JP4935452B2 - グレーマスク及びグレーマスク用パターン製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、グレーマスク、及びグレーマスクの為のパターンの製造方法に関係している。

パターン露光用マスクを介して感光性材料の表面にパターン露光を行い、感光性材料の表面を現像して上記表面に所望のパターンを形成すること、若しくは、感光性材料を所望のパターン形状にすることは、種々の工業分野において広く行なわれている。

パターン露光用マスクの一種としてグレーマスクが知られている。グレーマスクは所望の濃度差（即ち、１００％と０％との間の光透過率の変化若しくは遮光率変化）分布を有している。

グレーマスクは電子ビーム描画装置により通常作成され、そのようなグレーマスク製造方法は例えば特開２００２−２４４２７３号公報（特許文献１）により知られている。

グレーマスクにおける濃度差は、単位面積あたりの光透過部又は光遮光部の面積比により定められる。即ち、単位面積当たりに形成されている光透過部の数の多少又は単位面積当たりに形成される個々の光透過部の面積の大小により定められる。いずれにしろ、単位面積当たりに形成される光透過部は単位面積中に形成された所望のパターンの分布により規定される。
特開２００２−２４４２７３号公報

電子ビーム描画装置の描画方式は、ラスタースキャン方式とベクタースキャン方式が知られている。そして、一筆書きの要領で描画を行なうので描画時間が短くて済むベクタースキャン方式の電子ビーム描画装置がグレーマスク用のパターンの作成の為に広く採用されている。

とはいうものの、ベクタースキャン方式の電子ビーム描画装置を採用したとしても、Ｘ方向とＹ方向の夫々に直線状のパターンを形成する以外に円形状や円弧状や曲線状のパターンを形成するには、Ｘ方向とＹ方向の夫々の位置データに加えＸ方向とＹ方向の間に挟まれた位置データも必要とするので、位置データの量が多くなり、描画に多くの時間を必要としている。

この発明は上記事情の下でなされ、この発明の目的は、製造に要する時間を大幅に短縮可能な、円形状や円弧状や曲線状のパターンの露光に使用されるグレーマスク、及びそのようなグレーマスク用パターン製造方法を提供することである。

上述した目的を達成する為にこの発明に従ったグレーマスクは：相互に同じ長さと幅を有し夫々の中心が前記中心を通る夫々の長さ方向中心線に対し直交する幅方向に相互に等間隔のピッチで配置された複数の直角四辺形のパターンを含んでいて、夫々のパターンの長さ及び幅そして上記ピッチの少なくとも一つを変えた複数のパターングループの中から選択された、夫々に含まれる複数のパターンの前記幅方向におけるピッチが同じであって夫々に含まれる複数のパターンの夫々の幅が異なる複数のパターングループが、所定の部位において求められる光透過率と配光特性になるように、夫々に含まれる複数のパターンの長さ方向の中心線を合致されて上記長さ方向に組み合わされるとともに、前記長さ方向に組み合わせる相互に隣接したパターングループの夫々が含む複数のパターンが前記長さ方向に相互に接触もしくはオーバーラップされている、ことを特徴としている。

そしてこのようなグレーマスクを製造する為のこの発明に従ったグレーマスク用パターン製造方法は：相互に同じ長さと幅を有し、夫々の中心が前記中心を通る夫々の長さ方向中心線に対し直交する幅方向に相互に等間隔のピッチで配置された複数の直角四辺形のパターンを含むパターングループを、夫々のパターンの長さ及び幅そして上記ピッチの少なくとも一つを変えて複数準備するパターングループ準備工程と；そして、所定の部位において求められる光透過率と配光特性になるように、夫々に含まれる複数のパターンの前記幅方向におけるピッチが同じであって夫々に含まれる複数のパターンの夫々の幅が異なる複数のパターングループが、夫々に含まれる複数のパターンの長さ方向の中心線を合致されて上記長さ方向に組み合わされるとともに、前記長さ方向に組み合わせる相互に隣接したパターングループの夫々が含む複数のパターンを前記長さ方向に相互に接触もしくはオーバーラップさせる、パターングループ組み合わせ工程と；を備えることを特徴としている。

このような方法により製造されるグレーマスク用パターンにおいては、夫々のパターングループに含まれる複数の直角四辺形のパターンの夫々が相互に同じ長さと幅を有していて、しかも複数のパターンは夫々の中心が前記中心を通る夫々の長さ方向中心線に対し直交する幅方向に相互に等間隔のピッチで配置されている。そして、所定の部位において求められる光透過率と配光特性になるように、夫々に含まれる複数のパターンの前記幅方向におけるピッチが同じであって夫々に含まれる複数のパターンの夫々の幅が異なる複数のパターングループが、夫々に含まれる複数のパターンの長さ方向の中心線を合致されて上記長さ方向に組み合わされるとともに、前記長さ方向に組み合わせる相互に隣接したパターングループの夫々が含む複数のパターンを前記長さ方向に相互に接触もしくはオーバーラップさせる。

従って、電子ビーム描画装置、特にベクタースキャン方式の電子ビーム描画装置、により、円形状や円弧状や曲線状のパターンの露光に使用されるグレーマスクの製造に要する位置データの数を少なくすることが出来る。即ち、円形状や円弧状や曲線状のパターンの露光に使用されるグレーマスクの製造に要する時間を大幅に短縮可能である。

次に、添付図面を参照しながらこの発明の一実施の形態に従ったグレーマスク用パターン製造方法及びその製造方法により製造されたグレーマスクを説明する。

図１の（Ａ）乃至（Ｉ）中に例示されているように、相互に同じ長さと幅を有し夫々の中心がその中心を通る夫々の長さ方向（図中では矢印Ｘにより示す）の中心線ＣＬが夫々の長さ方向中心線ＣＬに対し直交する幅方向（図中では矢印Ｙにより示す）に相互に等間隔のピッチで配置された複数の直角四辺形のパターン１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈ，又は１０ｉを夫々が含んでいる複数のパターングループ（以下、単にグループという）１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈ，そして１０Ｉが準備される。

なお、複数の直角四辺形のパターン１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈ，又は１０ｉの夫々は、夫々の長さ方向（図中のＸ方向）及び夫々の長さ方向に対し直交する幅方向（図中のＹ方向）に直線状に配置された図示されない多数の光透過部又は光遮光部により構成されている。

実際には、これら複数のグループ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈ，そして１０Ｉの夫々に含まれる複数の直角四辺形のパターン１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈ，又は１０ｉの夫々を構成する図示されない多数の光透過部又は光遮光部の位置情報が、図示されていない公知の電子ビーム描画装置の動作制御装置の記憶回路中に記憶されている。これら多数の光透過部又は光遮光部は相互に直角に交差する２次元の方向（図中のＸ方向とＹ方向）に直線状に配置されているので、複数のパターン１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈ，又は１０ｉの夫々を円形状や円弧形状や曲線状に配置されている多数の光透過部又は光遮光部により円形状や円弧形状や曲線状にする場合に比べ、複数の直角四辺形のパターン１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈ，又は１０ｉの夫々を構成する図示されない多数の光透過部又は光遮光部の位置情報のデータ量を少なくすることが出来る。

そして、これら複数のグループ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈ，そして１０Ｉの夫々において、複数の直角四辺形のパターン１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈ，又は１０ｉの夫々における長さ方向（図中のＸ方向）と直交する幅方向（図中のＹ方向）における相互間の間隔（いわゆる、ピッチ），個々のパターン１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈ，又は１０ｉの長さ方向における長さ及び上記長さ方向と直交する幅方向における長さ（即ち、幅）は、以下のように設定されている。

複数のグループ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈ，そして１０Ｉは、夫々に含まれている複数の直角四辺形のパターン１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈ，又は１０ｉの相互間の図中のＹ方向における上記ピッチにより３つの系統に分類されている。

第１の系統はグループ１０Ａ，１０Ｂ，そして１０Ｃを含み、第２の系統はグループ１０Ｄ，１０Ｅ，そして１０Ｆを含み、さらに第３の系統はグループ１０Ｇ，１０Ｈ，そして１０Ｉを含む。

即ち、第１の系統のグループ１０Ａ，１０Ｂ，そして１０Ｃの夫々に含まれている複数の直角四辺形のパターン１０ａ，１０ｂ，そして１０ｃの相互間の図中のＹ方向における上記ピッチは相互に等しいが、第２の系統のグループ１０Ｄ，１０Ｅ，そして１０Ｆの夫々に含まれている複数の直角四辺形のパターン１０ｄ，１０ｅ，そして１０ｆの相互間の図中のＹ方向における上記ピッチ及び第３の系統のグループ１０Ｇ，１０Ｈ，そして１０Ｉの夫々に含まれている複数の直角四辺形のパターン１０ｇ，１０ｈ，そして１０ｉの相互間の図中のＹ方向における上記ピッチとは異なる。第２の系統のグループ１０Ｄ，１０Ｅ，そして１０Ｆの夫々に含まれている複数の直角四辺形のパターン１０ｄ，１０ｅ，そして１０ｆの相互間の図中のＹ方向における上記ピッチは相互に等しいが、第１の系統のグループ１０Ａ，１０Ｂ，そして１０Ｃの夫々に含まれている複数の直角四辺形のパターン１０ａ，１０ｂ，そして１０ｃの相互間の図中のＹ方向における上記ピッチ及び第３の系統のグループ１０Ｇ，１０Ｈ，そして１０Ｉの夫々に含まれている複数の直角四辺形のパターン１０ｇ，１０ｈ，そして１０ｉの相互間の図中のＹ方向における上記ピッチとは異なる。また、第３の系統のグループ１０Ｇ，１０Ｈ，そして１０Ｉの夫々に含まれている複数の直角四辺形のパターン１０ｇ，１０ｈ，そして１０ｉの相互間の図中のＹ方向における上記ピッチは相互に等しいが、第１の系統のグループ１０Ａ，１０Ｂ，そして１０Ｃの夫々に含まれている複数の直角四辺形のパターン１０ａ，１０ｂ，そして１０ｃの相互間の図中のＹ方向における上記ピッチ及び第２の系統のグループ１０Ｄ，１０Ｅ，そして１０Ｆの夫々に含まれている複数の直角四辺形のパターン１０ｄ，１０ｅ，そして１０ｆの相互間の図中のＹ方向における上記ピッチとは異なる。

第１の系統に含まれるグループ１０Ａ，１０Ｂ，そして１０Ｃの個々の直角四辺形のパターン１０ａ，１０ｂ，そして１０ｃは、夫々の長さ方向（図中のＸ方向）の長さが相互に同じであるが、夫々の幅（図中のＹ方向の長さ）が相互に異なる。

第２の系統に含まれるグループ１０Ｄ，１０Ｅ，そして１０Ｆの個々の直角四辺形のパターン１０ｄ，１０ｅ，そして１０ｆも、夫々の長さ方向（図中のＸ方向）の長さが相互に同じであるが、夫々の幅（図中のＹ方向の長さ）が相互に異なる。

さらに、第３の系統に含まれるグループ１０Ｇ，１０Ｈ，そして１０Ｉの個々の直角四辺形のパターン１０ｇ，１０ｈ，そして１０ｉも、夫々の長さ方向（図中のＸ方向）の長さが相互に同じであるが、夫々の幅（図中のＹ方向の長さ）が相互に異なる。

また、第１の系統に含まれるグループ１０Ａ，１０Ｂ，そして１０Ｃの個々の直角四辺形のパターン１０ａ，１０ｂ，そして１０ｃの夫々の長さ方向（図中のＸ方向）の長さ，第２の系統に含まれるグループ１０Ｄ，１０Ｅ，そして１０Ｆの個々の直角四辺形のパターン１０ｄ，１０ｅ，そして１０ｆの夫々の長さ方向（図中のＸ方向）の長さ，そして第３の系統に含まれるグループ１０Ｇ，１０Ｈ，そして１０Ｉの個々の直角四辺形のパターン１０ｇ，１０ｈ，そして１０ｉの夫々の長さ方向（図中のＸ方向）の長さは、相互に同じである。

そして、図２の（Ａ）乃至（Ｃ）や図３の（Ａ）乃至（Ｃ）中に例示されているように、所定の部位（即ち、隣接したパターンに挟まれる部位、若しくはパターン自身）において求められる光透過率と配光特性になるように、複数のグループ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈ，そして１０Ｉを、夫々に含まれている複数の直角四辺形のパターン１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈ，又は１０ｉの夫々の長さ方向（図中のＸ方向）と幅方向（図中のＹ方向）の少なくとも一方に組み合わせる。

この時、複数のグループ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈ，そして１０Ｉを、夫々に含まれている複数の直角四辺形のパターン１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈ，又は１０ｉの夫々の長さ方向（図中のＸ方向）に組み合わせる場合には、夫々に含まれる複数のパターン１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈ，又は１０ｉの上記直交する方向（図中のＹ方向）における間隔（即ち、ピッチ）が同じであって夫々に含まれる複数のパターン１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈ，又は１０ｉの夫々の幅が異なる複数のグループ（即ち、前述した第１の系統のグループ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ、又は第２の系統のグループ１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ、又は第３の系統のグループ１０Ｇ，１０Ｈ，１０Ｉ）が、夫々に含まれる複数のパターン１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈ，又は１０ｉの長さ方向の中心線ＣＬを合致されて上記長さ方向に組み合わされるとともに、上記長さ方向に組み合わされた複数のグループにおいて上記長さ方向に隙間が生じないよう複数のパターンが接するか、又は上記長さ方向の端部が重複（オーバーラップ）される。

このことは、上記長さ方向に組み合わされた複数のグループ（即ち、前述した第１の系統のグループ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ、又は第２の系統のグループ１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ、又は第３の系統のグループ１０Ｇ，１０Ｈ，１０Ｉ）において上記長さ方向に相互に接して配置された複数のパターン１０ａ，１０ｂ，１０ｃの夫々の中心は共通の長さ方向（図中のＸ方向）中心線ＣＬの上に並ぶことを意味している。

図２の（Ａ）では、前述した第１の系統の３つのグループ１０Ａ，１０Ｂ，そして１０Ｃが、夫々に含まれる複数の直角四辺形のパターン１０ａ，１０ｂ，そして１０ｃが上述した長さ方向中心線ＣＬを合致されて上記長さ方向（図中のＸ方向）に組み合わされている。上記長さ方向に組み合わされた複数のパターン１０Ａ，１０Ｂ，そして１０Ｃにおいて個々の共通の長さ方向中心線ＣＬ上に長さ方向中心線ＣＬに沿い並べられている個々の直角四辺形のパターン１０ａ，１０ｂ，そして１０ｃが上記長さ方向（図中のＸ方向）に沿い周期的に順次幅を広げ、また周期的に順次幅を狭めている。即ち、１つの共通の長さ方向中心線ＣＬにこの長さ方向中心線ＣＬに沿い並べられている個々の直角四辺形のパターン１０ａ，１０ｂ，そして１０ｃと、上記１つの共通の長さ方向中心線ＣＬの隣の１つの共通の長さ方向中心線ＣＬにこの長さ方向中心線ＣＬに沿い並べられている個々の直角四辺形のパターン１０ａ，１０ｂ，そして１０ｃと、の間の上記幅方向（図中のＹ方向）の距離Ｙ１，Ｙ２，そしてＹ３は上記共通の長さ方向中心線ＣＬに沿い周期的に増減する。即ち、幅方向に隣接するパターン間の間隔は周期的に変化（増減）している。このことは、上記長さ方向（図中のＸ方向）に沿い、光透過率又は遮光率を周期的に変化させることが出来ることを意味する。

図２の（Ｂ）では、前述した第２の系統の３つのグループ１０Ｄ，１０Ｅ，そして１０Ｆが、夫々に含まれる複数の直角四辺形のパターン１０ｄ，１０ｅ，そして１０ｆが上述した長さ方向中心線ＣＬを合致されて上記長さ方向（図中のＸ方向）に組み合わされている。上記長さ方向に組み合わされた複数のグループ１０Ｄ，１０Ｅ，そして１０Ｆにおいて個々の共通の長さ方向中心線ＣＬ上に長さ方向中心線ＣＬに沿い並べられている個々の直角四辺形のパターン１０ｄ，１０ｅ，そして１０ｆが上記長さ方向に沿い周期的に順次幅を広げ、また周期的に順次幅を狭めている。即ち、１つの共通の長さ方向中心線ＣＬにこの長さ方向中心線ＣＬに沿い並べられている個々の直角四辺形のパターン１０ｄ，１０ｅ，そして１０ｆと、上記１つの共通の長さ方向中心線ＣＬの隣の１つの共通の長さ方向中心線ＣＬにこの長さ方向中心線ＣＬに沿い並べられている個々の直角四辺形のパターン１０ｄ，１０ｅ，そして１０ｆと、の間の上記幅方向（図中のＹ方向）の距離Ｙ４，Ｙ５，そしてＹ６は上記共通の長さ方向中心線ＣＬに沿い周期的に増減する。即ち、幅方向に隣接するパターン間の間隔は周期的に変化（増減）している。このことも、上記長さ方向（図中のＸ方向）に沿い、上記幅方向（図中のＹ方向）に隣接するパターン間の光透過率又はパターンを遮光部としたときのパターンの遮光率を周期的に変化させることが出来ることを意味する。

さらに図２の（Ｃ）では、前述した第３の系統の３つのグループ１０Ｇ，１０Ｈ，そして１０Ｉが、夫々に含まれる複数の直角四辺形のパターン１０ｇ，１０ｈ，そして１０ｉが上述した長さ方向中心線ＣＬを合致されて上記長さ方向（図中のＸ方向）に組み合わされている。上記長さ方向（図中のＸ方向）に組み合わされた複数のパターン１０Ｇ，１０Ｈ，そして１０Ｉにおいて共通の長さ方向中心線ＣＬ上に長さ方向中心線ＣＬに沿い並べられている個々の直角四辺形のパターン１０ｇ，１０ｈ，そして１０ｉが上記長さ方向に沿い周期的に順次幅を広げ、また周期的に順次幅を狭めている。即ち、１つの共通の長さ方向中心線ＣＬにこの長さ方向中心線ＣＬに沿い並べられている個々の直角四辺形のパターン１０ｇ，１０ｈ，そして１０ｉと、上記１つの共通の長さ方向中心線ＣＬの隣の１つの共通の長さ方向中心線ＣＬにこの長さ方向中心線ＣＬに沿い並べられている個々の直角四辺形のパターン１０ｇ，１０ｈ，そして１０ｉと、の間の上記幅方向（図中のＹ方向）の距離Ｙ７，Ｙ８，そしてＹ９は上記共通の長さ方向中心線ＣＬに沿い周期的に増減する。即ち、幅方向に隣接するパターン間の間隔は周期的に変化（増減）している。このことも、上記長さ方向（図中のＸ方向）に沿い、Ｙ方向に隣接するパターン間の光透過率又はパターンを遮光部としたときのパターンの遮光率を周期的に変化させることが出来ることを意味する。

図２の（Ａ）に図示されている第１の系統の３つのグループ１０Ａ，１０Ｂ，そして１０Ｃの複数の直角四辺形のパターン１０ａ，１０ｂ，そして１０ｃが構成する第１の組み合わせを構成する図示されない多数の光透過部又は光遮光部の位置情報、図２の（Ｂ）に図示されている第２の系統の３つのグループの１０Ｄ，１０Ｅ，そして１０Ｆの複数の直角四辺形のパターン１０ｄ，１０ｅ，そして１０ｆが構成する第２の組み合わせを構成する図示されない多数の光透過部又は光遮光部の位置情報、そして図２の（Ｃ）に図示されている第３の系統の３つのグループ１０Ｇ，１０Ｈ，そして１０Ｉの複数の直角四辺形のパターン１０ｇ，１０ｈ，そして１０ｉが構成する第３の組み合わせを構成する図示されない多数の光透過部又は光遮光部の位置情報のいずれかを用いて、図示されていない公知の電子ビーム描画装置によりパターン露光を行なう。即ち、図示しないガラス等の透明基板上に形成された放射線感応層に放射線、例えば図示しない感光体層に所定の波長の光、にて上述したパターンを照射させる。その後、上記感光体層を現像すると、図２の（Ａ）に図示されている第１の系統の３つのグループ１０Ａ，１０Ｂ，そして１０Ｃの複数の直角四辺形のパターン１０ａ，１０ｂ，そして１０ｃが構成する第１の組み合わせ、又は図２の（Ｂ）に図示されている第２の系統の３つのグループの１０Ｄ，１０Ｅ，そして１０Ｆの複数の直角四辺形のパターン１０ｄ，１０ｅ，そして１０ｆが構成する第２の組み合わせ、又は図２の（Ｃ）に図示されている第３の系統の３つのグループ１０Ｇ，１０Ｈ，そして１０Ｉの複数の直角四辺形のパターン１０ｇ，１０ｈ，そして１０ｉが構成する第３の組み合わせに対応した組み合わせパターンに硬化された感光体層が残る。このようにして残された組み合わせパターンの硬化された感光体層を伴った透明基板を、グレーマスクとして使用することが出来る。

又は、透明基板，金属層，感光体層の順に積層されている積層体からも、上述した組み合わせパターンが写し取られた金属層を伴った透明基板を作成し、このような金属層を伴った透明基板をグレーマスクとして使用することが出来る。この場合には、上記積層体の感光体層に上述した如く図示されていない公知の電子ビーム描画装置により上記第１乃至第３の組み合わせパターンのいずれかで所定の波長の光を照射させた後に上記感光体層を現像し、次に、現像後に残された感光体層を耐エッチング層として上記金属層をエッチングすることにより上記金属層に上記第１乃至第３の組み合わせパターンを写し取り、最後に、現像後に残された感光体層を除去することにより上述した組み合わせパターンが写し取られた金属層を伴った透明基板を作成することが出来る。

なお、上述した説明では、光が照射された部位が硬化するネガ型の感光体層について説明したが、感光体層はネガ型に限定されるものではなく、ポジ型の感光体層を用いても構わない。ポジ型の感光体層を用いる場合には、感光体層に照射するパターンは図２に示す透過部パターンと遮光部パターンとを逆にしたパターンを露光する。

また、現像後に残存した感光体層を硬化させる為に、バーニング（加熱）等の硬化処理を行なうことも出来る。

上述したグレーマスクを介して、図示されていない被対象物にパターン露光を行なう。被対象物は、シリコン基板上や透明基板上に形成した例えば感光体層の如き放射線感応層である。グレーマスクを介した感光体層へのパターン露光後、現像を行なうことにより感光体層を所望するパターン形状にする。

なお、所望するパターン形状の大きさよりグレーマスク上のパターンの大きさを例えば５倍と大きく作成し、グレーマスクを介してのパターン露光時に所望するパターン形状の大きさにするために、グレーマスクのパターンを例えば５分の１に縮小露光しても良い。

被対象物（感光体層）へのパターン露光時、グレーマスクに照射される露光光の回折作用、若しくは、感光体層の解像度の関係でグレーマスクのパターンは感光体層に正確に写し取られることはなく、上記組み合わせパターン中の角部は丸められた形状として感光体層に写し取られる。

以下に、感光体層への写し取りを、感光体層がネガ型の場合を例にして説明する。

図２の（Ａ），（Ｂ），そして（Ｃ）中に図示されている前述した第１の組み合わせパターン，第２の組み合わせパターン，そして第３の組み合わせパターンのいずれかに対応して図示しない感光体層にパターン露光を行なう。

そのとき、前述したようにマスク上でＹ方向（幅方向）に隣接するパターン同士の間隔は周期的幅を広げ、また周期的に幅を狭めるというように変化している。そのため、感光体層へのパターン露光時、マスク上においてＹ方向のパターン間隔が広い部分（例えば、図２の（Ａ）ではＹ１の部分）では光が多く透過することになり、パターン間隔の広い部分に対応した感光体層の部分（例えば、図３の（Ａ）のＹ´１の部分）では露光量が多くなる為に硬化が進む。Ｙ方向に隣接するパターン同士の間隔がＸ方向（長さ方向）に向かい順次狭くなると（例えば、図２の（Ａ）のＹ２，Ｙ３の部分）、間隔が狭くなった分だけ光の透過量が減る。パターン間隔が順次狭くなっていき、光の透過量が減っていくと対応する感光体層の部位（例えば、図３の（Ａ）のＹ´２，Ｙ´３の部分）への露光量も順次減っていくため感光体層の硬化は順次減っていく。

感光体層への露光量が多い部分では感光体層の厚み方向への硬化が進むため、現像後に残存する感光体層の膜厚は大きくなる。逆に、感光体層への露光量が少ない部分では感光体層の厚み方向への硬化が進まないため、現像後に残存する感光体層の膜厚は小さくなる。

そのために、図２の（Ａ），（Ｂ），そして（Ｃ）中に図示されている前述した第１の組み合わせパターン，第２の組み合わせパターン，そして第３の組み合わせパターンのいずれかに対応して図示しない例えば感光体層の如き放射線感応層に前述したピッチ毎の長さ方向に沿い形成される細長い形状は、図３の（Ａ），（Ｂ），そして（Ｃ）中に図示されている如く個々の長さ方向中心線ＣＬに沿い周期的に順次幅を広げ、かつ膜厚を大きくし、また周期的に順次幅を狭め、かつ膜厚を小さくした、第１の形状Ｆ１，第２の形状Ｆ２，そして第３の形状Ｆ３となる。

ここにおいて、グレーマスクに形成されている図２の（Ａ）中に図示されている第１の組み合わせパターンに対応して図示しない例えば感光体層の如き放射線感応層に写し取られた図３の（Ａ）中に図示されている細長い第１の形状Ｆ１と、グレーマスクに形成されている図２の（Ｂ）中に図示されている第２の組み合わせパターンに対応して図示しない例えば感光体層の如き放射線感応層に写し取られる図３の（Ｂ）中に図示されている細長い第２の形状Ｆ２と、そしてグレーマスクに形成されている図２の（Ｃ）中に図示されている第３の組み合わせパターンに対応して図示しない例えば感光体層の如き放射線感応層に写し取られる図３の（Ｃ）中に図示されている細長い第３の形状Ｆ３と、は、夫々の長さ方向に沿い周期的に順次幅を広げ、また周期的に順次幅を狭める周期が相互に異なっているとともにいわゆる振幅に相当する幅も相互に異なっている。

そして、図３の（Ａ）中に図示されている細長い第１の形状Ｆ１，図３の（Ｂ）中に図示されている細長い第２の形状Ｆ２，或いは図３の（Ｃ）中に図示されている細長い第３の形状Ｆ３が写し取られた図示しない例えば感光体層の如き放射線感応層を現像すると、白い部分が山になり黒い部分が谷として残存する。図３の（Ｄ）には、図３の（Ａ）中に図示されている細長い第１の形状Ｆ１が写し取られた図示しない例えば感光体層の如き放射線感応層を現像した場合における図３の（Ａ）中のＤ−Ｄ線に沿った断面が概略的に示されている。そして図２の（Ａ）中に図示されている細長い第１の形状Ｆ１のＹ方向のピッチを狭めれば、図３の（Ｄ）中に示されている夫々の山及び谷は前述した幅方向（図中のＹ方向）に連続して延出させることが可能である。また図２の（Ａ）中に図示されている第１の組み合わせパターンのＸ方向，Ｙ方向におけるピッチ及びＸ方向，Ｙ方向に組み合わされるパターンの幅，長さを適宜設定することにより、図３の（Ｅ）中に示されている如くＹ方向に連続しＸ方向には相互に離間した複数の筋状の第４の形状Ｆ４のようにすることも出来る。なお、図３（Ｆ）は、図３（Ｅ）のＦ−Ｆ線における断面図を示し、第４の形状Ｆ４は断面が山状となっている。

上述した説明では、感光体層をネガ型として説明したが、感光体層はポジ型であることも出来る。感光体層がポジ型である場合には、図２の（Ａ）乃至（Ｃ）中に例示されているグレーマスクとは光透過部と遮光部とを逆にしたマスクとなる。

この発明の概念に従えば、第１の系統に含まれるグループ１０Ａ，１０Ｂ，そして１０Ｃの個々の直角四辺形のパターン１０ａ，１０ｂ，そして１０ｃは、所定の部位において求められる光透過率と配光特性になるように、図２の（Ａ）中に図示されている以外に夫々の長さ方向（図中のＸ方向）に沿って種々の組み合わせにすることが出来るし、第２の系統に含まれるグループ１０Ｄ，１０Ｅ，そして１０Ｆの個々の直角四辺形のパターン１０ｄ，１０ｅ，そして１０ｆも、図２の（Ｂ）中に図示されている以外に夫々の長さ方向（図中のＸ方向）に沿って種々の組み合わせにすることが出来るし、さらに、第３の系統に含まれるグループ１０Ｇ，１０Ｈ，そして１０Ｉの個々の直角四辺形のパターン１０ｇ，１０ｈ，そして１０ｉも、図２の（Ｃ）中に図示されている組み合わせ以外に夫々の長さ方向（図中のＸ方向）に沿って種々の組み合わせにすることが出来る。

図４の（Ａ），（Ｂ），そして（Ｃ）は、第１の系統に含まれるグループ１０Ａ，１０Ｂ，そして１０Ｃの個々の直角四辺形のパターン１０ａ，１０ｂ，そして１０ｃの、図２の（Ａ）中に図示されている組み合わせ以外の夫々の長さ方向（図中のＸ方向）に沿った組み合わせの種々の変形例を例示している。

図４の（Ａ）中に示されている上述した第１の系統の３つのグループ１０Ａ，１０Ｂ，そして１０Ｃの複数の直角四辺形のパターン１０ａ，１０ｂ，そして１０ｃの長さ方向（図中のＸ方向）の中心線ＣＬを合致された上記長さ方向における組み合わせの第１の変形例と、図４の（Ｂ）中に示されている上述した第１の系統の３つのグループ１０Ａ，１０Ｂ，そして１０Ｃの複数の直角四辺形のパターン１０ａ，１０ｂ，そして１０ｃの長さ方向（図中のＸ方向）の中心線ＣＬを合致された上記長さ方向における組み合わせの第２の変形例と、そして図４の（Ｃ）中に示されている上述した第１の系統の３つのグループ１０Ａ，１０Ｂ，そして１０Ｃの複数の直角四辺形のパターン１０ａ，１０ｂ，そして１０ｃの長さ方向（図中のＸ方向）の中心線ＣＬを合致された上記長さ方向における組み合わせの第３の変形例と、は、上記長さ方向に組み合わされた複数のグループ１０Ａ，１０Ｂ，そして１０Ｃにおいて共通の長さ方向中心線ＣＬ上に長さ方向中心線ＣＬに沿い並べられている個々の直角四辺形のパターン１０ａ，１０ｂ，そして１０ｃが上記長さ方向に沿い周期的に順次幅を広げ、また周期的に順次幅を狭める周期が相互に異なっている。

図５の（Ａ），（Ｂ），そして（Ｃ）は、図４の（Ａ），（Ｂ），そして（Ｃ）中に図示されている上述した第１の系統の３つのグループ１０Ａ，１０Ｂ，そして１０Ｃの複数の直角四辺形のパターン１０ａ，１０ｂ，そして１０ｃの長さ方向（図中のＸ方向）の中心線ＣＬを合致された上記長さ方向における組み合わせパターンの第１，第２，そして第３の変形例のいずれかに対応して図示しない例えば感光体層の如き放射線感応層に前述したピッチ毎の長さ方向に沿い形成される細長い第４の形状Ｆ４，第５の形状Ｆ５，そして第６の形状Ｆ６を概略的に示している。第４の形状Ｆ４，第５の形状Ｆ５，そして第６の形状Ｆ６は、図５の（Ａ），（Ｂ），そして（Ｃ）中に図示されている如く個々の長さ方向中心線ＣＬに沿い相互に同じ周期で順次幅を広げ、また順次幅を狭めていて、さらに相互に同じ振幅を有しているが、１つの周期の間における波形が相互に異なっている。

そして、図５の（Ａ）中に図示されている細長い第４の形状Ｆ４，図５の（Ｂ）中に図示されている細長い第５の形状Ｆ５，或いは図５の（Ｃ）中に図示されている細長い第６の形状Ｆ６が写し取られた図示しない例えば感光体層の如き放射線感応層を現像して白い部分が山に黒い部分が谷になった時に、巨視的に見ると、夫々の山及び谷は前述した幅方向（図中のＹ方向）に連続して延出しているが、それらの断面の傾斜、即ち夫々の山や谷の側面の傾斜、や夫々の山の頂や谷の底の形状が相互に異なっている。

前述したことから明らかなように、この発明の概念に従って作成されたグレーマスク用の組み合わせパターンを構成する図示されない多数の光透過部又は光遮光部の位置情報のいずれかを用いて、図示されていない公知の電子ビーム描画装置に、図示しないガラス等の透明基板上に形成された放射線感応層に放射線、例えば図示しない感光体層に所定の波長の光、を照射させ、現像し、上記組み合わせパターンに硬化された感光体層を残すことにより、上記組み合わせパターンの硬化された感光体層を伴った透明基板をグレーマスクとすることが出来る。

又は、透明基板，金属層，感光体層の順に積層されている積層体からも、上述した組み合わせパターンが写し取られた金属層を伴った透明基板を作成し、このような金属層を伴った透明基板をグレーマスクとして使用することが出来る。この場合には、この発明の概念に従って作成された組み合わせパターンを構成する図示されない多数の光透過部又は光遮光部の位置情報のいずれかを用いて、図示されていない公知の電子ビーム描画装置により、上記感光体層に所定の波長の光を照射させた後に上記感光体層を現像し、次に、現像後に残された感光体層を耐エッチング層として上記金属層をエッチングすることにより上記金属層に上記組み合わせパターンを写し取り、最後に、現像後に残された感光体層を除去することにより上記組み合わせパターンが写し取られた金属層を伴った透明基板をグレーマスクとすることが出来る。なお現像後に残存した感光体層を硬化させる為に、バーニング（加熱）等の硬化処理を行なうことも出来る。

夫々の長さや幅が相互に異なる複数の直角四辺形のパターンを夫々の長さ方向に夫々の端を接するよう又は重複させるよう種々に組み合わせてグレーマスクに作成された組み合わせパターンは、組み合わせパターンの階段状の辺が巨視的に見て長さ方向（例えばＸ方向）の中心線ＣＬを中心軸とし幅方向（例えばＹ方向）に対称となった滑らかな湾曲線で構成された波形状を構成している。そして、相互に隣り合う２つの長さ方向中心線ＣＬ上の巨視的な波形状の辺の相互間の間隔が変化することにより光透過率或いは遮光率を変化させることが出来る。

そして、このような組み合わせパターンを伴ったグレーマスクを介して図示されていない例えば感光体層の如き放射線感応層の表面にパターン露光を行うことにより上記表面にグレーマスクの上述した組み合わせパターンを写し取った場合には、パターン露光の為にグレーマスクに照射された例えば光の如き放射線は、回折作用もしくは感光体層の解像度の関係でグレーマスクの上記組み合わせパターンを上述した図示されていない例えば感光体層の如き放射線感応層に正確に写し取ることは出来ず、上記組み合わせパターンの辺の階段状の辺の角は丸められた形状として上述した図示されていない例えば感光体層の如き放射線感応層に写し取られる。その後、上述した図示されていない例えば感光体層の如き放射線感応層を現像した後に残された例えば感光体層の如き放射線感応層は、上記長さ方向（例えばＸ方向）の波形状に対応して上記長さ方向に沿った横断面が巨視的に見て滑らかな湾曲線で構成された波形状となり、さらに上記波形状は上記長さ方向と直交する幅方向（例えばＹ方向）に連続している。このことは、上述した如く現像した後に残された例えば感光体層の如き放射線感応層は、全体として波板の表面のような形状になることを意味している。

このようにして作成されたグレーマスクを介して、図示しない例えば感光体層の如き放射線感応層に例えば所定の周波数の光の如き放射線を照射することにより、図示しない例えば感光体層の如き放射線感応層に上記グレーマスク中の組み合わせパターンに対応して形成されたパターンは、例えば光学レンズを含む光学素子や、半導体電子回路や、導光板や、マイクロマシン用部品やＤＮＡチップ等の種々の公知の部材の作成において利用することが出来る。

図１の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ），（Ｇ），（Ｈ），そして（Ｉ）は、相互に同じ長さと幅を有し、夫々の中心が前記中心を通る夫々の長さ方向中心線に対し直交する幅方向に相互に等間隔のピッチで配置された複数の直角四辺形のパターンを含む複数のパターングループの一実施の形態を示す平面図である。 図２の（Ａ）は、図１の（Ａ），（Ｂ），そして（Ｃ）中に示されている夫々の複数の直角四辺形のパターンのピッチが相互に同じで夫々の複数の直角四辺形のパターンの幅のみが異なる第１の系統の３つのパターングループが、夫々に含まれる複数の直角四辺形のパターンの長さ方向の中心線を合致されて上記長さ方向に夫々のパターンの端部を相互に接触させて組み合わされることにより構成された、グレーマスク用の第１の組み合わせパターンの概略的な平面図であり； 図２の（Ｂ）は、図１の（Ｄ），（Ｅ），そして（Ｆ）中に示されている夫々の複数の直角四辺形のパターンのピッチが相互に同じで夫々の複数の直角四辺形のパターンの幅のみが異なる第２の系統の３つのパターングループが、夫々に含まれる複数の直角四辺形のパターンの長さ方向の中心線を合致されて上記長さ方向に夫々のパターンの端部を相互に接触させて組み合わされることにより構成された、グレーマスク用の第２の組み合わせパターンの概略的な平面図であり；そして、 図２の（Ｃ）は、図１の（Ｇ），（Ｈ），そして（Ｉ）中に示されている夫々の複数の直角四辺形のパターンのピッチが相互に同じで夫々の複数の直角四辺形のパターンの幅のみが異なる第３の系統の３つのパターングループが、夫々に含まれる複数の直角四辺形のパターンの長さ方向の中心線を合致されて上記長さ方向に夫々のパターンの端部を相互に接触させて組み合わされることにより構成された、グレーマスク用の第３の組み合わせパターンの概略的な平面図である。 図３の（Ａ），（Ｂ），そして（Ｃ）は、図２の（Ａ），（Ｂ），そして（Ｃ）中に図示されている第１，第２，そして第３の組み合わせパターンが形成された第１のグレーマスク，第２のグレーマスク，そして第３のグレーマスクを介して所定の波長の例えば光の如き放射線を照射されて図示しない例えば感光体層の如き放射線感応層に形成された細長い第１の形状，第２の形状，そして第３の形状を概略的に示す平面図であり、 図３の（Ｄ）は、図３の（Ａ）の図示しない例えば感光体層の如き放射線感応層を現像した後に得られる上記感光体層の如き放射線感応層の図３の（Ａ）のＤ−Ｄ線に沿った概略的な横断面図であり、 図３の（Ｅ）は、例えば図２の（Ａ）中に示されている第１の組み合わせパターンの幅と長さ方向における組み合わせとを適宜選択することによりＹ方向に連続しＸ方向には相互に分離した複数の筋状の形状として例えば感光体層の如き放射線感応層に形成された第４の形状を概略的に示す平面図であり、そして、 図３の（Ｆ）は、図３の（Ｅ）のＦ―Ｆ線に沿った概略的な横断面図である。 図４の（Ａ）は、図１の（Ａ），（Ｂ），そして（Ｃ）中に示されている夫々の複数の直角四辺形のパターンのピッチが相互に同じで夫々の複数の直角四辺形のパターンの幅のみが異なる第１の系統の３つのパターングループが、夫々に含まれる複数の直角四辺形のパターンの長さ方向の中心線を合致されて上記長さ方向に夫々のパターンの端部を相互に接触させて、図２の（Ａ）の場合とは異なって組み合わされることにより構成された、グレーマスク用の組み合わせパターンの第１の変形例の概略的な平面図であり；図４の（Ｂ）は、図１の（Ａ），（Ｂ），そして（Ｃ）中に示されている夫々の複数の直角四辺形のパターンのピッチが相互に同じで夫々の複数の直角四辺形のパターンの幅のみが異なる第１の系統の３つのパターングループが、夫々に含まれる複数の直角四辺形のパターンの長さ方向の中心線を合致されて上記長さ方向に夫々のパターンの端部を相互に接触させて、図２の（Ａ）の場合とは異なって組み合わされることにより構成された、グレーマスク用の組み合わせパターンの第２の変形例の概略的な平面図であり；そして、 図４の（Ｃ）は、図１の（Ａ），（Ｂ），そして（Ｃ）中に示されている夫々の複数の複数の直角四辺形のパターンのピッチが相互に同じで夫々の複数の直角四辺形のパターンの幅のみが異なる第１の系統の３つのパターングループが、夫々に含まれる複数の直角四辺形のパターンの長さ方向の中心線を合致されて上記長さ方向に夫々のパターンの端部を相互に接触させて、図２の（Ａ）の場合とは異なって組み合わされることにより構成された、グレーマスク用の組み合わせパターンの第３の変形例の概略的な平面図である。 図５の（Ａ），（Ｂ），そして（Ｃ）は、図４の（Ａ），（Ｂ），そして（Ｃ）中に図示されている第１の組み合わせパターンの第１，第２，そして第３の変形例が形成された第４のグレーマスク，第５のグレーマスク，そして第６のグレーマスクを介して所定の波長の例えば光の如き放射線を照射されて図示しない例えば感光体層の如き放射線感応層に形成された細長い第４の形状，第５の形状，そして第６の形状を概略的に示す平面図である。

符号の説明

ＣＬ…中心線、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈ，１０Ｉ…パターングループ、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈ，１０ｉ…パターン、Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３…距離、Ｆ１…第１の形状、Ｆ２…第２の形状、Ｆ３…第３の形状、Ｆ４…第４の形状、Ｆ５…第５の形状、Ｆ６…第６の形状

Claims (4)

1. 相互に同じ長さと幅を有し夫々の中心が前記中心を通る夫々の長さ方向中心線に対し直交する幅方向に相互に等間隔のピッチで配置された複数の直角四辺形のパターンを含んでいて、夫々のパターンの長さ及び幅そして上記ピッチの少なくとも一つを変えた複数のパターングループの中から選択された、夫々に含まれる複数のパターンの前記幅方向におけるピッチが同じであって夫々に含まれる複数のパターンの夫々の幅が異なる複数のパターングループが、所定の部位において求められる光透過率と配光特性になるように、夫々に含まれる複数のパターンの長さ方向の中心線を合致されて上記長さ方向に組み合わされるとともに、前記長さ方向に組み合わせる相互に隣接したパターングループの夫々が含む複数のパターンが前記長さ方向に相互に接触もしくはオーバーラップされている、ことを特徴とするグレーマスク。
2. 前記長さ方向に組み合わされた複数のパターングループにおいては、前記長さ方向に相互に接した複数のパターンの幅が前記長さ方向に沿い周期的に変化するのに応じ、幅方向に隣接するパターン間の間隔が周期的に変化している、ことを特徴とする請求項１に記載のグレーマスク。
3. 相互に同じ長さと幅を有し、夫々の中心が前記中心を通る夫々の長さ方向中心線に対し直交する幅方向に相互に等間隔のピッチで配置された複数の直角四辺形のパターンを含むパターングループを、夫々のパターンの長さ及び幅そして上記ピッチの少なくとも一つを変えて複数準備するパターングループ準備工程と；そして、
   所定の部位において求められる光透過率と配光特性になるように、夫々に含まれる複数のパターンの前記幅方向におけるピッチが同じであって夫々に含まれる複数のパターンの夫々の幅が異なる複数のパターングループが、夫々に含まれる複数のパターンの長さ方向の中心線を合致されて上記長さ方向に組み合わされるとともに、前記長さ方向に組み合わせる相互に隣接したパターングループの夫々が含む複数のパターンを前記長さ方向に相互に接触もしくはオーバーラップさせる、パターングループ組み合わせ工程と；
   を備えることを特徴とするグレーマスク用パターン製造方法。
4. 上記パターングループ組み合わせ工程では、前記長さ方向に組み合わされた複数のパターングループにおいて前記長さ方向に相互に接した複数のパターンの幅が前記長さ方向に沿い周期的に変化するのに応じ、幅方向に隣接するパターン間の間隔が周期的に変化している、ことを特徴とする請求項３に記載のグレーマスク用パターン製造方法。

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