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Die
Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Korrektur optischer
Naheffekte und dessen Produkte.
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Bei
der Annäherung
eines optischen Lithographiegeräts
an die Auflösungsgrenze
wird die Bildtreue der gedruckten Merkmale durch die Größe und Position
ihrer Nachbarn beeinträchtigt,
wodurch sich die Kontrolle der geometrischen Dimensionierung vermindert.
Zu diesen "optischen
Naheffekten" gehört die Dicht-Isoliert-Abweichung,
d.h. Effekte, die von einer sich ändernden Linienbreitendichte
herrühren.
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In
der Photolithographie werden Linien definiert, indem Licht durch
ein "Retikel" gestrahlt wird, das
als Maske wirkt und typischerweise aus Glas besteht, das mit einer
Chromstruktur bedruckt ist. Um Linien zu drucken, wird das Retikel
mit Linien und Zwischenräumen
versehen, die Licht zum Photoresist durchlassen (einer lichtempfindlichen
Schicht, die das Substrat bedeckt, das unter Anwendung der Photolithographie
geätzt
werden soll), und diese Linien können
ein unterschiedliches Rastermaß aufweisen.
Zur Wiederholung von Linien bezieht sich das Rastermaß auf den
Abstand der Linien, folglich liegen die Linien um so weiter auseinander,
je größer das
Rastermaß ist.
Wenn die Wellenlänge
des Lichts der Größe der Linien
nahe kommt, kann ihre Dicke (Linienbreite) beeinflusst werden. Derartige
Schwankungen der gedruckten Linienbreite können korrigiert werden, indem
die Linienbreiten auf dem Retikel verändert werden. Solche Korrekturen
werden automatisch durchgeführt,
wobei Softwarepakete zur Korrektur optischer Naheffekte (OPC) verwendet
werden, von denen es jetzt mehrere im Handel erhältliche Fabrikate gibt, die
zu einer selektiven Modifikation der Linienbreite in der Retikelkonstruktion
führen,
um das gewünschte
Druckbild zu erzielen.
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Die
Anmelderin, Mitel Semiconductor Limited, hat bereits ein Verfahren
zur Anwendung von OPC durch Lithographiesimulation unter Verwendung
der Korrektursoftware CAPROX OPC (RTM) in Verbindung mit dem optischen
Lithographiesimulationswerkzeug SOLID-C (RTM) entwickelt, wodurch das
gesamte Verfahren ohne Rückgriff
auf praktische Experimente bzw. ohne die Einschränkungen durchgeführt werden
kann, die durch die Beschränkungen auf
die ausschließliche
Korrektur des virtuellen Bildes auferlegt werden (beschrieben in
einer Arbeit von Arthur, G., Martin, B., Wallace, C. und Rosenbusch, A.,
mit dem Titel "Full-Chip
Optical Proximity Correction Using Lithography Simulation" (Korrektur optischer
Naheffekte für
den vollen Chip unter Anwendung der Lithographiesimulation), vorgetragen
auf dem BACUS Photomask Symposium im September 1998). Ein Ablaufdiagramm
für die
Anwendung von CAPROX (RTM) ist in 1 dargestellt.
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OPC
wird normalerweise bei maßgenauer Belichtung
für dichte
Linien angewandt (d.h. diejenigen mit gleichem Linien/Zwischenraum-Verhältnis), und
Linien mit anderen Rastermaßen
werden unter Verwendung einer geeigneten Linienbreite-Rastermaß-Funktion
korrigiert. Alternativ könnte
die maßgenaue
Belichtung für
isolierte Linien angewandt werden, und Linien mit anderen Rastermaßen könnten korrigiert
werden. Eine Beschreibung der OPC selbst wird zum Beispiel in Wallace,
C., Duncan, C. und Martin, B., "Application
of Optical Proximity Correction Manufacturing and its Effect on
Process Control" (Anwendung
der Fertigung mit Korrektur optischer Naheffekte und ihre Auswirkung
auf die Prozesssteuerung), Metrology, Inspection and Process Control
for Microlithography X1V, SPIE, 2000.
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Erfindungsgemäß werden
ein Verfahren zur Korrektes optischer Naheffekte und Verfahren zur Herstellung
von Retikeln und Polysilicium-Gates bereitgestellt, wie in den beigefügten Patentansprüchen dargelegt.
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Die
Anwendung einer ausgewählten
Belichtung, die einer relativ flachen Kontur der Dicht-Isoliert-Versetzungs-Fokus/Belichtungs-Matrix
entspricht, ist wünschenswert,
weil sie zu einem Fertigungsprozess mit größerer Elastizität für die Oberflächentopographie
des Wafers führt.
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Die
Erfindung wird nachstehend, lediglich als Beispiel, unter Bezugnahme
auf die beigefügten Zeichnungen
näher erläutert. Dabei
zeigen:
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1 ein
Ablaufdiagramm, das CAPROX (RTM) und RUGE (RTM) darstellt;
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2 eine
Gruppe von Diagrammen, die gemeinsam als Fokus/Belichtungs-Matrix
bezeichnet werden, wobei jedes Diagramm die Änderung der Linienbreite mit
dem Fokus bzw. Brennpunkt bei unterschiedlicher Belichtung für dichte
Linien darstellt;
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3 eine
Fokus/Belichtungs-Matrix für
isolierte Linien;
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4 die Änderung
der Linienbreite mit dem Rastermaß bei einer Belichtung mit
275 mJ;
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5 eine
Gruppe von Diagrammen, die gemeinsam als Dicht-Isoliert-Fokus/Belichtungs-Matrix bezeichnet
werden, die durch Subtraktion jedes Werts in 2 von dem
entsprechenden Wert in 3 erzeugt wird; und
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6 die Änderung
der Linienbreite mit dem Rastermaß bei einer Belichtung mit
315 mJ.
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Aus 1 ist
erkennbar, daß das
OPC-Programm Regeln anwendet, die durch RUGE (RTM) unter Verwendung
der Ergebnisse einer Lithographiesimulation erzeugt werden, die
das Verhalten des Photoresists simuliert.
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Aus 2 ist
erkennbar, daß optische
Lithographieverfahren durch "Fokus/Belichtungs-Matrizen" beschrieben werden
können,
die hier als F/E-Matrizen bezeichnet werden. Die Matrix wird aus einer
Anzahl von Diagrammen bei unterschiedlichen Belichtungen gebildet,
wobei jeweils die Linienbreite über
der Position des Linsenbrennpunkts bzw. -fokus aufgetragen wird.
Eine Familie derartiger Kurven bei unterschiedlichen Belichtungen
bildet die Matrix. Die Belichtungen weisen mJ-Einheiten auf und
sind sowohl von der Belichtungszeit als auch von der Belichtungsintensität abhängig. Die
Brennpunktposition wird in μm-Einheiten
angegeben und stellt den Abstand zwischen der Linse (die verwendet
wird, um Licht auf den Resist zu lenken) und der Oberfläche des
Wafers selbst dar. In der Praxis wird der Wafer zur Linse hin oder
von dieser weg bewegt, die wegen ihrer ungewöhnlich großen Größe stationär bleibt.
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Die
Brennpunktskala ist in ihrer Einstellung willkürlich, da der Brennpunkt 0
auf verschiedene Weise beschrieben werden kann, ist aber hier durch die
Brennpunkteinstellung auf den Mittelpunkt des verwendbaren oder
flachsten Abschnitts einer der Belichtungskonturen definiert. Entsprechend
ist das Vorzeichen der Brennpunktskala willkürlich, aber in 2 stellt
ein zunehmend positiver Wert die Bewegung des Wafers von der Linse
weg dar, so daß der Brennpunkt über dem
Wafer liegt, und ein zunehmend negativer Wert stellt die Bewegung
des Wafers zur Linse hin dar, so daß der Brennpunkt innerhalb des
Substrats oder Resists liegt.
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Es
dürfte
erkennbar sein, daß,
wenn der Wafer zuvor geätzt
worden ist, die Höhe
der Waferoberfläche
variiert, und infolgedessen ist es wünschenswert, daß das Verfahren
eine möglichst
geringe Abhängigkeit
von der Brennpunktposition aufweist.
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Die
in 2 angegebene Linienbreite von 0,35 μm ist die
gezeichnete Größe auf dem
Retikel und unterliegt daher bei veränderlichen Belichtungen einer Über- oder
Unterbelichtung. Ein Lithographieverfahren wird optimiert, indem
man die Belichtungskonturen so nahe wie möglich zueinander bringt (guter
Belichtungsspielraum, d.h. geringe Schwankung mit veränderlicher
Belichtung) und jede Belichtungskontur so flach wie möglich ausführt (d.h.
gute Schärfentiefe).
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Eine
typische F/E-Matrix ist 2 dargestellt, wobei das Retikelmerkmal
dichte 0,35 μm-Linien
sind (Linie und Zwischenraum sind gleich, d.h. jede Linie hat eine
Breite von 0,35 μm
und ist in einem Abstand von 0,35 μm von der nächsten angeordnet, so daß das Rastermaß 0,7 μm beträgt). In 2 bezeichnet
IX750 den Photoresist-Typ, und BARC bezeichnet die Tatsache, daß das Photoresist eine
darunterliegende Antireflexschicht aufweist.
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3 zeigt
im gleichen Maßstab
die entsprechende F/E-Matrix für
eine isolierte Linie. Es ist klar, daß die Matrixformen in den 2 und 3 sich auf
mehrere Arten unterscheiden. Insbesondere führen ähnliche Belichtungen in jedem
Diagramm zu einer anderen Linienbreite und erzeugen daher eine Dicht-Isoliert-Versetzung,
während
dichte und isolierte Merkmale unterschiedliche Schärfentiefe
aufweisen, beurteilt nach der Flachheit der Belichtungskonturen.
Die Dicht-Isoliert-Versetzung wird in nm-Einheiten angegeben und
stellt den Unterschied in der Linienbreite für eine gegebene Belichtung
und einen gegebenen Brennpunkt bei zwei verschiedenen Rastermaßen dar,
in diesem Fall konkret: dicht (1:1) und isoliert (1:4).
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Aus 4 ist
erkennbar: wenn aus der Lithographiesimulation Regeln erzeugt und
in RUGE eingegeben werden, wie in 1 dargestellt,
dann werden sie aus einer Funktion der Linienbreite in Abhängigkeit
vom Rastermaß erzeugt.
Die Differenz zwischen den Linienbreiten an den Grenzwerten dieser Funktion,
die dichten und isolierten Linien entsprechen, definiert die oben
erwähnte
Dicht-Isoliert-Versetzung.
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4 zeigt
eine Funktion der Linienbreite in Abhängigkeit vom Rastermaß, wobei
ein dichtes Linien/Abstands-Paar von 0,35 μm maßgenau mit 275 mJ belichtet
wird. Das heißt,
es wird ein Retikel verwendet, das Öffnungen aufweist, die auf
dem Resist Linien mit einer Breite von 0,35 μm und einem Abstand von 0,7 μm erzeugen,
wenn sie mit 275 mJ belichtet werden. Dies entspricht dem ersten
Punkt des Diagramms von 4. "Maßgenaue
Belichtung" bedeutet
die Verwendung einer Belichtung, die so beschaffen ist, daß die Linienbreiten
am Retikel und auf dem Wafer (Substrat) gleich groß sind,
nachdem die Retikel-Linienbreite normiert worden ist, um den Linsenvergrößerungsfaktor
zu berücksichtigen.
Zum Beispiel sind für
eine 5X-Verkleinerungslinse die tatsächlichen Retikelmaße 5 mal
größer als
diejenigen auf dem Wafer, wenn maßgenau belichtet wird. In diesem
Fall beträgt
das in der Industrie als Linienbreite von 0,35 μm angegebene Maß auf dem
Retikel in Wirklichkeit 1,75 μm.
Das Diagramm von 4 beschreibt, wie die Linienbreite
der 0,35 μm-Linie,
die in jedem Rasterabstand auf dem Retikel in der gleichen Größe gezeichnet
wird, variiert, wenn sie zwischen Dicht- und Isoliert-Bedingungen
auf dem Wafer in verschiedenen Rasterabständen aufgedruckt wird. Ein
Linie:Zwischenraum-Verhältnis
von 1:4 kann als "Isoliert" angesehen werden.
Der erste Punkt auf dem Diagramm von 4 entspricht
einem Linie:Zwischenraum-Verhältnis
von 1:1, und der letzte Punkt auf dem Diagramm entspricht einem
Linie:Zwischenraum-Verhältnis
von etwa 1:5. Das Diagramm von 4 reicht folglich
von dichten zu isolierten Linien.
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In 4 wird
einfach angenommen, daß die zur
Erzeugung der Funktion der Linienbreite in Abhängigkeit vom Rastermaß benutzte
Belichtung diejenige für
die maßgenaue
Belichtung von dichten Linien ist. Das heißt, die Linien werden korrekt
auf eine Breite von 0,35 μm
bemessen, wenn das Rastermaß 0,7 μm beträgt, d.h.
wenn die Linien dicht sind. Aus 4 ist jedoch
erkennbar, daß mit
zunehmendem Rastermaß auch
die Linienbreite zunimmt, und die Änderung der Linienbreite zwischen
Dicht- und Isoliert-Bedingungen wird als Dicht-Isoliert-Versetzung bezeichnet.
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5 wird
durch Subtraktion jedes Wertes in 3 von den
entsprechenden Werten in 2 erzeugt. Jeder Punkt in 5 stellt
daher die Differenz der Linienbreite (d.h. die Versetzung) zwischen
den Dicht- und Isoliert-Bedingungen bei gegebenem Brennpunkt und
gegebener Belichtung dar. 5 zeigt
daher die Dicht-Isoliert-Versetzung, aufgetragen über dem
Brennpunkt für
jede verschiedene Belichtung. Die in 5 dargestellte
Konturengruppe wird gemeinsam als Fokus/Belichtungs-Matrix oder F/E-Matrix
für die
Dicht-Isoliert-Versetzung bezeichnet. Die Anmelderin hat festgestellt,
daß die
F/E-Matrix für
die Dicht-Isoliert-Versetzung zur Verbesserung der Prozessspielräume bei
der Korrektur optischer Naheffekte (OPC) benutzt werden kann.
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Bei
jedem lithographischen Verfahren wird die Größe der Dicht-Isoliert-Versetzung
durch eine Anzahl von Parametern bestimmt, zu denen die numerische
Apertur der Linse und der Resistkontrast gehören, aber das beschriebene
Prinzip kann in jedem Verfahren angewandt werden. Die hier dargestellten
Figuren beschreiben nur ein Beispiel eines Verfahrens, das von der
Anmelderin durchgeführt worden
ist, und sind daher ein Lösungsbeispiel.
Die dargestellten Diagramme werden aus Daten gebildet, die durch
Lithographiesimulation erzeugt werden, aber praktische Kurven, die
mit den modellierten Daten übereinstimmen,
sind gleichfalls erzeugt worden.
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4 ist
die Kurve, die das Verfahren für Eingaben
in die Software RUGE (RTM) beschreibt, die dann Regeln zur Eingabe
in CAPROX (RTM) erzeugt. Diese OPC wird auf der Grundlage durchgeführt, daß die gewählte Belichtung
diejenige ist, bei der alle Rastermaße auf dichte Linien bezogen
werden, die maßgenau
gedruckt werden. 5 zeigt jedoch, daß die Belichtung
mit 275 mJ eine Kontur auf der F/E-Matrix für Dicht-Isoliert-Versetzung
erzeugt, die eine beträchtliche
Krümmung
aufweist, und daß in
diesem besonderen Beispiel eine stärkere Belichtung eine flachere
und daher erwünschtere
Dicht-Isoliert-Versetzungskontur
und eine größere (in
diesem Fall negative) Dicht-Isoliert-Versetzung ergeben würde. Die
Tatsache, daß die
Dicht-Isoliert-Versetzung zunimmt, spielt bei der OPC keine Rolle,
da sie durch eine andere Funktion der Linienbreite vom Rastermaß korrigiert
werden kann. Zum Beispiel führt
die Verstärkung
der Belichtung auf 315 mJ bei einem Brennpunkt 0 dazu, daß die Dicht-Isoliert-Versetzung auf
etwa 60 nm ansteigt, aber die Kontur ist erheblich flacher als bei
einer Belichtung mit 275 mJ. Eine flachere Kontur zeigt an, daß die Versetzung
durch die Änderung
des Abstands zwischen der Linse und dem Wafer weniger beeinflusst
wird. Wie oben erwähnt, ist
nach der Durchführung
verschiedener Ätzphasen die
Oberfläche
des Wafers nicht mehr flach, und infolgedessen ist es wichtig, daß während weiterer Phasen
der Lithographie das Verfahren durch Veränderungen der Brennpunktposition
nicht stark beeinflusst wird. Die Tiefenschärfe von Linsen bei derartigen
Anwendungen Liegt typischerweise in der gleichen Größenordnung wie
die Oberflächentopographie
des Wafers, so daß jede
Verbesserung ein Gewinn bei der Fertigungssteuerung ist.
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6 wird
im gleichen Maßstab
wie 4 erzeugt und zeigt die neue Funktion der Linienbreite in
Abhängigkeit
vom Rastermaß bei
einer Belichtung mit 315 mJ, die in RUGE (RTM) eingegeben werden muss,
so daß RUGE
(RTM) die entsprechenden Regeln für die Anwendung während der
Korrektur optischer Naheffekte (OPC) erzeugen kann.