KR100510193B1

KR100510193B1 - 위상 전이 마스크의 작성방법 및 장치

Info

Publication number: KR100510193B1
Application number: KR10-2002-0062631A
Authority: KR
Inventors: 유키오 타니구찌
Original assignee: 가부시끼가이샤 에키쇼 센탄 기쥬츠 가이하쯔 센터
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2002-10-15
Publication date: 2005-08-25
Also published as: US20060040186A1; KR100538461B1; KR20030057289A; CH693393A5; JP2003195475A; US6994938B2; CN1213345C; JP4022398B2; KR20050039794A; TW539915B; US20030124437A1; CN1428655A; US7675663B2

Abstract

본 발명의 위상 전이 마스크의 제작방법 및 장치는 위상변조정보를 갖는 위상 전이 마스크의 작성방법에 있어서, 상기 위상 전이 마스크의 위상변조정보는 최소한 2종류의 위상 값의 영역을 포함하고, 상기 각 위상 값의 영역에 대응하는 최소한 2종류의 원판 마스크를 작성하고, 상기 제1 원판 마스크를 거쳐 상기 홀로그램재에 조사되는 제1 물체광과 상기 제1 원판 마스크를 거치지 않고 상기 홀로그램재에 조사되는 제1 참조광을 이용하여 상기 제1 원판 마스크의 광투과 차폐 패턴을 상기 홀로그램재에 노출하는 제1 노출단계 및 상기 제2 원판 마스크를 거쳐 상기 홀로그램재에 조사되는 제2 물체광과 상기 제2 원판 마스크를 거치지 않고 상기 홀로그램재에 조사되는 제2 참조광을 이용하여 상기 제2 원판 마스크의 상기 광투과 차폐 패턴을 상기 홀로그램재에 노출하는 제2 노출단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

위상 전이 마스크의 작성방법 및 장치{Method and Apparatus for Producing a Phase-Shift Mask}

발명의 분야

본 발명은 위상 전이 마스크의 작성방법 및 작성장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 최소한 2종류의 위상 값 영역의 위상변조정보를 포함하고 있는 위상 전이 마스크의 작성방법 및 작성장치에 관한 것이다.

발명의 배경

노출용 마스크의 노출 패턴을 근접(proximity) 노출이나 렌즈투영 노출 또는 거울투영 노출 등에 의해 직접 피노출물에 결상(結像)시키는 기록방법에 있어서, 노출광의 파장과 같은 정도의 선폭(線幅)을 갖는 노출 패턴의 해상은 빛의 회절현상에 기인한 한계(소위 회절한계)로 인한 불편함을 해소하기 위해, 위상 전이기(shifter)라 불리는 위상변조층을 갖는 위상 전이 마스크를 이용하는 기록방법이 있다.

이와 같은 위상 전이 마스크를 이용하는 기록방법에 있어서는, 예를 들어 위상 전이 마스크에 형성된 2개의 근접하는 광투과부의 한쪽에 위상 전이기를 형성하고, 양 광투과부를 투과한 빛의 위상이 서로 반대가 되도록 하면, 역위상으로 서로 간섭하는 회절광이 서로 없어지기 때문에, 회절한계가 완화되고, 피노출물에의 결상의 해상도가 향상한다.

그러나, 위상 전이 마스크를 이용하는 기록방법에서는 결상 광학시스템으로서 렌즈 광학시스템을 이용하고 있기 때문에, 상기 렌즈 광학시스템의 수차 및 개구수가 결상의 해상도에 영향을 미치는 결과가 되고, 최종적으로 얻어지는 결상의 해상도가 제한되어 있었다.

이와 같은 결상용 렌즈 광학시스템의 수차 및 개구수에 의하여 결상의 해상도가 제한되는 불편함을 해소하기 위해, 위상 전이 마스크의 노출 패턴 정보를 포함하는 간섭호가 형성된 홀로그램 마스크를 이용하여, 홀로그램 마스크에 레이저광을 조사하고, 홀로그램 마스크의 간섭호를 거친 빛을 피노출물에 결상시킴으로써, 위상 전이 마스크의 노출 패턴 정보를 갖는 패턴을 피노출물에 형성하는 방법이 있다.

이와 같은 홀로그램 마스크를 이용하는 기록방법에 있어서는, 홀로그램 마스크와 피노출물과의 사이에 렌즈 등의 광학시스템을 설치하는 경우 및 설치하지 않는 경우 모두 원리적으로 수차가 없는 결상이 얻어짐과 동시에, 높은 개구수(NA)를 얻기 쉽기 때문에 고해상도의 결상이 얻어진다. 그러나, 이러한 홀로그램 마스크의 제작은 원판이 되는 위상 전이 마스크의 정보를 홀로그램재에 기록함으로써 행해지는 것이고, 상기 위상 전이 마스크의 제작이 용이하지 않다는 문제를 갖고 있다.

본 발명의 목적은 복수의 원판 마스크를 작성하여 광학적으로 합성함으로써 고도의 정교하고 세밀한 패턴을 갖는 위상 전이 마스크를 용이하게 제조하기 위한 것이다.

본 발명의 상기의 목적 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다. 이하 본 발명의 내용을 하기에 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 위상 전이 마스크의 작성방법은 최소한 2종류의 위상 값의 영역을 포함하는 위상 전이 마스크의 각 위상 값의 영역에 대응하는 복수의 원판 마스크를 이용하고, 각 원판 마스크에 형성된 광변조층의 광투과 차폐 패턴을 동일한 홀로그램재에 노출하여, 광투과율 및 위상에 관한 변조정보를 포함하는 간섭호를 갖는 홀로그램 마스크를 제작하기 위한 노출방법에 있어서, 제1 원판 마스크를 거쳐 상기 홀로그램재에 조사되는 제1 물체광과 상기 제1 원판 마스크를 거치지 않고 상기 홀로그램재에 조사되는 제1 참조광을 이용하여, 상기 제1 원판 마스크의 상기 광투과 차폐 패턴을 상기 홀로그램재에 노출하는 제1 노출 단계와, 상기 제1 노출 단계에 이어지는 제2 노출 단계에 있어서, 제2 원판 마스크를 거쳐 상기 홀로그램재에 조사되는 제2 물체광과 상기 제2 원판 마스크를 거치지 않고 상기 홀로그램재에 조사되는 제2 참조광을 이용하고, 광원으로부터 상기 홀로그램재에 이르는 광로의 어느 한 위치에 있어서, 상기 제1 물체광과 상기 제1 참조광과의 사이의 제1 위상차와, 상기 제2 물체광과 상기 제2 참조광과의 사이의 제2 위상차가 다르도록 상기 제2 위상차를 바꾸어, 상기 제2 원판 마스크의 상기 광투과 차폐 패턴을 상기 홀로그램재에 노출하는 제2 노출 단계를 포함한다.

그와 같은 위상전이 마스크 제작용 노출방법에 의하면, 제1 노출 단계에서 홀로그램재에 기록되는 정보는 제1 원판 마스크의 광투과 차폐 패턴의 정보를 포함하고, 제2 노출 단계에서 홀로그램재에 기록되는 정보는 제2 원판 마스크의 광투과 차폐 패턴의 정보와 위상에 관한 변조정보를 포함한다.

예를 들어 위상 전이 마스크의 노출 패턴의 광투과 차폐에 관한 패턴이 제1 원판 마스크와 제2 원판 마스크에 적절히 할당되고, 제2 노출 단계에 있어서 위상 전이 마스크의 위상 전이기의 위상변조정보에 대응하도록 제2 위상차가 바뀌면, 제1 노출 단계에서 홀로그램재에 기록되는 정보, 및 제2 노출 단계에서 홀로그램재에 기록되고 위상에 관한 변조정보를 포함하는 정보가 2회의 노출에 의해 홀로그램재에 기록된다.

위상 전이 마스크의 위상차를 포함하는 패턴이 제1 원판 마스크와 제2 원판 마스크에 광투과 차폐 패턴으로서 할당되기 때문에, 위상 전이 마스크를 원판으로서 이용하는 경우와 비교하여 필요한 원판 마스크의 수는 늘어나지만, 위상 전이 마스크를 제작할 필요가 없다.

상기 위상차를 바꾸는 단계는 바람직하게는 상기 광원으로부터 상기 제2 원판 마스크를 거쳐 상기 홀로그램재에 이르는 광로 및 상기 광원으로부터 상기 제2 원판 마스크를 거치지 않고 상기 홀로그램재에 이르는 광로의 최소한 한쪽의 광로 거리를 바꾸는 단계를 갖출 수 있다. 그와 같은 위상차를 바꾸는 단계에 있어서 광로거리가 바뀐 빛의 위상이 변조되고, 제2 위상차가 변경된다.

상기 광투과 차폐 패턴을 소정의 폭치수를 갖는 띠형상의 광투과부로서 호 모양(縞模樣)으로 배치된 복수의 광투과부와, 상기 복수의 광투과부 사이에 배치된 띠형상의 복수의 광차폐부를 포함하는 패턴으로 하고, 상기 제1 원판 마스크의 상기 광투과부를 상기 제2 원판 마스크의 상기 광차폐부에서 차폐되는 영역의 최소한 일부에 대응하도록 하고, 상기 제1 위상차와 상기 제2 위상차와의 사이의 차이를 대략 π가 되도록 해도 좋다. 이에 의해, 교대로 호 모양으로 배치된 띠형상의 복수의 광투과부와 광차폐부에 의해 저감된 공간 주파수를 갖는 패턴의 정보와, 2개의 파가 서로 역위상이 된 정보가 홀로그램재에 기록된다. 이와 같은 위상 전이 마스크는 일반적으로 「시부야 레벤슨형」이라 불린다.

게다가, 상기 제1 노출 단계에서 상기 홀로그램재에 형성되는 제1 간섭호에 의한 회절효율과 상기 제2 노출 단계에서 상기 홀로그램재에 형성되는 제2 간섭호에 의한 회절효율과의 사이에 차이를 발생시키는 회절효율 변경 단계를 포함해도 좋다. 이와 같은 회절효율 변경 단계를 포함하는 노출방법에 의해, 위상 전이 마스크의 광반투과성의 위상 전이기가 갖는 기능과 같은 기능을 갖춘 홀로그램 마스크를 제작할 수 있다. 이와 같은 위상 전이 마스크는 일반적으로 「헤프톤형」이라 불린다.

상기 회절효율 변경 단계는 참조광에 대한 물체광의 광강도비를 상기 회절효율을 최대로 하기 위해 필요한 광강도비보다 작아지도록 상기 원판 마스크보다 상기 광원측에서 감소시키는 광강도 감소 단계, 또는 상기 홀로그램재에 닿는 노출량을 상기 회절효율을 최대로 하기 위해 필요한 노출량보다 작아지도록 조정하는 노출량 조정 단계를 갖추어도 좋다. 이와 같은 광강도 감소 단계 또는 노출량 조정 단계를 갖춘 회절효율 변경 단계를 포함하는 노출방법에 의해 위상 전이 마스크의 각종 광투과율을 갖는 위상 전이기가 갖는 기능과 같은 기능을 갖춘 홀로그램 마스크를 제작할 수 있다.

상기 홀로그램재에 최종적으로 형성되는 간섭호는 소정의 폭치수를 갖는 띠형상의 광투과성 부분과 광반투과성 부분이 교대로 나열하는 호 모양을 포함하도록 하고, 상기 제1 원판 마스크 및 상기 제2 원판 마스크는 상기 홀로그램재의 상기 호 모양의 상기 광반투과성 부분 또는 상기 광투과성 부분에 대응하는 상기 광차폐부를 갖고, 상기 제1 원판 마스크의 상기 광투과부는 상기 제2 원판 마스크의 상기 광차폐부에서 차폐되는 영역의 최소한 일부에 대응하도록 하고, 상기 제1 위상차와 상기 제2 위상차와의 차이를 대략 π가 되도록 하고, 상기 홀로그램재의 회절효율을 상기 광반투과성 부분에서 작아지도록 변경시키는 회절효율 변경 단계를 갖추도록 해도 좋다. 이에 의해, 위상 전이 마스크의 각종 광투과율을 갖는 위상 전이기가 갖는 기능과 같은 기능을 갖춘 홀로그램 마스크를 제작할 수 있다.

상기 홀로그램재는 상기 제1 노출 단계 및 상기 제2 노출 단계의 양쪽에 이용되는 동일한 감광막 또는 감광층이 형성되어 있어도 좋고, 상기 제1 노출 단계 및 상기 제2 노출 단계의 각각에 이용되는 다른 감광막 또는 감광층이 형성되어 있어도 좋다.

본 발명에 따른 위상전이마스크를 제작하기 위한 장치는 복수의 원판 마스크를 이용하고, 각 원판 마스크에 형성된 광변조층의 광투과 차폐 패턴을 동일한 홀로그램재에 노출하여, 광투과율 및 위상에 관한 변조정보를 포함하는 간섭호를 갖는 홀로그램 마스크를 제작하기 위한 노출장치에 있어서, 연속하는 최소한 2회의 노출에 있어서, 먼저 행해지는 제1 노출에 있어서의 상기 제1 원판 마스크를 거쳐 상기 홀로그램재에 조사되는 제1 물체광과 상기 제1 원판 마스크를 거치지 않고 상기 홀로그램재에 조사되는 제1 참조광과의 사이의 제1 위상차와, 이어서 행해지는 제2 노출에 있어서의 상기 제2 원판 마스크를 거쳐 상기 홀로그램재에 조사되는 제2 물체광과 상기 제2 원판 마스크를 거치지 않고 상기 홀로그램재에 조사되는 제2 참조광과의 사이의 제2 위상차가 다르도록, 광원으로부터 상기 홀로그램재에 이르는 광로의 어느 한 위치에서 상기 제2 위상차를 바꾸는 위상변조수단을 포함한다.

그와 같은 장치에 의하면, 제1 노출에서 홀로그램재에 기록되는 정보는 제1 원판 마스크의 광투과 차폐 패턴의 정보를 포함하고, 제2 노출에서 홀로그램재에 기록되는 정보는 제2 원판 마스크의 광투과 차폐 패턴의 정보와 위상에 관한 변조정보를 포함한다.

본 발명에 따른 홀로그램 마스크를 이용한 기록방법은 복수의 원판 마스크를 이용하고, 각 원판 마스크에 형성된 광변조층의 광투과 차폐 패턴을 동일한 홀로그램재에 노출하여, 광투과율 및 위상에 관한 변조정보를 포함하는 간섭호를 갖는 홀로그램 마스크를 제작하는 예비노출 단계와, 상기 홀로그램 마스크에의 광조사에 의해 상기 광투과율 및 위상에 관한 변조정보를 피노출물에 기록하는 본노출 단계를 포함하는 홀로그램 마스크를 이용한 기록방법에 있어서, 상기 예비노출 단계는 최소한 제1 원판 마스크와 제2 원판 마스크를 준비하는 마스크준비 단계와, 상기 제1 원판 마스크를 거쳐 상기 홀로그램재에 조사되는 제1 물체광과 상기 제1 원판 마스크를 거치지 않고 상기 홀로그램재에 조사되는 제1 참조광을 이용하여, 상기 제1 원판 마스크의 상기 광투과 차폐 패턴을 상기 홀로그램재에 노출하는 제1 부노출 단계와, 상기 제1 노출 단계에 이어지는 제2 노출 단계에 있어서, 상기 제2 원판 마스크를 거쳐 상기 홀로그램재에 조사되는 제2 물체광과 상기 제2 원판 마스크를 거치지 않고 상기 홀로그램재에 조사되는 제2 참조광을 이용하고, 광원으로부터 상기 홀로그램재에 이르는 광로의 어느 한 위치에 있어서, 상기 제1 물체광과 상기 제1 참조광과의 사이의 제1 위상차와, 상기 제2 물체광과 상기 제2 참조광과의 사이의 제2 위상차가 다르도록 상기 제2 위상차를 바꾸어, 상기 제2 원판 마스크의 상기 광투과 차폐 패턴을 상기 홀로그램재에 노출하는 제2 부노출 단계를 포함한다.

그와 같은 홀로그램 마스크를 이용한 기록방법에 의하면, 제1 부노출 단계에서 홀로그램재에 기록되는 정보는 제1 원판 마스크의 광투과 차폐 패턴의 정보를 포함하고, 제2 부노출 단계에서 홀로그램재에 기록되는 정보는 제2 원판 마스크의 광투과 차폐 패턴의 정보와 위상에 관한 변조정보를 포함한다.

이와 같은 홀로그램 마스크를 이용하여 상기 홀로그램 마스크에의 광조사에 의해 광투과율 및 위상에 관한 변조정보를 피노출물에 기록하면, 위상 전이 마스크가 갖는 효과에 의해 결상되는 패턴의 해상도가 향상한다.

도1을 참조하여, 본 발명에 따른 홀로그램 마스크 제작용 노출장치를 설명한다. 도1에 나타낸 노출장치는 홀로그램 마스크 제작용 노출장치의 한 실시예이고, 다른 노출장치를 이용해도 좋다.

도1에 있어서, 노출장치(10)는 광원(12)과, 광원(12)으로부터 유도되어 원판 마스크(14)를 거친 빛(16)을 홀로그램재(18)의 감광재료(20)에 물체광(22)으로서 집속시키는 집광 광학시스템(24)과, 광원(12)으로부터의 빛(26)을 원판 마스크(14)를 거치지 않고 감광재료(20)에 참조광(28)으로서 유도하는 참조광 형성 광학시스템(30)을 포함한다.

광원(12)으로서, 가간섭성(coherent)을 갖는 레이져, 예를 들어 Ar 레이저나 Kr 레이저, YAG 레이저와 같은 각종 레이저를 이용할 수 있다.

원판 마스크(14)는 광투과성 마스크 기판과, 상기 마스크 기판에 형성된 광투과부 및 광차폐부를 갖는 광변조층을 포함한다. 마스크 기판은 석영유리 등의 광투과성이 우수한 유리재료를 이용하여 만들어지고 있다. 광차폐부는 박막기술에 의해 금속박막으로 형성되어 있다. 도1의 실시예에서는 금속박막의 재료로서 크롬이 이용되고 있다.

감광재료(20)로서, 홀로그램 정보로서 기록할 수 있는 재료를 이용할 수 있고, 예를 들어 은염 감광재료, 중크롬산염(dichromate) 젤라틴이나, 미국 이·아이·듀폰·드·느무르·앤드·컴퍼니(E. I. Dupont de Nemours & Company)사의 홀로그램용 포토폴리머(photopolymer, 예를 들어, 상품명 Omnidex)를 이용할 수 있다.

게다가, 노출장치(10)는 광원(12)으로부터 원판 마스크(14)를 거쳐 홀로그램재(18)의 감광재료(20)에 이르는 광로에 배치된 위상변조장치(32)를 포함한다. 위상변조장치(32)는 광원(12)으로부터의 빛(26)이 빔 스플릿터(spliter, 34)에 의해 분할된 빛(36, 38)의 한쪽 빛(38)의 광로거리를 바꾼다. 이 결과로서 물체광(22)과 참조광(28)과의 사이의 위상차가 변경된다.

도2에 나타낸 위상변조장치는 대표적인 두 예이고, 다른 위상변조장치를 이용해도 좋다. 도2(a)에 나타낸 위상변조장치(32)는 제1 반사거울(54)과, 코너큐브(corner cube, 56)와, 제2 반사거울(58)을 포함한다.

코너큐브(56)는 서로 수직인 3개의 반사면(60, 62, 64)을 갖고, 코너큐브(56)에 입사하는 빛(66)과 코너큐브(56)에서 나오는 빛(68)이 평행이 되도록 형성되어 있다. 코너큐브(56)는 도시하지 않은 구동장치에 의해 화살표(70) 방향으로 이동되어 위치가 조정된다.

광원(12)(도1 참조)으로부터 유도된 빛(38)은 위상변조장치(32)에 입사하고, 제1 반사거울(54)에서 반사되어, 빛(66)으로서 코너큐브(56)로 입사한다. 코너큐브(56)에 입사한 빛은 반사면(60, 62, 64)에서 차례로 반사되어, 코너큐브(56)로부터 빛(68)으로 나온다. 빛(68)은 코너큐브(56)에 입사한 빛(66)과 평행으로 반대방향으로 나아가고, 제2 반사거울(58)에서 반사되어 빛(72)으로서 위상변조장치(32)에서 나온다.

코너큐브(56)를 화살표(70) 방향으로 이동시킴으로써, 빛(38)이 위상변조장치(32) 내를 지나는 광로거리를 임의로 조정할 수 있다.

도2(b)에 나타낸 위상변조장치(32)는 1보다 큰 굴절율(N₀)을 갖는 광투과부재(74)를 포함한다. 광투과부재(74)는 광축방향에 있어서의 두께치수를 계단상으로 변화시키는 면(76, 78, 80, 82, 84)을 갖는다. 광투과부재(74)는 도시하지 않은 구동장치에 의해 화살표(86, 88) 방향으로 이동할 수 있도록 되어 있어서, 그 위치를 조정할 수 있다.

광원(12)(도1 참조)으로부터 유도된 빛(38)은 위상변조장치(32)에 입사하여, 광투과부재(74)로 입사한다. 광투과부재(74)에 입사한 빛은 광투과부재(74) 내를 나아가 광투과부재(74)를 면(76)으로부터 나와, 빛(90)으로 위상변조장치(32)에서 나온다. 광투과부재(74)는 1보다 큰 굴절율(N₀)을 갖기 때문에, 빛(38)이 통과하는 광투과부재(74)의 두께치수와 {굴절율(N₀)-1.0(공기의 굴절율)}과의 곱에 따라 빛(38)의 광로거리가 변경된다.

광투과부재(74)를 화살표(86) 방향으로 이동시켜, 빛(38)이 광투과부재(74)로부터 나오는 면을 면(78, 80, 82, 84) 중 어느 하나로 설정할 수 있다. 이에 의해, 빛(38)이 통과하는 광투과부재(74)의 두께치수를 변경할 수 있고, 빛(38)의 광로거리를 조정할 수 있다.

이와 같은 위상차를 변경할 수 있는 위상변조장치(32)에 의해 물체광과 참조광과의 사이의 위상차를 바꿀 수 있다.

본 발명에 따른 홀로그램 마스크 제작용 노출방법을 도1을 참조하여 설명한다. 광원(12)으로부터의 빛(26)은 빔 스플릿터(34)에 의해 빛(36, 38)으로 분할된다. 빛(36)은 렌즈(40, 42)를 포함하는 참조광 형성 광학시스템(30)을 거쳐 참조광(28)으로서 홀로그램재(18)의 감광재료(20)로 입사한다.

빛(38)은 위상변조장치(32), 거울(44, 46) 및 렌즈(48, 50)를 거쳐 원판 마스크(14)로 입사한다. 원판 마스크(14)를 투과한 빛(16)은 집광 광학시스템(24)에 의해 물체광(22)으로서 집광되어, 홀로그램재(18)의 감광재료(20) 위 또는 그 근방에 결상된다.

이와 같이, 2개의 빛, 즉 원판 마스크(14) 및 집광 광학시스템(24)을 거친 물체광(22)과 원판 마스크(14)를 거치지 않은 참조광(28)이 감광재료(20) 또는 그 근방에서 간섭하여, 원판 마스크(14)의 광투과 차폐 패턴이 홀로그램재(18)의 감광재료(20)에 간섭호의 정보로서 기록된다.

노출에 있어서는, 복수의 원판 마스크(14)를 이용하고, 각 원판 마스크(14)에 형성된 광변조층의 광투과 차폐 패턴을 동일한 홀로그램재(18)의 감광재료(20)에 노출함으로써, 광투과율 및 위상에 관한 변조정보를 포함하는 간섭호가 형성된 홀로그램재(18)가 제작된다.

제1 노출에 있어서, 제1 원판 마스크(14)를 거쳐 감광재료(20)에 조사되는 제1 물체광(22)과 제1 원판 마스크(14)를 거치지 않고 감광재료(20)에 조사되는 제1 참조광(28)을 이용하여, 제1 원판 마스크(14)의 광투과 차폐 패턴을 감광재료(20)에 노출한다.

제1 노출에 있어서는 위상변조장치(32)는 특정 상태로 있는데, 이것이 제1 노출의 물체광과 참조광과의 사이의 위상차를 결정한다.

제1 노출에 있어서, 감광재료(20)는 노출에 의해 빛이 조사된 영역이 광화학 반응에 의해 잠상을 일으키고 있다.

제1 노출에 이어지는 제2 노출에 있어서, 제2 원판 마스크(14)를 거쳐 감광재료(20)에 조사되는 제2 물체광(22)과 제2 원판 마스크(14)를 거치지 않고 감광재료(20)에 조사되는 제2 참조광(28)을 이용하여, 제2 원판 마스크(14)의 광투과 차폐 패턴을 감광재료(20)에 노출한다.

제2 노출 전에 위상변조장치(32)를 작동시키고, 제1 물체광(22)과 제1 참조광(28)과의 사이의 제1 위상차와 제2 물체광(22)과 제2 참조광(28)과의 사이의 제2 위상차가 다르도록 제2 위상차를 변화시키기 위해, 광원(12)으로부터 빔 스플릿터(34)를 거친 빛(38)의 광로거리를 바꾼다.

따라서, 제2 노출에 있어서는 광로거리가 변경된 빛이 제2 원판 마스크(14)에 입사하여 제2 물체광이 되고, 감광재료(20)로 입사한다. 즉, 제2 물체광(22)과 제2 참조광(28)과의 사이의 위상차는 광원(12)으로부터 제2 원판 마스크(14)를 거쳐 감광재료(20)에 이르는 광로에 있어서 발생한 광로거리의 변경량에 따라, 제1 물체광(22)과 제1 참조광(28)과의 사이의 위상차와 달라진다.

제1 노출에서 감광재료(20)에 기록되는 정보는 제1 원판 마스크(14)의 광투과 차폐 패턴의 정보를 포함하고, 제2 노출에서 감광재료(20)에 기록되는 정보는 제2 원판 마스크(14)의 광투과 차폐 패턴의 정보와 위상에 관한 변조정보를 포함한다. 제1 노출에서 감광재료(20)에 기록되는 정보, 및 제2 노출에서 감광재료(20)에 기록되고 위상에 관한 변조정보를 포함하는 정보가, 2회의 노출에 의해 감광재료(20)에 기록된다.

상기와 같이, 복수의 원판 마스크를 이용하면, 제작이 곤란한 위상 전이 마스크를 직접 제작하지 않고도 위상 전이 마스크의 정보와 같은 정보를 홀로그램재 즉 감광재료(20)에 기록할 수 있다.

위상차를 변경하는 위상변조장치(32)는 상기 설명에 있어서는, 광원(12)으로부터 원판 마스크(14)를 거쳐 홀로그램재(18)의 감광재료(20)에 이르는 광로에 배치되어 있지만, 광원(12)으로부터 원판 마스크(14)를 거치지 않고 홀로그램재(18)의 감광재료(20)에 이르는 광로의, 예를 들어 도1의 도면부호 52의 위치에 배치되도록 해도 좋다.

또한, 위상변조장치(32)를 광원(12)으로부터 원판 마스크(14)를 거쳐 감광재료(20)에 이르는 광로 및 광원(12)으로부터 제2 원판 마스크(14)를 거치지 않고 감광재료(20)에 이르는 광로 어디에 배치하여도 좋다.

게다가, 제1 노출에서 감광재료(20)에 형성되는 간섭호에 의한 회절효율과, 제2 노출에서 감광재료(20)에 형성되는 간섭호에 의한 회절효율이 다르도록, 참조광(28)에 대한 물체광(22)의 광강도비를 제1 노출과 제2 노출에서 다르도록 원판 마스크(14)보다 광원(12)쪽에서 감소시키는 광강도 감소장치를 설치해도 좋다.

광강도 감소장치는 감광재료(20)에 주어지는 노출량이 감광재료(20)에 형성되는 간섭호에 의한 회절효율을 최대로 하기 위해 필요한 노출량보다 작아지도록, 감광재료(20)에 주어지는 노출량을 조정하는 노출량 조정장치를 갖추어도 좋다.

감광재료(20)는 제1 노출 및 제2 노출 모두 이용되는 동일한 감광막 또는 감광층이 형성되어 있어도 좋다. 또한, 감광재료(20)는 제1 노출 및 제2 노출 각각에 이용되는 다른 층의 감광막 또는 감광층이 형성되어 있어도 좋다. 다른 층의 감광막 또는 감광층을 이용하는 방법을 보다 상세히 설명하면, 제1 및 제2 노출에서 같은 광원으로부터의 빛(같은 주파수의 빛)을 이용하는 경우 제1 감광제층을 제1 노출에 의해 노출한 후에 그 제1 감광제층을 현상하고, 현상된 제1 감광제층에 제2 감광제를 도포하여 제2 감광제층을 형성하고 그 제2 감광제층에 제2 노출을 행하는 방법으로 제1 및 제2 노출마다 다른 감광제층을 이용할 수 있다. 또한 제1 및 제2 노출에서 다른 광원으로부터의 빛(다른 주파수의 빛)을 이용하는 경우에는 제1 노출에서 이용하는 제1 주파수의 빛에 의해 노출되는 제1 감광층과 제2 노출에서 이용되는 제2 주파수의 빛에 의해 노출되는 제2 감광제층을 형성하고, 제1 노출에서 제1 감광제층을 노출하고 제2 노출에서 제2 감광제층을 노출하는 방법으로 제1 및 제2 노출마다 주파수가 다른 빛에 의해 노출되는 다른 감광제층을 이용할 수 있다.

홀로그램 마스크의 제작에 있어서, 상기 장치 이외에도 각종 장치를 채용할 수 있다. 예를 들어, 십內順平 저, 물리학선서 22 「홀로그래피」(1997년), 裳華房社, 제354쪽∼제358쪽에 기재된 원리에 근거한 제작장치, 미국특허 제4,857,425호나 미국특허 제4,966,428호 등의 명세서에 기재된 방법에 근거한 제작장치 등이 있다. 후자의 제작장치에 있어서는 홀로그램재와 원판 마스크와의 사이에 렌즈계를 설치할 필요가 없다.

또한, 상기 미국특허의 출원인인 영국 런던시의 홀트로닉·테크날러지즈 사(Holtronic Technologies Limited) 제조의 노출장치 「HMA 시리즈」를 이용하여 홀로그램 마스크를 제작할 수도 있다.

구체적으로, 시부야 레벤슨형의 위상 전이 마스크와 같은 기능을 갖는 홀로그램 마스크를 제작하는 경우에 대해서 설명한다.

시부야 레벤슨형의 위상 전이 마스크(92)는 도3(a)에 나타낸 바와 같이, 마스크 기판(94)과, 광투과부(96)와, 광차폐부(98)와, 위상 전이기(100)를 포함한다. 일부 광투과부(96)에 위상 전이기(100)가 형성되어 있다. 위상 전이기(100)를 갖지 않는 광투과부(96)를 거친 빛의 위상을 기준으로 하면(위상 0), 위상 전이기(100)를 갖는 광투과부(96)를 거친 빛은 위상이 π만큼 변화해 있다(위상 π).

이와 같은 시부야 레벤슨형의 위상 전이 마스크(92)와 같은 기능을 갖는 홀로그램 마스크를 2개의 원판 마스크를 이용하여 2중 노출법에 의해 제작하기 위해, 도3(b)에 나타낸 제1 원판 마스크(102)와, 도3(c)에 나타낸 제2 원판 마스크(104)를 이용한다.

제1 원판 마스크(102)는 마스크 기판(106)과, 광투과부(108)와, 광차폐부(110)를 포함한다. 제2 원판 마스크(104)는 마스크 기판(106)과, 광투과부(112)와, 광차폐부(114)를 포함한다. 제1 원판 마스크(102)의 광투과부(108)는 제2 원판 마스크(104)의 광차폐부(114)에서 차폐되는 영역의 최소한 일부에 대응하고 있다.

도3에 나타낸 실시예에 있어서는, 광투과부(108, 112)는 소정의 폭치수를 갖는 띠형상으로 형성되어 호 모양(鎬模樣)으로 배치되어 있고, 1 이상의 광차폐부(110, 114)는 띠형상으로 형성되어 복수의 광투과부(108, 112) 사이에 배치되어 있다.

제1 원판 마스크(102)를 이용하는 제1 노출에 있어서, 위상 전이 마스크(92)의 광투과부(96)에 대응하는 투과 및 위상 0의 영역이 되는 광투과부(108)를 포함하는 제1 원판 마스크(102)의 광투과 차폐 패턴을 홀로그램재(18)의 감광재료(20)에 노출한다.

이어서, 제2 원판 마스크(104)를 이용하는 제2 노출에 있어서, 위상 전이 마스크(92)의 위상 전이기(100)를 갖는 광투과부(96)에 대응하는 투과 및 위상 π의 영역이 되는 광투과부(112)를 포함하는 제2 원판 마스크(104)의 광투과 차폐 패턴을 홀로그램재(18)의 감광재료(20)에 노출한다. 제2 노출에 있어서는, 광투과부(112)에 입사하는 빛의 위상이 제1 노출과 비교하여 π만큼 어긋나도록, 위상변조장치(32)에 의해 광로거리가 변경되어 있다.

위상변조장치(32)에 의해 제2 노출에 있어서의 물체광과 참조광과의 사이의 위상차가 변하고, 제2 노출에 있어서의 감광재료(20)에 기록되는 정보는 위상변조정보를 포함한다.

다른 구체예로서, 홀로그램 마스크로서 헤프톤형의 위상 전이 마스크와 같은 기능을 갖는 홀로그램 마스크를 제작하는 경우에 대해서 설명한다. 이와 같은 홀로그램 마스크를 제작하기 위해 이용하는 노출장치에 있어서는, 후술하는 바와 같이, 광강도비를 감소시키는 광강도 감소장치(도시하지 않음)가 원판 마스크보다 광원쪽에 배치되어 있다.

헤프톤형의 위상 전이 마스크(116)는 도4(a)에 나타낸 바와 같이, 마스크 기판(94)과, 광투과부(118)와, 위상 전이기(120)를 포함한다. 위상 전이기(120)는 소정의 투과율을 갖는 광반투과성 재료를 이용하여 형성되어 있다. 광투과부(118)를 거친 빛의 위상을 기준으로 하면(위상 0), 위상 전이기(120)를 거친 빛은 위상이 π만큼 변화해 있다(위상 π).

이와 같은 헤프톤형의 위상 전이 마스크(116)와 같은 기능을 갖는 홀로그램 마스크를 2개의 원판 마스크를 이용하여 2중 노출법에 의해 제작하기 위해, 도4(b)에 나타낸 제1 원판 마스크(122)와, 도4(c)에 나타낸 제2 원판 마스크(124)를 이용한다.

제1 원판 마스크(122)는 마스크 기판(106)과, 광투과부(126), 광차폐부(128)를 포함한다. 제2 원판 마스크(124)는 마스크 기판(106)과, 광투과부(130)와, 광차폐부(132)를 포함한다. 제1 원판 마스크(122)의 광투과부(126)는 제2 원판 마스크(124)의 광차폐부(132)에서 차폐되는 영역의 최소한 일부에 대응하고 있다.

도4에 나타낸 실시예에 있어서는, 홀로그램재(18)의 감광재료(20)에 최종적으로 형성되는 간섭호는 소정의 폭치수를 갖는 띠형상의 광투과성 부분과 광반투과성 부분이 교대로 나열하는 호 모양을 포함한다. 제1 원판 마스크(122)의 광차폐부(128)는 감광재료(20)의 호 모양의 광반투과성 부분에 대응하고, 제2 원판 마스크(124)의 광차폐부(132)는 감광재료(20)의 호 모양의 광투과성 부분에 대응하고 있다.

제1 원판 마스크(122)의 광투과부(126)는 제2 원판 마스크(124)의 광차폐부(132)에서 차폐되는 영역의 최소한 일부에 대응하고 있다.

제1 원판 마스크(122)를 이용하는 제1 노출에 있어서, 위상 전이 마스크(116)의 광투과부(118)에 대응하는 투과 및 위상 0의 영역이 되는 광투과부(126)를 포함하는 제1 원판 마스크(122)의 광투과 차폐 패턴을 홀로그램재(18)의 감광재료(20)에 노출한다.

이어서, 제2 원판 마스크(124)를 이용하는 제2 노출에 있어서, 위상 전이 마스크(116)의 광반투과성 위상 전이기(120)에 대응하는 광반투과 및 위상 π의 영역이 되는 광투과부(130)를 포함하는 제2 원판 마스크(124)의 광투과 차폐 패턴을 홀로그램재(18)의 감광재료(20)에 노출한다. 제2 노출에 있어서는, 광투과부(130)에 입사하는 빛의 위상이 제1 노출과 비교하여 π만큼 어긋나도록, 위상변조장치(32)에 의해 광로거리가 변경되어 있다.

또한, 제2 노출에 있어서는, 위상 전이 마스크(116)의 광반투과성 위상 전이기(120)가 갖는 투과율에 대응하도록, 노출장치 내의 제2 원판 마스크(124)보다 광원(12)측에 배치된 광강도 감소장치(도시하지 않음)에 의해 광강도비를 감소시킨다.

광강도 감소장치로서, 예를 들어 광흡수 필터장치를 이용할 수 있다. 이와 같은 광흡수 필터장치는 일례로서 복수의 광흡수 필터를 구비해 두고, 광흡수 필터 중 최소한 어느 하나를 적절히 광로에 이동시킴으로써, 통과하는 빛의 강도를 감소시키는 것이어도 좋다.

이와 같은 광강도 감소장치에 의해, 제1 노출에서 감광재료(20)에 형성되는 간섭호에 의한 회절효율과, 제2 노출에서 감광재료(20)에 형성되는 간섭호에 의한 회절효율이 다르도록, 제2 참조광에 대한 제2 물체광의 광강도비가 감소된다.

광강도비의 감소는 홀로그램재(18)의 감광재료(20)에 주어지는 노출량이 회절효율을 최대로 하기 위해 필요한 노출량보다 작아지도록, 감광재료(20)에 주어지는 노출량을 조정함으로써 행할 수도 있다. 감광재료(20)에 주어지는 노출량의 조정은 노출시간이나 광원으로부터의 빛의 강도를 조정함으로써 행한다.

상기한 바와 같은 홀로그램 마스크를 이용하여 상기 홀로그램 마스크에의 광조사에 의해 광투과율 및 위상에 관한 변조정보를 피노출물에 기록하는 방법에 대해서 설명한다.

도5에 나타낸 기록장치(134)는 본 발명에 따른 홀로그램 마스크를 이용한 기록방법에 이용하는 기록장치의 한 실시예이고, 다른 기록장치를 이용해도 좋다. 기록장치(134)는 도1에 나타낸 노출장치(10)에 이용되는 광학시스템과 같은 광학시스템을 이용한다.

기록장치(134)는 광원(136)과, 조사 광학시스템(138)과, 집광 광학시스템(140)을 포함한다.

조사 광학시스템(138)은 렌즈(142, 144)를 포함하고, 광원(136)으로부터의 빛(146)을 평행광(148)으로 변환하여 홀로그램 마스크(18)의 감광재료(20)로 유도한다. 조사 광학시스템(138)은 평행광(148)이 홀로그램 마스크의 기록시의 참조광(28)과 정확히 역방향이 되도록 기록장치(134)에 배치되어 있다.

집광 광학시스템(140)은 홀로그램 마스크(18)를 거친 빛(150)을 빛(152)으로 변환하여 피노출물(154)에 집광시키고, 피노출물(154)에 결상시킨다. 집광 광학시스템(140)은 홀로그램 마스크의 기록시의 광학시스템(24)과 동일한 것을 이용한다.

「피노출물」은 「레지스트층이 형성된 반도체 기판」을 포함한다. 여기에서 「반도체 기판」은 「적층 영역이 형성된 기재(基材)」의 의미로 이용하고, 따라서, 기재가 유리 등인 경우를 포함한다. 또한, 최소한 「기재」는 「반도체 또는 유리 등으로 이루어지는 원형, 직사각형 등의 기재」의 의미로 사용하고, 「적층 영역」은 기재에 형성된 층형상의 재료의 영역의 의미로 사용하여, 예를 들어 배선이나 전극 등의 도전층, 전기절연재료나 광선택재료 등의 층, 반도체층 등을 포함한다.

게다가, 「피노출물」은 특수한 조명이나 일루미네이션 효과를 내기 위해 특정 파장을 선택하는 광선택재료를 적층한 것과 같은 기판이어도 좋고, 그 취지를 벗어나지 않는 한, 각종 변경이 가능하다.

홀로그램 마스크(18)의 감광재료(20)에 기록된 정보를 피노출물에 기록할 때에는, 광원(136)으로부터의 빛(146)은 렌즈(142, 144)를 포함하는 조사 광학시스템(138)을 거쳐 홀로그램 마스크(18)의 감광재료(20)로 입사하고, 홀로그램 마스크(18)를 거친 빛(150)이 집광 광학시스템(140)에 의해 피노출물(154) 상에 결상된다.

이 때, 위상 전이 마스크의 정보와 같은 정보가 홀로그램재 즉 감광재료(20)에 기록되어 있기 때문에, 상기 위상 전이 마스크가 갖는 효과와 동일하게, 결상되는 패턴의 해상도가 향상한다.

상기한 바와 같은 2중 노출방법에 있어서의 광학특성에 대해서 하기에 설명한다. 또한, 이와 같은 2중 노출방법과, 위상 전이 마스크를 이용한 단 1회의 노출방법과의 비교에 대해서도 설명한다.

1회째의 노출에 이용하는 제1 원판 마스크를 거쳐 형성된 물체광 A의 진폭분포를 P_A로 했을 때, 홀로그램재 즉 감광재료로 입사하기 직전의 빛의 복소진폭분포 G_A는 이하 나타낸 식(1)에 의해 구할 수 있다.

G_A = P_A × exp [iα] … (1)

여기에서, α는 물체광 A의 위상을 나타낸다.

1회째의 노출에 이용하는 참조광 R1의 진폭분포를 P_R1로 했을 때, 홀로그램재에 입사하기 직전의 빛의 복소진폭분포 G_R1은, 이하 나타낸 식(2)에 의해 구할 수 있다. γ₁은 참조광 R1의 위상을 나타낸다.

G_R1 = P_R1 × exp [iγ₁] … (2)

2회째의 노출에 이용하는 제2 원판 마스크를 거쳐 형성된 물체광 B의 진폭분포를 P_B로 했을 때, 감광재료로 입사하기 직전의 빛의 복소진폭분포 G_B는 이하 나타낸 식(3)에 의해 구할 수 있다. β는 물체광 B의 위상을 나타낸다.

G_B = P_B × exp [iβ] … (3)

2회째의 노출에 이용하는 참조광 R2의 진폭분포를 P_R2로 했을 때, 홀로그램재에 입사하기 직전의 빛의 복소진폭분포 G_R2는 이하 나타낸 식(4)에 의해 구할 수 있다. γ₂는 참조광 R2의 위상을 나타낸다.

G_R2 = P_R2 × exp [iγ₂] … (4)

따라서, 1회째의 노출 및 2회째의 노출에 의해 감광재료에 주어지는 광강도 I_2AB는 이하 나타낸 식(5)에 의해 구할 수 있다.

I_2AB = │G_A+G_R1│²+│G_B+G_R2│²

= │G_A│²+│G_R1│²+G_A×G_R1 ^*+G_A ^*×G_R1

+│G_B│²+│G_R2│²+G_B×G_R2 ^*+G _B ^*×G_R2 … (5)

여기에서, G_A ^*, G_B ^*, G_R1 ^*, G_R2 ^*는 각각 G_A, G_B, G_R1, G_R2의 공역복소수를 나타낸다.

1회째의 노출에 이용하는 참조광 R1 및 2회째의 노출에 이용하는 참조광 R2로서 같은 참조광 R을 이용하면, G_R1 = G_R2 = G_R이 되고, 식(5)를 이하 식(6)으로 바꾸어 쓸 수 있다.

I_2AB = │G_A+G_R│²+│G_B+G_R│²

= │G_A│²+│G_B│²+2×│G_R│²

+G_A×G_R ^*+G_A ^*×G_R+G_B×G _R ^*+G_B ^*×G_R … (6)

여기에서, 참조광 R의 진폭분포를 P_R로 했을 때, 감광재료에 입사하기 직전의 빛의 복소진폭분포 G_R은 이하 나타낸 식(7)에 의해 구할 수 있다. γ는 참조광 R의 위상을 나타낸다.

G_R = P_R × exp [iγ] … (7)

2회의 노출 후에 홀로그램 마스크의 감광재료를 현상처리한다. 감광재료로서 예를 들어 은염 감광재료와 같은 강도분포가 투과율 분포로서 기록되는 재료를 이용했을 경우, 감광재료에 기록된 진폭 투과율 분포 T_2AB는 이하 식(8)에 의해 구할 수 있다.

T_2AB = T₀ + t₁ × I_2AB … (8)

여기에서, T₀, t₁은 사용하는 감광재료의 종류나 감광재료에의 기록방법에 따라 정해지는 정수이다.

현상처리 후, 감광재료에 기록된 정보를 피노출물에 기록한다. 광원으로부터 유도되어 감광재료로 입사되는 빛 즉 조명광 R_L으로서, 상기 참조광 R을 이용한 경우, 피노출물에 조사되는 빛 즉 재생광 S는 식(6), 식(7), 식(8)을 이용하여 이하 식(9)에 의해 구할 수 있다.

S = G_R × T_2AB = G_R × (T₀ + t₁ × I_2AB)

= G_R × T₀ + G_R ×t₁ × {│G_A│²+│G _B│²+2×│G_R│²}

+ t₁ × (G_A × │G_R│²+ G_A ^*×G_R ²)

+ t₁ × (G_B × │G_R│²+ G_B ^*×G_R ²) … (9)

식(9)에 있어서, 이하 식(10-1), 식(10-2), 식(10-3)에 나타낸 바와 같이 이해할 수 있다.

(0차광)=G_R×T₀+G_R×t₁×{│G_A│²+│G _B│²+2×│G_R│²} … (10-1)

(물체광 A의 ±1차광)=t₁×(G_A×│G_R│²+G_A ^*×G_R ²) … (10-2)

(물체광 B의 ±1차광)=t₁×(G_B×│G_R│²+G_B ^*×G_R ²) … (10-3)

또한, 식(9)에 있어서, 항 t₁×(G_A×│G_R│²)은 물체광 A의 재생을 나타내고, 항 t₁×(G_B×│G_R│²)은 물체광 B의 재생을 나타내고 있다.

이상과 같이, 2중 노출방법에 있어서는, 재생광 S를 나타내는 식에 있어서, 소위 노이즈항이 생기는 일이 없다. 이것은 불필요한 노이즈가 발생하지 않는 것을 의미한다.

상기 2중 노출방법과의 비교를 위해, 위상 전이 마스크를 이용한 단 1회의 노출방법에 대해서 설명한다. 위상 전이 마스크를 이용한 단 1회의 노출에 있어서는, 2중 노출방법에 있어서의 1회째 노출의 물체광 A와 2회째 노출의 물체광 B와 참조광 R이 1회의 노출로 감광재료에 조사된다. 따라서, 위상 전이 마스크를 이용한 단 1회의 노출에 의해 감광재료에 주어지는 광강도 I_1AB는 이하 나타낸 식(11)에 의해 구할 수 있다.

I_1AB = │G_A+G_B+G_R│²

= │G_A│²+│G_B│²+│G_R│²

+ G_A × G_B ^* + G_A ^* × G_B

+ G_A × G_R ^* + G_A ^* ×G_R

+ G_B ×G_R ^* + G_B ^* ×G_R … (11)

1회의 노출에서 감광재료에 기록된 진폭 투과율 분포 T_1AB는 이하 식(12)에 의해 구할 수 있다.

T_1AB = T₀ + t₁ × I_1AB … (12)

피노출물에 조사되는 빛 즉 재생광 S₁은 식(7), 식(11), 식(12)를 이용하여 이하 식(13)에 의해 구할 수 있다.

S = G_R × T_1AB = G_R × (T₀ + t₁ × I_1AB)

= G_R × T₀ + G_R ×t₁ × {│G_A│²+│G _B│²+│G_R│²}

+ G_R × t₁ × (G_A × G_B ^* + G_A ^* × G_B)

+ t₁ × (G_A × │G_R│²+ G_A ^*×G_R ²)

+ t₁ × (G_B × │G_R│²+ G_B ^*×G_R ²) … (13)

식(13)에 있어서, 이하 식(14-1), 식(14-2), 식(14-3), 식(14-4)에 나타낸 바와 같이 이해할 수 있다.

(0차광)=G_R×T₀+G_R×t₁×{│G_A│²+│G _B│²+│G_R│²} … (14-1)

(노이즈)=G_R×t₁×(G_A×G_B ^*+G_A ^*×G_B) … (14-2)

(물체광 A의 ±1차광)=t₁×(G_A×│G_R│²+G_A ^*×G_R ²) … (14-3)

(물체광 B의 ±1차광)=t₁×(G_B×│G_R│²+G_B ^*×G_R ²) … (14-4)

또한, 식(14)에 있어서, 항 t₁×(G_A×│G_R│²)은 물체광 A의 재생을 나타내고, 항 t₁×(G_B×│G_R│²)은 물체광 B의 재생을 나타내고 있다.

이상과 같이, 위상 전이 마스크를 이용한 단 1회의 노출에 있어서는, 재생광 S₁을 나타내는 식에 있어서, 소위 노이즈항이 생긴다. 이것은 불필요한 노이즈가 발생하는 것을 의미한다. 이 점에서도 본 발명의 방법은 종래의 방법과 비교하여 이점을 갖는 것을 이해할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 그 취지를 벗어나지 않는 한, 각종 변경이 가능하다.

본 발명은 위상변조정보를 갖는 위상 전이 마스크의 작성방법에 있어서 고도의 정교하고 세밀한 패턴을 갖는 위상 전이 마스크를 용이하게 제조할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 발명의 효과를 갖는다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

도1은 본 발명에 따른 홀로그램 마스크 제작용 노출장치의 실시예를 나타내는 도면이다.

도2는 본 발명에 따른 홀로그램 마스크 제작용 노출장치에 이용되는 위상변경장치의 실시예를 나타내는 도면으로, (a)는 코너 큐브를 이용한 위상변경장치를 나타낸 도면이고, (b)는 광투과부재를 이용한 위상변경장치를 나타낸 도면이다.

도3은 본 발명에 따른 홀로그램 마스크 제작용 노출방법의 실시예를 설명하기 위한 도면으로, (a)는 위상 전이 마스크를 나타낸 도면이고, (b)는 제1 원판 마스크 및 홀로그램재를 나타낸 도면이고, (c)는 제2 원판 마스크 및 홀로그램재를 나타낸 도면이다.

도4는 본 발명에 따른 홀로그램 마스크 제작용 노출방법의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면으로, (a)는 위상 전이 마스크를 나타내는 도면이고, (b)는 제1 원판 마스크 및 홀로그램재를 나타내는 도면이고, (c)는 제2 원판 마스크 및 홀로그램재를 나타낸 도면이다.

도5는 본 발명에 따른 홀로그램 마스크를 이용한 기록방법의 실시예에 이용하는 기록장치의 일례를 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요부호에 대한 설명 *

10 : 노출장치 12, 136 : 광원

14 : 원판 마스크 18 : 홀로그램재

20 : 감광재료 22 : 물체광(物體光)

24, 140 : 집광 광학시스템 28 : 참조광(參照光)

30 : 참조광 형성 광학시스템 32 : 위상변조장치

34 : 빔 스플릿터(beam splitter) 54 : 제1 반사거울

56 : 코너 큐브(corner cube) 58 : 제2 반사거울

74 : 광투과부재 102, 122 : 제1 원판 마스크

104, 124 : 제2 원판 마스크 106 : 마스크 기판

108, 112, 126, 130 : 광투과부 110, 114, 128, 132 : 광차폐부

134 : 기록장치 138 : 조사 광학시스템

154 : 피노출물

Claims

위상변조정보를 갖는 위상 전이 마스크의 작성방법에 있어서,

상기 위상 전이 마스크의 위상변조정보는 최소한 2종류의 위상 값의 영역을 포함하고, 이 각 위상 값의 영역에 대응하는 최소한 2종류의 제1 및 제2 원판 마스크를 작성하고;

상기 제1 원판 마스크를 거쳐 홀로그램재에 조사되는 제1 물체광과 상기 제1 원판 마스크를 거치지 않고 상기 홀로그램재에 조사되는 제1 참조광을 이용하여, 상기 제1 원판 마스크의 광투과 차폐 패턴을 상기 홀로그램재에 노출하는 제1 노출단계; 및

상기 제2 원판 마스크를 거쳐 상기 홀로그램재에 조사되는 제2 물체광과 상기 제2 원판 마스크를 거치지 않고 상기 홀로그램재에 조사되는 제2 참조광을 이용하여 상기 제2 원판 마스크의 상기 광투과 차폐 패턴을 상기 홀로그램재에 노출하는 제2 노출단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 전이 마스크의 작성방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 노출단계 및 제2 노출단계는 상기 제1 노출단계에 이어지는 제2 노출단계인 것을 특징으로 하는 위상 전이 마스크의 작성방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 노출단계 및 제2 노출단계의 참조광은 같은 참조광 광학계에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 위상 전이 마스크의 작성방법.
제1항에 있어서, 상기 위상 전이 마스크의 위상변조정보는 서로 π만큼 다른 2종류의 위상 값을 갖는 것을 특징으로 하는 위상 전이 마스크의 작성방법.
제1항에 있어서, 상기 광투과 차폐 패턴은 소정의 폭을 갖는 띠형상의 광투과부로서 호 형상으로 배치된 띠형상의 복수의 광차폐부를 포함하고, 상기 제1 원판 마스크의 상기 광투과부는 상기 제2 원판 마스크의 상기 광차폐부에서 차폐되는 영역의 최소한 일부에 대응하고 있고, 상기 제1 위상차와 상기 제2 위상차와의 사이의 상이는 대략 π인 것을 특징으로 하는 위상 전이 마스크의 작성방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 노출단계에서 상기 홀로그램재에 형성되는 제1 간섭호에 의한 회절효율과 상기 제2 노출단계에서 상기 홀로그램재에 형성되는 제2 간섭호에 의한 회절효율과의 사이에 차를 발생시키는 회절효율 변경단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 전이 마스크의 작성방법.
제6항에 있어서, 상기 회절효율 변경단계는, 참조광에 대한 물체광의 광강도비를 상기 회절효율을 최대로 하기 위해 필요한 광강도비보다 작아지도록 상기 원판 마스크보다 상기 광원 쪽에서 감소시키는 광감도 감소단계, 또는 상기 홀로그램재에 주어지는 노출량을 상기 회절효율을 최대로 하기 위해 필요한 노출량보다 작아지도록 조정하는 노출량 조정단계를 갖춘 것을 특징으로 하는 위상 전이 마스크의 작성방법.
제1항 내지 제7항의 어느 한 항에 있어서, 상기 홀로그램재는 상기 제1 노출단계 및 상기 제2 노출단계의 양쪽에 이용되는 동일한 감광막 또는 감광층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 위상 전이 마스크의 작성방법.
제1항 내지 제7항의 어느 한 항에 있어서, 상기 홀로그램재는 상기 제1 노출단계 및 상기 제2 노출단계의 각각에 이용되는 다른 감광막 또는 감광층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 위상 전이 마스크의 작성방법.
위상변조정보를 갖는 위상 전이 마스크의 작성방법에 있어서,

상기 위상 전이 마스크의 위상변조정보는 최소한 2종류의 위상 값의 영역을 포함하고, 이 각 위상 값의 영역에 대응하는 최소한 제1 원판 마스크 및 제2 원판 마스크를 작성하고;

상기 제1 원판 마스크를 거쳐 홀로그램재에 조사되는 제1 물체광과 상기 제1 원판 마스크를 거치지 않고 상기 홀로그램재에 조사되는 제1 참조광을 이용하여, 상기 제1 원판 마스크의 광투과 차폐 패턴을 상기 홀로그램재에 노출하는 제1 노출단계; 및

상기 제2 원판 마스크를 거쳐 상기 홀로그램재에 조사되는 제2 물체광과 상기 제2 원판 마스크를 거치지 않고 상기 홀로그램재에 조사되는 제2 참조광을 이용하여, 광원으로부터 상기 홀로그램재에 이르는 광로의 어느 하나의 위치에 있어서, 상기 제1 물체광과 상기 제1 참조광과의 사이의 제1 위상차와, 상기 제2 물체광과 상기 제2 참조광과의 사이의 제2 위상차가 다르도록 상기 제2 위상차를 변경하여 상기 제2 원판 마스크의 상기 광투과 차폐 패턴을 상기 홀로그램재에 노출하는 제2 노출단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 전이 마스크의 작성방법.
제10항에 있어서, 상기 제1 노출단계 및 제2 노출단계는 상기 제1 노출단계에 이어지는 제2 노출단계인 것을 특징으로 하는 위상 전이 마스크의 작성방법.
제10항에 있어서, 상기 제1 노출단계 및 제2 노출단계의 참조광은, 같은 참조광 광학계에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는 위상 전이 마스크의 작성방법.
제10항에 있어서, 상기 위상 전이 마스크의 위상변조정보는 서로 π만큼 다른 2종류의 위상 값을 갖는 것을 특징으로 하는 위상 전이 마스크의 작성방법.
제10항에 있어서, 상기 위상차를 바꾸는 단계는 상기 광원으로부터 상기 제2 원판 마스크를 거쳐 상기 홀로그램재에 이르는 광로 및 상기 광원으로부터 상기 제2 원판 마스크를 거치지 않고 상기 홀로그램재에 이르는 광로의 최소한 한쪽 광로길이를 바꾸는 단계를 갖춘 것을 특징으로 하는 위상 전이 마스크의 작성방법.
제10항에 있어서, 상기 광투과 차폐 패턴은 소정의 폭을 갖는 띠형상의 광투과부로서 호 형상으로 배치된 복수의 광투과부와 상기 복수의 광투과부 사이에 배치된 띠형상의 복수의 광차폐부를 포함하고, 상기 제1 원판 마스크의 상기 광투과부는 상기 제2 원판 마스크의 상기 광차폐부에서 차폐되는 영역의 최소한 일부에 대응하고 있고, 상기 제1 위상차와 상기 제2 위상차와의 사이의 상이는 대략 π인 것을 특징으로 하는 위상 전이 마스크의 작성방법.
제10항에 있어서, 상기 제1 노출단계에서 상기 홀로그램재에 형성되는 제1 간섭호에 의한 회절효율과 상기 제2 노출단계에서 상기 홀로그램재에 형성되는 제2 간섭호에 의한 회절효율과의 사이에 차를 발생시키는 회절효율 변경단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 전이 마스크의 작성방법.
제16항에 있어서, 상기 회절효율 변경단계는, 참조광에 대한 물체광의 광강도비를 상기 회절효율을 최대로 하기 위해 필요한 광강도비 보다 작아지도록 상기 원판 마스크보다 상기 광원 쪽에서 감소시키는 광강도 감소단계, 또는 상기 홀로그램재에 주어지는 노출량을 상기 회절효율을 최대로 하기 위해 필요한 노출량보다 작아지도록 조정하는 노출량 조정단계를 갖춘 것을 특징으로 하는 위상 전이 마스크의 작성방법.
제10항 내지 제16항의 어느 한 항에 있어서, 상기 홀로그램재는 상기 제1 노출단계 및 상기 제2 노출단계의 양쪽에 이용되는 동일한 감광막 또는 감광층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 위상 전이 마스크의 작성방법.
제10항 내지 제16항의 어느 한 항에 있어서, 상기 홀로그램재는 상기 제1 노출단계 및 상기 제2 노출단계의 각각에 이용되는 다른 감광막 또는 감광층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 위상 전이 마스크의 작성방법.
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