TWI452413B - 相位偏移光罩、及相位偏移光罩之製法以及半導體元件之製法 - Google Patents

相位偏移光罩、及相位偏移光罩之製法以及半導體元件之製法 Download PDF

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TWI452413B
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Description

相位偏移光罩、及相位偏移光罩之製法以及半導體元件之製法
本發明係有關一種製造LSI時所使用的雷貝遜(Levenson)型相位偏移光罩，特別是轉印圖案之轉印尺寸差小，不會產生位置誤差的雷貝遜型相位偏移光罩。
近年來，由於半導體電路圖案微細化，有關其電路圖案形成時所使用的光罩亦隨之微細化，企求提高解像力。於該狀況中，藉由使透過鄰接光罩的開口部之投影光，互相以180度之相位差，提高轉印圖案之解像力、即所謂相位偏移技術，係由雷貝遜等人所提倡。
該相位偏移技術，係藉由在鄰接開口部之一方上設置相位偏移部，通過相位偏移部之透過光係與其他透過光型形成逆相位(180度之誤差)，轉印圖案境界補之光強度轉弱，鄰接的轉印圖案分離，以提高解像度。
該在鄰接的開口部之一方上設置相位偏移部，使透過光相位反轉之光罩，一般稱為雷貝遜型相位偏移光罩。
在開口部之一方上設置相位偏移部的雷貝遜型相位偏移光罩，大多使用在透明基板上形成相位偏移、與其等價之挖入部(凹部)之挖入型相位偏移光罩。
第1圖係為說明挖入型雷貝遜型相位光偏移光罩之構造的截面圖。於第1圖中，透明基板1之表面上設有遮光膜2，在遮光膜2上形成相位差0度之開口部(0相位部)3及相位差180度之開口部(π相位部)4。開口部4之透明基板1係被 挖入且形成遮光膜之膜簷長度a之下切深度5。圖中參照數字b為相位差，c稱為單色CD(CD：Critical Dimension、例如為線圖案之孤立圖案時，稱為線寬)，為遮光膜使用單色時之尺寸。間距p為由遮光圖案之開口端部面至下一個遮光圖案之開口端面的距離。
第1圖所示之單溝道構造之雷貝遜型相位偏移光罩，為防止因入射於基板挖入部之側壁的透過光所產生的曝光強度之不平衡情形時，設置下切深度5(例如日本特開平08-194303號公報)，以同樣目的之第2圖所示之在原來的開口部之尺寸中加入線偏性s之構造，係為已知(例如專利第3127148號公報、特開2003-255511號公報)。
該基板挖入型之雷貝遜型相位偏移光罩中，有如下述之問題點。
因光阻膜厚之不均性或其底部之凹凸，產生曝光時之焦點不吻合情形(以下稱為散焦)，由於因該散焦之0相位部與π相位部之透過光的對比變動互相不同，如視位置而定表示曝光強度變化之第4圖的點線12所示，曝光強度分布為不平衡狀態。換言之，產生圖案轉印之位置誤差14或CD誤差13的問題。另外，該圖案轉印之位置誤差，因間距而有所不同。此處，第4圖之實線11係表示平衡狀態良好的曝光強度分布。於第4圖中，參照數字15位0相位部之曝光強度，16為π相位部之曝光強度。
以防止產生該圖案轉印之位置誤差為目的時，以預定光罩圖案數字為基準，作成當初光罩圖案，然後算出分類的光 罩圖案之各位置誤差量，且求取更正所算出的位置誤差量之光罩圖案修正量，藉由該光罩圖案修正例修正當初光罩圖案，求取最終光罩圖案之技術，係為已知(例如特開2002-357889號公報)。
然而，該技術係對導波路效果起因之光阻圖案的位置誤差而言，以修正圖案尺寸之形態對應，此係修正最適焦點沒有位置誤差者，致使在散焦位置之位置誤差沒有受到修正。換言之，企求的焦點寬度之位置誤差的平均值變小，惟由於範圍沒有改變，位置誤差之修正不充分。
本發明之目的係提供於各種間距中，即使產生散焦情形時，仍不會有位置誤差，可得高精度圖案之相位偏移光罩。
本發明之另一目的係提供一種上述相位偏移光罩之製法。
本發明之另一目的係提供一種使用上述相位偏移光罩之半導體元件的製法。
藉由本發明之第1形態時，可提供一種相位偏移光罩，其係於具備透明基板與在該透明基板上所形成的遮光膜，且在該遮光膜上交互形成第1開口部與第2開口部，在該透明基板上自該第2開口部挖入預定深度以形成凹部，通過該第1及第2開口部之透過光的相位交互反轉的相位偏移光罩中，其特徵為對應該遮光膜之第1開口部的開口端部與第2開口部之開口端部間的間距而定，設定該透過光之相位差。
藉由本發明之第2形態時，可提供一種相位偏移光罩的 製法，其係於具備在透明基板上形成遮光膜的步驟，以及在該遮光膜上交互形成第1開口部與第2開口部，且在透明基板上自該第2開口部挖入預定深度以形成凹部的步驟，並使通過該第1及第2開口部之透過光的相位交互反轉之相位偏移光罩的製法中，其特徵為對應該遮光膜之第1開口部的開口端部與第2開口部之開口端部間之間距而定，設定該透過光之相位差。
藉由本發明之第3形態時，可提供一種半導體元件之製法，其特徵為具備經由如上述之相位偏移光罩，在光阻膜上照射紫外線之步驟，及使該照射紫外線之光阻膜顯像以形成光阻圖案之步驟。
【為實施發明之最佳形態】
於下述中，說明有關為實施發明之最佳形態。
本發明第1形態之相位偏移光罩，其係於具備透明基板與在該透明基板上所形成的遮光膜，且在該遮光膜上交互形成第1開口部與第2開口部，在該透明基板上自該第2開口部挖入預定深度以形成凹部，通過該第1及第2開口部之透過光的相位交互反轉的相位偏移光罩中，其特徵為對應於該遮光膜之第1開口部的開口端部與第2開口部之開口端部間的間距，設定該透過光之相位差。
如上述構成的本發明第1形態之相位偏移光罩，由於透過光之相位差係視間距而予以設定，故即使產生焦點不準確時仍可保持充分的曝光強度，且使均勻的圖案沒有產生位置不準確情形，可得高精度。
本發明第2形態之相位偏移光罩的製法，其係於具備在透明基板上形成遮光膜的步驟，以及在該遮光膜上交互形成第1開口部與第2開口部，且在透明基板上自該第2開口部挖入預定深度以形成凹部的步驟，並使通過該第1及第2開口部之透過光的相位交互反轉之相位偏移光罩的製法中，其特徵為視該遮光膜之第1開口部的開口端部與第2開口部之開口端部間的間距而定，設定該透過光之相位差。
如上述構成的本發明第2形態之相位偏移光罩的製法，由於使透過光之相位差視間距而定予以設定時，可製得即使產生焦點不準確情形時仍可保持充分的曝光強度，且使均勻的圖案沒有產生位置不準確情形，可得高精度之相位偏移光罩。
於本發明第1及第2形態之相位偏移光罩及其製法中，可使上述相位差藉由調整為在上述透明基板上自上述第2開口部挖入預定深度時之乾式蝕刻條件予以調整。
另外，使凹部以(a)光學條件、及自上述透明基板之凹部至上述遮光膜之下方的下切深度量及/或自上述第2開口部及凹部之寬度設定值的偏差量為基準，求取間距之最適相位差，使該值換算成蝕刻深度以計算最適蝕刻深度的步驟，(b)形成該下切深度時，計算由換算該最適相位差之蝕刻深度扣除下切深度量的最適乾式蝕刻深度之步驟，以及(c)比較數種乾式蝕刻條件所得的蝕刻深度數據與最適乾式蝕刻深度，且選定差最少的乾式蝕刻條件的步驟之方法所設定的乾式蝕刻條件，藉由在透明基板上自該第2開口部挖入予以形成。
此時，可使凹部藉由：在最適乾式蝕刻深度與上述差最少的蝕刻數據之差為1nm以上時，以由最適乾式蝕刻深度起更淺一半量之差之深度，自該第2開口部使該透明基板進行乾式蝕刻而予以形成。
而且，相位差之調整係藉由使乾式蝕刻時間視間距調整以修正相位差而予以進行。
此外，可使凹部藉由含有(a)光學條件、及自該透明基板之凹部至遮光膜下方之下切深度量及/或由該第2開口部及凹部之寬度的設定值之偏差量為基準，求取各間距之最適當相位差，使該值換算成蝕刻深度，以計算最適蝕刻深度的步驟，(b)形成該下切深度時，計算由換算該最適相位差之蝕刻深度扣除下切深度量的最適乾式蝕刻深度之步驟，(c)視該最適乾式蝕刻深度而定，分成大小不同的數個間距部之步驟，(d)在每個區分的間距部上，各自第2開口部使透明基板改變蝕刻時間以重複數次蝕刻步驟之方法予以形成。
在每個區分的間距部以改變蝕刻時間重複進行數次蝕刻的步驟，係包含以具有對應於該遮光膜之第2開口部的開口之光阻作為光罩，在每個不同的最適乾式蝕刻深度使每個透明基板蝕刻。
在每個區分的大小不同之數個間距部以改變時間重複進行數次蝕刻的步驟，係包含直至最適蝕刻深度之最小深度，由全部的間距部之第2開口部使該透明基板蝕刻，以及以覆蓋最適乾式蝕刻深度為最小深度之間距部的開口之光阻作為光罩，直至比該最小深度較深的最適蝕刻深度，由沒有以光阻覆蓋的全部間距部之第2開口部使該透明基板蝕刻 直至最深的最適蝕刻深度為止進行1次以上。
本發明第3形態之半導體元件之製法，其特徵為具備經由上述之相位偏移光罩在光阻膜上照射紫外線之步驟，及使該照射紫外線之光阻膜顯像以形成光阻圖案之步驟。
如上述構成的本發明第3形態之本發明半導體元件的製法，藉由使用上述相位偏移光罩進行曝光，可以高精度圖案曝光，結果，以高處理性製造半導體元件。
藉由本發明之相位偏移光罩，而以圖案數據與曝光條件為基準，因為係視間距而調整散焦影響的相位差設定，故即使在廣泛範圍之間距中產生焦點不準確的情形下，仍可保持充分的曝光強度，且使均勻的圖案不會產生位置不準確情形，可得高精度。
另外，藉由本發明之相位偏移光罩的製法，可保持充分的曝光強度，且使均勻的圖案不會產生位置不準確情形，可得高精度的相位差移光罩。
此外，藉由本發明之半導體元件的製法，可藉由使用該相位偏移光罩進行曝光，不會產生位置不準確情形，可進行高精度之圖案曝光，結果，可以高處理性製造半導體元件。
於下述中，參照圖面詳細說明有關本發明之實施形態。
首先，有關本發明一實施形態之相位偏移光罩的製法，係參照第3圖之流程圖說明。所使用的雷貝遜型相位光罩之模式，係為第1圖(實施形態2)及第2圖(實施形態1)所示的單溝道構造者。下述實施形態1及2之順序1)~7)，各對應 於第3圖之S1~S7的各步驟。
實施形態1
本實施形態係如第2圖所示，說明在開口部沒有形成下切深度下，藉由在開口部設置偏性s，使最適焦點時之(π-0)-CD差(CD：Critical Dimension)最適化的構造(π間距偏性80nm(標線版上)、沒有下切深度)之相位偏移光罩的製造步驟。而且，(π-0)-CD差係使基板自蝕刻的相位差180度之開口部(π相位部)所得的晶圓上的間距尺寸定義為π-CD，且使自基板沒有蝕刻的相位差0度之開口部(0相位部)所得的晶圓上之間距尺寸定義為0-CD，此等2個間距之差定義為(π-0)-CD。
順序1)(S1)
光學條件(NA、σ)、構造(下切深度量、偏差量)之設定(S1)
首先，設定光學條件(NA、σ)、構造(下切深度量、偏差量)。本實施形態時，如下述設定。
光阻CD：50nm(晶圓上)
曝光波長：193nm
NA：0.7
σ：0.4
曝光倍率：4x
下切深度量：0nm
π間距偏差量：80nm(標線版上：兩側)
而且，間距窄時由於不易藉由光近接效果以相同的曝光量製得相同的光阻尺寸，故標線版尺寸實施近接效果修正。
順序2)(S2)
以各間距之最適相位差計算及深度換算
近接效果修正後之標線版尺寸，作為最適焦點，由於以上述方法予以最適化，幾乎完全沒有(π-0)-CD差，透過光之強度一致。然而，焦點不準確時，即產生上述的散焦情形，曝光強度之平衡性崩潰，(π-0)-CD差在容許範圍之外。因此，藉由各間距之散焦，求取(π-0)-CD差。
例如，第2圖所示之構造(π間距偏性80nm(標線版上)、沒有下切深度)中，在間距180nm(晶圓上)沒有修正下相位差為180度時，表示對散焦而言(π-0)-CD差係由第5圖之圖示可知，(π-0)-CD差之容許範圍為±5nm時，散焦在±100nm附近時為容許範圍之外，會有問題產生。
因此，對此而言必須變化相位差予以調整。第5圖係表示變化相位差時之(π-0)-CD差。為形成小於180度之相位差時，π側之開口深度變淺。由第5圖可知，於174度與176度中間之175度時，即使產生散焦情形時，(π-0)-CD差大約為0。總之，175度為最適相位差。
同樣地，求取各間距之最適相位差時，如第6圖所示，與寬間距相比時窄間距之最適相位差變小。而且，於寬間距時最適相位差小於180度，本實施形態為179度。
另外，為考慮蝕刻之挖入深度時，使相位差換算成深度。本實施形態中於曝光波長193nm時，相位差1度換算為0.953nm時，如第7圖所示可得使最適相位差換算成深度之最適相位差深度。
順序3)(S3)
計算自最適相位差深度扣除下切深度量之最適乾式深度
為本實施形態之構造時，由於沒有下切深度，沒有進行濕式蝕刻下，全部進行乾式蝕刻。因此，最適乾式蝕刻深度與最適相位差深度一致。
順序4)(S4)
與蝕刻深度數據相比，選擇差小的條件
第8圖係表示變化乾式蝕刻條件時各間距與規格化深度之關係。規格化深度係為使最適乾式蝕刻深度除以寬間距(本實施形態中1000nm間距：晶圓上)之深度予以規格化者。如第8圖所示，藉由變化乾式蝕刻條件，即使如邏輯閘閥之間距不同的圖案時，仍可調整其深度。
因此，各蝕刻條件之蝕刻深度數據、與最適乾式蝕刻深度相比時，為使第8圖之規格化蝕刻深度符合寬間距之最適相位差之179倍時，如第9圖所示與最適蝕刻深度相比時較為容易。如第9圖所示，蝕刻深度數據之條件5，由於較最適乾式蝕刻深度之結果的差為小，在本實施形態可採用該條件5作為蝕刻條件。
而且，蝕刻條件例如有壓力、放電電力、偏性電力、蝕刻氣體之種類、蝕刻氣體之流量等。
順序5)(S5)
計算最適乾式蝕刻深度與蝕刻深度數據之差
為本實施形態時，由第9圖可知，條件5幾乎完全沒有 最適乾式蝕刻深度與蝕刻深度之差(差小於1nm：本實施形態中以該值為基準予以設定，惟不受該值所限制。與散焦之π-0差的規格有關)。
順序6)(S6)
(寬間距之最適相位差深度)-(下切深度量)-(最適乾式蝕刻深度與蝕刻深度數據差之最大值的一半深度)為止之乾式蝕刻
因此，為本實施形態時由於沒有下切深度、且最適乾式蝕刻深度與蝕刻數據差小於1nm時，寬間距之最適相位差深度藉由進行條件5之乾式蝕刻，各間距之相位差為最適相位差深度。
順序7)(S7)
僅下切深度量進行濕式蝕刻、完成相位偏移光罩
為本例時，由於沒有下切深度，不需進行該順序。
選擇其他構造(沒有間距偏性、且下切深度100nm：標線版上)時，同樣地可修正。
經由上述各步驟，完成相位偏移光罩(S8)。
實施形態2
本實施形態中，如第1圖所示，說平有關藉由設置下切深度，使最適焦點時之(π-0)-CD差最適化的構造(沒有間距偏性、且下切深度100nm)之相位偏移光罩之製造步驟。
順序1)(S1)
光學條件(NA、σ)、構造(下切深度量、偏差量)之設定
本實施形態時，如下述設定。
光阻CD：50nm(晶圓上)
曝光波長：193nm
NA：0.7
σ：0.4
曝光倍率：4x
下切深度量：100nm(標線版上：單側)
π間距偏差量：0nm(標線版上)
而且，間距窄時由於不易以相同的曝光量製得光阻尺寸，故需以標線版尺寸實施近接效果修正。
順序2)(S2)
以各間距之最適相位差計算及深度換算
藉由模擬法計算各間距之最適相位差。本實施形態之計算結果與第6圖所示之結果一致。如此所得的最適相位差與實施形態1相同地換算蝕刻深度，可得如第7圖所示之最適相位差深度。
順序3)(S3)
計算自最適相位差深度扣除下切深度量之最適乾式深度
由於濕式蝕刻為等向蝕刻，深度方向亦以100nm進行。因此，乾式蝕刻之挖入深度為扣除濕式蝕刻所進行的深度之值。為本實施形態之構造時，自最適相位差深度扣除濕式蝕刻量100nm之值作為最適乾式蝕刻深度(第8圖)。
順序4)(S4)
與蝕刻深度數據相比，選擇差小的條件
與實施形態1相同地，在第8圖所示規格化的蝕刻深度、第10圖所示之寬間距的最適相位差符合下互相為預定值、且容易比較下予以比較(第11圖)。本實施形態中，可知條件6係通過間距全體，與蝕刻深度數據接近的傾向。
順序5)(S5)
計算與蝕刻深度數據之差
於第11圖中，求取條件6之蝕刻深度與最適乾式蝕刻深度差。為本實施形態之光罩構造時，於實施形態1之光罩構造不同，在窄間距側最大產生1nm以上之差。
順序6)(S6)
(寬間距之最適相位差深度)-(下切深度量)-(最適乾式蝕刻深度與蝕刻深度數據差之最大值的一半深度)為止之乾式蝕刻
藉由最適乾式蝕刻深度與蝕刻深度數據之差，產生散焦情形時，由於產生(π-0)-CD差，必須全體調整相位差。特別是於窄間距中與蝕刻深度之差變大，本實施形態如第11圖所示，窄間距(間距180nm：晶圓上)之最適乾式蝕刻深度與蝕刻數據差為1.4nm。沒有調整該差而產生散焦情形時，窄間距之(π-0)-CD差變大，另外，使窄間距之蝕刻深度調整為最適相位差深度時，寬間距之(π-0)-CD差變大。因此，企求調整窄間距與寬間距之(π-0)-CD差變小。為本實施形態時，藉由使最適乾式蝕刻深度與蝕刻深度數據差僅為最大值之一半的0.7nm之小值，可使產生散焦情形時之(π-0)-CD差變小。
而且，即使犧牲寬間距之(π-0)-CD差時，企求窄間距之(π-0)-CD差變小時，可僅修正接近最適乾式蝕刻深度與蝕刻深度數據差之最大值的深度變大。
順序7)(S7)
進行僅追加下切深度量之濕式蝕刻、完成相位偏移光罩
本實施形態，由於必須單側100nm之下切深度，追加100nm濕式蝕刻且完成相位偏移光罩(S8)。
其次，參照圖面說明有關本發明另一實施形態之相位偏移光罩之製造步驟。
實施形態3
首先，藉由一般的雙光罩製作步驟，如第12A圖所示在透明基板21上製作單色圖案22。此時，使相位差0度之開口部(0相位部)與相位差180度之開口部(π相位部)分開，使π相位部之單色與透明基板沒有進行蝕刻。此係於使0相位部與π相位部分開時必須重疊，其精度大於容許範圍之故。因此，開始時先形成全體單色圖案。然後，即使光阻圖案多少不準確時，單色圖案仍可達成透明基板之蝕刻光罩效果。單色圖案22包含窄間距部23與寬間距部24，窄間距部23上形成相位差0度之開口部(0相位差)25及相位差180度之開口部(π相位部)26，寬間距部24上形成相位差0度之開口部(0相位部)27及相位差180度之開口部(π相位部)28。此係視以上述方法求取的最適乾式蝕刻深度而定，使間距部分為不同間距之2個間距部。本例之典型例分為2個間距部，為提高精度時，亦可分為3個以上間距部。
其次，進行透明基板21之加工。加工以任何間距部開始皆可，此處係說明自最適乾式蝕刻深度淺的窄間距部23加工為例。換言之，如第12B圖所示全面形成光阻29後，在對應於窄間距部23之π相位部26之光阻部份使開口部30開口。
然後，如第12C圖所示，使自開口30露出的透明基板21直至窄間距之最適相位差之最適乾式蝕刻深度為止，藉由乾式蝕刻加工，形成開口部31。
繼後，使光阻29剝離後，如第12D圖所示形成新的光阻32，使開口31以光阻埋入後，僅在寬間距部24之π相位部28之光阻31上形成開口33。
然後，如第12E圖所示，使自開口33露出的透明基板21直至寬間距之最適相位差之最適蝕刻深度為止，藉由乾式蝕刻加工，形成開口部34。
最後，如第12F圖所示，使光阻32剝離以完成雷貝遜光罩。
而且，本實施形態中分為2個間距部，惟分為3個以上時可重複進行相同的步驟。
實施形態4
首先，藉由一般的雙光罩製作步驟，如第13A圖所示在透明基板21上製作單色圖案22。單色圖案22包含窄間距部23與寬間距部24，窄間距部23上形成相位差0度之開口部(0相位差)25及相位差180度之開口部(π相位部)26，寬間距部24上形成相位差0度之開口部(0相位部)27及相位差 180度之開口部(π相位部)28。此係視以上述方法求取的最適乾式蝕刻深度而定，使間距部分開。本例之典型例分為2個階段，為提高精度時，亦可分為數個。
其次，如第13B圖所示全面形成光阻29後，在對應於窄間距部23之π相位部26及寬間距部24之π相位部28的光阻29之部份使開口部40、41開口。
然後，如第13C圖所示，使自開口40、41露出的透明基板21直至窄間距之最適相位差之最適乾式蝕刻深度為止，藉由乾式蝕刻加工，形成開口部42、43。
繼後，使光阻29剝離後，如第13D圖所示形成新的光阻32，使開口42、43以光阻埋入後，僅在對應於寬間距部24之π相位部28之開口43再度打開。
然後，如第13E圖所示，使開口43之底部在寬間距之最適相位差的最適乾式蝕刻深度下乾式蝕刻，形成開口44。
最後，如第13F圖所示，使光阻32剝離以完成雷貝遜光罩。
而且，本實施形態中分為2個間距部，惟分為3個以上時可重複進行相同的步驟。
【實施例】
說明有關使用上述說明的本發明實施形態之相位偏移光罩，以形成邏輯裝置之閘閥電極的實施例。
預先形成元件分離範圍，在活性範圍之表面上形成有閘閥氧化膜之矽基板上形成由閘閥電極材料所成的導電層，且於其上塗覆光阻。然後，使晶圓上之最小尺寸條件原為光阻 CD50nm、間距180nm之圖案數據，如上所述予以最適化，製作實施例1的雷貝遜型相位偏移光罩。
然後，使用曝光裝置進行光阻之曝光。曝光條件如下所述。
曝光波長：193nm
NA：0.7
σ：0.4
曝光倍率：4x
其次，進行光阻之顯像，形成光阻圖案。
然後，使用該光阻圖案作為光罩，使導電層藉由反應性離子蝕刻予以蝕刻，形成閘閥電極。
如此所形成的閘閥電極，不會有位置不準確情形，係為圖案精度良好者。
繼後，以實施形態2為基準，製作雷貝遜型相位偏移光罩。使用該物，予以曝光、顯像，形成光阻圖案，使用該光阻圖案作為光罩，使導電層藉由反應性離子蝕刻予以蝕刻，不會有位置不準確情形，可得圖案精度良好的閘閥電極。
【產業上之利用價值】
本發明可廣泛地適用作為於製造LSI等之半導體元件時所使用的曝光光罩。
1‧‧‧透明基板
2‧‧‧遮光膜
3‧‧‧開口部
4‧‧‧開口部
5‧‧‧下切深度
11‧‧‧實線
12‧‧‧虛線
13‧‧‧CD誤差
14‧‧‧位置誤差
15‧‧‧0相位部
16‧‧‧π相位部
p‧‧‧間距
s‧‧‧線偏差
a‧‧‧膜簷長度
b‧‧‧相位差
c‧‧‧單色CD
21‧‧‧透明基板
22‧‧‧單色圖案
23‧‧‧間距部
24‧‧‧間距部
25‧‧‧開口部
26‧‧‧開口部
27‧‧‧開口部
28‧‧‧開口部
29‧‧‧光阻
30‧‧‧開口
31‧‧‧開口
32‧‧‧光阻
33‧‧‧開口
34‧‧‧開口
40‧‧‧開口
41‧‧‧開口
42‧‧‧開口
43‧‧‧開口
44‧‧‧開口
【第1圖】第1圖係為說明相位偏移光罩之模式圖的截面圖。
【第2圖】第2圖係為說明相位偏移光罩之其他模式圖 的截面圖。
【第3圖】第3圖係為說明本發明之一實施形態的相位偏移光罩之製法的流程圖。
【第4圖】第4圖係為說明雷貝遜型為相偏移光罩之問題點的曝光強度特性圖。
【第5圖】第5圖係為表示變化焦點、相位差時之π-0CD差的圖。
【第6圖】第6圖係為表示變化間距時之最適相位差的圖。
【第7圖】第7圖係為表示變化間距時之最適相位差深度圖。
【第8圖】第8圖係為表示變化乾式蝕刻條件時之變化間距時的規格化深度圖。
【第9圖】第9圖係為表示變化乾式蝕刻條件時之變化間距時的蝕刻深度圖。
【第10圖】第10圖係為表示變化間距時之最適乾式蝕刻深度圖。
【第11圖】第11圖係為表示變化乾式蝕刻條件時之變化間距時的蝕刻深度圖。
【第12A圖】第12A圖係為表示本發明另一實施形態之相位偏移光罩的製造步驟之一步驟的截面圖。
【第12B圖】第12B圖係為表示本發明另一實施形態之相位偏移光罩的製造步驟之一步驟的截面圖。
【第12C圖】第12C圖係為表示本發明另一實施形態之 相位偏移光罩的製造步驟之一步驟的截面圖。
【第12D圖】第12D圖係為表示本發明另一實施形態之相位偏移光罩的製造步驟之一步驟的截面圖。
【第12E圖】第12E圖係為表示本發明另一實施形態之相位偏移光罩的製造步驟之一步驟的截面圖。
【第12F圖】第12F圖係為表示本發明另一實施形態之相位偏移光罩的製造步驟之一步驟的截面圖。
【第13A圖】第13A圖係為表示本發明另一實施形態之相位偏移光罩的製造步驟之一步驟的截面圖。
【第13B圖】第13B圖係為表示本發明另一實施形態之相位偏移光罩的製造步驟之一步驟的截面圖。
【第13C圖】第13C圖係為表示本發明另一實施形態之相位偏移光罩的製造步驟之一步驟的截面圖。
【第13D圖】第13D圖係為表示本發明另一實施形態之相位偏移光罩的製造步驟之一步驟的截面圖。
【第13E圖】第13E圖係為表示本發明另一實施形態之相位偏移光罩的製造步驟之一步驟的截面圖。
【第13F圖】第13F圖係為表示本發明另一實施形態之相位偏移光罩的製造步驟之一步驟的截面圖。

Claims (15)

  1. 一種相位偏移光罩，其係具備透明基板與在該透明基板上所形成的遮光膜，且在該遮光膜上交互形成第1開口部與第2開口部，自該第2開口部挖入預定深度以在該透明基板上形成凹部，通過該第1及第2開口部之透過光的相位交互反轉的相位偏移光罩，其特徵在於該凹部係利用藉由具備(a)基於光學條件、及自該透明基板之凹部至遮光膜下方的下切深度量及/或由該第2開口部及凹部之寬度的設定值之偏差量，來求取各間距之最適當相位差，並將該值換算成蝕刻深度以計算出最適蝕刻深度的步驟；(b)在形成該下切深度時，由該最適相位差所換算之蝕刻深度扣除下切深度量來計算出最適乾式蝕刻深度之步驟，以及(c)藉由比較從數種乾式蝕刻條件所得到的蝕刻深度數據與最適乾式蝕刻深度，且選定差值最少的乾式蝕刻條件的步驟之方法而設定的乾式蝕刻條件，藉以從該第2開口部挖掘透明基板而形成；其係對應於該遮光膜之第1開口部的開口端部與第2開口部之開口端部間的間距，設定該透過光之相位差。
  2. 如申請專利範圍第1項之相位偏移光罩，其中該相位差係藉由調整把該透明基板自該第2開口部挖入到預定深度之亁式蝕刻條件來設定。
  3. 如申請專利範圍第1項之相位偏移光罩，其在最適乾式蝕刻深度與該差最少的乾式蝕刻數據差為1nm以上時，該凹部係藉由自該第2開口部乾式蝕刻該透明基板使只達到最適乾式蝕刻深度的一半量差之小深度而形成。
  4. 如申請專利範圍第1項之相位偏移光罩，其中該相位差之調整係藉由隨著間距調整乾式蝕刻時間以校正位相位差來進行。
  5. 一種相位偏移光罩，其係具備透明基板與在該透明基板上所形成的遮光膜，且在該遮光膜上交互形成第1開口部與第2開口部，自該第2開口部挖入預定深度以在該透明基板上形成凹部，通過該第1及第2開口部之透過光的相位交互反轉的相位偏移光罩，其特徵在於該凹部係利用藉由包括(a)基於光學條件、及自該透明基板之凹部至遮光膜下方的下切深度量及/或由該第2開口部及凹部之寬度的設定值之偏差量，來求取各間距之最適當相位差，並將該值換算成蝕刻深度以計算出最適蝕刻深度的步驟，(b)在形成該下切深度時，由該最適相位差所換算之蝕刻深度扣除下切深度量來計算出最適乾式蝕刻深度之步驟，(c)視該最適乾式蝕刻深度而定，區分成大小不同的數個間距部之步驟，(d)對於每個經區分的間距部，改變各自第2開口部的透明基板蝕刻時間並重複進行數次蝕刻的步驟之方法而形成；其係對應於該遮光膜之第1開口部的開口端部與第2開口部之開口端部間的間距，設定該透過光之相位差。
  6. 如申請專利範圍第5項之相位偏移光罩，其中對於每個經區分的間距部改變蝕刻時間並重複進行數次蝕刻的步驟，係以具有對應於該遮光膜之第2開口部的開口之光阻作為光罩，將每個透明基板予以蝕刻以達成每個不同的最適蝕刻深度。
  7. 如申請專利範圍第5項之相位偏移光罩，其中對於每個區分的大小不同的數個間距部改變時間並重複進行數次蝕刻的步驟，係包含由全部的間距部之第2開口部蝕刻該透明基板直至最適蝕刻深度之最小深度，以及以覆蓋最適乾式蝕刻深度為最小深度之間距部的開口之光阻作為光罩，從沒有以光阻覆蓋至比該最小深度較深的最適蝕刻深度的全部間距部之第2開口部起蝕刻該透明基板進行1次以上，直至最深的最適蝕刻深度為止。
  8. 一種相位偏移光罩的製法，其係具備：在透明基板上形成遮光層的步驟，以及在該遮光膜上交互形成第1開口部與第2開口部，且把該透明基板自該第2開口部挖入到預定深度以形成凹部的步驟，並使通過該第1及第2開口部之透過光的相位交互反轉之相位偏移光罩的製法，其特徵在於形成該凹部之步驟，係藉由具備(a)基於光學條件、及自該透明基板之凹部至遮光膜下方的下切深度量及/或由該第2開口部及凹部之寬度的設定值之偏差量，來求取各間距之最適當相位差，並將該值換算成蝕刻深度以計算出最適蝕刻深度的步驟，(b)在形成該下切深度時，由該最適相位差所換算之蝕刻深度扣除下切深度量而計算出最適乾式蝕刻深度之步驟，以及(c)藉由比較從數種乾式條件所得到的蝕刻深度數據與最適蝕刻深度，且選定差值最少的乾式蝕刻條件的步驟之方法而設定的乾式蝕刻條件，藉以自該第2開口部挖掘透明基板來進行的；其係視該遮光膜之第1開口部的開 口端部與第2開口部之開口端部間之間距而定，設定該透過光之相位差。
  9. 如申請專利範圍第8項之相位偏移光罩的製法，其中該相位差係藉由調整把透明基板上自該第2開口部挖入到預定深度之乾式蝕刻條件來設定。
  10. 如申請專利範圍第8項之相位偏移光罩的製法，其在最適乾式蝕刻深度與該差最少的乾式蝕刻數據之差為1nm以上時，形成該凹部之步驟係藉由自該第2開口部乾式蝕刻透明基板使只達到最適乾式蝕刻深度的一半差量之小深度來進行的。
  11. 如申請專利範圍第8項之相位偏移光罩的製法，其中該相位差之調整係藉由隨著該間距調整乾式蝕刻時間以修正相位差來進行的。
  12. 一種相位偏移光罩的製法，其係具備：在透明基板上形成遮光層的步驟，以及在該遮光膜上交互形成第1開口部與第2開口部，且把該透明基板自該第2開口部挖入到預定深度以形成凹部的步驟，並使通過該第1及第2開口部之透過光的相位交互反轉之相位偏移光罩的製法，其特徵在於形成該凹部之步驟係包括(a)基於光學條件、及自該透明基板之凹部至遮光膜下方的下切深度量及/或由該第2開口部及凹部之寬度的設定值之偏差量，來求取各間距之最適當相位差，並將該值換算成蝕刻深度以計算出最適蝕刻深度的步驟，(b)在形成該下切深度時，由該最適相位差所換算之蝕刻深度 扣除下切深度量來計算出最適乾式蝕刻深度之步驟，(c)視該最適蝕刻深度而定，區分成大小不同的數個間距部之步驟，(d)對於每個經區分的間距部，改變各自第2開口部的透明基板蝕刻時間並重複進行數次蝕刻的步驟之方法；其係視該遮光膜之第1開口部的開口端部與第2開口部之開口端部間之間距而定，設定該透過光之相位差。
  13. 如申請專利範圍第12項之相位偏移光罩的製法，其中對於每個經區分的間距部改變蝕刻時間並重複進行數次蝕刻的步驟，係以具有對應該遮光膜之第2開口部的開口之光阻作為光罩，對透明基板進行蝕刻使達成每個不同的最適蝕刻深度。
  14. 如申請專利範圍第12項之相位偏移光罩的製法，其中對於每個經區分的大小不同的數個間距部改變蝕刻時間並重複進行數次蝕刻的步驟，係包含由全部的間距部之第2開口部蝕刻該透明基板直至最適乾式蝕刻深度之最小深度，以及以覆蓋最適乾式蝕刻深度為最小深度之間距部的開口之光阻作為光罩，從沒有以光阻覆蓋至比該最小深度較深的最適蝕刻深度的全部間距部之第2開口部起蝕刻該透明基板蝕刻進行1次以上，直至最深的最適蝕刻深度為止。
  15. 一種半導體元件之製法，其特徵為具備經由如申請專利範圍第1或5項之相位偏移光罩，在光阻膜上照射紫外線之步驟，及將該照射紫外線之光阻膜予以顯像而形成光阻圖案之步驟。
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