一种图案形成方法技术

一种图案形成方法，是使用光掩膜形成图案的形成方法，具备有在基板上形成抗蚀膜的工序、用上述光掩膜对上述抗蚀膜进行图案曝光的工序、和对被图案曝光了的上述抗蚀膜进行显影并形成抗蚀图案的工序，所述一种光掩模，在对曝光光具有透射性的透射性基板上形成有孤立的遮光性图案，上述遮光性图案是由由遮光膜组成的遮光膜区域和对上述透射性基板之中没形成有上述遮光性图案的光透射区具有反相位的移相区构成。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于半导体装置或液晶显示装置的制造的图案曝光用的光掩模、其制作方法及使用了该掩模的图案形成方法，还涉及光掩模用的图案设计图制作方法及掩模绘制数据制作方法。
技术介绍
近年，随着通过使用半导体所实现的大规模集成电路(以下称为LSI)的精细化的进展，在LSI制造工序之一的平版印刷工序中，掩模图案和加工图案(例如由相对于抗蚀膜的图案复制所形成的抗蚀剂图案)之间的形状误差或尺寸误差不容忽视。还有，随着LSI上的图案尺寸的精细化进展到由曝光光的波长(以下称为波长λ)或曝光机的投影光学系统的数值孔径(以下称为数值孔径NA)所定义的析象分辨极限，LSI制造上的与产品合格率相关的制造宽裕度、比如聚焦深度等显著下降。在根据以往的图案形成方法形成规定形状的抗蚀膜的情况下，例如，在用由铬等金属组成的遮光膜在透射性基板上形成了规定形状的遮光性图案即掩模图案后，把形成有该掩模图案的透射性基板作为掩模对涂敷有抗蚀膜的晶片进行曝光，由此，把具有和掩模图案相似形状的光强度分布投影在抗蚀膜中，然后，通过使抗蚀膜显影形成规定图案的抗蚀膜图案。在上述那样的图案形成方法中一般使用缩小投影曝光机。缩小投影曝光机用形成有把所要求的图案尺寸放大了几倍的掩模图案的透射性基板、即用光掩模通过对由被形成于基板的晶片上的感光树脂组成的抗蚀膜进行缩小投影曝光而实现图案形成。图32(a)表示最小尺寸还比析象度还大得多的图案的一例，图32(b)表示用以往的光掩模形成图32(a)所示的图案时被投影在抗蚀膜中的光强度分布的模拟结果。具体来说，在数值孔径NA为0.6、波长λ为0.193μm时的析象度为0.13μm左右，另一方面，图32(a)所示的图案的最小尺寸为0.39μm(约析象度的3倍)左右。还有，在以往的光掩模上形成有把图32(a)所示的图案的尺寸放大了曝光机的倍率M(缩小率的倒数)后的掩模图案。此时，如图32(b)所示，可以实现和图32(a)所示的图案即掩模图案相似的形状的光强度分布。还有，在图32(b)中，用在2维的相对坐标系中的相对光强度(以曝光的光强度为1时的光强度)的等高线表示光强度分布。图33(a)表示最小尺寸与析象度相当的图案的一例，图33(b)表示用以往的光掩模形成图32(a)所示的图案时被投影在抗蚀膜中的光强度分布的模拟结果。具体来说，在数值孔径NA为0.6、波长λ为0.193μm时的析象度为0.13μm左右，另一方面，图33(a)所示的图案的最小尺寸也是0.13μm左右。还有，在以往的光掩模上形成有把图33(a)所示的图案的尺寸放大了曝光机的倍率M后的掩模图案。此时，如图33(b)所示，可以实现由和图33(a)所示的图案即掩模图案相似的形状显著畸变了的光强度分布。还有，在图33(b)中也用在2维的相对坐标系中的相对光强度的等高线表示光强度分布。也就是说，当图案的最小尺寸被细微化到析象度的程度时，光掩模上的掩模图案的线宽也变细，因此，当曝光光穿过光掩模时容易产生衍射现象。具体来说，当掩模图案的线宽变细时，曝光光容易绕到掩模图案的背侧，其结果导致掩模图案无法充分遮挡曝光光，因此，非常难以形成微细图案。于是，为了形成具有析象度以下的尺寸的图案，在透射性基板上形成由遮光膜组成的遮光性图案作为掩模图案，同时，由H.Y.Liu等人提出了(Proc.SPIE，Vol.3334，P.2(1998))实现透射光对在透射性基板上光透射区(没形成遮光性图案的部分)产生180度倒相的移相区的方法(第1以往例)。在此方法中，借助于被夹在光透射区和移相区之间的遮光膜可以形成具有析象度以下的尺寸的图案。下面参照图34(a)～(d)对与第1以往例相关的图案形成方法进行说明。图34(a)表示用于第1以往例中的第1光掩模的俯视图，图34(b)表示在图34(a)的I-I线上的剖视图。如图34(a)及图34(b)所示，在构成第1光掩模的第1透射性基板10上形成有遮光膜11，同时，在遮光膜11上隔着具有宽度比(析象度×倍率M)小的遮光膜区域11a形成有第1开口部12及第2开口部13。还有，在第1透射性基板10上的第2开口部13的下方的部分被刻入，使得通过第1开口部12透过第1透射性基板10的光和通过第2开口部13透过第1透射性基板10的光之间的相位差为180度。由此，在第1透射性基板10上的形成有第1开口部12的部分成为通常的光透射区，另一方面，在第1透射性基板10上的形成有第2开口部13的部分成为移相区，因此，借助于被夹在第1开口部12和第2开口部13之间的遮光膜区域11a可以形成所要求的线宽在析象度程度以下的图案。图34(c)表示用于第1以往例中的第2光掩模的俯视图。如图34(c)所示，在构成第2光掩模的第2透射性基板20上形成有由遮光膜组成的遮光性图案21。在第1以往例中，通过组合在图34(a)所示的第1光掩模上的由遮光膜区域11a形成的线图案和在图34(c)所示的第2光掩模上的由遮光性图案21形成的图案形成所要求的图案。具体来说，在第1以往例中，在用图34(a)所示的第1光掩模对涂敷有由正片型抗蚀剂组成的抗蚀膜的基板进行了曝光后进行对位，使得借助于使用了第1光掩模的曝光所形成的潜像和用图34(c)所示的第2光掩模的曝光所形成的潜像形成所要求的图案。然后，在用第2光掩模进行了曝光后使抗蚀膜显影并形成抗蚀图案。由此，可以通过使用了第2光掩模的曝光除去在只用第1光掩模进行了曝光后进行显影的情况下所形成的多余的图案(所要求的图案之外的其他图案)。结果，可以形成通过只用了第2光掩模的曝光所不能形成的具有析象度程度以下的线宽的图案。图34(d)表示借助于与第1以往例相关的图案形成方法、即使用了图34(a)所示的第1光掩模及图34(c)所示的第2光掩模的图案形成方法所形成的抗蚀图案。如图34(d)所示，在被曝光基板30上形成有抗蚀图案31，抗蚀图案31具有析象度程度以下的线宽的线图案31a。还有，与H.Y.Liu等的方法不同，渡边等提出了不在光透射区和移相区之间设置遮光膜而使用借助于通常的透射性基板部分即光透射区和移相区的边界形成图案的效应形成线宽比波长λ小的图案的方法(第2以往例、第51次应用物理学会学术报告会预交文集)。以下参照图35对与第2以往例相关的图案形成方法进行说明。图35表示用于第2以往例中的光掩模的俯视图。如图35所示，在构成光掩模的透射性基板40上设有具有周期性排列的多个移相区41。在第2以往例中，可以借助于移相区41形成周期性地排列有多个线宽比波长λ小的线图案的图案。但是，在第1以往例中，为了形成线宽在析象度程度以下的图案，需要用具有宽度在(析象度×倍率M)以下的遮光膜区域被宽度在(析象度×倍率M)以上的移相区及光透射区夹着的构造的移相掩模(第1光掩模)。也就是说，只在由第1光掩模形成的图案满足特定的条件时才具有在析象度程度以下的线宽，因此，只借助于第1光掩模不能实现具有任意形状的图案。因此，为了制作象通常的LSI的图案设计等那样具有复杂形状的图案，在第1以往例中，需要进行使用了与移相掩模不同的掩模(第2光掩模)的曝光。其结果导致掩模费用的增加或由在光刻中的工序数的增加而引起的产量下降及制造成本的增加。还有，因为把并非移相掩模的通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图案形成方法，是使用光掩膜形成图案的形成方法，具备有在基板上形成抗蚀膜的工序、用上述光掩膜对上述抗蚀膜进行图案曝光的工序、和对被图案曝光了的上述抗蚀膜进行显影并形成抗蚀图案的工序，所述一种光掩模，在对曝光光具有透射性的透射性基板上形成有孤立的遮光性图案，上述遮光性图案是由由遮光膜组成的遮光膜区域和对上述透射性基板之中没形成有上述遮光性图案的光透射区具有反相位的移相区构成，上述遮光性图案至少拥有：具有第一宽度的第一遮光性图案和具有比上述第一宽度宽的第二宽度的第二遮光性图案，在上述第一遮光性图案的一部分上设有为上述移相区的一部分且由上述遮光模区域包围起来的第一移相区，仅有上述遮光膜区域设在上述第二遮光性图案。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：三坂章夫，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]