JP2004077771A - 回折格子マスク - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、回折格子マスク内の多重反射を防止することによって、回折格子を作成するための良好な露光パターンを形成することの可能な回折格子マスクを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明による回折格子マスクは、光学的に透明な材料より成るマスク基板と、前記マスク基板の一部に形成された回折格子パターンと、前記回折格子パターン周囲の少なくとも一部に形成された光吸収層より成る回折格子マスクである。
【選択図】  図2

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に回折格子の技術分野に関し、特に回折格子を作成するための回折格子マスクに関する。
【0002】
【従来の技術】
回折格子は光学的製品用途に広く使用されている。特に、回折格子は、その優れた波長選別機能により、分布帰還型半導体レーザのような光半導体デバイスの製品用途に広く使用されている。回折格子は、所定の間隔で並べられた多数の格子溝により形成される。格子溝の間隔、すなわち回折格子の格子定数(又は格子周期)を変更することによって、所望の波長に合致する光を抽出することが可能になる。
【0003】
概して、このような回折格子を作成するには、先ず、半導体ウエハのような処理基板に感光性のレジストを塗布する。このレジストに以下に述べる露光方法によって光を照射して現像することによって、パターニングする。露光ビームの照射されなかった部分のレジストは基板上に残留するが、光の照射された部分のレジストは除去され、下地の処理基板を露出させる。処理基板の露出した部分をエッチングすることにより、またはその部分に例えば金属を堆積することにより、所望の回折格子が作成される。処理基板上のレジストに対して、どのように光を露光または照射するかについては、いくつかの手法が存在する。
【0004】
第1に、2光束干渉露光法がある。この手法は、光源から発せられた光をハーフミラーにより2つの光束に分割し、これらを感光性のレジスト上で干渉させながら露光する。レジストに照射された光の干渉強度に関連して選択的にレジストの除去が行われ、回折格子のパターニングが行われる。以後は、パターニングされたレジストを利用して処理基板をエッチング等することによって、回折格子が形成される。この手法によれば、2光束の波面干渉により形成される均一なパターンを、一括してレジストに転写できるので、均一なパターンを高スループット作成できる点で有利である。
【0005】
しかしながら、近年の光デバイスの高速化や大容量化等に起因して、同一製品の中で又は1つの光ファイバ内で、複数の波長を取り扱う必要性が生じている。このことは、光デバイスの回折格子も複数種類作成しなければならないことを意味する。また、処理基板上の全体に回折格子を作成することは希であり、処理基板の一部分に回折格子が作成されるのが一般的である。このため、波面干渉を利用して広範囲にパターンを形成する2光束干渉露光法は、そのような要請に応じることが困難になる。仮に、この手法を利用するとすれば、例えばフォトリソグラフィにより1つの回折格子に関する領域が露出するようにパターニングし、2光束干渉露光法により回折格子のパターンを転写し、エッチング等の処理を行う。他の回折格子に関しても、以後同様な処理を繰り返す必要があり、極めて煩雑な工程になってしまう。
【0006】
第2に、処理基板上のレジストに対する露光手法として、電子ビーム露光法がある。この手法は、電子ビームを処理基板上のレジスト(電子ビーム・レジスト)に照射し、回折格子パターンすなわち多数の格子溝を1つ1つ描画するものである。電子ビームで直接的に描画するので、そのような微細なパターンをレジストに正確に転写することが可能である。しかしながら、回折格子パターンをレジストに転写するために要する時間が非常に長くなり、この手法はスループットを向上させる観点からは不利である。
【0007】
第3に、処理基板上のレジストに対する露光手法として、マスクを利用した自己干渉露光法がある。この手法は、事前に回折格子のパターンが作成されたガラス基板等より成る回折格子マスクを利用する。このような回折格子マスクを、光源と処理基板との間に位置付けておき、光を露光する。回折格子マスクに施されたパターンに応じて、様々な強度でレジスト上に光が照射され、その結果レジストに回折格子パターンが転写される。以後は、この転写されたパターンに従って、エッチング等の処理が基板に施される。入射する光は1つであっても、マスク・パターンが異なれば、レジストには異なるパターンが転写されるので、1つの回折格子マスク内に複数のパターンが形成されていれば、1回の露光で複数のパターンを転写することができる。この手法は、事前に作成された回折格子マスクを利用するので、回折格子パターンが複数種類であったとしても繰り返し露光を行う必要がない。この点、第1及び第2の露光手法に比べて、複数種類の回折格子パターンを高スループットで転写することが可能な第3の手法は、非常に有利である。
【0008】
しかしながら、このような回折格子マスクに起因して、処理基板上のレジストに転写されるパターンに乱れが生じることが懸念される。
【0009】
図1は、このような問題点を説明するための概略断面図を示す。半導体レーザ等を形成するための半導体基板(ウェファ)10には、感光性のレジスト12が塗布されている。一方、レジスト12の上側には、所定の間隔を隔てて回折格子マスク14が位置付けられている。回折格子マスク14は、例えばガラスより成る透明基板より成り、半導体基板10に形成する回折格子パターン16が事前に形成されている。回折格子パターン16は、所定の周期(格子定数)18を有する。簡単のため、この図では、1種類の回折格子パターンしか描かれていないが、上述したように、実際には複数種類の回折格子パターンが形成されている。
【0010】
半導体基板10に対して所定の間隔を隔てて位置付けられた回折格子マスク14に、露光光線20を照射する。露光光線20は、回折格子パターン16の形状(パターン)に応じた光強度で、回折格子を形成する形成領域22に達し、形成領域22に回折格子のパターン16が転写される。一方、形成領域22以外の領域(回折格子を形成しない非形成領域23)では、何らの回折格子も形成されないので、露光光線20は一切照射されないのが好ましい。
【0011】
しかしながら、図示されているように、露光光線20の一部が回折格子マスク14から透過し(光線20’)、半導体基板10と回折格子マスク14との間で不要な多重反射(および干渉)を引き起こし、非形成領域23に不要な干渉パターンを形成してしまう。このパターンは乱雑なパターンであるため、この部分のレジスト12にも乱雑なパターンが転写され、回折格子パターンをレジスト12に正確に転写することを妨げることが懸念される。更に、回折格子マスク内であっても、回折格子パターン16が作成されていない領域において、露光光線が多重反射を繰り返し(光線20”)、その多重反射光線が回折格子パターン16の側に到達してパターン形成に悪影響を及ぼすことも懸念される。すなわち、形成領域22に正確な回折格子パターン16を転写することを妨げることが懸念される。このような不要な多重反射および干渉の影響は、作成しようとする回折格子パターンが緻密な程深刻になる傾向があり、今後のデバイスの高速化や小型化等に大きな影響を与えることが懸念される。
【0012】
米国特許第5,413,884号公報および特開平11−271535号公報は、回折格子マスクに所定の光学的特性を有する膜を形成する技術を開示するが、何れも回折格子マスクに起因する多重反射を防止しようとするものではない。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
本願課題は、回折格子マスクに起因する多重反射を防止することによって、回折格子を作成するための良好な露光パターンを形成することの可能な回折格子マスクを提供することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明による解決手段によれば、
光学的に透明な材料より成るマスク基板と、
前記マスク基板の一部に形成された回折格子パターンと、
前記回折格子パターン周囲の少なくとも一部に形成された光吸収層
より成ることを特徴とする回折格子マスクが提供される。
【0015】
【作用】
本発明によれば、透明材料より成るマスク基板に回折格子パターンが形成され、このパターンの周囲に光吸収層が形成されているので、回折格子マスク内の多重反射を防止することが可能になり、良好な露光パターンを形成することが可能になる。
【0016】
本発明によれば、によれば、回折格子パターンの凸部が、パターニングを行う処理基板との最小隙間を規定するよう位置している。このため、露光パターンの形成される処理基板を、回折格子マスクに非常に接近させることが可能になり、より鮮明な露光パターンを得ることが可能になる。
【0017】
本発明によれば、マスク基板における回折格子パターンを形成した側に光吸収層が設けられるので、露光光線の入射する面に対して所定の角度を有する2つの方向の何れの側からでも露光のための光を入射することが可能になる。
【0018】
本発明によれば、露光光線の入射する面に光吸収層が設けられるので、露光パターンの形成される処理基板を、回折格子マスクに非常に接近させることが可能になり、より鮮明な露光パターンを得ることが可能になる。
【0019】
本発明によれば、露光光線の入射する面に、ほぼ100パーセント光を透過させる反射防止膜が設けられるので、光吸収層と相俟って、マスク基板内の多重反射を更に抑制することが可能になる。
【0020】
【発明の実施の形態】
図2は、本発明の第1形態による回折格子マスクの使用形態を示す概略断面図を示す。図1に関して説明したものと同様の要素には、同様の参照番号が付されている。例えばインジウム燐(InP)より成る半導体基板(ウェファ)10には、ポジ型の感光性のレジスト12が塗布されている。レジスト12の上側には、所定の間隔を隔てて、本発明による回折格子マスク24が位置付けられている。回折格子マスク24は、例えばガラスより成る透明基板より成り、半導体基板10に形成する回折格子パターン16が事前に形成されている。例えば300μmないし1200μmの回折格子パターン16は、例えば200nmないし240nmの周期(格子定数)18を有する。簡単のため、この図では、1種類の回折格子パターンしか描かれていないが、上述したように、実際には複数種類の回折格子パターンが形成されている。
【0021】
従来とは異なり、回折格子マスク24は、回折格子パターン16の形成されていない領域に光吸収層26が設けられている。回折格子パターン16は、複数の格子溝が互いに平行に形成された平面的な領域であり、この領域周囲の全部又は一部に光吸収層26が設けられている。この光吸収層26は、露光光線と処理基板上のレジストとの間に設けられる、すなわち露光光線が不要な多重反射を起こし得る部分に設けられる。
【0022】
回折格子マスク24に入射された露光光線20は、回折格子パターン16の形状(パターン)に応じた光強度で、回折格子を形成する形成領域22に透過に達する。こうして、形成領域22の部分には、回折格子のパターン16が転写される。
【0023】
一方、回折格子パターン16の形成されていない部分には、光吸収層26が設けられているので、この光吸収層26を透過してレジスト12に達する光(光線20’)は非常に小さく抑制される。このため、半導体基板の非形成領域23における不要な光学的パターンの形成または干渉は、著しく抑制される。更に、この光吸収層26が存在することに起因して、回折格子マスク24内における露光光線の多重反射(光線20”)に関する光の強度も充分に抑制される。このため、形成領域22に転写するパターンを乱すことが効果的に抑制される。
【0024】
図3は、レジスト12に対する光の照射強度(I)と、レジストを現像した後に残存するレジスト膜厚(d)との関係を定性的に示すグラフである。概して、レジスト12に露光光線が照射されると、その光の照射された部分は除去される。より正確には、照射される光強度が小さければ膜厚(d)は厚く(D)、所定の第1の光強度Iを超える強度の光が照射されると、膜厚(d)は急激に薄くなり、所定の第2の光強度Iを超えると膜厚はゼロになる。
【0025】
このようなレジスト12の性質を考慮して、光吸収層26の作用効果を考察するに、先ず、光吸収層26がなかったならば、非形成領域23のレジストには比較的大きな強度で光が乱雑に照射され、乱雑な光強度の中には上記所定の第2の光強度Iに達するものも存在する。このため、非形成領域23におけるレジストは、乱雑なパターンで部分的に下地基板を露出させてしまう。その結果、非形成領域23において、回折格子に不必要な加工が施され得るようになってしまう。
【0026】
これに対して、図2に示すように光吸収層26が設けられていると、非形成領域23に達する光の強度は小さく抑制される。光吸収層26がなかったならば、第2の光強度Iに達していた光も、この層26が存在することによってそれよりも小さな光強度でレジスト12に達するようになる(又は達しないようになる。)。言い換えれば、光吸収層26を通過してレジスト12に達する光の最大強度が、第2の光強度Iより小さくなるように光吸収層26の材料、膜厚および露光強度等を調整すれば、非形成領域23上のレジストを総て残存させることが可能になる。レジスト12は、膜厚Dに対して、たとえ10や20パーセント程度の量であったとしても、非形成領域23内に残っていればレジストとしての機能を発揮し、その領域がエッチング等されることを効果的に回避することができる。
【0027】
更に、非形成領域23における回折格子マスクを透過した露光光線のゆらぎの量は、光吸収層26によって透過光線自体が減衰させられているので、光吸収層26が設けられていない場合よりも小さい。現像後に残存するレジストの存否は照射される光強度に敏感であるところ、従来は透過光線のゆらぎが大きかったので、非形成領域23におけるレジストは乱雑にパターニングされ、レジストが残っている部分と残っていない部分が不均一に混在していた。本発明によれば、透過光線自体が弱く(最大強度が第2の光強度Iより小さい)、そのゆらぎも小さいので、非形成領域23にレジストを充分に残存させることが可能になる。膜厚に若干のばらつきはあるものの、基板を不均一に露出させてしまうことが充分に抑制される。
【0028】
このように、本発明による光吸収層26は、回折格子マスクと半導体基板との間の多重反射(および干渉)を効果的に抑制することが可能である。さらに、本発明による光吸収層26は、回折格子マスク内の多重反射(および干渉)を効果的に抑制することも可能である。したがって、非形成領域23に不要なパターンを形成することなしに、形成領域22に正確な回折格子パターンを転写することが可能になる。
【0029】
図4は、本発明の第2形態による回折格子マスクの使用形態を説明するための概念図を示す。図4に示されている要素は、図2で説明したものと同一であるが、光吸収層26を設けている場所が異なる。この例では、光吸収層26が露光光線20の入射する面に設けられている。この点、光吸収層26が処理基板に対向する側の面に設けられている本願第1形態と異なる。
【0030】
このような場所に光吸収層26を設けても本願第1形態と同様に、良好な回折格子パターンをレジスト12に転写することが可能になる。すなわち、露光光線20は、回折格子マスク24に入射する時点で吸収されるので、非形成領域23に達する強度が弱く抑制される。更に、露光光線20は、回折格子マスク24に入射する時点で吸収されるので、回折格子マスク24内で多重反射して回折格子パターン16の側へ回り込むことも抑制される。この形態によれば、光吸収層26の膜厚を厚くする許容範囲が大きい点で、図2に示す第1形態より有利である。第1形態では、回折格子マスクと半導体基板との間の隙間を光吸収層26の膜厚より大きくする必要があるが、第2形態ではそのような制限はない。
【0031】
ただし、この第2形態では、回折格子マスク24の屈折率、厚さおよび露光光線の入射角等により定められる所定の距離Lだけ光吸収層26を、回折格子パターン16から水平方向にずらすように設ける必要がある。回折格子パターン16に照射する露光光線20を遮らないようにするためである。この所定の距離Lは、露光光線20の入射角に依存して定められるので、この第2形態の場合は、回折格子マスク24の入射面に対して同一角度であっても、矢線21で示すような方向から光線を入射すべきでない点に留意を要する。矢線21の方向から光を入射すると、光吸収層26により吸収されるべき光が、所定の距離Lに起因して吸収されなくなってしまうからである。何れの方向からでも露光光線を入射することが可能な点で、上記の第1形態は有利である。
【0032】
以下、各実施例による回折格子マスクを作成するための製造プロセスが説明される。概して、これら製造プロセスを通じて作成される回折格子マスクは、図2または4に示される回折格子マスク24として機能するものである。上記本発明の第1形態は、以下の実施例1,2,3に特に関連する。上記本発明の第2形態は、以下の実施例4,5に特に関連する。
【0033】
[実施例1]
図5は、本願第1実施例による回折格子マスクを作成するための各製造プロセスを示す。ステップAにおいて、先ず、透明材料より成るマスク基板502が用意される。マスク基板502は、不純物含有量の少ない純度の高い溶融石英のような透明材料より成る。一般に、通常のガラス板のように不純物を多く含んでいると、パターニングに必要な露光光線の透過を妨げる虞があるためである。マスク基板502上には、ポジ型のフォトレジスト504が設けられる。このフォトレジスト502は、例えば、東京応化製OFPR800であり、200℃で焼結した高密度の70nmの膜厚に成膜される。このフォトレジスト504には、ニッケルの金属膜506が15nmの膜厚で蒸着される。更に、金属膜506上に、電子ビーム・レジスト508が塗布される。電子ビーム・レジスト508は、例えば、日本ゼオン製ZEP520であり、120nmの膜厚に成膜される。
【0034】
ステップBでは、電子ビーム露光装置(図示せず)を利用して、電子ビーム・レジスト508に回折格子を作成するための回折格子パターン510を描画するようビーム照射および現像を行う。これにより、電子ビーム・レジスト508は、所望のパターンにパターニングされる。
【0035】
ステップCでは、パターニングされた電子ビーム・レジスト508をマスクとして使用して、アルゴンのイオン・ビーム・エッチングを行う。このエッチングにより、回折格子パターン510がニッケルの金属膜506に転写される。次に、この金属膜506をマスクとして使用して、酸素(O)の反応性イオン・エッチングを行い、回折格子パターン510をフォトレジスト504に転写する。更に、このようにパターニングされた金属膜506およびフォトレジスト504をマスクとして使用して、三フッ化炭素(CHF)の反応性イオン・エッチングを行い、回折格子パターン510をマスク基板502に転写する。マスク基板502へのエッチングの深さをどの程度にするかは、用途により適宜変更することが可能であるが、例えば、回折格子周期200nmでライン・アンド・スペースが50:50の場合に160nmとし、またはライン・アンド・スペースが40:60の場合に180nmとすることが可能である。このようにすると、回折格子マスクに対して54度の入射角で、波長325nmのHe−Cdレーザを照射した場合に、透過光と回折光の強度がほぼ1:1となり、良好な回折格子パターン510を作成することが可能になる。
【0036】
ステップDでは、金属膜506およびフォトレジスト504を剥離する。そして、回折格子パターン510の部分をレジストで被覆するようパターニングし(図示せず)、このレジストで被覆されていない領域に、窒化インジウムより成る光吸収層512を形成する。光吸収層512は、CVDその他の堆積法、スパッタリング法、イオン・アシスト法等の成膜工程を行うことによって形成される。光吸収層512の材料としては、紫外線のような露光光線を吸収するがそれを反射しない材料であればよいので、例えば誘電率の大きい誘電体材料やアモルファス・シリコンを利用することが可能であり、更に具体的には、窒化インジウム、窒化チタン、窒化シリコン、窒化ガリウム等を利用することが可能である。この光吸収層512の膜厚は、光吸収層512の材質(光の吸収率等)および回折格子マスクに露光する光の波長等によって決定することが可能である。
【0037】
一般に、吸収率を大きくすれば膜厚を薄くすることが可能になる。例えば、
窒化インジウムであれば50nm程度の膜厚で50%程度の光を吸収することが可能になる。窒化チタンであれば、250nm程度の膜厚で50%程度の光を吸収することが可能になる。窒化シリコンであれば、150nm程度の膜厚で50%程度の光を吸収することが可能になる。窒化ガリウムであれば、300nm程度の膜厚で50%程度の光を吸収することが可能になる。アモルファス・シリコンであれば、50nm程度の膜厚で50%程度の光を吸収することが可能になる。
【0038】
なお、金属膜506にニッケルを採用しているが、電子ビーム照射時にフォトレジスト504を保護すること、フォトレジスト504にパターンを転写する際にマスクになり得ること等の条件を満たすものであれば、他の材料を使用することも可能である。
【0039】
第1実施例によれば、光吸収層が、パターニングを行う処理基板との最小隙間を規定するよう位置している。回折格子パターンと光吸収層との間に段差が形成されることを許容するので、簡易に光吸収層を形成することが可能になる。
【0040】
[実施例2]
図6は、本願第2実施例による回折格子マスクを作成するための各製造プロセスを示す。ステップAにおいて、先ず、透明材料より成るマスク基板602が用意される。マスク基板602は、不純物含有量の少ない純度の高い溶融石英のような透明材料より成る。この点、図5の第1実施例と同様である。本実施例におけるマスク基板602には、所定の深さの段差が設けられている。このような段差を有する基板の形状は、レジストの塗布、エッチングおよびレジストの除去により形成され得る。そして、例えばスパッタリング法を利用して、この段差のある表面上に窒化ガリウムより成る光吸収層612を220nmの膜厚で成膜する。
【0041】
ステップBでは、リソグラフィ及びエッチングを利用して平坦化し、光吸収層612が組み込まれたマスク基板602を形成する。
【0042】
ステップCでは、図5のステップAと同様に、回折格子パターンをマスク基板602に転写するための各種の層が形成される。まず、マスク基板602上に、2酸化シリコン(SiO)603を200nmの膜厚で成膜する。2酸化シリコン603上には、例えば、東京応化製OFPR800のポジ型フォトレジストが、200℃で焼結した高密度の70nmの膜厚で成膜される。このフォトレジスト604には、ニッケルの金属膜606が15nmの膜厚で蒸着される。更に、金属膜606上に、電子ビーム・レジスト608が塗布される。電子ビーム・レジスト608は、例えば、日本ゼオン製ZEP520であり、120nmの膜厚に成膜される。
【0043】
ステップDでは、電子ビーム露光装置(図示せず)を利用して、光吸収層612が下側に存在しない領域内において、電子ビーム・レジスト608に回折格子を作成するための回折格子パターン610を描画するようビーム照射および現像を行う。これにより、電子ビーム・レジスト508は、所望のパターンにパターニングされる。以後は、第1実施例と同様に、パターニングされた層をマスクとして下地層をエッチングする工程が順次行われ、最終的には回折格子パターン510が、二酸化シリコン層603に転写される。転写の深さ等についても第1実施例と同様である。
【0044】
ステップEでは、金属膜606およびフォトレジスト504を剥離する。これにより、所望の回折格子パターンを有するマスクが形成される。本実施例では更に、マスク基板の裏面に反射防止膜614が成膜されている。反射防止膜(anti−reflecting layer)614は、複数の誘電体膜より成る比較的膜厚の大きい多層膜であり(例えば400nm)、所定の光を通過させたり遮断したりするフィルタ機能を有するものである。この実施例で使用されている反射防止膜614は、紫外線をほぼ100%透過させるがほとんど反射しないような膜である。この反射防止膜614が設けられていると、光吸収層612で光を完全に吸収できなかったとしても、その光が反射防止膜614に達すると、更に反射することなく外部に透過させることができ、より効果的に多重反射を抑制することが可能になる。
【0045】
本実施例によれば、第1実施例とは異なり、光吸収層612が回折格子マスク内に形成されているので、回折格子パターン610と処理基板上のレジスト(図2の12)との間の隙間に配慮することなしに、光吸収層612の膜厚を増加させることが可能である。本実施例は、鮮明なパターニングに必要なだけ隙間を小さくすることが可能な点で有利である。本実施例では、マスク基板602上の二酸化シリコン層603上に回折格子パターン610を形成しているが、更にエッチングを進めて、マスク基板602をエッチングし、回折格子のパターンにより規定される面と、光吸収層612により規定される面とが同一平面にあるようにすることも可能である。いずれにせよ、第2実施例では、多数の凹凸形状より成る回折格子パターン610の凸状の部分616が、回折格子マスクの最も突出した部分となっている。すなわち、回折格子マスクを処理基板(図2の10)に位置合わせする際には、処理基板上のレジストとこの凸部616とが最小隙間を規定する。このような位置関係にあれば、それらの隙間に配慮することなしに、光吸収層612の厚さを厚くすることが可能になる。
【0046】
したがって、本実施例によれば、光吸収層612で充分に光を吸収することに加えて、隙間を小さくすることによってパターンのぼけを抑制し、鮮明なパターンをレジスト(図2の12)に転写することが可能になる。実施例1のように、光吸収層とレジストとが最小隙間を形成する場合は、光吸収層の厚さよりも隙間を大きくしなければならないという制約があるが、簡易に実現できるという利点がある。
【0047】
本実施例によれば、露光光線の入射する面に、ほぼ100パーセント光を透過させる反射防止膜が設けられるので、光吸収層と相俟って、マスク基板内の多重反射を更に抑制することが可能になる。
【0048】
[実施例3]
図7は、本願第3実施例により回折格子マスクを作成する場合の特徴的な製造プロセスを示す。第1実施例と同様に、透明なマスク基板702に回折格子パターン710を作成する。本実施例では、光吸収層712は、紫外線を吸収する元素をマスク基板702に導入することによって形成される。本実施例では、この元素はナトリウムであるが、カリウムを使用することも可能である。元素の導入方法は、例えば、イオン注入によるドーピングにより行うことが可能である。また、所定の処理浴に浸積してイオン交換を行うことによって、そのような元素を導入することも可能である。いずれにせよ、露光光線を吸収させたい部分(マスク基板の表面)を改質するように、所定の元素を導入する。
【0049】
第1,第2実施例では、膜厚を制御することによって光の吸収量を調整することが可能であったが、本実施例では、ナトリウムのような元素の導入量を調整することによって光の吸収量を調整することが可能である。例えば、50nmの膜厚の窒化インジウムより成る光吸収層512(図5の第1実施例)と同程度の光を吸収するには、50nm程度の深さの領域内において、ナトリウムの濃度が1×1020原子/cm程度に導入されていればよい。
【0050】
本実施例によれば、第2実施例と同様に、回折格子マスクを処理基板に充分に接近させることによって鮮明な露光パターンを形成することが可能である。また、処理基板との隙間に配慮することなしに、光吸収層712の厚さを充分に厚くすることが可能である。
【0051】
一般に、ガラス材料にナトリウム等を注入すること自体は、既に知られている。しかしながら、それらは主にガラスの屈折率を向上させることによってレンズの厚みを薄くしたり、ガラスの硬度を弱めて加工しやすくしたりするためであり、紫外線の吸収を意図するものではない。むしろ、当該技術分野では、回折格子マスクに使用するガラス材料には、純度の高い溶融石英等を使用し、紫外線を吸収するような元素をなるべく排除して光の透過強度を向上させている。この点、紫外線を吸収するために積極的にナトリウムをガラスに導入する本実施例は、斬新であると言える。
【0052】
なお、本実施例のようにナトリウム元素をドーピングにより拡散したような場合は、温度変化その他の経年変化により、元素分布すなわち光吸収層の特性が変化することが考えられるが、そのような変化は通常は小さいので無視することが可能である。しかし、そのような経年変化にも配慮すべき繊細な用途にあっては、より経年変化を起こしにくい光吸収層を形成することの可能な第1,2実施例による回折格子マスクを使用することが好ましい。
【0053】
[実施例4]
図8は、本願第4実施例による回折格子マスクの概念図を示す。本実施例も、第1実施例と同様に回折格子パターン810が形成される。本実施例は、光吸収層812が露光面803の側に形成されている点で、処理基板に対向する面にそれが形成されている第1実施例の回折格子マスクと異なる。光吸収層812は、第1実施例と同様に、CVDその他の堆積法、スパッタリング法、イオン・アシスト法等の成膜工程を行うことによって形成される。露光面803の側に光吸収層812を形成する場合は、露光光線820の入射角、露光光線の波長およびマスク基板802の厚さ等により決定される距離Lに配慮して光吸収層812を設ける必要がある点に留意を要する。回折格子パターン810に照射する露光光線820を遮らないようにするためである。更に、露光面803に対する入射角が(斜め54度のように)同一であっても方向の異なる光線821は入射すべきでない点にも留意を要する。このような方向(821)から光を入射すると、光吸収層812により吸収されるべき光が、所定の距離Lに起因して吸収されなくなってしまうからである。
【0054】
[実施例5]
図9は、本願第5実施例による回折格子マスクの概念図を示す。本実施例は、第4実施例と同様に回折格子パターン910を作成し、露光面903の側に光吸収層912が所定の距離Lに配慮して設けられる点で共通する。光吸収層912は、第1実施例と同様に、CVDその他の堆積法、スパッタリング法、イオン・アシスト法等の成膜工程を行うことによって形成される。更には、第3実施例と同様に、所定の元素をイオン注入法、イオン交換法等によって導入することが可能である。
【0055】
以上のように本願実施例によれば、透明材料より成るマスク基板に回折格子パターンが形成され、このパターンの周囲にのみ光吸収層が形成されているので、回折格子マスク内の多重反射を防止することが可能になり、良好な露光パターンを形成することが可能になる。
【0056】
本願実施例によれば、光吸収層が、窒化インジウム、窒化ガリウム、窒化シリコン若しくは窒化チタンのような誘電体材料、またはアモルファス・シリコンのような単一の材料層より成る。したがって、光吸収層は、非常に薄い膜として形成し得るので、回折格子マスクの表面または裏面の何れの面にも形成することが可能になる。
【0057】
本願実施例(特に、第2,3,4,5実施例)によれば、回折格子パターンの凸部が、パターニングを行う処理基板との最小隙間を規定するよう位置している。回折格子パターンと光吸収層とが同一面内に位置付けられるので、露光パターンの形成される処理基板を、回折格子マスクに非常に接近させることが可能になり、より鮮明な露光パターンを得ることが可能になる。
【0058】
本願実施例(特に、第1,2,3実施例)によれば、マスク基板における回折格子パターンを形成した側に光吸収層が設けられるので、露光光線の入射する面に対して所定の角度を有する2つの方向の何れの側からでも露光のための光を入射することが可能になる。
【0059】
本願実施例(特に、第4,5実施例)によれば、露光光線の入射する面に光吸収層が設けられるので、露光パターンの形成される処理基板を、回折格子マスクに非常に接近させることが可能になり、より鮮明な露光パターンを得ることが可能になる。
【0060】
以上本願実施例を個別に説明してきたが、各実施例を組み合わせて回折格子マスクを形成することも可能である。例えば、回折格子マスクの表裏両面に光吸収層を設けることによって、一方側だけでは達成できない光吸収率を達成するようにすることも可能である。
【0061】
以下、本発明が教示する手段を列挙する。
(付記1) 光学的に透明な材料より成るマスク基板と、
前記マスク基板の一部に形成された回折格子パターンと、
前記回折格子パターン周囲の少なくとも一部に形成された光吸収層
より成ることを特徴とする回折格子マスク。
(付記2) 付記1記載の回折格子マスクにおいて、前記光吸収層が、単一の材料層より成ることを特徴とする回折格子マスク。
(付記3) 付記1記載の回折格子マスクにおいて、複数の凹凸形状をなす前記回折格子パターンの凸部が、パターニングを行う処理基板との最小隙間を規定するよう形成されることを特徴とする回折格子マスク。
(付記4) 付記1記載の回折格子マスクにおいて、前記光吸収層が、パターニングを行う処理基板との最小隙間を規定するよう形成されることを特徴とする回折格子マスク。
(付記5) 付記1記載の回折格子マスクにおいて、露光の際にパターニングを行う処理基板に対向する面の側に、前記光吸収層が設けられることを特徴とする回折格子マスク。
(付記6) 付記1記載の回折格子マスクにおいて、露光光線を照射する面の側に、前記光吸収層が設けられることを特徴とする回折格子マスク。
(付記7) 付記1記載の回折格子マスクにおいて、露光光線を照射する面の側に、反射防止膜が設けられることを特徴とする回折格子マスク。
(付記8) 付記1記載の回折格子マスクにおいて、前記光吸収層が、紫外波長の光を吸収する誘電体材料またはアモルファス・シリコンより成ることを特徴とする回折格子マスク。
(付記9) 付記8記載の回折格子マスクにおいて、前記光吸収層が、窒化インジウム、窒化ガリウム、窒化シリコンまたは窒化チタンより成ることを特徴とする回折格子マスク。
(付記10) 付記1記載の回折格子マスクにおいて、前記光吸収層が、紫外波長の光を吸収する元素をガラス材料にドーピングすることによって形成されることを特徴とする回折格子マスク。
(付記11)  付記10記載の回折格子マスクにおいて、前記光吸収層が、前記マスク基板内に導入されたナトリウム原子またはカリウム原子の拡散層より成ることを特徴とする回折格子マスク。
【0062】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、回折格子マスクに起因する多重反射を防止することによって、回折格子を作成するための良好な露光パターンを形成することが可能になる。
【0063】
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、従来の回折格子マスクの使用形態を説明するための概念図を示す。
【図2】図2は、本発明の第1形態による回折格子マスクの使用形態を説明するための概念図を示す。
【図3】図3は、レジスト12に対する光の照射強度(I)と、現像後に残存するレジスト膜厚(d)との関係を示すグラフである。
【図4】図4は、本発明の第2形態による回折格子マスクの使用形態を説明するための概念図を示す。
【図5】図5は、本願第1実施例による回折格子マスクを作成するための各製造工程を示す。
【図6】図6は、本願第2実施例による回折格子マスクを作成するための各製造工程を示す。
【図7】図7は、本願第3実施例による回折格子マスクを作成するための特徴的な各製造工程を示す。
【図8】図8は、本願第4実施例による回折格子マスクの概略図を示す。
【図9】図9は、本願第5実施例による回折格子マスクの概略図を示す。
【符号の説明】
10 処理基板
12 レジスト
14 回折格子マスク
16 回折格子パターン
18 回折格子周期
20 露光光線
20’,20” 反射光線
22 回折格子を形成する領域
23 回折格子を形成しない領域
24 回折格子マスク
26 光吸収層
I,I,I 光強度
D,d レジスト膜厚
502 マスク基板
504 フォトレジスト
506 ニッケル金属膜
508 電子線ビーム・レジスト
510 回折格子パターン
512 光吸収層
602 マスク基板
603 二酸化シリコン膜
604 フォトレジスト
606 ニッケル金属膜
608 電子線ビーム・レジスト
610 回折格子パターン
612 光吸収層
614 反射防止膜
702 マスク基板
710 回折格子パターン
712 光吸収層
802 マスク基板
803 露光面
810 回折格子パターン
812 光吸収層
820,821 露光光線
902 マスク基板
903 露光面
910 回折格子パターン
912 光吸収層

Claims (5)

  1. 光学的に透明な材料より成るマスク基板と、
    前記マスク基板の一部に形成された回折格子パターンと、
    前記回折格子パターン周囲の少なくとも一部に形成された光吸収層
    より成ることを特徴とする回折格子マスク。
  2. 請求項1記載の回折格子マスクにおいて、複数の凹凸形状をなす前記回折格子パターンの凸部が、パターニングを行う処理基板との最小隙間を規定するよう形成されることを特徴とする回折格子マスク。
  3. 請求項1記載の回折格子マスクにおいて、露光の際にパターニングを行う処理基板に対向する面の側に、前記光吸収層が設けられることを特徴とする回折格子マスク。
  4. 請求項1記載の回折格子マスクにおいて、露光光線を照射する面の側に、前記光吸収層が設けられることを特徴とする回折格子マスク。
  5. 請求項1記載の回折格子マスクにおいて、露光光線を照射する面の側に、反射防止膜が設けられることを特徴とする回折格子マスク。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8547638B2 (en) 2006-06-02 2013-10-01 Nokia Corporation Color distribution in exit pupil expanders
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CN113300217A (zh) * 2021-05-25 2021-08-24 长春理工大学 一种基于掩埋金属掩膜的脊表面光栅制作方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8547638B2 (en) 2006-06-02 2013-10-01 Nokia Corporation Color distribution in exit pupil expanders
US9244320B2 (en) 2012-10-29 2016-01-26 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal display and manufacturing method thereof
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