JP2001356466A - ハイブリッド位相シフト・マスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学的露光ツールの使用によって、集積回路
に対応するリソグラフィック・パターンをマスクから半
導体基板上に光学的に転写するためのハイブリッド・マ
スクを形成する方法を提供すること。 【解決手段】 この方法は、低透過率位相シフト・マス
ク（パターン）と非位相シフト・マスク（パターン）の
一方を利用してマスク上に少なくとも１つのクリティカ
ルでないフィーチャを形成するステップと、高透過率位
相シフト・マスク（パターン）を利用してマスク上に少
なくとも１つのクリティカルなフィーチャを形成するス
テップとを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リソグラフィで使
用するフォトマスク（マスク）の設計に関するものであ
り、より詳細には、ただ１回の露光によって位相シフト
・フィーチャと非位相シフト・フィーチャの両方を形成
することを可能にするハイブリッド・マスクの使用に関
するものである。

【０００２】本発明はまた、例えば、放射線の投影ビー
ムを供給するための放射線システムと、マスクを保持す
るためのマスク・テーブルと、基板を保持するための基
板テーブルと、マスク上のパターンの少なくとも一部分
を基板のターゲット部分に投影するための投影システム
と、を有するリソグラフィ装置における、そのようなマ
スクの使用に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】リソグラフィ投影装置は、例えば集積回
路（ＩＣ）の製造で使用することができる。そのような
場合、マスクは、ＩＣの個々の層に対応する回路パター
ンを含む場合があり、このパターンを、放射線感光材料
（レジスト）の層で被覆された基板（シリコン・ウェ
ハ）上のターゲット部分（例えば１つまたは複数のダイ
を有している）にイメージすることができる。一般に、
単一のウェハが、１度に１つずつ投影システムによって
連続的に放射される隣接ターゲット部分の回路網全体を
含んでいる。１つの形式のリソグラフィ投影装置では、
各ターゲット部分が、一括してマスク・パターン全体を
ターゲット部分に露光することによって照射される。そ
のような装置は、一般にウェハ・ステッパと呼ばれる。
一般にステップ・アンド・スキャン装置と呼ばれる代替
の装置では、投影ビーム下で所与の基準方向（「スキャ
ン」方向）にマスク・パターンを漸次スキャンし、それ
と同時に、この方向と平行に、あるいは反平行に基板テ
ーブルを同期させてスキャンすることによって各ターゲ
ット部分が照射される。一般に、投影システムが倍率Ｍ
（通常は、Ｍ＜１）を有するので、基板テーブルがスキ
ャンされる速度Ｖは、マスク・テーブルがスキャンされ
る速度のＭ倍となる。ここに記述したリソグラフィ装置
に関するより多くの情報を、例えば参照により本明細書
に組み込む米国特許第６０４６７９２号から得ることが
できる。

【０００４】リソグラフィ投影装置を用いた製造プロセ
スでは、マスク・パターンは、放射感光材料（レジス
ト）の層によって少なくとも部分的に覆われた基板上に
イメージされる。このイメージング・ステップの前に、
基板にプライミング、レジスト・コーティング、ソフト
・ベークなど様々な処置を施すことができる。露光後
に、露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハード・ベーク、
およびイメージされたフィーチャの測定／検査など他の
処置を基板に施すこともできる。この一連の処置は、デ
バイス、例えばＩＣの個々の層をパターン付けするため
の基礎として用いられている。次いで、そのようなパタ
ーン付き層に、エッチング、イオン注入（ドーピン
グ）、メタライゼーション、酸化、化学機械研磨など様
々なプロセスを施すことができる。これらは全て個々の
層を完成させるためのものである。複数の層が必要な場
合、処置全体、またはその変形が、新たな各層ごとに繰
り返されなければならない。最終的に、デバイスのアレ
イが基板（ウェハ）上に存在することになる。次いで、
これらのデバイスを、ダイシングやソーイングなどの技
法によって互いに分離し、個々のデバイスを、例えばキ
ャリアに取り付けるか、あるいはピンに接続することが
できる。そのようなプロセスに関する詳しい情報は、例
えば、参照により本明細書に組み込むピーター・ファン
・ツァント（Ｐｅｔｅｒ ｖａｎ Ｚａｎｔ）の著書
「マイクロチップの製造；半導体処理のための実用ガイ
ド（Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ
Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃ
ｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）」第３版，
マグローヒル出版社，１９９７，ＩＳＢＮ０−０７−０
６７２５０−４から得ることができる。

【０００５】本明細書では、簡略化のために、以後、投
影システムを「レンズ」と呼ぶ場合がある。しかしこの
用語は、例えば屈折光学系、反射光学系、反射屈折光学
系を含めた様々なタイプの投影システムを包含するもの
として広く解釈すべきである。また、放射線システム
は、放射線の投影ビームを方向付け、成形し、または制
御するための、これらの設計タイプのいずれかに従って
動作する構成要素を含むことができ、そのような構成要
素も以下で総称して、または個別に「レンズ」と呼ぶ。
さらに、リソグラフィ装置は、２つ以上の基板テーブル
（および／または２つ以上のマスク・テーブル）を有す
るタイプのものであってよい。そのような「多段」デバ
イスでは、追加のテーブルを並列して使用することがで
き、あるいは１つまたは複数のテーブルに関して予備ス
テップを行い、その一方で１つまたは複数の他のテーブ
ルを露光に使用することができる。二段リソグラフィ装
置は、例えば、参照により本明細書に組み込む米国特許
第５９６９４４１号およびＷＯ９８／４０７９１号に記
載されている。

【０００６】本明細書では、ＩＣ製造においてリソグラ
フィ装置およびマスクを使用することに特に言及する場
合があるが、そのような装置およびマスクが多くの他の
可能な適用例を有することをはっきりと理解されたい。
例えば、それらを、集積光学系、磁区メモリ用の誘導お
よび検出パターン、液晶表示パネル、薄膜磁気ヘッドな
どの製造に使用することができる。そのような代替適用
例では、本明細書における用語「レティクル（焦点
板）」、「ウェハ」、または「ダイ」の使用を、より一
般的な用語「マスク」、「基板」、および「ターゲット
部分」でそれぞれ置き代えることができることを当業者
は理解されよう。

【０００７】本明細書では、用語「放射線」および「ビ
ーム」を、紫外放射線（例えば、波長３６５、２４８、
１９３、１５７、または１２６ｎｍ）、およびＥＵＶ
（例えば波長が５〜２０ｎｍの範囲内の極紫外放射）を
含めた全てのタイプの電磁放射線を包含するように使用
する。

【０００８】米国特許第５３４０７００号（参照により
本明細書に組み込む）は、イメージ分解によって画定さ
れた分解能以下のフィーチャを印刷する方法を記述す
る。より具体的には、この方法はまず、分解能以下のフ
ィーチャをはるかに多数のフィーチャに分解し、それに
よりフィーチャ・エッジを互いに十分に離隔し、フィー
チャ・エッジの仮想イメージが互いに「非相関」になる
ようにする。すなわち、エッジが光学的に「隔離」され
る。そのような分解されたマスクを所定の複数回の露光
ステップで露光することによって、ほぼ半波長のコンタ
クト・ホール・フィーチャを適切に画定することができ
ることが示された。米国特許出願第５３４０７００号の
方法は、線フィーチャの印刷に負作動フォトレジストを
利用する。これは、負作動フォトレジストが本来的によ
り低質の分解能を有するため、コンタクト・ホール・フ
ィーチャの印刷には、複数回露光のイメージ分解方法が
最適であるからである。米国特許出願第５３４０７００
号で開示されている方法は、非常に高い印刷分解能可能
性を有するが、それにもかかわらず、主に、イメージを
分解することが比較的複雑であるという理由で、産業上
広く採用されてはいない。さらに、複数回露光マスキン
グ・ステップを利用する方法はどれも、リソグラフィ露
光装置の処理能力に悪影響を及ぼす。

【０００９】近年、露光波長以下での製造に関して実行
可能な代替方法として、当業界では位相シフト・マスク
（ＰＳＭ）が徐々に受け入れられつつある。初期の設計
（Ｌｅｖｅｎｓｏｎ等、１９８２年）以来、多くの形態
のＰＳＭが数年にわたって開発されてきた。それらのう
ち、２つの基本的な形態のＰＳＭ、すなわち、図１に示
される交互ＰＳＭ（「ａｌｔＰＳＭ」）と、図２に示さ
れる減衰ＰＳＭ（「ａｔｔＰＳＭ」）とが最もよく研究
されてきた。

【００１０】イメージ形成の点からは、ａｌｔＰＳＭ
は、ライン（線）とスペースとの比が約１：１のフィー
チャに関して０次回折をなくして２つのビーム、すなわ
ち±１次の回折を伴うイメージ・パターンを形成する。
このタイプのＰＳＭは、「強い」ＰＳＭとも呼ばれる。
「弱い」ＰＳＭは、イメージ形成に関して０次回折成分
が存在することを表す。ＰＳＭが強ければ強いほど０次
回折成分が小さくなり、逆も同様である。理論上、ａｌ
ｔＰＳＭは、元の空間周波数の倍のイメージ・パターン
を形成することができる。したがって、パターン分解能
を２倍精密にすることができる。ａｌｔＰＳＭは、最良
の分解能改良可能性を提供するのでしばしば「強い」Ｐ
ＳＭと呼ばれる。ａｌｔＰＳＭに関して取り得る最大の
分解能可能性を達成するために、比較的コヒーレントな
照明を使用するのが一般的である。しかしこれは、すで
に非常に強い光近接効果（ＯＰＥ）をさらに強める。そ
のような強いＯＰＥは、制御下で限界寸法（ＣＤ）変更
を得るのが困難であることを主な原因として、広い範囲
のフィーチャ・ピッチに関するａｌｔＰＳＭの使用に本
質的に制限を与える。

【００１１】ａｌｔＰＳＭは、図１に示されるように、
明領域または暗領域マスクであってよい。図１に示され
るように、フィーチャ１０は、要素１４および１２によ
って形成される０−π位相シフト・ペア間に配置され
る。図中、Ｓは、（例えば石英またはＣａＦ₂からな
る）マスク基板（キャリア・プレート）を示し、Ｃはク
ロム領域を示す。現在、マスク設計用の明領域ａｌｔＰ
ＳＭを実装する際にいくつかの重大な障害が存在してい
る。１つは、位相矛盾を生むことなく０−π位相ペアを
割り当てるというほぼ不可能な課題である。しばしば、
多くの設計的な妥協をしなければならず、あるいは分解
能向上の有効性を大幅に低減しなければならない。さら
に、意図されていない領域で生じる位相偏移（０からπ
へ、またはその逆）によって、望ましくないレジスト・
パターンが形成される。前述したことを是正するため、
非常に複雑な位相偏移、または望ましくないこれらのレ
ジスト・パターンをなくすための追加の露光マスクの実
施を利用しなければならない（例えば参照により本明細
書に組み込む米国特許出願第５５７３８９０号および米
国特許出願第５８５８５８０号参照）。

【００１２】近年、暗領域実装にかなりの注目が集まっ
ている。これは、一部には、位相割当て問題に対処する
のが簡単であり、かつ望ましくないレジスト・パターン
を第２の露光マスクによって効果的に「トリム（調
整）」することができるためである。ライン／スペース
・パターンに関して暗領域ａｌｔＰＳＭを利用するため
に、２つの露光マスクが必要とされる。１つは非位相シ
フト・クロム・マスクであり、もう１つの露光マスクは
暗領域ａｌｔＰＳＭである。典型的な実施例では、ａｌ
ｔＰＳＭは、単に、クロム・マスク露光が行われた後に
ゲート電極フィーチャの幅を「トリム」するために使用
される。バイナリ・クロム・マスクは明領域タイプであ
るため、この露光マスクがまた、ａｌｔＰＳＭ露光中の
意図されていない位相偏移によって形成された望ましく
ないレジスト・パターンをなくす働きをする。前述した
ことの一例が図３に示されており、これらの図は、結果
として得られるレジスト・パターンを示す。具体的に
は、図３の（ａ）および（ｂ）は、暗領域ａｌｔＰＳＭ
の光近接効果を図示し、仮想イメージ強度（Ｉ）は、要
素２０および２２として示される０−π窓ペアのサイズ
および近接の影響を受ける場合がある。

【００１３】暗領域ａｌｔＰＳＭを用いて位相割当ての
複雑さを大幅に低減することができるが、過度に強い光
近接効果（ＯＰＥ）の問題が、ゲート・フィーチャに関
する限界寸法の制御を依然として厳しく制限する場合が
ある。０−π窓ペアの長さおよび幅がサブミクロン寸法
であるとき、それらは強いＯＰＥを受ける場合がある。
図３の（ａ）および３（ｂ）に示されるように、隣接す
る０−πペアと、０−π−０またはπ−０−π窓の近接
も、強いＯＰＥを生じる。ＯＰＥの別の形態は、コーナ
ー丸め効果である。比較的コヒーレントな照明を使用す
ることにより、コーナーでの磁場がはるかに強くなる。
０−π窓ペアの長さが十分に大きくない場合、印刷され
る窓パターンが楕円形状になる。したがってそのとき、
「トリムされた」ゲート・フィーチャは、図５の（ａ）
〜（ｄ）に示されるように湾曲する。積極的な光近接補
正（ＯＰＣ）を適用することができるが、追加されるマ
スク設計の複雑さ、および依然として強い残余ＯＰＥが
最小フィーチャ・ピッチに対する根本的な制限を課す。
さらに、上述したように、露光が２回必要であること
が、リソグラフィ露光装置の処理能力を不利に低減す
る。

【００１４】ａｔｔＰＳＭは通常、「弱い」ＰＳＭと記
述されている。ＫｒＦ露光波長適用例では、市販されて
いる減衰マスク・ブランクが５％〜８％の光化学波長透
過範囲を有する。ａｔｔＰＳＭは、０次回折がイメージ
・パターンを形成することを可能にし、そのため分解能
向上可能性はａｌｔＰＳＭ程良くはない。一方、ＯＰＥ
の程度はより小さくなる。さらに、マスク設計は、ａｌ
ｔＰＳＭに比べてはるかに複雑さが低減している。これ
は、ライン／スペース・スタイル・マスク・パターンを
作成するときに、５％〜８％ａｔｔＰＳＭの設計が、バ
イナリ・クロム・マスクと何の違いもないからである。
より良い分解能を得るために、より高い透過パーセント
の使用が必要であることが観察されている。これは、そ
うすることにより、０次回折がさらに減少するからであ
る。したがって、ａｔｔＰＳＭに関する可能な最良の分
解能向上は、図４に示されるクロムレス位相シフト・マ
スク（「ＣＬＭ」）など、光化学波長減衰を有さないも
のである。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、欧州特許
出願ＥＰ０９８０５４２号（参照により本明細書に組み
込む）に、ＣＬＭを非コヒーレント照明（σ＞０．６）
と共に使用して、より良いＣＤ制御を得ることができる
ことを開示している。先進のオフ・アクシス照明（「Ｏ
ＡＩ」）を使用して、パターニング性能をさらに改善す
ることができる。ＯＡＩを用いたハーフトーンＣＬＭ
は、サイズが露光波長の４分の１のフィーチャ幅を印刷
することができることが示されている。しかし、そのよ
うな高い透過パーセントに関する下側は、露光中の光化
学波長のリーク・スルーになる。これは、２つの位相エ
ッジが、破壊的な干渉を生むことができないよう十分に
離隔されているときに生ずる。このとき、レジストが露
光されて望ましくないパターンを生ずる。これを防止す
るために、「広く開いた」領域を、不透明クロムによっ
て、または周期的な位相エッジ・パターン（ハーフトー
ン・パターン）を用いて白くすることによって、パター
ン領域全体に関する連続的な暗干渉を確実にしなければ
ならない。複雑な近接効果に対処することを避けるため
に、現在、どちらの方法も非常に大きなフィーチャ・パ
ターンに制限されている。

【００１６】したがって、高い分解能の「クリティカル
な」フィーチャを印刷し、かつ同時に低い分解能の「ク
リティカルでない」フィーチャを印刷することができる
ようにするフォトマスクであって、光近接補正技法の全
体的な必要性を低減し、かつ「クリティカルな」フィー
チャに関する改善されたＣＤ制御を提供するフォトマス
クが依然として必要とされている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前述の必要性を満たすた
めに、本発明の目的は、イメージすべき所望のデバイス
（例えば集積回路）のクリティカルなフィーチャのみを
強い位相シフト・マスク・パターンによって形成し、他
の「クリティカルでない」フィーチャは弱い位相シフト
または非位相シフト・クロム・マスク・パターンによっ
て形成する「ハイブリッド」マスクを提供することであ
る。

【００１８】より具体的には、本発明は、集積回路のゲ
ート電極など高分解能精密マスク・フィーチャが高い透
過パーセント（例えば、＞１０％）のａｔｔＰＳＭ（ま
たはＣＬＭ）を用いてデザインされ、局所相互接続やコ
ンタクト・ランディング・パッドなどより粗いフィーチ
ャが、非位相シフト・クロムまたは標準の（例えば５〜
８％）低透過率を用いてデザインされる「ハイブリッ
ド」マスクに関するものである。クリティカルなことに
は、精密マスク・フィーチャと、より粗いフィーチャと
の両方が、本発明のハイブリッド・マスクのただ１回の
露光によって同時に形成される。

【００１９】本発明はまた、ハイブリッド・マスクを形
成する方法に関するものである。この方法は、低透過率
位相シフト・マスク（パターン）または非位相シフト・
マスク（パターン）の一方を利用してマスク上に少なく
とも１つのクリティカルでないフィーチャを形成するス
テップと、高透過率位相シフト・マスク（パターン）を
利用してマスク上に少なくとも１つのクリティカルなフ
ィーチャを形成するステップとを含む。

【００２０】以下さらに詳細に説明するように、本発明
は、従来技術に優る大きな利点を提供する。最もクリテ
ィカルなことには、本発明のハイブリッド・フォトマス
クは、高分解能の「クリティカルな」フィーチャを印刷
し、かつ同時に低分解能の「クリティカルでない」フィ
ーチャを印刷することができ、それにより光近接補正技
法に対する全体的な必要性を低減し、かつ「クリティカ
ルな」フィーチャに関する改善されたＣＤ制御を提供す
る。

【００２１】さらに、本発明のハイブリッド・マスク
は、所望のフィーチャを形成するために１回の露光しか
必要としないため、二重露光および位置合わせを実施す
る必要性をなくすことによって、製造プロセスの総処理
能力が有利に増大する。

【００２２】本発明の追加の利点は、本発明の例示実施
形態の以下の詳細な説明から当業者に明らかになろう。

【００２３】以下の詳細な説明および添付概略図面を参
照することによって、本発明自体を、詳細な目的および
利点と共により良く理解することができる。

【００２４】図中において、同じ符号は同じ部品を示し
ている。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の「ハイブリッド」マスク
の以下の詳細な説明は、マスク自体と、マスクを形成す
る方法との両方に関するものである。本発明の理解を容
易にするために、以下の説明では、今日の現状技術の相
補型金属酸化膜（「ＣＭＯＳ」）デバイスに含まれる
「クリティカルな」ゲート・フィーチャを形成するため
にハイブリッド・マスクを利用する方法を詳述している
ことに留意されたい。しかし、本発明がＣＭＯＳデバイ
スでの使用に限定されないことに留意されたい。実際、
本発明は、多数の異なるタイプの半導体設計、およびそ
のような半導体の形成方法、ならびに薄膜ヘッド、磁区
メモリ、マイクロメカニカル・デバイスなど他のデバイ
スの形成に利用することができる。

【００２６】集積回路（ＩＣ）を製作するとき、最もク
リティカルなマスキング層は、ゲート電極マスクであ
る。特に、現状技術のＣＭＯＳデバイスを製造すると
き、ゲート電極の幅が速度性能を決定する。高性能ＩＣ
を得るためには、より小さく、より均一なゲート・フィ
ーチャが不可欠である。実際、前述したことは、ＩＣを
さらに縮小するための主要な目的の1つである。

【００２７】図６の（ａ）を参照すると、典型的なゲー
ト・マスク内部に３つの主なタイプの設計フィーチャ、
すなわちゲート電極３２と、コンタクト用のランディン
グ・パッド３４と、局所相互接続トレース３６とが存在
する。デバイスを縮小するとき、３つのタイプ全ての設
計規則を、同時に比例してスケール・ダウンしなければ
ならない。しかし、コンタクト・ランディング・パッド
３４および局所相互接続トレース３６に関する寸法設計
規則は、ゲート・フィーチャよりも緩くなっている。こ
れは、使用される露光装置によって位置合せ精度が制限
されていること、ならびにコンタクトおよび活性領域３
８マスキング層など対応するマスキング層に対するスケ
ール関係を維持する必要があることが原因である。

【００２８】ゲート・フィーチャに関して、最もクリテ
ィカルな寸法は、ゲート電極３２を形成する役割を直接
担う部分である。典型的には、このクリティカルな部分
は、論理ＡＮＤ操作（ｌｏｇｉｃ ＡＮＤ ｏｐｅｒａ
ｔｉｏｎ）によって活性領域マスクとゲートのマスクを
重ね合わせて識別することができる。これは、今日のコ
ンピュータ援用レイアウト設計（ＣＡＤ）ツールで簡単
に行われる。図６の（ａ）は、ゲートと活性領域マスク
のレイアウトを重ね合わせた論理回路設計の一例を示
す。このとき、クリティカルなゲート・フィーチャが簡
単に識別される。特に、ゲートおよび活性重ね合わせ領
域を活性範囲と呼ぶ。この重ね合わせ領域内のゲート・
フィーチャ部分が、クリティカルなゲート・フィーチャ
である。

【００２９】初期の時代とは異なり、現在、ＩＣのスケ
ール・ダウンが今までよりもはるかに高い壁にぶつかっ
ていることに留意されたい。例えば、ＩＣの製造に使用
されるリソグラフィ露光装置のために多くの制限が存在
する。次第に、より厳しい位置合わせ許容誤差、および
２４８ｎｍフッ化クリプトン（ＫｒＦ）エキシマ・レー
ザから１９３ｎｍフッ化アルゴン（ＡｒＦ）レーザ源、
さらにはそれを超える（例えば１５７ｎｍＥＵＶ）レー
ザ源への移行が、より厳密な制御を要求する。したがっ
て、現在のリソグラフィ制限を鑑みると、全回路に関し
て一様な縮小比を保ってより小さなダイ・サイズを得る
ことは実現可能性が低いことが容易に明らかである。し
かし、本発明を利用することによって、ゲート電極フィ
ーチャ３２を積極的に縮小し、それと同時にコンタクト
・ランディング・パッド３４および相互接続フィーチャ
３６に関する最小縮小比を制限することができる。

【００３０】本発明の一実施形態では、新規なハイブリ
ッド・マスクを使用してＣＭＯＳデバイスを形成する。
より具体的には、このハイブリッド・マスクは、ゲート
電極フィーチャ３２に関しては比較的強いＰＳＭ設計を
利用し、しかしあまりクリティカルでないフィーチャに
関しては、バイナリ・クロムまたは弱いＰＳＭを利用す
る。

【００３１】例えば、図６の（ｂ）は、本発明に従っ
て、図６の（ａ）の論理回路設計のゲート電極フィーチ
ャ３２（すなわちクリティカルなフィーチャ）を形成す
る方法を示している。まず、ゲート電極フィーチャ３２
を、他のあまりクリティカルでないフィーチャ３７から
離隔し、クリティカルでないフィーチャとは異なるレイ
アウト・データ・ファイル内に配置する。次いで、ＰＳ
Ｍを利用してゲート電極フィーチャ３２を設計し、あま
りクリティカルでないフィーチャ３７は、例えば無ＰＳ
Ｍまたは弱いＰＳＭを利用して設計する。次いで、別々
の２つのレイアウト・データ・ファイルを組み合わせ
て、図６の（ｂ）に示されるハイブリッド位相シフト・
マスクを形成する。

【００３２】図６の（ｂ）に示されるように、クリティ
カルなゲート・フィーチャ３２は全て、比較的高い透過
パーセントのＰＳＭ（Ｈで示す）を利用して形成され、
あまりクリティカルでないゲート・フィーチャは、比較
的低い透過パーセントのＰＳＭ、すなわち弱いＰＳＭ
（Ｌで示す）を利用して形成される。Ｗは、ゲート電極
幅を指す。

【００３３】一般に、本発明のハイブリッド・マスクの
設計は、以下の設計ステップを必要とする。 （１）ＣＡＤレイアウト・ツールで汎用ＡＮＤ／ＡＮＤ
−ＮＯＴ論理操作を使用して、クリティカルなフィーチ
ャ（例えばゲート電極フィーチャ）を分離するステッ
プ。次いで、クリティカルなフィーチャを、上述した別
のレイアウト層内に配置する。 （２）ＣＡＤツールを利用して、所定のセットのＰＳＭ
−ＯＰＣ規則（例えば高透過率パーセント（＞１０％）
ａｔｔＰＳＭまたはＣＬＭ）に従ってクリティカルなフ
ィーチャを設計し、非位相シフト・クロムまたは標準の
５〜８％低透過率ａｔｔＰＳＭによって局所相互接続な
どのクリティカルでないフィーチャを設計するステッ
プ。 （３）ハイブリッド・マスクを製作するために対応する
処理と共に２つの書込みパス（ｐａｓｓ）を利用するス
テップ。より具体的には、第３のステップが以下の処理
手順を含む。（ｉ）フォトレジストを再スピンするこ
と、（ｉｉ）第１の書込みパスに再位置合わせし、開領
域を露光すること、および（ｉｉｉ）露光されたフォト
レジスト領域を現像すること。

【００３４】典型的なマスク製作プロセス・シーケンス
が図７の（ａ）〜（ｆ）に図示されている。より具体的
には、提示された例において、図７の（ａ）に図示され
る２つのフィーチャを形成することが望まれる。垂直方
向に位置決めされた第１のフィーチャ４２は、高分解能
を必要とするフィーチャを表す。水平方向に位置決めさ
れた第２のフィーチャ４４は、低レベルの分解能を必要
とするあまりクリティカルでない構成要素を表す。

【００３５】上述したように、ハイブリッド・マスク
は、フィーチャ４４を形成するために利用される弱い位
相シフト・フィーチャ（例えば４〜６％減衰ＰＳＭ）
と、フィーチャ４２を形成するために利用される強い位
相シフト・フィーチャ（例えばクロムレスＰＳＭ）とを
備える。「弱い」ＰＳＭは、強いＰＳＭに比べて低い透
過パーセントのものと定義する。例えば、強いＰＳＭを
１８％と定義する場合、弱いＰＳＭは、６％以下とする
ことができる（約１０〜１２％小さい透過）。透過パー
セントがゼロである場合、それは非位相シフトである。
強いＰＳＭがクロムレス（１００％）である場合、１８
％透過率が弱いＰＳＭを構成する。他のタイプの弱い位
相シフトは、位相シフトの角度に関して表現することが
できる。例えば、１８０度位相シフトが強いＰＳＭを表
すと、その場合、９０度または６０度の位相シフトが弱
いＰＳＭを表す。前述したことから明らかなように、強
いＰＳＭと弱いＰＳＭは相対的に定義される。

【００３６】次に、図７の（ｂ）〜（ｆ）を参照して、
図７の（ａ）に図示されるフィーチャを表すハイブリッ
ド・マスクの形成プロセスの例示実施形態を説明する。
図７の（ｂ）〜（ｆ）が、図７（ａ）の線Ｉ−Ｉに沿っ
て取られたハイブリッド・マスクの断面図を表すことに
留意されたい。図７の（ｂ）に示される第１のプロセス
・ステップは、弱いまたは非位相シフト・パターンを画
定し、石英基板４３上にＭｏＳｉ層４５を付着し、次い
でＭｏＳｉ層４５上にクロム層４６を付着し、最後に、
基板全体を覆ってフォトレジスト層４７を付着すること
を必要とする。次いで、図７の（ｂ）に示されるよう
に、クリティカルでないフィーチャ４４を画定する位置
にＭｏＳｉ層４５、クロム層４６、およびフォトレジス
ト４７が残るようにフォトレジストを露光し、除去す
る。前述の３つの層、およびその選択除去は、当業界で
知られている標準的な技法を使用して実施することがで
きることに留意されたい。

【００３７】ステップ２では、図７の（ｃ）を参照する
と、ＭｏＳｉ層４５を覆って残っていたフォトレジスト
層４７およびクロム層４６が除去されている。この場合
も、これらの層が、標準的な技法を利用して除去され
る。基板上に残るＭｏＳｉ部分４５が、形成すべきクリ
ティカルでないフィーチャ４４を画定する。したがっ
て、ステップ２の完了時に、第１のマスク書込みステッ
プが完成し、クリティカルでないフィーチャ４４が画定
される。

【００３８】プロセスのステップ３〜５は、第２のマス
ク書込みステップを表し、強い位相シフト・パターンを
必要とするクリティカルなフィーチャ４２を画定する。
図７の（ｄ）を参照すると、ステップ３で、この場合も
まず基板４３全体をフォトレジスト４７で覆い、次い
で、形成すべきクリティカルなフィーチャ４２に対応す
る石英基板４３の部分のみを露光するようにフォトレジ
スト４７を露光して、除去する。次いで、図７の（ｅ）
を参照すると、ステップ４で、石英基板４３をエッチし
て、クロムレスＰＳＭ４９を作成する。図示される実施
形態では、π位相シフトを形成するように石英基板４３
をエッチする。最後に、図７の（ｆ）を参照すると、残
っているフォトレジスト４７が除去され、結果として得
られる構造は、ただ１回の露光によって、弱いまたは非
位相シフト・パターンを利用してクリティカルでないフ
ィーチャを形成し、それと同時に、強い位相シフト・パ
ターンを利用してクリティカルなフィーチャを形成する
ことができるハイブリッド・マスクになる（図中、Ｐ１
は４〜６％ａｔｔＰＳＭを指し、Ｐ２は、石英のπ位相
シフトを指す）。図７の（ａ）〜（ｆ）は、ただ１つの
クリティカルでないフィーチャ、およびただ１つのクリ
ティカルなフィーチャの形成を例示しているが、実際に
は、典型的なハイブリッド・マスクは、多数のクリティ
カルなフィーチャおよびクリティカルでないフィーチャ
を備えることに留意されたい。前述のプロセスから明ら
かなように、そのような実施形態では、好ましくは、全
てのクリティカルでないフィーチャが同時に形成され、
その後、全てのクリティカルなフィーチャが形成され
る。当然、他の形成シーケンスも可能である。

【００３９】さらに、本実施形態では、ハイブリッド・
マスクが弱い位相シフト・フィーチャ（例えば４〜６％
減衰ＰＳＭ）を利用してクリティカルでない構成要素を
形成するので、上述した硫化モリブデン（ＭｏＳｉ）被
膜ベースの減衰ＰＳＭブランクを利用することが受入れ
可能であることに留意されたい。当然、本発明は、Ｍｏ
Ｓｉ被膜の使用に限定されない。例えば、埋込位相シフ
ト・クロム材料またはＣｒＦ₂被膜を代替物として利用
することができる。しかし、非位相シフト・フィーチャ
が望まれる場合は、例えば長方形クロム・ブランクを開
始材料として利用することができる。そのような実施形
態では、製作プロセス・ステップは、関係するＭｏＳｉ
層が存在せず、したがってプロセス・ステップの必要数
が減少していることを除き、上述し、かつ図７の（ｂ）
〜（ｆ）に示したステップと実質的に同じである。

【００４０】前述したことから明らかなように、本発明
のハイブリッド・マスクは２つのマスク書込みステップ
を必要とする。したがって、第２の書込みステップを第
１の書込みステップに位置合わせする必要がある。この
位置合わせは通常４Ｘまたは５Ｘマスク・レベルで行わ
れるので、精度要件は、２つの露光ステップが１Ｘウェ
ハ表面で行われる「トリムＰＳＭマスク」に関する場合
ほどクリティカルでない。しかし、位置合わせ精度をマ
スク・レベルで約５０ｎｍよりも良くすることがクリテ
ィカルである。この要件は、４Ｘマスクを使用する場
合、１Ｘウェハ・レベルで約１２．５ｎｍ精度と言い換
えられる。現在使用可能なツール／デバイスは、５０ｎ
ｍよりも良いマスク・ライタ位置合わせ精度を提供する
ので、本発明は、現在使用可能な機器を利用して実施す
ることができる。

【００４１】本発明のハイブリッド・マスクを現像する
際、そのようなハイブリッド・マスクを利用すると４つ
のタイプのＯＰＥ、すなわち隣接ＰＳＭフィーチャ、ラ
イン端部短縮、角度付きＰＳＭフィーチャ、および強い
ＰＳＭから弱いまたは非位相シフト・フィーチャへのフ
ィーチャ移行が生ずることが観察された。これらの効果
は、寸法制御に関する受入れ難い誤差をもたらす可能性
がある。次に、前述のＯＰＥを補正するためのＯＰＣ方
法をマスキング要件と共に説明する。

【００４２】（１．ラインおよびスペースＰＳＭフィー
チャに関するＯＰＣ）図６の（ｂ）を参照すると、クリ
ティカルなゲート電極フィーチャ３２を、垂直および水
平な線フィーチャのアレイとして抽出することができ
る。これはＯＰＥの複雑さを大幅に低減させる。具体的
には、全ての隣接フィーチャが本質的に同じ線幅を有す
るので、ＰＳＭ設計およびＯＰＣを、比較的簡単な形で
行うことができる。例えば、米国特許第５２４２７７０
号、５４４７８１０号、５７０７７６５号、５８２１０
１４号（これらを参照により本明細書に組み込む）に詳
述されるように、スキャッタリング・バー（散乱バー；
ＳＢ）のみを使用して、またはスキャッタリング・バー
およびフィーチャ・バイアスを用いてＯＰＣを適用する
ことができる。典型的には、ＯＰＣ適用は、所定のセッ
トのＯＰＣ規則に基づいて実際の設計フィーチャにＳＢ
および／またはバイアスを加えることによって実施され
る。

【００４３】さらに、隣接する線フィーチャ間のスペー
ス幅に基づいて１セットのＯＰＣ規則を作成することが
できる。そのようなＯＰＣ規則は、まず、フィーチャ・
スペーシング（またはピッチ）に応じてクリティカルな
フィーチャ幅（ＣＤ）をチェックすることによって決定
することができる。光近接効果の結果、ＣＤは、様々な
スペーシングで異なることが予想される。所与のフィー
チャ・スペーシングに対する最適なＳＢおよび／または
フィーチャ・バイアス設定を、実験的に、または較正さ
れたレジスト・パターニング・モデルを利用した仮想イ
メージ・シミュレーションによって決定することができ
る。したがって、フィーチャ・スペーシングごとにＯＰ
Ｃ規則を得ることができる。

【００４４】前述の手法は、レイアウト設計規則全体を
変更することなく、ゲート電極フィーチャ３２を縮小す
ることを可能にする。例えば、線幅０．１８μｍに基づ
くチップ設計規則では、通常、最小フィーチャ・ピッチ
を０．３６μｍと０．６０μｍの間で変化させることが
できる。ゲート線幅は、再ターゲットされて、例えば
０．０７μｍと０．１０μｍの間になっているが、フィ
ーチャ・ピッチは同じに保たなければならない可能性が
高い。（露光波長および開口数に関して）同じ露光装置
が使用されるので、スキャッタリング・バー（ＳＢ）Ｏ
ＰＣ方法を適用することができることが提言されている
（米国特許第５２４２７７０号、５４４７８１０号、５
７０７７６５号参照）。この場合、ＳＢフィーチャを利
用して、ハイブリッド・マスクの弱いまたは非位相シフ
ト・フィーチャを形成することができる。

【００４５】すなわち、ゲート幅のみを減少させ、元々
設計されたフィーチャ間ピッチは減少させない。例え
ば、元の設計フィーチャ・ピッチが０．３６μｍであ
り、ゲート幅０．１８μｍである場合、ゲート・フィー
チャ間スペースは、（合計でフィーチャ・ピッチ０．３
６μｍにするように）０．１８μｍである。本発明のハ
イブリッド・マスクは、０．１０μｍへのゲート幅の減
少を見込んでいる。このとき、フィーチャ・ピッチは変
更されない（０．３６μｍ）ため、フィーチャ・スペー
シングは０．２６μｍになる。

【００４６】前述の例では、今まで通りＳＢ ＯＰＣ方
法を利用することができる。具体的には、強いＰＳＭが
ゲート電極フィーチャに関して利用されたので、ＳＢ
ＯＰＣフィーチャに関してより弱いＰＳＭまたは非位相
シフト・フィーチャを使用することができ、それにより
ＳＢ ＯＰＣフィーチャは印刷可能でなくなる。さら
に、ハイブリッド・マスクを用いると、ゲート・フィー
チャ・ピッチが同じに保たれるので、ゲート・フィーチ
ャ・スペースがより広くなる。ＳＢ ＯＰＣ方法は主に
フィーチャ・スペーシングに基づいているので、これは
ＯＰＣ規則の変更を必要とする。

【００４７】表１は、０．１８μｍ設計規則に基づくＯ
ＰＣ規則のサンプル・セットを示し、ゲート電極はター
ゲットＣＤ０．０８μｍに縮小されている。図８の
（ａ）は、１．０μｍでのＣＤフィーチャ・ピッチに関
するＯＰＣ例を示す。より具体的には、図８の（ａ）
は、ＰＳＭフィーチャ・ピッチ（Ｐ）１．０μｍでのＳ
ＢＯＰＣの一例を図示する。ＰＳＭ主フィーチャ５１幅
は、０．０７５μｍになるまでバイアスされている。ス
キャッタリング・バー５２幅は０．０８μｍであり、こ
のバーは、ＰＳＭ主フィーチャ・エッジから０．２４μ
ｍ（ｄ）だけ離して配置されている。所与の例では、ス
キャッタリング・バー５２は、非位相シフト・クロム・
フィーチャである。

【００４８】図８の（ｂ）は、ある範囲のフィーチャ・
ピッチ（ＦＰ）にわたってプロットされた測定レジスト
断面ＣＤデータ（ＲＣ）を、ＯＰＣが適用されてない状
態で例示する。図示されるように、ＯＰＥは、中間フィ
ーチャ・ピッチ範囲内で明らかなＣＤ振動を生じた。対
照的に、図８の（ｃ）は、フィーチャ・ピッチ範囲０．
３６〜２．０μｍに関するターゲットＣＤ０．０８μｍ
でのスキャッタリング・バーＯＰＣ方法の性能を示す。
両図において、ＴＣＤはターゲットＣＤを指し、ＦＯは
焦点を指す。２つの結果を比較すると、ＳＢ ＯＰＣの
使用が有益であることが明らかである。公称露光条件下
でスキャッタリング・バーＯＰＣを利用して、フィーチ
ャ・ピッチ範囲全体に関して０．４μｍをわずかに超え
る焦点深度（ＤＯＦ）を得ることができる。

【表１】

【００４９】（２．ライン端部ＯＰＣ）ＣＭＯＳトラン
ジスタに関して知られているように、有孔ゲートは、両
側にある活性領域範囲を超えて延在しなければならな
い。これは、トランジスタのソース電極とドレイン電極
との間で起こり得る漏れ電流を防止するために必要であ
る。図６の（ａ）に例示するように、活性領域を超えて
延在するゲート・フィーチャ部分は、「エンドキャッ
プ」３１と呼ばれる。設計規則で指定されたエンドキャ
ップ３１の量は、チップ・サイズに対して直接的な影響
を有する。表面積を節約するために、エンドキャップ３
１の量が最小限に抑えられることが望ましい。

【００５０】ほぼ全てのリソグラフィ・プロセスで観察
されるライン端部短縮効果により、より少量の延伸エン
ドキャップ３１には、より積極的なＯＰＣが要求され
る。ハイブリッド・マスクを利用すると、ライン端部短
縮効果がＰＳＭフィーチャの使用によって識別されるこ
とが観察された。したがって、ＯＰＣ技法の適用が必要
である。適切なＯＰＣを適用するために、第１のステッ
プは、エンドキャップ３１の量を検査することである。
これは、ＣＡＤツールでＡＮＤ−ＮＯＴ論理操作を利用
して、エンドキャップ３１を分離して、測定および後続
の処理を行うことによって実施することができる。

【００５１】設計規則セットに応じて、エンドキャップ
３１量はＩＣ設計ごとに異なる。現状技術ＫｒＦ露光ツ
ールを使用するとき、ＡＮＤ−ＮＯＴ論理操作実施後の
エンドキャップ３１の最小寸法が０．２５（λ／ＮＡ）
以下、または約０．１μｍである場合、エンドキャップ
３１が大抵の場合に非常に小さくなることが観察され
た。λが露光波長であり、ＮＡが露光ツールの開口数で
あることに留意されたい。この査定は、マスク作成の難
度と、所望のＯＰＣ効率を達成する必要性とに関する。
この場合、弱いまたは非位相シフトエンド・キャップ・
フィーチャを除去し、ＰＳＭゲート電極ラインを単に延
在させることがより有利である。ＰＳＭライン端部に関
してセリフＯＰＣを使用する（米国特許第５７０７７６
５号参照）ことによって適切な補正を達成することがで
きる。

【００５２】前述したことの一例が図９の（ａ）〜
（ｃ）に示されており、ＥＣは所期のエンドキャップを
指す。図９の（ａ）は、ＯＰＣを用いた、または用いて
いない４つの可能なライン端部スタイルを示す。ライン
端部スタイルＡは、ＡＮＤ−ＮＯＴ論理操作実施後の典
型的なライン端部を表す。ライン端部スタイルＢは、エ
ンドキャップにセリフＯＰＣを適用したものである。ラ
イン端部スタイルＣは、単にゲートＰＳＭフィーチャを
延在させたものである。最後に、ライン端部スタイルＤ
は、ＰＳＭライン端部にセリフＯＰＣを適用したもので
ある。図９の（ｂ）（仮想イメージ）および（ｃ）（所
期のレイアウトを用いて重ね合せられたレジストパター
ンのトップダウン図）がＯＰＣの結果を示す。図示され
るように、スタイルＡ、Ｂ、またはＣを利用する補正の
レベルは最低限のものである。最良の補正は、スタイル
Ｄを利用することによって得られる。利用される露光条
件が表１に記載されていることに留意されたい。さら
に、より頑強なリソグラフィ・プロセスに関して、エン
ドキャップが０．２５（λ／ＮＡ）よりも大きい場合
に、このＯＰＣスキームを使用することが依然として有
利である場合があるが、不可欠ではない。

【００５３】さらに、ゲート電極を「切開」した後は、
エンドキャップと相互接続フィーチャとを見分けるのが
困難になる場合があることに留意されたい。したがっ
て、代替ＣＡＤ手法は、ライン端部をまず識別し、次い
でこの情報を使用して、相互接続トレースおよびコンタ
クト・パッドからエンドキャップを離隔するものであ
る。その後、（ゲート電極とエンドキャップの両方に関
して）ラインフィーチャを縮小し、それに従って位相シ
フト属性を割り当てる。次に、エンドキャップ・フィー
チャに関して線幅およびライン端部ＯＰＣを適用し、し
かしゲート電極フィーチャに関しては線幅ＯＰＣのみを
適用する。次いで、ゲート電極とエンドキャップを再び
組み合わせる。エンドキャップＯＰＣフィーチャは、接
続連結点でゲート電極に重なるため、相殺することがで
きる。このＣＡＤ操作手順は、図１０の（ａ）〜（ｄ）
に図示されている。

【００５４】より具体的には、図１０の（ａ）は、重な
るゲート電極６１と活性領域６２マスクの識別を示す。
図１０の（ｂ）は、ゲート電極６１を切開し、それを個
別メモリ位置に配置するために行われるＡＮＤ−ＮＯＴ
操作を示す。図１０の（ｃ）は、コンタクト・ランディ
ング・パッド６３をフィルタ除去し、その後、両フィー
チャを縮小し、位相属性を割り当てるプロセスを示す。
上述したように、次いで、エンドギャップに関する線幅
およびライン端部にＯＰＣが適用され、ゲート電極に関
してはライン端部ＯＰＣが適用される。図１０の（ｄ）
は、望ましくないセリフＯＰＣを相殺するエンドキャッ
プとゲート電極の組合せを示す。その結果、コンタクト
・ランディング・パッド６３とゲート電極６１は、マス
ク形成用に準備された別々のデータ層にある。

【００５５】（３．角度付きＰＳＭフィーチャに関する
ＯＰＣ）リソグラフィ用のオフ・アクシス照明を使用す
る改善された分解能利点により、直線回路設計がますま
す広まっているが、メモリ・タイプＩＣに関する角度付
きフィーチャは依然としてごく一般的なものである。ほ
とんどの場合、角度付きフィーチャは主に、局所相互接
続に関して使用される。したがって、ＣＤ制御は、ゲー
ト・フィーチャに関するほどクリティカルでない。それ
にもかかわらず、より小さなメモリ・セルを設計するた
めには、角度フィーチャＣＤは、ゲートのＣＤとほぼ同
等である。角度付きフィーチャに関して強いＰＳＭが使
用される場合、ＯＰＥが度を越したものになって制御で
きなくなる場合があることが観察されている。したがっ
て、図１１の（ａ）に示されるように、隣接ゲート・フ
ィーチャが過度に歪曲される場合がある。角度付きフィ
ーチャに関する所望のＣＤを目指すことが目的であるた
め、図１１の（ｂ）に示されるように、弱いまたは非位
相シフト設計を利用することによってＯＰＥを最小限に
抑えることができ、適切なサイズ設定規則で妥当な印刷
パターンを得られることが観察されている。図１１の
（ａ）および（ｂ）では、Ｆ１は強い位相シフト角度フ
ィーチャを指し、Ｆ２は非位相シフト角度フィーチャを
指す。

【００５６】（４．強いＰＳＭから弱いまたは非位相シ
フト・フィーチャへのフィーチャ移行に関するＯＰＣ）
ここでも、ＰＳＭフィーチャに関するＯＰＥの過度なレ
ベルによって、位相シフト・フィーチャから弱いまたは
非位相シフト・フィーチャへのフィーチャ移行連結点で
パターン歪曲が生じる可能性があることに留意された
い。比較的長いゲート（すなわちトランジスタ幅に比べ
て）に関しては、このパターン歪曲を無視することがで
きる。しかし、より短いゲートに関しては、この歪曲
が、図５の（ａ）〜（ｄ）に記述された「湾曲ＣＤ」フ
ィーチャ現象と同様に、ＣＤ制御に悪影響を及ぼす可能
性がある。直線エッジ・ゲート・フィーチャを保証する
ために、移行連結点でＯＰＣを適用することがクリティ
カルである。

【００５７】実験により、ゲート電極がコンタクト・ラ
ンディング・パッドに直接取り付けられるとき、「短
い」ゲート・フィーチャのパターン歪曲がより著しくな
ることが観察されている。これは図１２の（ａ）（ＯＰ
Ｃ前）に図示され、そこで「ＣＬＭ」は、ＣＬＭ（強い
ＰＳＭ）フィーチャを指し、「ＰＳＭ」は、６％ａｔｔ
ＰＳＭ（弱いＰＳＭ）フィーチャを指す。幸運にも、図
６の（ａ）に示されるように、一般的なレイアウト実施
例は、活性領域がコンタクト・ランディング・パッドに
触れないようにしている。これは、コーナ領域でのＯＰ
Ｅを緩和する助けとなる。ＯＰＥをさらに緩和するため
に、コンタクト・ランディング・パッドに接続されたゲ
ート電極端部に「スペース・ギャップ」を作成すること
が可能である。コンタクト・ランディング・パッドの性
質（すなわち非位相シフトまたは弱い位相シフト）に応
じて、最良のパターン精度を得るために、ギャップを
０．１２５（λ／ＮＡ）未満にすべきである。０．６３
ＮＡ ＫｒＦステッパでは、ギャップは、１Ｘウェハ・
スケールで０．０５μｍの近傍となるようにすべきであ
る。４Ｘマスクでは、これは０．２μｍである。

【００５８】コンタクト・ランディング・パッドとゲー
ト電極の間の接続部片を除去することで、「スペース・
ギャップ」を作成する。図１２の（ｂ）で実証されるよ
うに、このタイプのＯＰＣは、コーナ丸め効果を最小限
に抑えるのに十分なものとなり、パターン歪曲を減少さ
せ、「短い」ゲートに関する直線エッジを保証する。ま
た、コンタクト・ランディング・パッドに関して追加の
ＯＰＣが必要とされることに留意されたい。最終的に、
より大きなフィーチャに関して、図１２の（ｃ）に例示
されるように、寸法バイアスＯＰＣが受入れ可能である
ことが観察されている。

【００５９】再び図１２の（ａ）〜（ｃ）を参照する
と、図１２の（ａ）〜（ｃ）の一番上の並びに、ＯＰＣ
を用いたマスク・レイアウト、およびＯＰＣを用いない
マスク・レイアウトが図示されていることに留意された
い。第２の並びは、仮想イメージ・パターンを含み、第
３の並びは、現像されたレジスト・パターンの上面図で
ある。利用される露光条件は、表１に記載されている。
図示されるように、ＯＰＣ（図１２の（ａ））を用いな
いと、「短い」ゲート・フィーチャに関してコーナ丸め
が非常に大きくなる。図１２の（ｂ）および１２の
（ｃ）に示され、かつ上述したように、ＯＰＣ適用後
は、コーナ丸めをかなり最小限に抑えられる。

【００６０】上述したように、本発明の方法は、従来技
術に優る大きな利点を提供する。よりクリティカルなこ
とには、本発明のハイブリッド・フォトマスクは、高分
解能の「クリティカルな」フィーチャの印刷を許容する
と同時に低分解能の「クリティカルでない」フィーチャ
の印刷も許容し、それにより光近接補正技法の全体的な
必要性を低減し、「クリティカルな」フィーチャに関す
る改良されたＣＤ制御を提供する。

【００６１】さらに、本発明のハイブリッド・マスク
は、所望のフィーチャを形成するために露光を１回しか
必要としないので、二重露光および位置合わせを行う必
要性がなくなることにより、製造プロセスの総処理能力
が有利に増大される。

【００６２】さらに、新規なハイブリッド・マスクは、
クリティカルなフィーチャとクリティカルでないフィー
チャとを２つの異なる透過パーセントに分離することを
可能にする。これによりクリティカルなフィーチャに対
してより多く焦点が合い、クリティカルでないものには
あまり焦点が合わないように公称露光を選択することが
できるようになり、そのようなマスクに関する最適な露
光を決定することを容易にする。同様に、照明設定（例
えばＮＡ、σ）など露光装置設定に関する最適化を、実
質的に、クリティカルなフィーチャのみに基づかせるこ
とができる。

【００６３】他の利点は、クリティカルなフィーチャが
ここで、主にラインおよびスペースを有して「簡略化」
されているので、これにより、より大きな焦点深度を有
するより良い分解能可能性を達成するために、より強い
オフ・アクシス照明を利用できるようになる。

【００６４】さらに、ハイブリッド・マスクが、クリテ
ィカルでないフィーチャに関してより弱いＰＳＭを利用
するとき、これは、弱いＰＳＭがさらにパターニングを
改善することができるので、クリティカルでないフィー
チャの印刷をはるかに堅固なものにすることができる。

【００６５】別の利点は、二重露光ａｌｔＰＳＭ方法に
比べて、ハイブリッド・マスクの設計が比較的簡単であ
ることである。具体的には、ハイブリッド・マスクを用
いると、考慮すべき潜在的な位相矛盾が存在しない。対
照的に、交互ＰＳＭでは、位相矛盾解決アルゴリズムが
かなり複雑になる場合がある。

【００６６】最後に、新規なハイブリッド・マスクのク
リティカルなフィーチャを、均一な線幅を有するように
設計することができ、これによりマスク作成プロセスが
大幅に簡略化されることにも留意されたい。

【００６７】本発明のハイブリッド・マスクのいくつか
の変形も可能である。例えば、上に記載した例示実施形
態で開示したハイブリッドは、４〜６％ａｔｔＰＳＭを
利用して弱い位相シフト・フィーチャを形成し、クロム
レスＰＳＭを利用して強い位相シフト・フィーチャを形
成するが、代替方法が可能である。

【００６８】前述の実施形態の別の変形では、ハイブリ
ッド・マスクを２回露光マスクによって実装することが
できる。この変形では、全てのクリティカルなフィーチ
ャが１つの分離マスク内に配置される。この「クリティ
カルなフィーチャ」マスクは、高透過率パーセントａｔ
ｔＰＳＭまたはクロムレスＰＳＭ（ＣＬＭ）である。全
てのクリティカルでないフィーチャを備える「クリティ
カルでない」マスクは、非位相シフトまたはより弱いＰ
ＳＭ（例えば４％〜６％ａｔｔＰＳＭ）であってよい。
この場合には、同じＳＢ ＯＰＣ方法をクリティカルな
露光マスクにも適用する必要がある。

【００６９】前述した変形が図１３の（ａ）〜（ｄ）に
図示されている。図１３の（ａ）は、ゲート・フィーチ
ャ７１および活性領域７２を有する印刷すべき例示フィ
ーチャを示す。図１３の（ｂ）は、形成すべきクリティ
カルでないフィーチャ７４を表す「クリティカルでな
い」マスク７３を図示する。図１３の（ｃ）は、形成す
べきクリティカルなフィーチャ７６を表す「クリティカ
ルな」マスク７５を図示する。所望のフィーチャを形成
する際、まずクリティカルでないマスク７３が露光さ
れ、次いでクリティカルなマスク７５が露光される。図
１３の（ｄ）に示される最終的な結果は、上に詳述した
ハイブリッド・マスクの単一露光マスク・バージョンを
利用することによって形成される露光パターンと同様で
ある。

【００７０】クリティカルなマスク７５は、不透明クロ
ム７７によって取り囲まれて、望ましくない露光を遮蔽
し、その一方でそれらのクリティカルなゲート・フィー
チャのすぐ隣接する領域のみが露光されるようになって
いるべきであることに留意されたい。クリティカルでな
いマスク７３に関しては、元々形成されているのと同じ
である場合があり、またはゲート電極領域７８がわずか
により大きな幅を有するようにわずかに変更することが
できる。これは、複数回の露光によって生じる誤差のマ
ージンをより大きくすることを可能にするために必要と
される。２回露光マスク手法を使用する利点は、２回の
個別マスク露光下でパターン付けされるので、クリティ
カルなフィーチャとクリティカルでないフィーチャを完
全に切り離すことができることである。ただし、１つの
欠点は、パターンを形成するために２回の露光が必要で
あるので、露光処理能力が減少することである。

【００７１】（リソグラフィ露光装置の説明）図１４
は、本発明によるマスクを利用することができるリソグ
ラフィ装置を概略的に示す。この装置は、以下のものを
備える。 （１）放射線（例えば紫外線放射線）の投影ビームＰＢ
を供給するための放射線システムＥｘ、ＩＬ。この特定
の場合には、放射システムは、放射源ＬＡも備える。 （２）マスクＭＡ（例えば焦点板）を保持するためのマ
スク・ホルダを備え、アイテムＰＬに関してマスクを正
確に位置決めするための第１の位置決め手段に接続され
た第１のオブジェクト・テーブル（マスク・テーブル）
ＭＴ。 （３）基板Ｗ（例えばレジスト被覆シリコン・ウェハ）
を保持するための基板ホルダを備え、アイテムＰＬに関
して基板を正確に位置決めするための第２の位置決め手
段に接続された第２のオブジェクト・テーブル（基板テ
ーブル）ＷＴ。 （４）基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つまたは複
数のダイを備える）にマスクＭＡの照射部分をイメージ
するための投影システム（「レンズ」）ＰＬ（例えば、
屈折系、反射系、または反射屈折系）。本明細書で示す
ように、この装置は、透過性タイプの（すなわち透過性
マスクを有する）ものである。しかし一般には、例えば
反射性タイプの（反射性マスクを有する）ものであって
もよい。別法として、この装置は、上で言及したタイプ
のプログラム可能なミラー・アレイなど別の種類のパタ
ーニング手段を使用することができる。

【００７２】放射源ＬＡ（例えばランプやエキシマ・レ
ーザ）が放射線のビームを発生する。このビームは、直
接的に、または例えばビーム拡大器Ｅｘなどの調整手段
を横切った後に、照明システム（照明器）ＩＬに供給さ
れる。照明器ＩＬは、ビームの強度分布の外側および／
または内側放射範囲（一般にそれぞれσ外側およびσ内
側と呼ばれる）を設定するための調節手段ＡＭを備える
場合がある。さらに、一般には、積分器ＩＮおよび集光
レンズＣＯなど様々な他の構成要素を備える。このよう
にして、マスクＭＡに衝突するビームＰＢが、その断面
で所望の均一性および強度分布を有するようになる。

【００７３】図１４に関して、放射源ＬＡは、（例えば
放射源ＬＡが水銀ランプであるときにしばしばそうであ
るように）リソグラフィ投影装置のハウジング内部にあ
る場合があり、しかしリソグラフィ投影装置から離れて
いて、生成する放射線ビームが（例えば適切な方向付け
ミラーによって）装置内に導かれる場合もあることに留
意されたい。この後者のシナリオは、光源ＬＡがエキシ
マ・レーザであるときにしばしばそうである。

【００７４】ビームＰＢはその後、マスク・テーブルＭ
Ｔ上に保持されているマスクＭＡに交差する。ビームＰ
Ｂは、マスクＭＡを横切った後、レンズＰＬを通過し、
レンズＰＬが、基板Ｗのターゲット部分ＣにビームＰＢ
を合焦する。第２の位置決め手段（および干渉測定手段
ＩＦ）によって、基板テーブルＷＴを、例えばビームＰ
Ｂの経路内に様々なターゲット部分Ｃを位置決めするよ
うに正確に移動することができる。同様に、第１の位置
決め手段を使用して、例えばマスク・ライブラリからマ
スクＭＡを機械的に検索した後、または走査中に、ビー
ムＰＢの経路に関してマスクＭＡを正確に位置決めする
ことができる。一般に、オブジェクト・テーブルＭＴ、
ＷＴの移動は、図１４には明示していない長ストローク
・モジュール（粗い位置決め）と短ストローク・モジュ
ール（精密位置決め）とを用いて実現される。しかし、
（ステップ・アンド・スキャン装置と異なり）ウェハ・
ステッパの場合には、マスク・テーブルＭＴを短ストロ
ーク・アクチュエータにのみ接続または固定することが
できる。

【００７５】図示した装置は、２つの異なるモードで使
用することができる。 （１）ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴが
本質的に静止して保たれ、マスク・イメージ全体が、タ
ーゲット部分Ｃに１度に（すなわちただ１回の「フラッ
シュ」で）投影される。次いで、基板テーブルＷＴがｘ
および／またはｙ方向にシフトされ、それにより別のタ
ーゲット部分ＣをビームＰＢによって照射することがで
きる。 （２）スキャン・モードでは、所与のターゲット部分Ｃ
がただ１回の「フラッシュ」で露光されない点を除き、
本質的に同じシナリオが適用される。１回のフラッシュ
で露光するのではなく、マスク・テーブルＭＴが速度ν
で所与の方向（いわゆる「スキャン方向」、例えばｙ方
向）に移動可能であり、それにより投影ビームＰＢがマ
スク・イメージ全体にわたって走査するようになってい
る。それと並行して、基板テーブルＷＴが、速度Ｖ＝Ｍ
νで同方向または逆方向に同時に移動される。ここでＭ
はレンズＰＬの倍率である（典型的にはＭ＝１／４また
は１／５）。このようにすると、分解能に関する妥協を
せずに、比較的大きなターゲット部分Ｃを露光すること
ができる。

【００７６】本発明のいくつかの特定の実施形態を開示
してきたが、その精神または本質的な特徴を逸脱するこ
となく本発明を他の形態で実施することができることに
留意されたい。本発明の本実施形態は、全ての点で例示
的で、制限するものでないとみなされるべきであり、本
発明の範囲は、頭記の特許請求の範囲によって示され、
特許請求の範囲と等価な意味および範囲内にある全ての
変更が本発明に包含されるものとする。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は明領域交互位相シフト・マスクの一例
を示す図、（ｂ）は暗領域交互位相シフト・マスクの一
例を示す図である。

【図２】０−π位相シフト・ペア１６および１８を有す
る減衰位相シフト・マスクの一例を示す図である。

【図３】（ａ）および（ｂ）は、暗領域交互ＰＳＭの光
近接効果を示す図である。図示されるように、仮想イメ
ージ強度は、０−π窓ペアのサイズおよび近接によって
影響を受ける場合がある。

【図４】クロムレス位相シフト・マスク（ＣＬＭ）の一
例を示す図である。

【図５】（ａ）〜（ｄ）は、交互ＰＳＭの使用により生
ずる光近接効果の一例を示す図である。（ａ）は、フィ
ーチャ２４および２６を含む所望のフィーチャ・マスク
２３（Ｍ１）と、０−π位相シフト要素２８および３０
を含む交互ＰＳＭ２５と、結果として得られる組み合わ
された露光マスク２７（ＭＣ）とを図示する。（ｂ）
は、組み合わされた露光マスクを利用して得られるシミ
ュレートされた２Ｄ仮想イメージを図示する（ここでＩ
は強度）。（ｃ）は、現像されたレジストの輪郭を図示
する。（ｄ）は、得られるフィーチャが（矢印によって
示されるように）直線エッジを有さないことを図示す
る。湾曲エッジは、０−π窓ペアのコーナにおける強い
ＯＰＥによって生じる。

【図６】（ａ）は、ゲート電極と活性領域マスクのレイ
アウトを重ね合わせた論理回路設計の一例を示す図であ
る。（ｂ）は、（ａ）の設計を、あまりクリティカルで
ないフィーチャとゲート電極フィーチャ（すなわちクリ
ティカルなフィーチャ）とに分離する方法、および結果
として得られる、本発明によって形成されるハイブリッ
ド・マスクを示す図である。

【図７】（ａ）〜（ｆ）は、本発明による典型的なマス
ク製作プロセス・シーケンスの一例を示す図である。

【図８】（ａ）〜（ｃ）は、本発明のハイブリッド・マ
スクと共にスキャッタリング・バーを利用する方法、お
よびハイブリッド・マスクにスキャッタリング・バーを
組み込むことによって得られる結果を示す図である。

【図９】（ａ）〜（ｃ）は、ライン端部短縮を防止する
ために利用することができる様々な光近接補正スタイ
ル、および補正の結果を示す図である。

【図１０】（ａ）〜（ｄ）は、ライン端部を識別する代
替方法、およびＯＰＣを適用する方法を示す図である。

【図１１】（ａ）は、角度付きフィーチャを利用すると
きに生ずる可能性がある光近接効果を示す図である。
（ｂ）は、ＯＰＣを利用して補正された（ａ）のパター
ンを示す図である。

【図１２】（ａ）から（ｃ）は、フィーチャ移行連結点
に対するＯＰＣ技法の例を示す図である。

【図１３】（ａ）〜（ｄ）は、本発明のハイブリッド・
マスクの１つの可能な変形例を示す図である。

【図１４】リソグラフィ露光装置を示す図である。

【符号の説明】

Ｓ マスク基板 Ｃ クロム領域 １０ フィーチャ １６、１８ ０−π位相シフト・ペア ２０、２２ ０−π窓ペア ２３ フィーチャ・マスク ２５ 交互ＰＳＭ ２７ 露光マスク ２８、３０ ０−π位相シフト要素 ３２ ゲート電極 ３４ ランディング・パッド ３６ 局所相互接続トレース ４３ 石英基板 ４５ ＭｏＳｉ層 ４６ クロム層 ４７ フォトレジスト ４９ クロムレスＰＳＭ

フロントページの続き (72)発明者 ロジャー コールドウェル アメリカ合衆国 カリフォルニア、ミルピ タス、 サマーウィンド ドライブ 322 (72)発明者 トマス ライディッグ アメリカ合衆国 カリフォルニア、ポイン ト リッチモンド、 コッテイッジ アベ ニュー 201 (72)発明者 カート イー、ワムプラー アメリカ合衆国 カリフォルニア、サニー ベール、 カスケード ドライブ 1098 Ｆターム(参考） 2H095 BB02 BB03 BC24 5F046 AA25 BA03 BA06 CB17

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リソグラフィ露光装置を使用して基板上
   にリソグラフィ・パターンを転写するためのマスクであ
   って、 低透過率位相シフト・マスクおよび非位相シフト・マス
   クのうちの一方を利用して形成される少なくとも１つの
   非クリティカル・フィーチャと、 高透過率位相シフト・マスクを利用して形成される少な
   くとも１つのクリティカル・フィーチャと、を有するマ
   スク。
2. 【請求項２】 単一の支持プレート上に形成されること
   を特徴とする請求項１に記載のマスク。
3. 【請求項３】 前記低透過率位相シフト・マスクが、５
   〜８％透過率減衰位相シフト・マスクを有している請求
   項１または請求項２に記載のマスク。
4. 【請求項４】 前記低透過率位相シフト・マスクが、非
   位相シフト・クロム・マスクを有している請求項１また
   は請求項２に記載のマスク。
5. 【請求項５】 前記高透過率位相シフト・マスクが、少
   なくとも１０％透過率減衰位相シフト・マスクを有して
   いる請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の
   マスク。
6. 【請求項６】 前記高透過率位相シフト・マスクが、少
   なくとも１０％透過率クロムレス位相シフト・マスクを
   有している請求項１から請求項４までのいずれか１項に
   記載のマスク。
7. 【請求項７】 前記マスクが、複数の前記非クリティカ
   ル・フィーチャおよび複数の前記クリティカル・フィー
   チャを有している請求項１から請求項６までのいずれか
   １項に記載のマスク。
8. 【請求項８】 リソグラフィ露光装置を使用して基板上
   にリソグラフィ・パターンを転写するためのマスクを形
   成する方法であって、 低透過率位相シフト・マスクおよび非位相シフト・マス
   クのうちの一方を利用して形成される少なくとも１つの
   非クリティカル・フィーチャを前記マスク上に形成する
   段階と、 高透過率位相シフト・マスクを利用して形成される少な
   くとも１つのクリティカル・フィーチャを前記マスク上
   に形成する段階と、を含むマスク形成方法。
9. 【請求項９】 リソグラフィ露光装置を使用してフォト
   リソグラフィ・マスクから基板上にリソグラフィ・パタ
   ーンを転写する方法であって、 低透過率位相シフト・マスクおよび非位相シフト・マス
   クのうちの一方を利用して形成される少なくとも１つの
   非クリティカル・フィーチャと、高透過率位相シフト・
   マスクを利用して形成される少なくとも１つのクリティ
   カル・フィーチャとを有する備えるフォトリソグラフィ
   ・マスクを形成する段階と、 前記リソグラフィ露光装置を利用して前記リソグラフィ
   ・マスクをただ１回露光する段階であって、該１回の露
   光が、前記クリティカル・フィーチャと前記非クリティ
   カル・フィーチャとを前記基板上に印刷するように作用
   する段階と、を含むパターン転写方法。
10. 【請求項１０】 前記フォトリソグラフィ・マスクが請
    求項２から請求項７までのいずれか１項に記載のマスク
    である請求項９に記載のパターン転写方法。
11. 【請求項１１】 リソグラフィ露光装置を使用してフォ
    トリソグラフィ・マスクから基板上にリソグラフィ・パ
    ターンを転写する方法であって、 低透過率位相シフト・マスクおよび非位相シフト・マス
    クのうちの一方を利用して形成される少なくとも１つの
    非クリティカル・フィーチャを備えた第１のフォトリソ
    グラフィ・マスクを形成する段階と、 高透過率位相シフト・マスクを利用して形成される少な
    くとも１つのクリティカル・フィーチャを備えた第２の
    フォトリソグラフィ・マスクを形成する段階と、 前記リソグラフィ露光装置を利用して前記第１のフォト
    リソグラフィ・マスクを露光する段階と、 前記リソグラフィ露光装置を利用して前記第２のフォト
    リソグラフィ・マスクを露光する段階と、を含むパター
    ン転写方法。
12. 【請求項１２】 前記低透過率位相シフト・マスクが、
    ５〜８％透過率減衰位相シフト・マスクを有している請
    求項１１に記載のパターン転写方法。
13. 【請求項１３】 前記低透過率位相シフト・マスクが、
    非位相シフト・クロム・マスクを有している請求項１１
    に記載のパターン転写方法。
14. 【請求項１４】 前記高透過率位相シフト・マスクが、
    少なくとも１０％の透過減衰位相シフト・マスクを有し
    ている請求項１１から請求項１３までのいずれか１項に
    記載のパターン転写方法。
15. 【請求項１５】 前記高透過率位相シフト・マスクが、
    少なくとも１０％の透過クロムレス位相シフト・マスク
    を有している請求項１１から請求項１３までのいずれか
    １項に記載のパターン転写方法。
16. 【請求項１６】 （ａ）放射線感光材料の層によって少
    なくとも部分的に覆われた基板を提供する段階と、 （ｂ）放射線システムを使用して放射線投影ビームを供
    給する段階と、 （ｃ）投影ビームの断面にパターンを与えるようにマス
    ク上のパターンを使用する段階と、 （ｄ）放射線感光材料の層のターゲット部分上に、パタ
    ーン付けされた放射線ビームを投影する段階と、を含む
    デバイス製造方法において、 低透過率位相シフト・マスクおよび非位相シフト・マス
    クのうちの一方を利用して形成される少なくとも１つの
    非クリティカル・フィーチャと、 高透過率位相シフト・マスクを利用して形成される少な
    くとも１つのクリティカル・フィーチャと、を有するマ
    スクが前記段階（ｃ）で使用されることを特徴とするデ
    バイス製造方法。
17. 【請求項１７】 請求項１６に記載の方法を使用して製
    造されるデバイス。