DE60036842T2

DE60036842T2 - Methode zur Herstellung eines zwei-dimensionalen Phasenelementes

Info

Publication number: DE60036842T2
Application number: DE60036842T
Authority: DE
Inventors: Ichiro Tanaka
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-09-03
Filing date: 2000-08-31
Publication date: 2008-07-31
Anticipated expiration: 2020-09-01
Also published as: EP1081551A3; US6803154B1; JP3507374B2; EP1081551B1; DE60036842D1; JP2001074921A; EP1081551A2

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Form für ein zweidimensionales Phasenelement wie zum Beispiel ein Computer erzeugtes Hologramm (CGH) vom Phasentyp, eine zweidimensionale binäre Struktur oder eine Phasenmodulationsplatte, die zum Beispiel als eine optische Komponente eines Halbleiterherstellungs-Reduktionsbelichtungsgeräts oder eine Komponente eines optischen Zusammenschaltungselements verwendbar ist.
EP-A-0 834 751 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer stufenartigen Form auf einem Substrat durch wiederholtes Auftragen eines Resists (bzw. „Photolacks"), Resistmaskenmusterung und Ätzen. Wenn die Anzahl der Masken L ist, ist ein Mehrfachniveau-CGH vom Phasentyp mit einem Phasenniveau von 2^L erhältlich.
JP-A-11 160 510 beschreibt ein Verfahren zum Bilden einer gestuften Struktur auf einem Substrat durch Auftragen von Masken auf dem Substrat und Ätzen freiliegender Flächen. Eine anfängliche Maske verbleibt am Platz durch sukzessive Ätzschritte, um abschließend entfernt zu werden, wenn das Ätzen abgeschlossen ist.
24A bis 24C sind Draufsichten von Retikeln, die in der Herstellung eines CGH vom Phasentyp (bzw. eines Phasen-CGH) für die Photolithographie zu verwenden sind. Spezieller zeigen die 24A, 24B und 24C jeweils Muster von Retikeln 1a, 1b und 1c. Durch Schraffur dargestellte Zonen sind Licht blockierende Bereiche. Das Retikel 1a wird verwendet, um ein Ätzen zu einer Tiefe von 61 nm auszuführen. Das Retikel 1b wird verwendet, um ein Ätzen zu einer Tiefe von 122 nm auszuführen. Das Retikel 1c wird verwendet, um ein Ätzen zu einer Tiefe von 244 nm auszuführen. Diese Retikel 1a, 1b und 1c können in jeglicher Abfolge verwendet werden. Eine höhere Präzision der Resistmusterung ist jedoch erhältlich, wenn das Ätzen in einer Abfolge von einem Retikel mit kleinerer Ätztiefe beginnt, das heißt dem Retikel 1a.
Zunächst wird ein Resistmaterial auf ein Substrat aufgetragen und der Resist dann unter Verwendung des in 24A gezeigten Retikels 1a gemustert. Das auf diese Weise hergestellte Resistmuster wird dann als eine Maske verwendet und ein Ätzverfahren zu einer Tiefe von 61 nm wird ausgeführt. Das Ergebnis ist eine Ätztiefenverteilung, wie sie in 25A gezeigt ist. Ziffern in der Zeichnung bezeichnen die Ätztiefe (nm). Danach wird das Resistmuster abgetrennt und ein Resist erneut auf das Substrat aufgetragen. Dann wird das Resistmustern unter Verwendung des in 24B gezeigten Retikels 1b ausgeführt. Das auf diese Weise hergestellte Resistmuster wird als eine Maske verwendet und ein Ätzverfahren zu einer Tiefe von 122 nm wird ausgeführt, wodurch eine Ätztiefenverteilung, wie sie in 25B gezeigt ist, hergestellt wird. Nachfolgend wird das Resistmuster abgetrennt und ein Resist erneut auf das Substrat aufgetragen. Der Resist wird dann unter Verwendung des in 24C gezeigten Retikels 1c gemustert. Das auf diese Weise hergestellte Resistmuster wird als eine Maske verwendet und ein Ätzverfahren zu einer Tiefe von 244 nm ausgeführt, wodurch eine Ätztiefenverteilung, wie sie in 25C gezeigt ist, hergestellt wird.
In der vorstehend beschriebenen photolithographischen Methode ist eine Ausrichtung von Retikeln notwendig. Zur Herstellung eines Mehrfachniveau-Phasen-CGH sollte idealer Weise eine wie in 26 gezeigte Form gebildet werden. Praktisch ergibt sich jedoch ein Ausrichtungsfehler, welcher einen ungewollten Fehler an der Kante der Form hervorruft, wie in der Querschnittsansicht der 27 gezeigt ist.
28 ist eine Draufsicht eines Segments in einem Fall, in dem aufgrund eines Ausrichtungsfehlers ein Zweitresistmuster mit einer Größe "a" an jeder Seite in X-Richtung durch eine Länge "d" abweicht. Zonen 11 stellen die Grenzen von Segmenten dar, die durch ein Erstresistmuster definiert werden. Die durch eine dicke durchgezogene Linie dargestellte Zone 12 bezeichnet das Zweitresistmuster. Daher sind durch Schraffur dargestellte Zonen 13 unwirksame Bereiche als ein Phasen-CGH, und die Fläche S₁ der unwirksamen Bereiche kann angegeben werden durch: S1 = 2ad (1)
29 ist eine Draufsicht eines Segments in einem Fall, in dem aufgrund eines Ausrichtungsfehlers ein Zweitresistmuster in X- und Y-Richtungen durch eine Länge "d" abweicht. Durch schmale Linien definierte Zonen 11 stellen die Grenzen von Segmenten dar, die durch ein Erstresistmuster definiert werden. Die durch eine dicke Linie dargestellte Zone 14 bezeichnet das Zweitresistmuster. Daher sind durch Schraffur dargestellte Zonen 15 unwirksame Bereiche als ein Phasen-CGH. Die Fläche S₂ davon kann gegeben werden durch: S2 = 4ad – 2d2 (2)
Andererseits kann, wo ein in Übereinstimmung mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestelltes Phasen-CGH in ein Beleuchtungssystem eingebaut ist, da das Phasen-CGH unwirksame Bereiche aufweist, Licht auf eine ungewünschte Position projiziert oder die Qualität eines durch das Phasen-CGH erzeugten Bildes verschlechtert werden. Folglich kann ein gewünschtes Leistungsverhalten nicht erfüllt werden.
Wo ein solches Beleuchtungssystem in ein Projektionsbelichtungsgerät eingebaut ist, kann ein gewünschtes Leistungsverhalten sicherlich unerreichbar sein. Ebenso kann, wo eine Halbleitervorrichtung unter Verwendung eines solchen Projektionsbelichtungsgeräts hergestellt wird, die Ausbeuterate verringert werden und die Produktivität der Vorrichtung verlangsamt werden. Das kann einen gesteigerten Vorrichtungspreis hervorrufen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines zweidimensionalen Phasenelements bereitgestellt, wie es in Patentanspruch 1 definiert ist.
In dem vorstehend beschriebenen Verfahren kann die erste Ätzmaske durch einen Chromfilm gebildet werden.
Die erste Ätzmaske kann aus Aluminium bestehen.
Die erste Ätzmaske kann aus Aluminium bestehen und die zweite Ätzmaske kann aus Chrom bestehen.
Die erste Ätzmaske kann aus Chrom bestehen und die zweite Ätzmaske kann aus Aluminium bestehen.
Das Substrat kann Quarz enthalten.
Ein Retikel mit einem einen optischen Umgebungseffekt korrigierenden Muster kann verwendet werden, um die Ätzmaske eines Schachbrettmusters durch Photolithographie zu bilden.
Das Ätzverfahren kann unter Verwendung der Ätzmaske und einer durch einen Resist (bzw. Photolack) gebildeten Ätzmaske ausgeführt werden.
Das Verfahren kann ferner Formen eines Elements umfassen, indem als eine Form ein Substrat verwendet wird, auf welchem mehrfache Segmente von Mehrfachniveaus gebildet sind.
Das Verfahren kann verwendbar sein, um eines aus einem Computer erzeugten Phasenhologramm, einer zweidimensionalen binäre Strukturen und einer Phasenmodulationsplatte herzustellen.
Diese und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nach einer Betrachtung der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung deutlich werden, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen vorgenommen wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung eines auf einem Substrat gebildeten Resistmusters in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung einer auf einem Substrat definierten Ätztiefenverteilung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung eines auf einem Substrat gebildeten Resistmusters in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung einer auf einem Substrat definierten Ätztiefenverteilung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung eines auf einem Substrat gebildeten Resistmusters in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung einer auf einem Substrat definierten Ätztiefenverteilung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung eines auf einem Substrat gebildeten Resistkmusters in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung einer auf einem Substrat definierten Ätztiefenverteilung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 ist eine schematische Ansicht eines Substrats mit einem darauf gebildeten Aluminiumfilm in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10 ist eine schematische Ansicht eines Substrats, welches einen darauf gebildeten Aluminiumfilm aufweist, und welches in einem vorbestimmten Umfang poliert ist.
11 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung eines auf einem Substrat gebildeten Resistmusters in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
12 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung einer auf einem Substrat definierten Ätztiefenverteilung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
13 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung eines auf einem Substrat gebildeten Resistmusters in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
14 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung einer auf einem Substrat definierten Ätztiefenverteilung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
15 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung eines auf einem Substrat gebildeten Resistmusters in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
16 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung einer auf einem Substrat definierten Ätztiefenverteilung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
17 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung von unwirksamen Bereichen in einem Fall, in dem ein Resistmuster in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung abweicht.
18 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung von unwirksamen Bereichen in einem Fall, in dem ein Resistmuster in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung abweicht.
19A bis 19D sind jeweils schematische Ansichten von Retikeln und Resistmustern.
20A bis 20D sind jeweils schematische Ansichten zur Erläuterung der Herstellung eines stufenartigen beugenden optischen Elements.
21 ist eine schematische Ansicht eines Beleuchtungssystems in einem Halbleiterbelichtungsgerät.
22 ist ein Flussdiagramm des Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahrens.
23 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung von Details eines Wafer-Verfahrens, das in der Methode von 22 eingeschlossen ist.
24A bis 24C sind jeweils schematische Ansichten von Retikeln.
25A bis 25C sind jeweils schematische Ansichten von Ätztiefenverteilungen.
26 ist eine Querschnittsansicht eines Phasen-CGH.
27 ist eine Querschnittsansicht eines Phasen-CGH.
28 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung von unwirksamen Bereichen in einem Fall, in dem ein Resistmuster abweicht.
29 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung von unwirksamen Bereichen in einem anderen Fall, in dem ein Resistmuster abweicht.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezug auf die 1 bis 23 der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Bezug nehmend auf 1 wird zunächst ein Chromfilm 21 auf einem Quarzsubstrat mit einer Dicke von etwa 100 nm gebildet. Dann wird ein Photoresist auf den Chromfilm 21 aufgetragen und durch Photolithographie ein Resistmuster 22 darauf in einem Schachbrettmuster und mit einer Breite von 1 Mikrometer als eine Ätzmaske gebildet.
In dieser Ausführungsform wird Quarz als ein Grundmaterial des Substrats verwendet. Fluoride wie Kalziumfluorid, Magnesiumfluorid, Lithiumfluorid, Aluminiumfluorid oder dergleichen können jedoch verwendet werden. Die Verwendung von Fluorid ist besonders effektiv als ein Material eines Phasen-CGH oder einer Phasenmodulationsplatte, die in einem Belichtungsgerät zu verwenden sind, welches Belichtungslicht kurzer Wellenlänge wie zum Beispiel ArF-Excimerlaserlicht oder F₂-(Fluor)-Excimerlaserlicht verwendet. Ebenso ist die Verwendung von Quarz effektiv als ein Material eines Phasen-CGH oder einer Phasenmodulationsplatte, die in einem Belichtungsgerät zu verwenden sind, welches zum Beispiel ArF-Excimerlaserlicht, KrF-Excimerlaserlicht oder i-Linienlicht aus einer Ultrahochdruck-Quecksilberlampe verwendet. Ferner kann die Bildung des Resistmusters 22 jegliches eines Steppers, eines EB-Musterungsgeräts oder eines Ionenmusterungsgeräts verwenden.
2, 4, 6, 8, 12 und 14 zeigen Ätztiefenverteilungen an jedem Segment eines Substrats. In dem in 2 gezeigten Zustand ist das Ätzverfahren noch nicht ausgeführt. Daher sind alle Ätztiefen der Segmente des Substrats Null (nm).
Nachfolgend wird, während das Resistmuster 22 (1) als eine Maske verwendet wird, der Chromfilm 21 in Übereinstimmung mit einem Parallelflachplatten-RIE-Verfahren und zum Beispiel unter Verwendung eines Mischungsgases aus Chlor und Sauerstoff geätzt, wodurch ein Chromfilmmuster hergestellt wird. Das Ätzverfahren kann zum Beispiel anstelle der Verwendung RIE-Verfahrens auf der Grundlage eines Sputterätzverfahrens, eines Ionendünnungsverfahrens (am besten geeignet für einen Fall, in dem ein Fluorreihenmaterial verwendet wird), eines hochdichten Niederdruck-Plasmaverfahrens wie ein UHF-Verfahren oder ein ICP-Verfahren ausgeführt werden.
Nachfolgend wird das Resistmuster 22 abgelöst, wodurch ein Chromfilmmuster 21a, wie es in 3 gezeigt ist, erhalten wird. Dann wird ein Photoresist erneut darauf aufgetragen und ein Resistmuster 23 darauf durch Photolithographie gebildet. Während das Resistmuster 23 so dargestellt ist, dass es Kreisformen mit einem Durchmesser aufweist, welcher der Länge einer Diagonalen des Segments entspricht, kann es quadratische Formen mit einer Größe (an jeder Seite) aufweisen, die der diagonalen Länge des Segments entspricht.
Danach wird, während das Chromfilmmuster 21a und das Resistmuster 23 als eine Maske verwendet werden, das Quarzsubstrat zu einer Tiefe von 61 nm in Übereinstimmung mit dem RIE-Verfahren geätzt. 4 zeigt die Ätztiefenverteilung (nm) an den Segmenten des Quarzsubstrats nach dem Erstätzverfahren.
Nachfolgend wird das Resistmuster 23 abgetrennt und danach ein Photoresist erneut auf das Substrat aufgetragen. Dann wird durch Photolithographie ein Resistmuster 24, wie es in 5 gezeigt ist, gebildet. Obwohl das Resistmuster 24 Kreisformen ähnlich zu dem Resistmuster 23 aufweist, kann es quadratische Formen mit einer Größe (an jeder Seite) aufweisen, welche der diagonalen Länge des Segments entspricht. Nachfolgend wird, während das Chromfilmmuster 21a und das Resistmuster 24a als eine Maske verwendet werden, das Quarzsubstrat zu einer Tiefe von 122 nm in Übereinstimmung mit dem RIE-Verfahren geätzt. 6 zeigt die Ätztiefenverteilung (nm) an den Segmenten des Quarzsubstrats nach dem Zweitätzverfahren.
Dann wird das Resistmuster 24 abgetrennt und danach ein Photoresist erneut auf das Substrat aufgetragen. Dann wird durch Photolithographie ein Resistmuster 25, wie es in 7 gezeigt ist, gebildet. Nachfolgend wird, während das Chromfilmmuster 21a und das Resistmuster 25 als eine Maske verwendet werden, das Substrat zu einer Tiefe von 244 nm in Übereinstimmung mit dem RIE-Verfahren geätzt. 8 zeigt die Ätztiefenverteilung (nm) an den Segmenten des Quarzsubstrats nach dem Drittätzverfahren. Während das Resistmuster 25 mit einer Kreisform ähnlich dem Resistmuster 23 dargestellt ist, kann es Quadratformen aufweisen.
Nachfolgend wird, wie in 9 gezeigt ist, das Resistmuster 25 entfernt und in Übereinstimmung mit einem Sputterverfahren ein Aluminiumfilm 31 mit einer Dicke von 100 nm auf der gesamten Oberfläche des Substrats gebildet. Dann wird die Aluminiumfilmoberfläche poliert, bis die Oberfläche des Chrommusters 21a freiliegt, unter Verwendung eines abrasiven Materials aus Ceroxid mit einem Teilchendurchmesser von 5/100 Mirkometer und einem abrasiven Gewebe aus Urethanlage und mit Verwendung einer Läppvorrichtung unter einer Bedingung von 30 U/min und 50 g/cm².
10 ist eine Draufsicht des Substrats nach dem Polieren. Wie dargestellt ist, wird eine abwechselnde Anordnung des Chromfilmmusters 21a und des Aluminiumfilmmusters 31a hergestellt, wobei jeder aus der Gruppe der Chromfilmmuster 21a und der Gruppe der Aluminiumfilmmuster 31a ein Schachbrettmuster aufweist. Danach wird das Chromfilmmuster 21a durch Nassätzen entfernt, während eine Ätzflüssigkeit beruhend auf einer Mischung von Cerammoniumnitrat, Perchlorsäure und Wasser zum Beispiel verwendet wird. Durch Entfernen des Chromfilmmusters 21a, während das Aluminiumfilmmuster 31a wie vorstehend beschrieben zurück gelassen wird, kann ein Aluminiumfilmmuster (31a) mit einem Schachbrettmuster entsprechend einer Umkehrung des Schachbrettmusters des Chromfilmmusters 21a hergestellt werden.
Nachfolgend wird, wie in 11 gezeigt ist, ein Photoresist erneut auf das Substrat aufgetragen und durch Photolithographie ein Resistmuster 51 darauf gebildet. Während das Resistmuster 51 so dargestellt ist, dass es eine Kreisform mit einem Durchmesser aufweist, welcher der diagonalen Länge des Segments ähnlich dem Resistmuster 23 entspricht, kann es mit Quadratformen mit einer Größe (an jeder Seite) gebildet werden, welche der diagonalen Länge des Segments entspricht.
Dann wird, während das Aluminiumfilmmuster 31a und das Photoresistmuster 51 als eine Maske verwendet werden, das Quarzsubstrat zu einer Tiefe von 61 nm in Übereinstimmung mit dem RIE-Verfahren geätzt. 12 zeigt die Ätztiefenverteilung an den Segmenten des Quarzsubstrats nach dem Erstätzen.
Nachfolgend wird das Resistmuster 51 abgetrennt und danach ein Photoresist erneut auf das Substrat aufgetragen. Dann wird durch Photolithographie ein Resistmuster 52, wie es in 13 gezeigt ist, gebildet. Danach wird, während das Aluminiumfilmmuster 31a und das Resistmuster 52 als eine Maske verwendet werden, das Quarzsubstrat zu einer Tiefe von 122 nm geätzt. 14 zeigt die Ätztiefenverteilung an den Segmenten des Quarzsubstrats. Das Resistmuster 52 kann Quadratformen mit einer Größe (an jeder Seite) aufweisen, welche der diagonalen Länge des Segments entspricht.
Nachfolgend wird das Resistmuster 52 abgetrennt und danach ein Photoresist erneut auf das Substrat aufgetragen. Dann wird durch Photolithographie ein Resistmuster 53, wie es in 15 gezeigt ist, gebildet. Danach wird, während das Aluminiumfilmmuster 31a und das Resistmuster 53 als eine Maske verwendet werden, das Quarzsubstrat zu einer Tiefe von 244 nm geätzt. 16 zeigt die Ätztiefenverteilung an den Segmenten des Quarzsubstrats. Das Resistmuster 53 kann Quadratformen mit einer Größe (an jeder Seite) aufweisen, welche der diagonalen Länge des Segments entspricht.
Danach wird das Resistmuster 53 abgetrennt und dann das Aluminiumfilmmuster 31a durch Nassätzen entfernt, während ein Mischungslösungsmittel aus Phosphorsäure, Salpetersäure, Essigsäure und Wasser zum Beispiel verwendet wird. Dadurch wird ein Phasen-CGH mit in acht Niveaus gestufter Struktur (acht Niveau-Tiefen) erreicht.
17 ist eine schematische Draufsicht zur Erläuterung der Segmente in einem Fall, in dem aufgrund eines Ausrichtungsfehlers ein Resistmuster 23, welches inhärent ein zentrales Segment 170 bedecken sollte, in X-Richtung um einen Betrag abweicht, welcher einer Länge "d" entspricht. Das Resistmuster 23 weist eine Quadratform mit einer Größe (an jeder Seite) von 2^1/2a auf. Es ist um 45° in Bezug auf das Chromfilmmustergitter 21a (Quadratform 21a) geneigt. Mit 180 bezeichnete Zonen sind jene Segmente, welche geätzt werden sollten.
Obwohl in den 3, 5 und 7 das Resistmuster eine Kreisform aufweist, hat es in 17 eine Quadratform. Dies ist zur Einfachheit der Erläuterung. Daher sind die durch Schraffur dargestellten Zonen 61 unwirksame Bereiche. Diese sind nämlich auf lokale Zonen begrenzt. Die Fläche S₃ davon kann durch die Gleichung (3) nachstehend angegeben werden: S3 = 2d2 (3)
Es wird gesehen, dass, verglichen mit dem Beispiel der 28, solange d < a erfüllt ist, S₁ > S₃ gilt.
Da in den Fällen des herkömmlichen Musterns die Ausrichtung unter der Bedingung von d << a erreicht werden kann, kann das Resistmuster 23 dieser Ausführungsform als den unwirksamen Bereich verengend gelten, verglichen mit dem Resistmuster 12, das zuvor beschrieben wurde.
18 ist eine schematische Draufsicht eines Segments in einem Fall, in dem aufgrund eines Ausrichtungsfehlers das Resistmuster 23, welches ein zentrales Segment bedecken sollte, in X- und Y-Richtungen um einen Betrag abweicht, welcher jeweils einer Länge "d" entspricht. Ähnlich dem Fall der 17 weist das Resistmuster 23 eine Quadratform mit einer Größe (an jeder Seite) von 2^1/2a auf. Es ist um 45° in Bezug auf das Chromfilmmustergitter 21a (Quadratform 21a) geneigt. Mit 180 bezeichnete Zonen sind jene zu ätzende Segmente.
Daher sind die durch Schraffur dargestellten Zonen 62 unwirksame Bereiche. Diese sind nämlich auf lokale Zonen begrenzt. Die Fläche S₄ davon kann durch die Gleichung (4) nachstehend angegeben werden: S4 = 4d2 (4)
Es wird gesehen, dass, verglichen mit dem Beispiel der 29, solange d < 2a/3 erfüllt ist, S₂ > S₄ gilt.
Da in den Fällen des herkömmlichen Musterns die Ausrichtung unter der Bedingung von d << a erreicht werden kann, kann das Resistmuster 23 dieser Ausführungsform als den unwirksamen Bereich verengend gelten, verglichen mit dem Resistmuster 12, das zuvor beschrieben wurde.
Während die vorliegende Erfindung mit dem herkömmlichen Verfahren in Bezug auf zwei Modelle der 17 und 18 verglichen wurde, selbst wenn dort ein Ausrichtungsfehler in jeglicher beliebigen Richtung auftritt, führt der Ausrichtungsfehler in der vorliegenden Ausführungsform zu einem engeren unwirksamen Bereich.
19A ist eine schematische Ansicht eines Retikels zum Bilden eines Chromfilmmusters mit einem Schachbrettmuster in der vorliegenden Ausführungsform. Ein Resistmuster jedoch, welches durch Verwendung des in 19A gezeigten Retikels gebildet wird, kann ein solches sein, wie in 19B gezeigt ist. Daher kann ein genaues Chromfilmmuster nicht hergestellt werden.
In Anbetracht dessen kann ein auf einer optischen Umgebungseffektkorrektur beruhendes Retikel, wie es in 19C gezeigt ist, verwendet werden. Mit diesem Retikel kann ein Resistmuster, wie es in 19D gezeigt ist, hergestellt werden. Daher kann ein Chromfilmmuster genauer hergestellt werden.
Ein Phasen-CGH, eine zweidimensionale binäre Struktur oder eine Phasenmodulationsplatte können einen Antireflexionsfilm, wenn benötigt, aufweisen. Unter Verwendung eines reflektierenden Materials für das Substrat oder alternativ durch Bilden eines Films aus reflektierendem Material auf dem Substrat in Übereinstimmung zum Beispiel mit einem Dampfabscheidungsverfahren, einem Plattierverfahren, einem Sputterverfahren oder einem CVD-Verfahren, kann ein reflektierendes Phasen-CGH oder eine reflektierende zweidimensionale binäre Struktur oder eine reflektierende Phasenmodulationsplatte hergestellt werden. Ebenso kann ein Reflexionsverstärkungsfilm auf der Oberfläche des Reflexionselements gebildet werden.
20A bis 20D sind jeweils schematische Ansichten zur Erläuterung der Methode zur Herstellung eines stufenartigen beugenden optischen Elements. Es wird aus diesen Zeichnungen ersehen, dass ein Phasen-CGH, welches in Übereinstimmung mit der zuvor beschriebenen Ausführungsform hergestellt wurde, als eine Form bei der Herstellung eines aus Harz hergestellten stufenartigen beugenden optischen Elements verwendet werden kann. Spezieller werden zunächst, wie in 20A gezeigt ist, unter Verwendung eines Zylinders 72 Tropfen eines Harzmaterials 73 wie eines reaktionshärtenden Harzes, das heißt, eines durch ultraviolette Strahlen härtenden Harzes, oder eines thermisch härtenden Harzes von Acrylreihen oder Epoxidreihen auf ein Glassubstrat 71 gelegt.
Dann wird, wie in 20B gezeigt ist, ein Phasen-CGH 74, welches in Übereinstimmung mit dem Verfahren der vorliegenden Ausführungsform hergestellt wurde, gegen die obere Fläche des Harzes 73 von oben gepresst. Dadurch wird eine Abdruckschicht 75, wie sie in 20C gezeigt ist, hergestellt. Hier kann vor dem Pressen der Form (Phasen-CGH 74) gegen das Harz 73 die Oberfläche des CGH 74 mit einem die Form freigebenden Mittel, wenn notwendig, beschichtet werden, um das Formfreigeben zu erleichtern.
Nachfolgend werden, wo ein durch ultraviolette Strahlen härtendes Harz verwendet wird, ultraviolette Strahlen auf das Harz 73 von der Seite des Glassubstrats 71 (Form) projiziert, um das Härten des Harzes 73 hervorzurufen. Wo ein thermisch härtendes Harz verwendet wird, wird eine Wärmebehandlung ausgeführt, um das Härten des Harzes 73 hervorzurufen. Danach wird die Abdruckschicht 75 von dem Glassubstrat 71 abgetrennt, wodurch ein stufenartiges beugendes optisches Element 76 erreicht wird, wie es in 20D gezeigt ist.
21 ist eine schematische Ansicht eines Beleuchtungssystems eines Halbleiterbelichtungsgeräts zur Verwendung mit Belichtungslicht von ultravioletten Strahlen wie zum Beispiel ein i-Linienlicht oder KrF-Excimerlaserlicht, wobei ein Phasen-CGH, welches in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform hergestellt wurde, darin eingebaut ist. Das von einer Lichtquelle 81 emittierte Licht geht durch ein optisches Strahlformsystem 82 und trifft auf ein Phasen-CGH 83 auf. Das durch das CGH-Element 83 durchlaufende Licht geht durch ein Relaislinsensystem 84, eine Blende 85, ein optisches Zoomsystem 86, ein Mehrfachstrahl erzeugendes optisches System 87 und eine Projektionseinrichtung 88 und wird auf ein Retikel 89 projiziert. Das Retikel 89 weist ein darauf gebildetes Schaltkreismuster auf und das Retikelmuster wird auf einen Wafer mit Hilfe eines optischen Projektionssystems (nicht gezeigt) projiziert.
Das Phasen-CGH 83 weist eine Funktion zum Erzeugen von Licht mit ringartiger Form oder Quadrupolform an der Position der Blende 85 auf. Auf diese Weise kann unter Verwendung eines Phasen-CGH, wie es in Übereinstimmung mit dem zuvor beschriebenen Verfahren hergestellt wurde, das optische Leistungsverhalten wie auch die Lichtausnutzungseffizienz in der modifizierten Beleuchtung wie einer ringartigen Beleuchtung oder Quadrupolbeleuchtung, signifikant verbessert werden. Wo ferner ein Halbleiterbelichtungsgerät, das mit ultraviolettem Belichtungslicht wie i-Linienlicht oder KrF-Excimerlaserlicht zum Beispiel zu verwenden ist, unter Verwendung eines solchen Beleuchtungssystems hergestellt wird, kann ein hoch leistungsfähiges Halbleiterbelichtungsgerät bereitgestellt werden.
22 ist ein Flussdiagramm der Methode zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen wie zum Beispiel Halbleiterbauteilen (zum Beispiel IC's oder LSI's), Flüssigkristallanzeigen oder CCD's.
Schritt S1 ist ein Auslegungsverfahren zum Auslegen eines Schaltkreises einer Halbleitervorrichtung. Schritt S2 ist ein Verfahren zum Erstellen einer Maske auf der Grundlage der Schaltkreismusterauslegung unter Verwendung zum Beispiel eines EB-Musterungsgeräts. Schritt S3 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Wafers unter Verwendung eines Materials wie Silizium. Schritt S4 ist ein Waferverfahren (ein Vorverfahren genannt), welches die so hergestellte Maske und Wafer verwendet. Die Maske wird in das vorstehend beschriebene Belichtungsgerät geladen und die Maske wird auf eine Maskeneinspannvorrichtung übertragen, durch welche die Maske eingespannt wird. Dann wird der Wafer geladen und jegliche Ausrichtungsabweichung erfasst. Das Wafergestell wird angetrieben, um die Ausrichtung auszuführen. Wenn die Ausrichtung erreicht ist, wird das Belichtungsverfahren ausgeführt. Nach dem Abschluss der Belichtung wird der Wafer schrittweise zu einer nächsten Schussposition bewegt, wodurch Schaltkreise praktischer Weise auf dem Wafer durch Lithographie gebildet werden. Schritt S5 nachfolgend zu diesem ist ein Aufbauschritt (ein Nachverfahren genannt), wobei der Wafer, welcher durch Schritt S4 bearbeitet wurde, zu Halbleiterbauteilen gebildet wird. Dieser Schritt schließt ein Aufbauverfahren (Würfeln und Binden) und ein Kapselverfahren (Bauteilabdichtung) ein. Schritt S6 ist ein Inspektionsschritt, in dem Betriebsprüfung, Haltbarkeitsprüfung usw. für die durch Schritt S5 bereitgestellten Halbleitervorrichtungen ausgeführt werden. Mit diesen Verfahren werden Halbleitervorrichtungen erreicht und sie werden versandt (Schritt S7).
23 ist ein Flussdiagramm, welches Details des Waferverfahrens zeigt (Schritt S4).
Schritt S11 ist ein Oxidationsverfahren zum Oxidieren der Oberfläche eines Wafers. Schritt S12 ist ein CVD-Verfahren zum Bilden eines Isolierfilms auf der Waferoberfläche. Schritt S13 ist ein Elektroden bildendes Verfahren zum Bilden von Elektroden auf dem Wafer durch Dampfabscheidung. Schritt S14 ist ein Ionenimplantationsverfahren zum Implantieren von Ionen in den Wafer. Schritt S15 ist ein Resistverfahren zum Auftragen eines Resists (photoempfindliches Material) auf den Wafer. Schritt S16 ist ein Belichtungsverfahren zum Drucken, durch Belichtung, des Schaltkreismusters auf die Maske auf dem Wafer durch das vorstehend beschriebene Belichtungsgerät.
Schritt S17 ist ein Entwicklungsverfahren zum Entwickeln des belichteten Wafers. Schritt S18 ist ein Ätzverfahren zum Entfernen von anderen Abschnitten als das entwickelte Resistbild. Schritt S19 ist ein Resistabtrennverfahren zum Abtrennen des Resistmaterials, welches auf dem Wafer verbleibt, nachdem es dem Ätzverfahren unterzogen wurde. Durch Wiederholen dieses Verfahrens werden Schaltkreismuster übereinander liegend auf dem Wafer gebildet.
Mit diesen Verfahren können hochdichte Mikrovorrichtungen hergestellt werden.
Wie zuvor beschrieben wurde, wird in Übereinstimmung mit dem Verfahren zum Herstellen eines zweidimensionalen Phasenelements ein Resistmuster (eine zweite Ätzmaske, die in Kombination mit einer ersten Ätzmaske eines Schachbrettmusters zu verwendet ist) mit einer Kreisform mit einem Durchmesser gebildet, welcher einer diagonalen Länge eines Segments entspricht, oder einer Quadratform mit einer Größe (an jeder Seite), welche der diagonalen Länge des Segments entspricht, gebildet. Dies ermöglicht, dass ein Ausrichtungsfehler auf einen lokalen Abschnitt begrenzt wird. Als ein Ergebnis kann ein Phasen-CGH, eine zweidimensionale binäre Struktur oder eine Phasenmodulationsplatte, verglichen mit dem herkömmlichen Verfahren, genauer hergestellt werden, so dass das optische Leistungsverhalten des Elements verbessert werden kann.
Während die Erfindung in Bezug auf die hierin offenbarten Strukturen beschrieben wurde, ist sie nicht auf die dargelegten Details beschränkt und diese Anmeldung ist dazu gedacht, solche Modifikationen oder Änderungen abzudecken, welche in den Schutzbereich der folgenden Patentansprüche kommen können.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines zweidimensionalen Phasenelements, welches die Schritte umfasst: Bilden einer ersten Ätzmaske (21a) in einem Schachbrettmuster auf einem Substrat; Bilden einer zweiten Maske (23) auf einer Fläche des Substrates, welche nicht durch die erste Maske (21a) bedeckt ist; Ätzen, in einem ersten Ätzprozess, eines Abschnitts des Substrats, welcher nicht durch die erste (21a) und zweite (23) Maske bedeckt ist; Entfernen der zweiten Maske (23); optionales ein- oder mehrfaches Wiederholen des Schritts des Bildens einer zweiten Maske (24, 25) auf einer Fläche des Substrats, welche nicht durch die erste Maske (21a) bedeckt ist, des ersten Ätzprozesses des Ätzens eines Abschnitts des Substrats, welcher nicht durch die erste (21a) und zweite (24, 25) Maske bedeckt ist, und des Schritts des Entfernens der zweiten Maske (24, 25); Bilden einer dritten Ätzmaske (31a), die einer Inversion der ersten Ätzmaske (21a) entspricht; und gekennzeichnet durch die Schritte des: vollständigen Entfernens der ersten Ätzmaske (21a); Bildens einer vierten Ätzmaske (51) auf einer Fläche des Substrats, welche nicht durch die dritte Ätzmaske (31a) bedeckt ist; und Ätzens, in einem zweiten Ätzschritt, eines Abschnitts des Substrats, welcher nicht durch die dritte (31a) und vierte (51) Maske bedeckt ist; und optionalen ein- oder mehrfachen Wiederholens des Schritts des Bildens einer vierten Ätzmaske (52, 53) auf einer Fläche des Substrates, welche nicht durch die dritte Ätzmaske (31a) bedeckt ist, und des zweiten Ätzschritts des Ätzens eines Abschnittes des Substrates, welcher nicht durch die dritte (31a) und vierte (52, 53) Maske bedeckt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Ätzmaske (21a) in einem Schachbrettmuster gebildet ist, das erste Substratsegmente, welche nicht durch die erste Ätzmaske (21a) bedeckt sind, und zweite Substratsegmente, welche durch die erste Ätzmaske (21a) bedeckt sind, definiert; die zweite Maske umfasst eine Anzahl von ersten zusätzlichen Musterformen (23, 24, 25), die jeweils auf Ausgewählten der ersten Substratsegmente platziert sind, wobei jede der ersten zusätzlichen Musterformen (23, 24, 25) angeordnet ist, um vollständig eines der ersten Substratsegmente zu bedecken; die dritte Ätzmaske (31a) ist so gebildet, dass die zweiten Substratsegmente nicht bedeckt sind und die ersten Substratsegmente durch die dritte Ätzmaske (31a) bedeckt sind; und die vierte Maske umfasst eine Anzahl von zweiten zusätzlichen Musterformen (51, 52, 53), die jeweils auf Ausgewählten der zweiten Substratsegmente platziert sind, wobei jede der zweiten zusätzlichen Musterformen (51, 52, 53) angeordnet ist, um eines der zweiten Substratsegmente vollständig zu bedecken.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die ersten (23, 24, 25) und zweiten (51, 52, 53) zusätzlichen Musterformen Kreisformen mit einem Durchmesser sind, welcher der Länge einer Diagonale eines Substratsegments entspricht.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die ersten (23, 24, 25) und zweiten (51, 52, 53) zusätzlichen Musterformen Quadratformen mit einer Seitenlänge sind, die der Länge einer Diagonale eines Substratsegments entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Ätzmaske (21a) durch einen Chromfilm gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die erste Ätzmaske (21a) aus Chrom besteht, und wobei die dritte Ätzmaske (31a) aus Aluminium besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Ätzmaske (21a) aus Aluminium besteht.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die erste Ätzmaske (21a) aus Aluminium besteht, und wobei die dritte Ätzmaske (31a) aus Chrom besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Substrat Quarz enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein Retikel mit einem Muster, welches für optische Umgebungseffekte korrigiert ist, verwendet wird, um die Ätzmaske des Schachbrettmusters durch Photolithographie zu bilden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der erste Ätzprozess durch die Verwendung der ersten Ätzmaske (21a) und einer zweite Maske (23, 24, 25), die durch einen Photolack gebildet wird, ausgeführt wird, und der zweite Ätzprozess unter Verwendung der dritten Ätzmaske (31a) und einer vierten Maske (51, 52, 53), die durch einen Photolack gebildet wird, ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, welches ferner Abformen eines Elements (75) während der Verwendung eines Substrates (74) als eine Form umfasst, auf welchem eine Vielzahl Segmente mit vielfachen Niveaus gebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Verfahren verwendbar ist, um ein Computer erzeugtes Phasenhologramm, eine zweidimensionale binäre Struktur und/oder eine Phasenmodulationsplatte herzustellen.