JP5400698B2

JP5400698B2 - 多階調フォトマスク、多階調フォトマスクの製造方法、パターン転写方法及び多階調フォトマスクの使用方法

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Publication number: JP5400698B2
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Inventors: 涼一柳井; 昇山口
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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（ＦｌａｔＰａｎｅｌＤｉｓｐｌａｙ：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、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の製造には、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。上述の多階調フォトマスクとして、例えば、遮光部には、透明基板上に半透光膜と遮光膜とがこの順に形成されてなり、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がある。

特開２００２−１８９２８１号公報

特許文献１には、透明基板上に、半透光膜、エッチングストッパ膜、遮光膜、レジスト膜を順次形成したのち、透光部を形成すべき部分のレジストを除去し、遮光膜とエッチングストッパ膜を除去し、ついで、半透光部を形成すべきエリアのレジストを除去し、この部分の遮光膜を除去して半透光部を形成し、透光部を形成する領域上の半透光膜を除去して、グレートーンマスクを製造することが記載されている。このグレートーンマスクは、エッチングストッパ膜を設けているため、遮光膜及び半透光膜の主成分が同じもの（たとえばクロムなど）とすることができる。

この場合、エッチングストッパ膜の素材は、Ｃｒ系の上記膜に対してエッチング耐性のあるものを用いることが有利である。例えば、モリブデンシリサイドやその化合物は、Ｃｒ系材料のエッチャントに対する耐性があり、また、これを除去する過程では所定のエッチャントを用いれば容易にエッチングが進行することから、効率的なウェットエッチング可能であり、有用に用いることができる。

一方、上述の多階調フォトマスクは、製造後、又は使用の際に薬液による洗浄を行われることがある。洗浄液としては、酸やアルカリを用いることが多い。発明者らの検討によると、洗浄によって遮光部の遮光膜に損傷が生じることがあり、この原因は、遮光部の遮光膜より下層側にある（つまり表面が露出していない）エッチングストッパ膜が側面から、洗浄用の薬液によって損傷されることによる場合があった。

例えば、多階調フォトマスクを用いてカラーフィルタ基板に転写用パターンを転写する場合、近接露光を用いたパターン転写法が多用される。近接露光に用いるフォトマスクは多くの場合、ペリクルをもたず、また転写工程を行うと多階調フォトマスクに汚れが付着することがあるため、転写工程を繰り返し行うたびに、例えばアルカリ洗浄液等の薬液を用いて多階調フォトマスクを洗浄する場合がある。

このような繰り返しの洗浄が行われると、多階調フォトマスクが備えるエッチングストッパ膜が側面から薬液により浸食されてしまったり、エッチングストッパ膜と遮光膜との界面に薬液が浸透して遮光膜が剥離してしまったりすることが見出された。

上記のような現象は、エッチングストッパ膜のみでなく、多階調フォトマスクの製造中、又は製造後に機能を発揮する、さまざまな中間膜に生じ得る。ここで、中間膜とは、製造後のフォトマスクにおいて、表面が露出している遮光膜などの下層側（基板に近い側）にあって、パターニングされた側面のみが露出する部分をもつ膜をいう。例えば、半透光部の露光光透過率を調整する為に補助的に設けられた透過率調整膜や、半透光部の透光部に対する露光光の位相シフト量を所望範囲とするために半透光膜に付随して設けられた位相シフト調整膜、ウェットエッチングの際の電荷の面内分布を調整するエッチングバランス膜などを含む。いずれも、パターニングされた膜断面が薬液に接触し、損傷することで、その上層膜（上層側にある膜）である遮光膜などの剥離（リフトオフ）を促してしまう可能性のあるものである。

本発明は、こうした中間膜の薬液耐性を向上させ、遮光膜等の上層膜の剥離を抑制することが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、前記多階調フォトマスクを用いたパターン転写方法及び多階調フォトマスクの使用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であって、前記遮光部は、半透光膜、中間膜、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、前記半透光膜の表面が露出してなり、前記透光部は、前記透明基板が露出してなり、前記遮光部を構成する前記中間膜の側部には、前記中間膜が酸化された変質部が形成されている多階調フォトマスクである。

本発明の第２の態様は、前記中間膜は金属シリサイドからなる第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、前記中間膜がエッチングストッパ膜である第１または第２の態様に記載の多階調フォトマスクである。

本発明の第４の態様は、前記転写用パターンは、線幅が２μｍ以下の遮光部を有する第１から第３のいずれか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、遮光部、半透光部、及び透光部を含む転写用パターンを透明基板上に形成する多階調フォトマスクの製造方法であって、半透光膜、中間膜、及び遮光膜が前記透明基板上に積層されたフォトマスクブランクを用意する工程と、前記半透光膜と前記遮光膜と中間膜をそれぞれパターニングして、半透光膜、中間膜、及び遮光膜が前記透明基板上に積層されてなる前記遮光部と、前記半透光膜の表面が露出してなる前記半透光部と、前記透明基板が露出してなる前記透光部とを形成する工程と、前記中間膜の側部に酸化処理を施して変質部を形成する工程と、を有する多階調フォトマスクの製造方法である。

本発明の第６の態様は、遮光部、半透光部、及び透光部を含む転写用パターンを透明基板上に形成する多階調フォトマスクの製造方法であって、半透光膜、中間膜、遮光膜、及び第１レジスト膜が前記透明基板上に積層されたフォトマスク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及び前記中間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半透光膜をエッチングして前記透明基板を部分的に露出させる第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、前記遮光部を構成する前記中間膜の側部に酸化処理を施して変質部を形成する工程と、を有する多階調フォトマスクの製造方法である。

本発明の第７の態様は、前記変質部を形成する工程では、前記転写用パターンを形成した前記フォトマスクブランクに酸素雰囲気下で紫外線を照射して前記中間膜の前記側部に酸化処理を施す第５または第６の態様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８の態様は、前記変質部を形成する工程では、前記転写用パターンを形成した前記フォトマスクブランクを酸素雰囲気下で加熱して前記中間膜の前記側部に酸化処理を施す第６または第７の態様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９の態様は、前記中間膜は金属シリサイドからなる第６から第８のいずれかの態様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１０の態様は、前記中間膜が、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６から第９のいずれかの態様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４のいずれかの態様に記載の多階調フォトマスク、又は第５から第１０のいずれかの態様に記載の製造方法による多階調フォトマスクを用いて、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、第１１の態様に記載のパターン転写工程のあと、アルカリを含む薬液で前記多階調フォトマスクを洗浄する多階調フォトマスクの使用方法である。

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、前記多階調フォトマスクを用いたパターン転写方法及び多階調フォトマスクの使用方法によれば、中間膜のパターン側部における薬液耐性を向上させ、遮光膜などの上層膜の剥離を抑制することができる。

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を参照しながら説明する。図１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。

（１）多階調フォトマスクの構成
図１に示す多階調フォトマスク１０は、例えば液晶表示装置用のカラーフィルタ基板の製造等に用いられる。カラーフィルタ基板上には、セルギャップ（基板間距離）の保持のためや液晶分子の配向制御のため、高さの異なる突起部が形成される場合がある。突起部はフォトスペーサとも呼ばれ、例えばレジスト材等を用いてフォトリソグラフィ工程等により形成される。例えば多階調フォトマスク１０のような構成を用いれば、フォトリソグラフィ工程数を削減しつつ、高さの異なるフォトスペーサを形成することが容易である。ただし、図１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、中間膜としてのエッチングストッパ膜１０２、及び遮光膜１０３が透明基板１００上にこの順に積層されてなる。半透光部１１５は、半透光膜１０１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。

本実施形態にかかる形態では、上記エッチングストッパ膜が、本発明の中間膜である。本発明の中間膜は、上層側に他の膜があり、膜の断面（以下側面ともいう）のみが露出している部分が、転写用パターン中に含まれている膜をいう。なお、積層順は、必ずしも上記と等しい必要はないが、上記の順が好ましい。なお、上記でいうこの順とは、エッチングが行える限りにおいて、間に他の膜が介在する場合も含む。

透明基板１００は、例えば石英（ＳｉＯ_２）ガラスや、ＳｉＯ_２，Ａｌ_２Ｏ_３，Ｂ_２Ｏ_３，ＲＯ（Ｒはアルカリ土類金属），Ｒ_２Ｏ（Ｒ_２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３００ｍｍ〜１８００ｍｍ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の素材は、特に制約は無いが、例えばクロム（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（（ＮＨ_４）_２Ｃｅ（ＮＯ_３）_６）及び過塩素酸（ＨＣｌＯ_４）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ている。好ましくは、半透光膜１０１は、透明基板１００上に直接形成されている。

エッチングストッパ膜１０２は、金属シリサイドを含むことができる。モリブデン（Ｍｏ）やタンタル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。具体的には、例えばＭｏＳｉｘ、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＯＮ、ＭｏＳｉＣＯＮ、ＴａＳｉｘ等からなる。エッチングストッパ膜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、エッチングストッパ膜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。なお、エッチングストッパ膜１０２をパターニングする工程では、ウェットエッチングを用いるのが有利であるが、このためには、ＭｏＳｉｘ（酸素、窒素、炭素を含まないモリブデンシリサイド）が好適に使用できる。なお、このようにウェットエッチングが容易に行えるものは、マスク洗浄剤に対する耐久性が小さい傾向があるため、本発明の効果が特に顕著に得られる。

なお、エッチングストッパ以外の中間膜においては、該中間膜に期待される機能を充足する素材を用いる。例えば、マスク製造工程中のウェットエッチングにおいて、面内の電荷分布を調整するものであれば、所望の絶縁性、または導電性を有するものとすることができる。例えば、ＭｏＳｉｘは、導電性を有する。

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からなることができる。なお、遮光膜１０３の表面に所定組成のＣｒ化合物（ＣｒＯ、ＣｒＣ，ＣｒＮ等）を積層することにより（図示せず）、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。他に、タングステン、タンタル、チタン、などの化合物を用いても良い。

遮光部１１０、半透光部１１５、および透光部１２０は、例えばｉ線〜ｇ線の範囲内にある露光光のうちの代表波長を有する光に対し、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は当該光を遮光（光透過率が略０％）させ、透光部１２０は当該光を略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、例えば当該光の透過率を１０％以上８０％以下（十分に広い透光部１２０の透過率を１００％としたとき。以下同様）、より好ましくは２０〜６０％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。ここでいう代表波長とは、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。なお、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。

また、遮光部１１０を構成するエッチングストッパ膜１０２の露出した側部には、酸化処理が施されて、露出していない部分の膜組成に比べて酸化物リッチの変質部１２が形成される。側部とは、パターニングされた中間膜の側面（断面）近傍をいう。変質部１２は、膜の他の部分に比べて酸化物リッチな部分であり、ＳｉとＯの結合が、膜の他の部分より多い。

例えばエッチングストッパ膜１０２の材料である金属シリサイドの酸化物が、側部において、膜の他の部分より多い。変質部１２は、アルカリ洗浄液をはじめとする各種薬液に対し、エッチングストッパ膜の他の部分より耐性が大きく、例えばアルカリ液によるエッチングストッパ膜１０２の浸食を抑制するように機能する。これにより、後述するように、例えばアルカリ洗浄液を用いて多階調フォトマスク１０を洗浄する際、アルカリ洗浄液がエッチングストッパ膜１０２と遮光膜１０３との界面に浸透することに起因した遮光膜１０３の剥離（リフトオフ）を抑制することができる。

なお、こうした遮光膜１０３の剥離は、遮光膜パターン（つまり遮光部パターン）の線幅が微細であるときに、特に生じやすい。このため、線幅２μｍ以下の遮光部をもつ転写パターンである場合に特に本発明の効果が顕著である。更には、線幅１μｍ以下の遮光部をもつ転写パターンにおいて、より効果が大きい。

（２）多階調フォトマスクによるパターン転写工程
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、カラーフィルタ基板等の被転写体３０に形成されるフォトスペーサ等のレジストパターン３０２ｐの部分断面図を例示する。レジストパターン３０２ｐは、被転写体３０に形成されたポジ型レジスト膜３０２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３０は、基板３００と、基板３００上に形成されたブラックマトリクスや赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）等からなる着色層等の任意の被加工層３０１と、を備えている。ポジ型レジスト膜３０２は被加工層３０１上に均一な厚さで予め形成されている。

多階調フォトマスク１０を介してポジ型レジスト膜３０２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３０２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３０上に膜厚が段階的に異なるレジストパターン３０２ｐが形成される。

カラーフィルタ基板に転写されるパターン、特にカラーフィルタ基板が有するフォトスペーサのパターンは、通常、寸法規格値が比較的緩やかである。したがって、上述のようなパターン転写工程では、例えば近接露光の手法が使用される場合が多い。近接露光では、多階調フォトマスク１０と被転写体３０との距離を例えば数μｍ〜数百μｍの距離に近接させて露光処理を行う。このため、パターン転写工程を繰り返すと、被転写体３０に付着していた塵埃やレジスト膜３０２の成分、露光機からの塵埃や油脂等の汚れが、多階調フォトマスク１０に付着してしまうことがある。その結果、例えば汚れにより露光光の透過が阻害され、被転写体３０上のポジ型レジスト膜３０２に露光不良が発生してしまうことがある。そのため、パターン転写工程を繰り返す度に、例えばアルカリ洗浄液等を用いて多階調フォトマスク１０を洗浄する必要がある。

しかしながら、例えば従来の多階調フォトマスクが備えるエッチングストッパ膜は、薬液耐性、特にアルカリ液に対する耐性が低い場合があった。このためアルカリ洗浄液等で多階調フォトマスクを繰り返し洗浄すると、例えばエッチングストッパ膜が側面から浸食されてエッチングストッパ膜が部分的に損傷し、または消失し遮光膜が剥離してしまうことがあった。こうした多階調フォトマスクを用いて転写を行うと、転写パターンが正しく転写されない不都合が生じる。

これに対し、本実施形態に係る多階調フォトマスク１０においては、遮光部１１０を構成するエッチングストッパ膜１０２の側部に酸化処理を施すことにより変質部１２を備えるようにしたので、例えばアルカリ洗浄液等の各種薬液に対する耐性を向上させることができ、遮光膜１０３の剥離を回避することができる。

（３）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、エッチングストッパ膜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、フォトマスクブランク１０ｂを用意する際には、半透光部１１５等を透過する露光光の光透過率等が上述の条件を満たすように、各膜の材質及び厚さを選定する。

（第１レジストパターン形成工程）
次に、フォトマスクブランク１０ｂに対して、レーザ描画機等により描画を行い、第１レジスト膜１０４を感光させ、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、遮光膜１０３に供給して行うことが可能である。このとき、下地のエッチングストッパ膜１０２がエッチングストッパ層として機能する。

次に、第１レジストパターン１０４ｐ又は遮光膜パターン１０３ｐをマスクとして、エッチングストッパ膜１０２をエッチングしてエッチングストッパ膜パターン１０２ｐを形成し、半透光膜１０１を部分的に露出させる。エッチングストッパ膜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）をエッチングストッパ膜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１０３ｐ及びエッチングストッパ膜パターン１０２ｐが形成された状態を、図３（ｃ）に例示する。なお、遮光膜パターン１０３ｐをマスクとしてエッチングストッパ膜１０２をエッチングする際には、第１レジストパターン１０４ｐを予め剥離してから行ってもよい。

（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及び露出した半透光膜１０１を有するフォトマスクブランク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を行い、第２レジスト膜１０５を感光させ、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、形成した第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を形成するとともに、透明基板１００を部分的に露出させて透光部１２０を形成する。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、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。

（変質部形成工程）
次に、転写用パターンが形成されたフォトマスクブランク１０ｂに、酸素雰囲気下で紫外線を照射して変質部１２を形成する。変質部１２が形成された状態を図３（ｇ）に例示する。ここで、酸素雰囲気とは、酸素が存在する雰囲気であり、大気でもよい。

紫外線は、波長２００〜３８０ｎｍの近紫外線、波長１０〜２００ｎｍの真空紫外線のいずれでも良い。ここでは例えば真空紫外線（ＶａｃｕｕｍＵｌｔｒａ−Ｖｉｏｌｅｔ：以下ＶＵＶと呼ぶ）照射装置により照射する。具体的には、例えば真空紫外領域の波長を用い、出力を例えば２０Ｗ／ｃｍ^２〜１００Ｗ／ｃｍ^２、照射距離を例えば１ｍｍ〜２０ｍｍとする。またこのとき、ＶＵＶ照射装置内を酸素（Ｏ_２）ガスやオゾン（Ｏ_３）ガス等の酸素雰囲気にしておいてもよい。ＶＵＶ装置から照射される紫外線により酸素雰囲気中の酸素成分が活性化され、エッチングストッパ膜１０２を構成するＭｏＳｉｘ中のＳｉと酸化反応を起こすのに充分な活性を持った状態となる。そして、遮光部１１０を構成するエッチングストッパ膜１０２の露出した側部においてＳｉの酸化反応が起こり、変質部１２が形成される。

以上により、本実施形態に係る多階調フォトマスク１０の製造が完了する。なお、上記工程のあと、フォトマスク１０の出荷前、または出荷後に、アルカリを含む薬液でフォトマスクを洗浄する。

（４）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。

本実施形態によれば、遮光部１１０を構成するエッチングストッパ膜１０２の側部には、エッチングストッパ膜１０２が酸化されてなる変質部１２が設けられている。この変質部１２はアルカリ液に対して耐性を有し、アルカリ液によるエッチングストッパ膜１０２の浸食を抑制する。これにより、エッチングストッパ膜１０２のアルカリ液等に対する薬液耐性を向上させることができ、エッチングストッパ膜１０２と遮光膜１０３との界面へのアルカリ洗浄液の浸透を抑制することができ、遮光膜１０３の剥離を回避することができる。

また本実施形態によれば、転写用パターンを形成したフォトマスクブランク１０ｂに酸素雰囲気下で紫外線を照射することで、エッチングストッパ膜１０２の側部を酸化させ、変質部１２を形成するようにしている。すなわち、工程数をあまり増やすことなく簡便に変質部１２を形成することができる。
本形態のエッチングストッパ膜は、表面が露出する部分をもたず、このような膜に対しての変質処理は行われていなかったが、上層側にある膜パターンを保護する機能が有効に認められた。

なお、上述の多階調フォトマスク１０の製造工程のあと、フォトマスク１０の出荷前、または出荷後に、アルカリを含む薬液でフォトマスクを洗浄したところ、１μｍ以下の線幅をもつ微細な遮光部のパターンがリフトオフにより損傷されることはなかった。

＜本発明の第２の実施形態＞
続いて、本発明の第２の実施形態について説明をする。本実施形態においては、変質部１２の形成手法が上記の実施形態と異なる。以下、図３を参照して上記の実施形態と異なる点について詳述する。

本実施形態に係る多階調フォトマスク１０の製造方法も上述の実施形態と同様、図３に例示する製造工程を経るが、本実施形態に係る多階調フォトマスク１０の製造方法では、図３（ｇ）に例示するように、転写用パターンが形成されたフォトマスクブランク１０ｂを、酸素雰囲気下で加熱して変質部１２を形成する。

加熱処理は、例えばハロゲンヒータを備える加熱炉にて１００℃〜５００℃の温度で行う。このとき加熱炉内を酸素（Ｏ_２）ガスやオゾン（Ｏ_３）ガス等の酸素雰囲気にしておくと好ましい。これにより、酸素雰囲気中の酸素成分がとエッチングストッパ膜１０２との酸化反応が促進され、遮光部１１０を構成するエッチングストッパ膜１０２の露出した側部においてＳｉの酸化反応が起こり、変質部変質部１２が形成される。

本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を奏する。

また本実施形態によれば、転写用パターンを形成したフォトマスクブランク１０ｂを酸素雰囲気下で加熱してエッチングストッパ膜１０２の側部を酸化させ、変質部１２を形成するようにしている。すなわち、工程数をあまり増やすことなく簡便な手法で変質部１２を形成することができる。

＜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。

上述の実施形態では、エッチングストッパ膜１０２を例えばＭｏＳｉ等のモリブデン（Ｍｏ）より構成したが、例えばタングステンシリサイド（ＷＳｉ）やニッケルシリサイド（ＮｉＳｉ）等、他の金属材料とシリコン（Ｓｉ）とを含む材料により構成してもよい。
好ましくは、酸素、窒素等の含有されない金属シリサイド（ＭｏＳｉなど）が好ましい。これは、ウェットエッチングが容易である一方で、耐薬性が弱く、リフトオフしやすいため、本発明の効果が顕著である。また、変質部１２は、酸化物に限らず、窒化物により構成しても良い。

また上述の実施形態では、紫外線照射又は加熱処理により変質部１２を形成するものとしたが、紫外線照射を行った後、さらに加熱処理を行う等、両方組み合わせて実施するようにしてもよい。この場合、アルカリ液等に対する耐性をより向上させることができる。なお、紫外線照射と加熱処理とを組み合わせる場合、加熱処理を先に行い、その後に紫外線照射を行うようにしてもよく、紫外線照射と加熱処理とを同時に行ってもよい。また、変質部１２を形成するタイミングは、エッチングストッパ膜１０２の側部を露出させた後であればいつでもよく、例えば第１エッチング工程直後等に行ってもよい。

なお、上記実施形態では、中間膜がエッチングストッパである例について説明したが、上述したとおり、他の機能をもつ中間膜にも適用でき、同様に優れた効果が得られる。

本発明は、カラーフィルタ製造用の多階調フォトマスクなどに多用される、ペリクルを装着しないフォトマスク製品に極めて有利である。但し、ペリクルが装着されるフォトマスクに適用してもよい。この場合においても、ペリクル装着前後に多階調フォトマスクの洗浄等が行われることがあるが、本発明は係る洗浄においても好適に適用されうる。

１０多階調フォトマスク
１２変質部
１００透明基板
１０１半透光膜
１０２エッチングストッパ膜
１０３遮光膜
１１０遮光部
１１５半透光部
１２０透光部

Claims

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であって、
前記遮光部は、半透光膜、中間膜、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、前記半透光膜の表面が露出してなり、
前記透光部は、前記透明基板が露出してなり、
前記遮光部を構成する前記中間膜の側部には、前記中間膜が酸化された変質部が形成されている
ことを特徴とする多階調フォトマスク。
前記中間膜は金属シリサイドからなる
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。
前記中間膜がエッチングストッパ膜である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の多階調フォトマスク。
前記転写用パターンは、線幅が２μｍ以下の遮光部を有する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の多階調フォトマスク。
遮光部、半透光部、及び透光部を含む転写用パターンを透明基板上に形成する多階調フォトマスクの製造方法であって、
半透光膜、中間膜、及び遮光膜が前記透明基板上に積層されたフォトマスクブランクを用意する工程と、
前記半透光膜と前記遮光膜と中間膜をそれぞれパターニングして、半透光膜、中間膜、及び遮光膜が前記透明基板上に積層されてなる前記遮光部と、前記半透光膜の表面が露出してなる前記半透光部と、前記透明基板が露出してなる前記透光部とを形成する工程と、
前記中間膜の側部に酸化処理を施して変質部を形成する工程と、
を有する
ことを特徴とする多階調フォトマスクの製造方法。
遮光部、半透光部、及び透光部を含む転写用パターンを透明基板上に形成する多階調フォトマスクの製造方法であって、
半透光膜、中間膜、遮光膜、及び第１レジスト膜が前記透明基板上に積層されたフォトマスク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及び前記中間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半透光膜をエッチングして前記透明基板を部分的に露出させる第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、
前記遮光部を構成する前記中間膜の側部に酸化処理を施して変質部を形成する工程と、を有する
ことを特徴とする多階調フォトマスクの製造方法。
前記変質部を形成する工程では、
前記転写用パターンを形成した前記フォトマスクブランクに酸素雰囲気下で紫外線を照射して前記中間膜の前記側部に酸化処理を施す
ことを特徴とする請求項５または６に記載の多階調フォトマスクの製造方法。
前記変質部を形成する工程では、
前記転写用パターンを形成した前記フォトマスクブランクを酸素雰囲気下で加熱して前記中間膜の前記側部に酸化処理を施す
ことを特徴とする請求項６または７に記載の多階調フォトマスクの製造方法。
前記中間膜は金属シリサイドからなる
ことを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の多階調フォトマスクの製造方法。
前記中間膜が、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６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。
請求項１から４のいずれかに記載の多階調フォトマスク、又は請求項５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用いて、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。
請求項１１に記載のパターン転写工程のあと、アルカリを含む薬液で前記多階調フォトマスクを洗浄する
ことを特徴とする多階調フォトマスクの使用方法。