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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Photolithographie, und insbesondere
betrifft sie ein Verfahren zum Anwenden optischer Nahbereichstechniken bei
Masken-Layouts tiefer Subwellenlängenmuster, die
es ermöglichen,
dass die Maskenmuster unter Verwendung von im wesentlichen jedes
beliebigen Beleuchtungszustands abgebildet werden können, und
das das Auflösungsverhalten
durch ein Raster aufrechterhält.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung
von Bauelementen unter Verwendung einer lithographischen Vorrichtung,
die ein Strahlungssystem zum Bereitstellen eines Projektionsstrahls
aus Strahlung, einen Maskentisch zum Halten einer Maske, die dazu
dient, den Projektionsstrahl zu mustern, einen Substrattisch zum
Halten eines Substrats und ein Projektionssystem zum Projizieren
des gemusterten Projektionsstrahls auf einen Zielbereich des Substrats
aufweist.
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Lithographische
Projektionsvorrichtungen (Werkzeuge) können beispielsweise für die Herstellung
von integrierten Schaltungen (ICs) verwendet werden. In so einem
Fall enthält
die Maske ein Schaltungsmuster entsprechend einer einzelnen Schicht der
integrierten Schaltung und dieses Muster kann auf einen Zielabschnitt
(der z.B. einen oder mehrere Dies enthält) auf einem Substrat (Silizium-Wafer), das
mit einer Schicht aus strahlungssensitivem Material (Resist) überzogen
worden ist, abgebildet werden. Im allgemeinen enthält ein einzelner
Wafer ein ganzes Netzwerk benachbarter Zielabschnitte, die sukzessive
einer nach dem anderen durch das Projektionssystem bestrahlt werden.
Bei einer Art von lithographischer Projektionsvorrichtung wird jeder Zielabschnitt
bestrahlt, indem das gesamte Maskenmuster in einem Schritt auf den
Zielabschnitt aufgebracht wird; eine derartige Vorrichtung wird
im allgemeinen als Wafer-Stepper bezeichnet. Bei einer anderen Vorrichtung – die im
allgemeinen als Step-and-Scan-Vorrichtung bezeichnet wird – wird jeder
Zielabschnitt bestrahlt, indem das Maskenmuster unter dem Projektionsstrahl
in einer vorbestimmten Referenzrichtung (der „abtastenden" Richtung) fortschreitend
abgetastet wird, während
der Substrattisch parallel oder antiparallel zu dieser Richtung
synchron abgetastet wird; da das Projektionssystem im allgemeinen
einen Vergrößerungsfaktor
M (im allgemeinen < 1)
aufweist, ist die Geschwindigkeit V, bei welcher der Substrattisch
abgetastet wird, um einen Faktor M mal so groß wie diejenige, bei welcher
der Mas kentisch abgetastet wird. Weitere Informationen hinsichtlich
lithographischer Vorrichtungen, wie sie hier beschrieben sind, können beispielsweise
der
US 6,046,792 entnommen
werden.
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Bei
einem Herstellungsprozess, bei dem eine lithographische Projektionsvorrichtung
eingesetzt wird, wird ein Muster auf ein Substrat abgebildet, das
zumindest teilweise von einer Schicht aus energieempfindlichem Material
(Resist) bedeckt ist. Vor diesem Abbildungsschritt kann das Substrat mehreren
Verfahrensschritten unterzogen werden, wie z.B. Grundieren, Schutzlackbeschichtung
und ein Softbake. Nach der Belichtung kann das Substrat weiteren
Verfahrensschritten ausgesetzt werden, wie z.B. Post-Exposurebake
(PEB), Entwicklung, Hardbake und Messen/Inspizieren der abgebildeten Strukturen.
Diese Folge von Verfahrensschritten wird als Basis verwendet, um
eine individuelle Schicht eines Bauelements, z.B. einer integrierten
Schaltung, mit einem Muster zu versehen. Eine derart gemusterte
Schicht kann dann mehreren Verfahrensschritten wie z.B. Ätzen, Ionenimplantation
(Doping), Metallisierung, Oxydation, chemo-mechanisches Polieren etc.
ausgesetzt werden, die alle dazu dienen, eine individuelle Schicht
fertig zu stellen. Sind mehrere Schichten erforderlich, muss die
gesamte Prozedur, oder eine Variante davon, für jede neue Schicht wiederholt
werden. Schließlich
befindet sich eine Gruppe von Bauelementen auf dem Substrat (Wafer).
Diese Bauelemente werden dann durch ein Verfahren wie z.B. Teilen
(Dicing) oder Sägen
voneinander getrennt. Danach können
die einzelnen Bauelemente auf einen Träger montiert, an Pins angeschlossen werden,
etc.. Weitere Informationen hinsichtlich derartiger Verfahrensschritte
können
zum Beispiel dem Buch „Microchip
Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing", 3. Ausgabe, von
Peter van Zant, McGraw Hill Publishing Co., 1997, ISBN 0-07-067250-4
entnommen werden.
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Das
lithographische Werkzeug kann derart sein, dass es zwei oder mehr
Substrattische (und/oder zwei oder mehr Maskentische) aufweist. Bei
derartigen „mehrstufigen" Geräten können die zusätzlichen
Tische parallel verwendet werden, bzw. es können an einem oder an mehreren
Tischen vorbereitende Schritte durchgeführt werden, während ein
oder mehrere weitere Tische für
Belichtungen verwendet werden. Zweistufige lithographische Werkzeuge
sind zum Beispiel in der
US 5,969,441 und
in der WO 98/40791 beschrieben.
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Die
vorstehend genannten photolithographischen Masken umfassen geometrische
Muster, die den Schaltungskomponenten entsprechen, die auf einen
Silizium-Wafer aufgebracht werden sollen. Die zur Erzeugung derartiger
Masken verwendeten Muster werden unter Verwendung von CAD-Programmen (computer-aided
design) hergestellt, wobei dieser Verfahrensschritt oft als EDA
(electronic design automation) bezeichnet wird. Die meisten CAD-Programme
folgen einem Satz vorab bestimmter Designregeln, um Funktionsmasken
erzeugen zu können. Diese
Regeln sind durch Verfahrens- und Designeinschränkungen bestimmt. So definieren
Designregeln beispielsweise die Abstandstoleranz zwischen Schaltungsbauteilen
(wie z.B. Gates, Kondensatoren, etc.) oder Verbindungsleitungen,
um gewährleisten
zu können,
dass die Schaltungsbauteile oder -leitungen sich nicht auf unterwünschte Weise
gegenseitig beeinflussen.
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Eins
der Ziele bei der Herstellung integrierter Schaltungen besteht selbstverständlich darin,
das ursprüngliche
Schaltungsmuster gewissenhaft auf den Wafer (durch die Maske) zu
reproduzieren. Ein weiteres Ziel ist es, so viel wie möglich von
den Grundeigenschaften des Halbleiter-Wafers zu verwenden. Da die
Größe einer
integrierten Schaltung reduziert und ihre Dichte jedoch zugenommen
hat, nähert
sich die kritische Dimension (CD) ihres entsprechenden Maskenmusters
der Auflösungsgrenze
des optischen Belichtungswerkzeugs an. Die Auflösung für ein Belichtungswerkzeug ist
als die kleinste Struktur definiert, die das Belichtungswerkzeug
wiederholt auf dem Wafer belichten kann. Der Auflösungswert
vorhandener Belichtungseinrichtungen engt die kritische Dimension
vieler weiter entwickelten IC-Schaltungsmuster ein.
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Ferner
stehen die konstanten Verbesserungen der Mikroprozessor-Geschwindigkeit,
der Speicherpackdichte und des niedrigen Stromverbrauchs für mikroelektronische
Bauelemente direkt in Bezug zu der Fähigkeit lithographischer Verfahren,
Muster auf die verschiedenen Schichten eines Halbleiterbauteils
zu übertragen
und zu bilden. Der momentane Stand der Technik erfordert eine Musteraufbringung
kritischer Dimensionen weit unterhalb der Wellenlängen von
verfügbaren
Lichtquellen. Beispielsweise wird die momentane Produktionswellenlänge von
248 nm gerade dahingehend weiterentwickelt, kritische Dimensionen
unter 100 nm zu mustern. Dieser industrielle Trend wird weiter anhalten
und sich in den kommenden 5–10
Jahren möglicherweise
beschleunigen, wie in der International Technology Roadmap for Semiconductors
(ITRS 2000) beschrieben.
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Lithographische
Verfahren zielten auf die Verbesserung der Auflösung, auch wenn akzeptabler Verfahrensspielraum
und Robustheit als Resolution Enhancement Techniques (RETs) klassifiziert
sind und einen sehr großen
Anwendungsbereich umfassen. Wie bekannt, erfordert das Drucken von
Maskenstrukturen in der Nähe
oder unter der Hälfte
der optischen Belichtungswellenlänge
die Anwendung derartiger Resolution Enhancement Techniques wie z.B.
Beleuchtung neben der Achse (off-axis illumination OAI), Phasenverschiebungsmasken
(phase shift masks PSM) und optische Näherungskorrektur (optical proximity
correction OPC), zusammen mit der Anwendung einer sehr hohen numerischen
Apertur (NA > 0,7).
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Allerdings
verbleiben Probleme, auch wenn derartige Verfahren zum Drucken von
Subwellenlängen-Mustern
verwendet werden können.
Wie festgestellt, ist die OAI-Beleuchtung
eine Technik, die demonstriert und erfolgreich zur Verbesserung
der Auflösung
von Strukturen mit dichtem Abstand eingesetzt worden ist. Bis heute
wird durch dieses Verfahren jedoch die Abbildung isolierter Geometrien
sowohl bei Dunkelfeld- als auch bei Hellfeld-Maskentypen sehr stark
gemindert. Somit ist die OAI-Technik als
solches für
das Drucken von Strukturen mit willkürlichem Abstand (d.h. die von
isoliert bis hin zu im dichten Abstand stehenden Strukturen) ungeeignet. Hilfsstrukturen
unter der Auflösung
(sub-resolution assist features SRAF, auch bekannt als Streustreifen (scattering
bars SB)) sind ebenfalls für
ein verbessertes Drucken isolierter Strukturen verwendet worden. Durch
Anordnen von Scattering Bars neben isolierten Strukturen in einer
Hellfeldmaske verhält
sich die isolierte Struktur wie eine dichte Struktur, wodurch die verbesserte
Druckleistung bei OAI-Belichtung erreicht wird. Bis heute ist die
Anordnung von Streustreifen (SBs) durch Anwenden empirischer Regeln
erfolgt. Bei Strukturen mit halbisoliertem oder mittlerem willkürlichen
Abstand müssen
bei den Regeln zur Anordnung der Scattering Bars oft Kompromisse
eingegangen werden, hauptsächlich
aufgrund des Fehlens von ausreichend Platz für die Anordnung von Scattering
Bars. Auf gleiche Weise kann, auch wenn Anti-Streustreifen (d.h.
ein Anti-Streustreifen ist eine helle Maskenstruktur, die auf eine
Dunkelfeldmaske aufgebracht wird, wohingegen ein Streustreifen eine
dunkle Struktur ist, die auf eine Hellfeldmaske aufgebracht wird)
zu einem Masken-Design hinzugefügt
werden, die Abbildung für Dunkelfeldmasken
verbessert werden, wobei sich die Anwendung derartiger Anti-Scattering
Bars durch Raster und auf zufällige
Geometrie als problematisch erwiesen hat. Das Problem verstärkt sich,
wenn gedämpfte
Phasenverschiebungsmasken (PSM) verwendet werden. Dies ist, verglichen
zu nicht-phasenverschobenen Maskentypen, auf einen viel stärkeren optischen
Nahbereichseffekt zurückzuführen. Der stärkere optische
Nahbereichseffekt führt
dazu, dass die Druckergebnisse durch das Raster sehr viel stärker werden.
Um somit die Druckauflösung
für tiefe Subwellenlängen-Strukturen
in zufriedenstellender Weise ausdehnen zu können, muss über das momentane auf dem SB-Verfahren
(scattering bars) basierende Verfahren sowohl für nicht-phasenverschobene als
auch für
phasenverschobene Maskentypen hinausgegangen werden.
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Folglich
besteht ein Bedarf an einem Verfahren zum Aufbringen der optischen
Nahbereichskorrektur (OPC) auf ein Masken-Layout, wodurch ein Drucken
von tiefen Subwellenlängen-Strukturen durch
Raster ermöglicht
wird und die im Hinblick auf bekannte RET-Verfahren vorstehend genannten Nachteile
und Probleme beseitigt werden.
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Die
US 6,413,684 offenbart ein
Verfahren gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Bei
einem Versuch, die vorstehend genannten Bedürfnisse zu lösen, ist
es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zu schaffen,
das einem Maskenmus ter optische Nahbereichskorrekturstrukturen bereitstellt,
wodurch die Abbildung eines Gesamt-Rasterbereichs tiefer Subwellenlängen-Maskenmuster
unter Verwendung von im wesentlichen jedes beliebigen Strahlungszustandes
ermöglicht
wird, einschließlich
hochkohärenter
axialer Beleuchtung (Teilkohärenz < 0,4) und starker
außeraxialer
Beleuchtung (wie z.B. Quasar-, Doppeldipol- und Einfachdipolbeleuchtung).
Wie im nachstehenden genauer erläutert,
werden entsprechend dem Verfahren der vorliegenden Erfindung einem Maskenmuster
Hilfsstrukturen hinzugefügt,
die nicht auf den Wafer drucken (d.h. Strukturen unter der Auflösung oder
nicht-druckende Strukturen), die jedoch das Luftbild der beabsichtigten
Maskenstrukturen verstärkt,
was zu einer höheren
Druckauflösung
mit größeren Verfahrensspielräumen führt. Wichtig
ist, dass die Anordnung der Hilfsstrukturen anhand einer „Interferenzabbildung" festgelegt wird,
die definiert, ob jeder Punkt in einem bestimmten optischen Bereich
das gewünschte
Zielmuster konstruktiv oder destruktiv stört.
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Genauer
gesagt, betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen
eines Maskendesigns mit darin angeordneten Strukturen zur optischen
Nahbereichskorrektur, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Erhalten
eines gewünschten
Zielmusters mit auf einem Substrat abzubildenden Strukturen; und
Bestimmen einer Interferenzabbildung basierend auf dem Zielmuster,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin umfasst:
Definieren
von Bereichen konstruktiver Interferenz und Bereichen destruktiver
Interferenz in einem die abzubildende Struktur umgebenden Feldbereich
in der Interferenzabbildung, und Platzieren von Hilfsstrukturen
in dem Maskendesign basierend auf den Bereichen konstruktiver Interferenz
und/oder den Bereichen destruktiver Interferenz.
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Die
vorliegende Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung zum Erzeugen
eines Maskendesigns mit darin angeordneten Strukturen zur optischen
Nahbereichskorrektur, wobei die Vorrichtung umfasst:
Einrichtungen
zum Erhalten eines gewünschten
Zielmusters mit auf einem Substrat abzubildenden Strukturen; Einrichtungen
zum Bestimmen einer Interferenzabbildung basierend auf dem Zielmuster;
gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Definieren von Bereichen
konstruktiver Interferenz und Bereichen destruktiver Interferenz
in einem die abzubildende Struktur in der Interferenzabbildung umgebenden
Feldbereich; und durch Einrichtungen zum Platzieren von Hilfsstrukturen
in dem Maskendesign basierend auf den Bereichen konstruktiver Interferenz und/oder
den Bereichen destruktiver Interferenz.
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Obwohl
in diesem Text speziell auf die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bei der Herstellung von integrierten Schaltungen hingewiesen werden
kann, sollte offensichtlich sein, dass eine derartige Vorrichtung
viele weitere Anwendungsmöglichkeiten
hat. Sie kann zum Beispiel bei der Herstellung von integrierten
optischen Systemen, Leit- und Erfassungsmustern für Magnetblasenspeicher,
Flüssigkristall-Anzeigetafeln,
Dünnschicht-Magnetköpfen und
dergleichen verwendet werden. Der Fachmann wird erkennen, dass im
Kontext mit derartigen alternativen Anwendungsmöglichkeiten jede Benutzung
der Begriffe „Retikel", „Wafer" oder „Die" in diesem Text jeweils
durch die allgemeineren Begriffe „Maske", „Substrat" und „Zielabschnitt" ersetzt worden sind.
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Im
vorliegenden Dokument werden die Begriffe „Strahlung" und „Strahl" verwendet, um alle Arten elektromagnetischer
Strahlung, einschließlich
ultravioletter Strahlung (z.B. mit einer Wellenlänge von 365, 248, 193, 157
bzw. 126 nm) und EUV (extrem ultraviolette Strahlung, z.B. mit einer
Wellenlänge
zwischen 5–20
nm) mit einzuschließen.
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Der
hier verwendete Begriff Maske sollte so weit interpretiert werden,
dass er sich auf generische Musteraufbringungseinrichtungen bezieht,
die dafür verwendet
werden können,
einem eingehenden Strahl aus Strahlung einen gemusterten Querschnitt gemäß einem
Muster aufzuprägen,
das in einem Zielabschnitt des Substrats erzeugt werden soll; der
Begriff „Lichtventil" kann in diesem Zusammenhang ebenfalls
verwendet werden. Neben der klassischen Maske (durchlässig oder
reflektierend; binär, phasenverschiebend,
hybrid, etc.) können
Beispiele weiterer derartiger Musteraufbringungseinrichtungen umfassen:
- a) Ein programmierbares Spiegelfeld. Ein Beispiel für ein derartiges
Element ist eine matrixadressierbare Oberfläche, die eine viskoelastische Steuerschicht
und eine reflektierende Oberfläche aufweist.
Das Grundprinzip hinter einer derartigen Vorrichtung ist, dass (zum
Beispiel) adressierte Bereiche der reflektierenden Oberfläche auftreffendes
Licht als gebeugtes Licht reflektieren, wohingegen unadressierte
Bereiche auftreffendes Licht als ungebeugtes Licht reflektieren.
Wird ein geeigneter Filter verwendet, kann das besagte ungebeugte
Licht aus dem reflektierten Strahl herausgefiltert werden, wobei
nur das gebeugte Licht zurückgelassen
wird; auf diese Weise wird der Strahl gemäß dem Adressierungsmuster der matrixadressierbaren
Oberfläche
gemustert. Die erforderliche Matrixadressierung kann unter Verwendung
geeigneter elektronischer Einrichtungen durchgeführt werden. Weitere Informationen über derartige
Spiegelfelder können
beispielsweise den US-Patenten 5,296,891 und US 5,523,193 entnommen
werden.
- b) Ein programmierbares LCD-Feld. Ein Beispiel für eine derartige
Konstruktion ist im US-Patent 5,229,872 gegeben.
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Das
Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung schafft wichtige Vorteile gegenüber dem Stand der Technik.
Am wichtigsten ist, dass es das optische Nahbereichskorrekturverfahren
OPC der vorliegenden Erfindung ermöglicht, tiefe Subwellenlängen-Maskenmuster unter
Anwendung von im wesentlichen jedes Beleuchtungszustands durch Raster abzubilden.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht
daher ein Verfahren zum Drucken von zum Beispiel Kontaktbereichen,
die willkürlich
angeordnete Kontakte von isolierten Kontakten bis hin zu dichten
Kontakten (d.h. nicht alle Kontakte weisen einen einheitlichen Abstand
zueinander auf) unter Verwendung einer Einzel-Beleuchtung aufweisen. Demgegenüber erforderten
die bekannten OPC-Techniken gewöhnlich
Mehrfachbelichtungen, um sowohl isoliert als auch dicht angeordnete
Strukturen drucken und akzeptable Auflösungsergebnisse erzielen zu
können. Ein spezieller
Vorteil besteht darin, dass die vorliegende Erfindung eine optimale
Druckleistung für
Gesamt-Rasterstrukturen unter Verwendung von OAI ermöglicht.
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Weitere
Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich dem Fachmann aus
der nachfolgenden genauen Beschreibung exemplarischer Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung.
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Die
Erfindung selbst wird, zusammen mit weiteren Aufgaben und Vorteilen,
anhand der folgenden detaillierten Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen
besser verständlich,
wobei:
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1 ein
exemplarisches Flussdiagramm ist, welches das Verfahren des Anwendens OPC-Techniken
bei einem Maskenmuster gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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2 das
Problem des Druckens von Kontaktlöchern durch Raster unter Verwendung
von Verfahren nach dem Stand der Technik zeigt;
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3(a)–3(f) Interferenzabbildungen der vorliegenden
Erfindung zeigen, die durch drei unterschiedliche Beleuchtungseinstellungen
unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielt wurden;
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4 zeigt, wie die in 3(a) gezeigte
Interferenzabbildung IM verwendet werden kann, um das Zielmaskenmuster
so zu modifizieren, dass es die OPC-Strukturen umfasst;
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5(a)–5(h) anhand weiterer Beispiele zeigen,
wie das Hilfsstrukturen enthaltende Maskenmuster unter Verwendung
der Interterenzabbildung IM gemäß der vorliegenden
Erfindung erzeugt wird, sowie simulierte Luftbilder des resultierenden
Kontaktmusters;
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6(a)–6(f) zeigen, wie eine CPL-isolierte Kontaktmaske
aus der Interferenzabbildung IM erzeugt wird, die aus der Ringbeleuchtung
wie in 3(c) gezeigt resultiert;
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7 einen
Vergleich der vorausgesagten Druckleistung unter Verwendung der
Spitren-Luftbildintensität
für die
drei CPL-Kontaktmaskendesigns in 5 zeigt;
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8 einen
Vergleich der vorausgesagten Druckleistung unter Verwendung der
Spitren-Luftbildintensität
für die
beiden CPL-Kontaktmaskendesigns in 6 zeigt;
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9(a) ein Beispiel eines Dipol-Illuminators und
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9(b) die resultierende Interferenzabbildung
zusammen mit einem isolierten Kontaktloch zeigt;
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10(a) ein Beispiel einer Interferenzabbildung
IM für
ein willkürliches
Kontaktmuster ist und
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10(b) den Illuminator zeigt, der zur Durchführung der
Simulation verwendet wird;
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11 eine
schematische Darstellung einer lithographischen Projektionsvorrichtung
zeigt, die geeignet ist für
die Verwendung mit den Masken, die mit Hilfe der vorliegenden Erfindung
konstruiert worden sind.
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Wie
im folgenden genauer erläutert,
ermöglicht
das OPC-Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung die Abbildung eines Gesamt-Rasterbereichs tiefer Subwellenlängen-Maskenmuster
unter Verwendung von im wesentlichen jedes Beleuchtungszustandes.
Das OPC-Verfahren beinhaltet das Erzeugen einer Interferenzabbildung
(IM), die anzeigt, wie jeder Punkt in dem das gewünschte Zielmuster umgebenden
Feld mit dem Zielmuster in Wechselwirkung steht. Die Möglichkeiten
bestehen darin, dass ein bestimmter Punkt in Bezug auf das Zielmuster entweder konstruktiv
oder destruktiv stört
oder neutral ist (d.h. weder konstruktiv noch destruktiv stört). Sobald
die IM erzeugt worden ist, wird sie dazu verwendet zu bestimmen,
wo Hilfsstrukturen in Bezug auf das gewünschte Muster platziert sind.
Insbesondere werden Hilfsstrukturen, die die konstruktive Interferenz
verstärken,
an Orten in dem Feld positioniert, die durch das IM als konstruktive
Interferenz schaffend angezeigt sind, Hilfsstrukturen, die der Reduzierung
destruktiver Interferenz dienen, werden an Orten in dem Feld positioniert,
die durch das IM als destruktive Interferenz schaffend angezeigt
sind, und in neutralen Bereichen des Feldes kann jeder Typ von Hilfsstruktur
(oder beide) verwendet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren dehnt das Konzept
von Scattering Bars „SB" und Anti-Scattering
Bars „ASB" aus, so dass der
Einsatz sowohl von SB/ASB als auch nicht-druckenden Strukturen „NPF" gemeinsam als eine
OPC-Einrichtung zur Steigerung des Druckens von tiefen Subwellenlängen-Strukturen
umfasst.
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Zu
beachten ist, dass im folgenden die Definitionen für nicht-druckende
Strukturen (NPF) & Anti-Scattering
Bars (ASB oder Hilfsstrukturen unter der Auflösung, die auf einer Dunkelfeldmaske
verwendet werden) stehen, die in der folgenden Beschreibung und
den Zeichnungen verwendet werden.
- NPF – ein Mustertyp, bei dem unter
normalen Abbildungskonditionen gedruckt werden würde, da sein Design jedoch
phasenverschobene (–1
elektrische Feldamplitude), nicht-phasenverschobene (+1 elektrische
Feldamplitude) und/oder opake (0 elektrische Feldamplitude) Bereiche
aufweist, bewirkt destruktive Interferenz, dass das Muster bei einer
Dunkelfeldmaske dunkel oder nicht-druckend wird. Der Zweck des Musters
besteht darin, das Drucken des Zielmusters zu steigern.
- ASB – ein
ASB ist eine helle Maskenstruktur, die auf eine Dunkelfeldmaske
aufgebracht wird (wohingegen die Scattering Bars SB dunkle Strukturen
sind, die in einer Hellfeldmaske verwendet werden), die unter normalen
Abbildungskonditionen nicht druckbar ist, da sie unter dem Auflösungsvermögen des
optischen Systems liegt. Der Zweck der ASB-Struktur besteht darin,
das Drucken des Zielmusters zu steigern.
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Festzustellen
ist, dass die folgende Diskussion ein Beispiel der vorliegenden
Erfindung aufzeigt, bei dem eine Dunkelfeldmaske verwendet wird,
wie dem Fachmann jedoch klar sein dürfte, ist das Verfahren auch
bei Hellfeldmasken einsetzbar.
1 ist ein
exemplarisches Flussdiagramm, welches das Verfahren des Anwendens
von OPC-Techniken bei einem Maskenmuster gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt. Nach
1 besteht der erste Schritt (Schritt
10)
des Verfahrens im Erzeugen einer Interferenzabbildung IM. Festzustellen
ist, dass die IM unter Verwendung verschiedener Verfahren erzeugt werden
kann, beispielsweise unter Verwendung eines konventionellen Luftbildsimulators
(z.B. Lithocruiser oder MaskWeaver-Simulationsprodukte, die von MaskTools,
Inc. angeboten werden), wie in dieser Anmeldung offenbart, oder
unter Verwendung eines Eigenwert-Bildmodellkernels, wie er in der gleichzeitig
anhängigen
Anmeldung
EP 1 439 420 offenbart
ist. Die Schritte zum Erzeugen eines IM unter Verwendung eines konventionellen
Luftbildsimulators werden nachfolgend beschrieben. Festzustellen ist,
dass für
eine Hellfeldmasken ein ähnliches
Prozedere ebenfalls erstellt werden kann.
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Wie
vorstehend festgestellt, zeigt die IM bei jedem Punkt (z.B. einem
Gitterpunkt) in einem betreffenden optischen Bereich für jedes
beliebige vorbestimmte Muster an, ob durch diesen Punkt durchgehendes
Licht das gewünschte
Zielmuster konstruktiv stört
(wodurch die Intensität
des durchgegangenen Lichts auf dem Zielmuster erhöht wird),
destruktiv stört
(wodurch die Intensität
des durchgegangenen Lichts auf dem Zielmuster abnimmt) oder neutral
ist (die Intensität
des durchgegangenen Lichts auf dem Zielmuster nicht ändert).
Es folgt ein Beispiel zum Erzeugen der IM.
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Als
erstes wird das Zielmuster erhalten (Schritt 12) und die
Größe des Feldzielmusters
(z.B. Dunkelfeld) so reduziert (Schritt 14), dass die Zielgeometrie
(d.h. Muster) signifikant kleiner wird als das Auflösungsvermögen des
optischen Systems, das für die
Abbildung der Maske verwendet wird. Beispielsweise werden die im
Zielmuster enthaltenen Strukturgrößen so reduziert, dass die
kritischen Dimensionen der Strukturen kleiner sind als λ/(2π·NA), wobei λ die Belichtungswellenlänge des
Abbil dungswerkzeugs ist und NA für
die numerische Apertur der Linse des Belichtungssystems steht. Dieses
reduzierte Zielmuster repräsentiert
den Zentrumsbereich aller Geometrien, die sich im Zielmuster befinden,
wodurch die gewünschten
Muster/Zielmuster im wesentlichen zu Punktquellen geändert werden.
In anderen Worten: Die Aufgabe besteht darin, sich auf die Interaktion (d.h.
Interferenz) zu konzentrieren, die zwischen dem Zentrum der Struktur
und dem umgebenden Feldbereich auftritt. Festzustellen ist, dass
nur die Größe der bestimmten
Strukturen im gewünschten
Muster reduziert wird, der Abstand zwischen den Strukturen (d.h. der
Abstand von einem Zentrum einer bestimmten Struktur zum Zentrum
einer anderen Struktur) gemäß dem ursprünglichen
Zielmuster bleibt unverändert. Durch
Anwendung dieses Musters aus „Punktquellen" wird der Einfluss
aller Zielgeometrien, die sich innerhalb des optischen Bereichs
eines speziellen Punktes im Dunkelfeldbereich befinden, in die Bestimmung
mit einbezogen, ob Intensität
vom Zielmuster hinzugefügt
oder abgezogen wird, wenn Licht einer bestimmten Phase durch diesen
Punkt des Feldes hindurchtritt. Als Beispiel kann ein optischer
Bereich ein Bereich sein, der 10 oder weniger Wellenlängen des
bilderzeugenden Geräts
gleicht.
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Sobald
das Zielmuster verkleinert worden ist, wird eine optische Simulation
des verkleinerten Musters durchgeführt, durch welche die Durchlässigkeit des
Musters reduzierter Größe eingestellt
wird, so dass der „dunkle" Feldbereich eine
Durchlässigkeit aufweist,
die größer als
null, jedoch größtenteils
kleiner als die Durchlässigkeit
durch die „helle" Geometrie ist (Schritt 16).
Die Felddurchlässigkeit
wird ebenfalls um 180 Grad relativ zur Geometrie phasenverschoben.
Typische Werte könnten
0,10 Felddurchlässigkeit
bei 180 Grad Phasenverschiebung und 100% Geometrie/Strukturdurchlässigkeit
bei 0 Phasenverschiebung sein. Selbstverständlich können auch andere Werte verwendet
werden (z.B. eine Felddurchlässigkeit
zwischen 4%–10%).
Festzustellen ist, dass die optische Simulation unter Verwendung
der gewünschten
optischen Konditionen (z.B. Wellenlänge, NA und Beleuchtung), bei
denen das Ziel mit einer Abbildung versehen wird, durchgeführt wird.
Das Ergebnis dieser optischen Simulation ist die Interferenzabbildung
IM (Schritt 18), und wie genauer in den nachfolgenden Beispielen
dargestellt, repräsentiert die
IM das e-Feld in der Bildebene entsprechend dem reduzierten Zielmuster.
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Festzustellen
ist, dass die Anpassung der Felddurchlässigkeit an eine andere als
0%ige Durchlässigkeit
durchgeführt
wird, um einen DC-Offset in das durch die Simulation erzeugte e-Feld
einzuführen.
Durch Einführen
dieses DC-Offsets ist es möglich,
dass das als ein Ergebnis der Simulation erzeugte e-Feld sowohl
positive als auch negative Verschiebungen im e-Feld relativ zum
DC-Offset aufzeigt. Ohne den DC-Offset
wäre es
nicht möglich,
negative Verschiebungen im e-Feld festzustellen.
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Sobald
die IM erzeugt worden ist, besteht der nächste Verfahrensschritt darin,
das Interferenzmuster in dem Feldbereich, der jede zu druckende
Struktur umgibt, zu analysieren und SB, ASB oder NPF in den Feldbereichen
auf der Basis zu platzieren, ob der bestimmte Bereich positiv, negativ
oder neutral in Bezug auf das DC-Offset-Niveau ist (Schritt 20). Genauer
gesagt, bewirkt die Anwendung der Durchlässigkeitswerte für den Feldbereich,
wie sie bei diesem Beispiel definiert sind (z.B. 10% Durchlässigkeit
und 180 Grad Phasenverschiebung):
- i. Abschnitte
des Feldbereiches, wo die Luftbildintensität größer ist als 0,10 zeigen Bereiche
des Feldes an, in denen, sofern um 180 Grad phasenverschobenes Licht
drauffällt,
das Licht das Zielmuster konstruktiv stört, wodurch das Zielmuster heller
wird,
- ii. Abschnitte des Feldbereiches, wo die Luftbildintensität geringer
ist als 0,10 zeigen Bereiche des Feldes an, in denen, sofern um
180 Grad phasenverschobenes Licht drauffällt, das Licht das Zielmuster
destruktiv stört,
wodurch das Zielmuster dunkler wird, und
- iii. Abschnitte des Feldbereiches, wo die Luftbildintensität ungefähr 0,10
beträgt,
zeigen Bereiche des Feldes an, in denen, sofern um 180 Grad phasenverschobenes
Licht drauffällt,
das Licht das Zielmuster weder konstruktiv noch destruktiv stört.
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Sobald
die vorstehend genannten drei Abschnitte identifiziert worden sind,
werden Hilfsstrukturen in den Abschnitten (i) und/oder (ii) so angeordnet, dass
diese Abschnitte arbeiten, um das Zielmuster konstruktiv zu stören. Beim
Abschnitt (i) wird dies bei dem gegebenen Beispiel erreicht, indem π-phasenverschobene
Hilfsstrukturen in diesen Feldbereichen platziert werden, und indem
nicht-phasenverschobene Hilfsstrukturen in Feldbereichen platziert
werden, die als Abschnitt (ii) klassifiziert sind. Festzustellen ist,
dass, weil π-phasenverschobenes
Licht in Abschnitt (ii) destruktive Interferenz bewirkt, die nicht-phasenverschobenen
Hilfsstrukturen dann zu konstruktiver Interferenz in diesen Abschnitten
führt. Somit
ist es möglich,
dass durch Erzeugen der IM insbesondere identifiziert werden kann,
wie Hilfsstrukturen verwendet werden können, um konstruktive Interferenz
selbst in den Bereichen zu erzeugen, in denen es ohne einen derartigen
Prozess zu einer Minderung der Endauflösung des Abbildungsprozesses
käme. Ferner
festzustellen ist, dass, auch wenn das vorstehende Beispiel einen
Feldbereich verwendet, der für
die Simulation π-phasenverschoben
worden ist, es ebenfalls möglich
ist, einen Feldbereich ohne eine Phasenverschiebung zu verwenden.
In einem derartigen Fall wären
die sich ergebenden Bereiche und darin verwendeten Hilfsstrukturen
auch entgegengesetzt (z.B. würden
in Abschnitt (i), wenn ein nicht-phasenverschobener Bereich zu konstruktiver
Interferenz führte,
die nicht-phasenverschobenen Hilfsstrukturen in dem bestimmten Bereich
im Maskendesign verwendet werden).
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In
den neutralen Abschnitten des Feldes (d.h. Abschnitt (iii)) können entweder π-phasenverschobene,
nicht-phasenverschobene Hilfsstrukturen oder nicht-druckende Strukturen
verwendet werden. Festzustellen ist jedoch, dass die in diesem Bereich (oder
anderen Bereichen) enthaltene Hilfsstruktur nicht so groß sein kann,
dass sie ein Drucken der Hilfsstruktur bewirkt. Folglich kann das
Design der Hilfsstruktur sowohl π-phasenverschobene
als auch nicht-phasenverschobene Bereiche so umfassen, dass die
sich ergebende Hilfsstruktur nicht-druckbar bleibt.
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Somit
können
bei Anwendung des vorstehenden Beispiels bei binären Dunkelfeldretikeln nur Anti-Scattering
Bars ASBs verwendet werden, da auf dem Retikel keine phasenverschobenen
Bereiche vorhanden sind. Die ASBs wären in den Bereichen des Maskenmusters
angeordnet, die den Bereichen der IM entsprechen, wo die Luftbildintensität weniger als
0,10 betrug. Die Strukturgröße ist so
groß wie möglich erstellt
worden, ohne das Bild zu drucken und enthält so wenig Mindestbereich
wie möglich.
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Im
Falle der phasenverschobenen Dunkelfeldretikel können sowohl phasenverschobene
als auch nicht-phasenverschobene ASBs verwendet werden. Wie bei
dem binären
Muster werden nicht-phasenverschobene Strukturen in den Bereichen
des Maskenmusters angeordnet, die den Bereichen der IM entsprechen,
wo die Luftbildintensität weniger
als 0,10 betrug. Phasenverschobene Strukturen sind in den Bereichen
des Maskenmusters angeordnet, die den Bereichen der IM entsprechen,
wo die Luftbildintensität
mehr als 0,10 betrug. In Bereichen, wo die Luftbildintensität beinahe
0,10 betrug, konnte das Muster als nicht-phasenverschoben, phasenverschoben
oder als Null-Durchlässigkeit
definiert sein, um druckbare Muster nicht-druckbar zu machen.
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Ein
alternatives Verfahren zum Bestimmen von Bereichen positiver und
negativer Interferenz (d.h. Erzeugen einer IM) verwendet empirische
Verfahren. Beispielsweise könnte
ein Muster mit einem um 10% gedämpften
Retikel auf eine Schutzschicht (Resist) mit geringem Kontrast belichtet
werden. Die Schutzschicht könnte
dann zum Teil entwickelt werden und die verbleibende Schutzschichtdicke
(d.h. Oberflächenprofil)
könnte
zum Bestimmen der positiven und negativen Bereiche verwendet werden.
Bereiche der Schutzschicht, bei denen mehr als der ungemusterte
Feldbereich entwickelt worden ist, wären Bereiche konstruktiver
Interferenz, die anzeigen, wo phasenverschobene Hilfsstrukturen
angeordnet werden sollten. Bereiche, wo die Schutzschicht weniger entwickelt
(oder dicker) worden ist, wären
Bereiche destruktiver Interferenz, die anzeigen, wo nicht-phasenverschobene
Hilfsstrukturen angeordnet werden sollten.
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Es
folgen einige Beispiele, bei denen das erfindungsgemäße Verfahren
zum Drucken von Kontaktlochmustern verwendet wird. Es ist jedoch
festzustellen, dass die vorlie gende Erfindung nicht auf das Drucken
von Kontaktlöchern
begrenzt ist. Stattdessen kann sie im Zusammenhang mit dem Drucken von
im wesentlichen jedem beliebigen Maskenmuster verwendet werden.
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2 stellt
das Problem des Druckens von Kontaktlöchern durch Raster unter Verwendung
von Verfahren nach dem Stand der Technik dar. 2 zeigt,
dass isolierte Kontakte am besten bei konventioneller Beleuchtung
mit schwachem Sigma abgebildet werden können. Dichte Kontakte jedoch
werden am besten bei starker außeraxialer
Beleuchtung abgebildet. Um somit sowohl isolierte als auch dichte Kontaktlöcher unter
Verwendung der Verfahren nach dem Stand der Technik drucken zu können, war
es erforderlich, entweder ein Doppelbelichtungs-/Zweimasken-Verfahren zum Drucken
der dichten und isolierten oder gemischten Abstände anzuwenden oder eine kundenspezifische
Beleuchtung zu erzeugen. Wie bekannt, werden durch Anwendung von
Doppelbelichtungsmasken die Kosten erhöht und es besteht eine Einschränkung durch
Masken-zu-Masken-Überlagerungsgenauigkeit.
Ferner kann eine kundenspezifische Beleuchtung mit einer Einzelbelichtungsmaske
besser arbeiten als mit OAI, sie ist jedoch am besten geeignet für periodische
Designmuster mit begrenzter Verteilung räumlicher Frequenz in den Maskenmustern.
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Werden
darüber
hinaus dichte Kontakte mit konventioneller Beleuchtung gedruckt,
ist das Dichteraster durch λ/(NA(1+σ)) begrenzt,
wobei NA die numerische Apertur und λ das Kohärenzverhältnis ist. Zum Drucken sehr
dichter Kontaktmaskenstrukturen unter Verwendung konventioneller
Beleuchtung mit niedrigem σ (< 0,4) können alternierende
PSM in Betracht gezogen werden. Das Maskendesign kann jedoch aufgrund
der unvermeidbaren Phasenkonfliktbeschränkung außerordentlich kompliziert sein.
Bei Verwendung einer gedämpften
PSM oder CPL-Maske unter starker außeraxialer Beleuchtung (σ-außen→1,0), ist
es möglich,
ein dichteres Raster zu drucken (gegenüber konventioneller Beleuchtung
mit niedrigem σ).
Jedoch ist für
die isolierten und halbisolierten Kontaktstrukturen sowohl ASB als
auch NPF zu verwenden, um der Druckleistung für die dichten Strukturen zu
entsprechen.
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Somit
bieten die Verfahren nach dem Stand der Technik keine einfache Lösung zum
Drucken eines willkürlichen
Kontaktlochmusters durch Raster an.
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Die 3(a)–3(f) zeigen Interferenzabbildungen der
vorliegenden Erfindung, die den unterschiedlichen Beleuchtungseinstellungen
bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
entnommen worden sind. Wie vorstehend festgestellt, hängt die
IM von Beleuchtungs- und Bearbeitungskonditionen des Abbildungssystems
ab. Als solches muss die IM unter Verwendung der Einstellungen erzeugt
werden, die für
die Abbildung der sich ergebenden Maske verwendet werden. Bei dem
in 3 dargestellten Beispiel wird eine
100 nm isolierte Kontaktlochstruktur belichtet, indem ein (ArF)
Laser mit 193 nm und 0,75 NA verwendet wird. Die sich daraus ergebenden IMs,
die durch QUASAR-, ringförmige
und konventionelle Beleuchtung mit niedrigem σ (d.h. σ = 0,4) gebildet worden sind,
sind jeweils in den 3(a), (c) und
(e) gezeigt. Die 3(b), 3(d) und 3(f) zeigen jeweils die drei Beleuchtungseinstellungen.
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Gemäß 3(a), welche die unter Verwendung von
(in 3(b) gezeigter) Quasar-Beleuchtung erzeugte
IM darstellt, entsprechen die Bereiche 31 Bereichen konstruktiver
Interferenz (d.h. Bereichen, deren Intensitätsniveau über dem DC-Modulationsniveau liegt) und erhöhen damit
die Intensität des
Kontaktloches, die Bereiche 32 entsprechen neutralen Bereichen
(d.h. weder konstruktiven noch destruktiven Bereichen, deren Intensitätsniveau
dem DC-Modulationsniveau im wesentlichen gleich ist), und die Bereiche 33 entsprechen
Bereichen destruktiver Interferenz (d.h. Bereichen, deren Intensitätsniveau
unter dem DC-Modulationsniveau liegt), welche die Intensität des Kontaktloches
mindern. Die 3(c) und 3(e) zeigen
die Interferenzabbildungen, die jeweils unter Verwendung von ringförmiger und konventioneller
Beleuchtung erzeugt worden sind.
-
4 zeigt, wie die in 3(a) dargestellte IM
verwendet werden kann, um das Zielmaskenmuster so zu modifizieren,
dass es die OPC-Strukturen umfasst. Wie in 4 gezeigt, überlagert
das modifizierte Maskenmuster die IM. Wie vorstehend festgestellt,
weisen die Bereiche konstruktiver Interferenz (Bereiche 31 in 3(a)) π-phasenverschobene Strukturen
im entsprechenden Bereich des modifizierten Maskenmusters auf. Diese
Bereiche sind in 4 durch Elemente 41 angezeigt.
Die Bereiche destruktiver Interferenz (Bereiche 33 in 3(a)) weisen nicht-phasenverschobene Strukturen im entsprechenden
Bereich des modifizierten Maskenmusters auf. Diese Bereiche sind
in 4 durch Elemente 42 angezeigt.
Schließlich
weisen die neutralen Bereiche (Bereiche 32 in 3(a)) in dem bestimmten Beispiel keinerlei
Hilfsstrukturen auf. Somit zeigt 4,
wie die Hilfsstrukturen mit dem Zielmaskenmuster gemäß der vorliegenden
Erfindung angeordnet sind.
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Die 5(a)–5(h) zeigen weitere Beispiele, wie das
Hilfsstrukturen aufweisende Maskenmuster unter Verwendung der Interferenzabbildung
gemäß der Erfindung
erzeugt wird, sowie simulierte Luftbilder des sich ergebenden Kontaktmusters.
Insbesondere zeigen 5(b), 5(e) und 5(g) die
Entwicklung eines isolierten CPL-Kontaktmaskenmusters,
das unter Verwendung von Quasar-Beleuchtung abgebildet werden soll.
Festzustellen ist, dass die in den 5(a) und 5(d) dargestellten Interferenzabbildungen
der in 3(a) dargestellten Interferenzabbildung
entsprechen und nicht-druckende Strukturen 51 aufweisen,
die den destruktiven Bereichen 33 der IM überlagert
sind. Das Kontaktloch wird durch das Element 52 dargestellt. 5(d) zeigt die gleiche IM, jedoch ist
der betreffende Bereich um das Kontaktloch herum, in dem Hilfsstrukturen
angeordnet sind, gegenüber 5(a) ausgedehnt. Die 5(b) und 5(e) entsprechen dem CPL-Design des modifizierten Maskenmusters
jeweils nach 5(a) und 5(d).
Gemäß 5(b) entsprechen die Bereiche 33 destruktiven
Interferenzbereichen und weisen daher nicht-phasenverschobene Strukturen 53 im
Maskendesign auf. Das Kontaktloch 54 weist die gleiche Phase
auf wie die nicht-phasenverschobenen
Strukturen 53. Die Bereiche um die destruktiven Bereiche herum
entsprechenden konstruktiven Interferenzbereichen 32, wie
sie vorstehend im Zusammenhang mit 3(a) beschrieben
worden sind. Diese Bereiche weisen als solches π-phasenverschobene Strukturen 55 im
Maskendesign auf. Der Bereich außerhalb des betreffenden Bereichs
wird als neutral betrachtet und daher werden in diesem Bereich Null-Transmissionsstrukturen 56 (d.h.
Chrom) angeordnet. Bei dem gegebenen Beispiel beträgt die Durchlässigkeit
der phasenverschobenen Strukturen 55 und der nicht-phasenverschobenen
Strukturen 53 100%. 5(e) zeigt
ein Beispiel des Maskendesigns für
die gleiche IM, bei der der betreffende Bereich zum Anordnen von
Hilfsstrukturen über
den in 5(b) dargestellten hinaus ausgedehnt
worden ist. Wie in 5(e) gezeigt, sind
den Bereichen destruktiver Interferenz weitere nicht-phasenverschobene
Strukturen 53 hinzugefügt,
und weitere Bereiche von π-phasenverschobenen
Strukturen 55, die den konstruktiven Interferenzbereichen
entsprechen, werden der Maske ebenfalls hinzugefügt. Darüber hinaus kann die Platzierung π-phasenverschobener Strukturen
eingesetzt werden, um ein Drucken der nicht-phasenverschobenen Strukturen
zu verhindern. 5(g) zeigt ein Beispiel
des Maskendesigns für
die gleiche IM wie sie in den 5(a) und 5(d) gezeigt ist, wobei der betreffende
Bereich zum Anordnen von Hilfsstrukturen über den in 5(e) dargestellten
hinaus ausgedehnt ist. Ähnlich
wie bei 5(e) werden den Bereichen
destruktiver Interferenz weitere nicht-phasenverschobene Strukturen 53 hinzugefügt, und
der Maske werden auch weitere Bereiche π-phasenverschobener Strukturen 55 hinzugefügt, die
konstruktiven Interferenzbereichen entsprechen.
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5(c), 5(f) und 5(h) zeigen die simulierte zweidimensionale
Abbildung des in den 5(b), 5(e) und 5(g) jeweils
dargestellten Maskenmusters. Wie gezeigt, ist, da der betreffende
Bereich erweitert ist und je mehr Hilfsstrukturen aufgebracht werden die
daraus resultierende Druckleistung umso besser. Jedoch ist festzustellen,
dass, je mehr Hilfsstrukturen aufgebracht werden, das Maskendesign
um so komplizierter wird. Folglich sollte der Entwickler entscheiden,
wie groß der
betreffende Bereich sein muss, um akzeptable Ergebnisse zu erzielen,
was beispielsweise dadurch erfolgen kann, indem der Simulationsprozess
durchgeführt
und der betreffende Beeich geändert
wird. Es ist wichtig festzustellen, dass, wie in 5(a) dargestellt,
das Zentrum der Interferenzabbildung für einen CPL-Kontakt dunkel
ist (d.h. eine sehr geringe Lichtdurchlässigkeit aufweist). Somit wird
das Zentrum durch destruktive Interferenz gebildet. Jedoch weist
nach erfolgter Korrektur des tatsächlichen CPL-Musterdesigns die
Intensität
des Zentrums einen Spitzenwert auf, wie er für eine Kontaktlochmaske wie
sie in den 5(c), 5(f) und 5(h) gezeigt ist, beabsichtigt ist.
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Die 6(a)–6(f) zeigen, wie eine isolierte CPL-Kontaktmaske
für die
IM erzeugt wird, die von der Ringbeleuchtung wie sie in 3(c) dargestellt ist herrührt. Ähnlich wie
bei der vorstehenden Erörterung
im Zusammenhang mit den 5(a)–5(h) entspricht 6(a) der
in 3(c) dargestellten Interferenzabbildung
und enthält
nicht-druckende
Strukturen 61, die dem destruktiven Bereich 33 der
IM überlagert
sind. Das Kontaktloch wird durch das Element 62 repräsentiert. 6(d) zeigt die gleiche IM, der betreffende
Bereich um das Kontaktloch herum, in dem Hilfsstrukturen angeordnet
sind, ist gegenüber 6(a) jedoch ausgedehnt. Die 6(b) und 6(e) entsprechen
dem CPL-Design des modifizierten Maskenmusters jeweils nach 6(a) und 6(d).
Gemäß 6(b) entsprechen die Bereiche 33 destruktiven
Interferenzbereichen und weisen daher keine nicht-phasenverschobenen
Strukturen 61 im Maskendesign auf. Das Kontaktloch 62 weist
die gleiche Phase auf wie die nicht-phasenverschobenen Strukturen 61.
Die Bereiche um die destruktiven Bereiche 61 herum entsprechenden
konstruktiven Interferenzbereichen 32, wie sie vorstehend
im Zusammenhang mit 3(c) beschrieben
worden sind. Diese Bereiche weisen als solches π-phasenverschobene Strukturen 65 im
Maskendesign auf. Der Bereich außerhalb des betreffenden Bereichs
wird als neutral betrachtet und daher werden in diesem Bereich Null-Transmissionsstrukturen 66 (d.h.
Chrom) angeordnet. Bei dem gegebenen Beispiel beträgt die Durchlässigkeit
der phasenverschobenen Strukturen 61 und der nicht-phasenverschobenen
Strukturen 65 100%. Die 6(c) und 6(f) zeigen die simulierte zweidimensionale
Abbildung des in den 6(b) und 6(e) jeweils dargestellten Maskenmusters.
Wiederum gilt, da der betreffende Bereiche ausgedehnt ist und je
mehr Hilfsstrukturen aufgebracht werden, um so besser ist die daraus
resultierende Druckleistung.
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7 zeigt
einen Vergleich der vorhergesagten Druckleistung unter Verwendung
einer Spitzenintensität
des Luftbildes für
die drei CPL-Kontaktmaskendesigns, die in den 5(b)-CPL1; 5(e)-CPL2; und 5(g)-CPL3
unter Verwendung von Quasar-Beleuchtung
gegenüber
der gewöhnlichen 9%
gedämpften
Kontaktlochmaske ohne jegliche OPC dargestellt sind.
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Wie
gezeigt, enthält
das Diagramm die 9%ige attPSM (konventionell, σ=0,35) und die 9%ige attPSM
(Quasar), um jeweils die Ober- und die Untergrenze der potentiellen
Druckleistung darzustellen. Gemäß 7 gilt
für das
Drucken einer Kontaktlochmaske: je höher die Spitzenintensität, umso
besser die erwartete Druckleistung. Wie dargestellt, weist das CPL3-Design
die beste zu erwartende Druckleistung auf, da es das umfassendste
Design von ASB und NPF aufweist. Das CPL1-Design weist ein relativ einfacheres
Design auf, dennoch ist die Druckleistung verglichen zu einer 9%igen
attPSM-Kontaktmaske unter Quasar-Beleuchtung signifikant verbessert
worden. Schließlich
weist das CPL2-Design im wesentlichen die gleiche Leistung auf,
wie die konventionelle 9%ige attPSM-Beleuchtung.
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8 zeigt
einen Vergleich zwischen der vorausgesagten Druckleistung unter
Verwendung der Spitzenintensität
für das
Luftbild für
die beiden CPL-Kontaktmaskendesigns,
die in den 6(b)-CPL1 und 6(e)-CPL2 unter Verwendung von Ringbeleuchtung
gegenüber
der gewöhnlichen 9%ig
gedämpften
Kontaktlochmaske ohne jegliche OPC dargestellt sind.
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Wie
dargestellt, zeigt das CPL-Kontaktmaskendesign mit Ringbeleuchtung
eine signifikante Verbesserung für
die Spitzenintensitätsniveaus
gegenüber
der 9%igen attPSM-Kontaktmaske (ohne OPC) mit Ringbeleuchtung. Wie
bei dem Beispiel der Quasar-Beleuchtung gilt: je umfassender das
OPC-Design ist, um so besser ist die daraus resultierenden Druckleistung.
Wie in 8 gezeigt, ist die vorausgesagte Druckleistung
des CPL2-Designs mit Ringbeleuchtung sehr nah an der konventionellen
9%igen attPSM-Beleuchtung (σ=0,35).
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Festzustellen
ist, dass das erfindungsgemäße Verfahren
auch mit anderen Beleuchtungen, zum Beispiel Dipolbeleuchtung, angewandt
werden kann. 9(a) zeigt ein Beispiel
eines Dipol-Illuminators. 9(b) zeigt
die daraus resultierende Interferenzabbildung in Verbindung mit
einem isolierten Kontaktloch. Wie in 9(b) gezeigt,
zeigt die IM konstruktive Interferenzbereiche 91, destruktive
Interferenzbereiche 92 und neutrale Bereiche 93.
Machte man mit dem vorliegenden Beispiel weiter, das in den vorangegangenen
Figuren verwendet worden ist, so würden die konstruktiven Interferenzbereiche 91 π-phasenverschobene
Hilfsstrukturen im Maskenmuster aufweisen, und die destruktiven
Interferenzbereiche 92 würden nicht-phasenverschobene Hilfsstrukturen im
Maskenmuster aufweisen. Die neutralen Bereiche 93 würden Hilfsstrukturen
mit null Durchlässigkeit
darin aufweisen. 9(c) zeigt eine dreidimensionale Abbildung
der in 9(b) dargestellten IM. Wie
gezeigt, weist die IM sowohl negative als auch positive Werte auf,
die zum Bestimmen von konstruktiven und destruktiven Interferenzbereichen
verwendet werden.
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10(a) ist ein Beispiel einer IM für ein willkürliches
Kontaktmuster. Wie bei den vorhergehenden Beispielen zeigen die
Bereiche 101 des Feldes Bereiche an, bei denen die Luftbildintensität größer als
0,10 ist, Bereiche 102 zeigen Bereiche an, bei denen die
Luftbildintensität
unter 0,10 liegt, und die Bereiche 104 sind Bereiche, bei
denen die Luftbildintensität
nahe 0,10 liegt. Diese Simulation wurde unter Verwendung von ArF,
0,75 NA, 0,92/0,72/30deg c-Quad-Beleuchtung durchgeführt, wie
in 10(b) dargestellt. Wie bei den
vorhergehenden Beispielen gilt: sobald die IM erzeugt worden ist
und die vorausgehenden Bereiche bestimmt worden sind, können die
Hilfsstrukturen im Maskenmuster in vorstehend erörterter Weise positioniert
werden.
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Somit
beschreibt das erfindungsgemäße Verfahren
eine neuartige OPC-Technik, welche die Anwendung von IM und SB,
ASB und NPFs mit umfasst. Durch Anwendung der vorliegenden Erfindung kann
eine optimale Druckleistung unter Verwendung von OAI (oder jeder
anderen Beleuchtung) für
einen Gesamt-Rasterbereich von Maskenmustern tiefer Subwellenlängen-Dimension
erzielt werden.
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Es
ist ebenfalls möglich,
das erfindungsgemäße Verfahren
automatisch durchzuführen,
um das optimale OPC-Maskendesign zu erzeugen. Dies kann erfolgen,
indem ein elektronisches CAD-Designwerkzeug wie beispielsweise ein
MaskWeaver verwendet wird.
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11 ist
eine schematische Darstellung einer lithographischen Projektionsvorrichtung,
die für die
Anwendung mit den mittels der vorliegenden Erfindung konstruierten
Masken geeignet ist. Die Vorrichtung umfasst:
- – ein Strahlungssystem
Ex, IL zum Bereitstellen eines Projektionsstrahls PB aus Strahlung.
In diesem speziellen Fall kann das Strahlungssystem auch eine Strahlungsquelle
LA umfassen;
- – einen
ersten Objekttisch (Maskentisch) MT, der einen Maskenhalter zum
Halten einer Maske MA (z.B. einem Retikel) aufweist und mit ersten
Positionierungseinrichtungen zum genauen Positionieren der Maske
im Hinblick auf Gegenstand PL verbunden ist;
- – einen
zweiten Objekttisch (Substrattisch) WT, der einen Substrathalter
zum Halten eines Substrats W (z.B. einen mit einer Schutzschicht
beschichteten Silizium-Wafer) aufweist und mit zweiten Positionierungseinrichtungen
zum genauen Positionieren des Substrats im Hinblick auf Gegenstand
PL verbunden ist;
- – einem
Projektionssystem („Linse") PL (z.B. einem
brechenden, katoptischen oder katadioptrischen System) zum Abbilden
eines bestrahlten Bereiches der Maske MA auf einen Zielabschnitt C
(z.B. mit einem oder mehreren Dies) des Substrats W.
-
Wie
hier gezeigt, ist die Vorrichtung lichtdurchlässiger Art (d.h. sie weist
eine durchlässige Maske
auf). Im allgemeinen kann sie jedoch zum Beispiel auch reflektierender
Art sein (mit einer reflektierenden Maske). Alternativ kann die
Vorrichtung eine weitere Art von Musteraufbringungseinrichtung aufweisen,
z.B. ein programmierbares Spiegelfeld oder eine LCD-Matrix.
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Die
Quelle LA (z.B. eine Quecksilberlampe, ein Excimer-Laser oder eine
Plasma-Abfuhrquelle) erzeugt
einen Strahl aus Strahlung. Dieser Strahl wird zu einem Beleuchtungssystem
IL (Illuminator) geführt,
entweder direkt oder nachdem er Konditionierungseinrichtungen wie
zum Beispiel einen Strahlexpander Ex durchlaufen hat. Der Illuminator
IL kann Anpassungsmittel AM zum Anpassen der äußeren und/oder inneren radialen
Erstreckung (jeweils mit σ-innen
und σ-außen bezeichnet)
der Intensitätsverteilung
im Strahl umfassen. Darüber
hinaus umfasst er im allgemeinen verschiedene andere Bauelemente
wie z.B. einen Integrator IN und einem Kondensor CO. Auf diese Weise
erhält
der auf die Maske MA auftreffende Strahl PB in seinem Querschnitt
eine gewünschte
Gleichmäßigkeit
und Intensitätsverteilung.
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Mit
Bezug auf 11 ist festzustellen, dass die
Quelle LA innerhalb des Gehäuses
der lithographischen Projektionsvorrichtung angeordnet sein kann
(wie es oft der Fall ist, wenn die Quelle LA beispielsweise eine
Quecksilberlampe ist), sie kann sich jedoch auch entfernt von der
lithographischen Projektionsvorrichtung befinden, wobei der durch
sie erzeugte Strahlungsstrahl in die Vorrichtung geleitet wird (z.B.
mit Hilfe geeigneter Leitungsspiegel); dieses letztgenannte Szenario
ist oft gegeben, wenn die Quelle LA ein Excimer-Laser (z.B. auf
KrF, ArF oder F2-Lasing basierend) ist.
Die vorliegende Erfindung beinhaltet beide Szenarien.
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Danach
tritt der Strahl PB in die Maske MA ein, die auf einem Maskentisch
MT gehalten wird. Nachdem er die Maske MA durchquert hat, läuft der Strahl
PB durch die Linse PL, die den Strahl PB auf einen Zielabschnitt
C des Substrats W fokussiert. Mit Hilfe der zweiten Positionierungseinrichtung
(und interferometrischen Messmittels IF) kann der Substrattisch
WT genau bewegt werden, zum Beispiel um unterschiedliche Zielabschnitte
C im Weg des Strahls PB zu positionieren. Auf gleiche Weise kann
die erste Positionierungseinrichtung verwendet werden, um die Maske
MA im Hinblick auf den Weg des Strahls PB genau zu positionieren,
zum Beispiel nachdem die Maske MA mechanisch von einer Maskenbibliothek
geholt worden ist oder während
einer Abtastung. Im allgemeinen wird die Bewegung der Objekttische MT,
WT mit Hilfe eines langhubigen Moduls (Grobpositionierung) und eines
kurzhubigen Moduls (Feinpositionierung) durchgeführt, die in 11 nicht
explizit dargestellt sind. Allerdings kann im Falle eines Wafer-Steppers
(im Gegensatz zu einer Step-and-scan-Vorrichtung) der Maskentisch MT nur mit
einem kurzhubigen Betätigungselement
verbunden werden, oder er kann fixiert sein.
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Die
gezeigte Vorrichtung kann auf zwei unterschiedliche Arten eingesetzt
werden:
- 1) Im Step-Modus wird der Maskentisch
MT im wesentlichen stationär
gehalten, und ein ganzes Maskenbild wird in einem Schritt (d.h.
einem einzelnen „Flash") auf einen Zielabschnitt
C projiziert. Der Substrattisch WT wird dann in x- und/oder y-Richtung
verschoben, so dass ein anderer Zielabschnitt C durch den Strahl
PB bestrahlt werden kann;
- 2) Im Scan-Modus geschieht im wesentlichen das Gleiche, mit
der Ausnahme, dass ein bestimmter Zielabschnitt C nicht in einem
einzigen „Flash" belichtet wird.
Stattdessen ist der Maskentisch MT in einer vorgegebenen Richtung
(der sogenannten „Abtastrichtung", z.B.. der y-Richtung)
mit einer Geschwindigkeit ν bewegbar,
um zu veranlassen, dass der Projektionsstrahl PB ein Maskenbild
abtastet; gleichzeitig wird der Substrattisch WT simultan in die
gleiche oder entgegengesetzte Richtung mit einer Geschwindigkeit
V = Mν bewegt, wobei
M die Vergrößerung der
Linse PL ist (gewöhnlich
ist M = ¼ oder
1/5). Auf diese Weise kann ein relativ großer Zielabschnitt C belichtet werden,
ohne dass hinsichtlich der Auflösung Kompromisse
eingegangen werden müssen.
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Die
Software-Funktionalitäten
eines Computersystems umfassen das Programmieren, einschließlich ausführbarem
Code, und können
für die Implementierung
des vorstehend beschriebenen Abbildungsmodells verwendet werden.
Der Software-Code kann durch einen Universal-Computer ausgeführt werden.
Bei Betrieb werden der Code und möglicherweise die dazugehörigen Datensätze in einer
Universal-Computerplattform
gespeichert werden. Zu anderen Zeitpunkten kann die Software jedoch
an anderen Stellen gespeichert und/oder zu Ladezwecken in die entsprechenden
Universal-Computersysteme transportiert werden. Folglich umfassen die
vorstehend erörterten
Ausführungsformen
ein oder mehrere Software-Produkte in Form von einem oder mehreren
Code-Modulen, die durch wenigstens ein maschinenlesbares Medium
ausgeführt
werden. Die Ausführung
eines derartigen Codes durch einen Prozessor des Computersystems
ermöglicht
es der Plattform, die Katalog- und/oder Software-Download-Funktionen
zu implementieren, im wesentlichen auf die Weise, wie es bei den
hier erörterten
und dargestellten Ausführungsformen
durchgeführt
worden ist.
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So,
wie Begriffe wie computer- oder maschinen-„lesbares Medium" hier verwendet werden,
beziehen sie sich auf jedes Medium, das beim Erteilen von Befehlen
an einen Prozessor zur Ausführung
beteiligt ist. Ein derartiges Medium kann jede beliebige Form haben,
einschließlich
aber nicht ausschließlich nicht-flüchtige Medien,
flüchtige
Medien und Übertragungsmedien.
Nicht-flüchtige
Medien umfassen zum Beispiel optische Platten oder Magnetplatten
wie jedes beliebige Speichergerät
in jedem beliebigen Computer, der als eine der vorstehend erörterten Server-Plattformen arbeitet.
Flüchtige
Medien umfassen dynamische Speicher wie den Hauptspeicher einer
derartigen Computer-Plattform. Physikalische Übertragungsmedien umfassen
Koaxialkabel; Kupferdraht und Faseroptik, einschließlich der
Drähte, die
einen Bus in einem Computersystem aufweisen. Trägerwellenübertragungsmedien können die
Form von elektrischen oder elektromagnetischen Signalen oder akustischen
oder Lichtwellen wie jene, die während
RF (Radiofrequenz-) und IR (Infrarot-) Datenübertragungen erzeugt werden,
annehmen. Gebräuchliche
Formen von computerlesbaren Medien umfassen daher zum Beispiel:
eine Floppydisk, eine flexible Disk, Harddisk, Magnetband und andere
magnetische Medien, eine CD-ROM, DVD und weitere optische Medien,
weniger allgemein gebräuchliche Medien
wie Lochkarten, Lochstreifen oder jedes beliebige andere physikalische
Medium mit Lochmustern, ein RAM, ein PROM und EPROM, ein FLASH-EPROM,
jeden weiteren Speicherchip oder Cartridge, eine Daten bzw. Befehle
transportierende Trägerwelle,
derartige Trägerwellen
transportierende Kabel oder Verbindungen, oder jedes weitere Medium,
von dem ein Computer Programmiercodes und/oder Daten lesen kann.
Viele dieser Formen von computerlesbaren Medien können bei
der Übertragung
von einer oder mehreren Sequenzen von einem oder mehreren Befehlen
an einen Prozessor bei der Ausführung
beteiligt sein.
-
Wie
vorstehend beschrieben, schafft das erfindungsgemäße Verfahren
wichtige Vorteile gegenüber
dem Stand der Technik. Am wichtigsten ist, dass die OPC-Technik der
vorliegenden Erfindung das Abbilden tiefer Subwellenlängen-Maskenmuster
unter Verwendung von im wesentlichen jedes beliebigen Beleuchtungszustands
durch Raster ermöglicht.
Als ein Ergebnis schafft die vorliegende Erfindung eine Drucktechnik
zum Drucken beispielsweise von Kontaktfeldern mit willkürlich angeordneten
Kontakten, von isolierten Kontakten bis hin zu dichten Kontakten (d.h.
nicht alle Kontakte weisen einen einheitlichen Abstand zueinander
auf) unter Verwendung einer Einzelbeleuchtung. Demgegenüber sind
bei bekannten OPC-Techniken gewöhnlich
Mehrfachbelichtungen erforderlich, um ein Drucken von sowohl isolierten
als auch dicht angeordneten Strukturen zu ermöglichen, damit akzeptable Auflösungsergebnisse erzielt
werden können.
Ein spezieller Vorteil besteht darin, dass die vorliegende Erfindung
optimale Druckleistung für
einen Gesamt-Rasterbereich von Strukturen unter Verwendung von OAI
realisiert.
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Ferner
sind auch Variationen des vorstehenden Verfahrens möglich. Zum
Beispiel kann das Verfahren sowohl für binäre Retikelmuster (0 und +1
der elektrischen Feldamplitude) als auch für phasenverschobene Retikelmuster
(0, +1, und –1
der elektrischen Feldamplitude) verwendet werden. Die vorhergehenden
Beispiele haben das erfindungsgemäße Verfahren zum Drucken heller
Maskenmuster auf einer Dunkelfeldmaske dargestellt. Jedoch kann
das gleiche Verfahren in gleicher Weise zum Drucken eines Gesamt-Rasterbereiches
dunkler Strukturen auf einer Hellfeldmaske verwendet werden.
-
Zusätzlich können die
hier offenbarten Konzepte jedes generische Abbildungssystem zum
Abbilden von Subwavelength-Strukturen simulieren oder mathematisch
modellieren und können
besonders nützlich
sein bei neuen Abbildungstechnologien, die Wellenlängen von
zunehmend geringerer Größe erzeugen
können.
Neue Technologien, die bereits angewendet werden, umfassen EUV (extrem
ultraviolett) Lithographie, die mittels eines ArF-Lasers eine Wellenlänge von
193 nm erzeugen kann und die mittels eines Fluor-Lasers sogar eine
Wellenlänge
von 157 nm erzeugen kann. Ferner kann die EUV-Lithographie Wellenlängen innerhalb
eines Bereiches von 20–5
nm mittels eines Synchrotons erzeugen oder durch Auftreffen von
Hochenergie elektronen auf ein Material (entweder festes oder ein
Plasma), um innerhalb dieses Bereichs Photonen zu erzeugen. Da die
meisten Materialien innerhalb dieses Bereichs absorbierend sind,
kann die Beleuchtung durch reflektive Spiegel mit einer Mehrfachschicht
aus Molybdän
und Silizium erzeugt werden. Der Mehrfachschichtspiegel weist 40
Schichtpaare aus Molybdän und
Silizium auf, wobei die Dicke jeder Schicht eine viertel Wellenlänge betrifft.
Selbst kleinere Wellenlängen
können
mittels Röntgen-Lithographie erzeugt werden.
Gewöhnlich
wird zum Erzeugen einer Röntgenwellenlänge ein
Synchroton verwendet. Da das meiste Material bei Röntgenwellenlängen absorbierend
sind, wird durch ein dünnes
Teil eines absorbierenden Materials definiert, wo Strukturen gedruckt (positive
Schutzschicht) oder nicht gedruckt (negative Schutzschicht) werden
könnten.
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Festzustellen
ist ebenfalls, dass, während das
hier offenbarte Konzept zum Abbilden auf einem Substrat wie einem
Silizium-Wafer verwendet werden kann, es offensichtlich ist, dass
das offenbarte Konzept bei jeder beliebigen Art von lithographischem
Abbildungssystem verwendet werden kann, z.B. jenen, die zum Abbilden
auf andere Substrate als Silizium-Wafer verwendet werden.
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Obwohl
spezielle Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, ist festzustellen,
dass die vorliegende Erfindung auch in anderen Formen als beschrieben
durchgeführt
werden kann, ohne von der Erfindung abzuweichen. Die vorliegenden
Ausführungsformen
sind daher in jeder Hinsicht als illustrativ und nicht als einschränkend anzusehen,
wobei der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, und daher
sollen sämtliche Änderungen
innerhalb des Umfangs der Ansprüche
als von diesen umfassend angesehen werden.