がｉ線、ｈ線及びｇ線を含む複合光である場合、半透光性膜３０は、ｉ線（波長：３６５ｎｍ）、ｈ線（波長：４０５ｎｍ）及びｇ線（波長：４３６ｎｍ）のいずれかに対して、上述した位相差を有する。
さらに、本発明（本実施の形態１〜３）における半透光性膜３０の膜厚が、前記透過率（１０％以上６０％以下）及び位相差（０度以上１２０度以下）を得るための設定膜厚に対して±３ｎｍの範囲で変動した場合において、露光波長における透過率をその変動幅が±２％以内となるように制御できる特性を有することにより、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動が小さい半透光性膜を有するフォトマスクブランク及びフォトマスクが得られる。
半透光性膜３０の材料としては、透過率（１０％以上６０％以下）及び位相差（０度以上１２０度以下）を得るための設定膜厚に対して±３ｎｍの範囲で変動した場合において、露光波長における透過率をその変動幅が±２％以内となるように制御できる屈折率ｎ、消衰係数ｋを有するものを選定する。
上記のような屈折率ｎ、消衰係数ｋの設計思想は、従来の所定の波長帯域（例えば、３１３ｎｍ以上４３６ｎｍ以下の波長範囲、この範囲を含むより広い波長範囲）における半透光性膜の透過率の変動幅を所定の範囲以内となることを重点におく材料設計、屈折率ｎ、消衰係数ｋの設計思想とは異なる。
本発明は、上記所定の波長帯域の制約をなくす設計思想であり、例えば、複数の波長に対する材料設計、屈折率ｎ、消衰係数ｋの設計思想でなくてよく、例えば、代表波長１つに対する材料設計、屈折率ｎ、消衰係数ｋの設計思想でよい。
本発明は、上記所定の波長帯域の制約をなくす設計思想であり、例えば、複数の波長に対する材料設計、屈折率ｎ、消衰係数ｋの設計思想でなくてよく、例えば、代表波長１つに対する材料設計、屈折率ｎ、消衰係数ｋの設計思想でよい。
また、上記のような屈折率ｎ、消衰係数ｋの設計思想は、従来の露光に寄与する主要波長（例えば、ｉ線、ｈ線、ｇ線）に対する半透光性膜の透過率の変動幅を所定の範囲以内することに重点におく従来の材料設計、屈折率ｎ、消衰係数ｋの設計思想とは異なる。
本発明は、露光に寄与する主要波長（例えば、ｉ線、ｈ線、ｇ線）に対応する制約をなくす設計思想であり、例えば、代表波長１つに対する材料設計、屈折率ｎ、消衰係数ｋの設計思想でよい。
本発明は、露光に寄与する主要波長（例えば、ｉ線、ｈ線、ｇ線）に対応する制約をなくす設計思想であり、例えば、代表波長１つに対する材料設計、屈折率ｎ、消衰係数ｋの設計思想でよい。
基本的に、半透光性膜の膜厚と透過率は逆比例（反比例）の関係にあり、通常は、半透光性膜の膜厚が増えると透過率が下がる（右肩下がりグラフになる）関係にある。
本発明において、半透過膜の膜厚が増加しても透過率が変動しない現象は、狙いとする透過率（設定膜厚）の前後で、膜厚が増えると、透過率としては下がっていくはずだが、裏面反射率が低下することで、透過率の下がる分を補うようなことが起きている。このため、透過率と裏面反射率とのバランスが取れ、膜厚の変動に対して透過率の変動がゆるやかになる現象が起き、膜厚の変動に対する透過率変動が小さくなる。本発明では、裏面反射率が下がる領域で、狙いとする透過率の近辺にとどまる現象が起きている。
これに対し、狙いとする透過率（設定膜厚）の前後で、膜厚が増えると裏面反射率が上昇する関係にある場合には、膜厚が増えると単純に透過率が下がることと、裏面反射で損失する分も増えることで透過光がその分減る、というダブルの効果で、膜厚の変動に対して透過率が敏感に変動するという現象が起き、膜厚の変動に対する透過率変動が大きくなる。
本発明では、狙いとする透過率の近辺で、裏面反射率が底を打っている態様（裏面反射率が低下から上昇に変化する際に裏面反射率が下がっていない態様）においても、膜厚が増えると裏面反射率が上昇する関係にある場合に比べ、膜厚の変動に対する透過率変動が小さくなる。同様に、狙いとする透過率の近辺で、裏面反射率が下がってはいない態様においても、膜厚が増えると裏面反射率が上昇する関係にある場合に比べ、膜厚の変動に対する透過率変動が小さくなる。
本発明において、半透過膜の膜厚が増加しても透過率が変動しない現象は、狙いとする透過率（設定膜厚）の前後で、膜厚が増えると、透過率としては下がっていくはずだが、裏面反射率が低下することで、透過率の下がる分を補うようなことが起きている。このため、透過率と裏面反射率とのバランスが取れ、膜厚の変動に対して透過率の変動がゆるやかになる現象が起き、膜厚の変動に対する透過率変動が小さくなる。本発明では、裏面反射率が下がる領域で、狙いとする透過率の近辺にとどまる現象が起きている。
これに対し、狙いとする透過率（設定膜厚）の前後で、膜厚が増えると裏面反射率が上昇する関係にある場合には、膜厚が増えると単純に透過率が下がることと、裏面反射で損失する分も増えることで透過光がその分減る、というダブルの効果で、膜厚の変動に対して透過率が敏感に変動するという現象が起き、膜厚の変動に対する透過率変動が大きくなる。
本発明では、狙いとする透過率の近辺で、裏面反射率が底を打っている態様（裏面反射率が低下から上昇に変化する際に裏面反射率が下がっていない態様）においても、膜厚が増えると裏面反射率が上昇する関係にある場合に比べ、膜厚の変動に対する透過率変動が小さくなる。同様に、狙いとする透過率の近辺で、裏面反射率が下がってはいない態様においても、膜厚が増えると裏面反射率が上昇する関係にある場合に比べ、膜厚の変動に対する透過率変動が小さくなる。
半透光性膜３０の膜厚は、透過率（１０％以上６０％以下）及び位相差（０度以上１２０度以下）を得るための設定膜厚に対して±３ｎｍの範囲で変動した場合において、露光波長における透過率をその変動幅が±２％以内となる任意の膜厚を設定することができる。
但し、例えば、３０ｎｍ以下といった薄膜の場合、設計膜厚通りに成膜することが難しいので、半透光性膜３０の膜厚は４０ｎｍ以上が好ましい。
半透光性膜３０をパターニングした際の断面形状や、半透光性膜３０をパターニングする際のエッチング時間を考慮すると１２０ｎｍ以下が好ましい。
以上の点から、半透光性膜３０の膜厚は、４０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下が好ましく、さらに好ましくは、４５ｎｍ以上１１０ｎｍ以下、さらに好ましくは５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下が望ましい。
但し、例えば、３０ｎｍ以下といった薄膜の場合、設計膜厚通りに成膜することが難しいので、半透光性膜３０の膜厚は４０ｎｍ以上が好ましい。
半透光性膜３０をパターニングした際の断面形状や、半透光性膜３０をパターニングする際のエッチング時間を考慮すると１２０ｎｍ以下が好ましい。
以上の点から、半透光性膜３０の膜厚は、４０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下が好ましく、さらに好ましくは、４５ｎｍ以上１１０ｎｍ以下、さらに好ましくは５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下が望ましい。
半透光性膜３０の設定膜厚は、好ましくは、上記膜厚範囲内で任意に定めることができる。例えば、半透光性膜３０の膜厚を中心値に定めたり、膜減りを考慮して上限値に定めたり、あるいは、成膜の誤差を考慮して上限値から成膜誤差の分だけ下限値側に定めたりすることができる。
半透光性膜３０の膜厚と、透過率及び位相差との関係を表すグラフ（さらに、ｎ、ｋを変化させて得られるグラフ群）において、半透光性膜３０が所定の透過率（１０％以上６０％以下）、位相差（０度以上１２０度以下）となり、かつ、半透光性膜３０の膜厚変動に対する透過率の変動が小さい箇所（膜厚範囲）、視覚的には上記グラフにおける設定透過率（横軸）において、膜厚―透過率曲線のなす角が小さな箇所（フラットな箇所）に対応する半透光性膜３０の膜厚と、屈折率ｎ、消衰係数ｋを設定し、使用する。
例えば、半透光性膜３０が、金属シリサイド系材料であって、露光光（ｈ線：波長４０５ｎｍ）に対する透過率が３０％以上５０％以下、位相差が０度以上１２０度以下の場合においては、半透光性膜３０の屈折率ｎは、２．３５以上２．５５以下、消衰係数は、０．２以上０．４５以下となる材料を選定する。
また、半透光性膜３０が、クロム系材料であって、露光光（ｈ線：波長４０５ｎｍ）に対する透過率が３０％以上５０％以下、位相差が０度以上１２０度以下の場合においては、半透光性膜３０の屈折率ｎは、２．２０以上２．５５以下、消衰係数は、０．４５以上０．５０以下となる材料を選定する。
半透光性膜３０は、スパッタリング法により形成することができる。
また、半透光性膜３０が、クロム系材料であって、露光光（ｈ線：波長４０５ｎｍ）に対する透過率が３０％以上５０％以下、位相差が０度以上１２０度以下の場合においては、半透光性膜３０の屈折率ｎは、２．２０以上２．５５以下、消衰係数は、０．４５以上０．５０以下となる材料を選定する。
半透光性膜３０は、スパッタリング法により形成することができる。
［遮光膜４０］
実施の形態１−２のフォトマスクブランク１０は、半透光性膜３０上に、露光光の透過を遮る機能を有する遮光膜４０を備えている。実施の形態１−２においては、遮光膜４０は、半透光性膜３０と遮光膜４０とが積層する部分において、露光光に対する光学濃度は、好ましくは３以上であり、より好ましくは３．５以上であり、さらに好ましくは４以上である。
実施の形態１−２のフォトマスクブランク１０は、半透光性膜３０上に、露光光の透過を遮る機能を有する遮光膜４０を備えている。実施の形態１−２においては、遮光膜４０は、半透光性膜３０と遮光膜４０とが積層する部分において、露光光に対する光学濃度は、好ましくは３以上であり、より好ましくは３．５以上であり、さらに好ましくは４以上である。
遮光膜４０の材料としては、露光光の透過を遮る機能を有する材料であれば、特に限定されない。例えば、遮光膜４０の材料としては、クロム系材料や遷移金属シリサイド系材料を使用することができる。
遮光膜４０の材料がクロム系材料の場合、クロム（Ｃｒ）、または、クロム（Ｃｒ）と、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）のうちの少なくとも一種を含むクロム系材料が挙げられる。具体的には、Ｃｒ、ＣｒＮ、ＣｒＯ、ＣｒＣ、ＣｒＯＮ、ＣｒＣＮ、ＣｒＣＯ、ＣｒＣＯＮの材料を使用することができる。
また、遮光膜４０の材料が遷移金属シリサイド系材料の場合、遷移金属シリサイド、遷移金属シリサイドの窒化物、遷移金属シリサイドの酸化物、遷移金属シリサイドの炭化物、遷移金属シリサイドの酸化窒化物、遷移金属シリサイドの酸化炭化物、遷移金属シリサイドの窒化炭化物、遷移金属シリサイドの酸化窒化炭化物の材料を使用することができる。遷移金属としては、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）などが好適である。
実施の形態１−２のフォトマスクブランク１０が、透光性基板２０上に、半透光性膜３０と遮光膜４０が順に接して形成する場合、半透光性膜３０と遮光膜４０は、エッチング選択性が異なる材料を選定することが望ましい。ここで、エッチング選択性が異なるとは、遮光膜４０をパターニング可能なエッチャントでは半透光性膜３０が実質的にエッチングされず、半透光性膜３０をパターニング可能なエッチャントでは遮光膜４０が実質的にエッチングされない関係をいう。
例えば、半透光性膜３０が、クロムが含まれない遷移金属シリサイド系材料である場合には、遮光膜４０はクロム系材料を選択する。また、半透光性膜３０が、クロム系材料である場合には、遮光膜４０は、クロムが含まれない遷移金属シリサイド系材料を選択する。
また、実施の形態１−２のフォトマスクブランク１０において、半透光性膜３０と遮光膜４０を、エッチング選択性が同じ材料を選定することもできる。例えば、半透光性膜３０と遮光膜４０が、クロムが含まれない遷移金属シリサイド系材料や、半透光性膜３０と遮光膜４０が、クロム系材料とすることができる。この場合、半透光性膜３０と遮光膜４０との間に、エッチング選択性が異なる材料からなるエッチング阻止膜を備えるのが良い。
この場合において、エッチング阻止膜を、エッチング阻止膜兼半透光性膜とすることで、２種類の半透光性膜を有する４階調（黒、グレー１、２、白の４階調）のフォトマスクブランクを製造することができる。例えば、基板上に、クロム系材料からなる半透光性膜、ＭｏＳｉ系材料からなるエッチング阻止膜兼半透光性膜、クロム遮光膜をこの順に有する４階調のフォトマスクブランクを製造することができる。この場合において、クロム系材料からなる半透光性膜として、後述する実施例３の半透光性膜と同じ特性及び膜厚を有する半透光性膜を用い、ＭｏＳｉ系材料からなるエッチング阻止膜兼半透光性膜として、後述する実施例１の半透光性膜と同じ特性及び膜厚を有する半透光性膜を用いることにより、２種類の半透光性膜が、それぞれ、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動を小さく制御できる半透光性膜を有するフォトマスクブランクを製造することができる。
上記の場合において、遮光膜４０は、半透光性膜３０とエッチング阻止膜と遮光膜４０とが積層する部分において、露光光に対する光学濃度は、好ましくは３以上であり、より好ましくは、３．５以上であり、さらに好ましくは４以上となるように選定される。
この場合において、エッチング阻止膜を、エッチング阻止膜兼半透光性膜とすることで、２種類の半透光性膜を有する４階調（黒、グレー１、２、白の４階調）のフォトマスクブランクを製造することができる。例えば、基板上に、クロム系材料からなる半透光性膜、ＭｏＳｉ系材料からなるエッチング阻止膜兼半透光性膜、クロム遮光膜をこの順に有する４階調のフォトマスクブランクを製造することができる。この場合において、クロム系材料からなる半透光性膜として、後述する実施例３の半透光性膜と同じ特性及び膜厚を有する半透光性膜を用い、ＭｏＳｉ系材料からなるエッチング阻止膜兼半透光性膜として、後述する実施例１の半透光性膜と同じ特性及び膜厚を有する半透光性膜を用いることにより、２種類の半透光性膜が、それぞれ、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動を小さく制御できる半透光性膜を有するフォトマスクブランクを製造することができる。
上記の場合において、遮光膜４０は、半透光性膜３０とエッチング阻止膜と遮光膜４０とが積層する部分において、露光光に対する光学濃度は、好ましくは３以上であり、より好ましくは、３．５以上であり、さらに好ましくは４以上となるように選定される。
また、遮光膜４０の透光性基板２０とは反対側の表面には、露光光の波長帯域において反射率を低減させる機能を持たせてもよい。この場合、遮光膜４０は、主に露光光を遮る機能を有する遮光層と、反射率を低減させる機能を有する表面反射防止層とを有する積層構造とすることができる。
遮光膜４０は、スパッタリング法により形成することができる。
遮光膜４０は、スパッタリング法により形成することができる。
［遮光膜パターン４０ａ］
実施の形態１−３のフォトマスクブランク１０は、透光性基板２０と半透光性膜３０との間に遮光膜パターン４０ａを備えている。実施の形態１−３においては、遮光膜パターン４０ａは、遮光膜パターン４０ａと半透光性膜３０とが積層する部分において、露光光に対する光学濃度は、好ましくは３以上であり、より好ましくは３．５以上であり、さらに好ましくは４以上である。
実施の形態１−３のフォトマスクブランク１０は、透光性基板２０と半透光性膜３０との間に遮光膜パターン４０ａを備えている。実施の形態１−３においては、遮光膜パターン４０ａは、遮光膜パターン４０ａと半透光性膜３０とが積層する部分において、露光光に対する光学濃度は、好ましくは３以上であり、より好ましくは３．５以上であり、さらに好ましくは４以上である。
遮光膜パターン４０ａの材料としては、上記遮光膜４０と同じ材料を使用することができる。例えば、遮光膜パターン４０ａと半透光性膜３０が同じクロム系材料とすることもできるし、同じ遷移金属シリサイド系材料とすることもできる。また、遮光膜パターン４０ａがクロム系材料で、半透光性膜３０がクロムを含まない遷移金属シリサイド系材料や、遮光膜パターン４０ａがクロムを含まない遷移金属シリサイド系材料で、半透光性膜３０がクロム系材料とすることもできる。
なお、遮光膜パターン４０ａは、スパッタリング法により成膜した遮光膜４０を、エッチングによりパターニングすることにより形成することができる。
なお、遮光膜パターン４０ａは、スパッタリング法により成膜した遮光膜４０を、エッチングによりパターニングすることにより形成することができる。
なお、実施の形態１−１、１−２、１−３のフォトマスクブランク１０は、半透光性膜３０や遮光膜４０上にレジスト膜を備えるものであってもよい。また、実施の形態１−２、１−２、１−３のフォトマスクブランク１０の最上層が半透光性膜３０や遮光膜４０において、これらをパターニングする際にマスク層として機能するエッチングマスク膜を形成しても構わない。この場合、エッチングマスク膜は、半透光性膜３０や遮光膜４０とエッチング選択性が異なる材料を使用する。
上述の実施の形態１−１、１−２、１−３のフォトマスクブランクによれば、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動を小さく制御できる半透光性膜を有するフォトマスクブランクを製造することができる。また、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動を小さく制御できる分、基板面内の透過率均一性がより良好な半透光性膜パターンを有するフォトマスクを製造することができる。
実施の形態２（実施の形態２−１、２−２）
実施の形態２では、フォトマスクの製造方法について説明する。実施の形態２−１は、実施の形態１−２のフォトマスクブランクを使用したフォトマスクの製造方法である。実施の形態２−２は、実施の形態１−３のフォトマスクブランクを使用したフォトマスクの製造方法である。
実施の形態２では、フォトマスクの製造方法について説明する。実施の形態２−１は、実施の形態１−２のフォトマスクブランクを使用したフォトマスクの製造方法である。実施の形態２−２は、実施の形態１−３のフォトマスクブランクを使用したフォトマスクの製造方法である。
以下、実施の形態２−１、２−２のフォトマスクの製造方法についての各工程を説明する。
実施の形態２−１
１．第１レジスト膜パターン形成工程
第１レジスト膜パターン形成工程では、先ず、実施の形態１−２のフォトマスクブランク１０の遮光膜４０上に、レジスト膜を形成する。ただし、フォトマスクブランク１０が、遮光膜４０上にレジスト膜を備える場合、レジスト膜の形成は行わない。
その後、レジスト膜を所定の現像液で現像して、遮光膜４０上に第１レジスト膜パターンを形成する。
１．第１レジスト膜パターン形成工程
第１レジスト膜パターン形成工程では、先ず、実施の形態１−２のフォトマスクブランク１０の遮光膜４０上に、レジスト膜を形成する。ただし、フォトマスクブランク１０が、遮光膜４０上にレジスト膜を備える場合、レジスト膜の形成は行わない。
その後、レジスト膜を所定の現像液で現像して、遮光膜４０上に第１レジスト膜パターンを形成する。
２．半透光性膜パターン形成用のマスクパターン形成工程（第１遮光膜パターン形成工程）
マスクパターン形成工程では、第１レジスト膜パターンをマスクにして遮光膜４０をエッチングして、半透光性膜パターン形成用のマスクパターンを形成する。遮光膜４０をエッチングするエッチング媒質（エッチング溶液、エッチングガス）は、遮光膜４０をエッチングできるものであれば、特に制限されない。例えば、遮光膜４０の材料が、クロム系材料から構成される場合、硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸とを含むエッチング溶液や、塩素ガスと酸素ガスの混合ガスからなるエッチングガスが挙げられる。また、遮光膜４０が遷移金属シリサイド系材料から構成される場合、フッ化水素酸、珪フッ化水素酸、及びフッ化水素アンモニウムから選ばれる少なくとも一つのフッ素化合物と、過酸化水素、硝酸、及び硫酸から選ばれる少なくとも一つの酸化剤とを含むエッチング溶液や、ＣＦ４ガス、ＣＨＦ３ガス、ＳＦ６ガスなどのフッ素系ガスや、これらのガスにＯ２ガスを混合したエッチングガスが挙げられる。
その後、レジスト剥離液を用いて、または、アッシングによって、第１レジスト膜パターンを剥離する。なお、第１レジスト膜パターンの剥離は、後述する半透光性膜パターン形成工程の後に行っても構わない。
マスクパターン形成工程では、第１レジスト膜パターンをマスクにして遮光膜４０をエッチングして、半透光性膜パターン形成用のマスクパターンを形成する。遮光膜４０をエッチングするエッチング媒質（エッチング溶液、エッチングガス）は、遮光膜４０をエッチングできるものであれば、特に制限されない。例えば、遮光膜４０の材料が、クロム系材料から構成される場合、硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸とを含むエッチング溶液や、塩素ガスと酸素ガスの混合ガスからなるエッチングガスが挙げられる。また、遮光膜４０が遷移金属シリサイド系材料から構成される場合、フッ化水素酸、珪フッ化水素酸、及びフッ化水素アンモニウムから選ばれる少なくとも一つのフッ素化合物と、過酸化水素、硝酸、及び硫酸から選ばれる少なくとも一つの酸化剤とを含むエッチング溶液や、ＣＦ４ガス、ＣＨＦ３ガス、ＳＦ６ガスなどのフッ素系ガスや、これらのガスにＯ２ガスを混合したエッチングガスが挙げられる。
その後、レジスト剥離液を用いて、または、アッシングによって、第１レジスト膜パターンを剥離する。なお、第１レジスト膜パターンの剥離は、後述する半透光性膜パターン形成工程の後に行っても構わない。
３．半透光性膜パターン形成工程
半透光性膜パターン形成工程では、上述のマスクパターン（第１遮光膜パターン）をマスクにして半透光性膜３０をエッチングして、半透光性膜パターンを形成する。半透性膜３０をエッチングするエッチング媒質（エッチング溶液、エッチングガス）は、半透光性膜３０をエッチングできるものであれば、特に制限されない。エッチング媒質については、遮光膜４０と同じであるので、説明は省略する。
半透光性膜パターン形成工程では、上述のマスクパターン（第１遮光膜パターン）をマスクにして半透光性膜３０をエッチングして、半透光性膜パターンを形成する。半透性膜３０をエッチングするエッチング媒質（エッチング溶液、エッチングガス）は、半透光性膜３０をエッチングできるものであれば、特に制限されない。エッチング媒質については、遮光膜４０と同じであるので、説明は省略する。
４．第２レジスト膜パターン形成工程
第２レジスト膜パターン形成工程は、半透光性膜パターン上に所定の遮光膜パターンを形成するための工程で、第１遮光膜パターン（上述のマスクパターン）上に第２レジスト膜パターンを形成する工程である。上述の工程で得られた半透光性膜パターン、第１遮光膜パターンを覆うようにレジスト膜を形成する。
その後、３５０ｎｍ〜４３６ｎｍの波長域から選択されるいずれかの波長を有するレーザー光を用いて、レジスト膜に所定のパターンを描画する。レジスト膜に描画するパターンとして、ラインアンドスペースパターンやホールパターンが挙げられる。
その後、レジスト膜を所定の現像液で現像して、第１遮光性膜パターン上に第２レジスト膜パターンを形成する。
第２レジスト膜パターン形成工程は、半透光性膜パターン上に所定の遮光膜パターンを形成するための工程で、第１遮光膜パターン（上述のマスクパターン）上に第２レジスト膜パターンを形成する工程である。上述の工程で得られた半透光性膜パターン、第１遮光膜パターンを覆うようにレジスト膜を形成する。
その後、３５０ｎｍ〜４３６ｎｍの波長域から選択されるいずれかの波長を有するレーザー光を用いて、レジスト膜に所定のパターンを描画する。レジスト膜に描画するパターンとして、ラインアンドスペースパターンやホールパターンが挙げられる。
その後、レジスト膜を所定の現像液で現像して、第１遮光性膜パターン上に第２レジスト膜パターンを形成する。
５．遮光膜パターン形成工程
第２レジスト膜パターンをマスクにして第１遮光膜パターンをエッチングして、半透光性膜パターン上に遮光膜パターンを形成する。第１遮光膜パターンをエッチングするエッチング媒質（エッチング溶液、エッチングガス）は、上述で説明した遮光膜４０をエッチングするエッチング媒質と同じなので説明は省略する。
その後、レジスト剥離液を用いて、または、アッシングによって、第２レジスト膜パターンを剥離して、実施の形態２−１のフォトマスクを得る。実施の形態２−１のフォトマスクは、透光性基板２０上に半透光性膜パターン、及び遮光膜パターン４０ａが形成されていない領域が透光部、半透光性膜パターンのみが形成された領域が半透光部、半透光性膜パターンと遮光膜パターン４０ａが積層された領域が遮光部とするフォトマスクとなる。
第２レジスト膜パターンをマスクにして第１遮光膜パターンをエッチングして、半透光性膜パターン上に遮光膜パターンを形成する。第１遮光膜パターンをエッチングするエッチング媒質（エッチング溶液、エッチングガス）は、上述で説明した遮光膜４０をエッチングするエッチング媒質と同じなので説明は省略する。
その後、レジスト剥離液を用いて、または、アッシングによって、第２レジスト膜パターンを剥離して、実施の形態２−１のフォトマスクを得る。実施の形態２−１のフォトマスクは、透光性基板２０上に半透光性膜パターン、及び遮光膜パターン４０ａが形成されていない領域が透光部、半透光性膜パターンのみが形成された領域が半透光部、半透光性膜パターンと遮光膜パターン４０ａが積層された領域が遮光部とするフォトマスクとなる。
この実施の形態２−１のフォトマスクの製造方法によれば、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動を小さく制御できる半透光性膜パターンを有するフォトマスクを製造することができる。また、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動を小さく制御できる分、基板面内の透過率均一性がより良好な半透光性膜パターンを有するフォトマスクを製造することができる。
実施の形態２−２
１．レジスト膜パターン形成工程
レジスト膜パターン形成工程では、先ず。実施の形態１−３のフォトマスクブランク１０の半透光性膜３０上にレジスト膜を形成する。ただし、フォトマスクブランク１０が、半透光性膜３０上にレジスト膜を備える場合、レジスト膜の形成は行わない。使用するレジスト膜材料は、特に制限されない。後述する３５０ｎｍ〜４３６ｎｍの波長域から選択されるいずれかの波長を有するレーザー光に対して感光するものであればよい。また、レジスト膜は、ポジ型、ネガ型のいずれであっても構わない。
その後、３５０ｎｍ〜４３６ｎｍの波長域から選択されるいずれかの波長を有するレーザー光を用いて、レジスト膜に所定のパターンを描画する。レジスト膜に描画するパターンとして、ラインアンドスペースパターンやホールパターンが挙げられる。
その後、レジスト膜を所定の現像液で現像して、半透光性膜３０上にレジスト膜パターンを形成する。
１．レジスト膜パターン形成工程
レジスト膜パターン形成工程では、先ず。実施の形態１−３のフォトマスクブランク１０の半透光性膜３０上にレジスト膜を形成する。ただし、フォトマスクブランク１０が、半透光性膜３０上にレジスト膜を備える場合、レジスト膜の形成は行わない。使用するレジスト膜材料は、特に制限されない。後述する３５０ｎｍ〜４３６ｎｍの波長域から選択されるいずれかの波長を有するレーザー光に対して感光するものであればよい。また、レジスト膜は、ポジ型、ネガ型のいずれであっても構わない。
その後、３５０ｎｍ〜４３６ｎｍの波長域から選択されるいずれかの波長を有するレーザー光を用いて、レジスト膜に所定のパターンを描画する。レジスト膜に描画するパターンとして、ラインアンドスペースパターンやホールパターンが挙げられる。
その後、レジスト膜を所定の現像液で現像して、半透光性膜３０上にレジスト膜パターンを形成する。
２．半透光性膜パターン形成工程
半透光性膜パターン形成工程では、レジスト膜パターンをマスクにして半透光性膜３０をエッチングして、半透光性膜パターンを形成する。半透光性膜パターンは、例えば、隣接する遮光膜パターン４０ａを跨ぐように、半透光性膜パターンを形成する。半透光性膜をエッチングするエッチング媒質（エッチング溶液、エッチングガス）は、半透光性膜３０をエッチングできるものであれば、特に制限されない。エッチング媒質については、実施の形態２−１と同じであるので、説明は省略する。
その後、レジスト剥離液を用いて、または、アッシングによって、レジスト膜パターンを剥離して、実施の形態２−２のフォトマスクを得る。実施の形態２−２のフォトマスクは、透光性基板２０上に遮光膜パターン４０ａ、及び半透光性膜パターンが形成されていない領域が透光部、半透光性膜パターンのみが形成された領域が半透光部、遮光膜パターン４０ａと半透光性膜パターンが積層された領域が遮光部とするフォトマスクとなる。
半透光性膜パターン形成工程では、レジスト膜パターンをマスクにして半透光性膜３０をエッチングして、半透光性膜パターンを形成する。半透光性膜パターンは、例えば、隣接する遮光膜パターン４０ａを跨ぐように、半透光性膜パターンを形成する。半透光性膜をエッチングするエッチング媒質（エッチング溶液、エッチングガス）は、半透光性膜３０をエッチングできるものであれば、特に制限されない。エッチング媒質については、実施の形態２−１と同じであるので、説明は省略する。
その後、レジスト剥離液を用いて、または、アッシングによって、レジスト膜パターンを剥離して、実施の形態２−２のフォトマスクを得る。実施の形態２−２のフォトマスクは、透光性基板２０上に遮光膜パターン４０ａ、及び半透光性膜パターンが形成されていない領域が透光部、半透光性膜パターンのみが形成された領域が半透光部、遮光膜パターン４０ａと半透光性膜パターンが積層された領域が遮光部とするフォトマスクとなる。
この実施の形態２−２のフォトマスクの製造方法によれば、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動を小さく制御できる半透光性膜パターンを有するフォトマスクを製造することができる。また、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動を小さく制御できる分、基板面内の透過率均一性がより良好な半透光性膜パターンを有するフォトマスクを製造することができる。
実施の形態３
実施の形態３では、表示装置の製造方法について説明する。表示装置は、以下のマスク載置工程とパターン転写工程とを行うことによって製造される。
以下、各工程を詳細に説明する。
１．載置工程
載置工程では、実施の形態２−１、２−２で製造されたフォトマスクを露光装置のマスクステージに載置する。ここで、フォトマスクは、露光装置の投影光学系を介して表示装置基板上に形成されたレジスト膜に対向するように配置される。
実施の形態３では、表示装置の製造方法について説明する。表示装置は、以下のマスク載置工程とパターン転写工程とを行うことによって製造される。
以下、各工程を詳細に説明する。
１．載置工程
載置工程では、実施の形態２−１、２−２で製造されたフォトマスクを露光装置のマスクステージに載置する。ここで、フォトマスクは、露光装置の投影光学系を介して表示装置基板上に形成されたレジスト膜に対向するように配置される。
２．パターン転写工程
パターン転写工程では、実施の形態２−１、２−２で製造されたフォトマスクに露光光を照射して、表示装置基板上に形成されたレジスト膜に、遮光膜パターンが形成された遮光部と、半透光性膜パターンが形成された半透光部と、半透光性膜パターンが形成されていない透光部によりパターンを転写する。露光光は、３１３ｎｍ〜４３６ｎｍの波長域から選択される複数の波長の光を含む複合光や、３１３ｎｍ〜４３６ｎｍの波長域からある波長域をフィルターなどでカットし選択された単色光である。例えば、露光光は、ｉ線、ｈ線及びｇ線を含む複合光や、ｊ線、ｉ線、ｈ線及びｇ線を含む混合光や、ｉ線の単色光である。露光光として複合光を用いると、露光光強度を高くしてスループットを上げることができるため、表示装置の製造コストを下げることができる。
パターン転写工程では、実施の形態２−１、２−２で製造されたフォトマスクに露光光を照射して、表示装置基板上に形成されたレジスト膜に、遮光膜パターンが形成された遮光部と、半透光性膜パターンが形成された半透光部と、半透光性膜パターンが形成されていない透光部によりパターンを転写する。露光光は、３１３ｎｍ〜４３６ｎｍの波長域から選択される複数の波長の光を含む複合光や、３１３ｎｍ〜４３６ｎｍの波長域からある波長域をフィルターなどでカットし選択された単色光である。例えば、露光光は、ｉ線、ｈ線及びｇ線を含む複合光や、ｊ線、ｉ線、ｈ線及びｇ線を含む混合光や、ｉ線の単色光である。露光光として複合光を用いると、露光光強度を高くしてスループットを上げることができるため、表示装置の製造コストを下げることができる。
この実施の形態３の表示装置の製造方法によれば、フォトマスクを使用してパターン転写を行った後、フォトマスクの洗浄を繰り返し行っても光学特性（露光光に対する透過率）の変動を小さくすることができる、つまり、半透光性膜パターンの膜厚変動に対する透過率の変動が小さいので、フォトマスク起因によるパターン転写のＣＤエラーが生じない表示装置を製造することができる。
尚、上述の実施の形態１−１、１−２、１−３のフォトマスクブランク、及び実施の形態２−１、２−２のフォトマスクの製造方法により製造されたフォトマスクは、等倍露光のプロジェクション露光用のフォトマスクブランク、及びフォトマスクで使用することもできるし、また、近接露光のプロキシミティ露光用のフォトマスクブランク、及びフォトマスクで使用することもできる。特に、本発明は、フォトマスクの繰り返し洗浄においても、光学特性（露光光に対する透過率）の変動が小さいことから、近接露光のプロキシミティ露光用のフォトマスクブランク、及びフォトマスクにおいて最大限の効果を発揮することができる。
以下、本発明の実施例、比較例を示す。なお、各実施例、比較例の半透光性膜や遮光膜の各膜は、スパッタリング法で行われ、成膜装置としてインライン型スパッタリング装置を用いて成膜した。但し、本発明を実施するにあたっては、特にこの成膜法や成膜装置に限定されるわけではない。
（実施例１）
（実験例１−１、１−２、１−３）
実験例１−１〜１−３は、半透光性膜の材料がモリブデンシリサイド系材料であって、露光光の代表波長であるｈ線（波長４０５ｎｍ）において、透過率が４０％となる設定膜厚に対して、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動が小さくなる所定の屈折率ｎと消衰係数ｋを有する半透光性膜を選定するための実験例である。
（実施例１）
（実験例１−１、１−２、１−３）
実験例１−１〜１−３は、半透光性膜の材料がモリブデンシリサイド系材料であって、露光光の代表波長であるｈ線（波長４０５ｎｍ）において、透過率が４０％となる設定膜厚に対して、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動が小さくなる所定の屈折率ｎと消衰係数ｋを有する半透光性膜を選定するための実験例である。
（光学シミュレーション及び半透光性膜の選定）
先ず、膜厚変動に対する透過率の変動が小さい、所定の屈折率ｎと消衰係数ｋを有する半透光性膜を選定するため、透光性基板上に、成膜条件を変えて成膜した屈折率ｎと消衰係数ｋが異なる複数種類の半透光性膜を成膜した。
半透光性膜の成膜は、ＦＰＤ用フォトマスクブランクを製造する際に使用するインライン型スパッタリング装置を使用して行われ、成膜された半透光性膜の屈折率ｎと消衰係数ｋをｎ＆ｋアナライザーで測定するために、１５２ｍｍ×１５２ｍｍのサイズの合成石英ガラス材料からなる透光性基板（ダミー基板）に対して行った。
先ず、膜厚変動に対する透過率の変動が小さい、所定の屈折率ｎと消衰係数ｋを有する半透光性膜を選定するため、透光性基板上に、成膜条件を変えて成膜した屈折率ｎと消衰係数ｋが異なる複数種類の半透光性膜を成膜した。
半透光性膜の成膜は、ＦＰＤ用フォトマスクブランクを製造する際に使用するインライン型スパッタリング装置を使用して行われ、成膜された半透光性膜の屈折率ｎと消衰係数ｋをｎ＆ｋアナライザーで測定するために、１５２ｍｍ×１５２ｍｍのサイズの合成石英ガラス材料からなる透光性基板（ダミー基板）に対して行った。
実験例１−１〜１−３における半透光性膜の成膜条件、及び半透光性膜の屈折率ｎと消衰係数ｋは、以下の通りである。尚、実験例１−１〜１−３における半透光性膜の膜厚は、１００ｎｍとした。屈折率ｎと消衰係数ｋは、露光光の代表波長であるｈ線（波長４０５ｎｍ）の値である。
［実験例１−１］
スパッタリングターゲット：モリブデンシリサイドターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝１１：８９）
成膜ガス：アルゴンガスと窒素ガスとヘリウムガスの混合ガス（Ａｒ：Ｎ２：Ｈｅ＝１８：１２：５０）
ガス圧力：１．６Ｐａ
半透光性膜の屈折率ｎ：２．４３１、消衰係数ｋ：０．３１５
［実験例１−１］
スパッタリングターゲット：モリブデンシリサイドターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝１１：８９）
成膜ガス：アルゴンガスと窒素ガスとヘリウムガスの混合ガス（Ａｒ：Ｎ２：Ｈｅ＝１８：１２：５０）
ガス圧力：１．６Ｐａ
半透光性膜の屈折率ｎ：２．４３１、消衰係数ｋ：０．３１５
［実験例１−２］
スパッタリングターゲット：モリブデンシリサイドターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝８：９２）
成膜ガス：アルゴンガスと窒素ガスとヘリウムガスと一酸化窒素ガスの混合ガス（Ａｒ：Ｎ２：Ｈｅ：ＮＯ＝１８：１３：５０：４）
ガス圧力：１．６Ｐａ
半透光性膜の屈折率ｎ：２．３００、消衰係数ｋ：０．１５７
スパッタリングターゲット：モリブデンシリサイドターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝８：９２）
成膜ガス：アルゴンガスと窒素ガスとヘリウムガスと一酸化窒素ガスの混合ガス（Ａｒ：Ｎ２：Ｈｅ：ＮＯ＝１８：１３：５０：４）
ガス圧力：１．６Ｐａ
半透光性膜の屈折率ｎ：２．３００、消衰係数ｋ：０．１５７
［実験例１−３］
スパッタリングターゲット：モリブデンシリサイドターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝２０：８０）
成膜ガス：アルゴンガスと窒素ガスの混合ガス（Ａｒ：Ｎ２＝１８：１１）
ガス圧力：０．６Ｐａ
半透光性膜の屈折率ｎ：２．６５０、消衰係数ｋ：０．５３０
スパッタリングターゲット：モリブデンシリサイドターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝２０：８０）
成膜ガス：アルゴンガスと窒素ガスの混合ガス（Ａｒ：Ｎ２＝１８：１１）
ガス圧力：０．６Ｐａ
半透光性膜の屈折率ｎ：２．６５０、消衰係数ｋ：０．５３０
次に、上記実験例１−１〜１−３の半透光性膜の屈折率ｎと消衰係数ｋをもとに、半透光性膜の透過率が４０％となる設定膜厚に対して、半透光性膜の膜厚を変化させたときの半透光性膜の透過率、位相差、裏面反射率のシミュレーションを行った。
実験例１−１における、半透光性膜の透過率、位相差、裏面反射率のシミュレーション結果を表１及び図４に示す。
以上の結果の通り、実験例１−１の半透光性膜は、半透光性膜の透過率が４０％（０．４０）となる設定膜厚に対して、±３．５ｎｍの範囲で変動した場合において、露光波長の代表波長である４０５ｎｍにおける透過率の変動が±２．０％に抑えることができた。これは、半透光性膜の透過率が４０％となる設定膜厚に対して、±３．５ｎｍの範囲において、該半透光性膜の膜厚の増加に伴って、裏面反射率が減少する傾向となっていることが、露光波長の代表波長である４０５ｎｍにおける透過率の変動が±２．０％に抑えられた要因の一つと考える。
なお、図４において、膜厚８５．５ｎｍにおける透過率は３８．０％（０．３８）である。
なお、図４において、膜厚８５．５ｎｍにおける透過率は３８．０％（０．３８）である。
次に、実験例１−２における、半透光性膜の透過率、位相差、裏面反射率のシミュレーション結果を表２及び図５に示す。
以上の結果の通り、実験例１−２の半透光性膜は、半透光性膜の透過率が４０％（０．４０）となる設定膜厚に対して、±２０ｎｍの範囲で変動した場合において、露光波長の代表波長である４０５ｎｍにおける透過率の変動が±２．０％に抑えることができたが、半透光性膜の位相差が１２０度を超える値となってしまった。
次に、実験例１−３における、半透光性膜の透過率、位相差、裏面反射率のシミュレーション結果を表３及び図６に示す。
以上の結果の通り、実験例１−３の半透光性膜は、半透光性膜の透過率が４０％（０．４０）となる設定膜厚に対して、±１．０ｎｍの範囲で変動した場合において、露光波長の代表波長である４０５ｎｍにおける透過率の変動が±２．０％に抑えることができた。実験例１−１の半透光性膜と比べ、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動が大きい結果となった。これは、半透光性膜の透過率が４０％となる設定膜厚に対して、±３．５ｎｍの範囲において、該半透光性膜の膜厚の増加に伴って、裏面反射率も増加する傾向となっていることが、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動が大きくなった要因の一つと考える。
（実施例１）
次に、実施例１のフォトマスクブランク１０について説明する。実施例１のフォトマスクブランク１０における半透光性膜３０として、上記実験例１−１の半透光性膜を選定した。
実施例１のフォトマスクブランクは、透光性基板２０と、透光性基板２０上に配置された半透光性膜３０と、遮光膜４０とを備える。透光性基板２０として、大きさが８００ｍｍ×９２０ｍｍであり、厚さが１０ｍｍである合成石英ガラス基板を用いた。
次に、実施例１のフォトマスクブランク１０について説明する。実施例１のフォトマスクブランク１０における半透光性膜３０として、上記実験例１−１の半透光性膜を選定した。
実施例１のフォトマスクブランクは、透光性基板２０と、透光性基板２０上に配置された半透光性膜３０と、遮光膜４０とを備える。透光性基板２０として、大きさが８００ｍｍ×９２０ｍｍであり、厚さが１０ｍｍである合成石英ガラス基板を用いた。
実施例１のフォトマスブランクは、以下の方法により製造した。
先ず、透光性基板２０である合成石英ガラス基板を準備した。合成石英ガラス基板の両主表面は鏡面研磨されている。
次に、合成石英ガラス基板をインライン型スパッタリング装置に搬入し、上記実験例１−１の成膜条件により、合成石英ガラス基板上に、モリブデンとケイ素と窒素とを有するモリブデンシリサイド窒化物からなる半透光性膜３０を形成した。この半透光性膜３０の膜厚は、露光光の代表波長である４０５ｎｍにおいて、透過率が４０％となるように、８２ｎｍとした。基板面内の１１点×１１点の測定点において、波長４０５ｎｍの透過率を測定したところ、透過率のばらつきは、±０．４％と非常に良好な値を示していた。この一因として、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動が±２．０％以内と非常に小さい値であることが寄与していると考えられる。
先ず、透光性基板２０である合成石英ガラス基板を準備した。合成石英ガラス基板の両主表面は鏡面研磨されている。
次に、合成石英ガラス基板をインライン型スパッタリング装置に搬入し、上記実験例１−１の成膜条件により、合成石英ガラス基板上に、モリブデンとケイ素と窒素とを有するモリブデンシリサイド窒化物からなる半透光性膜３０を形成した。この半透光性膜３０の膜厚は、露光光の代表波長である４０５ｎｍにおいて、透過率が４０％となるように、８２ｎｍとした。基板面内の１１点×１１点の測定点において、波長４０５ｎｍの透過率を測定したところ、透過率のばらつきは、±０．４％と非常に良好な値を示していた。この一因として、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動が±２．０％以内と非常に小さい値であることが寄与していると考えられる。
また、得られた半透光性膜３０について、アルカリ洗浄（アンモニア過水（ＡＰＭ）、３０℃、５分）を６回繰り返して洗浄を行い、半透光性膜３０の膜厚変動による透過率変化を評価した。その結果、アルカリ洗浄処理前に対して、半透光性膜３０の透過率の変動は、０．５％と非常に小さい値であった。尚、この評価は、同一の成膜条件により合成石英ガラス基板上に形成した半透光性膜３０（ダミー基板）に対して行った。以上の結果から、実施例１の半透光性膜３０は、膜厚変動に対する透過率の変動が極めて小さい半透光性膜であると言える。
次に、半透光性膜３０上に以下の条件で遮光膜４０を成膜した。先ず、アルゴンガスと窒素ガスとの混合ガスを用いて、反応性スパッタリングにより、半透光性膜３０上に、クロムと窒素を含有するクロム窒化物層（ＣｒＮ層）を形成した（膜厚１５ｎｍ）。次に、アルゴンガスとメタンガスとの混合ガスによる反応性スパッタリングにより、クロム窒化物層上に、クロムと炭素を含有するクロム炭化物層（ＣｒＣ層）を形成した（膜厚６０ｎｍ）。次に、アルゴンガスと一酸化窒素ガスを用いて、反応性スパッタリングにより、クロム炭化物層上に、クロムと酸素と窒素を含有するクロム酸化窒化物層（ＣｒＯＮ層）を形成した（膜厚２５ｎｍ）。以上のように、半透光性膜３０上に、ＣｒＮ層とＣｒＣ層とＣｒＯＮ層の積層構造の遮光膜４０を形成して、フォトマスクブランク１０を得た。尚、上記ＣｒＯＮ層は、露光波長及び、レーザー描画波長に対して反射率を低減する表面反射防止機能を有している。
次に、上述のフォトマスクブランク１０を用いて、上述の実施の形態２−１で説明した方法によりフォトマスクを作製した。これにより、モリブデンシリサイド窒化物からなる半透光性膜パターンのみが形成された領域の半透光部、半透光性膜パターンと、半透光性膜パターン上にクロム系材料からなる遮光膜パターン４０ａが積層された領域の遮光部と、半透光性膜パターン及び遮光膜パターンが形成されていない領域の透光部を有するフォトマスクを得た。
以上のようにして得られた実施例１のフォトマスクは、基板面内の透過率均一性が良好であり、かつ、膜厚変動に対する透過率の変動が小さい半透光性膜３０が形成されたフォトマスクブランク１０を用いて作製しているので、フォトマスクを繰り返し洗浄した場合に、半透光性膜パターンの膜厚が減少した場合においても、半透光性膜パターンの透過率の変動が小さくすることが可能となる。
したがって、実施例１のフォトマスクを使用して、表示装置を作製した場合においても、フォトマスク起因によるパターン転写のＣＤエラーが生じることがない。
したがって、実施例１のフォトマスクを使用して、表示装置を作製した場合においても、フォトマスク起因によるパターン転写のＣＤエラーが生じることがない。
（比較例１）
比較例１のフォトマスクブランクにおける半透光性膜として、上記実験例１−３の半透光性膜を選定した。半透光性膜の成膜は、上記実験例１−３の成膜条件により、合成石英基板上に、モリブデンとケイ素と窒素とを有するモリブデンシリサイド窒化物からなる半透光性膜を形成した。この半透光性膜の膜厚は、露光光の代表波長である４０５ｎｍにおいて、透過率が４０％となるように、２９ｎｍとした。
基板面内の１１点×１１点の測定点において、波長４０５ｎｍの透過率を測定したところ、透過率のばらつきは、±０．７％となり、実施例１と比べると大きな値となった。
また、得られた半透光性膜３０について、アルカリ洗浄（アンモニア過水（ＡＰＭ）、３０℃、５分）を６回繰り返して洗浄を行い、半透光性膜３０の膜厚変動による透過率変化を評価した。その結果、アルカリ洗浄処理前に対して、半透光性膜３０の透過率の変動は、１．６％となり大きな値であった。以上の結果から、比較例１の半透光性膜は、膜厚変動に対する透過率変動が大きい半透光性膜である。
比較例１のフォトマスクブランクにおける半透光性膜として、上記実験例１−３の半透光性膜を選定した。半透光性膜の成膜は、上記実験例１−３の成膜条件により、合成石英基板上に、モリブデンとケイ素と窒素とを有するモリブデンシリサイド窒化物からなる半透光性膜を形成した。この半透光性膜の膜厚は、露光光の代表波長である４０５ｎｍにおいて、透過率が４０％となるように、２９ｎｍとした。
基板面内の１１点×１１点の測定点において、波長４０５ｎｍの透過率を測定したところ、透過率のばらつきは、±０．７％となり、実施例１と比べると大きな値となった。
また、得られた半透光性膜３０について、アルカリ洗浄（アンモニア過水（ＡＰＭ）、３０℃、５分）を６回繰り返して洗浄を行い、半透光性膜３０の膜厚変動による透過率変化を評価した。その結果、アルカリ洗浄処理前に対して、半透光性膜３０の透過率の変動は、１．６％となり大きな値であった。以上の結果から、比較例１の半透光性膜は、膜厚変動に対する透過率変動が大きい半透光性膜である。
次に、実施例１と同様に半透光性膜上に遮光膜を形成してフォトマスクブランクを作製し、さらに、実施例１と同様にフォトマスクを作製した。
以上のようにして得られた比較例１のフォトマスクは、基板面内の透過率均一性が悪く、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動が大きいフォトマスクブランクを用いて作製しているので、フォトマスクを繰り返し洗浄した場合に、半透光性膜パターンの膜厚が減少した場合、半透光性膜パターンの透過率の変動が大きく、表示装置を作製した場合において、フォトマスク起因によるパターン転写のＣＤエラーが生じることになる。
以上のようにして得られた比較例１のフォトマスクは、基板面内の透過率均一性が悪く、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動が大きいフォトマスクブランクを用いて作製しているので、フォトマスクを繰り返し洗浄した場合に、半透光性膜パターンの膜厚が減少した場合、半透光性膜パターンの透過率の変動が大きく、表示装置を作製した場合において、フォトマスク起因によるパターン転写のＣＤエラーが生じることになる。
（実施例２）
（実験例２−１、２−２）
上記実験例１−３及び実験例１−１の半透光性膜の屈折率ｎと消衰係数ｋをもとに、半透光性膜の透過率が３０％（０．３０）となる設定膜厚に対して、半透光性膜の膜厚を変化させたときの半透光性膜の屈折率、位相差、裏面反射率のシミュレーションを行った。
（実験例２−１、２−２）
上記実験例１−３及び実験例１−１の半透光性膜の屈折率ｎと消衰係数ｋをもとに、半透光性膜の透過率が３０％（０．３０）となる設定膜厚に対して、半透光性膜の膜厚を変化させたときの半透光性膜の屈折率、位相差、裏面反射率のシミュレーションを行った。
実験例１−３における、半透光性膜の透過率、位相差、裏面反射率のシミュレーション結果（実験例２−１）を表４及び図７に示す。
以上の結果の通り、実験例１−３（実験例２−１）の半透光性膜は、半透光性膜の透過率が３０％となる設定膜厚に対して±６．５ｎｍの範囲で変動した場合において、露光波長の代表波長である４０５ｎｍにおける透過率変動幅が±２．０％に抑えることができた。これは、半透光性膜の透過率が３０％となる設定膜厚に対して、±６．５ｎｍの膜厚の範囲において、該半透光性膜の膜厚の増加に伴って、裏面反射率が減少する傾向となっていることが、露光波長の代表波長である４０５ｎｍにおける透過率の変動が±２．０％に抑えられた要因の一つと考える。
次に、実験例１−１における、半透光性膜の透過率、位相差、裏面反射率のシミュレーション結果（実験例２−２）を表５及び図８に示す。
以上の結果の通り、実験例１−１（実験例２−２）の半透光性膜は、半透光性膜の透過率が３０％（０．３０）となる設定膜厚に対して、±４．５ｎｍの範囲で変動した場合において、露光波長の代表波長である４０５ｎｍにおける透過率変動幅が±２．０％となり、また、半透光性膜の位相差が１２０度を超える値となってしまった。上記実験例１−３と比べ、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動が大きい結果となってしまったのは、該半透光性膜の膜厚の増加に伴って、裏面反射率も増加する傾向となっていることが、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動が大きくなった要因の一つと考える。
（実施例２）
次に、実施例２のフォトマスクブランク１０について説明する。実施例２のフォトマスクブランク１０における半透光性膜３０として、上記実験例１−３の半透光性膜を選定した。
半透光性膜３０の成膜は、実験例１−３の成膜条件により、合成石英基板上に、モリブデンとケイ素と窒素とを有するモリブデンシリサイド窒化物からなる半透光性膜３０を形成した。この半透光性膜３０の膜厚は、露光光の代表波長である４０５ｎｍにおいて、透過率が３０％となるように、６０ｎｍとした。
基板面内の１１点×１１点の測定点において、波長４０５ｎｍの透過率を測定したところ、透過率のばらつきは±０．５％と非常に良好な値を示した。
また、得られた半透光性膜３０について、アルカリ洗浄（アンモニア過水（ＡＰＭ）、３０℃、５分）を６回繰り返して洗浄を行い、半透光性膜３０の膜厚変動による透過率変化を評価した。その結果、アルカリ洗浄処理前に対して、半透光性膜３０の透過率の変動は、０．５％と非常に小さい値であった。尚、この評価は、同一の成膜条件により合成石英ガラス基板上に形成した半透光性膜３０（ダミー基板）に対して行った。以上の結果から、実施例１の半透光性膜３０は、膜厚変動に対する透過率の変動が極めて小さい半透光性膜であると言える。
次に、実施例２のフォトマスクブランク１０について説明する。実施例２のフォトマスクブランク１０における半透光性膜３０として、上記実験例１−３の半透光性膜を選定した。
半透光性膜３０の成膜は、実験例１−３の成膜条件により、合成石英基板上に、モリブデンとケイ素と窒素とを有するモリブデンシリサイド窒化物からなる半透光性膜３０を形成した。この半透光性膜３０の膜厚は、露光光の代表波長である４０５ｎｍにおいて、透過率が３０％となるように、６０ｎｍとした。
基板面内の１１点×１１点の測定点において、波長４０５ｎｍの透過率を測定したところ、透過率のばらつきは±０．５％と非常に良好な値を示した。
また、得られた半透光性膜３０について、アルカリ洗浄（アンモニア過水（ＡＰＭ）、３０℃、５分）を６回繰り返して洗浄を行い、半透光性膜３０の膜厚変動による透過率変化を評価した。その結果、アルカリ洗浄処理前に対して、半透光性膜３０の透過率の変動は、０．５％と非常に小さい値であった。尚、この評価は、同一の成膜条件により合成石英ガラス基板上に形成した半透光性膜３０（ダミー基板）に対して行った。以上の結果から、実施例１の半透光性膜３０は、膜厚変動に対する透過率の変動が極めて小さい半透光性膜であると言える。
次に、実施例１と同様に半透光性膜上に遮光膜を形成してフォトマスクブランクを作製し、さらに実施例１と同様に実施例２のフォトマスクを作製した。これにより、モリブデンシリサイド窒化物からなる半透光性膜パターンのみが形成された領域の半透光部、半透光性膜パターンと、半透光性膜パターン上にクロム系材料からなる遮光膜パターン４０ａが積層された領域の遮光部と、半透光性膜パターン及び遮光膜パターンが形成されていない領域の透光部を有するフォトマスクを得た。
以上のようにして得られた実施例２のフォトマスクは、基板面内の透過率均一性が良好であり、かつ、膜厚変動に対する透過率の変動が小さい半透光性膜３０が形成されたフォトマスクブランク１０を用いて作製しているので、フォトマスクを繰り返し洗浄した場合に、半透光性膜パターンの膜厚が減少した場合においても、半透光性膜パターンの透過率の変動が小さくすることが可能となる。
したがって、実施例２のフォトマスクを使用して、表示装置を作製した場合においても、フォトマスク起因によるパターン転写のＣＤエラーが生じることがない。
したがって、実施例２のフォトマスクを使用して、表示装置を作製した場合においても、フォトマスク起因によるパターン転写のＣＤエラーが生じることがない。
（実施例３）
（実験例３−１、３−２）
実験例３−１、３−２は、半透光性膜の材料がクロム系材料であって、露光光の代表波長であるｈ線（波長４０５ｎｍ）において、透過率が３０％（０．３０）となる設定膜厚に対して、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動が小さくなる所定の屈折率ｎと消衰係数ｋを有する半透光性膜を選定するための実験例である。
実験例３−１、３−２における半透光性膜の成膜条件、及び半透光性膜の屈折率ｎと消衰係数ｋは、以下の通りである。尚、実験例３−１、３−２における半透光性膜の膜厚は、１００ｎｍとした。屈折率ｎと消衰係数ｋは、露光光の代表波長であるｈ線（波長４０５ｎｍ）の値である。
（実験例３−１、３−２）
実験例３−１、３−２は、半透光性膜の材料がクロム系材料であって、露光光の代表波長であるｈ線（波長４０５ｎｍ）において、透過率が３０％（０．３０）となる設定膜厚に対して、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動が小さくなる所定の屈折率ｎと消衰係数ｋを有する半透光性膜を選定するための実験例である。
実験例３−１、３−２における半透光性膜の成膜条件、及び半透光性膜の屈折率ｎと消衰係数ｋは、以下の通りである。尚、実験例３−１、３−２における半透光性膜の膜厚は、１００ｎｍとした。屈折率ｎと消衰係数ｋは、露光光の代表波長であるｈ線（波長４０５ｎｍ）の値である。
［実験例３−１］
スパッタリングターゲット：クロム
成膜ガス：アルゴンガスと二酸化炭素ガスの混合ガス（Ａｒ：ＣＯ２＝２０：９０）
ガス圧力：０．３Ｐａ
半透光性膜の屈折率ｎ：２．３６、消衰係数ｋ：０．４９
スパッタリングターゲット：クロム
成膜ガス：アルゴンガスと二酸化炭素ガスの混合ガス（Ａｒ：ＣＯ２＝２０：９０）
ガス圧力：０．３Ｐａ
半透光性膜の屈折率ｎ：２．３６、消衰係数ｋ：０．４９
［実験例３−２］
スパッタリングターゲット：クロム
成膜ガス：アルゴンガスと二酸化炭素ガスの混合ガス（Ａｒ：ＣＯ２＝２０：３０）
ガス圧力：０．３Ｐａ
半透光性膜の屈折率ｎ：２．６４、消衰係数ｋ：０．３９
スパッタリングターゲット：クロム
成膜ガス：アルゴンガスと二酸化炭素ガスの混合ガス（Ａｒ：ＣＯ２＝２０：３０）
ガス圧力：０．３Ｐａ
半透光性膜の屈折率ｎ：２．６４、消衰係数ｋ：０．３９
次に、上記実験例３−１、３−２の半透光性膜の屈折率ｎと消衰係数ｋをもとに、半透光性膜の透過率が３０％（０．３０）となる設定膜厚に対して、半透光性膜の膜厚を変化させたときの半透光性膜の透過率、位相差、裏面反射率のシミュレーションを行った。
実験例３−１における、半透光性膜の透過率、位相差、裏面反射率のシミュレーション結果を表６及び図９に示す。
実験例３−１における、半透光性膜の透過率、位相差、裏面反射率のシミュレーション結果を表６及び図９に示す。
以上の結果の通り、実験例３−１の半透光性膜は、半透光性膜の透過率が３０％となる設定膜厚に対して、±４．０ｎｍの範囲で変動した場合において、露光波長の代表波長である４０５ｎｍにおける透過率の変動が±２．０％に抑えることができた。これは、半透光性膜の透過率が３０％となる設定膜厚に対して、±３．５ｎｍの範囲において、該半透光性膜の膜厚の増加に伴って、裏面反射率が減少する傾向となっていることが、露光波長の代表波長である４０５ｎｍにおける透過率の変動が±２．０％に抑えられた要因の一つと考える。
次に、実験例３−２における、半透光性膜の透過率、位相差、裏面反射率のシミュレーション結果を表７及び図１０に示す。
以上の結果の通り、実験例３−２の半透光性膜は、半透光性膜の透過率が３０％（０．３０）となる設定膜厚に対して、±２．５ｎｍの範囲で変動した場合において、露光波長の代表波長である４０５ｎｍにおける透過率変動幅が±２．０％となり、また、半透光性膜の位相差が１２０度を超える値となってしまった。上記実験例３−１と比べ、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動が大きい結果となってしまったのは、該半透光性膜の膜厚の増加に伴って、裏面反射率も増加する傾向となっていることが、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動が大きくなった要因の一つと考える。
（実施例３）
次に、実施例３のフォトマスクブランク１０について説明する。実施例３のフォトマスクブランク１０における半透光性膜３０として、上記実験例３−１の半透光性膜を選定した。
実施例３のフォトマスクブランクは、以下の方法により製造した。
先ず、透光性基板２０である合成石英ガラス基板を準備した。合成石英ガラス基板の両主表面は鏡面研磨されている。
次に、実施例３のフォトマスクブランク１０について説明する。実施例３のフォトマスクブランク１０における半透光性膜３０として、上記実験例３−１の半透光性膜を選定した。
実施例３のフォトマスクブランクは、以下の方法により製造した。
先ず、透光性基板２０である合成石英ガラス基板を準備した。合成石英ガラス基板の両主表面は鏡面研磨されている。
次に、合成石英ガラス基板をインライン型スパッタリング装置に搬入し、実施例１と同様の成膜条件により、合成石英ガラス基板上に、遮光膜４０を形成した。次に、遮光膜４０上にレジスト膜を形成し、遮光部となる遮光膜パターン４０ａを形成するために、レーザー描画機により描画、現像処理を行い、レジスト膜パターンを形成した。次に、レジスト膜パターンをマスクにしてエッチング溶液を用いて遮光膜をエッチングして遮光膜パターン４０ａを形成した。
次に、レジスト膜パターンを剥離して、合成石英ガラス基板上に、遮光膜パターン４０ａを形成して、遮光膜パターン付き基板を得た。次に、上記実験例３−１の成膜条件により、遮光膜パターン付き基板上に、クロムと炭素と酸素とを有するクロム炭化酸化物からなる半透光性膜３０を形成した。この半透光性膜３０の膜厚は、露光光の代表波長である４０５ｎｍにおいて、透過率が３０％となるように、７４ｎｍとした。
基板面内の１１点×１１点の測定点において、波長４０５ｎｍの透過率を測定したところ、透過率のばらつきは、±０．５％と非常に良好な値を示していた。また、得られた半透光性膜３０について、アルカリ洗浄（アンモニア過水（ＡＰＭ）、３０℃、５分）を６回繰り返して洗浄を行い、半透光性膜３０の膜厚変動による透過率変化を評価した。その結果、アルカリ洗浄処理前に対して、半透光性膜３０の透過率の変動は、０．１％と非常に小さい値であった。
基板面内の１１点×１１点の測定点において、波長４０５ｎｍの透過率を測定したところ、透過率のばらつきは、±０．５％と非常に良好な値を示していた。また、得られた半透光性膜３０について、アルカリ洗浄（アンモニア過水（ＡＰＭ）、３０℃、５分）を６回繰り返して洗浄を行い、半透光性膜３０の膜厚変動による透過率変化を評価した。その結果、アルカリ洗浄処理前に対して、半透光性膜３０の透過率の変動は、０．１％と非常に小さい値であった。
次に、上述の実施の形態２−２で説明した方法によりフォトマスクを作製した。これにより、クロム炭化酸化物からなる半透光性膜パターンのみが形成された領域の半透光部、クロム系材料からなる遮光膜パターン４０ａと半透光性膜パターンが積層された領域の遮光部と、半透光性膜パターン及び遮光膜パターンが形成されていない領域の透光部を有するフォトマスクを得た。
以上のようにして得られた実施例３のフォトマスクは、基板面内の透過率均一性が良好であり、かつ、膜厚変動に対する透過率の変動が小さい半透光性膜３０が形成されたフォトマスクブランク１０を用いて作製しているので、フォトマスクを繰り返し洗浄した場合に、半透光性膜パターンの膜厚が減少した場合においても、半透光性膜パターンの透過率の変動が小さくすることが可能となる。
したがって、実施例３のフォトマスクを使用して、表示装置を作製した場合においても、フォトマスク起因によるパターン転写のＣＤエラーが生じることがない。
したがって、実施例３のフォトマスクを使用して、表示装置を作製した場合においても、フォトマスク起因によるパターン転写のＣＤエラーが生じることがない。
以上のように、本発明を実施の形態及び実施例に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されない。当該分野における通常の知識を有するものであれば、本発明の技術的思想内での変形や改良が可能であることは明白である。
１０ フォトマスクブランク
２０ 透光性基板
３０ 半透光性膜
４０ 遮光膜
４０ａ 遮光膜パターン
２０ 透光性基板
３０ 半透光性膜
４０ 遮光膜
４０ａ 遮光膜パターン
Claims (7)
- 透光性基板上に、透過量を調整する機能を有する半透光性膜を少なくとも有するＦＰＤデバイスを製造するためのフォトマスクブランクであって、
前記半透光性膜は、遷移金属と、ケイ素と、酸素及び窒素の何れかを含む遷移金属シリサイド系材料、またはクロムと、酸素及び窒素の何れかを含むクロム系材料からなり、
前記半透光性膜は、露光光に対する透過率が１０％以上６０％以下、位相差が０度以上１２０度以下であり、かつ、前記半透過膜の膜厚が、前記透過率及び位相差を得るための設定膜厚に対して±３ｎｍの範囲で変動した場合において、露光波長における透過率をその変動幅が±２％以内となるように制御できる特性を有し、
前記特性が得られるよう屈折率ｎ及び消衰係数ｋを有する半透光性膜の材料を選定してなることを特徴とするフォトマスクブランク。 - 前記半透光性膜の膜厚は、４０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のフォトマスクブランク。
- 前記半透光性膜は、前記透過率及び位相差を得るための設定膜厚に対して±３ｎｍの範囲で変動した場合において、該半透光性膜の膜厚の増加に伴って、裏面反射率は減少する傾向を有す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ブランク。
- 前記半透光性膜上に遮光膜を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のフォトマスクブランク。
- 前記透光性基板と前記半透光性膜との間に遮光膜パターンを有することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のフォトマスクブランク。
- 請求項１乃至５のいずれかに記載のフォトマスクブランクを用いるフォトマスクの製造方法。
- 請求項６に記載のフォトマスクのパターンを転写することにより、表示装置を製造する表示装置の製造方法。
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