DE102004022329B3 - Dynamic dosage adaptation method in lithography projector, involves setting exposure amount for each light exposure area, based on difference between time set for exposing each exposure area and time set for stabilizing resist layer - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur dynamischen Dosisanpassung in einem lithographischen Projektionsapparat, insbesondere bei der Belichtung eines Halbleiterwafers, um ein Schaltungsmuster auf dem Halbleiterwafer zu erzeugen. Die Erfindung betrifft darüber hinaus einen Projektionsapparat.The The present invention relates to a method for dynamic dose adjustment in a lithographic projection apparatus, in particular in the Exposure of a semiconductor wafer to a circuit pattern on the To produce semiconductor wafers. The invention also relates a projector.
Bei der Herstellung integrierter Schaltungen werden üblicherweise auf Halbleiterwafern mit verschiedenen elektrischen Eigenschaften versehene Schichten aufgebracht. Die elektrischen Schichten werden jeweils lithographisch strukturiert. Ein lithographischer Strukturierungsschritt kann darin bestehen, einen photoempfindlichen Resist auf die Vorderseite des Halbleiterwafers aufzutragen, diesen mit einer gewünschten Struktur für die betreffende Ebene zu belichten und zu entwickeln, sowie anschließend die somit entstandene Resist-Maske in die unterliegende Schicht in einem Ätzschritt zu übertragen.at The production of integrated circuits are usually on semiconductor wafers provided with different electrical properties layers applied. The electrical layers are each lithographic structured. A lithographic patterning step can therein consist of a photosensitive resist on the front of the Apply semiconductor wafer, this with a desired Structure for to expose and develop the relevant level, and subsequently the thus resulting resist mask in the underlying layer in an etching step transferred to.
Im Zuge der sich stetig verkleinernden Strukturen bei der Herstellung von integrierten Schaltungen wachsen auch die Anforderungen an das Auflösungsvermögen bei der lithographischen Projektion. Es ist zu erwarten, dass die gegenwärtig vorherrschende optische Lithographie in Zukunft durch andere Techniken ersetzt werden wird. Bei der optischen Lithographie werden zur Zeit Wellenlängen von 193 nm oder 157 nm verwendet, was die Strukturauflösung bei der Lithographie auf etwa 60 bis 100 nm limitiert. Die Begrenzung der Strukturauflösung hängt zum einen damit zusammen, dass das Limit der gerade noch abzubildenden kleinsten Struktur proportional zur Wellenlänge des Lichts ist. Darüber hinaus wird die Qualität der Abbildung auch zunehmend durch kleine Prozessfenster eingeschränkt. So ist z. B. der zulässige Tiefenschärfenbereich ebenfalls proportional zur Wellenlänge des Lichts.in the Due to the constantly decreasing structures in the production The demands on integrated circuits are also growing Resolving power at the lithographic projection. It is expected that the currently prevalent optical lithography will be replaced by other techniques in the future will be. Optical lithography currently uses wavelengths of 193 nm or 157 nm used, which contributed to the structure resolution limited lithography to about 60 to 100 nm. The limit the structure resolution depends on a coincidence that the limit of the just yet to be imaged smallest structure is proportional to the wavelength of the light. Furthermore will the quality The figure is increasingly limited by small process windows. So is z. B. the permissible Depth of field also proportional to the wavelength of the light.
Um in der optischen Lithographie das Prozessfenster zu erhöhen, wurden in den letzten Jahren neuartige Konzepte entwickelt, wie z. B. Phasenmasken oder Projektionsapparate mit Schrägbeleuchtung. Des Weiteren ermöglichten bestimmte Maßnahmen beim Schaltungsentwurf, wie z. B. die so genannte OPC-Korrektur (Optical Proximity Correction), eine weitere Verbesserung des Prozessfensters. Insbesondere wird mit einer Doppelbelichtung, bei der mittels einer alternierenden Phasenmaske die kritische Schaltungsebene belichtet wird und nachfolgend mit Hilfe einer Trimm-Maske in einem zweiten Belichtungsschritt eventuell auftretende Phasenkonflikte beseitigt werden, eine hohe Strukturauflösung bei gleichzeitig verbessertem Prozess-Fenster erreicht. Es ist jedoch abzusehen, dass die optische Lithographie, zumindest für sehr kritische Schaltungsebenen, in der nächsten oder übernächsten Generation von Herstellungsprozessen für integrierte Schaltungen an eine Grenze stoßen wird.Around in optical lithography to increase the process window were developed in recent years novel concepts such. B. phase masks or projection apparatus with oblique illumination. Furthermore enabled certain measures in the circuit design, such. B. the so-called OPC correction (Optical Proximity Correction), a further improvement of the process window. In particular, with a double exposure, by means of a alternating phase mask illuminates the critical circuit level and subsequently using a trim mask in a second Exposure step eliminates any phase conflicts that may occur be, a high structural resolution achieved at the same time improved process window. However, it is foresee that optical lithography, at least for very critical Circuit levels, in the next or next generation of manufacturing processes for integrated Circuits come to a limit becomes.
In der Vergangenheit wurden deshalb neuartige lithographische Apparate diskutiert, die sowohl eine verbesserte Strukturauflösung als auch eine größere Tiefenschärfe aufweisen. Neben der Röntgenlithographie ist hier vor allem die Elektronenstrahl- oder Ionenstrahl-Lithographie zu nennen. Elektronen- bzw. Ionenstrahlen können mit Hilfe von elektrischen und/oder magnetischen Feldern fokussiert und abgelenkt werden. Sie eignen sich daher sowohl für das direkte Schreiben auf eine elektronenstrahlempfindliche Resist-Schicht, als auch für die Anwendung in einem Belichtungsgerät, das eine Projektionsoptik aufweist. Beim direkten Schreiben mittels eines Teilchenstrahls (Kontakt-Lithographie oder Proximity-Lithographie) kann dabei von Erfahrungen ausgegangen werden, die bereits bei der Maskenherstellung entwickelt wurden. Belichtungsgeräte, die mit einem Strahl geladener Teilchen eine Projektions-Lithographie oder Proximity-Lithographie durchführen, weisen insbesondere bei Strukturauflösungen kleiner als 100 nm eine sehr gute Abbildungsqualität und ein sehr hohes Prozessfenster auf.In The past has therefore become novel lithographic apparatuses which discussed both improved structure resolution as also have a greater depth of field. In addition to x-ray lithography Here is above all the electron beam or ion beam lithography to call. Electron or Ion beams can focused by means of electric and / or magnetic fields and be distracted. They are therefore suitable for both direct Writing on an electron beam sensitive resist layer, as well as for the application in an exposure device that has a projection optics having. When writing directly using a particle beam (Contact lithography or proximity lithography) can be used by Experiences are already assumed, which already in the mask production were developed. Exposure devices loaded with a beam Particles a projection lithography or perform proximity lithography, in particular structure resolutions smaller than 100 nm a very good picture quality and a very high process window.
Mit den stetig ansteigenden Integrationsdichten integrierter Schaltungen erhöhen sich auch die Anforderungen an die Maßhaltigkeit und an die Lagegenauigkeit einer auf das Halbleitersubstrat zu projizierenden Struktur. Insbesondere dann, wenn Schaltungsebenen mit kleinsten Strukturauflösungen übertragen werden, müssen immer striktere Toleranzgrenzen bezüglich der Ausrichtung und der Maßhaltigkeit der aktuell auf das Substrat zu projizierenden Struktur berücksichtigt werden, um die Funktionsfähigkeit der Schaltung zu gewährleisten.With the ever increasing integration densities of integrated circuits increase also the requirements for dimensional accuracy and positional accuracy a structure to be projected onto the semiconductor substrate. Especially then, when transferring circuit levels with smallest structure resolutions Need to become ever stricter tolerance limits with respect to the orientation and the dimensional stability the current structure to be projected onto the substrate be to functional to ensure the circuit.
Dichte Linien-Spalten-Muster, wie sie etwa im Bereich der Herstellung von dynamischen Speichern mit wahlfreiem Zugriff (DARM) gebildet werden, weisen beispielsweise im Bereich der ersten Schaltungsebenen Strukturelemente auf, die als kleinste Abmessung eine Linienbreite von 110, 90 oder 70 nm aufweisen. Die oberhalb dieser Ebenen gebildeten Strukturen weisen üblicherweise eine gröbere Strukturauflösung auf, so dass sich insgesamt relaxiertere Anforderungen an das Auflösungsvermögen des Projektionsapparates ergeben. Es sind selbstverständ lich auch Schaltungsentwürfe bekannt, bei denen die kritischen Schaltungsebenen in einer oberen Schicht befinden.density Line-column patterns, such as those in the field of manufacture of Dynamic Random Access Memory (DARM), have, for example, structural elements in the region of the first circuit levels on, the smallest dimension of a line width of 110, 90 or 70 nm. The structures formed above these levels usually a coarser one structural resolution so that more relaxed overall requirements for the resolution of the Projection apparatus result. It goes without saying too circuit designs known in which the critical circuit levels in an upper Layer are located.
Für den lithographischen Projektionsschritt eines dichten Linien-Spalten-Musters bei der DRAM-Herstellung wird üblicherweise für die ersten Schaltungsebenen mit Strukturelementen mit kleinsten Abmessungen ein Wafer-Scanner verwendet, der im Vergleich zu einem Wafer-Stepper ein höheres Auflösungsvermögen aufweist. Bei einem Wafer-Scanner erfolgt die Belichtung des photoempfindlichen Resists entlang eines Belichtungsschlitzes. Der Halbleiterwafer wird im Allgemeinen auf einem Substrathalter abgelegt und zur Belichtung in eine entsprechende Position gefahren. Dann wird das auf einer Maske angeordnete Schaltungsmuster sukzessive in einzelne Belichtungsfelder auf dem photoempfindlichen Resist übertragen. Dabei wird während der Belichtung eines Belichtungsfeldes der Substrathalter und die den Belichtungsschlitz definierende Blende gegeneinander verschoben. Üblicherweise beträgt die Größe eines Belichtungsfeldes etwa 26 mm × 35 mm. Die Belichtung der einzelnen Belichtungsfelder wird üblicherweise so ausgeführt, dass die Oberseite des Halbleiterwafers in ein Muster von Belichtungsfeldern in der Form einer Matrix oder eines Gitters unterteilt wird, und mit dem Wafer-Scanner bzw. dem Wafer-Stepper sukzessive gemäß einer Belichtungsabfolge belichtet werden.For the lithographic projection step of a dense line-and-column pattern in DRAM fabrication, a wafer scanner is commonly used for the first circuit levels having the smallest feature features has a higher resolution compared to a wafer stepper. In a wafer scanner, the exposure of the photosensitive resist along an exposure slot occurs. The semiconductor wafer is generally deposited on a substrate holder and moved to a corresponding position for exposure. Then, the circuit pattern arranged on a mask is successively transferred into individual exposure fields on the photosensitive resist. During the exposure of an exposure field, the substrate holder and the aperture defining the exposure slot are shifted relative to each other. Usually, the size of an exposure field is about 26 mm × 35 mm. The exposure of the individual exposure fields is usually carried out so that the upper surface of the semiconductor wafer is divided into a pattern of exposure fields in the form of a matrix or a grating, and exposed successively in accordance with an exposure sequence with the wafer scanner or the wafer stepper.
Bei modernen Technologien, beispielsweise bei der DRAM-Herstellung, wird die bei der Projektion von Strukturelementen erforderliche Genauigkeit aufgrund der kleiner werdenden Auflösungen immer weiter sinken. Derzeitige und zukünftige Prozesslinien sind somit auf Schwankungen der Maßhaltigkeit in der Lithographie sensitiv. Am deutlichsten wirkt sich das natürlich bei den kleinsten Abmessungen aus, die auch als „cri tical dimensions" oder CD bezeichnet werden. Insbesondere Resist-Lacksysteme, die bei fortschrittlichen Belichtungsanlagen mit 193 nm oder 157 nm Belichtungswellenlänge arbeiten, erweisen sich als sehr empfindlich bezüglich der Projektionsbedingungen.at modern technologies, for example in DRAM production, becomes the one required in the projection of structural elements Accuracy due to the decreasing resolutions continue to decline. Current and future Process lines are thus due to variations in dimensional accuracy in lithography sensitive. The clearest effect of course is the smallest dimensions also known as "cri tical dimensions "or CD be designated. In particular, resist coating systems that are advanced in Exposure systems operate at 193 nm or 157 nm exposure wavelength, prove to be very sensitive to the projection conditions.
In der US 2004/0029027 A1 wird ein Verfahren zur dynamischen Dosisanpassung in einem photolithographischen Projektionssystem bei der Belichtung eines Halbleiterwafers beschrieben, bei dem die Belichtungsdosis für jedes Belichtungsfeld anhand der Auswertung einer zuvor durchgeführten Belichtungsserie bestimmt wird.In US 2004/0029027 A1 discloses a method for dynamic dose adjustment in a photolithographic projection system during exposure of a semiconductor wafer in which the exposure dose for each Exposure field based on the evaluation of a previously performed exposure series is determined.
In der US 2003/0164932 A1 wird ein Verfahren zur dynamischen Dosisanpassung in einem photolithographischen Projektionssystem gezeigt, bei dem ein Belichtungsdosis anhand der Zeitdifferenz zwischen dem Auftragen der Resistschicht und dem Belichten der Resistschicht bestimmt wird.In US 2003/0164932 A1 discloses a method for dynamic dose adjustment in a photolithographic projection system, in which an exposure dose based on the time difference between the application the resist layer and the exposure of the resist layer is determined.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, das eine verbesserte Gleichförmigkeit der kleinsten Abmessungen bei der lithographischen Projektion aufweist, bzw. einen Projektionsapparat zu schaffen, der eine verbesserte Gleichförmigkeit erreicht.It It is therefore an object of the invention to provide a method which has a improved uniformity having the smallest dimensions in the lithographic projection, or to provide a projection apparatus, which improved uniformity reached.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur dynamischen Dosisanpassung in einem lithographischen Projektionsapparat bei der Belichtung eines Halbleiterwafers, um ein Schaltungsmuster auf dem Halbleiterwafer zu erzeugen, gelöst, das folgende Schritte umfasst:
- – Bereitstellen eines Halbleiterwafers;
- – Bereitstellen eines Schaltungsmusters umfassend Strukturelemente;
- – Bereitstellen eines Projektionsapparats;
- – Aufbringen einer Resistschicht auf eine Vorderseite des Halbleiterwafers;
- – Aufteilen der Vorderseite des Halbleiterwafers in eine Mehrfachanordnung von Belichtungsfeldern;
- – Zuweisen einer Belichtungsabfolge an die Mehrfachanordnung von Belichtungsfeldern;
- – Bestimmen jeweils eines ersten Zeitpunkts für jedes Belichtungsfeld, wobei die Belichtung jedes Belichtungsfeldes jeweils zu dem ersten Zeitpunkt ausgeführt wird;
- – Bestimmen eines zweiten Zeitpunkts, bei dem ein die Resistschicht stabilisierender Prozess-Schritt durchgeführt wird;
- – Zuweisen jeweils einer Belichtungsdosis für jedes Belichtungsfeld, wobei die jeweilige Belichtungsdosis anhand der Zeitdifferenz zwischen dem zweiten Zeitpunkt und dem jeweiligen ersten Zeitpunkt bestimmt wird;
- – Sukzessives Projizieren des Schaltungsmusters auf die Resistschicht in die Belichtungsfelder entsprechend der Belichtungsabfolge zu den jeweiligen ersten Zeitpunkten; und
- – Durchführen des die Resistschicht stabilisierenden Prozess-Schritts zu dem zweiten Zeitpunkt.
- - Providing a semiconductor wafer;
- Providing a circuit pattern comprising structural elements;
- - Providing a projection apparatus;
- Applying a resist layer to a front side of the semiconductor wafer;
- - dividing the front side of the semiconductor wafer into a multiple arrangement of exposure fields;
- Assigning an exposure sequence to the array of exposure fields;
- Determining a respective first time for each exposure field, the exposure of each exposure field being carried out in each case at the first time;
- Determining a second time at which a resist layer stabilizing process step is performed;
- Assigning one exposure dose for each exposure field, the respective exposure dose being determined based on the time difference between the second time and the respective first time;
- Successively projecting the circuit pattern on the resist layer into the exposure fields in accordance with the exposure sequence at the respective first times; and
- - Performing the resist layer stabilizing process step at the second time.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die Variationen der kleinsten Abmessungen von Strukturelementen zwischen dem ersten und letzten belichteten Chip auf einem Wafer zu kompensieren, indem die Variationen der Zeitdifferenz zwischen dem zweiten Zeitpunkt und dem jeweiligen ersten Zeitpunkt bestimmt wird. Dadurch lässt sich zwischen der Belichtung und einem die Resistschicht stabilisierenden Prozess-Schritt die Variation der Standzeit durch eine dynamische Regelung der Belichtungsdosis kompensieren. Entsprechende Variationen der kleinsten Abmessungen von Strukturelementen wurden im bisherigen Verfahren nicht korrigiert, sondern als Anteil im Fehlerbudget der kleinsten Strukturabmessungen akzeptiert. Die Erfindung eignet sich insbesondere bei Einsatz neuartiger Lacksysteme (z. B. für eine Belichtungswellenlänge von 157 nm), die sich unter Umständen als deutlich empfindlicher bezüglich Standzeiten erweisen als herkömmliche im UV-Bereich sensitive Resistlacke.One The basic idea of the invention is the variations of the smallest Dimensions of structural elements between the first and last exposed Compensate chip on a wafer by changing the variations of Time difference between the second time and the respective one first time is determined. This can be between the exposure and a resist layer stabilizing process step Variation of the service life by a dynamic control of the exposure dose compensate. Corresponding variations of the smallest dimensions structural elements have not been corrected in the previous process, but as part of the error budget of the smallest structural dimensions accepted. The invention is particularly suitable when using novel Paint systems (eg for an exposure wavelength of 157 nm), which may be as significantly more sensitive regarding Show lives as conventional in the UV range sensitive resist coatings.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Schritt des Durchführens des die Resistschicht stabilisierenden Prozess-Schritts ein Entwickeln der Resistschicht.In a preferred embodiment includes the step of performing of the resist layer stabilizing process step, developing the resist layer.
Gemäß dieser Ausführungsform lassen sich Variationen zwischen Belichtung eines Belichtungsfeldes und dem Entwickeln der Resistschicht durch eine dynamische Regelung kompensieren. Nach dem Entwickeln der Resistschicht treten keine zeitabhängigen Veränderungen der Strukturabmessungen auf.According to this embodiment can be variations between exposure of an exposure field and developing the resist layer by dynamic control compensate. After developing the resist layer, none occur time-dependent changes the structural dimensions.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Schritt des Durchführens des die Resistschicht stabilisierenden Prozess-Schritts ein Ausheizen der Resistschicht.In a further preferred embodiment includes the step of performing of the resist layer stabilizing process step, annealing the resist layer.
Gemäß dieser Vorgehensweise wird eine Variation infolge der Standzeit zwischen Belichtung und einem Ausheizen der Resistschicht kompensiert. Das Ausheizen der Resistschicht, auch als Post-Exposure Baking (PEB) bekannt, bewirkt, dass die Resistschicht bis zur weiteren Prozessierung, beispielsweise dem Entwickeln, stabilisiert wird. Nach dem Ausheizen der Resistschicht treten keine Variationen der Strukturabmessungen mit kleinsten Abmessungen mehr auf. Das Post-Exposure Baking wird häufig in der Technik angewendet, um den Einfluss stehender Wellen, die durch Überlagerung des einfallenden und des von der Oberfläche des Halbleiterwafers reflektierten Lichts entstehen, zu beseitigen. Das Post-Exposure Baking dient darüber hinaus auch zur chemischen Aktivierung der belichteten Bereiche der Resistschicht. Der gemäß dieser Ausführungsform durchgeführte Schritt des Ausheizens der Resistschicht erhöht folglich die Prozess-Komplexität nicht.According to this Procedure will be a variation due to the lifetime between Exposure and a heating of the resist layer compensated. The Bakeout of the resist layer, also known as Post-Exposure Baking (PEB) known causes the resist layer until further processing, for example, developing, is stabilized. After baking the resist layer does not undergo variations in the structural dimensions more on with the smallest dimensions. The post-exposure Baking is often in The technique applied to the influence of standing waves caused by superposition of the incident and reflected from the surface of the semiconductor wafer Light arise, to eliminate. Post Exposure Baking serves about that in addition to the chemical activation of the exposed areas the resist layer. The according to this Embodiment performed step Thus, annealing the resist layer does not increase the process complexity.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Schritt des Zuweisens der Belichtungsdosis für jedes Belichtungsfeld, dass die Belichtungsdosis anhand einer linearen Funktion der Zeitdifferenz zwischen dem zweiten Zeitpunkt und dem jeweiligen ersten Zeitpunkt bestimmt wird.In a further preferred embodiment includes the step of assigning the exposure dose for each Exposure box that the exposure dose based on a linear Function of the time difference between the second time and the respective one first time is determined.
Gemäß dieser Vorgehensweise kann erreicht werden, dass sich Lageungenauigkeiten aufgrund der Zeitdifferenzen zwischen dem zweiten Zeitpunkt und dem jeweiligen ersten Zeitpunkt anhand einer linearen Funktion kompensieren lassen, deren Genauigkeit oftmals zur Beseitigung der Variationen ausreichend ist.According to this Approach can be achieved that location inaccuracies due to the time differences between the second time and compensate for the respective first time using a linear function their accuracy often eliminates the variations is sufficient.
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist die lineare Funktion folgende Form auf:
Gemäß dieser Vorgehensweise werden zwei Linienbreitenänderungen zur Kompensation der kleinsten Abmessungen eingesetzt. In der Technik ist bekannt, dass eine zeitabhängige Linienbreitenänderung (proportional zur Zeitdifferenz zwischen dem zweiten Zeitpunkt und dem jeweiligen ersten Zeitpunkt) ist, wobei die Proportionalitätskonstante hier durch den Parameter a repräsentiert ist. Weiter existiert eine Linienbreitenänderung in Abhängigkeit der Belichtungsdosis, wobei als Proportionalitätskonstante hier der Parameter b verwendet wird. Daraus lässt sich die notwendige Dosiskompensation in Abhängigkeit der Standzeit (Zeitdifferenz) für den i-ten Belichtungszeitpunkt berechnen, indem beide Variationen gleichgesetzt werden. Damit ergibt sich ein einfacher Zusammenhang zwischen gemessenen Parametern der zeitabhängigen und dosisabhängigen Linienbreitenänderung und der gewünschten Stabilität der kleinsten Abmessungen bei der photolithographischen Projektion.According to this The procedure will be two line width changes for compensation the smallest dimensions used. It is known in the art that a time-dependent Linewidth variation (proportional to the time difference between the second time and the respective first time), the proportionality constant represented here by the parameter a is. Furthermore, there is a line width change depending on the exposure dose, where as proportionality constant here the parameter b is used. Leave it the necessary dose compensation depending on the service life (time difference) for the Calculate i-th exposure time by equating both variations become. This results in a simple relationship between measured parameters the time-dependent and dose-dependent Linewidth variation and the desired stability of the smallest Dimensions in the photolithographic projection.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Schritt des Zuweisens der Belichtungsdosis für jedes Belichtungsfeld, dass die Belichtungsdosis anhand einer exponentiellen Funktion der Zeitdifferenz zwischen dem zweiten Zeitpunkt und dem jeweiligen ersten Zeitpunkt bestimmt wird.In a further preferred embodiment includes the step of assigning the exposure dose for each Exposure box that uses an exponential exposure dose Function of the time difference between the second time and the determined at each first time.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Schritt des Bereitstellens des Projektionsapparats, dass der Projektionsapparat eine Lichtquelle aufweist, die geeignet ist, eine Belichtung mit einer Wellenlänge von 193 nm oder 157 nm durchzuführen.According to one another preferred embodiment the step of providing the projection apparatus comprises that the projection apparatus has a light source suitable is an exposure with a wavelength of 193 nm or 157 nm perform.
Gemäß dieser Vorgehensweise wird eine photolithographische Projektion ausgeführt, wobei eine Wellenlänge von 193 nm oder 157 nm eingesetzt wird. Dazu passende Resist-Systeme weisen unter Umständen höhere Variationen bezüglich Standzeiten zwischen Belichtung und Entwicklung (oder Ausheizen) auf. Bei diesen modernen Belichtungssystemen ist eine dynamische Do sisanpassung entsprechend der Zeitdifferenz zwischen dem ersten und dem jeweiligen zweiten Zeitpunkt besonders wichtig.According to this Procedure is carried out a photolithographic projection, wherein a wavelength of 193 nm or 157 nm is used. Matching resist systems may indicate higher Variations in service life between exposure and development (or annealing). In these modern exposure systems is a dynamic Do sisanpassung accordingly the time difference between the first and the respective second Timing is particularly important.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Schritt des Bereitstellens des Halbleiterwafers, dass der Halbleiterwafer einen Durchmesser von 200 mm oder mehr aufweist.According to one another preferred embodiment The step of providing the semiconductor wafer comprises the semiconductor wafer has a diameter of 200 mm or more.
Bei modernen Herstellungsprozessen für integrierte Schaltungen werden oftmals Halbleiterwafer mit einem Durchmesser von 200 mm oder mehr eingesetzt. Da auf einem Halbleiterwafer mit dieser Fläche eine Vielzahl von Belichtungsfeldern untergebracht werden kann, erweist sich das Verfahren zur dynamischen Dosisanpassung als besonders nützlich.Modern integrated circuit manufacturing processes often employ semiconductor wafers of 200 mm diameter or more. Since a plurality of exposure fields can be accommodated on a semiconductor wafer having this surface, the method for the dynamic dose adjustment is particularly useful.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Schritt des Bereitstellens des Schaltungsmusters, dass das Schaltungsmuster einen ersten Teil, der auf einem ersten Reticle bereitgestellt wird, und einen zweiten Teil aufweist, der auf einem zweiten Reticle bereitgestellt wird.In a further preferred embodiment The step of providing the circuit pattern comprises the circuit pattern has a first part, which is on a first reticle is provided, and a second part, which on a second reticle is provided.
Bei modernen Herstellungsprozessen werden oftmals Schaltungsmuster durch die Kombination zweier Reticle auf eine Resistschicht des Halbleiterwafers übertragen. Beispielsweise wird bei einer Doppelbelichtung mit einer alternierenden Phasenmaske oftmals der erste Teil des Schaltungsmusters entsprechend der Strukturelemente der Schaltung ausgebildet, wobei nachfolgend ein zweites Reticle bereitgestellt wird, das eine so genannte Trimm-Maske umfasst, die dazu dient, eventuelle Phasenkonflikte durch eine Nachbelichtung beseitigen zu können. Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich auch für diese Technik einsetzen, wobei die linienbreitenkritische Ab bildung die Projektion des ersten Reticles auf die Resistschicht darstellt.at Modern manufacturing processes often undergo circuit patterns transfer the combination of two reticles to a resist layer of the semiconductor wafer. For example, in a double exposure with an alternating Phase mask often the first part of the circuit pattern accordingly the structural elements of the circuit formed, wherein below a second reticle is provided, which is a so-called trim mask , which serves, possible phase conflicts by a Nachbelichtung to be able to eliminate. The inventive method let yourself also for this Use technology, the line width critical Ab education the Representation of the first reticle on the resist layer.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Schritt des Projizierens des Schaltungsmusters auf die Resistschicht, dass das erste Reticle in den Projektionsapparat eingelegt wird und dass der erste Teil des Schaltungsmusters auf die Resistschicht abgebildet wird, wobei anschließend folgende Schritte ausgeführt werden:
- – Ersetzen des Reticles durch das zweite Reticle im Projektionsapparat; und
- – sukzessives Projizieren des zweiten Teils des Schaltungsmusters auf die Resistschicht in den Belichtungsfeldern entsprechend der Belichtungsabfolge.
- Replacing the reticle with the second reticle in the projection apparatus; and
- Successively projecting the second part of the circuit pattern onto the resist layer in the exposure fields in accordance with the exposure sequence.
Gemäß dieser Vorgehensweise kann das Verfahren bei einer Doppelbelichtung mit dazwischenliegendem Reticle-Wechsel eingesetzt werden. Dies ist insbesondere bei der Herstellung von DRAM-Bausteinen wichtig, da für die ersten kritischen Ebenen eines DRAM-Bausteins häufig Phasenmasken zum Einsatz kommen, die anschließend mittels einer Trimm-Belichtung nachbelichtet werden. Bei der hochvolumigen Herstellung von DRAM-Bausteinen erweist sich das Verfahren gemäß der Erfindung als besonders nützlich.According to this The procedure can be used in a double exposure with intervening Reticle change can be used. This is especially important in the production of DRAM devices, since for the First critical layers of a DRAM device often use phase masks come, then by means of be exposed in a trim exposure. At the high volume Production of DRAM devices proves the method according to the invention as especially useful.
Die Aufgabe wird auch durch einen Projektionsapparat gelöst, der Folgendes umfasst:
- – einen Substrathalter, der geeignet ist, einen Halbleiterwafers aufzunehmen, wobei der Halbleiterwafer eine Resistschicht auf einer Vorderseite aufweist;
- – ein Mittel, um ein Schaltungsmuster umfassend Strukturelemente bereitzustellen;
- – ein Mittel, um die Vorderseite des Halbleiterwafers in eine Mehrfachanordnung von Belichtungsfeldern aufzuteilen;
- – ein Mittel, um eine Belichtungsabfolge an die Mehrfachanordnung von Belichtungsfeldern zuzuweisen;
- – ein Mittel, um das Schaltungsmuster sukzessive auf die Resistschicht in die Belichtungsfelder entsprechend der Belichtungsabfolge jeweils zu einem ersten Zeitpunkt zu projizieren;
- – ein Mittel, um einen die Resistschicht stabilisierenden Prozess-Schritt zu einem zweiten Zeitpunkt durchzuführen; und
- – ein Mittel, um jeweils eine Belichtungsdosis für jedes Belichtungsfeld zuzuweisen, wobei sich die jeweilige Belichtungsdosis anhand der Zeitdifferenz zwischen dem zweiten Zeitpunkt und dem jeweiligen ersten Zeitpunkt bestimmt.
- A substrate holder adapted to receive a semiconductor wafer, the semiconductor wafer having a resist layer on a front side;
- A means for providing a circuit pattern comprising structural elements;
- - means for dividing the front side of the semiconductor wafer into a multiple array of exposure fields;
- Means for assigning an exposure sequence to the array of exposure fields;
- - means for successively projecting the circuit pattern onto the resist layer in the exposure fields corresponding to the exposure sequence at a first time;
- A means for performing a resist layer stabilizing process step at a second time; and
- A means for respectively allocating an exposure dose for each exposure field, wherein the respective exposure dose is determined based on the time difference between the second time and the respective first time.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.advantageous Further developments of the invention are specified in the subclaims.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:The The invention will now be described with reference to the accompanying drawings. In show the drawing:
Das erfindungsgemäße Verfahren und der erfindungsgemäße Projektionsapparat werden im Folgenden für die Herstellung einer Resist-Struktur auf der Oberseite eines Halbleiterwafers erläutert. Die Erfindung lässt sich jedoch für beliebige lithographische Strukturierungen verwenden, bei denen die Zeitdifferenz zwischen Belichten und einem stabilisierenden Prozess-Schritt wichtig für die Maßhaltigkeit der abgebildeten Strukturen ist. Als Beispiel seien hier die Herstellung von lichtoptischen Speicherplatten oder von TFT-Anzeigegeräten genannt.The inventive method and the projection apparatus according to the invention are below for the production of a resist structure on top of a semiconductor wafer explained. The Invention leaves but for himself use any lithographic structuring in which the time difference between exposing and a stabilizing one Process Step important for the dimensional stability of the imaged structures. As an example, here are the production of light optical disks or of TFT display devices.
In
Der
Projektionsapparat
Das
Reticle
Die
Projektion des Schaltungsmusters wird dadurch ausgeführt, dass
der Halbleiterwafer auf dem Substrathalter
Wie
in
Das
erfindungsgemäße Verfahren
beruht nun darauf, dass die Belichtungsdosis in jedem Belichtungsfeld
Die jeweiligen ersten Zeitpunkte t1 bis tn sind beispielsweise durch eine vorherige Testbelichtung bekannt. Es ist aber auch möglich, die ersten Zeitpunkte t1 bis tn aus der Belichtungsabfolge des Projektionsapparats zu berechnen, da dieser oftmals mit einer Steuerung versehen ist, die die zeitliche Abfolge bei der Belichtung der Belichtungsfelder kontrolliert. Somit wäre es zum Beispiel möglich, die jeweiligen ersten Zeitpunkte t1 bis tn aus der Anlage mit dem Projektionsapparat auszulesen.The respective first times t1 to tn are for example by a prior test exposure known. But it is also possible that first times t1 to tn from the exposure sequence of the projection apparatus to calculate, since this is often provided with a control, the timing of exposing the exposure fields controlled. Thus would be for example, it is possible the respective first times t1 to tn from the system with the Read projection device.
Jede
Resistschicht
Die
Linienbreitenänderung
in Abhängigkeit der
Zeitdifferenz zwischen dem zweiten Zeitpunkt und dem jeweiligen
ersten Zeitpunkt, die nachfolgend als t angegeben ist, folgt also
folgender Gleichung:
Gleichzeitig
folgt die Linienbreitenänderung in
Abhängigkeit
der Dosis folgender Gleichung:
Aus diesem einfachen Modell folgt die notwendige Dosiskombination für jedes Belichtungsfeld i mit der Wartezeit t(i) durch Gleichsetzen der beiden Gleichungen.Out This simple model is followed by the necessary dose combination for each Exposure field i with the waiting time t (i) by equating the both equations.
Nach
Auflösen
nach ΔDosis
und Addieren eines konstanten Dosis-Offsets ergibt sich für die Belichtungsdosis
Dosis(i) des i-ten Belichtungsfeldes:
Gemäß der Erfindung bekommt jedes Belichtungsfeld i abhängig von t(i) eine individuelle Dosiskorrektur. Bei der Zeitdifferenz t(i) können auch Zeiten wie z. B. Reticle-Wechsel bei Mehrfachbelichtungen berücksichtigt werden. Außerdem sind unterschiedliche Dosis-Offsets möglich.According to the invention each exposure field i gets an individual depending on t (i) Dose correction. In the time difference t (i) times such. B. Reticle changes in multiple exposures are considered. Besides, they are different dose offsets possible.
Bei der bisherigen Berechnung der Dosiskorrektur wurde von einem linearen Zusammenhang der zeitlich und dosisabhängigen Linienbreitenänderungen ausgegangen. Es ist im Rahmen der Erfindung aber auch vorgesehen, diese Zusammenhänge aus einer nicht linearen Funktion (z. B. eine Exponentialfunktion) oder aus einer empirisch bestimmten Funktion abzuleiten. So ist es etwa auch denkbar, gemessene Linienbreitenänderungen tabellarisch zu erfassen und für die Dosisanpassung zu verwenden.at The previous calculation of dose correction was from a linear Connection of temporal and dose-dependent line width changes went out. It is also provided within the scope of the invention, these relationships from a non-linear function (eg an exponential function) or derive from an empirically determined function. So is For example, it is also conceivable to record measured line width changes in tabular form and for to use the dose adjustment.
In
In
einem ersten Schritt
Im
Schritt
Im
Schritt
Ausgehend
von dieser Belichtungsabfolge der Mehrfachanordnung von Belichtungsfeldern
wird im Schritt
Anschließend erfolgt
im Schritt
Im
Schritt
Anschließend wird
im Schritt
Danach
erfolgt im Schritt
Zur
automatischen Dosiskontrolle in einem Projektionsapparat
Dadurch erfolgt eine automatische Dosisanpassung in Abhängigkeit der Zeitdifferenz zwischen dem zweiten Zeitpunkt und dem jeweiligen ersten Zeitpunkt bei der Belichtung eines Belichtungsfeldes.Thereby an automatic dose adjustment takes place as a function of the time difference between the second time and the first time during the exposure of an exposure field.
- 55
- Projektionsapparatprojector
- 1010
- Substrathaltersubstrate holder
- 1212
- HalbleiterwaferSemiconductor wafer
- 1414
- Resistschichtresist layer
- 1616
- Lichtquellelight source
- 1818
- Projektionsobjektivprojection lens
- 2020
- Reticlereticle
- 2222
- Belichtungsfeldexposure field
- 24, 24'24 24 '
- Scanrichtungscanning direction
- 26, 26'26 26 '
- Schaltungsteilcircuit part
- 100 - 120100 - 120
- Verfahrensschrittesteps
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