DE19611726B4

DE19611726B4 - Blindstruktur zur Außeraxial-Belichtung

Info

Publication number: DE19611726B4
Application number: DE19611726A
Authority: DE
Inventors: Sang Man Bae
Original assignee: Hyundai Electronics Industries Co Ltd
Current assignee: SK Hynix Inc
Priority date: 1995-03-24
Filing date: 1996-03-25
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2016-03-26
Also published as: KR960035136A; US5698347A; DE19611726A1; GB2299411B; CN1088856C; TW353787B; JPH0943832A; KR100190762B1; GB2299411A; JP2771150B2; CN1142124A; GB9606267D0

Abstract

Blindstruktur zur Außeraxial-Belichtung bei lithografischen Verfahren zur Halbleiterherstellung, mit lichtabschirmenden Mustern (1), die auf einem transparenten Substrat (5) ausgebildet sind, wobei erste Muster (2) mit größerem Zwischenraum und zweite Muster (3) mit kleinerem Zwischenraum auf dem Substrat (5) gebildet sind und die ersten Muster (2) Hilfsmuster (8, 9) enthalten, die derart klein sind, dass sie auf dem Wafer keine Abbildung hervorrufen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Blindstruktur zur Außeraxial-Beleuchtung die für lithographische Prozesse bei der Halbleiterherstellung nützlich ist und insbesondere die Bereitstellung zusätzlicher Hilfsmuster für die Abstände bzw. Zwischenräume nahe an der Brennpunkttiefe unter verschiedenen Zwischenräumen, wodurch sie eine ähnliche oder äquivalente Brennpunkttiefe bzw. Brennweite zu den anderen Abständen aufweisen.
Die Bildung photoempfindlicher Filmmuster wird technisch durch verschiedene Faktoren, wie beispielsweise die Instrumentenpräzision und die Lichtwellenlänge verhindert bzw. behindert, infolge wovon die Muster unmöglich feiner erzeugt werden können, als mit einer bestimmten Feinheit. Beispielsweise zeigen Schrittschaltvorrichtungen, die beispielsweise eine G-Linie mit einer Wellenlänge von 436 nm, eine i-Linie mit einer Wellenlänge von 365 nm oder einen KrF-Exzimer-Laser mit einer Wellenlänge von 248 nm als Lichtquelle verwenden, zeigen eine Beschränkung der Prozeßauflösung insofern, als der Linienabstand bzw. Zwischenraum (line/space) etwa 0,7 μm, 0,5 μm bzw. 0,3 μm breit ist.
Um Muster zu bilden, die feiner als die optischen Auflösungsgrenzen der Schrittschaltvorrichtung sind, sind verschiedene Anstrengungen unternommen worden, einschließlich der Verwendung von Röntgenstrahl-Schrittschaltvorrichtungen, die optische Wellenlängen verwenden, die kürzer sind als diejenigen der übrigen Schrittschaltvorrichtungen, eine Verbesserung der Präzision des Linsendurchmessers und der Instrumente, und eine Verwendung von Phasenschiebermasken als Strichplatte.
Die japanische Patentveröffentlichung JP 5-142 753 betrifft eine Fotomaske, mit der eine Änderung der Linienbreite in Richtung auf eine Verringerung und Biegung auch bei einer nachfolgenden Belichtung verhindert werden soll, wobei die Fotomaske ein „Anfang-Dummy-Pattern mit einer Linienbreite unterhalb der Auflösung der Belichtungseinheit verwendet".
Die Druckschrift JP 5-232 675 beschreibt eine Fotomaske mit Mustern unterschiedlicher Dimensionen unterhalb der Auflösungsgrenze des optischen Systems.
Die Druckschrift JP 5-232 674 beschreibt eine Fotomaske mit Phasenschiebemustern und Lichtabschirmmustern.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 43 29 803 A1 beschreibt eine Maske zur Verwendung in einer Projektionsbelichtungsanlage mit einem transparenten Träger und einer als reguläres Muster auf dem Träger gebildeten Gitterstruktur zur Lichtinterferenz aufgrund Phasendifferenzen des Lichtes, so dass Licht ungerader Beugungsordnungen durch Interferenz ausgelöscht und nicht geradzahliger Beugungsordnung verstärkt wird. Dabei ist ein Muster auf einer ersten Seite des transparenten Substrates und eine gitterförmige Maskenstruktur auf der zweiten Seite des transparenten Substrates erforderlich.
Zum besseren Verständnis des Hintergrunds der Erfindung erfolgt nunmehr eine Erläuterung der herkömmlichen Techniken in Bezug auf die 1 bis 4 der beiliegenden Zeichnungen.
Wie in den 1 und 2 gezeigt, fällt ein Licht 4 vertikal durch ein transparentes Substrat 5 in einer Strichplatte 1 ein, in welcher Lichtabschirmungsmuster gebildet sind. Nachdem es durch die feinen Muster 2 und 3 hindurchgetreten ist, die l' und l breit sind, wird das Licht von einer Projektionslinse auf einen Wafer übertragen, auf welchem Bilder gebildet werden.
Wenn derartig vertikal einfallendes Licht die Schlitze zwischen den Mustern durchsetzt, wird es gebeugt und grob in Licht 7 nullter Ordnung und Licht 6 erster Ordnung unter dem Einfluß der schmalen Breite der Muster getrennt. Nahezu das gesamte von dem eine große Schlitzbreite aufweisenden Muster 2 kommende Licht ist von nullter oder erster Ordnung mit einem Beugungswinkel θ₁, während das Licht nach den feinen Mustern 3 ±-Licht erster Ordnung mit einem Beugungswinkel θ₂ größer als θ₁ ist. Dieses ±-Licht erster Ordnung weist eine relativ große Intensität auf, und der Unterschied des optischen Wegs zwischen dem Licht 7 nullter Ordnung und dem ±-Licht 6 erster Ordnung wird durch den Krümmungsradius und die Brennweite der Projektionslinse erzeugt, die zu einer Entartung des Bildkontakts führen.
Um dieses Problem zu überwinden, wird entweder das erste ±-Licht durch ein Außer-Achsenbeleuchtungsverfahren unter Verwendung einer Schrittschaltvorrichtung entfernt, die mit einer modifizierten Beleuchtungsappertur ausgestattet ist. Dieses Außer-Achsenbeleuchtungsverfahren ist in 3 gezeigt. Wie in 3 gezeigt, durchsetzt ein Licht 10, das vertikal in eine modifizierte Beleuchtungsappertur 12 einfällt, ein Außer-Achsenbeleuchtungsloch 11 der Appertur 12 und fällt in eine Strichplatte 13 unter einem Kippwinkel ein. Nachdem es die Strichplatte 13 durchsetzt hat, weist das Licht Musterbilder zusätzlich dazu auf, daß es in Licht 7 nullter Ordnung und ±- Licht 6 und 14 erster Ordnung aufgrund der Beugung getrennt wird. Wenn das ±-Licht 6 und 14 erster Ordnung eine Lichtabschirmappertur 15 durchsetzt, wird jedes dieser Lichtanteile blockiert (Licht 14 in 3), während der verbliebene Lichtanteil eine Projektionslinse 16 durchsetzt, von welcher ein Licht auf einen Wafer 17 projiziert wird. In diesem Fall wird der Unterschied des optischen Wegs zwischen dem Licht nullter Ordnung und dem hindurchtretenden ±-Licht 6 und 14 erster Ordnung im Zentrum des Krümmungsradius der Projektionslinse 15 aufgelöst, wodurch die Prozeßtoleranz verbessert wird.
In 4 ist die Brennweite als Funktion der Mustergröße aufgetragen. Wie aus diesem Kurvenverlauf hervorgeht, ist dieses herkömmliche Außer-Achsenbeleuchtungsverfahren für feine Muster S1 wirksam, das ein Muster hat, das geeignet ist, das einfallende Licht in Licht nullter Ordnung und das ±-Licht erster Ordnung zu trennen, was zu einer deutlichen Verbesserung des Bildkontrasts führt. Für ein relativ großes Muster S2 wird der Bildkontrast jedoch verschlechtert. Wie durch die Linie 18 in 4 im einzelnen gezeigt, wird die Brennweite verschlechtert, was auf die Tatsache zurückzuführen ist, daß das Muster S2 zu groß ist, daß das einfallende Licht gebrochen wird. Mit anderen Worten wird das einfallende Licht nicht getrennt, so daß beide Anteile des ±-Lichts erster Ordnung die Projektionslinse durchsetzt, wodurch die Intensität des Lichts, das auf den Wafer auftrifft, unterschiedlich von derjenigen des Lichts andernorts ist.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, unter Überwindung der beim Stand der Technik angetroffenen Probleme eine Blindstruktur für eine Außeraxial-Beleuchtung (off-axis illumination) zu schaffen, durch welche feine Muster problemlos gebildet werden können.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Blindstruktur für eine Außeraxial-Beleuchtung zu schaffen, durch die der Bildkontrast verbessert werden kann.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Blindstruktur für eine Außeraxial-Beleuchtung zu schaffen, deren Benutzung zu einer Verbesserung der Prozeßtoleranz, der Prozeßausbeute und der Betriebszuverlässigkeit führt.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Intensive Forschungsarbeiten der vorliegenden Anmelder, mit dem Ziel, eine Strichplatte zur Außer-Achsenbeleuchtung zu schaffen, welche die vorstehend angeführten bevorzugten Eigenschaften aufweist, haben zur Bereitstellung zusätzliche Hilfsmuster für diejenigen Muster geführt, die einen größeren Zwischenraum haben wie diejenigen, die einen optimalen Brennpunktseitenrand (focus latitude margin) haben, wodurch ein maximaler Fokusbreitenrand erzielt wird.
Gegenstand der Erfindung ist eine Strichplatte zur Außer-Achsenbeleuchtung mit Lichtabschirmungsmustern unterschiedlicher Zwischenräume auf einem transparenten Substrat, wobei eine Mehrzahl von Hilfsmustern für sowie in den Mustern vorgesehen . ist, die größer sind als diejenigen mit minimalem Zwischenraum, und die Größen aufweisen, durch die keine Abbildungen erzeugt werden, wodurch die Zwischenräume dieselbe Größe aufweisen können.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert; es zeigen:
1 eine schematische Draufsicht auf eine herkömmliche Strichplatte zur Außer-Achsenbeleuchtung,
2 eine schematische Querschnittsansicht der herkömmlichen Strichplatte von 1 entlang der Linie A-A' von 1 gesehen,
3 schematisch eine Außer-Achsenbeleuchtungsvorrichtung,
4 eine Kurvendarstellung der Brennweite als Funktion der Abstandgröße bzw. -weite unter Vergleich zwischen den Verhältnissen bei der erfindungsgemäßen Strichplatte und der herkömmlichen Strichplatte,
5 eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Strichplatte zur Außer-Achsenbeleuchtung, und
6 eine schematische Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Strichplatte entlang der Linie B-B' von 5 gesehen.
Nachfolgend sind die gleichen Teile in den unterschiedlichen Figuren durch dieselben Bezugsziffern bezeichnet, was insbesondere auch auf die 1 bis 4 zum Stand der Technik zutrifft, die eingehend erläutert sind.
5 zeigt eine Strichplatte zur Außer-Achsenbeleuchtung gemäß der vorliegenden Erfindung, während 6 eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B' von 5 zeigt.
Wie in 5 gezeigt, sind Lichtabschirmungsmuster 1 aus Chrom unterschiedlicher Zwischenraumgrößen bzw. -abmessungen auf einem transparenten Substrat 5, wie beispielsweise Quartz, gebildet, und außerdem sind Muster 2 mit größerem Zwischenraum (l₁ + l₂+ l₃, l₄ + l₅) als derjenige (l₆) der Muster 3 mit maximalem Brennpunktbreiten- bzw. -seitenrand gebildet. Beispielsweise haben die Muster 2 eine Größe von 0,4 bis 1,0 μm im Falle einer i-Linien-Schrittschaltvorrichtung. Für die Muster 2 sind Hilfsmuster 9 und 8 in herausstehender Form vorgesehen.
Die Hilfsmuster 8 und 9 sind bei derartigen Größen bzw. Breiten l₂ bzw. l₄ gebildet, so daß auf dem Wafer kein Bild gebildet werden kann. Beispeilsweise wird bei einer Belichtung auf die i-Linie bzw. durch diese das auf den Wafer projizierte Bild derart gebildet, daß jedes seiner Seiten im Größenbereich von 0,1 bis 0,3 μm liegt. Die Hilfsmuster 8 und 9 sind alternativ an einem oder beiden der Zwischenräume derart gebildet, daß der Randzwischenraum l₃ eine Abmessung ähnlich zu derjenigen des Zwischenraums l₆ maximalen Fokusseitenrands aufweist. Mehr im einzelnen sind die kleinen Breiten der Hilfsmuster 8 und 9 halb bis viermal so groß wie die Lichtwellenlänge λ der Schrittschaltvorrichtung eingestellt. Bevorzugt hat l₁ dieselbe Größe wie l₂.
Im selben Zwischenraum kann das Hilfsmuster 8 der herausstehenden Form zusammen mit dem Hilfsmuster 9 der Punktform vorgesehen sein. Obwohl in 5 zwei Reihen von Hilfsmustern 9 in Punktform gebildet sind, von denen jede abwechselnd bzw. versetzt zu anderen angeordnet ist, kann eine Mehrzahl von Reihen mit großem Zwischenraum auf einem Muster aufgetragen sein.
Die mit Hilfsmustern 8 und 9 ausgestattete Strichplatte zeigt dieselbe Brennweite (depth of focus) bei verschiedenen Zwischenraumgrößen, wie in 4 durch die konstant verlaufende Linie 19 gezeigt.
Die vorliegende Erfindung kann auf alle Muster angewendet werden, die über einem Speicherbereich oder einem Randschaltungsbereich gebildet sind, einschließlich Feldoxidfilmmustern ebenso wie für Linien/Zwischenraummuster. Beispielsweise in dem Fall, daß die Strichplatte zur Außer-Achsenbeleuchtung gemäß der Erfindung als Kontaktmaske dient, sind die Hilfsmuster innerhalb des Kontaktlochs gebildet, wobei ihre Abmessungen den vorstehend genannten Bedingungen entsprechen.
Für die Hilfsmuster wird ein Phasenschiebermaterial SOG, ein Nitridfilm TIN, ein gehärteter Photoresistfilm oder ein lichtdurchlässiger Film mit einer Durchlässigkeit von 1 bis 10% verwendet.
Wie vorstehend erläutert, hat die erfindungsgemäße Strichplatte für Außer-Achsenbeleuchtung Zwischenräume unterschiedlicher Größen, wobei Hilfsmuster an bzw. auf Zwischenraummustern gebildet sind, die eine größere Abmessung haben als der Zwischenraum des maximalen Brennpunktbreitenrands, der deshalb für eine Außer-Achsenbeleuchtung ungeeignet ist, derart, daß der Beugungswinkel in den gesamten Mustern der Strichplatte äquivalent oder ähnlich ist. Wiederholt angeordnet, weisen die Hilfsmuster Punktform oder herausstehende Form auf und haben Größen, die es verhindern, daß auf dem Wafer Bilder davon abgebildet werden. Infolge davon ist der Randzwischenraum bezüglich seiner Größe äquivalent oder ähnlich zum Muster des maximalen Brennpunktbreitenrands, wodurch ein kleiner Prozeßraum in großen Abstandsmustern ebenso verfügbar ist wie der Prozeßrand in kleinen Abstandsmustern verfügbar ist. Deshalb ist die Prozeßtoleranz für die Halbleiterherstellung durchgehend größer und es wird für die Zuverlässigkeit ebenso wie für die Prozeßausbeute und die Gleichförmigkeit der Muster eine deutliche Verbesserung erreicht.
Die vorliegende Erfindung ist beispielhaft, jedoch nicht beschränkend erläutert worden, und dem Fachmann erschließt sich eine Vielzahl von Änderungen und Modifikationen, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, die durch die beiliegenden Ansprüche festgelegt ist.

Claims

Blindstruktur zur Außeraxial-Belichtung bei lithografischen Verfahren zur Halbleiterherstellung, mit lichtabschirmenden Mustern (1), die auf einem transparenten Substrat (5) ausgebildet sind, wobei erste Muster (2) mit größerem Zwischenraum und zweite Muster (3) mit kleinerem Zwischenraum auf dem Substrat (5) gebildet sind und die ersten Muster (2) Hilfsmuster (8, 9) enthalten, die derart klein sind, dass sie auf dem Wafer keine Abbildung hervorrufen.
Blindstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsmuster (8, 9) halb bis fünfmal so groß wie die Wellenlänge λ der Lichtquelle sind.
Blindstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenräume, welche die Hilfsmuster (8, 9) erforderlich machen, bei einer Belichtung mit einer i-Linien-Schrittschaltvorrichtung eine Größe von 0,4 bis 1,0 μm haben.
Blindstruktur nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsmuster (8, 9) eine herausstehende bzw. vorspringende Form oder Punktform haben und in einer Reihe angeordnet sind.
Blindstruktur nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsmuster (8, 9) Punktform aufweisen und in einer mehrfachen Reihe bzw. in mehreren Reihen angeordnet sind.
Blindstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsmuster (8, 9) aus einem Material der Gruppe ausgewählt sind, die aus Phasenschiebermaterialien SOG, Nitridfilmen TiN, gehärteten Photoresistfilmen und lichtdurchlässigen Filmen mit einer Durchlässigkeit von 1 bis 10% bestehen, um das Licht in zunehmendem Ausmaß zu verstärken und den Beugungswinkel beizubehalten.
Blindstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Kontaktlochmaske aufweist, und die Hilfsmuster (8, 9) an der Kante innerhalb der Kontaktlöcher gebildet sind, um einen gewünschten Beugungswinkel bereitzustellen.