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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Es
ist bekannt, dass bei Lithographieverfahren Abbildungsfehler auftreten
können,
wenn die abzubildenden Strukturen sehr klein werden und eine kritische
Größe oder
einen kritischen Abstand zueinander aufweisen. Die kritische Größe wird
im Allgemeinen als „CD"-Wert (CD: Critical
dimension) bezeichnet.
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Darüber hinaus
können
Abbildungsfehler auftreten, wenn Strukturen so dicht nebeneinander angeordnet
werden, dass sie sich gegenseitig bei der Abbildung beeinflussen;
diese auf „Nachbarschaftseffekten" beruhenden Abbildungsfehler
können
reduziert werden, indem das Maskenlayout vorab im Hinblick auf die
auftretenden „Nachbarschaftsphänomene" modifiziert wird.
Verfahren zum Modifizieren des Maskenlayouts im Hinblick auf die
Vermeidung von Nachbarschaftseffekten werden in der Fachwelt mit dem
Begriff OPC-Verfahren (OPC: Optical proximity correction) bezeichnet.
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In
der 1 ist ein Lithographieprozess ohne
OPC-Korrektur dargestellt. Man erkennt eine Maske 10 mit
einem Maskenlayout 20, das eine gewünschte Fotolackstruktur 25 auf
einem Wafer 30 erzeugen soll. Das Maskenlayout 20 und
die gewünschte
Fotolackstruktur 25 sind bei dem Beispiel gemäß der 1 identisch. Ein Lichtstrahl 40 passiert
die Maske 10 sowie eine nachgeordnete Fokussierungslinse 50 und
fällt auf
den Wafer 30, so dass das Maskenlayout 20 auf
dem mit Fotolack beschichteten Wafer 30 abgebildet wird.
Aufgrund von Nachbarschaftseffekten kommt es im Bereich dicht benachbarter
Maskenstrukturen zu Abbildungsfehlern mit der Folge, dass die resultierende
Fotolackstruktur 60 auf dem Wafer 30 zum Teil
erheblich von dem Maskenlayout 20 und damit von der gewünschten Fotolackstruktur 25 abweicht.
Die mit dem Bezugszeichen 60 bezeichnete, auf dem Wafer 30 resultierende
Fotolackstruktur ist zur besseren Darstellung in den 1 und 2 vergrößert und schematisch unterhalb
des Wafers 30 dargestellt.
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Um
diese Abbildungsfehler zu vermeiden bzw. zu reduzieren, werden bekanntermaßen OPC-Verfahren
eingesetzt, mit denen das Maskenlayout 20 vorab derart
modifiziert wird, dass die resultierende Fotolackstruktur 60 auf
dem Wafer 30 weitestgehend der gewünschten Fotolackstruktur 25 entspricht.
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In
der 2 ist ein vorbekanntes,
in der Druckschrift „A
little light magic" (Frank
Schellenberg, IEEE Spectrum, September 2003, Seiten 34 bis 39) beschriebenes
OPC-Verfahren gezeigt, bei dem das Maskenlayout 20' gegenüber dem
ursprünglichen Maskenlayout 20 gemäß der 1 verändert ist. Das modifizierte
Maskenlayout 20' weist
Strukturveränderungen
auf, die kleiner als die optische Auflösungsgrenze sind und daher
nicht „1:1" abgebildet werden können. Trotzdem
haben diese Strukturveränderungen
Einfluss auf das Abbildungsverhalten der Maske, wie sich in der 2 unten erkennen lässt; denn
die resultierende Fotolackstruktur 60 entspricht deutlich besser
der gewünschten
Fotolackstruktur 25 als dies bei der Maske gemäß der 1 der Fall ist.
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Bei
den vorbekannten OPC-Verfahren, mit denen aus einem vorläufigen Hilfsmaskenlayout
(z. B. das Maskenlayout 20 gemäß der 1) ein „endgültiges" Maskenlayout (vgl. Maske 20' gemäß 2) gebildet wird, werden
sogenannte „regelbasierte" (rule based) und „modellbasierte" (model based) OPC-Verfahren unterschieden.
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Bei
regelbasierten OPC-Verfahren wird die Bildung des endgültigen Maskenlayouts
unter Verwendung vorab festgelegter Regeln, insbesondere Tabellen,
durchgeführt.
Als ein regelba siertes OPC-Verfahren kann beispielsweise das aus
den beiden US-Patentschriften
US 5,821,0141 A und
US 5,242,770 A bekannte Verfahren
aufgefasst werden, bei dem nach vorgegebenen festen Regeln optisch nicht
auflösbare
Hilfsstrukturen zum Maskenlayout hinzugefügt werden, um eine bessere
Anpassung der resultierenden Fotolackstruktur (Bezugszeichen
60 gemäß den
1 und
2) an die gewünschte Fotolackstruktur (Bezugszeichen
25 gemäß den
1 und
2) zu erreichen. Bei diesen Verfahren
wird also eine Maskenoptimierung nach festen Regeln durchgeführt.
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Bei
modellbasierten OPC-Verfahren wird ein Lithographie-Simulationsverfahren
durchgeführt,
bei dem der Belichtungsvorgang simuliert wird. Die simulierte resultierende
Fotolackstruktur wird mit der gewünschten Fotolackstruktur verglichen,
und es wird das Maskenlayout so lange iterativ variiert bzw. modifiziert,
bis ein „endgültiges" Maskenlayout vorliegt, mit
dem eine optimale Übereinstimmung
zwischen der simulierten Fotolackstruktur und der gewünschten
Fotolackstruktur erreicht wird. Die Lithographiesimulation wird
mit Hilfe eines beispielsweise DV-basierten Lithographiesimulators
durchgeführt,
dem ein Simulationsmodell für
den Lithographieprozess zugrunde liegt. Das Simulationsmodell wird
hierzu vorab durch „Anfitten" bzw. Anpassen von
Modellparametern an experimentelle Daten ermittelt. Die Modellparameter
können
beispielsweise durch Auswerten sogenannter OPC-Kurven für verschiedene CD-Werte
oder Strukturtypen ermittelt werden. Ein Beispiel für eine OPC-Kurve
ist in der
2A gezeigt und
wird im Zusammenhang mit der zugehörigen Figurenbeschreibung erläutert. Modellbasierte OPC-Simulatoren
bzw. OPC-Simulationsprogramme sind kommerziell erhältlich.
Beschrieben sind modellbasierte OPC-Verfahren beispielsweise in
dem Artikel „Simulation-based
proximity correction in high-volume
DRAM production" (Werner
Fischer, Ines Anke, Giorgio Schweeger, Jörg Thiele; Optical Microlithography
VIII, Christopher J. Progler, Editor, Proceedings of SPIE VOL. 4000 (2000),
Seiten 1002 bis 1009) und in der deutschen Patentschrift
DE 101 33 127 C2 .
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Unabhängig davon,
ob es sich bei einem OPC-Verfahren um ein modellbasiertes oder um
ein regelbasiertes OPC-Verfahren handelt, lassen sich OPC-Varianten
auch im Hinblick auf ihr jeweiliges Optimierungsziel unterscheiden.
Beispielsweise weisen sogenannte „Target"-OPC-Verfahren und sogenannte Prozessfenster-OPC-Verfahren,
z. B. „Defokus"-OPC-Verfahren, unterschiedliche
Optimierungsziele auf:
Target-OPC-Verfahren haben zum Ziel,
im Falle eines korrekten Einhaltens aller vorgegebenen Technologie-
bzw. Verfahrensbedingungen (z. B. Fokus, Belichtungsdosis, etc.)
das vorgegebene Zielmaß für die einzelnen
geometrischen Abmessungen der Maskenstrukturen möglichst genau zu treffen. Bei
einer Target-OPC-Variante wird also unterstellt, dass alle vorgegebenen
Prozessparameter in idealer Weise „getroffen" bzw. eingestellt und eingehalten werden.
Unter dem Begriff „Target" wird dabei die Strukturgröße der abzubildenden
Hauptstrukturen verstanden.
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Da
die Gatelänge
von Transistoren für
deren elektrisches Verhalten von entscheidender Bedeutung ist, werden
Target-OPC-Verfahren
insbesondere für
die Gateebene von Masken eingesetzt. Nachteilig bei der Target-OPC-Variante
ist jedoch, dass die vorgegebnen geometrischen Abmessungen der Maskenstrukturen
tatsächlich
nur dann eingehalten werden, wenn die vorgegebenen Prozess-Parameter quasi
exakt eingehalten werden. Kommt es zu Schwankungen der Prozessparameter,
können
zum Teil erhebliche Abweichungen zwischen den gewünschten
Maskenstrukturen bzw. Maskenabmessungen und den tatsächlich resultierenden
Maskenstrukturen bzw. Maskenabmessungen auftreten; dies kann beispielsweise
zu einem Abriss von Linien oder zu einem Kurzschluss zwischen Linien
führen.
Das resultierende Prozessfenster ist bei einem Target-OPC-Verfahren
im Allgemeinen also relativ klein.
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Prozessfenster-OPC-Verfahren,
beispielsweise Defokus-OPC-Verfahren,
hingegen haben zum Ziel, dass Prozessfenster – also den zulässigen Parameterbereich
der Prozessparameter für
den Belichtungsprozess mit der resultierenden Maske – möglichst
groß zu
machen, um auch im Falle von Prozessschwankungen das Einhalten der
Maskenspezifikationen sicherzustellen. Bei Defokus-OPC-Verfahren
wird dabei in Kauf genommen, dass das geometrische Maskenzielmaß nicht
exakt getroffen wird; es werden somit Abweichungen bewusst hingenommen,
um das Prozessfenster und damit den Toleranzbereich bei der späteren Verwendung
der Maske zu vergrößern.
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Ein
Defokus-OPC-Verfahren ist beispielsweise in der oben genannten
DE 101 33 127 C2 beschrieben.
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Bei
diesem Verfahren wird ein „fiktiver" Defokuswert vorgegeben,
der für
die Simulation des Belichtungsvorgangs zugrunde gelegt wird; dieser
Defokuswert gibt an, dass die mit der Maske zu belichtende Resiststruktur
etwas außerhalb
der optimalen Fokusebene liegt. Im Rahmen des OPC-Verfahrens wird
versucht, trotz der vermeintlich vorhandenen Defokussierung ein
optimales Abbildungsverhalten der Maske zu erreichen; es wird also
versucht, den durch die vermeintliche Defokussierung hervorgerufenen
Abbildungsfehler zu kompensieren. Dieser „Kompensationsvorgang" führt dazu,
dass die Form des Maskenlayouts in der Weise geändert wird, dass sowohl die
Linienstrukturen breiter ausgebildet als auch ein größerer Abstand
zwischen jeweils zwei benachbarten Linienstrukturen erzeugt wird.
Im Ergebnis wird somit eine Maske erhalten, mit der bei der Verwendung
einer fokussierten Belichtung die Wahrscheinlichkeit für die Ausbildung
breiterer Linienstrukturen und die Ausbildung größerer Abstände zwischen jeweils benachbarten
Linienstrukturen größer ist
als die Wahrscheinlichkeit für
die Ausbildung zu kleiner Linienstrukturen und die Ausbildung zu kleiner
Abstände
zwischen benachbarten Linienstrukturen.
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Aus
der
US 6,472,108 B1 ist
ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 bekannt. Bei diesem vorbekannten Verfahren wird zum Erzeugen eines
Abbildungsfehler vermeidenden, endgültigen Maskenlayouts für eine Maske
ein – insbesondere
gemäß einem
vorgegebenen elektrischen Schaltplan – erzeugtes, vorläufiges Hilfs-Maskenlayout in das
endgültige
Maskenlayout mit Hilfe eines modellbasierten OPC-Verfahrens überführt. Im
Rahmen des OPC-Verfahrens
werden ausschließlich
optisch abbildbare Hauptstrukturen – also die eigentlichen „Nutzstrukturen" des Maskenlayouts – modifiziert;
optisch nicht abbildbare bzw. optisch nicht auflösbare Hilfsstrukturen wie Scatterbars
bleiben im Rahmen des OPC-Verfahrens unverändert.
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Die
US 2002/00 91 985 A1 offenbart ein Verfahren zur Generierung von
Regeln, mit denen die Abbildung von Strukturen auf einem Wafer mittels Fotomasken
verbessert werden und bei dem Hilfsstrukturen in einem Zwischenraum
zwischen zwei abzubildenden Strukturen parallel zu den abzubildenden
Strukturen ausgerichtet sind und die Abstände und Breiten der Hilfsstrukturen
zur Optimierung der Abbildungseigenschaften variiert werden. Aus
der US 2002/00 91 985 A1 geht nicht hervor, dass Hauptstrukturen
in eine erste Richtung und Hilfsstrukturen in eine zweite Richtung
ausgerichtet sind, wobei sich die erste und die zweite Richtung
unterscheiden.
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Die
US 2002/01 92 570 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer
fotolithografischen Maske mit Hilfsstrukturen zur OPC-Korrektur,
mit denen eine verbesserte Designflexibilität und eine verbesserte Kontrolle über die
Streuungsintensität
ermöglicht
ist. Zu diesem Zweck verwendet die US 2002/01 92 570 A1 dabei in
Form einer Leiter angeordnete Hilfsstrukturen, die so ausgerichtet
sind, dass die Längsachse
der Hilfsstrukturen senkrecht zu einer Längsachse einer abzubildenden
Struktur weist.
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Aus
der
US 6,114,071 A ist
bekannt, dass Hilfsstrukturen zwischen abzubildenden Strukturen einer
Fotomaske ausgebildet sein können
und als dünne
Balken oder als unterbrochene Balken, so genannte "Halftone scattering
bars", auf die Fotomaske aufgebracht
werden können.
Darüber
hinaus schafft die ein
US
6,114,071 A Verfahren zur Verbesserung der Abbildungseigenschaften
einer Fotomaske, bei dem Hilfsstrukturen direkt an die Kanten abzubildender
Strukturen angesetzt sind.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Erzeugen
eines Abbildungsfehler vermeidenden, endgültigen Maskenlayouts anzugeben,
das sich besonders schnell und einfach durchführen lässt.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß durch die
kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
des erfindungsgemäßen Verfahrens
sind in Unteransprüchen
angegeben.
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Danach
ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass
im Rahmen des OPC-Verfahrens für
jede optisch nicht auflösbare
Hilfsstruktur der Gruppe jeweils derjenige Abstand zu der zugeordneten
Hauptstruktur individuell ermittelt wird, mit dem das jeweils optimale
Abbildungsverhalten des endgültigen
Maskenlayouts erreicht wird.
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Ein
wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu
sehen, dass eine erhebliche Prozessbeschleunigung gegenüber herkömmlichen
OPC-Verfahren erreicht wird; dies liegt daran, dass eine Veränderung
der Hauptstrukturen und damit einhergehend eine Aufteilung der Hauptstrukturen
in Segmente erfindungsgemäß entfällt. Gerade
die Aufteilung der Hauptstrukturen in Segmente ist nämlich relativ
zeitaufwändig.
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Ein
weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,
dass die Regeln zum Durchführen
des OPC-Verfahrens relativ einfach sind; insbesondere entfällt eine
Bestimmung von Segmentlängen,
die im Falle einer Segmentierung der Hauptstrukturen – wie bei
den vorbekannten Verfahren – sonst
nötig wäre.
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Ein
dritter wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,
dass insgesamt weniger „Shots" zur Definition der
kritischen Strukturen beim Schreiben der Maske benötigt werden;
dies ist konkret ebenfalls auf den Wegfall der Segmentierung der
Hauptstrukturen zurückzuführen. Aufgrund
der Reduktion der „Shots" wird darüber hinaus
die potentielle Gefahr der Splitterbildung (SLIVER-Bildung) an kritischen
Strukturen beim Maskenschreiben verringert. Dies soll nachfolgend
kurz näher
erläutert
werden: Masken werden üblicherweise mit
einzelnen Schüssen
(„Shots") im Elektronenstrahlverfahren
geschrieben. Diese „Shots" haben in der Regel
entweder eine rechteckige oder eine dreieckige Form. Bei positiven
Maskenlacken muss also jeder Bereich außerhalb der Strukturen in solche Rechtecke
bzw. Dreiecke zerlegt und belichtet werden. Diese Zerlegung wird
mittels einer Software durchgeführt
und ist in der Regel bei komplizierten Strukturen nicht trivial.
Je komplizierter die Struktur – z.
B. durch kleine Vorsprünge,
die durch eine OPC-Korrektur an der Struktur angebracht wurden – ist, desto
eher besteht die Gefahr, dass gewisse Teile der Struktur nur noch
mit sehr kleinen Rechtecken belichtet werden können. Diese bleiben quasi nach der
Zerlegung übrig.
Diese kleinen Rechtecke können
sehr ungünstige
Seitenverhältnisse
aufweisen. Sie haben dann starke Ähnlichkeit mit Splittern (sliver).
Diese kleinen Rechtecke können
in der Regel nur mit einer verminderten Genauigkeit platziert werden
und tragen so zu einem größeren Maskenfehler an
der Struktur bei. Wenn dagegen die Struktur nicht mehr zerlegt werden
muss, können
auch keine Splitter an ihr entstehen.
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Ein
vierter wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu
sehen, dass eine insgesamt größere Genauigkeit
beim Maskenschreiben erreicht wird, weil potentielle Fehler aufgrund
einer Segmentierung der Hauptstrukturen entfallen. Insgesamt wird
damit auch eine größere Gleichmäßigkeit
der Maskengenauigkeit über
die Gesamtmaske erreicht; der entsprechende CDU-Wert (CDU: CD uniformity – Wert)
wird also erhöht.
Zur Bestimmung des CDU-Wertes
wird die Abweichung der Struktur (CD) auf der Maske vom Layoutzielmaß gemessen.
Die Abweichung wird an verschiedenen Punkten auf der Maske bestimmt
und die Homogenität
der Abweichung über
die gesamte Maske hinweg beurteilt. Viele Shots führen in
der Regel zu einer schlechteren Homogenität auf der Maske.
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Ein
fünfter
wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,
dass Unregelmäßigkeiten
in Hauptstrukturen des Layouts – beispielsweise
sogenannte „Jogs" und „Notches" – das OPC-Verfahren nicht beeinträchtigen
können,
da die Hauptstrukturen selbst im Rahmen des OPC-Verfahrens unverändert bleiben.
Demgemäß können derartige
Unregelmäßigkeiten
auch keine Beeinträchtigung
des Prozessfensters der resultierenden Maske bewirken.
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Ein
sechster wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der
reduzierten Maskenschreibzeit und in der erhöhten Schreibgenauigkeit bei
Maskenschreibprozessen mit Negativlacken. Da sowohl die Strukturen
als auch die Hilfsstrukturen aus einfachen Rechtecken zusammengesetzt
werden können,
diese also mit jeweils nur einem „shot" definiert werden, erhöht sich
die Schreibgeschwindigkeit. Desgleichen erhöht sich die Genauigkeit, da
die Position der belichteten Strukturkante mit steigender Anzahl
der Belichtungen statistisch unsicherer wird.
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Bei
dem Verfahren ist vorgesehen, dass einer zumindest im Bereich eines
Teilstücks
in eine erste Richtung ausgerichteten Hauptstruktur des vorläufigen Hilfs-Maskenlayouts eine
Gruppe untereinander parallel verlaufender und optisch nicht auflösbarer Hilfsstrukturen
zugeordnet wird und dass die Hilfsstrukturen dieser Gruppe benachbart
zu dem Teilstück
in einer zweiten Richtung ausgerichtet werden, die sich von der
ersten Richtung unterscheidet. Beispielsweise können die nicht auflösbaren Hilfsstrukturen
senkrecht zur Hauptstruktur angeordnet werden; eine senkrechte Anordnung
nicht auflösbarer
Hilfsstrukturen ist beispielsweise aus der internationalen Patentanmeldung
WO 03/021 353 A1 bekannt.
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Zur
Optimierung des Maskenlayouts wird im Rahmen des OPC-Verfahrens für jede optisch
nicht auflösbare
Hilfsstruktur der Gruppe jeweils individuell derjenige Abstand zu
der zugeordneten Hauptstruktur ermittelt, mit dem das jeweils optimale
Abbildungsverhalten des endgültigen
Maskenlayouts erreicht wird. Mit anderen Worten wird also eine Optimierung
des Maskenlayouts dadurch erreicht, dass nicht auflösbare Hilfsstrukturen
individuell mit variablem Abstand zur jeweiligen Hauptstruktur angeordnet werden.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann auch die Länge
und/oder die Breite der optisch nicht auflösbaren Hilfsstrukturen der
Gruppe variiert werden, um ein optimales Abbildungsverhalten des
endgültigen
Maskenlayouts zu gewährleisten.
Insbesondere im Falle halbseitig isolierter Hauptstrukturen ist
es vorteilhaft, die Länge
der optisch nicht auflösbaren
Hilfsstrukturen geeignet zu wählen.
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Im
Hinblick darauf, dass sich das OPC-Verfahren besonders schnell durchführen lässt, wird
es als vorteilhaft angesehen, wenn im Rahmen des OPC-Verfahrens
die Form der optisch nicht auflösbaren
Hilfsstrukturen der Gruppe unverändert
bleibt; handelt es sich beispielsweise um rechteckförmige bzw.
balkenförmige
Hilfsstrukturen, so sollten diese ihre Rechteckform bzw. ihre Balkenform
beibehalten. Zu variieren ist in einem solchen Fall dann lediglich die
Breite der Rechtecke bzw. Balken, der Abstand der Rechtecke bzw.
Balken der Gruppe untereinander und/oder die Länge der Rechtecke bzw. Balken.
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Wie
bereits erwähnt,
können
die optisch nicht auflösbaren
Hilfsstrukturen der Gruppe senkrecht zur Längsrichtung der zugeordneten Hauptstruktur
angeordnet sein. Alternativ sind auch andere Ausrichtungen der nicht
auflösbaren
Hilfsstrukturen denkbar; beispielsweise können die optisch nicht auflösbaren Hilfsstrukturen
auch schräg zur
Längsrichtung
der zugeordneten Hauptstruktur angeordnet sein: z. B. kann sich
die Längsrichtung der
optisch nicht auflösbaren
Hilfsstrukturen in einem Winkel von ca. 45° zur Längsrichtung der zugeordneten
Hauptstruktur erstrecken.
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Bezüglich der
Ausgestaltung der Stirnkanten der Hilfsstrukturen gibt es verschiedene
Ausführungsformen:
beispielsweise können
die Stirnkanten der optisch nicht auflösbaren Hilfsstruktur jeweils senkrecht
zur Längsrichtung
der jeweiligen Hilfsstruktur verlaufen. Alternativ können die
Stirnkanten auch relativ zur Längsrichtung
der zugeordneten Hauptstruktur ausgerichtet sein; beispielsweise
können
die Stirnkanten parallel zur Längsrichtung
der jeweils zugeordneten Hauptstruktur verlaufen. Auch ist es denkbar,
dass die Stirnkanten der optisch nicht auflösbaren Hilfsstrukturen jeweils
durch zwei stirnseitige Abschlusskanten gebildet sind, die in Längsrichtung
der Hilfsstruktur spitz zulaufen; in einem solchen Fall ist es möglich, dass
zumindest eine der stirnseitigen Abschlusskanten parallel zur Längsrichtung
der zugeordneten Hauptstruktur verläuft.
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Im
Hinblick auf eine besonders schnelle und einfache Durchführung des
Verfahrens ist bevorzugt vorgesehen, dass die Platzierung der optisch
nicht auflösbaren
Hilfsstrukturen mit Hilfe eines Simulationsprogramms erfolgt.
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Das
OPC-Verfahren kann – wie
eingangs bereits erläutert – als modellbasiertes
OPC-Verfahren oder als regelbasiertes OPC-Verfahren durchgeführt werden, sei es in einer
Target-Variante
oder einer Defocus-Variante.
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Zur Erläuterung
der Erfindung zeigen
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1 eine
Darstellung eines lithografischen Prozesses ohne OPC-Korrektur,
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2 eine
Darstellung eines lithografischen Prozesses mit OPC-Korrektur nach
dem Stand der Technik,
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2A eine
Darstellung der Abhängigkeit des
CD-Wertes vom Abstand
der Maskenstrukturen untereinander („OPC-Kurve"),
-
3 ein
Ausführungsbeispiel
eines ersten vorläufigen
Hilfs-Maskenlayouts,
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4 ein
OPC-Verfahren nach dem Stand der Technik anhand des Hilfs-Maskenlayouts
gemäß 3,
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5 ein
erstes Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens
anhand des Hilfs-Maskenlayouts
gemäß 3,
-
6 ein
zweites vorläufiges
Hilfs-Maskenlayout zur Erläuterung
des ersten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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7 ein
zweites Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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8 ein
drittes Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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9 ein
viertes Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In
der 2A ist eine OPC-Kurve 70 dargestellt,
die angibt, wie sich die CD-Werte in Abhängigkeit von dem Abstand der
Hauptstrukturen zueinander, beispielsweise also bei Linien, verändern. Bei isolierten
Linien 71 ist der CD-Wert weitgehend unabhängig vom
Abstand der Strukturen zueinander. Bei mittleren, halbdichten Hauptstrukturen 72 fällt der CD-Wert in Richtung
geringerer Strukturabstände
ab, bevor er bei sehr dichten Strukturen 73 wieder deutlich
ansteigt.
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Die
OPC-Kurve 70 beschreibt dabei den CD-Wert-Verlauf auf dem
Wafer bei einem konstanten Masken-CD-Wert, der in der 2A zum
Vergleich ebenfalls eingezeichnet ist.
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In
der 3 erkennt man ein vorläufiges Hilfs-Maskenlayout 110,
das Hauptstrukturen 120, 130 sowie 140 umfasst.
Die drei Hauptstrukturen 120, 130 und 140 sind
jeweils durch Rechtecke gebildet; dabei grenzen die beiden Hauptstrukturen 120 und 130 unmittelbar
aneinander.
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In
der 4 ist anhand der Hauptstrukturen 120 und 130 gezeigt,
wie das vorläufige
Hilfs-Maskenlayout 110 gemäß 3 nach einem
vorbekannten OPC-Verfahren optimiert wird. Zunächst werden in einem ersten
Verfahrensschritt die Konturen der Hauptstrukturen 120 und 130 segmentiert;
dies ist in der 4 durch Punkte 150 beispielhaft
angedeutet. Anschließend
werden den beiden segmentierten Hauptstrukturen 120 und 130 optisch
nicht auflösbare
Hilfsstrukturen 160 in Form von Scatterbars zugeordnet.
Die Scatterbars 160 verlaufen dabei senkrecht zur Längserstreckung
der jeweiligen Hauptstruktur 120 bzw. 130.
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Um
ein optimales endgültiges
Maskenlayout zu generieren, bei dem möglichst wenig Abbildungsfehler
auftreten, werden nach folgend die Konturen in den einzelnen Segmenten
der beiden Hauptstrukturen 120' und 130' verändert bzw. verschoben. Es entstehen
dadurch modifizierte Hauptstrukturen 120' und 130', die sich von den ursprünglichen Hauptstrukturen 120 und 130 unterscheiden.
Aufgrund der Segmentierung durch die Segmente 150 ist der
Konturverlauf der Hauptstrukturen 120' und 130' nicht mehr geradlinig wie ursprünglich,
sondern mit einer Vielzahl an Kontur-Sprüngen versehen. Durch diese
Kontursprünge
wird die Weiterverarbeitung des Maskenlayouts, insbesondere das
Schreiben des Maskenlayouts auf eine Maske, erschwert, so dass unter
Umständen
Ungenauigkeiten auftreten können.
Außerdem
wird durch das Auftreten der Kontursprünge die Anzahl der beim Maskenschreiben
erforderlichen „Shots" vergrößert, so
dass die Schreibdauer beim Schreiben des endgültigen Maskenlayouts 110' deutlich vergrößert wird.
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In
der 5 ist ein Ausführungsbeispiel
für das
erfindungsgemäße Verfahren
gezeigt. Man erkennt, dass die beiden Hauptstrukturen 120 und 130 des
vorläufigen
Hilfs-Maskenlayouts 110 unverändert bleiben.
Zum Optimieren des Layouts und zur Vermeidung von Abbildungsfehlern
werden lediglich die nicht auflösbaren
Hilfsstrukturen, also die Scatterbars 160 modifiziert.
Konkret werden die Scatterbars 160 in ihrer Länge, ihrem
Abstand zur jeweils zugeordneten Hauptstruktur oder in ihrem Abstand
relativ zueinander verändert.
In der 5 ist die Variation des Abstandes zur jeweils
zugeordneten Hauptstruktur bzw. die Variation der Länge der
Scatterbars 160 durch durchgezogene Linien angedeutet;
die gestrichelten Linien zeigen die Scatterbars vor der Modifizierung.
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Die
Variation der Scatterbars 160 ist in der 6 nochmals
im Detail gezeigt. Man erkennt zwei Hauptstrukturen 300 und 310,
die einen vorgegebenen Abstand A zueinander aufweisen. Zwischen
den beiden Hauptstrukturen 300 und 310 ist eine
Gruppe 315 parallel verlaufender Scatterbars 320 angeordnet.
Die Scatterbars 320 sind jeweils senkrecht zur Längserstre ckung
der beiden Hauptstrukturen 300 und 310 angeordnet.
Zur Optimierung des Abbildungsverhaltens des endgültigen Maskenlayouts wird
der Abstand dss zwischen den Scatterbars 320 der Scatterbargruppe,
die Breite W jedes der Scatterbars sowie der Abstand d jedes Scatterbars
zu den beiden Hauptstrukturen 300 und 310 im Rahmen
eines Optimierungsverfahrens soweit modifiziert, dass im Endergebnis
ein endgültiges
Maskenlayout entsteht, das ein optimales Abbildungsverhalten aufweist.
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In
der 6 ist darüber
hinaus eine weitere Gruppe 340 mit Scatterbars 350 gezeigt,
die ebenfalls senkrecht zur Längserstreckung
der Hauptstruktur 310 verlaufen. Da in der 6 rechts
von der Hauptstruktur 310 keine weitere Hauptstruktur angeordnet
ist und demgemäß die Hauptstruktur 310 halbseitig
isoliert ist, wird eine Optimierung des Abbildungsverhaltens des
endgültigen
Maskenlayouts dadurch erreicht, dass die Länge L der Scatterbars 350 entsprechend
optimal gewählt
wird.
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Wie
sich in den 5 und 6 erkennen lässt, werden
im Rahmen des OPC-Verfahrens ausschließlich die Scatterbars modifiziert;
die Hauptstrukturen selbst bleiben jedoch unverändert.
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Anhand
der 7 wird nun ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert. Man
erkennt zwei Hauptstrukturen 600 und 610, denen
Hilfsstrukturen 640 (z. B Scatterbars) zugeordnet sind.
Im Unterschied zu dem Verfahren gemäß den 5 und 6 erstreckt
sich bei dem Verfahren gemäß der 7 die
Längsrichtung 650 der Hilfsstrukturen 640 in
einem vorgegebenen Winkel α zur
Längsrichtung 620 bzw. 630 der
Hauptstrukturen 600 und 610. Die Hilfsstrukturen 640 verlaufen
somit schräg
relativ zu den Hauptstrukturen 600 bzw. 610. Vorzugsweise
liegt der Winkelbereich des Winkels α zwischen 10 und 80 Grad. Ein
besonders günstiger Wert
ist ein Winkel von ca. 45 Grad.
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Durch
die schräge
Anordnung der Hilfsstrukturen 640 ist es möglich, den
Abstand A zwischen den Hauptstrukturen 600 und 610 kleiner
zu wählen, als
dies bei dem Verfahren gemäß der 5 bzw. 6 möglich ist.
Die Länge
L bestimmt nämlich nicht
mehr den Mindestabstand A zwischen den beiden Hauptstrukturen 600 und 610.
Je kleiner der Winkel α wird,
um so näher
können
die beiden Hauptstrukturen 600 und 610 aneinander
rücken, ohne
dass die Mindestlänge
L der Hilfsstruktur 640 eine Begrenzung darstellt. Eine
technologische Grenze wird hierbei lediglich durch den Mindestabstand
d zur jeweils benachbarten Hauptstruktur 600 bzw. 610 festgelegt.
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Man
erkennt in der 7, dass die Stirnkanten 700 der
Hilfsstrukturen 640 senkrecht zur Längsrichtung 650 der
Hilfsstrukturen verlaufen. Der Abstand d zwischen den Hilfsstrukturen 640 und
den Hauptsstrukturen 600 bzw. 610 wird somit durch
die Eckpunkte E der Hilfsstrukturen 640 festgelegt.
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Anhand
der 8 wird nun ein drittes Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren
erläutert.
Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel
gemäß 7 verlaufen
bei diesem Ausführungsbeispiel
die Stirnkanten 700 der Hilfsstrukturen 640 parallel
zur Längsrichtung 620 bzw. 630 der
jeweils zugeordneten Hauptstruktur 600 bzw. 610.
Die Hilfsstrukturen 640 bilden somit keine Rechtecke, sondern
Parallelogramme.
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In
der 9 ist ein viertes Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren
gezeigt. Bei diesem vierten Ausführungsbeispiel
verlaufen die Stirnkanten 700 der Hilfsstrukturen 640 spitz
zueinander. Dabei bilden jeweils zwei stirnseitige Abschlusskanten 710 und 720 eine
Spitze S. Eine der beiden stirnseitigen Abschlusskanten – dies ist
beispielsweise die Kante 710 – verläuft dabei parallel zur Längsrichtung 620 bzw. 630 der
benachbarten Hauptstruktur 600 bzw. 610.
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Bezüglich der
Breite w der Hilfsstrukturen 640, dem Abstand dss zwischen
den Hilfsstrukturen 640 untereinander sowie dem Abstand
d zwischen den Hilfsstrukturen 640 und der jeweils benachbarten Hauptstruktur 600 bzw. 610 ist
Folgendes zu berücksichtigen:
Der Abstand d ist jeweils möglichst
klein zu wählen,
damit der prozessfenstervergrößernde Einfluss
der Hilfsstrukturen 640 möglichst groß ist. Zu klein dürfen die
Abstände
d jedoch auch nicht sein, da eine Abbildung der Hilfsstrukturen 640 beim
Lithographieverfahren in jedem Fall vermieden werden muss. Die untere
Grenze dmin für
den Abstand d ist erfahrungsgemäß abhängig von
der Breite w der Hilfsstruktur 640 sowie von der Breite
cd1 und cd2 der benachbarten Hauptstrukturen 600 bzw. 610.
Je kleiner die Breite w der Hilfsstrukturen 640 sowie die Breite
cd1 bzw. cd2 der beiden Hauptstrukturen 600 und 610 ist,
desto kleiner kann üblicherweise
der Mindestabstand dmin gewählt
werden. Der Mindestabstand dmin ist dabei sowohl vom Belichtungsprozess
als auch vom Maskenherstellungsprozess abhängig und kann für eine vorgegebene
Technologie in der Regel einen bestimmten Wert nicht unterschreiten.
Entsprechendes gilt für
die Länge
L der Hilfsstrukturen 640: Deren Länge L kann abhängig vom
jeweiligen Maskenherstellungsprozess ebenfalls eine untere Grenze
Lmin üblicherweise
nicht unterschreiten; die untere Grenze Lmin liegt erfahrungsgemäß bei einem
Vielfachen des Mindestabstands dmin und der Mindestbreite w der
Hilfsstrukturen 640.
-
Der
Mindestabstand Amin zwischen den beiden Hauptstrukturen 600 und 610 ergibt
sich im Falle einer schrägen
Anordnung der Hilfsstrukturen 640 gemäß folgender mathematischer
Beziehung: Amin = 2·dmin + Lmin·cosα
-
Je
kleiner somit der Winkel α wird,
um so dichter können
die beiden Hauptstrukturen 600 und 610 aneinanderrücken. Bei
einem Winkel von α =
45 Grad ergibt sich somit ein Mindestabstand Amin von: Amin = 2·dmin
+ Lmin/√2
-
- 10
- Maske
- 20
- Maskenlayout
- 20'
- modifiziertes
bzw. endgültiges
Maskenlayout
- 25
- Fotolackstruktur
- 30
- Wafer
- 40
- Lichtstrahl
- 50
- Fokussierungslinse
- 60
- resultierende
Fotolackstruktur
- 70
- OPC-Kurve
- 71
- isolierte
Linien
- 72
- halbdichte
Strukturen
- 73
- sehr
dichte Strukturen
- 110
- vorläufiges Hilfs-Maskenlayout
- 120
- Hauptstruktur
- 120'
- segmentierte
Hauptstruktur
- 130
- Hauptstruktur
- 130'
- segmentierte
Hauptstruktur
- 140
- Hauptstruktur
- 150
- Segmentierung
- 160
- Scatterbars
- 300
- Hauptstruktur
- 310
- Hauptstruktur
- 315
- Gruppe
- 320
- Scatterbars
- 340
- weitere
Gruppe
- 350
- Scatterbars
- 600
- Hauptstruktur
- 610
- Hauptstruktur
- 620
- Längsrichtung
- 630
- Längsrichtung
- 640
- Scatterbar,
nichtabbildend
- 650
- Längsrichtung
- 700
- Stirnkante
- 710
- Abschlusskante
- 720
- Abschlusskante
- S
- Spitze
- E
- Eckpunkt
- A
- Abstand
zwischen den Hauptstrukturen
- Amin
- Mindestabstand
zwischen den Hauptstrukturen
- L
- Länge der
Scatterbars
- Lmin
- Mindestlänge der
Scatterbars
- d
- Abstand
Scatterbar/Hauptstruktur
- dmin
- Mindestabstand
Scatterbar/Hauptstruktur
- α
- Winkel
zwischen Längsrichtung
Scatterbar/Hauptstruktur