DE60030024T2

DE60030024T2 - Lithographisches Verfahren zur Herstellung von Bauelementen mit Dunkelfeld-Beleuchtung und Gerät dafür

Info

Publication number: DE60030024T2
Application number: DE60030024T
Authority: DE
Inventors: Donald Lawrence Morris Plains White
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 1999-04-01
Filing date: 2000-03-22
Publication date: 2007-03-29
Anticipated expiration: 2020-03-23
Also published as: EP1041443A3; EP1041443B1; JP2000299283A; KR100367185B1; US6379868B1; DE60030024D1; KR20010006940A; JP3387888B2; EP1041443A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft lithografische Verfahren zur Bauelementherstellung und insbesondere Auflösungsverbesserungstechniken für solche Verfahren.
In lithografischen Verfahren zur Bauelementherstellung wird die Strahlung typischerweise auf eine mit einem Muster versehene Maske projiziert (auch als Retikel bezeichnet), und die durch die Maske geleitete Strahlung wird weiter auf Energie-sensitives Material geleitet, das auf einem Substrat gebildet ist. Das Leiten der Strahlung durch eine mit einem Muster versehene Maske mustert die Strahlung selbst, und eine Abbildung des Musters wird in das Energie-sensitive Material eingebracht, wenn das Energie-sensitive Resistmaterial der gemusterten Strahlung ausgesetzt wird. Die Abbildung wird dann in dem Energie-sensitiven Resistmaterial entwickelt und in das darunter liegende Substrat übertragen. Ein integriertes Schaltkreis-Bauelement wird hergestellt, indem eine Serie von solchen Belichtungen verwendet wird, um unterschiedliche Materialschichten, die auf einem Halbleitersubstrat gebildet sind, mit einem Muster zu versehen.
Ein integriertes Schaltkreis-Bauelement besteht aus einer sehr großen Anzahl von einzelnen Bauelementen und Verbindungsleitungen dafür. Aufbau und Dimensionen variieren unter den einzelnen Bauelementen. Die Musterdichte (d. h. die Anzahl der Mustereigenschaften pro Flächeneinheit des Musters) variiert ebenfalls. Die Muster, welche die integrierten Schaltkreisbauelemente definieren, sind daher überaus komplex und nicht einheitlich.
Wenn die Komplexität und die Dichte der Muster ansteigen, so erhöht sich auch die Notwendigkeit, die Genauigkeit der lithografischen Werkzeuge zu erhöhen, die verwendet werden, um die Muster zu erzeugen. Die Genauigkeit der lithografischen Werkzeuge ist im Hinblick auf die Musterauflösung beschrieben. Je besser die Auflösung ist, desto enger ist die Übereinstimmung zwischen dem Maskenmuster und dem Muster, das durch das Werkzeug erzeugt worden ist. Eine Anzahl von Techniken sind angewendet worden, um die Musterauflösung, die durch lithografische Werkzeuge bereitgestellt werden, zu verbessern. Die am weitesten verbreitete Technik ist die Verwendung von Strahlung mit kürzerer Wellenlänge. Jedoch ist diese Technik nicht länger durchführbar, wenn die Belichtungswellenlängen in dem tiefen Ultraviolettbereich sind (z. B. 248 nm, 193 nm und 157 nm). Die Verwendung von Wellenlängen unterhalb von 193 nm, um die Auflösung zu verbessern, ist nicht machbar, weil die Materialien, die für Linsen in optischen Lithografie-Kameras eingesetzt werden, diese kürzere Wellenlängenbestrahlung absorbieren.
Die EP-A-0 486 316 beschreibt ein Projektionsbelichtungsverfahren und eine Vorrichtung, die eine hohe Auflösungsleistung und eine große Blendentiefe bereitstellt, indem das Beleuchtungslicht unter einem vorbestimmten Winkel auf eine Maske einfallend gemacht wird. Ein Element ist offenbart, um das Beleuchtungslicht schräg auf die Maske einfallend zu machen. Das abbildende Licht wird durch ein Beugungsgitter geleitet und wird auf die Maske projiziert. Das US-Patent Nr. 5,851,701 beschreibt eine lithografische Maske mit gedämpften Phasenverschiebern, die auf der ersten Seite der Maske gebildet sind und ein Beugungsgitter nahe der zweiten Seite des Maskensubstrats in Ausrichtung mit einem Muster von gedämpften Phasenverschiebern. Das US-Patent Nr. 5,698,350 beschreibt ein lithografisches Verfahren, das eine Dummy-Maske mit darauf gebildeten Beugungsbereichen verwendet, um ultrafeine Muster zu bilden. Levenson, M. D., et al., "Improving Resolution in Photolithography with a Phase Shifting Mask", IEEE, Vol. 29, No. 12, Seiten 182801836 (1982), beschreibt die Verwendung einer Phasenverschiebungsmaske, um eine verbesserte Auflösung von Mustereigenschaften zu erhalten.
Das US-Patent Nr. 5,851,701 beschreibt ein lithografisches Verfahren, in dem eine Phasenstruktur verwendet wird, um darauf einfallendes Licht zu beugen. Die Phasenstruktur wird verwendet, um die Lichtintensität anzupassen, die auf die mit einem Muster versehene Maske geleitet wird und daher die Beleuchtungsintensität von der Maske, um die Auflösung des Musters in einem auf dem Halbleitersubstrat gebildeten, Energie-sensitiven Material für eine gegebene Schärfentiefe zu erhöhen. Ein ähnliches Verfahren wird in dem US-Patent Nr. 5629773 berichtet.
Auflösungsverbesserungstechniken (RET), mit Ausnahme der einfachen Verwendung von Strahlung mit kürzerer Wellenlänge, sind vorgeschlagen worden. Diese Techniken verwenden exotische Beleuchtung von dem Kondensor (z. B. Quadrupol-Beleuchtung), Pupillenfilter, Phasenmasken, optische Nähenkorrektur und Kombinationen dieser Techniken, um eine größere Auflösung von einer existierenden Kamera zu erhalten. Jedoch verbessern solche Techniken typischerweise die Auflösung nur für einige der individuellen Eigenschaften eines Musters. Die Eigenschaften, für die die Auflösung verbessert wird, werden als die kritischen Eigenschaften identifiziert. Die Auflösung von vielen anderen Eigenschaften wird durch solche Auflösungsverbesserungstechniken entweder nicht verbessert oder sogar vermindert. Daher erfordern die gängigen RETs einen Kompromiss zwischen Auflösungsverbesserung für die kritischen Eigenschaften und Auflösungsverschlechterung für die nicht-kritischen Eigenschaften. Solche Kompromisse erfordern für gewöhnlich eine suboptimale Beleuchtung der kritischen Eigenschaften, um eine signifikante Verschlechterung in der Beleuchtung der nicht-kritischen Eigenschaften zu vermeiden.
Auflösungsverbesserungstechniken sind vorgeschlagen worden, um die Beleuchtung von Maskeneigenschaften in der Projektionslithografie für die vielen verschiedenen Eigenschaften in der Maske zu anzupassen. Eine solche Technik ist beschrieben in Matsumoto, K., et al., "Innovative Image Formation: Coherency Controlled Imaging", SPIE, Vol. 2197, Seite 844 (1994). Diese Technik bedient sich einer zusätzlichen Maske und einer zusätzlichen Linse, um die auf jeder Eigenschaft der Maske einfallende Strahlung zu anzupassen. Die Anordnung, die in Matsumoto et al. vorgeschlagen worden ist, ist schematisch in 1 dargestellt. In der Anordnung 10 beleuchtet Licht von einer von der Achse entfernten Quelle 15 eine erste Maske 20. Matsumoto beschreibt die Verwendung einer Quadrupol-Quelle 15 für eine von der Achse entfernte Beleuchtung. In einer Quadrupol-Quelle 15 verläuft Licht von der Quelle 11 und durch eine Kondensorlinse 13 und ein Element 14 mit vier Öffnungen 16 identischer Größe und Anordnung (2) darin. Die Öffnungen 16 sind äquidistant beabstandet von einem gemeinsamen Punkt (der die optische Achse der optischen Projektions-Kamera ist). Weiterhin sind die Mittelpunkte der zwei Öffnungen 16 und der gemeinsame Punkt auf ei ner ersten Linie 17, und die Mittelpunkte der zwei anderen Quellen und der gemeinsame Punkt sind auf einer zweiten Linie 18 senkrecht zu der ersten Linie.
Eine Abbildung von der ersten Maske 20 wird durch eine erste Linse 22 auf eine zweite Maske 25 projiziert. Die erste Linse 22 ist mit einem Pupillenfilter 23 ausgestattet. Die Abbildung von der zweiten Maske 25 wird durch eine zweite Linse 30 und auf das Substrat 35 mit einer darauf gebildeten Schicht von Energie-sensitivem Material 40 projiziert. Ein ähnliches System ist beschrieben in Kamon, K., "Proposal of a Next-Generation Super Resolution Technique", Jpn. J. Appl. Phys., Vol. 33, Teil 1, Nr. 12B, Seite 6848 (1994.
In der Auflösungsverbesserungstechnik, die in Matsumoto et al. und Kamon et al. beschrieben ist, hat die erste Maske Eigenschaften, die identisch zu den Eigenschaften auf der zweiten Maske sind. Die Eigenschaften auf der ersten Maske beugen die auf der Maske eintreffende Strahlung, und die gebeugte Strahlung beleuchtet die identische Eigenschaft auf einer zweiten Maske. Zum Beispiel wird Strahlung, die durch ein Gittermuster auf der ersten Maske geleitet worden ist, auf ein identisches Gittermuster auf der zweiten Maske projiziert. Ebenso wird Strahlung, die durch eine isolierte Linie auf der ersten Maske geleitet worden ist, auf eine identische isolierte Linie auf der zweiten Maske projiziert. Wenn die gebeugte Energie von der ersten Maske die identische Eigenschaft auf der zweiten Maske beleuchtet, ist die resultierende Abbildung oft besser als eine Abbildung, die durch eine Quadrupol-Beleuchtung des Musters erhalten wird. Daher stellt diese Auflösungsverbesserungstechnik eine Verbesserung in der Luftbildqualität (d. h., das Bild in der Brennebene der Projektionslinse) über herkömmliche, von der Achse entfernte Beleuchtung unter Verwendung des Quadrupol-Systems bereit.
Die oben beschriebene Auflösungsverbesserungstechnik stellt eine angepasste Beleuchtung für mehrere Eigenschaften als die Quadrupol-Beleuchtung bereit. Jedoch verbessert die oben beschriebene Technik nicht die Auflösung aller Eigenschaften in dem Muster. Des Weiteren ist das Zwei-Maskensystem kostspielig und komplex. Speziell erfordert das System zwei präzise, mit einem Muster versehene Masken anstelle von einer. Die entsprechenden Eigenschaften auf der ersten und der zweiten Masken müssen präzise übereinstimmen. Die Ausrich tung der ersten und zweiten Masken ist ebenfalls kritisch. Ferner ist die Technik begrenzt, weil die Eigenschaften auf der ersten Maske gleichmäßig beleuchtet werden. Daher werden Probleme, die mit einer nicht-angepassten Beleuchtung einer mit einem Muster versehenen Maske zusammenhängen, nicht durch dieses System ausgeschlossen, sondern einfach zurück in die Optik des Systems verlagert. Daher werden Auflösungsverbesserungstechniken gesucht, welche die Auflösung aller Eigenschaften verbessern und die günstiger und einfacher zu implementieren sind.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein lithografisches Verfahren zur Bauelementherstellung, das Dunkelfeldbeleuchtung für die Auflösungsverbesserung einer Abbildung verwendet. Wie hier verwendet, ist Dunkelfeldstrahlung eine Strahlung, aus der die Leistung vom Grad Null entfernt worden ist. Die Dunkelfeldabbildung wird unter Verwendung einer Maske erhalten, in der die durchlässigen Bereiche sehr feine Muster enthalten, die von einer Größe sind, die so ausgewählt ist, dass die Muster nicht abgebildet werden (nachfolgend die nicht-abgebildeten Maskeneigenschaften). In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die nicht-abgebildeten Maskeneigenschaften mit den Mustereigenschaften in einer einzigen Maske kombiniert. In einer zweiten Ausführungsform werden die nicht-abgebildeten Maskeneigenschaften auf einer ersten Maske gebildet, und die Mustereigenschaften werden auf einer zweiten separaten Maske gebildet.
In dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ist Licht von einer von der Achse entfernten Quelle auf die Maske einfallend, welche die nicht-abgebildeten Maskeneigenschaften enthält. Der von der Achse entfernte Winkel (d. h. der Winkel zwischen der von der Achse entfernten Beleuchtung und der optischen Achse) wird so gewählt, dass das Licht vom Grad Null, das durch die Maske geleitet wird, von dem System verloren wird. Im Kontext der vorliegenden Erfindung ist Licht, das von dem System verloren wird, Licht, das nicht von der nachgeschalteten Systemoptik eingefangen wird. Diese Beleuchtung ist Dunkelfeld, zumal ein völlig freier Bereich auf einer Maske, die auf diese Weise beleuchtet wird, schwarz wäre. Nur von der Maske gebeugte Strahlung, welche die nicht-abgebildeten Eigenschaften enthält, wird von der nachgeschalteten Systemoptik eingefangen.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung stellt die Flexibilität bereit, nicht-abgebildete Maskeneigenschaften maßzuschneidern, um die Beleuchtung aller Maskenmustereigenschaften, nicht nur bestimmter Typen von Eigenschaften zu verbessern. In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Maskenmustereigenschaften und die nicht-abgebildeten Eigenschaften in einer einzigen Maske sind, sind die nicht-abgebildeten Eigenschaften typischerweise Gitter, die zusätzliche Definition für die Abbildung bereitstellen. Diese werden als feine Eigenschaften bezeichnet und werden typischerweise innerhalb der Abgrenzungen der Mustereigenschaften auf der Maske angeordnet. Die Maskenmustereigenschaften werden gebildet, um die von den feinen Eigenschaften gebeugte Strahlung zu modulieren. Diese Modulation erzeugt eine sekundäre Beugung von Strahlen, die einen kleinen Winkel um den von dem feinen Muster gebeugten Strahl ausmachen. Die Maskenmustereigenschaften sind gröber als die feinen Eigenschaften. Folglich trägt das von den Maskenmustereigenschaften gebeugte Licht die Musterinformation, und das von den feinen Eigenschaften gebeugte Licht ist der Träger, welcher das Licht in die gewünschte Richtung richtet (d. h. in die der Maske nachgeschaltete Optik). Die Interaktion zwischen der Seitenbandmusterinformation und dem Feineigenschaftenträger bringt ein Interferenzmuster in das Energie-sensitive Resistmaterial ein.
In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der zwei Masken verwendet werden, hat die erste Maske lichtundurchlässige Bereiche und durchsichtige Bereiche, die die nicht-abgebildeten Eigenschaften beinhalten. Das einfallende Licht, das von den nicht-abgebildeten Eigenschaften gebeugt wird, wird durch eine Linse und auf die zweite Maske projiziert, welche die Maskenmustereigenschaften enthält. Die Strahlung vom Grad Null von dem Kondensor wird nicht durch die Linse projiziert, weil der Einfallswinkel der von der Achse entfernten Beleuchtung ausgewählt wird, um sicherzustellen, dass das Licht vom Grad Null nicht durch die Linse und auf die zweite Maske geleitet wird. Die Verwendung einer Maske mit Eigenschaften einer Größe unterhalb der Auflösung erlaubt eine Anpassung der Beleuchtung jeder Eigenschaft der zweiten Maske. Zum Beispiel wird eine Eigenschaft unterhalb der Auflösung bereitgestellt, die bei optimalen Winkeln eine Beleuchtung zu einer Eigenschaft (d. h. Gitter) auf der zweiten Maske überträgt. Eine zweite Eigenschaft unterhalb der Auflösung wird bereitgestellt, die einen Kegel von Winkeln um die optische Achse (oft Zylinder genannt) an eine andere Eigenschaft überträgt. Die Eigenschaften unterhalb der Auflösung werden maßgeschneidert, um eine angepasste Beleuchtung bereitzustellen, um Eigenschaften auf der zweiten Maske mit einem Muster zu versehen.
1 ist eine schematische Darstellung der Zwei-Masken-Auflösungsverbesserungstechnik gemäß dem Stand der Technik.
2 zeigt eine Quadrupol-Quellenöffnung.
3 ist eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, das eine Maske verwendet, die sowohl Mustereigenschaften und nicht-abgebildete Maskeneigenschaften enthält.
4 ist eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, die zwei Masken verwendet, wobei die erste Maske die nicht-abgebildeten Maskeneigenschaften enthält und die zweite Maske die Mustereigenschaften enthält.
5 zeigt eine Maske, die eine Dunkelfeldabbildung eines Kontaktanschlusses bildet.
6 ist die unter Verwendung der in 5 gezeigten Maske erzeugte Abbildung.
7 zeigt eine Dunkelfeldmaske und die unter Verwendung der Maske erzeugte Abbildung, wobei die Dunkelfeldeigenschaften ein periodisches Feld von Eigenschaften beinhalten.
8 zeigt zwei Masken, die verwendet werden, um eine Dunkelfeldabbildung eines Kontaktanschlusses zu erzeugen, und die unter Verwendung der zwei Masken erzeugte Abbildung.
9 zeigt eine Maske, die verwendet wird, um eine Dunkelfeldabbildung einer isolierten Linie zu erzeugen, in der die Dunkelfeldmaskeneigenschaft ein Gitter ist, das parallel zu der Länge der Linie ausgerichtet ist, und die unter Verwendung der Maske erzeugte isolierte Linie.
10 zeigt eine Maske, die verwendet wird, um eine Dunkelfeldabbildung einer isolierten Linie zu erzeugen, in der die Dunkelfeldmaskeneigenschaft ein Gitter ist, das senkrecht zu der Länge der Linie ausgerichtet ist, und die unter Verwendung der Maske erzeugte isolierte Linie.
11 zeigt eine Maske, die verwendet wird, um eine Dunkelfeldabbildung eines Gitters zu erzeugen, in der die Dunkelfeldmaskeneigenschaft ein Gitter ist, das parallel zu der Länge des Gitters ausgerichtet ist, und das unter Verwendung der Maske erzeugte Gitter.
12 zeigt eine Maske, die verwendet wird, um eine Dunkelfeldabbildung eines Gitters zu erzeugen, in dem die Dunkelfeldmaskeneigenschaft ein Gitter ist, das in einer Richtung orthogonal zu der Länge des Gitters ausgerichtet ist, und das unter Verwendung der Maske erzeugte Gitter.
13 zeigt zwei Masken, die verwendet werden, um eine Dunkelfeldabbildung eines Gitters zu erzeugen, in denen die Dunkelfeldmaskeneigenschaft ein Gitter ist, das in einer Richtung annähernd orthogonal zu der Länge des Gitters ausgerichtet ist, und das unter Verwendung der Masken erzeugte Gitter.
14 zeigt einen Pupillenfilter mit Blockierbereichen, in denen keiner der Strahlen entlang der y-Achse blockiert wird.
15 zeigt einen Pupillenfilter mit Blockierbereichen, in denen die eintreffenden Strahlungsstrahlen zuvor nach links der y-Achse abgelenkt worden sind und einer der Strahlen durch einen Blockierbereich in dem Filter blockiert worden ist.
16 zeigt einen Pupillenfilter mit Blockierbereichen, in denen die eintreffenden Strahlungsstrahlen zuvor nach rechts der y-Achse abgelenkt worden sind und einer der Strahlen durch einen Blockierbereich in dem Filter blockiert worden ist.
17 zeigt einen Pupillenfilter mit Blockierbereichen, die einen Bereich der eintreffenden Strahlung blockieren, der in Verbindung mit einer Maske verwendet wird, welche die Strahlung von der Achse entfernt auf den Pupillenfilter leitet.
18 zeigt die Intensitätsprofile für Abbildungen, die bei mehreren verschiedenen Graden der Defokussierung unter Verwendung von Zylinderbeleuchtung erzeugt worden sind.
19 zeigt die Intensitätsprofile für Abbildungen, die unter Verwendung eines Bereichs von Defokussierungswerten und der Dunkelfeldbeleuchtung der vorliegenden Erfindung erzeugt worden sind.
20 zeigt die Schärfentiefe für Bilder von Gittern mit verschiedenen Perioden, die unter Verwendung von Zylinderbeleuchtung, Dunkelfeldbeleuchtung ohne Pupillenfilter und Dunkelfeldbeleuchtung mit Pupillenfiltern erzeugt worden sind.
21 zeigt eine Dunkelfeldmaske zum Abbilden eines isolierten Raums und einen unter Verwendung der Maske erzeugten isolierten Raum.
22 zeigt eine Dunkelfeldmaske zum Abbilden eines Kontaktanschlusses und die unter Verwendung der Maske erzeugte Abbildung.
Die vorliegende Erfindung ist ein lithografisches Verfahren zur Bauelementherstellung, bei dem Strahlung von einer Quelle durch wenigstens eine mit einem Muster versehenen Maske geleitet wird. Transparente und lichtundurchlässige Bereiche definieren das Muster in der Maske. Die Strahlung überträgt eine Abbildung des Musters in der Maske in eine Schicht von Energie-sensitivem Material, die auf dem Substrat gebildet ist. Die Abbildung wird in das Energie-sensitive Material übertragen über eine abbildende Optik, die zwischen der Maske und dem Energie-sensitiven Material zwischengeschaltet ist. Die vorliegende Erfindung verwendet Dunkelfeldauflösungsverbesserung, um die Abbildung zu erzeugen. Dunkelfeldauflösungsverbesserung wird erhalten, indem Strahlung von einer Quelle auf eine mit einem Muster versehene Maske eingeleitet wird. Die durch die Maske geleitete Strahlung ist entweder vom Grad Null (nicht gebeugt) oder von n-tem Grad, wobei n eine positive oder negative ganze Zahl ist. Die Strahlung vom Grad Null, die durch die Maske geleitet wird, wird nicht durch die abbildende, der Maske nachgeschaltete Optik eingefangen. Folglich wird die Strahlung vom Grad Null, die durch die Maske geleitet wird, nicht verwendet, um die Abbildung in die Schicht von Energie-sensitivem Material zu leiten.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist schematisch in 3 gezeigt. Die abbildende Vorrichtung 100 hat eine Maske 110. Die Strahlung 111 ist auf die Maske 110 einfallend unter einem Winkel Θ_c, der so gewählt ist, dass das Licht 112, das durch die Maske 110 geleitet wird, nicht durch die der Maske 110 nachgeschaltete Optik 120 eingefangen wird. Jedoch wird Licht 113, das durch die Maske gebeugt wird, durch die nachgeschaltete abbildende Optik 120 eingefangen. Die abbildende Optik fokussiert das Bild und überträgt es in die Schicht von Energie-sensitivem Material. Einige Beugungsgrade 114 werden absichtlich nicht eingefangen.
In dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel beinhaltet die Maske 110 sowohl Musterinformationen als auch feine Eigenschaften, die zu klein sind, um durch die abbildende Optik aufgelöst zu werden. In dem Kontext der vorliegenden Erfindung ist eine Eigenschaft, die zu klein ist, um aufgelöst zu werden (d. h. eine Unter-Auflösungs-Eigenschaft), eine Eigenschaft, die zu klein ist, um eine entwickelbare Abbildung in das Energie-sensitive Material einzubringen. Jedoch sind die Unter-Auflösungs-(d. h. nicht-abgebildeten)Eigenschaften der vorliegenden Erfindung ausgebildet, um Licht in die den Unter-Auflösungseigenschaften nachgeschaltete abbildende Optik (d. h. die Kamera) zu beugen. Das Licht, das durch die Unter-Auflösungs-Eigenschaften und in die Kamera gebeugt worden ist, wird dann verwendet, um die Abbildung der auflösbaren Eigenschaften in das Energie-sensitive Material einzubringen.
Diese nicht-abgebildeten Eigenschaften werden hier als Dunkelfeldeigenschaften bezeichnet, weil sie Licht von dem von der Achse entfernten Kondensorstrahl in die Kameralinse beugen oder streuen. Die Eigenschaften, die eine entwickelbare Abbildung in dem Energie-sensitiven Resistmaterial bereitstellen, werden hier als lithografische Eigenschaften bezeichnet.
Ein Fachmann wird verstehen, dass eine Eigenschaft, die zu klein ist um aufgelöst zu werden, eine Eigenschaft ist, die eine unscharfe Abbildung bereitstellt, die eine Intensität hat, die kleiner ist, als sie für eine aufzulösende Eigenschaft erforderlich ist. Zum Beispiel ist eine Eigenschaft, die zu klein ist, um aufgelöst zu werden, eine Eigenschaft, die eine unscharfe, in etwa kreisförmige Abbildung liefert. Die in etwa kreisförmige Abbildung hat einen Durchmesser in dem Bereich von etwa 0,25λ/NA bis etwa 0,5λ/NA, wobei λ die Wellenlänge der Belichtungsstrahlung ist und NA die numerische Öffnung der nachgeschalteten Linse ist. Ein Fachmann wird verstehen, dass die Größe der unscharfen Abbildung durch die Art der Beleuchtung bestimmt wird.
Die Musterinformationen sind die lithografischen Eigenschaften. Licht wird gebeugt sowohl durch die Dunkelfeldeigenschaften als auch durch die lithografischen Eigenschaften. In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, in dem die Dunkelfeldeigenschaften auf einer ersten Maske sind und die lithografischen Eigenschaften auf einer zweiten Maske sind, werden die verschiedenen durch die zweite Maske geleiteten Strahlen durch zwei Zahlen gekennzeichnet. Die erste Zahl ist der Grad des durch die Dunkelfeldeigenschaft gebeugten Strahls. Zumal Licht vom Grad Null durch das System verloren wird, ist die erste Zahl entweder +1 oder –1 und am typischsten –1. Die zweite Zahl ist der Grad des Strahls, der durch die lithografische Eigenschaft geleitet wird, wenn sie durch den Dunkelfeldstrahl beleuchtet wird. Die zweite Zahl ist –1, 0 oder +1.
Daher bedeutet ein Strahlungsstrahl, der als (–1, +1) bezeichnet wird, dass der –1 erste Dunkelfeldgrad weiter durch die lithografische Eigenschaft gebeugt wird und nur der +1 Grad als ein Ergebnis dieser weiteren Beugung verbleibt. Die Strahlungsstrahlen, die weiter durch die lithografische Eigenschaft gebeugt werden, werden als Satellitenstrahlen bezeichnet. Ein Strahlungsstrahl, der als (–1, 0) bezeichnet wird, wird nicht weiter durch die lithografische Eigenschaft gebeugt.
Die Dunkelfeldeigenschaften werden benutzt, um die Auflösung der lithografischen Eigenschaften zu erhöhen. Die Dunkelfeldeigenschaften verbessern die Auflösung der lithografischen Eigenschaften, indem sie unter bestimmten Winkeln Energie auf die Linse richten. Ein Beispiel einer Dunkelfeldeigenschaft ist ein Gitter mit einer Periode, die in etwa gleich ist zu λ/sin(Θ), wobei λ die Wellenlänge der Belichtungsstrahlung ist und Θ der Winkel der Strahlung von der Kondensorlinse relativ zu der optischen Achse der Belichtungsvorrichtung ist.
Die Dunkelfeldeigenschaften haben eine Ausrichtung auf der Maske, die die auf der Maske einfallende Strahlung in die gewünschte Richtung beugt. Zum Beispiel sind, wenn die einfallende Strahlung quadrupol entlang der x- und y-Achse ist, die Dunkelfeldgitter in etwa parallel zu einer von der x- oder y-Achse (und in etwa senkrecht zu der anderen der beiden Achsen). Wenn die Quadrupolstrahlen unter einem Winkel von 45 Grad zu der x- und y-Achse einfallend sind, sind die Dunkelfeldgitter in einem 45 Grad-Winkel zu einer von den beiden x- oder y-Achsen. Folglich kommt die meiste Energie, die in die nachgeschaltete abbildende Optik gebeugt wird, von genau zwei der vier Quadrupolstrahlen. Das Gitter beugt Energie in die Linsenpupille der abbildenden Optik, der Maske nachgeschaltet. Die Periode des Gitters und die Ausrichtung des Gitters steuern den Beugungswinkel.
Die Dunkelfeldeigenschaften haben auch eine Ausrichtung auf der Maske relativ zu den lithografischen Eigenschaften. Zum Beispiel ist, wenn die Dunkelfeldeigenschaft ein Gitter ist und die lithografische Eigenschaft eine Linie ist, die Ausrichtung der Dunkelfeldgitterlinien entweder parallel oder senkrecht zu der lithografischen Eigenschaftslinie.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 4 gezeigt. Die abbildende Vorrichtung 200 hat eine erste Maske 210. Strahlung 211 ist einfallend auf die Maske 210 unter einem Winkel Θ_c, der so gewählt wird, dass Licht 212, das durch die Maske 210 geleitet wird (d. h. Licht vom Grad Null) nicht durch die der Maske 210 nachgeschaltete Optik 220 eingefangen wird. Jedoch wird Licht 213, das durch die Maske 210 gebeugt wird (d. h. Licht von n-tem Grad, wobei n entweder eine positive oder negative ganze Zahl größer als Null ist) durch die nachgeschaltete abbildende Optik 220 eingefangen. Die abbildenden Optik 220 fokussiert das von der Maske 210 gebeugte Licht auf eine zweite Maske 230. Die Abbildung von der Maske 230 wird durch eine Optik 240 geleitet, und die Abbildung wird in die Schicht des Energie-sensitiven Materials 250, das auf dem Substrat 260 gebildet ist, übertragen.
Zumal das Verfahren der vorliegenden Erfindung gebeugte Strahlung benutzt, um die Abbildung in das Energie-sensitive Material einzubringen, ist es vorteilhaft, wenn die Dunkelfeldeigenschaften Gitter sind (die nicht-abgebildeten Gitter werden als Dunkelfeldgitter bezeichnet). Gitter erlauben einen hohen Grad von Kontrolle über die Beugungsmuster, die sie verursachen. Ein Gitter ist eine periodische Struktur, die herkömmlicherweise als eine Serie von Linien und Zwischenräumen beschrieben wird (das Dunkelfeldgitter in der vorliegenden Erfindung ist eine abwechselnde Serie von lichtundurchlässigen und lichtdurchlässigen Bereichen).
Die Gitterperiode (der Mittellinie- zu Mittellinie-Abstand zwischen zwei angrenzenden Linien oder Zwischenräumen in der Gitterstruktur) steuert den Winkel des gebeugten Lichts. Daher wird die Gitterperiode ausgewählt, um den Winkel zu steuern, unter dem das von dem Gitter gebeugte Licht auf die Elemente (d. h., die optischen Elemente, Masken oder die Schicht des Energie-sensitiven Materials), dem Gitter nachgeschaltet, einfallend ist. Typischerweise sind die Linien in einem Gitter senkrecht zu der Richtung der einfallenden Strahlung in der Maskenebene. Wenn die Gitterlinien geneigt werden, wird der Winkel der gebeugten Strahlung verändert. Folglich wird das Gitter durch feine Steuerung der Dunkelfeldgitterperiode und die Neigung der Gitterlinien relativ zu der Kondensorstrahlung dazu verwendet, die Strahlung in zwei orthogonale Richtungen zu beugen (d. h. die x- und y-Achse).
Der Arbeitszyklus des Gitters ist das Verhältnis der Breite der Gitterlinie zu der Gitterperiode. Ein Gitter beugt mit maximaler Wirkung, wenn der Gitterarbeitszyklus 0,5 ist (fünfzig Prozent). Daher steuert der Arbeitszyklus des Gitters die Intensität der gebeugten Strahlung.
In der vorliegenden Erfindung werden Gitter dazu benutzt, die Helligkeit der individuellen Eigenschaften zu steuern, um die gesamte Abbildung zu verbessern. Zum Beispiel ist die Abbildung einer lithografischen Eigenschaftslinie heller als die Abbildung eines lithografischen Eigenschaftslochs. In der vorliegenden Erfindung wird ein Dunkelfeldgitter mit einem Arbeitszyklus von weniger als fünfzig Prozent vorgesehen, um die Helligkeit der Eigenschaftslinie relativ zu derjenigen des Eigenschaftslochs zu reduzieren, ohne die Abmessungen der Linie selbst zu reduzieren.
Die Phase des Gitters wird dazu benutzt, um die Phase der durch das Gitter gebeugten Strahlung zu steuern. Speziell sind die Gitter, wenn es zwei oder mehr Gitter auf einer Maske gibt, phasengleich, wenn der Abstand zwischen dem Mittelpunkt der letzten Linie eines Gitters und der ersten Linie des nächsten Gitters ein positives ganzzahliges Vielfaches der Gitterperioden ist. Die Gitter sind 180 Grad phasenverschoben, wenn der Abstand zwischen der letzten Linie eines Gitters und der ersten Linie des nächsten Gitters ein ganzzahliges halbes Vielfaches (z. B. 1,5; 2,5; usw.) der Gitterperioden ist. Wenn die Dunkelfeldgitter um 180 Grad phasenverschoben sind, verhalten sie sich sehr ähnlich einer 0-π-Phasenmaske in gewöhnlicher Lithografie. Daher ist es die Position der Gitter und nicht die Materialien, aus denen die Gitter hergestellt sind, die das Phasenverschiebungsverhalten der Maske verursachen.
Folglich sorgen die Dunkelfeldgitter für eine große Flexibilität zum Steuern der Richtung und der Intensität der von den Gittern gebeugten Strahlung. Speziell wird die x- und y-Richtung der gebeugten Strahlung durch die Gitterperiode und die Neigung der Gitterlinien gesteuert. Die Intensität der gebeugten Strahlung wird durch den Arbeitszyklus des Gitters gesteuert. Die Phase der gebeugten Strahlung wird durch die Phase der Gitter auf der Maske gesteuert. Daher wer den Dunkelfeldgitter nicht nur dazu benutzt, das darauf einfallende Licht zu beugen, sondern sind auch dazu vorgesehen, das gebeugte Licht maßzuschneidern, sodass es den spezifischen lithografischen Anforderungen genügt.
Die vorliegende Erfindung betrachtet auch, dass die Dunkelfeldgitter unter Verwendung von phasenverschiebenden Materialien hergestellt werden. Die phasenverschiebenden Materialien verbessern die Wirkung des Gitters, beeinflussen aber nicht die Gitterwirkung in anderer Weise. Zum Beispiel wird die Gitterwirkung verbessert, wenn 0 Grad oder 180 Grad phasenverschiebende Materialien dazu benutzt werden, um die Dunkelgitter herzustellen.
Jedoch verhalten sich die Gitter sonst genauso wie Gitter, die aus durchsichtigen und lichtundurchlässigen Materialien hergestellt worden sind. Im Speziellen ist die maximale Wirkung von durchsichtigen/lichtundurchlässigen Gittern in etwa zehn Prozent. Die Wirkung eines 0 bis 180 Grad Phasenverschiebungsgitters ist ungefähr vierzig Prozent. Die Probleme, die mit Phasenverschiebungsmasken verbunden sind (das Erfordernis, dass die Strahlung vom Grad Null ausgelöscht wird), werden in der vorliegenden Erfindung vermieden, weil das Licht vom Grad Null aus dem System verloren wird. Folglich ist das Design und die Herstellung von Phasenverschiebungsmasken für die vorliegende Erfindung viel einfacher, weil die Einschränkungen bezüglich Design und Herstellung, die durch das Erfordernis des Auslöschens des Lichts vom Grad Null auferlegt werden, nicht vorhanden sind.
Die Phase des in die Linse gebeugten Lichts hängt von der Position der Dunkelfeldgitterlinien ab. Des Weiteren gibt es praktisch keine Einschränkung bezüglich der Periode und der Ausrichtung der Linien während des Maskenschreibeprozesses. Folglich können die Periode und die Ausrichtung der Linien ausgewählt werden, sodass sie eine Phase innerhalb eines weiten Bereichs von Phasen bereitstellen, nicht nur 0 oder pi. Diese Fähigkeit, die Phase der Eigenschaften anzupassen, erlaubt die feine Behandlung von Eigenschaften, die abgebildet werden, unter Verwendung einer Maske mit nicht-abgebildeten Eigenschaften. Feine Behandlung von Eigenschaften ist ein Problem, wenn herkömmliche Phasenmasken verwendet werden.
Beispiele von Dunkelfeldeigenschaften werden unten behandelt im Hinblick auf deren Verwendung entweder in dem Ein-Masken-Ausführungsbeispiel oder dem Zwei-Masken-Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die lithografischen Eigenschaften sind physikalisch mit den Dunkelfeldeigenschaften auf einer einzelnen Maske in dem Ein-Masken-Ausführungsbeispiel verbunden. In dem Zwei-Masken-Ausführungsbeispiel sind die Dunkelfeldeigenschaften auf einer ersten Maske und die lithografischen Eigenschaften sind auf einer zweiten Maske. Somit werden in dem Ein-Masken-Ausführungsbeispiel die lithografischen Eigenschaften in der auf das Ziel projizierten Abbildung klar in der einzigen Maske identifiziert. In dem Zwei-Maskenausführungsbeispiel werden die lithografischen Eigenschaften in der zweiten Maske klar identifiziert. Die erste Maske in dem Zwei-Masken-Ausführungsbeispiel hat Dunkelfeldeigenschaften, die ihren zugeordneten lithografischen Eigenschaften nur in ihrem generellen Bereich und der Anordnung auf der Maske entsprechen, aber nicht notwendigerweise in den Details der diesen zugeordneten lithografischen Eigenschaften.
Das Folgende sind Beispiele von Gittern, die ausgebildet sind, um eine Dunkelfeldbeleuchtung für besondere Typen von Eigenschaften vorzusehen. Ein Fachmann wird verstehen, dass es viele verschiedene Gitter gibt, die dasselbe Ziel erreichen. Daher sind die folgenden Beispiele nicht als das einzige Gitterdesign auszulegen, das für das Dunkelfeldabbilden eines spezifischen Typs von Eigenschaft geeignet ist. Auch sind in den folgenden Beispielen die Dunkelfeldeigenschaften als dunkel (lichtundurchlässig) auf einem hellen (transparenten) Hintergrund dargestellt, und die lithografischen Eigenschaften sind als hell (transparent) auf einem dunklen (lichtundurchlässigen) Hintergrund dargestellt. Die Abbildung ist hell auf einer Dunkel-Abbildungsebene dargestellt. In den Figuren ist dunkel oder lichtundurchlässig als Kreuzschraffierung angegeben.
In diesem ersten Beispiel ist die gedruckte Eigenschaft ein viereckiger Kontaktanschluss, der 0,4 μm breit ist. Wenn die Kamera einen 4×-Reduktionsfaktor hat, ist die Eigenschaft auf der Maske 1,6 μm breit. Die Belichtungsstrahlung hat eine Wellenlänge von 193 nm. Eine für die Dunkelfeldabbildung solch einer Eigenschaft (unter Verwendung des in 3 gezeigten Einzelmaskensystems 100) geeignete Maske ist in 5 gezeigt. Die Maske 300 hat vier Gitterlinien 310, gebil det auf einem transparenten Substrat 315. Die Linien sind entweder ein reflektierendes Metall oder ein Phasenverschiebungsmaterial. Die Gitterperiode 320 ist 0,55 μm. Ein Fachmann ist sich bewusst, dass der Winkel der gebeugten Strahlung durch den Winkel Θ_c (gebildet zwischen der einfallenden Strahlung und der optischen Achse des abbildenden Systems) und der Periode des Gitters bestimmt wird. Ein Fachmann ist sich ebenfalls bewusst, dass es einfacher ist, die Periode eines Gitters zu steuern, als präzise die Linienbreite jeder einzelnen Linie in dem Gitter zu steuern. Basierend auf der Gitterperiode, wenn die von der Achse entfernte Beleuchtung, die auf der Maske einfällt, einen Θ_c von 20 Grad hat, dann wird die durch das Gitter gebeugte Strahlung innerhalb ungefähr eines Grads des optischen Achse der abbildenden Optik (d. h., Linse 120 in 3), nachgeschaltet der Maske 300, sein.
Das Ändern der Periode des Gitters wird den Winkel ändern, unter dem die Strahlung auf das Energie-sensitive Resistmaterial einfallend ist. Die Strahlung ist einfallend auf das Energie-sensitive Resistmaterial unter einem Nicht-Null-Winkel in einer von der Achse entfernten Beleuchtung (z. B. Quadrupol-Beleuchtung, ringförmige Beleuchtung). Somit ist die Gitterperiode ausgewählt, um den gewünschten Winkel der Beleuchtung bereitzustellen, sowie um die gewünschte Dunkelfeldabbildung bereitzustellen.
Die individuellen Linien 310 des in 5 gezeigten Gitters haben eine Breite von ungefähr 0,25 μm. Die von solch einem Gitter gebeugte Strahlung hat eine Winkelspanne, die weniger als in etwa ±3 Grad ist. Gebeugte Strahlung mit solch einer Spanne entspricht einer Zylinderbeleuchtung mit einem Füllfaktor (σ) von etwa 0,3. Die Abbildung 400, die von dem in 5 gezeigten Maskengitter erhalten wird, ist in 6 gezeigt. Licht, das nicht durch das Gitter gebeugt geworden ist, ist Licht vom Grad Null und ist aus dem abbildenden System verloren. Folglich ist die Abbildung 400 in 6 die eines Anschlusses 405, umgeben von einem dunklen Hintergrund 410, der die Abbildungsebene repräsentiert.
Die Dunkelfeldeigenschaften, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind nicht auf Gitter begrenzt. z. B. ist ein zweidimensionales Feld von Vierecken oder Punkten als ein geeignetes Dunkelfeldmuster zu betrachten. Ein Feld von Vierecken ist in 7 gezeigt. Solch ein Feld beugt Licht sowohl in der x- als auch der y-Richtung sowie in 45 Grad-Winkeln zu der x- und y-Richtung. Solche Muster beugen Licht in einer größeren Anzahl von Richtungen als ein richtig ausgerichtetes Gitter. Folglich wird ein kleinerer Bruchteil des gebeugten Lichts von solchen Mustern eingefangen, verglichen zu dem Licht, das von einem richtig ausgerichteten Gitter eingefangen wird. Jedoch wird, wenn solche Gitter durch Quadrupol-Beleuchtung beleuchtet werden, das einfallende Licht durch solche Muster aus allen vier Richtungen gebeugt. Wie oben bemerkt wird, wenn ein Gittermuster mit Quadrupol-Beleuchtung beleuchtet wird, Licht aus nur zwei der vier Richtungen gebeugt. Daher ist die nachgeschaltete Energie des durch solche Muster gebeugten Lichts ungefähr die gleiche, wie die nachgeschaltete Energie von Licht, das durch ein Gitter gebeugt worden ist.
Einige Muster werden genauer mit einem Dunkelfeld abgebildet als mit einem Dunkelfeldgitter. Zum Beispiel wird eine schmale Linie wirksamer unter Verwendung eines Dunkelfeldgitters abgebildet. Für das in 7 gezeigte L-förmige Muster 450 ist ein Feld von Dunkelfeldeigenschaften vorteilhaft. Das Muster 450 ist tatsächlich der Schnitt von zwei Gittern 451 und 452. Gitter 451 ist in der vertikalen Richtung und Gitter 452 ist in der horizontalen Richtung. Die Periode dieser Gitter ist der Mittelpunkt- zu Mittelpunkt-Abstand zwischen zwei Vierecken 453. Die Abbildung 455, die aus dem Muster 450 resultiert, ist in 7 gezeigt.
Wie zuvor bemerkt, kann das Dunkelfeld-Abbildungssystem der vorliegenden Erfindung entweder eine Maske oder zwei einsetzen. Wenn zwei Masken verwendet werden, um den zuvor beschriebenen Kontaktanschluss abzubilden, ist die Dunkelfeldabbildemaske nicht erforderlich, um den Kontaktanschluss zu definieren, der tatsächlich auf dem Wafer gedruckt wird. Eine Skizze von zwei beispielhaften Masken, die benutzt werden, um eine Dunkelfeldabbildung eines Kontaktanschlusses herzustellen, ist in 8 gezeigt. Die erste Maske 500 stellt sicher, dass nur Dunkelfeldstrahlung auf die zweite Maske 520 einfallend ist. Die erste Maske 500 hat ein Gitter 510, bestehend aus Linien 515, die auf einem transparenten Substrat 520 gedruckt sind. Das Gitter 510 füllt einen Bereich, der größer ist als das Kontaktanschlussmuster 525 auf Maske 521. Das Kontaktanschlussmuster 525 hat eine dünne klare Linie 530, die es umgibt. Die dünne klare Linie wird verwendet, um die Kanten des Musters zu schärfen. Das Kontaktmuster 540, das unter Verwendung der Masken 500 und 522 erzeugt wird, entspricht dem Kontaktanschlussmuster 525 auf Maske 521.
Eine einzelne Maske, die verwendet wird, um eine Dunkelfeldabbildung einer isolieren Linie zu erzeugen, ist in 9 gezeigt. Die Maske 600 ist ein Gitter, bestehend aus zwei Linien 611 und 612, gebildet auf einem transparenten Substrat 615. Um eine isolierte Linie zu drucken, ist es vorteilhaft, wenn die gemusterte Strahlung ein Kegel ist, der um die optische Achse des abbildenden Systems zentriert ist. Zumal die von der Achse entfernte Strahlung auf die Maske unter einem Winkel einfallend ist, der nicht die gewünschte ringförmige Verteilung bereitstellt, ist die Maske erforderlich, um sowohl nur das Licht vom höheren Grad zu der nachgeschalteten abbildenden Optik zu beugen, als auch um die gewünschte winkelförmige Verteilung vorzusehen. Diese zwei Funktionen werden durch die in 9 gezeigte Gitteranordnung ausgeführt. Speziell hat die Dunkelfeldmaske 600 ein Dunkelfeldgitter 615, das aus Linien 611 und 612 besteht. Die Anzahl der Linien hängt von der Breite der lithografischen Linie 619 in der Abbildungsebene 617 ab. Je breiter die lithografische Linie 619 ist, desto mehr Linien gibt es in dem Dunkelfeldgitter.
Es ist vorteilhaft, wenn die Strahlung auf das Energie-sensitive Material in der Abbildungsebene unter einem Winkel senkrecht zu der Abbildungsebene einfallend ist (d. h. der Einfallwinkel ist Null Grad von der Senkrechten). Um den gewünschten Einfallswinkel zu erreichen, ist die pdf (Periode des Dunkelfeldgitters) gleich λ/sin(Θ_c), wobei Θ_c der Winkel ist, unter dem die Strahlung von dem Kondensor auf das Dunkelfeldgitter eintreffend ist. Zumal die lithografische Linienbreite nicht notwendigerweise ein ganzzahliges Vielfaches der Dunkelfeldperiode ist, muss man ein pdf auswählen, welches das gewünschte Resultat liefert.
Es gibt eine Anzahl von Aspekten des Dunkelfeldgitters, die gesteuert werden können, um die gewünschte Abbildung zu erhalten. In dem Beispiel, in dem die Periode des Gitters kein ganzzahliges Vielfaches der lithografischen Linienbreite ist, kann das pdf ausgewählt werden, um eine gewünschte Schärfentiefe der lithografischen Eigenschaft zu erhalten. Ein Fachmann wird verstehen, dass die Abbildungs-Schärfentiefe die lithografische Linienbreite beeinflusst. Ebenfalls kann der Arbeitszyklus des Gitters ausgewählt werden, um eine Abbildung mit geringerer Intensität zu erzeugen. Das Absenken der Intensität der Abbildung reduziert die Breite einer lithografischen Linie in einem positiven Resist. Ein anderes Verfahren zum Steuern der lithografischen Linienbreite ist es, die Breite der äußersten Linien in dem Gitter zu reduzieren. Noch ein anderes Verfahren ist es, die äußeren Linien in dem Gitter in einer Entfernung von der/den angrenzenden Linien (n) anzuordnen, die ein halbes, ganzzahliges (z. B. 3/2) Vielfaches des pdfs ist. Strahlung, die von einer so angeordneten Linie gebeugt wird, wird phasenverschoben sein, wobei die Strahlung von den anderen Linien in dem Gitter gebeugt ist. Solch ein Gitter funktioniert als ein Leckphasengitter und macht die Kante der lithografischen Linie steiler.
10 zeigt eine andere Dunkelfeldgittermaske 620. Die Dunkelfeldgittermaske liefert eine Abbildung einer isolierten Linie 631 in der Abbildungsebene 630. In der Maske 620 ist die Länge 621 der Gitterlinie 623 gleich der Linienbreite der lithografischen Linie 631. Daher hat das Gitter in der Maske 620 eine Ausrichtung, die orthogonal zu der Länge der isolierten lithografischen Linie 631 ist. Die Periode 622 des Dunkelfeldgitters ist gleich λ/sinΘ_c, wobei λ die Wellenlänge der auf der Maske 620 einfallenden Strahlung ist und Θ_c der Winkel des Strahls von der Strahlungsquelle (nicht gezeigt) relativ zur optischen Achse der Belichtungsvorrichtung (nicht gezeigt) ist. Zumal die lithografische Linie 631 viele Male länger als die Periode 622 des Gitters ist, werden die Probleme, die mit dem Anordnen der Gitterlinien innerhalb der Grenzen der Linienbreite (9) verbunden sind, vermieden.
In dem Zwei-Masken-Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann das Gitter eine Fläche belegen, die größer als die Eigenschaft ist (z. B. kann die Länge der Gitterlinien länger sein als die lithografische Linienbreite). Wenn solch ein Dunkelfeldgitter auf seine entsprechende lithografische Eigenschaft auf einer zweiten Maske abgebildet wird, ist der Strahl der beleuchtenden Strahlung breiter als die lithografische Linie selbst. Dies ist vorteilhaft, weil eine genaue Ausrichtung der zwei Masken nicht erforderlich ist, solange die entsprechende Eigenschaft auf der zweiten Maske innerhalb einer Fläche fällt, die durch die von der Dunkelfeldeigenschaft auf der ersten Maske gebeugte Strahlung beleuchtet wird. In dem Zwei-Masken-Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die Strahlung, die von einer ähnlich der in 11 gezeigten Maske gebeugt wor den ist, verwendet, um die zweite Maske zu beleuchten. Die Strahlung der zweiten Maske wird dann auf das Energie-sensitive Resistmaterial fokussiert.
Wenn das gewünschte Muster ein Gitter ist, dann wird eine Reihe von Gittern verwendet, um die Abbildung jeder Linie in dem Gitter zu erzeugen. In dem Ausführungsbeispiel mit einer einzigen Maske der vorliegenden Erfindung wird eine Maske 700 (11) verwendet, um eine Abbildung 730 zu erzeugen, die aus fünf parallelen Linien 735 besteht. Die Maske 700 hat fünf Linienpaare (d. h. Gitter) 715. Jedes Linienpaar 715 erzeugt eine Abbildung einer Linie 735 in der Abbildungsebene 730. Die Periode 716 jedes Gitters 715 ist zu klein, um abgebildet zu werden. Daher gibt es zwei grundsätzliche Perioden in dem Maskenmuster. Die erste Periode 735 ist die des lithografischen Musters 735 in der Abbildungsebene 730. Die zweite Periode ist die Periode 716 des Dunkelfeldgittermusters 715. Es ist vorteilhaft, wenn die Periode 731 ein ganzzahliges Vielfaches von 716 ist.
Der Einfallswinkel der Strahlung des Musters 700 wird so ausgewählt, dass die nachgeschaltete Linse das durch die Dunkelfeldgitter 715 gebeugte Licht sammelt. Das gebeugte Licht beinhaltet mehrere Grade, von denen der (–1, 0) Grad in die Linse eintritt. Begleitgrade von Strahlung, die aus dem durch das Gitter mit einer lithografischen Periode 731 gebeugtem Licht resultieren, sind in etwa der (–1, 0) Grad. Von diesen Begleitgraden erfasst die Linse den (–1, –1) Grad. Die Periode 716 ist so ausgewählt, dass die (–1, 0) und (–1, –1) Grade, die durch die Gitter 715 gebeugt worden sind, in etwa gleiche, aber gegenüberliegende Winkel zu dem optischen Zugang des Systems bilden, während die gebeugte Strahlung durch die nachgeschaltete Linse verläuft. Solch eine Beziehung zwischen den zwei gebeugten Graden erzeugt eine Abbildung mit maximaler Schärfentiefe.
Ein anderes Beispiel einer einzigen Dunkelfeldmaske, die verwendet wird, um eine Abbildung eines Gitters zu liefern, ist in 12 gezeigt. 12 stellt eine Dunkelfeldmaske 740 dar, die verwendet wird, um eine Abbildung eines Drei-Linien-Gitters 751 in einer Abbildungsebene 750 zu bilden. Folglich gibt es zwei Gitter in der Maske 740. Das erste Gitter ist das Gitter von kleinen Linien 741, das eine Dunkelfeldperiode 742 hat. Das zweite ist das Drei-Linien-Gittermuster 751, das eine lithografische Eigenschaftsperiode 752 hat.
Die Linien 741 in der Dunkelfeldgittermaske 740 sind leicht geneigt. Die Gitterlinien sind geneigt, um die Steuerung der von der Maske gebeugten Strahlung zu fördern. Wie zuvor bemerkt, ist es der Zweck der Dunkelfeldmaske, die einfallende Strahlung so zu leiten, dass die Strahlung vom Grad Null, die durch die Maske geleitet wird, nicht von der nachgeschalteten abbildenden Optik eingefangen wird. Ein weiterer Zweck ist es, die Dunkelfeldabbildung des Maskenmusters so zu übertragen, dass sie durch die abbildende Optik eingefangen wird. Diese Dunkelfeldabbildung besteht sowohl aus +1 als auch –1 Beugungsgraden. Es gibt auch eine sekundäre Beugung von dem dreilinigen Gittermuster 751.
Um eine Abbildung mit einer großen Schärfentiefe zu erhalten, wird die Neigung verwendet, um die Interferenz der Strahlung zu steuern, die sowohl von dem Gitter mit der Dunkelfeldperiode 742 und dem Gitter mit der lithografischen Eigenschaftsperiode 752 gebeugt worden sind. Speziell ist es vorteilhaft, wenn die (–1, 0) Grad Strahlung, die von dem Dunkelfeldgitter gebeugt worden ist, mit der (–1, –1) Grad Strahlung interferiert, die durch das lithografische Gitter gebeugt worden ist. Dieses Ziel wird erreicht, indem die Neigung der Dunkelfeldgitterlinien 741 gesteuert wird. Die Neigung (im Bogenmaß von einer vertikalen Linie) ist gleich λ/(sin(Θ_c) × 2 × pgrat), wobei λ die Wellenlänge der einfallenden Strahlung ist, Θ_c der Winkel der einfallenden Strahlung ist und pgrat die Periode 752 des lithografischen Gitters ist.
In dem Zwei-Masken-Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die Periode des Gitters in der ersten Maske so ausgewählt, dass zwei Strahlungsstrahlen, die in etwa gleiche und gegenüberliegende Einfallswinkel haben, beide auf der zweiten Maske vorgesehen werden, die ein normales Gitter ist, welches das Gittermuster definiert. Wenn die Dunkelfeldgitterlinien nicht geneigt wären, würde der (–1, 0) Grad auf der x-Achse sein, und die (–1, +1) und (–1, –1) Grade würden auf der y-Achse oberhalb und unterhalb des (–1, 0) Grades sein. Die x-Achse und die y-Achse sind in einer Ebene senkrecht zu der optischen Achse. Ob ein bestimmter Grad gebeugter Strahlung durch die nachgeschaltete Linse eingefangen wird oder nicht, wird durch den Abstand des gebeugten Grades von dem Schnittpunkt der x- und y-Achse bestimmt.
Das Neigen der Gitterlinien verbessert die Qualität der Abbildung. Das Neigen der Gitterlinien bewegt den (–1, 0) Grad über die x-Achse, den (–1, –1) Grad um einen gleichen Winkel unter die x-Achse und die (–1, +1) Grade so hoch über die x-Achse, dass sie nicht von der Kamera eingefangen werden. Die zwei Grade (–1, 0) und (–1, –1) interferieren in dem Energie-sensitiven Resist, um eine Abbildung mit einer großen Schärfentiefe zu erhalten.
Der Winkel der Neigung in den Gitterlinien, im Bogenmaß von einer Vertikallinie, wird berechnet, indem die oben beschriebene Formel zum Berechnen der Neigung des Gitters verwendet wird. Ein anderer Vorteil des in 12 dargestellten Gitters ist es, dass die Periode 752 des lithografischen Gitters 751 nicht ein Vielfaches der Periode 742 des Dunkelfeldgitters zu sein braucht.
Wie zuvor bemerkt, wird in dem Zwei-Masken-Ausführungsbeispiel der Dunkelfeldstrahl, der die lithografische Eigenschaft beleuchtet, weiter durch diese Eigenschaft gebeugt. Die verschiedenen, durch die lithografische Eigenschaft geleiteten Strahlen werden durch zwei Zahlen bezeichnet, wie zuvor beschrieben. In dem Zwei-Masken-Ausführungsbeispiel ist es wünschenswert, wenn die lithografische Eigenschaft ein Gitter ist, den (–1, 0) Strahl, der durch die Eigenschaft geleitet worden ist, zusammen mit einem, aber nicht beiden der (–1, +1) und (–1, –1) Strahlen in die nachgeschaltete Optik zu richten. Die Kombinationen sind vorteilhaft, weil eine Abbildung des Gitters erhalten wird, die eine große Schärfentiefe hat.
Ein Beispiel des Zwei-Masken-Ausführungsbeispiels, die ein geneigtes Dunkelfeldgitter verwendet, um den Winkel zu steuern, unter dem die zweite Maske beleuchtet wird, ist in 13 gezeigt. In 13 hat eine Dunkelfeldmaske 716 eine Reihe von geneigten Linien 761. Die geneigten Gitterlinien bewegen den von der Maske 760 gebeugten Strahl in der Abbildungsebene relativ zur Position des von einer Maske mit vertikalen Linien gebeugten Strahls.
Der vorteilhafte Beleuchtungswinkel Φ auf der zweiten Maske ist Φ = arcsin(λ/pgrat)/2, wobei pgrat die Periode des lithografischen Gitters auf der zweiten Maske ist. Wenn die Kondensorbeleuchtung auf Maske 1 unter einem Winkel Θ_c einfallend ist, dann ist die Periode des Dunkelfeldgitters (pdf) auf Maske 1 gleich λ/(sin(Θ_c) – sin(Φ)). Wie zuvor bemerkt, liefern geneigte Gitterlinien bestimmte Vorteile, weil die Neigung dazu verwendet werden kann, die Strahlung auf einen bestimmten Punkt in dem Pupillenfilter zu richten. Dies stellt die Fähigkeit bereit, einiges von der Strahlung mit Pupillenfiltern auszufiltern, und dadurch die Schärfentiefe der resultierenden Abbildung zu verbessern. Generell wird die Abbildung eines kurzperiodischen lithografischen Gitters, bei dem ungewollte Beugungsgrade nicht in die Linse eindringen, nicht durch das Neigen der Gitterlinien verbessert. Die Abbildungsschärfentiefe für großperiodische Gitter wird verbessert, wenn die Gitterlinien geneigt werden, um einiges von der übertragenen Strahlung auf einen Pupillenfilter zu leiten. Dies passiert, weil Begleitgrade, die nahe dem Hauptgrad (–1, 0) sind, durch lithografische Perioden mit längeren Perioden gebeugt werden. Wenn ein ungewollter Begleitgrad (z. B. (–1, +1)) durch die Linse verläuft, wird die Schärfentiefe des lithografischen Gitters vermindert. Die Verwendung von Pupillenfiltern und das Anpassen der Neigung und der Periode der Dunkelfeldgitterlinien stellt die Fähigkeit bereit, die ungewollten Grade zu blockieren und eine Abbildung mit einer großen Schärfentiefe zu erhalten.
Die vorliegende Erfindung ist beschrieben worden bezüglich einer Quadrupol-Beleuchtung der Maske entlang der x- und y-Achsen. Quadrupol-Beleuchtung mit 45 Grad zu den x- und y-Achsen ist ebenfalls betrachtet worden. Die Dunkelfeldgitterlinien, die in den x- und y-Richtungen für Quadrupol-Beleuchtung entlang der x- und y-Achsen waren, würden für den letzten Fall bei 45 Grad zu diesen Achsen sein.
In all den vorhergehenden Beispielen waren die Dunkelfeldeigenschaften Gitter. In diesen Beispielen werden nur zwei der vier Quadrupol-Strahlen, die auf die Dunkelfeldgitter einfallen, wirksam durch die Gitter gebeugt. Die anderen zwei Quadrupol-Strahlen fügen einfach ein wenig Intensität zu der endgültigen Abbildung hinzu. Zumal zwei der vier Quadrupol-Strahlen nicht wirksam verwendet werden, ist es möglich, die Dunkelfeldgitter mit Dipol-Beleuchtung zu bestrahlen. Zum Beispiel kann Dipol-Strahlung, die mit 45 Grad von den x- und y-Achsen einfällt, dazu verwendet werden, um ein Dunkelfeldgitter zu beleuchten, in dem die Linien leicht von den x- und y-Achsen geneigt sind. Die Neigung der Linien wird verwendet, um die durch das Gitter gebeugte Strahlung entweder entlang der x- oder der y-Achse zu leiten.
Zum Beispiel wird mit Bezug auf 13 die erste Maske 760 mit Bipolstrahlung von der oberen rechten und unteren linken Seite (+45 Grad und +235 Grad) beleuchtet. Die Neigung der Gitterlinien 761 ist geringfügig weniger als 45 Grad von der y-Achse. Das auf die erste Maske 769 einfallende Licht wird entlang der y-Achse gebeugt, um die zweite Maske 770 zu beleuchten. Das Neigen der Linien 761 von der y-Achse um einen geringfügig größeren Winkel als 45 Grad erlaubt die Beleuchtung eines Maskengitters, das in die andere Richtung ausgerichtet ist.
Der Pupillenfilter wird in der Projektionslinse der zweiten Maske nachgeschaltet angeordnet. Der Pupillenfilter 850 ist in 14 gezeigt. Der Pupillenfilter hat acht lichtundurchlässige Aufhalter 855 bis 862. Der Abstand zwischen den Aufhaltern 855 bis 862 ist wenigstens so groß wie der Durchmesser der winkelmäßigen Ausbreitung der Dunkelfeldabbildungsstrahlung, die durch den Pupillenfilter geleitet worden ist. Kreise 865 veranschaulichen diese winkelförmige Ausbreitung.
Lichtundurchlässige Aufhalter 855, 857, 859 und 861 haben eine erste Länge und Aufhalter 856, 858, 860 und 862 haben eine zweite kürzere Länge. Die Aufhalter 855 bis 862 sind nicht auf den x- oder y-Achsen des Pupillenfilters 850 angeordnet, sondern sind zu jeder Seite der x- und y-Achsen angeordnet. In 14 wird keine Dunkelfeldabbildungsstrahlung blockiert, weil der Beleuchtungswinkel entlang der y-Achse positioniert wird. In 15 wird der Beleuchtungswinkel verändert, wie durch die Position der Abbildungsstrahlung 865 nach links relativ zur y-Achse angegeben ist. Diese Positionsverschiebung wird erreicht, indem die Gitter in der ersten Dunkelfeldmaske geneigt werden. In 16 ist der Beleuchtungswinkel nach rechts der y-Achse durch Neigen der Gitter verschoben worden.
Ein anderes Ausführungsbeispiel eines Pupillenfilters ist in 17 gezeigt. Die Pupille 900 hat vier Filterstreifen 905. Jeder Filterstreifen ist in einem anderen Quadranten 906, 907, 908 und 909 des Pupillenfilters 900 angeordnet. Die (–1, +1), (–1, 0) und (–1, –1) Strahlen sind nicht auf einer der x-Achse 910 oder der y-Achse 911. Wie zuvor bemerkt, werden die Strahlungsstrahlen gebeugt, indem ein Dunkelfeldgitter mit geneigten Linien verwendet wird. Der Pupillenfilter 900 ist vorteilhaft, weil die Anordnung der Aufhalter 905 so ist, dass die Aufhalter keine wesentliche Wirkung auf die Leistung der Linse haben. Die Energie von den meisten Masken wird typischerweise entlang der x-Achse 910, der y-Achse 911 oder dem Mittelpunkt der Pupille 900 geleitet. Die Aufhalter 905 werden in einer Entfernung von der x-Achse und der y-Achse angeordnet, sodass sie nur Strahlung blockieren, die speziell auf die Aufhalter gerichtet sind.
Der Vorteil des Filters 900 in 17, verglichen mit dem Filter 850 in den 14 bis 16, ist derjenige, dass die größeren Streifen 905 es zulassen, dass der Beleuchtungsstrahl (–1, 0) einen größeren Durchmesser hat, ohne dass er blockiert wird. Daher kann der Beleuchtungsstrahl weniger kohärent sein. Partielle Kohärenz kann verwendet werden, um ungewollte Abbildungsfehler zu unterdrücken. Abbildungsfehler sind Eigenschaften, die auf der endgültigen Abbildung erscheinen, die nicht auf der Maske vorhanden waren. Abbildungsfehler entstehen gewöhnlich auf Grund von Interferenzeffekten und werden unterdrückt oder ausgewischt, indem kohärentere Beleuchtung verwendet wird.
Filter können in beiden, den Ein-Masken- oder Zwei-Masken-Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verwendet werden. In dem Ein-Masken-Ausführungsbeispiel (z. B. 12) wird die Periode des Dunkelfeldgitters 742 gesteuert, um die (–1, –1) und (–1, 0) Grade von Strahlung so auszurichten, dass sie zwischen den Aufhaltern oder Streifen der Filter sind.
Luftbilder für den in 6 gezeigten Kontaktanschluss sind unter Verwendung von MATHCAD simuliert worden. MATHCAD ist kommerziell erhältlich von Math-Soft von Cambridge Massachusetts. Unter Verwendung der Fourier Transformation des elektrischen Feldes der in 5 beleuchteten Maske, hat das Programm einen Filter verwendet, welcher der Linsenöffnung für die Umwandlung entsprach. Das Programm verwendete dann die inverse Fourier Transformation, um das Luftbild zu berechnen, das auf die Energie-sensitive Schicht (d. h. Fotoresist) auf dem Wafer projiziert worden ist.
18 zeigt simulierte Luftbilder (Intensität als Funktion der Position) des Kontaktanschlussgitters aus 5. Die Abbildung ist simuliert worden für eine 0,6NA-Kamera mit Zylinderbeleuchtung (σ = 0,6 und eine Winkelausbreitung von ±6 Grad). Die Wellenlänge der Belichtungsstrahlung war 193 nm. 18 zeigt mehrere Abbildungen, von denen jede einen anderen Defokus-Wert in dem Bereich 0 von 1,5 μm hat.
19 zeigt simulierte Luftbilder des Kontaktanschlusses, die unter Verwendung des Dunkelbildabbildungsverfahrens der vorliegenden Erfindung erzeugt worden ist. Die simulierten Luftbilder sind für das Zwei-Maskendunkelfeldsystem, in dem die Dunkelfeldmaske die in 5 gezeigte Maske ist. Wenn man 18 und 19 vergleicht, wird es klar, dass die in 19 gezeigten Luftbilder eine bessere Schärfentiefe als die in 18 gezeigten Luftbilder haben. Dies ist der Fall, weil die Kamera mit der Zylinderbeleuchtung eine große Winkelausbreitung (σ = 0,6) verwendet, um die feinen Eigenschaften auf der Maske aufzulösen. Demgegenüber liefert das Dunkelfeldabbildungssystem der vorliegenden Erfindung eine Beleuchtung mit einer kleineren Winkelausbreitung (σ = 0,25, was räumlich kohärenter ist), die einen bessere Schärfentiefe als Zylinderbeleuchtung liefert. Eigenschaften anderer Größen liefern automatisch einen Wert von partieller Kohärenz (σ), der nahe dem Optimum für diese bestimmte Eigenschaft ist.
Eine Gitterabbildung, die durch das Zwei-Maskensystem geliefert worden ist, wurde unter Verwendung von MathCad simuliert, um das Luftbild zu berechnen. PROLITH/2 Software, Simulationssoftware, bezogen von Finle Technologies in Austin, Texas, wurde verwendet, um das Resistmuster zu bestimmen, das unter Verwendung solch eines Zwei-Maskensystems erzeugt wird.
Die Simulation wurde für eine 0,6NA-Kamera mit einem 4× Reduktionsverhältnis durchgeführt, die bei einer 193-nm Wellenlänge betrieben worden ist. Das Energie-sensitive Material wurde ausgewählt, eine 0,2 μm Dicke und einen Kontrast (γ) von 5 zu haben. Die Abbildung wurde für herkömmliche Zylinderbeleuchtung (σ = 0,7) für eine Maske, Ein-Linsensystem und für Quadrupol-Dunkelfeldbeleuchtung, die einen Θ_c von 11,5 Grad hatte, eine L1-Öffnung mit einem Akzep tanzwinkel von 8,2 Grad und eine Quellkohärenz σ_a von 0,033 simuliert. Die Ergebnisse der Simulation sind in 20 gezeigt. 20 zeigt, dass in Abwesenheit eines Pupillenfilters (d. h. ein dunkler Punkt in der Pupille, der den Durchlass von Strahlung blockiert) ein zusätzlicher Beugungsgrad anfängt, durch die Projektionslinse zu verlaufen, wenn die Gitterlinienbreite 0,2 μm übersteigt. Dies ist durch 800 in 20 dargestellt. Diese zusätzlichen Grade sind nicht wünschenswert, weil sie mit den zwei Strahlen interferieren, die für die Abbildungsverbesserungen verantwortlich sind, die durch das Zwei-Maskendunkelfeldsystem bereitgestellt werden. Die Wirkungen der Pupillenfilter auf die Abbildungsschärfentiefe sind durch 810 und 811 dargestellt. Linie 810 ist die Abbildungsschärfentiefe als Funktion der Linienbreite, unter Verwendung des in 15 gezeigten Pupillenfilters. Linie 811 ist die Abbildungsschärfentiefe als Funktion der Linienbreite, unter Verwendung des in 16 gezeigten Pupillenfilters. Wie zuvor bemerkt, wird eine erhöhte Schärfentiefe erhalten, indem Pupillenfilter verwendet werden, um bestimmte, nicht wünschenswerte Strahlungsgrade zu blockieren.
Die Abbildungsschärfentiefe steigt für Linienbreiten von 0,2 μm bis 0,4 μm an, wenn die Abbildungsstrahlung nach links gebeugt ist und der in 15 gezeigte Pupillenfilter verwendet wird. Der Anstieg der Schärfentiefe wird dem Blockieren der (–1, +1) Strahlung, die auf die Pupille durch den Aufhalter 860 einfällt, zugeschrieben. Wie in 20 durch Linie 811 gezeigt, ist ein sogar noch größerer Anstieg der Tiefenschärfe für größere Linienbreiten (0,4 μm bis 0,8 μm) erreicht worden, wenn der Beleuchtungswinkel verändert wird, um die Abbildungsstrahlung 865 rechts der y-Achse anzuordnen und wenn der Pupillenfilter in 16 verwendet worden ist. In diesem Beispiel blockiert der Aufhalter 861 die (–1, +1) Strahlung, die auf den Pupillenfilter einfällt.
Wenn das gewünschte Muster ein isolierter Zwischenraum ist, wird die Dunkelfeldabbildung durch eine Maske mit zwei Dunkelfeldgittern erzeugt. Jedes Gitter ist einem transparenten Bereich auf der Maske benachbart, der den Zwischenraum definiert. Die Periode der Gitter, die den Zwischenraum flankieren, sind so angeordnet, dass sie 180 Grad phasenverschoben sind. Die Abbildung des isolierten Zwischenraums ist dort, wo die Phase den Übergang von 0 Grad auf 180 Grad macht. In dem Zwei-Masken-Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine lichtundurchlässige Eigenschaft (z. B. eine auf einem transparen ten Substrat gebildete Chromeigenschaft) verwendet, um die Breite der dunklen Linie zu definieren. Solch eine Maske ist in 21 gezeigt. In 21 hat die Maske 912 Gitter 913 und 914. Der Zwischenraum 915 zwischen den Gittern ist so, dass die Gitter 913 und 914 um 180 Grad phasenverschoben sind. Die Maske 912 stellt dadurch eine Abbildung eines isolierten Zwischenraums bereit. Die Abbildung 916 des Zwischenraums ist der Bereich, in dem die Phase der durchgeleiteten Strahlung den Übergang von 0 Grad zu 180 Grad macht. Am Ende 911 der Gitter 913 und 914 schließen sich die zwei phasenverschobenen Gitter, um ein einheitliches Gitter zu bilden. Die phasenverschobenen Gitter liefern die gewünschte Abbildung. Der Phasenübergang sorgt für eine scharfe Beendigung der Abbildung ohne ungewünschte Abbildungsfehler.
In der vorliegenden Erfindung werden die Dunkelfeldeigenschaften auch verwendet, um die Phase des dadurch geleiteten Lichts zu verändern. Folglich werden die Dunkelfeldeigenschaften als Phasenverschiebungsmaske verwendet, um die Auflösung der resultierenden Abbildungen zu verbessern. Die Dunkelfeldgitter stellen viel Flexibilität in dieser Hinsicht bereit, weil die Dunkelfeldgitter jede Phasenverschiebung erzeugen können, indem die Phase des Gitters bewegt wird, wie es beschrieben ist. Ebenfalls kann die Phase eines Gitters in die Phase eines anderen gemischt werden, indem die Phase des Gitters über einen Bereich, der mehrere Perioden lang ist, verändert wird.
Ein Beispiel einer Dunkelfeldgitter-Phasenverschiebungsmaske ist in 22 gezeigt. In 22 hat die Dunkelfeldmaske ein Gitter 920 mit einem zweiten Gitter 921 von dünneren Linien auf jeder Seite des Gitters 920. Die dünneren Linien des zweiten Gitters 921 beugen nicht genug Licht, um auf der Energie-sensitiven Schicht zu drucken. Jedoch ist das elektrische Feld von dem dünnen Liniengitter 921 phasenverschoben mit dem durch das Gitter 920 geleiteten Feld. Die Interferenz zwischen den zwei Gittern 920 und 921 schärft die Kante der Eigenschaft (Kontaktanschluss 923).
Wenn ein Maskengitter zum Erzeugen einer Dunkelfeldabbildung einer bestimmten Eigenschaft bestimmt worden ist, wird dieses Muster mit Mustern für andere Eigenschaften auf einer einzigen Maske kombiniert. Diese Maske wird dann in einem lithografischen Verfahren zur Bauelementherstellung verwendet, um das ge wünschte Dunkelfeldmuster in das Energie-sensitive Material einzubringen. Die Abbildung wird dann in ein Muster entwickelt und in das darunter liegende Substrat übertragen, indem Hilfsmittel verwendet werden, die dem Fachmann wohlbekannt sind und hier nicht im Detail beschrieben werden. Ein Fachmann wird verstehen, dass die hier beschriebenen speziellen Beispiele bereitgestellt worden sind, um auf einfache Weise Masken zu zeigen, die Dunkelfeldabbildungen für bestimmte Strukturen liefern. Andere als die speziell beschriebenen Maskenstrukturen werden ebenfalls als geeignet betrachtet.

Claims

Lithographisches Verfahren zur Bauelementherstellung, umfassend: Vorsehen wenigstens einer mit einem Muster versehenen Maske (110; 210; 300); Aussenden eines Strahlungsstrahls (111; 211) auf die wenigstens eine mit einem Muster versehene Maske; Vorsehen einer abbildenden Optik (120; 220), die der wenigstens einen mit einem Muster versehenen Maske nachgeschaltet ist; Richten der Strahlung auf eine Schicht eines Energie-sensitiven Materials, das auf einem Substrat gebildet ist, um eine Abbildung (405) der Mustereigenschaft in das Energie-sensitive Material einzubringen; und Ausbilden der Abbildung, um die Mustereigenschaft in dem Energie-sensitiven Material zu bilden, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine mit einem Muster versehene Maske eine nicht abgebildete Eigenschaft (310, 320) und eine lithographische Eigenschaft aufweist, wobei die nicht-abgebildete Eigenschaft und die lithographische Eigenschaft physikalisch koextensiv auf der einen mit einem Muster versehenen Maske sind, und wobei die nicht-abgebildete Eigenschaft mit der lithographischen Eigenschaft zusammenwirkt, um eine Mustereigenschaft zu definieren, und wobei der Strahl auf die Maske (110; 210; 300) mit einem Einfallswinkel ausgesendet wird und die nicht-abgebildete Eigenschaft eine Konfiguration aufweist derart, dass Hellfeld-Strahlung (112; 212) durch die nicht-abgebildete Eigenschaft mit einem ersten Winkel geleitet wird und Dunkelfeld-Strahlung (113; 213) durch die nicht-abgebildete Eigenschaft mit einem zweiten Winkel geleitet wird, und die abbildende Optik derart positioniert ist, dass die Dunkelfeld-Strahlung, die mit dem zweiten Winkel ausgesendet wird, durch die abbildende Optik eingefangen wird und die Hellfeld-Strahlung, die mit dem ersten Winkel ausgesendet wird, nicht durch die abbildende Optik eingefangen wird, so dass Dunkelfeld-Strahlung auf die Schicht des Energie-sensitiven Materials gerichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Strahlungsstrahl auf die mit einem Muster versehene Maske mit einem Winkel zu einer Achse einfällt, wobei die Achse eine optische Achse ist, die zu der Oberfläche der mit einem Muster versehenen Maske normal ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Strahlung auf eine erste mit einem Muster versehene Maske mit einer nicht-abgebildeten Eigenschaft darauf ausgesendet wird und die Dunkelfeld-Strahlung, die durch die nicht-abgebildete Eigenschaft geleitet wird, wird dann auf die lithographische Eigenschaft auf einer zweiten Maske geleitet, und wobei die Strahlung, die durch die lithographische Eigenschaft auf der zweiten Maske geleitet wird, durch die abbildende Optik geführt wird, um die Abbildung der Mustereigenschaft in das Energie-sensitive Material einzubringen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die nicht-abgebildete Eigenschaft eine periodische Gitterstruktur ist, wobei die Gitterperiode zu klein ist, um durch die abbildende Optik aufgelöst zu werden.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die nicht-abgebildete Eigenschaft eine periodische Gitterstruktur ist, wobei die Gitterperiode zu klein ist, um durch die abbildende Optik aufgelöst zu werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Dunkelfeld-Strahlung, die durch die nicht-abgebildete Eigenschaft geleitet wird, die Strahlung ist, die durch die nicht-abgebildete Eigenschaft gebeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Strahlung, die durch die nicht-abgebildete Eigenschaft auf der ersten Maske gebeugt wird, die kooperierende lithographische Eigenschaft auf der zweiten Maske mit einer Quadrupol-Beleuchtung anstrahlt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Strahlung, die durch die nicht-abgebildete Eigenschaft auf der ersten Maske gebeugt wird, die kooperierende li thographische Eigenschaft auf der zweiten Maske mit einer Zylinder-Beleuchtung anstrahlt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die nicht-abgebildete Eigenschaft ein Gitter ist mit Linien, die ungefähr 45° aus der Normalen geneigt sind.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die nicht-abgebildete Eigenschaft mit einer Dipol-Beleuchtung angestrahlt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die nicht-abgebildete Eigenschaft wenigstens zwei Gitter sind, wobei ein Gitter mit wenigstens einem anderen Gitter phasenverschoben ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die nicht-abgebildete Eigenschaft ein zweidimensionales Feld von Vierecken ist, wobei das zweidimensionale Feld eine erste Periode in einer ersten Richtung und eine zweite Periode in einer zweiten Richtung orthogonal zu der ersten Richtung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die lithographische Eigenschaft eine Linie ist und das Gitter orthogonal ist zu der Linie.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend das Richten der Dunkelfeld-Strahlung auf einen Pupillenfilter, bevor die Dunkelfeld-Strahlung auf das Energie-sensitive Resist-Material gerichtet wird, wobei der Pupillenfilter wenigstens eine Aufhalteeinrichtung aufweist und ein Teil der Strahlung, die in den Pupillenfilter gerichtet wird, durch die wenigstens eine Aufhalteeinrichtung geblockt wird.
Vorrichtung zur Verwendung in einem lithographischen Verfahren umfassend: eine Strahlungsquelle; eine abbildende Optik (120; 220) zum Empfangen von gemusterter Strahlung und zum Fokussieren einer Abbildung in der gemusterten Strahlung auf eine Abbildungsebene; wenigstens eine mit einem Muster versehene Maske (110; 210; 300), die zwischen der Strahlungsquelle und der abbildenden Optik angeordnet ist, wobei die wenigstens eine mit einem Muster versehene Maske eine nicht-abgebildete Eigenschaft (310, 320) und eine lithographische Eigenschaft aufweist, wobei die nicht-abgebildete Eigenschaft und die lithographische Eigenschaft physikalisch koextensiv auf der einen mit einem Muster versehenen Maske sind, und wobei die nicht-abgebildete Eigenschaft mit der lithographischen Eigenschaft zusammenwirkt, um eine Mustereigenschaft zu definieren, und wobei die nicht-abgebildete Eigenschaft eine Konfiguration aufweist derart, dass Hellfeld-Strahlung (112; 212) durch die nicht-abgebildete Eigenschaft mit einem ersten Winkel geleitet wird und Dunkelfeld-Strahlung (113; 213) durch die nicht-abgebildete Eigenschaft mit einem zweiten Winkel geleitet wird; und wobei die abbildende Optik, die der wenigstens einen mit einem Muster versehenen Maske mit der nicht-abgebildeten Eigenschaft darauf nachgeschaltet ist, derart positioniert ist, dass die Dunkelfeld-Strahlung, die mit dem zweiten Winkel geleitet wird, durch die abbildende Optik eingefangen wird und die Hellfeld-Strahlung, die mit dem ersten Winkel geleitet wird, nicht durch die abbildende Optik eingefangen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Strahlungsquelle derart angepasst ist, um Strahlung auf die wenigstens eine mit einem Muster versehene Maske mit einem Winkel zu einer Achse zu leiten, wobei die Achse eine optische Achse ist, die zu der Oberfläche der mit einem Muster versehenen Maske normal ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei eine erste mit einem Muster versehene Maske die nicht-abgebildete Eigenschaft darauf aufweist und eine zweite Maske die kooperierende lithographische Eigenschaft darauf aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die nicht-abgebildete Eigenschaft eine periodische Gitterstruktur ist, wobei die Gitterperiode zu klein ist, um durch die abbildende Optik aufgelöst zu werden.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die nicht-abgebildete Eigenschaft eine periodische Gitterstruktur ist, wobei die Gitterperiode zu klein ist, um durch die abbildende Optik aufgelöst zu werden.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die nicht-abgebildete Eigenschaft auf der ersten Maske eine Konfiguration aufweist, welche die darauf einfallende Strahlung beugt, so dass die kooperierende lithographische Eigenschaft auf der zweiten Maske mit Quadrupol-Beleuchtung angestrahlt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die nicht-abgebildete Eigenschaft auf der ersten Maske eine Konfiguration aufweist, welche die darauf einfallende Strahlung beugt, so dass die kooperierende lithographische Eigenschaft auf der zweiten Maske mit einer Zylinder-Beleuchtung angestrahlt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die nicht-abgebildete Eigenschaft ein Gitter mit Linien ist, die ungefähr 45° aus der Normalen geneigt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei die Strahlungsquelle Strahlung auf die nicht-verletzte Eigenschaft unter Verwendung von Dipol-Beleuchtung richtet.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die nicht-abgebildete Eigenschaft wenigstens zwei Gitter sind und wobei ein Gitter mit wenigstens einem anderen Gitter phasenverschoben ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die nicht-abgebildete Eigenschaft ein zweidimensionales Feld von Vierecken ist, wobei das zweidimensionale Feld eine erste Periode in einer ersten Richtung und eine zweite Periode in einer zweiten Richtung orthogonal zu der ersten Richtung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die lithographische Eigenschaft eine Linie ist und das Gitter orthogonal zu der Linie ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, weiterhin umfassend einen Pupillenfilter in der abbildenden Optik, wobei der Pupillenfilter wenigstens eine Aufhalteeinrichtung aufweist.