JP6081716B2 - フォトマスク、パターン転写方法及びフラットパネルディスプレイの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、転写用パターンを転写することにより、被転写体上に微細なパターンを転写可能なフォトマスク、転写方法及びフラットパネルディスプレイの製造方法に関する。

液晶表示装置に代表されるフラットパネルディスプレイの製造においては、より微細なパターンを形成することで、画像品質の向上を図るニーズがある。例えば、特許文献１には、ラインアンドスペースに対応する半透光部と透光部とからなる転写用パターンを形成したフォトマスクが記載されている。

特開２００９−４２７５３号公報

フラットパネルディスプレイの配線パターンの微細化は、フラットパネルディスプレイの明るさ及び反応速度といった画像品質の向上のみならず、省エネルギーの観点からも有利な点があることが注目されるようになってきた。このため、近年、フラットパネルディスプレイの配線パターンのさらなる微細化が要望されている。これに伴い、フラットパネルディスプレイの製造に用いられるフォトマスクにも、微細な線幅精度が期待される傾向にある。

しかしながら、遮光部と透光部とからなる転写用パターンを備えた、いわゆるバイナリマスクのパターン線幅を単純に微細化しても、フラットパネルディスプレイの配線パターンを微細化することはできない。以下、この場合の問題点について、図１（ａ）、（ｂ）及び図２（ａ）〜（ｅ）を参照して詳述する。

図１（ａ）は、バイナリマスクの転写用パターンとしての、ラインアンドスペースパターンを構成する遮光部と透光部とを示す模式図である。ここでは、遮光部からなり、ライン幅ＭＬをもつライン部と、透光部からなり、スペース幅ＭＳをもつスペース部を備えた、ラインアンドスペースパターンが示されている。一組の遮光部と透光部の繰り返し単位の幅が、ラインアンドスペースパターンのピッチ幅Ｐである。

図１（ｂ）は、図１（ａ）のラインアンドスペースパターンのピッチＰを変化させた場合に、被転写体上に形成したレジスト膜上に照射される透過光の光強度カーブを示すグラフである。縦軸は透過率（％）、横軸はマスク上の位置（μｍ）を示す。

図１（ａ）に示すバイナリマスクの転写用パターンにおいて、ラインアンドスペースパターンの遮光部及び透光部の各幅ＭＬ、ＭＳを次第に小さくする（すなわち、ピッチ幅Ｐを小さくする）と、図１（ｂ）に示すように、透光部を介してレジスト膜に照射される透過光の光強度が低下するという問題を生じる。

本発明者らは、図１（ｂ）に示す条件設定で、ラインアンドスペースパターンのピッチ幅Ｐ＝８μｍ（ライン幅ＭＬ＝４．８μｍ、スペース幅ＭＳ＝３．２μｍ）から、ピッチ幅Ｐ＝４μｍ（ライン幅ＭＬ＝２．８μｍ、スペース幅ＭＳ＝１．２μｍ）まで、ライン幅ＭＬとスペース幅ＭＳとを、それぞれピッチ幅Ｐに対してＰ／２＋０．８μｍ、Ｐ／２−０．８μｍに設定し、次第に微細化したときの透過光の光強度変化をシミュレーションした。その結果、図１（ｂ）の光強度カーブに示すとおり、ラインアンドスペースパターンの線幅が微細になるほど、光強度の波型曲線のピーク位置が、著しく低下していることがわかる。尚、「g/h/i」は、露光光に含まれるｇ線、ｈ線、i線の各波長の強度比を表わす。

更に、図１（ｂ）の光強度カーブのうち、ピッチ幅Ｐ＝８μｍ、７μｍ、６μｍ、５μｍのラインアンドスペースパターンの透過光を、被転写体上のポジレジスト（Ｐ／Ｒ）膜に照射した場合に形成されるレジストパターンの断面形状を、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）にそれぞれ示す。尚、これらの照射光量（Ｅｏｐ）は、１００ｍＪに規格化している。

これら図面に示すように、ラインアンドスペースパターンの線幅が小さくなるほど、スペース幅ＭＳを透過する光の強度が不足し、図２（ｄ）のピッチ幅Ｐ＝５μｍでは、レジスト膜のライン間が分離されず、ラインアンドスペース形状のレジストパターンを形成することができない。これでは、後工程で微細な配線パターンを形成するためのエッチングマスクとして使えない。

そこで、転写時の解像度を上げ、より微細なパターニングを行う方法としては、従来ＬＳＩ製造用の技術として開発されてきた、露光機の開口数拡大、単一波長、かつ短波長を使用した露光が考えられる。しかし、これらの技術を適用する場合には、莫大な投資と技術開発を必要とし、市場に提供される液晶表示装置の価格との整合性が取れなくなる。

ところで、図２(ｄ)に示されるように、パターンの微細化に伴い、光強度の波型曲線のピーク位置が著しく低下している現象に対して、この光量不足を補うための方法として、露光装置の照射光量を増加させることが考えられる。照射光量が増加すれば、スペース部を透過する光量が増大するため、レジストパターンの形状を良化する、すなわち、ラインアンドスペースパターンの形状に分離させることができると考えられる。但し、このために、露光装置の光源を大光量に変更することは現実的でなく、露光時の走査露光時間を大幅に増加させなければならない。

実際、図２（ｅ）には、照射光量を増加させることによって、レジストパターンを良好に分離させた場合を示す。ここでは、図２（ａ）〜（ｄ）に用いた照射量に対し、１．５倍の照射光量が必要であった。

ところで特許文献１には、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が記載されている。

このフォトマスクによれば、図１（ｂ）においてパターンを微細化した場合に生じていた、透光部の光強度ピーク位置の低下が抑止され、ラインアンドスペースパターン形状のレジストパターンが形成できると考えられる。これは、透明基板上に形成した半透光膜のパターンが、透光部を含む、転写用パターン全体の透過光量を補助し、レジストがパターニングされうる（即ちポジレジストが現像により除去されうる）必要光量に到達させることができたことを意味する。

その一方、近年におけるフラットパネルディスプレイの配線パターンのさらなる微細化が要望され、また、パターニングの安定性や精度をより高めるニーズが生じている。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、微細パターンを確実に精緻に転写することが可能なフォトマスク、転写方法及びフラットパネルディスプレイの製造方法の提供を目的とする。

（１）上記目的を達成するために、本発明のフォトマスクは、透明基板上に、透光部と、露光光の一部を透過する半透光膜が形成された半透光部と、遮光性の膜が形成された遮光部とを有する転写用パターンを備えたフォトマスクであって、前記半透光膜は、前記転写用パターンの転写に用いる露光光の代表波長に対して、２〜６０％の透過率と、９０°以下の位相シフト作用をもち、前記半透光部は、前記遮光部のエッジに隣接して、露光装置により解像されない幅に形成されたものであることを特徴とする。

（２）好ましくは、上記（１）のフォトマスクにおいて、前記半透光部は、前記遮光部の対向するエッジにそれぞれ隣接して設けられた第１半透光部、第２半透光部を有し、前記第１半透光部と第２半透光部の幅は、それぞれ露光装置によって解像されない一定幅であって、互いに等しい幅である構成にすることができる。

（３）好ましくは、上記（１）又は（２）のフォトマスクにおいて、前記転写用パターンは、ラインアンドスペースパターンであり、被転写体上に、ライン幅又はスペース幅が３μｍ未満のラインアンドスペースを形成する構成にすることができる。

（４）好ましくは、上記（１）のフォトマスクにおいて、前記半透光部は、連続する前記遮光部によって囲まれた領域において、前記遮光部のエッジに隣接して、露光装置によって解像されない一定幅に形成されたものである構成にすることができる。

（５）好ましくは、上記（１）又は（４）のフォトマスクにおいて、前記転写用パターンは、ホールパターンであり、被転写体上に、３μｍ未満の径を有するホールを形成するものである構成にすることができる。

（６）上記目的を達成するために、本発明のパターン転写方法は、上記（１）〜（５）のいずれか記載したフォトマスクを用い、露光装置を用いて前記転写用パターンを被転写体上に転写することを特徴とする。

（７）上記目的を達成するために、本発明のフラットパネルディスプレイの製造方法は、上記（６）のパターン転写方法を用いることを特徴とする。

本発明のフォトマスク、パターン転写方法及びフラットパネルディスプレイの製造方法によれば、被転写体上に、微細パターンを確実に精緻に転写することを可能とするフォトマスクが得られる。

（ａ）はバイナリマスクのラインアンドスペースパターンを示す模式図であり、（ｂ）は、（ａ）のバイナリマスクによる、被転写体上の光強度カーブを表わすグラフである。 （ａ）〜（ｄ）は、図１（ｂ）の光強度カーブのうち、ピッチ幅Ｐ＝８〜５μｍのラインアンドスペースパターンの透過光によって形成されるレジストパターンの断面形状をそれぞれ示すものである。（ｅ）は、（ｄ）と同じピッチ幅で、露光装置の照射光量を１．５倍に増加させたときのレジストパターンの断面形状を示すものである。 （ａ）は、本発明の第１実施形態に係るラインアンドスペースパターンのフォトマスクの断面模式図、（ｂ）は、（ａ）の部分拡大図である。 （ａ）は、本発明の第２実施形態に係るラインアンドスペースパターンのフォトマスクの断面模式図、（ｂ）は、（ａ）の部分拡大図である。 （ａ）〜（ｇ）は、図３に示すフォトマスクの製造工程を示すフロー図である。 （ａ）〜（ｇ）は、図４に示すフォトマスクの製造工程を示すフロー図である。 （ａ）〜（ｆ）は、図３に示すフォトマスクの他の製造工程を示すフロー図である。 転写用パターンをラインアンドスペースパターンとしたフォトマスクの比較例１（バイナリマスク）を示すものである。（ａ）は、マスクイメージを示す。（ｂ）は、被転写体上に照射される透過光の光強度分布を示す。（ｃ）は、シミュレーション結果である光強度分布のピーク強度、コントラスト、照射光量（基準）、レジスト膜減り（基準）を示す。（ｄ）は、比較例１のバイナリマスクにより形成されるレジストパターン形状を示す。 転写用パターンをラインアンドスペースパターンとしたフォトマスクの参考例１（透過補助マスク１）を示すものである。（ａ）は、マスクイメージを示す。（ｂ）は、被転写体上に形成したレジスト膜上に照射される透過光の光強度分布を示す。（ｃ）は、シミュレーション結果である光強度分布のピーク強度、コントラスト、照射光量、レジスト膜減りを示す。（ｄ）は、参考例１の透過補助マスク１により形成されるレジストパターン形状を示す。 転写用パターンをラインアンドスペースパターンとしたフォトマスクの実施例１（透過補助マスク２）を示すものである。（ａ）は、マスクイメージを示す。（ｂ）は、被転写体上に形成したレジスト膜上に照射される透過光の光強度分布を示す。（ｃ）は、シミュレーション結果である光強度分布のピーク強度、コントラスト、照射光量、レジスト膜減りを示す。（ｄ）は、実施例１の透過補助マスク２により形成されるレジストパターン形状を示す。 （ａ）〜（ｃ）は、それぞれ転写用パターンをホールパターンとしたフォトマスクの比較例２（バイナリマスク）、参考例２（透過補助マスク３）、実施例２（透過補助マスク４）のマスクイメージを示すものである。（ｄ）は、シミュレーション評価項目とその説明図である。 図１１の比較例２、参考例２、実施例２のシミュレーション結果を比較するものであり、（ａ）は照射光量、（ｂ）はレジスト傾斜角、（ｃ）はレジスト膜減りを示すグラフである。

本発明のフォトマスクは、透明基板上に、透光部と、露光光の一部を透過する半透光膜が形成された半透光部と、遮光性の膜が形成された遮光部とを有する転写用パターンを備えている。そして、半透光膜が、転写用パターンの転写に用いる露光光の代表波長に対して、２〜６０％の透過率と、９０°以下の位相シフト作用をもち、半透光部が、遮光部のエッジに隣接して、露光装置により解像されない幅に形成されたものであることを特徴としている。このような本発明のフォトマスクの実施形態を、図３〜７（断面）、図１０（ａ）及び図１１（ｃ）（平面視）に例示する。

＜フォトマスクの実施形態＞
図３（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係るラインアンドスペースパターン形成用のフォトマスク１が有する転写用パターンにつき、断面模式図及び部分拡大図を示す。また、図４（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係るラインアンドスペースパターン形成用のフォトマスク２が有する転写用パターンにつき、断面模式図及び部分拡大図である。これらフォトマスク１、２を平面視したマスクイメージを図１０（ａ）に示す。更に、本発明の第３実施形態に係るホールパターン形成用のフォトマスク３を平面視したマスクイメージを図１１（ｃ）に示す。

尚、本願では、被転写体上にラインアンドスペースパターンを形成するためフォトマスクが有する転写パターンについても、ラインアンドスペースパターンと称し、また、被転写体上にホールパターンを形成するためフォトマスクが有する転写パターンについても、ホールパターンと称するものとする。ここで、転写パターンとしてのラインアンドスペースパターンにおけるラインパターンは、透光部以外の部分（遮光部及び半透光部）とし、スペースパターンは、透光部を指すものとする。また、転写パターンにおけるホールパターンは、透光部とする。

以下に説明する実施形態では、主としてラインアンドスペースパターンのフォトマスク１、２を具体例に挙げて説明する。

本実施形態に係るラインアンドスペースパターンを有するフォトマスク１、２は、透明基板１０上に形成された半透光膜２０と遮光性の膜（以下、遮光膜という）３０とがパターニングされて形成されている。フォトマスク１、２の相違は、半透光膜２０と遮光膜３０との積層順が互いに逆になっていることである。

まず、本実施形態のフォトマスク１、２を構成する透明基板１０、半透光膜２０、遮光膜３０について説明する。

本実施形態のフォトマスク１、２を構成する透明基板１０としては、表面を研磨した石英ガラス基板などが用いられる。透明基板１０の大きさは、特に制限されるものではなく、フォトマスク１、２を用いて露光する基板（例えば、フラットパネルディスプレイ用基板など）に応じて適宜選定される。このような透明基板１０としては、例えば、一辺が３００ｍｍ以上の矩形基板が用いられる。

本実施形態のフォトマスク１、２は、図３（ａ）及び図４（ａ）に示すように、半透光部２１と遮光部３１とからなるラインＬと、透光部からなるスペースＳとを有する。

露光光を透過する透光部においては、透明基板１０が露出していることが好ましい。半透光部２１は、透明基板１０上に半透光膜２０が形成されてなり、この半透光膜２０は、単層でもよく、複数層の積層により成るものであってもよい。この半透光膜２０は、露光光に含まれる代表波長の光に対して、２〜６０％の透過率をもち、かつ、前記代表波長に対して、９０°以下の位相シフト作用を有する。図３（ａ）における遮光部は、半透光膜上に遮光膜が積層してなり、図４（ａ）における遮光部は、遮光膜上に半透光膜が積層してなる。

半透光膜が備える光学特性のうち、９０°以下の位相シフト作用とは、好ましくは、前記露光光の代表波長に対する位相シフト量が、０°を越え９０°以下である。この場合の半透光部２１は、いわゆる位相シフト作用を発揮させてコントラストを向上する機能を発揮するよりも、むしろ透光部の透過光量を補助する機能をもつ。従って、半透光膜２０は、透過補助膜と考えることができ、半透光部２１は、透過補助部と考えることができる。

尚、仮に半透光膜２０の位相シフト量が１８０°に近いものであると、半透光部２１（すなわち、図中の第１及び第２半透光部２１Ａ、２１Ｂ）と透光部の境界において位相反転した回折光が互いに干渉し、本発明の特徴の一つである透過光量の補助機能がむしろ阻害されることが、発明者らの検討により見出されている。

また、位相シフト量が過度に小さい場合には、半透光膜２０を構成する素材の選択が容易でないこと、位相シフト量が過度に大きい場合には、上記のとおり逆位相の光の干渉が生じて透過光量の補助効果が損なわれること、を考慮して半透光膜２０の素材と膜厚とを選択することが望ましい。半透光膜２０の位相シフト量の範囲は、０°を超え、９０°以下（これはラジアン表記すると、（２ｎ−１／２）π〜(２ｎ＋１／２)π（ｎは整数）との意味である）とし、好ましくは５〜６０°、更に好ましくは５〜４５°である。

半透光膜２０の透過率とは、透明基板１０の、前記代表波長による透過率を１００％とした場合の、半透光膜２０の透過率である。半透光膜２０の透過率があまりにも小さいと、本発明の透過光量の補助機能を十分に発揮できず、透過率が大きすぎると、半透光膜の膜厚制御等、マスク製造の難度が高くなるため、半透光膜２０の透過率は上記の２〜６０％の範囲とする。尚、半透光膜２０の好ましい透過率範囲は１０〜５０％、より好ましくは１０〜３５％、更に好ましくは１５〜３０％である。

ここで、上記の露光光の代表波長としては、露光光が複数波長を含む場合（例えば、ｉ線、ｈ線、ｇ線を含む光源を使用する場合）には、これらの波長のいずれかとすることができる。例えば、ｉ線を代表波長とすることができる。これら波長のいずれに対しても、上記数値範囲を充足することがより好ましい。

上記の遮光膜は、必ずしも露光光に対する完全な遮光性を持たなくてもよい。遮光部３１を（単層で又は半透光膜２０との積層で）形成したときに、この部分の露光光透過率が、半透光部２１より小さければよい。積層とする場合の遮光部３１の好ましい露光光透過率についていえば、半透光膜２０と積層したときに、露光光に対する光学濃度ＯＤ（Optical Density）が３以上であることが好ましく、より好ましくは、遮光膜単独でＯＤが３以上である。

また、遮光部３１は、遮光膜３０単独で形成されることもできるが、図３及び図４に示すように、半透光膜２０と遮光膜３０との積層で構成されることが好ましい。この場合、積層順に制約は無い。

本実施形態における半透光部２１が、遮光部３１のエッジに隣接して形成されている様子について、ラインアンドスペースパターンの場合を、図１０（ａ）、ホールパターンの場合を図１１（ｃ）に示す。これら図面に示すように、いずれの場合も、半透光部２１は遮光部３１のエッジに隣接しており、かつ、透光部にも隣接している。すなわち、半透光部２１は、遮光部３１と透光部の間に位置している。本実施形態では、半透光部２１は一定幅に形成されている。

以下、ラインアンドスペースパターンの場合を具体例に挙げ、第１及び第２半透光部２１Ａ、２１Ｂについて、図３、図４及び図１０を参照しつつ詳述する。

図１０（ａ）に示す第１及び第２半透光部２１Ａ、２１Ｂは、遮光部３１のエッジにそれぞれ隣接して、露光装置に解像されない幅に形成されている。

一般に、ＬＣＤ用露光装置（後述）においては、解像限界を３μｍ程度としている。本実施形態の第１及び第２半透光部２１Ａ、２１Ｂの幅は、この３μｍ未満の寸法である。従って、露光時に被転写体上に解像しない程度の幅となっている。すなわち、所定の露光条件によって、転写用パターンに露光光を照射したとき、被転写体が受ける透過光の光強度曲線には、第１及び第２半透光部２１Ａ、２１Ｂに相当する部分において、独立のパターン形状が観測されず、透光部による光強度のピークと、遮光部３１による光強度のボトムをなだらかに連続するカーブを描く。この状態を図１０（ｂ）に示す。

ここで、図１０（ａ）に示す、遮光部３１のラインの両エッジに隣接して設けられた、一定幅の第１及び第２半透光部２１Ａ、２１Ｂは、上記光強度曲線の中に、独立したパターンとしては現われず、ここでは透光部のピーク部分への光量を補助する役割を果たしている。これにより、形成されるレジストパターンの一側面において、残膜量は単調増加、または単調減少している。

尚、図８〜図１０に示す透過光強度曲線、及びそれによるレジストパターン形状については、いずれも光学シミュレーションにより得たものである。シミュレーション条件としては、転写に用いる露光装置の光学条件を考慮して設定する。ここで、転写に用いる露光装置は、標準的なＬＣＤ（LCD：Liquid Crystal Display）用露光装置とすることができる。この場合、例えば、開口数ＮＡを０．０６〜０．１０、コヒーレンスファクターσを０．５〜１．０の範囲とすることができる。こうした露光装置は、一般に、３μm程度を解像限界としている。

もちろん、本発明は、より広い範囲の露光装置を用いた転写に際して適用することも可能である。例えば、ＮＡを０．０６〜０．１４、又は０.０６〜０．１５の範囲とすることができる。ＮＡが０．０８を超える、高解像度の露光装置にもニーズが生じており、これらにも適用できる。

こうした露光装置は、光源としてｉ線、ｈ線、ｇ線を含み、これらをすべて含んだ照射光（単一光源に対し、ブロードな光源であるため、以下「ブロード光」ともいう）を用いることができる。この場合、代表波長とは、ｉ線、ｈ線、ｇ線のいずれとしてもよいことは、前述のとおりである。シミュレーションにおいては、単純化のためにこれらの強度比を１：１：１としてもよく、又は実際に使用する露光装置の強度比を考慮した比率にしてもよい。

図１０に戻り、本発明のフォトマスクの好ましい実施形態としては、半透光部２１は、遮光部３１の対向するエッジにそれぞれ隣接して設けられた第１半透光部２１Ａ及び第２半透光部２１Ｂを有し、第１半透光部２１Ａと第２半透光部２１Ｂの幅は、それぞれ露光装置によって解像されない一定幅であって、互いに等しい幅とすることができる。

このようなフォトマスクは、例えば、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、
透明基板１０上に積層された半透光膜２０と遮光膜３０がそれぞれパターニングされて形成された、透光部（図中の符号Ｓを参照）、半透光部２０、遮光部３０を含む転写用パターンを備えており、
透光部は、透明基板１０が露出し、
遮光部３１は、透明基板１０上において、半透光膜２０上に遮光膜３０が積層して形成され、
半透光部２１は、透明基板１０上に、半透光膜２０が形成され、
半透光部２１は、遮光部３１の第１のエッジに隣接して形成された第１半透光部２１Ａと、遮光部３１の第１のエッジに対向する第２のエッジに隣接して形成された第２半透光部２１Ｂとを含み、
第１及び第２半透光部２１Ａ、２１Ｂはそれぞれ露光装置によって解像されない一定幅であって、互いに等しい幅をもっている。

上記のフォトマスク１は、以下のようにも表現できる。
透明基板１０上の半透光膜２０及び遮光膜３０がそれぞれパターニングされて形成された、透光部、半透光部２０、遮光部３０を含む転写用パターンを備えたフォトマスク１であって、
透光部は、透明基板１０が露出し、
遮光部３１は、透明基板１０上において、半透光膜２０上に遮光膜３０が積層して形成され、
半透光部２１は、透明基板１０上に、半透光膜２０が形成され、
半透光部２１は、透光部の第１のエッジに隣接して形成された第１半透光部２１Ａと、透光部の第１のエッジに対向する第２のエッジに隣接して形成された第２半透光部２１Ｂとを含み、
第１及び第２半透光部２１Ａ、２１Ｂはそれぞれ露光装置によって解像されない一定幅であって、互いに等しい幅をもっている。

つまり、第１及び第２半透光部２１Ａ、２１Ｂは、遮光部３１のエッジに隣接するとともに、透光部のエッジに隣接している。

第１半透光部２１Ａ、第２半透光部２１Ｂは、遮光部３１を中心に対称に、対向して形成され、互いに等しい幅である。ここで、互いに等しい幅とは、第１半透光部２１Ａの線幅に対する、第２半透光部２１Ｂの線幅の相違が０．１μｍ以内であることが好ましい。より好ましくは、０．０５μｍ以内である。また、当該フォトマスク１が備える転写用パターンの全体において、半透光部２１の線幅精度を、上記範囲内とすることが好ましい。このようにすることにより、透光部に与える透過光量の補助作用が対称になり、被転写体上に形成されるパターンの線幅精度を精緻に制御することができる。

ここで、本発明のフォトマスクにおいては、透光部の幅が３μｍ以下となったときに、本発明の透過光量の補助効果が顕著である。透光部の寸法が小さくなると、回折の影響が大きくなるとともに、透光部よって透過する光透過強度曲線のピークが下がるため、レジスト膜に到達してレジストを感光させるには、光量不足となりやすい。このような現象に対して、本発明のフォトマスクは不都合を解消させるからである。透光部の幅が２μｍ以下の場合に、上記透過光量の補助効果が更に大きい。
後述の実施例に示すとおり、本発明の半透光部は、該半透光部が遮光部の一部であった場合（バイナリマスクであった場合）に比較して、透光部を透過する光強度曲線のピークを上昇させる機能をもつ。このため、本発明のフォトマスクは、被転写体上に３μｍ未満のスペースパターンを形成するときに、特に有利である。

また、上記のような透光部に対して、透過光量の補助機能をもつ半透光部の幅が大きすぎると、形成されるレジストパターンの側面形状の倒れが顕著になりやすいので、１μｍ以下であることが好ましい。好ましい範囲としては、０．１〜１μｍである。本実施形態のように遮光部３１の対向するエッジに隣接して、それぞれ第１半透光部２１Ａ、第２半透光部２１Ｂが形成される場合には、第１半透光部２１Ａと前記第２半透光部２１Ｂとの幅が、いずれも１μｍ以下（０．１〜１μｍ）であることが好ましい。

図３及び図４は、いずれもラインアンドスペースパターンを転写用パターンとした場合の例であるが、本発明のフォトマスクにおける転写用パターンの形状や用途に制約は無い。ラインアンドスペースパターンとしてもよく、又は図１１（ｃ）に示すようなホールパターンに適用してもよい。ホールパターンの場合においても、半透光部の幅は、上記と同様に設定することができる。更に、本発明は、本明細書及び図面に例示したパターン以外の転写用パターンに用いてもよい。

また、本発明のフォトマスクは、その積層構造にも自由度があり、図３に示すように、半透光膜２０上に遮光膜３０を積層させた遮光部３１を有してもよく、又は図４に示すように、遮光膜３０上に半透光膜２０を積層させた遮光部３１を有してもよい。これらは、以下に説明する本実施形態のフォトマスクの製造方法に関係する。
尚、本発明のフォトマスクは、被転写体上に形成される転写像が２階調となる用途に有利に用いられる。すなわち、いわゆる多段階のレジスト残膜値を得ようとする、３階調以上の多階調フォトマスクとは異なる機能をもつ。

＜フォトマスクの製造方法の実施形態＞
次に、本発明のフォトマスクの製造方法の実施形態について、図５、図６及び図７を参照しつつ説明する。

［製造方法１］
図５（ａ）〜（ｇ）に沿って、上述した図３に示すフォトマスク１の製造工程（製造方法１）を説明する。

まず、図５（ａ）に示すフォトマスクブランクを準備する。このフォトマスクブランクは、透明基板１０上に半透光膜２０と遮光膜３０とをこの順に形成し、更に遮光膜３０上にポジ型フォトレジスト膜４０を形成したものである。

次に、図５（ａ）に示すように、図示しない描画機を用い、図３に示す遮光部３１を形成するためのパターンをフォトレジスト膜４０に描画する。

そして、図５（ｂ）に示すように、フォトレジスト膜４０を現像し、レジストパターン４１を形成する。

更に、図５（ｃ）に示すように、上記の１回目の現像工程を経て形成されたレジストパターン４１をマスクにして、遮光膜３０をエッチングする。これにより、遮光部３１が形成される。尚、遮光膜３０のエッチングはドライエッチングでもウェットエッチングでもよい。エッチャントは公知のものを使用できる。

次いで、図５（ｃ）に示すレジストパターン４１を剥離した後、図５（ｄ）に示すように、遮光部３１が形成された半透光膜２０の全面に、再度、フォトレジスト膜５０を形成し、描画機によって図３に示す半透光部２１を形成するためのパターンを描画する。

そして、図５（ｅ）に示すように、フォトレジスト膜５０を現像してレジストパターン５１を形成する。

次に、図５（ｆ）に示すように、上記の２回目の現像工程を経て形成されたレジストパターン５１をマスクにして、半透光膜２０をエッチングし、半透光部２１を形成する。上記と同様に、半透光膜２０のエッチングも、ドライ又はウェットエッチングを、公知のエッチャントを用いて行うことができる。

その後、図５（ｆ）に示すレジストパターン５１を剥離することにより、図５（ｇ）に示す構成のフォトマスク１が完成する。

[製造方法１の変更例]
上述した製造方法１において、下記ｉ）〜vi）のように変更してもよい。

ｉ）上記と同様のフォトマスクブランクを用意し、半透光部２１を形成するためのパターンをフォトレジスト膜に描画する。

ii）上記ｉ）のフォトレジスト膜を現像し、レジストパターンを形成する。

iii）上記ii）で形成されたレジストパターンをマスクにして、遮光膜をエッチングし、続けて半透光膜をエッチングする。

iv）レジストパターンを剥離し、再度、全面にフォトレジスト膜を形成し、遮光膜を形成するためのパターンを描画する。

ｖ）上記iv）のフォトレジスト膜を現像し、レジストパターンを形成する。

vi）上記ｖ）のレジストパターンをマスクにして、遮光膜をエッチングする。これにより、所定の幅の遮光部が形成され、図５（ｇ）に示す構成のフォトマスク１が完成する。

尚、本発明のフォトマスクの機能を失わない限りにおいて、半透光膜、遮光膜の他に他の膜が形成される場合を排除しない。例えば、半透光膜と遮光膜のエッチング選択性が十分でない場合、すなわち、上層膜のエッチャントに対して、下層膜が十分な耐性をもたない場合には、下層膜と上層膜の間にエッチングストッパ層を設けてもかまわない。好ましくは、遮光膜と半透光膜はそれぞれのエッチング選択性をもつ膜材料からなることが好ましい。

［製造方法２］
図６（ａ）〜（ｇ）に沿って、上述した図４に示すフォトマスク２の製造工程（製造方法２）を説明する。

まず、図６（ａ）に示すフォトマスクブランクを準備する。これは、透明基板１０上に遮光膜３０を成膜し、更に遮光膜３０上にフォトレジスト膜４０を形成したものである。

そして、図６（ａ）に示すように、図示しない描画機を用い、図４に示す遮光部３１を形成するためのパターンをフォトレジスト膜４０に描画する。

次いで、図６（ｂ）に示すように、上記の１回目の描画工程を経たフォトレジスト膜４０を現像し、レジストパターン４１を形成する。

そして、図６（ｃ）に示すように、レジストパターン４１をマスクにして、遮光膜３０をエッチングする。これにより、透明基板１０上に遮光部３１が形成される。

その後、図６（ｃ）に示すレジストパターン４１を剥離した後、図６（ｄ）に示すように、上記の遮光膜のエッチング工程を経て形成された遮光部３１を含む透明基板１０の全面に、半透光膜２０を成膜する。

次に、図６（ｅ）に示すように、半透光膜２０上に再度フォトレジスト膜５０を形成した後、図４に示す半透光部２１を形成するためのパターンをフォトレジスト膜５０に描画する。

そして、図６（ｆ）に示すように、上記の２回目の描画工程を経たフォトレジスト膜５０を現像し、レジストパターン５１を形成する。その後、このレジストパターン５１をマスクにして、半透光膜２０をエッチングする。これにより、半透光部２１が形成される。

その後、図６（ｆ）に示すレジストパターン５１を剥離することにより、図６（ｇ）に示す構成のフォトマスク２が完成する。

上述した製造方法２の場合には、半透光膜２０と遮光膜３０の間に、特にエッチング選択性は必要ないため、材料選択の自由度が広いという利点がある。

［製造方法３］
図７（ａ）〜（ｆ）に沿って、図３に示すフォトマスク１の他の製造工程３を説明する。

まず、図７（ａ）に示すフォトマスクブランクを準備する。ここでは、透明基板１０上に半透光膜２０と遮光膜３０とをこの順に形成し、更に遮光膜３０上にフォトレジスト膜６０を形成したものとする。

そして、図７（ａ）に示すように、図示しない描画機を用い、図３に示す半透光部２１を形成するためのパターンをフォトレジスト膜６０に描画する。

次に、図７（ｂ）に示すように、上記の描画工程を経たフォトレジスト膜６０を現像し、レジストパターン６１を形成する。

そして、図７（ｃ）に示すように、上記レジストパターン６１をマスクにして、遮光膜用エッチャントで遮光膜３０をエッチングする。

図７（ｄ）に示すように、引き続き、半透光膜用エッチャントで半透光膜２０をエッチングする。これにより、所定幅の半透光部２１が形成される。

次に、図７（ｅ）に示すように、上記レジストパターン６１をマスクにして、遮光膜用ウェットエッチャントで遮光膜３０をサイドエッチングする。これにより、所定幅の遮光部３１が形成される。

その後、図７（ｅ）に示すレジストパターン６１を剥離することにより、図７（ｆ）に示す構成のフォトマスク１が完成する。

上述した製造方法３の場合には、半透光膜２０と遮光膜３０とは、互いにエッチング選択性のある材料を用いる。また、図７（ｅ）に示す２回目の遮光膜のエッチング工程においては、等方性エッチングによるサイドエッチングを利用するため、ウェットエッチングを適用することが適切である。

上述した製造方法１〜３においては、製造方法３を使用するときに、半透光部２１の線幅精度が最も高く得られるため、望ましい方法である。この製造方法３によると、描画工程を１回とすることができるため、２回の描画を必要とする製造方法１及び２に比べて、アライメントずれによるパターン精度の劣化を避けることができる。

＜フォトマスクを用いた転写方法＞
本発明は更に、上述した本発明のフォトマスクを用いたパターン転写方法を含む。すなわち、上述のとおり本発明のフォトマスクは、透過光量の補助効果を有する。従って、本発明のフォトマスクを用いて転写用パターンを被転写体上に転写すれば、露光装置の照射光量を増加させずに（或いは減少させつつ）微細パターンを転写することが可能であり、省エネルギー、或いは露光時間の短縮、生産効率の向上に著しいメリットをもたらす。

例えば、本発明のフォトマスクは、被転写体上にライン幅及び/又はスペース幅が３μｍ未満のラインアンドスペースを形成することに用いると有用である。例えば、液晶表示装置の透明電極パターンなど、フラットパネルディスプレイの領域で、多様な用途に用いられる。このようなラインアンドスペースパターンの形成は、線幅が３μｍ未満になると難度が高いため、本発明の効果が顕著である。

また、本発明のフォトマスクは、ホール形成用の転写用パターンをもつものとすることができる。この場合には、径が３μｍ未満のホールを形成するパターンとして有用である。例えば、薄膜トランジスタ（TFT：Thin Film Transistor）のコンタクトホールなどに利用されることができる。

本発明のフォトマスクにおいて、半透光膜の材料としては、Ｃｒ化合物（Ｃｒの酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化物など）、Ｓｉ化合物（ＳｉＯ_２、ＳＯＧ）、金属シリサイド化合物（ＴａＳｉ、ＭｏＳｉ、ＷＳｉ又はそれらの窒化物、酸窒化物など）等を挙げることができる。

遮光膜の材料としては、Ｃｒ又はＣｒ化合物（Ｃｒの酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化物など）の他、Ｔａ、Ｗ又はそれらの化合物（上記金属シリサイドを含む）等を挙げることができる。

遮光膜と半透光膜の間にエッチング選択性が必要な場合には、遮光膜にＣｒ又はＣｒ化合物を用い、半透光膜にＳｉ化合物又は金属シリサイド化合物を用いればよい。或いは、逆に半透光膜にＣｒ化合物を用い、遮光膜に金属シリサイド化合物を用いてもよい。

以下、転写用パターンをラインアンドスペースパターンとしたフォトマスクの比較例１、参考例１、実施例１について、図８〜図１０を参照して説明する。

［比較例１］
図８は、遮光膜（ＯＤ３以上）をパターニングして形成したラインアンドスペースパターンを転写パターンとしたフォトマスク（バイナリマスク）の比較例１を示すものである。ここで、図８（ａ）は、本比較例１に用いた転写用パターンを示す。図８（ｂ）は、この転写用パターンに露光した際、被転写体上に形成したレジスト膜上に照射される透過光の光強度分布を示す。図８（ｃ）は、本シミュレーションにより得られた、各評価項目値を示す。図８（ｄ）は、比較例１のバイナリマスクにより形成されるレジストパターン形状を示す。

図８（ａ）において、比較例１のバイナリマスクは、図示しない透明基板上に透光部と遮光部３１とからなるラインアンドスペースパターンを、転写用パターンとするフォトマスクである。比較例１では、ラインアンドスペースパターンのピッチ幅Ｐを７μｍ(ライン幅ＭＬ＝３．５μｍ、スペース幅ＭＳ＝３．５μｍ)に設定してある。

ここで適用したシミュレーション光学条件は、露光装置のＮＡは０．０８５、σは０．９、照射光源の強度はｉ線、ｈ線、ｇ線を含むブロード光であり、強度比はｇ線：ｈ線：ｉ線＝1：０．８：０．９５とした。レジストとしてはノボラック系のポジ型を用い、初期膜厚を１．５μｍとした。

また、評価項目としてのコントラス（Ｃｏｎｔｒａｓｔ）は、図８（ｂ）において、極大値をＩｍａｘ、極小値をＩｍｉｎとしたとき、
Ｃｏｎｔｒａｓｔ＝（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）
とした。

尚、これらは以下に述べる透過補助マスク１（参考例１、図９）、及び透過補助マスク２（実施例１、図１０）においても、共通に適用した。

尚、ここでは、被転写体上に、ライン幅２．９μｍ（ピッチ幅Ｐは７μｍ）のラインアンドスペースパターンを形成するために必要な照射光量を照射光量Ｅｏｐとして、比較例１（バイナリマスク）における照射光量を基準とし、参考例１、実施例１を評価した。
またレジスト膜減りの項目については、被転写体上に形成したレジスト膜厚（初期膜厚１．５μｍ）に対しての減膜量を意味し、上記同様に比較例１を基準として、参考例１、実施例１を評価している。

まず、比較例１（バイナリマスク）のシミュレーション結果を、図８（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）により説明する。比較例１のバイナリマスクの転写用パターンを透過した透過光は、被転写体上に形成したレジスト膜上に照射され、このレジスト膜上で図８（ｂ）に示すような光強度分布が形成される。このような光強度分布によって形成されるレジストパターンの形状は、図８（ｄ）に示すようになる。

また、図８（ｃ）に示すように、比較例１の光強度分布のピーク強度（Ｐｅａｋ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）は０．８２、コントラスト（Ｃｏｎｔｒａｓｔ）は０．９２であった。

［参考例１］
図９は、半透光膜をパターニングして形成した、ラインアンドスペースパターンを転写用パターンとしたフォトマスクの参考例１（透過補助マスク１）を示すものである。上記比較例１と同様、図９（ａ）は、転写用パターンを示し、図９（ｂ）は、被転写体上に形成したレジスト膜上に照射される透過光の光強度分布を示し、図９（ｃ）は、本シミュレーションによる、各評価項目値を示す。図９（ｄ）は、参考例１の透過補助マスク１により形成されるレジストパターン形状を示す。

図９（ａ）において、参考例１の透過補助マスク１は、図示しない透明基板上に透光部と半透光部２１とからなるラインアンドスペースパターンを、転写用パターンとするフォトマスクである。参考例１の半透光部２１を形成する半透光膜は、代表波長ｉ線に対する露光光透過率が８％であり、位相シフト量が４５°となっている。参考例１のラインアンドスペースパターンのピッチ幅Ｐは、上記比較例１と同一である。参考例１のシミュレーション光学条件も、上記比較例１と同一である。

参考例１のシミュレーション結果を、図９（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）に示す。参考例１の透過補助マスク１の転写用パターンを透過した透過光は、被転写体上に形成したレジスト膜上に照射され、このレジスト膜上で図９（ｂ）に示すような光強度分布が形成される。このような光強度分布によって形成されるレジストパターンの形状は、図９（ｄ）に示すようになる。

図９（ｃ）に示すように、参考例１の透過補助マスク１では、上記比較例１に比べて照射光量（ＤＯＳＥ量Ｅｏｐ）を約２５％減じることができた。つまり、露光装置による走査露光の時間を２５％短縮することが可能となった。

その一方、被転写体が受ける露光光の光強度分布においては、コントラスト（Ｃｏｎｔｒａｓｔ）が０．７４であり、上記比較例１に比べて若干小さくなった。これに伴い、形成されるレジストパターンの形状（図９（ｄ）を参照）は、その側面の傾斜角（水平面に対して９０°を最大としたときの傾斜角）が、上記比較例１に比べて小さくなった。これは、被転写体の加工プロセスにおいて、工程変動に由来する、線幅の変動が大きくなることを意味する。

［実施例１］
図１０は、本発明による転写用パターンを有するフォトマスクの実施例１（透過補助マスク２）を示すものである。上記比較例１と同様に、図１０（ａ）は、転写用パターンを示し、図１０（ｂ）は、被転写体上に形成したレジスト膜上に照射される透過光の光強度分布を示し、図１０（ｃ）は、本シミュレーションによる、各評価項目を示す。図１０（ｄ）は、実施例１の透過補助マスク２により形成されるレジストパターン形状を示す。

図１０（ａ）において、実施例１の透過補助マスク２は、上述した本発明によるラインアンドスペースパターンを転写用パターンとしてもつフォトマスクである。この透過補助マスク２は、上記比較例１と同一のピッチ幅Ｐであるが、そのラインパターンは、遮光部３１の両側エッジに隣接して第１及び第２半透光部２１Ａ、２１Ｂ(透過率２０％、位相差４５°の半透光膜による)を設けた構成としてある。透過補助マスク２のラインパターンは、１．５μｍの遮光部３１の両側エッジに隣接して、それぞれ１．０μｍの第１及び第２半透光部２１Ａ、２１Ｂを設けた構成となっている。このような実施例１のシミュレーション光学条件は、上記比較例１と同一である。

実施例１のシミュレーション結果を、図１０（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）に示す。実施例１の透過補助マスク２の転写用パターンを透過した透過光は、被転写体上に形成したレジスト膜上に照射され、このレジスト膜上で図１０（ｂ）に示すような光強度分布が形成される。このような光強度分布によって形成されるレジストパターンの形状は、図１０（ｄ）に示すようになる。

図１０（ｃ）に示すように、実施例１の透過補助マスク２では、上記参考例１と同様に、レジストパターンを形成するのに必要な照射光量（ＤＯＳＥ量Ｅｏｐ）を、上記比較例１と比べて約２６％削減することができた。更に、実施例１の透過補助マスク２では、上記比較例１と比べて、光強度分布におけるコントラスト（Ｃｏｎｔｒａｓｔ）の低下はほとんど見られない。

ここで、図１０（ｄ）に示すように、実施例１の透過補助マスク２では、上記参考例１と比べて、レジストパターン側面の傾斜角がより大きくなり向上している。レジストパターンの側面の傾斜角が改善されることは、このレジストパターンをマスクとして行われる、被転写体のエッチング工程の安定性に大きく寄与する。エッチング時間やエッチング速度のばらつきに起因し、エッチングにより形成されるパターン線幅のばらつきが小さくなるためである。

また、実施例１のフォトマスクと同一デザインの転写用パターンをもつフォトマスクであって透過補助パターンが無い、上記比較例１のバイナリマスクに比べて、実施例１では、約２６％の照射光量の削減効果が現われている。このような照射光量の削減効果により、本発明のフォトマスクは、その半透光膜による透過補助パターン部分を遮光膜に置き換えて遮光部と一体に形成した場合のフォトマスク（従来のバイナリマスク）と比較して、１０％以上少ない照射光量で露光するマスクとすることができる。より好ましくは、２０％以上少ないマスクとすることができる。

上述した実施例１のシミュレーション結果により、本発明のフォトマスクの作用効果は、以下のように説明することができる。すなわち、本発明のフォトマスクは、遮光部のエッジ付近に、透光部の透過光量を補助するための機能をもつ、透過補助パターンを設けている。この構成により、図１０（ｂ）に示すような、フォトマスクを透過した透過光の光強度曲線において、透光部の中心に対応する曲線のピーク位置の透過量を十分に高い値とすることができ、しかも、遮光部の中心に対応する曲線のボトム位置が上がることを抑えている。このため、光強度曲線の傾斜が大きくなり、結果として、図１０（ｄ）に示すような、被転写体上に形成されるレジストパターンの側面形状の傾斜角が大きくできる（フォトマスク面に対して、より垂直に近づく）。このようなレジストパターン形状の良化は、パターンプロファイルの向上として、認識されるものであることは言うまでもない。

以下、転写用パターンをホールパターンとしたフォトマスクの比較例２、参考例２、実施例２について、行ったシミュレーションにつき、図１１及び図１２を参照しつつ説明する。

＜比較例２、参考例２、実施例２の各フォトマスクの構成＞
まず、比較例２、参考例２、実施例２の各フォトマスクの構成について、図１１（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ説明する。図１１（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ転写用パターンをホールパターンとしたフォトマスクの比較例２（バイナリマスク）、参考例２（透過補助マスク３）、実施例２（透過補助マスク４）のマスクイメージを示すものである。

図１１（ａ）において、比較例２のフォトマスクは、図示しない透明基板上に遮光膜(ＯＤ３以上)からなる遮光部３１を形成し、この遮光部３１の中央に、透光部である正方形のホールＨを形成したバイナリマスク（図中の符号３）である。

図１１（ｂ）において、参考例２のフォトマスクは、上記比較例２と同一デザインの転写用パターンであって、上記比較例２の遮光部３１を、半透光膜からなる半透光部２１に置き換えた透過補助マスク３（図中の符号４）である。この半透光膜は、代表波長ｉ線に対する露光光透過率が７％、位相シフト量が４５°となっている。

図１１（ｃ）において、本発明の実施例２に係るフォトマスクは、遮光膜パターンの中央に、一定幅の半透光膜パターンを有し、この半透光膜パターンによって透光部が囲まれているホールパターンを有する。すなわち、連続する遮光部３１によって囲まれた領域において、当該遮光部３１のエッジに隣接して一定幅の半透光部２１を形成した透過補助マスク４（図中の符号５）である。実施例２における半透光部２１の露光光透過率については、次に述べる。

上述した比較例２、参考例２、実施例２の各フォトマスクの構成で、ホールＨの寸法を一辺４．０μｍ、２．５μｍ、２．０μｍの正方形として製作した、３種類のサンプルを用意した。また、本発明の実施例２においては、３種類のサンプルの半透光部２１の幅をいずれも０．５μｍとした。

更に、実施例２において、ホールＨの寸法が一辺４．０μｍ及び２．５μｍのサンプルについては、その半透光部２１に用いた半透光膜の代表波長ｉ線に対する露光光透過率を３０％とし、ホールＨの寸法が一辺２．０μｍのサンプルについては、その半透光膜の代表波長ｉ線に対する露光光透過率を３５％とした。この条件のとき、後述する図１２に示されるように参考例２と実施例２の照射光量Ｅｏｐがほぼ一致する。

尚、参考例２、実施例２において用いた半透光膜の位相シフト量は、代表波長i線に対して４５°である。

尚、本光学シミュレーション結果を示す図１２のグラフ中には、比較例２、参考例２、実施例２のそれぞれの評価に３つのプロットが示されているが、この３つのプロットは、上記３種類のサンプルにそれぞれ対応するものである。

＜シミュレーション条件、評価項目＞
比較例２、参考例２、実施例２のホールパターンをもつフォトマスクをそれぞれ、露光装置により露光したときの光学シミュレーションを行った。光学シミュレーション条件は、露光装置のＮＡを０．０８５、σを０．９とし、照射光源の強度はｉ線、ｈ線、ｇ線を含むブロード光とし、その強度比がｇ線：ｈ線：ｉ線＝１：１：１とした。本光学シミュレーションでは、図１１（ｄ）に示す評価項目Ａ〜Ｃを評価した。以下、評価項目Ａ〜Ｃについて説明する。

＜＜Ａ：照射光量（ＤＯＳＥ量（Ｅｏｐ））＞＞
図１１（ｄ）の説明図は、ホールパターンをもつフォトマスクによって形成されるレジストパターンの断面形状を示すものである。図中の黒塗りの部分がエッチングマスクとなるレジストパターンであり、その間の白抜きの部分がホールＨに対応するレジストパターン上の抜きパターンである。

尚、ここでは、照射光量（ＤＯＳＥ量（Ｅｏｐ））は、フォトマスクのホールＨの透光部幅（ＣＤ）と、ホールＨを透過した露光光によって形成されるレジストパターン上の抜きパターン幅とが等しくなるために必要な照射光量として、評価した。

照射光量Ｅｏｐの数値が小さいほど、生産効率が高い、又は省エネルギーとなる。

＜＜Ｂ：レジスト傾斜角＞＞
本光学シミュレーションにおけるレジスト傾斜角は、図１１（ｄ）の説明図に示す黒塗りのレジストパターンの、ホール部分（抜きパターン）との境界部の傾斜角である。このレジスト傾斜角は、被転写体を水平に載置したとき、被転写体の面に対して垂直である場合の傾斜角（９０°）を最大として表現する。レジスト傾斜角は大きいほど好ましい。レジスト傾斜角が大きいほど、このレジストパターンをエッチングマスクとして使用する場合の径や幅の変動を小さく抑えられる。

＜＜Ｃ：レジスト膜減り＞＞
レジスト膜の初期膜厚（１．５μｍ）に対する減膜量を示す。図１１（ｄ）の説明図に示す黒塗りのレジストパターンのレジスト膜減りは、小さいほど好ましい。レジスト膜減りは、特にドライエッチングにおいて深刻となりうる。

＜シミュレーション結果＞
比較例２、参考例２、実施例２の各フォトマスクについて、上記評価項目Ａ〜Ｃのシミュレーション結果を図１２に示す。図１２（ａ）は照射光量、図１２（ｂ）はレジスト傾斜角、図１２（ｃ）はレジスト膜減りを示す。

図１２（ａ）に示すように、照射光量は、比較例２が最も大きく、参考例２と実施例２とが同等レベルである。上述した実施例１のシミュレーション結果と同様に、本発明のフォトマスクは、ホールパターンの形態を採用した場合でも、比較例２のバイナリマスクと比べて照射光量の削減効果が顕著に認められる。

図１２（ｂ）に示すように、レジスト傾斜角は、比較例２のバイナリマスクが最も大きいが、実施例２のレジスト傾斜角は、このバイナリマスクに比べて殆ど劣化していない。

図１２（ｃ）に示すように、実施例２は、比較例２のバイナリマスクと同等に、レジスト膜減りが殆ど生じていない。

以上の評価項目Ａ〜Ｃを総合評価として、本発明のフォトマスクは、露光に必要な照射光量を節減し、しかも、エッチングマスクとして優れた形状のレジストパターンを形成することができる。これは、遮光部のエッジに隣接して形成した半透光部が、透光部の透過光量を補助する機能を発揮し、露光装置の照射光量の削減効果を奏するためである。このようなレジストパターンを、従来パターニングが困難であった微細パターンにおいて実現可能とする意義は大きい。

尚、コンタクトホールを形成するためのホールパターンをもつフォトマスクにおいては、微細なホールを確実に形成するのみでなく、ホール断面の傾斜角を所望値に制御したいとのニーズもある。例えば、層間絶縁膜中に配線形状の溝を形成し、金属を埋め込むことを想定したとき、埋め込みの容易さを考慮すると、溝には所定の傾斜角（例えば２０°〜６０°）を精度高く形成したい場合などが考えられる。このような場合には、本発明の実施例２のフォトマスクにおいて、半透光部の寸法や透過率を選択することにより、エッチングマスクとなるレジストパターンの傾斜角を制御することが有用であり、また、所定の形状に形成されたレジストパターンをそのまま最終製品の一部とすることも可能である。

１、２ フォトマスク（ラインアンドスペースパターン）
３、４、５ フォトマスク（ホールパターン）
１０ 透明基板
２０ 半透光膜
２１ 半透光部
２１Ａ 第１半透光部
２１Ｂ 第２半透光部
３０ 遮光膜
３１ 遮光部
４０、５０、６０ レジスト膜
４１、５１、６１ レジストパターン
Ｌ ライン
Ｓ スペース（透光部）
Ｈ ホール（透光部）

Claims (13)

1. 透明基板上に、透光部と、露光光の一部を透過する半透光膜が形成された半透光部と、遮光性の膜が形成された遮光部とを有する転写用パターンを備えた、フラットパネルディスプレイ製造用のフォトマスクであって、
   前記半透光膜は、前記転写用パターンの転写に用いる露光光の代表波長に対して、２〜６０％の透過率と、９０°以下の位相シフト作用をもち、
   前記半透光部は、等方性エッチングにより形成されたエッチング断面を有する前記遮光部のエッジに隣接して、前記遮光部を中心に対称に配置された、第１半透光部及び第２半透光部を有し、
   前記第１半透光部と前記第２半透光部は、互いに同一幅であり、かつ、露光装置により解像されない幅に形成されたものであり、
   前記同一幅とは、前記第１半透光部及び前記第２半透光部の幅の差異が、０．１μｍ以内であることを特徴とする、フォトマスク。
2. 前記第１半透光部及び前記第２半透光部は、遮光部のエッジに隣接するとともに、透光部のエッジに隣接していることを特徴とする、請求項１に記載のフォトマスク。
3. 前記第１半透光部及び前記第２半透光部の幅の差異は、０．０５μｍ以内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. 前記第１半透光部及び前記第２半透光部の幅は、０．１〜１μｍであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のフォトマスク。
5. 前記転写用パターンは、ラインアンドスペースパターンであり、被転写体上に、ライン幅又はスペース幅が３μｍ未満のラインアンドスペースを形成することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のフォトマスク。
6. 前記半透光部は、連続する前記遮光部によって囲まれた領域において、前記遮光部のエッジに隣接して形成されたものであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のフォトマスク。
7. 前記転写用パターンは、ホールパターンであり、被転写体上に、３μｍ未満の径を有するホールを形成するものであることを特徴とする、請求項６に記載のフォトマスク。
8. 被転写体上に２階調の転写像を形成するための、請求項１〜７のいずれか１項に記載のフォトマスク。
9. 前記半透光膜と前記遮光性の膜は、互いにエッチング選択性のある材料からなることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のフォトマスク。
10. 前記遮光部は、前記半透光膜上に前記遮光性の膜が積層されてなることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載のフォトマスク。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載したフォトマスクを用い、露光装置を用いて前記転写用パターンを被転写体上に転写することを特徴とする、パターン転写方法。
12. 前記露光装置は、開口数ＮＡが、０．０６〜０．１５の光学条件を有するものである、請求項１１に記載のパターン転写方法。
13. 請求項１２のパターン転写方法を用いることを特徴とする、フラットパネルディスプレイの製造方法。