JP2001513221A - サブ解像散乱バーを使用した中間ピッチフィーチャのための光学近接補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 リソグラフィプロセスで使用されるマスク上での光学近接効果補正のために散乱バーを提供する方法が示される。リソグラフィプロセスの最小ピッチよりも大きく、且つ、独立した散乱バーを有する２つのフィーチャエッジの基準距離よりも小さい距離だけ間隔があけられるフィーチャのＣＤを制御するために、散乱バーの間隔および特性は、主要なフィーチャのエッジ位置とともに、調整され且つ変えられる。

Description

【発明の詳細な説明】 サブ解像散乱バーを使用した中間ピッチフィーチャのための光学近接補正方法発明の分野 本発明は、フォトリソグラフィに関し、そしてより詳細には、フォトリソグラ フィにおいて使用される近接補正フィーチャに関する。発明の背景 半導体産業において、フォトリソグラフィは、半導体デバイスを形成するため に回路レイアウトに対応するパターンをマスクから半導体ウエハに転写するよう に使用される。レイアウト、すなわちマスク上のパターンは、リソグラフィーの プロセスパラメータ、半導体のプロセスパラメータ、および回路設計の基準によ って決定される寸法規則に合うように設計される。これらのレイアウト設計規則 に準拠することは、マスク上のパターンが半導体ウエハに正しく転写されること を確実にし、そして回路機能を確実にする。半導体デバイスの全体のサイズおよ び密度を決定する傾向がある１つの重要なレイアウト設計規則は、ラインの最小 幅、または２つのライン間の最小間隔（しばしば臨界寸法（CD）と呼ばれる）を 定義する。他の臨界設計規則は、所定のフィーチャの幅の最小値、および最小ピ ッチとしての隣接するフィーチャのエッジへの距離を定義する。 一旦回路のレイアウトが作成されると、フォトリソグラフィプロセスは、マス ク上のパターンをウエハへ転写するために、マスクを通して半導体ウエハ上の１ 層のフォトレジストを照射するために露出装置を利用する。露出装置の重要な限 定特性は、その解像度の限定である。露出装置の解像度は、露出装置がウエハ上 に繰り返し露出する最小フィーチャとして定義される。レイアウトの臨界寸法が リソグラフィ装置の解像度限界に近づくにつれて、近接効果が、マスク上のフィ ーチャがレジスト層へ転写する仕方に、マスクされたレイアウトパターンおよび 実際のレイアウトパターンが異なり始めるように影響し始める。近接効果が投影 システムにおける光学回折から生じることは、公知である。この回折は、パター ンに依存した変化を生成するように、隣接するフィーチャを互いに相互作用させ る。フィーチャに対する近接効果の大きさは、他のフィーチャに対するマスク上 のフィーチャの配置に依存する；フィーチャが近いほど、大きな近接効果が見ら れる。 近接効果に関連した１つの具体的な問題が起こるのは、フィーチャが同じ寸法 を有するように設計されるが、レイアウト中で他のフィーチャに対して異なる近 接度で配置される場合である。他のフィーチャに対して極めて近接したエッジ( 間隔のせまいエッジと称される)を有するフィーチャは、近接効果によってさら に影響される一方、比較的隔離されたエッジ（隔離されたエッジと称される）を 有するフィーチャは、近接効果によってあまり影響を受けない；結果として、密 な状態におけるフィーチャは、隔離されたフィーチャよりも異なって印刷される 傾向がある。 散乱バー（強度レベルバーおよび補助バーと称される）は、リソグラフィプロ セスにおいてフィーチャの「隔離された」エッジと「間隔のせまい」エッジとの 間の近接効果を最小化または除去するために開発されてきた。散乱バーは、間隔 のせまいエッジでのエッジ強度に一致するように隔離されたエッジでのエッジ強 度を調節するためにマスク上で隔離されたエッジの隣に配置され、そしてそれに よって少なくとも１つの隔離されたエッジを有するフィーチャに間隔のせまいエ ッジを有するフィーチャとほぼ同じ幅を有させる、補正フィーチャ（代表的に非 解像性）である。米国特許第5,242,770号（本出願の譲受人に譲渡された）にお いて、強度レベルバー（すなわち散乱バー）は、最適な近接補正結果のための基 準幅および隔離されたエッジからの基準配置を有するように記載される。さらに 、この技術において、エッジは、エッジ間の間隔が最小になるところで明確に隔 離されるか、または密にパッキングされる。さらに、この技術は、中間距離分だ け２つのエッジを同時に補正するために２つのフィーチャエッジ間に１つの散乱 バーを配置する工程を開示する。しかし、フィーチャエッジ間の可能な間隔の全 範囲は、考慮されない。 予期されるように回路設計内のドライブは、レイアウトのサイズを、ひいては 最終デバイスサイズを縮小する。結果的に、レイアウトは、ラインの過半数が所 定のリソグラフ処理パラメータ用の最小幅および最小ピッチを有するように設計 される。しかし、全てのフィーチャが最小幅および分離間隔を有するレイアウト を設計することは、通常は不可能である。よってレイアウト設計は通常以下を有 するフィーチャ；１）リソグラフプロセスの解像度限界における、もしくはその 近くにおける幅および分離間隔、２）リソグラフプロセスの解像度限界よりもわ ずかに広い幅および分離間隔、および３）近接相互作用を回避するのにはるか十 分に離れた、リソグラフプロセスの臨界寸法の範囲内の幅とを含む。さらに、米 国特許第５,２４２,７７０号により開示される散乱バー技術は、明らかに隔離し たエッジを有するフィーチャの幅を制御するために効果的であるが、フィーチャ 寸法を制御するためにはあまり効果的ではなく、これらフィーチャはある距離に おいて分離しており、これはリソグラフプロセスの解像度限界よりもわずかにだ け大きい。発明の要旨 本発明は、散乱バーを用いるリソグラフプロセスにおけるフィーチャ寸法の多 様化を低減する方法である。本発明の方法は、予め確立された補正設計規則によ り用いられた散乱バーは、任意の中間距離により分離されたフィーチャのために 、フィーチャ寸法を制御することにおいてはあまり効果的ではないという事実に 基づいている。特に従来技術においては、基準散乱バーの幅は一様に保たれ、そ してバーとフィーチャとの分離は、基準より下にはなり得なかった。本発明は、 これら中間距離内のいくつかのケースを処置する。ここでマスクレイアウト内の フィーチャ間には、フィーチャエッジから基準距離において基準幅の散乱バーに 適合するには不十分なスペースがあるが、ここで良好なフィーチャ寸法制御を維 持するために、それでもいくらかの補正は必要とされる。本発明は散乱バーの幅 、形状、および散乱バーと主要なフィーチャとの分離における多様化を用いて、 中間距離により分離されるフィーチャ間に散乱バーをより適切に収める。 本発明では、フィーチャクラウディングとして言及される方法は、散乱バーと 主要なフィーチャとの分離における多様性を達成するためにインプリメントされ る。散乱バーと主要なフィーチャとの分離は、限界の範囲内で、基準分離の上方 および下方の両方にばらつき得る。最小許容分離（絶対最小クラウディング距離 として言及される）は、露光波長に関する。ある実施形態では、絶対最小「クラ ウディング」距離は、露光波長の７５％よりも大きいか、もしくは等しい。水銀 Ｉ−ライン露光源が、０．３６５ミクロンに等しい波長（λ）を有するリソグラ フプロセスにおいて用いられる実施形態では、この絶対最小距離は０．２７５ミ クロンの範囲内である。 フィーチャクラウディングを用いる本発明の第１の技術では、基準幅の単散乱 バーは、各フィーチャエッジから絶対最小クラウディング距離の範囲内の分離距 離において、２つのフィーチャの間に配置される。ある実施形態では、基準幅は λ／４からλ／３の範囲内に規則される。 フィーチャクラウディングを用いる本発明の第２の技術では、２つの散乱バー の各基準幅は、絶対最小距離から基準距離間の距離だけ、２つのフィーチャエッ ジのそれぞれから分離される。 本発明の第３の技術では、散乱バーの幅は、エッジ間で散乱バーをクラウディ ングする間、基準から縮小される。よってこの場合、散乱バーまたは複数のバー は絶対最小クラウディング距離と同じくらい小さい距離だけ分離され、基準より も小さい幅を有する。縮小幅散乱バーは、隔離されたフィーチャ寸法を制御する ためにはあまり効果的ではない一方で、適度にクラウディングした間隔（ここで はあまり補正が必要とされない）においては適切である。本発明のある実施形態 は、クラウディングした散乱バー幅は２つのファクタにより縮小され得る。０． ３６５ミクロンに等しい露光波長（λ）を用いるリソグラフプロセスの場合、散 乱バーは０．０６ミクロンもしくはλ／６の幅に縮小され得る。 あるいは、本発明の第４の技術は、基準幅としてダッシュを取り入れ得る。ダ ッシュは効果的に散乱バーの幅を縮小し、そこに縮小サイズの散乱バーのように 類似の影響を有する。縮小サイズの散乱バーに類似して、ダッシュ散乱バーは、 本発明の中実基準散乱バー技術よりも高いフィーチャクラウディングを可能にす る効果を有する。 本発明の第５の技術では、基準よりも広い散乱バーは、フィーチャがある距離 だけ分離される場合に用いられ、この距離とは基準単散乱バー分離距離よりも大 きいが、基準複散乱バー分離距離よりも小さい。基準散乱バーがλ／３よりも小 さい幅（例えばλ／４）を有する場合、本発明の第５技術による散乱バー幅は、 バークラウディングケースにおいて基準からλ／３近くまで増加され得、それで もフォトレジスト内で未解像のまま残る。 本発明の第６の技術では、主要なフィーチャの隣接するエッジの配置は、隣接 エッジ間での空間を増大するか、あるいは縮小するかのどちらかのために調節さ れ、基準サイズ、縮小サイズ、増大サイズ、またはダッシュ散乱バーは、フィー チャクラウディングを達成するために主要なフィーチャ間の調節された空間内に 配置され得る。図面の簡単な説明 図１Ａおよび１Ｂは、従来の間隔の狭い主要なフィーチャエッジ、および隔離 された主要なフィーチャエッジ、ならびにこれらのエッジにおいて対応する強度 階調(intensity gradients)を図示する。 図２Ａは、米国特許第５,２４２,７７０号による隔離エッジ上の散乱バーの使 用を図示する。 図２Ｂは、図２Ａに示されるフィーチャエッジのために対応する強度階調を図 示する。 図３は、先行技術方法によるフィーチャエッジからの基準間隔を有する単基準 幅散乱バーの配置を可能にするように間隔の空いた、２つのフィーチャを図示す る。 図４は、先行技術方法によるフィーチャエッジからの基準間隔を有する２つの 基準幅散乱バーの配置を可能にするように間隔の空いた、２つのフィーチャを図 示する。 図５は、２つのフィーチャと散乱バーの先行技術使用との間で、異なる分離距 離を図示する。 図６は、リソグラフプロセスのためのフィーチャ分離距離対フィーチャ寸法を 図示するグラフを示し、このプロセスは：１）散乱バーの不使用と、２）先行技 術方法による散乱バーの使用と、そして３）本発明の方法による散乱バーの使用 とを含む。 図７は、本発明の第１技術による５ｗ≦ｄ＜７ｗの距離だけ分離されたフィー チャのための散乱バークラウディングの利用を図示する。 図８は、本発明の第２技術による７ｗ＜ｄ＜１０ｗの距離だけ分離されたフィ ーチャのための散乱バークラウディングの利用を図示する。 図９および１０は、本発明による散乱バークラウディングの利用を図示し、こ こで縮小幅散乱バーが利用される。 図１１および１２は、本発明による散乱バークラウディングの利用を図示し、 ここで散乱バーはダッシュのように取り入れられる。 図１３は、２つのフィーチャを図示し、これら２つのフィーチャの間に基準幅 よりも広い散乱バーを有し、この散乱バーは、本発明の第４技術によるフィーチ ャエッジから絶対最小クラウディング距離の範囲内で間隔を空けられる。 図１４および１５は、本発明による散乱バークラウディングの利用を図示し、 ここでフィーチャエッジの配置は調節される。詳細な説明 本発明は、フィーチャが間隔を空けられる際に、近接効果の補正を行うために フィーチャ間で散乱バーを使用する方法であり、これは従来の散乱バー間隔では 達成され得なかった。以下の説明では、多数の特定の詳細が本発明（例えば、露 光波長、リソグラフパラメータおよびその技術など）の徹底的な理解を提供する ために本明細書中に記載されている。しかし当業者にとって、これら特定の詳細 が、本発明を実施するにあたって取り入れる必要がないことは明らかである。他 の例として、他の周知であるリソグラフプロセス工程は、本発明を不必要に不明 瞭にすることを避けるために詳細には記載されていない。 リソグラフ処理において見られる近接効果の１つのタイプは、マスク上に同じ 寸法を有するフィーチャが、近接（すなわち比較的隔離された、または間隔の狭 い近接）に依存するフィーチャ（すなわち異なる寸法を有するフィーチャ）とは 別々に他のフィーチャへ移動(transfer)する。この近接効果は、比較的近いフィ ーチャエッジ間で起こる回折のためである。米国特許第５，２４２，７７０号は 、 非解像可能付加バーの配置により、この不同性を減少するための技術を開示して いる。これらの付加バーは、散乱バーまたは強度均一化バーとして言及されてお り、隔離されたエッジを有するフィーチャおよび間隔の狭いエッジを有するフィ ーチャが、これらの最初のマスク寸法が同じである場合におよそ同じだけ移動す るように、隔離されたフィーチャのエッジに隣接している。散乱バーは比較的隔 離されたフィーチャのエッジの強度性質を、比較的高密度なフィーチャのものと 一致させ、フィーチャ間隔が多様化するように、顕著により適切な寸法制御を提 供する。散乱バーはフィーチャエッジの強度階調を増大することによりこれを達 成し、結果としてより鋭いエッジ性質をなし、ひいては焦点深度を改良する。 図１Ａは、米国特許第５，２４２，７７０号による、間隔の狭いエッジ（エッ ジ１４）および隔離されたエッジ（エッジ２４Ａ、２５Ａ、および２９Ａ）を有 するフィーチャ２４から２９を示す。図１Ｂは、図１Ａの間隔の狭いエッジ（曲 線Ａ）のエッジ階調（ユニット距離毎の露光強度における多様化）が、間隔の狭 いエッジ間における近接効果のために、どのように隔離されたエッジ（曲線Ｂ） のエッジ階調よりも大きいかを示す。図２Ａは、米国特許第５，２４２，７７０ 号による隔離されたエッジ上の散乱バーの使用を示す。図２Ａはフィーチャ３０ から３４を示し、そして特に隔離されたエッジ３２Ａ、間隔の狭いエッジ３２Ｂ 、および補正されたエッジ３２Ｃ（これは近接した散乱バー３６を備える）を有 するフィーチャ３２を図示する。図２Ｂは、隔離されたエッジ上の散乱バー３６ の効果を示し、これは間隔の狭いエッジ３２Ｂのエッジ階調および補正されたエ ッジ３２Ｃがおよそ同じであるのに対して、隔離されたエッジ３２Ａはその両方 よりも小さいこと示すことにより図示される。 米国特許第５，２４２，７７０号によると、散乱バーは基準／好適幅を有し、 この技術によるとこの幅は、リソグラフプロセスの臨界寸法の５分の１に経験的 に測定され、臨界寸法（明確なフィールドマスクのための寸法）の１．１倍のエ ッジ（また経験的にも決定される）からの好適な間隔である。引き続き経験的な 試験において、最大許容散乱バー幅は、露光源の波長の３分の１におおよそ等し いと測定されてきた。ある例として、現在リソグラフ技術において用いられる水 銀Ｉ−ライン照射露光源の３６５ナノメータ（または０．３６５ミクロン）波長 を用いると、基準散乱バー幅は０．１ミクロンに選択される。しかし、散乱バー が未解像のままであるような最大許容散乱バー幅は、０．１２５ミクロンまで、 もしくはその近くまで大きくなり得る。この散乱バー幅設定が露光源波長に関係 することから、以下のように規則される： 基準散乱バー幅 ＝ ｗ ここで、ｗ≦１／３露光源波長（λ）。 以下の説明として、ｗは０．１ミクロンに選択され、基準散乱バーとフィーチャ との分離は３ｗである。以下の説明に引用される全ての寸法はウェハ尺度であり 、転写過程において生じる縮小とは無関係であることが注目されるべきである。 図３は、２つのフィーチャ４０を示し、これらは２つのフィーチャエッジのそ れぞれから、単基準幅（すなわち１ｗ）散乱バー４１（これは基準分離（３ｗ） を有する）の配置を可能にする距離だけ離して間隔を空けられる。この場合、単 散乱バーは同時に、２つのフィーチャエッジに補正を提供する。図示されるよう に、この先行技術によるこの例中の２つのエッジ間に基準幅散乱バーを配置する ために、エッジは少なくとも７ｗ離れていなければならない（すなわち、２つの フィーチャエッジのそれぞれのエッジから３ｗのところに配置された１ｗの散乱 バー）。 図４は、それぞれのエッジから基準距離におけるフィーチャ間に、２つの基準 幅散乱バー４４を収めるのに十分に離れて間隔を空けられたエッジを有するフィ ーチャ４３を示す。２つの散乱バー間の最小許容距離は、この例としておよそ２ ｗであることが経験的に測定されることに注目されたい。これは散乱バーが相互 作用せず、そしてレジストパターン中で発展し始めないことを保証する距離であ る。結果的に、２つの基準幅散乱バーを、それぞれのエッジから基準間隔におい て２つのフィーチャエッジ間に収めるために、フィーチャは１０ｗの距離により 分離されなければならない。これら２つの状況下において、フィーチャ４３およ び４０の近接エッジのエッジ強度階調は、間隔の狭いエッジの階調にかなり似て いることが見出される。 米国特許第５，２４２，７７０号は、フィーチャが明確に隔離されているとき や、フィーチャ間に間隔が存在する場合に、散乱バーを提供し、基準エッジ間隔 を有する単一の基準散乱バー（図３）または基準間隔を有する二つの基準散乱バ ー（図４）が可能である方法を開示しているが、これらの最適な間隔の場合以外 に、中間距離により分離されたエッジを有するフィーチャに隣接する散乱バーの 適用は考慮していない。 図５は、多様な分離距離を有するフィーチャ、および従来技術の方法によりこ れらの分離距離に応じて散乱バーを適合させることを示している。間隔のせまい フィーチャ４５および４６は、３ｗに等しい距離で分離されている。この場合、 隣接するエッジは、従来技術の方法では、散乱バーを必要としなかった。フィー チャ４６および４７は、３ｗより広く５ｗより狭い距離（即ち、３ｗ＜ｄ＜５ｗ ）で分離されている。この場合、隣接するエッジは、密接に配されたエッジとし て「リソグラフ的に作用」し、補正なしでフィーチャ寸法の多様性を許容する。 フィーチャ４７および４８は、少なくとも５ｗであり７ｗ未満（即ち、５ｗ≦ｄ ＜７ｗ）で分離される。この分離の場合、フィーチャ４７および４８の隣接する エッジは、隔離されたエッジとして作用する。実際、二つの隣接エッジ間の光学 的近接効果は、これらを１．５λを越える間隔で配した後、急速に消滅する。し かしながら、上述のように、基準幅、すなわち基準間隔を取る散乱バーの配置は 、（従来技術方法では）、フィーチャが７ｗの基準距離で分離されるまで不可能 である。フィーチャが７ｗの距離で間隔を取ると（図３に示す）、二つの隣接す るフィーチャ間に散乱バーを一つ配置し得る。この場合、最適な近接補正は、従 来技術の方法により達成できる。フィーチャ４８および４９は、７ｗより広く１ ０ｗより狭い距離で分離されている。この場合、散乱バーは、従来技術の方法を 用いて、隣接するフィーチャエッジ間の中央に配置してもよいが、散乱バーは、 フィーチャ４８および４９の各隣接エッジから基準距離間隔を取っていない。結 果として、この距離範囲でフィーチャが分離されるとき、散乱バーはより効果が 低くなる。最終的に、フィーチャが１０ｗまたはそれ以上（図４に示す）の距離 で分離されたとき、二つの基準幅、すなわち基準間隔を取った散乱バーを隣接す るフィーチャ間に配置できる。 図６は、散乱バーなしでのフィーチャ幅（転写された際の）とマスクフィーチ ャに対するフィーチャ分離との関係（Ａ）、従来技術の方法により散乱バーが適 合されたマスクフィーチャ（Ｂ）、および本発明の方法により散乱バーが適合さ れたマスクフィーチャ（Ｃ）を示している（注：すべてのマスクフィーチャは同 幅を有する）。 上述のように、マスク上の散乱バーとの近接効果補正が行われないフィーチャ は、他のフィーチャへの近接度に依存する幅寸法を有する。間隔のせまいフィー チャ（図５のフィーチャ４５および４６）について、つまり、その分離部が、リ ソグラフプロセスの臨界寸法に近付く場合（図６の0.3ミクロンの分離部）、幅 は0.32ミクロンの範囲（図６のA1で示す）にある。無限小のピッチを有するフィ ーチャ（つまり、図６にA2で示す、1.0ミクロンよりも大きなフィーチャ分離部 ）は、間隔のせまいフィーチャよりも小さな幅を有する。というのも、それらは 任意の隣接するフィーチャと相互作用しないからである。中間分離範囲（0.3ミ クロン〜1.0ミクロン）内のフィーチャは、近接補正なしでは、間隔のせまいフ ィーチャおよび隔離されたフィーチャの両方よりもかなり小さい。 従来技術の方法による近接補正の場合のフィーチャの幅は、より一定になるが 、中間フィーチャ分離部で空間を空けられたフィーチャについて、依然大幅にば らつく。図６を参照すると、間に散乱バーを有さない0.3ミクロン＜ｄ＜0.5ミク ロンとなる距離（図５のフィーチャ４６および４７）でフィーチャが分離される 場合、隣接するエッジは依然、間隔のせまいエッジのようにふるまい、近接効果 は十分に強いので、この範囲の距離で分離されるフィーチャが間隔のせまいフィ ーチャに近い寸法を有する。エッジ分離が拡大するに従って、隣接するエッジ間 の相互作用は減少し、そしてフィーチャ寸法は僅かに減少する。隣接するフィー チャエッジが５ｗ≦ｄ＜７ｗの距離（図５のフィーチャ４７および４８）で間隔 を空けられる場合、隣接するエッジは、隔離されたエッジとしてふるまい始め、 フィーチャ寸法は僅かにばらつく（図６にB1で示す）。フィーチャが約0.7ミク ロンで分割される場合、基準幅を有する単一の散乱バーが基準距離におけるフィ ーチャエッジの間に配置され、そして再び、フィーチャ寸法は間隔のせまいフィ ーチャの寸法（図６のB2）に近づく。フィーチャが７ｗ＜ｄ＜１０ｗの距離で分 離さ れる場合（図５のフィーチャ４８および４９）、単一の散乱バーは効果を失い始 め、そして再び、間隔のせまいフィーチャに対してフィーチャ寸法の変化が起こ る(図６のB3)。最終的に、フィーチャがｄ≧１０ｗの距離で分離される場合(図 ６のB4)、基準幅を有する二重散乱バーがエッジからの基準間隔に配置され、フ ィーチャエッジが再び間隔のせまいエッジとしてふるまう。間隔のせまいフィー チャに対して、および、従来技術に従って散乱バーを効果的に用い得るフィーチ ャに対して、フィーチャが５ｗ≦ｄ＜７ｗまたは７ｗ＜ｄ＜１０ｗの中間距離で 分離されるときに生じる寸法のばらつきを考慮すると、これらのフィーチャ分離 部は回避される傾向にあり、それにより回路設計の柔軟性が減少する。図６に示 す正味の効果は、従来の散乱バーを用いるリソグラフプロセスにおいて、５ｗ≦ ｄ＜７ｗおよび７ｗ＜ｄ＜１０ｗの距離で分離されたフィーチャは、同じマスク 寸法を有する他のフィーチャと比べた場合、大幅に異なって移動する。曲線Ｃは 、以下に詳細に示すように、中間に間隔を空けられたフィーチャ上の、本発明の 散乱バーの方法を実行する効果を示す。 上記区ブレークポイント（例えば、5w、7w、10w）は正確ではなく、他の処理 多様性のために僅かにばらついてもよいことに留意されたい。 本発明は、上述したフィーチャ分離の場合における、フィーチャの寸法制御の ロスを低減する方法である。この方法は、分解できないサイズの散乱バーによっ て、分解可能なフィーチャ設計規則とは異なる設計規則を散乱バーに適用し得る という実験的観察に基づく。詳細には、設計規則は、分解可能なフィーチャがリ ソグラフプロセスの臨界寸法よりも大きいまたは等しい距離だけ間隔を空けるこ とを規定するのに対して、本発明による散乱バーは、リソグラフプロセスの臨界 寸法よりも小さな絶対最小「クラウディング」距離(absolute minimum”crowdin g”distance)でフィーチャエッジの隣に配置し得る。実際、絶対最小「クラウデ ィング」距離は、露光手段の波長に関連し、米国特許番号5,242,770号によって 開示された、先の基準散乱バー（強度レベリングバー）間隔のような、リソグラ フプロセスの臨界寸法には関連しない。 本発明の概略的なフィーチャークラウディング方法において、基準幅を有する １本または２本の散乱バーは、それぞれ５ｗ≦ｄ＜７ｗおよび７ｗ＜ｄ＜１０ｗ の距離だけ離れた２つのフィーチャーエッジ間にある。散乱バーは、２つのフィ ーチャーの各エッジから、絶対最小クラウディング距離よりも大きいが基準距離 よりも小さい距離だけ離れている。 図７は、隣接するフィーチャーが５ｗ≦ｄ＜７ｗの距離だけ離れている場合の フィーチャークラウディングの利用を示している。基準幅（１ｗ）を有する散乱 バー５１は、２つのフィーチャーの各エッジから、絶対最小クラウディング距離 よりも大きいが臨界寸法よりも大きい距離だけ離れた２つのフィーチャー５２間 の中心にある。図８は、隣接するフィーチャーが７ｗ＜ｄ＜１０ｗの距離だけ離 れている場合の散乱バークラウディングの利用を示している。この場合、基準幅 （１ｗ）を有する２本の散乱バー５３は、フィーチャー５４間にある。第１の技 術の場合同様、散乱バー５３は、２つのフィーチャーエッジの各々から、絶対最 小距離の範囲内の距離だけ離れている。さらに、散乱バーは、２ｗの基準距離だ け間隔をあけられており、それによって、フォトレジスト内で分解を開始しない ことが保証される。 本発明の一実施態様において、絶対最小「クラウディング」距離は、露光波長 の７５％以上かつ臨界寸法未満である。水銀Ｉライン露光源が、０．３６５ミク ロンに等しい波長を有するリソグラフィープロセスにおいて用いられる実施態様 においては、この絶対最小距離は０．２７５ミクロンの範囲内である。 上述したように、散乱バーはサブ分解フィーチャーであるため、分解可能フィ ーチャーと同一のデザインルールにリソグラフィーの面で固執する必要はない。 その結果、本発明の第３の技術において、エッジ間のクラウディング散乱バーに 加えて、散乱バーの幅も減少され得ると判断された。図９は、間に散乱バー５６ を有する２つのフィーチャー５５を示す。バーは、基準幅よりは小さい幅を有し 、フィーチャーエッジから、絶対最小クラウディング距離の範囲内の距離だけ離 れている。図１０は、７ｗ＜ｄ＜１０ｗの距離だけ間隔をあけられ、間に散乱バ ーフィーチャー５８を有する２つのフィーチャー５７を示す。散乱バー５８は、 基準幅よりも小さい幅（すなわち、減少幅）を有し、各々、フィーチャーエッジ から、絶対最小クラウディング距離の範囲内の距離だけ離れている。減少幅を有 する散乱バーは基準散乱バー間隔においてフィーチャー寸法を制御するためには あ まり有効ではないが、減少幅を有する散乱バーは、図９および図１０に示すよう な非常に近接した設定で用いられる際により有効であると判断された。減少幅を 有する散乱バーを用いることにより、フィーチャーはさらに近接することが可能 になり、それにより、より広い分離間隔範囲に対する寸法制御を提供する。 第４の技術において、ダッシュ状の散乱バーが、フィーチャークラウディング 中の近接補正に用いられる（図１１および図１２）。この技術は、図９および図 １０に示す第３の技術において述べた減少サイズを有する散乱バーの代換である 。 ダッシュ状の散乱バーを用いることの目的は、マスク上のバーの物理的幅を減 少させることなく、バーの有効幅を減少させることである。これは、当該分野に おいて周知の技術であり、ハーフトーニングと呼ばれる。ダッシュ状の散乱バー を用いて最適な近接補正を得るために選択する必要がある、ダッシュ状のバーの ２つの可変フィーチャーがある。バーの有効幅を制御する、ダッシュ間距離に対 するダッシュ長の割合と、ダッシュピッチ（すなわち、ダッシュ長とダッシュ間 距離との和）とである。非常に細かいダッシュピッチは、マスクの製造可能性に 限界を付与する。大きすぎるダッシュピッチは、散乱バーハーフトーン特性を緩 め、その結果、主要フィーチャーが歪む。 低減されたサイズの散乱バーではなく、ダッシュ状（dashed）の散乱バーを用 いることの主な利益は、ダッシュ状のバーが基準幅を維持することである。この 幅は、低減されたサイズのバーよりも広く、従って、概して、マスク作製プロセ スにおいて、より製造しやすい。１つの実施形態では、１：１のダッシュ長対ダ ッシュ分離の比が使用される。可視光を照射源として用いる現在の技術水準のマ スク検査の場合、最適化されたダッシュ周期は、約０．３２ミクロンである。こ れは、ダッシュ長およびダッシュ分離では、０．１６ミクロンになる。５倍のマ スク寸法に変換すると、これは、マスク上では、０．８ミクロンのダッシュライ ンおよびスペースになる。 第５の技術では、フィーチャが７ｗ＜ｄ＜１０ｗの距離だけ分離され、単一の 散乱バーが効果的でなくなるが、基準の二重のバーが適合しない場合に、基準の 散乱バーよりも幅が広い散乱バーが使用される。図１３は、７ｗ＜ｄ＜１０ｗの 距離だけ分離されている２つのフィーチャであって、その間に、より幅の広い散 乱バー６４を有する２つのフィーチャ６３を示す。本発明の第５の技術による散 乱バーの幅は、密集している場合には、基準幅から、許容可能な最大幅である約 λ／３まで増加され得、散乱バーは、印刷不可能なままである。 本発明の第６の技術は、主要なフィーチャの隣接するエッジの配置が、基準幅 の散乱バー、低減された幅の散乱バー、増加されたサイズの散乱バー、またはダ ッシュの散乱バーのうちの１つを用いながらフィーチャの密集を行うように調整 される技術である。 この技術は、はるかに狭いピッチのフィーチャの補正に特に適用可能である。 より狭いピッチの場合に、散乱バーからフィーチャエッジまでの、必要とされる 最小の分離を維持するために、主要なフィーチャのエッジは、元に戻すように調 整され、それにより、隣接するエッジ間のより大きい分離を提供する。隣接する エッジ間のより小さい分離が望ましい場合、エッジは互いに近づけられる。さら に、一方または両方のエッジが調整されてもよい。エッジの配置の調整は、ＣＡ Ｄ格子およびＥビームマスク書き込みスポットサイズに依存する。プロセスが、 ５×レチクル上で０．１ミクロンのＥビーム書き込みスポットサイズを用いる場 合、フィーチャエッジあたり０．２ｗのトリミング（trimming）は、非常に妥当 である。主要なフィーチャのエッジをトリミングした後、フィーチャの分離は、 ０．４ｗだけ広くなる。これは、基準サイズの散乱バーかまたは低減されたサイ ズの散乱バーのいずれかを狭い分離で密集させる可能性を切り開く。図１４、お よび図１５は、本発明のフィーチャ密集技術による、フィーチャエッジの調整を 示す。 第３、第４、第５および第６の技術は、フィーチャ密集技術において波長効果 により与えられる制限を補償するために、組み合わされ得、且つ、最初の２つの 技術とともに使用され得ることが理解されるはずである。 表１は、フィーチャ寸法対使用された補正技術を示す。この補正技術は、１） 補正なし、２）従来技術の補正、および、３）フィーチャ密集を用いる本発明の 補正を含む。表１は、本発明による異なる技術が、ある特定の中間分離距離に対 して、他の中間分離距離よりも効果的であることを示す。最良の近接補正を得る ために、すべての技術が使用され得るおよび／または組み合わされ得る。典型的 なＩＣ設計におけるピッチ寸法の離散的な性質のため、まず、これらの様々な中 間ピッチを識別し、次いで、本発明による補正方法の各々を、最良の結果が達成 されるまで、１つずつ適用することが可能である。 表１は、４極オフアクシス照射を有するＩ線ステッパを最良の焦点で用いて、 様々なピッチ寸法について測定された臨界寸法データをまとめている。 表の最初の欄は、フィーチャピッチである。第２欄は、フィーチャ分離である 。第３欄および第４欄はそれぞれ、近接補正なしおよび従来技術の補正方法から 得られた結果を示す。第５欄は、本発明のフィーチャ密集方法から得られた最良 の結果を示す。その後の７つの欄は、適用可能な場合には、本発明による７つの 技術の各々から得られた結果を示す。 第３欄、第４欄および第５欄の下では、２つの追加の比較が行われている。１ つは、ピッチに対する臨界寸法の広がりであり、もう１つは、ピッチに対する臨 界寸法の最大値と最小値との間のデルタを示す。ここから分かるように、従来技 術は、非常に密な場合（４ｗ即ち０．４ミクロン未満の分離）と、比較的分離さ れている場合（１０ｗ即ち１ミクロンよりも大きい分離）との間で、大幅に低減 された臨界寸法差を有しているが、ピッチに対する臨界寸法の広がりの合計は、 ほぼ変わらないままである。しかし、本発明では、デルタおよび広がりはともに 、半分よりも多い分だけ低減される。第５欄に示されるデータは、使用された本 発明による最も効果的な方法のフィーチャ寸法を示す。図６（曲線Ｃ）は、この データのプロットを示す。 図７および図８に示される本発明による散乱バーを実現する効果はそれぞれ、 第６欄および第７欄に、方法１および方法２として示される。表１に示されるよ うに、これらの技術は、０．６５ミクロンおよび０．９５ミクロンの分離に特に 適用可能である。 第８欄は、低減されたサイズの散乱バー幅を使用した結果を示す。幅が低減さ れているため、この技術は、より多くのフィーチャ分離の場合に適用され得る。 表１の場合、散乱バー幅が、０．０６ミクロンの幅に低減される。５×レチクル の場合、０．０６ミクロンの幅は、マスク上では０．３ミクロンになる。表１の 第８欄および第９欄は、ダッシュ状散乱バー技術の結果を示す。 表１の第１０欄は、増加されたサイズの散乱バーを使用した結果を示す。この 技術は、波長よりもわずかに大きい設計ルールに特に適用可能である。最後に、 表１の最後の２欄は、本発明のトリミング技術を使用する効果を示す。 基準の幅および間隔を用いる従来技術の方法は、リソグラフィプロセスの臨界 寸法の使用に基づいたものであることが理解されるはずである。この従来技術の 方法は、露光源の波長に直接関係するバー幅および間隔に基づいたものではない 。ＩＣ設計ルールにより指定される臨界寸法は、ＩＣプロセスの解像限界を参照 する。妥当な製造歩留まりを保証するために、プロセス設計ルールは、回路レイ アウトが、リソグラフィプロセスの能力の限界を超えるのを防ぐ臨界寸法を規定 する。プロセス解像限界（Ｒ）は、以下の式（レイリー基準）により表され得る 。 Ｒ＝ｋ₁（λ）／ＮＡ ここで、Ｒは、プロセス解像限界であり、 ｋ₁は、プロセス能力ファクタであり、 λは、露光源の波長であり、 ＮＡは、露光道具のレンズの開口数である。 ここで、定数「ｋ₁」は、リソグラフィプロセス能力のファクタを示す。このフ ァクタは、フォトレジストプロセスの効果、露光道具の撮像光学の非効率性、照 射光学の設定、ウエハ基板の影響、使用されたレチクルのパターン転写品質、お よび、リソグラフィプロセスに見られる他の様々な変数を示す。より小さい値の 「ｋ₁」は、より優れたプロセス解像度を示す。小さい値の「ｋ₁」により、所定 の露 光道具（λ／ＮＡ）について、小さい「Ｒ」（即ち、解像度）が得られる。「Ｒ 」の値を臨界寸法であると考えることは、ＩＣ設計の分野における慣習である。 例えば、露光道具が、０．５４に等しいＮＡを有する水銀Ｉ線照射源（λ＝０ ．３６５ミクロン）を用い、プロセス能力ｋ₁ファクタが０．７５である場合、 このプロセスについての最も高度な設計は、０．５０ミクロン付近の臨界寸法を 有する。この場合、臨界寸法は、露光波長（０．３６５ミクロン）よりも大きい 。この例は、最近の技術水準のプロセスを示す。 露光波長よりも大きい臨界寸法の場合、散乱バーの配置を考慮したときに、臨 界寸法を「最小」距離として用いることが実際的である。これは、米国特許第5, 242,770号において適用された根本原理である。 現在、技術の進歩のため、プロセス能力ファクタ「ｋ₁」は低減されてきてお り、その結果、プロセス解像限界（Ｒ）は、露光波長よりも小さくなっている。 サブ波長範囲の「臨界寸法」を有するＩＣを設計することが可能であり得るが 、これは、現時点ではまだ慣習にはなっていない。その主な理由は、露光波長ま たは露光波長よりも小さい波長で設計されるＩＣパターンでは、近接効果がより 明らかであるからである。その結果、露光道具の波長未満の臨界寸法を有するＩ Ｃを設計することは可能であるが、これらの寸法で見られる近接効果のため、現 在の半導体製造業者は、臨界寸法を、露光波長または露光波長よりも大きい波長 に制限する傾向がある。 従来技術で行われているように、０．５ミクロンレベルなどの、露光波長より も十分に大きい臨界寸法について近接補正を行う場合、設計ルールにおける臨界 寸法は、「安全な」製造基準を提供する。しかし、本発明により教示されるよう に、露光波長または露光波長よりも小さい波長での近接補正の場合、露光波長は 、臨界寸法ではなく、基線基準として使用される。従って、本発明による絶対最 小密集距離は、リソグラフィプロセスの臨界寸法ではなく、露光道具の波長に関 係する。さらに、上記のように、この絶対最小密集距離は、臨界寸法よりも小さ い寸法である。その結果、本発明により、フィーチャエッジからの絶対最小距離 よりも大きいかまたはそれに等しい距離だけ離して散乱バーを配置することは、 バーの配置のより大きい柔軟性を可能にし、且つ、従来の方法では散乱バーの使 用 が可能でなかった場合において、散乱バーの使用を可能にする。 以上、本発明のエレメントを、ある特定の実施形態に関して説明してきたが、 本発明が、他の様々な方法で実現され得ることが、明らかであるはずである。従 って、例示的に示され且つ説明された特定の実施形態が、本発明を限定するもの と考えられることを意図したものではないことが理解されるはずである。これら の実施形態の詳細の参照は、請求の範囲の範囲を制限するものではなく、請求の 範囲自体は、本発明に必須であるとみなされるフィーチャのみを記載している。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ライディグ，トーマス エル. アメリカ合衆国 カリフォルニア 94801, ポイント リッチモンド，コテージ アベ ニュー 201

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．近接効果を補正するために、マスク上に解像不可能な補正フィーチャを提供 する方法であって、該マスクは、少なくとも２つのフィーチャエッジを含み、該 補正フィーチャは、関連する基準幅、所定のマスクフィーチャエッジからの関連 する基準間隔、および隣接する補正フィーチャエッジ間の関連する基準間隔を有 し、 マスク上の２つの隣接するマスクエッジ間に、単一の解像不可能な補正フィー チャを付加するステップを包含し、該補正フィーチャは、該２つの隣接するマス クエッジの各々に隣接するエッジを有し、該隣接する補正フィーチャエッジは、 該２つの隣接するエッジから、該基準間隔よりも小さく且つ所定の最小距離より も大きい距離だけ間隔があけられ、 マスク上の２つの隣接するエッジ間に、２つの解像不可能な補正フィーチャを 付加するステップをさらに包含し、該補正フィーチャが、該２つの隣接する、エ ッジの各々から、該基準間隔よりも小さく且つ所定の最小距離よりも大きい距離 だけ間隔があけられる、方法。 ２．前記マスクが、関連する波長を有する露光源を有するフォトリソグラフィプ ロセスにおいて使用され、前記最小距離が、該波長に比例する、請求項１に記載 の方法。 ３．前記所定の最小距離が、前記波長の３／４である、請求項２に記載の方法。 ４．前記単一の補正フィーチャが、前記基準幅よりも小さい関連する幅を有する 、請求項１に記載の方法。 ５．前記単一の補正フィーチャの前記関連する幅が、前記基準幅の２／３である 、請求項４に記載の方法。 ６．前記単一の補正フィーチャの前記関連する幅が、前記基準幅よりも大きい、 請求項１に記載の方法。 ７．前記単一の補正フィーチャの前記関連する幅が、前記基準幅の１．５である 、請求項６に記載の方法。 ８．関連する物理特性を有する少なくとも１つの補正フィーチャを付与して、リ ソグラフィプロセスにおいて所定の距離だけ間隔があけられた２つの隣接する主 要なフィーチャの近接効果を補正する方法であって、該リソグラフィプロセスは 、関連する波長を有し、且つ、該リソグラフィプロセスの処理パラメータに依存 する関連する解像限界を有する露光道具を使用し、該主要なフィーチャの各々は 、該少なくとも１つの補正フィーチャに隣接する関連するエッジを有し、該隣接 するエッジの各々は、もとの配置を有し、 該２つの隣接するフィーチャの間に、該少なくとも１つの補正フィーチャを配 置するステップと、 該少なくとも１つの補正フィーチャの該関連する物理特性と、該隣接するエッ ジのうちの少なくとも１つの該もとの配置と、のうちの少なくとも１つを調整し て、該隣接するエッジの各々と、該少なくとも１つの補正フィーチャとの間の分 離間隔が、最小距離よりも大きく且つ該リソグラフィプロセスの該解像限界の範 囲である所定の基準距離よりも小さい距離になるようにするステップと、を包含 し、該最小距離が、該波長よりも小さい、方法。 ９．前記物理特性が、前記少なくとも１つの補正フィーチャの幅である、請求項 ８に記載の方法。 １０．前記調整するステップが、前記少なくとも１つの補正フィーチャの前記幅 を、λ／３の範囲である所定の基準幅よりも小さい寸法になるように調整するス テップを包含する、請求項９に記載の方法。 １１．前記調整するステップが、前記少なくとも１つの補正フィーチャの前記幅 を、λ／３の範囲である所定の基準幅よりも大きく且つ所定の解像不可能な最大 幅よりも小さい寸法になるように調整するステップを包含する、請求項９に記載 の方法。 １２．前記調整するステップが、前記少なくとも１つ補正フィーチャを、ダッシ ュ状フィーチャとして形成するステップを包含する、請求項９に記載の方法。 １３．前記少なくとも１つの隣接するエッジの前記もとの配置が、前記少なくと も１つの補正フィーチャに向かって移動される、請求項９または８に記載の方法 。 １４．前記少なくとも１つの隣接するエッジの前記もとの配置が、前記少なくと も１つの補正フィーチャから離れるように移動される、請求項９または８に記載 の方法。 １５．前記少なくとも１つのダッシュ状フィーチャを形成する前記ステップが、 該少なくとも１つのダッシュ状フィーチャのダッシュ長対ダッシュ分離の比と、 ダッシュピッチとを調整することにより、該少なくとも１つのダッシュ状フィー チャの効果的な幅をさらに制御するステップを包含する、請求項１２に記載の方 法。 １６．関連する幅を有する少なくとも１つの補正フィーチャを用いて、リソグラ フィプロセスにおいて、マスク上の２つの隣接する主要なフィーチャの近接効果 を補正する方法であって、該リソグラフィプロセスは、関連する波長（λ）を有 し、且つ、該リソグラフィプロセスの処理パラメータに依存する関連する解像不 可能な最大幅を有する露光道具を使用し、該主要なフィーチャは、所定の距離だ け間隔があけられ、該主要なフィーチャの各々は、該少なくとも１つの補正フィ ーチャに隣接する関連するエッジを有し、該隣接するエッジの各々は、もとの配 置を有し、 該主要なフィーチャの該隣接するエッジの各々と、該少なくとも１つの補正フ ィーチャの隣接するフィーチャとの間の分離間隔が、最小距離よりも大きく且つ 該リソグラフィプロセスの該解像限界の範囲である所定の基準距離よりも小さい 距離となるように、該２つの主要なフィーチャ間に配置される補正フィーチャの 数を決定するステップを包含し、該最小距離は、該波長よりも小さく、 該２つの隣接するフィーチャ間に該数の補正フィーチャを配置するステップを さらに包含する、方法。 １７．単一の前記補正フィーチャが、前記２つの主要なフィーチャの間に配置さ れる、請求項１６に記載の方法。 １８．２つの前記補正フィーチャが、前記２つの主要なフィーチャの間に配置さ れる、請求項１６に記載の方法。 １９．前記所定の距離（ｄ）が、５λ／３≦ｄ＜７λ／３の範囲である、請求項 １７に記載の方法。 ２０．前記所定の距離（ｄ）が、７λ／３＜ｄ＜１０λ／３の範囲である、請求 項１８に記載の方法。 ２１．前記関連する幅が、前記解像不可能な最大幅の範囲である所定の基準幅で ある、請求項１９または２０に記載の方法。 ２２．前記幅が、λ／３の範囲である所定の基準幅よりも小さい、請求項１９ま たは２０に記載の方法。 ２３．前記少なくとも１つの補正フィーチャがダッシュであり、前記関連する幅 が、前記解像不可能な最大幅の範囲である所定の基準幅である、請求項１９また は２０に記載の方法。 ２４．前記所定の距離（ｄ）が、５λ／３≦ｄ＜７λ／３の範囲であり、前記幅 が、前記解像不可能な最大幅よりも小さく、且つ、λ／３の範囲である所定の基 準幅よりも大きい、請求項１７に記載の方法。 ２５．請求項８または１６に記載の方法により製造される、マスク。