JP4486364B2 - ダマシンプロセスにおける全位相位相シフトマスク - Google Patents

Description

この出願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渡された２００２年１１月１４日提出の米国特許出願第１０／２９５，５７５号「ダマシンプロセスにおける全位相位相シフトマスク」に関連し、その出願の優先日の利益の享受を主張する。

この出願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渡された２００２年３月１１日提出の米国特許仮出願第６０／３６３，６７４号「ダマシンプロセスにおける全位相マスク」に関連し、その出願の優先日の利益の享受を主張する。

この出願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渡された２０００年９月２６日提出の米国特許出願第０９／６６９，３６８号「相互に交叉するラインのための位相シフトマスキング」に関連し、その出願の優先日の利益の享受を主張する。

この出願はこの出願と同一の発明者らにより発明され同一の譲受人に譲渡された２００１年８月１７日提出の米国特許出願第０９／９３２，２３９号「フォトリソグラフィ用マスクの位相衝突精細度」に関連し、その出願の優先日の利益の享受を主張する。

この発明は集積回路における金属層のパターン形成に用いる全位相位相シフトマスクに関する。より詳しくいうと、ダマシンプロセスで使える全位相位相シフトマスクであって、銅などエッチングの難しい材料を上記金属層に使えるようにする全位相位相シフトマスクに関する。

標準的な２値マスクは、透明な（例えば水晶）基板の表面上に形成したパターン形成ずみの不透明な（例えばクロム）層を含む。そのパターンは光リソグラフィを用いてウェーハ表面に転写することができる。より詳細に述べると、集積回路構成の層の各々について、その層に対応するマスク（この明細書では、用語「マスク」はレチクルの意味でも用いている）を輻射線（例えば光線）源で照射する。この輻射線はそのマスクの透明な領域を透過し不透明な領域では阻止され、それによってウェーハ表面上のフォトレジスト層を選択的に露光する。

輻射線に露光されたフォトレジスト層の領域、すなわち露光領域は、ディベロッパと呼ばれる特定の溶剤に対して可溶性または不溶性を備えるに至る。露光領域が可溶性を備える場合は、そのフォトレジストはポジ型フォトレジストと呼ばれる。逆に、露光領域が不溶性を備える場合は、そのフォトレジストはネガ型フォトレジストと呼ばれる。フォトレジスト層を現像したあとでは、被覆フォトレジスト層を除去された下層の半導体層は異方性エッチングにより除去することができ、それによって所望のパターンをウェーハ表面上に転写することができる。このプロセスはウェーハ上の集積回路構成の各層について繰り返し得る。

慣用の金属層パターン形成プロセスは、ウェーハ表面上にその金属層を堆積させる過程と、その金属層の表面上にポジ型フォトレジストを堆積させる過程とを含む。そのポジ型フォトレジストをクリアフィールド２値マスクを用いて露光する（マスク上の不透明パターンがレイアウトの特徴形状を表す）。次に、その金属層に所望のパターンを形成するようにエッチングを施す。

このプロセスは、微小寸法０．１３ミクロン以上の金属層パターンの形成には有効である。しかし、それよりも小さい微小寸法におけるデバイス性能を高めるために、半導体業界はアルミニウムから銅への切換えを進めている。しかし、銅は残念ながらエッチングの難しい材料である。したがって、上述の慣用のプロセスは銅による金属層には利用できない。

一方、銅層によるパターンの形成にはダマシンプロセスを利用できる。このダマシンプロセスは、ウェーハ表面上に酸化物層を形成する過程と、その酸化物層の表面上にネガ型フォトレジスト層を堆積させる過程とを含む。そのネガ型フォトレジストをクリアフィールド２値マスクを用いて露光する。露光のあと上記酸化物層の露光ずみの領域をエッチングして所望のパターンを形成する。ここで銅を堆積したうえ平坦化して（例えばＣＭＰ処理を用いて）、銅の所望パターンを形成する。

しかし、ポジ型フォトレジストはネガ型フォトレジストよりも高い解像度をもたらすので、現状では多様な用途にポジ型フォトレジストが主として採用されている。

ＵＳＰ ５ ８５８ ５８０ ＵＳＰ ５ ８０７ ６４９

したがって、とくにエッチングの困難な金属の層のパターン形成をポジ型フォトレジストを用いて行う技術が求められている。

この発明の一つの側面によると、ダマシンプロセスで一つの種類の位相シフトマスク（ＰＳＭ）を用いる。ダマシンプロセスは、ポジ型フォトレジストを現像して、それにより金属層パターンの解像度最大値を確保する。ＰＳＭおよびポジ型フォトレジストがもともと備えている品質により、原レイアウトからＰＳＭレイアウトへの変換が容易になることが重要である。

一つの実施例では、集積回路の金属層のパターン形成のためのマスクセットを提供する。このマスクセットには全位相位相シフトマスク（ＦＰＳＭ）およびダークフィールドトリムマスクが含まれる。ＦＰＳＭは、金属層の特徴形状の大部分を画定する複数の位相シフタを含む。ダークフィールドトリムマスクは少なくとも第１の切欠部を含む。この第１の切欠部は、ＦＰＳＭの第２の切欠部、すなわちＦＰＳＭ上の位相衝突を解消する第２の切欠部に対応する。一つの例では、ＦＰＳＭ上の二つの互いに隣接するシフタとトリムマスク上の第１の切欠部とを露光させることにより、金属層に特徴形状を形成し得る。

ＦＰＳＭには、アシストバーまたは散乱バーとも呼ばれる一つ以上のアシストシフタをさらに備えることができる。アシストシフタはごく小さく画像には現れないが、結像の解像度の向上に寄与する。アシストシフタは互いに孤立したシフタのいずれの側にも配置でき、高密度で形成した一つ以上のシフタセットの互いに孤立した端沿いに配置でき、また、複数の中程度の間隔で配置された複数のシフタの間に介在させることができる。一つの実施例では、ＦＰＳＭおよび／またはトリムマスクに上記以外の近接効果補正を含めることもできる。この近接効果補正は、補正ルールに基づく光学近接効果補正（ＯＰＣ）またはモデル利用のＯＰＣで行う。この明細書では、光学近接効果補正という用語を用いるが、この用語は、レジスト、エッチ、マイクロローディングなど任意の種類の近接効果補正を意味する。

位相シフトマスク（ＰＳＭ）を作成する技術もここに提供する。この技術では、金属層に複数の特徴形状を画定するためのレイアウトを受け取る。必要であれば、このレイアウトを変換して、レイアウトの中の特徴形状の大部分をＰＳＭ（以下ＦＰＳＭと呼ぶ）のシフタで表すようにする。一つの実施例では、微小寸法特徴形状および非微小寸法形状の両方を一対一対応でシフタにより表すことができる。変換ずみのレイアウトに位相衝突が生じた場合は、その位相衝突に関連する特徴形状に切欠部を設けて二つのシフタを形成する。その際に、その二つのシフタの一方を異なる位相に変更できる。この変換後のレイアウトを、周知のマスク書込みプロセスを用いてＦＰＳＭに転写する。このＦＰＳＭは、ダマシンプロセスにおいて銅などの金属の層のパターン形成に用いることができる。

金属層パターン形成の技術もここに提供する。この技術では、ウェーハ表面上に酸化物層を堆積させる。次に、この酸化物層の表面にポジ型フォトレジスト層を堆積させる。さらに、このポジ型フォトレジスト層を全位相位相シフトマスク（ＦＰＳＭ）およびトリムマスクを用いて露光する。ＦＰＳＭには、上記金属層の特徴形状の大部分を表す複数のシフタを含める。一つの実施例では、トリムマスクは、少なくとも一つの切欠部を備えるダークフィールドトリムマスクで構成する。その切欠部は、ＦＰＳＭ上の位相衝突を解消したＦＰＳＭ上の切欠部に対応する。上記ポジ型フォトレジスト層はこの時点で現像することができ、上記酸化物層の露光ずみ領域にはエッチングを施すことができ、それによって所望のパターンを酸化物層に転写できる。次に、金属層をウェーハ表面上に堆積させ、エッチングずみの酸化物層の上側表面とほぼ同じ面に平坦化する。このようにして、所望のパターンをその金属のエッチングを伴うことなく金属層に転写する。このダマシンプロセスは銅などエッチングを施しにくい金属にとくに有用である。

この発明は高密度集積回路の集積度をさらに高めるのに有用である。

この発明の一つの側面によると、一つの種類の位相シフトマスク（ＰＳＭ）をダマシンプロセスでポジ型フォトレジストに用いることができる。ＰＳＭでは、相補関係にある位相シフタ（シフタとも呼ばれる）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が約１８０度の位相差をもつように構成する。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はなく弱め合う形で干渉し、これらシフタ対の間に明確でごく小さい低照度の画像を生ずる。この低照度の画像がレイアウト上の特徴形状を表す。

一つの実施例では、これらシフタをレイアウトの微小寸法特徴形状の形成に用いる。これら微小寸法特徴形状はユーザによる画定に基づくものでもよく、トランジスタのゲートをも含み得る。標準的なプロセスではこのＰＳＭはレイアウトの上記以外の特徴形状を画定するクリアフィールドトリムマスクと組み合わせて用いる。
［ダマシン層のための位相シフト動作の概要］
この発明の一つの特徴的構成では、特徴形状の画定を複数シフタによる低照度領域でなく、それらシフタによる高照度領域によって行う。したがって、ＰＳＭおよびポジ型フォトレジストのもともと備える品質が、ダマシンプロセスに利用可能なＰＳＭレイアウトへの原レイアウトの変換を容易にする。すなわち、特徴形状をシフタに置換することにより、原レイアウトをＰＳＭレイアウトに容易に変換できる。

一つの実施例では、位相シフタを、金属層のレイアウトの所望の特徴形状のほぼ全部を画定できる全位相位相シフトマスク（ＦＰＳＭ）に形成する。このＦＰＳＭは、そのＦＰＳＭにより未露光のまま残された領域をさらに画定できるダークフィールドトリムマスクと組み合わせて使うことができる（さらに後述する）。例えば、図１Ａは金属層に特徴形状を形成するダマシンプロセスに使用可能なＦＰＳＭレイアウト１００を示す。ＦＰＳＭレイアウト１００はシフタ１０１，１０２，１０３および１０４を備え、シフタ１０１および１０３で位相差０度を生じ、シフタ１０２および１０４で位相差１８０度を生ずる。所望の３ライン構成のパターンを見やすい形の点線で図１Ｂに示す。

この明細書で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。すなわち、シフタ１０１および１０３で１８０度位相シフタを構成し、シフタ１０２および１０４で０度位相シフタを構成することもできる。また、シフタ１０１および１０３を１８５度位相シフタとし、シフタ１０２および１０４を５度位相シフタとすることもできる。重要な点は、互いに隣接するシフタが位相差約１８０度を有することである。

上述の要件に整合するように、ＦＰＳＭレイアウト１００のこれらシフタへの位相設定時の潜在的位相衝突のための切欠部１０５を形成できる。なお、この切欠部１０５は位相シフタ１０２と位相シフタ１０３との間に未露光領域を生ずる。しかし、図１Ｂに示したトリムマスクレイアウト１１０は、上記特徴形状の残り部分を上記領域におけるフォトレジストの露光により露光することができる。より詳細に述べると、トリムマスクレイアウト１１０には、シフタ１０１および１０２の近傍並びにシフタ１０３および１０４の近傍に対応するために、切欠部１１１（切欠部とほぼ同じ大きさ）を設ける。なお、目標のレイアウト（点線で示す）を含むトリムマスクレイアウト１１０には、実際には切欠部１１１（白い部分で示す）だけを設ける。一つの実施例では、シフタの幅と結像ラインの幅とを１対１の関係にする。すなわち、幅１００ｎｍのシフタで幅１００ｎｍの金属ラインをほぼ画定する。なお、上述の幅には近接効果が影響を及ぼす。したがって、所望のライン幅により近似させるために、シフタへの適切な補正を用い得る。

図１Ｃは、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により露光して形成した平面画像１２０を示す。この例では、トリムマスクにより輻射線露光強度をＦＰＳＭによる場合の２倍とした（露光比１：２という）。すなわち、ＦＰＳＭをＮｍＪ／ｃｍ^２で露光した場合はトリムマスクを２ＮｍＪ／ｃｍ^２で露光した。上記画像１２０に関する露光パラメータは、波長（λ）１９３ｎｍ、部分コヒーレンス率（σ）０．４、開口数（ＮＡ）０．８５である。

画像１２０の青色部分は低照度、赤色部分は高照度、黄色部分は中程度の照度の部分をそれぞれ示す。高照度および低照度は輻射線露光強度の高低にそれぞれ相関を示す。画像１２０の黄色帯および赤色帯で示されるとおり、高照度から低照度への遷移は急峻であり、したがって明瞭な画定が得られる。すなわち、画像１２０は三つのライン１２１，１２２および１２３（図１Ｂに点線で示した目標レイアウトに対応）の形成を示す。結像の予測される端部は同じ画像に黒い線で示されている。

この発明の一つの側面によると、ライン１２１，１２２および１２３はポジ型フォトレジスト層の現像のあとの酸化物層の露光領域を表す。これら露光領域をエッチングしたあと、上述のダマシンプロセスを用いて銅層を堆積させて平坦化し、それによってウェーハ表面上に三つの銅のラインを形成する。このダマシンプロセスはポジ型フォトレジストの現像を含むので、この金属層パターンの形成時の解像度は最適化できる。

図１Ａの説明で述べた切欠部および位相割当ては、曲げ部を含み結像時に大きくなりがちな任意の領域に用いることができる。すなわち、これら切欠部および位相割当てはＦＰＳＭレイアウトの中の多数の角部に用いることができる。

リソグラフィ処理の質をさらに高めるために、種々の近接効果を補償する変形を上記レイアウトに加えることができる。これらの変形は近接効果補正と呼ばれる。ＯＰＣと呼ばれる近接効果補正の一つの手法では、例えばエッチング、フォトレジスト、マイクロローディングなど多様な近接効果およびそれら近接効果の組合せに応じて、ウェーハパターンのプリンタビリティを改善するようにレイアウトの図形配置に系統的な変更を加える。

補正ルールに基づくＯＰＣはレイアウトへの特定の変更を具体化する補正ルールを伴い、特徴形状をウェーハにプリントする際に生ずるリソグラフィ歪をそれによって補償する。例えば、ライン端部短縮を補償するには、この補正ルールベースのＯＰＣによりそのライン端部にハンマー頭部状の部分を追加する。また、角部の丸みを補償するには、この補正ルールベースのＯＰＣで外側（または内側）角からひげ飾り状の部分を追加（または削除）する。これらの変更により、意図したもとのレイアウトにより近いウェーハ上の特徴形状を形成できる。

モデルに基づくＯＰＣでは、実際のパターン転写をひと組の数式（すなわちモデル）でシミュレート（すなわち予測）する。このモデルベースのＯＰＣでは、レイアウト中の特徴形状を複数のセグメントに切り分けて、それらセグメントを近接効果の補正に向けて個々に動かせるようにする。上記切分けの配置を、特徴形状、大きさ、他の特徴形状との位置関係などによって定める。

図２Ａは、ダマシンプロセスで利用可能ないくつかの近接効果補正を含むＦＰＳＭ１００と類似のＦＰＳＭ２００を示す。このＦＰＳＭ２００はシフタ２０１，２０２，２０３および２０４を含み、シフタ２０１および２０３で位相差０度を生じ、シフタ２０２および２０４で位相差１８０度を生ずる。これらシフタ２０１−２０４はダークフィールドマスクで形成する。

互いに隣接するシフタが位相差約１８０度を示す構成に整合するように、切欠部２０５を設けて、ＦＰＳＭレイアウトの各シフタへの位相割当ての際の潜在的位相衝突を解消する。切欠部２０５によって生ずる異質の形状特徴を露光するように、図２Ｂに示すトリムマスクレイアウト２１０を形成する。トリムマスクレイアウト２１０は、切欠部２０５とほぼ同じ大きさでシフタ２０１および２０２，シフタ２０１および２０４並びにシフタ２０３および２０４の隣接部を対象とする切欠部２１１を含む。なお、切欠部２１１には、端部改変部および一つ以上の切欠部を含む近接効果補正部を含めることができる。

一つの実施例では、トリムマスクレイアウト２１０に設けた追加の切欠部を微小寸法（ＣＤ）制御の実現に用いることができる。ここに引用してその記載内容をこの明細書に組み入れる２００２年２月２６日提出の本件特許出願人による米国特許出願第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」は、それら追加の切欠部を説明している。

図２Ｃは、ＦＰＳＭレイアウト２００を具体化したマスクとトリムマスクレイアウト２１０を具体化したマスクとにより露光して形成し得る平面画像２２０を示す。この例でも、トリムマスク経由の露光の輻射線強度はＦＰＳＭ経由の露光の強度の２倍であった（露光比１：２という）。対比できるようにするために、平面画像２２０の露光パラメータは平面画像１２０の露光パラメータと同じ、例えば、波長（λ）を１１３ｎｍ、部分コヒーレンス率（σ）０．４、開口数（ＮＡ）０．８５とした。上記切分け後のセグメント長を規定するＯＰＣパラメータもこの平面画像２２０の形成に用い得る。一つの実施例では、それらＯＰＣパラメータはＦＰＳＭマスクについて２０ｎｍ、トリムマスクについて４００ｎｍを含む。

画像２２０の赤色帯で示されるとおり、中程度の照度から低い照度への遷移は画像１２０の場合よりもさらに急峻であり、特徴構造２２１，２２２および２２３が極めて明確に画定される。すなわち、非ＯＰＣ画像（すなわち平面画像１２０）に比べて、このＯＰＣ画像（すなわち平面画像２２０）は三つのラインの端部の直線性および照度を改善している。一つの実施例では、画像１２０および２２０の両方とも１００ｎｍの特徴形状を示す。予測されたプリント画像端をこの平面画像の中に黒線で示してある。ＯＰＣのもたらす改善を図示するために図１Ｃおよび図２Ｃは同じシートに示した。

この発明の一つの実施例によると、孤立した金属ラインおよび半ば孤立した金属ラインの画定にアシストシフタ（大きさが小さいのでプリント画像には現れないがプリントの解像度に寄与する）を用いる。高密度で配置された金属ラインの場合は、各金属ラインの位相を特徴形状の画定の改善のために交互に設定することができ、端部の半ば孤立した金属ラインにアシストシフタを設けることもできる。すなわち、アシストシフタを、孤立した金属ラインのプリント形成の改善に用いることができる。例えば、図３Ａは、位相シフタ３０１を用いて画定する孤立した金属ラインを含むＦＰＳＭレイアウト３００を示す。シフタ３０１の両側にこのシフタ３０１とは位相をずらして配置したアシストシフタ３０２および３０３を追加することにより、この孤立した金属ラインをより容易に画定できる。

図３Ｂは、シフタ３１２−３１６（隣接シフタは互いに逆位相）を用いて画定する高密度配置の複数の金属ラインを含むＦＰＳＭ３１０を示す。例えば、プリント可能な近接特徴形状を備えないシフタ３１２および３１６などの行の端部の半ば孤立した特徴形状の場合は、アシストシフタを使用できる。したがって、この例では、シフタ３１２および３１６には、プリンティングの改善のために、それらシフタの孤立した端部に沿って配置したアシストシフタ３１１および３１７をそれぞれ設けることができる。これらのアシストシフタは特徴形状そのものとは位相外れになっている。

図３Ｃは、シフタ３２２，３２４，３２８並びにそれらシフタの間に介在させたアシストシフタ３２１，３２３，３２５，３２７および３２９で画定する中程度の間隔で互いに隔てられまたは半ば孤立した（すなわち、互いに孤立した状態と高密度で配置した状態との間）金属ラインを含むＦＰＳＭレイアウト３２０を示す。互いに隣接するシフタ／アシストシフタは互いに逆の位相を有する。これらアシストシフタ（例えば図３Ａ−図３Ｃ）を含み、それらシフタの位相割当てを定めるシフタの形状はレイアウトの中のピッチおよび露光の設定によって定まる。

図３Ｄは金属ラインをＵ字状にプリントするためのシフタ３３１および３３４を含むＦＰＳＭレイアウト３３０を示す。図示のとおり、このＵ字状部の一つの角（切欠部３３８）以外の角は位相シフト層に画定する（その一つの角はトリムマスクレイアウト（図示してない）の中の開口または切欠部で画定する）。これらシフタに対応する特徴形状のプリンティングを改善するために、ＦＰＳＭレイアウト３３０にアシストシフタ３３５，３３６および３３７を追加し得る。一つの実施例では、実際にはシフタ３３１および３３４で同じ特徴形状を画定するが、上記Ｕ字状金属ラインとそれ以外の特徴形状（図示してない）との間の潜在的位相衝突を解消するように切欠部３３８を配置する。この場合は、関連のダークフィールドトリムマスク（図示してない）に、切欠部３３８対応の領域を露光するための適切な切欠部を含めることができる。図１Ｂ参照。

図３Ｅは、例えば二つの短い金属ライン沿いの二つの金属ラインなど個別の特徴形状に対応するシフタ３５１，３５２，３５３および３５４を含むＦＰＳＭレイアウト３５０を示す。このレイアウトの上記以外の部分（図示してない）における位相割当てのために、シフタ３５１とシフタ３５２との間、およびシフタ３５３とシフタ３５４との間には位相衝突が起こる。一つの実施例では、これらのシフタを切断線３５５および３５６で示した領域で切断できる。その場合は、シフタ３５１の上部の位相を下部とは逆の位相に切り換える。同様に、シフタ３５４の下部の位相を上部の位相とは逆の位相に切り換える。その場合は、関連のダークフィールドトリムマスクで、シフタ３５１および３５４に切欠部を設けた領域を露光できる。

図４はＦＰＳＭおよびトリムマスクを作成する例示的技術４００を示す。ステップ４０１で、金属層に複数の特徴形状を画定するためのレイアウト（例えば目標レイアウトまたは所望のレイアウト）を受け取る。このレイアウトはＧＤＳＩＩファイルまたはそれ以外の適切なフォーマットに含められている。ステップ４０２でこのレイアウトを必要に応じて変換し、このレイアウトの中のほぼ全部の特徴形状をＦＰＳＭレイアウトの中のシフタで画定するようにする。一つの実施例では、微小寸法特徴形状および非微小寸法特徴形状の両方を一対一対応でシフタで表す。この変換には、位相衝突を見出す過程と、これら位相衝突の解消に適切な形にシフタを切断する過程と、プリントの解像度の改善に必要なアシスト特徴形状を配置する過程と、上記ＦＰＳＭレイアウトに基づきトリムマスクレイアウトを生ずる過程とをさらに含め得る。次に、ステップ４０３で、この変換ずみのレイアウト（ＦＰＳＭレイアウトおよびトリムマスクレイアウトの両方を含む）を、周知のマスク書込みプロセスを用いて物理的なマスク（またはレチクル）に転写する。このマスクセットは、ダマシンプロセスで銅などの金属層のパターン形成に使うことができる。

図５はその金属層のパターン形成の例示的技術５００を示す。ステップ５０１で酸化物層をウェーハ表面上に堆積させる。ステップ５０２でその酸化物層の表面上にポジ型フォトレジスト層を堆積させる。ステップ５０３でそのポジ型フォトレジスト層をＦＰＳＭおよびトリムマスクにより露光する。ＦＰＳＭは、金属層の特徴形状の大部分を表す複数の位相シフタを含む。一つの実施例では、上記トリムマスクは少なくとも一つの切欠部を備えるダークフィールドトリムマスクである。この切欠部は、ＦＰＳＭ上の位相衝突を解消したＦＰＳＭ上の切欠部に対応する。ステップ５０４で上記ポジ型フォトレジスト層を現像する。ステップ５０５で酸化物層をエッチングし、それによって所望のパターンを酸化物層に転写する。ステップ５０６で金属層をウェーハ表面上に堆積させる。ステップ５０７でその金属層を上記エッチングずみの酸化物層の上側表面並みに平坦化する。このようにして、所望のパターンを、金属のエッチングに依頼することなく、金属層に転写する。このダマシンプロセスは銅などのエッチング困難な金属にとくに有用である。

この明細書では、添付図面を参照してこの発明の実施例を説明してきたが、この発明がこれら実施例に限定されるものでないことを認識されたい。これら実施例は網羅的に示すこと、またはこの発明を限定することを意図するものではない。すなわち、多数の改変および変形がこれらの実施例に可能であることは当業者に明らかであろう。

例えば、切欠部は、特徴形状を角で切断して形成する（例えば、図１Ａ、図２Ａ、図３Ｄおよび図３Ｅ）代わりにラインに形成することもできる。すなわち、図１Ａを参照すると、切欠部１０５の代わりに、切欠部をシフタ１０４に位置１０６で形成することもできる。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ソ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。

ＬＳＩの集積度をさらに高め、製品の製造コスト削減に利用できる。

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。

金属層に三つのラインを形成する全位相位相シフトマスク（ＦＰＳＭ）レイアウトを示す図。 図１ＡのＦＰＳＭレイアウトに対応するトリムマスクレイアウトを示す図。とくに、上記ＦＰＳＭレイアウトを用いて生じた異質の特徴形状をこのトリムマスクレイアウトにより消去し得る。 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それぞれ具体化した二つのマスクを用いて露光を行った場合の平面画像の図。 近接効果補正を含むＦＰＳＭレイアウトであって、補正ずみのＦＰＳＭレイアウトで金属層に三つのラインを形成し得る場合を示す。 図２ＡのＦＰＳＭレイアウトに対応するトリムマスクレイアウトを示す図。 図２ＡのＦＰＳＭレイアウトおよび図２Ｂ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露光したあとに得られるプリント画像の図。 一つの孤立したシフタと、このシフタの両側に配置した二つのアシストシフタとを含むＦＰＳＭレイアウトの図。 複数の互いに高密度の間隔で配置したシフタと、これらシフタの端部に配置したアシストシフタとを含むＦＰＳＭレイアウトの図。 中程度の間隔（孤立した場合と高密度の間隔で配置した場合との中間の間隔）で配置したシフタと、それらシフタの相隣る各二つのアシストの間に介在させたアシストシフタを含むＦＰＳＭレイアウトの図。 例示形状のシフタおよびアシストシフタを含むＦＰＳＭレイアウトを示す図。 位相衝突を解消するように共通領域の複数のシフタを切断したＦＰＳＭレイアウトの図。 ＦＰＳＭを作成する技術の図解。 ＦＰＳＭにより金属層にパターン形成する技術の図解。

符号の説明

１００ レイアウト
１０１−１０４ 位相シフタ
１０５ 切欠部
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）
２００，３００，３１０，３２０ 全位相位相シフトマスク（ＦＰＳＭ）レイアウト
２０１−２０４ シフタ
２０５ 切欠部
２１０ トリムマスクレイアウト
２１１ 切欠部
２２０ レイアウト画像（シミュレーションによる）
３０１，３１２−３１６，３２２，３２４，３２６，３２８，３３１，３３４，３５１−３５４ シフタ
３０２−３０３，３１１，３１７，３２１，３２３，３２５，３２７，３２９，３３５−３３７ アシストシフタ
４０１ 金属層の中に複数の特徴形状を画定するためのレイアウトを受け取る
４０２ 上記レイアウトを変換する：特徴形状をシフタで画定する、位相衝突を見出す、シフタを切断する、アシスト特徴形状を配置する、トリムマスクを作成するなど
４０３ 変換ずみのレイアウトを物理的マスク／レチクルに転写する
５０１ ウェーハ表面に酸化物を堆積させる
５０２ 酸化物層表面にフォトレジスト層を堆積させる
５０３ ＦＰＳＭおよびトリムマスクを用いてフォトレジスト層を露光する
５０４ フォトレジストを現像する
５０５ 酸化物層をエッチングする
５０６ 金属層をウェーハ表面に堆積させる
５０７ 金属層を平坦化する

Claims (13)

1. 集積回路の金属層にパターン形成するためのマスクセットであって、ダマシンプロセスに用いるマスクセットにおいて、
   前記金属層の中の特徴形状を表す複数のシフタであって互いに相補関係にあるものが互いに別個になっている複数のシフタを含む単一のダークフィールド全位相位相シフトマスク（ＦＰＳＭ）と、
   少なくとも一つの第１の切欠部、すなわち前記ＦＰＳＭ上の位相衝突を解消する前記ＦＰＳＭ上の第２の切欠部に対応する少なくとも一つの第１の切欠部を含むダークフィールド２値トリムマスクと
   を含むマスクセット。
2. 前記第２の切欠部が前記ＦＰＳＭ上の二つの互いに隣接したシフタの間にあり、それら二つの互いに隣接したシフタと前記第１の切欠部とにより前記金属層に特徴形状を形成する請求項１記載のマスクセット。
3. 前記ＦＰＳＭが、孤立したシフタの近傍に配置されたアシストシフタをさらに含む請求項２記載のマスクセット。
4. ひと組の互いに密な間隔で設けられたシフタの孤立した端部の近傍に配置されたアシストシフタを前記ＦＰＳＭがさらに含む請求項２記載のマスクセット。
5. 互いに中程度の間隔で設けられた複数のシフタのそれぞれの間に配置された複数のアシストシフタを前記ＦＰＳＭがさらに含む請求項２記載のマスクセット。
6. 半ば孤立したシフタの近傍に配置されたアシストシフタを前記ＦＰＳＭがさらに含む請求項２記載のマスクセット。
7. 前記ＦＰＳＭの少なくとも一つと前記トリムマスクとが近接効果補正を含む請求項２記載のマスクセット。
8. ウェーハの表面上の金属層にパターン形成する方法であって、
   前記ウェーハの表面上に酸化物層を堆積させる過程と、
   前記酸化物層のパターンの表面にポジ型フォトレジスト層を堆積させる過程と、
   前記金属層のパターンの特徴形状を表す複数のシフタであって互いに相補関係にあるものが互いに別個になっている複数のシフタを含む単一のダークフィールド全位相位相シフトマスク（ＦＰＳＭ）で前記ポジ型フォトレジスト層を露光する過程と、
   少なくとも一つの第１の切欠部、すなわち前記ＦＰＳＭ上の位相衝突を解消する前記ＦＰＳＭ上の第２の切欠部に対応する少なくとも一つの第１の切欠部を含むダークフィールドトリムマスクで前記ポジ型フォトレジスト層を露光する過程と、
   前記二つの露光する過程のあと前記ポジ型フォトレジスト層を現像する過程と、
   前記現像する過程に基づき前記酸化物層をエッチングする過程と、
   前記ウェーハの表面上に金属層を堆積させる過程と、
   前記エッチングを施した前記酸化物層の上側表面にほぼ合わせて前記金属層を平坦化する過程と
   を含む方法。
9. 前記金属が銅を含む請求項８記載の方法。
10. 集積回路の一つの層を構成する金属層に複数の特徴形状を形成するのに対応のダークフィールドトリムマスクと組み合わせて用い得る単一ダークフィールド全位相シフトマスク（ＦＰＳＭ）のためのレイアウトであって、
    前記複数の特徴形状を表す複数のシフタ
    を含むレイアウト。
11. 共通の領域の中の少なくとも二つのシフタが一つの特徴形状を表す請求項１０記載のレイアウト。
12. 集積回路を製造するのに対応のダークフィールドトリムマスクと組み合わせて用い得る単一ダークフィールド全位相シフトマスク（ＦＰＳＭ）を作成する方法であって、
    集積回路の一つの金属層にダマシンプロセスを用いて複数の特徴形状を画定するためのレイアウトを受け取る過程と、
    前記レイアウトの中の前記特徴形状を前記ＦＰＳＭの中のシフタで表すように必要に応じて前記レイアウトを変換する過程と、
    変換を受けた前記レイアウトを前記ＦＰＳＭに転写する過程と
    を含む方法。
13. 前記変換を受けたレイアウトに位相衝突があった場合に、その位相衝突に関連する特徴形状を切断して二つのシフタを構成し、それら二つのシフタの一方の位相を異なる位相に変える請求項１２記載の方法。

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