光掩模、光掩模的制造方法及修正方法技术

提供一种使用在以ＡｒＦ准分子激光为曝光光源的、基于变形照明的投影曝光中、能够确保作为辅助图案的焦点深度放大效果、同时在不使辅助图案发生析像的情况下形成主图案的高对比度的转印图像的具有辅助图案的半色调掩模及其制造方法。光掩模是在设有通过投影曝光而向转印对象面转印的主图案和形成在主图案的附近且不转印的辅助图案的光掩模，其特征在于，主图案和辅助图案通过由同一材料形成的半透明膜构成，使透过主图案的光与透过透明基板的透明区域的光产生１８０度的相位差，且使透过辅助图案的光与透过透明基板的透明区域的光产生７０度～１１５度范围的规定的相位差。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于在光刻技术中使用的光掩模及其制造方法、以及光掩模的修正方法及修正后的光掩模，尤其涉及在主图案的附近配置有辅助图案的半色调型的光掩模及其制造方法、以及光掩模的修正方法及修正后的光掩模，其中，所述光刻技术使用半导体元件的图案形成所使用的准分子激光曝光装置等短波长的曝光光源。
技术介绍
为了实现半间距从65nm向45nm、甚至向32nm进展的半导体元件的高集成化·超微细化，在光刻中，作为曝光装置中的高析像技术，实际应用有增多投影透镜的开口数的高 NA化技术、在投影透镜与曝光对象之间夹设高折射率介质而进行曝光的液浸曝光技术、变形照明搭载曝光技术等。作为提高在光刻中使用的光掩模(以下也记作掩模)的析像度的对策，而使用 Levenson型(也称作涩谷.LeVenson型)相移掩模、半色调型相移掩模(以后简称为半色调掩模)、以及无铬型相移掩模等的相移掩模，该Levenson型相移掩模实现由使光通过的部分和遮光的部分构成的以往的二元掩模的微细化、高精度化，并通过利用了光的干涉的相移效果来提高析像度，该半色调型相移掩模由使光透过的部分和半透过的部分构成，该无铬型相移掩模未设置铬等遮光层。在光刻技术中，能够由投影曝光装置转印的最小的尺寸(析像度)与曝光中使用的光的波长成正比，与投影光学系统的透镜的开口数(NA)成反比，因此伴随着半导体元件的微细化的要求，而曝光光的短波长化及投影光学系统的高NA化进展，但是在仅凭短波长化及高NA化来满足该要求的方面存在界限。因此，为了提高析像度，近年来提出有通过减小工艺常数Ii1Gi1 =析像线宽X投影光学系统的开口数/曝光光的波长)的值来实现的微细化的超析像技术。作为这样的超析像技术，已知有根据曝光光学系统的特性来对掩模图案赋予辅助图案和线宽偏移量而使掩模图案最佳化的方法、或者基于变形照明的方法(也称作斜入射照明法)等。基于变形照明的投影曝光通常使用轮带照明(也称作Annular)、二极照明及四极照明等，该轮带照明使用了光瞳滤波器，该二极照明使用了二极(也称作Dipole)的光瞳滤波器，该四极照明使用了四极(也称作Cquad)的光瞳滤波器。使用辅助图案的方法是如下所述的光刻方法，S卩，在转印到晶片上的图案(以后称作主图案)的附近配置未转印到晶片上且在投影光学系统的析像界限以下的图案(以后称作辅助图案)，并使用具有提高主图案的析像度和焦点深度的效果的光掩模的光刻方法 (例如参照专利文献1)。辅助图案也被称作SRAF(Sub Resolution Assist Feature) ( L^l 后，在本专利技术中将辅助图案也称作SRAF)。然而，随着半导体元件图案的微细化，具有辅助图案的光掩模在掩模制作上存在困难。首先，可以举出的是辅助图案无需如上述那样在其自身晶片上成像，且必须形成为比主图案的尺寸微小的尺寸。其结果是，随着主图案尺寸的微细化，要求的辅助图案的线宽尺寸从几百nm进而向微小的尺寸进行微小化，逐渐接近制作上的界限范围。例如在晶片上形成65nm线宽的半导体元件时，其掩模(通常具有四倍体的图案的中间掩模)上的主图案的线宽尺寸被施加光接近效果补偿(OPC)等，而以200nm 400nm左右形成，相对于此，辅助图案的线宽尺寸变成120nm以下，在掩模制作方面极其困难。如上述那样，在转印半间距 65nm以下的图案的曝光条件下，辅助图案的尺寸成为掩模制造上的大问题。进而，作为转印半间距65nm以下的图案的掩模的转印特性，如后所述，半色调掩模与二元掩模相比得到良好的转印像的情况居多，因此强烈地要求将具有辅助图案的掩模形成为半色调掩模的结构，还提出有具有辅助图案的半色调掩模(例如参照专利文献2、专利文献3、非专利文献1)。然而，半色调掩模从转印特性来说，通常负侧的偏差进入掩模图案尺寸中，因此要求作为半色调掩模而由半透明膜形成的辅助图案的尺寸小于仅由遮光膜形成的二元掩模的辅助图案的尺寸。在半导体元件的半间距从45nm至32nm的世代中，根据半导体的设计或曝光条件不同，而要求掩模线宽为60nm以下的辅助图案尺寸。另外，随着辅助图案的微细化，在清洗等掩模制造工序中，或者在对曝光装置使用中污染的掩模再次清洗的情况下，以往的设有辅助图案的半色调掩模存在如下问题，即，辅助图案的纵横比(图案高度/图案宽度)接近于1，而出现辅助图案的一部分缺欠、或辅助图案从基板表面剥离、或辅助图案向其线宽方向歪斜等现象。在专利文献2中提出有如下的光掩模，该光掩模为了应对半色调掩模的辅助图案的微细化，而使透过半透明图案的光与透过透明基板的透明区域的光产生180度的相位差，且使透过半透明辅助图案的光与透过透明基板的透明区域的光产生小于50度的范围内的规定的相位差，从而使半透明图案的聚焦特性平稳。图M是专利文献2所示的光掩模的俯视图(该图(a))、纵剖视图(该图(b))。专利文献2的光掩模能够将设置在作为主图案的线条图案附近的辅助图案以与主图案相同的尺寸形成。如图对所示，专利文献2所记载的具有辅助图案的半色调掩模是由主图案1即半透明图案的线宽在晶片上为0. 3 μ m的线条图案、及半透明辅助图案2在主图案1的左右为相同线宽的线条图案来设置的掩模，主图案1在半透明膜302上还重叠制膜形成透明膜304 而形成为双层结构，使透过由两层膜构成的半透明主图案1的光与透过透明基板301的透明区域的光产生180度的相位差，另一方面，使透过半透明辅助图案2的光与透过透明基板 301的透明区域的光产生小于50度的范围的规定的相位差，从而使半透明图案的聚焦特性平稳。专利文献1 日本特开平7-140639号公报专利文献2 日本专利第四53406号专利文献3 日本特开2003-302739号公报非专利文献1 :N. V. Lafferty et al.，Proc. of SPIE Vol. 5377，381-392 (2004)然而，专利文献2所记载的具有辅助图案的半色调掩模是以曝光光源使用汞灯的 i线(365nm)或KrF准分子激光048nm)、投影光学系统的开口数NA小至0. 6、晶片上的图案尺寸为0. 3 0. 35 μ m的亚微单位的半导体元件为对象的世代的掩模，使用于以当前不断被实际使用的ArF准分子激光为曝光光源、将NA设为1以上、优选1. 3 1. 35前后的高 NA的曝光装置中，当使用作为晶片上的图案尺寸为半间距65nm以下、甚至45nm、32nm的半导体元件用的掩模时，会产生如下的问题。S卩，随着工艺常数Ic1变小，为了提高主图案的析像性而使用变形照明，但随之产生辅助图案也容易析像这样的问题。进而，由于变形照明的倾斜入射照射，会因与掩模基板面垂直的方向上的掩模的厚度所产生的立体效果(掩模的三维效果)而导致辅助图案容易析像在转印对象面上这样的问题。对于专利文献2所记载的具有辅助图案的半色调掩模而言，即使主图案的相位差在规定的范围内，辅助图案也会因三维效果而析像，且尺寸变动相对于散焦而变得非对称，产生转印图像的质量下降而不适于实际应用这样的问题。另外，专利文献2、专利文献3及非专利文献1所记载的任一种光掩模中，都是仅主图案构成为在透明基板侧的下层设置半透明膜、且在上层重叠设置遮光膜或者重叠设置与下层不同材质的半透明膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种光掩模，其使用在以ＡｒＦ准分子激光为曝光光源的、基于变形照明的投影曝光中，该光掩模在透明基板的一主面上设有通过所述投影曝光而向转印对象面转印的主图案和形成在所述主图案的附近且向所述转印对象面不转印的辅助图案，所述光掩模的特征在于，所述主图案和所述辅助图案通过由同一材料形成的半透明膜构成，透过所述主图案的光与透过所述透明基板的透明区域的光产生１８０度的相位差，且透过所述辅助图案的光与透过所述透明基板的透明区域的光产生７０度～１１５度范围的规定的相位差。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：长井隆治，
申请(专利权)人：大日本印刷株式会社，
类型：发明
国别省市：JP