相移掩模、非對稱圖案的形成方法、衍射光柵的制造方法及半導(dǎo)體裝置的制造方法
【專利摘要】提供一種可提高產(chǎn)品的精度以及縮短制作時(shí)間的、利用了相移掩模的非對稱圖案的形成技術(shù)、以及衍射光柵、半導(dǎo)體裝置的制造技術(shù)。在利用了相移掩模(30)(周期性地配置遮光部和透過部(沒有相移的第1透過部、有相移的第2透過部))的衍射光柵的制造方法中，使從照明光源(10)射出的光透過相移掩模(30)，使透過該相移掩模(30)而產(chǎn)生的0次光和+1次光在Si晶片(50)的表面產(chǎn)生干涉，使該Si晶片(50)的表面的光致抗蝕劑(60)曝光，在Si晶片(50)上形成具有閃耀狀的截面形狀的衍射光柵。
【專利說明】相移掩模、非對稱圖案的形成方法、衍射光柵的制造方法及半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及使用了相移掩模的非對稱圖案的形成技術(shù)，特別是涉及應(yīng)用于具有閃耀狀(鋸齒波狀)的截面形狀的閃耀衍射光柵的制造方法的有效的技術(shù)。此外，涉及應(yīng)用于包括非對稱形狀的半導(dǎo)體裝置的制造方法的有效的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]作為利用了相移掩模的非對稱圖案的形成技術(shù)，例如可列舉專利文獻(xiàn)I或非專利文獻(xiàn)I記載的技術(shù)等。該專利文獻(xiàn)I或非專利文獻(xiàn)I作為曝光裝置的光學(xué)補(bǔ)償技術(shù)，記載了如下技術(shù)，即，檢查圖案的非對稱衍射光柵具備配置在掩?；宓谋砻娴恼诠鈳А⒑团c該遮光帶的一側(cè)相鄰地配置的非對稱衍射部，并在掩?；迳显O(shè)置該遮光帶和非對稱衍射部的重復(fù)圖案的技術(shù)。
[0003]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)I JP特開2005-37598號公報(bào)
[0006]非專利文獻(xiàn)
[0007]非專利文獻(xiàn) I:Hiroshi Nomura, “New phase shift gratings for measuringaberrations，，，Optical Microlithography XIV, Christopher J.Progler, Editor,Proceedings of SPIE Vol.4346 (2001)，pp25_35

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明要解決的問題
[0009]考慮將使用了如前所述的相移掩模的非對稱圖案的形成技術(shù)例如應(yīng)用于具有閃耀狀(鋸齒波狀)的截面形狀的閃耀衍射光柵的制造方法中的情況。
[0010]作為衍射光柵的制造技術(shù)，例如可列舉⑴基于刻線機(jī)的衍射光柵的形成技術(shù)、
(2)基于全息照相術(shù)曝光的衍射光柵的形成技術(shù)。
[0011](I)基于刻線機(jī)的衍射光柵的形成技術(shù)是通過使用了鉆石刀具的刻線機(jī)所進(jìn)行的機(jī)械式加工來形成閃耀衍射光柵的技術(shù)。
[0012](2)基于全息照相術(shù)曝光的衍射光柵的形成技術(shù)是對全息照相術(shù)曝光后的抗蝕劑圖案進(jìn)行斜方蝕刻來形成閃耀衍射光柵的技術(shù)。
[0013]但是，本申請的發(fā)明人研究如前所述的衍射光柵的制造技術(shù)之后明白了以下幾點(diǎn)。
[0014](I)基于刻線機(jī)的衍射光柵的形成技術(shù)是機(jī)械式加工，因此精度提高有界限。此夕卜，是衍射光柵專用技術(shù)，缺乏發(fā)展性。此外，制作需花費(fèi)時(shí)間。
[0015](2)基于全息照相術(shù)曝光的衍射光柵的形成技術(shù)需要進(jìn)行追加加工，因此制造偏差要因會增加。即，衍射光柵只具有正弦曲線，為了獲得良好的衍射光柵，需要進(jìn)一步進(jìn)行曝光、加工。此外，需要用于追加加工的制造裝置。
[0016]此外，前述的專利文獻(xiàn)I或非專利文獻(xiàn)I的技術(shù)作為曝光裝置的光學(xué)補(bǔ)償技術(shù)而與具有檢查圖案的非對稱衍射光柵的檢查用標(biāo)線(掩模)相關(guān)，不同于本發(fā)明應(yīng)用的用于制造衍射光柵等的掩模。另外，專利文獻(xiàn)I或非專利文獻(xiàn)I的技術(shù)中，遮光帶(遮光部)較寬，所形成的圖案的頂部平坦，無法形成如本發(fā)明這樣的頂部較尖的圖案的衍射光柵。此夕卜，專利文獻(xiàn)I或非專利文獻(xiàn)I的技術(shù)中，非對稱衍射部(透過部)的相移量是90°，不同于本發(fā)明。
[0017]因此，本發(fā)明鑒于前述的(I)基于刻線機(jī)的衍射光柵的形成技術(shù)、(2)基于全息照相術(shù)曝光的衍射光柵的形成技術(shù)的問題而完成，其代表性的目的是能夠提高產(chǎn)品的精度且能夠縮短制作時(shí)間，能夠提供一種利用了相移掩模的非對稱圖案的形成技術(shù)、以及衍射光柵、半導(dǎo)體裝置的制造技術(shù)。
[0018]通過本說明書的記載以及附圖，可明白本發(fā)明的上述內(nèi)容及其他目的和新的特征。
[0019]用于解決問題的手段
[0020]本申請公開的發(fā)明中，簡單說明代表性的特征概要，如下。
[0021]S卩，代表性的特征概要適用于相移掩模、以及利用了相移掩模的非對稱圖案的形成方法、利用了相移掩模的衍射光柵的制造方法、半導(dǎo)體裝置的制造方法，具有如下的特征。
[0022](I)所述相移掩模的特征在于，具有遮住光的遮光部、和使光透過的透過部，所述透過部由沒有相移的第I透過部、和有相移的第2透過部構(gòu)成，周期性地配置所述遮光部、所述第I透過部、和所述第2透過部的組，在將所述組的周期性的配置的間距設(shè)為P，將所述第I透過部在間距方向上的寬度設(shè)為X，將所述第2透過部在間距方向上的寬度設(shè)為X，將所述第I透過部與所述第2透過部的相位差設(shè)為Θ的情況下，X / ΡΧ360° +θ=180°的關(guān)系式成立。
[0023](2)使用了所述相移掩模的非對稱圖案的形成方法的特征在于，使從光源射出的光透過所述相移掩模，使透過所述相移掩模而生成的O次光和+1次光在基板的表面產(chǎn)生干涉，使所述基板的表面的感光材料曝光，在所述基板上形成所述非對稱圖案。
[0024](3)使用了所述相移掩模的衍射光柵的制造方法的特征在于，使從光源射出的光透過所述相移掩模，使透過所述相移掩模而生成的O次光和+1次光在基板的表面產(chǎn)生干涉，使所述基板的表面的感光材料曝光，在所述基板上形成具有所述閃耀狀的截面形狀的衍射光柵。
[0025](4)使用了所述相移掩模的半導(dǎo)體裝置的制造方法的特征在于，使從光源射出的光透過所述相移掩模，使透過所述相移掩模而生成的O次光和+1次光在半導(dǎo)體基板的表面產(chǎn)生干涉，使所述半導(dǎo)體基板的表面的感光材料曝光，在所述半導(dǎo)體基板上形成所述非對稱的截面形狀。
[0026]發(fā)明效果
[0027]在本申請公開的發(fā)明中，簡單說明通過代表性的特征得到的效果，如下。
[0028]S卩，代表性的效果是，能夠提供一種可提高產(chǎn)品的精度且可縮短制作時(shí)間的、使用了相移掩模的非對稱圖案的形成技術(shù)、以及衍射光柵、半導(dǎo)體裝置的制造技術(shù)?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0029]圖1(a)?(d)是表示實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一實(shí)施方式的衍射光柵的制造方法的曝光裝置的一例的示意圖。
[0030]圖2是表示用于圖1所示的曝光裝置中的相移掩模的相位差與尺寸之間的關(guān)系的一例的不意圖。
[0031]圖3(a)?(d)是表示用于圖1所示的曝光裝置中的相移掩模的一例的示意圖。
[0032]圖4是在使用圖1所示的曝光裝置的衍射光柵的制造方法中的仿真評價(jià)中，表示仿真的仿真條件的一例的圖。
[0033]圖5是在使用圖1所示的曝光裝置的衍射光柵的制造方法中的仿真評價(jià)中，表示仿真的相移與圖案比率之間的關(guān)系的一例的圖。
[0034]圖6是在使用圖1所示的曝光裝置的衍射光柵的制造方法中的仿真評價(jià)中，表示衍射光柵的深度的曝光量依賴性的一例的圖。
[0035]圖7是在使用圖1所示的曝光裝置的衍射光柵的制造方法中的仿真評價(jià)中，表示光強(qiáng)度分布的一例的圖。
[0036]圖8是在使用圖1所示的曝光裝置的衍射光柵的制造方法中的仿真評價(jià)中，表示對比度的一例的圖。
[0037]圖9是在使用圖1所示的曝光裝置的衍射光柵的制造方法中的、對衍射光柵的請求規(guī)格(spec)的應(yīng)用評價(jià)中，表示衍射光柵的請求規(guī)格的一例的圖。
[0038]圖10是在使用圖1所示的曝光裝置的衍射光柵的制造方法中的、對衍射光柵的請求規(guī)格的應(yīng)用評價(jià)中，表示間距依賴性的一例的圖。
[0039]圖11是在使用圖1所示的曝光裝置的衍射光柵的制造方法中的、對衍射光柵的請求規(guī)格的應(yīng)用評價(jià)中，表示針對圖9所示的衍射光柵的請求規(guī)格所需的相移的一例的圖。
[0040]圖12(a)、(b)是表示用于圖1所示的曝光裝置中的相移掩模的變形例的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]在以下的實(shí)施方式中，為了便于說明，有需要時(shí)，分割為多個(gè)實(shí)施方式或部分來進(jìn)行說明，除了特別明示的情況外，互相之間并不是沒有關(guān)系，具有一方是另一方的一部分或全部的變形例、詳細(xì)說明、補(bǔ)充說明等的關(guān)系。此外，在以下的實(shí)施方式中，涉及要素的數(shù)量等(包括個(gè)數(shù)、數(shù)值、量、范圍等)的情況下，沒有特別明示的情況、以及除了原理上明確限定特定的數(shù)目的情況等外，并不限定其特定的數(shù)目，可以是特定的數(shù)目以上或以下。
[0042]另外，在以下的實(shí)施方式中，除了特別明示的情況以及原理上明確了認(rèn)為是必須的情況等以外，該結(jié)構(gòu)要素(還包括要素步驟等)當(dāng)然不一定是必須的。同樣地，在以下的實(shí)施方式中，涉及結(jié)構(gòu)要素等的形狀、位置關(guān)系等時(shí)，除了特別明示的情況以及原理上明確了認(rèn)為不是那樣的情況等以外，包括實(shí)質(zhì)上與其形狀等接近或類似的形狀等。這對上述數(shù)值以及范圍也是一樣的。
[0043]以下，基于附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。另外，在用于說明實(shí)施方式的所有圖中，對同一部件原則上附加同一符號，省略其反復(fù)的說明。
[0044]<本發(fā)明的實(shí)施方式的概要>[0045]本發(fā)明的實(shí)施方式應(yīng)用于相移掩模、利用了相移掩模的非對稱圖案的形成方法、以及利用了相移掩模的衍射光柵的制造方法、半導(dǎo)體裝置的制造方法，具有以下的特征(作為一例，附加與O內(nèi)對應(yīng)的結(jié)構(gòu)要素、符號等)。
[0046](I)所述相移掩模(30)具有遮住光的遮光部(31)、和使光透過的透過部(32)，所述透過部由沒有相移的第I透過部(32a)、和有相移的第2透過部(32b)構(gòu)成，周期性地配置所述遮光部、所述第I透過部、和所述第2透過部的組，在將所述組的周期性的配置的間距設(shè)為P，將所述第I透過部在間距方向上的寬度設(shè)為X，將所述第2透過部在間距方向上的寬度設(shè)為X，將所述第I透過部與所述第2透過部的相位差設(shè)為Θ的情況下，X /PX360。+ Θ =180°的關(guān)系式成立。
[0047](2)使用了所述相移掩模(30)的非對稱圖案的形成方法的特征在于，使從光源射出的光透過所述相移掩模，使透過所述相移掩模而生成的O次光和+1次光在基板的表面產(chǎn)生干涉，使所述基板的表面的感光材料曝光，在所述基板上形成所述非對稱圖案。
[0048](3)使用了所述相移掩模(30)的衍射光柵的制造方法的特征在于，使從光源(照明光源10)射出的光透過所述相移掩模，使透過所述相移掩模而生成的O次光和+1次光在基板(Si晶片50)的表面產(chǎn)生干涉，使所述基板的表面的感光材料(光致抗蝕劑60)曝光，在所述基板上形成具有所述閃耀狀的截面形狀的衍射光柵。
[0049](4)使用了所述相移掩模(30)的半導(dǎo)體裝置的制造方法的特征在于，使從光源射出的光透過所述相移掩模，使透過所述相移掩模而生成的O次光和+1次光在半導(dǎo)體基板的表面產(chǎn)生干涉，使所述半導(dǎo)體基板的表面的感光材料曝光，在所述半導(dǎo)體基板上形成所述非對稱的截面形狀。
[0050]以下具體說明基于以上說明的本發(fā)明的實(shí)施方式的概要的各實(shí)施方式。以下說明的實(shí)施方式是使用了本發(fā)明的一例，并不是要通過以下的實(shí)施方式限定本發(fā)明。以下的實(shí)施方式中，主要說明前述的(I)所述相移掩模(30)、(3)使用了所述相移掩模(30)的衍射光柵的制造方法。
[0051][本發(fā)明的一實(shí)施方式]
[0052]利用圖1?圖12來說明本發(fā)明的一實(shí)施方式。
[0053]<曝光裝置>
[0054]利用圖1，說明實(shí)現(xiàn)本實(shí)施方式的衍射光柵的制造方法的曝光裝置。圖1是表示該曝光裝置的一例的示意圖。在圖1中，(a)表示曝光裝置的示意圖，(b)表示掩模的形狀，(C)表示投影透鏡的瞳面上的光強(qiáng)度分布，(d)表示Si晶片上的光致抗蝕劑的形狀。
[0055]如圖1(a)所示，本實(shí)施方式中的曝光裝置由照明光源10、聚光透鏡20、相移掩模
30、投影透鏡40等構(gòu)成。該曝光裝置是應(yīng)用利用了相移掩模30的三維抗蝕劑圖案形成技術(shù)來使涂敷到Si晶片50的表面的光致抗蝕劑60曝光的裝置。
[0056]照明光源10是用于進(jìn)行曝光的光源。該照明光源10例如利用g線或i線、KrF,ArF等受激準(zhǔn)分子激光器等。
[0057]聚光透鏡20是用于在相移掩模30上聚集從照明光源10照射的光的透鏡。
[0058]如圖1 (b)(詳細(xì)如圖2以及圖3所圖示)所示，相移掩模30具備規(guī)定的周期性圖案，與衍射光柵的閃耀狀的間距對應(yīng)地配置了圖案。該相移掩模30的周期性圖案具有遮住光的遮光部31、和使光透過的透過部32。透過部32由沒有相移的(0° )第I透過部32a、和有相移的(Θ )第2透過部32b構(gòu)成。該相移掩模30周期性地配置有遮光部31、第I透過部32a、和第2透過部32b的組。
[0059]投影透鏡40是用于向Si晶片50的光致抗蝕劑60上投影相移掩模30的遮光部31和透過部32的周期性圖案的透鏡。在該投影透鏡40的瞳面41上，成為圖1 (c)(詳細(xì)如圖3所圖示)所示的光強(qiáng)度分布。即，可知通過透過相移掩模30，從而使-1次光消失，產(chǎn)生O次光和+1次光。另外，在后述的衍射光柵的制造方法中，以縮小相移掩模30的圖案來投影的縮小投影型的曝光裝置為例進(jìn)行說明。
[0060]在如以上那樣構(gòu)成的曝光裝置中，通過使用周期性地配置了遮光部31和透過部32 (沒有相移的第I透過部32a、有相移的第2透過部32b)的相移掩模30，從而使-1次光消失，如圖1(d)(詳細(xì)如圖3所圖示)所示，能夠使光致抗蝕劑60的抗蝕劑圖案形成不會超過Si晶片50的閃耀狀的截面形狀。此外，通過變更透過部32的相位差、和遮光部31、第I透過部32a、第2透過部32b之間的寬度的比率，還能夠調(diào)整閃耀狀的截面形狀的深度(角度)。
[0061]在本實(shí)施方式中，通過以上所述的曝光裝置，在使Si晶片50的表面的光致抗蝕劑60曝光時(shí),使從照明光源10射出的光透過相移掩模30,使透過該相移掩模30而產(chǎn)生的O次光和+1次光在Si晶片50的表面產(chǎn)生干涉，使該Si晶片50上的光致抗蝕劑60曝光，在Si晶片50上形成衍射光柵，該衍射光柵形成了具有閃耀狀的截面形狀的光致抗蝕劑60。
[0062]<相移掩模>
[0063]利用圖2以及圖3來說明用于前述的圖1所示的曝光裝置中的相移掩模。圖2是表不該相移掩模的相位差與尺寸之間的關(guān)系的一例的不意圖。圖3是表不該相移掩模的一例(后述的圖5的方式4的例)的示意圖，(a)表示相移掩模的俯視形狀，(b)表示相移掩模的截面形狀，(C)表示使用了該相移掩模的投影透鏡的瞳面上的光強(qiáng)度分布，(d)表示使用了該相移掩模的Si晶片上的光致抗蝕劑的形狀。
[0064]如圖2所示，將遮光部31、第I透過部32a、和第2透過部32b的組的周期性配置的間距設(shè)為P，將第I透過部32a在間距方向上的寬度設(shè)為X，將第2透過部32b在間距方向上的寬度設(shè)為X，將第I透過部32a與第2透過部32b之間的相位差設(shè)為Θ時(shí)，相移掩模30的相位差與尺寸之間的關(guān)系滿足X / PX360。+9=180°的關(guān)系式。
[0065]例如，若考慮后述的圖5的方式4的例，則由于P=600nm、x=250nm、θ =30°，因此250 / 600 X 360+30=180，上述的關(guān)系式成立。同樣，在方式I的例(P=600nm、x=150nm、θ =90。)、方式 2 的例(P=600nm、x=200nm、θ =60。)、方式 3 的例(P=600nm、x=225nm、θ =30° )、方式5的例(P=600nm、x=275nm、θ =15° )中，上述的關(guān)系式也成立。
[0066]如圖3 (a)所示，相移掩模30的周期性圖案在俯視形狀下，周期性地配置了遮光部
31、與該遮光部31相鄰且沒有相移的(0° )第I透過部32a、以及與第I透過部32a相鄰且有相移的(Θ )第2透過部32b的組。在該圖3(a)所示的相移掩模30的例中，圖示了 5組部分，設(shè)有5根遮光部31 (黑色顯示)、5根第I透過部32a(白色顯示)、5根第2透過部32b (點(diǎn)顯示)。
[0067]此外，如圖3(b)所示，該相移掩模30的周期性圖案在截面形狀下形成為第I透過部32a和第2透過部32b —體地具有凹部，相當(dāng)于該凹部的第2透過部32b的厚度比第I透過部32a的厚度薄。另外，在第I透過部32a的表面作為遮光部31而使金屬膜成膜。例如，由第I透過部32a和第2透過部32b構(gòu)成的透過部32的部分由石英玻璃等構(gòu)成，遮光部31由Cr等金屬膜構(gòu)成。
[0068]利用這種形狀的相移掩模30，使從照明光源10射出的光透過該相移掩模30，從而能夠使Si晶片50的表面的光致抗蝕劑60曝光。此時(shí)，利用了該相移掩模30的投影透鏡40的瞳面41上的光強(qiáng)度分布如圖3 (c)所示那樣，能夠使-1次光消失，且產(chǎn)生O次光和+1次光。并且，能夠使該O次光和+1次光在Si晶片50的表面產(chǎn)生干涉，以使Si晶片50的表面的光致抗蝕劑60曝光，Si晶片50上的光致抗蝕劑60的形狀如圖3(d)所示那樣能夠成為不會超過Si晶片50的閃耀狀(角度、深度)的截面形狀。
[0069]〈衍射光柵的制造方法〉
[0070]參照前述的圖2以及圖3來說明使用前述的圖1所示的曝光裝置的衍射光柵的制
造方法。
[0071](I)準(zhǔn)備周期性地配置了遮光部31和透過部32 (沒有相移的第I透過部32a、有相移的第2透過部32b)的相移掩模30。該相移掩模30例如如前述的圖2以及圖3 (a)、(b)所示那樣。
[0072](2)由旋涂機(jī)向試驗(yàn)曝光用的Si晶片涂敷光致抗蝕劑之后，實(shí)施預(yù)烤(prebake)。
[0073](3)利用相移掩模30由縮小投影型的曝光裝置對上述(2)的Si晶片轉(zhuǎn)印圖案。此時(shí)，在Si晶片上改變區(qū)域的同時(shí)將曝光裝置的焦距值、曝光量、曝光透鏡的數(shù)值孔徑(numerical aperture)分別改變?yōu)槎鄠€(gè)階段,從而反復(fù)多次拍攝(shot)的轉(zhuǎn)印。
[0074](4)使上述(3)的Si晶片顯影之后，若有需要，則實(shí)施后烤(postbake)。
[0075](5)測量在上述(4)的Si晶片上形成的三維光致抗蝕劑圖案的截面形狀，選擇該截面形狀與想要制作的衍射光柵的截面形狀(在本實(shí)施方式中例如如圖3(d)所示)最符合的拍攝，作為最佳曝光條件，記錄該焦距值和曝光量。
[0076](6)若在所有拍攝中都沒有找到與想到制作的衍射光柵的截面形狀很好地符合的，則變更上述(I)的相移掩模30的遮光部31、第I透過部32a、第2透過部32b之間的寬度的比率、以及第2透過部32b的相位，使用新的相移掩模30，再次重復(fù)上述(2)?(5)的順序。在存在與想要制作的衍射光柵的截面形狀很好地符合的拍攝時(shí)，為了制作成為產(chǎn)品的衍射光柵，進(jìn)入下述(7)的順序。
[0077](7)由旋涂機(jī)對衍射光柵制作用的Si晶片50涂敷光致抗蝕劑60之后，實(shí)施預(yù)烤。
[0078](8)利用相移掩模30，由縮小投影型的曝光裝置對上述(7)的Si晶片50進(jìn)行轉(zhuǎn)印。此時(shí)，在該曝光裝置中設(shè)定由上述(6)記錄的最佳曝光條件的焦距值和曝光量。
[0079](9)使上述⑶的Si晶片50顯影之后，若有需要，則實(shí)施后烤。在該時(shí)刻，例如成為如圖3(d)所示的在Si晶片50上形成了具有閃耀狀的截面形狀的光致抗蝕劑60的構(gòu)造。
[0080](10)在上述(9)的Si晶片50的光致抗蝕劑60上使Al膜成膜或者實(shí)施Si蝕刻。
[0081](11)將在上述(10)中形成的衍射光柵切成適當(dāng)?shù)某叽?。由此，在Si晶片50上形成閃耀狀的光致抗蝕劑60，從而完成在光致抗蝕劑60上使Al膜成膜的衍射光柵的產(chǎn)品。
[0082]<仿真評價(jià)>
[0083]利用圖4?圖8，說明使用前述的圖1所示的曝光裝置的衍射光柵的制造方法的仿真評價(jià)。[0084]圖4是表示仿真中的仿真條件的一例的圖。如圖4所示，作為仿真條件參數(shù)，具有:
[0085](I)照明條件…波長=365nm、光源=圓形、σ =0.3、NA=0.63 ；
[0086](2)掩模條件…掩模圖案=0.6μπι間距、掩模尺寸=第I透過部(0° ):第2透過部(Θ (相位)):遮光部(Cr)=方式 l=150nm:150nm(90。):300nm、方式 2 = 200nm:200nm(60。):200nm、方式 3=225nm:225nm(45 ° ):150nm、方式 4=250nm:250nm(30。):lOOnm、方式 5=275nm:275nm(15° ):50nm
[0087](3)曝光條件…曝光量=IOOmJ / cm2~300mJ / cm2、焦距值=0.0 μ m ;
[0088](4)抗蝕劑條件…抗蝕劑厚度=2000nm。
[0089]圖5是表不基于仿真的相移與圖案比率之間的關(guān)系的一例的圖。圖5對應(yīng)于前述的圖4所示的掩模條件的掩模尺寸，設(shè)為方式1(θ =90°、比=0.5:0.5:1)、方式2(0=60。、比=1:1:1)、方式 3( Θ =45°、比=1.5:1.5:1)、方式 4( Θ =30。、比=2.5:2.5:1)、方式5(0=15°、比=5.5:5.5:1)。此外，將曝光條件的曝光量設(shè)為50mJ / cm2、IOOmJ/cm2>200mJ / cm2>300mJ / cm2。
[0090]其結(jié)果，如圖5所示，可知在瞳面41上的光強(qiáng)度分布(圖5上利用點(diǎn)密度來區(qū)分，越密則光強(qiáng)度越強(qiáng))中，越接近方式I則I次光越強(qiáng)，越接近方式5則I次光越弱。對應(yīng)于該瞳面41上的光強(qiáng)度分布，可知在光致抗蝕劑60的抗蝕劑形狀中，通過改變相移和圖案比率，能夠調(diào)整深度(閃耀角)。具體而言，可知若將相移改變?yōu)?0° —60° —45° —30° —15°，則會成為深度較淺的衍射光柵。 [0091]其中，可將方式I中300mJ / cm2、方式2中200mJ / cm2和300mJ / cm2、方式3中 IOOmJ / cm2 和 200mJ / cm2、方式 4 中 IOOmJ / cm2 和 200mJ / cm2、方式 5 中 IOOmJ /cm2和200mJ / cm2利用為具有閃耀狀的截面形狀的衍射光柵。從圖5也可以知道，方式I的300mJ / cm2下可使深度較深，方式5的IOOmJ / cm2下可使深度較淺，根據(jù)衍射光柵的請求規(guī)格，能夠改變相移和圖案比率來調(diào)整深度。
[0092]圖6是表不衍射光柵的深度的曝光量依賴性的一例的圖。在圖6中,橫軸是曝光量[mj / cm2],縱軸是深度[μ m],表不了方式I (90° )、方式2(60° )、方式3(45° )、方式4(30° )、方式5(15° )。根據(jù)圖6可知，通過改變相移和圖案比率，能夠調(diào)整深度。若將相移從90°改變?yōu)?5°，則可完成深度較淺的衍射光柵。
[0093]圖7是表不光強(qiáng)度分布的一例的圖。在圖7中，橫軸表不X位置[ym],縱軸表不光強(qiáng)度，表不了方式I (90° )、方式2(60° )、方式3(45° )、方式4(30° )、方式5(15° )。根據(jù)圖7可知，通過改變相移和圖案比率，能夠調(diào)整光強(qiáng)度。
[0094]圖8是表示對比度的一例的圖。在圖8中，橫軸表示相位，縱軸表示對比度。根據(jù)圖8可知，通過改變相移和圖案比率，能夠改變對比度。
[0095]根據(jù)以上的圖5~圖8可知，通過改變相移和圖案比率能夠改變對比度，作為結(jié)果，能夠得到深度(閃耀角)不同的衍射光柵。
[0096]<對衍射光柵的請求規(guī)格的應(yīng)用評價(jià)>
[0097]利用圖9~圖11，說明使用前述的圖1所示的曝光裝置的衍射光柵的制造方法中的、對衍射光柵的請求規(guī)格的應(yīng)用評價(jià)。在此所示的衍射光柵的請求規(guī)格是一例，本發(fā)明并不限于此。[0098]圖9是表示衍射光柵的請求規(guī)格的一例的圖。如圖9所示，作為衍射光柵的請求規(guī)格，研究槽個(gè)數(shù)[個(gè)/ mm]、間距[μ m]、角度[度]、深度[μ m]。
[0099](I)對于槽個(gè)數(shù)=33個(gè)/ mm、間距=30.3 μ m、角度=26.8度、深度=12.20 μ m的規(guī)格，最大深度需要12 μ m。
[0100](2)對于槽個(gè)數(shù)=66.6個(gè)/ mm、間距=15.02 μ m、角度=5.7度、深度=1.48 μ m的規(guī)格，最大深度需要1.5μπι。
[0101](3)對于槽個(gè)數(shù)=120個(gè)/ _、間距=8.333 μ m、角度=10.4度、深度=1.48 μ m的規(guī)格，最大深度需要1.5μπ?。
[0102](4)對于槽個(gè)數(shù)=300 個(gè) / mm、間距=3.333μπκ角度=4.3、6.5、8.6、26.8 度、深度=0.25,0.37,0.49、L 34 μ m 的規(guī)格，最大深度需要 1.5 μ m。
[0103](5)對于槽個(gè)數(shù)=360個(gè)/ mm、間距=2.778 μ m、角度=10.4度、深度=0.49 μ m的規(guī)格，最大深度需要0.8μπι。
[0104](6)對于槽個(gè)數(shù)=600 個(gè) / mm、間距=1.666μπκ 角度=34.8、3.4、4.3、5.2、8.6、13.0,16.6,17.5 度、深度=0.78,0.10,0.12,0.15,0.25,0.37,0.46,0.48 μ m 的規(guī)格，最大 深度需要0.8 μ m。
[0105](7)對于槽個(gè)數(shù)=1200 個(gè) / mm、間距=0.833“111、角度=6.9、8.6、8.6、10.4、17.5度、深度=0.10,0.12,0.12,0.15,0.24 μ m的規(guī)格，最大深度需要0.24 μ m。
[0106](8)對于槽個(gè)數(shù)=1440個(gè)/ mm、間距=0.694 μ m、角度=9.5度、深度=0.11 μ m的規(guī)
格，最大深度需要0.24 μ m。
[0107](9)對于槽個(gè)數(shù)=1800個(gè)/ mm、間距=0.556 μ m、角度=10.4度、深度=0.10 μ m的
規(guī)格，最大深度需要0.24 μ m。
[0108](10)對于槽個(gè)數(shù)=2400個(gè)/ _、間距=0.417 μ m、角度=13.9度、深度=0.10 μ m的規(guī)格，最大深度需要0.24 μ m。
[0109]圖10是表示間距依賴性的一例的圖。
[0110](I)間距=0.600 μ m、相位=15度時(shí),在曝光量=IOOmJ / cm2、焦距值=0.0 μ m的條件下，深度為0.47 μ mo
[0111](2)間距=0.900 μ m、相位=15度時(shí),在曝光量=IOOmJ / cm2、焦距值=0.0 μ m的條件下，深度為0.58 μ m。
[0112](3)間距=1.600 μ m、相位=15度時(shí),在曝光量=150mJ / cm2、焦距值=0.0 μ m的條件下，深度為0.8μηι。
[0113](4)間距=3.600 μ m、相位=60度時(shí),在曝光量=200mJ / cm2、焦距值=3.2 μ m的條件下，深度為1.9μηι。
[0114](5)間距=15 μ m、相位=60度時(shí),在曝光量=500mJ / cm2、焦距值=20 μ m的條件下，深度為1.9 μ m。
[0115](6)間距=30 μ m、相位=60度時(shí),是不能制作的。
[0116]如以上所述，在間距依賴性中相位必須要在60度以下。此外，30 μ m間距是不能制作的。
[0117]圖11是表示對于圖9所示的衍射光柵的請求規(guī)格所需的相移的一例的圖。
[0118](I)對于槽個(gè)數(shù)=33個(gè)/ mm、間距=30.3 μ m、角度=26.8度、深度=12.20 μ m的規(guī)格，最大深度需要12 μ m,但是判定出無論哪個(gè)方式都不能制作。
[0119](2)對于槽個(gè)數(shù)=66.6個(gè)/ mm、間距=15.02 μ m、角度=5.7度、深度=1.48 μ m的規(guī)格，最大深度需要1.5μπι，但是判定出在Θ <60度下析像，深度直到1.5μπι是可行的。
[0120](3)對于槽個(gè)數(shù)=120個(gè)/ _、間距=8.333 μ m、角度=10.4度、深度=1.48 μ m的規(guī)格，最大深度需要1.5μπι，但是判定出在Θ <60度下析像，深度直到1.5μπι是可行的。
[0121](4)對于槽個(gè)數(shù)=300 個(gè) / mm、間距=3.333μπκ角度=4.3、6.5、8.6、26.8 度、深度=0.25、0.37、0.49、1.34μπι的規(guī)格，最大深度需要1.5μπι，但是判定出在Θ <60度下析像，深度直到1.5μπι是可行的。
[0122](5)對于槽個(gè)數(shù)=360個(gè)/ _、間距=2.778 μ m、角度=10.4度、深度=0.49 μ m的規(guī)格，最大深度需要0.8 μ m，但是判定出在Θ < 15度下析像，深度直到0.8μπι是可行的。
[0123](6)對于槽個(gè)數(shù)=600 個(gè) / mm、間距=1.666μπκ 角度=34.8、3.4、4.3、5.2、8.6、
13.0,16.6,17.5 度、深度=0.78,0.10,0.12,0.15,0.25,0.37,0.46,0.48 μ m 的規(guī)格，最大深度需要0.8 μ m，但是判定出Θ < 15度下析像，深度直到0.8μπι是可行的。
[0124](7)對于槽個(gè)數(shù)=1200 個(gè) / mm、間距=0.8334111、角度=6.9、8.6、8.6、10.4、17.5度、深度=0.10,0.12,0.12,0.15,0.24 μ m的規(guī)格，最大深度需要0.24 μ m，但是判定出在Θ < 15度下析像，深度直到0.8μπι是可行的。
[0125](8)對于槽個(gè)數(shù)=1440個(gè)/ _、間距=0.694 μ m、角度=9.5度、深度=0.11 μ m的規(guī)格，最大深度需要0.24 μ m，但是判定出在Θ < 15度下析像，深度直到0.8μπι是可行的。
[0126](9)對于槽個(gè)數(shù)=1800個(gè)/ mm、間距=0.556 μ m、角度=10.4度、深度=0.10 μ m的規(guī)格，最大深度需要0.24 μ m，但是判定出在Θ <15度下析像，深度直到0.8μπι是可行的。
[0127](10)對于槽個(gè)數(shù)=2400個(gè)/ _、間距=0.417 μ m、角度=13.9度、深度=0.10 μ m的規(guī)格，最大深度需要0.24 μ m，但是判定出在Θ <15度下析像，深度直到0.8μπι是可行的。
[0128]如以上所述，在所需的相移中，相位必須要在60度以下。此外，30μπι間距是不能制作的。
[0129]〈相移掩模的變形例〉
[0130]利用圖12，說明圖3所示的相移掩模的變形例。圖12是表示該相移掩模的變形例的示意圖，(a)表示相移掩模的俯視形狀，(b)表示相移掩模的截面形狀。
[0131]圖12(a)所示的相移掩模30的周期性圖案在俯視形狀下，在圖3(a)中相反地配置了沒有相移的(0° )第I透過部32a、和有相移的(Θ)第2透過部32b。S卩，周期性地配置了遮光部31、與該遮光部31相鄰且有相移的(Θ )第2透過部32b、和與該第2透過部32b相鄰且沒有相移的(0° )第I透過部32a的組。
[0132]此外，在圖12(b)所示的截面形狀中，也周期性地配置了遮光部31、第2透過部32b、和第I透過部32a的組，相當(dāng)于該凹部的第2透過部32b的厚度形成得比第I透過部32a的厚度薄。
[0133]在使用這種形狀的相移掩模30的情況下，使從照明光源10射出的光透過該相移掩模30，使+1次光消失，并產(chǎn)生O次光和-1次光，使該O次光和-1次光在Si晶片50的表面產(chǎn)生干涉，使Si晶片50的表面的光致抗蝕劑60曝光，從而Si晶片50上的光致抗蝕劑60的形狀能夠成為不會超過Si晶片50的閃耀狀的截面形狀。
[0134]〈實(shí)施方式的效果〉[0135]根據(jù)以上說明的本實(shí)施方式，在使用周期性地配置了遮光部31和透過部32(沒有相移的第I透過部32a、有相移的第2透過部32b)的相移掩模30的衍射光柵的制造方法中，使從照明光源10射出的光透過相移掩模30,使透過該相移掩模30而產(chǎn)生的O次光和+1次光在Si晶片50的表面產(chǎn)生干涉，使該Si晶片50的表面的光致抗蝕劑60曝光，在Si晶片50上形成具有閃耀狀的截面形狀的衍射光柵，從而能夠獲得以下效果。
[0136](I)與刻線機(jī)相比，能夠縮短制作時(shí)間(例如掩模生成:1個(gè)月/枚一I日/枚)且能夠提高精度。
[0137](2)與全息照相術(shù)曝光相比，不需要進(jìn)行斜方蝕刻等追加加工，因此能夠縮短制作時(shí)間且能夠提聞廣品的精度。
[0138](3)作為從衍射光柵的產(chǎn)品整體看的效果，通過降低制造偏差，能夠提高衍射效率、減少雜散光這樣對衍射光柵的性能的提高作貢獻(xiàn)。
[0139](4)作為從衍射光柵的產(chǎn)品整體看的效果，能夠提供一種可提高產(chǎn)品的精度以及可縮短制作時(shí)間的衍射光柵的制造技術(shù)。
[0140]可獲得以上(I)?(4)的效果的理由如下。
[0141](11)光刻技術(shù)是為了應(yīng)對半導(dǎo)體產(chǎn)品的大量生產(chǎn)而高產(chǎn)出的制造方法，因此能夠縮短制作時(shí)間。
[0142](12)為了應(yīng)對半導(dǎo)體產(chǎn)品的微細(xì)化、高精度化，是利用短波長光源形成圖案的技術(shù)，相對于利用與要制造的衍射光柵同尺寸的鉆石刀具進(jìn)行機(jī)械刻線的刻線機(jī)而言，能夠提高精度。
[0143](13)本實(shí)施方式可通過I次曝光使光學(xué)像具有傾斜，因此不需要進(jìn)行追加加工。因此，相對于需要追加加工的全息照相術(shù)曝光而言，能夠降低制造偏差且能夠提高加工精度。
[0144](14)平版印刷技術(shù)是將任意的掩模布局圖案轉(zhuǎn)印到涂敷到Si晶片50上的光致抗蝕劑60的技術(shù)，能夠形成改變了深度(閃耀角)的衍射光柵。
[0145]此外，與前述的專利文獻(xiàn)I或非專利文獻(xiàn)I的技術(shù)相比，能夠獲得如下的效果。
[0146](21)與前述的專利文獻(xiàn)I或非專利文獻(xiàn)I的技術(shù)相比，使X / PX360° + Θ =180。的關(guān)系式成立，將相移的相位設(shè)在60度以下，從而能夠形成具有頂部較尖的圖案的閃耀狀的截面形狀的衍射光柵。
[0147](22)變更X / PX360° +9=180°的關(guān)系式的P、χ、Θ來進(jìn)行調(diào)整，從而能夠?qū)⒀苌涔鈻诺拈W耀狀的截面形狀的深度設(shè)為不會超過Si晶片50的表面的深度。其結(jié)果，能夠防止衍射光柵的圖案間的Si晶片50的露出。
[0148]以上，基于實(shí)施方式具體說明了本申請的發(fā)明人完成的發(fā)明，但是本發(fā)明并不限于所述實(shí)施方式，在不超出其宗旨的范圍內(nèi)當(dāng)然可進(jìn)行各種變更。
[0149]例如，在所述實(shí)施方式中，說明了本發(fā)明的衍射光柵的制造方法，但是本發(fā)明并不限于衍射光柵的制造方法，也能適用于前述的本發(fā)明的實(shí)施方式的概要所示的(4)使用了所述相移掩模(30)的半導(dǎo)體裝置的制造方法中。例如,在MEMS (Micro Electro MechanicalSystems)的一部分中，作為截面而要求了非對稱形狀的情況下，應(yīng)用前述的實(shí)施方式，可在半導(dǎo)體基板上形成非對稱的截面形狀。此外，該非對稱的截面形狀并不限于感光材料，通過應(yīng)用公知的半導(dǎo)體的蝕刻方法，能夠?qū)⒏泄獠牧系慕孛嫘螤钷D(zhuǎn)印到半導(dǎo)體基板，在半導(dǎo)體基板中形成非對稱的截面形狀。
[0150]另外，本發(fā)明可應(yīng)用于前述的本發(fā)明的實(shí)施方式的概要所示的(2)使用了所述相移掩模(30)的非對稱圖案的形成方法中，作為在基板上形成非對稱圖案的技術(shù)，能夠被廣泛應(yīng)用。
[0151]工業(yè)上的可利用性
[0152]利用了本發(fā)明的相移掩模的非對稱圖案的形成技術(shù)特別是可利用于具有閃耀狀的截面形狀的閃耀衍射光柵的制造方法中。此外，還可以利用于包括非對稱形狀的半導(dǎo)體裝置的制造方法中。
[0153]符號說明:
[0154]10照明光源
[0155]20聚光透鏡
[0156]30相移掩模
[0157]31遮光部
[0158]32透過部
[0159]32a第I透過部
[0160]32b第2透過部
[0161]40投影透鏡
[0162]41 瞳面
[0163]50 Si 晶片
[0164]60光致抗蝕劑
【權(quán)利要求】
1.一種相移掩模,其特征在于， 具有遮住光的遮光部、和使光透過的透過部， 所述透過部由沒有相移的第I透過部、和有相移的第2透過部構(gòu)成， 周期性地配置所述遮光部、所述第I透過部、和所述第2透過部的組， 在將所述組的周期性的配置的間距設(shè)為P，將所述第I透過部在間距方向上的寬度設(shè)為X，將所述第2透過部在間距方向上的寬度設(shè)為X，將所述第I透過部與所述第2透過部的相位差設(shè)為Θ的情況下，X / PX360。+9=180°的關(guān)系式成立。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相移掩模，其特征在于， 所述相位差在60°以下。
3.一種使用權(quán)利要求1所述的相移掩模的非對稱圖案的形成方法，該非對稱圖案的形成方法的特征在于， 使從光源射出的光透過所述相移掩模， 使透過所述相移掩模而生成的O次光和+1次光在基板的表面產(chǎn)生干涉，使所述基板的表面的感光材料曝光， 在所述基板上形成所述非對稱圖案。
4.一種衍射光柵的制造方法，使用權(quán)利要求1所述的相移掩模來制造具有閃耀狀的截面形狀的衍射光柵，該衍射光柵的制造方法的特征在于， 使從光源射出的光透過所述相移掩模， 使透過所述相移掩模而生成的O次光和+1次光在基板的表面產(chǎn)生干涉，使所述基板表面的感光材料曝光， 在所述基板上形成具有所述閃耀狀的截面形狀的衍射光柵。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的衍射光柵的制造方法，其特征在于， 變更所述相移掩模的所述關(guān)系式的P、X和θ來調(diào)整所述衍射光柵的閃耀狀的截面形狀的深度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的衍射光柵的制造方法，其特征在于， 將所述衍射光柵的閃耀狀的截面形狀的深度設(shè)為不超過所述基板的表面的深度。
7.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，使用權(quán)利要求1所述的相移掩模來制造具有非對稱的截面形狀的半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置的制造方法的特征在于， 使從光源射出的光透過所述相移掩模， 使透過所述相移掩模而生成的O次光和+1次光在半導(dǎo)體基板的表面產(chǎn)生干涉，使所述半導(dǎo)體基板的表面的感光材料曝光， 在所述半導(dǎo)體基板上形成所述非對稱的截面形狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 將所述感光材料的截面形狀轉(zhuǎn)印到所述半導(dǎo)體基板，在所述半導(dǎo)體基板上形成非對稱的截面形狀。
【文檔編號】H01L21/027GK103998984SQ201280048495
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月7日
【發(fā)明者】角田和之, 小野塚利彥, 松井繁, 江畠佳定, 長谷川昇雄 申請人:株式會社日立高新技術(shù)