JP6232709B2 - 位相シフトマスク及び当該位相シフトマスクを用いたレジストパターン形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、被加工材上に所定のレジストパターンを形成するために用いられる位相シフトマスク及び当該位相シフトマスクを用いたレジストパターン形成方法に関する。

液晶ディスプレイは、一般に、画素電極を駆動するためのスイッチング能動素子（薄膜トランジスタ，ＴＦＴ）を有するＴＦＴ基板と、所定の開口部を有するブラックマトリックス及び当該開口部に形成された着色層を有するカラーフィルタ基板とを対向配置して周囲を封止し、その間隙に液晶材料を封入および充填した構造を有する。

この液晶ディスプレイにおいて、ＴＦＴ基板上のＴＦＴ等は、それら（ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極等）の構成材料からなる薄膜が形成された透明基板における当該薄膜上に、所定のパターンを有するフォトレジスト膜を形成し、パターニングされたフォトレジスト膜をマスクとしてエッチングすることにより形成され得る。カラーフィルタ基板上のブラックマトリックス等も同様にして形成され得る。

また、有機ＥＬディスプレイは、透明基板上にカソード電極、有機ＥＬ膜、アノード電極がこの順に積層され、それらの上から封止膜等により封止されてなる構造や、ＴＦＴ基板上に有機ＥＬ膜、共通電極がこの順に積層され、それらの上から封止膜等により封止されてなる構造を有する。

この有機ＥＬディスプレイにおいても、液晶ディスプレイと同様に、カソード電極、アノード電極、ＴＦＴ等は、それらの構成材料からなる薄膜が形成された透明基板における当該薄膜上に、所定のパターンを有するフォトレジスト膜を形成し、パターニングされたフォトレジスト膜をマスクとしてエッチングすることにより形成され得る。

これらの液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等の画像表示装置を製造する過程において、透明基板上に所定のレジストパターンを形成する方法として、一般に、所定のパターン形状の金属クロム等からなる遮光部を有するフォトマスク（バイナリーマスク）を用いて当該フォトレジスト膜を露光および現像する、フォトリソグラフ法が用いられている。そして、これらの電極、ＴＦＴ等を有する透明基板は、量産化を図りコストダウンに資するべく、大面積の透明基板（例えば、３３０ｍｍ×４５０ｍｍ以上の透明基板）を用いて多面付けにより生産されることが多いため、透明基板上に所定のレジストパターンを形成する際に用いられる露光装置としても、大面積の透明基板を一括して又は複数回に分割して露光可能な等倍投影露光光学系を具備する大型露光装置を用いるのが通常である。

上述のようなフォトリソグラフ法により形成されるレジストパターンの寸法（例えば、ラインアンドスペース状のレジストパターンであれば、ラインパターン又はスペースパターンの短手方向の幅；すなわち線幅）は、露光装置の解像限界に依存するものであり、画像表示装置製造用露光装置としては、解像限界が３μｍ程度のものが一般に用いられている。従来の画像表示装置における解像度であれば、露光装置の解像限界以上でのパターニングが可能であれば問題は生じなかったが、近年、画素数を増大させ、さらに高い解像度を有する画像表示装置の開発が要望されてきており、従来の画像表示装置製造用露光装置の解像限界を下回る寸法でのパターニングの必要性が高まってきている。

このような現状の中、ＬＳＩ等の半導体装置の製造過程において極めて小さい寸法でのパターニングに用いられている位相シフトマスクを、画像表示装置の製造過程におけるフォトマスクとして使用する試みがなされている。例えば、透明基板上に透光部（露光光透過率１００％）及び半透光部（露光光透過率２０〜６０％）を有し、透光部及び半透光部のうちの少なくとも一方が、３μｍ未満の寸法部分を有するフォトマスクが提案されている（特許文献１参照）。

特開２００９−４２７５３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のフォトマスクを用い、従来の画像表示装置製造用露光装置による露光および現像を行うことで、形成されるレジストパターンの寸法を、画像表示装置製造用露光装置の解像限界未満とすることができるものの、形成されるレジストパターンの厚さ（ラインパターンの高さ）が薄くなってしまい、パターニングされたフォトレジスト膜がその後のエッチング工程におけるエッチングマスクとしての役割を果たし難くなるという問題がある。

また、レジストパターンの厚さが薄くなることによって、形成されるレジストパターンの側壁部の角度（ラインアンドスペース状のレジストパターンであれば、基板面の垂直方向におけるラインパターン側壁部の立ち上がり角度）が小さくなってしまう。当該角度が小さくなるということは、基板上の面内におけるレジストパターンの厚さ（アスペクト比）のバラツキが大きくなることを意味する。その結果、その後のエッチング工程における高精度でのエッチングが困難となってしまうという問題がある。

従来の画像表示装置製造用露光装置を用いた等倍投影露光による光は、平行光成分の少ないものであるため、フォトマスクの透光部の透過光が半透光部の直下に回り込み、当該半透過部の直下のフォトレジスト膜にも照射されることになる。それにより、上述したような問題が生じると考えられる。

一方で、ＬＳＩ等の半導体装置製造用の縮小投影露光光学系を具備する露光装置であれば、平行光成分の多い光による露光が可能であるため、当該半導体装置製造用露光装置を用いることで、フォトマスク（位相シフトマスク）の透光部を透過した光が半透光部の直下に回り込むのを抑制することができる。

しかしながら、半導体装置製造用露光装置における露光面積は極めて小さいため、画像表示装置にて用いられる大面積の基板上にレジストパターンを形成する目的で半導体装置製造用露光装置を用いると、画像表示装置製造のスループットが低下してしまうという問題が生じ得る。

このような問題に鑑み、本発明は、従来の画像表示装置製造用露光装置を用い、透明基板等の被加工材上に、当該露光装置の解像限界未満の寸法を有する所定のレジストパターンを高精度で形成することのできる位相シフトマスク及び当該位相シフトマスクを用いたレジストパターン形成方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、露光装置からの露光により当該露光装置の解像限界未満の設計寸法のレジストパターンを被加工材上に形成するために用いられる位相シフトマスクであって、透明基板と、前記透明基板上に設けられてなり、前記露光装置からの露光光に所定の位相差を付与する凹状又は凸状の位相シフト部と、前記位相シフト部に隣接する非位相シフト部とを備え、前記位相シフト部及び前記非位相シフト部のうちの少なくともいずれか一方が、前記露光装置の解像限界未満の寸法であって、かつ前記位相シフト部の寸法と前記非位相シフト部の寸法とが異なり、前記位相シフト部及び前記非位相シフト部のうち、寸法の小さいいずれか一方が前記被加工材上のフォトレジスト膜を露光させない機能を果たし、他方が前記被加工材上のフォトレジスト膜を露光させる機能を果たすものであり、前記透明基板上における前記位相シフト部及び前記非位相シフト部を含むパターン領域の大きさが、一辺３００ｍｍ以上であり、少なくとも前記パターン領域内には、前記露光装置の解像限界未満の寸法の、遮光膜により構成される遮光部が設けられていないことを特徴とする位相シフトマスクを提供する（発明１）。

なお、本発明において「透明」とは、波長３５０〜４５０ｎｍの光線の透過率が８５％以上であることを意味し、好ましくは９０％以上、特に好ましくは９５％以上である。また、本発明において「フォトレジスト膜を露光させない」とは、位相シフトマスク（位相シフト部又は非位相シフト部）の透過光の光路上に位置するフォトレジストを感光させないことを意味し、当該透過光の光路上に位置するフォトレジスト膜に光が照射されないことのみならず、当該フォトレジストを感光させない程度の強度（低強度）の光が当該フォトレジスト膜に照射されることも含まれるものとする。

上記発明（発明１）においては、前記位相シフト部の寸法と前記非位相シフト部の寸法との比が、１：１．５〜１：５．６又は１．５：１〜５．６：１であるのが好ましい（発明２）。

上記発明（発明１，２）においては、前記位相シフト部の寸法と、当該位相シフト部に隣接する前記非位相シフト部の寸法との合計が、前記露光装置の解像限界以上であるのが好ましい（発明３）。

上記発明（発明１）においては、前記位相シフト部及び前記非位相シフト部のうちの寸法の小さい暗領域の寸法が、０．６μｍ〜２．７５μｍの範囲内であり、前記位相シフト部及び前記非位相シフト部のうちの寸法の大きい明領域の寸法と前記暗領域の寸法との比が、前記暗領域の寸法を１とした場合に、前記明領域の寸法が１．５以上であるのが好ましい（発明４）。

上記発明（発明１〜４）においては、前記パターン領域内に、前記露光装置の解像限界以上の寸法の、遮光膜により構成される遮光部を有していてもよい（発明５）。

上記発明（発明１〜５）においては、前記凹状の位相シフト部は、前記透明基板に設けられた掘り込み部であってもよいし（発明６）、前記凸状の位相シフト部は、前記透明基板上に設けられた透過膜により構成されていてもよい（発明７）。

また、本発明は、露光装置の解像限界未満の設計寸法を有するレジストパターンを被加工材上に形成する方法であって、前記露光装置を用い、上記発明（発明１〜７）に係る位相シフトマスクを介して、前記被加工材上に設けられたフォトレジスト膜を露光する工程と、露光された前記フォトレジスト膜を現像することにより前記被加工材上に所定のレジストパターンを形成する工程とを含むことを特徴とするレジストパターン形成方法を提供する（発明８）。

本発明によれば、従来の画像表示装置製造用露光装置を用い、透明基板等の被加工材上に、当該露光装置の解像限界未満の寸法を有する所定のパターンを高精度で形成することのできる位相シフトマスク及び当該位相シフトマスクを用いたレジストパターン形成方法を提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る位相シフトマスクの概略構成を示す部分切断端面図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に係る位相シフトマスクにおける透過光の光強度を示すグラフである。 図３は、本発明の第１の実施形態に係る位相シフトマスクの概略構成を示す部分平面図である。 図４は、本発明の第１の実施形態に係る位相シフトマスクの製造工程を示すフロー図である。 図５は、本発明の第１の実施形態に係る位相シフトマスクを用いたパターン形成方法を示すフロー図である。 図６は、本発明の第１及び第２の実施形態に係る位相シフトマスクの具体的構成例を示す部分平面図である。 図７は、本発明の第２の実施形態に係る位相シフトマスクの概略構成を示す部分切断端面図である。 図８は、本発明の第２の実施形態に係る位相シフトマスクにおける透過光の光強度を示すグラフである。 図９は、本発明の第２の実施形態に係る位相シフトマスクの概略構成を示す部分平面図である。 図１０は、本発明の第２の実施形態に係る位相シフトマスクの製造工程（その１）を示すフロー図である。 図１１は、本発明の第２の実施形態に係る位相シフトマスクの製造工程（その２）を示すフロー図である。 図１２は、本発明の第２の実施形態に係る位相シフトマスクを用いたパターン形成方法を示すフロー図である。 図１３は、試験例６における位相シフトマスクの暗領域および明領域について説明する図である。 図１４は、試験例７における位相シフトマスクの暗領域および明領域について説明する図である。

以下、本発明の位相シフトマスクおよびこれを用いたレジストパターン形成方法について説明する。
また、本発明の位相シフトマスクは、２つの態様を有する。以下、各態様について説明する。

１．第１態様
本発明の第１態様の位相シフトマスクは、露光装置からの露光により当該露光装置の解像限界未満の設計寸法のレジストパターンを被加工材上に形成するために用いられるものであって、透明基板と、前記透明基板上に設けられてなり、前記露光装置からの露光光に所定の位相差を付与する凹状又は凸状の位相シフト部と、前記位相シフト部に隣接する非位相シフト部とを備え、前記位相シフト部及び前記非位相シフト部のうちの少なくともいずれか一方が、前記露光装置の解像限界未満の寸法であって、かつ前記位相シフト部の寸法と前記非位相シフト部の寸法とが異なり、前記位相シフト部及び前記非位相シフト部のうちの寸法の小さいいずれか一方が前記被加工材上のフォトレジスト膜を露光させない機能を果たし、他方が前記被加工材上のフォトレジスト膜を露光させる機能を果たすものであり、前記透明基板上における前記位相シフト部及び前記非位相シフト部を含むパターン領域の大きさが、一辺３００ｍｍ以上であり、少なくとも前記パターン領域内には、前記露光装置の解像限界未満の寸法の、遮光膜により構成される遮光部が設けられていないことを特徴とするものである。

ここで、「位相シフト部が、露光装置からの露光光に所望の位相差を付与する」とは、具体的には、「位相シフト部が、前記位相シフト部を透過した露光光の位相を前記非位相シフト部を透過した露光光の位相に対して反転させる」ことをいう。なお、「位相シフト部が、前記位相シフト部を透過した露光光の位相を前記非位相シフト部を透過した露光光の位相に対して反転させる」ことについては、後述する「２．第２態様」の項で説明する。

第１態様によれば、位相シフト部の寸法および非位相シフト部の寸法を上述した関係とすることにより、従来の画像表示装置製造用露光装置を用い、透明基板等の被加工材上に、当該露光装置の解像限界未満の寸法を有する所定のパターンを高精度で形成することのできる位相シフトマスクとすることができる。

また、第１態様の位相シフトマスクにおいては、上述した透過部および半透過部を備える従来の位相シフトマスクに比べて良好な精度でレジストパターンを形成することができる。この理由については後述する「２．第２態様」の項で説明する。

第１態様の位相シフトマスクは、２つの実施形態を有する。以下、第１態様の位相シフトマスクにおける各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

＜第１の実施形態＞
〔位相シフトマスク〕
図１は、第１の実施形態に係る位相シフトマスクの概略構成を示す部分切断端面図であり、図２は、第１の実施形態に係る位相シフトマスクにおける透過光の光強度を示すグラフであり、図３は、第１の実施形態に係る位相シフトマスクの概略構成を示す部分平面図である。

図１に示すように、第１の実施形態に係る位相シフトマスク１Ａは、透明基板２Ａと、透明基板２Ａ上に設けられてなる複数の位相シフト部３Ａと、各位相シフト部３Ａに隣接するようにして設けられてなる複数の非位相シフト部４Ａとを備えるものであって、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置等の画像表示装置を製造する過程において、当該画像表示装置用の等倍投影露光光学系を具備する大型露光装置を用いた露光により当該露光装置の解像限界未満（好ましくは３μｍ未満、より好ましくは１．５μｍ以上３μｍ未満、特に好ましくは１．５〜２μｍ）の設計寸法のレジストパターンを被加工材上に形成するために用いられるものである。

透明基板２Ａとしては、特に限定されるものではなく、例えば、無アルカリガラス、石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、合成石英板等の可撓性を有しない透明なリジット材等を用いることができる。

透明基板２Ａの大きさは、第１の実施形態に係る位相シフトマスク１Ａを用いて製造しようとする画像表示装置に用いられる基板（ＴＦＴ基板、カラーフィルタ基板等）の大きさや、当該画像表示装置の製造に用いられる等倍投影露光光学系を具備する大型露光装置における露光方式（一括露光方式又は分割露光方式）等により適宜設定することができるが、例えば、３３０ｍｍ×４５０ｍｍ〜１６００ｍｍ×１８００ｍｍ程度に設定することができる。

また、透明基板２Ａの厚さは、特に限定されるものではないが、露光時に位相シフトマスク１Ａを撓ませることなく保持する必要があるため、透明基板２Ａの大きさによって適宜設定することができ、例えば、５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲で設定することができる。

位相シフト部３Ａは、透明基板２Ａ上に設けられており、所定の深さｄに掘り込まれた掘り込み部として構成されている。そして、複数の位相シフト部３Ａに隣接する非掘り込み部が、非位相シフト部４Ａとなる。

第１の実施形態に係る位相シフトマスク１Ａにおいて、位相シフト部３Ａの寸法Ｘは、非位相シフト部４Ａの寸法Ｙと異なる。両者の寸法Ｘ，Ｙが同一であると、露光装置からの露光量を増大させたとしても解像不能となり、レジストパターンを形成することができなくなる。

また、第１の実施形態において、位相シフト部３Ａの寸法Ｘ及び非位相シフト部４Ａの寸法Ｙのうちの少なくともいずれかは、従来用いられている画像表示装置製造用の等倍投影露光光学系を具備する露光装置の解像限界未満（好ましくは３μｍ未満、より好ましくは１．５μｍ以上３μｍ未満、特に好ましくは１．５〜２μｍ）である。これにより、当該露光装置の解像限界未満の設計寸法を有するレジストパターンを形成することができる。

第１の実施形態における位相シフト部３Ａは、非位相シフト部４Ａの寸法Ｙよりも小さい寸法Ｘを有している。このような構成とすることで、第１の実施形態における位相シフト部３Ａは、従来のバイナリーマスク等を用いたフォトリソグラフィー技術では形成するのが困難な微細なレジストパターンを、当該位相シフト部３Ａを透過する光（透過光）の光路上に位置する被加工材（基板等）上に形成するためのものであって、従来のバイナリーマスク等における遮光部に相当する役割を果たすことになる。

位相シフト部３Ａの寸法Ｘは、形成しようとするレジストパターンの設計寸法や露光装置からの露光量等に応じて適宜設定され得るものではあるが、好ましくは３μｍ未満、特に好ましくは１．０〜２．５μｍである。位相シフト部３Ａを透過した光には、非位相シフト部４Ａを透過した光と略１８０度の位相差が付与されるため、位相シフト部３Ａの透過光と、位相シフト部３Ａに隣接する非位相シフト部４Ａの透過光とが相互に干渉することになる。そして、位相シフト部３Ａの寸法Ｘが上記露光装置の解像限界未満であって、かつ非位相シフト部４Ａの寸法Ｙよりも小さいことで、位相シフトマスク１Ａの透過光のうち、位相シフト部３Ａの透過光の光路上に位置するフォトレジスト膜に照射される光（照射光）の強度を、当該フォトレジストが感光されない程度に低下させることができる（図２参照）。この結果、上記露光装置の解像限界未満の寸法を有するレジストパターンを形成することができる。

一方で、位相シフト部３Ａの寸法Ｘが、上記露光装置の解像限界以上の寸法である、すなわち位相シフト部３Ａの寸法Ｘと非位相シフト部４Ａの寸法Ｙとがともに上記露光装置の解像限界以上の寸法であると、位相シフト部３Ａの透過光が非位相シフト部４Ａの透過光の回り込みにより効果的に干渉されなくなり、位相シフト部３Ａの透過光の光路上に位置するフォトレジスト膜への照射光の強度を、当該フォトレジストが感光されない程度にまで低下させることができなくなる。その結果、位相シフト部３Ａの透過光の光路上に、所望としないレジストパターンが形成されてしまう。

すなわち、第１の実施形態に係る位相シフトマスク１Ａを用いて形成しようとするレジストパターンのうち、従来のバイナリーマスク（金属クロム等により構成される遮光部と開口部とを有するフォトマスク）であれば遮光部に応じて形成されるレジストパターン（例えば、ラインアンドスペース状のレジストパターンをポジ型フォトレジストにより形成しようとする場合にはラインパターン、ネガ型フォトレジストにより形成しようとする場合にはスペースパターン）の設計寸法が、使用する画像表示装置用露光装置の解像限界未満である場合、第１の実施形態に係る位相シフトマスク１Ａにおいては当該レジストパターンを形成するための位相シフト部３Ａが備えられる。一方、当該レジストパターンの設計寸法が上記露光装置の解像限界以上であれば、第１の実施形態に係る位相シフトマスク１Ａにおいては当該レジストパターンを形成するための、金属クロム等からなる遮光膜により構成される遮光部５Ａが備えられる。

なお、位相シフト部３Ａに隣接して設けられる非位相シフト部４Ａの寸法Ｙは、形成しようとするレジストパターンの設計寸法に応じて適宜設定されるものであり、位相シフト部３Ａの寸法Ｘよりも大きい限り、上記露光装置の解像限界未満であってもよいし、解像限界以上であってもよい。

位相シフト部３Ａの寸法Ｘと非位相シフト部４Ａの寸法Ｙとの関係を具体的に説明すると、両者の寸法Ｘ，Ｙの比（Ｘ：Ｙ）は、１：１．５〜１：５．６であるのが好ましく、１：１．８〜１：４であるのがより好ましく、１：１．８〜１：３であるのが特に好ましい。位相シフト部３Ａ及び非位相シフト部４Ａの寸法Ｘ，Ｙの比が上記範囲であることで、後述する実施例からも明らかなように、形成されるレジストパターンの側壁角度θ（図５参照）を良好にすることができる（フォトレジストの種類等に応じて当該側壁角度θは変動し得るが、好ましくは６０〜９０度、特に好ましくは７０〜９０度）とともに、設計寸法に忠実なレジストパターンを比較的低露光量で形成することができる。

第１の実施形態において、一の位相シフト部３Ａの寸法Ｘと当該位相シフト部３Ａに隣接する一の非位相シフト部４Ａの寸法Ｙとの合計（Ｘ＋Ｙ）は、上記露光装置の解像限界以上であるのが好ましい。当該合計（Ｘ＋Ｙ）が上記露光装置の解像限界未満であると、良好な側壁角度θ（図５参照）を有するレジストパターンの形成が困難となるおそれがある。
具体的な上記合計（Ｘ＋Ｙ）としては、位相シフトマスクとともに用いられる露光装置の解像限界により適宜決定されるものであり、特に限定されないが、３μｍ以上であることが好ましく、３．５μｍ以上であることがより好ましい。
また、上記合計（Ｘ＋Ｙ）の上限値としては、位相シフトマスクの用途等に応じて適宜選択されるものであり、特に限定されない。上記合計（Ｘ＋Ｙ）の上限値としては、例えば、１７．９μｍ以下であることが好ましく、４．５μｍ以下であることがより好ましい。
第１の実施形態においては、上記合計（Ｘ＋Ｙ）が４μｍ程度であることが特に好ましい。
上記合計（Ｘ＋Ｙ）が上述した範囲内であることにより、所望のレジストパターンを得るための位相シフト部および非位相シフト部の設計を良好に行うことができるからである。
また、第１の実施形態においては、上記合計（Ｘ＋Ｙ）が上述の範囲内である場合に、位相シフト部３Ａの寸法Ｘと非位相シフト部４Ａの寸法Ｙとの比（Ｘ：Ｙ）を上述した数値範囲とすることが好ましい。形成されるレジストパターンの側壁角度をより良好なものとすることができ、設計寸法に忠実なレジストパターンを比較的低露光量で好適に形成することができるからである。

具体例を挙げてより詳細に説明すると、解像限界が３μｍの露光装置を用い、ラインパターン及びスペースパターンの設計寸法がそれぞれ２μｍのラインアンドスペース状のレジストパターンを形成しようとする場合、位相シフト部３Ａの寸法Ｘを、好ましくは０．６〜１．６μｍの範囲で、より好ましくは０．８〜１．４μｍの範囲で、特に好ましくは１〜１．４μｍの範囲で設定することができ、非位相シフト部４Ａの寸法Ｙを、好ましくは２．４〜３．４μｍの範囲で、より好ましくは２．６〜３．２μｍの範囲で、特に好ましくは２．６〜３μｍの範囲で設定することができる。

位相シフト部３Ａの掘り込み深さｄは、位相シフト部３Ａの透過光に所定の位相差（１７０〜１９０度（略１８０度）の位相差）を付与し得る程度に設定すればよく、透明基板２Ａの厚さ、露光光の波長、透明基板２Ａを構成する材料の屈折率等に応じて適宜設定することができる。

第１の実施形態に係る位相シフトマスク１Ａにおいて、位相シフト部３Ａ及び非位相シフト部４Ａは、透明基板２Ａ上のパターン領域６Ａ（図３参照）内に設けられている。このパターン領域６Ａは、第１の実施形態に係る位相シフトマスク１Ａを用いて被加工材上に形成しようとするレジストパターンに応じて透明基板２Ａ上に設定される少なくとも一つの領域であって、上記露光装置における露光方式にかかわらず、少なくとも一つのパターン領域６Ａ内の全面に、１回の露光により光が照射される。

図３に示すように、第１の実施形態に係る位相シフトマスク１Ａにおいては、透明基板２Ａ上に複数のパターン領域６Ａが設定されているが、一のパターン領域６Ａのみが設定されていてもよい。なお、図３においては、パターン領域６Ａ内の位相シフト部３Ａ、非位相シフト部４Ａ及び遮光部５Ａの図示が省略されている。

パターン領域６Ａの大きさは、第１の実施形態に係る位相シフトマスク１Ａを用いて製造しようとする画像表示装置の大きさ（画面サイズ）、使用される露光装置における露光方式や一回の露光可能面積等に応じて適宜設定され得るものであるが、短辺（一辺）３００ｍｍ以上の略長方形状（又は略正方形状）領域として設定される。
また、一のパターン領域６Ａには、一の画像表示装置に用いられる構成を形成するためのパターンが形成されていてもよく、複数の画像表示装置に用いられる構成を形成するためのパターンが形成されていてもよい。

なお、第１の実施形態において、パターン領域６Ａ内には、位相シフト部３Ａ及び非位相シフト部４Ａの他、上記露光装置の解像限界以上の寸法を有する、金属クロム等により構成される遮光膜からなる遮光部５Ａが設けられているが、上記露光装置の解像限界未満の寸法を有する、金属クロム等により構成される遮光膜からなる遮光部は設けられていない。すなわち、第１の実施形態に係る位相シフトマスク１Ａは、いわゆるクロムレス位相シフトマスクと称されるものである。当該パターン領域６Ａ内の遮光部５Ａの寸法が露光装置の解像限界未満であると、当該遮光部５Ａに隣接する位相シフト部３Ａ又は非位相シフト部４Ａの透過光が、当該遮光部５Ａの下方に回り込んでしまい、遮光機能を果たし得なくなってしまう。

第１の実施形態に係る位相シフトマスク１Ａを用いることで、上記露光装置からの露光により形成されるレジストパターンの側壁角度θ（図５参照）を良好にすることができる（フォトレジストの種類等に応じて当該側壁角度θは変動し得るが、例えば、好ましくは６０〜９０度、特に好ましくは７０〜９０度）。このことは、第１の実施形態に係る位相シフトマスク１Ａを介した露光により形成されるレジストパターンの厚さ（アスペクト比）のレジストパターン形成面内でのバラツキを低減することができることを意味する。したがって、第１の実施形態に係る位相シフトマスク１Ａによれば、従来の画像表示装置用の大型露光装置を用いたとしても、当該露光装置の解像限界未満の寸法を有し、かつレジストパターン形成面内における寸法誤差の小さいレジストパターンを形成することができる。

第１の実施形態に係る位相シフトマスクにおいては、位相シフト部および非位相シフト部のうち寸法の小さいいずれか一方が被加工材上のフォトレジスト膜を露光させない機能を有し、他方が被加工材上のフォトレジスト膜を露光させる機能を有する。そのため、第１の実施形態に係る位相シフトマスクにおいて、所望のレジストパターンを得るためには、位相シフト部および非位相シフト部のうち寸法の小さい暗領域の寸法と、位相シフト部および非位相シフト部のうち寸法の大きい明領域の寸法とを調整する必要がある。
第１の実施形態に係る位相シフトマスクにおいては、前記位相シフト部及び前記非位相シフト部のうちの寸法の小さい暗領域の寸法が、０．６μｍ〜２．７５μｍの範囲内であり、前記位相シフト部及び前記非位相シフト部のうちの寸法の大きい明領域の寸法と前記暗領域の寸法との比が、前記暗領域の寸法を１とした場合に、前記明領域の寸法が１．５以上であることが好ましい。
なお、暗領域および明領域の詳細については、後述する「２．第２態様」の項で説明する内容と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。

〔位相シフトマスクの製造方法〕
上述のような構成を有する位相シフトマスク１Ａは、下記のようにして製造することができる。図４は、第１の実施形態に係る位相シフトマスク１Ａを製造する工程を示すフロー図である。

まず、図４（ａ）に示すように、所定の大きさの透明基板２Ａを用意し、従来の画像表示装置用露光装置の解像限界（例えば、３μｍ）以上の寸法を有する、金属クロム等からなる遮光膜により構成される遮光部５Ａを、当該透明基板２Ａ上のパターン領域６Ａ（図３参照）内に形成する。

次に、図４（ｂ）に示すように、透明基板２Ａ（パターン領域６Ａ）及びその上の遮光部５Ａを被覆するようにして、レジスト層７Ａを形成し、図４（ｃ）に示すように、レーザー描画装置、電子線描画装置等を用いて当該レジスト層７Ａを描画し、所望のパターンを形成する。このとき、少なくとも位相シフト部３Ａの寸法Ｘが、第１の実施形態に係る位相シフトマスク１Ａを介する露光に用いられる画像表示装置用露光装置の解像限界未満、かつ非位相シフト部４Ａの寸法Ｙよりも小さくなるように、好ましくは位相シフト部３Ａ及び非位相シフト部４Ａの寸法Ｘ，Ｙの比が、所定の範囲（１：１．５〜１：５．６）となるようにレジスト層７Ａを描画する。

そして、図４（ｄ）に示すように、所定のパターンを有するレジスト層７Ａをエッチングマスクとして、透明基板２Ａのエッチング処理を行う。かかるエッチング処理は、フッ酸等のエッチング液を用いたウェットエッチング処理であってもよいし、フッ素系ガス等を用いた反応性イオンエッチング等のドライエッチング処理であってもよい。これにより、所定の深さｄの掘り込み部からなる位相シフト部３Ａが形成される。

最後に、図４（ｅ）に示すように、透明基板２Ａ上に残存するレジスト層７Ａを除去することで、第１の実施形態に係る位相シフトマスク１Ａを製造することができる。

〔レジストパターン形成方法〕
次に、上述した第１の実施形態に係る位相シフトマスク１Ａを用いてレジストパターンを形成する方法について説明する。図５は、第１の実施形態におけるレジストパターン形成方法を示すフロー図である。

まず、第１の実施形態に係る位相シフトマスク１Ａを用意し、レジストパターン形成対象である被加工材（基板）１１Ａ上のフォトレジスト膜１２Ａ（第１の実施形態においてはポジ型フォトレジスト膜）と位相シフトマスク１Ａにおける位相シフト部３Ａ等が形成されている面とを、所定の間隔をあけて対向させるようにして位相シフトマスク１Ａを配設する（図５（ａ）参照）。

レジストパターン形成対象である基板１１Ａは、用途等に応じて適宜選択され得るものであり、例えば、液晶表示装置用のＴＦＴ基板、カラーフィルタ基板、有機ＥＬ表示装置用のＴＦＴ基板等として用いられるものであれば、当該基板１１Ａとして、ガラス基板、プラスチック基板、合成樹脂フィルム等を用いることができる。

次に、画像表示装置用露光装置（図示せず）からの光を、第１の実施形態に係る位相シフトマスク１Ａを介して基板１１Ａ上のフォトレジスト膜１２Ａに照射し、当該フォトレジスト膜１２Ａを感光させる（図５（ｂ）参照）。このとき、第１の実施形態に係る位相シフトマスク１Ａの位相シフト部３Ａの透過光と、非位相シフト部４Ａの透過光とが相互に干渉することで、位相シフト部３Ａの透過光の光路上に位置するフォトレジスト膜１２Ａへの照射光の強度が、当該位置におけるフォトレジスト膜１２Ａを感光させない程度の強度にまで低下する。そのため、基板１１Ａ上のフォトレジスト膜１２Ａのうち、位相シフト部３Ａの透過光の光路上に位置するフォトレジスト膜１２Ａは感光せず、非位相シフト部４Ａの透過光の光路上に位置するフォトレジスト膜１２Ａのみが感光する。

続いて、所定の現像液を用い、露光されたフォトレジスト膜１２Ａを現像し、非位相シフト部４Ａの透過光の光路上に位置するフォトレジスト膜１２Ａのみが除去されてなるレジストパターン１３Ａを当該基板１１Ａ上に形成する（図５（ｃ）参照）。

上述した第１の実施形態におけるレジストパターン形成方法によれば、第１の実施形態に係る位相シフトマスク１Ａにおける位相シフト部３Ａの寸法Ｘが少なくとも露光装置の解像限界未満の寸法であって、かつ非位相シフト部４Ａの寸法Ｙよりも小さいことで、少なくとも位相シフト部３Ａに応じた、露光装置の解像限界未満の寸法を有するレジストパターンを、設計寸法に忠実に形成することができる。

また、第１の実施形態におけるレジストパターン形成方法によれば、良好な側壁角度θ（フォトレジストの種類等に応じて変動し得るが、好ましくは６０〜９０度、特に好ましくは７０〜９０度）を有するレジストパターン１３Ａを形成することができる。したがって、面内における寸法誤差の小さいレジストパターンを形成することができる。

なお、第１の実施形態において、レジストパターン１３Ａの側壁角度θは、基板１１Ａ側からレジストパターン１３Ａの高さ（厚さ）の１０％の位置１３Ａ_downとレジストパターン１３Ａの高さ（厚さ）の９０％の位置１３Ａ_upとの間の任意の複数箇所（例えば、３０箇所）において、基板１１Ａのレジストパターン形成面に対するレジストパターン１３Ａの側壁の角度を測定し、最小二乗法による平均値として求められるものである。かかるレジストパターン１３Ａの側壁の角度は、例えば、ＳＥＭ画像に基づいてレジストパターン１３Ａの側壁における任意の箇所の座標値を求め、当該座標値に基づいて算出することができる。

このように、第１の実施形態におけるレジストパターン形成方法によれば、側壁角度θが良好なレジストパターン１３Ａを形成することができるため、基板１１Ａ上に形成されるレジストパターン１３Ａにおける厚さ（アスペクト比）のバラツキを抑制することができ、その結果、後工程として、当該レジストパターン１３Ａをエッチングマスクとして用いたエッチング工程において、高精度なエッチングが可能となるという効果を奏し得る。

例えば、ＩＴＯからなる透明電極を形成するためのレジストパターンをガラス基板上に形成するために用いられ得る位相シフトマスクの一例として、図６に示すようなパターン構成を有する位相シフト部３Ａ、非位相シフト部４Ａ及び遮光部５Ａが一のパターン領域６Ａ内に設けられてなる位相シフトマスク１Ａが挙げられる。

画像表示装置用の等倍投影露光光学系を具備する大型露光装置を用い、図６に示す位相シフトマスク１Ａを介して、ガラス基板上のＩＴＯ膜上に設けられたポジ型フォトレジスト膜を露光および現像することで、ＩＴＯ膜上に位相シフト部３Ａに応じたレジストパターン（ラインパターン）及び遮光部５Ａに応じたレジストパターンを形成することができる。そして、当該レジストパターンが形成されたガラス基板をエッチング工程に付することによって、ガラス基板上に、画像表示装置用大型露光装置の解像限界未満の寸法を有する透明電極を、高精度に形成することができる。

なお、第１の実施形態に係る位相シフトマスク１Ａは、ＩＴＯからなる透明電極を形成する用途以外にも、大面積の露光が可能な画像表示装置用の等倍投影露光光学系を具備する大型露光装置を用いて、大面積の基板上に当該露光装置の解像限界未満の寸法のレジストパターンを形成する必要のある用途に適用され得る。このような用途としては、例えば、液晶ディスプレイ等のＴＦＴ基板におけるゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、コンタクトホール等の形成；カラーフィルタ基板におけるブラックマトリックス、着色部材を複数層に積層して構成される積層柱（積層スペーサ）等の形成等が挙げられる。

第１の実施形態に係る位相シフトマスクを用いたレジストパターン形成方法において用いられる露光光としては、一般的な画像表示装置用の等倍投影露光光学系を具備する大型露光装置に用いられるものと同様とすることができ、特に限定されないが、ｇ線、ｈ線、ｉ線の混合波長光であることが好ましい。混合波長光を用いることにより、フォトレジスト膜に照射される露光量を多くすることができ、レジストパターンの形成のラインタクトを短くすることができるからである。また、第１の実施形態に係る位相シフトマスクを介して混合波長光をフォトレジスト膜に照射することにより、上述した透過部および半透過部を有する従来の位相シフトマスクを介する場合に比べて、所定の厚さおよび隔壁角度を有するレジストパターンを得ることができるからである。

＜第２の実施形態＞
〔位相シフトマスク〕
第２の実施形態に係る位相シフトマスクを、図面を参照しながら説明する。
図７は、第２の実施形態に係る位相シフトマスクの概略構成を示す部分切断端面図であり、図８は、第２の実施形態に係る位相シフトマスクにおける透過光の光強度を示すグラフであり、図９は、第２の実施形態に係る位相シフトマスクの概略構成を示す部分平面図である。

図７に示すように、第２の実施形態に係る位相シフトマスク１Ｂは、透明基板２Ｂと、透明基板２Ｂ上に設けられてなる複数の位相シフト部３Ｂと、各位相シフト部３Ｂに隣接するようにして設けられてなる複数の非位相シフト部４Ｂとを備えるものであって、第１の実施形態に係る位相シフトマスク１Ａと同様に、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置等の画像表示装置を製造する過程において、当該画像表示装置用の等倍投影露光光学系を具備する大型露光装置を用いた露光により当該露光装置の解像限界未満（好ましくは３μｍ未満、より好ましくは１．５μｍ以上３μｍ未満、特に好ましくは１．５〜２μｍ）の寸法のレジストパターンを被加工材上に形成するために用いられるものである。

透明基板２Ｂとしては、特に限定されるものではなく、第１の実施形態に係る位相シフトマスク１Ａにおける透明基板２Ａと同様のものを用いることができる。

位相シフト部３Ｂは、透明基板２Ｂ上に設けられており、透明基板２Ｂ上に形成されてなる所定の厚さｔの透明膜として構成される。そして、複数の位相シフト部３Ｂに隣接する透明膜非形成部（透明基板２Ｂの露出部）が、非位相シフト部４Ｂとなる。

位相シフト部３Ｂを構成する透明膜は、波長３６５ｎｍの光の透過率が８０％以上、好ましくは８５％以上、特に好ましくは９０％以上の透明材料により構成される。かかる透明材料としては、例えば、ＳｉＯ、ＩＴＯ、フッ素系樹脂等が挙げられる。

位相シフト部３Ｂの寸法Ｘ及び非位相シフト部４Ｂの寸法Ｙは、第１の実施形態に係る位相シフトマスク１Ａにおける位相シフト部３Ａの寸法Ｘ及び非位相シフト部４Ａの寸法Ｙと同様に設定され得る。

位相シフト部３Ｂの厚さｔは、位相シフト部３Ｂの透過光に所定の位相差（１７０〜１９０度（略１８０度）の位相差）を付与し得る程度に設定すればよく、透明基板２Ｂの厚さ、露光光の波長、透明基板２Ｂを構成する材料の屈折率等に応じて適宜設定することができる。

第２の実施形態に係る位相シフトマスク１Ｂを用いて形成しようとするレジストパターンのうち、従来のバイナリーマスク（金属クロム等により構成される遮光部と開口部とを有するフォトマスク）であれば遮光部に応じて形成されるレジストパターン（例えば、ラインアンドスペース状のレジストパターンをポジ型フォトレジストにより形成しようとする場合にはラインパターン、ネガ型フォトレジストにより形成しようとする場合にはスペースパターン）の設計寸法が、使用する画像表示装置用露光装置の解像限界未満である場合、第２の実施形態に係る位相シフトマスク１Ｂにおいては当該レジストパターンを形成
するための位相シフト部３Ｂが備えられる。一方、当該レジストパターンの設計寸法が上記露光装置の解像限界以上であれば、第２の実施形態に係る位相シフトマスク１Ｂにおいては当該レジストパターンを形成するための、金属クロム等からなる遮光膜により構成される遮光部５Ｂが備えられる。

第２の実施形態に係る位相シフトマスク１Ｂにおいて、位相シフト部３Ｂ及び非位相シフト部４Ｂは、透明基板２Ｂ上のパターン領域６Ｂ（図９参照）内に設けられている。このパターン領域６Ｂは、第２の実施形態に係る位相シフトマスク１Ｂを用いて被加工材上に形成しようとするレジストパターンに応じて透明基板２Ｂ上に設定される少なくとも一つの領域であって、上記露光装置における露光方式にかかわらず、少なくとも一つのパターン領域６Ｂ内の全面に、一回の露光により光が照射される。

図９に示すように、第２の実施形態に係る位相シフトマスク１Ｂにおいては、透明基板２Ｂ上に複数のパターン領域６Ｂが設定されているが、一のパターン領域６Ｂのみが設定されていてもよい。なお、図９に示す位相シフトマスク１Ｂにおいては、パターン領域６Ｂ内の位相シフト部３Ｂ、非位相シフト部４Ｂ及び遮光部５Ｂの図示が省略されている。

パターン領域６Ｂの大きさは、第２の実施形態に係る位相シフトマスク１Ｂを用いて製造しようとする画像表示装置の大きさ（画面サイズ）、使用される露光装置における露光方式や１回の露光可能面積等に応じて適宜設定され得るものであるが、短辺（一辺）３００ｍｍ以上の略長方形状（又は略正方形状）領域として設定される。
また、一のパターン領域６Ｂには、一の画像表示装置に用いられる構成を形成するためのパターンが形成されていてもよく、複数の画像表示装置に用いられる構成を形成するためのパターンが形成されていてもよい。

なお、第２の実施形態において、パターン領域６Ｂ内には、位相シフト部３Ｂ及び非位相シフト部４Ｂの他、上記露光装置の解像限界以上の寸法を有する、金属クロム等からなる遮光膜により構成される遮光部５Ｂが設けられているが、上記露光装置の解像限界未満の寸法を有する、金属クロム等からなる遮光膜により構成される遮光部は設けられていない。すなわち、第２の実施形態に係る位相シフトマスク１Ｂは、いわゆるクロムレス位相シフトマスクと称されるものである。当該パターン領域６Ｂ内の遮光部５Ｂの寸法が露光装置の解像限界未満であると、当該遮光部５Ｂに隣接する位相シフト部３Ｂ又は非位相シフト部４Ｂの透過光が、当該遮光部５Ｂの下方に回り込んでしまい、遮光機能を果たし得なくなってしまう。

また、図７に示す第２の実施形態に係る位相シフトマスク１Ｂにおいて、位相シフト部３Ｂを構成する透明材料と同一材料からなり、遮光部５Ｂの寸法よりも僅かに大きな寸法の透明膜が、遮光部５Ｂを完全に被覆するようにして設けられていてもよい（図１１（ｆ）参照）。このように、遮光部５Ｂが透明膜により被覆されていることで、遮光部５Ｂに非位相シフト部４Ｂが隣接する場合において、非位相シフト部４Ｂと遮光部５Ｂとの境界部を透過する所定の位相差の付与された光により、当該境界部における照射光のコントラストを大きくすることができるため、遮光部５Ｂに応じて形成されるレジストパターンのエッジ形状を良好にすることができる。

第２の実施形態に係る位相シフトマスク１Ｂを用いることで、上記露光装置からの露光により形成されるレジストパターンの側壁角度θ（図１２参照）を良好にすることができる（フォトレジストの種類等に応じて側壁角度θは変動し得るが、好ましくは６０〜９０度、特に好ましくは７０〜９０度）。このことは、第２の実施形態に係る位相シフトマスク１Ｂを介した露光により形成されるレジストパターンの厚さ（アスペクト比）のレジストパターン形成面内でのバラツキを低減することができることを意味する。したがって、第２の実施形態に係る位相シフトマスク１Ｂによれば、従来の画像表示装置用の大型露光装置を用いたとしても、上記露光装置の解像限界未満の寸法を有し、かつレジストパターン形成面内における寸法誤差の小さいレジストパターンを形成することができる。

〔位相シフトマスクの製造方法１〕
上述のような構成を有する位相シフトマスク１Ｂは、下記のようにして製造することができる。図１０は、第２の実施形態に係る位相シフトマスク１Ｂを製造する工程の一例を示すフロー図である。

まず、図１０（ａ）に示すように、所定の大きさの透明基板２Ｂを用意し、従来の画像表示装置用露光装置の解像限界（例えば、３μｍ）以上の寸法を有する、金属クロム等からなる遮光膜により構成される遮光部５Ｂを、当該透明基板２Ｂ上のパターン領域６Ｂ（図９参照）内に形成する。

次に、図１０（ｂ）に示すように、透明基板２Ｂ（パターン領域６Ｂ）及びその上の遮光部５Ｂを被覆するようにして、レジスト層７Ｂを形成し、図１０（ｃ）に示すように、レーザー描画装置、電子線描画装置等を用いて当該レジスト層７Ｂを描画し、所望のパターンを形成する。このとき、少なくとも位相シフト部３Ｂの寸法Ｘが、第２の実施形態に係る位相シフトマスク１Ｂを介する露光に用いられる画像表示装置用露光装置の解像限界未満、かつ非位相シフト部４Ｂの寸法Ｙよりも小さくなるように、好ましくは位相シフト部３Ｂ及び非位相シフト部４Ｂの寸法Ｘ，Ｙの比が、所定の範囲（１：１．５〜１：５．６）となるようにレジスト層７Ｂを描画する。

そして、図１０（ｄ）に示すように、所定のパターンを有するレジスト層７Ｂ上に、位相シフト部３Ｂを構成する透明材料（ＩＴＯ等）からなる透明膜３０Ｂを形成する。このとき、形成される透明膜３０Ｂの厚さが位相シフト部３Ｂの厚さｔとなるため、位相シフト部３Ｂの透過光に所定の位相差（略１８０度）を付与し得る程度の厚さの透明膜３０Ｂを形成する。

最後に、図１０（ｅ）に示すように、透明基板２Ｂ上に残存するレジスト層７Ｂ及び当該レジスト層７Ｂ上の透明膜３０Ｂを除去することで、第２の実施形態に係る位相シフトマスク１Ｂを製造することができる。

〔位相シフトマスクの製造方法２〕
第２の実施形態に係る位相シフトマスク１Ｂは、上述した図１０に示す方法の他、下記のようにして製造することもできる。図１１は、第２の実施形態に係る位相シフトマスク１Ｂを製造する工程の他の例を示すフロー図である。

まず、図１１（ａ）に示すように、所定の大きさの透明基板２Ｂを用意し、従来の画像表示装置用露光装置の解像限界（例えば、３μｍ）以上の寸法を有する、金属クロム等からなる遮光膜により構成される遮光部５Ｂを、当該透明基板２Ｂ上のパターン領域６Ｂ（図９参照）内に形成する。

次に、図１１（ｂ）に示すように、透明基板２Ｂ（パターン領域６Ｂ）及びその上の遮光部５Ｂを被覆するようにして、位相シフト部３Ｂを構成する透明材料（ＩＴＯ等）からなる透明膜３０Ｂを形成する。このとき、透明基板２Ｂ上に形成される透明膜３０Ｂの厚さが位相シフト部３Ｂの厚さｔとなるため、位相シフト部３Ｂの透過光に所定の位相差（略１８０度）を付与し得る程度の厚さの透明膜３０Ｂを形成する。

続いて、図１１（ｃ）に示すように、透明膜３０Ｂを被覆するようにしてレジスト層７Ｂを形成し、図１１（ｄ）に示すように、レーザー描画装置、電子線描画装置等を用いて当該レジスト層７Ｂを描画し、所望のパターンを形成する。このとき、位相シフト部３Ｂに相当する位置のレジスト層７Ｂ及び遮光部５Ｂ上のレジスト層７Ｂを残存させるようにして当該レジスト層７Ｂを描画する。なお、遮光部５Ｂ上には、遮光部５Ｂの寸法よりも僅かに大きな寸法のレジスト層７Ｂを残存させるようにするのが好ましい。

そして、図１１（ｅ）に示すように、所定のパターンを有するレジスト層７Ｂをエッチングマスクとして、透明膜３０Ｂをエッチングし、位相シフト部３Ｂを形成する。かかるエッチング処理は、フッ酸等のエッチング液を用いたウェットエッチング処理であってもよいし、フッ素系ガス等を用いた反応性イオンエッチング等のドライエッチング処理であってもよい。

最後に、図１１（ｆ）に示すように、透明膜３０Ｂ上に残存するレジスト層７Ｂを除去することで、第２の実施形態に係る位相シフトマスク１Ｂを製造することができる。

〔レジストパターン形成方法〕
次に、上述した第２の実施形態に係る位相シフトマスク１Ｂを用いてレジストパターンを形成する方法について説明する。図１２は、第２の実施形態におけるレジストパターン形成方法を示すフロー図である。

まず、第２の実施形態に係る位相シフトマスク１Ｂを用意し、レジストパターン形成対象である被加工材（基板）１１Ｂ上のフォトレジスト膜１２Ｂ（第２の実施形態においてはポジ型フォトレジスト膜）と位相シフトマスク１Ｂにおける位相シフト部３Ｂ等が設けられている面とを、所定の間隔をあけて対向させるようにして位相シフトマスク１Ｂを配設する（図１２（ａ）参照）。

レジストパターン形成対象である基板１１Ｂは、用途等に応じて適宜選択され得るものであり、例えば、液晶表示装置用のＴＦＴ基板、カラーフィルタ基板、有機ＥＬ表示装置用のＴＦＴ基板等として用いられるものであれば、当該基板１１Ｂとして、ガラス基板、プラスチック基板、合成樹脂フィルム等を用いることができる。

次に、画像表示装置用露光装置（図示せず）からの光を、第２の実施形態に係る位相シフトマスク１Ｂを介して、基板１１Ｂ上のフォトレジスト膜１２Ｂに照射し、当該フォトレジスト膜１２Ｂを感光させる（図１２（ｂ）参照）。このとき、第２の実施形態に係る位相シフトマスク１Ｂの位相シフト部３Ｂの透過光と、非位相シフト部４Ｂの透過光とが相互に干渉することで、位相シフト部３Ｂの透過光の光路上に位置するフォトレジスト膜１２Ｂへの照射光の強度が、当該位置におけるフォトレジスト膜１２Ｂを感光させない程度の光強度に低下する。そのため、基板１１Ｂ上のフォトレジスト膜１２Ｂのうち、位相シフト部３Ｂの透過光の光路上に位置するフォトレジスト膜１２Ｂは感光せず、非位相シフト部４Ｂの透過光の光路上に位置するフォトレジスト膜１２Ｂのみが感光する。

続いて、所定の現像液を用い、露光されたフォトレジスト膜１２Ｂを現像し、非位相シフト部４Ｂの透過光の光路上に位置するフォトレジスト膜１２Ｂのみが除去されてなるレジストパターン１３Ｂを当該基板１１Ｂ上に形成する（図１２（ｃ）参照）。

上述した第２の実施形態におけるレジストパターン形成方法によれば、第２の実施形態に係る位相シフトマスク１Ｂにおける位相シフト部３Ｂの寸法Ｘが少なくとも露光装置の解像限界未満の寸法であって、かつ非位相シフト部４Ｂの寸法Ｙよりも小さいことで、少なくとも位相シフト部３Ｂに応じた、露光装置の解像限界未満の寸法を有するレジストパターンを、設計寸法に忠実に形成することができる。

また、第２の実施形態におけるレジストパターン形成方法によれば、良好な側壁角度θ（フォトレジストの種類等に応じて側壁角度θは変動し得るが、好ましくは６０〜９０度、特に好ましくは７０〜９０度）を有するレジストパターン１３Ｂを形成することができる。したがって、面内における寸法誤差の小さいレジストパターン１３Ｂを形成することができる。

なお、第２の実施形態において、レジストパターン１３Ｂの側壁角度θは、基板１１Ｂ側からレジストパターン１３Ｂの高さ（厚さ）の１０％の位置１３Ｂ_downとレジストパターン１３Ｂの高さ（厚さ）の９０％の位置１３Ｂ_upとの間の任意の複数箇所（例えば、３０箇所）において、基板１１Ｂのレジストパターン形成面に対するレジストパターン１３Ｂの側壁の角度を測定し、最小二乗法による平均値として求められるものである。かかるレジストパターン１３Ｂの側壁の角度は、例えば、ＳＥＭ画像に基づいてレジストパターン１３Ｂの側壁における任意の箇所の座標値を求め、当該座標値に基づいて算出することができる。

このように、第２の実施形態におけるレジストパターン形成方法によれば、側壁角度θが良好なレジストパターン１３Ｂを形成することができることからして、基板１１Ｂ上に形成されるレジストパターン１３Ｂにおける厚さ（アスペクト比）のバラツキを抑制することができ、その結果、後工程として、当該レジストパターン１３Ｂをエッチングマスクとして用いたエッチング工程において、高精度なエッチングが可能となるという効果を奏し得る。

例えば、ＩＴＯからなる透明電極を形成するためのレジストパターンをガラス基板上に形成するために用いられ得る位相シフトマスクの一例として、図６に示すようなパターン構成を有する位相シフト部３Ｂ、非位相シフト部４Ｂ及び遮光部５Ｂが一のパターン領域６Ｂ内に設けられてなる位相シフトマスク１Ｂが挙げられる。

画像表示装置用の等倍投影露光光学系を具備する大型露光装置を用い、図６に示す位相シフトマスク１Ｂを介して、ガラス基板上のＩＴＯ膜上に設けられたポジ型フォトレジスト膜を露光および現像することで、ＩＴＯ膜上に位相シフト部３Ｂに応じたレジストパターン（ラインパターン）及び遮光部５Ｂに応じたレジストパターンを形成することができる。そして、当該レジストパターンが形成されたガラス基板をエッチング工程に付することによって、ガラス基板上に、画像表示装置用大型露光装置の解像限界未満の寸法を有する透明電極を、高精度に形成することができる。

なお、第２の実施形態に係る位相シフトマスク１Ｂは、ＩＴＯからなる透明電極を形成する用途以外にも、大面積の露光が可能な画像表示装置用の等倍投影露光光学系を具備する大型露光装置を用いて、大面積の基板上に当該露光装置の解像限界未満の寸法のレジストパターンを形成する必要のある用途に適用され得る。このような用途としては、例えば、液晶ディスプレイ等のＴＦＴ基板におけるゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、コンタクトホール等の形成；カラーフィルタ基板におけるブラックマトリックス、着色部材を複数層に積層して構成される積層柱（積層スペーサ）等の形成等が挙げられる。

第２の実施形態に係る位相シフトマスクを用いたレジストパターン形成方法において用いられる露光光としては、一般的な画像表示装置用の等倍投影露光光学系を具備する大型露光装置に用いられるものと同様とすることができ、特に限定されないが、ｇ線、ｈ線、ｉ線の混合波長光であることが好ましい。なお、理由については、上述した第１の実施形態の項で説明した内容と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。

＜第１態様の位相シフトマスク＞
上述した第１及び第２の実施形態においては、位相シフトマスク１Ａ，１Ｂにおける位相シフト部３Ａ，３Ｂの寸法Ｘが非位相シフト部４Ａ，４Ｂの寸法Ｙよりも小さく、位相シフト部３Ａ，３Ｂが従来のバイナリーマスクにおける遮光部としての役割を果たすものとなっているが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、非位相シフト部４Ａ，４Ｂの寸法Ｙが位相シフト部３Ａ，３Ｂの寸法Ｘよりも小さく、非位相シフト部４Ａ，４Ｂが従来のバイナリーマスクにおける遮光部としての役割をはたすものであってもよい。この場合において、少なくとも非位相シフト部４Ａ，４Ｂの寸法Ｙは、使用される画像表示装置用の等倍投影露光光学系を具備する大型露光装置の解像限界未満の寸法であり、位相シフト部３Ａ，３Ｂ及び非位相シフト部４Ａ，４Ｂの寸法Ｘ，Ｙの比が１．５：１〜５．６：１であるのが好ましく、１．８：１〜４：１であるのがより好ましく、１．８：１〜３：１であるのが特に好ましい。そして、非位相シフト部４Ａ，４Ｂに隣接する位相シフト部３Ａ，３Ｂの寸法Ｘは、形成しようとするレジストパターンの設計寸法に応じて適宜設定されるものであり、非位相シフト部４Ａ，４Ｂの寸法Ｙよりも大きい限り、上記露光装置の解像限界未満であってもよいし、解像限界以上であってもよい。

上述した第１及び第２の実施形態においては、位相シフトマスク１Ａ，１Ｂのパターン領域６Ａ，６Ｂ内に、金属クロム等からなる遮光膜により構成される遮光部５Ａ，５Ｂが設けられているが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、遮光により形成されるレジストパターンの設計寸法が、使用される画像表示装置用の等倍投影露光光学系を具備する大型露光装置の解像限界未満のものである場合には、当該パターン領域６Ａ，６Ｂ内に遮光部５Ａ，５Ｂが設けられている必要はなく、そのようなレジストパターンに対応するように位相シフト部３Ａ，３Ｂ（非位相シフト部４Ａ，４Ｂ）が設けられていればよい。

第１及び第２の実施形態に係る位相シフトマスク１Ａ，１Ｂを製造する方法として、金属クロム等からなる遮光膜により構成される遮光部５Ａ，５Ｂが形成された透明基板２Ａ，２Ｂに位相シフト部３Ａ，３Ｂを設ける方法を例に挙げたが、このような態様以外にも、例えば、透明基板２Ａ，２Ｂに位相シフト部３Ａ，３Ｂを形成した後に、金属クロム等からなる遮光膜により構成される遮光部５Ａ，５Ｂを形成するようにしてもよい。

２．第２態様
本発明の第２態様の位相シフトマスクは、透明基板と、前記透明基板上に設けられた凹状又は凸状の位相シフト部と、前記位相シフト部に隣接する非位相シフト部とを備えるものであって、前記位相シフト部が、前記位相シフト部を透過した露光光の位相を前記非位相シフト部を透過した露光光の位相に対して反転させるものであり、前記位相シフト部及び前記非位相シフト部のうちの寸法の小さい方を暗領域として用い、前記位相シフト部及び前記非位相シフト部のうちの寸法の大きい方を明領域として用い、前記暗領域の寸法が、０．６μｍ〜２．７５μｍの範囲内であり、前記明領域の寸法と前記暗領域の寸法との比が、前記暗領域の寸法を１とした場合に、前記明領域の寸法が１．５以上であり、前記位相シフトマスクの大きさが、３３０ｍｍ×４５０ｍｍ以上であることを特徴とするものである。

第２態様において、「位相シフト部が、位相シフト部を透過した露光光の位相を非位相シフト部を透過した露光光の位相に対して反転させるものである」とは、位相シフト部を透過した露光光（位相シフト部の透過光）と非位相シフト部を透過した露光光（非位相シフト部の透過光）との位相差が、両透過光を干渉させて打ち消し合うことができる程度の位相差となるように位相シフト部の位相が調整されていることをいう。より具体的には、上記位相シフト部の透過光と非位相シフト部の透過光との位相差が、１８０°±１０°の範囲内となるように位相シフト部の位相が調整されていることをいう。第２態様においては、上述した位相差が、１８０°±５°の範囲内となることがより好ましく、１８０°となることが特に好ましい。
また、第２態様の位相シフトマスクとともに用いられる露光光がｇ線、ｈ線、ｉ線の混合波長光である場合は、上記位相シフト部のｉ線の透過光と非位相シフト部のｉ線の透過光との位相差が上述した関係を満たすように、位相シフト部が調整されていることが好ましい。

第２態様の位相シフトマスクの具体例としては、上述した「１．第１態様」の項で説明した図１および図７等を挙げることができる。第２態様においては、図１に示す位相シフトマスク１Ａにおいて、彫り込み部である位相シフト部３Ａを暗領域として用い、非位相シフト部４Ａを明領域として用いるものである。また、図７に示す位相シフトマスク１Ｂにおいて、透明膜で構成される位相シフト部３Ｂを暗領域として用い、非位相シフト部４Ｂを明領域として用いるものである。

第２態様によれば、上記暗領域の寸法および明領域の寸法が上述した寸法を有することにより、従来の画像表示装置製造用露光装置を用い、透明基板等の被加工材上に、当該露光装置の解像限界未満の寸法を有する所定のパターンを高精度で形成することができる。

また、第２態様の位相シフトマスクにおいては、上述した透過部および半透過部を備える従来の位相シフトマスクに比べて良好な精度でレジストパターンを形成することができる。以下、この理由については明らかではないが以下のように推量される。

ここで、上述したように、従来のＬＳＩ等の半導体装置の製造過程において用いられる透過部および半透過部を有する位相シフトマスクを画像表示装置の製造過程におけるフォトマスクに適用し、従来の画像表示装置製造用露光装置により露光および現像を行った場合は、得られるレジストパターンの寸法を解像限界未満とすることができるものの、レジストパターンの厚さが小さくなったり、レジストパターンの側壁部が小さくなったりすることで、レジストパターンがエッチングマスクとして機能しないという問題や、高精度でエッチングできないという問題がある。このような問題が生じる理由については、以下のように推量される。
すなわち、画像表示装置製造用のフォトマスクは、通常の半導体製造装置用のフォトマスク（６インチレチクル）に比べて、そのサイズは大きいものである。また、近年の画像表示装置の大型化に伴い、画像表示装置用のフォトマスクは、さらなる大型化が進んでいる。両者の大きさの違いとしては、具体的には６インチレチクルの対角線の長さは２１５ｍｍであるのに対し、画像表示装置用のフォトマスクは４９５ｍｍ〜１８５６ｍｍ程度である。よって、画像表示装置用のフォトマスクは６インチレチクルに対して対角線の比で２．３倍〜８．６倍のサイズを有し、さらに、描画時間、検査時間等の製造コストに直接関係する面積比では４．４倍〜７２倍の面積を有する。
そのため、従来の画像表示装置製造用露光装置を用いた等倍投影露光においては、上述した画像表示装置用のフォトマスクを用いて露光を短時間で行うために大光量が求められることから、露光光としては、例えば、ｇ線、ｈ線、ｉ線の混合波長光が好適に用いられる。具体的には、一辺が３００ｍｍ以上のパターン領域をもつフォトマスク、あるいはフォトマスクの大きさが３３０ｍｍ×４５０ｍｍ以上のフォトマスクについては製造条件上、ｇ、ｈ、ｉ線の混合波長光が好適に用いられる。
一方で、半導体装置の製造過程においては、露光の解像度を向上させる目的で、露光光としては、例えば、ｉ線、ＫｒＦ線（２４８ｎｍ）、ＡｒＦ線（１９３ｎｍ）等の短波長側の単一波長光、すなわち平行光成分の多い光が好適に用いられている。そのため、半導体の製造過程において用いられる位相シフトマスクは、通常、透過部および半透過部については、短波長側の単一波長光の基準に位相が調整される。
よって、上述のように平行成分の多い光（短波長側の単一波長光）に対して透過部および半透過部の位相が調整された半導体装置の製造過程における位相シフトマスクを、上述した平行光成分が少ない光（混合波長光）を使用する画像表示装置の製造過程におけるフォトマスクに適用した場合は、上記位相シフトマスクの透過部の透過光が半透過部の直下に回りこみやすくなり、半透過部の透過光では打ち消しきれず、半透過部に対応するフォトレジスト膜に、上記フォトレジスト膜を感光させる程度の露光光が照射されることが推量される。その結果、得られるレジストパターンの厚さが小さくなったり、レジストパターンの側壁部が小さくなったりするものと推量される。

一方、第２態様の位相シフトマスクは、暗領域および明領域が寸法の異なる位相シフト部および非位相シフト部で構成されていることから、両領域は同等の露光光の透過率を有し、各領域の透過光の位相が反転したものとなる。よって、第２態様の位相シフトマスクを介して上述した混合波長光を露光光としてフォトレジスト膜に照射した場合、暗領域における透過光を従来の半透過部における透過光よりも多いものとすることができるため、暗領域に回り込んだ明領域の透過光（回り込み光）を十分に打ち消すことができ、暗領域に対応するフォトレジスト膜に上記フォトレジスト膜を感光させる程度の露光光が照射されることを抑制することが可能となると推量される。
以下、第２態様の位相シフトマスクの詳細について説明する。

〔位相シフトマスク〕
第２態様の位相シフトマスクは、前記位相シフト部及び前記非位相シフト部のうちの寸法の小さい方を暗領域として用い、前記位相シフト部及び前記非位相シフト部のうちの寸法の大きい方を明領域として用いるものである。また、暗領域の寸法と明領域の寸法とが所定の値を有することを特徴とするものである。
また、第２態様の位相シフトマスクを用いて被加工材上のフォトレジスト膜を露光してレジストパターンを作製する場合において、暗領域は、フォトレジスト膜において感光されない領域に対応する位相シフトマスクの領域（フォトレジスト膜を露光させない領域）であり、明領域はフォトレジスト膜において感光される領域に対応する位相シフトマスクの領域（フォトレジスト膜を露光させる領域）である。

第２態様の位相シフトマスクは、上記暗領域の寸法が０．６μｍ〜２．７５μｍの範囲内であることを特徴とするものである。上記暗領域は、通常、露光装置の解像限界未満の寸法である。
具体的な暗領域の寸法としては、暗領域のパターン形状、第２態様の位相シフトマスクの用途等に応じて適宜選択され、特に限定されないが、なかでも０．８μｍ〜２．５μｍの範囲内、特に１．０μｍ〜２．０μｍの範囲内であることが好ましい。
より具体的には、暗領域のパターン形状がライン状である場合、暗領域の寸法（線幅）としては、０．６μｍ以上、なかでも０．８μｍ以上、特に１．０μｍ以上であることが好ましい。また、暗領域の寸法（線幅）としては、２．０５μｍ以下、なかでも２．０μｍ以下、特に１．９μｍ以下であることが好ましい。
また、暗領域のパターン形状がスクエア状である場合は、暗領域の寸法（スクエアの短辺方向の幅）としては、１．３μｍ以上、なかでも１．４μｍ以上、特に１．６μｍ以上であることが好ましい。また、暗領域の寸法（スクエアの短辺方向の幅）としては、２．７５μｍ以下、なかでも２．５μｍ以下、特に２．３μｍ以下であることが好ましい。
暗領域の寸法が上記値に満たない場合は、暗領域を透過する位相反転した光が、明領域から回り込んでくる光を打ち消すだけの光量を得ることが出来ないため良好なレジストパターン形状を得ることが出来ない可能性があるからである。
また、暗領域の寸法が上記値を超える場合は、第２態様の位相シフトマスクを用いてフォトレジスト膜を露光した場合に、暗領域の透過光の量が多くなり、暗領域の透過光がフォトレジスト膜を露光してしまうため、暗領域に対応するレジストパターンの中央部が露光されてしまう可能性があるからである。

また、第２態様の位相シフトマスクにおいては、前記明領域の寸法と前記暗領域の寸法との比が、前記暗領域の寸法を１とした場合に、前記明領域の寸法が１．５以上であることを特徴とする。
上記明領域の寸法としては、暗領域の寸法との比が上述した値以上であればよく、解像限界未満の寸法であってもよく、解像限界以上の寸法であってもよい。具体的な明領域の寸法については、暗領域の寸法との比が上述した値以上となるように、種々のパターン形状に応じて適宜決定することができる。

第２態様の位相シフトマスクは、その大きさが３３０ｍｍ×４５０ｍｍ以上であることを特徴とするものである。位相シフトマスクの大きさが上述の値以上であることにより、高精細な構成を備える画像表示装置を製造することが可能となる。
また、第２の位相シフトマスクの大きさとしては、その用途等に応じて適宜選択されるものであるが、例えば、３３０ｍｍ×４５０ｍｍ〜１６００ｍｍ×１８００ｍｍ程度とすることができる。

第２態様の位相シフトマスクにおける透明基板、位相シフト部、非位相シフト部、その他の構成については、上述した「１．第１態様」の項で説明した内容と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
また、第２態様の位相シフトマスクにおいては、露光装置の解像限界未満の寸法を有し、金属クロム等の遮光膜により構成される遮光部を有していてもよい。このような遮光部としては、例えば、位相シフトマスクにおいて明領域、暗領域、および露光装置の解像限界以上の遮光部で構成されるマスクパターンについての補正を行う補正パターンとして好適に用いることができる。
補正パターンの寸法およびパターン形状等については、第２態様の位相シフトマスクの用途、および露光装置等に応じて適宜選択することができる。

〔位相シフトマスクの製造方法〕
第２態様の位相シフトマスクの製造方法については、上述した「１．第１態様」の項で説明した位相シフトマスクの製造方法の内容と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。

〔レジストパターン形成方法〕
第２態様の位相シフトマスクを用いたレジストパターン形成方法については、第２態様のマスクを用いること以外は、上述した「１．第１態様」の項で説明したレジストパターン形成方法の内容と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

以下、実施例等により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は下記の実施例等により何ら制限されるものではない。

〔試験例１〕
掘り込み部により構成される寸法１μｍの位相シフト部及び寸法３μｍの非位相シフト部が交互に並列してなるラインアンドスペース状のパターンを有する位相シフトマスク（実施例１）を介して、被加工材上のフォトレジスト膜を露光した場合において、位相シフトマスクを透過し、当該フォトレジスト膜に照射される光（照射光）の光強度をシミュレーションにより求めた。

当該シミュレーションは、リソグラフィー用シミュレーションソフトを使用して行い、シミュレーションにおける露光条件としては、液晶ディスプレイ用大型露光機（解像限界：３．５μｍ，ＮＡ：０．０８３、コヒーレントファクター：０．７５）を用い、光源は３６５ｎｍ、４０５ｎｍ及び４３６ｎｍの３波長混合光源とした。また、位相シフトの設定としては、波長３６５ｎｍの露光光を基準として１８０度位相が反転するものとし、位相シフトマスクにおける露光光の透過率は１００％とした。また、レジストとしては、ポジ型フォトレジストＡ（ＡＺ社製，製品名：ＡＺ１５００）を使用した。

結果を表１に示す。なお、表１においてＡｖｅｒａｇｅは「フォトレジスト膜への照射光強度の算術平均値」を表し、Ｍａｘは「フォトレジスト膜への照射光強度の最大値」を表し、Ｍｉｎは「フォトレジスト膜への照射光強度の最小値」を表し、Ｃｏｎｔｒａｓｔは「ＭａｘとＭｉｎとの差分」を表す。

また、位相シフト部を金属クロムからなる遮光層に変更した以外は、実施例１と同様の構成を有するバイナリーマスク（比較例１）を用い、当該バイナリーマスクを介して、被加工材上のフォトレジスト膜に露光した場合において、当該フォトレジスト膜への照射光の光強度を実施例１と同様にしてシミュレーションにより求めた。結果を表１にあわせて示す。

さらに、位相シフト部を、透明基板２Ａ上に設けられた透過率５％の位相シフト膜に変更した以外は、実施例１と同様の構成を有するハーフトーン型位相シフトマスク（比較例２）を用い、当該ハーフトーン型位相シフトマスクを介して、被加工材上のフォトレジスト膜に露光した場合において、当該フォトレジスト膜への照射光の光強度を実施例１と同様にしてシミュレーションにより求めた。結果を表１にあわせて示す。

表１に示すように、実施例１の位相シフトマスクは、フォトレジスト膜への照射光強度の最小値（Ｍｉｎ）を、従来のバイナリーマスク（比較例１）やハーフトーン型位相シフトマスク（比較例２）に比して顕著に低下させ得ることが確認された。このフォトレジスト膜への照射光強度の最小値（Ｍｉｎ）は、位相シフト部の透過光の光路上に位置するフォトレジスト膜への照射光の強度であるため、実施例１の位相シフトマスクによれば、位相シフト部による遮光効果に優れたものとすることができる。

また、実施例１の位相シフトマスクは、フォトレジスト膜への照射光強度の最大値（Ｍａｘ）と最小値（Ｍｉｎ）との差分（Ｃｏｎｔｒａｓｔ）を、従来のバイナリーマスク（比較例１）やハーフトーン型位相シフトマスク（比較例２）に比して顕著に増大させ得ることが確認された。この差分（Ｃｏｎｔｒａｓｔ）が大きいほど解像度を向上させ得ることから、実施例１の位相シフトマスクによれば、高解像度でのレジストパターン形成が可能であると考えられる。

〔試験例２〕
実施例１の位相シフトマスク、比較例１のバイナリーマスク及び比較例２のハーフトーン型位相シフトマスクを介した露光により形成されるレジストパターン（ラインパターン寸法：２μｍ、スペースパターン寸法：２μｍ）を、レジストプロファイルのシミュレーションにより比較した。結果を表２に示す。なお、シミュレーションに関する条件（シミュレーションソフト、露光装置、位相シフト、レジスト等に関する条件）等は、試験例１と同様である。結果を表２に示す。

表２に示すように、実施例１の位相シフトマスクによれば、レジストパターンの側壁角度を、従来のバイナリーマスク（比較例１）やハーフトーン型位相シフトマスク（比較例２）に比して顕著に増大させ得ることが確認された。このように、実施例１の位相シフトマスクにより形成されるレジストパターンの側壁角度が大きいことで、画像表示装置等の製造過程における大面積での露光時に、基板上の場所によってレジストパターン形状等にバラツキが生じるのを抑制することができる。

なお、実施例１の位相シフトマスク、比較例１のバイナリーマスク及び比較例２のハーフトーン型位相シフトマスクを用いて形成されるラインアンドスペース状のレジストパターンにおいて、いずれもラインパターンの寸法及びスペースパターン寸法が２μｍであった。

〔試験例３〕
位相シフト部及び非位相シフト部の寸法を表３に示すようにして変更した以外は、実施例１と同様の構成を有する位相シフトマスク（実施例２〜８）を用い、当該位相シフトマスクを介した露光により、それぞれ露光条件を変更することで所定寸法（ラインパターン寸法：２μｍ，スペースパターン寸法：２μｍ）のレジストパターンを形成した場合において、試験例２と同様にしてレジストプロファイルのシミュレーションにより比較した。
結果を表３に示す。また、実施例１の位相シフトマスクを用いて形成されるレジストパターンのプロファイルも表３にあわせて示す。

表３に示すように、位相シフト部の寸法Ｘと非位相シフト部の寸法Ｙとの比（Ｘ：Ｙ）が１：１．５〜１：５．６とすることで、良好な側壁角度θを有するレジストパターンを形成可能であることが確認された。特に、当該比（Ｘ：Ｙ）を１：１．８〜１：４とすることで、より良好な側壁角度θを有するレジストパターンを形成可能であり（実施例１〜４、実施例６）、１：１．８〜１：３とすることで、特に良好な側壁角度θを有するレジストパターンを形成可能であることが確認された（実施例１〜３）。
なお、実施例１〜８についてはいずれも、ピッチ寸法４μｍ、ラインパターン寸法２μｍ、スペースパターン寸法２μｍのラインアンドスペースパターンのレジストパターンが得られるように露光量を設定した。

〔試験例４〕
位相シフト部及び非位相シフト部の寸法を表４に示すようにして変更した以外は、実施例１と同様の構成を有する位相シフトマスク（実施例９）を用い、当該位相シフトマスクを介した露光により形成されるレジストパターンを、試験例２と同様にしてレジストプロファイルのシミュレーションにより比較した。結果を表４に示す。なお、実施例１の位相シフトマスクを用いて形成されるレジストパターンのプロファイルも表４にあわせて示す。

表４に示すように、位相シフト部の寸法Ｘ及び非位相シフト部の寸法Ｙの合計（Ｘ＋Ｙ）が露光装置の解像限界（試験例４においては３．５μｍ）未満であってもレジストパターンの形成は可能であるが（実施例９）、当該合計（Ｘ＋Ｙ）が露光装置の解像限界以上であることで、良好なレジスト角度θを有するレジストパターンを形成可能であることが確認された（実施例１）。

〔試験例５〕
試験例２におけるポジ型フォトレジストＡを他のポジ型フォトレジストＢ（東京応化社製，製品名：ｉｐ３６００）に変更した以外は同様にして、実施例１の位相シフトマスク、比較例１のバイナリーマスク及び比較例２のハーフトーン型位相シフトマスクのそれぞれを介した露光により形成されるレジストパターンを、レジストプロファイルのシミュレーションにより比較した。結果を表５に示す。

表５に示すように、フォトレジストの種類に応じて、形成されるレジストパターンの側壁角度θは変動し得るが、いずれのフォトレジストにおいても実施例１の位相シフトマスクを用いることで、比較例１のバイナリーマスク及び比較例２のハーフトーン型位相シフトマスクに比べ、良好な側壁角度θを有するレジストパターンを形成可能であることが確認された。

〔試験例６〕
下記の表６に示される寸法を有するスクエア形状（図１３参照）の掘り込み部により構成される位相シフト部を暗領域とし、非位相シフト部を明領域として用いる位相シフトマスク（実施例１０〜１２、参考例１〜３）を介して、被加工材上のフォトレジスト膜を露光した場合において、露光により形成されるレジストパターンを、レジストプロファイルのシミュレーションにより求めた。なお、シミュレーションに関する条件（シミュレーションソフト、露光装置、位相シフト、レジスト等に関する条件）等は、試験例１と同様である。また、露光量については、下記の表６に示されるレジストパターンの寸法が得られるようにそれぞれ変更した。
なお、図１３は試験例６における位相シフトマスクの暗領域および明領域について説明するための図である。また、図１３では暗領域が１のスクエア形状（孤立スクエア）である例について示している。また、暗領域の寸法は、図１３中Ｗ１で示される距離である。

表６に示すように、実施例１０〜１２においては、側壁角度θを良好なものとすることができることが確認された。

〔試験例７〕
下記の表７に示される寸法を有するライン形状（図１４参照）の掘り込み部により構成される位相シフト部を暗領域とし、非位相シフト部を明領域として用いる位相シフトマスク（実施例１３〜１４、参考例４〜５）を介して、被加工材上のフォトレジスト膜を露光した場合において、露光により形成されるレジストパターンを、レジストプロファイルのシミュレーションにより求めた。なお、シミュレーションに関する条件（シミュレーションソフト、露光装置、位相シフト、レジスト等に関する条件）等は、試験例１と同様である。また、露光量については、下記の表７に示されるレジストパターンの寸法が得られるようにそれぞれ変更した。
なお、図１４は試験例７における位相シフトマスクの暗領域および明領域について説明するための図である。また、図１４では暗領域が１のライン形状（孤立ライン）である例について示している。また、暗領域の寸法は、図１４中Ｗ２で示される距離である。

表７に示すように、実施例１３〜１４においては、側壁角度θを良好なものとすることができることが確認された。

〔試験例８〕
試験例６における孤立スクエアの暗領域の寸法を下記の表８に示す寸法に変更した実施例１５〜１８、および参考例６の位相シフトマスクを用いたこと、および露光量について下記の表８に示されるレジストパターンの寸法が得られるようにそれぞれ変更したこと以外は、試験例６と同様にして、露光されたレジストパターンをレジストプロファイルのシミュレーションにより求めた。
なお、表８中の膜減り率は、レジストパターンの最大厚さに対する、レジストパターンの最大厚さおよび最小厚さの差を比率で表わしたものである。

表８に示すように、実施例１５〜実施例１８に比べて、参考例６においては膜減り率が大きくなることが確認できた。

〔試験例９〕
試験例７における孤立ラインの暗領域の寸法を下記の表９に示す寸法に変更した実施例１９〜２１、および参考例７の位相シフトマスクを用いたこと、および露光量について下記の表９に示されるレジストパターンの寸法が得られるようにそれぞれ変更したこと以外は、試験例７と同様にして、露光されたレジストパターンをレジストプロファイルのシミュレーションにより求めた。
なお、表９中の膜減り率は、レジストパターンの最大厚さに対する、レジストパターンの最大厚さおよび最小厚さの差を比率で表わしたものである。

表９に示すように、実施例１９〜実施例２１に比べて、参考例７においては膜減り率が大きくなることが確認できた。

試験例６〜９から、０．６μｍ以上の複数の寸法を有するライン状のレジストパターンの形成においては、本発明における暗領域および明領域ならびに遮光膜（例えば、クロム膜）等により構成される遮光部等を組み合わせることにより、１枚の位相シフトフォトマスクを用いて形成することができることが確認された。

本発明の位相シフトマスクは、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等の画像表示装置の製造過程において用いられる露光装置の解像限界未満の寸法を有するレジストパターンの形成に有用である。

１Ａ，１Ｂ…位相シフトマスク
２Ａ，２Ｂ…透明基板
３Ａ，３Ｂ…位相シフト部
４Ａ，４Ｂ…非位相シフト部
５Ａ，５Ｂ…遮光部
６Ａ，６Ｂ…パターン領域
１１Ａ，１１Ｂ…被加工材（基板）
１２Ａ，１２Ｂ…フォトレジスト膜
１３Ａ，１３Ｂ…レジストパターン

Claims (7)

1. ｇ線、ｈ線、ｉ線の混合波長光を用いた露光装置からの露光により当該露光装置の解像限界未満の設計寸法のレジストパターンを被加工材上に形成するために用いられる位相シフトマスクであって、
   透明基板と、
   前記透明基板上に設けられてなり、前記露光装置からの露光光に所定の位相差を付与す
   る凹状又は凸状の位相シフト部と、
   前記位相シフト部に隣接する非位相シフト部と
   を備え、
   前記位相シフト部及び前記非位相シフト部のうちの少なくともいずれか一方が、前記露光装置の解像限界未満の寸法であって、かつ前記位相シフト部の寸法と前記非位相シフト部の寸法とが異なり、
   前記位相シフト部及び前記非位相シフト部のうちの寸法の小さいいずれか一方が前記被加工材上のフォトレジスト膜を露光させない機能を果たし、他方が前記被加工材上のフォトレジスト膜を露光させる機能を果たすものであり、
   前記位相シフト部及び前記非位相シフト部のうちの寸法の小さい暗領域の寸法が、０．７０μｍ〜２．７５μｍの範囲内であり、前記位相シフト部及び前記非位相シフト部のうちの寸法の大きい明領域の寸法と前記暗領域の寸法との比が、前記暗領域の寸法を１とした場合に、前記明領域の寸法が１．５以上であり、
   前記透明基板上における前記位相シフト部及び前記非位相シフト部を含むパターン領域の大きさが、一辺３００ｍｍ以上であり、
   少なくとも前記パターン領域内には、前記露光装置の解像限界未満の寸法の、遮光膜により構成される遮光部が設けられていないことを特徴とする位相シフトマスク。
2. 前記位相シフト部の寸法と前記非位相シフト部の寸法との比が、１：１．５〜１：５．６又は１．５：１〜５．６：１であることを特徴とする請求項１に記載の位相シフトマスク。
3. 前記位相シフト部の寸法と、当該位相シフト部に隣接する前記非位相シフト部の寸法との合計が、前記露光装置の解像限界以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の位相シフトマスク。
4. 前記パターン領域内に、前記露光装置の解像限界以上の寸法の、遮光膜により構成される遮光部を有することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の位相シフトマスク。
5. 前記凹状の位相シフト部は、前記透明基板に設けられた掘り込み部であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の位相シフトマスク。
6. 前記凸状の位相シフト部は、前記透明基板上に設けられた透過膜により構成されることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載の位相シフトマスク。
7. 露光装置の解像限界未満の設計寸法を有するレジストパターンを被加工材上に形成する方法であって、
   前記露光装置を用い、請求項１から請求項６までのいずれかに記載の位相シフトマスクを介して、前記被加工材上に設けられたフォトレジスト膜を混合波長光により露光する工程と、
   露光された前記フォトレジスト膜を現像することにより前記被加工材上に所定のレジストパターンを形成する工程と
   を含むことを特徴とするレジストパターン形成方法。

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