專利名稱：圖案形成方法
技術領域：
本發(fā)明涉及制造半導體集成電路裝置時使用的一種細微圖案形成用光掩模、使用該光掩模的圖案形成方法及該光掩模的掩模數(shù)據(jù)編制方法。
背景技術：
近幾年，由于使用半導體實現(xiàn)大規(guī)模集成電路裝置(以下簡稱“LSI”)的高集成化，電路圖案的細微化越來越需要。其結果，構成電路的布線圖案的細微化，或?qū)⑼ㄟ^絕緣層而多層化的布線彼此連接的接觸孔圖案(以下簡稱“接觸圖案”)的細微化，成為當務之急。
下面，以使用正片型保護膜工藝為例，對通過現(xiàn)有技術的曝光系統(tǒng)進行布線圖案的細線化的情況做一介紹。在正片型保護膜工藝中，所謂“線圖案”，是指經(jīng)過使用光掩模的曝光及其后的顯影，與保護膜的非感光區(qū)域?qū)獨埓娴木€狀保護膜(保護膜圖案)。另外，所謂“空白圖案”，是指與保護膜的感光區(qū)域?qū)谋Ｗo膜除去部(保護膜除去圖案)。所謂“接觸圖案”，是指孔狀的保護膜除去部，可以認為是空白圖案特別細小的情況。此外，取代正片型保護膜工藝，使用負片型保護膜工藝時，上述線圖案及空白圖案各自的定義，互換即可。
一般來說，為了布線圖案的細微化，引進了被稱作“超析像曝光”的使用斜入射曝光的細線圖案形成方法。該方法，作為與保護膜的非感光區(qū)域?qū)谋Ｗo膜圖案的細微化方法，十分優(yōu)異，同時還具有提高周期性地而且稠密配置的密圖案的焦點深度的效果。但該斜入射曝光方法，作為將孤立的保護膜除去部細微化的方法，卻幾乎毫無效果，相反，它還使像(光學像)的對比度及焦點深度下降。因此，斜入射曝光方法，在形成具有保護膜除去部位的尺寸大于保護膜圖案的尺寸這一特點的圖案、例如柵極圖案等中得到積極地采用。
另一方面，眾所周知，在形成微小接觸圖案之類孤立的細微保護膜除去部時，使用不含斜入射成分的低干涉度的小光源，效果不錯。這時，如果使用中間色調(diào)移相掩模，效果就更好。在中間色調(diào)移相掩模中，作為包圍與接觸圖案對應的透光部(開口部)的遮光圖案，取代完全遮光部，設置了移相器。移相器，對于曝光光具有3～6％左右的、非常低的透過率，同時還能使曝光光對透過開口部的光產(chǎn)生180度的倒相。
此外，在本說明書中，除非特別指出，都用將透過性基板的透過率作為100％時的實效透過率，表示透過率。另外，所謂“完全遮光膜(完全遮光部)”，是指實效透過率小于1％的遮光膜(遮光部)。
下面，參閱圖32(a)～(g)，講述采用現(xiàn)有技術的中間色調(diào)移相掩模的圖案形成方法的原理。
圖32(a)是在掩模表面設置的成為完全遮光部的鉻膜上，設置與接觸圖案對應的開口部后形成的光掩模的平面圖；圖32(b)表示透過圖32(a)所示的光掩模的光中，與線段AA’對應的振幅強度。圖32(c)是在掩模表面設置的移相器上，作為完全遮光部設置與接觸圖案對應的鉻膜后形成的光掩模的平面圖；圖32(d)表示透過圖32(c)所示的光掩模的光中，與線段AA’對應的振幅強度。圖32(e)是在掩模表面設置的移相器上，設置與接觸圖案對應的開口部后形成的光掩模(即中間色調(diào)移相掩模)的平面圖；圖32(f)及(g)分別表示透過圖32(e)所示的光掩模的光中，與線段AA’對應的振幅強度。
在這里，如圖32(b)、(d)、(f)所示，透過圖32(e)所示的中間色調(diào)移相掩模的光的振幅強度，成為透過圖32(a)及(c)分別所示的光掩模的光的振幅強度之和。就是說，在圖32(e)所示的中間色調(diào)移相掩模中，成為遮光部的移相器，不僅用低透過率使光通過，而且還使透過該移相器的光，與通過開口部的光產(chǎn)生180度的光路差(相位差)。因此，如圖32(b)及(d)所示，透過移相器的光，與通過開口部的光具有相位相反的振幅強度分布。這樣，將圖32(b)所示的振幅強度分布和圖32(d)所示的振幅強度分布合成后，就如圖32(f)所示，在相位變化的作用下，出現(xiàn)振幅強度成為0的相位界面。其結果，如圖32(g)所示，在與相位界面對應的開口部的一端(以下稱作“相位端”)，用振幅強度的平方表示的光強度也成為0，形成強暗部。這樣一來，在透過圖32(e)所示的中間色調(diào)移相掩模的光的光象中，在開口部的周邊實現(xiàn)了非常強的對比度。但是該對比度的提高，是與垂直射入掩模的光，具體地說，是與從低干涉度的較小的光源區(qū)域射入掩模的光對比形成的。另一方面，對斜入射曝光，例如除了垂直入射成分(來自光源中心(掩模的法線方向)的照明成分)之外的被稱作“環(huán)形照明”的那種曝光，即使在開口部周邊(產(chǎn)生相位變化的相位界面附近)，也看不到對比度的提高。進而，與利用低干涉度的較小的光源進行曝光時相比，進行斜入射曝光后還存在焦點深度低的缺點。
另外，為了彌補如上所述的環(huán)形照明等斜入射曝光中的中間色調(diào)移相掩模的缺點，有人提出了在中間色調(diào)移相掩模中的開口部(與孤立接觸圖案對應)的周邊，形成不能析象的微小尺寸的開口部，即形成輔助圖案的方法(可參閱日本國專利文獻特開平5——165194號公報)。這樣，能夠在光強度分布中形成周期分布，從而能提高焦點深度。
綜上所述，采用正片型保護膜工藝形成接觸圖案之類細微的保護膜除去圖案時，需要將成為只有垂直入射成分的照明的干涉度在0.5左右以下的小光源，與中間色調(diào)移相掩模組合后曝光。該方法，在形成細微的孤立配置的接觸圖案上曾經(jīng)非常有效。
可是，伴隨著這幾年的半導體裝置的高集成化，不僅在布線圖案中，而且在接觸圖案中，也需要和孤立配置的圖案一起，用相當于波長的間距，形成稠密配置的圖案。因此，在形成稠密配置的接觸圖案時，為了實現(xiàn)較高的焦點深度，斜入射曝光和稠密配置的布線圖案一樣有效。
就是說，一方面，為了形成高密度的布線圖案及高密度的接觸圖案，需要斜入射曝光；但另一方面，進行斜入射曝光后，孤立的接觸圖案及孤立的布線間空白圖案的對比度及焦點深度卻大大下降。為了提高析象度而使用中間色調(diào)移相掩模時，該對比度及焦點深度的下降更加顯著。
反之，為了形成孤立的微小接觸圖案及孤立的微小布線間空白圖案，而采用低干涉度的小光源后，又存在難以形成高密度圖案或微小線圖案的問題。
所以，最適合孤立配置的微小的空白圖案的照明條件，和最適合稠密配置的圖案或微小的線圖案的照明條件，存在著相反的關系。因此，為了同時形成微小的保護膜圖案和微小的孤立保護膜除去圖案，對來自光源的垂直入射成分及斜入射成分的各自的利弊，進行權衡，結果采用干涉度為居中程度(0.5～0.6左右)的光源?？墒牵@時，由于垂直入射及斜入射兩者的效果相互抵消，所以難以將孤立線圖案或密集圖案和孤立空白圖案同時細微化后，實現(xiàn)半導體裝置的進一步高集成化。
此外，所述的輔助圖案，需要配置在與接觸圖案對應的開口部相距光源(曝光光)的波長以上的距離的位置上。因此，在開口部以1個波長到幾個波長的間距配置時，就無法配置輔助圖案。就是說，利用上述的輔助圖案的方法，并不能與從開口部以波長的間距配置到開口部孤立時的所有的配置狀況都一一對應。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的就是要能使孤立空白圖案和孤立線圖案或密集圖案同時細微化。
為了達到上述目的，本發(fā)明涉及的光掩模，在透過性基板上具有對曝光光有遮光性的半遮光部，被半遮光部包圍、而且對曝光光有透光性的透光部，被半遮光部包圍、且位于透光部周邊的輔助圖案。所述輔助圖案，配置在與透過所述透光部的光能形成干涉的距離，另外，半遮光部及透光部以彼此相同的相位使曝光光透過。另外，輔助圖案，以半遮光部及透光部為基準，用相反的相位使曝光光透過，但不被曝光光復制。
在本發(fā)明的光掩模中，透光部最好具有1邊小于(0.8×λ×M)/NA的方形狀(式中，λ是曝光光的波長，M及NA是投影曝光系統(tǒng)的微小投影光學系的縮小倍率及數(shù)值孔徑)。這時，輔助圖案是線狀圖案，其中心線最好位于距透光部的中心(0.3×λ×M)/NA以上且(0.5×λ×M)/NA以下的距離處。進而，這時，輔助圖案的寬度最好在(0.05×λ×M)/(NA×T0.5)以上且(0.2×λ×M)/(NA×T0.5)以下(式中，T是輔助圖案對透光部的相對透過率)。另外，輔助圖案是線狀圖案，其中心線最好位于距透光部的中心(0.365×λ×M)/NA以上且(0.435×λ×M)/NA以下的距離處。進而，這時，輔助圖案的寬度最好在(0.1×λ×M)/(NA×T0.5)以上且(0.15×λ×M)/(NA×T0.5)以下(式中，T是輔助圖案對透光部的相對透過率)。
在本發(fā)明的光掩模中，透光部最好具有寬度小于(0.65×λ×M)/NA的線狀(式中，λ是曝光光的波長，M及NA是投影曝光系統(tǒng)的微小投影光學系的縮小被率及數(shù)值孔徑)。這時，輔助圖案是線狀圖案，其中心線最好位于距透光部的中心(0.25×λ×M)/NA以上且(0.45×λ×M)/NA以下的距離處。進而，這時，輔助圖案的寬度最好在(0.05×λ×M)/(NA×T0.5)以上且(0.2×λ×M)/(NA×T0.5)以下(式中，T是輔助圖案對透光部的相對透過率)。另外，輔助圖案是線狀圖案，其中心線最好位于距透光部的中心(0.275×λ×M)/NA以上且(0.425×λ×M)/NA以下的距離處。進而，這時，輔助圖案的寬度最好在(0.1×λ×M)/(NA×T0.5)以上且(0.15×λ×M)/(NA×T0.5)以下(式中，T是輔助圖案對透光部的相對透過率)。
在本發(fā)明的光掩模中，輔助圖案包括以所定尺寸以下的間隔，隔著半遮光部與其它輔助圖案相鄰的第1輔助圖案，和以所定尺寸以下的間隔，隔著半遮光部不與其它輔助圖案相鄰的第2輔助圖案；第1輔助圖案的寬度最好小于第2輔助圖案的寬度。這時，第1輔助圖案，由到以所定尺寸以下的間隔相鄰的其它輔助圖案的距離為G1的第1圖案和由到以所定尺寸以下的間隔相鄰的其它輔助圖案的距離為G2的第2圖案構成，在(0.5×λ×M)/NA＞G1＞G2時，第2圖案的寬度最好小于第1圖案的寬度(式中，λ是曝光光的波長，M及NA是投影曝光系統(tǒng)的微小投影光學系的縮小倍率及數(shù)值孔徑)。進而，這時，第1圖案的寬度與第1圖案的寬度之差，最好與距離G1和距離G2之差成正比。
在本發(fā)明的光掩模中，透光部具有1邊小于(0.8×λ×M)/NA的方形狀時，在透過性基板上還具有以所定尺寸以下的間隔與透光部相鄰的其它透光部，輔助圖案由位于被透光部和其它透光部夾持的區(qū)域的第1輔助圖案和位于該區(qū)域以外的其它區(qū)域的第2輔助圖案構成，第1輔助圖案的面積最好小于第2輔助圖案的面積。在這里，所定尺寸最好是(1.3×λ×M)/NA。
在本發(fā)明的光掩模中，透光部具有寬度小于(0.65×λ×M)/NA的線狀時，在透過性基板上還具有以所定尺寸以下的間隔與透光部相鄰的其它透光部，輔助圖案由位于被透光部和其它透光部夾持的區(qū)域的第1輔助圖案和位于該區(qū)域以外的其它區(qū)域的第2輔助圖案構成，第1輔助圖案的面積最好小于第2輔助圖案的面積。在這里，所定尺寸最好是(1.15×λ×M)/NA。
在本發(fā)明的光掩模中，透光部具有寬度小于(0.65×λ×M)/NA的線狀時，在透過性基板上還具有以所定尺寸以下的間隔與透光部相鄰的其它透光部，輔助圖案由位于被透光部和其它透光部夾持的區(qū)域的第1輔助圖案和位于該區(qū)域以外的其它區(qū)域的第2輔助圖案構成，第1輔助圖案的面積最好小于第2輔助圖案的面積。在這里，所定尺寸最好是(1.15×λ×M)/NA。
在本發(fā)明的光掩模中，透光部具有1邊小于(0.8×λ×M)/NA的方形狀時，透光部至少在一個方向上以所定范圍內(nèi)的間隔和其它透光部鄰近，而至少在其它方向上不以所定范圍內(nèi)的間隔和其它透光部鄰近；輔助圖案由配置在一個方向上的透光部周邊的第1輔助圖案和配置在其它方向上的透光部周邊的的第2輔助圖案構成，第1輔助圖案最好比第2輔助圖案遠離透光部。在這里，所定范圍最好在(1.15×λ×M)/NA以上且在(1.45×λ×M)/NA以下。
在本發(fā)明的光掩模中，透光部具有1邊小于(0.8×λ×M)/NA的方形狀時，透光部至少在一個方向上以所定范圍內(nèi)的間隔和其它透光部鄰近，而至少在其它方向上不以所定范圍內(nèi)的間隔和其它透光部鄰近；輔助圖案由配置在一個方向上的透光部周邊的第1輔助圖案和配置在其它方向上的透光部周邊的的第2輔助圖案構成，第1輔助圖案最好比第2輔助圖案靠近透光部。在這里，所定范圍最好在(0.85×λ×M)/NA以上且在(1.15×λ×M)/NA以下。
在本發(fā)明的光掩模中，透光部具有寬度小于(0.65×λ×M)/NA的線形時，透光部至少在一個方向上以所定范圍內(nèi)的間隔和其它透光部鄰近，而至少在其它方向上不以所定范圍內(nèi)的間隔和其它透光部鄰近；輔助圖案由配置在一個方向上的透光部周邊的第1輔助圖案和配置在其它方向上的透光部周邊的的第2輔助圖案構成，第1輔助圖案最好比第2輔助圖案遠離透光部。在這里，所定范圍最好在(1.0×λ×M)/NA以上且在(1.3×λ×M)/NA以下。
在本發(fā)明的光掩模中，透光部具有寬度小于(0.8×λ×M)/NA的線形時，透光部至少在一個方向上以所定范圍內(nèi)的間隔和其它透光部鄰近，而至少在其它方向上不以所定范圍內(nèi)的間隔和其它透光部鄰近；輔助圖案由配置在一個方向上的透光部周邊的第1輔助圖案和配置在其它方向上的透光部周邊的的第2輔助圖案構成，第1輔助圖案最好比第2輔助圖案靠近透光部。在這里，所定范圍最好在(0.7×λ×M)/NA以上且在(1.0×λ×M)/NA以下。
在本發(fā)明的光掩模中，透光部具有線狀，輔助圖案由一對沿透光部的線方向與透光部平行配置、就象夾住透光部的線中央部的第1輔助圖案和一對由沿透光部的線方向與透光部平行配置、就象夾住透光部的線端部的第2輔助圖案構成，一對第2輔助圖案彼此的間隔，最好比一對第1輔助圖案彼此的間隔大所定尺寸以上。在這里，一對第2輔助圖案的線方向的長度最好在(0.03×λ×M)/NA以上(式中，λ是曝光光的波長，M及NA是投影曝光系統(tǒng)的微小投影光學系的縮小倍率及數(shù)值孔徑)。另外，所定尺寸最好是(0.03×λ×M)/NA(式中，λ是曝光光的波長，M及NA是投影曝光系統(tǒng)的微小投影光學系的縮小倍率及數(shù)值孔徑)。
在本發(fā)明的光掩模中，透光部最好使透光性基板露出后形成，輔助圖案最好通過在透光性基板上堆積與透光部之間對曝光光產(chǎn)生相反相位的相位差的第1移相膜后形成，半遮光部最好通過在第1移相膜上堆積與第1移相膜之間對曝光光產(chǎn)生相反相位的相位差的第2移相膜后形成。
在本發(fā)明的光掩模中，透光部最好使透光性基板露出后形成，輔助圖案最好通過將透光性基板挖成與透光部之間對曝光光產(chǎn)生相反相位的相位差的厚度后形成，半遮光部最好以透光部為基準、通過在透光性基板上堆積用相同的相位使曝光光透過的半遮光膜后形成。
在本發(fā)明的光掩模中，透光部最好使透光性基板露出后形成，輔助圖案最好通過將透光性基板挖成與透光部之間對曝光光產(chǎn)生相反相位的相位差的厚度后形成，半遮光部最好以透光部為基準、通過在透光性基板上堆積用相同的相位使曝光光透過的金屬薄膜后形成。
在本發(fā)明的光掩模中，輔助圖案最好使透光性基板露出后形成，透光部最好通過將透光性基板挖成與輔助圖案之間對曝光光產(chǎn)生相反相位的相位差的厚度后形成，半遮光部最好通過在透光性基板上堆積與輔助圖案之間對曝光光產(chǎn)生相反相位的相位差的移相膜后形成。
本發(fā)明涉及的圖案形成方法，以使用本發(fā)明的光掩模的圖案形成方法為前提，包括在基板上形成保護膜的工序；通過光掩模，對保護膜照射曝光光的工序；將被曝光光照射過的保護膜顯影，形成保護膜圖案工序。這時，在照射曝光光的工序中，最好使用斜入射照明法。
本發(fā)明涉及的掩模數(shù)據(jù)編制方法，以具有在透過性基板上形成掩模圖案和在透過性基板上不形成掩模圖案的透光部的光掩模的掩模數(shù)據(jù)編制方法為前提。具體地說，包括根據(jù)通過光掩模向保護膜照射曝光光后形成的、保護膜所需要的感光區(qū)域，決定輪廓移相器的內(nèi)徑及寬度的工序；在輪廓移相器的內(nèi)側(cè)，配置透光部的工序；在透光部中設定CD(CriticalDimension曝光后形成的圖案的尺寸)調(diào)整圖案的工序；以透光部為基準，配置用相同的相位使曝光光透過的半遮光部，以便包圍透光部及輪廓移相器的工序；在輪廓移相器中，以透光部為基準，配置用相反的相位使曝光光透過的移相器的工序；用模擬方法，予測由移相器和半遮光部構成的掩模圖案所形成的保護膜圖案的尺寸的工序；予測的保護膜圖案的尺寸與所需的尺寸不一致時，使CD調(diào)整圖案變形，從而使掩模圖案變形的工序。在這里，決定輪廓移相器的內(nèi)徑及寬度的工序，最好包括按照輪廓移相器彼此的間隔，改變輪廓移相器寬度的工序。另外，決定輪廓移相器的內(nèi)徑及寬度的工序，最好包括根據(jù)所需要的感光區(qū)域彼此之間的鄰近關系，使輪廓移相器的內(nèi)徑變化的工序。
采用本發(fā)明后，可以利用透過透光部的光，和透過輔助圖案的光的相互干涉，強調(diào)透光部和輔助圖案之間的光強度分布的對比度。另外，該對比度強調(diào)效果，例如在正片型保護膜工藝中使用斜入射曝光，形成與透光部對應的細微的孤立空白圖案時也能得到。所以，采用斜入射曝光后，可以將孤立空白圖案和孤立線圖案或密集圖案同時細微化。進而，即使在復雜且細微的空白圖案彼此鄰近的狀態(tài)下，也能很好地形成具有所需尺寸的圖案。
此外，在本說明書中，所謂“對曝光光具有透光性”，是指具有使保護膜感光的透過率；“對曝光光具有遮光性”，是指具有不使保護膜感光的透過率。另外，所謂“相同的相位”，是指相位差在(-30+360×n)度以上且在(30+360×n)度以下(式中，n為整數(shù))；所謂“相反的相位”，是指相位差在(150+360×n)度以上且在(210+360×n)度以下。


圖1是為了講述本發(fā)明的輪廓強調(diào)法的原理而繪制的圖形。
圖2(a)是本發(fā)明第1實施方式涉及的光掩模的平面圖，(b)是表示對(a)所示的光掩模進行曝光時，在晶片上形成的光強度分布的圖形。
圖3(a)示出通過模擬計算求出的圖2(a)所示的光掩模中的峰值強度Io為0.25的W、PW、d的組合的結果；(b)是表示使用具有(a)的曲線所示的PW、W、d的組合的掩模圖案，形成尺寸為100nm的接觸孔時的焦深的模擬結果的圖形；(c)是表示使用具有(a)的曲線所示的PW、W、d的組合的掩模圖案，形成尺寸為100nm的接觸孔時的曝光冗余的模擬結果的圖形。
圖4(a)、(c)及(e)是表示使用本發(fā)明第1實施方式涉及的光掩模，形成寬度為100nm的接觸孔圖案時的焦深的模擬結果的圖形；(b)、(d)及(f)是表示使用本發(fā)明第1實施方式涉及的光掩模，形成寬度為100nm的接觸孔圖案時的曝光冗余的模擬結果的圖形。
圖5(a)～(d)是分別表示本發(fā)明第1實施方式涉及的光掩模中的剖面結構的變動的圖形。
圖6(a)～(d)是分別表示本發(fā)明第1實施方式涉及的光掩模中的剖面結構的變動的圖形。
圖7(a)是本發(fā)明第1實施方式的變形例涉及的光掩模的平面圖，(b)是表示對(a)所示的光掩模進行曝光時，在晶片上形成的光強度分布的圖形。
圖8(a)是表示通過模擬計算求出的本發(fā)明第1實施方式的變形例涉及的光掩模中的峰值強度Io為0.25的掩模結構的結果的圖形；(b)是表示使用具有(a)的曲線所示的掩模結構的光掩模，形成寬度為100nm的空白圖案時的焦深的模擬結果的圖形；(c)是表示使用具有(a)的曲線所示的掩模結構的光掩模，形成尺寸為100nm的空白圖案時的曝光冗余的模擬結果的圖形。
圖9是第2實施方式涉及的光掩模的平面圖。
圖10(a)是為了確認本發(fā)明的第2及第3實施方式涉及的光掩模的效果而進行模擬所用的光掩模的平面圖；(b)是表示對(a)所示的光掩模進行曝光后形成的光強度分布的輪廓的圖形。
圖11(a)～(c)是為了確認本發(fā)明的第2實施方式涉及的光掩模的效果而進行模擬的結果的圖形。
圖12(a)及(b)是為了講述透光部彼此的中心間距離為1.3×λ/NA以下的密集孔時，最好減少本發(fā)明第2實施方式涉及的光掩模中的透光部間的移相器的寬度的理由而繪制的圖形。
圖13(a)～(c)是分別表示本發(fā)明第2實施方式涉及的光掩模中的平面結構的變動的圖形。
圖14(a)及(b)是分別表示本發(fā)明第1實施方式涉及的光掩模中的平面結構的變動的圖形。
圖15是本發(fā)明第2實施方式的變形例涉及的光掩模的平面圖。
圖16(a)～(c)是分別表示本發(fā)明第2實施方式涉及的光掩模中的平面結構的變動的圖形。
圖17是本發(fā)明第3實施方式涉及的光掩模的平面圖。
圖18(a)～(d)是為了確認本發(fā)明的第3實施方式涉及的光掩模的效果而進行模擬的結果的圖形。
圖19是本發(fā)明第3實施方式的變形例涉及的光掩模的平面圖。
圖20(a)及(b)是為了確認本發(fā)明的第2實施方式的變形例涉及的光掩模的效果而進行模擬的結果的圖形。
圖21(a)是本發(fā)明第4實施方式涉及的光掩模的平面圖，(b)是表示使用(a)所示的光掩模模擬形成圖案的結果的圖形。
圖22(a)～(c)是為了確認本發(fā)明的第4實施方式涉及的光掩模的效果而進行模擬的結果的圖形。
圖23(a)是本發(fā)明第4實施方式的變形例涉及的光掩模的平面圖，(b)是表示使用(a)所示的光掩模模擬形成圖案的結果的圖形。
圖24(a)～(c)是為了確認本發(fā)明的第4實施方式的變形例涉及的光掩模的效果而進行模擬的結果的圖形。
圖25(a)～(d)是表示第5實施方式涉及的圖案形成方法的各工序的剖面圖。
圖26(a)表示的普通曝光光源的形狀，(b)～(d)表示斜入射曝光光源的形狀。
圖27(a)～(e)是為了講述通過模擬試驗求出的使用本發(fā)明的光掩模的曝光特性對環(huán)形照明的直徑的依賴性的結果而繪制的圖形。
圖28是為了講述本發(fā)明第6實施方式涉及的掩模數(shù)據(jù)編制方法而使用的光掩模的平面圖。
圖29是本發(fā)明第6實施方式的掩模數(shù)據(jù)編制方法的基本流程的圖形。圖30(a)～(c)是分別表示本發(fā)明第6實施方式的掩模數(shù)據(jù)編制方法的各工序的具體的掩模數(shù)據(jù)編制示例的圖形。
圖31(a)及(b)是分別表示本發(fā)明第6實施方式的掩模數(shù)據(jù)編制方法的各工序的具體的掩模數(shù)據(jù)編制示例的圖形。
圖32(a)～(g)是為了講述采用現(xiàn)有技術的中間色調(diào)移相掩模的圖案形成方法的原理而繪制的圖形。
圖中；100-透過性基板；100a-挖入部；101-半遮光部；102-透光部；103-移相器；104-第1移相膜；105-第2移相膜；106-半遮光膜；107-薄膜；108-移相膜；200-透過性基板；201-半遮光部；202～206-透光部；207～211-移相器；250-透過性基板；251-半遮光部；252-透光部；253-移相器；270-透過性基板；271-半遮光部；272～276-透光部；277～281-移相器；290-透過性基板；291-半遮光部；292-透光部；293-移相器；300-透過性基板；301-半遮光部；302～306-透光部；307～311-移相器；350-透過性基板；351-半遮光部；352～356-透光部；357～361-移相器；400-透過性基板；401-半遮光部；402-透光部；403、404-移相器；500-基板；501-被加工膜；502-保護膜；502a-潛象部分；503-曝光光；504-保護膜圖案；510-透過性基板；511-半遮光部；512-透光部；513-移相器；600-透過性基板；601-半遮光部；602-透光部；603-移相器；701～703-所需的圖案；711～714-輪廓移相器；721～723-開口圖案；750-半遮光部。
具體實施例方式
(前提事項)在講述本發(fā)明的各實施方式之前，先談談前提事項。
由于光掩模通常在縮小投影型的曝光機中使用，所以在討論掩模上的圖案尺寸時，必須考慮縮小倍率?？墒窃谥v述以下的各實施方式時，為了避免混亂，在與要形成的所需圖案(例如保護膜圖案)對應，講述掩模上的圖案尺寸時，除了特別說明的外，使用的都是以所需縮小倍率將該尺寸換算后的值。具體地說，在M分之一的縮小投影系統(tǒng)中，通過寬度為M×100nm的掩模圖案形成寬度為100nm的保護膜時，掩模圖案寬度和保護膜寬度都用100nm表示。
另外，在本發(fā)明的各實施方式中，除了特別說明的外，M及NA分別表示曝光機的縮小投影光學系的縮小倍率及數(shù)值孔徑，λ表示曝光光的波長。
另外，關于圖案的形成，是對假設使用使保護膜的非感光區(qū)域成為保護膜圖案的正片型保護膜工藝時的情況進行講述。此外，取代正片型保護膜工藝，使用負片型保護膜工藝時，由于在負片型保護膜工藝中，保護膜的非感光區(qū)域被除去，所以只要將正片型保護膜工藝中的“保護膜圖案”改讀為“空白圖案”即可。
另外，作為光掩模，以透過型光掩模為前提進行講述。此外，取代透過型光掩模，以反射型光掩模為前提時，由于在反射型光掩模中，透過型光掩模的透過區(qū)域及遮光區(qū)域分別成為反射區(qū)域及非反射區(qū)域，所以只要將透過型光掩模的“透過現(xiàn)象”改讀作“反射現(xiàn)象”即可。具體地說，只要將透過型光掩模的“透光部”或“透過性區(qū)域”，改讀為“反射部”或“反射區(qū)域”，將“遮光部”改讀為“非反射部”即可。進而可將透過型光掩模的“透過部分光的區(qū)域”改讀為“反射部分光的區(qū)域”、“透過率”改讀作“反射率”即可。
(輪廓強調(diào)法)首先，講述在實現(xiàn)本發(fā)明上本專利發(fā)明人想出的利用光掩模提高析象度的方法，具體地說就是旨在提高孤立空白圖案的析象度的“輪廓強調(diào)法”。
下面，以使用正片型保護膜工藝形成空白圖案為例進行講述。此外，如果是正片型保護膜工藝中的微小空白圖案，“輪廓強調(diào)法”也是與其形狀無關，完全同樣成立的原理。另外，在負片型保護膜工藝中使用“輪廓強調(diào)法”時，只要將正片型保護膜工藝中的微小空白圖案(保護膜除去圖案)置換成微小圖案(保護膜圖案)后，就能完全同樣適用。
圖1(a)～(g)是為了講述在形成空白圖案而進行的曝光中，旨在強調(diào)光的復制像的對比度的原理而繪制的圖形。
圖1(a)是與空白圖案對應的開口部(即透光部)被對曝光光具有所定的透過率的半遮光部包圍而成的光掩模的平面圖，圖1(b)表示透過圖1(a)所示的光掩模的光中與線段AB對應的振幅強度。
圖1(c)是在圖1(a)所示的開口部的周邊區(qū)域配置移相器，且在其它區(qū)域配置完全遮光部的光掩模的平面圖；圖1(d)表示透過圖1(c)所示的光掩模的光中與線段AB對應的振幅強度。在這里，圖1(d)所示的光的振幅強度，因為該光是透過移相器的光，所以與圖1(b)所示的光的振幅強度存在著相反相位的關系。
圖1(e)是在與空白圖案對應的開口部及其周邊區(qū)域配置的移相器被對曝光光具有所定的透過率的半遮光部包圍而成的光掩模的平面圖，圖1(f)及(g)表示透過圖1(e)所示的光掩模的光中與線段AB對應的振幅強度及光強度(光的振幅強度的平方)圖1(e)所示的光掩模，是在圖1(a)所示的光掩模中的開口部的周邊區(qū)域配置移相器的光掩模。在這里，圖1(e)所示的光掩模，是實現(xiàn)“輪廓強調(diào)法”的本發(fā)明的光掩模(以下稱作“輪廓強調(diào)掩?！?的一個例子。
此外，在圖1(a)或(e)所示的光掩模中，透過半遮光部的光，和透過開口部的光，是相同的相位(具體地說，相位差在(-30+360×n)度以上，而且在(30+360×n)度以下(式中，n是整數(shù)))。另外，在圖1(e)所示的光掩模中，透過移相器的光，和透過開口部的光，是相反的相位(具體地說，相位差在(150+360×n度)以上，而且在(210+360×n)度以下(式中，n是整數(shù)))。
強調(diào)透過圖1(e)所示的輪廓強調(diào)掩模的光的復制像的原理如下。即圖1(e)所示的光掩模的結構，成為將圖1(a)及(c)各自所示的光掩模重疊而成的結構。所以，如圖1(b)、(d)、(f)所示，透過圖1(e)所示的光掩模的光的振幅強度，成為將透過圖1(a)及(c)各自所示的光的振幅強度重疊起來的分布。在這里，由圖1(f)可知在圖1(e)所示的光掩模中，透過配置在開口部周邊的移相器的光，可以消除透過開口部及半遮光部的光的一部分。所以，在圖1(e)所示的光掩模中，只要將透過移相器的光的強度，調(diào)整成能消除開口部周邊的光，就能如圖1(g)所示，在光強度分布中，能夠形成與開口部周邊對應的光強度減少到幾乎近似于0的值的暗部。分別所示的光掩模圖1(e)所示的光掩模的另外，在圖1(e)所示的光掩模中，透過移相器的光，一方面極力消除開口部周邊的光，另一方面卻對開口部中央附近的光手下留情。其結果，如圖1(g)所示，在透過圖1(e)所示的光掩模的光中，從開口部中央向開口部周邊變化的光的強度分布的輪廓的傾向增大還能獲得這種效果。這樣，因為透過圖1(e)所示的光掩模的光的強度分布成為具有銳利的輪廓，所以能夠形成對比度高的象。
以上是本發(fā)明的強調(diào)光學象(光強度的象(形象))的原理。就是說，沿著用低透過率的半遮光部形成的掩模中的開口部的輪廓，配置移相器后，從而能在由圖1(a)所示的光掩模形成的光強度象中，形成與開口部的輪廓線對應的非常強的暗部。這樣，可以形成在開口部的光強度和開口部周邊的光強度之間，形成強調(diào)對比度的光強度分布。在本說明書中，將利用這種原理強調(diào)形象的方法，稱作“輪廓強調(diào)法”，并將實現(xiàn)該原理的光掩模，稱作“輪廓強調(diào)掩?！?。
然而，與現(xiàn)在技術的中間色調(diào)移相器的原理(參閱圖32(a)～(g))相比，輪廓強調(diào)法在光強度分布中，在開口部周邊產(chǎn)生暗部的機理，這一點上與其不同。比較圖1(f)和圖32(f)后可知，在現(xiàn)在技術的中間色調(diào)移相器中，振幅強度分布中的暗部，由相位界面形成?？墒窃谳喞獜娬{(diào)法中，振幅強度分布中的暗部，則是利用同一相位中的振幅強度的大小的周期變化來實現(xiàn)的。另外，現(xiàn)在技術的中間色調(diào)移相器中的由相位界面形成的暗部，采用斜入射曝光時，得不到充分的強調(diào)，所以現(xiàn)在技術的中間色調(diào)移相器，需要與使用低干涉度的小光源的曝光組合?？墒牵谳喞獜娬{(diào)法中利用同一相位的振幅強度的周期變化實現(xiàn)的暗部，與利用由通常的透光部和遮光部周期性地配置而成的通常的圖案生成的暗部是同等的，所以通過輪廓強調(diào)法和斜入射曝光的組合，能夠強調(diào)光強度分布的對比度。就是說，輪廓強調(diào)法的效果，通過與斜入射曝光的組合后，得到更加顯著的發(fā)揮。
此外，在輪廓強調(diào)掩模中，從防止圖案形成時的保護膜的薄膜減少，或保護膜靈敏度的最佳化等觀點上看，最好將半遮光部的透過率的最大值定為15％左右。就是說，在輪廓強調(diào)掩模中，半遮光部的透過率最好在15％左右以下。另外，半遮光部需要具有使光部分透過的性質(zhì)，要想充分獲得使光實質(zhì)上透過的效果，半遮光部的透過率至少應該在3％以上，如果能行的話，最好在6％以上。所以，可以說在輪廓強調(diào)掩模中的半遮光部的透過率最佳范圍，在6％以上且在15％以下。
另外，上述的輪廓強調(diào)法，是以采用在被半遮光部包圍的透光部(開口部)和半遮光部的界面上配置移相器的結構為前提進行講述的。但移相器未必非要設置在該界面。就是說，根據(jù)輪廓強調(diào)法的原理，只要在能夠與透過透光部的光產(chǎn)生干涉的距離配置移相器，就能消除透過透光部周邊的光。所以，對設置在半遮光部中的開口部來說，可以在離開例如矩形開口部的各邊的位置，作為與該各邊平行的圖案，配置移相器。但是，為了有效地利用輪廓強調(diào)法，移相器最好配置在距開口部的距離為產(chǎn)生光的干涉的距離——0.5×λ/NA以下的位置上。另外，如果在包圍透光部的移相器的外側(cè)，設置具有足夠?qū)挾?λ/NA以上的寬度)的半遮光部，還可以在該半遮光部的外側(cè)，設置完全遮光部。
下面，對利用根據(jù)上述輪廓強調(diào)法的原理形成的掩模，實現(xiàn)所需的圖案的各實施方式進行講述。
(第1實施方式)
下面，參閱附圖，講述本發(fā)明第1實施方式涉及的光掩模。
圖2(a)是第1實施方式涉及的光掩模的平面圖(但透過性基板用立體圖表示(以下同樣))。本實施方式的光掩模，是為了形成細微的接觸圖案的光掩模。
正如圖2(a)所示，在透過性基板100上，覆蓋足夠?qū)拸V的區(qū)域，形成半遮光部101。另外，在半遮光部101中，在將要通過曝光在晶片上形成所需的接觸圖案對應的位置上，設置著成為透光部102的開口部圖案。另外，在透光部102的周邊，隔著半遮光部101，與例如方狀的透光部102的各邊平行設置著成為移相器103的輔助圖案。就是說，移相器103被設置成為包圍著透光部102。
在這里，半遮光部101使光部分性地透過，但透過半遮光部101的光，和透過透光部102的光成為相同相位的關系(具體地說，二者的相位差成為在(-30+360×n)度以上且在(30+360×n)度以下的關系(式中，n為整數(shù))。另外，半遮光部101的透過率，最好是不使保護膜感光的低透過率。具體地說，半遮光部101的透過率在15％以下。另一方面，為了使半遮光部101具有與遮光部103不同的特性，半遮光部101的透過率最好最少也在3％以上，在6％以上則更好。特別是在形成接觸孔時，半遮光部101的最佳透過率是9％左右。
另一方面，移相器103使光透過，但透過移相器103的光，和透過透光部102的光成為相反相位的關系(具體地說，二者的相位差成為在(150+360×n)度以上且在(210+360×n)度以下的關系(式中，n為整數(shù))。此外，包括本實施方式在內(nèi)，在后述的所有的實施方式中，只要沒有特別說明，都將移相器視為與透光部(透過性基板)具有同等程度的透過率，對移相器的透過率沒有特別的限定。但為了利用移相器能使相位相反的光透過的特性，移相器的透過率最好至少大于半遮光部的透過率。另外，為了有效實現(xiàn)輪廓強調(diào)法的原理，移相器的透過率最好在50％以上。
另外，假設使用圖2(a)所示的光掩模的光學系統(tǒng)中的曝光波長及數(shù)值孔徑分別為λ及NA，在形成微小接觸孔上的最好的結構，如后文所述，是隔著透光部102成為一對的移相器103彼此的中心線間的距離為0.8×λ/NA的結構。換言之，將移相器103配置在移相器103的中心線距透光部102的中心的距離為0.4×λ/NA的位置上最適當。另外，將移相器103的透過率設定為和透光部102的透過率相同時，將移相器103的寬度設定為0.15×λ/NA最適當。
此外，以上所述的內(nèi)容，對在后述的所有的實施方式中的半遮光部、透光部、移相器(輔助圖案)的每一個，都適用。
下面，根據(jù)模擬結果，講述采用上述結構的光掩模，在形成細微接觸孔、尤其是在形成具有0.4×λ/NA以下的尺寸的圖案中，表現(xiàn)出來的優(yōu)異的圖案形成特性。
在模擬中，將圖2(a)所示的光掩模中的透光部102的形狀定為一邊為W的正方形，移相器103定為寬度為d的矩形圖案，進而將移相器103的中心線配置在到透光部102的中心的距離為PW的位置上。就是說，隔著透光部102成為一對的移相器103，彼此的中心線間的距離為2×PW。另外，將背景——半遮光部101的透過率定為9％，對各種W、PW、d的組合，進行了光強度模擬。在這里，模擬中的光學計算的曝光條件是曝光波長λ為193nm、數(shù)值孔徑NA為0.7。另外，作為照明條件，采用外徑的干涉度為0.8、內(nèi)徑的干涉度為0.53的2/3環(huán)形照明。
圖2(b)示出對圖2(a)所示的光掩模進行曝光時，在晶片上(與圖2(a)的線段AB對應的位置)形成的光強度分布。圖2(b)所示的光強度分布，具有在與透光部102的中心對應的位置上形成峰值的輪廓。這時，為了使與透光部102的中心對應的保護膜感光，峰值強度Io必須在所定值以上。雖然為使保護膜感光而所需的峰值強度Io，取決于保護膜材料，但根據(jù)經(jīng)驗知道形成尺寸在0.4×λ/NA以下的微小接觸孔所需的峰值強度Io是0.25左右。此外，在本說明書中，除非特別注明，都將光強度用將曝光光的光強度作為1時的相對光強度表示。
圖3(a)示出通過模擬計算求出的圖2(a)所示的光掩模中的峰值強度Io為0.25的W、PW、d的組合的結果。具體地說，在圖3(a)中，表示出峰值強度Io成為0.25的透光部102的尺寸W，與隔著透光部102成為一對的移相器103彼此的中心線間的距離(以下簡稱“移相器中心線間距離”)2×PW的關系。另外，在圖3(a)中，示出移相器的寬度d分別為20nm、30nm、40nm、50nm、60nm時，與2×PW和W的關系。就是說，通過圖3(a)的曲線所示的PW、W、d的所有的組合，形成峰值強度Io為0.25光強度分布。另外，在這些組合中，焦深及曝光冗余成為最大的結構，就是具有優(yōu)異的圖案形成特性的掩模結構。
圖3(b)示出使用具有圖3(a)的曲線所示的PW、W、d的組合的掩模圖案，形成尺寸為100nm的接觸孔時的焦深的模擬結果。在圖3(b)中，將d作為參數(shù)，橫軸表示2×PW的值，縱軸表示焦深的值。正如圖3(b)所示，對于所有的d值，在2×PW成為0.8×λ/NA(＝約220nm)附近的值時，焦深最大。在這里，所謂“焦深”，是表示將形成目標尺寸為100nm的接觸孔時的尺寸變動控制在目標尺寸的10％以內(nèi)的焦點位置的范圍的寬度。
同樣，圖3(c)示出使用具有圖3(a)的曲線所示的PW、W、d的組合的掩模圖案，形成尺寸為100nm的接觸孔時的曝光冗余的模擬結果。在圖3(c)中，將d作為參數(shù)，橫軸表示2×PW的值，縱軸表示曝光冗余的值。正如圖3(c)所示，與d值無關，在2×PW成為0.8×λ/NA(＝約220nm)附近的值時，曝光冗余最大。在這里，所謂“曝光冗余”，是用百分數(shù)表示將形成目標尺寸為100nm的接觸孔時的尺寸變動控制在目標尺寸的10％以內(nèi)的曝光量的范圍的寬度，與實現(xiàn)尺寸100nm的接觸孔時的曝光量的值之比。
就是說，在圖2(a)所示的光掩模中，無論移象器的寬度d具有什么樣的值，要使形成細微接觸孔的焦深最佳化，移象器中心線間距離2×PW，就應當成為0.8×λ/NA左右。另外，即使進行曝光冗余的最佳化，移象器中心線間距離2×PW，也應當成為0.8×λ/NA左右。在這里，移象器中心線間距離2×PW的最佳值，不取決于移象器寬度d，就意味著該最佳值，也不取決于移象器的透過率。
此外，在中心線間距離2×PW成為0.8×λ/NA的移象器中，焦深及曝光冗余都成為較大的值，是在移象器寬度d成為0.15×λ/NA左右(40nm)時。由以上結果可知隔著透光部102，配置一對移象器103，將該移象器103的寬度定為0.15×λ/NA，而且將移象器中心線間距離定為0.8×λ/NA的掩模結構，有利于形成細微接觸孔。
另外，最佳的結構雖然是上述結構，但仔細分析圖3(b)及(c)的曲線，卻可以知道移象器寬度d在0.05×λ/NA以上且在0.2×λ/NA以下時，可以獲得高焦深和高曝光冗余。另外，移象器中心線間距離在0.6×λ/NA以上且在λ/NA以下(移象器的中心線與透光部的中心之間的距離在0.3×λ/NA且在0.5×λ/NA以下)時，可以獲得高焦深和高曝光冗余。另外，作為焦深和曝光冗余，要想使它們各自具有特別接近極大值的值，就最好采用移象器寬度在0.1×λ/NA以上且在0.15×λ/NA以下的結構。另外，最好采用移象器中心線間距離在0.73×λ/NA以上且在0.87×λ/NA以下(移象器的中心線與透光部的中心之間的距離在0.365×λ/NA以上且在0.435×λ/NA以下)的結構。
可是，圖3(b)及(c)所示的結果，只不過是數(shù)值孔徑NA為0.7時的一例而已。將數(shù)值孔徑NA分別定為0.6及0.8時，進行同樣的模擬后的結果，如圖4(a)～(d)所示。在這里，圖4(a)及(b)是NA＝0.6時的結果，正如兩圖所示，在2×PW成為0.8×λ/NA(約250nm)附近時，焦深和曝光冗余都成為最大值。另外，圖4(c)及(d)是NA＝0.8時的結果，正如兩圖所示，在2×PW成為0.8×λ/NA(約190nm)附近時，焦深和曝光冗余也都成為最大值。就是說，上述最佳掩模結構，不取決于數(shù)值孔徑NA的值。
另外，圖3(b)及(c)所示的結果，是半遮光部的透過率為9％時的情況。對半遮光部的透過率為6％時的情況，也進行了同樣的模擬。結果如圖4(e)及(f)所示。正如圖4(e)及(f)所示，和半遮光部的透過率為9％時一樣，在2×PW成為0.8×λ/NA(約250nm)附近時，焦深和曝光冗余也都成為最大值。就是說，上述最佳掩模結構，不取決于半遮光部的透過率。
綜上所述，設曝光波長為λ，曝光系統(tǒng)中的數(shù)值孔徑為NA時，在半遮光部設置成為透光部的開口部，將包圍該開口部的移相器的寬度d定為0.15×λ/NA，而且將該移相器設置在其中心線到透光部的中心的距離為0.4×λ/NA處，采用這種結構后，就能實現(xiàn)可以形成使焦深及曝光冗余都成為最大值的細微接觸圖案的光掩模。但在本實施方式中，以移相器的透過率與透光部的透過率相同為前提，將移相器寬度d的最佳值定為0.15×λ/NA。但在移相器的透過率與透光部的透過率不同時，即移相器(輔助圖案)與透光部相對而言的實效性的相對透過率不是1時，只要按照相對透過率，改變移相器的寬度，以便實現(xiàn)同等的透過性即可。就是說，假如設相對透過率為T，那么將移相器寬度d設定成(0.15×λ)/(NA×T0.5)就最適當。不過，從透光部的中心，到移相器的中心線距離的最佳值，與移相器的透過率及寬度無關，是0.4×λ/NA。
另外，移相器寬度d最好設定成(0.05×λ)/(NA×T0.5)以上且在(0.2×λ)/(NA×T0.5)以下，更希望設定成(0.1×λ)/(NA×T0.5)以上且在(0.15×λ)/(NA×T0.5)以下。
這樣，在本實施方式中，根據(jù)輪廓強調(diào)法，作為輔助圖案設置的移相器的最佳位置(中心線的最佳位置)，從透光部的中心看，就成為曝光光的波長λ以下的值。所以可知與現(xiàn)有技術的示例——需要在離開透光部中心的距離為波長λ以上的位置制作輔助圖案——不同，利用輪廓強調(diào)法后，即使在稠密配置的透光部(與接觸圖案對應)的彼此之間，也能配置輔助圖案。
就是說，采用本實施方式后，通過使透過透光部102的光，與透過移相器103即輔助圖案的光互相干涉，從而能夠強調(diào)透光部102與輔助圖案之間的光強度分布的對比度。另外，該對比度強調(diào)效果，例如在正片型保護膜工藝中，使用斜入射曝光形成與透光部102對應的細微的孤立空白圖案時，也能獲得。所以，能夠通過斜入射曝光，同時使孤立空白圖案和孤立線圖案或密集圖案細微化。進而，即使在復雜而細微的空白圖案彼此鄰近的狀態(tài)中，也能很好地形成具有所需尺寸的圖案。
此外，在本實施方式中，如圖2(a)所示，將透光部102作為方形，在透光部102的周邊，與透光部102的各邊平行形成矩形狀(線狀圖案)的移相器103。可是，作為移相器103的形狀，如圖5(a)所示，也可以采用圍住整個透光部102的閉環(huán)形。這時，隔著透光部102成為一對的移相器部分彼此的中心線間距離(以下將“移相器部分彼此的中心線間距離”也稱作“移相器中心線間距離”)2×PW和移相器寬度d，也可以是上述圖案形成特性的結構。
另外，在本實施方式中，透光部102未必非要成為方形。例如也可以象圖5(b)或(c)所示，采用多邊形或圓形的透光部102。另外，包圍透光部102的移相器103，也不必非得是透光部102的相似形，只要移相器中心線間距離是上述結構就行。另外，將移相器103分作多個配置時，也可以不必象圖5(c)所示，將各移相器103與透光部102的各邊平行配置，這時也只要使移相器中心線間距離成為上述結構，各移相器103包圍透光部102就行。此外，在透光部102和移相器103之間，最好插入半遮光部101。但如圖5(d)所示，使透光部102與移相器103相接也行。但以上講述的任何一種形式的掩模結構，都是使成為移相器103的輔助圖案的中心線到透光部102的距離為0.4×λ/NA位置的結構最適當，所以，形成微小接觸圖案的理想的透光部102，總是成為小于一邊為0.8×λ/NA的方形。
接著，對本實施方式的光掩模的剖面結構進行講述。圖6(a)～(d)分別示出圖2(a)中AB線的剖面結構的變化。就是說，正如圖6(a)～(d)所示，作為具有由透光部102、遮光圖案——半遮光部101、輔助圖案——移相器103構成平面結構的光掩模的剖面結構，有4種基本類型。下面，對圖6(a)～(d)所示的基本類型的光掩模的結構進行講述。
首先，在圖6(a)所示類型的光掩模中，在例如由石英構成的透過性基板100上，形成在與透光部102之間對曝光光產(chǎn)生相反相位的相位差(即在(150+360×n)度以上且在(210+360×n)度以下(式中，n為整數(shù))的相位差)的第1移相膜104。以后，所謂“相反相位的相位差”，就是指產(chǎn)生(150+360×n)度以上且在(210+360×n)度以下(式中，n為整數(shù))的相位差。另外，在第1移相膜104上，形成在和第1移相膜104之間產(chǎn)生相反相位的相位差的第2移相膜105。在這里，在第1及第2移相膜104、105中的透光部形成區(qū)域，分別設置開口部，同時還在第2移相膜105中的移相器形成區(qū)域設置開口部。這樣，就在形成由第2移相膜105和第1移相膜104的疊層結構構成的半遮光部101的同時，還形成由第1移相膜104的單層結構構成的移相器103。另外，由透過性基板100的露出部分，形成透光部102。
其次，在圖6(b)所示類型的光掩模中，在例如由石英構成的透過性基板100上，形成在與透光部102之間對曝光光產(chǎn)生相同相位的相位差(即在(-30+360×n)度以上且在(30+360×n)度以下(式中，n為整數(shù))的相位差)的半遮光膜106。以后，所謂“相同相位的相位差”，就是指產(chǎn)生(-30+360×n)度以上且在(30+360×n)度以下(式中，n為整數(shù))的相位差。在這里，在半遮光膜106的透光部形成區(qū)域及移相器形成區(qū)域，分別設置開口部。另外，在透過性基板100的移相器形成區(qū)域，挖成能使在與透光部102之間對曝光光產(chǎn)生相反相位的相位差的厚度。這樣，就形成由透過性基板100的挖入部100a構成的移相器103。就是說，在圖6(b)所示類型的光掩模中，通過加工在石英上形成、且在與透光部102之間幾乎不產(chǎn)生相位差的半遮光膜106，從而由該半遮光膜106的形成區(qū)域形成半遮光部101，由設置半遮光膜106的開口部、且設置透過性基板100的挖入部100a的區(qū)域形成移相器103，由半遮光膜106的其它開口部(即透過性基板100的露出部分)形成透光部102。
再其次，在圖6(c)所示類型的光掩模中，在例如由石英構成的透過性基板100上，以透光部102為基準，形成幾乎不使曝光光的相位變化的薄膜107。就是說，在圖6(c)所示類型的光掩模，是圖6(b)所示類型的光掩模中的特例。具體地說，通過使用例如厚度為30nm以下的金屬薄膜，就可以實現(xiàn)產(chǎn)生對透光部102來說是(-30+360×n)度以上且在(30+360×n)度以下(式中，n為整數(shù))的相位差、且具有15％以下透過率的薄膜107。在這里，在薄膜107中的透光部形成區(qū)域及移相器形成區(qū)域，分別設置開口部。另外，在透過性基板100中的移相器形成區(qū)域，挖成在與透光部102之間對曝光光產(chǎn)生相反相位的相位差的厚度。這樣，就與圖6(c)所示類型的光掩模一樣，形成由透過性基板100的挖入部100a構成的移相器103。
在圖6(a)或(b)所示類型的光掩模中，產(chǎn)生相反相位的相位差的移相膜的膜厚，以及產(chǎn)生相同相位的相位差的半遮光膜的膜厚，為了調(diào)整相位，需要數(shù)百nm左右。與此相反，在圖6(c)所示類型的光掩模中，由于使用最多數(shù)十nm厚度的薄膜1 07，所以使旨在掩模加工的布圖中的細微加工變得非常容易。在這里，作為能用作薄膜107的金屬材料，例如有Cy(鉻)、Ta(鉭)、Zr(鋯)、Mo(鉬)及Ti(鈦)等金屬以及它們的組合。另外，作為具體的合金，有Ta-Cr合金、Zr-Si合金、Mo-Si合金及Ti-Si合金等。采用圖6(c)所示類型的光掩模后，由于成為加工對象的膜，是薄膜107，所以掩模加工中的細微加工變得非常容易，在需要為了實現(xiàn)輪廓強調(diào)法而在透光部102和移相器103之間設置非常細微的圖案時，圖6(c)所示類型的光掩模，就成為特別優(yōu)異的掩模。半遮光膜106最后，在圖6(d)所示類型的光掩模中，在例如由石英構成的透過性基板100上，形成在與移相器103之間對曝光光產(chǎn)生相反相位的相位差的。在這里，在移相膜108中的透光部形成區(qū)域及移相器形成區(qū)域，分別設置開口部。另外，為了使透過透光部102的光與透過半遮光部101的光的相位相同，在透過性基板100的透光部形成區(qū)域，挖成能使在與移相器103之間產(chǎn)生相反相位的相位差的厚度。就是說，在圖6(d)所示類型的光掩模中，通過分別加工成為透過性基板100的石英，和產(chǎn)生相反相位的相位差的移相膜108，從而由移相膜108的形成區(qū)域形成半遮光部101，由設置移相膜108的開口部、且設置透過性基板100的挖入部100a的區(qū)域形成透光部102，由單純設置移相膜108的開口部(即透過性基板100的露出部分)的區(qū)域形成移相器103。采用圖6(d)所示類型的光掩模后，在掩模上成為微小圖案的移相器103，是移相膜108的單純的開口部，比較寬廣的開口部——透光部102則是石英的蝕刻區(qū)域。這樣，由于石英蝕刻中的深度控制變得非常容易，所以圖6(d)所示類型的光掩模，作為實現(xiàn)輪廓強調(diào)法的掩模結構，也就特別優(yōu)秀。
此外，在圖6(a)～(d)中，將半遮光膜及移相膜等，作為單層膜示出。但毫無疑問，各個膜都可以采用多層膜的結構。
(第1實施方式的變形例)下面，參閱附圖，講述本發(fā)明第1實施方式的變形例涉及的光掩模。
圖7(a)是第1實施方式的變形例涉及的光掩模的平面圖。本變形例的光掩模，是為了形成細微的接觸圖案的光掩模。就是說，本變形例與第1實施方式的不同之處在于所需要的圖案不是按觸孔圖案，而是線狀的細微的空白圖案。此外，在本說明書中，所謂“線狀圖案”，是指圖案長邊方向是光學性的十分長的圖案，具體地說，是指圖案長邊方向的長度為2×λ/NA以上的圖案。
正如圖7(a)所示，在透過性基板100上，和圖2(a)所示的第1實施方式涉及的光掩模一樣，覆蓋足夠?qū)拸V的區(qū)域，形成半遮光部101。另外，在半遮光部101中，在將要通過曝光在晶片上形成所需的接觸圖案對應的位置上，設置著成為透光部102的開口圖案。另外，在透光部102的周邊，隔著半遮光部101，與例如線狀的透光部102的各長邊平行設置著成為移相器103的輔助圖案。就是說，移相器103被設置成為夾著透光部102。在這里，將本變形例的半遮光部101的透過率定為6％。即形成線狀空白圖案時，由于透過透光部102的光，比形成接觸孔圖案時的多，所以半遮光部101的理想的透過率，就比形成接觸孔圖案時的值低，6％左右的透過率就成為最適當?shù)耐高^率。
假設使用圖7(a)所示的光掩模的光學系統(tǒng)中的曝光波長及數(shù)值孔徑分別為λ及NA，在形成微小接觸孔上的最好的結構，如后文所述，是隔著透光部102成為一對的移相器103彼此的中心線間的距離為0.65×λ/NA的結構。換言之，將移相器103配置在移相器103的中心線距透光部102的中心的距離為0.325×λ/NA的位置上最適當。另外，將移相器103的透過率設定為和透光部102的透過率相同時，將移相器103的寬度設定為0.10×λ/NA最適當。
下面，和第1實施方式一樣，根據(jù)模擬結果，講述采用上述結構的光掩模，在形成細微空白圖案、尤其是在形成具有0.4×λ/NA以下的寬度的線狀空白圖案中，表現(xiàn)出來的優(yōu)異的圖案形成特性。
在模擬中，將圖7(a)所示的光掩模中的透光部102的形狀定為寬度為W的線狀圖案，與透光部102各長邊平行的移相器103定為寬度為d的矩形圖案(線狀圖案)，進而將移相器103的中心線配置在到透光部102的中心的距離為PW的位置上。就是說，隔著透光部102成為一對的移相器103，彼此的中心線間的距離為2×PW。另外，將背景——半遮光部101的透過率定為6％，對各種W、PW、d的組合，進行了光強度模擬。在這里，模擬中的光學計算的曝光條件是曝光波長λ為193nm、數(shù)值孔徑NA為0.7。另外，作為照明條件，采用外徑的干涉度為0.8、內(nèi)徑的干涉度為0.53的2/3環(huán)形照明。
圖7(b)示出對圖7(a)所示的光掩模進行曝光時，在晶片上(與圖7(a)的線段AB對應的位置)形成的光強度分布。圖7(b)所示的光強度分布，具有在與透光部102的中心對應的位置上形成峰值的輪廓。這時，為了使與透光部102的中心對應的保護膜感光，峰值強度Io必須在所定值以上。雖然為使保護膜感光而所需的峰值強度Io，取決于保護膜材料，但根據(jù)經(jīng)驗知道形成尺寸在0.4×λ/NA以下的微小空白圖案所需的峰值強度Io是0.25左右。
對本變形例的光掩模進行和第1實施方式中的圖3(a)～(c)一樣的分析，結果如圖8(a)～(c)所示。
即圖8(a)示出通過模擬計算求出的圖7(a)所示的光掩模中的峰值強度Io為0.25的W、PW、d的組合的結果。具體地說，在圖8(a)中，表示出峰值強度Io成為0.25的透光部102的尺寸W，與移相器中心線間距離2×PW的關系。另外，在圖8(a)中，示出移相器103的寬度d分別為20nm、30nm、40nm、50nm時2×PW和W的關系。就是說，通過圖8(a)的曲線所示的PW、W、d的所有的組合，形成峰值強度Io為0.25光強度分布。另外，在這些組合中，焦深及曝光冗余成為最大的結構，就是具有優(yōu)異的圖案形成特性的掩模結構。
圖8(b)示出使用具有圖8(a)的曲線所示的PW、W、d的組合的掩模圖案，形成尺寸為100nm的空白圖案時的焦深的模擬結果。在圖8(b)中，將d作為參數(shù)，橫軸表示2×PW的值，縱軸表示焦深的值。
同樣，圖8(c)示出使用具有圖8(a)的曲線所示的PW、W、d的組合的掩模圖案，形成尺寸為100nm的空白圖案時的曝光冗余的模擬結果。在圖8(c)中，將d作為參數(shù)，橫軸表示2×PW的值，縱軸表示曝光冗余的值。
正如圖8(b)及(c)，與移象器的寬度d的值無關，移象器中心線間距離2×PW成為0.65×λ/NA左右(＝約180nm)附近的值時，焦深和曝光冗余都基本成為最大值。在這里，移象器中心線間距離2×PW的最佳值，不取決于移象器寬度d，就意味著該最佳值，也不取決于移象器的透過率。
另外，在中心線間距離2×PW成為0.65×λ/NA的移象器中，焦深及曝光冗余都成為非常高的值，是在移象器寬度d成為0.10×λ/NA左右(30nm)時。
由以上結果可知隔著透光部102，配置一對移象器103，將該移象器103的寬度定為0.10×λ/NA，而且將移象器中心線間距離定為0.65×λ/NA的掩模結構，有利于形成細微空間圖案。此外，本變形例與第1實施方式的不同之處是在本變形例中，透光部102的形狀成為線形，所以光的干涉效果增大，從而使移象器103的最佳位置，靠近透光部102的中心。
另外，最佳的結構雖然是上述結構，但仔細分析圖8(b)及(c)的曲線，卻可以知道和第1實施方式一樣，移象器寬度d在0.05×λ/NA以上且在0.2×λ/NA以下時，可以獲得高焦深和高曝光冗余。另外，移象器中心線間距離在0.5×λ/NA以上且在0.9λ/NA以下(移象器的中心線與透光部的中心之間的距離在0.25×λ/NA且在0.45×λ/NA以下)時，可以獲得高焦深和高曝光冗余。另外，作為焦深和曝光冗余，要想使它們各自具有特別接近極大值的值，就最好采用移象器寬度在0.1×λ/NA以上且在0.15×λ/NA以下的結構。另外，移象器中心線間距離最好采用在0.55×λ/NA且在0.85×λ/NA以下(移象器的中心線與透光部的中心之間的距離在0.275×λ/NA以上且在0.425×λ/NA以下)的結構。
此外，圖8(b)及(c)所示的結果，只不過是數(shù)值孔徑NA為0.7時的一例而已。將數(shù)值孔徑NA分別定為0.6及0.8時，進行同樣的模擬后的結果，證實上述最佳的掩模結構，不取決于數(shù)值孔徑NA的值。
另外，在變形例中，以移相器的透過率與透光部的透過率相同為前提，將移相器寬度d的最佳值定為0.10×λ/NA。但在移相器的透過率與透光部的透過率不同時，即移相器(輔助圖案)與透光部相對而言的實效性的相對透過率不是1時，只要按照相對透過率，改變移相器的寬度，以便實現(xiàn)同等的透過性即可。就是說，假如設相對透過率為T，那么最好將移相器寬度d設定成(0.10×λ)/(NA×T0.5)。不過，從透光部的中心，到移相器的中心線的距離的最佳值，與移相器的透過率及寬度無關，是0.325×λ/NA。
另外，移相器寬度d最好設定成(0.05×λ)/(NA×T0.5)以上且在(0.2×λ)/(NA×T0.5)以下，更希望設定成(0.1×λ)/(NA×T0.5)以上且在(0.15×λ)/(NA×T0.5)以下。
這樣，在本變形例中，根據(jù)輪廓強調(diào)法，作為輔助圖案設置的移相器的最佳位置(中心線的最佳位置)，從透光部的中心看，就成為曝光光的波長λ以下的值。所以可知與現(xiàn)有技術的示例——需要在離開透光部中心的距離為波長λ以上的位置制作輔助圖案——不同，利用輪廓強調(diào)法后，即使在稠密配置的透光部(與接觸圖案對應)的彼此之間，也能配置輔助圖案。
就是說，采用本變形例后，通過使透過透光部102的光，與透過移相器103即輔助圖案的光互相干涉，從而能夠強調(diào)透光部102與輔助圖案之間的光強度分布的對比度。另外，該對比度強調(diào)效果，例如在正片型保護膜工藝中，使用斜入射曝光，形成與透光部102對應的細微的孤立空白圖案時，也能獲得。所以，能夠通過斜入射曝光，同時使孤立空白圖案和孤立線圖案或密集圖案細微化。進而，即使在復雜而細微的空白圖案彼此鄰近的狀態(tài)中，也能很好地形成具有所需尺寸的圖案。
此外，在本實施方式中，將移相器103與透光部102的各邊平行配置?？墒俏幢胤堑脤⒁葡嗥?03與透光部102的各邊完全平行配置。
就是說，即使所需的圖案例如是單純的矩形圖案，在光掩模上，也往往以微小的長度單位，使為獲得該所需的圖案的透光部的圖案寬度變化。這時，不需要設置完全跟蹤透光部的輪廓變化的移相器。就是說，只要將移相器103與透光部102的各邊大致平行配置就行?？墒牵捎谝葡嗥髦行木€間距離，即隔著透光部102成為一對的移相器103彼此的中心線間距離的最佳值是0.65×λ/NA，所以形成微小空白圖案的理想的透光部102，就總成為寬度比0.65×λ/NA小的線圖案。
(第2實施方式)下面，參閱附圖，講述本發(fā)明第2實施方式涉及的光掩模。
圖9是第2實施方式涉及的光掩模的平面圖。本實施方式的光掩模，是為了同時形成多個細微的接觸圖案的光掩模。
正如圖9所示，在透過性基板200上，覆蓋足夠?qū)拸V的區(qū)域，形成半遮光部201。另外，在半遮光部201中，在將要通過曝光在晶片上形成所需的接觸圖案(多個)對應的位置上，設置著分別成為透光部202、透光部對203及204、以及透光部對205、206的開口圖案。在這里，透光部202是與孤立配置的接觸圖案對應的開口圖案，透光部對203及205是與分別與存在鄰近的其它接觸圖案的接觸圖案對應的開口圖案。另外，在透光部202的周邊，隔著半遮光部201，設置著成為移相器207的輔助圖案。該輔助圖案，設置成為與例如方形的透光部202的各邊平行且包圍著該透光部202。同樣，在各透光部203～206的周邊，隔著半遮光部201，分別設置著成為移相器208～211的輔助圖案。這些輔助圖案，設置成為與例如方形的各透光部203～206的各邊平行且包圍著該各透光部203～206。
此外，為了將透光部202的周邊的移相器207配置成有利于形成孤立配置的接觸圖案的掩模結構，將其寬度定為d0。
另外，其它透光部204與透光部203鄰近。這時，將透光部203周邊的移相器208及透光部204周邊的移相器209中各自存在于被透光部203和透光部204夾住的區(qū)域中的移相器，作為移相器208a及移相器209a。另外，其它透光部206與透光部205鄰近。這時，將透光部205周邊的移相器210及透光部206周邊的移相器211中各自存在于被透光部205和透光部206夾住的區(qū)域中的移相器，作為移相器210a及移相器211a。
本實施方式的特點是將移相器208a及209a的寬度分別定為d1及d2，將移相器208a及209a的各自中心線間彼此的距離定為G1時，在G1成為0.5×λ/NA以下的條件時，具有(d1+d2)＜2×d0的掩模結構。就是說，設d1＝d2，則d1＜d0、d2＜d0。在這里，包圍透光部203的移相器208中，在不存在鄰近的其它透光部204的一側(cè)配置的移相器208b的寬度被設定為d0。
另外，本實施方式的特點是將移相器210a及211a的寬度分別定為d3及d4，將移相器210a及211a的各自中心線間彼此的距離定為G2時，在G2＜G1＜0.5×λ/NA的條件下，具有(d3+d4)＜(d1+d2)＜2×d0的掩模結構。就是說，設d3＝d4、d1＝d2，則d3＝d4＜d1＝d2＜d0。在這里，包圍透光部205的移相器210中，在不存在鄰近的其它透光部206的一側(cè)配置的移相器210b的寬度被設定為d0。
就是說，在本實施方式中，在包圍某個透光部的周邊的移相器，和包圍其它透光部的周邊的移相器之間的關系中，兩透光部的移相器彼此以所定尺寸以下的間隔互相鄰近時，使這些移相器的寬度，小于不存在以所定尺寸以下的間隔互相鄰近的移相器的移相器的寬度。這時，以所定尺寸以下的間隔互相鄰近的移相器各自的寬度，最好與移相器彼此間的距離(鄰近距離)成正比?；蛘?，在圖9中，使移相器208a的寬度d1(或移相器209a的寬度d2)和移相器210a的寬度d3(或移相器211a的寬度d4)之差，與距離G1和距離G2之差成正比。
采用本實施方式后，可以利用透過各透光部的光，與透過其周邊的移相器即輔助圖案的光的相互干涉，強調(diào)透光部和輔助圖案之間的光強度分布的對比度。另外，該對比度強調(diào)效果，在例如正片型保護膜工藝中使用斜入射曝光，形成與透光部對應的細微的孤立空白圖案時也能獲得。所以，利用斜入射曝光，可以使孤立空白圖案和孤立線圖案或密集圖案同時細微化。進而，即使在復雜而細微的空白圖案彼此鄰近的狀態(tài)下，也能很好地形成具有所需尺寸的圖案。
下面，根據(jù)模擬結果，詳述采用本實施方式的光掩模后，可以良好地形成孤立配置的接觸孔和密集配置的接觸孔。
圖10(a)是為了確認本實施方式的效果而進行模擬所用的光掩模的平面圖。正如圖10(a)所示，在透過性基板250上，形成半遮光部251，覆蓋著足夠大的區(qū)域。在半遮光部251中，在與要通過曝光在晶片上形成所需要的接觸圖案(多個)對應的位置上，互鄰設置著多個具有一邊為W的正方形的透光部252。另外，對各透光部252，配置移相器(輔助圖案)253，使其中心線位于到各透光部252的中心距離為PW0處。在這里，各移相器253，具有寬度為d、長度為t的矩形狀。另外，在互鄰的透光部252彼此之間互相鄰接的移相器253各自的中心線間的距離(以下稱作“鄰接移相器間距離”)為G。
圖10(b)是表示圖10(a)所示的光掩模進行曝光后形成的光強度分布的輪廓。此外，在圖10(b)中，將透光部252的中心的光強度用Ip表示，相鄰的透光部252彼此間的中間位置的光強度用Is表示，在透光部252的周邊光強度成為最小的位置的光強度用Ib表示。在這里，相鄰的透光部252彼此間的中間位置，是相鄰的移相器253彼此間的中間位置。另外，光強度模擬的條件是曝光波長λ為193nm，數(shù)值孔徑NA是0.65。另外，作為照明條件，使用外徑的干涉度為0.8、內(nèi)徑的干涉度為0.53的2/3環(huán)行照明。另外，半遮光部201的透過率為6％。
另外，在圖10(a)所示的光掩模中，將移相器253的寬度d設定為0.15×λ/NA左右(約44nm)，將移相器253與透光部252的相對位置PW0設定為0.4×λ/NA左右(約120nm)，以便即使各接觸圖案是孤立狀態(tài)時也能良好地形成。另外，為了將接觸孔尺寸調(diào)整成所需要的尺寸——100nm，將透光部252的尺寸W和移相器253的長度t，分別設定成160nm。圖11(a)的曲線示出對在以上講述的以孤立狀態(tài)良好地形成圖案的掩模結構中，所述光強度Ib及Is與鄰接移相器間距離G之間關系的計算結果。不過，在圖11(a)中，G的值通過λ/NA標準化。
正如圖11(a)所示，G大于0.5×λ/NA時，Ib就成為非常低的值。就是說，實現(xiàn)了對比度高的光強度分布，從而實現(xiàn)了可以形成良好的圖案的光掩模?？墒荊小于0.5×λ/NA后，Ib的值就變得非常大。就是說，在形成接觸圖案時，由于相鄰的2個接觸圖案彼此之間，實現(xiàn)了足夠大的遮光性，從而導致對比度下降。這時，不能形成良好的圖案。
上述現(xiàn)象，起因于在所需的密集接觸孔中，接觸孔彼此的間隔狹小，在掩模上的移相器彼此之間的半遮光部的寬度變窄，致使足夠的光不能透過該半遮光部而產(chǎn)生的。下面，對該現(xiàn)象進行詳細分析。
開口圖案(透光部)和半遮光部是分別使正的相位的光透過的區(qū)域，而移相器是使負的相位的光透過的區(qū)域。另外，暗部(透光部周邊)的光強度Ib，是透過開口圖案及半遮光部的正相位的光，消去透過移相器的負相位的光后形成的。該暗部的光強度Ib，由于正負各自的相位的光保持平衡，而成為非常小的值。具體地說，如果鄰接移相器間距離G非常大，透過半遮光部的量就非常大，所以光強度Is，成為與半遮光部的透過率對應的強度?？墒?，鄰接移相器間距離G成為λ/NA以下后，移相器彼此間的半遮光部的區(qū)域隨之減少，所以透過半遮光部的光量也減少。這種情況可以從圖11(a)的曲線中Is的值，在G成為λ/NA以下處減少的現(xiàn)象中明白。就是說，在相鄰的移相器彼此之間，存在非常大的半遮光部時，在保持平衡的、正負各自的相位的光彼此的關系中，隨著半遮光部的區(qū)域的減少，負的相位的光就要過剩。隨著該負的相位的光的過剩，光強度Ib也要增加，其結果，光強度分布中的對比度就要降低。
因此，為了防止上述現(xiàn)象，只要使透過移相器的光隨著移相器間的半遮光部的區(qū)域的減少而減少就行。實現(xiàn)它的方法之一，就是使移相器的寬度減少。
本專利發(fā)明人通過對模擬結果的詳細分析，得到如下的認識。即設鄰接移相器間距離G足夠大時，能夠?qū)崿F(xiàn)形成良好的圖案的移相器的寬度為d0，在G成為0.5×λ/NA以下時，設置成d＝d0×(0.5+G)/(λ/NA)后，對于密集接觸孔也能形成良好的圖案。
圖11(b)是與圖10(b)對應的模擬結果，示出在與圖10(a)所示的光掩模中與線段AB對應的位置上形成的光強度分布。此外，在圖11(b)中，分別示出在G＝0.3×(λ/NA)時，將移相器的寬度d設定為在形成孤立狀態(tài)的接觸圖案中最適當?shù)某叽鏳0(0.15×λ/NA左右(約44nm))時的光強度分布的模擬結果，和隨著d＝0.8×d0使移相器的寬度d減少時的光強度分布的模擬結果。如圖11(b)所示，可以通過使移相器的寬度d減少的方法，得到對比度高的光強度分布。
另外，圖11(c)也是與圖10(b)對應的模擬結果，示出在與圖10(a)所示的光掩模中與線段AB對應的位置上形成的光強度分布。此外，在圖11(c)中，分別示出在鄰接移相器間距離G進一步變窄的G＝0.2×(λ/NA)時，將移相器的寬度d設定為d0時的光強度分布的模擬結果，和隨著d＝0.7×d0使移相器的寬度d減少時的光強度分布的模擬結果。如圖11(b)所示，可以通過按照鄰接移相器間距離G的減少而使移相器的寬度d減少的方法，得到能夠?qū)崿F(xiàn)對比度高的光強度分布的光掩模。
由此可知根據(jù)輪廓強調(diào)法，配置移相器(輔助圖案)時，在相鄰的透光部彼此之間，與各透光部對應的移相器互相平行，夾住半遮光部，鄰接移相器間距離成為0.5×λ/NA以下配置時，最好使各移相器的寬度與鄰接移相器間距離成正比地減小。
可是，如圖12(a)所示，從旨在形成細微接觸圖案的開口圖案(透光部252)的中心到移相器253的中心線的典型性的距離(最佳值)PW0是0.4×λ/NA(參閱第1實施方式)。所以，鄰接移相器間距離G成為0.5×λ/NA以下，換言之，最好使配置在鄰接移相器間的移相器253的的寬度d變細，是如圖12(b)所示，在與相鄰的接觸孔彼此對應的透光部252彼此的中心間的所需距離P(＝2×PW0+G)成為1.3×λ/NA以下的密集孔時。
因此，在上述這種掩模結構中，如圖13(a)所示，在相鄰的透光部252(開口圖案)各自的中心間的距離P在1.3×λ/NA以下時，設配置在被該各透光部252夾住的區(qū)域中的移相器253的寬度為d、配置在該區(qū)域以外的其它區(qū)域(距離P不在1.3×λ/NA以下的區(qū)域)的移相器253的寬度為d0時，設定d＜d0。但移相器253的長度，與配置位置無關，是t。
可是，在圖13(a)中，之所以要使被鄰近透光部(開口圖案)252彼此夾持的區(qū)域的移相器253的寬度減少，是為了使由該移相器253產(chǎn)生的負的相位的光減少。因此，對于開口圖案間的移相器253，其寬度d1如果滿足d1＜2×d0，那么就不是圖13(a)的那種2個移相器253，而可以是匯合成圖13(b)的那種1個移相器253。
另外，在圖13(a)中，使被相鄰的開口圖案夾持的區(qū)域的移相器253的寬度減少。但也可以如圖13(c)所示，采用使移相器253的長度減少的方法取而代之。就是說，設開口圖案間的2個移相器253各自的寬度及長度為d2及t2時，只要設定成t2×d2＜t×d0即可。
進而，如圖14(a)所示，將被相鄰的開口圖案夾住的移相器匯合成1個，并且設該移相器253的寬度及長度分別為d3及t3時，只要將該移相器253的面積——d3×t3，設定成小于2×t×d0即可。
另外，如圖14(b)所示，只要將開口圖案間的移相器253的面積設定成小于2×t×d0時，作為移相器253的形狀，可以使用任意的圖案形狀。在圖14(b)中，表示出作為移相器253，將2個矩形圖案，分別朝開口圖案(透光部252)排列的方向延伸配置的樣子。這時，如果設各移相器253的寬度及長度為d4及t4時，只要設定成t4×d4＜t×d0即可。此外，在圖14(b)中，作為移相器253，并列了2個矩形圖案。但也可以取代它，只要將開口圖案間的移相器253的總面積設定成小于2×t×d0時，并列3個或4個以上的矩形圖案。另外，在圖13(b)、圖14(a)及(b)中，如果將開口圖案間的移相器253的面積(圖14(b)中是合計面積)2等份，被2等份的面積設定成小于位于開口圖案間以外的移相器253的面積t×d0。
綜上所述，在本實施方式中，通過使移相器變形，以便減少透過位于與形成密集接觸圖案對應的透光部彼此之間的移相器的相反相位的光，從而能實現(xiàn)可以形成良好的圖案的光掩模。
此外，在本實施方式中，作為光掩模的剖面結構，可以使用例如第1實施方式中的圖6(a)～(d)所示的剖面結構。
(第2實施方式的變形例)下面，參閱附圖，講述本發(fā)明第2實施方式的變形例涉及的光掩模。
圖15是第2實施方式的變形例涉及的光掩模的平面圖。本變形例的光掩模，是為了同時形成多個細微的線狀空白圖案的光掩模。就是說，本變形例與第2實施方式的不同之處在于所需要的圖案不是按觸孔圖案，而是線狀的細微的空白圖案。
正如圖15所示，在透過性基板270上，覆蓋足夠?qū)拸V的區(qū)域，形成半遮光部271。另外，在半遮光部201中，在將要通過曝光在晶片上形成所需的空白圖案(多個)對應的位置上，設置著分別成為透光部272、透光部對273及274、以及透光部對275、276的開口圖案。在這里，透光部272是與孤立配置的空白圖案對應的開口圖案，透光部對273及275是與分別與存在鄰近的其它空白圖案的空白圖案對應的開口圖案。另外，在透光部272的周邊，隔著半遮光部271，設置著成為移相器277的輔助圖案。該輔助圖案，設置成與線狀的透光部272的各長邊平行。同樣，在各透光部273～276的周邊，隔著半遮光部271，分別設置著成為移相器278～281的輔助圖案。這些輔助圖案，設置成為與線狀的各透光部273～276的各長邊平行。
此外，為了將透光部272的周邊的移相器277配置成有利于形成孤立配置的空白圖案的掩模結構，將其寬度定為d0。
另外，其它透光部274與透光部273鄰近。這時，將透光部273周邊的移相器278及透光部274周邊的移相器279中各自存在于被透光部273和透光部274夾住的區(qū)域中的移相器，作為移相器278a及移相器279a。另外，其它透光部276與透光部275鄰近。這時，將透光部275周邊的移相器280及透光部276周邊的移相器281中各自存在于被透光部275和透光部276夾住的區(qū)域中的移相器，作為移相器280a及移相器281a。
本實施方式的特點是將移相器278a及279a的寬度分別定為d1及d2，將移相器278a及279a的各自中心線間彼此的距離定為G1時，與第2實施方式一樣，在G1成為0.5×λ/NA以下的條件時，具有(d1+d2)＜2×d0的掩模結構。就是說，設d1＝d2，則d1＜d0、d2＜d0。在這里，包圍透光部273的移相器278中，在不存在鄰近的其它透光部274的一側(cè)配置的移相器278b的寬度，與第2實施方式一樣，被設定為d0。
另外，本實施方式的特點是將移相器280a及281a的寬度分別定為d3及d4，將移相器280a及281a的各自中心線間彼此的距離定為G2時，與第2實施方式一樣，在G2＜G1＜0.5×λ/NA的條件下，具有成為(d3+d4)＜(d1+d2)＜2×d0的掩模結構。就是說，設d3＝d4、d1＝d2，則d3＝d4＜d1＝d2＜d0。在這里，包圍透光部275的移相器280中，在不存在鄰近的其它透光部276的一側(cè)配置的移相器280b的寬度被設定為d0。
就是說，在本變形例中，與第2實施方式一樣，在包圍某個透光部的周邊的移相器，和包圍其它透光部的周邊的移相器之間的關系中，兩透光部的移相器彼此以所定尺寸以下的間隔互相鄰近時，使這些移相器的寬度，小于不存在以所定尺寸以下的間隔互相鄰近的移相器的移相器的寬度。這時，以所定尺寸以下的間隔互相鄰近的移相器各自的寬度，最好與移相器彼此間的距離(鄰近距離)成正比?；蛘?，在圖15中，使移相器278a的寬度d1(或移相器279a的寬度d2)和移相器280a的寬度d3(或移相器281a的寬度d4)之差，與距離G1和距離G2之差成正比。
采用本變形例后，與第2實施方式一樣，可以利用透過各透光部的光，與透過其周邊的移相器即輔助圖案的光的相互干涉，強調(diào)透光部和輔助圖案之間的光強度分布的對比度。另外，該對比度強調(diào)效果，在例如正片型保護膜工藝中使用斜入射曝光，形成與透光部對應的細微的孤立空白圖案時也能獲得。所以，利用斜入射曝光，可以使孤立空白圖案和孤立線圖案或密集圖案同時細微化。進而，即使在復雜而細微的空白圖案彼此鄰近的狀態(tài)下，也能很好地形成具有所需尺寸的圖案。
因此，本變形例中，被相鄰的開口圖案(透光部)夾住的一對移相器鄰近配置，鄰接移相器間距離G小于0.5×λ/NA時，也和第2實施方式一樣，通過使移相器的寬度與G成正比地減少，從而在形成密集的空白圖案時，也能實現(xiàn)可以形成高對比度的光強度分布的掩模。
此外，在以上的講述中，以線狀的各透光部是分別獨立的圖案為前提進行講述?？墒牵诒咀冃卫?，只要能在著眼的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)上述結構，線狀的各透光部不是獨立圖案也行。換言之，各透光部也可以在著眼的區(qū)域以外的其它區(qū)域，構成相互連接的相同的圖案。
可是，從旨在形成細微空白圖案的開口圖案(透光部)的中心到移相器253的中心線的典型性的距離(最佳值)PW0是0.325×λ/NA(參閱第1實施方式的變形例)。所以，鄰接移相器間距離G成為0.5×λ/NA以下，換言之，最好使配置在鄰接移相器間的移相器的寬度d變細，是在與相鄰的空白圖案彼此對應的透光部彼此的中心間的所需距離P(＝2×PW0+G)成為1.15×λ/NA以下的密集圖案時。
因此，在上述這種掩模結構中，如圖16(a)所示，在相鄰的透光部292(開口圖案)各自的中心間的距離P在1.15×λ/NA以下時，設配置在被該各透光部292夾住的區(qū)域中的移相器293的寬度為d、配置在該區(qū)域以外的其它區(qū)域(距離P不在1.15×λ/NA以下的區(qū)域)的移相器293的寬度為d0時，設定d＜d0。
可是，在圖16(a)中，之所以要使被鄰近透光部(開口圖案)292彼此夾持的區(qū)域的移相器293的寬度減少，是為了使由該移相器293產(chǎn)生的負的相位的光減少。因此，對于開口圖案間的移相器293，如果其寬度d1滿足d1＜2×d0，那么就不是圖16(a)的那種2個移相器293，而可以是匯合成圖16(b)的那種1個移相器293。
另外，在圖16(a)中，使被相鄰的開口圖案夾持的區(qū)域的移相器293的寬度減少。但也可以如圖16(c)所示，采用將被相鄰的開口圖案夾住的移相器293分離成多個圖案，從而使移相器293的面積(在成為透光部292的開口圖案的延伸方向的單位長度的面積)減少即可。就是說，將被開口圖案間夾住的移相器293分割成寬度為d2、長度為t的多個圖案，并且將該多個圖案沿開口圖案的延伸方向，以配置周期TT配置后，只要將d2×t/TT設定成小于2×d0即可。但TT最好在(λ/NA)/2以下。因為用曝光系統(tǒng)中的析象極限((λ/NA)/2)以下的周期TT分割移相器293時，一方面移相器293的透過光，與該移相器293的減少量成正比地減少；另一方面在光強度分布中，還不會出現(xiàn)移相器293的分割形狀的影響。
此外，在圖16(a)～(c)中，在透過性基板290上，形成半遮光部291，覆蓋足夠大的區(qū)域，在該半遮光部291中，在要通過曝光在晶片上形成所需空白圖案(多個)對應的位置上，一對具有線狀的透光部292相鄰設置。
另外，在圖16(b)及圖16(c)中，如果將開口圖案間的移相器293的面積(圖16(c)中是合計面積)，分作與一對透光部292的每一個對應的2等份，被2等份的面積，就成為小于位于開口圖案間以外的移相器293的面積(在成為透光部292的開口圖案的延伸方向的單位長度的面積)。
綜上所述，在本變形例中，在形成密集的空白圖案時，通過使移相器變形，以便減少透過位于與形成密集空白圖案對應的透光部彼此之間的移相器的相反相位的光，從而能實現(xiàn)可以形成良好的圖案的光掩模。
(第3實施方式)下面，參閱附圖，講述本發(fā)明第3實施方式涉及的光掩模。
圖17是第3實施方式涉及的光掩模的平面圖。本實施方式的光掩模，是為了同時形成多個細微的接觸圖案的光掩模。
正如圖17所示，在透過性基板300上，覆蓋足夠?qū)拸V的區(qū)域，形成半遮光部301。另外，在半遮光部301中，在將要通過曝光在晶片上形成所需的接觸圖案(多個)對應的位置上，設置著分別成為透光部302、透光部對303及304、以及透光部對305、306的開口圖案。在這里，透光部302是與孤立配置的接觸圖案對應的開口圖案，透光部303及305是分別與存在鄰近的其它接觸圖案的接觸圖案對應的開口圖案。另外，在透光部302的周邊，隔著半遮光部301，設置著成為移相器307的輔助圖案。該輔助圖案，設置成為與例如方形的透光部302的各邊平行且包圍著該透光部302。同樣，在各透光部303～306的周邊，隔著半遮光部301，分別設置著成為移相器308～311的輔助圖案。這些輔助圖案，設置成為與例如方形的各透光部303～306的各邊平行且包圍著該各透光部303～306。
此外，透光部302周邊的移相器307，被配置成有利于形成孤立配置的接觸圖案的掩模結構。這時，將移相器307的寬度定為d0，將移相器307的中心線和透光部302的中心間的距離定為PW0。
另外，透光部303，在一個方向上與其它透光部304鄰近，在其它方向上不與其它透光部鄰近。在這里，將一個方向上的透光部303周邊的移相器308作為移相器308a，將其它方向上的透光部303周邊的移相器308作為移相器308b。另外，透光部305，在一個方向上與其它透光部306鄰近，在其它方向上不與其它透光部鄰近。這時，將一個方向上的透光部305周邊的移相器310作為移相器310a，將其它方向上的透光部305周邊的移相器310作為移相器310b。
本實施方式的特點是透光部303的中心和透光部304的中心之間的距離P1是1.3×λ/NA左右時，從移相器308a的中心到透光部303的中心的距離PW1，設定為PW1＞PW0。在這里，將從移相器308b的中心到透光部303的中心的距離，設定為上述PW0。
另外，本實施方式的特點是透光部305的中心和透光部306的中心之間的距離P2是1.0×λ/NA左右時，從移相器310a的中心到透光部305的中心的距離PW2，設定為PW2＜PW0。在這里，將從移相器310b的中心到透光部305的中心的距離，設定為上述PW0。
就是說，在本實施方式中，在從開口圖案(透光部)的中心看的移相器(輔助圖案)的配置中，存在與該開口圖案鄰近的其它開口圖案時，按照開口圖案彼此的距離(鄰近距離)，使移相器的位置變化成對形成孤立的細微接觸孔來說是最理想的位置。
采用本實施方式后，可以利用透過各透光部的光，與透過其周邊的移相器即輔助圖案的光的相互干涉，強調(diào)透光部和輔助圖案之間的光強度分布的對比度。另外，該對比度強調(diào)效果，在例如正片型保護膜工藝中使用斜入射曝光，形成與透光部對應的細微的孤立空白圖案時也能獲得。所以，利用斜入射曝光，可以使孤立空白圖案和孤立線圖案或密集圖案同時細微化。進而，即使在復雜而細微的空白圖案彼此鄰近的狀態(tài)下，也能很好地形成具有所需尺寸的圖案。
下面，根據(jù)模擬結果，詳述采用本實施方式的光掩模后，可以良好地形成孤立配置的接觸孔和密集配置的接觸孔的情況。
此外，為了確認本實施方式的效果而進行模擬所用的光掩模的平面圖，是與圖10(a)所示的光掩模(參閱第2實施方式)一樣。即正如圖10(a)所示，在透過性基板250上，形成半遮光部251，覆蓋著足夠大的區(qū)域。另外，在半遮光部251中，在與要通過曝光在晶片上形成所需要的接觸圖案(多個)對應的位置上，互鄰設置著多個具有一邊為W的正方形的透光部252。另外，對各透光部252，配置移相器(輔助圖案)253，使其中心線位于到各透光部252的中心距離為PW0處。在這里，各移相器253，具有寬度為d、長度為t的矩形狀。另外，在互鄰的透光部252彼此之間互相鄰接的移相器253各自的中心線間的距離(以下稱作“鄰接移相器間距離”)為G。
圖10(b)是表示對圖10(a)所示的光掩模進行曝光后形成的光強度分布的輪廓。此外，在圖10(b)中，將透光部252的中心的光強度用Ip表示，相鄰的透光部252彼此間的中間位置的光強度用Is表示，在透光部252的周邊光強度成為最小的位置的光強度用Ib表示。在這里，相鄰的透光部252彼此間的中間位置，是相鄰的移相器253彼此間的中間位置。另外，光強度模擬的條件是曝光波長λ為193nm，數(shù)值孔徑NA是0.65。另外，作為照明條件，使用外徑的干涉度為0.8、內(nèi)徑的干涉度為0.53的2/3環(huán)形照明。另外，半遮光部201的透過率為6％。
另外，在圖10(a)所示的光掩模中，將移相器253的寬度d設定為0.15×λ/NA左右(約44nm)，將移相器253與透光部252的相對位置PW0設定為0.4×λ/NA左右(約120nm)，以便即使各接觸圖案是孤立狀態(tài)時也能良好地形成。另外，為了將接觸孔尺寸調(diào)整成所需要的尺寸——100nm，將透光部252的尺寸W和移相器253的長度t，分別設定成160nm。在以上講述的掩模結構中，在開口圖案(透光部252)各自的中心間的距離P(＝G+2×P W0)變化時，計算圖10(b)所示的光強度Ip(透光部252的中心的光強度)，怎樣變化的結果，如圖18(a)的曲線所示。不過，在圖18(a)中，P的值通過λ/NA被標準化。
正如圖18(a)所示，開口中心間的距離P小于1.5×λ/NA后，光強度Ib的值就急劇下降，在P＝1.3×λ/NA附近，Ip成為極小值。另外，當P小于1.3×λ/NA后，光強度Ib的值開始急劇上升，在P＝λ/NA附近，光強度Ip成為比透光部252為孤立狀態(tài)(即P無窮大)時的值高的值。
可是，正如在第2實施方式中已經(jīng)講述過的那樣，開口圖案(透光部)彼此鄰近后，由于在開口圖案間的區(qū)域中相鄰的移相器間的半遮光部的區(qū)域減少，所以透過光掩模的正相位的光就要減少。另外，由于形成開口圖案的中心的光強度峰值(Ip)的光，是正相位的光，所以，如前所述，正相位的光減少后，光強度Ip的值就要減少。進而，由于這種現(xiàn)象變得非常顯著的情況，是在鄰接移相器間距離G＝0.5×λ/NA時(參閱第2實施方式)，所以互相鄰近的開口圖案各自的中心間的距離(以下稱作“鄰近開口中心間距離”)P＝G+2×PW0＝0.5×λ/NA+2×0.4×λ/NA＝1.3×λ/NA時，上述現(xiàn)象就變得非常顯著。
另外，其它透光部接近一個透光部時，在透過其它透光部的正相位的光作用下，透過光掩模的正相位的光就再次增加，在這里，來自其它透光部的影響變得非常顯著的情況，是在一個透光部的中心和其它透光部的中心間的距離(即鄰近開口中心間距離)P，成為λ/NA時。
綜上所述，在開口中心間距離P在1.3×λ/NA附近時，透光部中心的光強度Ip減少，而在P在λ/NA附近時，透光部中心的光強度Ip增加。此外，Ip的減少帶來對比度的降低，因而妨礙形成良好的圖案。另外，Ip的增加則帶來接觸孔尺寸的增加，因而妨礙形成細微接觸圖案。
圖18(b)是與圖10(b)對應的模擬結果，示出在與圖10(a)所示的光掩模中與線段AB對應的位置上形成的光強度分布。此外，在圖18(b)中，分別示出在開口中心間距離P分別為450nm(1.5×λ/NA左右)、390nm(1.3×λ/NA左右)、300nm(1.0×λ/NA左右)時的光強度分布的輪廓的模擬結果。正如圖18(b)所示，開口中心間距離P不同后，即開口圖案彼此的鄰近狀態(tài)不同后，與各開口圖案的中心部對應的光強度分布的輪廓變得不一致，所以不能形成一樣的細微的接觸圖案。
對此，本專利發(fā)明人進行了詳細的模擬試驗，結果發(fā)現(xiàn)按照開口中心間距離P，改變從開口圖案的中心看的移相器的位置，可以使與開口圖案中心部對應的光強度的輪廓，與開口中心間距離P無關，保持一樣。具體地說，對各開口中心間距離P來說，如果用PW(P)表示使與開口圖案中心部對應的光強度的輪廓保持一樣的移相器的配置位置，那么用ΔPW(P)＝(PW(P)-PW0)/PW0(PW(P)＝PW0+ΔPW(P)×PW0)定義的ΔPW(P)，就如圖18(c)的曲線所示。就是說，對各開口中心間距離P來說，最適當?shù)囊葡嗥髋渲梦恢肞W(P)，最好在P＝1.3×λ/NA附近，設定為比接觸圖案以孤立的狀態(tài)良好形成的移相器配置位置PW0增大10％左右。另外，PW(P)，最好在P＝λ/NA附近，設定為比PW0小10％左右。
圖18(d)也是與圖10(b)對應的模擬結果，示出在與圖10(a)所示的光掩模中與線段AB對應的位置上形成的光強度分布。此外，在圖18(d)中，示出使用在開口中心間距離P分別為450nm(1.5×λ/NA左右)、390nm(1.3×λ/NA左右)、300nm(1.0×λ/NA左右)時，將移相器配置在圖18(c)的曲線所示位置的光掩模時的光強度分布的輪廓的模擬結果。正如圖18(d)所示，通過將移相器配置在圖18(c)的曲線所示位置上，對上述所有的P值，能夠使與開口圖案中心部對應的光強度分布的輪廓一致。
根據(jù)以上講述的研究結果，在存在多個相互鄰近的開口圖案時，從配置在開口圖案(透光部)的周邊的移相器中的透光部的中心看的配置位置PW，最好按照開口中心間距離P，進行如下設定。
首先，開口中心間距離P在1.3×λ/NA的附近時，具體地說，是在1.15×λ/NA＜P＜1.45×λ/NA時，如果將從被配置在一個開口圖案的周邊中的其它開口圖案鄰近的一側(cè)的移相器的開口圖案中心看的配置位置作為PW1，將從被配置在一個開口圖案的周邊中的其它開口圖案不鄰近的一側(cè)的移相器的開口圖案中心看的配置位置作為PW0，那么PW1最好比PW0大，PW1比PW0大5％以上則更好。
其次，開口中心間距離P在λ/NA的附近時，具體地說，是在0.85×λ/NA＜P＜1.15×λ/NA時，如果將從被配置在一個開口圖案的周邊中的其它開口圖案鄰近的一側(cè)的移相器的開口圖案中心看的配置位置作為PW2，將從被配置在一個開口圖案的周邊中的其它開口圖案不鄰近的一側(cè)的移相器的開口圖案中心看的配置位置作為PW0，那么PW2最好比PW0小，PW2比PW0小5％以上則更好。
綜上所述，采用本實施方式后，在形成密集接觸圖案時，按照接觸圖案的鄰近距離(即開口中心間距離P)，改變與密集接觸孔間的位置對應的移相器的配置位置(即到移相器中的透光部的距離)。因此，在形成任意密集度的接觸圖案時，也能實現(xiàn)可以形成一樣的光強度分布的輪廓的光掩模。所以可以良好地形成任意配置的細微的接觸孔圖案。
此外，在本實施方式中，作為光掩模的剖面結構，也可以使用例如第1實施方式中的圖6(a)～(d)所示的剖面結構。
(第3實施方式的變形例)下面，參閱附圖，講述本發(fā)明第3實施方式的變形例涉及的光掩模。
圖19是第3實施方式的變形例涉及的光掩模的平面圖。本變形例的光掩模，是為了同時形成多個細微的線狀空白圖案的光掩模。就是說，本變形例與第3實施方式的不同之處在于所需要的圖案不是按觸孔圖案，而是線狀的細微的空白圖案。
正如圖19所示，在透過性基板350上，覆蓋足夠?qū)拸V的區(qū)域，形成半遮光部351。另外，在半遮光部351中，在將要通過曝光在晶片上形成所需的空白圖案(多個)對應的位置上，設置著分別成為透光部352、透光部對353及354、以及透光部對355、356的開口圖案。在這里，透光部352是與孤立配置的空白圖案對應的開口圖案，透光部353及355是與分別與存在鄰近的其它空白圖案的空白圖案對應的開口圖案。另外，在透光部352的周邊，隔著半遮光部351，設置著成為移相器357的輔助圖案。該輔助圖案，設置成與線狀的透光部352的各長邊平行。同樣，在各透光部353～356的周邊，隔著半遮光部351，分別設置著成為移相器358～361的輔助圖案。這些輔助圖案，設置成為與線狀的各透光部353～356的各長邊平行。
此外，透光部352的周邊的移相器357，配置成有利于形成孤立配置的空白圖案的掩模結構。這時，移相器357的寬度定為d0，移相器357的中心線與透光部352的中心之間的距離定為PG0。
另外，透光部353，在一個方向上與其它透光部354鄰近，而在其它方向上則不與其它透光部鄰近。在這里，將一個方向上的透光部353的周邊的移相器358，作為移相器358a；將其它方向上的透光部353的周邊的移相器358，作為移相器358b。另外，透光部355，在一個方向上與其它透光部356鄰近，而在其它方向上則不與其它透光部鄰近。這時，將一個方向上的透光部355的周邊的移相器360，作為移相器360a；將其它方向上的透光部355的周邊的移相器360，作為移相器360b。
本變形例的特點是透光部353的中心和透光部354的中心之間的距離P1是1.15×λ/NA左右時，從移相器358a的中心到透光部353的中心之間的距離PG1，設定成PG1＞PG0。在這里，將從移相器358b的中心到透光部353的中心之間的距離，設定成上述PG0。
另外，本變形例的特點是透光部355的中心和透光部356的中心之間的距離P2是0.85×λ/NA左右時，從移相器360a的中心到透光部355的中心之間的距離PG2，設定成PG2＜PG0。在這里，將從移相器360b的中心到透光部355的中心之間的距離，設定成上述PG0。
就是說，在本變形例中，在從開口圖案(透光部)的中心看的移相器(輔助圖案)的配置中，存在與該開口圖案鄰近的其它開口圖案時，與第3實施方式一樣，按照開口圖案彼此的距離(鄰近開口中心間距離)，使移相器的位置變化成對形成孤立的細微空白圖案來說是最理想的位置。
采用本變形例后，可以利用透過各透光部的光，與透過其周邊的移相器即輔助圖案的光的相互干涉，強調(diào)透光部和輔助圖案之間的光強度分布的對比度。另外，該對比度強調(diào)效果，在例如正片型保護膜工藝中使用斜入射曝光，形成與透光部對應的細微的孤立空白圖案時也能獲得。所以，利用斜入射曝光，可以使孤立空白圖案和孤立線圖案或密集圖案同時細微化。進而，即使在復雜而細微的空白圖案彼此鄰近的狀態(tài)下，也能很好地形成具有所需尺寸的圖案。
此外，在本變形例中，也和第3實施方式一樣，與開口圖案(透光部)的中心部對應的光強度分布的輪廓，接受與該開口圖案鄰近的其它開口圖案的影響，按照鄰近開口中心間距離變化。但是，在本變形例中，由于開口圖案不是接觸圖案，而是線狀的空白圖案，所以鄰近開口中心間距離和光強度分布的輪廓之間的關系，與第3實施方式不同。
圖20(a)示出通過和第3實施方式的圖18(a)一樣的計算求出的開口圖案(透光部)的中心處的光強度(Ip)與開口中心間距離(P)的關系。但在圖20(a)中，P的值被λ/NA標準化。
正如圖20(a)所示，與第3實施方式的不同之處在于在開口中心間距離P是1.15×λ/NA附近時，光強度Ip成為極小值。另外，在P＝0.85×λ/NA附近時，光強度Ip成為比透光部為孤立狀態(tài)(即P為無窮大)時的值還要高的值。就是說，開口中心間距離P不同，即開口圖案彼此鄰近狀態(tài)不同后，與各開口圖案的中心部對應的光強度分布的輪廓就不一致，所以也就無法形成一樣的細微的接觸圖案。
對此，本專利發(fā)明人發(fā)現(xiàn)按照開口中心間距離P，改變從開口圖案的中心看的移相器的位置，可以使與開口圖案中心部對應的光強度的輪廓，與開口中心間距離P無關，保持一樣。具體地說，對各開口中心間距離P來說，如果用PW(P)表示使與開口圖案中心部對應的光強度的輪廓保持一樣的移相器的配置位置，那么用ΔPW(P)＝(PW(P)-PW0)/PW0(PW(P)＝PW0+ΔPW(P)×PW0)定義的ΔPW(P)，就如圖20(b)的曲線所示。就是說，對各開口中心間距離P來說，最適當?shù)囊葡嗥髋渲梦恢肞W(P)，最好在P＝1.15×λ/NA附近，設定為比空白圖案以孤立的狀態(tài)良好形成的移相器配置位置PW0增大10％左右。另外，PW(P)，最好在P＝0.85×λ/NA附近，設定為比PW0小10％左右。
根據(jù)以上講述的研究結果，在存在多個相互鄰近的開口圖案時，從配置在開口圖案(透光部)的周邊的移相器中的透光部的中心看的配置位置PW，最好按照開口中心間距離P，進行如下設定。
首先，開口中心間距離P在1.15×λ/NA的附近時，具體地說，是在1.0×λ/NA＜P＜1.3×λ/NA時，如果將從被配置在一個開口圖案的周邊中的其它開口圖案鄰近的一側(cè)的移相器的開口圖案中心看的配置位置作為PG1，將從被配置在一個開口圖案的周邊中的其它開口圖案不鄰近的一側(cè)的移相器的開口圖案中心看的配置位置作為PG0，那么PG1最好比PG0大，PG1比PG0大5％以上則更好。
其次，開口中心間距離P在0.85×λ/NA的附近時，具體地說，是在0.7×λ/NA＜P＜1.0×λ/NA時，如果將從被配置在一個開口圖案的周邊中的其它開口圖案鄰近的一側(cè)的移相器的開口圖案中心看的配置位置作為PG2，將從被配置在一個開口圖案的周邊中的其它開口圖案不鄰近的一側(cè)的移相器的開口圖案中心看的配置位置作為PG0，那么PG2最好比PG0小，PG2比PG0小5％以上則更好。
綜上所述，采用本實施方式后，在形成密集的空白圖案時，按照空白圖案的鄰近距離(即開口中心間距離P)，改變與密集空白圖案間的位置對應的移相器的配置位置(即到移相器中的透光部的距離)。因此，在形成任意密集度的空白圖案時，也能實現(xiàn)可以形成一樣的光強度分布的輪廓的光掩模。所以可以良好地形成任意配置的細微的空白圖案。
(第4實施方式)下面，參閱附圖，講述本發(fā)明第4實施方式涉及的光掩模。
圖21(a)是第4實施方式涉及的光掩模的平面圖。本實施方式的光掩模，是為了形成細微的線狀空白圖案的光掩模。
正如圖21(a)所示，在透過性基板400上，覆蓋足夠?qū)拸V的區(qū)域，形成半遮光部401。另外，在半遮光部401中，在將要通過曝光在晶片上形成所需的空白圖案對應的位置上，設置著成為透光部402的線狀的開口圖案。另外，在透光部402的周邊，隔著半遮光部401，設置著成為移相器403及404的輔助圖案。該輔助圖案，設置成為包圍著該透光部402的狀態(tài)。具體地說，一對移相器403隔著透光部402，沿著透光部402的長邊方向(線方向)，與透光部402平行配置；同時，一對移相器404隔著透光部402，沿著透光部402的短邊方向，與透光部402平行配置。
在這里，隔著透光部402的一對移相器403，彼此的間隔(正確地說，是移相器403的中心線彼此的間隔)配置成PW0×2，以便成為有利于形成孤立配置的空間圖案的掩模結構。
本實施方式的特點是，在透光部402的線方向，移相器403比透光部402短，換之言，透光部402的長邊方向的端部(線端部)，比移相器403的線端部突出。此外，與透光部402的線端部相對的移相器404的長度，既可以比透光部402的寬度(線寬度)長，也可以比它短。
采用第4實施方式后，除了獲得上述第1～第3實施方式的效果之外，還能獲得如下效果。即一般來說，在利用開口圖案(透光部)形成線狀圖案中，由于線端部的光透過量降低，所以曝光后的形成的圖案中的線端部后退，其結果就產(chǎn)生線長度減少的問題。與此不同，在本實施方式中，通過去掉包圍開口圖案的線端部的移相器，從而能增加透過開口圖案的光的量，所以能夠防止曝光后的形成的圖案(以下稱作“復制圖案”)中的線端部后退。
圖21(b)示出將圖21(a)所示的光掩模中的透光部的尺寸作為Z，在Z＝0及Z＝100nm時，模擬形成圖案的結果。此外，在圖21(b)的橫軸中，刻度為0的位置，與透光部402(開口圖案)對應。另外，在圖21(b)中，將Z＝100nm時的圖案形狀用實線表示，將Z＝0nm時的圖案形狀用虛線表示。正如圖21(b)所示，通過去掉與開口圖案平行配置的移相器中的配置在開口圖案的線端部附近的部分，從而能夠防止復制圖案(保護膜圖案)中的線端部的后退。
下面，講述通過模擬，將為了防止復制圖案中的線端部的后退而去掉開口圖案的線端部附近的移相器的區(qū)域定量化的結果。
圖22(a)示出上述模擬使用的光掩模的平面結構。此外，在圖22(a)中，對與圖21(a)相同的構成要素，賦予相同的符號，并且不再贅述。
正如圖22(a)所示，對線端部中互相相對的、寬度為L的一對線狀透光部(開口圖案)402的每一個，沿透光部402的線方向，夾著透光部402，配置一對寬度為d的移相器403。這時，夾著透光部402的移相器403的中心線彼此之間的距離作為2×PW。另外，將透光部402線端部周邊的移相器403被除去部分的尺寸作為Z。
圖22(b)示出對圖22(a)所示的光掩模曝光時形成的圖案形狀。在圖22(b)中，將與一對透光部402對應的一對復制圖案(保護膜圖案)的線端部彼此的間隔作為V。
圖22(c)示出通過光強度模擬計算求出的對于圖22(a)所示的光掩模中L＝110nm、2×PW＝180nm、d＝30nm時的各種Z(以下稱作“移相器除去尺寸”)而言的復制圖案中的線端部間的尺寸(以下稱作“圖案尺寸”)V的結果。在這里，光強度模擬中的曝光條件是曝光波長λ為193nm，數(shù)值孔徑NA為0.7。另外，作為照明條件，使用外徑的干涉度為0.8、內(nèi)徑的干涉度為0.53的的2/3環(huán)形照明。另外，將半遮光部401的透過率定為6％。此外，在圖22(c)中，橫軸表示移相器除去尺寸，并被λ/NA標準化。另外，在圖22(c)中，縱軸表示圖案尺寸V。
如圖22(c)所示，在Z＝0時，圖案尺寸V是160nm。伴隨著Z的增加，圖案尺寸V減少。即在復制圖案中，線端部的后退量減少。這時，Z的值超過0.1×λ/NA后，圖案尺寸V大致成為120nm，以后就不再減少。另外，由于Z的值為0.03×λ/NA時，圖案尺寸V減少到140nm左右，所以可知在Z的值為0.03×λ/NA左右時，也能夠得到本實施方式的效果。
所以，在本實施方式中，為了防止復制圖案中的線端部后退，最好采用線狀的開口圖案的線端部，比與開口圖案平行配置的移相器突出所定尺寸以上的光掩模。具體地說，所定尺寸最好是0.1×λ/NA左右。所定尺寸為0.03×λ/NA左右時，也有效。
就是說，線狀開口圖案的線端部，最好比移相器突出0.03×λ/NA左右以上。但為了有效利用輪廓強調(diào)法的原理，開口圖案的線端部的突出所定尺寸(Z)，最好是0.5×λ/NA左右以下。這是因為為了得到輪廓強調(diào)法的原理，最好將移相器配置在距開口圖案的距離在成為光的干涉距離——0.5×λ/NA左右以下，所以開口圖案的線端部的突出所定尺寸、即移相器不與開口圖案平行配置的區(qū)域的尺寸最好在0.5×λ/NA左右以下的緣故。
綜上所述，采用本發(fā)明后，通過采用在形成線狀空白圖案之際，在線狀的開口圖案與配置在其周邊的移相器的關系中，使開口圖案的線端部比沿著線方向與開口圖案平行配置的移相器的線端部突出的結構，從而可以防止在線狀的空白圖案中的線端部的后退。
此外，在本實施方式中，作為光掩模的剖面結構，例如也可以采用第1實施方式中的圖6(a)～(d)所示的剖面結構。
(第4實施方式的變形例)下面，參閱附圖，講述本發(fā)明第4實施方式的變形例涉及的光掩模。
圖23(a)是第4實施方式的變形例涉及的光掩模的平面圖。本變形例的光掩模，是為了形成細微的線狀空白圖案的光掩模。
正如圖23(a)所示，在透過性基板400上，覆蓋足夠?qū)拸V的區(qū)域，形成半遮光部401。另外，在半遮光部401中，在將要通過曝光在晶片上形成所需的空白圖案對應的位置上，設置著成為透光部402的線狀的開口圖案。另外，在透光部402的周邊，隔著半遮光部401，設置著成為移相器403及404的輔助圖案。該輔助圖案，設置成為包圍著該透光部402的狀態(tài)。具體地說，一對移相器403隔著透光部402，沿著透光部402的長邊方向(線方向)，與透光部402平行配置；同時，一對移相器404隔著透光部402，沿著透光部402的短邊方向，與透光部402平行配置。
本變形例的特點是朝著線方向延伸的移相器403，由與透光部402的線中央部(正確地說，是后文講述的線端部以外的部分)平行配置的移相器403a和與透光部402的線端部(正確地說，是到線端的距離Z在0.1×λ/NA以內(nèi)的部分)平行配置的移相器403b構成。在這里，隔著透光部402的線中央部的一對移相器403a，被配置成有利于形成孤立配置的空白圖案的掩模結構，隔著透光部402，移相器403a彼此的間隔(正確地說，是移相器403a的中心線彼此的間隔)配置成PW0×2。另一方面，隔著透光部402的線端部的一對移相器403b，被配置隔著透光部402，移相器403b彼此的間隔(正確地說，是移相器403b的中心線彼此的間隔)配置成PWZ×2。此外，PWZ×2＞PW0×2。另外，與透光部402的線端部相對的移相器404的長度，既可以比透光部402的寬度(線寬度)長，也可以比它短。
在第4實施方式中，通過除去移相器403中包圍透光部402的線端部的部分，從而增加透過透光部402的光的量(參閱圖21(a))。與此不同，在本變形例中，通過將移相器403中包圍透光部402的線端部的部分即移相器403b遠離透光部402(開口圖案)，從而增加透過開口圖案的光的量，防止復制圖案中的線端部的后退。
就是說，采用本變形例后，可以獲得和第4實施方式同樣的效果。
圖23(b)示出通過模擬求出的對圖23(a)所示的光掩模進行曝光后形成的保護膜圖案的形狀。此外，在圖23(b)的橫軸中，刻度為0的位置，與透光部402(開口圖案)的端部對應。另外，在圖23(b)中，用虛線示出PWZ＝PW0時的(即不使移相器403b遠離透光部402時的)圖案形狀，還用實線示出PWZ＝1.2×PW0時的(即使移相器403b遠離透光部402時的)圖案形狀。此外，移相器403b的長度Z是0.1×λ/NA(約270nm)。正如圖23(b)所示，與開口圖案平行配置的移相器中，將配置在開口圖案的線端部附近的部分，遠離開口圖案，從而能防止復制圖案(保護膜圖案)中的線端部的后退。
下面，講述通過模擬，將為了防止復制圖案中的線端部的后退而將開口圖案的線端部周邊的移相器遠離開口圖案的區(qū)域定量化的結果。
圖24(a)示出上述模擬使用的光掩模的平面結構。此外，在圖24(a)中，對與圖23(a)相同的構成要素，賦予相同的符號，并且不再贅述。另外，圖24(a)所示的光掩模，除了與開口圖案(透光部)402中從線端部到尺寸Z的部分平行配置移相器403b這一點外，與第4實施方式中的圖22(a)所示的光掩模，具有相同的結構。
在這里，將隔著透光部402的線端部的一對移相器403b的中心線彼此的間隔，作為2×PWZ。另外，將隔著透光部402的線中央部的一對移相器403a的中心線彼此的間隔，作為2×PW。
圖24(b)示出對圖24(a)所示的光掩模進行曝光后形成的圖案形狀。在圖24(b)中，將與一對透光部402對應的一對復制圖案(保護膜圖案)的線端部彼此的間隔作為V。
圖24(c)示出通過光強度模擬計算求出的對于圖24(a)所示的光掩模中L＝110nm、2×PW＝180nm、d＝30nm、Z＝270nm時的各種2×PWZ(以下稱作“移相器間隔”)而言的復制圖案中的線端部間的尺寸(圖案尺寸)V的結果。在這里，光強度模擬中的曝光條件是曝光波長λ為193nm，數(shù)值孔徑NA為0.7。另外，作為照明條件，使用外徑的干涉度為0.8、內(nèi)徑的干涉度為0.53的的2/3環(huán)形照明。另外，將半遮光部401的透過率定為6％。此外，在圖24(c)中，橫軸表示被λ/NA標準化的移相器間隔2×PWZ的增量——2×(PWZ-PW)，縱軸表示圖案尺寸V。
如圖24(c)所示，在2×(PWZ-PW)＝0時，圖案尺寸V是160nm。伴隨著2×(PWZ-PW)的增加，圖案尺寸V減少。即在復制圖案中，線端部的后退量減少。這時，2×(PWZ-PW)的值超過0.1×λ/NA后，圖案尺寸V大致成為120nm，以后就不再減少。另外，由于2×(PWZ-PW)的值為0.03×λ/NA時，圖案尺寸V減少到140nm左右，所以可知在2×(PWZ-PW)的值為0.03×λ/NA左右時，也能夠得到本實施方式的效果。
所以，在本變形例中，為了防止復制圖案中的線端部后退，最好采用與線狀的開口圖案的線端部平行配置的一對移相器彼此的間隔(2×PWZ)，比與開口圖案的中央部平行配置的一對移相器彼此的間隔(2×PW)大所定尺寸以上的掩模結構。具體地說，所定尺寸最好是0.1×λ/NA左右。所定尺寸為0.03×λ/NA左右時，也有效。
就是說，2×(PWZ-PW)，最好是0.03×λ/NA左右以上。但為了有效利用輪廓強調(diào)法的原理，PWZ-L/2最好是0.5×λ/NA左右以下。這是因為為了得到輪廓強調(diào)法的原理，最好將移相器配置在距開口圖案的距離在成為光的干涉距離——0.5×λ/NA左右以下，所以PWZ-L/2、即將移相器離開開口圖案的距離最好在0.5×λ/NA左右以下的緣故。
此外，在本變形例中，尺寸Z(移相器403b的長度)，與第4實施方式的尺寸Z一樣，最好在0.03×λ/NA左右以上且在0.5×λ/NA左右以下(第5實施方式)以下，參照附圖，講述采用本發(fā)明的第5實施方式涉及的圖案形成方法，具體地說，就是使用第1～第4實施方式(或各實施方式的變形例)中的某一個涉及的光掩模(以下稱作“本發(fā)明的光掩模”)形成圖案的方法，圖25(a)～(d)是表示第5實施方式涉及的圖案形成方法的各工序的剖面圖。
首先，如圖25(a)所示，在基板500上形成例如金屬膜或絕緣膜等被加工膜501，然后如圖25(b)所示，在被加工膜501上，形成例如正片型的保護膜502。
接著，如圖25(c)所示，通過本發(fā)明的光掩模，例如圖2(a)所示的第1實施方式涉及的光掩模(更詳細地說，是具有圖6(c)所示的剖面結構的光掩模)，對保護膜502照射曝光光503。這樣，保護膜502就被透過該光掩模的曝光光503曝光。
此外，在圖25(c)所示的工序中使用的光掩模的透過性基板100上，形成由半遮光部構成的半遮光膜(薄膜)107，在該半遮光膜107上，設置著與被曝光復制的接觸圖案對應的開口部。進而，在該開口部的周邊的半遮光膜107上，設置著與移相器形成區(qū)域?qū)钠渌_口部，并且通過在該其它開口部的下側(cè)(在圖中是上側(cè))的透過性基板100處往下挖的方式，設置成為輔助圖案的移相器。
在本實施方式中，用圖25(c)所示的曝光工序，使用斜入射曝光用光源，對保護膜502進行曝光。這時，由于將具有低透過率的半遮光部作為遮光圖案使用，所以整個保護膜502均被低能量曝光?？墒?，如圖25(c)所示，在以后的顯影工序中，被足以溶解保護膜的曝光能量照射的，卻只是與接觸圖案即與光掩模的開口部(透光部)對應的保護膜502的潛象部分502a。
再接著，如圖25(d)所示，對保護膜502進行顯影，去掉潛象部分502a，從而形成具有細微接觸圖案的保護膜圖案504。
采用第5實施方式后，由于是使用本發(fā)明的光掩模(具體地說，是第1實施方式涉及的光掩模)的圖案形成方法，所以可以獲得和第1實施方式同樣的效果。具體地說，由于在光掩模上配置通過本發(fā)明的光掩模，對涂敷了保護膜的基板(晶片)進行斜入射曝光之際，使焦深及曝光冗余最大化的移相器，所以能形成焦深及曝光冗余高的細微接觸圖案。
此外，在第5實施方式中，使用的是第1實施方式涉及的光掩模，但使用第2～第4實施方式中的某一個時，也能獲得和各實施方式相同的效果。
另外，在第5實施方式中，使用的是正片型保護膜工藝，但使用使用負片型保護膜工藝時，也能獲得相同的效果。
另外，在第5實施方式中，在照射圖25(c)所示的曝光光的工序中，最好采用斜入射照明法(斜入射曝光法)。這樣，可以提高圖案形成中的曝光冗余及聚焦邊緣。換言之，能形成聚焦特性優(yōu)異的細微圖案。
另外，在本說明書中，所謂斜入射曝光光源，是如圖26(b)～(d)所示，去掉圖26(a)所示的普通曝光光源的垂直入射成分后的光源。作為代表性的斜入射曝光光源，有圖26(b)所示的環(huán)形曝光光源及圖26(c)所示的四重極曝光光源。在這里，形成接觸圖案時，最好使用四重極曝光光源。另外，形成線狀的空白圖案時，最好使用四重極曝光光源。進而，形成接觸圖案及線狀的空白圖案兩者時，最好使用圖26(d)所示的環(huán)形一四重極混合型曝光光源。該環(huán)形一四重極混合型曝光光源的特點是假設以光源中心(普通曝光光源的中心)為原點，建立XY座標時，在通過去掉光源中心和XY軸上的光源部分，從而具有環(huán)形曝光光源的特點的同時，還作為光源的外形，通過采用圓形，具有四重極曝光光源的特點。
另外，使用環(huán)形曝光光源即環(huán)形照明時，最好使用其外徑比0.7大的光源。在這里，將縮小投影曝光系統(tǒng)中的照明半徑，采用經(jīng)過數(shù)值孔徑NA標準化的單位表示。它相當于普通照明(普通曝光光源)中的干涉度的值。下面，詳述前文所說的使用外徑比0.7大的光源理由。
圖27(a)～(e)，是為了講述通過模擬試驗求出的使用本發(fā)明的光掩模的曝光特性對環(huán)形照明的直徑的依賴性的結果而繪制的圖形。
圖27(a)示出上述模擬使用的掩模的平面結構，正如圖27(a)所示，在透過性基板510上形成半遮光部511，以覆蓋足夠大的區(qū)域。另外，在半遮光部511中，在與將要通過曝光在晶片上形成所需的接觸圖案對應的位置上，設置成為透光部512的開口圖案。另外，在透光部512的周邊，隔著半遮光部511，設置成為移相器513的輔助圖案，該輔助圖案與例如方形的透光部512的各邊平行。
在這里，將透光部512的尺寸W定為130nm，將移相器513的寬度定為40nm，將隔著透光部512的一對移相器513彼此的間距PG定為220nm。另外，模擬中的曝光條件最曝光波長λ為193nm，數(shù)值孔徑NA為0.70。就是說，進行各種設定，以便構成照明系統(tǒng)中最佳的光掩模。
圖27(b)示出利用圖27(a)所示的光掩模進行曝光時使用的環(huán)形照明(環(huán)形曝光光源)。正如圖27(b)所示，用S1表示環(huán)形照明的內(nèi)徑，用S2表示其外徑。但SI及S2，都使用由NA標準化的值表示。
圖27(c)表示出使用圖27(b)所示的環(huán)形照明，對圖27(a)所示的光掩模進行曝光時，在晶片上(與圖27(a)的線段AA’對應的位置)形成的光強度分布。如圖27(c)所示，將與圖27(a)所示的光掩模的開口部(透光部512)對應的位置中的光強度的峰值作為Io。該Io越大，越能形成對比度高的光學象。
圖27(d)是描繪模擬求出將圖27(b)所示的環(huán)形照明中的(S2-S1)固定為0.01，且使(S1+S2)/2在0.4～0.95之間變化時的Io的值的結果的曲線。由圖27(d)可知在本發(fā)明的光掩模中，環(huán)形照明中的照明區(qū)域(光源區(qū)域)越是分布在遠離照明系(光源)的中心的位置，對比度就越高。
圖27(e)是描繪模擬求出一面將圖27(b)所示的環(huán)形照明中的(S2-S1)固定為0.01，且使(S1+S2)/2在0.4～0.95之間變化，一面使用圖27(a)所示的光掩模，形成尺寸為100nm的接觸孔圖案時的焦深(DOF)的值的結果的曲線。由圖27(e)可知在本發(fā)明的光掩模中，環(huán)形照明中的照明區(qū)域分布在離照明系的中心0.7以上的位置時，焦深最大。
就是說，由圖27(d)及(e)的2個曲線圖所示的結果可知為了同時獲得高對比度和高焦深，在環(huán)形照明中的照明區(qū)域，最好含有離照明系的中心0.7以上的區(qū)域。
(第6實施方式)下面，參閱附圖，講述本發(fā)明的第6實施方式涉及的掩模數(shù)據(jù)編制方法。本實施方式還可以對第1～第4實施方式涉及的光掩模(以下稱作“本發(fā)明的光掩?！?進行掩模數(shù)據(jù)編制。
在這里，在講述具體的掩模數(shù)據(jù)編制方法的流程之前，先講述利用本發(fā)明的光掩模實現(xiàn)高精度的圖案尺寸法控制的條件。
在本發(fā)明的光掩模中，曝光后形成的圖案尺寸即CD(CriticalDimension)，取決于移相器(輔助圖案)及透光部兩者?？墒?，透光部或移相器中的某一個被固定后，可以實現(xiàn)的圖案尺寸就被限定。
下面，以圖28所示的光掩模為例進行講述。正如圖28所示，在透過性基板600上，覆蓋足夠?qū)拸V的區(qū)域，形成半遮光部601。另外，在半遮光部601上的、對應將要通過曝光在晶片上形成所需的接觸圖案的位置上，設有成為透光部602的開口圖案。另外，在透光部602的周邊，隔著半遮光部601，設置著成為移相器603的輔助圖案。該輔助圖案，設置成與例如方形的透光部602的各邊平行。在這里，將透光部602的寬度設為W。另外，在本實施方式中，將包圍透光部602的移相器603中，隔著透光部602成為一對的移相器603，稱作“輪廓移相器”，并將輪廓移相器彼此的間隔(內(nèi)寬)定義為“輪廓移相器內(nèi)徑PG”。
在這種光掩模中，固定為PG＝PGC后，由該光掩模所能實現(xiàn)的最大CD就被確定。在該光掩模中，CD與W成正比地變化，而且W不會比PGC大。所以，W＝PGC時的CD，就是可以實現(xiàn)的最大CD。在這里，將在決定輪廓移相器內(nèi)徑PG的階段決定的CD的最大值，稱作“容許最大CD值”。
另外，反之，在所述的光掩模中，固定為W＝WC后，由該光掩模所能實現(xiàn)的最小CD就被確定。在該光掩模中，CD與PG成正比地變化，而且PG不會比WC小。所以，PG＝WC時的CD，就是可以實現(xiàn)的最小CD。在這里，將在決定W的階段決定的CD的最小值，稱作“容許最小CD值”。
然后，在本實施方式中，作為第1階段，決定PG，使對所需的CD而言，最大容許CD大于所需的CD，接著，考慮圖案彼此之間的正確的鄰近關系等，高精度地算出實現(xiàn)所需的CD的W。這樣就能實施可以實現(xiàn)高精度的圖案尺寸控制的掩模數(shù)據(jù)編制方法。
下面，詳述本實施方式的掩模數(shù)據(jù)編制方法的流程。
圖29是表示本實施方式的掩模數(shù)據(jù)編制方法的基本流程的圖形。另外，圖30(a)～(c)及圖31(a)、(b)，是分別表示本實施方式的掩模數(shù)據(jù)編制方法的各工序的具體的掩模數(shù)據(jù)編制示例的圖形。
圖30(a)示出利用本發(fā)明的光掩模形成所需圖案，具體地說，與本發(fā)明的光掩模的透光部(開口部)對應的設計圖案的示例。就是說，圖30(a)所示的圖案701～703，是相當于在使用本發(fā)明的光掩模的曝光中，想使保護膜感光區(qū)域的圖案。
此外，在講述用本實施方式形成圖案時，只要沒有特別指出，就是以使用正片型保護膜工藝為前提進行講述。就是說，假定通過顯影去掉保護膜感光區(qū)域而保護膜非感光區(qū)域則作為保護膜圖案保留下來的情況進行講述。所以，如果取代正片型保護膜工藝而使用負片型保護膜工藝時，除了保護膜感光區(qū)域作為保護膜圖案保留下來而保護膜非感光區(qū)域則被去掉之外，都可以認為完全相同。
首先，在步驟S1中，將圖30(a)所示的所需的圖案701～703，輸入掩模數(shù)據(jù)編制用計算機。這時，設定構成掩模圖案的移相器及半遮光部各自的透過率。
接著，在步驟S2中，根據(jù)曝光條件以及上述的移相器及半遮光部各自的透過率等掩模數(shù)據(jù)，估計對于各圖案701～703來說必要的輪廓移相器的內(nèi)徑。在這里，各輪廓移相器的內(nèi)徑，最好考慮各圖案(即保護膜中所需的感光區(qū)域)彼此的鄰近關系(以下稱作“圖案鄰近關系”)后，給各圖案逐一設定?？墒?，由于必要條件是與輪廓移相器的內(nèi)徑對應決定的容許最大CD值，必須大于所需的CD，所以作為一個例子，也可以采取將所需的CD值一律擴大的方法，設定輪廓移相器的內(nèi)徑。但是，作為所述的擴大量，必須是隨著圖案鄰近關系而變化的CD值以上的值。
再接著，在工步驟S3中，生成輪廓移相器。在這里，輪廓移相器的內(nèi)徑PG，是在步驟S2中確定的。另外，這時，最好使各輪廓移相器的寬度，按照圖案鄰近關系變化。但是，如果圖案形成特性中的邊緣成為容許范圍，也可以將該寬度設定成完全一樣的尺寸。不過，與相鄰的圖案一一對應的輪廓移相器(即移相器)彼此的間隔，小到掩模加工特性的容許值以下時，也可以將這些輪廓移相器結合起來，形成一個移相器。就是說，例如，如圖30(b)所示，與所需的圖案701～703對應，生成輪廓移相器711～714。在這里，輪廓移相器711～714，分別是與所需的圖案701～703對應的固有的輪廓移相器。另外，輪廓移相器714，是將分別與所需的圖案702及703對應的輪廓移相器。換言之，輪廓移相器714是所需的圖案702及703兩者共有的輪廓移相器。
然后，在步驟S4中，進行掩模圖案的尺寸調(diào)整處理(即OPC處理)的準備，以便在使用本發(fā)明的光掩模進行曝光時，與光掩模的開口圖案(透光部)對應，形成具有所需尺寸的圖案。在本實施方式中，已在步驟3之前決定了移相器(輪廓移相器)，所以在OPC處理中，只對透光部的尺寸進行調(diào)整，從而編制能實現(xiàn)所需CD的光掩模數(shù)據(jù)。因此，例如圖30(c)所示，在步驟S3編制的輪廓移相器711～714的內(nèi)側(cè)，設定成為透光部的開口圖案721～723，并且將該開口圖案721～723設定成CD調(diào)整圖案。在這里，將所需的圖案701～703，預先作為成為目的的目標圖案進行設定。另外，輪廓移相器711～714，不會因CD調(diào)整而被變形，但作為在掩模上存在的圖案，進而被作為在CD預測時進行參照的參照圖案而被定義。
再然后，在步驟S5中，如圖31(a)所示，在光掩模的背景，即在開口圖案721～723及輪廓移相器711～714的外側(cè)，設置以與開口圖案721～723相同的相位而且是部分地使曝光光透過的半遮光部750。此外，輪廓移相器711～714，是作為以與開口圖案721～723相反的相位使曝光光透過的的移相器設置的。
接著，在步驟S6、步驟S7及步驟S8中，進行OPC處理(例如模型庫OPC處理)。具體地說，在步驟S6中，通過考慮到光學原理、保護膜顯影特性以及如果需要時還包括蝕刻特性等的模擬，預測利用本發(fā)明的光掩模形成的保護膜圖案的尺寸(正確地說是保護膜感光區(qū)域的)。接著，在步驟S7中，檢查預測的圖案尺寸與所需的目標圖案尺寸是否一致。不一致時，在步驟S8中，根據(jù)圖案預測的尺寸與所需的目標圖案尺寸之差，使CD調(diào)整圖案變形，從而使掩模圖案變形。
在這里，本實施方式的特點是通過在步驟S3預先決定能夠?qū)崿F(xiàn)所需CD的輪廓移相器，在步驟S6～S8，只使在步驟S4中設定的CD調(diào)整圖案變化，從而實現(xiàn)可以形成具有所需尺寸的圖案的掩模數(shù)據(jù)。就是說，通過反復進行步驟S6～S8，直到圖案的預測尺寸與所需尺寸一致為止，從而在最終的步驟S9中，輸出可以形成具有所需尺寸的圖案的掩模數(shù)據(jù)。圖31(b)示出步驟S9輸出的掩模圖案的一個示例。
使用本發(fā)明的具有采用上述第6實施方式涉及的掩模數(shù)據(jù)編制方法編制的掩模圖案的光掩模，對涂敷了保護膜的晶片曝光后，透過開口圖案的光的對比度，被配置在開口圖案的周邊的輪廓移相器強調(diào)。因此，能夠在與開口圖案對應的保護膜區(qū)域形成微小的空白圖案。
另外，采用第6實施方式后，能夠編制可以切實實現(xiàn)所需的CD的輪廓強調(diào)掩模，所以能夠按照所需的尺寸，高精度地形成微小的空白圖案。
在本實施方式的步驟S2中，以將所需的CD一律擴大的方式設定輪廓移相器的內(nèi)徑為例進行了講述?？墒?，就象在第3實施方式講述過的那樣，為了得到良好的圖案形成特性，最好按照圖案鄰近關系，改變從開口圖案的中心到移相器的距離。具體地說，在第3實施方式中，將理想的移相器的配置位置，定義為從開口圖案的中心到移相器的中心線的距離。所以，在本實施方式中，根據(jù)該距離求出輪廓移相器的內(nèi)徑后，就能夠進行更有利于細微圖案形成特性的光掩模的掩模圖案數(shù)據(jù)編制。
另外，在本實施方式的步驟S3中，將與各所需的圖案對應的輪廓移相器的寬度設定成完全一樣的尺寸?？墒?，就象在第2實施方式講述過的那樣，最好按照圖案鄰近關系，改變輪廓移相器的寬度。具體地說，在本實施方式中，也能象第2實施方式那樣，按照互鄰的輪廓移相器彼此的間隔，改變輪廓移相器即移相器的寬度，從而能夠進行更有利于細微圖案形成特性的光掩模的掩模圖案數(shù)據(jù)編制。
此外，在第6實施方式中，是在決定輪廓移相器的內(nèi)徑之后，再決定輪廓移相器的寬度。但也可以先決定輪廓移相器的寬度之后，再決定輪廓移相器的內(nèi)徑。
另外，在第6實施方式中，是在想定透過型的光掩模之后進行講述。但本發(fā)明并不限于此。例如，如果將“透過率”改讀為“反射率”等，將曝光光的透過現(xiàn)象，全部替換成反射現(xiàn)象，那么本發(fā)明對于反射型光掩模也照樣適用。
采用本發(fā)明后，利用透過透光部的光和透過周邊部的光的相互干涉，可以強調(diào)透光部和周邊部之間的光強度分布的對比度。另外，該對比度強調(diào)效果，例如在正片型保護膜工藝中使用斜入射曝光，形成與透光部對應的細微的孤立空白圖案時，也能獲得。所以，通過斜入射曝光。可以同時使孤立空白圖案和孤立線圖案或密集圖案細微化。進而，在所需的細微空白圖案錯綜復雜地相互鄰近的狀態(tài)中，也能實現(xiàn)可以良好地形成所需圖案尺寸的光掩模。
權利要求
1.一種圖案形成方法，是使用光掩模的圖案形成方法，其特征在于，包括在基板上形成保護膜的工序a；通過所述光掩模，對所述保護膜照射所述曝光光的工序b；以及將被所述曝光光照射過的所述保護膜顯影，形成保護膜圖案的工序c，所述光掩模，在透過性基板上具有對曝光光有遮光性的半遮光部；被所述半遮光部包圍、而且對所述曝光光有透光性的透光部；以及被所述半遮光部包圍、且位于所述透光部周邊的輔助圖案，所述輔助圖案，配置在與透過所述透光部的光能形成干涉的距離，所述半遮光部及所述透光部以彼此相同的相位使所述曝光光透過，所述輔助圖案，以所述半遮光部及所述透光部為基準，用相反的相位使所述曝光光透過，且不被所述曝光光復制。
2.如權利要求1所述的圖案形成方法，其特征在于在所述光掩模中，所述透光部具有1邊小于(0.8×λ×M)/NA的方形狀，式中，λ是所述曝光光的波長，M及NA是投影曝光系統(tǒng)的微小投影光學系的縮小倍率及數(shù)值孔徑。
3.如權利要求2所述的圖案形成方法，其特征在于在所述光掩模中，所述輔助圖案是線狀圖案，其中心線位于距透光部的中心(0.3×λ×M)/NA以上且(0.5×λ×M)/NA以下的距離處。
4.如權利要求2所述的圖案形成方法，其特征在于在所述光掩模中，所述輔助圖案是線狀圖案，其中心線位于距所述透光部的中心(0.365×λ×M)/NA以上且(0.435×λ×M)/NA以下的距離處。
5.如權利要求1所述的圖案形成方法，其特征在于在所述光掩模中，所述透光部具有寬度小于(0.65×λ×M)/NA的線狀，式中，λ是所述曝光光的波長，M及NA是投影曝光系統(tǒng)的微小投影光學系的縮小被率及數(shù)值孔徑。
6.如權利要求5所述的圖案形成方法，其特征在于在所述光掩模中，所述輔助圖案是線狀圖案，其中心線位于距所述透光部的中心(0.25×λ×M)/NA以上且(0.45×λ×M)/NA以下的距離處。
7.如權利要求5所述的圖案形成方法，其特征在于在所述光掩模中，所述輔助圖案是線狀圖案，其中心線位于距所述透光部的中心(0.275×λ×M)/NA以上且(0.425×λ×M)/NA以下的距離處。
8.如權利要求1所述的圖案形成方法，其特征在于在所述光掩模中，所述輔助圖案包括以所定尺寸以下的間隔，隔著所述半遮光部與其它輔助圖案相鄰的第1輔助圖案，和以所定尺寸以下的間隔，隔著所述半遮光部不與其它輔助圖案相鄰的第2輔助圖案，所述第1輔助圖案的寬度，小于所述第2輔助圖案的寬度。
9.如權利要求2所述的圖案形成方法，其特征在于在所述光掩模中，在所述透過性基板上還具有以所定尺寸以下的間隔與所述透光部相鄰的其它透光部；所述輔助圖案由位于被所述透光部和所述其它透光部夾持的區(qū)域的第1輔助圖案，和位于所述區(qū)域以外的其它區(qū)域的第2輔助圖案構成；所述第1輔助圖案的面積小于所述第2輔助圖案的面積。
10.如權利要求5所述的圖案形成方法，其特征在于在所述光掩模中，在所述透過性基板上還具有以所定尺寸以下的間隔與所述透光部相鄰的其它透光部；所述輔助圖案由位于被所述透光部和所述其它透光部夾持的區(qū)域的第1輔助圖案和位于所述區(qū)域以外的其它區(qū)域的第2輔助圖案構成；所述第1輔助圖案的寬度，小于所述第2輔助圖案的寬度。
11.如權利要求5所述的圖案形成方法，其特征在于在所述光掩模中，在所述透過性基板上還具有以所定尺寸以下的間隔與所述透光部相鄰的其它透光部；所述輔助圖案由位于被所述透光部和所述其它透光部夾持的區(qū)域的第1輔助圖案和位于所述區(qū)域以外的其它區(qū)域的第2輔助圖案構成；所述第1輔助圖案的面積，小于所述第2輔助圖案的面積。
12.如權利要求2所述的圖案形成方法，其特征在于在所述光掩模中，所述透光部至少在一個方向上，以所定范圍內(nèi)的間隔和其它透光部鄰近，而至少在其它方向上以所述所定范圍內(nèi)的間隔不和其它透光部鄰近；所述輔助圖案由配置在所述一個方向上的所述透光部周邊的第1輔助圖案，和配置在所述其它方向上的所述透光部周邊的的第2輔助圖案構成；所述第1輔助圖案比第2輔助圖案遠離所述透光部。
13.如權利要求2所述的圖案形成方法，其特征在于在所述光掩模中，所述透光部至少在一個方向上以所定范圍內(nèi)的間隔和其它透光部鄰近，而至少在其它方向上以所述所定范圍內(nèi)的間隔不和其它透光部鄰近；所述輔助圖案由配置在所述一個方向上的所述透光部周邊的第1輔助圖案，和配置在所述其它方向上的所述透光部周邊的的第2輔助圖案構成；所述第1輔助圖案比所述第2輔助圖案靠近所述透光部。
14.如權利要求5所述的圖案形成方法，其特征在于在所述光掩模中，所述透光部至少在一個方向上以所定范圍內(nèi)的間隔和其它透光部鄰近，而至少在其它方向上不以所述所定范圍內(nèi)的間隔和其它透光部鄰近；所述輔助圖案由配置在所述一個方向上的所述透光部周邊的第1輔助圖案，和配置在所述其它方向上的所述透光部周邊的的第2輔助圖案構成；所述第1輔助圖案比所述第2輔助圖案遠離所述透光部。
15.如權利要求5所述的圖案形成方法，其特征在于在所述光掩模中，所述透光部至少在一個方向上以所定范圍內(nèi)的間隔和其它透光部鄰近，而至少在其它方向上不以所述所定范圍內(nèi)的間隔和其它透光部鄰近；所述輔助圖案由配置在所述一個方向上的所述透光部周邊的第1輔助圖案，和配置在所述其它方向上的所述透光部周邊的的第2輔助圖案構成；所述第1輔助圖案比所述第2輔助圖案靠近所述透光部。
16.如權利要求1所述的圖案形成方法，其特征在于在所述光掩模中，所述透光部具有線狀；所述輔助圖案，沿所述透光部的線方向與所述透光部平行配置；所述透光部的線端部，在所述線方向中，與所述輔助圖案相比，突出所定尺寸以上。
17.如權利要求1所述的光掩模，其特征在于在所述光掩模中，所述透光部具有線狀；所述輔助圖案，由一對沿所述透光部的線方向與所述透光部平行配置、并夾住所述透光部的線中央部的第1輔助圖案，和一對沿所述線方向與所述透光部平行配置、并夾住所述透光部的線端部的第2輔助圖案構成；所述一對第2輔助圖案彼此的間隔，比所述一對第1輔助圖案彼此的間隔大所定尺寸以上。
18.如權利要求1～17任一項所述的圖案形成方法，其特征在于在照射所述曝光光的工序中，使用斜入射照明法。
全文摘要
本發(fā)明涉及使用光掩模的圖案形成方法，其包括在基板上形成保護膜的工序；通過光掩模，對保護膜照射曝光光的工序；以及將被曝光光照射過的保護膜顯影，形成保護膜圖案的工序。光掩模，在透過性基板上具有對曝光光有遮光性的半遮光部；被半遮光部包圍、而且對曝光光有透光性的透光部；以及被半遮光部包圍、且位于透光部周邊的輔助圖案。輔助圖案，配置在與透過透光部的光能形成干涉的距離，半遮光部及透光部以彼此相同的相位使曝光光透過，輔助圖案，以半遮光部及透光部為基準，用相反的相位使曝光光透過，且不被曝光光復制。
文檔編號G03F1/36GK101025577SQ20071008785
公開日2007年8月29日 申請日期2004年6月24日 優(yōu)先權日2003年6月24日
發(fā)明者三坂章夫 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社