專(zhuān)利名稱(chēng)：曝光方法和網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)目調(diào)型移相掩模和使用該掩模進(jìn)行的曝光方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體元件、顯示器等的制造中，在由半導(dǎo)體、玻璃、樹(shù)脂等 構(gòu)成的基板上設(shè)置的材料(層)上所涂敷的光刻膠的表面上使用了對(duì) 在光掩模上形成的電子電路的圖案(以下簡(jiǎn)單稱(chēng)為r圖案」)進(jìn)行爆 光、轉(zhuǎn)印的光刻。此外，即使在液晶顯示裝置的制造工序中，也使用 了光刻的技術(shù)，具有以下示出的那樣的特征。
例如，在液晶顯示裝置的制造工序中的光刻中，為了對(duì)大面積的 曝光對(duì)象面高速地進(jìn)行曝光，將曝光倍率定為等倍率。
此外，對(duì)于曝光中被使用的光的波長(zhǎng)來(lái)說(shuō)，如果使用比現(xiàn)在較多 地使用的i線(xiàn)(波長(zhǎng)365nm)短的波長(zhǎng)，則具有可得到深的焦深的優(yōu) 點(diǎn)，為了得到這樣的短波長(zhǎng)，例如可考慮使用準(zhǔn)分子激光器。但是， 由于準(zhǔn)分子激光器的價(jià)格高、此外存在振蕩不穩(wěn)定、保養(yǎng)困難這樣的 問(wèn)題，故使用了價(jià)格比較低、此外工作穩(wěn)定、保養(yǎng)容易的超高壓水銀 燈的i線(xiàn)。
再者，伴隨被曝光的圖案的微細(xì)化的要求，要求在維持了曝光倍 率和膝光波長(zhǎng)的原有狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)曝光尺寸的微細(xì)化。但是，只要使用 目前的鉻掩模，由于曝光尺寸的微細(xì)化導(dǎo)致焦深的變淺，故試驗(yàn)了采 用可得到比較深的焦深的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模作為被使用的光掩模。上述網(wǎng)目調(diào)型移相掩模具備容許從光源發(fā)射的光通過(guò)的基準(zhǔn)區(qū) 域和容許上述光的一部分通過(guò)的振幅相位調(diào)制區(qū)域。按照上述網(wǎng)目調(diào) 型移相掩模，由于通過(guò)了上述基準(zhǔn)區(qū)域的光與通過(guò)了上述振幅相位調(diào)
制區(qū)域的光的相位反轉(zhuǎn)(180。的相位差)，故在兩通過(guò)光的邊界部上 引起因相位反轉(zhuǎn)導(dǎo)致的光強(qiáng)度下降，可抑制在曝光對(duì)象面中的光強(qiáng)度 分布的下部的擴(kuò)展(r光刻技術(shù)的話(huà)題」1997年10月20日林式會(huì) 社工業(yè)調(diào)查會(huì)發(fā)行第229 232頁(yè))。因此，可得到比鉻掩模深的焦 深。
但是，關(guān)于光掩模的焦深的深淺， 一般來(lái)說(shuō)，可通過(guò)看像面附近 的光強(qiáng)度分布(空中像)來(lái)判斷。即，在關(guān)于光軸方向上述光強(qiáng)度分 布的變化小時(shí)，可判斷焦深深。利用像面附近的光強(qiáng)度分布也可評(píng)價(jià) 上述網(wǎng)目調(diào)型移相掩模中的焦深，知道了關(guān)于光軸方向光強(qiáng)度分布的 變化比鉻掩模小、即焦深深。再有，已知在掩模的圖案比波長(zhǎng)充分地 大時(shí)，像面附近的光強(qiáng)度分布對(duì)于像面對(duì)稱(chēng)(鏡對(duì)稱(chēng))。
但是，根據(jù)發(fā)明者研究的結(jié)果可知，即使在上述網(wǎng)目調(diào)型移相掩 模中，在其上形成的圖案的尺寸與光源光的波長(zhǎng)相比與其為同等程度 或比其小時(shí)，該光強(qiáng)度分布的對(duì)于光軸的變化變大。此外，已知了伴 隨光強(qiáng)度分布對(duì)于像面呈非對(duì)稱(chēng)這樣的現(xiàn)象。其結(jié)果，存在焦深變淺 這樣的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供下述的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模和使用了該網(wǎng) 目調(diào)型移相掩模的曝光方法即使是網(wǎng)目調(diào)型移相掩模且在其上形成 的圖案的尺寸與光源光的波長(zhǎng)為同等程度的大小，也使空中像對(duì)于像 面呈對(duì)稱(chēng)，其結(jié)果，減小了光強(qiáng)度分布的關(guān)于光軸方向的變化，使焦 深變深。
本發(fā)明是一種使用具有容許從光源發(fā)射的光通過(guò)的基準(zhǔn)區(qū)域和 容許上述光的一部分通過(guò)的振幅相位調(diào)制區(qū)域的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模對(duì) 曝光對(duì)象面進(jìn)行曝光的方法，其特征在于
4上述網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的振幅相位調(diào)制區(qū)域中的下述式的(])的值
比上述基準(zhǔn)區(qū)域中的下述式的(])的值大182° ~ 203°, = </> 1 一 0 2
* 1 = 3 6 OdegX J]nixti/;i
其中，i:各區(qū)域中存在的相位調(diào)制層的編號(hào)，ni:各區(qū)域中存在
的第i相位調(diào)制層的折射率，t"各區(qū)域中存在的第i相位調(diào)制層的厚 度，X:光的波長(zhǎng)，
0 2 =arg(2(m - iki)/(ni + m +1 - i(ki + ki +1))}
其中，i:規(guī)定各區(qū)域中存在的界面的層的編號(hào)，ni:規(guī)定各區(qū)域 中存在的界面的第i層的折射率，k"規(guī)定各區(qū)域中存在的界面的第i 層的衰減系數(shù)。
與曝光方法有關(guān)的另一方面的特征在于
上述網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的振幅相位調(diào)制區(qū)域?qū)τ诨鶞?zhǔn)區(qū)域的相 位調(diào)制量以通過(guò)上述移相掩模后的光的波面移動(dòng)到上述光源一側(cè)的方 向?yàn)檎?，是超過(guò)180度的值。
與曝光方法有關(guān)的又一方面的特征在于
上述網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的振幅相位調(diào)制區(qū)域?qū)τ诨鶞?zhǔn)區(qū)域的相 位調(diào)制量以通過(guò)上述移相掩模后的光的波面移動(dòng)到上述光源 一側(cè)的方 向?yàn)檎?，A{360。xn+ (182。 ~ 203。) } ( n是整數(shù))。
上述光源和光可分別定為超高壓水銀燈和該超高壓水銀燈發(fā)出 的i線(xiàn)。可使用1/2倍~1倍的成像光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)上述曝光對(duì)象面的 成像。上述基準(zhǔn)區(qū)域可定為包含最小直徑為0.4~0.8|im的孤立圖案。
此外，本發(fā)明是一種具有容許從光源發(fā)射的光通過(guò)的基準(zhǔn)區(qū)域和 容許上述光的一部分通過(guò)的振幅相位調(diào)制區(qū)域的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模， 其特征在于
上述網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的振幅相位調(diào)制區(qū)域中的下述式的(j)的值 比上述基準(zhǔn)區(qū)域中的下述式的(j)的值大182。 ~ 203°，<formula>formula see original document page 6</formula>
其中，i:各區(qū)域中存在的相位調(diào)制層的編號(hào)，ni:各區(qū)域中存在
的第i相位調(diào)制層的折射率，ti:各區(qū)域中存在的第i相位調(diào)制層的厚
度，X:光的波長(zhǎng)，
<formula>formula see original document page 6</formula>
其中，i:規(guī)定各區(qū)域中存在的界面的層的編號(hào)，Hi:規(guī)定各區(qū)域
中存在的界面的第i層的折射率，kj:規(guī)定各區(qū)域中存在的界面的第i
層的衰減系數(shù)。
與網(wǎng)目調(diào)型移相掩模有關(guān)的另一方面的特征在于
上述網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的振幅相位調(diào)制區(qū)域?qū)τ诨鶞?zhǔn)區(qū)域的相
位調(diào)制量以通過(guò)上述移相掩模后的光的波面移動(dòng)到上述光源一側(cè)的方
向?yàn)檎?，是超過(guò)180度的值。
與網(wǎng)目調(diào)型移相掩模有關(guān)的又一方面的特征在于
上述網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的振幅相位調(diào)制區(qū)域?qū)τ诨鶞?zhǔn)區(qū)域的相
位調(diào)制量是{360 11+ (182。 ~ 203。) } ( n是整數(shù))。 與網(wǎng)目調(diào)型移相掩模有關(guān)的又一方面的特征在于 上述網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的振幅相位調(diào)制區(qū)域具有像面附近的光
強(qiáng)度的分布對(duì)于上述像面對(duì)稱(chēng)的層結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明中，上述式中的小l表示通過(guò)光在分別構(gòu)成網(wǎng)目調(diào)型移
差，小2表示在上述材料的界面上產(chǎn)生的相位跳躍(相位的變化)。
按照與網(wǎng)目調(diào)型移相掩模和使用了該網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的曝光 方法有關(guān)的本發(fā)明，通過(guò)將從上述振幅相位調(diào)制區(qū)域中的(j)=小l - (|)2 的值減去上述基準(zhǔn)區(qū)域中的(|) = (|)1-(|)2的值的值設(shè)定為182° ~ 203°， 使關(guān)于網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的光強(qiáng)度分布、即空中像對(duì)于像面呈對(duì)稱(chēng)， 可減小關(guān)于光軸方向的變化。因此，可得到比較深的焦深。根據(jù)這一 點(diǎn)，即使是具有比較大的板厚偏差的玻璃基板，也可將其作成被曝光 基板。


圖l是曝光裝置的概略圖。
圖2是網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的一例的平面圖。 圖3是沿圖2的線(xiàn)3-3得到的剖面圖。
圖4是另外的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的例子的與圖3同樣的剖面圖。 圖5是另外的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的例子的與圖3同樣的剖面圖。 圖6是另外的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的例子的與圖3同樣的剖面圖。 圖7是另外的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的例子的與圖3同樣的剖面圖。 圖8U)是通過(guò)使用與本發(fā)明有關(guān)的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模得到的空
中像(光強(qiáng)度分布圖)，圖8 (b)是通過(guò)使用相同類(lèi)型的現(xiàn)有的網(wǎng)目
調(diào)型移相掩模得到的空中像。
圖9(a)是通過(guò)使用與本發(fā)明有關(guān)的具有另外的相位調(diào)制量的網(wǎng)
目調(diào)型移相掩模得到的空中像，圖9 (b)是通過(guò)使用相同類(lèi)型的現(xiàn)有
的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模得到的空中像。
圖10 (a)是通過(guò)使用與本發(fā)明有關(guān)的具有另外的相位調(diào)制量的
網(wǎng)目調(diào)型移相掩模得到的空中像，圖10 (b)是通過(guò)使用相同類(lèi)型的
現(xiàn)有的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模得到的空中像。
圖11 (a)、圖11 (b)和圖11 (c)分別是通過(guò)使用被設(shè)定為不
同的相位調(diào)制量的圖9中示出的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模得到的空中像。圖
11 (b)與圖9 (a)是相同的。
圖12 (a)是通過(guò)使用與本發(fā)明有關(guān)的具有另外的相位調(diào)制量的
網(wǎng)目調(diào)型移相掩模得到的空中像，圖12 (b)是通過(guò)使用相同類(lèi)型的
現(xiàn)有的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模得到的空中像。
圖13 (a)是通過(guò)使用與本發(fā)明有關(guān)的具有另外的相位調(diào)制量的
網(wǎng)目調(diào)型移相掩模得到的空中像，圖13 (b)是通過(guò)使用相同類(lèi)型的
現(xiàn)有的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模得到的空中像。
圖14是示出關(guān)于與本發(fā)明有關(guān)的不同類(lèi)型的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模
的相位調(diào)制量的最佳值及其上限值和下限值。圖15是對(duì)圖14中示出的值進(jìn)行作圖得到的曲線(xiàn)圖。
具體實(shí)施例方式
如果參照說(shuō)明與本發(fā)明有關(guān)的啄光方法的圖l，則從光源10發(fā)射 的光12通過(guò)網(wǎng)目調(diào)型移相掩模(以下，簡(jiǎn)單稱(chēng)為「掩^=莫」)14，經(jīng)過(guò) 包含透鏡的成像光學(xué)系統(tǒng)16，到達(dá)在由硅晶片或玻璃基板、樹(shù)脂基板 等構(gòu)成的膝光對(duì)象物18上被涂敷的光刻膠所規(guī)定的面(曝光對(duì)象面) 20，對(duì)該曝光對(duì)象面進(jìn)行膝光。由此，將在掩模上形成的圖案(參照 圖2)轉(zhuǎn)印到曝光對(duì)象面20上。將曝光對(duì)象面20配置在由成像光學(xué) 系統(tǒng)16決定的像面或其附近。曝光倍率可定為1/2 ~ 1倍。
光源10例如由超高壓水銀燈構(gòu)成，從該水銀燈發(fā)射的光12包含 i線(xiàn)(波長(zhǎng)365腿)。
如圖2中所示，掩模14具有容許光12通過(guò)的多個(gè)基準(zhǔn)區(qū)域22 和容許光12的一部分通過(guò)的振幅相位調(diào)制區(qū)域24。在此，關(guān)于光的 通過(guò)，可考慮用光源決定的既定波長(zhǎng)的光。此外，所謂光12的一部分 通過(guò)，意味著只使光的能量的一部分通過(guò)、即使光的能量衰減。此外， 在基準(zhǔn)區(qū)域22中，與振幅相位調(diào)制區(qū)域24相比，假定光的衰減小。 在圖示的例子中，各自的基準(zhǔn)區(qū)域22規(guī)定具有矩形的平面形狀的孤立 圖案。因此，在曝光對(duì)象面20上對(duì)上述孤立圖案進(jìn)行曝光。作為一例， 可假定上述孤立圖案具有0.4~0.8nm的一邊的長(zhǎng)度(最小長(zhǎng)度)(在 圓形的情況下是最小直徑)的圖案。
如圖3~圖7中所示，掩模14由石英基板26和在其表面上層疊 的網(wǎng)目調(diào)膠片28構(gòu)成，基準(zhǔn)區(qū)域22由石英基板26的一部分構(gòu)成，振 幅相位調(diào)制區(qū)域24由網(wǎng)目調(diào)膠片28和位于其正下方的石英基板26 的另外一部分構(gòu)成。
網(wǎng)目調(diào)膠片28由CrON、 MoSiON、 WSiON、 SiN等的光吸收材 料構(gòu)成，吸收通過(guò)該材料的光的約99~80%。因而，基準(zhǔn)區(qū)域22具 有大致100%的光透射率，振幅相位調(diào)制區(qū)域24具有約1 20%的光 透射率。因此，通過(guò)振幅相位調(diào)制區(qū)域24的光，除了其相位如后述那樣 被調(diào)制外，其振幅也同時(shí)被調(diào)制。
構(gòu)成振幅相位調(diào)制區(qū)域24的一部分的網(wǎng)目調(diào)膠片28可如圖3、 圖4和圖7中所示那樣由單層構(gòu)成，或可如圖5和圖6中所示那樣由 2層30、 32構(gòu)成，或可由大于等于3的多層(未圖示)構(gòu)成。如圖5 和圖6中所示，可使厚度尺寸不同的2層30、 32的上下位置反過(guò)來(lái)。
此外，如圖4和圖7中所示，可將基準(zhǔn)區(qū)域22中的石英基板26 的表面(在圖中是上面)34和振幅相位調(diào)制區(qū)域24中的表面36設(shè)定 成具有臺(tái)階差。在圖4中示出的例子中，石英基板26的一部分被切除， 在圖上，基準(zhǔn)區(qū)域22中的表面34處于比振幅相位調(diào)制區(qū)域24中的表 面36低的位置上。在圖7中示出的例子中，將網(wǎng)目調(diào)膠片28的一部 分配置成部分地被埋入石英基板26中，故相反地基準(zhǔn)區(qū)域22中的表 面34處于比振幅相位調(diào)制區(qū)域24中的表面36高的位置上。
基準(zhǔn)區(qū)域22與振幅相位調(diào)制區(qū)域24中的層結(jié)構(gòu)的差別發(fā)生相位 差，但將有助于相位差的發(fā)生的單個(gè)或多個(gè)層稱(chēng)為相位調(diào)制層。例如 在圖4中示出的例子中，在基準(zhǔn)區(qū)域22中空氣層40是相位調(diào)制層， 此外，在振幅相位調(diào)制區(qū)域24中基板26的一部分的層38和網(wǎng)目調(diào)膠 片28是相位調(diào)制層。
利用與本發(fā)明有關(guān)的掩模14得到的相位調(diào)制量是超過(guò)180。的大 小，最好是182。~203。，更詳細(xì)地說(shuō)，以通過(guò)上述移相掩模后的光的 波面移動(dòng)到上述光源一側(cè)的方向?yàn)檎?，A{360°xn+ (182。~203°)} (n是整數(shù))。通過(guò)將上述相位調(diào)制量設(shè)定為這樣的值，與設(shè)定成作 為現(xiàn)有的相位調(diào)制量的180。的情況相比，可使焦深更大、即更深。
如后述那樣，關(guān)于上述網(wǎng)目調(diào)型移相掩模，通過(guò)將該振幅相位調(diào) 制區(qū)域作成具有像面附近的光強(qiáng)度的分布對(duì)于上述像面呈對(duì)稱(chēng)的層結(jié) 構(gòu)的區(qū)域，可得到上述效果。
上述相位調(diào)制量是將以下的2式分別應(yīng)用于掩模14的兩區(qū)域22 、
24得到的值(|) ( =(|)1-小2)的差。
<M=36 OdegX J]nixti/;i在此，i是各區(qū)域22或24中存在的相位調(diào)制層的編號(hào)，ni是各 區(qū)域22或24中存在的第i相位調(diào)制層的折射率，tj是各區(qū)域22或24 中存在的第i相位調(diào)制層的厚度，X是光12的波長(zhǎng)。
<formula>formula see original document page 10</formula>
在此，i是規(guī)定各區(qū)域22或24中存在的界面的層的編號(hào)，ni是 規(guī)定各區(qū)域22或24中存在的界面的第i層的折射率，ki是規(guī)定各區(qū) 域22或24中存在的界面的第i層的衰減系數(shù)。將i定為從光源一側(cè) 起順序地加上的編號(hào)。必須考慮到最外界面的外側(cè)的材料或?qū)?。例?在圖3的結(jié)構(gòu)中的振幅相位調(diào)制區(qū)域24中，以考慮與基板26和網(wǎng)目 調(diào)膠片28相接的空氣層。再有，小將透過(guò)掩模后的波面移動(dòng)到光源一 側(cè)的方向定為正，在求(|)時(shí)之所以將(|)1定為正、將小2定為負(fù)進(jìn)行了加 法運(yùn)算，是為了使其合并在一起。
從上述(()l的計(jì)算式可明白，通過(guò)增加相位調(diào)制層的厚度，可將 上述相位調(diào)制量的大小設(shè)定得更大。但是，在改變上述相位調(diào)制量時(shí)， 希望振幅調(diào)制量不變化。例如，在網(wǎng)目調(diào)膠片28由單一的層構(gòu)成的情 況下，通過(guò)改變?cè)搯我粚拥牟牧辖M成，此外在由多個(gè)層構(gòu)成的情況下， 利用各層的光學(xué)特性不同，通過(guò)加減各層的厚度而不改變材料組成， 可同時(shí)控制上述相位調(diào)制量和上述振幅調(diào)制量。
上述小l的計(jì)算式中的相位調(diào)制層，在圖3中示出的掩模14的例 子中，在基準(zhǔn)區(qū)域22中是空氣層40，在振幅相位調(diào)制區(qū)域24中是網(wǎng) 目調(diào)膠片28。此外，在圖5和圖6中示出的例子中，在基準(zhǔn)區(qū)域22 中分別是空氣層40，在振幅相位調(diào)制區(qū)域24中是網(wǎng)目調(diào)膠片(層30 和層32) 28。
與此不同，在圖7的例子中，在基準(zhǔn)區(qū)域22中是石英基板26的 一部分38和空氣層40，在振幅相位調(diào)制區(qū)域24中是網(wǎng)目調(diào)膠片28。
用以上的說(shuō)明可知，關(guān)于在上述(j)l的計(jì)算方面基準(zhǔn)區(qū)域22和振 幅相位調(diào)制區(qū)域24的共同部分、即在圖3、圖5和圖6的例子中石英 基板26、在圖4和圖7的例子中與石英基板26中的相位調(diào)制層38相 比存在于下方的部分，由于在上述(|)的計(jì)算中計(jì)算式(1)1中的要素iii被抵消，故關(guān)于這些共同部分在實(shí)際中沒(méi)有必要成為計(jì)算式(l)l的要素。
其次，規(guī)定計(jì)算式小2中的界面的層，在圖3、圖5和圖6的例子 中在基準(zhǔn)區(qū)域22中是石英基板26和與其相接的空氣層40,在振幅相 位調(diào)制區(qū)域24中是石英基板26、網(wǎng)目調(diào)膠片28 (在圖5和圖6的例 子中是層30和層32)和與其相接的空氣層。此外，在圖4的例子中， 在基準(zhǔn)區(qū)域22中是石英基板26和與其相接的空氣層40，在振幅相位 調(diào)制區(qū)域24中是石英基板26、層38、網(wǎng)目調(diào)膠片28和與其相接的空 氣層，在圖7的例子中，在基準(zhǔn)區(qū)域22中是石英基板26、層38和與 該層相接的空氣層40，在振幅相位調(diào)制區(qū)域24中是石英基板26、網(wǎng) 目調(diào)膠片28和與其相接的空氣層。在小2的計(jì)算中，與小l的計(jì)算不同， 必須考慮共同部分的層結(jié)構(gòu)。
計(jì)算式())l表示光12在上述相位調(diào)制層中傳送時(shí)產(chǎn)生的光12的 相位差。
此外，計(jì)算式小2表示在上述層相互間的界面上產(chǎn)生的光12的相 位跳躍(相位的變化)。這是光從具有折射率ni和衰減系數(shù)ki的層朝 向具有折射率nw和衰減系數(shù)kw的層入射時(shí)的這些層的界面中的菲 涅耳系數(shù)(光的復(fù)振幅之比)T = 2 (in - ikj) / ( ni + ni+1 - i ( kj + ki+1)) 的相位角。
再有，在小的計(jì)算中，未考慮因上述界面導(dǎo)致的重復(fù)反射的影響。 這是因?yàn)?，由于在網(wǎng)目調(diào)型移相掩模中上述層的衰減系數(shù)即吸收率大， 故可將其忽略。
即使不知道層結(jié)構(gòu)，也可利用相位差測(cè)定裝置(例如使用 Mach-Zehnder干涉計(jì)的方式的裝置)測(cè)定掩模14的相位調(diào)制量和透 射率。此外，可利用橢偏儀測(cè)定上述層的折射率和衰減系數(shù)。
其次，在圖8 (a)、圖9 (a)和圖10 U)以及圖8 (b)、圖 9 (b)和圖10 (b)中關(guān)于具有由圖3中示出的單一層構(gòu)成的網(wǎng)目調(diào) 膠片的掩模示出改變了網(wǎng)目調(diào)膠片的材料和厚度的情況的像面附近的 空中像(光強(qiáng)度分布圖)。上述掩模的圖案使用了與圖2同樣的0.5nm 見(jiàn)方的正方形。在這些圖中，用等高線(xiàn)示出光強(qiáng)度，在用這些等高線(xiàn)包圍的部分中，用最內(nèi)側(cè)的等高線(xiàn)包圍的部分的光強(qiáng)度最高。關(guān)于光
強(qiáng)度的值，將與透射率100%的掩模對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度規(guī)格化為1。此外，在 各圖的上方位置上示出了上述網(wǎng)目調(diào)膠片的厚度尺寸的設(shè)定值(T) 和所得到的相位調(diào)制量(°)。再有，相位調(diào)制量是利用上述計(jì)算式(|) 從設(shè)定值(T)求出的值。
圖8、圖9和圖10中示出的掩模中的上述網(wǎng)目調(diào)膠片的光學(xué)特性 分另寸是n = 2.0和k = 0.519、 n = 2.40和k = 0.719以及n = 3.0和k = 1,04。
各圖中的縱軸和橫軸分別表示離像面的距離(nm)和像面上的 坐標(biāo)(pm)?？v軸的O表示包含該O的面是像面。關(guān)于縱軸的值，用 正數(shù)表示接近于成像光學(xué)系統(tǒng)的值。此外，橫軸的O點(diǎn)表示矩形圖案 的中心。
從圖8 (b)、圖9 (b)和圖10 (b)可明白，在將相位差(相 位調(diào)制量)設(shè)定為180。的情況下，光強(qiáng)度分布對(duì)于像面都呈非對(duì)稱(chēng)。 因此，光軸方向的變化大。即，焦深淺。與此不同，從圖8(a)、圖 9 (a)和圖10 (a)可明白，在將相位差設(shè)定為比180。大的情況下， 光強(qiáng)度分布對(duì)于像面都呈對(duì)稱(chēng)。因此，光軸方向的變化小。即，焦深 深。這一點(diǎn)顯示出，與將相位調(diào)制量定為180。的掩模相比，具有超過(guò) 180。的相位調(diào)制量的與本發(fā)明有關(guān)的掩模14具有深的焦深。
其次，在圖11 (a)、圖11 (b)和圖11 (c)中示出既維持圖9 (a)中示出的例子中的條件又改變了網(wǎng)目調(diào)膠片28的厚度的情況的 空中像。但是，圖11 (b)與圖9 (a)是相同的，為了參照起見(jiàn)再次 示出。
圖ll(a)和(c)分別示出將圖11(b)中示出的相位調(diào)制量(187。) 作為最佳值、與該值的差分別為士5。的相位調(diào)制量U92。和182°)的情 況的空中像。可以說(shuō)這些空中像分別在圖上大致在上下呈對(duì)稱(chēng)。在處 于離相位調(diào)制量的最佳值為土5。的范圍的相位調(diào)制量下能實(shí)現(xiàn)上述那 樣的對(duì)稱(chēng)性這一點(diǎn)即使在圖4~7中示出的其它的掩模14中也是同樣 的。
按照上述計(jì)算，在離上述最佳值超過(guò)土5。的范圍的相位調(diào)制量中，深變淺。
在圖12 (a) 、 (b)和圖13 (a) 、 (b)中分別示出對(duì)于圖5 和圖6中示出的掩才莫14的例子進(jìn)行的與圖8~圖10中示出的同樣的 研究結(jié)果。
在圖12中示出的例子中，網(wǎng)目調(diào)膠片的層30和層32分別由 CrON和CrN構(gòu)成，各自的厚度在U)中是135nm和20nm，在(b) 中是128nm和20nm。在圖13中示出的例子中，網(wǎng)目調(diào)膠片的層32 和層30分別由CrN和CrON構(gòu)成，各自的厚度在(a)中是20nm和 135證，在(b)中是20nm和125nm。
在圖12和圖13中示出的例子中的上述相位調(diào)制量的最佳值分別 是1卯。和194。，可知即使在該層結(jié)構(gòu)中，最佳的相位差也比180°大。
在圖14中與其上限值(+5。中的)和下限值(-5°中的) 一起 示出用圖8-圖IO的結(jié)果(關(guān)于圖3中示出的結(jié)構(gòu)的掩模的)和圖12 的結(jié)果(關(guān)于圖5中示出的結(jié)構(gòu)的掩模的)、圖13的結(jié)果(關(guān)于圖6 中示出的結(jié)構(gòu)的掩模的)得到的最佳的相位調(diào)制量。
如果在曲線(xiàn)圖中示出圖14中示出的值，則如圖15中所示。用實(shí) 線(xiàn)示出的折線(xiàn)表示關(guān)于各掩模的最佳相位調(diào)制量，用其上下的虛線(xiàn)示 出的折線(xiàn)分別表示上限值和下限值。
從該曲線(xiàn)圖可得到182。~203?；騵360 11+ (182° ~ 203° ) }作為 實(shí)現(xiàn)具有上述對(duì)稱(chēng)性的空中像的相位調(diào)制量、即可得到深的焦深的相 位調(diào)制量的值。
實(shí)施例1
用以下的條件進(jìn)行了對(duì)光刻膠的曝光。 波長(zhǎng) 365nm (i線(xiàn))
曝光倍率 等倍率 數(shù)值孔徑 0.35 相干因子cr 0.4
曝光圖案 0.5inm見(jiàn)方的正方形開(kāi)口
掩模結(jié)構(gòu) 是圖6中示出的相位調(diào)制量為194。的網(wǎng)目調(diào)型移
13相掩模14，其石英基板26具有6.35mm的厚度尺寸，此外，其網(wǎng)目 調(diào)膠片28的層32、 30分別具有20nm和135nm的厚度尺寸。層32、 30分別由CrN和CrON構(gòu)成。
其結(jié)果，在光刻膠膜表面(曝光對(duì)象面)的圖案的一邊的長(zhǎng)度處 于0.5jLim士其10°/。的范圍內(nèi)是有效的判斷基準(zhǔn)下，得到了焦深6jim。 為了比較起見(jiàn)，在使用相位調(diào)制量為180。的同樣的結(jié)構(gòu)的網(wǎng)目調(diào)型移 相掩模進(jìn)行了同樣的曝光時(shí)，所得到的焦深是limn。根據(jù)這一點(diǎn)，按 照使用了與本發(fā)明有關(guān)的掩模的曝光方法，確認(rèn)了與現(xiàn)有相比可使焦 深更深。
權(quán)利要求
1. 一種具有容許從光源發(fā)射的光通過(guò)的基準(zhǔn)區(qū)域和容許上述光的一部分通過(guò)的振幅相位調(diào)制區(qū)域的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模，其特征在于上述網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的振幅相位調(diào)制區(qū)域具有像面附近的光強(qiáng)度的分布對(duì)于上述像面對(duì)稱(chēng)的層結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供對(duì)曝光對(duì)象面進(jìn)行曝光用的方法和在該方法中被使用的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模。網(wǎng)目調(diào)型移相掩模具有容許從光源發(fā)射的光通過(guò)的基準(zhǔn)區(qū)域和容許上述光的一部分通過(guò)的振幅相位調(diào)制區(qū)域。網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的振幅相位調(diào)制區(qū)域?qū)τ诨鶞?zhǔn)區(qū)域的相位調(diào)制量是{360°×n+(182°～203°)}(n是整數(shù))。
文檔編號(hào)H01L21/027GK101441406SQ200810181238
公開(kāi)日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2006年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月6日
發(fā)明者谷口幸夫 申請(qǐng)人:株式會(huì)社液晶先端技術(shù)開(kāi)發(fā)中心