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Gebiet der vorliegenden Erfindung
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Im Allgemeinen betrifft die vorliegende Erfindung das Gebiet der Herstellung von Mikrostrukturen, etwa von integrierten Schaltungen, und betrifft insbesondere das Steuern kritischer Abmessungen (CD) in komplexen Abbildungsprozessen.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Die Herstellung von Mikrostrukturen, etwa von integrierten Schaltungen, macht es notwendig, kleinste Gebiete mit genau gesteuerter Größe in einer oder mehreren Materialschichten auf einem geeigneten Substrat herzustellen, etwa auf einem Siliziumsubstrat, einem SOI-(Sililzium-auf-Isolator-)Substrat oder auf anderen geeigneten Trägermaterialien. Diese kleinsten Gebiete mit genau gesteuerter Größe werden hergestellt, indem die Materialschicht strukturiert wird durch Ausführen von Lithographie-, Ätz-, Implantations-, Abscheide-, Oxidationsprozessen und dergleichen, wobei typischerweise zumindest in einer gewissen Phase des Strukturierungsprozesses eine Maskenschicht über der bzw. den Materialschicht bzw. -schichten gebildeten wird, die zum Definieren dieser kleinsten Gebiete zu behandeln sind. Im Allgemeinen besteht eine Maskenschicht oder wird hergestellt aus einer Schicht eines strahlungsempfindlichen Materials, etwa eines Photolackmaterials, das mittels eines lithographisch Prozesses, typischerweise mittels eines Photolithographieprozesses strukturiert wird. Während des Photolithographieprozesses wird das strahlungsempfindliche Material oder Lack auf die Substratoberfläche aufgebracht und anschließend mit ultravioletter Strahlung durch eine entsprechende Lithographiemaske, etwa ein Retikel, hindurch bestrahlt, wodurch das Retikelmuster in die Lackschicht abgebildet wird, um darin ein latentes Bild zu erzeugen. Nach der „Entwicklung” des Photolacks oder eines anderen strahlungsempfindlichen Materials werden abhängig von der Art des verwendeten Lackes oder des strahlungsempfindlichen Materials, d. h. Positivlack oder Negativlack, die belichteten Bereiche oder die nicht belichteten Bereiche entfernt, um das erforderliche Muster in der Schicht aus Photolack oder strahlungsempfindlichen Material zu bilden. Auf der Grundlage dieses Lackmusters werden dann die eigentlichen Bauteilmuster durch die Fertigungsprozesse, etwa Ätzen, Implantation, Ausheizprozesse und dergleichen hergestellt.
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Die immensen Fortschritte auf dem Gebiet der Halbleiterherstellung, die über die letzten Jahrzehnte gemacht wurden, wurden im Wesentlichen ermöglicht durch die signifikanten technischen Fortschritte der optischen Photolithographieprozesstechnik, wobei diese Fortschritte in der Verbesserung des Auflösungsvermögens zu einer kontinuierlichen Verringerung der kritischen Strukturgrößen führte, die nunmehr bei 50 nm und deutlich darunter in komplexen Halbleiterbauelementen liegen. D. h., ein wichtiger Faktor bei der Verbesserung des Auflösungsvermögens ist der Lithographieprozess selbst, in welchem Strukturmuster, die in einer Photomaske oder einem Retikel enthalten sind, optisch auf ein Substrat mittels eines optischen Abbildungssystems übertragen werden. Daher werden große Anstrengungen unternommen, um das optische Auflösungsvermögen des Abbildungssystems, etwa die numerische Apertur, die Fokustiefe und die Wellenlänge der verwendeten Lichtquelle, stetig verbessert wird. Es ist gut bekannt, dass die Auflösung eines optischen Systems proportional zur Wellenlänge der verwendeten Lichtquelle und zu einem prozessabhängigen Faktor und umgekehrt proportional zur numerischen Apertur ist. Aus diesem Grunde kann die Wellenlänge verringert werden und/oder der prozessabhängige Faktor kann reduziert werden und/oder die numerische Apertur kann in dem Versuch vergrößert werden, das Gesamtauflösungsvermögen zu verbessern. In den vergangenen Jahrzehnten wurden alle drei Vorgehensweisen gleichzeitig verfolgt, wobei beispielsweise die Belichtungswellenlänge von 436 auf 365 nm und weiter auf 248 nm in Richtung auf 193 nm verringert wurde, die aktuell die Belichtungswellenlänge ist, die für kritische Lithographieprozesse angewendet wird, in welchem kritische Abmessungen erforderlich sind, die deutlich unterhalb der Belichtungswellenlänge liegen. Andererseits ist die Fokustiefe, d. h. der Bereich, innerhalb dessen Objekte mit ausreichender Genauigkeit abgebildet werden können, umgekehrt proportional zum Quadrat der numerischen Apertur, so dass auch auf diesen Gebieten große Anstrengungen unternommenen wurden. Beispielsweise wurde ausgehend von 0,25 in den frühen 1980ern die numerische Apertur bis auf 0,93 in 2004 vergrößert. In dieser Situation sind kann weitere Verbesserungen erreicht werden, bis dann die Technik der Immersionslithographie bzw. Eintauchphotolithographie eingeführt wurde und eine neue Welle weiterer Verbesserungen auslöste, wobei die numerische Apertur über 1,0 verbessert wurde, waährend über die Schritte von 1,07 und 1,2 Ende 2007 einen Wert von 1,35 erreicht war.
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Ein weiterer Fortschritt bei der Verringerung der Belichtungswellenlänge und/oder bei einer Vergrößerung der numerischen Apertur kann jedoch in der näheren Zukunft nicht erwartet werden, und somit erfordert eine weitere Reduzierung der kritischen Abmessungen die vollständige Ausnutzung der Eigenschaften gegenwärtig verfügbarer komplexer Lithographiesysteme und zugehöriger Prozesstechniken. Beispielsweise führen selbst geringste Änderungen der Belichtungsdosis innerhalb eines einzelnen Chipgebiets zu einer Schwankung der kritischen Abmessungen von mehreren Nanometern, was in komplexen Halbleiterstrukturen nicht mehr länger akzeptabel ist. Folglich müssen kritische Faktoren, die zu einer Schwankung der kritischen Abmessungen führen, erkannt und es müssen geeignete Korrekturmaßnahmen ergriffen werden, um die Möglichkeiten aktuell verfügbarer Lithographietechniken vollständig auszuschöpfen. Beispielsweise können Ungleichmäßigkeiten der Abbildung selbst durch gewisse Fehler während der Herstellung der komplexen Komponenten, etwa der Linsensysteme, der Belichtungsquellen und dergleichen hervorgerufen werden. In modernen Lithographieanlagen werden typischerweise optische Projektionssysteme vorgesehen, die die Größe der Maskenstrukturelemente, die auf dem Retikel ausgebildet sind, um einen gewissen Faktor, beispielsweise 5:1, 2:1, und dergleichen, reduzieren, wodurch deutliche Vorteile in Bezug auf die Qualität der Masken erreicht werden, da die Maskenstrukturelemente auf der Grundlage weniger kritischer Abmessungen hergestellt werden. Diese Projektionssysteme enthalten typischerweise mehrere Linsen, die aus zwei oder mehr Materialien aufgebaut sind, die die gewünschten Transmissionseigenschaften für die betrachtete Wellenlänge bieten. Auf Grund von kleineren Fehlern während des Fertigungsprozesses, beispielsweise in Bezug auf die Formgebung der einzelnen Linsen, und auf Grund von kleinen Fehlern in den verwendeten Materialien wird jedoch eine gewisse Abweichung von einem idealen Abbildungsverhalten hervorgerufen, wobei dies auch als Linsenabberation bezeichnet wird. Dieses nicht ideale Abbildungsverhalten wird typischerweise quantitativ nach der Herstellung des optischen Systems abgeschätzt und wird auch während des Betriebs des optischen Systems überwacht, was bewerkstelligt werden, kann durch das Feststellen anlagenspezifischer Eigenschaften, die quantitativ die Diskrepanz zwischen einer idealen Wellenfront und der tatsächlichen Wellenfront des betrachteten Abbildungssystems beschreiben. Aus diesem Grunde wurde eine Vielzahl an Korrekturmechanismen typischerweise in komplexe Lithographiesyseteme integriert, die eine gewisse Neueinstellung gewisser Parameter, etwa eine Korrektur der Belichtungsdosis und dergleichen ermöglichen.
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Auch die Lithographiemaske selbst wurde als eine Quelle von Ungleichmäßigkeiten während eines komplexen Lithographieprozesses erkannt, wobei dies durch kleine Fehler beim Herstellen einer Photomaske hervorgerufen werden kann. Diese kleinen Fehler können etwa durch fehlerhafte Materialien und Prozesstechniken hervorgerufen werden, wobei ein gewisser Grad an Degradation der Maske über die Lebensdauer der Photomaske hinweg auftreten kann. Beispielsweise wurden mehrere Degradationsmechanismen erkannt, die zunehmend eine ungleichmäßige Transmission hervorrufen, die somit der grundlegenden ungleichmäßigen Transmission überlagert ist, die durch spezielle Strukturmuster der Maskenstrukturelemente entsprechend einer gewissen Bauteilebene eines betrachteten Halbleiterbauelements hervorgerufen wird. D. h., die sehr komplexe geometrische Struktur moderner Halbleiterbauelemente führt zu komplexen Strukturmustern der Schaltungselemente, wobei Strukturelemente mit minimalen Abmessungen, d. h. kritischen Abmessungen, einer gewissen Dichte in einigen Bereichen vorgesehen werden müssen, während in anderen Bereichen gemäß der geometrischen Struktur beispielsweise komplexer Logikschaltungen eine unterschiedliche Strukturmusterdichte vorzusehen ist, die generell zu einer unterschiedlichen globalen Transmission über die Photomaske hinweg führt, wobei beispielsweise eine dichte Struktur an Maskenstrukturelementen mit kritischen Abmessungen zu einer insgesamt geringeren Gesamttransmission führt, da ein wesentlicher Anteil des Lichtes auf Grund des räumlichen Filterungsverhaltens der Linsenapertur verloren geht, wenn die Maskenstrukturelemente Abmessungen an der Auflösungsgrenze des Linsensystems besitzen.
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Daher besitzt jedes Abbildungssystem seinen eigenen „Fingerabdruck” oder „Signatur” auf Grund des speziellen Aufbaus des Abbildungssystems und auf Grund der individuellen kleinen Fehler in dem Belichtungssystem und dem Linsensystem der Lithographieanlage. In ähnlicher Weise umfasst jede Lithographiemaske ein komplexes Strukturmuster aus Maskenstrukturelemente, die beispielsweise typischerweise auf der Grundlage komplexer Korrekturtechniken hergestellt sind, etwa mittels OPC (optische Proximity-Korrektur) und dergleichen, um damit strukturmusterspezifische Deformationen zu korrigieren, die in den eigentlichen Lackstrukturelementen auftreten, wenn ein gut definierter Abbildungsprozess auf der Grundlage eines vordefinierten Abbildungssystems ausgeführt wird. Folglich werden in der OPC-Technik die Lithographieprozesse im Hinblick auf ein gewisses kritisches Gestaltungsmuster für den vorgegebenen Lithographieprozess modelliert, um damit in geeigneter Weise die kritischen Maskenstrukturelemente auf Grund vorhergesagter Deformationen der grundlegenden geometrischen Gestalt, die durch das OPC-Modell vorhergesagt werden, in geeigneter Weise umzugestalten. Zusätzlich zu dem komplexen Strukturmuster der Maskenstrukturelemente, die folglich die OPC-Korrekturen enthalten, sind folglich retikelspezifische Ungenauigkeiten typischerweise dem Muster überlagert, wodurch ebenfalls der Photomaske ein individueller Fingerabdruck oder eine Signatur und somit auch den davon erhaltenen Lackstrukturen verliehen wird, was in Verbindung mit dem anlagenspezifischen Eigenschaften zu gewissen Prozessungleichmäßigkeiten führt, die in sehr kritischen Lithographieprozessen nicht mehr akzeptabel sind, die beispielsweise extrem gleichmäßige kritische Abmessungen über das gesamte Belichtungsfeld des Systems erfordern. Zumindest einige der Faktoren, die zu den individuellen Signaturen eines Masken/Lithographieanlagenpaares beitragen, repräsentieren dynamische Faktoren, so dass entsprechende Korrekturstrategien in dynamischer Weise anzuwenden sind, um damit die Langzeitstabilität kritischer Lithographieprozesse zu bewahren. In den letzten Jahren wurden daher komplexe Korrekturstrategien entwickelt, in denen ein gewisser Grad an Korrektur in einer steuerbaren Weise angewendet wird, wenn kritische Lithographieprozesse ausgeführt werden. Beispielsweise werden in einigen APC-(fortschrittliche Prozesssteuerung-)Strategien empfindliche Einstellungen der Belichtungsdosiswerte auf der Grundlage von Messdaten ausgeführt, die für jede individuelle Retikel/Lithographieanlagenkombination erhalten werden, um damit der zugehörigen Signatur Rechnung zu tragen.
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Im Allgemeinen erfordert die Berechnung genauer Korrekturfunktionen zunächst das Bestimmen der Signatur in sehr präziser Weise. Eine häufig angewendete Möglichkeit zur Bestimmung der Signatur einer Lithographiemaske besteht darin, die kritischen Abmessungen der Maskenstrukturelemente auf Maskenebene mittels geeigneter SEM(Rasterelektronenmikroskopie-)Prozeduren zu bestimmen. Zu diesem Zweck werden speziell gestaltete Testmuster spezifischer Struktur in die geometrische Gestaltung der Schaltung eingefügt, d. h. in das komplexe Strukturmuster der Maskenstrukturelemente, um maskenspezifische Eigenschaften auf der Grundlage der vielen speziellen Testmuster zu bestimmen. Beispielsweise wird eine Vielzahl an Maskenstrukturmustern mit gleichem Aufbau über die Gesamtfläche der Lithographiemaske verteilt und es werden spezielle Eigenschaften, die lateralen Abmessungen, Materialungleichmäßigkeiten, und dergleichen festgestellt, wobei angenommen wird, dass Eigenschaften, die von den verteilten Maskenstrukturelementen erhalten werden, in geeigneter Weise die kleinen Fehler und Ungleichmäßigkeiten in den tatsächlichen Schaltungsmaskenstrukturen repräsentieren. Diese gut etablierten konventionellen Strategien bieten somit Information über diskrete Positionen der Maske, ohne jedoch Information im Hinblick auf Ungleichmäßigkeiten zu liefern, die durch die Belichtungsanlage selbst eingeführt werden, d. h. durch das Linsensystem und das Beleuchtungssystem. Beim Ermitteln einer Korrekturfunktion, die auf speziellen Testmustern in der Lithographiemaske basiert, werden somit anlagenspezifische Ungleichmäßigkeiten nicht berücksichtigt. Auf Grund der beschränkten Anzahl spezieller Testmuster in der Lithographiemaske wird ferner eine entsprechende Zuordnung der zweidimensionalen diskreten Funktion, die auf der Grundlage des Testmusters erhalten wird, nicht notwendiger Weise mit der erforderlichen Genauigkeit repräsentativ sein für die verbleibenden Maskenbereiche. Beispielsweise sind Hochfrequenzschwankungen, d. h. räumliche Variationen mit hoher Frequenz, von realen Schaltmustern in der Lithographiemaske typischerweise nicht in der diskreten zweidimensionalen Funktion und den daraus interpolierten Werten vertreten. Daher ist das Leistungsvermögen der Korrekturstrategie, die auf diskreten Testmustern beruht, sehr beschränkt. Andererseits ist die Messung tatsächlicher Schaltungsmuster kein sehr vielversprechender Ansatz, da diese Muster typischerweise auf der Grundlage spezieller OPC-Modelle erstellt sind, um das kritische individuelle Muster im Hinblick auf die begrenzte optische Transferfunktion der Linsen des betrachteten Abbildungssystems zu korrigieren. Es ist daher sehr schwer, zwischen „Ungleichmäßigkeiten”, die durch die OPC-Korrektur eingeführt wurden, und anderen Ungleichmäßigkeiten zu unterscheiden, die durch andere Faktoren, etwa Fertigungsungenauigkeiten, und dergleichen, hervorgerufen wurden.
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Daher werden in anderen Vorgehensweisen geeignete Algorithmen für Maskeninspektionsanlagen erstellt, um in geeigneter Weise die Messdaten zu analysieren, die während eines Inspektionsprozesses gesammelt wurden, um damit maskenspezifische Ungleichmäßigkeiten zu bestimmen. In einem Maskeninspektionsprozess wird typischerweise die Lithographiemaske während eines Abbildungsprozesses verwendet, in welchem ein geeigneter Lichtstrahl durch die Maske und ein geeignetes Abbildungssystem geführt wird, das typischerweise so gestaltet ist, dass die gewünschte Information etwa im Hinblick auf die Transmissionseigenschaften und dergleichen erhalten werden, wobei typischerweise das Linsensystem und das Belichtungssystem im Hinblick auf Maskeninspektionsprozesse optimiert sind und somit diese Komponenten sich von derartigen Komponenten in den tatsächlichen Lithographieanlagen, beispielsweise im Hinblick auf die Belichtungswellenlänge, die numerische Apertur und dergleichen unterscheiden. Es ist daher äußerst fragwürdig, obderartige Algorithmen auf der Grundlage optischer Maskeninspektionsdaten eine präzise Bestimmung der Signatur der einzelnen Lithographiemasken ermöglichen, insbesondere wenn Lithographiemasken für komplexe Logikschaltungen betrachtet werden, in denen deutlich variierende Musterdichten und unterschiedliche Größen in einer einzelnen Lithographieschicht einzurichten sind, beispielsweise im Vergleich zu geometrischen Gestaltungen von Speicherbauelementen, in denen nahezu identische Muster viele Male wiederholt werden. Insbesondere die Zuverlässigkeit derartiger Algorithmen ist beeinträchtigt, da typischerweise, wie zuvor erläutert ist, spezielle optische Proximity-Korrekturen in einer musterspezifischen Weise vorgesehen werden, wobei die optische „Antwort” der optischen Proximity-Korrektur speziell für gut definierte Abbildungsbedingungen der Photomaske festgelegt sind, die in der optischen Inspektionsanlage nicht vorhanden sind. Insbesondere sind derartige Algorithmen, die auf der Bestimmung der Transmissionseigenschaften beruhen, wesentlich von der signifikanten Varianz der Musterdichte und Größen der Maskenstrukturelemente in Verbindung mit den speziellen optischen Proximity-Korrekturen beeinflusst sind. In diesen Ansätzen werden ferner lediglich die maskenspezifischen Ungleichmäßigkeiten berücksichtigt, während die Lithographieanlagen spezifischen Ungenauigkeiten nicht eingeschlossen sind.
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Daher werden in anderen Vorgehensweisen Messungen auf Substratbasis unter Anwendung von SEM-Anlagen so ausgeführt, dass in diesem Falle das Leistungsvermögen des Lithographieprozesses mit den Maskenungleichmäßigkeiten, der Signatur der Linsenverzerrung und der Beleuchtung der Lithographieanlage berücksichtigt werden. Andererseits werden die Messungen von speziell gestalteten Testmustern erhalten, wie dies zuvor beschrieben ist, und somit ist die Authentizität der Messdaten beeinträchtigt, da die Eigenschaften kritischer Schaltungsmuster nicht in geeigneter Weise durch die Testmuster wiedergegeben werden. Es könnte versucht werden, Messwerte aus den Tausenden der tatsächlichen Schaltungsmuster zu erhalten, was jedoch erheblichen Aufwand im Hinblick auf die Prozesszeit und die Ressourcen für die Inspektionsanlagen bedeuten würde, wodurch dieser Ansatz weniger attraktiv ist. Auch können sich in vielen Fällen die kritischen Abmessungen und die lokale Nachbarschaft kritischer Schaltungsmuster deutlich in komplexen Schaltungsmustern von Logikschaltungen ändern, was schließlich zu nicht repräsentativen Messergebnissen führt, die wiederum zu einer ungeeigneten Korrekturfunktionen führen.
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Angesichts der zuvor beschriebenen Situation betrifft die vorliegende Erfindung Systeme und Verfahren, in denen eine weitere Verbesserung für die kritischen Abmessungen in komplexen Lithographieprozessen auf der Grundlage des Bestimmens einer Korrekturfunktion in Bezug auf die Lithographiemasken und/oder die Abbildungsanlagen erreicht wird, wobei eines oder mehrere der oben erkannten Probleme vermieden oder zumindest in der Auswirkung reduziert werden.
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Überblick über die Erfindung
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Im Allgemeinen stellt die vorliegende Erfindung Techniken und Systeme bereit, in denen die Gleichmäßigkeit von Abbildungsprozessen, etwa von Lithographieprozessen, Maskeninspektionsprozessen und dergleichen verbessert wird, indem Messdaten eines Abbildungsprozesses effizient bestimmt werden, die mit Simulationsdaten verglichen werden, die durch eine Simulation des Abbildungssprozesses erhalten werden, wobei die Messdaten und die Simulationsdaten sich auf Intensitätswerte entsprechender Teilbereiche einer Abbildung einer Photomaske mit besserer räumlicher Abdeckung im Vergleich zu konventionellen Strategien beziehen. Dazu wird die hohe räumliche Abdeckung der Abbildung der Lithographiemaske erreicht, beispielsweise indem die gesamte Abbildung oder das Belichtungsfeld des betrachteten Abbildungssystems abgetastet wird, wobei die entsprechenden Teilbereiche in der lateralen Größe deutlich kleiner sind im Vergleich zu dem gesamten Belichtungsfeld, während gleichzeitig eine ausreichende laterale Größe dieser Teilbereiche für geeignet gemittelte Intensitätswerte sorgt, die somit unabhängig von jeglichen kritischen Abmessungen sind, die jedoch in geeigneter Weise die lokalen Transmissionseigenschaften wiedergeben, die durch das spezifische Muster der Lithographiemaske verursacht werden. D. h., die Intensitätswerte werden mit einer ausreichenden räumlichen Auflösung so erhalten, dass eine gewünschte hohe räumliche Abdeckung des betrachteten Belichtungsfeldes erhalten wird, während gleichzeitig die Gesamtmesszeit in einem akzeptablen Bereich gehalten wird, indem eine geeignete Größe der Teilbereiche, beispielsweise mit einer lateralen Größe von mehreren Mikrometern bis mehreren 100 Mikrometern, festgelegt wird. Daher sind die Messergebnisse und damit die maskenspezifischen Ungleichmäßigkeiten oder die Signatur sowie die anlagenspezifischen Ungleichmäßigkeiten oder deren Signatur in den Messdaten enthalten. Andererseits wird die Simulation des Abbildungsprozesses auf der Grundlage gut etablierter präziser Simulationsstrategien ausgeführt, so dass zumindest der Einfluss der strukturspezifischen Transmissionseigenschaften eliminiert wird, so dass der Vergleich der Messdaten mit der kombinierten Signatur der Lithographiemaske und der Abbildungsanlage korreliert werden kann, während in anderen Ausführungsformen auch die anlagenspezifischen Eigenheiten durch die Simulation des Lithographieprozesses berücksichtigt werden, wodurch maskenspezifische Unregelmäßigkeiten extrahiert werden. Z. B. können die Messdaten effizient auf der Grundlage eines anlageninternen Strahlungssensors erhalten werden, der eine geeignete Größe so besitzt, dass gemittelte Intensitätsdaten innerhalb einer vernünftigen Messzeit gewonnen werden.
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Ein anschauliches hierin offenbartes Verfahren umfasst das Abbilden einer Lithographiemaske mit einer Belichtungsstrahlung auf eine Bildebene durch eine abbildende Optik einer Abbildungsanlage, wobei die Lithographiemaske ein Muster aus Maskenstrukturelementen aufweist, die ein Muster an Bauteilstrukturelementen eines Halbleiterprodukts repräsentieren, das in einem Chipgebiet herzustellen ist. Das Verfahren umfasst ferner das Messen eines mittleren Intensitätswertes für jede der mehreren Bildteilbereiche einer Abbildung der Lithographiemaske, die in der Bildebene ausgebildet ist. Das Verfahren umfasst ferner das Erzeugen eines simulierten gemittelten Intensitätswertes für die Abbildung zumindest für jeden der Bildteilbereiche. Des weiteren umfasst das Verfahren das Erzeugen von Korrekturdaten durch Vergleichen der gemessenen gemittelten Intensitätswerte und der simulierten gemittelten Intensitätswerte.
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Ein weiteres anschauliches hierin offenbartes Verfahren betrifft die Verringerung der Schwankungen kritischer Abmessungen in optischen Abbildungsprozessen. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines Strahlungssensors in einer Bildebene einer Abbildungsanlage. Ferner umfasst das Verfahren das Messen einer Intensität einer Belichtungsstrahlung der Abbildungsanlage für mehrere unterschiedliche Positionen in der Bildebene durch Ausführen eines Abbildungsprozesses durch Durchleiten von Belichtungsstrahlung durch eine Lithographiemaske und ein optisches Abbildungssystem, wobei die Strahlung schließlich den Strahlungssensor erreicht. Des weiteren umfasst das Verfahren das Bestimmen von Korrekturdaten zum Korrigieren mindestens eines nicht gleichmäßigen Abbildungsverhaltens, das durch die Lithographiemaske hervorgerufen wird, durch Vergleichen der gemessenen Intensität mit der simulierten Intensität des Abbildungsprozesses.
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Ein anschauliches hierin offenbartes optisches Abbildungssystem umfasst eine Strahlungsquelle und ein optisches Übertragungssystem, die ausgebildet sind, eine Abbildung einer Lithographiemaske in der Bildebene des optischen Abbildungssystems zu erzeugen. Des weiteren umfasst das optische Abbildungssystem einen Strahlungssensor, der ausgebildet ist, in der Bildebene angewendet zu werden, und Intensitätsmessdaten für mindestens mehrere Teilbereiche des Bildes zu erzeugen. Des weiteren umfasst das optische Abbildungssystem eine Abbildungssimulationseinheit, die ausgebildet ist, simulierte Intensitätswerte für die mehreren Teilbereiche der Abbildung zu erzeugen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den angefügten Patentansprüchen definiert und gehen deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung hervor, wenn diese mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen studiert wird, in denen:
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1a schematisch einen Abbildungsprozess zeigt, der auf der Grundlage der Lithographiemaske und eines Sensormechanismus ausgeführt wird, um Intensitätswerte nach dem Abbilden der Lithographiemaske in eine Bildebene gemäß gewisser Ausführungsformen zu erhalten;
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1b schematisch eine Draufsicht einer Lithographiemaske zeigt;
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1c schematisch eine Draufsicht der Bildebene mit einem geeigneten Strahlungssensor gemäß anschaulicher Ausführungsformen zeigt;
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1d schematisch ein Sensorsystem zum Ermitteln geeigneter Intensitätswerte gemäß anschaulicher Ausführungsformen zeigt;
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1e schematisch ein System zum Ermitteln geeigneter Intensitätswerte aus einer Substrathalterung eines Abbildungssystems zeigt, wobei die Intensitätswerte durch Fouriertransformierte Infrarotspektroskopiemessungen gemäß anschaulicher Ausführungsformen erhalten werden;
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1f schematisch den Abbildungsprozess in einer weiter fortgeschrittenen Phase zeigt, wobei eine Simulation von Transmissionswerten oder Intensitätswerten gemäß anschaulicher Ausführungsformen durchgeführt wird;
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1g schematisch eine Prozessstrategie zeigt, um gemessene Intensitätswerte und simulierte Intensitätswerte zu vergleichen, um damit maskenspezifische und/oder anlagenspezifische Signaturen oder Ungenauigkeiten gemäß anschaulicher Ausführungsformen zu extrahieren;
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1h schematisch einen Mechanismus zeigt, um geeignete Korrekturdaten zu ermitteln, die zum Neueinstellen von Prozessparametern eines Lithographieprozesses gemäß anschaulicher Ausführungsformen verwendbar sind; und
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1i schematisch ein Abbildungssystem zeigt, in welchem ein Strahlungssensorsystem und eine Simulatoreinheit in Verbindung mit einer Korrektureinheit eingerichtet sind, wobei dies auf der Basis des zuvor erläuterten Konzepts gemäß anschaulicher Ausführungsformen realisiert ist.
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Detaillierte Beschreibung
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Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug zu den Ausführungsformen beschrieben ist, wie sie in der folgenden detaillierten Beschreibung sowie in den Zeichnungen dargestellt sind, sollte beachtet werden, dass die folgende detaillierte Beschreibung sowie die Zeichnungen nicht beabsichtigen, die vorliegende Erfindung auf die speziellen anschaulichen offenbarten Ausführungsformen einzuschränken, sondern die beschriebenen anschaulichen offenbarten Ausführungsformen stellen lediglich beispielhaft die diversen Aspekte der vorliegenden Erfindung dar, deren Schutzbereich durch die angefügten Patentansprüche definiert ist.
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Die vorliegende Erfindung behandelt allgemein die Problematik der Bestimmung von maskenspezifischen und/oder anlagenspezifischen Ungleichmäßigkeiten oder Ungenauigkeiten eines Abbildungsprozesses, etwa in Form von Linsenverzerrungseffekten, Beleuchtungsungleichmäßigkeiten, Maskenplatzierfehlern und dergleichen, die im Weiteren auch als „Fingerabdruck” oder Signatur einer entsprechenden Lithographiemaske oder Lithographie- oder Abbildungsanlage bezeichnet werden. Dazu werden Messdaten auf der Grundlage einer effizienten Messtechnik gewonnen, indem Intensitätswerte eines Strahles bereitgestellt werden, der durch die Lithographiemaske und ein optisches Abbildungssystem hindurchgeführt wurde, wobei die Messdaten eine hohe räumliche Abdeckung für die Lithographiemaske gewährleisten, ohne dass unerwünschte lange Messzeiten erforderlich sind. Dazu wird die Intensität einer Abbildung der Lithographiemaske bestimmt, indem eine ausreichende Anzahl an Teilbereichen festgelegt wird, wovon jeder einen einzelnen Intensitätswert repräsentiert, die nachfolgend mit einem simulierten Intensitätswert verglichen werden, um damit maskenspezifische und/oder anlagenspezifische Ungleichmäßigkeiten zu erfassen. Die laterale Größe der Teilbereiche wird so gewählt, dass die gewünschte räumliche Abdeckung erreicht wird, ohne dass unerwünschte lange Prozesszeiten erforderlich sind, wobei dennoch „lokale” strukturspezifische Intensitätsschwankungen aufgelöst werden. D. h., wie zuvor erläutert ist, in komplexen geometrischen Gestaltungsformen von Schaltungsmustern wird eine ausgeprägte Änderung der Transmission durch eine Änderung der räumlichen Frequenz der Muster und/oder durch Änderungen der Größe der Strukturelemente hervorgerufen, wobei derartige Änderungen innerhalb mehrerer 10 oder 100 μm in einem Chipgebiet stattfinden. Durch Auswählen der lateralen Größe eines entsprechenden Teilbereichs in dem oben spezifizierten Bereich kann somit eine ausreichend hohe räumliche Auflösung erreicht werden, um damit geeignete Korrekturdaten für Bereiche innerhalb des Chips und somit der Lithographiemaske zu erhalten, in denen musterspezifische Intensitätsschwankungen wesentlich die global gemessene Intensität beeinflussen.
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In einigen anschaulichen hierin offenbarten Ausführungsformen werden geeignete „mittlere Intensitätswerte” für einen Teilbereich der Abbildung der Lithographiemaske mittels eines Strahlungssensors erhalten, der in einer „Bildebene” angeordnet ist, d. h. in der Nähe eines Substrathalters der Abbildungsanlage, wobei der strahlungsempfindliche Bereich des Sensors eine geeignete laterale Größe so besitzt, dass diese mit den oben spezifizierten Randbedingungen im Hinblick auf die räumliche Auflösung verträglich ist. Beispielsweise wird in vielen komplexen Lithographieanlagen typischerweise ein Strahlungssensor unter der Substrathalterung vorgesehen, der verwendet wird, um die Dosissensoren zu kalibrieren, die über dem Linsensystem der Lithographieanlage angeordnet sind. Dieser Sensor kann auch für die Messung der Intensität der Belichtungsstrahlung eines Strahls genutzt werden, der die Lithographiemaske und das optische System durchläuft. In anderen Fällen wird ein anderer geeigneter Sensor nahe an einer geeigneten Ebene angeordnet, die im Weiteren auch als Bildebene bezeichnet wird, um eine zweidimensionale Karte oder Zuordnung von Intensitätswerten zu erhalten, wobei jeder Teilbereich in geeigneter Weise so dimensioniert ist, dass er eine Größe besitzt, die deutlich kleiner ist als die laterale Größe des eigentlichen Bildfeldes der Abbildungsanlage, aber dabei von geeigneter Größe ist, um die Messdaten innerhalb einer gewünschten Zeitdauer zu erhalten. Beispielsweise wird eine typische Sensorgröße in mehreren 10 μm bis mehrere 100 μm ausgewählt, etwa ungefähr 100 μm × 100 μm.
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In anderen Ausführungsformen werden geeignete Sensoren bereitgestellt, die eine moderat große empfindliche Fläche besitzen, die jedoch in beliebig geeignete Teilbereiche unterteilt werden können, beispielsweise durch Kombinieren geeigneter Pixel des Strahlungssensors und dergleichen. In anderen anschaulichen Ausführungsformen werden komplexe Messtechniken eingesetzt, um die Materialeigenschaften, etwa die Anwesenheit und die Menge eines chemisch modifizierten Anteils an strahlungsempfindlichen Material auf einem Substrat und dergleichen zu bestimmen. Beispielsweise können Messtechniken, die auf der Grundlage von Infrarotstrahlung ausgeführt werden, in sehr sensibler Weise chemische Bindungen und somit Modifizierungen von Materialien erkennen und können somit effizient zum Bestimmen einer Menge an Material mit speziellen Eigenschaften und dergleichen eingesetzt werden. Beispielsweise können gut etablierte Fourier-transformierte Infrarotspektroskopiemessungen (FTIR) angewendet werden, in denen ein geeigneter Infrarotstrahl mit räumlichen Auflösung von mehreren Mirkometern bis zu mehreren 10 μm über eine freiliegende Substratfläche geführt wird, während eine Messzeit von einer bis mehreren Sekunden pro Messung erreicht wird. Auf diese Weise kann ein Substrat, d. h. eine strahlungsempfindliche Schicht, die darauf ausgebildet ist, effizient als ein „Strahlungssensorsystem” in einigen anschaulichen Ausführungsformen verwendet werden, wodurch ebenfalls zu einer sehr effizienten Prozessstrategie zum Ermitteln der gewünschten Intensitätswerte beigetragen wird.
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Anderseits kann die Wirkung lithographiespezifischer Eigenschaften auf die Abbildungsintensität, die aus dem Maskenstrukturmuster erhalten wird, effizient auf der Grundlage gut etablierter Lithographiesimulationsalgorithmen simuliert werden, so dass geeignete Intensitätswerte auch durch Simulation bestimmt werden, die dann zum Vergleichen der simulierten Daten mit Messdaten verwendet werden, um die Wirkung der Maske und/oder der anlagenspezifischen Ungleichmäßigkeiten zu ermitteln. Aus den extrahierten Daten kann dann eine geeignete Korrekturzuordnung oder Karte ermittelt werden, die dann zum geeigneten Einstellen von Prozessparametern in einem Abbildungsprozess verwendet wird.
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Es sollte beachtet werden, dass die hierin offenbarten Prinzipien vorteilhaft auf Lithographieanlagen angewendet werden, die zum Übertragen eines Maskenmusters in ein strahlungsempfindliches Material benutzt werden, das auf einem Substrat ausgebildet ist, wodurch eine höhere Ausbeute des Lithographieprozesses erreicht wird, während in anderen Fällen die Prinzipien auch auf Maskeninspektionsanlagen und entsprechende Abbildungsprozesse angewendet werden, wodurch ebenfalls ein besseres Leistungsvermögen erreicht wird.
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Mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen werden nunmehr weitere anschauliche Ausführungsformen detaillierter beschrieben.
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1a zeigt schematisch einen Abbildungsprozess 100, der auf der Grundlage einer Lithographiemaske 110 ausgeführt wird, die ein Strukturmuster aus Maskenstrukturelementen aufweist, wie dies nachfolgend detaillierter mit Bezug zu 1b beschrieben ist. Somit repräsentiert die Lithographiemaske 110 die geometrische Gestalt einer speziellen Schicht eines Halbleiterbauelements, die in ein strahlungsempfindliches Material in einer speziellen Fertigungsphase des Halbleiterbauelements zu übertragen ist. Wie ferner zuvor erläutert ist, umfasst die Maske 110 bei Bedarf spezielle Testmuster, die für weitere Messungen, falls diese erforderlich sind, verwendet werden können. Die Maske 110, d. h. das darin enthaltene Muster, wird in eine Bildebene 140 gebildet, die als eine Ebene zu verstehen ist, in der grundsätzlich eine Abbildung der Maskenstrukturelemente erhalten wird. Typischerweise ist die Bildebene 140 durch die Substrathalterung, das Substrat und dergleichen repräsentiert. Somit kann die Bildebene 140 als eine physikalische Ebene verstanden werden, d. h. die Oberfläche einer geeigneten Gerätekomponente einer Abbildungsanlage, etwa einer Substrathalterung, eines Substrats und dergleichen, und kann auch als eine imaginäre Ebene verstanden werden, in der zumindest lokal geeignete Intensitätsdaten gesammelt werden, indem temporär ein Sensor an einer geeigneten Position innerhalb der Ebene 140 angeordnet wird. Beispielsweise ist ein Sensor oder ein Sensorsystem 145 in der Bildebene 140 so vorgesehen, dass ein geeignetes Signal oder eine Information, die einen Intensitätswert angibt, der mit einer speziellen lateralen Größe des Sensors 145 verknüpft ist, bereitgestellt wird. Beispielsweise wird eine laterale Größe von mehreren Mikrometern bis zu mehreren 100 Mikrometern als eine „empfindliche” Fläche des Sensors 145 ausgewählt, um einen einzelnen Intensitätswert für einen Teilbereich zu erhalten. In diesem Sinne kann das entsprechende Messergebnis oder der Intensitätswert als ein gemittelter Intensitätswert verstanden werden.
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Ferner ist ein Linsensystem 152 in Verbindung mit einem geeigneten Beleuchtungssystem 153 in dem Abbildungsprozess 100 vorgesehen, der einen Abbildungsprozess repräsentiert, der während eines Lithographieprozesses zum Erzeugen von Lackstrukturelementen auf einem Substrat auf der Grundlage der Maske 110 angewendet wird, oder der einen Abbildungsprozess repräsentiert, der typischerweise während eines Maskeninspektionsvorganges angewendet wird, in welchem beispielsweise die Transmissionseigenschaften der Maske 110 untersucht werden. Folglich umfasst der Abbildungsprozess 100 geeignete Komponenten, die im Stand der Technik gut bekannt sind, um eine Abtastbewegung in Gang zu setzen, beispielsweise durch Bewegen der Maske 110 und/oder einer geeigneten Substrathalterung und dergleichen, um damit schließlich eine Abbildung der Maske 110 innerhalb der Bildebene 140 zu erzeugen, wodurch auch der Sensor 145 über die gesamte Abbildung der Maske 110 „abtastend” bewegt wird.
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1b zeigt schematisch die Maske 110, die Bereiche 112a, 112b, 112c mit variierender Musterdichte umfasst, wie dies im komplexen geometrischen Aufbau von Schaltungsstrukturelementen eines komplexen Halbleiterbauelements erforderlich ist. Beispielsweise können entsprechende Maskenstrukturelemente 111 mit lateralen Abmessungen bereitgestellt werden, die nahe an der Auflösungsgrenze des Linsensystems liegen, das für die abbildende Maske 110 verwendet wird, was generell zu einem markanten Verlust an Licht auf Grund des räumlichen Filterverhaltens des Linsensystems 152 führen kann. Wie ferner zuvor erläutert ist, können gewisse spezielle kritische Strukturelemente von Strukturmustern durch optische Proximity-Korrekturen hergestellt sein, wie dies durch 111a angegeben ist, die entsprechende Modifizierungen der grundlegenden geometrischen Gestaltung der Schaltungsstrukturelemente repräsentieren, um damit lithographieprozessspezifische Eigenschaften zu kompensieren.
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1c zeigt schematisch ein Bild oder ein Belichtungsfeld 141, das in der Bildebene 140 erhalten wird, wenn der Abbildungsprozess 100 aus 1a ausgeführt wird. Wie gezeigt, repräsentiert das Bild bzw. die das komplexe Muster der Lithographiemaske 110, wie es in 1b gezeigt ist, wobei zusätzlich maskenspezifische und anlagenspezifische Eigenschaften enthalten sind, so dass darin kodiert der „Fingerabdruck” oder die Signatur der Maske 110 und der entsprechenden verwendeten Abbildungsanlage enthalten sind. Wie ferner gezeigt ist, kann der Sensor 145 einen gewissen Teilbereich des Bildes 141 überdecken und kann in einer Vielzahl von Teilbereichen 141a, 141b mit der geeigneten Abtastbewegung 142 angeordnet werden. In einigen anschaulichen Ausführungsformen führt die Abtastbewegung 142 zu einer vollständigen Abdeckung des Bildes 121, wobei die Abtastbewegung 142 in Schritten oder in kontinuierlicher Weise ausgeführt wird, wobei dies von der Gerätekonfiguration und dergleichen abhängt. Wenn beispielsweise eine schrittweise durchgeführte Abtastbewegung 142 angewendet wird, wird in einigen anschaulichen Ausführungsformen die Schrittgröße so festgelegt, dass diese mit der lateralen Größe der Bildteilbereiche 141a, 141b verträglich ist, so dass eine gesamte räumliche Abdeckung mit einer minimalen Anzahl an Abtastschritten möglich ist.
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Es sollte beachtet werden, dass eine geeignete Abtastbewegung auf der Grundlage anlageninterner Gerätekomponenten verwirklicht werden kann, etwa den Gerätekomponenten, die typischerweise zum geeigneten Abtasten des Substrats verwendet werden, wenn mehrere Bilder auf einem Substrat erzeugt werden.
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1d zeigt schematisch den Sensor 145 gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen, wobei der Sensor mehrere strahlungsempfindliche Bereiche 145a, ..., 145n aufweist, die zumindest einen speziellen Teil des Bildes 141 aus 1c abdecken. In einigen anschaulichen Ausführungsformen werden die Signale des Sensors 145, die als 146 angegeben sind, in einer Weise erhalten, so dass eine erforderliche Integration oder Mittelung für die mehreren Sensorbereiche 145a, ..., 145n erreicht wird. Beispielsweise werden die diversen Sensorbereiche 145a, ..., 145n als „Pixel” betrachtet, so dass die entsprechenden Pixelwerte mittels einer geeigneten Steuerschaltung 147 aufaddiert werden, wodurch ein integrierter oder gemittelter Intensitätswert erhalten wird, während gleichzeitig die Anpassung der lateralen Größe eines Teilbereichs in dem Bild 141 möglich ist, wie dies in 1c gezeigt ist. Wenn etwa die Pixel 145a, ..., 145n eine laterale Größe von 1 μm × 1 μm besitzen, kann durch Addieren der Pixelwerte von 100 Pixeln, die als Quadrat angeordnet sind, ein Teilbereich mit einer lateralen Größe von 10 μm × 10 μm erhalten werden, wobei die Gesamtanzahl an Pixelbereichen 145a, ..., 145n die Anzahl an Teilbereichen bestimmt, die gleichzeitig gemessen werden können, ohne dass ein zugehöriger Abtastschritt erforderlich ist. Es sollte beachtet werden, dass in einigen anschaulichen Ausführungsformen der Sensor 145 geeignet dimensionierte Teilbereiche aufweist, deren Anzahl ausreichend ist, um das gesamte Bild 141 abzudecken, wobei eine geeignete Kombination an Pixeln und somit eine gewünschte Auswahl an Teilbereichen mittels der Steuerschaltung 147 möglich ist.
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1e zeigt schematisch eine weitere Strategie eines Sensormesssystems, etwa eines Messsystems 160, um geeignete Messdaten zu erhalten, die die Transmissionsintensität geeignet dimensionierter Teilbereiche eines Bildes der Lithographiemaske angeben. Dazu wird das Substrat 101 als ein strahlungsempfindlicher Bereich verwendet, der ein strahlungsempfindliches Material aufweist, das dann auf der Grundlage des Abbildungsprozesses 100 belichtet wird, wie dies in 1a gezeigt ist. Folglich kann eine Vielzahl an Chipgebieten 102 auf der Grundlage des Abbildungsprozesses definiert werden, wobei eines oder mehrere der Chipgebiete 102 auf der Grundlage eines einzelnen Belichtungsfeldes oder Bildes abhängig von den Eigenschaften des entsprechenden Lithographiesystems bereitgestellt werden können. Auf der Grundlage der latenten Bilder, die in dem strahlungsempfindlichen Material nach dem Belichten des Substrats 101 ausgebildet sind, wie dies durch die Chipgebiete 102a angegeben ist, oder auf der Grundlage entwickelter Lackstrukturmuster kann ein geeigneter Messprozess ausgeführt werden, um zumindest eine Materialeigenschaft zu bestimmen, die mit der Strahlungsintensität korreliert ist, die in dem strahlungsempfindlichen Material deponiert wurde. Beispielsweise kann die chemische Modifizierung des strahlungsempfindlichen Materials während der Belichtung effizient mittels Infrarotmesstechnik detektiert werden, etwa durch Fourier-transformierter Infrarotspektroskopie, in der ein geeignet modulierter Strahl von Infrarotstrahlung auf einen Teil des Chipgebiets 102 mit einem definierten Einfallswinkel gelenkt wird, wie dies durch 161 angegeben ist, und wobei ein entsprechender reflektierter Strahl 162 mittels des Systems 166 erfasst wird, wobei die resultierenden Spektren dann analysiert werden, beispielsweise in quantitativer Weise, um lokal die Menge an Material zu bestimmen, die durch die Belichtung modifiziert wurde, oder um allgemein die Menge an Lackmaterial zu bestimmen, das nach dem Entwickeln der latenten Bilder bewahrt wurde. Es sollte beachtet werden, dass FTIR-Messtechniken gut etabliert sind im Stand der Technik und entsprechende Anlagen sind in Fertigungsumgebungen für die Herstellung komplexer Halbleiterbauelemente typischerweise verfügbar. Der Strahlfleck kann eine geeignete laterale Größe besitzen, beispielsweise von mehreren Mikrometern bis zu mehreren 10 Mikrometern, wodurch somit eine zeiteffiziente Abtastung eines oder mehrerer der Chipgebiete 102 mit einer Prozesszeit von mehreren Sekunden bis mehreren 10 Sekunden möglich ist.
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Während des Abbildungsprozesses 100 der 1a wird somit eine Karte aus Intensitätswerten für ein Bild der Lithographiemaske 110 mit einer gewünschten hohen räumlichen Auflösung erhalten, so dass für eine gewünschte feine räumliche Auslösung entsprechender Korrekturdaten gesorgt ist, die durch weitere Datenverarbeitung auf der Grundlage der gemessenen Intensitätswerte ermittelt werden.
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1f zeigt schematisch den Abbildungsprozess 100 in einer weiter fortgeschrittenen Phase, in der ein Simulationsmechanismus 154 angewendet wird, um geeignete Intensitätswerte für die mehreren Bildteilbereiche zu bestimmen, wofür zumindest für einige auch gemessene Intensitätswerte ermittelt wurden. Wie gezeigt, wird die Simulationsmaschine 154 vorgesehen, beispielsweise auf der Grundlage gut etablierter Mechanismen, die darin implementiert einen Linsenemulator enthält, um in geeigneter Weise die optischen Eigenschaften des Linsensystems zu simulieren und somit auch die Intensität des Maskenmusters zu simulieren, indem rechnerisch das Maskenmuster mittels der emulierten Linsen „abgebildet” wird, wobei jedoch in einigen anschaulichen Ausführungsformen der linsenspezifische Fingerabdruck in der Simulation nicht enthalten ist. Es sollte beachtet werden, dass sehr präzise Lithographiesimulationsmechanismen verfügbar sind und dass die entsprechenden Intensitätsdaten mit einem hohen Grad an Genauigkeit ermittelt werden können. Somit geben die Simulationsdaten die Intensitätswerte wieder, die für das Maskenmuster für einen gegebenen allgemeinen Abbildungsprozess erhalten werden, wenn andere Beiträge, etwa zuvor gemessene Leistungseigenschaften der Linsen oder des Beleuchtungssystems nicht berücksichtigt werden. Die Intensitätsdaten, die durch 155 bezeichnet sind, geben somit die Intensitätswerte für beliebig geeignete Teilbereiche, die durch 155a, 155 angegeben sind, wieder, ohne dass Ungenauigkeiten oder kleine Fehler der Lithographiemaske selbst berücksichtigt werden. In einigen anschaulichen Ausführungsformen entsprechen die simulierten Bildteilbereiche 155a, 155b den Bildteilbereichen 141a, 141b im Hinblick auf Position und laterale Größe, für die ein zugehöriger Intensitätswert mittels der Messprozedur, wie sie zuvor beschrieben ist, ermittelt wurde.
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Somit repräsentieren in einigen anschaulichen Ausführungsformen die Intensitätswerte 155 die Intensität der einzelnen Bildteilbereiche ohne Masken- und Anlagensignaturen, während in anderen Fällen, wenn beispielsweise anlagenspezifische Eigenschaften in die Simulationsmaschine 154 mit eingebaut werden, diese anlagenspezifischen Einflüsse auf die resultierenden Intensitätswerte auch die simulierten Intensitätswerte 155 wiedergeben.
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1g zeigt schematisch einen Mechanismus des Prozesses 100, in welchem ein Vergleich 105 zwischen den gemessenen Intensitätswerten 146 und den simulierten Intensitätswerten 155 ausgeführt wird. Auf Grund der präzisen Lithographiesimulationsstrategien, die verfügbar sind, werden in einigen anschaulichen Ausführungsformen die zugehörigen Intensitätswerte verglichen, indem entsprechende Werte 155 von den gemessenen Werten 146 „subtrahiert” werden, was zu Intensitätswerten 105a führt, die somit Maskenungenauigkeiten oder die Maskensignatur angeben, wenn die simulierten Intensitätswerte 155 auch anlagenspezifische Eigenschaften berücksichtigen. In anderen anschaulichen Ausführungsformen werden die Werte 155 ohne anlagenspezifische Eigenschaften ermittelt und somit gibt die Differenz der Werte 146 und 155 den gesamten Beitrag der Maske und der Lithographie- und Abbildungsanlagen an, wobei dies als die Werte 105b angegeben ist. Folglich können mittels des Vergleichsprozesses 105 geeignete Daten ermittelt werden, die Maskenungenauigkeiten oder Masken- und Anlagenungenauigkeiten wiedergeben, wobei die Daten mit einer räumlichen Auflösung extrahiert werden, die der lateralen Größe, der Anzahl und der Positionen der Bildteilbereiche 141a, 141b (siehe 1b) entsprechen.
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1h zeigt schematisch den Abbildungsprozess 100 gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen, wobei einer oder beide der Datensätze 105a, 105b verwendet wird, um eine Korrekturzuordnung oder eine Karte zu etablieren, wie dies durch 106 angegeben ist, die zum Steuern eines Abbildungsprozesses verwendbar ist, um damit die Ungleichmäßigkeiten kritischer Abmessungen in tatsächlichen Halbleiterbauelementen zu reduzieren, indem die Prozessparameter, etwa die Belichtungsdosis, die Linsenabberation und dergleichen, geeignet eingestellt werden. In anderen Fällen wird der Prozess des Korrigierens des Abbildungsprozesses mit geeigneten Maskenverarbeitungsaktivitäten verknüpft, um damit die Intensitätsungleichmäßigkeiten auf Grundlage der Korrekturkarte 106 zu verringern.
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1i zeigt schematisch ein Abbildungssystem 140, das ein Lithographiesystem, ein Maskeninspektionssystem und dergleichen repräsentiert. Wie gezeigt, umfasst das Abbildungssystem 150 die Strahlungsquelle 151 und das optische Linsensystem 152, wie dies auch zuvor mit Bezug zu 1a erläutert ist, und ferner ist eine Substrathalterung 158 vorgesehen, um ein oder mehrere Substrate, etwa das Substrat 101, aufzunehmen, wenn ein Lithographieprozess betrachtet wird. Des weiteren umfasst, wie zuvor erläutert ist, das System 150 den Sensor 145, der geeignet in der Bildebene des Systems 150 angeordnet ist, um damit Messdaten zu erhalten, wie dies auch zuvor erläutert ist. Das System 150 umfasst ferner die Simulationsmaschine 154, die Simulationsdaten 155 einer Korrektureinheit 156 zuleitet, die auch die gemessenen Intensitätswerte 146 von dem Sensor 145 erhält. Die Simulationsmaschine 154 kann darin implementiert einen geeigneten Simulationsmechanismus aufweisen, wie dies auch zuvor erläutert ist, um die simulierten Daten auf der Grundlage der Maskenstrukturdaten zu erhalten. In ähnlicher Weise ist in der Korrekturdateneinheit 156 der Vergleichsmechanismus 105, wie er in 1g gezeigt ist, eingerichtet und ist ausgebildet, die Korrekturdatenkarte zu erstellen, die der Steuereinheit 157 des Systems 140 zugeleitet wird. Die Steuereinheit 157 ist ausgebildet, die diversen Komponenten, etwa die Strahlungsquelle 151, das Linsensystem 152, die Substrathalterung 158, beispielsweise auf der Grundlage moderner APC-Strategien zu steuern, um das Prozessergebnis nahe am Sollwert zu halten. Ferner empfängt die Steuereinheit 157 die Korrekturdatenkarte 106, die somit zum Kompensieren oder zumindest zum deutlichen Reduzieren von jeglichen Beiträgen dienen kann, die maskenspezifische Ungleichmäßigkeiten und/oder anlagenspezifische Ungleichmäßigkeiten hervorgerufen werden, wie dies zuvor erläutert ist. Dazu werden geeignete Steuerungsmechanismen in die Steuereinheit 157 eingerichtet, beispielsweise Dosissteuermechanismen, Mechanismen zum Einstellen der Linsenaperation, und dergleichen.
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Beim Betreiben des Systems 150 wird während einer geeigneten Phase somit die Lithographiemaske 110 auf den Sensor 145 abgebildet, um geeignete Intensitätswerte 146 zu erzeugen, wobei die Simulationsmaschine 154 die simulierten Daten 155 bereitstellt. Es sollte beachtet werden, dass die Simulationsmaschine 154 während einer beliebigen geeigneten Zeit aktiviert werden kann, die nicht notwendigerweise mit der Zeit übereinstimmt ist, in der die gemessenen Intensitätswerte 146 erhalten werden. Auf der Grundlage der gemessenen Werte 146 kann somit eine aktualisierte Korrekturdatenkarte 106 erstellt werden, um beispielsweise dynamischen Maskendegradationseffekten Rechnung zu tragen, und dergleichen, und die Karte 106 kann somit zum geeigneten Steuern des Abbildungsprozesses in dem System 150 eingesetzt werden, wodurch die Lackstrukturelement 101a mit besserer Gleichmäßigkeit erhalten werden.
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In anderen Fällen stellt das System 150 eine Maskeninspektionsanlage dar, in der die Simulationsmaschine 154 so betrieben wird, dass anlagenspezifische Eigenschaften enthalten sind, so dass die Simulationsdaten 155 so erhalten werden, dass musterspezifische und anlagenspezifische Einflüsse der schließlich ermittelten Intensität enthalten sind, wodurch es möglich ist, die maskenspezifischen Ungleichmäßigkeiten mit einem hohen Grad an Genauigkeit auf der Grundlage einer gewünschten hohen räumlichen Auflösung zu extrahieren. Es sollte beachtet werden, dass die Korrekturdatenkarte auch für eine Maskennachbearbeitung verwendet werden können, um Maskenungleichmäßigkeiten und/oder Anlagenungenauigkeiten zu korrigieren, die durch die Korrekturdatenkarte angegeben sind.
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Es gilt also: Die vorliegende Erfindung stellt Abbildungssysteme bereit, in denen maskenspezifische und/oder anlagenspezifische Eigenschaften eines Abbildungssystems und einer Lithographiemaske mit hoher räumlicher Auflösung auf der Grundlage effizienter Messtechniken extrahiert werden, beispielsweise auf der Grundlage anlageninterner Sensoren, in Verbindung mit gut etablierten präzisen Simulationsprozessen, wodurch eine bessere Gleichmäßigkeit kritischer Abbildungsprozesse erreicht werden.
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Weitere Modifizierungen und Variationen der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann angesichts dieser Beschreibung offenkundig. Daher dient diese Beschreibung lediglich anschaulichen Zwecken und soll dem Fachmann die allgemeine Art und Weise des Ausführens der hierin offenbarten Prinzipien vermitteln. Selbstverständlich sind die hierin gezeigten und beschriebenen Formen als die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen zu betrachten.
