DE60212777T2

DE60212777T2 - OPC-Verfahren mit nicht auflösenden Phasensprung-Hilfsstrukturen

Info

Publication number: DE60212777T2
Application number: DE60212777T
Authority: DE
Inventors: Douglas Sunnyvale van den Broeke; J. Fung Cupertino Chen
Original assignee: ASML MaskTools Netherlands BV
Current assignee: ASML MaskTools Netherlands BV
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2022-09-27
Also published as: US20050271953A1; EP1298489B1; EP1298489A3; US7399559B2; EP1298489A2; JP2003177511A; US7026081B2; DE60212777D1; TW574595B; KR100542268B1; US20030064298A1; JP3939234B2; KR20030027825A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Photolithographie und insbesondere die Ausgestaltung und Erzeugung einer Photomaske ("Mask") mit unter der Auflösung liegenden OPC-Merkmalen (OPC = optical proximity correction), welche dahingehend wirken, optische Proximitätseffekte zu korrigieren. Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung einer solchen Maske in einer lithographischen Projektionsvorrichtung, welche allgemein aufweist:

– ein Strahlungssystem zur Zufuhr eines Projektionsstrahls einer Strahlung;
– eine Tragstruktur zum Tragen einer Musterungsvorrichtung (z. B. einer Maske), wobei die Musterungsvorrichtung dazu dient, den Projektionsstrahl gemäß einem gewünschten Muster zu mustern;
– einen Substrattisch zum Halten eines Substrats; und
– ein Projektionssystem zum Projizieren des gemusterten Strahls auf einen Zielabschnitt des Substrats.

Eine lithographische Vorrichtung kann beispielsweise bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen (ICs) verwendet werden. In einem solchen Fall kann die Maske ein Schaltkreismuster entsprechend einer einzelnen Schicht des IC enthalten und dieses Muster kann auf einem Zielabschnitt (z. B. einen oder mehrere Wafer aufweisend) auf einem Substrat (Siliciumwafer) abgebildet werden, der mit einer Schicht eines strahlungsempfindlichen Materials (Resist) beschichtet wurde. Allgemein gesagt, ein einzelner Wafer enthält ein ganzes Netzwerk benachbarter Zielabschnitte, welche aufeinander folgend über das Strahlungssystem jeweils einzeln bestrahlt werden. Bei einem Typ von lithographischer Projektionsvorrichtung wird jeder Zielabschnitt durch Belichten des gesamten Maskenmusters auf dem Zielabschnitt in einem Durchgang bestrahlt; eine solche Vorrichtung wird allgemein als Wafer-Stepper bezeichnet. Bei einer anderen Vorrichtung, welche allgemein als Step-and-Scan-Vorrichtung bezeichnet wird, wird jeder Zielabschnitt beleuchtet, indem das Maskenmuster unter dem Projektionsstrahl in einer bestimmten Referenzrichtung (der "Abtastrichtung") fortlaufend abgetastet wird, wobei synchron der Substrattisch parallel oder gegenparallel zu dieser Richtung abgetastet wird; da allgemein das Projektions system einen Vergrößerungsfaktor von M hat (üblicherweise < 1), ist die Geschwindigkeit V, mit der der Substrattisch abgetastet wird, um einen Faktor M mal größer als diejenige, mit der der Maskentisch abgetastet wird. Nähere Informationen betreffend lithographische Vorrichtungen, wie sie soeben beschrieben wurden, lassen sich beispielsweise der US-PS 6,046,792 entnehmen.
Bei einem Herstellungsprozess unter Verwendung einer lithographischen Projektionsvorrichtung wird ein Maskenmuster auf einem Substrat abgebildet, welches zumindest teilweise mit einer Schicht eines strahlungsempfindlichen Materials (Resist) bedeckt ist. Vor diesem Abbildungsschritt kann das Substrat verschiedene Vorgänge durchlaufen, beispielsweise Priming, Resistbeschichtung und Weichbacken. Nach der Belichtung kann das Substrat andere Abläufe durchlaufen, beispielsweise Nachbelichtungsbacken (PEB), Entwicklung, Ausbacken und Messung/Überprüfung der abgebildeten Merkmale. Diese Abfolge von Vorgängen werden als Basis zur Musterung einer einzelnen Schicht einer Vorrichtung, z. B. eines IC verwendet. Eine solche gemusterte Schicht kann dann verschiedene Abläufe durchlaufen, beispielsweise Ätzen, Ionenimplantierung (Dotierung), Metallisierung, Oxidation, chemisch-mechanisches Polieren etc., welche alle beabsichtigen, eine einzelne Schicht endzubearbeiten. Wenn mehrere Schichten notwendig sind, wird der gesamte Ablauf oder die Abwandlung hiervon für jede neue Schicht wiederholt. Schließlich ist eine Anordnung von Vorrichtungen auf dem Substrat (Wafer) vorhanden. Diese Vorrichtungen werden voneinander durch eine Technik wie Trennschneiden oder Sägen getrennt, wonach die jeweiligen Vorrichtungen auf einem Träger angeordnet werden können, mit Stiften verbunden werden können etc. Nähere Informationen betreffend diese Abläufe lassen sich beispielsweise dem Buch "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing", dritte Ausgabe, Peter van Zant, McGraw Hill Publishing Co., 1997, ISBN 0-07-067250-4 entnehmen.
Aus Gründen der Einfachheit sei das Projektionssystem nachfolgend als "Linse" bezeichnet; dieser Begriff soll jedoch weit interpretiert werden und verschiedene Typen von Projektionssystemen umfassen, einschließlich beispielsweise refraktiver Optiken, reflektiver Optiken und katadioptrischer Systeme. Das Bestrahlungssystem kann auch Bauteile enthalten, welche gemäß einem dieser Gestaltungstypen arbeiten, um den Projektionsstrahl der Strahlung zu richten, zu formen oder zu steuern und solche Bauteile können nachfolgend gemeinsam oder einzeln als "Linse" bezeichnet werden. Weiterhin kann die lithographische Vorrichtung von dem Typ sein, der zwei oder mehr Substrattische (und/oder zwei oder mehr Maskentische) hat. Bei solchen "Mehrfachstufenvorrichtungen" können die zusätzlichen Tische parallel verwendet werden oder Vorbereitungsschritte können bei einem oder mehreren Tischen durchgeführt werden, während einer oder mehrere andere Tische für Belichtungen verwendet werden. Zweistufige lithographische Vorrichtungen sind beispielsweise in der US-PS 5,969,441 und der WO 98/40791 beschrieben.
Die photolithographischen Masken, welche oben genannt wurden, weisen geometrische Muster entsprechend den Schaltkreiskomponenten auf, welche auf einem Siliciumwafer zu integrieren sind. Die Muster, die zur Erzeugung solcher Masken verwendet werden, werden unter Verwendung von CAD-Programmen (Computer-Aided Design) erzeugt, wobei dieser Vorgang oft als EDA (Electronic Design Automation) bezeichnet wird. Die meisten CAD-Programme folgen einem Satz von vorbestimmten Gestaltungsregeln, um funktionelle Masken zu erzeugen. Diese Regeln werden durch Bearbeitungs- und Gestaltungsgrenzen festgelegt. Beispielsweise definieren Gestaltungsregeln die räumliche Toleranz zwischen Schaltkreisvorrichtungen (wie Gattern, Kondensatoren, etc.), oder Verbindungsleitungen, um so sicher zu stellen, dass die Schaltkreisvorrichtungen oder Leitungen nicht auf unerwünschte Weise in Wechselwirkung zueinander geraten. Die Gestaltungsregelgrenzen werden typischerweise als "kritische Abmessungen" (CD = Critical Dimensions) bezeichnet. Eine kritische Abmessung eines Schaltkreises kann als geringste Breite einer Leitung (Linie) oder kleinster Raum zwischen zwei Leitungen definiert werden. Somit bestimmt CD die Gesamtgröße und -dichte des gestalteten Schaltkreises.
Natürlich ist eines der Ziele bei der Herstellung integrierter Schaltkreise, die Ausgangs-Schaltkreisgestaltung auf dem Wafer (über die Maske) genau wieder zu ge ben. Ein anderes Ziel ist, so viel Halbleiter-Wafer-Fläche wie möglich zu verwenden. Wenn die Größe eines integrierten Schaltkreismusters verringert wird und seine Dichte zunimmt, nähert sich jedoch die CD des entsprechenden Maskenmusters der Auflösungsgrenze des optischen Belichtungswerkzeuges an. Die Auflösung für ein Belichtungswerkzeug wird als das Minimummerkmal definiert, welches das Belichtungswerkzeug wiederholt auf dem Wafer belichten kann. Der Auflösungswert der vorhandenen Belichtungsausstattung beschränkt oft die CD für viele fortgeschrittene IC-Schaltkreisgestaltungen.
Wenn die kritischen Abmessungen des Schaltkreislayouts kleiner werden und sich dem Auflösungswert des Belichtungswerkzeuges annähern, kann die Entsprechung zwischen dem Maskenmuster und dem tatsächlichen Schaltkreismuster, welches auf der Photoresistschicht entwickelt wird, erheblich verringert werden. Der Grad und die Größe von Unterschieden in der Maske und den tatsächlichen Schaltkreismustern hängt von der Nähe der Schaltkreismerkmale zueinander ab. Folglich werden Muster-Übertragungsprobleme als "Proximitätseffekte" bezeichnet.
Um bei der Beseitigung des erheblichen Problems von Proximitätseffekten zu helfen, wird eine Anzahl von Techniken verwendet, um den Maskenmustern unter-lithographische Merkmale hinzuzufügen. Unter-lithographische Merkmale haben Abmessungen kleiner als die Auflösung des Belichtungswerkzeuges und übertragen sich daher nicht auf die Photoresistschicht. Anstelle hiervon gelangen unter-lithographische Merkmale mit dem ursprünglichen Maskenmuster in Wechselwirkung und kompensieren Proximitätseffekte, so dass das letztendlich übertragene Schaltkreismuster verbessert wird. Beispiele solcher unter-lithographischer Merkmale sind Streuungsbalken und Anti-Streuungsbalken, wie in der US-PS 5,821,014 beschrieben, welche den Maskenmustern hinzugefügt werden, um Unterschiede zwischen Merkmalen innerhalb eines Maskenmusters, verursacht durch Proximitätseffekte, zu verringern. Genauer gesagt, unter-Auflösungs-Unterstützungsmerkmale oder Streuungsbalken werden als Mittel verwendet, um optische Proximitätseffekte zu korrigieren und es hat sich gezeigt, dass sie wirksam sind, das gesamte Prozessfens ter zu vergrößeren (d. h., die Möglichkeit, fortlaufend Merkmale zu drucken, welche eine bestimmte CD haben, ungeachtet davon, ob die Merkmale relativ zu benachbarten Merkmalen isoliert oder hierzu dicht gepackt sind). Wie in dem '014-Patent beschrieben, tritt, allgemein gesagt, die optische Proximitätskorrektur auf, indem die Schärfentiefe für die weniger dichten bis isolierten Merkmale verbessert wird, indem Streubalken nahe dieser Merkmale angeordnet werden. Diese Streubalken wirken dahingehend, die effektive Musterdichte (der isolierten oder weniger dichten Merkmale) zu ändern, so dass höhere Dichte vorliegt, so dass die unerwünschten Proximitätseffekte negiert werden, welche mit dem Drucken von isolierten oder weniger dichten Merkmalen einhergehen. Es ist jedoch wichtig, dass diese Streubalken selbst nicht auf den Wafer gedruckt werden. Dies macht es somit notwendig, dass die Größe der Streubalken unterhalb der Auflösungsfähigkeit des Abbildungssystems gehalten wird.
Folglich müssen, wenn die Grenzen optischer Lithographie weit in Richtung unter-Wellenlängen-Möglichkeit verbessert werden, Unterstützungsmerkmale wie Streubalken, kleiner und kleiner gemacht werden, so dass die Unterstützungsmerkmale unterhalb der Auflösungsleistung des Abbildungssystems bleiben. Jedoch wird, wenn sich Abbildungssysteme zu kürzeren Wellenlängen und höheren numerischen Aperturen hinbewegen, die Möglichkeit, die Photomasken mit unter-Auflösungs-Streubalken herzustellen, welche ausreichend klein sind, ein kritischer Punkt und ein ernsthaftes Problem.
Wenn weiterhin die Auflösungsleistung anwächst, nimmt die minimale Distanz (d. h. die Unterteilung) zwischen Merkmalen ebenfalls ab. Diese Verringerung der Unterteilung macht es zunehmend schwierig, Photomasken mit unter-Auflösungs-Unterstützungsmerkmalen zu erzeugen, welche zwischen solchen eng beabstandeten Merkmalen liegen. Mit anderen Worten, wenn die Merkmale zu nahe beieinander sind, kann es überaus schwierig (oder sogar unmöglich) sein, ein unter-Auflösungs-Unterstützungsmerkmal, beispielsweise einen Streubalken, zwischen solchen Merkmalen zu erzeugen.
Es besteht somit eine Notwendigkeit für ein Verfahren zur Bereitstellung von Unter-stützungsmerkmalen in einer Photomaske, welches die voranstehenden Probleme beseitigt, welche mit der Erzeugung sehr kleiner Geometrien einhergehen, die für Unterstützungsmerkmale notwendig sind, damit diese unterhalb der Auflösungsleistung momentaner Abbildungssysteme bleiben.
"Optimization of Real Phase Mask Performance" von Franklin Schellenberg et. al (Proceedings of the 11^th Annual Symposioum On Photomask Technology 25.-27. September 1991, Vol. 1604, Seiten 274-296) beschreibt die Verwendung von Annäherungen an die Bessel J₀-Funktion zum Drucken von Kontaktöffnungen.
Die JP 10326005 von NEC Corp. Beschreibt die Verwendung von Phasensprüngen als Hilfsmerkmale benachbart einem isolierten Leitungsmuster.
Im Bestreben, die oben genannten Notwendigkeiten zu erfüllen, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, unter der Auflösung liegende Unterstützungsmerkmale zu schaffen, welche (im Gegensatz zu Streubalken, welche eine definierte Breite haben und welche als Merkmal auf der Photomaske ausgebildet werden müssen) "dimensionslos" sind, um die voranstehenden Probleme zu beseitigen, welche mit der Erzeugung von unter der Auflösung liegenden Unterstützungsmerkmalen in einer Photomaske einhergehen, wenn ein Abbildungssystem hoher Auflösung verwendet wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie nachfolgend im Detail beschrieben wird, werden als unter der Auflösung liegende Merkmale "dimensionslose" Phasensprünge verwendet.
Genauer gesagt, die vorliegende Erfindung schafft eine photolithographische Maske für eine optische Übertragung eines Musters, das in der genannten Maske gebildet wurde, auf ein Substrat, wobei die Maske umfasst: eine Vielzahl von auflösbaren Merkmalen, die auf das genannte Substrat aufgebracht werden; und wenigstens ein nicht auflösbares OPC-Merkmal, wobei das wenigstens eine nicht auflösbare OPC- Merkmal einen Phasensprung darstellt, gekennzeichnet dadurch, dass der genannte Phasensprung das einzige OPC-Merkmal ist, das zwischen einem ersten auflösbaren Merkmal und einem zweiten auflösbaren Merkmal positioniert ist.
Die vorliegende Erfindung schafft auch eine Anordnungsherstellungsmethode, welche die Schritte umfasst von: Bereitstellen eines Substrats, das wenigstens teilweise durch eine Schicht strahlungsempfindlichen Materials überdeckt ist; Bereitstellen eines Projektionsstrahls einer Strahlung unter Verwendung eines Strahlungssystems; Verwenden eines Musters auf einer Maske, um den Projektionsstrahl mit einem Muster in seinem Querschnitt zu versehen; Projizieren des gemusterten Strahls der Strahlung auf einen Zielabschnitt der Schicht aus strahlungsempfindlichen Material, wobei im Schritt des Verwendens eines Musters eine Maske verwendet wird, welche folgendes umfasst: eine Vielzahl von auflösbaren Merkmalen, die auf das genannte Substrat aufgebracht werden; und wenigstens ein nicht auflösbares OPC-Merkmal, wobei das wenigstens eine nicht auflösbare OPC-Merkmal einen Phasensprung darstellt, gekennzeichnet dadurch, dass der Phasensprung das einzige OPC-Merkmal darstellt, das zwischen einem ersten auflösbaren Merkmal und einem zweiten auflösbaren Merkmal positioniert ist.
Wie nachfolgend noch genauer beschrieben wird, schafft die vorliegende Erfindung wesentliche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Am wichtigsten ist, dass, da die Phasensprünge im wesentlichen dimensionslos dahingehend sind, dass es keine Breitenabmessung (oder CD) gibt, welche einem Phasensprung zugeordnet ist, die Verwendung des Phasensprungs die Notwendigkeit beseitigt, in der Lage sein zu müssen, ein außerordentlich kleines Merkmal (d. h. einen Streubalken) auf der Maske zu erzeugen. Weiterhin können die Phasensprünge problemlos zwischen Merkmalen ungeachtet der Unterteilung zwischen Merkmalen angeordnet werden. Somit ist es durch Verwendung von Phasensprüngen als OPC-Merkmale möglich, OPC bei bestimmten Maskenumständen bereit zu stellen, welche bekannte OPC-Techniken nicht aufnehmen können, beispielsweise Streubalken.
Zusätzliche Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich dem Fachmann auf dem Gebiet aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung exemplarischer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Obgleich in diesem Text konkreter Bezug genommen wird auf die Verwendung der Erfindung bei der Herstellung von ICs, sei ausdrücklich festzuhalten, dass die Erfindung viele andere mögliche Anwendungen hat. Beispielsweise kann sie bei der Herstellung von integrierten optischen Systemen, Lenk- und Erkennungsmustern für Magnetic-Domain-Speicher, Flüssigkristallanzeigeschirmen, Dünnfilmmagnetköpfen etc. verwendet werden. Der Fachmann auf dem Gebiet erkennt, dass im Zusammenhang mit solchen anderen Anwendungsfällen, die Verwendung der Bezeichnungen "Strichplatte", "Wafer" oder "Chip" in diesem Text als durch die allgemeineren Begriffe "Maske", "Substrat" und "Zielabschnitt" ersetzbar zu betrachten ist.
In der vorliegenden Beschreibung werden die Begriffe "Strahlung" und "Strahl" verwendet, um alle Arten elektromagnetischer Strahlung zu umfassen, einschließlich ultraviolette Strahlung (z. B. mit einer Wellenlänge von 365, 248, 193, 157 oder 126 nm) und EUV (extreme UV-Strahlung, z. B. mit einer Wellenlänge im Bereich von 5-20 nm).
Der Begriff "Maske", wie er in diesem Text verwendet wird, kann weit interpretiert werden, um grundsätzliche Musterungsmittel zu bezeichnen, welche verwendet werden können, um einen eingehenden Bestrahlungsstrahl mit einem gemusterten Querschnitt zu versehen, entsprechend einem Muster, welches in einem Zielabschnitt auf dem Substrat zu erzeugen ist; der Begriff "Lichtventil" kann in diesem Zusammenhang ebenfalls verwendet werden. Neben der klassischen Maske (durchlässig oder reflektierend, binär, phasenverschiebend, hybrid etc.) umfassen Beispiele anderer derartiger Musterungsmittel:

• Ein programmierbares Spiegelfeld. Ein Beispiel einer solchen Vorrichtung ist eine Matrix-adressierbare Oberfläche mit einer viskoelastischen Steuerschicht und ei ner reflektierenden Oberfläche. Das Grundprinzip hinter einer solchen Vorrichtung ist, dass (beispielsweise) adressierte Bereiche der reflektierenden Oberfläche einfallendes Licht als gebeugtes Licht reflektieren, wohingegen nicht adressierte Bereiche einfallendes Licht als ungebeugtes Licht reflektieren. Unter Verwendung eines geeigneten Filters kann das ungebeugte Licht aus dem reflektierten Strahl herausgefiltert werden, so dass nur das gebeugte Licht zurückbleibt; auf diese Weise wird der Strahl abhängig von dem Adressierungsmuster der Matrix-adressierbaren Oberfläche gemustert. Die notwendige Matrixadressierung kann unter Verwendung geeigneter elektronischer Mittel erfolgen. Nähere Informationen bezüglich solcher Spiegelfelder lassen sich beispielsweise den US-PSen 5,296,891 und 5,523,193 entnehmen.
• Ein programmierbares LCD-Feld. Ein Beispiel eines solchen Aufbaus ist in der US-PS 5,229,872 angegeben.

Die Erfindung selbst kann zusammen mit weiteren Einzelheiten und Vorteilen besser unter Bezugnahme auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung und die beigefügte schematische Zeichnung verstanden werden, in der:
1 ein Beispiel eines freien Intensitätsprofils eines 180°-Phasensprungs unter Verwendung herkömmlicher Beleuchtung und sich änderndem Sigma (σ) ist.
2 ein Beispiel eines freien Intensitätsprofils eines 180°-Phasensprungs unter Verwendung außerachsiger Beleuchtungen ist.
3 eine freie Bildintensität von zwei Phasensprüngen zeigt, welche 200 nm beabstandet sind, wenn mit herkömmlicher Beleuchtung und mit außerachsiger Beleuchtung QUASAR beleuchtet wird.
4 einen Satz von freien Bildern enthält, welche die Änderungen von I_min darstellen, die sich aus verschiedenen Anordnungen eines Phasensprungs relativ zu einer Merkmalskante bei einem gegebenen Satz von Bearbeitungsbedingungen ergeben.
5 Simulationsergebnisse einer Fokus/Belichtungsmatrix (FEM) für eine isolierte Leitung zeigt.
6 eine beispielhafte Ausführungsform von Phasensprüngen zeigt, welche als OPC-Merkmale verwendet werden.
7 Simulationsergebnisse einer Fokus/Belichtungsmatrix für eine isolierte Leitung mit unter der Auflösung liegenden Phasensprüngen zeigt, die als OPC-Merkmale verwendet werden.
8 Simulationsergebnisse einer auf 130 nm abgezielten isolierten Leitung zeigt, wenn die Phasensprünge um 160 nm und 360 nm entfernt von der isolierten Leitung angeordnet werden.
9 einen Vergleich zwischen der Druckbarkeit eines 50 nm chromlosen Streubalkens, eines 40 nm chromlosen Streubalkens und eines einzelnen Phasensprungs zeigt, wenn sie benachbart einem 100 nm 5-balkigem Muster angeordnet sind.
10 ein Beispiel der Verwendung eines einzelnen Phasensprungs als unter der Auflösung liegenden OPC-Merkmals für Zwischenabstandswerte zeigt, welche nicht genügend Raum zur Anordnung eines herkömmlichen Streubalkens erlauben.
11 die Ergebnisse einer Fokus/Belichtungssimulation eines 100 nm Chromleitungsmusters mit einer Unterteilung von 400 nm zeigt, wenn ein einzelner Phasensprung zwischen die Chromleitungen gesetzt wird, wie in 10 gezeigt.
12 ein Beispiel der Anordnung eines einzelnen Phasensprungs zwischen chromlosen Merkmalen zeigt.
13 ein Beispiel der Ausbildung einer inversen Bessel-Leitung unter Verwendung von unter der Auflösung liegenden Phasensprüngen zeigt.
14 die Ausbildung einer inversen Bessel-Leitung von 13 unter Verwendung einer chromlosen Phasenverschiebungsmaskenstruktur zeigt.
15 die Simulationsergebnisse einer isolierten 100 nm CLM-invertierten Bessel-Leitung zeigt und wie der isofokale Punkt durch richtige Anordnung der Phasensprünge steuerbar ist.
16 die Ergebnisse einer Fokus/Belichtungssimulation betreffend ein 80 nm Chrommerkmal zeigt.
17 den ED (Belichtungs/Dosierungs) Plot zeigt, der die Schärfentiefe für eine 80 nm isolierte Leitung angibt, belichtet mit 0,80 NA KrF-Abbildungssystem und 0,85/0,55/30 QUASAR-Beleuchtung.
18 die Ergebnisse einer Fokus/Belichtungssimulation betreffend ein 50 nm Chrommerkmal zeigt.
19 den ED (Belichtungs/Dosierungs) Plot zeigt, der die Schärfentiefe für eine 50 nm isolierte Leitung angibt, belichtet mit 0,80 NA KrF-Abbildungssystem und 0,85/0,55/30 QUASAR-Beleuchtung.
20 die Ergebnisse einer Fokus/Belichtungssimulation betreffend ein 35 nm Chrommerkmal zeigt.
21A und 21B den Effekt zeigen, den unter der Auflösung liegende Unterstützungsmerkmale auf Beugungsmuster haben.
22 ein Beispiel zeigt, wie unter der Auflösung liegende Phasensprünge verwendet werden können, um Leitungsendenverkürzungen zu steuern.
23 ein Beispiel einer lithographischen Projektionsvorrichtung zeigt.
Gemäß der OPC-Technik der vorliegenden Erfindung werden nicht auflösbare Phasensprünge als unter der Auflösung liegende Unterstützungsmerkmale verwendet. Vor der vorliegenden Erfindung wurden Phasensprünge typischerweise verwendet, um sehr kleine Merkmale unter Verwendung einer hochkohärenten Belichtungswellenlänge zu drucken. Dies ist möglich, da theoretisch ein Phasensprung von 180° ein freies Bild erzeugt, welches eine I_min (d. h. minimale Lichtintensität) gleich Null und einen unendlichen Kontrast hat, wenn der Phasensprung mit hochkohärentem Licht beleuchtet wird. Dieser sehr starke Dunkelbildkontrast tritt nur auf, wenn die Beleuchtung hochkohärent ist und erlaubt, den Wafer überzubelichten, um sehr kleine dunkle Merkmale zu drucken. Wenn die Beleuchtung weniger kohärent wird, wie im Fall eines zunehmenden Sigma (σ) bei herkömmlicher Beleuchtung, wird der Kontrast des freien Bilds vom Phasensprung verringert und I_min nimmt zu, so dass sie nicht länger Null ist. Voranstehendes ist in 1 gezeigt. Wie hier gezeigt, nimmt für jeden Anstieg von σ der Wert von I_min zu. Es sei jedoch festzuhalten, dass für jedes der in 1 gezeigten fünf Beispiele der Phasensprung auf dem Wafer gedruckt wird, wenn der Wert von I_min unterhalb des Druckschwellenwerts liegt (der prozessabhängig ist), wie durch die horizontale gestrichelte Leitung in 1 definiert. Es sei auch festzuhalten, dass die Lage des Phasensprungs 800 nm beträgt, wie durch die horizontale Achse von 1 definiert.
Bezugnehmend auf 2, so ist dort gezeigt, dass, wenn außerachsige Beleuchtung verwendet wird, um den Phasensprung von 180° zu beleuchten, der Kontrast weiter verringert wird und I_min fortfährt, anzuwachsen. Die Bildkontrastverschlechterung eines einzelnen Phasensprungs aufgrund einer starken außerachsigen Beleuchtung kann jedoch nicht ausreichend sein, sicher zu stellen, dass der Phasensprung nicht gedruckt wird. Wie in 2 gezeigt, wird für jede der außerachsigen Beleuchtungsbedingungen der Phasensprung nach wie vor auf dem Wafer gedruckt, wenn der Wert von I_min unterhalb des Druckschwellenwertes verbleibt, der durch die gestrichelte horizontale Linie in 2 definiert ist.
Es wurde entdeckt, dass der Kontrast weiter verringert werden kann (d. h. dass I_min weiter erhöht werden kann), indem zwei Phasensprünge in enger Nachbarschaft zueinander angeordnet werden. 3 zeigt die Intensität des freien Bilds von zwei Phasensprüngen, welche 200 nm voneinander beabstandet sind, wenn sie mit herkömmlicher Beleuchtung beleuchtet werden und mit außerachsiger QUASAR-Beleuchtung (welche einer quadropolen Beleuchtung entspricht). Die beiden Phasensprünge liegen annähernd bei 650 nm und 850 nm, wie durch die horizontale Achse von 3 definiert. Wie gezeigt, führt die herkömmliche Beleuchtung zu zwei hochkontrastigen Dunkelbildern bei jedem der Phasensprünge, was zum Druck der beiden Phasensprünge führt (d. h. I_min liegt unterhalb des Druckschwellenwerts). Wenn jedoch die QUASAR-Beleuchtung verwendet wird, ergibt sich ein Bild mit sehr geringem Kontrast und hoher I_min an jeder Stelle der Phasensprünge. Wie in 3 gezeigt, führt jede der außerachsigen QUASAR-Beleuchtungen zu einer I_min, welche oberhalb des Druckschwellenwerts liegt. Somit werden die Phasensprünge nicht auf dem Wafer gedruckt. Es sei festzuhalten, dass der Abstand zwischen den Phasensprüngen (der im vorliegenden Beispiel 200 nm beträgt), der zum Erhalt der voranstehenden Ergebnisse notwendig ist, prozessabhängig dahingehend ist, dass er sich abhängig von beispielsweise der Wellenlänge (λ) der numerischen Apertur (NA) und der Beleuchtungstechnik ändert, welche vom Abbildungssystem verwendet wird. Die optimale Trennung für einen gegebenen Satz von Prozessbedingungen lässt sich leicht durch empirische Verfahren bestimmen. Es sei jedoch festzuhalten, dass als eine allgemeine Regel dann, wenn die Phasensprünge voneinander um mehr als annähernd 0,42 λ/NA getrennt sind, das Bild des Phasensprungs so stark verschlechtert wird, dass typischerweise die Phasensprünge nicht länger gedruckt werden.
Die Erfinder haben weiterhin entdeckt, dass ein ähnlicher Effekt (d. h., der zu einem Bild niedrigem Kontrast und erhöhter I_min führt) auftritt, wenn ein einzelner Phasensprung in die Nähe der Kante eines Chrommerkmals gebracht wird. Mit anderen Worten, durch Anordnen des Phasensprungs in einem bestimmten Abstand entfernt von der Kante eines Chrommerkmals und durch Verwenden einer starken außerachsigen Beleuchtung ist es möglich, zu verhindern, dass der Phasensprung auf den Wafer gedruckt wird. 4 enthält einen Satz von freien Bildern, welche Änderungen von I_min darstellen, welche sich aus verschiedenen Anordnungen von Phasensprüngen relativ zu einer Merkmalskante bei einem gegebenen Satz von Prozessbedingungen ergeben.
Gemäß 4 wird die Kante des Chrommerkmals bei annähernd 1000 nm angeordnet, wie durch die horizontale Achse von 4 definiert. Wie in 4 gezeigt, wenn der Phasensprung bei 800 nm, 600 nm, 400 nm oder 300 nm von der Merkmalskante entfernt positioniert wird, wird der Phasensprung auf dem Wafer gedruckt und jeder der entsprechenden Werte von I_min liegt unter dem Druckschwellenwert (definiert durch die gestrichelte Linie in 4).
Wenn jedoch der Phasensprung bei 200 nm, 175 nm oder 150 nm von der Merkmalskante entfernt positioniert wird, wird der Phasensprung nicht gedruckt, da die entsprechenden Werte I_min oberhalb des Druckschwellenwertes sind. Insbesondere erreicht I_min den Maximalwert (oberhalb des Druckschwellenwertes von 6.0, der in diesem Beispiel verwendet wird), wenn der Phasensprung zwischen 220 nm und 180 nm entfernt von der Chrommerkmalkante ist. Es sei festzuhalten, dass, wenn der Abstand zwischen dem Phasensprung und der Chrommerkmalskante fortfährt, abzunehmen, I_min wieder beginnt abzunehmen, so dass bei 150 nm I_min gleich dem Druckschwellenwert von 6.0 wird. Bei einem Abstand von 125 nm liegt I_min gut unterhalb des Druckschwellenwertes und im Ergebnis wird der Phasensprung auf dem Wafer gedruckt. Es sei nochmals festzuhalten, dass die Distanz zwischen dem Phasensprung und der Kante des Chrommerkmals, die notwendig ist, zu verhindern, dass der Phasensprung auf den Wafer gedruckt wird, prozessabhängig dahingehend ist, dass sie sich abhängig von beispielsweise der Wellenlänge (λ), der numerischen Apertur (NA) und der Beleuchtungstechnik ändert, welche vom Abbildungssystem verwendet wird.
Ein anderes Verfahren zur Steuerung der Druckbarkeit eines Phasensprungs (d. h. der Änderung des sich ergebenden freien Bildes) ist, eine Phasenverschiebung abweichend von 180° zu verwenden. Es sei festzuhalten, dass ein Phasensprung zur Erzeugung eines starken Dunkelbildes führt, und zwar aufgrund der vollständig destruktiven Interferenz, die auftritt, wenn Licht auf jeder Seite des Phasensprungs von 180° verschoben wird. Wenn jedoch die Phase des Lichts um 90° anstelle von 180° verschoben wird, würde die Intensität des sich ergebenden Bildes abnehmen (d. h. I_min würde ansteigen), und zwar aufgrund der Tatsache, dass es nur eine teildistruktive Interferenz gibt. Somit ist es durch Ändern des Betrags der Phasenverschiebung möglich, den Wert von I_min zu erhöhen, der einem gegebenen Phasensprung zugeordnet ist, so dass der Phasensprung nicht auflösbar ist (d. h. I_min größer als der Druckschwellenwert ist).
Durch Steuerung des sich ergebenden freien Bilds eines Phasensprungs mit den voranstehenden Verfahren ist es somit möglich, den unter der Auflösung liegenden Phasensprung in einen weiten Bereich von Abbildungsbedingungen zu legen. Im Ergebnis kann, wie nachfolgend noch näher erläutert wird, der unter der Auflösung liegende Phasensprung als OPC-Merkmal verwendet werden.
Eines der Hauptziele bei der Korrektur von optischen Proximitätseffekten ist, ein ausreichendes "Überlappungsprozessmuster" für eine gegebene "through pitch"-Merkmalsgröße zu erreichen. Mit anderen Worten, Merkmale mit gleichen CD sollten auf gleiche Weise auf dem Wafer ungeachtet einer Unterteilung zwischen gegebenen Merkmalen reproduziert werden. Vor der vorliegenden Erfindung war die Verwendung von unter der Auflösung liegenden Streubalken eine Vorgehensweise, dieses Problem der CD-Zielansprache mittels Unterteilung anzugehen. Es gibt im wesentli chen zwei Hauptelemente, welche diese Durchgangsunterteilung-CD-Änderung beeinflussen. Die erste ist die Belichtungsdosis, um das nominale CD beim besten Fokus zu erreichen, der durch einfaches Vorspannen des Merkmals korrigiert werden kann. Das zweite, viel komplexere Verhalten, welche die "through pitch" CD-Leistung beeinflusst, ist das Verhalten der CD, wenn sich Fokus und Belichtung ändern. Dieses zweite Element kann durch die Hinzufügung von Streubalken gesteuert werden.
5 zeigt die Notwendigkeit nach Korrekturtechniken für optische Nähe. Genauer gesagt, 5 zeigt die simulierten Ergebnisse einer Fokus/Belichtungsmatrix für eine isolierte Leitung mit einer Ziel-CD von 130 nm unter Verwendung einer 0,80 NA und 0,85/0,55/30 QUASAR-Beleuchtung. Die Simulation wurde durchgeführt, ohne irgendwelche OPC-Techniken zu verwenden. Man kann aus dem Fokusverhalten sehen, dass das sich ergebende Bild weit von einem isofokalen Zustand entfernt ist und dass die Schärfentiefe (DOF) klein ist (annähernd 200 nm). Dieser Mangel an DOF führt dazu, dass die isolierte Leitung ein begrenzender Faktor in dem through-pitch-Überlappungsprozessfenster wird. Folglich ist es klar wünschenswert, DOF zu erhöhen, welche der isolierten Leitung zugeordnet ist, um das Gesamtprozessfenster zu vergrößern.
Wie oben erwähnt, wurde vor der vorliegenden Erfindung dies erreicht, indem als unter der Auflösung liegende Merkmale die Streubalken verwendet wurden. Tatsächlich wird durch Hinzufügung von passend angeordneten, unter der Auflösung liegenden Streubalken die DOF, welche der isolierten Leitung zugeordnet ist, wesentlich erhöht und das Überlappungsprozessfenster wird stark vergrößert. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden jedoch unter der Auflösung liegende Phasensprünge als OPC-Merkmale im Gegensatz zu unter der Auflösung liegenden Streubalken verwendet. Die unter der Auflösung liegenden Phasensprünge schaffen wesentliche Merkmale gegenüber bekannten OPC-Merkmalen, beispielsweise Streubalken. Beispielsweise ist jeder Phasensprung im wesentlichen dimensionslos insofern, als es keine Breitenabmessung (oder CD) gibt, welche einem Phasensprung zugeordnet ist. Insofern beseitigt die Verwendung eines Phasensprungs die Notwendigkeit, in der Lage sein zu müssen, ein ausnehmend kleines Merkmal (d. h. einen Streubalken) auf der Maske erzeugen zu müssen. Da weiterhin die Phasensprünge dimensionslos sind, können sie problemlos zwischen den Merkmalen ungeachtet des Abstandes zwischen den Merkmalen angeordnet werden.
6 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform, wie Phasensprünge als OPC-Merkmale verwendet werden können. Gemäß 6 werden bei dem vorliegendem Beispiel zwei Phasensprünge auf jeder Seite einer isolierten Chromleitung 12 erzeugt. Genauer gesagt, auf der linken Seite der Chromleitung 12 wird ein erster Phasensprung 14 in einem Abstand von 140 nm von der linken Kante der Chromleitung 12 und wird ein zweiter Phasensprung 16 in einem Abstand von 340 nm von der linken Kante der Chromleitung erzeugt. Auf ähnliche Weise wird auf der rechten Seite der Chromleitung 12 eine erste Phasenkante 18 in einer Distanz von 140 nm von der rechten Kante der Chromleitung 12 erzeugt und wird ein zweiter Phasensprung 20 in einer Distanz von 330 nm von der rechten Kante der Chromleitung erzeugt. Es sei wiederum festzuhalten, dass die optimale Anordnung der Phasensprünge relativ zueinander und zu dem Merkmal, um die gewünschte Korrektur zu erreichen, prozessabhängig ist. Tatsächlich kann wie bei Streubalken die optimale Anordnung der Phasensprünge problemlos durch empirische Verfahren bestimmt werden.
7 zeigt die Verbesserung, die durch Verwendung der Phasensprünge von 6 als OPC-Merkmale für die 130 nm-Leitung erhalten werden. Die Prozessbedingungen, die in der Simulation verwendet werden, sind die gleichen, die bei der Simulation gemäß 5 verwendet werden. Gemäß 7, so ist dort gezeigt, dass die Aufnahme der Phasensprünge zu einer wesentlichen Verbesserung der Schärfentiefe für die 130 nm-Leitung führt. Wie gezeigt, wird die Schärfentiefe annähernd 600 nm im Gegensatz zu der Schärfentiefe von annähernd 200 nm, welche bei der Simulation gemäß 5 erhalten wird.
Wie oben erwähnt, hat die Anordnung der unter der Auflösung liegenden Phasensprünge relativ zu dem Merkmal und zueinander einen Effekt auf die Abbildung des isolierten und 130 nm-Merkmals. 8 zeigt die Simulationsergebnisse für die gleiche isolierte 130 nm-Leitung, wenn die Phasensprünge 160 nm und 360 nm entfernt von der Kante der Chromleitung liegen. Wie gezeigt, ist unter Verwendung dieser Anordnung der Phasensprünge die Dosis zum Ziel annähernd 300 mJ und das Fokusverhalten ist über das ideale isofokale Verhalten hinaus überkorrigiert. Somit ist eine derartige Anordnung nicht optimal.
Die in 6 dargestellten Phasensprünge können unter Verwendung verschiedener Herstellungsverfahren hergestellt werden. Beispielweise können unter Verwendung eines einzelnen Chrommerkmals zwei Phasensprünge in dem Maskendesign erzeugt werden. Genauer gesagt, die Prozessschritte würden das Ausbilden eines Chrommerkmals mit einer Breite gleich einer gewünschten Trennung der beiden Phasensprünge auf einem Quartzsubstrat enthalten. Nachfolgend wird unter Verwendung des Chrommerkmals als Abschirmung das Quartzsubstrat bis auf eine Tiefe geätzt, die nötig ist, die gewünschte Phasendifferenz zwischen dem geätzten Abschnitt des Substrats und dem ungeätzten Abschnitt des Substrats zu erzeugen. Danach wird das Chrommerkmal (d. h. die Abschirmung) entfernt und das Ergebnis ist die Erzeugung zweier Phasensprünge, welche voneinander um eine Distanz gleich der Breite des Chrommerkmals beabstandet sind. Selbstverständlich kann das Chrommerkmal, das zur Ausbildung der Phasensprünge verwendet wird, nach Bedarf relativ zu dem zu druckenden Merkmal positioniert werden. Für den Fall, dass nur ein einzelner Phasensprung erwünscht ist, kann dies erreicht werden, indem eine Seite der Chromabschirmung erweitert wird, bis sie das benachbarte zu druckende Merkmal kontaktiert. Unter diesen Umständen wird ein einzelner Phasensprung an der Stelle der gegenüber liegenden Kante der Chromabschirmung gebildet (d. h. der Kante der Abschirmung, welche das zu druckende Merkmal nicht kontaktiert).
Als weiteres Beispiel der Vorteile der vorliegenden Erfindung sei gezeigt, wie die Verwendung eines einzelnen Phasensprung-OPC-Merkmals anstelle von chromlosen Streubalken verwendet werden kann. Wie bekannt, ist die chromlose Phasenverschiebungsmasken-Technologie (CLM) vielversprechend als eine Option zur Abbil dung von Merkmalen kleiner als λ/5. CLM verwendet den Vorteil eines hochkontrastigen Dunkelbildes, welches gebildet wird, wenn zwei Phasensprünge in enge Nachbarschaft zueinander gelangen, beispielsweise im Bereich von 120 nm bis 50 nm bei einer Wellenlänge von 248 nm. Obgleich diese Bildverbesserung vorteilhaft als Mittel zur Erhöhung der Auflösung eines Abbildungssystems ist, verringert sie auch die Druckbarkeit von Merkmalen, welche unter der Auflösung liegend sein sollen. Im Ergebnis müssen für chromlose Streubalken, welche nicht zu drucken sind, die Streubalken sehr klein sein (d. h. kleiner als 50 nm) oder die Streubalken müssen halbtonig derart sein, dass sich eine effektive Größe von weniger als 50 nm ergibt. Es ist jedoch ausnehmend schwierig, Streubalken mit einer Breite von kleiner als 50 nm herzustellen.
Als Ergebnis der vorliegenden Erfindung besteht keine Notwendigkeit, Streubalken mit solchen Breiten herzustellen. Wie oben erwähnt, kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein Paar von Phasensprüngen da angeordnet werden, wo vorher ein halbtoniger chromloser Streubalken ausgebildet worden wäre. In der oben beschriebenen Weise werden die Phasensprünge voneinander und von dem Phasensprung des primären Merkmals derart getrennt, dass sie unter den gegebenen Abbildungsbedingungen nicht gedruckt werden. Unter Verwendung solcher Phasensprünge als OPC-Merkmale besteht keine Notwendigkeit, Streubalken mit so kleinen Breitenabmessungen zu erzeugen.
9 vergleicht die Druckbarkeit eines 50 nm chromlosen Streubalkens, eines 40 nm chromlosen Streubalkens und eines einzelnen Phasensprungs, wenn benachbart einem 100 nm 5-balkigem Muster angeordnet. Bezugnehmend auf 9 sind die fünf Balken (d. h. die zu druckenden Merkmale) bei annähernd 1000 nm, 1300 nm, 1600 nm, 1900 nm und 2200 nm angeordnet, wie durch die horizontale Achse von 9 definiert. Wie aus dieser Simulation zu sehen ist, werden sowohl der 40 nm chromlose Streubalken als auch der 50 nm chromlose Streubalken auf dem Wafer gedruckt, da beide einen Wert von I_min haben, der unter den Druckschwellenwert fällt. Der einzelne Phasensprung behält jedoch einen Wert von I_min bei, der den Druckschwellenwert übersteigt und wird somit auf dem Wafer nicht gedruckt. Tatsächlich wurde bestimmt, dass unter den Bedingungen, wie sie bei der Simulation gemäß 9 verwendet werden, der Streubalken, um einen chromlosen Streubalken zu erhalten, der nicht gedruckt wird, annähernd 35 nm breit (140 nm bei 4 X) sein muss, was jenseits momentaner Photomasken-Herstellungsmöglichkeiten liegt. Somit erlaubt die vorliegende Erfindund die Anordnung und Verwendung von unter der Auflösung liegenden OPC-Merkmalen unter Abbildungsbedingungen, welche vorher unter Verwendung von Techniken nach dem Stand der Technik zum Drucken der OPC-Merkmale geführt hätten.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung eines Phasensprungs als unter der Auflösung liegendem Merkmal ist, dass es möglich ist, einen Phasensprung in einem Raum anzuordnen, der nicht breit genug zur Aufnahme des herkömmlichen Streubalkens ist. 10 zeigt dieses Konzept der Anordnung eines Phasensprungs zwischen ziemlich dicht angeordneten Merkmalen. Bezugnehmend auf 10, können Chrommerkmale 22, die auf dem Wafer zu drucken sind, einen Abstand von 400 nm haben, was zu klein ist, um die Anordnung eines Streubalkens zusätzlich zu den Merkmalen zu erlauben. Es ist jedoch möglich, Phasensprünge 24 zwischen jedem Merkmal 22 anzuordnen. Tatsächlich ist es wünschenswert, Phasensprünge zwischen Merkmalen anzuordnen, da starke Proximitätseffekte vorhanden sind und die Phasenkanten diese Proximitätseffekte korrigieren können. 11 zeigt die Ergebnisse einer Fokus/Belichtungssimulation bei einem 100 nm Chromleitungenmuster bei einem Abstand von 400 nm, wenn ein einzelner Phasensprung zwischen den Chromleitungen angeordnet wird, wie in 10 gezeigt. Wie aus den Darstellungen in 11 zu sehen ist, zeigen die sich ergebenden 100 nm Chromleitungen einem im wesentlichen isofokalen Zustand und eine merkliche Schärfentiefe (annähernd 600 nm). Es ist klar, dass derartige Ergebnisse nicht möglich wären, wenn die Phasensprünge weggelassen werden würden.
Die Phasensprünge 24, die zwischen den Chrommerkmalen 22 angeordnet sind, wie in 10 gezeigt, können im wesentlichen auf gleiche Weise wie oben unter Bezug auf 6 erläutert hergestellt werden. Beispielsweise wird zunächst Chrom auf der oberen Oberfläche des Quartzsubstrates abgeschieden. Danach wird das Chrom von den Abschnitten des Substrates, die zu ätzen sind, entfernt und dann wird das Quartzsubstrat bis auf eine Tiefe geätzt, die nötig ist, die gewünschte Phasendifferenz zwischen dem geätzten Abschnitt des Substrates und dem ungeätzten Abschnitt des Substrates zu erzeugen. Nachfolgend werden die Chrommerkmale 22 geschützt und das verbleibende Chrom auf der Oberfläche des Chromsubstrates wird entfernt. Das Ergebnis ist die in 10 gezeigte Struktur, bei der Phasensprünge 24 zwischen Chrommerkmalen 22 erzeugt sind. Selbstverständlich kann auch jedes andere Verfahren zur Ausbildung der Phasensprünge 24 zwischen den Chrommerkmalen 22 verwendet werden.
12 zeigt ein Beispiel der Anordnung eines einzelnen Phasensprungs zwischen chromlosen Merkmalen. Bei diesem Beispiel sind die 100 nm-Leitungen gebildet, mit beiden 180°-Phasenleitungen umgeben von 0° Phasenfeldern und 0° Phasenleitungen umgeben von 180° Phasenfeldern. Der unter der Auflösung liegende Phasensprung bildet einen Übergang zu dem 0° Phasenfeldbereich und dem 180° Phasenfeldbereich. Die Verwendung des unter der Auflösung liegenden Phasensprungs schafft zusätzliche Möglichkeiten, das durchgängige Fokusverhalten von Leitungen bei sich ändernden Abständen zu steuern, um in der Lage zu sein, das Überlappungsprozessfenster mit durchgehender Unterteilung zu erhöhen. Genauer gesagt, es ist gemäß 12 und gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, einen Phasensprung 32 zwischen zwei chromlosen Merkmalen anzuordnen, wobei eines ein Graben 34 und das andere eine Mesa 36 ist. Sowohl das Grabenmerkmal 34 als auch das Mesamerkmal 36 werden gedruckt. Der Phasensprung 34 wird nicht gedruckt, sondern dient als OPC-Merkmal.
Es sei weiter festzuhalten, dass als Ergebnis der Verwendung von Phasensprüngen als unter der Auflösung liegenden Merkmalen zwei Effekte erzeugt werden, welche die Ausbildung eines freien Bildes beeinflussen. Der primäre Effekt ist die Anordnung eines Dunkelmerkmales bei einer Position, welche die effektive Musterdichte ändert, so dass das Abbildungsverhalten von isolierten oder nahe isolierten Leitungen auf das von semidichten Leitungen ändert. Dieser Effekt wurde verwendet, um das durchgängige Fokusverhalten in der oben beschriebenen Weise zu ändern. Der zweite Effekt ist die Phasenverschiebung, welche in Bereichen zwischen den unter der Auflösung liegenden Phasensprüngen auftritt. Es ist dieser Effekt, der erlaubt, dass Phasenmuster ausgenutzt werden, um zusätzliche Vorteile zu erhalten.
Beispielsweise können durch richtiges Anordnen einer Mehrzahl von Phasensprüngen um eine isolierte Leitung herum die Phasenverschiebungsbereiche auf eine Weise gebildet werden, die ein Verhalten erzeugt, welches als inverses Besselbild charakterisiert werden kann (d. h. eine dunkle Leitung mit einer theoretisch unendlichen Schärfentiefe). Dies ist ähnlich dem Drucken eines Phasensprungs mit kohärentem Licht mit der Ausnahme, dass in diesem Fall eine starke außerachsige Beleuchtung verwendet wird.
13 zeigt eine isolierte Chromleitung 41, umgeben von vier Phasensprüngen 42, 43, 44 und 45 auf jeder Seite der Leitung 41. Die Phasensprünge sind so angeordnet, dass sie den isofokalen Punkt auf die Ziel-CD-Merkmalsgröße legen. Um dies zu erreichen, werden die Phasensprünge nicht in einer gleichförmigen Distanz voneinander angeordnet. Wie in 13 gezeigt, nimmt der Abstand zwischen den unter der Auflösung liegenden Phasensprüngen zu, wenn die Distanz von der Mitte des Chrommerkmals 41 aus zunimmt. Wie bereits dargestellt wurde, ändert die Anordnung von Phasensprüngen das durchgängige Fokusabbildungsverhalten einer Chromleitung. In diesem Beispiel werden die Phasensprünge 150 nm, 350 nm, 620 nm und 920 nm entfernt von der Kante der Chromleitung angeordnet. Dieses Verfahren funktioniert gleichermaßen gut, wenn das Chrommerkmal durch eine chromlose Phasenverschiebungsstruktur 51 (CLM) mit ähnlichen Anordnungen von unter der Auflösung liegenden Phasensprüngen ersetzt wird, wie in 14 gezeigt.
15 zeigt die Simulationsergebnisse einer isolierten 100 nm CLM inversen Besselleitung und wie durch passendes Anordnen der Phasensprünge zur Ausbildung des inversen Besselverhaltens bei den bestimmten Beleuchtungsbedingungen der isofokale Punkt so gesteuert werden kann, dass er auf dem Ziel-CD-Wert zu liegen kommt. Wie gezeigt, ist das Ergebnis ein erheblicher Anstieg der Schärfentiefe. FEM-Simulationen wurden mit einem Chrom-Primärmerkmal bei Ziel-CD-Größen von 80 nm, 50 nm und 35 nm mit dem inversen Bessel-Phasensprungdesign gemacht. In allen Fällen konnte gemäß den 16, 18 und 20 die Lage des isofokalen Punktes nahe dem bestimmten Ziel-CD angeordnet werden. Die 17 und 19 zeigen die ED-Aufzeichnungen (Belichtung/Dosierung), die angeben, dass die Schärfentiefe für die 80 nm und 50 nm isolierten Leitungen belichtet mit 0,80 NA KrF Abbildungssystem und 0,85/0,55/30 QUASAR-Beleuchtung eine DOF von 900 nm bzw. 675 nm mit einer Belichtungstoleranz von 10 % hatten. Die verbesserte DOF, die sich aus den voranstehenden Figuren ergibt, kann dem Auftreffen zugeschrieben werden, welche unter der Auflösung liegende Unterstützungsmerkmale auf das Beugungsmuster haben, das durch die Belichtungsenergie erzeugt wird, welche durch ein Objekt in der Bildebene läuft. Die 21A und 21B zeigen den Effekt, den unter der Auflösung liegende Unterstützungsmerkmale auf das Beugungsmuster haben. Für den Fall einer isolierten Leitung ist virtuell die gesamte Belichtungsenergie in der Größenordnung von Null Beugung (siehe 21A). Durch richtiges Anordnen der unter der Auflösung liegenden Phasensprünge wird die Energie von der nullten Ordnung in Beugungen höherer Ordnung auf eine Weise abgelenkt, dass sich eine erhöhte DOF ergibt (siehe 21B). Während die Anordnung von unter der Auflösung liegenden Merkmalen an irgend einem Ort nahe einem Merkmal bewirkt, dass die Belichtungsenergie in höhere Beugungsordnungen gerichtet wird, wie oben erwähnt, hängt die richtige Anordnung zur Erzielung von DOF-Verbesserungen von der Belichtungswellenlänge, den Beleuchtungsbedingungen und der numerischen Apertur des Abbildungssystemes ab.
Die Möglichkeit, Phasensprünge, welche nicht gedruckt werden, als OPC-Merkmal zu verwenden, erlaubt vollständig neue Kategorien von Korrekturverfahren. Als ein Beispiel können Phasensprünge, welche sich von den Ecken opaker Merkmale aus erstrecken, verwendet werden, um die eckenabrundende Abbildung auf gleiche Wei se zu verbessern, wie momentan Serifen verwendet werden. Eine Änderung zwischen dem Hauptmerkmal und einem unter der Auflösung liegenden Phasensprung entlang eines Merkmals kann einen ähnlichen Effekt haben, wie der, der momentan durch Anordnung von Ausklinkungen in den Kanten der Geometrie erreicht wird.
Als ein Beispiel der Vielseitigkeit bei der Verwendung von unter der Auflösung liegenden Phasensprüngen zeigt 22, wie eine Leitungsendenverkürzung korrigiert werden kann, indem ein Phasensprung 62 senkrecht zu einer Leitung 61 angeordnet werden, deren Endenverkürzung zu korrigieren ist. Der Phasensprung wird in Bereichen nicht gedruckt, wo er zwischen den Leitungen ist, da die Abbildungsbedingungen und der Abstand zu einem anderen Phasensprung bewirken, dass er unter der Auflösung liegt. Wenn jedoch der Phasensprung nahe dem Ende einer Leitung liegt, wird das Ende dieser Leitung zu dem Phasensprung hingezogen, da es eine Wechselwirkung zwischen dem Phasensprung an dem Ende der Leitung und dem Phasensprung des Korrekturmerkmals gibt. Somit kann eine sehr feine Leitungsendensteuerung erreicht werden.
Bei einer anderen Abwandlung muss der unter der Auflösung liegende Phasensprung keine gerade Leitung sein, sondern kann unter der Auflösung liegende Sprünge enthalten. Weiterhin ist es, wie oben erwähnt, auch möglich, Phasensprünge mit Verschiebungen zu verwenden, welche anders als 180° sind, beispielsweise 60°, 90° oder 120°.
23 zeigt schematisch einen lithographischen Projektionsapparat, der zur Verwendung mit einer Maske geeignet ist, welche mit der Zuhilfenahme der vorliegenden Erfindung gestaltet wird. Der Apparat weist auf:

– Ein Bestrahlungssystem Ex, IL zur Zufuhr eines Projektionsstrahls PB einer Strahlung. In diesem bestimmten Fall weist das Bestrahlungssystem auch eine Bestrahlungsquelle LA auf;
– Einen ersten Objekttisch (Maskentisch) MT mit einem Maskenhalter zum Halten einer Maske MA (z. B. einer Strichplatte) und in Verbindung mit einer ersten Positioniervorrichtung zur genauen Positionierung der Maske bezüglich dem Gegenstand PL;
– Einen zweiten Objekttisch (Substrattisch) WT mit einem Substrathalter zum Halten eines Substrats W (z. B. einem mit Resist beschichteten Siliciumwafer) und in Verbindung mit einer zweiten Positioniervorrichtung zur genauen Positionierung des Substrates bezüglich dem Gegenstand PL;
– Ein Projektionssystem ("Linse") PL (beispielsweise ein refraktives, katadioptrisches oder katadioptrisches optisches System) zur Abbildung eines bestrahlten Abschnittes der Maske MA auf einen Zielabschnitt C (z. B. einen oder mehrere Chips aufweisend) des Substrats W.

Wie hier beschrieben, ist der Apparat vom transmissiven Typ (d. h. hat eine durchlässige Maske). Jedoch kann er allgemein auch beispielsweise vom reflektiven Typ sein (mit einer reflektierenden Maske). Alternativ kann der Apparat eine andere Art von Musterungsvorrichtung als Alternative zur Verwendung einer Maske verwenden; Beispiele umfassen ein programmierbares Spiegelfeld oder eine LCD-Matrix.
Die Quelle LA (beispielsweise eine Quecksilberlampe oder ein Excimerlaser) erzeugt einen Strahl einer Strahlung. Dieser Strahl wird einem Beleuchtungssystem (Illuminator) IL entweder direkt oder nach Durchlauf einer Konditioniervorrichtung, beispielsweise einem Strahlaufweiter Ex zugeführt. Der Illuminator IL kann Einstellmittel AM zum Festlegen der äußeren und/oder inneren radialen Erstreckung der Intensitätsverteilung in dem Strahl (allgemein als σ-außen und σ-innen bezeichnet) aufweisen. Zusätzlich wird er für gewöhnlich verschiedene andere Bestandteile aufweisen, beispielsweise einen Integrator IN und einen Kondensor CO. Auf diese Weise hat der auf die Maske MA auftreffende Strahl PB eine gewünschte Gleichförmigkeit und Intensitätsverteilung im Querschnitt.
Es sei unter Bezug auf 23 festzuhalten, dass die Quelle LA innerhalb des Gehäuses des lithographischen Projektionsapparats sein kann (wie es oft der Fall ist, wenn die Quelle LA beispielsweise eine Quecksilberlampe ist), sie kann jedoch auch entfernt vom lithographischen Projektionsapparat sein und der Strahlungsstrahl, den sie erzeugt, wird in den Apparat geführt (z. B. unter Zuhilfenahme geeigneter Richtspiegel); dieser letztere Fall trifft oft dann zu, wenn die Quelle LA ein Excimerlaser ist (z. B. basierend auf KrF-, ArF- oder F₂-Laser). Die vorliegende Erfindung umfasst beide dieser Fälle.
Der Strahl PB schneidet nachfolgend die Maske MA, die auf dem Maskentisch MT gehalten ist. Nach Durchlauf der Maske MA läuft der Strahl PB durch die Linse PL, die den Strahl PB auf den Zielabschnitt C des Substrates W fokusiert. Unter Zuhilfenahme der zweiten Positioniermittel (und interferometrischer Messmittel IF) kann der Substrattisch WT genau bewegt werden, beispielsweise so, dass unterschiedliche Zielabschnitte C im Pfad des Strahls PB positioniert werden. Auf ähnlich Weise kann die erste Positioniervorrichtung verwendet werden, um die Maske MA bezüglich des Pfads des Strahls PB genau zu positionieren, beispielsweise nach einer mechanischen Entnahme der Maske MA aus einem Maskenvorrat oder während einer Abtastung. Allgemein, die Bewegung der Objekttische MT und WT wird unter Zuhilfenahme eines langhubigen Moduls (Grobpositionierung) und eines kurzhubigen Moduls (Feinpositionierung) realisiert, welche in 23 nicht explizit dargestellt sind. Im Fall eines Wafersteppers (im Gegensatz zu einem Step-and-Scan-Werkzeug), kann der Maskentisch MT nur mit einem kurzhubigen Stellglied verbunden sein oder er kann festgelegt sein.
Das dargestellte Werkzeug kann in zwei unterschiedlichen Betriebsweisen verwendet werden:

– Im Schrittmodus wird der Maskentisch MT im wesentlichen stationär gehalten und ein gesamtes Maskenbild wird in einem Durchgang (d. h. einem einzelnen "Flash") auf einen Zielabschnitt C projiziert. Der Substrattisch WT wird dann in x- und/oder y-Richtung verschoben, so dass ein unterschiedlicher Zielabschnitt C vom Strahl PB bestrahlt werden kann;
– Im Abtastmodus trifft im wesentlichen das gleiche Szenario zu, mit der Ausnahme, dass ein gegebener Zielabschnitt C nicht in einem einzelnen "Flash" belichtet wird. Anstelle hiervon ist der Maskentisch MT in einer bestimmten Richtung (der sogenannten "Abtastrichtung", beispielsweise der y-Richtung) mit einer Geschwindigkeit v bewegbar, so dass der Projektionsstrahl PB veranlasst wird, über ein Maskenbild abzutasten; gleichzeitig wird der Substrattisch WT in gleiche oder entgegengesetzte Richtung mit einer Geschwindigkeit V = Mv bewegt, wobei M die Vergrößerung der Linse PL ist (typischerweise M = 1/4 oder 1/5). Auf diese Weise kann ein relativ großer Zielabschnitt C belichtet werden, ohne dass Kompromisse bei der Auflösung gemacht werden müssen.

Obgleich bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart wurden, sei festzuhalten, dass die vorliegende Erfindung in anderen Formen ausgeführt werden kann.
Die vorliegenden Ausführungsformen seien somit in jeder Hinsicht als illustrativ und nicht einschränkend zu verstehen und der Umfang der Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert.

Claims

Eine photolithographische Maske für eine optische Übertragung eines Musters, das in der genannten Maske gebildet wurde, auf ein Substrat, wobei die Maske umfasst: eine Vielzahl von auflösbaren Merkmalen (22), die auf das genannte Substrat aufgebracht werden; und wenigstens ein nicht auflösbares OPC (24) Merkmal, wobei wenigstens ein nicht auflösbares OPC Merkmal einen Phasensprung (24) darstellt; gekennzeichnet dadurch, dass: der genannte Phasensprung das einzige OPC Merkmal ist, das zwischen einem ersten auflösbaren Merkmal und einem zweiten auflösbaren Merkmal positioniert ist.
Eine photolithographische Maske nach Anspruch 1, wobei das nicht auflösbare Merkmal (22) von einem der genannten auflösbaren Merkmalen räumlich getrennt ist, um die Tiefenschärfe eines Bildsystems für eine gegebene Merkmalgröße zu maximieren.
Eine photolithographische Maske nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein oder jeder Phasensprung (24) eine Breite von im Wesentlichen gleich Null besitzt.
Eine photolithographische Maske nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei ein oder jeder Phasensprung (24) eine Phasenverschiebung von 180° bewirkt.
Eine photolithographische Maske nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei ein oder jeder Phasensprung (24) eine Phasenverschiebung größer als 0° bewirkt.
Eine photolithographische Maske nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die genannte Maske ein Quarzsubstrat umfasst, wobei wenigstens ein nicht auf lösbarer Phasensprung durch ätzen des genannten Quarzsubstrates gebildet wird.
Eine photolithographische Maske nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Maske eine weniger verchromte phasenverschobene Maske bildet.
Verwenden einer Maske gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, um ein lithographisches Musters von einer photographischen Maske auf ein Substrat unter Verwendung eines lithographischen Belichtungsapparates, zu übertragen.
Verwenden einer Maske gemäß Anspruch 8, wobei die Maske unter Verwendung einer, nicht auf der Achse liegenden Beleuchtung, bestrahlt wird.
Ein Computerprogramm umfassend Programmcodemittel, die, wenn sie auf einem Computersystem ausgeführt werden, das Computersystem instruieren, wenigstens ein Datenfile zu generieren, das einer photolithographischen Maske für eine optische Übertragung eines Musters entspricht, wobei die Maske eine Vielzahl von auflösbaren Merkmalen umfasst, die auf das genannte Substrat aufgebracht werden, wobei das Programm umfasst: ein Codemittel zum Definieren des genannten Datenfiles, einen einzelnen nicht auflösbaren Datensprung (24), als das einzige OPC Merkmal zwischen zwei auf lösbaren Merkmalen (22).
Eine Anordnungsherstellungsmethode, die die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines Substrates (W), das wenigstens teilweise durch eine Schicht strahlungsempfindlichen Materials überdeckt wird; Bereitstellen eines Projektionsstrahls (PB) unter Verwendung eines Strahlungssystems; Verwenden eines Musters auf einer Maske (MA), um den Projektionsbeam mit einem Muster in seinem Querschnitt auszustatten; Projektion der gemusterten Strahlung auf einen Auffängerbereich des Abschnittes eines strahlungsempfindlichen Materials, wobei, in dem Schritt der Verwendung eines Musters, eine Maske verwendet wird, die folgendes umfasst: Eine Vielzahl von auflösbaren Merkmalen (22), die auf das genannte Substrat aufgebracht werden; und wenigstens ein nicht auflösbares OPC Merkmal (24), wenigstens ein nicht auflösbares OPC Merkmal, das einen Phasensprung (24) darstellt; gekennzeichnet dadurch, dass: der Phasensprung (24) das einzige OPC Merkmal darstellt, das zwischen einem ersten auflösbaren Merkmal und einem zweiten auflösbaren Merkmal positioniert ist.