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Diese Patentschrift betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines OPC-Modells.
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Diese Patentschrift betrifft zudem ein Maskeninspektionsmikroskop zur Durchführung des Verfahrens.
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Bei lithographischen Verfahren zur Chip-Herstellung kommen Fotomasken, kurz als Masken oder auch als Retikel bezeichnet, zum Einsatz. Auf diesen Masken sind Strukturen ausgebildet, welche zur Abbildung gewünschter Strukturen auf Wafern dienen. Diese Strukturen auf der Maske sind als Maskendesign vorgegeben. Zur Belichtung von Wafern kommen lithographische Scanner zum Einsatz. Auf einem Wafer ist eine lichtempfindliche Schicht, der Resist, ausgebildet. Dieser wird nach dem Belichten durch den Scanner entwickelt und die Struktur wird in die Waferoberfläche geätzt.
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Strukturen, die auf dem Wafer erzeugt werden immer kleiner. Zur Erzeugung der Strukturen muss die Auflösungsgrenze der in Scannern eingesetzten Optiken immer weiter ausgereizt werden. Die Optik eines Scanners wirkt wie ein Tiefpassfilter zwischen Maske und Wafer. Diese Tiefpassfilterung bewirkt, dass Strukturen auf der Maske sich bei der Abbildung gegenseitig beeinflussen. Eine Abbildung einer Struktur auf den Wafer wird nicht nur durch sich selbst, sondern auch durch seine Nachbarschaft beeinflusst. Die Abbildungsqualität wird durch weitere Maskeneigenschaften beeinflusst wie z.B.: Brechungsindex des Maskensubstrates, Dicke des Absorbers, Winkel der Seitenwände (side wall angle), Ecken-Abrundung (Corner Rounding), Abmessungen von Strukturmerkmalen wie beispielsweise Änderungen der Linienbreiten von Strukturen, Verkürzung von Linienenden (Line End Shortening).
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Da die Beeinflussungen auf optische Effekte zurückzuführen sind und da sie lokal begrenzt sind, werden diese Effekte als Optical-Proximity-Effekte (kurz OPC-Effekte) bezeichnet.
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Neben den genannten OPC-Effekten werden die Maskenstrukturen auf dem Weg bis zur Struktur auf dem Wafer durch weitere Effekte verändert. Dies können beispielsweise sein: optische Aberrationen durch die Optik des Scanners, Apodisation und Vektoreffekte, Effekte bei der Belichtung und Entwicklung des Resists und bei der Ätzung des Wafers.
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Heute werden alle Faktoren, welche die Struktur auf einer Maske bis zu deren Darstellung auf dem Wafer verändern als OPC-Effekte bezeichnet.
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Um diesen ungewollten Änderungen der Strukturen auf dem Wafer entgegenzuwirken, werden die Strukturen auf der Maske gezielt so verändert, dass die Abbildung der veränderten Strukturen mit dem durch das lithografische System hervorgerufenen Effekten eine Struktur auf dem Wafer erzeugt, die der gewünschten Struktur möglichst nahekommt. Diese Korrektur einer Maske nennt man Optical-Proximity-Correction (abgekürzt OPC).
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Die Veränderung, die eine Struktur auf einer Maske, ausgehend von einem vorgegebenen Maskendesign, bis zur Ausbildung einer Waferstruktur erfährt, wird in einem sogenannten OPC-Modell beschrieben.
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Ein OPC-Modell weist zahlreiche Parameter zu Anpassung an den verwendeten Lithographie-Prozess auf. Diese Anpassung erfolgt empirisch, indem eine Kalibriermaske gefertigt wird, auf der Teststrukturen ausgebildet sind, die auf einen Wafer belichtet werden. Die dabei entstandenen Waferstrukturen werden mit einem Wafer CD-SEM vermessen. Mit diesen Informationen werden nun die Parameter des OPC-Modells so angepasst, dass sie, ausgehend von den bekannten Maskendesigns, die entstehenden Waferstrukturen mit möglichst hoher Genauigkeit ermitteln können. Die OPC-Modelle sind in kommerziell verfügbaren Softwarelösungen, wie beispielsweise der Software Calibre bzw. nmWorkFlow der Firma Mentor Graphics umgesetzt.
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Bei diesem Verfahren werden die beschreibenden Parameter des OPC-Modells für den Weg von der Maske bis zur Waferstruktur ermittelt. Das OPC-Modell basiert somit lediglich auf Messungen der finalen Waferstruktur. Somit ist die Ursache von Veränderungen der Struktur nur bedingt zu ermitteln. Fehler, welche durch optische Effekte verursacht werden, sind nicht von Fehlern zu trennen, die auf chemischen Effekten beruhen. So kann es beispielsweise vorkommen, dass OPC-Effekte, die beispielsweise durch die Abbildung der Maske entstehen, d. h. Fehler, die bereits im Luftbild vorhanden sind, durch Veränderungen des Resistmodells korrigiert werden, oder umgekehrt.
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In
US 2014 / 0 123 084 A1 wird ein Verfahren zur Durchführung einer OPC-Korrektur mittels eines kalibrierten Lithographie-Simulationsmodells an einer Photomaske beschrieben. Dabei wird die OPC-Korrektur basierend auf einer Simulation des Design Layouts unter Berücksichtigung der kalibrierten optischen Komponenten und der Komponenten des Photoresists durchgeführt.
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Die
DE 10 2009 038 558 A1 beschreibt ein Verfahren zur Emulierung eines photolithographischen Prozesses, wobei mindestens zwei Teilbilder zu einer Gesamtstruktur überlagert werden. Dabei kommen unter anderem auch Resistmodelle zum Einsatz.
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In der
US 7 027 143 B1 schließlich wird ein Verfahren zur Defektinspektion einer Photomaske beschrieben. Diese Inspektion verwendet zur Erzeugung der Luftbilder Modulations-Transfer-Funktionen des Inspektionssystems und des Belichtungssystems.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, welches eine hochgenaue Ermittlung eines OPC-Modells ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1. Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Als OPC-Modell wird ein Modell bezeichnet, welches die Veränderung beschreibt die eine Struktur auf einer Maske, ausgehend von einem vorgegebenen Maskendesign, bis zur Ausbildung einer Waferstruktur erfährt. Als Maskendesign wird die auf einer Maske vorgegebene zweidimensionale Struktur bezeichnet.
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Ein OPC-Modell kann in weitere Modelle aufgeteilt werden, die schrittweise angewendet werden können. Ein optisches Modell beschreibt die Veränderung des Maskendesigns bis zu einem Luftbild der Maske. Dieses Luftbild wird bei der Waferbelichtung durch den Scanner im Resist erzeugt.
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Ein Resistmodell beschreibt die Veränderungen des Luftbildes durch den Resist, d. h. die Entstehung einer Waferstruktur aus dem Luftbild. Dieses Modell wird auch als der chemische Teil des OPC-Modells bezeichnet.
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Durch die Kenntnis dieser Modelle können Fehlerquellen bei der Prüfung von Masken ermittelt werden. D. h. es kann festgestellt werden, ob der Fehler im optischen oder im chemischen Teil des Herstellungsprozesses einer Maske liegt. Damit wird eine zielgerichtete Fehlerkorrektur ermöglicht.
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Das optische Modell kann in ein Maskenmodell und ein Scannermodell unterteilt werden.
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Das Maskenmodell beschreibt die optischen Eigenschaften einer Maske. Das Maskenmodell umfasst Maskenparameter wie beispielsweise komplexe Materialbrechzahlen, den Brechungsindex des Maskensubstrates, die Dicke des Absorbers, den Winkel der Seitenwände (side wall angle), die Unter-Ätzungen, die Ecken-Abrundung (Corner Rounding), die Änderung der Abmessungen von Strukturmerkmalen wie beispielsweise Änderungen der Linienbreiten von Strukturen, die Verkürzung von Linienenden (Line End Shortening).
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Wenn neben den Materialeigenschaften von Absorber und Substrat eines Maskenmodells auch die dreidimensionale Struktur bekannt ist, wird eine sehr genaue Simulation von Luftbildem ermöglicht. Es kann dann ausgehend von dem Maskenmodell eine rigorose Simulation durchgeführt werden. Unter rigoroser Simulation werden in dieser Patentschrift auch Näherungsverfahren umfasst, welche die dreidimensionale Struktur des Maskenmodells berücksichtigen.
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Die Durchführung der Simulationen als rigorose Simulationen hat den Vorteil einer wesentlich höheren Genauigkeit im Vergleich etwa zur sogenannten Kirchhoff-Simulation (eine skalare Näherung), bei welcher sämtliche mit der Dreidimensionalität der Maske verbundenen Effekte vernachlässigt werden und welche insbesondere für Strukturen in der Größenordnung der optischen Wellenlänge bzw. bei Polarisationseffekten zunehmend fehlerhaft wird.
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Das Scannermodell beschreibt Veränderungen eines Maskenmodells durch die Abbildung durch den Scanner. Das Scannermodell umfasst Parameter wie beispielsweise: Numerische Apertur, Blende, Jones-Pupille (Jones Pupil), Polarisation.
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Wie eingangs erläutert, ist das Abbildungsverhalten eines Maskeninspektionsmikroskops dem Verhalten eines Scanners in hohem Maße angepasst. Bei der Aufnahme eines gemessenen Luftbildes durch ein Maskeninspektionsmikroskop werden daher Luftbilder erhalten, welche in guter Näherung auf einem Maskenmodell und einem Scannermodell basieren.
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Ein Scannermodell kann weitere Aspekte berücksichtigen, welche durch das Abbildungsverhalten eines Maskeninspektionsmikroskops nicht berücksichtigt werden. So kommt beispielsweise bei der Abbildung durch einen Scanner auf dem Wafer eine Abbildungsoptik mit einer waferseitig sehr hohen Apertur zum Einsatz. Dies wird in einem Maskeninspektionsmikroskop bei einer vergrößerten Abbildung auf einen Detektor nicht umgesetzt. Die Auswirkung dieser Abbildung auf das Luftbild kann durch ein erweitertes Scannermodell berücksichtigt werden. In einem erweiterten Scannermodell werden beispielsweise Polarisationseffekte oder Apodisationseffekte berücksichtigt.
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Optische Modelle können auf ein Maskendesign angewendet werden. Auf diese Weise kann durch Simulation ein hochgenau simuliertes Luftbild erhalten werden.
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Die Unterschiede zur Bewertung der Parameter können beispielsweise die Abmessungen von Strukturtypen sein.
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Durch ein iteratives Verfahren wird eine schnelle Konvergenz der Parameter ermöglicht.
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Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Maske kann als Kalibriermaske ausgebildet sein. Eine Kalibriermaske weist bekannte Strukturtypen auf. Jeder auf einer Kalibriermaske vorhandene Strukturtyp kann in unterschiedlichen Abmessungen vorhanden sein.
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Auf ein Luftbild der Kalibriermaske kann durch das Anwenden eines Schwellenwertes (als einfaches Resistmodell) eine Waferstruktur ermittelt werden. In guter Näherung können als Maße zur Kalibrierung des Luftbildes bzw. der Waferstruktur die Maße aus dem Maskendesign der Kalibriermaske verwendet werden.
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In einer Variante des Verfahrens kann, um ein hochgenaues Normal für die Kalibrierung zu bekommen, eine Kalibriermaske mit einem weiteren Verfahren vermessen werden. Es kann beispielsweise ein Scanning Electron Microscope (SEM) zum Einsatz kommen. Strukturtypen einer Kalibriermaske sind beispielsweise „Linien und Freiräume“, englisch als „lines and spaces“, oder einfache Löcher, englisch als „Pinholes“ bezeichnet.
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Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Maske kann eine zu prüfende Maske sein. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann das OPC-Modell für einen zu untersuchenden Ausschnitt dieser Maske ermittelt werden. Ist dieser bekannt, kann ausgehend vom Maskendesign ein simuliertes Luftbild des Ausschnittes simuliert werden. Dann können das simulierte und das gemessene Luftbild verglichen werden. Aus Unterschieden kann dann auf Fehler der Maske geschlossen werden.
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In einer Variante des Verfahrens kann statt oder neben dem Vergleich der Luftbilder ein Vergleich der Waferstrukturen erfolgen. In diesem Fall wird auf jedes der Luftbilder das Resistmodell angewendet. Wenn das Scannermodell bekannt ist, kann mit dieser Maßnahme auf einfache Weise das Maskenmodell ermittelt werden. So können Fehler des Maskenmodells erkannt werden. Es kann auch ein unzureichendes Maskendesign erkannt werden, welches dann entsprechend angepasst werden kann.
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Sind Luftbilder durch Messung oder durch Simulation bekannt, können aus diesen durch Anwendung eines Resistmodells Waferstrukturen ermittelt werden. Diese Variante des Verfahrens kann zur Ermittlung eines Resistmodells genutzt werden. Zunächst wird zu einer Kalibriermaske durch Beleuchtung mit einem Scanner eine Waferstruktur erzeugt. Diese Waferstruktur wird vermessen. Das zu ermittelnde OPC-Modell wird angepasst, bis die simulierte Waferstruktur mit der gemessenen Waferstruktur, im Rahmen der vorgegebenen Genauigkeit, übereinstimmt.
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Ist das optische Modell bereits bekannt, so kann mit dieser Maßnahme das Resistmodell kalibriert werden. Es wird dann zunächst auf Grundlage des Maskendesigns und des optischen Modells ein simuliertes Luftbild ermittelt. Auf dieses wird dann, beispielweise durch ein iteratives Verfahren, das Resistmodell ermittelt.
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Bei Durchführung einer Waferbelichtung können in der Praxis Schwankungen einiger Parameter auftreten. Diese Schwankungen können bei der Erstellung und Prüfung eines Maskendesigns berücksichtigt werden. Beispiele für schwankende Parameter sind beispielsweise der Fokus oder die Belichtung. Durch Angabe jener Schwankungen, die während der Durchführung eines Prozesses noch tolerierbar sind, wird ein sogenanntes Prozessfenster definiert. Um ein Prozessfenster zu ermitteln, kann beispielsweise eine Focus-Exposure-Matrix (FEM) ermittelt werden.
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Die Erfindung umfasst ein Maskeninspektionsmikroskop mit einer Recheneinheit zur Durchführung des Verfahrens.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand einiger ausgewählter Ausführungsbeispiele und anhand der Zeichnungen näher beschrieben und erläutert.
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Es zeigen:
- 1: den Aufbau eines Maskeninspektionsmikroskops;
- 2: ein Schema zur Erläuterung des OPC-Modells.
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Zur Durchführung des Verfahrens werden mit einem Maskeninspektionsmikroskop 1 Luftbilder aufgenommen. Diese werden als gemessene Luftbilder bezeichnet.
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Der Aufbau eines Maskeninspektionsmikroskops 1 wird anhand von 1 erläutert. Das Maskeninspektionsmikroskop 1 weist einen Maskenhalter 10 auf, auf welchem die abzubildende Maske 5 aufliegt und einen als CCD-Chip oder als CMOS-Chip ausgebildeten Detektor 20. Der Maskenhalter 10 ist in der X-Y-Ebene, d. h. senkrecht zur optischen Achse verfahrbar. So kann der abzubildende Ausschnitt der Maske 5 in den Strahlengang gebracht werden. Eine Lichtquelle 25 beleuchtet die Maske 5 über eine Beleuchtungsoptik 30. Beleuchtungseinstellungen können über einen Pupillenfilter, der in der Pupillenebene 35 angeordnet ist, und einen Polarisator 36 eingestellt werden. Bei der Aufnahme der Luftbilder, d. h. der Abbildungen der Maske 5, mit dem Detektor 20 werden an die Struktur angepasste Beleuchtungseinstellungen und Polarisationseinstellungen verwendet, die auch bei der Waferbelichtung mit einem Scanner eingesetzt werden. Auch die Wellenlänge der Beleuchtungsstrahlung liegt bei ca. 193nm und stimmt mit jener des Scanners überein.
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Ein Luftbild eines Ausschnitts der Maske 5 wird über die Abbildungsoptik 15, mit der optischen Achse 2, in der Ebene des Detektors 20 erzeugt. Die Numerische Apertur (NA) der Abbildungsoptik 15 stimmt maskenseitig mit der eines Scanners zur Waferbelichtung überein. Die Werte für die NA liegen im Bereich von 1,35 bis 0,7 bei einer 1:1 Abbildung durch den Scanner oder in einem Bereich von 0,3375 bis 0,175 bei einer Verkleinerung um den Faktor vier bei der Abbildung durch den Scanner. Zur Fokussierung wird der Maskenhalter 10 durch Antrieb 17 in die Richtung senkrecht zur X-Y-Ebene, die auch als Z-Richtung bezeichnet wird, längs der optischen Achse 2 bewegt. Alternativ wird zur Fokussierung die Abbildungsoptik 15 oder der Detektor 20 durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten Antrieb in Z-Richtung bewegt. Das Luftbild wird von der Recheneinheit 40 ausgelesen, die als Computer ausgebildet ist. Das Luftbild liegt zunächst als Datenstruktur im Arbeitsspeicher des Computers vor. Diese kann als Grafikdatei auf der Festplatte des Computers abgespeichert werden. Die Datenstruktur bzw. die Grafikdatei ist eine zweidimensionale Matrix, die aus Pixeln aufgebaut ist. Die Intensitäten der Pixel werden durch Zahlenwerte zum Beispiel in einem Bereich von 0 bis 65535 dargestellt. Das Bildfeld auf der Maske 5 ist quadratisch, mit einer Kantenlänge von beispielsweise 10 µm. Der Ausschnitt der aufgenommenen Teilstruktur wird durch das Bildfeld bestimmt. Der Abbildungsmaßstab ist zum Beispiel 450:1.
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Bei der Abbildung durch einen Scanner können Effekte auftreten, welche durch das bisher beschriebene Maskeninspektionsmikroskops nicht berücksichtigt werden. Bei Abbildung einer Struktur einer Maske durch einen Scanner auf einen Wafer wird eine Abbildungsoptik mit sehr hoher Apertur verwendet. Die Auswirkung dieser Abbildung auf das Luftbild kann durch ein erweitertes Scannermodell berücksichtigt werden. In einem erweiterten Scannermodell werden beispielsweise Polarisationseffekte oder Apodisationseffekte berücksichtigt. Die Ermittlung und Anwendung eines erweiterten Scannermodells ist in den Offenlegungsschriften
DE 10 2005 062 237 A1 und
DE 10 2005 042 496 A1 .
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Die Simulation eines Bildes erfolgt durch kommerziell erhältliche Software wie beispielsweise MicroSim ausgehend von den Strukturvorgaben der Maske, dem Masken-Design Die Software MicroSim wird beispielsweise beschrieben in: M. Totzeck: Numerical simulation of high-NA quantitative polarization microscopy and corresponding near-fields, In: Optik, Vol. 112, 2001, No. 9, S. 381-390, (MicroSim-Software, University of Stuttgart). Bei der Simulation werden die Bedingungen der Abbildung des Maskeninspektionsmikroskops wie beispielsweise die Numerische Apertur, Wellenlänge und Kohärenzgrad der Beleuchtung etc. berücksichtigt. Effekte, welche bei der Abbildung der Maske durch das Maskeninspektionsmikroskop zu einer Verzerrung des Luftbilds führen, insbesondere Nachbarschaftseffekte, werden berücksichtigt. Zu Nachbarschaftseffekten und zur Simulation von Luftbildern wird auf die Veröffentlichung verwiesen: H.H. Hopkins: On the diffraction theory of optical images, In: Proceedings of the Royal Society A, Mathematical, Physical and Engineering Sciences, Vol. 217, 1953, Issue 1130: S. 408-432.
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Durch die Verwendung eines dreidimensionalen Maskenmodells kann eine hochgenaue Ermittlung der simulierten Luftbilder durch Rigorose Simulation erfolgen.
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Das Maskenmodell umfasst eine dreidimensionale Struktur der Maske. Das Modell umfasst beispielsweise die Dicke des Absorbers auf dem Maskensubstrat und Variationen der Dicke in Abhängigkeit vom Ort auf der Maske. Das Maskenmodell kann auch Winkel der Seitenwände (side wall angle) des Absorbers umfassen. Das Maskenmodell kann auch die Dicke des Maskensubstrats bzw. dessen Transmissionsgrad oder dessen Brechungsindex sowie ortsabhängige Änderungen dieser Größen umfassen.
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Bei einer rigorosen Simulation wird die Beugung des Lichtfelds an der Maske unter Berücksichtigung der Dreidimensionalität der Maske beschrieben, wobei insbesondere die dreidimensionale Geometrie (insbesondere in Form des o. g. Maskenmodells) sowie die konkrete Struktur der Maske berücksichtigt werden. Des Weiteren werden auch (durch Jones-Matrizen beschreibbare) Polarisationseffekte der Maske berücksichtigt. Darüber hinaus wird das Scannermodell des Maskeninspektionsmikroskops berücksichtigt. Bei der Umsetzung in kommerzielle Software, wie beispielsweise jene der Firma Mentor Graphics, werden auch Näherungen verwendet, um eine schnellere Berechnung zu ermöglichen.
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Unter Verwendung einer Kalibriermaske kann ein OPC-Modell für einen bestehenden lithographischen Prozess ermittelt werden. Eine Kalibriermaske weist beispielsweise Strukturtypen auf wie „Linien und Freiräume“, englisch als „lines and spaces“, oder einfache Löcher, englisch als „Pinholes“ bezeichnet. Jeder auf einer Kalibriermaske vorhandene Strukturtyp kann in unterschiedlichen Abmessungen vorhanden sein. Bei der Kalibrierung, d. h. im kalibrierten OPC-Model, kann dann eine Korrelation zwischen der Strukturgröße auf der Maske und im Luftbild bzw. auf dem Wafer ermittelt werden. Dies ist insbesondere für die kleinsten auf einer Maske darzustellenden Strukturen wichtig. Diese werden als kritische Dimensionen, englisch Critical Dimension, abgekürzt CD, bezeichnet.
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Eine Übersicht über die Anwendung eines OPC-Modells ist in 2 gegeben.
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Mit einem Maskeninspektionsmikroskop 1 wird ein Luftbild eines Ausschnitts einer Kalibriermaske aufgenommen.
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Ausgehend von dem vorgegebenen Maskendesign, dem Maskenmodell und dem Scannermodell wird ein Luftbild simuliert. Dabei kommt bevorzugt eine rigorose Simulation zum Einsatz.
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Die Optimierung der Parameter des OPC-Modells erfolgt vorzugsweise iterativ. Es werden Parameter zur Simulation eines Luftbildes vorgegeben. Dann wird ein Luftbild simuliert. Das gemessene Luftbild und das simulierte Luftbild werden verglichen. Dann werden die Parameter verändert und zwar so, dass eine bessere Übereinstimmung zwischen simuliertem und gemessenem Luftbild erwartet wird. Sofern keine Informationen darüber vorliegen, welche Auswirkungen die Veränderung eines Parameters auf das simulierte Luftbild hat, wird dieser versuchsweise in eine Richtung verändert. Mit den geänderten Parametern wird dann wieder ein Luftbild simuliert. Bei dem nächsten Vergleich von gemessenem und simuliertem Luftbild wird dann entschieden, ob die Parameter weiter in die gleiche Richtung oder anderweitig zu ändern sind. Das iterative Verfahren wird beendet, wenn die Abweichungen einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreiten.
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Beispiele für Änderungen von Parametern sind die Ausmaße der vorgegebenen Maskenstruktur. Es werden beispielsweise über die Maske verteilt kritische Dimensionen (CD-Werte) gemessen. Über diese Werte wird dann ein Mittelwert gebildet, welcher für die Abweichungen charakteristisch ist. Hier kann das quadratische Mittel (Root Mean Square) ermittelt werden.
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Das iterative Verfahren wird dann so lange durchgeführt, bis die Abweichungen der Strukturen einen Schwellenwert unterschreiten. Ein weiteres Beispiel ist der Vergleich von Intensitätsprofilen der Luftbilder.
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In einer ersten Variante des Verfahrens werden zur Ermittlung weiterer simulierter Luftbilder ausschließlich Parameter des Maskenmodells variiert.
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Bei dieser Variante wird vorausgesetzt, dass bei Ermittlung der gemessenen Luftbilder das Scannermodell in ausreichend guter Näherung durch das oben beschriebene Abbildungsverhalten des Maskeninspektionsmikroskops 1 umgesetzt wird.
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In einer zweiten Variante werden zur Ermittlung weiterer simulierter Luftbilder alle Parameter des optischen Modells variiert. Dies ist dann von Vorteil, wenn das Scannermodell nicht genau bekannt ist, dass nur durch Variation der Parameter des Maskenmodells die gewünschte Übereinstimmung von simuliertem und gemessenem Luftbild erreicht werden kann. Folgende Parameter des Scannermodells können beispielsweise ermittelt werden: Numerische Apertur, Blende, Jones Pupille, Polarisation.
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Sofern das optische Modell bekannt ist, kann aus einem vorgegebenen Maskendesign einer zu prüfenden Maske hochgenau ein simuliertes Luftbild ermittelt werden.
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Zur Ermittlung eines Resistmodells wird wie folgt verfahren: Von einer Kalibriermaske wird durch das Maskeninspektionsmikroskop ein Luftbild aufgenommen. Auf das gemessene Luftbild wird ein Resistmodell angewendet und so eine teilsimulierte Waferstruktur erhalten. Alternativ wird basierend auf dem Maskendesign der zu prüfenden Maske und dem ermittelten optischen OPC-Modell ein simuliertes Luftbild ermittelt. Auf dieses simulierte Luftbild wird das Resistmodell angewendet und so eine simulierte Waferstruktur erhalten.
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Durch Belichten eines Wafers mit der Kalibriermaske durch einen Scanner wird eine Waferstruktur erzeugt. Diese wird durch ein CD-SEM-Gerät gemessen. Die gemessene Waferstruktur wird mit der simulierten oder der teilsimulierten Waferstruktur verglichen. Die Anpassung der Parameter des Resistmodells erfolgt wie oben beschrieben vorzugsweise iterativ.
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Zur Anwendung des ermittelten OPC-Modells werden im Folgenden mehrere Möglichkeiten erläutert.
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Zur Prüfung einer Maske wird ein Luftbild des zu prüfenden Ausschnitts aufgenommen. Auf das gemessene Luftbild wird das ermittelte Resistmodell angewendet. Die so erhaltene simulierte Waferstruktur wird mit der für diesen Ausschnitt vorgegebenen Waferstruktur verglichen. In einem nächsten Schritt kann das Maskendesign so angepasst werden, dass eine genauere Übereinstimmung der Waferstruktur mit den Vorgaben erreicht wird. Diese Optimierung des Maskendesigns kann iterativ erfolgen. Um nicht für jeden Schritt der Optimierung eine Maske herzustellen, kann durch Anwendung des OPC-Modells auf ein verändertes Maskendesign eine hochgenau simulierte Waferstruktur ermittelt werden. Dieses Verfahren wird auch als Mask Biasing bezeichnet.
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Während der Durchführung einer realen Waferbelichtung sind nicht alle Parameter konstant. Insbesondere die Fokusposition, kurz der Fokus, und die Belichtungsintensität, die auch als Exposure oder Dosis (englisch Dose) bezeichnet wird, sind während einer Waferbelichtung Schwankungen zu erwarten. Da die Schwankungen dieser Parameter kritisch für die korrekte Erzeugung der Waferstruktur sind, wird zu jedem dieser Parameter ein Minimal-, Optimal - und Maximalwert vorgegeben. Auf jeweils drei Werten für die genannten zwei Parameter ergeben sich 9 Kombinationen. Für alle 9 Kombinationen kann jeweils eine Waferstruktur ermittelt werden. Diese 9 Strukturen werden dann als Focus Exposure Matrix (kurz FEM) bezeichnet.
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Zur Ermittlung dieser 9 Waferstukturen werden zunächst 9 entsprechende Luftbilder ermittelt. Diese Luftbilder können unter Vorgabe des jeweiligen Fokus und der jeweiligen Belichtung mit dem Maskeninspektionsmikroskop 1 aufgenommen werden. Die 9 Luftbilder können auch ausgehend vom Maskendesign simuliert werden. Dies ist mit hoher Genauigkeit möglich, wenn das optische Modell, wie oben erläutert, ermittelt wurde.
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Auf die 9 Luftbilder wird dann das Resistmodell angewendet und die Waferstrukturen werden erhalten.
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Bei der Erstellung einer FEM aus Luftbildern werden zunächst drei Luftbilder mit unterschiedlichem Fokus ermittelt. Die weiteren Bilder werden nach Vorgabe unterschiedlicher Werte für die Belichtung, d. h. für die Dosis, aus den gemessenen Luftbildern ermittelt. Dabei können beispielsweise drei Schwellenwerte vorgegeben werden, es kann aber auch ein komplexer Resistsimulator verwendet werden.
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Neben dem Einsatz von OPC-Modellen kann auch die gemeinsame Optimierung von Beleuchtungseinstellung und Maskenstruktur durchgeführt werden. Diese Technik wird als source mask optimization, kurz SMO, bezeichnet. Das Maskendesign und die Beleuchtungseinstellung werden schrittweise verändert. Dann werden die Auswirkungen auf die resultierende Waferstruktur ermittelt, indem das OPC-Modell auf das Maskendesign angewendet wird. In weiteren Schritten kann so das Maskendesign und die Beleuchtungseinstellung (sowie weitere Parameter) weiter optimiert werden.
