DE60219544T2

DE60219544T2 - Methode zur Naheffekt-Korrektur mit teilweise strahlungsdurchlässigen, nicht aufgelösten Hilfsstrukturen

Info

Publication number: DE60219544T2
Application number: DE60219544T
Authority: DE
Inventors: Bruce Webster Smith
Original assignee: ASML Netherlands BV
Current assignee: ASML Netherlands BV
Priority date: 2001-02-27
Filing date: 2002-02-26
Publication date: 2008-01-03
Anticipated expiration: 2022-02-27
Also published as: EP1235103B1; JP3799286B2; US20020186356A1; US6934010B2; EP1235103A2; KR20020070130A; JP2002351051A; TWI243962B; JP2006079117A; JP4495663B2; EP1235103A3; KR100585469B1; DE60219544D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Photolithographie und insbesondere auf die Entwicklung und Erzeugung einer Photomaske ("Maske") mit nicht aufgelösten Strukturen der Naheffekt-Korrektur ("OPC"), mit denen die Naheffekte korrigiert und die Bearbeitungsleistung insgesamt erhöht werden sollen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf die Verwendung dieser Maske in einem lithographischen Projektionsapparat, der im allgemeinen folgendes umfasst:

– ein Strahlungssystem zur Bereitstellung eines Projektionsstrahls der Strahlung;
– eine Tragkonstruktion zum Tragen einer Bemusterungsvorrichtung (z.B. einer Maske), wobei die Bemusterungsvorrichtung dazu dient, den Projektionsstrahl gemäß einem gewünschten Muster zu bemustern;
– ein Substrattisch zum Halten eines Substrats; und
– ein Projektionssystem, um den gemusterten Strahl auf einen Zielabschnitt des Substrats zu projizieren.

Lithographische Projektionsapparate können beispielsweise bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen (ICs) verwendet werden. In einem solchen Fall kann die Maske ein Schaltkreismuster enthalten, das einer einzelnen Schicht des integrierten Schaltkreises (ICs) entspricht, und dieses Muster kann auf einen Zielabschnitt (beispielsweise mit einem oder mehreren Plättchen) auf einem Substrat (Silizium-Wafer) abgebildet werden, das mit einer Schicht strahlungsempfindlichem Material (Resist) überzogen wurde. Im allgemeinen besitzt ein einzelnes Wafer ein ganzes Netz aneinander angrenzender Zielabschnitte, die nacheinander und einer nach dem anderen über das Projektionssystem bestrahlt werden. Bei einer Art von lithographischem Projektionsapparat wird jeder Zielabschnitt bestrahlt, indem das gesamte Maskenmuster in einem Durchgang dem Zielabschnitt ausgesetzt wird; ein solches Gerät wird im allgemeinen Wafer Stepper genannt. Bei einem alternativen Apparat – der allgemein als Step-and-Scan-Apparat bezeichnet wird – wird jeder Zielabschnitt be strahlt, indem das Maskenmuster unter dem Projektionsstrahl in einer bestimmten Bezugsrichtung (der Abtastrichtung) zunehmend abgetastet wird, während gleichzeitig der Substrattisch parallel oder antiparallel zu dieser Richtung abgetastet wird; da das Projektionssystem im allgemeinen einen Vergrößerungsfaktor M (im allgemeinen < 1) besitzt, beträgt die Geschwindigkeit V, mit der der Substrattisch abgetastet wird, Faktor M mal die Geschwindigkeit, mit der der Maskentisch abgetastet wird.
In einem Herstellungsverfahren, bei dem ein lithographischer Projektionsapparat verwendet wird, wird ein Maskenmuster auf ein Substrat abgebildet, das zumindest teilweise von einer Schicht strahlungsempfindlichem Material (Resist) bedeckt ist. Vor diesem Abbildungsschritt kann das Substrat verschiedenen Verfahren unterzogen werden, wie einer Vorbereitung, einem Resist-Überzug und einem soft bake. Nach der Belichtung kann das Substrat weiteren Verfahren unterzogen werden, wie einem bake nach der Belichtung (PEB), Entwickeln, hard bake und Messung/Prüfung der abgebildeten Merkmale. Diese Reihe von Verfahren wird als Grundlage dafür verwendet, um eine einzelne Schicht eines Bausteins, z.B. einer integrierten Schaltung (IC), zu bemustern. Eine solche bemusterte Schicht kann dann verschiedenen Verfahren unterzogen werden wie Ätzen, Ionen-Implantation (Dotieren), Metallisieren, Oxidation, chemisch-mechanisches Polieren etc., die alle dazu dienen, eine einzelne Schicht fertigzustellen. Wenn mehrere Schichten erforderlich sind, muss das ganze Verfahren oder eine Variante dieses Verfahrens für jede neue Schicht wiederholt werden. Schließlich wird eine Reihe von Bausteinen auf dem Substrat (Wafer) vorhanden sein. Diese Bausteine werden dann durch eine Technik wie Dicing oder Sawing (Auseinanderschneiden) voneinander getrennt. Danach können die einzelnen Bausteine auf einem Träger montiert werden, mit Stiften verbunden werden, etc.
Aus Gründen der Einfachheit kann das Projektionssystem nachfolgend auch als "Linse" bezeichnet werden; doch dieser Begriff sollte umfassend interpretiert werden und beinhaltet verschiedene Arten von Projektionssystemen wie beispielsweise lichtbrechende Optik, reflektierende Optik und Katadioptriksysteme. Das Bestrahlungssystem kann auch Komponenten umfassen, die nach einer dieser Konstruktionen für das Lenken, Gestalten oder Steuern des Projektionsstrahls der Strahlung arbeiten, und diese Komponenten können nachstehend ebenfalls zusammen oder einzeln als "Linse" bezeichnet werden. Der lithographische Apparat kann außerdem derart ausgeführt sein, dass er zwei oder mehr Substrattische (und/oder zwei oder mehr Maskentische) besitzt. Bei diesen "mehrstufigen" Vorrichtungen können die zusätzlichen Tische parallel genutzt werden oder an einem Tisch oder an mehreren Tischen können Vorbereitungsschritte durchgeführt werden, während ein anderer Tisch oder mehrere andere Tische für die Belichtung verwendet werden.
Die oben genannten photolithographischen Masken besitzen geometrische Muster, die den Schaltungskomponenten entsprechen, die in ein Silizium-Wafer integriert werden sollen. Die Muster, die dazu verwendet werden, um diese Masken zu erstellen, werden unter Verwendung von CAD (rechnergestütztes Konstruieren)-Programmen erzeugt, wobei dieses Verfahren oft als EDA (elektronische Konstruktionsautomation) bezeichnet wird. Die meisten CAD-Programme folgen einem Satz festgelegter Konstruktionsregeln, um funktionale Masken zu erstellen. Diese Regeln werden durch Beschränkungen in der Verarbeitung und in der Konstruktion festgelegt. Die Konstruktionsregeln bestimmen beispielsweise die Abstandstoleranz zwischen den Bausteinen der Schaltung (wie Gates, Kondensatoren etc.) oder Verbindungsleitungen, um sicherzustellen, dass die Bausteine der Schaltung oder die Leitungen nicht in unerwünschter Art und Weise interagieren. Die Beschränkungen der Konstruktionsregeln werden meistens als "kritische Abmessungen" (CD) bezeichnet. Eine kritische Abmessung einer Schaltung kann definiert werden als die kleinste Breite einer Leitung oder der kleinste Zwischenraum zwischen zwei Leitungen. Somit bestimmt die kritische Abmessung (CD) die Gesamtgröße und Dichte der konstruierten Schaltung.
Natürlich besteht eines der Ziele bei der Herstellung von integrierten Schaltungen darin, die ursprüngliche Schaltungskonstruktion auf dem Wafer (über die Maske) getreu zu reproduzieren. Ein weiteres Ziel besteht darin, soviel wie möglich von dem Halbleiter-Wafer zu verwenden. Während die Größe einer integrierten Schaltung reduziert und ihre Dichte erhöht wird, nähert sich die kritische Abmessung (CD) ihres entsprechenden Maskenmusters jedoch der Auflösungsgrenze des optischen Belichtungswerkzeuges. Die Auflösung für ein Belichtungswerkzeug wird definiert als das Mindestmerkmal, das das Belichtungswerkzeug wiederholt auf dem Wafer belichten kann. Der Auflösungswert der vorhandenen Belichtungsausrüstung engt die kritische Abmessung (CD) für viele fortgeschrittene Konstruktionen integrierter Schaltungen oft ein.
Während die kritischen Abmessungen des Layouts der Schaltung kleiner werden und sich dem Auflösungswert des Belichtungswerkzeugs nähern, kann die Genauigkeit zwischen dem Maskenmuster und dem tatsächlichen Muster der Schaltung, das auf der Photoresist-Schicht entwickelt wird, deutlich reduziert werden. Der Grad und die Höhe der Unterschiede zwischen der Maske und den tatsächlichen Schaltungsmustern hängen von der Nähe der Schaltungsmerkmale zueinander ab. Demzufolge werden Musterübertragungsprobleme als "Naheffekte" bezeichnet.
Um dabei zu helfen, das bedeutende Problem von Naheffekten zu überwinden, wird eine Reihe von Methoden verwendet, um Maskenmustern sublithographische Merkmale hinzuzufügen. Sublithographische Merkmale besitzen Abmessungen, die geringer sind, als die Auflösung des Belichtungswerkzeuges, und übertragen sich deshalb nicht auf die Photoresist-Schicht. Stattdessen interagieren die sublithographischen Merkmale mit dem ursprünglichen Maskenmuster und gleichen die Naheffekte aus, wodurch das endgültige, übertragene Muster der Schaltung verbessert wird.
Beispiele für diese sublithographischen Merkmale sind Streubalken (scattering bars) und Anti-Streubalken, die Maskenmustern hinzugefügt werden, um die Unterschiede zwischen Merkmalen innerhalb eines Maskenmusters zu reduzieren, die durch Naheffekte verursacht worden sind. Genauer gesagt, nicht aufgelöste Hilfsstrukturen oder Streubalken wurden als ein Mittel benutzt, um Naheffekte zu korrigieren, und sie haben sich bei der Vergrößerung des gesamten Prozessfensters (d.h. der Fähigkeit, Merkmale mit einer bestimmten kritischen Abmessung (CD) gleichbleibend zu drucken,
und zwar unabhängig davon, ob die Merkmale in Bezug auf angrenzende Merkmale isoliert oder verdichtet sind) als effektiv erwiesen. Wie in dem Patent '014 dargestellt, findet die Naheffekt-Korrektur, allgemein gesagt, durch Verbesserung der Fokustiefe für die weniger dichten bis isolierten Merkmale statt, indem Streubalken (scattering bars) in der Nähe dieser Merkmale platziert werden. Mit den Streubalken (scattering bars) wird die effektive Musterdichte (der isolierten oder weniger dichten Merkmale) in eine höhere Dichte verwandelt, wodurch die unerwünschten Naheffekte im Zusammenhang mit dem Drucken isolierter oder weniger dichter Merkmale negiert werden. Es ist jedoch wichtig, dass die Streubalken (scattering bars) selbst nicht auf dem Wafer abgedruckt werden. Deshalb ist es erforderlich, dass die Größe der Streubalken (scattering bars) unter der Auflösungsfähigkeit des Abbildungssystems gehalten wird.
Da die Grenzen der optischen Lithographie weit in die Subwellenlängenfähigkeit hinein verbessert werden, müssen Hilfsstrukturen wie Streubalken (scattering bars) deshalb immer kleiner werden, damit die Hilfsstrukturen unterhalb der Auflösungsfähigkeit des Abbildungssystems bleiben. Doch wenn sich die Abbildungssysteme zu kleineren Wellenlängen und höheren Blendenzahlen hin bewegen, wird die Fähigkeit, die Photomasken mit nicht aufgelösten Streubalken (scattering bars) herzustellen, die klein genug sind, zu einem kritischen Thema und zu einem ernsten Problem. Außerdem gibt es auch Probleme im Zusammenhang mit der Verwendung von Hilfsstrukturen wie Streubalken (scattering bars), und zwar aufgrund der Tatsache, dass der Gesamteffekt der Hilfsstruktur entsprechend den Veränderungen in dem Abstand der Merkmale, die gedruckt werden sollen, variieren kann (d.h. Reichweite von dichten Merkmalen zu isolierten Merkmalen), wodurch eine Vergrößerung des Prozessfensters unerwünschterweise verhindert wird.
Eine weitere Methode zur Naheffekt-Korrektur (OPC-Methode) wird von Lin in dem amerikanischen Patent Nr. 4,902,899 offenbart, bei dem Halbtonelemente verwendet werden, um Raumöffnungen oder dunkle Bereiche einer Photomaske zu füllen. Doch die von Lin offenbarte Methode ist in ihren Bildverbesserungsfähigkeiten begrenzt und liefert keine Vergrößerung des Prozessfensters insgesamt.
US 5,786,113 offenbart eine Photolithographie-Maske mit einem Hauptmuster eines Photoshield-Streifens und einem Hilfsmuster halbtransparenter Streifen, die den Photoshield-Streifen umgeben.
US 6,048,647 offenbart eine Photolithographie-Maske mit einer Vielzahl auflösbarer Strukturen und einer nicht auflösbaren Struktur, die zwischen zwei der auflösbaren Strukturen angeordnet ist, wobei die nicht auflösbare Struktur einen Übertragungskoeffizienten zwischen 0 % und 100 % besitzt.
Somit ist der Bedarf nach einer Methode vorhanden, die Hilfsstrukturen in einer Photomaske bereitstellt, welche die oben genannten Probleme im Zusammenhang mit bekannten Hilfsstrukturen eliminiert.
Demzufolge ist eine Zielsetzung der vorliegenden Erfindung, eine Methode zur Herstellung einer Photolithographie-Maske mit OPC-Hilfsstrukturen bereitzustellen, welche die Abbildungsgenauigkeit verbessern, während sie gleichzeitig die Leistungsüberlappung für Strukturen erhöht, die verschiedene Abstände dazwischen aufweisen (d.h. dicht bis isoliert).
Insbesondere wird mit der vorliegenden Erfindung eine Methode zur Erzeugung einer Photolithographie-Maske bereitgestellt, um ein Muster, das in der Maske hergestellt wird, optisch auf ein Substrat zu übertragen, wobei die Methode folgendes umfasst:
Anordnung einer Vielzahl auflösbarer Strukturen, die auf das Substrat gedruckt werden sollen; und
Anordnung einer Vielzahl nicht auflösbarer Strukturen der Naheffekt-Korrektur, die jeweils zwischen einem Paar der Vielzahl auflösbarer Strukturen angeordnet sind, wobei die nicht auflösbare Struktur der Naheffekt-Korrektur einen Übertragungskoeffizienten im Bereich von größer 0 % und kleiner als 100 % besitzt;
gekennzeichnet durch Auswahl des Übertragungskoeffizienten der nicht auflösbaren Struktur der Naheffekt-Korrektur, um eine Beugungskomponente zweiter Ordnung, die der nicht auflösbaren Struktur der Naheffekt-Korrektur entspricht, zu minimieren.
Die Graubalken (gray bars), die einen Übertragungswert zwischen 0 und 100% besitzen, sind zwischen den Strukturen auf der Maske angeordnet, um die Größenordnung von Beugungsordnungen zu kontrollieren, die von einer Sammellinse (collection lens) empfangen werden, insbesondere um die Beugungskomponente zweiter Ordnung der Graubalken zu minimieren, um dadurch die Kontrolle der Abbildungsmerkmale einzelner Strukturen auf der Maske zu ermöglichen. Durch die Kontrolle der Breite, der Platzierung und der Übertragungswerte der Graubalken-Hilfsstrukturen ermöglicht die vorliegende Erfindung außerdem, dass Strukturen mit verschiedenen line/space duty ratios unter Verwendung desselben Prozessfensters gedruckt werden können.
Im Einsatz verbrauchen die Graubalken (gray bars), die in Raumbereichen der Maske (d.h. zwischen Strukturen) platziert werden, einen Teil des Raumbereichs und verringern dadurch die Lichtintensität in dem Raumbereich (und die Durchschnittsamplitude des elektrischen Feldes in dem Raumbereich) und dementsprechend die Größenordnung der Hintergrund- (Null- oder DC-) Beugungsordnung in der Sammellinse. Durch Bemessung der Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen als ein Bruchteil des Raumbereichs, der geringer ist als der gesamte Raumbereich zwischen den Strukturen, werden zusätzliche führende Frequenzzeiten für einen bestimmten Strukturabstand erhöht. Durch Platzieren dieser Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen in der Mitte zwischen den Strukturen, die einen Raumbereich definieren entsprechen die Frequenzzeiten höherer Ordnung außerdem Oberwellen der Grundfrequenz der lokalen Maskengeometrie. Wie in näheren Einzelheiten weiter unten beschrieben wird, erlaubt dies eine Verringerung in der Hintergrundintensität, während gleichzeitig die Verringerung der Bildgenauigkeit oder des Bildkontrastes begrenzt wird. Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen können auch innerhalb der dunklen Bereiche zwischen Freiraum-Strukturen platziert werden.
Die vorliegende Erfindung liefert bedeutende Verbesserungen und Vorteile gegenüber OPC-Methoden im Stand der Technik. Durch Verwendung von Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen einer Breite, die geringer ist als der Raum zwischen den Strukturen, und durch die Kontrolle der Größe, Übertragung, der Position und der Ortsfrequenz der Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen kann die Beugungsenergie in der Sammellinse beispielsweise modifiziert werden, um eine Bildverbesserung zu ermöglichen, was die Bildverbesserung steigert, die man unter Verwendung von OPC-Methoden im Stand der Technik erhalten kann. Genauer gesagt, durch Manipulieren der Abmessungen und des Übertragungskoeffizienten der Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen ermöglicht die vorliegende Erfindung, dass Strukturen mit unterschiedlichen line/space duty ratios unter Verwendung desselben Prozessfensters gedruckt werden können, während gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit, dass die Hilfsstrukturen gedruckt werden, minimiert wird.
Die Vielzahl von auflösbaren Strukturen kann eng beabstandete Strukturen und nicht eng beabstandete Strukturen umfassen, wobei die nicht auflösbaren Strukturen der Naheffekt-Korrektur zwischen den nicht eng beabstandeten Strukturen angeordnet sind. Der Übertragungskoeffizient der nicht auflösbaren Strukturen der Naheffekt-Korrektur wird dann derart angepasst, dass die Differenz zwischen einem isofokalen Flexionspunkt im Zusammenhang mit den nicht dicht beabstandeten auflösbaren Strukturen und einem isofokalen Flexionspunkt im Zusammenhang mit dicht beabstandeten auflösbaren Strukturen minimiert wird.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung beispielhafter Ausführungsarten der vorliegenden Erfindung deutlich.
Auch wenn in diesem Text speziell auf die Verwendung der Erfindung bei der Herstellung von ICs (integrierten Schaltungen) Bezug genommen wird, so wird doch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Erfindung viele weitere Anwendungsmöglichkeiten besitzt. So kann sie beispielsweise bei der Herstellung von integrierten optischen Systemen, Führungs- und Erfassungsmodellen für Magnetblasenspeicher, LCD-Tafeln, Dünnschicht-Magnetköpfen etc. verwendet werden. Der Fachmann wird wissen, dass im Kontext dieser alternativen Anwendungen die Verwendung der Begriffe "Retikel", "Wafer" oder "Chip" bzw. "Plättchen" (engl. die) in diesem Text als durch die allgemeineren Begriffe "Maske", "Substrat" bzw. "Zielabschnitt" ersetzt angesehen werden sollte.
In diesem Dokument umfassen die Begriffe "Strahlung" und "Strahl" sämtliche Arten elektromagnetischer Strahlung, einschließlich Ultraviolettstrahlung (z.B. mit einer Wellenlänge von 365, 248, 193, 157 oder 126 nm) und EUV (Extrem-Ultraviolettstrahlung, z.B. mit einer Wellenlänge im Bereich zwischen 5 und 20 nm).
Der Begriff der Maske, wie er in diesem Text verwendet wird, kann allgemein als sich auf allgemeine Bemusterungsvorrichtungen beziehend interpretiert werden, die dazu verwendet werden können, einen hereinkommenden Projektionsstrahl der Strahlung entsprechend einem Muster, das in einem Zielabschnitt des Substrates erzeugt werden soll, mit einem bemusterten Querschnitt zu versehen; der Begriff "Lichtventil" oder "Lichtverstärkerröhre" kann in diesem Zusammenhang ebenfalls verwendet werden. Neben den herkömmlichen Masken (lichtdurchlässige Maske oder reflektierende Maske; binäre Maske, phasenverschiebende Maske, Hybridmaske etc.) gibt es weitere Beispiele für diese Bemusterungsvorrichtungen wie:

• eine programmierbare Spiegelanordnung. Ein Beispiel für eine solche Vorrichtung ist eine matrixadressierbare Oberfläche mit einer viskoelastischen Kontrollschicht und einer reflektierenden Oberfläche. Das Grundprinzip hinter einem solchen Apparat besteht darin, dass (beispielsweise) adressierte Bereiche der reflektierenden Oberfläche einfallendes Licht als gebeugtes Licht reflektieren, während nicht adressierte Bereiche einfallendes Licht als nicht gebeugtes Licht reflektieren. Wenn man einen entsprechenden Filter verwendet, kann das nicht gebeugte Licht aus dem reflektierten Strahl herausgefiltert werden, so dass lediglich das gebeugte Licht zurückbleibt; auf diese Art und Weise wird der Strahl entsprechend dem Adressiermuster der matrix-adressierbaren Oberfläche bemustert. Die erforderliche Matrix-Adressierung kann unter Verwendung geeigneter elektronischer Einrichtungen durchgeführt werden.
• eine programmierbare LCD-Anordnung. Ein Beispiel für eine solche Konstruktion wird in dem US-Patent US 5,229,872 genannt.

Die Erfindung selbst wird zusammen mit weiteren Zielsetzungen und Vorteilen unter Bezugnahme auf die nachfolgende, detaillierte Beschreibung und die schematischen Begleitzeichnungen noch verständlicher.
1 veranschaulicht einen Vergleich von im Raum erzeugten Bildern von Maskenstrukturen mit derselben Größe und unterschiedlichen duty ratios (d.h. Abstand zwischen Strukturen).
2 veranschaulicht Teile simulierter, im Raum erzeugter Bilder für 150 nm Strukturen mit unterschiedlichen line/space duty ratios.
3(a) und (b) veranschaulichen eine exemplarische Binärmaske und die jeweiligen Beugungen nullter Ordnung, erster Ordnung und zweiter Ordnung für die Binärmaske.
4 veranschaulicht eine exemplarische Maske mit den Graubalken-Hilfsstrukturen, die gemäß der vorliegenden Erfindung konzipiert wurden.
5(a) bis 5(e) veranschaulichen eine exemplarische Maske mit den Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen, die gemäß der vorliegenden Erfindung konzipiert wurden, und die entsprechenden Beugungsmuster, die sich aus der Veränderung der Übertragungskoeffizienten der Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen ergeben.
6(a) bis 6(c) veranschaulichen, wie die primären Beugungsordnungen (d.h. nullte, erste und zweite) durch die Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen, die gemäß der vorliegenden Erfindung konzipiert wurden, beeinflusst werden.
7(a) bis 7(c) veranschaulichen "äquivalente Lösungen" für bekannte Streubalken- und Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen der vorliegenden Erfindung.
8(a) bis 8(d) veranschaulichen simulierte, im Raum erzeugte Bilder für eine 150 nm breite Struktur mit einem fine/space duty ratio von 1:2,5, die mit einer Wellenlänge von 248 nm, einer 0,70 Linsenpupille NA und einem partiellen Kohärenzwert (Sigma) von 0,85 abgebildet werden.
9 veranschaulicht, wie die Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen abgestimmt werden können, um den isofokalen Flexionspunkt im Vergleich zu der in 8(d) gezeigten Reduzierung weiter zu senken.
10 veranschaulicht den Effekt verschiedener Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen auf eine 150 nm Struktur mit einem line/space ratio von 1:2,5.
11 veranschaulicht eine erste, exemplarische Struktur zur Implementierung der Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen, die gemäß der vorliegenden Erfindung konzipiert wurden.
12 veranschaulicht eine zweite exemplarische Struktur zur Implementierung der Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen, die gemäß der vorliegenden Erfindung konzipiert wurden.
13 veranschaulicht eine erste exemplarische Methode zur Herstellung der Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen, die gemäß der vorliegenden Erfindung konzipiert wurden.
14(a) bis 14(c) sind Diagramme der primären Beugungsordnungen, die sich aus der Kombination eines lichtundurchlässigen Hilfsbalkens (Streubalken) mit einer APSM (gedämpfte Phasenverschiebungsmaske) für Strukturen ergeben, die ein line/space ratio von 1:2,5 besitzen.
15(a) bis 15(f) veranschaulichen zwei APSM-Beispiele in Kombination mit Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen, die gemäß der vorliegenden Erfindung konzipiert wurden. Die 15(a) bis 15(c) zeigen die Werte der nullten Beugungsordnung, der normalisierten ersten bzw. normalisierten zweiten Beugungsordnung bei einer Struktur mit einem line/space duty ratio von 1:2,5 und 6% APSM mit verschiedenen Graubalken (gray bars)-Breiten und Graubalken (gray bars)-Übertragungen. Die 15(d) bis 15(f) veranschaulichen das Gleiche, wobei die Verwendung von 18 % APSM die Ausnahme ist.
16 ist eine Zusammenfassung exemplarischer Graubalken (gray bars)-Hilfsstruktur-Abmessungen, die verwendet wurden, um bei einer bestimmten Strukturgröße verschiedene line/space duty ratios zu berücksichtigen.
17 veranschaulicht die verbesserten Abbildungsergebnisse, die man bei Verwendung der Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen, die gemäß der vorliegenden Erfindung konzipiert wurden, erzielt.
18 veranschaulicht eine spezifische Beleuchtung, die verwendet wurde, um die Leistung der Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen, die gemäß der vorliegenden Erfindung konzipiert wurden, weiter zu verbessern.
19 veranschaulicht die verbesserten Abbildungsergebnisse, die man bei Verwendung der Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen, die gemäß der vorliegenden Erfindung konzipiert wurden, erhält, nachdem sie weiter korrigiert wurden, um ein Abstandsproblem zu berücksichtigen.
20 zeigt in schematischer Form einen lithographischen Projektionsapparat, der zur Benutzung mit einer Maske geeignet ist, die mit Hilfe der vorliegenden Erfindung entwickelt worden ist.
Gemäß der Methode zur Naheffekt-Korrektur der vorliegenden Erfindung werden nicht auflösbare Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen mit einer Übertragung, die zwischen 0 und 100 % variieren kann, als teilweise strahlungsdurchlässige, nicht aufgelöste Hilfsstrukturen verwendet. Wie nachstehend im Detail erläutert, ermöglicht die Verwendung der Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen, die durch die vorliegende Erfindung konzipiert wurden, unter anderem eine Verbesserung in der Prozessüberlappung (d.h. der Fähigkeit, dicht und halbisolierte Strukturen unter Verwendung desselben Prozesses zu drucken).
1 ist hilfreich für das Verständnis eines der Probleme, das durch die vorliegende Erfindung gelöst wurde, und das sich auf das Abbilden kleiner Strukturen über einen Bereich von line/space duty ratios bezieht. Unter Bezugnahme auf 1 veranschaulicht die Figur simulierte, im Raum erzeugte Bilder für zwei Abbildungsszenarios. In dem ersten Szenario werden 150 nm Linien mit einem line/space ratio (d.h. dichte Strukturen) von 1:1 unter Verwendung einer Wellenlänge von 248 nm, einer 0,70 Linsenpupille NA und einem partiellen Kohärenzwert (Sigma) von 0,85 abgebildet. In dem zweiten Szenario bleibt bis auf die Tatsache, dass das line/space ratio in 1:3,5 (d.h. halbisolierte Bilder) geändert wird, alles dasselbe. Sowohl die dichten 1:1 Strukturen als auch die halbisolierten 1:3,5 Strukturen werden im besten Fokus und mit 300 nm Defokus gezeigt. Die simulierten, im Raum erzeugten Bilder aus 1 veranschaulichen Probleme im Zusammenhang mit Abbildungsgeometrien eines variierenden line/space ratios.
Genauer gesagt, unter Bezugnahme auf 1 wird gezeigt, dass die dichten Strukturen im allgemeinen einen schlechten Kontrast besitzen, doch von Abweichungen im Defokus wegen der Position des isofokalen Flexionspunktes des Bildes weniger betroffen sind. Bei dem angegebenen Beispiel wird festgestellt, dass der isofokale Flexionspunkt der Position entspricht, an der das Bild mit minimalen Verlusten gedruckt wird, und zwar unabhängig davon, ob das Bild mit im wesentlichen keinem Defokus (d.h. bester Fokus) oder mit 300 nm Defokus gedruckt wird. Für die dichten 1:1 Strukturen kommt der isofokale Flexionspunkt 12 maßlich nahe an die Position des Maskenrandes heran. Im Gegensatz dazu zeigen die halbisolierten 1:3,5 Strukturen einen höheren Kontrast, doch sie leiden unter Defokus- und Aberrationseffekten. Dies resultiert aus großen Positionsdifferenzen zwischen der Position des isofokalen Flexionspunktes 14 und dem Maskenrand, wobei es sich um eine Folge einer Erhöhung in der Beugung nullter Ordnung handelt. Aufgrund der Abweichung der Position des isofokalen Flexionspunktes im Zusammenhang mit den dichten und halbisolierten Strukturen ist es schwer, diese Strukturen mit einem gemeinsamen Prozessfenster zu drucken.
2 veranschaulicht Abschnitte simulierter, im Raum erzeugter Bilder für 150 nm Strukturen mit verschiedenen line/space duty ratios (von 1:1 bis 1:3,5), die allesamt unter Verwendung derselben Abbildungsbedingungen gedruckt wurden. Da der Abstand, wie in 2 gezeigt, zwischen den Strukturen größer wird (d.h. zunehmendes line/space ratio) bewegen sich die entsprechenden isofokalen Flexionspunkte zunehmend weiter weg von dem Maskenrand und weiter weg von der Resistintensitäts-Schwellenwertposition. Mit anderen Worten, während das line/space ratio zunimmt, wird der resultierende isofokale Flexionspunkt zunehmend weiter weg von dem Wert verteilt, der mit dem 1:1 line/space ratio sowohl hinsichtlich Intensitäts wert als auch Position (d.h. kritische Abmessung (CD)) verbunden ist. Diese Bewegung der isofokalen Flexionspunkte nicht dichter Strukturen weg von der dichten 1:1 Struktur begrenzt/negiert die Fähigkeit, dichte und nicht dichte Strukturen unter Verwendung desselben Prozessfensters (d.h. derselben Druckbedingungen) zu drucken.
Um die Abbildungsergebnisse zu verbessern und zu ermöglichen, dass dichte und nicht dichte Strukturen demzufolge unter Verwendung desselben Prozessfensters gedruckt werden, ist es wünschenswert, die Bildintensität und die Position des isofokalen Flexionspunktes der nicht dichten Strukturen so nahe wie möglich an die Bildintensität und den isofokalen Flexionspunkt der dichten Struktur heranzubringen. Wie im Detail nachstehend erläutert wird, wird mit der vorliegenden Erfindung eine Methode bereitgestellt, mit der die oben genannte Zielsetzung erreicht wird, so dass dichte und nicht dichte Strukturen unter Verwendung desselben Prozessfensters gedruckt werden können, während gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit, dass die Hilfsstrukturen gedruckt werden, minimiert wird.
Es ist bekannt, dass die primären Beugungsordnungen das im Raum erzeugte Bild und insbesondere den isofokalen Flexionspunkt und die Bildintensität eines bestimmten Bildes beeinflussen und/oder bestimmen. Die Größe (magnitude) der nullten, ersten und zweiten Beugungsordnung für eine reale/ebene Binärmaske, wie sie in 3a veranschaulicht wird, kann definiert werden als: Mag. nullter Ordnung = (s/p) Mag. erster Ordnung = I(s/p)sinc(s/p)I Mag. zweiter Ordnung = I(s/p)sinc(2s/p)I wobei s der Raum (space) (d.h. die Breite) zwischen den Strukturen 16, und p der Abstand zwischen den Strukturen ist. Beispielhafte Größen (magnitudes) der nullten, ersten und zweiten Beugungsordnung für die Binärmaske von 3(a) sind in 3b veranschaulicht.
Wie aus den obigen Gleichungen hervorgeht, gilt folgendes: wenn die Struktur line/space duty ratio zunimmt (wo die Größe des Raumes erhöht wird), nimmt die Größe der nullten Beugungsordnung proportional zu, was zu der größeren isofokalen Intensität des im Raum erzeugten Bildes führt. Folglich wird die Position des isofokalen Punktes von dem Maskenrand wegbewegt, während weniger Beugungsordnungen erfasst werden. In der vorliegenden Erfindung werden die Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen verwendet, um die Werte dieser Beugungsordnungen zu verändern/zu manipulieren, so dass der isofokale Flexionspunkt und die Bildintensität der weniger dichten Strukturen in Richtung der dichten Strukturen gebracht werden, was zu einer Verbesserung in der Prozessüberlappung führt.
4 veranschaulicht ein Beispiel dafür, wie die Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen dazu verwendet werden können, um den isofokalen Flexionspunkt und die Bildintensität der weniger dichten Strukturen zu dem der dichten Strukturen hin zu verändern. Wie in 4 gezeigt, wird eine Graubalken (gray bars)-Hilfsstruktur 18 zwischen jede zu druckende Struktur 20 positioniert. Es wird selbstverständlich darauf hingewiesen, dass die Graubalken (gray bars)-Hilfsstruktur 18 nicht zwischen jede Struktur platziert werden muss, die in einer bestimmten Maske enthalten ist, sondern nur jene, für die es wünschenswert ist, eine Naheffekt-Korrektur (OPC) zu liefern (z.B. die nicht dichten Strukturen). Die Wirkung, die die Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen 18 auf die Größe der nullten, ersten und zweiten Beugungsordnungen haben, kann für die Maske, wie die in 4 gezeigte, berechnet werden. Genauer gesagt, für lichtundurchlässige Hauptstrukturen 20 und nicht dämpfende, freie Öffnungen wird die Größe der Ordnungen zu: Mag. nullter Ordnung = [1 – (b/s)(1 –√Ib)](s/p) Mag. erster Ordnung = I(s/p)sinc(s/p) – (1 – √Ib)(b/p)I Mag. zweiter Ordnung = I(s/p)sinc(2s/p) – (1 – √Ib)(b/p)sinc(2b/p)Iwobei s der Raum (space) (d.h. die Breite) zwischen den Strukturen 20, p der Abstand zwischen den Strukturen, b die Breite der Graubalken (gray bars)-Hilfsstruktur 18 und I_b die Übertragungsintensität der Graubalken (gray bars)-Hilfsstruktur ist. Wie aus den obigen Gleichungen klar hervorgeht, können die nullte, erste und zweite Beugungsordnung manipuliert/angepasst werden, indem man die Breite und/oder Intensität der Graubalken (gray bars)Hilfsstruktur 18 kontrolliert. Wie oben erwähnt und weiter unten näher erläutert wird, können der isofokale Flexionspunkt und die Bildintensität der weniger dichten Merkmale aufgrund der Manipulation dieser Beugungsordnungen in Richtung derjenigen der dichten Strukturen gebracht werden.
Die 5(b)–5(e) veranschaulichen die resultierenden Beugungsmuster für Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen 18, die in der in 5(a) veranschaulichten Maske verwendet wurden, die 150 nm Strukturen enthält, die einen Raum von 375 nm zwischen den Strukturen 20 besitzen. Die Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen r haben eine Breite, die 1/3 der Raumabmessung entspricht. Vier Variationen der Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen 18 sind in den 5(b)–5(e) veranschaulicht, 100 % Übertragung (5(b)), 50 % Übertragung (5(c)), 25 % Übertragung (5(d)) und 0 % Übertragung (5(e)). Wie gezeigt, können die Werte der Beugungsordnungen kontrolliert/manipuliert werden, indem man den Prozentsatz der Übertragung der Graubalken (gray bars) verändert. Insbesondere wird darauf hingewiesen, dass sowohl die Graubalken (gray bars) mit 50 % Übertragung als auch mit 25 % Übertragung zu einer Beugung zweiter Ordnung führen (siehe 5(c) und 5(d)), die niedriger ist als die Beugung zweiter Ordnung des entsprechenden Streubalkens (siehe 5(e)). Diese Reduzierung der Beugung zweiter Ordnung ist wichtig, da sie nötig ist, um zu verhindern, dass die Graubalken (gray bars)-Hilfsstruktur abgedruckt wird.
Es wird darauf hingewiesen, dass die 0 % Übertragung der Streubalken-Hilfsstruktur entsprechen, wie in USP Nr. 5,821,014 offenbart wurde, wenn die Streubalken-Abmessung gering genug ist, so dass sie nicht abgedruckt wird. Da die Streubalken nicht aufgelöst bleiben müssen, beträgt die maximale Breite der Streubalken ungefähr 1/3 des Wertes der Wellenlänge der Belichtung. Dementsprechend wird es zunehmend schwierig, Streubalken-Hilfsstrukturen herzustellen, die nicht aufgelöst bleiben, während die Wellenlänge der Belichtungsquelle weiterhin abnimmt. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Breite der Graubalken (gray bars)-Hilfsstruktur dagegen nicht auf diese nicht aufgelöste Breite beschränkt. Außerdem können Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen auch zwischen Strukturen verwendet werden, die ein line/space duty ratio von 1:1,2 besitzen. Wenn es erforderlich ist, könnten Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen tatsächlich auch zwischen Strukturen platziert werden, die ein line/space duty ratio von 1:1 besitzen.
Die 6(a) bis 6(c) veranschaulichen, wie die primären Beugungsordnungen (d.h. die nullte Ordnung, die erste Ordnung und die zweite Ordnung) durch die Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen der vorliegenden Erfindung beeinflusst werden. Die Werte der nullten Ordnung (6(a)) sind zusammen mit den Werten der ersten Ordnung (6(b)) und der zweiten Ordnung (6(c)) graphisch dargestellt, die auf den resultierenden Wert der nullten Ordnung normalisiert wurden. Die Diagramme entsprechen Strukturen mit einem line/space duty ratio von 1:2,5 und Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen, die von einer Breite Null bis zu einer Breite reichen, die der gesamten Raumöffnung in der Maske entspricht. Eine Balken-Teilbreite von Null impliziert kein Balken und eine Teilbreite von 1,00 impliziert die vollständige Breite eines Balkens über den gesamten Raum. Die Übertragung der Graubalken (gray bars) ist von 0 % (binär) bis 100 % (kein Balken) variabel. Wie in den 6(a) bis 6(c) gezeigt, ist es möglich, durch Verwendung der Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen die Größe der zweiten Beugungsordnung zu kontrollieren, so dass das Abdrucken der Hilfsstrukturen, das sonst auftreten könnte, verhindert wird. Im Vergleich dazu zeigt die zweite Beugungsordnung, die dem Streubalken (0 % Übertragung) entspricht, einen großen Anstieg in Bezug auf die Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen, was anzeigt, dass es wahrscheinlicher ist, dass der Streubalken abgedruckt wird und nicht der Graubalken. Die Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen sorgen auch für eine Abnahme in der Beugung nullter Ordnung und eine Abnahme in der Beugung erster Ordnung, was vorteilhafterweise dazu führt, dass der isofokale Flexionspunkt und die Bildintensität der 1:2,5 duty ratio Strukturen zu denen der dichteren Strukturen gebracht werden.
Die 7(a) bis 7(c) veranschaulichen "äquivalente Lösungen" für bekannte Streubalken- und Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen der vorliegenden Erfindung. Die Strukturbreite und der Abstand und die Abbildungsbedingungen, die in Verbindung mit den Bildern von 7(a) bis 7(c) verwendet wurden, sind dieselben wie jene, die oben in Verbindung mit den Bildern von 6(a) bis 6(c) beschrieben worden sind. Die Werte der nullten Ordnung (7(a)) sind zusammen mit den Werten der ersten Ordnung (7(b)) und den Werten der zweiten Ordnung (7(c)) graphisch dargestellt, die auf den resultierenden Wert der nullten Ordnung normalisiert wurden.
Unter Bezugnahme auf 7(a) ist die Größe nullter Ordnung eines Streubalkens mit einer Teilbreite von 0,17 im wesentlichen äquivalent zu einem Graubalken mit einer Teilbreite von 0,33 und 25 % Übertragung und ist ebenfalls im wesentlichen äquivalent zu einem Graubalken mit einer Teilbreite von 0,50 und 50 % Übertragung. Unter Bezugnahme auf 7(c) wird jedoch gezeigt, dass die Größe der Beugung zweiter Ordnung für den Streubalken gegenüber der Beugung zweiter Ordnung der Graubalken-Hilfsstrukturen erheblich zunimmt, was die Wahrscheinlichkeit, dass der Streubalken abgedruckt wird, deutlich erhöht. Als solches zeigt 7(c), dass es weniger wahrscheinlich ist, dass eine Graubalken (gray bars)-Hilfsstruktur mit einer großen Breite abgedruckt wird, als ein Streubalken mit einer schmalen Breite, und zwar aufgrund der relativen Reduzierung des Wertes der Beugung zweiter Ordnung durch die Graubalken (gray bars)-Hilfsstruktur im Vergleich zu der des Streubalkens.
Da die Wellenlänge der Belichtungsquelle darüberhinaus weiterhin abnimmt, wird es außerdem schwieriger, nicht auflösbare Streubalken zu erzeugen. Die Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen der vorliegenden Erfindung eliminieren dieses Problem, da sie deutlich größere Breiten erlauben als die des entsprechenden, äquivalenten Streubalkens.
Die 8(a) bis 8(d) veranschaulichen simulierte, im Raum erzeugte Bilder für eine breite 150 nm Struktur mit einem line/space duty ratio von 1:2,5, die mit einer Wellenlänge von 248 nm, einer 0,70 Linsenpupille NA und einem partiellen Kohärenzwert (Sigma) von 0,85 abgebildet werden. Jedes Bild wird für einen Defokus 0 bis 300 nm graphisch dargestellt. 8(a) veranschaulicht die Ergebnisse ohne die Verwendung von Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen. Wie gezeigt, beträgt der isofokale Flexionswert des resultierenden Bildes 0,71. Die 8(b) bis 8(d) veranschaulichen drei Graubalkenlösungen für die 1:2,5 duty ratio Strukturen von 8(a), die zu einer äquivalenten Reduzierung nullter Ordnung führen. Insbesondere 8(b) entspricht einer Graubalken-Übertragung von 0 % (d.h. einem Streubalken) mit einer Teilbreite von 0,17, 8(c) entspricht einer Graubalken-Übertragung von 25 % mit 33 % Teilbreite und 8(d) entspricht einer Graubalken-Übertragung von 44 % mit 50 % Teilbreite. Wie gezeigt, beträgt der isofokale Flexionspunkt für jede Lösung (8(b) bis 8(d)) 0,45, was eine Reduzierung in dem isofokalen Flexionspunkt gegenüber der nicht korrigierten Struktur in 8(a)) darstellt. Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass die Intensität des Balkenbereichs (I_BAR) für den 0,5 breiten Balken mit 44 % Übertragung 16 % höher ist als diejenige für den Balken mit 0,17 Teilbreite. außerdem ist die (I_BAR) für den Graubalken mit 25 % Übertragung und einer Teilbreite von 33 % ebenfalls größer als die für den Balken mit 0,17 Teilbreite. Somit ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen von 8(c) oder 8(d) abgedruckt werden, gegenüber der Wahrscheinlichkeit, dass die äquivalente Streubalkenversion von 8(b) abgedruckt wird, wesentlich kleiner.
9 veranschaulicht, wie die Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen abgestimmt werden können, um den isofokalen Flexionspunkt im Vergleich zu der Reduzierung, die in 8(d) veranschaulicht wurde, weiter zu senken. Unter Bezugnahme auf 9 war die Graubalken (gray bars)-Hilfsstruktur, die verwendet wurde, um das im Raum erzeugte Bild zu schaffen, ein Graubalken mit 30 % Übertragung mit einer Teilbreite von 50 %. Alle anderen Abbildungsbedingungen, Strukturenbreite und line/space ratio der Struktur sind dieselben, wie die in 8(d) verwendeten. Wie gezeigt, ist der isofokale Flexionspunkt um weitere 13 % auf einen Wert von 0,39 reduziert und die Druckmöglichkeit des Balkens bleibt aufgrund der gedämpften Beugung zweiter Ordnung gering.
10 veranschaulicht den Effekt der Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen auf eine Struktur von 150 nm mit einem line/space duty ratio von 1:2,5. Wie in jedem der vier Beispiele gezeigt wird, liefert die Verwendung der Graubalken (gray bars)-Hilfsstruktur eine Verbesserung, indem sie den isofokalen Flexionspunkt reduziert und die resultierende CD (kritische Abmessung) der Struktur 1:2,5 näher an die der Struktur 1:1 herankommt. Wie oben erläutert, erlauben diese Reduzierung in dem isofokalen Flexionspunkt und die resultierende CD (kritische Abmessung) eine Erhöhung der Prozessüberlappung quer über den Abstand. Mit anderen Worten, die Graubalken (gray bars), die gemäß der Methode der vorliegenden Erfindung konzipiert worden sind, erlauben die Abstimmung der Druckleistung isolierterer Strukturen mit der Druckleistung dichterer Strukturen, während gleichzeitig die Chance, dass die Hilfsstruktur abgedruckt wird, minimiert wird. Die Graubalken (gray bars) erreichen dies, indem sie eine gewisse Übertragung innerhalb der Hilfsstrukturen ermöglichen und indem sie die Ortsfrequenz erhalten, und zwar durch Verwendung eines einzelnen Balkens zwischen den Strukturen, so dass eine größere Anpassung der isofokalen Flexionspunkte bereitgestellt wird.
Es gibt zahlreiche mögliche Methoden für die Herstellung der Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen. Eine Lösung ist beispielsweise die Verwendung von Halbton-Strukturen als kleine Maskierelemente, die so zueinander platziert werden, dass die Beugungen erster Ordnung der Elemente mit dem Abbildungswerkzeug nicht erfasst werden. Mit anderen Worten, die Größe der nicht aufgelösten Elemente ist klein genug, so dass nur die DC-Komponente des Beugungsmusters zu der Herstellung des Bildes beiträgt. Diese nicht aufgelösten Elemente (sub-resolution elements) können aus kleinen Inseln 22 oder Löchern 24 bestehen, wie jene, die in 11 gezeigt werden. Die Bemessung und der Abstand dieser Strukturen werden angepasst, um die gewünschten Übertragungswerte innerhalb des Graubalkens zu erreichen. Wenn man beispielsweise eine Wellenlänge von 248 nm und 0,70 NA mit einem partiellen Kohärenzwert von 0,85 verwendet, führen 60 nm Inseln, die auf 80, 100, 120 und 140 nm Gittern platziert wurden, zu Übertragungswerten von 21 %, 45 %, 62 % bzw. 74 %. Alternativ kann ein Halbton-Graubalken – wie in 12 veranschaulicht – unter Verwendung von sub-n oder super-n – phasenverschobenen Elementen auf einem nicht aufgelösten Gitter hergestellt werden. Phaseninseln von 40, 60, 80 und 100 Grad führen zu Übertragungswerten von 12 %, 25 %, 42 % bzw. 60 %.
Eine mehrschichtige Maskenstruktur kann ebenfalls verwendet werden, um die Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen zu bilden. Unter Bezugnahme auf 13 wird in einem Ausführungsbeispiel eine amorphe Si-Schicht oder eine Si-reiche Siliziumschicht 32 auf einem Quarzsubstrat 30 gebildet und eine herkömmliche Chrom-Antireflex-Maskierschicht 34 wird auf der amorphen Siliziumschicht (Si-Schicht) gebildet, um eine Zweiton-Maskierung zu ermöglichen. Die amorphe Si-Schicht wird als Graubalken-Maskierschicht abgebildet und die Chrom-Antireflexschicht wird als Hauptstrukturebene abgebildet. Die Stärke der amorphen Si-Schicht wird angepasst, so dass die Übertragung in den gewünschten Graubalkenbereichs fällt, was beispielsweise einer Stärke zwischen 30 Angström und 300 Angström entspricht. Die Maske kann beispielsweise unter Verwendung eines herkömmlichen Elektronenstrahls mit mehreren Ebenen und Bemusterungsverfahren hergestellt werden. In einem beispielhaften Verfahren werden zunächst die amorphe Si-Schicht und die Chrom-Antireflexschicht auf ein Maskensubstrat aufgebracht. Das Substrat wird dann mit einem positiv wirkenden, elektronensensitiven Polymer überzogen. Mittels eines Elektronenstrahls werden Bereiche belichtet, auf denen weder die Hauptstrukturen noch die Graubalken (gray bars)-Strukturen existieren werden. Das Polymer wird in den belichteten Bereichen entfernt und die Chrom-Antireflexschicht und das amorphe Si werden von den Öffnungen entfernt. Ein zweiter Bemusterungsschritt wird durchgeführt, bei dem ein zweiter Überzug mit einem elektronensensitiven Polymer durchgeführt wird; Elektronenstrahlbelichtung nur der Graubalkenbereiche; und Wegätzen der Chrom-Antireflexschicht von den amorphen Si-Graubalken. Die resultierende optische Dichte (CD) des Graubalkenbereichs wird definiert als: CD = –log(T)wobei T der Prozentsatz der Übertragung ist und CD Übertragungswerten zwischen 0 und 100 % entspricht.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen, die durch die Methode der vorliegenden Erfindung konzipiert wurden, auch in Kombination mit einer gedämpften Phasenverschiebungsmaske (APSM) verwendet werden können. Die Größe der Beugungen nullter, erster und zweiter Ordnung, wie sie von der APSM und den Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen beeinflusst wird, kann wie folgt berechnet werden: Mag. nullter Ordnung = [[1 + √T](s/p) – √T] × [1 – (b/s)(1 – √Ib)](s/p) Mag. erster Ordnung = [1 + √T]I(s/p)sinc(s/p)I – I(1 – √Ib)(b/p)sinc(b/p)I Mag. zweiter Ordnung = [1 +√T]I(s/p)sinc(2s/p)I – I(1 – √Ib)(b/p)sinc(2b/p)Iwobei T der Übertragungswert der aufnehmenden Phasenschieber ist.
Bei den 14(a)–14(c) handelt es sich um Diagramme der primären Beugungsordnungen, die sich aus der Kombination eines lichtundurchlässigen Hilfsbalkens (Streubalken) mit einer APSM für Strukturen ergeben, die ein line/space duty ratio von 1:2,5 besitzen. Die APSM-Werte variieren von 0 % (binär) bis 20 %. Die Streubalkenbreiten variieren von Null bis zur vollen Raumbreite. Wie oben erwähnt, kann 0,15 bis 0,20 der Raumbreitenöffnung eine brauchbare Grenze für einen einzelnen Streubalken sein. Die Ergebnisse zeigen, dass durch die Kombination von lichtundurchlässigen Hilfsbalken mit APSM eine erhöhte APSM-Übertragung verwendet werden kann. Eine 10 %ige APSM mit 0,17 SB-Breite führt beispielsweise zu Nebenkeulen (side lobes), die äquivalent sind zu jenen bei 6 % APSM ohne Hilfsbalken.
Die 15(a)–15(f) veranschaulichen zwei APSM-Beispiele, die mit Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen kombiniert sind, die nach der Methode der vorliegenden Erfindung konzipiert wurden. Die 15(a) bis 15(c) haben bei einer Struktur mit einem line/space duty ratio 1:2,5 und 6 % APSM mit verschiedenen Graubalken (gray bars)-Breiten und Graubalken (gray bars)-Übertragungen Beugungswerte der nullten Ordnung, der normalisierten ersten und der normalisierten zweiten Ordnung. Die 15(d)–15(f) veranschaulichen das Gleiche, mit der Ausnahme, dass 18 APSM verwendet wurden. Die in den 15(a) bis 15(f) dargestellten Ergebnisse veranschaulichen, wie APSM den Wert der nullten Ordnung reduziert, während es den Wert der ersten Ordnung erhöht, und den Wert der zweiten Ordnung zu einer niedrigeren Stufe hin beeinflusst. Bei einer Graubalkenbreite von Null kann die Zunahme in der ersten Ordnung für eine hohe Übertragungs-APSM groß genug sein, so dass sich Nebenkeulen (side lobe artifacts) daraus ergeben. Doch die Verwendung von Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen reduziert die nullte Ordnung sowie die erste Ordnung, so dass die Wahrscheinlichkeit dieser Nebenkeuleneffekte verringert wird.
Wie oben erläutert wird, erlauben die Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen, die durch die Methode der vorliegenden Erfindung konzipiert wurden, eine Erhöhung in der Prozessüberlappung durch Reduzierung des isofokalen Flexionspunktes und der resultierenden CD nicht dichter Strukturen näher an derjenigen der dichten Strukturen. Bei den hierin genannten Beispielen waren Graubalkenlösungen bei Strukturen vorhanden, die unter Verwendung der Bewertungsgleichungen der primären Beugungsordnung line/space duty ratio – Werte zwischen 1:1,2 und 1:3,5 besaßen. Die ser Ansatz ermöglicht es, dass diese Lösungen vor einer lithographischen Simulation oder Abbildung erzeugt werden können. In 16 werden die Ergebnisse, einschließlich der Linienausrichtung (line blas), die für jede Struktur und die Graubalkenabmessung für einen 50 %igen Übertragungswert erforderlich ist, zusammengefasst. Es wird darauf hingewiesen, dass die Balkenbreite vorzugsweise immer innerhalb der Raumöffnung zentriert ist, und dass die Breiten von 50 nm bei den Strukturen 1:1,2 bis 220 nm bei den Strukturen 1:3,5 variieren. 17 veranschaulicht die verbesserten Abbildungsergebnisse, die man bei Verwendung dieser Graubalkenlösungen erhält. Es wird darauf hingewiesen, dass für die Ergebnisse, die in 17 dargestellt werden, ebenfalls eine spezifische Beleuchtung verwendet wurde, wie sie in 18 veranschaulicht wird. Wie gezeigt, wurden die isofokalen Anteile für alle line/space duty ratios in Bezug auf Intensität und Position nahe an diejenigen für die 1:1 Strukturen herangebracht.
Es wird darauf hingewiesen, dass es sich bei dem 1:2 duty ratio um einen problematischen Abstand handelte, da der Abstand der Strukturen ein Vielfaches von 1,5X der 1:1 Strukturen darstellte, die mit der vorhergehenden Beleuchtungsbedingung optimiert wurden. Mit der Beleuchtungsbedingung wird die Beugung erster Ordnung der 1:2 duty ratio Strukturen in den Mittelpunkt der Linsenpupille des Objektivs platziert, was zu einem maximalen Defokus-Aberrationseffekt führt, wenn sie mit der entsprechenden nullten Ordnung kombiniert wird. Eine zweite Graubalkenlösung wurde durchgeführt, um diese problematische Abstandswirkung auszugleichen und das resultierende Bild wird in 19 gezeigt.
Wie oben erwähnt wurde, bietet die vorliegende Erfindung bedeutende Vorteile gegenüber bekannten OPC-Hilfsstrukturen. Das wichtigste dabei ist, dass es mit der vorliegenden Erfindung durch Beeinflussen der Abmessungen und des Übertragungskoeffizienten der Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen möglich ist, dass Strukturen mit verschiedenen line/space duty ratios unter Verwendung desselben Prozessfensters abgedruckt werden können, während die Wahrscheinlichkeit, dass die Hilfsstruktur abgedruckt wird, gleichzeitig minimiert wird.
Es wird weiterhin darauf hingewiesen, dass zahlreiche Variationen der vorliegenden Erfindung ebenfalls möglich sind. Die Graubalken (gray bars)-Hilfsstrukturen können beispielsweise mit Beleuchtungstechniken außerhalb der Achse, wie Quadrupolbeleuchtung, verwendet werden. Außerdem kann auch ein analytisches Modell zur Bestimmung der optimalen Kombination oder optischen Bildverbesserung entwickelt werden. Bei dieser Technik handelt es sich um eine analytische Methode der Ausnutzung der Beschaffenheit des elektrischen Feldes einer Maske und der resultierenden Verteilung der Beugungsenergie, die aus Abbildungssituationen erzeugt wird, unter Verwendung einer oder mehrerer Techniken der optischen Bildverbesserung (OE). Durch Darstellung des Effektes, den die GE-Techniken auf die grundlegenden, primären Beugungsordnungen haben, wird für ihre Kombination und gegenseitige Kooperation eine gemeinsame Basis eingeführt. Maskenmodifizierungen können zu ihrem Einfluss auf diese grundlegenden Ordnungen in Bezug gesetzt werden. Die Beleuchtung kann auf die Verteilung und spezifische Erfassung dieser Ordnungen in Bezug gesetzt werden. Aberrationseffekte (einschließlich Defokus) können kombiniert werden, um Phasenabweichungen der Beugungsordnungen zu berücksichtigen. Durch Analysieren dieser Effekte im Frequenzbereich der Linse ist die Gestaltung und Optimierung möglich. Diese Gestaltungs- und Optimierungsmethode kann in ein Computerprogramm integriert werden.
20 zeigt schematisch einen lithographischen Projektionsapparat, der für die Verwendung mit einer Maske geeignet ist, die mit Hilfe der vorliegenden Erfindung entwickelt wurde. Der Apparat umfasst:

– ein Strahlungssystem Ex, IL, um einen Projektionsstrahl PB der Strahlung zu liefern. In diesem speziellen Fall umfasst das Strahlungssystem auch eine Strahlungsquelle LA;
– einen ersten Objekttisch (Maskentisch) MT mit einem Maskenhalter zum Halten einer Maske MA (z.B. ein Retikel), der mit ersten Positionierelementen verbunden ist, um die Maske in Bezug auf Teil PL korrekt zu positionieren;
– einen zweiten Objekttisch (Substrattisch) WT mit einem Substrathalter zum Halten eines Substrats W (z.B. Silizium-Wafer mit Resist-Überzug), der mit zweiten Positionierelementen verbunden ist, um das Substrat in Bezug auf Teil PL korrekt zu positionieren;
– ein Projektionssystem ("Linse") P1 (z.B. ein lichtbrechendes, katoptrisches oder katadioptrisches optisches System) zur Abbildung eines bestrahlten Abschnittes der Maske MA auf einen Zielabschnitt C (z.B. mit einem Plättchen/Chip oder mehreren Plättchen/Chips; engl.: die) des Substrates W.

Wie hier veranschaulicht, handelt es sich um einen lichtdurchlässigen Apparat (d.h. er besitzt eine lichtdurchlässige Maske). Doch im allgemeinen kann es sich auch um einen Reflexionsapparat handeln (beispielsweise mit einer reflektierenden Maske). Alternativ kann der Apparat auch eine andere Art von Bemusterungsvorrichtung als Alternative zur Verwendung einer Maske einsetzen; Beispiele dafür sind u.a. eine programmierbare Spiegelanordnung der Art oder eine LCD-Matrix.
Die Quelle LA (z.B. eine Quecksilberlampe oder ein Excimer-Laser) erzeugt einen Projektionsstrahl der Strahlung. Dieser Strahl wird entweder direkt oder nach Durchlaufen einer Aufbereitungseinrichtung, wie beispielsweise eines Strahl-Expanders Ex, in ein Beleuchtungssystem (Illuminator) IL eingeführt. Der Illuminator IL kann Verstelleinrichtungen AM für die Einstellung der äußeren und/oder inneren radialen Reichweite (im allgemeinen als σ-outer bzw. σ-inner bezeichnet) der Intensitätsverteilung in dem Strahl besitzen. Zusätzlich besitzt er im allgemeinen verschiedene andere Komponenten, wie einen Integrator IN und einen Kondensator CO. Auf diese Art und Weise besitzt der Strahl PB, der auf die Maske MA auftrifft, eine gewünschte Gleichmäßigkeit und Intensitätsverteilung in seinem Querschnitt.
Unter Bezugnahme auf 20 sollte darauf hingewiesen werden, dass sich die Quelle LA innerhalb des Gehäuses des lithographischen Projektionsapparates befinden kann (wie das oft der Fall ist, wenn es sich bei der Quelle LA beispielsweise um eine Quecksilberlampe handelt), doch dass sie sich ebenso auch in einer Entfernung von dem lithographischen Projektionsapparat befinden kann, wobei der Projektionsstrahl der Strahlung, der erzeugt wird, in den Apparat hineingeführt wird (z.B. mit Hilfe geeigneter Richtspiegel); diese letztere Anordnung wird oft dann gewählt, wenn es sich bei der Quelle LA um einen Excimer-Laser (z.B. basierend auf KrF, ArF oder F₂ Lasern) handelt. Die gegenwärtige Erfindung umfasst diese beiden Anordnungen.
Der Strahl PB fängt anschließend die Maske MA ab, die auf einem Maskentisch MT gehalten wird. Nachdem er die Maske MA durchquert hat, verläuft der Strahl PB durch die Linse PL, die den Strahl PB auf einen Zielabschnitt C des Substrates W fokussiert. Mit Hilfe der zweiten Positionierelemente (und der interferometrischen Messeinrichtung IF) kann der Substrattisch WT exakt bewegt werden, z.B. um die verschiedenen Zielabschnitte C in dem Strahlengang PB zu positionieren. In ähnlicher Art und Weise können die ersten Positionierelemente dazu verwendet werden, um die Maske MA in Bezug auf den Strahlengang PB exakt zu positionieren, z.B. nach dem mechanischen Abruf der Maske MA aus einer Maskenbibliothek oder während einer Abtastung (scan). Im allgemeinen erfolgt die Bewegung der Objekttische MT, WT mit Hilfe eines langhubigen Moduls (grobe Positionierung) und eines kurzhubigen Moduls (Feinpositionierung), die in 20 nicht ausdrücklich dargestellt sind. Doch im Falle eines Wafer Steppers (im Gegensatz zu einem Step-and-Scan Apparat) kann der Maskentisch MT einfach mit einem kurzhubigen Stellorgan verbunden werden, oder er kann befestigt werden.
Der dargestellte Apparat kann auf zwei verschiedene Arten verwendet werden:

– Im Step-Modus wird der Maskentisch MT im wesentlichen stationär gehalten und ein ganzes Maskenbild wird in einem Durchgang (d.h. einem einzigen "Flash") auf einen Zielabschnitt C projiziert. Der Substrattisch WT wird dann in X- und/oder Y-Richtung verschoben, so dass ein anderer Zielabschnitt C von dem Strahl PB bestrahlt werden kann;
– Im Scan-Modus gilt im wesentlichen die gleiche Anordnung, außer dass ein vorgegebener Zielabschnitt C nicht in einem einzigen "Flash" belichtet wird. Stattdessen kann der Maskentisch MT mit einer Geschwindigkeit v in eine vorgegebene Richtung (die sogenannte "Scan-Richtung", z.B. die y-Richtung) bewegt werden, so dass der Projektionsstrahl PB dazu gebracht wird, ein Maskenbild abzutasten; gleichzeitig wird der Substrattisch WT mit einer Geschwindigkeit V = Mv in die gleiche oder in die entgegengesetzte Richtung bewegt, wobei M die Vergrößerung der Linse PL (meistens M = 1/4 oder 1/5) ist. Auf diese Art und Weise kann ein relativ großer Zielabschnitt C belichtet werden, ohne dass die Auflösung beeinträchtigt wird.

Auch wenn bestimmte Ausführungsarten der vorliegenden Erfindung offenbart worden sind, wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung auch andere Ausführungsarten aufweisen kann. Die vorliegenden Ausführungsarten sind deshalb in jeder Hinsicht als beispielhaft und veranschaulichend und nicht einschränkend anzusehen, wobei der Geltungsbereich der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche definiert wird.

Claims

Verfahren zur Erzeugung einer Photolithographie-Maske (MA) zur optischen Übertragung eines Musters, das in der Maske (MA) gebildet wird, auf ein Substrat (W), wobei das Verfahren folgendes umfasst: – Anordnung einer Vielzahl auflösbarer Strukturen (20), die auf das Substrat gedruckt werden sollen; und – Anordnung einer Vielzahl nicht auflösbarer Strukturen der Naheffekt-Korrektur (18), die jeweils zwischen einem Paar der Vielzahl auflösbarer Strukturen (20) angeordnet sind, wobei die nicht auflösbare Struktur der Naheffekt-Korrektur (18) einen Übertragungskoeffizienten von größer 0 % und kleiner als 100 % besitzt; gekennzeichnet durch Auswahl des Übertragungskoeffizienten der nicht auflösbaren Struktur der Naheffekt-Korrektur (18), um eine Beugungskomponente der zweiten Ordnung, die der nicht auflösbaren Struktur der Naheffekt-Korrektur (18) entspricht, zu minimieren.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die nicht auflösbare Struktur der Naheffekt-Korrektur eine Breitenabmessung besitzt, die geringer ist als die Breite eines Abstandes, der zwei der Vielzahl von auflösbaren Strukturen (20) voneinander trennt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die nicht auflösbare Struktur der Naheffekt-Korrektur (18) in der Mitte des Abstandes angeordnet ist, der zwei der Vielzahl von auflösbaren Strukturen (20) voneinander trennt.
Verfahren zur Herstellung einer Photolithographie-Maske (MA), das die Verfahrensschritte der Entwicklung der Photolithographie-Maske durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 umfasst.
Computerprogramm mit Programm-Code-Elementen, um einen Computer anzuweisen, mindestens eine Datei zu erzeugen, die einer Photolithographie-Maske (MA) entspricht, um ein Muster mit einer Vielzahl auflösbarer Strukturen (20), die auf das Substrat gedruckt werden sollen, das in der Maske auf dem Substrat gebildet wird, optisch zu übertragen, wobei das Programm folgendes umfasst: – Code-Elemente zur Definition einer Vielzahl nicht auflösbarer Strukturen der Naheffekt-Korrektur (18), die zwischen Paaren der Vielzahl auflösbarer Strukturen angeordnet sind; und – Code-Elemente zur Auswahl des Übertragungskoeffizienten der nicht auflösbaren Struktur der Naheffekt-Korrektur (18) innerhalb des Bereichs von größer 0 % und kleiner als 100 %, um eine Beugungskomponente der zweiten Ordnung, die der nicht auflösbaren Struktur der Naheffekt-Korrektur (18) entspricht, zu minimieren.
Computerprogramm nach Anspruch 5 mit Code-Elementen zur Definition der nicht auflösbaren Strukturen der Naheffekt-Korrektur mit einer Breitenabmessung von weniger als der Breite eines Abstandes, der die beiden auflösbaren Strukturen der Vielzahl der auflösbaren Strukturen (20) voneinander trennt.
Computerprogramm nach Anspruch 5 oder 6 mit Code-Elementen zur Anordnung der nicht auflösbaren Strukturen der Naheffekt-Korrektur (18) in der Mitte des Abstandes, der das Paar der Vielzahl auflösbarer Strukturen (20) voneinander trennt.
Verfahren zur Herstellung eines Bausteins, das die nachfolgenden Schritte umfasst: (a) Bereitstellen eines Substrates (W), das zumindest teilweise von einer Schicht aus strahlungsempfindlichem Material bedeckt ist; (b) Bereitstellen eines Projektionsstrahls (PB) der Strahlung unter Verwendung eines Bestrahlungssystems; (c) Verwenden eines Musters auf einer Maske (MA), um den Projektionsstrahl (PB) in seinem Querschnitt mit einem Muster zu versehen; (d) Projizieren des bemusterten Strahls der Strahlung auf einen Zielabschnitt der Schicht aus strahlungsempfindlichem Material; wobei das Verfahren weiterhin die folgenden Schritte umfasst: (e) Herstellen einer Photolithographie-Maske nach dem Verfahren von Anspruch 4.