JP7461206B2 - フォトマスクの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、フォトマスクの製造方法に関する。

フラットパネルディスプレイ等の電子デバイスの製造に、フォトマスクが使用されている。従来より、フォトマスクとして、透過部と遮光部とを有するバイナリーマスクが用いられている。しかし、近年では、電子デバイスの製造工程数の低減のため３階調以上の多階調フォトマスクが用いられることがある。特許文献１には、異なる半透過領域を有する４階調フォトマスクの製造方法が開示されている。

特開２００７－２４９１９８号公報

一般に、フォトマスクの製造工期を短縮するために、予め準備しておいたフォトマスクブランクスを使用してフォトマスクを製造することがある。しかし、多階調フォトマスクの場合、顧客の要望する透過率を有する半透過膜を成膜する必要があり、予め半透過膜と遮光膜とを積層したフォトマスクブランクスを使用してフォトマスクを製造することは困難である。
また、４階調のフォトマスクの製造には、異なる透過率を有する半透過膜を形成するため、複数の半透過膜の成膜工程が必要となる。そのため成膜工数が増加し、或いは製造プロセスが複雑になるという問題がある。

上記課題を鑑み、本発明は、多階調フォトマスクの製造を容易にする製造方法を提供することを課題とする。

本発明に係るフォトマスクの製造方法は、
半透過領域、遮光領域、透過領域を有する多階調フォトマスクの製造方法であり、
透過性基板上に半透過膜を有し、前記半透過膜上に中間膜を有し、前記中間膜上に上層膜を有するフォトマスクブランクスを準備する工程と、
第１のレジスト膜を形成しパターニングする第１のレジストパターン形成工程と、
前記第１のレジスト膜をマスクに、前記上層膜及び前記中間膜をエッチングして、前記半透過膜の表面を露出する表面露出工程と、
前記半透過膜にプラズマ処理を施し、透過率を変更するプラズマ処理工程とを含み、
前記プラズマ処理工程は、少なくとも、
前記半透過膜の第１の表面に第１のプラズマ処理を施す第１のプラズマ処理工程と、
前記半透過膜の前記第１の表面及び第２の表面に第２のプラズマ処理を施す第２のプラズマ処理工程とを含むことを特徴とする。

また、本発明に係るフォトマスクの製造方法は、
前記半透過膜がハーフトーン膜であることを特徴とする。

このようなフォトマスクの製造方法とすることで、透過性基板上の半透過膜が形成されているフォトマスクブランクスを利用して多階調フォトマスクを製造しても、製造工程の段階で、下層に形成された半透過膜の透過率を容易に調整することができる。そのため、予め準備してあるフォトマスクブランクスを用いながら、顧客の要望等に応じて半透過膜の透過率の調整が可能となり、フォトマスクの製造工期の短縮に寄与する。また、４階調のフォトマスクを製造する場合でも、複数の半透過膜を成膜する必要がなく、特許文献１記載の従来の製造方法と比較して、フォトマスクの製造も容易となる。

また、本発明に係るフォトマスクの製造方法は、
前記プラズマ処理が、常圧下のプラズマ処理であることを特徴とする。

このようなフォトマスクの製造方法とすることで、プラズマ処理が容易となり、種々のサイズのフォトマスクの製造にも容易に対応することが可能となる。

また、本発明に係るフォトマスクの製造方法は、
前記プラズマ処理により前記半透過膜の透過率を増大させることを特徴とする。

このようなフォトマスクの製造方法とすることで、下層の半透過膜の透過率を低い値、例えば過去の実績等から考慮して最も低い値に設定しておくことで、様々な顧客の要望に応じて多階調フォトマスクの製造が可能となる。

また、本発明に係るフォトマスクの製造方法は、
前記中間膜が、前記半透過膜及び前記上層膜と異なる材料から構成されていることを特徴とする。

このようなフォトマスクの製造方法とすることで、半透過膜等のパターニングの制御性が向上する。

また、本発明に係るフォトマスクの製造方法は、
前記表面露出工程の後に
前記第１のレジスト膜を除去する工程と、
第２のレジスト膜を形成しパターニングする第２のレジストパターン形成工程とを含み、
前記プラズマ処理工程において、前記第２のレジスト膜をマスクに前記半透過膜にプラズマ処理を施すことを特徴とする。

このようなフォトマスクの製造方法とすることで、従来の製造方法と比較して、成膜工程数を削減することができる多階調フォトマスクの製造が可能となる。

また、本発明に係るフォトマスクの製造方法は、
前記第１のレジストパターン形成工程において、
前記第１のレジスト膜を露光し、露光量の異なる複数の露光領域を形成する露光工程を含み、
前記第１のレジスト膜の前記露光領域の１つを選択的に除去するレジスト選択除去工程と、
前記レジスト選択除去工程の後に、前記第１のレジスト膜をマスクに前記上層膜及び前記中間膜をエッチングして除去し、前記半透過膜の表面を露出する前記表面露出工程を含み、
前記プラズマ処理工程において、前記第１のレジスト膜をマスクに前記半透過膜の表面の一部にプラズマ処理を施すことを特徴とする。

このようなフォトマスクの製造方法とすることで、さらにフォトマスクの製造工程においてリソグラフィー工程を削減することができる多階調フォトマスクの製造が可能となる。

本発明によれば、多階調フォトマスクの製造を容易にする製造方法を提供することができる。

実施形態１におけるフォトマスクの主要製造工程を示す断面図である。 実施形態１におけるフォトマスクの主要製造工程を示す断面図である。 実施形態２におけるフォトマスクの主要製造工程を示す断面図である。 実施形態２におけるフォトマスクの主要製造工程を示す断面図である。 フォトレジスト膜の断面を示すＳＥＭ写真である。 実施形態３におけるフォトマスクの主要製造工程を示す断面図である。 実施形態３におけるフォトマスクの主要製造工程を示す断面図である。 実施形態４におけるフォトマスクの主要製造工程を示す断面図である。 実施形態５におけるフォトマスクの主要製造工程を示す断面図である。 実施形態５におけるフォトマスクの主要製造工程を示す断面図である。 実施形態６におけるフォトマスクの主要製造工程を示す断面図である。 実施形態６におけるフォトマスクの主要製造工程を示す断面図である。 実施形態６におけるフォトマスクの主要製造工程を示す断面図である。 実施形態７におけるフォトマスクの主要製造工程を示す断面図である。 実施形態７におけるフォトマスクの主要製造工程を示す断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は、いずれも本発明の要旨の認定において限定的な解釈を与えるものではない。また、同一又は同種の部材については同じ参照符号を付して、説明を省略することがある。

（実施形態１）
図１、２は、実施形態１によるフォトマスク１００の主要製造工程を示す断面図である。
以下、図面を参照して、フォトマスク１００の主要製造工程を説明する。

（成膜工程：フォトマスクブランクス準備工程）
図１（ａ）に示すように、合成石英ガラス等の透過性基板１を準備し、透過性基板１上に、半透過性の半透過膜２（下層膜２）をスパッタ法、蒸着法等により（例えば膜厚５［ｎｍ］～２０［ｎｍ］）成膜する。半透過膜２は、例えばＣｒ系金属化合物、Ｔｉ系金属化合物、Ｎｉ系金属化合物、Ｓｉ系化合物、金属シリサイド化合物等の公知の材料を用いることができる。なお、金属化合物は金属から構成されてもよい。

ここで、透過性基板１は、フォトマスク１００を用いたリソグラフィー工程において使用される露光光に含まれる代表波長（例えばｉ線、ｈ線、ｇ線）に対して９０～１００％（９０％≦透過率≦１００％）の透過率を有する。
また、半透過性とは、露光光に含まれる代表波長に対して、透過率が、透過性基板１の透過率よりも低く、後述する遮光性を有する積層構造膜の透過率よりも高いことを意味する。
なお、露光光は、例えばｉ線、ｈ線若しくはｇ線であってもよく、又はこれらの少なくとも２つの光を含む混合光であってもよい。また、露光光は、これらに限定するものではない。

半透過膜２は、ハーフトン膜として用いることができる。例えば、代表波長に対して、半透過膜２の透過率が１０～７０％（１０％≦透過率≦７０％）になるよう設定する。また、位相シフト量は小さく（略０[°]、例えば０～２０［°］）に設定すればよい。
なお、半透過膜２を位相シフト膜として利用する場合、露光光に含まれる代表波長に対して、機能性膜２の透過率が３～１５％（３％≦透過率≦１５％）、位相シフト量が略１８０［°］（１６０［°］≦位相シフト量≦２００［°］）、さらに好適には１７０［°］≦位相シフト量≦１９０［°］になるよう設定する。
半透過膜２（下層膜２）のハーフトン膜又は位相シフト膜としての光学的性質は、例えば、組成及び膜厚を調整することにより、実現が可能である。

また、半透過膜２を位相シフト膜として用いる場合には、その膜厚を調整（減膜）することにより略１８０［°］に対して低位相側へシフトさせることも可能となる。
なお、上記の例示では、略１８０［°］を基準として記載したが、基準となる位相シフト量は適宜設定が可能であり、当該基準とする膜厚から減膜することにより、基準とする位相シフト量を低位相側へシフトさせることが可能である。
光学特性の設定の際には、位相効果を奏するために配置する領域、その領域における位相シフト量を目的に合わせて考慮すればよい。

次に、エッチングストッパ膜３（中間膜３）をスパッタ法、蒸着法等により（例えば膜厚１［ｎｍ］～２０［ｎｍ］）成膜する。例えば、Ｔｉ系金属化合物、Ｎｉ系金属化合物等を用いることができる。
次に、遮光膜４（上層膜４）をスパッタ法、蒸着法等により（例えば膜厚５０［ｎｍ］～１００［ｎｍ］）成膜する。例えば、Ｃｒ系金属化合物等を用いることができる。
エッチングストッパ膜３は、後述するように遮光膜４及び半透過膜２とエッチング特性が異なる材料から構成される。
なお、半透過膜２、エッチングストッパ膜３及び遮光膜４からなる積層膜が遮光性を有するように、遮光膜４の材料（組成）及び膜厚を調整すればよい。本積層膜の代表波長に対する透過率は、例えば１％以下である。換言すれば、機能性膜２、エッチングストッパ膜３及び遮光膜４の積層領域において遮光膜４の材質（組成）及び膜厚を調整することで光学濃度（ＯＤ値）が３．０以上を満たせばよい。
従って、遮光膜４自体が遮光性を有する必要はなく、１％より高い透過率を有してもよい。或いはエッチングストッパ膜３の透過率を低く設定しておき、遮光領域の必要とされる透過率を確保できるように設定してもよい。

以下、透過性基板１上に半透過膜２、エッチングストッパ膜３及び遮光膜４が形成された積層構造体をフォトマスクブランクス１０１と称する。

（フォトレジスト形成工程）
次に、図１（ｂ）に示すように、遮光膜４上に（フォト）レジスト膜５を塗布法、スプレイ法等により形成する。

（レジストパターニング工程：露光現像工程）
次に、図１（ｃ）に示すように、露光（描画）装置、例えばレーザー描画装置等により、レジスト膜５を露光し、現像することによりレジスト膜５をパターニングする。レジスト膜５は、開口部（５０ａ、５０ｂ）を有する。
なお、露光装置による描画方法は、レーザー描画に限定されるものではない。例えば電子線を用いて露光してもよい。

（エッチング工程）
次に、図１（ｄ）に示すように、パターニングされたレジスト膜５をエッチングマスクにして、遮光膜４をウェットエッチング法又はドライエッチング法によりエッチングして除去し、その後エッチングストッパ膜３をウェットエッチング法又はドライエッチング法によりエッチングして除去する。半透過膜２を覆う被覆層であるエッチングストッパ膜３及び遮光膜４を除去することで、半透過膜２の表面が露出する。この場合、レジスト膜は、被覆層エッチング用マスクとして機能する。

遮光膜４とエッチングストッパ膜３とは、互いに異なる材料を採用することにより、エッチングストッパ膜３がエッチングされないエッチャント（薬液又はガス）を用いて、エッチングストッパ膜３上の遮光膜４を選択的にエッチングすることができる。
また、エッチングストッパ膜３と半透過膜２は、互いに異なる材料を採用することにより、半透過膜２がエッチングされないエッチャント（薬液又はガス）を用いて、半透過膜２上のエッチングストッパ膜３を選択的にエッチングすることができる。
その結果、半透過膜２はエッチングされず、透過性基板１上に残置する。選択的に半透過膜２の直上にあるエッチングストッパ膜３をエッチングするため、本エッチング工程において半透過膜２の膜厚が減少し、透過率が変動することを（エッチング選択比の範囲で）抑制できる。また、エッチングストッパ膜３のエッチングの際に、遮光膜４のサイドエッチングを抑制することも可能である。

その後、アッシング法又はレジスト剥離液に浸漬することにより、レジスト膜５を除去する。部分的に半透過膜２の表面（２Ｓａ、２Ｓｂ）が露出する。

（リソグラフィー工程）
次に、図１（ｅ）に示すように、第２の（フォト）レジスト膜６を塗布法、スプレイ法等により形成し、露光及び現像することによりレジスト膜６をパターニングする。レジスト膜６は開口部６０ａを有し、半透過膜２の表面が部分的に露出する。すなわち、開口部６０ａにより画定する領域部分の半透過膜２の表面（２Ｓａ）が露出し、その他の領域の半透過膜２の表面（２Ｓｂ）はレジスト膜６に覆われる。
なお、図１（ｄ）の工程において露出した半透過膜２の表面（２Ｓａ）を確実に露出するように、露光（描画）装置の重ね合わせ（アライメント）ずれを考慮して、開口部６０ａの形状を、半透過膜２の表面（２Ｓａ）の幅に重ね合わせ余裕（アライメントマージン）を加えたサイズとしてもよい。レジスト膜６は後続するプラズマ処理のマスクとして使用されるため、開口部６０ａが半透過膜２の表面（２Ｓａ）のサイズより広く設定しても、半透過膜２のパターン配置の精度に影響しない。

（プラズマ処理工程）
次に図２（ａ）に示すように、図示しないプラズマ処理装置により、レジスト膜６に覆われていない露出した半透過膜２の表面に対して、プラズマ（Ｐ）を照射し処理を行う。
プラズマ処理装置は、ドライエッチング装置を利用して密閉したチャンバ内で減圧下でプラズマを発生させ表面処理を行うよう構成された装置（以下、減圧プラズマ処理装置と称す）や常圧（大気圧）下でプラズマを発生させ表面処理を行うよう構成された装置（以下、常圧プラズマ処理装置と称す）を使用できる。

フラットパネルディスプレイ等の製造で使用されるフォトマスクは、大型であることが多いため、特に大気開放可能な（又は大気開放型の）常圧プラズマ処理装置が好適に使用できる。常圧プラズマ処理装置は、例えば空気と窒素との混合ガスを対向電極に導入し、対向電極に電界を印加して放電させ、処理対象物の表面に活性化されたガス（プラズマ）を誘導して処理を行う装置である。活性化されたガス（プラズマ）は、例えばノズルやスリット等の放出口を介して、露出した半透過膜２の表面に照射される。
フォトマスクブランクス１０１（又は透過性基板１）に対して相対的に放出口を移動させて、フォトマスクブランクス１０１の全面に亘ってプラズマを照射することができる。そのため、種々のサイズのフォトマスクブランクス１０１であっても、プラズマ処理が可能である。
常圧プラズマ処理装置を採用することで、減圧プラズマ処理装置と異なり、密閉された筐体が不要であり、圧力制御のための機構（真空ポンプ等）が不要である。また、腐食性ガス等を使用せず空気（大気）と窒素とを使用することで、特別な除害設備を不要とすることができる。常圧プラズマ処理装置は、装置構成が簡単であり、処理能力も高く、様々なサイズのフォトマスクの製造を可能とする。
なお、例えばクリーンルームにプラズマ処理装置が設置されている場合、クリーンルーム内の雰囲気の気圧が常圧（大気圧）に相当する。

プラズマが照射された半透過膜２は、照射時間に依存して、透過率が変化（例えば増大）する。例えば、プラズマ処理時間とともに半透過膜２の膜厚を減少させ、透過率を増大させることで、透過率をプラズマ照射量（時間）により制御することも可能である。
プラズマ処理によって、半透過膜２の透過率を、顧客の要望に応じて所望の値に変更できるため、フォトマスクブランクス１０１の準備工程において成膜する半透過膜２の膜厚等を変更する必要がない。また、特許文献１と異なり、追加の成膜を必要としない。
そのため、例えば顧客からの過去の依頼実績を考慮して、最小の透過率の半透過膜２を有するフォトマスクブランクス１０１を予め準備しておき、顧客の要望に応じて半透過膜２の透過率を所望の値に変更する（例えば増大させる）ことができるため、製造工期の短縮、製造コストの削減に寄与する。
なお、レジスト膜６に覆われた半透過膜２は、プラズマ処理の影響を受けないため、透過率の変化が防止される。そのため、レジスト膜６は、プラズマ処理用マスクとして機能する。

（レジスト除去）
次に図２（ｂ）に示すように、レジスト膜６を、アッシング法又はレジスト剥離液に浸漬することにより除去する。
プラズマ処理が施されていない（又はプラズマ照射量がゼロのプラズマ処理が施された）表面（２Ｓｂ）を有する半透過膜２及びプラズマ処理が施された表面（２Ｓａ）を有する半透過膜２は、それぞれ異なる透過率である第１の透過率及び第２の透過率を有する。

なお、レジスト膜６を除去後に、さらに露出した半透過膜２の表面（２Ｓａ、２Ｓｂ）にプラズマ処理を施し、図２（ａ）に示す工程でプラズマ処理が施されなかった領域の半透過膜２の表面（２Ｓｂ）に対してもプラズマ処理を行ってもよい。追加的プラズマ処理により、異なる半透過膜２の領域に異なる条件（例えば照射量）のプラズマ処理を施すことにより、顧客の透過率に対して柔軟に対応することができる。この場合、半透過膜２の表面（２Ｓａ）は２回のプラズマ処理により所望の透過率になるように、それぞれのプラズマ処理条件を設定する。
この場合、１回のプラズマ処理が施された表面（２Ｓｂ）を有する半透過膜２及び２回のプラズマ処理が施された表面（２Ｓａ）を有する半透過膜２は、それぞれ異なる透過率である第１の透過率及び第２の透過率を有することになる。
なお、プラズマ処理条件は、照射時間の他、大気と窒素の混合比、気体の供給量（流速）、供給電力量により制御し変更してもよい。

なお、プラズマ処理によっても、半透過膜２とエッチングストッパ膜３と遮光膜４との積層が遮光性を維持できるように、好適には遮光膜４（及び又はエッチングストッパ膜３）は十分な膜厚に設定する。

（リソグラフィー工程）
次に、図２（ｃ）に示すように、第３の（フォト）レジスト膜７を塗布法、スプレイ法等により形成し、露光及び現像することによりレジスト膜７をパターニングする。レジスト膜７は開口部７０ａを有する。パターニングされたレジスト膜７により、所定の領域の遮光膜４の表面が露出する。

（エッチング工程）
次に、図２（ｄ）に示すように、パターニングされたレジスト膜７をマスクに、遮光膜４をウェットエッチング法又はドライエッチング法によりエッチングして除去し、次にエッチングストッパ膜３をウェットエッチング法又はドライエッチング法によりエッチングして除去し、次に、半透過膜２をウェットエッチング法又はドライエッチング法によりエッチングして除去し、透過性基板１の表面を露出させる。
遮光膜４のエッチング工程ではエッチングストッパ膜３をエッチングしないエッチャント（薬液又はガス）を使用し、エッチングストッパ膜３のエッチング工程では半透過膜２をエッチングしないエッチャント（薬液又はガス）を使用し、半透過膜２のエッチング工程では、エッチングストッパ膜３（及び透明基板１）をエッチングしないエッチャント（薬液又はガス）を使用することで、それぞれの膜のサイドエッチング量を防止又は低減することができる。

（レジスト除去）
次に図２（ｅ）に示すように、レジスト膜７を、アッシング法又はレジスト剥離液に浸漬することにより除去する。
以上の工程により、透過性基板１が露出した透過領域８、半透過膜２（下層膜２）とエッチングストッパ膜３（中間膜３）と遮光膜４（上層膜４）とが積層された遮光領域９、及び半透過膜２から構成された第１の透過率を有する（第１の）半透過領域１０及び半透過膜２から構成された第２の透過率を有する（第２の）半透過領域１１を備えたフォトマスク１００を得る。なお、半透過領域１０及び半透過領域１１はプラズマ処理が異なる半透過膜２から構成されている。ここで、プラズマ処理が異なるとはプラズマ処理条件が異なることを意味するが、プラズマ照射量がゼロのプラズマ処理（プラズマ処理を行わないこと）も含む。

本実施形態によれば、透過性基板１上に半透過膜２とエッチングストッパ膜３と遮光膜４とがこの順に積層されたフォトマスクブランクス１０１を予め準備しておくことで、フォトマスクの製造工期を短縮することができる。さらに顧客の要望に応じて、下層（透過性基板１の直上）に形成されている半透過膜２の透過率を、フォトマスクの製造工程において調整することも可能となる。

なお、図１（ｅ）及び図２（ｂ）に示す工程を繰り返し、３種類以上の半透過領域を形成することも可能である。

また、図１（ｂ）から図２（ｂ）に示す半透過領域の形成工程（半透膜２の透過率の変更工程）と、図２（ｃ）から図２（ｄ）に示す透過領域の形成工程（透過性基板１の表面の露出工程）の順を入れ替えてもよい。
半透過領域の透過率が低い場合、図２（ｃ）から図２（ｄ）に示す透過領域の形成工程を先に行うことにより、図１（ｂ）から図２（ｂ）に示す半透過領域の形成工程におけるリソグラフィー工程において、アライメントマークの検出が容易になる。
アライメントマークの検出光を透過で検出した場合を例示したが、撮像した画像により検出する場合も同様に検出が容易になることは言うまでもない。

なお、３階調のフォトマスクの製造も可能であることは言うまでもない。半透過領域の透過率を、顧客の要望に合わせて容易に調整可能である。

なお、図２（ｅ）において、遮光領域と半透過領域又は透過領域とが隣接する例を示したが、遮光領域、半透過領域及び透過領域の配置はこれに限定されず、これらの領域の任意の配置関係をフォトマスクにも本実施形態及びその他のいずれの実施形態も適用できることは言うまでもない。

（実施形態２）
実施形態２によれば、フォトマスクの製造工程におけるリソグラフィー工程数を削減することが可能となる。
以下図を参照して、フォトマスクの主要製造工程を詳細に説明する。

（露光（描画）工程）
図１（ｂ）に示す工程の後に、露光（描画）装置、例えばレーザー描画等に、フォトマスクブランクスをロード（露光装置内の露光用ステージ上に載置）し、レジスト膜５を露光することにより、図３（ａ）に示すように、レジスト膜５（第１のレジスト膜）に、露光量が異なる３つの領域、すなわち高ドーズ領域５ｃ（第１の（露光）領域）、低ドーズ領域５ｂ（第２の（露光）領域）、未露光領域５ａ（第３の（露光）領域）を形成する。
ここで、未露光領域５ａとは露光しない領域即ち露光量が０の領域であり、低ドーズ領域５ｂとは、相対的に低い露光量で露光された領域であり、高ドーズ領域５ｃとは、相対的に高い露光量で露光された領域である。

さらに具体的には、上記高ドーズ領域の高ドーズとは、後述する第１の現像工程でレジストが除去される際に、レジストを溶解させるために必要な露光量以上の露光量を意味する。対して、低ドーズ領域の低ドーズとは、後述する第１の現像工程によりレジストが除去されず残置され、第２の現像工程によって除去される程度の露光量という意味である。例えば、第１の現像工程に必要な高ドーズ量を基準とした場合、その高ドーズ量に対して、５％～９０％の露光量の範囲の露光量を意味する。
低ドーズ量の設定は、上記範囲内で適宜設定が可能であるが、第２の現像工程のプロセス工程時間を考慮する必要があることは言うまでもない。
なお、上記高ドーズ及び低ドーズについての意味は、他の実施形態においても同様である。

なお、露光装置による描画方法は、レーザー描画に限定されるものではない。例えば電子線を用いて露光してもよい。

なお、簡単のためレジスト膜５の高ドーズ領域５ｃを「高ドーズ領域５ｃ」、レジスト膜５の低ドーズ領域５ｂを「低ドーズ領域５ｂ」、レジスト膜５のレジスト膜５の未露光領域５ａを「未露光領域５ａ」と称することがある。

低ドーズ領域５ｂ及び高ドーズ領域５ｃは、露光装置から透明基板１をアンロードする（取り出す）ことなく形成することができる。例えば、低ドーズ領域５ｂに相当する領域及び高ドーズ領域５ｃに相当する領域を、それぞれ第１の露光量及び第２の露光量となるようレーザーをスキャンすることで露光し、これらの領域を形成できる。

また、低ドーズ領域５ｂ及び高ドーズ領域５ｃに相当する領域を、第１の露光量となるようレーザーをスキャンして露光し、その後、高ドーズ領域５ｃが第２の露光量となるように、高ドーズ領域５ｃに相当する領域のみを追加的にレーザーをスキャンして露光してもよい。複数のレーザー照射により露光量が平均化され、高ドーズ領域５ｃ露光量の均一性が向上する。

異なる露光量を有する露光領域の数に応じて、複数回露光装置から透明基板１をアンロードしてもよいが、フォトマスクブランクスを露光装置からアンロードせずに、低ドーズ領域５ｂ及び高ドーズ領域５ｃの露光処理を行うため、これらの領域（パターン）間で重ね合わせ誤差（ずれ）の発生が抑制されるという効果を得ることができる。
このように露光装置から透明基板１をアンロードすることなく異なる露光量を有する露光領域をレジスト膜に形成する方法は、他の実施形態においても適用することができる。

（第１の現像（レジスト除去）工程）
次に、図３（ｂ）に示すように、第１の現像工程において、現像液により高ドーズ領域５ｃのレジスト膜５のみを選択的に除去し、レジスト膜５をパターニングする（第１の選択除去工程）。
後述するように、レジスト膜５の現像液による溶解特性が、露光量（ドーズ）に依存するため、露光量に応じて露光されたレジスト膜５を選択的に順次除去することが可能となる。第１の現像工程においては、高ドーズ領域５ｃの溶解速度が、未露光領域５ａ及び低ドーズ領域５ｂの溶解速度に対して十分に（例えば、数倍から１桁）高くなる現像条件で現像（現像液による溶解）を行うことで、選択的に高ドーズ領域５ｃのみを除去できる。
なお、図３（ｂ）に示すように、低ドーズ領域５ｂのレジスト膜厚は、未露光領域５ａのレジスト膜厚と比較して薄くなる。

（エッチング工程）
次に、図３（ｃ）に示すように、パターニングされたレジスト膜５、即ち未露光領域５ａ及び低ドーズ領域５ｂのレジスト膜５をエッチングマスクにして、図２（ｄ）に示す工程と同様に、遮光膜４をウェットエッチング法又はドライエッチング法によりエッチングし除去し、次にエッチングストッパ膜３をウェットエッチング法又はドライエッチング法によりエッチングして除去する。その後、半透過膜２をウェットエッチング法又はドライエッチング法によりエッチングして除去し、透過性基板１の表面を露出させる。

（第２の現像（レジスト除去）工程）
次に、図３（ｄ）に示すように、第２の現像工程において、現像液により低ドーズ領域５ｂのレジスト膜５のみを選択的に除去し、レジスト膜５をパターニングする（第２の選択除去工程）。この工程において、未露光領域５ａのみが遮光膜４上に残置する。
第１の現像工程及び第２の現像工程に示すように露光量の異なるレジスト膜５を露光量に依存して順次除去できるのは、溶解速度が現像条件（時間等）に非線型に依存する現象があるためである。溶解速度が変化（増大）する変化点が露光量に依存して変化する特性を利用することで露光量の異なる領域を選択的に順次除去することができる。
第２の現像工程では、低ドーズ領域５ｂの溶解速度が、未露光領域５ａの溶解速度に対して十分に高くなる現像条件で現像（溶解）を行い、選択的に低ドーズ領域５ｂのみを除去できる。
なお、この方法を用いることで、３種以上の異なるレジスト膜５のパターンを得ることも可能である。

（エッチング工程）
次に、図４（ａ）に示すように、図１（ｄ）に示す工程と同様に、パターニングされたレジスト膜５（未露光領域５ａ）をエッチングマスクにして、遮光膜４をウェットエッチング法又はドライエッチング法によりエッチングして除去し、その後エッチングストッパ膜３をウェットエッチング法又はドライエッチング法によりエッチングして除去し、半透過膜２の表面（２Ｓａ）を露出する。
この場合、レジスト膜５は、被覆層（エッチングストッパ膜３及び遮光膜４）をエッチングするための被覆層エッチング用マスクとして機能する。

（プラズマ処理工程）
次に、図４（ｂ）に示すように、図２（ａ）に示す工程と同様に、プラズマ処理装置により、レジスト膜５（未露光領域５ａ）に覆われていない露出した半透過膜２の表面に対して、プラズマ（Ｐ）を照射しプラズマ処理を行う。その結果、露出した半透過膜２の透過率を変更（増大）することができる。
この場合、レジスト膜５は、プラズマ処理用マスクとして機能する。従って、レジスト膜５は２つの目的で使用される。

（リソグラフィー工程）
次に、図４（ｃ）に示すように、レジスト膜５をアッシング法又はレジスト剥離液に浸漬することにより除去する。その後、（フォト）レジスト膜１２（第２のレジスト膜）を塗布法、スプレイ法等により形成し、露光及び現像することによりレジスト膜１２をパターニングする。レジスト膜１２は開口部１２０ａを有する。パターニングされたレジスト膜１２により、所定の領域の遮光膜４の表面が露出する。

（エッチング工程）
次に、図４（ｄ）に示すように、図１（ｄ）に示す工程と同様に、パターニングされたレジスト膜１２をエッチングマスクにして、遮光膜４をウェットエッチング法又はドライエッチング法によりエッチングして除去し、その後エッチングストッパ膜３をウェットエッチング法又はドライエッチング法によりエッチングして除去し、半透過膜２の表面を露出する。
なお、半透過膜２の表面を露出した後に、プラズマ処理を施すことで、露出した半透過膜２の透過率を変更してもよい。
図４（ｂ）に示す工程及び図４（ｄ）に示す工程において、それぞれ個別にプラズマ処理を行い、顧客の要望に応じた２種類の透過率を有する半透過膜２を提供することができる。

（レジスト除去）
その後、レジスト膜１２をアッシング法又はレジスト剥離液に浸漬することにより除去する。
以上の工程により、図２（ｅ）に示すフォトマスク１００と同様に、透過性基板１が露出した透過領域８、半透過膜２（下層膜２）とエッチングストッパ膜３（中間膜３）と遮光膜４（上層膜４）とが積層された遮光領域９、及び半透過膜２から構成された第１の透過率を有する半透過領域１０及び半透過膜２から構成された第２の透過率を有する半透過領域１１を備えたフォトマスク１００を得る。

以上のように、本実施形態２では２回のリソグラフィー工程により、４階調のフォトマスク１００を製造でき、実施形態１と比較して、リソグラフィー工程数を削減することができる。

図５は、レジスト膜の断面形状を示すＳＥＭ写真である。 図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図３（ｃ）、（ｄ）の工程におけるレジスト膜５の断面形状を示す。
図５（ａ）に示すように、未露光領域５ａ及び低ドーズ領域５ｂとが接する境界部分においては、レジスト膜５の断面は、なだらかなテーパー形状を有することがある。
しかし、図５（ｂ）に示すように、第２の現像工程後においては、未露光領域５ａのレジスト膜５の断面は急峻な形状を示す。すなわち、図３（ｄ）に示す露光工程において確定された低ドーズ領域５ｂのレジスト膜５が、第２の現像工程において選択的に除去されたことを示す。
従って、半透過領域１１と透過領域８（図２（ｅ）参照）とは、同一のリソグラフィー工程により確定されるため、２回のリソグラフィー工程で両領域を確定する場合と異なり、重ね合わせ誤差（ずれ）の発生が抑制できる。その結果、重ね合わせ余裕を考慮する必要が無く、精細なパターン配置を実現でき、またパターン設計の負荷を低減できる効果もある。

なお、上記実施形態２は、レジスト膜５としてポジ型レジストを用いた場合を例にして説明したが、ネガ型レジストを用いた場合も同様である。ネガ型レジストの場合、露光量の関係がポジ型レジストと反対になる。ポジ型レジストの未露光領域がネガ型レジストの高ドーズ領域に、ポジ型レジストの高ドーズ領域がネガ型レジストの未露光領域に対応する。このようにレジスト膜がポジ型に限定されないことは、他の実施形態も同様である。

（実施形態３）
以下に説明する実施形態３によっても、多階調フォトマスクを提供することも可能である。

図６（ａ）に示すように、図１（ｂ）に示す工程の後に、レジスト膜５（第１のレジスト膜）をリソグラフィー工程によりパターニングし、開口部５０ａを形成する。
その後、レジスト膜５をマスクにウェットエッチング法又はドライエッチング法により遮光膜４、エッチングストッパ膜３及び半透過膜２をエッチングし、透過性基板１の表面１Ｓｃを露出する。

次に、図６（ｂ）に示すように、レジスト膜５を除去した後にレジスト膜１３（第２のレジスト膜）を形成しリソグラフィー工程によりパターニングし開口部１３０を形成する。その後レジスト膜１３をマスクにウェットエッチング法又はドライエッチング法により遮光膜４及びエッチングストッパ膜３をエッチングし、半透過膜２の表面２Ｓｂ１、２Ｓｂ２、２Ｓｂ３を露出する。

次に、図６（ｃ）に示すように、レジスト膜１３を除去した後に、レジスト膜１４（第３のレジスト膜）を形成しリソグラフィー工程によりパターニングし開口部１４０を形成し、半透過膜２の表面２Ｓｂ１を露出する。その後、レジスト膜１４をマスクに、選択的に半透過膜２の表面２Ｓｂ１にプラズマ処理を施すことで、露出した半透過膜２の透過率を変更する。
なお、開口部１４０が半透過膜２の表面２Ｓｂ１を、より確実に露出するように、露光（描画）装置の重ね合わせずれを考慮して、開口部１４０の形状を、半透過膜２の表面（２Ｓ１）の幅に重ね合わせ余裕（マージン）を加えたサイズとしてもよい。

次に、図６（ｄ）に示すように、レジスト膜１４を除去した後に、レジスト膜１５（第４のレジスト膜）を形成しリソグラフィー工程によりパターニングし開口部１５０を形成し、半透過膜２の表面２Ｓｂ２を露出する。その後、レジスト膜１５をマスクに、選択的に半透過膜２の表面２Ｓｂ２にプラズマ処理を施すことで、露出した半透過膜２の透過率を変更する。
このとき、プラズマ処理のプラズマ照射量を、図６（ｃ）に示す工程の照射量と異ならしめることにより、異なる透過率を実現できる。
なお、開口部１５０が半透過膜２の表面２Ｓｂ２を、より確実に露出するように、露光（描画）装置の重ね合わせずれを考慮して、開口部１５０のサイズを、半透過膜２の表面（２Ｓ２）の幅に重ね合わせ余裕（マージン）を加えたサイズとしてもよい。

次に、図７に示すように、レジスト膜１５を除去する。
以上の工程により、透過性基板１が露出した透過領域８、半透過膜２（下層膜２）とエッチングストッパ膜３（中間膜３）と遮光膜４（上層膜４）とが積層された遮光領域９、半透過膜２から構成された第１の透過率を有する（第１の）半透過領域１０、半透過膜２から構成された第２の透過率を有する（第２の）半透過領域１１及び半透過膜２から構成された第３の透過率を有する（第３の）半透過領域１６を備えた５階調のフォトマスク１００を得る。半透過領域１０、半透過領域１１及び半透過領域１６はそれぞれ異なる透過率を有する。
なお、最後に全面にプラズマ照射を施し、半透過領域１０、半透過領域１１及び半透過領域１６の透過率を調整してもよい。
なお、異なる透過率を有する半透過領域の数は上記に限定されない。例えば図６（ｂ）、又は図６（ｃ）に示す工程を適宜繰り返すことで、所望の数の異なる透過率を有する半透過領域を形成することができる。

（実施形態４）
実施形態３に対して、リソグラフィー工程数を削減することが可能な実施形態４について以下に説明する。

図６（ｂ）に示す工程の後に、図８（ａ）に示すように、レジスト膜１３（第２のレジスト膜）を除去し、その後レジスト膜１７（第３のレジスト膜）を形成し、露光量の異なる３つの領域である、高ドーズ領域１７ｃ（第１の（露光）領域）、低ドーズ領域１７ｂ（第２の（露光）領域）、未露光領域１７ａ（第３の（露光）領域）を形成する。露光量は、未露光領域１７ａ（第３の（露光）領域）、低ドーズ領域１７ｂ（第２の（露光）領域）、高ドーズ領域１７ｃ（第１の（露光）領域）、の順に増大する。

なお、高ドーズ領域１７ｃ（第１の（露光）領域）、低ドーズ領域１７ｂ（第２の（露光）領域）が半透過膜２の表面２Ｓｂ１、２Ｓｂ２を、より確実に覆うように、露光（描画）装置の重ね合わせずれを考慮して、高ドーズ領域１７ｃ及び低ドーズ領域１７ｂのサイズを、半透過膜２の表面２Ｓｂ１、２Ｓｂ２の幅に重ね合わせ余裕（マージン）を加えたサイズとしてもよい。

次に図８（ｂ）に示すように、図３（ｂ）に示す工程と同様に、現像液により高ドーズ領域１７ｃのみを選択的に除去し、半透過膜２の表面２Ｓｂ１を露出し、その後、未露光領域１７ａ及び低ドーズ領域１７ｂのレジスト膜１７をマスクにして、選択的に表面２Ｓｂ１にプラズマ処理を施す。

次に図８（ｃ）に示すように、図３（ｄ）に示す工程と同様に、現像液により低ドーズ領域１７ｂを選択的に除去し、半透過膜２の表面２Ｓｂ２を露出する。その後未露光領域１７ａのレジスト膜１７をマスクに表面２Ｓｂ１及び表面２Ｓｂ２にプラズマ処理を施す。この段階において、プラズマ照射量は、表面２Ｓｂ３（未照射）、表面２Ｓｂ２、表面２Ｓｂ１の順に増大する。

表面２Ｓｂ１に対しては、図８（ｂ）に示す工程におけるプラズマ処理と、図８（ｃ）に示す工程におけるプラズマ処理とにおいて、重複してプラズマが照射される。
例えば、表面２Ｓｂ２を有する半透過領域（以下、簡単のため表面２Ｓｂ２の領域と称す。）の透過率を基準とし、表面２ｓｂ２へのプラズマ照射量を基準値として表面２Ｓｂ１に対するプラズマ照射量を決定することができる。この場合、図８（ｂ）に示す工程における表面２Ｓｂ１を有する半透過領域（以下、簡単のため表面２Ｓｂ１の領域と称す。）に対するプラズマ照射量は、表面２Ｓｂ１の領域の所望される透過率から表面２Ｓｂ２の領域の所望される透過率を差し引いた透過率になるように、算出し決定する必要がある。すなわち、プラズマ処理により、半透過膜２の膜厚を減少させることで透過率を増大させる場合、表面２Ｓｂ１の領域の透過率を満たす減膜量から、表面２Ｓｂ２の領域の透過率を満たす減膜量を差し引いた減膜量が、図８（ｂ）に示す工程のプラズマ処理において、表面２Ｓｂ１の領域に対する減膜量となる。

次に図８（ｄ）に示すように、図７に示す工程と同様に、レジスト膜１７を除去する。
以上の工程により、透過性基板１が露出した透過領域８、半透過膜２（下層膜２）とエッチングストッパ膜３（中間膜３）と遮光膜４（上層膜４）とが積層された遮光領域９、半透過膜２から構成された第１の透過率を有する（第１の）半透過領域１０、半透過膜２から構成された第２の透過率を有する（第２の）半透過領域１１及び半透過膜２から構成された第３の透過率を有する（第３の）半透過領域１６を備えた５階調のフォトマスク１００を得る。半透過領域１０、半透過領域１１及び半透過領域１６はそれぞれ異なる透過率を有する。
このように、図８（ａ）に示す工程において、１回の露光処理工程においてレジスト膜１７に露光量の異なる領域を形成することで、異なる透過率を有する半透過領域１０、半透過領域１１及び半透過領域１６を得ることができ、実施形態３と比較して、レジスト膜を形成する工程数を削減できる。

なお、異なる透過率を有する半透過領域の数は上記に限定されない。例えば図８（ａ）に示す工程において、所望の数の異なる透過率を有する半透過領域の数に応じた数の異なる露光量を有する領域をレジスト膜１７に形成すればよい。

（実施形態５）
以下に説明する実施形態５によっても、多階調フォトマスクを提供することも可能である。

図１（ｂ）に示す工程の後、図９（ａ）に示すように、リソグラフィー工程によりレジスト膜５（第１のレジスト膜）をパターニングし開口部５０ａを形成し、レジスト膜５をマスクにウェットエッチング法又はドライエッチング法により遮光膜４及びエッチングストッパ膜３をエッチングし、半透過膜２の表面２Ｓｂ１、２Ｓｂ２、２Ｓｂ３を露出する。

次に図９（ｂ）に示すように、レジスト膜５を除去し、その後レジスト膜１８（第２のレジスト膜）を形成し、露光量の異なる４つの領域である、第１の（露光）領域１８ｄ、第２の（露光）領域１８ｃ、第３の（露光）領域１８ｂ、及び第４の（露光）領域１８ａ（未露光領域）を形成する。露光量は、第４の（露光）領域１８ａ、第３の（露光）領域１８ｂ、第２の（露光）領域１８ｃ、及び第１の（露光）領域１８ｄの順に増大する。
すなわち、第３の（露光）領域１８ｂは相対的に第４の（露光）領域１８ａより高ドーズであり、第２の（露光）領域１８ｃは相対的に第３の（露光）領域１８ｂより高ドーズであり、第１の（露光）領域１８ｄは相対的に第２の（露光）領域１８ｃより高ドーズである。図３（ｂ）、図３（ｄ）に示す現像工程を繰り返し、相対的に高ドーズな領域を選択的に順次除去することができる。
従って最もドーズ量の高い領域のドーズ量を基準とした場合の高ドーズ量に対して５％～９０％の露光量の範囲の描画を各々行い、その後の現像により溶解速度を考慮しつつ、以下に説明するように半透過膜２を順次露出し、必要な透過率に対し、順次減膜処理を行うことが可能である。

なお、第２の（露光）領域１８ｃ及び第３の（露光）領域１８ｂが半透過膜２の表面２Ｓｂ１、２Ｓｂ２を、より確実に覆うように、露光（描画）装置の重ね合わせずれを考慮して、第２の（露光）領域１８ｃ及び第３の（露光）領域１８ｂのサイズを、半透過膜２の表面２Ｓｂ１、２Ｓｂ２の幅に重ね合わせ余裕（マージン）を加えたサイズとしてもよい。

次に図９（ｃ）に示すように、現像液により最も露光量の大きい（高ドーズな）第１の（露光）領域１８ｄを選択的に除去し、レジスト膜１８をパターニングする（第１の選択除去工程）。
その後、第２の（露光）領域１８ｃ、第３の（露光）領域１８ｂ及び第４の（露光）領域１８ａ（未露光領域）をマスクにして、ウェットエッチング法又はドライエッチング法により遮光膜４、エッチングストッパ膜３及び半透過膜２をエッチングし、透過性基板１の表面１Ｓｃを露出する。
なお、第２の（露光）領域１８ｃ及び第３の（露光）領域１８ｂの膜厚は第４の（露光）領域１８ａと比較して減少するが、除去されることはない。

次に図９（ｄ）に示すように、現像液により第２の（露光）領域１８ｃを選択的に除去し、半透過膜２の表面２Ｓｂ１を露出する（第２の選択除去工程）。その後、第３の（露光）領域１８ｂ及び第４の（露光）領域１８ａ（未露光領域）をマスクにして、半透過膜２の表面２Ｓｂ１に対してプラズマ処理を施し、表面２Ｓｂ１が露出した半透過膜２の透過率を変更（増大）する。
このとき、透過性基板１の表面１Ｓｃに対してもプラズマ処理が施され、透過性基板１の透過率が変更（増大）されるが、透過性基板１の透過率は十分に高く、透過性基板１に要望される光学特性に影響はない。（以下同様である。）

次に図１０（ａ）に示すように、現像液により第３の（露光）領域１８ｂを選択的に除去し、半透過膜２の表面２Ｓｂ２を露出する（第３の選択除去工程）。その後、第４の（露光）領域１８ａ（未露光領域）をマスクにして、半透過膜２の表面２Ｓｂ１、２Ｓｂ２に対してプラズマ処理を施し、表面２Ｓｂ２が露出した半透過膜２の透過率を変更（増大）する。このとき、表面２Ｓｂ１が露出した半透過膜２の透過率は、さらに変更（増大）されることになる。

表面２Ｓｂ１に対しては、図９（ｄ）に示す工程におけるプラズマ処理と、図１０（ａ）に示す工程におけるプラズマ処理とにおいて、重複してプラズマが照射される。実施形態４と同様に、図９（ｄ）に示す工程におけるプラズマ処理のプラズマ照射量は、表面２Ｓｂ１の領域の所望される透過率から表面２Ｓｂ２の領域の所望される透過率を差し引いた透過率になるように決定することができる。

次に図１０（ｂ）に示すように、レジスト膜１８を除去し、図８（ｄ）に示す構成と同様の構成のフォトマスク１００を得る。
なお、異なる透過率を有する半透過領域の数は上記に限定されない。
所望の数の異なる透過率を有する半透過領域の数に応じて図９（ａ）のレジスト膜５の開口部５０ａ及び図９（ｂ）のレジスト膜１８の異なる露光量を有する領域を形成すればよい。

（実施形態６）
以下に説明する実施形態６によっても、多階調フォトマスクを提供することも可能である。

図１１（ａ）に示すように、図１（ｂ）に示す工程の後、レジスト膜５（第１のレジスト膜）を露光し、露光量の異なる３つの領域である、第１の（露光）領域５ｃ、第２の（露光）領域５ｂ及び第３の（露光）領域５ａ（未露光領域）を形成する。
露光量は、第３の（露光）領域５ａ、第２の（露光）領域５ｂ、及び第１の（露光）領域５ｃの順に増大する。第１の（露光）領域５ｃが高ドーズ領域に相当し、第２の（露光）領域５ｂが低ドーズ領域に相当する。

次に図１１（ｂ）に示すように、現像液により最も露光量の大きい第１の（露光）領域５ｃを選択的に除去し、遮光膜４の表面を露出する（第１の選択除去工程）。
このとき、第２の（露光）領域５ｂは第３の（露光）領域５ａと比較して膜厚が減少すするが、第２の（露光）領域５ｂ下の遮光膜４は露出しない。

次に図１１（ｃ）に示すように、図３（ｃ）に示す工程と同様に、レジスト膜５（第２の領域５ｂ及び第３の領域５ａ）をマスクにして、ウェットエッチング法又はドライエッチング法により遮光膜４、エッチングストッパ膜３及び半透過膜２をエッチングし、透過性基板１の表面１Ｓｃを露出する。

次に図１１（ｄ）に示すように、図３（ｄ）に示す工程と同様に、現像液により第２の（露光）領域５ｂを選択的に除去し、遮光膜４の表面を露出し（第２の選択除去工程）、その後図４（ａ）に示す工程と同様に、第３の（露光）領域５ａをエッチングマスクにして、ウェットエッチング法又はドライエッチング法により、遮光膜４及びエッチングストッパ膜３を除去し、半透過膜２の表面２Ｓｂ１、２Ｓｂ２、２Ｓｂ３を露出する。

次に図１２（ａ）に示すように、レジスト膜５（第３の（露光）領域５ａ）を除去した後、レジスト膜１９（第２のレジスト膜）を形成し、レジスト膜１９を露光し、露光量の異なる３つの領域である、第１の（露光）領域１９ｃ、第２の（露光）領域１９ｂ及び第３の（露光）領域１９ａ（未露光領域）を形成する。露光量は、第３の（露光）領域１９ａ、第２の（露光）領域１９ｂ及び第１の（露光）領域１９ｃの順に増大する。
第１の（露光）領域１９ｃは高ドーズ領域に相当し、第２の（露光）領域１９ｂは低ドーズ領域に相当する。

なお、第１の（露光）領域１９ｃ及び第２の（露光）領域１９ｂが半透過膜２の表面２Ｓｂ１、２Ｓｂ２を、より確実に覆うように、露光（描画）装置の重ね合わせずれを考慮して、第１の（露光）領域１９ｃ及び第２の（露光）領域１９ｂのサイズを、半透過膜２の表面２Ｓｂ１、２Ｓｂ２の幅に重ね合わせ余裕（マージン）を加えたサイズとしてもよい。

次に図１２（ｂ）に示すように、現像液により最も露光量の大きい第１の（露光）領域１９ｃを選択的に除去し、半透過膜２の表面２Ｓｂ１を露出する（第３の選択除去工程）。
このとき、第２の（露光）領域１９ｂは第３の（露光）領域１９ａと比較して膜厚が減少するが、第２の（露光）領域１９ｂ下の遮光膜４は露出しない。

次に図１２（ｃ）に示すように、レジスト膜１９（第２の（露光）領域１９ｂ、第３の（露光）領域１９ａ）をマスクにして、表面２Ｓｂ１が露出した半透過膜２にプラズマ処理を施す。

次に図１３（ａ）に示すように、現像液により第２の（露光）領域１９ｂを選択的に除去し、半透過膜２の表面２Ｓｂ１、２Ｓｂ２を露出する（第４の選択除去工程）。
その後、レジスト膜１９（第３の（露光）領域１９ａ）をマスクにして、表面２Ｓｂ１、２Ｓｂ２が露出した半透過膜２にプラズマ処理を施す。

次に図１３（ｂ）に示すように、レジスト膜１９を除去し、図８（ｄ）に示す構成と同様の構成のフォトマスク１００を得る。
なお、図１１（ａ）の工程において、フォトマスクブランクスを露光装置からアンロードせずに、第１の（露光）領域５ｃ、第２の（露光）領域５ｂの露光処理を行うことにより、これらの領域（パターン）間で重ね合わせ誤差（ずれ）の発生は抑制される。
従って、透過領域８、遮光領域９、（第１の）半透過領域１０、（第２の）半透過領域１１及び（第３の）半透過領域１６間の重ね合わせ誤差（ずれ）の発生が防止される。
重ね合わせ余裕を含めたパターン設計を不要とし、一層精細なパターン形成が可能となり、また設計負担が軽減される。

（実施形態７）
図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す工程を繰り返し実行することで、さらに多くの異なる透過率を有する半透過領域を形成することも可能である。
図１４、図１５は、更なる異なる透過率を有する半透過領域を形成するための工程を説明する断面図である。

図１４（ａ）は、図８（ｄ）に示す断面図と同様に、半透過膜２（下層膜２）とエッチングストッパ膜３（中間膜３）と遮光膜４（上層膜４）とが積層された遮光領域９、半透過膜２から構成された第１の透過率を有する（第１の）半透過領域１０、半透過膜２から構成された第２の透過率を有する（第２の）半透過領域１１及び半透過膜２から構成された第３の透過率を有する（第３の）半透過領域１６、及び透過領域８（図示しない）を備えたフォトマスク１００の断面を示す。図１４（ａ）には、複数の表面２Ｓｂ１０、２Ｓｂ１１、２Ｓｂ１２を有する半透過領域１６が示されている。
なお、簡単のため、図１４及び図１５において、透過性基板１が露出した透過領域８は省略している。

ステップ１
図１４（ｂ）に示すように、図８（ａ）に示す工程と同様に、レジスト膜２０を形成し、露光量の異なる３つの領域である、高ドーズ領域２０ｃ（第１の（露光）領域）、低ドーズ領域２０ｂ（第２の（露光）領域）、未露光領域２０ａ（第３の（露光）領域）を形成する。露光量は、未露光領域２０ａ（第３の（露光）領域）、低ドーズ領域２０ｂ（第２の（露光）領域）、高ドーズ領域２０ｃ（第１の（露光）領域）の順に増大する。
未露光領域２０ａは、表面２Ｓｂ３を有する半透過領域１０、表面２Ｓｂ２を有する半透過領域１１、及び表面２Ｓｂ１０を有する半透過領域１６の一部を覆う。
低ドーズ領域２０ｂは、表面２Ｓｂ１１を有する半透過領域１６の一部を覆う。
高ドーズ領域２０ｃは、表面２Ｓｂ１２を有する半透過領域１６の一部を覆う。

なお、高ドーズ領域２０ｃ（第１の（露光）領域）、低ドーズ領域２０ｂ（第２の（露光）領域）が半透過膜２の表面２Ｓｂ１２、２Ｓｂ１１を、より確実に覆うように、露光（描画）装置の重ね合わせずれを考慮して、高ドーズ領域２０ｃ及び低ドーズ領域２０ｂのサイズを、半透過膜２の表面２Ｓｂ１２、２Ｓｂ１１の幅に重ね合わせ余裕（マージン）を加えたサイズとしてもよい。

ステップ２
次に図１４（ｃ）に示すように、図３（ｂ）に示す工程と同様に、現像液により高ドーズ領域２０ｃのみを選択的に除去し、半透過膜２の表面２Ｓｂ１２を露出する。
ステップ３
その後、未露光領域２０ａ及び低ドーズ領域２０ｂのレジスト膜２０をマスクにして、選択的に表面２Ｓｂ１２にプラズマ処理を施す。
この時、表面２Ｓｂ１２には、さらに１回のプラズマ処理が追加的に施され、例えば第３回（第ｎ－１回）のプラズマ処理が施される。
この第３回（第ｎ－１回）のプラズマ処理のプラズマ照射量は、表面２Ｓｂ１２を有する半透過膜の領域の所望される透過率を実現するプラズマ照射量から、表面２Ｓｂ１１を有する半透過膜の領域の所望される透過率を実現する第４回（第ｎ回）のプラズマ処理のプラズマ照射量を差し引いた値に設定することができる。
追加的なプラズマ処理により、表面２Ｓｂ１２を有する半透過膜２は表面２Ｓｂ１０を有する半透過膜２と比較して、透過率が増大する。

ステップ４
次に図１４（ｄ）に示すように、図３（ｄ）に示す工程と同様に、追加の現像工程によって、現像液により低ドーズ領域２０ｂを選択的に除去し、半透過膜２の表面２Ｓｂ１１を露出する。
ステップ５
その後、露出した半透過膜２の表面２Ｓｂ１１及び表面２Ｓｂ１２に、表面２Ｓｂ１１の領域の所望される透過率を実現するために第４回（第ｎ回）のプラズマ処理を施す。
追加的なプラズマ処理により、表面２Ｓｂ１１を有する半透過膜２は、表面２Ｓｂ１０を有する半透過膜２と比較して透過率が増大する。また、表面２Ｓｂ１２を有する半透過膜２は、表面２Ｓｂ１１を有する半透過膜２と比較して透過率が増大する。
その結果、表面２Ｓｂ１１及び表面２Ｓｂ１２を有する半透過領域は、所望の透過率を有することができる。

次に、図１５に示すように、未露光領域２０ａのレジスト膜２０を除去する。
このように、遮光領域９、第１の透過率を有する（第１の）半透過領域１０、第２の透過率を有する（第２の）半透過領域１１及び第３の透過率を有する（第３の）半透過領域１６、第４の透過率を有する（第４の）半透過領域２１、第５の透過率を有する（第５の）半透過領域２２及び透過領域８（図示しない）を備えた７階調のフォトマスク１００を得ることができる。
このように、図１４に示す工程を繰り返すことで、さらに異なる透過率を有する半透過領域を増加させることも可能である。従って、必要な階調数のフォトマスク１００を得ることが可能となる。

なお、上記各実施形態においては、半透過膜２としてハーフトーン膜を用いる場合を例にして説明したが、半透過膜２として位相シフト膜を用いる場合には、減膜により基準となる位相シフト量から低位相側にシフトさせるように調整することも可能となり異なる位相角を形成することも可能である。

本発明によれば、予め、低透過の半透過膜、または、位相シフト膜を使ったブランクスを保有しておくことにより、異なる透過率、位相シフト量を設定したブランクスを保有しなくてもよいため、顧客仕様に基づく透過率に設定した多階調フォトマスク、または位相シフトマスクを提供できる。そのため、納期の短縮に寄与し得るという効果もある。
また、マスク製造の描画工程において重ね合わせ描画に起因する重ね合わせ誤差（ずれ）を抑制することが可能となるため、重ね合わせ誤差を考慮した設計が不要となる。そのため、精細なパターンを有する製品の製造に寄与し得るという効果もある。

本発明によれば、予め準備したフォトマスクブランクスに対して、フォトマスクの製造工程において、半透過膜の透過率を調整することが可能となる。さらに、従来技術の４階調以上のフォトマスクの製造方法と比較して成膜工程数を削減しながら、異なる透過率を有する半透過膜を備えた多階調フォトマスクを得ることができる。
その結果、フォトマスク製造の工期数を削減し、工期の短縮に寄与することができ、さらには、本フォトマスクを用いた、表示装置等の製品の生産性向上等に寄与することができ、産業上の利用可能性は大きい。

１００ フォトマスク
１０１ フォトマスクブランクス
１ 透過性基板
２ 下層膜（半透過膜）
２Ｓａ、２Ｓｂ、２Ｓｂ１、２Ｓｂ２、２Ｓｂ３ 半透過膜の表面
２Ｓｂ１０、２Ｓｂ１１、２Ｓｂ１２ 半透過膜の表面
３ エッチングストッパ膜（中間膜）
４ 遮光膜（上層膜）
５ （フォト）レジスト膜
５０ａ、５０ｂ 開口部
５ａ 未露光領域（第３の（露光）領域）
５ｂ 低ドーズ領域（第２の（露光）領域）
５ｃ 高ドーズ領域（第１の（露光）領域）
６ 第２の（フォト）レジスト膜
６０ａ 開口部
７ 第３の（フォト）レジスト膜
７０ａ 開口部
８ 透過領域
９ 遮光領域
１０ （第１の）半透過領域
１１ （第２の）半透過領域
１２ （フォト）レジスト膜
１２０ａ 開口部
１３ レジスト膜
１３０ 開口部
１４ レジスト膜
１５ レジスト膜
１５０ 開口部
１６ 半透過領域
１７ レジスト膜
１７ｃ 高ドーズ領域
１７ｂ 低ドーズ領域
１７ａ 未露光領域
１８ レジスト膜
１８ａ 第４の（露光）領域
１８ｂ 第３の（露光）領域
１８ｃ 第２の（露光）領域
１８ｄ 第１の（露光）領域
１９ レジスト膜
１９ａ 第３の（露光）領域（未露光領域）
１９ｂ 第２の（露光）領域
１９ｃ 第１の（露光）領域
２０ レジスト膜
２０ａ 未露光領域（第３の（露光）領域）
２０ｂ 低ドーズ領域（第２の（露光）領域）
２０ｃ 高ドーズ領域（第１の（露光）領域）
２１ 第４の透過率を有する（第４の）半透過領域
２２ 第５の透過率を有する（第５の）半透過領域

Claims (6)

1. 半透過領域、遮光領域、透過領域を有する多階調フォトマスクの製造方法であり、
   透過性基板上に半透過膜を有し、前記半透過膜上に中間膜を有し、前記中間膜上に上層膜を有するフォトマスクブランクスを準備する工程と、
   第１のレジスト膜を形成しパターニングする第１のレジストパターン形成工程と、
   前記第１のレジスト膜をマスクに、前記上層膜及び前記中間膜をエッチングして、前記半透過膜の表面を露出する表面露出工程と、
   前記半透過膜にプラズマ処理を施し、透過率を変更するプラズマ処理工程とを含み、
   前記プラズマ処理工程は、少なくとも、
   前記半透過膜の第１の表面に第１のプラズマ処理を施す第１のプラズマ処理工程と、
   前記半透過膜の前記第１の表面及び第２の表面に第２のプラズマ処理を施す第２のプラズマ処理工程とを含む
   ことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
2. 前記半透過膜がハーフトーン膜であることを特徴とする請求項１記載のフォトマスクの製造方法。
3. 前記プラズマ処理が、常圧下のプラズマ処理であることを特徴とする請求項１又は２ 記載のフォトマスクの製造方法。
4. 前記プラズマ処理により前記半透過膜の透過率を増大させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のフォトマスクの製造方法。
5. 前記中間膜が、前記半透過膜及び前記上層膜と異なる材料から構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のフォトマスクの製造方法。
6. 前記表面露出工程の後に
   前記第１のレジスト膜を除去する工程と、
   第２のレジスト膜を形成しパターニングする第２のレジストパターン形成工程とを含み、
   前記プラズマ処理工程において、前記第２のレジスト膜をマスクに前記半透過膜にプラズマ処理を施すことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載のフォトマスクの製造方法。

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