-
ERFINDUNGSGEBIET
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Herstellung von Halbleiterbauelementen
und insbesondere Lithographiemasken zum Strukturieren von Materialschichten
von Halbleiter- und
anderen Bauelementen.
-
STAND DER TECHNIK
-
Allgemein
werden Halbleiterbauelemente in einer Vielzahl elektronischer Anwendungen
wie etwa Computern, Mobiltelefonen, PC-Einrichtungen und vielen
anderen Anwendungen verwendet. Einrichtungen aus dem Heim-, dem
Industrie- und dem Kraftfahrzeugbereich, die in der Vergangenheit
nur mechanische Komponenten umfassten, weisen nun elektronische
Teile auf, die beispielsweise Halbleiterbauelemente umfassen.
-
Halbleiterbauelemente
werden hergestellt durch Abscheiden vieler verschiedener Arten von Materialschichten über einem
Halbleiterwerkstück oder
Wafer und Strukturieren der verschiedenen Materialschichten unter
Verwendung von Lithographie. Die Materialschichten umfassen in der
Regel Dünnfilme
aus leitenden, halbleitenden und isolierenden Materialien, die strukturiert
und geätzt
werden, um integrierte Schaltungen (ICs) auszubilden. Auf einem einzelnen
Plättchen
oder Chip können
beispielsweise viele Transistoren, Speicherbauelemente, Schalter,
Leitungen, Dioden, Kondensatoren, Logikschaltungen und andere elektronische
Komponenten ausgebildet sein.
-
Die
optische Photolithographie beinhaltet das Projizieren oder Durchlassen
von Licht durch eine Struktur, die aus optisch opaken Bereichen
und optisch klaren oder transparenten Bereichen auf einer Maske
oder einem Retikel besteht. Seit vielen Jahren sind zum Strukturieren
von Materialschichten von integrierten Schaltungen in der Halbleiterindustrie
optische Lithographietechniken wie etwa Kontaktbelichten, Proximity-Belichten
und Projektionsbelichten verwendet worden. Linsenprojektionssysteme und
Transmissionslithographiemasken werden zum Strukturieren verwendet,
wobei Licht durch die Lithographiemaske hindurch dringt und auf
eine auf einem Halbleiterwafer oder -werkstück angeordnete lichtempfindliche
Materialschicht auftrifft. Nach der Entwicklung wird die lichtempfindliche
Materialschicht dann als Maske zum Strukturieren einer darunterliegenden
Materialschicht verwendet. Die strukturierten Materialschichten
umfassen Elektronikkomponenten des Halbleiterbauelements.
-
In
der Halbleiterindustrie geht ein Trend in Richtung Herunterskalieren
der Größe integrierter Schaltungen,
um die Anforderungen hinsichtlich erhöhter Leistung und geringerer
Bauelementgröße zu erfüllen, was
zu kosteneffizienterer Produktion führt. Mit kleiner werdenden
Strukturmerkmalen von Halbleiterbauelementen wird es aufgrund von
Diffraktion und anderen während
des Lithographieprozesses auftretenden Effekten schwieriger, die
verschiedenen Materialschichten zu strukturieren.
-
Lithographietechniken
wie etwa Immersionslithographie und EUV-Lithographie, beispielsweise, sind
in der Entwicklungsphase, um die Lithographieherausforderungen herabgesetzter
Strukturmerkmalsgrößen zu lösen. Eine
falsche Dimensionierung, beispielsweise "Linienverkürzung" oder Linienbreitenvariationen von Strukturmerkmalen,
insbesondere für
kritische Abmessungen (CDs) aufweisende Strukturmerkmale, stellt
immer noch ein Problem für
kleinere Strukturmerkmale dar, die oftmals nur in einer Richtung
eines Wafers, auftritt.
-
Eine
jüngste
Entwicklung bei der Lithographie ist die Verwendung von polarisiertem
Licht für den
Belichtungsprozess. Polarisiertes Licht arbeitet jedoch gut für das Strukturieren
von Strukturmerkmalen mit bestimmten Orientierungen und nicht so
gut für
Strukturmerkmale mit anderen Orientierungen.
-
Was
in der Technik benötigt
wird, sind somit verbesserte Lithographiemasken und Verfahren zum Strukturieren
von Materialschichten von Halbleiterbauelementen.
-
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
-
Im
Allgemeinen werden diese und weitere Probleme gelöst oder
umgangen und technische Vorteile werden im Allgemeinen erzielt durch
bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, die neuartige Lithographiemasken und
Verfahren zum Strukturieren von Materialschichten von Halbleiterbauelementen
bereitstellen.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung umfasst eine Lithographiemaske eine Struktur
für mindestens
ein Strukturmerkmal und mindestens ein polarisierendes Element.
-
Das
oben gesagte hat die Merkmale und technischen Vorteile von Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung recht grob umrissen, damit die folgende
ausführliche
Beschreibung der Erfindung besser verstanden werden möge. Zusätzliche
Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen
der Erfindung werden im folgendem beschrieben, die den Gegenstand
der Ansprüche
der Erfindung bilden. Der Fachmann versteht, dass die Konzeption
und spezifische Ausführungsformen,
die offenbart sind, ohne weiteres als Basis zum Modifizieren oder
Auslegen anderer Strukturen oder Prozesse zum Ausführen der
gleichen Zwecke der vorliegenden Erfindung genutzt werden können. Der
Fachmann sollte außerdem
realisieren, dass solche gleichwertigen Konstruktionen nicht von
dem Gedanken und Umfang der Erfindung abweichen, wie sie in den
beigefügten
Ansprüchen
dargelegt sind.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Zum
umfassenderen Verständnis
der vorliegenden Erfindung und der Vorteile davon wird nun auf die
folgenden Beschreibungen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen
Bezug genommen. Es zeigen:
-
1 eine
Perspektivansicht einer Lithographiemaske nach dem Stand der Technik,
die darstellt, dass vertikale Strukturmerkmale und horizontale Strukturmerkmale
verschiedene Polarisationen von Licht erfordern, um eine Struktur
effektiv auf ein Halbleiterbauelement zu transferieren;
-
2a und 2b die
Differenzen bei dem Einfluss von Polarisationsarten auf den Kontrast
bei Verwendung zum Abbilden;
-
3 ein
Lithographiesystem gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
4 eine
Draufsicht auf eine neuartige Lithographiemaske gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Er findung, wobei Strukturen für Strukturmerkmale polarisierende
Gitter oder Aperturen enthalten;
-
5 eine
Draufsicht auf ein unter Verwendung der in 4 gezeigten
Lithographiemaske strukturiertes Halbleiterbauelement;
-
6 eine
Draufsicht auf eine Lithographiemaske gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei polarisierende Gitter oder Aperturen
bei den Strukturen für Strukturmerkmale
angeordnet sind;
-
7 und 8 zeigen
Querschnittsansichten der in 6 gezeigten
Lithographiemaske;
-
9 eine
Draufsicht auf eine Lithographiemaske gemäß noch einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei die Maske ein polarisierendes
Material enthält;
-
10 eine
Perspektivansicht der in 9 gezeigten Maske, wobei das
polarisierende Material lokal bei Strukturen für Strukturmerkmale angeordnet ist;
-
11 eine
Perspektivansicht einer Lithographiemaske gemäß einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei ein polarisierendes Material global
auf der Maske angeordnet ist;
-
12 eine
Perspektivansicht eines zum Schützen
einer Lithographiemaske gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgelegten Pellikel, wobei das Pellikel
polarisierende Elemente enthält;
-
13 eine
an dem in 12 dargestellten Pellikel angebrachte
Lithographiemaske, wobei die polarisierenden Elemente bei Strukturen
von Strukturmerkmalen auf der Maske angeordnet sind;
-
14 eine
Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements mit einer darauf
angeordneten Schicht aus lichtempfindlichem Material, die unter Verwendung
einer der neuartigen, hierin beschriebenen Lithographiemasken strukturiert
worden ist;
-
15 das
Halbleiterbauelement von 14, nachdem
die Schicht aus lichtempfindlichem Material zum Strukturieren einer
Materialschicht des Halbleiterbauelements verwendet worden ist;
-
16 eine
Draufsicht auf eine Lithographiemaske gemäß einer weiteren Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
-
17 eine
Perspektivansicht der in 4 gezeigten Lithographiemaske,
die den Effekt der neuartigen Lithographiemaske auf Energie veranschaulicht,
die auf die Lithographiemaske gerichtet wird;
-
18a eine Draufsicht auf eine Lithographiemaske
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, in einer binären Hellfeldmaske implementiert;
-
18b eine Querschnittsansicht der Lithographiemaske
von 18a;
-
18c eine Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements,
das unter Verwendung der in 18a und 18b gezeigten Maske strukturiert worden ist;
-
19a eine Draufsicht auf eine Lithographiemaske
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die in einer binären Dunkelfeldmaske implementiert
ist;
-
19b eine Querschnittsansicht der Lithographiemaske
von 19a;
-
19c eine Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements,
das unter Verwendung der in 19a und 19b gezeigten Maske strukturiert worden ist;
-
20a eine Draufsicht auf eine Lithographiemaske
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die in einer phasenverschiebenden Hellfeldmaske
implementiert ist;
-
20b eine Querschnittsansicht der Lithographiemaske
von 18a;
-
20c eine Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements,
das unter Verwendung der in 20a und 20b gezeigten Maske strukturiert worden ist;
-
21a eine Draufsicht auf eine Lithographiemaske
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die in einer phasenverschiebenden Dunkelfeldmaske
implementiert ist;
-
21b eine Querschnittsansicht der Lithographiemaske
von 21a; und
-
21c eine Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements,
das unter Verwendung der in 21a und 21b gezeigten Maske strukturiert worden ist.
-
Entsprechende
Zahlen und Symbole in den verschiedenen Figuren beziehen sich allgemein
auf entsprechende Teile, sofern nicht anders angegeben. Die Figuren
sind gezeichnet, um die relevanten Aspekte der bevorzugten Ausführungsformen
klar darzustellen, und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu
gezeichnet.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VERANSCHAULICHENDER
AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Das
Herstellen und Verwenden der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen
werden unten ausführlich
erörtert.
Es versteht sich jedoch, dass Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung viele anwendbare erfindungsgemäße Konzepte liefern, die in
einer großen
Vielfalt spezifischer Kontexte verkörpert werden können. Die
erörterten
spezifischen Auführungsformen
sind lediglich veranschaulichend für spezifische Weisen zum Herstellen
und Verwenden der Erfindung und beschränken nicht den Umfang der Erfindung.
-
Die
vorliegende Erfindung wird bezüglich
bevorzugter Ausführungsformen
in einem spezifischen Kontext beschrieben, nämlich in zum Herstellen von Halbleiterbauelementen
verwendeten Herstellungsprozessen implementiert. Ausführungsformen
der Erfindung können
jedoch auch auf andere Anwendungen angewendet werden, wo Materialschichten
unter Verwendung von Lithographie oder eines Direktstrukturierungsverfahrens
strukturiert werden, wie etwa bei dem Strukturieren von Flüssigkristalldisplays (LCDs)
und anderen Anwendungen in der Telekommu nikations-, Verbraucherelektronik-
und optischen Industrie, als Beispiele.
-
Mit
weiterhin schrumpfenden Strukturmerkmalsgrößen von Halbleiterbauelementen
wird es zunehmend schwierig, einen Satz verschiedener Strukturmerkmale
und Strukturmerkmalsgrößen auf
eine Materialschicht abzubilden. Es ist üblicherweise wünschenswert,
dass alle Bauelemente vom gleichen Typ, die mit den gleichen Abmessungen
ausgelegt sind, über
eine Oberfläche
eines Wafers hinweg die gleiche elektrische Leistung aufweisen.
Mit kleiner werdenden Strukturmerkmalsgrößen ist es jedoch oftmals schwierig,
beispielsweise vertikale und horizontale Linien mit den gleichen
Längen
und Breiten auszubilden, was Unterschiede bei der elektrischen Leistung
von Bauelementen verursacht.
-
Die
Ausdrücke "horizontal" und "vertikal" beziehen sich hierin
auf die Orientierung von auf einer planaren Oberfläche eines
Werkstücks
oder Wafers ausgebildeten Strukturmerkmalen, wobei sich der Ausdruck "horizontal" auf eine erste Richtung
auf der planaren Oberfläche
des Wafers bezieht und wobei sich der Ausdruck "vertikal" auf eine Richtung auf der planaren
Oberfläche
des Wafers bezieht, die im Wesentlichen senkrecht zu der horizontalen
Richtung verläuft.
Bei einigen Ausführungsformen
beispielsweise ist der Ausdruck "horizontale" Richtung auf einem
Wafer bezüglich
einer Bewegung eines Lithographiemasken- und Wafertischs während eines Scanprozesses
definiert, zum Beispiel eine Richtung auf der planaren Oberfläche auf
dem Wafer parallel zu der Scanrichtung, wobei sich der Ausdruck "vertikal" auf eine Richtung
auf der planaren Oberfläche des
Wafers bezieht, die im Wesentlichen senkrecht zur Scanrichtung verläuft.
-
Bei
vielen Halbleiterdesigns wie etwa CMOS-Transistoren werden Bauelemente
in zwei im Wesentlichen orthogonalen Richtungen ausgelegt und positioniert,
zum Beispiel auf einer x-Achse
und einer y-Achse. 1 veranschaulicht eine Draufsicht auf
eine Lithographiemaske 102 nach dem Stand der Technik zur
Verwendung beim Strukturieren eines Halbleiterbauelements, wobei
Strukturen für
vertikalorientierte Strukturmerkmale 104 längs entlang
der y-Achse senkrecht zu Strukturen für horizontal orientierte Strukturmerkmale 106 positioniert
sind, die längs
entlang der x-Achse positioniert sind. Die Strukturen für Strukturmerkmale 104 und 106 können z.B.
die Strukturen für
Gates von Transistoren oder andere Strukturmerkmale eines Halbleiterbauelements
umfassen.
-
Strukturmerkmale
eines Halbleiterbauelements werden in der Regel durch Abscheiden
einer Schicht aus lichtempfindlichem Material über einem Werkstück und Belichten
der Schicht aus lichtempfindlichem Material unter Verwendung einer
Lithographiemaske, zum Beispiel in einer horizontalen Scanrichtung
entlang der x-Achse, ausgebildet. Die Schicht aus lichtempfindlichem
Material wird dann entwickelt und als Maske zum Strukturieren einer Materialschicht
des Werkstücks
verwendet, wodurch innerhalb der Materialschicht des Halbleiterbauelements
Strukturmerkmale entstehen.
-
Bei
einigen Lithographieverfahren wird zum Belichten einer Schicht aus
lichtempfindlichem Material unter Verwendung einer Maske 102 wie
etwa der in 1 gezeigten polarisiertes Licht
verwendet. Polarisiertes Licht umfasst eine elektromagnetische Welle,
die sich in einer Richtung ausbreitet (zum Beispiel bei 108a oder 112a gezeigt)
und Polarisationszustände 110a bzw. 114a aufweist,
die in der x- bzw. y-Richtung in orthogonalen Richtungen senkrecht
zur Wellenausbreitungsrichtung 108a oder 112a polarisiert
sind.
-
Wenn
das polarisierte Licht 108a bei einer Bildebene 116 ankommt,
wie in 2a und 2b gezeigt,
werden transversalelektrische und -magnetische Felder ausgebildet. 2a und 2b zeigen den
Einfluss von Polarisation auf den Abbildungskontrast für in 1 gezeigtes
polarisiertes Licht 108a. In der Bildebene 116,
in die das Licht 108a von der Maske 102 trifft,
wie beispielsweise bei 108c in 2a bzw.
bei 108b in 2b gezeigt, existieren eine
transversalelektrische (TE) Welle 110c, wie in 2a gezeigt,
und eine transversalmagnetische (TM) Welle 110b, wie in 2b gezeigt.
Weil das Licht 108a in der x-Richtung oder im Zustand 110a polarisiert
ist, entsteht eine TE-Welle 110c in der Bildebene 116 des
horizontalen Strukturmerkmals 106 und eine TM-Welle 110b in
der Bildebene 116 des vertikalen Strukturmerkmals 104.
-
Die
Pfeile 108c und 108b zeigen die Richtung der Ausbreitung
der polarisierten Lichtwelle an. Die TE-Welle ist bei 110c in
das Papier von 2a hinein und aus diesem heraus
angezeigt, und die TM-Welle ist bei 114a senkrecht zur
Ausbreitungsrichtung parallel zum Papier in der Bildebene 116 angegeben.
Der Einfallswinkel der Ausbreitungsrichtung ist bei θ gezeigt,
zum Beispiel in der Bildebene 116, und der Einfallswinkel θ kann als
Ergebnis oder Funktion der Größe der Strukturen
für die
Strukturmerkmale 104 und 106 variieren.
-
Für ein Lithographieprojektionssystem
mit einem Verkleinerungsfaktor von 4 ist der Sinus von θ gleich
dem Verhältnis
der Wellenlänge
des Lichts über
der Zeilenbreite (CD) in einem beispielsweise periodischen Array
von Strukturmerkmalen.
-
Während der
Kontrast der TE-Welle 110c von dem Einfallswinkel θ unabhängig ist,
ist der Kontrast der TM-Welle 110b eine Funktion des Kosinus von
2θ. Für periodische
Strukturmerkmale mit Abmessungen von etwa 273 nm auf der Maske 102 führt die
Verwendung einer TM-Welle 110b effektiv dazu, dass auf
einem Objekt beispielsweise kein Kontrast oder Bild aufgelöst wird.
-
Somit
ist es wünschenswert,
dass eine TE-Welle 110c für die Belichtung eines Horizontalstrukturmerkmals 106 verwendet
wird, anstatt einer TM-Welle 110b, was durch Einsatz eines
Lichtstrahls 108a mit einem x-Polarisationszustand 110a anstatt durch
den Einsatz eines Lichtstrahls 112a mit einem y-Polarisationszustand 114a,
der zu einer TM-Welle 114c führen würde, erzielt werden kann, wie
bei 112c in 1 gezeigt.
-
Zum
Abbilden kleinerer Strukturmerkmale auf Halbleiterbauelementen bewegt
sich die Industrie in Richtung des Einsatzes von Werkzeugen mit
höherer
nummerischer Apertur (NA), zum Beispiel größeren Linsen, die zu größeren Winkeln
in der Abbildungsebene führen
(z.B. auf einem Halbleiterwafer) und auch größeren Winkeln θ in der
Objektebene auf der Maske. Zum Belichten kleinerer Strukturmerkmale
werden beispielsweise größere Beleuchtungswinkel
(z.B. der für
die Belichtung verwendeten Energie) benötigt. Je näher der Winkel θ an 45 Grad
liegt, umso kritischer ist beispielsweise die Polarisation in der
Beleuchtungsvorrichtung des Lithographiesystems.
-
Wenn
polarisiertes Licht in einem Belichtungsprozess verwendet wird,
wird das polarisierte Licht zum vollständigen Bestrahlen der Maske 102 in einer
einzelnen Richtung 108a oder 112a verwendet. Ankommendes
Licht 108a wird entlang x polarisiert (z.B. bei 110a),
und ankommendes Licht 112a wird ent lang y polarisiert (z.B.
bei 114a), wie in 1 gezeigt.
Im Allgemeinen streuen horizontale und vertikale Strukturmerkmale 104 und 106 Licht
von beiden Polarisationsarten, wie in 1 bei 108b und 112b für die vertikalen
Strukturmerkmale 104 und bei 108c und 112c für die horizontalen
Strukturmerkmale 106 gezeigt. Das Abbilden unter Verwendung
nur einer Art von Polarisation 108a oder 112a wird
jedoch bevorzugt, um den optimalen Kontrast je nach der Orientierung
der Strukturmerkmale 104 oder 106 zu erzielen.
Ein Belichtungsprozess, der nur eine Art polarisierten Lichts 108a oder 112a verwendet,
führt zu einer
globalen Polarisation der Maske 102, die nur für eine Art
von Strukturmerkmal 104 oder 106 effektiv ist.
-
Beispielsweise
wird für
ein horizontales Strukturmerkmal 106 ein polarisiertes
Licht 108a in einer x-Richtung 110a verwendender
Belichtungsprozess bevorzugt, weil Licht 108c, das die
Maske 102 durchtritt, in der x-Richtung polarisiert ist,
wie bei 110c gezeigt, wodurch eine TE-Welle 110c in
der Bildebene 116 auf der Maske 102 entsteht,
wie in 2a gezeigt. Jedoch würde ein
polarisiertes Licht 112a in der y-Richtung 114a verwendender
Belichtungsprozess zu schlechtem Kontrast und schlechter Auflösung der
auf einem Halbleiterbauelement ausgebildeten horizontalen Strukturmerkmale
führen, wie
bei 112c in der y-Richtung polarisiert gezeigt, weil eine
TM-Welle 114c in
der Bildebene 116 auf der Maske 102 ausgebildet
ist.
-
Gleichermaßen wird
für ein
vertikales Strukturmerkmal 104 ein Belichtungsprozess unter
Verwendung von polarisiertem Licht 112a in der y-Richtung 114a bevorzugt,
weil durch die Maske hindurchgetretenes Licht 112b in der
y-Richtung polarisiert ist, wie bei 114b gezeigt, was dazu
führt,
dass eine TE-Welle 114b in der Bildebene auf der Maske
ausgebildet wird. Ein Belichtungsprozess unter Verwendung von polarisiertem
Licht 108a in der x-Richtung 110a würde zu schlechtem
Kontrast und schlechter Auflösung
der auf einem Halbleiterbauelement ausgebildeten vertikalen Strukturelemente
führen,
wie bei 108b in der x-Richtung polarisiert gezeigt, weil eine
TM-Welle 110b in der Bildebene 116 auf der Maske 102 entsteht,
wie in 2b gezeigt.
-
Im
Allgemeinen kann polarisiertes Licht den Abbildungsprozess in der
Lithographie bei einigen Anwendungen verbessern, doch die für einige
Strukturmerkmale (z.B. ein horizontales Strukturmerkmal 106)
am besten geeignete Polarisationsrichtung ist nicht notwendigerweise
für andere
Strukturmerkmale (z.B. ein vertikales Strukturmerkmal 104)
am besten geeignet. Somit reicht eine globale Definition des Polarisationszustands
des beleuchteten Lichts bei einigen Lithographieprozessen nicht
für die
optimale Abbildungsleistung aus.
-
Bei
einigen Anwendungen ist es wünschenswert,
wenn auf einem Halbleiterbauelement ausgebildete horizontale Strukturmerkmale
eine Länge
in einer horizontalen Richtung umfassen, die im Wesentlichen gleich
der Länge
von Strukturmerkmalen in einer vertikalen Richtung des Werkstücks ist.
Es ist außerdem
wünschenswert,
wenn die horizontalen Strukturmerkmale eine Breite in einer vertikalen
Richtung des Werkstücks
umfassen, die im Wesentlichen gleich der Breite der vertikalen Strukturmerkmale
in der horizontalen Richtung des Werkstücks ist. Wenn beispielsweise
Strukturmerkmale die gleiche Abmessung umfassen wie die Abmessungen
von anderen Strukturmerkmalen, dann werden aus den Strukturmerkmalen
ausgebildete Bauelemente die gleichen Arbeitsparameter und elektrischen
Charakteristiken umfassen. Wenn die Strukturmerkmale beispielsweise Transistorgates
umfassen, wirken sich die Breiten der Gates stark auf die Arbeitsparameter
der Transistoren aus, z.B. die Stromstärke und die Spannung. Die Breiten
von Transistorgates werden in der Technik oftmals als "Gatelängen" bezeichnet, als
Beispiel.
-
Aufgrund
des Einsatzes von polarisiertem Licht bei dem Belichtungsprozess
können
Strukturmerkmale in einer horizontalen Orientierung jedoch andere
Abmessungen umfassen als Strukturmerkmale in einer vertikalen Orientierung.
Wenn insbesondere polarisiertes Licht 108a in dem Belichtungsprozess
verwendet wird, dann können
beispielsweise auf einem Halbleiterbauelement ausgebildete vertikale
Strukturmerkmale eine im Vergleich zur Breite von horizontalen Strukturmerkmalen
herabgesetzte Breite aufweisen. Verschiedene Abmessungen umfassende
Strukturmerkmale sind in einigen Halbleiteranwendungen nachteilig,
weil ausgebildete Bauelemente ungleiche Leistungs- und Arbeitscharakteristiken
aufweisen, was beispielsweise zu einer herabgesetzten und nicht
vorhersagbaren Bauelementleistung, herabgesetzten Ausbeuten und
erhöhten Gesamtherstellungskosten
führt.
-
Zur
Linderung dieses Problems wird zum Ausbilden horizontaler Strukturmerkmale
und vertikaler Strukturmerkmale manchmal ein Doppelbelichtungsprozess
verwendet, wobei ein erstes polarisiertes Licht und ein anders als
das erste polarisierte Licht polarisiertes zweites polarisiertes
Licht verwendet wird. Ein Doppelbelichtungsprozess erfordert jedoch
zwei Masken und zwei Belichtungsprozesse, was teuer und zeitraubend
ist.
-
Ein
weiteres vorgeschlagenes Verfahren ist der Einsatz eines polarisierenden
Glieds, wie etwa in dem am 3. August 1999 erteilten US-Patent Nr. 5,933,219
von Unno mit dem Titel "Pro jection
Exposure Apparatus and Device Manufacturing Method Capable of Controlling
Polarization Direction" beschrieben,
was durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist. Das polarisierende
Glied weist verschiedene polarisierende Bereiche auf, die entlang
der optischen Achse platziert sind, um die Polarisation für horizontale
und vertikale Strukturmerkmale zu ändern. Das polarisierende Glied
erfordert jedoch den Einsatz eines Controllers, der das polarisierende Glied
bewegt, und somit sind in einem Lithographiesystem mehrere zusätzliche
Komponenten erforderlich. Mehrere Scans über einen Bereich eines Halbleiterbauelements
sind erforderlich, um einen einzelnen Chip zu belichten, und die
Polarisationsänderung
ist auf längs
verlaufende Gebiete auf einem Chip begrenzt.
-
Was
in der Technik benötigt
wird, sind somit verbesserte Lithographiemasken, -systeme und Strukturierungsverfahren,
bei denen die Polarisation von Licht lokal für Strukturmerkmale oder Gruppen von
Strukturmerkmalen einer Lithographiemaske gesteuert wird.
-
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung führen
zu technischen Vorteilen durch das Bereitstellen neuartiger Lithographiemasken
und Verfahren, wobei Abschnitte einer Lithographiemaske lokal oder
global polarisiert werden, wodurch die Auflösung von Strukturmerkmalen
von durch die neuartigen Lithographiemasken strukturierten Halbleiterbauelementen
verbessert wird. Abschnitte, zum Beispiel Strukturen von einigen
Strukturmerkmalen, der neuartigen Lithographiemasken sind polarisationsabhängig, als
Beispiel, was nachfolgend näher
beschrieben wird.
-
3 zeigt
ein Lithographiesystem 220 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Das Litho graphiesystem 220 enthält einen
Träger
oder einen Tisch 234 für
ein Halbleiterbauelement 240 oder ein Werkstück und ein
bei dem Halbleiterbauelementträger 234 angeordnetes Projektionslinsensystem 232,
wie gezeigt. Das Projektionslinsensystem 232 kann zum Beispiel
mehrere nicht gezeigte Linsen enthalten und kann zum Beispiel bei
einem nicht gezeigten Immersionslithographiesystem ein Fluid enthalten,
das zwischen dem auf dem Träger 234 montierten
Halbleiterbauelement 240 und einer letzten Linse des Projektionslinsensystems 232 angeordnet
ist. Eine eine Energiequelle umfassende Beleuchtungsvorrichtung 222 ist
bei dem Projektionslinsensystem 232 angeordnet.
-
Eine
neuartige Lithographiemaske 230 von Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ist zwischen dem Projektionslinsensystem 232 und
der Beleuchtungsvorrichtung 222 angeordnet. Die Lithographiemaske 230 kann
eine Maske in einem Maskensatz umfassen (nicht gezeigt in 3).
Die Lithographiemaske 230 enthält bevorzugt mindestens ein Polarisationselement
(siehe 256a und 256b von 4, als Beispiel),
ausgelegt zum Polarisieren von Energie 224 (die Licht oder
Strahlung umfassen kann, als Beispiel, wenngleich andere Arten von
Energie 224 ebenfalls verwendet werden können), gerichtet
von der Beleuchtungsvorrichtung 222 auf die Lithographiemaske 230,
zu einer vorbestimmten Polarisationsart in Richtung des Trägers 234 für das Halbleiterbauelement.
-
Bei
einigen Ausführungsformen
kann ein in 3 in Umrissen gezeigter optionaler
Polarisierer 226 zwischen der Beleuchtungsvorrichtung 222 und der
Lithographiemaske 230 angeordnet sein. Das mindestens eine
Polarisationselement der Lithographiemaske 230 kann auf
einer ersten Seite der Lithographiemaske 230 der Beleuchtungsvorrichtung 222 zugewandt
angeordnet sein, oder das mindestens eine Polarisationselement kann beispielsweise
auf einer zweiten Seite der Lithographiemaske 230 dem Projektionslinsensystem 232 zugewandt
angeordnet sein, was nachfolgend näher beschrieben wird.
-
Vorteilhafterweise
erfordern die neuartigen Lithographiemasken 230, die in 3 und 4 gezeigt
sind (und auch die in 6 bis 8 gezeigte Maske 330,
die in 9 und 10 gezeigte Maske 430 und
die in 11 gezeigte Maske 530,
die in 16 gezeigte Maske 730 und
das Pellikel 670, in 12 und 13 von
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung gezeigt, die hierin näher zu beschreiben sind) nicht
den Einsatz von polarisiertem Licht in dem Lithographiesystem, und
deshalb ist kein Polarisierer 226 erforderlich. Das Polarisationselement
oder die Polarisationselemente der Lithographiemasken 230, 330, 430, 530, 730 und
die Membran 670 können
die ganze für
den Lithographieprozess erforderliche Polarisation liefern. Alternativ
kann ein Polarisierer 226 verwendet werden, und das Polarisiererelement
oder die Polarisiererelemente der Lithographiemasken 230, 330, 430, 530, 730 und
die Membran 670 können
verwendet werden, um das Licht, das aus dem Polarisierer 226 in
vorbestimmten Gebieten austritt, beispielsweise zu ändern, zu
reflektieren, zu absorbieren oder seine Polarisation zu wandeln
oder seine Polarisation zu filtern.
-
4 veranschaulicht
eine Draufsicht auf eine neuartige Lithographiemaske 230 gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Lithographiemaske 230 umfasst
bevorzugt eine Struktur 250 oder 252 für mindestens
ein Strukturmerkmal und mindestens ein polarisierendes Element 256a und 256b.
Die polarisierenden Elemente 256a und 256b werden
hierin auch z.B. als polarisierende Mittel, polarisierende Gitter
oder polarisierende Aperturen bezeichnet. Die Maske 230 kann ein
im Wesentlichen transparentes Material 254 wie etwa Quarz
und ein im Wesentlichen opakes Material 253 wie etwa Chrom
umfassen, das an das im Wesentlichen transparente Material 254 gekoppelt
ist. Das im Wesentlichen opake Material 253 kann z.B. MoSi
oder andere Materialien mit hinsichtlich Größe und Phase unterschiedlichen
Transmissionseigenschaften als das im Wesentlichen transparente
Material 254 umfassen, obwohl auch andere Materialien verwendet
werden können.
Das im Wesentlichen opake Material 253 kann eine erste
Struktur für
mindestens ein erstes Strukturmerkmal 250 in einem ersten
Gebiet, zum Beispiel auf der linken Seite der in 4 gezeigten
Maske 230, und eine zweite Struktur für mindestens ein zweites Strukturelement 252 in mindestens
einem zweiten Gebiet, zum Beispiel auf der rechten Seite der Maske 230 in 4,
umfassen.
-
Die
Maske 230 enthält
ein erstes polarisierendes Mittel 256a im ersten Gebiet,
wobei das erste polarisierende Mittel 256a ausgelegt ist
zum Polarisieren von auf die Lithographiemaske 230 im ersten Gebiet
gelenkter Energie auf eine erste Polarisationsart. Die Maske 230 enthält mindestens
ein zweites polarisierendes Mittel 256b in dem mindestens
einen zweiten Gebiet, wobei das mindestens eine zweite polarisierende
Mittel 256b ausgelegt ist zum Polarisieren der auf die
Lithographiemaske 230 in dem mindestens einen zweiten Gebiet
gelenkten Energie auf mindestens eine zweite Polarisationsart, wobei
die mindestens eine zweite Polarisationsart von der ersten Polarisationsart
verschieden ist. Nur zwei Gebiete sind in 4 gezeigt;
es kann jedoch zwei oder mehr Gebiete mit in verschiedenen Richtungen
orientierten Strukturmerkmalen geben, zum Beispiel horizontal, vertikal
oder andere Richtungen, nicht gezeigt.
-
Bei
der in 4 gezeigten Ausführungsform umfassen die polarisierenden
Elemente oder polarisierenden Mittel mehrere Gitter 256a innerhalb
der Strukturen 250 für
die ersten Strukturmerkmale (umfassend vertikale Strukturmerkmale,
wie gezeigt) in dem linken Gebiet der Maske 230. Beispielsweise umfassen
alle Strukturen 250 für
die auf ein Bauelement auszubildenden Strukturmerkmale (wie etwa das
in 4 gezeigte Bauelement 240) mehrere Gitter
oder kleine Linien, innerhalb des opaken Materials 253 der
Maske 230 ausgebildet, allgemein in der Gestalt des gewünschten
Strukturmerkmals angeordnet. Alternativ können bei anderen Ausführungsformen
die polarisierenden Elemente oder Mittel ein Gitter bei den Strukturen
für die
Strukturmerkmale umfassen, wie in 6 gezeigt,
oder ein polarisierendes Material bei den Strukturen für die Strukturmerkmale, wie
in 9 und 10 gezeigt, ein polarisierendes Material
bei dem ganzen Gebiet, in dem die Strukturmerkmale ausgebildet sind,
wie in 11 gezeigt, oder beispielsweise
mehrere innerhalb des opaken Materials 253 ausgebildete
Aperturen, wie in 16 gezeigt, was hierin weiter
zu beschreiben ist.
-
Wieder
unter Bezugnahme auf 4 umfassen die mehreren Gitter 256a bevorzugt
viele kleine Linien aus opakem Material 253, die sich in
einer Richtung senkrecht zu den Strukturen für die vertikalen Strukturmerkmale 250 erstrecken,
wie gezeigt. Die mehreren Gitter 256a sind ausgelegt, eine
Polarisation für
durch die Strukturen 250 für die ersten Strukturmerkmale
gelenkte Energie zu liefern, doch sind die mehreren Gitter 256a bevorzugt
zu klein, um beispielsweise auf ein Halbleiterbauelement gedruckt
zu werden. Gleichermaßen
umfassen die polarisierenden Elemente 256b mehrere Gitter 256b innerhalb
der Muster 252 für
die zweiten Strukturmerkmale (wie gezeigt horizontale Strukturmerkmale
umfassend) im rechten Gebiet der Maske 230. Die mehreren
Gitter 256b verlaufen vertikal innerhalb der Strukturen 252 und
umfassen bevorzugt viele kleine Linien aus opakem Material 253,
die ausgelegt sind, um Polarisation für durch die Strukturen 252 für die zweiten
Strukturmerkmale gelenkte Energie zu liefern. Die mehreren Gitter 256b sind
bevorzugt zu klein, um beispielsweise auf ein Halbleiterbauelement
gedruckt zu werden.
-
Bei
einer Ausführungsform
ist die Lithographiemaske 230 dafür ausgelegt, zum Strukturieren eines
Halbleiterbauelements unter Verwendung von Energie 224 (siehe 3)
mit einer ersten Wellenlänge
wie z.B. etwa 193 nm verwendet zu werden, wenngleich andere Wellenlängen von
Licht oder Energie ebenfalls verwendet werden können. Das erste polarisierende
Mittel 256a oder das zweite polarisierende Mittel 256b kann
mehrere Gitter mit einer ersten Breite umfassen, wobei die mehreren
Gitter um eine zweite Breite beabstandet sind. Die zweite Breite
kann z.B. im Wesentlichen die gleiche wie die erste Breite sein.
Bei dieser Ausführungsform
umfassen die erste Breite der Gitter 256a und 256b und
die zweite Breite der Abstände
zwischen den Gittern 256a und 256b bevorzugt etwa
ein Viertel oder weniger der ersten Wellenlänge. Wenn beispielsweise die erste
Wellenlänge
etwa 193 nm beträgt,
umfasst die Breite der Gitter 256 und 256b bevorzugt
etwa 48 nm.
-
Bei
der in 4 gezeigten Ausführungsform umfassen die Strukturen
für die
Strukturmerkmale 250 und 252 Gitter 256a bzw. 256b,
so dass die Strukturen für
die Strukturmerkmale 250 und 252 als polarisierende
Gitter fungieren werden. Alternativ können die Strukturen für Strukturmerkmale 250 und 252 mehrere
Aperturen innerhalb des opaken Materials umfas sen, wie in 16 gezeigt,
was hierin näher
zu beschreiben ist.
-
5 zeigt
eine Draufsicht auf ein Halbleiterbauelement 240 oder eine
integrierte Schaltung, das oder die unter Verwendung der in 4 gezeigten
Lithographiemaske 230 strukturiert ist. Das Halbleiterbauelement 240 oder
die Schaltung enthält
ein Werkstück 242 (in 5 nicht
gezeigt; siehe 3). Das Werkstück 242 kann
ein Halbleitersubstrat enthalten, das Silizium oder andere Halbleitermaterialien
umfasst und beispielsweise von einer isolierenden Schicht bedeckt
ist. Das Werkstück 242 kann
auch andere nicht gezeigte aktive Komponenten oder Schaltungen enthalten.
Das Werkstück 242 kann
z.B. Siliziumoxid über
einkristallinem Silizium umfassen. Das Werkstück 242 kann andere
leitende Schichten oder andere Halbleiterelemente enthalten, z.B.
Transistoren, Dioden usw. Verbindungshalbleiter, z.B. GaAs, InP,
Si/Ge oder SiC, können
anstelle von Silizium verwendet werden. Das Werkstück 242 kann beispielsweise
ein Silizium-auf-Isolator(SOI)-Substrat umfassen.
-
Das
Werkstück 242 kann
eine erste Orientierung und mindestens eine zweite Orientierung
umfassen. Bei einigen Ausführungsformen
können
die erste Orientierung und eine zweite Orientierung eine vertikale
Richtung und/oder eine horizontale Richtung umfassen, wobei die
horizontale Richtung beispielsweise im Wesentlichen senkrecht zur
vertikalen Richtung verläuft.
Die vertikale Richtung und die horizontale Richtung umfassen Richtungen
auf einer planaren Oberfläche
des Werkstücks 242,
die als Beispiel im Wesentlichen senkrecht zueinander sind. Die
erste Orientierung und die mindestens eine zweite Orientierung können andere
nicht-senkrechte Richtungen umfassen und können z.B. drei oder mehr Richtungen
umfassen (nicht gezeigt).
-
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
beinhaltet ein Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauelements 220 zuerst
das Bereitstellen des Werkstücks 242.
Eine zu strukturierende Materialschicht 244 wird über dem
Werkstück 242 abgeschieden.
Die Materialschicht 244 kann z.B. ein leitendes, isolierendes
oder halbleitendes Material oder Kombinationen davon umfassen. Bei
einigen Ausführungsformen umfasst
die Materialschicht 244 bevorzugt ein halbleitendes Material
wie z.B. etwa Silizium oder Polysilizium, wenngleich auch andere
Materialien verwendet werden können.
Bei einer Ausführungsform,
bei der Transistoren ausgebildet werden, kann die Materialschicht 244 ein
einen Isolator umfassendes Gatedielektrikummaterial und z.B. ein über dem
Gatedielektrikummaterial ausgebildetes Gatematerial umfassen.
-
Eine
Schicht aus lichtempfindlichem Material 246 wird über der
Materialschicht 244 abgeschieden. Die Schicht aus lichtempfindlichem
Material 246 kann z.B. einen Fotolack umfassen. Die Schicht
aus lichtempfindlichem Material 246 wird unter Verwendung
der Lithographiemaske 230 strukturiert, um eine latente
Struktur für
die in der Materialschicht 244 auszubildenden mehreren
Strukturmerkmale auszubilden. Die Schicht aus lichtempfindlichem
Material 246 wird entwickelt, wie in 5 in
einer Draufsicht und auch in 14 in
einer Querschnittsansicht gezeigt. Später wird die Schicht aus lichtempfindlichem Material 246 als
eine Maske verwendet, während
die Materialschicht 244 unter Verwendung eines Ätzprozesses
geätzt
wird, wodurch mehrere Strukturmerkmale in der Materialschicht 244 entstehen,
wie in einer Querschnittsansicht in 15 gezeigt.
-
6 veranschaulicht
eine Draufsicht auf eine Lithographiemaske 330 gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die 7 und 8 zeigen
Querschnittsansichten der in 6 gezeigten
Lithographiemaske 330. Gleiche Zahlen werden für die verschiedenen Elemente
verwendet, die in den vorausgegangenen Figuren beschrieben wurden,
und zur Vermeidung einer Wiederholung wird jede in den 6 bis 8 gezeigte
Bezugszahl nicht wieder hier ausführlich beschrieben. Vielmehr
werden bevorzugt ähnliche
Materialien x30, x50, x52, x54, usw. für die verschiedenen gezeigten
Materialschichten verwendet, wie sie beispielsweise für die 3 und 4 verwendet wurden,
wobei x = 2 in 3 und 5 und x
= 3 in 6 bis 8.
-
Bei
dieser Ausführungsform
umfassen die polarisierenden Elemente oder Mittel 356a und 356b mehrere
Gitter oder Aperturen bei der Struktur für die Strukturmerkmale 350 bzw. 352.
Der Raum zwischen den Strukturen für die Strukturmerkmale 350 und 352 ist
strukturiert, um mit Gittern oder Aperturen 356a und 356b bedruckt
zu werden (Strukturmerkmale 350 und 352 umfassen
Gitter in 6, als Beispiel; siehe 16 für ein Aperturen
umfassendes polarisierendes Mittel), so dass die Räume zwischen
den Strukturen für
die Strukturmerkmale 350 und 352 als polarisierende
Gitter fungieren. 7 zeigt eine Querschnittsansicht
eines Abschnitts der Maske 330 entlang der Gitter 356a,
und 8 zeigt eine Querschnittsansicht eines Abschnitts
der Maske 330 zwischen zwei horizontalen Reihen der polarisierenden Gitter 356a.
Die Strukturen für
die vertikalen Strukturmerkmale 350 können eine Breite 358 umfassen,
und die Aperturen 356a können eine Breite 360 umfassen,
wie gezeigt. Die Breiten 358 und 360 können z.B.
eine Abmessung von etwa 100 nm oder weniger betragen, wenn gleich
die Breiten 358 und 360 alternativ andere Abmessungen
aufweisen können.
-
9 zeigt
eine Draufsicht auf eine Lithographiemaske 430 gemäß noch einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Wieder werden gleiche Zahlen für die verschiedenen Elemente
verwendet, die in den vorausgegangenen Figuren beschrieben wurden,
und zur Vermeidung einer Wiederholung wird jede in 9 gezeigte
Bezugszahl hier nicht wieder ausführlich beschrieben. Die Lithographiemaske 430 umfasst
ein erstes Gebiet wie etwa das in 9 gezeigte
linke Gebiet, und die Struktur für
mindestens ein Strukturmerkmal 450 ist im ersten Gebiet
ausgebildet. Das polarisierende Element umfasst bei dieser Ausführungsform
ein im ersten Gebiet der Lithographiemaske angeordnetes polarisierendes
Material 462a. Das polarisierende Material 462a kann
z.B. ein Polymer, Glas, ein doppelbrechendes Material oder einen
Gitterpolarisierer umfassen, wenngleich auch andere Materialien
verwendet werden können.
Beispielsweise kann das polarisierende Material 462a ein
Polymer, ein Glas wie etwa CaF oder andere doppelbrechende Materialien umfassen.
Wenn das polarisierende Material 462a einen Gitterpolarisierer
umfasst, umfasst der Gitterpolarisierer 462a bevorzugt
mehrere in einem Metall wie etwa Chrom ausgebildete Aperturen oder
Gitter, die mit z.B. den opaken oder transparenten Materialien 453/454 der
Maske 430 gebondet sein können, wenngleich der Gitterpolarisierer 462a alternativ
andere Materialien umfassen kann.
-
Die
Lithographiemaske 430 kann ein zweites Gebiet wie etwa
das in 9 gezeigte rechte Gebiet umfassen, und die Struktur
für mindestens
ein Strukturmerkmal 452 ist in dem zweiten Gebiet ausgebildet.
Das polarisierende Element kann bei dieser Ausführungsform ein in dem zweiten
Gebiet der Li thographiemaske angeordnetes polarisierendes Material 462b umfassen.
Das polarisierende Material 462b kann z.B. ein ähnliches
Material wie für
das polarisierende Material 462a beschrieben umfassen.
Wenn Strukturmerkmale in dem ersten und zweiten Gebiet unterschiedlich
orientiert sind, sind die polarisierenden Materialien 462a und 462b bevorzugt
verschieden oder weisen verschiedene Eigenschaften auf, um in jedem
Gebiet eine gewünschte
Polarisation zu erzielen. Beispielsweise kann polarisierendes Material 462a dafür ausgelegt
sein, Licht in einer Richtung 464 parallel zu der Struktur
für vertikale
Strukturmerkmale 450 zu polarisieren, und das polarisierende
Material 462b kann dafür
ausgelegt sein, Licht in eine Richtung 466 parallel zu
der Struktur für
horizontale Strukturmerkmale 452 zu polarisieren.
-
Bei
einigen Ausführungsformen
kann die zum Herstellen der Lithographiemaske 430 verwendete
unstrukturierte Maske darauf angeordnete polarisierende Beschichtungen
aufweisen, die die polarisierenden Materialien 462a und 462b umfassen.
Die polarisierenden Beschichtungen 562a und 562b können global über dem
ersten und zweiten Gebiet angeordnet sein, wie in 11 in
einer Perspektivansicht bei 530 gezeigt.
-
Alternativ
kann das polarisierende Material 462a und 462b lokal
bei den Strukturen für
die Strukturmerkmale 450 und 452 angeordnet sein,
zum Beispiel zwischen den Strukturen für die Strukturmerkmale 450 bzw. 452,
wie in 9 in einer Draufsicht und in einer Perspektivansicht
in 10 gezeigt. Bei diesen Ausführungsformen kann das polarisierende Material 462a und 462b abgeschieden
und so strukturiert werden, dass es zwischen oder bei den Strukturen
für die
Strukturmerkmale 450 bzw. 452 angeordnet ist.
-
Die
polarisierenden Materialien 462a, 462b, 562a und 562b können auf
einer Vorderseite oder einer Rückseite
einer Lithographiemaske 430 ausgebildet sein, wie in 10 und 11 gezeigt.
Bei Verwendung in dem in 3 gezeigten Lithographiesystem 220 beispielsweise
können
die polarisierenden Materialien 462a, 462b, 562a und 562b auf
der Vorderseite der Lithographiemaske 430 oder 530 angeordnet
sein, die so positioniert ist, dass sie der Beleuchtungsvorrichtung 222 zugewandt
ist und wie gezeigt auf einer oberen Fläche der Maske 530 in 11 angeordnet
ist. Alternativ können
die polarisierenden Materialien 462a, 462b, 562a und 562b auf
der Rückseite
der Lithographiemaske 430 oder 530 angeordnet
sein, die so positioniert ist, dass sie dem Projektionslinsensystem 232 zugewandt
ist und wie gezeigt auf einer unteren Fläche der Maske 430 in 10 angeordnet
ist. Man beachte, dass in 10 und 11 das
opake Material und transparente Material der Masken 430 und 530 kollektiv
als 453/454 bzw. 553/554 gezeigt
sind.
-
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung können
in Pellikel (Schutzgebiet) oder anderen Strukturen implementiert
werden, die zum Schützen von
Lithographiemasken verwendet werden. Pellikel werden oftmals in
der Lithographie verwendet, um Lithographiemasken vor Teilchen und
Kontamination zu schützen,
als Beispiel. 12 zeigt eine Perspektivansicht
einer Membran 670, die dafür ausgelegt ist, eine Lithographiemaske 674 vor
Kontamination gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zu schützen. 13 zeigt
das in 12 dargestelltes Pellikel 670,
die eine Lithographiemaske 674 schützt.
-
Das
Pellikel enthält
ein Schutzgebiet 672 für die
Lithographiemaske 674 und mindestens ein Polarisationselement 622a und/oder 622b,
das dafür
ausgelegt ist, auf die Lithographiemaske 674 gerichtete Energie
in einer vorbestimmten Polarisationsart neben dem Schutzgebiet 672 für die Lithographiemaske 674 zu
polarisieren. Das Schutzgebiet 672 kann z.B. rund oder
quadratisch sein oder andere Gestalten aufweisen. Das Schutzgebiet 672 kann
eine beispielsweise zum Schützen
der Lithographiemaske 674 ausgelegtes Pellikel enthalten,
die im Wesentlichen transparent ist.
-
Die
Lithographiemaske 674 kann ein erstes Gebiet und mindestens
ein zweites Gebiet umfassen, nicht gezeigt. Das mindestens eine
Polarisationselement kann ein erstes Polarisationselement 662a umfassen,
das dafür
ausgelegt ist, auf die Lithographiemaske 674 gelenkte Energie
in einer ersten Polarisationsart zu polarisieren, und mindestens
ein zweites Polarisationselement 662b, das dafür ausgelegt
ist, auf die Lithographiemaske 674 gerichtete Energie in mindestens
einer zweiten Polarisationsart zu polarisieren. Die zweite Polarisationsart
kann von der ersten Polarisationsart verschieden sein. Bevorzugt
befindet sich bei dieser Ausführungsform,
wenn eine Lithographiemaske 674 an dem Schutzgebiet 672 der Membran 670 angebracht
ist, das erste Polarisationselement 662a bei dem ersten
Gebiet der Lithographiemaske und das mindestens eine zweite Polarisationselement 662b bei
dem mindestens einen zweiten Gebiet der Lithographiemaske.
-
Bei
einer weiteren Ausführungsform
sind das mindestens eine Polarisationselement 622a und/oder 622b bevorzugt
fest an der Lithographiemaske und/oder der Membran 670 angebracht. Wenn
die Lithographiemaske 674 und/oder die Membran 670 bewegt
werden, bleiben somit das mindestens eine Polarisationselement 622a und/oder 622b fest
relativ zu den Strukturen von Strukturmerkmalen auf der Lithographiemaske 674.
-
14 zeigt
eine Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements 240 mit
einer darauf angeordneten Schicht aus lichtempfindlichem Material 246, das
unter Verwendung einer der hierin beschriebenen neuartigen Lithographiemasken 230, 330, 430, 530 oder
Membrane 670 strukturiert worden ist, und 15 zeigt
das Halbleiterbauelement von 14, nachdem
die Schicht aus lichtempfindlichem Material 246 zum Strukturieren
einer Materialschicht 244 des Halbleiterbauelements 240 verwendet
und dann entfernt worden ist. Zu Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung zählen
unter Verwendung der hierin beschriebenen neuartigen Verfahren,
Masken, Systeme und Membranen strukturierte Halbleiterbauelemente 240.
-
16 veranschaulicht
eine Draufsicht auf eine Lithographiemaske 730 gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform umfassen die polarisierenden
Mittel 756a und 756b mehrere in dem opaken Material 753 der
Maske 730 ausgebildete Aperturen. Zudem weisen bei dieser
Ausführungsform
zwei Gebiete von Strukturen für
vertikale Strukturmerkmale 750 innerhalb der Strukturen
angeordnete polarisierende Elemente 756a auf, und zwei
Gebiete von Strukturen für
vertikale Strukturmerkmale 752 weisen innerhalb der Strukturen
angeordnete polarisierende Elemente 756b auf. Vorteilhafterweise
können
Gebiete mit unterschiedlichen Polarisationseffekten an jeder Position
der Lithographiemaske 730 platziert werden gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, z.B. in geordneten Gebieten auf der
Maske 730 oder an willkürlichen
Positionen auf der Maske 730. Die polarisierenden Mittel
anderer Ausführungsformen
der hierin beschriebenen Erfindung können z.B. auch mehrere Aperturen 756a und 756b umfassen.
-
Die
hierin beschriebenen Polarisationsmittel oder -elemente 256a, 256b, 356a, 356b, 462a, 462b, 562a, 562b, 662a, 662b, 756a und 756b gestatten eine
kundenspezifischere Steuerung der Polarisation in willkürlichen
Bereichen und Teilen einer Lithographiemaske oder Membran, als Beispiel.
Alle gewünschten
Anzahlen von Richtungen von Polarisation, zum Beispiel zwei, drei
oder mehr, können
lokal oder global in Gebieten von Lithographiemasken und Membranen
erzielt werden. Die Polarisationsmittel oder -elemente 256a, 256b, 356a, 356b, 462a, 462b, 562a, 562b, 756a und 756b wird
auf Strukturmerkmale der Lithographiemasken ausgerichtet, wenn die Masken
hergestellt werden, oder die Polarisationsmittel oder -elemente 662a und 662b von
Membranen werden auf die Masken ausgerichtet, wenn die Masken auf
den Membranen installiert oder daran angebracht werden, wodurch
vermieden wird, dass ein zusätzlicher
Scancontroller oder eine zusätzliche Scanoperation
erforderlich ist, um z.B. die Polarisation zu steuern.
-
Zu
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung zählen
auch Lithographiesysteme 220, wie etwa das in 3 gezeigte,
die die in den 3, 4, 6, 9, 10, 11 und 16 gezeigten
Lithographiemasken 330, 430, 530 oder 730 verwenden
oder enthalten. Zu Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung zählen
auch Lithographiesysteme, die z.B. die in 12 und 13 gezeigten
Membrane 670 nutzen oder enthalten.
-
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung können
in Lithographieprozessen verwendet werden, die beispielsweise positive
oder negative Fotolacke verwenden.
-
Zu
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung zählen
weiterhin Verfahren zum Strukturieren von Halbleiterbauelementen,
umfassend:
Bereitstellen eines Werkstücks mit einer darauf angeordneten
Schicht aus lichtempfindlichem Material, Bereitstellen einer Lithographiemaske
einschließlich einer
Struktur für
mehrere Strukturmerkmale und ein polarisierendes Element, und Belichten
der Schicht aus lichtempfindlichem Material mit Energie unter Verwendung
der Lithographiemaske als Maske, Ausbilden der Strukturmerkmale
in der Schicht aus lichtempfindlichem Material. Das polarisierende
Element polarisiert die Energie bei der Struktur für die mehreren
Strukturmerkmale. Die Schicht aus lichtempfindlichem Material wird
dann entwickelt.
-
17 zeigt
eine Perspektivansicht der in 4 gezeigten
Lithographiemaske 230 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die den Effekt der neuartigen Lithographiemaske 230 auf
Energie oder Licht 280a und 284a veranschaulicht,
die oder das in Richtung der Lithographiemaske 230 gelenkt
wird. Bei einem Beispiel, wo polarisiertes Licht 280a und 284a in
einem Belichtungsprozess verwendet wird, als Beispiel, wird das polarisierte
Licht 280a oder 284a zum globalen Beleuchten der
Maske 102 verwendet, im Allgemeinen von zwei Richtungen
unter Verwendung einer einzelnen Dipol-Beleuchtung (z.B. ist 280a so
gezeigt, dass es von links und von rechts unter einem Winkel θ auf die
Maske 230 auftrifft). Wegen der neuartigen polarisierenden
Elemente (siehe 256a und 256b in 4) der
Strukturen für
die vertikalen und horizontalen Strukturmerkmale 250 bzw. 252 wird
eine selektive Polarisation des Lichts 280a oder 284a für die Strukturen 250 und 252 erzielt.
-
Wenn
beispielsweise in der y-Richtung 282a polarisiertes Licht 280a in
dem Belichtungsprozess zum Strukturieren eines Halbleiterbauelements
verwendet wird, wird dem Licht 280a gestattet, durch die Strukturen
für die
vertikalen Strukturmerkmale 250 in der Maske 230 hindurchzutreten,
wie bei 280b mit Polarisationszustand 282b in
der y-Richtung gezeigt. Jedoch wird auf die Strukturen für die horizontalen Strukturmerkmale 252 auftreffendes
Licht 280a von der Maske 230 weggelenkt, wie bei 280c und 282c gezeigt.
-
Wenn
analog in der x-Richtung 286a polarisiertes Licht 284a in
dem Belichtungsprozess zum Strukturieren eines Halbleiterbauelements
verwendet wird, wird dem Licht 284a gestattet, durch die Strukturen
für die
horizontalen Strukturmerkmale 252 in der Maske 230 hindurchzutreten,
wie bei 284c mit Polarisationszustand 286c in
der x-Richtung gezeigt. Jedoch wird auf die Strukturen für die vertikalen Strukturmerkmale 250 auftreffendes
Licht 284a von der Maske 230 weggelenkt, wie bei 284c und 286b gezeigt.
-
Somit
ist ein die neuartige Maske 230 verwendender Belichtungsprozess
effektiver beim Strukturieren eines Halbleiterbauelements und führt zu verbesserter
Auflösung
und erweitertem Prozessspielraum, was zu einem stabileren Prozess
führt. Die
auf ein Halbleiterbauelement strukturierten Strukturmerkmale erzielen
die gewünschten
Abmessungen wegen der selbstpolarisierenden Maske 230 mit polarisationsabhängigen Strukturmerkmalen 250 und 252.
Die polarisierenden Elemente 256a und 256b der
Strukturmerkmale der Masken 250 bzw. 252 eliminieren
bevorzugt die TM-Wellen in der Abbildungsebene und gestatten, dass
z.B. die TE-Wellen durch die Maske 230 hindurchtreten,
wodurch der Kontrast und somit die Auflösung von Strukturmerkmalen
auf einem Halbleiterbauelement erhöht werden.
-
Bei
einigen Ausführungsformen
kann das polarisierende Element eine unerwünschte Polarisationsart wegreflektieren,
um die gewünschte
Polarisation zu erreichen, wie in 17 dargestellt.
Bei dieser Ausführungsform
können
zwei Belichtungen verwendet werden, die jeweils eine andere Polarisationsart
aufweisen. Bei anderen Ausführungsformen kann
das polarisierende Element die Energie in eine gewünschte Polarisationsart
konvertieren, zum Beispiel durch Justieren der Dicke des polarisierenden Materials
derart, dass es als eine "Lambda-Halbe-Platte" fungiert und dabei
die Energie in die gewünschte
Polarisationsart konvertiert. Bei anderen Ausführungsformen kann die unerwünschte Polarisation
z.B. absorbiert oder in andere Richtungen umgelenkt werden.
-
Bei
einigen Ausführungsformen
umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements 240 (siehe 14 und 15)
unter Verwendung der hierin beschriebenen neuartigen Lithographiemasken
und Membranen das Verwenden einer Schicht aus lichtempfindlichem
Material 246 als eine Maske zum Strukturieren einer Materialschicht 244 des
Werkstücks,
Ausbilden mindestens eines ersten Strukturmerkmals und mindestens
eines zweiten Strukturmerkmals in der Materialschicht 244.
Das Ausbilden des mindestens einen ersten Strukturmerkmals und das
Ausbilden des mindestens einen zweiten Strukturmerkmals umfassen
das Ausbilden des mindestens einen ersten Strukturmerkmals umfassend
eine erste Abmessung und Ausbilden des mindestens einen zweiten
Strukturmerkmals umfassend eine zweite Abmessung, wobei die zweite
Abmessung im Wesentlichen die gleiche ist wie die erste Abmessung.
Das Belichten der Schicht aus lichtempfindlichem Material 246 mit
Energie kann das Belichten der Schicht aus lichtempfindlichem Material 246 mit
polarisiertem oder unpolarisiertem Licht umfassen, wobei ein oder
mehrere Belichtungsprozesse verwendet werden.
-
Vorteilhafterweise
können
Gebiete von Strukturmerkmalen mit einer gewünschten Polarisation unter
Verwendung der hierin beschriebenen neuartigen Lithographiemasken
und Membranen individuell kundenspezifisch polarisiert werden. In
verschiedenen Richtungen von Halbleiterbauelementen ausgerichtete
Strukturmerkmale können
z.B. unterschiedlich polarisiert sein.
-
Bevorzugt
ist das mindestens eine Polarisationselement fest an der Lithographiemaske
angebracht, zum Beispiel bleiben die Polarisationselemente bezüglich den
Lithographiemasken oder Membranen stationär. Bei einigen Ausführungsformen
kann die Lithographiemaske oder die die Lithographiemaske haltende
Membran während
des Scanprozesses seitlich bewegt werden, doch bleiben die hierin
beschriebenen Polarisationselemente bevorzugt bezüglich der
Masken und/oder Membran stationär.
-
Die
hierin beschriebenen Lithographiemasken können z.B. binäre Masken,
Phasenschiebermasken, aktivierende Phasenverschiebungsmasken, abschwächende Phasenschiebermasken
oder Kombinationen davon umfassen. Die Lithographiemasken können z.B.
Hellfeldmasken oder Dunkelfeldmasken umfassen.
-
Die 18a und 19a veranschaulichen neuartige
Lithographiemasken 830a und 830b gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung. 18b und 19b zeigen Querschnittsansichten der in 18a bzw. 19a gezeigten
Masken 830a und 830b. 18c und 19c zeigen Halbleiterbauelemente 840a und 840b,
die unter Verwendung eines positiven Lacks und der Masken 830a und 830b der 18a bzw. 19a strukturiert worden
sind. Gleiche Zahlen werden für
die verschiedenen Elemente verwendet, die in den vorausgegangenen
Figuren beschrieben wurden, und, um eine Wiederholung zu vermeiden,
wird jede in 18a, 18b, 18c, 19a, 19b und 19c gezeigte
Bezugszahl hierin nicht wieder ausführlich beschrieben.
-
In
den 18a und 18b umfasst
die Lithographiemaske 830a eine binäre Maske, die eine Hellfeldmaske
umfasst, wobei die Strukturen für
die Strukturmerkmale 850 eine feste opake Struktur umfassen,
die visuell als die Strukturen erscheint, die in einer Schicht aus
Lack 846 ausgebildet werden, wenn die Maske 830a zum
Strukturieren der Schicht aus positivem Lack 846 verwendet
wird, wie in 18c gezeigt. Die Maske 830a kann
z.B. eine "Chrom
auf Glas"-(CoG – chrome
on glass)-Maske umfassen, wobei das opake Material 853 Chrom
umfasst und wobei das transparente Material 854 Glas umfasst,
obwohl die Maske 830a alternativ andere Materialien umfassen
kann.
-
Bei
dieser Ausführungsform
umfassen Gebiete der Maske 830a, die nicht die Strukturen
für Strukturmerkmale 850 umfassen,
ein polarisierendes Gitter 862, bei und zwischen den Strukturen
für Strukturmerkmale 850.
Das polarisierende Gitter 862 ist dafür ausgelegt, z.B. Licht oder
Energie auf einen optimalen Polarisationstyp für die Strukturen für Strukturmerkmale 850 zu
polarisieren. 18c zeigt ein Halbleiterbauelement 840a,
das einen unter Verwendung der Maske 830a der 18a und 18b strukturierten
positiven Fotolack 846 umfasst.
-
In
den 19a und 19b umfasst
die Lithographiemaske 830b eine binäre Maske, die eine Dunkelfeldmaske
umfasst, wobei die Strukturen für Strukturmerkmale 850 in
dem opaken Materi al 853 ausgebildete polarisierende Gitter 862 umfassen.
Die Gebiete zwischen und bei den Strukturen für Strukturmerkmale 850 umfassen
blockierte solide Gebiete des opaken Materials 853. Die
Maske 830b kann eine CoG-Maske umfassen, wobei das opake
Material 853 Chrom umfasst und wobei das transparente Material 854 Glas
umfasst, obwohl auch andere Materialien verwendet werden können.
-
Das
polarisierende Gitter 862 der Strukturen für Strukturmerkmale 850 ist
dafür ausgelegt,
Licht oder Energie auf eine optimale Polarisationsart für die Strukturen
für Strukturmerkmale 850 in
dieser Ausführungsform
zu polarisieren, als Beispiel. 19c zeigt
ein Halbleiterbauelement 840b, das einen unter Verwendung
der Maske 830b von 19a und 19b strukturierten positiven Fotolack 846 umfasst.
-
Eine
einzelne Maske kann einige Gebiete umfassen, die die in 18a gezeigten Strukturen 850 und 862 enthalten,
und andere Gebiete, die die in 19a gezeigten
Strukturen 850/862 umfassen, als Beispiel. Vertikal
orientierte Strukturmerkmale sind in 18a und 19a dargestellt; eine einzelne Maske kann jedoch
auch andere Gebiete umfassen, die z.B. horizontal oder in anderen
Richtungen orientiert sind und auf einen für die jeweiligen Strukturen
in jenen Gebieten optimalen Typ polarisiert sind.
-
Die 20a und 21a veranschaulichen neuartige
Lithographiemasken 930a und 930b gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung. 20b und 21b zeigen Querschnittsansichten der in 20a bzw. 21a gezeigten
Masken 930a und 930b. 20c und 21c zeigen Halbleiterbauelemente 940a und 940b,
die unter Verwendung der Masken 930a und 930b der 20a bzw. 21a strukturiert
worden sind. Gleiche Zahlen werden wieder für die verschiedenen Elemente verwendet,
die in den vorausgegangenen Figuren beschrieben wurden, und, um
eine Wiederholung zu vermeiden, wird jede in 20a, 20b, 20c, 21a, 21b und 21c gezeigte Bezugszahl hierin nicht wieder ausführlich beschrieben.
-
In 20a und 20b umfasst
die Lithographiemaske 930a eine phasenverschiebende Maske,
die eine Hellfeldmaske umfasst, und die anderen Gebiete außer den
Strukturen für
Strukturmerkmale 950 umfassen mehrere erste polarisierende
Gitter 962. Die Strukturen für Strukturmerkmale 950 umfassen
mehrere zweite polarisierende Gitter 990, die von den mehreren
ersten polarisierenden Gittern 962 verschieden sind. Die
mehreren ersten und zweiten polarisierenden Gitter 962 und 990 sind
in dem opaken Material 953 ausgebildet. Die mehreren ersten
polarisierenden Gitter 962 sind dafür ausgelegt, Licht oder Energie
auf eine für
die Strukturen für
Strukturmerkmale 950 optimale Polarisationsart zu polarisieren,
als Beispiel. Die mehreren zweiten polarisierenden Gitter 990 können beispielsweise
dünner
sein und um eine kleinere Strecke beabstandet sein als die Dicke
und der Abstand der mehreren ersten polarisierenden Gitter 962,
wie gezeigt. 20c zeigt ein Halbleiterbauelement 940a,
das einen unter Verwendung der Maske 930a von 20a und 20b strukturierten
positiven Fotolack 946 umfasst.
-
In 21a und 21b umfasst
die Lithographiemaske 930b eine phasenverschiebende Maske,
die eine Dunkelfeldmaske umfasst, wobei die Strukturen für Strukturmerkmale 950 mehrere
in dem opaken Material 953 ausgebildete erste polarisierende
Gitter 962 umfassen. Die Gebiete zwischen und bei den Strukturen
für Strukturmerkmale 950 umfassen
mehrere in dem opaken Material 953 ausgebildete zweite
polarisierende Gitter 990.
-
Die
mehreren ersten polarisierenden Gitter 962 der Muster für Strukturmerkmale 950 sind
dafür ausgelegt,
Licht oder Energie auf eine für
die Strukturen für
Strukturmerkmale 950 in dieser Ausführungsform optimale Polarisationsart
zu polarisieren, als Beispiel. Die mehreren zweiten polarisierenden Gitter 990 unterstützen das
Ausbilden der Strukturen 950 in dieser Ausführungsform,
als Beispiel. Die mehreren zweiten polarisierenden Gitter 990 können dünner sein
und um eine kleinere Strecke beabstandet sein als die Dicke und
der Abstand der mehreren ersten polarisierenden Gitter 962,
als Beispiel, wie gezeigt. 21c zeigt
ein Halbleiterbauelement 940b, das einen unter Verwendung
der Maske 930b von 21a und 21b strukturierten positiven Fotolack 946 umfasst.
-
Eine
einzelne Maske kann wieder einige Gebiete umfassen, die die in 20a gezeigten Strukturen 950/990 und 962 enthalten,
und andere Gebiete, die z.B. die in 21a gezeigten
Strukturen 950/962 und 990 umfassen.
Vertikal orientierte Strukturmerkmale sind in 20a und 21a dargestellt;
eine einzelne Maske kann jedoch auch andere Gebiete umfassen, die
horizontal oder in anderen Richtungen orientiert sind und auf einen
für die
jeweiligen Strukturen in jenen Gebieten optimalen Typ polarisiert
sind.
-
Bei
den in 20a, 20b, 21a und 21b gezeigten
Ausführungsformen
können
die mehreren ersten polarisierenden Gitter 962 dafür ausgelegt
sein, auf die Lithographiemasken 930a und 930b auftreffende
Energie auf eine erste Polarisationsart zu polarisieren, und die
mehreren zweiten polarisierenden Gitter 990 können dafür ausgelegt sein,
auf die Lithographiemaske auftreffende Energie auf eine zweite Polarisationsart
zu polarisieren, wobei die zweite Polarisationsart von der ersten
Polarisationsart verschieden ist. Bei einigen Ausführungsfor men
können
die mehreren ersten polarisierenden Gitter 962 ein erstes
Material umfassen und die mehreren zweiten polarisierenden Gitter 990 können ein zweites
Material umfassen, wobei das zweite Material von dem ersten Material
verschieden ist. Bei noch weiteren Ausführungsformen können die
mehreren ersten polarisierenden Gitter 962 eine erste Struktur aus
Linien und Räumen
umfassen, und die mehreren zweiten polarisierenden Gitter 990 können eine
zweite Struktur aus Linien und Räumen
umfassen, wobei das zweite Muster von Linien und Räumen von
dem ersten Muster von Linien und Räumen verschieden ist. Beispielsweise
können
die Linien und Räume
der mehreren ersten polarisierenden Gitter 962 und der mehreren
zweiten polarisierenden Gitter 990 unterschiedliche Breiten
umfassen und können
voneinander um unterschiedliche Abmessungen beabstandet sein.
-
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung erzielen technische Vorteile durch Bereitstellen neuartiger
Verfahren zum Ausbilden von Strukturmerkmalen sowohl in einer horizontalen
als auch einer vertikalen Richtung oder einer beliebigen anderen
gewünschten
Richtung, als Beispiel. Bei CMOS-Anwendungen
kann eine Reduzierung negativer Effekte einer Gateleitungsbreitenvariation
erzielt werden, während
weiterhin das Bauelementlayout sowohl in einer x- als auch y-Richtung
beibehalten wird, als Beispiel. Die polarisationsabhängigen Strukturmerkmalsmasken
und Membranen erhöhen
den Durchsatz, da sie nur eine einzelne Belichtung oder eine einzelne
Scanoperation für
jedes Gebiet eines Halbleiterbauelements erfordern, das belichtet
wird, und doch den Vorteil einer kundenspezifischen, z.B. polarisierten
Beleuchtung in zwei oder mehr Richtungen aufweisen. Zwei oder mehr
Sätze unterschiedlich
orientierter Strukturmerkmale können
auf den Lithographiemasken oder auf einer Membran mit einer oder
mehr Be leuchtungs- und Belichtungsrichtungen, -orientierungen oder
Polarisationsarten ausgebildet werden. Bei einigen Ausführungsformen
können
horizontale Strukturmerkmale durch einen Belichtungsprozess unter
Verwendung einer Dipol-Belichtung ausgebildet werden, und vertikale
Strukturmerkmale können
unter Verwendung einer anderen Dipol-Belichtung ausgebildet werden.
Alternativ können
sowohl horizontale Strukturmerkmale als auch vertikale Strukturmerkmale
mit einer einzelnen Dipol-Belichtung ausgebildet werden, wenngleich
andere richtungsmäßig orientierte
Strukturmerkmale ebenfalls ausgebildet werden können.
-
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung erzielen technische Vorteile durch Bereitstellen neuartiger
Lithographiemasken, -systeme, -verfahren und Membranen für Lithographiemasken
und Halbleiterbauelemente, wobei eine einzelne Belichtung verwendet
werden kann, um Strukturmerkmale von Halbleiterbauelementen genauer
zu strukturieren. Weil kein doppelter Belichtungsprozess erforderlich
ist, ist die Anzahl an Lithographiemasken reduziert, was zu Kosteneinsparungen
führt.
Der Kontrast bei dem Belichtungsprozess wird verbessert, was zu erhöhter Auflösung und
der Fähigkeit
zum Belichten kleinerer Strukturmerkmale und/oder Erweitern des Prozessspielraums
des lithographischen Prozesses führt.
-
Strukturmerkmale
von Halbleiterbauelementen, hergestellt unter Verwendung der hierin
beschriebenen neuartigen Verfahren, können Transistorgates, Leitungen,
Durchkontakte, Kondensatorplatten und andere Strukturmerkmale umfassen,
als Beispiel. Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung können
zum Strukturieren von Strukturmerkmalen von Speicherbauelementen,
Logikschaltungen und/oder Stromschaltungen, als Beispiele, verwendet
werden, wenngleich andere Arten von ICs und Einrichtungen ebenfalls
unter Verwendung der hierin beschriebenen Herstellungstechniken
und -prozesse hergestellt werden können.
-
Wenngleich
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung und ihre Vorteile ausführlich beschrieben
worden sind, versteht sich, dass verschiedene Änderungen, Substitutionen und
Abänderungen
hieran vorgenommen werden können,
ohne von dem Gedanken und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen,
wie durch die beigefügten
Ansprüche
definiert. Beispielsweise versteht der Fachmann ohne weiteres, dass
viele der hierin beschriebenen Merkmale, Funktionen, Prozesse und
Materialien variiert werden können
und gleichzeitig innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung
bleiben. Zudem soll der Schutzbereich der vorliegenden Anmeldung
nicht auf die jeweiligen Ausführungsformen von
Prozess, Maschine, Herstellung, Materiezusammensetzung, Mittel,
Verfahren und Schritte, die in der Spezifikation beschrieben sind,
beschränkt
sein. Wie der Durchschnittsfachmann ohne weiteres an Hand der Offenbarung
der vorliegenden Erfindung versteht, können gemäß der vorliegenden Erfindung Prozesse,
Maschinen, Herstellung, Materiezusammensetzungen, Mittel, Verfahren
oder Schritte, die gegenwärtig
existieren oder später
zu entwickeln sind, die im Wesentlichen die gleiche Funktion ausführen oder
im Wesentlichen das gleiche Ergebnis erzielen wie die hierin beschriebenen
entsprechenden Ausführungsformen,
verwendet werden. Dementsprechend sollen die beigefügten Ansprüche innerhalb
ihres Umfangs solche Prozesse, Maschinen, Herstellung, Materiezusammensetzungen,
Mittel, Verfahren oder Schritte beinhalten.