NL1028960C2 - Werkwijze voor het dynamisch aanpassen van de dosis in een lithografisch projectieapparaat en projectieapparaat. - Google Patents

Description

Werkwiize voor het dynamisch aanpassen van de dosis in een lithografisch proiectieap-paraat en proiectieapparaat

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het dyna-5 misch aanpassen van de dosis in een lithografisch projectieapparaat, in het bijzonder bij het belichten van een halfgeleiderwafer, om een schakelingspatroon op de halfgelei-derwafer te verkrijgen. De uitvinding heeft bovendien betrekking op een projectieapparaat.

Bij het vervaardigen van geïntegreerde schakelingen worden gewoonlijk op 10 halfgeleiderwafers lagen met verschillende elektrische eigenschappen voorziene aangebracht. De elektrische lagen worden telkens lithografisch gestructureerd. Een lithografische structureringsschap kan eruit bestaan, dat een fotogevoelige resist op de voorzijde van de halfgeleiderwafer wordt aangebracht, dat deze met een gewenste structuur voor het betreffende vlak te belichten en te ontwikkelen, alsook aansluitend het derhalve 15 ontstane resistmasker in de onderliggende laag in een etsstap over te brengen.

In het kader van de zich steeds verkleinende structuren bij het vervaardigen van geïntegreerde schakelingen groeien ook de eisen voor het onderscheidend vermogen bij de lithografische projectie. Het is te verwachten, dat de tegenwoordig overheersende optische lithografie in de toekomst door andere technieken vervangen wordt. Bij de 20 optische lithografie worden momenteel golflengtes van 193 nm of 157 nm gebruikt, wat de structuurresolutie bij de lithografie tot ongeveer 60 tot 100 nm limiteert. De begrenzing van de structuurresolutie hangt ermee samen, dat de limiet van de nog net af te beelden kleinste structuur proportioneel met de golflengte van het licht is. Bovendien wordt de kwaliteit van de afbeelding ook in toenemende mate door kleine procesven-25 sters beperkt. Zo is bijvoorbeeld het toelaatbare scherptedieptebereik eveneens proportioneel met de golflengte van het licht.

Om in de optische lithografie het procesvenster te verhogen, worden in de laatste jaren nieuwe concepten ontwikkeld, zoals bijvoorbeeld fasemaskers of projectieappa-raten met schuine belichting. Bovendien maken bepaalde maatregelen bij het ontwerp 30 van de schakeling, zoals bijvoorbeeld de zogenoemde OPC-correctie (Optical Proximity Correction), een verdere verbetering van de procesvensters mogelijk. In het bijzonder wordt met een dubbelbelichting, waarbij door middel van en alternerend fase-masker het kritische schakelingsvlak belicht wordt en daaropvolgend met behulp van 10289 60 2 een trim-masker in een tweede belichtingsstap eventueel optredende faseconflicten verholpen worden, een hoge structuurresolutie bij gelijktijdig verbeterde procesvensters bereikt. Het is echter te voorzien dat de optische lithografie, tenminste voor zeer kritische schakelingsvlakken, in de volgende of daaropvolgende generatie van vervaar-5 dingsprocessen voor geïntegreerde schakelingen tegen een grens aan zal lopen.

In het verleden werden daarom nieuwe lithografische apparaten bediscussieerd, die zowel een verbeterde structuurresolutie alsook een grotere scherptediepte hebben. Naast de röntgenlithografie moet hier met name de elektronenstraal- of ionenstraalli-thografie genoemd worden. Elektronen- respectievelijk ionenstralen kunnen met behulp 10 van elektrische en/of magnetische velden gefocusseerd en afgebogen worden. Zij zijn daarom zowel geschikt voor het direct schrijven op een elektronenstraal gevoelige re-sistlaag, alsook voor het gebruik in een belichtingsapparaat, welke een projectieoptiek omvat. Bij direct schrijven door middel van een deeltjesstraal (contactlithografie of proximity-lithografie) kan daarbij van ervaringen uitgegaan worden, die reeds bij het 15 vervaardigen van maskers ontwikkeld werden. Belichtingsapparaten die met een straal geladen deeltjes een projectielithografie of proximity-lithografie uitvoeren, omvatten in het bijzonder bij structuurresoluties kleiner dan 100 nm een zeer goede afbeeldings-kwaliteit en een zeer hoog procesvenster.

Met de steeds stijgende integratiedichtheden van geïntegreerde schakelingen 20 groeien de eisen voor de maathoudendheid en voor de laagnauwkeurigheid van een op het halfgeleidersubstraat te projecteren structuur. In het bijzonder wanneer schake-lingslagen met kleinste structuurresoluties overgedragen worden, moet altijd rekening gehouden worden met strikte tolerantiegrenzen met betrekking op het richten en de maathoudendheid van de actueel op het substraat te projecteren structuur, om de functi-25 oneringsgeschiktheid van de schakeling te waarborgen.

Patronen met lijnen en tussenopeningen met een hoge dichtheid, zoals deze bijvoorbeeld op het gebied van het vervaardigen van dynamische geheugens met facultatieve toegang (DRAM) gebouwd worden, omvatten bijvoorbeeld op het gebied van de eerste schakelingsvlakken structuurelementen, die als kleinste afmeting een lijn-30 breedte van 110, 90 of 70 nm omvatten. De boven deze laag gevormde structuren omvatten gewoonlijk een grotere structuurresolutie, zodat deze gerelaxeerde eisen voor het resolutievermogen van het projectieapparaat geven. Er zijn vanzelfsprekend ook scha- 1 Q2Ö9 o0 3 kelingsontwerpen bekend, waarbij de kritische schakelingslagen zich in een hogere laag bevinden.

Voor de lithografische projectiestap van een patroon met lijnen en tussenopenin-gen met een hoge dichtheid voor het vervaardigen van DRAM wordt gewoonlijk voor 5 de eerste schakelingslaag met structuurelementen met kleinste afmetingen een wafer-scanner gebruikt, die in vergelijking met een waferstepper een hoger onderscheidend vermogen heeft. Bij een waferscanner vindt de belichting van de fotogevoelige resist aan de hand van een belichting plaats. De halfgeleiderwafer wordt in het algemeen op een substraathouder gelegd en voor de belichting in een overeenkomstige positie ge-10 bracht. Dan wordt het op een masker geplaatste schakelingspatroon achtereenvolgens in enkele belichtingsvelden op de fotogevoelige resist overgedragen. Daarbij wordt gedurende de belichting van een belichtingsveld de substraathouder en de belichtingsgleuf definiërende blindering tegengesteld verschoven. Gewoonlijk bedraagt de grootte van een belichtingsveld ongeveer 26 mm x 35 mm. De belichting van de afzonderlijke be-15 lichtingsvelden wordt gewoonlijk zo uitgevoerd, dat de bovenzijde van de halfgeleiderwafer in een masker van belichtingsvelden in de vonn van een matrix of een rooster onderverdeeld wordt, en met de waferscanner resp. de waferstepper achtereenvolgens overeenkomstig een belichtingsvolgorde belicht wordt.

Bij moderne technologieën, zoals bijvoorbeeld bij het vervaardigen van DRAM, 20 wordt de bij de projectie van structuurelementen noodzakelijke nauwkeurigheid op grond van de kleiner wordende resoluties steeds verder verlaagd. Tegenwoordige en toekomstige proceslijnen zijn bijgevolg gevoelig voor schommelingen in de maathou-dendheid in de lithografie. De uitwerking hiervan is natuurlijk het duidelijkst bij de kleinste afmeting, die ook als "critical dimensions" of CD aangeduid worden. In het 25 bijzonder blijken resist-laksystemen, die bij vooruitstrevende belichtingsinrichtingen met 193 nm of 157 run belichtingsgolflengte werken, zeer gevoelig te zijn met betrekking tot projectievoorwaarden.

Het is zodoende een opgave van de uitvinding, om een werkwijze te verschaffen, die een verbeterde gelijkvormigheid van de kleinste afmetingen bij de lithografische 30 projectie omvat, respectievelijk een projectieapparaat te verschaffen, die een verbeterde gelijkvormigheid bereikt.

Deze opgave wordt volgens de uitvinding bereikt door een werkwijze voor het dynamisch aanpassen van de dosis in een lithografisch projectieapparaat, in het bijzon- i0?8960 4 der bij de belichting van een halfgeleiderwafer, om een schakelingspatroon op de halfgeleider te verkrijgen, welke de volgende stappen omvat: verschaffen van een halfgeleiderwafer; verschaffen van een schakelingspatroon omvattende structuurelementen met 5 kleinste afmetingen; verschaffen van een projectieapparaat; aanbrengen van een resistlaag op een voorzijde van de halfgeleiderwafer; opdelen van de voorzijde van de halfgeleiderwafer in een meervoudige inrichting van belichtingsvelden; 10 - toewijzen van een belichtingsvolgorde aan de meervoudige inrichting van belich tingsvelden; bepalen van telkens een eerste tijdstip voor elk belichtingsveld, waarbij de belichting van alle belichtingsvelden telkens op het eerste tijdstip uitgevoerd wordt; bepalen van een tweede tijdstip, waarbij een de resistlaag stabiliserende procestap 15 uitgevoerd wordt; toe wij zen van telkens een belichtingsdosis voor elk belichtingsveld, waarbij elke belichtingsdosis aan de hand van het tijdsverschil tussen het tweede tijdstip en het telkens eerste tijdstip bepaald wordt; achtereenvolgens projecteren van het schakelingspatroon op de resistlaag in de 20 belichtingsvelden overeenkomstig de belichtingsvolgorde van de telkens eerste tijdstippen; en uitvoeren van de de resistlaag stabiliserende processtap op het tweede tijdstip.

Een grondgedachte van de uitvinding bestaat eruit om de variaties van de kleinste 25 afmetingen van structuurelementen tussen de eerste en laatste belichte chip op een wafer te compenseren, doordat de variaties in het tijdsverschil tussen het tweede tijdstip en het telkens eerste tijdstip bepaald wordt. Daardoor laat zich tussen de belichting en een de resistlaag stabiliserende processtap de variatie van de standtijd door een dynamische regeling van de belichtingsdosis compenseren. Overeenkomstige variaties van de klein-30 ste afmetingen van structuurelementen werden in bestaande werkwijzen niet gecorrigeerd, maar als aandeel in het foutbudget van de kleinste structuurafmetingen geaccepteerd. De uitvinding is in het bijzonder geschikt voor inzet bij nieuwe laksystemen (bijvoorbeeld voor een belichtingsgolflengte van 157 nm), die zich onder omstandighe- 1028960 5 den duidelijk gevoeliger voor standtijden blijken dan traditioneel in het UV-gebied gevoelige resistlakken.

In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat de stap van het uitvoeren van de de resistlaag stabiliserende processtap een ontwikkeling van de resistlaag.

5 Volgens deze uitvoeringsvorm laten de variaties tussen belichting van een belich- tingsveld en het ontwikkelen van de resistlaag zich door een dynamische regeling compenseren. Na het ontwikkelen van de resistlaag treden geen tijdsafhankelijke veranderingen van de structuurafmetingen op.

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm omvat de stap van het uitvoeren van de 10 de resistlaag stabiliserende processtap een verhitting van de resistlaag.

Volgens deze handelingswijze wordt een variatie tengevolge van de standtijd tussen belichting en een verhitten van de resistlaag gecompenseerd. Het verhitten van de resistlaag, ook bekend als post-exposure baking (PEB), bewerkstelligt, dat de resistlaag tot aah verdere verwerking, bijvoorbeeld het ontwikkelen, gestabiliseerd wordt. 15 Na het verhitten van de resistlaag treden geen veranderingen van de structuurafmetingen met kleinste afmetingen meer op. Het post-exposure baking wordt vaak in de techniek gebruikt, om de invloed van staande golven, die door interferentie van het invallende en het van het oppervlak van de halfgeleiderwafer reflecterende licht ontstaan, uit de weg te ruimen. Het post-exposure baking dient bovendien ook voor chemische acti-20 vering van het belichte gebied van de resistlaag. De volgens deze uitvoeringsvorm uitgevoerde stap van het verhitten van de resistlaag verhoogt dientengevolge de procescomplexiteit niet.

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm omvat de stap van het toewijzen van de belichtingsdosis voor elk belichtingsveld, dat de belichtingsdosis aan de hand van een 25 lineaire functie van het tijdsverschil tussen het tweede tijdstip en het telkens eerste tijdstip bepaald wordt.

Volgens deze handelingswijze kan bereikt worden, dat de laagonnauwkeurigheden op grond van de tijdsverschillen tussen het tweede tijdstip en het telkens eerste tijdstip aan de hand van een lineaire functie zich laten compenseren, welke nauwkeu-30 righeid dikwijls voor het uit de weg ruimen van de variaties toereikend is.

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm omvat de lineaire functie de volgende vorm:

Dosis (i) = a/b * t (i) + c 1028960_ 6 waarbij dosis (i) de belichtingsdosis van het i-de belichtingsveld is, a een parameter van de tijdsafhankelijke lijnbreedteverandering, b een parameter van de dosisafhan-kelijke lijnbreedteverandering, c een constante belichtingsdosiswaarde en t (i) het tijdsverschil tussen het tweede tijdstip en het eerste tijdstip van het i-de belichtingsveld re-5 presenteren.

Volgens deze handelingswijze worden twee lijnbreedteveranderingen voor de compensatie van de kleinste afmetingen ingezet. In de stand van de techniek is het bekend dat een tijdsafhankelijke lijnbreedteverandering (proportioneel met het tijdsverschil tussen het tweede tijdstip en het telkens eerste tijdstip) is, waarbij de proportiona-10 liteitsconstante hier door de parameter a gerepresenteerd wordt. Verder bestaat een lijnbreedteverandering in afhankelijkheid van de belichtingsdosis, waarbij als proporti-onaliteitsconstante hier de parameter b gebruikt wordt. Hieruit laat zich de noodzakelijke dosiscompensatie in afhankelijkheid van de standtijd (tijdsverschil) voor het i-de belichtingstijdstip berekenen, doordat beide variaties gelijkgesteld worden. Dientenge-15 volge ontstaat er een eenvoudige samenhang tussen de gemeten parameters van de tijdsafhankelijke en dosisafhankelijke lijnbreedteverandering en de gewenste stabiliteit van de kleinste afmetingen bij de fotolithografische projectie.

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm omvat de stap van het toewijzen van de belichtingsdosis voor elk belichtingsveld, dat de belichtingsdosis aan de hand van een 20 empirisch vastgelegde functie van het tijdsverschil tussen het tweede tijdstip en het telkens eerste tijdstip bepaald wordt.

Volgens deze handelingswijze wordt bereikt, dat de belichtingdosis zich aan de hand van een willekeurige functionele samenhang uit het tijdsverschil tussen het tweede tijdstip en het telkens eerste tijdstip laat vaststellen. Daarmee laten zich ook 25 niet-lineaire of in gesloten vorm slecht beschrijfbare functies realiseren.

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm omvat de stap van het toewijzen van de belichtingsdosis voor elk belichtingsveld, dat de belichtingsdosis aan de hand van een exponentiële functie van het tijdsverschil tussen het tweede tijdstip en het telkens eerste tijdstip bepaald wordt.

30 Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm omvat de stap van het verschaf fen van het projectieapparaat, dat het projectieapparaat een lichtbron omvat, die geschikt is, om een belichting met een golflengte van 193 nm of 157‘nm uit te voeren.

1028960 7

Volgens deze handelingswijze wordt een fotolithografische projectie uitgevoerd, waarbij een golflengte van 193 nm of 157 nm ingezet wordt. Daarbij passende resist-systemen omvatten onder omstandigheden hogere variaties met betrekking tot standtij-den tussen belichting en ontwikkeling (of verhitten). Bij deze moderne belichtingssys-5 temen is een dynamische dosisaanpassing overeenkomstig het tijdsverschil tussen het eerste en het telkens tweede tijdstip bijzonder belangrijk.

Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm omvat de stap van het verschaffen van de halfgeleiderwafer, dat de halfgeleiderwafer een doorsnede van 200 mm of meer, bij voorkeur een doorsnede van 300 mm, omvat.

10 Bij moderne vervaardigingsprocessen voor geïntegreerde schakelingen worden vaak halfgeleiderwafers met een doorsnede van 200 mm of meer gebruikt. Aangezien er op een halfgeleiderwafer met een dergelijk oppervlak een veelvoud van belichtings-velden ondergebracht kan worden, bewijst de werkwijze van het dynamisch aanpassen van een dosis als bijzonder nuttig.

15 In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm omvat de stap van het verschaffen van de schakelingspatronen, dat het schakelingspatroon een eerste deel, welke op een eerste reticle verschaft wordt, en een tweede deel omvat, welke op een tweede reticle verschaft wordt.

Bij moderne vervaardigingsprocessen worden veelal schakelingspatronen door de 20 combinatie van twee reticles op een resistlaag van de halfgeleider overgedragen. Bij wijze van voorbeeld wordt bij een dubbelbelichting met een alternerend fasemasker veelal het eerste deel van de het schakelingspatroon overeenkomstig de structuurelementen van de schakeling afgebeeld, waarbij daaropvolgend een tweede reticle verschaft wordt, welke een zogenaamd trimmasker omvat, die ervoor dient, eventuele fa-25 seconflicten door een nabelichting uit de weg te kunnen ruimen. De werkwijze volgens de uitvinding laat zich ook voor deze techniek gebruiken, waarbij de voor de lijnbreedte kritische afbeelding gevormd wordt door de projectie van het eerste reticle op de resistlaag.

Volgens een verdere uitvoeringsvorm omvat de stap van het projecteren van het 30 schakelingspatroon op de resistlaag, dat het eerste reticle in het projectieapparaat gelegd wordt en dat het eerste deel van het schakelingspatroon op de resistlaag afgebeeld wordt, waarbij aansluitend de volgende stappen uitgevoerd worden: 1028960 8 vervangen van het reticle door het tweede reticle in het projectieapparaat; en successievelijk projecteren van het tweede gedeelte van het schakelingspatroon op de resistlaag in de belichtingsvelden overeenkomstig de belichtingsvolgorde.

5 Volgens deze handelingswijze kan de werkwijze bij een dubbelbelichting met een daartussen liggende reticlewissel ingezet worden. Dit is in het bijzonder bij het vervaardigen van DRAM-bouwstenen belangrijk, omdat voor het eerste kritische vlak van een DRAM-bouwsteen hoofdzakelijk fasemaskers gebruikt worden, die aansluitend door middel van een trimbelichting nabelicht worden. Bij het in grote aantallen ver-10 vaardigen van DRAM-bouwstenen bewijst de werkwijze volgens de uitvinding zich als bijzonder voordelig.

De opgave wordt ook door een projectieapparaat opgelost, welke het volgende omvat: 15 - een substraathouder, die geschikt is om een halfgeleiderwafer op te nemen, waar bij de halfgeleiderwafer een resistlaag op een voorzijde omvat; een middel, om een schakelingspatroon omvattende structuurelementen met kleinste afmetingen te verschaffen; een middel, om de voorzijde van de halfgeleiderwafer in een meervoudige inrich-20 ting van belichtingsvelden op te delen; een middel, om een belichtingsvolgorde aan de meervoudige inrichting van belichtingsvelden toe te wijzen; een middel om het schakelingspatroon achtereenvolgens telkens op een eerste tijdstip op de resistlaag in de belichtingsvelden overeenkomstig de belichtings-25 volgorde te projecteren; een middel om een de resistlaag stabiliserende processtap op een tweede tijdstip uit te voeren; en een middel, om telkens een belichtingsdosis aan elk belichtingsveld toe te wijzen, waarbij de betreffende belichtingsdosis aan de hand van het tijdsverschil tussen 30 het tweede tijdstip en het telkens eerste tijdstip bepaald wordt.

Voordelige uitvoeringsvormen van de uitvinding zijn in de onderconclusies vermeld.

i n? r.q fiü.

9

De uitvinding wordt nu aan de hand van de bij gevoegde afbeelding nader verklaard. In de afbeelding tonen: ·

Figuur 1 schematisch een dwarsdoorsnedeaanzicht van een projectieapparaat, die voor 5 het gebruik van de werkwijze volgens de uitvinding gebruikt wordt;

Figuur 2 in een bovenaanzicht schematisch een halfgeleiderwafer, waarbij verschillende belichtingsvelden en een belichtingsvolgorde ingetekend zijn; en 10 Figuur 3 de werkwijzenstappen van de werkwijze volgens de uitvinding volgens een uitvoeringsvorm in een stroomdiagram.

De werkwijze volgens de uitvinding en het projectieapparaat volgens de uitvinding worden hieronder voor het vervaardigen van een resiststructuur op de bovenzijde 15 van een halfgeleiderwafer verklaard. De uitvinding laat zich echter voor willekeurige lithografische structuren gebruiken, waarbij het tijdsverschil tussen belichten een stabiliseerde processtap belangrijk voor de maathoudendheid van de afgebeelde structuren is. Als voorbeeld worden hier de vervaardiging van lichtoptische geheugenplaten of van TFT-afleesinstrumenten genoemd.

20 In figuur 1 is schematisch een optisch projectieapparaat 5 afgebeeld, aan de hand waarvan de werkwijze volgens de uitvinding verklaard wordt. Er moet echter nogmaals benadrukt worden, dat de werkwijze volgens de uitvinding ook bij andere lithografische technieken, zoals bijvoorbeeld de röntgen- of deeltjeslithografie (elektronen- of ionenlithografïe) bruikbaar is.

25 Het projectieapparaat 5 omvat een substraathouder 10, waarop de halfgeleiderwa fer 12 gelegd wordt. De halfgeleiderwafer 12 is aan een voorzijde van een resistlaag 14 voorzien, die bij wijze van voorbeeld vooraf door opwerpen aangebracht werd. Boven de substraathouder is aan de de resistlaag 14 toegewende zijde een lichtbron 16 geplaatst. De lichtbron is geschikt, om bijvoorbeeld licht met een golflengte van 193 nm 30 of 157 nm te emitteren. Het licht van de lichtbron 16 wordt door middel van een pro-jectieobjectief 18 op de voorzijde van de halfgeleiderwafer 12 overgedragen. Tussen-lichtbron 16 en projectieobjectief 18 is een reticle 20 geplaatst, waarvan de bovenzijde van een schakelingspatroon is voorzien.

1028960 10

Het reticle 20 is op één zijde van absorberende elementen voorzien, die bijvoorbeeld uit chroom bestaan en overeenkomstig een schakelingspatroon gestructureerd zijn. Het schakelingspatroon omvat kleinste afmetingen, die bijvoorbeeld bij het vervaardigen van DRAM-bouwstenen 70 nm of minder kunnen bedragen. Om het af/.on-5 derlijke schakel vlak op de resistlaag 14 te kunnen overdragen, wordt de voorzijde van de halfgeleiderwafer 12 van een meervoudige inrichting van belichtingsvelden 22 voorzien. Deze opdeling van de voorzijde van de halfgeleiderwafer 12 is in figuur 2 getoond.

De projectie van het schakelingspatroon wordt daardoor uitgevoerd, dat de 10 halfgeleiderwafer op de substraathouder 10 overeenkomstig gericht wordt. Daarvoor wordt de halfgeleiderwafer 12 zodanig verschoven, dat bijvoorbeeld in een eerste be-lichtingsstap een belichtingsveld 22 belicht wordt, die in de linker onderhoek van de meervoudige inrichting ligt. Dit belichtingsveld 22 is in figuur 2 met de belichtingstijd tl aangeduid. In navolgende belichtingsstappen wordt de halfgeleiderwafer zo verscho-15 ven, dat bijvoorbeeld langs een eerste scanrichting 24 de onderste regel van de belichtingsvelden tot het belichtingsveld t6 belicht wordt. Aansluitend verandert de scanrichting in een tweede scanrichting 24', en vindt een belichting van de belichtingsvelden plaats van tijdstip t7 tot tl6. Dit proces herhaalt zich meandervormig, tot het tijdstip tn dat alle belichtingsvelden op de voorzijde van de halfgeleiderwafer 12 op de resist-20 structuur 14 afgebeeld zijn.

Zoals in figuur 2 is getoond, wordt vaak een belichtingsveld 22 in meerdere deel-velden 26 onderverdeeld, waarbij in dit voorbeeld 2x2 deelvelden in een belichtingsveld 22 gevormd werden. Daardoor is het mogelijk bij de vervaardiging en fotolitho-grafische projectie van een halfgeleiderwafer 12 meerdere indien noodzakelijk ver-25 schillende schakelingen op de voorzijde van een halfgeleiderwafer 12 af te beelden. Daarvoor wordt de belichting maar slechts op die plaatsen uitgevoerd, waarop ten minste een gedeelte van een deelveld een functioneringsgeschikte schakeling kan vormen. Schakelingen die in de deelvelden 26' liggen, die over de rand van de halfgeleiderwafer 12 ten minste gedeeltelijk heen reiken, zijn later niet tot functioneren in staat.

30 De werkwijze volgens de uitvinding berust erop, dat de belichtingsdosis in elk belichtingsveld 22 overeenkomstig het tijdsverschil tussen het belichten van de belichtingsvelden en het ontwikkelen of verhitten van de halfgeleiderwafer 12 bepaald worden. De belichting van elk belichtingsveld 22 wordt ook telkens op een eerste tijdstip 1028960 11 (tl tot tn) uitgevoerd. Het uitvoeren van de de resistlaag 14 stabiliserende processtap vindt plaats op een tweede tijdstip. Aan de hand van het tijdverschil tussen het telkens eerste tijdstip tl tot tn en het tweede tijdstip vindt een dynamische aanpassing van de belichtingsdosis plaats. Deze wordt zodoende voor elk belichtingsveld 22 individueel 5 ingesteld.

Het telkens eerste tijdstip tl tot tn zijn bijvoorbeeld uit een eerdere testbelichting bekend. Het is echter ook mogelijk, het eerste tijdstip tl tot tn uit de belichtingsvolg-orde van het projectieapparaat te berekenen, omdat deze veelal van een sturing voorzien is, die de volgorde in de tijd bij de belichting van de belichtingsvelden onder con- 10 trole heeft. Zodoende is het bijvoorbeeld mogelijk, om de telkens eerste tijdstippen tl tot tn uit het ontwerp van het projectieapparaat af te leiden.

Elke resistlaag 14 bezit een voor deze karakteristieke lijnbreedtegradiënt in afhankelijk van de tijdsduur tot aan de ontwikkeling of het verhitten en de belichtingsdosis. Daaruit volgen bij variaties van de tijd respectievelijk dosis overeenkomstige 15 lijnbreedteveranderingen.

De lijnbreedteverandering in afhankelijkheid van het tijdsverschil tussen het tweede tijdstip en het telkens eerste tijdstip, hieronder als t aangegeven, volgt ook uit de volgende vergelijking: 20 ACDjijd ~ a * t, waarbij a de tijdsafhankelijke lijnbreedtegradiënt is, welke aangeeft, hoe sterk de lijnbreedte per tijdseenheid t tot aan een stabiliserend processtap, bijvoorbeeld ontwikkelen of verhitten, verandert.

25 Tegelijkertijd volgt de lijnbreedteverandering in afhankelijkheid van de dosis de volgende vergelijking: ACDdosis = b * ADosis, 30 waarbij b de dosisafhankelijke lijnbreedtegradiënt is, die aangeeft, hoe sterk de lijnbreedte bij verandering van de belichtingsdosis Adosis verandert.

12

Uit dit eenvoudige model volgt de noodzakelijke dosiscombinatie voor elk belichtingsveld i met de wachttijd t (i) door het gelijkstellen van de beide vergelijkingen.

Na het oplossen naar ADosis en het optellen van een constante dosis-offset volgt 5 voor de belichtingsdosis Dosis (i) van het i-de belichtingsveld:

Dosis (i) = a/b * t (i) + c, waarbij t (i) de tijd voorstelt, die tot het ontwikkelen of het verhitten van het i-de be-10 lichtingsveld nog verloopt, en c de dosis-offset representeert.

Volgens de uitvinding krijgt elk belichtingsveld i afhankelijk van t (i) een individuele dosiscorrectie. Bij het tijdsverschil t (i) kunnen ook tijden zoals bijvoorbeeld door reticle-wissels bij meervoudige belichtingen in rekening genomen worden. Bovendien zijn verschillende dosis-offsets mogelijk.

15 Bij de bestaande berekening van de dosiscorrectie werd van een lineaire samen hang van de tijd- en dosisafhankelijke lijnbreedteveranderingen uitgegaan. Het is binnen het kader van de uitvinding ook mogelijk om deze samenhang uit een niet-lineaire functie (bijvoorbeeld een exponentiële functie) of uit een empirisch bepaalde functie af te leiden. Zo is het bijvoorbeeld ook denkbaar, om gemeten lijnbreedteveranderingen in 20 tabellen te registreren en voor de dosisaanpassing te gebruiken.

In figuur 3 zijn werkwijzenstappen volgens een uitvoeringsvorm in een stroomdiagram samengevat.

In een eerste stap 100 vindt het verschaffen van een halfgeleiderwafer 12 plaats. Aansluitend wordt in stap 102 een schakelingspatroon omvattende structuurelementen 25 met kleinste afmetingen klaargezet.

In stap 104 vindt het verschaffen van een projectieapparaat 5 plaats. Aansluitend wordt in stap 106 een resistlaag 14 op een voorzijde van de halfgeleiderwafer 12 aangebracht.

In stap 108 wordt de voorzijde van de halfgeleiderwafer 12 in een meervoudige 30 inrichting van belichtingsvelden 22 opgedeeld en in stap 110 vindt het toewijzen van een belichtingsvolgorde aan de meervoudige inrichting van belichtingsvelden plaats.

Uitgaand van deze belichtingsvolgorde van de meervoudige inrichting van belichtingsvelden wordt in stap 112 telkens een eerste tijdstip voor elk belichtingsveld 1028960 13 22 bepaald, waarbij de belichting van elk belichtingsveld telkens op het eerste tijdstip uitgevoerd wordt.

Aansluitend vindt in stap 114 het bepalen van een tweede tijdstip plaats, waarop een resistlaag 14 stabiliserende processtap uitgevoerd wordt.

5 In stap 116 wordt aansluitend telkens een belichtingsdosis aan elk belichtingsveld 22 toegewezen, waarbij de betreffende belichtingsdosis aan de hand van het tijdsverschil tussen het tweede tijdstip en het telkens eerste tijdstip bepaald wordt.

Aansluitend wordt in stap 118 het schakelingspatroon successievelijk op de resistlaag 14 in de belichtingsvelden 22 overeenkomstig de belichtingsvolgorde gepro-10 jecteerd.

Daarna vindt in stap 120 het uitvoeren van een resistlaag 14 stabiliserende processtap op het tweede tijdstip plaats.

Voor de automatische dosiscontrole in een projectieapparaat 5 is voorzien, deze zo uit te breiden, dat de parameters a, b en c in het projectieapparaat voor elk schake-15 lingsvlak opgeslagen worden. De tijd t (i) kan van het projectieapparaat 5 direct gemeten worden, bijvoorbeeld door een testbelichting. In een vervaardigingsproces met grote aantallen wordt gebruikelijk meer dan slechts één halfgeleiderwafer belicht, zodat de waarde t (i) zich uit een eerdere belichting vast laat stellen.

Hierdoor vindt een automatische dosisaanpassing in afhankelijkheid van het tijds-20 verschil tussen het tweede tijdstip en het telkens eerste tijdstip bij de belichting van een belichtingsveld plaats.

1 o P B 9 β 0

Claims (16)

1. Werkwijze voor het dynamisch aanpassen van de dosis in een lithografisch projectieapparaat, in het bijzonder bij het belichten van een halfgeleiderwafer, om een 5 schakelingsschema op de halfgeleiderwafer te verkrijgen, omvattende de volgende stappen: verschaffen van een halfgeleiderwafer (12); verschaffen van een schakelingspatroon omvattende structuurelementen met kleinste afmetingen; 10. verschaffen van een projectieapparaat (5); aanbrengen van een resistlaag (14) op een voorzijde van de halfgeleiderwafer (12); opdelen van de voorzijde van de halfgeleiderwafer (12) in een meervoudige inrichting van belichtingsvelden (22); 15. toewijzen van een belichtingsvolgorde aan de meervoudige inrichting van belich- tingsvelden (22); bepalen van telkens een eerste tijdstip voor elk belichtingsveld (22), waarbij de belichting van alle belichtingsvelden telkens op het eerste tijdstip uitgevoerd wordt; 20. bepalen van een tweede tijdstip, waarbij een de resistlaag (14) stabiliserende procestap uitgevoerd wordt; toewijzen van telkens een belichtingsdosis voor elk belichtingsveld (22), waarbij elke belichtingsdosis aan de hand van het tijdsverschil tussen het tweede tijdstip en het telkens eerste tijdstip bepaald wordt; 25. achtereenvolgens projecteren van het schakelingspatroon op de resistlaag (14) in de belichtingsvelden (22) overeenkomstig de belichtingsvolgorde van de telkens eerste tijdstippen; en uitvoeren van de de resistlaag (14) stabiliserende processtap op het tweede tijdstip. 30

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de stap van het uitvoeren van de de resistlaag (14) stabiliserende processtap een ontwikkelen van de resistlaag (14) omvat. 1028960

3. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de stap van het uitvoeren van de de resistlaag (14) stabiliserende processtap en een verhitten van de resistlaag (14) omvat.

4. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot en met 3, waarbij de stap 5 van het toewijzen van de belichtingsdosis voor elk belichtingsveld omvat, dat de be- lichtingsdosis aan de hand van een lineaire functie van het tijdsverschil tussen het tweede tijdstip en het telkens eerste tijdstip bepaald wordt.

5 Projectieapparaat 10 Substraathouder 5 12 Halfgeleiderwafer

5. Werkwijze volgens conclusie 4, waarbij de lineaire functie de volgende 10 vorm omvat: Dosis (i) = a/b * t (i) + c waarbij dosis (i) de belichtingsdosis van het i-de belichtingsveld is, a een parameter van de tijdsafhankelijke lijnbreedteverandering, b een parameter van de dosisafhan-15 kelijke lijnbreedteverandering, c een constante belichtingdosiswaarde en t (i) het tijdsverschil tussen het tweede tijdstip en het eerste tijdstip van het i-de belichtingsveld (22) representeren.

6. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot en met 3, waarbij de stap 20 van het toewijzen van de belichtingdosis voor elk belichtingsveld omvat, dat de belichtingsdosis aan de hand van een empirisch vastgelegde functie van het tijdsverschil tussen het tweede tijdstip en het telkens eerste tijdstip bepaald wordt.

7. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot en met 3, waarbij de stap 25 van het toewijzen van de belichtingsdosis voor elk belichtingsveld (22) omvat, dat de belichtingsdosis aan de hand van een exponentiële functie van het tijdsverschil tussen het tweede tijdstip en het telkens eerste tijdstip bepaald wordt.

8. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot en met 7, waarbij de stap 30 van het verschaffen van het projectieapparaat omvat, dat het projectieapparaat (5) een lichtbron (16) omvat, die geschikt is om een belichting met een golflengte van 193 nm of 157 nm uit te voeren. 1028960

9. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot en met 7, waarbij de stap van het verschaffen van het projectieapparaat omvat, dat het projectieapparaat geschikt is om een röntgenlithografie uit te voeren.

10. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot en met 7, waarbij de stap van het verschaffen van het projectieapparaat omvat, dat het projectieapparaat geschikt is om een elektronenstraallithografie uit te voeren.

11. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot en met 7, waarbij de stap 10 van het verschaffen van het projectieapparaat omvat, dat het projectieapparaat geschikt is om een ionenstraallithografie uit te voeren.

12. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot en met 11, waarbij de stap van het verschaffen van de halfgeleiderwafer omvat, dat de halfgeleiderwafer (12) een 15 diameter van 200 mm of meer, bij voorkeur 300 mm, omvat.

13. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot en met 12, waarbij de stap van het verschaffen van het schakelingspatroon omvat, dat het schakelingspatroon op een eerste reticle (20) verschaft wordt. 20

14 Resistlaag

14. Werkwijze volgens conclusie 13, waarbij de stap van het projecteren van het schakelingspatroon op de resistlaag (14) omvat, dat het eerste reticle in het projectieapparaat (5) gelegd wordt, waarbij aansluitend de volgende stap uitgevoerd wordt: opnieuw achtereenvolgens projecteren van het schakelingspatroon op de resist- 25 laag (14) in de belichtingsvelden (22) overeenkomstig de belichtingsvolgorde, waarbij het projectieapparaat (5) in een andere belichtingsmodus bedreven wordt.

15. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot en met 12, waarbij de stap van het verschaffen van het schakelingspatroon omvat, dat het schakelingspatroon een 30 eerste gedeelte, welke op een eerste reticle verschaft wordt, en een tweede gedeelte, welke op een tweede reticle verschaft wordt, omvat.

16. Werkwijze volgens conclusie 15, waarbij de stap van het projecteren van het schakelingspatroon op de resistlaag (14) omvat, dat het eerste reticle in het projec- 10. fi.Q R 0 tieapparaat (5) gelegd wordt en dat het eerste gedeelte van het schakelingspatroon op de resistlaag (14) afgebeeld wordt, waarbij aansluitend de volgende stappen uitgevoerd worden: vervangen van het eerste reticle door het tweede reticle in het projectieapparaat; 5 en achtereenvolgens projecteren van het tweede gedeelte van het schakelingspatroon op de resistlaag (14) in de belichtings velden (22) overeenkomstig de belichtings-volgorde.

17. Werkwijze volgens conclusie 5, waarbij het projectieapparaat (5) bovendien een geheugeninrichting omvat, die geschikt is om de waarde van a, b en c voor elk schakelingsvlak op te slaan.

18. Werkwijze volgens conclusie 17, waarbij bovendien het projectieapparaat 15 (5) een tijdmeetinrichting omvat, die geschikt is om de desbetreffende tijdsverschillen voor elk belichtingsveld te meten.

19. Projectieapparaat, omvattende het volgende: een substraathouder (10), die geschikt is om een halfgeleiderwafer (12) op te ne-20 men, waarbij de halfgeleiderwafer (12) een resistlaag (14) op een voorzijde om vat; een middel, om een schakelingspatroon omvattende structuurelementen met kleinste afmetingen te verschaffen; een middel, om de voorzijde van de halfgeleiderwafer (12) in een meervoudige 25 inrichting van belichtingsvelden (22) op te delen; een middel, om een belichtingsvolgorde aan de meervoudige inrichting van belichtingsvelden toe te wijzen; een middel om het schakelingspatroon achtereenvolgens op de resistlaag (14) in de belichtingsvelden (22) overeenkomstig de belichtingsvolgorde telkens op een 30 eerste tijdstip te projecteren; een middel, om een de resistlaag (14) stabiliserende processtap op een tweede tijdstip uit te voeren; en 1028960 een middel, om telkens een belichtingsdosis voor elk belichtingsveld (22) toe te wijzen, waarbij de betreffende belichtingsdosis aan de hand van het tijdsverschil tussen het tweede tijdstip en het telkens eerste tijdstip bepaald wordt. 1028960 Verwijzingscijferlijst

16 Lichtbron 18 Projectieobjectief 20 Reticle 10 22 Belichtingsveld 24,24' Scanrichting 26,26’ Schakeldeel 100-120 Werkwijzenstappen 1028460