DE10330467B4

DE10330467B4 - Verfahren zur Erstellung von alternierenden Phasenmasken

Info

Publication number: DE10330467B4
Application number: DE10330467A
Authority: DE
Inventors: Molela Dr. Moukara
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Polaris Innovations Ltd
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2023-07-01
Also published as: US7143390B2; DE10330467A1; US20050028131A1

Abstract

Verfahren zur Erstellung einer Phasenmaske für lithographische Belichtungsvorgänge, wobei
– beidseits von kritischen Strukturen (6), die eine Ausdehnungsgrenze unterschreiten, phasenverschiebende Bereiche (10) mit unterschiedlicher Phase festgelegt werden;
– mindestens eine Phasenschieberkorrektur so durchgeführt wird, dass zumindest zwei einander zugewandte, in einem Wechselwirkungsbereich (12) eng beieinander liegende phasenverschiebende Bereiche (10) zu einem zusammenhängenden phasenverschiebenden Bereich (10, 10a, 10e, 10g) einheitlicher Phase zusammengefügt werden, wenn deren Abstand zueinander in dem Wechselwirkungsbereich (12) einen vorgegebenen Mindestabstand unterschreitet;
– nach Durchführung mindestens einer Phasenschieberkorrektur die Phasenmaske auf das Vorhandensein von Konfliktzentren (14) überprüft wird,
– wobei als Konfliktzentrum (14) die Innenkontur eines zusammenhängenden Bereichs (100) aufgefasst wird, an die von außen ausschließlich phasenverschiebende Bereiche (10) und eine ungerade Anzahl von kritischen Strukturen (6) angrenzen; und
– zumindest eines der vorhandenen Konfliktzentren (14) beseitigt wird, indem mindestens ein an das Konfliktzentrum (14) angrenzender phasenverschiebender Bereich (10) in zwei phasenverschiebende Bereiche...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erstellung von Phasenmasken nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Strukturen, die mittels Lithographietechnologie bei der Herstellung von integrierten Halbleiterschaltkreisen auf ein Substrat aufgebracht werden, müssen immer kleiner ausgebildet werden. Ein technologisch begrenzender Faktor ist dabei die Wellenlänge des bei der Lithographie verwendeten Lichts. Aufgrund der Beugungseffekte ist das Auflösungsvermögen eines konventionellen Abbildungssystems begrenzt und Strukturen mit Abmessungen unter dem reziproken Wert dieses Auflösungsvermögens, die so genannten kritischen Strukturen, werden verschmiert bzw. unscharf abgebildet. Dies kann zu Beeinträchtigungen der Schaltung führen.

Diese Schwierigkeiten lassen sich überwinden, indem man den destruktiven Interferenzeffekt von zwei eng benachbarten und kohärenten Lichtstrahlen mit ca. um 180° verschobenen Phasen ausnutzt: Es werden sogenannte alternierende Phasenmasken benutzt, bei denen jede kritische Struktur alternierend mit zwei phasenverschiebenden Bereichen versehen ist, denen eine unterschiedliche, um etwa 180° verschobene Phase zugeordnet ist. Dadurch entsteht auf dem zu strukturierenden Substrat, beispielsweise einer Halbleiterschaltung, ein destruktiver Interferenzeffekt, der die Bildung der kritischen Strukturen ermöglicht.

Dabei unterscheidet man die Dunkelfeldtechnik, bei der die durchsichtigen Strukturen den Schaltungselementen (z. B. den Leiterzügen) entsprechen und undurchsichtige Maskenfelder durch beispielsweise mit Chrom bedeckte Gebiete gebildet werden, von der Hellfeldtechnik, bei der die undurchsichtigen Strukturen den Schaltungselementen (z. B. den Leiterzügen) entsprechen und die durchsichtigen Maskenfelder die freien Gebiete bilden.

Da moderne Schaltungen wie VLSI- und ULSI-Schaltungen immer komplexer werden und die kritischen Strukturen sehr komplizierte geometrische Formen annehmen, ist die Phasenzuweisung mit nur zwei unterschiedlichen phasenverschiebenden Bereichen kompliziert. An kritischen Strukturen können Konfliktbereiche (auch: Phasenkonflikte) auftreten, die bei dem Lithographievorgang Abbildungsfehler auf dem zu strukturierenden Substrat verursachen. Bei Phasenkonflikten wird einem Maskenbereich nicht der erforderliche Phasenunterschied zugeordnet. Dies ist der Fall, wenn einer kritischen Struktur fälschlicherweise auf beiden Seiten dieselbe Phase zugewiesen wurde, was beim Belichtungsvorgang zu einem irreparablen Schaden am Halbleiterschaltkreis führt. Andererseits können aber auch Konfliktbereiche auftreten, wenn an einer unerwünschten Stelle der Halbleiterschaltung aufgrund der Wechselwirkung der phasenverschiebenden Elemente ein destruktiver Interferenzeffekt auftritt.

Die Phasenzuweisung für die verschiedenen phasenverschiebenden Elemente stellt ein mathematisch-kombinatorisches Problem dar, welches nicht allgemein lösbar ist. Da die Phasenzuweisung im Prinzip zu verschiedenen Ergebnissen führen kann, muss die Phasenzuweisung in einem automatisierten Programm endgültig am fertigen Schaltkreis-Layout vorgenommen werden.

Aus der US 5,576,126 A ist ein Verfahren zum Beheben von Phasenkonflikten an einer kritischen Struktur auf einer Phasenmaske bekannt, bei dem eine kritischen Struktur zwischen zwei phasenverschiebenden Bereichen gleicher Phase so schmal ausgebildet ist, dass bei der Belichtung der Phasenmaske mit einem Substratfehler zu rechnen ist. Um bei der Belichtung zwischen den beiden phasenverschiebenden Bereichen eine unbelichtete, dunkle Linie auf dem Substrat zu erzeugen, wird der kritischen Struktur auf der Phasenmaske die zu den benachbarten phasenverschiebende Bereichen gegenphasige Phase zugeordnet, die kritische Struktur selber also als gegenphasiger phasenverschiebender Bereich ausgebildet. Durch einen destruktiven Interferenzeffekt bleibt bei der Belichtung der Bereich der kritischen Struktur auf dem Substrat unbelichtet.

Aus der DE 100 57 438 A1 ist ein Verfahren bekannt, wie man die Abbildbarkeit einer alternierenden Hellfeld-Phasenmaske dadurch überprüft, dass man die Phasenmaske auf Konfliktzentren von Phasenkonflikten hin untersucht und diese lokalisiert. Aus der DE 100 57 437 A1 ist ein analoges Verfahren für die Dunkelfeldtechnik bekannt. Ein Konfliktzentrum ist eine Innenkontur eines zusammenhängenden. Bereiches aus kritischen Strukturen und phasenverschiebenden Bereichen, an die eine ungerade Anzahl von kritischen Strukturen angrenzt. An einem solchen Konfliktzentrum ist eine phasenkonfliktfreie Phasenzuweisung für die phasenverschiebenden Bereiche kombinatorisch nicht möglich, ein Phasenkonflikt also nicht zu vermeiden.

In diesen beiden Druckschriften wird erläutert, dass aufgetretene Phasenkonflikte auf zwei verschiedene Wege umgangen werden können. Einmal kann das Schaltkreis-Layout geringfügig verändert werden, beispielsweise durch Verschieben der Leiterbahnstrukturen, so dass die Phasenkonflikte aufgehoben werden. Auf der Basis dieses veränderten Schaltkreis-Layouts kann dann eine erneute Phasenzuweisung für die Erstellung der Phasenmaske durchgeführt werden. Zum zweiten kann phasenverschiebenden Bereichen zwei verschiedene Phasen zugewiesen werden. Dies hat jedoch zur Folge, dass an der Grenzlinie zwischen den zwei verschiedenen Phasengebieten eine dunkle Linie bei der Belichtung auftritt, die zu einer Unterbrechung des Schaltkreises führen würde. Diese dunklen Linien müssen daraufhin korrigiert werden.

Das Problem bei diesen Verfahren ist, dass eine Veränderung des Schaltkreis-Layouts nur in sehr begrenztem Maße durchzuführen ist, da die Funktionsweise der Schaltung nicht verändert werden darf. Zum anderen ist das Korrigieren der Phasenkonflikte zeitaufwendig, da alle Phasenkonflikte einzeln behandelt werden müssen.

Aus der DE 101 29 202 C1 ist eine alternierende Phasenmaske bekannt, bei der ein Phasenkonflikt an einer T-förmigen kritischen Leiterstruktur dadurch gelöst wird, dass ein an der Leiterstruktur angeordneter L-förmiger phasenverschiebender Bereich an seinem Knickbereich in zwei phasenverschiebende Bereiche unterschiedlicher Phase aufgeteilt wird.

Aus der DE 101 19 145 C1 ist ein Verfahren zum Feststellen und Beheben von Phasenkonflikten bekannt, bei dem ermittelte Phasenkonflikte dadurch beseitigt werden, dass ein oder mehrere phasenverschiebende Bereiche auf einer Phasenmaske aufgetrennt und in jeweils zwei phasenverschiebende Bereiche gegensätzlicher Phase umgewandelt werden. Unerwünschte, unbelichtete dunkle Linien auf dem mittels der Phasenmaske belichteten Substrat werden hierbei durch Trimmmasken weiterbehandelt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erstellung von Phasenmasken bereitzustellen, bei dem Abbildungsfehler vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Dabei werden zur Erstellung einer Phasenmaske für lithographische Belichtungsvorgänge beidseits von kritischen Strukturen, die eine Ausdehnungsgrenze unterschreiten, phasenverschiebende Bereiche unterschiedlicher Phase festgelegt. Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens eine Phasenschieberkorrektur so durchgeführt wird, dass zumindest zwei einander zugewandte phasenverschiebende Bereiche zu einem zusammenhängenden phasenverschiebenden Bereich einheitlicher Phase zusammengefügt werden, wenn deren Abstand zueinander einen vorgegebenen Mindestabstand unterschreitet.

Werden beispielsweise zwei an schmalen, sogenannten Wechselwirkungsbereichen eng beieinander liegende phasenverschiebende Bereiche zusammengefügt, so wird der dazwischenliegende Wechselwirkungsbereich entfernt und ein möglicher Abbildungsfehler an dieser Stelle vermieden. Die schmalen Wechselwirkungsbereiche sind schmale Bereiche der Phasenmaske, die phasenverschiebende Bereiche beidseits dicht beieinander angeordneten Seiten aufweisen. Wird den phasenverschiebenden Bereichen zu den beiden Seiten des Wechselwirkungsbereiches eine unterschiedliche Phase zugeordnet, so entsteht am Wechselwirkungsbereich eine unerwünschte destruktive Interferenz. Werden die beiden phasenverschiebenden Bereiche wie erfindungsgemäß vorgesehen zusammengefügt, so bilden sie einen einzigen zusammenhängenden phasenverschiebenden Bereich einheitlicher Phase und es tritt bei einer Belichtung der Phasenmaske keine unerwünschte Wechselwirkung mehr auf.

Das Zusammenfügen von phasenverschiebenden Bereichen stellt eine Phasenschieberkorrektur dar, also eine Veränderung der phasenverschiebenden Bereiche. Es wird also nicht wie im Stand der Technik vorgeschlagen aufwendig das Schaltkreis-Layout verändert, was kompliziert zu realisieren ist, da die Schaltungsfunktionen nicht verändert werden dürfen, sondern die phasenverschiebenden Bereiche korrigiert. Dies vereinfacht das Erstellen der Phasenmaske.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Anzahl der Konfliktbereiche reduziert, was die Anzahl der nach einem Belichtungsvorgang vorzunehmenden Änderungen verringert. Dies optimiert und verkürzt den Herstellungsprozess von mit der Phasenmaske beispielsweise herzustellenden Halbleiterschaltkreisen.

Nach Durchführung mindestens einer Phasenschieberkorrektur wird die Phasenmaske auf das Vorhandensein von Konfliktzentren überprüft, wobei als Konfliktzentren Innenkonturen von zusammenhängenden Bereichen aufgefasst werden, an die von außen ausschließlich phasenverschiebende Bereiche und eine ungerade Anzahl Berührstrecken mit kritischen Strukturen angrenzen. Zusammenhängende Bereiche bestehen also aus kritischen Strukturen und phasenverschiebenden Bereichen. An Konfliktzentren grenzt eine ungerade Anzahl von kritischen Strukturen von außen an. Anschließend wird zumindest eines der vorhandenen Konfliktzentren beseitigt, indem mindestens ein an das Konfliktzentrum angrenzender phasenverschiebender Bereich in zwei phasenverschiebende Bereiche mit unterschiedlicher Phase aufgetrennt wird.

Nachdem Phasenschieberkorrekturen vorgenommen wurden, wird die Phasenmaske auf Konfliktzentren untersucht, wie dies eingangs im Stand der Technik beschrieben wurde. An einem Konfliktzentrum ist eine phasenkonfliktfreie Phasenzuordnung der phasenverschiebenden Bereiche kombinatorisch nicht möglich.

Ergibt die Überprüfung, dass die Phasenmaske keine Konfliktzentren aufweist, so erfolgt eine Phasenzuordnung für die phasenverschiebenden Bereiche und die Phasenmaske kann erstellt werden und für einen fehlerfreien Lithographievorgang benutzt werden.

Ist mindestens ein Konfliktzentrum vorhanden, wird ein an das Konfliktzentrum angrenzender phasenverschiebender Bereich in zwei phasenverschiebende Bereiche mit unterschiedlicher Phase aufgetrennt, was eine Phasenzuweisung an dem Konfliktzentrum ermöglicht.

Ein Vorteil der Erfindung ist hierbei, dass diese Korrekturen automatisierbar sind. Beispielsweise kann eine entsprechende Software bereitgestellt werden, die die entsprechenden Abläufe automatisch vornimmt.

Im Gegensatz zu den bisher bekannten Lösungsansätzen muss beispielsweise nicht der komplexe Aufbau der durch einen Belichtungsvorgang der Maskenstruktur zu erstellenden Leitungsstrukturen verändert werden.

An den vorgenommenen Auftrennungen entstehen in der Regel Phasenkonflikte, die noch korrigiert werden müssen. Die Auftrennungsorte an unvermeidbaren Konfliktzentren können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren so gewählt werden, dass keine Phasenkonflikte in sogenannten verbotenen Zonen entstehen, sondern in nachträglich korrigierbare Bereiche der Maskenstruktur verlagert werden, was einen großen Vorteil darstellt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist eine sogenannte RET (resolution enhancement technique) und lässt sich insbesondere auch bei Lithografieverfahren mit Belichtungswellenlängen von ca. 193 nm verwenden.

Mit Vorteil erfolgt nach einem Zusammenfassen zumindest zweier phasenverschiebender Bereiche oder einer Auftrennung zumindest eines phasenverschiebenden Bereichs für die übrigen phasenverschiebenden Bereiche die Zuordnung der Phasen derart, dass die Anzahl von phasenverschiebenden Bereichen mit jeweils unterschiedlicher Phase beidseits einer kritischen Struktur maximiert wird. Die Neuzuordnung der Phasen ist aufgrund der Vieldeutigkeit der möglichen Phasenzuweisung komplexer Natur. Da kritische Strukturen beim Belichtungsvorgang dunkel abgebildet werden sollen, müssen möglichst alle kritischen Strukturen mit alternierenden phasenverschiebenden Bereichen umgeben sein. Da diese Zuordnung jedoch nicht in jedem Layoutfall der Halbleiterschaltung möglich ist, werden phasenverschiebende Bereiche aufgetrennt und ihnen neue Phasen zugeordnet.

Vorteilhaft werden bei der Auftrennung zumindest eines phasenverschiebenden Bereichs die neu gebildeten phasenverschiebenden Bereiche:

– entweder aneinander angrenzend angeordnet;
– oder beabstandet angeordnet, wobei der Zwischenbereich mit einem lichtundurchlässigen Material, insbesondere Chrom, bedeckt oder dem Zwischenbereich eine Zwischenphase zugeordnet wird.

Die Verwendung einer Zwischenphase ermöglicht es, die entlang der Auftrennung entstandenen dunklen Linien zu korrigieren und dadurch einen Fehler auf dem zu lithographierenden Substrat zu korrigieren. Eine Zwischenphase ist ein phasenverschiebender Bereich, dem eine Phase zugeordnet wird, die unterschiedlich von den beiden verwendeten Phasen mit einem Phasenunterschied von 180° ist. Beträgt beispielsweise die erste Phase 0°, die zweite Phase 180°, so kann z.B. 90° als Zwischenphase verwendet werden. Dadurch wird entlang der Auftrennung bei einem Belichtungsvorgang der Phasenmaske der destruktive Interferenzeffekt stark unterdrückt.

Die Verwendung von Zwischenphasen ist technisch aufwendig zu realisieren. Deswegen hat die erfindungsgemäß erstellte Phasenmaske den Vorteil, dass die Anzahl der zu verwendenden Zwischenphasen reduziert wird und dadurch die Erstellung der Phasenmaske vereinfacht wird.

Mit Vorteil wird mindestens eine Phasenschieberkorrektur dazu durchgeführt, damit

– durch Verschmelzung zumindest zweier phasenverschiebender Bereiche ein Wechselwirkungsbereich vermieden wird; und/oder
– vorgegebene Phasenmaskenrandbedingungen umgesetzt werden; und/oder
– eine Ecke zumindest eines phasenverschiebenden Bereichs ermöglicht wird, die einen anderen Winkel als 0°, 45°, oder 90° zur Phasenmaskenhauptrichtung aufweist, an der die Phasenmaske ausgerichtet wird; und/oder
– Löcher in der Phasenmaske verhindert werden, die nicht oder nur aufwendig realisiert werden können; und/oder
– phasenverschiebende Bereiche an Enden von kritischen Strukturen modifiziert bzw. angepasst werden, um Verkürzungseffekte an Enden von kritischen Strukturen zu bewältigen.

Die Verschmelzung zweier phasenverschiebender Bereiche über einen Wechselwirkungsbereich hinweg verhindert einen Phasenkonflikt an dem Wechselwirkungsbereich, wenn den phasenverschiebenden Bereichen eine unterschiedliche Phase zugeordnet wurde.

Phasenmaskenrandbedingungen sind beispielsweise eine minimale Ausdehnungsgrenze der phasenverschiebenden Bereiche oder Abstände zwischen phasenverschiebenden Bereichen.

An Enden von kritischen Strukturen treten oft Verkürzungseffekte auf. Deswegen werden an diesen Stellen die angrenzenden phasenverschiebenden Bereiche über das Ende der kritischen Struktur beispielsweise verlängert, um eine Verkürzung zu vermeiden.

In einer Phasenmaske sind bislang nur Winkel mit 0°, 45° oder 90° zu einer beliebig zu wählenden Phasenmaskenhauptrichtung zu realisieren. Sollen phasenverschiebende Bereiche einen davon abweichenden Winkel aufweisen, können dort Phasenschieberkorrekturen durchgeführt werden, um andere Winkel zu ermöglichen und Abbildungsfehler zu beheben.

Treten freie Bereiche in der Phasenmaske auf (auch: Löcher), die bei einer Belichtung nicht korrekt abgebildet werden können, so können Phasenkorrekturen durchgeführt werden, um diese Löcher mit phasenverschiebenden Bereichen zu schließen, indem angrenzende phasenverschiebende Bereiche miteinander verschmolzen werden.

Die Phasenschieberkorrekturen werden vor einer Überprüfung auf Konfliktzentren durchgeführt.

Bei allen Phasenschieberkorrekturen werden zumindest zwei einander zugewandte phasenverschiebende Bereiche über einen Abstand hinweg zu einem zusammenhängenden phasenverschiebenden Bereich zusammengefasst.

Bevorzugt erfolgt die Auftrennung entlang eines Verbindungsweges zwischen mindestens zwei bei einem Belichtungsvorgang zu Lithographiefehlern führenden Konfliktzentren. Dadurch werden durch eine Auftrennung zwei Konfliktzentren zu fehlerfrei abbildbaren Bereichen, während entlang des Auftrennungsweges ein sogenannter Wechselwirkungsbereich entsteht, der beim Lithographievorgang aufgrund destruktiver Interferenz zu einem Abbildungsfehler auf der Halbleiterschaltung führt. Ein Bereich auf der Phasenmaske, der zu einem solchen Abbildungsfehler führt, stellt ebenfalls einen Phasenkonflikt dar.

Mit Vorteil erfolgt die Auftrennung entlang eines Verbindungsweges zwischen mindestens einem Konfliktzentrum und einer dem Konfliktzentrum abgewandten Kontur des an das Konfliktzentrum angrenzenden zusammenhängenden Bereiches aus kritischen Strukturen und phasenverschiebenden Bereichen. Durch die Auftrennung eines phasenverschiebenden Bereiches, der zu einem Konfliktzentrum benachbart ist, kann direkt neben einem Konfliktzentrum eine Neuzuordnung der Phasen der umliegenden phasenverschiebenden Bereiche erfolgen und ein angrenzender Konfliktbereich verlagert werden.

Vorteilhaft wird die Phasenmaske mit einem Computerprogramm erstellt, das ein Generierungsprogramm für die phasenverschiebenden Bereiche enthält. Die oben beschriebenen Korrekturen der Phasenmaske können durch ein Generierungsprogramm durchgeführt werden, was das Verfahren automatisierbar macht. Da eine einzige Phasenmaske tausende von Konfliktbereichen aufweisen kann, ist die manuelle Korrektur der Phasenmaske sehr zeitaufwendig. Ein entsprechendes Generierungsprogramm vereinfacht das Verfahren wesentlich.

Mit Vorteil werden vor der Durchführung von Phasenschieberkorrekturen beidseits von kritischen Strukturen, phasenverschiebende Bereiche konstanter Breite festgelegt, wobei die konstante Breite vorher durch ein optisches Simulationsprogramm bestimmt wurde. So wird eine Phasenmaske generiert, deren phasenverschiebenden Bereichen noch keine Phase zugeordnet wurde, und auf deren Grundlage Phasenschieberkorrekturen vorgenommen werden. Die Breite der phasenverschiebenden Bereiche, die zur Erstellung einer vorläufigen Phasenmaske den kritischen Strukturen zugeordnet wird, ist üblicherweise konstant. Wird beim Lithographievorgang eine Wellenlänge von 193 nm verwendet, so bietet sich für die phasenverschiebenden Bereiche eine Breite zwischen 170 und 200 nm an. Die phasenverschiebenden Bereiche müssen einerseits breit genug sein, um beim Belichtungsvorgang dem Licht zu beiden Seiten der kritischen Struktur die nötige Phase zuzuordnen, andererseits sollen sie möglichst klein sein, um nicht zuviel Platz auf der Phasenmaske einzunehmen und dadurch möglichst wenig Phasenkonflikte zu erzeugen, indem Wechselwirkungsbereiche mit anderen phasenverschiebenden Bereichen entstehen.

Bevorzugt erfolgt die Auftrennung mindestens eines phasenverschiebenden Bereiches so, dass eine maximale Anzahl an wichtige Schaltungsfunktionalitäten enthaltenden Zonennachfolgend verbotene Zonen genannt – nicht mit Konfliktbereichen korrelieren. Dadurch werden beim Lithographievorgang Abbildungsfehler vermieden, die die Wirkungsweise der Halbleiterschaltung besonders schwerwiegend beeinflussen. Die kombinatorische Auswahl der Auftrennung an einem Konfliktzentrum ermöglicht das Verschieben von Konfliktbereichen aus verbotenen Zonen hinaus.

Vorteilhaft wird als Phasenmaske eine Hellfeld- oder Dunkelfeld-Phasenmaske erstellt. Die Wirkungsweise des beschriebenen Verfahrens gilt sowohl für die Hellfeld- als auch für die Dunkelfeldtechnik. Ebenso kann die Phasenmaske eine chromlose Phasenmaske sein.

Bevorzugt weisen die verwendeten phasenverschiebenden Bereiche genau zwei unterschiedliche Phasen auf, insbesondere zwei um 180° gegeneinander verschobene Phasen.

Vorteilhaft erfolgt die Auftrennung entlang eines Verbindungsweges, der durch zumindest ein Schablonenelement aus einer zuvor festgelegten Menge von Schablonenelementen mit Verbindungswegen bei vorgegebenen Layoutvorgaben bestimmt wird. Ein Schablonenelement ist dabei keine wirkliche Schablone, sondern ein möglicher bekannter Verbindungsweg zwischen zwei Bereichen, die einem schon bekannten Layout entsprechen. Die Menge der Schablonenelemente muss so vorgeneriert werden, dass möglichst allen auftretenden Konfliktzentren ein Verbindungsweg zugeordnet werden kann. Der Verbindungsweg, der durch das oder die geeigneten Schablonenelemente vorgegeben ist, wird auf der Phasenmaske erstellt und den angrenzenden phasenverschiebenden Bereichen eine gegensätzliche Phase zugeordnet. Die Auswahl der geeigneten Schablonenelemente stellt ein mathematisch-kombinatorisches Problem dar, dass vorteilhaft durch eine Rechenroutine gelöst wird.

Bevorzugt werden vor einer Auswahl des zu verwendenden Schablonenelements die Schablonenelemente aus der zuvor festgelegten Menge von Schablonenelementen verworfen, die in oder an einer verbotenen Zone liegen. Die Verbindungswege sind in einem gegebenen Layout eines Halbleiterschaltkreises meistens nicht eindeutig zuzuordnen.

Vorteilhaft werden mehrere Phasenschieberkorrekturen durchgeführt, bei denen phasenverschiebende Bereiche so zusammengefügt werden, dass alle auf der Phasenmaske vorhandenen Wechselwirkungsbereiche entfernt werden.

Mit Vorteil werden als Schablonenelemente die vorgenommenen Phasenschieberkorrekturen verwendet. So wird durch die Auswahl eines Schablonenelements eine zuvor vorgenommene Phasenschieberkorrektur rückgängig gemacht.

Vorteilhaft wird eine erfindungsgemäß erstellte Phasenmaske zum Lithographieren verwendet, wobei die nach einem mit der hergestellten Phasenmaske durchgeführten Belichtungsvorgang entstandenen unerwünschten Fehlstellen auf einem zu strukturierenden Substrat, insbesondere einem Halbleiterschaltkreis, mit Trimmmasken weiterbehandelt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

1A–1E eine schematische Darstellung des Layouts einer Halbleiterschaltung mit zugehörigen Phasenmasken in der Hellfeldtechnik;

2A, 2B Simulationen der Halbleiterschaltung nach einem Belichtungsvorgang mit Phasenmasken der 1D und 1E;

3A–3D eine schematische Darstellung des Layouts einer zweiten Halbleiterschaltung mit zugehörigen Phasenmasken in der Hellfeldtechnik;

4A–4E eine schematische Darstellung des Layouts einer dritten Halbleiterschaltung mit zugehörigen Phasenmasken in der Hellfeldtechnik; und

5 ein schematisches Struktogramm eines Generierungsprogramms zur Erstellung einer Phasenmaske.

Die 1A zeigt eine schematische Darstellung eines Layouts einer Halbleiterschaltung als Halbleiterschaltkreiselement. Den zu lithographierenden Schaltkreiselementen der Halbleiterschaltung entsprechen dunkle Leiterstrukturen 5 auf der Phasenmaske. In der Hellfeldtechnik werden die Leitungsstrukturen 5 in der Phasenmaske durch undurchsichtige Materialien (beispielsweise Chrom) gebildet. Die schmalen Leitungsstrukturen 5 stellen kritische Bereiche 6 (auch: kritische Strukturen) dar. Bei einer Wellenlänge von 193 nm für den Belichtungsvorgang zum Lithographieren sind die kleinsten Strukturen 100 nm breit, liegen also unterhalb der verwendeten Wellenlänge. Die breiteren dargestellten dunklen Leitungsstrukturen 5 können ohne Lithographiefehler abgebildet werden.
Mit einem gestrichelt eingezeichneten Rechteck ist eine verbotene Zone 20 gekennzeichnet, welche einen besonders wichtigen Bestandteil der Halbleiterschaltung darstellt. Solche verbotene Zonen sind beispielsweise Schaltzeiten und Grenzfrequenzen bestimmende aktive Gate-Bereiche und müssen möglichst exakt lithographiert werden.
Die 1B zeigt, wie beidseits der kritischen Strukturen 6 der Leitungsstrukturen 5 jeweils phasenverschiebende Bereiche 10 erstellt werden (schraffiert dargestellt). Diese sind bei kritischen Strukturen mit einer Breite von etwa 100 nm einheitlich etwa 185 nm breit. Es sind allerdings auch phasenverschiebende Bereiche unterschiedlicher Breite verwendbar. Falls sich hierbei phasenverschiebende Bereiche 10 überlappen, so werden sie zu einem phasenverschiebenden Bereich 10 zusammengefasst.
Die phasenverschiebenden Bereiche 10 werden beim Erstellen der Phasenmaske automatisch durch ein Generierungsprogramm generiert. Die optimale Breite der zu verwendenden phasenverschiebenden Bereiche 10 wird von einem optischen Simulationsprogramm ermittelt, das die optimale Breite an das Generierungsprogramm weitergibt. Bei der Generierung entstehen oft schmale Wechselwirkungsbereiche 12 zwischen den phasenverschiebenden Bereichen 10. Diese Wechselwirkungsbereiche 12 bleiben in der Phasenmaske frei, jedoch können aufgrund der nahen Anordnung zu zwei phasenverschiebenden Bereichen 10 Wechselwirkungen in diesen Wechselwirkungsbereichen 12 entstehen, wenn die beiden angrenzenden phasenverschiebenden Bereiche eine um 180° gegeneinander verschobene Phase aufweisen.
In 1C sind die phasenverschiebenden Bereiche 10 alternierend ausgebildet. Dies bedeutet, dass beidseits der kritischen Strukturen 6 erzeugte phasenverschiebende Bereiche 10 angeordnet sind, welche die zwei verschiedenen Phasen mit der Phasendifferenz von 180° aufweisen und dementsprechend mit zwei verschiedenen Schraffuren gekennzeichnet sind. Die automatisch erstellten phasenverschiebenden Bereiche 10 beidseits der kritischen Strukturen weisen jeweils eine unterschiedliche Phase auf, damit beim Belichtungsvorgang zum Lithographieren aufgrund einer Wechselwirkung zwischen den Strahlen auf den beiden Seiten der kritischen Strukturen keine Phasenkonflikte entstehen. Die Zuordnung der Phasen ist erfindungsgemäß an dieser Stelle noch nicht notwendig, sondern nur zum Verständnis vorgenommen worden.
Bereiche der Phasenmaske, die beim Lithographievorgang zu Abbildungsfehlern führen, werden Konfliktbereich oder auch Phasenkonflikt genannt. Weisen die phasenverschiebenden Bereiche zu den beiden eng (bzw. kritisch) nahe beieinanderliegenden phasenverschiebenden Bereichen 10 eine um 180° versetzte Phase auf, so tritt beim Belichtungsvorgang innerhalb der kritischen Struktur auf der Halbleiterschaltung eine destruktive Interferenz auf, wenn Strahlen auf die Schaltkreiselemente gebeugt werden. Dadurch bleiben die kritischen Leiterstrukturen beim Belichtungsvorgang effektiv "unbelichtet", wie es in der Hellfeldtechnik erwünscht ist.
Die schmalen Wechselwirkungsbereiche 12 zwischen zwei phasenverschiebenden Bereichen 10 sind hier durch doppelte Schraffur gekennzeichnet. Die Wechselwirkungsbereiche 12 weisen in diesem Beispiel eine längliche, rechteckige Form mit zwei langen und zwei kurzen Außenseiten auf. An den beiden langen Außenseiten ist jeweils ein phasenverschiebender Bereich 10 vorgesehen, an den kurzen Außenseiten ist im gezeigten Beispiel entweder eine Leitungsstruktur 5 oder ein freier Bereich vorgesehen. Haben die an den beiden langen Außenseiten eines Wechselwirkungsbereichs 12 vorgesehenen phasenverschiebenden Bereiche 10 die gleiche Phase, so erfolgt bei dem Belichtungsvorgang zum Lithographieren eine korrekte Abbildung.
In einer Schleife der Leitungsstrukturen 5 weist die Phasenmaske einen Wechselwirkungsbereich 12 auf. Infolge der Vieldeutigkeit der Phasenzuweisung kann dies zu destruktiven Interferenzen an unerwünschten Layoutstellen führen, wenn an den langen Außenseiten des Wechselwirkungsbereichs 12 phasenverschiebende Bereiche 10 unterschiedlicher Phase vorgesehen werden. Dies bedeutet in der Hellfeldtechnik, dass an diesen Stellen kein ätzender Strahl auf den integrierten Halbleiterschaltkreis fällt und dadurch an diesen Stellen nicht wie erwünscht lithographiert wird.
Es entsteht ein Phasenkonflikt 15 innerhalb der verbotenen Zone 20, welcher eine besonders kritische Auswirkung auf die Funktionsweise der Halbleiterschaltung verursachen kann.
Die 1D zeigt die Phasenmaske, bei der zur Bewältigung der Vieldeutigkeit der Phasenzuweisung in 1C die phasenverschiebenden Bereiche 10 über die Wechselwirkungsbereiche 12 hin zusammengefügt wurden. Deswegen weist die Phasenmaske keine Wechselwirkungsbereiche 12 mehr auf.
Aufgrund der Verschmelzung wurden die Phasen einiger phasenverschiebender Bereiche 10 angepasst und umgeordnet. Dabei wird den phasenverschiebenden Bereichen 10 beidseits einer kritischen Struktur möglichst die jeweils um 180° versetzte Phase zugewiesen. Dies stellt ein kombinatorisches Problem dar, welches nicht immer aufgeht. Hierbei können sogenannte klassische Phasenkonflikte 15 entstehen, in der 1D ist ein solcher Phasenkonflikt 15 durch einen Kreis gekennzeichnet. Bei klassischen Phasenkonflikten weisen die phasenverschiebenden Bereiche 10 zu den beiden nah aneinanderliegenden Seiten der kritischen Strukturen die gleiche Phase auf. Dies kann aufgrund einer Wechselwirkung zu Abbildungsfehlern führen (vgl. 2A).
Die Phasenmaske weist im Gegensatz zu 1C keinen Phasenkonflikt innerhalb der verbotenen Zone 20 mehr auf.
Als nächstes wird die vorhandene Phasenmaske auf Konfliktzentren hin überprüft. Dabei kann das in der eingangs erwähnten Druckschrift beschriebene Verfahren verwendet werden, wonach Innenkonturen zusammenhängender Bereiche von kritischen Strukturen 6 und phasenverschiebenden Bereichen 10 daraufhin untersucht werden, ob sie eine ungerade Anzahl von Berührstrecken mit kritischen Strukturen aufweisen. In der 1D ist ein solches Konfliktzentrum 14 durch ein quer schraffiertes Polygon dargestellt. Das Polygon weist neun (also eine ungerade Anzahl) Berührungsstrecken mit kritischen Strukturen 6 auf. Deswegen ist es kombinatorisch nicht möglich, um das Konfliktzentrum herum die Phasen konfliktfrei zuzuordnen. Der zusammenhängende Bereich wird also bei dem Beispiel gemäß der 1D durch die Einzelbereiche 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f, 6g, 6h, 6i, 6j und 6k – also die kritischen Strukturen – und die Einzelbereiche 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g und 10h – also die phasenverschiebenden Bereiche – gebildet. Der zusammenhängende Bereich 100 umgibt somit den in der Figur schraffierten Mittelbereich 110, dessen Außenkontur der Innenkontur des zusammenhängenden Bereichs 100 entspricht.
Die 1E zeigt die Phasenmaske 1, die eine Weiterentwicklung der Phasenmaske aus 1D darstellt. Es wurde ein phasenverschiebender Bereich 10 aufgetrennt, der mit der verbotenen Zone 20 nicht wechselwirkt und an den Konfliktbereich angrenzt. Die Auftrennung erfolgt so, dass jedes Konfliktzentrum 14 mit genau einem anderen Konfliktzentrum 14 oder mit der Außenkontur eines zusammengesetzten Bereichs aus phasenverschiebenden Bereichen 10 und kritischen Strukturen 6 verbunden wird. Damit wurde eine der zuvor vorgenommenen Phasenschieberkorrekturen rückgängig gemacht. Der in 1E dargestellte Verbindungsweg stellt einen Wechselwirkungsbereich 12 dar.
Deswegen weist die 1E im Unterschied zur 1D einen doppelt-schraffiert dargestellten Wechselwirkungsbereich 12 auf. Nun werden den phasenverschiebenden Bereichen 10 ihre endgültigen Phasen zugeordnet, so dass keine klassischen Phasenkonflikte mehr auftreten.
Die beiden unterschiedlichen Phasen können bei der Herstellung der Phasenmaske auf beispielsweise einer Glasplatte dadurch realisiert werden, dass die Glasdicke der phasenverschiebenden Bereiche so unterschiedlich ist, dass das im Lithographievorgang verwendete Licht nach dem Durchstrahlen der phasenverschiebenden Bereiche eine um 180° verschobene Phase aufweist. Um einen Abbildungsfehler zu vermeiden kann entlang des Wechselwirkungsbereiches 12 eine sogenannte Zwischenphase auf die Phasenmaske aufgetragen werden. Dadurch hat die Phasenmaske dort eine andere Glasdicke als bei den beiden anderen verwendeten phasenverschiebenden Bereichen. Die Verwendung einer Zwischenphase verhindert das Auftreten von Fehlern auf der zu lithographierenden Halbleiterschaltung. Es ist fertigungstechnisch sehr aufwendig , eine Zwischenphase auf der Phasenmaske herzustellen. Deswegen ist die Herstellung der Phasenmaske der 1E wesentlich einfacher als beispielsweise die Herstellung der Phasenmaske 1C mit entsprechenden Zwischenphasen an den Wechselwirkungsbereichen 12.
Diese Phasenmaske 1 wird bei der Herstellung von Halbleiterschaltkreisen für einen Belichtungsvorgang verwendet. Dabei kann entlang des Wechselwirkungsbereichs 12 eine dunkle Linie auf dem Halbleiterschaltkreis entstehen. Diese muss, falls keine Zwischenphasen verwendet wurden, mit Trimmmasken weiterbehandelt werden. Doch auch die Verwendung von Trimmmasken ist technisch sehr aufwendig, da das Justieren der Trimmmaske für eine Nachbelichtung sehr kompliziert ist. Dunkle Linien können bei folgenden Belichtungsschritten nachbehandelt werden, während fehlerhaft belichtete Bereiche der Halbleiterschaltung nicht mehr korrigiert werden können. Durch die erläuterte Vorgehensweise werden Konfliktbereiche der Phasenmaske vermieden, durch die beim Belichtungsvorgang Stellen der Halbleiterschaltung belichtet werden, die unbelichtet bleiben sollen. Es treten ausschließlich Abbildungsfehler auf, bei denen dunkle Linien zurückbleiben, die durch folgende Belichtungen korrigiert werden können.
Die 2A zeigt eine Luftbild-Simulationen einer Halbleiterschaltung nach einem Belichtungsvorgang mit der Phasenmaske aus 1D. Dabei sind die belichteten und dadurch geätzten Bereiche 30' hell dargestellt. Die Umrandungskonturen der in 1A gezeigten vorgesehenen Schaltkreiselemente sind durch eine Linie gekennzeichnet, ebenso wie die verbotene Zone 20'. Die tatsächliche Form der Schaltkreiselemente 5' wurde durch eine Simulation ermittelt und ist grau dargestellt.
Durch Beugungseffekte beim Belichtungsvorgang wurden die Umrandungskonturen abgerundet. Mit einem Pfeil ist der Abbildungsfehler 15' gekennzeichnet, der dem Phasenkonflikt 15 aus 1D entspricht. Das Schaltungselement 5' ist hier deutlich verbreitert.
In 2B ist die Simulation der Halbleiterschaltung nach einem Belichtungsvorgang mit der Phasenmaske 1 aus 1E dargestellt. Ein Pfeil weist auf die Stelle des Schaltkreiselements 5', das nach der Belichtung durch die Phasenmaske der 1D verbreitert war. Der Belichtungsvorgang der Phasenmaske 1 aus 1E bildet die kritische Struktur mit der vorgesehenen Breite ab.
Die 3A zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels eines Layouts einer Halbleiterschaltung als Halbleiterschaltkreiselement. Die darzustellenden Schaltkreiselemente der Halbleiterschaltung sind dunkel dargestellt. Die Leitungsstrukturen 5, die kleiner als eine kritische Auflösungsgrenze ausgebildet sind, stellen kritische Strukturen dar.
Die 3B zeigt, wie beidseits der kritischen Strukturen der Leitungsstrukturen 5 jeweils phasenverschiebende Bereiche 10 erstellt werden (schraffiert dargestellt), wobei vier schmale Wechselwirkungsbereiche 12 zwischen den phasenverschiebenden Bereichen 10 entstehen.
In 3C sind die phasenverschiebenden Bereiche 10 alternierend ausgebildet. Beidseits der kritischen Strukturen 6 sind erzeugte phasenverschiebende Bereiche 10 dargestellt, welche die zwei verschiedenen Phasen mit der Phasendifferenz von 180° aufweisen und dementsprechend mit zwei verschiedenen Schraffuren gekennzeichnet sind. Dabei sind die phasenverschiebenden Bereiche 10 so angeordnet, dass beidseits von zwei der vier schmalen (durch doppelte Schraffur dargestellten) Wechselwirkungsbereichen 12 phasenverschiebende Bereiche 10 gleicher Phase angeordnet sind. Bei den beiden anderen Wechselwirkungsbereichen 12 weisen die phasenverschiebenden Bereiche 10 zu beiden langen Außenseiten der Wechselwirkungsbereiche 12 eine gegenphasige Phase auf. Dies bedeutet, dass an diesen beiden Wechselwirkungsbereichen 12 ein durch ein Ellipsoid gekennzeichneter Phasenkonflikt 15 vorhanden ist.
Da die endgültige Phasenzuweisung aber noch nicht erfolgt ist, kann ein Phasenkonflikt bei der abschließenden Phasenzuordnung auch an den beiden anderen Wechselwirkungsbereichen 12 auftreten, alle vier Wechselwirkungsbereiche können also noch zu Phasenkonflikten führen.
Die 3D zeigt eine Phasenmaske 1', welche dadurch aus der Phasenmaske der 3C hervorgegangen ist, dass Phasenschieberkorrekturen vorgenommen wurden: Die phasenverschiebenden Bereiche 10 an den langen Außenkanten eines Wechselwirkungsbereiches 12 wurden zu einem zusammenhängenden phasenverschiebenden Bereich 10 verschmelzt und den phasenverschiebenden Bereichen 10 wurde eine endgültige Phase zugeordnet.
Die Phasenmaske 1' weist kein Konfliktzentrum auf, was eine Überprüfung auf Konfliktzentren ergibt. Die Kontur in der Mitte der 3D grenzt in diesem Beispiel an acht (also eine gerade Anzahl) kritische Strukturen an, weswegen eine korrekte Phasenzuordnung erfolgen kann. Die Anzahl der Konfliktzentren wird durch das eingangs im Stand der Technik beschriebene Verfahren ermittelt. Die Phasenmaske wird nicht mehr analog zu 1E weiterbearbeitet, da die Halbleiterschaltung bereits mit der Phasenmaske 1' phasenkonfliktfrei lithographiert werden kann. Alle vorgenommenen Phasenschieberkorrekturen bleiben auf der Phasenmaske.
Die 4A zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Beispiels eines Layouts einer Halbleiterschaltung als Halbleiterschaltkreiselement. Die darzustellenden Leitungsstrukturen 5 der Halbleiterschaltung sind wieder dunkel dargestellt. Eine verbotene Zone 20 ist durch ein gestrichelt gezeichnetes Rechteck dargestellt. Die Leitungsstrukturen 5, die kleiner als eine kritische Auflösungsgrenze ausgebildet sind, stellen kritische Strukturen 6 dar.
Die 4B zeigt, wie beidseits der kritischen Strukturen 6 jeweils phasenverschiebende Bereiche 10 erstellt werden (schraffiert dargestellt). Dabei entsteht ein schmaler Wechselwirkungsbereich 12. Auf der einen langen Außenseite des Wechselwirkungsbereiches 12 befindet sich einheitlich ein phasenverschiebender Bereich 10. Auf der gegenüberliegenden Seite befinden sich drei Enden von kritischen Strukturen 6 und die sie umgebenden vier phasenverschiebenden Bereiche 10. Die verbotene Zone 20 ist dabei so ausgebildet, dass sie sich mit dem Wechselwirkungsbereich 12 überschneidet.
In 4C sind die phasenverschiebenden Bereiche 10 zur Illustration alternierend ausgebildet. Beidseits der Leiterstrukturen 5 sind erzeugte phasenverschiebende Bereiche 10 dargestellt, welche die zwei verschiedenen Phasen mit der Phasendifferenz von 180° aufweisen und dementsprechend mit zwei verschiedenen Schraffuren gekennzeichnet sind.
Auf einer langen Außenseite des Wechselwirkungsbereichs 12 befinden sich nun die vier alternierenden phasenverschiebenden Bereiche 10, die die drei Enden von kritischen Strukturen 6 umgeben. Auf der gegenüberliegenden Seite ist ein phasenverschiebender Bereich 10 mit einheitlicher Phase ausgebildet. Dies hat zur Folge, dass die phasenverschiebenden Bereiche 10 an zwei Stellen des Wechselwirkungsbereiches 12 zu einem destruktiven Phasenkonflikt 15 führen. Einer dieser Phasenkonflikte 15 ist in der verbotenen Zone 20 ausgebildet.
Die 4D zeigt eine Phasenmaske, welche dadurch aus der Phasenmaske der 4C hervorgegangen ist, indem Phasenschieberkorrekturen vorgenommen wurden: phasenverschiebende Bereiche 10 an langen Außenkanten des Wechselwirkungsbereiches 12 wurden zu einem zusammenhängenden phasenverschiebenden Bereich 10 zusammengefügt.
Dadurch ergeben sich drei klassische Phasenkonflikte 15, welche durch Ellipsoide gekennzeichnet sind.
Die Konfliktzentren 14 verursachen diese Phasenkonflikte 15. Die Konfliktzentren 14 stellen Konturen von zusammenhängenden Bereichen dar, die an eine einzige (also eine ungerade Anzahl) kritische Struktur 6 angrenzen, weswegen eine konfliktfreie Phasenzuweisung nicht erfolgen kann. Die Konfliktzentren sind durch fette schwarze Konturen an den drei Enden der kritischen Strukturen 6 dargestellt.
Die 4E zeigt die Phasenmaske 1'' für den eigentlichen Belichtungsvorgang. Zu ihrer Erstellung werden die Konfliktzentren 14 aus 4D durch freie Verbindungswege verbunden, dass jedes Konfliktzentrum 14 entweder mit einem anderen Konfliktzentrum 14 oder mit der Außenkontur eines zusammenhängenden Bereiches aus phasenverschiebenden Bereich 10 und kritischen Strukturen 6 kombiniert wird. Da eine Vielzahl von solchen möglichen Verbindungswegen besteht, werden diejenigen Verbindungswege ausgeschlossen, welche mit der verbotenen Zone 20 korrelieren.
Das Ergebnis, die Phasenmaske 1'', ist eine kombinatorisch konforme Erweiterung des ursprünglichen Satzes von phasenverschiebenden Bereichen 10 einheitlicher Breite und außerhalb der verbotenen Zone 20 weiterzubehandelnde Phasenkorrekturen.
Bei der Auftrennung des phasenverschiebenden Bereiches 10 werden Verbindungswege erstellt. Je nach Konstruktion der Halbleiterschaltung können diese Verbindungswege sehr komplex aussehen und durch innere freie Konturen verlaufen, die keine Konfliktzentren darstellen. Die Verbindungswege können durch ein oder mehrere Schablonenelement/e erstellt werden, das aus einer zuvor festgelegten Menge von Schablonenelementen mit Verbindungswegen bei bekannten Layoutvorgaben bereitgestellt wird.
Als möglicher Satz von Schablonenelementen können die zuvor durchgeführten Phasenschieberkorrekturen verwendet werden. Insgesamt wurden vier Phasenschieberkorrekturen vorgenommen, um aus der Phasenmaske der 4C die Phasenmaske der 4D zu erstellen. Diese vier Phasenkorrekturen stellen einen Satz von möglichen Schablonenelementen dar, die mögliche Verbindungswege darstellen. Aus diesem Satz von Schablonenelementen wurde diejenige Phasenschieberkorrektur ausgeschlossen, die mit der verbotenen Zone 20 korreliert. Aus den drei übrigen Schablonenelementen wurden nun diejenigen ausgewählt, die entweder je zwei Konfliktzentren 14 miteinander oder je ein Konfliktzentrum 14 mit einer Außenkontur verbinden, was zu der Phasenmaske der 4E führte.
Die beiden übrigen Wechselwirkungsbereiche 12 können nun entweder mit einer Zwischenphase versehen werden, oder die nach einem Belichtungsvorgang fehlerhaft abgebildeten dunklen Stellen werden mit Trimmmasken weiterbehandelt.
Die 5 zeigt ein schematisches Struktogramm eines Generierungsprogramms zur Erstellung einer Hellfeld- oder Dunkelfeldphasenmaske, oder auch einer chromlosen Phasenmaske. Darin werden die einzelnen Schritte zum Erstellen einer Hellfeld-Phasenmaske in ihrer Abfolge dargestellt, wie sie von einem Computerprogramm verwendet werden können.
Als Input dient das Layout der herzustellenden Halbleiterschaltung (analog zu den 1A, 3A, 4A). Dabei werden eventuell vorhandene verbotene Zonen ebenfalls eingegeben und gespeichert.
Anhand dieses Layouts werden im Schritt A die kritischen Strukturen der Schaltkreiselemente erkannt und gespeichert. Die Strukturen werden daran erkannt, dass ihre räumliche Ausdehnung unterhalb einer Ausdehnungsgrenze liegt, die durch die Wellenlänge bestimmt wird.
In Schritt B werden phasenverschiebende Bereiche beidseits der kritischen Strukturen festgelegt (analog zu den 1B, 3B, 4B). Überlappen sich dabei phasenverschiebende Bereiche, so werden sie zu einem zusammenhängenden phasenverschiebenden Bereich zusammengefügt. Die phasenverschiebenden Bereiche können beispielsweise eine konstante Breite aufweisen, die zuvor von einem optischen Simulationsprogramm bestimmt wird oder aber auch jeweils individuell auf die kritischen Strukturen angepasste Breiten aufweisen.
Hierauf werden in Schritt C die notwendigen Phasenkorrekturen erkannt, beispielsweise Wechselwirkungsbereiche auf der Phasenmaske. Wechselwirkungsbereiche sind Bereiche der Phasenmaske, in denen phasenverschiebende Bereiche zu dicht beieinanderliegen. In diesem Schritt werden auch andere notwendige Korrekturen vorgemerkt, die sich beispielsweise durch Phasenmaskenrandbedingungen gegeben sein können.
In Schritt D werden Phasenkorrekturen durchgeführt. Beispielsweise werden phasenverschiebende Bereiche zusammengefügt, die beidseits eines in Schritt C erkannten Wechselwirkungsbereiches liegen. Außerdem können andere Phasenschieberkorrekturen vorgenommen werden.
Dann wird in Schritt E die Phasenmaske auf vorhandene Konfliktzentren untersucht, beispielsweise durch das eingangs beschriebene Verfahren zum Erkennen von Konfliktzentren. Weist die Phasenmaske keine Konfliktzentren auf, so wird der Prozess beendet, nachdem den phasenverschiebenden Bereichen eine von zwei um 180° verschobenen Phasen zugeordnet wird (analog zu 3D).
Sind Konfliktzentren vorhanden, so unterscheidet das Generierungsprogramm an dieser Stelle, ob die herzustellende Halbleiterschaltung verbotene Zonen aufweist oder nicht. Sind keine verbotenen Zonen vorhanden, wird direkt mit Schritt G fortgefahren. Sind verbotene Zonen vorhanden, so wird mit Schritt F fortgefahren, worauf Schritt G folgt.
In Schritt F werden alle diejenigen Schablonenelemente aus einer durch das Computerprogramm bereitgestellten Menge der Schablonenelemente verworfen, die mit einer verbotenen Zone korrelieren. Ein Schablonenelement enthält einen Verbindungsweg zwischen zwei Bereichen der Phasenmaske bei einem vorgegebenen Layout. Die Menge der Schablonenelemente muss umfangreich genug sein, um möglichst allen auftretenden Konfliktbereichen einen Verbindungsweg zuzuordnen. Entlang der Verbindungswege können in den nachfolgenden Schritten Wechselwirkungsbereiche entstehen, die bei einem Belichtungsvorgang der Phasenmaske zu Abbildungsfehlern führen. Dies wird durch Schritt F vermieden. Besonders vorteilhaft kann als Menge von Schablonenelementen die zuvor durchgeführten Phasenschieberkorrekturen verwendet werden.
In Schritt G werden Auftrennungen von phasenverschiebenden Bereichen vorgenommen. Dabei werden aus einer Menge von Schablonenelementen (die gegebenenfalls in Schritt H eingeschränkt wurde) diejenigen ausgewählt, deren Verbindungswege entweder zwei Konfliktzentren miteinander oder ein Konfliktzentrum mit einer Außenkontur eines zusammenhängenden Bereiches verbinden. Die Auswahl der zu verwendenden Schablonenelemente stellt ein kombinatorisches Problem dar, das von dem Generierungsprogramm gelöst werden muss. Dabei ist meist nicht nur eine einzige Auswahl möglicher Verbindungswege möglich, sondern eine Vielzahl.
In Schritt H wird den phasenverschiebenden Bereichen eine alternierende Phase zugeordnet.
Falls Zwischenphasen verwendet werden sollen, werden den Auftrennungen in Schritt I1 Zwischenphasen zugeordnet.
Bei Verwendung von Trimmmasken für die Korrektur dunkler Linien werden die Auftrennungen beispielsweise verchromt, oder bilden sogenannte chromlose Übergänge, bei denen die phasenverschiebenden Bereiche praktisch keinen Abstand voneinander mehr aufweisen.
Als Output liefert der Algorithmus eine korrigierte Phasenmaske, deren Abbildungsfehler minimiert oder komplett reduziert wurden.

1: Phasenmaske
1': Phasenmaske
1'': Phasenmaske
5: Leitungsstruktur
6: kritische Strukturen
10: phasenverschiebender Bereich
12: Wechselwirkungsbereich
14: Konfliktzentrum
15: Konfliktbereich
20: verbotene Zone
5': Schaltkreiselement
15': Abbildungsfehler
20': verbotene Zone
30': geätzter Bereich
100: zusammenhängender Bereich
110: Mittelbereich

Claims

Verfahren zur Erstellung einer Phasenmaske für lithographische Belichtungsvorgänge, wobei – beidseits von kritischen Strukturen (6), die eine Ausdehnungsgrenze unterschreiten, phasenverschiebende Bereiche (10) mit unterschiedlicher Phase festgelegt werden; – mindestens eine Phasenschieberkorrektur so durchgeführt wird, dass zumindest zwei einander zugewandte, in einem Wechselwirkungsbereich (12) eng beieinander liegende phasenverschiebende Bereiche (10) zu einem zusammenhängenden phasenverschiebenden Bereich (10, 10a, 10e, 10g) einheitlicher Phase zusammengefügt werden, wenn deren Abstand zueinander in dem Wechselwirkungsbereich (12) einen vorgegebenen Mindestabstand unterschreitet; – nach Durchführung mindestens einer Phasenschieberkorrektur die Phasenmaske auf das Vorhandensein von Konfliktzentren (14) überprüft wird, – wobei als Konfliktzentrum (14) die Innenkontur eines zusammenhängenden Bereichs (100) aufgefasst wird, an die von außen ausschließlich phasenverschiebende Bereiche (10) und eine ungerade Anzahl von kritischen Strukturen (6) angrenzen; und – zumindest eines der vorhandenen Konfliktzentren (14) beseitigt wird, indem mindestens ein an das Konfliktzentrum (14) angrenzender phasenverschiebender Bereich (10) in zwei phasenverschiebende Bereiche (10) mit unterschiedlicher Phase aufgetrennt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Zusammenfassen zumindest zweier phasenverschiebender Bereiche (10) oder einer Auftrennung zumindest eines phasenverschiebenden Bereichs (10) für die phasenverschiebenden Bereiche (10) eine Zuordnung der Phasen derart erfolgt, dass die Anzahl von phasenverschiebenden Bereichen (10) mit jeweils unterschiedlicher Phase beidseits einer kritischen Struktur (6) maximiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auftrennung zumindest eines phasenverschiebenden Bereichs (10) die neu gebildeten phasenverschiebenden Bereiche (10) entweder – aneinander angrenzend angeordnet werden; oder – beabstandet angeordnet werden, wobei der Zwischenbereich mit einem lichtundurchlässigen Material bedeckt oder dem Zwischenbereich eine Zwischenphase zugeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtundurchlässige Material Chrom ist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Phasenschieberkorrektur dazu durchgeführt wird, damit – durch Verschmelzung zumindest zweier phasenverschiebender Bereiche (10) ein Wechselwirkungsbereich (12) vermieden wird; und/oder – vorgegebene Phasenmaskenrandbedingungen umgesetzt werden; und/oder – eine Ecke zumindest eines phasenverschiebenden Bereichs (10) ermöglicht wird, die einen anderen Winkel als 0°, 45°, oder 90° zur Phasenmaskenhauptrichtung aufweist, an der die Phasenmaske ausgerichtet wird; und/oder – Löcher in der Phasenmaske verhindert werden, die nicht oder nur aufwendig realisiert werden können; und/oder – phasenverschiebende Bereiche (10) an Enden von kritischen Strukturen (6) modifiziert werden, um Verkürzungseffekte an Enden von kritischen Strukturen (6) zu vermeiden.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftrennung entlang eines Verbindungsweges zwischen mindestens zwei Konfliktzentren (14) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftrennung entlang eines Verbindungsweges zwischen mindestens einem Konfliktzentrum (14) und einer dem Konfliktzentrum (14) abgewandten Kontur des an das Konfliktzentrum (14) angrenzenden zusammenhängenden Bereichs (100) aus kritischen Strukturen (6) und phasenverschiebenden Bereichen (10) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenmaske mit einem Computerprogramm erstellt wird, das ein Generierungsprogramm von phasenverschiebenden Bereichen enthält.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Durchführung von Phasenschieberkorrekturen beidseits von kritischen Strukturen (6), phasenverschiebende Bereiche (10) konstanter Breite festgelegt werden, wobei die konstante Breite vorher durch ein optisches Simulationsprogramm bestimmt wurde.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftrennung mindestens eines phasenverschiebenden Bereiches so erfolgt, dass eine maximale Anzahl an wichtige Schaltungsfunktionalitäten enthaltenden Zonen (20), nachfolgend verbotene Zonen genannt, frei von Konfliktbereichen (15) sind.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Phasenmaske (1; 1'; 1'') eine Hellfeld- oder Dunkelfeld-Phasenmaske erstellt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Phasenmaske (1; 1'; 1'') eine chromlose Phasenmaske erstellt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten phasenverschiebenden Bereiche (10) genau zwei unterschiedliche Phasen aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 13 , dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten phasenverschiebenden Bereiche (10) genau zwei um 180° gegeneinander verschobene Phasen aufweisen.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftrennung entlang eines Verbindungsweges erfolgt, der durch zumindest ein Schablonenelement aus einer zuvor festgelegten Menge von Schablonenelementen mit Verbindungswegen bei vorgegebenen Layoutvorgaben bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass vor einer Auswahl des oder der zu verwendenden Schablonenelemente die Schablonenelemente aus der zuvor festgelegten Menge von Schablonenelementen verworfen werden, die in einer verbotenen Zone liegen.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16 , dadurch gekennzeichnet, dass als Schablonenelemente die vorgenommenen Phasenschieberkorrekturen verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der zur Erstellung von Auftrennungen verwendeten Schablonenelemente minimiert wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem mit der hergestellten Phasenmaske (1; 1'; 1'') durchgeführten Belichtungsvorgang entstandene, unerwünschte Fehlstellen auf einem zu strukturierenden Substrat mit Trimmmasken weiterbehandelbar sind.