JP2012003152A - 多階調フォトマスク、多階調フォトマスク用ブランク及びパターン転写方法 - Google Patents

Abstract

【課題】反射防止層の一部が欠損した場合であってもレジスト残膜厚の低下を抑制する。
【解決手段】 遮光部は、半透光膜、反射防止層を上層部に有する遮光膜が透明基板上にこの順に積層されてなり、反射防止層の一部が欠損したときであっても、遮光部の光学濃度がｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長の光に対して３．０以上となる。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば液晶表示装置等のフラットパネルディスプレイ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：以下ＦＰＤと呼ぶ）等の製造に用いられる多階調フォトマスク、前記多階調フォトマスクの製造方法、及び前記多階調フォトマスクを用いたパターン転写方法に関する。

例えばＦＰＤ用の薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：以下ＴＦＴと呼ぶ）基板は、遮光部及び透光部からなる転写用パターンが透明基板上に形成されたフォトマスクを用い、例えば５回〜６回のフォトリソグラフィ工程を経て製造されてきた。近年、フォトリソグラフィ工程数を削減するため、遮光部、半透光部、及び透光部を含む転写用パターンが透明基板上に形成された多階調フォトマスクが用いられるようになってきた。

特開２００２−１８９２８０号公報

上述の多階調フォトマスクの遮光部は、透明基板上に半透光膜と遮光膜とがこの順に形成されてなり、半透光部は、半透光膜が透明基板上に形成されてなり、透光部は、透明基板が露出してなる構成とすることができる。又は、遮光部を構成する遮光膜の上層部には、反射防止層を形成することもできる。このような多階調フォトマスクは、上述のように例えばＴＦＴ基板等の被転写体上のレジストパターン形成に用いられる。具体的には、被転写体上のレジスト膜に多階調マスクを介して露光光を照射し、レジスト膜に多階調フォトマスクの転写用パターンを転写して部分的にレジスト残膜厚の異なるレジストパターンを形成する。

例えば、被転写体上にポジ型レジストを塗布し、このレジスト膜に上記の多階調フォトマスクを用いて露光する場合、フォトマスクの遮光部に対応する被転写体上の領域では、露光光が実質的に到達せず、レジストを感光しないことが前提である。このため、該フォトマスクの遮光部は所定値以上の光学濃度をもつ必要がある。

上記文献１には、透過率低減膜と透過率制御膜を合わせた光学濃度が３．０以上とされた、グレートーンマスク（多階調フォトマスク）が記載されている。しかしながら、本発明者の検討によると、これだけでは不十分であることが見出された。すなわち、多階調フォトマスクの遮光部における光学濃度が３．０以上であったとしても、この多階調フォトマスクにより転写を行うと、被転写体上のレジストパターンの遮光部に対応する領域内に、レジスト残膜が所定値よりも薄い部位が局所的に生じてしまうことがあった。すなわち、遮光部内に、露光光に対する遮光効果が他の領域より局所的に劣る箇所、つまり、所定波長の光に対する光学濃度が局所的に低下した箇所が生じてしまう場合があった。

発明者等は、係る光学濃度の低下が、遮光部に形成された膜の部分的な欠損により起こり得ることを突き止めた。例えば、遮光膜の上層部に反射防止層を形成する際に層中に取り込まれた異物がのちに脱落することで、反射防止層の表面にピンホール状の窪み等が生じ、遮光部の光学濃度を局所的に低下させてしまうことを突き止めた。なお、多階調フォトマスクでは、遮光部と、半透光部（異なる露光光透過率を有する、複数の半透光部をもつ場合を含む）は、それぞれ、被転写体上に形成しようとするレジストパターンの残膜厚と相関をもっている。すなわち、フォトマスク上の各領域の露光光透過率が、設計どおりに制御され、これにより、形成されるレジストパターンの段差形状が制御されなければ、このレジストパターンを用いたエッチング加工が精緻に行えない。仮に、遮光部と半透光部の間の透過率差が所定量を下回れば、形成されるレジストパターンの所定の段差が得られず、液晶パネル基板等のパターン形成精度が得られない。このため、遮光部における光学濃度の低下はいわゆるバイナリフォトマスク以上に問題となり得る。

そこで本発明は、多階調フォトマスクを用いた際に、被転写体上に形成するレジストパターンのレジスト残膜厚の制御性を向上させることが可能な多階調フォトマスク、該多階調フォトマスクの製造方法、及び該多階調フォトマスクを用いたパターン転写方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、遮光部、半透光部、及び透光部を含む所定の転写用パターンが透明基板上に形成された多階調フォトマスクであって、前記遮光部は、前記透明基板上に形成された半透光膜、及び遮光膜を含み、前記半透光部は、前記透明基板上に形成された前記半透光膜が露出してなり、前記透光部は、前記透明基板が露出してなり、前記遮光部を構成する前記遮光膜は、該遮光膜の表面側に形成された反射防止層を含み、前記反射防止層を除いた前記遮光部の光学濃度がｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長の光に対して３．０以上となるように、前記遮光部に形成された膜素材と膜厚とが設定されている多階調フォトマスクである。

本発明の第２の態様は、前記反射防止層を除いた前記遮光膜の光学濃度と、前記半透光膜の光学濃度と、の総和がｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長の光に対して３．０以上となるように、前記遮光膜及び前記半透光膜の膜素材と膜厚とが設定されている第１の態様に記載の多階調フォトマスクである。

本発明の第３の態様は、前記反射防止層を除いた前記遮光膜の前記光学濃度が前記光に対して３．０以上となる第１の態様又は第２の態様に記載の多階調フォトマスクである。

本発明の第４の態様は、前記遮光膜は、クロムを主成分とし、前記反射防止層は、酸素、窒素、または炭素を含むクロム化合物からなる第１の態様から第３の態様に記載の多階調フォトマスクである。

本発明の第５の態様は、前記反射防止層は、前記反射防止層を除いた遮光膜の成膜に引き続き、同一の成膜チャンバにおいてスパッタ法により成膜されたものである第１の態様から第４の態様に記載の多階調フォトマスクである。

本発明の第６の態様は、第１の態様から第５の態様のいずれかに記載の多階調フォトマスク介し、被転写体上に形成されている被転写レジスト膜に露光光を照射することにより、前記被転写レジスト膜に前記転写用パターンを転写する工程を有するパターン転写方法である。

本発明の第７の態様は、遮光部、半透光部、及び透光部を含む所定の転写用パターンを透明基板上に形成するための多階調フォトマスク用ブランクであって、前記透明基板上に、半透光膜と、クロムを主成分とする遮光膜とをこの順に積層し、前記遮光膜は、表面側に反射防止層を含み、前記反射防止層を除いた前記遮光膜の光学濃度と、前記半透光膜の光学濃度と、の総和が、ｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長の光に対して３．０以上となるように、前記遮光膜及び前記半透光膜の膜素材と膜厚とが設定されている多階調フォトマスク用ブランクである。

本発明の第８の態様は、前記反射防止層は、酸素、窒素、または炭素のいずれかを含むクロム化合物からなる第７の態様に記載の多階調フォトマスク用ブランクである。

本発明の第９の態様は、前記反射防止層は、前記反射防止層を除いた遮光膜の成膜に引き続き、同一の成膜チャンバにおいてスパッタ法により成膜されたものである第７の態様又は第８の態様に記載の多階調フォトマスク用ブランクである。

本発明に係る多階調フォトマスク、多階調フォトマスク用ブランク及び該多階調フォトマスクを用いたパターン転写方法によれば、反射防止層に生じやすい局所的な膜欠損が発生しても被転写体上の遮光部に対応する部分のレジスト残膜厚の低下を抑制でき、レジスト残膜厚の制御性を向上させることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る多階調フォトマスクの部分断面図である。 本発明の一実施形態に係る多階調フォトマスクを用いたパターン転写方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る多階調フォトマスクの製造工程のフロー図である。 （ａ）は、本発明の一実施形態に係る多階調フォトマスクにおいて反射防止層に欠損が生じた場合のパターン転写の様子を示す断面図であり、（ｂ）は、従来例に係る多階調フォトマスクにおいて反射防止層に欠損が生じた場合のパターン転写の様子を示す断面図である。 従来例に係る多階調フォトマスクにおいて反射防止層に欠損が生じる様子を示す説明図であって、（ａ）は、反射防止層に異物が発生している様子を示す断面図であり、（ｂ）は、反射防止層から異物が脱落した様子を示す断面図である。 （ａ）は、従来例に係る多階調フォトマスクにおいて反射防止層に欠損が生じた場合のパターン転写の様子を示す断面図であり、（ｂ）は、参考例に係るバイナリマスクにおいて反射防止層に欠損が生じた場合のパターン転写の様子を示す断面図である。

＜本発明の一実施形態＞
以下に、本発明の一実施形態を、図１から図３を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る多階調フォトマスク１０の部分断面図である。図２は、多階調フォトマスク１０を用いたパターン転写方法を示す断面図である。図３は、本実施形態に係る多階調フォトマスク１０の製造工程のフロー図である。

（１）多階調フォトマスクの構成
図１に示す多階調フォトマスク１０は、例えばフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板の製造等に用いられる。ただし、図１は多階調フォトマスクの積層構造を例示するものであり、実際のパターンは、これと同一とは限らない。

多階調フォトマスク１０は、遮光部１１０、半透光部１１５、及び透光部１２０を含む所定の転写用パターンが透明基板１００上に形成された構成を持つ。この多階調フォトマスク１０は、透明基板上に半透光膜１０１及び遮光膜１０３が形成された多階調フォトマスク用ブランクを用い、半透光膜１０１及び遮光膜１０３にそれぞれ適切なパターニングを施して製造することができる。遮光部１１０は、半透光膜１０１、及び遮光膜１０３（遮光層１０２ａ及び反射防止層１０２ｂ）が透明基板１００上にこの順に積層されてなる。半透光部１１５は、透明基板１００上に形成された半透光膜１０１が露出してなり、透光部１２０は、透明基板１００が露出してなる。

透明基板１００は、例えば石英（ＳｉＯ_２）ガラスや、ＳｉＯ_２，Ａｌ_２Ｏ_３，Ｂ_２Ｏ_３，ＲＯ（Ｒはアルカリ土類金属），Ｒ_２Ｏ（Ｒ_２はアルカリ金属）等を含む低膨張ガラス等からなる平板として構成されている。透明基板１００の主面（表面及び裏面）は、研磨されるなどして平坦且つ平滑に構成されている。透明基板１００は、例えば一辺が２０００ｍｍ〜２４００ｍｍ程度の方形とすることができる。透明基板１００の厚さは例えば３ｍｍ〜２０ｍｍ程度とすることができる。

半透光膜１０１は、モリブデン（Ｍｏ）やタンタル（Ｔａ）等の金属材料とシリコン（Ｓｉ）とを含む材料からなる金属シリサイド化合物とすることができる。具体的には、例えばＭｏＳｉｘ、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＯＮ、ＭｏＳｉＣＯＮ、ＴａＳｉｘ等からなる。半透光膜１０１は、フッ素（Ｆ）系のエッチング液（又はエッチングガス）を用いてエッチング可能なように構成されている。また、半透光膜１０１は、後述のクロム用エッチング液に対するエッチング耐性を有する。

尚、本態様では、半透光膜が１つであるが、本発明の多階調フォトマスクは、半透光膜を複数有し、それぞれがパターニングされたものにも適用できる。すなわち、それぞれ異なった露光光透過率をもつ複数の半透光部をもつ多階調フォトマスクも、本発明の多階調フォトマスクに含まれる。その場合、各半透光部は、それぞれに必要な露光光透過率を満たし、エッチング加工性を考慮した素材と膜厚を選択することができる。

遮光膜１０３は、後に詳述するように上層部に反射防止層１０２ｂを有している。反射防止層１０２ｂを除く遮光膜１０３部分（遮光層１０２ａ）は、クロム（Ｃｒ）またはクロムを主成分とするクロム化合物からなるクロム含有膜で構成されている。遮光膜１０３は、例えば硝酸第２セリウムアンモニウム（（ＮＨ_４）_２Ｃｅ（ＮＯ_３）_６）及び過塩素酸（ＨＣｌＯ_４）を含む純水からなるクロム用エッチング液を用いてエッチング可能なように構成されている。この遮光層１０２ａは、スパッタ法により成膜することができる。ターゲットを例えば金属クロムとし、スパッタリングガス（Ａｒなど）を用いることができる。

遮光膜１０３の表面側（遮光層１０２ａの上）には、反射防止層１０２ｂが形成されている。反射防止層１０２ｂは、例えば酸化クロム（ＣｒＯ）含有層、窒化クロム（ＣｒＮ）含有層、炭化クロム（ＣｒＣ）含有層等のクロム化合物からなる層である。反射防止層１０２ｂは、後述するように、遮光層１０２ａの成膜に引きつづき、所定組成のクロム化合物（ＣｒＯ、ＣｒＣ，ＣｒＮ等）を同一の真空チャンバ内で、連続的に積層することにより形成することができる。これにより、遮光膜１０３の表面に光反射抑制機能を持たせることができ、例えば多階調フォトマスク１０によるパターン転写のときに転写光学系での多重反射等を抑制することが可能であるほか、多階調フォトマスク製造時の描画光の反射を抑えてパターニング精度を上げることができる。反射防止層１０２ｂは、上述のクロム用エッチング液を用いてエッチング可能なように構成されている。

なお、上記のように、反射防止層１０２ｂを、遮光層１０２ａと同一の金属を含有する素材とすれば、非常に有利である。成膜時に、同一の装置を連続的に使用し（ターゲットも同一）一工程で行えるほか、膜同士の密着性が良いことは言うまでもない。但し、課題もある。例えば、クロム系の膜上にクロム系の（かつ、組成の異なる）膜を積層すると、該成膜に用いた装置内には異物（パーティクル）が発生しやすい。成膜時には、被成膜基板のほか、チャンバ内部にも膜素材が付着する。組成の異なる膜を積層する場合には、チャンバ内部にも同様に組成の異なる膜素材が順次付着する。この場合、異なる素材による付着膜は、その素材同士の応力が異なることから、剥離しやすく、チャンバ内で異物となって落下したり浮遊したりしやすい。この異物は、被成膜体である基板上にも落下し、膜中に入ってしまう。この異物が後に脱離すると、その部分が例えばピンホール状の窪みとなり、遮光膜１０３中の欠損となってしまう。係る窪みの深さは欠損の原因や状況等によってまちまちであり、欠損部分の反射防止層１０２ｂの残膜厚にばらつきが生じてしまうこととなる。ここで「ピンホール状の窪み」とは、字義通りの略円形に空いた窪みに限らず、様々な形状の窪みを指す。

遮光部１１０、半透光部１１５、および透光部１２０は、例えばｉ線〜ｇ線の範囲内にある露光光に対し、それぞれ所定の範囲内の透過率を有するように構成されている。すなわち、遮光部１１０は当該光を遮光（光透過率が略０％）させ、透光部１２０は当該光を略１００％透過させるように構成されている。そして、半透光部１１５は、例えば当該光の透過率を５％以上８０％以下（十分に広い透光部１２０の透過率を１００％としたとき。以下同様）、より好ましくは１０％〜６０％程度に低減させるように構成されている。これらの透過率は、便宜のためｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長における透過率をもって示す場合もある。なお、ｉ線（３６５ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、ｇ線（４３６ｎｍ）とは、水銀（Ｈｇ）の主な発光スペクトルである。ここでいう代表波長とは、ｉ線、ｈ線、ｇ線のうちいずれかの、任意の波長のことである。なお、より好ましくは、ｉ線〜ｇ線のすべての波長に対して、上記透過率を充足することが望ましい。

また、反射防止層１０２ｂや、遮光膜１０３（遮光層１０２ａ及び反射防止層１０２ｂ）、半透光膜１０１の各膜、及び係る膜より構成される遮光部１１０は、所定の光学濃度を有するように構成されている。例えば遮光部１１０の光学濃度は以下により定義される。すなわち、上述のｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長の光の入射光の強度をＩ_０とし、上記光が遮光部１１０を（ごく僅かではあるが）透過した透過光の強度をＩとしたとき、遮光部１１０の光学濃度ＯＤは、ＯＤ＝ｌｏｇ_１０（Ｉ_０／Ｉ）で表わされる。本実施形態においては、反射防止層１０２ｂを有する遮光膜１０３、及び半透光膜１０１から構成される遮光部１１０の光学濃度ＯＤは、上述のｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長の光に対して３．０よりも充分大きな値となるように構成されている。このため、反射防止層１０２ｂの一部が欠損した場合であっても、当該欠損部分における遮光部１１０の光学濃度を上記光に対して少なくとも３．０以上とすることができ、より好ましくは、４．０以上の値に保つことができる。ｉ線〜ｇ線の範囲内のすべての波長光に対して、上記光学濃度を充足するのが望ましい。

但し、欠損部分において反射防止層１０２ｂの残膜厚にばらつきが生じること（特に、反射防止層１０２ｂの残膜厚がゼロとなり得ること）を考慮に入れると、遮光部１１０の光学濃度は、反射防止層１０２ｂを除いた状態で３．０以上となるように構成されていることが好ましい。これを光学濃度の上記定義に従って表わすと、以下のとおりとなる。

すなわち、上記光が反射防止層１０２ｂを除く遮光膜１０３（遮光層１０２ａ）を透過した透過光の強度をＩ_１としたとき、反射防止層１０２ｂを除く遮光膜１０３の光学濃度ＯＤ_１は、ＯＤ_１＝ｌｏｇ_１０（Ｉ_０／Ｉ_１）で表わされ、上記光が半透光膜１０１を透過した透過光の強度をＩ_２としたとき、半透光膜１０１の光学濃度ＯＤ_２は、ＯＤ_２＝ｌｏｇ_１０（Ｉ_０／Ｉ_２）である。そして、反射防止層１０２ｂを除く遮光膜１０２ａ、及び半透光膜１０１の全体での光学濃度ＯＤ_３は、ＯＤ_３＝ｌｏｇ_１０（Ｉ_０／（Ｉ_１＋Ｉ_２））となり、これは光学濃度ＯＤ_１と光学濃度ＯＤ_２との総和、つまり（ＯＤ_１＋ＯＤ_２）＝ｌｏｇ_１０（Ｉ_０／Ｉ_１）＋ｌｏｇ_１０（Ｉ_０／Ｉ_２）である。上記のとおり、本実施形態においては、反射防止層１０２ｂを除く遮光膜１０３（つまり遮光層１０２ａ）の光学濃度ＯＤ_１と、半透光膜１０１の光学濃度ＯＤ_２と、の総和が、好ましくは３．０以上となるように構成されている。そしてさらに好ましくは、反射防止層１０２ｂを除く遮光膜１０３（遮光層１０２ａ）の単独での光学濃度ＯＤ_１が、３．０以上、好ましくは４．０以上となるように構成されている。

以上のような構成とすることで、反射防止層１０２ｂの一部が欠損した場合であっても対応する部分のレジスト残膜厚の低下を抑制し、レジスト残膜厚の制御性を向上させることが可能となる。なお、上述の光学濃度の算出に用いる上記光の入射光の強度Ｉ_０及び各透過光の強度Ｉ、Ｉ_１、Ｉ_２は、例えば分光光度計等の一般的な測定機器で測定することができる。

また、光学濃度の上限は、膜厚が過度に厚くならない範囲とすることが好ましい。例えば、光学濃度が６．０以下であることが好ましい。遮光層１０２ａの膜厚は、２０００Å以下であることが好ましい。過度に膜厚が大きいと、エッチング時間がかかるうえ、ウェットエッチングを適用するとサイドエッチングが進むことから、パターンの線幅精度が劣化する。尚、本発明の多階調フォトマスク１０では、遮光膜１０３と半透光膜１０１との間に他の機能をもつ膜が設けられても良い。例えば、半透光膜１０１の素材が、遮光膜１０３との間において十分なエッチング選択性をもたない場合には、遮光膜１０３と半透光膜１０１の間にエッチングストッパ層を設けても良い。例えば、半透光膜１０１がクロム系の化合物（クロムの酸化物、窒化物、炭化物など）を含む場合には、エッチングストッパ層として、これらとエッチング特性の異なる、ＳｉＯ２や、金属（ＭｏやＴａなど）シリサイドの膜を使用することができる。

（２）多階調フォトマスクによるパターン転写工程
図２に、多階調フォトマスク１０を用いたパターン転写工程によって、ＴＦＴ基板等の被転写体５０に形成されるレジストパターン５０２ｐの部分断面図を例示する。レジストパターン５０２ｐは、被転写体５０に形成されたポジ型レジスト膜５０２に多階調フォトマスク１０を介して露光光を照射し、現像することにより形成される。被転写５０は、基板５００と、基板５００上に形成された金属薄膜や絶縁層、半導体層などの任意の被加工層５０１とを備えており、ポジ型レジスト膜５０２は被加工層５０１上に均一な厚さで予め形成されているものとする。なお、被加工層５０１を構成する各層は、各層の上層のエッチング液（又はエッチングガス）に対して耐性を有するように構成されていてもよい。

多階調フォトマスク１０を介してポジ型レジスト膜５０２に上述の露光光を照射すると、遮光部１１０では露光光が透過せず、また、半透光部１１５、透光部１２０の順に露光光の光量が段階的に増加する。そして、ポジ型レジスト膜５０２は、遮光部１１０、半透光部１１５のそれぞれに対応する領域で膜厚が順に薄くなり、透光部１２０に対応する領域で除去される。このようにして、被転写体５０上に膜厚が段階的に異なるレジストパターン５０２ｐが形成される。

レジストパターン５０２ｐが形成されたら、レジストパターン５０２ｐに覆われていない領域（透光部１２０に対応する領域）にて露出している被加工層５０１を表面側から順次エッチングして除去する。そして、レジストパターン５０２ｐをアッシング（減膜）して膜厚が薄い領域（半透光部１１５に対応する領域）を除去し、新たに露出した被加工層５０１を順次エッチングして除去する。このように、膜厚が段階的に異なるレジストパターン５０２ｐを用いることで、従来のフォトマスク２枚分の工程を実施したこととなり、マスク枚数を削減でき、フォトリソグラフィ工程を簡略化できる。ここでは、遮光部１１０、透光部１２０、半透光部１１５を有する３階調の多階調フォトマスク１０を用いて説明したが、上述のとおり、透過率の異なる複数の半透光部をもつ４階調以上のフォトマスクにおいても、本発明は適用できる。

本実施形態においては多階調フォトマスク１０の遮光部１１０を、反射防止層１０２ｂの一部が欠損した場合であっても充分な光学濃度が得られるように構成したので、遮光部１１０に対応するレジストパターン５０２ｐの領域内に所定値よりもレジスト残膜の薄い部位が生じることを抑制することができる。

（３）多階調フォトマスクの製造方法
続いて、本実施形態に係る多階調フォトマスク１０の製造方法について、図３を参照しながら説明する。

（多階調フォトマスク用ブランク準備工程）
まず、図３（ａ）に例示するように、透明基板１００上に半透光膜１０１、表面側に反射防止層１０２ｂを有する遮光膜１０３がこの順に形成され、最上層に第１レジスト膜１０４が形成された多階調フォトマスク用ブランク１０ｂを準備する。なお、第１レジスト膜１０４は、ポジ型フォトレジスト材料或いはネガ型フォトレジスト材料により構成することが可能である。以下の説明では、第１レジスト膜１０４がポジ型フォトレジスト材料より形成されているものとする。第１レジスト膜１０４は、例えばスリットコータやスピンコータ等を用いて形成することができる。

また、多階調フォトマスク用ブランク１０ｂを用意する際には、遮光部１１０における光学濃度等、各種光学特性が上述の条件を満たすように、膜素材及び膜厚を選定する。例えば遮光部１１０が備える反射防止層１０２ｂの一部が欠損した場合であっても、遮光部１１０の光学濃度が３．０以上、好ましくは４．０以上となるような多階調フォトマスク用ブランクを設計する。

なお、反射防止層１０２ｂは、例えば多階調フォトマスク用ブランク１０ｂを製造する工程において、遮光層１０２ａの成膜と同一の装置を用いて積層することができる。例えばクロム（Ｃｒ）を主成分とする遮光層１０２ａは、スパッタリング装置を用いたスパッタ法により、当該装置の成膜チャンバ内に配置したクロム（Ｃｒ）ターゲットをアルゴン（Ａｒ）ガス等でスパッタすることによって成膜される。その後、ＣＯ_２等の酸素（Ｏ）源となるガスを導入することで、遮光層１０２ａの上に例えば酸化クロム（ＣｒＯ）を主成分とする反射防止層１０２ｂを連続的に積層することができる。成膜チャンバ内に導入する各ガスの流量や流量比、成膜時間や成膜温度等を変更することによって、形成される遮光層１０２ａのクロム含有率や厚さを制御し、光学濃度を調整することができるほか、反射防止層１０２ｂのクロム含有率や厚さ、光反射抑制機能に係る特性等を制御することができる。例えば遮光部１１０にて所定の光学濃度を得るために遮光層１０２ａの光学濃度を上げる場合、遮光層１０２ａの厚さを厚くする手法等が考えられる。

（第１レジストパターン形成工程）
次に、多階調フォトマスク用ブランク１０ｂに対して、レーザ描画機等により描画を行い、第１レジスト膜１０４を感光させ、第１レジスト膜１０４に現像液を供給して現像を施し、遮光部１１０の形成領域を覆う第１レジストパターン１０４ｐを形成する。第１レジストパターン１０４ｐが形成された状態を、図３（ｂ）に例示する。なお、遮光部１１０の形成領域とは、以降の工程において遮光部１１０が形成される予定の領域のことである。以下に述べる半透光部１１５の形成領域についても同様である。

（第１エッチング工程）
次に、形成した第１レジストパターン１０４ｐをマスクとして、遮光膜１０３をエッチングして遮光膜パターン１０３ｐを形成する。反射防止層１０２ｂを含む遮光膜１０３のエッチングは、上述のクロム用エッチング液を、遮光膜１０３に供給して行うことが可能である。遮光膜パターン１０３ｐが形成された状態を、図３（ｃ）に例示する。

（第２レジスト膜形成工程）
そして、第１レジストパターン１０４ｐを除去した後、遮光膜パターン１０３ｐ及び露出した半透光膜１０１を有する多階調フォトマスク用ブランク１０ｂ上の全面に、第２レジスト膜１０５を形成する。第１レジストパターン１０４ｐは、第１レジストパターン１０４ｐに剥離液等を接触させることで除去できる。第２レジスト膜１０５は、例えばスリットコータやスピンコータ等を用いて形成することができる。第２レジスト膜１０５が形成された状態を、図３（ｄ）に例示する。

（第２レジストパターン形成工程）
次に、レーザ描画機等により描画を行い、第２レジスト膜１０５を感光させ、第２レジスト膜１０５に現像液を供給して現像を施し、遮光部１１０の形成領域及び半透光部１１５の形成領域をそれぞれ覆う第２レジストパターン１０５ｐを形成する。第２レジストパターン１０５ｐが形成された状態を図３（ｅ）に例示する。

（第２エッチング工程）
続いて、形成した第２レジストパターン１０５ｐをマスクとして半透光膜１０１をエッチングして半透光膜パターン１０１ｐを形成するとともに、透明基板１００を部分的に露出させて透光部１２０を形成する。半透光膜１０１のエッチングは、フッ素（Ｆ）系のエッチング液（又はエッチングガス）を半透光膜１０１の露出した面に供給して行うことが可能である。第２エッチング工程が実施された状態を図３（ｆ）に例示する。

（第２レジストパターン除去工程）
そして、第２レジストパターン１０５ｐを除去する。第２レジストパターン１０５ｐは、第２レジストパターン１０５ｐに剥離液等を接触させることで除去できる。

以上により、本実施形態に係る多階調フォトマスク１０の製造が完了する。

（４）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。

（ａ）本実施形態によれば、反射防止層１０２ｂの一部が欠損したときであっても、反射防止層１０２ｂが欠損した部分における遮光部１１０の光学濃度がｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長の光に対して３．０以上となるように構成されている。これにより、反射防止層１０２ｂの一部が欠損した場合であっても対応する部分のレジスト残膜厚の低下を抑制でき、レジスト残膜厚の制御性を向上させることが可能となる。

従来、多階調フォトマスクを用いて被転写体上のレジスト膜に転写を行うと、レジストパターンの遮光部に対応する領域内に所定値よりもレジスト残膜厚の薄い部位が局所的に生じてしまうことがあった。このとき、遮光部内には、露光光に対する遮光効果が遮光部内の他の領域より局所的に劣る箇所があった。すなわち、遮光部内の光学濃度を所定波長について測定すると、遮光部内に、所定波長、具体的にはｉ線〜ｇ線の範囲内の光に対する光学濃度の局所的な低下がみられる箇所があった。

発明者等は、係る光学濃度の低下が、遮光部が有する反射防止層の欠損により起り得ることを突き止めた。以下に、発明者等の調査により明らかになった内容について詳述する。

図５に、従来例に係る多階調フォトマスク２０が備える反射防止層２０２ｂに欠損が生じる様子を示す。図５の（ａ）は、反射防止層２０２ｂに異物２５０が発生している様子を示す断面図であり、（ｂ）は、反射防止層２０２ｂから異物２５０が脱落した様子を示す断面図である。図５（ａ）に示すように、従来例に係る多階調フォトマスク２０は、透明基板２００上に半透光膜２０１、反射防止層２０２ｂを有する遮光膜２０３を備え、これらの膜が遮光部２１０、半透光部２１５、及び透光部２２０を含む転写用パターンを構成している。

図５（ａ）に示す異物２５０は、例えば多階調フォトマスク用ブランクの製造工程における反射防止層２０２ｂの形成時に発生する。上述のように、例えば酸化クロムを主成分とする反射防止層を、クロム遮光層上に積層する場合のように、組成の異なる膜を同一の装置で積層する場合には、チャンバ内部にも同様に組成の異なる膜素材が順次付着する。この場合、異なる素材による付着膜は、その素材同士の応力が異なることから、剥離しやすく、チャンバ内で異物となって落下したり浮遊したりしやすい。この異物は、被成膜体である基板上にも落下し、膜中に入ってしまう。この異物２５０が後に脱離すると、その部分が例えばピンホール状の窪みとなり、遮光膜２０３中の欠損となってしまう。異物２５０は反射防止層２０２ｂ内部に完全に埋没している場合や、異物２５０の一部あるいは全部が反射防止層２０２ｂ表面に露出している場合等がある。反射防止層２０２ｂの一部に欠損を生じさせるのは、この異物が後に脱落する場合である。

図５（ｂ）に、このような異物２５０の脱落により反射防止層２０２ｂの一部が欠損した様子を示す。図５（ｂ）に示すように、反射防止層２０２ｂの一部が欠損し、ピンホール状の窪み等が生じてしまうことがある。先述のように、係る窪みの深さや形はさまざまであり、欠損部分の反射防止層２０２ｂの残膜厚にはばらつきが生じてしまう。係る場合には、反射防止層２０２ｂの残膜厚がゼロのときも含む。

次に、本実施形態と従来例とのそれぞれにおいて、反射防止層１０２ｂ、２０２ｂに欠損が生じた場合のパターン転写の様子について、図４を用いて説明する。図４の（ａ）は、本実施形態に係る多階調フォトマスク１０において反射防止層１０２ｂに欠損が生じた場合のパターン転写の様子を示す断面図であり、（ｂ）は、従来例に係る多階調フォトマスク２０において反射防止層２０２ｂに欠損が生じた場合のパターン転写の様子を示す断面図である。

図４（ｂ）に示すように、従来の多階調フォトマスク２０では、反射防止層２０２ｂに欠損が生じた状態で被転写体６０上のレジスト膜６０２に転写を行うと、反射防止層２０２ｂの欠損部分に対応する部分のレジスト膜６０２にも窪みが生じ、所定値より薄いレジストパターン６０２ｐが形成されてしまうことがあった。従来の多階調フォトマスク２０においては、遮光部２１０に形成された膜全体の光学濃度を考慮して、多階調フォトマスク用ブランクの設計を行うことはあっても、反射防止層２０２ｂの一部に欠損が生じ得ること、欠損部分の反射防止層２０２ｂが薄くなると、その欠損部分において所定の光学濃度が得られないことについて知られていなかった。

しかしながら本実施形態では、反射防止層１０２ｂの一部が欠損したときであっても、反射防止層１０２ｂが欠損した部分における遮光部１１０の光学濃度がｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長の光に対して３．０以上、より好ましくは４．０となるように構成されている。したがって、図４（ａ）に示すように、欠損部分に対応するレジストパターン５０２ｐのレジスト残膜厚の低下を抑制することができ、レジスト残膜厚の制御性を向上させることが可能となる。

なお、本実施形態で示すような多階調フォトマスクにおいては、レジスト残膜厚制御は特に重要となる。このような、レジスト残膜厚制御の重要性について、図６を用いて説明する。図６（ａ）は、従来例に係る多階調フォトマスク２０において反射防止層２０２ｂに欠損が生じた場合のパターン転写の様子を示す断面図である。つまり、図５（ｂ）と略同様の図面であるが、図６（ａ）にはレジスト残膜厚の差Ｄ１が示されている。図６（ｂ）は、参考例に係るバイナリマスク３０において反射防止層３０２ｂに欠損が生じた場合のパターン転写の様子を示す断面図であり、同様にレジスト残膜厚の差Ｄ２が示されている。

まず、図６（ｂ）に示すバイナリマスク（バイナリフォトマスク）３０において、反射防止層３０２ｂに欠損が生じた場合について説明する。図６（ｂ）に示すバイナリマスク３０は、透明基板３００上に反射防止層３０２ｂを有する遮光膜３０３を備えるが、半透光膜を備えていない点が多階調フォトマスク１０、２０と異なる。バイナリマスク３０が有する転写用パターンは遮光膜３０３（反射防止層３０２ｂと遮光層３０２ａ）により構成され、例えば遮光部３１０及び透光部３２０のみからなる。係るバイナリマスク３０を用い、被転写体７０上のレジスト膜７０２に転写を行うと、略均一なレジスト残膜厚を有するレジストパターン７０２ｐが遮光部３１０に対応する領域に得られる。但し、バイナリマスク３０の反射防止層３０２ｂに欠損が生じた場合、図６（ｂ）に示すように、レジストパターン７０２ｐにおいてもレジスト残膜厚の低下が生じることとなる。

ここで、従来例に係る多階調フォトマスク２０の遮光部２１０及び参考例に係るバイナリマスク３０の遮光部３１０に生じる光学濃度の低下と、多階調フォトマスク２０及びバイナリマスク３０によりそれぞれ形成されるレジストパターン６０２ｐ、７０２ｐとの関係について説明する。参考例に係るバイナリマスク３０においては、反射防止層３０２ｂの欠損に起因して遮光部３１０の光学濃度が低下したとしても、透光部３２０の光学濃度との差は比較的大きいため、図６（ｂ）に示すように、形成されるレジストパターン７０２ｐのレジスト残膜厚の差Ｄ２は比較的大きい。つまり、レジストパターン７０２ｐの被加工層に対するマスク効果には比較的余裕があるといえる。しかし、従来例に係る多階調フォトマスク２０においては、反射防止層２０２ｂの欠損に起因して遮光部２１０の光学濃度が低下すると、もともと遮光部２１０の光学濃度と半透光部２１５の光学濃度とが近い値に設定されているため、図６（ａ）に示すように、形成されるレジストパターン６０２ｐのレジスト残膜厚の差Ｄ１はより小さくなってしまう。これにより、レジストパターン６０２ｐの遮光部２１０に対応する部分においては被加工層６０１に対するマスク効果が不十分となるおそれがある。このように、従来例に係る多階調フォトマスク２０においてはレジスト残膜厚制御は参考例に係るバイナリマスク３０の場合より重要であり、遮光部２１０における光学濃度の低下はより大きな弊害となりうる。

（ｂ）また、本実施形態によれば、反射防止層１０２ｂを除く遮光膜１０３（遮光層１０２ａ）の光学濃度と、半透光膜１０１の光学濃度と、の総和がｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長の光に対して３．０以上となるように構成されている。さらに、好ましくは、反射防止層１０２ｂを除く遮光膜１０３の単独での光学濃度が上記光に対して３．０以上となるように構成されている。これにより、より確実にレジスト残膜厚の低下を抑制することができる。

（ｃ）また、本実施形態によれば、遮光層１０２ａは、クロムを主成分とする膜からなり、反射防止層１０２ｂは、酸素、窒素、または炭素を含有するクロム化合物である。このように遮光膜１０３を構成することにより、遮光層１０２ａの上に反射防止層１０２ｂを同一装置で連続的に形成して遮光膜１０３を作製することができ、比較的容易に積層構成とすることができる。その際、反射防止層１０２ｂや反射防止層１０２ｂを含む遮光膜１０３のクロム含有率や厚さ、光学特性を変更することができ、所望の膜素材や膜厚を有する遮光部１１０が形成された多階調フォトマスク用ブランク１０ｂを選定することが可能となる。

＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

上述の実施形態では、酸化クロムを主成分とする反射防止層１０２ｂについて主に説明を行ったが、反射防止層１０２ｂはこれに限定されるものではなく、例えば窒化クロム（ＣｒＮ）含有層、炭化クロム（ＣｒＣ）含有層、酸窒化クロム（ＣｒＯＮ）含有層等であってもよい。

また上述の実施形態では、反射防止層１０２ｂの欠損が異物２５０の脱落により生じるものとしたが、欠損の原因はこの場合に限定されるものではない。上述したように反射防止層１０２ｂの形成途中のみならず、反射防止層１０２ｂ形成後、例えば多階調フォトマスク１０の製造工程等においても、反射防止層１０２ｂの一部が剥がれ、その部分に窪み等が生じて欠損となる場合がある。しかしこのような場合であっても、上述のように遮光部１１０において充分な光学濃度が得られる構成としたので、レジストパターンの上記欠損部分に対応するレジスト残膜厚が低下することを抑制することができる。

また上述の実施形態では、多階調フォトマスクに本発明を適用する場合について説明したが、本発明は、例えば図６（ｂ）に示すようなバイナリマスク３０と同様の膜構成からなるフォトマスクや、後付けタイプの多階調フォトマスク等にも適用することができる。後付けタイプの多階調フォトマスクとは、多階調フォトマスクの製造工程において、例えば透明基板上に遮光膜パターンを形成した後に半透光膜を成膜（後付け）し、半透光膜パターンを形成するタイプの多階調フォトマスクのことである。

１０ 多階調フォトマスク
１００ 透明基板
１０１ 半透光膜
１０２ａ 遮光層
１０２ｂ 反射防止層
１０３ 遮光膜
１１０ 遮光部
１１５ 半透光部
１２０ 透光部

Claims (9)

1. 遮光部、半透光部、及び透光部を含む所定の転写用パターンが透明基板上に形成された多階調フォトマスクであって、
   前記遮光部は、前記透明基板上に形成された半透光膜、及び遮光膜を含み、
   前記半透光部は、前記透明基板上に形成された前記半透光膜が露出してなり、
   前記透光部は、前記透明基板が露出してなり、
   前記遮光部を構成する前記遮光膜は、該遮光膜の表面側に形成された反射防止層を含み、
   前記反射防止層を除いた前記遮光部の光学濃度がｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長の光に対して３．０以上となるように、
   前記遮光部に形成された膜素材と膜厚とが設定されている
   ことを特徴とする多階調フォトマスク。
2. 前記反射防止層を除いた前記遮光膜の光学濃度と、前記半透光膜の光学濃度と、の総和がｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長の光に対して３．０以上となるように、前記遮光膜及び前記半透光膜の膜素材と膜厚とが設定されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の多階調フォトマスク。
3. 前記反射防止層を除いた前記遮光膜の前記光学濃度が前記光に対して３．０以上となる
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の多階調フォトマスク。
4. 前記遮光膜は、クロムを主成分とし、
   前記反射防止層は、酸素、窒素、または炭素のいずれかを含むクロム化合物からなる
   ことを特徴とする請求項１から請求項３に記載の多階調フォトマスク。
5. 前記反射防止層は、前記反射防止層を除いた遮光膜の成膜に引き続き、同一の成膜チャンバにおいてスパッタ法により成膜されたものである
   ことを特徴とする請求項１から請求項４に記載の多階調フォトマスク。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の多階調フォトマスクを介し、被転写体上に形成されている被転写レジスト膜に露光光を照射することにより、前記被転写レジスト膜に前記転写用パターンを転写する工程を有する
   ことを特徴とするパターン転写方法。
7. 遮光部、半透光部、及び透光部を含む所定の転写用パターンを透明基板上に形成するための多階調フォトマスク用ブランクであって、
   前記透明基板上に、半透光膜と、クロムを主成分とする遮光膜とをこの順に積層し、
   前記遮光膜は、表面側に反射防止層を含み、
   前記反射防止層を除いた前記遮光膜の光学濃度と、前記半透光膜の光学濃度と、の総和がｉ線〜ｇ線の範囲内の代表波長の光に対して３．０以上となるように、前記遮光膜及び前記半透光膜の膜素材と膜厚とが設定されている
   ことを特徴とする多階調フォトマスク用ブランク。
8. 前記反射防止層は、酸素、窒素、または炭素のいずれかを含むクロム化合物からなる
   ことを特徴とする請求項７に記載の多階調フォトマスク用ブランク。
9. 前記反射防止層は、前記反射防止層を除いた遮光膜の成膜に引き続き、同一の成膜チャンバにおいてスパッタ法により成膜されたものである
   ことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の多階調フォトマスク用ブランク。

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