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    • 专利摘要:
    DieErfindung betrifft ein Verfahren zur Anpassung von Strukturabmessungenbei der photolithographischen Projektion eines Musters von Strukturelementenauf einen Halbleiterwafer. es wird ein Belichtungsgerät (5) bereitgestellt,das in zwei Polarisationsebenen (32; 34) Licht abstrahlen kann.Durch die Wahl des Polarisationsgrades, d. h. dem Verhältnis derIntensitätin der ersten Polarisationsebene (32) zur Intensität in derzweiten Polarisationsebene (34), ist es möglich, das Verhältnis von Breite(40) zu Länge(42) der auf der Resistschicht (14) gebildeten Resiststruktur (36)zu verändern.Damit lässtsich auf einfache Weise eine Variation von etwa 30% zu einer maßhaltigenAbbildung erreichen.
    公开号:DE102004031688A1
    申请号:DE200410031688
    申请日:2004-06-30
    公开日:2006-02-09
    发明作者:Gerhard Dr. Kunkel
    申请人:Infineon Technologies AG；
    IPC主号:G03F7-20
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren zur Anpassung von Strukturabmessungenbei der photolithographischen Projektion eines Musters von Strukturelementenauf einen Halbleiterwafer.
    [0002] ZurHerstellung integrierter Schaltungen werden üblicherweise auf einem Halbleitersubstrat, z.B. einem Halbleiterwafer, mit verschiedenen elektrischen Eigenschaftenversehene Schichten aufgebracht und jeweils lithographisch strukturiert.Ein lithographischer Strukturierungsschritt kann darin bestehen,einen photoempfindlichen Resist aufzutragen, diesen mit einer gewünschtenStruktur fürdie betreffende Ebene zu belichten und zu entwickeln, sowie anschließend diesomit entstandene Resist-Maske in die unterliegende Schicht in einem Ätzschrittzu übertragenoder zur Maskierung bei einer Implantation zu verwenden.
    [0003] ImBereich der Halbleiterfertigung werden Fotomasken oder Reticleseingesetzt, auf denen das Muster gebildet ist, um mittels lithographischerProjektion ein Muster von Strukturelementen auf dem Halbleiterwaferzu bilden. Bei der lithographischen Projektion ist jedoch die lateraleAusdehnung der auf dem Halbleiterwafer zu bildenden Strukturelemente aufgrundeiner durch das Projektionssystem vorgegebenen unteren Auflösungsgrenzeeingeschränkt. DieAuflösungsgrenzewird üblicherweisedurch den kleinsten noch zu trennenden Abstand zweier auf der Oberfläche desHalbleiterwafers benachbart gebildeten Strukturen definiert. DieAuflösungsgrenze,auch Strukturauflösunggenannt, hängtvon mehreren Faktoren ab. Die Auflösungsgrenze ist proportionalzu der bei der Belichtung verwendeten Wellenlänge und umgekehrt proportionalzur Aperturgröße des Linsensystems.Sie hängtaber beispielsweise auch von der Art der Beleuchtungsquelle desProjektionssystems und anderen Faktoren ab, deren Einfluss üblicherweisemit einem so genannten k-Faktor beschrieben wird.
    [0004] Hochintegrierte Schaltungen, wie beispielsweise dynamische oder nichtflüchtigeSpeicher sowie Logikbausteine, werden zurzeit mit Schaltungselementenhergestellt, deren laterale Ausdehnung bis herunter zu 70 nm reicht.Im Fall der Speicherbausteine gilt dies beispielsweise für die sehrdicht und periodisch angeordneten Muster von schmalen Wort- oderBitleitungen sowie gegebenenfalls der entsprechenden Kontaktierungenoder Speichergräben.
    [0005] DieAuflösungsgrenzeeines optischen Projektionssystems lässt sich auf mehrere Artenverbessern. Zum einen kann die Belichtungswellenlänge verringertwerden, was aber insbesondere im tiefen oder extremen UV-Bereichzu einigen Problemen führt.Es ist zum anderen auch möglich,ein Projektionssystem zu verwenden, das eine sehr hohe numerischeApertur aufweist, wie z.B. aus der Immersionslithographie bekannt.Durch den Einsatz moderner lithographischer Techniken bei den für die Belichtung verwendetenMasken lässtsich die Auflösungsgrenzeebenfalls verringern. Dies betrifft z. B. den Bereich der Phasenmasken,die zusammen mit verbesserten Lithographietechniken (Litho-Enhancement-Techniques)eingesetzt werden. Dabei werden Phasenmasken verschiedenen Typsverwendet, wie z. B. alternierende Phasenmasken, Halbton-Phasenmasken, Triton-Phasenmasken oderchromlose Phasenmasken. Es kann sich bei den genannten Technikenaber auch um Verbesserungen der Ab bildungseigenschaften bei derProjektion des Musters auf der Maske handeln, beispielsweise durchden Einsatz von OPC-Strukturen(Optical Proximity Correction) oder anderer sublithographischerElemente.
    [0006] Inder gegenwärtigenProzesstechnologie werden üblicherweisealle drei Beiträgezur Verbesserung der Auflösungoptimiert. Dazu werden Projektionssysteme mit möglichst kurzwelligem Lichtund möglichsthoher numerischer Appretur eingesetzt. In der hochvolumigen Herstellungstechnologieist es oftmals erwünscht,bereits vorhandene Belichtungsgeräte auch für die nächste Generation von Halbleiterproduktenzu verwenden, so dass die Reduzierung des k-Faktors und die Vergrößerung dernumerischen Apertur eine entscheidende Rolle spielt.
    [0007] BeidenVorgehensweisen gemeinsam ist, dass die verwendeten Masken dabeian die im Belichtungsgerätherrschenden Bedingungen, wie z. B. Belichtungsart, aber auch andie geforderte Größe des Prozessfensters,angepasst werden. Dazu wird üblicherweisedas Muster der Maske sorgfältigoptimiert, um eine möglichsthohe Gutausbeute zu erzielen. Die verwendeten Masken müssen selbstverständlich freivon Defekten sein, wobei diese vor der Verwendung in Projektionsgeräten genaukontrolliert werden und eventuelle Defekte, falls möglich, repariertwerden.
    [0008] Mitden stetig ansteigenden Integrationsdichten integrierter Schaltungenerhöhtsich auch die Anforderung an die Lagegenauigkeit von verschiedenen Schichtenzueinander. Die Lagegenauigkeit wird beispielsweise durch den lithographischenProjektionsschritt beeinflusst, wobei immer striktere Toleranzgrenzenbezüglichder gegenseitigen Ausrichtung der aktuell auf das Substrat zu projizierendenStruktur relativ zu den Strukturen von Vorebenen berücksichtigtwerden müssen,um die Funktionsfähigkeit derSchaltung zu gewährleisten.
    [0009] Beider hochvolumigen Fertigung von integrierten Schaltungen tragendie lateralen Ausdehnungen der einzelnen Strukturelemente der Muster aufjeder Schicht zur Gutausbeute bei und werden deshalb einem sorgfältigen Optimierungsprozessunterzogen. Dabei kann es insbesondere vorkommen, dass sich nachträglich herausstellt,dass eine geringfügigeAbweichung vom bisherigen Maß eineerhöhte Gutausbeutezur Folge hätte.Dies ist normalerweise damit verbunden, dass die, wie oben beschrieben, sorgfältig optimierteund kontrollierte Maske der entsprechenden Schicht eventuell nichtmehr verwendet werden kann und erneuert werden muss. Das oben beschriebeneOptimierungsverfahren zur Herstellung der Maske sowie die Kontrolleder Defektfreiheit der Maske müssensomit ebenfalls erneut durchgeführt werden.Dies ist mit hohen Kosten verbunden und stellt in der industriellenPraxis ein bekanntes Problem dar.
    [0010] Esist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen,das die oben genannten Probleme überwindet.
    [0011] DieseAufgabe wird durch ein Verfahren zur Anpassung der Strukturabmessungenbei der photolithographischen Projektion eines Musters von Strukturelementenauf einen Halbleiterwafer gelöst,bei dem folgende Schritte ausgeführtwerden: – Bereitstellendes Halbleiterwafers mit einer auf der Vorderseite aufgebrachtenResistschicht; – Bereitstelleneines Belichtungsgerätsmit einem Projektionsobjektiv und einer Lichtquelle, die geeignetist, Licht mit einer ersten Intensität in einer ersten Polarisationsebe neund mit einer zweiten Intensitätin einer zweiten Polarisationsebene abzustrahlen; – Bereitstelleneines Reticles mit einem Muster von Strukturelementen, wobei dasMuster wenigstens ein erstes Strukturelement umfasst, das eine ersteBreite und eine erste Längeaufweist; – Festlegeneines Satzes von Belichtungsparametern für das Belichtungsgerät, wobeidie Belichtungsparameter so gewähltwerden, dass sich im Falle einer Projektion des Reticles mit dem Mustereine maßhaltigeAbbildung ergibt, die dadurch erreicht wird, dass das Verhältnis derersten Intensitätzur zweiten Intensitäteinen ersten Wert aufweist, so dass ein mit dem ersten Strukturelementkorrespondierendes Element auf der Resistschicht eine zweite Breiteund eine zweite Länge aufweist; – Verändern derersten Intensitätin der ersten Polarisationsebene und/oder der zweiten Intensität in derzweiten Polarisationsebene; – PhotolithographischesStrukturieren der Resistschicht mittels des Reticles, um eine Resiststrukturzu bilden, wobei die erste Intensität und die zweite Intensität so gewählt werden,dass die zweite Längein Abhängigkeitder ersten Intensität undder zweiten Intensitätum bis zu 30 % von der im Falle der maßhaltigen Abbildung erzieltenLänge abweicht.
    [0012] Gemäß der Erfindungwird ein Belichtungsgerätbereitgestellt, das in zwei Polarisationsebenen Licht abstrahlenkann. Durch die Wahl des Polarisationsgrades, d. h. dem Verhältnis derIntensitätin der ersten Polarisationsebene zur Intensität in der zweiten Polarisationsebene,ist es möglich,das Verhältnis vonBreite zu Längeder auf der Resistschicht gebildeten Struktur zu verändern. Damitlässt sichauf einfache Weise eine Variation von etwa 30 % zu der maßhaltigenAbbildung er reichen. Dies ist ausreichend, um eine Anpassungen derStrukturabmessungen bei der Verbesserung der Gutausbeute herbeizuführen. Esist nicht nötig,eine neue Maske herzustellen.
    [0013] Ineiner bevorzugten Ausführungsformumfasst der Schritt des Bereitstellens des Belichtungsgeräts, dassdie erste Polarisationsebene im Wesentlichen senkrecht zur Oberseiteder Resistschicht orientiert ist.
    [0014] Gemäß dieserVorgehensweise kann erreicht werden, dass das üblicherweise innerhalb einesgewissen Öffnungswinkelsauf die Oberseite der Resistschicht treffende Licht in einer festenAbhängigkeitzur Lage der Resistschicht bzw. der Muster der Strukturelementeauftrifft.
    [0015] Ineiner weiteren Ausführungsformumfasst der Schritt des Bereitstellens des Belichtungsgeräts, dassdie erste Polarisationsebene einer transversal polarisierten elektromagnetischenWelle einer TE-Polarisation entspricht.
    [0016] ModerneLithographiegeräteweisen oftmals Lichtquellen auf, die transversal polarisierte TE-Wellenabstrahlen. Gemäß dieserVorgehensweise kann ein kommerziell erhältliches Belichtungsgerät verwendetwerden, sodass keine zusätzlichenKosten entstehen.
    [0017] Ineiner weiteren bevorzugten Ausführungsformumfasst der Schritt des Bereitstellens des Belichtungsgeräts, dassdie zweite Polarisationsebene im Wesentlichen senkrecht zur erstenPolarisationsebene orientiert ist.
    [0018] Gemäß dieserVorgehensweise kann erreicht werden, dass die erste und zweite Polarisationsebeneeine vorherbestimmte Lage zu den Strukturelementen des Musters aufweisen.
    [0019] Ineiner weiteren bevorzugten Ausführungsformumfasst der Schritt des Bereitstellens des Belichtungsgeräts, dassdie zweite Polarisationsebene einer transversal polarisierten elektromagnetischen Welleeiner TM-Polarisation entspricht.
    [0020] ModerneBelichtungsgeräteweisen häufig dieMöglichkeitauf, TM-polarisiertes Licht abzustrahlen. Somit kann die Erfindungauf einfache Weise ausgeführtwerden.
    [0021] Ineiner weiteren bevorzugten Ausführungsformumfasst der Schritt des Bereitstellen des Belichtungsgeräts, dassdie numerische Apertur des Belichtungsgeräts so groß gewählt wird, dass Licht der erstenPolarisationsebene eine chemische Veränderung der Resistschicht bewirkt,die stärkerist als bei Bestrahlung mit Licht der zweiten Polarisationsebene beigleicher Intensität.
    [0022] Dienumerische Apertur des Belichtungsgeräts gibt auf der Oberseite derResistschicht den Öffnungswinkeldes einfallenden Lichts an. Während derlithographischen Projektion bewirkt Licht eine chemische Veränderungder Resistschicht, wobei lichtempfindliche Moleküle durch das vorzugsweise imW-Bereich eintreffendeLicht verändertwerden. Dies bezeichnet man in Analogie zur Fototechnik auch alsSchwärzung.Der Grad der Schwärzungist bei gleichen Intensitätenvon der Polarisation des einfallenden Lichtes abhängig. Dadurch,dass die erste Polarisationsebene senkrecht zur Resistschicht steht unddie zweite Ebene parallel dazu, wird ein großer Unterschied der Polarisationsebenenhervorgerufen, der jedoch von dem Öffnungswinkel des einfallenden Lichtsabhängt.Je größer dienumerische Apertur ist, desto größer istder Unterschied zwischen Licht der ersten Polarisationsebene undLicht der zweiten Polarisationsebene.
    [0023] Ineiner weiteren bevorzugten Ausführungsformumfasst der Schritt des Bereitstellens des Belichtungsgeräts, dassdie numerische Apertur des Belichtungsgeräts wenigstens 0,6 beträgt.
    [0024] Einenumerische Apertur von ungefähr0,6 ist mit kommerziellen Belichtungsgeräte, die beispielsweise eineBelichtung ausführen,bei der das Volumen zwischen dem Retikel mit einem Gas oder einer Flüssigkeitgefülltist, relativ einfach zu erzielen, so dass kommerzielle Belichtungsgeräte verwendet werdenkönnen.Somit lässtsich die Erfindung sowohl fürkonventionelle Lithographiegeräteals auch bei der Immersionslithographie einsetzen.
    [0025] Ineiner weiteren bevorzugten Ausführungsformumfasst der Schritt des Bereitstellens des Reticles mit dem Muster,dass eine Mehrfachanordnung des ersten Strukturelements des Mustersbereitgestellt wird, wobei die Mehrfachanordnung des ersten Strukturelementsgeeignet ist, das Muster von Gräbenfür Grabenkondensatorenund/oder Kontaktlöcherneines Speicherzellenfeldes zu bilden.
    [0026] Gemäß dieserVorgehensweise wird fürdas Muster von Strukturelementen das in einer der ersten Schichteneines Speicherbausteins zu verwendende Muster bereitgestellt. DiesesMuster weist üblicherweisedie höchstenAnforderungen bezüglichdem Auflösungsvermögen desProjektionsgerätesauf, so dass die damit verbundene Maske üblicherweise ein oder mehrerezur Verfügungstehende Verbesserungsmöglichkeitender Lithographietechnik anwendet. Die Erfindung erweist sich alsbesonders vorteilhaft, da eine Anpassung in den Strukturabmessungendurch die Wahl der Intensitätder ersten und zweiten Polarisationsebene auf einfache Weise durchgeführt werdenkann.
    [0027] VorteilhafteWeiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
    [0028] Dievorliegende Erfindung wird nun anhand mehrere Ausführungsbeispielemit Hilfe einer Zeichnung nähererläutert.Darin zeigen:
    [0029] 1 ineiner schematischen Querschnittsansicht einen Belichtungsapparatzur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
    [0030] 2a ineiner schematischen Querschnittsansicht den Belichtungsapparat gemäß 1,wobei zur Verdeutlichung eine erste Polarisationsebene eingezeichnetist,
    [0031] 2b ineiner weiteren schematischen Querschnittsansicht den Belichtungsapparatgemäß 1,wobei zur Verdeutlichung eine zweite Polarisationsebene eingezeichnetist,
    [0032] 3 ineiner Draufsicht schematisch eine Teilansicht eines Musters vonStrukturelementen, die durch eine Simulationsrechnung gewonnen wurde,
    [0033] 4 ineiner weiteren Draufsicht eine simulierte Resiststruktur nach derBelichtung und
    [0034] 5 ineinem Flussdiagramm die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrensin einer Ausführungsform.
    [0035] DieErfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand einer Ausführungsformzur Projektion eines Musters von Strukturelementen auf einen Halbleiterwaferbei der Herstellung einer integrierten Schaltung erläutert. Daserfindungsgemäße Verfahrenlässt sichvorteilhaft aber auch bei der Herstellung anderer Produkte einsetzen,bei denen eine Anpassung der Abmessungen der Strukturelemente während der Herstellungdurchgeführtwerden muss.
    [0036] In 1 istin einer schematischen Querschnittsansicht der Aufbau eines Projektionsapparats 5 gezeigt,der Ausgangspunkt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist. Der Projektionsapparat 5 umfasst einenbeweglichen Substrathalter 10. Auf dem Substrathalter 10 istein Halbleiterwafer 12 abgelegt, auf den auf einer Vorderseiteeine Resistschicht 14, beispielsweise durch Aufschleudern,aufgebracht wird.
    [0037] DerProjektionsapparat 5 umfasst weiters eine Lichtquelle 16,die überdem Substrathalter 10 angeordnet ist und geeignet ist,Licht beispielsweise mit einer Wellenlänge von 248 nm, 193 nm oder157 nm abzustrahlen. Das von der Lichtquelle 16 abgestrahlteLicht wird durch ein Projektionsobjektiv 22 auf die Oberfläche desHalbleiterwafers 12 mit der Resistschicht 14 projiziert.
    [0038] Zwischender Lichtquelle 16 und dem Projektionsobjektiv 22 istein Reticle 18 angebracht, das mit einem Muster 20 vonabsorbierenden Strukturelementen versehen ist. Als Projektionsapparat 5 kann beispielsweiseein Wafer-Scanner verwendet werden, bei dem ein Belichtungsschlitzzwischen dem Reticle 18 und dem Projektionsobjektiv 22 angebrachtist (nicht in 1 gezeigt). Durch die Steuerungdes Substrathalters 10 wird die Resistschicht auf der Vorderseitedes Halbleiterwafers 12 sukzessive in einzelnen Belichtungsfeldernmit dem Muster 20 des Reticles 18 strukturiert.
    [0039] DasMuster 20 der Strukturelemente 26 wird beispielsweiseaus einem Schaltungsentwurfs einen Halbleiterspeichers mit dynamischenSpeicherzellen (DRAM) umfassend Grabenkondensatoren bestimmt, derim Bereich der Grabenkondensatoren regelmäßig angeordnete und dicht gepacktelinienförmigeStrukturelemente mit kleinsten Abmessungen von 100 nm oder wenigeraufweist.
    [0040] Für das Reticle 18 kanneine Vielzahl von verschiedenen Maskentypen eingesetzt werden. Das imZusammenhang mit 1 gestellte Beispiel mit absorbierendenStrukturelementen 26, die beispielsweise aus Chrom bestehen,stellt nur ein Beispiel dar und ist nicht einschränkend zuverstehen. Insbesondere werden heutzutage Maskentypen eingesetzt, diedas phasenverschiebende Verhalten des Maskensubstrats ausnutzenund ohne eine Chromschicht als absorbierendes Element auskommen.Als Beispiel sei hier eine CPL-Maske genannt. Weitere Maskentypen,wie z.B. eine alternierende Phasenmaske, sind ebenfalls möglich. ZurVerbesserung der Maßhaltigkeitbei der photolithographischen Abbildung ist auch die Verwendungvon OPC-Strukturen (OPC = optical proximity correction) oder anderengeeigneten Zusatzstrukturen vorgesehen, die so groß gewählt werden,dass sie im Falle einer Belichtung nicht abgebildet werden.
    [0041] Zwischendem Reticle 18 und der Lichtquelle 16 ist in 1 schematischein Polarisationsfilter 24 eingezeichnet. Der Polarisationsfilter 24 schwächt beispielsweiseLicht mit ver schiedenen Polarisationsebenen unterschiedlich stark.Anstelle eines Polarisationsfilters 24 ist auch eine Gitterstrukturdenkbar, bei der Licht mit verschiedenen Polarisationsebenen unterschiedlichstark gebrochen wird. Auch die Verwendung eines Prismas ist möglich. Andere demFachmann bekannte Methoden zur Auswahl verschiedener Polarisationsebenensind nicht ausgeschlossen. Es ist darüber hinaus auch denkbar, dass dieLichtquelle 16 direkt beeinflussbar ist, um Licht in verschiedenenPolarisationsebenen abzustrahlen.
    [0042] Üblicherweisewird Licht des Belichtungsgeräts 5 inzwei verschiedenen Polarisationsebenen abgestrahlt. Dies ist in 2a und 2b verdeutlicht.
    [0043] In 2a istein kartesisches Koordinatensystem 52 eingezeichnet, wobeiin der xy-Ebene die Vorderseite des Halbleiterwafers 10 (nichtgezeigt) liegt. Die Lichtquelle 16, die aufgrund der numerischenApertur des Projektionsapparats 5 auf der Oberseite desHalbleiterwafers einen gewissen Öffnungswinkel 54 aufweist,wird in einer ersten Polarisationsebene 32 so abgestrahlt,dass das Licht aus der ersten Einfallsrichtung 50 und derzweiten Einfallsrichtung 51, die den Öffnungswinkel 54 begrenzen,eine Polarisation aufweist, die in der xz-Ebene des kartesischenKoordinatensystems 52 liegt.
    [0044] In 2b isteine zweite Polarisationsebene 34 gezeigt, die senkrechtzur ersten Polarisationsebene 32 liegt. Die zweite Polarisationsebene 34 zeigt inRichtung der y-Achse des kartesischen Koordinatensystems 52 undenthältdie erste Einfallsrichtung 50 bzw. die zweite Einfallsrichtung 51.
    [0045] Diein 2a und 2b definiertenersten Polarisationsebenen 32 und die zweiten Polarisationsebenen 34 stellen zweitransversal polarisierte elektromagnetische Wellen dar, wobei dieerste Polarisation, die der Polarisationsebene 32 entspricht, üblicherweiseTE-Polarisation genannt wird. Licht der zweiten Polarisation, dasder zweiten Polarisationsebene 34 entspricht, wird üblicherweiseTM-Polarisation genannt.
    [0046] Wiein 2a und 2b zuerkennen ist, ist der Unterschied zwischen den beiden Polarisationsrichtungenumso größer, jegrößer der Öffnungswinkel 54 ist.Um nun eine in Abhängigkeitvon der Belichtung unterschiedliche chemische Veränderung derResistschicht 14 hervorzurufen, muss das Belichtungsgerät 5 einegewisse minimale numerische Apertur aufweisen, um einen merklichenEffekt zu erzielen. Dazu ist es beispielsweise nötig, bei einer optischen Projektionin einem Gasvolumen eine minimale numerische Apertur von etwa 0,6bereitzustellen. Dies ist jedoch mit konventionellen Belichtungsgeräten ohneweiteres möglich.Bei einem mit einem Gas gefülltesVolumen, beispielsweise Luft oder Stickstoff mit einem Brechungsindexvon 0,95 bis 1,05, zwischen der Oberseite des Halbleiterwafers 12 unddem Projektionsobjektiv 22 wird heutzutage eine numerischeApertur von etwa 0,85 erreicht.
    [0047] Eineweitere Verbesserung der numerischen Apertur kann beispielsweisedadurch erreicht werden, dass das Volumen zwischen dem Projektionsobjektiv 22 undder Vorderseite des Halbleiterwafers 12 mit einer Flüssigkeitgefülltwird. Flüssigkeiten weisen üblicherweiseeinen Brechungsindex auf, der größer istals der Brechungsindex von Gasen, sodass die numerische Aperturentsprechend größer wird.Dies wird in der so genannten Immersionslithographie genutzt, wobeigegenwärtignumerische Aperturen zwischen 1,1 und 1,6 erreicht werden.
    [0048] Wiein 1 gezeigt, ist das Strukturelement 26 desMusters 20 so ausgerichtet, dass die erste Breite 26 inx-Richtung des Koordinatensystems 52 liegt,wobei seine erste Länge 30 inRichtung der y-Achse angeordnet ist. Durch die Wahl der Intensitäten desLichtes in der ersten Polarisationsebene 32 und der zweitenPolarisationsebene 34 kann somit das Länge-zu-Breite-Verhältnis aufdem mit dem Strukturelement 28 korrespondierenden Element 38 derResiststruktur beeinflusst werden. Die Resiststruktur ergibt sichdabei durch Ätzender Resistschicht 14 nach der Belichtung.
    [0049] In 3 istschematisch eine durch Ätzung entstandeneResiststruktur 36 gezeigt, wobei in diesem Fall eine Dunkelfeldabbildungeines Musters von Kontaktlöchern übertragenwurde. Die mit der ersten Breite korrespondierende zweite Breite 40 und diezweite Länge 42 werdenbei einer maßhaltigen Abbildungso gewählt,dass die zweite Breite 40 etwa 80 nm beträgt und diezweite Länge 42 etwa100 nm.
    [0050] DurchVerändernder Intensitätendes Lichts der ersten Polarisationsebene und der zweiten Polarisationsebenekann die zweite Länge 42 variiertwerden, wobei betragsmäßig in etwaeine relative Änderungder zweiten Länge 42 umbis zu 30 erreicht wird. Um eine Vergrößerung der Strukturabmessungum 30 % zu erreichen, wird vollständig TM-polarisiertes Lichtverwendet. Entsprechend wird vollständig TE-polarisiertes Lichtverwendet, um die Resiststruktur 36 in y-Richtung um biszu 23 % zu verkleinern. Dabei muss natürlich die gesamte Belichtungsdosis, diesich aus der Summe der Intensitätdes Lichtes der ersten Polarisationsebene 32 und der Intensität des Lichtesder zweiten Polarisationsebene 34 ergibt, so groß gewählt werden,dass die Resistschicht 14 vollständig bis herunter zur Oberseitedes Halbleiterwafers 12 durchbelichtet wird. Dies ist notwendig,um die Resiststruktur 36 so bilden zu können, dass ihre Strukturelementebis herunter zur Oberseite des Halbleiterwafers 12 beimEntwickeln freigelegt werden können.
    [0051] In 5 istzusammenfassend eine Ausführungsformdes erfindungsgemäßen Verfahrensin einem Flussdiagramm gezeigt.
    [0052] Ineinem ersten Schritt 100 erfolgt das Bereitstellen desHalbleiterwafers 12 mit einer auf der Vorderseite aufgebrachtenResistschicht 14.
    [0053] Anschließend wirdim Schritt 102 Bereitstellen ein Belichtungsgerät 5 miteinem Projektionsobjektiv 22 und einer Lichtquelle 16 bereitgestellt,die geeignet ist, Licht mit einer ersten Intensität in einer erstenPolarisationsebene 32 und mit einer zweiten Intensität in einerzweiten Polarisationsebene 34 abzustrahlen.
    [0054] ImSchritt 104 wird ein Reticle 18 mit einem Muster 20 vonStrukturelementen bereitgestellt, wobei das Muster 20 wenigstensein erstes Strukturelement 26 umfasst, dass eine ersteBreite 28 und eine erste Länge 30 aufweist.
    [0055] ImSchritt 106 erfolgt das Festlegen eines Satzes von Belichtungsparameternfür dasBelichtungsgerät 5,wobei die Belichtungsparameter so gewählt werden, dass sich im Falleeiner Projektion des Reticles 18 mit dem Muster 20 einemaßhaltigeAbbildung ergibt, die dadurch erreicht wird, dass das Verhältnis derersten Intensitätzur zweiten Intensitäteinen ersten Wert aufweist, so dass ein mit dem ersten Strukturelement 26 korrespondierendesElement 38 auf der Resistschicht eine zweite Breite 40 undeine zweite Länge 42 aufweist.
    [0056] Anschließend wirdim Schritt 108 die erste Intensität in der ersten Polarisationsebene 32 und/oder diezweite Intensitätin der zweiten Polarisationsebene 34 verändert.
    [0057] Anschließend erfolgtim Schritt 110 ein photolithographisches Strukturierender Resistschicht 14 mittels des Reticles 18,um eine Resiststruktur 36 zu bilden, wobei die erste Intensität und diezweite Intensitätso gewähltwerden, dass die zweite Länge 42 in Abhängigkeitder ersten Intensitätund der zweiten Intensitätum bis zu 30 % von der im Falle der maßhaltigen Abbildung erzieltenLänge abweicht.
    5 Belichtungsgerät 10 Substrathalter 12 Halbleiterwafer 14 Resistschicht 16 Lichtquelle 18 Reticle 20 Muster 22 Projektionsobjektiv 24 Polarisationsfilter 26 Strukturelementdes Musters 28 ersteBreite 30 ersteLänge32 erstePolarisationsebene 34 zweitePolarisationsebene 36 Resiststruktur 38 Elementder Resiststruktur 40 zweiteBreite 42 zweiteLänge 50 ersteEinfallsrichtung 51 zweiteEinfallsrichtung 52 Koordinatensystem 54 Öffnungswinkel 100-110 Verfahrensschritte
    权利要求:
    Claims (18)
    [1] Verfahren zur Anpassung von Strukturabmessungenbei der photolithographischen Projektion eines Musters von Strukturelementenauf einen Halbleiterwafer, umfassend folgende Schritte: – Bereitstellendes Halbleiterwafers (12) mit einer auf der Vorderseiteaufgebrachten Resistschicht (14); – Bereitstellen eines Belichtungsgeräts (5)mit einem Projektionsobjektiv (22) und einer Lichtquelle(16), die geeignet ist, Licht mit einer ersten Intensität in einerersten Polarisationsebene (32) und mit einer zweiten Intensität in einerzweiten Polarisationsebene (34) abzustrahlen; – Bereitstelleneines Reticles (18) mit einem Muster (20) vonStrukturelementen, wobei das Muster (20) wenigstens einerstes Strukturelement (26) umfasst, dass eine erste Breite(28) und eine erste Länge(30) aufweist; – Festlegeneines Satzes von Belichtungsparametern für das Belichtungsgerät (5),wobei die Belichtungsparameter so gewählt werden, dass sich im Falleeiner Projektion des Reticles (18) mit dem Muster (20)eine maßhaltigeAbbildung ergibt, die dadurch erreicht wird, dass das Verhältnis derersten Intensitätzur zweiten Intensitäteinen ersten Wert aufweist, so dass ein mit dem ersten Strukturelement(26) korrespondierendes Element (38) auf der Resistschicht einezweite Breite (40) und eine zweite Länge (42) aufweist; – Verändern derersten Intensitätin der ersten Polarisationsebene (32) und/oder der zweitenIntensitätin der zweiten Polarisationsebene (34); – PhotolithographischesStrukturieren der Resistschicht (14) mittels des Reticles(18), um eine Resiststruktur (36) zu bilden, wobeidie erste Intensitätund die zweite Intensitätso gewähltwerden, dass die zweite Länge(42) in Abhängigkeit derersten Intensitätund der zweiten Intensitätum bis zu 30 % von der im Falle der maßhaltigen Abbildung erzieltenLänge abweicht.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt desBereitstellens des Belichtungsgeräts (5) umfasst, dassdie erste Polarisationsebene (32) im wesentlichen senkrechtzur Oberseite der Resistschicht orientiert ist.
    [3] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem der Schrittdes Bereitstellens des Belichtungsgeräts (5) umfasst, dassdie erste Polarisationsebene (32) einer transversal polarisiertenelektromagnetischen Welle mit einer TE-Polarisation entspricht.
    [4] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Schrittdes Bereitstellens des Belichtungsgeräts (5) umfasst, dassdie zweite Polarisationsebene (34) im wesentlichen senkrechtzur ersten Polarisationsebene (32) orientiert ist.
    [5] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Schrittdes Bereitstellens des Belichtungsgeräts (5) umfasst, dassdie zweite Polarisationsebene (34) einer transversal polarisiertenelektromagnetischen Welle mit einer TM-Polarisation entspricht.
    [6] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Schrittdes Bereitstellens des Belichtungsgeräts (5) umfasst, dassdie numerische Apertur des Belichtungsgeräts (5) so groß gewählt wird, dassLicht der ersten Polarisationsebene (32) eine chemischeVeränderungder Resistschicht bewirkt, die stärker als bei Bestrahlung mitLicht der zweiten Polarisationsebene (34) bei gleichenIntensitätenist.
    [7] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Schrittdes Bereitstellens des Belichtungsgeräts (5) umfasst, dassbei dem Belichtungsgerät(5) währendder Bestrahlung das Volumen zwischen dem Projektionsobjektiv (22)und der Resistschicht (14) mit einem Gas gefüllt ist,das einen Brechungsindex zwischen 0,95 und 1,05 aufweist.
    [8] Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Schritt desBereitstellens des Belichtungsgeräts (5) umfasst, dassbei dem Belichtungsgerät(5) das Volumen zwischen dem Projektionsobjektiv (22)und der Resistschicht (14) mit Stickstoff oder Luft gefüllt ist.
    [9] Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, bei dem der Schrittdes Bereitstellens des Belichtungsgeräts (5) umfasst, dassdie numerische Apertur des Belichtungsgeräts (5) wenigstens0,6 beträgt.
    [10] Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Schritt desBereitstellens des Belichtungsgeräts (5) umfasst, dassdie numerische Apertur des Belichtungsgeräts (5) ungefähr 0,85beträgt.
    [11] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Schrittdes Bereitstellens des Belichtungsgeräts (5) umfasst, dassbei dem Belichtungsgerät(5) währendder Bestrahlung das Volumen zwischen dem Projektionsobjektiv (22)und der Resistschicht (14) mit einer Flüssigkeit gefüllt ist,die einen Brechungsindex zwischen 1,2 und 1,8 aufweist.
    [12] Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Schrittdes Bereitstellens des Belichtungsgeräts (5) umfasst, dassdie nu merische Apertur des Belichtungsgeräts (5) wenigstens1,0 beträgt.
    [13] Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der Schrittdes Bereitstellens des Belichtungsgeräts (5) umfasst, dassdie numerische Apertur des Belichtungsgeräts (5) ungefähr 1,2 beträgt.
    [14] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem die ersteIntensitätin der ersten Polarisationsebene (32) und die zweite Intensität in derzweiten Polarisationsebene (34) so gewählt werden, dass die zweiteLänge (42)30 % kleiner als die im Falle einer maßhaltigen Abbildung erzieltenLänge ist.
    [15] Verfahren nach Anspruch 14, bei dem das Verhältnis derzweiten Intensitätzur ersten Intensität wenigerals 5 % beträgt.
    [16] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem die ersteIntensitätin der ersten Polarisationsebene (32) und die zweite Intensität in derzweiten Polarisationsebene (34) so gewählt werden, dass die zweiteLänge (42)30 % größer alsdie im Falle einer maßhaltigenAbbildung erzielten Längeist.
    [17] Verfahren nach Anspruch 16, bei dem das Verhältnis derersten Intensitätzur zweiten Intensität wenigerals 5 % beträgt.
    [18] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, bei dem der Schrittdes Bereitstellens des Reticles (18) mit dem Musters (20)darüberhinaus umfasst, dass eine Mehrfachanordnung des ersten Strukturelements(26) des Musters (20) bereitgestellt wird, wobeidie Mehrfachanordnung des ersten Strukturelements (26)geeignet ist das Muster von Gräbenfür Grabenkondensatorenund/oder Kontaktlöcherneines Speicherzellenfeldes zu bilden.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004031688B4|2006-06-14|
    US7482110B2|2009-01-27|
    US20060001858A1|2006-01-05|
    JP2006019739A|2006-01-19|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
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