專利名稱：光罩、光罩制作方法及使用該光罩的圖案形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制造半導(dǎo)體集成電路裝置的微細(xì)圖案形成用光罩、光罩制作方法及使用該光罩的圖案形成方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，為實(shí)現(xiàn)用半導(dǎo)體制成的大規(guī)模集成電路裝置(LSI)的高集成化，就要求電路圖案越來(lái)越微細(xì)化。其結(jié)果是，構(gòu)成電路的布線圖案的細(xì)線化或者是將隔著絕緣層將被多層化的布線與布線連接起來(lái)的連接孔圖案(以下稱之為連接圖案)的微細(xì)化，也就變得非常重要了。
下面，說(shuō)明假定用正光阻工序?qū)崿F(xiàn)用近幾年的光曝光裝置制作的布線圖案微細(xì)化的情況。在正光阻工序中，線圖案為利用光罩曝光及這之后的顯像而在對(duì)應(yīng)于光阻的非感光區(qū)域殘留下的線狀光阻膜(光阻圖案)；溝槽圖案為對(duì)應(yīng)于光阻感光區(qū)域的光阻除去部(光阻除去圖案)；連接圖案為孔狀光阻除去部，可以認(rèn)為是特別微小的溝槽圖案。需提一下，在使用負(fù)光阻工序來(lái)代替正光阻工序的情況下，只要將上述線圖案及溝槽圖案各自的定義更換一下就行了。
一般情況下，使用被稱為超解像曝光的斜入射曝光形成細(xì)線圖案的細(xì)線形成方法已經(jīng)被應(yīng)用到布線圖案的微細(xì)化上來(lái)了。該方法作為一種將對(duì)應(yīng)于光阻的非感光區(qū)域的光阻圖案微細(xì)化的方法是非常好的，同時(shí)又有提高周期性地布置著的密集圖案的焦點(diǎn)深度的效果。但該斜入射曝光方法作為一種將孤立的光阻除去部微細(xì)化的方法則是收不到什么效果的。相反，還會(huì)使像(光學(xué)像)的對(duì)比度、焦點(diǎn)深度惡化。因此，斜入射曝光方法被用在形成具有光阻除去部的尺寸大于光阻圖案的尺寸這樣的特征的圖案上，例如柵極圖案的形成上等。
另一方面，我們知道，為形成微細(xì)連接圖案那樣的孤立的微細(xì)光阻除去部分，使用不包含斜入射部分的低干涉程度的小光源是很有效的。若這時(shí)使用衰減型移相光罩(attenuated phase-shifting mask，half-tonephase-shifting mask)效果會(huì)更好(參考日本國(guó)特開平9-90601號(hào)公報(bào))。在衰減型移相光罩中，作為包圍對(duì)應(yīng)于連接圖案的透光部(開口部)的光罩圖案，設(shè)了具有對(duì)曝光光為3～6％左右、非常低的透光率且相對(duì)于透過(guò)開口部的光產(chǎn)生180度的相位反轉(zhuǎn)的移相器來(lái)取代完全遮光部。
需提一下，在本說(shuō)明書中，在不作特殊說(shuō)明的情況下，透光率以設(shè)透光性基板的透光率為100％時(shí)的實(shí)效透光率來(lái)表示；完全遮光膜(完全遮光部)意味著實(shí)效透光率小于1％的遮光膜(遮光部)。
下面，參考圖27(a)～圖27(g)，說(shuō)明用衰減型移相光罩形成圖案的那種圖案形成方法的原理。
圖27(a)為一光罩平面圖，在設(shè)在光罩表面、成為完全遮光部的鉻膜上形成對(duì)應(yīng)于連接圖案的開口部，即可制成該光罩；圖27(b)為透過(guò)圖27(a)所示的光罩的光中AA’線上的那一部分的透過(guò)光振幅強(qiáng)度。圖27(c)為一光罩平面圖，在形成在光罩表面上的移相器上形成對(duì)應(yīng)于連接圖案的鉻膜作完全遮光部，即可制成該光罩；圖27(d)為透過(guò)圖27(c)所示的光罩的光中AA’線上的那一部分的透過(guò)光振幅強(qiáng)度。圖27(e)為一光罩平面圖，在形成在光罩表面上的移相器上形成對(duì)應(yīng)于連接圖案的開口部作完全遮光部，即可制成該光罩(也就是說(shuō)衰減型移相光罩)；圖27(f)及圖27(g)各自表示透過(guò)圖27(e)所示的光罩的光中AA’線上的那一部分的透過(guò)光振幅強(qiáng)度及光強(qiáng)度。
這里，如圖27(b)、圖27(d)、圖27(f)所示，透過(guò)圖27(e)所示的衰減型移相光罩的光的振幅強(qiáng)度，為透過(guò)圖27(a)及圖27(c)各自所示的光罩的光的振幅強(qiáng)度之和。也就是說(shuō)，在圖27(e)所示的衰減型移相光罩中，這樣來(lái)形成成為遮光部的移相器即不僅讓光在低透光率下透過(guò)，還給透過(guò)該移相器的光加上對(duì)通過(guò)開口部的光為180度的光路差。因此，如圖27(b)及圖27(d)所示，因透過(guò)移相器的光具有相對(duì)透過(guò)開口部的光為反相位的振幅強(qiáng)度分布，故若對(duì)圖27(b)所示的振幅強(qiáng)度分布和圖27(d)所示的振幅強(qiáng)度分布進(jìn)行合成，則產(chǎn)生振幅強(qiáng)度由于相位變化而成為0的相位邊界點(diǎn)，如圖27(f)所示。結(jié)果是，如圖27(g)所示，就在成為相位邊界點(diǎn)的開口部的邊緣(以下稱其為相位端)，形成用振幅強(qiáng)度的平方表示、光強(qiáng)度也為0的強(qiáng)黑暗部。因此，在透過(guò)了圖27(e)所示的衰減型移相光罩的光的像中，在開口部周圍實(shí)現(xiàn)了非常強(qiáng)的對(duì)比度。但是，該對(duì)比度相對(duì)于垂直入射到光罩的光而提高，具體來(lái)講，該對(duì)比度相對(duì)于從低干涉度的小光源區(qū)域入射到光罩的光而提高。相反，對(duì)斜入射曝光而言，例如對(duì)除去了垂直入射成分(來(lái)自光源中心(光罩的法線方向)的照明成分)、被稱為環(huán)狀照明那樣的曝光而言，即使在開口部周圍(產(chǎn)生相位變化的相位邊界附近)也看不到對(duì)比度有什么提高。此外，與使用低干涉度的小光源進(jìn)行曝光的情況相比，進(jìn)行斜入射曝光時(shí)，還有焦點(diǎn)深度下降的缺點(diǎn)。
如上所述，在用正光阻工序形成象連接圖案那樣的微細(xì)光阻除去圖案的情況下，需要將0.5左右以下的小光源(成為只有垂直入射成分的照明)與衰減型移相光罩組合起來(lái)進(jìn)行曝光。該方法對(duì)于形成微細(xì)的孤立布置的連接圖案來(lái)說(shuō)是非常有效的。
然而，隨著近年來(lái)的半導(dǎo)體器件的高集成化，不僅在布線圖案中需要有孤立著布置的圖案和布置得很密的圖案；在連接圖案中也需要有孤立著布置的圖案和布置得很密的圖案。為在形成布置得很密的連接圖案的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)高焦點(diǎn)深度，也是與被布置得很密的布線圖案一樣，斜入射曝光的效果很好。
需提一下，近年來(lái)，在形成布線圖案的時(shí)候，除了需要將成為布線圖案的線圖案微細(xì)化，還需要將布線間的溝槽圖案微細(xì)化。這里，與形成孤立連接圖案時(shí)一樣，在形成孤立的微小的布線間溝槽圖案的時(shí)候，將低干涉度光源與衰減型移相光罩組合起來(lái)使用效果良好。
也就是說(shuō)，形成高密度的布線圖案及高密度的連接圖案時(shí)，必須用斜入射曝光，而另一方面，若進(jìn)行斜入射曝光，孤立的連接圖案及孤立的布線間溝槽圖案的對(duì)比度及焦點(diǎn)深度明顯變壞。在使用用以提高解像度的衰減型移相光罩的情況下，該對(duì)比度及焦點(diǎn)深度會(huì)進(jìn)一步變壞。
相反，若為形成孤立的微小連接圖案及孤立的微小布線間溝槽圖案而使用低干涉度的小光源，則有難以形成高密度圖案或者微小線圖案的問(wèn)題。
因此，孤立布置的微小溝槽圖案的最佳光源條件與布置得很密的圖案或者微小的線圖案的最佳光源條件互相矛盾。因此，要想同時(shí)形成微小的光阻圖案和微小的孤立的光阻除去圖案，就要折中考慮來(lái)自光源的垂直入射成分及斜入射成分各自的效果。結(jié)果是采用了中干涉度(0.5～0.6程度)的光源。然而，因?yàn)樵谶@種情況下垂直入射及斜入射的效果相殺，故很難通過(guò)同時(shí)使孤立溝槽圖案與孤立線圖案或者孤立溝槽圖案與密集圖案微細(xì)化而實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體器件的進(jìn)一步高集成化。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述，本發(fā)明的目的，在于做到能夠同時(shí)微細(xì)化孤立溝槽圖案和孤立線圖案或者孤立溝槽圖案和密集圖案。
為達(dá)成所述目的，本發(fā)明的光罩是這樣的，透光性基板上形成有對(duì)曝光光具有遮光性的半遮光部、由半遮光部包圍起來(lái)且對(duì)曝光光具有透光性的透光部及由半遮光部包圍起來(lái)且位于透光部周邊的周邊部。半遮光部及透光部讓曝光光在同相位下透過(guò)；周邊部讓曝光光在以半遮光部及透光部為基準(zhǔn)的反相位下透過(guò)。再就是，在半遮光部形成區(qū)域的透光性基板上形成具有讓曝光光部分地透過(guò)的透光率且讓曝光光在以周邊部為基準(zhǔn)的反相位下透過(guò)的移相膜。
根據(jù)本發(fā)明的光罩，讓曝光光以與透光部相反的相位透過(guò)的周邊部被透光部和讓曝光光以與該透光部相同的相位透過(guò)的遮光性半遮光部夾起來(lái)。結(jié)果是，透光部和周邊部間的光強(qiáng)度分布的對(duì)比度就由于透過(guò)周邊部的光和透過(guò)透光部的光間的相互干涉而得以強(qiáng)調(diào)。再就是，在例如正光阻工序中用斜入射曝光形成微細(xì)的孤立光阻除去部(即微細(xì)的孤立溝槽圖案)的情況下，也能收到這一對(duì)比度強(qiáng)調(diào)效果。換句話說(shuō)，將本實(shí)施例中的光罩和斜入射曝光組合起來(lái)以后，就能將孤立溝槽圖案與孤立線圖案或者孤立溝槽圖案與密集圖案同時(shí)微細(xì)化。
需提一下，在該說(shuō)明書中，對(duì)曝光光具有透光性意味著讓光阻感光的透光率；而對(duì)曝光光具有遮光性則意味著不讓光阻感光的透光率。再就是，同相位意味著大于、等于(-30+360×n)度且小于、等于(30+360×n)的相位差；而反相位意味著大于、等于(150+360×n)度且小于、等于(210+360×n)的相位差。
在本發(fā)明的光罩中，可挖透光部形成區(qū)域的透光性基板，挖后的厚度可讓曝光光在以周邊部為基準(zhǔn)的反相位下透過(guò)。換句話說(shuō)，透光部可為起高透光率移相器之作用的基板挖下部。
在本發(fā)明的光罩中，周邊部形成區(qū)域的透光性基板的表面可露出來(lái)。
在本發(fā)明的光罩中，移相膜可為含有金屬的氧化膜。
在本發(fā)明的光罩中，最好是，移相膜包括對(duì)曝光光的透光率比透光性基板對(duì)曝光光的透光率還低的透光率調(diào)整膜、形成在透光率調(diào)整膜上且讓曝光光在以周邊部為基準(zhǔn)的反相位下透過(guò)的相位調(diào)整膜。
這樣做以后，可任意選擇我們所希望的相位變化和我們所希望的透光率組合起來(lái)的移相膜。還可通過(guò)組合透光率調(diào)整膜的材料和相位調(diào)整膜的材料而將用以加工移相膜的蝕刻時(shí)的選擇比提高。
在移相膜包括透光率調(diào)整膜和相位調(diào)整膜的情況下，透光率調(diào)整膜可為由金屬或者金屬合金制成的且讓曝光光在以周邊部為基準(zhǔn)的同相位下透過(guò)薄膜。此時(shí)，透光率調(diào)整膜的膜厚可小于、等于30nm。
還有，在移相膜包括透光率調(diào)整膜和相位調(diào)整膜的情況下，相位調(diào)整膜可為氧化膜。
還有，在移相膜包括透光率調(diào)整膜和相位調(diào)整膜的情況下，最好是，周邊部被布置在離透光部一定距離的位置上，移相膜中僅有透光率調(diào)整膜形成在周邊部和透光部之間。這樣做以后，周邊部的透光率、周邊部和透光部間僅形成了透光率調(diào)整膜的那一部分(以下稱其為相位調(diào)整膜除去部分)的透光率的平均值，比周邊部的透光率小。換句話說(shuō)，因?yàn)榭墒购邢辔徽{(diào)整膜除去部分的周邊部的透光率(實(shí)效透光率)比1小，故控制周邊部的尺寸的容限就增大。需提一下，在透光率調(diào)整膜為單層薄膜的情況下，透過(guò)周邊部的光和透過(guò)相位調(diào)整膜除去部分的光基本上是同相位。再就是，在這種情況下，和使用多層構(gòu)造的透光率調(diào)整膜相比，可抑制在在周邊部和透光部間形成微小寬度的透光率調(diào)整膜時(shí)該膜發(fā)生剝離。
在本發(fā)明的光罩中，可將周邊部設(shè)置成與透光部相連的狀態(tài)，也可將周邊部設(shè)在離開透光部有一定距離的位置上。
在本發(fā)明的光罩中，最好是，移相膜包括對(duì)曝光光的透光率比透光性基板對(duì)曝光光的透光率還低的透光率調(diào)整膜、形成在透光率調(diào)整膜上且讓曝光光在以周邊部為基準(zhǔn)的反相位下透過(guò)的相位調(diào)整膜；在周邊部形成區(qū)域的透光性基板上也形成有透光率調(diào)整膜。
這樣做以后，可任意選擇我們所希望的相位變化和我們所希望的透光率組合起來(lái)的移相膜。還可通過(guò)組合透光率調(diào)整膜的材料和相位調(diào)整膜的材料而將用以加工移相膜的蝕刻時(shí)的選擇比提高。再就是，因在周邊部的透光性基板上僅形成透光率調(diào)整膜，故周邊部的透光率比透光性基板低，周邊部成為透光率調(diào)整膜。換句話說(shuō)，可由透光率調(diào)整膜將周邊部的透光率調(diào)整在我們所希望的值上。結(jié)果是，因能避免出現(xiàn)光罩上周邊部的透光率為最高這樣的問(wèn)題，故能夠降低對(duì)周邊部的微細(xì)化程度的要求。換句話說(shuō)，能夠避免由于輪廓強(qiáng)調(diào)光罩中的周邊部即開口部的上限尺寸太微小而難以制成光罩這樣的問(wèn)題。
還有，在這種情況下，透光率調(diào)整膜可為由金屬或者金屬合金制成且讓曝光光在以周邊部為基準(zhǔn)的同相位下透過(guò)的薄膜。此時(shí)，透光率調(diào)整膜的膜厚可小于、等于30nm。
還有，在這種情況下，相位調(diào)整膜可為氧化膜。
還有，在這種情況下，周邊部可被布置成與透光部相連的狀態(tài)，或者被布置在離透光部有一定距離的位置上。
在本發(fā)明的光罩中，最好是，移相膜包括讓曝光光在以周邊部為基準(zhǔn)的反相位下透過(guò)的相位調(diào)整膜、形成在相位調(diào)整膜上且對(duì)曝光光的透光率比透光性基板對(duì)曝光光的透光率還低的透光率調(diào)整膜，透光部形成區(qū)域的透光性基板上也形成有相位調(diào)整膜，周邊部形成區(qū)域的透光性基板的表面露出來(lái)。
這樣做以后，可任意選擇我們所希望的相位變化和我們所希望的透光率組合起來(lái)的移相膜。還可通過(guò)組合透光率調(diào)整膜的材料和相位調(diào)整膜的材料而將用以加工移相膜的蝕刻時(shí)的選擇比提高。
還有，在這種情況下，透光率調(diào)整膜，可為由金屬或者金屬合金制成的且讓曝光光在以周邊部為基準(zhǔn)的同相位下透過(guò)的薄膜。此時(shí)，透光率調(diào)整膜的膜厚可小于、等于30nm。
還有，在這種情況下，相位調(diào)整膜可為氧化膜。
還有，在這種情況下，可將周邊部設(shè)置成與透光部相連的狀態(tài)，也可將周邊部設(shè)在離開透光部有一定距離的位置上。
在本發(fā)明的光罩中，移相膜的透光率大于、等于6％且小于、等于15％。
這樣做以后，就既能防止形成圖案時(shí)光阻膜的減少等，又確能收到本實(shí)施例的對(duì)比度強(qiáng)調(diào)效果。
本發(fā)明所涉及的圖案形成方法，以使用本發(fā)明的光罩的圖案形成方法為前提，包括在基板上形成光阻膜的工序；介于光罩將曝光光照射到光阻膜上的工序；及對(duì)由曝光光照射的光阻膜進(jìn)行顯像處理并將光阻膜圖案化的工序。
根據(jù)本發(fā)明的圖案形成方法，可收到與本發(fā)明的光罩一樣的效果。再就是，在照射曝光光的工序中，使用斜入射照明法(斜入射曝光法)以后，就確能收到所述效果。
本發(fā)明所涉及的第一種光罩制作方法，為制作在透光性基板上形成有對(duì)曝光光具有遮光性的半遮光部、由半遮光部包圍起來(lái)且對(duì)曝光光具有透光性的透光部及由半遮光部包圍起來(lái)且位于透光部周邊的周邊部的光罩的制作方法。具體而言，包括在半遮光部形成區(qū)域的透光性基板上形成具有讓曝光光部分地透過(guò)的透光率且讓曝光光在以周邊部為基準(zhǔn)的反相位下透過(guò)的移相膜的第一工序；及在第一工序之后，挖透光部形成區(qū)域的透光性基板，挖到挖后的深度可讓曝光光在以周邊部為基準(zhǔn)的反相位下透過(guò)的第二工序。
根據(jù)第一種光罩制作方法，在半遮光部形成區(qū)域的透光性基板上形成讓曝光光部分地透過(guò)且讓曝光光在以周邊部為基準(zhǔn)的反相位下透過(guò)的移相膜之后，再挖透光部形成區(qū)域的透光性基板，挖到挖后的厚度可讓曝光光在以周邊部為基準(zhǔn)的反相位下透過(guò)。因此，讓曝光光以與透光部相反的相位透過(guò)的周邊部，被成為高透光率移相器的透光部和讓曝光光以與該透光部相同的相位透過(guò)的成為低透光率移相器的半遮光部夾起來(lái)。結(jié)果是，透光部和周邊部間的光強(qiáng)度分布的對(duì)比度就由于透過(guò)周邊部的光和透過(guò)透光部的光間的相互干涉而得以強(qiáng)調(diào)。再就是，在例如正光阻工序中用斜入射曝光形成微細(xì)的孤立光阻除去部(即微細(xì)的孤立溝槽圖案)的情況下，也能收到這一對(duì)比度強(qiáng)調(diào)效果。換句話說(shuō)，將本實(shí)施例中的光罩和斜入射曝光組合起來(lái)以后，就能將孤立溝槽圖案與孤立線圖案或者孤立溝槽圖案與密集圖案同時(shí)微細(xì)化。
在第一種光罩制作方法中，最好是，第一工序，包括在整個(gè)透光性基板面上形成移相膜，之后，再將透光部形成區(qū)域和周邊部形成區(qū)域的移相膜除去的工序。
這樣做以后，因?yàn)樵谕腹庑曰迳闲纬梢葡嗄ひ院?，?duì)移相膜及透光性基板分別進(jìn)行了選擇性的蝕刻處理，故很容易實(shí)現(xiàn)具有成為低透光率移相器的半遮光部及周邊部的任意形狀的光罩及成為高透光率移相器的任意形狀的透光部。再就是，在透光部和周邊部相互分開的情況下，換句話說(shuō)，在在透光部和周邊部之間殘留下移相膜的情況下，以在第一工序中已圖案化的移相膜為掩模，在第二工序中對(duì)透光性基進(jìn)行自我對(duì)準(zhǔn)的蝕刻，故可正確地進(jìn)行光罩加工。
在第一種光罩制作方法中，最好是，第一工序包括在整個(gè)透光性基板面上形成移相膜，之后，再將周邊部形成區(qū)域的移相膜除去的工序；第二工序還包括在挖透光部形成區(qū)域的透光性基板之前，除去透光部形成區(qū)域的移相膜的工序。
這樣做以后，因?yàn)樵谕腹庑曰迳闲纬梢葡嗄ひ院?，?duì)移相膜及透光性基板分別進(jìn)行了選擇性的蝕刻處理，故很容易實(shí)現(xiàn)具有成為低透光率移相器的半遮光部及周邊部的任意形狀的光罩及成為高透光率移相器的任意形狀的透光部。再就是，因除去周邊部形成區(qū)域的移相膜的工序和除去透光部形成區(qū)域的移相膜的工序是分別進(jìn)行的，故在透光部形成區(qū)域和周邊部形成區(qū)域有一微小寬度的情況下，換句話說(shuō)，在透光部和周邊部間殘留下寬度微小的移相膜的情況下，可使光罩的加工容限增大。
在第一種光罩制作方法中，最好是，移相膜包括對(duì)曝光光的透光率比透光性基板對(duì)曝光光的透光率低的透光率調(diào)整膜、和形成在透光率調(diào)整膜上且讓曝光光在以周邊部為基準(zhǔn)的反相位下透過(guò)的相位調(diào)整膜。
這樣做以后，可任意選擇我們所希望的相位變化和我們所希望的透光率組合起來(lái)的移相膜。還可通過(guò)組合透光率調(diào)整膜的材料和相位調(diào)整膜的材料而將用以加工移相膜的蝕刻時(shí)的選擇比提高。
在第一種光罩制作方法中，最好是，第一工序包括在整個(gè)透光性基板面上，依次形成對(duì)曝光光的透光率比透光性基板對(duì)曝光光的透光率低的透光率調(diào)整膜、和讓曝光光在以周邊部為基準(zhǔn)的反相位下透過(guò)的相位調(diào)整膜之后，再除去透光部形成區(qū)域和周邊部形成區(qū)域的相位調(diào)整膜，而在半遮光部形成區(qū)域的透光性基板上形成由透光率調(diào)整膜及相位調(diào)整膜構(gòu)成的移相膜的工序。第二工序還包括在挖透光部形成區(qū)域的透光性基板之前，除去透光部形成區(qū)域的透光率調(diào)整膜的工序。
因這樣做以后，在周邊部形成區(qū)域的透光性基板上形成了透光率調(diào)整膜，故周邊部的透光率比透光性基板的小，周邊部成為透光率調(diào)整部。換句話說(shuō)，周邊部的透光率由透光率調(diào)整膜調(diào)整到我們所希望的值上。結(jié)果是，因可回避周邊部的透光率在光罩上為最高的情況，而可降低對(duì)周邊部的微細(xì)化要求。換句話說(shuō)，能夠避免由于輪廓強(qiáng)調(diào)光罩中的周邊部即開口部的上限尺寸太微小而難以制成光罩這樣的問(wèn)題。再就是，可通過(guò)采用在透光性基板上依次形成透光率調(diào)整膜及相位調(diào)整膜以后，選擇性地對(duì)相位調(diào)整膜、透光率調(diào)整膜及透光性基板分別進(jìn)行蝕刻這一做法，而很容易地實(shí)現(xiàn)具有低透光率移相器的半遮光部及透光率調(diào)整部的周邊部的、任意形狀的光罩圖案及成為高透光率移相器的任意形狀的透光部。還有，在透光部和周邊部相互分開的情況下，換句話說(shuō)，在在透光部和周邊部之間殘留下移相膜的情況下，以已圖案化的移相膜為掩模，對(duì)透光性基進(jìn)行自我對(duì)準(zhǔn)的蝕刻，故可正確地進(jìn)行光罩加工。
在第一種光罩制作方法中，最好是，第一工序包括在整個(gè)透光性基板面上，依次形成對(duì)曝光光的透光率比透光性基板對(duì)曝光光的透光率低的透光率調(diào)整膜、和讓曝光光在以周邊部為基準(zhǔn)的反相位下透過(guò)的相位調(diào)整膜，之后，再除去周邊部形成區(qū)域的相位調(diào)整膜，從而在半遮光部形成區(qū)域的透光性基板上形成由透光率調(diào)整膜及相位調(diào)整膜構(gòu)成的移相膜的工序。第二工序還包括在透光性基板上挖一透光部形成區(qū)域之前，依次除去透光部形成區(qū)域的相位調(diào)整膜及透光率調(diào)整膜的工序。
因?yàn)檫@樣做以后，在周邊部形成區(qū)域的透光性基板上形成了透光率調(diào)整膜，故周邊部的透光率比透光性基板的小，周邊部成為透光率調(diào)整部。換句話說(shuō)，周邊部的透光率由透光率調(diào)整膜調(diào)整到我們所希望的值上。結(jié)果是，因可回避周邊部的透光率在光罩上為最高的情況，而可降低對(duì)周邊部的微細(xì)化要求。換句話說(shuō)，能夠避免由于輪廓強(qiáng)調(diào)光罩中的周邊部即開口部的上限尺寸太微小而難以制成光罩這樣的問(wèn)題。再就是，可通過(guò)采用在透光性基板上依次形成透光率調(diào)整膜及相位調(diào)整膜以后，選擇性地對(duì)相位調(diào)整膜、透光率調(diào)整膜及透光性基板分別進(jìn)行蝕刻這一做法，而很容易地實(shí)現(xiàn)具有低透光率移相器的半遮光部及透光率調(diào)整部的周邊部的、任意形狀的光罩圖案及成為高透光率移相器的任意形狀的透光部。
還有，因除去周邊部形成區(qū)域的移相膜的工序和除去透光部形成區(qū)域的移相膜的工序是分別進(jìn)行的，故在透光部形成區(qū)域和周邊部形成區(qū)域有一微小寬度的情況下，換句話說(shuō)，在透光部和周邊部間殘留下寬度微小的移相膜的情況下，可使光罩的加工容限增大。
本發(fā)明所涉及的第二種光罩制作方法，為制作在透光性基板上形成有對(duì)曝光光具有遮光性的半遮光部、由半遮光部包圍起來(lái)且對(duì)曝光光具有透光性的透光部及由半遮光部包圍起來(lái)且位于透光部周邊的周邊部的光罩的制作方法。具體而言，包括在透光性基板上依次形成讓曝光光在以周邊部為基準(zhǔn)的反相位下透過(guò)的相位調(diào)整膜及它對(duì)曝光光的透光率比透光性基板對(duì)曝光光的透光率還低的透光率調(diào)整膜的第一工序；除去周邊部形成區(qū)域的相位調(diào)整膜及透光率調(diào)整膜的第二工序；以及在第二工序之后，除去透光部形成區(qū)域的透光率調(diào)整膜的第三工序。形成在半遮光部形成區(qū)域的透光性基板上的相位調(diào)整膜及透光率調(diào)整膜，構(gòu)成具有讓曝光光部分地透過(guò)的透光率且讓曝光光在以周邊部為基準(zhǔn)的反相位下透過(guò)的移相膜。
根據(jù)第二種光罩制作方法，在透光性基板上形成相位調(diào)整膜及透光率調(diào)整膜之后，再除去周邊部形成區(qū)域的相位調(diào)整膜及透光率調(diào)整膜，之后再除去透光部形成區(qū)域的透光率調(diào)整膜。結(jié)果是，半遮光部形成區(qū)域的透光性基板上形成了由相位調(diào)整膜及透光率調(diào)整膜構(gòu)成的移相膜，即形成了讓曝光光部分地在反相位下透過(guò)的移相膜。同時(shí)在透光部形成區(qū)域的透光性基板上形成了相位調(diào)整膜的單層構(gòu)造。這樣以來(lái)，讓曝光光以和透光部相反的相位透過(guò)的周邊部，就被成為高透光率移相器的透光部、及讓曝光光在與透光部相同的相位下透過(guò)成為低透光率移相器的半遮光部夾起來(lái)。透光部和周邊部間的光強(qiáng)度分布的對(duì)比度就由于透過(guò)周邊部的光和透過(guò)透光部的光間的相互干涉而得以強(qiáng)調(diào)。再就是，在例如正光阻工序中用斜入射曝光形成微細(xì)的孤立光阻除去部(即微細(xì)的孤立溝槽圖案)的情況下，也能收到這一對(duì)比度強(qiáng)調(diào)效果。換句話說(shuō)，將本實(shí)施例中的光罩和斜入射曝光組合起來(lái)以后，就能將孤立溝槽圖案與孤立線圖案或者孤立溝槽圖案與密集圖案同時(shí)微細(xì)化。還有，因?yàn)樵谕腹庑曰迳弦来涡纬赏腹饴收{(diào)整膜及相位調(diào)整膜以后，對(duì)相位調(diào)整膜、透光率調(diào)整膜分別進(jìn)行有選擇的蝕刻，而很容易地實(shí)現(xiàn)具有成為低透光率移相器的半遮光部及周邊部的、任意形狀的光罩圖案及成為高透光率移相器的任意形狀的透光部。
在第一種及第二種光罩制作方法中，最好是，移相膜對(duì)曝光光的透光率大于、等于6％且小于、等于15％。
這樣做以后，就既能防止形成圖案時(shí)光阻膜的減少等，又確能收到本實(shí)施例的對(duì)比度強(qiáng)調(diào)效果。


圖1(a)到圖1(c)為說(shuō)明本發(fā)明的輪廓強(qiáng)調(diào)法的原理的圖。
圖2(a)到圖2(f)為說(shuō)明利用現(xiàn)有的相位端的圖像強(qiáng)調(diào)效果是如何隨光源形狀而變化的圖。
圖3(a)到圖3(f)為說(shuō)明本發(fā)明的輪廓強(qiáng)調(diào)法中移相膜的尺寸上、下限值的圖。
圖4(a)及圖4(b)為說(shuō)明本發(fā)明的輪廓強(qiáng)調(diào)法中移相膜的尺寸上、下限值的圖。
圖5(a)到圖5(f)為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩形成孤立圖案時(shí)，由來(lái)自各個(gè)光源位置的曝光光入射而產(chǎn)生的光強(qiáng)度分布的圖。
圖6(a)到圖6(f)為說(shuō)明根據(jù)現(xiàn)有的衰減型移相光罩形成孤立圖案時(shí)，由來(lái)自各個(gè)光源位置的曝光光入射而產(chǎn)生的光強(qiáng)度分布的圖。
圖7(a)到圖7(f)為說(shuō)明對(duì)比度及DOF是如何隨本發(fā)明的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩中的半遮光部的透光率而變化的圖。
圖8(a)到圖8(f)示出了在形成了對(duì)應(yīng)于連接圖案的開口部的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩中，由半遮光部和移相膜構(gòu)成的遮光性光罩圖案的幾種平面布置情況。
圖9(a)到圖9(f)示出了在形成了對(duì)應(yīng)于連接圖案的高透光率移相器的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩中，由低透光率移相器和開口部構(gòu)成的遮光性光罩圖案的幾種平面布置情況。
圖10(a)示出了要用本發(fā)明的第1個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩形成的所希望的圖案之一例；圖10(b)為本發(fā)明的第1個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩的平面圖；圖10(c)為沿圖10(b)中的AA’線剖開的剖面圖。
圖11(a)為在本發(fā)明的第1個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩中移相膜為單層膜的情況下的剖面圖；圖11(b)為在本發(fā)明的第1個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩中移相膜為由透光率調(diào)整膜和相位調(diào)整膜構(gòu)成的疊層膜的情況下的剖面圖。
圖12(a)為表示通常的曝光光源的形狀的圖；圖12(b)為表示環(huán)狀曝光光源的形狀的圖；圖12(c)為表示四極曝光光源的形狀的圖；圖12(d)為表示環(huán)狀-四極混合型曝光光源的形狀的圖。
圖13(a)～圖13(d)為剖面圖，示出了使用本發(fā)明的第1個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩的圖案形成方法下的每一個(gè)工序。
圖14(a)～圖14(e)為剖面圖，示出了本發(fā)明的第1個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩制作方法中的各個(gè)工序。圖14(f)為對(duì)應(yīng)于圖14(c)所示的剖面圖的平面圖；圖14(g)為對(duì)應(yīng)于圖14(e)所示的剖面圖的平面圖。
圖15(a)～圖15(e)為剖面圖，示出了本發(fā)明的第1個(gè)實(shí)施例的第1個(gè)變形例所涉及的光罩制作方法中的各個(gè)工序。圖15(f)為對(duì)應(yīng)于圖15(c)所示的剖面圖的平面圖；圖15(g)為對(duì)應(yīng)于圖15(e)所示的剖面圖的平面圖。
圖16(a)～圖16(e)為剖面圖，示出了本發(fā)明的第1個(gè)實(shí)施例的第1個(gè)變形例所涉及的光罩制作方法中的各個(gè)工序。圖16(f)為對(duì)應(yīng)于圖16(c)所示的剖面圖的平面圖；圖16(g)為對(duì)應(yīng)于圖16(e)所示的剖面圖的平面圖。
圖17(a)及圖17(b)為本發(fā)明的第1個(gè)實(shí)施例的第3個(gè)變形例所涉及的光罩的平面圖及剖面圖；圖17(c)及圖17(d)為開口部和高透光率移相器之間的相位調(diào)整膜被除去、本發(fā)明的第1個(gè)實(shí)施例的第3個(gè)變形例所涉及的光罩的平面圖及剖面圖。
圖18(a)示出了要用本發(fā)明的第2個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩形成的所希望的圖案之一例。圖18(b)為第2個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩的平面圖；圖18(c)為沿圖18(b)中的AA’線剖開的剖面圖。
圖19(a)～圖19(d)為剖面圖，示出了使用了本發(fā)明的第2個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩的圖案形成方法下的每一個(gè)工序。
圖20(a)～圖20(e)為剖面圖，示出了本發(fā)明的第2個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩制作方法中的各個(gè)工序。圖20(f)為對(duì)應(yīng)于圖20(c)所示的剖面圖的平面圖；圖20(g)為對(duì)應(yīng)于圖20(e)所示的剖面圖的平面圖。
圖21(a)～圖21(e)為剖面圖，示出了本發(fā)明的第2個(gè)實(shí)施例的第1個(gè)變形例所涉及的光罩制作方法中的各個(gè)工序。圖21(f)為對(duì)應(yīng)于圖21(c)所示的剖面圖的平面圖；圖21(g)為對(duì)應(yīng)于圖21(e)所示的剖面圖的平面圖。
圖22(a)～圖22(e)為剖面圖，示出了本發(fā)明的第2個(gè)實(shí)施例的第2個(gè)變形例所涉及的光罩制作方法中的各個(gè)工序。圖22(f)為對(duì)應(yīng)于圖22(c)所示的剖面圖的平面圖；圖22(g)為對(duì)應(yīng)于圖22(e)所示的剖面圖的平面圖。
圖23(a)示出了要用本發(fā)明的第3個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩形成的所希望的圖案之一例。圖23(b)示出了本發(fā)明的第3個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩的平面圖；圖23(c)為沿圖23(b)中的AA’線剖開的剖面圖。
圖24(a)～圖24(d)為剖面圖，示出了使用本發(fā)明的第3個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩的圖案形成方法下的每一個(gè)工序。
圖25(a)～圖25(e)為剖面圖，示出了本發(fā)明的第3個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩制作方法中的各個(gè)工序。圖25(f)為對(duì)應(yīng)于圖25(c)所示的剖面圖的平面圖；圖25(g)為對(duì)應(yīng)于圖25(e)所示的剖面圖的平面圖。
圖26(a)到圖26(c)為說(shuō)明用被薄膜化的遮光膜作本發(fā)明的第3個(gè)實(shí)施例所涉及的透光率調(diào)整膜用而引起的相位變化對(duì)圖案形成造成的影響的圖。
圖27(a)到圖27(g)為說(shuō)明用現(xiàn)有的衰減型移相光罩而得到的圖像強(qiáng)調(diào)原理的圖。
符號(hào)說(shuō)明1a、1b、1c、1d、1e、1f-輪廓強(qiáng)調(diào)光罩；2a、2b、2c、2d、2e、2f-透光性基板；3a、3b、3c、3d、3e、3f-半遮光部；4a、4b、4c、4d、4e、4f-開口部；5a、5b、5c、5d、5e、5f-移相膜；10-透光性基板；10a-挖下部；11-移相膜；11A-透光率調(diào)整膜；11B-相位調(diào)整膜；12-第一光阻圖案；13-第二光阻圖案；20-透光性基板；20a-挖下部；21-透光率調(diào)整膜；22-相位調(diào)整膜；23-第一光阻圖案；24-第二光阻圖案；30-透光性基板；31-移相膜；32-透光率調(diào)整膜；33-第一光阻圖案；34-第二光阻圖案；100-基板；101-被加工膜；102-光阻膜；102a-潛像部分；103-曝光光；104-透過(guò)光；105-光阻圖案；200-基板；201-被加工膜；202-光阻膜；202a-潛像部分；203-曝光光；204-透過(guò)光；205-光阻圖案；300-基板；301-被加工膜；302-光阻膜；302a-潛像部分；303-曝光光；304-透過(guò)光；305-光阻圖案。
具體實(shí)施例方式
首先，說(shuō)明為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，本案發(fā)明人所設(shè)計(jì)的由光罩提高解像度的解像度提高方法，具體而言，說(shuō)明為提高孤立溝槽圖案的解像度的“輪廓強(qiáng)調(diào)法”。
(輪廓強(qiáng)調(diào)法)下面，以由正光阻工序形成連接圖案的情況為例進(jìn)行說(shuō)明。需提一下，“輪廓強(qiáng)調(diào)法”是一只要是正光阻工序下的微小溝槽圖案全能成立的原理，而與它的形狀無(wú)關(guān)。而且，“輪廓強(qiáng)調(diào)法”同樣適用于負(fù)光阻工序，只是這時(shí)要將正光阻工序的微小溝槽圖案(光阻除去圖案)和微小圖案(光阻圖案)置換一下。
圖1(a)～圖1(g)用以說(shuō)明在形成連接圖案的曝光步驟中加強(qiáng)光的影像(transferred image)的對(duì)比度的原理。
圖1(a)為一光罩的平面圖，由對(duì)曝光光的透光率大于、等于6％且小于、等于15％的半遮光部將對(duì)應(yīng)于連接圖案的開口部(即透光部)包圍起來(lái)即構(gòu)成該光罩；圖1(b)表示透過(guò)圖1(a)所示的光罩的光中AA’線上的那一部分光的振幅強(qiáng)度。
圖1(c)為一光罩的平面圖，在圖1(a)所示的開口部的周圍區(qū)域布置上移相器且在除以外的其它區(qū)域上布置上完全遮光部，即構(gòu)成該光罩。圖1(d)表示透過(guò)圖1(c)所示的光罩的光中AA’線上的那一部分光的振幅強(qiáng)度。這里，圖1(d)所示的是透過(guò)移相器的光的振幅強(qiáng)度，故它和圖1(b)所示的光的振幅強(qiáng)度之間的相位關(guān)系是反相的關(guān)系。
圖1(e)為一光罩的平面圖，由對(duì)曝光光的透光率大于、等于6％且小于、等于15％的半遮光部將對(duì)應(yīng)于連接圖案的開口部及布置在開口部的周圍區(qū)域的移相器包圍起來(lái)，即構(gòu)成該光罩。圖1(f)及圖1(g)表示透過(guò)圖1(e)所示的光罩的光中AA’線上的那一部分光的振幅強(qiáng)度及光強(qiáng)度(光的振幅強(qiáng)度的平方)。圖1(e)所示的光罩，為將移相器布置到圖1(a)所示的光罩中的開口部的周圍區(qū)域而得到的光罩。這里，圖1(e)所示的光罩，是實(shí)現(xiàn)“輪廓強(qiáng)調(diào)法”的本發(fā)明的光罩(以下稱其為輪廓強(qiáng)調(diào)光罩)之一例。
需提一下，在圖1(a)或者圖1(e)所示的光罩中，透過(guò)半遮光部的光和透過(guò)開口部的光為同相位(具體而言，相位差大于、等于(-30+360×n)度且小于、等于(30+360×n)度(n為整數(shù)))。而且，在圖1(e)所示的光罩中，透過(guò)移相器的光和透過(guò)開口部的光為反相位(具體而言，相位差大于、等于(150+360×n)度且小于、等于(210+360×n)度(n為整數(shù)))。
透過(guò)圖1(e)所示的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩的光的影像得以強(qiáng)調(diào)的原理如下所述。也就是說(shuō)，將圖1(a)及圖1(c)所示的光罩的構(gòu)造重合起來(lái)以后即是圖1(e)所示的光罩的構(gòu)造。因此，如圖1(b)、圖1(d)及圖1(f)所示，將透過(guò)圖1(a)及圖1(c)所示的光罩的光的振幅強(qiáng)度重合起來(lái)以后即是透過(guò)圖1(e)所示的光罩的光的振幅強(qiáng)度的分布情況。這里，由圖1(f)可知，在圖1(e)所示的光罩中，透過(guò)布置在開口部周圍的移相器的光可將透過(guò)開口部及半遮光部的光中的一部分抵消。因此，在圖1(e)所示的光罩中，只要進(jìn)行調(diào)整而由開口部周圍的光將透過(guò)移相器的光的強(qiáng)度抵消，就有可能形成對(duì)應(yīng)于開口部周圍的光的強(qiáng)度值減少到接近0的光強(qiáng)度分布，如圖1(g)所示。
在圖1(e)所示的光罩中，透過(guò)移相器的光，一方面將開口部周圍的光大大地抵消了，另一方面卻將開口部中央附近的光稍微抵消了一些。結(jié)果收到了以下效果，如圖1(g)所示，透過(guò)圖1(e)所示的光罩的光中，從開口部中央朝著開口部周圍變化的光強(qiáng)度分布曲線的陡度增大。這樣以來(lái)，就因?yàn)橥高^(guò)圖1(e)所示的光罩的光的強(qiáng)度分布曲線很陡，而形成了對(duì)比度很高的像。
以上是本發(fā)明中強(qiáng)調(diào)光學(xué)像(光強(qiáng)度的像(image))的原理。也就是說(shuō)，在由低透光率的半遮光部形成的光罩中，沿著開口部的輪廓布置上移相器，就能在借助圖1(a)所示的光罩形成的光強(qiáng)度像中，形成對(duì)應(yīng)于開口部的輪廓線的非常強(qiáng)的黑暗部。由此而可在開口部的光強(qiáng)度和開口部周圍的光強(qiáng)度之間形成對(duì)比度得以強(qiáng)調(diào)的光強(qiáng)度分布。在該說(shuō)明書中，稱由這樣的原理進(jìn)行像強(qiáng)調(diào)的方法為“輪廓強(qiáng)調(diào)法”，并同時(shí)稱實(shí)現(xiàn)該原理的光罩為“輪廓強(qiáng)調(diào)光罩”。
下面說(shuō)明成為本發(fā)明的基本原理的輪廓強(qiáng)調(diào)法和現(xiàn)有的衰減型移相光罩的原理的不同之處。輪廓強(qiáng)調(diào)法的原理的最重要之處，在于透過(guò)半遮光部及開口部的光中有一部分被透過(guò)移相器的光抵消，由此而在光強(qiáng)度分布內(nèi)形成了黑暗部。換句話說(shuō)，輪廓強(qiáng)調(diào)法的原理的最重要之處，在于移相器真的象不透明圖案一樣工作。因此從圖1(f)可看出在透過(guò)輪廓強(qiáng)調(diào)光罩的光的振幅強(qiáng)度中，由于相同相位一側(cè)的強(qiáng)度變化而形成了黑暗部。在后面還要詳細(xì)說(shuō)明，只在這種狀態(tài)下，可由斜入射曝光光提高對(duì)比度。
另一方面，在對(duì)具有對(duì)應(yīng)于連接圖案的開口部的現(xiàn)有的衰減型移相光罩進(jìn)行曝光時(shí)的光強(qiáng)度分布中，也在開口部周圍形成了比較強(qiáng)的黑暗部，如圖27(g)所示。但比較一下顯示對(duì)現(xiàn)有的衰減型移相光罩進(jìn)行曝光時(shí)的光的振幅強(qiáng)度的圖27(f)和顯示對(duì)輪廓強(qiáng)調(diào)光罩進(jìn)行曝光時(shí)的光振幅強(qiáng)度的圖1(f)以后，明顯存在著以下不同。換句話說(shuō)，如圖27(f)所示，在對(duì)衰減型移相光罩進(jìn)行曝光時(shí)的振幅強(qiáng)度分布中，存在著產(chǎn)生反相位的相位邊界點(diǎn)。而且，如圖27(g)所示，該相位邊界成為由相位端產(chǎn)生的光強(qiáng)度分布中的黑暗部而使像得以強(qiáng)調(diào)。但為了能收到由相位端形成黑暗部而帶來(lái)的強(qiáng)調(diào)對(duì)比度的效果，就需要垂直于光罩入射的光的成分。相反，在某些斜入射曝光下即使產(chǎn)生了相位邊界點(diǎn)，也不會(huì)形成由相位端產(chǎn)生的黑暗部，結(jié)果是，收不到對(duì)比度強(qiáng)調(diào)效果。這就是即使對(duì)衰減型移相光罩進(jìn)行斜入射曝光也無(wú)法產(chǎn)生對(duì)比度強(qiáng)調(diào)效果的理由。換句話說(shuō)，為能通過(guò)衰減型移相光罩收到對(duì)比度強(qiáng)調(diào)效果，就必須用低干涉度的小光源進(jìn)行曝光。
如上所述，在形成連接圖案的時(shí)候，衰減型移相光罩和輪廓強(qiáng)調(diào)光罩實(shí)現(xiàn)了很相似的光強(qiáng)度分布，另一方面，由于黑暗部形成原理的不同(透過(guò)輪廓強(qiáng)調(diào)光罩的光的振幅強(qiáng)度分布上不產(chǎn)生相位邊界點(diǎn)(參考圖1(f))，而在輪廓強(qiáng)調(diào)法下，通過(guò)斜入射曝光光也能以高對(duì)比度形成形成微小的孤立溝槽圖案所必需的光的影像。
圖2(a)為一衰減型移相光罩的平面圖，由移相器將對(duì)應(yīng)于連接圖案的開口部包圍起來(lái)以后，即形成該衰減型移相光罩；圖2(b)示出了在使用對(duì)圖2(a)所示的衰減型移相光罩的干涉度σ＝0.4的小光源進(jìn)行曝光的情況下，AA’線上的光強(qiáng)度分布的計(jì)算結(jié)果；圖2(c)示出了在使用環(huán)狀照明(斜入射曝光之一)對(duì)圖2(a)所示的衰減型移相光罩進(jìn)行曝光的情況下，AA’線上的光強(qiáng)度分布的計(jì)算結(jié)果。這里，使用外徑σ＝0.75、內(nèi)徑σ＝0.5即被稱為2/3環(huán)狀的作環(huán)狀照明；曝光條件是光源波長(zhǎng)λ＝193nm(ArF光源)、開口數(shù)NA＝0.6；連接尺寸為180nm四方，移相器的透光率為6％。需提一下，在以下說(shuō)明中，在不做特別說(shuō)明的情況下，用曝光光的光強(qiáng)度為1時(shí)的相對(duì)光強(qiáng)度來(lái)表示光強(qiáng)度。
如圖2(b)及圖2(c)所示，在使用衰減型移相光罩的情況下，在用小光源進(jìn)行曝光時(shí)的光強(qiáng)度分布中，由相位端產(chǎn)生黑暗部而形成了高對(duì)比度的影像，另一方面，因?yàn)樵谶M(jìn)行斜入射光曝光時(shí)的光強(qiáng)度分布中無(wú)法由相位端形成黑暗部，故所形成的像的對(duì)比度就很差。
圖2(d)為一邊緣強(qiáng)調(diào)型移相光罩的平面圖，由成為完全遮光部的鉻膜將對(duì)應(yīng)于連接圖案的開口部和位于包圍該開口部的區(qū)域上的移相器包圍起來(lái)以后，即可形成該邊緣強(qiáng)調(diào)型移相光罩；圖2(e)示出了在使用對(duì)圖2(d)所示的邊緣強(qiáng)調(diào)型移相光罩的干涉度σ＝0.4的小光源進(jìn)行曝光的情況下，AA’線上的光強(qiáng)度分布的計(jì)算結(jié)果；圖2(f)示出了在使用環(huán)狀照明對(duì)圖2(e)所示的邊緣強(qiáng)調(diào)型移相光罩進(jìn)行曝光的情況下，AA’線上的光強(qiáng)度分布的計(jì)算結(jié)果。這里，邊緣強(qiáng)調(diào)型移相光罩與衰減型移相光罩一樣，在開口部和移相器之間由相位端形成黑暗部而實(shí)現(xiàn)像強(qiáng)調(diào)。而且，對(duì)邊緣強(qiáng)調(diào)型移相光罩來(lái)說(shuō)，環(huán)狀光源的種類、曝光條件及移相器的透光率與圖2(a)～圖2(c)所示的衰減型移相光罩是一樣的。不過(guò)，連接尺寸為220nm四方，移相器寬為80nm。
如圖2(e)及圖2(f)所示，和使用衰減型移相光罩一樣，在使用邊緣強(qiáng)調(diào)型移相光罩的情況下，也是在用小光源進(jìn)行曝光時(shí)的光強(qiáng)度分布中，由相位端形成黑暗部而形成了高對(duì)比度的像，另一方面，因?yàn)樵谶M(jìn)行斜入射光曝光時(shí)的光強(qiáng)度分布中無(wú)法由相位端形成黑暗部，故所形成的像的對(duì)比度就很差。
接下來(lái)，在輪廓強(qiáng)調(diào)法中，詳細(xì)說(shuō)明由斜入射曝光成分得到高對(duì)比度之前，先對(duì)若移相器的寬度過(guò)大，即使是如圖1(e)所示的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩的構(gòu)造，也得不到輪廓強(qiáng)調(diào)法的效果這一情況加以說(shuō)明。
圖3(a)為一輪廓強(qiáng)調(diào)光罩的平面圖，由對(duì)曝光光的透光率大于、等于6％且小于、等于15％的半遮光部將對(duì)應(yīng)于連接圖案的開口部和位于包圍該開口部的小寬度移相器包圍起來(lái)以后，即構(gòu)成該輪廓強(qiáng)調(diào)光罩。圖3(b)示出了在使用對(duì)圖3(a)所示的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩的干涉度σ＝0.4的小光源進(jìn)行曝光的情況下，AA’線上的光強(qiáng)度分布的計(jì)算結(jié)果；圖3(c)示出了在使用環(huán)狀照明對(duì)圖3(a)所示的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩進(jìn)行曝光的情況下，AA’線上的光強(qiáng)度分布的計(jì)算結(jié)果。
圖3(d)為一輪廓強(qiáng)調(diào)光罩的平面圖，由對(duì)曝光光的透光率大于、等于6％且小于、等于15％的半遮光部將對(duì)應(yīng)于連接圖案的開口部和位于包圍該開口部的區(qū)域的大寬度移相器包圍起來(lái)以后，即構(gòu)成該輪廓強(qiáng)調(diào)光罩。圖3(e)示出了在使用對(duì)圖3(d)所示的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩的干涉度σ＝0.4的小光源進(jìn)行曝光的情況下，AA’線上的光強(qiáng)度分布的計(jì)算結(jié)果；圖3(f)示出了在使用環(huán)狀照明對(duì)圖3(d)所示的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩進(jìn)行曝光的情況下，AA’線上的光強(qiáng)度分布的計(jì)算結(jié)果。
這里，假設(shè)圖3(d)所示的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩中的移相器的寬度大到輪廓強(qiáng)調(diào)法的原理不能成立那么大。具體地講，圖3(a)及圖3(d)所示的開口部的尺寸均為220nm四方；圖3(a)所示的移相器的寬度為60nm；圖3(d)所示移相器的寬度為150nm。而且，環(huán)狀光源的種類及曝光條件與圖2(a)～圖2(c)所示的衰減型移相光罩一樣。
如圖3(b)及圖3(c)所示，在用輪廓強(qiáng)調(diào)法的原理能夠成立的圖3(a)所示的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩的情況下，不管光源的種類如何，都會(huì)由于移相器的不透明化作用而出現(xiàn)黑暗部，同時(shí)光強(qiáng)度分布中的對(duì)比度在環(huán)狀光源下達(dá)到更高的值。
另一方面，因?yàn)樵谑褂靡葡嗥鬟^(guò)大的圖3(d)所示的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩的情況下，透過(guò)移相器的光變得過(guò)強(qiáng)，故在振幅強(qiáng)度分布中形成了反相位的強(qiáng)度分布。在這樣的狀況下，與衰減型移相光罩或者是邊緣強(qiáng)調(diào)型移相光罩相同的原理在起作用。換句話說(shuō)，如圖3(e)及圖3(f)所示，在用小光源進(jìn)行曝光時(shí)的光強(qiáng)度分布中由相位端形成黑暗部而出現(xiàn)了對(duì)比度強(qiáng)調(diào)效果。另一方面，因?yàn)樵谶M(jìn)行斜入射曝光時(shí)的光強(qiáng)度分布中不會(huì)由相位端形成黑暗部，故形成的是對(duì)比度非常壞的像。
也就是說(shuō)，為實(shí)現(xiàn)輪廓強(qiáng)調(diào)法，在光罩構(gòu)造中，不僅需要將移相器布置在由半遮光部包圍的開口部周圍，還需要限制透過(guò)該移相器內(nèi)的光。根據(jù)原理性的機(jī)理(mechanism)來(lái)看，后者意味著透過(guò)移相器的光的強(qiáng)度大于、等于由它將透過(guò)半遮光部及開口部的光抵消的強(qiáng)度，且在它的振幅強(qiáng)度分布中不形成其大小在一定大以上的反相位強(qiáng)度分布。
為限制實(shí)際上透過(guò)移相器的光，可采用根據(jù)移相器的透光率對(duì)它的寬度(具體而言，為上限)定一個(gè)條件這樣的方法。下面，用已經(jīng)考察過(guò)的某一條件的結(jié)果來(lái)說(shuō)明該條件，在該條件下，透過(guò)移相器的光能將來(lái)自移相器周圍的光抵消(參考圖4(a)及圖4(b))。
如圖4(a)所示，在用在透明基板上設(shè)置透光率為T、線寬為L(zhǎng)的移相器而形成的光罩(移相光罩)進(jìn)行曝光時(shí)，被曝光材料上對(duì)應(yīng)于移相器的中心的那一位置所產(chǎn)生的光強(qiáng)度為Ih(L、T)；在其中用設(shè)置了完全遮光部來(lái)取代移相光罩的移相器的光罩(遮光光罩)進(jìn)行曝光時(shí)，被曝光材料上對(duì)應(yīng)于完全遮光部的中心的那一位置所產(chǎn)生的光強(qiáng)度為Ic(L)；在用取代移相光罩的移相器而設(shè)置了開口部(透光部)且取代移相光罩的透光部而設(shè)置了完全遮光部的光罩(透過(guò)光罩)進(jìn)行曝光時(shí)，被曝光材料上對(duì)應(yīng)于開口部的中心的那一位置所產(chǎn)生的光強(qiáng)度為Io(L)。
圖4(b)為分別取透光率T及線寬度L為縱軸及橫軸且用光強(qiáng)度的等高線表示出的模擬結(jié)果。該模擬結(jié)果是在用圖4(a)所示的移相光罩曝光時(shí)，讓移相器的透光率T及線寬L發(fā)生各種變化而得到的光強(qiáng)度Ih(L、T)的模擬結(jié)果。這里，表示T＝Ic(L)/Io(L)這一關(guān)系的曲線也畫在里面了。而且，模擬條件是，曝光光的波長(zhǎng)λ＝0.193μm(ArF光源)、曝光機(jī)的投影光學(xué)系的開口數(shù)NA＝0.6、曝光光源的干涉度σ＝0.8(通常光源)。
如圖4(b)所示，光強(qiáng)度Ih(L、T)最小的條件可用T＝Ic(L)/Io(L)這一關(guān)系來(lái)表示。這就物理上示出了透過(guò)移相器內(nèi)的光的光強(qiáng)度T×Io(L)與透過(guò)移相器外的光的光強(qiáng)度Ic(L)達(dá)到了平衡的關(guān)系。因此，透過(guò)移相器內(nèi)的光過(guò)剩而在振幅強(qiáng)度分布中出現(xiàn)反相位的移相器寬度L，則為T×Io(L)大于Ic(L)的寬度L。
雖然由于光源種類的不同多少會(huì)有些差異，但透過(guò)透光率為1的移相器內(nèi)的光和透過(guò)移相器外的光達(dá)到平衡時(shí)的寬度L為0.3×λ(光源波長(zhǎng))/NA(開口數(shù))左右(在圖4(b)的情況下為100nm左右)，這是從各種模擬結(jié)果中憑經(jīng)驗(yàn)得出的。還有，由圖4(b)可知，為防止光過(guò)剩地透過(guò)透光率大于、等于6％(0.06)的移相器內(nèi)這一現(xiàn)象的發(fā)生，有必要使這時(shí)的寬度L小于、等于透光率為100％(1.0)的移相器時(shí)的2倍。也就是說(shuō)，為防止光過(guò)剩地透過(guò)透光率大于、等于6％的移相器內(nèi)，移相器的寬度L的上限必須小于、等于0.6×λ/NA。
若將上述考察應(yīng)用到輪廓強(qiáng)調(diào)光罩中，則可以認(rèn)為在輪廓強(qiáng)調(diào)光罩中，透過(guò)移相器外的光實(shí)質(zhì)上不是移相器的兩側(cè)，而只是一側(cè)。故輪廓強(qiáng)調(diào)光罩中移相器的寬度L的上限只要是上述考察所得的上限的一半即可。因此，在移相器的透光率大于、等于6％的情況下，輪廓強(qiáng)調(diào)光罩中的移相器的寬度L的上限小于、等于0.3×λ/NA。但是，這并不是充分條件，有必要根據(jù)移相器的透光率的大小讓移相器的寬度L的上限小于、等于0.3×λ/NA。也就是說(shuō)，在移相器的透光率為大于、等于100％或者是50％的高透光率的情況下，移相器的寬度L小于、等于0.2×λ/NA，最好是小于、等于0.15×λ/NA。還有，在形成微細(xì)的孔圖案時(shí)，為能通過(guò)透過(guò)移相器的光和透過(guò)對(duì)應(yīng)于孔圖案的透光部的光的相互干涉而得到光強(qiáng)度分布曲線得以強(qiáng)調(diào)的效果，最好是將移相器布置在離開透光部即孔中心的距離小于、等于0.5×λ/NA的那一區(qū)域內(nèi)。因此，在移相器的寬度L小于、等于0.3×λ/NA的情況下，最好是，在形成孔圖案時(shí)，將包圍透光部的移相器布置在這樣的一個(gè)距離范圍內(nèi)，即離開對(duì)應(yīng)于孔圖案的透光部的中心的距離在0.5×λ/NA～0.8×λ/NA以下。
需提一下，在本說(shuō)明書中，在沒有特別說(shuō)明的情況下，移相器的寬度等各種光罩尺寸是由被換算為曝光材料上的尺寸以后表示出來(lái)的。用該換算尺寸乘以曝光機(jī)的縮小投影光學(xué)系的縮小倍數(shù)M以后，很容易地就能將光罩的實(shí)際尺寸求出來(lái)。
接下來(lái)，根據(jù)在從各種光源位置對(duì)輪廓強(qiáng)調(diào)光罩曝光的情況下光強(qiáng)度分布中的對(duì)比度的變化，來(lái)詳細(xì)說(shuō)明在輪廓強(qiáng)調(diào)法中是如何由斜入射曝光實(shí)現(xiàn)像強(qiáng)調(diào)的。
圖5(a)為輪廓強(qiáng)調(diào)光罩之一例的平面圖。這里，半遮光部的透光率為7.5％，移相器及開口部的透光率為100％；開口部的尺寸為200nm四方；移相器的寬度為50nm。
圖5(c)是這樣得到的，通過(guò)光學(xué)模擬計(jì)算出在根據(jù)開口數(shù)NA而標(biāo)準(zhǔn)化了的各種光源位置的點(diǎn)光源對(duì)圖5(a)所示的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩進(jìn)行曝光的情況下，圖5(a)中的AA’線上的光強(qiáng)度分布，讀取該計(jì)算結(jié)果(例如圖5(b)所示的光強(qiáng)度分布)中相當(dāng)于開口部中央位置的光強(qiáng)度Io，再對(duì)各個(gè)光源位置描繪出該光強(qiáng)度Io，圖5(c)所示的就是描繪結(jié)果。這里，示出了光源波長(zhǎng)λ為193nm(ArF光源)、開口數(shù)NA為0.6，借助光學(xué)計(jì)算進(jìn)行模擬的結(jié)果。需提一下，在下面的說(shuō)明中，在沒有特別說(shuō)明的情況下，光學(xué)模擬中，計(jì)算是在波長(zhǎng)λ＝193nm(ArF光源)、開口數(shù)NA＝0.6的條件下進(jìn)行的。
如圖5(c)所示，越是由外側(cè)的光源位置(離圖5(c)的原點(diǎn)遠(yuǎn)的光源位置)的點(diǎn)光源曝光，開口部中央的光強(qiáng)度Io就越大。由此可知，越是用斜入射成分強(qiáng)的光源曝光，對(duì)比度就越強(qiáng)。參考附圖具體說(shuō)明一下。圖5(d)、圖5(e)及圖5(f)是描繪在圖5(c)所示的各點(diǎn)光源的取樣點(diǎn)P1、P2、P3中圖5(a)中的AA’線上的光強(qiáng)度分布而得到的圖。如圖5(d)、圖5(e)及圖5(f)所示，點(diǎn)光源的位置越往外側(cè)，換而言之，越是大斜入射光源位置，所形成的像的對(duì)比度就越高。
接下來(lái)，為了進(jìn)行比較，說(shuō)明在從各種各樣的光源位置對(duì)衰減型移相光罩進(jìn)行曝光的情況下，光強(qiáng)度分布中的對(duì)比度的變化情況。圖6(a)為衰減型移相光罩之一例的平面圖。這里，移相器的透光率為6％；開口部的透光率為100％；開口部的尺寸(被曝光晶片上的尺寸)為180nm四方。
圖6(c)是這樣得到的，通過(guò)光學(xué)模擬計(jì)算出在用開口數(shù)NA被標(biāo)準(zhǔn)化了的各種光源位置的點(diǎn)光源對(duì)圖6(a)所示的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩進(jìn)行曝光的情況下，圖6(a)中的AA’線上的光強(qiáng)度分布，讀取該計(jì)算結(jié)果(例如圖6(b)所示的光強(qiáng)度分布)中相當(dāng)于開口部中央位置的光強(qiáng)度Io，再對(duì)各個(gè)光源位置描繪出該光強(qiáng)度Io，圖6(c)所示的就是描繪結(jié)果。這里，示出了光源波長(zhǎng)λ為193nm(ArF光源)、開口數(shù)NA為0.6，借助光學(xué)計(jì)算進(jìn)行模擬的結(jié)果。需提一下，在以下的說(shuō)明中，在沒有特別說(shuō)明的情況下，光學(xué)模擬中，計(jì)算是在波長(zhǎng)λ＝193nm(ArF光源)、開口數(shù)NA＝0.6的條件下進(jìn)行的。
如圖6(c)所示，越是由內(nèi)側(cè)的光源位置(離圖6(c)的原點(diǎn)近的光源位置)的點(diǎn)光源曝光，開口部中央的光強(qiáng)度Io就越大。由此可知，越是用垂直入射成分強(qiáng)的光源曝光，對(duì)比度就越強(qiáng)。參考附圖具體說(shuō)明一下。圖6(d)、圖6(e)及圖6(f)是描繪在圖6(c)所示的各點(diǎn)光源的取樣點(diǎn)P1、P2、P3中，圖6(a)中的AA’線上的光強(qiáng)度分布而得到的圖。如圖6(d)、圖6(e)及圖6(f)所示，隨著點(diǎn)光源位置變?yōu)閮?nèi)側(cè)，換而言之，越接近垂直入射光源位置，所形成的像的對(duì)比度就越高。
如上所述，比較一下圖5(a)～圖5(f)所示的結(jié)果和圖6(a)～圖6(f)的結(jié)果，便可知道在形成連接圖案等微小的孤立溝槽圖案時(shí)，采用輪廓強(qiáng)調(diào)法，就能通過(guò)斜入射曝光而使光強(qiáng)度分布的對(duì)比度強(qiáng)調(diào)成為可能，這是用現(xiàn)有方法所達(dá)不到的。
到此為止，說(shuō)明了用輪廓強(qiáng)調(diào)光罩提高對(duì)比度的做法。接下來(lái)，說(shuō)明對(duì)比度及DOF是如何隨輪廓強(qiáng)調(diào)光罩中半遮光部的透光率而變化的。這里，根據(jù)利用圖7(a)所示的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩，對(duì)形成圖案時(shí)的各種容限進(jìn)行模擬的結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。圖7(b)示出了對(duì)圖7(a)所示的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩進(jìn)行曝光時(shí)所形成的光強(qiáng)度分布。在圖7(b)中，也示出了與在要用圖7(a)所示的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩形成寬度100nm的孔圖案情況下所定義的各種容限有關(guān)的值。具體而言，臨界強(qiáng)度Ith為光阻膜感光的光強(qiáng)度，對(duì)該值定義各種容限。例如，若以Ip作光強(qiáng)度分布的峰值，則Ip/Ith就成為與使光阻膜感光的那一感度成正比的值，該值越高越好；若以Ib作為透過(guò)半遮光部的光的背景(background)強(qiáng)度，則意味著Ith/Ib值越高，形成圖案時(shí)光阻膜就不減少等，該值也是越高越好。一般來(lái)講，希望Ith/Ib的值大于、等于2。根據(jù)以上所述來(lái)說(shuō)明各個(gè)容限。
圖7(c)示出了一計(jì)算結(jié)果，這一計(jì)算結(jié)果反映了用圖7(a)所示的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩形成圖案時(shí)，DOF是如何隨半遮光部的透光率而變化的。這里，DOF被定義圖案的最小線寬(CDCritical Dimension)在10％以內(nèi)變化時(shí)的焦點(diǎn)位置的寬度。如圖7(c)所示，半遮光部的透光率越高，對(duì)DOF的提高就越有利。圖7(d)示出了用圖7(a)所示的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩形成圖案時(shí)，相對(duì)半遮光部的透光率的峰值Ip的計(jì)算結(jié)果。如圖7(d)所示，也是半遮光部的透光率越高，對(duì)峰值Ip即對(duì)比度的提高就越有利。由以上結(jié)果可知，在輪廓強(qiáng)調(diào)光罩中，半遮光部的透光率越高越好，具體地講，如圖7(c)及圖7(d)所示，透光率在0％到6％之間上升時(shí)曝光容限的上升率變大，也就能夠理解為什么使用透光率大于、等于6％的半遮光部是最理想的了。
圖7(e)示出了在用圖7(a)所示的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩形成圖案時(shí)，相對(duì)半遮光部的透光率的Ith/Ib值的計(jì)算結(jié)果。如圖7(e)所示，半遮光部的透光率越高，Ith/Ib就越低，若半遮光部的透光率過(guò)高，則不利于提高Ith/Ib。具體地講，半遮光部的透光率在15％左右時(shí)，Ith/Ib就會(huì)變得小于2。圖7(f)示出了所計(jì)算出的用圖7(a)所示的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩形成圖案時(shí)，相對(duì)半遮光部的透光率的Ip/Ith。如圖7(f)所示，當(dāng)半遮光部的透光率在15％左右時(shí)，Ip/Ith達(dá)到峰值。
如上所述，在輪廓強(qiáng)調(diào)光罩中，半遮光部的透光率越高，DOF或者是對(duì)比度也就越高，若半遮光部的透光率超過(guò)6％，這一效果就會(huì)更加明顯。另一方面，從防止圖案形成時(shí)光阻膜的減少或者是光阻感光度的最佳化等的觀點(diǎn)來(lái)看，最好是將半遮光部的透光率的最大值設(shè)定在15％左右。因此，可以說(shuō)輪廓強(qiáng)調(diào)光罩中的半遮光部的透光率的最佳值為大于、等于6％且小于、等于15％。也就是說(shuō)，半遮光部為讓曝光光部分地透過(guò)但卻不讓光阻膜感光那一程度的部分。換而言之，半遮光部只讓全曝光量中的一部分透過(guò)?？捎肸rSiO、CrAlO、TaSiO、MoSiO或者是TiSiO等氧化物作為這樣的半遮光部的材料。
圖8(a)～圖8(f)為在設(shè)置了對(duì)應(yīng)于連接圖案的開口部的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩中，由半遮光部和移相器構(gòu)成的遮光性光罩圖案的各種平面布置圖。
圖8(a)所示的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩1a與圖1(e)所示的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩具有相同的結(jié)構(gòu)。也就是說(shuō)，輪廓強(qiáng)調(diào)光罩1a為使用透光性基板2a的光罩，它包括具有使曝光光的一部分透過(guò)的透光率的半遮光部3a、由半遮光部3a包圍起來(lái)且對(duì)應(yīng)于孤立連接圖案的開口部4a、及位于開口部4a周圍的環(huán)狀移相器5a。
圖8(b)所示的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩1b為使用了透光性基板2b的光罩，它包括具有使曝光光的一部分透過(guò)的透光率的半遮光部3b、由半遮光部3b所圍且對(duì)應(yīng)于孤立連接圖案的開口部4b及其邊長(zhǎng)與開口部4b各邊的長(zhǎng)度相等且與每一條邊相接的四個(gè)矩形移相部組成的移相器5b。該輪廓強(qiáng)調(diào)光罩1b，在形成孤立圖案時(shí)和輪廓強(qiáng)調(diào)光罩1a具有基本相同的特性。
圖8(c)所示的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩1c為使用了透光性基板2c的光罩，它包括具有使曝光光的一部分透過(guò)的透光率的半遮光部3c、由半遮光部3c所圍且對(duì)應(yīng)于孤立連接圖案的開口部4c、及具有比開口部4c各邊的邊長(zhǎng)短且與該各邊相連的四個(gè)矩形移相部組成的移相器5c。移相器5c的各個(gè)移相部的中央和開口部4c各邊的中央的位置正好對(duì)齊。在該輪廓強(qiáng)調(diào)光罩1c中，通過(guò)固定開口部4c的寬度(大小)而改變移相器5c的各個(gè)移相部的長(zhǎng)度，便可以對(duì)曝光后所形成的光阻圖案的尺寸進(jìn)行調(diào)整。例如，將移相器5c的各個(gè)移相部的長(zhǎng)度做得越短，光阻圖案的尺寸就會(huì)越大。這里，在保持輪廓強(qiáng)調(diào)的作用的前提下，可改變的移相器5c的各個(gè)移相部的長(zhǎng)度的下限為將它限制到光源(曝光光)波長(zhǎng)的一半左右為止。另一方面，因圖案尺寸僅變化光罩尺寸變更量的一半左右，故調(diào)整移相部的長(zhǎng)度這一做法，是一種非常優(yōu)良的調(diào)整圖案尺寸的方法。
圖8(d)所示的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩1d為使用透光性基板2d的光罩，它包括具有使曝光光的一部分透過(guò)的透光率的半遮光部3d、由半遮光部3d所圍且對(duì)應(yīng)于孤立連接圖案的開口部4d、及位于從半遮光部3d和開口部4d的邊界處進(jìn)到半遮光部3d一側(cè)一定尺寸的環(huán)狀移相器5d。也就是說(shuō)，在移相器5d和開口部4d之間夾著環(huán)狀的半遮光部3d。
圖8(e)所示的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩1e為使用了透光性基板2e的光罩，它包括具有使曝光光的一部分透過(guò)的透光率的半遮光部3e、由半遮光部3e所圍且對(duì)應(yīng)于孤立連接圖案的開口部4e、及位于從半遮光部3e和開口部4e的邊界處進(jìn)到半遮光部3e一側(cè)一定尺寸的環(huán)狀移相器5e。移相器5e，由四個(gè)移相部組成，每一個(gè)移相部為其長(zhǎng)度比開口部4e各邊的邊長(zhǎng)還長(zhǎng)的矩形狀且在開口部4e的對(duì)角線上各自的角部相連接。這里，在移相器5e和開口部4e之間夾著環(huán)狀的半遮光部3e。在該輪廓強(qiáng)調(diào)光罩1e中，通過(guò)固定移相器5e的大小及布置而只變更開口部4e的寬度(大小)，就能對(duì)曝光后形成的光阻圖案的尺寸進(jìn)行調(diào)整。例如，隨著使開口部4e的寬度增大，光阻圖案的尺寸也變大。與同時(shí)決定開口部及移相器的尺寸而調(diào)整圖案尺寸的那一方法相比，只變更該開口部寬度的圖案尺寸調(diào)整方法，可以使MEEF(Mask Error Enhancement Factor圖案尺寸的變化量相對(duì)光罩尺寸的變化量之比)降低到一半左右。
圖8(f)所示的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩1f為使用透光性基板2f的光罩，它包括具有使曝光光的一部分透過(guò)的透光率的半遮光部3f、由半遮光部3f所圍且對(duì)應(yīng)于孤立連接圖案的開口部4f、及從半遮光部3f和開口部4f的邊界處進(jìn)入半遮光部3f一定尺寸的環(huán)狀移相器5f。移相器5f由四個(gè)移相部組成，每一個(gè)移相部的形狀為與開口部4f各邊的邊長(zhǎng)相等的矩形且與開口部4f的各邊相對(duì)。這里，移相器5f的各個(gè)移相部的長(zhǎng)度，既可以比開口部4f的邊長(zhǎng)長(zhǎng)，也可以比開口部4f的邊長(zhǎng)短。借助輪廓強(qiáng)調(diào)光罩1f，可以如圖8(c)所示的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩1c那樣，對(duì)光阻圖案的尺寸進(jìn)行調(diào)整。
需提一下，在圖8(d)～圖8(f)所示的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩中，為增大MEEF的降低效果，最好是，將開口部和移相器之間的半遮光部的寬度設(shè)定在小于、等于λ/NA(λ為曝光光的波長(zhǎng)，NA為開口數(shù))的1/5左右。還有，為了收到提高DOF的效果，最好是，上述半遮光部的寬度為一能夠影響由移相器引起的光的干涉效果的尺寸，即最好在小于、等于λ/NA的1/10左右。還有，在圖8(a)～圖8(f)所示的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩中，開口部的形狀采用了正方形，但使其為多角形(八角形)或者是圓形等均可。還有，移相器的形狀也是一樣，并不只限于連續(xù)的環(huán)狀或者是多個(gè)長(zhǎng)方形。例如，也可將多個(gè)正方形移相部排列起來(lái)而形成移相器。
還有，到此為止，是以正光阻工序?yàn)榍疤?，將輪廓?qiáng)調(diào)光罩中對(duì)應(yīng)于光阻除去部的部分定義為開口部而進(jìn)行了全部的說(shuō)明。但是，在可以利用充分高的透光率的移相器的情況下，在上述說(shuō)明中所用的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩中，因?yàn)榧词箤⒍x為開口部的部分置換為高透光率的移相器，將定義為移相器的部分置換為開口部，將定義為半遮光部的部分定義為低透光率移相器(如衰減型移相光罩中的移相器)，各構(gòu)成要素之間的相對(duì)相位差關(guān)系是一樣的，故可實(shí)現(xiàn)具有同樣效果的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩。圖9(a)到圖9(f)示出了在形成有對(duì)應(yīng)于連接圖案的高透光率移相器的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩中，由低透光率移相器和開口部構(gòu)成的遮光性光罩圖案的幾種平面布置情況。將圖8(a)到圖8(f)中所示的光罩中的開口部、移相器及半遮光部分別置換為高透光率移相器、開口部及低透光率移相器以后，即構(gòu)成圖9(a)到圖9(f)所示的光罩。這里，高透光率移相器的透光率最好大于、等于60％。換句話說(shuō)，為在由低透光率移相器將高透光率移相器包圍起來(lái)的光罩結(jié)構(gòu)中，讓低透光率移相器對(duì)應(yīng)于光阻膜的非感光部，同時(shí)讓高透光率移相器對(duì)應(yīng)于光阻膜的感光部，高透光率移相器的透光率最少要為低透光率移相器的透光率的3倍左右的值，最理想的是它的10倍左右的值。因此，我們希望的是低透光率移相器的透光率為6～15％，高透光率移相器的透光率大于、等于60％。在以下各實(shí)施例中，以圖9(a)到圖9(f)所示的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩為對(duì)象。
(第1個(gè)實(shí)施例)下面，參考附圖，說(shuō)明本發(fā)明的第1個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩、光罩制作方法及使用該光罩的圖案形成方法。需提一下，第1個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩為用以實(shí)現(xiàn)所述輪廓強(qiáng)調(diào)法的縮小投影曝光裝置下的光罩。
圖10(a)示出了要用第1個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩形成的所希望的圖案之一例。
然而，若設(shè)曝光機(jī)的縮小投影光學(xué)系的縮小倍數(shù)為M，則對(duì)通常的光罩而言，使用相對(duì)曝光光為完全遮光膜的鉻等材料，其大小為我們所希望的圖案(一般情況下為晶片上的設(shè)計(jì)值)的M倍的圖案，便被畫在由對(duì)曝光光的透光率很高的材料制成的基板(透光性基板)上。然而，在本說(shuō)明書中，在沒有特別說(shuō)明的情況下，為簡(jiǎn)單起見，對(duì)光罩進(jìn)行說(shuō)明時(shí)，不使用將晶片上的尺寸放大了M倍以后的光罩尺寸，而是使用晶片上的尺寸進(jìn)行說(shuō)明。再就是，在本實(shí)施例中在說(shuō)明如何形成圖案的時(shí)候，在沒有特別說(shuō)明的情況下，說(shuō)明的是使用正光阻工序的情況。換句話說(shuō)，說(shuō)明的是除去光阻膜的感光部分的情況。另一方面，在使用負(fù)光阻工序的情況下，除了光阻膜的感光部分成為光阻圖案這一點(diǎn)不一樣以外，其它地方都和使用正光阻工序時(shí)是完全一樣的。再就是，在本實(shí)施例中，在沒有特別說(shuō)明的情況下，透光率用設(shè)透光性基板的透光率為100％時(shí)的實(shí)效透光率來(lái)表示。
圖10(b)為第1個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩的平面圖，具體而言，為用以形成圖10(a)所示的我們所希望的圖案的光罩的平面圖。如圖10(b)所示，對(duì)應(yīng)著我們所希望的圖案中的光阻除去部形成了高透光率移相器(透光部)。再就是，用它的透光率為不讓光阻膜感光那么大小(6～15％左右)的低透光率移相器(半遮光部)來(lái)代替將曝光光完全遮住的完全遮光部作將高透光率移相器包圍起來(lái)的遮光性光罩圖案。還在高透光率移相器附近，形成了沒有低透光率移相器的、寬度微小的開口部(周邊部)。高透光率移相器及低透光率移相器讓曝光光在同相位下透過(guò)；開口部讓曝光光在以高透光率移相器及低透光率移相器為基準(zhǔn)的反相位下透過(guò)。
需提一下，在第1個(gè)實(shí)施例中，采用這樣的開口部的布置方式，即例如如圖9(b)所示那樣，開口部從矩形高透光率移相器的每一條邊開始延伸到一定尺寸以下的區(qū)域中且與高透光率移相器的每一條邊相連。
圖10(c)為沿圖10(b)中的AA’線剖開的剖面圖，即第1個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩的剖面圖。如圖10(c)所示，圖10(b)所示的光罩通過(guò)以下做法來(lái)實(shí)現(xiàn)。即在透光性基板10中低透光率移相器(半遮光部)形成區(qū)域上形成移相膜11并由此而形成低透光率移相器。該移相膜11是這樣的一個(gè)膜。它有一個(gè)不讓光阻膜感光那么大小的低透光率(6～15％左右)，而且在它和透光性基板10(開口部)之間對(duì)曝光光產(chǎn)生180度(實(shí)際上大于、等于(150+360×n)度且小于、等于(210+360×n)度(但n為整數(shù)))的相位差。挖透光性基板10上的透光部形成區(qū)域，所挖的深度為在它和透光性基板10(開口部)之間對(duì)曝光光產(chǎn)生180度(實(shí)際上大于、等于(150+360×n)度且小于、等于(210+360×n)度(但n為整數(shù)))的相位差那么深，這樣就由透光性基板10上的挖下部10a形成了成為高透光率移相器的透光部。結(jié)果是，成了由高透光率移相器(透光部)和由移相膜11構(gòu)成的低透光率移相器(半遮光部)將沒有移相膜11(透光性基板10的表面露出來(lái))的周邊部即開口部夾起來(lái)的結(jié)構(gòu)，而實(shí)現(xiàn)了輪廓強(qiáng)調(diào)光罩?？捎糜蒢rSiO、CrAlO、TaSiO、MoSiO或者TiSiO等形成的含有金屬的氧化膜作移相膜11。但是要通過(guò)輪廓強(qiáng)調(diào)法得到對(duì)比度強(qiáng)調(diào)，必須將開口部的寬度限制在一定尺寸以下。
然而，在以上說(shuō)明中，如圖11(a)所示，是以成為低透光率移相器的移相膜11為單層膜的情況為前提。因?yàn)樵谶@種情況下，移相膜11的光學(xué)系數(shù)由膜材料決定，故移相膜11的膜厚由相位偏移量決定。另一方面，因透光率不僅與光學(xué)系數(shù)有關(guān)，還與膜厚有關(guān)，故不敢說(shuō)一定存在具有適宜的光學(xué)系數(shù)的材料作移相膜11的材料。具體而言，即讓曝光光在以透光性基板10(開口部)為基準(zhǔn)的反相位下透過(guò)的那一膜厚下，正好能實(shí)現(xiàn)規(guī)定的透光率的材料。因此，在第1個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩中，如圖11(b)所示，移相膜11具有依次沉積低透光率透光率調(diào)整膜11A和高透光率相位調(diào)整膜11B而得到的兩層構(gòu)造，從能在移相膜11中實(shí)現(xiàn)任意的透光率的角度來(lái)看是較理想的情況。具體而言，透光率調(diào)整膜11A對(duì)曝光光的透光率比透光性基板10對(duì)曝光光的透光率低；相位調(diào)整膜11B讓曝光光在以透光性基板10(開口部)為基準(zhǔn)的反相位下透過(guò)?？捎糜衫鏩r、Cr、Ta、Mo或者Ti等金屬制成的薄膜(厚度小于、等于30nm)或者由例如Ta-Cr合金、Zr-Si合金、Mo-Si合金或者Ti-Si合金等金屬合金制成的薄膜(厚度小于、等于30nm)作透光率調(diào)整膜11A；可用例如SiO2膜等氧化膜作相位調(diào)整膜11B。
需提一下，在本說(shuō)明書中，透光率調(diào)整膜意味著這樣的膜，對(duì)曝光光的單位厚度透光率較低且不會(huì)對(duì)曝光光的相位變化造成影響并能通過(guò)調(diào)節(jié)它的厚度以將對(duì)曝光光的透光率設(shè)定在我們所希望的值上；相位調(diào)整膜則意味著這樣的膜，對(duì)曝光光的單位厚度透光率較高且不會(huì)對(duì)曝光光的透光率變化造成影響并能通過(guò)調(diào)節(jié)它的厚度將在它和透光性基板(開口部)之間的對(duì)曝光光的相位差設(shè)定在我們所希望的值上。
其次，說(shuō)明使用了第1個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩的圖案形成方法。這里，就象在用曝光機(jī)進(jìn)行光罩圖案的縮小復(fù)印時(shí)，對(duì)輪廓強(qiáng)調(diào)法的原理所做的說(shuō)明一樣，使用斜入射曝光光源以便通過(guò)輪廓強(qiáng)調(diào)光罩形成高對(duì)比度的像。這里，斜入射曝光光源意味著圖12(b)～圖12(d)中所示的光源，即將圖12(a)所示的普通曝光光源中的垂直入射成分除去后的得到的光源。這種斜入射曝光光源的代表有圖12(b)所示的環(huán)狀曝光光源及圖12(c)所示的四極曝光光源。雖然或多或少與目的圖案有關(guān)，但一般情況下，從對(duì)比度的強(qiáng)調(diào)或者DOF的放大效果來(lái)看，四極曝光光源比環(huán)狀曝光光源更大。但因四極曝光有圖案形狀相對(duì)光罩形狀出現(xiàn)歪斜等副作用，故最好是，在那種情況下，用圖12(d)所示的環(huán)狀—四極混合型曝光光源。該環(huán)狀—四極曝光光源的特征在于在以光源中心(通常為曝光光源中心)為原點(diǎn)的XY坐標(biāo)進(jìn)行考慮的情況下，將光源中心和XY軸上的光源除去以后就具有四極的特點(diǎn)；而采用圓形作光源的外形以后就又具有環(huán)狀的特點(diǎn)。
圖13(a)～圖13(d)為剖面圖，示出了使用第1個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩的圖案形成方法下的每一個(gè)工序。
首先，如圖13(a)所示，在基板100上形成金屬膜或者絕緣膜等被加工膜101以后，再如圖13(b)所示，在被加工膜101上形成正光阻膜102。
接著，如圖13(c)所示，用斜入射曝光光源將曝光光103照射到第1個(gè)實(shí)施例所涉及的包括由移相膜11形成的低透光率移相器和由挖下部10a構(gòu)成且起高透光率移相器之作用的透光部的光罩，由透過(guò)該光罩的透過(guò)光104對(duì)光阻膜102曝光。因此時(shí)用低透光率移相器(半遮光部)作了光罩圖案，故整個(gè)光阻膜102在較弱的能量下被曝光。但是，如圖13(c)所示，被足以讓光阻膜102在顯像工序中溶解的曝光能照射的僅僅是光阻膜102中對(duì)應(yīng)于光罩的透光部(挖下部10a)的潛像部分102a。
接著，對(duì)光阻膜102進(jìn)行顯像處理以除去潛像部分102a而形成光阻圖案105，如圖13(d)所示。這時(shí)在圖13(c)所示的曝光工序下，透光部周邊的光被抵消了。結(jié)果是，因曝光能幾乎不照射光阻膜102中對(duì)應(yīng)于開口部(周邊部)的部分，故透過(guò)透光部的光與透過(guò)周邊部的光之間的光強(qiáng)度分布的對(duì)比度就得到了強(qiáng)調(diào)。換句話說(shuō)，照射到潛像部分102a上的光和照射在潛像部分102a周圍的光之間的光強(qiáng)度分布的對(duì)比度就得到了強(qiáng)調(diào)。這樣一來(lái)，因潛像部分102a的能量分布也發(fā)生了急劇的變化，故形成形狀陡峭的光阻圖案105。
其次，參考附圖，說(shuō)明第1個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩制作方法。
圖14(a)～圖14(e)為剖面圖，示出了第1個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩制作方法中的各個(gè)工序。圖14(f)為對(duì)應(yīng)于圖14(c)所示的剖面圖的平面圖；圖14(g)為對(duì)應(yīng)于圖14(e)所示的剖面圖的平面圖。
首先，如圖14(a)所示，在由對(duì)曝光光具有透光性的材料例如石英等制成的透光性基板10上，形成對(duì)曝光光具有規(guī)定的透光率(例如6～15％)的移相膜11?？捎糜蒢rSiO、CrAlO、TaSiO、MoSiO或者TiSiO等制成的含有金屬的氧化膜作移相膜11；移相膜11在它和透光性基板10(開口部)之間對(duì)曝光光產(chǎn)生大于、等于(150+360×n)度且小于、等于(210+360×n)(但n為整數(shù)))的相位差。這里，移相膜11具有上述的透光率調(diào)整膜和相位調(diào)整膜的兩層構(gòu)造。
接著，如圖14(b)所示，在透光性基板10上形成覆蓋低透光率移相器(半遮光部)形成區(qū)域的第一光阻圖案12，換句話說(shuō)，是形成在高透光率移相器(透光部)形成區(qū)域及開口部(周邊部)形成區(qū)域分別具有除去部的第一光阻圖案12。之后，以第一光阻圖案12為掩模對(duì)移相膜11進(jìn)行蝕刻處理并將移相膜11圖案化以后，再將第一光阻圖案12除去。這樣一來(lái)，如圖14(c)及圖14(f)所示，移相膜11中對(duì)應(yīng)于高透光率移相器形成區(qū)域及開口部形成區(qū)域的部分分別被除去。
接著，如圖14(d)所示，在透光性基板10上形成覆蓋低透光率移相器形成區(qū)域及開口部形成區(qū)域的第二光阻圖案13，換句話說(shuō)，形成在高透光率移相器形成區(qū)域具有除去部的第二光阻圖案13。之后，以第二光阻圖案13為掩模對(duì)透光性基板10進(jìn)行蝕刻，之后再將第二光阻圖案13除去。這樣一來(lái)，如圖14(e)及圖14(g)所示，在透光性基板10中對(duì)應(yīng)于高透光率移相器形成區(qū)域的部分，形成產(chǎn)生180度(具體而言大于、等于(150+360×n)度且小于、等于(210+360×n)(但n為整數(shù)))的反相位的挖下部10a，而制成了第1個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩。換句話說(shuō)，準(zhǔn)備能讓移相膜沉積在其上的透光性基板即和現(xiàn)有的衰減型移相光罩一樣的基板作空白光罩(mask blank)，之后，依次對(duì)移相膜和透光性基板進(jìn)行蝕刻，就很容易制成具有輪廓強(qiáng)調(diào)光罩的平面構(gòu)造的第1個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩。
如上所述，根據(jù)第1個(gè)實(shí)施例，在透光性基板10中低透光率移相器(半遮光部)形成區(qū)域上，形成讓曝光光以低透光率透過(guò)且相位反相的移相膜11。還透光性基板10的透光部形成區(qū)域被挖，所挖深度能讓曝光光的相位反相而形成了透光部。因此，沒有移相膜11的開口部，換句話說(shuō)，讓曝光光以與透光部反相的相位透過(guò)的周邊部，被夾在由挖下部10a構(gòu)成且起高透光率移相器之作用的透光部和讓曝光光以與該透光部相同的相位透過(guò)且由移相膜11構(gòu)成的低透光率移相器之間。結(jié)果，透光部和周邊部間的光強(qiáng)度分布的對(duì)比度就由于透過(guò)周邊部的光和透過(guò)透光部的光間的相互干涉而得以強(qiáng)調(diào)。而且，在例如正光阻工序中用斜入射曝光形成微細(xì)的孤立光阻除去部(即微細(xì)的孤立溝槽圖案)的情況下，也能收到這一對(duì)比度強(qiáng)調(diào)效果。換句話說(shuō)，將本實(shí)施例中的光罩和斜入射曝光組合起來(lái)以后，就能將孤立溝槽圖案與孤立線圖案或者孤立溝槽圖案與密集圖案同時(shí)微細(xì)化。
還有，根據(jù)第1個(gè)實(shí)施例，因?yàn)樵谕腹庑曰?0上形成移相膜11以后，分別對(duì)移相膜11及透光性基板10進(jìn)行選擇性蝕刻，故很容易得到具有低透光率移相器及開口部的任意形狀的光罩及成為高透光率移相器的任意形狀的透光部。
還有，根據(jù)第1個(gè)實(shí)施例，因?yàn)榭赏ㄟ^(guò)加工構(gòu)成低透光率移相器的移相膜11而形成任意形狀的開口部，故輪廓強(qiáng)調(diào)光罩的平面圖案布置并不限于圖10(b)及圖10(c)所示的那種類型，即圖9(b)所示的那種類型，還能實(shí)現(xiàn)例如圖9(a)～圖9(f)所示的任一類型的平面圖案布置。
需提一下，在第1個(gè)實(shí)施例中，最好是移相膜11即低透光率移相器的透光率大于、等于6％且小于、等于15％。這樣做以后，就既能防止形成圖案時(shí)光阻膜的減少等，又確能收到本實(shí)施例的對(duì)比度強(qiáng)調(diào)效果。
還有，在第1個(gè)實(shí)施例中，最好是移相膜11具有依次沉積低透光率透光率調(diào)整膜11A及高透光率相位調(diào)整膜11B而得到的兩層構(gòu)造。這樣做以后，就能任意選擇所希望的相位變化和所希望的透光率組合起來(lái)的移相膜11。還有，通過(guò)組合透光率調(diào)整膜11A的材料和相位調(diào)整膜11B的材料，就能提高用以加工移相膜11的蝕刻時(shí)的選擇比。
還有，在第1個(gè)實(shí)施例中，是以使用正光阻工序?yàn)榍疤徇M(jìn)行說(shuō)明的，當(dāng)然，不言而喻，可用負(fù)光阻工序代替正光阻工序。這里，在使用任一工序的情況下，都是使用例如i線(波長(zhǎng)365nm)、KrF受激準(zhǔn)分子激光(波長(zhǎng)248nm)、ArF受激準(zhǔn)分子激光(波長(zhǎng)193nm)或者F2受激準(zhǔn)分子激光(波長(zhǎng)157nm)等作曝光光源。
(第1個(gè)實(shí)施例的第1個(gè)變形例)下面，參考附圖，說(shuō)明本發(fā)明的第1個(gè)實(shí)施例的第1個(gè)變形例所涉及的光罩及其制作方法。
第1個(gè)實(shí)施例的第1個(gè)變形例和第1個(gè)實(shí)施例的不同之處如下，即在第1個(gè)實(shí)施例中，是以例如圖9(a)～圖9(c)所示那樣的高透光率移相器與開口部相鄰的平面布置的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩為對(duì)象，但在第1個(gè)實(shí)施例的第1個(gè)變形例中，是以例如圖9(d)～圖9(f)所示那樣的高透光率移相器(透光部)與開口部(周邊部)相分離的平面布置的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩為對(duì)象。
圖15(a)～圖15(e)為剖面圖，示出了第1個(gè)實(shí)施例的第1個(gè)變形例所涉及的光罩制作方法中的各個(gè)工序。圖15(f)為對(duì)應(yīng)于圖15(c)所示的剖面圖的平面圖；圖15(g)為對(duì)應(yīng)于圖15(e)所示的剖面圖的平面圖。
首先，如圖15(a)所示，在由對(duì)曝光光具有透光性的材料例如石英等制成的透光性基板10上，形成對(duì)曝光光具有規(guī)定的透光率(例如6～15％)的移相膜11。移相膜11在它和透光性基板10(開口部)之間對(duì)曝光光產(chǎn)生大于、等于(150+360×n)度且小于、等于(210+360×n)(但n為整數(shù))的相位差。這里，移相膜11可為具有透光率調(diào)整膜和相位調(diào)整膜的兩層構(gòu)造(參考第1個(gè)實(shí)施例)。
接著，如圖15(b)所示，在透光性基板10上形成覆蓋低透光率移相器(半遮光部)形成區(qū)域的第一光阻圖案12。也就是說(shuō)，形成在高透光率移相器(透光部)形成區(qū)域及開口部(周邊部)形成區(qū)域分別具有除去部的第一光阻圖案12。這里，在本變形例中，開口部形成區(qū)域和高透光率移相器形成區(qū)域相互是分開的。換句話說(shuō)，第一光阻圖案12形成在開口部形成區(qū)域和高透光率移相器形成區(qū)域之間。之后，以第一光阻圖案12為掩模對(duì)移相膜11進(jìn)行蝕刻處理并將移相膜11圖案化以后，再將第一光阻圖案12除去。這樣一來(lái)，如圖15(c)及圖15(f)所示，移相膜11中對(duì)應(yīng)于高透光率移相器形成區(qū)域及開口部形成區(qū)域的部分分別被除去。
接著，如圖15(d)所示，在透光性基板10上形成覆蓋含有開口部形成區(qū)域的低透光率移相器形成區(qū)域且在高透光率移相器形成區(qū)域具有除去部的第二光阻圖案13。之后，以第二光阻圖案13及已圖案化的移相膜11為掩模對(duì)透光性基板10進(jìn)行蝕刻，之后再將第二光阻圖案13除去。這樣一來(lái)，如圖15(e)及圖15(g)所示，在透光性基板10中對(duì)應(yīng)于高透光率移相器形成區(qū)域的部分，形成產(chǎn)生180度(具體而言大于、等于(150+360×n)度且小于、等于(210+360×n)(但n為整數(shù)))的反相位的挖下部10a，而制成了第1個(gè)實(shí)施例的第1個(gè)變形例所涉及的光罩。
根據(jù)第1個(gè)實(shí)施例的第1個(gè)變形例，除能收到第1個(gè)實(shí)施例的效果以外，還能收到以下效果。也就是說(shuō)，因可用已圖案化的移相膜11為掩模，對(duì)透光性基板10進(jìn)行自我對(duì)準(zhǔn)的蝕刻，故可正確地進(jìn)行光罩加工。
(第1個(gè)實(shí)施例的第2個(gè)變形例)下面，參考附圖，說(shuō)明本發(fā)明的第1個(gè)實(shí)施例的第2個(gè)變形例所涉及的光罩及其制成方法。
第1個(gè)實(shí)施例的第2個(gè)變形例和第1個(gè)實(shí)施例的不同之處如下，即在第1個(gè)實(shí)施例中，是以例如圖9(a)～圖9(c)所示那樣的高透光率移相器(透光部)與開口部(周邊部)相鄰的平面布置的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩為對(duì)象，但在第1個(gè)實(shí)施例的第2個(gè)變形例中，是以例如圖9(d)～圖9(f)所示那樣的高透光率移相器與開口部相分離的平面布置的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩為對(duì)象。
圖16(a)～圖16(e)為剖面圖，示出了第1個(gè)實(shí)施例的第2個(gè)變形例所涉及的光罩制作方法中的各個(gè)工序。圖16(f)為對(duì)應(yīng)于圖16(c)所示的剖面圖的平面圖；圖16(g)為對(duì)應(yīng)于圖16(e)所示的剖面圖的平面圖。
首先，如圖16(a)所示，在由對(duì)曝光光具有透光性的材料例如石英等制成的透光性基板10上，形成對(duì)曝光光具有規(guī)定的透光率(例如6～15％)的移相膜11。移相膜11在它和透光性基板10(開口部)之間對(duì)曝光光產(chǎn)生大于、等于(150+360×n)度且小于、等于(210+360×n)(但n為整數(shù))的相位差。這里，移相膜11可具有由透光率調(diào)整膜和相位調(diào)整膜構(gòu)成的兩層構(gòu)造(參考第1個(gè)實(shí)施例)。
接著，如圖16(b)所示，在透光性基板10上形成覆蓋低透光率移相器(半遮光部)形成區(qū)域及高透光率移相器形成區(qū)域(透光部)的第一光阻圖案12。換句話說(shuō)，是形成在開口部(周邊部)形成區(qū)域具有除去部的第一光阻圖案12。之后，以第一光阻圖案12為掩模對(duì)移相膜11進(jìn)行蝕刻處理并將移相膜11圖案化以后，再將第一光阻圖案12除去。這樣一來(lái)，如圖16(c)及圖16(f)所示，移相膜11中對(duì)應(yīng)于開口部形成區(qū)域的部分被除去。
接著，如圖16(d)所示，在透光性基板10上形成覆蓋低透光率移相器形成區(qū)域及開口部形成區(qū)域的第二光阻圖案13。換句話說(shuō)，形成在高透光率移相器形成區(qū)域具有除去部的第二光阻圖案13。之后，以第二光阻圖案13為掩模依次對(duì)移相膜11及透光性基板10進(jìn)行蝕刻后，將第二光阻圖案13除去。這樣一來(lái)，如圖16(e)及圖16(g)所示，移相膜11中對(duì)應(yīng)于高透光率移相器形成區(qū)域的那一部分被除去。還有，在透光性基板10中對(duì)應(yīng)于高透光率移相器形成區(qū)域的那一部分形成產(chǎn)生180度(具體而言，大于、等于(150+360×n)度且小于、等于(210+360×n)(但n為整數(shù)))的反相位的挖下部10a，即制成了第1個(gè)實(shí)施例的第2個(gè)變形例所涉及的光罩。
根據(jù)第1個(gè)實(shí)施例的第2個(gè)變形例，除能收到第1個(gè)實(shí)施例的效果以外，還能收到以下效果。也就是說(shuō)，在本變形例中，除去移相膜11中對(duì)應(yīng)于開口部形成區(qū)域的那一部分的工序(參照?qǐng)D16(c))、除去移相膜11中對(duì)應(yīng)于高透光率移相器形成區(qū)域的那一部分的工序(參照?qǐng)D16(e))是分開進(jìn)行的。因此，在開口部和高透光率移相器間存在微小的寬度的情況下，光罩的加工容限就增大。換句話說(shuō)，在開口部和高透光率移相器之間殘留下微小寬度的移相膜11的情況下，光罩的加工容限就增大。
需提一下，在第1個(gè)實(shí)施例的第2個(gè)變形例中，除去移相膜11中對(duì)應(yīng)于高透光率移相器形成區(qū)域的那一部分的工序(包括在透光性基板10上形成挖下部10a的工序)，可在除去移相膜11中對(duì)應(yīng)于開口部形成區(qū)域的那一部分的工序之前進(jìn)行。
(第1個(gè)實(shí)施例的第3個(gè)變形例)下面，參考附圖，說(shuō)明本發(fā)明的第1個(gè)實(shí)施例的第3個(gè)變形例所涉及的光罩及其制成方法。
第1個(gè)實(shí)施例的第3個(gè)變形例和第1個(gè)實(shí)施例的不同之處如下，即在第1個(gè)實(shí)施例中，是以例如圖9(a)～圖9(c)所示那樣的高透光率移相器(透光部)與開口部(周邊部)相鄰的平面布置的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩為對(duì)象，但在第1個(gè)實(shí)施例的第3個(gè)變形例中，是以例如圖9(d)～圖9(f)所示那樣的高透光率移相器與開口部相分離的平面布置的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩為對(duì)象。還有，在第1個(gè)實(shí)施例中，是以例如圖11(a)所示那樣的成為低透光率移相器(半遮光部)的移相膜11是單層膜的情況為前提的，但在第1個(gè)實(shí)施例的第3個(gè)變形例中，是以例如圖11(b)所示那樣的以移相膜11具有依次沉積低透光率透光率調(diào)整膜11A和高透光率相位調(diào)整膜11B而形成的兩層構(gòu)造的情況為前提的。
圖17(a)及圖17(b)示出了第1個(gè)實(shí)施例的第3個(gè)變形例所涉及的光罩的平面圖及剖面圖。如圖17(a)及圖17(b)所示，由透光性基板10的挖下部10a構(gòu)成、成為高透光率移相器的透光部與沒有移相膜11的開口部即周邊部是相互分離著的。再就是，成為低透光率移相器的移相膜11具有為下層的低透過(guò)透光率調(diào)整膜11A和為上層的高透光率相位調(diào)整膜11B。這里，透光率調(diào)整膜11A，例如由在它和透光性基板10(開口部)之間對(duì)曝光光產(chǎn)生大于、等于(-30+360×n)度且小于、等于(30+360×n)(但n為整數(shù))的相位差的單層薄膜構(gòu)成。換句話說(shuō)，透光率調(diào)整膜11A讓透過(guò)的光只產(chǎn)生微小的相位變化?？捎糜衫鏩r、Cr、Ta、Mo或者Ti等金屬制成的薄膜(厚度小于、等于30nm)或者由例如Ta-Cr合金、Zr-Si合金、Mo-Si合金或者Ti-Si合金等金屬合金制成的薄膜(厚度小于、等于30nm)作透光率調(diào)整膜11A；可用例如SiO2膜等氧化膜作相位調(diào)整膜11B。
然而，在包括本變形例在內(nèi)的第1個(gè)實(shí)施例中，可由透光性基板10的挖下部10a形成透光率極高(例如90～100％左右)的高透光率移相器。然而，高透光率移相器的實(shí)效透光率則因光在透光性基板10的蝕刻面中散射等而比開口部(即透光性基板10)稍微低了一點(diǎn)。這樣一來(lái)，在光罩上開口部的透光率就成為最高的透光率，對(duì)開口部的微細(xì)化要求也就更加嚴(yán)格了。
這里，如圖17(c)所示的平面圖及圖17(d)所示的剖面圖所示，從形成在移相膜11中的開口部和高透光率移相器(挖下部10a)之間的那一部分將相位調(diào)整膜11B除去以后，就能收到以下效果。換句話說(shuō)，在周邊部和透光部之間僅留下透光率調(diào)整膜11A，就能收到以下效果。
首先，在透光率調(diào)整膜11A的膜厚十分小的情況下，透過(guò)開口部的光與透過(guò)相位調(diào)整膜11B的除去部分(即透光性基板10中僅形成了透光率調(diào)整膜11A的那一部分)的光的相位基本相同。在這一狀況下，將開口部和相位調(diào)整膜11B的除去部分合起來(lái)的那一區(qū)域與具有對(duì)應(yīng)于各自的面積而被平均化的透光率的區(qū)域是等價(jià)的。這里，因開口部的透光率與相位調(diào)整膜11B的除去部分的透光率的平均值比開口部的透光率小，故圖17(d)所示的構(gòu)造與圖17(c)所示的構(gòu)造(在高透光率移相器附近形成它的實(shí)效透光率比開口部還低的準(zhǔn)開口部的構(gòu)造)等價(jià)。換句話說(shuō)，因?yàn)榭墒拱ㄏ辔徽{(diào)整膜11B的除去部分的開口部的透光率(實(shí)效透光率)比1小，故控制開口部的尺寸的容限就變大。
還有，與使用多層結(jié)構(gòu)的透光率調(diào)整膜相比，在透光率調(diào)整膜11A由單層薄膜構(gòu)成的情況下，能抑制在開口部與高透光率移相器之間形成寬度微小的透光率調(diào)整膜11A時(shí)，透光率調(diào)整膜11A發(fā)生剝離。
(第2個(gè)實(shí)施例)下面，參考附圖，說(shuō)明本發(fā)明的第2個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩、光罩制作方法及使用該光罩的圖案形成方法。需提一下，第2個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩為用以實(shí)現(xiàn)輪廓強(qiáng)調(diào)法的縮小投影曝光裝置下的光罩。
圖18(a)示出了要用第2個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩形成的所希望的圖案之一例。
需提一下，在本實(shí)施例中在說(shuō)明如何形成圖案的時(shí)候，在沒有特別說(shuō)明的情況下，說(shuō)明的是使用正光阻工序的情況。換句話說(shuō)，說(shuō)明的是除去光阻膜的感光部分的情況。另一方面，在使用負(fù)光阻工序的情況下，除了光阻膜的感光部分成為光阻圖案這一點(diǎn)不一樣以外，其它地方都和使用正光阻工序時(shí)是完全一樣的。再就是，在本實(shí)施例中，在沒有特別說(shuō)明的情況下，透光率用設(shè)透光性基板的透光率為100％時(shí)的實(shí)效透光率來(lái)表示。
圖18(b)為第2個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩的平面圖，具體而言，為用以形成圖18(a)所示的我們所希望的圖案的光罩的平面圖。如圖18(b)所示，對(duì)應(yīng)著我們所希望的圖案中的光阻除去部形成了高透光率移相器(透光部)。再就是，用它的透光率為不讓光阻膜感光那么大小(6～15％左右)的低透光率移相器(半遮光部)來(lái)代替將曝光光完全遮住的完全遮光部作將高透光率移相器包圍起來(lái)的遮光性光罩圖案。還在高透光率移相器附近，形成了沒有低透光率移相器的、寬度微小的開口部(周邊部)。這里，在第2個(gè)實(shí)施例中，在開口部形成它對(duì)曝光光的透光率比透光性基板低的透光率調(diào)整膜。這樣一來(lái)，開口部的透光率就被調(diào)整到比透光性基板的透光率還低的那一個(gè)值上。下面，在本實(shí)施例中，稱這一開口部為透光率調(diào)整部。再就是，高透光率移相器及低透光率移相器讓曝光光在同相位下透過(guò)；透光率調(diào)整部讓曝光光在以高透光率移相器及低透光率移相器為基準(zhǔn)的反相位下透過(guò)。
需提一下，第2個(gè)實(shí)施例中，采用這樣的透光率調(diào)整部(開口部)的布置方式，即例如如圖9(b)所示那樣，透光率調(diào)整部從方形高透光率移相器的每一條邊開始延伸到一定尺寸以下的區(qū)域中且與高透光率移相器的每一條邊相連。
圖18(c)為沿圖18(b)中的AA’剖開的剖面圖，即第2個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩的剖面圖。如圖18(c)所示，圖18(b)所示的光罩通過(guò)以下做法來(lái)實(shí)現(xiàn)。即在透光性基板20中透光部形成區(qū)域以外的其它區(qū)域上，依次形成它對(duì)曝光光的透光率比透光性基板20對(duì)曝光光的透光率還低的半遮光膜(透光率調(diào)整膜)21和相位調(diào)整膜22。相位調(diào)整膜22在它與透光性基板20及透光率調(diào)整膜21的疊層構(gòu)造(即透光率調(diào)整部(周邊部))之間對(duì)曝光光產(chǎn)生180度(實(shí)際上，大于、等于(150+360×n)度且小于、等于(210+360×n)度(但n為整數(shù)))的相位差。這樣一來(lái)，就形成了由透光率調(diào)整膜21和相位調(diào)整膜22的疊層構(gòu)造構(gòu)成且有一個(gè)不讓光阻膜感光那么大小的低透光率(6～15％左右)的移相膜，由此而形成了成為低透光率移相器的半遮光部。需提一下，透光率調(diào)整部上未形成相位調(diào)整膜22。還有，最好是透光率調(diào)整膜21為薄膜，不過(guò)它也可為任意厚度的厚膜。挖透光性基板20上的透光部形成區(qū)域，所挖的深度為在它和透光性基板20與透光率調(diào)整膜21的疊層構(gòu)造(即透光率調(diào)整部)之間對(duì)曝光光產(chǎn)生180度(實(shí)際上大于、等于(150+360×n)度且小于、等于(210+360×n)度(但n為整數(shù)))的相位差那么深，這樣就由透光性基板20上的挖下部20a形成了成為高透光率移相器的透光部。結(jié)果是，就成了由高透光率移相器(透光部)、透光率調(diào)整膜21及相位調(diào)整膜22的疊層構(gòu)造(移相膜)構(gòu)成的低透光率移相器(半遮光部)將沒有相位調(diào)整膜22(即透光率調(diào)整膜21的單層構(gòu)造)的透光率調(diào)整部夾起來(lái)的結(jié)構(gòu)，而實(shí)現(xiàn)了輪廓強(qiáng)調(diào)光罩?？捎糜衫鏩r、Cr、Ta、Mo或者Ti等金屬制成的薄膜(厚度小于、等于30nm)或者由例如Ta-Cr合金、Zr-Si合金、Mo-Si合金或者Ti-Si合金等金屬合金制成的薄膜(厚度小于、等于30nm)作透光率調(diào)整膜21；可用例如SiO2膜等氧化膜作相位調(diào)整膜22。但是要通過(guò)輪廓強(qiáng)調(diào)法得到對(duì)比度強(qiáng)調(diào)，必須將透光率調(diào)整部的寬度限制在一定尺寸以下。
其次，說(shuō)明使用了第2個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩的圖案形成方法。
圖19(a)～圖19(d)為剖面圖，示出了使用第2個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩的圖案形成方法下的每一個(gè)工序。
首先，如圖19(a)所示，在基板200上形成金屬膜或者絕緣膜等被加工膜201以后，再如圖19(b)所示，在被加工膜201上形成正光阻膜202。
接著，如圖19(c)所示，用斜入射曝光光源將曝光光203照射到第2個(gè)實(shí)施例所涉及的包括由透光率調(diào)整膜21及相位調(diào)整膜22的疊層構(gòu)造(移相膜)形成的低透光率移相器、具有透光率調(diào)整膜21的單層構(gòu)造的透光率調(diào)整部及由挖下部20a構(gòu)成且起高透光率移相器之作用的透光部的光罩，由透過(guò)該光罩的透過(guò)光204對(duì)光阻膜202曝光。因此時(shí)用低透光率移相器(半遮光部)作了光罩圖案，故整個(gè)光阻膜202在較弱的能量下被曝光。但是，如圖19(c)所示，被足以讓光阻膜202在顯像工序中溶解的曝光能照射的僅僅是光阻膜202中對(duì)應(yīng)于光罩的透光部(挖下部20a)的潛像部分202a。
接著，對(duì)光阻膜202進(jìn)行顯像處理以除去潛像部分202a而形成光阻圖案205，如圖19(d)所示。這時(shí)在圖19(c)所示的曝光工序下，透光部周邊的光被抵消了。結(jié)果是，因曝光能幾乎不照射光阻膜202中對(duì)應(yīng)于透光部周邊(透光率調(diào)整部)的部分，故透過(guò)透光部的光與透過(guò)透光率調(diào)整部的光之間的光強(qiáng)度分布的對(duì)比度就得到了強(qiáng)調(diào)。換句話說(shuō)，照射到潛像部分202a上的光和照射在潛像部分202a周圍的光之間的光強(qiáng)度分布的對(duì)比度就得到了強(qiáng)調(diào)。這樣一來(lái)，因潛像部分202a的能量分布也發(fā)生了急劇的變化，故形成形狀陡峭的光阻圖案205。
其次，參考附圖，說(shuō)明第2個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩制作方法。
圖20(a)～圖20(e)為剖面圖，示出了第2個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩制作方法中的各個(gè)工序。圖20(f)為對(duì)應(yīng)于圖20(c)所示的剖面圖的平面圖；圖20(g)為對(duì)應(yīng)于圖20(e)所示的剖面圖的平面圖。
首先，如圖20(a)所示，在由對(duì)曝光光具有透光性的材料例如石英等制成的透光性基板20上，依次形成它對(duì)曝光光的透光率比透光性基板20對(duì)曝光光的透光率低的透光率調(diào)整膜21和相位調(diào)整膜22。相位調(diào)整膜22，在它和透光性基板20與透光率調(diào)整膜21的疊層構(gòu)造之間對(duì)曝光光產(chǎn)生大于、等于(150+360×n)度且小于、等于(210+360×n)(但n為整數(shù))的相位差。這里，由由透光率調(diào)整膜21及相位調(diào)整膜22的疊層構(gòu)造構(gòu)成的移相膜，構(gòu)成對(duì)曝光光具有規(guī)定的透光率(例如6～15％)的半遮光部。
接著，如圖20(b)所示，在透光性基板20上形成覆蓋低透光率移相器(半遮光部)形成區(qū)域的第一光阻圖案23，換句話說(shuō)，是形成在高透光率移相器(透光部)形成區(qū)域及透光率調(diào)整部(周邊部)形成區(qū)域分別具有除去部的第一光阻圖案23。之后，以第一光阻圖案23為掩模對(duì)相位調(diào)整膜22進(jìn)行蝕刻處理并將相位調(diào)整膜22圖案化以后，再將第一光阻圖案23除去。這樣一來(lái)，如圖20(c)及圖20(f)所示，相位調(diào)整膜22中對(duì)應(yīng)于高透光率移相器形成區(qū)域及開口部形成區(qū)域的部分分別被除去。
接著，如圖20(d)所示，在透光性基板20上形成覆蓋低透光率移相器形成區(qū)域及透光率調(diào)整部形成區(qū)域的第二光阻圖案24，換句話說(shuō)，形成在高透光率移相器形成區(qū)域具有除去部的第二光阻圖案24。之后，以第二光阻圖案24為掩模依次對(duì)透光率調(diào)整膜21及透光性基板20進(jìn)行蝕刻，之后再將第二光阻圖案24除去。這樣一來(lái)，如圖20(e)及圖20(g)所示，透光率調(diào)整膜21中對(duì)應(yīng)于高透光率移相器形成區(qū)域的部分被除去。還在透光性基板20中對(duì)應(yīng)于高透光率移相器形成區(qū)域的部分，形成在它和透光性基板20及透光率調(diào)整膜21的疊層構(gòu)造(透光率調(diào)整部)之間產(chǎn)生180度(具體而言，大于、等于(150+360×n)度且小于、等于(210+360×n)(但n為整數(shù)))的反相位的挖下部20a，即制成了第2個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩。換句話說(shuō)，準(zhǔn)備能讓由透光率調(diào)整膜及相位調(diào)整膜構(gòu)成的移相膜沉積在其上的透光性基板作空白光罩，之后依次對(duì)相位調(diào)整膜、透光率調(diào)整膜及透光性基板進(jìn)行蝕刻，就很容易制成具有輪廓強(qiáng)調(diào)光罩的平面構(gòu)造的第2個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩。
如上所述，根據(jù)第2個(gè)實(shí)施例，在透光性基板20的低透光率移相器(半遮光部)形成區(qū)域上，形成讓曝光光以低透光率透過(guò)且相位反相的移相膜(透光率調(diào)整膜21及相位調(diào)整膜22的疊層構(gòu)造)。還在透光性基板20上挖一深度能讓曝光光的相位反相的透光部形成區(qū)域而形成透光部。還在透光性基板20的透光率調(diào)整部形成區(qū)域上形成了透光率調(diào)整膜21的單層構(gòu)造。這樣一來(lái)，為透光率調(diào)整膜21的單層構(gòu)造的透光率調(diào)整部，換句話說(shuō)，讓曝光光以與透光部反相的相位透過(guò)的周邊部，被由挖下部20a構(gòu)成且起高透光率移相器之作用的透光部及讓曝光光以與該透過(guò)部相同的相位透過(guò)且由移相膜構(gòu)成的低透光率移相器夾起來(lái)。結(jié)果是，透光部和周邊部間的光強(qiáng)度分布的對(duì)比度就由于透過(guò)周邊部的光和透過(guò)透光部的光之間的相互干涉而得以強(qiáng)調(diào)。而且，在例如正光阻工序中用斜入射曝光形成微細(xì)的孤立光阻除去部(即微細(xì)的孤立溝槽圖案)的情況下，也能收到這一對(duì)比度強(qiáng)調(diào)效果。換句話說(shuō)，將本實(shí)施例中的光罩和斜入射曝光組合起來(lái)以后，就能將孤立溝槽圖案與孤立線圖案或者孤立溝槽圖案與密集圖案同時(shí)微細(xì)化。
還有，根據(jù)第2個(gè)實(shí)施例，成為低透光率移相器的移相膜具有由低透光率透光率調(diào)整膜21和高透光率相位調(diào)整膜22構(gòu)成的疊層構(gòu)造。因此，就能任意選擇所希望的相位變化和所希望的透光率組合起來(lái)的移相膜。還有，通過(guò)組合透光率調(diào)整膜21的材料和相位調(diào)整膜22的材料，就能提高用以加工移相膜的蝕刻時(shí)的選擇比。
還有，根據(jù)第2個(gè)實(shí)施例，因?yàn)樵谕腹庑曰?0的周邊部形成區(qū)域上形成了透光率調(diào)整膜21的單層構(gòu)造，故周邊部的透光率比透光性基板20的低，周邊部成為透光率調(diào)整部。也就是說(shuō)，周邊部的透光率由透光率調(diào)整膜21調(diào)整到我們所希望的那一個(gè)值上。這樣一來(lái)，因能避免出現(xiàn)光罩上周邊部的透光率為最高這樣的問(wèn)題，故能夠降低對(duì)周邊部的微細(xì)化程度的要求。換句話說(shuō)，能夠避免由于輪廓強(qiáng)調(diào)光罩中的周邊部即開口部的上限尺寸太微小而難以制成光罩這樣的問(wèn)題。
還有，根據(jù)第2個(gè)實(shí)施例，在透光性基板20上依次形成透光率調(diào)整膜21及相位調(diào)整膜22以后，選擇性地對(duì)相位調(diào)整膜22、透光率調(diào)整膜21及透光性基板20分別進(jìn)行蝕刻。因此，很容易實(shí)現(xiàn)具有低透光率移相器(半遮光部)及透光率調(diào)整部(周邊部)的、任意形狀的光罩圖案及成為高透光率移相器的任意形狀的透光部。
還有，根據(jù)第2個(gè)實(shí)施例，因?yàn)榭赏ㄟ^(guò)加工構(gòu)成低透光率移相器的相位調(diào)整膜22而形成任意形狀的開口部(透光率調(diào)整部)，故輪廓強(qiáng)調(diào)光罩的平面圖案布置并不限于圖18(b)及圖18(c)所示的那種類型，即圖9(b)所示的那種類型，還能實(shí)現(xiàn)例如圖9(a)～圖9(f)所示的任一類型的平面圖案布置。
需提一下，在第2個(gè)實(shí)施例中，最好是，由透光率調(diào)整膜21和相位調(diào)整膜22的疊層構(gòu)造構(gòu)成的移相膜的透光率，大于、等于6％且小于、等于15％。這樣做以后，就既能防止形成圖案時(shí)光阻膜的減少等，又確能收到本實(shí)施例的對(duì)比度強(qiáng)調(diào)效果。
還有，在第2個(gè)實(shí)施例中，是以使用正光阻工序?yàn)榍疤徇M(jìn)行說(shuō)明的，當(dāng)然，不言而喻，可用負(fù)光阻工序代替正光阻工序。這里，在使用任一工序的情況下，都是使用例如i線(波長(zhǎng)365nm)、KrF受激準(zhǔn)分子激光(波長(zhǎng)248nm)、ArF受激準(zhǔn)分子激光(波長(zhǎng)193nm)或者F2受激準(zhǔn)分子激光(波長(zhǎng)157nm)等作曝光光源。
還有，在第2個(gè)實(shí)施例中，最好是，透光率調(diào)整膜21為在它和透光性基板20之間對(duì)曝光光產(chǎn)生大于、等于(-30+360×n)度且小于、等于(30+360×n)(但n為整數(shù))的相位差的單層構(gòu)造。這樣做以后，準(zhǔn)備形成在透光性基板上且由由單層薄膜構(gòu)成的透光率調(diào)整膜和相位調(diào)整膜構(gòu)成的移相膜，即通常的衰減型移相光罩用空白光罩，再分別對(duì)相位調(diào)整膜、透光率調(diào)整膜及透光性基板進(jìn)行蝕刻，很容易地就加工出光罩來(lái)。若此時(shí)用例如金屬薄膜作透光率調(diào)整膜21，就能收到以下效果。即在用以在透光性基板20上形成挖下部20a的基板蝕刻中，可用透光率調(diào)整膜21作對(duì)由石英等制成的透光性基板20的選擇比很高的蝕刻掩模。
(第2個(gè)實(shí)施例的第1個(gè)變形例)下面，參考附圖，說(shuō)明本發(fā)明的第2個(gè)實(shí)施例的第1個(gè)變形例所涉及的光罩及其制成方法。
第2個(gè)實(shí)施例的第1個(gè)變形例和第2個(gè)實(shí)施例的不同之處如下，即在第2個(gè)實(shí)施例中，是以例如圖9(a)～圖9(c)所示那樣的高透光率移相器(透光部)與開口部(透光率調(diào)整部)相鄰的平面布置的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩為對(duì)象，但在第2個(gè)實(shí)施例的第1個(gè)變形例中，是以例如圖9(d)～圖9(f)所示那樣的高透光率移相器與透光率調(diào)整部相分離的平面布置的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩為對(duì)象。
圖21(a)～圖21(e)為剖面圖，示出了第2個(gè)實(shí)施例的第1個(gè)變形例所涉及的光罩制作方法中的各個(gè)工序。圖21(f)為對(duì)應(yīng)于圖21(c)所示的剖面圖的平面圖；圖21(g)為對(duì)應(yīng)于圖21(e)所示的剖面圖的平面圖。
首先，如圖21(a)所示，在由對(duì)曝光光具有透光性的材料例如石英等制成的透光性基板20上，依次形成它對(duì)曝光光的透光率比透光性基板20對(duì)曝光光的透光率低的透光率調(diào)整膜21和相位調(diào)整膜22。相位調(diào)整膜22，在它和透光性基板20與透光率調(diào)整膜21的疊層構(gòu)造(即透光率調(diào)整部)之間對(duì)曝光光產(chǎn)生大于、等于(150+360×n)度且小于、等于(210+360×n)(但n為整數(shù))的相位差。再就是，由透光率調(diào)整膜21及相位調(diào)整膜22的疊層構(gòu)造構(gòu)成的移相膜成為對(duì)曝光光具有規(guī)定的透光率(例如6～15％)的半遮光部。
接著，如圖21(b)所示，在透光性基板20上形成覆蓋低透光率移相器(半遮光部)形成區(qū)域的第一光阻圖案23，換句話說(shuō)，是形成在高透光率移相器(透光部)形成區(qū)域及透光率調(diào)整部(周邊部)形成區(qū)域分別具有除去部的第一光阻圖案23。這里，在該變形例中，透光率調(diào)整部形成區(qū)域和高透光率移相器形成區(qū)域是分離著的。換句話說(shuō)，第一光阻圖案夾在透光率調(diào)整部形成區(qū)域和高透光率移相器形成區(qū)域之間。之后，以第一光阻圖案23為掩模對(duì)相位調(diào)整膜22進(jìn)行蝕刻處理并將相位調(diào)整膜22圖案化以后，再將第一光阻圖案23除去。這樣一來(lái)，如圖21(c)及圖21(f)所示，相位調(diào)整膜22中對(duì)應(yīng)于高透光率移相器形成區(qū)域及透光率調(diào)整部形成區(qū)域的部分分別被除去。
接著，如圖21(d)所示，在透光性基板20上形成覆蓋含有透光率調(diào)整部形成區(qū)域的低透光率移相器形成區(qū)域且在高透光率移相器形成區(qū)域具有除去部的第二光阻圖案24。之后，以第二光阻圖案24及已圖案化的相位調(diào)整膜22為掩模依次對(duì)透光率調(diào)整膜21及透光性基板20進(jìn)行蝕刻，之后再將第二光阻圖案24除去。這樣一來(lái)，如圖21(e)及圖21(g)所示，透光率調(diào)整膜21中對(duì)應(yīng)于高透光率移相器形成區(qū)域的部分被除去。還在透光性基板20中對(duì)應(yīng)于高透光率移相器形成區(qū)域的部分，形成在它和透光性基板20及透光率調(diào)整膜21的疊層構(gòu)造(透光率調(diào)整部)之間產(chǎn)生180度(具體而言，大于、等于(150+360×n)度且小于、等于(210+360×n)(但n為整數(shù)))的反相位的挖下部20a，即制成第2個(gè)實(shí)施例的第1個(gè)變形例所涉及的光罩。
根據(jù)第2個(gè)實(shí)施例的第1個(gè)變形例，除能收到第2個(gè)實(shí)施例的效果以外，還能收到以下效果。也就是說(shuō)，因可用已圖案化的相位調(diào)整膜22為掩模，對(duì)透光性基板20進(jìn)行自我對(duì)準(zhǔn)的蝕刻，故可正確地進(jìn)行光罩加工。
(第2個(gè)實(shí)施例的第2個(gè)變形例)下面，參考附圖，說(shuō)明本發(fā)明的第2個(gè)實(shí)施例的第2個(gè)變形例所涉及的光罩及其制成方法。
第2個(gè)實(shí)施例的第2個(gè)變形例和第2個(gè)實(shí)施例的不同之處如下，即在第2個(gè)實(shí)施例中，是以例如圖9(a)～圖9(c)所示那樣的高透光率移相器(透光部)與開口部(透光率調(diào)整部)相鄰的平面布置的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩為對(duì)象，但在第2個(gè)實(shí)施例的第2個(gè)變形例中，是以例如圖9(d)～圖9(f)所示那樣的高透光率移相器與透光率調(diào)整部相分離的平面布置的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩為對(duì)象。
圖22(a)～圖22(e)為剖面圖，示出了第2個(gè)實(shí)施例的第2個(gè)變形例所涉及的光罩制作方法中的各個(gè)工序。圖22(f)為對(duì)應(yīng)于圖22(c)所示的剖面圖的平面圖；圖22(g)為對(duì)應(yīng)于圖22(e)所示的剖面圖的平面圖。
首先，如圖22(a)所示，在由對(duì)曝光光具有透光性的材料例如石英等制成的透光性基板20上，依次形成它對(duì)曝光光的透光率比透光性基板20對(duì)曝光光的透光率低的透光率調(diào)整膜21和相位調(diào)整膜22。相位調(diào)整膜22，在它和透光性基板20與透光率調(diào)整膜21的疊層構(gòu)造(即透光率調(diào)整部)之間對(duì)曝光光產(chǎn)生大于、等于(150+360×n)度且小于、等于(210+360×n)(但n為整數(shù))的相位差。再就是，由透光率調(diào)整膜21及相位調(diào)整膜22的疊層構(gòu)造構(gòu)成的移相膜成為對(duì)曝光光具有規(guī)定的透光率(例如6～15％)的半遮光部。
接著，如圖22(b)所示，在透光性基板20上形成覆蓋低透光率移相器(半遮光部)形成區(qū)域及高透光率移相器(透光部)形成區(qū)域的第一光阻圖案23，換句話說(shuō)，是形成在透光率調(diào)整部(周邊部)形成區(qū)域具有除去部的第一光阻圖案23。之后，以第一光阻圖案23為掩模對(duì)相位調(diào)整膜22進(jìn)行蝕刻處理并將相位調(diào)整膜22圖案化以后，再將第一光阻圖案23除去。這樣一來(lái)，如圖22(c)及圖22(f)所示，相位調(diào)整膜22中對(duì)應(yīng)于透光率調(diào)整部形成區(qū)域的部分被除去。
接著，如圖22(d)所示，在透光性基板20上形成覆蓋低透光率移相器形成區(qū)域及透光率調(diào)整部形成區(qū)域的第二光阻圖案24。換句話說(shuō)，是形成在高透光率移相器形成區(qū)域具有除去部的第二光阻圖案24。之后，以第二光阻圖案24為掩模按相位調(diào)整膜22、透光率調(diào)整膜21及透光性基板20之順序進(jìn)行蝕刻，之后再將第二光阻圖案24除去。這樣一來(lái)，如圖22(e)及圖22(g)所示，透光率調(diào)整膜21及相位調(diào)整膜22中對(duì)應(yīng)于高透光率移相器形成區(qū)域的部分分別被除去。還有，在透光性基板20中對(duì)應(yīng)于高透光率移相器形成區(qū)域的部分，形成在它和透光性基板20及透光率調(diào)整膜21的疊層構(gòu)造(透光率調(diào)整部)之間產(chǎn)生180度(具體而言，大于、等于(150+360×n)度且小于、等于(210+360×n)(但n為整數(shù)))的反相位的挖下部20a，即制成第2個(gè)實(shí)施例的第2個(gè)變形例所涉及的光罩。
根據(jù)第2個(gè)實(shí)施例的第2個(gè)變形例，除能收到第2個(gè)實(shí)施例的效果以外，還能收到以下效果。也就是說(shuō)，在本變形例中，除去相位調(diào)整膜22中對(duì)應(yīng)于透光率調(diào)整部形成區(qū)域的那一部分的工序(參照?qǐng)D22(c))、除去相位調(diào)整膜22中對(duì)應(yīng)于高透光率移相器形成區(qū)域的那一部分的工序(參照?qǐng)D22(e))是分開進(jìn)行的。因此，在透光率調(diào)整部和高透光率移相器間存在微小的寬度的情況下，光罩的加工容限就增大。換句話說(shuō)，在透光率調(diào)整部和高透光率移相器之間殘留下微小寬度的相位調(diào)整膜22的情況下，光罩的加工容限就增大。
需提一下，在第2個(gè)實(shí)施例的第2個(gè)變形例中，除去相位調(diào)整膜22中對(duì)應(yīng)于高透光率移相器形成區(qū)域的那一部分的工序(包括除去透光率調(diào)整膜21中對(duì)應(yīng)于高透光率移相器形成區(qū)域的部分，同時(shí)在透光性基板20上形成挖下部20a的工序)，可在除去相位調(diào)整膜22中對(duì)應(yīng)于透光率調(diào)整部形成區(qū)域的那一部分的工序之前進(jìn)行。
(第3個(gè)實(shí)施例)下面，參考附圖，說(shuō)明本發(fā)明的第3個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩、光罩制作方法及使用該光罩的圖案形成方法。需提一下，第3個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩為用以實(shí)現(xiàn)輪廓強(qiáng)調(diào)法的縮小投影曝光裝置下的光罩。
圖23(a)示出了要用第3個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩形成的我們所希望的圖案之一例。
需提一下，在本實(shí)施例中在說(shuō)明如何形成圖案的時(shí)候，在沒有特別說(shuō)明的情況下，說(shuō)明的是使用正光阻工序的情況。換句話說(shuō)，說(shuō)明的是除去光阻膜的感光部分的情況。另一方面，在使用負(fù)光阻工序的情況下，除了光阻膜的感光部分成為光阻圖案這一點(diǎn)不一樣以外，其它地方都和使用正光阻工序時(shí)是完全一樣的。再就是，在本實(shí)施例中，在沒有特別說(shuō)明的情況下，透光率用設(shè)透光性基板的透光率為100％時(shí)的實(shí)效透光率來(lái)表示。
圖23(b)示出了第3個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩，具體而言，為用以形成圖23(a)所示的我們所希望的圖案的光罩的平面圖。如圖23(b)所示，對(duì)應(yīng)著我們所希望的圖案中的光阻除去部形成了高透光率移相器(透光部)。再就是，用它的透光率為不讓光阻膜感光那么大小(6～15％左右)的低透光率移相器(半遮光部)來(lái)代替將曝光光完全遮住的完全遮光部作將高透光率移相器包圍起來(lái)的遮光性光罩圖案。還在高透光率移相器附近，形成了沒有低透光率移相器的、寬度微小的開口部(周邊部)。再就是，高透光率移相器及低透光率移相器讓曝光光在同相位下透過(guò)；開口部則讓曝光光在以高透光率移相器及低透光率移相器為基準(zhǔn)的反相位下透過(guò)。
需提一下，在第3個(gè)實(shí)施例中，采用這樣的開口部的布置方式，即例如如圖9(b)所示那樣，開口部從矩形高透光率移相器的每一條邊開始延伸到一定尺寸以下的區(qū)域中且與高透光率移相器的每一條邊相連。
圖23(c)為沿圖23(b)中的AA’剖開的剖面圖，即第3個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩的剖面圖。如圖23(c)所示，圖23(b)所示的光罩通過(guò)以下做法來(lái)實(shí)現(xiàn)。即在透光性基板30的低透光率移相器形成區(qū)域上，依次形成相位調(diào)整膜31、其對(duì)曝光光的透光率比透光性基板30對(duì)曝光光的透光率還低的半遮光膜(透光率調(diào)整膜)32。相位調(diào)整膜31在它與透光性基板30(開口部)之間產(chǎn)生180度(實(shí)際上，大于、等于(150+360×n)度且小于、等于(210+360×n)度(但n為整數(shù)))的相位差。這樣一來(lái)，就形成了由相位調(diào)整膜31和透光率調(diào)整膜32的疊層構(gòu)造構(gòu)成且有一個(gè)不讓光阻膜感光那么大小的低透光率(6～15％左右)的移相膜，由此而形成了成為低透光率移相器的半遮光部。這里，假設(shè)透光率調(diào)整膜32讓光以低透光率透過(guò)，光的相位由于透光率調(diào)整膜32的厚度而起的變化很小。還有，相位調(diào)整膜31的單層構(gòu)造形成在透光性基板30的透光部形成區(qū)域上，由此而形成了成為高透光率移相器的透光部。這樣一來(lái)，就成為沒有相位調(diào)整膜31(透光性基板30的表面露出來(lái))周邊部即開口部，由高透光率移相器(透光部)及由相位調(diào)整膜31和透光率調(diào)整膜32的疊層構(gòu)造(移相膜)構(gòu)成的低透光率移相器(半遮光部)夾起來(lái)的構(gòu)造，即實(shí)現(xiàn)了輪廓強(qiáng)調(diào)光罩?？捎美鏢iO2膜等氧化膜作相位調(diào)整膜31；可用由例如Zr、Cr、Ta、Mo或者Ti等金屬制成的薄膜(厚度小于、等于30nm)或者由例如Ta-Cr合金、Zr-Si合金、Mo-Si合金或者Ti-Si合金等金屬合金制成的薄膜(厚度小于、等于30nm)作透光率調(diào)整膜32。但是要通過(guò)輪廓強(qiáng)調(diào)法得到對(duì)比度強(qiáng)調(diào)，必須將開口部的寬度限制在一定尺寸以下。
其次，說(shuō)明使用了第3個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩的圖案形成方法。
圖24(a)～圖24(d)為剖面圖，示出了使用第3個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩的圖案形成方法下的每一個(gè)工序。
首先，如圖24(a)所示，在基板300上形成金屬膜或者絕緣膜等被加工膜301以后，再如圖24(b)所示，在被加工膜301上形成正光阻膜302。
接著，如圖24(c)所示，用斜入射曝光光源將曝光光303照射到第3個(gè)實(shí)施例所涉及的包括由相位調(diào)整膜31及透光率調(diào)整膜32的疊層構(gòu)造(移相膜)形成的低透光率移相器、由相位調(diào)整膜31的單層構(gòu)造構(gòu)成且起高透光率移相器之作用的透光部的光罩，由透過(guò)該光罩的透過(guò)光304對(duì)光阻膜302曝光。因此時(shí)用低透光率移相器(半遮光部)作了光罩圖案，故整個(gè)光阻膜302在較弱的能量下被曝光。但是，如圖24(c)所示，被足以讓光阻膜302在顯像工序中溶解的曝光能照射的僅僅是光阻膜302中對(duì)應(yīng)于光罩的透光部的潛像部分302a。
接著，對(duì)光阻膜302進(jìn)行顯像處理以除去潛像部分302a而形成光阻圖案305，如圖24(d)所示。這時(shí)在圖24(c)所示的曝光工序下，透光部周邊的光被抵消了。結(jié)果是，因曝光能幾乎不照射光阻膜302中對(duì)應(yīng)于開口部(周邊部)的部分，故透過(guò)透光部的光與透過(guò)周邊部的光之間的光強(qiáng)度分布的對(duì)比度就得到了強(qiáng)調(diào)。換句話說(shuō)，照射到潛像部分302a上的光和照射在潛像部分302a周圍的光之間的光強(qiáng)度分布的對(duì)比度就得到了強(qiáng)調(diào)。這樣一來(lái)，因潛像部分302a的能量分布也發(fā)生了急劇的變化，故形成形狀陡峭的光阻圖案305。
其次，參考附圖，說(shuō)明第3個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩制作方法。
圖25(a)～圖25(e)為剖面圖，示出了第3個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩制作方法中的各個(gè)工序。圖25(f)為對(duì)應(yīng)于圖25(c)所示的剖面圖的平面圖；圖25(g)為對(duì)應(yīng)于圖25(e)所示的剖面圖的平面圖。
首先，如圖25(a)所示，在由對(duì)曝光光具有透光性的材料例如石英等制成的透光性基板30上，依次形成相位調(diào)整膜31、它對(duì)曝光光的透光率比透光性基板30對(duì)曝光光的透光率低的透光率調(diào)整膜32。相位調(diào)整膜31，在它和透光性基板30(開口部)之間對(duì)曝光光產(chǎn)生大于、等于(150+360×n)度且小于、等于(210+360×n)(但n為整數(shù))的相位差。再就是，由相位調(diào)整膜31及透光率調(diào)整膜32的疊層構(gòu)造構(gòu)成的移相膜成為對(duì)曝光光具有規(guī)定的透光率(例如6～15％)的半遮光部。在本實(shí)施例中，可用例如被薄膜化而具有了低透光率的遮光膜(作為通常的光罩的遮光膜用的鉻膜等)作透光率調(diào)整膜32用。
接著，如圖25(b)所示，在透光性基板30上形成覆蓋低透光率移相器(半遮光部)形成區(qū)域及高透光率移相器(透光部)的第一光阻圖案33，換句話說(shuō)，形成在開口部(周邊部)形成區(qū)域具有除去部的第一光阻圖案33。之后，以第一光阻圖案33為掩模對(duì)透光率調(diào)整膜32及相位調(diào)整膜31進(jìn)行蝕刻之后，再將第一光阻圖案33除去。這樣一來(lái)，如圖25(c)及圖25(f)所示，相位調(diào)整膜31及透光率調(diào)整膜32的疊層構(gòu)造(移相膜)中對(duì)應(yīng)于開口部形成區(qū)域的部分被除去。
接著，如圖25(d)所示，在透光性基板30上形成至少覆蓋低透光率移相器形成區(qū)域且在高透光率移相器形成區(qū)域具有除去部的第二光阻圖案34。之后，以第二光阻圖案34為掩模對(duì)透光率調(diào)整膜32進(jìn)行蝕刻之后，再將第二光阻圖案34除去。這樣一來(lái)，如圖25(e)及圖25(g)所示，透光率調(diào)整膜32中對(duì)應(yīng)于高透光率移相器形成區(qū)域的部分被除去，即形成了第3個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩。換句話說(shuō)，準(zhǔn)備能依次讓具有一產(chǎn)生180度的反相位之厚度的相位調(diào)整膜及被薄膜化了的遮光膜(透光率調(diào)整膜)沉積在其上的透光性基板作空白光罩，之后依次對(duì)該遮光膜及相位調(diào)整膜進(jìn)行蝕刻，就很容易制成具有輪廓強(qiáng)調(diào)光罩的平面構(gòu)造的第3個(gè)實(shí)施例所涉及的光罩。
如上所述，根據(jù)第3個(gè)實(shí)施例，在透光性基板30的低透光率移相器(半遮光部)形成區(qū)域上，形成讓曝光光以低透光率透過(guò)且相位反相的移相膜(相位調(diào)整膜31及透光率調(diào)整膜32的疊層構(gòu)造)。還有，在透光性基板30的透光部形成區(qū)域上形成相位調(diào)整膜31的單層構(gòu)造而形成透光部。這樣一來(lái)，沒有移相膜的開口部即讓曝光光以與透光部反相的相位透過(guò)的周邊部，被由相位調(diào)整膜31的單層構(gòu)造構(gòu)成且起高透光率移相器之作用的透光部及讓曝光光以與該透過(guò)部相同的相位透過(guò)且由移相膜構(gòu)成的低透光率移相器夾起來(lái)。結(jié)果是，透光部和周邊部間的光強(qiáng)度分布的對(duì)比度就由于透過(guò)周邊部的光和透過(guò)透光部的光之間的相互干涉而得以強(qiáng)調(diào)。而且，在例如正光阻工序中用斜入射曝光形成微細(xì)的孤立光阻除去部(即微細(xì)的孤立溝槽圖案)的情況下，也能收到這一對(duì)比度強(qiáng)調(diào)效果。換句話說(shuō)，將本實(shí)施例中的光罩和斜入射曝光組合起來(lái)以后，就能將孤立溝槽圖案與孤立線圖案或者孤立溝槽圖案與密集圖案同時(shí)微細(xì)化。
還有，根據(jù)第3個(gè)實(shí)施例，成為低透光率移相器的移相膜具有由高透光率相位調(diào)整膜31和低透光率透光率調(diào)整膜32構(gòu)成的疊層構(gòu)造。因此，就能任意選擇我們所希望的相位變化和所希望的透光率組合起來(lái)的移相膜。還有，通過(guò)組合相位調(diào)整膜31的材料和透光率調(diào)整膜32的材料，就能提高用以加工移相膜的蝕刻時(shí)的選擇比。
還有，根據(jù)第3個(gè)實(shí)施例，在透光性基板30上依次形成相位調(diào)整膜31及透光率調(diào)整膜32以后，選擇性地對(duì)透光率調(diào)整膜32、相位調(diào)整膜31進(jìn)行蝕刻。因此，很容易實(shí)現(xiàn)具有低透光率移相器(半遮光部)及開口部(周邊部)的任意形狀的光罩圖案及成為高透光率移相器的任意形狀的透光部。
還有，根據(jù)第3個(gè)實(shí)施例，因?yàn)橥ㄟ^(guò)加工構(gòu)成低透光率移相器的相位調(diào)整膜31及透光率調(diào)整膜32的疊層構(gòu)造(移相膜)，就能形成任意形狀的開口部，故輪廓強(qiáng)調(diào)光罩的平面圖案布置并不限于圖23(b)及圖23(c)所示的那種類型，即圖9(b)所示的那種類型，還能實(shí)現(xiàn)例如圖9(a)～圖9(f)所示的任一類型的平面圖案布置。
還有，根據(jù)第3個(gè)實(shí)施例，因?yàn)楸槐∧せ恼诠饽ぷ魍腹饴收{(diào)整膜32，具體而言，在它與透光性基板30及相位調(diào)整膜31的疊層構(gòu)造之間對(duì)曝光光產(chǎn)生大于、等于(-30+360×n)度且小于、等于(30+360×n)(但n為整數(shù))的相位差的單層薄膜作透光率調(diào)整膜32，故能收到以下效果。即先準(zhǔn)備在透光性基板上形成有由下層的相位調(diào)整膜和上層的透光率調(diào)整膜構(gòu)成的移相膜的衰減型移相光罩用空白光罩，再分別對(duì)透光率調(diào)整膜及相位調(diào)整膜進(jìn)行蝕刻，很容易地就能將光罩加工出來(lái)。換句話說(shuō)，優(yōu)點(diǎn)是制造光罩時(shí)可借用現(xiàn)有技術(shù)。再就是，因透光率調(diào)整膜為被薄膜化的遮光膜，故必須準(zhǔn)備的空白光罩也就很簡(jiǎn)單了。
這里，參考圖26(a)到圖26(c)，說(shuō)明通過(guò)模擬而得到的、由于使用被薄膜化的遮光膜作透光率調(diào)整膜32用而引起的相位變化(在高透光率移相器和低透光率移相器之間所產(chǎn)生的相位差)對(duì)形成圖案時(shí)造成的影響。模擬條件是，曝光光的波長(zhǎng)為λ＝0.193μm(ArF光源)、曝光機(jī)的投影光學(xué)系的開口數(shù)NA＝0.6、環(huán)狀照明。
圖26(a)為模擬用輪廓強(qiáng)調(diào)光罩的平面圖。如圖26(a)所示，高透光率移相器(透光部)及開口部(周邊部)的寬度分別為200nm及50nm；高透光率移相器、開口部及低透光率移相器(半遮光部)的透光率分別為100％、100％及7.5％；高透光率移相器在它與開口部之間產(chǎn)生180度的相位差；低透光率移相器在它與開口部之間產(chǎn)生180～150度的相位差。
圖26(b)示出了在低透光率移相器和開口部之間產(chǎn)生180度、170度、160度及150度的相位差那樣的，對(duì)圖26(a)所示的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩曝光時(shí)，對(duì)應(yīng)于剖開線AA’的光強(qiáng)度分布的模擬結(jié)果。由圖26(b)可知，若低透光率移相器和高透光率移相器間的相位差達(dá)到30度左右，光強(qiáng)度分布的對(duì)比度幾乎不受影響。
圖26(c)示出了在低透光率移相器和開口部之間產(chǎn)生180度、170度、160度及150度的相位差那樣的，對(duì)圖26(a)所示的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩曝光時(shí)，圖案最小線寬與焦點(diǎn)之間的關(guān)系的模擬結(jié)果。如圖26(c)所示，若低透光率移相器和高透光率移相器間的相位差有變化，CD達(dá)到峰值的那一最佳焦點(diǎn)位置就會(huì)隨著發(fā)生變化。但是，即使上述相位差有變化，CD隨著焦點(diǎn)變化而變化的困難程度不變，即焦點(diǎn)深度幾乎不變。話又說(shuō)回來(lái)，若光罩上所有部分的最佳焦點(diǎn)位置變化都一樣，則形成圖案時(shí)就完全沒有問(wèn)題了。形成圖案時(shí)唯一的問(wèn)題就是焦點(diǎn)深度的值。即可以這樣說(shuō)，只要低透光率移相器和高透光率移相器間的相位差達(dá)到30度左右，焦點(diǎn)特性就沒有問(wèn)題。
因此，在本實(shí)施例中，雖然在使用被薄膜化的遮光膜作透光率調(diào)整膜32的情況下，實(shí)現(xiàn)不了嚴(yán)格意義上的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩(低透光率移相器和高透光率移相器間的相位差為0度)，但可知只要由薄膜產(chǎn)生的相位差小于、等于30度左右，就不會(huì)失去由輪廓強(qiáng)調(diào)法帶來(lái)的良好效果。具體而言，在使用Ta、Cr或者包含它們的合金等作遮光膜的材料的情況下，在它和高透光率移相器(透光部)之間對(duì)來(lái)自ArF光源的光產(chǎn)生30度左右的相位差的遮光膜的厚度據(jù)估算大于、等于30nm。而且，該厚度為一足以實(shí)現(xiàn)小于、等于10％的透光率的厚度。
需提一下，在第3個(gè)實(shí)施例中，最好是由相位調(diào)整膜31及透光率調(diào)整膜32的疊層構(gòu)造構(gòu)成的移相膜的透光率，大于、等于6％且小于、等于15％。這樣做以后，就既能防止形成圖案時(shí)光阻膜的減少等，又確能收到本實(shí)施例的對(duì)比度強(qiáng)調(diào)效果。
還有，在第3個(gè)實(shí)施例中，是以使用正光阻工序?yàn)榍疤徇M(jìn)行說(shuō)明的，當(dāng)然，不言而喻，可用負(fù)光阻工序代替正光阻工序。這里，在使用任一工序的情況下，都是使用例如i線(波長(zhǎng)365nm)、KrF受激準(zhǔn)分子激光(波長(zhǎng)248nm)、ArF受激準(zhǔn)分子激光(波長(zhǎng)193nm)或者F2受激準(zhǔn)分子激光(波長(zhǎng)157nm)等作曝光光源。
還有，在第3個(gè)實(shí)施例中，是以例如圖9(a)～圖9(c)所示那樣的高透光率移相器與開口部相鄰的平面布置的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩為對(duì)象，也可以例如圖9(d)～圖9(f)所示那樣的高透光率移相器與開口部相分離的平面布置的輪廓強(qiáng)調(diào)光罩為對(duì)象。
不用說(shuō)，在第3個(gè)實(shí)施例中，還可通過(guò)在透光率調(diào)整膜32上再沉積相位調(diào)整膜這一做法，而使高透光率移相器與低透光率移相器間的相位差實(shí)質(zhì)上為0度。
還有，在第1個(gè)實(shí)施例到第3個(gè)實(shí)施例中，是以光罩中的開口部(也可為周邊部透光率調(diào)整部)及高透光率移相器(透光部)以外的部分全部為低透光率移相器(半遮光部)為前提。然而，光罩中離開口部及高透光率移相器都非常遠(yuǎn)的部分可以是完全遮光部。也就是說(shuō)，光罩中離開口部及高透光率移相器的那一距離，為基本上可忽視來(lái)自光罩中的開口部及高透光率移相器的光學(xué)干涉效果之影響的那一距離(＝2×λ/NA(λ為曝光光的波長(zhǎng)，NA為曝光機(jī)的縮小投影光學(xué)系的開口數(shù)))以上。
發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，透光部和周邊部間的光強(qiáng)度分布的對(duì)比度由于透過(guò)透光部的光和透過(guò)周邊部的相互干涉得以提高。在例如正光阻工序中用斜入射曝光形成微細(xì)的孤立光阻除去部(換句話說(shuō)，對(duì)應(yīng)于透光部的微細(xì)孤立溝槽圖案)的情況下也能這一對(duì)比度強(qiáng)調(diào)效果。換句話說(shuō)，通過(guò)組合使用本發(fā)明和斜入射曝光，就能同時(shí)將孤立溝槽圖案與密集圖案或者孤立溝槽圖案與密集圖案微細(xì)化。
權(quán)利要求
1.一種光罩，其中在它的透光性基板上形成有對(duì)曝光光具有遮光性的半遮光部、由所述半遮光部包圍起來(lái)且對(duì)所述曝光光具有透光性的透光部、及由半遮光部包圍起來(lái)且位于所述透光部周邊的周邊部；所述半遮光部及所述透光部讓所述曝光光在同相位下透過(guò)；所述周邊部讓所述曝光光在以所述半遮光部及所述透光部為基準(zhǔn)的反相位下透過(guò)；在所述半遮光部形成區(qū)域的所述透光性基板上，形成具有讓所述曝光光部分地透過(guò)的透光率且讓所述曝光光在以所述周邊部為基準(zhǔn)的反相位下透過(guò)的移相膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的光罩，其中所述透光部形成區(qū)域的所述透光性基板被挖，挖后的厚度能讓所述曝光光在以所述周邊部為基準(zhǔn)的反相位下透過(guò)。
3.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的光罩，其中所述周邊部形成區(qū)域的所述透光性基板的表面露出來(lái)。
4.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的光罩，其中所述移相膜為含有金屬的氧化膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的光罩，其中所述移相膜，包括對(duì)所述曝光光的透光率比所述透光性基板對(duì)所述曝光光的透光率還低的透光率調(diào)整膜；及形成在所述透光率調(diào)整膜上且讓所述曝光光在以所述周邊部為基準(zhǔn)的反相位下透過(guò)的相位調(diào)整膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求第5項(xiàng)所述的光罩，其中所述透光率調(diào)整膜為由金屬或者金屬合金制成的薄膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求第6項(xiàng)所述的光罩，其中所述透光率調(diào)整膜的膜厚小于、等于30nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求第5項(xiàng)所述的光罩，其中所述相位調(diào)整膜為氧化膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求第5項(xiàng)所述的光罩，其中所述周邊部被布置在離所述透光部一定距離的位置上；所述移相膜中僅有所述透光率調(diào)整膜形成在所述周邊部和所述透光部之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的光罩，其中將所述周邊部設(shè)置成與所述透光部相連的狀態(tài)。
11.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的光罩，其中將所述周邊部設(shè)在離開所述透光部有一定距離的位置上。
12.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的光罩，其中所述移相膜，包括對(duì)所述曝光光的透光率比所述透光性基板對(duì)所述曝光光的透光率還低的透光率調(diào)整膜、及形成在所述透光率調(diào)整膜上且讓所述曝光光在以所述周邊部為基準(zhǔn)的反相位下透過(guò)的相位調(diào)整膜；在所述周邊部形成區(qū)域的所述透光性基板上也形成有所述透光率調(diào)整膜。
13.根據(jù)權(quán)利要求第12項(xiàng)所述的光罩，其中所述透光率調(diào)整膜，為由金屬或者金屬合金制成且讓所述曝光光在以所述周邊部為基準(zhǔn)的同相位下透過(guò)的薄膜。
14.根據(jù)權(quán)利要求第13項(xiàng)所述的光罩，其中所述透光率調(diào)整膜的膜厚小于、等于30nm。
15.根據(jù)權(quán)利要求第12項(xiàng)所述的光罩，其中所述相位調(diào)整膜為氧化膜。
16.根據(jù)權(quán)利要求第12項(xiàng)所述的光罩，其中所述周邊部被布置成與所述透光部相連的狀態(tài)。
17.根據(jù)權(quán)利要求第12項(xiàng)所述的光罩，其中所述周邊部被布置在離所述透光部有一定距離的位置上。
18.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的光罩，其中所述移相膜，包括讓所述曝光光在以所述周邊部為基準(zhǔn)的反相位下透過(guò)的相位調(diào)整膜、及形成在所述相位調(diào)整膜上且它對(duì)所述曝光光的透光率比所述透光性基板對(duì)所述曝光光的透光率還低的透光率調(diào)整膜；所述透光部形成區(qū)域的所述透光性基板上也形成有相位調(diào)整膜；所述周邊部形成區(qū)域的所述透光性基板的表面露出來(lái)。
19.根據(jù)權(quán)利要求第18項(xiàng)所述的光罩，其中所述透光率調(diào)整膜，為由金屬或者金屬合金制成的且讓所述曝光光在以所述周邊部為基準(zhǔn)的同相位下透過(guò)的薄膜。
20.根據(jù)權(quán)利要求第19項(xiàng)所述的光罩，其中所述透光率調(diào)整膜的膜厚小于、等于30nm。
21.根據(jù)權(quán)利要求第18項(xiàng)所述的光罩，其中所述相位調(diào)整膜為氧化膜。
22.根據(jù)權(quán)利要求第18項(xiàng)所述的光罩，其中所述周邊部被布置成與所述透光部相連的狀態(tài)。
23.根據(jù)權(quán)利要求第18項(xiàng)所述的光罩，其中所述周邊部被布置在離所述透光部有一定距離的位置上。
24.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的光罩，其中所述移相膜對(duì)所述曝光光的透光率大于、等于6％且小于、等于15％。
25.一種圖案形成方法，為一使用權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的光罩的圖案形成方法，其中包括在基板上形成光阻膜的工序；介于所述光罩將所述曝光光照射到所述光阻膜上的工序；及對(duì)由所述曝光光照射的所述光阻膜進(jìn)行顯像處理并將所述光阻膜圖案化的工序。
26.根據(jù)權(quán)利要求第25項(xiàng)所述的圖案形成方法，其中在照射所述曝光光的工序中，使用斜入射照明法。
27.一種光罩制作方法，其中該光罩，為在透光性基板上形成有對(duì)曝光光具有遮光性的半遮光部、由所述半遮光部包圍起來(lái)且對(duì)所述曝光光具有透光性的透光部、及由所述半遮光部包圍起來(lái)且位于所述透光部周邊的所述周邊部的光罩；該光罩制作方法，包括在所述半遮光部形成區(qū)域的所述透光性基板上形成具有讓所述曝光光部分地透過(guò)的透光率且讓所述曝光光在以所述周邊部為基準(zhǔn)的反相位下透過(guò)的移相膜的第一工序；及在所述第一工序之后，挖下所述透光部形成區(qū)域的所述透光性基板，挖后的厚度能讓所述曝光光在以所述周邊部為基準(zhǔn)的反相位下透過(guò)的第二工序。
28.根據(jù)權(quán)利要求第27項(xiàng)所述的光罩制作方法，其中所述第一工序，包括在整個(gè)所述透光性基板面上形成所述移相膜，之后，再將所述透光部形成區(qū)域及所述周邊部形成區(qū)域的所述移相膜除去的工序。
29.根據(jù)權(quán)利要求第27項(xiàng)所述的光罩制作方法，其中所述第一工序，包括在整個(gè)所述透光性基板面上形成所述移相膜，之后，再將所述周邊部形成區(qū)域的所述移相膜除去的工序；所述第二工序，還包括在挖下所述透光部形成區(qū)域的所述透光性基板之前除去所述透光部形成區(qū)域的所述移相膜的工序。
30.根據(jù)權(quán)利要求第27項(xiàng)所述的光罩制作方法，其中所述移相膜，包括對(duì)所述曝光光的透光率比所述透光性基板對(duì)曝光光的透光率低的透光率調(diào)整膜；及形成在所述透光率調(diào)整膜上且讓所述曝光光在以所述周邊部為基準(zhǔn)的反相位下透過(guò)的相位調(diào)整膜。
31.根據(jù)權(quán)利要求第27項(xiàng)所述的光罩制作方法，其中所述第一工序，包括在整個(gè)所述透光性基板面上，依次形成其對(duì)所述曝光光的透光率比所述透光性基板對(duì)所述曝光光的透光率低的透光率調(diào)整膜和讓所述曝光光在以所述周邊部為基準(zhǔn)的反相位下透過(guò)的相位調(diào)整膜，之后，再除去所述透光部形成區(qū)域和所述周邊部形成區(qū)域的相位調(diào)整膜，從而在所述半遮光部形成區(qū)域的所述透光性基板上形成由所述透光率調(diào)整膜及所述相位調(diào)整膜構(gòu)成的所述移相膜的工序；所述第二工序，還包括在挖所述透光部形成區(qū)域的所述透光性基板之前除去所述透光部形成區(qū)域的所述透光率調(diào)整膜的工序。
32.根據(jù)權(quán)利要求第27項(xiàng)所述的光罩制作方法，其中所述第一工序，包括在整個(gè)所述透光性基板面上，依次形成對(duì)所述曝光光的透光率比所述透光性基板對(duì)所述曝光光的透光率還低的透光率調(diào)整膜和讓所述曝光光在以所述周邊部為基準(zhǔn)的反相位下透過(guò)的相位調(diào)整膜，之后，再除去所述周邊部形成區(qū)域的所述相位調(diào)整膜，從而在所述半遮光部形成區(qū)域的所述透光性基板上形成由所述透光率調(diào)整膜及所述相位調(diào)整膜構(gòu)成的所述移相膜的工序；所述第二工序，還包括在挖所述透光部形成區(qū)域的所述透光性基板之前依次除去所述透光部形成區(qū)域的所述相位調(diào)整膜及所述透光率調(diào)整膜的工序。
33.根據(jù)權(quán)利要求第27項(xiàng)所述的光罩制作方法，其中所述移相膜對(duì)所述曝光光的透光率大于、等于6％且小于、等于15％。
34.一種光罩制作方法，其中該光罩，為在透光性基板上形成有對(duì)曝光光具有遮光性的半遮光部、由所述半遮光部包圍起來(lái)且對(duì)所述曝光光具有透光性的透光部及由所述半遮光部包圍起來(lái)且位于所述透光部周邊的周邊部；該光罩制作方法，包括在所述透光性基板上依次形成讓所述曝光光在以所述周邊部為基準(zhǔn)的反相位下透過(guò)的相位調(diào)整膜及它對(duì)所述曝光光的透光率比所述透光性基板對(duì)所述曝光光的透光率還低的透光率調(diào)整膜的第一工序，除去所述周邊部形成區(qū)域的所述相位調(diào)整膜及所述透光率調(diào)整膜的第二工序，及在所述第二工序之后，除去所述透光部形成區(qū)域的所述透光率調(diào)整膜的第三工序；形成在所述半遮光部形成區(qū)域的所述透光性基板上的所述相位調(diào)整膜及所述透光率調(diào)整膜，構(gòu)成具有讓所述曝光光部分地透過(guò)的透光率且讓所述曝光光在以所述周邊部為基準(zhǔn)的反相位下透過(guò)的移相膜。
35.根據(jù)權(quán)利要求第34項(xiàng)所述的光罩制作方法，其中所述移相膜對(duì)所述曝光光的透光率大于、等于6％且小于、等于15％。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光罩、光罩制作方法及使用該光罩的圖案形成方法，其目的在于同時(shí)將孤立溝槽圖案與孤立線圖案或者孤立溝槽圖案與密集圖案微細(xì)化。光罩包括形成在透光性基板(10)上的對(duì)曝光光具有遮光性的低透光率移相器(半遮光部)、由低透光率移相器包圍起來(lái)且對(duì)曝光光具有透光性的高透光率移相器(透光部)、及設(shè)在高透光率移相器附近的開口部(周邊部)。低透光率移相器及高透光率移相器讓曝光光在同相位下透過(guò)；開口部讓曝光光在以低透光率移相器及高透光率移相器為基準(zhǔn)的反相位下透過(guò)。在低透光率移相器形成區(qū)域的透光性基板(10)上，形成有具有讓曝光光部分地透過(guò)的透光率且讓曝光光在以周邊部為基準(zhǔn)的反相位下透過(guò)的移相膜(11)。
文檔編號(hào)G03F1/00GK1455299SQ03122598
公開日2003年11月12日 申請(qǐng)日期2003年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月30日
發(fā)明者三坂章夫 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社