(57)【要約】【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
2004077771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【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Ｉ１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Ｉ２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Ｉ２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Ｉ２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Ｉ２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Ｉ２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Ｌ１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Ｌ１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Ｌ１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（Ｏ２）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（ＣＨＦ３）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（ＳｉＯ２）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／ｃｍ３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Ｌ１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Ｌ１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Ｌ１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，Ｉ１，Ｉ２　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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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