CN101446756B - 光掩模及使用该光掩模制造半导体器件的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种光掩模及使用该光掩模制造半导体器件的方法，所述光掩模包括形成于线型图案(41)与岛型图案(43)之间的点型图案(45)。使用该光掩模制造半导体器件的方法改进器件的良率及生产率。
Description
技术领域
本发明整体上涉及光掩模及使用该光掩模制造半导体器件的方法。更具体地说，本发明涉及利用非对称照明器的半导体制造技术，该半导体制造技术可防止在光刻工序中在两个图案的连接部分处出现颈缩现象。
背景技术
半导体器件及集成电路的集成度变得越来越高。结果，正在进行研究以改进这些器件及电路的特性，并确保所期望的工序裕量。在半导体存储器件中，随着这种器件的存储容量增加，器件中的图案的临界尺寸减小。结果，用于在晶片上形成图案的光刻工序在微光刻工序中是重要的。
随着半导体器件的图案尺寸变小以及半导体器件的新结构的开发，分辨率增强技术已广泛地用于光刻中。在一种分辨率增强技术中，在光刻工序中使用非对称照明器(例如，偶极照明器)。当引入偶极照明器时，可将线和间距形成为更精细。图1为示出普通偶极照明器的平面图。一般而言，偶极照明器包括圆形的光保护区域1以及在X或Y方向上面向彼此的一对泛光灯单元2。由于偶极照明器为方向性的，因此通过使用偶极照明器执行曝光工序而获得的图案具有朝着一个方向增加但朝着另一方向减小的分辨率。换句话说，当泛光灯单元2沿Y方向设置时(如图1的偶极照明器所示)，X方向的图案具有增加的分辨率，而Y方向的图案具有减小的分辨率。
图2为示出传统光掩模的示意图。如图2所示，在光掩模中，线型图案11连接至岛型图案13的一侧。岛型图案13的临界尺寸(CD)为线型图案11的临界尺寸的三倍。举例而言，在岛型图案13为形成于周边电路单元中的接触垫时，线型图案11为连接至单位单元的导线(即，字线、位线或金属线)。
图3为示出利用图2的光掩模借助于光刻在半导体基板上形成的图案的平面图。如图3所示，在图2的线型图案11连接至岛型图案13的部分处出现颈缩现象a(显示在虚线圆限定的区域内)。
图4至图6示出图2的光掩模及其模拟结果。参照图4及图5，多个线型图案21及多个岛型图案23形成于光掩模的基板上。线型图案21连接至岛型图案23。
一般而言，岛型图案23为接触垫，线型图案21为导线。接触垫的CD为导线的CD的三倍。线型图案21及岛型图案23可共同形成测试图案。为了防止颈缩现象(如图3所示)，在线型图案21与岛型图案23的连接部分处(如图4中的虚线圆限定的区域“b”内所示)执行光学邻近修(OPC)。图5为图4的区域“c”(由虚线正方形限定)的放大图。如图5中的区域“c”所示，虚线25表示在OPC之前的图案布局。
使用图4的布局来形成光掩模的方法包括：在石英基板上形成遮蔽膜；用电子束光阻膜覆盖该遮蔽膜；用根据图4的布局程序化的电子枪将该光阻膜曝光且显影，以形成光阻图案；以及利用该光阻图案作为掩模来蚀刻该遮蔽膜，并移除该光阻图案以获得光掩模。
对所有必需的部件以及线型图案21与岛型图案23的连接部分执行OPC。
图6为示出用图4的光掩模借助于光刻在半导体基板上形成的图案的平面图。如图6所示，在线型图案与岛型图案连接的部分处出现颈缩现象。
图7为示出因为图2至图6所示因素以外的其它因素而导致的聚焦深度(DOF)改变的示意图。如图7所示，连续光刻会加热透镜，从而不良地改变透镜折射且不良地改变透镜的最佳焦点。结果，DOF改变。在图7中，左边的图示出在加热透镜前的最佳焦点，右边的图示出在加热透镜后的最佳焦点。如图所示，最佳焦点已发生偏移。该偏移引起短路，这种短路由于图8的颈缩现象及相邻图案之间的桥接而产生。最佳焦点的改变可引起图2至图6中所示的问题。
传统光掩模及使用传统光掩模制造半导体器件的传统方法，在具有相差三倍或以上的不同CD的两个图案之间引起颈缩现象，并且引起这两个图案的短路及其它相邻图案之间的桥接，从而使半导体器件的生产率及良率降低。
发明内容
本文公开了如下光掩模的各种实施例，所述光掩模防止在具有不同CD(例如，相差约三倍或以上)的图案之间的连接部分处出现颈缩现象。本文还公开了使用所述光掩模制造半导体器件的各种方法。
根据一个实施例，一种光掩模包括第一图案、第二图案以及设置于所述第一图案与所述第二图案之间的一个或多个点型图案。所述第一图案与所述第二图案优选具有约3倍至约104倍的CD差异。优选地，所述第一图案与所述第二图案都为线型图案与岛型图案中的一个。优选地，所述线型图案与所述岛型图案共同形成测试图案。所述第一图案与所述第二图案中都优选为导线与垫片中的一个。优选地，形成于所述第一图案与所述第二图案之间的点型图案的数目在2至30的范围内。点型图案优选随着点型图案接近于(即，移动为更接近于)所述第二图案而变长。优选地，所述点型图案之间的距离大于0且小于1F(假定1F为可通过光刻形成图案的最小宽度)。点型图案都优选具有等于或大于所述第一图案的CD与所述第二图案的CD中的较小值的长度，且相邻点型图案之间的距离优选形成为小于1F。优选地，在使用非对称照明器的光刻工序中使用所述光掩模。所述光掩模优选为二元掩模与相位反转掩模中的一个。二元掩模的遮蔽膜优选包括铬膜。相位反转掩模优选具有相位反转层与铬膜的多层结构、或相位反转层的单层结构。
根据另一实施例，一种制造半导体器件的方法包括：在半导体基板上形成基层，在所述基层上形成光阻层，以及用上述光掩模覆盖所述光阻层。所述方法还包括使所述光阻层曝光且显影以形成光阻图案。所述方法还包括用所述光阻图案作为蚀刻掩模来蚀刻所述基层，以及移除所述光阻图案以形成基层图案。
曝光步骤优选用非对称照明器来执行。
本领域技术人员在阅读下文中结合附图进行的详细描述及所附权利要求书之后将清楚地理解所公开的实施例的其它特征。
附图说明
为了更全面地理解本发明，需要参照下面的详细说明和附图，其中：
图1为示出普通偶极照明器的平面图；
图2和图3为示出传统光掩模的平面图；
图4至图6为示出图2的光掩模及其模拟结果的示意图；
图7为示出聚焦深度(DOF)的改变的示意图；
图8为示出图7的DOF的改变的相片；
图9a至图9e及图10为示出根据本发明实施例的光掩模的示意图；
图11为示出传统光掩模与根据本发明实施例的光掩模之间的比较的示意图；以及
图12为示出传统光掩模与根据本发明实施例的光掩模之间的图案对比的示意图。
本文公开的光掩模和方法可以采用各种形式的实施例，在附图中仅仅示出具体实施例(并且将在下文中进行描述)，应该理解到，本说明书旨在进行示例说明，而不是为了将本发明限制于本文所描述和示出的具体实施例。
具体实施方式
图9a至图9e为示出本发明的光掩模的实施例的示意图。这些光掩模中的每一个都包括设置于具有相差三倍或以上的不同CD的两个图案(第一图案41与第二图案43、44)之间的点型图案45。为便于说明，在图9a至图9e中不示出其它的周边图案。
第二图案43在第一图案41的延伸方向上具有为第一图案41的CD的至少约三倍、优选约3倍至约104倍的CD。可根据周边图案的位置及形状而调整点型图案45的大小及数目。然而，形成于第一图案41与第二图案43之间的点型图案45的数目优选在约2至约30的范围内。
点型图案45之间的距离“S”形成为小于可借助于光刻工序图案化的最小宽度(F)。在所示出的实施例中，距离“S”大于0且小于1F。点型图案45的宽度“W”可形成为等于或大于点型图案之间的距离“S”。优选地，宽度“W”为距离“S”的约2倍至约10倍。
点型图案45与其它上部图案或其它下部图案之间的距离形成为1F或更大。
图9a示出形成于作为第一图案的线型图案41与作为第二图案的岛型图案43之间的点型图案45。将点型图案45的宽度“W”设定为1F，将点型图案45之间的距离“S”设定为小于1F。线型图案41表示导线，岛型图案43表示垫片。
图9b示出点型图案45的宽度设定为3F且点型图案45的距离设定为小于1F的情况。
图9c示出第二图案为线型图案44的情况，线型图案44形成为朝着不同于线型图案41纵向的方向(例如，竖直方向)延伸，且具有为线型图案41的CD的至少约三倍的长度。如同图9c，可将不同于岛型图案的线型图案44用作第二图案。
图9d示出第二图案为测试图案的情况，该测试图案形成为具有为104F的CD。
图9e示出第二图案为线型图案44的情况，该线型图案44形成为在与第一图案41的延伸方向相同的方向上延伸，并且是具有为3F的CD的导线。
虽然点型图案45形成为具有与图9a至图9e中的第一图案的CD相同的CD，但本发明不限于这些图中的描述。点型图案45的长度“H”等于或大于第一图案的CD与第二图案的CD中的较小值，并且根据其位置而可以不同。举例而言，如图10所示，长度“H”可随着接近于(即，移动得更接近于)第二图案(例如，随着点型图案的一部分移动得更接近于垫片)而逐渐增加。
图10以放大图形式示出光掩模的区域“d”，该区域包括图9a至图9e中所示作为第一图案的线型图案及作为第二图案的岛型图案。图10中所示的区域“d”对应于图5的区域“b”。
参照图10，点型图案55形成于作为第一图案的线型图案51与作为第二图案的岛型图案53之间。岛型图案53为接触垫，线型图案51为导线。岛型图案53的CD为线型图案51的CD的三倍或以上、优选为约3倍至约104倍。如图9c及图9e所示，也可形成线型图案代替岛型图案53。
可以根据周边图案的位置及形状而调整点型图案55的大小及数目。然而，形成于第一图案与第二图案之间的点型图案55的数目优选在约2至约10的范围内。
图10的光掩模可为包括铬膜的二元掩模。并且该光掩模可为如下相位反转掩模，该相位反转掩模具有相位反转层与铬膜的多层结构、或作为遮蔽膜的相位反转层的单层结构。
形成光掩模(例如，图10所示的光掩模)的方法包括在石英基板上形成遮蔽膜。该遮蔽膜优选包括铬膜。该方法还包括用电子束光阻膜覆盖该遮蔽膜。如图9a-9e及图10所示，根据布局来程序化电子枪，该布局包括形成于线型图案与岛型图案之间的点型图案。该方法还包括使该光阻膜曝光且显影以形成光阻图案。该方法还包括用该光阻图案作为掩模来蚀刻该遮蔽膜以形成遮蔽图案，以及移除残余的光阻图案以获得光掩模。
光掩模包括形成于线型图案与岛型图案之间的点型图案。岛型图案的CD为线型图案的CD的至少约三倍、且优选为三倍以上及104倍或以下。
制造半导体器件的方法包括在半导体基板上形成基层，及在基层上形成光阻层。基层优选包括形成于半导体基板上的下部结构。可在形成基层之前形成硬掩模层。该方法还包括用光掩模覆盖光阻层。光掩模包括第一图案和第二图案以及设置于第一图案与第二图案之间的点型图案。合适的光掩模的实例如图10所示。该方法还包括使光阻层曝光且显影以在基层上形成光阻图案。优选用非对称照明器来执行光刻步骤(例如，曝光步骤)。非对称照明器优选为选自偶极照明器、四极照明器、交叉极照明器及类星体(quasar)中的一个。
该半导体器件制造方法还包括用光阻图案作为掩模来蚀刻基层，以及移除残余的光阻图案以形成基层图案。
图11为示出传统光掩模与根据本发明实施例的光掩模之间的比较的示意图。图11(a)示出本发明实施例的模拟结果，图11(b)示出传统技术的模拟结果。参照图11(a)，当在本发明的实施例中将点型图案形成于线型图案与岛型图案之间时，虽然在光刻过程中发生散焦，但未产生颈缩或桥接现象。散焦可能由于不正确的DOF而产生。如上所述，连续光刻可不良地改变透镜折射，从而改变DOF，因此产生散焦。参照图11(b)，传统技术在产生散焦时引起颈缩或桥接现象。然而，如图11(a)所示，虽然由于透镜折射的改变(归因于连续光刻)而产生散焦，但在作为第一图案的线型图案与作为第二图案的岛型图案之间未产生颈缩或桥接现象。结果，即使在如图7及图8中所示最佳焦点由于加热透镜而改变时，仍可防止颈缩及桥接现象。
图12为示出沿着点型图案的横截面(图10的区域“d”)及OPC图案的横截面(图4及图5中的区域“b”)截取的分辨率的曲线图。传统技术的测得对比度(“B”)是沿着图5的线X-X截取的，本发明的测得对比度(“A”)是沿着图10的线Y-Y截取的。
参照图12，图中示出在线型图案(作为第一图案)与岛型图案(作为第二图案)之间，对比度“A”低于传统技术的对比度“B”。在本发明中，即使在焦点改变时，点型图案的分辨率仍被降低以减少改变量，使得本发明对焦点改变较不敏感。结果，可防止由于散焦而产生的图案颈缩或桥接现象。
如上所述，本发明包括在线型图案与岛型图案之间形成点型图案，从而防止颈缩及桥接现象。此外，本发明增加DOF范围以防止在光刻发生散焦的情况下出现颈缩或桥接现象，从而改进半导体器件的良率及生产率。
本发明的上述实施例是示例性的而非限制性的。各种替代及等同的方式都是可行的。本发明并不限于本文所述的沉积、蚀刻、抛光、图案化步骤的类型。本发明也不限于任何特定类型的半导体器件。举例来说，本发明可以用于动态随机存取存储(DRAM)器件或非易失性存储器件。对本发明内容所作的其它增加、删减或修改是显而易见的，并且落入所附权利要求书的范围内。
本申请要求2007年11月29日提交的韩国专利申请No.10-2007-0122952的优先权，该韩国专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。
Claims (15)
1.一种光掩模，包括：
第一图案；
第二图案，所述第二图案的CD大于所述第一图案的CD；以及
多个点型图案，其设置于所述第一图案与所述第二图案之间，其中，
点型图案具有随着所述点型图案接近于所述第二图案而增加的长度，
所述第一图案的CD小于所述点型图案的CD且所述第二图案的CD大于所述点型图案的CD。
2.根据权利要求1所述的光掩模，其中，
所述第一图案与所述第二图案具有3倍至104倍的CD差异。
3.根据权利要求1所述的光掩模，其中，
所述第一图案与所述第二图案都为线型图案与岛型图案中的一个。
4.根据权利要求3所述的光掩模，其中，
所述线型图案与所述岛型图案共同形成测试图案。
5.根据权利要求1所述的光掩模，其中，
所述第一图案与所述第二图案都为导线与垫片中的一个。
6.根据权利要求1所述的光掩模，其中，
形成于所述第一图案与所述第二图案之间的点型图案的数目在2至30的范围内。
7.根据权利要求1所述的光掩模，其中，
所述点型图案之间的距离大于0且小于1F，1F为借助于光刻所能够形成的最小宽度。
8.根据权利要求1所述的光掩模，其中，
所述光掩模为二元掩模与相位反转掩模中的一个。
9.根据权利要求8所述的光掩模，其中，
所述二元掩模的遮蔽膜包括铬膜。
10.根据权利要求8所述的光掩模，其中，
所述相位反转掩模为包括相位反转层与铬膜的多层结构、或包括相位反转层的单层结构。
11.一种制造半导体器件的方法，所述方法包括：
在半导体基板上形成基层；
在所述基层上形成光阻层；
用根据权利要求1所述的光掩模覆盖所述光阻层；
使所述光阻层曝光并显影以形成光阻图案；
用所述光阻图案作为蚀刻掩模来蚀刻所述基层；以及
移除所述光阻图案以形成基层图案。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，
所述光掩模为二元掩模与相位反转掩模中的一个。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，
所述曝光步骤是用非对称照明器来执行的。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，
所述第一图案与所述第二图案都为线型图案及岛型图案中的一个。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，
所述第一图案与所述第二图案都为导线与垫片中的一个。
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