專利名稱：利用相移掩模技術(shù)的光學(xué)制版方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在光學(xué)制版形成圖案過程中利用相移掩模技術(shù)的集成電路制作領(lǐng)域。
光學(xué)制版術(shù)在集成電路中已經(jīng)是一種被選用的技術(shù)，用于電路圖案成形。典型的情況是，紫外光被導(dǎo)向穿過一塊掩模。掩模的作用和普通照相術(shù)所用的“負(fù)片”相似。不過，和具有多個不同“灰度”等級的普通底片不同，典型的掩模只有完全透光的區(qū)域和完全不透光的區(qū)域。掩模上的圖案能夠以和普通照相術(shù)中從底片洗印相片相同的方式，被轉(zhuǎn)移到已涂覆了一層光阻層的半導(dǎo)體晶片上。一個光學(xué)透鏡系統(tǒng)把掩模圖案成像在光阻層表面上。已曝光的光阻層經(jīng)過顯影處理，即用化學(xué)方法去除被曝光的或未被曝光的部分。然后，把這樣得到的光阻層圖案用作掩模，以對晶片上位于其下的區(qū)域進(jìn)行蝕刻。
近年來，由于出現(xiàn)了在一塊晶片上增加晶體管數(shù)量的需求，所以需要減小圖案結(jié)構(gòu)的尺寸，但這樣會引入衍射效應(yīng)，使進(jìn)一步減小結(jié)構(gòu)尺寸變得困難。在Levenson等人于“Improving Resolution in Photolithography with a Phase ShiftingMask(利用相移掩模改進(jìn)光學(xué)制版術(shù)的分辨率)”(IEEE Transactions on Electron Devices vol.ED-29，Nov.12，Dec.1982，pp.1828-1836)一文中報告了他們的工作之前，人們普遍認(rèn)為光學(xué)制版術(shù)無法實現(xiàn)結(jié)構(gòu)尺寸小于0.5微米的這種提高的圖案密度要求。在這種結(jié)構(gòu)尺寸下，其分辨率已經(jīng)對透鏡系統(tǒng)的數(shù)值孔徑(NA)提出了可能達(dá)到的最高要求。由于透鏡系統(tǒng)的景深反比于NA，同時集成電路的表面不可能是一個光學(xué)平面，所以如果要達(dá)到良好的分辨率就不能達(dá)到良好的聚焦，從而看來光學(xué)制版術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)達(dá)到了它的極限。然而，Levenson的論文對掩模制作技術(shù)引進(jìn)了一個新的相移概念，它利用相消干涉的概念來克服衍射效應(yīng)。
普通的光學(xué)制版術(shù)以及相隨的衍射效應(yīng)示于

圖1(a)—1(d)。當(dāng)開口P1和P2靠近時，N變小，從而如圖1(b)所示，通過P1和P2的光束振幅分布將由于衍射效應(yīng)而開始出現(xiàn)重疊。這些重疊部分造成晶片上的光強(qiáng)分布如圖1(d)所示，這個光強(qiáng)分布也就是照射光阻層的光強(qiáng)分布。這樣，由于衍射效應(yīng)，晶片上的光強(qiáng)分布在P1和P2之間的區(qū)域內(nèi)不再有陡峭對比的分辨率。
如圖2-1(a)至2-1(e)所示，有可能利用這樣的事實通過掩?；撞牧?圖2-1(a)中的51和圖2-1(b)中的51’)的光呈現(xiàn)波動特性，使得離開掩模材料的光振幅的相位是光線在基底材料內(nèi)所經(jīng)過的距離(即厚度t1和t2)的函數(shù)。用λ表示光在掩模材料中的波長，用n表示附加材料或被去除材料的折射率，則當(dāng)厚度t2使得(n-1)t2正好等于1/2λ時，則離開開口P2的光和離開開口P1的光的相位是相反的。圖2-1(C)示出了這時的衍射效應(yīng)和干涉相消的利用情況。光阻材料是響應(yīng)于晶片上的光強(qiáng)分布的。因為相位相反的光在重疊部分會相互抵消，并且光強(qiáng)正比于合振幅的平方，所以如圖2-1(d)所示，圖形又回到了高對比的分辨率。
圖2-1(a)和圖2-1(b)畫出了獲得干涉相移的兩種不同的技術(shù)。在圖2-1(a)中，借助于淀積層52使光經(jīng)過較長的距離。在圖2-1(b)中，利用在基底51’中的蝕刻槽52’來使區(qū)域P2中的光經(jīng)過較短的距離。
現(xiàn)在相移掩模已是眾所周知，并且已經(jīng)使用了許多種類的相移掩模，對比B.J.Lin在下述論文中有較全面的歸納＂Phase-Shifting Masks Gain an Edge(相移掩模得到邊緣)＂Circuits and Devices，March 1993，pp.28-35。圖2-1(a)和圖2-1(b)的布局稱作交替相移掩模(APSM)。一些研究者比較了各種相移技術(shù)，并證明了APSM方法是對于I線分步照相機(jī)(I line stepper)大至±0.34微米的景深能達(dá)到0.25微米及其以下的分辨率的唯一已知方法。APSM可以用暗場掩模和明場掩膜方式來實現(xiàn)。如果采用APSM的暗場方式，則必須使用負(fù)性光阻材料；如果采用明場方式，則必，選擇正性光阻材料。經(jīng)過；外光照射的正性光阻部分在顯影時將被除去，而對負(fù)性光阻材料則正好相反。
如圖2-2所示，二值掩模的制作和應(yīng)用過程已經(jīng)高度計算機(jī)化。復(fù)雜集成電路的設(shè)計者在計算機(jī)終端上工作，在計算機(jī)上進(jìn)行符合某些預(yù)定設(shè)計規(guī)則的電路設(shè)計(80)。初始設(shè)計的有效性利用設(shè)計規(guī)則檢驗軟件88確認(rèn)。這樣，當(dāng)完成了功能設(shè)計后，計算機(jī)輔助設(shè)計工具程序81自動地建立一個稱作PG帶(82)的數(shù)字比特圖或矢量文件，它代表制作掩模所需的以已知的標(biāo)準(zhǔn)格式表示的數(shù)據(jù)，以完成設(shè)計。然后這些數(shù)字文件被用來控制制作掩模的自動過程，結(jié)果得到一塊放大的(例如放大為5倍的)實際掩模版83，其上含有集成電路上每一層的掩模圖案。其后，典型的情形是把該掩模版要放在一個晶片分步照相機(jī)(一種分步重復(fù)曝光的光學(xué)工具)84上，后者自動地在晶片87上重復(fù)地進(jìn)行光學(xué)制版曝光，其方法是對位于某一位置的光阻層85曝光，然后將晶片移動一步，并對相鄰位置重復(fù)同樣的曝光。
目前，由于各種困難，交替相移掩模一般還不能由掩模生成程序自動地設(shè)計。這使得掩模設(shè)計者需要進(jìn)行耗時和麻煩的人工分析，從而大大增加了生產(chǎn)相移掩模的成本。
APSM的問題在于，暗場/負(fù)性光阻方案對密度不大的線形圖案不能獲得良好的效果，而明場/正性光阻方案在掩模中會產(chǎn)生對應(yīng)于0°/180°過渡的不希望有的不透明線條。
這樣，為了對弧立圖案應(yīng)用相移掩模技術(shù)，需要解決明場/正性光阻方案的問題，并開發(fā)一種方法，可以自動地對掩模進(jìn)行補(bǔ)償或修剪，以消除沿著0°/180°過渡區(qū)出現(xiàn)的不希望的不透明線條。
本發(fā)明的一個目的是提供一種方法，以改進(jìn)利用明場/正性光阻光學(xué)制版術(shù)的集成電路成圖技術(shù)。
本發(fā)明的另一個目的是簡化用于補(bǔ)償0°/180°過渡效應(yīng)的集成電路門層成圖的相移掩模設(shè)計。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種方法，以確定用于門層成圖的相移掩模，它僅在集成電路中門圖案和集成電路的活性區(qū)(active area)圖案相重疊的集成電路內(nèi)提供相移元件，以改善門層圖案的尺寸控制。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種相移掩模方法，它能在集成電路中門圖案和集成電路的活性區(qū)圖案相重疊的區(qū)域內(nèi)最大限度地減小門圖案。
本發(fā)明的再一個目的是利用本發(fā)明的改進(jìn)的相移掩模方法，制作具有較好的門層圖案的臨界尺寸控制的集成電路。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種處理，它能自動地分析集成邏輯電路的設(shè)計，并按照制作邏輯電路的APSM可接受的標(biāo)準(zhǔn)提供數(shù)字文件。
附圖的簡單說明圖1為光學(xué)制版術(shù)中利用以往技術(shù)的普通二值透射掩模時的衍射效應(yīng)的示意圖。
圖2-1為衍射效應(yīng)和利用以往技術(shù)的相移掩模(PSM)以補(bǔ)償衍射效應(yīng)的示意圖。
圖2-2說明掩模生產(chǎn)過程和集成電路光學(xué)制版生產(chǎn)過程。
圖3說明集成電路設(shè)計的一個實例，其中示出了活性區(qū)(N和P)圖案及該圖案和門層圖案的重疊情況。
圖4說明活性區(qū)和門層區(qū)的相交區(qū)，其中包括根據(jù)本發(fā)明對0°和180°相移區(qū)的設(shè)定。
圖5重新畫出了圖4，只說明圖3中實例的設(shè)計中的180°相移區(qū)。
圖6畫出本發(fā)明對圖3中的實例得到PSM，其中示出了門連接不透明鉻線條和環(huán)繞180°區(qū)域的過渡補(bǔ)償區(qū)。
圖7畫出對圖3中實例得到的APSM，其中示出了門連接不透明鉻線條和沒有圍著過渡補(bǔ)償區(qū)的180°相移區(qū)。
圖8畫出修剪掩模(trim mask)，用于圖7的掩模的曝光之后，以避免出現(xiàn)由0°/180°過渡引起的線條。
圖9是一個截面圖，說明修剪掩模透明開口中心線和圖8的非過渡補(bǔ)償掩模的0°/180°區(qū)鄰接線的對準(zhǔn)。
圖10是一個流程圖，說明制作帶有補(bǔ)償過渡區(qū)和縮小的門長度的APSM的過程，及說明利用上述明場/正性光阻的APSM的光學(xué)制版過程。
圖11(a)和圖11(b)分別說明標(biāo)準(zhǔn)的門金屬設(shè)計和縮小的門設(shè)計。
圖12說明幾種過渡補(bǔ)償區(qū)移相器的實施例的結(jié)構(gòu)。
熟悉PSM制版技術(shù)人的人們一般認(rèn)為，在集成電路的APSM布局的設(shè)計中，不能用計算機(jī)自動地設(shè)計采用明場方式的掩模。明場設(shè)計用PSM掩模上的不透明區(qū)來對應(yīng)最終晶片上所形成的導(dǎo)線的位置和形狀(導(dǎo)線的典型形成方法是摻雜低阻抗的多晶硅或硅酸鎢或類似物質(zhì))，同時，必須使用正性光阻材料以與明場掩模相配合。PSM的明場設(shè)計對邏輯門布局有一個很大的優(yōu)點，這就是它能改善與弧立的門相聯(lián)系的分辨率。然而，它也有這樣的缺點，即沿著所有的0°/180°相鄰區(qū)都會形成暗線條。迄今為止，明場APSM的設(shè)計必須要人工地檢查每一個PSM設(shè)計，并且或者在每個0°區(qū)和180°區(qū)之間插入一個補(bǔ)償相移過渡區(qū)以使它們分離，或者人工地設(shè)計一個修剪掩模，以便和不含相移補(bǔ)償區(qū)的PSM一起使用。
為了簡化和提供一種關(guān)于APSM問題的自動解決方法，我提議一種設(shè)計明場APSM的方法，它對于邏輯電路能夠可靠地工作，并可靠地縮小邏輯電路的門的尺寸。我的方法的前提是只對門層PSM掩模的這樣一些區(qū)域進(jìn)行交替相移，在這些區(qū)域中由標(biāo)準(zhǔn)的門層圖案設(shè)計所給出的門導(dǎo)線和準(zhǔn)備形成活性半導(dǎo)體(N和P)的區(qū)域相重疊。在布氏(Boolian)代數(shù)中，若X是第一個函數(shù)，Y是第二個函數(shù)，則它們的重疊區(qū)叫做相交區(qū)，寫作Z＝X∩Y(它也叫做“與”函數(shù))。以下，重疊區(qū)寫作“相交區(qū)”。
參見圖3，為了便于說明在那里按比例示出了由計算機(jī)打印出的準(zhǔn)備在集成電路半導(dǎo)體晶片上形成的電路中的“摻雜”活性區(qū)30-38的布局圖。在圖3中還示出了重疊在活性區(qū)布局圖上的由計算機(jī)產(chǎn)生的實心黑線條，它們代表門圖案40-49，叫做多晶線，其大小用和活性區(qū)相同的比例打印，并且在圖3的布局圖中，它們與有效區(qū)的相對位置關(guān)系是和最終電路中的關(guān)系精確相同的。假定該設(shè)計要求多晶線的寬度尺寸是這樣的窄，以至如果用普通二值制版術(shù)來制作掩模時，光學(xué)衍射效應(yīng)就要使該掩膜的像質(zhì)量降級，這時就需要使用本發(fā)明的方法，以便自動地制作明場APSM并借助該掩模來自動地制作集成電路。
圖4中包括了一些用陰影線標(biāo)志的由空間分析確定的區(qū)域50，其中該區(qū)域代表由計算機(jī)得到的圖3中的多晶門導(dǎo)線40-49和半導(dǎo)體晶片活性區(qū)30-38的相交區(qū)。要畫出相交區(qū)有多種方法。一個方法是令計算機(jī)逐個像素地執(zhí)行邏輯＂與＂運算，即X·Y，其中X是圖3中的活性區(qū)的空間表示，Y是圖3的門層空間圖案。圖4還包括了圖3的活性區(qū)的輪廓范圍。下一步，令計算機(jī)執(zhí)行一個程序，自動地在相交區(qū)的兩個相對側(cè)設(shè)定0°區(qū)和180°區(qū)。從圖4可以看出，計算機(jī)進(jìn)行了分析，然后在相交區(qū)的長尺寸方向的兩相對側(cè)設(shè)定了0°區(qū)和180°區(qū)。對于在給定的區(qū)域上選定相位的程序有一些制約條件(1)每一個相交區(qū)的長方向必須有一個0°邊界區(qū)和一個180°邊界區(qū)；(2)在相交區(qū)長方向兩側(cè)的180°區(qū)和0°區(qū)的寬度不得小于一個最小寬度Wi，并且在其周圍有一個可以用作補(bǔ)償區(qū)的面積。補(bǔ)償區(qū)的寬度應(yīng)該為Wc。如果兩個相交區(qū)之間的面積寬度小于(2Wi+Wc)，則該兩個相交區(qū)之間的面積需要合并成一個單一的0°或180°相位區(qū)。
圖5重新畫出了圖4，只是刪去了0°區(qū)，所以圖5只標(biāo)出了π區(qū)。其余的區(qū)假定是零相位的。然而如前面已經(jīng)指出的，如果沒有補(bǔ)償，明場設(shè)計的問題之一是在晶片上形成了對應(yīng)于180°區(qū)和0°區(qū)相鄰線條的暗線。從而，在圖6中示出了在每個180°區(qū)及其相鄰的0°區(qū)之間所形成的所謂的過渡區(qū)51。在180°區(qū)的周邊區(qū)中只有和相交區(qū)50相鄰接的那個部分沒有介入過渡區(qū)51。圖6還示出了不透明線條區(qū)41-49，它們重疊在補(bǔ)償?shù)?80°區(qū)上，所以圖6是由計算機(jī)產(chǎn)生的最終的明場APSM的一個實施例的空間表示，利用它經(jīng)過單次曝光就能產(chǎn)生由圖3所示的門層多晶線圖案。如果PSM是按照圖6的設(shè)計來制作的，假定在晶片上使用了正性光阻材料，就可以用單次曝光的步驟，產(chǎn)生圖3空間布局的門層電路。
另外，用兩步曝光的方法也能夠制作圖3所示的門層多晶圖案。圖8和圖6是相同的，只是在各個180°區(qū)周圍沒有補(bǔ)償過渡區(qū)。已經(jīng)指出，在用圖7形式的明場PSM對晶片上的正性光阻材料進(jìn)行第一步曝光時，沿著180°區(qū)和0°區(qū)的相鄰線上將形成暗線條。如果在完成兩次曝光步驟之前不進(jìn)行顯影處理，則利用圖8的修剪掩模對晶片作第二次曝光可以去除這些不希望有的暗線條。修剪掩模沿著各個0°/180°區(qū)相鄰線是透光的，所以對正性光阻材料進(jìn)行第二次曝光后，這些相鄰線部分被曝光，從而在光阻材料的顯影時這些暗線將被除去。圖9進(jìn)一步說明修剪掩模的對準(zhǔn)和制作的一個實施例。圖9(a)是淀積了180°相移區(qū)100的截面圖，該相移區(qū)在180°和0°區(qū)102之間有一條相鄰過渡線110。圖9(b)畫出了蝕刻型相移器105，同時示出了0°和180°區(qū)之間的過渡線110。用于圖9(a)和9(b)的相移掩模的修剪掩模107如圖9(c)所示。修剪掩模107被對準(zhǔn)，使得透光區(qū)112的中心線和過渡線110對準(zhǔn)。透過修剪掩模的紫外光照射到正性光阻材料上并使該區(qū)域曝光，從而在對光阻材料顯影時該區(qū)域?qū)⒈怀ァＰ枰赋觯煜け炯夹g(shù)領(lǐng)域的人們都了解，在光阻材料顯影之后，沒有曝光的光阻材料留在要保留的區(qū)域的頂部。因為光阻材料在多晶硅層或金屬層的頂部，所以在除去光阻材料并對晶片進(jìn)行蝕刻之后，由于剩下的光阻材料將保護(hù)其下方的線條，結(jié)果晶片表面上沒有光阻材料保護(hù)的多晶硅或金屬將被除去，留下所需的門連線圖案。
圖11(a)和圖12畫出了補(bǔ)償過渡區(qū)51的結(jié)構(gòu)的實施例。過渡區(qū)51可以由插入在π區(qū)和0°區(qū)之間的階梯區(qū)構(gòu)成，階梯區(qū)最好有兩個或多個，例如120°區(qū)(71)和60°(70)。在某些情形下，單個π/2階梯區(qū)也是可行的。在實際中，這些階梯相位過渡區(qū)的最小寬度應(yīng)為0.2λ/NA，其中λ是曝光波長N A是分步照相機(jī)的數(shù)值孔徑，對于淀積的相移器，過渡區(qū)的形狀可按圖12(a)設(shè)計，對于蝕刻的相移器，過渡區(qū)的形狀可按圖12(b)設(shè)計。另外，過渡區(qū)也可以有更多的階梯，或者是逐漸過渡的，其形狀對于淀積的式蝕刻的PSM分別如圖12(C)和12(d)所示。
圖11(b)給出了PSM門層設(shè)計方法的又一個實施例。我已經(jīng)確定，有可能利用在相交區(qū)自然形成的、和180°/0°區(qū)域相鄰線重合的暗線來產(chǎn)生可能達(dá)到的最窄的門。例如，當(dāng)采用數(shù)值孔徑為0.5，光源的部分相干因子為0.5、曝光波長為365nm的分步照相機(jī)和APSM時，該最小寬度門為0.2μm。作為另一種選擇，如圖11(b)所示，本發(fā)明在掩模上給出了一條非常窄的不透明線條75，它和0°/180°相鄰處的自然過渡暗線相重合。該窄不透明線比0.2μm的自然寬度稍稍窄一些，例如為0.18μm，為了在生產(chǎn)制作中有可靠的成品率，還需要適當(dāng)加寬一些。
希望有這樣的窄不透明線條是基于三個原因1)由于遮住了相位邊緣，可以減小由掩模上的相移層和不透明層之間的對準(zhǔn)誤差所造成的晶片像的位移；2)在使用多相位階梯方法時，可減小由各個相位層之間的對準(zhǔn)誤差所造成的在180°/0°過渡區(qū)的線寬誤差；以及3)不透明線條，典型地是鉻線條，比光阻材料更加耐蝕刻，從而給出了較陡峭的蝕刻邊界輪廓。
分步照相機(jī)的自然線寬定義為0.25*λ/NA，其中λ為激勵波長，NA為數(shù)值孔徑。
在圖10的流程圖中更充分地說明了上述步驟。具體地說，方框120有示“與”運算，以確定活性區(qū)圖案和多晶門導(dǎo)線圖案的相交區(qū)。下一步，在方框121中，確定所有其寬度比不用相移掩模方法時能達(dá)到的最小寬度還要小的門。方框122表示一個進(jìn)一步分類的步驟，它確定這樣一些相鄰的最小寬度門群，其中門與門的間隔對于制作過渡區(qū)來說是太窄了，也就是說門的間隔小于2Wi+Wc。這些門群叫做“堆”。不屬于堆的門被分類為孤立門126。接著，在方框122中找出的“堆”被進(jìn)一步分類成分支堆123、奇數(shù)堆124或偶數(shù)堆125。
奇數(shù)堆是這樣的門群，其中在其邊界兩側(cè)的空間足以制作過渡區(qū)的共同活性區(qū)上有奇數(shù)個最小寬度門相交區(qū)。在方框130中，將這些奇數(shù)堆的最左端區(qū)域作180°相移，然后對各個門之間的區(qū)域從左到右逐個地交替改變相位，從180°變成0°，以及從0°變成180°。
在方框125中，偶數(shù)堆是這樣的門群，其中有偶數(shù)個最小寬度門，它們是一個鄰接于足以制作過渡區(qū)的共同活性區(qū)上的相交區(qū)。對偶數(shù)堆所采用的方案是，在其最左端區(qū)域作0°相移，然后對各個門之間的區(qū)域從左到右逐個地作0°到180°再到0°的交替相移。
對于孤立門126，則門的一側(cè)有一過渡補(bǔ)償區(qū)，就是作相位的逐漸變化或階梯變化，以避免出現(xiàn)不希望的線條。
分支堆區(qū)域是這樣的區(qū)域，其中單個活性區(qū)的一些部分和多于兩個的最小寬度門相鄰接。這和奇數(shù)堆及偶數(shù)堆的情況是不同的。對于分支堆區(qū)域所采取的方案是，給具有多于兩個相交區(qū)的中央?yún)^(qū)域從180°或0°中任選一相位，然后沿著所有的方向從中央到外圍每經(jīng)過一個門就改變一次相位。
在方框132中，重新組合關(guān)于各種堆和孤立門的數(shù)據(jù)，然后用設(shè)計規(guī)則檢驗器133確認(rèn)和驗證所有最小寬度門沿長方向的一側(cè)具有180°或0°的相移，而在另一側(cè)有不同的相移。
在方框134中，對每一個180°/0°區(qū)相鄰接的位置，例如對門的短方向側(cè)端和堆的邊緣，形成過渡區(qū)?；蛘呷缜懊嫠?，可以用一個分離的修剪掩模來代替過渡區(qū)，這時該方框14用來產(chǎn)生修剪掩模的數(shù)據(jù)。
最后，輸出稱作為GDS2的輸出數(shù)據(jù)，用來制作掩模。由Cadence Design System(韻律設(shè)計系統(tǒng))提供的Dracula程序中的FRACT軟件模塊可以產(chǎn)生用于電子束掩模蝕刻機(jī)的，并具有MEBES標(biāo)準(zhǔn)文件格式的GDS2。對于相移型掩模，輸出數(shù)據(jù)是關(guān)于多層(一層以上)的數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生多晶硅掩模版，而FRACT模塊能夠產(chǎn)生磁帶輸出，其中包含制作相移掩模所需的全部層的數(shù)據(jù)，如果選用修剪掩模，則包含了制作該掩模所需的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明所采用的正性光阻材料可以購買到，它們有多種牌子。本發(fā)明不局限于這些目前使用的光阻材料。
典型的情形是，掩模版由非晶態(tài)二氧化硅即合成石英作成，而不透明材料是鉻。理論上，本發(fā)明中可以用任何不透明材料來代替鉻，本發(fā)明與所采用的具體材料無關(guān)。
本發(fā)明文件的附圖只是描繪了本發(fā)明的實施例，而不是為了限制本發(fā)明的范疇。權(quán)利要求的范疇?wèi)?yīng)根據(jù)權(quán)利要求本身來解釋。因此我們提出如所附的權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.用于在半導(dǎo)體晶片上形成集成電路層的相移掩膜成圖I線分步照相機(jī)制版方法，包含使用不同的掩模以使不同的層成圖的步驟，其中第一層是門層，第二層是活性區(qū)，上述活性區(qū)在空間上由活性區(qū)布局圖案確定，上述門層在空間上由第一和第二門層布局部分確定，上述第一門層布局部分是一個標(biāo)準(zhǔn)的非相移掩模圖案，其上有不透明的和透明的區(qū)域，并且上述第二門層布局部分具有包含相移區(qū)的區(qū)域，上述方法包括對上述活性區(qū)布局圖案和上述第一門層布局部分進(jìn)行比較分析，以在空間上建立對應(yīng)于集成電路中上述活性區(qū)布局圖案與上述第一門層布局部分相重疊的區(qū)域的相交區(qū)的位置，上述相交區(qū)是具有一對平行的長側(cè)邊和一對平行的短側(cè)邊的矩形；構(gòu)筑透射式明場相移掩模(PSM)，具有各種相移區(qū)和不透明區(qū)域，以對上述門層成圖，上述PSM包括上述門層布局圖案，上述門層布局圖案除了在對應(yīng)于上述相交區(qū)的上述PSM區(qū)域之外，其他區(qū)域與上述第一門層布局部分相一致，上述門層布局圖案包括與對應(yīng)于相交區(qū)的上述區(qū)域的上述一對平行長側(cè)邊中的一個上述側(cè)邊相鄰接的0°相移區(qū)，和一個與對應(yīng)于上述相交區(qū)的上述區(qū)域的上述一對平行長側(cè)邊中的另一個側(cè)邊相鄰接的180°相移區(qū)。上述透射式明場PSM的上述不透明區(qū)域?qū)?yīng)于上述相交區(qū)和上述第一門層布局部分的上述不透明區(qū)域；并且在上述線性分步照相機(jī)中，對準(zhǔn)上述PSM，并用一個其發(fā)出的光被上述透鏡系統(tǒng)聚集，并被引導(dǎo)得通過上述透射明場PSM的光源，對在上述晶片上的一個正性光阻進(jìn)行曝光，上述光透過上述PSM，照射到上述晶片上的正性光阻上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，它進(jìn)一步包括在上述相移掩模上提供圍繞并相鄰于上述180°相移區(qū)，以及位于上述180°相移區(qū)和上述0°相移區(qū)之間的補(bǔ)償過渡相移區(qū)，上述補(bǔ)償過渡相移區(qū)除了在上述180°相移區(qū)和帶有上述不透明圖案的區(qū)域相重疊的區(qū)域之外，和上述180°相移區(qū)的全部周邊相鄰接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，它包含構(gòu)筑一個具有來自上述光源的光的透明圖案的修剪掩模的步驟，上述修剪掩膜的上述透明圖案完全被暗背景所包圍，上述透明圖案是具有一些寬度為T的帶有中心線的線條的圖案，其中上述中心線的軌跡和所有在上述門層布局圖案上的上述0°區(qū)和180°區(qū)的鄰接邊緣的軌跡準(zhǔn)確地對應(yīng)，并且T大于自然線寬；在上述曝光步驟之后，但在對上述曝光后的正性光阻層顯影之前，用上述修剪掩模代替上述PSM對上述集成電路上的上述正性光阻層進(jìn)行再次曝光，曝光時使用上述部分相干光光源，使光通過上述修剪掩模和光學(xué)系統(tǒng)，并且上述修剪掩模已經(jīng)作了這樣的對準(zhǔn)，使得上述修剪掩模的上述透明圖案的上述中心的邊緣和上述第一次曝光時0°區(qū)和180°區(qū)的鄰接線的上述軌跡相對準(zhǔn)；然后對上述光阻層顯影。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中上述補(bǔ)償過渡相移區(qū)包括60°相移的第一區(qū)和120°相移的第二區(qū)，其中上述120°區(qū)域位于上述60°區(qū)和上述180°區(qū)中間。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中上述門層布局圖案包含具有第一門長度的第一區(qū)和具有第二門長度的第二區(qū)，其中上述第一門長度區(qū)比上述第二門長度區(qū)短，并且上述第一門長度區(qū)對應(yīng)于上述相交區(qū)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中上述補(bǔ)償過渡相移區(qū)包含一個線性漸變區(qū)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中上述180°相移區(qū)是上述PSM的成層的、較厚的區(qū)域，提供上述透射過上述PSM的光的相位滯后。
8.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中上述180°相移區(qū)是上述PSM的較薄的蝕刻區(qū)，提供上述透射過上述PSM的光的相位超前。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，它包含構(gòu)筑一個具有被暗背景包圍的透明圖案的修剪掩模的步驟，上述透明圖案是這樣的圖案，它具有和0°區(qū)和180°區(qū)之間的某些過渡區(qū)的軌跡準(zhǔn)確對應(yīng)的中心線；在對上述曝光后的正性光阻材料進(jìn)行顯影之前，用部分相干光源對上述集成電路上的上述正性光阻材料再次曝光，曝光時的光通過上述修剪掩模，該掩模已經(jīng)作了這樣的對準(zhǔn)，使得上述修剪掩模的0°到180°的軌跡和第一次曝光時曝光的上述0°/180°過渡區(qū)對準(zhǔn)；然后對上述光阻材料顯影。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，它包含構(gòu)筑一個具有被暗背景包圍的透明圖案的修剪掩模的步驟，上述透明圖案是這樣的圖案，它具有和0°及180°區(qū)域之間的某些過渡區(qū)的軌跡準(zhǔn)確對應(yīng)的中心線；在對上述曝光后的正性光阻材料進(jìn)行顯影之前，用部分相干光光源對上述集成電路上的上述正性光阻材料再次曝光，曝光時光通過上述修剪掩模，該掩模已經(jīng)作了這樣的對準(zhǔn)，使得上述修剪掩模的0°到180°的軌跡和第一次曝光時曝光的上述0°/180°過渡區(qū)對準(zhǔn)；然后對上述光阻材料顯影。
11.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中關(guān)于在上述相移掩模上提供圍繞并相鄰于上述180°相移區(qū)的補(bǔ)償過渡相移區(qū)的步驟包含這樣的步驟，即確定相鄰的180°相移區(qū)之間的實際距離，并且當(dāng)上述實際距離小于為了在各個上述180°相移區(qū)周圍提供上述實際過渡相移區(qū)所需的最小距離時，把相鄰的180°相移區(qū)結(jié)合在一起。
12.一種用權(quán)利要求2的方法制作的集成電路。
13.一種用權(quán)利要求3的方法制作的集成電路。
14.一種用權(quán)利要求4的方法制作的集成電路。
15.一種用權(quán)利要求5的方法制作的集成電路。
16.一種用權(quán)利要求6的方法制作的集成電路。
17.一種用權(quán)利要求7的方法制作的集成電路。
18.一種用權(quán)利要求8的方法制作的集成電路。
19.一種用權(quán)利要求9的方法制作的集成電路。
20.一種用權(quán)利要求10的方法制作的集成電路。
全文摘要
一種在制作集成電路中進(jìn)行多晶硅層制版的方法，它在分步重復(fù)光學(xué)工具中使用了相移掩模，其中對上述相移掩模的相位設(shè)定用這樣的技術(shù)來確定，該技術(shù)可以在不發(fā)生設(shè)定矛盾的情況下確定門圖案和活性區(qū)圖案的相交區(qū)，并可以把相交區(qū)分成各種類型的堆，其中對不同的堆采用了稍有不同的相位設(shè)定規(guī)則。
文檔編號G03F1/00GK1115876SQ9510476
公開日1996年1月31日 申請日期1995年4月22日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月18日
發(fā)明者克里斯托弗·A·斯彭斯 申請人:美商超微半導(dǎo)體股份有限公司