JP4505218B2 - フォトリソグラフィ・マスクのための位相競合解決法 - Google Patents

Description

本発明は、フォトリソグラフィ・マスクを使って、集積回路のようなオブジェクトの小寸法造形を製作することに関する。厳密には、本発明は、位相シフトマスキングを、集積回路及び同様なオブジェクト用の複雑なレイアウトへ適用することに関する。

位相シフトマスキングは、集積回路内に小寸法造形を作るのに利用されてきた。通常その造形は、小さくてクリティカルな寸法を有する選択された設計要素に限定されてきた。例えば、米国特許第５，７６６，８０６号を参照して頂きたい。

集積回路内に小寸法造形を作ると速度と性能を改善することになるが、そのようなデバイスを製作する際に、位相シフトマスキングを更に広範囲に適用するのが望ましい。しかしながら、位相シフトマスキングを更に複雑な設計にまで広げると、マスクレイアウト問題が一層複雑になる。例えば、高密度設計に位相シフトウインドウをレイアウトすると、位相競合が起こる。位相競合の１つのタイプは、同じ位相を有する２つの位相シフトウインドウが、例えば露光パターン内に隣接するラインを作り出すために位相シフトウインドウを重ねるような、複数のマスクによって露光されることになる造形に近接して配置されるレイアウト内の位置である。位相シフトウインドウが同じ位相である場合、所望の造形を作るのに必要な光学的干渉を作り出さない。従って、マスクによって画定される層内に形成されることになる造形付近に、位相競合する位相シフトウインドウを迂闊に配置しないようにする必要である。

１つの集積回路の設計には、数百万の造形が配置されている。そのような多数の造形の反復オペレーションのためのデータ処理リソースの負担は膨大であり、場合によっては反復オペレーションが実行不可能となる場合もある。位相シフトウインドウのレイアウトと、そのようなウインドウへの位相シフト値の割り当ては、相当量のレイアウトが位相シフトによって実施される回路では、従来技術を使って行うのが実行不可能となってきた反復オペレーションである。

以上及びこの他の複雑さの故に、位相シフトマスキング技術を複雑な設計に実施するには、位相シフトマスクを設計する方法に改良が必要である。

米国特許第５，７６６，８０６号

本発明は、位相シフト技術を、高密度の小寸法造形を有するパターン用のマスクの製作に利用し、そのようなマスクを、集積回路又は他の工作物の層のパターンを製作するのに利用できるよう用途を拡張するための技術を提供する。例えば、本発明の技術は、各造形が非常に近接している複数の造形を含むエリア内に位相シフトウインドウを使って適用される。本技術は、工作物層上の高密集パターンのいわゆる「全シフト」にも適用される。

本発明の１つの実施形態は、集積回路又は他の工作物内に、位相シフトが実施される複数の造形を含むパターンを備えている層を画定するのに用いられるフォトリソグラフィ・マスクのコンピューター読み取り可能な定義を作成するための方法である。本方法は、パターンの特性に基づいて、位相シフト領域に対して切断エリアを識別する段階を含んでいる。次に、プロセスは、切断エリアの内の選択されたエリアで位相シフト領域を切断し、位相シフトウインドウを画定して、位相シフトウインドウに位相値を割り当てる。領域をウインドウに切断する段階、及び位相シフト値をウインドウに割り当てる段階は、基本的に反復プロセスであり、切断と割り当ての順序は、具体的な手順次第で、何れの順序ででも起きる。割り当てられる位相シフト値はφ及びθを含んでいるので、それぞれの位相シフト値φ及びθを有する隣接する位相シフトウインドウの間の移行において、破壊的な干渉が起こる。好適な実施形態では、φは、略θ＋１８０度に等しい。位相シフト領域を位相シフトウインドウに切断し、位相値を位相シフトウインドウへ割り当てた結果は、コンピューター読み取り可能媒体内に記憶される。

形成されるパターンの特性に基づいて、切断エリアを識別することによって、位相シフト領域を位相シフトウインドウに分割し、位相シフト値をウインドウに割り当てる問題は、劇的に簡単になる。

位相シフト領域を位相シフトウインドウに切断し、位相値を位相シフトウインドウへ割り当てる際に適用される代表的な基準には、以下のことが含まれている。
１．マスク上に作成するのが難しく、十分な処理寛容度を提供しない小さな位相シフトウインドウの生成を避けるように努める。
２．切断数が最小になるようにし、切断が最大処理寛容度を維持するように努める。例えば、外側の不透明な（一般的にはクロム）コーナーから切断を始めると、内側の不透明なコーナーから始める場合よりも優れた処理寛容度を有する傾向にある。元の不透明な造形から元の不透明な造形までの長い切断は、短い切断よりもより大きな処理寛容度を有する傾向にある。元の不透明な造形からフィールドエリアまでの切断は、元の不透明な造形から元の不透明な造形までの切断よりも、より大きな処理寛容度を有する傾向にある。

本発明の或る実施形態では、切断ステップと割り当ステップを実行する際には、識別された切断エリアと、位相シフトウインドウを使って形成されるパターン内の造形の位置と形状とに依存する費用関数が適用される。

切断エリアを識別するステップは、本発明の或る実施形態では、３つのステップから成るプロセスを含んでいる。第１ステップは、一式のノンクリティカル造形を画定するためのノンクリティカル処理寛容度によって特徴付けられる複数の造形の中で造形を識別する段階を含んでいる。第２ステップは、一式のクリティカル造形を画定するためのクリティカル処理寛容度によって特徴付けられる複数の造形の間でフィールドを識別する段階を含んでいる。第３ステップは、切断エリアを、一式のクリティカルフィールド内のフィールドと交差することなく、一式のノンクリティカル造形の中の２つの造形の間、又は一式のノンクリティカル造形内の１つの造形と位相シフト領域の外側のフィールドとの間に延在する位相シフト領域内のエリアとして画定する段階を含んでいる。識別された切断エリアは、別の実施形態では、更に、パターンの特性、切断エリア内の切断から生じる位相シフトウインドウの特性、及び／又は切断があまり望ましくないエリアを識別する別の基準に基づいて、切断エリアの形状を変更するか、又は切断エリアを削除することにより改良される。

ノンクリティカル造形の代表例には、Ｌ字型造形、Ｔ字型造形及び特定の寸法より大きな多角形が含まれる。ノンクリティカル造形を識別するのに用いられるパラメーターは、ノンクリティカル処理寛容度によって特徴付けられる造形にフラグを立てる傾向のあるシミュレーション基準に基づくシミュレーションを使って判定することができる。例えば、過剰露光状態のシミュレーションは、ノンクリティカル造形を識別する傾向にある。

クリティカルフィールドの例としては、互いに近接している細いラインの間のフィールドが挙げられる。クリティカルフィールドを識別するのに用いられるパラメーターは、クリティカル処理寛容度によって特徴付けられるフィールドにフラグを立てる傾向のあるシミュレーション基準に基づくシミュレーションを使って判定することができる。例えば、露光不足状態のシミュレーションは、露光不足状態にあるクリティカルフィールドを越えて両方を架橋している造形間のクリティカルフィールドを識別する傾向にある。

或る実施形態では、位相シフトウインドウは、不透明な背景の中にレイアウトされている。別の実施形態では、位相シフトウインドウは、透明な背景の中にレイアウトされている。

本発明の別の実施形態では、本プロセスによるフォトリソグラフィ・マスクをレイアウトするためのステップを定義するデータ処理システムによって実行可能な指令を記憶している機械読み取り可能データ記憶媒体を備えている製造物品については、既に説明されている。本発明の別の実施形態では、そのような指令を記憶しているプロセッサ及びメモリを含むデータ処理システムが提供されている。

別の実施形態では、本発明は、上記のように画定されている切断エリアにおいて位相シフトウインドウに分割された複数の位相シフト領域を含むフォトリソグラフィ・マスクを提供している。従って、マスクを使って形成される、複数の造形を含むパターンを、パターンの外側にフィールドを含んでいる層内に画定するためのフォトリソグラフィ・マスクが提供されており、前記マスクは、基板と、前記基板上のマスク層の材料を備えている。マスク層は、位相シフト領域及びフィールドと、位相シフト領域内の複数の位相シフトウインドウとを含んでおり、前記複数の位相シフトウインドウは、位相シフトウインドウ間の位相遷移を生成して前記パターンを形成する位相シフト値を特徴とし、位相シフトウインドウの境界線は、前記パターンの特性に基づいて画定される切断エリア内にある。前記複数の造形の中の一式の造形では、前記一式の中の造形はノンクリティカル処理寛容度を特徴とし、前記複数の造形の中の造形の間の一式のクリティカルフィールドでは、前記一式の中のフィールドは、クリティカル処理寛容度を特徴としている。切断エリアは、前記一式の造形の中の２つの造形の間か、又は前記一式の造形の中の造形と位相シフト領域の外側のフィールドとの間に、前記一式のクリティカルフィールド内のフィールドと交差することなく延在する位相シフト領域内のエリアを含んでいる。

更に別の実施形態では、本発明は、上記プロセスによってフォトリソグラフィ・マスクを製作するための方法と、上記フォトリソグラフィ・マスクを使用して、集積回路内に層を製作するための方法とを提供している。更に、ここに記載されている方法によって製作され、密接して配置され交互位相シフトマスキングを使って作られた複数の小寸法造形を備えているパターン化された材料の層を有する、新しいクラスの集積回路が提供されている。新しいクラスの集積回路は、従来技術では達成できなかった小寸法造形の高密度パターンを有する層を備えている。

従って、本発明は、フォトリソグラフィ・マスクの設計及びレイアウトと、集積回路の製作とを提供しており、集積回路の製作では、位相シフトの利用が、いわゆる「完全シフト」パターンにまで拡張されており、集積回路層内のパターンが交互位相シフト技術を利用して画定される。提供されているプロセスによれば、従来技術では不可能な程度の小寸法造形の高密度レイアウトを含むパターンを有する層を備えた新しいクラスの集積回路が実用化される。

本開示のこの他の実施形態、態様及び利点は、図面を参照しながら、以下の詳細な説明及び上記特許請求の範囲を見れば理解することができる。

本発明の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。基本的な発明は、図１及び図２を参照すれば理解できる。図１では、３つの不透明な領域１、２、３内に複数の造形を含むパターンを示している。パターンを作成するためのマスクの「完全シフト」のために、ライン端部４のような狭いライン端部を除いて、ダーク領域１、２、３の辺と並行に位相シフト領域の境界を形成することにより、位相シフト領域５をレイアウトしている。本発明の解決する問題は、交互する位相シフトマスクのために位相シフト領域内に位相シフトウインドウを作成して３つのダーク領域１、２、３を作ることである。従って、位相の競合を生じさせることなく、実現できるほどの僅かな切断数で位相シフトウインドウを形成するために、位相シフト領域５を切断する位置を決定しなければならない。

本発明によれば、先ずパターン内のノンクリティカル造形が識別される。この例におけるそのような造形には、造形ＡのようなＴ字型造形と、造形ＢのようなＬ字型造形と、造形Ｃ、Ｄ、Ｅのような大型多角形が含まれる。更に、位相シフト領域の外側のフィールドエリアも識別される。これらのパターン特性に基づいて切断可能領域が決定されるので、位相シフト領域を、ノンクリティカル造形の間の線、又は、ノンクリティカル造形と位相シフト領域の外側であるフィールドエリアとの間の線に沿って切断すべきである。更に、位相シフト領域は、後に詳しく説明するように、処理寛容度が低い、狭いフィールドと交差する線に沿って切断すべきではない。

図２は、図１のパターンに対する位相シフトウインドウの或る例示的レイアウトを示しており、この場合、位相シフト領域は、ノンクリティカル造形Ａからフィールドへライン１６に沿って、ノンクリティカル造形Ｃからフィールドへライン６に沿って、ノンクリティカル造形Ｄからフィールドへライン７に沿って、ノンクリティカル造形Ｅからフィールドへライン８に沿って、ノンクリティカル造形Ｅからフィールドへライン９に沿って切断されている。その結果、位相シフトウインドウ１０、１１、１２が作られて位相値θが割り当てられ、位相シフトウインドウ１３、１４、１５が作られて位相シフト値φが割り当てられるが、ここでφは略θ＋１８０度に等しいので、所望のパターンの画定に対して所望の破壊的干渉が起こる。交互する位相シフトマスクの観点からは、φは、１８０度プラスθ近く、例えばそのプラスマイナス１０度以内であるのが好ましい。別の位相シフト技術では、別の組み合わせの位相値が適用されることもあり、又、２つ以上の位相値が使用できるように段階的な位相値を使うこともある。

切断位置を決めるためのオプションは数多くあるので、位相シフトウインドウを作るために切断位置を選択する問題は非常に複雑である。パターンの造形に基づいて切断エリアの境界数を識別すれば、本発明が教示するように、この問題は非常に簡単になる。

図３及び４は、本発明の位相シフトウインドウ切断及び位相値割り当て解法への代替アプローチを示している。図３に示すように、プロセスは、集積回路又は他の工作物の複雑な層を定義しているレイアウトファイルを読み取ることで始まる（ブロック２０）。ソフトウェアのアルゴリズムを「ノンクリティカル」不透明造形を識別するために適用するが、不透明な造形は、大きな処理寛容度を特徴としている（ブロック２１）。ブロック２１で示されるステップでは「クリティカル」フィールドも識別されるが、クリティカルフィールドは小さな処理寛容度を特徴としている。次に、パターンの周りに位相シフト領域がレイアウトされるが、これは位相シフトウインドウに切断されることになる（ブロック２２）。切断エリアは、パターンの造形に基づいて識別され、位相シフト領域は、いわゆる「クリティカル」フィールド領域と交差することなく、「ノンクリティカル」造形の間、又は、ノンクリティカル造形と、ラインの端部付近のフィールドを含むフィールドとの間のライン上で切断される（ブロック２３及び２４）。位相シフトウインドウが画定された後、位相シフトマスクレイアウトを完成するため、光学的近接補正技術を適用する（ブロック２５）。次に、当技術では既知のように相補的トリムマスクが画定されるが、これは、不透明な背景の位相シフトマスクに対して、層上に形成されるパターンの一部ではない位相シフトウインドウの間の移行によって作られたラインの末端と望ましくないアーチファクトとをトリムし、随意的に、層内の他の造形を画定する（ブロック２６）。位相シフトマスクが印刷され（ブロック２７）、前記マスクを使って集積回路が製作され、製作プロセスが完了する（ブロック２８）。

図４は、プロセスの代替フローを示している。図４のフローは、同じ様に、集積回路又は他の工作物の複雑な層を定義しているレイアウトファイルを読み取ることで始まる（ブロック３０）。大きな処理寛容度によって特徴付けられる「ノンクリティカル」造形を識別するために、ソフトウェアのアルゴリズムが適用される。ブロック３１で示されているステップでは、小さな処理寛容度によって特徴付けられる「クリティカル」造形も識別される。次に、予備的位相シフトウインドウが、切断エリア内での切断によって、「ノンクリティカル」造形よりも小さな処理寛容度を有する造形に隣接してレイアウトされる（ブロック３２）。次に位相シフト値が割り当てられ、幾つかの切断を省くことによって、予備的位相シフトウインドウが合体して、最終的な位相シフトウインドウが形成される（ブロック３３）。この様に、図１に示すような統合された位相シフト領域から始まるのではなく、このプロセスフローの開始位置には、複数の小さな予備的位相シフトウインドウが用いられる。何れかのフローを使って、切断エリアが画定され、位相シフト値を最終的な位相シフトウインドウに割り当てるプロセスと協働して、最終的切断が選択される。位相シフトウインドウが画定された後、光学的近接補正技術が適用され、位相シフトマスクレイアウトが完了する（ブロック３４）。当技術では既知のように、相補形トリムマスクが画定される（ブロック３５）。位相シフトマスクが印刷され（ブロック３６）、前記マスクを使って集積回路が製作され、製作プロセスが完了する（ブロック３７）。

パターンの「ノンクリティカル」造形については、過剰露光状態を使って形成されたシミュレーションのプリントアウトである図５を参照すれば理解できるであろう。シミュレーションによれば、露光されないでいるパターンの造形は、プリントアウト内の濃ダーク領域回りの輪郭線（例えばライン４０）で識別される。これらの非露光造形は、レイアウトの問題において、位相シフトウインドウ用の切断エリアを識別するという本発明の目的のために用いられる「ノンクリティカル」不透明造形と相関関係にある。例えば、ノンクリティカルエリアは、名目照射量を約２０パーセント越える露光の後に残され、例えば約０．３ミクロンの焦点許容度ウインドウのエッジで焦点がボケているエリアかもしれない。レイアウトツールの設計ルールチェッカーと共に用いて、機械読み取り可能なレイアウトを分析するソフトウェアアルゴリズムを使って「ノンクリティカル」造形を識別することができるパラメータを決定するのにも、シミュレーションプロセスを用いることができる。そのようなツールに用いられるパラメーターは、トライ・アンド・エラーによって求めることもできるし、単に当業者の知識を適用するだけで作ることもできる。

「ノンクリティカル」造形は、大きな多角形と、Ｌ字型又はＴ字型と、不透明な背景位相シフトレイアウト内で不透明なフィールドを含んでいることが分かるが、この不透明なフィールドは、トリムマスクによる露光の間に取り除かれることになるからである。ノンクリティカルエリアとライン端部付近のフィールドとの間が優先的に切断されるが、これは、ライン端部が第２レベルの露光を使って既に切断されているのと、後に述べる別の「費用関数」基準に従って行われるからである。

図６は、図５でシミュレートされたパターンのレイアウトを示しており、ノンクリティカル造形が斜線ハッチングによって識別されている。図５の輪郭線４０は、図６の造形４１に相当する。

クリティカルフィールドエリアの定義は、極端な露光不足条件のシミュレーションのプリントアウトである図７を参照すれば理解できるであろう。或る狭い空間エリア（例えばエリア４３）は、露光不足によりパターン内の造形の間に橋を掛け易い。そのように狭い空間エリアは、図７でパターンが架橋されている箇所に見られる。例えば、クリティカルフィールドエリアは、名目照射量から２０パーセント露光不足の後の、焦点で見ると例えば０．３ミクロンの焦点寛容度の縁部に当たる、架橋しているエリアである。クリティカルフィールドエリアには、例えば設計ルールチェッカー又はレイアウトツールで用いられる一式のルールを使って、フラグを立てることもでき、そのパラメーターはシミュレーションプロセスか、トライ・アンド・エラーか、当業者の知識を適用することによって決定されることになる。位相シフト領域を切断して、クリティカルフィールドエリアを通して位相シフトウインドウを形成すべきではない。

図８は、図７でシミュレートされたパターンを示しており、クリティカル空間エリアはクロスハッチングで識別されている。図７のエリア４３は、図８のエリア４４に相当している。

図５−８に示すパターンの切断エリアを識別するプロセスは、図９−１５を参照すると理解できる。図９では、位相シフト領域４５は、黒色で示すパターンを囲んで、パターン内の不透明な造形の辺と並行に且つ選択された量だけ離れて延在しているラインによって画定されている。切断エリアの画定に適用されることになるパターンの特性は、図１０で見ることができ、位相シフト領域と、斜線ハッチングで示されたクリティカルフィールドエリアと、クロスハッチングで示されたパターンのノンクリティカル造形とが組み合わされている。

図１１は、１つのプロセスフローによる切断エリアを識別するプロセスの第１ステップを示している。このステップでは、パターンの限界寸法造形を画定するために、切断から保護されるべき位相シフト領域の部分（例えば部分４６）を、正方形点ハッチングで示している。

図１２では、保護されるべき位相シフト領域の部分が、クリティカル造形だけでなく、ノンクリティカル造形とも隣接する位相シフトウインドウをそうすることにより拡張されている。従って、大きな四角形５０に隣接する位相シフト領域５１も、切断から保護されていることが分かる。図１１と図１２を比較すると、位相シフト領域の他の類似部分も、切断から保護されていることが分かる。

図１３では、正方形ドットハッチングで示されている切断エリアの形状は、Ｔ字型造形も配慮して調整されている。従って、Ｔ字型造形５２付近では、切断エリア５３の形状が調整されている。切断エリアの形状に対する同様の調整は、他のＴ字型造形付近でも行われている。

図１４では、対象となるウインドウの可能性のある側辺を埋めるために、切断エリアの形状に対する更なる調整を行なって、外側コーナー造形５４のような外側コーナー造形が仕上げられ、領域５５で示されているようにエリア内で切断領域が削減されている。更に、位相シフター層のフィールド内の小さな空間も一掃されている。而して、図１３の小さな不透明フィールドエリア５６は、図１４のレイアウトでは、位相シフト領域を拡張してそれを覆うことにより消失している。

図１５に、切断領域の最終レイアウトを、分離された小さなシフター拡張部を含め示している。而して、切断から保護されている図１４の小さなエリア５７は大きくなって、図１５に示す領域５８を確立している。同様の調整が、他の小さなシフター領域にも行われている。位相シフトウインドウが他の位相シフトウインドウから十分に分離されている場合にのみ調整が行われるので、切断の可能性のある数が減少する一方で、ウインドウの統合が避けられる。

図１５のレイアウトにおいて、調整された位相シフト領域内に黄色で示されている識別された切断エリアの境界の数が与えられると、切断を選択して位相値を割り当て、位相シフトウインドウを形成するプロセスが、本発明に従って開始される。１つの例示的レイアウトを図１６に示すが、ゼロ度の位相シフト領域（例えば領域４５）は不規則な四角形点ハッチングで識別され、１８０度の位相シフト領域（例えば領域４６）は斜線クロスハッチングで識別され、パターンは概ね黒のフィラーで識別されている。不透明な背景エリアは、この図では白いまま残されている。

図１７は、図１６の位相シフトマスクと共に用いられるバイナリトリムマスクの図である。トリムマスクは、位相層とポリ層とを互いに最初に論理和処理することによって製作できる、次に、寸法をマイナス０．０２μｍ（２４８ｎｍプロセスに対して）低減し、その寸法になった層を元のフィールドポリと論理和処理する。最終的なトリムマスクは、位相領域よりも小さいが、整列不良を防止できるほどには大きい。トリムマスクの他の実施形態は、減衰バイナリマスキング又は他のタイプのマスクを使って作られる。

図１８は、図１６及び１７に示すマスクレイアウトを使って作成した露光のシミュレーションのプリントアウトである。見て分かるとおり、所望のパターンがほぼ形成されている。

図１９は、当技術で既知の光学的近接補正技術を適用した後の、図１６の位相シフトウインドウの修正版を示している。而して、修正されたゼロ度の位相シフトウインドウは、不規則な正方形ドットハッチングで識別されており、修正された１８０度の位相シフトウインドウは、斜線クロスハッチングで識別されている。図１９のマスクを使って露光されたパターンのシミュレーションを図２０に示す。図２０は、レイアウトファイルで定義された元のパターンのトレースも示している。見て分かるように、露光は、元のレイアウトとよく一致している。

本発明による集積回路内の最終的な層は、交互位相シフトマスキングを使って形成された小さな造形の高密度パターンによって特徴付けられる。所与の波長の露光照射に対して、これらの技術を利用することで、密度は大幅に改善される。

カリフォルニア州サンホセのカデンス・デザイン・システムズから入手可能なカデンツＤＲＣツール（Ａｓｓｕｒａ又はＶａｍｐｉｒｅe）のような設計ルールチェッカーＤＲＣか、又は、カリフォルニア州サンホセのカデバラ・ニューメリカル・テクノロジーズ社から入手可能なＣａｄａｂｒａツール（ａｂｒａＣＡＤ）のようなレイアウトツールを使って実行されるコンピュータープログラムの代表的なプロトタイプは、本発明による位相シフトウインドウの形状及び位置を画定するプロセスを実行するもので、以下に説明するように作動する。

何れのプロトタイプの基本的なプロセスフローも以下のことを含んでいる。
１．切断なしで位相層を作る。位相シフト領域を画定するシフター層を、元のレイアウトを所与の幅（シフター幅）で採寸して作る。ライン端部だけは採寸しない。
２．レイアウトのノンクリティカル領域を識別する。どちらのツールでも、同じ手法が用いられる。例えばＡｓｓｕｒａを使うのであれば、以下のように定義する：

３．クリティカル空間領域を識別する。

４．図１１−１５に示しているように、切断から保護される位相シフト領域を作る。
５．可能な切断領域を作る：切断無しの位相層（ステップ１、図９参照）と位相シフト領域（ステップ４、図１５参照）の間の差異は、切断が許されるエリアを表す。
６．位相値（例えば、０又は１８０度）を割り当て、どの切断を使うかを決定する：位相値割り当て及び切断の選択に関する決定は、以下の基準を使って行われる。
ａ）マスク上に製作するのが難しく、十分な処理寛容度を提供しない小さな位相シフトウインドウが出来ないように努める。
ｂ）切断数を最小に維持し、切断が最大処理寛容度を維持するように努める。例えば、外側の不透明な（クロムの）コーナーから切断を始めると、内側の不透明なコーナーから切断を始める場合よりも良好な処理寛容度を有する傾向がある。元の不透明な造形から元の不透明な造形まで長く切断すると、短く切断する場合よりも大きい処理寛容度を有する傾向がある。元の不透明な造形からフィールドエリアまでの切断は、元の不透明な造形から元の不透明な造形までの切断の場合よりも大きな処理寛容度を有する傾向がある。
ｃ）位相を割り当て切断を選定するプロセスの間に最小化される既知技術に従って、選択ルールを使用して、費用関数が作られる。

図２１は、本発明の或る実施形態による、位相シフトウインドウをレイアウトするプロセスの単純化したフロー図である。プロセスは、実行予定のパターンを含む複雑な層を定義しているレイアウトファイルを読み取ることで始まる（ブロック１１０）。パラメータＷよりも小さい幅を有するパターンの造形は、取り除かれる（ブロック１１１）。Ｔ字型及びＬ字型の造形が加え戻される（ブロック１１２）。できた画像が「ノンクリティカル」造形としてセーブされる（ブロック１１３）。次に、パラメータＸよりも小さなフィールドにより分離されている造形が識別される（ブロック１１４）。「クリティカル」架橋エリアが、そのような造形間のフィールドとして画定される（ブロック１１５）。位相シフト領域がパターンの回りに作られ、そこから位相シフトウインドウが作られる（ブロック１１６）。切断可能領域が、上記で概説したパターンの造形に基づいて識別され、費用関数によって格付けされる（ブロック１１７）。位相値が領域に割り当てられ、費用関数を最小にしながらどの切断を使用すべきかが決定され、位相シフトウインドウの最終レイアウトが作成される（ブロック１１８）。そのレイアウトは、コンピュータの読み取り可能媒体内にセーブされる（ブロック１１９）。

複雑な構造用の位相シフトマスクの生成は、些細ならざる処理上の問題である。図２２は、そのようなタスクのデータ処理システムを示しており、このアプリケーションに適した様々なコンピューターシステム及びコンピューターアーキテクチャを表している。図２２のマシン２５０は、ユーザー入力回路２５４からのユーザー信号を表示するデータを受け取り、画像を定義するデータをディスプレイ２５２へ供給するために接続されているプロセッサ２５２を含んでいる。プロセッサ２５２は、更に、マスク及び層レイアウトデータ２５８にアクセスするために接続されており、このデータは、構築中のマスクのレイアウトと、マスクを使って露光されることになる材料層のレイアウトとを定義する。プロセッサ２５２は、更に、指令入力回路２６２からの指令を示す指令データ２６０を受け取るために接続されており、この回路は、メモリ２６４、記憶媒体アクセス装置２６６又はネットワーク２６８との接続部から受け取った指令を例証的に提供することができる。

指令データ２６０によって提示されたコマンドを実行する際に、プロセッサ２５２は、レイアウトデータ２５８を使用して、マスク用のレイアウトを定義するデータ、及び随意的にマスクレイアウトの画像をディスプレイ２５６へ提供し、代表的なレイアウトを提示させる。

指令データ２６０によって提示された指令を実行する際に、プロセッサ２５２は、更に、処理の制御又は処理との対話に必要であれば、ユーザー入力装置２５４からユーザー信号データを受け取る。

上記のように、図２２は、指令入力回路２６２が指令を提示するデータを受け取ることができる３つの可能なソース、即ち、メモリ２６４、記憶媒体アクセス装置２６６及びネットワーク２６８を示している。

メモリ２６４は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又は読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）を含む、マシン２５０内のどの様な従来型メモリであってもよいし、どの様な種類の周辺又は遠隔メモリ装置であってもよい。

記憶媒体アクセス装置２６６は、ドライブであってもよいし、記憶媒体２７０にアクセスするための他の適切な装置又は回路であってもよく、この記憶媒体２７０は、例えば、一式の１つ又は複数のテープ、ディスケット又はフロッピーディスクのような磁気媒体でも、一式の１つ又は複数のＣＤ−ＲＯＭのような光学媒体でも、データを記憶するための何れか他の適切な媒体でもよい。記憶媒体２７０は、マシン２５０の一部であってもよいし、サーバー或いは他の周辺又は遠隔メモリ装置の一部であってもよいし、ソフトウェア製品であってもよい。これら何れの場合でも、記憶媒体２７０は、マシン２５０内で使用できる製造物品である。データユニットは、記憶媒体アクセス装置２６６がデータユニットにアクセスし、指令入力回路２６２を介してそれ等をプロセッサ２５２へ順次提供できるように、記憶媒体２７０上に配置されている。データユニットは、順次提供されると、図示のように、指令を提示する指令データ２６０を形成する。

ネットワーク２６８は、マシン２８０からの通信として受け取った指令データ２６０を提供することができる。マシン２８０内のプロセッサ２８２は、ネットワーク接続回路２８４及び指令入力回路２６２を介して、プロセッサ２５２との接続をネットワーク２６８上に確立することができる。どちらのプロセッサが接続を開始してもよいし、適切なプロトコルによって接続を確立してもよい。すると、プロセッサ２８２は、メモリ２８６内に記憶されている指令データにアクセスして、指令データをネットワーク２６８でプロセッサ２５２へ伝送することができるので、プロセッサ２５２は、ネットワーク２６８から指令データ２６０を受け取ることができる。次いで、プロセッサ２５２は、指令データ２６０を、メモリ２６４又は何処かに記憶させることができ、実行することもできる。

できたレイアウトのデータは、機械読み取り可能な形で記憶されるか、又は、通信で遠隔システムに提示される。

先に述べたように、この実施例では、位相シフト領域が自動的に割当られ、光学的近接補正造形が追加されるので、処理が容易になっている。データ処理システムの設計ルールチェック・プログラミング言語（例えば、カデンス・デザイン・システムズが提供しているＡｓｓｕｒａ（ＴＭ）設計ルールチェッカー）を使って実行される処理に従って位相シフトマスクレイアウトを生成する際の３つの段階には、例えば、図２２のそれと同様に、入力層の定義と、出力層の生成と、切断及び位相値の位相シフトウインドウへの割り当てが含まれる。

実施形態の中には、ディスプレイ２５６が絵画的描写をサポートしているものもあれば、概略的に図面で示されている１つ又は複数の表示との対話をサポートしているものもある。例えば、パターンのノンクリティカル造形が際立つ色でマークされている図６の表示を、見直し及び／又は人間による修正のために表示することもできる。同様に、ＯＰＣ有りで、及び／又はＯＰＣ無しでシミュレートされた露光の結果を、見直して、非位相シフト露光と比較することもできる。

幾つかの実施形態では、位相値の領域への割り当てが単純化されている（図２１のブロック１１７−１１８参照）。特に、現実世界の設計では、格付け無しで（図２１のブロック１１７参照）且つ費用関数の最小化無しで（ブロック１１８）、割り当てを行うことができる。或る発見的方法は、可能性のある全ての切断領域で切断が行われ、従って位相値を割り当てると想定している。

更に一般的には、１つ又は複数の設計では、費用関数の最小化は、コンピューターでは扱いにくいかもしれないし、単にコンピューター処理が望ましくないかもしれない。特定のインプリメンテーションは、数多くのデータ表示及び方法（例えば、切断しないで開始対全て切断で開始）から選択することができる。或る実施形態は、グラフ表示を用いており、そこでは、各位相シフター領域がノードとして表されており、一式のエッジを用いて隣接性を表し、もう一式のエッジを用いて位相制限を表し、例えば、エッジは、２つのシフター領域が例えば造形を横切る異なる位相でなければならないことを示すようにしている。そのようなグラフでは、奇数長サイクルの位相制限を識別することにより、実現可能性をチェックすることができる。上記の発見的方法より良い解決法を見つけるために、位相競合が生じなければ、隣接しているノードを統合してもよい（例えば、切断除去）。隣接エッジ（切断領域を示している）が、切断の相対コストを表示するために重み付けされれば、最小（又は最大）のエッジ重みによって接続されている隣接ノード同士を統合する１つの方法が試されることになる。しかしながら、図１６が示すように、位相シフト領域を（不透明な）フィールドに拡張又は統合して、より大きなシフター領域を形成する段階を含む解決法もある。

生じた色付け問題を解決するための特定のデータ表示及び方法は、計算上の必要性を満たすように変更し、及び／又は複数の方法と組み合わせてもよい。例えば、上記グラフ法を適用して所定数繰り返し、次に、随意的に更に人間が最適化することもできる。

本発明の実施形態は、概括的には、位相シフトマスク及びトリムマスクの２つのマスクを必要とする。２つのマスクを製作するコストは１つのマスクを製作するコストを上回るので、ＩＣの設計者は、どちらの層を本発明の実施形態によって作るかを慎重に選択したいはずである。例えば、設計者は、本発明の実施形態を使って幾つかの層を作り、別の層を単一マスク技術で作ることになる。或る実施形態では、特定の設計の別の層上の造形の密度及び寸法に比べて数多くの高密度に実装された小さな寸法の造形を有するパターンを含むＩＣの層だけが、ここに記載したＰＳＭ法を使って作られる。別の実施形態では、選択する際に配慮される因子には、所与の層がここに記載のＰＳＭ法を使って作られる場合の、ＩＣの歩留り及び性能が考慮される。

以上、本発明を、上記実施形態及び実施例に関連付けて開示してきたが、これらの実施例は、制限するためではなく、分かり易くするためのものである。当業者には自明のように、それらには修正及び組み合わせを容易に施すことができ、修正及び組み合わせも、本発明の精神及び特許請求の範囲に述べる事項の範囲内にあると考えられる。

複雑な造形のパターンと、位相シフト領域を位相シフトウインドウに切断して位相シフトウインドウに位相シフト値を割り当てる前の、本発明による「全シフト」技術を使って造形を画定するための位相シフト領域とを示している。 位相シフト領域を位相シフトウインドウに切断して位相シフトウインドウに位相シフト値を割り当てた後の、図１のパターンを示している。 本発明により、位相シフトマスクを画定し、マスクを製作し、集積回路を製作するためのプロセスを示す単純化したフローチャートである。 本発明により、位相シフトマスクを画定し、マスクを製作し、集積回路を製作するための代替プロセスを示す単純化したフローチャートである。 パターン内のノンクリティカル造形を識別し易い過剰露光状態下で行われたシミュレーションのカラー印刷である。 図５のパターンに、パターン内のノンクリティカル造形をマークしたものである。 図５のパターン内の造形の間のクリティカルフィールドエリアを識別し易い露光不足状態で行われたシミュレーションのカラー印刷である。 図５のパターンに、クリティカルフィールドエリアをマークしたものである。 図５のパターンの位相シフト領域のレイアウトを示している。 図９のパターンで、ノンクリティカル造形とクリティカルフィールドエリアを識別したものである。 図９のパターンで、クリティカル造形に対する切断エリアを識別したものである。 図９のパターンで、ノンクリティカル造形に対する切断エリアを修正したものである。 図９のパターンで、Ｔ字型造形を考慮して切断エリアを修正したものである。 図９のパターンで、外側コーナー及び小さな空間に対する切断エリアを修正したものである。 図９のパターンで、小さなシフターに対する切断エリアを修正したものである。 図９のパターンに関し、位相シフトウインドウの代表的なレイアウトを示している。 図１６の位相シフトマスクと共に使用するための、トリムマスクの代表的なレイアウトを示している。 図１６及び図１７に示すマスクを使っている露光パターンのシミュレーションを示しており、光学的近接補正を行っていないものである。 図１６の位相シフトウインドウの代表的なレイアウトを示しており、光学的近接補正を行っているものである。 図１９に示すマスクを使っている露光パターンのシミュレーションを示している。 切断エリアを識別し、シフト領域を切断エリア内で位相シフトウインドウに切断し、位相シフトウインドウに位相シフト値を割り当てるためのプロセスの単純化したフローチャートである。 本発明の１つの実施例によるデータ処理システムの単純化した図である。

Claims (16)

1. フォトリソグラフィ・マスクを使って形成される層内の、複数の造形を含んでいるパターンを定義する、フォトリソグラフィ・マスクに関するコンピューター読み取り可能な定義を製作する方法において、
   前記パターンの特性に基づいて位相シフト領域に関して切断エリアを識別する段階であって、ノンクリティカル処理寛容度によって特徴付けられる複数の造形内の造形を識別して、一式の造形を画定する段階、
   クリティカル処理寛容度によって特徴付けられる複数の造形内の造形の間のフィールドを識別して、一式のクリティカルフィールドを画定する段階、及び
   前記切断エリアを、前記一式の造形内の２つの造形の間、又は一式の造形内の１つの造形と前記位相シフト領域の外側の１つのフィールドとの間に、前記一式のクリティカルフィールドと交差することなく延在する前記位相シフト領域内のエリアとして画定する段階、を含む段階と、
   前記位相シフト領域内の位相シフトウインドウに位相値を割り当てる段階であって、前記切断エリアの中の選択されたエリア内の前記位相シフト領域を切断して、前記位相シフトウインドウを画定する段階を含んでいる位相値を割り当てる段階、及び
   前記レイアウトと前記割り当ての結果を、コンピューター読み取り可能媒体内に記憶する段階を含む段階と、から成ることを特徴とする方法。
2. 前記割り当てる段階は、費用関数を適用して、前記切断エリアの中の選択されたエリアを決定する段階を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記割り当てる段階は、前記パターンの特性に基づいて前記切断エリアを格付けする段階と、前記格付けに基づいて前記切断エリアの中の選択されたエリアを決定する段階とを含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. 前記切断エリアを識別する段階に用いられる前記パターンの特性は、前記パターンがＬ字型造形を含んでいることであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
5. 前記切断エリアを識別する段階に用いられる前記パターンの特性は、前記パターンがＴ字型造形を含んでいることであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
6. 前記切断エリアを識別する段階に用いられる前記パターンの特性は、前記パターンが特定の寸法より大きい多角形を含んでいることであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
7. 前記切断エリアを識別する段階は、ノンクリティカル処理寛容度によって特徴付けられる造形にフラグを立てる傾向にあるシミュレーション基準に基づいて、シミュレーションを使って前記識別を行うためのパラメーターを決定する段階を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
8. 前記切断エリアを識別する段階は、ノンクリティカル処理寛容度によって特徴付けられる造形にフラグを立てる傾向にある過剰露光状態のシミュレーションを使って前記識別を行うためのパラメーターを決定する段階を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
9. 前記切断エリアを識別する段階は、クリティカル処理寛容度によって特徴付けられる前記パターン内の造形の間のフィールドにフラグを立てる傾向にあるシミュレーション基準に基づいて、シミュレーションを使って前記識別を行うためのパラメーターを決定する段階を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
10. 前記切断エリアを識別する段階は、クリティカル処理寛容度によって特徴付けられる前記パターン内の造形の間のフィールドにフラグを立てる傾向にある露光不足状態のシミュレーションを使って、前記識別を行うためのパラメーターを決定する段階を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
11. 前記位相シフト値を割り当てる段階は、θ度の位相シフトを誘起する第１セットの位相シフトウインドウと、φ度の位相シフトを誘起する第２セットの位相シフトウインドウとを画定する段階を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
12. 前記φは、略θ＋１８０度に等しいことを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
13. データ処理システムにおいて、
    プロセッサと、
    フォトリソグラフィ・マスクを使って形成される層内に複数の造形を含むパターンを画定するフォトリソグラフィ・マスクをレイアウトするためのステップを定義する、前記プロセッサが実行可能な指令を記憶している、前記プロセッサに連結された機械読み取り可能データ記憶媒体と、を備えており、前記ステップは、
    前記パターンの特性に基づいて位相シフト領域に関して切断エリアを識別する段階であって、ノンクリティカル処理寛容度によって特徴付けられる複数の造形内の造形を識別して、一式の造形を画定する段階、
    クリティカル処理寛容度によって特徴付けられる複数の造形内の造形の間のフィールドを識別して、一式のクリティカルフィールドを画定する段階、及び
    前記切断エリアを、前記一式の造形内の２つの造形の間、又は一式の造形内の１つの造形と前記位相シフト領域の外側の１つのフィールドとの間に、前記一式のクリティカルフィールドと交差することなく延在する前記位相シフト領域内のエリアとして画定する段階、を含む段階と、
    前記位相シフト領域内の位相シフトウインドウに位相値を割り当てる段階であって、前記切断エリアの中の選択されたエリア内の前記位相シフト領域を切断して、前記位相シフトウインドウを画定する段階を含んでいる位相値を割り当てる段階、及び
    前記レイアウトと前記割り当ての結果を、コンピューター読み取り可能媒体内に記憶する段階を含む段階と、から成ることを特徴とするデータ処理システム。
14. フォトリソグラフィ・マスクを使って形成される層内に複数の造形を含むパターンを画定するフォトリソグラフィ・マスクをレイアウトするためのステップを定義する、データ処理システムが実行可能な指令を記憶している、機械読み取り可能データ記憶媒体であって、前記ステップは、
    前記パターンの特性に基づいて位相シフト領域に関して切断エリアを識別する段階であって、ノンクリティカル処理寛容度によって特徴付けられる複数の造形内の造形を識別して、一式の造形を画定する段階、
    クリティカル処理寛容度によって特徴付けられる複数の造形内の造形の間のフィールドを識別して、一式のクリティカルフィールドを画定する段階、及び
    前記切断エリアを、前記一式の造形内の２つの造形の間、又は一式の造形内の１つの造形と前記位相シフト領域の外側の１つのフィールドとの間に、前記一式のクリティカルフィールドと交差することなく延在する前記位相シフト領域内のエリアとして画定する段階を含む段階と、
    前記位相シフト領域内の位相シフトウインドウに位相値を割り当てる段階であって、前記切断エリアの中の選択されたエリア内の前記位相シフト領域を切断して、前記位相シフトウインドウを画定する段階を含んでいる位相値を割り当てる段階、及び
    前記レイアウトと前記割り当ての結果を、コンピューター読み取り可能媒体内に記憶する段階を含む段階と、から成ることを特徴とする機械読み取り可能データ記憶媒体。
15. フォトリソグラフィ・マスクを使って形成される層内に複数の造形を含むパターンを画定するフォトリソグラフィ・マスクを製作するための方法において、
    前記パターンの特性に基づいて位相シフト領域に関して切断エリアを識別する段階であって、ノンクリティカル処理寛容度によって特徴付けられる複数の造形内の造形を識別して、一式の造形を画定する段階、
    クリティカル処理寛容度によって特徴付けられる複数の造形内の造形の間のフィールドを識別して、一式のクリティカルフィールドを画定する段階、及び
    前記切断エリアを、前記一式の造形内の２つの造形の間、又は前記一式の造形内の１つの造形と前記位相シフト領域の外側の１つのフィールドとの間に、前記一式のクリティカルフィールドと交差することなく延在する前記位相シフト領域内のエリアとして画定する段階、を含む段階と、
    前記位相シフト領域内の位相シフトウインドウに位相値を割り当てる段階であって、更に、前記切断エリアの中の選択されたエリア内の前記位相シフト領域を切断して、前記位相シフトウインドウを画定する段階を含んでいる位相値を割り当てる段階、及び
    前記レイアウトと前記割り当ての結果を適用して、マスク層を基板上へ形成する段階を含む段階と、から成ることを特徴とする方法。
16. 集積回路内に複数の造形を含むパターンを有する材料の層を製作するための方法において、
    フォトリソグラフィ・マスクを使用して前記材料の層を画定する段階から成り、
    前記マスクは、基板と、前記基板上のマスク材料の層とを備えており、前記マスク層は、位相シフト領域及びフィールドと、前記位相シフト領域内の複数の位相シフトウインドウとを含んでおり、前記複数の位相シフトウインドウは、前記位相シフトウインドウの間に位相遷移を作り出して前記パターンを形成する位相シフト値を特徴としており、前記位相シフトウインドウの境界は、前記パターンの特性に基づいて画定される切断エリア内にあり、
    前記複数の造形内の一式の造形は、ノンクリティカル処理寛容度を特徴とし、前記複数の造形内の造形の間の一式のクリティカルフィールドはクリティカル処理寛容度を特徴とし、
    前記切断エリアは、前記一式の造形内の２つの造形の間か、又は、前記一式の造形内の１つの造形と前記位相シフト領域の外側の１つのフィールドとの間に、前記一式のクリティカルフィールド内のフィールドと交差することなく延在する前記位相シフト領域内のエリアを含んでいることを特徴とする方法。

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