相移掩模及其制造方法以及半導體元件的制造方法

專利名稱：相移掩模及其制造方法以及半導體元件的制造方法
技術領域：
本發明涉及在LSI制造中使用的列文森(Levenson)型相移掩模，特別涉及減小了轉印圖案的轉印尺寸差、不會發生位置偏差的列文森型相移掩模。
背景技術：
近年來，由于半導體電路圖案的微細化，對于在該電路圖案形成中使用的光掩模也被推向微細化的趨勢，并期望析像力的提高。在這樣的狀況下，列文森等人提出了通過使透射光掩模的相鄰的開口部的投影光相互具有180度的相位差來提高轉印圖案的析像力的、所謂的相移技術。
該相移技術是通過在相鄰的開口部的一個上設置相移部，從而通過相移部的透射光成為與其他透射光相反相位(偏移180度)，來減弱轉印圖案邊界部的光強度、將相鄰的轉印圖案分離，并提高析像度。
這樣的在相鄰的開口部的一個上設置相移部而使透射光相位反轉的光掩模一般稱作列文森型相移掩模。
作為在開口部的一個上設有相移部的列文森型相移掩模，較多采用在透鏡基板上與相移器一起形成有與其等價的凹入部(凹部)的凹入型相移掩模。
圖1是說明凹入型的列文森型相移掩模的構造的剖視圖。在圖1中，在透明基板1的表面上設有遮光膜2，在該遮光膜2上形成有相位差0度的開口部(0相位部)3及相位差180度的開口部(π相位部)4。開口部4處的透明基板1凹入，并且形成有遮光膜的遮檐的長度a的底切部5。圖中，參照標記b是相位差，c稱作鉻CD(CDCritical Dimension(臨界尺寸)，例如在線圖案的孤立圖案的情況下是指線寬)，是在遮光膜中使用鉻時的尺寸。截距p是從遮光圖案的開口端面到下個遮光圖案的開口端面的距離。
在圖1所示的單溝槽構造的列文森型相移掩模中，為了防止因入射到基板凹入部的側壁上的透射光所產生的曝光強度的不平衡，設有底切部5(例如日本特開平08-194303號公報)，還已知有由于同樣的目的而對本來的開口部的尺寸加上空間偏離s的構造(例如日本特許第3127148號公報、日本特開2003-255511號公報)。
在這樣的基板凹入型的列文森型相移掩模中有以下的問題。
因抗蝕劑膜厚的不均勻及其襯底的凹凸，會在曝光時發生對焦偏差(以下稱作散焦)，由于該散焦帶來的0相位部與π相位部的透射光的對比度變動相互不同，所以如表示位置帶來的曝光強度的變化的圖4的曲線圖的虛線12所示，曝光強度分布成為不平衡狀態。即，有發生圖案轉印的位置偏差14及CD錯誤13的問題。進而，該圖案轉印的位置偏差也根據截距而不同。這里，圖4的實線11表示平衡狀態的良好的曝光強度分布。在圖4中，參照標記15表示0相位部的曝光強度，16表示π相位部的曝光強度。
以防止該圖案轉印的位置偏差為目的，已知有根據規定的掩模圖案數據制作最初掩模圖案、接著計算分類后的掩模圖案各自的位置偏差量、求出糾正計算出的位置偏差量的掩模圖案修正量、利用該掩模圖案修正量修正最初掩模圖案、求出最終掩模圖案的技術(例如日本特開2002-357889號公報)。
但是，該技術是以修正圖案尺寸的形式應對起因于波導效應的抗蝕劑圖案的位置偏差的技術，由于它是進行修正以使最佳焦點處的位置偏差消失的技術，所以散焦位置處的位置偏差要乘以偏移量。即，雖然期望的焦點寬度的位置偏差的平均值變小，但范圍不變化，所以位置偏差的修正不充分。

發明內容
本發明的目的是提供即使在各種截距下發生了散焦、也能夠不發生位置偏差而得到高精度的圖案的相移掩模。
本發明的另一目的是提供上述相移掩模的制造方法。
本發明的又一目的是提供使用上述相移掩模的半導體元件的制造方法。
根據本發明的第1技術方案，提供一種相移掩模，具備透明基板、和形成在該透明基板上的遮光膜，在上述遮光膜上交替地形成有第1開口部和第2開口部，上述透明基板從上述第2開口部開始被凹入規定的深度，從而形成凹部，通過上述第1及第2開口部的透射光的相位交替地反轉，其特征在于，根據上述遮光膜的上述第1開口部的開口端部和第2開口部的開口端部之間的截距，設定上述透射光的相位差。
根據本發明的第2技術方案，提供一種相移掩模的制造方法，具備在透明基板上形成遮光膜的工序；以及在上述遮光膜上交替地形成第1開口部和第2開口部，并且從上述第2開口部開始將上述透明基板凹入規定的深度來形成凹部的工序，通過上述第1及第2開口部的透射光的相位交替地反轉，其特征在于，根據上述遮光膜的上述第1開口部的開口端部與第2開口部的開口端部之間的截距，設定上述透射光的相位差。
根據本發明的第3技術方案，提供一種半導體元件的制造方法，其特征在于，具備經由上述的相移掩模對抗蝕劑膜照射紫外線的工序、以及將照射了上述紫外線的抗蝕劑膜顯影而形成抗蝕劑圖案的工序。


圖1是說明相移掩模的模型的剖視圖。
圖2是說明相移掩模的另一模型的剖視圖。
圖3是說明有關本發明的一實施方式的相移掩模的制造方法的流程圖。
圖4是說明列文森型相移掩模的問題的曝光強度的特性圖。
圖5是表示使焦點、相位差變化的情況下的π-0CD差的曲線圖。
圖6是表示使截距變化的情況下的最佳相位差的曲線圖。
圖7是表示使截距變化的情況下的最佳相位差深度的曲線圖。
圖8是表示改變了干式蝕刻條件時的、使截距變化的情況下的標準化深度的曲線圖。
圖9是表示改變了干式蝕刻條件時的、使截距變化的情況下的蝕刻深度的曲線圖。
圖10是表示使截距變化的情況下的最佳干式蝕刻深度的曲線圖。
圖11是表示改變了干式蝕刻條件時的、使截距變化的情況下的蝕刻深度的曲線圖。
圖12A是表示有關本發明的另一實施方式的相移掩模的制造過程的一工序的剖視圖。
圖12B是表示有關本發明的另一實施方式的相移掩模的制造過程的一工序的剖視圖。
圖12C是表示有關本發明的另一實施方式的相移掩模的制造過程的一工序的剖視圖。
圖12D是表示有關本發明的另一實施方式的相移掩模的制造過程的一工序的剖視圖。
圖12E是表示有關本發明的另一實施方式的相移掩模的制造過程的一工序的剖視圖。
圖12F是表示有關本發明的另一實施方式的相移掩模的制造過程的一工序的剖視圖。
圖13A是表示有關本發明的又一實施方式的相移掩模的制造過程的一工序的剖視圖。
圖13B是表示有關本發明的又一實施方式的相移掩模的制造過程的一工序的剖視圖。
圖13C是表示有關本發明的又一實施方式的相移掩模的制造過程的一工序的剖視圖。
圖13D是表示有關本發明的又一實施方式的相移掩模的制造過程的一工序的剖視圖。
圖13E是表示有關本發明的又一實施方式的相移掩模的制造過程的一工序的剖視圖。
圖13F是表示有關本發明的又一實施方式的相移掩模的制造過程的一工序的剖視圖。
具體實施例方式
以下，對用來實施本發明的優選的方式進行說明。
有關本發明的第1技術方案的相移掩模具備透明基板、和形成在該透明基板上的遮光膜，在遮光膜上交替地形成有第1開口部和第2開口部，透明基板從第2開口部開始被凹入規定的深度，從而形成凹部，通過第1及第2開口部的透射光的相位交替地反轉。有關本發明的第1技術方案的相移掩模的特征在于，根據遮光膜的第1開口部的開口端部和第2開口部的開口端部之間的截距，設定透射光的相位差。
根據以上那樣構成的有關本發明的第1技術方案的相移掩模，由于根據截距設定透射光的相位差，所以即使發生了焦點偏差也能夠保持足夠的曝光強度，并且能夠不發生位置偏差而高精度地得到均勻的圖案。
有關本發明的第2技術方案的相移掩模的制造方法具備在透明基板上形成遮光膜的工序；以及在上述遮光膜上交替地形成第1開口部和第2開口部，并且從上述第2開口部開始將上述透明基板凹入規定的深度來形成凹部的工序。通過第1及第2開口部的透射光的相位交替地反轉，根據遮光膜的上述第1開口部的開口端部與第2開口部的開口端部之間的截距來設定透射光的相位差。
根據以上那樣構成的有關本發明的第2技術方案的相移掩模的制造方法，由于根據截距設定透射光的相位差，所以能夠得到即使發生了焦點偏差也能夠保持足夠的曝光強度、并且能夠不發生位置偏差而高精度地得到均勻的圖案的相移掩模。
在有關本發明的第1及第2技術方案的相移掩模及其制造方法中，可以通過調節用來將上述透明基板從上述第2開口部開始凹入規定的深度的干式蝕刻條件，來設定相位差。
此外，可以根據由下述方法設定的干式蝕刻條件，通過將上述透明基板從上述第2開口部開始凹入來形成凹部，該方法包括(a)根據光學條件以及從上述透明基板的凹部向上述遮光膜之下的底切量(undercut)及/或上述第2開口部及凹部的寬度的設定值的偏離量，求出各截距的最佳相位差，將該值換算為蝕刻深度，來計算最佳蝕刻深度的工序；(b)在形成有上述底切部的情況下，計算從對上述最佳相位差進行換算而得出的蝕刻深度減去底切量后的最佳干式蝕刻深度的工序；(c)比較由多個干式蝕刻條件得到的蝕刻深度數據與最佳干式蝕刻深度，選擇差最小的干式蝕刻條件的工序。
在此情況下，在最佳干式蝕刻深度與差最小的蝕刻數據的差為1nm以上的情況下，可以通過從上述第2開口部開始對上述透明基板進行干式蝕刻，蝕刻深度比最佳干式蝕刻深度淺差的一半的量，來形成凹部。
此外，相位差的調節可以通過根據截距調節干式蝕刻時間并修正相位差來進行。
進而，可以通過下述方法來形成凹部，該方法包括(a)根據光學條件以及從上述透明基板的凹部向上述遮光膜之下的底切量及/或上述第2開口部及凹部的寬度的設定值的偏離量，求出各截距的最佳相位差，將該值換算為蝕刻深度，來計算最佳蝕刻深度的工序；(b)在形成有上述底切部的情況下，計算從對上述最佳相位差進行換算而得出的蝕刻深度減去底切量后的最佳干式蝕刻深度的工序；(c)根據上述最佳干式蝕刻深度，劃分不同大小的多個截距部的工序；(d)對劃分的每個截距部，從各自的第2開口部開始將上述透明基板改變蝕刻時間地重復進行多次蝕刻的工序。
在對劃分不同大小的每個截距部改變蝕刻時間地重復進行多次蝕刻的工序中，將具有與遮光膜的第2開口部對應的開口的抗蝕劑作為掩模，以不同的每個最佳干式蝕刻深度蝕刻透明基板。
在對劃分為不同大小的多個截距部的每一個改變蝕刻時間地重復進行多次蝕刻的工序中，進行一次以上的下述步驟，直到成為最深的最佳蝕刻深度，該步驟包括將上述透明基板從所有的截距部的第2開口部開始蝕刻到最佳干式蝕刻深度的最小深度；以及將覆蓋最佳干式蝕刻深度是最小深度的截距部的開口的抗蝕劑作為掩模，從沒有被抗蝕劑覆蓋的所有的截距部的第2開口部開始將上述透明基板蝕刻到比上述最小深度深的最佳蝕刻深度。
有關本發明的第3技術方案的半導體元件的制造方法的特征在于，具備經由上述相移掩模對抗蝕劑膜照射紫外線的工序、以及將上述照射了紫外線的抗蝕劑膜顯影而形成抗蝕劑圖案的工序。
根據以上那樣構成的有關本發明的第3技術方案的半導體元件的制造方法，通過利用上述相移掩模進行曝光，能夠進行高精度的圖案曝光，結果能夠以高成品率制造半導體元件。
根據本發明的相移掩模，由于基于圖案數據與曝光條件來進行根據截距調節散焦的影響的相位差設定，所以即使在寬范圍的截距下發生了焦點偏差，也能夠保持足夠的曝光強度，并且能夠不產生位置偏差而高精度地得到均勻的圖案。
此外，根據本發明的相移掩模的制造方法，能夠高精度地得到能夠保持足夠的曝光強度、并且不產生位置偏差而高精度地得到均勻的圖案的相移掩模。
進而，根據本發明的半導體元件的制造方法，通過使用這樣的相移掩模進行曝光，能夠進行不產生位置偏差的、高精度的圖案曝光，結果能夠以高成品率制造半導體元件。
以下，參照附圖詳細地說明本發明的實施方式。
首先，參照圖3的流程圖對有關本發明的一實施方式的相移掩模的制造方法進行說明。所使用的列文森型相移掩模的模型是圖1(實施方式2)及圖2(實施方式1)所示的單溝槽構造的模型。以下的實施方式1及2中的步驟(1)～(7)分別對應于圖3中的S1～S7的各工序。
實施方式1在本實施方式1中，如圖2所示，說明在開口部不形成底切部、通過在開口部設置偏離s而使最佳焦點時的(π-0)-CD差(CDCritical Dimension)的構造(π空間偏離80nm(標度線(reticule)上)、無底切部)的相移掩模的制造工序。另外，所謂的(π-0)-CD差，是將從蝕刻基板后的相位差180度的開口部(π相位部)得到的晶片上的空間尺寸定義為π-CD，將從沒有蝕刻基板的相位差0度的開口部(0相位部)得到的晶片上的空間尺寸定義為0-CD，將這兩個空間的差定義為(π-0)-CD差。
(步驟1)(S1)
光學條件(NA，σ)、構造(底切量、偏離量)的設定(S1)首先，設定光學條件(NA，σ)及構造(底切量、偏離量)。
在本實施方式的情況下，如以下這樣設定。
抗蝕劑CD50nm(晶片上)曝光波長193nmNA0.7σ0.4曝光倍率4x底切量0nmπ空間偏離量80nm(標度線上兩側)另外，如果截距變窄，則因光接近效應而難以通過相同的曝光量得到相同的抗蝕劑尺寸，所以對標度線尺寸實施接近效應修正。
(步驟2)(S2)各截距下的最佳相位差計算及深度換算接近效應修正后的標度線尺寸作為最佳焦點通過上述的方法最佳化，所以(π-0)-CD差幾乎沒有，透射光的強度一致。但是，在焦點偏離的情況下，即如果發生上述的散焦，則曝光強度的平衡被破壞，(π-0)-CD差從容許范圍脫離。所以，求出各截距的散焦帶來的(π-0)-CD差。
例如，在圖2所示的構造(π空間偏離量80nm(標度線上)、無底切部)中，在截距180nm(晶片上)不修正而為相位差180度的狀態的情況下，由表示對散焦的(π-0)-CD差的圖5的曲線圖可知，在使其容許范圍為±5nm時，如果散焦為±100nm附近，則(π-0)-CD差從容許范圍脫離，顯然會成為問題。
所以，對于此，需要使相位差變化來進行調節。在圖5中也表示有改變相位差時的(π-0)-CD差。由于設為比180度小的相位差，所以使π側的開口的深度變淺。在圖5中可知，如果設為174度和176度的中間的175度，則即使發生了散焦，(π-0)-CD差也大致為零。即，175度為最佳相位差。
同樣，如果在各截距下求出最佳相位差，則如圖6所示，與寬截距相比，在窄截距下最佳相位差變小。此外，在寬截距下，最佳相位差也比180度小，在本實施方式中為179度。
進而，由于考慮蝕刻的凹入深度，所以將相位差換算為深度。在本實施方式中，在曝光波長193nm中，如果將相位差1度換算為0.953nm，則如圖7所示，能夠得到將最佳相位差換算為深度的最佳相位差深度。
(步驟3)(S3)從最佳相位差深度減去底切量后的最佳干式蝕刻深度的計算在本實施方式的構造的情況下，由于沒有底切部，所以不進行濕式蝕刻，都通過干式蝕刻進行。因此，最佳干式蝕刻深度與最佳相位差深度一致。
(步驟4)(S4)與蝕刻深度數據比較，選擇差較少的條件圖8表示改變了干式蝕刻條件時的、各截距與標準化深度的關系。所謂的標準化深度是用寬截距(在本實施方式中是1000nm截距晶片上)的深度除最佳干式蝕刻深度而標準化的。如圖8所示，通過改變干式蝕刻條件，即使是邏輯門那樣的、截距不同的圖案的情況下，也能夠進行深度的調節。
所以，為了比較各蝕刻條件中的蝕刻深度數據、和最佳干式蝕刻深度，所以如果將圖8的標準化蝕刻深度設為179倍以使其與寬截距下的最佳相位差匹配，則如圖9所示，容易與最佳蝕刻深度比較。如圖9所示，由于蝕刻深度數據的條件5與最佳干式蝕刻深度的結果的差較少，所以在本實施方式中采用該條件5作為蝕刻條件。
另外，作為蝕刻條件，可以舉出壓力、放電功率、偏置功率、蝕刻氣體的種類、蝕刻氣體的流量等。
(步驟5)(S5)計算最佳干式蝕刻深度與蝕刻深度數據的差在本實施方式的情況下，由圖9可知，條件5是幾乎沒有最佳干式蝕刻深度與蝕刻深度數據的差的情況。(差不到1nm在本實施方式中，以該值為基準設置，但并不限于該值。依賴于散焦下的π-0差的規格。)(步驟6)(S6)進行干式蝕刻，達到(寬截距下的最佳相位差深度)-(底切量)-(最佳干式蝕刻深度與蝕刻深度數據的差的最大值的一半的深度)所以，在本實施方式的情況下，沒有底切部，此外，最佳干式蝕刻深度與蝕刻數據的差也不到1nm，所以通過以條件5進行干式蝕刻以成為寬截距下的最佳相位深度，各截距下的相位差成為最佳相位差深度。
(步驟7)(S7)進行大小為底切量的濕式蝕刻，完成相移掩模在本例的情況下，由于沒有底切部，所以不需要進行該步驟。
在選擇了其他構造(沒有空間偏離，底切部100nm標度線上)的情況下，也同樣能夠進行修正。
經過以上的各工序，相移掩模完成(S8)。
實施方式2在本實施方式2中，說明如圖1所示那樣的、通過設置底切部而使最佳焦點時的(π-0)-CD差最佳化的構造(無空間偏離，底切部100nm)的相移掩模的制造工序。
(步驟1)(S1)光學條件(NA，σ)、構造(底切量、偏離量)的設定在本實施方式的情況下，如以下這樣設定。
抗蝕劑CD50nm(晶片上)曝光波長193nmNA0.7σ0.4曝光倍率4x底切量100nm(標度線上單側)偏離量0nm(標度線上)另外，如果截距變窄，則因光接近效應而難以通過相同的曝光量得到相同的抗蝕劑尺寸，所以對標度線尺寸實施接近效應修正。
(步驟2)(S2)各截距下的最佳相位差計算及深度換算通過模擬計算各截距下的最佳相位差。在本實施方式中，計算結果與圖6所示的結果一致。將這樣得到的最佳相位差與實施方式1同樣地換算為蝕刻深度，得到圖7所示那樣的最佳相位差深度。
(步驟3)(S3)從最佳相位差深度減去底切量后的最佳干式蝕刻深度的計算由于濕式蝕刻是各向同性蝕刻，所以在深度方向上也進行100nm。所以，通過干式蝕刻凹入的深度成為減去了濕式蝕刻下進行的深度后的值。在本實施方式的情況下，從最佳相位差深度減去濕式蝕刻量100nm后的值為最佳干式蝕刻深度(圖8)。
(步驟4)(S4)與蝕刻深度比較，選擇差較少的蝕刻條件與實施方式1同樣，對圖8所示的標準化的蝕刻深度乘以規定的值，以使其與圖10所示的寬截距的最佳相位差匹配，變得容易比較后進行比較(圖11)。在本實施方式中，可知條件6是遍及所有截距與蝕刻深度數據趨勢接近。
(步驟5)(S5)
計算與蝕刻深度數據的差在圖11中，求出條件6中的蝕刻深度與最佳干式蝕刻深度的差。在本實施方式中的掩模構造的情況下，與有關實施方式1的掩模構造不同，在窄截距側發生最大1nm以上的差。
(步驟6)(S6)進行干式蝕刻，達到(寬截距下的最佳相位差深度)-(底切量)-(最佳干式蝕刻深度與蝕刻深度數據的差的最大值的一半的深度)根據最佳干式蝕刻深度與蝕刻深度數據的差，在發生散焦的情況下發生(π-0)-CD差，所以需要整體地調節相位差。特別是，在窄截距下與蝕刻深度數據的差較大，在本實施方式中，如圖11所示，在窄截距(截距180nm晶片上)下最佳干式蝕刻深度與蝕刻深度數據的差為1.4nm。在不調節該差的情況下，如果發生散焦，則窄截距下的(π-0)-CD差變大，另一方面，如果調節窄截距下的蝕刻深度以使其成為最佳相位差深度，則在寬截距下(π-0)-CD差變大。所以，在窄截距和寬截距下優選地進行調節以使(π-0)-CD差變小。在本實施方式的情況下，通過設定為使其變淺最佳干式蝕刻深度與蝕刻深度數據的差的最大值的一半的0.7nm的量，可以使發生散焦時的(π-0)-CD差減小。
另外，在即使犧牲寬截距下的(π-0)-CD差也希望減小窄截距下的(π-0)-CD差的情況下，可以進行修正，使其僅增大接近于最佳干式蝕刻深度與蝕刻深度數據的差的最大值的深度。
(步驟7)(S7)進行濕式蝕刻，追加底切量的量，完成相移掩模在本實施方式中，由于需要單側100nm的底切部，所以追加100nm量濕式蝕刻，相移掩模完成(S8)。
接著，參照附圖對有關本發明的其他實施方式的相移掩模的制造過程進行說明。
實施方式3首先，通過通常的二元掩模制作工序，如圖12A所示，在透明基板21上制作鉻圖案22。此時，將相位差0度的開口部(0相位部)與相位差180度的開口部(π相位部)分開，π相位部的鉻與透明基板一次都不蝕刻。這是因為，在將0相位部與π相位部分開的情況下需要重合，但其精度超過了容許范圍。因而，首先形成整體的鉻圖案。通過這樣，即使抗蝕劑圖案稍稍偏差，鉻圖案也會發揮透明基板的蝕刻掩模的作用。鉻圖案22包括窄截距部23和寬截距部24，在窄截距部23上，形成有相位差0度的開口部(0相位部)25及相位差180度的開口部(π相位部)26，在寬截距部24上，形成有相位差0度的開口部(0相位部)27及相位差180度的開口部(π相位部)28。這里，根據用上述的方法求出的最佳干式蝕刻深度，將截距部分為不同截距的兩個截距部。在本例中，作為典型例而分為兩個截距部，但為了提高精度，分為3個以上的截距部較好。
接著，進行透明基板21的加工。從哪個截距部開始加工都可以，但這里說明以從最佳干式蝕刻深度較淺的窄截距部23開始加工的例子。即，如圖12B所示，在整面上形成抗蝕劑29后，在對應于窄截距部23的π相位部26的抗蝕劑的部分上開設開口30。
接著，如圖12C所示，將從開口30露出的透明基板21通過干式蝕刻加工到作為窄截距下的最佳相位差的最佳干式蝕刻深度，形成開口31。
然后，在將抗蝕劑29剝離后，如圖12D所示，新形成抗蝕劑32而用抗蝕劑將開口31掩埋后，僅在寬截距部24的π相位部28在抗蝕劑31上形成開口33。
接著，如圖12E所示，將從開口33露出的透明基板21通過干式蝕刻加工到作為寬截距下的最佳相位差的最佳干式蝕刻深度，形成開口34。
最后，如圖12F所示，將抗蝕劑32剝離，列文森掩模完成。
另外，在本實施方式中，將截距部分為兩個，但在分為3個以上的情況下，只要重復同樣的工序就可以。
實施方式4首先，通過通常的二元掩模制作工序，如圖13A所示，在透明基板21上制作鉻圖案22。鉻圖案22包括窄截距部23和寬截距部24，在窄截距部23上，形成有相位差0度的開口部(0相位部)25及相位差180度的開口部(π相位部)26，在寬截距部24上，形成有相位差0度的開口部(0相位部)27及相位差180度的開口部(π相位部)28。這里，根據用上述的方法求出的最佳干式蝕刻深度而劃分截距部。在本例中，作為典型例而分為兩級，但為了提高精度，分為多級較好。
接著，如圖13B所示，在整面上形成抗蝕劑29后，在對應于窄截距部23的π相位部26及寬截距部24的π相位部28的抗蝕劑29的部分上開設開口40、41。
接著，如圖13C所示，將從開口40、41露出的透明基板21通過干式蝕刻加工到作為窄截距下的最佳相位差的最佳干式蝕刻深度，形成開口42、43。
然后，在將抗蝕劑29剝離后，如圖13D所示，新形成抗蝕劑32而用抗蝕劑將開口42、43掩埋后，再開設對應于寬截距部24的π相位部28的開口43。
接著，如圖13E所示，將開口43的底部干式蝕刻以使其成為作為寬截距下的最佳相位差的最佳干式蝕刻深度，形成開口44。
最后，如圖13F所示，將抗蝕劑32剝離，列文森掩模完成。
另外，在本實施方式中，將截距部分為兩個，但在分為3個以上的情況下，只要重復同樣的工序就可以。
實施例對使用以上說明的有關本發明的實施方式的相移掩模形成邏輯設備的門電極的實施例進行說明。
預先形成元件分離區域，在活性區域的表面上形成有門氧化膜的硅基板上形成作為門電極材料的導電層，在其上涂布抗蝕劑。接著，基于晶片上的最小尺寸條件為抗蝕劑CD50nm、截距180nm的圖案數據，制作如上述那樣最佳化的、有關實施方式1的列文森型相移掩模。
接著，利用曝光裝置進行抗蝕劑的曝光。曝光條件如下。
曝光波長193nmNA0.7σ0.4曝光倍率4x然后，進行抗蝕劑的顯影，形成抗蝕劑圖案。
接著，利用該抗蝕劑圖案為掩模，通過反應性離子蝕刻將導電層蝕刻，形成門電極。
這樣形成的門電極是沒有位置偏差等、圖案精度良好的門電極。
接著，按照實施方式2制作列文森型相移掩模。利用它曝光、顯影，形成抗蝕劑圖案，利用該抗蝕劑圖案為掩模，通過反應性離子蝕刻將導電層蝕刻，能夠得到沒有位置偏差等、圖案精度良好的門電極。
工業實用性本發明能夠作為在LSI等的半導體元件的制造中使用的曝光掩模而廣泛地使用。
權利要求
1.一種相移掩模，具備透明基板、和形成在該透明基板上的遮光膜，在上述遮光膜上交替地形成有第1開口部和第2開口部，上述透明基板從上述第2開口部開始被凹入規定的深度，從而形成凹部，通過上述第1及第2開口部的透射光的相位交替地反轉，其特征在于，根據上述遮光膜的上述第1開口部的開口端部和相鄰于上述第1開口部的第2開口部的開口端部之間的截距，設定上述透射光的相位差。
2.如權利要求1所述的相移掩模，其特征在于，通過調節用來將上述透明基板從上述第2開口部開始凹入規定的深度的干式蝕刻條件，設定上述相位差。
3.如權利要求1所述的相移掩模，其特征在于，根據由下述方法設定的干式蝕刻條件，通過將上述透明基板從上述第2開口部開始凹入來形成上述凹部，該方法包括(a)根據光學條件以及從上述透明基板的凹部向上述遮光膜之下的底切量及/或上述第2開口部及凹部的寬度的設定值的偏離量，求出各截距的最佳相位差，將該值換算為蝕刻深度，來計算最佳蝕刻深度的工序(b)在形成有上述底切部的情況下，計算從對上述最佳相位差進行換算而得出的蝕刻深度減去底切量后的最佳干式蝕刻深度的工序；(c)比較由多個干式蝕刻條件得到的蝕刻深度數據與最佳干式蝕刻深度，選擇差最小的干式蝕刻條件的工序。
4.如權利要求3所述的相移掩模，其特征在于，在最佳干式蝕刻深度與上述差最小的蝕刻數據的差為1nm以上的情況下，通過從上述第2開口部開始對上述透明基板進行干式蝕刻，蝕刻深度比最佳干式蝕刻深度淺差的一半的量，來形成上述凹部。
5.如權利要求1所述的相移掩模，其特征在于，上述相位差的調節是通過根據截距調節干式蝕刻時間并修正相位差來進行的。
6.如權利要求5所述的相移掩模，其特征在于，通過下述方法來形成上述凹部，該方法包括(a)根據光學條件以及從上述透明基板的凹部向上述遮光膜之下的底切量及/或上述第2開口部及凹部的寬度的設定值的偏離量，求出各截距的最佳相位差，將該值換算為蝕刻深度，來計算最佳蝕刻深度的工序；(b)在形成有上述底切部的情況下，計算從對上述最佳相位差進行換算而得出的蝕刻深度減去底切量后的最佳干式蝕刻深度的工序；(c)根據上述最佳干式蝕刻深度，劃分不同大小的多個截距部的工序；(d)對劃分的每個截距部，從各自的第2開口部開始將上述透明基板改變蝕刻時間地重復進行多次蝕刻的工序。
7.如權利要求6所述的相移掩模，其特征在于，在對劃分的每個截距部改變蝕刻時間地重復進行多次蝕刻的工序中，將具有與上述遮光膜的第2開口部對應的開口的抗蝕劑作為掩模，以不同的每個最佳干式蝕刻深度蝕刻上述透明基板。
8.如權利要求6所述的相移掩模，其特征在于，在所劃分的不同大小的多個截距部的每一個改變蝕刻時間地重復進行多次蝕刻的工序中，進行一次以上的下述步驟，直到成為最深的最佳蝕刻深度，該步驟包括將上述透明基板從所有的截距部的第2開口部開始蝕刻到最佳干式蝕刻深度的最小深度；以及將覆蓋最佳干式蝕刻深度是最小深度的截距部的開口的抗蝕劑作為掩模，從沒有被抗蝕劑覆蓋的所有的截距部的第2開口部開始將上述透明基板蝕刻到比上述最小深度深的最佳蝕刻深度。
9.一種相移掩模的制造方法，具備在透明基板上形成遮光膜的工序；以及在上述遮光膜上交替地形成第1開口部和第2開口部，并且從上述第2開口部開始將上述透明基板凹入規定的深度而形成凹部的工序，通過上述第1及第2開口部的透射光的相位交替地反轉，其特征在于，根據上述遮光膜的上述第1開口部的開口端部與第2開口部的開口端部之間的截距，設定上述透射光的相位差。
10.如權利要求9所述的相移掩模的制造方法，其特征在于，通過調節用來將上述透明基板從上述第2開口部開始凹入規定的深度的干式蝕刻條件，設定上述相位差。
11.如權利要求9所述的相移掩模的制造方法，其特征在于，根據由下述方法設定的干式蝕刻條件，通過將上述透明基板從上述第2開口部開始凹入來進行形成上述凹部的工序，該方法包括(a)根據光學條件以及從上述透明基板的凹部向上述遮光膜之下的底切量及/或上述第2開口部及凹部的寬度的設定值的偏離量，求出各截距的最佳相位差，將該值換算為蝕刻深度，來計算最佳蝕刻深度的工序；(b)在形成有上述底切部的情況下，計算從對上述最佳相位差進行換算而得出的蝕刻深度減去底切量后的最佳干式蝕刻深度的工序；(c)比較由多個干式蝕刻條件得到的蝕刻深度數據與最佳干式蝕刻深度，選擇差最小的干式蝕刻條件的工序。
12.如權利要求9所述的相移掩模的制造方法，其特征在于，在最佳干式蝕刻深度與上述差最小的蝕刻數據的差為1nm以上的情況下，通過從上述第2開口部開始對上述透明基板進行干式蝕刻，蝕刻深度比最佳干式蝕刻深度淺差的一半的量，來進行形成上述凹部的工序。
13.如權利要求9所述的相移掩模的制造方法，其特征在于，上述相位差的調節是通過根據截距調節干式蝕刻時間并修正相位差來進行的。
14.如權利要求13所述的相移掩模的制造方法，其特征在于，形成上述凹部的工序，包括(a)根據光學條件以及從上述透明基板的凹部向上述遮光膜之下的底切量及/或上述第2開口部及凹部的寬度的設定值的偏離量，求出各截距的最佳相位差，將該值換算為蝕刻深度，來計算最佳蝕刻深度的工序；(b)在形成有上述底切部的情況下，計算從對上述最佳相位差進行換算而得出的蝕刻深度減去底切量后的最佳干式蝕刻深度的工序；(c)根據上述最佳干式蝕刻深度，劃分不同大小的多個截距部的工序；(d)對劃分的每個截距部，從各自的第2開口部開始將上述透明基板改變蝕刻時間地重復進行多次蝕刻的工序。
15.如權利要求14所述的相移掩模的制造方法，其特征在于，在對劃分的每個截距部改變蝕刻時間地重復進行多次蝕刻的工序中，將具有與上述遮光膜的第2開口部對應的開口的抗蝕劑作為掩模，以不同的每個最佳干式蝕刻深度蝕刻上述透明基板。
16.如權利要求14所述的相移掩模的制造方法，其特征在于，在所劃分的不同大小的多個截距部的每一個改變蝕刻時間地重復進行多次蝕刻的工序中，進行一次以上的下述步驟，直到成為最深的最佳蝕刻深度，該步驟包括將上述透明基板從所有的截距部的第2開口部開始蝕刻到最佳干式蝕刻深度的最小深度；以及將覆蓋最佳干式蝕刻深度是最小深度的截距部的開口的抗蝕劑作為掩模，從沒有被抗蝕劑覆蓋的所有的截距部的第2開口部開始將上述透明基板蝕刻到比上述最小深度深的最佳蝕刻深度。
17.一種半導體元件的制造方法，其特征在于，具備經由權利要求1所述的相移掩模對抗蝕劑膜照射紫外線的工序、以及將照射了上述紫外線的抗蝕劑膜顯影而形成抗蝕劑圖案的工序。
全文摘要
一種相移掩模，具備透明基板、和形成在該透明基板上的遮光膜，在上述遮光膜上交替地形成有第1開口部和第2開口部，上述透明基板從上述第2開口部開始被凹入規定的深度，從而形成凹部，通過上述第1及第2開口部的透射光的相位交替地反轉，其特征在于，根據上述遮光膜的上述第1開口部的開口端部和第2開口部的開口端部之間的截距，設定上述透射光的相位差。
文檔編號G03F1/00GK101080671SQ200580043248
公開日2007年11月28日 申請日期2005年12月2日 優先權日2004年12月15日
發明者小西敏雄, 小島洋介, 根本悟, 佐佐木淳, 田中啟司 申請人:凸版印刷株式會社