專利名稱：制作全像光罩的曝光方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種關(guān)于在半導(dǎo)體集成電路或液晶顯示裝置等的制造中，用以制作光蝕刻步驟中所使用的曝光用的全像光罩的曝光方法及裝置，以及使用全像光罩的記錄方法。
背景技術(shù)：
由于近接式曝光、透鏡投影曝光或鏡面投影曝光等，將曝光用的光罩的曝光圖案直接成像在被曝光物的記錄方法中，具有與曝光光波長度相同程度的線寬的曝光圖案的解像，為了解決因光衍射現(xiàn)象所造成困難(所謂衍射效率界限)的不良情況，而有一種記錄方法，所述方法是使用具有稱之為移相器的相位調(diào)制層的移相光罩。
在使用如此的移相光罩的記錄方法中，例如在移相光罩所形成的2個(gè)接近的光穿透部的一方形移相器，若使透過兩光穿透部的光相位互相逆向，由于經(jīng)過逆相位互相干擾的衍射光會互相抵消，因而會緩和衍射界限，提高對被曝光物的成像解像度。
但是，在使用移相光罩的記錄方法中，由于使用透鏡光學(xué)系統(tǒng)作為成像光學(xué)系統(tǒng)，因此所述透鏡光學(xué)系統(tǒng)的像差及開口數(shù)會對成像的解像度造成影響，并且限制最終獲得的成像解像度。
為了解決因如此的成像用透鏡光學(xué)系統(tǒng)的像差及開口數(shù)而造成限制成像解像度的不良情況，有一種方法，是使用形成有包含移相光罩的曝光圖案信息的干擾紋的全像光罩，并將雷射光照射在全像光罩，通過將經(jīng)由全像光罩的干擾紋的光，成像在被曝光物的方式，將具有移相光罩的曝光圖案信息的圖案形成在被曝光物上。
使用如此的全像光罩的記錄方法中，在全像光罩與被曝光物之間，無論是裝設(shè)有透鏡等光學(xué)系統(tǒng)的情況或未裝設(shè)的情況，均可獲得原理上無像差的成像，同時(shí)因?yàn)槿菀撰@得高開口數(shù)(NA)，因而可獲得高解像度的成像。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，是在全像光罩的制作中，使移相光罩信息容易地記錄在全像材料上。
本發(fā)明的制作全像光罩用的曝光方法，是一種使用數(shù)個(gè)原版光罩，將形成在各原版光罩的光調(diào)制層的光穿透遮蔽圖案曝光在相同的全像材料上，來制作具有干擾紋的全像光罩的曝光方法，所述干擾紋包含有光穿透率及相位相關(guān)的調(diào)制信息，且包含第1次曝光，使用經(jīng)由第1個(gè)前述原版光罩，而照射在前述全像材料的第1物體光，以及不經(jīng)由前述第1個(gè)原版光罩，而照射在前述全像材料的第1參照光，將前述第1原版光罩的前述光穿透遮蔽圖案曝光在前述全像材料上；第2次曝光，是接在前述第1次曝光之后，使用經(jīng)由第2個(gè)前述原版光罩而照射在前述全像材料的第2物體光，以及不經(jīng)由前述第2個(gè)原版光罩，而照射在前述全像材料的第2參照光，在從光源到達(dá)前述全像材料的光程的任意位置中，為了使前述第1物體光與前述第1參照光之間的第1相位差，及前述第2物體光與前述第2參照光之間的第2相位差不同，而改變前述第2相位差，并將前述第2個(gè)原版光罩的前述光透過遮蔽圖案曝光在前述全像材料上。
根據(jù)這樣的制作全像光罩用的曝光方法，第1次曝光中記錄在全像材料的信息包含第1個(gè)原版光罩的光透過遮蔽圖案信息，第2次曝光中記錄在全像材料的信息包含第2個(gè)原版光罩的光透過遮蔽圖案信息和有關(guān)相位的調(diào)制信息。
例如關(guān)于移相光罩曝光圖案的光穿透遮蔽的圖案，適當(dāng)?shù)胤峙湓诘?個(gè)原版光罩和第2個(gè)原版光罩上，在第2次曝光中，若改變第2相位差，使它與移相光罩的移相器的相位調(diào)制信息相對應(yīng)，則第1次曝光中記錄在全像材料的信息，以及第2次曝光中記錄在全像材料且包含有關(guān)相位的調(diào)制信息的信息，會經(jīng)由2次曝光記錄在全像材料上。
包含移相光罩的相位差的圖案，由于分配在第1個(gè)原版光罩和第2個(gè)原版光罩，來作為光穿透遮蔽圖案，因此與將移相光罩作為原版使用時(shí)相比較，必要的原版光罩片數(shù)會增加，但不須制作移相光罩。
改變前述相位差的步驟，以可具備改變光的至少一方的光程長度的步驟為佳，所述光程是從前述光源經(jīng)由前述第2個(gè)原版光罩到達(dá)前述全像材料的光程，以及從前述光源不經(jīng)由前述第2個(gè)原版光罩且到達(dá)前述全像材料的光程。改變?nèi)绱说南辔徊畹牟襟E中，會調(diào)制光程長度改變的光相位，并改變第2相位差。
將前述光穿透遮蔽圖案，作為包含數(shù)個(gè)光穿透部和數(shù)個(gè)光遮蔽部的圖案，所述數(shù)個(gè)光穿透部是具有預(yù)定寬度尺寸的帶狀光穿透部，并且配設(shè)成紋路狀，所述數(shù)個(gè)光遮蔽部是配設(shè)在所述數(shù)個(gè)光穿透部間的帶狀；將前述第1個(gè)原版光罩的前述光穿透部對應(yīng)在經(jīng)由前述第2個(gè)原版光罩的前述光遮蔽部所遮蔽的區(qū)域的至少一部分，使前述第1相位差與前述第2相位差之間的差異大約為π就可。因此，通過交互配設(shè)成紋路狀的帶狀數(shù)個(gè)光穿透部和光遮蔽部，而將具有減少的空間頻率的圖案信息和2種波互相形成逆相位的信息，記錄在全像材料上。如此的移相光罩一般稱為“涉谷雷班森型”。
另外，也可包含衍射效率變更步驟，它是使在前述第1次曝光中形成在前述全像材料的第1干擾紋所造成的衍射效率，和在前述第2次曝光中形成在前述全像材料的第2干擾紋所造成的衍射效率之間產(chǎn)生差異。經(jīng)由包含上述衍射效率變更步驟的曝光方法，可制作一種全像光罩，它具備與移相光罩的光半穿透性的移相器相同的功能。這樣的移相光罩一般稱為“半色調(diào)(half-tone)型”。
前述衍射效率變更步驟，也可具備光強(qiáng)度減少步驟，它是在前述光源一側(cè)比前述原版光罩減少，使相對于參照光的物體光的光強(qiáng)度比減少到比用來將前述衍射效率設(shè)定成最大時(shí)所需的光強(qiáng)度比小；或曝光量調(diào)整步驟，它是將賦予前述全像材料的曝光量調(diào)整成比用來將前述衍射效率設(shè)定成最大時(shí)所需的曝光量小。經(jīng)由包含具備上述光強(qiáng)度減少步驟或曝光量調(diào)整步驟的衍射效率變更步驟的曝光方法，可制作一種全像光罩，它具備與移相器相同的功能，所述移相器具有移相光罩的各種光穿透率。
最終形成在前述全像材料的干擾紋，包含具有預(yù)定寬度尺寸的帶狀光穿透性部分，以及半光穿透性部分交替并列的紋路狀，前述第1個(gè)原版光罩及前述第2個(gè)原版光罩具有前述光遮蔽部，它是對應(yīng)在前述全像材料的前述紋路的前述光半穿透性部分或前述光穿透性部分，前述第1個(gè)原版光罩的前述光穿透部，是對應(yīng)在經(jīng)由前述第2個(gè)原版光罩的前述光遮蔽部所遮蔽的區(qū)域的至少一部分，使前述第1相位差與前述第2相位差的差異大約為π，且具備使前述全像材料的衍射效率變成在前述光半穿透性部分變小的衍射效率變更步驟就可。因此，可制作一種全像光罩，它具備與移相器相同的功能，所述移相器具有移相光罩的各種光穿透率。
前述全像材料，也可形成前述第1次曝光及前述第2次曝光兩者所使用的同一感光膜或感光層，也可形成分別使用在前述第1次曝光及前述第2次曝光的不同感光膜或感光層。
用以制作本發(fā)明的全像光罩的曝光裝置，是一種用以制作全像光罩的曝光裝置，所述全像光罩具有干擾紋，它包含有光穿透率及相位相關(guān)的調(diào)制信息，所述曝光裝置是使用數(shù)個(gè)原版光罩，將形成在各原版光罩的光調(diào)制層的光穿透遮蔽率圖案曝光在相同的全像材料上，在連續(xù)的至少2次曝光中，為了使第1相位差和第2相位差不同，而具備用以在從光源到達(dá)前述全像材料的光程的任意位置上改變前述第2相位差的相位調(diào)制機(jī)構(gòu)，所述第1相位差是位于經(jīng)由先進(jìn)行的第1次曝光中的前述第1個(gè)原版光罩而照射在前述全像材料的第1物體光、與不經(jīng)由前述第1個(gè)原版光罩而照射在前述全像材料的第1參照光之間，而所述第2相位差是位于經(jīng)由接著進(jìn)行的第2次曝光中的前述第2個(gè)原版光罩而照射在前述全像材料的第2物體光、與不經(jīng)由前述第2個(gè)原版光罩而照射在前述全像材料的第2參照光之間。
根據(jù)如此的制作全像光罩用的曝光裝置，經(jīng)由第1次曝光記錄在全像材料的信息包含有第1個(gè)原版光罩的光穿透遮蔽圖案信息，經(jīng)由第2次曝光記錄在全像材料的信息包含有第2個(gè)原版光罩的光穿透遮蔽圖案信息及有關(guān)相位的調(diào)制信息。
使用本發(fā)明的全像光罩的記錄方法，包含有預(yù)備曝光步驟，它是使用數(shù)個(gè)原版光罩，將形成在各原版光罩的光調(diào)制層的光穿透遮蔽圖案曝光在相同的全像材料上，用以制作一種全像光罩，它具有包含光穿透率和相位相關(guān)的調(diào)制信息的干擾紋；以及正式曝光步驟，它經(jīng)由對前述全像光罩的光照射，將有關(guān)前述光穿透率及相位的調(diào)制信息記錄在被曝光物；前述預(yù)備曝光步驟包含光罩準(zhǔn)備步驟，準(zhǔn)備至少第1個(gè)原版光罩和第2個(gè)原版光罩；第1副曝光步驟，使用通過前述第1個(gè)原版光罩，照射在前述全像材料的第1物體光和不經(jīng)由前述第1個(gè)原版光罩，而照射在前述全像材料的第1參照光，將前述第1個(gè)原版光罩的前述光穿透遮蔽圖案曝光在前述全像材料；以及第2副曝光步驟，它是接在前述第1次曝光之后，使用經(jīng)由前述第2個(gè)原版光罩而照射在前述全像材料的第2物體光，以及不經(jīng)由前述第2原版光罩而照射在前述全像材料的第2參照光，在從光源到達(dá)前述全像材料的光程的任意位置中，改變前述第2相位差，使前述第1物體光與前述第1參照光之間的第1相位差，及所述第2物體光與前述第2參照光之間的第2相位差不同，并將前述第2原版光罩的前述光穿透遮蔽圖案曝光在前述全像材料上。
根據(jù)使用如此的全像光罩的記錄方法，經(jīng)由第1副曝光步驟記錄在全像材料的信息，包含有第1個(gè)原版光罩的光穿透遮蔽圖案信息，經(jīng)由第2副曝光步驟記錄在全像材料的信息，包含有第2個(gè)原版光罩的光穿透遮蔽圖案信息及有關(guān)相位的調(diào)制信息。
若使用如此的全像光罩，經(jīng)過對所述全像光罩的光照射，若將有關(guān)光穿透率及相位的調(diào)制信息記錄在被曝光物，則由于移相光罩所具有的效果，可提高成像圖案的解像度。


圖1是本發(fā)明制作全像光罩用的曝光裝置的實(shí)施例示意圖。
圖2是本發(fā)明的制作全像光罩用的曝光位置所使用的調(diào)相裝置的實(shí)施例示意圖。(a)為使用直角棱鏡的調(diào)相裝置的示意圖，(b)為使用光穿透構(gòu)件的調(diào)相裝置的示意圖。
圖3是本發(fā)明的制作全像光罩用的曝光方法的實(shí)施例的說明圖。(a)為移相光罩示意圖，(b)為第1個(gè)原版光罩及全像材料的示意圖，(c)為第2個(gè)原版光罩及全像材料的示意圖。
圖4是本發(fā)明的制作全像光罩用的曝光方法另一實(shí)施例的說明圖。(a)為移相光罩的示意圖，(b)為第1個(gè)原版光罩及全像材料的示意圖，(c)為第2個(gè)原版光罩及全像材料的示意圖。
圖5是使用本發(fā)明的全像光罩的記錄方法的實(shí)施例中所使用的記錄裝置的1個(gè)實(shí)例的示意圖。
具體實(shí)施例方式
參照圖1說明本發(fā)明制作全像光罩用的曝光裝置。圖1所示的曝光裝置是制作全像光罩用的曝光裝置的一種實(shí)施例，也可使用其它曝光裝置。
圖1中，曝光裝置10包含有光源12；聚光光學(xué)系統(tǒng)24，它是將從光源12導(dǎo)入且經(jīng)由原版光罩14的光16，當(dāng)作物體光22聚焦在全像材料18的感光材料20上；以及參照光形成光學(xué)系統(tǒng)30，它是將來自光源12的光26，不經(jīng)由原版光罩14，而當(dāng)作參照光28導(dǎo)入到感光材料20。
光源12可使用具有同調(diào)(coherent)的雷射光，例如Ar雷射光或Kr雷射光、YAG雷射光的各種雷射光。
原版光罩14包含光穿透性的光罩基板，以及具有形成在所述光罩基板的光穿透部及光遮蔽部的光調(diào)制層。光罩基板是使用石英玻璃等光穿透性優(yōu)良的玻璃材料而作成。光遮蔽部是經(jīng)由薄膜技術(shù)以金屬薄膜而形成。圖1的實(shí)施例中，使用鉻當(dāng)作金屬薄膜的材料。
感光材料20可使用當(dāng)作全像信息進(jìn)行記錄的材料，例如可使用銀質(zhì)感光材料、重鉻酸鹽明膠(Dichromate Gelatin)或美國杜邦(E.I.Dupont de Nemours & Company)公司的全像用感光聚合物(例如，商品名Omnidex)。
另外，曝光裝置10包含有調(diào)相裝置32，它是配設(shè)在從光源12經(jīng)由原版光罩14到達(dá)全像材料18的感光材料20的光程。調(diào)相裝置32會改變光38的光程長度，它是經(jīng)由分光鏡34將來自光源12的光26分割成光36、38的一方。因此，結(jié)果將改變物體光22與參照光28之間的相位差。
圖2所示的調(diào)相裝置為代表性的第2例，也可使用其它調(diào)相裝置。圖2(a)所示的調(diào)相裝置32包含第1反射鏡54、直角棱鏡56和第2反射鏡58。
直角棱鏡56具有互相垂直的3個(gè)反射面60、62、64，射入到直角棱鏡56的光66和從直角棱鏡56射出的光68是成平行。直角棱鏡56經(jīng)由圖中未標(biāo)的驅(qū)動(dòng)裝置，朝向箭頭70移動(dòng)，并調(diào)整位置。
從光源12(參照圖1)導(dǎo)入的光38會射入調(diào)相裝置32，經(jīng)由第1反射鏡54反射，并且當(dāng)作光66射入到直角棱鏡56。射入到直角棱鏡56的光，在反射面60、62、64依次反射，并當(dāng)作光68從直角棱鏡56射出。光68與射入到直角棱鏡56的光66，朝平行且相反方向前進(jìn)，并經(jīng)由第2反射鏡58反射，當(dāng)作光72從調(diào)相裝置32射出。
通過使直角棱鏡56朝箭頭70方向移動(dòng)，可任意地調(diào)整光38通過調(diào)相裝置32內(nèi)的光程長度。
圖2(b)所示的調(diào)相裝置32，包含光穿透構(gòu)件74，它具有大于1的折射率N0。光穿透構(gòu)件74具有面76、78、80、82、84，它們是用來使光軸方向中的厚度尺寸變化成階梯狀。光穿透構(gòu)件74經(jīng)由圖中未標(biāo)的驅(qū)動(dòng)裝置，朝向箭頭86、88方向移動(dòng)，并且可調(diào)整位置。
從光源12(參照圖1)導(dǎo)入的光38會射入到調(diào)相裝置32，且射入到光穿透構(gòu)件74。射入到光穿透構(gòu)件74的光在光穿透構(gòu)件74中前進(jìn)，并從光穿透構(gòu)件74的面76射出，當(dāng)作光90從調(diào)相裝置32射出。由于光穿透構(gòu)件74具有大于1的折射率N0，因此對應(yīng)光38通過的光穿透構(gòu)件74處的厚度尺寸和{折射率N0-1.0(空氣的折射率)}的積，而改變光38的光程長度。
通過使光穿透構(gòu)件74朝向箭頭86方向移動(dòng)，可將光38從光穿透構(gòu)件74射出的面設(shè)定成面78、80、82、84中的任一個(gè)。因此，可改變光38通過的光穿透構(gòu)件74處的厚度尺寸，并且可調(diào)整光38的光程長度。
通過可改變?nèi)绱讼辔徊畹恼{(diào)相裝置32，可改變物體光與參照光之間的相位差。
以下參照圖1說明本發(fā)明的制作全像光罩用的曝光方法。來自光源12的光26，通過分光鏡34分割成光36、38。光36經(jīng)由包含透鏡40、42的參照光形成光學(xué)系統(tǒng)30，當(dāng)作參照光28射入到全像材料18的感光材料20上。
光38經(jīng)由調(diào)相裝置32、鏡面44、46及透鏡48、50，射入到原版光罩14上。透過原版光罩14的光16，經(jīng)過聚光光學(xué)系統(tǒng)24當(dāng)作物體光22而聚光，但成像在全像材料18的感光材料20上方或其附近。
這樣，經(jīng)由2種光也就是原版光罩14及聚光光學(xué)系統(tǒng)24的物體光22和不經(jīng)由原版光罩14的參照光28，在感光材料20或其附近受到干擾，原版光罩14的光透過遮蔽圖案會記錄在全像材料18的感光材料20上，以作為干擾紋信息。
曝光中，使用數(shù)個(gè)原版光罩14，通過將形成在原版光罩14的光調(diào)制層的光穿透遮蔽圖案，曝光在相同的全像材料18的感光材料20上的方式，制作成有干擾紋的全像材料18，所述干擾紋包含有光穿透率及相位相關(guān)的調(diào)制信息。
第1次曝光中，使用經(jīng)由第1個(gè)原版光罩14而照射在感光材料20的第1物體光22，以及不經(jīng)由第1個(gè)原版光罩14而照射在感光材料20的第1參照光28，將第1個(gè)原版光罩14的光穿透遮蔽圖案曝光在感光材料20上。
第1次曝光中，調(diào)相裝置32處于某種狀態(tài)，它決定第1次曝光的物體光和參照光之間的相位差。
第1次曝光中，感光材料20經(jīng)過曝光使光照射的區(qū)域通過光化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生潛像。
接著第1次曝光的第2次曝光中，使用經(jīng)由第2個(gè)原版光罩14而照射在感光材料20的第2物體光22，以及不經(jīng)由第2個(gè)原版光罩14而照射在感光材料20的第2參照光28，將第2個(gè)原版光罩14的光穿透遮蔽圖案曝光在感光材料20上。
第2次曝光之前，使調(diào)相裝置32工作，改變第2相位差，使第1物體光22與第1參照光28之間的第1相位差，以及第2物體光22與第2參照光28之間的第2相位差不同，并改變從光源12經(jīng)過分光鏡34的光38的光程長度。
因而，第2次曝光中，改變光程長度的光會射入到第2個(gè)原版光罩14，而形成第2物體光，并射入到感光材料20。也就是說，第2物體光22與第2參照光28之間的相位差，對應(yīng)從光源12經(jīng)由第2個(gè)原版光罩14到達(dá)感光材料20的光程中，所產(chǎn)生的光程長度的變更量，而與第1物體光22和第1參照光28之間的相位差不同。
第1次曝光中記錄在感光材料20的信息包含有第1個(gè)原版光罩14的光穿透遮蔽圖案信息，第2次曝光中記錄在感光材料20的信息包含有第2個(gè)原版光罩14的光穿透遮蔽圖案的信息和有關(guān)相位的調(diào)制信息。第1次曝光中記錄在感光材料20的信息，和第2次曝光中記錄在感光材料20且包含有相位相關(guān)的調(diào)制信息的信息，是經(jīng)由2次曝光記錄在感光材料20的。
如上所述，若使用數(shù)個(gè)原版光罩，可以不制造制作困難的移相光罩，就可將與移相光罩信息相同的信息記錄在全像材料，也就是感光材料20。
變更相位差的調(diào)相裝置32，在上述說明中，是配設(shè)在從光源12經(jīng)由原版光罩14到達(dá)全像材料18的感光材料20的光程，但也可配設(shè)在從光源12不經(jīng)由原版光罩14而到達(dá)全像材料18的感光材料20的光程，例如圖1中編號52的位置。
而且，也可將調(diào)相裝置32配設(shè)在從光源12經(jīng)由原版光罩14到達(dá)感光材料20的光程，及從光源12不經(jīng)由第2個(gè)原版光罩14而到達(dá)感光材料20的光程的任一者。
另外，也可裝設(shè)光強(qiáng)度減少裝置，使對應(yīng)參照光28的物體光22的光強(qiáng)度比，在光源12一側(cè)比原版光罩14減少，以使它在第1次曝光和第2次曝光中不同，并使第1次曝光中形成在感光材料20的干擾紋所造成的衍射效率，和第2次曝光中形成在感光材料20的干擾紋所造成的衍射效率不同。
光強(qiáng)度減少裝置也可有曝光量調(diào)整裝置，它是用以調(diào)整賦予感光材料20的曝光量，使賦予感光材料20的曝光量，比用來將形成在感光材料20的干擾紋所造成的衍射效率設(shè)定成最大時(shí)所需的曝光量小。
感光材料20可形成第1次曝光及第2次曝光均使用的同一感光膜或感光層。而且，感光材料20也可形成分別使用在第1次曝光及第2次曝光的不同層的感光膜或感光層。
全像光罩的制作中，除了前述裝置以外也可采用各種裝置。例如，遷內(nèi)順平著的物理學(xué)選書22《全像光學(xué)》(1997年)，裳華房社，第354頁至第358頁所記載的制作裝置的原理，依據(jù)美國專利第4,857,425號或美國專利第4,966,428號等說明書所記載的制作裝置的方法等。后者的制作裝置中，不須在全像材料和原版光罩之間裝設(shè)透鏡系統(tǒng)。
而且，也可使用前述美國專利，申請人是英國倫敦市的赫特羅尼克技術(shù)公司(HoltronicTechnologies Limited)制造的曝光裝置“HMA系列”，來制作全像光罩。
以下具體地說明關(guān)于制作具有與涉谷雷班森型的移相光罩同樣功能的全像光罩的情況。
如圖3(a)所示，涉谷雷班森型的移相光罩92包含光罩基板94、光穿透部96、光遮蔽部98和移相器100。在部分光穿透部96形成有移相器100。若以經(jīng)由未具有移相器100的光穿透部96的光相位為基準(zhǔn)(相位0)，則經(jīng)由具有移相器100的光穿透部96的光，它的相位僅改變π(相位π)。
為了使用2種原版光罩并經(jīng)過2次曝光法，制作與這樣的涉谷雷班森型的移相光罩92具有同樣功能的全像光罩，就要使用圖3(b)所示的第1個(gè)原版光罩102和圖3(c)所示的第2個(gè)原版光罩104。
第1個(gè)原版光罩102包含光罩基版106、光穿透部108和光遮蔽部110。第2個(gè)原版光罩104包含光罩基版106、光穿透部112和光遮蔽部114。第1個(gè)原版光罩102的光穿透部108是對應(yīng)于經(jīng)過第2個(gè)原版光罩104的光遮蔽部114所遮蔽的區(qū)域的至少一部分。
圖3所示的實(shí)施例中，光穿透部108、112形成具有預(yù)定寬度尺寸的帶狀，并且配設(shè)成紋路狀，光遮蔽部110、114形成帶狀，并且配設(shè)在數(shù)個(gè)光穿透部108、112之間。
使用第1個(gè)原版光罩102的第1次曝光中，將包含光穿透部108的第1個(gè)原版光罩102的光穿透遮蔽圖案曝光在全像材料18的感光材料20上，所述光穿透部108是當(dāng)作對應(yīng)于移相光罩92的光穿透部96的穿透及相位0的區(qū)域。
接著，使用第2個(gè)原版光罩104的第2次曝光中，將包含光穿透部112的第2個(gè)原版光罩104的光穿透遮蔽圖案曝光在全像材料18的感光材料20上，所述光穿透部112是作為對應(yīng)于光穿透部96的穿透及相位π的區(qū)域，且所述光穿透部96具有移相光罩92的移相器100。在第2次曝光中，通過調(diào)相裝置32改變光程長度，使射入到光穿透部112的光相位比第1次曝光偏離π。
經(jīng)過調(diào)相裝置32，第2次曝光中，物體光和參照光之間的相位差會改變，且在第2次曝光中，記錄在感光材料20的信息包含有調(diào)相信息。
另一實(shí)施例將說明關(guān)于制作一種具有與半色調(diào)型的移相光罩同樣功能的全像光罩的情形。為了制作這樣的全像光罩而使用的曝光裝置中，如后所述，用以減少光強(qiáng)度比的光強(qiáng)度減少裝置(圖未標(biāo))是從原版光罩配設(shè)在光源一側(cè)的。
如圖4(a)所示，半色調(diào)型的移相光罩116包含有光罩基版94、光穿透部118和移相器120。移相器120是使用具有預(yù)定穿透率的光半穿透性材料而形成。若以經(jīng)由光穿透部118的光相位為基準(zhǔn)(相位0)，則經(jīng)由移相器120的光相位僅變化π(相位π)。
為了使用2種原版光罩并經(jīng)過2次曝光法，制作與這樣的半色調(diào)型的移相光罩具有同樣功能的全像光罩，可以使用圖4(b)所示的第1個(gè)原版光罩122，和圖4(c)所示的第2個(gè)原版光罩124。
第1個(gè)原版光罩122包含光罩基版106、光穿透部126和光遮蔽部128。第2個(gè)原版光罩124包含光罩基版106、光穿透部130和光遮蔽部132。第1個(gè)原版光罩122的光穿透部126是對應(yīng)于經(jīng)過第2個(gè)原版光罩124的光遮蔽部132所遮蔽區(qū)域的至少一部分。
圖4所示的實(shí)施例中，最終形成在全像材料18的感光材料20的干擾紋，是包含具有預(yù)定寬度尺寸的帶狀光穿透性部分和光半穿透性部分交替并列的紋路狀。第1個(gè)原版光罩122的光遮蔽部128是對應(yīng)于感光材料20的紋路狀的光半穿透性部分，第2個(gè)原版光罩124的光遮蔽部132則對應(yīng)于感光材料20的紋路狀的光穿透過性部分。
第1個(gè)原版光罩122的光穿透部126是對應(yīng)于經(jīng)過第2個(gè)原版光罩124的光遮蔽部132所遮蔽區(qū)域的至少一部分。
使用第1個(gè)原版光罩122的第1次曝光中，將包含光穿透部126的第1個(gè)原版光罩122的光穿透遮蔽圖案曝光在全像材料18的感光材料20上，所述光穿透部126是作為對應(yīng)于移相光罩116的光穿透部118的穿透及相位0的區(qū)域。
接著，使用第2個(gè)原版光罩124的第2次曝光中，將包含光穿透部130的第2個(gè)原版光罩124的光穿透遮蔽圖案曝光在全像材料18的感光材料20上，所述光穿透部130是作為對應(yīng)于移相光罩116的光半穿透性移相器120的光半穿透及相位π的區(qū)域。在第2次曝光中，通過調(diào)相裝置32改變光程長度，使射入到光穿透部130的光相位比第1次曝光偏離π。
而且，在第2次曝光中，通過比曝光裝置內(nèi)的第2個(gè)原版光罩124配設(shè)在更接近光源12一側(cè)的光強(qiáng)度減少裝置(圖未標(biāo))減少光強(qiáng)度比，來對應(yīng)移相光罩116的光半穿透性的移相器120所具有的穿透率。
光強(qiáng)度減少裝置，例如可使用光吸收濾光器裝置。作為所述數(shù)種光吸收濾光器裝置的一例，也可使用具備數(shù)個(gè)光吸收濾光器，并且通過使光吸收濾光器的至少任一種適當(dāng)?shù)爻獬桃苿?dòng)而減少通過的光強(qiáng)度的構(gòu)件。
經(jīng)過如此的光強(qiáng)度減少裝置，使經(jīng)過第1次曝光形成在感光材料20的干擾紋所造成的衍射效率，以及經(jīng)過第2次曝光形成在感光材料20的干擾紋所造成的衍射效率不同，以減少相對于第2參照光的第2物體光的光強(qiáng)度比。
光強(qiáng)度比的減少也可經(jīng)過調(diào)整賦予在感光材料20的曝光量的方式進(jìn)行，使賦予在全像材料18的感光材料20的曝光量，比用來將衍射效率設(shè)定成最大時(shí)所需的曝光量小。賦予在感光材料20的曝光量的調(diào)整可經(jīng)過調(diào)整曝光時(shí)間或來自光源的光的強(qiáng)度的方式進(jìn)行。
以下將說明關(guān)于使用如前述的全像光罩，通過對所述全像光罩的光照射，將有關(guān)光穿透率及相位的調(diào)制信息記錄在被曝光物的方法。
圖5所示的記錄裝置134，是使用本發(fā)明的全像光罩的記錄方法所使用的記錄裝置的一種實(shí)施例，也可使用其它記錄裝置。記錄裝置134使用與圖1所示的曝光裝置10同樣的光學(xué)系統(tǒng)。
記錄裝置134包含光源136、照射光學(xué)系統(tǒng)138和聚光光學(xué)系統(tǒng)140。
照射光學(xué)系統(tǒng)138包含透鏡142、144，將來自光源136的光146變換成平行光148，且導(dǎo)入到全像光罩18的感光材料20上。以平行光148與全像光罩記錄時(shí)的參照光28恰好逆向的方式，將照射光學(xué)系統(tǒng)138配設(shè)在記錄裝置134上。
聚光光學(xué)系統(tǒng)140將經(jīng)由全像光罩18的光150，變換成光152，聚光在被曝光物154，并且成像在被曝光物154上。聚光光學(xué)系統(tǒng)140是使用與全像光罩記錄時(shí)的聚光光學(xué)系統(tǒng)24同樣的構(gòu)件。
“被曝光物”包含“形成有光阻層的半導(dǎo)體基板”。這里，“半導(dǎo)體基板”是以“形成有積層區(qū)域的基材”的意思而使用，因而，包含基材是玻璃等的情形。而且，“基材”至少是以“由半導(dǎo)體或玻璃等構(gòu)成的圓形、矩形等基材”的意思而使用，“積層區(qū)域”是用于當(dāng)作形成在基材的層狀材料區(qū)域的意思而使用，例如，包含配線或電極等導(dǎo)電層、電性絕緣材料或光選擇材料等層、半導(dǎo)體層等。
另外，“被曝光物”可使用將選擇特定波長的光，選擇材料積層的基板，以達(dá)到特殊照明或照明效果，在不超出它范圍的情況下，可進(jìn)行各種變換。
將記錄在全像光罩18的感光材料20的信息，記錄在被曝光物時(shí)，從光源136射出的光146經(jīng)由包含透鏡142、144的照射光學(xué)系統(tǒng)138，射入到全像光罩18的感光材料20，而經(jīng)由全像光罩18的光150則經(jīng)過聚光光學(xué)系統(tǒng)140，成像在被曝光物154上方。
此時(shí)，由于與移相光罩信息相同的信息記錄在全像材料，也就是感光材料20，因此與所述相位光罩所具有的效果相同，會提高成像圖案的解像度。
以下說明關(guān)于如前述的2次曝光方法中的光學(xué)特性。另外也將說明關(guān)于這樣的2次曝光方法與僅進(jìn)行1次的使用移像光罩的曝光方法的比較。
將經(jīng)由第1次曝光所使用的第1個(gè)原版光罩所形成的物體光A的振幅分布設(shè)定成PA時(shí)，射入到全像材料也就是感光材料之前的光復(fù)數(shù)振幅分布GA，是依據(jù)以下所示的公式1求出。
(公式1)GA＝PA×exp[iα] (1)此處，α表示物體光A的相位。
將第1次曝光所使用的參照光R1的震幅分布設(shè)定成PR1時(shí)，射入到全像材料之前的光復(fù)數(shù)震幅分布GR1，是通過以下公式(2)求出。γ1表示參照光R1的相位。
(公式2)GR1＝PR1×exp[iγ1] (2)將經(jīng)由第2次曝光所使用的第2個(gè)原版光罩所形成的物體光B的震幅分布設(shè)定成PB時(shí)，射入到感光材料之前的光復(fù)數(shù)震幅分布GB，是通過以下所示的公式(3)求出。β表示物體光B的相位。
(公式3)GB＝PB×exp[iβ](3)將第2次曝光所使用的參照光R2的震幅分布設(shè)定成PR2時(shí)，射入到全像材料之前的光復(fù)數(shù)震幅分布GR2，是通過以下所示的公式(4)求出。γ2表示參照光R2的相位。
(公式4)GR2＝PR2×exp[iγ2] (4)因而，通過第1次曝光及第2次曝光而賦予在感光材料的光強(qiáng)度I2AB，是通過以下所示的公式(5)求出。
(公式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)此處，GA*、GB*、GR1*、GR2*分別表示GA、GB、GR1、GR2的共軛復(fù)數(shù)。
若使用相同的參照光R當(dāng)作第1次曝光所使用的參照光R1及第2次曝光所使用的參照光R2，形成GR1＝GR2＝GR，可將公式(5)改寫成以下的公式(6)。
(公式6)I2AB＝|GA+GR|2+|GB+GR|2＝|GA|2+|GB|2+2×|GR|2+GA×GR*+GA*×GR+GB×GR*+GB*×GR(6)此處，將參照光R的震幅分布設(shè)定成PR時(shí)，射入到感光材料之前的光復(fù)數(shù)震幅分布GR，是通過以下所示的公式(7)求出。γ表示參照光R的相位。
(公式7)GR＝PR×exp[iγ] (7)第2次曝光后，將全像光罩的感光材料進(jìn)行顯像處理。感光材料例如使用將如銀鹽感光材料般的強(qiáng)度分布當(dāng)作穿透率分布而記錄的材料時(shí)，記錄在感光材料的震幅穿透率分布T2AB，是依據(jù)以下公式(8)求出。
(公式8)
T2AB＝T0+t1×I2AB(8)此處，T0、t1是依據(jù)對所使用的感光材料的種類或感光材料的記錄方法而決定的常數(shù)。
顯像處理后，將記錄在感光材料的信息記錄在被曝光物。從光源導(dǎo)入且射入在感光材料的光，也就是照明光RL，使用前述參照光R時(shí)，照射在被曝光物的光，也就是再生光S，是使用公式(6)、公式(7)、公式(8)且通過以下公式(9)求出。
(公式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)在公式(9)中，可依據(jù)如以下的公式(10-1)、公式(10-2)、公式(10-3)所示而理解。
(公式10)(0次光)＝GR×T0+GR×t1×{|GA|2+|GB|2+2×|GR|2}(10-1)(物體光A的±1次光)＝t1×(GA×|GR|2+GA*×GR2) (10-2)(物體光B的±1次光)＝t1×(GB×|GR|2+GB*×GR2) (10-3)而且，在公式(9)中，項(xiàng)t1×(GA×|GR|2)表示物體光A的再生，項(xiàng)t1×(GB×|GR|2)表示物體光B的再生。
如上所述，在2次曝光方法中，表示再生光S的公式中，不會發(fā)生所謂噪聲項(xiàng)。它表示不會發(fā)生不必要的噪聲。
為了與上述的2次曝光方法做比較，以下說明關(guān)于僅進(jìn)行1次的使用相位光罩的曝光方法。僅進(jìn)行1次的使用相位光罩的曝光方法中，2次曝光方法中的第1次曝光的物體光A、第2次曝光的物體光B和參照光R，會通過1次曝光照射在感光材料。因而，通過僅進(jìn)行1次的使用相位光罩的曝光，賦予在感光材料的光強(qiáng)度I1AB，是通過以下所示的公式(11)求出。
(公式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)經(jīng)過1次曝光記錄在感光材料的震幅穿透率分布T1AB，是通過以下的公式(12)求出。
(公式12)T1AB＝T0+t1×I1AB(12)照射在被曝光物的光，也就是再生光S1，是使用公式(7)、公式(11)、公式(12)，且通由以下的公式(13)求出。
(公式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)在公式(13)中，可依據(jù)如以下的公式(14-1)、公式(14-2)、公式(14-3)、公式(14-4)所示而理解。
(公式14)(0次光)＝GR×T0+GR×t1×{|GA|2+|GB|2+|GR|2} (14-1)(噪聲)＝GR×t1×(GA×GB*+GA*×GB)(14-2)(物體光A的±1次光)＝t1×(GA×|GR|2+GA*×GR2)(14-3)(物體光B的±1次光)＝t1×(GB×|GR|2+GB*×GR2)(14-4)而且，在公式(14)中，項(xiàng)t1×(GA×|GR|2)表示物體光A的再生，項(xiàng)t1×(GB×|GR|2)表示物體光B的再生。
如上所述，僅進(jìn)行1次的使用移相光罩的曝光中，表示再生光S1的公式中，會發(fā)生所謂噪聲項(xiàng)。它表示發(fā)生不必要的噪聲。從所述點(diǎn)也可理解本發(fā)明的方法相對于現(xiàn)有方法的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，只要不超出所述意思，可進(jìn)行各種變換。
符號說明10曝光裝置 12、136光源14原版光罩16、26、36、38、66、68、72、76、90、146、150、152 光18全像材料、全像光罩 20感光材料22、A、B物體光24、140聚光光學(xué)系統(tǒng)28、R、R1、R2參照光30參照光形成光學(xué)是統(tǒng) 32調(diào)相裝置34分光鏡40、42、48、50、142、144透鏡44、46鏡面52光程54第1反射鏡 56直角棱鏡58第2反射鏡 60、62、64反射面70、86、88箭頭74光穿透構(gòu)件76、78、80、82、84面92、116移相光罩 94、106光罩基板96、108、112、118、126、130 光穿透部98、110、114、128、132光遮蔽部100、120移相器102、122第1原版光罩104、124第2原版光罩 134記錄裝置138照射光學(xué)系統(tǒng) 148平行光154被曝光物 I1AB、I2AB光強(qiáng)度PA、GA、PR1、GR1、PB、GB、PR2、GR2、PR、GR光振幅分布RL照明光S、S1再生光T1AB、T2AB震幅穿透率分布
權(quán)利要求
1.一種制作全像光罩的曝光方法，它是使用數(shù)個(gè)原版光罩，將形成在各原版光罩的光調(diào)制層的光穿透遮蔽圖案，曝光在相同的全像材料上，以制作具有干擾紋的全像光罩，所述干擾紋是包含有光透過率及相位相關(guān)的調(diào)制信息，其特征在于，包括有第1次曝光，通過經(jīng)由第1個(gè)前述原版光罩，而照射在前述全像材料的第1物體光，以及不經(jīng)由前述第1個(gè)原版光罩而照射在前述全像材料的第1參照光，將前述第1個(gè)原版光罩的前述光透過遮蔽圖案曝光在前述全像材料上；第2次曝光，它是接續(xù)前述第1次曝光之后的，使用由第2個(gè)前述原版光罩而照射在前述全像材料的第2物體光，以及不經(jīng)由前述第2個(gè)原版光罩而照射在前述全像材料的第2參照光，在從光源到前述全像材料的光程的任意位置中，改變第2相位差，使前述第1物體光與前述第1參照光之間的第1相位差，和前述第2物體光與前述第2參照光之間的第2相位差不同，并將前述第2個(gè)原版光罩的前述光穿透遮蔽圖案曝光在前述全像材料上。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步特征在于，改變前述相位差的步驟，具有改變光程的至少一方的光程長度的步驟，所述光程是從前述光源經(jīng)由前述第2個(gè)原版光罩到達(dá)前述全像材料的光程，及從前述光源不經(jīng)由前述第2個(gè)原版光罩，且到達(dá)前述全像材料的光程。
3.如權(quán)利要求1或2中任一項(xiàng)的方法，其進(jìn)一步特征在于，前述光穿透遮蔽圖案包含有數(shù)個(gè)光穿透部，它是具有預(yù)定寬度尺寸的帶狀光穿透部，并且配設(shè)成紋路狀；以及帶狀的數(shù)個(gè)光遮蔽部，它是配設(shè)在所述數(shù)個(gè)光穿透部之間的；前述第1個(gè)原版光罩的前述光透過部，是對應(yīng)于經(jīng)過前述第2個(gè)原版光罩的前述光遮蔽部所遮蔽區(qū)域的至少一部分；前述第1相位差與前述第2相位差之間的差異大約為π。
4.如權(quán)利要求1或2中任一項(xiàng)的方法，其進(jìn)一步特征在于，還包含衍射效率變更步驟，它是使經(jīng)過前述第1次曝光而形成在前述全像材料的第1干擾紋所造成的衍射效率，和經(jīng)過前述第2次曝光而形成在前述全像材料的第2干擾紋所造成的衍射效率之間產(chǎn)生差異。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其進(jìn)一步特征在于，前述衍射效率變更步驟包括有光強(qiáng)度減少步驟，它是在前述光源一側(cè)比前述原版光罩減少，使相對于參照光的物體光的光強(qiáng)度比減少到比用來將前述衍射效率設(shè)定成最大時(shí)所需的光強(qiáng)度比??；或曝光量調(diào)整步驟，它是將賦予前述全像材料的曝光量，調(diào)整成比用來將前述衍射效率設(shè)定成最大時(shí)所需的曝光量小。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步特征在于，最終形成在前述全像材料的干擾紋，包含具有預(yù)定寬度尺寸的帶狀光穿透性部分和光半穿透性部分交互并列的紋路狀；前述第1個(gè)原版光罩及前述第2個(gè)原版光罩具有前述光遮蔽部，它對應(yīng)在前述全像材料的前述紋路狀的前述光半穿透性部分或前述光穿透性部分，前述第1個(gè)原版光罩的前述光穿透部，是對應(yīng)在經(jīng)過前述第2個(gè)原版光罩的前述光遮蔽部所遮蔽區(qū)域的至少一部分；前述第1相位差與前述第2相位差的差異是大約的；另外還具備衍射效率變更步驟，它是使前述全像材料的衍射效率在前述光半穿透性的部分變小。
7.如權(quán)利要求1或2所述任一項(xiàng)的方法，其進(jìn)一步特征在于，前述全像材料形成有用于前述第1次曝光及前述第2次曝光的同一感光膜或感光層。
8.如權(quán)利要求1或2所述任一項(xiàng)的方法，其進(jìn)一步特征在于，前述全像材料形成有分別使用在前述第1次曝光及前述第2次曝光的不同的感光膜或感光層。
9.一種制作全像光罩的曝光裝置，其特征在于，使用數(shù)個(gè)原版光罩，將形成在各原版光罩的光調(diào)制層的光透過遮蔽圖案曝光在相同的全像材料上，以制作具有干擾紋的全像光罩，所述干擾紋包含有光穿透率及相位相關(guān)的調(diào)制信息；連續(xù)的至少2次曝光中，為了使第1相位差和第2相位差不同，而具有用以在從光源到達(dá)前述全像材料的光程的任意位置上改變前述第2相位差的調(diào)制機(jī)構(gòu)，所述第1相位差是位于經(jīng)由先進(jìn)行的第1次曝光中的第1個(gè)原版光罩，而照射在前述全像材料的第1物體光，與不經(jīng)由前述第1個(gè)原版光罩，而照射在前述全像材料的第1參照光之間；而所述第2相位差是位于經(jīng)由接著進(jìn)行的第2次曝光中的第2個(gè)原版光罩，而照射在前述全像材料的第2物體光，與不經(jīng)由前述第2個(gè)原版光罩，而照射在前述全像材料的第2參照光之間。
10.一種使用全像光罩的記錄方法，其特征在于，包含有預(yù)備曝光步驟，是使用數(shù)個(gè)原版光罩，將形成在各原版光罩的光調(diào)制層的光透過遮蔽圖案曝光在相同的全像材料上，以制作具有干擾紋的全像光罩，所述干擾紋包含有光透過率及相位相關(guān)的調(diào)制信息；以及正式曝光步驟，通過對前述全像光罩的光照射，將前述光穿透率及相位相關(guān)的調(diào)制信息記錄在被曝光物上；前述預(yù)備曝光步驟包含光罩準(zhǔn)備步驟，準(zhǔn)備至少第1個(gè)原版光罩和第2個(gè)原版光罩；第1副曝光步驟，使用經(jīng)由前述第1個(gè)原版光罩而照射在前述全像材料的第1物體光，以及不經(jīng)由前述第1個(gè)原版光罩而照射在前述全像材料的第1參照光，將前述第1個(gè)原版光罩的前述光穿透遮蔽圖案曝光在前述全像材料上；第2副曝光步驟，它是接續(xù)前述第1次曝光的第2次曝光，使用經(jīng)由前述第2個(gè)原版光罩而照射在前述全像材料的第2物體光，以及不經(jīng)由前述第2個(gè)原版光罩而照射在前述全像材料的第2參照光，在從光源到達(dá)前述全像材料的光程的任意位置中，改變前述第2相位差，使前述第1物體光與前述第1參照光之間的第1相位差，以及前述第2物體光與前述第2參照光之間的第2相位差不同，并將前述第2個(gè)原版光罩的前述光透過遮蔽圖案曝光在前述全像材料上。
全文摘要
本發(fā)明提出一種制作全像光罩的曝光方法，在全像光罩的制作中，使移相光罩的信息容易地記錄在全像材料上。本發(fā)明的制作全像光罩的曝光方法，是在接續(xù)第1次曝光的第2次曝光中，使用經(jīng)由第2個(gè)原版光罩而照射在全像材料的第2物體光，以及不經(jīng)由第2個(gè)原版光罩而照射在全像材料的第2參照光；并且在從光源到全像材料的光程的任意位置中，改變第2相位差，使第1物體光與第1參照光之間的第1相位差，以及第2物體光與第2參照光之間的第2相位差不同，并將第2個(gè)原版光罩的光穿透遮蔽圖案，曝光在全像材料上。
文檔編號G03F1/32GK1428655SQ0215576
公開日2003年7月9日 申請日期2002年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月27日
發(fā)明者谷口幸夫 申請人:株式會社液晶先端技術(shù)開發(fā)中心