JP4654487B2 - 位相シフトマスクの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスクを通過する露光光に位相差を与えることにより、転写パターンの解像度を向上できるようにした位相シフトマスクの位相差を調整する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ウェハ上により解像性の良いパターンを転写する手法として、位相シフト法が用いられている。
ここで、空気の屈折率を１、位相シフタ膜の屈折率をｎ、露光に用いられる光の波長をλとすると、前記位相シフタ膜の膜厚ｄと前記位相シフタ膜を透過した光の位相シフト量φ（すなわち、透明基板のみを透過する露光光の位相と透明基板と位相シフタ膜を透過する露光光の位相差）との間には次の関係が成立する。
ｄ＝φ・λ／（２π・（ｎ−１））・・・・・・・・（１）
そして、解像度向上という観点からは理論上、位相シフト量φはπ（１８０゜）であることが必要であり、実用上も高い解像度を得るためには、位相シフト量が１８０゜±８゜以内に入ることが求められており、従来技術では（１）式に従って、位相シフタ膜を成膜する際に、膜厚ｄを制御することで実現が図られている。
【０００３】
しかしながら、位相シフト量φを１８０゜±８゜以内とするためには、位相シフタ膜の膜厚ｄを±４．４％以内の精度で成膜する必要がある。かかる成膜精度は量産に用いられるフォトマスクブランクス製造装置を使用した場合には達成が困難である。また、位相シフタ膜の膜質は、成膜条件の管理限界以下の微妙な条件の相違によって変動し、これにより位相シフタ膜の屈折率ｎも変動する場合があり、この点でも位相シフト量φを精度よく再現することは困難であった。
特に従来は、既に回路パターンが形成された位相シフトマスクについては、その位相差を調整することが困難であった。
【０００４】
パターンが形成された位相シフトマスクの位相差が所望の位相差の許容範囲からはずれている場合に、位相差を許容範囲内に収めるように調整する方法としては、従来は下記の方法が用いられていた。
すなわち、位相シフトマスクの上に再度レジストを塗布した後、電子線等により露光、現像処理して、レジストの所定位置に開口部を形成し、開口部から露出する透明基板あるいは位相シフタ膜を所定の探さだけエッチング（ドライエッチングあるいはウェットエッチング）することにより、位相差を調整するという方法である。
【０００５】
しかしながら、この方法では、位相差を調整するに要する工程が多く、時間と労力を必要とし、さらに、通常のフォトマスク製造工程に使用される装置や材料を必要とするので、多大な費用を要するという問題点がある。
この問題点を解消することができないために、従来は、位相差を調整することのできない位相シフトマスクを廃棄処分にして、位相シフトマスクを最初から作成し直さざるを得ないのが実状であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点に鑑み考案されたもので、位相シフトマスクに使用される材料（透明基板及び位相シフタ膜）及びエッチング薬液を適宜選定することにより、位相シフトマスクの位相差を精度良く調整する方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に於いて上記問題を解決するため、まず請求項１においては、透明基板上に露光光の位相を反転する位相シフタ膜がモリブデンシリサイドの酸化物およびモリブデンシリサイドの酸化窒化物からなる群より選択される少なくとも１種類の材料から形成されてなる位相シフトマスクの製造方法において、前記位相シフトマスクをアルカリ金属の水酸化物の水溶液に浸漬して、前記透明基板および前記位相シフタ膜をエッチングすることにより、前記透明基板のみを透過する前記露光光の位相と、透明基板と位相シフタ膜を透過する前記露光光の位相の差を調整する工程を具備することを特徴とする位相シフトマスクの製造方法としたものである。この位相シフトマスクの製造方法によれば、位相シフトマスクの位相差を簡便に調整することができる。
また、位相シフタ膜のパターンの配置に制限がないことに利点のあるハーフトーン型位相シフトマスクの半透明位相シフタ膜（ハーフトーン膜）として、モリブデンシリサイドの酸化物およびモリブデンシリサイドの酸化窒化物を使用する場合に、簡便に位相シフトマスクの位相差を調整することができるだけでなく、通常のフォトマスク製造工程に使用される装置や材料の他に、装置や資材の追加を必要とせず、簡便に位相シフトマスクの位相差を調整することができる。
【０００８】
また、請求項２においては、前記アルカリ金属の水酸化物の水溶液におけるアルカリ金属の水酸化物の濃度が３５％を超え、かつ、前記アルカリ金属の水酸化物の水溶液の液温が４５℃を超えることを特徴とする位相シフトマスクの製造方法としたものである。この位相シフトマスクの製造方法によれば、浸漬処理後の位相シフトマスクは、実用上、満足な解像度を得ることができ、前記透明基板のみを透過する前記露光光の位相と、透明基板と位相シフタ膜を透過する前記露光光の位相差の調整を簡便に行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態につき説明する。
本発明に係る位相差の調整方法が適用される位相シフトマスクとしては、透明基板と位相シフタ膜が合成石英ガラスとモリブデンシリサイドの酸化物あるいはモリブデンシリサイドの酸化窒化物の組み合わせからなるものである。すなわち、パターン状の遮光膜を有する、いわゆるレベンソン型位相シフトマスクにも適用され得るし、また、遮光膜を有しない、いわゆる透過型位相シフトマスクやハーフトーン型位相シフトマスクにも適用することができる。
【００１３】
透明基板としては、通常の遮光マスクや位相シフトマスクの透明基板として用いられる合成石英ガラスである。
位相シフタ膜としては、一般に透明な位相シフタ材料である二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）や半透明の位相シフタ材料であるクロムの酸化物、クロムの酸化窒化物、クロムの酸化窒化炭化物、モリブデンシリサイドの酸化物、モリブデンシリサイドの酸化窒化物、タングステンシリサイドの酸化物、タングステンシリサイドの酸化窒化物、タンタルシリサイドの酸化物、タンタルシリサイドの酸化窒化物等が用いられているが、その中でもモリブデンシリサイドの酸化物及びモリブデンシリサイドの酸化窒化物が顕著な効果を有する。
【００１４】
薬液としては、透明基板である合成石英ガラスあるいは／および位相シフタ膜（モリブデンシリサイドの酸化物及びモリブデンシリサイドの酸化窒化物）をエッチングできるもので、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の強アルカリの水溶液が用いられる。
【００１５】
【実施例】
以下実施例により本発明を詳細に説明する。
＜実施例１＞
合成石英ガラス（ＳｉＯ2）からなる透明基板の上に、モリブデンシリサイドの酸化窒化物（ＭｏＳｉＮＯ）からなる半透明位相シフタ層（ハーフトーン位相シフタ層）を設けた位相シフトマスクブランクスを作成し、常法のリソグラフイ技術（レジスト塗布、電子線等のエネルギー線の部分的な露光、現像、半透明位相シフタ層のエッチング、レジスト剥膜）により、ハーフトーン型位相シフトマスク１０を作成した。図１に、ハーフトーン型位相シフトマスク１０の部分断面図を示す。１１は透明基板（合成石英ガラス基板）、１２は位相シフタ膜（半透明位相シフタ膜）である。
【００１６】
このハーフトーン型位相シフトマスク１０について、露光光として波長３６５ｎｍのｉ線を用いて、透明基板のみを透過した前記露光光の位相と、透明基板と位相シフタ膜を透過した前記露光光の位相差を測定したところ、１６６．７６゜であった。この状態では、位相差が１８０゜±８゜の範囲から小さい方にずれているために、位相シフトマスクとして実用上、満足な解像度を得ることができない。
【００１７】
そこで、エッチング薬液として水酸化カリウム（ＫＯＨ）の水溶液を用い、このハーフトーン型位相シフトマスクをエッチング薬液に浸漬して、透明基板と位相シフタ膜をエッチングした。処理条件としては、エッチング薬液の温度を６０℃で一定とし、浸漬時間を１０分で一定とし、エッチング薬液に含まれる水酸化カリウムの濃度を１５％、２０％、３３％、４０％と変化させた。この各々の処理条件の場合について、浸漬後の位相差を、浸漬前と同様に測定した結果を表１に示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】
表１に示すように、エッチング薬液に含まれる水酸化カリウムの濃度が約３５％の場合を境にして、３５％より小さい場合には位相差が減少し、３５％より大きい場合には位相差が増加した。この理由は、水酸化カリウムの濃度が３５％より小さい場合には、位相シフタ膜のエッチングレート（エッチング速度）が透明基板のエッチングレートより大きいので、位相シフタ膜のエッチング量が透明基板のエッチング量より大きくなり（図２参照）、水酸化カリウムの濃度が３５％より大きい場合には、透明基板のエッチングレートが位相シフタ膜のエッチングレートより大きいので、透明基板のエッチング量が位相シフタ膜のエッチング量より大きくなるためである（図３参照）。
【００２０】
その結果、エッチング薬液に含まれる水酸化カリウムの濃度が１５％、２０％、３３％の場合には、浸漬処理後の位相シフトマスクは依然として、実用上、満足な解像度を得ることができなかったが、エッチング薬液に含まれる水酸化カリウムの濃度が４０％の場合には、浸漬処理後の位相シフトマスクは、実用上、満足な解像度を得ることができるようになった。
なお、逆に、位相シフトマスクの位相差が１８０゜±８゜の範囲から大きい方にはずれている場合には、水酸化カリウムの濃度が３５％より小さいエッチング薬液に浸漬することにより、位相差を１８０゜±８゜の範囲内に収めることができる。
【００２１】
＜実施例２＞
実施例１と同様のハーフトーン型位相シフトマスク１０を用いて、エッチング薬液として水酸化カリウムの水溶液を用い、このハーフトーン型位相シフトマスクをエッチング薬液に浸漬して、透明基板と位相シフタ膜をエッチングした。処理条件としては、エッチング薬液に含まれる水酸化カリウムの濃度を４０％、浸漬時間を１０分で一定とし、エッチング薬液の温度を４５℃、６０℃と変化させた。この各々の処理条件の場合について、浸漬後の位相差を、浸漬前と同様に測定した結果を表２に示す。
【００２２】
【表２】
【００２３】
表２に示すように、エッチング薬液の温度が高くなるほど位相差が増加する傾向が認められた。この理由は、エッチング薬液の温度が高くなるほど、透明基板のエッチングレートが位相シフタ膜のエッチングレートより大きくなるためである。その結果、エッチング薬液の温度が４５℃の場合には、浸漬処理後の位相シフトマスクは依然として、実用上、満足な解像度を得ることができなかったが、エッチング薬液の温度が６０℃の場合には、浸漬処理後の位相シフトマスクは、実用上、満足な解像度を得ることができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の位相シフトマスクの位相差の調整方法を用いることにより、位相シフトマスクの位相差を所望の値に簡易に精度良く調整することができ、実用上、満足な解像度を得ることができる位相シフトマスクが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る位相差の調整方法が適用される位相シフトマスクの一例を示す部分断面図である。
【図２】本発明に係る位相差の調整方法により、位相シフタ膜のエッチング量が透明基板のエッチング量より大きくなるように処理された位相シフトマスクの一例を示す部分断面図である。
【図３】本発明に係る位相差の調整方法により、透明基板のエッチング量が位相シフタ膜のエッチング量より大きくなるように処理された位相シフトマスクの一例を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１０、２０、３０……位相シフトマスク
１１、２１、３１……透明基板
１２、２２、３２……位相シフタ膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスクを通過する露光光に位相差を与えることにより、転写パターンの解像度を向上できるようにした位相シフトマスクの位相差を調整する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ウェハ上により解像性の良いパターンを転写する手法として、位相シフト法が用いられている。
ここで、空気の屈折率を１、位相シフタ膜の屈折率をｎ、露光に用いられる光の波長をλとすると、前記位相シフタ膜の膜厚ｄと前記位相シフタ膜を透過した光の位相シフト量φ（すなわち、透明基板のみを透過する露光光の位相と透明基板と位相シフタ膜を透過する露光光の位相差）との間には次の関係が成立する。
ｄ＝φ・λ／（２π・（ｎ−１））・・・・・・・・（１）
そして、解像度向上という観点からは理論上、位相シフト量φはπ（１８０゜）であることが必要であり、実用上も高い解像度を得るためには、位相シフト量が１８０゜±８゜以内に入ることが求められており、従来技術では（１）式に従って、位相シフタ膜を成膜する際に、膜厚ｄを制御することで実現が図られている。
【０００３】
しかしながら、位相シフト量φを１８０゜±８゜以内とするためには、位相シフタ膜の膜厚ｄを±４．４％以内の精度で成膜する必要がある。かかる成膜精度は量産に用いられるフォトマスクブランクス製造装置を使用した場合には達成が困難である。また、位相シフタ膜の膜質は、成膜条件の管理限界以下の微妙な条件の相違によって変動し、これにより位相シフタ膜の屈折率ｎも変動する場合があり、この点でも位相シフト量φを精度よく再現することは困難であった。
特に従来は、既に回路パターンが形成された位相シフトマスクについては、その位相差を調整することが困難であった。
【０００４】
パターンが形成された位相シフトマスクの位相差が所望の位相差の許容範囲からはずれている場合に、位相差を許容範囲内に収めるように調整する方法としては、従来は下記の方法が用いられていた。
すなわち、位相シフトマスクの上に再度レジストを塗布した後、電子線等により露光、現像処理して、レジストの所定位置に開口部を形成し、開口部から露出する透明基板あるいは位相シフタ膜を所定の探さだけエッチング（ドライエッチングあるいはウェットエッチング）することにより、位相差を調整するという方法である。
【０００５】
しかしながら、この方法では、位相差を調整するに要する工程が多く、時間と労力を必要とし、さらに、通常のフォトマスク製造工程に使用される装置や材料を必要とするので、多大な費用を要するという問題点がある。
この問題点を解消することができないために、従来は、位相差を調整することのできない位相シフトマスクを廃棄処分にして、位相シフトマスクを最初から作成し直さざるを得ないのが実状であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点に鑑み考案されたもので、位相シフトマスクに使用される材料（透明基板及び位相シフタ膜）及びエッチング薬液を適宜選定することにより、位相シフトマスクの位相差を精度良く調整する方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に於いて上記問題を解決するため、まず請求項１においては、透明基板上に露光光の位相を反転する位相シフタ膜がモリブデンシリサイドの酸化物およびモリブデンシリサイドの酸化窒化物からなる群より選択される少なくとも１種類の材料から形成されてなる位相シフトマスクの製造方法において、前記位相シフトマスクをアルカリ金属の水酸化物の水溶液に浸漬して、前記透明基板および前記位相シフタ膜をエッチングすることにより、前記透明基板のみを透過する前記露光光の位相と、透明基板と位相シフタ膜を透過する前記露光光の位相の差を調整する工程を具備することを特徴とする位相シフトマスクの製造方法としたものである。この位相シフトマスクの製造方法によれば、位相シフトマスクの位相差を簡便に調整することができる。
また、位相シフタ膜のパターンの配置に制限がないことに利点のあるハーフトーン型位相シフトマスクの半透明位相シフタ膜（ハーフトーン膜）として、モリブデンシリサイドの酸化物およびモリブデンシリサイドの酸化窒化物を使用する場合に、簡便に位相シフトマスクの位相差を調整することができるだけでなく、通常のフォトマスク製造工程に使用される装置や材料の他に、装置や資材の追加を必要とせず、簡便に位相シフトマスクの位相差を調整することができる。
【０００８】
また、請求項２においては、前記アルカリ金属の水酸化物の水溶液におけるアルカリ金属の水酸化物の濃度が３５％を超え、かつ、前記アルカリ金属の水酸化物の水溶液の液温が４５℃を超えることを特徴とする位相シフトマスクの製造方法としたものである。この位相シフトマスクの製造方法によれば、浸漬処理後の位相シフトマスクは、実用上、満足な解像度を得ることができ、前記透明基板のみを透過する前記露光光の位相と、透明基板と位相シフタ膜を透過する前記露光光の位相差の調整を簡便に行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態につき説明する。
本発明に係る位相差の調整方法が適用される位相シフトマスクとしては、透明基板と位相シフタ膜が合成石英ガラスとモリブデンシリサイドの酸化物あるいはモリブデンシリサイドの酸化窒化物の組み合わせからなるものである。すなわち、パターン状の遮光膜を有する、いわゆるレベンソン型位相シフトマスクにも適用され得るし、また、遮光膜を有しない、いわゆる透過型位相シフトマスクやハーフトーン型位相シフトマスクにも適用することができる。
【００１３】
透明基板としては、通常の遮光マスクや位相シフトマスクの透明基板として用いられる合成石英ガラスである。
位相シフタ膜としては、一般に透明な位相シフタ材料である二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）や半透明の位相シフタ材料であるクロムの酸化物、クロムの酸化窒化物、クロムの酸化窒化炭化物、モリブデンシリサイドの酸化物、モリブデンシリサイドの酸化窒化物、タングステンシリサイドの酸化物、タングステンシリサイドの酸化窒化物、タンタルシリサイドの酸化物、タンタルシリサイドの酸化窒化物等が用いられているが、その中でもモリブデンシリサイドの酸化物及びモリブデンシリサイドの酸化窒化物が顕著な効果を有する。
【００１４】
薬液としては、透明基板である合成石英ガラスあるいは／および位相シフタ膜（モリブデンシリサイドの酸化物及びモリブデンシリサイドの酸化窒化物）をエッチングできるもので、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の強アルカリの水溶液が用いられる。
【００１５】
【実施例】
以下実施例により本発明を詳細に説明する。
＜実施例１＞
合成石英ガラス（ＳｉＯ2）からなる透明基板の上に、モリブデンシリサイドの酸化窒化物（ＭｏＳｉＮＯ）からなる半透明位相シフタ層（ハーフトーン位相シフタ層）を設けた位相シフトマスクブランクスを作成し、常法のリソグラフイ技術（レジスト塗布、電子線等のエネルギー線の部分的な露光、現像、半透明位相シフタ層のエッチング、レジスト剥膜）により、ハーフトーン型位相シフトマスク１０を作成した。図１に、ハーフトーン型位相シフトマスク１０の部分断面図を示す。１１は透明基板（合成石英ガラス基板）、１２は位相シフタ膜（半透明位相シフタ膜）である。
【００１６】
このハーフトーン型位相シフトマスク１０について、露光光として波長３６５ｎｍのｉ線を用いて、透明基板のみを透過した前記露光光の位相と、透明基板と位相シフタ膜を透過した前記露光光の位相差を測定したところ、１６６．７６゜であった。この状態では、位相差が１８０゜±８゜の範囲から小さい方にずれているために、位相シフトマスクとして実用上、満足な解像度を得ることができない。
【００１７】
そこで、エッチング薬液として水酸化カリウム（ＫＯＨ）の水溶液を用い、このハーフトーン型位相シフトマスクをエッチング薬液に浸漬して、透明基板と位相シフタ膜をエッチングした。処理条件としては、エッチング薬液の温度を６０℃で一定とし、浸漬時間を１０分で一定とし、エッチング薬液に含まれる水酸化カリウムの濃度を１５％、２０％、３３％、４０％と変化させた。この各々の処理条件の場合について、浸漬後の位相差を、浸漬前と同様に測定した結果を表１に示す。
【００１８】
【表１】
表１に示すように、エッチング薬液に含まれる水酸化カリウムの濃度が約３５％の場合を境にして、３５％より小さい場合には位相差が減少し、３５％より大きい場合には位相差が増加した。この理由は、水酸化カリウムの濃度が３５％より小さい場合には、位相シフタ膜のエッチングレート（エッチング速度）が透明基板のエッチングレートより大きいので、位相シフタ膜のエッチング量が透明基板のエッチング量より大きくなり（図２参照）、水酸化カリウムの濃度が３５％より大きい場合には、透明基板のエッチングレートが位相シフタ膜のエッチングレートより大きいので、透明基板のエッチング量が位相シフタ膜のエッチング量より大きくなるためである（図３参照）。
【００２０】
その結果、エッチング薬液に含まれる水酸化カリウムの濃度が１５％、２０％、３３％の場合には、浸漬処理後の位相シフトマスクは依然として、実用上、満足な解像度を得ることができなかったが、エッチング薬液に含まれる水酸化カリウムの濃度が４０％の場合には、浸漬処理後の位相シフトマスクは、実用上、満足な解像度を得ることができるようになった。
なお、逆に、位相シフトマスクの位相差が１８０゜±８゜の範囲から大きい方にはずれている場合には、水酸化カリウムの濃度が３５％より小さいエッチング薬液に浸漬することにより、位相差を１８０゜±８゜の範囲内に収めることができる。
【００２１】
＜実施例２＞
実施例１と同様のハーフトーン型位相シフトマスク１０を用いて、エッチング薬液として水酸化カリウムの水溶液を用い、このハーフトーン型位相シフトマスクをエッチング薬液に浸漬して、透明基板と位相シフタ膜をエッチングした。処理条件としては、エッチング薬液に含まれる水酸化カリウムの濃度を４０％、浸漬時間を１０分で一定とし、エッチング薬液の温度を４５℃、６０℃と変化させた。この各々の処理条件の場合について、浸漬後の位相差を、浸漬前と同様に測定した結果を表２に示す。
【００２２】
【表２】
表２に示すように、エッチング薬液の温度が高くなるほど位相差が増加する傾向が認められた。この理由は、エッチング薬液の温度が高くなるほど、透明基板のエッチングレートが位相シフタ膜のエッチングレートより大きくなるためである。その結果、エッチング薬液の温度が４５℃の場合には、浸漬処理後の位相シフトマスクは依然として、実用上、満足な解像度を得ることができなかったが、エッチング薬液の温度が６０℃の場合には、浸漬処理後の位相シフトマスクは、実用上、満足な解像度を得ることができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の位相シフトマスクの位相差の調整方法を用いることにより、位相シフトマスクの位相差を所望の値に簡易に精度良く調整することができ、実用上、満足な解像度を得ることができる位相シフトマスクが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る位相差の調整方法が適用される位相シフトマスクの一例を示す部分断面図である。
【図２】本発明に係る位相差の調整方法により、位相シフタ膜のエッチング量が透明基板のエッチング量より大きくなるように処理された位相シフトマスクの一例を示す部分断面図である。
【図３】本発明に係る位相差の調整方法により、透明基板のエッチング量が位相シフタ膜のエッチング量より大きくなるように処理された位相シフトマスクの一例を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１０、２０、３０……位相シフトマスク
１１、２１、３１……透明基板
１２、２２、３２……位相シフタ膜
Claims (2)
- 透明基板上に露光光の位相を反転する位相シフタ膜がモリブデンシリサイドの酸化物およびモリブデンシリサイドの酸化窒化物からなる群より選択される少なくとも１種類の材料から形成されてなる位相シフトマスクの製造方法において、前記位相シフトマスクをアルカリ金属の水酸化物の水溶液に浸漬して、前記透明基板および前記位相シフタ膜をエッチングすることにより、前記透明基板のみを透過する前記露光光の位相と、透明基板と位相シフタ膜を透過する前記露光光の位相の差を調整する工程を具備することを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
- 前記アルカリ金属の水酸化物の水溶液におけるアルカリ金属の水酸化物の濃度が３５％を超え、かつ、前記アルカリ金属の水酸化物の水溶液の液温が４５℃を超えることを特徴とする請求項１記載の位相シフトマスクの製造方法。
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| JP5161419B2 (ja) * | 2004-06-22 | 2013-03-13 | Ｈｏｙａ株式会社 | グレートーンマスクブランク及びグレートーンマスクの製造方法 |
| JP2007279440A (ja) * | 2006-04-07 | 2007-10-25 | Toshiba Corp | ハーフトーン型位相シフトマスク及びその製造方法 |
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