DE69530578T2

DE69530578T2 - Masken zur herstellung lithographischer muster unter verwendung von schiefer beleuchtung

Info

Publication number: DE69530578T2
Application number: DE69530578T
Authority: DE
Inventors: Fung Jang CHEN; A. James MATTHEWS
Original assignee: ASML MaskTools Netherlands BV
Current assignee: ASML MaskTools Netherlands BV
Priority date: 1994-02-09
Filing date: 1995-02-09
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2015-02-10
Also published as: TW355810B; EP1102125A1; JP3009925B2; JPH09508721A; CN1140493A; EP0744044B1; EP0744044A1; DE69530578D1; DE69535381D1; WO1995022085A1; AU1746795A; KR100243986B1; CN1080896C; US5447810A; EP1102125B1; DE69535381T2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Fotolithografie und insbesondere die Fotolithografie mit außeraxialer Beleuchtung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Fotolithografie ist ein bekanntes Verfahren, mit dem auf einer Maske vorliegende geometrische Formen auf die Oberfläche eines Silizium-Wafers übertragen werden. Bei der lithografischen Herstellung einer integrierten Schaltung (integrated circuit – IC) wird normalerweise ein lichtempfindlicher Polymerfilm, der als Fotoresist bezeichnet wird, auf ein Wafer aus Siliziumträgermaterial aufgebracht, den man dann trocknen lässt. Ein Belichtungswerkzeug dient zur Belichtung des Wafers mit den entsprechenden geometrischen Mustern durch eine Maske mittels einer Licht- oder Strahlungsquelle. Nach der Belichtung wird das Wafer behandelt, um die auf das lichtempfindliche Material übertragenen Maskenbilder zu entwickeln. Diese Maskenmuster dienen dann zur Herstellung der Gerätemerkmale der Schaltung.
Ein wesentliches einschränkendes Merkmal jedes Belichtungswerkzeugs ist sein Grenzwert der Auflösung. Der Auflösungsgrenzwert eines Belichtungswerkzeugs ist definiert als das kleinste Merkmal, das ein Belichtungswerkzeug wiederholt auf einem Wafer belichten kann. Derzeit beträgt der Auflösungsgrenzwert der modernsten optischen Belichtungswerkzeuge etwa 4 μm (Mikron), d. h. er liegt nahe der kleinsten Abmessung (als kritische Abmessung, critical dimension – CD – bezeichnet) zahlreicher derzeitiger IC-Auslegungen. Im Ergebnis kann die Auflösung des Belichtungswerkzeugs die endgültige Größe und Dichte der integrierten Schaltung beeinflussen.
Ein weiteres wichtiges Merkmal eines Belichtungswerkzeugs ist sein Scharfeinstellbereich (depth of focus – DOF). Der DOF eines Belichtungswerkzeugs ist definiert als der Bereich, in dem das flächige Bild (eines Merkmals nahe der Auflösungsgröße) scharf eingestellt bleibt. Bei einem lithografischen Prozess, bei dem ein Bild auf eine Resist-Schicht übertragen wird, wird ein minimaler DOF gefordert. Dieser minimale DOF stellt sicher, dass das Bild durch die Resist-Schicht hinreichend scharf bleibt. Der minimale DOF-Bereich ist also typischerweise größer als die oder gleich der Dicke der Resist-Schicht.
Der DOF eines Belichtungswerkzeugs bestimmt die Einstellung der "nutzbaren Auflösung" des Belichtungswerkzeugs. Kann beispielsweise ein Belichtungswerkzeug 0,4 μm-Merkmale auflösen, hat aber einen DOF-Bereich kleiner als der Bereich, der erforderlich ist, um dieses Merkmal deutlich durch die Resist-Schicht scharf einzustellen, kann die 0,4 μm-Auflösungseinstellung nicht genutzt werden. Wenn der DOF-Bereich eines Belichtungswerkzeugs erweitert werden kann, kann also der "nutzbare" Auflösungsgrenzwert verringert werden und der Druck kleinerer Bilder ist möglich.
Ein vereinfachtes Diagramm eines herkömmlichen Belichtungswerkzeugs ist in 1 dargestellt. Daraus ist zu ersehen, dass eine Lichtquelle 200 Lichtwellen durch eine Öffnung 202 in einer Aperturblende 201 projiziert. Die Öffnung 202 wird allgemein als Pupille der Aperturblende bezeichnet. Eine Konsensorlinse 205 sammelt das Licht von der Pupille 202 und bündelt es auf eine Maske 206, so dass die Maske gleichmäßig beleuchtet wird. Beim Passieren eines Beleuchtungsstrahls 203 durch die Maske 206 wird ein Abbildungsstrahl 209 erzeugt. Der Abbildungsstrahl 209 wird durch eine Linse 207 so projiziert, dass das Bild des Musters auf der Maske auf dem Silizium-Wafer fokussiert wird.
Wie aus 1 ersichtlich ist, befindet sich die Pupille 202 im Mittelpunkt der Aperturblende 201. Aus diesem Grund wird der Beleuchtungsstrahl 203 entlang der optischen Achse (unterbrochene Linie 204) von der Pupille 202 zur Kondensorlinse 205 und zur Maske 206 projiziert. Dieser Typ Beleuchtungsverfahren wird als "achsengleiche Beleuchtung" bezeichnet, wobei der Name impliziert, dass die Beleuchtung "auf" der optischen Achse erfolgt. 3 zeigt eine Draufsicht einer Aperturblende 201 einer achsengleichen Beleuchtungseinrichtung. Wie aus 3 ersichtlich ist, befindet sich bei einer achsengleichen Aperturblende die Pupillenöffnung in charakteristischer Weise im Mittelpunkt.
In dem Bestreben, die Gerätegrößen zu verringern, wird in der Halbleiterindustrie derzeit eine neue Möglichkeit geprüft, die "nutzbare" Auflösung des Beleuchtungswerkzeugs zu verringern, indem der zugehörige DOF-Bereich vergrößert wird. Kürzlich wurde bekannt, dass der DOF-Bereich eines Belichtungswerkzeugs durch eine Änderung der Art und Weise, wie das Maskenmuster beleuchtet wird, vergrößert werden kann. Speziell wurde festgestellt, dass durch das Projizieren des Beleuchtungsstrahls unter einem von der optischen Achse abweichenden Winkel der DOF- Bereich eines Belichtungswerkzeugs vergrößert werden kann. Dieser Typ Beleuchtungstechnik wird als "außeraxiale Beleuchtung" bezeichnet.
2 zeigt ein vereinfachtes Diagramm eines Beleuchtungswerkzeugs, das außeraxiale Beleuchtung bereitstellt. Eine Lichtquelle 200 projiziert Lichtwellen 208 auf eine Aperturblende 201'. Es ist zu erkennen, dass die Aperturblende 201' im Gegensatz zur Aperturblende 201 (1) zwei außermittige Pupillenöffnungen hat. Die modifizierte Aperturblende bewirkt, dass der Beleuchtungsstrahl 203 von der Kondensorlinse 205 unter einem von der optischen Achse 204 abweichenden Winkel auf die Maske 206 projiziert wird.
4 und 5 zeigen Draufsichten von zwei bevorzugten Typen achsenversetzter Aperturblenden. 4 zeigt eine Aperturblende mit einer Beleuchtung des Quadrupoltyps und die in 5 dargestellte Aperturblende weist eine Beleuchtung des Ringtyps auf.
Da die Größe der integrierten Schaltungsauslegungen immer mehr verringert wird, nähert sich die kritische Abmessung der Auslegung oft dem Auflösungsgrenzwert des Beleuchtungswerkzeugs. In diesem Fall werden Unstimmigkeiten zwischen maskierten und tatsächlichen im Fotoresist entwickelten Auslegungsmustern sowohl bei Beleuchtungswerkzeugen mit achsengleicher als auch mit außeraxialer Beleuchtung erheblich. Diese Unstimmigkeiten treten aufgrund verschiedener Effekte auf.
Ein Haupteffekt, der auf dem Gebiet der Lithografie erhebliche Aufmerksamkeit fordert, ist der sog. Nachbarschaftseffekt. Nachbarschaftseffekte entstehen, wenn benachbarte Merkmale miteinander so in Wechselwirkung treten, dass sie musterabhängige Abweichungen erzeugen. So haben beispielsweise Linien, die mit identischer Abmessung ausgelegt sind, aber in unterschiedlichem Abstand zu anderen Merkmalen einer Auslegung angeordnet sind (isoliert im Gegensatz zu dicht gepackt) nach der Entwicklung nicht mehr identische Abmessungen. Eine Gruppe dicht gepackter Linien hat also die Tendenz, anders übertragen zu werden als eine isolierte Linie. Es ist offensichtlich, dass sich für eine integrierte Schaltung erhebliche Probleme ergeben können, wenn Linienbreiten nicht genau übereinstimmend übertragen werden.
Ein weiteres häufiges Problem bei der Annäherung der CD's an den Auflösungsgrenzwert ergibt sich, wenn eine Maske sowohl mit quadratischen als auch rechteckigen Kontakten zu drucken ist. Für diesen Maskentyp ist charakteristisch, dass er zahlreiche Öffnungen unterschiedlicher Größe hat, die von großen lichtundurchlässigen Bereichen umgeben sind. Unstimmigkeiten der CD's zwischen in der Resist-Schicht entwickelten großen und kleinen Kontaktöffnungen treten auf, da die Belich tungsenergieanforderung für jeden der verschieden dimensionierten Kontakte verschieden ist. Mit anderen Worten, die optimale Energieeinstellung für einen großen Kontakt ist erheblich niedriger als die für einen kleineren Kontakt. Da jedoch zur Belichtung einer einzigen Maske nur eine Energieeinstellung möglich ist, wird nur ein Kontakttyp optimal übertragen. Der andere Kontakttyp ist entweder über- oder unterbelichtet.
Es gibt zahlreiche Lösungen, mit denen sowohl die Probleme des Nachbarschaftseffekts als auch die Unstimmigkeiten der CD's von Kontakten gelöst werden können. Eine solche Lösung für das Problem des Nachbarschaftseffekts wird in U.S.-Patent Nr. 5,242,770 beschrieben, das dem Bevollmächtigten für die vorliegende Erfindung übertragen wurde. Dieses Patent beschreibt eine verbesserte Maske mit zusätzlichen nicht auflösbaren Linien, die den Kantenintensitätsgradienten isolierter Kanten im Maskenmuster einstellen. Die Gradienten isolierter Kanten werden so eingestellt, dass sie den Kantenintensitätsgradienten dicht gepackter Kanten entsprechen. Als Ergebnis werden isolierte und dicht gepackte Merkmale in ähnlicher Weise übertragen und die Nachbarschaftseffekte erheblich verringert.
Des Weiteren wird ein Lösung zur Verringerung der CD-Unstimmigkeiten bei Kontakten in U.S.-Patent Nr. 5,256,505 offenbart, das dem Bevollmächtigten für die vorliegende Erfindung übertragen wurde. Gemäß U.S.-Patent Nr. 5,256,505 werden die Energieniveaus für große und kleine Kontakte angeglichen, indem Linien entgegengesetzter Durchlässigkeit in den größeren Merkmalen im Maskenmuster hinzugefügt werden, um ihre Energieintensitätsniveaus zu dämpfen. Als Ergebnis werden die Energieanforderungen sowohl der großen als auch der kleinen Kontakte angepasst und beide Merkmale werden innerhalb eines akzeptablen CD-Bereichs relativ zueinander übertragen.
Obwohl das U.S.-Patent Nr. 5,242,770 die Nachbarschaftsprobleme bei achsengleichen Beleuchtungswerkzeugen löst, ist es im Falle der außeraxialen Beleuchtung nicht voll wirksam. Ein Grund dafür ist, dass die außeraxiale Beleuchtung zwar den DOF-Bereich dicht gepackter Merkmale erheblich vergrößert, aber bei isolierten Linien kaum Verbesserungen hinsichtlich des DOF-Bereichs bietet. Als Ergebnis hat die außeraxiale Beleuchtung die Lösung des Nachbarschaftsproblems aufgrund dieser DOF-Differenz in mancher Hinsicht sogar noch erschwert.
Analog gilt, dass das U.S.-Patent Nr. 5,256,505 zwar eine Möglichkeit bietet, große und kleine Kontakte in einer einzigen Maske mit übereinstimmenden CD's zu dru cken, es aber nicht die erweiterten DOF-Bereiche nutzt, die die außeraxiale Beleuchtung bei größeren Kontakten bietet.
Obwohl die außeraxiale Beleuchtung ihre Nachteile hat, kann zusammenfassend festgestellt werden, dass in der Halbleiterindustrie Einigkeit darüber besteht, dass dieser Beleuchtungstyp wirksam zur Ausweitung der "nutzbaren" Auflösung durch Vergrößerung der DOF-Bereiche angewendet kann, wenn die Nachbarschaftseffekte und DOF-Differenzen zwischen isolierten und gepackten Merkmalen auf ein Minimum reduziert und die Übertragungsprobleme angegangen werden. Dazu ist es erforderlich, den Vorteil des durch die außeraxiale Beleuchtung gebotenen größeren DOF-Bereichs zu nutzen sowie Maßnahmen vorzusehen, um die Nachbarschaftseffekte und Kontaktprobleme in den Griff zu bekommen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Verfahren und eine Maske zur Übertragung von Merkmalen von der Maske auf ein Halbleiterträgermaterial werden für eine lithografische Vorrichtung, die mit der außeraxialen Beleuchtung arbeitet, beschrieben.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Maske und ein Verfahren zur Optimierung einer Maske gemäß den Ansprüchen bereit.
Die außeraxiale Beleuchtung vergrößert den DOF-Bereich gepackter, jedoch nicht isolierter Merkmale. Die Vorteile des vergrößerten DOF-Bereichs können erst genutzt werden, wenn auch der DOF-Bereich der isolierten Merkmale vergrößert wird. Die verbesserte Maske der vorliegenden Erfindung vergrößert den DOF-Bereich isolierter Merkmale, während sie außerdem die Probleme des Nachbarschaftseffekts bei isolierten und/oder gepackten Merkmalen verringert. Die Vergrößerung des DOF-Bereichs der isolierten Merkmale, so dass er dem der gepackten Merkmale nahe kommt, gestattet niedrigere Auflösungseinstellungen des Belichtungswerkzeugs.
Durch den Nachbarschaftseffekt bedingte Probleme und DOF-Bereichsdifferenzen zwischen gepackten und isolierten Merkmalen werden verringert, indem zusätzliche Linien, die als Streuränder bezeichnet werden, neben den Kanten der isolierten Merkmale in der Maske angeordnet werden. Die Streuränder sind genau so lichtdurchlässig wie das ursprüngliche Merkmal und haben kleinere Abmessungen als die Auflösung des Beleuchtungswerkzeugs. Da die Streuränder kleiner als die Auflösung des Beleuchtungswerkzeugs sind, werden sie nicht auf die Resist-Schicht übertragen.
Die optimale Nachbarschafts- und DOF-Einstellung des isolierten Merkmals hängt von der Breite des Streurandes und dem Abstand des Randes von der Kante des isolierten Merkmals ab. Der Abstand zwischen dem Rand und der isolierten Kante bewirkt, dass die Kantengradienten der isolierten Kante mit dem Kantengradienten der dicht gepackten Kanten übereinstimmen. Dies verringert die Nachbarschaftseffekte zwischen isolierten und dicht gepackten Merkmalen erheblich. Die Breite des Randes hat einen unmittelbaren Einfluss auf den DOF-Bereich des isolierten Merkmals. Durch die Wahl der optimalen Randbreite und des optimalen Abstandes des Randes von den Kanten des isolierten Merkmals werden Nachbarschaftseffekte verringert und der DOF-Bereich des isolierten Merkmals so eingestellt, dass er mit dem DOF-Bereich der dicht gepackten Merkmale übereinstimmt.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der Quadrupolbeleuchtung verwendet wird, wird der Streurand im Abstand von etwa 0,90 × (kritische Abmessung) angeordnet und die Dicke der Randes ist etwa gleich einem Drittel der kritischen Abmessung.
Ein Verfahren für die Auslegung der Streuränder der vorliegenden Erfindung sieht vor, zunächst einen optimalen Abstand zwischen dem Streurand und der isolierten Kante zu wählen. Danach wird die optimale Breite des Streurandes anhand des gewählten optimalen Abstandes gewählt. Auf diese Weise wird der Streurand in erster Linie so ausgelegt, dass er Nachbarschaftseffekte verringert, und in zweiter Linie so eingestellt, dass maximale Verbesserungen des DOF-Bereichs erzielt werden.
Die vorliegende Erfindung geht auch das Problem in Zusammenhang mit Masken mit unterschiedlich dimensionierten Kontakten an. Dies geschieht durch Hinzufügen zusätzlicher Merkmale, die als Anti-Streuränder bezeichnet werden, um die kleineren Kontaktmerkmale im Maskenmuster. Die Anti-Streuränder haben eine zweifache Wirkung. Zum einen "verstärken" sie die Intensitätsniveaus der kleineren Kontakte, so dass diese den Intensitätsniveaus der größeren Kontakte entsprechen. Dabei werden die Nenn-Belichtungsanforderungen für große und kleine Kontakte aufeinander abgestimmt. Zweitens wird durch die Erhöhung der Energieintensitätsniveaus eines Merkmals sein DOF-Bereich vergrößert. Somit wird also der DOF-Bereich des kleinen Kontaktes vergrößert, so dass er dem DOF-Bereich der größeren Kontaktöffnung entspricht. Als Ergebnis wird insgesamt der DOF-Bereich für sämtliche Merkmale der Kontaktmaske vergrößert.
Bei einer Ausführungsform mit Quadrupolbeleuchtung beträgt die Breite der Anti-Streuränder etwa 30% bis 50% × (kritische Abmessung). Der Abstand der Anti-Streuränder beträgt etwa 0,90 × (kritische Abmessung).
Ein Verfahren für die Auslegung der Anti-Streuränder der vorliegenden Erfindung sieht vor, zunächst einen optimalen Abstand zwischen dem Anti-Streurand und dem kleineren Kontakt und dann die optimale Breite des Anti-Streurandes anhand des gewählten optimalen Abstandes zu wählen. Auf diese Weise wird der Anti-Streurand in erster Linie so ausgelegt, dass er Intensitätsniveaus anpasst und in zweiter Linie so eingestellt, dass maximale Verbesserungen des DOF-Bereichs erzielt werden.
Die vorliegende Erfindung ist auch auf sämtliche Formen fotolithografischer Prozesse wie optische Lithografie, laserbasierte tiefe UV-Lithografie, nicht laserbasierte tiefe UV-Lithografie etc. anwendbar.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein vereinfachtes Beleuchtungswerkzeug mit achsengleicher Beleuchtung.
2 zeigt ein Beleuchtungswerkzeug mit außeraxialer Beleuchtung.
3 zeigt eine Draufsicht einer Aperturblende, die zur Bereitstellung achsengleicher Beleuchtung verwendet wird.
4 zeigt eine Draufsicht eines Aperturblendentyps, der Quadrupolbeleuchtung bereitstellt.
5 zeigt eine Draufsicht eines Aperturblendentyps, der Ringbeleuchtung bereitstellt.
6A bis 6E zeigen Beispiele isolierter und dicht gepackter Maskenmustermerkmale mit und ohne Streuränder der vorlegenden Erfindung.
7A und 7B zeigen die Messstellen der Resist-Querschnitte.
8 zeigt ein Maskenmuster mit quadratischen und rechteckigen Merkmalen mit und ohne Anti-Streuränder der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung erläutert eine Maske und ein Verfahren für die Übertragung von Merkmalen unter Verwendung außeraxialer Beleuchtung. Es werden zahlreiche spezifische Einzelheiten angegeben wie die Einstellungen des Intensitätsniveaus, die Auflösungseinstellung des Belichtungswerkzeugs etc., um das gründliche Verständnis der vorliegenden Erfindung sicherzustellen Für den Fachmann ist es jedoch klar, dass diese spezifischen Einzelheiten bei der praktischen Verwirklichung der vorliegenden Erfindung nicht verwendet zu werden brauchen. In anderen Fällen werden hinreichend bekannte Strukturen nicht detailliert dargelegt, um zu vermeiden, dass die Beschreibung der vorliegenden Erfindung unnötig kompliziert wird.
Die außeraxiale Beleuchtung ist ein Verfahren, das seit kurzem verwendet wird, um den DOF-Bereich von Merkmalen bei ihrer Übertragung in einem lithografischen Prozess zu vergrößern. Derzeit werden zwei Typen der außeraxialen Beleuchtung bevorzugt: die Quadrupolbeleuchtung und die Ringbeleuchtung. Die Quadrupolbeleuchtungseinrichtung ist jedoch wirksamer als jedes andere Mittel der außeraxialen Beleuchtung, denn sie bietet eine über 200%-ige Verbesserung des DOF. Einige Beispiele für Aperturblenden, die zur Unterstützung dieser Typen von Beleuchtungsverfahren entwickelt wurden, sind in 4 und 5 dargestellt. Wie 4 und 5 zeigen ist die Apertur des Quadrupoltyps (4) durch vier Pupillenöffnungen gekennzeichnet, die in verschiedenen Quadranten liegen, und die Apertur des Ringtyps (5) durch eine ringförmige Öffnung um den Mittelpunkt der Apertur.
Ring- und Quadrupolbeleuchtungseinrichtungen haben zahlreiche gemeinsame Probleme: Nachbarschaftseffekte zwischen isolierten und gepackten Merkmalen, DOF-Differenzen zwischen isolierten und dicht gepackten Merkmalen, CD- und DOF-Differenzen bei unterschiedlich dimensionierten Kontakten. Die vorliegende Erfindung offenbart zwei verbesserte Masken und Maskierungsverfahren. Die erste verbesserte Maske und das erste verbesserte Verfahren verringern DOF-Differenzen und Probleme durch den Nachbarschaftseffekt zwischen isolierten und dicht gepackten Merkmalen. Die zweite verbesserte Maske und das zweite verbesserte Maskierungsverfahren verringern DOF-Differenzen und Differenzen zwischen den Energieanforderungen großer und kleiner Kontakte. Auf diese Weise können die Vorteile der außeraxialen Beleuchtung verwirklicht werden. Durch diese beiden Maskierungstechniken und Masken wird die außeraxiale Beleuchtung zu einer leistungsfähigen lithografischen Technik.
Korrektur des Nachbarschaftseffekts und DOF-Einstellung bei isolierten und dicht gepackten Merkmalen
6A bis 6C zeigen Beispiele für Merkmale mit isolierten und dicht gepackten Kanten. Sämtliche der in 6A bis 6C dargestellten Merkmale haben Breiten gleich der CD der Schaltungsauslegung. Außerdem liegen diese CD's nahe dem Auflösungsgrenzwert des Belichtungswerkzeugs. Die in 6B und 6C dargestellten dicht gepackten Linien haben einen Abstand etwa gleich der CD der Schaltungsauslegung. 6A zeigt ein Merkmal A mit zwei isolierten Kanten 211, 6B zeigt ein Merkmal B mit einer isolierten Kante 211 und einer dicht gepackten Kante 212 und 6C zeigt Merkmal C mit zwei dicht gepackten Kanten 212.
Wie oben erläutert treten Nachbarschaftseffekte auf, da dicht gepackte Kanten miteinander so in Wechselwirkung treten, dass die ursprünglichen Masken-CD's und die endgültigen Resist-CD's der dicht gepackten und isolierten Merkmale nicht mehr die gleichen sind. Als Ergebnis werden die Merkmale A, B und C mit verschiedenen CD's auf eine Resist-Schicht übertragen (wobei die CD's annähernd dem Auflösungsgrenzwert des Belichtungswerkzeug entsprechen). Dies gilt sowohl für die achsengleiche als auch die außeraxiale Beleuchtung.
Das U.S.-Patent Nr. 5,242,770 lehrt eine Maske, die die Intensitätsgradienten isolierter und gepackter Kanten von Merkmalen anpasst, um Nachbarschaftseffekte zu verringern. Diese verbesserte Maske ist jedoch zur Verringerung von DOF-Differenzen nicht wirksam, die bei der außeraxialen Beleuchtung auftreten, und ist bei der Verringerung der Nachbarschaftseffekte nicht vollständig wirksam. Die in U.S.-Patent Nr. 5,242,770 offenbarte verbesserte Maske kann also nicht unmittelbar für einen lithografischen Prozess mit außeraxialer Beleuchtung eingesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung offenbart eine verbesserte Maskierungstechnik, indem sie die Nachbarschaftseffekte der außeraxialen Beleuchtung verringert, während der DOF-Bereich für isolierte Merkmale vergrößert wird. Die vorliegende Erfindung stellt dementsprechend die Breite der Streuränder und ihren Abstand von den isolierten Kanten ein, so dass sowohl die Nachbarschaftseffekte verringert werden als auch der Gesamt-DOF-Bereich für das Abbildungswerkzeug bei der außeraxialen Beleuchtung vergrößert wird.
6D und 6E zeigen die Streuränder der vorliegenden Erfindung. 6D zeigt Merkmal D, bei dem ein Streurand 213 neben allen isolierten Kanten angeordnet ist. 6E zeigt eine Gruppe dicht gepackter Merkmale mit ähnlich angeordneten Streurändern 214. In den Darstellungen entspricht 6D 6A und 6E entspricht 6C und 6B.
Die Streuränder der vorliegenden Erfindung sind durch zwei Parameter gekennzeichnet: ihre Breite und ihren Abstand von den isolierten Kanten der Merkmale. Es ist empirisch ermittelt worden, dass der Abstand der Streuränder die während der Musterübertragung auftretenden Nachbarschaftseffekte beeinflusst, während die Breite der Ränder den DOF-Bereich der isolierten Merkmale bei Verwendung außeraxialer Beleuchtung beeinflusst. Grundsätzlich wird das Problem des Nachbarschaftseffekts als kritischer eingestuft als die Bereitstellung eines vergrößerten DOF. Demzufolge wird zuerst der optimale Streurandabstand bestimmt. Nachdem der beste Abstand bestimmt worden ist, kann die Breite so eingestellt werden, dass der DOF-Bereich für isolierte Merkmale vergrößert wird.
Der optimale Abstand für Streuränder wird empirisch durch wiederholtes Belichten des in 6D dargestellten Musters ermittelt, wobei bei jeder Belichtung der Abstand des Streurandes geändert und die Breite des Randes konstant gehalten wird. Die Breite des verwendeten Streurandes beträgt 0,10 μm und die für Merkmal D verwendete CD beträgt 0,4 μm. Die Muster werden von einem ASM 550/60-Belichtungswerkzeug mit Schrittmotor auf einer 1,06 μm dicken OCG 895i-Fotoresist-Schicht belichtet.
Indem die obige Prozedur mit Abständen von 0,32, 0,36, 0,40, 0,44 und 0,48 μm sowohl für Quadrupol- als auch Ringbeleuchtung durchgeführt wird, wird bestimmt, dass der optimale Abstand der Streuränder 0,36 μm ist. Mit anderen Worten, ein 0,10 μm breiter Trennrand in einem Abstand von 0,36 μm stellt sicher, dass übertragene CD's von isolierten und gepackten Merkmalen im Wesentlichen gleich sind.
Die Einflüsse der Anordnung eines Streurandes im Abstand von 0,36 μm zu allen isolierten Kanten sind aus Tabelle 1 ersichtlich. Tabelle 1 enthält die CD-Messungen entwickelter Resist-Muster für das isolierte Merkmal A (6A), das dicht gepackte Merkmal C (6C) und das isoleirte Merkmal D (6D), bei dem Streuränder 213 im Abstand von 0,36 μm von den isolierten Kanten des Merkmals D angeordnet sind. Außerdem enthält die Tabelle 1 auch die CD-Messungen des teilweise isolierten Merkmals B (6B) und des teilweise isolierten Merkmals E (6E), bei dem ein Streurand 214 im Abstand von 0,36 μm von der isolierten Kante des Merkmals E angeordnet ist. Idealerweise sollten die CD's des Merkmals D und des teilweise isolierten Merkmals E annähernd gleich der CD des dicht gepackten Merkmals C sein.
TABELLE 1
Sämtliche CD-Messungen wurden an Stelle 210 in 6A, 6C und 6D vorgenommen. 7A zeigt einen vergrößerten Querschnitt an Stelle 210. Wie dargestellt erfolgt eine CD-Messung nahe an der Oberseite des Querschnitts, d. h. in einer Höhe von 90% der Gesamthöhe des Querschnitts, und eine weitere CD-Messung wird nahe dem Grund des Querschnitts vorgenommen, d. h. in einer Höhe von 10% der Gesamthöhe des Querschnitts. Es ist zu beachten, dass die untere CD-Messung kritischer zu bewerten ist als die obere. Die obere CD-Messung dient nur als Referenz für jedes vermessene Resist-Muster. Normalerweise muss ein gutes Resist-Muster an beiden Stellen, also oben und unten, messbar sein. Lässt sich keine obere CD-Messung gewinnen, ist das Resist-Muster entweder unscharf oder die aufgebrachte Belichtungsenergie war nicht angemessen.
Die Belichtungsenergien in Tabelle 1 werden so gewählt, dass eine CD-Messung möglichst nahe (d. h. innerhalb von 5%) 0,40 μm erhalten wird. Wie aus Tabelle 1 ersichtlich beträgt die erforderliche Energie, um einen CD-Messung von 0,385 μm für das dicht gepackte Merkmal C (das Referenzmerkmal) am Boden zu erhalten, 155 mJ. Für das isolierte Merkmal A sind jedoch 135 mJ erforderlich, um eine CD-Messung von 0,399 μm am Boden zu erhalten. Dies bedeutet eine Differenz von 12,9% zwischen der erforderlichen Energie für Merkmal A und C. In ähnlicher Weise sind für das teilweise isolierte Merkmal B 145 mJ erforderlich, um eine CD-Messung von 0,403 μm am Boden zu erhalten, was in einer Differenz von 6,5% der Energieanforderung zwischen Merkmal B und C resultiert. Dies bedeutet, dass dann wenn Merkmal A sowie Merkmale C und B im selben Maskenmuster liegen und mit einem einheitlichen Energieniveau belichtet werden, die CD's der Merkmale nicht übereinstimmend wären.
Andererseits sind die Energieanforderungen für Merkmale D und E mit Streurändern derjenigen von Merkmal C sehr viel näher. Wie aus Tabelle 1 zu ersehen ist, sind 150 m) erforderlich, um CD-Messungen von 0,379 und 0,390 μm am Boden für die Merkmale D bzw. E zu erhalten. Es zeigt sich, dass die Energieanforderungen für die Merkmale mit Streurändern im Abstand von 0,36 μm von isolierten Kanten nur um 3,2% von der Energieanforderung für die Referenzmerkmale abweichen, wenn die Qaudrupolbeleuchtung verwendet wird. Befinden sich also die Merkmale C, D und E im selben Maskenmuster, werden sie mit im Wesentlichen den gleichen CD-Messungen für die gleiche Energieeinstellung auf die Resist-Schicht übertragen. Eine CD-Gleichheit wird also im Wesentlichen erzielt.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird deshalb der optimale Abstand der Streuränder vorzugsweise auf 90% der CD (wenn die CD nahezu gleich ist dem Auflösungsgrenzwert eines Belichtungswerkzeugs mit außeraxialer Beleuchtung) eingestellt. Mit anderen Worten, für ein Belichtungswerkzeug mit einem Auflösungsgrenzwert von 0,40 μm beträgt der optimale Abstandsgrenzwert 0,36 μm; für ein Belichtungswerkzeug mit einem Auflösungsgrenzwert von 0,50 μm beträgt der optimale Abstandsgrenzwert 0,45 μm. Ähnliche empirische Bestimmungen zeigen, dass die gleichen obigen Ergebnisse auch für die Beleuchtung des Ringtyps gelten.
Nachdem der optimale Abstand bestimmt worden ist, wird die Breite gewählt. Auf diese Weise werden die Streuränder in erster Linie zur Verringerung der Nachbarschaftseffekte optimiert und in zweiter Linie zur Erzielung eines vergrößerten DOF-Bereichs. Die Breite des Streurandes hat einen starken Einfluss auf den DOF des Merkmals. Die optimale Breite der Streuränder wird auf ähnliche Weise bestimmt wie der optimale Abstand. So wird speziell das in 6D dargestellte Muster wiederholt belichtet, wobei die Breite des Streurandes bei jeder Belichtung geändert und der Abstand des Randes konstant gehalten wird. Der gewählte Abstand des Streurandes wird auf den oben bestimmten vorgegebene Wert eingestellt, d. h. auf 0,36 μm. Die für Merkmal D verwendete CD ist 0,4 μm. Die Muster werden von einem ASM 550/60-Belichtungswerkzeug mit Schrittmotor auf einer 1,06 μm dicken OCG 895i-Fotoresist-Schicht belichtet.
Sowohl für die Quadrupol- als auch die Ringbeleuchtungsmethode werden Breiten der Streuränder von 0,08; 0,10; 0,15 und 0,20 μm getestet. Streuränder, die breiter als 0,20 μm sind, können auflösbar werden, wenn ein Belichtungswerkzeug mit einem Auflösungsgrenzwert von 0,40 μm verwendet wird. Somit werden also keine Streuränder breiter als 0,20 μm getestet.
TABELLE 2
Tabelle 2 zeigt die gemessenen CD's (bei verschiedenen Defokussierungseinstellungen) für die Merkmale A, C und D bei Breiten der Streuränder zwischen 0,08 und 0,20 μm. Die Defokussierungseinstellung gibt die tatsächliche Richtung und die Strecke an, um die der Brennpunkt gegenüber dem idealen Brennpunkt versetzt ist. Eine Defokussierungseinstellung von +0,50 μm z. B. bedeutet, dass der Brennpunkt um 0,50 μm gegenüber dem idealen Mittelpunkt des Brennpunkts versetzt ist. Das Vorzeichen "+" gibt an, dass der Brennpunkt in Richtung der Resist-Schicht versetzt worden ist. Das Vorzeichen "–" bedeutet den Versatz des Brennpunktes in der entgegengesetzten Richtung. Durch Voreinstellung des Brennpunktes auf diese kontrollierte Weise während der Belichtung können die resultierenden CD's hin sichtlich der Wirksamkeit des DOF bewertet werden. Dies ist ein typisches Verfahren der Branche zur Bewertung der DOF-Wirksamkeit des Belichtungswerkzeugs.
Die CD's werden an der gleichen Stelle wie in Zusammenhang mit 7A beschrieben gemessen. Das Kriterium für eine zulässige CD am Grund ist ±10% der Ziel-CD. Die obere CD ist vorzugsweise mindestens größer als ein Drittel der Ziel-CD. Es werden nur die CD-Messungen angegeben, die innerhalb des zulässigen Bereichs liegen. So lag beispielsweise die CD-Messung von Merkmal C bei einer Defokussierung von –1,50 μm nicht im zulässigen Bereich, so dass keine CD-Messung angegeben wurde. Für den DOF-Bereich wird angenommen, dass er alle Defokussierungseinstellungen, die zulässige Messergebnisse erbracht haben, enthält. Beispielsweise erstreckt sich der DOF-Bereich für das isolierte Merkmal A von –1,00 bis +0,50 μm, beträgt also 1,50 μm. Der DOF für das dichte Merkmal C erstreckt sich jedoch von –2,50 bis +2,00, d. h. über einen Bereich von 4,5 μm.
Ein Vergleich der DOF-Bereiche des isolierten Merkmals A und des dicht gepackten Merkmals C zeigt, wie die außeraxiale Beleuchtung den DOF-Bereich für dicht gepackte Merkmale vergrößert, jedoch für isolierte Merkmale keinen vergrößerten DOF bietet. Es zeigt sich, dass der DOF-Bereich für gepackte Merkmale (4,5 μm) mehr als das Doppelte des DOF-Bereichs für das isolierte Merkmal (1,5 μm) beträgt.
Tabelle 2 zeigt auch, dass eine Änderung der Breite des Streurandes für das Merkmal D seinen DOF-Bereich beeinflusst. Wie aus Tabelle 2 ersichtlich ist, ergeben Streuränder von 0,08 μm und 0,10 μm DOF-Bereiche, die gleich sind dem DOF-Bereich für das isolierte Merkmal (Merkmal A), d. h. 1,50 μm. Merkmal D mit einer Streurandbreite von 0,15 μm hat jedoch einen geringfügig größeren DOF-Bereich, d. h. 2,00 μm. Der Streurand mit einer Breite von 0,20 μm ergibt die größte Verbesserung des DOF-Bereichs für Merkmal D. Er liegt zwischen –1,50 und +1,00 μm (ein DOF-Bereich von 2,50 μm); dies stellt eine DOF-Vergrößerung um 1 μm im Vergleich zum isolierten Merkmal A dar. Eine DOF-Vergrößerung um 1 μm kann das Verarbeitungsfenster erheblich erweitern.
Aus den obigen ermittelten Werten ergibt sich also, dass bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der optimale Abstand eines Streurandes von einer Merkmalkante 90% der CD der Schaltungsauslegung entspricht, wobei die Bereite ca. 0,20 μm beträgt.
Es zeigt sich, dass die Anordnung des Streurandes skalierbar ist, wobei die jeweilige Schaltungsauslegung von den zugehörigen CD's abhängt, wodurch die Implementierung der Maskierungstechnik mit Streurändern gemäß der vorliegenden Erfindung problemlos ist.
So beträgt beispielsweise der Abstand für eine Schaltungsauslegung mit einer CD von 0,40 μm 0,36 μm, während der optimale Abstand für eine Schaltungsauslegung mit einer CD von 0,50 μm 0,45 μm beträgt.
Es sei darauf hingewiesen, dass ein Abstand gleich 90% der CD und eine Breite von 0,20 μm für die außeraxiale Beleuchtung optimal ist. Im Gegensatz dazu werden in U.S.-Patent Nr. 5,242,770 ein Abstand gleich dem 1,1-fachen der CD-Messung und eine Breite gleich 1/5 der CD-Messung vorgeschrieben.
Tabelle 3 enthält CD-Messungen bei verschiedenen Defokussierungseinstellungen für: 1) Merkmal D mit Abstand und Breite des Streurandes gemäß der vorliegenden Erfindung (Breite = 0,20 μm und Abstand = 0,36 μm); und 2) Merkmal D mit Abstand und Breite des Streurandes gemäß U.S.-Patent Nr. 5,242,770 (Breite = 0,08 μm und Abstand = 0,44 μm). Es wird mit Quadrupolbeleuchtung bei den gleichen Prozessbedingungen wie oben in Zusammenhang mit Tabelle 2 gearbeitet.
TABELLE 3
Tabelle 3 zeigt, dass der DOF-Bereich für Merkmal D mit dem Abstand und der Breite des Streurandes gemäß der Empfehlung von U.S.-Patent Nr. 5,242,770 nur 1,5 μm (–1,0 μm bis 0,50 μm) beträgt. Dies ist der gleiche DOF-Bereich wie für das isolierte Merkmal A. Es ist eindeutig, dass die Streuränder gemäß U.S.-Patent Nr. 5,242,770 den DOF-Bereich eines Merkmals bei der außeraxialen Beleuchtung in keiner Weise beeinflussen.
Im Gegensatz dazu beträgt der DOF-Bereich für Merkmal D mit Streurändern, die Abstand und Breite gemäß der vorliegenden Erfindung aufweisen, 2,50 μm (–1,50 μm bis 1,00 μm) – eine Vergrößerung von 1 μm des DOF-Bereichs gegenüber dem Fall mit isoliertem Merkmal und dem Fall, in dem Abstand und Breite gemäß den in U.S.-Patent Nr. 5,242,770 offenbarten Kriterien eingestellt worden sind.
Die vorliegende Erfindung stellt also ein Maskierungsverfahren für die Übertragung isolierter und gepackter Merkmale bei außeraxialer Beleuchtung bereit, das 1) die Nachbarschaftseffekte verringert und 2) den "nutzbaren" Auflösungsgrenzwert des Belichtungswerkzeugs verringert, indem der DOF-Bereich für isolierte Merkmale so vergrößert wird, dass er dem DOF-Bereich für gepackte Merkmale näherungsweise entspricht. Die Maskierungstechnik sieht nicht auflösbare Linien neben isolierten Kanten vor. Die Linien haben einen Abstand, der die Verringerung der Nachbarschaftseffekte sicherstellt, und eine Breite, die den DOF für isolierte Merkmale vergrößert.
Anpassung des DOF und der Intensität bei unterschiedlich dimensionierten Kontakten
Ein weiteres Phänomen, das bei außeraxialer Beleuchtung zu beobachten ist, ist die Abhängigkeit des DOF von der Kontaktgröße, wenn die Kontaktgrößen dem Auflösungsgrenzwert des Belichtungswerkzeugs nahezu gleich sind.
Bei der außeraxialen und der achsengleichen Beleuchtung lässt sich feststellen, dass das Intensitätsniveau für kleinere Kontakte häufig aufgrund von Brechungseffekten begrenzt ist. Als Ergebnis ist bei gleicher Einstellung der Belichtungsenergie das auf der Resist-Schicht des größeren Kontaktes gemessene Energieintensitätsniveau viel höher als das auf der Resist-Schicht des kleineren Kontaktes gemessene Energieintensitätsniveau. Das bedeutet, das die Nenn-Belichtungsenergieeinstellung für den größeren Kontakt verschieden von der Nenn-Belichtungsenergieeinstellung für den kleineren Kontakt ist. Folglich werden bei einer Maske mit sowohl kleinen als auch großen Kontakten die einen optimal und die anderen nicht optimal übertragen.
Zur Überwindung dieses Problems stellt das U.S.-Patent Nr. 5,256,505 eine Maskierungstechnik bereit, bei der das Intensitätsniveau des größeren Kontaktes "gedämpft" wird, indem nicht auflösbare Linie entgegengesetzter Lichtdurchlässigkeit im größeren Kontaktmerkmal hinzugefügt werden. Als Ergebnis wird die Nenn-Energieanforderung des größeren Kontaktes gleich der Energieanforderung für den kleineren Kontakt. Diese Lösung kann sowohl bei außeraxialer als auch achsengleicher Beleuchtung funktionieren. Bei außeraxialer Beleuchtung ist jedoch festgestellt worden, dass höhere Spitzenintensitätsniveaus bessere DOF-Bereiche ergeben. Folglich schränkt eine Dämpfung der Intensitätsniveaus (wie in U.S.-Patent Nr. 5,256,505 vorgesehen) die potentielle Steigerung der DOF-Vorteile ein, die die außeraxiale Beleuchtung bietet. Die vorliegende Erfindung bietet eine Lösung an, mit der die Intensitätsniveaus für kleinere Kontakte erhöht werden können. Auf diese Weise werden bei der außeraxialen Beleuchtung optimale DOF-Bereiche erzielt.
8 zeigt drei typische Kontakte: einen quadratischen Kontakt A, einen rechteckigen Kontakt B und einen großen Kontakt C. Die Seiten des Kontakts A entsprechen etwa der CD der Schaltungsausiegung. Analog ist die Breite von Kontakt B etwa gleich der kritischen Abmessung der Schaltung.
8 zeigt außerdem Kontakte D und E, die jeweils mit einem Anti-Streurand gemäß der vorliegenden Erfindung versehen sind. Der Anti-Streurand hat dieselbe Lichtdurchlässigkeit wie der Kontakt, d. h. beide gestatten den Lichtdurchgang während der Belichtung. Der Anti-Streurand hat die Aufgabe, das Intensitätsniveau des kleineren Kontaktes so zu erhöhen, dass es dem des größeren Kontaktes entspricht. Als Ergebnis hat das Merkmal D im Wesentlichen die gleichen Energieanforderungen wie das Merkmal B. Analog hat das Merkmal E im Wesentlichen die gleichen Energieanforderungen wie das Merkmal C. Wie im Fall der Streuränder der vorliegenden Erfindung sind die Anti-Streuränder mit nicht auflösbaren Breiten ausgeführt.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Anti-Streuränder zwar den Effekt der Erhöhung der Intensitätsniveaus der Kontakte bei Quadrupolbeleuchtung haben, jedoch die Intensitätsniveaus nur minimal beeinflussen, wenn sie bei achsengleicher oder Ringbeleuchtung verwendet werden. Die durch die Anti-Streuränder der vorliegenden Erfindung gegebene Verbesserung ist als bei Quadrupolbeleuchtung am stärksten ausgeprägt.
Die Bestimmung der optimalen Breite und des optimalen Abstands der Anti-Streuränder der vorliegenden Erfindung erfolgt in ähnlicher Weise empirisch wie oben beschrieben. Der optimale Abstand für einen Anti-Streurand gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt 0,36 μm und die optimale Breite liegt zwischen 0,15 und 0,10 μm.
Tabelle 4 enthält die CD-Messungen und die zugehörigen Nenn-Energieanforderungen für den quadratischen Kontakt A, den rechteckigen Kontakt B und den quadratischen Kontakt C mit Anti-Streurand 215, der eine Breite von 0,15 μm und einen Abstand von 0,36 μm aufweist. Die Belichtungsenergie ist so gewählt worden, dass CD's innerhalb 5% der 0,40 μm erzielbar sind.
TABELLE 4
Die oberen und unteren CD-Messungen werden wie in 7B dargestellt vorgenommen.
Es ist zu beachten, dass die Kontaktmaskenmuster "Graben"- oder "Loch"-Querschnitte in der Resist-Schicht bilden wie in 7B dargestellt. Die CD im Grund wird deshalb kritischer als die obere CD, da die untere CD die Größe der Kontaktöffnung bestimmt. Die oberen CD's dienen zur Angabe der Qualität der Kontaktquerschnitte. Wie in 7B dargestellt wird die obere CD in etwa 90% der Gesamthöhe des Querschnitts und die untere CD in etwa 10% der Gesamthöhe des Querschnitts gemessen.
Tabelle 4 zeigt, dass die Energieanforderung für den quadratischen Kontakt (Merkmal A) 240 m) beträgt, um eine obere CD von 0,537 und eine untere CD von 0,386 μm zu erhalten. Im Gegensatz dazu erfordert der rechteckige Kontakt (Merkmal B) 160 m) um eine obere CD gleich 0,521 μm und eine untere CD von 0,402 μm zu erhalten, was einer 50%-igen Differenz der Energieanforderungen des quadratischen Kontaktes ohne Streurand (Merkmal A) und des rechteckigen Kontaktes (Merkmal B) entspricht. Die Energieanforderung für den quadratischen Kontakt D mit Anti-Streurändern 215 beträgt jedoch 170 m), um eine obere CD-Messung von 0,507 μm und eine untere CD-Messung von 0,382 μm zu erhalten. Dies entspricht einer Energiedifferenz von nur 6,2% zwischen dem rechteckigen Kontakt und einem quadratischen Kontakt mit Anti-Streurand. Dies weist darauf hin, dass ähnliche CD's mit einer Maske erhalten werden können, die sowohl Merkmal D als auch B enthält.
Wird bei einem fotolithografischen Prozess mit einer die Intensität eines Kontaktes erhöhenden Beleuchtungstechnik gearbeitet, vergrößert sich auch der DOF desselben. Dies ist in Tabelle 5 dargestellt. Tabelle 5 vergleicht die DOF-Bereiche eines quadratischen Kontaktes A ohne Streurand, eines rechteckigen Kontaktes B und eines quadratischen Kontaktes D mit Anti-Streurand, der einen Abstand von 0,36 μm und eine Breite von 0,15 μm hat. Die Belichtungsenergien sind so gewählt, dass die CD-Messungen innerhalb on 5% von 0,40 μm liegen.
TABELLE 5
Tabelle 5 zeigt, dass der DOF-Bereich für den quadratischen Kontakt A 0,30 μm beträgt (0,0 μm bis –0,30 μm). Deshalb erfordert der Kontakt A eine viel höhere Belichtungsenergie (240 mJ), um einen so kurzen DOF-Bereich auszugleichen. Wird der Kontakt A mit der gleichen Belichtungsenergie entwickelt wie der Kontakt B (160 mJ), wird der Kontakt A nicht voll entwickelt. Im Gegensatz dazu beträgt der DOF-Bereich des rechteckigen Kontaktes B 1,30 μm (0,30 μm bis –1,00 μm), ist also erheblich länger als der des quadratischen Kontaktes. Der DOF-Bereich des quadratischen Kontaktes D mit Anti-Streurand 215 (mit etwa der gleichen Belichtungsenergie wie bei Kontakt B) beträgt 1,10 μm (0,30 μm bis –0,80 μm), ist also geringfügig kür zer als der des rechteckigen Kontaktes. Es ist festrustellen, dass sich der quadratische Kontakt mit Streurand bei der Entwicklung sehr viel ähnlicher wie der rechteckige Kontakt verhält als der quadratische Kontakt ohne Streurand.
Dementsprechend werden bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Anti-Streuränder in einem Abstand gleich 90% der Auslegungs-CD der Schaltung zu den Kontaktöffnungen angeordnet. Die Breite des Streurandes entspricht 30% bis 50% der CD. Bei einer Schaltungsauslegung mit einer CD von z. B. gleich 0,40 μm ist die Breite des Streurandes ca. gleich 0,15 μm und der Abstand beträgt 0,36 μm.
Es ist zu beachten, dass durch Hinzufügen von Anti-Streurändern zu Masken bei Verwendung achsengleicher oder Ringbeleuchtung nicht die gleichen Ergebnisse erzielt werden. Die Anti-Streuränder gemäß der vorliegenden Erfindung verstärken die Intensitätsniveaus speziell nur dann erheblich, wenn sie bei Quadrupolbeleuchtung angewendet werden. Es ist außerdem zu beachten, dass die Anti-Streuränder ähnlich wie die Streuränder der vorliegenden Erfindung entsprechend einer bestimmten Regel der Auslegungs-CD skalierbar sind. Das bedeutet, das die computergestützte (computer aided design – CAD)-Erzeugung von Schaltungsauslegungen auf einfache Weise modifiziert werden kann, so dass sie einen Algorithmus zum Hinzufügen von Streu- und Anti-Streurändern zur Auslegung enthält.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Zusammenhang mit bestimmten Ausführungsformen beschrieben worden ist, versteht es sich, dass die Erfindung auf vielfältige andere Arten implementiert werden kann. So ist das Konzept der vorliegenden Erfindung beispielsweise nicht streng auf Halbleiterprozesse beschränkt, sondern kann auf jeden lithografischen Prozess angewendet werden. Folglich versteht es sich, dass die dargestellten und anhand von Darstellungen beschriebenen Ausführungsformen in keiner Weise als einschränkend zu sehen sind. Der Bezug auf Einzelheiten dieser Ausführungsformen ist nicht als Einschränkung für den Gültigkeitsbereich der Ansprüche zu verstehen, die ihrerseits nur diejenigen Merkmale benennen, die für die Erfindung wesentlich sind.
Die vorliegende Erfindung bietet also eine einfache Lösung zur Vergrößerung des DOF-Bereichs von Belichtungswerkzeugen bei außeraxialer Beleuchtung.

Claims

Maske (206) zur Verwendung in einer Vorrichtung zur optischen Übertragung eines lithografischen Musters entsprechend einer integrierten Schaltung von der Maske (206) auf ein Halbleiterträgermaterial, wobei das Muster einen ersten Merkmaltyp mit mindestens einer Kante (211), die von anderen Kanten des Muster relativ isoliert ist, und einen zweiten Merkmaltyp enthält, bei dem sich alle Kanten (212) in relativ unmittelbarer Nähe zu den anderen Kanten des Musters befinden, wobei die Vorrichtung außeraxiale Beleuchtung verwendet, die außeraxiale Beleuchtung bewirkt, dass der Scharfeinstellbereich des zweiten Merkmaltyps größer ist als der Scharfeinstellbereich des ersten Merkmaltyps, wobei die Maske Folgendes aufweist: eine Vielzahl zusätzlicher Linien (213, 214), wobei jede dieser zusätzlichen Linien einem vorgegebenen Abstand von den isolierten Kanten (211) entspricht und auf der Maske in einem vorgegebenen Abstand von den isolierten Kanten (211) angeordnet ist, wobei die Breite der zusätzlichen Linien (213, 214) so gewählt wird, dass der Scharteinstellbereich des ersten Merkmaltyps vergrößert wird, so dass er sich dem Scharfeinstellbereich des zweiten Merkmaltyps annähert.
Maske (206) nach Anspruch 1, bei der die Vielzahl der zusätzlichen Linien (213, 214) hinreichend schmal ist, damit sie nicht auf das Trägermaterial übertragen werden.
Maske (206) nach Anspruch 2, bei der der erste und zweite Merkmaltyp eine bestimmte Mindestabmessung hat und die Breite dieser zusätzlichen Linien (213, 214) etwa 30%–50% dieser bestimmten Mindestabmessung entspricht.
Maske (206) nach Anspruch 3, bei der der vorgegebene Abstand etwa 90% der bestimmten Mindestabmessung beträgt.
Maske (206) nach Anspruch 4, bei der die außeraxiale Beleuchtung eine Beleuchtung des Quadrupoltyps ist.
Maske (206) nach Anspruch 4, bei der die außeraxiale Beleuchtung eine Beleuchtung des Ringtyps ist.
Verfahren zur Optimierung einer Maske (206) für eine lithografische Vorrichtung, die außeraxiale Beleuchtung zur Übertragung eines einer integrierten Schaltung entsprechenden Musters von der Maske (206) auf ein Halbleiterträgermaterial verwendet, bei dem die Maske (206) für die außeraxiale Beleuchtung verwendende lithografische Vorrichtung zusätzliche Linien (213, 214) neben den isolierten Kanten (211) der isolierten Merkmale enthält, um den Näherungseffekt zwischen den isolierten Merkmalen und dicht gepackten Merkmalen auf der Maske (206) zu verringern, wobei das Verfahren die Maske (206) auf eine solche Weise optimiert, dass Unterschiede der Scharfeinstellbereiche und die Näherungseffekte zwischen den isolierten und den dicht gepackten Merkmalen verringert werden, und das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Anordnen zusätzlicher Linien (213, 214) auf eine solche Weise im Abstand zu den isolierten Kanten (211), dass die Kantengradienten der isolierten Kanten (211) im Wesentlichen auf die Kantengradienten der dicht gepackten Merkmale abgestimmt sind; danach Einregeln der Breite der zusätzlichen Linien (213, 214) auf eine solche Weise, dass die Breite bewirkt, dass sich der Scharfeinstellbereich der isolierten Merkmale dem Scharfeinstellbereich der dicht gepackten Merkmale annähert.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Breite hinreichend schmal ist, so dass keine Übertragung auf das Trägermaterial erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die isolierten und die dicht gepackten Merkmale eine bestimmte Mindestabmessung haben und die Breite der zusätzlichen Linien (213, 214) etwa 30–50% der bestimmten Mindestabmessung entspricht.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der vorgegebene Abstand etwa 90% der bestimmten Mindestabmessung entspricht.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die außeraxiale Beleuchtung eine Beleuchtung des Quadrupoltyps ist.
Verfahren nach Anspruch 10, bei der die außeraxiale Beleuchtung eine Beleuchtung des Ringtyps ist.
Maske (206) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das Muster des Weiteren mindestens einen dritten Merkmaltyp (8, D) und einen vierten Merkmaltyp (8, B) enthält, wobei die Merkmale des dritten und vierten Typs jeweils einen zugehörigen Scharfeinstellbereich haben und der Scharfeinstellbereich des vierten Merkmaltyps größer ist als der Scharfeinstellbereich des dritten Merkmaltyps, die Maske (206) ein zusätzliches Merkmal (215, 216) neben dem dritten Merkmaltyp und diesen umgebend aufweist (8, D), das zusätzliche Merkmal (215, 216) in einem vorgegebenen Abstand zu allen Kanten der Merkmale des dritten Typs (8, D) angeordnet ist und die gleiche Transparenz wie der dritte Merkmaltyp hat, die Breite des zusätzlichen Merkmals (215, 216) so gewählt ist, dass der Scharfeinstellbereich mindestens eines Merkmals in dem Umfang erhöht wird, dass er sich dem Scharfeinstellbereich des vierten Merkmaltyps annähert.
Maske (206) nach Anspruch 13, bei der die Breite der zusätzlichen Merkmale (215, 216) hinreichend schmal ist, damit sie nicht in das Trägermaterial übertragen werden.
Maske (206) nach Anspruch 14, bei der die Breite der zusätzlichen Merkmale (215, 216) etwa gleich ist einem Drittel des Auflösungsgrenzwertes der Vorrichtung bei achsengleicher Beleuchtung.
Maske (206) nach Anspruch 14, bei der der dritte Merkmaltyp eine bestimmte Mindestabmessung hat und der vorgegebene Abstand etwa gleich ist 90% dieser Mindestabmessung.
Maske (206) nach Anspruch 15, bei der der dritte und vierte Merkmaltyp eine bestimmte Mindestabmessung haben und der vorgegebene Abstand etwa 90% der Mindestabmessung entspricht.
Maske (206) nach Anspruch 17, bei der der vierte Merkmaltyp relativ größer ist als der dritte Merkmaltyp.
Maske (206) nach Anspruch 18, bei der der vierte Merkmaltyp (8, B) ein längliches Kontaktmerkmal und der dritte Merkmaltyp ein quadratisches Kontaktmerkmal (8, A) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, bei dem das Muster einen dritten Merkmaltyp (8, A) und einen vierten Merkmaltyp (8, B) enthält, wobei der erste und zweite Merkmaltyp jeweils eine zugehörige Intensitätsstufe und einen zugehörigen Scharfeinstellbereich haben, und bei dem die Intensitätsstufe und der Scharfeinstellbereich des vierten Merkmaltyps größer sind als die Intensitätsstufe und der Scharfeinstellbereich des dritten Merkmaltyps, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Bereitstellen eines zusätzlichen Merkmals (215, 216) auf der Maske (206), wobei das zusätzliche Merkmal (215, 216) neben dem dritten Merkmaltyp und diesen umgebend angeordnet ist und die gleiche Transparenz hat wie der dritte und vierte Merkmaltyp; Anordnen des zusätzlichen Merkmals (215, 216) im Abstand zum dritten Merkmaltyp, so dass dieser Abstand bewirkt, dass die Intensitätsstufe des dritten Merkmalstyps im Wesentlichen auf die Intensitätsstufe des vierten Merkmaltyps abgestimmt ist; und danach Einregeln der Breite des zusätzlichen Merkmals (215, 216) auf eine solche Weise, dass die Breite bewirkt, dass sich der Scharfeinstellbereich des dritten Merkmals dem Scharfeinstellbereich des vierten Merkmals annähert.
Verfahren nach Anspruch 20, bei dem die Breite des zusätzlichen Merkmals (215, 216) hinreichend schmal ist, so dass es nicht auf das Trägermaterial übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 21, bei dem die Breite etwa gleich ist einem Drittel des Auflösungsgrenzwertes der Vorrichtung bei achsengleicher Beleuchtung
Verfahren nach Anspruch 22, bei dem der dritte und vierte Merkmaltyp eine bestimmte Mindestabmessung haben und der vorgegebene Abstand etwa gleich ist 90% dieser Mindestabmessung.
Verfahren nach Anspruch 23, bei dem der vierte Merkmaltyp größer ist als der dritte Merkmaltyp.
Verfahren nach Anspruch 24, bei dem der vierte Merkmaltyp ein längliches Kontaktmerkmal (8, B) und der dritte Merkmaltyp ein quadratisches Kontaktmerkmal (8, A) ist.
Verwendung einer Maske nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und 13 bis 19 bei der Herstellung eines Geräts durch einen lithografischen Projektionsprozess.