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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft die fotolithografische Verarbeitung unter Verwendung von Subauflösungshilfsmerkmalen (SRAFs). Die vorliegende Erfindung ist insbesondere auf Tiefultraviolettlicht(DUV)-Technologien für 32 nanometer (nm) Technologieknoten und jenseits davon anwendbar.
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Hintergrund
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Zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen, wie etwa von integrierten Schaltungen, werden fotolithografische Masken verwendet. Die Masken werden gemäß den Bildern strukturiert, die z. B. auf einen Siliziumwafer zu drucken sind. Licht tritt durch die Öffnungen in der Maske hindurch und wird auf eine Fotolackschicht fokussiert, mit der der Siliziumwafer beschichtet ist. Das transmittierte und fokussierte Licht belichtet Bereiche des Fotolacks. Abhängig davon, ob der Fotolack ein Positiv- oder Negativlack ist, wird ein Entwickler verwendet, um entweder die belichteten oder unbelichteten Bereiche der Lackschicht zu entfernen. Der verbleibende Fotolack dient zum Schutz der darunterliegenden Schicht während der weiteren Verarbeitung des Wafers (beispielsweise Ätzen der freiliegenden Bereiche der darunterliegenden Schicht, Implantieren von Ionen in den Wafer usw.). Nach Durchführung des Waferherstellungsprozesses für diese Struktur kann der verbleibende Bereich der Fotolackschicht von dem darunterliegenden Substrat entfernt werden. Die auf den Fotolack gedruckte Struktur entspricht der Struktur der fotolithografischen Maske.
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Es besteht eine fortwährende Aufgabe darin, die Dichte zu Erhöhen, mit der verschiedene integrierte Schaltungsstrukturen angeordnet werden. Mit abnehmenden Technologieknoten nimmt die kritische Dimension von Merkmalen ab, die auf den Siliziumwafer zu drucken sind. In den gedruckten Strukturen treten Störungen auf, wenn die Größe der Merkmale kleiner ist als die Wellenlänge des Lichts. Zur Verringerung dieser Störungen werden der Maske zwischen den zu druckenden Merkmalen SRAFs hinzugefügt. Im Allgemeinen werden SRAFs nicht auf den Halbleiterwafer gedruckt, unterstützen jedoch einen Ausgleich der optischen Dichte der Merkmalstruktur.
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Zur Unterstützung/Verbesserung des fotolithografischen Prozesses werden SRAFs auf einer Maske in der Nähe von optischen Nahkorrektur(OPC)-Formen angeordnet. Insbesondere das Prozessfenster (PW) wird durch Anordnen von SRAFs auf einer Maske verbessert. Es ist wünschenswert eine aggressive SRAF-Einsatzstrategie zu verwenden, um die Abbildungsqualität während der Fotolithografie und auch die Strukturübertragungsimmunität gegenüber fotolithografischen Prozessvariationen zu verbessern. Eine zu aggressive Einsatzstrategie kann jedoch zu einem Drucken und Ätzen der SRAFs führen, so dass die sich die SRAFs in Defekte verwandeln, was zur zufälligen Defekterzeugung beiträgt. Dies gilt insbesondere dann, wenn ein gedruckter SRAF eine Lacklinie bildet. Darüberhinaus können mehrfach gestapelte gedruckte SRAFs auf integrierten Ebenen einen tatsächlichen elektrischen Pfad zu Signalen bilden, die das Schaltungsverhalten ändern (und sogar zerstören) können.
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Ein bekanntes Vorgehen umfasst ein Verwenden einer zweiten Belichtung zum Kürzen/Entfernen der gedruckten Hilfsmerkmale. In einigen Schichten, wie z. B. Poly in 32 nm, 28 nm und 20 nm Technologien, wurde z. B. vorgeschlagen, den erforderlichen Endentwurf auf einem gerasterten Pitch anzufertigen, auf dem die auflösungsverbessernden Technologien (RET) (Belichtungs-/Quellenverteilung) optimiert werden, insbesondere für einen bestimmten Pitch, wie in 1 dargestellt ist. Auf jeder Seite des ursprünglichen Designs 103 wurde insbesondere eine Kürzungsmaske 101 gebildet. Die Kürzungsmaske 101 umfasst druckunterstützende Merkmale 105, die hinsichtlich Dimension und Pitch dem ursprünglichen Design 103 ähneln. Da diese Technologien eine Kürzungsmaske 103 verwenden, können Unterstützungsmerkmale 105 gedruckt werden, da sie dann später unter Verwendung der Kürzungsphase entfernt werden. Obwohl es Hinweise auf den Vorteil eines Druckens von SRAFs mit diesem Prozess gibt, ist diese Technik auf Technologien mit einer Kürzungsmaske begrenzt.
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Es besteht daher ein Bedarf an einer Methodologie, die eine aggressive SRAF-Strategie mit einem SRAF-Drucken während des Fotolithografieprozesses unterstützt, ohne dass jedoch eine Kürzungsmaske erforderlich ist.
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Zusammenfassung
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum SRAF-Drucken (SSP) unter Verwendung von ätzbewussten SRAF-Druckvermeidungs(SPA)-Engines.
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In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung mit SRAFs bereitgestellt, die kleiner sind als eine Dimension, die bis zu einem Substrat durch geätzt wird.
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Zusätzliche Aspekte und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden Beschreibung ausgeführt und sind dem Fachmann zum Teil nach einem Studium des Folgenden ersichtlich oder können bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung gelernt werden. Die Vorteile der vorliegenden Erfindung können insbesondere in der Weise umgesetzt und erhalten werden, wie in den beigefügten Ansprüchen ausgeführt ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung können einige technische Effekte zum Teil durch ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung erreicht werden, wobei das Verfahren umfasst: ein Durchführen von Maske-zu-Lack-Simulationen für eine Maske mit einer Mehrzahl von Merkmalen, die auf einem Substrat zu Bilden sind, und einer Mehrzahl von SRAFs; ein Erfassen von SRAFs der Mehrzahl von SRAFs, die auf einen Lack durchgedruckt werden; ein Überprüfen von Dimensionen der erfassten SRAFs, um zu bestimmen, ob wenigstens einer der SRAFs auf das Substrat durch geätzt wird; ein Modifizieren des wenigstens einen der SRAFs; und ein Bilden der Maske, nachdem der wenigstens eine der SRAFs modifiziert wurde.
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Aspekte der Erfindung umfassen ein Durchführen der Simulationen durch: ein Durchführen einer optischen Simulation; ein Durchführen einer Lackchemiesimulation; und ein Durchführen einer Ätzprozesssimulation. Weitere Aspekte umfassen ein sequentielles Durchführen der Simulationen. Andere Aspekte umfassen ein Erzeugen eines kalibrierten SRAF-Druckmodels vor den Simulationen, das ein Vorhersagen der SRAFs ermöglicht, die auf einen Lack durchgedruckt werden. Andere Aspekte umfassen ein Erzeugen des kalibrierten SRAF-Druckmodels durch: ein Sammeln unterschiedlicher Rasterelektronenmikroskop(SEM)-Bilder von anderen SRAFs, die auf einen Lack durchgedruckt werden, und anderer SRAFs, die nicht auf den Lack durchgedruckt werden. Zusätzliche Aspekte umfassen ein Überprüfen der Dimensionen der erfassten SRAFs während eines OPC-Schritts. Weitere Aspekte umfassen ein Erhalten der SRAFs, die kleiner sind als wenigstens eine Dimensionenkontrolle, wobei die wenigstens eine Dimensionenkontrolle einen Kreis oder eine Ellipse mit einer Dimension umfasst, die geringer ist als das, was auf das Substrat durch geätzt wird, und/oder eine Linie mit einer maximalen Linienbreite, die geringer ist als das, was auf das Substrat durch geätzt wird. Ein anderer Aspekt umfasst ein Modifizieren von wenigstens einem der SRAFs durch: ein Verringern der Größe von dem wenigstens einen der SRAFs, so dass dieser kleiner ist als das, was auf das Substrat durch geätzt wird, oder durch die wenigstens eine der SRAFs von der Maske entfernt wird.
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In einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die umfasst: eine Maske mit einer Mehrzahl von Merkmalen, die auf einem Substrat zu bilden sind, und einer Mehrzahl von SRAFs, wobei die Dimensionen der SRAFs geringer sind als eine Dimension, die auf das Substrat durch geätzt wird.
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In einem anderen Aspekt der Erfindung wir ein Verfahren bereitgestellt, das umfasst: ein Simulieren lithografischer Prozesse auf einer Maske mit einer Mehrzahl von Merkmalen, die auf einem Substrat zu bilden sind, und einer Mehrzahl von SRAFs; ein Erfassen von SRAFs der Mehrzahl von SRAFs, die auf einen Lack durchgedruckt werden; ein Simulieren eines ersten Ätzprozesses auf den SRAFs, um zu bestimmen, ob wenigstens einer der SRAFs auf das Substrat durch geätzt wird; ein Modifizieren des wenigstens einem der SRAFs; und ein Bilden der Maske, nachdem der wenigstens eine der SRAFs modifiziert wurde. Weitere Aspekte umfassen ein Simulieren des Lithografieprozesses durch: ein Durchführen einer optischen Simulation; ein Durchführen einer Lackchemiesimulation; und ein Durchführen einer zweiten Ätzprozesssimulation. Ein anderer Aspekt umfasst ein sequentielles Durchführen eines Lithorgafieprozesses. Andere Aspekte umfassen ein Simulieren des ersten Ätzprozesses durch: ein Anordnen eines Ätzsimulationspunkts auf einer Lackkontur von jedem SRAF. Zusätzliche Aspekte umfassen ein Simulieren eines dritten Ätzprozesses für die Mehrzahl von Merkmale zum Bestimmen von Dichteberechnungen. Weitere Aspekte umfassen ein Simulieren des ersten Ätzprozesses durch: ein Anordnen eines Ätzsimulationspunkts auf einer entsprechenden Lackkontur von jedem Merkmal der Mehrzahl von Merkmalen und jedem SRAF der Mehrzahl von SRAFs. Andere Aspekte umfassen ein Simulieren des ersten Ätzprozesses während eines OPC-Schritts. Andere Aspekte umfassen ein Modifizieren des wenigstens einen der SRAFs durch: ein Verringern der Größe des wenigstens einen der SRAFs, so dass diese kleiner ist als das, was auf das Substrat durch geätzt wird, oder durch Entfernen des wenigstens einen der SRAFs von der Maske. Zusätzliche Aspekte umfassen ein iteratives Verringern von Dimensionen der Mehrzahl von SRAFs, bis eine maximale Größe der Mehrzahl von SRAFs erreicht wird, die auf den Lack durchgedruckt wird, aber nicht auf das Substrat durch geätzt wird.
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Zusätzliche Aspekte und technische Effekte der vorliegenden Erfindung sind dem Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich, wobei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einfach durch Darstellung des besten Modus beschrieben werden, der für die Ausführung der Erfindung als bester Modus betrachtet wird. Es wird angemerkt, dass die vorliegende Erfindung andere und verschiedene Ausführungsformen ermöglichen kann und ihre verschiedenen Details in unterschiedlichen offensichtlichen Weisen modifiziert werden können, alles ohne von der vorliegende Erfindung abzuweichen. Folglich werden die Figuren und die Beschreibung als von anschaulicher Natur und nicht als beschränkend angesehen.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Die vorliegende Erfindung wird beispielhaft und nicht beschränkend in den Figuren der beiliegenden Zeichnungen dargestellt, in welchen ähnliche Bezugszeichen ähnliche Elemente bezeichnen, und in welchen:
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1 eine schematische Ansicht eines bekannten Verfahrens zur Verwendung von Druckhilfsmerkmalen in Verbindung mit einer Kürzungsmaske darstellt;
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2 einen Prozessfluss zum Bilden einer Fotolithografiemaske unter Verwendung einer SSP-Methodologie darstellt, der einen ätzbewussten Dimensionsüberprüfungs-SPA-Engine gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst; und
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3 einen Prozessfluss zum Bilden einer Fotolithografiemaske unter Verwendung einer SSP-Methodologie darstellt, der einen ätzbewussten SRAF-Ätzsimulations-SPA-Engine gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst.
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Detaillierte Beschreibung
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In der folgenden Beschreibung wird eine Vielzahl spezifischer Details zu Erläuterungszwecken ausgeführt, um ein gründliches Verständnis von beispielhaften Ausführungsformen bereitzustellen. Es sollte jedoch erkennbar sein, dass beispielhafte Ausführungsformen ohne diese spezifischen Details oder mit einer äquivalenten Anordnung ausgeführt werden können. In anderen Fällen werden bekannte Strukturen und Vorrichtungen in blockdiagrammatischer Form dargestellt, um eine unnötige Verschleierung der beispielhaften Ausführungsformen zu vermeiden. Zusätzlich werden alle Zahlen, die Größen, Verhältnisse und numerische Eigenschaften von Bestandteilen, Reaktionsbedingungen usw., die in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet werden, sofern nicht anderweitig angegeben, als durch den Ausdruck „ungefähr” modifiziert verstanden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft und löst das gegenwärtige Problem von SRAFs, die gedruckt und geätzt werden, wodurch zu einer Erzeugung von zufälligen Defekten für einige Ebenen beigetragen wird, begleitet von aggressiv eingesetzten Hilfsmerkmalen bei der Fotolithografie. Entsprechende Defekte können bei Stapelung in integrierten Ebenen einen tatsächlichen elektrischen Pfad zu Signalen bilden, die das Schaltverhalten ändern (und sogar zerstören) können.
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Eine Methodologie gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst ein Durchführen von Masken zu Lacksimulationen für eine Maske mit einer Mehrzahl von Merkmalen, die auf einem Substrat zu bilden sind, und einer Mehrzahl von SRAFs. Es werden SRAFs der Mehrzahl von SRAFs erfasst, die auf einen Lack durchgedruckt werden. Dimensionen der erfassten SRAFs werden überprüft, um zu bestimmen, ob wenigstens einer der SRAFs auf das Substrat durchätzt. Der wenigstens eine der SRAFs wird modifiziert. Die Maske wird nach dem Modifizieren des wenigstens einen der SRAFs gebildet.
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Wieder andere Aspekte, Merkmale und technische Effekte sind dem Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich, wobei bevorzugte Ausführungsformen einfach mit Bezug auf eine Darstellung des als besten Modus erachteten Modus gezeigt und beschrieben werden. Es werden andere und verschiedene Ausführungsformen nicht ausgeschlossen und unterschiedliche Details können in verschiedenen offensichtlichen Weisen modifiziert werden. Folglich sind die Figuren und die Beschreibung als anschaulich und nicht beschränkend zu erachten.
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2 stellt einen Prozessfluss zum Bilden einer Fotolithografiemaske unter Verwendung einer SSP-Methodologie bereit, die einen ätzbewussten Dimensionenüberprüfungs-SPA-Engine gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst. Mit Bezug auf Schritt 201 werden Masken-zu-Lack-Simulationen für eine Maske mit einer Mehrzahl von Merkmalen, die auf einem Substrat zu bilden sind, und einer Mehrzahl von SRAFs durchgeführt. Die in einer sequentiellen Ordnung durchgeführten Simulationen umfassen eine optische Simulation zum Beurteilen aller Beugungs- und Abbildungseffekte der Maske in einem Lack oder einem Lackstapel; eine Lackchemiesimulation zum Beurteilen, wie die Abbildung in dem Lack auftritt; und eine Ätzprozesssimulation zum Beurteilen des finalen Druckens auf dem Substrat.
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In Schritt 203 werden SRAFs von der Maske erfasst, die auf den Lack durchgedruckt werden. Insbesondere der Erfassungsprozess umfasst ein Erzeugen eines kalibrierten SRAF-Druckmodells, beispielsweise eines kalibrierten Lackschwellkonstanten(CTR)-Modells, das zum Vorhersagen der SRAFs in der Lage ist, die auf den Lack durchgedruckt werden, vor dem Durchführen der Simulationen. Insbesondere dass kalibrierte SRAF-Druckmodell wird durch Sammeln unterschiedlicher SEM-Bilder von anderen SRAFs erzeugt, die auf einen Lack durchgedruckt werden, und anderer SRAFs, die nicht auf den Lack durchgedruckt werden.
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Mit Bezug auf Schritt 205 werden die Dimensionen der erfassten SRAFs, insbesondere die SRAFs, die durch den Lack gedruckt werden, überprüft, um zu bestimmen, ob einer oder mehrere der SRAFs auf das Substrat durch ätzt. Dieser Schritt tritt insbesondere während eines OPC-Schritts auf. In Schritt 207 werden die SRAFs dann in Schritt 209 beibehalten, wenn die SRAFs kleiner sind als wenigstens eine Kontrolldimension und demzufolge nicht auf das Substrat durchgeätzt werden. Die wenigstens eine Kontrolldimension kann z. B. einen Kreis oder eine Ellipse mit Dimensionen umfassen, die geringer sind als dass sie auf das Substrat durchgeätzt werden, und/oder eine Linie mit einer maximalen Linienbreite umfassen, die kleiner ist als das was auf das Substrat durch geätzt wird.
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Falls die erfassten SRAFs jedoch nicht kleiner sind als die wenigstens eine Kontrolldimension in Schritt 207, dann werden diese SRAFs in Schritt 211 entweder durch Verringern ihrer Größe auf weniger als eine Dimension, die auf das Substrat durch geätzt wird, durch Entfernen davon aus der Maske modifiziert. Insbesondere werden die Dimensionen der SRAFs verringert, bis eine maximale Größe erreicht wird, die auf den Lack durchgedruckt aber nicht auf das Substrat durch geätzt wird. Sind die SRAFs einmal in Schritt 211 modifiziert, kann die Maske in Schritt 213 gebildet werden.
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3 stellt einen Prozessfluss zum Bilden einer Fotolithografiemaske unter Verwendung einer SSP-Methodologie bereit, die einen SRAF-Ätzsimulations-ätzbewusste-SPA-Engine gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst. Mit Bezug auf Schritt 301 werden lithografische Prozesse auf einer Maske mit einer Mehrzahl von Merkmalen, die auf einem Substrat zu bilden sind, und einer Mehrzahl von SRAFs simuliert. Wie in 2 umfassen die lithografischen Prozesse eine optische Simulation, eine Lackchemiesimulation und einen zweiten Ätzprozess. Die Simulationen werden sequentiell auf der Maske durchgeführt.
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In Schritt 303 werden die SRAFs, die auf einen Lack durchgedruckt werden, erfasst. Ähnlich zu Schritt 203 aus 2 umfasst der Prozessfluss aus 3 ein Erzeugen eines kalibrierten SRAF-Druckmodels, beispielsweise eines CTR-Models, das zum Vorhersagen der SRAFs in der Lage ist, die auf dem Lack durchgedruckt werden, vor einem Durchführen der Simulationen. Nachfolgend wird in einem Schritt 305 ein erster Ätzprozess auf den SRAFs simuliert, die auf den Lack durchgedruckt werden, um zu bestimmen, ob wenigstens einer der SRAFs auf das Substrat durchgeätzt wird.
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Mit Bezug auf Schritt 307 wird der erste Ätzprozess durch Anordnen eines Ätzsimulationspunkts lediglich auf einer Lackkontur von jedem der SRAFs simuliert. Konsequenterweise wird für die Mehrzahl der zu bildenden Merkmale ein dritter Ätzprozess simuliert, um lediglich Dichteberechnungen der Merkmale zu bestimmen, die den ersten Ätzprozess beachtlich schneller machen. Ähnlich zu dem Dimensionenüberprüfungsbereich aus Schritt 205 in 2 wird der erste Ätzprozess gemäß Schritt 307 während eines OPC-Schritts simuliert. Insbesondere ist ein Anwenden eines Ätzsimulationspunkts nur auf jeden der SRAFs kompatibel mit gegenwärtig erhältlichen kommerziellen Ätzsimulationen und kann aufgrund der Größe der SRAFs effizient sein, da Ätzsimulationen für gewöhnlich konturbasiert sind und lithografische Druck-SRAFs als eine minimale Konturgröße aufweisend angesehen werden. Alternativ kann der erste Prozess durch Anordnen eines Ätzsimulationspunkts auf einer entsprechenden Lackkontur von jedem Merkmal der Mehrzahl von Merkmalen und von jedem SRAF der Mehrzahl von SRAFs simuliert werden (aufgrund vereinfachter Darstellung nicht gezeigt). Ein Anwenden eines Ätzsimulationspunkts überall ist jedoch rechnerisch teuer.
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In Schritt 309, falls die erste Ätzsprozesssimulation bestimmt, dass die SRAFs kleiner sind als eine Dimension, die auf das Substrat durch geätzt wird, dann werden die SRAFs in Schritt 311 auf der Maske beibehalten. Falls die erste Ätzprozesssimulation jedoch bestimmt, dass die SRAFs größer sind als eine Dimension, die auf das Substrat durch geätzt wird, dann werden die SRAFs in Schritt 313 entweder durch Kürzen ihrer Größe auf weniger als eine Dimension, die auf das Substrat durch geätzt wird, oder durch Entfernen der SRAFs von der Maske modifiziert. Ähnlich dem hinsichtlich 2 beschriebenen Prozess werden die Dimensionen der Mehrzahl von SRAFs iterativ verringert, bis eine maximale Größe erreicht wird, die auf den Lack durchgedruckt wird, jedoch nicht auf das Substrat durch geätzt wird. Sind die SRAFs einmal in Schritt 313 modifiziert, kann die Maske in Schritt 315 gebildet werden.
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Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können verschiedene technische Effekte einschließlich einer beachtlichen Verbesserung des Prozessfensters (PW) erreichen. Insbesondere die Prozessvariations(PV)-Bandweite und die Tiefe des Fokus (DoF) werden verbessert. Anhand eines Beispiels können die in den 2 und 3 diskutierten Methodologien in einem beispielhaften Anwendungsfall, in dem das PV-Band im Allgemeinen 6,5 nm und das DoF im Allgemeinen 106 mm betragen, das PV-Band auf 5,69 nm, stellt näherungsweise eine Verbesserung von 12,5%, und den DoF auf 1,38 mm vergrößern, was eine Verbesserung von ca. 30% darstellt. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in verschiedenen industriellen Anwendungen einsetzbar, wie z. B. Mikroprozessoren, Smartphones, Handys, Cellular Handsets, Set-top Boxes, DVD-Recorder und -Spieler, Automotivnavigation, Drucker, Peripherer-, Netzwerkender- und Telekommunikationsausrüstung, Spielsysteme und Digitalkameras. Die vorliegende Erfindung ist für DUV-Technologien bei 32 nm-Technologien und jenseits davon einsetzbar und ist auch auf EUV-Technologien anwendbar, da diese in der Verarbeitung nunmehr auch zunehmend SRAFs einsetzen.
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In der vorangehenden Beschreibung wird die vorliegende Erfindung mit Bezug auf besondere beispielhafte Ausführungsformen davon beschrieben. Es ist jedoch offensichtlich, dass verschiedene Modifizierungen und Änderungen daran gemacht werden können, ohne von dem breiteren Gedanken und Rahmen der vorliegenden Erfindung abzukommen, wie in den Ansprüchen ausgeführt ist. Die Beschreibung und Zeichnungen sind entsprechend als anschaulich und nicht als beschränkend zu erachten. Es wird angemerkt, dass die vorliegende Erfindung zur Verwendung unterschiedlicher weiterer Kombinationen und Ausführungsformen in der Lage ist und jegliche Änderungen oder Modifizierungen in den Bereich des Erfindungskonzepts reichen, wie hierin zum Ausdruck kommt.
