专利名称：制作全像光罩的曝光方法
技术领域：
本发明是一种关于在半导体集成电路或液晶显示装置等的制造中，用以制作光蚀刻步骤中所使用的曝光用的全像光罩的曝光方法及装置，以及使用全像光罩的记录方法。
背景技术：
由于近接式曝光、透镜投影曝光或镜面投影曝光等，将曝光用的光罩的曝光图案直接成像在被曝光物的记录方法中，具有与曝光光波长度相同程度的线宽的曝光图案的解像，为了解决因光衍射现象所造成困难(所谓衍射效率界限)的不良情况，而有一种记录方法，所述方法是使用具有称之为移相器的相位调制层的移相光罩。
在使用如此的移相光罩的记录方法中，例如在移相光罩所形成的2个接近的光穿透部的一方形移相器，若使透过两光穿透部的光相位互相逆向，由于经过逆相位互相干扰的衍射光会互相抵消，因而会缓和衍射界限，提高对被曝光物的成像解像度。
但是，在使用移相光罩的记录方法中，由于使用透镜光学系统作为成像光学系统，因此所述透镜光学系统的像差及开口数会对成像的解像度造成影响，并且限制最终获得的成像解像度。
为了解决因如此的成像用透镜光学系统的像差及开口数而造成限制成像解像度的不良情况，有一种方法，是使用形成有包含移相光罩的曝光图案信息的干扰纹的全像光罩，并将雷射光照射在全像光罩，通过将经由全像光罩的干扰纹的光，成像在被曝光物的方式，将具有移相光罩的曝光图案信息的图案形成在被曝光物上。
使用如此的全像光罩的记录方法中，在全像光罩与被曝光物之间，无论是装设有透镜等光学系统的情况或未装设的情况，均可获得原理上无像差的成像，同时因为容易获得高开口数(NA)，因而可获得高解像度的成像。
发明内容
本发明的目的，是在全像光罩的制作中，使移相光罩信息容易地记录在全像材料上。
本发明的制作全像光罩用的曝光方法，是一种使用数个原版光罩，将形成在各原版光罩的光调制层的光穿透遮蔽图案曝光在相同的全像材料上，来制作具有干扰纹的全像光罩的曝光方法，所述干扰纹包含有光穿透率及相位相关的调制信息，且包含第1次曝光，使用经由第1个前述原版光罩，而照射在前述全像材料的第1物体光，以及不经由前述第1个原版光罩，而照射在前述全像材料的第1参照光，将前述第1原版光罩的前述光穿透遮蔽图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，使用经由第2个前述原版光罩而照射在前述全像材料的第2物体光，以及不经由前述第2个原版光罩，而照射在前述全像材料的第2参照光，在从光源到达前述全像材料的光程的任意位置中，为了使前述第1物体光与前述第1参照光之间的第1相位差，及前述第2物体光与前述第2参照光之间的第2相位差不同，而改变前述第2相位差，并将前述第2个原版光罩的前述光透过遮蔽图案曝光在前述全像材料上。
根据这样的制作全像光罩用的曝光方法，第1次曝光中记录在全像材料的信息包含第1个原版光罩的光透过遮蔽图案信息，第2次曝光中记录在全像材料的信息包含第2个原版光罩的光透过遮蔽图案信息和有关相位的调制信息。
例如关于移相光罩曝光图案的光穿透遮蔽的图案，适当地分配在第1个原版光罩和第2个原版光罩上，在第2次曝光中，若改变第2相位差，使它与移相光罩的移相器的相位调制信息相对应，则第1次曝光中记录在全像材料的信息，以及第2次曝光中记录在全像材料且包含有关相位的调制信息的信息，会经由2次曝光记录在全像材料上。
包含移相光罩的相位差的图案，由于分配在第1个原版光罩和第2个原版光罩，来作为光穿透遮蔽图案，因此与将移相光罩作为原版使用时相比较，必要的原版光罩片数会增加，但不须制作移相光罩。
改变前述相位差的步骤，以可具备改变光的至少一方的光程长度的步骤为佳，所述光程是从前述光源经由前述第2个原版光罩到达前述全像材料的光程，以及从前述光源不经由前述第2个原版光罩且到达前述全像材料的光程。改变如此的相位差的步骤中，会调制光程长度改变的光相位，并改变第2相位差。
将前述光穿透遮蔽图案，作为包含数个光穿透部和数个光遮蔽部的图案，所述数个光穿透部是具有预定宽度尺寸的带状光穿透部，并且配设成纹路状，所述数个光遮蔽部是配设在所述数个光穿透部间的带状；将前述第1个原版光罩的前述光穿透部对应在经由前述第2个原版光罩的前述光遮蔽部所遮蔽的区域的至少一部分，使前述第1相位差与前述第2相位差之间的差异大约为π就可。因此，通过交互配设成纹路状的带状数个光穿透部和光遮蔽部，而将具有减少的空间频率的图案信息和2种波互相形成逆相位的信息，记录在全像材料上。如此的移相光罩一般称为“涉谷雷班森型”。
另外，也可包含衍射效率变更步骤，它是使在前述第1次曝光中形成在前述全像材料的第1干扰纹所造成的衍射效率，和在前述第2次曝光中形成在前述全像材料的第2干扰纹所造成的衍射效率之间产生差异。经由包含上述衍射效率变更步骤的曝光方法，可制作一种全像光罩，它具备与移相光罩的光半穿透性的移相器相同的功能。这样的移相光罩一般称为“半色调(half-tone)型”。
前述衍射效率变更步骤，也可具备光强度减少步骤，它是在前述光源一侧比前述原版光罩减少，使相对于参照光的物体光的光强度比减少到比用来将前述衍射效率设定成最大时所需的光强度比小；或曝光量调整步骤，它是将赋予前述全像材料的曝光量调整成比用来将前述衍射效率设定成最大时所需的曝光量小。经由包含具备上述光强度减少步骤或曝光量调整步骤的衍射效率变更步骤的曝光方法，可制作一种全像光罩，它具备与移相器相同的功能，所述移相器具有移相光罩的各种光穿透率。
最终形成在前述全像材料的干扰纹，包含具有预定宽度尺寸的带状光穿透性部分，以及半光穿透性部分交替并列的纹路状，前述第1个原版光罩及前述第2个原版光罩具有前述光遮蔽部，它是对应在前述全像材料的前述纹路的前述光半穿透性部分或前述光穿透性部分，前述第1个原版光罩的前述光穿透部，是对应在经由前述第2个原版光罩的前述光遮蔽部所遮蔽的区域的至少一部分，使前述第1相位差与前述第2相位差的差异大约为π，且具备使前述全像材料的衍射效率变成在前述光半穿透性部分变小的衍射效率变更步骤就可。因此，可制作一种全像光罩，它具备与移相器相同的功能，所述移相器具有移相光罩的各种光穿透率。
前述全像材料，也可形成前述第1次曝光及前述第2次曝光两者所使用的同一感光膜或感光层，也可形成分别使用在前述第1次曝光及前述第2次曝光的不同感光膜或感光层。
用以制作本发明的全像光罩的曝光装置，是一种用以制作全像光罩的曝光装置，所述全像光罩具有干扰纹，它包含有光穿透率及相位相关的调制信息，所述曝光装置是使用数个原版光罩，将形成在各原版光罩的光调制层的光穿透遮蔽率图案曝光在相同的全像材料上，在连续的至少2次曝光中，为了使第1相位差和第2相位差不同，而具备用以在从光源到达前述全像材料的光程的任意位置上改变前述第2相位差的相位调制机构，所述第1相位差是位于经由先进行的第1次曝光中的前述第1个原版光罩而照射在前述全像材料的第1物体光、与不经由前述第1个原版光罩而照射在前述全像材料的第1参照光之间，而所述第2相位差是位于经由接着进行的第2次曝光中的前述第2个原版光罩而照射在前述全像材料的第2物体光、与不经由前述第2个原版光罩而照射在前述全像材料的第2参照光之间。
根据如此的制作全像光罩用的曝光装置，经由第1次曝光记录在全像材料的信息包含有第1个原版光罩的光穿透遮蔽图案信息，经由第2次曝光记录在全像材料的信息包含有第2个原版光罩的光穿透遮蔽图案信息及有关相位的调制信息。
使用本发明的全像光罩的记录方法，包含有预备曝光步骤，它是使用数个原版光罩，将形成在各原版光罩的光调制层的光穿透遮蔽图案曝光在相同的全像材料上，用以制作一种全像光罩，它具有包含光穿透率和相位相关的调制信息的干扰纹；以及正式曝光步骤，它经由对前述全像光罩的光照射，将有关前述光穿透率及相位的调制信息记录在被曝光物；前述预备曝光步骤包含光罩准备步骤，准备至少第1个原版光罩和第2个原版光罩；第1副曝光步骤，使用通过前述第1个原版光罩，照射在前述全像材料的第1物体光和不经由前述第1个原版光罩，而照射在前述全像材料的第1参照光，将前述第1个原版光罩的前述光穿透遮蔽图案曝光在前述全像材料；以及第2副曝光步骤，它是接在前述第1次曝光之后，使用经由前述第2个原版光罩而照射在前述全像材料的第2物体光，以及不经由前述第2原版光罩而照射在前述全像材料的第2参照光，在从光源到达前述全像材料的光程的任意位置中，改变前述第2相位差，使前述第1物体光与前述第1参照光之间的第1相位差，及所述第2物体光与前述第2参照光之间的第2相位差不同，并将前述第2原版光罩的前述光穿透遮蔽图案曝光在前述全像材料上。
根据使用如此的全像光罩的记录方法，经由第1副曝光步骤记录在全像材料的信息，包含有第1个原版光罩的光穿透遮蔽图案信息，经由第2副曝光步骤记录在全像材料的信息，包含有第2个原版光罩的光穿透遮蔽图案信息及有关相位的调制信息。
若使用如此的全像光罩，经过对所述全像光罩的光照射，若将有关光穿透率及相位的调制信息记录在被曝光物，则由于移相光罩所具有的效果，可提高成像图案的解像度。
图1是本发明制作全像光罩用的曝光装置的实施例示意图。
图2是本发明的制作全像光罩用的曝光位置所使用的调相装置的实施例示意图。(a)为使用直角棱镜的调相装置的示意图，(b)为使用光穿透构件的调相装置的示意图。
图3是本发明的制作全像光罩用的曝光方法的实施例的说明图。(a)为移相光罩示意图，(b)为第1个原版光罩及全像材料的示意图，(c)为第2个原版光罩及全像材料的示意图。
图4是本发明的制作全像光罩用的曝光方法另一实施例的说明图。(a)为移相光罩的示意图，(b)为第1个原版光罩及全像材料的示意图，(c)为第2个原版光罩及全像材料的示意图。
图5是使用本发明的全像光罩的记录方法的实施例中所使用的记录装置的1个实例的示意图。
具体实施例方式
参照图1说明本发明制作全像光罩用的曝光装置。图1所示的曝光装置是制作全像光罩用的曝光装置的一种实施例，也可使用其它曝光装置。
图1中，曝光装置10包含有光源12；聚光光学系统24，它是将从光源12导入且经由原版光罩14的光16，当作物体光22聚焦在全像材料18的感光材料20上；以及参照光形成光学系统30，它是将来自光源12的光26，不经由原版光罩14，而当作参照光28导入到感光材料20。
光源12可使用具有同调(coherent)的雷射光，例如Ar雷射光或Kr雷射光、YAG雷射光的各种雷射光。
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调制层。光罩基板是使用石英玻璃等光穿透性优良的玻璃材料而作成。光遮蔽部是经由薄膜技术以金属薄膜而形成。图1的实施例中，使用铬当作金属薄膜的材料。
感光材料20可使用当作全像信息进行记录的材料，例如可使用银质感光材料、重铬酸盐明胶(Dichromate Gelatin)或美国杜邦(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，曝光装置10包含有调相装置32，它是配设在从光源12经由原版光罩14到达全像材料18的感光材料20的光程。调相装置32会改变光38的光程长度，它是经由分光镜34将来自光源12的光26分割成光36、38的一方。因此，结果将改变物体光22与参照光28之间的相位差。
图2所示的调相装置为代表性的第2例，也可使用其它调相装置。图2(a)所示的调相装置32包含第1反射镜54、直角棱镜56和第2反射镜58。
直角棱镜56具有互相垂直的3个反射面60、62、64，射入到直角棱镜56的光66和从直角棱镜56射出的光68是成平行。直角棱镜56经由图中未标的驱动装置，朝向箭头70移动，并调整位置。
从光源12(参照图1)导入的光38会射入调相装置32，经由第1反射镜54反射，并且当作光66射入到直角棱镜56。射入到直角棱镜56的光，在反射面60、62、64依次反射，并当作光68从直角棱镜56射出。光68与射入到直角棱镜56的光66，朝平行且相反方向前进，并经由第2反射镜58反射，当作光72从调相装置32射出。
通过使直角棱镜56朝箭头70方向移动，可任意地调整光38通过调相装置32内的光程长度。
图2(b)所示的调相装置32，包含光穿透构件74，它具有大于1的折射率N0。光穿透构件74具有面76、78、80、82、84，它们是用来使光轴方向中的厚度尺寸变化成阶梯状。光穿透构件74经由图中未标的驱动装置，朝向箭头86、88方向移动，并且可调整位置。
从光源12(参照图1)导入的光38会射入到调相装置32，且射入到光穿透构件74。射入到光穿透构件74的光在光穿透构件74中前进，并从光穿透构件74的面76射出，当作光90从调相装置32射出。由于光穿透构件74具有大于1的折射率N0，因此对应光38通过的光穿透构件74处的厚度尺寸和{折射率N0-1.0(空气的折射率)}的积，而改变光38的光程长度。
通过使光穿透构件74朝向箭头86方向移动，可将光38从光穿透构件74射出的面设定成面78、80、82、84中的任一个。因此，可改变光38通过的光穿透构件74处的厚度尺寸，并且可调整光38的光程长度。
通过可改变如此相位差的调相装置32，可改变物体光与参照光之间的相位差。
以下参照图1说明本发明的制作全像光罩用的曝光方法。来自光源12的光26，通过分光镜34分割成光36、38。光36经由包含透镜40、42的参照光形成光学系统30，当作参照光28射入到全像材料18的感光材料20上。
光38经由调相装置32、镜面44、46及透镜48、50，射入到原版光罩14上。透过原版光罩14的光16，经过聚光光学系统24当作物体光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。
这样，经由2种光也就是原版光罩14及聚光光学系统24的物体光22和不经由原版光罩14的参照光28，在感光材料20或其附近受到干扰，原版光罩14的光透过遮蔽图案会记录在全像材料18的感光材料20上，以作为干扰纹信息。
曝光中，使用数个原版光罩14，通过将形成在原版光罩14的光调制层的光穿透遮蔽图案，曝光在相同的全像材料18的感光材料20上的方式，制作成有干扰纹的全像材料18，所述干扰纹包含有光穿透率及相位相关的调制信息。
第1次曝光中，使用经由第1个原版光罩14而照射在感光材料20的第1物体光22，以及不经由第1个原版光罩14而照射在感光材料20的第1参照光28，将第1个原版光罩14的光穿透遮蔽图案曝光在感光材料20上。
第1次曝光中，调相装置32处于某种状态，它决定第1次曝光的物体光和参照光之间的相位差。
第1次曝光中，感光材料20经过曝光使光照射的区域通过光化学反应而产生潜像。
接着第1次曝光的第2次曝光中，使用经由第2个原版光罩14而照射在感光材料20的第2物体光22，以及不经由第2个原版光罩14而照射在感光材料20的第2参照光28，将第2个原版光罩14的光穿透遮蔽图案曝光在感光材料20上。
第2次曝光之前，使调相装置32工作，改变第2相位差，使第1物体光22与第1参照光28之间的第1相位差，以及第2物体光22与第2参照光28之间的第2相位差不同，并改变从光源12经过分光镜34的光38的光程长度。
因而，第2次曝光中，改变光程长度的光会射入到第2个原版光罩14，而形成第2物体光，并射入到感光材料20。也就是说，第2物体光22与第2参照光28之间的相位差，对应从光源12经由第2个原版光罩14到达感光材料20的光程中，所产生的光程长度的变更量，而与第1物体光22和第1参照光28之间的相位差不同。
第1次曝光中记录在感光材料20的信息包含有第1个原版光罩14的光穿透遮蔽图案信息，第2次曝光中记录在感光材料20的信息包含有第2个原版光罩14的光穿透遮蔽图案的信息和有关相位的调制信息。第1次曝光中记录在感光材料20的信息，和第2次曝光中记录在感光材料20且包含有相位相关的调制信息的信息，是经由2次曝光记录在感光材料20的。
如上所述，若使用数个原版光罩，可以不制造制作困难的移相光罩，就可将与移相光罩信息相同的信息记录在全像材料，也就是感光材料20。
变更相位差的调相装置32，在上述说明中，是配设在从光源12经由原版光罩14到达全像材料18的感光材料20的光程，但也可配设在从光源12不经由原版光罩14而到达全像材料18的感光材料20的光程，例如图1中编号52的位置。
而且，也可将调相装置32配设在从光源12经由原版光罩14到达感光材料20的光程，及从光源12不经由第2个原版光罩14而到达感光材料20的光程的任一者。
另外，也可装设光强度减少装置，使对应参照光28的物体光22的光强度比，在光源12一侧比原版光罩14减少，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的干扰纹所造成的衍射效率，和第2次曝光中形成在感光材料20的干扰纹所造成的衍射效率不同。
光强度减少装置也可有曝光量调整装置，它是用以调整赋予感光材料20的曝光量，使赋予感光材料20的曝光量，比用来将形成在感光材料20的干扰纹所造成的衍射效率设定成最大时所需的曝光量小。
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层。而且，感光材料20也可形成分别使用在第1次曝光及第2次曝光的不同层的感光膜或感光层。
全像光罩的制作中，除了前述装置以外也可采用各种装置。例如，迁内顺平著的物理学选书22《全像光学》(1997年)，裳华房社，第354页至第358页所记载的制作装置的原理，依据美国专利第4,857,425号或美国专利第4,966,428号等说明书所记载的制作装置的方法等。后者的制作装置中，不须在全像材料和原版光罩之间装设透镜系统。
而且，也可使用前述美国专利，申请人是英国伦敦市的赫特罗尼克技术公司(HoltronicTechnologies Limited)制造的曝光装置“HMA系列”，来制作全像光罩。
以下具体地说明关于制作具有与涉谷雷班森型的移相光罩同样功能的全像光罩的情况。
如图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。若以经由未具有移相器100的光穿透部96的光相位为基准(相位0)，则经由具有移相器100的光穿透部96的光，它的相位仅改变π(相位π)。
为了使用2种原版光罩并经过2次曝光法，制作与这样的涉谷雷班森型的移相光罩92具有同样功能的全像光罩，就要使用图3(b)所示的第1个原版光罩102和图3(c)所示的第2个原版光罩104。
第1个原版光罩102包含光罩基版106、光穿透部108和光遮蔽部110。第2个原版光罩104包含光罩基版106、光穿透部112和光遮蔽部114。第1个原版光罩102的光穿透部108是对应于经过第2个原版光罩104的光遮蔽部114所遮蔽的区域的至少一部分。
图3所示的实施例中，光穿透部108、112形成具有预定宽度尺寸的带状，并且配设成纹路状，光遮蔽部110、114形成带状，并且配设在数个光穿透部108、112之间。
使用第1个原版光罩102的第1次曝光中，将包含光穿透部108的第1个原版光罩102的光穿透遮蔽图案曝光在全像材料18的感光材料20上，所述光穿透部108是当作对应于移相光罩92的光穿透部96的穿透及相位0的区域。
接着，使用第2个原版光罩104的第2次曝光中，将包含光穿透部112的第2个原版光罩104的光穿透遮蔽图案曝光在全像材料18的感光材料20上，所述光穿透部112是作为对应于光穿透部96的穿透及相位π的区域，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，通过调相装置32改变光程长度，使射入到光穿透部112的光相位比第1次曝光偏离π。
经过调相装置32，第2次曝光中，物体光和参照光之间的相位差会改变，且在第2次曝光中，记录在感光材料20的信息包含有调相信息。
另一实施例将说明关于制作一种具有与半色调型的移相光罩同样功能的全像光罩的情形。为了制作这样的全像光罩而使用的曝光装置中，如后所述，用以减少光强度比的光强度减少装置(图未标)是从原版光罩配设在光源一侧的。
如图4(a)所示，半色调型的移相光罩116包含有光罩基版94、光穿透部118和移相器120。移相器120是使用具有预定穿透率的光半穿透性材料而形成。若以经由光穿透部118的光相位为基准(相位0)，则经由移相器120的光相位仅变化π(相位π)。
为了使用2种原版光罩并经过2次曝光法，制作与这样的半色调型的移相光罩具有同样功能的全像光罩，可以使用图4(b)所示的第1个原版光罩122，和图4(c)所示的第2个原版光罩124。
第1个原版光罩122包含光罩基版106、光穿透部126和光遮蔽部128。第2个原版光罩124包含光罩基版106、光穿透部130和光遮蔽部132。第1个原版光罩122的光穿透部126是对应于经过第2个原版光罩124的光遮蔽部132所遮蔽区域的至少一部分。
图4所示的实施例中，最终形成在全像材料18的感光材料20的干扰纹，是包含具有预定宽度尺寸的带状光穿透性部分和光半穿透性部分交替并列的纹路状。第1个原版光罩122的光遮蔽部128是对应于感光材料20的纹路状的光半穿透性部分，第2个原版光罩124的光遮蔽部132则对应于感光材料20的纹路状的光穿透过性部分。
第1个原版光罩122的光穿透部126是对应于经过第2个原版光罩124的光遮蔽部132所遮蔽区域的至少一部分。
使用第1个原版光罩122的第1次曝光中，将包含光穿透部126的第1个原版光罩122的光穿透遮蔽图案曝光在全像材料18的感光材料20上，所述光穿透部126是作为对应于移相光罩116的光穿透部118的穿透及相位0的区域。
接着，使用第2个原版光罩124的第2次曝光中，将包含光穿透部130的第2个原版光罩124的光穿透遮蔽图案曝光在全像材料18的感光材料20上，所述光穿透部130是作为对应于移相光罩116的光半穿透性移相器120的光半穿透及相位π的区域。在第2次曝光中，通过调相装置32改变光程长度，使射入到光穿透部130的光相位比第1次曝光偏离π。
而且，在第2次曝光中，通过比曝光装置内的第2个原版光罩124配设在更接近光源12一侧的光强度减少装置(图未标)减少光强度比，来对应移相光罩116的光半穿透性的移相器120所具有的穿透率。
光强度减少装置，例如可使用光吸收滤光器装置。作为所述数种光吸收滤光器装置的一例，也可使用具备数个光吸收滤光器，并且通过使光吸收滤光器的至少任一种适当地朝光程移动而减少通过的光强度的构件。
经过如此的光强度减少装置，使经过第1次曝光形成在感光材料20的干扰纹所造成的衍射效率，以及经过第2次曝光形成在感光材料20的干扰纹所造成的衍射效率不同，以减少相对于第2参照光的第2物体光的光强度比。
光强度比的减少也可经过调整赋予在感光材料20的曝光量的方式进行，使赋予在全像材料18的感光材料20的曝光量，比用来将衍射效率设定成最大时所需的曝光量小。赋予在感光材料20的曝光量的调整可经过调整曝光时间或来自光源的光的强度的方式进行。
以下将说明关于使用如前述的全像光罩，通过对所述全像光罩的光照射，将有关光穿透率及相位的调制信息记录在被曝光物的方法。
图5所示的记录装置134，是使用本发明的全像光罩的记录方法所使用的记录装置的一种实施例，也可使用其它记录装置。记录装置134使用与图1所示的曝光装置10同样的光学系统。
记录装置134包含光源136、照射光学系统138和聚光光学系统140。
照射光学系统138包含透镜142、144，将来自光源136的光146变换成平行光148，且导入到全像光罩18的感光材料20上。以平行光148与全像光罩记录时的参照光28恰好逆向的方式，将照射光学系统138配设在记录装置134上。
聚光光学系统140将经由全像光罩18的光150，变换成光152，聚光在被曝光物154，并且成像在被曝光物154上。聚光光学系统140是使用与全像光罩记录时的聚光光学系统24同样的构件。
“被曝光物”包含“形成有光阻层的半导体基板”。这里，“半导体基板”是以“形成有积层区域的基材”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“由半导体或玻璃等构成的圆形、矩形等基材”的意思而使用，“积层区域”是用于当作形成在基材的层状材料区域的意思而使用，例如，包含配线或电极等导电层、电性绝缘材料或光选择材料等层、半导体层等。
另外，“被曝光物”可使用将选择特定波长的光，选择材料积层的基板，以达到特殊照明或照明效果，在不超出它范围的情况下，可进行各种变换。
将记录在全像光罩18的感光材料20的信息，记录在被曝光物时，从光源136射出的光146经由包含透镜142、144的照射光学系统138，射入到全像光罩18的感光材料20，而经由全像光罩18的光150则经过聚光光学系统140，成像在被曝光物154上方。
此时，由于与移相光罩信息相同的信息记录在全像材料，也就是感光材料20，因此与所述相位光罩所具有的效果相同，会提高成像图案的解像度。
以下说明关于如前述的2次曝光方法中的光学特性。另外也将说明关于这样的2次曝光方法与仅进行1次的使用移像光罩的曝光方法的比较。
将经由第1次曝光所使用的第1个原版光罩所形成的物体光A的振幅分布设定成PA时，射入到全像材料也就是感光材料之前的光复数振幅分布GA，是依据以下所示的公式1求出。
(公式1)GA＝PA×exp[iα] (1)此处，α表示物体光A的相位。
将第1次曝光所使用的参照光R1的震幅分布设定成PR1时，射入到全像材料之前的光复数震幅分布GR1，是通过以下公式(2)求出。γ1表示参照光R1的相位。
(公式2)GR1＝PR1×exp[iγ1] (2)将经由第2次曝光所使用的第2个原版光罩所形成的物体光B的震幅分布设定成PB时，射入到感光材料之前的光复数震幅分布GB，是通过以下所示的公式(3)求出。β表示物体光B的相位。
(公式3)GB＝PB×exp[iβ](3)将第2次曝光所使用的参照光R2的震幅分布设定成PR2时，射入到全像材料之前的光复数震幅分布GR2，是通过以下所示的公式(4)求出。γ2表示参照光R2的相位。
(公式4)GR2＝PR2×exp[iγ2] (4)因而，通过第1次曝光及第2次曝光而赋予在感光材料的光强度I2AB，是通过以下所示的公式(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)此处，GA*、GB*、GR1*、GR2*分别表示GA、GB、GR1、GR2的共轭复数。
若使用相同的参照光R当作第1次曝光所使用的参照光R1及第2次曝光所使用的参照光R2，形成GR1＝GR2＝GR，可将公式(5)改写成以下的公式(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)此处，将参照光R的震幅分布设定成PR时，射入到感光材料之前的光复数震幅分布GR，是通过以下所示的公式(7)求出。γ表示参照光R的相位。
(公式7)GR＝PR×exp[iγ] (7)第2次曝光后，将全像光罩的感光材料进行显像处理。感光材料例如使用将如银盐感光材料般的强度分布当作穿透率分布而记录的材料时，记录在感光材料的震幅穿透率分布T2AB，是依据以下公式(8)求出。
(公式8)
T2AB＝T0+t1×I2AB(8)此处，T0、t1是依据对所使用的感光材料的种类或感光材料的记录方法而决定的常数。
显像处理后，将记录在感光材料的信息记录在被曝光物。从光源导入且射入在感光材料的光，也就是照明光RL，使用前述参照光R时，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)且通过以下公式(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，可依据如以下的公式(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)(物体光A的±1次光)＝t1×(GA×|GR|2+GA*×GR2) (10-2)(物体光B的±1次光)＝t1×(GB×|GR|2+GB*×GR2) (10-3)而且，在公式(9)中，项t1×(GA×|GR|2)表示物体光A的再生，项t1×(GB×|GR|2)表示物体光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，不会发生所谓噪声项。它表示不会发生不必要的噪声。
为了与上述的2次曝光方法做比较，以下说明关于仅进行1次的使用相位光罩的曝光方法。仅进行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次曝光的物体光A、第2次曝光的物体光B和参照光R，会通过1次曝光照射在感光材料。因而，通过仅进行1次的使用相位光罩的曝光，赋予在感光材料的光强度I1AB，是通过以下所示的公式(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)经过1次曝光记录在感光材料的震幅穿透率分布T1AB，是通过以下的公式(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，可依据如以下的公式(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)(噪声)＝GR×t1×(GA×GB*+GA*×GB)(14-2)(物体光A的±1次光)＝t1×(GA×|GR|2+GA*×GR2)(14-3)(物体光B的±1次光)＝t1×(GB×|GR|2+GB*×GR2)(14-4)而且，在公式(14)中，项t1×(GA×|GR|2)表示物体光A的再生，项t1×(GB×|GR|2)表示物体光B的再生。
如上所述，仅进行1次的使用移相光罩的曝光中，表示再生光S1的公式中，会发生所谓噪声项。它表示发生不必要的噪声。从所述点也可理解本发明的方法相对于现有方法的优点。
本发明不限于上述实施例，只要不超出所述意思，可进行各种变换。
符号说明10曝光装置 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物体光24、140聚光光学系统28、R、R1、R2参照光30参照光形成光学是统 32调相装置34分光镜40、42、48、50、142、144透镜44、46镜面52光程54第1反射镜 56直角棱镜58第2反射镜 60、62、64反射面70、86、88箭头74光穿透构件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记录装置138照射光学系统 148平行光154被曝光物 I1AB、I2AB光强度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
权利要求
1.一种制作全像光罩的曝光方法，它是使用数个原版光罩，将形成在各原版光罩的光调制层的光穿透遮蔽图案，曝光在相同的全像材料上，以制作具有干扰纹的全像光罩，所述干扰纹是包含有光透过率及相位相关的调制信息，其特征在于，包括有第1次曝光，通过经由第1个前述原版光罩，而照射在前述全像材料的第1物体光，以及不经由前述第1个原版光罩而照射在前述全像材料的第1参照光，将前述第1个原版光罩的前述光透过遮蔽图案曝光在前述全像材料上；第2次曝光，它是接续前述第1次曝光之后的，使用由第2个前述原版光罩而照射在前述全像材料的第2物体光，以及不经由前述第2个原版光罩而照射在前述全像材料的第2参照光，在从光源到前述全像材料的光程的任意位置中，改变第2相位差，使前述第1物体光与前述第1参照光之间的第1相位差，和前述第2物体光与前述第2参照光之间的第2相位差不同，并将前述第2个原版光罩的前述光穿透遮蔽图案曝光在前述全像材料上。
2.如权利要求1所述的方法，其进一步特征在于，改变前述相位差的步骤，具有改变光程的至少一方的光程长度的步骤，所述光程是从前述光源经由前述第2个原版光罩到达前述全像材料的光程，及从前述光源不经由前述第2个原版光罩，且到达前述全像材料的光程。
3.如权利要求1或2中任一项的方法，其进一步特征在于，前述光穿透遮蔽图案包含有数个光穿透部，它是具有预定宽度尺寸的带状光穿透部，并且配设成纹路状；以及带状的数个光遮蔽部，它是配设在所述数个光穿透部之间的；前述第1个原版光罩的前述光透过部，是对应于经过前述第2个原版光罩的前述光遮蔽部所遮蔽区域的至少一部分；前述第1相位差与前述第2相位差之间的差异大约为π。
4.如权利要求1或2中任一项的方法，其进一步特征在于，还包含衍射效率变更步骤，它是使经过前述第1次曝光而形成在前述全像材料的第1干扰纹所造成的衍射效率，和经过前述第2次曝光而形成在前述全像材料的第2干扰纹所造成的衍射效率之间产生差异。
5.如权利要求4所述的方法，其进一步特征在于，前述衍射效率变更步骤包括有光强度减少步骤，它是在前述光源一侧比前述原版光罩减少，使相对于参照光的物体光的光强度比减少到比用来将前述衍射效率设定成最大时所需的光强度比小；或曝光量调整步骤，它是将赋予前述全像材料的曝光量，调整成比用来将前述衍射效率设定成最大时所需的曝光量小。
6.如权利要求1所述的方法，其进一步特征在于，最终形成在前述全像材料的干扰纹，包含具有预定宽度尺寸的带状光穿透性部分和光半穿透性部分交互并列的纹路状；前述第1个原版光罩及前述第2个原版光罩具有前述光遮蔽部，它对应在前述全像材料的前述纹路状的前述光半穿透性部分或前述光穿透性部分，前述第1个原版光罩的前述光穿透部，是对应在经过前述第2个原版光罩的前述光遮蔽部所遮蔽区域的至少一部分；前述第1相位差与前述第2相位差的差异是大约的；另外还具备衍射效率变更步骤，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变小。
7.如权利要求1或2所述任一项的方法，其进一步特征在于，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层。
8.如权利要求1或2所述任一项的方法，其进一步特征在于，前述全像材料形成有分别使用在前述第1次曝光及前述第2次曝光的不同的感光膜或感光层。
9.一种制作全像光罩的曝光装置，其特征在于，使用数个原版光罩，将形成在各原版光罩的光调制层的光透过遮蔽图案曝光在相同的全像材料上，以制作具有干扰纹的全像光罩，所述干扰纹包含有光穿透率及相位相关的调制信息；连续的至少2次曝光中，为了使第1相位差和第2相位差不同，而具有用以在从光源到达前述全像材料的光程的任意位置上改变前述第2相位差的调制机构，所述第1相位差是位于经由先进行的第1次曝光中的第1个原版光罩，而照射在前述全像材料的第1物体光，与不经由前述第1个原版光罩，而照射在前述全像材料的第1参照光之间；而所述第2相位差是位于经由接着进行的第2次曝光中的第2个原版光罩，而照射在前述全像材料的第2物体光，与不经由前述第2个原版光罩，而照射在前述全像材料的第2参照光之间。
10.一种使用全像光罩的记录方法，其特征在于，包含有预备曝光步骤，是使用数个原版光罩，将形成在各原版光罩的光调制层的光透过遮蔽图案曝光在相同的全像材料上，以制作具有干扰纹的全像光罩，所述干扰纹包含有光透过率及相位相关的调制信息；以及正式曝光步骤，通过对前述全像光罩的光照射，将前述光穿透率及相位相关的调制信息记录在被曝光物上；前述预备曝光步骤包含光罩准备步骤，准备至少第1个原版光罩和第2个原版光罩；第1副曝光步骤，使用经由前述第1个原版光罩而照射在前述全像材料的第1物体光，以及不经由前述第1个原版光罩而照射在前述全像材料的第1参照光，将前述第1个原版光罩的前述光穿透遮蔽图案曝光在前述全像材料上；第2副曝光步骤，它是接续前述第1次曝光的第2次曝光，使用经由前述第2个原版光罩而照射在前述全像材料的第2物体光，以及不经由前述第2个原版光罩而照射在前述全像材料的第2参照光，在从光源到达前述全像材料的光程的任意位置中，改变前述第2相位差，使前述第1物体光与前述第1参照光之间的第1相位差，以及前述第2物体光与前述第2参照光之间的第2相位差不同，并将前述第2个原版光罩的前述光透过遮蔽图案曝光在前述全像材料上。
全文摘要
本发明提出一种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记录在全像材料上。本发明的制作全像光罩的曝光方法，是在接续第1次曝光的第2次曝光中，使用经由第2个原版光罩而照射在全像材料的第2物体光，以及不经由第2个原版光罩而照射在全像材料的第2参照光；并且在从光源到全像材料的光程的任意位置中，改变第2相位差，使第1物体光与第1参照光之间的第1相位差，以及第2物体光与第2参照光之间的第2相位差不同，并将第2个原版光罩的光穿透遮蔽图案，曝光在全像材料上。
文档编号G03F1/32GK1428655SQ0215576
公开日2003年7月9日 申请日期2002年12月6日 优先权日2001年12月27日
发明者谷口幸夫 申请人:株式会社液晶先端技术开发中心