專利名稱：X射線掩模的制造方法和半導(dǎo)體器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種X射線掩模的制造方法和利用通過該制造方法制造的X射線掩模的半導(dǎo)體器件制造方法。
背景技術(shù)：
就X射線近似曝光方法來說，在X射線掩模和形成有光刻膠膜的晶片接近配置的狀態(tài)下，實行X射線照射。這時，利用在X射線透過體上形成有X射線吸收體圖形的膜層掩模。通過該膜層掩模向晶片照射X射線。因此，借助于透過膜層掩模的X射線透過體部分的X射線，在光刻膠膜上邊形成光學(xué)圖像。
這時，構(gòu)成光刻膠膜的原子吸收X射線。因此，從光刻膠膜產(chǎn)生二次電子。由此，構(gòu)成光刻膠膜的分子引起化學(xué)變化。隨著該化學(xué)變化，光刻膠膜上形成與膜層掩模的X射線透過體部分圖形對應(yīng)的圖形潛像。
然后，通過使光刻膠膜顯影，除去潛像部分和潛像部分以外的部分兩者之一。因此，將膜層掩模的X射線透過體部分的圖形復(fù)制到光刻膠膜上。
并且，由光學(xué)圖像決定的在光刻膠膜上形成的圖形的分辨率R，由R=k(λ×G)]]>表示。
這里，k是取決于光刻膠工藝等的常數(shù)，λ是曝光波長，G是X射線掩模表面與晶片上光刻膠膜表面之間的距離。另外，以后，把G叫做掩模-光刻膠間隔。
現(xiàn)在，在掩模-光刻膠間隔G采用10μm膜層掩模的場合，進(jìn)行曝光波長為0.7nm～1.2nm范圍的曝光。這種場合，往光刻膠膜復(fù)制的膜層掩模上的圖形要是約60nm的圖形，就成為該復(fù)制后的圖形分辨率滿足規(guī)定的基準(zhǔn)。進(jìn)而就提高分辨率的辦法而言，可以考慮或縮小曝光波長，或縮小掩模-光刻膠間隔G的辦法。
然而，若縮小掩模-光刻膠間隔G，就得使X射線掩模與光刻膠膜接觸。因此，X射線掩模破損的危險性增大。并且，對掩模-光刻膠間隔G而言包括設(shè)定誤差，所以存在不可能將掩模-光刻膠間隔G縮小到極其之小的問題。
另一方面，若縮小曝光波長，則隨X射線照射在光刻膠膜內(nèi)產(chǎn)生的二次電子能量提高，存在分辨率下降的問題。
首先，使用現(xiàn)有的X射線掩模，曝光波長λ和掩模-光刻膠間隔G為規(guī)定條件的場合，說明提高圖形分辨率的方法。
為此，不改變曝光波長λ和掩模-光刻膠間隔G，利用圖1，說明采用提高分辨率R的X射線移相掩模形成光學(xué)圖像的原理。另外，該原理刊載在文獻(xiàn)K.Fujii，K.Suzuki和Y.Matsui，Jpn.J.Appl.Phys.，Vol.38(1999)pp.7076～7079中。
圖1是用于說明形成計劃配置有不設(shè)置X射線吸收體的開口部和設(shè)置X射線吸收體的遮光部的線條-間隙圖形(以下，稱為「L&S圖形」)的X射線移相掩模1的效果圖。
如圖1所示，X射線移相掩模1，在X射線透過體3的下側(cè)設(shè)有X射線吸收體2。一般，X射線基本被X射線吸收體2吸收，但基本透過X射線透過體3。因此，分別考察X射線吸收體2彼此間的開口部正下方光刻膠膜上的點P和由X射線吸收體2構(gòu)成的遮光部正下方光刻膠膜上的點Q處的X射線強(qiáng)度。
圖1中，透過開口部的X射線產(chǎn)生的光學(xué)圖像以實線描繪，透過遮光部的X射線產(chǎn)生的光學(xué)圖像以虛線描繪。由圖1可知，透過開口部的X射線，不但在開口部正下方而且在遮光部正下方也形成光學(xué)圖像。因而，X射線移相掩模的分辨率低下。
可是，實際上，光學(xué)圖像是透過開口部的X射線和透過遮光部的X射線疊加的圖象。所以，為了增強(qiáng)光學(xué)圖像的反差，需要制成在點P透過開口部的X射線和透過遮光部的X射線增強(qiáng)光學(xué)圖像，在點Q透過開口部的X射線和透過遮光部的X射線減弱光學(xué)圖像這樣的X射線移相掩模。
其次，說明用于提高光學(xué)圖像反差的條件。透過X射線吸收體2之際產(chǎn)生的X射線移相量設(shè)為φabs，由光路D→P與光路C→P之差引起的X射線幾何學(xué)相位差設(shè)為φgeo。這種場合，在點P，透過開口部的X射線(B→D→P)和透過遮光部的X射線(A→C→P)增強(qiáng)的條件是(1)φgeo+φabs＝0。
并且，在點Q，透過開口部的X射線(B→D→Q)和透過遮光部的X射線(A→C→Q)減弱的條件是(2)φgeo-φabs＝π。
所以，與式(1)和式(2)的雙方條件對應(yīng)的最佳相位條件是φgeo＝-φabs＝0.5π。
接著，用(Ip-Iq)/(Ip+Iq)定義光學(xué)圖像反差。這里，Ip是開口部正下方光刻膠膜上的X射線強(qiáng)度，Iq是遮光部正下方光刻膠膜上的X射線強(qiáng)度。
起因于透過開口部X射線的點P的X射線強(qiáng)度設(shè)為1，起因于透過開口部X射線的點Q的X射線強(qiáng)度設(shè)定為a。并且，起因于透過遮光部X射線的點P的X射線強(qiáng)度是起因于透過開口部X射線的點P的X射線強(qiáng)度的1/MC倍。
于是，起因于透過遮光部X射線的點Q的X射線強(qiáng)度是a/MC。這里，MC是掩模反差，相當(dāng)于X射線吸收體2的透過率倒數(shù)。
按上述這種條件，最佳相位條件下的光學(xué)圖像反差就是((1+2a/MC)-|1/MC-2a|)/((1+2a/MC)+|1/MC-2a|))。
進(jìn)而，2a＝1/MC時，光學(xué)圖像反差達(dá)到最大值1，這是獲得理想光學(xué)圖像的條件。
并且，根據(jù)在先文獻(xiàn)的K.Fujii，K.Suzuki和Y.Matsui，Jpn.J.Appl.Phys.，Vol.38(1999)pp.7076～7079，刊載如下。
例如，考慮曝光波長λ＝0.78nm、掩模-光刻膠間隔G＝12μm和掩模反差MC＝2.5的場合。這種場合下，對于70nm間距的L&S圖形，如果采用厚度290nm的鉭(Ta)作為X射線吸收體2的X射線掩模而言，就是φabs＝0.54π。
并且，考慮曝光波長λ＝0.78nm、掩模-光刻膠間隔G＝7μm和掩模反差MC＝2的場合。這種場合下，對于50nm間距的L&S圖形，如果采用厚度370nm的鉬(Mo)作為X射線吸收體2的X射線掩模而言，就是φabs＝0.5π。
下面說明有關(guān)實現(xiàn)上述最佳相位條件的X射線掩模的課題。在先文獻(xiàn)中，敘述了關(guān)于曝光波長使用0.78nm的X射線場合下，采用滿足最佳相位條件的掩模反差MC＝2和掩模反差MC＝2.5二者之一的X射線吸收體2的X射線移相掩模1。并且，該在先文獻(xiàn)中，對于曝光波長λ不變而不同的掩模-光刻膠間隔G，敘述了能夠提高分辨率的辦法。
另一方面，正如前面所述，為了提高分辨率縮小曝光波長λ也是有效的。但是，在先文獻(xiàn)中，至于為了避免掩模受破損等的危險，對于不改變掩模-光刻膠間隔G而縮小曝光波長λ提高分辨率R的方法，卻沒有敘述。
實際上，現(xiàn)有用作X射線吸收體2的鎢和鉭，各自吸收X射線可能的波長邊界的吸收端是0.69nm和0.73nm。因此，只是比X射線吸收端的波長稍短的波長，假如是滿足φabs＝-0.5π，掩模反差MC就增加。其結(jié)果，X射線不透過X射線吸收體2。因此，移相效應(yīng)貢獻(xiàn)程度下降。因而，光學(xué)圖像反差下降。
另一方面，與現(xiàn)有同樣，掩模反差MC為2～3左右的場合，X射線吸收體2的移相量φabs從-0.5π變成接近零。此時，不能實現(xiàn)最佳相位條件。并且，φgeo不滿足最佳相位條件，在更寬的掩模-光刻膠間隔G進(jìn)行圖形復(fù)制的場合下，圖形分辨率惡化。
并且，就現(xiàn)有的X射線掩模而言，2a＝1/MC的場合，光學(xué)圖像反差變?yōu)樽畲笾?。但是，a的值由形成X射線掩模的圖形尺寸、X射線的曝光波長、和掩模-光刻膠間隔G決定。
實際上，形成X射線掩模的圖形尺寸、X射線曝光波長和掩模-光刻膠間隔G決定以后，如果不滿足2a＝1/MC的掩模反差，就不可能實現(xiàn)光學(xué)圖像反差為1的理想狀態(tài)。
象現(xiàn)有的那樣，使用由一種物質(zhì)構(gòu)成的X射線吸收體2的場合，唯一地決定移相量和掩模反差MC。因此，不一定獲得滿足2a＝1/MC的掩模反差MC。
為了解決上述這個問題，雖然開發(fā)了各種X射線掩模，但是還沒有開發(fā)出能進(jìn)一步提高使用X射線掩模形成半導(dǎo)體器件圖形的分辨率的X射線掩模。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種能夠提高半導(dǎo)體器件圖形分辨率的X射線掩模的制造方法，以及利用用該制造方法制造的X射線掩模的半導(dǎo)體器件的制造方法。
本發(fā)明第1方面的X射線掩模制造方法，具備形成X射線透過體的工序；以及形成X射線透過體上方形成疊層構(gòu)造的X射線吸收體的工序。并且，該制造方法中，作為疊層構(gòu)造的X射線吸收體，使用組成不同的兩種以上的層。
按照上述制造方法，通過調(diào)整組成不同的兩種以上的層透過率和移相量之中的至少任一方，可以制造X射線掩模，具有由單一組分層的X射線吸收體不能實現(xiàn)的規(guī)定功能。
本發(fā)明第2方面的X射線掩模制造方法，具備形成X射線透過體的工序；以及在X射線透過體上方形成X射線吸收體的工序。并且，該制造方法中，作為X射線吸收體，使用組成不同的兩種以上的物質(zhì)。
按照上述制造方法，通過調(diào)整兩種以上物質(zhì)的透過率和移相量之中的至少任一方，可以制造X射線掩模，具有由單一種類的X射線吸收體不能實現(xiàn)的規(guī)定功能。
本發(fā)明第3方面的X射線掩模制造方法，具備形成挖入X射線透過體的部分和挖入部分以外的部分的工序；以及在挖入部分以外的部分上方形成X射線吸收體的工序。
按照上述制造方法，通過調(diào)整挖入部以外的部分和X射吸收體是各自透過率和移相量之中的至少任一方，可以制造具有只用形成單一種類X射線吸收體不能實現(xiàn)的規(guī)定功能的X射線掩模。
本發(fā)明第4方面的X射線掩模制造方法，具備形成X射線透過體的工序；X射線透過體上方形成第1X射線吸收體的工序；以及第1X射線吸收上邊，形成與第1X射線吸收體圖形尺寸不同的第2X射線吸收體的工序。
按照上述制造方法，通過調(diào)整兩種X射吸收過體圖形尺寸之中的至少任一方，可以制造X射線掩模，具有由單一種類X射線吸收體不能實現(xiàn)的規(guī)定功能。
本發(fā)明第1方面的半導(dǎo)體器件制造方法，關(guān)于在形成X射線光學(xué)圖像位置的光刻膠膜與X射線掩模之間，透過X射線掩模的X射線透過部的X射線相位與透過X射線掩模的X射線吸收體的X射線相位之間產(chǎn)生的X射線幾何學(xué)相位差為包括0.5π，而且0.5π附近范圍內(nèi)的條件下，利用X射線掩模進(jìn)行曝光工序。并且，X射線掩模具備X射線透過體，以及由具有X射線透過體上邊形成的2層以上層的疊層構(gòu)造構(gòu)成的X射線吸收體。并且，疊層構(gòu)造包括互相不同組成的2層以上的層。并且，透過X射線吸收體的X射線移相量在0.3π～0.6π范圍內(nèi)的條件，和，透過X射線吸收體的X射線透過率在30％～60％范圍內(nèi)的條件之中任一方的條件成立。
按照上述構(gòu)成，就能夠用高的光學(xué)圖像反差，從X射線掩模往光刻膠膜復(fù)制圖形，所以能夠提高半導(dǎo)體器件上形成的圖形精度。
本發(fā)明第2方面的半導(dǎo)體器件制造方法如下。首先，在形成X射線光學(xué)圖像位置的光刻膠膜與X射線掩模之間，計算透過X射線掩模的X射線透過部的X射線相位與透過X射線掩模的X射線吸收體的X射線相位之間產(chǎn)生的X射線幾何學(xué)相位差。其次，計算透過X射線吸收體的X射線移相量。
對本發(fā)明的制造方法而言，在幾何學(xué)相位差與移相量之差的絕對值是包括π，而且π附近范圍內(nèi)的值的條件下，使用X射線掩模進(jìn)行曝光工序。并且，X射線掩模具備X射線透過體、和由具有X射線透過體上邊形成的2層以上的層疊層構(gòu)造構(gòu)成的X射線吸收體。并且，疊層構(gòu)造包括互相不同組成的2層以上的層。
按照上述的構(gòu)成，即使產(chǎn)生幾何學(xué)相位差值，通過調(diào)整構(gòu)成疊層構(gòu)造的層的X射線移相量和X射線的透過率，也能夠提高光刻膠膜上形成的圖形精度。因此，能夠制造具有微細(xì)圖形的半導(dǎo)體器件。
本發(fā)明的上述和其它目的、特征、局面和優(yōu)點，由有關(guān)與附圖相關(guān)聯(lián)理解本發(fā)明的以下詳細(xì)說明，將變得更清楚。


圖1是用于說明使用X射線掩模形成光學(xué)圖像原理的模式圖。
圖2是表示幾何學(xué)相位差為π/2，移相量為-π/2時的X射線掩模透過率與光學(xué)圖像反差的關(guān)系曲線圖。
圖3是表示移相量與光學(xué)圖像反差的關(guān)系曲線圖。
圖4是表示由鎢構(gòu)成的X射線吸收體的移相量為-π/2時的X射線曝光波長與X射線透過率的關(guān)系曲線圖。
圖5是表示關(guān)于比較例的X射線掩模，作為X射線透過體的金剛石膜厚與光學(xué)圖像反差的關(guān)系曲線圖。
圖6是表示關(guān)于實施例1的X射線掩模，作為X射線吸收體的金剛石膜厚與光學(xué)圖像反差的關(guān)系曲線圖。
圖7是表示關(guān)于具有比較例X射線吸收體的35nm L&S圖形的X射線掩模，掩模圖形線寬變化時光學(xué)圖像反差的曲線圖。
圖8是表示關(guān)于具有實施例1的35nm L&S圖形的X射線掩模，掩模圖形線寬變化時光學(xué)圖像反差的曲線圖。
圖9是表示關(guān)于比較例的X射線掩模，分別變化X射線吸收體膜厚和X射線透過體膜厚時光學(xué)圖像反差變化的曲線圖。
圖10是表示關(guān)于實施例1的X射線掩模，分別變化第2層的X射線吸收體膜厚和X射線透過體膜厚時光學(xué)圖像反差變化的曲線圖。
圖11是實施例2的X射線掩模的模式圖。
圖12是實施例2的另一例X射線掩模的模式圖。
圖13是實施例3的X射線掩模的模式圖。
圖14是實施例4的X射線掩模的模式圖。
圖15是實施例4的另一例X射線掩模的模式圖。
圖16是實施例2的另一例X射線掩模的模式圖。
具體實施例方式
實施例1首先，說明利用本發(fā)明X射線掩模制造方法的結(jié)果獲得的X射線掩模和使用該掩模的半導(dǎo)體器件制造方法的一例。本實施例X射線掩模的一例，如圖11所示，X射線透過體上邊形成的X射線吸收體具有2層以上的層，各層的元素構(gòu)成比彼此不同。并且，透過X射線吸收體的移相量在0.3π～0.6π范圍內(nèi)，透過X射線吸收體的X射線透過率在30％～60％范圍內(nèi)。
并且，對利用X射線掩模的一例的半導(dǎo)體器件制造方法來說，進(jìn)行如下2個步驟。第1個步驟是，關(guān)于形成X射線光學(xué)圖像位置的光刻膠膜與X射線掩模之間，計算透過X射線掩模的X射線透過部的X射線相位與透過X射線掩模的X射線吸收體的X射線相位之間產(chǎn)生的X射線幾何學(xué)相位差的步驟。第2步驟是，計算透過X射線吸收體的X射線移相量的步驟。
另外，本實施例的一例的X射線掩模，在光刻膠膜吸收的X射線平均曝光波長大于0.3nm而小于0.7nm的場合，X射線的幾何學(xué)相位差在包括0.5π的0.5π附近范圍內(nèi)的條件下使用是理想的。
并且，本實施例的一例的X射線掩模，在光刻膠膜吸收的X射線平均曝光波長大于0.3nm而小于0.7nm的場合，幾何學(xué)相位差與X射線透過體的X射線移相量之差的絕對值在包括π的π附近范圍內(nèi)使用也行。
上述這個本實施例的X射線掩模制造方法，采用元素構(gòu)成比不同的2層以上的層疊層構(gòu)造來構(gòu)成X射線吸收體，所以能夠適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)透過X射線吸收體的X射線透過率和X射線移相量的雙方。
因此，按照本發(fā)明的X射線掩模制造方法，就能夠制造對采用現(xiàn)有使用的單一組分的X射線吸收體的X射線掩模制造方法來說不可能實現(xiàn)的X射線掩模。即，掩模-光刻膠間隔G和曝光波長λ無論什么樣的值，也能制造獲得高掩模反差MC的X射線掩模。
其次，在思考本實施例X射線掩模制造的時候，敘述利用的物理學(xué)原理。
把物質(zhì)1的復(fù)折射率n定義為1-δ1+iβ1。1-δ1表示復(fù)數(shù)的實數(shù)部分，iβ1表示復(fù)數(shù)的虛數(shù)部分。物質(zhì)1是單一組分構(gòu)成的物質(zhì)。
由用于現(xiàn)有X射線掩模的一種物質(zhì)構(gòu)成的X射線吸收體的X射線透過率T1和移相量φabs1，分別表示如下。
T1＝exp(-4πβ1t/λ)φabs1＝-2πδ1t/λ并且，由In(T1)＝2β1/(δ1×φabs1)的關(guān)系，在物質(zhì)1的透過率T1與移相量φabs1之間，規(guī)定的關(guān)系式成立。因此，使用包括單一組分的物質(zhì)1，不可能獨立控制各自透過率T1和移相量φabs1。
這里，t是物質(zhì)1的膜厚，λ是曝光波長。即，如移相量增加，則透過率下降，相反，如移相量降低，透過率就提高。
接著，考察有關(guān)本實施例中使用的，由跟上述X射線吸收體同樣的X射線吸收體材料和跟該X射線吸收體材料不同的X射線吸收體材料的2層構(gòu)成的X射線掩模。
由2層構(gòu)成的物質(zhì)1a的透過率和移相量分別設(shè)為T1a和φabs1a，物質(zhì)2的復(fù)折射率、透過率和移相量分別設(shè)為1-δ2+iβ2、T2、和φabs2。2層重疊后的透過率Ttotal和移相量φtotal變成以下。
Ttotal＝T1a×T2φtotal＝φabs1a+φabs2設(shè)定1層的透過率T1和2層的透過率Ttotal為相同值。即，要使T1＝Ttotal的關(guān)系成立。這時，如果僅變更移相量，則如下的(3)和(4)的關(guān)系成立。
ln(Ttotal)＝ln(T1a)+ln(T2)…(3)＝2β1/δ1×φabs1a+2β2/δ2×φabs2＝2β1/δ1×(φtotal-φabs2)+2β2/δ2×φabs2這里，假設(shè)φabs1＝φtotal-φabs2的關(guān)系成立。
ln(Ttotal)＝ln(T1)…(4)2β1/δ1×(φtotal-φabs2)+2β2/δ2×φabs2＝2β1/δ1×φabs1整理該式，就變?yōu)棣?/δ1×(φtotal-φabs2)＝(β1/δ1-β2/δ2)×φabs2。
所以，由β1/δ1＞0，φabs2＜0，想將移相量移到負(fù)側(cè)的場合，即φtotal＜φabs2的場合下，把β1/δ1＞β2/δ2作為必要條件來選擇物質(zhì)2的材料就行。
并且，相反，想將移相量移動到正側(cè)的場合，即φtotal＞φabs2的場合下，把β1/δ1＜β2/δ2作為必要條件來選擇物質(zhì)2的材料就行。
這樣，按照本發(fā)明的X射線掩模的制造方法，通過利用由包括不同組成的多種物質(zhì)構(gòu)成的疊層構(gòu)造的X射線吸收體，就能夠獲得對不改變X射線吸收體的透過率而可調(diào)整移相量的現(xiàn)有使用單一種類X射線吸收體的X射線掩模所沒有的效果。
其次，考慮設(shè)定X射線吸收體由1層構(gòu)成的X射線掩模移相量φabs1和X射線吸收體由2層構(gòu)成的X射線掩模移相量φabs2為相同值，并僅變更透過率。
2層重疊的透過率，由下式表達(dá)。
ln(Ttotal)＝ln(T1a)+ln(T2)＝2β1/δ1×(φtotal-φabs2)+2β2/δ2×φabs2＝2β1/δ1(φabs1-φabs2)+2β2/δ2×φabs2＝ln(T1)-2(β1/δ1-β2/δ2)×φabs2所以，由φabs2＜0，想提高透過率的場合，即希望ln(Ttotal)＞ln(T1)的場合下，把β1/δ1＞β2/δ2作為必要條件來選擇物質(zhì)2的材料，構(gòu)成X射線吸收體就行。
因為透過率自然為0％～100％范圍內(nèi)的值，所以ln(T1a)＜0，因此為了滿足該條件，需要使用于X射線吸收體的物質(zhì)2的移相量滿足φabs1＜φabs2。
相反，希望降低透過率的場合，用滿足β1/δ1＜β2/δ2的材料作為物質(zhì)2的材料，構(gòu)成X射線吸收體就行。
這樣，就能夠?qū)崿F(xiàn)，如現(xiàn)有的X射線吸收體那樣，通過使用由不同元素或組成比構(gòu)成的疊層構(gòu)造或混合體的X射線吸收體，構(gòu)成用單一組分物質(zhì)構(gòu)成的X射線吸收體不可能實現(xiàn)的透過率與移相量的組合。因此，能夠獲得相對曝光波長構(gòu)成具有更加適合相位條件或透過率的X射線吸收體這樣的以往所沒有的顯著效果。
并且，通過把上述原理應(yīng)用于第1、第2和第3物質(zhì)彼此之間的關(guān)系，使用由包括第1、第2和第3物質(zhì)的3種組成物質(zhì)構(gòu)成的疊層構(gòu)造或混合體的X射線吸收體，可以構(gòu)成具有與上述效果同樣效果的X射線吸收體。進(jìn)而，即使用4種以上組成物質(zhì)構(gòu)成的疊層構(gòu)造或混合體構(gòu)成的X射線吸收體，也應(yīng)用與上述同樣的原理制造X射線吸收體的話，也能得到與上述效果同樣的效果。另外，使用包括多種組成的混合體X射線吸收體的場合，X射線掩模的剖面構(gòu)造是與圖1中所示構(gòu)造同樣的構(gòu)造。
接著，說明前例中沒有觸及的其它移相效果。前例中，表示假定在開口部正下方的光刻膠膜表面，X射線互相加強(qiáng)其強(qiáng)度，或在遮光部正下方的光刻膠膜表面X射線互相削弱其強(qiáng)度的條件獲得的結(jié)果。
但是，在2a＝1/MC的場合，遮光部正下方使X射線疊加以后的光學(xué)圖像強(qiáng)度變成零，開口部正下方的光學(xué)圖像強(qiáng)度要是相加的話，就得到光學(xué)圖像反差為1的理想狀態(tài)。
即，如果滿足2a＝1/MC而且φgeo-φabs＝π，則在與前例中敘述過的φgeo＝-φabs＝0.5π不同的相位條件下也能得到理想狀態(tài)。也就是，對于與滿足φgeo＝0.5π的掩模-光刻膠間隔G不同的掩模-光刻膠間隔G，按照使X射線吸收體的移相量和掩模反差MC具備2a＝1/MC而且φgeo-φabs＝π的條件，獲得了光學(xué)圖像反差為1的理想狀態(tài)。這也就是本發(fā)明使用的一種原理。
這樣，通過使用各個構(gòu)成物質(zhì)不同的疊層構(gòu)造或混合體的X射線吸收體，能夠?qū)崿F(xiàn)對于各波長用一種物質(zhì)構(gòu)成的X射線吸收體不可能實現(xiàn)的透過率與移相量的組合。
其結(jié)果，即使掩模與晶片的間隔和曝光波長范圍之中至少兩者的一方是與現(xiàn)有技術(shù)不同值的場合下，也能獲得高于現(xiàn)有技術(shù)的光學(xué)圖像反差。其結(jié)果，能夠形成圖形比現(xiàn)有技術(shù)還要微細(xì)的半導(dǎo)體器件。
圖2表示使用形成35nm L&S掩模圖形的X射線掩模，給光刻膠膜照射X射線時，光刻膠膜上邊形成的X射線光學(xué)圖像反差與X射線掩模上邊形成的X射線吸收體透過率的關(guān)系。透過率相當(dāng)于掩模反差MC的倒數(shù)。
這里，假定曝光波長為0.8nm，選定X射線吸收體2的膜厚和X射線吸收體的材料(組成)，使得相對該曝光波長λ，X射線吸收體2的移相量為-0.5π。并且，為了使幾何學(xué)相位差成為0.5π，將掩模-光刻膠間隔G設(shè)定為3.06μm。
由圖2可知，光學(xué)圖像反差取決于X射線吸收體2的透過率。并且，透過率大約50％的場合，光學(xué)圖像反差的最大值為0.82，透過率在30％～60％的范圍內(nèi)，光學(xué)圖像反差為0.7以上，透過率在25％～95％的范圍內(nèi)，光學(xué)圖像反差基本為0.5以上。
即，圖2是表示，掩模-光刻膠間隔G設(shè)定為使幾何學(xué)相位差量為0.5π，X射線吸收體2的移相量為-0.5π，而且X射線吸收體的透過率要是30％～60％范圍內(nèi)，關(guān)于35nm L&S圖形獲得的0.7以上比較高的光學(xué)圖像反差。
這樣，因為光學(xué)圖像反差取決于X射線掩模的X射線吸收體透過率，即使幾何學(xué)相位差量和X射線吸收體2的移相量是最佳值，光學(xué)圖像反差也隨著X射線吸收體2的透過率而變化。由此可見，采用適當(dāng)選擇X射線吸收體2的透過率的辦法，能夠提高圖形分辨率。
圖3是表示與用圖2說明圖形形狀和圖形尺寸、掩模-光刻膠間隔G和曝光波長λ的L&S圖形同樣場合和同樣設(shè)定，而且X射線吸收體2的透過率為50％時，X射線吸收體的移相量與光學(xué)圖像反差的關(guān)系。
由圖3可知，光學(xué)圖像反差取決于X射線吸收體的移相量。因此，得到移相量在0.3π～0.6π的范圍內(nèi)光學(xué)圖像反差為0.7以上，移相量為0.2π～0.65π的范圍內(nèi)光學(xué)圖像反差為0.55以上。
即，設(shè)定使幾何學(xué)相位差量變成0.5π的掩模-光刻膠間隔G，如果X射線吸收體2的透過率為50％，而且X射線吸收體2的移相量為0.3π～0.6π的范圍內(nèi)，對于35nm L&S圖形，就獲得0.7以上比較高的光學(xué)圖像反差。
圖4是使用鎢(W)作為比較例的X射線吸收體2，把X射線吸收體2的移相量設(shè)為-0.5π的場合，對各波長描繪X射線吸收體2的透過率曲線。在比較例的X射線曝光波長范圍0.7nm～1.2nm，透過率大致在30％～45％的范圍內(nèi)。
特別在0.8nm附近的波長區(qū)域透過率為45％，所以可見存在獲得與透過率50％大約同樣高的光學(xué)圖像反差。
另一方面，為了相對35nm L&S圖形設(shè)定幾何學(xué)相位差為0.5π，需要把掩模-光刻膠間隔G取值在3μm附近。但是，難以穩(wěn)定實現(xiàn)比較例這樣小的掩模-光刻膠間隔G，因此不能形成35nm L&S圖形。
因而，采用把曝光波長縮短到比0.7nm還要小的辦法，考察掩模-光刻膠間隔G大于3μm下形成35nm L&S圖形的方法。鎢具有作為能吸收X射線波長端部的0.69nm的吸收端。
因此，鎢對于比吸收端稍短的波長，透過率顯著減少。因此，對移相量變成-0.5π的膜厚而言，鎢的透過率為10％以下。進(jìn)而，如縮小曝光波長λ，將逐漸提高透過率。
因此，曝光波長λ在0.4nm～0.68nm的范圍內(nèi)時透過率為30％以下。并且，曝光波長λ一直減少到0.3nm時，透過率逐漸變成最佳值50％。
所以，關(guān)于比較例的X射線吸收體2，即使?jié)M足最佳相位條件，在曝光波長0.4～0.68nm范圍內(nèi)，透過率也比較低。因此，存在即使縮小X射線吸收體2的曝光波長λ也難以提高分辨率這樣的問題。
并且，對比較例的X射線掩模而言，曝光波長在0.3nm～1.2nm范圍內(nèi)，移相量為-0.5π場合的透過率變?yōu)椴蛔?0％。因此，不必要滿足最佳相位和透過率條件。
本實施例的X射線掩模解決了這些問題。假如構(gòu)成X射線吸收體2的元素或組成不同的2層構(gòu)造，正如記載發(fā)明原理中已說明的那樣，可以照樣把移相量規(guī)定為相同，提高透過率。因此需要條件是β1/δ1＞β2/δ2。當(dāng)然，需要滿足各層的透過率是100％以下這一條件。
在曝光波長是0.4nm的場合，膜厚約為40nm，密度為16.2g/cm3的鎢，移相量為-0.5π，透過率約為31％。
表1就是2層構(gòu)造的X射線吸收體2之中，設(shè)第1層為鎢，設(shè)第2層為鎢以外的元素構(gòu)成的材料，由具有小于鎢的β/δ值的元素構(gòu)成的場合，2層重疊的X射線吸收體2的移相量為-0.5π，在透過率為50％的條件下，是對鎢和每一種材料匯總膜厚和透過率的結(jié)果。


作為第2層材料，可以舉出鋰(Li)、鈹(Be)、硼(B)、碳(C)、鈉(Na)、鎂(Mg)、鋁(Al)、硅(Si)、磷(P)、硫(S)、鉀(K)、鈣(Ca)、鈧(Sc)、鈦(Ti)、釩(V)、鉻(Cr)、錳(Mn)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鎵(Ga)、鍺(Ge)、砷(As)、硒(Se)、鈀(Pd)、銀(Ag)、鎘(Cd)、銦(In)、錫(Sn)、銻(Sb)、碲(Te)、銫(Cs)、和鋇(Ba)。
并且，作為上述第2層的材料，上述元素的混合體，碳化硅和碳化鎢等的碳化物，氮化硅、氮化鋁或氮化鉻等的氮化物，氧化硅、氧化鉻等的氧化物或氟化物，以及使用含有碘化物的材料是理想的。實際上，從其中選擇加工性良好的材料用作X射線吸收體。
如使用上述的材料，2層構(gòu)造中的鎢膜厚度，對于由1層構(gòu)成的X射線吸收體將減薄，因而具有使作為難加工物質(zhì)的鎢的加工變得容易這樣的優(yōu)點。
并且，使用碳(C)、鈦(Ti)、釩(V)、鉻(Cr)、錳(Mn)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鎵(Ga)、鍺(Ge)、砷(As)、硒(Se)、鈀(Pd)、銀(Ag)、鎘(Cd)、銦(In)、錫(Sn)、銻(Sb)、以及碲(Te)中任何一種作為第2層的場合，可以將2層構(gòu)造的膜厚制作為1000nm以下。
因此，可將2層構(gòu)造的X射線吸收體膜厚減到比較小，所以可使X射線吸收體的縱橫比減到比較小。但是，加工性除材料外與加工工藝有關(guān)，所以未必膜厚薄的材料容易加工。
并且，本實施例的2層構(gòu)造的X射線吸收體，主要考慮X射線吸收體的加工性，2層分別各自形成。但是，可以同時加工第1層和第2層的場合，使用組合第1層和第2層元素的元素構(gòu)成比組成如圖1所示的1層X射線吸收體，也能獲得與提高上述光學(xué)圖像反差同樣的效果。
接著，利用圖5～圖10，表示鎢材料構(gòu)成的1層X射線吸收體和包括鎢的2層X射線吸收體的各層膜厚變化時，在35nm L&S圖形上光學(xué)圖像反差的計算結(jié)果。
下面說明有關(guān)本實施例中X射線曝光使用的光。用于X射線曝光的光，使用偏轉(zhuǎn)磁場強(qiáng)度為3.5T，而且加速能量為0.585GeV的由放射光產(chǎn)生裝置來的放射光。
該放射光由具有1度傾斜入射角的2個鉑反射鏡聚光為射束。聚集后的光穿過作為真空隔壁的厚度18μm的鈹窗。穿過鈹窗的光作為X射線照射光刻膠膜。
X射線掩模1，使用金剛石作為X射線透過體3的材料，使用鎢和金剛石的2層構(gòu)造作為X射線吸收體2的材料。并且，形成X射線透過體3的部分和不形成X射線透過體的部分，構(gòu)成間距70nm周期的L&S圖形。
使用該X射線掩模1，在掩模-光刻膠間隔G為6μm的狀態(tài)下，進(jìn)行光刻膠膜的圖形復(fù)制。對光刻膠膜而言，使用以溴含有率為45％重量比的溴化聚羥基苯乙烯為基本樹脂的感光性樹脂。根據(jù)光刻膠膜吸收能量圖譜計算光學(xué)圖像反差。
為了研究把曝光波長縮短到小于0.7nm時得到的效果，計算構(gòu)成X射線透過體3的金剛石膜厚從2μm變到100μm時的光學(xué)圖像反差。并且，光刻膠膜吸收的平均X射線曝光波長，在金剛石膜厚為2μm的場合是0.74nm，金剛石膜厚為100μm的場合是0.37nm，金剛石膜厚為60μm～80μm范圍內(nèi)的場合，變成約0.4nm。
之所以改變構(gòu)成X射線透過體3的金剛石膜厚，是為了縮短光刻膠膜吸收的X射線的曝光波長λ。但是，只要是能夠縮短曝光波長λ，利用除改變金剛石膜厚以外的其它方法也行。
圖5是表示變化構(gòu)成X射線吸收體的鎢膜厚的場合，獲得使用由1層鎢作為比較例的X射線吸收體的光學(xué)圖像反差與構(gòu)成X射線透過體的金剛石膜厚關(guān)系的計算結(jié)果曲線。
圖6表示關(guān)于使用本實施例X射線掩模場合的光學(xué)圖像反差與金剛石膜厚的關(guān)系，使鎢膜厚變化時獲得的結(jié)果。
X射線掩模由2層構(gòu)造的X射線吸收體構(gòu)成，對第1層使用膜厚230nm的鎢，第2層使用金剛石。并且，圖6中，表示在從0到1150nm的范圍內(nèi)改變X射線吸收體2的金剛石膜厚場合下的光學(xué)圖像反差。
圖5中所示比較例的X射線吸收體的場合，光學(xué)圖像反差隨著鎢的膜厚和構(gòu)成X射線透過體的金剛石膜厚而變化。但是，曝光波長比較短時，X射線透過體材料的金剛石膜厚在60μm以上的場合下，可見使用鎢膜厚300nm的X射線吸收體時，同時獲得高的光學(xué)圖像反差。
另一方面，使用本實施例X射線掩模具有圖6所示2層構(gòu)造X射線吸收體的場合，第1層的鎢膜厚為230nm，而且第2層的金剛石膜厚為250nm～550nm范圍內(nèi)的場合下，可見能夠獲得光學(xué)圖像反差高于具有圖5所示比較例X射線吸收體的X射線掩模。
即，本實施例的X射線掩模，作為X射線透過體的金剛石膜厚采用60μm～100μm，而且，作為被光刻膠膜吸收的X射線曝光波長的平均值采用0.4nm附近值的場合，獲得光學(xué)圖像反差高于使用比較例X射線吸收體的X射線掩模的光學(xué)圖像反差。
并且，表1中，曝光波長為0.4nm的場合，就移相量為-0.5π而且透過率為50％的2層構(gòu)造來說，表示膜厚為229nm鎢和膜厚為547nm碳的組合。
但是，象本實施例的X射線掩模那樣，與用寬廣曝光光譜曝光的場合比較，如果被光刻膠膜吸收的X射線曝光波長平均值為0.4nm，則第2層金剛石膜厚減薄一些反而會提高光學(xué)圖像反差。
這樣，使用寬廣曝光光譜的場合，有時偏離由被光刻膠膜吸收的曝光波長平均值預(yù)測的最佳條件。這個場合，象本實施例的X射線掩模那樣也使用2層的X射線吸收體的話，即使對寬廣曝光光譜也得到高的光學(xué)圖像反差。
接著，敘述由掩模圖形尺寸引起的不同光學(xué)圖像反差效果。更具體點說，關(guān)于間距70nm的L&S圖形，在15nm～55nm范圍內(nèi)，比較改變X射線吸收體2的寬度時的光學(xué)圖像反差。
圖7是一邊改變構(gòu)成X射線透過體的金剛石膜厚，一邊描繪使用膜厚300nm的鎢作為比較例的X射線吸收體場合的光學(xué)圖像反差。
并且，圖8是一邊改變構(gòu)成X射線透過體的金剛石膜厚，一邊描繪使用膜厚230nm的鎢和膜厚250nm的金剛石作為本實施例的2層構(gòu)造X射線吸收體場合的光學(xué)圖像反差。
由圖7可知，即使是比較例的X射線吸收體，通過把掩模圖形的線寬增大約10nm～20nm，可改善光學(xué)圖像反差。如圖8所示，對于2層X射線吸收體的場合也看到同樣的效果。即，采用增大掩模圖形的線寬約10nm～20nm的辦法，能夠進(jìn)一步改善光學(xué)圖像反差。
從圖7和圖8的對比中可知，特別是，X射線吸收體的金剛石膜厚在40μm以上的場合，增大10nm左右吸收體圖形的寬度，對提高光學(xué)圖像反差是有效的。
圖9表示將掩模-光刻膠間隔G進(jìn)一步增大為8μm時的光學(xué)圖像反差。間距70nm周期的L&S圖形的X射線吸收體線寬為55nm的場合，一邊改變X射線吸收體的膜厚和X射線透過體的金剛石膜厚一邊描繪光學(xué)圖像反差的曲線。
圖10是關(guān)于與圖9所示X射線掩模相同掩模-光刻膠間隔G的X射線掩模，使用將膜厚230nm的鎢用于第1層，將金剛石用于第2層的2層構(gòu)造X射線吸收體，一邊改變第2層的金剛石膜厚一邊求出光學(xué)圖像反差的曲線。
X射線吸收體的線寬與上述場合相同，為55nm。在35nm L&S圖形中，掩模-光刻膠間隔G為8μm，而且，曝光波長為0.4nm的場合，幾何學(xué)相位差變成0.38π弧度。即，幾何學(xué)相位差減少到小于作為最佳值的0.5π弧度。
圖9表示當(dāng)幾何學(xué)相位差偏離最佳值的場合，使用膜厚500nm的鎢作為X射線吸收體，比使用掩模-光刻膠間隔G為6μm具有最佳膜厚值300nm的鎢作為X射線吸收體進(jìn)一步提高了光學(xué)圖像反差。
由此可知，X射線吸收體的最佳條件，隨掩模-光刻膠間隔G而異。在曝光波長為0.4nm的場合，膜厚500nm的鎢，透過率為23％，而移相量為-0.63π。即，可見隨著掩模-光刻膠間隔G的變化，X射線吸收體的透過率和移相量最佳值不同。
大家都知道，幾何學(xué)相位差與掩模的移相量之差，滿足0.38-(-0.63π)＝1.01π和本發(fā)明所用原理記載中說明的相位條件。
圖10是在掩模-光刻膠間隔G為8μm，使用鎢和金剛石構(gòu)成的2層構(gòu)造的X射線吸收體，而且X射線吸收體的透過率為49％～51％范圍內(nèi)的場合下，使X射線吸收體的掩模的移相量變化，對其變化的每一移相量求出光學(xué)圖像反差時獲得的曲線。通過使用2層構(gòu)造的X射線吸收體，可以大體上不改變X射線掩模的透過率來變更X射線吸收體的移相量。
X射線吸收體的線寬是與上述場合同樣的55nm。由表1可知，金剛石膜厚為550nm的場合，X射線吸收體的移相量是-0.5π。并且，由表1可知，當(dāng)金剛石膜厚為550nm以上的場合，X射線吸收體的移相量向相反側(cè)增加。
由圖10可知，2層構(gòu)造X射線吸收體的金剛石膜厚為700nm場合的光學(xué)圖像反差和1層構(gòu)造X射線吸收體的鎢膜厚為500nm場合的光學(xué)圖像反差大約相同。
進(jìn)而，如果金剛石膜厚逐漸加厚，X射線吸收體的移相量向相反側(cè)增加，則比第1層X射線吸收體的鎢膜厚為500nm時要增加光學(xué)圖像反差。
即，可知幾何學(xué)相位差從0.5π偏離很大的場合，也使用2層構(gòu)造的X射線吸收體，只要調(diào)整X射線吸收體的移相量和X射線吸收體的透過率，就可獲得反差比現(xiàn)有還要高的光學(xué)圖像。
并且，對本實施例的X射線掩模而言，特別利用產(chǎn)生顯著效果的L&S圖形進(jìn)行說明。但是，采用有孔的圖形和更復(fù)雜的二維掩模圖形的X射線吸收體，也適當(dāng)選擇掩模-光刻膠間隔G和曝光波長λ之中至少兩者一方的值，形成要求的光刻膠圖形。并且，本實施例中，利用2層構(gòu)造的X射線吸收體，調(diào)整由比較例的1層構(gòu)造X射線吸收體造成的移相量和透過率等條件的調(diào)整。
因此，即使比現(xiàn)有曝光波長還短的曝光波長λ和比現(xiàn)有掩模-光刻膠間隔還寬的掩模-光刻膠間隔G，都能夠形成更微細(xì)圖形的半導(dǎo)體器件。所以，形成有孔圖形或更復(fù)雜的二維掩模圖形成為可能。
即，與用比較例的X射線吸收體復(fù)制的辦法同樣，能夠形成有孔圖形和更復(fù)雜的二維掩模圖形。并且，通過選擇適當(dāng)移相量和透過率之中至少任一方，就可以形成微細(xì)圖形的半導(dǎo)體器件。
并且，作為光刻膠，象用于本實施例的溴這樣的曝光波長頻帶具有吸收端的元素，即使縮短曝光波長，也存在光刻膠中發(fā)射二次電子最大能量不變的曝光波長區(qū)域。因此，有抑制分辨率惡化受二次電子影響的這種顯著效果。
與曝光波長區(qū)域具有吸收端的光刻膠膜組合使用本實施例的X射線吸收體時，即使縮短曝光波長的場合，也能抑制二次電子的影響。其結(jié)果，可以提供具有很高光學(xué)圖像反差的光學(xué)圖像。因此，能夠形成比比較例有更高精度圖形的光刻膠膜。
實施例2接著，利用圖11和圖12，說明本發(fā)明實施例2的X射線掩模。
圖11中，表示由2層構(gòu)造X射線吸收體構(gòu)成的X射線掩模的構(gòu)成。在本實施例的X射線掩模上，作為X射線透過體，使用膜厚5μm的金剛石11，并且，作為蝕刻阻擋層，使用非晶氧化鉻12。氧化鉻12上邊形成作為第1層的金剛石13。
并且，金剛石13上邊形成作為第2層的鎢14。由金剛石13和鎢14構(gòu)成2層構(gòu)造X射線吸收體。2層構(gòu)造X射線吸收體的圖形提高圖形高度對線寬的比，即縱橫比。
因此，存在難以高精度加工的這一問題。所以，本實施例中，在金剛石11與金剛石13之間插入蝕刻阻擋層。因而，能夠高精度加工X射線吸收體的圖形。
并且，第1層的X射線吸收體與第2層的X射線吸收體之間不會增加透過率和移相量，如圖16所示，第1層X射線吸收體的鎢14與第2層X射線吸收體的金剛石13之間，插入對第2層X射線吸收體的蝕刻阻擋層或?qū)Φ?層的硬掩模材料15就行。
并且，因為將X射線吸收體分開為2層，就可能對各自的層設(shè)定蝕刻氣體和條件。例如，鎢用以氟為主要成分的蝕刻氣體來蝕刻，而用以氧為主要成分的蝕刻氣體則基本不受蝕刻。
另一方面，金剛石用氧等離子容易進(jìn)行蝕刻，而用氟系等離子比鎢要難以蝕刻。因此，蝕刻各自的層時，通過選擇最佳蝕刻氣體，以便提高對底膜的蝕刻選擇比，就可能實現(xiàn)高精度的圖形加工。
對本實施例的X射線吸收體而言，在鎢14下面設(shè)置作為X射線吸收體的第1層金剛石13時，鎢14起到對第1層的金剛石13的硬掩模作用。其結(jié)果，形成控制金剛石13側(cè)壁形狀的高精度X射線吸收體圖形。
并且，第1層的金剛石13，使用以氧為主要成分的蝕刻氣體進(jìn)行蝕刻。因此，就蝕刻阻擋層來說，使用難以被氧等離子蝕刻的，含有氧化硅、氧化鎢或氧化鉭等氧化物的氧化膜是理想的。
并且，就蝕刻阻擋層來說，只要對底層的選擇比為規(guī)定以上的值，使用含有氮化硅、氮化鉻、或氮化鎢等氮化物的氮化膜就行。
并且，就本實施例的X射線吸收體來說，金剛石13上邊成膜鎢14。這是因為考慮到蝕刻的容易性。但是，如圖12所示，鎢14上邊使用設(shè)有金剛石13的X射線吸收體，也與圖11所示金剛石13上邊設(shè)置鎢14同樣，有提高光學(xué)圖像反差的效果。
實施例3接著，用圖13說明實施例3的X射線吸收體。
圖13是用于說明在挖入作為X射線透過體的金剛石11內(nèi)的溝以外的部分上邊形成X射線吸收體的X射線掩模圖。就圖13所示的X射線掩模來說，把作為X射線透過體一部分的挖入部之外的部分，即突出部分用作X射線吸收體。因此，作為第1層的X射線吸收體，不需要成膜新的膜層。其結(jié)果，可以簡化成膜工序和加工工序。
這種場合，只對作為X射線透過體的金剛石11挖入?yún)^(qū)域進(jìn)行規(guī)定的調(diào)整使之產(chǎn)生低的膜應(yīng)力。因而，作為X射線透過體的金剛石11圖形加工時的應(yīng)力變動少。其結(jié)果，降低產(chǎn)生X射線掩模位置畸變的危險。
并且，在加工X射線透過體挖入?yún)^(qū)域以前，注入離子。因而，調(diào)整X射線透過體的膜應(yīng)力，獲得位置畸變程度小的2層X射線吸收體。
并且，采取利用離子注入后的金剛石11和離子沒有注入的金剛石11之間蝕刻速度差的辦法，不用蝕刻阻擋層同時也可以加工高精度圖形。作為離子，或使用硼，或使用磷等也可以。
實施例4接著，用圖14說明本發(fā)明實施例4的X射線掩模。
圖14是2層構(gòu)造X射線吸收體的各層圖形尺寸不同的X射線掩模構(gòu)成圖。本實施例的X射線掩模，如圖14所示，在X射線透過體100上邊形成蝕刻阻擋層110。
并且，X射線掩模在蝕刻阻擋層110上邊形成第1層X射線吸收體120。并且X射線掩模還在第1層X射線吸收體120上邊形成第2層X射線吸收體130。
圖14中，第2層X射線吸收體130的圖形尺寸比第1層X射線吸收體的圖形尺寸要縮小。如果具有同樣圖形間距的周期性圖形，就如實施例1中敘述過的一樣，通過調(diào)整掩模圖形尺寸，能夠提高光學(xué)圖像反差。
如使用本實施例的X射線掩模，通過調(diào)整掩模圖形尺寸，就可以調(diào)整例如各層中移相量絕對值大的層和透過率低的層的掩模圖形尺寸。其結(jié)果，可以形成具有比現(xiàn)有光學(xué)圖像反差要高的光學(xué)圖像反差。
至于圖15所示的X射線掩模，要是第2層的X射線吸收體130的掩模圖形尺寸比第1層的X射線吸收體120的掩模圖形尺寸還大的場合，與上述的場合同樣，就獲得提高光學(xué)圖像反差的效果。
但是，測量第1層X射線吸收體120的掩模圖形尺寸將變得困難起來。因此，如圖14所示，使第1層X射線吸收體120的掩模圖形尺寸要比第2層X射線吸收體130的掩模圖形尺寸增大是理想的。
實施例5接著，說明使用本發(fā)明X射線掩模的半導(dǎo)體器件制造方法。
至于本實施例的半導(dǎo)體器件制造方法，使用與實施例1的曝光方法同樣的曝光方法制造半導(dǎo)體器件。就X射線吸收體材料來說，使用膜厚5μm的金剛石。并且，就第1層X射線吸收體來說，使用膜厚為230nm，而且密度為16.2g/cm3的鎢。
并且，就第2層X射線吸收體材料來說，使用膜厚250nm，而且密度為3.5g/cm3的金剛石。由第1層的鎢和第2層的金剛石構(gòu)成2層構(gòu)造X射線吸收體。
即，使用與圖11所示X射線掩模構(gòu)造同樣構(gòu)造的X射線吸收體。至于本實施例的半導(dǎo)體器件制造方法，將X射線掩模上的間距為70nm周期性掩模圖形復(fù)制到光刻膠膜上作為35nm的L&S圖形。
就曝光的光來說，利用偏轉(zhuǎn)磁場強(qiáng)度為3.5T，而且加速能量為0.585GeV的放射光產(chǎn)生裝置來的放射光。并且，該放射光利用具有1度傾斜入射角的2個鉑反射鏡聚集為射束。
并且，聚集后的光，穿過作為真空隔壁的厚度為18μm的鈹窗和厚度為55μm的金剛石濾光片。并且，掩模-光刻膠間隔G為6μm。并且，溴含有率為45％重量，以溴化酚醛樹脂為基本樹脂，而且，使膜厚為0.2μm的光刻膠膜感光。因此，在光刻膠膜上邊形成35nm L&S圖形。
蝕刻該光刻膠膜上邊的圖形。然后，加工底膜。接著，進(jìn)行底膜的清洗和成膜。再利用另外的X射線掩模，對光刻膠膜進(jìn)行曝光。通過重復(fù)上述工序，制造半導(dǎo)體器件。使用2層構(gòu)造的X射線吸收體，將X射線掩模圖形復(fù)制到光刻膠膜上。因此，能夠形成比現(xiàn)有圖形更微細(xì)的圖形，同時制造比現(xiàn)有半導(dǎo)體器件更高性能的半導(dǎo)體器件。
雖然詳細(xì)說明并揭示本發(fā)明，但是這只是為了舉例表示，而不應(yīng)認(rèn)為限定，顯然應(yīng)該理解，發(fā)明的精神和范圍僅由附加的權(quán)利要求書加以限定。
權(quán)利要求
1.一種X射線掩模制造方法，具備形成X射線透過體的工序；以及形成在所述X射線透過體上方形成的疊層構(gòu)造X射線吸收體的工序，其特征是，作為所述疊層構(gòu)造的X射線吸收體，使用組成不同的兩種以上的層。
2.按照權(quán)利要求1所述的X射線掩模制造方法，其特征是所述疊層構(gòu)造的X射線吸收體包括所述X射線透過體上方形成的第1X射線吸收體和鄰接所述第1X射線吸收體形成的第2X射線吸收體，作為所述第1X射線吸收體和所述第2X射線吸收體之中的一方使用鎢，作為所述第1X射線吸收體和所述第2X射線吸收體之中的另一方使用金剛石。
3.按照權(quán)利要求1所述的X射線掩模制造方法，其特征是所述疊層構(gòu)造的X射線吸收體包括所述X射線透過體上方形成的第1X射線吸收體和所述第1X射線吸收體上方形成的第2X射線吸收體，所述方法具備在所述X射線透過體上形成蝕刻所述第1X射線吸收體時起蝕刻阻擋層作用的膜的工序；以及在起所述蝕刻阻擋層作用的膜上形成所述第2X射線吸收體的工序。
4.按照權(quán)利要求1所述的X射線掩模制造方法，其特征是所述疊層構(gòu)造的X射線吸收體包括所述X射線透過體上方形成的第1X射線吸收體和所述第1X射線吸收體上方形成的第2X射線吸收體，所述方法具備在所述第1X射線吸收體上形成具備起蝕刻阻擋層作用和起硬掩模作用之中任一方作用的層間膜的工序；以及在所述層間膜上形成所述第2X射線吸收體的工序。
5.按照權(quán)利要求1所述的X射線掩模制造方法，其特征是所述疊層構(gòu)造的X射線吸收體具有包含從下列組中選出的至少一種物質(zhì)的層鋰(Li)、鈹(Be)、硼(B)、碳(C)、鈉(Na)、鎂(Mg)、鋁(Al)、硅(Si)、磷(P)、硫(S)、鉀(K)、鈣(Ca)、鈧(Sc)、鈦(Ti)、釩(V)、鉻(Cr)、錳(Mn)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鎵(Ga)、鍺(Ge)、砷(As)、硒(Se)、鈀(Pa)、銀(Ag)、鎘(Cd)、銦(In)、錫(Sn)、銻(Sb)、碲(Te)、銫(Cs)、鋇(Ba)、這些元素的混合體、包括碳化硅或碳化鎢的碳化物、氮化硅或氮化鋁或氮化鉻等氮化物、包括氧化硅或氧化鉻的氧化物、氟化物、以及碘化物。
6.按照權(quán)利要求1所述的X射線掩模制造方法，其特征是所述疊層構(gòu)造的X射線吸收體具有包括從碳(C)、鈦(Ti)、釩(V)、鉻(Cr)、錳(Mn)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鎵(Ga)、鍺(Ge)、砷(As)、硒(Se)、鈀(Pd)、銀(Ag)、鎘(Cd)、銦(In)、錫(Sn)、銻(Sb)、以及碲(Te)組成的群中選擇的物質(zhì)層。
7.一種X射線掩模制造方法，具備形成挖入X射線透過體的部分和所述挖入部分以外的部分的工序；以及在所述挖入部分以外的部分上方形成X射線吸收體的工序。
8.按照權(quán)利要求7所述的X射線掩模制造方法，其特征是還具備，在形成所述挖入部分以前，向所述X射線透過體注入離子的工序。
9.按照權(quán)利要求1所述的X射線掩模制造方法，其特征是形成所述X射線吸收體的工序包括在所述X射線透過體上方形成第1X射線吸收體的工序；在所述第1X射線吸收體上形成與所述第1X射線吸收體圖形尺寸不同的第2X射線吸收體的工序。
10.按照權(quán)利要求9所述的X射線掩模制造方法，其特征是所述第1X射線吸收體的圖形尺寸大于所述第2X射線吸收體的圖形尺寸。
11.一種半導(dǎo)體器件制造方法，在形成有X射線光學(xué)圖像的位置的光刻膠膜與X射線掩模之間，透過X射線掩模的X射線透過部的X射線相位與透過X射線掩模的X射線吸收體的X射線相位之間產(chǎn)生的X射線幾何學(xué)相位差為包括0.5π的0.5π附近范圍內(nèi)的條件下，利用X射線掩模進(jìn)行曝光工序，其特征是所述X射線掩模具備X射線透過體，以及由具有X射線透過體上邊形成的2層以上的層的疊層構(gòu)造構(gòu)成的X射線吸收體；所述疊層構(gòu)造包括彼此不同組成的2層以上的層；透過所述X射線吸收體的X射線的移相量在0.3π～0.6π范圍內(nèi)的條件，和透過所述X射線吸收體的X射線的透過率在30％～60％范圍內(nèi)的條件之中任一方成立。
12.按照權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件制造方法，其特征是所述曝光工序，在X射線的平均曝光波長為大于0.3nm而且小于0.7nm的條件下進(jìn)行。
13.按照權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件制造方法，其特征是所述幾何學(xué)相位差與所述移相量之差的絕對值在包括π的π附近范圍內(nèi)的值。
全文摘要
在X射線掩模的制造工序中，首先，在作為X射線透過體的金剛石上形成作為蝕刻阻擋層的氧化鉻。其次，氧化鉻上形成作為第1層X射線吸收體的金剛石。然后，在金剛石上形成作為第2層X射線吸收體的鎢。其結(jié)果，由金剛石和鎢形成疊層構(gòu)造的X射線吸收體。這樣，要是X射線吸收體包括不同組成物質(zhì)的疊層構(gòu)造，就很容易調(diào)整全體X射線吸收體的透過率和移相量。因此，獲得可提高半導(dǎo)體器件圖形分辨率的X射線掩模制造方法。
文檔編號G03F1/22GK1531019SQ0315912
公開日2004年9月22日 申請日期2003年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月10日
發(fā)明者渡邊 , 渡邊寛, 司, 吉瀨幸司, 二, 糸賀賢二 申請人:三菱電機(jī)株式會社