DE102007049923B4

DE102007049923B4 - Photomasken-Layoutmuster

Info

Publication number: DE102007049923B4
Application number: DE102007049923A
Authority: DE
Inventors: Kuo-Yao Cho
Original assignee: Nanya Technology Corp
Current assignee: Nanya Technology Corp
Priority date: 2007-07-24
Filing date: 2007-10-18
Publication date: 2010-10-28
Anticipated expiration: 2027-10-19
Also published as: JP4653797B2; TWI346249B; JP2009031716A; US20090029267A1; US7776496B2; DE102007049923A1; TW200905377A

Abstract

Fotomasken-Layoutmuster (100), das ein H-förmiges Muster (10) umfasst, das ein zu einem zweiten vertikalen Linienmuster (10b) paralleles erstes vertikales Linienmuster (10a) und ein horizontales Linienmuster (10c) aufweist, das die ersten und zweiten Linienmuster verbindet, wobei eine Vielzahl von dichte-Linie-Mustern (102) und Zwischenraummustern (104) in dem horizontalen Linienmuster (10c) angeordnet ist, wobei die ersten und zweiten Linienmuster (10a, 10b) dieselbe Linienbreite L aufweisen, und wobei die Linienbreite L und der Abstand S zwischen dem ersten vertikalen Linienmuster (10a) und dem zweiten vertikalen Linienmuster (10b) gleich sind (L:S = 1:1).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Fotomasken-Layoutmuster gemäß den Oberbegriffen des Anspruchs 1.
In einem Halbleiter-Herstellungsprozess wird, um ein Schaltkreislayout auf einen Halbleiterwafer zu übertragen, das Schaltkreislayout zuerst entworfen und als ein Lithographiemuster ausgebildet. Dann wird das Lithographiemuster übertragen, um ein Fotomaskenmuster zu bilden. Das Fotomaskenmuster wird dann proportional auf eine Fotolackschicht (Photoresist) übertragen, die sich auf dem Halbleiterwafer befindet.
Mit kleiner werdendem Auslegungsmuster eines Schaltkreises und aufgrund einer Auflösungsgrenze eines optischen Belichtungsgerätes tritt während des fotolithographischen Prozesses, der zum Übertragen des Fotomaskenmusters mit höherer Dichte ausgeführt wird, ein optischer Naheffekt auf. Der optische Naheffekt verursacht Fehler, wenn das Fotomaskenmuster übertragen wird, wie Rückstände (Residue) eines Nebenmerkmals in der Nähe eines rechtwinkligen Hauptmerkmals, Kantenverrundung (Corner-Rounding) eines rechten Winkels, Verkürzung des Linienendes (Line-End-Shortening) und Erhöhung/Verringerung der Linienbreite.
Um die oben erwähnten Probleme des optischen Naheffekts zu vermeiden, werden Auflösungsverbesserungstechnologie (Resolution-Enhancement-Technology) (RET) und optische Naheffektkorrektur (Optical-Proximity-Effect-Correction) (OPC) angewandt. Der OPC-Prozess verwendet ein Computer-Aided-Design (CAD) mit Belichtungsparametern und einer Berechnungssoftware zum Korrigieren des ursprünglichen Fotomaskenmusters des ursprünglichen Fotomaskenlayouts, und um ein korrigiertes Fotomaskenlayout zu erzeugen. Das korrigierte Fotomaskenlayout wird dann in einen Computer eingegeben, um eine Fotomaske herzustellen.
Der Stand der Technik des Lithographieverfahrens stößt jedoch auf Probleme, wenn ein H-förmiges Muster auf einen Wafer übertragen werden soll. Diese Probleme umfassen Bildübertragungsfehler, wie Zurückziehen (Pull-Back) des Linienmusters und verjüngter Flaschenhals (Tapered-Bottleneck).
Die EP 1241525 A2 beschreibt ein Verfahren zur optischen Nahkorrektur von Abbildungen von fotolitographischen Masken auf Wafern unter Verwendung von Streubalken. Daraus ist vorbekannt, dass parallele Anordnungen von Streubalken zwischen dazu senkrecht parallel verlaufenden Leitungen auf Fotomasken verwendet werden, um unerwünschte Proximitätseffekte bei der Abbildung der Leitungsstruktur einer Photomaske auf einem Wafer zu korrigieren. Da die Größe der Streubalken außerhalb der Auflösungsfähigkeit des Abbildungssystems liegt, werden diese Streubalken selbst nicht auf dem Wafer abgebildet.
Weiterhin zeigen die US 5821014 A , die US 2006/0070018 A1 und die US 2006/0083996 A1 Anordnungen von Streubalken in unterschiedlichen Leitungsmustern von Fotomasken.
Vor diesem Hintergrund zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, ein Verfahren zu schaffen, welches bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit für die Abbildung von H-förmigen Micromustern auf einem Wafer über die Belichtung einer entsprechenden Photomaske das Problem des Auftretens von Geometrieveränderungen durch Proximitätseffekte, wie Zwischenraumrückzug (space pull back) und Endenverkürzung (end-shortening) der linienförmigen Zwischenraummuster zwischen zwei parallelen vertikalen Linien des H-förmigen Layoutmusters, löst, ohne dass die Notwendigkeit einer optischen Nahkorrektur besteht.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1. Die Unteransprüche offenbaren bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Wie aus der unten folgenden detaillierten Beschriftung klarer zu ersehen sein wird, weist das beanspruchte Fotomasken-Layoutmuster ein H-förmiges Muster mit einem zu einem zweiten opaken Linienmuster parallelen ersten opaken Linienmuster und einer Zebrastreifen-Mittelzone auf, die die ersten und zweiten Linienmuster verbindet, wobei in der Mittelzone ein dichtes Linie-Zwischenraum-Muster angeordnet ist. Die Wiederholungsteilung des dichte-Linie-Zwischenraum-Musters ist derart außerhalb der Auflösungsgrenze eines Belichtungsgerätes, dass das durch die Mittelzone durchgehende Licht eine Belichtungsenergie aufweist, die nicht geeignet ist, auf einer Fotolackschicht eine entsprechende Linie-Zwischenraum-Abbildung zu bilden.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnungen.
Darin zeigt:
1 eine vergrößerte Draufsicht eines beispielhaften H-förmiges Layoutmusters auf einer Fotomaske.
2 eine Darstellung eines Nach-Entwickeln-Prüfungsmusters bzw. eines After-Develop-Inspect(ADI)-Musters, das über herkömmliche lithographische Prozesse von der Fotomaske von 1 auf eine Fotolackschicht auf einem Wafer übertragen worden ist.
3 eine Darstellung des veränderten Layoutmusters nach dem Einbauen der Hammerkopfmuster bzw. der Hammerhead-Muster in das H-förmige Layoutmuster.
4 eine vergrößerte Draufsicht eines verbesserten Fotomasken-Layoutmusters in Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.
5 eine Darstellung eines After-Develop-Inspect(ADI)-Musters, das über herkömmliche lithographische Prozesse von der Fotomaske von 4 auf eine Fotolackschicht auf einem Wafer übertragen worden ist.
1 ist eine vergrößerte Draufsicht eines beispielhaften H-förmigen Layoutmusters auf einer Maske. 2 stellt ein After-Develop-Inspect(ADI)-Muster dar, das von der Maske von 1 auf eine Fotolackschicht über herkömmliche lithographische Prozesse übertragen wird. Wie in 1 gezeigt, ist das gepunktete Gebiet ein opaker Chrombereich, während das frei gelassene Gebiet ein transparenter Bereich ist. In dem ursprünglich entworfenen, H-förmigen Layoutmuster 1 sind keine OPC-Hilfsmuster hinzugefügt. Jedoch weist nach der Lithographie das auf die Fotolackschicht übertragene ADI-Muster einige Fehler auf, einschließlich dem Zurückziehen des Endes des linienförmigen Musters 2 und dem verjüngten Flaschenhals auf dem linienförmigen an das H-förmige Layoutmuster 1 angrenzenden Zwischenraummuster 3. Die in 2 angegebene gestrichelte Linie bezeichnet die ideale Lage des distalen Endes des linienförmigen Musters 2. Verglichen mit der idealen Lage, kann die Abweichung auf jeder Seite ungefähr 50 nm betragen.
Herkömmlicher Weise werden OPC-Verfahren verwendet, um die oben erwähnten Probleme zu lösen. Wie in 3 gezeigt, werden zum Beispiel Hammerhead-Muster 4 in das H-förmige Layoutmuster 1 eingefügt, um das Zurückziehen des Endes des linienförmigen Musters 2 zu verringern. Jedoch können die Hammerhead-Muster 4 nicht den verjüngten Flaschenhals auf dem linienförmigen Zwischenraummuster 3 beheben. Außerdem sind die herkömmlichen OPC-Verfahren zeitaufwändig und teuer.
4 ist eine vergrößerte Draufsicht eines verbesserten Fotomasken-Layoutmusters in Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung, wobei gleichfalls das gepunktete Gebiet einen opaken Bereich, wie ein Chrommuster, darstellt, und das frei gelassene Gebiet einen transparenten Bereich oder ein transparentes Muster darstellt.
Das vorrangige Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, das wie in 4 ausgeführte Fotomasken-Layoutmuster 100 genau auf eine Fotolackschicht zu übertragen, wobei das Zurückziehen auf jeder Seite des linienförmigen Musters 12 auf einen Wert von weniger als 10 nm gesteuert werden kann. Außerdem kann das auf den linienförmigen Zwischenraummustern 14a und 14b auftretende Problem des verjüngten Flaschenhalses in der Nähe des H-förmigen Layoutmusters effektiv gelöst werden.
Wie in 4 gezeigt, umfasst das Fotomasken-Layoutmuster 100 ein H-förmiges Muster 10, das ein zu einem zweiten opaken Linienmuster 10b paralleles erstes opakes Linienmuster 10a und eine Mittelzone 10c umfasst, die die ersten und zweiten Linienmuster 10a und 10b verbindet. Die parallelen ersten und zweiten Linienmuster 10a und 10b sind entlang der y-Referenzachse angeordnet.
Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung weist das erste opake Linienmuster 10a eine Linienbreite L₁ auf, die im wesentlichen gleich der Linienbreite L₂ des zweiten opaken Linienmusters 10b ist. Zum Beispiel ist L₁ = L₂ = 0,11 μm.
Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung sind die Linienbreite L₁ des ersten opaken Linienmusters 10a, die Linienbreite L₂ des zweiten opaken Linienmusters 10b und der Zwischenraum S zwischen dem ersten opaken Linienmuster 10a und dem zweiten opaken Linienmuster 10b die gleichen. Zum Beispiel ist L₁ = L₂ = S = 0,11 μm.
Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung beträgt die Erstreckungslänge der Mittelzone 10c entlang der y-Referenzachse ungefähr 0,37 Mikrometer. Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Mittelbereich 10c ein dichte-Linie-Zwischenraum-Muster angeordnet ist, das eine Vielzahl von opaken Linien (die entlang der x-Referenzachse angeordnet sind) und Zwischenraummustern 104 zwischen den Linien 102 umfasst. Das dichte-Linie-Zwischenraum-Muster gleicht einem Zebrastreifenmuster.
Die Wiederholungsteilung des dichte-Linie-Zwischenraum-Musters ist derart außerhalb der Auflösungsgrenze eines Belichtungsgerätes, dass durch die Mittelzone 10c durchgehendes Licht eine Belichtungsenergie aufweist, die nicht geeignet ist, eine entsprechende Linie-Zwischenraum-Abbildung auf oder in einer Fotolackschicht zu bilden.
Beispielsweise kann eine solche Wiederholungsteilung kleiner als 130 nm sein, wenn ein 193 nm-Belichtungsgerät verwendet wird und keine Schrägbeleuchtung (Off-Axis-Beleuchtung) ver- wendet wird. In diesem Fall kann das Verhältnis der Linienbreite der Linie 102 und der Breite des Zwischenraummusters 104 65/65 oder 90/40 sein, ist aber nicht darauf begrenzt.
Ferner umfasst, gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung, das Fotomasken-Layoutmuster 100 ein drittes opakes Linienmuster 20a, das neben dem ersten opaken Linienmuster 10a liegt und sich gegenüber der Mittelzone 10c befindet, ein Zwischenraummuster 14a zwischen dem ersten opaken Linienmuster 10a und dem dritten opaken Linienmuster 20a, ein viertes opakes Linienmuster 20b, das neben dem zweiten opaken Linienmuster 10b liegt und sich gegenüber der Mittelzone 10c befindet, und ein Zwischenraummuster 14b zwischen dem zweiten opaken Linienmuster 10b und dem vierten opaken Linienmuster 20b.
Die Linienbreiten des ersten opaken Linienmusters 10a, des zweiten opaken Linienmusters 10b, des dritten opaken Linienmusters 20a und des vierten opaken Linienmusters 20b, die parallel zueinander sind, sind im wesentlichen dieselben. Zum Beispiel betragen die Linienbreiten des ersten opaken Linienmusters 10a, des zweiten opaken Linienmusters 10b, des dritten opaken Linienmusters 20a und des vierten opaken Linienmusters 20b, die parallel zueinander sind, 0,11 Mikrometer.
Die Linienbreiten des ersten opaken Linienmusters 10a, des zweiten opaken Linienmusters 10b, des dritten opaken Linienmusters 20a und des vierten opaken Linienmusters 20b, die parallel zueinander sind, und die Breiten der Zwischenraummuster 14a und 14b sind im wesentlichen dieselben, zum Beispiel 0,11 Mikrometer.
5 stellt ein After-Develop-Inspect(ADI)-Muster dar, das über herkömmliche lithographische Prozesse von der Fotomaske von 4 auf eine Fotolackschicht auf einem Wafer über herkömmliche lithographische Prozesse übertragen wird. Gemäß den Versuchsergebnissen kann das Zurückziehen jeder Seite des linienförmigen Musters 12 auf einen Wert von weniger als 10 nm gesteuert werden. Außerdem kann das Problem des verjüngten Flaschenhalses effektiv gelöst werden.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass ein Fotomasken-Layoutmuster 100 ein H-förmiges Muster 10 umfasst, das ein zu einem zweiten opaken Linienmuster 10b paralleles erstes opakes Linienmuster 10a und eine Mittelzone 10c aufweist, die die ersten und zweiten Linienmuster verbindet. Ein zebrastreifenähnliches dichte-Linie-Muster 102 und ein Zwischenraummuster 104 sind in der Mittelzone 10c angeordnet. Die Wiederholungsteilung der zebrastreifenähnlichen dichten Linie 102 und des Zwischenraumes 104 liegt derart außerhalb der Auflösungsgrenze eines Belichtungsgerätes, dass durch die Mittelzone 10c durchgehendes Licht eine Belichtungsenergie aufweist, die nicht geeignet ist, auf einer Fotolackschicht eine entsprechende Linie/Zwischenraum-Abbildung zu bilden.

1: H-förmiges Layoutmuster
2: linienförmiges Muster
3: linienförmiges Zwischenraummuster
4: Hammerhead-Muster
10: H-förmiges Muster
10a: erstes opakes Linienmuster
10b: zweites opakes Linienmuster
10c: Mittelzone
12: linienförmiges Muster
14a: linienförmiges Muster
14b: linienförmiges Muster
20a: opakes Linienmuster
20b: opakes Linienmuster
100: Fotomasken-Layoutmuster
102: Linie
104: Zwischenraummuster

Claims

Fotomasken-Layoutmuster (100), das ein H-förmiges Muster (10) umfasst, das ein zu einem zweiten vertikalen Linienmuster (10b) paralleles erstes vertikales Linienmuster (10a) und ein horizontales Linienmuster (10c) aufweist, das die ersten und zweiten Linienmuster verbindet, wobei eine Vielzahl von dichte-Linie-Mustern (102) und Zwischenraummustern (104) in dem horizontalen Linienmuster (10c) angeordnet ist, wobei die ersten und zweiten Linienmuster (10a, 10b) dieselbe Linienbreite L aufweisen, und wobei die Linienbreite L und der Abstand S zwischen dem ersten vertikalen Linienmuster (10a) und dem zweiten vertikalen Linienmuster (10b) gleich sind (L:S = 1:1).
Fotomasken-Layoutmuster (100) gemäß Anspruch 1, wobei eine Wiederholungsteilung des dichte-Linie-Musters (102) und des Zwischenraummusters (104) derart außerhalb der Auflösungsgrenze eines Belichtungsgerätes liegt, dass durch das horizontale Linienmuster (10c) durchgehendes Licht eine Belichtungsenergie aufweist, die nicht geeignet ist, auf einer Fotolackschicht eine entsprechende Linie-Zwischenraum-Abbildung zu bilden.
Fotomasken-Layoutmuster (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Wiederholungsteilung des dichte-Linie-Musters (102) und des Zwischenraummusters (104) geringer als 130 nm ist.
Fotomasken-Layoutmuster (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste Linienmuster (10a), das zweite Linienmuster (10b) und die dichte-Linie-Muster (102) opak sind.
Fotomasken-Layoutmuster (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Zwischenraummuster (104) transparent sind.
Fotomasken-Layoutmuster (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die dichte-Linie-Muster (102) senkrecht zu den ersten und zweiten Linienmustern (10a, 10b) sind.
Fotomasken-Layoutmuster (100) gemäß Anspruch 1, wobei die Linienbreite 0,11 Mikrometer beträgt.