JP6726553B2 - フォトマスクの製造方法、及び表示装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶パネルや有機ＥＬパネルに代表される表示装置の製造に有用な多階調のフォトマスク及びその製造方法、並びに、当該多階調のフォトマスクを用いた表示装置の製造方法に関する。

近年、液晶パネルや有機ＥＬパネルに代表される表示装置には、より一層の微細化が要求されるようになってきており、これらを製造するためのフォトマスクのパターンにおいても、微細化傾向が顕著になっている。とくに、表示装置の微細化が望まれる理由は、画素密度の増加、ディスプレイの明るさの向上、反応速度の向上といった画像品質の高度化のみならず、省エネルギーの観点からも、有利な点があることに関係している。また、このような微細化の動向とともに、フォトマスクに対する品質要求も高まっている。

従来、透明基板上に形成された遮光膜及び半透光膜がそれぞれパターニングされてなる転写用パターンを備えた多階調フォトマスク（グレートーンマスク）が知られている。この多階調フォトマスクは、表示装置などの製造において有用に使用される。
例えば下記特許文献１には、ハーフトーン膜タイプのグレートーンマスク及びその製造方法が記載されている。

特開２００５−２５７７１２号公報

この多階調フォトマスクとは、転写用パターンに、遮光部、透光部、および半透光部といった、光透過率の異なる３つ以上の部分を有し、これによって、被転写体上に、複数の残膜厚を有するレジストパターンを形成しようとするものである。このレジストパターンは、被転写体上に形成された薄膜の加工に際してのエッチングマスクとして利用される場合には、第１エッチングに次いで、レジストパターンを減膜することにより、異なる形状のエッチングマスクとして機能し、第２のエッチングができることから、多階調フォトマスクは、複数枚のフォトマスクに相当する機能をもつフォトマスクとも言えるものである。このため、主として表示装置の製造に必要なフォトマスクの枚数を低減することができものとして、生産効率向上に寄与している。

上記多階調フォトマスクは、遮光部、透光部のほかに、露光光を一部透過する半透光膜を用いた半透光部をもつことから、この部分の光透過率や透過光に対する位相特性などを適宜制御することにより、被転写体上に形成されるレジストパターンの部分的な厚みや、その断面形状などを変化させることができる。

また、上記特許文献１の多階調フォトマスクは、パターニングを施された複数の膜（遮光膜や、半透光膜など）が積層してなる転写用パターンをもつ。このような多階調フォトマスクは、これを露光時に使用する光に対する所望の透過率や位相特性を設定し、これに適合する膜材料や膜厚を選択し、成膜条件を整えることにより、所望の光特性をもつ多階調フォトマスクが安定して設計できる利点がある。

ここで、従来技術である特許文献１に記載の方法を説明する。
特許文献１に記載の方法では、図３に記載の工程によって、図３(ｉ)に示すグレートーンマスク２００を製造する。具体的には、まず、透明基板１０１上に遮光膜１０２を形成し、その上にポジ型レジストを塗布してレジスト膜１０３を形成したフォトマスクブランク１００を用意する（図３（ａ）参照）。

そしてこれに、レーザ描画機などを用いて描画し（第１描画）、現像する。これによって半透光部を形成する領域（図３のＡ領域）ではレジスト膜が除去され、遮光部を形成する領域(図３のＢ領域)及び透光部を形成する領域（図３のＣ領域）には、レジスト膜が残存するレジストパターン１０３ａが形成される（図３（ｂ）参照）。

次に、形成されたレジストパターン１０３ａをマスクとして、遮光膜１０２をエッチング（第1エッチング）して、遮光部（Ｂ領域）及び透光部（Ｃ領域）に対応する領域に遮光膜パターン１０２ａを形成する（図３（ｃ）参照）。そして、レジストパターン１０３ａを除去する(図３（ｄ）参照)。
以上説明した１回目のフォトリソグラフィ工程により、半透光部に対応する領域（Ａ領域）が画定される。

次に、以上により得られた遮光膜パターン付き基板の全面に半透光膜１０４を成膜する（図３（ｅ）参照）。これにより、Ａ領域の半透光部が形成される。
更に、半透光膜１０４の全面にポジ型レジストを塗布してレジスト膜１０５を形成し(図３（ｆ）参照)、描画を行う（第２描画）。現像後に、透光部（Ｃ領域）ではレジスト膜１０５が除去され、遮光部（Ｂ領域）及び半透光部（Ａ領域）にレジスト膜が残存するレジストパターン１０５ａが形成される（図３（ｇ）参照）。

これをマスクとして、透光部となるＣ領域の半透光膜１０４と遮光膜パターン１０２ａをエッチング（第２エッチング）して除去する（図３（ｈ）参照）。ここで、半透光膜と遮光膜のエッチング特性が同一または近似しているものとすることで、連続的にエッチングが可能である。そして、上記第２エッチングの後、レジストパターン１０５ａを除去してグレートーンマスク２００が完成する（図３（ｉ）参照）。

以上説明した方法により、２回のリソグラフィ工程（描画、現像、エッチング）によって、遮光膜及び半透光膜がそれぞれパターニングされ、遮光部、透光部、及び半透光部を有するグレートーンマスクが製造される。

ところで、液晶や有機ＥＬを搭載した表示装置においては、画像の明るさ、鮮鋭性、反応速度、消費電力の低減、更にはコストダウンなど、多くの面で、益々の技術の改良が要求されている。このような状況下、これら表示装置を製造するためのフォトマスクにも、従来以上に微細なパターンを精緻に形成するだけでなく、低コストで被転写体（パネル基板など）にパターンを転写できる機能が求められている。また、必要とされる転写用パターンのデザインも多様化し、複雑化している。

こうした状況下、本発明者らの検討により、以下の新たな課題が見出された。
上記の特許文献１の工程によると、第２エッチングにて、半透光膜と遮光膜の２つの膜を連続して１工程でエッチング除去している（図３（ｈ）参照）。ここで、例えば、遮光膜がクロムを主成分とする膜であり、半透光膜がクロム化合物からなるものであるとし、前者の遮光膜のエッチング必要時間をＸ（例えば５０秒）、後者の半透光膜のエッチング必要時間をＹ（例えば１０秒）とすると、第２エッチングでは、Ｘ＋Ｙのエッチング時間（例えば６０秒）が必要となり、遮光膜又は半透光膜の単一膜をエッチングする場合に比べて長時間となる。

なお、ここでエッチング方法としては、ウェットエッチングが適用される。ウェットエッチングは、表示装置製造用フォトマスクには極めて有利に適用できるからである。これは、比較的大面積（一辺が例えば３００ｍｍ以上）であり、多様なサイズの基板が存在する表示装置製造用フォトマスクにとって、ウェットエッチングは、真空装置を必須とするドライエッチングに比べて、設備的にも効率的にも大変有利であるためである。

また、ウェットエッチングは、等方エッチングの性質が強く、被エッチング膜の深さ方向のみならず、被エッチング膜面と平行な方向にもエッチング（サイドエッチング）が進行する。一般的に、エッチング時間が長く必要である場合には、エッチング量の面内ばらつきが拡大する傾向があるから、ウェットエッチングの時間が長くなるにつれて、サイドエッチング量が増加し、その量の面内におけるばらつきも増加する。このため、上記の第２エッチングにて、半透光膜と遮光膜の２つの膜を連続して１工程でエッチング除去する場合、形成される転写用パターンの線幅または寸法（ＣＤ：Critical Dimension、以下パターンの線幅または寸法の意味で使う。）精度が劣化しやすい。すなわち、上記Ｘ＋Ｙ（秒）を必要とする第２エッチングには、この点において問題がある。また、エッチング時間の長さに伴って、エッチング剤の使用量も増加し、重金属を含む廃液処理の負担も増加する。

また、転写用パターンのデザインが複雑化したり、微細寸法（ＣＤ）のパターンがある場合には、更に、以下のような問題が生じる可能性に、本発明者らは着目した。

上記特許文献１の方法を示した図３（ｉ）では、半透光部と遮光部が隣接する部分を含むパターンが形成されているが、こうしたパターンの他に、最近の表示装置製造用のフォトマスクの転写用パターンには、より複雑なものが含まれる。例えば、前記の隣接部分に加えて透光部と半透光部が隣接する部分をもつ転写用パターンなどのニーズがある。

そこで例えば、上記図３に示された転写用パターンに、更に透光部と半透光部が隣接する部分がある場合を考える(図４（ｉ）参照)。なお、図４（ｆ）〜（ｉ）の工程（第２フォトリソ工程）は、図３（ｆ）〜（ｉ）にそれぞれ対応する。
ここで、第２エッチングを示す図４（ｈ）のステップでは、前述の図３（ｈ）のステップと同様、半透光膜１０４と遮光膜パターン１０２ａを、連続的にエッチング除去する部分（Ｎ）が存在する。このため、エッチング深さが大きいことに由来してエッチング時間が長くなり、更に、エッチング深さに応じて、サイドエッチング量も大きくなるため、形成されるパターン寸法（ＣＤ）に狂いが生じやすく、また、面内のＣＤエラーの分布も大きくなりやすい（図４（ｈ’）参照）。

更に、図４（ｈ）のステップでは、上記の半透光膜１０４と遮光膜パターン１０２ａを連続してエッチング除去する部分（Ｎ）と、半透光膜１０４のみがエッチング除去される部分（Ｋ）とが生じる。このとき、第２エッチングの必要時間の設定が困難になる。何故なら、後者のＫの部分にＴ（秒）のエッチング時間を必要とするとき、前者のＮの部分では、Ｔ＋α（秒）に相当するエッチング時間が必要となる。

このため、図４（ｈ）のステップでは、実際には、Ｎの部分のエッチングが終了するとき、Ｋの部分ではエッチングが過剰に進み、レジストパターン１０５ａの下の半透光膜１０４にサイドエッチングが進行する（図４（ｈ’）参照）。そして、この結果、形成された半透光膜パターン１０４ａの寸法はレジストパターン１０５ａの寸法に対し、Ｋの部分において、Ｗ（μｍ）小さくなり、パターン寸法（ＣＤ）に狂いが生じてしまい、面内のＣＤエラーの分布も大きくなりやすい（図４（ｉ’）参照）。

また、このような多階調フォトマスクに用いる半透光膜は、光透過率の管理が極めて重要であるところ、図３の従来技術の方法では、半透光膜が成膜される際には、既に透明基板上に遮光膜からなるパターンが存在するため、成膜された半透光膜の光透過率の測定は容易でない。特に、表示装置製造用のフォトマスクは、面積が大きい（例えば一辺３００ｍｍ以上の四角形）ため、成膜にも大型の装置（スパッタ装置など）を用いるが、成膜材料を面内均一に堆積することにも困難がある。例えば、スパッタターゲットとの相対位置などによって、面内に膜厚の分布が生じることがある。この膜厚は、正確に測定し、この傾向を正しく把握すれば、後述の本発明の製造方法における第２エッチング（遮光膜のパターニング）によって、影響を相殺することも可能であるが、図３に記載の従来技術の方法では、面内の各位置における半透光膜の透過率を正確に測定することが困難であるという課題がある。

従って、図３の従来技術の方法では、より微細で、より高いＣＤ精度、透過率精度をあわせ持つ多階調フォトマスクを製造しようとする場合には課題が残ることがわかった。
そこで、本発明は、より微細で、より高いＣＤ精度、透過率精度をあわせ持つ多階調フォトマスクを製造することができるフォトマスクの製造方法、フォトマスク、及び当該フォトマスクを用いた表示装置の製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、以下の構成を有する発明によって上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下の構成を有する。

（構成１）
透明基板上に、透光部、第１透過制御部、及び第２透過制御部を含む転写用パターンを備えたフォトマスクの製造方法であって、前記透明基板上に、所定の露光光透過率をもつ第１薄膜を形成したフォトマスクブランクスを用意する工程と、前記第１薄膜をエッチングすることにより、第１薄膜パターンを形成する、第１パターニング工程と、前記第１薄膜パターンが形成された前記透明基板上に、第２薄膜を形成し、前記第２薄膜をエッチングすることにより、第２薄膜パターンを形成する、第２パターニング工程とを含み、前記第２パターニング工程においては、前記第２薄膜のみをエッチングすることを特徴とするフォトマスクの製造方法。

（構成２）
前記透光部は、前記透明基板表面が露出してなり、前記第１透過制御部は、前記透明基板上に、前記第１薄膜のみが形成された部分を有し、前記第２透過制御部は、前記透明基板上に、前記第２薄膜のみが形成された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の製造方法。
（構成３）
前記第１薄膜は、前記第２薄膜のエッチング剤に対して、耐性をもつ材料からな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の製造方法。

（構成４）
前記第１薄膜は、前記第２薄膜のエッチング剤によってエッチングされる材料からな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の製造方法。
（構成５）
前記第１パターニング工程の後、前記第２薄膜を形成する前に、前記第１薄膜パターンが形成された前記透明基板上に、エッチングストッパ膜を形成する工程を含むことを特徴とする構成４に記載のフォトマスクの製造方法。

（構成６）
前記第２パターニング工程の後、前記透光部、又は、前記透光部と前記第１透過制御部の前記エッチングストッパ膜を除去する工程を有することを特徴とする構成５に記載のフォトマスクの製造方法。
（構成７）
前記第１薄膜は、露光光を一部透過する半透光膜であることを特徴とする構成１乃至６のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法。

（構成８）
前記第１透過制御部を透過する露光光は、前記透光部を透過する露光光の代表波長に対して、位相差φ（度）が、φ≦９０を満たすことを特徴とする構成１乃至６のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法。
（構成９）
前記第１透過制御部を透過する露光光は、前記透光部を透過する露光光の代表波長に対して、位相差φ（度）が、φ≦９０を満たし、かつ、前記第１透過制御部の光透過率Tf（％）が、５≦Tf≦６０を満たすことを特徴とする構成１乃至６のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法。

（構成１０）
前記第１透過制御部を透過する露光光は、前記透光部を透過する露光光の代表波長に対して、位相差φ（度）が、１５０≦φ≦２１０を満たすことを特徴とする構成１乃至６のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法。
（構成１１）
前記第１透過制御部を透過する露光光は、前記透光部を透過する露光光の代表波長に対して、位相差φ（度）が、１５０≦φ≦２１０を満たし、かつ、光透過率Tf（％）が、５≦Tf≦６０を満たすことを特徴とする構成１乃至６のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法。

（構成１２）
前記第２薄膜は、露光光を一部透過する半透光膜であることを特徴とする構成１乃至１１のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法。
（構成１３）
前記第２透過制御部を透過する露光光は、前記透光部を透過する露光光の代表波長に対して、位相差φ（度）が、０＜φ≦９０を満たすことを特徴とする構成１乃至１１のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法。

（構成１４）
前記第２透過制御部を透過する露光光は、前記透光部を透過する露光光の代表波長に対して、位相差φ（度）が、０＜φ≦９０を満たし、かつ、光透過率Tf（％）が、５≦Tf≦８０を満たすことを特徴とする構成１乃至１１のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法。
（構成１５）
前記第２透過制御部を透過する露光光は、前記透光部を透過する露光光の代表波長に対して、位相差φ（度）が、１５０＜φ≦２１０を満たし、かつ、光透過率Tf（％）が、５≦Tf≦６０を満たすことを特徴とする構成１乃至１１のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法。

（構成１６）
前記第２薄膜は、遮光膜であることを特徴とする構成１乃至１１のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法。
（構成１７）
前記第２薄膜の表面部分には、光の反射を低減する反射低減層が設けられていることを特徴とする構成１６に記載のフォトマスクの製造方法。

（構成１８）
前記フォトマスクブランクスは、前記第１薄膜の上に、追加構成膜とレジスト膜を有することを特徴とする構成１乃至１７のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法。
（構成１９）
前記追加構成膜と前記レジスト膜との密着性は、前記第１薄膜と前記レジスト膜との密着性よりも高いことを特徴とする構成１８に記載のフォトマスクの製造方法。

（構成２０）
前記第１パターニング工程の前に、前記追加構成膜をエッチングして追加構成膜パターンを形成する予備パターニング工程を有し、前記第１パターニング工程では、前記追加構成膜パターンをマスクとして、前記第１薄膜をエッチングすることを特徴とする構成１８又は１９に記載のフォトマスクの製造方法。
（構成２１）
前記第１パターニング工程の後、前記第２パターニング工程の前に、前記追加構成膜パターンを除去することを特徴とする構成２０に記載のフォトマスクの製造方法。

（構成２２）
透明基板上に、透光部、第１透過制御部、及び第２透過制御部を含み、前記第１透過制御部と前記第２透過制御部が隣接する隣接部を含む転写用パターンを備えたフォトマスクの製造方法であって、前記透明基板上に、所定の露光光透過率をもつ第１薄膜を形成したフォトマスクブランクスを用意する工程と、前記第１透過制御部となる領域に第１レジストパターンを形成して、前記第１薄膜をエッチングすることにより、第１薄膜パターンを形成する、第１パターニング工程と、前記第１薄膜パターンが形成された前記透明基板上に、第２薄膜を形成する成膜工程と、前記第２透過制御部となる領域に第２レジストパターンを形成して、前記第２薄膜をエッチングすることにより、第２薄膜パターンを形成する、第２パターニング工程とを含み、前記第２パターニング工程においては、前記隣接部において、前記第２レジストパターンが、前記第１薄膜パターンと積層する、積層部分が形成され、前記第２レジストパターンを用いて、前記第２薄膜のみをエッチングすることを特徴とするフォトマスクの製造方法。

（構成２３）
前記透光部は、前記透明基板表面が露出してなり、前記第１透過制御部は、前記透明基板上に、前記第１薄膜のみが形成された部分を含み、前記第２透過制御部は、前記透明基板上に、前記第２薄膜のみが形成された部分を含むことを特徴とする構成２２に記載のフォトマスクの製造方法。
（構成２４）
前記積層部分の幅Ｍ１は、０．５〜２μｍの範囲であることを特徴とする構成２２又は２３に記載のフォトマスクの製造方法。

（構成２５）
透明基板上に、透光部、第１透過制御部、及び第２透過制御部を含む転写用パターンを備えたフォトマスクであって、前記転写用パターンは、所定の露光光透過率をもつ第１薄膜と、第２薄膜を含み、前記透光部は、前記透明基板表面が露出してなり、前記第１透過制御部は、前記透明基板上に、前記第２薄膜が形成されず、前記第１薄膜が形成されてなり、前記第２透過制御部は、前記透明基板上に、少なくとも前記第２薄膜が形成されてなり、前記第１透過制御部と前記第２透過制御部の境界は、前記第１薄膜の被エッチング断面が形成されずに、前記第２薄膜の被エッチング断面が形成されていることを特徴とするフォトマスク。

（構成２６）
前記透光部は、前記透明基板表面が露出してなり、前記第１透過制御部は、前記透明基板上に、前記第１薄膜のみが形成された部分を有し、前記第２透過制御部は、前記透明基板上に、前記第２薄膜のみが形成された部分を有することを特徴とする構成２５に記載のフォトマスク。
（構成２７）
前記第１薄膜は、前記第２薄膜のエッチング剤に対して、耐性をもつ材料からなることを特徴とする構成２５又は２６に記載のフォトマスク。

（構成２８）
前記第１薄膜は、前記第２薄膜のエッチング剤によってエッチングされる材料からなり、かつ、前記第２透過制御部は、エッチングストッパ膜と、前記第２薄膜が、この順に積層されている部分を有することを特徴とする構成２５に記載のフォトマスク。
（構成２９）
前記第２透過制御部の、前記第１透過制御部に隣接するエッジ部分には、前記第１薄膜と前記第２薄膜の積層部分があることを特徴とする構成２５乃至２８のいずれかに記載のフォトマスク。

（構成３０）
前記積層部分の幅Ｍ２は、０．５〜２μｍの範囲であることを特徴とする構成２９に記載のフォトマスク。
（構成３１）
前記第１薄膜が半透光膜、前記第２薄膜が遮光膜であることを特徴とする構成２５乃至３０のいずれかに記載のフォトマスク。

（構成３２）
透明基板上に、透光部、第１透過制御部、及び第２透過制御部を含む転写用パターンを備えたフォトマスクであって、前記転写用パターンは、所定の露光光透過率をもつ第１薄膜からなる第１薄膜パターンと、第２薄膜からなる第２薄膜パターンを含み、前記透光部は、前記透明基板表面が露出してなり、前記第１透過制御部は、前記透明基板上に、前記第１薄膜パターンのみが形成された部分を有し、前記第２透過制御部は、前記透明基板上に、前記第２薄膜パターンのみが形成された部分を有し、前記第１透過制御部と前記第２透過制御部に挟まれた、前記第１薄膜パターンと前記第２薄膜パターンが積層する積層部分を有することを特徴とするフォトマスク。

（構成３３）
前記積層部分の幅Ｍ２は、０．５〜２μｍの範囲であることを特徴とする構成３２に記載のフォトマスク。
（構成３４）
前記第１薄膜パターン及び前記第２薄膜パターンのエッジは、前記第１薄膜及び前記第２薄膜の被ウェットエッチング断面をそれぞれ有することを特徴とする構成３２又は３３に記載のフォトマスク。

（構成３５）
前記第１薄膜は、露光光を一部透過する半透光膜であることを特徴とする構成３２乃至３４のいずれかに記載のフォトマスク。
（構成３６）
前記第１透過制御部を透過する露光光は、前記透光部を透過する露光光の代表波長に対して、位相差φ（度）が、φ≦９０を満たすことを特徴とする構成３２乃至３４のいずれかに記載のフォトマスク。

（構成３７）
前記第１透過制御部を透過する露光光は、前記透光部を透過する露光光の代表波長に対して、位相差φ（度）が、φ≦９０を満たし、かつ、光透過率Tf（％）が、５≦Tf≦６０を満たすことを特徴とする構成３２乃至３４のいずれかに記載のフォトマスク。
（構成３８）
前記第１透過制御部を透過する露光光は、前記透光部を透過する露光光の代表波長に対して、位相差φ（度）が、１５０≦φ≦２１０を満たすことを特徴とする構成３２乃至３４のいずれかに記載のフォトマスク。

（構成３９）
前記第１透過制御部を透過する露光光は、前記透光部を透過する露光光の代表波長に対して、位相差φ（度）が、１５０≦φ≦２１０を満たし、かつ、光透過率Tf（％）が、５≦Tf≦６０を満たすことを特徴とする構成３２乃至３４のいずれかに記載のフォトマスク。
（構成４０）
前記第２薄膜は、遮光膜であることを特徴とする構成３２乃至３９のいずれかに記載のフォトマスク。

（構成４１）
前記第２薄膜は、露光光を一部透過する半透光膜であることを特徴とする構成３２乃至３９のいずれかに記載のフォトマスク。
（構成４２）
前記第２透過制御部を透過する露光光は、前記透光部を透過する露光光の代表波長に対して、位相差φ（度）が、０＜φ≦９０を満たすことを特徴とする構成３２乃至３９のいずれかに記載のフォトマスク。

（構成４３）
前記第２透過制御部を透過する露光光は、前記透光部を透過する露光光の代表波長に対して、位相差φ（度）が、０＜φ≦９０を満たし、かつ、光透過率Tf（％）が、５≦Tf≦８０を満たすことを特徴とする構成３２乃至３９のいずれかに記載のフォトマスク。
（構成４４）
前記第２透過制御部を透過する露光光は、前記透光部を透過する露光光の代表波長に対して、位相差φ（度）が、１５０＜φ≦２１０を満たし、かつ、光透過率Tf（％）が、５≦Tf≦６０を満たすことを特徴とする構成３２乃至３９のいずれかに記載のフォトマスク。

（構成４５）
前記転写用パターンが、表示装置製造用のパターンであることを特徴とする構成２５乃至４４のいずれかに記載のフォトマスク。
（構成４６）
構成１乃至２４のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法により得られるフォトマスク、または、構成２５乃至４４のいずれかに記載のフォトマスクを用意し、露光装置を用いて、前記転写用パターンを被転写体に転写する工程を含むことを特徴とする表示装置の製造方法。

本発明によれば、第１薄膜、第２薄膜のそれぞれのエッチング工程において、それぞれの膜のみをエッチングするため、積層された複数膜を連続してエッチングする場合に比べて、エッチング時間の設定が短いため、サイドエッチングによるパターン寸法（ＣＤ）変動を低減することができる。特に、すべてのエッチング工程で、各々単一の膜をエッチングすれば、エッチング所要時間は、予め、膜質と膜厚によって算出したものを適用できるため、サイドエッチングによる寸法ばらつきを、最小化することができる。更に、本発明のフォトマスクの構成を採用すれば、第１透過制御部、及び第２透過制御部の光学特性（例えば透過率）の設計や管理がより簡便であり、正確であるため、高精細で省エネルギーを実現する高スペックの表示装置の製造には、大きな意義がある。
すなわち、本発明によれば、より微細で、より高いＣＤ精度、光学物性（透過率など）精度をあわせ持つフォトマスクを製造することができるフォトマスクの製造方法、及びフォトマスクを提供することができる。
更に、本発明によれば、当該フォトマスクを用いて表示装置を製造することにより、高精細で省エネルギーを実現する高スペックの表示装置の製造が可能である。

本発明に係るフォトマスクの製造方法の第１の実施形態の工程を示す図である。 本発明に係るフォトマスクの製造方法の第２の実施形態の工程を示す図である。 先行文献に開示された従来のフォトマスクの製造工程を示す図である。 従来技術の課題を説明するための従来のフォトマスクの製造工程を示す参考図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳述する。
［第１の実施形態］
本発明に係るフォトマスクの製造方法は、上記構成１にあるように、透明基板上に、透光部、第１透過制御部、及び第２透過制御部を含む転写用パターンを備えたフォトマスクの製造方法であって、前記透明基板上に、所定の露光光透過率をもつ第１薄膜を形成したフォトマスクブランクスを用意する工程と、前記第１薄膜をエッチングすることにより、第１薄膜パターンを形成する、第１パターニング工程と、前記第１薄膜パターンが形成された前記透明基板上に、第２薄膜を形成し、前記第２薄膜をエッチングすることにより、第２薄膜パターンを形成する、第２パターニング工程とを含み、前記第２パターニング工程においては、前記第２薄膜のみをエッチングすることを特徴とするものである。
以下に説明する第１の実施形態では、上記の第１透過制御部は、露光光を一部透過する半透光部、第２透過制御部を遮光部とする。そして、上記の第１薄膜を半透光膜、第２薄膜を遮光膜とする。

図１は、本発明に係るフォトマスクの製造方法の第１の実施形態の工程を示す図である。
以下、各工程について順に説明する。
まず、透明基板１上に、所定の露光光透過率をもつ半透光膜２を形成したフォトマスクブランクス（半透光膜付き基板）１０を用意する（図１（ａ）参照）。

ここで、上記透明基板１としては、石英ガラスなどからなる透明材料を平坦かつ平滑に研磨したものを使用する。表示装置製造用のフォトマスクに使用する透明基板としては、主表面が一辺３００ｍｍ以上の四角形であって、厚みが５〜１３ｍｍであることが好ましい。
この透明基板１の一方の主表面には、スパッタ法などの公知の成膜手段により、半透光膜２を成膜する。この半透光膜２は、フォトマスクを露光するときに用いる露光光に対して、所望の透過率をもつように、あらかじめその材料と膜厚を決定しておくことができる。

上記露光光としては、例えば液晶用露光装置などがもつ、ｉ線、ｈ線、およびｇ線を含む光源を用いることができる。したがって、透過率の基準は、これらの波長域の光に対するものとすることができ、一般には、これらに含まれる代表波長（ここではｉ線とする）に対する数値として表記することができる。

そして、上記半透光膜２の光透過率Tfは、ｉ線に対して、５〜６０％（透明基板を１００％とする）であることが好ましい。更には、１０〜４０％であることが好ましい。

ここで、Tfとは、上記のとおり、用いる半透光膜２の光透過率である。半透光膜２に微細パターンが形成されてしまうと、周囲に配置された遮光部や透光部による光の回折、干渉の影響を受け、半透光部の実効的な光透過率は、成膜時と異なることがあるが、ここでは、周囲のパターンによる光の回折、干渉の影響を受けない、当該膜固有の透過率をいうものとする。半透光膜２が積層構造であれば、その積層としての固有の透過率とする。

また、上記半透光膜２は、露光光の代表波長に対して、所望の位相シフト作用をもつものとすることができる。多階調フォトマスクとして、被転写体上に複数の残膜厚みをもつレジストパターンを形成することを考慮したとき、半透光膜２のもつ位相シフト量（φ）は、０＜φ≦９０度であることが好ましく、更には、５≦φ≦６０度であることが好ましい。これは多階調フォトマスクの半透光部と透光部に対応する位置で、レジストパターンの不要な突起（ポジレジストの場合）の生成を防止するためである。
勿論、位相シフト作用によって、被転写体上に形成されるレジストパターンの形状を制御するため、１５０≦φ≦２１０度程度としてもよく、又は、６０≦φ≦１２０度としてもよい。

上記半透光膜２の材料は、例えば、Si、Cr、Ta、Zrなどを含有する膜とすることができ、これらの酸化物、窒化物、炭化物などから適切なものを選択することができる。Si含有膜としては、Siの化合物（SiONなど）、又は遷移金属シリサイド（MoSiなど）や、その化合物を用いることができる。MoSiの化合物としては、MoSiの酸化物、窒化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化物などが例示される。

また、上記半透光膜２の材料をCr含有膜とする場合、Crの化合物（酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、炭化窒化物、酸化窒化炭化物）を使用することができる。

なお、本実施形態では、上記半透光膜２は、後述する遮光膜５との間で、相互にエッチング選択性がある（エッチング特性が異なる）ことが望ましい。すなわち、半透光膜２は、遮光膜５のエッチング剤（本実施形態では、ウェットエッチングを適用するので、具体的にはエッチング液である）に対して、耐性があることが好ましい。ここで耐性とは、半透光膜２が、遮光膜５のエッチング液に対して、遮光膜５との間のエッチングレート比が、1/50以下であり、好ましくは1/100以下であることが望まれる。この観点から、例えば、遮光膜５にCrを含有する膜を使用するのであれば、上記半透光膜２はSi系（たとえば、MoSiを含むもの）を適用することができる。或いは、その逆とすることができる。

上記半透光膜２の成膜は、スパッタ法などの公知の方法、装置を適用することができる。半透光膜２の膜厚は、フォトマスクを露光するときに用いる露光光に対して、所望の透過率をもつように、あらかじめ決定した膜厚とする。

なお、半透光膜２の成膜後に、面内に適切な数の測定点を設定して、光透過率（絶対値及びその面内分布）を測定しておくことが好ましい。測定には例えば、分光光度計を用いることができる。成膜後の半透光膜２には、成膜装置や成膜条件に由来して、基板主表面の位置によって、何らかの膜厚分布傾向が生じる場合があるので、測定によって得たデータを保管し、製品保証の目的や、後続の工程での描画データに反映させるなどの用途に用いることができる。このように半透光膜の透過率管理がより簡便であり、正確であるため、透過率精度を上げることができる。

次に、用意した上記のフォトマスクブランクス１０の表面に、レジスト膜３を塗布形成し、レジスト付ブランクスとする。所定のパターンを描画４（第１描画）する（図１（ｂ）参照）。なお、必要に応じて、上記半透光膜２の表面に対し、レジスト膜３との密着性を向上させる表面処理を施すこともできる。
また、半透光膜２とレジスト膜との密着性を補うため、これらの間に、更に追加的に構成膜を配置してもよい。
この構成膜とレジスト膜との密着性は、半透光膜とレジスト膜との密着性よりも高くなるように、構成膜の素材を選択することができる。すなわち、該構成膜を配置することで、それと直接接触するレジスト膜及び半透光膜の両者との密着性を良好なものとすることができる。追加構成膜の材料は、レジスト膜との密着性が、半透光膜とレジスト膜との密着性より高いものとする。例えば、Cr化合物とすることができる。

レジスト膜３の塗布形成は、スリットコータ、スピンコータなど、公知のものを使用することができる。ポジ型、ネガ型のいずれのレジストでも適宜使用できるが、ここでは、ポジ型を使用した例で説明する。

第１パターニング工程を実施する。まず、塗布形成したレジスト膜３に対して、描画装置を用いて、所望のパターンに基づいた描画データによって描画４する。描画装置は、電子線、又は、レーザを適用したものが使用できるが、表示装置製造用フォトマスクとしては、レーザ描画が有用に使用できる。

次に、描画された上記レジスト膜３を現像し、レジストパターン３ａ（第１レジストパターン）を形成する（図１（ｃ）参照）。

次いで、形成された上記レジストパターン３ａをエッチングマスクとして、半透光膜２をウェットエッチング（第１エッチング）することにより、半透光膜パターン２ａを形成する（図１（ｄ）参照）。ここで、エッチング対象は半透光膜２のみであるので、予め把握したエッチングレートを参照し、エッチング終点を正確に設定できる。

そして、残存する上記レジストパターン３ａを剥離除去する（図１（ｅ）参照）。
ここで、必要に応じて半透光膜パターン２ａのパターン寸法（ＣＤ）の測定を行う。パターンエッジが半透光膜のみなので、比較的容易に測定が行える。

なお、半透光膜２とレジスト膜３の間に、追加の構成膜を形成した場合には、レジストパターン３をエッチングマスクとして、該構成膜をウェットエッチング（予備エッチング）し、形成された追加の構成膜パターンをエッチングマスクとして、半透光膜２をウェットエッチング（第１エッチング）することにより、半透光膜パターン２aを形成することができる。
この場合、以下の第２パターニング工程の前に、上記追加の構成膜パターンを除去することが好ましい。

次に、主表面に上記半透光膜パターン２ａが形成された透明基板１上の全面に、遮光膜５を成膜する（図１（ｆ）参照）。ここでも、上記半透光膜２の成膜の場合と同様の、既存の成膜装置を適用することができる。

上記遮光膜５の材料としては、上記半透光膜２の材料として挙げたものと同様のものから選択できる。あるいは上述のCr、Siなどの金属の単体でもかまわない。更に、遮光膜の表面部分には、光の反射を低減（抑制）する反射低減層を設けてもよい。

なお、前にも説明したように、本実施形態では、上記遮光膜５は、上記半透光膜２に用いた材料に対して、エッチング特性が異なるものを選択する。例えば、遮光膜５は、半透光膜２のエッチング液に対して、半透光膜２との間のエッチングレート比が、1/50以下であり、好ましくは1/100以下であることが望ましい。従って、例えば、半透光膜２にSi含有の材料を用い、遮光膜５にはCr含有の材料を用いること、或いはその逆とすることなどができる。

また、上記遮光膜５の膜厚は、遮光性が十分に発揮できること、及び、後述のエッチングに過大な時間を要しないことを考慮して設定する。具体的には、光学濃度ＯＤが３以上、好ましくは４以上、例えば、４≦ＯＤ≦６とすることができる。

次に、上記遮光膜５上に、レジスト膜６（ここでもポジ型とする）を塗布形成し、所定のパターンを描画７（第２描画）する（図１（ｇ）参照）。描画方法は上記の第１描画の場合と同様である。
但し、上記半透光膜２の成膜後に測定して得た、面内の透過率分布データに、許容できない程度のばらつきがあり、これを遮光膜５のパターンによって修正しようとする場合には、第２描画用の描画データを加工することができる。これは、例えば遮光部が隣接する微細な半透光部においては、半透光部を透過する露光光の透過強度が下がる傾向がある。
この原理を利用し、例えば、設計値より透過率が低い領域の半透光部に対しては、その寸法を設計値より大きくすることで、露光光の透過強度を増加させる方向に補正することができる。

次いで、描画された上記レジスト膜６を現像し、レジストパターン６ａ（第２レジストパターン）を形成する（図１（ｈ）参照）。

次に、形成された上記レジストパターン６ａをエッチングマスクとして、上記遮光膜５をウェットエッチング（第２エッチング）することにより、遮光膜パターン５ａを形成する（図１（ｉ）参照）。ここでのエッチング対象は、遮光膜５のみなので、予め把握したエッチングレートを参照し、エッチング終点の設定に困難はない。また、上記したように、本実施形態では、上記半透光膜２は、遮光膜５のエッチング剤に対して、耐性がある材料からなるため、上記第２エッチングにおいて、半透光部形成領域上では遮光膜５のみがエッチング除去され、下層の半透光膜パターン２ａにはエッチングの影響はない。

そして、残存する上記レジストパターン６ａを剥離除去し、透光部、遮光部、および半透光部を含む転写用パターンを備えたフォトマスク２０（多階調フォトマスク）が完成する（図１（ｊ）参照）。

なお、ここに例示したフォトマスク２０（多階調フォトマスク）は、以下の構成をもつ。すなわち、透光部は、前記透明基板表面が露出してなり、半透光部（第１透過制御部）は、透明基板上に、半透光膜（前記第１薄膜）のみが形成された部分を有し、遮光部（第２透過制御部）は、透明基板上に、遮光膜（前記第２薄膜）のみが形成された部分を有する。

また、上記フォトマスク２０は、遮光部と半透光部の隣接部分をもつ。遮光部において、半透光部に接するエッジ付近には、所定の一定幅で、半透光膜（半透光膜パターン２ａ）と遮光膜（遮光膜パターン５ａ）の積層部分を設けてある。これは、上記２回の描画（第１描画および第２描画）におけるアライメントずれが生じた場合に、それによって遮光部と半透光部が隣接せず、離間する可能性を考慮し、このアライメントずれを吸収するためのアライメントマージンであって、上記第１描画又は第２描画の描画データの加工によって形成することができる。例えば、遮光部と半透光部の境界付近において、第２レジストパターンのエッジ部分が、既に形成されている、半透光膜パターンのエッジ部分と、一部積層する（重なりあう）ように、第２レジストパターンの寸法を設定しておくことができる。このとき、描画データの加工としては、積層部分の幅（Ｍ１とする。）は、特に制約されるわけではないが、例えば０．５μｍ以上、好ましくは０．５〜２μｍ、より好ましくは、０．５〜１μｍとすることができる。
つまり、上記製造方法によるフォトマスクは、上記アライメントマージンとしての積層部分以外においては、半透光部は透明基板上に半透光膜のみが形成され、遮光部は透明基板上に遮光膜のみが形成されている。

また、本発明は、フォトマスクについても提供するものである。
本実施形態により得られる上記フォトマスク２０は次のような特徴を有するものである。
すなわち、透明基板上に、透光部、遮光部、および半透光部を含む転写用パターンを備えたフォトマスクであって、前記透光部は、前記透明基板表面が露出してなり、前記半透光部は、前記透明基板上に、前記遮光膜が形成されず、前記半透光膜が形成されてなり、前記遮光部は、前記透明基板上に、少なくとも前記遮光膜が形成されてなり、前記半透光部と前記遮光部の境界は、前記半透光膜の被エッチング断面が形成されずに、前記遮光膜の被エッチング断面が形成されていることを特徴とするフォトマスクである。
すなわち、図１（ｊ）からも明らかなように、半透光膜パターン及び遮光膜パターンのエッジは、半透光膜及び遮光膜の被ウェットエッチング断面をそれぞれ有するが、半透光膜パターンのエッジ位置と、遮光膜パターンのエッジ位置が一致しない。なお、ここでいう被エッチング断面は、本実施形態ではウェットエッチングによる断面である。
このように、半透光膜と遮光膜の被エッチング断面の位置が一致しないのは、上述のアライメントマージンに関係する。

上記フォトマスクにおける上記半透光膜や遮光膜の材料については、上記にて説明したとおりであり、また、本実施形態のフォトマスクにおいては、上記半透光膜は、上記遮光膜のエッチング剤に対して、耐性をもつ材料からなる。
また、遮光部の半透光部に隣接するエッジ部分には、上記半透光膜と遮光膜の積層部分があり、この積層部分の幅Ｍ（図１（ｊ）参照）は、例えば０．５〜２μｍの範囲であることが好ましい。
また、本実施形態のフォトマスクは、上記転写用パターンが例えば表示装置製造用のパターンであり、特に表示装置の製造に有用である。

以上説明したように、本実施形態によれば、半透光膜、遮光膜のそれぞれのエッチング工程において、それぞれの膜のみをエッチングするため、積層された複数膜を連続してエッチングする場合に比べて、エッチング時間の設定が短いため、サイドエッチングによるパターン寸法（ＣＤ）変動を低減することができる。特に、すべてのエッチング工程で、各々単一の膜をエッチングすれば、エッチング所要時間は、予め、膜質と膜厚によって算出したものを適用できるため、サイドエッチングによる寸法ばらつきを、最小化することができる。更に、本実施形態のフォトマスクの構成を採用すれば、半透光膜の透過率管理がより簡便であり、正確であるため、高精細で省エネルギーを実現する高スペックの表示装置の製造には、大きな意義がある。
すなわち、本実施形態によれば、より微細で、より高いＣＤ精度、透過率精度をあわせ持つ多階調フォトマスクを製造することができるフォトマスクの製造方法、及びフォトマスクを提供することができる。

なお、上記の実施形態においては、第１透過制御部は、露光光を一部透過する半透光部、第２透過制御部を遮光部とし、第１薄膜として半透光膜、第２薄膜として遮光膜を例に挙げて説明したが、本発明の製造方法は、他の薄膜を適用する場合にも、優れた作用効果が得られる。例えば、第１薄膜、第２薄膜がそれぞれ所定の露光光透過率を有する半透光膜であってもよい。この場合は、第１薄膜、第２薄膜は、それぞれ上記の半透光膜材料として例示した、Si、Cr、Ta、Zrなどを含有する膜とすることができ、これらの酸化物、窒化物、炭化物などから適切なものを選択することができる。
第１薄膜、第２薄膜がそれぞれ所定の露光光透過率を有する半透光膜である場合、両者の間に、互いのエッチング剤に対する耐性をもたせる場合には、例えば、一方をＣｒ系、他方をＳｉ系ないしは遷移金属シリサイド系とすることができる。

また、本発明のフォトマスクにおいて、これらの第１薄膜および第２薄膜の適用方法として、例えばより具体的には、
ａ．透明基板上に上記第１薄膜のみが形成された部分を有する前記第１透過制御部を透過する露光光は、透明基板表面が露出した前記透光部を透過する露光光の代表波長に対して、位相差φ（度）が、φ≦９０を満たす場合、
ｂ．前記第１透過制御部を透過する露光光は、前記透光部を透過する露光光の代表波長に対して、位相差φ（度）が、φ≦９０を満たし、かつ、光透過率Tf（％）が、５≦Tf≦６０を満たす場合、
ｃ．前記第１透過制御部を透過する露光光は、前記透光部を透過する露光光の代表波長に対して、位相差φ（度）が、１５０≦φ≦２１０を満たす場合、
ｄ．前記第１透過制御部を透過する露光光は、前記透光部を透過する露光光の代表波長に対して、位相差φ（度）が、１５０≦φ≦２１０を満たし、かつ、光透過率Tf（％）が、５≦Tf≦６０を満たす場合、
ｅ．透明基板上に上記第２薄膜のみが形成された部分を有する前記第２透過制御部を透過する露光光は、前記透光部を透過する露光光の代表波長に対して、位相差φ（度）が、０＜φ≦９０を満たす場合、
ｆ．前記第２透過制御部を透過する露光光は、前記透光部を透過する露光光の代表波長に対して、位相差φ（度）が、０＜φ≦９０を満たし、かつ、光透過率Tf（％）が、５≦Tf≦８０を満たす場合、
ｇ．前記第２透過制御部を透過する露光光は、前記透光部を透過する露光光の代表波長に対して、位相差φ（度）が、１５０＜φ≦２１０を満たし、かつ、光透過率Tf（％）が、５≦Tf≦６０を満たす場合、
等が有用な例として挙げられる。いずれの場合にも、ＣＤ精度が高く制御可能である、本発明の効果が得られる上、第１透過制御部、第２透過制御部に担わせる光学特性を、それぞれ独立に設計可能であるため、所望の設計値をもつ高い品質のフォトマスクが作製できる。

例えば、第１の実施態様に説明したフォトマスクの一例として、第１薄膜に上記ａ．又はｂ．を適用し、第２薄膜に遮光膜を適用した場合には、本発明のフォトマスクとして、多階調フォトマスクが得られる。このような多階調フォトマスクは、前述のように複数枚のフォトマスクに相当する機能を奏して、表示装置の製造効率を高めたり、或いは、転写することによって段差のある立体構造物を形成するためのフォトマスクとして用いられる利点がある。
また、第１薄膜に、上記ｃ．又はｄ．を適用した場合には、本発明のフォトマスクを、位相シフトマスクとして構成できる。この場合、第２薄膜に遮光膜を適用してもよく、又は、上記ｅ．又はｆ．に記載した半透光膜を適用してもよい。位相シフトマスクは、透過光の位相が反転する半透光部と、反転しない透光部との境界で生じる光の干渉を利用し、コントラストやＤＯＦ（Depth of Focus）を向上させる機能を有する。
特に、第１薄膜に、上記ｃ．又はｄ．を適用し、第２薄膜に上記ｅ．又はｆ．を適用した場合には、多階調フォトマスクと位相シフトマスクの機能を併せ持つフォトマスクを構成することができる。

なお、第１透過制御部、第２透過制御部がいずれも半透光部である場合、その境界付近に、第１薄膜と第２薄膜が積層する積層部分が形成される場合、その幅が十分に小さいため、該フォトマスクの光学作用を阻害することは実質的に生じない。この場合、より好ましくは積層部分の幅は、１μｍ以下、更には、０．７５μｍ以下とすることができる。より好ましくは、０．２５〜０．７５μｍである。
また、描画データ上の積層部分の幅Ｍ１も同様の範囲とすることができる。
一方、第１透過率制御部、第２透過制御部（あるいは遮光部）の寸法は、最も小さい部分においても、２μｍを超え、好ましくは３μｍを超えるものとすることが好ましい。

［第２の実施形態］
図２は、本発明に係るフォトマスクの製造方法の第２の実施形態の工程を示す図である。
以下、各工程を順に説明する。
まず、透明基板１上に、所定の露光光透過率をもつ半透光膜２を形成したフォトマスクブランクス１０を用意する（図２（ａ）参照）。

このフォトマスクブランクス１０は、前述の第１の実施形態で用意したフォトマスクブランクスと同様のものである。したがって、上記半透光膜２の光透過率Tfの範囲も、第１の実施形態と同様とすることができる。また、上記半透光膜２の材料も、第１の実施形態において例示したものの中から適宜選択すればよい。
但し、本実施形態では、後述するように半透光膜と遮光膜の間にエッチングストッパ膜を設けるため、上記半透光膜２と、後述の遮光膜５との間に、エッチング特性が異なるものとする必要はない。従って、例えば、半透光膜２の材料にCr系の材料を用い、遮光膜５もCr系材料とすることに、何らの支障もない。

また、上記半透光膜２の成膜後、第１の実施形態と同様に、面内に適切な数の測定点を設定して、光透過率を測定しておくことが好ましい。基板上に単膜の状態で形成されているので、容易にかつ正確に測定することができる。

次に、上記のフォトマスクブランクス１０に、レジスト膜３を塗布形成し、所定のパターンを描画４（第１描画）する（図２（ｂ）参照）。必要に応じて、半透光膜２の表面に対し、レジスト膜との密着性を向上させる表面処理を施すこともできる。

レジスト膜３の塗布形成は、前記のようにスリットコータ、スピンコータなど、公知のものを使用することができる。ポジ型、ネガ型のいずれのレジストでも適宜使用できるが、本実施形態においても、ポジ型を使用した例で説明する。
形成した上記レジスト膜３に対して、描画装置を用いて、所望のパターンに基づいた描画データによって描画する。描画装置は、第１の実施形態と同様、レーザを適用したものとする。

そして、描画された上記レジスト膜３を現像し、レジストパターン３ａ（第１レジストパターン）を形成する（図２（ｃ）参照）。

次に、形成された上記レジストパターン３ａをエッチングマスクとして、上記半透光膜２をウェットエッチング（第１エッチング）することにより、半透光膜パターン２ａを形成する（図２（ｄ）参照）。ここでも、エッチング対象は半透光膜２のみであるため、予め把握したエッチングレートを参照し、エッチング終点を正確に設定できる。

残存する上記レジストパターン３ａを剥離除去する（図２（ｅ）参照）。
ここで、必要に応じて半透光膜パターン２ａのパターン寸法（ＣＤ）の測定を行う。パターンエッジが半透光膜のみなので、比較的容易に測定が行える。

本実施形態では、次に、主表面に半透光膜パターン２ａが形成された透明基板１上の全面に、エッチングストッパ膜８を形成する（図２（ｆ）参照）。
このエッチングストッパ膜８は、後述の遮光膜５のエッチング剤に対して耐性をもつ材料からなる。例えば、エッチングストッパ膜８は、遮光膜５のエッチング液に対して、遮光膜５との間のエッチングレート比が、1/50以下であり、好ましくは1/100以下であることが望ましい。

従って、例えば、遮光膜５にはCr含有の材料を用いた場合には、エッチングストッパ膜８にはSi含有の材料を用いること、或いはその逆とすることなどができる。これらを考慮した上で、エッチングストッパ膜８の材料は、第１の実施形態にて半透光膜や遮光膜の材料として挙げたものと同様のものから選択できる。

次いで、上記エッチングストッパ膜８上に、すなわち、上記半透光膜パターン２ａとエッチングストッパ膜８が形成された透明基板１の主表面上に、更に遮光膜５を成膜する（図２（ｇ）参照）。

なお、上記エッチングストッパ膜８、上記遮光膜５はともに、前記と同様の成膜装置を適用して成膜することができる。
また、上記遮光膜５の材料も、第１の実施形態において例示したものの中から適宜選択すればよいが、上記で言及したとおり、本実施形態においては、上記遮光膜５の材料は、上記半透光膜２との間で相互のエッチング選択性は必要ない。

次に、上記遮光膜５上に、レジスト膜６（ここでもポジ型とする）を塗布形成し、所定のパターンを描画７（第２描画）する（図２（ｈ）参照）。描画方法は上記の第１描画の場合と同様である。
なお、前述したとおり、上記半透光膜２の成膜後に測定して得た、面内の透過率分布データに、許容できない程度のばらつきがあり、これを遮光膜５のパターンによって修正しようとする場合には、第２描画用の描画データを加工することができる。

次いで、描画された上記レジスト膜６を現像し、レジストパターン６ａ（第２レジストパターン）を形成する（図２（ｉ）参照）。

次に、形成された上記レジストパターン６ａをエッチングマスクとして、上記遮光膜５をウェットエッチング（第２エッチング）することにより、遮光膜パターン５ａを形成する（図２（ｊ）参照）。ここでのエッチング対象は、遮光膜５のみなので、予め把握したエッチングレートを参照し、エッチング終点の設定に困難はない。また、上記したように、本実施形態では、上記エッチングストッパ膜８は、遮光膜５のエッチング剤に対して耐性がある材料からなるため、上記第２エッチングにおいては遮光膜５のみがエッチング除去される。

そして、残存する上記レジストパターン６ａを剥離除去し、透光部、遮光部、および半透光部を含む転写用パターンを備えたフォトマスク３０（多階調フォトマスク）が完成する（図２（ｋ）参照）。

なお、この後必要に応じて、フォトマスク３０の表面に露出している上記エッチングストッパ膜８を除去する。エッチングストッパ膜８を除去する場合には、予め、半透光膜２とエッチングストッパ膜８との間には、エッチング選択性があるものとする。すなわち、例えば、半透光膜２と遮光膜５をいずれもCr含有膜とし、エッチングストッパ膜８をSi含有膜とするか、またはその逆とすることができる。なお、フォトマスク３０の半透光部や透光部での光透過率に格別影響を及ぼさない場合には、上記エッチングストッパ膜８は除去しないでおくこともできる。

なお、本実施形態にて例示したフォトマスク３０（多階調フォトマスク）も、遮光部と半透光部の隣接部分をもつ。遮光部において、半透光部に接するエッジ付近には、所定の一定幅で、半透光膜（半透光膜パターン２ａ）と遮光膜（遮光膜パターン５ａ）の積層部分を設けてある。これは、上記２回の描画（第１描画および第２描画）におけるアライメントずれが生じた場合に、それによって遮光部と半透光部が隣接せず、離間する可能性を考慮し、このアライメントずれを吸収するためのアライメントマージンであって、上記第１描画又は第２描画の描画データの加工によって形成することができる。例えば、積層部分の幅Ｍ（図２（ｋ）参照）は、特に制約されるわけではないが、例えば０．５〜２μｍ、好ましくは、０．５〜１μｍとすることができる。これも第１の実施形態と同様である。

また、本実施形態により得られる上記フォトマスク３０についても、第１の実施形態と同様に、次のような特徴を有するものである。
すなわち、透明基板上に、透光部、遮光部、および半透光部を含む転写用パターンを備えたフォトマスクであって、前記透光部は、前記透明基板表面が露出してなり、前記半透光部は、前記透明基板上に、前記遮光膜が形成されず、前記半透光膜が形成されてなり、前記遮光部は、前記透明基板上に、少なくとも前記遮光膜が形成されてなり、前記半透光部と前記遮光部の境界は、前記半透光膜の被エッチング断面が形成されずに、前記遮光膜の被エッチング断面が形成されていることを特徴とするフォトマスクである。

上記フォトマスクにおける上記半透光膜や遮光膜の材料については、上記にて説明したとおりであり、また、本実施形態のフォトマスクにおいては、上記半透光膜と上記遮光膜の間にエッチング選択性は必要ない。
また、遮光部の半透光部に隣接するエッジ部分には、上記半透光膜と遮光膜の積層部分があり、この積層部分は、例えば０．５〜２μｍの範囲の幅であることも上記のとおりである。
また、本実施形態のフォトマスクについても、上記転写用パターンが例えば表示装置製造用のパターンであり、特に表示装置の製造に有用である。

以上説明したように、本実施形態においても、半透光膜、遮光膜のそれぞれのエッチング工程において、それぞれの膜のみをエッチングするため、積層された複数膜を連続してエッチングする場合に比べて、エッチング時間の設定が短いため、サイドエッチングによるパターン寸法（ＣＤ）変動を低減することができる。特に、すべてのエッチング工程で、各々単一の膜をエッチングすれば、エッチング所要時間は、予め、膜質と膜厚によって算出したものを適用できるため、サイドエッチングによる寸法ばらつきを、最小化することができる。更に、本実施形態のフォトマスクの構成を採用すれば、半透光膜の透過率管理がより簡便であり、正確であるため、高精細で省エネルギーを実現する高スペックの表示装置の製造には、大きな意義がある。
すなわち、本実施形態によれば、より微細で、より高いＣＤ精度、透過率精度をあわせ持つ多階調フォトマスクを製造することができるフォトマスクの製造方法、及びフォトマスクを提供することができる。

なお、上記の本実施形態においても、第１透過制御部は、露光光を一部透過する半透光部、第２透過制御部を遮光部とし、第１薄膜として半透光膜、第２薄膜として遮光膜を例に挙げて説明したが、これに限定されず、他の薄膜を適用する場合にも、優れた作用効果が得られる。例えば、第１薄膜、第２薄膜がそれぞれ所定の露光光透過率を有する半透光膜であってもよい。

また、本実施形態のフォトマスクにおいても、これらの第１薄膜および第２薄膜の適用方法として、例えばより具体的には、
ａ．透明基板上に上記第１薄膜のみが形成された部分を有する前記第１透過制御部を透過する露光光は、透明基板表面が露出した前記透光部を透過する露光光の代表波長に対して、位相差φ（度）が、φ≦９０を満たす場合、
ｂ．前記第１透過制御部を透過する露光光は、前記透光部を透過する露光光の代表波長に対して、位相差φ（度）が、φ≦９０を満たし、かつ、光透過率Tf（％）が、５≦Tf≦６０を満たす場合、
ｃ．前記第１透過制御部を透過する露光光は、前記透光部を透過する露光光の代表波長に対して、位相差φ（度）が、１５０≦φ≦２１０を満たす場合、
ｄ．前記第１透過制御部を透過する露光光は、前記透光部を透過する露光光の代表波長に対して、位相差φ（度）が、１５０≦φ≦２１０を満たし、かつ、光透過率Tf（％）が、５≦Tf≦６０を満たす場合、
ｅ．透明基板上に上記第２薄膜のみが形成された部分を有する前記第２透過制御部を透過する露光光は、前記透光部を透過する露光光の代表波長に対して、位相差φ（度）が、０＜φ≦９０を満たす場合、
ｆ．前記第２透過制御部を透過する露光光は、前記透光部を透過する露光光の代表波長に対して、位相差φ（度）が、０＜φ≦９０を満たし、かつ、光透過率Tf（％）が、５≦Tf≦８０を満たす場合、
ｇ．前記第２透過制御部を透過する露光光は、前記透光部を透過する露光光の代表波長に対して、位相差φ（度）が、１５０＜φ≦２１０を満たし、かつ、光透過率Tf（％）が、５≦Tf≦６０を満たす場合、
等が有用な例として挙げられる。いずれの場合にも、ＣＤ精度が高く制御可能である、本発明の効果が得られる上、第１透過制御部、第２透過制御部に担わせる光学特性を、それぞれ独立に設計可能であるため、所望の設計値をもつ高い品質のフォトマスクが作製できる。
また、第２の実施形態による本発明のフォトマスクについても、第１の実施形態と同様、上記のａ．〜ｇ．などの構成を適宜選択し、用途に適合したものとすることができる。

以上、本発明の第１の実施形態および第２の実施形態について説明した。
なお、以上の実施形態において、本発明の作用効果を妨げない範囲で、他の構成膜が、半透光膜２、遮光膜５、エッチングストッパ膜８のいずれかの上、下、又は中間に存在していてもよい。

また、本発明は、たとえば上記実施形態によるフォトマスクを用意し、露光装置を用いて、転写用パターンを被転写体に転写する工程を含むことを特徴とする表示装置の製造方法についても提供するものである。本発明によれば、当該フォトマスクを用いて表示装置を製造することにより、高精細で省エネルギーを実現する高スペックの表示装置の製造が可能である。

すなわち、本発明のフォトマスクの用途に制約はない。例えば、表示装置（例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ）のパネル基板を製造するためのものとして、様々なレイヤに使用される転写用パターンを備えるものとすることができる。

例えば、ＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）製造用の転写用パターンを備えるものが例示される。アモルファスＳｉや酸化物半導体を用いたボトムゲート型ＴＦＴにおいて、半導体層とソース（Source）/ドレイン（Drain）層を１回の露光で形成する工程に利用するフォトマスクとして有利に適用される。

または、本発明のフォトマスクは、液晶用のスペーサを感光性絶縁層によって製造する場合にも有利に適用される。感光性絶縁膜に１回の露光で段差構造を形成する工程に用いることが可能であり、セルギャップを形成するスペーサと、押圧印加時の破壊を防ぐための少し高さの低いスペーサを１回の露光で形成することなどが効率的に行える。

本発明のフォトマスクの露光に使用するための露光装置としては、例えば、光学系の開口数（ＮＡ）が０．０８〜０．１５、コヒレンスファクタ（σ）が０．５〜０．９の等倍のプロジェクション露光方式が使用できる。あるいは、プロキシミティ露光方式を適用してもよい。もちろん縮小露光や拡大露光の露光装置に適用してもよい。

１ 透明基板
２ 半透光膜
３、６ レジスト膜
４、７ 描画
５ 遮光膜
８ エッチングストッパ膜
１０ フォトマスクブランクス（半透光膜付き基板）
２０、３０ フォトマスク

Claims (23)

1. 透明基板上に、透光部、第１透過制御部、及び第２透過制御部を含む転写用パターンを備えた表示装置用のフォトマスクの製造方法であって、
   前記透明基板上に、前記第１透過制御部を形成するための第１薄膜を形成したフォトマスクブランクスを用意する工程と、
   前記第１薄膜をエッチングすることにより、第１薄膜パターンを形成する、第１パターニング工程と、
   前記第１薄膜パターンが形成された前記透明基板上に、前記第２透過制御部を形成するための第２薄膜を形成し、前記第２薄膜をエッチングして、第２薄膜パターンを形成することにより、前記透光部、前記第１透過制御部、及び前記第２透過制御部を形成する、第２パターニング工程とを含み、
   前記第２パターニング工程においては、前記第２薄膜のみをエッチングし、
   前記第１パターニング工程および前記第２パターニング工程におけるエッチングには、ウェットエッチングのみを適用し、
   前記第１透過制御部と、前記第２透過制御部との隣接部分には、前記第１薄膜と前記第２薄膜とが積層する、幅０．５〜２μｍのアライメントマージン部が形成されるとともに、
   前記転写用パターンは、前記アライメントマージン部にのみ、前記第１薄膜と前記第２薄膜とが積層する部分を有することを特徴とするフォトマスクの製造方法。
2. 前記透光部は、前記透明基板表面が露出してなり、
   前記第１透過制御部は、前記透明基板上に、前記第１薄膜のみが形成された部分を有し、
   前記第２透過制御部は、前記透明基板上に、前記第２薄膜のみが形成された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の製造方法。
3. 前記第１薄膜は、前記第２薄膜のエッチング剤に対して、耐性をもつ材料からな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の製造方法。
4. 前記第１薄膜は、前記第２薄膜のエッチング剤によってエッチングされる材料からな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の製造方法。
5. 前記第１パターニング工程の後、前記第２薄膜を形成する前に、前記第１薄膜パターンが形成された前記透明基板上に、エッチングストッパ膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項４に記載のフォトマスクの製造方法。
6. 前記第２パターニング工程の後、前記透光部、又は、前記透光部と前記第１透過制御部の前記エッチングストッパ膜を除去する工程を有することを特徴とする請求項５に記載のフォトマスクの製造方法。
7. 前記第１薄膜は、露光光を一部透過する半透光膜であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法。
8. 前記第１透過制御部を透過する露光光は、前記透光部を透過する露光光の代表波長に対して、位相差φ（度）が、φ≦９０を満たすことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法。
9. 前記第１透過制御部を透過する露光光は、前記透光部を透過する露光光の代表波長に対して、位相差φ（度）が、φ≦９０を満たし、かつ、前記第１透過制御部の光透過率Tf（％）が、５≦Tf≦６０を満たすことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法。
10. 前記第１透過制御部を透過する露光光は、前記透光部を透過する露光光の代表波長に対して、位相差φ（度）が、１５０≦φ≦２１０を満たすことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法。
11. 前記第１透過制御部を透過する露光光は、前記透光部を透過する露光光の代表波長に対して、位相差φ（度）が、１５０≦φ≦２１０を満たし、かつ、光透過率Tf（％）が、５≦Tf≦６０を満たすことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法。
12. 前記第２薄膜は、露光光を一部透過する半透光膜であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法。
13. 前記第２透過制御部を透過する露光光は、前記透光部を透過する露光光の代表波長に対して、位相差φ（度）が、０＜φ≦９０を満たすことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法。
14. 前記第２透過制御部を透過する露光光は、前記透光部を透過する露光光の代表波長に対して、位相差φ（度）が、０＜φ≦９０を満たし、かつ、光透過率Tf（％）が、５≦Tf≦８０を満たすことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法。
15. 前記第２透過制御部を透過する露光光は、前記透光部を透過する露光光の代表波長に対して、位相差φ（度）が、１５０＜φ≦２１０を満たし、かつ、光透過率Tf（％）が、５≦Tf≦６０を満たすことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法。
16. 前記第２薄膜は、遮光膜であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法。
17. 前記第２薄膜の表面部分には、光の反射を低減する反射低減層が設けられていることを特徴とする請求項１６に記載のフォトマスクの製造方法。
18. 前記フォトマスクブランクスは、前記第１薄膜の上に、追加構成膜とレジスト膜を有することを特徴とする請求項１乃至１７のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法。
19. 前記追加構成膜と前記レジスト膜との密着性は、前記第１薄膜と前記レジスト膜との密着性よりも高いことを特徴とする請求項１８に記載のフォトマスクの製造方法。
20. 前記第１パターニング工程の前に、前記追加構成膜をエッチングして追加構成膜パターンを形成する予備パターニング工程を有し、
    前記第１パターニング工程では、前記追加構成膜パターンをマスクとして、前記第１薄膜をエッチングすることを特徴とする請求項１８又は１９に記載のフォトマスクの製造方法。
21. 前記第１パターニング工程の後、前記第２パターニング工程の前に、前記追加構成膜パターンを除去することを特徴とする請求項２０に記載のフォトマスクの製造方法。
22. 前記透光部は、前記第１透過制御部と前記第２透過制御部との間に位置するとともに、前記第１透過制御部および前記第２透過制御部のそれぞれに隣接することを特徴とする請求項１乃至２１のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法。
23. 請求項１乃至２２のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法により得られるフォトマスクを用意し、露光装置を用いて、前記転写用パターンを被転写体に転写する工程を含むことを特徴とする表示装置の製造方法。

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