專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，更具體地說，涉及一種通過高精度檢測曝光時的焦點位置從而能夠進行高精度的圖形形成的半導(dǎo)體裝置的制造方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的曝光裝置里進行曝光時的焦點位置檢測之際，將檢測光廣角地導(dǎo)向作為被測定對象的襯底表面，提高了襯底頂面的反射率。而且，用光檢測器檢測來自襯底的反射光，通過測定該反射光的位置來進行曝光時的焦點位置檢測。
近年來，被稱為浸液曝光(Liquid Immersion Lithography)的新式曝光技術(shù)一直受到重視，但該浸液曝光是一種在步進曝光裝置的投影透鏡與晶片之間充滿了液體的狀態(tài)下進行曝光的技術(shù)。
浸液曝光的情況下，由于在抗蝕劑上存在著液體，所以用與上述情況同樣的辦法，就難以實時進行曝光時的焦點位置檢測。因此，有人提出，用另外的晶片臺，在空氣中檢測檢測光的焦點位置，并使用其數(shù)據(jù)的方法。
另外，關(guān)于使用了現(xiàn)有曝光裝置的曝光方法，在特開平09-036017號公報、WO00/58761號公報、特開2004-207709號公報、和特開2005-099648號公報等上都有所記載。
在曝光時檢測焦點位置之際，作為照射于襯底表面的檢測光，大多采用無偏振的光。如上述那樣，為了提高檢測光在襯底頂面的反射率，該檢測光被廣角地照射于襯底表面，但該檢測光的一部分入射到在襯底上形成的膜中，在各薄膜內(nèi)發(fā)生多次反射并干涉。其結(jié)果，上述檢測光成為也包括來自于襯底頂面下的反射的、具有范圍廣闊的高度(檢測位置)和寬度的反射光。因此，有時也對低于襯底頂面的位置進行檢測，并且因在基底的薄膜內(nèi)的多次反射的影響而使檢測光周期性變動，所以也會發(fā)生檢測誤差。這些問題在浸液曝光中都有明顯化的傾向，然而即使在通常空氣中的曝光，也存在同樣的問題。
如上所述，一般認(rèn)為，曝光時焦點位置的檢測誤差問題在浸液曝光中明顯化，下面對相關(guān)問題在浸液曝光中明顯化的理由加以說明。
在浸液曝光的情況下，因為曝光時在抗蝕劑上存在著液體，所以檢測焦點位置用的檢測光就在液體中通過?？墒?，光入射到液體時的折射率大于光入射到空氣中時的折射率，所以，浸液曝光時的抗蝕劑表面上的檢測光反射率就低于通常曝光情況的反射率。
在這里，就多個介質(zhì)間的折射率之差與介質(zhì)間界面上的反射率的關(guān)系進行說明。
以角度θ從第一介質(zhì)向第二介質(zhì)入射的光的單一界面的振幅反射率，按照菲涅爾公式，例如對于s偏振光、p偏振光，分別給出下列的數(shù)學(xué)表達式(1)、(2)。在下列的數(shù)學(xué)表達式(1)、(2)中，n1、n2分別為第一和第二介質(zhì)的折射率。光強度反射率以該振幅反射率的二次方來表示。
S偏振光rs＝(n1cosθ1-n2cosθ2)/(n1cosθ1+n2cosθ2)…(1)P偏振光rs＝(n1/cosθ1-n2/cosθ2)/(n1/cosθ1+n2/cosθ2)＝(n1cosθ2-n2cosθ1)/(n1cosθ2+n2cosθ1)…(2)由上述數(shù)學(xué)表達式(1)、(2)可知，第一介質(zhì)的折射率(n1)與第二介質(zhì)的折射率(n2)之差越大，單一界面的反射率越高。所以，正如浸液曝光那樣，相對于液體的曝光介質(zhì)的折射率與相對于抗蝕劑的折射率之差減小時，就難以增大襯底頂面(例如曝光介質(zhì)和抗蝕劑的界面)的反射率。其結(jié)果，檢測焦點位置時浸入到抗蝕劑內(nèi)部的檢測光增多，該檢測光在內(nèi)部的反射面進行多次反射并干涉，使焦點位置的檢測精度比通常曝光情況下更容易惡化。
如上所述，由于曝光時的焦點位置檢測精度降低，曝光精度也降低，就產(chǎn)生給高精度圖形的形成帶來障礙的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為解決這種問題而創(chuàng)造的，其目的在于提供一種能夠進行高精度圖形形成的半導(dǎo)體裝置的制造方法。
基于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法具備以下各個工序。在襯底主表面上形成包括絕緣膜、導(dǎo)電膜等被加工膜的第一膜。在該第一膜上形包括感光性材料的第二膜。向該第二膜照射焦點檢測光，使用從該焦點檢測光中取出的特定偏振光來檢測曝光時的焦點位置。使第二膜曝光。將第二膜制成圖形(patteming)。以制成了圖形的第二膜為掩模將第一膜制成圖形。另外，上述第一膜能夠由單層或多層膜構(gòu)成，可以直接形成在襯底上，但也可以中間介有任何膜來形成。上述第二膜也可以由單層或多層膜構(gòu)成。該第二膜也可以是包括單層或多層的感光材料的膜。并且，在上述第二膜上也可以形成折射率高于該第二膜的第三膜。這時，只要向第三膜照射焦點檢測光來檢測曝光時的焦點位置即可。
按照本發(fā)明，由于向含有感光材料的第二膜照射焦點檢測光，并使用從該焦點檢測光中取出的特定偏振光，所以能夠降低第二膜的上部界面和下部界面這樣的特定界面以外的界面上的反射率，同時又能確保特定界面上的反射率。因此，能夠抑制來自特定界面以外的界面的反射光的影響，可以提高曝光時檢測焦點位置的精度。其結(jié)果，可以提高曝光精度，使進行高精度的圖形形成成為可能。
本發(fā)明的上述和其他的目的、特征、方面和優(yōu)點，將從下面關(guān)于結(jié)合附圖加以理解的本發(fā)明的詳細(xì)說明中得以明確。


圖1A是表示本發(fā)明的實施方式1的曝光裝置概略結(jié)構(gòu)的圖，圖1B是表示圖1A的變形例的圖。
圖2是表示偏振鏡的一例的圖。
圖3是表示焦點檢測裝置的另一例的圖。
圖4是表示本發(fā)明的實施方式5的曝光裝置概略結(jié)構(gòu)的圖。
圖5是表示襯底上的膜結(jié)構(gòu)的一例的圖。
圖6是表示浸液曝光時的各偏振光在水/抗蝕劑界面的反射率與入射角的依賴關(guān)系的圖。
圖7是表示浸液曝光時的各偏振光在抗蝕劑/防反射膜界面的反射率與入射角的依賴關(guān)系的圖。
圖8是表示浸液曝光時的各偏振光在防反射膜/氧化膜界面的反射率與入射角的依賴關(guān)系的圖。
圖9是表示浸液曝光時的各偏振光在氧化膜/襯底界面的反射率與入射角的依賴關(guān)系的圖。
圖10是表示考慮了浸液曝光時的下層干涉的s偏振光在抗蝕劑表面的反射率的圖。
圖11是表示考慮了浸液曝光時的下層干涉的p偏振光在抗蝕劑表面的反射率的圖。
圖12是表示考慮了浸液曝光時的下層干涉的無偏振光在抗蝕劑表面的反射率的圖。
圖13是表示襯底上的膜結(jié)構(gòu)的另一例的圖。
圖14是表示浸液曝光時的各偏振光在防反射膜/多晶硅膜界面的反射率與入射角的依賴關(guān)系的圖。
圖15是表示浸液曝光時的各偏振光在多晶硅膜/氧化膜界面的反射率與入射角的依賴關(guān)系的圖。
圖16是表示考慮了在形成多晶硅膜后的情況下的浸液曝光時的下層干涉的s偏振光在抗蝕劑表面的反射率的圖。
圖17是表示考慮了在形成多晶硅膜后的情況下的浸液曝光時的下層干涉的p偏振光在抗蝕劑表面的反射率的圖。
圖18是表示考慮了在形成多晶硅膜后的情況下的浸液曝光時的下層干涉的無偏振光在抗蝕劑表面的反射率的圖。
圖19是表示襯底上的膜結(jié)構(gòu)的又一例的圖。
圖20是表示浸液曝光時的各偏振光在水/上層膜界面的反射率與入射角的依賴關(guān)系的圖。
圖21是表示浸液曝光時的各偏振光在上層膜/抗蝕劑膜界面的反射率與入射角的依賴關(guān)系的圖。
圖22是表示考慮了在形成上層膜后的情況下的通過水進行浸液曝光時的下層干涉的s偏振光在上層膜表面的反射率的圖。
圖23是表示考慮了在形成上層膜后的情況下的通過水進行浸液曝光時的下層干涉的p偏振光在上層膜表面的反射率的圖。
圖24是表考慮了在形成上層膜后的情況的通過水進行浸液曝光時的下層干涉的無偏振光在上層膜表面的反射率的圖。
圖25是考慮了浸液曝光時的下層干涉的各偏振光在抗蝕劑表面的反射率，是形成了防反射膜的情況與沒有形成防反射膜的情況的比較圖。
圖26是表示在使氧化膜上形成的防反射膜的膜厚變化時的反射率變化的圖。
圖27是表示在由無機材料和有機材料的疊層構(gòu)造組成的防反射膜中使有機材料的膜厚度變化時的反射率變化的圖。
圖28～圖35是表示半導(dǎo)體裝置的制造工序的第一～第八工序的剖面圖。
具體實施例方式
下面，使用圖1A～圖35對本發(fā)明的實施方式進行說明。
(實施方式1)圖1A是表示本發(fā)明實施方式1的浸液曝光裝置20概略結(jié)構(gòu)的圖。本實施方式1的浸液曝光裝置20可以是步進掃描方式的曝光裝置，也可以是采用步進重復(fù)方式以外的曝光方式的曝光裝置。
如本實施方式1所示，通過采用浸液曝光裝置20，能夠?qū)?yīng)于制造例如45nm以下設(shè)計規(guī)則的半導(dǎo)體裝置，能夠形成例如約130nm以下水平的抗蝕劑圖形。在本實施方式1中，雖然就在浸液曝光裝置中適用本發(fā)明的情況進行說明，但是本發(fā)明也能適用于浸液曝光裝置以外的曝光裝置。
如圖1A所示，本實施方式1的浸液曝光裝置20具有包括射出曝光光束的曝光用光源(第一光源)23的照明光學(xué)系統(tǒng)22、光掩模37、把曝光光束導(dǎo)向襯底(硅襯底等的半導(dǎo)體襯底較為典型)1的投影光學(xué)系統(tǒng)24、供給浸液的浸液供給部、放置襯底1的臺21、射出檢測焦點位置用的檢測光的檢測光光源(第二光源)29、可將從該檢測光光源29射出的檢測光作成特定偏振光的偏振鏡30、以及對將通過該偏振鏡30成為特定偏振光的檢測光照射到襯底1時的反射光進行檢測的光檢測器32。
圖1B表示由檢測光光源29射出的檢測光從襯底1反射以后，為了只檢測出反射光中的特定偏振光而在光檢測器32的前面配備偏振鏡30的結(jié)構(gòu)。
如圖1A所示，可以在檢測光光源29與襯底1之間設(shè)置偏振鏡30，在照射襯底之前從檢測光中取出特定的偏振光來照射襯底，而如圖1B所示，也可以在襯底1與光檢測器32之間設(shè)置偏振鏡30，在照射襯底之前的階段使檢測光為無偏振光(自然光)，在檢測光被襯底反射后，從其反射光中只取出特定的偏振光。兩種方法都可以使高度(檢測位置)和寬度進一步減小。
在下面的說明中，詳細(xì)敘述了圖1A的結(jié)構(gòu)，即詳細(xì)敘述了來自檢測光光源(第二光源)29的檢測光射出后，在檢測光被襯底反射前取出特定的偏振光，將該偏振光照射到襯底1的情況，但是可以說，除了偏振鏡30的耐光性、受光面積這樣的細(xì)節(jié)以外，在物理的原理方面，圖1B的結(jié)構(gòu)與圖1A的結(jié)構(gòu)是相同。
偏振鏡30設(shè)置于襯底照射光的光程中，在襯底1上照射特定的偏振光時(圖1A的例子)，由于偏振鏡30要接收檢測光的初始照度，因此要求其具有耐光性，但因照射光束直徑本身與設(shè)計值相同，所以受光面積狹窄。與此相對，在使襯底照射光為無偏振光(自然光)，只取出該襯底照射光的反射光中的特定偏振光的情況下(圖1B的例子)，偏振鏡30接收的光是從襯底1反射的光，照度便降低了。因此，對于耐光性來說是有利的，然而因為反射光的光束寬度擴大，所以就需要采用較大的受光面積。
這里說的所謂耐光性，就是對于由于光能和熱能在偏振鏡內(nèi)部產(chǎn)生缺陷，又由于空氣中的硫酸銨((NH4)2SO4)等的污染物附著在偏振鏡上而使偏振鏡的透射率降低等的偏振鏡特性惡化的耐性。
作為曝光用光源23，可以使用例如，波長約193nm的ArF受激準(zhǔn)分子激光器、波長約248nm的KrF受激準(zhǔn)分子激光器、波長約157nm的F2受激準(zhǔn)分子激光器等的脈沖激光器。
照明光學(xué)系統(tǒng)22是把曝光用光源23發(fā)出的光導(dǎo)向光掩模37的光學(xué)系統(tǒng)。在本實施方式中，本照明光學(xué)系統(tǒng)22包括具有多個柱面透鏡的光束擴展器等的光束成形系統(tǒng)、包括變焦透鏡系統(tǒng)的聚光光學(xué)系統(tǒng)、包括偏振元件的偏振光控制裝置、包括彎曲反射鏡等的各種反射鏡、復(fù)眼微透鏡等的光學(xué)積分儀、規(guī)定光掩模37上的照明區(qū)域的孔徑光闌、聚光透鏡、成像透鏡等各種光學(xué)部件。
在光掩模37上形成作為在襯底1上涂敷的感光性材料膜的抗蝕劑膜2上所要轉(zhuǎn)印的圖形。該光掩模37通過掩膜支架(未圖示)，以保持在掩模臺(未圖示)上的狀態(tài)進行驅(qū)動。由光掩模37發(fā)出的光，通過投影光學(xué)系統(tǒng)24，投影到襯底1上的抗蝕劑膜2上。
投影光學(xué)系統(tǒng)24有使透過光掩模37后的衍射光在抗蝕劑膜2上成像的功能。作為該投影光學(xué)系統(tǒng)24，例如可以使用包括含有透鏡24a的多個透鏡元件、凹面鏡、衍射光學(xué)元件等的光學(xué)系統(tǒng)。
浸液供給部具有供給水等的浸液27的浸液供給源(未圖示)、從浸液27里除去氣體的脫氣裝置25、以到達投影光學(xué)系統(tǒng)24下面的方式設(shè)置并向抗蝕劑膜2上面提供浸液27的供給嘴26、以及從投影光學(xué)系統(tǒng)24下面向外部延伸并排出浸液27的排出管28。
在保持襯底1的狀態(tài)下，借助于未圖示的驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動臺21，把襯底1移動到要求的位置。作為檢測光光源29，可以采用能射出無偏振光的光的光源。例如，可以使用發(fā)光二極管等的固體光源。并且，也可以使用多個發(fā)光二極管等來射出兩種以上波長的檢測光。
作為從檢測光源29射出的檢測光，最好采用不使抗蝕劑感光的范圍內(nèi)的曝光波長的光。為了在抗蝕劑的表面選擇性地反射，最好盡可能廣角(例如80度～88度)地照射檢測光。上述檢測光也可以是單一波長的光，但是為了降低干涉性，也可以考慮，使用至少不使抗蝕劑感光的范圍內(nèi)的兩種波長以上的光作為檢測光。作為檢測光光源29，除上述發(fā)光二極管外，還可以使用燈、半導(dǎo)體激光器等。
從檢測光光源29射出的檢測光，通過偏振鏡30變?yōu)樗Ｍ钠窆?。具體地說，借助于偏振鏡30，可使上述檢測光的偏振光成分成為s偏振光、p偏振光、或包括s偏振光和p偏振光的45度直線偏振光。
這里，對偏振光形成方法進行說明。偏振光形成方法中有利用光學(xué)各向異性晶體的雙折射的方法、利用由傾斜入射光的偏振光方向依賴性產(chǎn)生的布儒斯特角的方法等，但作為簡便形成偏振光的方法，有使用偏振鏡的方法。
作為偏振鏡，例如可以使用圖2所示構(gòu)造的偏振鏡30。如圖2所示，偏振鏡30具有用定向性的碘、染料等染色后的偏振元件300和作為從兩側(cè)支撐該元件的支撐體的保護層301。在圖2的例子中，偏振鏡30由三層構(gòu)造的薄膜構(gòu)成，但也認(rèn)為可以采用二層以下或四層以上構(gòu)造的構(gòu)件。定向性的碘、染料具有光學(xué)各向異性，所以與碘、染料的排列方向垂直的入射光以外的光都被偏振元件300吸收、反射，不能透過偏振元件300。因此，通過適當(dāng)設(shè)定偏振元件300中的碘、染料的排列方向，就能夠使非偏振光照射到偏振鏡30時的透射光成為s偏振光、p偏振光、或包括s偏振光和p偏振光的45度直線偏振光。
如圖1A所示，本實施方式的曝光裝置20具備可以旋轉(zhuǎn)驅(qū)動偏振鏡30的驅(qū)動裝置31。作為該驅(qū)動裝置31，可使用具有能保持偏振鏡30的保持機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動該保持機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)和作為動力源的電動機的裝置。作為上述保持機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)和電動機，可以采用公知的。還有，上述驅(qū)動裝置31，最好是能夠圍繞從檢測光光源29射出的檢測光的光軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動偏振鏡30的裝置。
透過偏振鏡30的光的偏振狀態(tài)依賴于偏振鏡30的方向，所以通過使用上述那樣的驅(qū)動裝置31來旋轉(zhuǎn)偏振鏡30，就能夠自如地獲得s偏振光、p偏振光、和45度直線偏振光。從襯底反射后的檢測光中取出偏振光時，在光檢測器32的前面設(shè)置偏振鏡30，僅將特定的偏振光成分導(dǎo)入到光檢測器32中。如圖1B所示，s偏振光和p偏振光反射位置偏離，但用偏振鏡30只能檢測需要的偏振光，檢測最靠近抗蝕劑膜表面的位置。在圖1B的例子中，只選擇s偏振光。作為檢測光，也可以使用自然光或45度直線偏振光，然而為了不使光強度降低，最好使用非偏振光的自然光。
光檢測器32是接收照射到襯底1后反射的檢測光的反射光的部件，其包括CCD(Charge-Coupled Device電荷耦合器件)等受光器件、各種透鏡等光學(xué)元件。還有，也可以設(shè)置驅(qū)動光檢測器32并與臺21連動移動的驅(qū)動裝置(未圖示)。
曝光裝置20具備與上述光檢測器32連接并用檢測光的反射光振幅和相位差以及襯底1上所形成的膜的光學(xué)常數(shù)來計算出焦點位置的運算處理部33。典型地說，該運算處理部33具有存儲襯底1上所形成的膜的光學(xué)常數(shù)等各種信息的存儲裝置(未圖示)。
還有，在圖1A、1B中雖然沒有示出，然而也可以在檢測光光源29與偏振鏡30之間、偏振鏡30與襯底1之間、襯底1與光檢測器32之間的至少一處，設(shè)置將檢測光或其反射光引導(dǎo)到所希望的方向的各種光學(xué)系統(tǒng)。更詳細(xì)地說，可以在檢測光光源29與偏振鏡30之間和偏振鏡30與襯底1之間的至少一方設(shè)置投光光學(xué)系統(tǒng)，在襯底1與光檢測器32之間設(shè)置受光光學(xué)系統(tǒng)。
接著，利用圖28～圖35，對半導(dǎo)體裝置的制造方法加以說明，該方法包括使用具有上述結(jié)構(gòu)的曝光裝置20的曝光工序。在下面的說明中，說明有關(guān)半導(dǎo)體裝置中包含的n溝道MOS(Metal Oxide Semiconductor金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管部分的制造方法。
在襯底(例如p型硅襯底)1的主表面上，導(dǎo)入規(guī)定的雜質(zhì)并形成阱，形成元件隔離構(gòu)造以規(guī)定元件形成區(qū)域。在采用STI(Shallow Trench Isolation淺槽隔離)作為元件隔離構(gòu)造的情況下，對襯底主表面進行蝕刻并形成槽，在該槽內(nèi)埋入氧化硅膜等的絕緣膜。而且，為了調(diào)整MOS晶體管的閾值電壓，例如以30～60keV的注入能量、2×1012cm-2以下的劑量，向MOS晶體管的形成區(qū)域內(nèi)離子注入硼。
接著，如圖28所示，在襯底1的主表面上，用熱氧化法、CVD(Chemical VaporDeposition化學(xué)氣相淀積)法等形成絕緣膜7。作為該絕緣膜，可以舉出例如高電介質(zhì)薄膜的氧化硅膜、HfO類的絕緣膜(氧化鉿)、HfN類的絕緣膜(氮化鉿)、HfON類的絕緣膜、二氧化鋯類的絕緣膜等。然后，用濺射法、CVD法等，在絕緣膜7上形成由攙雜多晶硅、鎢、鎳、鎳硅化物、氮化鈦、鉭硅氮化物等低電阻導(dǎo)電材料構(gòu)成的導(dǎo)電膜8。
其次，如圖29所示，在導(dǎo)電膜8上，形成了三層抗蝕劑法的下層抗蝕劑膜9、氧化硅膜類的中間層10以后，涂敷對焦點檢測光(450nm～850nm)具有光吸收性的BARC(Bottom Anti-Reflection Coating底部抗反射涂層)等的防反射膜11，在其上再涂敷上層抗蝕劑膜12。這時，就作為中間層10的氧化硅膜類材料來說，可以采用以倍半硅氧烷為主結(jié)構(gòu)，側(cè)鏈具有吸收體和交聯(lián)部位的材料。而且，也可以使中間層10本身對焦點檢測光具有吸收性，并用作防反射膜。
其次，通過檢測上層抗蝕劑膜12的高度來測定焦點位置。在檢測焦點位置時，在圖1A、1B所示的臺21上配置涂敷了上述各抗蝕劑膜的襯底1，另一方面在曝光裝置20的掩模支架上設(shè)置已形成需要轉(zhuǎn)印的規(guī)定圖形的光掩模37。在該狀態(tài)下，從檢測光光源29射出并通過偏振鏡30的檢測光照射到上層抗蝕劑膜12上，由上層抗蝕劑膜12表面反射，用光檢測器32檢測該檢測光的反射光。由此，能夠檢測上層抗蝕劑膜12的表面高度。從該上層抗蝕劑膜12的表面高度的檢測結(jié)果，就能夠?qū)崟r獲得曝光時的焦點位置。
在這里，詳細(xì)說明有關(guān)曝光時焦點位置的檢測方法。如上所述，通過了偏振鏡30的檢測光照射到上層抗蝕劑膜12上，然而該檢測光實質(zhì)上只由偏振光成分構(gòu)成。更具體點說，對上層抗蝕劑膜12照射s偏振光、p偏振光、或包括1∶1的s偏振光和p偏振光的45度直線偏振光中的任一種。這樣一來，通過對上層抗蝕劑膜12照射偏振光成分，能夠有選擇地捕捉到上層抗蝕劑膜12的上部界面和下部界面，即使在上層抗蝕劑膜12的厚度、上層抗蝕劑膜12的基底構(gòu)造的構(gòu)成改變的情況下，也能有效地抑制焦點測定位置的變動。
下面，用圖5～圖18說明其理由。圖5是表示本申請發(fā)明人確定上述效果時選定的膜構(gòu)造例的剖面圖。
如圖5所示，上述膜構(gòu)造具有襯底1主表面上所形成的200nm的氧化硅膜3、在該氧化硅膜3上形成的78nm的防反射膜4和在該防反射膜4上形成的180nm的抗蝕劑膜2。
圖6表示通過水進行浸液曝光時的各偏振光在水/抗蝕劑界面的反射率對入射角的依賴關(guān)系。如圖6所示，對全部的入射角而言，s偏振光的反射率高于無偏振光和p偏振光的反射率。所以，使用無偏振的光的情況下，由于其p偏振光成分會侵入到抗蝕劑膜內(nèi)部，在內(nèi)部反射面反射，因此估計會降低焦點檢測精度。與此相對，通過只使用s偏振光，能夠減低侵入到抗蝕劑內(nèi)部的光，估計焦點檢測精度降低的程度有減少的傾向。然而，也可以說是，在實際上作為檢測光的入射角而選擇的角度(85度～87度)范圍內(nèi)，用s偏振光、無偏振光、p偏振光在反射率方面都沒有出現(xiàn)很大的差別。
于是，也研究了侵入到抗蝕劑膜2下層的光在各界面上的反射率，下面說明其結(jié)果。
在圖7～圖9中，表示通過水進行浸液曝光時的各偏振光在抗蝕劑/防反射膜界面內(nèi)的反射率對入射角的依賴關(guān)系、在防反射膜/氧化硅膜界面內(nèi)的反射率對入射角的依賴關(guān)系、在氧化硅膜/襯底界面內(nèi)的反射率對入射角的依賴關(guān)系。
如圖7～圖9所示，可見無論在哪種界面，s偏振光的反射率都是最高的。即，可以知道，通過使用s偏振光，來自上層的透過光在各界面上的反射率也提高了。并且，還知道，在無偏振光的情況下，和p偏振光比較，來自上層的透過光在各界面上的反射率提高了。
與此相對，在p偏振光的情況，無論在哪種界面內(nèi)，其反射率都是最低的，特別是觀察襯底1和氧化硅膜3的界面上的p偏振光反射率可知，如圖9所示，p偏振光的反射率極低，接近于無反射的狀態(tài)。
如上所述，抗蝕劑表面內(nèi)的反射率的值本身，雖然在s偏振光的情況下是最高的，但是s偏振光情況下在下層界面的反射率也提高了，與此相對，在p偏振光情況下，抗蝕劑表面內(nèi)的反射率的值本身比s偏振光的情況下低，但在下層界面的反射率也降到最低，鑒于此情況，可以斷定通過使用p偏振光作為檢測光，能夠以最高精度捕捉到抗蝕劑膜表面。
因而，本申請發(fā)明人為了確定上述內(nèi)容而進行了如下的計算，下面對其結(jié)果進行說明。具體地說，在圖5所示的膜構(gòu)造中，改變抗蝕劑膜2的厚度和氧化硅膜3的厚度，同時也考慮到由下層薄膜引起的光干涉，并且以86度的入射角計算抗蝕劑膜2表面的反射率。該計算結(jié)果表示在圖10～圖12中。此外，本申請說明書中，在薄膜內(nèi)的多次反射時的反射率，作為通過將膜的各界面上的反射、透射的級數(shù)展開至無限大時的級數(shù)的收斂值得到的結(jié)果而進行計算。
圖10表示在考慮了下層干涉的情況下的浸液曝光時的s偏振光在抗蝕劑表面的反射率，圖11表示在考慮了下層干涉的情況下的浸液曝光時的p偏振光在抗蝕劑表面的反射率，圖12表示在考慮了下層干涉的情況下的浸液曝光時的無偏振光在抗蝕劑表面的反射率。
如圖1～圖12所示，可見在s偏振光的情況下，對應(yīng)于抗蝕劑膜2和下層氧化硅膜3的厚度變化，抗蝕劑表面上的反射率偏差變?yōu)樽畲?。由此，在s偏振光的情況，可以說最容易受到來自下層界面的反射光的影響。
與此相對，如圖11所示，可見在p偏振光的情況下，抗蝕劑膜2和下層氧化硅膜3的厚度變化時，抗蝕劑表面上的反射率偏差變?yōu)樽钚　＜?，在p偏振光的情況，可以說最難受到來自下層界面的反射光的影響。
下列的表1表示上述的計算結(jié)果。
表1


由上列表1的結(jié)果可以知道，采用圖5所示的膜結(jié)構(gòu)，在通過水進行浸液曝光時以86度的入射角使檢測光入射到抗蝕劑膜2的表面的情況下，考慮到來自下層界面的反射光的影響時，反射率的最大值與最小值之差，以p偏振光最小。即，為了高精度地捕捉到抗蝕劑膜2的表面，使用p偏振光是最有效的。
其次，本申請發(fā)明人也研究了在抗蝕劑膜2的下層形成了包括多晶硅膜的膜構(gòu)造的情況，下面用圖13～圖18說明其結(jié)果。
如圖13所示，上述膜構(gòu)造具有在襯底1的主表面上形成的200nm的氧化硅膜3、在該氧化硅膜3上形成的150nm的多晶硅膜5、在該多晶硅膜5上形成的78nm的防反射膜4、以及在該防反射膜4上形成的180nm的抗蝕劑膜2。
圖14表示通過水進行浸液曝光時各偏振光在防反射膜/多晶硅膜界面的反射率對入射角的依賴關(guān)系，圖15表示通過水進行浸液曝光時各偏振光在多晶硅膜/氧化硅膜界面的反射率對入射角的依賴關(guān)系。
如圖14和圖15所示，可見無論哪種界面，s偏振光的反射率都高于p偏振光的反射率。所以，可以說，在抗蝕劑膜2的下層形成了多晶硅膜5的情況下，使用s偏振光作為檢測光的話，與p偏振光比較，就變得容易受到來自下層界面的反射光的影響。
在圖13所示的膜構(gòu)造的情況下，也以86度的入射角計算出考慮了由基底薄膜的存在而引起的光干涉的抗蝕劑膜2表面的反射率，并將其結(jié)果表示在圖16～圖18中。
如圖16～圖18所示，可知在抗蝕劑膜2的下層形成了多晶硅膜5的情況下，對于s偏振光的情況，隨著抗蝕劑膜2和下層氧化硅膜3的厚度變化，抗蝕劑表面上的反射率偏差變成最大。因此，可以說在s偏振光的情況下，最容易受到來自下層界面的反射光的影響。
與此相對，如圖17所示，可見在p偏振光的情況下，抗蝕劑膜2和下層氧化硅膜3的厚度變化時的抗蝕劑表面上的反射率偏差變成最小。即，在抗蝕劑膜2的下層形成了多晶硅膜5的情見下，通過使用p偏振光，能夠使反射率最難受到來自下層界面的反射光的影響。
在下列的表2中，表示上述的計算結(jié)果。
表2


由上述表2的結(jié)果知道，采用圖13示出的膜結(jié)構(gòu)，在通過水進行浸液曝光時，以86度的入射角使檢測光入射到抗蝕劑膜2表面的情況下，在考慮到來自下層界面的反射光的影響時，反射率的最大值與最小值之差，以p偏振光最小。即，可以知道，為了高精度地捕捉抗蝕劑膜2的表面，使用p偏振光是最有效的。
另外，按照在襯底上形成的膜結(jié)構(gòu)，也可以使用s偏振光和按1∶1包括s偏振光和p偏振光的45度直線偏振光。即，在本發(fā)明中，對應(yīng)于抗蝕劑膜的基底膜結(jié)構(gòu)，選擇適當(dāng)?shù)钠窆饧纯?。通過這樣選擇適當(dāng)?shù)钠窆?，在檢測光的入射角相同的情況下，與使用無偏振光的光作為檢測光的情況比較，能夠穩(wěn)定地高精度捕捉抗蝕劑膜的上部界面和下部界面。由此，能夠降低檢測光的入射角本身，也能提高設(shè)計曝光裝置的自由度。
并且，可以認(rèn)為是，在光檢測器一側(cè)只按照光強度檢測檢測光的情況下，按1∶1包括s偏振光和p偏振光的45度傾斜的直線偏振光和無偏振光能提供同等結(jié)果。進而，只要是能抑制來自下層的反射的構(gòu)造，有時使用s偏振光或無偏振光也有效。鑒于此，為了能夠選用無偏振光，對于圖1A中示出的曝光裝置20的驅(qū)動裝置31，也可以考慮給予其不但繞檢測光的光軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動偏振鏡30，而且離開檢測光的光程仍能轉(zhuǎn)動偏振鏡30，或離開檢測光的光程也能移動偏振鏡30的功能。
使用上述那樣的檢測光檢測焦點位置以后，從曝光用光源23沿著光軸34的方向射出曝光的光，通過照明光學(xué)系統(tǒng)22照射到光掩模37上。透過了光掩模37的光，通過投影光學(xué)系統(tǒng)和浸液27照射到上層抗蝕劑膜12。因此，可使上層抗蝕劑膜12感光，就能夠把光掩模37上所形成的圖形轉(zhuǎn)印在上層抗蝕劑膜12上。而后，施加熱處理并用堿性顯影液(四甲基氫氧化銨2.38wt％)實施顯影處理。其結(jié)果，能以準(zhǔn)確控制焦點的狀態(tài)進行曝光，如圖30所示，能夠高精度地形成所希望的形狀的抗蝕劑圖形12a。
如圖31所示，以該抗蝕劑圖形12a為掩模，用CF4、C2F8、CHF3等的氟化烷基類氣體對防反射膜11和中間層10進行干式蝕刻。于是，形成防反射膜圖形11a和中間層圖形10a。另外，在形成有防反射作用的中間層10而省略防反射膜11的情況下，只要用同樣的氣體對中間層10進行干式蝕刻即可。然后，在同一蝕刻室內(nèi)把氣體切換成H2/N2類或O2/N2類等對三層抗蝕劑的下層抗蝕劑膜9進行干式顯影，形成下層抗蝕劑膜圖形9a。
將如上述那樣獲得的各種圖形作為蝕刻掩模，對導(dǎo)電膜8進行干式蝕刻，如圖32所示，形成柵電極8a。然后，剝離剩余的下層抗蝕劑膜圖形9a等。
接著，如圖33所示，以柵電極8a為掩模，相對于柵電極8a自動調(diào)準(zhǔn)地向襯底1注入規(guī)定的n型雜質(zhì)。例如，用20～50keV的注入能量、1×1014cm-2以上且5×1014cm-2以下的摻雜量，離子注入砷(As)。由此，能夠形成n型低濃度雜質(zhì)區(qū)域13a。
然后，用CVD法等形成氧化硅膜等的絕緣膜以覆蓋柵電極8a，并對該絕緣膜施加各向異性蝕刻處理。于是，在柵電極8a的側(cè)壁上形成側(cè)壁絕緣膜14。這時，絕緣膜7也被蝕刻，而且形成柵絕緣膜7a。
以上述的側(cè)壁絕緣膜14和柵電極8a為掩模，相對于側(cè)壁絕緣膜14和柵電極8a自動調(diào)準(zhǔn)地向襯底1注入規(guī)定的n型雜質(zhì)。例如，用30～50keV的注入能量、1×1015cm-2以上且5×1015cm-2以下的摻雜量，離子注入砷(As)。由此，能夠形成n型高濃度雜質(zhì)區(qū)域13b。
接著，如圖34所示，用CVD法等形成氧化硅膜類的層間絕緣膜15以覆蓋側(cè)壁絕緣膜14和柵電極8a。在該層間絕緣膜15上涂敷防反射膜16。就該防反射膜16來說，也可以使用與上述防反射膜11同樣的材質(zhì)。在該防反射膜16上涂敷抗蝕劑膜17。
關(guān)于抗蝕劑膜17，也采用和上層抗蝕劑膜12情況同樣的辦法，檢測抗蝕劑膜17的表面高度，得到曝光時的焦點位置。而后，讓曝光的光照射到抗蝕劑膜17并使抗蝕劑膜17感光，施加熱處理并用堿性顯影液(四甲基氫氧化銨2.38wt％)實施顯影處理。以由此所得的抗蝕劑圖形作為掩模，用CF4、C2F8、CHF3等氟化烷基類氣體對層間絕緣膜15進行干式蝕刻，并且剝離抗蝕劑膜17。由此能夠形成接觸孔18。
用CVD法、濺射法等，在上述接觸孔18內(nèi)形成導(dǎo)電膜19。作為導(dǎo)電膜19，可以舉出，例如摻了雜質(zhì)的多晶硅膜、鎢(W)膜等高熔點金屬膜、氮化鈦(TiN)膜、銅(Cu)膜等等。如圖35所示，通過把該導(dǎo)電膜19制成圖形，就可以形成電極。在該圖形制作的時候，也可使用上述曝光方法。
此外，在制作多層布線構(gòu)造的器件的情況下，要形成層間絕緣膜使其覆蓋圖35所示狀態(tài)的導(dǎo)電膜19，在該層間絕緣膜中形成通孔，而且把銅(Cu)膜等的導(dǎo)電膜埋入到該通孔內(nèi)即可。由此，能夠制造具有多層布線構(gòu)造的CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor互補型金屬氧化物半導(dǎo)體)器件等的半導(dǎo)體器件。
另外，在上述的實施方式中，揭示了使用三層抗蝕劑法來形成柵電極8a，使用單層抗蝕劑法來形成接觸孔18的例子，但是這只是一個例子，也可以分別從單層抗蝕劑法、多層抗蝕劑法、硬質(zhì)掩模法、使用含硅感光性抗蝕劑的兩層抗蝕劑法中選擇。
(實施方式2)下面，用圖19～圖24說明本發(fā)明的實施方式2。
上述的實施方式1中，記載了在抗蝕劑膜下層使用對焦點檢測光(450nm～850nm)具有吸收性的BARC等防反射膜的例子，而在本實施方式2中，在抗蝕劑膜上形成折射率高于該抗蝕劑膜的上層膜(頂部涂覆材料)。作為該上層膜，例如，可以使用具有堿性可溶性、對焦點檢測光(450nm～850nm)具有吸收性、折射率高的膜。除此以外的結(jié)構(gòu)，基本上都與實施方式1的情況相同。
圖19表示本實施方式2的襯底1上的膜構(gòu)造例。如圖19所示，本實施方式2的膜構(gòu)造具有在該襯底1主表面上形成的200nm的氧化硅膜3、在該氧化硅膜3上形成的78nm的防反射膜4、在該防反射膜4上形成的180nm的抗蝕劑膜2和在該抗蝕劑膜2上形成的30nm的上層膜6。
這里，就上層膜6的材質(zhì)的例子進行說明。作為上層膜6，可以舉出以下的膜，即，例如將通過以相對于和非極性聚合性單體的總和的4成～10成(沒有非極性聚合性單體)的比例對含有酸性基的聚合性單體進行共聚而使之具有堿性溶解性的聚合物作為主要成分，在該聚合物中通過酯鍵、醚鍵、酰胺鍵使對450nm～850nm的長波長區(qū)域具有吸收作用的色素修飾聚合物主鏈的材質(zhì)的膜。更詳細(xì)點說，作為上層膜6的材質(zhì)，可以使用以下材質(zhì)，即，將通過以相對于和非極性聚合性單體的總和的4成～10成(沒有非極性聚合性單體)的比例對含有羧基或酚基或氟化醇基、磺酸基或無水馬來酸基的聚合性單體進行共聚而使之具有堿性溶解性的聚合物作為主要成分，在該聚合物中通過酯鍵、醚鍵、酰胺鍵使具有對450nm～850nm的長波長區(qū)域有吸收作用的偶氮類、醌類、花青類、酞花青類、靛青類母核的色素修飾聚合物主鏈的材質(zhì)。具體點說，作為上層膜6，可以使用以下膜，即，通過使含有氟化醇基的聚合性單體聚合而使之具有堿性溶解性的聚合物作為主要成分，在該聚合物中通過酯鍵使具有對450nm～850nm的長波長區(qū)域有吸收作用的靛青類母核的色素修飾聚合物主鏈的膜。
如上所述，通過在抗蝕劑膜2上形成上層膜6，能夠提高上層膜6表面的反射率，就能高精度地捕捉到上層膜6與浸液27的界面。由此，和實施方式1的情況同樣，能夠?qū)崟r進行曝光時的焦點檢測。
本申請發(fā)明人研究了通過水進行浸液曝光時各偏振光在上層膜6的上下界面的反射率對入射角的依賴關(guān)系，下面說明其研究結(jié)果。
圖20表示通過水進行浸液曝光時各偏振光在水/上層膜界面上的反射率對入射角的依賴關(guān)系。
如圖20所示，在所有入射角中，s偏振光的反射率高于無偏振光和p偏振光的反射率。因此，使用了無偏振光的光時，和實施方式1同樣，其p偏振光成分侵入到抗蝕劑內(nèi)部并在內(nèi)部反射面進行反射，由此可知焦點檢測精度會下降。與此相對，通過只使用s偏振光就能夠減少侵入到抗蝕劑內(nèi)部的光，從而推測出焦點檢測精度下降的程度有減少的傾向。
圖21表示通過水進行浸液曝光時各偏振光在上層膜/抗蝕劑界面上的反射率對入射角的依賴關(guān)系。
如圖21所示，在所有入射角中，s偏振光的反射率都高于無偏振光和p偏振光的反射率，獲得和圖7～圖9同樣的結(jié)果。即，可知，通過使用s偏振光，來自上層的透過光在上層膜/抗蝕劑界面上的反射率也提高了。與此相對，觀察上層膜/抗蝕劑界面上的p偏振光反射率時，如圖21所示，可知p偏振光的反射率極低，是接近無反射的狀態(tài)。
從以上可以推測，在本實施方式2的情況下，上層膜表面反射率的值本身在s偏振光的情況下為最高，但是s偏振光情況下下層界面的反射率也將提高，鑒于此，通過使用p偏振光作為檢測光，能夠最高精度地捕捉特定界面(上層膜和水的界面)。
因此，本申請發(fā)明人為了確定上述內(nèi)容，進行了如下的計算，下面說明其結(jié)果。
具體點說，在圖19所示的膜構(gòu)造中，在改變抗蝕劑膜2的厚度以及氧化硅膜3的厚度的同時，考慮到由下層薄膜而引起的光的干涉，和實施方式1的情況同樣，以86度的入射角計算上層膜6表面上的反射率。圖22～圖24表示該計算結(jié)果。
圖22表示考慮到下層干涉情況下的浸液曝光時的s偏振光在上層膜表面的反射率，圖23表示考慮到下層干涉情況下的浸液曝光時的p偏振光在上層膜表面的反射率，圖24表示考慮到下層干涉情況下的浸液曝光時的無偏振光在上層膜表面的反射率。
如圖22所示，可知在s偏振光的情況下，隨著抗蝕劑膜2和下層氧化硅膜3的厚度變化，上層膜表面的反射率偏差也變成了最大。由此，可以說在s偏振光的情況下，最容易受到來自下層界面的反射光的影響。
與此相對，如圖23所示，可知在p偏振光的情況下，抗蝕劑膜2和下層氧化硅膜3的厚度變化時的上層膜表面的反射率偏差也變成了最小。即，可以說在p偏振光的情況下，最難受到來自下層界面的反射光的影響。
下列的表3表示上述的計算結(jié)果。
表3


由上述表3的結(jié)果可知，采用圖19示出的膜結(jié)構(gòu)，在通過水進行浸液曝光時以86度的入射角使檢測光入射到上層膜6表面的情況下，考慮來自下層界面的反射光的影響時，反射率的最大值和最小值之差，以p偏振光最小。即，可以知道，為了高精度地捕捉到上層膜6的表面，使用p偏振光是最有效的。
本實施方式2的情況下，也可以采用和上述實施方式1的情況同樣的辦法來檢測曝光時的焦點位置。并且，本實施方式2的上層膜6由于能溶解于堿性溶液，所以能夠在抗蝕劑膜2顯影時除去上層膜6。因而，采用本實施方式2的曝光裝置20來制造半導(dǎo)體裝置的時候，也可以經(jīng)過和實施方式1的情況同樣的工序來制造CMOS器件等所希望的半導(dǎo)體裝置。
(實施方式3)
下面，用圖3說明本發(fā)明的實施方式3。在本實施方式3中，在曝光時對焦點位置進行檢測的焦點位置檢測裝置的結(jié)構(gòu)和實施式1中的曝光裝置20的情況不同。除此以外的結(jié)構(gòu)，基本上和實施方式1的情況同樣。
如圖3所示，在本實施方式3中，在偏振鏡30與襯底1之間設(shè)置光彈性調(diào)制器35，在襯底1與光檢測器32(參照圖1A、1B)之間設(shè)置檢光器36。并且，在本實施方式3中，作為檢測光，使用入射角度和波長為變量的45度傾斜的直線偏振光。作為偏振鏡30，可以使用和實施方式1同樣的偏振鏡。檢光器36具有將上述入射角度和波長作為變量進行處理的偏振板、透鏡、棱鏡、多路CCD等的光學(xué)元件，并檢測各變量下的s偏振光、p偏振光的光強度，用ρ＝Rp/Rs＝tan(ψ)e(iΔ)對檢測光的偏振狀態(tài)進行橢圓偏振分析。另外，tan(ψ)等于p偏振光和s偏振光的復(fù)反射系數(shù)之比的振幅，Δ是指p偏振光和s偏振光的反射系數(shù)之間的相位差。
本實施方式3中，在圖1A示出的曝光裝置20上設(shè)置存儲襯底1上的膜結(jié)構(gòu)的光學(xué)常數(shù)的存儲裝置(未圖示)，用運算處理部33通過模型處理求出各膜的膜厚并倒過來推算抗蝕劑膜表面的高度。并且，為了提高數(shù)據(jù)取得速度，設(shè)有光彈性調(diào)制器35。通過適當(dāng)?shù)乜刂七@個光彈性調(diào)制器35，就能夠以高精度進行高速的波長掃描測定。
在本實施方式3的情況下，進行上述那樣的運算，也能夠用和上述實施方式1的情況基本同樣的辦法，檢測曝光時的焦點位置。并且，在采用本實施方式3的曝光裝置20來制造半導(dǎo)體裝置的時候，也可以經(jīng)過和實施方式1的情況同樣的工序來制造CMOS器件等所希望的半導(dǎo)體裝置。
(實施方式4)下面，用圖25說明本發(fā)明的實施方式4。在本實施方式4中，在抗蝕劑下面形成對檢測光的波長區(qū)域具有高吸收性能的防反射膜。除此以外的結(jié)構(gòu)，基本上和實施方式1的情況同樣。
如上所述通過形成對檢測光的波長區(qū)域具有高吸收性能的防反射膜，能夠抑制檢測光向防反射膜的下層的膜的侵入，能夠減少由防反射膜的下層的膜厚和材質(zhì)等各種條件的變動而引起的焦點檢測誤差。
上述檢測光的波長通常約為450nm～850nm，在本實施方式4中，選擇能吸收450nm以上波長的光的材料作為防反射膜4(參照圖5)的材料。例如，可以選擇包括Al、Cu、Ti、W的無機材料作為防反射膜4的材料。如圖5所示，防反射膜4可以由單層膜構(gòu)成，也可以由2層以上的膜構(gòu)成。例如，可以層疊上述那樣的無機材料膜而形成防反射膜4，或?qū)盈B無機材料膜和有機材料膜而形成防反射膜4。在層疊無機材料膜和有機材料膜的情況下，最好在無機材料膜上形成有機材料膜。這時，也可使用透明的膜作為有機材料膜。
如上所述，在使用無機材料的防反射膜4的情況下，鑒于防反射膜4的電性質(zhì)，一般認(rèn)為在圖形形成后往往需要除去防反射膜4。因而可以僅由有機材料構(gòu)成防反射膜4。例如，可以由含有對上述檢測光的波長區(qū)域具有吸收性能的色素等介質(zhì)的聚合物等構(gòu)成防反射膜4。
在這里，就本實施方式4的防反射膜4的材質(zhì)例進行具體說明。該防反射膜4可由在酸催化劑交聯(lián)性聚合物中通過酯鍵、醚鍵、酰胺鍵使對450nm～850nm的長波長區(qū)域具有吸收性的色素和對曝光波長具有吸收性的色素修飾聚合物主鏈的材料，和含有供給酸的成分的材料構(gòu)成。更詳細(xì)地說，作為可用于防反射膜4的材質(zhì)，可以舉出以下材質(zhì)，即，在含有酸催化劑交聯(lián)性交聯(lián)劑和交聯(lián)反應(yīng)點的聚合物的混合物或聚合物中含有環(huán)氧等的交聯(lián)性側(cè)鏈的材料中，用酯鍵、醚鍵、酰胺鍵使對450nm～850nm的長波長區(qū)域具有吸收性的色素和對曝光波長(例如193nm)具有吸收性的色素修飾聚合物主鏈的材料，和含有酸或熱酸發(fā)生劑的材料。更具體點說，作為防反射膜4，可以列舉出以下材料，即，在具有甲氧基甲氨基的交聯(lián)劑和具有羥基的聚合物的混合物中，用酯鍵、醚鍵、酰胺鍵使含有對450nm～850nm的長波長區(qū)域具有吸收性的靛青類母核的色素和含有對上述曝光波長具有吸收性的苯環(huán)的化合物修飾聚合物主鏈的材料，和含有熱酸發(fā)生劑的材料。
作為上述色素，可以使用具有偶氮類、醌類、花青類、酞花青類、靛青類母核的色素。
在圖25中，示出在抗蝕劑膜下形成了含有上述色素的防反射膜的情況(實線)下和未形成的情況(虛線)下，通過水進行浸液曝光時各偏振光在抗蝕劑表面的反射率。
如圖25所示，可知通過形成對檢測光的波長區(qū)域具有高吸收性能的防反射膜，即使在防反射膜以下的層的氧化硅膜的膜厚變動的情況下，也能抑制反射率的偏差。這是因為通過形成對檢測光的波長區(qū)域具有高吸收性能的防反射膜，能夠抑制檢測光侵入到防反射膜以下的層，所以能夠抑制因位于防反射膜以下的層的膜厚的變動而引起的焦點檢測位置的變動。從圖25的結(jié)果可以推測，p偏振光在抗蝕劑最表面的反射率的偏差減小，通過使用p偏振光，能夠以最高精度檢測焦點位置。
并且，本申請發(fā)明人也研究了防反射膜的涂敷膜厚，因而用圖26和圖27說明其研究結(jié)果。
在改變形成于具有下述膜構(gòu)造的各個襯底上的防反射膜的厚度，并以86度的入射角向該防反射膜上的抗蝕劑膜入射波長633nm的光的情況下，對抗蝕劑膜和防反射膜的界面上的光反射率與防反射膜厚度之間的關(guān)系進行了研究。此外，數(shù)值孔徑(NA)約為1.327，并選擇s偏振光、p偏振光、45度直線偏振的光作為照射光。
圖26表示在襯底上介以厚度200nm的氧化膜而形成防反射膜，在該防反射膜上形成厚度180nm的抗蝕劑膜，又在該抗蝕劑膜上存在作為浸液的水的情況下的抗蝕劑膜和防反射膜之間界面的反射率與防反射膜厚度的關(guān)系；圖27表示在襯底上介以厚度100nm的鎢(W)膜而形成防反射膜，在該防反射膜上形成厚度180nm的抗蝕劑膜，又在該抗蝕劑膜上存在作為浸液的水的情況下的抗蝕劑膜和防反射膜之間界面的反射率與防反射膜厚度的關(guān)系。
如圖26和圖27所示，可知隨著防反射膜厚度的變化，反射率也在變化。因此，通過適當(dāng)選擇防反射膜的厚度，即使在基底薄膜的材質(zhì)不同的情況下，也能降低反射率。
本實施方式4的情況也可以用和上述實施方式1同樣的方法檢測曝光時的焦點位置。此外，在使用本實施方式4的曝光裝置20來制造半導(dǎo)體裝置的時候，也可以經(jīng)過和實施方式1的情況同樣的工序來制造CMOS器件等所希望的半導(dǎo)體裝置。
(實施方式5)接著，用圖4說明本發(fā)明的實施方式5。在本實施方式5中，將氣體(例如空氣)而不是液體作為曝光介質(zhì)。
如圖4所示，本實施方式5的曝光裝置20具備包含射出曝光光束的曝光用光源23的照明光學(xué)系統(tǒng)22、光掩模37、把曝光光束導(dǎo)向襯底1的投影光學(xué)系統(tǒng)24、放置襯底1的臺21、射出焦點位置檢測用檢測光的檢測光光源29、可將從該檢測光光源29射出的檢測光設(shè)成特定偏振光的偏振鏡30、可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動該偏振鏡30的驅(qū)動裝置31、對通過偏振鏡30變成特定偏振光的檢測光照射到襯底1上時的反射光進行檢測的光檢測器32、以及與光檢測器32連接并利用檢測光的反射光振幅和相位差以及在襯底1上形成的膜的光學(xué)常數(shù)來計算出焦點位置的運算處理部33。作為這些各部件，可以使用和實施方式1情況同樣的部件。
如上所述，在使用氣體作為曝光介質(zhì)的曝光裝置20的情況下，也可以使用和上述各實施方式的情況同樣的檢測光來檢測焦點位置。此外，在使用本實施方式5的曝光裝置20來制造半導(dǎo)體裝置的時候，也可以經(jīng)過和實施方式1的情況同樣的工序來制成CMOS器件等所希望的半導(dǎo)體裝置。
雖然以上對本發(fā)明的實施方式進行了說明，但最初就有對各實施方式的結(jié)構(gòu)進行適當(dāng)組合的設(shè)想。
雖然對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明和表示，但這些只是為了舉例，并非對其加以限定，顯而易見發(fā)明的構(gòu)思和范圍僅由一同附上的權(quán)利要求書來限定。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其具備在襯底主表面上形成包括被加工膜的第一膜的工序；在上述第一膜上形成包括感光性材料的第二膜的工序；對上述第二膜照射焦點檢測光，利用從上述焦點檢測光中取出的特定偏振光來檢測曝光時的焦點位置的工序；使上述第二膜曝光的工序；將上述第二膜制成圖形的工序；以及將已制成圖形的上述第二膜作為掩模，將上述第一膜制成圖形的工序。
2.按照權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，上述偏振光是p偏振光、s偏振光、以及含有s偏振光和p偏振光的45度直線偏振光的任一種。
3.按照權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，上述偏振光是含有s偏振光和p偏振光的45度直線偏振光，利用上述s偏振光和上述p偏振光的振幅和相位差、以及上述第一膜和上述第二膜的光學(xué)常數(shù)，計算出上述曝光時的焦點位置。
4.按照權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，上述第二膜的形成工序包括在上述第一膜上形成防反射膜的工序，該防反射膜對上述焦點檢測光的波長區(qū)域具有吸收性；以及在上述防反射膜上形成上述第二膜的工序。
5.按照權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，上述防反射膜是包括有機材料和無機材料的至少一方的膜。
6.按照權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，上述防反射膜是有機材料的膜，并含消對上述焦點檢測光的波長區(qū)域具有吸收性的化合物。
7.按照權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，上述曝光工序是浸液曝光工序。
8.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其具備在襯底主表面上形成包括被加工膜的第一膜的工序；在上述第一膜上形成包括感光性材料的第二膜的工序；在上述第二膜上形成折射率高于該第二膜的第三膜的工序；對上述第三膜照射焦點檢測光，利用從上述焦點檢測光中取出的特定偏振光來檢測曝光時的焦點位置的工序；使上述第二膜曝光的工序；去除上述第三膜并且將上述第二膜制成圖形的工序；以及將已制成圖形的上述第二膜作為掩模，將上述第一膜制成圖形的工序。
9.按照權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，上述第三膜含有對上述焦點檢測光的波長區(qū)域具有吸收性的化合物。
10.按照權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，上述曝光工序是浸液曝光工序。
全文摘要
在襯底(1)的主表面上形成絕緣膜(7)。在絕緣膜(7)上形成導(dǎo)電膜(8)，在該導(dǎo)電膜(8)上形成下層抗蝕劑膜(9)、中間層(10)、防反射膜(11)和上層抗蝕劑膜。通過檢測該上層抗蝕劑膜的高度來檢測曝光時的焦點位置。在檢測曝光時的焦點位置之際，使焦點檢測光照射到上層抗蝕劑膜。在檢測了焦點位置以后，使上層抗蝕劑膜曝光、顯影，形成抗蝕劑圖形(12a)。以抗蝕劑圖形(12a)為掩模，將中間層(10)和防反射膜(11)制成圖形，使下層抗蝕劑膜(9)顯影。以這些圖形為掩模對導(dǎo)電膜(8)進行蝕刻，形成柵電極。
文檔編號H01L21/3213GK1983510SQ20061006394
公開日2007年6月20日 申請日期2006年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月29日
發(fā)明者石橋健夫 申請人:株式會社瑞薩科技