JP5244485B2 - フォトマスク及びその製造方法、並びにパターン転写方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置（Liquid Crystal Display：以下、ＬＣＤと称する）製造等に用いられるフォトマスクに関するものであり、特に薄膜トランジスタ液晶表示装置の製造に用いられる薄膜トランジスタ基板の製造に好適に使用される大型フォトマスク（例えば一辺が３００ｍｍ以上）及びその製造方法、並びに該フォトマスクを用いたパターン転写方法に関する。

現在、ＬＣＤの分野において、薄膜トランジスタ（ThinFilm Transistor：以下、ＴＦＴと称する）を備えた液晶表示装置（Thin Film Transistor Liquid CrystalDisplay：以下、ＴＦＴ−ＬＣＤと称する）は、ＣＲＴ（陰極線管）に比較して、薄型にしやすく消費電力が低いという利点から、現在商品化が急速に進んでいる。ＴＦＴ−ＬＣＤは、マトリックス状に配列された各画素にＴＦＴが配列された構造のＴＦＴ基板と、各画素に対応して、レッド、グリーン、及びブルーの画素パターンが配列されたカラーフィルターが液晶相の介在の下に重ね合わされた概略構造を有する。ＴＦＴ−ＬＣＤでは、製造工程数が多く、ＴＦＴ基板だけでも５〜６枚のフォトマスクを用いて製造されていた。
このような状況の下、ＴＦＴ基板の製造を４枚のフォトマスクを用いて行う方法が提案されている。

この方法は、遮光部と透光部と半透光部（グレートーン部）を有するフォトマスク（以下、グレートーンマスクという）を用いることにより、使用するマスク枚数を低減するというものである。ここで、半透光部とは、マスクを使用してパターンを被転写体に転写する際、透過する露光光の透過量を所定量低減させ、被転写体上のフォトレジスト膜の現像後の残膜量を制御する部分をいい、そのような半透光部を、遮光部、透光部とともに備えているフォトマスクをグレートーンマスクという。

図３及び図４（図４は図３の製造工程の続き）に、グレートーンマスクを用いたＴＦＴ基板の製造工程の一例を示す。
ガラス基板１上に、ゲート電極用金属膜が形成され、フォトマスクを用いたフォトリソプロセスによりゲート電極２が形成される。その後、ゲート絶縁膜３、第１半導体膜４（ａ−Ｓｉ）、第２半導体膜５（Ｎ＋ａ−Ｓｉ）、ソースドレイン用金属膜６、及びポジ型フォトレジスト膜７が形成される（図３（１））。次に、遮光部１１と透光部１２と半透光部１３を有するグレートーンマスク１０を用いて、ポジ型フォトレジスト膜７を露光し、現像することにより、ＴＦＴチャネル部及びソースドレイン形成領域と、データライン形成領域を覆い、かつチャネル部形成領域がソースドレイン形成領域よりも薄くなるように第１レジストパターン７ａが形成される（図３（２））。次に、第１レジストパターン７ａをマスクとして、ソースドレイン金属膜６及び第２、第１半導体膜５，４をエッチングする（図３（３））。次に、チャネル部形成領域の薄いレジスト膜を酸素によるアッシングにより除去し、第２レジストパターン７ｂを形成する（図４（１））。しかる後、第２レジストパターン７ｂをマスクとして、ソースドレイン用金属膜６がエッチングされ、ソース／ドレイン６ａ、６ｂが形成され、次いで第２半導体膜５をエッチングし（図４（２））、最後に残存した第２レジストパターン７ｂを剥離する（図４（３））。

ここで用いられるグレートーンマスク１０としては、半透光部が微細パターンで形成されている構造のものが知られている。例えば図５に示されるように、ソース／ドレインに対応する遮光部１１ａ、１１ｂと、透光部１２と、ＴＦＴチャネル部に対応する半透光部（グレートーン部）１３とを有し、半透光部１３は、グレートーンマスク１０を使用するＬＣＤ用露光機の解像限界以下の微細パターンからなる遮光パターン１３ａを形成した領域である。遮光部１１ａ、１１ｂと遮光パターン１３ａはともにクロムやクロム化合物等の同じ材料からなる同じ厚さの膜から通常形成されている。グレートーンマスクを使用するＬＣＤ用露光機の解像限界は、多くの場合、ステッパ方式の露光機で約３μｍ、ミラープロジェクション方式の露光機で約４μｍである。このため、例えば、図５で半透光部１３における透過部１３ｂのスペース幅を３μｍ未満、遮光パターン１３ａのライン幅を露光機の解像限界以下の３μｍ未満とすることができる。

上述の微細パターンタイプの半透光部は、グレートーン部分の設計、具体的には遮光部と透光部の中間的なハーフトーン効果を持たせるための微細パターンをライン・アンド・スペースタイプにするのかドット（網点）タイプにするのか、或いはその他のパターンにするのかの選択がある。さらに、例えばライン・アンド・スペースによって微細パターンを設計する場合には、その線幅や、光透光部分と遮光部分の面積比率などを適宜選択することによって、全体の透過率を制御することが可能である。

一方、半透過性（例えば、露光光の透過率４０〜６０％など）の半透光膜を用いて上記半透光部を実現する方法が知られている（例えば下記特許文献１）。この半透光膜を用いることで、半透光部の露光量を少なくしてハーフトーン露光を実施することが出来る。半透光膜を用いる場合、設計においては全体の透過率がどのくらい必要かを検討するのみで足り、半透光膜の膜種（膜材質）や膜厚を選択するだけでグレートーンマスクの生産が可能であるという利点がある。従って、グレートーンマスクの製造では、半透光膜の膜厚制御を行うだけで足り、比較的管理が容易である。また、ＴＦＴチャネル部をグレートーンマスクの半透光部で形成する場合、半透光膜であればフォトリソグラフィー工程により容易にパターニングできるので、ＴＦＴチャネル部の形状が複雑なパターン形状であっても可能であるという利点がある。

特開２００２−１８９２８０号公報

表示装置、特に液晶表示装置製造用のフォトマスクは、該液晶表示装置のパターンの寸法に応じた解像度の露光機において使用されることを前提とし、それに見合った寸法精度を達成し、欠陥検査などが行われる。ここで、前述の微細パターンを用いて半透光部を実現する方法においては、露光機の解像限界を利用して、半透光部の微細パターンを設計し、この部分の露光光の透過量に応じて、被転写体上のレジスト膜の残膜量を所望量だけ低減し、結果、使用するマスクの枚数を低減するものである。

即ち、通常用いられる露光機の露光条件においては、解像限界が３μｍ程度であることを前提としたものであり、必要に応じて、未解像の転写像を更に均一なグレートーン像とするために、露光条件を調節することも可能ではあるが、それにしてもこのような露光機の解像限界を利用したものである。従来この分野においては、フォトマスクを用いて所定パターンを転写して製造する表示デバイスとしても、この程度の解像度で充分であったという背景がある。

ところが、近年、より精細なパターンを転写することが求められるようになってきた。例えばチャネル部の寸法を従来以上に小さくすることで、薄膜トランジスタ速度を上げるなどの可能性が検討されるようになってきた。
しかしながら、露光条件による解像度を上げるために、露光機の光源を変更する（つまり光源の波長域を短波長側のものとする）とすれば、大きな設備上の変更であると同時に、フォトレジストの分光感度等の条件をも変更する必要が生じる。実際上、大面積の露光を実現するための大光量を得るために、通常３６５〜４３６ｎｍ程度の波長域の光源を用いる必要のある液晶表示装置製造用の露光機においては、上述のより短波長域の光源を使用することにより解像度を上げる方法は適用不可能であり、露光光源に依存するかぎり、露光機の解像度と大光量の両立は困難である。また、露光機の光学系の設計のみによって解像度を上げること（例えば高ＮＡの光学系を適用する）も、構造上、コスト上の障害がある。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、従来液晶表示装置製造に用いられている露光機の露光条件においては解像できなかった数μｍ以下、例えば３μｍ以下のパターンを解像し、より精細な転写像を得るためのフォトマスクを提供することを第１の目的とする。また、本発明は、このようなフォトマスクの好適な製造方法を提供することを第２の目的とする。さらには、上記フォトマスクを用いた精細なパターン転写方法を提供することを第３の目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
（構成１）透明基板上に形成した半透光膜をパターニングすることによって所定のパターンを形成した、透光部と半透光部とを有するフォトマスクであって、該フォトマスクを透過した露光光によって、被転写体上に線幅３μｍ未満の転写パターンを形成するフォトマスクにおいて、前記透光部又は前記半透光部の少なくとも一方が３μｍ未満の線幅の部分を有する、前記透光部と前記半透光部とからなるパターンを含むことを特徴とするフォトマスクである。

（構成２）前記パターンは、前記透光部の線幅が３μｍ未満である部分を有することを特徴とする構成１に記載のフォトマスクである。
（構成３）前記透明基板の露光光透過率を１００％とするとき、前記半透光膜の露光光透過率は、２０％〜６０％の範囲であることを特徴とする構成１又は２に記載のフォトマスクである。

（構成４）前記露光光の波長域は、３６５ｎｍ〜４３６ｎｍの範囲内の波長域を含むことを特徴とする構成１乃至３のいずれか一に記載のフォトマスクである。
（構成５）前記半透光膜は、前記透明基板に対する、前記露光光の位相差が６０度以下であることを特徴とする構成１乃至４のいずれか一に記載のフォトマスクである。
（構成６）前記フォトマスクは、液晶表示装置製造用のフォトマスクであることを特徴とする構成１乃至５のいずれか一に記載のフォトマスクである。

（構成７）透明基板上に形成した半透光膜をパターニングすることによって所定のパターンを形成した、透光部と半透光部とを有するフォトマスクであって、該フォトマスクを透過した露光光によって、被転写体上に線幅３μｍ未満の転写パターンを形成するフォトマスクの製造方法であって、前記透光部又は前記半透光部の少なくとも一方に３μｍ未満の線幅の部分を含む、前記透光部と前記半透光部とからなるパターンを形成することを特徴とするフォトマスクの製造方法である。
（構成８）所定の露光条件下における、フォトマスク上の３μｍ未満の線幅部分を有する透光部又は半透光部の線幅と、それに対応する被転写体上に形成されたレジストパターンの線幅との相関関係をあらかじめ求めておき、該相関関係に基づき、前記フォトマスクに形成する透光部又は半透光部の線幅を決定し、該決定された線幅寸法に基づき、フォトマスク上に前記透光部と前記半透光部とからなるパターンを形成することを特徴とする構成７記載のフォトマスクの製造方法である。

（構成９）構成１乃至６のいずれか一に記載のフォトマスク、または、構成７又は８に記載の製造方法によるフォトマスクを使用し、３６５ｎｍ〜４３６ｎｍの波長範囲の露光光によって、被転写体に露光し、線幅３μｍ未満のパターンを転写することを特徴とするパターン転写方法である。

本発明のフォトマスクによれば、例えば液晶製造装置製造の過程で該フォトマスクを用いて所定のパターンを被転写体に転写し、該パターンに基づくレジストパターンを形成するに際し、３μｍ未満の線幅の微細なパターンを形成することが可能となる。そして、本発明のフォトマスクを用いたパターン転写方法によれば、被転写体上にこのような精細パターンを形成する際に、従来液晶表示装置製造に用いられている通常の露光機の光学系や光源波長域を変更することを必要とせずに本発明においてもそのまま使用して、実際上の解像度を上げることが可能となる。したがって、従来以上に精細なパターンを有する液晶表示装置の製造が簡易に行える。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
本発明は、前記構成１にあるように、透明基板上に形成した半透光膜をパターニングすることによって所定のパターンを形成した、透光部と半透光部とを有するフォトマスクであって、該フォトマスクを透過した露光光によって、被転写体上に線幅３μｍ未満の転写パターンを形成するフォトマスクにおいて、前記透光部又は前記半透光部の少なくとも一方が３μｍ未満の線幅の部分を有する、前記透光部と前記半透光部とからなるパターンを含むフォトマスクに関する。

すなわち、本発明は、実際に３μｍ未満の微細パターンを被転写体上に転写することを目的とするものであり、そのために使用するフォトマスクの構造を提供するものである。
本発明のフォトマスクにおいては、前記透光部又は前記半透光部の少なくとも一方に３μｍ未満の線幅部分を有するが、透光部又は半透光部に２μｍ以下の線幅部分を有するときにあっても、被転写体上に微細パターンを転写することが可能であり、本発明の効果が顕著である。

例えば、ライン部(半透光膜形成部分)線幅Aμm（例えば２μm）、スペース部（透明基板が露出）線幅Aμm（例えば２μm）のラインアンドスペースパターンをフォトマスク上に形成し、被転写体上のポジ型レジストに転写した場合、Aμm未満の線幅(たとえば1.8μm)をもつラインパターンを被転写体上にレジストパターンとして形成することができる。この場合、スペースの線幅はAμmを超えた値となる。
ライン部線幅Bμm（B≦A）、スペース部線幅Aμmの場合も、上記同様のパターンを被転写体上に形成できる。
更に、ライン部線幅Cμm（C＞A）、スペース部線幅Aμmのラインアンドスペースパターンをフォトマスク上に形成し、被転写体上のポジ型レジストに転写した場合、Aμm未満の線幅をもつスペースパターンを、被転写体上に形成できる。この場合、ライン部の線幅はCμmを超えたものとなる。

なお、上記において、ライン部又はスペース部のいずれかは、3μm未満とするときに本発明の顕著な効果が得られる。
なお、もちろん被転写体には、ポジ型レジストのみではなく、ネガ型レジストを用いることも可能であり、その場合には、上記フォトマスクにおいて透光部（透明基板が露出する部分）を、遮光部（実質的に透過率がゼロとなる膜を用いる）に置き換えたフォトマスクを用いることにより、上記同様、所望の転写パターンを、被転写体上に形成することができる。
更に、本発明によれば、上記のようにフォトマスクにおける透光部又は半透光部の線幅を適切に選択することにより、被転写体上で１．５μｍ以下の線幅をもつパターンを形成することができる。

本発明のフォトマスクにおいては、３μｍ未満の線幅部分は、透光部にあっても、半透光部にあってもよく、また透光部と半透光部の両方にあってもよい。本発明においては、透光部又は半透光部に３μｍ未満の線幅部分を有するパターンは、例えば後述の実施例において用いた、ライン部（半透光部）とスペース部（透光部）とよりなるライン・アンド・スペースのパターンとすることができるが、本発明では勿論、これには限定されず、例えば液晶表示装置のパターンに応じた任意のパターン形状とすることができる。

本発明においては、特に好ましくは、半透光部に挟まれた、線幅３μｍ未満の透光部が形成されているパターンを含む場合が好ましい。このようなパターンをフォトマスクは、例えば液晶表示装置におけるＴＦＴ基板のチャネル部形成用のフォトマスクとして好適に利用することができる。

本発明のフォトマスクにおける上記半透光膜としては、透明基板（透光部）の露光光透過率を１００％とするとき、半透光膜の露光光に対する透過率は、たとえば２０〜６０％の範囲のものを適用することができる。より好ましくは４０〜６０％の範囲内のものである。半透光膜の素材としては、上記の露光光透過率が得られるもので公知のものを任意に用いることができるが、例えば、Ｃｒ化合物（クロム酸化物、窒化物、酸窒化物、フッ化物など）、モリブデンシリサイド化合物、Ｓｉ、Ｗ、Ａｌなどを用いることができる。特に、モリブデンシリサイド化合物が好ましい。これは、上記の透過率を得るための膜厚が小さくでき、パターンのアスペクト比を小さくでき、パターン精度を維持することが比較的容易だからである。また、上記半透光膜を、Ｃｒ又はＣｒ化合物による遮光膜とともに用いる場合、Ｃｒ又はＣｒ化合物とはエッチング選択性があるため、加工精度を高くできる。

上記半透光膜の膜厚としては、上記透過率を得るためには、例えば、クロム酸化物（ＣｒＯ）の場合は、１００〜６００Å、ＭｏＳｉ化合物の場合は、３０Å〜１２０Åとすることができる。
なお、上記半透光膜は、前記半透光部を透過する露光光の、前記透光部を透過する露光光に対する位相差が６０度以下となるものであることが望ましい。より好ましくは５〜４０度である。
本発明のフォトマスクを用いることにより、後述の実施例で示したように、実際に３μｍ未満の寸法の微細なパターンを転写像パターンとして形成することが可能である。
本発明のフォトマスクを用いた露光工程においては、公知の大型マスク露光機（アライナ）を使用することができる。光源波長は、ｉ線〜ｇ線の波長域のものを使用することができる。また、本発明の微細パターンの線幅により、光源波長の波長域を選択したり、光学系（ＮＡなど）を調整することも可能である。すなわち、微細パターンの線幅が小さいときには、ｉ線側（短波長側）の強度が高い場合、光学系のＮＡが大きい場合に、より解像しやすい。

本発明のフォトマスクは、上記半透光膜による微細パターン以外のパターンあるいは領域を、同一の基板上に有することができる。例えば、微細パターンを有しない半透光膜部分を有してもよい。この微細パターンを有しない半透光膜部分は、露光光の透過量を、透明基板部分（透光部）に比べて所定量低減することにより、被転写体上に形成されるレジストパターンの現像後の残膜厚値を制御することができる。この場合に用いる半透光膜の素材は、上記微細パターンを有する半透光膜と同一にすることが製造上簡便であり、有利である。また更には、同一基板上に例えば線幅３μｍ未満の微細パターンを有する遮光膜パターンを有してもよい。このような微細パターンを有する遮光膜パターンは、通常の液晶表示装置用露光装置による露光条件下では、露光光の透過量を、透明基板部分に比べて所定量低減し、被転写体上に形成されるレジストパターンの現像後の残膜厚値を制御することができる。すなわち、上記半透光膜の微細パターンが解像する光学条件において、遮光膜による微細パターンを解像しないものとすることができる。更に、微細パターンを有しない遮光膜パターンを有してもよい。このように、半透光膜による微細パターンを含む複数種のパターンを有するフォトマスクを用いて、フォトレジスト膜を有する被転写体への露光を行うと、複数のレジスト残膜値によるレジスト段差を形成することができ、いわゆるマルチトーンマスクとして使用することができる。

例えば図１の（ａ）に例示するように、本発明によるフォトマスク２０は、透明基板２１上に、微細パターンを有しない遮光膜２２による遮光部２４、微細パターンを有しない半透光膜２３による半透光部２５、半透光膜２３による微細パターン部２６（透光部と半透光膜２３による半透光部とによってなる）、透光部（透明基板２１が露出）２７、といった４つ又はそれ以上の領域を形成することができる。

本発明は、上記フォトマスクの製造方法についても提供する。すなわち、本発明のフォトマスクは、透明基板上に形成した半透光膜をパターニングすることによって所定のパターンを形成した、透光部と半透光部とを有するフォトマスクであって、該フォトマスクを透過した露光光によって、被転写体上に線幅３μｍ未満の転写パターンを形成するフォトマスクの製造方法であって、前記透光部又は前記半透光部の少なくとも一方に３μｍ未満の線幅の部分を含む、前記透光部と前記半透光部とからなるパターンを形成することにより得られる。
前述したように、上記製造方法により得られるフォトマスクによると、実際に３μｍ未満の寸法の微細パターンを被転写体上に転写することができ、更には、被転写体上に２μｍ以下の線幅を有するパターンの形成も可能である。

ここで例えば、半透光膜と、遮光膜を透明基板上に有する本発明のフォトマスクの場合、以下のような工程によって得ることができる。
（１）透明基板上に半透光膜、及び遮光膜をこの順に積層されたフォトマスクブランクを用意し、該フォトマスクブランク上に、遮光部と半透光部に対応する領域のレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして、露出した遮光膜をエッチングする。該レジストパターン若しくは遮光膜をマスクとして、露出している半透光膜をエッチングすることにより透光部を形成する。次に少なくとも遮光部としたい箇所を含む領域にレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして、露出した遮光膜をエッチングすることにより、半透光部及び遮光部を形成する。こうして、透明基板上に、微細パターンを含む半透光膜による半透光部、遮光膜と半透光膜の積層膜による遮光部、透光部を形成したフォトマスクを得ることができる。
なお、半透光部に微細パターンを形成するため、上記工程中、1度目のレジストパターニングプロセスにおいて、半透光部に３μｍ未満の微細パターンを描画する。

（２）透明基板上に遮光膜が形成されたフォトマスクブランクを用意し、該フォトマスクブランク上に、遮光部に対応する領域のレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして、露出した遮光膜をエッチングすることにより遮光膜パターンを形成する。次に、レジストパターンを除去後、基板の全面に半透光膜を成膜する。そして、遮光部および半透光部に対応する領域にレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして露出した半透光膜をエッチングすることにより、透光部及び半透光部を形成する。こうして、透明基板上に、微細パターンを含む半透光膜による半透光部、遮光膜と半透光膜の積層膜による遮光部、透光部を形成したフォトマスクを得ることができる。
なお、半透光部に微細パターンを形成するため、上記工程中、２度目のレジストパターニングプロセスにおいて、半透光部に３μｍ未満の微細パターンを描画する。

（３）また、上記（２）と同じフォトマスクブランク上に、遮光部および透光部に対応する領域のレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして、露出した遮光膜をエッチングすることにより、半透光部に対応する領域の透明基板を露出させる。次に、レジストパターンを除去後、基板の全面に半透光膜を成膜し、遮光部および半透光部に対応する領域にレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして、露出した半透光膜（並びに半透光膜及び遮光膜）をエッチングすることにより、透光部及び遮光部、並びに微細パターンを含む半透光部を形成することもできる。
この場合も、半透光部に微細パターンを形成するため、上記工程中、２度目のレジストパターニングプロセスにおいて、半透光部に３μｍ未満の微細パターンを描画する。
もちろん、本発明のフォトマスクの製造工程は、上述の（１）〜（３）に限られる必要はない。

なお、後述の実施例の結果を示す図２の（ａ）、（ｂ）の写真を参照するとわかるように、例えばフォトマスク上の半透光部の幅が２μｍまたは１０μｍ、透光部の幅が２μｍのラインアンドスペースを含むマスクパターンを用いた場合の転写像（レジストパターン）において、透光部と半透光部の転写像の線幅がマスクパターンとは同一ではない場合がある。このように、マスクパターン形状によっては、転写像の寸法が異なる場合がある。従って、マスクパターンの設計の際にはこの要素を予め考慮することが好ましい。

例えば、所定の露光条件下における、フォトマスク上の３μｍ未満の線幅部分を有する透光部又は半透光部の線幅と、それに対応する被転写体上に形成されたレジストパターンの線幅との相関関係をあらかじめ求めておき、求めた相関関係に基づき、フォトマスクに形成する透光部又は半透光部の線幅を決定する。そして、決定された線幅寸法に基づき、フォトマスク上に透光部と半透光部とからなるマスクパターンを形成することが好ましい。

また、本発明は、上記フォトマスクを使用したパターン転写方法についても提供する。すなわち、上記フォトマスクを使用し、３６５ｎｍ〜４３６ｎｍの波長範囲の露光光によって、被転写体に対する露光を行うことができる。これにより、３μｍ未満の線幅を有するパターンを、現状の液晶表示装置用の露光条件のもとでも、十分な解像度をもって転写することが可能である。なお、上述のとおり、波長域内の強度分布や、光学系のＮＡなどを適宜調整してもよい。

前述の図１の（ａ）に例示した、透明基板２１上に、遮光部２４、微細パターンを有しない半透光部２５、半透光膜２３による微細パターン部２６、及び透光部２７を形成した本発明によるフォトマスク２０を露光４０し、被転写体３０上のフォトレジスト膜（ポジ型）３３にパターンを転写すると、同図（ｂ）に示すように、被転写体３０上に、現像後の厚膜の残膜領域３３ａ、薄膜の残膜領域３３ｂ、上記フォトマスク上の微細パターン部２６に対応した微細パターン領域３３ｃ、及び実質的に残膜のない領域３３ｄからなる転写パターン（レジストパターン）が形成される。なお、図１中において、符号３２ａ，３２ｂは、被転写体３０において、基板３１上に積層された膜を示す。

従来は、液晶表示装置製造用のフォトマスクとしては、露光によって解像し、転写するパターンとして通常３μｍを超える線幅を適用していた。これは、表示装置の画素数によって概ね決定されるパターンのピッチに対し、上記寸法精度で充足できたことによる。更に、フォトマスクを使用した露光過程では、大面積を露光する必要から、効率的な露光のためには大光量が必要とされ、通常i線からｇ線に亘る領域の波長を用いているが、半導体製造用のステッパ（レーザー単一波長を適用）などと異なり単一波長に比して解像度は低くなり、これも解像度の制約の一因となっていた。しかし、本発明によれば、このような現状の露光条件を適用しても、従来以上の実質的な解像度が得られ、より精細なパターンを転写することを可能にしている。

ところで、本発明による半透光膜の微細パターンを露光により転写する際、露光光の透過量は、一般のバイナリマスクの遮光膜による遮光パターン部の露光光透過量より大きくなる。このため、半透光膜による微細パターン部を転写した場合の被転写体上のレジスト残膜値が、通常の遮光膜パターンを転写した場合のレジスト残膜値より小さくなる（ただしポジ型フォトレジストの場合。ネガ型フォトレジストの場合は逆となる。）場合がある。この場合、露光後のフォトレジストの現像プロセスにおいて、条件を適宜調整することにより、レジスト残膜値を好適に調節し、その後の被転写体のエッチングプロセスを適切に行うことは可能である。

なお、本発明によるフォトマスクを用いて、被転写体にパターンを転写した後、被転写体のエッチングプロセスに対してレジスト膜厚が不足する場合には、予め被転写体上にフォトレジスト膜を塗布する前に、被転写体を構成する膜とはエッチング選択性を有する材質（例えば金属、又はＳｉＯ_２などを含有する）の極薄い膜を形成しておく。そして、上記パターン転写で形成されたレジストパターンをマスクとして、上記の極薄い膜をエッチングし、この膜をマスクとして更に下層側の膜をエッチングする方法を採ることも可能である。

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
透明基板として合成石英基板を使用し、該基板上に、スパッタ法により、ＭｏＳｉ化合物からなる半透光膜を所定の膜厚に成膜した。該半透光膜は、後述のパターン転写に使用する露光機の露光光（３６５ｎｍ〜４３６ｎｍの波長範囲）の内のｇ線において透過率が５０％（透明基板の露光光の透過率を１００％としたとき）となるように膜厚を設定した。このとき、透明基板に対する露光光の位相差は６０度以下であった。そして、該半透光膜上にポシ型フォトレジストを塗布し、フォトマスクブランクを用意した。
このフォトマスクブランクに、ライン部とスペース部がともに幅２μｍのラインアンドスペースのパターンを描画し、現像してレジストパターンとし、該レジストパターンをマスクとして上記半透光膜をエッチングしてフォトマスクを得た。得られたフォトマスクにおいても、ライン部（半透光部）とスペース部（透光部）がともに幅２μｍのラインアンドスペースのパターンが形成されていた。

こうして得られたフォトマスクを用いて、ポジ型フォトレジスト膜を形成した被転写体上に上記露光機を用いて露光し、現像して得られた被転写体上のレジストパターンの写真を図２の（ａ）に示す。なお、このレジストパターンにおけるライン幅は1.84μｍ、スペース幅は2.30μｍであった。

また、上記透明基板上に、ライン部の幅１０μｍ、スペース部の幅２μｍのラインアンドスペースのパターンを上記半透光膜にて同様に形成したフォトマスクを作製し、このフォトマスクを用いて被転写体上に上記露光機を用いて露光し、現像して得られた被転写体上のレジストパターンの写真を図２の（ｂ）に示す。なお、このレジストパターンにおけるライン幅は10.38μｍ、スペース幅は1.56μｍであった。
図２の（ａ）と（ｂ）の写真を見ても明らかなように、本発明によれば、３μｍ未満の線幅の部分を有するパターンを解像し、被転写体上に線幅３μｍ未満の転写パターンを形成することが可能である。

以下、本発明の実施例に対する比較例を説明する。
上記実施例と同じ透明基板上に、スパッタ法により、Ｃｒからなる遮光膜を所定の膜厚に成膜し、該遮光膜上に上記実施例と同じポシ型フォトレジストを塗布し、フォトマスクブランクを用意した。
このフォトマスクブランクに、ライン部とスペース部がともに幅２μｍのラインアンドスペースのパターンを描画し、現像してレジストパターンとし、該レジストパターンをマスクとして上記遮光膜をエッチングしてフォトマスクを得た。得られたフォトマスクにおいても、ライン部（遮光部）とスペース部（透光部）がともに幅２μｍのラインアンドスペースのパターンが形成されていた。

こうして得られたフォトマスクを用いて、ポジ型フォトレジスト膜を形成した被転写体上に、実施例に使用した露光機を用いて露光し、現像して得られた被転写体上のレジストパターンの写真を図２の（ｃ）に示す。

また、上記透明基板上に、ライン部の幅１０μｍ、スペース部の幅２μｍのラインアンドスペースのパターンを上記遮光膜にて同様に形成したフォトマスクを作製し、このフォトマスクを用いて被転写体上に上記露光機を用いて露光し、現像して得られた被転写体上のレジストパターンの写真を図２の（ｄ）に示す。
図２の（ｃ）と（ｄ）の写真を見ても明らかなように、Ｃｒ遮光膜で微細パターンを形成したフォトマスクを用いた本比較例によれば、３μｍ未満の線幅の部分を有するパターンを解像できず、被転写体上に線幅３μｍ未満の転写パターンを形成することができない。

本発明によるフォトマスクを用いたパターン転写方法を説明するための断面図である。 （ａ）と（ｂ）は本発明実施例のパターン転写により得られる被転写体上のレジストパターンの写真であり、（ｃ）と（ｄ）は比較例のパターン転写により得られる被転写体上のレジストパターンの写真である。 グレートーンマスクを用いたＴＦＴ基板の製造工程を示す概略断面図である。 グレートーンマスクを用いたＴＦＴ基板の製造工程（図３の製造工程の続き）を示す概略断面図である。 従来の微細パターンタイプのグレートーンマスクの一例を示す平面図である。

符号の説明

２０ フォトマスク
２１ 透明基板
２２ 遮光膜
２３ 半透光膜
２４ 遮光部
２５ 半透光部
２６ 微細パターン部
２７ 透光部
３０ 被転写体
３３ フォトレジスト膜

Claims (11)

1. 透明基板上に形成した半透光膜をパターニングすることによって所定のパターンを形成した、透光部と半透光部とを有するフォトマスクであって、365nm〜436nmの波長領域を含む露光光を用い、解像限界が３μｍ以上である、ＬＣＤ用露光機の露光条件により前記フォトマスクを露光することによって、被転写体上に線幅３μｍ未満の転写パターンを形成するフォトマスクにおいて、
   前記フォトマスクに形成されたパターンは、前記透光部又は前記半透光部の少なくとも一方が３μｍ未満の線幅の部分を有する、前記透光部と前記半透光部とからなるラインアンドスペースパターンを含むことを特徴とするフォトマスク。
2. 前記ラインアンドスペースパターンは、前記透光部の線幅が３μｍ未満である部分を有することを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。
3. 前記半透光膜は、前記半透光部を透過する露光光の、前記透光部を透過する露光光に対する位相差が６０度以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のフォトマスク。
4. 前記透明基板の露光光透過率を１００％とするとき、前記半透光膜の露光光透過率は、２０％〜６０％の範囲であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のフォトマスク。
5. 前記フォトマスクは、液晶表示装置製造用のフォトマスクであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載のフォトマスク。
6. 前記パターンが、前記透光部と前記半透光部からなるラインアンドスペースパターンであって、前記透光部と前記半透光部のいずれも３μｍ未満の線幅の部分を有することを特徴とする請求項１乃至５に記載のフォトマスク。
7. 前記半透光膜が、クロム化合物からなることを特徴とする請求項１乃至６に記載のフォトマスク。
8. 前記半透光膜は、前記半透光部を透過する露光光の、前記透光部を透過する露光光に対する位相差が５〜６０度となるものであることを特徴とする請求項１乃至７に記載のフォトマスク。
9. ラインアンドスペースパターンが形成された、透光部と半透光部とを有するフォトマスクであって、365nm〜436nmの波長領域を含む露光光を用い、解像限界が３μｍ以上である、ＬＣＤ用露光機の露光条件により前記フォトマスクを露光することによって、被転写体上に線幅３μｍ未満の転写パターンを形成するフォトマスクの製造方法において、
   透明基板上に形成した半透光膜をパターニングすることによって、前記透光部又は前記半透光部の少なくとも一方に３μｍ未満の線幅の部分を含む、前記透光部と前記半透光部とからなるラインアンドスペースパターンを形成することを特徴とするフォトマスクの製造方法。
10. 前記露光条件下における、フォトマスク上の３μｍ未満の線幅部分を有する透光部又は半透光部の線幅と、それに対応する被転写体上に形成されたレジストパターンの線幅との相関関係をあらかじめ求めておき、該相関関係に基づき、前記フォトマスクに形成する透光部又は半透光部の線幅を決定し、該決定された線幅寸法に基づき、フォトマスク上に前記透光部と前記半透光部とからなる前記ラインアンドスペースパターンを形成することを特徴とする請求項９記載のフォトマスクの製造方法。
11. 請求項１乃至８のいずれか一に記載のフォトマスク、または、請求項９又は１０に記載の製造方法によるフォトマスクを使用し、３６５ｎｍ〜４３６ｎｍの波長範囲の露光光によって、被転写体に露光し、線幅３μｍ未満のパターンを転写することを特徴とするパターン転写方法。