JP6540278B2 - 光学素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は光学素子の製造方法に関し、特に、光学素子に形成される重要個所のパターン寸法を所望の範囲内で製造することを可能とする光学素子の製造方法に関するものである。

光学素子として、透明基板の上にマスクパターンが形成されたフォトマスクや、透明基板の上に照射光を偏光する細線パターンが形成された偏光子などがある（例えば、特許文献１、２）。

上記のフォトマスクとしては、遮光材料でマスクパターン（このようなマスクパターンを、適宜、遮光用マスクパターンと呼ぶ）が構成されているバイナリー型フォトマスクが、従来から広く用いられてきたが、近年においては、位相を反転させた光を利用して解像度を向上させる位相シフトフォトマスクも広く用いられている。

この位相シフトフォトマスクの中でも広く用いられているタイプが、光を半透過する材料でマスクパターン（このようなマスクパターンを、適宜、位相シフト用マスクパターンと呼ぶ）が構成されているハーフトーン型位相シフトフォトマスクである（例えば、特許文献３）。
このハーフトーン型位相シフトフォトマスクの主な形態としては、例えば図７に示すように、位相シフト用マスクパターン３１が設けられた露光領域（有効領域とも呼ばれる）の外周部に、枠状の形態の遮光膜パターン３２を有するものを挙げることができる。
また、他の形態として、露光領域内の位相シフト用マスクパターン上に、遮光膜パターンを有するものもある。このような形態は、トライトーン型位相シフトフォトマスクとも呼ばれる。

特開２０１４−１１９４９６号公報 特開２０１５−０１８０８２号公報 特開平８−２９２５５０号公報

フォトマスクに形成されるマスクパターンは、半導体デバイスの高集積化に伴って微細化が要求される。しかしながら、急速な微細化の進行により、近年では、ナノメートルレベルの寸法制御が要求されてきており、マスクパターン寸法を仕様値の範囲内で製造することが困難になってきている。
また、偏光子の細線パターンにおいても、波長の短い照射光を用いる偏光子等で、消光比等の偏光特性を向上させようとする場合、上記のマスクパターン寸法と同様に、ナノメートルレベルの寸法制御が要求される場合がある。

ここで、マスクパターンの一部に欠陥が生じた場合には、例えば、イオンビーム等を用いて欠陥箇所ごとに、個々修正することが可能である（例えば、特開平３−０１５０６８号公報）。
しかしながら、例えば、レジストパターンの現像不足等、プロセス起因によって、所定のマスクパターンの寸法が一様に仕様値よりも小さくなっているような場合に、上記のような個々の修正では、修正にかかる時間や労力が膨大なものになり、現実的ではない。
それゆえ、場合によっては最初からフォトマスクを製造し直すことになり、生産性を低下させる要因になっていた。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、フォトマスク等の光学素子の製造において、重要個所のパターン寸法を所望の範囲内で製造することを可能にし、再度最初から製造し直すという負担を防止して、生産性を向上させることが可能な光学素子の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る発明は、透明基板の上に第１の材料層を有し、前記第１の材料層の上に第２の材料層を有する積層体を準備する工程と、前記第２の材料層の上にレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンの寸法を測定する工程と、前記レジストパターンをドライエッチングして寸法調整する工程と、前記寸法調整したレジストパターンから露出する前記第２の材料層をエッチングして、エッチング用マスクパターンを形成する工程と、前記エッチング用マスクパターンから露出する前記第１の材料層をエッチングして、第１の材料層パターンを形成する工程と、前記エッチング用マスクパターンの寸法を測定する工程と、前記エッチング用マスクパターンの寸法に応じて、前記第１の材料層パターンをウェットエッチングして寸法調整する工程と、を順に備えることを特徴とする光学素子の製造方法である。

また、本発明の請求項２に係る発明は、透明基板の上に第１の材料層を有し、前記第１の材料層の上に第２の材料層を有する積層体を準備する工程と、前記第２の材料層の上に第１のレジストパターンを形成する工程と、前記第１のレジストパターンの寸法を測定する工程と、前記第１のレジストパターンをドライエッチングして寸法調整する工程と、前記寸法調整した第１のレジストパターンから露出する前記第２の材料層をエッチングして、エッチング用マスクパターンを形成する工程と、前記エッチング用マスクパターンから露出する前記第１の材料層をエッチングして、第１の材料層パターンを形成する工程と、前記エッチング用マスクパターンの寸法を測定する工程と、前記エッチング用マスクパターンの寸法に応じて、前記第１の材料層パターンをウェットエッチングして寸法調整する工程と、前記エッチング用マスクパターンの上に第２のレジストパターンを形成する工程と、前記第２のレジストパターンから露出する前記エッチング用マスクパターンをエッチングして、第２の材料層パターンを形成する工程と、を順に備えることを特徴とする光学素子の製造方法である。

また、本発明の請求項３に係る発明は、前記エッチング用マスクパターンの寸法に応じて、前記第１の材料層パターンをウェットエッチングして寸法調整する工程が、アルカリ系エッチング液を用いて、前記第１の材料層パターンをウェットエッチングする工程であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学素子の製造方法である。

また、本発明の請求項４に係る発明は、前記第１の材料層が、モリブデンとシリコンを含む材料層であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法である。

また、本発明の請求項５に係る発明は、前記第２の材料層が、クロムを含む材料層であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法である。

また、本発明の請求項６に係る発明は、前記光学素子がフォトマスクであって、前記第１の材料層パターンが遮光用マスクパターンであることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法である。

また、本発明の請求項７に係る発明は、前記光学素子が位相シフトフォトマスクであって、前記第１の材料層パターンが位相シフト用マスクパターンであり、前記第２の材料層パターンが遮光膜パターンであることを特徴とする請求項２に記載の光学素子の製造方法である。

本発明によれば、フォトマスク等の光学素子の製造において、重要個所のパターン寸法を所望の範囲内で製造することを可能にし、再度最初から製造し直すという負担を防止して、生産性を向上させることができる。

本発明に係る光学素子の製造方法の第１の実施形態の一例を示すフローチャートである。 本発明に係る光学素子の製造方法の第１の実施形態の一例を示す概略工程図である。 図２に続く本発明に係る光学素子の製造方法の第１の実施形態の一例を示す概略工程図である。 本発明に係る光学素子の製造方法の第２の実施形態の一例を示すフローチャートである。 本発明に係る光学素子の製造方法の第２の実施形態の一例を示す概略工程図である。 図５に続く本発明に係る光学素子の製造方法の第２の実施形態の一例を示す概略工程図である。 位相シフトフォトマスクの一例を示す概略平面図である。

（第１の実施形態）
まず、本発明に係る光学素子の製造方法の第１の実施形態について、説明する。
本実施形態は、例えば、バイナリー型フォトマスクを製造する方法として、好適なものである。

図１は、本発明に係る光学素子の製造方法の第１の実施形態の一例を示すフローチャートである。また、図２及び図３は、本発明に係る光学素子の製造方法の第１の実施形態の一例を示す概略工程図である。

本実施形態により、バイナリー型フォトマスクのような構成を有する光学素子を製造するには、まず、図２（ａ）に示すように、透明基板１１の上に第１の材料層１２Ａを有し、前記第１の材料層１２Ａの上に第２の材料層１３Ａを有する積層体１０を準備する（図１のＳ１）。

例えば、光学素子がバイナリー型フォトマスクの場合、この積層体１０は、フォトマスクブランクスとも呼ばれる。この場合、第１の材料層１２Ａが、遮光用マスクパターンを形成する材料層に相当し、第２の材料層１３Ａが、遮光用マスクパターンを形成するためのエッチング用マスクパターンを形成する材料層に相当する。

次に、図２（ｂ）に示すように、第２の材料層１３Ａの上にレジストパターン１４Ａを形成する（図１のＳ２）。
例えば、光学素子がバイナリー型フォトマスクの場合、このレジストパターン１４Ａは、通常、電子線描画の手法により形成される。

次に、形成されたレジストパターン１４Ａの寸法（Ｌ１）を測定し（図１のＳ３）、その後、図２（ｃ）に示すように、測定された寸法に応じて、レジストパターン１４Ａをドライエッチングして寸法調整する（図１のＳ４）。

上記のドライエッチングは、エッチングガス１５に酸素ガスを含むガスを用いて、フォトマスクの製造工程等でアッシングと呼ばれるレジストパターンを除去する工程と同様に行うことができる。
但し、本実施形態において、このドライエッチングは、レジストパターンを完全に除去する目的で行うものではなく、図２（ｃ）に示すように、レジストパターン開口部の寸法を所定量大きくする目的で行うため、通常のアッシングよりもレジストのエッチング量を小さくできる条件で行う。
例えば、エッチングガス１５中の酸素ガスの分圧を小さくすることや、ドライエッチング時のプラズマの出力等を小さくすることで、エッチング量を小さくすることができる。

このドライエッチングの工程により、図２（ｃ）に示すように、レジストパターン１４Ａの開口部の寸法は、Ｌ１からＬ２に調整される。
この寸法調整、すなわちＬ１からＬ２への寸法拡大は、予め各種パターンを各種エッチング条件でテストして、エッチング条件と寸法変動量との関係のデータを取得しておき、そのデータに基づいて行われる。それゆえ、調整後の寸法測定は、原則不要となる。

なお、この寸法調整の工程は、複数回実施しても良い。例えば、ドライエッチングの工程の後、レジストパターンの寸法を測定し、その結果に基づいて、再びドライエッチングを施しても良い。但し、上記のように、ドライエッチングの工程は１回とし、調整後の寸法測定も省く方が、生産性は良くなる。

このドライエッチングによる寸法調整は、使用するドライエッチング装置やドライエッチング条件、及びエッチングガスによっても異なってくるが、概ね、レジストパターンの開口部の寸法を５ｎｍ以上拡大することに対して有効である。
一方、５ｎｍ未満の寸法調整は、プラズマ励起等の関係もあって、安定して行うことには困難性がある。そこで、本実施形態においては、５ｎｍ未満の寸法調整については、後述するウェットエッチングの工程（図１のＳ９）により対応する。

次に、寸法調整したレジストパターン１４Ｂから露出する第２の材料層１３Ａをエッチングして、図２（ｄ）に示すように、エッチング用マスクパターン１３Ｂを形成する（図１のＳ５）。
例えば、第２の材料層１３Ａが、クロム（Ｃｒ）を含む材料層である場合、塩素と酸素の混合ガスを用いたドライエッチングにより、エッチング用マスクパターン１３Ｂを形成することができる。

次に、図３（ｅ）に示すように、レジストパターン１４Ｂを除去し（図１のＳ６）、続いて、エッチング用マスクパターン１３Ｂから露出する第１の材料層１２Ａをエッチングして、図３（ｆ）に示すように、第１の材料層パターン１２Ｂを形成する（図１のＳ７）。
例えば、第１の材料層１２Ａが、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）を含む材料層である場合、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、第１の材料層パターン１２Ｂを形成することができる。
また、レジストパターン１４Ｂの除去は、例えば、酸素ガスを用いたアッシングにより行うことができる。また、洗浄液を用いて除去しても良い。

なお、図１〜図３に示す例においては、エッチング用マスクパターン１３Ｂを形成する工程（図１のＳ５）の後であって、第１の材料層パターン１２Ｂを形成する工程（図１のＳ７）の前に、レジストパターン１４Ｂを除去しているが、本実施形態においては、これに限定されず、レジストパターン１４Ｂを除去する工程（図１のＳ６）は、後述するエッチング用マスクパターン１３Ｂの寸法を測定する工程（図１のＳ８）の前に、実施されていればよい。
例えば、第１の材料層パターン１２Ｂを形成する工程（図１のＳ７）の後であって、後述するエッチング用マスクパターン１３Ｂの寸法を測定する工程（図１のＳ８）の前に、レジストパターン１４Ｂを除去してもよい。

次に、エッチング用マスクパターン１３Ｂの寸法（Ｌ３）を測定し（図１のＳ８）、その後、図３（ｇ）に示すように、エッチング用マスクパターン１３Ｂの寸法に応じて、第１の材料層パターン１２Ｂをウェットエッチングして寸法調整する（図１のＳ９）。

例えば、第１の材料層パターン１２Ｂが、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）を含む材料から構成されている場合、上記のウェットエッチングは、アルカリ系のエッチング液を用いて、フォトマスクの製造工程等で異物等を除去する洗浄工程と同様に行うことができる。
アルカリ系ウェットエッチング液としては、 例えば、アンモニア水溶液等を用いることができる。そして、エッチング液の濃度や温度を調整することによって、エッチングレートを制御することができる。 また、アンモニア水溶液に過酸化水素を混ぜてエッチングと同時に異物除去力を持たせても良い。

但し、本実施形態において、このウェットエッチングは、異物等を除去する目的で行うものではなく、図３（ｇ）に示すように、第１の材料層パターンの開口部の寸法を所定量大きくする目的で行うものであるため、第１の材料層パターンのエッチング量を小さくできる条件で行う。
例えば、エッチング液のアルカリ濃度を小さくすることや、ウェットエッチング時のエッチング液の温度を低くすることで、エッチング量を小さくすることができる。

このウェットエッチングの工程により、図３（ｇ）に示すように、第１の材料層パターン１２Ｂの開口部の寸法は、Ｌ３からＬ４に調整される。
この寸法調整、すなわちＬ３からＬ４への寸法拡大は、予め各種パターンを各種エッチング条件でテストして、エッチング条件と寸法変動量との関係のデータを取得しておき、そのデータに基づいて行われる。

このウェットエッチングによる寸法調整は、使用する装置やウェットエッチング条件、及びエッチング液によっても異なってくるが、例えば、第１の材料層パターン１２Ｂの開口部の寸法を、概ね１ｎｍ単位で調整することも可能である。

ただし、このような微細な寸法調整が可能な条件でウェットエッチングを実施する場合、より大きな寸法調整、例えば、５ｎｍ以上の寸法調整も同じ工程で行ってしまうと、この工程に長時間を要することになる。
そこで、本実施形態においては、概ね５ｎｍ未満の寸法調整については、このウェットエッチングの工程（図１のＳ９）によって対応し、概ね５ｎｍ以上の寸法調整については、上述のドライエッチングの工程（図１のＳ４）によって対応する。
これにより、製造時間を短縮して、効率良く、最終的に得られる第１の材料層パターン１２Ｃの寸法を所望の範囲内とすることができる。

また、本実施形態においては、図３（ｆ）〜（ｇ）に示すように、第１の材料層パターン１２Ｂの上にエッチング用マスクパターン１３Ｂを残した状態で、上記のウェットエッチングを行う。
それゆえ、このウェットエッチングにより、第１の材料層パターン１２Ｂが、その厚み方向にエッチングされることはない。すなわち、このウェットエッチングにより形成される第１の材料層パターン１２Ｃの膜厚は、原則、第１の材料層パターン１２Ｂの膜厚や第１の材料層１２Ａの膜厚から変化することはない。

従って、例えば、製造する光学素子がバイナリー型フォトマスクの場合、最終的に得られる遮光用マスクパターン（第１の材料層パターン１２Ｃに相当）の膜厚は、フォトマスクブランクス（積層体１０に相当）において遮光性を考慮して設計した第１の材料層１２Ａの膜厚と同じになり、最終的に得られる遮光用マスクパターンの遮光性も、設計したものから変化しないことになる。

なお、上記のように、ウェットエッチングにアルカリ系のエッチング液を用いる場合、透明基板１１もエッチングされるおそれもあるが、例えば、フォトマスクにおいては、この透明基板１１には合成石英ガラス基板が用いられており、第１の材料層パターン１２Ｂが、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）を含む材料から構成されている場合、そのエッチング速度は、通常、合成石英ガラスよりも早いため、第１の材料層パターン１２Ｂの１ｎｍレベルの寸法調整においては、透明基板１１のエッチング量は、無視することができる。

例えば、本実施形態においては、ウェットエッチング時のエッチング液の温度を２０℃〜４０℃の範囲とすることで、透明基板１１のエッチング量を、無視することができる程の小さい量に抑えることができる。

最後に、エッチング用マスクパターン１３Ｂを除去して（図１のＳ１０）、図３（ｈ）に示すように、第１の材料層パターン１２Ｃの開口部の寸法がＬ４に調整された光学素子１を得る。
例えば、光学素子１がバイナリー型フォトマスクの場合、この第１の材料層パターン１２Ｃが、遮光用マスクパターンに相当する。

以上のように、本実施形態によれば、バイナリー型フォトマスクのような構成を有する光学素子の製造において、例えナノメートルレベルの寸法制御が要求される場合であっても、重要個所のパターン寸法を所望の範囲内で製造することができ、再度最初から製造し直すという負担を防止して、生産性良く光学素子を製造することができる。

なお、本実施形態の説明においては、光学素子として、主にバイナリー型フォトマスクを主たる例として説明したが、本発明は、例えば、透明基板の上に照射光を偏光する細線パターンが形成された偏光子のように、透明基板の上に、第１の材料層パターンを有する形態の各種光学素子を製造する場合についても、同様に適用することができ、各種光学素子の重要個所のパターン寸法を所望の範囲内で製造することができるものである。

（第２の実施形態）
次に、本発明に係る光学素子の製造方法の第２の実施形態について、説明する。
本実施形態は、例えば、ハーフトーン型位相シフトフォトマスクを製造する方法として、好適なものである。

図４は、本発明に係る光学素子の製造方法の第２の実施形態の一例を示すフローチャートである。また、図５及び図６は、本発明に係る光学素子の製造方法の第２の実施形態の一例を示す概略工程図である。

本実施形態により、ハーフトーン型位相シフトフォトマスクのような構成を有する光学素子を製造するには、まず、図５（ａ）に示すように、透明基板２１の上に第１の材料層２２Ａを有し、前記第１の材料層２２Ａの上に第２の材料層２３Ａを有する積層体２０を準備する（図４のＳ１１）。

例えば、光学素子がハーフトーン型位相シフトフォトマスクの場合、この積層体２０を、フォトマスクブランクスとも呼ぶ。この場合、第１の材料層２２Ａが、位相シフト用マスクパターンを形成する材料層に相当し、第２の材料層２３Ａが、位相シフト用マスクパターンを形成するためのエッチング用マスクパターンと遮光膜パターンを形成する材料層に相当する。

次に、図５（ｂ）に示すように、第２の材料層２３Ａの上に第１のレジストパターン２４Ａを形成する（図４のＳ１２）。
例えば、光学素子がハーフトーン型位相シフトフォトマスクの場合、この第１のレジストパターン２４Ａは、通常、電子線描画の手法により形成される。

次に、形成された第１のレジストパターン２４Ａの寸法（Ｌ５）を測定し（図４のＳ１３）、その後、図５（ｃ）に示すように、測定された寸法に応じて、第１のレジストパターン２４Ａをドライエッチングして寸法調整する（図４のＳ１４）。

上記のドライエッチングは、エッチングガス２６に酸素ガスを含むガスを用いて、フォトマスクの製造工程等でアッシングと呼ばれるレジストパターンを除去する工程と同様に行うことができる。
但し、本実施形態において、このドライエッチングは、第１のレジストパターンを完全に除去する目的で行うものではなく、図５（ｃ）に示すように、第１のレジストパターン開口部の寸法を所定量大きくする目的で行うため、通常のアッシングよりもレジストのエッチング量を小さくできる条件で行う。
例えば、エッチングガス２６中の酸素ガスの分圧を小さくすることや、ドライエッチング時のプラズマの出力等を小さくすることで、エッチング量を小さくすることができる。

このドライエッチングの工程により、図５（ｃ）に示すように、第１のレジストパターン２４Ａの開口部の寸法は、Ｌ５からＬ６に調整される。
この寸法調整、すなわちＬ５からＬ６への寸法拡大は、予め各種パターンを各種エッチング条件でテストして、エッチング条件と寸法変動量との関係のデータを取得しておき、そのデータに基づいて行われる。それゆえ、調整後の寸法測定は、原則不要となる。

なお、この寸法調整の工程は、複数回実施しても良い。例えば、ドライエッチングの工程の後、第１のレジストパターンの寸法を測定し、その結果に基づいて、再びドライエッチングを施しても良い。但し、上記のように、ドライエッチングの工程は１回とし、調整後の寸法測定も省く方が、生産性は良くなる。

このドライエッチングによる寸法調整は、使用するドライエッチング装置やドライエッチング条件、及びエッチングガスによっても異なってくるが、概ね、第１のレジストパターンの開口部の寸法を５ｎｍ以上拡大することに対して有効である。
一方、５ｎｍ未満の寸法調整は、プラズマ励起等の関係もあって、安定して行うことには困難性がある。そこで、本実施形態においては、５ｎｍ未満の寸法調整については、後述するウェットエッチングの工程（図４のＳ１９）により対応する。

次に、寸法調整した第１のレジストパターン２４Ｂから露出する第２の材料層２３Ａをエッチングして、図５（ｄ）に示すように、エッチング用マスクパターン２３Ｂを形成する（図４のＳ１５）。
例えば、第２の材料層２３Ａが、クロム（Ｃｒ）を含む材料層である場合、塩素と酸素の混合ガスを用いたドライエッチングにより、エッチング用マスクパターン２３Ｂを形成することができる。

次に、図５（ｅ）に示すように、第１のレジストパターン２４Ｂを除去し（図４のＳ１６）、続いて、エッチング用マスクパターン２３Ｂから露出する第１の材料層２２Ａをエッチングして、図６（ｆ）に示すように、第１の材料層パターン２２Ｂを形成する（図４のＳ１７）。
例えば、第１の材料層２２Ａが、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）を含む材料層である場合、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、第１の材料層パターン２２Ｂを形成することができる。
また、第１のレジストパターン２４Ｂの除去は、例えば、酸素ガスを用いたアッシングにより行うことができる。また、洗浄液を用いて除去しても良い。

なお、図４〜図６に示す例においては、エッチング用マスクパターン２３Ｂを形成する工程（図４のＳ１５）の後であって、第１の材料層パターン２２Ｂを形成する工程（図４のＳ１７）の前に、第１のレジストパターン２４Ｂを除去しているが、本発明においては、これに限定されず、第１のレジストパターン２４Ｂを除去する工程（図４のＳ１６）は、後述するエッチング用マスクパターン２３Ｂの寸法を測定する工程（図４のＳ１８）の前に、実施されていればよい。
例えば、第１の材料層パターン２２Ｂを形成する工程（図４のＳ１７）の後であって、後述するエッチング用マスクパターン２３Ｂの寸法を測定する工程（図４のＳ１８）の前に、第１のレジストパターン２４Ｂを除去してもよい。

次に、エッチング用マスクパターン２３Ｂの寸法（Ｌ７）を測定し（図４のＳ１８）、その後、図６（ｇ）に示すように、エッチング用マスクパターン２３Ｂの寸法に応じて、第１の材料層パターン２２Ｂをウェットエッチングして寸法調整する（図４のＳ１９）。

例えば、第１の材料層パターン２２Ｂが、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）を含む材料から構成されている場合、上記のウェットエッチングは、アルカリ系のエッチング液を用いて、フォトマスクの製造工程等で異物等を除去する洗浄工程と同様に行うことができる。
アルカリ系ウェットエッチング液としては、 例えば、アンモニア水溶液等を用いることができる。そして、エッチング液の濃度や温度を調整することによって、エッチングレートを制御することができる。 また、アンモニア水溶液に過酸化水素を混ぜてエッチングと同時に異物除去力を持たせても良い。

但し、本実施形態において、このウェットエッチングは、異物等を除去する目的で行うものではなく、図６（ｇ）に示すように、第１の材料層パターンの開口部の寸法を所定量大きくする目的で行うものであるため、第１の材料層パターンのエッチング量を小さくできる条件で行う。
例えば、エッチング液のアルカリ濃度を小さくすることや、ウェットエッチング時のエッチング液の温度を低くすることで、エッチング量を小さくすることができる。

このウェットエッチングの工程により、図６（ｇ）に示すように、第１の材料層パターン２２Ｂの開口部の寸法は、Ｌ７からＬ８に調整される。
この寸法調整、すなわちＬ７からＬ８への寸法拡大は、予め各種パターンを各種エッチング条件でテストして、エッチング条件と寸法変動量との関係のデータを取得しておき、そのデータに基づいて行われる。

このウェットエッチングによる寸法調整は、使用する装置やウェットエッチング条件、及びエッチング液によっても異なってくるが、例えば、第１の材料層パターン２２Ｂの開口部の寸法を、概ね１ｎｍ単位で調整することも可能である。

ただし、このような微細な寸法調整が可能な条件でウェットエッチングを実施する場合、より大きな寸法調整、例えば、５ｎｍ以上の寸法調整も同じ工程で行ってしまうと、この工程に長時間を要することになる。
そこで、本実施形態においては、概ね５ｎｍ未満の寸法調整については、このウェットエッチングの工程（図４のＳ１９）によって対応し、概ね５ｎｍ以上の寸法調整については、上述のドライエッチングの工程（図４のＳ１４）によって対応する。
これにより、製造時間を短縮して、効率良く、最終的に得られる第１の材料層パターン２２Ｃの寸法を所望の範囲内とすることができる。

また、本実施形態においては、図６（ｆ）〜（ｇ）に示すように、第１の材料層パターン２２Ｂの上にエッチング用マスクパターン２３Ｂを残した状態で、上記のウェットエッチングを行う。
それゆえ、このウェットエッチングにより、第１の材料層パターン２２Ｂが、その厚み方向にエッチングされることはない。すなわち、このウェットエッチングにより形成される第１の材料層パターン２２Ｃの膜厚は、原則、第１の材料層パターン２２Ｂの膜厚や第１の材料層２２Ａの膜厚から変化することはない。

従って、例えば、製造する光学素子がハーフトーン型位相シフトフォトマスクの場合、最終的に得られる位相シフト用マスクパターン（第１の材料層パターン２２Ｃに相当）の膜厚は、フォトマスクブランクス（積層体２０に相当）において、位相シフト効果を考慮して設計した第１の材料層２２Ａの膜厚と同じになり、最終的に得られる位相シフト用マスクパターンの位相シフト効果の性能も、設計したものから変化しないことになる。

なお、上記のウェットエッチングにアルカリ系のエッチング液を用いる場合、透明基板２１もエッチングされるおそれもあるが、例えば、フォトマスクにおいては、この透明基板２１には合成石英ガラス基板が用いられており、第１の材料層パターン２２Ｂが、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）を含む材料から構成されている場合、そのエッチング速度は、通常、合成石英ガラスよりも早いため、１ｎｍレベルの寸法調整においては、透明基板１１のエッチング量は、無視することができる。

例えば、本実施形態においては、ウェットエッチング時のエッチング液の温度を２０℃〜４０℃の範囲とすることで、透明基板１１のエッチング量を、無視することができる程の小さい量に抑えることができる。

次に、図６（ｈ）に示すように、エッチング用マスクパターン２３Ｂの上に第２のレジストパターン２５を形成する（図４のＳ２０）。
例えば、光学素子がハーフトーン型位相シフトフォトマスクの場合、この第２のレジストパターン２５は、通常、レーザー描画の手法により形成される。
一方、トライトーン型位相シフトフォトマスクの場合、この第２のレジストパターン２５は、通常、電子線描画の手法により形成される。

次に、第２のレジストパターン２５から露出するエッチング用マスクパターン２３Ｂをエッチングして、図６（ｉ）に示すように、第２の材料層パターン２３Ｃを形成する（図４のＳ２１）。
例えば、第２の材料層２３Ａが、クロム（Ｃｒ）を含む材料層である場合、塩素と酸素の混合ガスを用いたドライエッチングにより、第２の材料層パターン２３Ｃを形成することができる。

最後に、第２のレジストパターン２５を除去して（図４のＳ２２）、図６（ｊ）に示すように、第１の材料層パターン２２Ｃの開口部の寸法がＬ８に調整された光学素子２を得る。
例えば、光学素子２がハーフトーン型位相シフトフォトマスクの場合、この第１の材料層パターン２２Ｃが、位相シフト用マスクパターンに相当し、第２の材料層パターン２３Ｃが、遮光膜パターンに相当する。

なお、図５及び図６においては、煩雑となるのを避けるため、第１の材料層パターン２２Ｃの開口部近傍の両サイドに、第２の材料層パターン２３Ｃが形成される形態を用いて、本実施形態を説明したが、光学素子２がハーフトーン型位相シフトフォトマスクの場合、例えば、図７に示すハーフトーン型位相シフトフォトマスク３０のように、複数の位相シフト用マスクパターン３１（第１の材料層パターン２２Ｃに相当）が形成された露光領域の外周部に、遮光膜パターン３２（第２の材料層パターン２３Ｃに相当）が、枠状の形態で設けられるのが通常である。

以上のように、本実施形態によれば、ハーフトーン型位相シフトフォトマスクのような構成を有する光学素子の製造において、例えナノメートルレベルの寸法制御が要求される場合であっても、重要個所のパターン寸法を所望の範囲内で製造することができ、再度最初から製造し直すという負担を防止して、生産性良く光学素子を製造することができる。

以上、本発明に係る光学素子の製造方法について、それぞれの実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一の構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる場合であっても本発明の技術的範囲に包含される。

以下、実施例を用いて、本発明をさらに具体的に説明する。

（実施例１）
この実施例１では、上記の本発明に係る光学素子の製造方法の第１の実施形態に基づいて、バイナリー型フォトマスクを製造する方法について、説明する。

透明基板として、平面サイズ１５２ｍｍ角、厚さ６．３５ｍｍの合成石英ガラス基板を用い、その上に、第１の材料層として、膜厚６０ｎｍのモリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）膜を形成し、第２の材料層として、膜厚５ｎｍのクロム（Ｃｒ）膜を順次形成した積層体を準備した。

次に、上記クロム（Ｃｒ）膜の上に、ポジ型の化学増幅型レジストを膜厚３００ｎｍで形成し、電子線描画、現像等を施して、レジストパターンを形成した。
このレジストパターンにおける重要個所のパターン寸法を測定したところ、レジストパターンのパターン寸法は所定の狙い寸法に対して８．４ｎｍ小さい寸法であった。なお、このパターン寸法測定には、ナノメトリクス社製のＡＴＬＡＳ−Ｍを用いた。

次に、エッチングガスに酸素ガスを含むガスを用いて、レジストパターンをドライエッチングして寸法調整を施した。
このドライエッチングは、予め取得しておいた、エッチング条件と寸法変動量との関係のデータに基づいて、寸法を６．０ｎｍ拡大するように行った。

次に、塩素と酸素の混合ガスを用いたドライエッチングにより、寸法調整したレジストパターンから露出するクロム（Ｃｒ）膜をエッチングして、エッチング用マスクパターンを形成し、その後、酸素ガスを用いたアッシングによりレジストパターンを除去した。

次に、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、エッチング用マスクパターンから露出するモリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）膜をエッチングして、遮光用マスクパターンを形成した。

次に、クロム（Ｃｒ）膜からなるエッチング用マスクパターンの重要個所のパターン寸法を測定したところ、所定の狙い寸法に対して２．２ｎｍ小さい寸法であった。なお、このパターン寸法測定には、ナノメトリクス社製のＡＴＬＡＳ−Ｍを用いた。

次に、アルカリ系のエッチング液を用い、液温２３℃で、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）膜からなる遮光用マスクパターンをウェットエッチングして寸法調整を施した。
このウェットエッチングは、予め取得しておいた、エッチング条件と寸法変動量との関係のデータに基づいて、寸法を２．０ｎｍ拡大するように行った。

最後に、クロム（Ｃｒ）膜からなるエッチング用マスクパターンを、塩素と酸素の混合ガスを用いたドライエッチングにより除去して、合成石英ガラス基板の上に、寸法調整された遮光用マスクパターンを有するバイナリー型フォトマスクを得た。

得られたバイナリー型フォトマスクの重要個所の遮光用マスクパターン寸法を測定したところ、所定の狙い寸法に対して寸法差が０．４ｎｍと良好な結果を得た。なお、このパターン寸法測定には、ナノメトリクス社製のＡＴＬＡＳ−Ｍを用いた。

（実施例２）
この実施例２では、上記の本発明に係る光学素子の製造方法の第２の実施形態に基づいて、ハーフトーン型位相シフトフォトマスクを製造する方法について、説明する。

透明基板として、平面サイズ１５２ｍｍ角、厚さ６．３５ｍｍの合成石英ガラス基板を用い、その上に、第１の材料層として、膜厚６５ｎｍのモリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）膜を形成し、第２の材料層として、膜厚５０ｎｍのクロム（Ｃｒ）膜を順次形成した積層体を準備した。

次に、上記クロム（Ｃｒ）膜の上に、ポジ型の化学増幅型レジストを膜厚３００ｎｍで形成し、電子線描画、現像等を施して、第１のレジストパターンを形成した。
この第１のレジストパターンにおける重要個所のパターン寸法を測定したところ、レジストパターンのパターン寸法は所定の狙い寸法に対して７．３ｎｍ小さい寸法であった。なお、このパターン寸法測定には、ナノメトリクス社製のＡＴＬＡＳ−Ｍを用いた。

次に、エッチングガスに酸素ガスを含むガスを用いて、第１のレジストパターンをドライエッチングして寸法調整を施した。
このドライエッチングは、予め取得しておいた、エッチング条件と寸法変動量との関係のデータに基づいて、寸法を６．０ｎｍ拡大するように行った。

次に、塩素と酸素の混合ガスを用いたドライエッチングにより、寸法調整した第１のレジストパターンから露出するクロム（Ｃｒ）膜をエッチングして、エッチング用マスクパターンを形成し、その後、酸素ガスを用いたアッシングにより、第１のレジストパターンを除去した。

次に、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、エッチング用マスクパターンから露出するモリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）膜をエッチングして、位相シフト用マスクパターンを形成した。

次に、クロム（Ｃｒ）膜からなるエッチング用マスクパターンの重要個所のパターン寸法を測定したところ、所定の狙い寸法に対して３．２ｎｍ小さい寸法であった。なお、このパターン寸法測定には、ナノメトリクス社製のＡＴＬＡＳ−Ｍを用いた。

次に、アルカリ系のエッチング液を用い、液温２３℃で、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）膜からなる遮光用マスクパターンをウェットエッチングして寸法調整を施した。
このウェットエッチングは、予め取得しておいた、エッチング条件と寸法変動量との関係のデータに基づいて、寸法を３．０ｎｍ拡大するように行った。

次に、上記エッチング用マスクパターンの上に、ポジ型のレジストを形成し、描画、現像等を施して、第２のレジストパターンを形成した。

次に、塩素と酸素の混合ガスを用いたドライエッチングにより、第２のレジストパターンから露出するエッチング用マスクパターンをエッチングして、遮光膜パターンを形成し、その後、酸素ガスを用いたアッシングにより、第２のレジストパターンを除去した。

得られたハーフトーン型位相シフトフォトマスクの重要個所の位相シフト用マスクパターン寸法を測定したところ、所定の狙い寸法に対して寸法差が０．４ｎｍと良好な結果を得た。なお、このパターン寸法測定には、ナノメトリクス社製のＡＴＬＡＳ−Ｍを用いた。

１、２ 光学素子
１０、２０ 積層体
１１ 透明基板
１２Ａ 第１の材料層
１２Ｂ、１２Ｃ 第１の材料層パターン
１３Ａ 第２の材料層
１３Ｂ エッチング用マスクパターン
１４Ａ、１４Ｂ レジストパターン
１５ エッチングガス
２１ 透明基板
２２Ａ 第１の材料層
２２Ｂ、２２Ｃ 第１の材料層パターン
２３Ａ 第２の材料層
２３Ｂ エッチング用マスクパターン
２３Ｃ 第２の材料層パターン
２４Ａ、２４Ｂ 第１のレジストパターン
２５ 第２のレジストパターン
２６ エッチングガス
３０ ハーフトーン型位相シフトフォトマスク
３１ 位相シフト用マスクパターン
３２ 遮光膜パターン

Claims (6)

1. 透明基板の上に第１の材料層を有し、前記第１の材料層の上に第２の材料層を有する積層体を準備する工程と、
   前記第２の材料層の上にレジストパターンを形成する工程と、
   前記レジストパターンの寸法を測定する工程と、
   前記レジストパターンをドライエッチングして寸法調整する工程と、
   前記寸法調整したレジストパターンから露出する前記第２の材料層をエッチングして、エッチング用マスクパターンを形成する工程と、
   前記エッチング用マスクパターンから露出する前記第１の材料層をエッチングして、第１の材料層パターンを形成する工程と、
   前記エッチング用マスクパターンの寸法を測定する工程と、
   前記エッチング用マスクパターンの寸法に応じて、前記第１の材料層パターンをウェットエッチングして寸法調整する工程と、
   を順に備え、
   前記エッチング用マスクパターンの寸法に応じて、前記第１の材料層パターンをウェットエッチングして寸法調整する工程が、アルカリ系エッチング液を用いて、前記第１の材料層パターンをウェットエッチングする工程であり、５ｎｍ未満の寸法調整であることを特徴とする光学素子の製造方法。
2. 透明基板の上に第１の材料層を有し、前記第１の材料層の上に第２の材料層を有する積層体を準備する工程と、
   前記第２の材料層の上に第１のレジストパターンを形成する工程と、
   前記第１のレジストパターンの寸法を測定する工程と、
   前記第１のレジストパターンをドライエッチングして寸法調整する工程と、
   前記寸法調整した第１のレジストパターンから露出する前記第２の材料層をエッチングして、エッチング用マスクパターンを形成する工程と、
   前記エッチング用マスクパターンから露出する前記第１の材料層をエッチングして、第１の材料層パターンを形成する工程と、
   前記エッチング用マスクパターンの寸法を測定する工程と、
   前記エッチング用マスクパターンの寸法に応じて、前記第１の材料層パターンをウェットエッチングして寸法調整する工程と、
   前記エッチング用マスクパターンの上に第２のレジストパターンを形成する工程と、
   前記第２のレジストパターンから露出する前記エッチング用マスクパターンをエッチングして、第２の材料層パターンを形成する工程と、
   を順に備え、
   前記エッチング用マスクパターンの寸法に応じて、前記第１の材料層パターンをウェットエッチングして寸法調整する工程が、アルカリ系エッチング液を用いて、前記第１の材料層パターンをウェットエッチングする工程であり、５ｎｍ未満の寸法調整であることを特徴とする光学素子の製造方法。
3. 前記第１の材料層が、モリブデンとシリコンを含む材料層であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学素子の製造方法。
4. 前記第２の材料層が、クロムを含む材料層であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
5. 前記光学素子がフォトマスクであって、
   前記第１の材料層パターンが遮光用マスクパターンであることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
6. 前記光学素子が位相シフトフォトマスクであって、
   前記第１の材料層パターンが位相シフト用マスクパターンであり、
   前記第２の材料層パターンが遮光膜パターンであることを特徴とする請求項２に記載の光学素子の製造方法。
   

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