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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen das Gebiet der Fertigung integrierter Schaltungen und betrifft insbesondere ein System und ein Verfahren, in welchem eine speziell angepasste Doppeldipolbelichtung für die Herstellung von Kontaktlöchern mit variierendem Abstand und variierender Dichte eingesetzt wird.
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Hintergrund
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Die optische Lithographie oder Photolithographie wird in der Halbleiterindustrie weithin eingesetzt, um eine große Vielfalt von Strukturen herzustellen, die in integrierten Schaltungen (IC) vorhanden sind. Der Photolithographieprozess beginnt im Allgemeinen mit der Herstellung einer Photolackschicht auf oder über der obersten Fläche eines Halbleitersubstrats oder einer Scheibe (oder einer Zwischenschicht). Es wird dann ein Retikel oder eine Maske mit vollständig lichtundurchlässigen Gebieten, die häufig aus Chrom hergestellt sind, und vollständig lichtdurchlässigen durchsichtigen Gebieten, die häufig aus Quarz hergestellt sind, über der mit Photolack beschichteten Scheibe positioniert.
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Die Maske ist zwischen einer Strahlungs- oder Lichtquelle, die Licht einer vordefinierten Wellenlänge (beispielsweise Ultraviolettlicht) und geometrischer Verteilung erzeugt, und einem optischen Linsensystem angeordnet, das einen Teil einer Einzelbildbelichtervorrichtung bildet. Wenn das Licht von der Lichtquelle auf die Maske gelenkt wird, wird das Licht fokussiert, um ein verkleinertes Maskenbild auf der Scheibe zu erzeugen, wobei typischerweise das optische Linsensystem verwendet wird, das eine oder mehrere Linsen, Filter und/oder Spiegel aufweist. Das Licht läuft durch die durchsichtigen Gebiete der Maske, um die darunter liegende Photolackschicht zu belichten, und wird durch die undurchsichtigen Gebiete der Maske blockiert, so dass der darunter liegende Bereich der Photolackschicht unbelichtet bleibt. Die belichtete Photolackschicht wird dann entwickelt, was typischerweise mittels einem chemischen Entfernen der belichteten oder nicht belichteten Gebiete der Photolackschicht erfolgt. Das Endergebnis ist eine Halbleiterscheibe, die mit einer Photolackschicht belegt ist, die ein gewünschtes Muster aufweist, das Geometrien, Strukturelemente, Linien und Formen dieser Schicht definiert. Das Muster kann dann verwendet werden, um darunter liegende Gebiete der Scheibe zu ätzen.
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Es gibt ein ständiges Betreben auf dem Gebiet der IC-Bauteilgestaltung und Herstellung, um die Dichte zu erhöhen, mit der diverse Strukturen angeordnet sind. Beispielsweise kann ein Flash-Speicherbauelement ein Kerngebiet enthalten, das ein oder mehrere Arrays bzw. Felder aus dicht gepackten Doppelbit-Speicherzellen enthält. Die Herstellung eines derartigen Bauelements kann das Strukturieren einer Kontaktschicht beinhalten, so dass diese regelmäßige Arrays aus dicht gepackten Kontaktlöchern aufweist (beispielsweise Source/Drain-Kontaktlöcher) mit einem minimalen Abstand entlang einer ersten Richtung sowie eine Vielzahl von halb getrennten bzw. teilweise vereinzelten Kontaktlöchern (beispielsweise Vss-Kontaktlöcher). Sobald diese Kontaktlöcher hergestellt sind, können diese mit einem leitenden Material, etwa einem Metall, einer metallenthaltenden Verbindung oder einem Halbleiter gefüllt werden, um leitfähige Kontaktdurchführungen für elektrische Verbindungsstrukturen zu bilden, die über und unter der Kontaktschicht angeordnet sind.
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Die
US 6 261 727 B1 offenbart ein Verfahren zur Bildung dichter isolierter Kontaktöffnungen durch einen einzigen Belichtungsvorgang unter Verwendung eines Quadrupol-Filters, der symmetrisch angeordnete kreisförmige oder ringförmige Abschnitte aufweist.
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Die
US 5 821 034 A offenbart ein Doppelbelichtungsverfahren mithilfe zweier Masken, die räumliche Frequenzen in horizontaler bzw. vertikaler Richtung bereitstellen. Ein Doppelbelichtungsverfahren wird auch in der
EP 1 091 252 A2 beschrieben, wobei hier zwei Dipolbelichtungsmoden überlagert werden.
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Die
US 2004/0021845 A1 offenbart ein Belichtungssystem mit einer ersten und einer zweiten Blendenplatte, die eine Variation der Form des Strahls einer Lichtquelle des Belichtungssystems ermöglichen. Hierzu werden dipolare Ausschnitte verschiedener Größen in horizontaler und vertikaler Richtung in den Blendenplatten vorgesehen. Auch die
US 5 712 698 A offenbart ein Belichtungssystem mit Blendenplatten mit verschiedenen Öffnungen, die symmetrisch um den Mittelpunkt der Platten angeordnet sind.
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Ein konventionelles Verfahren zur Herstellung von Kontaktlöchern beinhaltet das Ausführen eines Doppelbelichtungsverfahrens unter Anwendung zweier unterschiedlicher Belichtungsquellen, um zwei unterschiedliche Masken zu belichten (oder eine Maske, die in zwei unterschiedliche Orientierungen gedreht wird), um eine einzelne Kontaktschicht zu strukturieren. Mit einem derartigen Verfahren kann jedes Masken/Belichtungs-Paar optimiert werden, um die maximale Auflösung für eine vorgegebene Klasse an Strukturen zu liefern, während der Einfluss auf die Strukturen minimiert wird, die durch eine andere Belichtung definiert oder anderweitig strukturiert werden. Jedoch müssen, wie bei vielen Doppelbelichtungsverfahren die Auswirkungen der Fehljustierung berücksichtigt werden, was schwierig, zeitaufwendig und teuer sein kann. Ansonsten können Abbildungsdefekte auftreten.
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Obwohl diverse Maskenarten und aggressive Belichtungsstrategien für die Abbildung von Strukturelementen unterhalb des Auflösungsvermögens, zu denen Kontaktlöcher gehören, eingesetzt werden, hat jede Belichtungsart gewisse Kompromisse (beispielsweise ein verbesserter Kontrast zu Lasten der Fokustiefe). Ferner kann jede Maskenart ein unterschiedliches Verhalten abhängig von dem abzubildenden Muster aufweisen.
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Daher besteht ein Bedarf für ein verbessertes System und ein Verfahren zur Herstellung von Kontaktlöchern mit variierendem Abstand und variierender Dichte.
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Überblick über die Erfindung
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Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung mehrere Kontaktlöcher in einer Kontaktschicht eines integrierten Schaltungsbauelements bereit, wobei die mehreren Kontaktlöcher mehrere regelmäßig beabstandete Kontaktlöcher mit einem ersten Abstand entlang einer ersten Richtung und mehrere teilweise vereinzelte Kontaktlöcher mit einem zweiten Abstand entlang einer zweiten Richtung aufweisen, wobei das Verfahren umfasst:
Vorsehen einer Photolackschicht über der Kontaktschicht;
Belichten der Photolackschicht mit einer Doppeldipol-Belichtungsquelle, die Lichtenergie durch eine Maske mit einem Muster sendet, das einem gewünschten Kontaktlochmuster entspricht, wobei das Belichten dazu führt, dass das gewünschte Kontaktlochmuster in die Photolackschicht übertragen wird;
wobei die Doppeldipol-Belichtungsquelle eine erste Dipolblende, die zum Strukturieren regelmäßig beabstandeter Kontaktlöcher orientiert und optimiert ist, eine zweite Dipolblende aufweist, die senkrecht zu der ersten Dipolblende angeordnet und optimiert ist, die mehreren teilweise vereinzelten Kontaktlöcher zu strukturieren, wobei die erste Dipolblende erste Öffnungen aufweist, die mit einem ersten Abstand voneinander beabstandet sind, und die zweite Dipolblende zweite Öffnungen aufweist, die mit einem zweiten Abstand voneinander beabstandet sind, der von dem ersten Abstand verschieden ist; und
Ätzen der Kontaktschicht unter Anwendung der strukturierten Photolackschicht.
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Weiterhin stellt die Erfindung eine Blendenplatte zur Verwendung in einer Belichtungsquelle zur Strukturierung mehrerer Kontaktlöcher mit variierendem Abstand und variierender Dichte bereit, wobei die mehreren Kontaktlöcher mehrerer regelmäßig beabstandete Kontaktlöcher mit einem ersten Abstand entlang einer ersten Richtung und mehrere teilweise vereinzelte Kontaktlöcher mit einem zweiten Abstand entlang einer zweiten Richtung aufweisen, wobei die Blendenplatte umfasst:
ein Substrat, das aufweist: (i) ein erstes Dipolpaar aus ersten Öffnungen, die kundenspezifisch zum Strukturieren der mehreren regelmäßig beabstandeten Kontaktlochöffnungen ausgebildet sind, und (ii) ein zweites Dipolpaar aus zweiten Öffnungen, die kundenspezifisch zum Strukturieren der mehreren teilweise vereinzelten Kontaktlochöffnungen ausgebildet sind, wobei die ersten Öffnungen mit einem ersten Abstand voneinander beabstandet sind, und die zweiten Öffnungen mit einem zweiten Abstand voneinander beabstandet sind, der von dem ersten Abstand verschieden ist.
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Diese und weitere Merkmale der Erfindung sind vollständig beschrieben und insbesondere in den Patentansprüche dargelegt. Die folgende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen zeigen detailliert gewisse anschauliche Ausführungsformen der Erfindung, wobei diese Ausführungsformen für einige der diversen Möglichkeiten beispielhaft sind, in denen die Prinzipien der Erfindung eingesetzt werden können.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Diese und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen deutlich aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme der Zeichnungen hervor, wobei:
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1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Speicherbauelements, das ein Kerngebiet mit einem Array aus Doppelbit-Speicherzellen und ein Randgebiet aufweist, eine schematische Draufsicht eines Teils einer Kontaktschicht in einem Kerngebiet ist, das dicht gepackte Kontaktlöcher und teilweise vereinzelte Kontaktlöcher aufweist;
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2 ist eine schematische Draufsicht eines Teils einer Kontaktschicht eines Kerngebiets mit einem Array aus Doppel-Bit-Speicherzellen und eines Randgebiets;
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3 ist eine schematische Darstellung einer Photolithographievorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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4 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Doppeldipol-Blendenplatte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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5 ist eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften doppelten Doppeldipol-Blendenplatte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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6 und 7 sind schematische Darstellungen von beispielhaften Doppeldipol-Blendenplatten gemäß alternativer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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Beschreibung der Erfindung
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In der folgenden detaillierten Beschreibung sind entsprechende Komponenten die gleichen Bezugszeichen zugeordnet, unabhängig davon, ob diese in unterschiedlichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt sind. Um die vorliegende Erfindung in einer deutlichen und knappen Weise darzustellen, sind die Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung mehrerer Kontaktlöcher in einer Kontaktschicht eines integrierten Schaltungs-(IC)Bauelements, wobei die mehreren Kontaktlöcher mehrere dicht gepackte regelmäßig beabstandete Kontaktlöcher aufweisen, die einen ersten Abstand entlang einer ersten Richtung aufweisen, und mehrere teilweise vereinzelte Kontaktlöcher aufweisen, die einen zweiten Abstand entlang einer zweiten Richtung besitzen. Nach dem Ausbilden einer Photolackschicht über der Kontaktschicht kann die Photolackschicht der Einwirkung einer Doppeldipolbelichtungsquelle ausgesetzt werden, die Lichtenergie durch eine Maske sendet, die ein Muster entsprechend einem gewünschten Kontaktlochmuster aufweist. Die Doppeldipol-Belichtungsquelle kann eine erste Dipolapertur bzw. Blende enthalten, die zum Strukturieren der dicht gepackten regelmäßig beabstandeten Kontaktlöcher orientiert und optimiert ist, und kann eine zweite Dipolblende aufweisen, die ungefähr senkrecht zu der ersten Dipolblende angeordnet und für die Strukturierung der mehreren teilweise vereinzelten Kontaktlöcher optimiert ist.
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Die vorliegende Erfindung wird nunmehr im beispielhaften Zusammenhang eines Prozesses zur Strukturierung einer Kontaktschicht beschrieben (beispielsweise einer Zwischendielektrikumsschicht (ILD)), die einen Teil eines IC-Bauelements bildet. Zu beispielhaften IC-Bauelementen können Prozessoren gehören, die aus Tausenden oder Millionen von Transistoren aufgebaut sind, ein Flash-Speicher-Array oder eine andere spezielle Schaltung. Der Fachmann erkennt jedoch, dass die Verfahren und Systeme, die hierin beschrieben sind, auch auf Gestaltungsprozesse und/oder Herstellung von Artikeln angewendet werden können, die Kontaktlöcher oder andere Strukturmuster mit variierendem Abstand und variierender Dichte enthalten, und die unter Anwendung von Photolithographie hergestellt werden, etwa Mikromaschinen, Diskettenlaufwerksköpfe, Genchips, mikromechanische Systeme (MEMS), und dergleichen.
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1 zeigt schematisch ein beispielhaftes IC-Bauelement 10, etwa eine elektrisch löschbare und programmierbare Speichereinrichtung mit gemeinsamer Löschung bzw. mit Flash-Löschung, wovon eine oder mehrere Kontaktschichten entsprechend der hierin beschriebenen Verfahrenstechnologie hergestellt oder anderweitig bearbeitet werden können. Das IC-Bauelement 10 kann auf einem Halbleitersubstrat 12 hergestellt oder anderweitig ausgebildet sein, das ein Kerngebiet 14 und ein Randgebiet 16 aufweist. Ein anschauliches Flash-Speicherbauelement kann ein Kerngebiet, das ein oder mehrere Arrays aus Doppelbit-Speicherzellen enthält, und ein Randgebiet aufweisen, das eine Logikschaltung zum Steuern der Speicherzellen innerhalb des Kerngebiets enthält. Ein typisches Array aus Doppelbit-Speicherzellen in dem Kerngebiet kann beispielsweise 512 Reihen und 512 Spalten aus Doppelbit-Speicherzellen aufweisen.
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2 ist eine schematische Draufsicht eines Teils einer Kontaktschicht (beispielsweise in einem Kerngebiet eines Flash-Speicherbauelements), das ein gewünschtes Kontaktlochmuster mit dicht gepackten regelmäßig beabstandten Kontaktlöchern 20 und teilweise vereinzelten Kontaktlöchern 24 aufweist. In einer Ausführungsform enthält das gewünschte Kontaktlochmuster Reihen aus Kontaktlöchern (beispielsweise Source/Drain-Kontaktlöchern) mit einem minimalen Abstand entlang einer ersten Richtung (beispielsweise der x-Richtung), sowie mehrere teilweise isolierte Kontaktlöcher 24 (beispielsweise Vss-Kontaktlöcher) mit einem zweiten Abstand entlang einer zweiten Richtung (beispielsweise der y-Richtung). Im hierin verwendeten Sinne beinhaltet der Begriff „dicht gepackte” Kontaktlöcher eine Dichte in Bezug auf den Abstand von ungefähr 130 Nanometern (nm) bis ungefähr 270 nm, während der Begriff „teilweise vereinzelt” eine Dichte beschreiben kann, in Bezug auf den Abstand, von ungefähr 270 nm bis ungefähr 500 nm. Es ist zu beachten, dass die zuvor genannten Abstandsbereiche mehrere Technologiestandards überspannen. Beispielsweise kann der 130 nm-Technologiestandard dicht gepackte Kontaktlöcher umfassen, die Abstände von ungefähr 380 nm bis 400 nm aufweisen, während der 90 nm-Technologiestandard dicht gepackte Kontaktlöcher mit Abständen von 240 nm aufweisen kann. Der 65 nm-Technologiestandard kann dicht gepackte Kontaktlöcher mit Abständen von ungefähr 150 nm bis 160 nm besitzen. Ferner kann sich das untere Ende des dicht gepackten Abstandbereiches bei einer Lichtquelle mit 193 nm bis zu 120 nm oder tiefer erstrecken. Es ist zu beachten, dass die Lichtquellen mit kürzeren Wellenlängen (extremes Ultraviolett oder 157 nm) vorteilhaft sind für das Verfahren und die Vorrichtung, die hierin beschrieben sind, und eine weitere Reduzierung des Abstandes ermöglichen.
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Zum Zwecke der Beschreibung zeigt 2 Reihen aus dicht gepackten Kontaktlöchern mit einem Abstand von Pitchy. In einer beispielhaften Ausführungsform kann das Kontaktlochmuster, das in 2 gezeigt ist, so betrachtet werden, dass dieses einem Kontaktlochmuster in einem Kerngebiet eines Flash-Speicherbauelements entspricht, in welchem Reihen aus Source/Drain-Kontakten mit minimalen Abstand in der x-Richtung und beispielsweise mit einem Abstand von 2 mal dem minimalen Abstand in der x-Richtung dann in der y-Richtung angeordnet sind. Ferner ist alle 8 Bits oder alle 16 Bits oder mehr ein teilweise vereinzelter bzw. Vss-Kontakt vorgesehen. In einer Ausführungsform kann der Wert Pitchx einen Wert von ungefähr 120 nm bis ungefähr 260 nm aufweisen, während der Wert Pitchy ungefähr dem zweifachen des Y-Zellenabstands einer Speicherzelle von ungefähr 150 nm bis ungefähr 400 nm besitzen kann. Wie dies nachfolgend detaillierter erläutert ist, kann ein derartiges Kontaktlochmuster durch Herstellen und Verwenden einer Doppeldipol-Belichtungsquelle gebildet werden, die ein Paar aus speziell angepassten senkrechten Dipolblenden aufweist, um damit eine einzelne Maske mit einem gewünschten Kontaktlochmuster zu belichten.
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3 zeigt nunmehr eine Photolithographievorrichtung 40 zum Strukturieren oder anderweitigen Bearbeiten einer Kontaktschicht eines IC-Bauelements, um darin ein gewünschtes Kontaktlochmuster zu bilden. Die Photolithographievorrichtung 40 kann eine Lichtquelle 42 aufweisen, die eine Aperturplatte bzw. Blendenplatte 44 belichtet. Die Lichtquelle 42 kann eine beliebige geeignete Lichtquelle repräsentieren, etwa eine Quelle aus teilweise kohärenten Licht mit einer Wellenlänge von ungefähr 193 nm, das mittels eines Argon-Fluor-Lasers erzeugt werden kann. Die Lichtquelle kann Licht mit einer Wellenlänge im Ultraviolett-Bereiche (UV), Vakuumultraviolettbereich (VUV), tiefen Ultraviolettbereich (DUV) oder im extremen Ultraviolettbereich (EUV) aufweisen. Wie dies nachfolgend detaillierter beschrieben ist, kann die Blendenplatte 44 eine Doppeldipolblendenplatte sein, die ein Paar aus speziell angepassten Dipolblenden aufweist, die im Wesentlichen senkrecht zueinander orientiert sind. Alternativ kann eine weitere Doppeldipolerzeugungseinrichtung, etwa ein geeignetes beugendes optisches Element verwendet werden.
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Licht, das durch die Blendenplatte 44 tritt, kann mittels eines Linsensystems 46 auf eine Maske oder ein Retikel 48, auf welchem ein gewünschtes Kontaktlochmuster ausgebildet ist, gebündelt oder anderweitig fokussiert werden. In einer Ausführungsform kann die Maske 48 die durchlässige Binärmaske mit einem Chrommuster sein, das auf einem Quarzsubstrat durch Ätzung hergestellt ist. Es ist jedoch zu beachten, dass andere Masken, etwa reflektierende Masken, Phasenverschiebungsmasken, abgeschwächte Phasenmaske, oder andere, und dergleichen eingesetzt werden können, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Zumindest die nullte oder die erste Beugungsordnung von Beugungskomponenten des durch die Maske 48 hindurchtretenden Lichts kann mittels eines Linsensystems 50 auf ein Ziel 52, etwa ein Substrat oder eine Scheibe 54 fokussiert werden, das eine Kontaktschicht 56 aufweist, die mit einem photoempfindlichen Film, etwa einem Photolack 58, beschichtet ist.
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Mit Bezug zu 4 und weiterhin mit Bezug zu 3 wird eine Doppeldipolblendenplatte 44 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Blendenplatte 44 kann aus einem beliebigen geeigneten undurchlässigen oder elektromagnetische Strahlung blockierendem Material hergestellt sein, etwa Aluminium, Stahl oder einem anderen geeigneten Metall, und kann eine geeignete geometrische Form, etwa quadratisch, kreisförmig, rechteckig, und dergleichen aufweisen. Alternativ kann der Pupillenformungsmechanismus ein beugendes optisches Element oder ein weiteres optisches Element enthalten, das die Formung der Pupille ermöglicht. Die Blendenplatte 44 kann eine erste Dipolblende bzw. Dipolöffnung 60 und eine zweite Dipolblende 62 enthalten oder anderweitig bilden. Die erste Dipolblende 60 kann zwei Öffnungen oder Schlitze aufweisen, die entlang einer ersten Achse (beispielsweise der x-Achse) orientiert sind. Des weiteren kann die Blendenplatte 44 eine zweite Dipolblende oder ein Paar aus Öffnungen 62 enthalten oder anderweitig bilden, die entlang einer zweiten Achse orientiert sind, die im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Achse liegt (beispielsweise die y-Achse). In einer Ausführungsform unterscheidet sich die erste Dipolblende 60 von der zweiten Dipolblende 62 in Bezug auf die Geometrie, den Abstand und/oder die Größe. Ferner ist, wie nachfolgend detaillierter beschrieben ist, die erste Dipolblende oder das Dipolpaar 60 kundenspezifisch angepasst und/oder für das Abbilden dicht gepackter Kontaktlöcher mit den Abstand Pitchx. In ähnlicher Weise ist die zweite Dipolblende oder das Dipolpaar 62 kundenspezifisch angepasst und/oder optimiert für das Herstellen von teilweise vereinzelten Kontaktlöchern mit dem Abstand Pitchy.
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5 zeigt eine weitere beispielhafte Doppeldipolblendenplatte 44 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Blendenplatte 44 enthält eine erste Dipolblende oder ein Dipolpaar 60, das entlang der x-Achse orientiert ist, und weist ferner eine zweite Dipolblende oder Dipolpaar 62 auf, das entlang der Y-Achse orientiert ist. Alternativ können das erste und das zweite Dipolpaar 60, 62 entlang von Achsen orientiert sein, die unter einem gewissen Winkel zu der X-Achse und der Y-Achse angeordnet sind, die im Wesentlichen senkrecht zueinander sind. In einer Ausführungsform ist das erste Dipolpaar 60 kundenspezifisch angepasst und/oder optimiert, um dicht gepackte Kontaktlöcher mit einem Abstand Pitchx zu strukturieren. Das kundenspezifische Anpassen und/oder Optimieren des ersten Dipolpaars 60 kann das Optimieren des Dipolpaars im Hinblick auf die Größe, Form und/oder den Abstand beinhalten, um damit die Auflösung für die dicht gepackten Kontaktlöcher zu verbessern.
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In einer Ausführungsform wird der Abstand des ersten Dipolpaares
60 optimiert oder anderweitig ausgewählt gemäß:
wobei Lambda (λ) die Wellenlänge der verwendeten Lichtquelle ist, NA die numerische Apertur ist, die zu der Photolithographievorrichtung gehört und Pitch
x der Abstand der dicht gepackten Kontaktlöcher entlang der x-Richtung ist. Dipol
x repräsentiert den Abstand (gestrichelte Linie
70) zwischen den entsprechenden Mittelpunkten des Dipolpaars
60.
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In ähnlicher Weise wird der Abstand des zweiten Dipolpaars
62 optimiert oder anderweitig ausgewählt gemäß:
wobei Lambda (λ) die Wellenlänge der verwendeten Lichtquelle ist, NA die numerische Apertur ist, die die Photolithographievorrichtung aufweist, und Pitch
y der Abstand der teilweise vereinzelten Kontaktlöcher entlang der Y-Richtung ist. Dipol
y repräsentiert den Abstand (gestrichelte Linie
72) zwischen den entsprechenden Mittelpunkten des Dipolpaars
62. Die Doppeldipolblendenplatte
44, die das erste und das zweite Dipolpaar aufweist, die gemäß den beiden optimierten Lösungen für Dipol
x und Dipol
y beabstandet sind, wird verwendet, um eine einzelne Maske mit dem gewünschten Kontaktlochmuster zu belichten.
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Zusätzlich zu dem Optimieren des Abstands des ersten Dipolpaars und des zweiten Dipolpaars können andere Belichtungsparameter und/oder Blendenparameter ausgewählt und/oder optimiert werden. Im Allgemeinen kann ein Dipolpaar durch die folgenden Parameter gekennzeichnet werden: die Orientierung der Pole (beispielsweise horizontal, vertikal oder unter einem gewissen Winkel dazu); Innenradius σin; Außenradius σout; Polwinkel (der auch als Keilwinkel bezeichnet ist). Diese Parameter sind in 5 gezeigt.
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Um die zuvor genannten Belichtungs- und/oder Blendenparameter zu prüfen, können ein oder mehrere Simulationsbilder erzeugt werden, wobei eines aus einer Vielzahl kommerziell erhältlicher Simulationsanlagen, etwa beispielsweise CALIBRE von Mento Graphics Corp. verwendet werden kann. Jedes Simulationsbild kann einem Kontaktmuster entsprechen, das auf oder in der Kontaktschicht gedruckt oder anderweitig gebildet wird, wenn die Kontaktschicht mit einer Belichtungsquelle (mit einer eingestellten Kombination aus Belichtungs- und/oder Blendenparametern) durch eine Maske mit dem gewünschten Kontaktlochmuster belichtet wurde. Alternativ kann das Simulationsbild einer Simulation einer Photolackschicht entsprechen, die gemäß einer Belichtung strukturiert wurde, die einer Belichtungsquelle (mit ausgewählten Belichtungs- und/oder Blendenparametern) durch eine Maske entspräche, die das gewünschte Kontaktlochmuster enthält. Somit kann das „reale” Kontaktlochmuster für diverse Kombinationen aus Belichtung- und/oder Blendenparameter sowie optische Nahfeldkorrekturen (OPC) und beliebige andere Parameter simuliert werden, die das endgültige Kontaktlochmuster im Vergleich zu dem gewünschten Kontaktlochmuster beeinflussen können.
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Um die Wirksamkeit jedes Satzes aus Belichtungen und/oder Blendenparameter zu bestimmen, kann jedes simulierte Bild bewertet werden, indem eine oder mehrere optische Regelprüfungen-(ORC) als Test durchgeführt werden. Die ORC-Tests können auf der Grundlage eines oder mehrerer prozessbezogener Parameter, die auch als Maßzahlen bezeichnet sind, durchgeführt werden. Kontaktlochstrukturelemente, die außerhalb eines zulässigen Bereichs eines oder mehrerer praxisbezogener Parameter liegen, können einen nicht optimalen Satz aus Belichtungs- und/oder Blendenparameter angeben.
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Obwohl in den 4 und 5 Dipolpaare gezeigt sind, die ringförmigen Sektoren aufgebaut sind, sollte beachtet werden, dass andere Dipolpaargeometrien eingesetzt werden können. Beispielsweise zeigen die 6 und 7 beispielhafte Doppeldipol-Blendenplatten 44, die unterschiedliche Geometrien für die Dipolpaare enthalten. 5 zeigt ein erstes Dipolpaar 60 aus im Wesentlichen kreisförmigen Blenden oder Öffnungen und ein zweites Dipolpaar 62 mit im Wesentlichen elliptischen Blenden oder Öffnungen. 7 enthält ein erstes Dipolpaar 60 mit im Wesentlichen elliptischen Blenden oder Öffnungen und ein zweites Dipolpaar 62 mit im Wesentlichen kreisförmigen Blenden oder Öffnungen. Selbstverständlich kann die Größe und/oder der Abstand dieser Dipolpaare optimiert und/oder kundenspezifisch festgelegt werden, wie dies zuvor beschrieben ist, um dicht gepackte Strukturelemente, teilweise vereinzelte Strukturelemente oder eine Kombination daraus herzustellen. Ferner können auch andere Dipolpaare mit anderen geometrischen Formen eingesetzt werden, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
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Sobald die Belichtungsquelle einschließlich der kundenspezifischen Doppeldipol-Blendenplatte ausgewählt ist, kann eine Kontaktschicht bearbeitet werden, um ein gewünschtes Kontaktlochmuster zu bilden. Diese Bearbeitung kann ähnlich sein zu jener, wie sie dem Fachmann allgemein bekannt ist. Daher wird dieser Vorgang nicht detailliert hierin beschrieben.
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Ein Substrat, etwa eine Halbleiterscheibe, kann eine oder mehrere Schichten aus diversen Materialien aufweisen. In einer Ausführungsform umfasst die Scheibe eine Kontaktschicht, die mit einem gewünschten Kontaktlochmuster zu strukturieren ist. Eine Photolackschicht kann über der Kontaktschicht angeordnet sein. Wie der Fachmann erkennt, können andere Materialien und/oder Behandlungen zwischen der Kontaktschicht und der Photolackschicht liegen, wozu beispielsweise eine Basisschicht, eine unten liegende antireflektierende Beschichtung (BARC), und dergleichen gehören können. Die Kontaktschicht kann aus einem beliebigen geeigneten Material aufgebaut sein, etwa aus einem Isolator (beispielsweise Siliziumoxid oder SiO2, Siliziumnitrid oder Si3N4, etc.). Es kann eine geeignete Photolackschicht, etwa eine Schicht aus Positivlack oder Negativlack, verwendet werden.
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Die Photolackschicht kann mit der kundenspezifisch ausgebildeten Doppeldipolstrahlung, die von der Strahlungsquelle durch Lenken der Strahlung durch die kundenspezifische Doppeldipolblendenplatte erzeugt wird, über eine Maske belichtet werden, die ein gewünschtes Kontaktlochmuster enthält. In einer Ausführungsform kann die Maske eine durchlässige binäre Maske sein, die ein geätztes Chrommuster auf Quarz aufweist. Zu beachten ist jedoch, dass andere Masken ebenso eingesetzt werden können. Die belichtete Photolackschicht kann entwickelt werden, wobei optional ein der Belichtung nachgeordneter (PE) Ausbackprozess enthalten sein kann, um damit belichtete oder nicht belichtete Bereiche der Photolackschicht (abhängig davon, ob ein Positivphotolack oder ein Negativphotolack verwendet wird) zu entfernen. Nach der Entwicklung kann die Photolackschicht das gewünschte Kontaktlochmuster enthalten. Sobald die Photolackschicht mit dem gewünschten Kontaktlochmuster strukturiert ist, kann die Kontaktschicht unter Anwendung einer geeigneten Nassätzchemie oder einer Trockenätzung mit reaktiven Ionen (RIE) geätzt werden, um die Kontaktlochöffnungen entsprechend dem gewünschten Kontaktlochmuster in der Kontaktschicht herzustellen. Selbstverständlich können weitere Bearbeitungsschritte das Füllen der Kontaktlochöffnungen mit einem geeigneten leitenden Material, beispielsweise einem Metall, einer metallenthaltenden Verbindung oder einem Halbleiter beinhalten, um eine leitende Kontaktdurchführung herzustellen, die die Kontaktschicht vertikal schneidet. Die Kontaktdurchführungen können verwendet werden, um eine elektrische Verbindung zwischen einer unter der Kontaktschicht angeordneten Schicht und einer nachfolgend gebildeten Schicht, Komponenten oder Verbindungen, die über der Kontaktschicht angeordnet sind, herzustellen.
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Die vorangegangene Beschreibung ist im beispielhaften Zusammenhang für die Strukturierung eines Kerngebiets einer Kontaktschicht dargelegt, so dass diese dicht gepackte Kontaktlöcher sowie teilweise vereinzelter Kontaktlöcher enthält, indem eine einzelne Belichtung einer Maske unter Anwendung einer kundenspezifischen Doppeldipolbelichtung ausgeführt wird. Häufig beinhaltet die Herstellung eines IC-Bauelements das Herstellen von Strukturelementen in Randbereichen des IC-Bauelements. Typischerweise enthält das gewünschte Kontaktlochmuster für das Randgebiet der Kontaktschicht eines IC-Bauelements eine zufällige Anordnung von Kontaktlöchern, die im Hinblick auf die Dichte von einer unregelmäßigen Reihe von Kontaktlöchern mit einem minimalen Abstand zu vollständig vereinzelten Kontaktlöchern reichen können.
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In einer Ausführungsform kann eine Kontaktschicht in dem Kerngebiet des Bauelements unter Anwendung der Doppeldipol-Belichtungsquelle, wie sie zuvor beschrieben wird, strukturiert werden, um damit Licht durch eine einzelne binäre Maske zu lenken, die ein gewünschtes Kontaktlochmuster aufweist. Das Randgebiet der Kontaktschicht kann separat strukturiert werden (d. h. mit einer weiteren Belichtung), wobei eine andere Belichtungsgeometrie und eine unterschiedliche Maske verwendet werden, die ein anderes gewünschtes Kontaktlochmuster aufweist. In einer Ausführungsform wird eine Belichtungsquelle mit „kleinem Sigma” (d. h. eine ringförmige oder Dipolquelle, in der die Differenz zwischen σin und σout relativ gering ist) in Verbindung mit einer abgeschwächten Phasenschiebemaske (PSN) verwendet, die eine Durchlässigkeit von ungefähr 6% aufweist. Alternativ können andere Kombinationen aus Belichtungsquelle und Maske bei der separaten Strukturierung des Randgebiets der Kontaktschicht verwendet werden.
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Es sollte beachtet werden, dass die Ausdrücke „über”, „oberhalb”, und „auf der Oberseite von” in der Beschreibung und in den Patentansprüche nicht direkt über, direkt oberhalb oder direkt auf der Oberseite bedeuten sollen, sondern dass damit dazwischenliegende Schichten zwischen einer Schicht, die als „über”, „oberhalb” oder „auf der Oberseite von” einer weiteren Schicht oder einem Substrat mit enthalten sein können. Beispielsweise soll das Beschreiben eines ersten Materials als über, oberhalb oder auf der Oberseite eines Substrats nicht beabsichtigen, andere Schichten, die dazwischen angeordnet sind, auszuschließen.
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Obwohl spezielle Ausführungsformen der Erfindung detailliert beschrieben sind, ist es selbstverständlich, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist, sondern dass alle Änderungen, Modifizierungen und Äquivalente mit eingeschlossen sind.
