发明名称 光罩、使用该光罩之图案形成方法及光罩资料制作方法
摘要 本发明系旨在:于形成任意形状的图案时,使对比度和 DOF提高。在透过性基板100上形成藉由曝光而转移之线状主图案101。主图案101,系由拥有使曝光光部份地透过之第一透射率的第一半遮光部101A和移相器101B构成。于透过性基板100上主图案101的两侧,系布置使曝光光绕射且藉由曝光却不转移之一对辅助图案102。
申请公布号 TWI242799 申请公布日期 2005.11.01
申请号 TW092136418 申请日期 2003.12.22
申请人 松下电器产业股份有限公司 发明人 三章夫
分类号 H01L21/027 主分类号 H01L21/027
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路201号7楼
主权项 1.一种光罩,其系具有形成于透过性基板上之光罩图案和所述透过性基板上未形成所述光罩图案之透光部,其特征为:所述光罩图案,系具有藉由曝光而转移之主图案、和使曝光光绕射且藉由曝光却不转移之辅助图案;所述主图案,系由具有使所述曝光光部份地透过的第一透射率且使所述曝光光在以所述透光部为基准之相同相位下透过的第一半遮光部、与使所述曝光光在以所述透光部为基准之相反相位下透过的移相器构成;所述辅助图案,系由具有使所述曝光光部份地透过的第二透射率且使所述曝光光在以所述透光部为基准之相同相位下透过的第二半遮光部构成。2.如申请专利范围第1项所述之光罩,其中:所述第一透射率,系小于等于15%。3.如申请专利范围第1项所述之光罩,其中:所述第二透射率,系大于等于6%且小于等于50%。4.一种光罩,其系具有形成于透过性基板上之光罩图案和所述透过性基板上未形成所述光罩图案之透光部,其特征为:所述光罩图案,系具有藉由曝光而转移之主图案、和使曝光光绕射且藉由曝光却不转移之辅助图案;于所述主图案和所述辅助图案之间系夹有所述透光部;所述辅助图案之中心,系布置于相对当设所规定的斜入射位置为SA (0.4≦SA≦0.8)时由sinOA=NASA定义的斜入射角OA而言,离所述主图案之中心M[/(2sinOA)]远的位置或者其附近(为所述曝光光之波长,M及NA为曝光机的缩小投影光学系的缩小倍率及开口数)。5.如申请专利范围第4项所述之光罩,其中:所述主图案,系或者由遮光部构成,或者由使所述曝光光在以所述透光部为基准之相反相位下透过的移相器构成。6.如申请专利范围第4项所述之光罩,其中:所述主图案,系由具有使所述曝光光部份地透过的透射率且使所述曝光光在以所述透光部为基准之相同相位下透过的半遮光部、与使所述曝光光在以所述透光部为基准之相反相位下透过的移相器构成。7.如申请专利范围第6项所述之光罩,其中:所述移相器,系布置于所述主图案之中心部并由所述半遮光部包围。8.如申请专利范围第7项所述之光罩,其中:所述半遮光部中由所述移相器和所述透光部所夹部份之尺寸,系大于等于20nm且小于等于(0.3/NA)M(为所述曝光光之波长,M及NA为曝光机的缩小投影光学系的缩小倍率及开口数)。9.如申请专利范围第7项所述之光罩,其中:所述半遮光部中由所述移相器和所述透光部所夹部份之尺寸,系大于等于所述曝光光之波长的4分之1且小于等于(0.3/NA)M(久为所述曝光光之波长)M及NA为曝光机的缩小投影光学系的缩小倍率及开口数)。10.如申请专利范围第7项所述之光罩,其中:所述主图案,系由代替所述半遮光部之遮光部和所述移相器构成。11.如申请专利范围第6项所述之光罩,其中:所述移相器,系布置于所述主图案之周缘部并由所述半遮光部包围。12.如申请专利范围第6项所述之光罩,其中:所述半遮光部之透射率,系小于等于15%。13.如申请专利范围第4项所述之光罩,其中:所述辅助图案,系或者由遮光部构成,或者由具有使所述曝光光部份地透过的透射率且使所述曝光光在以所述透光部为基准之相同相位下透过的半遮光部构成。14.如申请专利范围第13项所述之光罩,其中:所述半遮光部之透射率,系大于等于6%且小于等于50%。15.一种光罩,其系具有形成于透过性基板上之光罩图案和所述透过性基板上未形成所述光罩图案之透光部,其特征为:所述光罩图案,系具有藉由曝光而转移之主图案、与使曝光光绕射且藉由曝光却不转移之辅助图案;于所述主图案和所述辅助图案之间系夹有所述透光部;所述辅助图案之中心,被布置在相对当设所规定的斜入射位置为SB (0.4≦SB≦0.8)时由sinOB=NASB定义的斜入射角OB而言,离所述主图案之中心M{[/(2sinOB)]+[/(NA+sinOB)]}远的位置或者是其附近(为所述曝光光之波长,M及NA为曝光机的缩小投影光学系的缩小倍率及开口数)。16.如申请专利范围第15项所述之光罩,其中:所述主图案,系或者由遮光部构成,或者由使所述曝光光在以所述透光部为基准之相反相位下透过的移相器构成。17.如申请专利范围第15项所述之光罩,其中:所述主图案,系由具有使所述曝光光部份地透过的透射率且使所述曝光光在以所述透光部为基准之相同相位下透过的半遮光部、与使所述曝光光在以所述透光部为基准之相反相位下透过的移相器构成。18.如申请专利范围第17项所述之光罩,其中:所述移相器,系布置于所述主图案之中心部并由所述半遮光部包围。19.如申请专利范围第18项所述之光罩,其中:所述半遮光部中由所述移相器和所述透光部所夹部份之尺寸,系大于等于20nm且小于等于(0.3/NA)M(为所述曝光光之波长,M及NA为曝光机的缩小投影光学系的缩小倍率及开口数)。20.如申请专利范围第18项所述之光罩,其中:所述半遮光部中由所述移相器和所述透光部所夹部份之尺寸,系大于等于所述曝光光之波长的4分之1且小于等于(0.3/NA)M(凡为所述曝光光之波长,M及NA为曝光机的缩小投影光学系的缩小倍率及开口数)。21.如申请专利范围第18项所述之光罩,其中:所述主图案,系由代替所述半遮光部的遮光部和所述移相器构成。22.如申请专利范围第17项所述之光罩,其中:所述移相器,系布置于所述主图案的周缘部并由所述半遮光部包围。23.如申请专利范围第17项所述之光罩,其中:所述半遮光部之透射率,系小于等于15%。24.如申请专利范围第15项所述之光罩,其中:所述辅助图案,系或者由遮光部构成,或者由具有使所述曝光光部份地透过的透射率且使所述曝光光在以所述透光部为基率之相同相位下透过的半遮光部构成。25.如申请专利范围第24项所述之光罩,其中:所述半遮光部之透射率,系大于等于6%且小于等于50%。26.一种光罩,其系具有形成于透过性基板上之光罩图案和所述透过性基板上未形成所述光罩图案之透光部,其特征为:所述光罩图案,系具有藉由曝光而转移之主图案、使曝光光绕射且藉由曝光却不转移之辅助图案;所述辅助图案,系由第一辅助图案与第二辅助图案构成,所述第一辅助图案,系布置于离所述主图案之中心的距离为X的位置上或者其附近且在其与所述主图案之间夹着所述透光部,所述第二辅助图案,系布置于从所述主图案看去,在所述第一辅助图案的外侧方向离所述第一辅助图案之中心的距离为Y的位置上或者其附近且在其与所述第一辅助图案之间夹着所述透光部;X比Y长。27.如申请专利范围第26项所述之光罩,其中:当设所规定的斜入射位置为SA(0.4≦S≦0.8)时,X/Y=(1+S)/(2S)。28.如申请专利范围第26项所述之光罩,其中:相对当设所规定的斜入射位置为SA(0.4≦SA≦0.8)时由sinOA=NASA定义的斜入射角OA而言,X=M[/(2sinOA)]。29.如申请专利范围第26项所述之光罩,其中:所述主图案,系或者由遮光部构成,或者由使所述曝光光在以所述透光部为基准之相反相位下透过的移相器构成。30.如申请专利范围第26项所述之光罩,其中:所述主图案,系由具有使所述曝光光部份地透过的透射率且使所述曝光光在以所述透光部为基准之相同相位下透过的半遮光部、与使所述曝光光在以所述透光部为基准之相反相位下透过的移相器构成。31.如申请专利范围第30项所述之光罩,其中:所述移相器,系布置于所述主图案之中心部并由所述半遮光部包围。32.如申请专利范围第31项所述之光罩,其中:所述半遮光部中由所述移相器和所述透光部所夹部份之尺寸,系大于等于20nm且小于等于(0.3/NA)M(为所述曝光光之波长,M及NA为曝光机的缩小投影光学系的缩小倍率及开口数)。33.如申请专利范围第31项所述之光罩,其中:所述半遮光部中由所述移相器和所述透光部所夹部份之尺寸,系大于等于所述曝光光之波长的4分之1且小于等于(0.3/NA)M(入为所述曝光光之波长,M及NA为曝光机的缩小投影光学系的缩小倍率及开口数)。34.如申请专利范围第31项所述之光罩,其中:所述主图案,系由代替所述半遮光部的遮光部和所述移相器构成。35.如申请专利范围第30项所述之光罩,其中:所述移相器,系布置于所述主图案的周缘部并由所述半遮光部包围。36.如申请专利范围第30项所述之光罩,其中:所述半遮光部之透射率,系小于等于15%。37.如申请专利范围第26项所述之光罩,其中:所述第一辅助图案及第二辅助图案,系或者由遮光部构成,或者由具有使所述曝光光部份地透过的透射率且使所述曝光光在以所述透光部为基准之相同相位下透过的半遮光部构成。38.如申请专利范围第37项所述之光罩,其中:所述半遮光部之透射率,系大于等于6%且小于等于50%。39.一种光罩,其系具有形成于透过性基板上之光罩图案和所述透过性基板上未形成所述光罩图案之透光部,其特征为:所述光罩图案,系具有藉由曝光而转移之主图案、与使曝光光绕射且藉由曝光却不转移之辅助图案;所述辅助图案,系由第一辅助图案和第二辅助图案构成,所述第一辅助图案,系以在其与所述主图案之间夹着所述透光部之形式设置着且宽度为D1,所述第二辅助图案,系以从所述主图案看去在所述第一辅助图案的外侧方向在其与所述第一辅助图案之间夹着所述透光部之形式而设置且宽度为D2;D2比D1大。40.如申请专利范围第39项所述之光罩,其中:D2/D1,系大于等于1.2且小于等于2。41.如申请专利范围第39项所述之光罩,其中:所述主图案,系或者由遮光部构成,或者由使所述曝光光在以所述透光部为基准之相反相位下透过的移相器构成。42.如申请专利范围第39项所述之光罩,其中:所述主图案,系由具有使所述曝光光部份地透过的透射率且使所述曝光光在以所述透光部为基准之相同相位下透过的半遮光部、与使所述曝光光在以所述透光部为基准之相反相位下透过的移相器构成。43.如申请专利范围第42项所述之光罩,其中:所述移相器,系布置于所述主图案之中心部并由所述半遮光部包围。44.如申请专利范围第43项所述之光罩,其中:所述半遮光部中由所述移相器和所述透光部所夹部份之尺寸,系大于等于20nm且小于等于(0.3/NA)M(为所述曝光光之波长,M及NA为曝光机的缩小投影光学系的缩小倍率及开口数)。45.如申请专利范围第43项所述之光罩,其中:所述半遮光部中由所述移相器和所述透光部所夹部份之尺寸,系大于等于所述曝光光之波长的4分之1且小于等于(0.3/NA)M(为所述曝光光之波长,M及NA为曝光机的缩小投影光学系的缩小倍率及开口数)。46.如申请专利范围第43项所述之光罩,其中:所述主图案,系由代替所述半遮光部的遮光部和所述移相器构成。47.如申请专利范围第42项所述之光罩,其中:所述移相器,系布置于所述主图案的周缘部并由所述半遮光部包围。48.如申请专利范围第42项所述之光罩,其中:所述半遮光部之透射率,系小于等于15%。49.如申请专利范围第39项所述之光罩,其中:所述第一辅助图案及第二辅助图案,系或者由遮光部构成,或者由具有使所述曝光光部份地透过的透射率且使所述曝光光在以所述透光部为基准之相同相位下透过的半遮光部构成。50.如申请专利范围第49项所述之光罩,其中:所述半遮光部之透射率,系大于等于6%且小于等于50%。51.一种图案形成方法,其为使用申请专利范围第1项所述之光罩的图案形成方法,其特征为:包括:于基板上形成光阻膜的工序;藉以所述光罩照射所述曝光光于所述光阻膜的工序;以及将用所述曝光光照射之所述光阻膜显影而形成光阻图案的工序。52.如申请专利范围第51项所述之图案形成方法,其中:于照射所述曝光光的工序中,系使用斜入射照明法。53.一种图案形成方法,其为使用申请专利范围第4项所述之光罩的图案形成方法,其特征为:包括:于基板上形成光阻膜的工序;藉以所述光罩利用环状照明照射所述曝光光于所述光阻膜的工序;以及将用所述曝光光照射之所述光阻膜显影而形成光阻图案的工序。54.如申请专利范围第53项所述之图案形成方法,其中:所述环状照明所用之照明形状之外径和内径的平均値,系大于等于0.58且小于等于0.8(所述外径和所述内径的値,系使用曝光机的开口数标准化之値)。55.一种图案形成方法,其为使用申请专利范围第4项所述之光罩的图案形成方法,其特征为:包括:于基板上形成光阻膜的工序;藉以所述光罩利用四极照明照射所述曝光光于所述光阻膜的工序;以及将用所述曝光光照射之所述光阻膜显影而形成光阻图案的工序。56.如申请专利范围第55项所述之图案形成方法,其中:用于所述四极照明、分极为4之每个照明形状的中心位置离光源中心的距离,系大于等于0.4/(0.5)0.5且小于等于0.6/(0.5)0.5(所述距离的値,为使用曝光机的开口数标准化之値)。57.一种光罩资料制作方法,该光罩系具有形成于透过性基板上之光罩图案和所述透过性基板上未形成所述光罩图案之透光部,其特征为:包括:制作对应于藉以所述光罩照射曝光光于光阻而形成之所述光阻之所希望之非感光区域的主图案的步骤;决定系布置于所述主图案的内部且使所述曝光光在以所述透光部为基准之相反相位下透过移相器之形状的步骤;布置于所述透过性基板上离所述移相器一定距离的位置上使所述曝光光绕射之辅助图案的步骤;将所述主图案中成为其与所述透光部之交界的边设定为CD调整用边的步骤;藉由模拟,预测由已布置所述移相器之所述主图案和所述辅助图案而形成的光阻图案的尺寸的步骤;以及于所述所预测的光阻图案的尺寸和吾人所希望的尺寸不一致的情形,使所述CD调整用边移动而使所述主图案变形的步骤。58.如申请专利范围第57项所述之光罩资料制作方法,其中:所述主图案,系具有使曝光光在以所述透光部为基准之相同相位下透过的半遮光部。59.如申请专利范围第58项所述之光罩资料制作方法,其中:所述移相器,系布置于所述主图案中尺寸在规定値以下之区域的中心部且由所述半遮光部包围。60.如申请专利范围第59项所述之光罩资料制作方法,其中:所述移相器,系以在其与所述透光部之间夹着宽度在规定値以上之所述半遮光部之形式布置着。61.如申请专利范围第58项所述之光罩资料制作方法,其中:所述移相器,系布置于所述主图案的周缘部。62.如申请专利范围第57项所述之光罩资料制作方法,其中:所述主图案具有遮光部;所述移相器,系布置于所述主图案中尺寸在规定値以下之区域的中心部且由所述半遮光部包围。63.如申请专利范围第62项所述之光罩资料制作方法,其中:所述移相器,系以在其与所述透光部之间夹着宽度在规定値以上之所述半遮光部的形式布置着。64.一光罩资料制作方法,该光罩系具有形成于透过性基板上之光罩图案和所述透过性基板上未形成所述光罩图案之透光部,其特征为:包括:制作对应于藉以所述光罩将曝光光照射于光阻上而形成之所述光阻之所希望之非感光区域的主图案的步骤;将所述主图案分为第一区域和第二区域的步骤;布置使所述曝光光绕射之第一辅助图案于离所述透过性基板中所述第一区域的所述主图案有一定距离之位置上的步骤;以及布置使所述曝光光绕射之第二辅助图案于离所述透过性基板中所述第二区域的所述主图案有一定距离之位置上的步骤。65.如申请专利范围第64项所述之光罩资料制作方法,其中:所述第一区域及所述第二区域中,系有一个区域为电晶体区域。图式简单说明:图1(a)为本发明的第一实施形态所关系之光罩的平面图;图1(b)及图1(c)为沿图1(a)中的I-I线剖开的剖面图。图2(a)至图2(d)系显示本发明的第一实施形态所关系之光罩的剖面结构的多种变形。图3(a)至图3(d)为用以说明藉由在拥有辅助图案的主图案中采用光罩加强结构,而使光罩中的尺寸误差对形成图案时的影响很小的图。图4为本发明的第一实施形态的第一变形例所关系之光罩的光罩图案的平面图。图5(a)为用以说明在对图案周期性地布置的光罩曝光之情形所产生的绕射现象的图;图5(b)为用以说明在仅有0级绕射光及1级绕射光藉由透镜且r0=-r1的条件下,对图5(a)所示之图案的光罩进行斜入射曝光时所产生的绕射现象的图;图5(c)为用以说明在仅有0级绕射光、+1级绕射光及-1级绕射光藉由透镜的条件下,对图5(a)所示之光罩进行斜入射曝光时所产生的绕射现象的图。图6(a)为显示在一边改变间距图案的间距,一边对图5(a)所示之光罩进行斜入射曝光之情形用于模拟DOF特性的点光源的图;图6(b)为显示用于该模拟的间距图案的图;图6(c)为显示该模拟结果的图;图6(d)为用以说明在0级绕射光、+1级绕射光及2级绕射光藉由透镜的条件下,对图5(a)所示之光罩进行斜入射曝光时所产生的绕射现象的图。图7(a)为显示在一边改变光罩上的间距图案的间距一边进行斜入射曝光之情形,用于模拟DOF特性的间距图案(实质上以无限周期布置着的光罩加强结构);图7(b)为显示该模拟结果的图。图8(a)为为显示在一边改变光罩上的间距图案的间距一边进行斜入射曝光之情形,用于模拟DOF特性的间距图案(为并列地布置着的3个光罩加强结构);图8(b)为显示该模拟结果的图。图9(a)~图9(c)分别系显示为使由光罩加强结构构成的主图案的DOF特性大幅度地提高,布置了绕射光产生图案(辅助图案)而构成的本发明的光罩图案的平面图。图10(a)系显示在为证实藉由在图9(a)~图9(c)所示之位置布置上绕射光产生图案而获得良好的DOF特性的模拟中所用的图案(光罩图案)的图;图10(b)为显示该模拟结果的图。图11(a)为系显示在为证实藉由在图9(a)~图9(c)所示之位置布置上绕射光产生图案而获得良好的DOF特性的模拟中,使用了透镜开口数NA=0.6、sin= 0.7NA的光学条件下的结果的图;11(b)为在该模拟过程中在使用了透镜开口数NA=0.6、sin= 0.6NA的光学条件之情形的结果的图;图11(c)为在该模拟过程中在使用了透镜开口数NA=0.7、sin= 0.7NA的光学条件之情形的结果的图。图12(a)至图12(c)分别为显示用以评价利用具有面积的光源之情形本发明的由绕射光产生图案带来的DOF特性的提高效果的模拟中,所使用的图案(光罩图案)的图;图12(d)为显示用于该模拟的光源的图;图12(e)为显示在一定的条件下对图12(a)~图12(c)所示之光罩图案进行曝光时,对应于光罩加强结构而产生的光强度分布的模拟结果的图;图12(f)为显示在一定的条件下对图12(a)~图12(c)所示之光罩图案进行曝光,而形成对应于光罩加强结构的宽度0.1m的图案之情形,模拟了该图案的CD的散焦特性的结果。图13(a)为在图12(b)所示之光罩图案中,1级绕射光产生图案被布置离移相器之中心之距离为P1的位置上的情形的图;图13(b)为边改变距离P1边对图12所示之光罩图案进行曝光之情形DOF的变化的图;图13(c)为在图12(c)所示之光罩图案中将2级绕射光产生图案布置在离1级绕射光产生图案之中心的距离为P2的位置上的情形的图;图13(d)为边改变距离P2边对图13(c)所示之光罩图案进行曝光之情形的DOF的变化的图。图14(a)至图14(d)为用以说明对利用环状照明对图9(a)至图9(c)所示之光罩图案进行斜入射曝光进行模拟的模拟结果的图。图15(a)至图15(d)为用以说明对利用环状照明对图9(a)至图9(c)所示之光罩图案进行斜入射曝光进行模拟的模拟结果的图。图16(a)~图16(d)为用以说明对利用四极照明对图9(a)至图9(c)所示之光罩图案进行斜入射曝光进行模拟的模拟结果的图。图17(a)至图17(d)为用以说明利用本发明的第一实施形态的第3变形例所关系之辅助图案的布置产生更理想的效果的光罩加强结构,能实现优良的图案形成特性的情形。图18(a)至图18(d)为用以说明在对图4所示之光罩图案进行曝光之情形,对DOF曝光容限等对辅助图案之宽度等依赖性模拟后的结果的图。图19为本发明的第二实施形态所关系之光罩的平面图。图20(a)为本发明的第三实施形态所关系之光罩的平面图;图20(b)为沿图20(a)中的XX-XX线剖开的剖面图。图21(a)~图21(c)为沿图20(a)中的XX-XX线剖开的剖面图的几个例子。图22为本发明的第三实施形态的变形例所关系之光罩的平面图。图23(a)为本发明的第四实施形态所关系之光罩的平面图;图23(b)及图23(c)为沿图23(a)中的XXIII-XXIII线剖开的剖面图。图24为本发明的第四实施形态的变形例所关系之光罩的平面图。图25(a)为显示本发明的第四实施形态的变形例所关系之简单化之光罩的一个例子的平面图;图25(b)及图25(c)为沿图25(a)中的XXV-XXV线剖开的剖面图。图26为显示本发明的第四实施形态所关系之已简单化之光罩的一个例子的平面图。图27为显示本发明的第四实施形态所关系之已简单化之光罩的一个例子的平面图。图28(a)至图28(d)为显示本发明的第五实施形态所关系之图案形成方法中的各个工序的剖面图。图29(a)~图29(e)分别为显示本案发明人定义的、斜入射角的主要计算方法的图,在用具有面积的光源照射时亦藉由该方法计算出绕射光产生图案的适当的布置位置。图30为本发明的第六实施形态所关系之光罩资料制作方法的流程图。图31(a)~图31(g)为显示本发明的第六实施形态所关系之光罩资料制作方法的每个步骤中的具体的光罩图案作成例的图。图32为显示本发明的第六实施形态所关系之根据光罩资料制作方法制成的绕射光产生图案的详细作成例的图。图33为显示本发明的第六实施形态所关系之光罩资料制作方法中的已改良的处理流程的图。图34为显示由本发明的第六实施形态所关系之光罩资料制作方法中被改良的处理流程制作绕射光产生图案的详细的例子。图35为习知之光罩的平面图。图36为习知之光罩的平面图。
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