專(zhuān)利名稱(chēng)：曝光方法和網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)目調(diào)型移相掩模和使用該掩模進(jìn)行的曝光方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體元件、顯示器等的制造中，在由半導(dǎo)體、玻璃、樹(shù)脂等構(gòu)成的基板上設(shè)置的材料(層)上所涂敷的光刻膠的表面上使用了對(duì)在光掩模上形成的電子電路的圖案(以下簡(jiǎn)單稱(chēng)為「圖案」)進(jìn)行曝光、轉(zhuǎn)印的光刻。此外，即使在液晶顯示裝置的制造工序中，也使用了光刻的技術(shù)，具有以下示出的那樣的特征。
例如，在液晶顯示裝置的制造工序中的光刻中，為了對(duì)大面積的曝光對(duì)象面高速地進(jìn)行曝光，將曝光倍率定為等倍率。
此外，對(duì)于曝光中被使用的光的波長(zhǎng)來(lái)說(shuō)，如果使用比現(xiàn)在較多地使用的i線(波長(zhǎng)365nm)短的波長(zhǎng)，則具有可得到深的焦深的優(yōu)點(diǎn)，為了得到這樣的短波長(zhǎng)，例如可考慮使用準(zhǔn)分子激光器。但是，由于準(zhǔn)分子激光器的價(jià)格高、此外存在振蕩不穩(wěn)定、保養(yǎng)困難這樣的問(wèn)題，故使用了價(jià)格比較低、此外工作穩(wěn)定、保養(yǎng)容易的超高壓水銀燈的i線。
再者，伴隨被曝光的圖案的微細(xì)化的要求，要求在維持了曝光倍率和曝光波長(zhǎng)的原有狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)曝光尺寸的微細(xì)化。但是，只要使用目前的鉻掩模，由于曝光尺寸的微細(xì)化導(dǎo)致焦深的變淺，故試驗(yàn)了采用可得到比較深的焦深的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模作為被使用的光掩模。
上述網(wǎng)目調(diào)型移相掩模具備容許從光源發(fā)射的光通過(guò)的基準(zhǔn)區(qū)域和容許上述光的一部分通過(guò)的振幅相位調(diào)制區(qū)域。按照上述網(wǎng)目調(diào)型移相掩模，由于通過(guò)了上述基準(zhǔn)區(qū)域的光與通過(guò)了上述振幅相位調(diào)制區(qū)域的光的相位反轉(zhuǎn)(180°的相位差)，故在兩通過(guò)光的邊界部上引起因相位反轉(zhuǎn)導(dǎo)致的光強(qiáng)度下降，可抑制在曝光對(duì)象面中的光強(qiáng)度分布的下部的擴(kuò)展(「光刻技術(shù)的話題」1997年10月20日株式會(huì)社工業(yè)調(diào)查會(huì)發(fā)行第229～232頁(yè))。因此，可得到比鉻掩模深的焦深。
但是，關(guān)于光掩模的焦深的深淺，一般來(lái)說(shuō)，可通過(guò)看像面附近的光強(qiáng)度分布(空中像)來(lái)判斷。即，在關(guān)于光軸方向上述光強(qiáng)度分布的變化小時(shí)，可判斷焦深深。利用像面附近的光強(qiáng)度分布也可評(píng)價(jià)上述網(wǎng)目調(diào)型移相掩模中的焦深，知道了關(guān)于光軸方向光強(qiáng)度分布的變化比鉻掩模小、即焦深深。再有，已知在掩模的圖案比波長(zhǎng)充分地大時(shí)，像面附近的光強(qiáng)度分布對(duì)于像面對(duì)稱(chēng)(鏡對(duì)稱(chēng))。
但是，根據(jù)發(fā)明者研究的結(jié)果可知，即使在上述網(wǎng)目調(diào)型移相掩模中，在其上形成的圖案的尺寸與光源光的波長(zhǎng)相比與其為同等程度或比其小時(shí)，該光強(qiáng)度分布的對(duì)于光軸的變化變大。此外，已知了伴隨光強(qiáng)度分布對(duì)于像面呈非對(duì)稱(chēng)這樣的現(xiàn)象。其結(jié)果，存在焦深變淺這樣的課題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供下述的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模和使用了該網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的曝光方法即使是網(wǎng)目調(diào)型移相掩模且在其上形成的圖案的尺寸與光源光的波長(zhǎng)為同等程度的大小，也使空中像對(duì)于像面呈對(duì)稱(chēng)，其結(jié)果，減小了光強(qiáng)度分布的關(guān)于光軸方向的變化，使焦深變深。
本發(fā)明是一種使用具有容許從光源發(fā)射的光通過(guò)的基準(zhǔn)區(qū)域和容許上述光的一部分通過(guò)的振幅相位調(diào)制區(qū)域的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模對(duì)曝光對(duì)象面進(jìn)行曝光的方法，其特征在于上述網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的振幅相位調(diào)制區(qū)域中的下述式的φ的值比上述基準(zhǔn)區(qū)域中的下述式的φ的值大182°～203°，φ＝φ1-φ2φ1=360deg×Σini×ti/λ]]>
其中，i各區(qū)域中存在的相位調(diào)制層的編號(hào)，ni各區(qū)域中存在的第i相位調(diào)制層的折射率，ti各區(qū)域中存在的第i相位調(diào)制層的厚度，λ光的波長(zhǎng)，φ2=Σiarg{2(ni-iki)/(ni+ni+1-i(ki+ki+1))}]]>其中，i規(guī)定各區(qū)域中存在的界面的層的編號(hào)，ni規(guī)定各區(qū)域中存在的界面的第i層的折射率，ki規(guī)定各區(qū)域中存在的界面的第i層的衰減系數(shù)。
與曝光方法有關(guān)的另一方面的特征在于上述網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的振幅相位調(diào)制區(qū)域?qū)τ诨鶞?zhǔn)區(qū)域的相位調(diào)制量以通過(guò)上述移相掩模后的光的波面移動(dòng)到上述光源一側(cè)的方向?yàn)檎?，是超過(guò)180度的值。
與曝光方法有關(guān)的又一方面的特征在于上述網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的振幅相位調(diào)制區(qū)域?qū)τ诨鶞?zhǔn)區(qū)域的相位調(diào)制量以通過(guò)上述移相掩模后的光的波面移動(dòng)到上述光源一側(cè)的方向?yàn)檎莧360°×n+(182°～203°)}(n是整數(shù))。
上述光源和光可分別定為超高壓水銀燈和該超高壓水銀燈發(fā)出的i線?？墒褂?/2倍～1倍的成像光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)上述曝光對(duì)象面的成像。上述基準(zhǔn)區(qū)域可定為包含最小直徑為0.4～0.8μm的孤立圖案。
此外，本發(fā)明是一種具有容許從光源發(fā)射的光通過(guò)的基準(zhǔn)區(qū)域和容許上述光的一部分通過(guò)的振幅相位調(diào)制區(qū)域的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模，其特征在于上述網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的振幅相位調(diào)制區(qū)域中的下述式的φ的值比上述基準(zhǔn)區(qū)域中的下述式的φ的值大182°～203°，φ＝φ1-φ2φ1=360deg×Σini×ti/λ]]>其中，i各區(qū)域中存在的相位調(diào)制層的編號(hào)，ni各區(qū)域中存在的第i相位調(diào)制層的折射率，ti各區(qū)域中存在的第i相位調(diào)制層的厚度，λ光的波長(zhǎng)，
φ2=Σiarg{2(ni-iki)/(ni+ni+1-i(ki+ki+1))}]]>其中，i規(guī)定各區(qū)域中存在的界面的層的編號(hào)，ni規(guī)定各區(qū)域中存在的界面的第i層的折射率，ki規(guī)定各區(qū)域中存在的界面的第i層的衰減系數(shù)。
與網(wǎng)目調(diào)型移相掩模有關(guān)的另一方面的特征在于上述網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的振幅相位調(diào)制區(qū)域?qū)τ诨鶞?zhǔn)區(qū)域的相位調(diào)制量以通過(guò)上述移相掩模后的光的波面移動(dòng)到上述光源一側(cè)的方向?yàn)檎?，是超過(guò)180度的值。
與網(wǎng)目調(diào)型移相掩模有關(guān)的又一方面的特征在于上述網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的振幅相位調(diào)制區(qū)域?qū)τ诨鶞?zhǔn)區(qū)域的相位調(diào)制量是{360°×n+(182°～203°)}(n是整數(shù))。
與網(wǎng)目調(diào)型移相掩模有關(guān)的又一方面的特征在于上述網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的振幅相位調(diào)制區(qū)域具有像面附近的光強(qiáng)度的分布對(duì)于上述像面對(duì)稱(chēng)的層結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明中，上述式中的φ1表示通過(guò)光在分別構(gòu)成網(wǎng)目調(diào)型移相掩模中的基準(zhǔn)區(qū)域和振幅相位調(diào)制區(qū)域的材料中傳送而發(fā)生的相位差，φ2表示在上述材料的界面上產(chǎn)生的相位跳躍(相位的變化)。
按照與網(wǎng)目調(diào)型移相掩模和使用了該網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的曝光方法有關(guān)的本發(fā)明，通過(guò)將從上述振幅相位調(diào)制區(qū)域中的φ＝φ1-φ2的值減去上述基準(zhǔn)區(qū)域中的φ＝φ1-φ2的值的值設(shè)定為182°～203°，使關(guān)于網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的光強(qiáng)度分布、即空中像對(duì)于像面呈對(duì)稱(chēng)，可減小關(guān)于光軸方向的變化。因此，可得到比較深的焦深。根據(jù)這一點(diǎn)，即使是具有比較大的板厚偏差的玻璃基板，也可將其作成被曝光基板。
圖1是曝光裝置的概略圖。
圖2是網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的一例的平面圖。
圖3是沿圖2的線3-3得到的剖面圖。
圖4是另外的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的例子的與圖3同樣的剖面圖。
圖5是另外的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的例子的與圖3同樣的剖面圖。
圖6是另外的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的例子的與圖3同樣的剖面圖。
圖7是另外的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的例子的與圖3同樣的剖面圖。
圖8(a)是通過(guò)使用與本發(fā)明有關(guān)的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模得到的空中像(光強(qiáng)度分布圖)，圖8(b)是通過(guò)使用相同類(lèi)型的現(xiàn)有的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模得到的空中像。
圖9(a)是通過(guò)使用與本發(fā)明有關(guān)的具有另外的相位調(diào)制量的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模得到的空中像，圖9(b)是通過(guò)使用相同類(lèi)型的現(xiàn)有的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模得到的空中像。
圖10(a)是通過(guò)使用與本發(fā)明有關(guān)的具有另外的相位調(diào)制量的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模得到的空中像，圖10(b)是通過(guò)使用相同類(lèi)型的現(xiàn)有的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模得到的空中像。
圖11(a)、圖11(b)和圖11(c)分別是通過(guò)使用被設(shè)定為不同的相位調(diào)制量的圖9中示出的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模得到的空中像。圖11(b)與圖9(a)是相同的。
圖12(a)是通過(guò)使用與本發(fā)明有關(guān)的具有另外的相位調(diào)制量的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模得到的空中像，圖12(b)是通過(guò)使用相同類(lèi)型的現(xiàn)有的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模得到的空中像。
圖13(a)是通過(guò)使用與本發(fā)明有關(guān)的具有另外的相位調(diào)制量的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模得到的空中像，圖13(b)是通過(guò)使用相同類(lèi)型的現(xiàn)有的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模得到的空中像。
圖14是示出關(guān)于與本發(fā)明有關(guān)的不同類(lèi)型的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的相位調(diào)制量的最佳值及其上限值和下限值。
圖15是對(duì)圖14中示出的值進(jìn)行作圖得到的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
如果參照說(shuō)明與本發(fā)明有關(guān)的曝光方法的圖1，則從光源10發(fā)射的光12通過(guò)網(wǎng)目調(diào)型移相掩模(以下，簡(jiǎn)單稱(chēng)為「掩模」)14，經(jīng)過(guò)包含透鏡的成像光學(xué)系統(tǒng)16，到達(dá)在由硅晶片或玻璃基板、樹(shù)脂基板等構(gòu)成的曝光對(duì)象物18上被涂敷的光刻膠所規(guī)定的面(曝光對(duì)象面)20，對(duì)該曝光對(duì)象面進(jìn)行曝光。由此，將在掩模上形成的圖案(參照?qǐng)D2)轉(zhuǎn)印到曝光對(duì)象面20上。將曝光對(duì)象面20配置在由成像光學(xué)系統(tǒng)16決定的像面或其附近。曝光倍率可定為1/2～1倍。
光源10例如由超高壓水銀燈構(gòu)成，從該水銀燈發(fā)射的光12包含i線(波長(zhǎng)365nm)。
如圖2中所示，掩模14具有容許光12通過(guò)的多個(gè)基準(zhǔn)區(qū)域22和容許光12的一部分通過(guò)的振幅相位調(diào)制區(qū)域24。在此，關(guān)于光的通過(guò)，可考慮用光源決定的既定波長(zhǎng)的光。此外，所謂光12的一部分通過(guò)，意味著只使光的能量的一部分通過(guò)、即使光的能量衰減。此外，在基準(zhǔn)區(qū)域22中，與振幅相位調(diào)制區(qū)域24相比，假定光的衰減小。在圖示的例子中，各自的基準(zhǔn)區(qū)域22規(guī)定具有矩形的平面形狀的孤立圖案。因此，在曝光對(duì)象面20上對(duì)上述孤立圖案進(jìn)行曝光。作為一例，可假定上述孤立圖案具有0.4～0.8μm的一邊的長(zhǎng)度(最小長(zhǎng)度)(在圓形的情況下是最小直徑)的圖案。
如圖3～圖7中所示，掩模14由石英基板26和在其表面上層疊的網(wǎng)目調(diào)膠片28構(gòu)成，基準(zhǔn)區(qū)域22由石英基板26的一部分構(gòu)成，振幅相位調(diào)制區(qū)域24由網(wǎng)目調(diào)膠片28和位于其正下方的石英基板26的另外一部分構(gòu)成。
網(wǎng)目調(diào)膠片28由CrON、MoSiON、WSiON、SiN等的光吸收材料構(gòu)成，吸收通過(guò)該材料的光的約99～80％。因而，基準(zhǔn)區(qū)域22具有大致100％的光透射率，振幅相位調(diào)制區(qū)域24具有約1～20％的光透射率。
因此，通過(guò)振幅相位調(diào)制區(qū)域24的光，除了其相位如后述那樣被調(diào)制外，其振幅也同時(shí)被調(diào)制。
構(gòu)成振幅相位調(diào)制區(qū)域24的一部分的網(wǎng)目調(diào)膠片28可如圖3、圖4和圖7中所示那樣由單層構(gòu)成，或可如圖5和圖6中所示那樣由2層30、32構(gòu)成，或可由大于等于3的多層(未圖示)構(gòu)成。如圖5和圖6中所示，可使厚度尺寸不同的2層30、32的上下位置反過(guò)來(lái)。
此外，如圖4和圖7中所示，可將基準(zhǔn)區(qū)域22中的石英基板26的表面(在圖中是上面)34和振幅相位調(diào)制區(qū)域24中的表面36設(shè)定成具有臺(tái)階差。在圖4中示出的例子中，石英基板26的一部分被切除，在圖上，基準(zhǔn)區(qū)域22中的表面34處于比振幅相位調(diào)制區(qū)域24中的表面36低的位置上。在圖7中示出的例子中，將網(wǎng)目調(diào)膠片28的一部分配置成部分地被埋入石英基板26中，故相反地基準(zhǔn)區(qū)域22中的表面34處于比振幅相位調(diào)制區(qū)域24中的表面36高的位置上。
基準(zhǔn)區(qū)域22與振幅相位調(diào)制區(qū)域24中的層結(jié)構(gòu)的差別發(fā)生相位差，但將有助于相位差的發(fā)生的單個(gè)或多個(gè)層稱(chēng)為相位調(diào)制層。例如在圖4中示出的例子中，在基準(zhǔn)區(qū)域22中空氣層40是相位調(diào)制層，此外，在振幅相位調(diào)制區(qū)域24中基板26的一部分的層38和網(wǎng)目調(diào)膠片28是相位調(diào)制層。
利用與本發(fā)明有關(guān)的掩模14得到的相位調(diào)制量是超過(guò)180°的大小，最好是182°～203°，更詳細(xì)地說(shuō)，以通過(guò)上述移相掩模后的光的波面移動(dòng)到上述光源一側(cè)的方向?yàn)檎?，是{360°×n+(182°～203°)}(n是整數(shù))。通過(guò)將上述相位調(diào)制量設(shè)定為這樣的值，與設(shè)定成作為現(xiàn)有的相位調(diào)制量的180°的情況相比，可使焦深更大、即更深。
如后述那樣，關(guān)于上述網(wǎng)目調(diào)型移相掩模，通過(guò)將該振幅相位調(diào)制區(qū)域作成具有像面附近的光強(qiáng)度的分布對(duì)于上述像面呈對(duì)稱(chēng)的層結(jié)構(gòu)的區(qū)域，可得到上述效果。
上述相位調(diào)制量是將以下的2式分別應(yīng)用于掩模14的兩區(qū)域22、24得到的值φ(＝φ1-φ2)的差。
φ1=360deg×Σini×ti/λ]]>在此，i是各區(qū)域22或24中存在的相位調(diào)制層的編號(hào)，ni是各區(qū)域22或24中存在的第i相位調(diào)制層的折射率，ti是各區(qū)域22或24中存在的第i相位調(diào)制層的厚度，λ是光12的波長(zhǎng)。
φ2=Σiarg{2(ni-iki)/(ni+ni+1-i(ki+ki+1))}]]>在此，i是規(guī)定各區(qū)域22或24中存在的界面的層的編號(hào)，ni是規(guī)定各區(qū)域22或24中存在的界面的第i層的折射率，ki是規(guī)定各區(qū)域22或24中存在的界面的第i層的衰減系數(shù)。將i定為從光源一側(cè)起順序地加上的編號(hào)。必須考慮到最外界面的外側(cè)的材料或?qū)?。例如在圖3的結(jié)構(gòu)中的振幅相位調(diào)制區(qū)域24中，以考慮與基板26和網(wǎng)目調(diào)膠片28相接的空氣層。再有，φ將透過(guò)掩模后的波面移動(dòng)到光源一側(cè)的方向定為正，在求φ時(shí)之所以將φ1定為正、將φ2定為負(fù)進(jìn)行了加法運(yùn)算，是為了使其合并在一起。
從上述φ1的計(jì)算式可明白，通過(guò)增加相位調(diào)制層的厚度，可將上述相位調(diào)制量的大小設(shè)定得更大。但是，在改變上述相位調(diào)制量時(shí)，希望振幅調(diào)制量不變化。例如，在網(wǎng)目調(diào)膠片28由單一的層構(gòu)成的情況下，通過(guò)改變?cè)搯我粚拥牟牧辖M成，此外在由多個(gè)層構(gòu)成的情況下，利用各層的光學(xué)特性不同，通過(guò)加減各層的厚度而不改變材料組成，可同時(shí)控制上述相位調(diào)制量和上述振幅調(diào)制量。
上述φ1的計(jì)算式中的相位調(diào)制層，在圖3中示出的掩模14的例子中，在基準(zhǔn)區(qū)域22中是空氣層40，在振幅相位調(diào)制區(qū)域24中是網(wǎng)目調(diào)膠片28。此外，在圖5和圖6中示出的例子中，在基準(zhǔn)區(qū)域22中分別是空氣層40，在振幅相位調(diào)制區(qū)域24中是網(wǎng)目調(diào)膠片(層30和層32)28。
與此不同，在圖7的例子中，在基準(zhǔn)區(qū)域22中是石英基板26的一部分38和空氣層40，在振幅相位調(diào)制區(qū)域24中是網(wǎng)目調(diào)膠片28。
用以上的說(shuō)明可知，關(guān)于在上述φ1的計(jì)算方面基準(zhǔn)區(qū)域22和振幅相位調(diào)制區(qū)域24的共同部分、即在圖3、圖5和圖6的例子中石英基板26、在圖4和圖7的例子中與石英基板26中的相位調(diào)制層38相比存在于下方的部分，由于在上述φ的計(jì)算中計(jì)算式φ1中的要素ni被抵消，故關(guān)于這些共同部分在實(shí)際中沒(méi)有必要成為計(jì)算式φ1的要素。
其次，規(guī)定計(jì)算式φ2中的界面的層，在圖3、圖5和圖6的例子中在基準(zhǔn)區(qū)域22中是石英基板26和與其相接的空氣層40，在振幅相位調(diào)制區(qū)域24中是石英基板26、網(wǎng)目調(diào)膠片28(在圖5和圖6的例子中是層30和層32)和與其相接的空氣層。此外，在圖4的例子中，在基準(zhǔn)區(qū)域22中是石英基板26和與其相接的空氣層40，在振幅相位調(diào)制區(qū)域24中是石英基板26、層38、網(wǎng)目調(diào)膠片28和與其相接的空氣層，在圖7的例子中，在基準(zhǔn)區(qū)域22中是石英基板26、層38和與該層相接的空氣層40，在振幅相位調(diào)制區(qū)域24中是石英基板26、網(wǎng)目調(diào)膠片28和與其相接的空氣層。在φ2的計(jì)算中，與φ1的計(jì)算不同，必須考慮共同部分的層結(jié)構(gòu)。
計(jì)算式φ1表示光12在上述相位調(diào)制層中傳送時(shí)產(chǎn)生的光12的相位差。
此外，計(jì)算式φ2表示在上述層相互間的界面上產(chǎn)生的光12的相位跳躍(相位的變化)。這是光從具有折射率ni和衰減系數(shù)ki的層朝向具有折射率ni+1和衰減系數(shù)ki+1的層入射時(shí)的這些層的界面中的菲涅耳系數(shù)(光的復(fù)振幅之比)τ＝2(ni-iki)/(ni+ni+1-i(ki+ki+1))的相位角。
再有，在φ的計(jì)算中，未考慮因上述界面導(dǎo)致的重復(fù)反射的影響。這是因?yàn)?，由于在網(wǎng)目調(diào)型移相掩模中上述層的衰減系數(shù)即吸收率大，故可將其忽略。
即使不知道層結(jié)構(gòu)，也可利用相位差測(cè)定裝置(例如使用Mach-Zehnder干涉計(jì)的方式的裝置)測(cè)定掩模14的相位調(diào)制量和透射率。此外，可利用橢偏儀測(cè)定上述層的折射率和衰減系數(shù)。
其次，在圖8(a)、圖9(a)和圖10(a)以及圖8(b)、圖9(b)和圖10(b)中關(guān)于具有由圖3中示出的單一層構(gòu)成的網(wǎng)目調(diào)膠片的掩模示出改變了網(wǎng)目調(diào)膠片的材料和厚度的情況的像面附近的空中像(光強(qiáng)度分布圖)。上述掩模的圖案使用了與圖2同樣的0.5μm見(jiàn)方的正方形。在這些圖中，用等高線示出光強(qiáng)度，在用這些等高線包圍的部分中，用最內(nèi)側(cè)的等高線包圍的部分的光強(qiáng)度最高。關(guān)于光強(qiáng)度的值，將與透射率100％的掩模對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度規(guī)格化為1。此外，在各圖的上方位置上示出了上述網(wǎng)目調(diào)膠片的厚度尺寸的設(shè)定值(T)和所得到的相位調(diào)制量(°)。再有，相位調(diào)制量是利用上述計(jì)算式φ從設(shè)定值(T)求出的值。
圖8、圖9和圖10中示出的掩模中的上述網(wǎng)目調(diào)膠片的光學(xué)特性分別是n＝2.0和k＝0.519、n＝2.40和k＝0.719以及n＝3.0和k＝1.04。
各圖中的縱軸和橫軸分別表示離像面的距離(μm)和像面上的坐標(biāo)(μm)。縱軸的0表示包含該0的面是像面。關(guān)于縱軸的值，用正數(shù)表示接近于成像光學(xué)系統(tǒng)的值。此外，橫軸的0點(diǎn)表示矩形圖案的中心。
從圖8(b)、圖9(b)和圖10(b)可明白，在將相位差(相位調(diào)制量)設(shè)定為180°的情況下，光強(qiáng)度分布對(duì)于像面都呈非對(duì)稱(chēng)。因此，光軸方向的變化大。即，焦深淺。與此不同，從圖8(a)、圖9(a)和圖10(a)可明白，在將相位差設(shè)定為比180°大的情況下，光強(qiáng)度分布對(duì)于像面都呈對(duì)稱(chēng)。因此，光軸方向的變化小。即，焦深深。這一點(diǎn)顯示出，與將相位調(diào)制量定為180°的掩模相比，具有超過(guò)180°的相位調(diào)制量的與本發(fā)明有關(guān)的掩模14具有深的焦深。
其次，在圖11(a)、圖11(b)和圖11(c)中示出既維持圖9(a)中示出的例子中的條件又改變了網(wǎng)目調(diào)膠片28的厚度的情況的空中像。但是，圖11(b)與圖9(a)是相同的，為了參照起見(jiàn)再次示出。
圖11(a)和(c)分別示出將圖11(b)中示出的相位調(diào)制量(187°)作為最佳值、與該值的差分別為±5°的相位調(diào)制量(192°和182°)的情況的空中像。可以說(shuō)這些空中像分別在圖上大致在上下呈對(duì)稱(chēng)。在處于離相位調(diào)制量的最佳值為±5°的范圍的相位調(diào)制量下能實(shí)現(xiàn)上述那樣的對(duì)稱(chēng)性這一點(diǎn)即使在圖4～7中示出的其它的掩模14中也是同樣的。
按照上述計(jì)算，在離上述最佳值超過(guò)±5°的范圍的相位調(diào)制量中，上述空中像的對(duì)稱(chēng)性完全破壞，可確認(rèn)焦深變淺。
在圖12(a)、(b)和圖13(a)、(b)中分別示出對(duì)于圖5和圖6中示出的掩模14的例子進(jìn)行的與圖8～圖10中示出的同樣的研究結(jié)果。
在圖12中示出的例子中，網(wǎng)目調(diào)膠片的層30和層32分別由CrON和CrN構(gòu)成，各自的厚度在(a)中是135nm和20nm，在(b)中是128nm和20nm。在圖13中示出的例子中，網(wǎng)目調(diào)膠片的層32和層30分別由CrN和CrON構(gòu)成，各自的厚度在(a)中是20nm和135nm，在(b)中是20nm和125nm。
在圖12和圖13中示出的例子中的上述相位調(diào)制量的最佳值分別是190°和194°，可知即使在該層結(jié)構(gòu)中，最佳的相位差也比180°大。
在圖14中與其上限值(+5°中的)和下限值(-5°中的)一起示出用圖8-圖10的結(jié)果(關(guān)于圖3中示出的結(jié)構(gòu)的掩模的)和圖12的結(jié)果(關(guān)于圖5中示出的結(jié)構(gòu)的掩模的)、圖13的結(jié)果(關(guān)于圖6中示出的結(jié)構(gòu)的掩模的)得到的最佳的相位調(diào)制量。
如果在曲線圖中示出圖14中示出的值，則如圖15中所示。用實(shí)線示出的折線表示關(guān)于各掩模的最佳相位調(diào)制量，用其上下的虛線示出的折線分別表示上限值和下限值。
從該曲線圖可得到182°～203°或{360°×n+(182°～203°)}作為實(shí)現(xiàn)具有上述對(duì)稱(chēng)性的空中像的相位調(diào)制量、即可得到深的焦深的相位調(diào)制量的值。
實(shí)施例1用以下的條件進(jìn)行了對(duì)光刻膠的曝光。
波長(zhǎng)365nm(i線)曝光倍率等倍率數(shù)值孔徑0.35相干因子σ 0.4曝光圖案0.5μm見(jiàn)方的正方形開(kāi)口掩模結(jié)構(gòu) 是圖6中示出的相位調(diào)制量為194°的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模14，其石英基板26具有6.35mm的厚度尺寸，此外，其網(wǎng)目調(diào)膠片28的層32、30分別具有20nm和135nm的厚度尺寸。層32、30分別由CrN和CrON構(gòu)成。
其結(jié)果，在光刻膠膜表面(曝光對(duì)象面)的圖案的一邊的長(zhǎng)度處于0.5μm±其10％的范圍內(nèi)是有效的判斷基準(zhǔn)下，得到了焦深6μm。為了比較起見(jiàn)，在使用相位調(diào)制量為180°的同樣的結(jié)構(gòu)的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模進(jìn)行了同樣的曝光時(shí)，所得到的焦深是1μm。根據(jù)這一點(diǎn)，按照使用了與本發(fā)明有關(guān)的掩模的曝光方法，確認(rèn)了與現(xiàn)有相比可使焦深更深。
權(quán)利要求
1.一種使用具有容許從光源發(fā)射的光通過(guò)的基準(zhǔn)區(qū)域和容許上述光的一部分通過(guò)的振幅相位調(diào)制區(qū)域的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模對(duì)曝光對(duì)象面進(jìn)行曝光的方法，其特征在于上述網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的振幅相位調(diào)制區(qū)域中的下述式的φ的值比上述基準(zhǔn)區(qū)域中的下述式的φ的值大182°～203°，φ＝φ1-φ2φ1=360deg×Σini×ti/λ]]>其中，i各區(qū)域中存在的相位調(diào)制層的編號(hào)，ni各區(qū)域中存在的第i相位調(diào)制層的折射率，ti各區(qū)域中存在的第i相位調(diào)制層的厚度，λ光的波長(zhǎng)，φ2=Σiarg{2(ni-iki)/(ni+ni+1-i(ki+ki+1))}]]>其中，i規(guī)定各區(qū)域中存在的界面的層的編號(hào)，ni規(guī)定各區(qū)域中存在的界面的第i層的折射率，ki規(guī)定各區(qū)域中存在的界面的第i層的衰減系數(shù)。
2.一種使用具有容許從光源發(fā)射的光通過(guò)的基準(zhǔn)區(qū)域和容許上述光的一部分通過(guò)的振幅相位調(diào)制區(qū)域的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模對(duì)曝光對(duì)象面進(jìn)行曝光的方法，其特征在于上述網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的振幅相位調(diào)制區(qū)域?qū)τ诨鶞?zhǔn)區(qū)域的相位調(diào)制量以通過(guò)上述移相掩模后的光的波面移動(dòng)到上述光源一側(cè)的方向?yàn)檎浅^(guò)180度的值。
3.一種使用具有容許從光源發(fā)射的光通過(guò)的基準(zhǔn)區(qū)域和容許上述光的一部分通過(guò)的振幅相位調(diào)制區(qū)域的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模對(duì)曝光對(duì)象面進(jìn)行曝光的方法，其特征在于上述網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的振幅相位調(diào)制區(qū)域?qū)τ诨鶞?zhǔn)區(qū)域的相位調(diào)制量以通過(guò)上述移相掩模后的光的波面移動(dòng)到上述光源一側(cè)的方向?yàn)檎莧360°×n+(182°～203°)}(n是整數(shù))。
4.如權(quán)利要求1中所述的曝光方法，其特征在于上述光源是超高壓水銀燈，上述光包含i線。
5.如權(quán)利要求2中所述的曝光方法，其特征在于上述光源是超高壓水銀燈，上述光包含i線。
6.如權(quán)利要求3中所述的曝光方法，其特征在于上述光源是超高壓水銀燈，上述光包含i線。
7.如權(quán)利要求1中所述的曝光方法，其特征在于使用1/2倍～1倍的成像光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)上述曝光對(duì)象面的成像。
8.如權(quán)利要求2中所述的曝光方法，其特征在于使用1/2倍～1倍的成像光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)上述曝光對(duì)象面的成像。
9.如權(quán)利要求3中所述的曝光方法，其特征在于使用1/2倍～1倍的成像光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)上述曝光對(duì)象面的成像。
10.如權(quán)利要求1中所述的曝光方法，其特征在于上述基準(zhǔn)區(qū)域包含最小直徑為0.4～0.8μm的孤立圖案。
11.如權(quán)利要求2中所述的曝光方法，其特征在于上述基準(zhǔn)區(qū)域包含最小直徑為0.4～0.8μm的孤立圖案。
12.如權(quán)利要求3中所述的曝光方法，其特征在于上述基準(zhǔn)區(qū)域包含最小直徑為0.4～0.8μm的孤立圖案。
13.一種具有容許從光源發(fā)射的光通過(guò)的基準(zhǔn)區(qū)域和容許上述光的一部分通過(guò)的振幅相位調(diào)制區(qū)域的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模，其特征在于上述網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的振幅相位調(diào)制區(qū)域中的下述式的φ的值比上述基準(zhǔn)區(qū)域中的下述式的φ的值大182°～203°，φ＝φ1-φ2φ1=360deg×Σini×ti/λ]]>其中，i各區(qū)域中存在的相位調(diào)制層的編號(hào)，ni各區(qū)域中存在的第i相位調(diào)制層的折射率，ti各區(qū)域中存在的第i相位調(diào)制層的厚度，λ光的波長(zhǎng)，φ2=Σiarg{2(ni-iki)/(ni+ni+1-i(ki+ki+1))}]]>其中，i規(guī)定各區(qū)域中存在的界面的層的編號(hào)，ni規(guī)定各區(qū)域中存在的界面的第i層的折射率，ki規(guī)定各區(qū)域中存在的界面的第i層的衰減系數(shù)。
14.一種具有容許從光源發(fā)射的光通過(guò)的基準(zhǔn)區(qū)域和容許上述光的一部分通過(guò)的振幅相位調(diào)制區(qū)域的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模，其特征在于上述網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的振幅相位調(diào)制區(qū)域?qū)τ诨鶞?zhǔn)區(qū)域的相位調(diào)制量以通過(guò)上述移相掩模后的光的波面移動(dòng)到上述光源一側(cè)的方向?yàn)檎?，是超過(guò)180度的值。
15.一種具有容許從光源發(fā)射的光通過(guò)的基準(zhǔn)區(qū)域和容許上述光的一部分通過(guò)的振幅相位調(diào)制區(qū)域的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模，其特征在于上述網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的上述振幅相位調(diào)制區(qū)域?qū)τ诨鶞?zhǔn)區(qū)域的相位調(diào)制量是{360°×n+(182°～203°)}(n是整數(shù))。
16.如權(quán)利要求13中所述的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模，其特征在于上述基準(zhǔn)區(qū)域包含最小直徑為0.4～0.8μm的孤立圖案。
17.如權(quán)利要求14中所述的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模，其特征在于上述基準(zhǔn)區(qū)域包含最小直徑為0.4～0.8μm的孤立圖案。
18.如權(quán)利要求15中所述的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模，其特征在于上述基準(zhǔn)區(qū)域包含最小直徑為0.4～0.8μm的孤立圖案。
19.一種具有容許從光源發(fā)射的光通過(guò)的基準(zhǔn)區(qū)域和容許上述光的一部分通過(guò)的振幅相位調(diào)制區(qū)域的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模，其特征在于上述網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的振幅相位調(diào)制區(qū)域具有像面附近的光強(qiáng)度的分布對(duì)于上述像面對(duì)稱(chēng)的層結(jié)構(gòu)。
全文摘要
提供對(duì)曝光對(duì)象面進(jìn)行曝光用的方法和在該方法中被使用的網(wǎng)目調(diào)型移相掩模。網(wǎng)目調(diào)型移相掩模具有容許從光源發(fā)射的光通過(guò)的基準(zhǔn)區(qū)域和容許上述光的一部分通過(guò)的振幅相位調(diào)制區(qū)域。網(wǎng)目調(diào)型移相掩模的振幅相位調(diào)制區(qū)域?qū)τ诨鶞?zhǔn)區(qū)域的相位調(diào)制量是{360°×n+(182°～203°)}(n是整數(shù))。
文檔編號(hào)G03F1/32GK1845008SQ200610073208
公開(kāi)日2006年10月11日 申請(qǐng)日期2006年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月6日
發(fā)明者谷口幸夫 申請(qǐng)人:株式會(huì)社液晶先端技術(shù)開(kāi)發(fā)中心