JP2005518569A - 全位相マスクおよびトリムマスクを用いた微小寸法制御 - Google Patents

Abstract

【課題】全位相位相シフトマスク（ＦＰＳＭ）とそれに対応するトリムマスクとを含むマスクセットを用いて微小寸法特徴形状をＩＣウェーハ上に結像するプロセスを効率化する。
【解決手段】使用輻射線波長以下の微小寸法の特徴形状をウェーハ上に結像するために全位相位相シフトマスク（ＦＰＳＭ）およびそれと対応のトリムマスクを含むマスクセットを用いる。ＦＰＳＭへの位相割当てにより、とくに非微小寸法領域で特徴形状の一部をトリムマスクで画定できる。しかし、この特徴形状の部分画定は、非微小寸法領域で微小寸法（ＣＤ）の大幅な変動を生ずる原因になり得る。このような望ましくない微小寸法（ＣＤ）の変動は、マスク目合せずれが大きい場合でも、Ｔ字交叉部や腕状部や、それ以外の交叉ライン部などの非微小寸法領域でトリムマスクによる特徴形状複数端部の画定を行うことにより、よりよく抑制することができる。

Description

この発明はこの出願と同一の発明者により発明され同一の譲受人に譲受された２００２年２月２６日提出の米国特許仮出願第６０／３５９，９０９号「全位相マスクのための非微小寸法ブロッキング」の優先日の利益を享受する２００２年１１月１４日提出の米国特許出願第１０／２９５，１６０号「全位相マスクおよびトリムマスクを用いた微小寸法制御」に関連し、その出願の優先日の利益の享受を主張する。

この発明は位相シフトマスク（ＰＳＭ）およびトリムマスクの作成に用いるレイアウトに関し、より詳しくいうと、非微小寸法領域でも微小寸法（ＣＤ）制御をもたらすＰＳＭレイアウトおよびトリムマスクレイアウトに適用可能な種々の変形に関する。

位相シフティングと呼ばれるリトグラフィ技術の進歩により、光の波長よりも小さい特徴形状をウェーハ表面に形成できるようになっている。これらの超微細特徴形状は、例えば０度および１８０度など互いに逆位相の近接配置相補位相シフタ対による光の干渉を用いて形成する。一つの実施例では、それら位相シフタを位相シフトマスク（ＰＳＭ）の表面上に形成し、そのＰＳＭをトリムマスクと組み合わせてレイアウトの特徴形状を画定するのである。ＰＳＭでは、互いに相補の関係にある二つの位相シフタ（以下、シフタと呼ぶ）を、一方のシフタを透過した露光用輻射線と他方のシフタを透過した露光用輻射線との間の位相差が１８０度になるように構成する。したがって、両シフタ経由の投影画像はそれら画像の端の重複部分で、互いに強め合うのでなく弱め合う形で干渉し、明瞭な微細画像を生ずる。

ＰＳＭは特徴形状の微小寸法端部の画定に用いられ、一方、光フィールドトリムマスクはその特徴形状のそれ以外の端部の画定に用いられてきた。例えば、ＰＳＭは集積回路のゲートの画定に用いることができ、一方、トリムマスクはその集積回路のゲート以外の端部の画定に用いることができる。最近では、微小寸法特徴形状および非微小寸法特徴形状を含む実質的にあらゆる特徴形状をレイアウトで画定するのにＰＳＭが用いられてきている。例えば、全位相ＰＳＭ（ＦＰＳＭ）と呼ばれるＰＳＭの一種では、トリムマスクによって、ＦＰＳＭの画定した領域の保護が可能であるだけでなく、ＦＰＳＭへの位相割当てに応じて形成され得る不要な特徴形状の露光も可能である。

例えば、図１ＡはＴ字交叉部を画定するＦＰＳＭのレイアウト１００の例を示す。ダークフィールドマスクの形で具体化されるレイアウト１００は、二つの０度シフタ１０１および１０４と二つの１８０度シフタ１０２および１０３とを含む。シフタ１０１および１０３で上記Ｔ字交叉部の一つのラインを画定し、シフタ１０２および１０４でそのＴ字交叉部のもう一つのラインを画定し、シフタ１０１および１０２でそのＴ字交叉部のさらにもう一つのラインを画定している。

次に述べる位相割当ては例示のみを目的とするものであることを理解されたい。重要なことは、一つのラインの互いに相対する端部のシフタの位相差が約１８０度であることである。すなわち、シフタ１０１および１０４は１８０度位相シフタとし、シフタ１０２および１０３を０度シフタとする。また、シフタ１０１および１０４を１８５度シフタとし、シフタ１０２および１０３を５度位相シフタとする。このＴ字交叉部における上述の構成に合わせて、一つの角を一つのシフタ（例えば、シフタ１０１）で構成し、もう一つの角を二つのシフタ（例えば、シフタ１０３および１０４）で構成することもできる。

シフタ１０３および１０４の間の切欠部１０５は、上記Ｔ字交叉部への位相の割当ての際の潜在的な位相の衝突を解消する（すなわち、この「切欠部」が、位相衝突なしの場合に単一のシフタとして具体化可能な二つのシフタを互いに分離する）が、露光の際に異質の特徴形状の原因となる。図１Ｂに示したトリムマスクレイアウト１１０はこの異質の特徴形状を消去できる（すなわち、その領域のフォトレジスタを露光することによって）。より詳細に述べると、トリムマスクレイアウト１１０は切欠部１１１を備え、それをＦＰＳＭレイアウト１００の右角のシフタ１０３および１０４近傍への対応策とするのである。トリムマスクレイアウト１１０の切欠部１１１でこの特徴形状（すなわち上記Ｔ字交叉部）の右角を実際に画定していることが重要である。トリムマスク１１０の上記以外の領域は、ＦＰＳＭレイアウト１００の画定する特徴形状を保護する。

図１Ｃは、ＦＰＳＭレイアウト１００およびトリムレイアウト１１０を具体化したマスクを用いて二重露光を行った場合の平面図画像１２０（シミュレーションで作成）を示す。この画像１２０においては、次のパラメータ、すなわち、波長１９３ｎｍ、開口数（ＮＡ）０．７，および部分コヒーレンス率（σ）０．５を用いた。この例においては、トリムマスク露光をＦＰＳＭ露光用輻射線の２倍の強度の輻射線で行う（すなわち、露光比１：２）。すなわち、ＦＰＳＭをＮｍＪ／ｃｍ^２で露光した場合は、トリムマスクは２ＮｍＪ／ｃｍ^２で露光する。

画像１２０の青色部分は輻射線強度の小さい部分であり、赤色部分は強度の大きい部分であり、黄色部分は強度が中程度の部分である。大きい強度は露光を強め、小さい強度は露光を弱める。画像１２０における黄色の帯状部が示すとおり、大きい強度から小さい強度への遷移は急峻であり、これによって特徴形状を明確に画定する。しかし、トリムマスクにおける上述の角の切欠部のために、上記Ｔ字交叉部の右角と左角との画像が互いに異なる（すなわち、ＣＤ誤差になる）ことがあり得る。

図２Ａは、ＦＰＳＭマスクとトリムマスクとの間の種々の目合せずれについてのＣＤ誤差対ポリシリコンラインへの距離特性曲線を示すグラフ２００を示す（なお、図２Ｂは、図１Ａおよび図１Ｂのレイアウトから形成したマスクを用い、ポリシリコンライン２０３から距離２０２のカットライン２０１でＣＤを測定して形成した所望のＴ字交叉部を示す）。図２Ａに示した測定値はいずれもナノメートル単位である。図中説明（図２Ａのすぐ右側）に示した目合せずれｄ（０，０）、ｄ（１０，１０）は、ＰＳＭとトリムマスクとの間の（ｘ，ｙ）目合せずれを意味する。グラフ２００は、距離の増加に伴い（すなわちＴ字交叉部の角から離れるほど）、マスク目合せずれの如何に関わらずＣＤ誤差が減少することを示す。しかし、マスク目合せずれは、とくに上記角において大幅なＣＤ誤差を生じさせ得る。

図２ＣはＣＤ対ポリシリコンラインへの距離特性曲線のグラフ２１０を示す（測定値はナノメートル単位）。この例では、ポリシリコンラインへの距離が７５ｎｍから２０ｎｍに増加すると、ＣＤは約１３５ｎｍから約１１５ｎｍに減少している（すなわち、レイアウトが変わり、対応のＰＳＭマスクおよびトリムマスクも修正してある）。すなわち、角におけるＣＤは公称のＣＤ値、すなわちこの例では１００ｎｍ、を大幅に上回るものの、角部丸め効果の減少とともに公称のＣＤ値に近づく。

ＵＳＰ ５ ５３７ ６４８ ＵＳＰ ５ ７６６ ８０６ ＵＳＰ ６ ０５７ ０６３ ＵＳＰ ６ ３３５ １２８

したがって、ライン交叉部においてＣＤ制御をもたらすとともにマスク目合せずれ由来の悪影響に対する感応度を最小にする全位相ＰＳＭマスクに関する技術が求められている。

輻射線の波長以下の大きさの特徴形状をウェーハに結像するには、全位相ＰＳＭ（ＦＰＳＭ）と、それに対応するトリムマスクとを含むマスクセットを用い得る。ＦＰＳＭについての位相割当てにより、とくに非微小寸法領域においてトリムマスクの特徴形状画定を達成し得る。非微小寸法領域には、Ｔ字交叉部や腕状部などの交叉ラインが含まれる。しかし、これら領域における低精度の特徴形状画定によって、大幅な微小寸法（ＣＤ）変動が生じ得る。

この発明の一つの特徴によると、それら非微小寸法領域におけるトリムマスクで複数の特徴形状端部を画定することにより、マスク目合せずれが大きい場合でも、上記ＣＤ変動を首尾良く抑制できる。より詳細に述べると、トリムマスクレイアウトに第１の切欠部を設け、その第１の切欠部により、互いに交叉するラインの第１の角を画定することができる。また、そのトリムマスクレイアウトに第２の切欠部を設け、その第２の切欠部により、上記交叉するラインの第２の角を画定することができる。トリムマスクレイアウトに設けたこれら第１および第２の切欠部に対応する切欠部をＦＰＳＭに設けることもできる。

一つの実施例では、上記交叉するラインが腕状部を形成する場合、その腕状部の外側角対応のシフタ切欠部と、内側角対応のシフタ切欠部とに互いに目合わせした端部を備えることができる。もう一つの実施例では、上記交叉するラインがＴ字交叉部を形成する場合、第３の切欠部をトリムマスクレイアウトに形成して、その第３の切欠部で第１および第２の角の反対側のライン端の部分を画定することができる。これら実施例のいずれの場合も、非微小寸法特徴形状（例えば、上記Ｔ字交叉部または腕状部）の大部分または全部をトリムマスクレイアウトで画定できる。このようにして、トリムマスクレイアウトおよびＦＰＳＭレイアウトを具体化するマスク相互間に目合せずれが生じた場合でも、上記交叉するライン相互間のＣＤを許容誤差範囲内に収めることができる。

すなわち、この発明の一つの側面によると、ウェーハ上の一つの材料層のレイアウトのライン交叉部に対するマスク目合せずれの悪影響を、そのウェーハ層の微小寸法端部をＦＰＳＭで画定することにより軽減することができる。そのＦＰＳＭには、ＦＰＳＭ利用によるレイアウト画定時の位相衝突の解消のための隣接位相シフタ間の切欠部の第１のセットを含めることができる。そのＦＰＳＭには、上記第１の切欠部セットに隣接して設けた第２の切欠部セットも含めることができる。この第２の切欠部セットは、対応のトリムマスクを用いて第１の切欠部セットの近接端部を画定することを可能にする。

一つの実施例では、このトリムマスクはダークフィールドトリムマスクである。その場合は、ウェーハ層に非微小寸法端部を画定する過程に、そのトリムマスクレイアウトに第１の切欠部、すなわちその層の少なくとも二つの互いに交叉するラインの第１の角を画定する第１の切欠部を設ける過程を含めることができる。そのトリムマスクレイアウトに第２の切欠部、すなわち上記交叉ラインの第２の角または上記第１および第２の角と反対側のライン端を画定する第２の切欠を設けることもできる。一つの実施例では、ＦＰＳＭレイアウトの中の第１および第２の切欠部対応の領域に位相衝突が生じ得る時だけそれら第１および第２の切欠部を設ける。

この発明のもう一つの側面によると、一つのパターンのウェーハへの転写に用いるリソグラフィ用マスクセットを形成できる。そのパターンには微小寸法の形状特徴も非微小寸法の形状特徴も含まれる。また、上記リソグラフィ用マスクセットにはＦＰＳＭマスクとトリムマスクとが含まれる。ＦＰＳＭはそのＦＰＳＭを用いた特徴形状の画定における位相衝突を解消するための隣接位相シフタ間の第１の切欠部セットとその第１の切欠部セットに隣接する第２の切欠部セットとを含み得る。その第２の切欠部セットは、上記第１の切欠部セットに隣接した端部をトリムマスクで画定することを可能にする。ＦＰＳＭはパターンの微小寸法特徴形状の大部分を画定し、トリムマスクはそのパターンの非微小寸法特徴形状の大部分を画定する。それら非微小寸法特徴形状には例えばＴ字交叉部や腕状部が含まれる。

この発明は微小寸法特徴形状をＩＣウェーハ上に形成するプロセスを効率化する。

輻射線波長以下の寸法の特徴形状をウェーハ上に結像するには、全位相ＰＳＭ（ＦＰＳＭ）とそれに対応するトリムマスクとを含むマスクセットを用いることができる。この発明の一つの特徴的構成によると、かなりの大きさのマスク目合せずれを伴う場合でも、Ｔ字交叉部や腕状部やそれ以外の型の交叉ラインなどの非微小領域においてトリムマスクにより複数の端部を画定することにより、好ましくない微小寸法変動をよりよく抑えることができる。

図３Ａおよび図３Ｂは、マスク目合せずれ如何に関わらずより安定したＣＤをもたらすように交叉ラインで全位相ＰＳＭ（ＦＰＳＭ）レイアウトおよびトリムマスクレイアウトにそれぞれ加え得る改変を示す。例えば、図３ＡはＴ字交叉部を含むＦＰＳＭレイアウト３００を示す。図１Ａの場合と同様に、ＦＰＳＭ３００はＴ字交叉部における潜在的位相衝突の解消のための第１の切欠部３０６を含み、これによってシフタ３０７および３０８（互いに逆位相）を構成する。これらシフタ３０７および３０８は、マスクで具体化されている場合は、切欠部３０６対応の領域で異質の特徴形状を結像する。

図３Ｂは、Ｔ字交叉部の結像のためにＦＰＳＭ３００と組み合わせて使用できるトリムマスクレイアウト３２０を示す。トリムマスクレイアウト３２０では、シフタ３０７とシフタ３０８との間の切欠部３０６（図３Ａ）のために切欠部３２１が異質の特徴形状を結像することがあり得る。重要なことは、切欠部３２１がＴ字切欠部の右角を実効的に画定する角形の端部を有することである。

この発明の一つの特徴によると、トリムマスクレイアウト３２０は切欠部３２１とほぼ整合するもう一つの切欠部３２２をさらに含む。図３Ｂに示した実施例では長方形のものを用い得る。もう一つの実施例では、切欠部３２１と同じ形状の切欠部を形成し得る。切欠部３２２は、トリムマスクで具体化されている場合は、２値化マスクの特徴形状の左角に関連するフォトレジスとの露光を可能にする。次に、対応領域の中の位相シフタを除去する（図３Ａの中の切欠部３０２参照）。このように、トリムマスクに第１の切欠部３２１および第２の切欠部３２２を設けるとともに、位相マスク上の切欠部３０２で位相シフタを除去することによって、上記特徴形状の上記右角および左角の両方を単一マスク上に画定し、それによってより高い均一性の結像角部を画定できる。

この発明のもう一つの特徴によると、トリムマスクレイアウト３２０に細い長方形の第３の切欠部３２３を設けることができる。この第３の切欠部３２３は、トリムマスクに具体化された場合は、上記二つの角部の反対側のライン端部に関連したフォトレジスとの露光を可能にする。すなわち、この第３の切欠部は上記二つの角部の反対側のラインの端部を特定できる。上述のとおり、位相シフトマスクに対応の改変を加えるのが望ましい（図３Ａの切欠部３０３参照）。

Ｔ字交叉部の角もそれら角の反対側のラインの部分もトリムマスクのみで画定されるので、上記交叉部におけるＣＤ制御は、対応のＦＰＳＭとの間の目合せずれ如何に関わらず、首尾よく維持できる。ＦＰＳＭが上記目的の達成を容易にすることを確実にするようにＦＰＳＭにある程度の改変を加えることができる。すなわち、この関連のＦＰＳＭレイアウト（すなわち、図３ＡのＦＰＳＭレイアウト３００）に追加の改変、すなわちトリムマスクレイアウト（すなわち図３Ｂのトリムマスクレイアウト３２０）の切欠部にそのまま対応する追加の改変を加えることもできる。例えば、切欠部３２２に関しては、シフタ３１０に切欠部３０２を設けることができる。同様にして、切欠部３２３については、シフタ３０９に切欠部３０３を設けることができる。なお、切欠部３２１と３０１／３０６とは一対一に対応している。重要なことは、切欠部３０１，３０２および３０３の位置および大きさが、切欠部３２１，３２２および３２３の位置および大きさにそれぞれ左右されることである。

図３Ａ乃至図３Ｂに示した仕上げずみのレイアウトを追加の解像度改善手法、すなわちモデル利用またはルール利用の近接効果補正など多様な近接効果補正にかけることもできる。

したがって、図３Ａおよび図３Ｂに示すとおり、ＦＰＳＭレイアウトのシフタ形状はトリムマスクレイアウトに対応の切欠部を要することがあり得る。この切欠部でこの特徴形状の角または縁部を画定できる。この特徴形状のＣＤ制御をさらに改善するために、トリムマスクレイアウトに設けた追加の切欠部で同じ特徴形状のそれ以外の角や端部を画定することもできる。このようにして、ＦＰＳＭマスクとトリムマスクとの間の目合せずれに起因するＣＤのばらつきをよりよく抑えることができる。例えば、図３Ｃに示すとおり、ＦＰＳＭレイアウト３００およびトリムマスクレイアウト３２０を具体化したマスクを用いて形成した画像３３０は、図１Ｃに示したものよりも公称ＣＤに格段に近いＣＤをもたらす。この例では、波長は１９３ｎｍ、開口数（ＮＡ）は０．７，部分コヒーレンス率（σ）は０．５，露光比は１：２（例えば、図１Ｃの画像および図２Ａのグラフの形成に用いたものと同じ）である。

図４Ａは特徴形状画定用切欠部をそれぞれ備えるＦＰＳＭマスクおよびトリムマスク（例えば、ＦＰＳＭレイアウト３００を具体化したマスク、およびトリムマスクレイアウト３２０を具体化したマスク）相互間の多様な目合せずれに対するＣＤ誤差対ポリシリコンラインへの距離特性曲線のグラフ４００を示す。図４Ａに示した測定値、すなわちＣＤ誤差、距離および目合せずれの値はいずれもナノメートル単位である。図中説明（図４のすぐ右）に示した目合せずれｄ（０，０）、ｄ（１０，１０）などはＦＰＳＭとトリムマスクとの間の（ｘ，ｙ）目合せずれを表す。重要な点は、これら改変ずみのマスクセットを用いたＣＤ誤差が図２Ａに示したものよりも格段に小さいことである。とくに、この例では、ＣＤ誤差最大値を１０ｎｍ（図２Ａ）から６ｎｍ（図４Ａ）に抑えられるので有利である。図４ＢはＣＤ対ポリシリコンラインへの距離（単位は両方ともナノメートル）特性曲線のグラフ４１０を示す。この例では、ごく小さい変動はあるものの、ＣＤの値は平均して公称ＣＤ値に近似している。図４Ｂを図２Ｃと対比すると、ＣＤ目標値が異なる場合でもこの発明の実施例によるＣＤ制御改善が得られることが理解されよう。

図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃは、図４Ａに示したマスク目合せずれを伴うＦＰＳＭレイアウト３００具体化マスクおよびトリムマスク３２０具体化マスクをそれぞれ用いて形成した特徴形状５０１，５０２および５０３の結像をそれぞれ示す。図５Ａはマスク目合せずれ（０，０）をシミュレーションしたものであり、図５Ｂはマスク目合せずれ（０，−１０）をシミュレーションしたものであり、図５Ｃはマスク目合せずれ（１０，０）をシミュレーションしたものである。特徴形状結像５０１，５０２および５０３は、多様なマスク目合せずれに関わりなく、Ｔ字交叉部の角でほぼ同一のＣＤ値を示すので有利である。

図５Ｄは、ＦＰＳＭレイアウト３００を具体化したマスクとトリムマスクレイアウト３２０を具体化したマスクとを極端な目合せずれ（３０，−３０）で用いた形状特徴５０４の結像を示す。このように極端なマスク目合せずれの場合でも上記角のＣＤの値は許容範囲内に収まっている。これと対照的に、ＦＰＳＭレイアウト１００を具体化したマスクとトリムマスクレイアウト１１０を具体化したマスクとを用いて特徴形状を結像させると、ＣＤ値は許容範囲から大幅に逸脱する。したがって、上記改変を施したマスクセット（すなわち特徴形状画定用の切欠部付きのマスクセット）は公称（すなわち所望の）ＣＤ値に格段に近いＣＤ値をもたらす。

ＦＰＳＭマスクおよびトリムマスクの両方に追加の切欠部を設ける手法は、非微小寸法特徴形状（例えば、Ｔ字交叉部、腕部などの交叉ライン）にも適用できる。例えば、図６Ａは腕状部を画定するためのＦＰＳＭレイアウト６００を示す。この例では、間に切欠部６０１を備えるシフタ６０３および６０４をもう一つの特徴形状（図示の簡略化のために示してない）との間の潜在的位相衝突の解消のために設けることができる。結像の最適化を確実にするために、間に切欠部６０２を備えるシフタ６０５および６０６をこの特徴形状の互いに反対の側に設けることができる。図６Ｂは、ＦＰＳＭレイアウト６００との組合せで腕状特徴形状を画定できるとリムマスクレイアウト６１０を示す。この発明の一つの側面によると、トリムマスクレイアウト６１０は、この腕状特徴形状の内側端部を画定する切欠部６１１と、同じ腕状特徴形状の外側端部を画定する切欠部６１２とを含む。したがって、図６Ａおよび図６Ｂに示すとおり、ＦＰＳＭレイアウト６００は微小寸法特徴形状の画定に用いることができ、トリムレイアウト６１０は非微小寸法特徴形状（この場合は腕状特徴形状）の画定に用いることができる。

図６Ｃは、腕状部画定用のもう一つのＦＰＳＭレイアウト６２０を示す。この例では、間に切欠部６２１を備えるシフタ６２３および６２４を上記以外の特徴形状（図示の簡略化のために示してない）との間の潜在的位相衝突の解消のために設けることができる。結像の最適化を確実にするために、間に切欠部６２２を備えるシフタ６２５および６２６をこの特徴形状の互いに反対側に設けることができる。なお、シフタ６２５および６２６の大きさは、シフタ６０４および６０６よりも小さくすることができる。より詳細にいうと、一つの腕状部の外側端部の画定のための位相シフトは、一般にＣＤ制御をより容易にすることにはならない。したがって、この実施例では、シフタ６２５および６２６は、上記位相シフトでＣＤ制御ができる領域に配置する。図６Ｄは、腕状特徴形状の内側の角を画定する切欠部６３１と、同じ腕状特徴形状の外側の角を画定する切欠部６３２とをこの発明の一つの側面にしたがって含むトリムマスクレイアウト６３０を示す。ＦＰＳＭレイアウト６００およびトリムマスクレイアウト６１０（図６Ａおよび図６Ｂ）の場合と同様に、ＦＰＳＭレイアウト６２０は微小寸法特徴形状の画定に用いることができ、トリムマスクレイアウト６３０は非微小寸法特徴形状（この場合は腕状特徴形状）の画定に用いることができる。なお、図６Ｃおよび図６Ｄに示したレイアウトを用いて形成したマスクは、図６Ａおよび図６Ｂのレイアウトを用いて形成したほぼ同等の性能のマスクセットよりも設計および製造が容易である。

図８Ａはウェーハ上の材料の層の特徴形状の微小寸法（ＣＤ）制御を改良するプロセス８００を示す。プロセス８００は位相シフト前の（例えばもとの）レイアウトを受け取り過程をステップ８０１に含む。ステップ８０２では、もとのレイアウトの特徴形状の微小寸法端部を画定するＦＰＳＭレイアウトを形成し得る。このＦＰＳＭレイアウトは、上記特徴形状の画定のための位相衝突を解消する隣接位相シフタ間切欠部の第１のセットを含み得る。また、このＦＰＳＭレイアウトは上記第１の切欠部セットに隣接した第２の切欠部セットをさらに含み得る。この第２の切欠部セットは、対応のトリムマスクレイアウトを用いて第１の切欠部セットに隣接した端部の画定を可能にする。ステップ８０３では、もとのレイアウトの特徴形状の非微小寸法端部を画定するトリムマスクレイアウトを形成する。この非微小寸法端部には、上記第２の切欠部セットに対応する端部が含まれ得る。ステップ８０４ではマスクを形成する。すなわち、ＦＰＳＭレイアウト（ステップ８０２で形成ずみ）を用いてＦＰＳＭを作成し、トリムマスクレイアウト（ステップ８０３で形成ずみ）を用いてとリムマスクを作成することができる。ステップ８０５では、上記ＦＰＳＭマスクとトリムマスクとを用いてウェーハ上に集積回路層を形成できる。

図８Ｂはウェーハ上の材料の層の特徴形状の微小寸法（ＣＤ）制御を改良する代替的プロセス８１０を示す。このプロセスは、位相シフトずみのレイアウトを受け取る過程をステップ８１１に含む。一つの実施例では、この位相シフトずみのレイアウトは、全位相位相シフトマスク（ＦＰＳＭ）レイアウトと対応のトリムマスクレイアウトとを含み得る。ステップ８１２では、このＦＰＳＭレイアウトを上記特徴形状の微小寸法端部の画定のために改変する。この端部画定のために、ＦＰＳＭレイアウトは、特徴形状画定時の位相衝突の解消用の隣接位相シフタ間切欠部の第１のセットを含み得る。重要な点は、このＦＰＳＭレイアウトが上記第１の切欠部セットに隣接した第２の切欠部セットを含み得ることである。この第２の切欠部セットは、対応のトリムマスクレイアウトを用いて第１の切欠部セット隣接の端部の画定を可能にする。ステップ８１３では、トリムマスクレイアウトを特徴形状の非微小寸法端部の画定のために改変する。この非微小寸法端部には第２の切欠部対応の端部が含まれ得る。ステップ８１４ではマスクセットを作成する。すなわち、上記改変したＦＰＳＭレイアウト（ステップ８１２で形成ずみ）を用いてＦＰＳＭを製作し、上記改変したトリムマスクレイアウト（ステップ８１３で形成ずみ）を用いてトリムマスクを作成できる。ステップ８１５では、上記ＦＰＳＭとトリムマスクとを用いてウェーハ上に集積回路層を形成できる。

なお、上述のプロセス８００および８１０において、非微小寸法端部の画定の過程にトリムマスクレイアウトへの第１の切欠部、すなわち少なくとも二つの交叉ラインの第１の角を画定する第１の切欠部の形成の過程を含めることができる。また、この非微小寸法端部の画定の過程には、トリムマスクレイアウトへの第２の切欠部、すなわち上記交叉ラインの第２の角または上記第１および第２の角の反対側のライン端部の一部を画定する第２の切欠部の形成の過程をさらに含めることができる。一つの実施例では、これら第１および第２の切欠部を、ＦＰＳＭレイアウトの上記第１および第２の切欠部対応の領域で位相衝突が生ずる場合だけ設ける。

この発明の実施例を図面を参照して上に述べてきたが、この発明がこれら詳細な実施例だけに限定されるものではないことを認識されたい。これら実施例は網羅的に挙げることを意図するものではなく、また記載した形態に限定することを意図するものでもない。これら実施例に多数の改変や変形が可能であることは明らかであろう。

例えば、図７は、上記改変ずみのトリムマスクレイアウト３２０と同様の改変型トリムマスクレイアウト３５０を示す。すなわち、Ｔ字交叉部の二つの角の端部に相対するライン端部の一部を画定する一つ切欠部３２３の代わりに、二つの切欠部３５１および３５２を設けることができる。この実施例では、切欠部３２２および３２１にそれぞれ対応する切欠部３５１および３５２が、マスクセット目合せずれの悪影響の削減への最小のアプローチをもたらす。この実施例の場合は、切欠部３５１と切欠部３５２との間のライン端部の残余の部分を、対応のＦＰＳＭレイアウトで画定できる（二つの切欠部を設けたほかは切欠部３０３をシフタ３０９に一つだけ設けた図３Ａと同様であるが図示してない）。一つの実施例では、限られた数の微小寸法特徴形状をトリムマスクレイアウトで画定し得る。このように、この発明による改変マスクセットは、微小寸法特徴形状の大部分を画定するＦＰＳＭマスクと、非微小寸法特徴形状の大部分を画定するトリムマスクとを含み得る。

なお、上記用語「微小寸法」および「非微小寸法」は特定のレイアウトに合わせてユーザが定義することもできる用語である。すなわち、一つの実施例では、Ｔ字交叉部を非微小寸法特徴形状と定義し腕状部を微小寸法特徴形状と定義することもできる。したがって、非微小寸法特徴形状の大部分をトリムマスクで画定するという上記手法をレイアウトの中の特定形状または互いに異なる特徴形状の複数の部分に適用することもできる。

この明細書で述べた手法は、紫外線、真空紫外線（ＤＵＶ）、超紫外線（ＥＵＶ）、Ｘ線などによる多様なリトグラフィプロセスのためのマスクレイアウトに適用できる。したがって、この発明の技術的範囲は特許請求の範囲の各請求項の記載および各請求項記載の構成要素の均等物によって画定されるべきものである。

高集積度ＩＣ／ＬＳＩの製造に広く利用できる。

この出願の図面には少なくとも１枚の色刷り図面が含まれている。この出願の出願書類の写しは所要手数料の納入および申込みによりその色刷り図面付きで米国特許商標庁から入手できる。

Ｔ字交叉部の特徴形状を画定する全位相ＰＳＭ（ＦＰＳＭ）の単純化したレイアウト図。 図１ＡのＦＰＳＭレイアウトを具体化したマスクを用いて生じた異質の特徴形状を消去し得る切欠部を含むトリムマスクレイアウトの図。 図１ＡのＦＰＳＭレイアウトおよび図１Ｂのトリムマスクレイアウトを具体化したマスクを用いて二重露光を行った場合の平面画像の図。 図１ＡのＦＰＳＭマスクおよび図１Ｂのトリムマスクの目合せずれの多様な値に対するＣＤ誤差対ポリシリコンラインへの距離特性曲線のグラフ。 ポリシリコンラインからある距離に設けた切欠線でＣＤを測定した所望のＴ字交叉部の説明図。 ＣＤ対ポリシリコンラインへの距離特性曲線のグラフ。 マスク目合せずれ如何に関わらずより安定なＣＤをもたらすように交叉ラインでＦＰＳＭレイアウトとトリムマスクレイアウトとに加え得る改変の説明図。 マスク目合せずれ如何に関わらずより安定なＣＤをもたらすように交叉ラインでＦＰＳＭレイアウトとトリムマスクレイアウトとに加え得る改変の説明図。 図３ＡのＦＰＳＭレイアウトおよび図３Ｂのトリムマスクレイアウトを具体化したマスクを用いて形成した平面画像の図。上記改変マスクセットにより、図１Ｂのものよりも公称ＣＤにより近いＣＤが得られることを示す。 改変マスクセットの目合せずれの多様な値に対するＣＤ誤差対ポリシリコンラインへの距離特性曲線のグラフ。 ＣＤ対ポリシリコンラインへの距離特性曲線のグラフ。この例は、平均的ＣＤの値が公称ＣＤ値にごく小さいばらつきで近似することを示している。 あるマスク目合せずれを伴う改変マスクを用いた特徴形状結像図。 あるマスク目合せずれを伴う改変マスクを用いた特徴形状結像図。 あるマスク目合せずれを伴う改変マスクを用いた特徴形状結像図。 極端なマスク目合せずれを伴う改変マスクを用いた特徴形状結像図。マスク目合せずれが極端に大きい場合でも特徴形状の特徴が許容範囲内に収まることを示している。 腕状部を画定するための改変ＦＰＳＭレイアウトの図。 図６Ａの改変ＦＰＳＭレイアウトと協働して腕状部を画定できる改変トリムマスクレイアウトの図。 腕状部を画定するためのもう一つの改変ＦＰＳＭレイアウトの図。 図６Ｃの改変ＦＰＳＭレイアウトと協働して腕状部を画定できるもう一つの改変トリムマスクレイアウトの図。 互いに交叉するラインの非微小寸法端部の大部分を画定できる改変マスクレイアウトの図。 ウェーハ上の材料層における特徴形状の微小寸法制御の改良されたプロセスを示す図。 ウェーハ上の材料層における特徴形状の微小寸法制御の改良されたもう一つのプロセスを示す図。

符号の説明

１００ レイアウト
１０１，１０４ ０度位相シフタ
１０２，１０３ １８０度位相シフタ
１１０ トリムマスクレイアウト
１１１ 切欠部
１２０ レイアウト画像（シミュレーションによる）
２０３ ポリシリコンライン
３００，６００，６２０ 全位相位相シフトマスク（ＦＰＳＭ）レイアウト
３０１−３０３，３０６ 切欠部
３０７−３１０，６０３−６０６，６２３−６２６ 位相シフタ
３２０，６１０，６３０，３５０ トリムマスクレイアウト
３２１−３２３，６１１−６１２，６３１−６３２，３５１−３５２ 切欠部
３３０，５０１−５０４ レイアウト画像（シミュレーションによる）
８００，８１０ 微小寸法（ＣＤ）制御改良プロセス
８０１ 位相シフト前のレイアウトを受け取る
８０２ 微小寸法端部を画定するＦＰＳＭレイアウトを生ずる
８０３ 非微小寸法端部を画定するトリムマスクレイアウトを生ずる
８０４ マスクセットを作成する
８０５ ＦＰＳＭおよびトリムマスクを用いて集積回路層を作成する
８１１ 位相シフト後のレイアウトを受け取る
８１２ 微小寸法端部を画定するようにＦＰＳＭレイアウトを変形する
８１３ 非微小寸法端部を画定するようにＦＰＳＭレイアウトを変形する
８１４ マスクセットを作成する
８１５ ＦＰＳＭおよびトリムマスクを用いて集積回路層を作成する

Claims (17)

1. ウェーハの表面上の材料の層の特徴形状の微小寸法（ＣＤ）制御を改良する方法であって、
   前記特徴形状の微小寸法端部を、全位相位相シフトマスク（ＦＰＳＭ）、すなわち位相衝突を解消するように互いに隣接する位相シフタの間に設けられ前記ＦＰＳＭの利用により前記特徴形状を画定する第１の切欠部のセットと、前記第１の切欠部のセットに隣接して設けられトリムマスクの利用により前記第１の切欠部のセットに隣接する端部の画定を可能にする第２の切欠部のセットとを含むＦＰＳＭで画定する過程と、
   前記第２の切欠部のセットに対応する非微小寸法端部を前記トリムマスクで画定する過程と
   を含む方法。
2. 前記特徴形状の非微小寸法端部を画定する過程が、前記トリムマスクに第１の切欠部、すなわち少なくとも二つの互いに交叉するラインの第１の角を画定する第１の切欠部を設ける過程を含む請求項１記載の方法。
3. 前記特徴形状の非微小寸法端部を画定する過程が、前記トリムマスクに第２の切欠部、すなわち前記互いに交叉するラインの第２の角または前記第１および第２の角の反対側のラインの端の一部を画定する第２の切欠部を設ける過程を含む請求項２記載の方法。
4. 前記第１および第２の切欠部を、前記ＦＰＳＭの前記第１の切欠部および前記第２の切欠部に対応する領域で位相衝突が生ずる場合だけ設ける請求項３記載の方法。
5. 全位相位相シフトフォトマスク（ＦＰＳＭ）およびトリムマスク、すなわちＦＰＳＭレイアウトを用いて形成したＦＰＳＭおよびトリムマスクレイアウトを用いて形成したトリムマスクを露光することにより形成したウェーハの表面上の互いに交叉したラインの微小寸法（ＣＤ）制御を改良する方法であって、
   前記互いに交叉するラインの第１の角を画定する第１の切欠部を前記トリムマスクレイアウトに設ける過程と、
   前記互いに交叉するラインの第２の角を画定する第２の切欠部を前記トリムマスクレイアウトに設ける過程と、
   前記第１の切欠部および前記第２の切欠部に対応するシフタ切欠部を前記ＦＰＳＭレイアウトに設ける過程と
   を含む方法。
6. 前記互いに交叉するラインがＴ字交叉部を形成する請求項５記載の方法。
7. 前記第１の角および前記第２の角の反対側の端を画定する第３の切欠部を前記トリムマスクレイアウトに設ける過程をさらに含む請求項６記載の方法。
8. 前記互いに交叉するラインが腕状部を形成する請求項５記載の方法。
9. 前記腕状部の外側の角に対応する前記シフタ切欠部と、前記腕状部の内側の角に対応する前記シフタ切欠部とが互いに目合わせした端部を有する請求項８記載の方法。
10. ウェーハの表面上の材料の層のレイアウトのライン相互間の交叉部が目合せずれによる悪影響を受けにくくする方法であって、
    前記レイアウトの微小寸法端部を、全位相位相シフトマスク（ＦＰＳＭ）、すなわちこのＦＰＳＭを利用した前記レイアウトの画定の際の位相衝突を解消するように互いに隣接する位相シフタの間に設けられた第１の切欠部のセットと、前記第１の切欠部のセットに隣接して設けられトリムマスクの利用により前記第１の切欠部のセットに隣接する端部の画定を可能にする第２の切欠部のセットとを含むＦＰＳＭで画定する過程と、
    前記第２の切欠部のセットに対応する非微小寸法端部を前記トリムマスクで画定する過程と
    を含む方法。
11. 非微小寸法端部が、Ｔ字交叉部および腕状部の少なくとも一方を含む請求項１０記載の方法。
12. 前記トリムマスクがダークフィールドトリムマスクである請求項１１記載の方法。
13. 前記ＦＰＳＭがＦＰＳＭレイアウトを用いて作成したものであり、前記トリムマスクがトリムマスクレイアウトを用いて作成したものであり、前記非微小寸法端部を画定する過程が、
    少なくとも二つの互いに交叉するラインの第１の角を画定する第１の切欠部を前記トリムマスクレイアウトに設ける過程と、
    前記少なくとも二つの互いに交叉するラインの第２の角、および前記少なくとも二つの互いに交叉するラインの端部であって前記第１の角および第２の角の反対側の端部の一方を画定する第２の切欠部を前記トリムマスクレイアウトに設ける過程と
    を含む請求項１１記載の方法。
14. 前記第１の切欠部および第２の切欠部を設ける過程を、前記ＦＰＳＭの前記第１の切欠部および第２の切欠部に対応する領域で位相衝突が生じる時だけ行う請求項１３記載の方法。
15. 微小寸法特徴形状および非微小寸法特徴形状を含むパターンをウェーハに転写するために用いるリソグラフィ用マスクセットであって、
    全位相位相シフトマスク（ＦＰＳＭ）の利用によりレイアウトを画定する際の位相衝突を解消するように互いに隣接する位相シフタの間に設けた第１の切欠部のセットと、前記第１の切欠部のセットに隣接して設けた第２の切欠部のセットとを含み、前記パターンの前記微小寸法特徴形状の大部分を画定するＦＰＳＭと、
    前記第２の切欠部のセットに対応する非微小寸法端部を含む前記パターンの非微小寸法特徴形状の大部分を画定するトリムマスクと
    を含むリソグラフィ用マスクセット。
16. 前記非微小寸法特徴形状が少なくともＴ字交叉部および腕状部の一方を含む請求項１５記載のリソグラフィ用マスクセット。
17. 複数の特徴形状を含む集積回路（ＩＣ）レイアウトの少なくとも一部につきコンピュータシステムを用いて前記ＩＣレイアウトのプロセシングを行うコンピュータソフトウェアであって、
    前記特徴形状の微小寸法端部を、前記位相シフトマスク（ＦＰＳＭ）、すなわち位相衝突を解消するように互いに隣接する位相シフタの間に設けられ前記ＦＰＳＭの利用により前記特徴形状を画定する第１の切欠部のセットと、前記第１の切欠部のセットに隣接して設けられトリムマスクの利用により前記第１の切欠部のセットに隣接する端部の画定を可能にする第２の切欠部のセットとを含むＦＰＳＭで画定するコードと、
    前記第２の切欠部のセットに対応する非微小寸法端部を前記トリムマスクで画定するコードと
    を含むコンピュータソフトウェア。

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