專利名稱：Levenson型相移掩模及其制造方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及用于制造諸如LSI的半導體元件的Levenson型相移掩模及其制造方法。
背景技術(shù)：
近來，隨著半導體元件的密度增高和小型化，甚至在投影曝光器件中需要高分辨率特性。因此，在光掩模領域中，有一種由IBM公司的Levenson等人在1982年提出的作為用于改善轉(zhuǎn)錄圖案的分辨率特性的技術(shù)的相移方法。該相移方法的原理如下在一個開口中設置相移部分(移相器開口)，使得將通過相鄰開口的透射光的相位反相，以便當透射光彼此干涉時降低邊界部分處的光強，由此提高轉(zhuǎn)錄圖案的分辨率特性和焦深。通過使用這種相移方法來改善其分辨率特性的光掩模通常被稱為Levenson型相移掩模。
當前，在一個開口中設置相移部分的主要方法是挖掘型(diggingtype)方法，在該方法中，例如通過蝕刻來挖掘透明襯底以提供移相器開口。
圖8是示出挖掘型Levenson型相移掩模的結(jié)構(gòu)的示意性截面圖。在該圖中，數(shù)字11表示透明襯底，12表示遮光膜，13表示非移相器開口，而14表示移相器開口。數(shù)字15表示淺溝槽，其為在襯底中所挖出的非移相器開口13的深度。數(shù)字16表示底切，其為設置在移相器開口14中的遮光部分的遮光板的長度。數(shù)字17表示與在穿過非移相器開口13的透射光3b和穿過移相器開口14的透射光3a之間的180°相位差相對應的挖掘量(或蝕刻量)的差。數(shù)字18表示鉻的臨界尺寸(CD，例如在線圖案的孤立圖案的情況下，是指線寬)，當鉻(Cr)用于遮光膜12時，其作為線寬尺寸。數(shù)字19表示間距，其為從折光圖案的端面到下一折光圖案的端面的距離。
在圖8所示的Levenson型相移掩模中，不具有淺溝槽15的結(jié)構(gòu)是所謂的單溝槽結(jié)構(gòu)，而具有淺溝槽15的結(jié)構(gòu)是所謂的雙溝槽結(jié)構(gòu)。在這兩種結(jié)構(gòu)中，設置例如在專利文獻1中所述的底切16是公知的，以便防止由于來自襯底的挖掘部分的側(cè)壁的透射光引起的遮光強度的不均衡。
上述挖掘型Levenson型相移掩模是基于其中以重復的方式交替設置移相器開口和非移相器開口的結(jié)構(gòu)。然而，在實際的器件電路的設計中，不僅制造其中交替設置移相器開口和非移相器開口的圖案，還要制造其中移相器開口彼此鄰接的圖案或者其中非移相器開口彼此鄰接的圖案。例如，如圖9所示，可以制造其中移相器開口21a與另一移相器開口22a鄰接的圖案。通常在電路設計中不可能避免產(chǎn)生這樣的圖案，其中相同類型的開口彼此鄰接。其中相同類型的開口彼此鄰接的圖案具有以下兩個問題。
第一個問題是由于穿過相鄰開口21a和22a的透射光3a的相位相同(在圖9的情況下為Л-Л)，因此它們相互增強(而非相互抵消)，使得插入在相同類型的開口之間的部分23a中的光強增加，導致該插入部分的分辨率特性降低。

圖10是示出當使用正抗蝕劑來將具有圖9結(jié)構(gòu)的掩模轉(zhuǎn)移到半導體晶片上時的相對曝光強度的特性線圖。在相同的閾值(SL)下，插入在相同類型的移相器開口21a與22a之間的部分的抗蝕劑CD 23b小于插入在移相器開口與非移相器開口之間的部分的抗蝕劑CD(抗蝕劑的轉(zhuǎn)移尺寸)25b和26b，并且前一部分難以分辨。
第二個問題是存在于插入在相同類型的開口之間的部分23a中的遮光膜12b容易脫落(或剝落)。當非移相器開口彼此鄰接時不存在問題，但是當相同類型的移相器開口21a和22a如在圖9所示的圖案中那樣彼此鄰接時，產(chǎn)生從兩側(cè)到插入在兩個相移器開口21a和22a之間的部分23a中的透明襯底11中的底切16，使得遮光膜12b與透明襯底11之間的接觸面積減小。因此，插入部分23a中的遮光膜12b容易從透明襯底11上脫落。由于防止遮光膜12b脫落的措施，而使掩模設計受到很大地限制，并且不能正確選擇底切的量，而且掩模性能會惡化。
專利文獻1日本特開平10-333316號公報。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明涉及提供可以提高插入在相同類型的開口之間的部分中的圖案分辨率特性并且使插入在相同類型的開口之間的部分中的遮光膜難以脫落的Levenson型相移掩模和其制造方法。
(1)本發(fā)明的Levenson型相移掩模的特征在于，包括形成在透明襯底上的遮光部分和開口，部分挖掘開口處的透明襯底或者在開口處的透明襯底上部分設置透明膜，以形成移相器開口和非移相器開口，移相器開口和非移相器開口重復存在于掩模中，移相器開口將透射光的相位反相；該Levenson型相移掩模包括從兩側(cè)插入在相鄰的相同類型的開口之間的遮光部分圖案，該遮光部分圖案受到偏移修正，相對于通過掩模設計設定的預定設計線寬，所述偏移修正使遮光部分圖案以預定量向其兩側(cè)擴展。
(2)根據(jù)上述段落(1)的相移掩模的特征在于，在預定的曝光條件下從兩側(cè)插入在相鄰的移相器開口之間或從兩側(cè)插入在相鄰的非移相器開口之間的遮光部分圖案的轉(zhuǎn)移尺寸被表示為偏移修正量的函數(shù)，并且確定該偏移修正量使得獲得具有期望的轉(zhuǎn)移尺寸的遮光部分圖案。
(3)根據(jù)上述段落(2)的相移掩模的特征在于，通過對轉(zhuǎn)移到半導體晶片上的模擬來實現(xiàn)確定偏移修正量的處理。
(4)根據(jù)上述段落(1至3)中的任意一個的相移掩模是Levenson型相移掩模，其中從兩側(cè)插入在相鄰的移相器開口之間的遮光部分圖案受到偏移修正，該相移掩模的特征在于，插入在移相器開口與非移相器開口之間的遮光部分圖案在移相器開口一側(cè)具有底切，而受到偏移修正的遮光部分圖案沒有底切(圖1)。
(5)根據(jù)上述段落(1至3)中的任意一個的相移掩模是Levenson型相移掩模，其中從兩側(cè)插入在相鄰的移相器開口之間的遮光部分圖案受到偏移修正，該相移掩模的特征在于，插入在移相器開口與非移相器開口之間的遮光部分圖案在移相器開口一側(cè)具有底切，而受到偏移修正的遮光部分圖案沒有遮光膜(圖2)。在該無鉻型相移掩模中，來自移相器開口的透射光和來自插入部分的透射光彼此抵消。結(jié)果，雖然在插入部分中不存在任何遮光膜，但是掩模好像有遮光膜存在一樣。
(6)根據(jù)本發(fā)明的Levenson型相移掩模的制造方法涉及制造包括形成在透明襯底上的遮光部分和開口的Levenson型相移掩模的方法，部分挖掘開口處的透明襯底或者在開口處的透明襯底上部分設置透明膜以形成移相器開口和非移相器開口，移相器開口和非移相器開口重復存在于掩模中，移相器開口將透射光的相位反相；該方法的特征在于包括對形成在透明襯底上的遮光膜進行構(gòu)圖蝕刻，并且在其中要形成從兩側(cè)插入在相鄰的相同類型的開口之間的遮光部分圖案的區(qū)域中形成受到偏移修正的遮光膜圖案；形成以與遮光膜圖案上的底切相對應的量向其兩側(cè)擴展的抗蝕劑圖案；并且利用抗蝕劑圖案作為掩模來通過蝕刻挖掘透明襯底，在抗蝕劑圖案中形成底切，并除去抗蝕劑圖案的抗蝕劑(圖6A至6I)。
(7)根據(jù)上述段落(6)的方法的特征在于包括在除去抗蝕劑圖案的抗蝕劑后，形成覆蓋除了從兩側(cè)插入在相鄰的相同類型的開口之間的遮光部分圖案之外的遮光膜圖案的抗蝕劑圖案；通過蝕刻除去遮光部分圖案的遮光膜；并除去抗蝕劑圖案的抗蝕劑(圖6A至6I)。
(8)根據(jù)本發(fā)明的Levenson型相移掩模的制造方法涉及制造包括通過遮光膜的構(gòu)圖形成而形成在透明襯底上的遮光部分和開口的Levenson型相移掩模的方法，部分挖掘開口處的透明襯底或者在開口處的透明襯底上部分設置透明膜以形成移相器開口和非移相器開口，移相器開口和非移相器開口重復存在于掩模中，移相器開口將透射光的相位反相；該方法的特征在于包括對形成在透明襯底上的遮光膜進行構(gòu)圖蝕刻，并從其中要形成從兩側(cè)插入在相鄰的相同類型的開口之間的遮光部分圖案的區(qū)域中除去遮光膜；對除去遮光膜的區(qū)域進行偏移修正以形成以與底切相對應的量向其兩側(cè)擴展的抗蝕劑圖案；并利用抗蝕劑圖案作為掩模來通過蝕刻挖掘透明襯底，在抗蝕劑圖案中形成底切，并除去抗蝕劑圖案的抗蝕劑(圖7A至7G)。
(9)根據(jù)上述段落(6至8)中的任意一個的方法的特征在于，在預定的曝光條件下從兩側(cè)插入在相鄰的移相器開口之間或從兩側(cè)插入在相鄰的非移相器開口之間的遮光部分圖案的轉(zhuǎn)移尺寸被表示為偏移修正量的函數(shù)，并且確定該偏移修正量從而獲得具有期望的轉(zhuǎn)移尺寸的遮光部分圖案。
(10)根據(jù)上述段落(9)的方法的特征在于，通過對轉(zhuǎn)移到半導體晶片上的模擬來實現(xiàn)確定偏移修正量的處理。
在本說明書中，限定“非移相器開口”使其表示能光透射但不改變光的相位的圖案區(qū)域。此外，在本說明書中，限定“移相器開口”使其表示能使光透射使得光的相位被改變(相位被調(diào)制)的圖案區(qū)域。例如，在挖掘型Levenson型相移掩模的情況下，非移相器開口對應于圖案部分，其是沒有遮光膜的區(qū)域并且在其中沒有挖掘或者如果有的話也僅僅形成淺溝槽。此外，相移器開口對應于具有挖掘的圖案部分。
在本說明書中，限定“NA”使其表示通過光學裝置中孔徑的半徑相對入射光形成的角θ的正弦sinθ與透鏡與處理目標襯底之間的空間的折射率n的乘積所給定的數(shù)值孔徑。
在本說明書中，限定“σ”使其表示作為其中照明光學系統(tǒng)的數(shù)值孔徑除以投影光學系統(tǒng)的數(shù)值孔徑的值而給定的相干系數(shù)。
在本說明書中，限定“精確焦點(just focus)”使其表示使曝光器件光學系統(tǒng)的焦點與施加到其中要形成圖案的處理目標襯底上的抗蝕劑的表面一致。
附圖簡述圖1是示出本發(fā)明第一實施例中的Levenson型相移掩模的截面圖；圖2是示出本發(fā)明第二實施例中的Levenson型相移掩模的截面圖；圖3是示出本發(fā)明第三實施例中的Levenson型相移掩模的截面圖；圖4是示出當使用正抗蝕劑來將本發(fā)明的Levenson型相移掩模轉(zhuǎn)移到半導體晶片上時的相對曝光強度的特性圖；圖5是示出從兩側(cè)插入在相同類型的開口之間的圖案的抗蝕劑CD相對于偏移修正量的特性圖；圖6A是用于說明制造本發(fā)明的Levenson型相移掩模的方法的工藝截面圖；圖6B是用于說明制造本發(fā)明的Levenson型相移掩模的方法的工藝截面圖；圖6C是用于說明制造本發(fā)明的Levenson型相移掩模的方法的工藝截面圖；
圖6D是用于說明制造本發(fā)明的Levenson型相移掩模的方法的工藝截面圖；圖6E是用于說明制造本發(fā)明的Levenson型相移掩模的方法的工藝截面圖；圖6F是用于說明制造本發(fā)明的Levenson型相移掩模的方法的工藝截面圖；圖6G是用于說明制造本發(fā)明的Levenson型相移掩模的方法的工藝截面圖；圖6H是用于說明制造本發(fā)明的Levenson型相移掩模的方法的工藝截面圖；圖6I是用于說明制造本發(fā)明的Levenson型相移掩模的方法的工藝截面圖；圖7A是用于說明制造本發(fā)明的可選Levenson型相移掩模的方法的工藝截面圖；圖7B是用于說明制造本發(fā)明的可選Levenson型相移掩模的方法的工藝截面圖；圖7C是用于說明制造本發(fā)明的可選Levenson型相移掩模的方法的工藝截面圖；圖7D是用于說明制造本發(fā)明的可選Levenson型相移掩模的方法的工藝截面圖；圖7E是用于說明制造本發(fā)明的可選Levenson型相移掩模的方法的工藝截面圖；圖7F是用于說明制造本發(fā)明的可選Levenson型相移掩模的方法的工藝截面圖；圖7G是用于說明制造本發(fā)明的可選Levenson型相移掩模的方法的工藝截面圖；圖8是示出常規(guī)挖掘型Levenson型相移掩模的示意性截面圖；
圖9是示出具有其中移相器開口彼此鄰接的圖案的常規(guī)Levenson型相移掩模的截面圖；以及圖10是示出當使用正抗蝕劑來將具有圖9的結(jié)構(gòu)的常規(guī)掩模轉(zhuǎn)移到半導體晶片上時的相對曝光強度的特性圖。
實施本發(fā)明的最佳模式下面將參考附圖來詳細說明本發(fā)明的各個優(yōu)選實施例。
(第一實施例；類型1)如圖1所示，第一實施例的Levenson型相移掩模1是這樣的類型，其中從兩側(cè)插入在相鄰的移相器開口21c與22c之間的遮光部分圖案23c包括遮光膜圖案52b，并且該遮光膜圖案52b沒有底切，此外，遮光部分圖案23c受到偏移修正α。下文中這被稱為類型1。
在類型1的掩模1中，將沒有底切的遮光膜圖案52b設置在挖掘部分44b的一側(cè)上，而將具有底切16的遮光膜圖案52a(遮光部分圖案25c)設置在挖掘部分44b的另一側(cè)上，并且這些圖案形成移相器開口21c。以相同的方式，通過沒有底切的遮光膜圖案52b和具有底切16的遮光膜圖案52a(遮光部分圖案26c)來形成在越過遮光部分圖案23c的另一側(cè)上的移相器開口22c。
根據(jù)類型1的掩模1，由于偏移修正α抑制通過移相器開口21c和22c透射的光3a相互增強，所以插入部分中的相對曝光強度從特性線B(虛線)提高到特性線A(實線)，如圖4所示，并且不使兩側(cè)上的相鄰開口之間的相位差反相，從而顯著提高遮光部分圖案23c(通常不容易被分辨的圖案)的抗蝕劑CD23f的分辨率特性。此外，在類型1的掩模中，由于遮光膜圖案52b在遮光部分圖案23c中沒有底切，所以遮光膜52b不容易從透明襯底41上脫落。
(第二實施例；類型2)如圖2所示，第二實施例的掩模1A是這樣的類型，其中從兩側(cè)插入在相鄰的移相器開口21d與22d之間的遮光部分圖案23d不具有任何的遮光膜，并且遮光部分圖案23d受到偏移修正β。下文中這被稱為類型2。
在類型2的掩模1A中，在挖掘部分45b的一側(cè)設置沒有遮光膜的遮光部分圖案23d，而在挖掘部分45b的另一側(cè)設置具有底切16的遮光膜圖案53a(遮光部分圖案25d)，并且這些圖案形成移相器開口21d。以相同的方式，還通過沒有遮光膜的遮光部分圖案23d和具有底切16的遮光膜圖案53a(遮光部分圖案26d)形成在越過遮光部分圖案23d的另一側(cè)上的移相器開口22d。
當插入部分(遮光部分圖案23d)的線寬較小時，類型2的掩模(無鉻型)1A是有效的，并且來自移相器開口21d和22d的透射光3a和來自非移相器開口23d的透射光3b相互抵消，由此使得能夠獲得清晰的分辨率特性，就好象遮光膜存在一樣，盡管在插入部分中不存在遮光膜。
(第三實施例；類型3)如圖3所示，第三實施例的掩模1B是這樣的類型，其中從兩側(cè)插入在相鄰的非移相器開口21e和22e之間的遮光部分圖案23e受到偏移修正γ。下文中這被稱為類型3。
在類型3的掩模1B中，不是在用作移相器開口的挖掘部分46b中，而是在從兩側(cè)插入在非移相器開口21e和22e之間的襯底41的平坦區(qū)域中設置遮光膜圖案51f，由此形成遮光部分圖案23e。根據(jù)類型3的這種掩模1B，還可以獲得提高分辨率特性和防止遮光膜脫落的效果，與在上述類型1的掩模1A的情況下一樣。
接下來，將說明對轉(zhuǎn)移到半導體晶片上以獲得最優(yōu)化的偏移修正量(α，β，γ)的模擬。在其中在插入在相鄰的移相器開口(非移相器開口)之間的圖案的預定曝光條件下的轉(zhuǎn)移尺寸被表示為偏移修正量的函數(shù)的方法中，獲得最優(yōu)化偏移修正量。首先，在其中移相器開口和非移相器開口重復存在的普通Lenvenson型相移掩模的結(jié)構(gòu)中，確定使得可以獲得與光掩模上的鉻CD一樣的抗蝕劑CD的閾值。當特別存在除上述結(jié)構(gòu)的圖案之外的要被分辨的圖案時，確定以期望的抗蝕劑CD分辨圖案的閾值。
接下來，當在如圖1和圖2(或圖3)所示的其中具有相同相位的開口彼此鄰接的結(jié)構(gòu)中以各種方式改變偏移修正量時，在從兩側(cè)插入在相同類型的開口之間的圖案的上述閾值處獲得抗蝕劑CD(抗蝕劑的轉(zhuǎn)移尺寸)。對于每一個掩模類型確定偏移修正量(α，β，γ)，使得可以在期望的值(例如圖5中的閾值水平線31)處獲得該抗蝕劑CD。
圖5是示出通過利用模擬來檢驗抗蝕劑CD(抗蝕劑的轉(zhuǎn)移尺寸)相對于偏移修正量的改變的結(jié)果的特性線圖，其中水平軸表示偏移修正量(nm)，而垂直軸表示在相同類型的開口的兩側(cè)上相鄰的圖案的抗蝕劑CD(nm)。在該圖中，特性線E(粗實線)對應于類型1的相移掩模1，特性線F(細實線)對相應于類型2的相移掩模1A，而特性線G(虛線)對應于類型3的相移掩模1B。對于每一種類型的相移掩模，由特性線E、F、G和具有圖案最小線寬(65nm)的閾值水平線31的交叉點獲得偏移修正量α、β、γ。下面示出在模擬中使用的Levenson型相移掩模的模型和曝光條件。
鉻CD260nm(光掩模上的尺寸)間距760nm(光掩模上的尺寸)淺溝槽0nm底切100nm(光掩模上的尺寸)曝光波長193nm
NA0.78σ0.4曝光放大倍率4焦點精確焦點(制造類型1和2的掩模的方法)接下來，將參考圖6A至圖6I來說明制造類型1和2的Levenson型相移掩模的方法。示出具有單個溝槽的Levenson型相移掩模的結(jié)構(gòu)。
首先，制備空白掩模100(步驟S1)。如圖6A所示，在空白掩模100中，利用包括鉻金屬膜和氧化鉻膜這兩層的遮光膜51來覆蓋由合成石英制成的透明襯底41，在所述遮光膜51上進一步施加抗蝕劑層61。通過電子束對該抗蝕劑層61進行構(gòu)圖曝光，并執(zhí)行一系列諸如顯影的構(gòu)圖處理，由此形成抗蝕劑圖案61a和61b。這里，對抗蝕劑圖案61b進行一定量的偏移修正，其中通過對轉(zhuǎn)移到上述半導體晶片上的模擬來獲得所述偏移修正量。接著，利用抗蝕劑圖案61a和61b作為掩模來蝕刻遮光膜51，由此形成圖6B所示的預定圖案(步驟S2)。然后，利用專用剝離溶液來剝離抗蝕劑層61，并在圖6C所示的透明襯底41上形成遮光膜圖案51a和51b(步驟S3)。
接著，將具有預定厚度的抗蝕劑層62施加到處理目標襯底上，并且通過電子束來對該抗蝕劑層62進行構(gòu)圖曝光，并執(zhí)行一系列諸如顯影的構(gòu)圖處理，由此形成圖6D所示的預定抗蝕劑圖案62a和62b(步驟S4)。這里，形成抗蝕劑圖案62b，使得其以對應于底切(UC)的量向其兩側(cè)擴展，預期稍后處理抗蝕劑圖案62b以形成底切。
接著，利用抗蝕劑圖案62a和62b作為掩模，對透明襯底41進行干法蝕刻，由此形成圖6E所示的挖掘部分42(步驟S5)。這里，控制蝕刻處理以形成挖掘部分42，使得滿足下面的等式(1)
d＝λ/2(n-1)-UC…(1)其中，d為挖掘部分42的深度，UC為底切的量，λ為曝光波長，而n為透明襯底的折射率。
接著，利用抗蝕劑圖案62a和62b作為掩模來對透明襯底41進行濕法蝕刻，由此形成如圖6F所示的具有底切的挖掘部分43(步驟S6)。
接著，利用專用剝離溶液來剝離抗蝕劑層62，由此獲得Lenvenson型相移掩模300，其中在透明襯底41上形成遮光膜圖案52a和52b、非移相器開口44a和移相器開口44b，如圖6G所示(步驟S7)。該掩模對應于上述類型1的掩模1。在掩模300(1)中，從兩側(cè)插入在移相器開口44b之間的圖案52b沒有底切，而圖案52b受到偏移修正α。
此外，另外執(zhí)行以下處理以獲得類型2的掩模。首先，將抗蝕劑層63施加并形成在掩模300上，以及通過電子束對抗蝕劑表層63進行構(gòu)圖曝光并執(zhí)行一系列諸如顯影的構(gòu)圖處理以形成抗蝕劑圖案63a，并且然后通過利用抗蝕劑圖案63a作為掩模的蝕刻來除去遮光膜52b(步驟S8)。然后，利用專用剝離溶液來剝離抗蝕劑層63，由此獲得Levenson型相移掩模400，其中在透明襯底41上形成遮光膜圖案53a、非移相器開口45a和移相器開口45b，如圖6I所示(步驟S9)。該掩模400對應于類型2的Leveson型相移掩模1A。
(制造類型2的掩模的另一種方法)接下來，將參考圖7A至圖7G說明制造圖2所示的類型2的Levenson型相移掩模的另一種方法。
制備如上所述的相同空白掩模100，如圖7A所示(步驟S21)。通過電子束對空白掩模100上的抗蝕劑層61進行構(gòu)圖曝光，并執(zhí)行一系列諸如顯影的構(gòu)圖處理，由此形成抗蝕劑圖案61a。然后，利用抗蝕劑圖案61a作為掩模來蝕刻遮光膜51，由此形成圖7B所示的預定圖案(步驟S22)。然后，利用專用剝離溶液來剝離抗蝕劑層61，由此在圖7C所示的透明襯底41上制造遮光膜圖案51a(步驟S23)。
接著，將具有預定厚度的抗蝕劑層62施加到處理目標襯底上，并且通過電子束對該抗蝕劑層62進行構(gòu)圖曝光，并執(zhí)行一系列諸如顯影的構(gòu)圖處理，由此形成圖7D所示的預定抗蝕劑圖案62a和62b(步驟S24)。這里，對抗蝕劑圖案62b進行一定量的偏移修正β，通過對轉(zhuǎn)移到半導體晶片上的模擬獲得所述偏移修正量。此外，形成抗蝕劑圖案62b使得其以對應于底切(UC)的量向其兩側(cè)擴展，預期在隨后的步驟中處理抗蝕劑圖案62b以形成底切。
接著，利用抗蝕劑圖案62a和62b作為掩模來對透明襯底41進行干法蝕刻，由此形成圖7E所示的挖掘部分42(步驟S25)。根據(jù)上述等式(1)來控制挖掘部分42的深度d。
接著，利用抗蝕劑圖案62a和62b作為掩模來對透明襯底41進行濕法蝕刻，由此形成具有底切的挖掘部分43，如圖7F所示(步驟S26)。
最后，利用專用剝離溶液來剝離抗蝕劑層62，由此獲得類型2的Levenson型相移掩模400(1A)，其中在透明襯底41上形成遮光膜圖案52a、非移相器開口44a和移相器開口44b，如圖7G所示(步驟S27)。
本發(fā)明可以提供用于在制造諸如LSI的半導體元件中使用的Levenson型相移掩模及其制造方法。圖1至3所示的類型都可以應用于挖掘型Levenson型相移掩模。值得注意的是，圖1和2所示的類型還可以應用于頂部安裝型Levenson型相移掩模。
根據(jù)本發(fā)明，從兩側(cè)插入在移相器開口之間的圖案23a、23c、23d或者從兩側(cè)插入在非移相器開口之間的圖案23e受到偏移修正α、β、γ，用于使圖案以預定量向其兩側(cè)擴展。因此，將插入?yún)^(qū)域中的相對曝光強度從特性線B(虛線)提高到特性線A(實線)，如圖4所示，并且可以顯著提高插入部分23c、23d、23e中的抗蝕劑CD23f(由于兩側(cè)的相鄰開口之間的相位差不被反相而不容易被分辨)的分辨率特性。
此外，根據(jù)本發(fā)明，由于從兩側(cè)插入在非移相開口21c和22c之間的部分23c中的圖案沒有底切，所以該部分中的遮光膜52b不脫落。即，可以減小其中當在移相器開口中形成底切時插入在移相器開口之間的遮光膜脫落的缺陷，并且還可以以更大的自由度來適當?shù)剡x擇底切的量，而不受遮光膜脫落的限制。
此外，根據(jù)本發(fā)明，由于在從兩側(cè)插入在移相器開口21d和22d之間的部分中的部分23d中的圖案沒有底切，所以遮光膜自身的脫落不會發(fā)生。即，可以減小其中當形成底切時遮光膜脫落的缺陷，并且還可以以更大的自由度來適當?shù)剡x擇底切的量，而不受遮光膜脫落的限制。此外，穿過該部分23d透射的光的相位差為0°，而穿過兩側(cè)的開口21d和22d透射的光之間的相位差為180°，導致反相，由此提供良好的分辨率特性。
下文中，將說明本發(fā)明的各實施例。
(實例1)對實施例1進行說明，其中利用本發(fā)明的Levenson型相移掩模在晶片上形成抗蝕劑圖案。通過上述制造方法來制造圖1所示的類型1的掩模1。此時，沒有產(chǎn)生由于所制造的掩模的遮光膜圖案的脫落而引起的缺陷。
獲得具有下列尺寸的類型1的掩模1。
透明襯底的厚度6350μm間距760nm挖掘?qū)挾萀1531nm
遮光部分的寬度L2398nm底切長度L3100nm挖掘深度L4172nm掩模的設計線寬260nm然后，將抗反射膜和抗蝕劑施加到硅襯底上，并且利用曝光裝置對抗蝕劑進行曝光。曝光條件如下曝光波長193nm(ArF受激準分子激光器)NA0.78σ0.4曝光放大倍率4偏移修正量α69nm此后，執(zhí)行顯影，并形成抗蝕劑圖案。
在該抗蝕劑圖案中，如通過圖4中的特性線A所示，提高插入在相同類型的開口之間(π-π相移)的圖案的分辨率特性，并滿足精度。
(實例2)示出一個實例，其中利用本發(fā)明的Levenson型相移掩模在晶片上形成抗蝕劑圖案。通過上述制造方法來制造圖2所示的類型2的掩模1A。此時，沒有產(chǎn)生由于所制造的掩模的遮光膜圖案的脫落而引起的缺陷。
獲得具有下列尺寸的類型2的掩模1A。
透明襯底的厚度6350μm間距760nm挖掘?qū)挾萀1569nm遮光部分的寬度L2322nm底切長度L3100nm
挖掘深度L4172nm掩模的設計線寬260nm然后，將抗反射膜和抗蝕劑施加到硅襯底上，并且利用曝光裝置對抗蝕劑進行曝光。曝光條件如下曝光波長193nm(ArF受激準分子激光器)NA0.78σ0.4曝光放大倍率4偏移修正量β31nm此后，執(zhí)行顯影，并形成抗蝕劑圖案。
在該抗蝕劑圖案中，如通過圖4中的特性線A所示，提高插入在相同類型的開口之間(π-π相移)的圖案的分辨率特性，并滿足精度。
(實例3)示出一個實例，其中利用本發(fā)明的Levenson型相移掩模在晶片上形成抗蝕劑圖案。通過光刻工藝的普通方法(例如，專利文獻1所述的方法)來制造圖3所示的類型3的掩模1B。此時，沒有產(chǎn)生由于所制造的掩模的遮光膜圖案的脫落而引起的缺陷。
獲得具有下列尺寸的類型3的掩模1B。
透明襯底的厚度6350μm間距760nm遮光部分的寬度L2286nm底切長度L3100nm挖掘深度L4172nm掩模的設計線寬260nm然后，將抗反射膜和抗蝕劑施加到硅襯底上，并且利用曝光裝置對抗蝕劑進行曝光。曝光條件如下曝光波長193nm(ArF受激準分子激光器)NA0.78σ0.4曝光放大倍率4偏移修正量γ13nm此后，執(zhí)行顯影，并形成抗蝕劑圖案。
在該抗蝕劑圖案中，如通過圖4中的特性線A所示，提高插入在相同類型的開口之間(0-0相移)的圖案的分辨率特性，并滿足精度。
權(quán)利要求
1.一種Levenson型相移掩模，包括形成在透明襯底上的遮光部分和開口，部分挖掘所述開口處的所述透明襯底或者在所述開口處的所述透明襯底上部分設置透明膜，以形成移相器開口和非移相器開口，所述移相器開口和所述非移相器開口重復存在于所述掩模中，所述移相器開口將透射光的相位反相，該Levenson型相移掩模的特征在于具有從兩側(cè)插入在相鄰的相同類型的開口之間的遮光部分圖案，該遮光部分圖案受到偏移修正，相對于通過掩模設計設定的預定設計線寬，所述偏移修正使所述遮光部分圖案以預定量向其兩側(cè)擴展。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相移掩模，其特征在于在預定的曝光條件下從兩側(cè)插入在相鄰的所述移相器開口之間或從兩側(cè)插入在相鄰的所述非移相器開口之間的所述遮光部分圖案的轉(zhuǎn)移尺寸被表示為偏移修正量的函數(shù)，并且確定該偏移修正量從而獲得具有期望的轉(zhuǎn)移尺寸的所述遮光部分圖案。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的相移掩模，其特征在于通過對轉(zhuǎn)移到半導體晶片上的模擬來實現(xiàn)確定所述偏移修正量的處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一項所述的相移掩模，其為Levenson型相移掩模，其中從兩側(cè)插入在相鄰的所述移相器開口之間的所述遮光部分圖案受到偏移修正，該相移掩模的特征在于插入在所述移相器開口與所述非移相器開口之間的遮光部分圖案在所述移相器開口一側(cè)具有底切，而受到偏移修正的所述遮光部分圖案沒有底切。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一項所述的相移掩模，其為Levenson型相移掩模，其中從兩側(cè)插入在相鄰的所述移相器開口之間的所述遮光部分圖案受到偏移修正，該相移掩模的特征在于插入在所述移相器開口與所述非移相器開口之間的所述遮光部分圖案在所述移相器開口一側(cè)具有底切，而受到偏移修正的所述遮光部分圖案沒有遮光膜。
6.一種制造Levenson型相移掩模的方法，該掩模包括形成在透明襯底上的遮光部分和開口，部分挖掘所述開口處的所述透明襯底或者在所述開口處的所述透明襯底上部分設置透明膜以形成移相器開口和非移相器開口，所述移相器開口和所述非移相器開口重復存在于所述掩模中，所述移相器開口將透射光的相位反相，該方法的特征在于包括對形成在所述透明襯底上的遮光膜進行構(gòu)圖蝕刻，并且在其中要形成從兩側(cè)插入在相鄰的相同類型的開口之間的遮光部分圖案的區(qū)域中形成受到偏移修正的所述遮光膜圖案；形成以與所述遮光膜圖案上的底切相對應的量向其兩側(cè)擴展的抗蝕劑圖案；以及利用所述抗蝕劑圖案作為所述掩模來通過蝕刻挖掘所述透明襯底，在所述抗蝕劑圖案中形成底切，并除去所述抗蝕劑圖案的抗蝕劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于包括在除去所述抗蝕劑圖案的抗蝕劑后，形成覆蓋除了從兩側(cè)插入在相鄰的相同類型的開口之間的所述遮光部分圖案之外的所述遮光膜圖案的抗蝕劑圖案；通過蝕刻除去所述遮光部分圖案的所述遮光膜；并除去所述抗蝕劑圖案的抗蝕劑。
8.一種制造Levenson型相移掩模的方法，該掩模包括通過遮光膜的構(gòu)圖形成而形成在透明襯底上的遮光部分和開口，部分挖掘所述開口處的所述透明襯底或者在所述開口處的所述透明襯底上部分設置透明膜以形成移相器開口和非移相器開口，所述移相器開口和所述非移相器開口重復存在于所述掩模中，所述移相器開口將透射光的相位反相，該方法的特征在于包括對形成在所述透明襯底上的所述遮光膜進行構(gòu)圖蝕刻，并從其中要形成從兩側(cè)插入在相鄰的相同類型的開口之間的遮光部分圖案的區(qū)域中除去所述遮光膜；對除去所述遮光膜的區(qū)域進行偏移修正以形成以與底切相對應的量向其兩側(cè)擴展的抗蝕劑圖案；以及利用所述抗蝕劑圖案作為所述掩模來通過蝕刻挖掘所述透明襯底，在所述抗蝕劑圖案中形成底切，并除去所述抗蝕劑圖案的抗蝕劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任何一項所述的方法，其特征在于在預定的曝光條件下從兩側(cè)插入在相鄰的所述移相器開口之間或從兩側(cè)插入在相鄰的所述非移相器開口之間的所述遮光部分圖案的轉(zhuǎn)移尺寸被表示為偏移修正量的函數(shù)，并且確定該偏移修正量從而獲得具有期望的轉(zhuǎn)移尺寸的所述遮光部分圖案。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于通過對轉(zhuǎn)移到半導體晶片上的模擬來實現(xiàn)確定所述偏移修正量的處理。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于包括確定閾值從而獲得與光掩模上的鉻臨界尺寸一樣的所述抗蝕劑的轉(zhuǎn)移尺寸，或者確定閾值從而利用期望的抗蝕劑臨界尺寸來分辨特定的圖案；當在其中具有相同相位的開口彼此鄰接的圖案結(jié)構(gòu)中改變所述偏移修正量時，在從兩側(cè)插入在相同類型的開口之間的所述圖案的所述閾值處獲得所述抗蝕劑的轉(zhuǎn)移尺寸；以及對于每一掩模類型確定所述偏移修正量，從而在期望的閾級值處獲得所述抗蝕劑轉(zhuǎn)移尺寸。
全文摘要
一種Levenson型相移掩模，具有形成在透明襯底上的遮光部分和開口。部分挖掘開口處的透明襯底或者在開口處的透明襯底上部分設置透明膜，以形成移相器開口和非移相器開口。移相器開口和非移相器開口重復存在于掩模中。移相器開口將透射光的相位反相。該Levenson型相移掩模具有從兩側(cè)插入在相鄰的相同類型的開口之間的遮光部分圖案。該遮光部分圖案受到偏移修正，相對于通過掩模設計設定的預定設計線寬，所述偏移修正使遮光部分圖案以預定量向其兩側(cè)擴展。
文檔編號G03F1/68GK1973244SQ20058002060
公開日2007年5月30日 申請日期2005年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月23日
發(fā)明者小島洋介, 小西敏雄, 田中啟司, 大瀧雅央, 佐佐木淳 申請人:凸版印刷株式會社