專利名稱：使用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，為實現(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越微細化。其結(jié)果是，構(gòu)成電路的布線圖案的細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的連接孔圖案(以下稱之為連接圖案)的微細化，也就變得非常重要了。
下面，說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，可以認為是特別微小的溝槽圖案。需提一下，在使用負光阻工序來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線圖案的細線形成方法已經(jīng)被應(yīng)用到布線圖案的微細化上來了。該方法作為一種將對應(yīng)于光阻的非感光區(qū)域的光阻圖案微細化的方法是非常好的，同時又有提高周期性地布置著的密集圖案的焦點深度的效果。但該斜入射曝光方法作為一種將孤立的光阻除去部微細化的方法則是收不到什么效果的。相反，還會使像(光學(xué)像)的對比度、焦點深度惡化。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，為形成微細連接圖案那樣的孤立的微細光阻除去部分，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。若這時使用衰減型移相光罩(attenuated phase-shifting mask，half-tonephase-shifting mask)效果會更好(參考日本國特開平9-90601號公報)。在衰減型移相光罩中，作為包圍對應(yīng)于連接圖案的透光部(開口部)的光罩圖案，設(shè)了具有對曝光光為3～6％左右、非常低的透光率且相對于透過開口部的光產(chǎn)生180度的相位反轉(zhuǎn)的移相器來取代完全遮光部。
需提一下，在本說明書中，在不作特殊說明的情況下，透光率以設(shè)透光性基板的透光率為100％時的實效透光率來表示；完全遮光膜(完全遮光部)意味著實效透光率小于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應(yīng)于連接圖案的開口部，即可制成該光罩；圖27(b)為透過圖27(a)所示的光罩的光中AA’線上的那一部分的透過光振幅強度。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)為透過圖27(c)所示的光罩的光中AA’線上的那一部分的透過光振幅強度。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(也就是說衰減型移相光罩)；圖27(f)及圖27(g)各自表示透過圖27(e)所示的光罩的光中AA’線上的那一部分的透過光振幅強度及光強度。
這里，如圖27(b)、圖27(d)、圖27(f)所示，透過圖27(e)所示的衰減型移相光罩的光的振幅強度，為透過圖27(a)及圖27(c)各自所示的光罩的光的振幅強度之和。也就是說，在圖27(e)所示的衰減型移相光罩中，這樣來形成成為遮光部的移相器即不僅讓光在低透光率下透過，還給透過該移相器的光加上對通過開口部的光為180度的光路差。因此，如圖27(b)及圖27(d)所示，因透過移相器的光具有相對透過開口部的光為反相位的振幅強度分布，故若對圖27(b)所示的振幅強度分布和圖27(d)所示的振幅強度分布進行合成，則產(chǎn)生振幅強度由于相位變化而成為0的相位邊界點，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的開口部的邊緣(以下稱其為相位端)，形成用振幅強度的平方表示、光強度也為0的強黑暗部。因此，在透過了圖27(e)所示的衰減型移相光罩的光的像中，在開口部周圍實現(xiàn)了非常強的對比度。但是，該對比度相對于垂直入射到光罩的光而提高，具體來講，該對比度相對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，對斜入射曝光而言，例如對除去了垂直入射成分(來自光源中心(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)也看不到對比度有什么提高。此外，與使用低干涉度的小光源進行曝光的情況相比，進行斜入射曝光時，還有焦點深度下降的缺點。
如上所述，在用正光阻工序形成象連接圖案那樣的微細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進行曝光。該方法對于形成微細的孤立布置的連接圖案來說是非常有效的。
然而，隨著近年來的半導(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候?qū)崿F(xiàn)高焦點深度，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，在形成布線圖案的時候，除了需要將成為布線圖案的線圖案微細化，還需要將布線間的溝槽圖案微細化。這里，與形成孤立連接圖案時一樣，在形成孤立的微小的布線間溝槽圖案的時候，將低干涉度光源與衰減型移相光罩組合起來使用效果良好。
也就是說，形成高密度的布線圖案及高密度的連接圖案時，必須用斜入射曝光，而另一方面，若進行斜入射曝光，孤立的連接圖案及孤立的布線間溝槽圖案的對比度及焦點深度明顯變壞。在使用用以提高解像度的衰減型移相光罩的情況下，該對比度及焦點深度會進一步變壞。
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，因為在這種情況下垂直入射及斜入射的效果相殺，故很難通過同時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化而實現(xiàn)半導(dǎo)體器件的進一步高集成化。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述，本發(fā)明的目的，在于做到能夠同時微細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曝光光具有遮光性的半遮光部、由半遮光部包圍起來且對曝光光具有透光性的透光部及由半遮光部包圍起來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；周邊部讓曝光光在以半遮光部及透光部為基準的反相位下透過。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的透光率且讓曝光光在以周邊部為基準的反相位下透過的移相膜。
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的遮光性半遮光部夾起來。結(jié)果是，透光部和周邊部間的光強度分布的對比度就由于透過周邊部的光和透過透光部的光間的相互干涉而得以強調(diào)。再就是，在例如正光阻工序中用斜入射曝光形成微細的孤立光阻除去部(即微細的孤立溝槽圖案)的情況下，也能收到這一對比度強調(diào)效果。換句話說，將本實施例中的光罩和斜入射曝光組合起來以后，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微細化。
需提一下，在該說明書中，對曝光光具有透光性意味著讓光阻感光的透光率；而對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的反相位下透過。換句話說，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。
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，移相膜包括對曝光光的透光率比透光性基板對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的反相位下透過的相位調(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的移相膜。還可通過組合透光率調(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的同相位下透過薄膜。此時，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，因為可使含有相位調(diào)整膜除去部分的周邊部的透光率(實效透光率)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，透過周邊部的光和透過相位調(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，移相膜包括對曝光光的透光率比透光性基板對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的反相位下透過的相位調(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的移相膜。還可通過組合透光率調(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，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題，故能夠降低對周邊部的微細化程度的要求。換句話說，能夠避免由于輪廓強調(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的同相位下透過的薄膜。此時，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的反相位下透過的相位調(diào)整膜、形成在相位調(diào)整膜上且對曝光光的透光率比透光性基板對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。
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的移相膜。還可通過組合透光率調(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的同相位下透過的薄膜。此時，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光阻膜的減少等，又確能收到本實施例的對比度強調(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；及對由曝光光照射的光阻膜進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曝光光具有遮光性的半遮光部、由半遮光部包圍起來且對曝光光具有透光性的透光部及由半遮光部包圍起來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的透光率且讓曝光光在以周邊部為基準的反相位下透過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的反相位下透過的第二工序。
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且讓曝光光在以周邊部為基準的反相位下透過的移相膜之后，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的反相位下透過。因此，讓曝光光以與透光部相反的相位透過的周邊部，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的成為低透光率移相器的半遮光部夾起來。結(jié)果是，透光部和周邊部間的光強度分布的對比度就由于透過周邊部的光和透過透光部的光間的相互干涉而得以強調(diào)。再就是，在例如正光阻工序中用斜入射曝光形成微細的孤立光阻除去部(即微細的孤立溝槽圖案)的情況下，也能收到這一對比度強調(diào)效果。換句話說，將本實施例中的光罩和斜入射曝光組合起來以后，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微細化。
在第一種光罩制作方法中，最好是，第一工序，包括在整個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，因為在透光性基板上形成移相膜以后，對移相膜及透光性基板分別進行了選擇性的蝕刻處理，故很容易實現(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，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，在第二工序中對透光性基進行自我對準的蝕刻，故可正確地進行光罩加工。
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，因為在透光性基板上形成移相膜以后，對移相膜及透光性基板分別進行了選擇性的蝕刻處理，故很容易實現(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，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，移相膜包括對曝光光的透光率比透光性基板對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的反相位下透過的相位調(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的移相膜。還可通過組合透光率調(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透光性基板面上，依次形成對曝光光的透光率比透光性基板對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的反相位下透過的相位調(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，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，而可降低對周邊部的微細化要求。換句話說，能夠避免由于輪廓強調(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題。再就是，可通過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，選擇性地對相位調(diào)整膜、透光率調(diào)整膜及透光性基板分別進行蝕刻這一做法，而很容易地實現(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，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，對透光性基進行自我對準的蝕刻，故可正確地進行光罩加工。
在第一種光罩制作方法中，最好是，第一工序包括在整個透光性基板面上，依次形成對曝光光的透光率比透光性基板對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的反相位下透過的相位調(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。
因為這樣做以后，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，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，而可降低對周邊部的微細化要求。換句話說，能夠避免由于輪廓強調(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題。再就是，可通過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，選擇性地對相位調(diào)整膜、透光率調(diào)整膜及透光性基板分別進行蝕刻這一做法，而很容易地實現(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，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曝光光具有遮光性的半遮光部、由半遮光部包圍起來且對曝光光具有透光性的透光部及由半遮光部包圍起來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的反相位下透過的相位調(diào)整膜及它對曝光光的透光率比透光性基板對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的透光率且讓曝光光在以周邊部為基準的反相位下透過的移相膜。
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的移相膜。同時在透光部形成區(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，讓曝光光以和透光部相反的相位透過的周邊部，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成為低透光率移相器的半遮光部夾起來。透光部和周邊部間的光強度分布的對比度就由于透過周邊部的光和透過透光部的光間的相互干涉而得以強調(diào)。再就是，在例如正光阻工序中用斜入射曝光形成微細的孤立光阻除去部(即微細的孤立溝槽圖案)的情況下，也能收到這一對比度強調(diào)效果。換句話說，將本實施例中的光罩和斜入射曝光組合起來以后，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微細化。還有，因為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，對相位調(diào)整膜、透光率調(diào)整膜分別進行有選擇的蝕刻，而很容易地實現(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光阻膜的減少等，又確能收到本實施例的對比度強調(diào)效果。


圖1(a)到圖1(g)為說明本發(fā)明的輪廓強調(diào)法的原理的圖。
圖2(a)到圖2(f)為說明利用現(xiàn)有的相位端的圖像強調(diào)效果是如何隨光源形狀而變化的圖。
圖3(a)到圖3(f)為說明本發(fā)明的輪廓強調(diào)法中移相膜的尺寸上、下限值的圖。
圖4(a)及圖4(b)為說明本發(fā)明的輪廓強調(diào)法中移相膜的尺寸上、下限值的圖。
圖5(a)到圖5(f)為說明根據(jù)本發(fā)明的輪廓強調(diào)光罩形成孤立圖案時，由來自各個光源位置的曝光光入射而產(chǎn)生的光強度分布的圖。
圖6(a)到圖6(f)為說明根據(jù)現(xiàn)有的衰減型移相光罩形成孤立圖案時，由來自各個光源位置的曝光光入射而產(chǎn)生的光強度分布的圖。
圖7(a)到圖7(f)為說明對比度及DOF是如何隨本發(fā)明的輪廓強調(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)示出了在形成了對應(yīng)于連接圖案的開口部的輪廓強調(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)示出了在形成了對應(yīng)于連接圖案的高透光率移相器的輪廓強調(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個實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個實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個實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個實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個實施例所涉及的光罩的圖案形成方法下的每一個工序。
圖14(a)～圖14(e)為剖面圖，示出了本發(fā)明的第1個實施例所涉及的光罩制作方法中的各個工序。圖14(f)為對應(yīng)于圖14(c)所示的剖面圖的平面圖；圖14(g)為對應(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個實施例的第1個變形例所涉及的光罩制作方法中的各個工序。圖15(f)為對應(yīng)于圖15(c)所示的剖面圖的平面圖；圖15(g)為對應(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個實施例的第1個變形例所涉及的光罩制作方法中的各個工序。圖16(f)為對應(yīng)于圖16(c)所示的剖面圖的平面圖；圖16(g)為對應(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個實施例的第3個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個實施例的第3個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個實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個實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個實施例所涉及的光罩的圖案形成方法下的每一個工序。
圖20(a)～圖20(e)為剖面圖，示出了本發(fā)明的第2個實施例所涉及的光罩制作方法中的各個工序。圖20(f)為對應(yīng)于圖20(c)所示的剖面圖的平面圖；圖20(g)為對應(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個實施例的第1個變形例所涉及的光罩制作方法中的各個工序。圖21(f)為對應(yīng)于圖21(c)所示的剖面圖的平面圖；圖21(g)為對應(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個實施例的第2個變形例所涉及的光罩制作方法中的各個工序。圖22(f)為對應(yīng)于圖22(c)所示的剖面圖的平面圖；圖22(g)為對應(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個實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個實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個實施例所涉及的光罩的圖案形成方法下的每一個工序。
圖25(a)～圖25(e)為剖面圖，示出了本發(fā)明的第3個實施例所涉及的光罩制作方法中的各個工序。圖25(f)為對應(yīng)于圖25(c)所示的剖面圖的平面圖；圖25(g)為對應(yīng)于圖25(e)所示的剖面圖的平面圖。
圖26(a)到圖26(c)為說明用被薄膜化的遮光膜作本發(fā)明的第3個實施例所涉及的透光率調(diào)整膜用而引起的相位變化對圖案形成造成的影響的圖。
圖27(a)到圖27(g)為說明用現(xiàn)有的衰減型移相光罩而得到的圖像強調(diào)原理的圖。
符號說明1a、1b、1c、1d、1e、1f-輪廓強調(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-透過光；305-光阻圖案。
具體實施例方式
首先，說明為實現(xiàn)本發(fā)明，本案發(fā)明人所設(shè)計的由光罩提高解像度的解像度提高方法，具體而言，說明為提高孤立溝槽圖案的解像度的“輪廓強調(diào)法”。
(輪廓強調(diào)法)
下面，以由正光阻工序形成連接圖案的情況為例進行說明。需提一下，“輪廓強調(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，而與它的形狀無關(guān)。而且，“輪廓強調(diào)法”同樣適用于負光阻工序，只是這時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)用以說明在形成連接圖案的曝光步驟中加強光的影像(transferred image)的對比度的原理。
圖1(a)為一光罩的平面圖，由對曝光光的透光率大于、等于6％且小于、等于15％的半遮光部將對應(yīng)于連接圖案的開口部(即透光部)包圍起來即構(gòu)成該光罩；圖1(b)表示透過圖1(a)所示的光罩的光中AA’線上的那一部分光的振幅強度。
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)表示透過圖1(c)所示的光罩的光中AA’線上的那一部分光的振幅強度。這里，圖1(d)所示的是透過移相器的光的振幅強度，故它和圖1(b)所示的光的振幅強度之間的相位關(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，即構(gòu)成該光罩。圖1(f)及圖1(g)表示透過圖1(e)所示的光罩的光中AA’線上的那一部分光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，是實現(xiàn)“輪廓強調(diào)法”的本發(fā)明的光罩(以下稱其為輪廓強調(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，透過半遮光部的光和透過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，透過移相器的光和透過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)))。
透過圖1(e)所示的輪廓強調(diào)光罩的光的影像得以強調(diào)的原理如下所述。也就是說，將圖1(a)及圖1(c)所示的光罩的構(gòu)造重合起來以后即是圖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，將透過圖1(a)及圖1(c)所示的光罩的光的振幅強度重合起來以后即是透過圖1(e)所示的光罩的光的振幅強度的分布情況。這里，由圖1(f)可知，在圖1(e)所示的光罩中，透過布置在開口部周圍的移相器的光可將透過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，只要進行調(diào)整而由開口部周圍的光將透過移相器的光的強度抵消，就有可能形成對應(yīng)于開口部周圍的光的強度值減少到接近0的光強度分布，如圖1(g)所示。
在圖1(e)所示的光罩中，透過移相器的光，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度分布曲線的陡度增大。這樣以來，就因為透過圖1(e)所示的光罩的光的強度分布曲線很陡，而形成了對比度很高的像。
以上是本發(fā)明中強調(diào)光學(xué)像(光強度的像(image))的原理。也就是說，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度像中，形成對應(yīng)于開口部的輪廓線的非常強的黑暗部。由此而可在開口部的光強度和開口部周圍的光強度之間形成對比度得以強調(diào)的光強度分布。在該說明書中，稱由這樣的原理進行像強調(diào)的方法為“輪廓強調(diào)法”，并同時稱實現(xiàn)該原理的光罩為“輪廓強調(diào)光罩”。
下面說明成為本發(fā)明的基本原理的輪廓強調(diào)法和現(xiàn)有的衰減型移相光罩的原理的不同之處。輪廓強調(diào)法的原理的最重要之處，在于透過半遮光部及開口部的光中有一部分被透過移相器的光抵消，由此而在光強度分布內(nèi)形成了黑暗部。換句話說，輪廓強調(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)可看出在透過輪廓強調(diào)光罩的光的振幅強度中，由于相同相位一側(cè)的強度變化而形成了黑暗部。在后面還要詳細說明，只在這種狀態(tài)下，可由斜入射曝光光提高對比度。
另一方面，在對具有對應(yīng)于連接圖案的開口部的現(xiàn)有的衰減型移相光罩進行曝光時的光強度分布中，也在開口部周圍形成了比較強的黑暗部，如圖27(g)所示。但比較一下顯示對現(xiàn)有的衰減型移相光罩進行曝光時的光的振幅強度的圖27(f)和顯示對輪廓強調(diào)光罩進行曝光時的光振幅強度的圖1(f)以后，明顯存在著以下不同。換句話說，如圖27(f)所示，在對衰減型移相光罩進行曝光時的振幅強度分布中，存在著產(chǎn)生反相位的相位邊界點。而且，如圖27(g)所示，該相位邊界成為由相位端產(chǎn)生的光強度分布中的黑暗部而使像得以強調(diào)。但為了能收到由相位端形成黑暗部而帶來的強調(diào)對比度的效果，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，也不會形成由相位端產(chǎn)生的黑暗部，結(jié)果是，收不到對比度強調(diào)效果。這就是即使對衰減型移相光罩進行斜入射曝光也無法產(chǎn)生對比度強調(diào)效果的理由。換句話說，為能通過衰減型移相光罩收到對比度強調(diào)效果，就必須用低干涉度的小光源進行曝光。
如上所述，在形成連接圖案的時候，衰減型移相光罩和輪廓強調(diào)光罩實現(xiàn)了很相似的光強度分布，另一方面，由于黑暗部形成原理的不同(透過輪廓強調(diào)光罩的光的振幅強度分布上不產(chǎn)生相位邊界點(參考圖1(f))，而在輪廓強調(diào)法下，通過斜入射曝光光也能以高對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，由移相器將對應(yīng)于連接圖案的開口部包圍起來以后，即形成該衰減型移相光罩；圖2(b)示出了在使用對圖2(a)所示的衰減型移相光罩的干涉度σ＝0.4的小光源進行曝光的情況下，AA’線上的光強度分布的計算結(jié)果；圖2(c)示出了在使用環(huán)狀照明(斜入射曝光之一)對圖2(a)所示的衰減型移相光罩進行曝光的情況下，AA’線上的光強度分布的計算結(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，在以下說明中，在不做特別說明的情況下，用曝光光的光強度為1時的相對光強度來表示光強度。
如圖2(b)及圖2(c)所示，在使用衰減型移相光罩的情況下，在用小光源進行曝光時的光強度分布中，由相位端產(chǎn)生黑暗部而形成了高對比度的影像，另一方面，因為在進行斜入射光曝光時的光強度分布中無法由相位端形成黑暗部，故所形成的像的對比度就很差。
圖2(d)為一邊緣強調(diào)型移相光罩的平面圖，由成為完全遮光部的鉻膜將對應(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以后，即可形成該邊緣強調(diào)型移相光罩；圖2(e)示出了在使用對圖2(d)所示的邊緣強調(diào)型移相光罩的干涉度σ＝0.4的小光源進行曝光的情況下，AA’線上的光強度分布的計算結(jié)果；圖2(f)示出了在使用環(huán)狀照明對圖2(e)所示的邊緣強調(diào)型移相光罩進行曝光的情況下，AA’線上的光強度分布的計算結(jié)果。這里，邊緣強調(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現(xiàn)像強調(diào)。而且，對邊緣強調(diào)型移相光罩來說，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，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，在使用邊緣強調(diào)型移相光罩的情況下，也是在用小光源進行曝光時的光強度分布中，由相位端形成黑暗部而形成了高對比度的像，另一方面，因為在進行斜入射光曝光時的光強度分布中無法由相位端形成黑暗部，故所形成的像的對比度就很差。
接下來，在輪廓強調(diào)法中，詳細說明由斜入射曝光成分得到高對比度之前，先對若移相器的寬度過大，即使是如圖1(e)所示的輪廓強調(diào)光罩的構(gòu)造，也得不到輪廓強調(diào)法的效果這一情況加以說明。
圖3(a)為一輪廓強調(diào)光罩的平面圖，由對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以后，即構(gòu)成該輪廓強調(diào)光罩。圖3(b)示出了在使用對圖3(a)所示的輪廓強調(diào)光罩的干涉度σ＝0.4的小光源進行曝光的情況下，AA’線上的光強度分布的計算結(jié)果；圖3(c)示出了在使用環(huán)狀照明對圖3(a)所示的輪廓強調(diào)光罩進行曝光的情況下，AA’線上的光強度分布的計算結(jié)果。
圖3(d)為一輪廓強調(diào)光罩的平面圖，由對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以后，即構(gòu)成該輪廓強調(diào)光罩。
圖3(e)示出了在使用對圖3(d)所示的輪廓強調(diào)光罩的干涉度σ＝0.4的小光源進行曝光的情況下，AA’線上的光強度分布的計算結(jié)果；圖3(f)示出了在使用環(huán)狀照明對圖3(d)所示的輪廓強調(diào)光罩進行曝光的情況下，AA’線上的光強度分布的計算結(jié)果。
這里，假設(shè)圖3(d)所示的輪廓強調(diào)光罩中的移相器的寬度大到輪廓強調(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，在用輪廓強調(diào)法的原理能夠成立的圖3(a)所示的輪廓強調(diào)光罩的情況下，不管光源的種類如何，都會由于移相器的不透明化作用而出現(xiàn)黑暗部，同時光強度分布中的對比度在環(huán)狀光源下達到更高的值。
另一方面，因為在使用移相器過大的圖3(d)所示的輪廓強調(diào)光罩的情況下，透過移相器的光變得過強，故在振幅強度分布中形成了反相位的強度分布。在這樣的狀況下，與衰減型移相光罩或者是邊緣強調(diào)型移相光罩相同的原理在起作用。換句話說，如圖3(e)及圖3(f)所示，在用小光源進行曝光時的光強度分布中由相位端形成黑暗部而出現(xiàn)了對比度強調(diào)效果。另一方面，因為在進行斜入射曝光時的光強度分布中不會由相位端形成黑暗部，故形成的是對比度非常壞的像。
也就是說，為實現(xiàn)輪廓強調(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，還需要限制透過該移相器內(nèi)的光。根據(jù)原理性的機理(mechanism)來看，后者意味著透過移相器的光的強度大于、等于由它將透過半遮光部及開口部的光抵消的強度，且在它的振幅強度分布中不形成其大小在一定大以上的反相位強度分布。
為限制實際上透過移相器的光，可采用根據(jù)移相器的透光率對它的寬度(具體而言，為上限)定一個條件這樣的方法。下面，用已經(jīng)考察過的某一條件的結(jié)果來說明該條件，在該條件下，透過移相器的光能將來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的移相器而形成的光罩(移相光罩)進行曝光時，被曝光材料上對應(yīng)于移相器的中心的那一位置所產(chǎn)生的光強度為Ih(L、T)；在其中用設(shè)置了完全遮光部來取代移相光罩的移相器的光罩(遮光光罩)進行曝光時，被曝光材料上對應(yīng)于完全遮光部的中心的那一位置所產(chǎn)生的光強度為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(透過光罩)進行曝光時，被曝光材料上對應(yīng)于開口部的中心的那一位置所產(chǎn)生的光強度為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，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λ＝0.193μm(ArF光源)、曝光機的投影光學(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，光強度Ih(L、T)最小的條件可用T＝Ic(L)/Io(L)這一關(guān)系來表示。這就物理上示出了透過移相器內(nèi)的光的光強度T×Io(L)與透過移相器外的光的光強度Ic(L)達到了平衡的關(guān)系。因此，透過移相器內(nèi)的光過剩而在振幅強度分布中出現(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有些差異，但透過透光率為1的移相器內(nèi)的光和透過移相器外的光達到平衡時的寬度L為0.3×λ(光源波長)/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)驗得出的。還有，由圖4(b)可知，為防止光過剩地透過透光率大于、等于6％(0.06)的移相器內(nèi)這一現(xiàn)象的發(fā)生，有必要使這時的寬度L小于、等于透光率為100％(1.0)的移相器時的2倍。也就是說，為防止光過剩地透過透光率大于、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)用到輪廓強調(diào)光罩中，則可以認為在輪廓強調(diào)光罩中，透過移相器外的光實質(zhì)上不是移相器的兩側(cè)，而只是一側(cè)。故輪廓強調(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，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，在形成微細的孔圖案時，為能通過透過移相器的光和透過對應(yīng)于孔圖案的透光部的光的相互干涉而得到光強度分布曲線得以強調(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，將包圍透光部的移相器布置在這樣的一個距離范圍內(nèi)，即離開對應(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，在本說明書中，在沒有特別說明的情況下，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的。用該換算尺寸乘以曝光機的縮小投影光學(xué)系的縮小倍數(shù)M以后，很容易地就能將光罩的實際尺寸求出來。
接下來，根據(jù)在從各種光源位置對輪廓強調(diào)光罩曝光的情況下光強度分布中的對比度的變化，來詳細說明在輪廓強調(diào)法中是如何由斜入射曝光實現(xiàn)像強調(diào)的。
圖5(a)為輪廓強調(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，通過光學(xué)模擬計算出在根據(jù)開口數(shù)NA而標準化了的各種光源位置的點光源對圖5(a)所示的輪廓強調(diào)光罩進行曝光的情況下，圖5(a)中的AA’線上的光強度分布，讀取該計算結(jié)果(例如圖5(b)所示的光強度分布)中相當于開口部中央位置的光強度Io，再對各個光源位置描繪出該光強度Io，圖5(c)所示的就是描繪結(jié)果。這里，示出了光源波長λ為193nm(ArF光源)、開口數(shù)NA為0.6，借助光學(xué)計算進行模擬的結(jié)果。需提一下，在下面的說明中，在沒有特別說明的情況下，光學(xué)模擬中，計算是在波長λ＝193nm(ArF光源)、開口數(shù)NA＝0.6的條件下進行的。
如圖5(c)所示，越是由外側(cè)的光源位置(離圖5(c)的原點遠的光源位置)的點光源曝光，開口部中央的光強度Io就越大。由此可知，越是用斜入射成分強的光源曝光，對比度就越強。參考附圖具體說明一下。圖5(d)、圖5(e)及圖5(f)是描繪在圖5(c)所示的各點光源的取樣點P1、P2、P3中圖5(a)中的AA’線上的光強度分布而得到的圖。如圖5(d)、圖5(e)及圖5(f)所示，點光源的位置越往外側(cè)，換而言之，越是大斜入射光源位置，所形成的像的對比度就越高。
接下來，為了進行比較，說明在從各種各樣的光源位置對衰減型移相光罩進行曝光的情況下，光強度分布中的對比度的變化情況。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，通過光學(xué)模擬計算出在用開口數(shù)NA被標準化了的各種光源位置的點光源對圖6(a)所示的輪廓強調(diào)光罩進行曝光的情況下，圖6(a)中的AA’線上的光強度分布，讀取該計算結(jié)果(例如圖6(b)所示的光強度分布)中相當于開口部中央位置的光強度Io，再對各個光源位置描繪出該光強度Io，圖6(c)所示的就是描繪結(jié)果。這里，示出了光源波長λ為193nm(ArF光源)、開口數(shù)NA為0.6，借助光學(xué)計算進行模擬的結(jié)果。需提一下，在以下的說明中，在沒有特別說明的情況下，光學(xué)模擬中，計算是在波長λ＝193nm(ArF光源)、開口數(shù)NA＝0.6的條件下進行的。
如圖6(c)所示，越是由內(nèi)側(cè)的光源位置(離圖6(c)的原點近的光源位置)的點光源曝光，開口部中央的光強度Io就越大。由此可知，越是用垂直入射成分強的光源曝光，對比度就越強。參考附圖具體說明一下。圖6(d)、圖6(e)及圖6(f)是描繪在圖6(c)所示的各點光源的取樣點P1、P2、P3中，圖6(a)中的AA’線上的光強度分布而得到的圖。如圖6(d)、圖6(e)及圖6(f)所示，隨著點光源位置變?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，采用輪廓強調(diào)法，就能通過斜入射曝光而使光強度分布的對比度強調(diào)成為可能，這是用現(xiàn)有方法所達不到的。
到此為止，說明了用輪廓強調(diào)光罩提高對比度的做法。接下來，說明對比度及DOF是如何隨輪廓強調(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)所示的輪廓強調(diào)光罩，對形成圖案時的各種容限進行模擬的結(jié)果進行說明。圖7(b)示出了對圖7(a)所示的輪廓強調(diào)光罩進行曝光時所形成的光強度分布。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，臨界強度Ith為光阻膜感光的光強度，對該值定義各種容限。例如，若以Ip作光強度分布的峰值，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作為透過半遮光部的光的背景(background)強度，則意味著Ith/Ib值越高，形成圖案時光阻膜就不減少等，該值也是越高越好。一般來講，希望Ith/Ib的值大于、等于2。根據(jù)以上所述來說明各個容限。
圖7(c)示出了一計算結(jié)果，這一計算結(jié)果反映了用圖7(a)所示的輪廓強調(diào)光罩形成圖案時，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)變化時的焦點位置的寬度。如圖7(c)所示，半遮光部的透光率越高，對DOF的提高就越有利。圖7(d)示出了用圖7(a)所示的輪廓強調(diào)光罩形成圖案時，相對半遮光部的透光率的峰值Ip的計算結(jié)果。如圖7(d)所示，也是半遮光部的透光率越高，對峰值Ip即對比度的提高就越有利。由以上結(jié)果可知，在輪廓強調(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)所示的輪廓強調(diào)光罩形成圖案時，相對半遮光部的透光率的Ith/Ib值的計算結(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，Ith/Ib就會變得小于2。圖7(f)示出了所計算出的用圖7(a)所示的輪廓強調(diào)光罩形成圖案時，相對半遮光部的透光率的Ip/Ith。如圖7(f)所示，當半遮光部的透光率在15％左右時，Ip/Ith達到峰值。
如上所述，在輪廓強調(diào)光罩中，半遮光部的透光率越高，DOF或者是對比度也就越高，若半遮光部的透光率超過6％，這一效果就會更加明顯。另一方面，從防止圖案形成時光阻膜的減少或者是光阻感光度的最佳化等的觀點來看，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，可以說輪廓強調(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，半遮光部為讓曝光光部分地透過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?？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)置了對應(yīng)于連接圖案的開口部的輪廓強調(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)所示的輪廓強調(diào)光罩1a與圖1(e)所示的輪廓強調(diào)光罩具有相同的結(jié)構(gòu)。也就是說，輪廓強調(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的透光率的半遮光部3a、由半遮光部3a包圍起來且對應(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的透光率的半遮光部3b、由半遮光部3b所圍且對應(yīng)于孤立連接圖案的開口部4b及其邊長與開口部4b各邊的長度相等且與每一條邊相接的四個矩形移相部組成的移相器5b。該輪廓強調(diào)光罩1b，在形成孤立圖案時和輪廓強調(diào)光罩1a具有基本相同的特性。
圖8(c)所示的輪廓強調(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的透光率的半遮光部3c、由半遮光部3c所圍且對應(yīng)于孤立連接圖案的開口部4c、及具有比開口部4c各邊的邊長短且與該各邊相連的四個矩形移相部組成的移相器5c。移相器5c的各個移相部的中央和開口部4c各邊的中央的位置正好對齊。在該輪廓強調(diào)光罩1c中，通過固定開口部4c的寬度(大小)而改變移相器5c的各個移相部的長度，便可以對曝光后所形成的光阻圖案的尺寸進行調(diào)整。例如，將移相器5c的各個移相部的長度做得越短，光阻圖案的尺寸就會越大。這里，在保持輪廓強調(diào)的作用的前提下，可改變的移相器5c的各個移相部的長度的下限為將它限制到光源(曝光光)波長的一半左右為止。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的透光率的半遮光部3d、由半遮光部3d所圍且對應(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，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的透光率的半遮光部3e、由半遮光部3e所圍且對應(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，由四個移相部組成，每一個移相部為其長度比開口部4e各邊的邊長還長的矩形狀且在開口部4e的對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。在該輪廓強調(diào)光罩1e中，通過固定移相器5e的大小及布置而只變更開口部4e的寬度(大小)，就能對曝光后形成的光阻圖案的尺寸進行調(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的透光率的半遮光部3f、由半遮光部3f所圍且對應(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由四個移相部組成，每一個移相部的形狀為與開口部4f各邊的邊長相等的矩形且與開口部4f的各邊相對。這里，移相器5f的各個移相部的長度，既可以比開口部4f的邊長長，也可以比開口部4f的邊長短。借助輪廓強調(diào)光罩1f，可以如圖8(c)所示的輪廓強調(diào)光罩1c那樣，對光阻圖案的尺寸進行調(diào)整。
需提一下，在圖8(d)～圖8(f)所示的輪廓強調(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，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)狀或者是多個長方形。例如，也可將多個正方形移相部排列起來而形成移相器。
還有，到此為止，是以正光阻工序為前提，將輪廓強調(diào)光罩中對應(yīng)于光阻除去部的部分定義為開口部而進行了全部的說明。但是，在可以利用充分高的透光率的移相器的情況下，在上述說明中所用的輪廓強調(diào)光罩中，因為即使將定義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)成要素之間的相對相位差關(guān)系是一樣的，故可實現(xiàn)具有同樣效果的輪廓強調(diào)光罩。圖9(a)到圖9(f)示出了在形成有對應(yīng)于連接圖案的高透光率移相器的輪廓強調(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，為在由低透光率移相器將高透光率移相器包圍起來的光罩結(jié)構(gòu)中，讓低透光率移相器對應(yīng)于光阻膜的非感光部，同時讓高透光率移相器對應(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％。在以下各實施例中，以圖9(a)到圖9(f)所示的輪廓強調(diào)光罩為對象。
(第1個實施例)下面，參考附圖，說明本發(fā)明的第1個實施例所涉及的光罩、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個實施例所涉及的光罩為用以實現(xiàn)所述輪廓強調(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個實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)曝光機的縮小投影光學(xué)系的縮小倍數(shù)為M，則對通常的光罩而言，使用相對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)計值)的M倍的圖案，便被畫在由對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，在本說明書中，在沒有特別說明的情況下，為簡單起見，對光罩進行說明時，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行說明。再就是，在本實施例中在說明如何形成圖案的時候，在沒有特別說明的情況下，說明的是使用正光阻工序的情況。換句話說，說明的是除去光阻膜的感光部分的情況。另一方面，在使用負光阻工序的情況下，除了光阻膜的感光部分成為光阻圖案這一點不一樣以外，其它地方都和使用正光阻工序時是完全一樣的。再就是，在本實施例中，在沒有特別說明的情況下，透光率用設(shè)透光性基板的透光率為100％時的實效透光率來表示。
圖10(b)為第1個實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；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的反相位下透過。
需提一下，在第1個實施例中，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個實施例所涉及的光罩的剖面圖。如圖10(c)所示，圖10(b)所示的光罩通過以下做法來實現(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是這樣的一個膜。它有一個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)之間對曝光光產(chǎn)生180度(實際上大于、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)之間對曝光光產(chǎn)生180度(實際上大于、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)的周邊部即開口部夾起來的結(jié)構(gòu)，而實現(xiàn)了輪廓強調(diào)光罩。可用由ZrSiO、CrAlO、TaSiO、MoSiO或者TiSiO等形成的含有金屬的氧化膜作移相膜11。但是要通過輪廓強調(diào)法得到對比度強調(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。因為在這種情況下，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)為基準的反相位下透過的那一膜厚下，正好能實現(xiàn)規(guī)定的透光率的材料。因此，在第1個實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中實現(xiàn)任意的透光率的角度來看是較理想的情況。具體而言，透光率調(diào)整膜11A對曝光光的透光率比透光性基板10對曝光光的透光率低；相位調(diào)整膜11B讓曝光光在以透光性基板10(開口部)為基準的反相位下透過?？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，在本說明書中，透光率調(diào)整膜意味著這樣的膜，對曝光光的單位厚度透光率較低且不會對曝光光的相位變化造成影響并能通過調(diào)節(jié)它的厚度以將對曝光光的透光率設(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，對曝光光的單位厚度透光率較高且不會對曝光光的透光率變化造成影響并能通過調(diào)節(jié)它的厚度將在它和透光性基板(開口部)之間的對曝光光的相位差設(shè)定在我們所希望的值上。
其次，說明使用了第1個實施例所涉及的光罩的圖案形成方法。這里，就象在用曝光機進行光罩圖案的縮小復(fù)印時，對輪廓強調(diào)法的原理所做的說明一樣，使用斜入射曝光光源以便通過輪廓強調(diào)光罩形成高對比度的像。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，從對比度的強調(diào)或者DOF的放大效果來看，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)為原點的XY坐標進行考慮的情況下，將光源中心和XY軸上的光源除去以后就具有四極的特點；而采用圓形作光源的外形以后就又具有環(huán)狀的特點。
圖13(a)～圖13(d)為剖面圖，示出了使用第1個實施例所涉及的光罩的圖案形成方法下的每一個工序。
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個實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，由透過該光罩的透過光104對光阻膜102曝光。因此時用低透光率移相器(半遮光部)作了光罩圖案，故整個光阻膜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中對應(yīng)于光罩的透光部(挖下部10a)的潛像部分102a。
接著，對光阻膜102進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中對應(yīng)于開口部(周邊部)的部分，故透過透光部的光與透過周邊部的光之間的光強度分布的對比度就得到了強調(diào)。換句話說，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度分布的對比度就得到了強調(diào)。這樣一來，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，說明第1個實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個實施例所涉及的光罩制作方法中的各個工序。圖14(f)為對應(yīng)于圖14(c)所示的剖面圖的平面圖；圖14(g)為對應(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，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為掩模對移相膜11進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，如圖14(c)及圖14(f)所示，移相膜11中對應(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，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為掩模對透光性基板10進行蝕刻，之后再將第二光阻圖案13除去。這樣一來，如圖14(e)及圖14(g)所示，在透光性基板10中對應(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個實施例所涉及的光罩。換句話說，準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，依次對移相膜和透光性基板進行蝕刻，就很容易制成具有輪廓強調(diào)光罩的平面構(gòu)造的第1個實施例所涉及的光罩。
如上所述，根據(jù)第1個實施例，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，讓曝光光以與透光部反相的相位透過的周邊部，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度分布的對比度就由于透過周邊部的光和透過透光部的光間的相互干涉而得以強調(diào)。而且，在例如正光阻工序中用斜入射曝光形成微細的孤立光阻除去部(即微細的孤立溝槽圖案)的情況下，也能收到這一對比度強調(diào)效果。換句話說，將本實施例中的光罩和斜入射曝光組合起來以后，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微細化。
還有，根據(jù)第1個實施例，因為在透光性基板10上形成移相膜11以后，分別對移相膜11及透光性基板10進行選擇性蝕刻，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個實施例，因為可通過加工構(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個實施例中，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光阻膜的減少等，又確能收到本實施例的對比度強調(diào)效果。
還有，在第1個實施例中，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的移相膜11。還有，通過組合透光率調(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的蝕刻時的選擇比。
還有，在第1個實施例中，是以使用正光阻工序為前提進行說明的，當然，不言而喻，可用負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365nm)、KrF受激準分子激光(波長248nm)、ArF受激準分子激光(波長193nm)或者F2受激準分子激光(波長157nm)等作曝光光源。
(第1個實施例的第1個變形例)下面，參考附圖，說明本發(fā)明的第1個實施例的第1個變形例所涉及的光罩及其制作方法。
第1個實施例的第1個變形例和第1個實施例的不同之處如下，即在第1個實施例中，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調(diào)光罩為對象，但在第1個實施例的第1個變形例中，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調(diào)光罩為對象。
圖15(a)～圖15(e)為剖面圖，示出了第1個實施例的第1個變形例所涉及的光罩制作方法中的各個工序。圖15(f)為對應(yīng)于圖15(c)所示的剖面圖的平面圖；圖15(g)為對應(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個實施例)。
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，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，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為掩模對移相膜11進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，如圖15(c)及圖15(f)所示，移相膜11中對應(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為掩模對透光性基板10進行蝕刻，之后再將第二光阻圖案13除去。這樣一來，如圖15(e)及圖15(g)所示，在透光性基板10中對應(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個實施例的第1個變形例所涉及的光罩。
根據(jù)第1個實施例的第1個變形例，除能收到第1個實施例的效果以外，還能收到以下效果。也就是說，因可用已圖案化的移相膜11為掩模，對透光性基板10進行自我對準的蝕刻，故可正確地進行光罩加工。
(第1個實施例的第2個變形例)下面，參考附圖，說明本發(fā)明的第1個實施例的第2個變形例所涉及的光罩及其制成方法。
第1個實施例的第2個變形例和第1個實施例的不同之處如下，即在第1個實施例中，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調(diào)光罩為對象，但在第1個實施例的第2個變形例中，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調(diào)光罩為對象。
圖16(a)～圖16(e)為剖面圖，示出了第1個實施例的第2個變形例所涉及的光罩制作方法中的各個工序。圖16(f)為對應(yīng)于圖16(c)所示的剖面圖的平面圖；圖16(g)為對應(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個實施例)。
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，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為掩模對移相膜11進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，如圖16(c)及圖16(f)所示，移相膜11中對應(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，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為掩模依次對移相膜11及透光性基板10進行蝕刻后，將第二光阻圖案13除去。這樣一來，如圖16(e)及圖16(g)所示，移相膜11中對應(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個實施例的第2個變形例所涉及的光罩。
根據(jù)第1個實施例的第2個變形例，除能收到第1個實施例的效果以外，還能收到以下效果。也就是說，在本變形例中，除去移相膜11中對應(yīng)于開口部形成區(qū)域的那一部分的工序(參照圖16(c))、除去移相膜11中對應(yīng)于高透光率移相器形成區(qū)域的那一部分的工序(參照圖16(e))是分開進行的。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，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個實施例的第2個變形例中，除去移相膜11中對應(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中對應(yīng)于開口部形成區(qū)域的那一部分的工序之前進行。
(第1個實施例的第3個變形例)下面，參考附圖，說明本發(fā)明的第1個實施例的第3個變形例所涉及的光罩及其制成方法。
第1個實施例的第3個變形例和第1個實施例的不同之處如下，即在第1個實施例中，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調(diào)光罩為對象，但在第1個實施例的第3個變形例中，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調(diào)光罩為對象。還有，在第1個實施例中，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個實施例的第3個變形例中，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個實施例的第3個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，透光率調(diào)整膜11A讓透過的光只產(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個實施例中，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。這樣一來，在光罩上開口部的透光率就成為最高的透光率，對開口部的微細化要求也就更加嚴格了。
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，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，透過開口部的光與透過相位調(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的除去部分合起來的那一區(qū)域與具有對應(yīng)于各自的面積而被平均化的透光率的區(qū)域是等價的。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效透光率比開口部還低的準開口部的構(gòu)造)等價。換句話說，因為可使包括相位調(diào)整膜11B的除去部分的開口部的透光率(實效透光率)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，透光率調(diào)整膜11A發(fā)生剝離。
(第2個實施例)下面，參考附圖，說明本發(fā)明的第2個實施例所涉及的光罩、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個實施例所涉及的光罩為用以實現(xiàn)輪廓強調(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個實施例所涉及的光罩形成的所希望的圖案之一例。
需提一下，在本實施例中在說明如何形成圖案的時候，在沒有特別說明的情況下，說明的是使用正光阻工序的情況。換句話說，說明的是除去光阻膜的感光部分的情況。另一方面，在使用負光阻工序的情況下，除了光阻膜的感光部分成為光阻圖案這一點不一樣以外，其它地方都和使用正光阻工序時是完全一樣的。再就是，在本實施例中，在沒有特別說明的情況下，透光率用設(shè)透光性基板的透光率為100％時的實效透光率來表示。
圖18(b)為第2個實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個實施例中，在開口部形成它對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，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值上。下面，在本實施例中，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；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的反相位下透過。
需提一下，第2個實施例中，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個實施例所涉及的光罩的剖面圖。如圖18(c)所示，圖18(b)所示的光罩通過以下做法來實現(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，依次形成它對曝光光的透光率比透光性基板20對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))之間對曝光光產(chǎn)生180度(實際上，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，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)之間對曝光光產(chǎn)生180度(實際上大于、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)整部夾起來的結(jié)構(gòu)，而實現(xiàn)了輪廓強調(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。但是要通過輪廓強調(diào)法得到對比度強調(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，說明使用了第2個實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個實施例所涉及的光罩的圖案形成方法下的每一個工序。
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個實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，由透過該光罩的透過光204對光阻膜202曝光。因此時用低透光率移相器(半遮光部)作了光罩圖案，故整個光阻膜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中對應(yīng)于光罩的透光部(挖下部20a)的潛像部分202a。
接著，對光阻膜202進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中對應(yīng)于透光部周邊(透光率調(diào)整部)的部分，故透過透光部的光與透過透光率調(diào)整部的光之間的光強度分布的對比度就得到了強調(diào)。換句話說，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度分布的對比度就得到了強調(diào)。這樣一來，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，說明第2個實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個實施例所涉及的光罩制作方法中的各個工序。圖20(f)為對應(yīng)于圖20(c)所示的剖面圖的平面圖；圖20(g)為對應(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，依次形成它對曝光光的透光率比透光性基板20對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，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為掩模對相位調(diào)整膜22進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，如圖20(c)及圖20(f)所示，相位調(diào)整膜22中對應(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，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為掩模依次對透光率調(diào)整膜21及透光性基板20進行蝕刻，之后再將第二光阻圖案24除去。這樣一來，如圖20(e)及圖20(g)所示，透光率調(diào)整膜21中對應(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個實施例所涉及的光罩。換句話說，準備能讓由透光率調(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，之后依次對相位調(diào)整膜、透光率調(diào)整膜及透光性基板進行蝕刻，就很容易制成具有輪廓強調(diào)光罩的平面構(gòu)造的第2個實施例所涉及的光罩。
如上所述，根據(jù)第2個實施例，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，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，讓曝光光以與透光部反相的相位透過的周邊部，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部相同的相位透過且由移相膜構(gòu)成的低透光率移相器夾起來。結(jié)果是，透光部和周邊部間的光強度分布的對比度就由于透過周邊部的光和透過透光部的光之間的相互干涉而得以強調(diào)。而且，在例如正光阻工序中用斜入射曝光形成微細的孤立光阻除去部(即微細的孤立溝槽圖案)的情況下，也能收到這一對比度強調(diào)效果。換句話說，將本實施例中的光罩和斜入射曝光組合起來以后，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微細化。
還有，根據(jù)第2個實施例，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的移相膜。還有，通過組合透光率調(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的選擇比。
還有，根據(jù)第2個實施例，因為在透光性基板20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，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值上。這樣一來，因能避免出現(xiàn)光罩上周邊部的透光率為最高這樣的問題，故能夠降低對周邊部的微細化程度的要求。換句話說，能夠避免由于輪廓強調(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題。
還有，根據(jù)第2個實施例，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分別進行蝕刻。因此，很容易實現(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個實施例，因為可通過加工構(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個實施例中，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光阻膜的減少等，又確能收到本實施例的對比度強調(diào)效果。
還有，在第2個實施例中，是以使用正光阻工序為前提進行說明的，當然，不言而喻，可用負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365nm)、KrF受激準分子激光(波長248nm)、ArF受激準分子激光(波長193nm)或者F2受激準分子激光(波長157nm)等作曝光光源。
還有，在第2個實施例中，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，再分別對相位調(diào)整膜、透光率調(diào)整膜及透光性基板進行蝕刻，很容易地就加工出光罩來。若此時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個實施例的第1個變形例)下面，參考附圖，說明本發(fā)明的第2個實施例的第1個變形例所涉及的光罩及其制成方法。
第2個實施例的第1個變形例和第2個實施例的不同之處如下，即在第2個實施例中，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調(diào)光罩為對象，但在第2個實施例的第1個變形例中，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調(diào)光罩為對象。
圖21(a)～圖21(e)為剖面圖，示出了第2個實施例的第1個變形例所涉及的光罩制作方法中的各個工序。圖21(f)為對應(yīng)于圖21(c)所示的剖面圖的平面圖；圖21(g)為對應(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，依次形成它對曝光光的透光率比透光性基板20對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，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，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為掩模對相位調(diào)整膜22進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，如圖21(c)及圖21(f)所示，相位調(diào)整膜22中對應(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為掩模依次對透光率調(diào)整膜21及透光性基板20進行蝕刻，之后再將第二光阻圖案24除去。這樣一來，如圖21(e)及圖21(g)所示，透光率調(diào)整膜21中對應(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個實施例的第1個變形例所涉及的光罩。
根據(jù)第2個實施例的第1個變形例，除能收到第2個實施例的效果以外，還能收到以下效果。也就是說，因可用已圖案化的相位調(diào)整膜22為掩模，對透光性基板20進行自我對準的蝕刻，故可正確地進行光罩加工。
(第2個實施例的第2個變形例)下面，參考附圖，說明本發(fā)明的第2個實施例的第2個變形例所涉及的光罩及其制成方法。
第2個實施例的第2個變形例和第2個實施例的不同之處如下，即在第2個實施例中，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調(diào)光罩為對象，但在第2個實施例的第2個變形例中，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調(diào)光罩為對象。
圖22(a)～圖22(e)為剖面圖，示出了第2個實施例的第2個變形例所涉及的光罩制作方法中的各個工序。圖22(f)為對應(yīng)于圖22(c)所示的剖面圖的平面圖；圖22(g)為對應(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，依次形成它對曝光光的透光率比透光性基板20對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，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為掩模對相位調(diào)整膜22進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，如圖22(c)及圖22(f)所示，相位調(diào)整膜22中對應(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，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之順序進行蝕刻，之后再將第二光阻圖案24除去。這樣一來，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個實施例的第2個變形例所涉及的光罩。
根據(jù)第2個實施例的第2個變形例，除能收到第2個實施例的效果以外，還能收到以下效果。也就是說，在本變形例中，除去相位調(diào)整膜22中對應(yīng)于透光率調(diào)整部形成區(qū)域的那一部分的工序(參照圖22(c))、除去相位調(diào)整膜22中對應(yīng)于高透光率移相器形成區(qū)域的那一部分的工序(參照圖22(e))是分開進行的。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，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個實施例的第2個變形例中，除去相位調(diào)整膜22中對應(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中對應(yīng)于高透光率移相器形成區(qū)域的部分，同時在透光性基板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行。
(第3個實施例)下面，參考附圖，說明本發(fā)明的第3個實施例所涉及的光罩、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個實施例所涉及的光罩為用以實現(xiàn)輪廓強調(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個實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，在本實施例中在說明如何形成圖案的時候，在沒有特別說明的情況下，說明的是使用正光阻工序的情況。換句話說，說明的是除去光阻膜的感光部分的情況。另一方面，在使用負光阻工序的情況下，除了光阻膜的感光部分成為光阻圖案這一點不一樣以外，其它地方都和使用正光阻工序時是完全一樣的。再就是，在本實施例中，在沒有特別說明的情況下，透光率用設(shè)透光性基板的透光率為100％時的實效透光率來表示。
圖23(b)示出了第3個實施例所涉及的光罩，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；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的反相位下透過。
需提一下，在第3個實施例中，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個實施例所涉及的光罩的剖面圖。如圖23(c)所示，圖23(b)所示的光罩通過以下做法來實現(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、其對曝光光的透光率比透光性基板30對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，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，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，就成為沒有相位調(diào)整膜31(透光性基板30的表面露出來)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)夾起來的構(gòu)造，即實現(xiàn)了輪廓強調(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。但是要通過輪廓強調(diào)法得到對比度強調(diào)，必須將開口部的寬度限制在一定尺寸以下。
其次，說明使用了第3個實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個實施例所涉及的光罩的圖案形成方法下的每一個工序。
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個實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，由透過該光罩的透過光304對光阻膜302曝光。因此時用低透光率移相器(半遮光部)作了光罩圖案，故整個光阻膜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中對應(yīng)于光罩的透光部的潛像部分302a。
接著，對光阻膜302進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中對應(yīng)于開口部(周邊部)的部分，故透過透光部的光與透過周邊部的光之間的光強度分布的對比度就得到了強調(diào)。換句話說，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度分布的對比度就得到了強調(diào)。這樣一來，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，說明第3個實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個實施例所涉及的光罩制作方法中的各個工序。圖25(f)為對應(yīng)于圖25(c)所示的剖面圖的平面圖；圖25(g)為對應(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、它對曝光光的透光率比透光性基板30對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)成的移相膜成為對曝光光具有規(guī)定的透光率(例如6～15％)的半遮光部。在本實施例中，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，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為掩模對透光率調(diào)整膜32及相位調(diào)整膜31進行蝕刻之后，再將第一光阻圖案33除去。這樣一來，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為掩模對透光率調(diào)整膜32進行蝕刻之后，再將第二光阻圖案34除去。這樣一來，如圖25(e)及圖25(g)所示，透光率調(diào)整膜32中對應(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個實施例所涉及的光罩。換句話說，準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，之后依次對該遮光膜及相位調(diào)整膜進行蝕刻，就很容易制成具有輪廓強調(diào)光罩的平面構(gòu)造的第3個實施例所涉及的光罩。
如上所述，根據(jù)第3個實施例，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，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部相同的相位透過且由移相膜構(gòu)成的低透光率移相器夾起來。結(jié)果是，透光部和周邊部間的光強度分布的對比度就由于透過周邊部的光和透過透光部的光之間的相互干涉而得以強調(diào)。而且，在例如正光阻工序中用斜入射曝光形成微細的孤立光阻除去部(即微細的孤立溝槽圖案)的情況下，也能收到這一對比度強調(diào)效果。換句話說，將本實施例中的光罩和斜入射曝光組合起來以后，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微細化。
還有，根據(jù)第3個實施例，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的移相膜。還有，通過組合相位調(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的選擇比。
還有，根據(jù)第3個實施例，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，選擇性地對透光率調(diào)整膜32、相位調(diào)整膜31進行蝕刻。因此，很容易實現(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個實施例，因為通過加工構(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個實施例，因為被薄膜化的遮光膜作透光率調(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，再分別對透光率調(diào)整膜及相位調(diào)整膜進行蝕刻，很容易地就能將光罩加工出來。換句話說，優(yōu)點是制造光罩時可借用現(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，故必須準備的空白光罩也就很簡單了。
這里，參考圖26(a)到圖26(c)，說明通過模擬而得到的、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)對形成圖案時造成的影響。模擬條件是，曝光光的波長為λ＝0.193μm(ArF光源)、曝光機的投影光學(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，對圖26(a)所示的輪廓強調(diào)光罩曝光時，對應(yīng)于剖開線AA’的光強度分布的模擬結(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到30度左右，光強度分布的對比度幾乎不受影響。
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，對圖26(a)所示的輪廓強調(diào)光罩曝光時，圖案最小線寬與焦點之間的關(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達到峰值的那一最佳焦點位置就會隨著發(fā)生變化。但是，即使上述相位差有變化，CD隨著焦點變化而變化的困難程度不變，即焦點深度幾乎不變。話又說回來，若光罩上所有部分的最佳焦點位置變化都一樣，則形成圖案時就完全沒有問題了。形成圖案時唯一的問題就是焦點深度的值。即可以這樣說，只要低透光率移相器和高透光率移相器間的相位差達到30度左右，焦點特性就沒有問題。
因此，在本實施例中，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，實現(xiàn)不了嚴格意義上的輪廓強調(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，就不會失去由輪廓強調(diào)法帶來的良好效果。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)之間對來自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，該厚度為一足以實現(xiàn)小于、等于10％的透光率的厚度。
需提一下，在第3個實施例中，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光阻膜的減少等，又確能收到本實施例的對比度強調(diào)效果。
還有，在第3個實施例中，是以使用正光阻工序為前提進行說明的，當然，不言而喻，可用負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365nm)、KrF受激準分子激光(波長248nm)、ArF受激準分子激光(波長193nm)或者F2受激準分子激光(波長157nm)等作曝光光源。
還有，在第3個實施例中，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調(diào)光罩為對象，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調(diào)光罩為對象。
不用說，在第3個實施例中，還可通過在透光率調(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質(zhì)上為0度。
還有，在第1個實施例到第3個實施例中，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的部分可以是完全遮光部。也就是說，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，NA為曝光機的縮小投影光學(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度分布的對比度由于透過透光部的光和透過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的孤立光阻除去部(換句話說，對應(yīng)于透光部的微細孤立溝槽圖案)的情況下也能這一對比度強調(diào)效果。換句話說，通過組合使用本發(fā)明和斜入射曝光，就能同時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化。
權(quán)利要求
1.一種使用光罩的圖案形成方法，其包括在基板上形成光阻膜的工序；通過所述光罩向所述光阻膜照射曝光光的工序；使照射了所述曝光光的所述光阻膜顯像，使所述光阻膜圖案化的工序，所述光罩在它的透光性基板上形成有對所述曝光光具有遮光性的半遮光部、由所述半遮光部包圍起來且對所述曝光光具有透光性的透光部、及由半遮光部包圍起來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；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的，反相位下透過；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的透光率且讓所述曝光光在以所述周邊部為基準的反相位下透過的移相膜；所述周邊部形成區(qū)域的所述透光性基板的表面露出來。
2.根據(jù)權(quán)利要求第1項所述的圖案形成方法，其中所述光罩的所述透光部形成區(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的反相位下透過。
3.根據(jù)權(quán)利要求第1項所述的圖案形成方法，其中所述光罩的所述移相膜為含有金屬的氧化膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求第1項所述的圖案形成方法，其中所述光罩的所述移相膜，包括對所述曝光光的透光率比所述透光性基板對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的反相位下透過的相位調(diào)整膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求第4項所述的圖案形成方法，其中所述光罩的所述透光率調(diào)整膜為由金屬或者金屬合金制成的薄膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求第5項所述的圖案形成方法，其中所述光罩的所述透光率調(diào)整膜的膜厚小于或等于30nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求第4項所述的圖案形成方法，其中所述光罩的所述相位調(diào)整膜為氧化膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求第4項所述的圖案形成方法，其中所述光罩的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。
9.根據(jù)權(quán)利要求第1項所述的圖案形成方法，其中所述光罩的將所述周邊部設(shè)置成與所述透光部相連的狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求第1項所述的圖案形成方法，其中所述光罩的將所述周邊部設(shè)在離開所述透光部有一定距離的位置上。
11.根據(jù)權(quán)利要求第1項所述的圖案形成方法，其中所述光罩的所述移相膜，包括讓所述曝光光在以所述周邊部為基準的反相位下透過的相位調(diào)整膜、及形成在所述相位調(diào)整膜上且它對所述曝光光的透光率比所述透光性基板對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。
12.根據(jù)權(quán)利要求第11項所述的圖案形成方法，其中所述光罩的所述透光率調(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的同相位下透過的薄膜。
13.根據(jù)權(quán)利要求第12項所述的圖案形成方法，其中所述光罩的所述透光率調(diào)整膜的膜厚小于或等于30nm。
14.根據(jù)權(quán)利要求第11項所述的圖案形成方法，其中所述光罩的所述相位調(diào)整膜為氧化膜。
15.根據(jù)權(quán)利要求第11項所述的圖案形成方法，其中所述光罩的所述周邊部被布置成與所述透光部相連的狀態(tài)。
16.根據(jù)權(quán)利要求第11項所述的圖案形成方法，其中所述光罩的所述周邊部被布置在離所述透光部有一定距離的位置上。
17.根據(jù)權(quán)利要求1～16任一項所述的圖案形成方法，其中所述光罩的所述移相膜對所述曝光光的透光率大于或等于6％且小于或等于15％。
18.根據(jù)權(quán)利要求1～16任一項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。
19.一種使用光罩的圖案形成方法，其包括在基板上形成光阻膜的工序；通過所述光罩向所述光阻膜照射曝光光的工序；使照射了所述曝光光的所述光阻膜顯像，使所述光阻膜圖案化的工序，所述光罩在透光性基板上形成有對所述曝光光具有遮光性的半遮光部、由所述半遮光部包圍起來且對所述曝光光具有透光性的透光部、及由半遮光部包圍起來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；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的反相位下透過；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的透光率且讓所述曝光光在以所述周邊部為基準的反相位下透過的移相膜；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。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的圖案形成方法，其中所述光罩的所述透光部形成區(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的反相位下透過。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的圖案形成方法，其中所述光罩的所述移相膜，包括對所述曝光光的透光率比所述透光性基板對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的反相位下透過的相位調(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。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的圖案形成方法，其中所述光罩的所述透光率調(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的同相位下透過的薄膜。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的圖案形成方法，其中所述光罩的所述透光率調(diào)整膜的膜厚小于或等于30nm。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的圖案形成方法，其中所述光罩的所述相位調(diào)整膜為氧化膜。
25.根據(jù)權(quán)利要求19～24任一項所述的圖案形成方法，其中所述光罩的所述移相膜對所述曝光光的透光率大于或等于6％且小于或等于15％。
26.根據(jù)權(quán)利要求19～24任一項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。
27.一種使用光罩的圖案形成方法，其包括在基板上形成光阻膜的工序；通過所述光罩向所述光阻膜照射曝光光的工序；使照射了所述曝光光的所述光阻膜顯像，使所述光阻膜圖案化的工序，所述光罩在透光性基板上形成有對所述曝光光具有遮光性的半遮光部、由所述半遮光部包圍起來且對所述曝光光具有透光性的透光部、及由半遮光部包圍起來且位于所述透光部周邊的周邊部；所述透光部的形狀是方形；所述周邊部由面對所述透光部的每條邊的四個矩形區(qū)域構(gòu)成；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；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的反相位下透過；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的透光率且讓所述曝光光在以所述周邊部為基準的反相位下透過的移相膜；所述移相膜，包括對所述曝光光的透光率比所述透光性基板對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的反相位下透過的相位調(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。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的圖案形成方法，其中所述光罩的所述透光部形成區(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的反相位下透過。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的圖案形成方法，其中所述光罩的所述周邊部被布置成與所述透光部相連的狀態(tài)。
30.根據(jù)權(quán)利要求27～29任一項所述的圖案形成方法，其中所述光罩的所述移相膜對所述曝光光的透光率大于或等于6％且小于或等于15％。
31.根據(jù)權(quán)利要求27～29任一項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。
全文摘要
一種使用光罩的圖案形成方法，其包括在基板上形成光阻膜的工序；通過光罩向光阻膜照射曝光光的工序；使照射了曝光光的光阻膜顯像，使光阻膜圖案化的工序，光罩在它的透光性基板上形成有對曝光光具有遮光性的半遮光部、由半遮光部包圍且對曝光光具有透光性的透光部、及由半遮光部包圍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；周邊部讓曝光光在以半遮光部及透光部為基準的，反相位下透過；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的透光率且讓曝光光在以周邊部為基準的反相位下透過的移相膜；周邊部形成區(qū)域的透光性基板的表面露出來。
文檔編號H01L21/027GK1975568SQ20061014858
公開日2007年6月6日 申請日期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 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社