DE112005003585T5

DE112005003585T5 - Verfahren und System für die Fotolithografie

Info

Publication number: DE112005003585T5
Application number: DE112005003585T
Authority: DE
Inventors: Mario Hennig; Thomas Muelders; Rainer Dr. Pforr; Jens Reichelt
Original assignee: Qimonda AG
Current assignee: Polaris Innovations Ltd
Priority date: 2005-06-17
Filing date: 2005-06-17
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2025-06-18
Also published as: US20070009816A1; DE112005003585B4; WO2006133729A1

Abstract

Verfahren zum Verbessern der Maßgenauigkeit in einem fotolithografischen System, umfassend die folgenden Schritte:
– Bereitstellen einer Layoutstruktur (40) mit mehreren Strukturelementen (44) mit jeweils einer durch einen Nennwert (42) beschriebenen charakteristischen Strukturmerkmalsgröße;
– Bereitstellen einer Fotomaske (10) mit einer Maskenstruktur (12) entsprechend der Layoutstruktur (40);
– Bereitstellen einer fotolithografischen Vorrichtung (5) mit einer Lichtquelle (14), die in der Lage ist, die Fotomaske (10) aufzunehmen;
– Projizieren der Maskenstruktur (12) auf eine Fotolackschicht (20) auf einer Oberfläche (24) eines Substrats (22) unter Verwendung der fotolithografischen Vorrichtung (5);
– Ausbilden einer Lackstruktur (20) mit mehreren Strukturelemente (54) entsprechend der Layoutstruktur (40), wobei jedes der Strukturelemente (54) mindestens eine charakteristische Strukturmerkmalsgröße (50) aufweist;
– Bestimmen von Schwankungen der mindestens einen charakteristischen Strukturmerkmalsgröße (50) der Strukturlemente (54) der Lackstruktur (20) im Vergleich zu den Nennwerten (42) der Strukturelemente der Layoutstruktur (40);
– Aufteilen der Schwankungen der mindestens...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Fotolithografie. Die Erfindung betrifft weiterhin ein System für die Fotolithografie. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Verbessern der Maßgenauigkeit in einem fotolithografischen System und ein fotolithografisches System.
Die Herstellung von integrierten Schaltungen trachtet nach einer kontinuierlichen Verringerung von Strukturmerkmalsgrö-ßen der hergestellten Komponenten und beinhaltet das wiederholte Projizieren einer Struktur in einem lithografischen Schritt auf einen Halbleiterwafer und Verarbeiten des Wafers zum Transferieren der Struktur in eine auf der Waferoberfläche abgeschiedene Schicht oder in das Substrat des Wafers. Diese Verarbeitung beinhaltet das Abscheiden einer Fotolackschicht auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats, Projizieren einer Fotomaske mit der Struktur auf die Fotolackschicht und Entwickeln oder Ätzen der Fotolackschicht, um eine Lackstruktur herzustellen.
Die Lackstruktur wird in einem Ätzschritt in eine auf der Waferoberfläche abgeschiedene Schicht oder in das Substrat transferiert. Planarisierung und andere Zwischenprozesse können weiterhin notwendig sein, um eine Projektion auf einer nachfolgenden Maskenebene vorzubereiten. Zudem kann die Lackstruktur während eines Implantierungsschritts auch als Maske verwendet werden. Die Lackmaske definiert Gebiete, in denen die elektrischen Charakteristiken des Substrats durch Implantieren von Ionen abgeändert werden.
Die Struktur, die projiziert wird, wird auf einer Fotomaske bereitgestellt. Die Fotomaske wird von einer Lichtquelle mit einer Wellenlänge beleuchtet, die bei modernen Anwendungen in einem Bereich zwischen Ultraviolettlicht (UV) und Tief-UV ausgewählt ist. Der Teil des Lichts, der nicht von der Fotomaske blockiert oder abgeschwächt wird, wird auf die Fotolackschicht auf der Oberfläche eines Halbleiterwafers projiziert.
Um Strukturen mit Linienbreiten im Bereich von 70 nm oder kleiner herzustellen, müssen große Bemühungen unternommen werden, um eine ausreichende Maßgenauigkeit von auf die Fotolackschicht projizierten Strukturen zu garantieren. Die Maßgenauigkeit von Strukturen hängt von vielen Faktoren ab, zum Beispiel der optischen Leistung der Belichtungsanlage und den Charakteristiken der Fotolackschicht bezüglich einer Belichtungsdosis in verschiedenen Gebieten auf dem Wafer. Als Beispiel können Aberrationsfehler des Projektionssystems der Belichtungsanlage und der für die Fotomaske verwendeten Maskentechnologie die Maßgenauigkeit von auf die Fotolackschicht projizierten Strukturen beeinflussen.
Die Steuerung der Maßgenauigkeit erfolgt durch Messen der Größe von Abschnitten eines speziell ausgeprägten Lackmusters der aktuellen Schicht mit einer Prüfanlage. Hier kann ein Rasterelektronenmikroskop (SEM) verwendet werden, um das Ausmaß der Abweichung an bestimmten Positionen auf einem Wafer zu quantifizieren, indem verschiedene Muster ausgemessen und die Ergebnisse mit dem Layout verglichen werden. Eine weitere Möglichkeit des Beurteilens der Genauigkeit kritischer Abmessungen bezieht sich auf die direkte Prüfung von Teststrukturen. In der Regel werden sogenannte CD-SEM-Strukturen verwendet, um das Ausmaß der Abweichung von dem Designwert zu quantifizieren, wobei zum Beispiel eine SEM-Anlage verwendet wird.
Ein Verfahren zum Korrigieren von Maßungenauigkeiten ist in WO 2005/008333 A2 beschrieben. In diesem Dokument wird ein Verfahren zum Kompensieren von Schwankungen der kritischen Abmessung (CD – Critical Dimension) von Strukturlinien eines Wafers gezeigt, bei dem die CD der entsprechenden Fotomaske korrigiert wird. Wie in 11 gezeigt umfasst die Fotomaske 110 ein transparentes Substrat mit zwei im Wesentlichen gegenüberliegenden Oberflächen, das heißt einer hinteren Oberfläche und einer vorderen Oberfläche. Auf der vorderen Oberfläche ist eine absorbierende Struktur 112 vorgesehen. Nach dem Bestimmen von CD-Schwankungen über Gebiete eines Waferbelichtungsfeldes bezüglich der Fotomaske werden abschattende Elemente SE (shading elements) innerhalb des Substrats der Fotomaske 110 in Gebieten bereitgestellt, die zu Gebieten des Waferbelichtungsfelds korrelieren, wo CD-Schwankungen größer als ein vorbestimmter Zielwert bestimmt wurden. Die abschattenden Elemente schwächen durch die Gebiete hindurchtretendes Licht ab, um CD-Schwankungen auf dem Wafer zu kompensieren und somit einen Wafer mit verbesserter CD-Toleranz bereitzustellen. Abschattende Elemente werden bereitgestellt durch Abstrahlen von gepulster Laserstrahlung durch die hintere Oberfläche in die Fotomaske und im Wesentlichen gegenüberliegend zu den Strukturlinien.
Mit abnehmenden Strukturmerkmalsgrößen von Strukturen wird die präzise Bestimmung der Maßgenauigkeit von Strukturen noch wichtiger. Die Maßgenauigkeit von Strukturen nicht zu steuern würde schließlich zu einer geringen Ausbeute der produzierten Schaltungen führen.
Dementsprechend besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Verbesserung der Maßgenauigkeit in einem fotolithografischen System.
Eine besondere Aufgabe besteht in der Verbesserung der Maßgenauigkeit in einem bei der Halbleiterherstellung verwendeten fotolithografischen System. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Erhöhung der Ausbeute und der Reduzierung der Kosten bei der Halbleiterherstellung.
Diese und weitere Aufgaben zusammen mit technischen Vorteilen werden im Allgemeinen durch die vorliegende Erfindung gelöst, die ein Verfahren bereitstellt zum Verbessern der Maßgenauigkeit in einem fotolithografischen System, umfassend die folgenden Schritte:

– Bereitstellen einer Layoutstruktur mit mehreren Strukturelementen mit jeweils einer durch einen Nennwert beschriebenen charakteristischen Strukturmerkmalsgröße;
– Bereitstellen einer Fotomaske mit einer Maskenstruktur entsprechend der Layoutstruktur;
– Bereitstellen einer fotolithografischen Vorrichtung mit einer Lichtquelle, die in der Lage ist, die Fotomaske aufzunehmen;
– Projizieren der Maskenstruktur auf eine Fotolackschicht auf einer Oberfläche eines Substrats unter Verwendung der fotolithografischen Vorrichtung;
– Ausbilden einer Lackstruktur mit mehreren Strukturelementen entsprechend der Layoutstruktur, wobei jedes der Strukturlemente mindestens eine charakteristische Strukturmerkmalsgröße aufweist;
– Bestimmen von Schwankungen der mindestens einen charakteristischen Strukturmerkmalsgröße der Strukturelemente der Lackstruktur im Vergleich zu den Nennwerten der Strukturelemente der Layoutstruktur;
– Aufteilen der Schwankungen der mindestens einen charakteristischen Strukturmerkmalsgröße in einen mit der fotolithografischen Vorrichtung assoziierten ersten Beitrag und in einem mit der Fotomaske assoziierten zweiten Beitrag;
– Berechnen einer ersten Intensitätskorrekturfunktion entsprechend dem ersten Beitrag der Schwankung der charakteristischen Strukturmerkmalsgrößen;
– Bereitstellen eines transparenten optischen Elements mit mehreren gemäß der ersten Intensitätskorrekturfunktion angeordneten abschwächenden Elementen und
– Einsetzen des transparenten optischen Elements in die fotolithografische Vorrichtung in einem Gebiet zwischen der Fotomaske und der Lichtquelle, um die Maßgenauigkeit zu verbessern.

Bei einer weiteren Ausführungsform werden die folgenden Schritte nach dem Schritt des Berechnens einer ersten Intensitätskorrekturfunktion gemäß dem ersten Beitrag der Schwankung der charakteristischen Strukturmerkmalsgrößen ausgeführt:

– Berechnen einer zweiten Intensitätskorrekturfunktion entsprechend dem zweiten Beitrag der Schwankung der charakteristischen Strukturmerkmalsgrößen und wobei der Schritt des Bereitstellens eines transparenten optischen Elements weiterhin Folgendes umfasst:
– Bereitstellen des transparenten optischen Elements mit einer weiteren Mehrzahl abschwächender Elemente, die gemäß der zweiten Intensitätskorrekturfunktion angeordnet sind.

Bei einer weiteren Ausführungsform werden die abschwächenden Elemente, angeordnet gemäß der ersten Intensitätskorrektur, und die abschwächenden Elemente, angeordnet gemäß der zweiten Intensitätskorrektur, auf der vorderen Oberfläche des transparenten optischen Elements angeordnet.
Bei einer weiteren Ausführungsform werden die gemäß der ersten Intensitätskorrektur angeordneten abschwächenden Elemente auf der vorderen Oberfläche des transparenten optischen Elements angeordnet und die gemäß der zweiten Intensitätskorrek tur angeordneten abschwächenden Elemente auf der hinteren Oberfläche des transparenten optischen Elements angeordnet.
Bei einer weiteren Ausführungsform werden die gemäß der ersten Intensitätskorrektur angeordneten abschwächenden Elemente auf der vorderen Oberfläche des transparenten optischen Elements angeordnet und die gemäß der zweiten Intensitätskorrektur angeordneten abschwächenden Elemente werden durch Herstellen von abschattenden Elementen innerhalb der Fotomaske des transparenten optischen Elements angeordnet.
Noch eine weitere Lösung der Aufgabe wird bereitgestellt durch ein System zum Verbessern der Maßgenauigkeit in einem fotolithografischen System, umfassend:

– eine Layoutstruktur mit mehreren Strukturelemente mit jeweils einer durch einen Nennwert beschriebenen charakteristischen Strukturmerkmalsgröße;
– eine Fotomaske mit einer Maskenstruktur entsprechend der Layoutstruktur;
– eine fotolithografische Vorrichtung mit einer Lichtquelle, die in der Lage ist, die Fotomaske aufzunehmen und die Maskenstruktur auf eine Fotolackschicht auf einer Oberfläche eines Substrats zu projizieren;
– Mittel zum Ausbilden einer Lackstruktur mit mehreren Strukturelemente entsprechend der Layoutstruktur, wobei jedes der Strukturelemente mindestens eine charakteristische Strukturmerkmalsgröße aufweist;
– Mittel zum Bestimmen von Schwankungen der mindestens einen charakteristischen Strukturmerkmalsgröße der strukturellen Elemente der Lackstruktur im Vergleich zu den Nennwerten der Strukturelemente der Layoutstruktur;
– Mittel zum Aufteilen der Schwankungen der charakteristischen Strukturmerkmalsgrößen in einen mit der fotolithografischen Vorrichtung assoziierten ersten Beitrag und in einen mit der Fotomaske assoziierten zweiten Beitrag;
– Mittel zum Berechnen einer ersten Intensitätskorrekturfunktion entsprechend dem ersten Beitrag der Schwankung der charakteristischen Strukturmerkmalsgrößen;
– ein transparentes optisches Element mit mehreren gemäß der ersten Intensitätskorrekturfunktion angeordneten abschwächenden Elementen; und
– Mittel zum Einsetzen des transparenten optischen Elements in die fotolithografische Vorrichtung in einem Gebiet zwischen der Fotomaske und der Lichtquelle zum Verbessern der Maßgenauigkeit während der Projektion der Maskenstruktur.

Die obigen Merkmale der vorliegenden Erfindung werden unter Betrachtung der folgenden Beschreibungen in Verbindung mit beiliegenden Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es zeigen:
1 eine Anordnung, die eine Belichtungsanlage mit einem Wafer und einer Fotomaske umfasst, in einer Seitenansicht;
2A–2D eine Layoutstruktur, eine Maskenstruktur und eine Lackstruktur, unter Verwendung der Projektionsvorrichtung nach 1 auf die Oberfläche eines Halbleiterwafers projiziert, und eine Intensitätsverteilung während der Projektion der Maskenstruktur auf die Oberfläche eines Halbleiterwafers;
3 schematisch eine Fotomaske und ein transparentes optisches Element in einer Seitenansicht gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
4 schematisch ein transparentes optisches Element in einer Seitenansicht gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
5 schematisch ein transparentes optisches Element in einer Seitenansicht gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
6 schematisch ein transparentes optisches Element in einer Draufsicht gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
7 schematisch eine Fotomaske und ein transparentes optisches Element in einer Seitenansicht gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
8 eine weitere Anordnung, die eine Belichtungsanlage mit einem Wafer und einer Fotomaske in einer Seitenansicht zeigt;
9 eine weitere Anordnung, die eine Belichtungsanlage mit einem Wafer und einer Fotomaske in einer Seitenansicht zeigt gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
10 schematisch ein transparentes optisches Element in einer Draufsicht gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und
11 schematisch eine Fotomaske in einer Seitenansicht gemäß dem Stand der Technik.
Eine gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens und des Systems gemäß der Erfindung wird unten ausführlich erörtert. Es sei jedoch angemerkt, dass die vorliegende Erfindung viele anwendbare erfindungsgemäße Konzepte liefert, die in einer großen Vielzahl spezifischer Kontexte verkörpert werden können. Die erörterten spezifischen Ausführungsformen sind lediglich veranschaulichend für spezifische Möglichkeiten zum Anwenden des Verfahrens und des Systems der Erfindung und beschränken nicht den Schutzbereich der Erfindung.
Im folgenden Text werden Ausführungsformen des Verfahrens und des Systems im Hinblick auf die Verbesserung der Maßgenauigkeit während einer lithografischen Projektion einer Schicht einer integrierten Schaltung beschrieben. Die Erfindung könnte jedoch auch für andere Produkte, zum Beispiel Flüssigkristallpaneele oder dergleichen, geeignet sein.
Im Hinblick auf 1 wird ein Aufbau einer lithografischen Projektionsvorrichtung 5 in einer Seitenansicht gezeigt. Es versteht sich, dass 1 lediglich als eine Veranschaulichtung dient, das heißt, die in 1 gezeigten individuellen Komponenten beschreiben weder die volle Funktionalität einer lithografischen Projektionsvorrichtung 5, noch sind die Elemente maßstabsgetreu gezeigt.
Die Projektionsvorrichtung 5 umfasst eine Lichtquelle 14, die zum Beispiel ein Excimerlaser mit einer Wellenlänge von 193 nm ist. Eine Beleuchtungsoptik 26 projiziert das von der Lichtquelle 14 kommende Licht durch eine Fotomaske 10 in eine Eintrittspupille des Projektionssystems. Die Beleuchtungsoptik 16 umfasst mehrere Linsen 28, wie in 1 gezeigt, die zwischen der Lichtquelle 14 und der Fotomaske 10 angeordnet sind.
Die Fotomaske 10 umfasst eine Maskenstruktur 12, das heißt, sie besteht aus Licht absorbierenden oder Licht abschwächenden Elementen. Licht absorbierende Elemente können zum Beispiel durch Chrom-Elemente bereitgestellt werden. Licht abschwächende Elemente können zum Beispiel durch Molybdänsilizid-Elemente bereitgestellt werden.
Das Licht, das durch die Fotomaske 30 hindurchtritt, das heißt nicht von den oben erwähnten Elementen blockiert oder geschwächt wird, wird von einer Projektionslinse 14 auf die Oberfläche 24 eines Halbleiterwafers 22 projiziert. Die auf den Halbleiterwafer 22 projizierte Struktur wird üblicherweise zum Beispiel durch einen Faktor von 4 herunterskaliert.
Der Halbleiterwafer 22 besitzt ein Substrat, auf dem eine Fotolackschicht 20 abgeschieden wird, auf die die Maskenstruktur 12 projiziert wird. Nach dem Entwickeln der Fotolackschicht 20 entsteht auf der Oberfläche des Substrats 22 eine dreidimensionale Lackstruktur 20' durch Entfernen jener Teile der Fotolackschicht 20, die mit einer Belichtungsdosis über dem Belichtungsdosisschwellwert der Fotolackschicht 20 belichtet werden.
Nunmehr unter Bezugnahme auf 2A wird eine Layoutstruktur 40 gezeigt, die mehrere Strukturelemente 41 besitzt. Die Layoutstruktur 40 wird zum Beispiel durch ein Computerprogramm geliefert. Alle Strukturelemente 41 sind linienförmige Strukturen, die eine charakteristische Strukturmerkmalsgröße besitzen. Die charakteristische Strukturmerkmalsgröße kann durch die Breite der linienförmigen Strukturen beschrieben werden, auf die im Weiteren als ihr Nennwert 42 Bezug genommen wird.
Nunmehr unter Bezugnahme auf 2B wird eine Maskenstruktur 12 gezeigt, die der Layoutstruktur 40 entspricht. Die Maskenstruktur 12 besitzt mehrere Strukturelemente 44, zum Beispiel in einer Chromschicht angeordnete Öffnungen. Die entsprechende Größe der Öffnungen kann durch die Breite 46 der Strukturelemente 44 beschrieben werden. Es sei jedoch angemerkt, dass in der Maskenstruktur 12 andere Strukturmerkmale enthalten sein könnten, um die Auflösung und/oder Strukturtreue in dem lithografischen Projektionsschritt zu verbessern. Als Beispiel können in der Maskenstruktur sublithographische oder linienförmige Hilfsstrukturen implementiert werden. Zudem dient die Eins-zu-Eins-Entsprechung zwischen der Layoutstruktur 40 und der Maskenstruktur 12 nur als Veran schaulichung. Bei der modernen Maskentechnologie, zum Beispiel unter Verwendung von abschwächenden oder chromlosen Phasenschiebermasken, könnte eine Entsprechung zwischen der Layoutstruktur 40 und der Maskenstruktur 12 möglicherweise nicht sofort offensichtlich sein.
Nunmehr unter Bezugnahme auf 2C wird die Lackstruktur 20' nach dem Projizieren der Maskenstruktur 12 auf die Oberfläche des Substrats 22 unter Verwendung der Projektionsvorrichtung 5 gemäß 1 gezeigt. Die Lackstruktur 20' wird in einer Seitenansicht entlang der Linie von A bis A' gezeigt, was in 2B angegeben ist. Jedes der Strukturelemente der Lackstruktur 20' wird wieder durch eine charakteristische Strukturmerkmalsgröße 50 beschrieben.
Die entsprechende Intensitätsverteilung auf der Oberfläche des Substrats 22 während der lithografischen Projektion ist in 2D gezeigt. Außerdem ist der Belichtungsschwellwert als eine gestrichelte Linie gezeigt. Die lokale Belichtungs- oder Intensitätsdosis ist ein Parameter, der die Qualität der Projektion und somit die Maßgenauigkeit des Projektionsschritts beeinflusst.
Zur Verbesserung der Maßgenauigkeit des Projektionsschritts werden charakteristische Strukturmerkmalsgrößen 50 der Strukturelemente der Lackstruktur 20' mit den Nennwerten 42 der Strukturelemente 41 der Layoutstruktur 40 verglichen. Dadurch können Schwankungen der charakteristischen Strukturmerkmalsgrößen 50 der Strukturelemente der Lackstruktur 12 bezüglich der Nennwerte der strukturellen Elemente der Layoutstruktur 40 bestimmt werden.
Diese Schwankungen können unterschiedliche Ursachen besitzen. Eine Möglichkeit betrifft Ungenauigkeiten während der Maskenherstellung, was zu geringfügig unterschiedlichen Abmessungen der Maskenstrukturen führen kann. Dies wiederum führt z.B. zu einer schwankenden Breite 48 der in 2B gezeigten Öff nungen. Eine weitere mögliche Ursache ist durch lokale Schwankungen der von der Lichtquelle 14 emittierten Intensität oder Fehlern der Projektionsoptik 16 gegeben.
Prinzipiell können beide Ursachen auseinander gehalten werden, indem verschiedene Messungen mit bekannten Maskenstrukturen und/oder Intensitätsverteilungen von von der Lichtquelle 14 emittiertem Licht durchgeführt werden. Dementsprechend können die Schwankungen der charakteristischen Strukturmerkmalsgrößen 50 in einen mit der fotolithografischen Vorrichtung 5 assoziierten ersten Beitrag und einen mit der Maskenstruktur 12 der Fotomaske 10 assoziierten zweiten Beitrag getrennt werden. Auf der Basis des ersten Beitrags der Schwankung der charakteristischen Strukturmerkmalsgrößen kann eine erste Intensitätskorrekturfunktion berechnet werden, die bei Anwendung auf das fotolithografische System zu einer verbesserten Strukturmerkmalsgröße auf der Lackstruktur führen kann.
Es sei angemerkt, daß die charakteristischen Strukturmerkmalsgrößen 50 der Lackstruktur auch durch mehrere geometrische Größen dargestellt werden können. Beispielsweise sind spezifische Strukturen wie etwa Tiefgrabenstrukturen, die bei der DRAM-Herstellung verwendet werden, sowohl für die Breite als auch die Länge der entsprechenden Layoutstruktur empfindlich.
Außerdem kann eine zweite Intensitätskorrekturfunktion auf der Basis des zweiten Beitrags berechnet werden, der den Einfluss der Schwankung der Maskenstruktur aufgrund von Toleranzen beim Maskenherstellungsprozess beschreibt, wie in 2B beschrieben.
Mit anderen Worten wird die Intensität des von der Lichtquelle 14 emittierten Lichts lokal modifiziert, um die Maßgenauigkeit der Layoutstruktur 40 während der Projektion der Maskenstruktur 12 zu verbessern.
Es werden jetzt sowohl die erste Intensitätskorrekturfunktion als auch die zweite Intensitätskorrekturfunktion zum Bereitstellen von abschwächenden Elementen verwendet. Die abschwächenden Elemente 60 sind auf einem transparenten optischen Element 30 angeordnet, wie in 3 gezeigt. Die abschwächenden Elemente sind gemäß der ersten Intensitätskorrekturfunktion und der zweiten Intensitätskorrekturfunktion angeordnet. Die abschwächenden Elemente liefern die erforderliche lokale Intensitätskorrektur des von der Lichtquelle 14 emittierten Lichts, um die Maßgenauigkeit der Layoutstruktur 40 während der Projektion der Maskenstruktur 12 zu verbessern.
Das transparente optische Element 30 wird in die fotolithografische Vorrichtung 5 in einem Gebiet zwischen der Fotomaske 10 und der Lichtquelle 14 eingesetzt, um die Maßgenauigkeit während der Projektion der Maskenstruktur 12 zu verbessern. Wie in 3 gezeigt befindet sich das transparente optische Element 30 über der Fotomaske 10. Andere geeignete Stellen sind unten beschrieben.
Die erforderliche Intensitätsänderung des von der Lichtquelle 14 emittierten Lichts wird durch die erste Intensitätskorrekturfunktion und die zweite Intensitätskorrekturfunktion beschrieben. Mathematisch wird die lokale Transmittanzänderung ΔT des transparenten optischen Elements zum Korrigieren einer als ΔCD bezeichneten CD-Abweichung bezüglich des Nennwerts CDnom durch die folgende Formel beschrieben: ΔT = ΔCD/(dCD/d(D/Dnom)),wobei (dCD/d(D/Dnom)) der Gradient der CD-Dosis-Kurve (CD = CD(D/Dnom)) bei der Nenndosis Dnom ist. Im Fall eines Positivlacks und zu korrigierenden Lacklinien werden alle Linien kleiner als der Maximalwert innerhalb des Bildfelds derart korrigiert, dass sie den Wert der Linie der maximalen CD erreichen. Zum Erreichen der Ziel-CD nach der Korrektur wird eine justierte Dosis (in dem spezifischen Fall eine kleine Vergrößerung) verwendet.
Wie in 3 gezeigt, wird das transparente optische Element 30 als eine Platte vorgesehen. Um die gewünschte Transparenz zu erzielen, kann eine Quarzplatte für das transparente optische Element 30 verwendet werden. Das transparente optische Element 30 besitzt eine vordere Oberfläche 32 und eine hintere Oberfläche 34. Die vordere Oberfläche und die hintere Oberfläche sind im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Die vordere Oberfläche 32 weist in die Richtung der Rückseite der Fotomaske 10.
Um eine Befestigung des transparenten optischen Elements 30 zu erleichtern, ist ein die Außenränder des transparenten optischen Elements 30 bedeckendes Rahmenglied 90 vorgesehen, zum Beispiel als ein Metallrahmen hergestellt. Das transparente optische Element 30 wird zum Beispiel durch Kleben an dem Rahmenglied 90 angebracht. Es wird auch in Betracht gezogen, das transparente optische Element 30 derart an der Fotomaske 10 zu befestigen, dass es als rückseitige Membran für die Fotomaske 10 dient. Dementsprechend wird das transparente optische Element 30 zusammen mit dem Rahmenglied 90 an der Fotomaske 10 befestigt, um eine gasdichte Abdichtung der Rückseite der Fotomaske 10 zum Beispiel durch Kleben des Rahmenglieds 90 an die Rückseite der Fotomaske 10 zu erzielen.
Bei einem ersten Beispiel sind die abschwächenden Elemente 60 bezüglich des von der Lichtquelle 14 übertragenen Lichts undurchsichtig, um die gewünschte Intensitätskorrektur zu erzielen. Die abschwächenden Elemente 60 werden in variierenden Abmessungen und Dichten ausgebildet, so dass sie der ersten Intensitätskorrekturfunktion ähneln. Die abschwächenden Elemente 60 werden als Beispiel unter Verwendung von Chrom hergestellt.
Alternativ können die abschwächenden Elemente 60 bezüglich des von der Lichtquelle 14 übertragenen Lichts als halbtransparente Elemente bereitgestellt werden. Wieder ähneln die abschwächenden Elemente 60 der ersten Intensitätskorrekturfunktion. H albtransparente Elemente können durch Verwendung von beispielsweise Molybdänsilizid für die abschwächenden Elemente 60 erzielt werden.
Bei einer weiteren Alternative können die abschwächenden Elemente 60 als Phasengitterelemente auf der hinteren Oberfläche oder der vorderen Oberfläche des transparenten optischen Elements vorgesehen werden. Bei dieser Ausführungsform werden die Phasengitterelemente auf einem Gitter auf der jeweiligen Oberfläche des transparenten optischen Elements 30 angeordnet. Die Phasengitterelemente werden ausgebildet, indem Vertiefungen mit einer gewissen Tiefe und mit einer gewissen Teilung in das transparente optische Element geätzt werden. Die Teilung der Phasengitterelemente wird derart gewählt, dass alle höheren Ordnungen des resultierenden gebeugten Lichts nicht länger durch Abbildung der Fotomaske das Substrat erreichen, sondern in den Säulen der Projektionslinse 16 absorbiert werden. Durch Auswählen der Tiefe der Phasengitterelemente wird die Intensität der nullten Ordnung des durch das optische Element hindurchtretenden Lichts geändert und die abschwächenden Elemente 60 werden ausgebildet. Wieder sind die abschwächenden Elemente 60 so angeordnet, dass sie der ersten Intensitätskorrekturfunktion ähneln.
Bei einer weiteren Alternative können die abschwächenden Elemente 60 als abschattende Elemente innerhalb der Quarzplatte des transparenten optischen Elements hergestellt werden, wie oben beschrieben, durch Verwenden eines gepulsten Lasers.
Wie in 3 gezeigt werden die abschwächenden Elemente 60 auf der vorderen Oberfläche 32 des transparenten optischen Elements 30 angeordnet. Dementsprechend werden die abschwächenden Elemente 60 als undurchsichtige Elemente, abschatten de Elemente oder halbtransparente Elemente gemäß der ersten Intensitätskorrektur und der zweiten Intensitätskorrektur ausgebildet.
Nunmehr unter Bezugnahme auf 4 wird eine alternative Ausführungsform gezeigt. 4 zeigt das transparente optische Element 30 in einer Seitenansicht. Jene abschwächenden Elemente 60, die gemäß der ersten Intensitätskorrektur angeordnet werden, werden auf der vorderen Oberfläche 32 des transparenten optischen Elements 30 angeordnet. Die gemäß der zweiten Intensitätskorrektur angeordneten abschwächenden Elemente 60 werden auf der hinteren Oberfläche 34 des transparenten optischen Elements 30 angeordnet.
In 5 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt. Die vordere Oberfläche des transparenten optischen Elements 30 ist von einer Antireflektionsbeschichtung 66 bedeckt, zum Beispiel als Dünnfilm aus einem geeigneten Material. Zudem ist auch die hintere Oberfläche des transparenten optischen Elements 30 von einer Antireflektionsbeschichtung 68 beschichtet. Durch das Bereitstellen der Antireflexbeschichtungen 66 und 68 wird sichergestellt, dass während eines lithografischen Projektionsschritts keine unerwünschten Lichtreflexionen von dem transparenten optischen Element 30 emittiert werden. Ohne diese Maßnahmen könnten unerwünschte Lichtreflexionen möglicherweise die Fotolackschicht 20 erreichen und die auf das Substrat 22 zu belichtende Struktur verschlechtern.
Das transparente optische Element 30 liefert eine lokale Intensitätskorrektur unter Verwendung von abschwächenden Elementen 60. Dementsprechend ist eine präzise Befestigung des transparenten optischen Elements 30 bezüglich der Fotomaske 10 wichtig. Um das Befestigen des transparenten optischen Elements 30 zu erleichtern, können Justiermarken eingesetzt werden.
Wie in 5 gezeigt enthält das transparente optische Element 30 weiterhin Strukturelemente, die eine erste Justiermarke 62 bilden. Die erste Justiermarke 62 ist auf der vorderen Oberfläche 32 des transparenten optischen Elements 30 ausgebildet.
Zudem ist auch die Fotomaske mit mindestens einer zweiten Justiermarke (in 5 nicht gezeigt) versehen. Um eine Justierung in mehreren Richtungen zu erzielen, können zwei oder mehr Justiermarken vorgesehen werden.
Bei einer ersten Ausführungsform ist die zweite Justiermarke auf der vorderen Oberfläche angeordnet, das heißt auf der Oberfläche, die die Maskenstruktur 12 umfasst. Als ein Beispiel kann die zweite Justiermarke während eines Maskenlithografieschritts zum Herstellen der Maskenstruktur 12 ausgebildet werden. Es wird jedoch auch vorgesehen, die zweite Justiermarke auf der hinteren Oberfläche der Fotomaske 10 anzuordnen. Die hintere Oberfläche weist in die Richtung des transparenten optischen Elements 30.
Die erste Justiermarke 62 und die jeweilige zweite Justiermarke werden zum Beispiel als Kasten-in-Kasten- oder Kasten-in-Rahmen- oder Rahmen-in-Rahmen-Strukturen, ähnlich Overlaymarken, die in der Fotolithografie verwendet werden, ausgebildet. Außerdem können weitere Justiermarken in jedem Eckgebiet des transparenten optischen Elements 30 ausgebildet werden.
Während des Befestigens oder Einführens des transparenten optischen Elements 30 in der oder in die fotolithografische Vorrichtung 5 werden die erste Justiermarke 66 und die zweite Justiermarke 68 geprüft. Für den Prüfschritt kann ein optisches Mikroskop verwendet werden. Somit erfolgt eine Justierung des transparenten optischen Elements 30 und der Fotomaske 10 relativ zueinander in zwei Richtungen.
Nunmehr unter Bezugnahme auf 6 wird ein Ausführungsbeispiel des transparenten optischen Elements 30 in einer Draufsicht gezeigt. Die abschwächenden Elemente 60 werden als rechteckige Formen mit variierenden Dichten über der Oberfläche des transparenten optischen Elements 30 ausgebildet. Die variierenden Dichten sind schematisch durch unterschiedlich schattierte Bereiche A und B angegeben. Wie in dem Kasten in der rechten unteren Ecke gezeigt, werden die abschwächenden Elemente 60 als undurchsichtige Elemente mit unterschiedlichen Dichten ausgebildet, wodurch man unterschiedliche Grade von abschwächendem Licht von der Lichtquelle 14 erhält. Außerdem wird gezeigt, dass die abschwächenden Elemente 60 in dem Bereich B' als halbtransparente Elemente oder als eine Mischung zwischen opake und halbtransparenten Elementen im Bereich A' ausgebildet sind.
Die Mindestgröße der abschwächenden Elemente 60 wird derart gewählt, dass eine Strukturierung des transparenten optischen Elements 30 erzielbar ist, zum Beispiel durch eine Schreibanlage für optische Masken. Vorteilhafterweise kann das Strukturieren des transparenten optischen Elements 30 unter Verwendung billiger und einfacher Prozesstechniken erfolgen, wodurch das Elektronenstrahlschreiben oder andere komplexere Maskenbearbeitungsschritte vermieden werden.
Außerdem ist es auch möglich, einen Satz von abschwächenden Elementen 60 als Maske vorzubereiten, der dann in einer maskenschreibenden Stepperanlage verwendet werden kann. Zudem können opake und halbtransparente abschwächende Elemente 60 auf dem gleichen transparenten optischen Element 30 platziert werden.
Nunmehr wird unter Bezugnahme auf 7 eine alternative Ausführungsform gezeigt. 7 zeigt die Fotomaske 10 und das transparente optische Element 30 in einer Seitenansicht. Die gemäß der ersten Intensitätskorrektur angeordneten abschwächenden Elemente sind auf der vorderen Oberfläche 32 des transparenten optischen Elements 30 angeordnet. Die gemäß der zweiten Intensitätskorrektur angeordneten abschwächenden Elemente 60' sind als abschattende Elemente innerhalb der Fotomaske 10 hergestellt, wie oben beschrieben, durch Verwenden eines gepulsten Lasers.
Die Ausführungsformen wie bezüglich 7 beschrieben bieten die Möglichkeit, durch unterschiedliche Ursachen hervorgerufene Maßungenauigkeiten zu korrigieren. Das transparente optische Element 30 behandelt die zum Beispiel mit der fotolithografischen Vorrichtung 5 assoziierte Intensitätskorrektur, während die abschattenden Elemente innerhalb der Fotomaske 10 gemäß der mit der Fotomaske 10 assoziierten zweiten Intensitätskorrektur gewählt werden.
Vorteilhafterweise wird das optische Element 30 individuell für jede fotolithografische Vorrichtung 5 hergestellt. Die Fotomaske 10 mit den abschattenden Elementen wird als ein individuelles Strukturmerkmal der Fotomaske 10 hergestellt. Durch Kombinieren des optischen Elements 30 mit der Fotomaske 10 in einer jeweiligen Projektionsvorrichtung 5 wird während der lithografischen Projektion eine verbesserte Maßgenauigkeit erzielt. Beim Einsetzen der Fotomaske 10 in verschiedene fotolithografische Vorrichtungen 5 liefert das jeweilige optische Element 30 die mit den individuellen fotolithografischen Vorrichtungen 5 assoziierten Korrekturen.
Als Alternative zu der Ausführungsform wie bezüglich 7 beschrieben können die strukturellen Elemente 60' auch als Phasengitterelemente auf der Rückseite der Fotomaske 10 ausgebildet werden, wie oben beschrieben. Wieder werden die abschwächenden Elemente 60' derart angeordnet, dass sie der zweiten Intensitätskorrekturfunktion ähneln. Die erforderliche Intensitätskorrektur wird geliefert durch Wählen der Tiefe der Phasengitterelemente.
Gemäß den in 1 bis 7 gezeigten Ausführungsformen sei angemerkt, dass die abschwächenden Elemente 60 oder 60' auch von mehreren ersten und zweiten Intensitätskorrekturfunktionen hergeleitet werden können, die über verschiedene Maskentypen, Projektionsvorrichtungen oder Beleuchtungsbedingungen gemittelt werden. Somit kann das transparente optische Element 30 für verschiedene Belichtungsaufbauten oder Beleuchtungsbedingungen verwendet werden.
Nunmehr unter Bezugnahme auf 8 wird eine alternative Platzierung des optischen Elements 30 beschrieben. 8 zeigt eine fotolithografische Vorrichtung 5 in einer Seitenansicht. Die Projektionsvorrichtung umfasst weiterhin eine Beleuchtungsoptik 26 mit mindestens zwei Linsen 28. Gemäß den bezüglich 1 bis 8 beschriebenen Ausführungsformen wird das optische Element 30 über der Fotomaske 10 platziert, d.h. einige wenige Millimeter hinter der durch die die Maskenstruktur 12 der Fotomaske 10 enthaltende Vorderfläche definierten Ebene. Je nach der Dicke der Fotomaske 10 liegt ein typischer Wert in der Größenordnung von 4 mm bis 8 mm.
Alternativ wird das optische Element 30 zwischen den beiden Linsen 28 platziert. Um ein scharfes Bild der Maskenstruktur 12 der Fotomaske 10 zu erzielen, entspricht die durch die Vorderfläche der Fotomaske 10 definierte Ebene einer konjugierten Ebene 82 innerhalb der Beleuchtungsoptik 26. Das transparente optische Element 30 kann auch innerhalb der Beleuchtungsoptik 26 zwischen den beiden Linsen 28 platziert werden.
Um die gleichen Abbildungseigenschaften zu erzielen, als wenn das optische Element 30 in einem Abstand von wenigen Millimetern über der Fotomaske 10 platziert würde, muss das optische Element 30 in einer defokussierten Position bezüglich der Maskenstrukturebene platziert werden. Bei dieser Ausführungsform wird das optische Element 30 in einem bestimmten Abstand von einer kojugierten Ebene der Maskenstruktur der Fotomaske 10 innerhalb der Beleuchtungsoptik 26 platziert. Der vorherbestimmte Abstand von der konjugierten Ebene der Maskenstruktur der Fotomaske 10 liegt im Bereich zwischen 1 mm und 10 mm.
Als Beispiel kann ein Wafer-Scanner als fotolithografische Vorrichtung 5 verwendet werden. Ein Wafer-Scanner besitzt einen in 9 nicht gezeigten Beleuchtungsschlitz. Ähnlich wie oben ist das optische Element 30 in einem gewissen Abstand von einer Zwischenebene des Beleuchtungsschlitzes innerhalb der Beleuchtungsoptik positioniert. Wieder wird der vorherbestimmte Abstand von der Zwischenebene des Beleuchtungsschlitzes zwischen 1 mm und 10 mm ausgewählt.
Bei einer in 10 gezeigten weiteren Ausführungsform besitzt das transparente optische Element 30 ein oder mehr weitere Gebiete 84. Jedes der weiteren Gebiete 84 ist mit einer individuellen weiteren Mehrzahl von abschwächenden Elementen versehen. Somit können für verschiedene Arbeitsbedingungen, z.B. verschiedene Beleuchtungsbedingungen oder verschiedene Masken, verschiedene Gebiete 64 ausgewählt werden.
Das jeweilige Gebiet 84 auf dem transparenten optischen Element 30 wird zum Beispiel gemäß verschiedener Maskenstrukturen und/oder verschiedener Projektionsbedingungen, die für die lithografische Verarbeitung verwendet werden, ausgewählt. Dies gestattet das schnelle Adaptieren des transparenten optischen Elements bezüglich verschiedener Intensitätskorrekturanforderungen.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird das jeweilige Gebiet 84 auf dem transparenten optischen Element 30 gemäß dem Bildfeld auf dem Substrat 20 ausgewählt, das von der Projektionsvorrichtung belichtet wird. Häufig führt weitere Substratverarbeitung wie Polieren oder Ätzen zu charakteristischen Strukturmerkmalsgrößen, die eine radiale Abhängigkeit oder Verteilung der kritischen Abmessung aufweisen. Gemäß der wei teren Ausführungsform werden verschiedene Gebiete 84 auf dem transparenten optischen Element 30 gewählt, was zu verschiedenen charakteristischen Strukturmerkmalsgrößen der Lackstruktur führt. Somit kann die radiale Abhängigkeit von dem Substrat größtenteils eliminiert werden, wodurch die Maßgenauigkeit noch weiter verbessert wird.
Im Allgemeinen können die jeweiligen Gebiete 84 auf dem transparenten optischen Element 30 gemäß der einen oder mehr dritten Intensitätskorrekturfunktionen angeordnet werden, die alternativ oder zusätzlich zu den oben beschriebenen ersten und zweiten Intensitätskorrekturfunktionen bereitgestellt werden.
Eine weitere Ausführungsform ist in 9 gezeigt. Dort besitzt das transparente optische Element 30 wieder ein oder mehr weitere Gebiete 84, die auf separaten transparenten Platten vorgesehen sind. Die separaten transparenten Platten 30 sind auf einer Drehplatte 80 befestigt, die in die Projektionsvorrichtung 5 eingesetzt wird. Die separaten transparenten Platten 30 sind bevorzugt in dem oben beschriebenen Abstand von der konjugierten Ebene 82 positioniert. Die jeweilige separate transparente Platte wird entsprechend der Maskenstruktur und/oder dem Belichtungsfeld der Projektionsvorrichtung ausgewählt.
Gemäß dieser Ausführungsform wird eine Adaptierung des transparenten optischen Elements bezüglich unterschiedlicher Intensitätskorrekturanforderungen erzielt.
Zusammenfassung
VERFAHREN UND SYSTEM FÜR DIE FOTOLITHOGRAFIE
Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Fotolithografie. Die Erfindung betrifft weiterhin ein System für die Fotolithografie. Ein transparentes optisches Element wird in einem Gebiet zwischen einer Fotomaske (10) und einer Lichtquelle (14) einer fotolithografischen Vorrichtung (5) mit mehren abschwächenden Elementen (60) bereitgestellt, die gemäß einer ersten Intensitätskorrekturfunktion angeordnet sind. Die erste Intensitätskorrekturfunktion wird an Hand von Schwankungen von charakteristischen Strukturmerkmalsgrößen (50) von Strukturelementen (54) einer Lackstruktur (20) im Vergleich zu den Nennwerten (42) von Strukturelementen einer Layoutstruktur (40) berechnet. Die Schwankungen der charakteristischen Strukturmerkmalsgräßen werden in einen mit der fotolithografischen Vorrichtung (5) assoziierten ersten Beitrag und in einen mit der Fotomaske (10) assoziierten zweiten Beitrag unterteilt.

5: Projektionsvorrichtung
10: Fotomaske
12: Maskenstruktur
14: Lichtquelle
16: Projektionslinse
20: Fotolackschicht
22: Substrat
24: Oberfläche des Substrats
26: Beleuchtungsoptik
28: Linse
30: optisches Element
32: Vorderseite
34: Rückseite
40: Layoutstruktur
42: Nenngröße
44: Strukturelemente
46: charateristische Strukturmerkmalsgröße (Maske)
48: charateristische Strukturmerkmalsgröße (Maske)
50: charateristische Strukturmerkmalsgröße (Lack)
52: Intensitätsverteilung
60: abschwächende Elemente
62: erste Justiermarke
64: zweite Justiermarke
66: Antireflexbeschichtung
68: Antireflexbeschichtung
80: Drehplatte
82: konjugierte Ebene

Claims

Verfahren zum Verbessern der Maßgenauigkeit in einem fotolithografischen System, umfassend die folgenden Schritte: – Bereitstellen einer Layoutstruktur (40) mit mehreren Strukturelementen (44) mit jeweils einer durch einen Nennwert (42) beschriebenen charakteristischen Strukturmerkmalsgröße; – Bereitstellen einer Fotomaske (10) mit einer Maskenstruktur (12) entsprechend der Layoutstruktur (40); – Bereitstellen einer fotolithografischen Vorrichtung (5) mit einer Lichtquelle (14), die in der Lage ist, die Fotomaske (10) aufzunehmen; – Projizieren der Maskenstruktur (12) auf eine Fotolackschicht (20) auf einer Oberfläche (24) eines Substrats (22) unter Verwendung der fotolithografischen Vorrichtung (5); – Ausbilden einer Lackstruktur (20) mit mehreren Strukturelemente (54) entsprechend der Layoutstruktur (40), wobei jedes der Strukturelemente (54) mindestens eine charakteristische Strukturmerkmalsgröße (50) aufweist; – Bestimmen von Schwankungen der mindestens einen charakteristischen Strukturmerkmalsgröße (50) der Strukturlemente (54) der Lackstruktur (20) im Vergleich zu den Nennwerten (42) der Strukturelemente der Layoutstruktur (40); – Aufteilen der Schwankungen der mindestens einen charakteristischen Strukturmerkmalsgröße in einen mit der fotolithografischen Vorrichtung (5) assoziierten ersten Beitrag und in einen mit der Fotomaske (10) assoziierten zweiten Beitrag; – Berechnen einer ersten Intensitätskorrekturfunktion entsprechend dem ersten Beitrag der Schwankung der mindestens einen charakteristischen Strukturmerkmalsgröße (50); – Bereitstellen eines transparenten optischen Elements (30) mit mehreren gemäß der ersten Intensitätskorrekturfunktion angeordneten abschwächenden Elementen (60); und – Einsetzen des transparenten optischen Elements (30) in die fotolithografische Vorrichtung (5) in einem Gebiet zwischen der Fotomaske (10) und der Lichtquelle (14), um die Maßgenauigkeit während der Projektion der Maskenstruktur (12) zu verbessern.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Bereitstellens eines transparenten optischen Elements weiterhin Folgendes umfasst: – Bereitstellen des transparenten optischen Elements (30) als eine Platte mit einer vorderen Oberfläche (32) und einer hinteren Oberfläche (34), wobei die vordere Oberfläche und die hintere Oberfläche im Wesentlichen parralel zueinander angeordnet sind und wobei die vordere Oberfläche (32) der Fotomaske (10) zugewandt ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die vordere Oberfläche des transparenten optischen Elements (30) von einer Antireflektionsbeschichtung (66) bedeckt ist.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die hintere Oberfläche des transparenten optischen Elements (30) von einer Antireflektionsbeschichtung (68) bedeckt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das transparente optische Element (30) weiterhin eine erste Justiermarke (62) ausbildende Strukturelemente enthält.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die erste Justiermarke (62) auf der vorderen Oberfläche (32) des transparenten optischen Elements (30) ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei der Schritt des Bereitstellens einer Fotomaske (10) weiterhin Folgendes umfasst: – Bereitstellen einer zweiten Justiermarke (68) auf einer Oberfläche der Fotomaske (10).
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt des Einführens des transparenten optischen Elements (30) in der fotolithografischen Vorrichtung (5) in einem Gebiet zwischen der Fotomaske und der Lichtquelle weiterhin Folgendes umfasst: – Prüfen der ersten Justiermarke (66) und der zweiten Justiermarke (68) und – Justieren des transparenten optischen Elements (30) und der Fotomaske (10) relativ zueinander.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt des Prüfens der ersten Justiermarke (66) und der zweiten Justiermarke (68) unter Verwendung eines optischen Mikroskops ausgeführt wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 7 bis 9, wobei die erste Justiermarke (66) und die zweite Justiermarke (68) als Kasten-in-Kasten- oder Kasten-in-Rahmen- oder Rahmen-in-Rahmen-Strukturen ausgebildet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei weitere erste Justiermarken (66) und jeweilige weitere zweite Justiermarken (68) vorgesehen sind, um eine Justierung in mindestens zwei Richtungen zwischen dem transparenten optischen Element und der Fotomaske auszuführen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Schritt des Bereitstellens eines transparenten optischen Elements (30) weiterhin Folgendes umfasst: – Bereitstellen eines Rahmenglieds (90) und – Anbringen des transparenten optischen Elements (30) an dem Rahmenglied (90).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Schritt des Bereitstellens eines transparenten optischen Elements (30) weiterhin Folgendes umfasst: – Befestigen des transparenten optischen Elements (30) an der Fotomaske (10), um als eine rückseitige Membran für die Fotomaske (10) zu dienen.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das transparente optische Element (30) mit dem Rahmenglied (90) an der Fotomaske (10) angebracht wird, um eine gasdichte Abdichtung der Rückseite der Fotomaske (10) zu erzielen.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die gasdichte Abdichtung der Rückseite der Fotomaske (10) durch Kleben des Rahmens an die Rückseite der Fotomaske (10) erzielt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei der Schritt des Bereitstellens eines transparenten optischen Elements (30) weiterhin Folgendes umfasst: – Bereitstellen des transparenten optischen Elements (30) als Quarzplatte.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei der Schritt des Bereitstellens eines transparenten optischen Elements (30) weiterhin Folgendes umfasst: – Bereitstellen der abschwächenden Elemente (60), die für von der Lichtquelle übertragenes Licht optisch undurchsichtig sind und in variierenden Abmesssungen und Dichten ausgebildet sind, um der ersten Intensitätskorrekturfunktion zu ähneln.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die undurchsichtigen Elemente Chrom umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei der Schritt des Bereitstellens eines transparenten optischen Elements (30) weiterhin Folgendes umfasst: – Bereitstellen der abschwächenden Elemente (60), als Phasengitterelemente, die so ausgebildet sind, daß sie der ersten Intensitätskorrekturfunktion ähneln.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei der Schritt des Bereitstellens eines transparenten optischen Elements (30) weiterhin Folgendes umfasst: – Bereitstellen der abschwächenden Elemente (60), als halbtransparente Elemente für das von der Lichtquelle übertragene Licht und – Bereitstellen der abschwächenden Elemente (60) in variierenden Abmessungen und Dichten, um der ersten Intensitätskorrekturfunktion zu ähneln.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei die halbtransparenten Elemente Molybdänsilizid umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei der Schritt des Bereitstellens eines transparenten optischen Elements (30) weiterhin folgendes umfasst: – Bereitstellen der abschwächenden Elemente (60) durch Herstellen von abschattenden Elementen innerhalb der Quarzplatte des transparenten optischen Elements.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei die abschattenden Elemente innerhalb der Quarzplatte des transparenten optischen Elements durch Einsatz eines gepulsten Lasers ausgebildet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei nach dem Schritt des Berechnens einer ersten Intensitätskorrekturfunktion gemäß dem ersten Beitrag der Schwankung der charakteristischen Strukturmerkmalsgrößen (50) die folgendenden Schritte ausgeführt werden: – Berechnen einer zweiten Intensitätskorrekturfunktion entsprechend dem zweiten Beitrag der Schwankung der charakteristischen Strukturmerkmalsgrößen und wobei der Schritt des Bereitstellens eines transparenten optischen Elements weiterhin Folgendes umfasst: – Bereitstellen des transparenten optischen Elements mit einer weiteren Mehrzahl abschwächender Elemente (60), die gemäß der zweiten Intensitätskorrekturfunktion angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei die abschwächenden Elemente (60), angeordnet gemäß der ersten Intensitätskorrektur, und die abschwächenden Elemente (60), ange ordnet gemäß der zweiten Intensitätskorrektur, auf der vorderen Oberfläche (32) des transparenten optischen Elements (30) angeordnet werden.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei die gemäß der ersten Intensitätskorrektur angeordneten abschwächenden Elemente (60) auf der vorderen Oberfläche (32) des transparenten optischen Elements (30) angeordnet werden und die gemäß der zweiten Intensitätskorrektur angeordneten abschwächenden Elemente (60) auf der hinteren Oberfläche (34) des transparenten optischen Elements (30) angeordnet werden.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei die gemäß der ersten Intensitätskorrektur angeordneten abschwächenden Elemente auf der vorderen Oberfläche (32) oder auf der hinteren Oberfläche (34) des transparenten optischen Elements (30) angeordnet werden und die gemäß der zweiten Intensitätskorrektur angeordneten abschwächenden Elemente (60) als auf der Rückseite der Fotomaske (10) ausgebildete Phasengitterelemente angeordnet werden.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei die gemäß der ersten Intensitätskorrektur angeordneten abschwächenden Elemente auf der vorderen Oberfläche (32) des transparenten optischen Elements (30) angeordnet werden und die gemäß der zweiten Intensitätskorrektur angeordneten abschwächenden Elemente (60) durch Erzeugen von abschattenden Elementen innerhalb der Fotomaske (10) angeordnet werden.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei die abschattenden Elemente innerhalb der Fotomaske (10) des transparenten optischen Elements (30) durch Einsatz eines gepulsten Lasers ausgebildet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 29, weiterhin umfassend: – Bereitstellen einer oder mehrerer mit einer oder mehreren weiteren Projektionsvorrichtungen assoziierten dritten Intensitätskorrekturfunktionen; – Bereitstellen des transparenten optischen Elements (30) mit einem oder mehreren weiteren Gebieten (84) mit einer weiteren Mehrzahl von gemäß der einen oder den mehreren dritten Intensitätskorrekturfunktionen angeordneten abschwächenden Elementen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 29, weiterhin umfassend: – Bereitstellen einer oder mehrerer mit einem oder mehreren weiteren Belichtungsfeldern der Projektionsvorrichtung assoziierten dritten Intensitätskorrekturfunktionen und – Bereitstellen des transparenten optischen Elements (30) mit einem oder mehreren weiteren Gebieten (84) mit einer weiteren Mehrzahl von gemäß der einen oder den mehreren dritten Intensitätskorrekturfunktionen angeordneten abschwächenden Elementen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 29, weiterhin umfassend: – Bereitstellen einer oder mehrerer mit einer oder mehreren weiteren in der Projektionsvorrichtung verwendeten Maskenstrukturen assoziierten dritten Intensitätskorrekturfunktionen und – Bereitstellen des transparenten optischen Elements (30) mit einem oder mehreren weiteren Gebieten (84) mit einer weiteren Mehrzahl von gemäß der einen oder den mehreren dritten Intensitätskorrekturfunktionen angeordneten abschwächenden Elementen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 32, weiterhin umfassend: – Auswählen des jeweiligen Gebiets an dem transparenten optischen Element (30) entsprechend der Maskenstruktur und/oder den Belichtungsfeldern der Projektionsvorrichtung und/oder der Projektionsvorrichtung und/oder den Beleuchtungsbedingungen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 30 oder 31, weiterhin umfassend: – Bereitstellen des transparenten optischen Elements mit einem oder mehreren weiteren Gebieten auf separaten transparenten Platten (30); – Bereitstellen einer Drehplatte (80); – Anbringen der separaten transparenten Platten (30) auf der Drehplatte (80); – Einsetzen der Drehplatte (80) in die Projektionsvorrichtung (5) und – Auswählen der jeweiligen separaten transparenten Platte entsprechend der Maskenstruktur und/oder dem Belichtungsfeld der Projektionsvorrichtung.
Verfahren nach Anspruch 34, wobei die Projektionsvorrichtung weiterhin eine Beleuchtungsoptik (26) mit mindestens zwei Linsen (28) umfasst und wobei die Drehplatte (80) so positioniert ist, dass die jeweilige während der lithografischen Projektion verwendete separate transparente Platte (30) innerhalb der Beleuchtungsoptik (26) zwischen den beiden Linsen (28) in einem bestimmten Defokussierungsabstand von einer konjugierten Ebene der Maskenstruktur der Fotomaske (10) platziert werden kann.
Verfahren nach Anspruch 35, wobei der bestimmte Abstand von der konjugierten Ebene der Maskenstruktur der Fotomaske (10) zwischen 1 mm und 10 mm ausgewählt wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 30 bis 33, wobei die Projektionsvorrichtung weiterhin eine Beleuchtungsoptik (26) mit mindestens zwei Linsen (28) aufweist und wobei das transparente optische Element (30) mit einem oder mehreren weiteren Gebieten (84) derart positioniert wird, daß die jeweilige während der lithografischen Projektion verwendete separate transparente Platte (30) innerhalb der Beleuchtungsoptik (26) zwischen den beiden Linsen (28) in einem bestimmten Defokussierungsabstand von einer konjugierten Ebene der Maskenstruktur der Fotomaske (10) platziert werden kann.
Verfahren nach Anspruch 37, wobei der bestimmte Abstand von der Zwischenebene des Beleuchtungsschlitzes zwischen 1 mm und 10 mm ausgewählt wird.
System zum Verbessern der Maßgenauigkeit in einem fotolithografischen System, umfassend: – eine Layoutstruktur (40) mit mehreren Strukturelementen (9) mit jeweils einer durch einen Nennwert (42) beschriebenen charakteristischen Strukturmerkmalsgröße; – eine Fotomaske (10) mit einer Maskenstruktur (12) entsprechend der Layoutstruktur (40); – eine fotolithografische Vorrichtung mit einer Lichtquelle (14), die in der Lage ist, die Fotomaske (10) aufzunehmen und der Maskenstruktur (12) auf eine Fotolack schicht (20) auf einer Oberfläche (24) eines Substrats (22) zu projizieren; – Mittel zum Ausbilden einer Lackstruktur (20) mit mehreren Strukturelementen (54) entsprechend der Layoutstruktur (40), wobei jedes der Strukturelemente eine charakteristische Strukturmerkmalsgröße (50) aufweist; – Mittel zum Bestimmen von Schwankungen der charakteristischen Strukturmerkmalsgrößen (50) der Strukturelemente (54) der Lackstruktur im Vergleich zu den Nennwerten (42) der Strukturelemente der Layoutstruktur (40); – Mittel zum Aufteilen der Schwankungen der charakteristischen Strukturmerkmalsgrößen in einen mit der fotolithografischen Vorrichtung (5) assoziierten ersten Beitrag und in einem mit der Fotomaske (10) assoziierten zweiten Beitrag; – Mittel zum Berechnen einer ersten Intensitätskorrekturfunktion entsprechend dem ersten Beitrag der Schwankung der charakteristischen Strukturmerkmalsgrößen (50); – ein transparentes optisches Element (30) mit mehreren gemäß der ersten Intensitätskorrekturfunktion angeordneten abschwächenden Elementen (60); und – Mittel zum Einsetzen des transparenten optischen Elements (30) in die fotolithografische Vorrichtung in einem Gebiet zwischen der Fotomaske (10) und der Lichtquelle (14), um die Maßgenauigkeit während der Projektion der Maskenstruktur (12) zu verbessern.
System nach Anspruch 39, wobei das transparente optische Element (30) als eine Platte mit einer vorderen Oberfläche (32) und einer hinteren Oberfläche (34) ausgebildet ist, wobei die vordere Oberfläche (32) und die hintere Oberfläche (34) parallel zueinander angeordnet sind und wobei die vordere Oberfläche (32) der Fotomaske (10) zugewandt ist.
System nach Anspruch 40, wobei die vordere Oberfläche (32) des transparenten optischen Elements (30) von einer Antireflexbeschichtung (66) bedeckt ist.
System nach Anspruch 40 oder 41, wobei die hintere Oberfläche (34) des transparenten optischen Elements (30) von einer Antireflexbeschichtung (68) bedeckt ist.
System nach einem der Ansprüche 40 bis 42, wobei das transparente optische Element (30) weiterhin eine erste Justiermarke (62) ausbildende Strukturelemente enthält.
System nach Anspruch 43, wobei die erste Justiermarke (62) auf der vorderen Oberfläche (32) des transparenten optischen Elements (30) ausgebildet wird.
System nach einem der Ansprüche 43 oder 44, wobei die Fotomaske (10) weiterhin eine zweite Justiermarke (64) auf einer Oberfläche der Fotomaske (10) umfasst.
System nach Anspruch 45, wobei die erste Justiermarke (62) und die zweite Justiermarke (64) als Kasten-in-Kasten- oder Kasten-in-Rahmen- oder Rahmen-in-Rahmen-Strukturen ausgebildet sind.
System nach einem der Ansprüche 45 oder 46, wobei das transparente optische Element (30) und die Fotomaske (10) weitere erste Justiermarken (62) und weitere jeweilige zweite Justiermarken (64) umfassen, um eine Justierung in mindestens zwei Richtungen zwischen dem transparenten optischen Element (30) und der Fotomaske auszuführen.
System nach einem der Ansprüche 39 bis 47, wobei das transparente optische Element weiterhin ein an dem transparenten optischen Element (30) angebrachtes Rahmenelement (90) umfasst.
System nach einem der Ansprüche 39 bis 48, wobei das transparente optische Element (30) an der Fotomaske (10) angebracht ist, um als eine rückseitige Membran für die Fotomaske (10) zu dienen.
System nach einem der Ansprüche 39 bis 49, wobei das transparente optische Element (30) eine Quarzplatte umfasst.
System nach einem der Ansprüche 39 bis 50, wobei das transparente optische Element (30) weiterhin abschwächende Elemente (18) umfasst, die für das von der Lichtquelle übertragene Licht optisch undurchsichtig sind und die in variierenden Abmessungen und Dichten ausgebildet sind, so dass sie der ersten Intensitätskorrekturfunktion ähneln.
System nach Anspruch 51, wobei die undurchsichtigen abschwächenden Elemente (18) Chrom umfassen.
System nach einem der Ansprüche 39 bis 50, wobei das transparente optische Element (30) weiterhin abschwächende Elemente (60) als Phasengitterelemente umfasst, die so ausgebildet sind, dass sie der ersten Intensitätskorrekturfunktion ähneln.
System nach einem der Ansprüche 39 bis 50, wobei das transparente optische Element abschwächende Elemente (60) als halbtransparente Elemente für das von der Lichtquelle (14) übertragene Licht umfasst, die in variierenden Abmessungen ausgebildet sind, um der ersten Intensitätskorrekturfunktion zu ähneln.
System nach Anspruch 54, wobei die halbtransparenten Elemente Molybdänsilizid umfassen.
System nach einem der Ansprüche 39 bis 50, wobei das transparente optische Element (30) abschwächende Elemente umfasst durch Herstellen von abschattenden Elementen innerhalb der Quarzplatte des transparenten optischen Elements (30).
System nach einem der Ansprüche 39 bis 56, weiterhin umfassend Mittel zum Berechnen einer zweiten Intensitätskorrekturfunktion gemäß dem zweiten Beitrag der Schwankung der charakteristischen Strukturmerkmalsgrößen und wobei das transparente optische Element (30) eine weitere Mehrzahl von abschwächenden Elementen aufweist, die gemäß der zweiten Intensitätskorrekturfunktion angeordnet sind.
System nach Anspruch 57, wobei die mehreren abschwächenden Elemente und die weitere Mehrzahl von abschwächenden Elementen auf der vorderen Oberfläche des transparenten optischen Elements (30) angeordnet sind.
System nach Anspruch 57, wobei die mehreren abschwächenden Elemente auf der vorderen Oberfläche des transparenten optischen Elements (30) angeordnet sind und die weitere Mehrzahl von abschwächenden Elementen auf der hinteren Oberfläche des transparenten optischen Elements (30) angeordnet ist.
System nach Anspruch 57, wobei die mehreren abschwächenden Elemente (60) auf der vorderen Oberfläche des transparenten optischen Elements (30) angeordnet sind und die weitere Mehrzahl von abschwächenden Elementen (60) durch Erzeugen von abschattenden Elementen innerhalb der Fotomaske angeordnet ist.
System nach einem der Ansprüche 39 bis 60, weiterhin umfassend Mittel zum Bereitstellen einer oder mehr mit einem oder mehr weiteren Belichtungsfeldern der Projektionsvorrichtung assoziierten weiterer erster Intensitätskorrekturfunktionen und wobei das transparente optische Element (30) ein oder mehr weitere Gebiete mit einer weiteren Mehrzahl von gemäß der einen oder mehr dritten Intensitätskorrekturfunktionen angeordneten abschwächenden Elementen (60) aufweist.
System nach einem der Ansprüche 39 bis 60, weiterhin umfassend Mittel zum Bereitstellen einer oder mehr mit einem oder mehr weiteren in der Projektionsvorrichtung (5) verwendeten Maskenstrukturen und wobei das transparente optische Element (30) ein oder mehr weitere Gebiete mit einer weiteren Mehrzahl von gemäß der einen oder mehr dritten Intensitätskorrekturfunktionen angeordneten abschwächenden Elementen (60) aufweist.
System nach einem der Ansprüche 61 oder 62, wobei das transparente optische Element ein oder mehr weitere Gebiete auf separaten transparenten Platten aufweist, weiterhin umfassend: – eine Drehplatte (80), auf der die separaten transparenten Platten befestigt sind; – Mittel zum Einsetzen der Drehplatte (80) in die Projektionsvorrichtung (5) und – Mittel zum Auswählen der jeweiligen separaten transparenten Platte entsprechend der Maskenstruktur und/oder den Belichtungsfeldern der Projektionsvorrichtung (5).
System nach Anspruch 63, wobei die Projektionsvorrichtung weiterhin eine Beleuchtungsoptik (26) mit mindes tens zwei Linsen (28) umfasst und wobei die Drehplatte so positioniert ist, dass die jeweilige separate transparente Platte, die während der lithografischen Projektion verwendet wird, zwischen den beiden Linsen (28) in einem gewissen Abstand von einer konjugierten Ebene der Maskenstruktur der Fotomaske (10) platziert wird.
System nach Anspruch 64, wobei der bestimmte Abstand von der konjugierten Ebene der Maskenstruktur der Fotomaske (10) zwischen 1 mm und 10 mm beträgt.