專利名稱：光學(xué)元件制造方法、光學(xué)元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在基板上形成有具有遮光部、透光部以及移相部的轉(zhuǎn)印圖案的透射型 相移掩模等的光學(xué)元件及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，公知有在基板(例如石英等透明基板)上形成有具有遮光部、透光部以及 移相部的轉(zhuǎn)印圖案的透射型相移掩模等光學(xué)元件(例如參照專利文獻(xiàn)1)。遮光部是對形成 在基板上的遮光膜進(jìn)行構(gòu)圖而成的，構(gòu)成為阻斷照射到光學(xué)元件上的光。透光部是露出基 板上的一部分表面而成的，構(gòu)成為透射照射到光學(xué)元件上的光。移相部是對露出的基板的 一部分表面進(jìn)行蝕刻等而成的，構(gòu)成為使照射到光學(xué)元件上的光的相位移動預(yù)定量并使其 透射。專利文獻(xiàn)1 日本特開2003-330159號公報作為制造上述光學(xué)元件的方法，例如考慮圖1所例示的方法。首先，準(zhǔn)備在基板101上依次形成有遮光膜102、第1抗蝕劑膜103的光學(xué)元件坯 體100b (圖1(a))。接著，使用光刻技術(shù)來形成第1抗蝕劑圖案103P，該第1抗蝕劑圖案 103p覆蓋除了移相部110的形成預(yù)定區(qū)域110'以外的區(qū)域(透光部111的形成預(yù)定區(qū)域 111'以及遮光部120的形成預(yù)定區(qū)域120')(圖1(b))。接著，將形成的第1抗蝕劑圖案 103p作為掩模，對部分露出的遮光膜102進(jìn)行蝕刻而將其去除后，對通過蝕刻遮光膜102 而部分露出的基板101的表面以預(yù)定深度進(jìn)行蝕刻，形成移相部110(圖1(c))。接著，去 除第1抗蝕劑圖案103P(圖1(d))。接著，以覆蓋透光部111的形成預(yù)定區(qū)域11Γ、遮光 部120的形成預(yù)定區(qū)域120'以及移相部110的整個面的方式，形成第2抗蝕劑膜104(圖 1(e))。接著，使用光刻技術(shù)，形成覆蓋遮光部120的形成預(yù)定區(qū)域120'的第2抗蝕劑圖案 104p (圖1 (f))。接著，將第2抗蝕劑圖案104p作為掩模，對露出的遮光膜102進(jìn)行蝕刻而 將其去除，使基板101的表面部分露出而形成透光部111 (圖1 (g))。接著，去除第2抗蝕劑 圖案104p(圖1 (h))。由此，制造在基板101上形成有遮光部120、透光部111以及移相部 110的光學(xué)元件100。此外，作為制造上述光學(xué)元件的另一個方法，例如考慮圖2所例示的方法。首先，準(zhǔn)備在基板201上依次形成有遮光膜202、第1抗蝕劑膜203的光學(xué)元件坯 體200b(圖2(a))。接著，使用光刻技術(shù)，形成覆蓋遮光部的形成預(yù)定區(qū)域220'的第1抗 蝕劑圖案203p (圖2 (b))。接著，將形成的第1抗蝕劑圖案203p作為掩模，對露出的遮光膜 202進(jìn)行蝕刻而將其去除(圖2 (c))。接著，去除第1抗蝕劑圖案203p，形成遮光部220 (圖 2 (d))。接著，以覆蓋透光部的形成預(yù)定區(qū)域211 ‘、遮光部220以及移相部的形成預(yù)定區(qū)域 210'的整個面的方式，形成第2抗蝕劑膜204(圖2(e))。接著，使用光刻技術(shù)來形成第2 抗蝕劑圖案204p，該第2抗蝕劑圖案204p覆蓋除了移相部210的形成預(yù)定區(qū)域210'以外 的區(qū)域(透光部211的形成預(yù)定區(qū)域211'以及遮光部220)(圖2(f))。接著，將形成的第 2抗蝕劑圖案204p作為掩模，對露出的基板201的表面蝕刻預(yù)定深度，形成移相部210(圖2(g))。接著，去除第2抗蝕劑圖案204p(圖2(h))。由此，制造在基板201上形成有遮光部 220、透光部211以及移相部210的光學(xué)元件200。在上述兩種方法中，均經(jīng)過兩次光刻工序來劃定遮光部、透光部以及移相部。例 如，在圖1所示的方法中，經(jīng)過第1次光刻工序(圖1(b)所示的工序)來劃定移相部110， 之后，經(jīng)過第2次光刻工序(圖1 (f)所示的工序)來劃定遮光部120與透光部111的邊 界。此外，在圖2所示的方法中，經(jīng)過第1次光刻工序(圖2(b)所示的工序)來劃定遮光 部220，之后，經(jīng)過第2次光刻工序(圖2(f)所示的工序)來劃定移相部210與透光部211 的邊界。但是，根據(jù)發(fā)明人等的精心研究，如果像這樣經(jīng)過兩次光刻工序來分別形成遮光 部、透光部以及移相部，則例如存在下述情況，即遮光部與移相部的相對位置出乎意料地偏 離。即，在上述方法中，在第1次光刻工序和第2次光刻工序之間，需要實(shí)施從描繪裝置臨時 卸下處理中的掩模坯體來形成第2抗蝕劑膜的工序(例如圖1(e)、圖2(e)所示的工序)。 但是，如果從描繪裝置臨時卸下處理中的掩模坯體，則很難將光學(xué)元件坯體再現(xiàn)性良好地 設(shè)置到描繪裝置中。結(jié)果，不能完全防止在第1次光刻工序中的描繪結(jié)果與第2次光刻工 序的描繪結(jié)果之間產(chǎn)生對準(zhǔn)偏差。即，在再次設(shè)置到描繪裝置中的掩模坯體上產(chǎn)生位置偏 差等時，在圖1所示的方法中，在第1次光刻工序中劃定的遮光部120與在第2次光刻工序 中劃定的移相部110的相對位置(圖5(b)中的C相對于A、B的位置)相對于設(shè)計上的相 對位置，例如偏離10 30nm左右。同樣地，在圖2所示的方法中，在第1次光刻工序中劃 定的遮光部220與在第2次光刻工序中劃定的移相部210的相對位置(圖5(c)中的A、B 相對于C的位置)相對于設(shè)計上的相對位置，也例如偏離10 30nm左右。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠準(zhǔn)確地劃定遮光部、透光部以及移相部的 光學(xué)元件制造方法以及光學(xué)元件。本發(fā)明第1方式是一種光學(xué)元件制造方法，該光學(xué)元件具有由形成在基板上并 被構(gòu)圖后的遮光膜構(gòu)成的遮光部；露出所述基板的一部分表面而成的透光部；以及對所述 基板的一部分表面進(jìn)行蝕刻而成的移相部，并且該光學(xué)元件具有所述移相部與所述透光部 鄰接的部分，其特征在于，該光學(xué)元件制造方法具有準(zhǔn)備在所述基板上依次層疊有所述遮 光膜和第1抗蝕劑膜的光學(xué)元件坯體的工序；以及對所述第1抗蝕劑膜實(shí)施描繪和顯影，形 成第1抗蝕劑圖案的工序，該第1抗蝕劑圖案覆蓋所述遮光部的形成預(yù)定區(qū)域，并且劃定所 述移相部的形成預(yù)定區(qū)域。本發(fā)明第2方式是一種光學(xué)元件制造方法，該光學(xué)元件具有由形成在基板上并 被構(gòu)圖后的遮光膜構(gòu)成的遮光部；露出所述基板的一部分表面而成的透光部；以及對所述 基板的一部分表面進(jìn)行蝕刻而成的移相部，其特征在于，該光學(xué)元件制造方法具有準(zhǔn)備在 所述基板上依次層疊有所述遮光膜和第1抗蝕劑膜的光學(xué)元件坯體的工序；對所述第1抗 蝕劑膜實(shí)施描繪和顯影，形成第1抗蝕劑圖案的工序，該第1抗蝕劑圖案覆蓋所述遮光部的 形成預(yù)定區(qū)域，并且劃定所述移相部的形成預(yù)定區(qū)域；將所述第1抗蝕劑圖案作為掩模對 所述遮光膜進(jìn)行部分蝕刻，由此形成所述遮光部，并且形成對所述移相部的形成預(yù)定區(qū)域 進(jìn)行劃定的劃定圖案的工序；形成第2抗蝕劑膜的工序，該第2抗蝕劑膜至少覆蓋所述基板的露出面；對所述第2抗蝕劑膜實(shí)施描繪和顯影，形成第2抗蝕劑圖案的工序，該第2抗蝕 劑圖案至少使所述移相部的形成預(yù)定區(qū)域露出；將所述劃定圖案和所述第2抗蝕劑圖案作 為掩模對所述基板的露出面進(jìn)行蝕刻，由此形成所述移相部的工序；以及通過去除所述第 2抗蝕劑圖案和所述劃定圖案，使所述基板的一部分表面露出而形成所述透光部的工序。本發(fā)明第3方式是在第2方式所述的光學(xué)元件制造方法中，所述光學(xué)元件具有所 述透光部與所述移相部鄰接的部分。本發(fā)明第4方式是在第1至第3中的任意一個方式所述的光學(xué)元件制造方法中， 所述第1抗蝕劑圖案通過覆蓋所述移相部的形成預(yù)定區(qū)域的外周側(cè)，來劃定所述移相部的 形成預(yù)定區(qū)域。本發(fā)明第5方式是在第1至第4中的任意一個方式所述的光學(xué)元件制造方法中， 在形成所述第2抗蝕劑圖案的工序中，使用對所述移相部的形成預(yù)定區(qū)域的尺寸加上對準(zhǔn) 裕量而得到的尺寸的圖案數(shù)據(jù)，使所述基板露出，在形成所述移相部的工序中，將所述劃定 圖案的所述移相部的形成預(yù)定區(qū)域側(cè)緣以及所述第2抗蝕劑圖案作為掩模，來蝕刻所述基 板的露出面。本發(fā)明第6方式是在第1至第5中的任意一個方式所述的光學(xué)元件制造方法中， 所述基板是由石英構(gòu)成的透明基體材料。本發(fā)明第7方式是在第1至第5中的任意一個方式所述的光學(xué)元件制造方法中， 所述基板具有透明基體材料、和形成在所述透明基體材料上的移相膜，在形成所述移相部 的工序中，將所述劃定圖案和所述第2抗蝕劑圖案作為掩模，對所述移相膜的露出面進(jìn)行 蝕刻。本發(fā)明第8方式是在第1至第7中的任意一個方式所述的光學(xué)元件制造方法中， 所述透光部的透射光的相位與所述移相部的透射光的相位之差為45度以上且200度以下。本發(fā)明第9方式是在第1至第8中的任意一個方式所述的光學(xué)元件制造方法中， 所述遮光部與所述移相部的相對位置相對于設(shè)計上的相對位置在士5nm以內(nèi)。本發(fā)明第10方式是一種光學(xué)元件，該光學(xué)元件具有由形成在基板上并被構(gòu)圖后 的遮光膜構(gòu)成的遮光部；露出所述基板的一部分表面而成的透光部；以及對所述基板的一 部分表面進(jìn)行蝕刻而成的移相部，其特征在于，所述光學(xué)元件具有所述移相部與所述透光 部鄰接的部分，并且所述遮光部和所述移相部是通過對所述遮光膜進(jìn)行構(gòu)圖的工序而同時 劃定的。本發(fā)明第11方式是在第10方式所述的光學(xué)元件中，所述基板具有透明基體材料、 和形成在所述透明基體材料上的移相膜，所述透光部是露出所述移相膜的一部分表面而成 的，所述移相部是對所述移相膜的至少一部分表面進(jìn)行蝕刻而成的。本發(fā)明第12方式是在第10或11中的任意一個方式所述的光學(xué)元件中，所述透光 部的透射光與所述移相部的透射光的相位差為45度以上且200度以下。本發(fā)明第13方式是在第10至第12中的任意一個方式所述的光學(xué)元件中，所述遮 光部與所述移相部的相對位置相對于設(shè)計上的相對位置在士5nm以內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種能準(zhǔn)確地劃定遮光部、透光部以及移相部的光學(xué)元件 制造方法、以及光學(xué)元件。


圖1是示出經(jīng)過兩次光刻工序來劃定遮光部、透光部以及移相部的參考例的光學(xué) 元件制造方法的流程圖。圖2是示出經(jīng)過兩次光刻工序來劃定遮光部、透光部以及移相部的另一個參考例 的光學(xué)元件制造方法的流程圖。圖3是本發(fā)明的一個實(shí)施方式的光學(xué)元件制造方法的流程圖。圖4是本發(fā)明的另一個實(shí)施方式的光學(xué)元件制造方法的流程圖。圖5是說明遮光部、透光部以及移相部的劃定精度的概略圖。圖6(a)是本發(fā)明的一個實(shí)施方式的光學(xué)元件的部分剖視圖，圖6(b)是本發(fā)明的 另一個實(shí)施方式的光學(xué)元件的部分剖視圖。標(biāo)號說明300 光學(xué)元件；300b 光學(xué)元件坯體；301 基板；302 遮光膜；303 第1抗蝕劑 膜；303p 第1抗蝕劑膜圖案；310 移相部；311 ‘移相部的形成預(yù)定區(qū)域；311 透光部； 320:遮光部；320'遮光部的形成預(yù)定區(qū)域。
具體實(shí)施例方式<本發(fā)明的一個實(shí)施方式>以下，主要參照圖3、圖6 (a)說明本發(fā)明的一個實(shí)施方式。圖3是本實(shí)施方式的光 學(xué)元件300的制造方法的流程圖。圖6(a)是本實(shí)施方式的光學(xué)元件300的部分剖視圖。(1)光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)如圖6 (a)所示，光學(xué)元件300具有對形成在基板301上的遮光膜302進(jìn)行構(gòu)圖而 成的遮光部320、露出基板301的一部分表面而成的透光部311、以及對基板301的一部分 表面進(jìn)行蝕刻而成的移相部310。此外，圖6 (a)例示了光學(xué)元件300的層疊結(jié)構(gòu)，實(shí)際的圖 案不限于與該圖案相同?；?01構(gòu)成為由例如石英(SiO2)玻璃、或含有Si02、A1203、B2O3> R0、R2O等的低 膨脹玻璃等構(gòu)成的平板。基板301的主面(正面及背面)被研磨等而構(gòu)成為平坦且平滑。 基板301例如可以是一邊為6英寸左右的方形?；?01的厚度例如可以設(shè)為0.25英寸左右?；?01的表面構(gòu)成為可以例如使用CF4和&的混合氣體作為蝕刻氣體進(jìn)行蝕刻 (干蝕刻)?？梢愿鶕?jù)想要得到的相移量對基板301的一部分表面進(jìn)行刻入，來形成移相部 310。例如，如果為ArF用的相移掩模，為了得到180度的相位差，可以設(shè)為刻入170nm左右。構(gòu)成遮光部320的遮光膜302實(shí)質(zhì)上以鉻(Cr)為主要成分，例如通過濺射等成膜 方法來形成。遮光膜302的膜厚例如可以設(shè)為IOOnm左右。此外，在遮光膜302的表面設(shè) 置Cr化合物(CrO、CrC、CrN等)的層，可以使表面具有反射抑制功能。遮光膜302可以例 如使用Cl2和&的混合氣體作為蝕刻氣體來進(jìn)行蝕刻(干蝕刻)。如后所述，通過進(jìn)行一次描繪工序來同時劃定遮光部320和移相部310。劃定遮光 部320和移相部310的情況將后述。由此，可以使遮光部320與移相部310的相對位置成 為設(shè)計上的相對位置那樣。例如，可以使遮光部320與移相部310的相對位置相對于設(shè)計 值的偏差在士5nm以內(nèi)。更優(yōu)選的是士3nm以下。此外，構(gòu)成為透光部311設(shè)置在遮光部320與移相部310之間，具有透光部311與移相部310鄰接的部分。此外，優(yōu)選移相部310的光透射率與透光部311的光透射率大致相等。例如，構(gòu)成 為移相部310的光透射率為透光部311的光透射率的80%以上且100%以下，更優(yōu)選的是 90%以上且100%以下。此外，在通過基板301的刻入來形成移相部310的情況下，由于刻 入側(cè)面的曝光光的漫反射，存在移相部310的光透射率小于透光部311的光透射率的傾向， 但是優(yōu)選即使在這種情況下，移相部310的光透射率也為透光部311的光透射率的80%以 上。此外，構(gòu)成為透光部311的透射光與移相部310的透射光的相位差為45度以上且 200度以下。此外，可以通過選擇移相部310的基板301的刻入量來調(diào)整相關(guān)的相位差。(2)光學(xué)元件的制造方法接著，說明本實(shí)施方式的光學(xué)元件300的制造方法。(準(zhǔn)備光學(xué)元件坯體300b的工序)首先，準(zhǔn)備圖3(a)所例示那樣的、在基板301上依次層疊有遮光膜302和第1抗 蝕劑膜303的光學(xué)元件坯體300b。基板301和遮光膜302的結(jié)構(gòu)如上所述。第1抗蝕劑膜 303、后述的第2抗蝕劑膜304以及后述的第3抗蝕劑膜305由正性抗蝕劑材料或負(fù)性抗蝕 劑材料形成。以下，以第1抗蝕劑膜303、第2抗蝕劑膜304以及第3抗蝕劑膜305分別由 正性抗蝕劑材料形成來進(jìn)行說明。第1抗蝕劑膜303、第2抗蝕劑膜304以及第3抗蝕劑 膜305例如使用旋轉(zhuǎn)涂布或狹縫涂布機(jī)(slit coater)等方法進(jìn)行涂布后焙烘形成，其厚 度例如為500nm以下。(形成第1抗蝕劑圖案303p的工序)接著，通過電子束描繪機(jī)或激光描繪機(jī)等進(jìn)行描繪曝光，使第1抗蝕劑膜303的一 部分感光，通過噴射方式等方法向第1抗蝕劑膜303提供顯影液進(jìn)行顯影，由此形成第1抗 蝕劑圖案303p，該第1抗蝕劑圖案303p覆蓋遮光部320的形成預(yù)定區(qū)域320'，并且劃定 移相部310的形成預(yù)定區(qū)域310'。圖3(b)例示形成有第1抗蝕劑圖案303p的狀態(tài)。如圖3(b)所示，第1抗蝕劑圖 案303p具有覆蓋遮光部320的形成預(yù)定區(qū)域320 ‘的部分303a、以及劃定移相部310的形 成預(yù)定區(qū)域310'的部分30北。劃定移相部310的形成預(yù)定區(qū)域310'的部分30 形成 為通過使移相部310的形成預(yù)定區(qū)域310'露出并且以預(yù)定寬度覆蓋其外周側(cè)，來劃定移 相部310的形成預(yù)定區(qū)域310'。像這樣在本實(shí)施方式中，通過進(jìn)行一次描繪工序，來同時劃定對遮光部320的形 成預(yù)定區(qū)域320'進(jìn)行覆蓋的部分303a、以及對移相部310的形成預(yù)定區(qū)域310'進(jìn)行劃定 的部分30北。即，通過進(jìn)行一次描繪工序來同時劃定遮光部320的形成預(yù)定區(qū)域320'、和 移相部310的形成預(yù)定區(qū)域310'。由此，可以完全排除隨著多次描繪工序而產(chǎn)生的描繪圖 案的對準(zhǔn)偏差并進(jìn)行構(gòu)圖，可以準(zhǔn)確地劃定遮光部320、透光部311和移相部310。例如，可 以精密控制相對于遮光部320形成的移相部310的相對位置、和設(shè)計上的移相部310相對 于遮光部320的相對位置。結(jié)果，如后所述，可以將掩模上的位置與設(shè)計值上的位置之間的 差異(例如圖5(a) (c)中的位置B和位置C的實(shí)際距離與設(shè)計距離之差)設(shè)為士5nm 以下。此外，可以準(zhǔn)確地控制形成在遮光部320與移相部310之間的透光部311的寬度和 形狀(圖5(a) (c)中的位置A與位置B之間的距離等)。
(蝕刻遮光膜302的工序)接下來，將第1抗蝕劑圖案303p作為掩模，部分蝕刻遮光膜302，成為遮光膜圖 案302p，由此形成遮光部320，并且形成劃定移相部310的形成預(yù)定區(qū)域310'的劃定圖案 302b。圖3 (c)例示對遮光膜302部分蝕刻后的狀態(tài)。如圖3 (c)所示，遮光膜圖案302p具 有形成遮光部320的部分30 、和劃定移相部310的形成預(yù)定區(qū)域310'的劃定圖案302b。 劃定圖案302b構(gòu)成為使移相部310的形成預(yù)定區(qū)域310'露出，并且以預(yù)定寬度覆蓋其 外周側(cè)，由此劃定移相部310的形成預(yù)定區(qū)域310'。(形成第2抗蝕劑膜304的工序)接著，形成第2抗蝕劑膜304，該第2抗蝕劑膜304至少覆蓋基板301的露出面， 即，至少分別覆蓋移相部310的形成預(yù)定區(qū)域310'、和沒有被劃定圖案302b覆蓋的透光部 311的形成預(yù)定區(qū)域311'。圖3(e)例示形成有第2抗蝕劑膜304的狀態(tài)。在本實(shí)施方式中，如圖3 (d)所示， 去除了第1抗蝕劑圖案303p后，以全面覆蓋基板301的露出面和遮光膜圖案302p的上表 面(遮光部320的上表面和劃定圖案302b的上表面)的方式，形成第2抗蝕劑膜304。(形成第2抗蝕劑圖案304p的工序)接著，進(jìn)行與上述同樣的描繪曝光，使第2抗蝕劑膜304的一部分感光并顯影，由 此形成至少使移相部310的形成預(yù)定區(qū)域310'露出的第2抗蝕劑圖案304p。圖3(f)例示形成有第2抗蝕劑圖案304p的狀態(tài)。此外，在形成第2抗蝕劑圖案 304p的工序中，使用相對于移相部310的尺寸增大了對準(zhǔn)裕量(例如30nm以下)的尺寸的 描繪數(shù)據(jù)，來描繪移相部310的形成預(yù)定區(qū)域。由此，所形成的抗蝕劑圖案使移相部310的 形成預(yù)定區(qū)域310'露出，并且使劃定圖案302b中的移相部310的形成預(yù)定區(qū)域310'側(cè) 的邊緣部分露出。由此，在對移相部310的形成預(yù)定區(qū)域310'進(jìn)行蝕刻時，可以防止相對 于第2抗蝕劑圖案和上述遮光膜圖案的位置偏差的影響，不但準(zhǔn)確地劃定蝕刻區(qū)域，即使 抗蝕劑圖案由于蝕刻過程而受到損害，移相部310的蝕刻形狀也不會受到影響。這是因?yàn)?在蝕刻移相部310時，可以使用劃定圖案的邊緣而不是抗蝕劑圖案的邊緣，來作為蝕刻掩 模的邊緣。(形成移相部310的工序)接著，將劃定圖案302b和第2抗蝕劑圖案304p作為掩模部分，對基板301的露出 面進(jìn)行部分蝕刻，由此形成移相部310。此處，將露出的劃定圖案302b (尤其是該移相部310 的形成預(yù)定區(qū)域310'的側(cè)緣)和第2抗蝕劑圖案304p作為掩模，蝕刻基板301的露出面?？梢酝ㄟ^例如使用了 CF4和&的混合氣體的干蝕刻來進(jìn)行基板301的蝕刻。優(yōu)選 適當(dāng)設(shè)定移相部310的深度以調(diào)整透光部311的透射光與移相部310的透射光的相位差。 圖3(g)例示形成有移相部310的狀態(tài)。如上所述，在形成第2抗蝕劑圖案304p的工序中，使劃定圖案302b的移相部310 的形成預(yù)定區(qū)域310'側(cè)(邊緣部分)部分露出。此外，在形成移相部310的工序中，將劃 定圖案302b和第2抗蝕劑圖案304p作為掩模來蝕刻基板301的露出面。此處，與由抗蝕劑材料構(gòu)成的第2抗蝕劑圖案304p的截面形狀相比，實(shí)質(zhì)上以鉻 (Cr)為主要成分而形成的劃定圖案302b (遮光膜30 的截面形狀不容易因蝕刻等而受到損害。此外，與由抗蝕劑材料構(gòu)成的第2抗蝕劑圖案304p的截面形狀相比，實(shí)質(zhì)上以鉻(Cr) 為主要成分而形成的劃定圖案302b (遮光膜30 與基板301表面的密接性高。因此，可以 通過將露出的劃定圖案302b作為掩模對基板301的露出面進(jìn)行蝕刻，來準(zhǔn)確地形成移相部 310的外緣部(側(cè)壁部)。此外，如上所述，在形成第2抗蝕劑圖案的工序中，使用劃定圖案302b的移相部 310的形成預(yù)定區(qū)域310'側(cè)的邊緣部分。由此，在形成移相部310的工序中，能夠可靠地 進(jìn)行基板301的蝕刻，能夠準(zhǔn)確地控制移相部310的形狀和深度。(形成透光部311的工序)接著，通過去除第2抗蝕劑圖案304p和劃定圖案302b，從而使基板301的一部分 表面露出而形成透光部311。具體而言，如圖3(h)所例示，去除第2抗蝕劑圖案304p。接著，如圖3 (i)所例示， 以全面覆蓋基板301的露出面、形成遮光部320的部分30 、遮光膜圖案302p的上表面(遮 光部320的上表面和劃定圖案302b的上表面)、以及移相部310的上表面的方式，形成第3 抗蝕劑膜305。然后，進(jìn)行與上述同樣的描繪曝光，使第3抗蝕劑膜305的一部分感光并進(jìn) 行顯影，由此如圖3(j)所例示，形成至少使劃定圖案302b及其周圍露出的第3抗蝕劑圖案 305p。接著，如圖3(k)所例示，對劃定圖案302b進(jìn)行蝕刻而將其去除?？梢岳门c上述的 遮光膜302的蝕刻同樣的方法，來進(jìn)行劃定圖案302b的蝕刻去除。接著，去除抗蝕劑圖案 305po根據(jù)以上，結(jié)束圖3(1)所例示的光學(xué)元件300的制造。(3)效果根據(jù)本實(shí)施方式，取得以下所示的1個或多個效果。(a)根據(jù)本實(shí)施方式，通過進(jìn)行一次描繪工序，來同時劃定對遮光部320的形成預(yù) 定區(qū)域310'進(jìn)行覆蓋的部分303a、和對移相部310的形成預(yù)定區(qū)域310'進(jìn)行劃定的部分 30北。即，通過進(jìn)行一次描繪工序來同時劃定遮光部320的形成預(yù)定區(qū)域320'、和移相部 310的形成預(yù)定區(qū)域310'。由此，能夠完全排除隨著多次描繪工序而產(chǎn)生的描繪圖案的對 準(zhǔn)偏差(其包括由描繪機(jī)的精度產(chǎn)生的偏差以及每次在描繪機(jī)上載置基板時產(chǎn)生的載置 偏差)并進(jìn)行構(gòu)圖，能夠準(zhǔn)確地劃定遮光部320、透光部311和移相部310。例如，可以將遮 光部320與移相部310的相對位置設(shè)為相對于設(shè)計上的相對位置在士5nm以內(nèi)，更優(yōu)選的 是在士3nm以內(nèi)。與此相對，在經(jīng)過兩次光刻工序來劃定遮光部、透光部以及移相部的圖1、圖2所 示的方法中，如上所述，例如不能精密地控制遮光部與移相部的相對位置。這是因?yàn)槔缭?從描繪裝置臨時卸下處理中的掩模坯體時，很難再現(xiàn)性良好地將光學(xué)元件坯體設(shè)置到描繪 裝置中。與此相對，根據(jù)本實(shí)施方式，通過用一次描繪工序來同時劃定遮光部320的形成預(yù) 定區(qū)域320'、和移相部310的形成預(yù)定區(qū)域310'，因此可以消除在兩次光刻工序間產(chǎn)生 的對準(zhǔn)偏差，能夠如設(shè)計值那樣準(zhǔn)確地劃定遮光部320、透光部311和移相部310的位置。(b)此外，在本實(shí)施方式的形成第2抗蝕劑圖案304p的工序中，使劃定圖案302b 的移相部310的形成預(yù)定區(qū)域310'側(cè)的邊緣部分露出。而且，在本實(shí)施方式的形成移相 部310的工序中，將劃定圖案302b和第2抗蝕劑圖案304p作為掩模對基板301的露出面 進(jìn)行蝕刻。由此，能夠準(zhǔn)確地形成移相部310的外緣部(側(cè)壁部)。
即，與由抗蝕劑材料構(gòu)成的第2抗蝕劑圖案304p的截面形狀比較，實(shí)質(zhì)上以鉻 (Cr)為主要成分而形成的劃定圖案302b (遮光膜30 的截面形狀不容易因蝕刻等而受到 損害。換言之，如果使用抗蝕劑圖案的邊緣來劃定蝕刻區(qū)域，則存在蝕刻中途抗蝕劑圖案的 邊緣形狀劣化的不良情況。此外，與由抗蝕劑材料構(gòu)成的第2抗蝕劑圖案304p的截面形狀 相比，實(shí)質(zhì)上以鉻(Cr)為主要成分而形成的劃定圖案302b (遮光膜302)與基板301表面 的密接性高。因此，可以通過將露出的劃定圖案302b作為掩模對基板301的露出面進(jìn)行蝕 刻，來準(zhǔn)確地形成移相部310的外緣部(側(cè)壁部)。(c)此外，在本實(shí)施方式的形成第2抗蝕劑圖案的工序中，使用與移相部310的尺 寸相比增大考慮了對準(zhǔn)裕量的尺寸的圖案數(shù)據(jù)來進(jìn)行描繪，使劃定圖案302b的移相部310 的形成預(yù)定區(qū)域310'側(cè)的邊緣部分部分地露出。由此，能夠可靠地防止第2抗蝕劑膜304 殘留在移相部310的形成預(yù)定區(qū)域310'內(nèi)。由此，能夠可靠地進(jìn)行基板301的蝕刻，能夠 準(zhǔn)確地控制移相部310的形狀和深度。(d)此外，本實(shí)施方式的光學(xué)元件300可用作利用相移效果將預(yù)定轉(zhuǎn)印圖案轉(zhuǎn)印 到被轉(zhuǎn)印體上的相移掩模。具體而言，在投影光學(xué)系統(tǒng)中設(shè)置作為相移掩模的光學(xué)元件300，對被轉(zhuǎn)印體上 的感光體進(jìn)行曝光，將排列的多個遮光部320的像轉(zhuǎn)印到感光體上。此處，如上所述，構(gòu)成 為移相部310的光透射率是透光部311的光透射率的80%以上且100%以下，因此能夠?qū)?被轉(zhuǎn)印體照射必要光量的曝光光。此外，雖然具有透光部311與移相部310鄰接的部分， 但由于構(gòu)成為透光部311的透射光與移相部310的透射光的相位差為45度以上且200度 以下，更優(yōu)選為160 200°，因此產(chǎn)生透光部311與移相部310的邊界區(qū)域中曝光光的反 轉(zhuǎn)，能夠提高光強(qiáng)度的對比度。此外，使用的曝光光可以使用i線(365nm)、KrF準(zhǔn)分子激光 Q48nm)、ArF準(zhǔn)分子激光(193nm)等。此外，可以將遮光部320與移相部310的相對位置設(shè)為相對于設(shè)計上的相對位置 在士5nm以內(nèi)，優(yōu)選在士3nm以內(nèi)，因此能夠?qū)㈩A(yù)定的轉(zhuǎn)印圖案高精度地轉(zhuǎn)印到被轉(zhuǎn)印體上。(e)此外，可以將排列多個本實(shí)施方式的光學(xué)元件300而成的元件(對移相部310 與遮光部320夾著透光部311而相鄰的結(jié)構(gòu)進(jìn)行周期性排列的元件)用作利用相移效果 來求取曝光裝置的最佳聚焦位置的聚焦監(jiān)視器。即，在將形成在光掩模上的轉(zhuǎn)印圖案轉(zhuǎn)印 到被轉(zhuǎn)印體上的情況下，需要將光掩模配置在從曝光裝置具有的投影光學(xué)系統(tǒng)的最佳聚焦 面起距離焦點(diǎn)深度的范圍內(nèi)。但是，很難求取投影光學(xué)系統(tǒng)的最佳聚焦位置。對此，如果使 用排列有多個圖6 (a)所示的光學(xué)元件300的聚焦監(jiān)視器，則可以容易地求出投影光學(xué)系統(tǒng) 的最佳聚焦面。此時，可以構(gòu)成為與移相部310的透射光之間的相位差例如是45度以上且 135度以下。具體而言，在投影光學(xué)系統(tǒng)中設(shè)置排列有多個光學(xué)元件300的聚焦監(jiān)視器，對被 轉(zhuǎn)印體上的感光體進(jìn)行曝光，將排列的多個遮光部320的像轉(zhuǎn)印到感光體上。此處，如上所 述，構(gòu)成為透光部311的透射光與移相部310的透射光之間的相位差是45度以上且135度 以下，因此如果聚焦監(jiān)視器被配置在偏離了最佳聚焦位置的位置(如果產(chǎn)生了散焦)，則遮 光部320的像根據(jù)偏離量而移動(遮光部320的像的間隔發(fā)生變化)。S卩，可以通過調(diào)查 遮光部320的像的移動量(遮光部320的像的間隔的變化量)，來容易地推算最佳聚焦位置。此外，由于可以將遮光部320與移相部310的相對位置設(shè)為相對于設(shè)計上的相對位置 在士5nm以內(nèi)，優(yōu)選為在士3nm以內(nèi)，因此能夠準(zhǔn)確地推算最佳聚焦位置。<本發(fā)明的另一個實(shí)施方式>接著，主要參照圖4、圖6(b)說明本發(fā)明的另一個實(shí)施方式。圖4是本實(shí)施方式的 光學(xué)元件400的制造方法的流程圖。圖6(b)是本實(shí)施方式的光學(xué)元件400的部分剖視圖。如圖6(b)所示，與上述實(shí)施方式的區(qū)別在于，在本實(shí)施方式中，基板301具有透明 基體材料301a、和形成在透明基體材料301上的移相膜301b。此外，如圖4所示，與上述實(shí)施方式的區(qū)別在于，在本實(shí)施方式中，在形成移相部 310的工序(圖4(g)所示)中，將劃定圖案302b和第2抗蝕劑圖案304p作為掩模對移相 膜301b的露出面進(jìn)行蝕刻。即，移相部310是通過對移相膜301b進(jìn)行蝕刻而形成的。此 外，透光部311是不對移相膜301b的表面進(jìn)行蝕刻而使其露出來形成的。對于移相膜301b，作為用于半色調(diào)以外的移相器的膜，例如可以利用SiO2 (濺射 SiO2, CVD SiO2, TEOS-SiO2)來形成，作為半色調(diào)型的移相器，利用MoSi化合物、Cr化合物 (所謂化合物是氧化物、氮化物、碳化物及它們的混合)、Ta化合物、S0G(spin on glass 旋涂玻璃)等來形成。移相膜301b可以根據(jù)材料的選擇和膜厚，來賦予期望的相移量。例 如，可以賦予160 200度的相移。此外，優(yōu)選移相部310的光透射率與透光部311的光透 射率大致相等。但是，根據(jù)移相膜301b的透射率，有時移相部310的光透射率小于透光部 311的光透射率。優(yōu)選地對移相膜301b的材料等進(jìn)行選擇，使得即便在這種情況下，移相部 310的光透射率也為透光部311的光透射率的80%以上。此外，在移相膜301b為半色調(diào)膜 的情況下，優(yōu)選將移相膜的曝光光透射率設(shè)為5 30%。其他與上述實(shí)施方式相同。在本實(shí)施方式中，取得與上述實(shí)施方式相同的效果。由此，可以相對于轉(zhuǎn)印用圖 案，精密地定位相移掩模的遮光帶(配置在要進(jìn)行轉(zhuǎn)印的轉(zhuǎn)印用圖案的區(qū)域外、進(jìn)行遮光 使得在曝光時不需要的光不會到達(dá)被轉(zhuǎn)印體的部分)。此外，在構(gòu)成為透明基體材料301a對于在蝕刻移相膜301b時使用的蝕刻液或蝕 刻氣體具有耐性的情況下，即透明基體材料301a作為蝕刻移相膜301b時的蝕刻終止層而 發(fā)揮作用的情況下，可以準(zhǔn)確地控制移相部310的深度。結(jié)果，可以更準(zhǔn)確地控制透光部 311的透射光與移相部310的透射光的相位差。另一方面，在使用不能充分得到透明基體材 料301a的上述耐性的材料來形成移相膜的情況下，還可以在透明基體材料與移相膜之間 夾入蝕刻終止膜。<本發(fā)明的其他實(shí)施方式>以上，具體說明了本發(fā)明的實(shí)施方式，但本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，在不脫離其 主旨的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種變更。例如，本發(fā)明的光學(xué)元件不僅適用于將預(yù)定轉(zhuǎn)印圖案轉(zhuǎn)印到被轉(zhuǎn)印體上的相移掩 模、或用于取得曝光裝置的最佳聚焦位置的聚焦監(jiān)視器，還可以適用于利用相移效果的其 他元件。此外，本發(fā)明對具有透光部與移相部鄰接的圖案的光學(xué)元件尤其有效。原來，在這 種圖案中，在劃定邊界時在該邊界處不存在發(fā)揮作用的遮光膜圖案，因此很難使用遮光圖 案的端部(邊緣)來劃定圖案的邊緣。但是，通過使用上述實(shí)施方式的劃定圖案，可以暫時地在該邊界部設(shè)置遮光圖案，提高圖案的尺寸、位置精度。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)元件制造方法，該光學(xué)元件具有由形成在基板上并被構(gòu)圖后的遮光膜構(gòu) 成的遮光部；露出所述基板的一部分表面而成的透光部；以及對所述基板的一部分表面進(jìn) 行蝕刻而成的移相部，并且該光學(xué)元件具有所述移相部與所述透光部鄰接的部分，其特征 在于，該光學(xué)元件制造方法具有準(zhǔn)備在所述基板上依次層疊有所述遮光膜和第1抗蝕劑膜的光學(xué)元件坯體的工序；以及對所述第1抗蝕劑膜實(shí)施描繪和顯影，形成第1抗蝕劑圖案的工序，該第1抗蝕劑圖案 覆蓋所述遮光部的形成預(yù)定區(qū)域，并且劃定所述移相部的形成預(yù)定區(qū)域。
2.一種光學(xué)元件制造方法，該光學(xué)元件具有由形成在基板上并被構(gòu)圖后的遮光膜構(gòu) 成的遮光部；露出所述基板的一部分表面而成的透光部；以及對所述基板的一部分表面進(jìn) 行蝕刻而成的移相部，其特征在于，該光學(xué)元件制造方法具有準(zhǔn)備在所述基板上依次層疊有所述遮光膜和第1抗蝕劑膜的光學(xué)元件坯體的工序；對所述第1抗蝕劑膜實(shí)施描繪和顯影，形成第1抗蝕劑圖案的工序，該第1抗蝕劑圖案 覆蓋所述遮光部的形成預(yù)定區(qū)域，并且劃定所述移相部的形成預(yù)定區(qū)域；將所述第1抗蝕劑圖案作為掩模對所述遮光膜進(jìn)行部分蝕刻，由此形成所述遮光部， 并且形成對所述移相部的形成預(yù)定區(qū)域進(jìn)行劃定的劃定圖案的工序；形成第2抗蝕劑膜的工序，該第2抗蝕劑膜至少覆蓋所述基板的露出面；對所述第2抗蝕劑膜實(shí)施描繪和顯影，形成第2抗蝕劑圖案的工序，該第2抗蝕劑圖案 至少使所述移相部的形成預(yù)定區(qū)域露出；將所述劃定圖案和所述第2抗蝕劑圖案作為掩模對所述基板的露出面進(jìn)行蝕刻，由此 形成所述移相部的工序；以及通過去除所述第2抗蝕劑圖案和所述劃定圖案，使所述基板的一部分表面露出而形成 所述透光部的工序。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)元件制造方法，其特征在于，所述光學(xué)元件具有所述透 光部與所述移相部鄰接的部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任意一項所述的光學(xué)元件制造方法，其特征在于，所述第1 抗蝕劑圖案通過覆蓋所述移相部的形成預(yù)定區(qū)域的外周側(cè)，來劃定所述移相部的形成預(yù)定 區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任意一項所述的光學(xué)元件制造方法，其特征在于，在形成所 述第2抗蝕劑圖案的工序中，使用對所述移相部的形成預(yù)定區(qū)域的尺寸加上對準(zhǔn)裕量而得 到的尺寸的圖案數(shù)據(jù)，使所述基板露出，在形成所述移相部的工序中，將所述劃定圖案的所述移相部的形成預(yù)定區(qū)域側(cè)緣以及 所述第2抗蝕劑圖案作為掩模，來蝕刻所述基板的露出面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任意一項所述的光學(xué)元件制造方法，其特征在于，所述基板 是由石英構(gòu)成的透明基體材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任意一項所述的光學(xué)元件制造方法，其特征在于，所述基板 具有透明基體材料、和形成在所述透明基體材料上的移相膜，在形成所述移相部的工序中，將所述劃定圖案和所述第2抗蝕劑圖案作為掩模，對所 述移相膜的露出面進(jìn)行蝕刻。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任意一項所述的光學(xué)元件制造方法，其特征在于，所述透光 部的透射光相位與所述移相部的透射光相位之差為45度以上且200度以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任意一項所述的光學(xué)元件制造方法，其特征在于，所述遮光 部與所述移相部的相對位置相對于設(shè)計上的相對位置的偏差在士5nm以內(nèi)。
10.一種光學(xué)元件，該光學(xué)元件具有由形成在基板上并被構(gòu)圖后的遮光膜構(gòu)成的遮 光部；露出所述基板的一部分表面而成的透光部；以及對所述基板的一部分表面進(jìn)行蝕刻 而成的移相部，其特征在于，所述光學(xué)元件具有所述移相部與所述透光部鄰接的部分，并且所述遮光部和所述移相 部是通過對所述遮光膜進(jìn)行構(gòu)圖的工序而同時劃定的。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述基板具有透明基體材料、和形成在所述透明基體材料上的移相膜，所述透光部是露出所述移相膜的一部分表面而成的，所述移相部是對所述移相膜的至少一部分表面進(jìn)行蝕刻而成的。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述透光部的透射光與所述 移相部的透射光的相位差為45度以上且200度以下。
13.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述遮光部與所述移相部的 相對位置相對于設(shè)計上的相對位置的偏差在士5nm以內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及光學(xué)元件制造方法、光學(xué)元件。本發(fā)明要解決的問題是，準(zhǔn)確地劃定遮光部、透光部以及移相部。作為解決方法，提供了一種光學(xué)元件制造方法，該光學(xué)元件具有對形成在基板上的遮光膜進(jìn)行構(gòu)圖而成的遮光部；露出基板的一部分表面而成的透光部；以及對所述基板的一部分表面進(jìn)行蝕刻而成的移相部，其中，該光學(xué)元件制造方法具有準(zhǔn)備在基板上依次層疊有遮光膜和第1抗蝕劑膜的光學(xué)元件坯體的工序；以及通過對第1抗蝕劑膜進(jìn)行描繪顯影來形成第1抗蝕劑圖案的工序，該第1抗蝕劑圖案覆蓋遮光部的形成預(yù)定區(qū)域，并且劃定移相部的形成預(yù)定區(qū)域。
文檔編號G03F7/00GK102103326SQ201010167630
公開日2011年6月22日 申請日期2010年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者山城一秀, 須田秀喜 申請人:Hoya株式會社