【手続補正書】
【提出日】平成16年12月21日(2004.12.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】      明細書
【発明の名称】  位相シフトマスクの作成方法及び装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】  少なくとも２種類の位相値の領域を含む位相変調情報を有する位相シフトマスクの作成方法であって、
前記各位相値の領域に対応する少なくとも２種類の原版マスクを設けるステップと、
第１の前記原版マスクを経て前記ホログラム材に照射される第１の物体光と前記第１の原版マスクを経ずに前記ホログラム材に照射される第１の参照光とを用いて、前記第１の原版マスクの光透過遮蔽パターンを前記ホログラム材に露光する第１の露光ステップと、
前記第２の原版マスクを経て前記ホログラム材に照射される第２の物体光と前記第２の原版マスクを経ずに前記ホログラム材に照射される第２の参照光とを用いて、前記第２の原版マスクの前記光透過遮蔽パターンを前記ホログラム材に露光する第２の露光ステップと
を含むことを特徴とする位相シフトマスクの作成方法。
【請求項２】  少なくとも２種類の位相値の領域を含む位相変調情報を有する位相シフトマスクの作成方法であって、
前記各位相値の領域に対応する少なくとも第１の原版マスクおよび第２の原版マスクを準備するステップと、
第１の前記原版マスクを経て前記ホログラム材に照射される第１の物体光と前記第１の原版マスクを経ずに前記ホログラム材に照射される第１の参照光とを用いて、前記第１の原版マスクの光透過遮蔽パターンを前記ホログラム材に露光する第１の露光ステップと、
第２の前記原版マスクを経て前記ホログラム材に照射される第２の物体光と前記第２の原版マスクを経ずに前記ホログラム材に照射される第２の参照光とを用いて、光源から前記ホログラム材に至る光路のいずれかの位置において、前記第１の物体光と前記第１の参照光との間の第１の位相差と、前記第２の物体光と前記第２の参照光との間の第２の位相差とが異なるように前記第２の位相差を変えて、前記第２の原版マスクの前記光透過遮蔽パターンを前記ホログラム材に露光する第２の露光ステップと、
を含むことを特徴とする位相シフトマスクの作成方法。
【請求項３】  前記第１の露光ステップ及び第２の露光ステップは、前記第１の露光ステップに続く第２の露光ステップであることを特徴とする請求項１又は２に記載の位相シフトマスクの作成方法。（原請求項１における第２の露光ステップ中の一部の文）
【請求項４】  前記第１の露光ステップ及び第２の露光ステップの参照光は、同じ参照光光学系により生成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の位相シフトマスクの作成方法。
【請求項５】  前記位相シフトマスクの位相変調情報は互いにπだけ異なる２種類の位相値を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の位相シフトマスクの作成方法。（原請求項３における第２の露光ステップ中の一部の文を含む）
【請求項６】  前記位相差を変えるステップは、前記光源から前記第２の原版マスクを経て前記ホログラム材に至る光路及び前記光源から前記第２の原版マスクを経ずに前記ホログラム材に至る光路の少なくとも一方の光路長を変えるステップを備えることを特徴とする請求項２に記載の位相シフトマスクの作成方法。（原請求項２）
【請求項７】  前記光透過遮蔽パターンは、所定の幅寸法を有する帯状の光透過部であって縞模様状に配置された複数の光透過部と、該複数の光透過部間に配置された帯状の複数の光遮蔽部とを含み、
前記第１の原版マスクの前記光透過部は、前記第２の原版マスクの前記光遮蔽部で遮蔽される領域の少なくとも一部に対応しており、
前記第１の位相差と前記第２の位相差との間の相違は略πである、請求項１又は２に記載の位相シフトマスクの作成方法。（原請求項３）
【請求項８】  前記第１の露光ステップで前記ホログラム材に形成される第１の干渉縞による回折効率と前記第２の露光ステップで前記ホログラム材に形成される第２の干渉縞による回折効率との間に差を生じさせる回折効率変更ステップを含む、請求項１又は２に記載の位相シフトマスクの作成方法。（原請求項４）
【請求項９】  前記回折効率変更ステップは、参照光に対する物体光の光強度比を前記回折効率を最大とするために必要な光強度比より小さくなるように前記原版マスクより前記光源側において減少させる光強度減少ステップ、又は前記ホログラム材に与える露光量を前記回折効率を最大とするために必要な露光量より小さくなるように調整する露光量調整ステップを備える、請求項８に記載の位相シフトマスクの作成方法。（原請求項５）
【請求項１０】  前記ホログラム材は、前記第１の露光ステップ及び前記第２の露光ステップの両方に用いられる同一の感光膜又は感光層が形成されている、請求項１乃至９に記載の位相シフトマスクの作成方法。（原請求項７）
【請求項１１】  前記ホログラム材は、前記第１の露光ステップ及び前記第２の露光ステップのそれぞれに用いられる異なる感光膜又は感光層が形成されている、請求項１から９のいずれか１項に記載の位相シフトマスクの作成方法。（原請求項８）
【請求項１２】  位相変調情報を有する位相シフトマスクを作成するための位相シフトマスクの作成装置であって、
光源と、
この光源からの光が原版マスクを経た物体光としてホログラム材に入射する物体光の光学系と、
前記光源からの光が前記原版マスクを経ずに参照光として前記ホログラム材に入射する参照光の光学系と、
前記物体光の光学系および前記参照光の光学系の少なくとも一方の光学系に設けられた位相変調手段と
を具備してなることを特徴とする位相シフトマスクの作成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路や液晶表示装置等の製造においてフォトリソグラフィ工程で用いる位相シフトマスクを作成するための方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
露光用マスクの露光パターンをプロキシミティ露光やレンズ投影露光あるいはミラー投影露光等により直接に被露光物に結像させる記録方法において、露光光の波長と同程度の線幅を有する露光パターンの解像は光の回折現象に起因して困難である（いわゆる回折限界）という不都合を解消するために、位相シフタと呼ばれる位相変調層を有する位相シフトマスクを用いる記録方法がある。
【０００３】
このような位相シフトマスクを用いる記録方法においては、例えば位相シフトマスクに形成された２つの接近する光透過部の一方に位相シフタを形成して、両光透過部を透過した光の位相が互いに逆になるようにすれば、逆位相で干渉し合う回折光が互いに打ち消されるので、回折限界が緩和され、被露光物への結像の解像度が向上する。
【０００４】
しかし、位相シフトマスクを用いる記録方法では、結像光学系としてレンズ光学系を用いているため、該レンズ光学系の収差及び開口数が結像の解像度に影響を与える結果となり、最終的に得られる結像の解像度が制限されていた。
【０００５】
このような結像用レンズ光学系の収差及び開口数に起因して結像の解像度が制限されるという不都合を解消するために、位相シフトマスクの露光パターンの情報を含む干渉縞が形成されたホログラムマスクを用いて、ホログラムマスクにレーザ光を照射し、ホログラムマスクの干渉縞を経た光を被露光物に結像させることにより、位相シフトマスクの露光パターンの情報を有するパターンを被露光物に形成する方法がある。
【０００６】
このようなホログラムマスクを用いる記録方法においては、ホログラムマスクと被露光物との間にレンズ等の光学系を設ける場合及び設けない場合のいずれにおいても、原理的に収差のない結像が得られると共に、高い開口数（ＮＡ）を得やすいことから高解像度の結像が得られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ホログラムマスクの作製は原版となる位相シフトマスクの情報をホログラム材に記録することによって行われるものであり、該位相シフトマスクの作製が困難であるという問題を有していた。
【０００８】
本発明の目的は、ホログラムマスクの作製において、位相シフトマスクの情報をホログラム材に記録することを容易にさせることである。
【０００９】
【課題を解決する解決手段、作用及び効果】
本発明に係る位相シフトマスクの作製方法は、少なくとも２種類の位相値の領域を含む位相変調情報を有する位相シフトマスクの作成方法であって、前記各位相値の領域に対応する少なくとも２種類の原版マスクを設けるステップと、第１の前記原版マスクを経て前記ホログラム材に照射される第１の物体光と前記第１の原版マスクを経ずに前記ホログラム材に照射される第１の参照光とを用いて、前記第１の原版マスクの光透過遮蔽パターンを前記ホログラム材に露光する第１の露光ステップと、前記第２の原版マスクを経て前記ホログラム材に照射される第２の物体光と前記第２の原版マスクを経ずに前記ホログラム材に照射される第２の参照光とを用いて、前記第２の原版マスクの前記光透過遮蔽パターンを前記ホログラム材に露光する第２の露光ステップとを含む。
【００１０】
本発明に係る他の位相シフトマスクの作製方法は、少なくとも２種類の位相値の領域を含む位相変調情報を有する位相シフトマスクの作成方法であって、前記各位相値の領域に対応する少なくとも第１の原版マスクおよび第２の原版マスクを準備するステップと、第１の前記原版マスクを経て前記ホログラム材に照射される第１の物体光と前記第１の原版マスクを経ずに前記ホログラム材に照射される第１の参照光とを用いて、前記第１の原版マスクの光透過遮蔽パターンを前記ホログラム材に露光する第１の露光ステップと、第２の前記原版マスクを経て前記ホログラム材に照射される第２の物体光と前記第２の原版マスクを経ずに前記ホログラム材に照射される第２の参照光とを用いて、光源から前記ホログラム材に至る光路のいずれかの位置において、前記第１の物体光と前記第１の参照光との間の第１の位相差と、前記第２の物体光と前記第２の参照光との間の第２の位相差とが異なるように前記第２の位相差を変えて、前記第２の原版マスクの前記光透過遮蔽パターンを前記ホログラム材に露光する第２の露光ステップとを含む。
【００１１】
そのような位相シフトマスクの作製方法によれば、第１の露光ステップでホログラム材に記録される情報は第１の原版マスクの光透過遮蔽パターンの情報を含み、第２の露光ステップでホログラム材に記録される情報は第２の原版マスクの光透過遮蔽パターンの情報と位相に関する変調情報とを含む。
【００１２】
例えば位相シフトマスクの露光パターンの光透過遮蔽に関するパターンが第１の原版マスクと第２の原版マスクとに適宜に割り振られ、第２の露光ステップにおいて位相シフトマスクの位相シフタの位相変調情報に対応するように第２の位相差が変えられれば、第１の露光ステップでホログラム材に記録される情報と、第２の露光ステップでホログラム材に記録され、位相に関する変調情報を含む情報とが２回の露光によってホログラム材に記録される。
【００１３】
目的とする位相シフトマスクの位相差を含むパターンが第１の原版マスクと第２の原版マスクに光透過遮蔽パターンとして割り振られるので、目的とする位相シフトマスクを原版として用いる場合と比較して必要な原版マスクの枚数は増すが、位相シフトマスクの作製が容易になる。
【００１４】
前記第１の露光ステップ及び第２の露光ステップは、前記第１の露光ステップに続く第２の露光ステップであってもよい。
【００１５】
前記第１の露光ステップ及び第２の露光ステップの参照光は、同じ参照光光学系により生成されてもい。
【００１６】
前記位相シフトマスクの位相変調情報は互いにπだけ異なる２種類の位相値を有していてもよい。
【００１７】
前記位相差を変えるステップは、好ましくは、前記光源から前記第２の原版マスクを経て前記ホログラム材に至る光路及び前記光源から前記第２の原版マスクを経ずに前記ホログラム材に至る光路の少なくとも一方の光路長を変えるステップを備えることができる。そのような位相差を変えるステップにおいて光路長が変えられた光の位相が変調され、第２の位相差が変更される。
【００１８】
前記光透過遮蔽パターンを、所定の幅寸法を有する帯状の光透過部であって縞模様状に配置された複数の光透過部と、該複数の光透過部間に配置された帯状の複数の光遮蔽部とを含むパターンとし、前記第１の原版マスクの前記光透過部を、前記第２の原版マスクの前記光遮蔽部で遮蔽される領域の少なくとも一部に対応するようにし、前記第１の位相差と前記第２の位相差との間の相違を略πになるようにしてもよい。これにより、交互に縞模様状に配置された帯状の複数の光透過部と光遮蔽部とにより低減された空間周波数を有するパターンの情報と、２つの波が互いに逆位相になった情報とがホログラム材に記録される。このような位相シフトマスクは一般に「渋谷レベンソン型」と呼ばれる。
【００１９】
さらに、前記第１の露光ステップで前記ホログラム材に形成される第１の干渉縞による回折効率と前記第２の露光ステップで前記ホログラム材に形成される第２の干渉縞による回折効率との間に差を生じさせる回折効率変更ステップを含んでもよい。このような回折効率変更ステップを含む露光方法により、位相シフトマスクの光半透過性の位相シフタが有する機能と同様の機能を備えたホログラムマスクを作製することができる。このような位相シフトマスクは一般に「ハーフトーン型」と呼ばれる。
【００２０】
前記回折効率変更ステップは、参照光に対する物体光の光強度比を前記回折効率を最大とするために必要な光強度比より小さくなるように前記原版マスクより前記光源側において減少させる光強度減少ステップ、又は前記ホログラム材に与える露光量を前記回折効率を最大とするために必要な露光量より小さくなるように調整する露光量調整ステップを備えてもよい。このような光強度減少ステップ又は露光量調整ステップを備える回折効率変更ステップを含む露光方法により位相シフトマスクの種々の光透過率を有する位相シフタが有する機能と同様の機能を備えたホログラムマスクを作製することができる。
【００２１】
前記ホログラム材は、前記第１の露光ステップ及び前記第２の露光ステップの両方に用いられる同一の感光膜又は感光層が形成されていてもよいし、前記第１の露光ステップ及び前記第２の露光ステップのそれぞれに用いられる異なる感光膜又は感光層が形成されていてもよい。
【００２２】
本発明に係る位相シフトマスクを作製するための装置は、位相変調情報を有する位相シフトマスクを作成するための位相シフトマスクの作成装置であって、光源と、この光源からの光が原版マスクを経た物体光としてホログラム材に入射する物体光の光学系と、前記光源からの光が前記原版マスクを経ずに参照光として前記ホログラム材に入射する参照光の光学系と、前記物体光の光学系および前記参照光の光学系の少なくとも一方の光学系に設けられた位相変調手段とを具備してなる。
【００２３】
そのような位相シフトマスクの作製装置によれば、第１の露光でホログラム材に記録される情報は第１の原版マスクの光透過遮蔽パターンの情報を含み、第２の露光でホログラム材に記録される情報は第２の原版マスクの光透過遮蔽パターンの情報と位相に関する変調情報とを含む。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、本発明に係る位相シフトマスクすなわちホログラムマスクの作製装置すなわち露光装置を説明する。図１に示す露光装置は、ホログラムマスク作製用の露光装置の一実施例であり、他の露光装置を用いてもよい。
【００２５】
図１において、露光装置１０は、光源１２と、光源１２から導かれ原版マスク１４を経た光１６をホログラムマスク１８の感光材料２０に物体光２２として集束させる集光光学系２４と、光源１２からの光２６を原版マスク１４を経ずに感光材料２０に参照光２８として導く参照光形成光学系３０とを含む。
【００２６】
光源１２として、コヒーレントを有するレーザ、例えばＡｒレーザやＫｒレーザ、ＹＡＧレーザのような各種のレーザを用ることができる。
【００２７】
原版マスク１４は、光透過性のマスク基板と、該マスク基板に形成された光透過部及び光遮蔽部を有する光変調層とを含む。マスク基板は、石英ガラス等の光透過性に優れたガラス材料を用いて作られている。光遮蔽部は、薄膜技術により金属薄膜で形成されている。図１の実施例では、金属薄膜の材料としてクロムが用いられている。
【００２８】
感光材料２０として、ホログラム情報として記録することが可能な材料を用いることができ、例えば銀塩感光材料、ダイクロメートゼラチンや、米国イー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー（Ｅ．  Ｉ．  Ｄｕｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ＆  Ｃｏｍｐａｎｙ）社のホログラム用フォトポリマー（例えば、商品名Ｏｍｎｉｄｅｘ）を用いることができる。
【００２９】
さらに、露光装置１０は、光源１２から原版マスク１４を経てホログラムマスク１８の感光材料２０に至る光路に配置された位相変調装置３２を含む。位相変調装置３２は、光源１２からの光２６がビームスプリッタ３４により分割された光３６、３８の一方の光３８の光路長を変える。これにより、結果として、物体光２２と参照光２８との間の位相差が変更される。
【００３０】
図２に示す位相変調装置は代表的な２例であり、他の位相変調装置を用いてもよい。図２（ａ）に示す位相変調装置３２は、第１の反射ミラー５４と、コーナーキューブ５６と、第２の反射ミラー５８とを含む。
【００３１】
コーナーキューブ５６は、互いに垂直な３つの反射面６０、６２、６４を有し、コーナーキューブ５６に入射する光６６とコーナーキューブ５６から出る光６８とが平行になるように形成されている。コーナーキューブ５６は、図示しない駆動装置によって矢印７０の方向に移動されて、位置を調整される。
【００３２】
光源１２（図１を参照。）から導かれた光３８は、位相変調装置３２に入射し、第１の反射ミラー５４で反射され、光６６としてコーナーキューブ５６に入射する。コーナーキューブ５６に入射した光は、反射面６０、６２、６４で順に反射され、コーナーキューブ５６から光６８として出る。光６８は、コーナーキューブ５６に入射した光６８と平行に反対方向に進み、第２の反射ミラー５８で反射され、光７２として位相変調装置３２から出る。
【００３３】
コーナーキューブ５６を矢印７０の方向に移動させることにより、光３８が位相変調装置３２内を通る光路長を任意に調整することができる。
【００３４】
図２（ｂ）に示す位相変調装置３２は、１より大きい屈折率Ｎ０を有する光透過部材７４を含む。光透過部材７４は、光軸方向における厚さ寸法を階段状に変化させる面７６、７８、８０、８２、８４を有する。光透過部材７４は、図示しない駆動装置によって矢印８６、８８の向きに移動され、位置を調整することができる。
【００３５】
光源１２（図１を参照。）から導かれた光３８は、位相変調装置３２に入射し、光透過部材７４に入射する。光透過部材７４に入射した光は、光透過部材７４中を進んで、光透過部材７４を面７６から出て、光９０として位相変調装置３２から出る。光透過部材７４は１より大きい屈折率Ｎ０を有するので、光３８が通過する光透過部材７４の箇所の厚さ寸法と｛屈折率Ｎ０−１．０（空気の屈折率）｝との積に応じて光３８の光路長が変更される。
【００３６】
光透過部材７４を矢印８６の方向に移動させて、光３８が光透過部材７４から出る面を面７８、８０、８２、８４のいずれかに設定することができる。これにより、光３８が通過する光透過部材７４の箇所の厚さ寸法を変更することができ、光３８の光路長を調整することができる。
【００３７】
このような位相差を変更することができる位相変調装置３２により、物体光と参照光との間の位相差を変えることができる。
【００３８】
本発明に係るホログラムマスク作製用の露光方法を、図１を参照して説明する。光源１２からの光２６は、ビームスプリッタ３４により光３６、３８に分割される。光３６は、レンズ４０、４２を含む参照光形成光学系３０を経て、参照光２８としてホログラムマスク１８の感光材料２０に入射する。
【００３９】
光３８は、位相変調装置３２、ミラー４４、４６及びレンズ４８、５０を経て、原版マスク１４に入射する。原版マスク１４を透過した光１６は、集光光学系２４により物体光２２として集光され、ホログラムマスク１８の感光材料２０上又はその近傍に結像される。
【００４０】
このように、２つの光すなわち原版マスク１６及び集光光学系２４を経た物体光２２と原版マスク１６を経ない参照光２８とが感光材料２０又はその近傍で干渉して、原版マスク１６の光透過遮蔽パターンがホログラムマスク１８の感光材料２０に干渉縞の情報として記録される。
【００４１】
露光においては、複数の原版マスク１４を用いて、各原版マスク１４に形成された光変調層の光透過遮蔽パターンを同じホログラムマスク１８の感光材料２０に露光することにより、光透過率及び位相に関する変調情報を含む干渉縞が形成されたホログラムマスク１８が作製される。
【００４２】
第１の露光において、第１の原版マスク１４を経て感光材料２０に照射される第１の物体光２２と第１の原版マスク１４を経ずに感光材料２０に照射される第１の参照光２８とを用いて、第１の原版マスク１４の光透過遮蔽パターンを感光材料２０に露光する。
【００４３】
第１の露光においては位相変調装置３２はある状態にあるが、これが第１の露光の物体光と参照光との間の位相差を決定する。
【００４４】
第１の露光において、感光材料２０は、露光により光が照射された領域が光化学反応により潜像を生じている。
【００４５】
第１の露光に続く第２の露光において、第２の原版マスク１４を経て感光材料２０に照射される第２の物体光２２と第２の原版マスク１４を経ずに感光材料２０に照射される第２の参照光２８とを用いて、第２の原版マスク１４の光透過遮蔽パターンを感光材料２０に露光する。
【００４６】
第２の露光の前に、位相変調装置３２を作動させて、第１の物体光２２と第１の参照光２８との間の第１の位相差と第２の物体光２２と第２の参照光２８との間の第２の位相差とが異なるように第２の位相差を変化させるべく、光源１２からビームスプリッタ３４を経た光３８の光路長を変える。
【００４７】
したがって、第２の露光においては、光路長を変更された光が第２の原版マスク１４に入射し、第２の物体光となり、感光材料２０に入射する。すなわち、第２の物体光２２と第２の参照光２８との間の位相差は、光源１２から第２の原版マスク１４を経て感光材料２０に至る光路において生じた光路長の変更量に応じて、第１の物体光２２と第１の参照光２８との間の位相差と異なる。
【００４８】
第１の露光で感光材料２０に記録される情報は第１の原版マスク１４の光透過遮蔽パターンの情報を含み、第２の露光で感光材料２０に記録される情報は第２の原版マスク１４の光透過遮蔽パターンの情報と位相に関する変調情報とを含む。第１の露光で感光材料２０に記録される情報と、第２の露光で感光材料２０に記録され、位相に関する変調情報を含む情報とが２回の露光によって感光材料２０材に記録される。
【００４９】
上記のように、複数の原版マスクを用いれば、作製が困難な位相シフトマスクを作製することなく位相シフトマスクの情報と同じ情報をホログラム材すなわち感光材料２０に記録することができる。
【００５０】
位相差を変更する位相変調装置３２は、上記の説明においては、光源１２から原版マスク１４を経てホログラムマスク１８の感光材料２０に至る光路に配置されているが、光源１２から原版マスク１４を経ずにホログラムマスク１８の感光材料２０に至る光路の例えば図１に番号５２を付した位置に原版マスク１４が配置されるようにしてもよい。
【００５１】
また、位相変調装置３２を、光源１２から原版マスク１４を経て感光材料２０に至る光路及び光源１２から第２の原版マスク１４を経ずに感光材料２０に至る光路のいずれにも配置するようにしてもよい。
【００５２】
さらに、第１の露光で感光材料２０に形成される干渉縞による回折効率と、第２の露光で感光材料２０に形成される干渉縞による回折効率とが異なるように、参照光２８に対する物体光２２の光強度比が第１の露光と第２の露光とで異なるように原版マスク１４より光源１２側において減少させる光強度減少装置を設けてもよい。
【００５３】
光強度減少装置は、感光材料２０に与えられる露光量が、感光材料２０に形成される干渉縞による回折効率を最大とするために必要な露光量より小さくなるように、感光材料２０に与える露光量を調整する露光量調整装置を備えてもよい。
【００５４】
感光材料２０は、第１の露光及び第２の露光のいずれにも用いられる同一の感光膜又は感光層が形成されていてよい。また、感光材料２０は、第１の露光及び第２の露光のそれぞれに用いられる異なる層の感光膜又は感光層が形成されていてもよい。
【００５５】
ホログラムマスク１２の作製において、前記した装置以外にも種々の装置を採用することができる。例えば、辻内順平著、物理学選書２２「ホログラフィー」（１９９７年）、裳華房社、第３５４頁〜第３５８頁に記載の原理に基づく作製装置、米国特許第４，８５７，４２５号や米国特許第４，９６６，４２８号等の明細書に記載の方法に基づく作製装置等がある。後者の作製装置においては、ホログラム材と原版マスクとの間にレンズ系を設ける必要がない。
【００５６】
また、前記米国特許の出願人である、英国ロンドン市のホルトロニック・テクノロジーズ社（Ｈｏｌｔｒｏｎｉｃ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｌｉｍｉｔｅｄ）製の露光装置「ＨＭＡシリーズ」を用いてホログラムマスクを作製することもできる。
【００５７】
具体的に、渋谷レベンソン型の位相シフトマスクと同様の機能を有するホログラムマスクを作製する場合について説明する。
【００５８】
渋谷レベンソン型の位相シフトマスク９２は、図３（ａ）に示すように、マスク基板９４と、光透過部９６と、光遮蔽部９８と、位相シフタ１００とを含む。一部の光透過部９６に位相シフタ１００が形成されている。位相シフタ１００を有しない光透過部９６を経た光の位相を基準にすれば（位相０）、位相シフタ１００を有する光透過部９６を経た光は位相がπだけ変化している（位相π）。
【００５９】
このような渋谷レベンソン型の位相シフトマスク９２と同様の機能を有するホログラムマスクを、２つの原版マスクを用いて２重露光法により作製するために、図３（ｂ）に示す第１の原版マスク１０２と、図３（ｃ）に示す第２の原版マスク１０４とを用いる。
【００６０】
第１の原版マスク１０２は、マスク基板１０６と、光透過部１０８と、光遮蔽部１１０とを含む。第２の原版マスク１０４は、マスク基板１０６と、光透過部１１２と、光遮蔽部１１４とを含む。第１の原版マスク１０２の光透過部１０８は、第２の原版マスク１０４の光遮蔽部１１４で遮蔽される領域の少なくとも一部に対応している。
【００６１】
図３に示す実施例においては、光透過部１０８、１１２は所定の幅寸法を有する帯状に形成されて縞模様状に配置されており、１以上の光遮蔽部１１０、１１４は帯状に形成されて複数の光透過部１０８、１１２間に配置されている。
【００６２】
第１の原版マスク１０２を用いる第１の露光において、位相シフトマスク９２の光透過部９６に対応する透過及び位相０の領域となる光透過部１０８を含む第１の原版マスク１０２の光透過遮蔽パターンをホログラムマスク１８の感光材料２０に露光する。
【００６３】
続いて、第２の原版マスク１０４を用いる第２の露光において、位相シフトマスク９２の位相シフタ１００を有する光透過部９６に対応する透過及び位相πの領域となる光透過部１１２を含む第２の原版マスク１０４の光透過遮蔽パターンをホログラムマスク１８の感光材料２０に露光する。第２の露光においては、光透過部１１２に入射する光の位相が第１の露光と比べてπずれるように、位相変調装置３２によって光路長が変更されている。
【００６４】
位相変調装置３２によって第２の露光において物体光と参照光との間の位相差が変わり、第２の露光において感光材料２０に記録される情報は位相変調情報を含む。
【００６５】
別の具体例として、ホログラムマスクとしてハーフトーン型の位相シフトマスクと同様の機能を有するホログラムマスクを作製する場合について説明する。このようなホログラムマスクを作製するために用いる露光装置においては、後述するように、光強度比を減少させる光強度減少装置（図示しない）が原版マスクより光源側に配置されている。
【００６６】
ハーフトーン型の位相シフトマスク１１６は、図４（ａ）に示すように、マスク基板９４と、光透過部１１８と、位相シフタ１２０とを含む。位相シフタ１２０は、所定の透過率を有する光半透過性の材料を用いて形成されている。光透過部１１８を経た光の位相を基準にすれば（位相０）、位相シフタ１２０を経た光は位相がπだけ変化している（位相π）。
【００６７】
このようなハーフトーン型の位相シフトマスク１１６と同様の機能を有するホログラムマスクを、２つの原版マスクを用いて２重露光法により作製するために、図４（ｂ）に示す第１の原版マスク１２２と、図４（ｃ）に示す第２の原版マスク１２４とを用いる。
【００６８】
第１の原版マスク１２２は、マスク基板１０６と、光透過部１２６、光遮蔽部１２８とを含む。第２の原版マスク１２４は、マスク基板１０６と、光透過部１３０と、光遮蔽部１３２とを含む。第１の原版マスク１２２の光透過部１２６は、第２の原版マスク１２４の光遮蔽部１３２で遮蔽される領域の少なくとも一部に対応している。
【００６９】
図４に示す実施例においては、ホログラムマスク１８の感光材料２０に最終的に形成される干渉縞は、所定の幅寸法を有する帯状の光透過性の部分と光半透過性の部分とが交互に並ぶ縞模様状の干渉縞を含む。第１の原版マスク１２２の光遮蔽部１２８は感光材料２０の縞模様状の干渉縞の光半透過性の部分に対応し、第２の原版マスク１２４の光遮蔽部１３２は感光材料２０の縞模様状の干渉縞の光透過性の部分に対応している。
【００７０】
第１の原版マスク１２２の光透過部１２６は、第２の原版マスク１２４の光遮蔽部１３２で遮蔽される領域の少なくとも一部に対応している。
【００７１】
第１の原版マスク１２２を用いる第１の露光において、位相シフトマスク１１６の光透過部１１８に対応する透過及び位相０の領域となる光透過部１２６を含む第１の原版マスク１２２の光透過遮蔽パターンをホログラムマスク１８の感光材料２０に露光する。
【００７２】
続いて、第２の原版マスク１２４を用いる第２の露光において、位相シフトマスク１１６の光半透過性の位相シフタ１２０に対応する光半透過及び位相πの領域となる光透過部１３０を含む第２の原版マスク１２４の光透過遮蔽パターンをホログラムマスク１８の感光材料２０に露光する。第２の露光においては、光透過部１３０に入射する光の位相が第１の露光と比べてπずれるように、位相変調装置３２によって光路長が変更されている。
【００７３】
また、第２の露光においては、位相シフトマスク１１６の光半透過性の位相シフタ１２０が有する透過率に対応するように、露光装置内の第２の原版マスク１２４より光源１２側に配置された光強度減少装置（図示しない）によって光強度比を減少させる。
【００７４】
光強度減少装置として、例えば、光吸収フィルタ装置を用いることができる。このような光吸収フィルタ装置は、一例として複数の光吸収フィルタを備えておき、光吸収フィルタのいずれか少なくとも１つを適宜に光路に移動させることにより、通過する光の強度を減少させるようなものでもよい。
【００７５】
このような光強度減少装置によって、第１の露光で感光材料２０に形成される干渉縞による回折効率と、第２の露光で感光材料２０に形成される干渉縞による回折効率とが異なるように、第２の参照光に対する第２の物体光の光強度比が減少される。
【００７６】
光強度比の減少は、ホログラムマスク１８の感光材料２０に与えられる露光量が、回折効率を最大にするために必要な露光量より小さくなるように、感光材料２０に与える露光量を調整することによって行うこともできる。感光材料２０に与える露光量の調整は、露光時間や光源からの光の強度を調整することにより行う。
【００７７】
前記したようなホログラムマスクを用いて該ホログラムマスクへの光照射により光透過率及び位相に関する変調情報を被露光物に記録する方法について説明する。
【００７８】
図５に示す記録装置１３４は、本発明に係るホログラムマスクを用いた記録方法に用いる記録装置の一実施例であり、他の記録装置を用いてもよい。記録装置１３４は、図１に示した露光装置１０に用いられる光学系と同様の光学系を用いる。
【００７９】
記録装置１３４は、光源１３６と、照射光学系１３８と、集光光学系１４０とを含む。
【００８０】
照射光学系１３８は、レンズ１４２、１４４を含み、光源１３６らの光１４６を、平行光１４８に変換してホログラムマスク１８の感光材料２０に導く。平行光１４８がホログラムマスクの記録時の参照光２８とちょうど逆向きとなるように、照射光学系１３８は記録装置１３４に配置されている。
【００８１】
集光光学系１４０は、ホログラムマスク１８を経た光１５０を、光１５２に変換して被露光物１５４に集光させ、被露光物１５４に結像させる。集光光学系１４０は、ホログラムマスクの記録時の光学系２４と同一のものを用いる。
【００８２】
「被露光物」は、「レジスト層が形成された半導体基板」を含む。ここで、「半導体基板」は、「積層領域が形成された基材」の意味で用い、したがって、基材がガラス等である場合を含む。また、少なくとも「基材」は、「半導体又はガラス等からなる、円形、矩形等の基材」の意味で用い、「積層領域」は、基材に形成された層状の材料の領域の意味で用い、例えば、配線や電極等の導電層、電気絶縁材料や光選択材料等の層、半導体層等を含む。
【００８３】
さらに、「被露光物」は、特殊な照明やイルミネーション効果を出すために特定の波長を選択する光選択材料を積層したような基板でもよく、その趣旨を逸脱しない限り、種々変更することができる。
【００８４】
ホログラムマスク１８の感光材料２０に記録された情報を被露光物に記録するときには、光源１３６からの光１４６は、レンズ１４２、１４４を含む照射光学系１３８を経てホログラムマスク１８の感光材料２０に入射し、ホログラムマスク１８を経た光１５０が集光光学系１４０により被露光物１５４上に結像される。
【００８５】
このとき、位相シフトマスクの情報と同じ情報がホログラム材すなわち感光材料２０に記録されていることから、該位相シフトマスクが有する効果と同様に、結像されるパターンの解像度が向上する。
【００８６】
前記したような２重露光方法における光学特性について以下に説明する。また、このような２重露光方法と、位相シフトマスクを用いた１回のみの露光方法との比較についても説明する。
【００８７】
１回目の露光に用いる第１の原版マスクを経て形成された物体光Ａの振幅分布をＰＡとしたとき、ホログラム材すなわち感光材料に入射する直前の光の複素振幅分布ＧＡは、以下に示す式（１）により求められる。
【００８８】
【数１】
ＧＡ＝ＰＡ×ｅｘｐ［ｉα］  ・・・（１）
【００８９】
ここで、αは、物体光Ａの位相を表す。
【００９０】
１回目の露光に用いる参照光Ｒ１の振幅分布をＰＲ１としたとき、ホログラム材に入射する直前の光の複素振幅分布ＧＲ１は、以下に示す式（２）により求められる。γ１は、参照光Ｒ１の位相を表す。
【００９１】
【数２】
ＧＲ１＝ＰＲ１×ｅｘｐ［ｉγ１］  ・・・（２）
【００９２】
２回目の露光に用いる第２の原版マスクを経て形成された物体光Ｂの振幅分布をＰＢとしたとき、感光材料に入射する直前の光の複素振幅分布ＧＢは、以下に示す式（３）により求められる。βは、物体光Ｂの位相を表す。
【数３】
ＧＢ＝ＰＢ×ｅｘｐ［ｉβ］  ・・・（３）
【００９３】
２回目の露光に用いる参照光Ｒ２の振幅分布をＰＲ２としたとき、ホログラム材に入射する直前の光の複素振幅分布ＧＲ２は、以下に示す式（４）により求められる。γ２は、参照光Ｒ２の位相を表す。
【００９４】
【数４】
ＧＲ２＝ＰＲ２×ｅｘｐ［ｉγ２］  ・・・（４）
【００９５】
したがって、１回目の露光及び２回目の露光によって感光材料に与えられる光強度Ｉ２ＡＢは、以下の示す式（５）により求められる。
【００９６】
【数５】
Ｉ２ＡＢ＝｜ＧＡ＋ＧＲ１｜２＋｜ＧＢ＋ＧＲ２｜２
＝｜ＧＡ｜２＋｜ＧＲ１｜２＋ＧＡ×ＧＲ１＊＋ＧＡ＊×ＧＲ１
＋｜ＧＢ｜２＋｜ＧＲ２｜２＋ＧＢ×ＧＲ２＊＋ＧＢ＊×ＧＲ２。  ・・・（５）
【００９７】
ここで、ＧＡ＊、ＧＢ＊、ＧＲ１＊、ＧＲ２＊は、それぞれＧＡ、ＧＢ、ＧＲ１、ＧＲ２の共役複素数を表す。
【００９８】
１回目の露光に用いる参照光Ｒ１及び２回目の露光に用いる参照光Ｒ２として同じ参照光Ｒを用いれば、ＧＲ１＝ＧＲ２＝ＧＲになり、式（５）を以下の式（６）に書き換えることができる。
【００９９】
【数６】
Ｉ２ＡＢ＝｜ＧＡ＋ＧＲ｜２＋｜ＧＢ＋ＧＲ｜２
＝｜ＧＡ｜２＋｜ＧＢ｜２＋２×｜ＧＲ｜２
＋ＧＡ×ＧＲ＊＋ＧＡ＊×ＧＲ＋ＧＢ×ＧＲ＊＋ＧＢ＊×ＧＲ  ・・・（６）
【０１００】
ここで、参照光Ｒの振幅分布をＰＲとしたとき、感光材料に入射する直前の光の複素振幅分布ＧＲは、以下に示す式（７）により求められる。γは、参照光Ｒの位相を表す。
【０１０１】
【数７】
ＧＲ＝ＰＲ×ｅｘｐ［ｉγ］  ・・・（７）
【０１０２】
２回の露光の後に、ホログラムマスクの感光材料を現像処理する。感光材料として例えば銀塩感光材料のような強度分布が透過率分布として記録される材料を用いた場合、感光材料に記録された振幅透過率分布Ｔ２ＡＢは、以下の式（８）により求められる。
【０１０３】
【数８】
Ｔ２ＡＢ＝Ｔ０＋ｔ１×Ｉ２ＡＢ  ・・・（８）
【０１０４】
ここで、Ｔ０、ｔ１は、用いる感光材料の種類や感光材料への記録方法によって決まる定数である。
【０１０５】
現像処理後、感光材料に記録された情報を被露光物に記録する。光源から導かれ感光材料に入射される光すなわち照明光ＲＬとして、前記した参照光Ｒを用いた場合、被露光物に照射される光すなわち再生光Ｓは、式（６）、式（７）、式（８）を用いて、以下の式（９）により求められる。
【０１０６】
【数９】
Ｓ＝ＧＲ×Ｔ２ＡＢ＝ＧＲ×（Ｔ０＋ｔ１×Ｉ２ＡＢ）
＝ＧＲ×Ｔ０＋ＧＲ×ｔ１×｛｜ＧＡ｜２＋｜ＧＢ｜２＋２×｜ＧＲ｜２｝
＋ｔ１×（ＧＡ×｜ＧＲ｜２＋ＧＡ＊×ＧＲ２）
＋ｔ１×（ＧＢ×｜ＧＲ｜２＋ＧＢ＊×ＧＲ２）  ・・・（９）
【０１０７】
式（９）において、以下の式（１０−１）、式（１０−２）、式（１０−３）に示すように理解することができる。
【０１０８】
【数１０】
（０次光）＝ＧＲ×Ｔ０＋ＧＲ×ｔ１×｛｜ＧＡ｜２＋｜ＧＢ｜２＋２×｜ＧＲ｜２｝  ・・・（１０−１）
（物体光Ａの±１次光）＝ｔ１×（ＧＡ×｜ＧＲ｜２＋ＧＡ＊×ＧＲ２）  ・・・（１０−２）
（物体光Ｂの±１次光）＝ｔ１×（ＧＢ×｜ＧＲ｜２＋ＧＢ＊×ＧＲ２）  ・・・（１０−３）
【０１０９】
また、式（９）において、項ｔ１×（ＧＡ×｜ＧＲ｜２）は物体光Ａの再生を表し、項ｔ１×（ＧＢ×｜ＧＲ｜２）は物体光Ｂの再生を表している。
【０１１０】
以上のように、２重露光方法においては、再生光Ｓを表す式において、いわゆるノイズ項が生ずることがない。これは、不要なノイズが発生しないことを意味する。
【０１１１】
上記した２重露光方法との比較のために、位相シフトマスクを用いた１回のみの露光方法について説明する。位相シフトマスクを用いた１回のみの露光においては、２重露光方法における１回目の露光の物体光Ａと２回目の露光の物体光Ｂと参照光Ｒとが、１回の露光で感光材料に照射される。
したがって、位相シフトマスクを用いた１回のみの露光によって感光材料に与えられる光強度Ｉ１ＡＢは、以下の示す式（１１）により求められる。
【０１１２】
【数１１】
Ｉ１ＡＢ＝｜ＧＡ＋ＧＢ＋ＧＲ｜２
＝｜ＧＡ｜２＋｜ＧＢ｜２＋｜ＧＲ｜２
＋ＧＡ×ＧＢ＊＋ＧＡ＊×ＧＢ
＋ＧＡ×ＧＲ＊＋ＧＡ＊×ＧＲ
＋ＧＢ×ＧＲ＊＋ＧＢ＊×ＧＲ  ・・・（１１）
【０１１３】
１回の露光で感光材料に記録された振幅透過率分布Ｔ１ＡＢは、以下の式（１２）により求められる。
【０１１４】
【数１２】
Ｔ１ＡＢ＝Ｔ０＋ｔ１×Ｉ１ＡＢ  ・・・（１２）
【０１１５】
被露光物に照射される光すなわち再生光Ｓ１は、式（７）、式（１１）、式（１２）を用いて、以下の式（１３）により求められる。
【０１１６】
【数１３】
Ｓ＝ＧＲ×Ｔ１ＡＢ＝ＧＲ×（Ｔ０＋ｔ１×Ｉ１ＡＢ）
＝ＧＲ×Ｔ０＋ＧＲ×ｔ１×｛｜ＧＡ｜２＋｜ＧＢ｜２＋｜ＧＲ｜２｝
＋ＧＲ×ｔ１×（ＧＡ×ＧＢ＊＋ＧＡ＊×ＧＢ）
＋ｔ１×（ＧＡ×｜ＧＲ｜２＋ＧＡ＊×ＧＲ２）
＋ｔ１×（ＧＢ×｜ＧＲ｜２＋ＧＢ＊×ＧＲ２）  ・・・（１３）
【０１１７】
式（１３）において、以下の式（１４−１）、式（１４−２）、式（１４−３）、式（１４−４）に示すように理解することができる。
【０１１８】
【数１４】
（０次光）＝ＧＲ×Ｔ０＋ＧＲ×ｔ１×｛｜ＧＡ｜２＋｜ＧＢ｜２＋｜ＧＲ｜２｝  ・・・（１４−１）
（ノイズ）＝ＧＲ×ｔ１×（ＧＡ×ＧＢ＊＋ＧＡ＊×ＧＢ）  ・・・（１４−２）
（物体光Ａの±１次光）＝ｔ１×（ＧＡ×｜ＧＲ｜２＋ＧＡ＊×ＧＲ２）  ・・・（１４−３）
（物体光Ｂの±１次光）＝ｔ１×（ＧＢ×｜ＧＲ｜２＋ＧＢ＊×ＧＲ２）  ・・・（１４−４）
【０１１９】
また、式（１４）において、項ｔ１×（ＧＡ×｜ＧＲ｜２）は物体光Ａの再生を表し、項ｔ１×（ＧＢ×｜ＧＲ｜２）は物体光Ｂの再生を表している。
【０１２０】
以上のように、位相シフトマスクを用いた１回のみの露光においては、再生光Ｓ１を表す式において、いわゆるノイズ項が生ずる。これは、不要なノイズが発生することを意味する。この点からも本発明の方法は従来の方法と比較して利点を有することを理解することができる。
【０１２１】
本発明は、上記実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない限り、種々変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に係る位相シフトマスクとして作用するホログラムマスク作製用の露光装置の実施例を示す図。
【図２】
本発明に係る位相シフトマスクとして作用するホログラムマスク作製用の露光装置に用いられる位相変更装置のの実施例を示す図。（ａ）は、コーナーキューブを用いた位相変更装置を示す図、（ｂ）は、光透過部材を用いた位相変更装置を示す図。
【図３】
本発明に係る位相シフトマスクとして作用するホログラムマスク作製用の露光方法の実施例を説明するための図。（ａ）は位相シフトマスクを示す図、（ｂ）は第１の原版マスク及びホログラムマスクを示す図、（ｃ）は第２の原版マスク及びホログラムマスクを示す図。
【図４】
本発明に係る位相シフトマスクとして作用するホログラムマスク作製用の露光方法の他の実施例を説明するための図。（ａ）は位相シフトマスクを示す図、（ｂ）は第１の原版マスク及びホログラムマスクを示す図、（ｃ）は第２の原版マスク及びホログラムマスクを示す図。
【図５】
本発明に係るホログラムマスクを用いた記録方法の実施例に用いる記録装置の１例を示す図。
【符号の説明】
１０  露光装置（製作装置）
１２、１３６  光源
１４  原版マスク
１８  ホログラムマスク（作成された位相シフトマスク）
２０  感光材料
２２  物体光
２４、１４０  集光光学系
２８  参照光
３０  参照光形成光学系
３２  位相変調装置
３４  ビームスプリッタ
５４  第１の反射ミラー
５６  コーナーキューブ
５８  第２の反射ミラー
７４  光透過部材
１０２、１２２  第１の原版マスク
１０４、１２４  第２の原版マスク
１０６  マスク基板
１０８、１１２、１２６、１３０  光透過部
１１０、１１４、１２８、１３２  光遮蔽部
１３４  記録装置
１３８  照射光学系
１５４  被露光物