JP7507100B2 - フォトマスク、フォトマスクの製造方法、表示装置用デバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置製造用に好適なフォトマスク、フォトマスクの製造方法、および表示装置用デバイスの製造方法に関する。

特許文献１には、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、半透光膜は、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度以下の位相シフト作用をもち、半透光部は、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フォトマスクが記載されている。

特許文献２には、露光用光源からの光線を、ラインパターンを有するハーフトーンマスクを介して、光学系に入射し、光学系を経た前記光線をガラス基板上の感光材から成るレジスト層に照射して露光する露光方法が記載されている。特許文献２によると、表示パネル用のガラス基板のように板厚偏差の大きな基板上に形成されるＴＦＴを製造するための露光に好適な、深い焦点深度を得るハーフトーン型の位相シフトマスクを用いた露光方法とされている。

特開２０１３－２３５０３６号公報 特開２００６－３３０６９１号公報

スマートフォンなどの携帯端末をはじめ、社会のあらゆる場面で、液晶（ＬＣＤ）や、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）などを適用した表示装置（いわゆるフラットパネルディスプレイ、ＦＰＤ）が利用されている。これらの表示装置に対しては、より明るく、高精細な画像・映像に対する市場の要求が強い。このため画素密度が高く、また、省電力性にすぐれた表示装置が求められている。

こうした動向に伴い、これらのデバイスを製造するためのフォトマスクに形成されるデバイスパターンもまた微細化の傾向が顕著である。そして、フォトマスクを露光し、転写用パターンを被転写体（表示パネル基板など）に転写する際、上記デバイスパターンを、精度よく転写しなければならない。

一般に、フォトマスクの露光により、被転写体上に形成されるパターンの転写性能は、その露光装置がもつ光学系によって左右される。すなわち、パターンのもつＣＤ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ、微細部分のパターン寸法をいう）が小さくなると、解像性の高い露光光学系を用いなければ、被転写体上に正確に転写できない。

表示装置に比べて、集積度が高く、パターンの微細化が顕著に進んだ半導体装置（ＬＳＩ）製造用フォトマスクの分野では、高い解像性を得るために、露光装置には高い開口数（ＮＡ、例えば０．２超）の光学系を適用した縮小露光が適用されるとともに、露光光の短波長化が進められてきた経緯がある。その結果、この分野では、ＫｒＦやＡｒＦのエキシマレーザー（それぞれ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍの単一波長）が利用されるようになった。しかしながら、表示装置の分野では状況が異なる。

表示装置製造の分野において用いられているのは、等倍の投影露光装置であって、その光学系のＮＡは、０．０８～０．１５程度である。また、露光光源にはｉ線、ｈ線又はｇ線の光源が主に使用され、多くの場合、複数の波長を含んだ光源（以下、ブロード波長光源ともいう）が使用される。これにより、表示装置製造用のために大面積（例えば、主表面の一辺が２００～２０００ｍｍ、或いは３００～２０００ｍｍの四角形）をもつフォトマスクを照射するための光量を得るなど、生産効率やコスト上の利点が重視されてきた。

一般に、光学系のＮＡを大きくすれば、解像性は高くなる。しかしながら、表示装置製造の分野において用いられている露光装置をＮＡがより大きい装置に単純に置き換えることは、コスト的にも、技術的にも、必ずしも有利とはいえない。例えば、保有する露光装置を、ＮＡがより高いものに変更することは、表示パネルメーカにとって莫大な投資を意味する。また、ＮＡの増大には、焦点深度（ＤＯＦ）の低下などのデメリットもある。このため、ＬＳＩ製造用のフォトマスクより面積が大きい表示装置用のフォトマスクにおいては、生産安定性の低下や歩留の低下にもつながりかねない。

表示装置製造用のフォトマスクがもつ転写用パターンは、しばしば、ラインパターンを含む。ラインパターンの使用例として、図１には、従来のフォトマスク１００が有するラインアンドスペースパターンを示す。これは、遮光部１０１からなるラインパターンと、透光部１０２からなるスペースパターンを有するものである。透明基板上に遮光膜を形成したフォトマスクブランクを用意し、公知のフォトリソグラフィプロセスを利用して該遮光膜をパターニングすることによって、該ラインアンドスペースパターンを形成することができる。

そして、このようなラインパターン（又はラインアンドスペースパターン）においても、上述のとおり微細化への要望が強い。すなわち、フォトマスクを用いて得ようとする表示装置において、高精細かつ明るい（又は省電力の）表示性能を求めるニーズに伴い、マスクパターンの高密度化、ＣＤの微細化に対応しなければならない。

特許文献１によると、ラインアンドスペースパターンのピッチが小さくなるに従い、フォトマスクの露光によって被転写体上に形成されるレジストパターン形状が劣化する傾向がある。ここでは、フォトマスクの転写用パターンが、被転写体上のレジストパターンに正確に反映されず、個々のライン部分が分離できなくなってしまう問題が生じている。この問題に対し、特許文献１には、２～６０％の透過率と９０度以下の位相シフト作用をもつ半透光部をもつフォトマスクが記載されている。

一方、特許文献２は、表示パネル用のガラス基板のレジストの露光に好適な深い焦点深度を得るとして、ラインアンドスペースパターンをもつ、ハーフトーン型位相シフトマスクを開示している。

主として半導体装置（ＬＳＩ）製造の分野で用いられる、ハーフトーン型位相シフトマスクは、透過光の位相シフト作用を利用することにより、いわゆるバイナリマスクと比べて、転写時の光強度分布のコントラストや焦点深度において有利であることが知られている。しかしながら、本発明者らは、上記文献に記載されたフォトマスクは、その転写性能において、微細化の動向に対応するには十分でないとし、更にこれを向上する余地があると考えた。

表示装置製造用のマスクには、ラインパターンを含む設計が多く使用される。例えば、配線パターンや、画素電極などに、ラインパターンが配列したラインアンドスペースパターンを適用することも少なくない。上記のように高精細で明るい表示性能を得るために、こうしたパターンの微細化と、それを精緻に被転写体上に転写できる技術が重要になる。

例えば、フォトマスクのもつ転写用パターンが、所定の微細幅のラインパターン、或いは、微細ピッチ幅のラインアンドスペースパターンをもつ場合、一般的な表示装置製造用の露光装置を用いて、被転写体（表示パネル基板など）上に、精緻にパターン転写を行うことが容易でない。このようなパターンを、精緻に転写することが可能であり、かつ、生産安定性が得られる優れたフォトマスクを、本発明者らは鋭意検討し、本発明に到達した。

本発明の第１の態様は、
透明基板上に転写用パターンを備えた、表示装置製造用のフォトマスクであって、
前記転写用パターンは、ラインパターンを含み、
前記ラインパターンは、外縁に沿って幅Ｅに形成されたエッジ領域と、前記エッジ領域以外の部分に形成された幅Ｃの中央領域と、を有し、
前記エッジ領域は、前記フォトマスクを露光する露光光の位相を略１８０度シフトする位相シフト作用を有するとともに、前記露光光に対して、透過率Ｔ１（％）（但し０＜Ｔ１＜１０）を有し、
前記中央領域は、透光部、又は、半透光部からなる、フォトマスクである。

本発明の第２の態様は、
前記幅Ｃと前記幅Ｅとは、Ｃ＜Ｅである、上記第１の態様に記載のフォトマスクである。

本発明の第３の態様は、
前記ラインパターンは幅Ｌ（μｍ）を有し、１．０≦Ｌ≦７．０である、上記第１又は第２の態様に記載のフォトマスクである。

本発明の第４の態様は、
前記中央領域は、幅Ｃ１（μｍ）を有し、０．１≦Ｃ１＜２．０であるとともに、前記透明基板が露出した透光部からなる、上記第１～第３のいずれか１つの態様に記載のフォトマスクである。

本発明の第５の態様は、
前記中央領域は、幅Ｃ２（μｍ）を有し、０．１≦Ｃ２＜２．０であるとともに、前記露光光に対して、透過率Ｔ２（％）（但し３０≦Ｔ２＜１００）を有する、半透光膜が前記透明基板上に形成された半透光部からなる、上記第１～第３のいずれか１つの態様に記載のフォトマスクである。

本発明の第６の態様は、
前記半透光膜は前記露光光に対して実質的に位相シフト作用を有さないものである、上記第５の態様に記載のフォトマスクである。

本発明の第７の態様は、
前記転写用パターンは、幅Ｌの前記ラインパターンと、幅Ｓ（μｍ）のスペースパターンとを含む、ラインアンドスペースパターンを有する、上記第１～第６のいずれか１つの態様に記載のフォトマスクである。

本発明の第８の態様は、
前記ラインアンドスペースパターンにおいて、前記幅Ｌと前記幅Ｓとは、Ｌ＝Ｓである、上記第７の態様に記載のフォトマスクである。

本発明の第９の態様は、
前記ラインアンドスペースパターンにおいて、前記幅Ｌと前記幅Ｓとは、Ｌ＞Ｓである、上記第７の態様に記載のフォトマスクである。

本発明の第１０の態様は、
前記ラインアンドスペースパターンのピッチＰ（μｍ）は、４．０≦Ｐ≦８．０である、上記第７～第９のいずれか１つの態様に記載のフォトマスクである。

本発明の第１１の態様は、
上記第１～第１０のいずれか１つの態様に記載のフォトマスクを用意する工程と、
前記フォトマスクを、表示装置用露光装置によって露光し、前記転写用パターンを、被転写体に転写する工程と、を含む、表示装置用デバイスの製造方法である。

本発明の第１２の態様は、
透明基板上に転写用パターンを備えた、表示装置製造用のフォトマスクの製造方法であって、
前記転写用パターンは、ラインパターンとスペースパターンとを含む、ラインアンドスペースパターンを有し、
前記透明基板上に、位相シフト膜が成膜され、最表面にレジスト膜が形成されたフォトマスクブランクを用意する工程と、
前記フォトマスクブランクに描画及び現像を施し、レジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンを用いて前記位相シフト膜をパターニングし、前記ラインアンドスペースパターンを形成する第１パターニング工程と、を有し、
前記位相シフト膜は、前記フォトマスクを露光する露光光の位相を略１８０度シフトする位相シフト作用を有するとともに、前記露光光に対して、透過率Ｔ１（％）（但し０＜Ｔ１＜１０）を有し、
前記ラインパターンは、外縁に沿って幅Ｅに形成されたエッジ領域と、前記エッジ領域以外の部分に形成された幅Ｃの中央領域と、を有し、
前記エッジ領域は、前記透明基板上に、前記位相シフト膜が形成されてなり、
前記中央領域は、前記透明基板が露出してなる、フォトマスクの製造方法である。

本発明の第１３の態様は、
透明基板上に転写用パターンを備えた、表示装置製造用のフォトマスクの製造方法であって、
前記転写用パターンは、ラインパターンとスペースパターンとを含む、ラインアンドスペースパターンを有し、
前記透明基板上に、位相シフト膜が成膜され、最表面にレジスト膜が形成されたフォトマスクブランクを用意する工程と、
前記フォトマスクブランクに描画及び現像を施し、レジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンを用いて前記位相シフト膜をパターニングし、位相シフト膜パターンを形成する第１パターニング工程と、
前記位相シフト膜パターンが形成された前記透明基板上に成膜された
半透光膜をパターニングし、前記ラインアンドスペースパターンを形成する第２パターニング工程と、を有し、
前記位相シフト膜は、前記フォトマスクを露光する露光光の位相を略１８０度シフトする位相シフト作用を有するとともに、前記露光光に対して、透過率Ｔ１（％）（但し０＜Ｔ１＜１０）を有し、
前記半透光膜は、前記露光光に対して実質的に位相シフト作用を有さず、
前記ラインパターンは、外縁に沿って幅Ｅに形成されたエッジ領域と、前記エッジ領域以外の部分に形成された幅Ｃの中央領域と、を有し、
前記エッジ領域は、前記透明基板上に、前記位相シフト膜が形成されてなり、
前記中央領域は、前記透明基板上に、前記半透光膜が形成されてなる、フォトマスクの製造方法である。

本発明の第１４の態様は、
前記フォトマスクブランクは、前記位相シフト膜と前記レジスト膜との間に、エッチングマスク膜を有し、
前記第１パターニング工程では、前記レジストパターンをマスクとして前記エッチングマスク膜をエッチングし、得られたエッチングマスク膜パターンをマスクとして前記位相シフト膜をパターニングする、上記第１２又は第１３の態様に記載のフォトマスクの製造方法である。

本発明の第１５の態様は、
透明基板上に転写用パターンを備えた、表示装置製造用のフォトマスクの製造方法であって、
前記転写用パターンは、ラインパターンとスペースパターンとを含む、ラインアンドスペースパターンを有し、
前記透明基板上に、半透光膜が成膜され、最表面にレジスト膜が形成されたフォトマスクブランクを用意する工程と、
前記フォトマスクブランクに描画及び現像を施し、レジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンを用いて前記半透光膜をパターニングし、半透光膜パターンを形成する第１パターニング工程と、
前記半透光膜パターンが形成された前記透明基板上に成膜された位相シフト膜をパターニングし、前記ラインアンドスペースパターンを形成する第２パターニング工程と、を有し、
前記位相シフト膜は、前記フォトマスクを露光する露光光の位相を略１８０度シフトする位相シフト作用を有するとともに、前記露光光に対して、透過率Ｔ１（％）（但し０＜Ｔ１＜１０）を有し、
前記半透光膜は、前記露光光に対して実質的に位相シフト作用を有さず、
前記ラインパターンは、外縁に沿って幅Ｅに形成されたエッジ領域と、前記エッジ領域以外の部分に形成された幅Ｃの中央領域と、を有し、
前記エッジ領域は、前記透明基板上に、前記位相シフト膜が形成されてなり、
前記中央領域は、前記透明基板上に、前記半透光膜が形成されてなる、フォトマスクの製造方法である。

本発明の第１６の態様は、
前記フォトマスクブランクは、前記半透光膜と前記レジスト膜との間に、エッチングマスク膜を有し、
前記第１パターニング工程では、前記レジストパターンをマスクとして前記エッチングマスク膜をエッチングし、得られたエッチングマスク膜パターンをマスクとして前記半透光膜をパターニングする、上記第１５の態様に記載のフォトマスクの製造方法である。

本発明のフォトマスクは、露光装置によって露光することで、被転写体上に、微細なラインパターンを転写する優れた転写性能を有する。

図１は、従来のフォトマスク１００の平面模式図である。 図２は、従来のフォトマスク１１０の平面模式図である。 図３は、本発明のフォトマスク１の平面模式図である。 図４は、本発明のフォトマスク２の平面模式図である。 図５は、本発明のフォトマスク１に係る光学シミュレーションにおけるレジストパターンの断面模式図である。 図６は、本発明のフォトマスク１に係る光学シミュレーションの結果を示す図である。 図７は、本発明のフォトマスク２に係る光学シミュレーションの結果を示す図である。 図８（ａ）は、本発明のフォトマスク１に係る光学シミュレーションにおけるレジストパターンの模式図であり、図８（ｂ）は、本発明のフォトマスク２に係る光学シミュレーションにおけるレジストパターンの模式図である。 図９（ａ）～（ｈ）は、本発明のフォトマスク１、２の製造方法の一例を示す模式図である。

＜本発明の第１実施形態＞
（１）フォトマスク１について
図１には、上述のとおり、公知のバイナリマスク（遮光部１０１からなるラインパターンと透光部１０２からなるスペースパターンをもつ）を示すフォトマスク１００（参考例１）を示す。また、図２には、図１における遮光部１０１を、位相シフト部１０３（露光光に対して所定の透過率をもつとともに、位相を略１８０度シフトする部分）に替えて形成された、ハーフトーン型位相シフトマスク（Ａｔｔｎ．ＰＳＭともいう）によるフォトマスク１１０（参考例２）を示す。

一方、図３には、本発明のフォトマスク１を例示する。このフォトマスク１がもつラインパターン１０は、参考例１、２のフォトマスクのラインパターンと異なり、それぞれのラインパターン１０が有する２つの外縁に沿って、それぞれ幅Ｅ（μｍ）に形成された２つのエッジ領域１１を有する。なお、本明細書において、ラインパターン１０が有する外縁とは、ラインパターン１０の幅方向における一方の端部および他方の端部を意味し、ラインパターン１０を囲む縁全体に限定されるわけではない。また、ラインパターン１０は、エッジ領域１１以外の部分に形成された幅Ｃ１（μｍ）の中央領域１２を有する。すなわち、ラインパターン１０が有する互いに対向する２つの端部（側端）に沿って形成された２つのエッジ領域１１の間に中央領域１２が位置する。好ましくは、２つのエッジ領域１１に接して、中央領域１２が挟まれて形成される。また、隣接する２つのラインパターン１０同士の間には、幅Ｓ（μｍ）のスペースパターン１３が形成される。

ここで、エッジ領域１１は、フォトマスク１を露光する露光光の位相を略１８０度シフトする位相シフト作用を有する。従ってエッジ領域１１は、位相シフト領域ということもできる。略１８０度とは、１８０±２０度の範囲内とする。より好ましくは、１８０±１０度の範囲内である。

また、エッジ領域１１は、該露光光に対して、透過率Ｔ１（％）をもつ。Ｔ１は、０＜Ｔ１＜１０％であり、より具体的には、４≦Ｔ１＜７を満たすことが好ましい。ここで、透過率とは、透明基板の透過率を基準（１００％）としたものであり、以下も同様である。透過率Ｔ１の範囲が上記のとき、後述の光の相互作用のバランスが好ましく生じ、転写性を向上させやすい。

露光光とは、表示装置製造用の露光装置が備える光源から照射される光である。露光光としては、例えば、波長が３００～５００ｎｍの光を用いることができる。なお、本明細書において、「Ａ～Ｂ」とは、「Ａ以上Ｂ以下」の数値範囲であることを意味する。露光光として、単一波長（例えば、波長が３６５ｎｍのｉ線）を用いてもよく、又は、複数の波長を含む光源（以下、ブロード波長光源ともいう）を用いても良い。上記の露光光に対する位相シフト量や、透過率は、露光光が単一波長からなる場合はその波長に対するものとし、ブロード波長光源を用いる場合は、該光源の波長域に含まれるいずれかの波長（代表波長とする）に対するものとする。

図３のフォトマスク１に示された中央領域１２は、幅Ｃ１であり、スリット状に形成されている。本形態では、この部分は透明基板が露出して形成される細幅の透光部であり、その露光光に対する透過率は１００％である。

このラインパターン１０は、幅Ｌ（μｍ）をもち、ここではＬ＝２×Ｅ＋Ｃ１である。そして、幅Ｌは、１．０≦Ｌ≦７．０とすることができる。

エッジ領域１１の幅Ｅは、例えば、０．４≦Ｅ≦２．０とすることができ、より具体的には、０．８≦Ｅ≦１．８とすることができる。

また、中央領域１２の幅Ｃ１は、０．１≦Ｃ１＜２．０、より具体的には、０．５≦Ｃ１≦１．５とすることができる。ここで、幅Ｃ１と幅Ｅとは、Ｃ１＜Ｅであることが好ましい。更に、幅Ｌに対する幅Ｃ１の比率（Ｃ１／Ｌ）は、０．０５～０．４であることが好ましく、より具体的には、０．１５～０．３、更には、０．２～０．３とするときに、後述するＤＯＦ向上の効果が高まるなどの利点がある。

中央領域１２の幅Ｃ１は、幅Ｅよりも小さく、幅Ｓよりも小さい、微細幅とすることが好ましい。

また、露光光が透過するスペースパターン１３と、中央領域１２の幅寸法の比率が、その相互作用に影響すると考えられるところ、幅Ｓに対する幅Ｃ１の比率（Ｃ１／Ｓ）は、０．０５～０．８が好ましく、より具体的には、０．１～０．７、更には、０．３～０．６の時に優れた光学特性が得られた。

つまり、このような細幅のスリット（中央領域１２）が、ラインパターン１０の幅方向の中央に配置され、これをエッジ領域１１が両側から挟んでいる状態が好ましい。この中央領域１２の幅Ｃ１は、表示装置製造用の露光装置の解像限界より小さいため、被転写体上に独立して転写されることは無い。しかしながら、ラインパターン１０（又はラインアンドスペースパターン）が転写されるときに、その転写性能を示す複数の評価項目において、優れた効果を奏することが発明者らによって見出された。ここでラインパターン１０の幅方向の中央とは、該スリット（中央領域１２）の幅方向の中央が、ラインパターン１０の幅方向の中央と一致することであるが、±１０ｎｍの範囲内において位置ずれが生じる場合も含むものとする。

図３は、ラインパターン１０が規則的に配列したラインアンドスペースパターンを示している。このラインアンドスペースパターンは、上記のとおり幅Ｌのラインパターン１０と、幅Ｓのスペースパターン１３とが交互に規則的に配列している。幅Ｓは、０．３０≦Ｓ≦３．５とすることができ、より具体的には、０．８≦Ｓ≦３．０とすることができる。

上記ラインアンドスペースパターンの反復ピッチＰ（μｍ）は、４．０≦Ｐ≦８．０とすることが好ましい。これより大きいピッチＰの場合には、従来のフォトマスク１００、１１０（バイナリマスク、Ａｔｔｎ．ＰＳＭ）でもある程度の転写性が得られるため、本発明の効果が顕著ではない。一方、ピッチＰが４μｍ未満であると、加工可能な中央領域１２の設計が困難になる傾向がある。

ここで、幅Ｌと幅Ｓとは、Ｌ＝Ｓとしても良く、又はＬ≠Ｓとしてもよい。例えば、Ｌ＞Ｓとしてもよく、Ｌ＜Ｓとしてもよい。図３では、Ｌ＞Ｓの場合を示す。すなわち、幅Ｌに対する幅Ｓの比率（Ｓ／Ｌ）の範囲としては、０．２～１．０とすることができ、より具体的には０．３～０．９であり、また、０．３～０．７としたときに、後述のＤＯＦ等における有利な光学性能がより顕著に得られた。

ここでフォトマスク１の転写用パターンにおいて、Ｌ＞Ｓであることは、以下の場合にメリットがある。すなわち、上記フォトマスク１を使用したパターン転写後の被転写体（表示パネル基板）は、現像後、形成されたレジストパターンをマスクとしてエッチング工程に付される。ウェットエッチングを適用する場合には、エッチングされる被加工体（例えば電極材料などの薄膜）に、サイドエッチングが進行することから、あらかじめ、幅Ｌの寸法を、最終的な目標寸法より、少し大きくしておくことが有利である。

このフォトマスク１の有する光学的な作用につき、後述の光学シミュレーションを行ったところ、参考例２のフォトマスク１１０よりも更に、いくつかの特性において、極めて有利な結果が得られた。

以下、本発明のフォトマスク１の作用を検証するために行った、光学シミュレーションについて説明する。

ここで光学シミュレーションに適用したフォトマスクは、ピッチＰが６μｍのラインアンドスペースパターンをもつ、フォトマスク１のサンプルマスクであり、図６中にＴｙｐｅ １（ａ）～（ｅ）と表記している。また、比較のために、参考例２のフォトマスク１１０（Ａｔｔｎ．ＰＳＭ）に対しても同様の光学シミュレーションを適用した。

光学シミュレーション条件は、表示装置用の等倍プロジェクション露光装置を用いることを前提とし、図５に示す条件を適用した。そして、上記ラインアンドスペースパターンをもつフォトマスク１を露光したときに、被転写体上に形成されるレジストパターンの断面形状（図５に示す）を得るとともに、転写性を示す複数のパラメータ値を求めた。これを図６に示す。

尚、レジスト（ポジ型）の最初の膜厚を１４００μｍとした。また、フォトマスク１のラインアンドスペースパターンは、透明基板上に、露光光透過率５．２％、位相シフト量１８０度（いずれもｉ線基準）の位相シフト膜がパターニングされてなるものとした。ラインパターン１０の幅方向中央に形成される中央領域１２の幅Ｃ１は、図６においてＱｚ Ｓｌｉｔ（Ｃ１）と記載されている。このとき、被転写体上に形成されるレジストパターンのボトム部分において、フォトマスク１の転写用パターンと同寸法のラインアンドスペースが転写される条件とした。

評価項目は以下のとおりである。

Ｅｏｐ（ｍＪ／ｃｍ２）
Ｅｏｐは、目標寸法の転写像を被転写体上に得るための、露光光量を意味する。Ｅｏｐは、小さいほうが好ましい。ここでは、フォトマスクの転写用パターンと同一寸法のラインアンドスペースパターンを被転写体上に形成するための露光光量としている。

レジストパターン側面傾斜角θ（度）
図５に示すとおり、レジストパターン側面傾斜角θは、被転写体上に形成されるレジストパターンの断面における側面の傾斜角を表す。すなわち、透明基板の主表面（位相シフト膜が形成される面）と、被転写体上に形成されたレジストパターンの側面とがなす角度を意味する。レジストパターン側面傾斜角θは、大きい（９０度に近い）ことが好ましい。

ＤＯＦ（Ｄｅｐｔｈ ｏｆ Ｆｏｃｕｓ）
ＤＯＦは、焦点深度を意味する。ここでは、目標ＣＤに対して、±１０％範囲内の精度を得るための焦点深度の大きさをＤＯＦとする。この数値が大きければ、被転写体上のパターンのＣＤが被転写体の表面の平坦度などの影響を受けにくく、ＣＤばらつきが軽減できる。

ＥＬ（Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｌａｔｉｔｕｄｅ）
ＥＬは、露光余裕度を意味する。ここでは、目標ＣＤに対して、±１０％範囲内の精度を得るための露光量裕度の大きさをＥＬとする。このＥＬが大きいほど好ましい。

ＭＥＥＦ（Ｍａｓｋ Ｅｒｒｏｒ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆａｃｔｏｒ）
ＭＥＥＦは、フォトマスクのＣＤ誤差と、被転写体上に形成される転写像のＣＤ誤差の比率を示す数値であり、この数値が低いほど、被転写体上に形成されるパターンのＣＤ誤差が低減できる。なお、ここでのＣＤ誤差とは、目標ＣＤと、フォトマスク上または被転写体上のパターンのＣＤとの差を意味する。

ＮＩＬＳ（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ Ｉｍａｇｅ Ｌｏｇ Ｓｌｏｐｅ）
ＮＩＬＳは、被転写体上に形成されるレジストパターンのエッジ傾斜（レジストパターンの断面における側面の傾斜）を規格化したものであり、この数値が大きいことが好ましい。

図６から明らかなとおり、参考例２（スリットのないラインアンドスペースパターンのＡｔｔｎ．ＰＳＭ）と比較すると、評価項目のそれぞれにおいて、同等以上の性能を示している。特に、すべてのフォトマスク１のサンプルマスク（Ｔｙｐｅ １（ａ）～（ｅ））において、ＤＯＦが２５μｍ以上を示しており、表示装置製造において、プロセス裕度が大きい。

また、Ｅｏｐの数値の低減は、露光面積の大きい表示装置製造用のフォトマスクの露光条件としては非常に有利であり、生産性の一層の向上が図れることを示唆する。

更に、レジストパターン側面傾斜角θは、より垂直に近づいており、面内のＣＤばらつきも抑えられることを示唆する。また、ＤＯＦは、２５μｍを超えるとともに、参考例２のフォトマスク１１０に比べて有意に向上している。

また、ＭＥＥＦの低減、及びＮＩＬＳの向上傾向が顕著にみられる。

以上により、本発明のフォトマスク１による、優れた作用効果が確認された。

このような作用効果が得られる原理は以下のように考えられる。一般的なバイナリマスクのラインアンドスペースパターンを露光すれば、そのスペースパターン部分を透過した光によって、被転写体上の光強度分布にピークが形成される。また、Ａｔｔｎ．ＰＳＭであれば、コントラストが向上するが、ピークの高さは若干失われる。

これに対し、本発明のフォトマスク１は、ラインパターン１０の幅方向の中央に形成されたスリット（中央領域１２）を透過した光が、スペースパターン１３を透過した光と良好な相互作用を生じ、上記ピークの高さを上昇させつつ、位相シフト効果によるコントラスト向上効果を発揮する。

尚、図５に示すレジストパターンの断面図によると、ラインパターン１０に対応するレジストの上面中央に凹みが生じていることがわかる。この凹み（レジストパターンの厚み損失）を極力抑える必要がある場合を想定し、本発明者は更に検討した。その結果、中央領域１２の透過率を１００％より下げることにより、効果が得られることが判明した。このフォトマスク２を図４に示す。

（２）フォトマスク２について
図４に示すフォトマスク２は、中央領域１２の部分の露光光に対する透過率Ｔ２（％）を、３０≦Ｔ２＜１００とすることで得られる。例えば、透明基板上に所望の透過率をもつ半透光膜が形成されてなる部分として、中央領域１２を形成すればよい。

ここで、この半透光膜は、いわゆる位相シフト膜とは異なり、実質的に位相シフト作用を有しない（露光光の位相を反転させる機能をもたない）ものを用いることが好ましい。具体的には、半透光膜が有する、前記露光光に対する位相シフト量φは、９０度以下とすることが好ましく、例えば、５～９０度の範囲内である。位相シフト量φは、より好ましくは、６０度以下、更に好ましくは、３０度以下の範囲内とする。

以下のシミュレーションで用いたフォトマスク２は、中央領域１２は透過率Ｔ２が５５％（ｉ線基準）の半透光部とし、かつ、この中央領域１２は位相シフト作用をもたない（位相シフト量φが０度）ものとした。また、フォトマスク２のパターン設計にあたっては、フォトマスク１における幅Ｌ、幅Ｓ、幅Ｅ、幅Ｃ１の値の範囲及び数値相互の比率の範囲を、同様にフォトマスク２の、幅Ｌ、幅Ｓ、幅Ｅ、幅Ｃ２の値にそれぞれ適用することができる。

また、フォトマスク２では、中央領域１２の透過率Ｔ２がフォトマスク１の中央領域１２の透過率（１００％）より小さいため、同程度の光の透過量を得ようとするとき、その幅Ｃ２を、幅Ｃ１より若干広くすることができ、これにより、微細幅の加工難度を緩和することができる。その場合、例えば、幅Ｌに対する幅Ｃ２の比率（Ｃ２／Ｌ）は、０．２～０．４とすることができ、また、幅Ｓに対する幅Ｃ２の比率（Ｃ２／Ｓ）は０．５～１．０の範囲内とすることができる。

上記で触れたとおり、フォトマスク２の更に優れた点は、被転写体上に形成されるレジストパターンの形状にある。以下の項目について評価した。

ＲＰＴ（残存レジスト厚み）及びＰＲ Ｌｏｓｓ（レジスト損失率）
ラインパターンの中央に対応する部分において、被転写体上のレジストパターンの中央凹みの影響を評価した。凹みが大きすぎると、該レジストパターンを使用したエッチングプロセスに支障が出る場合があり、また凹み深さが大きくなると、その深さに面内ばらつきが生じる不都合がある。

図７にフォトマスク１と同様に行ったフォトマスク２に関する光学シミュレーションの結果を示す。ここで光学シミュレーションに適用したフォトマスクは、フォトマスク２のサンプルマスクであり、図７中にＴｙｐｅ ２（ｂ）、（ｃ）と表記している。図７によると、フォトマスク２によるレジストパターン（Ｔｙｐｅ ２（ｂ）、（ｃ））は、フォトマスク１によるレジストパターン（Ｔｙｐｅ １（ｂ）、（ｃ））に比べて、ＲＰＴが大きく、ＰＲ Ｌｏｓｓが小さい。つまり、被転写体上に形成されるレジストパターンのライン幅方向中央部分（フォトマスク２の中央領域１２に対応する位置）に生じる凹みが、フォトマスク１に比べて、小さいことがわかる。

図８（ａ）はフォトマスク１によるレジストパターンを例示し、図８（ｂ）はフォトマスク２によるレジストパターンを例示する。これによると、フォトマスク２によるレジストパターンは、フォトマスク１によるレジストパターンと比べて、中央部分の凹みが大きく低減された形状であることがわかる。

（３）表示装置用デバイスの製造方法について
本発明は、上記フォトマスク１、フォトマスク２を用いた、表示装置の製造方法を含む。すなわち、上記フォトマスク１又はフォトマスク２を用意し、これを用いて、表示装置用露光装置によって露光し、前記転写用パターンを、被転写体に転写する工程を適用し、表示装置（又はそれを構成するデバイス）を製造する。

用いる露光装置は、プロジェクション露光方式であって、ＮＡが０．０８～０．２０、コヒレンスファクタσは０．５～１．０程度、露光光源にはｉ線、ｈ線又はｇ線の波長を含むものが適用できる。もちろん、ｉ線、ｈ線又はｇ線のうちいずれかの波長を含んだブロード波長光を用いても良い。また、等倍露光を用いることが好ましい。

（４）フォトマスク１、２の製造方法
以下に、図９（ａ）～（ｈ）を参照してフォトマスク１、フォトマスク２の製造方法について説明する。

図９（ａ）に示すように、透明基板２１上に、位相シフト膜２２、及びレジスト膜２４が形成されたフォトマスクブランク２０を用意する。レジスト膜２４は、ポジ型レジスト、ネガ型レジストのいずれが用いられてもよいが、ここではポジ型レジストを使用する。本発明の作用を損なわない範囲で、付加的な膜を用いても構わない。本形態では、位相シフト膜２２とレジスト膜２４の間に、エッチングマスク膜２３を介在させている。これは、レジスト膜２４との密着性を高め、位相シフト膜２２のウェットエッチング精度を高める作用がある。位相シフト膜２２やエッチングマスク膜２３の成膜には、スパッタ法等の公知の成膜装置を用いることができる。

位相シフト膜２２の材料に特に制限はない。エッチングマスク膜２３を使用する場合には、エッチングマスク膜２３と異なるエッチング特性（エッチング選択性）を有するものが好ましい。位相シフト膜２２の材料としては、例えば、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｍｏ、ＴｉのいずれかとＳｉとを含む材料、又は、これらの材料の酸化物、窒化物、酸化窒化物、炭化物、又は酸化窒化炭化物を含む材料を使用できる。より具体的な膜材としては、ＭｏやＺｒを含むシリサイドを含むものが挙げられる。

エッチングマスク膜２３は、位相シフト膜２２のエッチング剤に対して耐性があるものを用いることができ、位相シフト膜２２の材料よりも、レジスト（例えばポジレジスト）に対する密着性が高いものが好ましい。エッチングマスク膜２３は、例えば、Ｃｒ又はその化合物（酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、又は酸化窒化炭化物）とすることができる。

図９（ｂ）に示すように、レジスト膜２４に描画を行い、現像して、レジストパターン２５を形成する。描画には、レーザ描画装置を適用することができる。そして、スペースパターン１３となる領域、及び中央領域１２となる領域に、開口をもつレジストパターン２５を形成する。

図９（ｃ）に示すように、レジストパターン２５をマスクとしてエッチングマスク膜２３をパターニングし、エッチングマスク膜パターンを形成する。そして、レジストパターン２５および／またはエッチングマスク膜パターンをマスクとして、位相シフト膜２２をパターニングする。これにより、位相シフト膜パターンを形成する（第１パターニング工程）。フォトマスクブランク２０がエッチングマスク膜２３を含まない場合には、レジストパターン２５をマスクとして、位相シフト膜２２をパターニングすればよい。また、図示しないが、レジストパターン２５を剥離した後に、エッチングマスク膜パターンのみをマスクとして位相シフト膜２２をパターニングしてもよい。本実施形態におけるエッチングマスク膜２３および位相シフト膜２２のパターニングには、ウェットエッチングおよびドライエッチングのいずれを適用してもよいが、ウェットエッチングを用いることが好ましい。

図９（ｄ）に示すように、レジストパターン２５を剥離、あるいは、レジストパターン２５およびエッチングマスク膜パターンを剥離し、フォトマスク１が形成される。このフォトマスク１においては、エッジ領域１１は、透明基板２１の主表面上に位相シフト膜２２が形成されてなり、中央領域１２は、透明基板２１の主表面が露出してなる。フォトマスク１のラインパターン１０は、このエッジ領域１１および中央領域１２からなる。

図９（ｅ）に示すように、フォトマスク２を得ようとする場合には、パターニングされた位相シフト膜２２（位相シフト膜パターン）をもつ透明基板２１の全面に、半透光膜２６を成膜する。該成膜も、スパッタ法などを適用できる。この半透光膜２６は、上記のとおり、実質的に位相シフト作用を有しないものを用いることが好ましい。

半透光膜２６の材料としては、位相シフト膜２２との間にエッチング選択性があることが望まれる。位相シフト膜２２を上記に例示したものとする場合、半透光膜２６の材料としては、Ｃｒ又はその化合物（酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、又は酸化窒化炭化物）を用いることができる。

図９（ｆ）に示すように、更に、最上面にレジスト膜２７を塗布形成する。ここでも、ポジ型レジスト膜を用いる場合を一例として示す。

図９（ｇ）に示すように、再度レーザ描画装置などを用いてレジスト膜２７に描画を施し、現像を行い、中央領域１２となる部分にレジストが残存するレジストパターン２８を形成する。

図９（ｈ）に示すように、レジストパターン２８をマスクとして、不要な半透光膜２６を、ウェットエッチングにより除去し（第２パターニング工程）、更にレジストパターン２８を剥離して、フォトマスク２が得られる。このフォトマスク２においては、エッジ領域１１は、透明基板２１の主表面上に位相シフト膜２２が形成されてなり、中央領域１２は、透明基板２１の主表面上に半透光膜２６が形成されてなる。フォトマスク２のラインパターン１０は、このエッジ領域１１および中央領域１２からなる。フォトマスク２のエッジ領域１１においては、透明基板２１上に位相シフト膜２２のみが形成されている。また、フォトマスク２の中央領域１２においては、透明基板２１上に半透光膜２６のみが形成されている。すなわち、フォトマスク２のラインパターン１０は、位相シフト膜２２と半透光膜２６との積層部分を含まない。

上記のフォトマスク１、２の製造方法においては、透明基板２１上に、位相シフト膜２２が形成されたフォトマスクブランク２０を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、透明基板２１上に、位相シフト膜２２の代わりに半透光膜２６が成膜され、最表面にレジスト膜２４が形成されたフォトマスクブランク２０を用意し、フォトマスクブランク２０に描画及び現像を施して、レジストパターン２５を形成し、形成されたレジストパターン２５を用いて半透光膜２６をパターニングすることにより半透光膜パターンを形成（第１パターニング工程）した後、半透光膜パターンが形成された透明基板２１上に位相シフト膜２２を成膜し、この位相シフト膜２２をパターニングしてラインアンドスペースパターンを形成（第２パターニング工程）してもよい。すなわち、透明基板２１上に半透光膜２６が形成されたフォトマスクブランク２０を用いる場合には、上記のフォトマスク１、２の製造方法における位相シフト膜２２と半透光膜２６とを逆に読み替えればよい。
また、フォトマスクブランク２０は、半透光膜２６とレジスト膜２４との間にエッチングマスク膜２３を有していてもよい。この場合、上記第１パターニング工程では、レジストパターン２５をマスクとしてエッチングマスク膜２３をエッチングし、得られたエッチングマスク膜パターンをマスクとして、あるいは、レジストパターン２５およびエッチングマスク膜パターンをマスクとして、半透光膜２６をパターニングしてもよい。フォトマスク１、フォトマスク２によって例示されるフォトマスクの用途には特に制限はない。但し、フォトマスク１、フォトマスク２によって例示されるフォトマスクを用いて被転写体上に形成されるレジストパターンは、そのボトムＣＤが形成する２次元（平面上）のデザインを目的とするものであり、フォトマスク１、フォトマスク２によって例示されるフォトマスクは、いわゆる多階調フォトマスクとは区別される。ここでの多階調フォトマスクとは、中間調をもち、被転写体上に形成されるレジストパターンの厚み（高さ）を領域によって異ならせる（すなわち、３次元のデザインを形成する）ために用いられるフォトマスクを意味する。

そして、本発明のフォトマスクは、微細ラインアンドスペースパターンを必要とする、表示装置の配線パターンや画素パターンなどに、有利に用いられる。

以上、本発明の実施形態について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。

１ フォトマスク
２ フォトマスク
１０ ラインパターン
１１ エッジ領域
１２ 中央領域
１３ スペースパターン
２０ フォトマスクブランク
２１ 透明基板
２２ 位相シフト膜
２３ エッチングマスク膜
２４ レジスト膜
２５ レジストパターン
２６ 半透光膜
２７ レジスト膜
２８ レジストパターン
１００ フォトマスク
１０１ 遮光部
１０２ 透光部
１０３ 位相シフト部
１１０ フォトマスク

Claims (16)

1. 透明基板上に転写用パターンを備えた、表示装置製造用のフォトマスクであって、
   前記転写用パターンは、ラインパターンを含み、
   前記ラインパターンは、外縁に沿って幅Ｅに形成されたエッジ領域と、前記エッジ領域以外の部分に形成された幅Ｃの中央領域と、を有し、
   前記エッジ領域は、前記フォトマスクを露光する露光光の位相を略１８０度シフトする位相シフト作用を有するとともに、前記露光光に対して、透過率Ｔ１（％）（但し０＜Ｔ１＜１０）を有し、
   前記中央領域は、透光部、又は、半透光部からなる、フォトマスク。
2. 前記幅Ｃと前記幅Ｅとは、Ｃ＜Ｅを満たす、請求項１に記載のフォトマスク。
3. 前記ラインパターンは幅Ｌ（μｍ）を有し、１．０≦Ｌ≦７．０である、請求項１又は２に記載のフォトマスク。
4. 前記中央領域は、幅Ｃ１（μｍ）を有し、０．１≦Ｃ１＜２．０であるとともに、前記透明基板が露出した透光部からなる、請求項１～３のいずれか１項に記載のフォトマスク。
5. 前記中央領域は、幅Ｃ２（μｍ）を有し、０．１≦Ｃ２＜２．０であるとともに、前記露光光に対して、透過率Ｔ２（％）（但し３０≦Ｔ２＜１００）を有する、半透光膜が前記透明基板上に形成された半透光部からなる、請求項１～３のいずれか１項に記載のフォトマスク。
6. 前記半透光膜は、前記露光光に対して実質的に位相シフト作用を有さないものである、請求項５に記載のフォトマスク。
7. 前記転写用パターンは、幅Ｌの前記ラインパターンと、幅Ｓ（μｍ）のスペースパターンとを含む、ラインアンドスペースパターンを有する、請求項１～６のいずれか１項に記載のフォトマスク。
8. 前記ラインアンドスペースパターンにおいて、前記幅Ｌと前記幅Ｓとは、Ｌ＝Ｓである、請求項７に記載のフォトマスク。
9. 前記ラインアンドスペースパターンにおいて、前記幅Ｌと前記幅Ｓとは、Ｌ＞Ｓである、請求項７に記載のフォトマスク。
10. 前記ラインアンドスペースパターンのピッチＰ（μｍ）は、４．０≦Ｐ≦８．０である、請求項７～９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項に記載のフォトマスクを用意する工程と、
    前記フォトマスクを、表示装置用露光装置によって露光し、前記転写用パターンを、被転写体に転写する工程と、を含む、表示装置用デバイスの製造方法。
12. 透明基板上に転写用パターンを備えた、表示装置製造用のフォトマスクの製造方法であって、
    前記転写用パターンは、ラインパターンとスペースパターンとを含む、ラインアンドスペースパターンを有し、
    前記透明基板上に、位相シフト膜が成膜され、最表面にレジスト膜が形成されたフォトマスクブランクを用意する工程と、
    前記フォトマスクブランクに描画及び現像を施し、レジストパターンを形成する工程と、
    前記レジストパターンを用いて前記位相シフト膜をパターニングし、前記ラインアンドスペースパターンを形成する第１パターニング工程と、を有し、
    前記位相シフト膜は、前記フォトマスクを露光する露光光の位相を略１８０度シフトする位相シフト作用を有するとともに、前記露光光に対して、透過率Ｔ１（％）（但し０＜Ｔ１＜１０）を有し、
    前記ラインパターンは、外縁に沿って幅Ｅに形成されたエッジ領域と、前記エッジ領域以外の部分に形成された幅Ｃの中央領域と、を有し、
    前記エッジ領域は、前記透明基板上に、前記位相シフト膜が形成されてなり、
    前記中央領域は、前記透明基板が露出してなる、フォトマスクの製造方法。
13. 透明基板上に転写用パターンを備えた、表示装置製造用のフォトマスクの製造方法であって、
    前記転写用パターンは、ラインパターンとスペースパターンとを含む、ラインアンドスペースパターンを有し、
    前記透明基板上に、位相シフト膜が成膜され、最表面にレジスト膜が形成されたフォトマスクブランクを用意する工程と、
    前記フォトマスクブランクに描画及び現像を施し、レジストパターンを形成する工程と、
    前記レジストパターンを用いて前記位相シフト膜をパターニングし、位相シフト膜パターンを形成する第１パターニング工程と、
    前記位相シフト膜パターンが形成された前記透明基板上に成膜された
    半透光膜をパターニングし、前記ラインアンドスペースパターンを形成する第２パターニング工程と、を有し、
    前記位相シフト膜は、前記フォトマスクを露光する露光光の位相を略１８０度シフトする位相シフト作用を有するとともに、前記露光光に対して、透過率Ｔ１（％）（但し０＜Ｔ１＜１０）を有し、
    前記半透光膜は、前記露光光に対して実質的に位相シフト作用を有さず、
    前記ラインパターンは、外縁に沿って幅Ｅに形成されたエッジ領域と、前記エッジ領域以外の部分に形成された幅Ｃの中央領域と、を有し、
    前記エッジ領域は、前記透明基板上に、前記位相シフト膜が形成されてなり、
    前記中央領域は、前記透明基板上に、前記半透光膜が形成されてなる、フォトマスクの製造方法。
14. 前記フォトマスクブランクは、前記位相シフト膜と前記レジスト膜との間に、エッチングマスク膜を有し、
    前記第１パターニング工程では、前記レジストパターンをマスクとして前記エッチングマスク膜をエッチングし、得られたエッチングマスク膜パターンをマスクとして前記位相シフト膜をパターニングする、請求項１２又は１３に記載のフォトマスクの製造方法。
15. 透明基板上に転写用パターンを備えた、表示装置製造用のフォトマスクの製造方法であって、
    前記転写用パターンは、ラインパターンとスペースパターンとを含む、ラインアンドスペースパターンを有し、
    前記透明基板上に、半透光膜が成膜され、最表面にレジスト膜が形成されたフォトマスクブランクを用意する工程と、
    前記フォトマスクブランクに描画及び現像を施し、レジストパターンを形成する工程と、
    前記レジストパターンを用いて前記半透光膜をパターニングし、半透光膜パターンを形成する第１パターニング工程と、
    前記半透光膜パターンが形成された前記透明基板上に成膜された位相シフト膜をパターニングし、前記ラインアンドスペースパターンを形成する第２パターニング工程と、を有し、
    前記位相シフト膜は、前記フォトマスクを露光する露光光の位相を略１８０度シフトする位相シフト作用を有するとともに、前記露光光に対して、透過率Ｔ１（％）（但し０＜Ｔ１＜１０）を有し、
    前記半透光膜は、前記露光光に対して実質的に位相シフト作用を有さず、
    前記ラインパターンは、外縁に沿って幅Ｅに形成されたエッジ領域と、前記エッジ領域以外の部分に形成された幅Ｃの中央領域と、を有し、
    前記エッジ領域は、前記透明基板上に、前記位相シフト膜が形成されてなり、
    前記中央領域は、前記透明基板上に、前記半透光膜が形成されてなる、フォトマスクの製造方法。
16. 前記フォトマスクブランクは、前記半透光膜と前記レジスト膜との間に、エッチングマスク膜を有し、
    前記第１パターニング工程では、前記レジストパターンをマスクとして前記エッチングマスク膜をエッチングし、得られたエッチングマスク膜パターンをマスクとして前記半透光膜をパターニングする、請求項１５に記載のフォトマスクの製造方法。