DE102016212959A1 - Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, sowie mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage - Google Patents

Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, sowie mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente sowie eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage. Bei einem Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente werden auf einer Maske befindliche Nutzstrukturen und auf der Maske befindliche Markerstrukturen mit einer Beleuchtungseinrichtung beleuchtet und mit einem Projektionsobjektiv auf einen mit einem Photoresist versehenen Wafer unter Erzeugung entsprechender Markerstrukturbilder und Nutzstrukturbilder abgebildet. Ein erfindungsgemäßes Verfahren weist folgende Schritte auf: Ermitteln einer Mehrzahl von jeweils unterschiedlichen Zeitpunkten zugeordneten Versatzwerten, wobei jeder dieser Versatzwerte jeweils einen zu dem betreffenden Zeitpunkt durch das Projektionsobjektiv erzeugten Versatz zwischen einem Markerstrukturbild und einem Nutzstrukturbild charakterisiert, und Positionieren der Nutzstrukturbilder in aufeinanderfolgenden Lithographieschritten relativ zueinander auf Basis dieser Versatzwerte.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente sowie eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage.
  • Stand der Technik
  • Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD’s, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z.B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
  • Um während des Lithographieprozesses beim schichtweisen Aufbau der mikrostrukturierten Bauelemente die jeweils aufeinanderfolgenden Schichten korrekt zueinander auszurichten, ist es bekannt, zusätzlich zu den eigentlichen Nutzstrukturen sogenannte Markerstrukturen auf dem Retikel vorzusehen, welche ebenso wie die Nutzstrukturen auf jeden der einzelnen „Dies“ des Wafers abgebildet werden. Um diese Hilfs- bzw. Markerstrukturen einer einfachen Messtechnik zugänglich zu machen, werden diese typischerweise wesentlich grober bzw. mit größerem Linienabstand ausgestaltet als die Nutzstrukturen. 2 veranschaulicht dies in einer lediglich schematischen Darstellung, wobei eine vergleichsweise dichte Linien aufweisende Nutzstruktur mit „P“ und eine vergleichsweise gröbere (d.h. einen größeren Abstand, vom Fachmann als „pitch“ bezeichnet, angeordnete Linien aufweisende) Markerstruktur mit „O“ bezeichnet ist.
  • Der vorstehend beschriebene Unterschied in der Größenordnung des „pitches“ zwischen den Markerstrukturen und den eigentlichen Nutzstrukturen hat bei Verwendung üblicher Beleuchtungssettings wie z.B. Dipol-Beleuchtungssettings zur Folge, dass die bei der jeweiligen Abbildung durch die jeweiligen Strukturen auf der Maske erzeugten Beugungsordnungen unterschiedliche Bereiche der Austrittspupille in der Projektionsoptik durchlaufen. Dieser Umstand ist in 3a–b veranschaulicht. Gezeigt ist jeweils links die Beleuchtungspupille mit den beiden Polen A und B einer Dipolbeleuchtung. Werden Nutzstrukturen „P“ damit beleuchtet, so ergibt sich in der Austrittspupille die in 3a rechts gezeigte Lichtverteilung durch Faltung der Beleuchtungspupille mit den Beugungsordnungen der Nutzstruktur „P“. In 3b ist rechts die entstehende Lichtverteilung in der Austrittspupille gezeigt, wenn mit derselben Beleuchtungspupille die Markerstrukturen „O“ beleuchtet werden. Mit A0, A1 und A2 sowie B0, B–1 und B–2 sind die jeweiligen Beugungsbilder in der Pupille der Projektionsoptik für die betreffende Beugungsordnung bezeichnet. Im Falle einer idealen (d.h. keinerlei Aberrationen aufweisenden) Projektionsoptik werden sowohl Nutz- als auch Markerstrukturen korrekt auf den Wafer abgebildet.
  • Ein in der Praxis auftretendes Problem ist jedoch, dass in einer realen Projektions- bzw. Abbildungsoptik vorhandene Aberrationen (z.B. aufgrund von Fertigungs- oder Justagefehlern der einzelnen optischen Komponenten als statische Einflüsse oder aufgrund von Erwärmung der optischen Komponenten oder anderweitigen Umgebungseinflüssen als dynamische Effekte) sich infolge der vorstehend beschriebenen unterschiedlichen Lage der für die Nutz- bzw. Markerstrukturen entsprechend den einzelnen Beugungsordnungen erzielten Beugungsbilder unterschiedlich auswirken (da gewissermaßen die jeweilige Wellenfront von den betreffenden Beugungsordnungen, welche von den Nutz- bzw. Markerstrukturen erzeugt werden, an unterschiedlichen Stellen „abgefragt“ wird). Dies hat wiederum – wie in 4 schematisch dargestellt ist – eine Verschiebung der auf Waferebene für die Marker- bzw. Nutzstrukturen jeweils erhaltenen Teilbilder zueinander zur Folge. Eine in der Praxis sodann erfolgende Ausrichtung der einzelnen im Lithographieprozess aufgebauten Schichten an den Markerstrukturen führt infolgedessen zu einer Fehlausrichtung der Nutzstrukturen und damit zu einem letztlich fehlerhaften Bauelement.
  • Der Einfluss der o.g. Aberrationen ist in 5a–c veranschaulicht, wobei die gestrichelte Linie in 5a und 5b jeweils den Schnitt durch eine Wellenfrontaberration andeuten soll. Kohärenz besteht nur hinsichtlich der Lichtstrahlen von Pol A untereinander sowie der Lichtstrahlen von Pol B untereinander. Der Versatz einer abgebildeten Struktur ergibt sich im Wesentlichen durch den durch die zueinander kohärenten Beugungsordnungen abgetasteten Gradienten der Wellenfront. Gemäß 5a tasten die Beugungsordnungen B0 und B–1 der Nutzstrukturen „P“ den in 5a gepunktet angedeuteten Gradienten ab, was zu dem in 5c eingezeichneten Versatz P* führt. Demgegenüber tasten die nullte Beugungsordnung B0, die (–1)-te Beugungsordnung B–1 und die (–2)-te Beugungsordnung B–2 der Markerstrukturen „O“ gemäß 5b einen größeren Gradienten ab, was zu einem in 5c mit O* gekennzeichneten Versatz führt, der sich von dem mit P* bezeichneten Versatz unterscheidet.
  • Ansätze zur Überwindung des vorstehend beschriebenen Problems beinhalten z.B. die elektronenmikroskopische Untersuchung fertig produzierter Wafer, welche jedoch deren Zerstörung zur Folge hat und zudem eine Korrektur nur in vergleichsweise großen Zeitabständen (von z.B. einem oder mehreren Tagen) und nur für jeweils nachfolgend prozessierte Wafer ermöglicht.
  • Weitere Ansätze basieren auf einer Verringerung des vorstehend beschriebenen Versatzes der jeweiligen Teilbilder von Hilfs- und Nutzstrukturen durch Anpassungen des verwendeten Beleuchtungssettings und/oder des Retikels, was jedoch letztlich eine Abweichung von den für die jeweiligen Nutzstrukturen optimalen Prozessparameter und damit im Ergebnis einen erhöhten Ausschuss bei der mikrolithographischen Produktion zur Folge hat.
  • Zum Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf James C. Wyant et al., „Basic Wavefront Aberration Theory for Optical Metrology", Chapter 1, Optical Sciences Center, University of Arizona und WYKO Corporation, Tucson, Arizona, Applied Optics and Optical Engineering, Vol. XI, Seiten 1–53, 1992 sowie Young Seog Kang et al., „Solution for high-order distortion on extreme illumination condition using computational prediction method", Optical Microlithography XXVIII, Proc. of SPIE Vol. 9426, Seiten 942608-1 bis 942608-10 verwiesen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Vor dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente sowie eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage bereitzustellen, welche eine möglichst präzise Erzeugung eines schichtweisen Aufbaus der jeweiligen Bauelemente mit erhöhtem Durchsatz und unter Vermeidung oder Reduzierung der vorstehend beschriebenen Probleme ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 bzw. die Projektionsbelichtungsanlage gemäß den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs 8 gelöst.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wobei auf einer Maske befindliche Nutzstrukturen und auf der Maske befindliche Markerstrukturen mit einer Beleuchtungseinrichtung beleuchtet und mit einem Projektionsobjektiv auf einen mit einem Photoresist versehenen Wafer unter Erzeugung entsprechender Markerstrukturbilder und Nutzstrukturbilder abgebildet werden, weist folgende Schritte auf:
    • – Ermitteln einer Mehrzahl von jeweils unterschiedlichen Zeitpunkten zugeordneten Versatzwerten, wobei jeder dieser Versatzwerte jeweils einen zu dem betreffenden Zeitpunkt durch das Projektionsobjektiv erzeugten Versatz zwischen einem Markerstrukturbild und einem Nutzstrukturbild charakterisiert; und
    • – Positionieren der Nutzstrukturbilder in aufeinanderfolgenden Lithographieschritten relativ zueinander auf Basis dieser Versatzwerte
  • Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, ausgehend von dem Prinzip des lithographischen Druckens sowohl von Nutz- als auch von Marker- bzw. Hilfsstrukturen und einer darauf basierten Optimierung der Anordnung bzw. Ausrichtung der in den einzelnen Lithographieschritten erzeugten Nutzstrukturbilder zwecks Minimierung eines unerwünschten Lateralversatzes jeweils eine zeitaufgelöste Berechnung von Wellenfrontfehlern der Abbildungsoptik vorzunehmen und die hieraus resultierende, zusätzliche Information dann bei der Ausrichtung der einzelnen Schichten im Lithographieprozess zwecks Minimierung von Overlay-Fehlern der Nutzstrukturen verschiedener Schichten zueinander zu verwenden.
  • Mit anderen Worten verfolgt die Erfindung nicht das Ziel einer möglichst optimalen bzw. „versatzlosen“ Abbildung der Markerstrukturen selbst – und benötigt somit auch keine diesbezügliche Anpassung des Beleuchtungssettings oder des Retikels – sondern akzeptiert vielmehr den jeweiligen Versatz der Markerstrukturen unabhängig von dessen Größe, solange noch überhaupt eine Abbildung der Markerstrukturen auf den Wafer stattfindet.
  • Dabei nimmt die Erfindung bewusst einen erhöhten Aufwand dahingehend in Kauf, dass die jeweilige relevante Information der Versatzwerte der einzelnen Markerstrukturbilder relativ zu den Nutzstrukturbildern in einer geeigneten Datenlogistik erfasst und bei dem schichtweisen Aufbau des im Lithographieprozess zu fertigenden Bauelements entsprechend verarbeitet werden muss. Im Gegenzug wird jedoch erfindungsgemäß insbesondere der Vorteil erzielt, dass die einzelnen Parameter des Lithographieprozesses (insbesondere die Wahl des jeweiligen Beleuchtungssettings sowie der Retikelparameter) allein hinsichtlich der Nutzstrukturen optimiert werden können mit der Folge, dass ein stabilerer mikrolithographischer Herstellungsprozess mit „größerem Prozessfenster“ sowie geringerem Ausschuss bei der Produktion realisiert werden kann.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass etwa im Vergleich zur (z.B. elektronenmikroskopischen) Untersuchung fertig hergestellter Wafer der Einfluss dynamischer Wellenfrontveränderungen bzw. Aberrationen z.B. infolge der Erwärmung optischer Komponenten (sogenanntes „Lens Heating“) deutlich schneller (d.h. auf wesentlich kürzerer Zeitskala) berücksichtigt werden kann und somit jederzeit während der einzelnen Lithographieschritte eine umgehende Berücksichtigung der durch besagte Aberrationen hervorgerufenen Versatzwerte hinsichtlich der Markerstrukturbilder unter Minimierung von Overlay-Fehlern hinsichtlich der Nutzstrukturbilder erfolgen kann. Dieser Umstand kommt insbesondere bei einem Wechsel des Beleuchtungssettings vorteilhaft zum Tragen, da die mit einem solchen Wechsel einhergehende Änderung der Maschinendynamik der Projektionsbelichtungsanlage hinsichtlich ihres Einflusses auf den Versatz der Markerstrukturbilder umgehend berücksichtigt werden kann (was mit einer in größeren zeitlichen Abständen erfolgenden elektronenmikroskopischen Waferuntersuchung nicht möglich wäre).
  • Nicht zuletzt arbeitet das erfindungsgemäße Verfahren zerstörungsfrei und erhöht auch insoweit den letztlich erzielten Durchsatz bei der Produktion der mikrostrukturierten Bauelemente.
  • Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Ermitteln der Mehrzahl von Versatzwerten zumindest teilweise auf Basis einer Messung der Wellenfrontaberration zu unterschiedlichen Zeitpunkten. Dabei kann weiter eine Ermittlung von Werten der Wellenfrontaberration zwischen diesen Zeitpunkten durch Interpolation erfolgen.
  • Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Beleuchtung der auf der Maske befindlichen Nutzstrukturen und der auf der Maske befindlichen Markerstrukturen unter Einstellung eines Dipol-Beleuchtungssettings.
  • Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Beleuchtung der auf der Maske befindlichen Nutzstrukturen und der auf der Maske befindlichen Markerstrukturen unter Einstellung eines Beleuchtungssettings, welches eine Mehrzahl von Dipolen aufweist. Dabei werden unter Dipolen abgegrenzte Bereiche in einer Pupillenebene verstanden, welche symmetrisch zur Mitte der Pupillenebene angeordnet sind.
  • Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Beleuchtung der auf der Maske befindlichen Nutzstrukturen und der auf der Maske befindlichen Markerstrukturen unter Einstellung eines Beleuchtungssettings, bei welchem sich wenigstens 90% der Gesamtintensität außerhalb eines Kreises mit dem Radius 0.7·NA, insbesondere außerhalb eines Kreises mit dem Radius 0.8·NA, weiter insbesondere außerhalb eines Kreises mit dem Radius 0.9·NA befindet, wobei NA die numerische Apertur der Beleuchtungseinrichtung bezeichnet.
  • Bei den vorstehend genannten Beleuchtungssettings (d.h. Intensitätsverteilungen in der Pupillenebene) kommen durch die Erfindung erzielte Vorteile besonders vorteilhaft zum Tragen, da bei diesen Beleuchtungssettings die Nutzstrukturen jeweils nur einen vergleichsweise geringen Anteil der Wellenfront abtasten. Zudem sind bei diesen Beleuchtungssettings Effekte der Erwärmung optischer Komponenten („Lens Heating“) besonders ausgeprägt.
  • Die Erfindung betrifft weiter eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, mit
    • – einer Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv, wobei die Beleuchtungseinrichtung im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage auf einer Maske befindliche Nutzstrukturen und auf der Maske befindliche Markerstrukturen beleuchtet und das Projektionsobjektiv diese Nutzstrukturen und Markerstrukturen auf einen mit einem Photoresist versehenen Wafer unter Erzeugung entsprechender Markerstrukturbilder und Nutzstrukturbilder abbildet;
    • – einer Einrichtung zur zeitaufgelösten Ermittlung von Wellenfrontaberrationen des Projektionsobjektivs;
    • – einer Einrichtung zur Ermittlung von Versatzwerten zwischen Markerstrukturbildern und Nutzstrukturbildern aus den ermittelten Wellenfrontaberrationen; und
    • – einer Steuereinrichtung zur Steuerung der Positionierung der Nutzstrukturbilder in nachfolgenden Lithographieschritten auf Basis dieser Versatzwerte.
  • Dabei wird von dem Begriff der zeitaufgelösten Ermittlung auch eine Ermittlung zu unterschiedlichen diskreten Zeitpunkten (d.h. nicht notwendigerweise eine zeitlich kontinuierliche Ermittlung) umfasst.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist die Einrichtung zur zeitaufgelösten Ermittlung von Wellenfrontaberrationen eine Messeinrichtung zur Messung von Wellenfrontaberrationen des Projektionsobjektivs auf.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist die Einrichtung zur zeitaufgelösten Ermittlung von Wellenfrontaberrationen eine Vorhersageeinrichtung zur modellbasierten Vorhersage von Wellenfrontaberrationen des Projektionsobjektivs auf.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Einrichtung zur Ermittlung von Versatzwerten dazu ausgelegt, für eine Mehrzahl von Markerstrukturbildern jedem dieser Markerstrukturbilder jeweils einen individuellen Versatzwert zuzuordnen.
  • Gemäß einer Ausführungsform befinden sich die Markerstrukturbilder, denen jeweils ein individueller Versatzwert zugeordnet wird, auf ein- und demselben Wafer.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, die individuellen Versatzwerte bei der Steuerung der Positionierung der Nutzstrukturbilder in nachfolgenden Lithographieschritten zu berücksichtigen.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage dazu ausgelegt, ein Verfahren mit den oben beschriebenen Merkmalen durchzuführen.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Es zeigen:
  • 1a ein Flussdiagramm zur Erläuterung des möglichen Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Ausführungsform;
  • 1b–c schematische Darstellungen zur weiteren Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
  • 25 schematische Darstellungen zur Erläuterung eines der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Problems.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Im Weiteren wird eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zunächst unter Bezugnahme auf das in 1a gezeigte Flussdiagramm beschrieben. Dabei werden auf einer Maske befindliche Nutzstrukturen und auf der Maske befindliche Markerstrukturen mit einer Beleuchtungseinrichtung einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage beleuchtet und mit einem Projektionsobjektiv der Projektionsbelichtungsanlage auf einen mit einem Photoresist versehenen Wafer unter Erzeugung entsprechender Markerstrukturbilder und Nutzstrukturbilder abgebildet.
  • Gemäß 1a erfolgt in einem Schritt S10 die zeitaufgelöste Berechnung von Wellenfrontfehlern des Projektionsobjektivs. Diese Berechnung erfolgt in für sich bekannter Weise sowie modellbasiert, wobei z.B. auf die Publikation Y. Ohmura et al.: „An aberration control of projection optics for multipatterning Lithography", Optical Microlithography XXIV, edited by Mircea V. Dusa, Proc. of SPIE Vol. 7973 (2011) sowie US 2013/0301024 A1 verwiesen wird.
  • Dabei kann durch das betreffende Modell insbesondere sowohl die Aufheizung des Projektionsobjektivs im Lithographiebetrieb als auch eine hierdurch bewirkte Modifikation der Wellenfront über die Zeit vorhergesagt werden. Diese zeitliche Information kann wiederum in eine ortsabhängige Korrektur auf dem Wafer übersetzt werden, indem die aus dem jeweiligen Wellenfrontfehler resultierende Verschiebung (Versatz) zwischen Marker- und Nutzstrukturbildern abhängig davon berechnet wird, zu welchem Zeitpunkt der betreffende Waferbereich während des Lithographieprozesses in das Belichtungsfeld der Projektionsbelichtungsanlage gelangte.
  • Erfindungsgemäß erfolgt somit zur Berücksichtigung der durch aberrationsbedingte Wellenfrontänderungen bewirkten Versatzwerte bei der Abbildung der Markerstrukturen weder eine Änderung der Wellenfronten selbst (etwa durch eine Modifikation der auf der Maske befindlichen, abzubildenden Strukturen), noch eine Anpassung des Beleuchtungssettings. Vielmehr erfolgt stattdessen eine Berechnung der betreffenden Werte des – als solcher in Kauf genommenen – Versatzes zwischen Marker- und Nutzstrukturbildern und eine dementsprechende Korrektur.
  • In 1b–c ist eine mögliche Konfiguration von Maske 10, Projektionsobjektiv und Wafer 20 zu unterschiedlichen Zeitpunkten angedeutet, wobei 1b den Schnitt durch eine Wellenfrontaberration 16 in einer Pupillenebene 15 zu einem Zeitpunkt t1 und 1c den Schnitt durch eine Wellenfrontaberration 17 zu einem späteren Zeitpunkt tN andeutet. Die unterschiedlichen Wellenfrontaberrationen führen nun, wie eingangs bereits anhand von 5a5c erläutert, zu unterschiedlichen Versatzwerten zwischen Nutz- und Markerstrukturbild. Über die Zeit bewegt sich der Wafer 20 unter dem Projektionsobjektiv z.B. wie in 1b–c angedeutet mäanderförmig. Dadurch erfahren die Strukturen in einem Belichtungsfeld 21 gemäß 1b zum Zeitpunkt t1 einen anderen Versatz als die Strukturen in einem Belichtungsfeld 22 gemäß 1c zum Zeitpunkt tN. Die zeitliche Aberration hat sich in einen räumlichen Verlauf des Versatzes zwischen Nutz- und Markerstrukturbild übersetzt.
  • Die Erfindung beinhaltet insbesondere eine Individualisierung hinsichtlich der einzelnen Markerstrukturen, da der für jede einzelne der Markerstrukturen jeweils individuell wirkende Wellenfrontfehler bzw. der hieraus resultierende Versatz bei der Ausrichtung der Nutzstrukturen entsprechend berücksichtigt wird.
  • Im Schritt S20 werden sowohl Nutz- als auch Hilfsstrukturen im jeweils aktuellen (n-ten) Lithographieschritt gedruckt. Im Schritt S30 erfolgt basierend auf den berechneten Wellenfrontfehlern die Zuordnung jeweils eines Versatzwertes zu jedem der Markerstrukturbilder, wobei der betreffende Versatzwert den Versatz zwischen dem jeweiligen Markerstrukturbild und einem Nutzstrukturbild charakterisiert.
  • Gemäß Schritt S40 erfolgt das lithographische Drucken der Nutz- und Hilfsstrukturen im nachfolgenden, (n + 1)-ten Lithographieschritt unter Berücksichtigung dieser Versatzwerte, wodurch die Nutzstrukturen im optimalen Fall ohne (bzw. nur mit einem gewünschten) Versatz gegenüber den im vorangegangenen Lithographieschritt gedruckten Nutzstrukturen erzeugt werden.
  • Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2013/0301024 A1 [0038]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • James C. Wyant et al., „Basic Wavefront Aberration Theory for Optical Metrology“, Chapter 1, Optical Sciences Center, University of Arizona und WYKO Corporation, Tucson, Arizona, Applied Optics and Optical Engineering, Vol. XI, Seiten 1–53, 1992 [0009]
    • Young Seog Kang et al., „Solution for high-order distortion on extreme illumination condition using computational prediction method“, Optical Microlithography XXVIII, Proc. of SPIE Vol. 9426, Seiten 942608-1 bis 942608-10 [0009]
    • Y. Ohmura et al.: „An aberration control of projection optics for multipatterning Lithography“, Optical Microlithography XXIV, edited by Mircea V. Dusa, Proc. of SPIE Vol. 7973 (2011) [0038]

Claims (14)

  1. Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wobei auf einer Maske befindliche Nutzstrukturen und auf der Maske befindliche Markerstrukturen mit einer Beleuchtungseinrichtung beleuchtet und mit einem Projektionsobjektiv auf einen mit einem Photoresist versehenen Wafer unter Erzeugung entsprechender Markerstrukturbilder und Nutzstrukturbilder abgebildet werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte aufweist: a) Ermitteln einer Mehrzahl von jeweils unterschiedlichen Zeitpunkten zugeordneten Versatzwerten, wobei jeder dieser Versatzwerte jeweils einen zu dem betreffenden Zeitpunkt durch das Projektionsobjektiv erzeugten Versatz zwischen einem Markerstrukturbild und einem Nutzstrukturbild charakterisiert; und b) Positionieren der Nutzstrukturbilder in aufeinanderfolgenden Lithographieschritten relativ zueinander auf Basis dieser Versatzwerte.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der Mehrzahl von Versatzwerten zumindest teilweise auf Basis einer modellbasierten Vorhersage von durch das Projektionsobjektiv bewirkten Wellenfrontfehlern erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der Mehrzahl von Versatzwerten zumindest teilweise auf Basis einer Messung der Wellenfrontaberration zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfolgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ermittlung von Werten der Wellenfrontaberration zwischen diesen Zeitpunkten durch Interpolation erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtung der auf der Maske befindlichen Nutzstrukturen und der auf der Maske befindlichen Markerstrukturen unter Einstellung eines Dipol-Beleuchtungssettings erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtung der auf der Maske befindlichen Nutzstrukturen und der auf der Maske befindlichen Markerstrukturen unter Einstellung eines Beleuchtungssettings erfolgt, welches eine Mehrzahl von Dipolen aufweist.
  7. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtung der auf der Maske befindlichen Nutzstrukturen und der auf der Maske befindlichen Markerstrukturen unter Einstellung eines Beleuchtungssettings erfolgt, bei welchem sich wenigstens 90% der Gesamtintensität außerhalb eines Kreises mit dem Radius 0.7·NA, insbesondere außerhalb eines Kreises mit dem Radius 0.8·NA, weiter insbesondere außerhalb eines Kreises mit dem Radius 0.9·NA befindet, wobei NA die numerische Apertur der Beleuchtungseinrichtung bezeichnet.
  8. Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, mit • einer Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv, wobei die Beleuchtungseinrichtung im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage auf einer Maske befindliche Nutzstrukturen und auf der Maske befindliche Markerstrukturen beleuchtet und das Projektionsobjektiv diese Nutzstrukturen und Markerstrukturen auf einen mit einem Photoresist versehenen Wafer unter Erzeugung entsprechender Markerstrukturbilder und Nutzstrukturbilder abbildet; • einer Einrichtung zur zeitaufgelösten Ermittlung von Wellenfrontaberrationen des Projektionsobjektivs; • einer Einrichtung zur Ermittlung von Versatzwerten zwischen Markerstrukturbildern und Nutzstrukturbildern aus den ermittelten Wellenfrontaberrationen; und • einer Steuereinrichtung zur Steuerung der Positionierung der Nutzstrukturbilder in nachfolgenden Lithographieschritten auf Basis dieser Versatzwerte.
  9. Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur zeitaufgelösten Ermittlung von Wellenfrontaberrationen eine Messeinrichtung zur Messung von Wellenfrontaberrationen des Projektionsobjektivs aufweist.
  10. Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur zeitaufgelösten Ermittlung von Wellenfrontaberrationen eine Vorhersageeinrichtung zur modellbasierten Vorhersage von Wellenfrontaberrationen des Projektionsobjektivs aufweist.
  11. Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Ermittlung von Versatzwerten dazu ausgelegt ist, für eine Mehrzahl von Markerstrukturbildern jedem dieser Markerstrukturbilder jeweils einen individuellen Versatzwert zuzuordnen.
  12. Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Markerstrukturbilder, denen jeweils ein individueller Versatzwert zugeordnet wird, sich auf ein- und demselben Wafer befinden.
  13. Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, die individuellen Versatzwerte bei der Steuerung der Positionierung der Nutzstrukturbilder in nachfolgenden Lithographieschritten zu berücksichtigen.
  14. Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass diese dazu ausgelegt ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.
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