JP4570632B2 - ４階調フォトマスクの製造方法、及びフォトマスクブランク加工品 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：以下、ＬＣＤと称する）の薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：以下、ＴＦＴと称する）などの製造に好適に使用される４階調フォトマスクの製造方法、及びこの４階調フォトマスクの製造方法に用いられるフォトマスクブランクに関する。

光透過率が３段階以上の多段階に変化する多階調フォトマスクが、特許文献１に開示されている。この多階調フォトマスクは、光学素子の屈折面や反射面を創成する際に使用される。

上記公報記載の多階調フォトマスクは、まず、透光性基板上に形成された金属化合物等の膜上にレジスト膜を形成し、このレジスト膜を露光して描画し、現像して第１レジストパターンを形成する。そして、この第１レジストパターンをマスクにして上記金属化合物等の膜をエッチングする。

次に、上記金属化合物等の膜上に再度レジスト膜を形成し、このレジスト膜を露光・描画して現像し、第２レジストパターンを形成する。そして、この第２レジストパターンをマスクにして上記金属化合物等の膜を再度エッチングする。上述のレジストパターンの形成と金属化合物等の膜のエッチングとを所望回数繰り返すことで、多階調のフォトマスクを製造している。
特開平９−１４６２５９号公報

ところが、上記公報記載の多階調フォトマスクの製造方法では、金属化合物等の膜をエッチングする回数と、そのエッチング加工用のレジストパターンを形成するための露光・描画回数とが同一回数であるため、露光・描画回数が増大してしまう。例えば、光透過率を４段階に変化させる４階調のフォトマスクを製造するためには、露光・描画回数を３回実施しなければならない。

本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、４階調のフォトマスクをフォトグラフィ工程により少ない描画回数で製造できる４階調のフォトマスクの製造方法、及びこの製造方法に用いられるフォトマスクブランクを提供することにある。

本発明の第１の態様は、
遮光部、透光部、及びそれぞれ異なる光透過率の第１半透光部と第２半透光部を有する４階調フォトマスクの製造方法において、
透光性基板上に、互いのエッチングに対して耐性を有する材料からなる第１半透光膜と遮光膜とが順次成膜されたフォトマスクブランクを準備する工程と、
このフォトマスクブランクの上記遮光膜上に、前記透光部及び前記第２半透光部を開口領域とした第１レジストパターンを形成する工程と、
上記第１レジストパターンをマスクに上記遮光膜をエッチングした後、上記第１半透光膜をエッチングし、更に上記第１レジストパターンを剥離する工程と、
次に、上記透光性基板及び上記遮光膜上に第２半透光膜を成膜する工程と、
当該第２半透光膜上に、前記透光部及び前記第１半透光部を開口領域とした第２レジス
トパターンを形成する工程と、
上記第２レジストパターンをマスクに上記第２半透光膜及び上記遮光膜をエッチングした後、上記第２レジストパターンを除去して、前記透光部、前記遮光部、前記第１半透光部及び前記第２半透光部を形成する工程と、
を有する４階調フォトマスクの製造方法である。

本発明の第２の態様は、
遮光部、透光部、及びそれぞれ異なる光透過率の第１半透光部と第２半透光部を有する４階調フォトマスクの製造方法において、
透光性基板上に、互いのエッチングに対して耐性を有する材料からなる第１半透光膜と遮光膜とが順次成膜されたフォトマスクブランクを準備する工程と、
このフォトマスクブランクの上記遮光膜上に、前記透光部及び前記第２半透光部を開口領域とした第１レジストパターンを形成する工程と、
上記第１レジストパターンをマスクに上記遮光膜をエッチングした後、上記第１レジストパターンを剥離し、上記遮光膜をマスクに上記第１半透光膜をエッチングする工程と、
次に、上記透光性基板及び上記遮光膜上に第２半透光膜を成膜する工程と、
当該第２半透光膜上に、前記透光部及び前記第１半透光部を開口領域とした第２レジストパターンを形成する工程と、
上記第２レジストパターンをマスクに上記第２半透光膜及び上記遮光膜をエッチングした後、上記第２レジストパターンを除去して、前記透光部、前記遮光部、前記第１半透光部及び前記第２半透光部を形成する工程と、
を有する４階調フォトマスクの製造方法である。

本発明の第３の態様は、
上記第２半透光膜は、上記遮光膜と同様のエッチングが可能な材料からなる本発明の第１又は２の態様に記載の４階調フォトマスクの製造方法である。

本発明の第４の態様は、
上記第１半透光膜が、モリブデンシリサイドを主成分とした材料からなり、上記遮光膜及び上記第２半透光膜がクロムを主成分とした材料からなる本発明の第１〜３の態様のいずれかに記載の４階調フォトマスクの製造方法である。

本発明の第５の態様は、
本発明の第１〜４の態様のいずれかに記載の４階調フォトマスクの製造方法に用いるためのフォトマスクブランクであって、
透光性基板と、前記透光性基板上に第１半透光膜と遮光膜とが積層されたパターンと、前記透光性基板上及び当該パターン上に成膜された第２半透光膜と、を有するフォトマスクブランクである。

本発明の第６の態様は、
遮光部、透光部、及びそれぞれ異なる光透過率の第１半透光部と第２半透光部を有する４階調フォトマスクの製造方法において、
透光性基板上に、第１半透光膜、第２半透光膜及び遮光膜が順次成膜され、これらの第１半透光膜及び遮光膜と上記第２半透光膜とが互いのエッチングに対して耐性を有する材料からなるフォトマスクブランクを準備する工程と、
このフォトマスクブランクの上記遮光膜上に、前記透光部及び前記第１半透光部を開口領域とした第１レジストパターンを形成する工程と、
上記第１レジストパターンをマスクに上記遮光膜をエッチングした後、上記第２半透光膜をエッチングし、更に上記第１レジストパターンを剥離する工程と、
次に、前記透光部及び前記第２半透光部を開口領域とした第２レジストパターンを形成
する工程と、
上記第２レジストパターンをマスクに上記遮光膜及び上記第１半透光膜をエッチングした後、上記第２レジストパターンを除去して、前記透光部、前記遮光部、前記第１半透光部及び前記第２半透光部を形成する工程と、
を有する４階調フォトマスクの製造方法である。

本発明の第７の態様は、
遮光部、透光部、及びそれぞれ異なる光透過率の第１半透光部と第２半透光部を有する４階調フォトマスクの製造方法において、
透光性基板上に、第１半透光膜、第２半透光膜及び遮光膜が順次成膜され、これらの第１半透光膜及び遮光膜と上記第２半透光膜とが互いのエッチングに対して耐性を有する材料からなるフォトマスクブランクを準備する工程と、
このフォトマスクブランクの上記遮光膜上に、前記透光部及び前記第１半透光部を開口領域とした第１レジストパターンを形成する工程と、
上記第１レジストパターンをマスクに上記遮光膜をエッチングした後、上記第１レジストパターンを剥離し、上記遮光膜をマスクに上記第２半透光膜をエッチングする工程と、
次に、前記透光部及び前記第２半透光部を開口領域とした第２レジストパターンを形成する工程と、
上記第２レジストパターンをマスクに上記遮光膜及び上記第１半透光膜をエッチングした後、上記第２レジストパターンを除去して、前記透光部、前記遮光部、前記第１半透光部及び前記第２半透光部を形成する工程と、
を有する４階調フォトマスクの製造方法である。

本発明の第８の態様は、
上記第１半透光膜と上記遮光膜とが同様のエッチング剤によってエッチングが可能である本発明の第６又は７の態様に記載の４階調フォトマスクの製造方法である。

本発明の第９の態様は、
上記第２半透光膜が、モリブデンシリサイドを主成分とした材料からなり、上記第１半透光膜及び上記遮光膜がクロムを主成分とした材料からなる本発明の第８の態様に記載の４階調フォトマスクの製造方法である。

本発明の第１０の態様は、
本発明の第６〜９の態様のいずれかに記載の４階調フォトマスクの製造方法に用いるためのフォトマスクブランクであって、
透光性基板と、前記透光性基板上に順次積層された第１半透光膜、第２半透光膜及び遮光膜と、を有するフォトマスクブランクである。

請求項1乃至５のいずれかに記載の発明によれば、透光性基板上に、互いのエッチング
に対し耐性を有する材料からなる第１半透光膜と遮光膜とが順次成膜され、この遮光膜上に、好ましくは遮光膜と同様のエッチングが可能な材料からなる第２半透光膜が成膜されることから、互いにエッチング耐性がある膜とない膜との組合せにより、フォトリソグラフィ工程によって描画回数を低減して４階調フォトマスクを製造できる。

請求項６乃至１０のいずれかに記載の発明によれば、透光性基板上に、第１半透光膜
、第２半透光膜及び遮光膜が順次成膜され、第１半透光膜と遮光膜とが同様のエッチングが可能であり、これらの第１半透光膜及び遮光膜と第２半透光膜とが互いのエッチングに対して耐性を有する材料からなることから、互いにエッチング耐性がある膜とない膜との組合せにより、フォトリソグラフィ工程によって描画回数を低減して４階調フォトマスク
を製造できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。
［Ａ］第１の実施の形態（図１、図２）
図１は、本発明に係る４階調フォトマスクの製造方法における第１の実施の形態である４階調グレートーンマスクの製造工程を示す工程図である。図２は、図１の製造工程により製造された４階調グレートーンマスクを示し、（Ａ）が平面図、（Ｂ）が側断面図である。

図２に示すグレートーンマスク１０は、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ）の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）やカラーフィルタ、またはプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）などを製造するために用いられるものであり、被転写体１１上に、膜厚が段階的または連続的に異なるレジストパターン１２を形成するものである。尚、図２（Ｂ）中において符号１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃは、被転写体１１において積層された膜を示す。

上記グレートーンマスク１０は、当該グレートーンマスク１０の使用時に露光光を遮光（光透過率が略０％）させる遮光部１３と、露光光を略１００％透過させる透光部１４と、露光光の透過率を２０〜５０％程度に低減させる第１半透光部１５Ａ及び第２半透光部１５Ｂとを有して構成される。このように、遮光部１３及び透光部１４の他に半透光部を有するフォトマスクがグレートーンマスクと称される。上記第１半透光部１５Ａと第２半透光部１５Ｂとは光透過率が異なり、本実施の形態では、第１半透光部１５Ａの光透過率が第２半透光部１５Ｂの光透過率よりも低く設定されている。従って、上記グレートーンマスク１０は、露光光の透過率が４段階に異なる４階調のグレートーンマスクとなっている。

上記第１半透光部１５Ａは、ガラス基板等の透光性基板１６の表面に光半透過性の第１半透光膜１７Ａが設けられて構成される。また、第２半透光部１５Ｂは、透光性基板１６の表面に光半透過性の第２半透光膜１７Ｂが設けられて構成される。更に、遮光部１３は、透光性基板１６の表面に、上記第１半透光膜１７Ａ、遮光膜１８及び上記第２半透光膜１７Ｂが順次積層されて構成される。

上記第１半透光膜１７Ａは、金属とシリコンを含む薄膜であり、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）を主成分とする膜が好ましく、例えばＭｏＳｉ（ＭｏＳｉ２）、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＯＮ、ＭｏＳｉＣＯＮ等が挙げられる。また、第２半透光膜１７Ｂ及び遮光膜１８は、クロムを主成分とする膜であり、遮光膜１８はクロム、第２半透光膜１７Ｂは窒化クロム、酸化クロム、酸窒化クロム、フッ化クロム等が好ましい。第１半透光部１５Ａの光透過率は、第１半透光膜１７Ａの膜材質と膜厚との選定によって設定される。また、第２半透光部１５Ｂの光透過率は、第２半透光膜１７Ｂの膜材質と膜厚との選定によって設定される。更に、遮光部１３の光透過率は、第１半透光膜１７Ａ、第２半透光膜１７Ｂ及び遮光膜１８の膜材質と膜厚との選定によって設定される。

上述のような４階調のグレートーンマスク１０を使用したとき、遮光部１３では露光光が透過せず、第２半透光部１５Ｂでは露光光が低減され、第１半透光部１５Ａでは、第２半透光部１５Ｂよりも露光光が更に低減されるため、被転写体１１上に付着したレジスト膜（ポジ型フォトレジスト膜）は、遮光部１３に対応する部分で膜厚が最も高くなり、第１半透光部１５Ａに対応する部分で膜厚が次に厚くなり、第２半透光部１５Ｂに対応する部分で膜厚が薄くなり、透光部１４に対応する部分で膜がないレジストパターン１２を形成する。なお、レジスト膜をネガ型フォトレジスト膜とした場合には、各部に対応するレジスト膜の膜厚は上記の逆になる。

そして、レジストパターン１２の膜のない部分（透光部１４に対応する部分）で、被転写体１１における例えば膜１９Ａ、１９Ｂ及び１９Ｃに第１エッチングを実施する。続いて、レジストパターン１２の膜のうち最も膜厚が薄い部分（第２半透光部１５Ｂに対応する部分）をアッシング等によって除去し、この部分（第２半透光部１５Ｂに対応する部分）で、被転写体１１における例えば膜１９Ｂ及び１９Ｃに第２エッチングを実施する。続いて、レジストパターン１２の膜のうち次に膜厚が薄い部分（第１半透光部１５Ａに対応する部分）をアッシング等によって除去し、この部分（第１半透光部１５Ａに対応する部分）で、被転写体１１における例えば膜１９Ｃに第３エッチングを実施する。このようにして、１枚のグレートーンマスク１０を用いて、従来のフォトマスク３枚分の工程が実施されることになり、マスク枚数が削減される。

ところで、上述のような４階調グレートーンマスク１０を製造する製造工程を、図１を用いて以下に述べる。

まず、透光性基板１６の表面に、第１半透光膜１７Ａ、遮光膜１８を順次成膜する工程を実施してフォトマスクブランク２０を形成し、準備する（図１（Ａ））。この第１半透光膜１７Ａと遮光膜１８は、グレートーンマスク１０の製造工程において、互いのエッチングに対し耐性を有する膜になっている。たとえば、第１半透光膜１７Ａは、クロム用エッチングガスまたは液に対して耐性を有し、遮光膜１８は、ＭｏＳｉ用エッチングガスまたは液に対して耐性を有する素材（材料）を選択することが出来る。

次に、上記フォトマスクブランク２０の遮光膜１８上にレジスト膜（ポジ型フォトレジスト膜）を成膜する。続いて、このレジスト膜を電子線またはレーザーを用いた描画装置によって露光して描画し、現像して、第１レジストパターン２１を形成する（図１（Ｂ））。この第１レジストパターン２１は、製造されるグレートーンマスク１０の透光部１４及び第２半透光部１５Ｂを開口領域とする形状に形成される。

次に、この第１レジストパターン２１が形成されたフォトマスクブランク２０の遮光膜１８を、クロム用エッチングガスまたは液を用い、第１レジストパターン２１をマスクにしてドライエッチングまたはウェットエッチングする（図１（Ｃ））。このエッチングにより、遮光膜１８に遮光膜パターン２２が形成される。また、第１半透光膜１７Ａは、クロム用エッチングガスまたは液に対して耐性を有することから、この遮光膜１８のエッチング時にはエッチングされにくい。

遮光膜パターン２２の形成後、第１レジストパターン２１を剥離し（図１（Ｄ））、その後、遮光膜パターン２２をマスクにし、第１半透光膜１７Ａをドライまたはウェットエッチングして第１半透光膜パターン２３を形成する（図１（Ｅ））。または、上記遮光膜パターン２２の形成後、第１レジストパターン２１及び遮光膜パターン２２をマスクにし、第１半透光膜１７Ａをドライまたはウェットエッチングして第１半透光膜パターン２３を形成し、その後に上記第１レジストパターン２１を剥離してもよい。これらのウェットまたはドライエッチングにおいて、遮光膜１８は、ＭｏＳｉ用エッチングガスまたは液に対して耐性を有するため、この第１半透光膜１７Ａのエッチング時にエッチングされることがない。また、上記ＭｏＳｉ用エッチング液としては、例えば弗化水素酸、珪弗化水素酸、弗化水素アンモニウムから選ばれる少なくとも一つの弗素化合物と、過酸化水素、硝酸、硫酸から選ばれる少なくとも一つの酸化剤を含むものが使用される。

上述のようにして第１半透光膜パターン２３を形成後、遮光膜１８上及び露出した透光性基板１６上に第２半透光膜１７Ｂを成膜して、他のフォトマスクブランク２４、すなわち、透光性基板１６と、この透光性基板１６上に第１半透光膜１７Ａと遮光膜１８とが積
層されたパターンと、露出した透光性基板１６上及び当該パターン上に成膜された第２半透光膜１７Ｂと、を有するフォトブランクマスク２４を形成する（図１（Ｆ））。なお、第２半透光膜１７Ｂと遮光膜１８とは、グレートーンマスク１０の製造工程において、互いのエッチングに対して耐性が小さい膜である。すなわち、第２半透光膜１７Ｂと遮光膜１８とは、同種のエッチングガスまたは液によってエッチングが可能な素材（材料）により構成される。

次に、上記フォトマスクブランク２４の第２半透光膜１７Ｂ上にレジスト膜を成膜する。続いて、このレジスト膜を前述と同様に露光して描画し、現像して、第２レジストパターン２５を形成する（図１（Ｇ））。この第２レジストパターン２５は、透光部１４及び第１半透光部１５Ａを開口領域とする形状に形成される。

次に、第２レジストパターン２５をマスクにして、前記クロム用エッチングガスまたは液を用い遮光膜１８及び第２半透光膜１７Ｂをドライまたはウェットエッチングする（図１（Ｈ））。その後、残存する第２レジストパターン２５を除去（剥離）して、第１半透光膜１７Ａからなる第１半透光部１５Ａ、第２半透光膜１７Ｂからなる第２半透光部１５Ｂ、第１半透光膜１７Ａ、第２半透光膜１７Ｂ及び遮光膜１８が積層されてなる遮光部１３を有する４階調のグレートーンマスク１０を製造する（図１（Ｉ））。

以上のように構成されたことから、上記実施の形態によれば、次の効果を奏する。グレートーンマスク１０の製造工程によれば、透光性基板１６と、この透光性基板１６上に第１半透光膜１７Ａと遮光膜１８とが積層されたパターンと、この透光性基板１６の露出面及び当該パターン上に成膜された第２半透光膜１７Ｂと、を有するフォトブランクマスク２４が形成される。そして、第１半透光膜１７Ａと遮光膜１８とは互いのエッチングに対し耐性を有する膜であり、また、遮光膜１８と第２半透光膜１７Ｂとは同様のエッチング剤によってエッチングが可能な膜である。このように、互いにエッチング耐性が大きい膜と相対的に小さい膜との組合せにより、フォトリソグラフィ工程による描画回数を２回に低減して、４階調のフォトマスク１０を製造できる。

［Ｂ］第２の実施の形態（図３、図４）
図３は、本発明に係る４階調フォトマスクの製造方法における第２の実施の形態である４階調グレートーンマスクの製造工程を示す工程図である。図４は、図３の製造工程により製造された４階調グレートーンマスクを示し、（Ａ）が平面図、（Ｂ）が側断面図である。この第２の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

図４に示すグレートーンマスク３０も、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ）の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）やカラーフィルタ、またはプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）などを製造するために用いられるものであり、被転写体３１上に、膜厚が段階的または連続的に異なるレジストパターン３２を形成するものである。

上記グレートーンマスク３０は、当該グレートーンマスク３０の使用時に露光光を遮光（光透過率が略０％）させる遮光部３３と、露光光を略１００％透過させる透光部３４と、露光光の透過率を２０〜５０％程度に低減させる第１半透光部３５Ａ及び第２半透光部３５Ｂとを有して構成される。上記第１半透光部３５Ａと第２半透光部３５Ｂとは光透過率が異なり、本実施の形態では、第１半透光部３５Ａの光透過率が第２半透光部３５Ｂの光透過率よりも高く設定されている。従って、上記グレートーンマスク３０も、前記グレートーンマスク１０と同様に、露光光の透過率が４段階に異なる４階調のグレートーンマスクとなっている。

上記第１半透光部３５Ａは、ガラス基板等の透光性基板１６の表面に光半透過性の第１半透光膜３７Ａが設けられて構成される。また、第２半透光部３５Ｂは、透光性基板１６の表面に、上記第１半透光膜３７Ａと光半透過性の第２半透光膜３７Ｂとが積層されて構成される。更に、遮光部３３は、透光性基板１６の表面に、上記第１半透光膜３７Ａ、第２半透光膜３７Ｂ及び遮光膜３８が順次積層されて構成される。

上記第２半透光膜３７Ｂは、金属とシリコンを含む薄膜であり、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）を主成分とする膜が好ましく、例えばＭｏＳｉ（ＭｏＳｉ２）、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＯＮ、ＭｏＳｉＣＯＮ等が挙げられる。また、第１半透光膜３７Ａ及び遮光膜３８は、クロムを主成分とする膜であり、遮光膜３８はクロム、第１半透光膜３７Ａは窒化クロム、酸化クロム、酸窒化クロム、フッ化クロム等が好ましい。第１半透光部３５Ａの光透過率は、第１半透光膜３７Ａの膜材質と膜厚との選定によって設定される。また、第２半透光部３５Ｂの光透過率は、第１半透光膜３７Ａ及び第２半透光膜３７Ｂのそれぞれの膜材質と膜厚との選定によって設定される。

上述のような４階調のグレートーンマスク３０を使用したとき、遮光部３３では露光光が透過せず、第１半透光部３５Ａでは露光光が低減され、第２半透光部３５Ｂでは、第１半透光部３５Ａよりも露光光が更に低減されるため、被転写体３１上に付着したレジスト膜（ポジ型フォトレジスト膜）は、遮光部３３に対応する部分で膜厚が最も高くなり、第２半透光部３５Ｂに対応する部分で膜厚が次に厚くなり、第１半透光部３５Ａに対応する部分で膜厚が薄くなり、透光部３４に対応する部分で膜がないレジストパターン３２を形成する。なお、レジスト膜をネガ型フォトレジスト膜とした場合には、各部に対応するレジスト膜の膜厚は上記の逆になる。

そして、レジストパターン３２の膜のない部分（透光部３４に対応する部分）で、被転写体３１における例えば膜１９Ａ、１９Ｂ及び１９Ｃに第１エッチングを実施する。続いて、レジストパターン３２の膜のうち最も膜厚が薄い部分（第１半透光部３５Ａに対応する部分）をアッシング等によって除去し、この部分（第１半透光部３５Ａに対応する部分）で、被転写体３１における例えば膜１９Ｂ及び１９Ｃに第２エッチングを実施する。続いて、レジストパターン３２の膜のうち次に膜厚が薄いが薄い部分（第２半透光部３５Ｂに対応する部分）をアッシング等によって除去し、この部分（第２半透光部３５Ｂに対応する部分）で、被転写体３１における例えば膜１９Ｃに第３エッチングを実施する。このようにして、１枚のグレートーンマスク３０を用いて、従来のフォトマスク３枚分の工程が実施されることになり、マスク枚数が削減される。

ところで、上述のような４階調グレートーンマスク３０を製造する製造工程を、図３を用いて以下に述べる。

まず、透光性基板１６の表面に、第１半透光膜３７Ａ、第２半透光膜３７Ｂ及び遮光膜３８を順次成膜する工程を実施してフォトマスクブランク４０を形成し、準備する（図３（Ａ））。ここで、第２半透光膜３７Ｂと遮光膜３８とは、グレートーンマスク３０の製造工程において、互いのエッチングに対し耐性を有する膜になっている。たとえば、第２半透光膜３７Ｂは、クロム用エッチングガスまたは液に対して耐性を有し、遮光膜３８は、ＭｏＳｉ用エッチングカスまたは液に対して耐性を有する素材（材料）を選択することが出来る。また、第１半透光膜３７Ａは、遮光膜３８と同様なエッチングが可能な材料からなり、従って、第１半透光膜３７Ａと遮光膜３８は、互いのエッチングに対し耐性の小さい膜である。すなわち、第１半透光膜３７Ａと遮光膜３８とは、同種のエッチングガスまたは液によってエッチングが可能な素材（材料）により構成される。

次に、上記フォトマスクブランク４０の遮光膜３８上にレジスト膜（ポジ型フォトレジ
スト膜）を成膜する。続いて、このレジスト膜を電子線またはレーザーを用いた描画装置によって露光して描画し、現像して、第１レジストパターン４１を形成する（図３（Ｂ））。この第１レジストパターン４１は、製造されるグレートーンマスク３０の透光部３４及び第１半透光部３５Ａを開口領域とする形状に形成される。

次に、この第１レジストパターン４１が形成されたフォトマスクブランク４０の遮光膜３８を、クロム用エッチングガスまたは液を用い、第１レジストパターン４１をマスクにしてドライエッチングまたはウェットエッチングする（図３（Ｃ））。このエッチングにより、遮光膜３８に遮光膜パターン４２が形成される。また、第２半透光膜３７Ｂは、クロム用エッチングガスまたは液に対して耐性を有することから、この遮光膜３８のエッチング時にはエッチングされにくい。

遮光膜パターン４２の形成後、第１レジストパターン４１を剥離し、その後、遮光膜パターン４２をマスクにし、第２半透光膜３７Ｂをドライまたはウェットエッチングして第２半透光膜パターン４３を形成する（図３（Ｄ））。または、上記遮光膜パターン４２の形成後、第１レジストパターン４１及び遮光膜パターン４２をマスクにし第２半透光膜３７Ｂをドライまたはウェットエッチングして第２半透光膜パターン４３を形成し、その後に上記第１レジストパターン４１を剥離してもよい。これらのウェットまたはドライエッチングにおいて、遮光膜３８及び第１半透光膜３７Ａは、ＭｏＳｉ用エッチングガスまたは液に対して耐性を有するため、この第２半透光膜３７Ｂのエッチング時にはエッチングされにくい。

上述のようにして第２半透光膜パターン４３を形成後、遮光膜３８上及び露出した第１半透光膜３７Ａ上にレジスト膜を成膜する。続いて、このレジスト膜を前述と同様に露光して描画し、現像して、第２レジストパターン４４を形成する（図３（Ｅ））。この第２レジストパターン４４は、透光部３４及び第２半透光部３５Ｂを開口領域とする形状に形成される。

次に、第２レジストパターン４４をマスクにして、前記クロム用エッチングガスまたは液を用い、遮光膜３８及び第１半透光膜３７Ａをドライまたはウェットエッチングする（図３（Ｆ））。その後、残存する第２レジストパターン４４を除去（剥離）して、第１半透光膜３７Ａからなる第１半透光部３５Ａ、第１半透光膜３７Ａ及び第２半透光膜３７Ｂが積層されてなる第２半透光部３５Ｂ、第１半透光膜３７Ａ、第２半透光膜３７Ｂ及び遮光膜３８が積層されてなる遮光部３３を有する４階調のグレートーンマスク３０を製造する（図３（Ｇ））。

以上のように構成されたことから、上記実施の形態によれば、次の効果を奏する。グレートーンマスク３０の製造工程によれば、透光性基板１６と、透光性基板１６上に順次積層された第１半透光膜３７Ａ、第２半透光膜３７Ｂ及び遮光膜３８と、を有するフォトブランクマスク４０が形成される。ここで、第２半透光膜３７Ｂと遮光膜３８とは互いのエッチングに対し耐性を有する膜であり、また、第１半透光膜３７Ａと遮光膜３８とは同様のエッチング剤によってエッチングが可能な膜である。このように、互いにエッチング耐性が大きい膜と相対的に小さい膜との組合せにより、フォトリソグラフィ工程による描画回数を２回に低減して、４階調のフォトマスク１０を製造できる。

以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

本発明に係る４階調フォトマスクの製造方法における第１の実施の形態である４階調グレートーンマスクの製造工程を示す工程図である。 図１の製造工程により製造された４階調グレートーンマスクを示し、（Ａ）が平面図、（Ｂ）が側断面図である。 本発明に係る４階調フォトマスクの製造方法における第２の実施の形態である４階調グレートーンマスクの製造工程を示す工程図である。 図３の製造工程により製造された４階調グレートーンマスクを示し、（Ａ）が平面図、（Ｂ）が側断面図である。

符号の説明

１０ グレートーンマスク（フォトマスク）
１３ 遮光部
１４ 透光部
１５Ａ 第１半透光部
１５Ｂ 第２半透光部
１６ 透光性基板
１７Ａ 第１半透光膜
１７Ｂ 第２半透光膜
１８ 遮光膜
２０ フォトマスクブランク
２１ 第１レジストパターン
２４ フォトマスクブランク
２５ 第２レジストパターン
３０ グレートーンマスク（フォトマスク）
３３ 遮光部
３４ 透光部
３５Ａ 第１半透光部
３５Ｂ 第２半透光部
３７Ａ 第１半透光膜
３７Ｂ 第２半透光膜
３８ 遮光膜
４０ フォトマスクブランク
４１ 第１レジストパターン
４４ 第２レジストパターン

Claims (11)

1. 遮光部、透光部、及びそれぞれ異なる光透過率の第１半透光部と第２半透光部を有する４階調フォトマスクの製造方法において、
   透光性基板上に、互いのエッチングに対して耐性を有する材料からなる第１半透光膜と遮光膜とが順次成膜されたフォトマスクブランクを準備する工程と、
   このフォトマスクブランクの上記遮光膜上に、前記透光部及び前記第２半透光部を開口領域とした第１レジストパターンを形成する工程と、
   上記第１レジストパターンをマスクに上記遮光膜をエッチングした後、上記第１半透光膜をエッチングし、更に上記第１レジストパターンを剥離する工程と、
   次に、上記透光性基板及び上記遮光膜上に第２半透光膜を成膜する工程と、
   当該第２半透光膜上に、前記透光部及び前記第１半透光部を開口領域とした第２レジストパターンを形成する工程と、
   上記第２レジストパターンをマスクに上記第２半透光膜及び上記遮光膜をエッチングした後、上記第２レジストパターンを除去して、前記透光部、前記遮光部、前記第１半透光部及び前記第２半透光部を形成する工程と、
   を有することを特徴とする４階調フォトマスクの製造方法。
2. 遮光部、透光部、及びそれぞれ異なる光透過率の第１半透光部と第２半透光部を有する４階調フォトマスクの製造方法において、
   透光性基板上に、互いのエッチングに対して耐性を有する材料からなる第１半透光膜と遮光膜とが順次成膜されたフォトマスクブランクを準備する工程と、
   このフォトマスクブランクの上記遮光膜上に、前記透光部及び前記第２半透光部を開口領域とした第１レジストパターンを形成する工程と、
   上記第１レジストパターンをマスクに上記遮光膜をエッチングした後、上記第１レジストパターンを剥離し、上記遮光膜をマスクに上記第１半透光膜をエッチングする工程と、
   次に、上記透光性基板及び上記遮光膜上に第２半透光膜を成膜する工程と、
   当該第２半透光膜上に、前記透光部及び前記第１半透光部を開口領域とした第２レジストパターンを形成する工程と、
   上記第２レジストパターンをマスクに上記第２半透光膜及び上記遮光膜をエッチングした後、上記第２レジストパターンを除去して、前記透光部、前記遮光部、前記第１半透光部及び前記第２半透光部を形成する工程と、
   を有することを特徴とする４階調フォトマスクの製造方法。
3. 上記第２半透光膜は、上記遮光膜と同様のエッチングが可能な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４階調フォトマスクの製造方法。
4. 上記第１半透光膜が、モリブデンシリサイドを主成分とした材料からなり、上記遮光膜及び上記第２半透光膜がクロムを主成分とした材料からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の４階調フォトマスクの製造方法。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の４階調フォトマスクの製造方法に用いるためのものであって、透光性基板と、前記透光性基板上に第１半透光膜と遮光膜とが積層されたパターンと、前記透光性基板上及び当該パターン上に成膜された第２半透光膜と、を有することを特徴とするフォトマスクブランク加工品。
6. 遮光部、透光部、及びそれぞれ異なる光透過率の第１半透光部と第２半透光部を有する４階調フォトマスクの製造方法において、
   透光性基板上に、第１半透光膜、第２半透光膜及び遮光膜が順次成膜され、これらの第
   １半透光膜及び遮光膜と上記第２半透光膜とが互いのエッチングに対して耐性を有する材料からなるフォトマスクブランクを準備する工程と、
   このフォトマスクブランクの上記遮光膜上に、前記透光部及び前記第１半透光部を開口領域とした第１レジストパターンを形成する工程と、
   上記第１レジストパターンをマスクに上記遮光膜をエッチングした後、上記第２半透光膜をエッチングし、更に上記第１レジストパターンを剥離する工程と、
   次に、前記透光部及び前記第２半透光部を開口領域とした第２レジストパターンを形成する工程と、
   上記第２レジストパターンをマスクに上記遮光膜及び上記第１半透光膜をエッチングした後、上記第２レジストパターンを除去して、前記透光部、前記遮光部、前記第１半透光部及び前記第２半透光部を形成する工程と、
   を有することを特徴とする４階調フォトマスクの製造方法。
7. 遮光部、透光部、及びそれぞれ異なる光透過率の第１半透光部と第２半透光部を有する４階調フォトマスクの製造方法において、
   透光性基板上に、第１半透光膜、第２半透光膜及び遮光膜が順次成膜され、これらの第１半透光膜及び遮光膜と上記第２半透光膜とが互いのエッチングに対して耐性を有する材料からなるフォトマスクブランクを準備する工程と、
   このフォトマスクブランクの上記遮光膜上に、前記透光部及び前記第１半透光部を開口領域とした第１レジストパターンを形成する工程と、
   上記第１レジストパターンをマスクに上記遮光膜をエッチングした後、上記第１レジストパターンを剥離し、上記遮光膜をマスクに上記第２半透光膜をエッチングする工程と、
   次に、前記透光部及び前記第２半透光部を開口領域とした第２レジストパターンを形成する工程と、
   上記第２レジストパターンをマスクに上記遮光膜及び上記第１半透光膜をエッチングした後、上記第２レジストパターンを除去して、前記透光部、前記遮光部、前記第１半透光部及び前記第２半透光部を形成する工程と、
   を有することを特徴とする４階調フォトマスクの製造方法。
8. 上記第１半透光膜と上記遮光膜とが同様のエッチング剤によってエッチングが可能であることを特徴とする請求項６又は７に記載の４階調フォトマスクの製造方法。
9. 上記第２半透光膜が、モリブデンシリサイドを主成分とした材料からなり、上記第１半透光膜及び上記遮光膜がクロムを主成分とした材料からなることを特徴とする請求項８に記載の４階調フォトマスクの製造方法。
10. 前記第１半透光部と第２半透光部の、露光光の光透過率が２０〜５０％であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の４階調フォトマスクの製造方法。
11. 前記４階調フォトマスクが液晶表示装置製造用であることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の４階調フォトマスクの製造方法。

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