专利名称：曝光用光掩模及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种投影式曝光系统中曝光用光掩模，特别涉及一种适用于使例如具有台阶的半导体衬底等要曝光材料曝光的光掩模。
近年来，如具有代表性的DRAM(动态随机存取存储器)等半导体器件集成度提高，其特征尺寸减小，这使得形成于半导体衬底上的电路图形的线宽相当小。因此，需要用光刻工艺传递甚至更小的图形以便在半导体衬底上形成电路图形。
按目前所用的光刻工艺，利用还原投影式曝光系统(reducingprojection-type exposure system)(例如步进器)，对已涂覆于半导体衬底上的光刻胶使用紫外光，曝光光掩模的电路图形，由此形成图形。
为了形成图形，理想的是使衬底的表面与投影透镜的图象形成面一致。
然而，在形成元件时产生台阶和衬底本身的不平坦，会使上述两个面发生偏移。
为了在即使发生了一定程度的与理想图象形成面的偏移的情况下形成图形，必须有一定的焦深(可以在其上形成图形的光轴方向的范围)，为实现高分辨率，重要的是实现此焦深。
一般情况下，利用还原曝光法的光刻工艺的分辨率R和焦深DOF由以下通称为Raleigh公式的公式给出。
R＝k1·λ1/NA …(1)DOF＝k2·λ1/(NA)2…(2)以上关系式中，λ是nm级的曝光波长，NA是透镜的数值孔径，k1和k2是取决于抗蚀工艺的工艺系数。
由公式(1)可知，减小λ且增加NA可以提高分辨率。然而，由公式(2)可知，短波长和大NA会导致焦深减小。目前情况下，随着分辨率的提高，焦深急剧减小，很难实现所需的焦深。
由公式(2)可知，缩短波长比增大NA会使焦深的减小更趋缓和。为此，波长已不断地变小，已从汞灯的g线(l＝436nm)移到汞灯的i线(l＝365nm)，进一步到利用KrF准分子激光器(l＝248nm)作曝光的光源。
另外，通过调节光学系统自身，可以适应图形特征尺寸的上述减小，整个方法称为超分辨率技术。
根据所作的调节，一般的超分辨率技术可以分为三种，它们是改变投影光学系统的光源形状的方法(畸变照明法)、改变投影透镜的光瞳平面的方法(光瞳滤波法)、及改变曝光用的光掩模的方法(相移法，半色调相移法(halftone phase shift)等)。
这些超分辨率技术的效果取决于曝光掩模的图形类型。
在半色调相移法(此后称为半色调法)中，在光掩模上的遮光部分，利用将入射光的偏振方向旋转180度使光部分通过的半透明膜代替完全遮光膜，例如日本未决专利申请公开8-31711所公开的方法。
图12示出了从前用的根据半色调法的曝光掩模。如图12(a)和(b)所示，过去的曝光掩模为由用作掩模基片的玻璃基片101和附在该玻璃基片101上的透明膜102构成的两层结构。
根据该半色调法，尤其是掩模中的高次衍射成分，导致了在大焦深范围内晶片上光强对比度的提高。
半色调法在增大用于隔开的透光图形(正图形情况下的孔图形)的焦深方面特别有效。例如，在Y.Iwabuchi等人的Jpn.j.Apply.Phys.32(1993)5900中，有利用KrF准分子激光光刻形成隔开的0.26μm孔图形的记载。在NA＝0.42，s＝0.5(s为相干因子)时，利用常规掩模，对于0.26μm的孔图形焦深为0.6μm。
与此相反，利用具有透射率为4％的半色调光掩模曝光，则焦点扩展到1.2μm。
因为半色调法使掩模的制造变得较容易，所以目前已投入批量生产，主要利用i线光刻。另外，已有报道说，为了使改善焦点的效果最好，需要相移180±5度，并使透射率为5％～10％。
然而，在近来的半导体器件中，随着集成度的提高，剖面结构变得相当复杂。
为此，形成于半导体衬底上的台阶的尺寸无法用上述半色调法进行补偿。例如，假定为了在具有0.6μm台阶的衬底中形成0.26μm的孔图形，应用上述曝光波长，光学条件和半色调掩模。因为焦点为1.2μm，所以可以得到0.6μm的上下最大(maximum up/down)聚焦裕度。然而，由于利用在0.6μm台阶的中心点位置上下的焦点的曝光，该裕度在该台阶的上部为0.3μm，在台阶的底部也为0.3μm。
即，考虑到该台阶，焦点基本限制为0.6μm。
如上所述，同样，对于具有台阶的半导体衬底获得实际上较宽的焦点是器件制造中的问题。
考虑到现有技术中的上述缺点，本发明的目的是提供一种曝光掩模，能够在具有台阶不平坦的要曝光材料的整个区域上形成所需图形。
为了实现上述目的，本发明的第一方案提供一种用于将所需图形传递到具有台阶的将曝光材料上的曝光掩模，该光掩模具有由遮光膜形成的区和由半透明膜形成的区，通过上述半透明膜的曝光光线和通过完全透明部分曝光光线间的理想光程差及理想掩模图形尺寸根据将要曝光材料中的台阶和所需图形尺寸确定，该光掩模根据该理想光程差和理想掩模图形尺寸形成。
本发明的第二方案提供一种用于将所需图形传递到具有台阶的要曝光材料上的曝光掩模，该曝光掩模具有一个单体，该单体的构成使通过位于曝光掩模的第一区域的孔图形的曝光光线的焦点和通过位于不同于第一区域的第二区域的孔图形的曝光光线的焦点彼此不同。
而本发明的第三方案提供一种制造用于将所需图形传递到具有台阶的要曝光材料上的曝光掩模的方法，该方法包括以下步骤在单个透明基片上根据台阶设立第一区和第二区；将通过位于两区之一中的孔图形的曝光光线的焦点设为一个值，该值不同于通过位于另一区中的孔图形的曝光光线的焦点；及通过某一孔图形用曝光光线对要曝光的材料曝光，以在每一区上分别形成所要求的孔图形。
按本发明，设置半透明膜的厚度，使通过上述半透明膜的曝光光线和通过完全透明部分的曝光光线间的光程差等于曝光光线的焦点位移，这约等于要曝光材料中的台阶高度。
根据本发明另一方案，曝光掩模具有由半透明膜形成的区和由半透明区和透明膜形成的两层区，通过完全透明部分的曝光光线、通过由半透明膜形成的区的曝光光线和通过由半透明膜和透明膜的两层结构的曝光光线之间的理想光程差及理想图形尺寸根据要曝光材料中的台阶和所需图形尺寸确定，该光掩模根据该理想光程差和理想掩模图形尺寸形成。
按上述的本发明，要曝光的材料例如为半导体衬底。
图1展示了根据本发明第一实施例的曝光掩模，其中图1(a)是其平面图，图1(b)是其侧剖图。
图2是展示根据本发明第一实施例的曝光掩模及其相对于具有台阶的衬底的位置关系的侧剖图。
图3是展示模拟确定的焦点位移量、光程差和掩模图形尺寸间的关系的曲线图。
图4是展示模拟确定的实际传递到半导体衬底上的图形尺寸、光程差及掩模图形尺寸间的关系的曲线图。
图5是展示半导体衬底的台阶上部和底部CD与焦点位移关系的曲线图。
图6是用于本发明第二实施例的表格。
图7展示了根据本发明第二实施例的曝光掩模，图7(a)是其平面图，图7(b)是其侧剖图。
图8是展示根据本发明第二实施例的曝光掩模与其相对于具有台阶的衬底的位置关系的侧剖图。
图9是展示在根据本发明第二实施例的情况下，半导体衬底台阶上部和底部CD与焦点位移关系的曲线图。
图10是展示在根据本发明第三实施例的情况下，半导体衬底台阶上部和底部CD与焦点位移关系的曲线图。
图11是说明制造图1所示曝光掩模的方法的示图。
图12展示了以前用于半色调法的曝光掩模，图12(a)是其平面图，图12(b)是其侧剖图。
图13是展示用于本发明第三实施例的焦点位移量、光程差、掩模图形尺寸间关系的曲线图。
图14是展示模拟确定的用于本发明第三实施例的实际传递到半导体衬底上的图形尺寸、光程差、掩模图形尺寸间的关系的曲线图。
下面参照有关
本发明的实施例。
在以下的说明基于本发明的光掩模用于1∶1曝光系统时，除掩模尺寸外，甚至在应用于还原式曝光系统时，本发明也是相同的。
另外，以下的说明假定用正型光刻胶。
图1展示了根据本发明第一实施例的曝光掩模，其中(a)是其平面图，(b)是其侧剖图。如图1(a)和(b)所示，根据本发明的光掩模M1具有用作掩模基片的玻璃基片3。
玻璃基片3的第一区1上有由单层半透明膜4形成的图形。玻璃基片3的第二区2有由涂于半透明膜4上的铬形成的双层遮光膜5的图形。区1和2皆具有约1∶3(孔间隔间距)的间距，由此构成孔图形6。
图2是展示根据本发明第一实施例的曝光掩模及其相对于具有台阶的半导体衬底的位置关系的侧剖图。
图2中，为了简便起见，略去了投影光学系统，焦点的定位方向取作到达投影透镜的方向。
如图2所示，第一掩模区1对应于半导体衬底S中台阶的上部7，第二掩模区对应于半导体衬底S的底部8。
曝光掩模M1和半导体衬底S的位置关系还可以与此相反。
半透明膜4的膜厚设置成使由此通过的光与通过完全透明部分的光之间的光程差为焦点位移，该值等于半导体衬底S的台阶上部7与底部8的台阶高度。
第一掩模区1和第二掩模区2中的图形尺寸设计成能够在半导体衬底S的上部7和底部8得到所需尺寸的图形9和图形10。
如果根据设计制成第二掩模区2内的图形尺寸，那么需要纠正第一掩模区1中的图形尺寸。
接下来，介绍确定理想的光程差和第一掩模区1中掩模图形尺寸的方法。
为达到本说明书的目的，使用了KrF准分子激光光刻。在NA＝0.5和σ＝0.5的条件下，间距为1∶3的0.25μm的孔图形形成在半导体衬底S的台阶顶部和台阶底部。半透明膜的透射率为5％。
图3为显示焦点位移、光程差和掩模图形尺寸之间的关系图，该图形由模拟决定。
在图3中，显示了光程差从120到180度的区域，焦点的位置定义为半导体衬底上图形尺寸最大的点处。
当光程差为180度时，焦点位移的长度量为零，该条件对应于过去使用的半色调法。
在0到180度范围的光程差内，随着光程差从0度或180度移动离开，在正方向内(移向更靠近投影透镜的方向)焦点位移的长度量变大。
在180到360度范围的光程差内，随着光程差从180度或360度移动离开，在负方向(移向远离投影透镜的方向)内焦点位移的长度量变得更大。
图4为显示实际上转移到半导体衬底S上的图形尺寸和掩模图形尺寸之间的关系图。
在图4中，显示了光程差从120到180度的区域。从图4中可看出，随着光程差接近180度，对于给定的掩模尺寸，转移到半导体衬底S上的图形尺寸变得更小。
从图3和4的图形可决定理想的光程差和理想的掩模图形尺寸。
例如，要得到0.6μm长度的焦点位移和0.25μm的图形尺寸，可以看出使用0.253μm左右的掩模图形尺寸以及128度的光程差较合适。
应注意当要决定本发明中的理想的光程差和理想的掩模图形尺寸时，可通过例如以下方式得到。
如图3所示，由于显示的掩模图形尺寸和光程差之间的关系利用焦点位移的长度做参数，因此当在要曝光的材料的表面上形成的台阶高度为0.6μm时，实际的焦点位移可定为0.6μm。
因此，首先可在图3中选择一段曲线。
然而，如图4所示，由于显示的掩模图形尺寸和光程差之间的关系利用在要曝光的预定的衬底或材料上形成的需要的掩模图形尺寸做参数，因此当曝光掩模的理想图形尺寸值为0.25μm时，可从图4中选择曲线b。
此后，如图3所示，将两个表格相互重叠在一起，得到通过曲线a和b形成的交点P。
然后，交点P的坐标数据显示出曝光掩模的掩模图形尺寸和该掩模内形成的光程差的理想数据。
如上所述，本发明制造曝光掩模的方法的一个方案为根据权利要求15制造曝光掩模的方法，其中包括以下步骤第一步，预先准备利用焦点位移做参数，表示掩模图形尺寸和光程差之间关系的第一表格；第二步，预先准备利用要形成在要曝光的预定衬底或材料上的需要图形尺寸做参数，表示掩模图形尺寸和光程差之间关系的第二表格；第三步，通过选择对应于要形成在要曝光的所需衬底或材料上的台阶和需要图形尺寸的焦点位移信息，从第一和第二表格得到理想的光程差和理想的掩模图形尺寸数据；第四步，对应于第三步骤中得到的选择的光程差信息，调节曝光掩模的预定区域内形成的半透明膜和透光膜中至少一种的厚度；以及第五步，对应于第三步骤中选择的掩模图形尺寸，在透明衬底上至少半透明膜内形成具有预定尺寸的孔图形。
因此，在本发明中，如上所述预先准备第一和第二表格并使用两表格很重要，由此可得到曝光掩模的掩模图形尺寸和该掩模内形成的光程差的理想数据。
另一方面，本发明的曝光掩模基本上具有一个技术特征，即转移需要的图形到要曝光的材料上的曝光掩模具有一个台阶，构成具有一个单独本体的掩模结构以使穿过形成在曝光掩模的第一区域内孔图形的曝光光线的焦点和穿过形成在它的第二区域内孔图形的曝光光线的焦点互不相同。
此外在本发明中，第一和第二区之间焦点的差值与要曝光的材料上形成的台阶相对应。
在本发明中，曝光掩模包括由透明衬底和其中具有预定的孔图形并层叠在透明衬底上的半透明膜构成的至少一个区域，其余的区域可以包括透明衬底和其中具有预定的孔图形并层叠在透明衬底上的半透明膜以及其中有与半透明膜相同的预定孔图形并层叠在半透明膜上的挡光层。
在本发明中，曝光掩模可单独包括透明衬底和其中具有预定的孔图形并层叠在透明衬底上的半透明膜中的至少一个区域，其余的区域可以包括透明衬底和其中具有预定的孔图形并层叠在透明衬底上的半透明膜以及其中有与半透明膜相同的预定孔图形并层叠在半透明膜上的透光层。
此外，在本发明中，通过调节曝光光线穿过形成在透明衬底中一个区域内的孔图形的相位与曝光光线穿过孔图形以外的透明衬底上相同区域内形成的半透明膜或透明膜以及透光膜的相位之间的光程差，可以改变焦点。
此外在本发明中，改变透明衬底的厚度或挡光膜的厚度可调节曝光光线的相位，更精确地说，调节曝光光线穿过形成在其中一个区域内的孔图形的相位与曝光光线穿过孔图形以外的区域内形成的半透明膜和透光膜的相位之间的光程差，可以改变本发明中曝光光线的焦点。
注意，在本发明中，光程差可选自0到180度的值或选自180到360度的值。
另一方面，可根据台阶和要曝光的材料上要形成的预定图形的需要尺寸，决定曝光掩模内形成的孔图形的尺寸。
图5显示了以上情况中焦点位移引起的尺寸移动。
焦点的确定可在±10％的范围，图5的虚线表格示相对于目标尺寸为-10％时的值。
从图5中可看出，可以预料在半导体衬底S的台阶顶部和底部可以得到约为0.8μm的焦点。
下面参考图6到9介绍本发明的第二实施例。
图6(a)和6(b)显示了用于本发明的第二实施例预先得到的模拟数据，并分别对应于图3和图4所示的表格1和表格2。
图7(a)和7(b)显示了根据本发明的第二实施例的曝光掩模，图7(a)为其平面图，7(b)为其剖面图。
如图7(a)和7(b)所示，该曝光掩模M2具有用做掩模衬底的玻璃掩模13。玻璃衬底13的第一区11具有由单层半透明膜14所形成的图形。
玻璃衬底13的区域12具有由施加到半透明膜14上的透明膜15的形成的双层的图形。
相对于仅由半透明膜14形成的第一区11，透明膜15有改变相位但不改变透射率的作用。
图8(a)为显示光掩模和有一个台阶的半导体衬底之间的位置关系的侧剖面图。
在图8(a)中，掩模区11(如图7(a)所示)对应于半导体衬底S的台阶顶部17，第二掩模区12对应于半导体衬底S的台阶底部18。
曝光的光掩模M2和半导体衬底S之间的位置关系也可以与此相反。
给定半透明膜14的膜厚度，以使光穿过完全透明部分之间的光程差为焦点位移，膜厚等于半导体衬底S的台阶顶部17和台阶底部18的台阶。
形成透明膜15的的膜厚度，以使穿过半透明膜14和第二掩模区12的透明膜15的光和穿过完全透明部分的光之间的光程差为180度。
给定第一掩模区11和第二掩模区12的图形尺寸，以使在台阶顶部17和台阶底部18得到所需尺寸的图形19和图形20。
如果根据设计制成第二掩模区12中的图形尺寸，那么有必要纠正第一掩模区11中的图形尺寸。
在该实施例中，由于第二掩模区12使用常规的半色调法，因此相对于半导体衬底S的台阶底部18，可以获得比第一实施例更宽的焦点。
决定理想的光程差和第一掩模区11的理想的掩模图形尺寸的方法与第一实施例中介绍的相同。
对于曝光波长、光学条件以及半透明膜的透射率与第一实施例相同的情况，假定在半导体衬底S的台阶顶部和台阶底部形成间距为1∶3的0.25μm的孔图形。
在这种情况中，可以模拟认为光程差约为160度以及掩模图形尺寸约为0.24μm比较合适。
图9显示了在以上提到的情况中由焦点移动引起的尺寸移动。
从图9中可看出，可以预料在半导体衬底S的台阶顶部可以得到约为1.1μm的焦点，在半导体衬底S的台阶底部可以得到约为1.4μm的焦点，这些可同时得到。即，当考虑台阶时，焦点基本上为1.1μm。
在该实施例中，构成台阶的下部的要曝光的材料表面可作为参考表面，因此曝光掩模13的区域12为参考区。
在图9中，具有白圈的曲线显示了将形成在区域12的光刻胶中图形的临界尺寸CD，而具有黑圈的曲线显示了将形成在区域11的光刻胶中图形的临界尺寸CD。
选定区域12的光程差和理想的掩模图形尺寸作参考，用本发明的第一实施例中介绍的类似方式得到第一掩模区11的理想光程差和理想的掩模图形尺寸。
从本发明的这些实施例中可明显看出，本发明制造用于将需要的图形转移到具有一个台阶要曝光的材料上的光掩模的方法包括以下步骤对应于台阶在单个透明衬底中形成第一区和第二区的步骤，将穿过一个区内形成的孔图形的曝光光线的焦点设定为与穿过其余区域内形成的孔图形的曝光光线的焦点不同的值，并通过某个孔图形对要曝光的材料曝光，以便在每个区域中分别形成需要的孔图形的步骤。
在该方法中，形成的第一区对应于台阶下部，而形成的第二区对应于台阶上部，此外，穿过第一区中形成的孔图形的曝光光线的焦点设定为与穿过第二区内形成的孔图形的曝光光线的焦点不同的值。
此外在本发明中，本发明制造曝光掩模的方法具有以下构造，即将第一和第二区中一个表面选做焦点的参考表面，将穿过不同于选作参考表面的区域内形成的孔图形的曝光光线的焦点值定为深于或浅于穿过参考表面内形成的孔图形的曝光光线的焦点值。
因此，根据本发明的一个具体实施例，在台阶的中间部分建立焦点的参考表面，此外，穿过形成在第一区内孔图形的曝光光线的焦点设定为深于或浅于参考表面的某个焦点，穿过形成在第二区内的孔图形的曝光光线的焦点设定为深于或浅于参考表面的某个焦点。
接下来，介绍根据本发明的第三实施例的曝光掩模。
在第三实施例中，参考表面设定在台阶的中间部分的位置处。
该曝光掩模的构造和与衬底S的位置关系与图7和8显示的第二实施例相同。
然而，穿过第一掩模区11的半透明膜14的光与穿过完全透明部分的光之间的光程差从正方向内(接近投影透镜的方向)的0度(或180度)开始移动，穿过第二掩模区12的半透明膜14和透明膜15的光线和穿过完全透明部分的曝光光线之间的光程差由负方向内(离开投影透镜的方向)的0度(或180度)开始移动。
相对于第一实施例，光程差在0或180度附近时，焦点位移方向与顶部到底部相反。因此，可以得到甚至比第一和第二实施例中更大的焦点。
决定理想的光程差和掩模图形尺寸的方法与第一和第二实施例中介绍的一样。
然而，如果发生在第一掩模区11的光程差等于发生在第二掩模区12的光程差，那么半导体衬底S上的图形尺寸在台阶顶部和底部都相同，因此仅需要考虑光程差。
对于曝光波长、光学条件以及半透明膜的透射率与第一和第二实施例相同的情况，假定在半导体衬底S的台阶顶部和台阶底部形成间距为1∶3的0.25μm的孔图形。
在这种情况中，可以模拟认为在第一掩模区约为130度的光程差以及第二掩模区约为-130(＝230)度的光程差比较合适。
图10显示了在以上提到的情况中由焦点移动引起的尺寸移动。
从图9中可看出，可以预料在半导体衬底S的台阶顶部和台阶底部可同时得到约为0.8μm的焦点，即，当考虑台阶时，焦点基本上为0.8μm。
在本发明的第三实施例中，如上所述，由于参考表面位于台阶高度的中间部分，因此在第一区和第二区中，制备相互不同的曝光掩模并相互单独使用。
因此，在本发明的第三实施例中，要求至少两套图3和4显示的模拟数据。
在本发明的第三实施例中，利用焦点位移做参数所述掩模图形尺寸和所述光程差之间的关系以及利用形成在要曝光的预定的衬底或材料上的所需掩模图形尺寸做参数，所述掩模图形尺寸和所述光程差之间的关系作为模拟数据之一，图3和4所示的模拟数据可用做0到180度之间的光程差，而可作为相反的模拟数据用做180到360之间的光程差，可使用图13和14所示的模拟数据。
注意图13和14所示的模拟数据分别为图3和4所示的模拟数据的相对镜像模拟数据。
因此，在本发明的第三实施例中，用本发明的第一实施例中介绍的类似方式可得到第一掩模区11和第二掩模区12的理想光程差和理想掩模图形尺寸。
图11图示了显示在图1中本发明的曝光掩模的制造方法。首先如图11(a)所示，作为准备，MoSi为基础的半透明膜22、SiO2膜23、铬膜24以及光刻胶25依次层叠到玻璃衬底21上。
调节MoSi为基础的半透明膜22，使之具有合适的透射率的膜厚度。铬膜24具有完全阻挡光的膜厚度。SiO2膜23相对于掩模使用的曝光光线是透明。
接下来，如图11(b)所示，形成光刻胶图形，掩蔽该图形，对MoSi为基础的半透明膜22进行腐蚀，将光刻胶25剥离后，得到图11(c)所示的条件。
然后，在铬膜24上施加光刻胶26，如图11(d)所示，形成光刻胶图形，以使光刻胶26仅留在第一区上。掩蔽光刻胶并仅腐蚀铬膜24，图11(e)所示的结果即为根据本发明完成的曝光掩模。
虽然在本制造方法中，用MoSi为基础的阻光膜形成半透明膜，但并不仅限于此，可用具有适宜的光阻特性和透射率的膜代替铬。
由于光程差由半透明膜的厚度引起，因此通过调节MoSi为基础的半透明膜的厚度和透射率可得到光程差。
本发明并不限于以上介绍的实施例，实施例的许多变形都在权利要求书中列举的技术范围内。
例如，虽然如上所述本发明的实施例适用于248nm的曝光波长、0.25μm的孔图形、1∶3的间距以及5％的半透明膜透射率，是考虑曝光波长、图形形状、图形尺寸或透射率而进行了这些限制，但可根据要求更改参数。
既使改变了参数，也可以利用模拟或实验优化每个参数，以得到与本发明以上介绍的实施例相同种类的效果。
根据本发明，提供具有由光阻膜制成的区域和半透明膜制成的区域的曝光掩模，穿过以上介绍的半透明膜的曝光光线和穿过完全透明部分的曝光光线之间的理想光程差，以及根据要曝光的材料中的台阶和需要的图形尺寸决定理想的掩模图形尺寸，其结果是焦点位置可以移动的距离等于半导体衬底S的台阶顶部和台阶底部之间的距离。
因此可同时在台阶顶部和台阶底部理想的焦点位置处形成需要的图形。也可以改善基本上受台阶存在限制的焦点。
权利要求
1.一种用于将所需图形传递到具有台阶的要曝光材料上的曝光掩模，所说曝光掩模为一单体，其构成使通过位于所说曝光掩模的第一区的孔图形的曝光光线的焦点与通过位于不同于所说第一区的第二区的孔图形的曝光光线的焦点彼此不同。
2.根据权利要求1的曝光掩模，其特征在于，所说第一和第二区间的焦点差对应于所说位于要曝露于所说曝光光线的材料上的台阶高度。
3.根据权利要求1的曝光掩模，其特征在于，所说要曝光材料是半导体衬底。
4.根据权利要求1的曝光掩模，其特征在于，所说曝光掩模包括两个区，其中的一个区包括透明基片、和其上具有预定孔图形且叠于所说透明基片上的半透明膜；另一区包括透明基片、其上具有预定孔图形且叠于所说透明基片上的半透明膜、和其上具有与所说半透明膜的相同的预定孔图形且叠于所说半透明膜上的遮光膜。
5.根据权利要求1的曝光掩模，其特征在于，所说曝光掩模包括两个区，其中的一个区包括透明基片、和其上具有预定孔图形且叠于所说透明基片上的半透明膜；另一区包括透明基片、其上具有预定孔图形且叠于所说透明基片上的半透明膜、和其上具有与所说半透明膜的相同的预定孔图形且叠于所说半透明膜上的透光膜。
6.根据权利要求1的曝光掩模，其特征在于，通过调节通过位于形成于所说透明基片上的所说区之一上的孔图形的曝光光线的相位，与通过除所说孔图形外且位于形成于所说透明衬底上的所说同一区中的所说半透明膜或所说半透明膜和所说透光膜的曝光光线的相位之间的光程差，可以改变所说焦点。
7.根据权利要求6的曝光掩模，其特征在于，通过改变所说半透明膜的厚度或所说透光膜的厚度，可以调节所说曝光光线的所说相位。
8.根据权利要求5的曝光掩模，其特征在于，通过调节通过位于所说区之一上的所说孔图形的所说曝光光线的相位，与通过形成于所说区上且除所说孔图形外的所说半透明膜和所说透光膜的所说曝光光线的相位之间的光程差，可以改变所说曝光光线的所说焦点。
9.根据权利要求7的曝光掩模，其特征在于，所说光程差可以设为选自0-180度的值，或选自180-360度的值。
10.根据权利要求2的曝光掩模，其特征在于，位于所说曝光掩模上的所说孔图形尺寸可以根据将要在要曝光材料上形成的预定图形的所说台阶和所需尺寸确定。
11.一种用于将所需图形传递到具有台阶的要曝光材料上的曝光掩模，所说曝光掩模包括由遮光膜形成的第一区；及由半透光膜形成的第二区，通过所说半透明膜的曝光光线与通过完全透明部分的曝光光线之间的理想光程差及理想掩模图形尺寸根据将要曝光的所说材料的所说台阶和所需图形的尺寸确定，所说图形根据所说理想光程差和理想掩模图形尺寸形成。
12.根据权利要求11的曝光掩模，其特征在于，所说半透明膜的厚度设为使通过所说半透明膜的曝光光线与通过完全透明部分的曝光光线之间的光程差等于欲要曝光的所说材料中的台阶高度。
13.一种用于将所需图形传递到具有台阶的要曝光材料上的曝光掩模，所说曝光掩模包括由透光膜形成的第一区；及由半透光膜和透光膜构成的两层结构形成的第二区，其中，所说曝光掩模利用所说理想光程差和理想掩模图形尺寸形成，根据将要曝光的所说材料的所说台阶和所需图形的尺寸，获得通过由所说完全透明部分和所说半透明膜形成的区的曝光光线间的光程差，和通过由所说完全透明部分形成的区的曝光光线与通过所说由半透明膜和所说透光膜构成的两层结构区的曝光光线间的光程差，由此确定所说理想光程差和理想掩模图形尺寸。
14.根据权利要求13的曝光掩模，其特征在于，所说半透明膜的厚度设为使通过所说半透明膜的曝光光线与通过完全透明部分的曝光光线之间的光程差等于欲要曝光的所说材料中的台阶高度，另外，所说透光膜的厚度设为使通过所说半透明膜和所说透光膜的曝光光线与通过完全透明部分的曝光光线之间的光程差为180度左右。
15.一种制造用于将所要图形传递到具有台阶的要曝光材料上的曝光掩模的方法，该方法包括以下步骤在单个透明基片上对应于所说台阶设立第一区和第二区；将通过位于所说区之一中的孔图形的曝光光线的焦点设为一个值，该值不同于通过位于另一所说区中的孔图形的曝光光线的焦点；及通过某孔图形用曝光光线对要曝光的材料曝光，以在每一所说区上分别形成所需孔图形。
16.根据权利要求15的制造曝光掩模的方法，其特征在于，对应于所说台阶的下部设置所说第一区，而对应于所说台阶的的上部设置所说第二区，另外，将通过位于所说第一区中的孔图形的曝光光线的焦点设成不同于通过位于所说第二区中的孔图形的曝光光线的焦点。
17.根据权利要求16的制造曝光掩模的方法，其特征在于，选择所说第一区和所说第二区表面中的任意一个作所说焦点的参考面，通过位于与其表面选作参考面的所说区隔开的区中的孔图形的曝光光线的焦点确定为比通过位于所说参考面上的孔图形的曝光光线的所说焦点更深或更浅。
18.根据权利要求16的制造曝光掩模的方法，具特征在于，所说焦点的参考面设在所说台阶的中间部分，另外，通过位于所说第一区的孔图形的曝光光线的焦点设在比所说参考面更深或更浅的某一焦点处，通过位于所说第二区中的孔图形的曝光光线的焦点设在比所说参考面更浅或更深的某一焦点处。
19.根据权利要求15的制造曝光掩模的方法，其特征在于，所说方法包括以下步骤第一步，利用焦点位移的长度作参数，预先制备表示所说掩模图形尺寸和所说光程差间关系的第一表格；第二步，利用欲要形成于预定基片上或欲要曝光的材料上的所需掩模图形尺寸作为参数，预先制备表示所说掩模图形尺寸和所说光程差间关系的第二表格；第三步，通过选择对应于所说台阶的焦点位移长度信息，和欲要形成于所需基片上或欲要曝光的材料上的所需掩模图形尺寸，从所说第一和第二表格中获得理想光程差和理想掩模尺寸；第四步，根据信息在所说第三步中获得的所选光程差，调节置于所说曝光掩模的预定区的所说半透明膜和所说透光膜中至少一个的厚度；及第五步，根据在所说第三步选择的所说掩模图形尺寸，在位于透明基片上的至少所说半透明膜中形成预定尺寸的孔图形。
全文摘要
一种可将具有一个台阶的需要的图形转移到半导体衬底S上的曝光掩模,具有由光阻膜形成的区域和半透明膜形成的区域。穿过半透明膜的曝光光线和穿过完全透明部分的曝光光线之间的理想光程差以及理想的掩模尺寸由半导体衬底中的台阶和需要的图形尺寸决定,根据理想的光程差和理想的掩模图形尺寸形成图形。给定半透明膜的厚度,以使穿过半透明膜的曝光光线和穿过完全透明部分的曝光光线之间的光程差基本上等于半导体衬底中的台阶。
文档编号G03F1/68GK1192543SQ9810055
公开日1998年9月9日 申请日期1998年2月20日 优先权日1997年2月20日
发明者松浦诚司 申请人:日本电气株式会社