DE102017101340B4 - Verfahren zur Simulation eines fotolithographischen Prozesses zur Erzeugung einer Wafer-Struktur - Google Patents

Verfahren zur Simulation eines fotolithographischen Prozesses zur Erzeugung einer Wafer-Struktur Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Simulation eines fotolithographischen Prozesses zur Erzeugung einer Wafer-Struktur anhand einer vorgegebenen Masken-Struktur, umfassend die Schritte:- Bereitstellen eines Luftbildes (102) eines Bereichs (101, 103) einer Maske (5), welcher die Masken-Struktur umfasst,- Vorgeben eines Bereichs von Intensitäten,- Ermitteln von potentiellen Wafer-Strukturen (115, 116) für unterschiedliche Schwellenwerte innerhalb des Bereichs von Intensitäten,- Ermitteln der Anzahl von Strukturelementen für jede der potentiellen Wafer-Strukturen (115, 116),- Ermitteln eines Stabilitätsbereiches bestehend aus aufeinanderfolgenden Schwellenwerten aus den unterschiedlichen Schwellenwerten, die zur Ermittlung von potentiellen Wafer-Strukturen (115, 116) verwendet wurden, wobei innerhalb des Stabilitätsbereiches die Anzahl von Strukturelementen der potentiellen Wafer-Strukturen (115, 116) konstant bleibt oder innerhalb eines vorgegebenen Bereiches liegt,- Ermitteln der Wafer-Struktur anhand des Luftbildes (102) und eines Schwellenwertes innerhalb des Stabilitätsbereiches.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Simulation eines fotolithographischen Prozesses zur Erzeugung einer Wafer-Struktur anhand eines Luftbildes einer Maske, welche eine vorgegebene Struktur aufweist.
  • Zur Herstellung von Halbleitern werden Silizium-Wafer mit einem lichtempfindlichen Lack beschichtet, welcher als Resist bezeichnet wird. Die auf dem Wafer bereitzustellende Struktur wird auf eine Maske (Photomaske oder Retikel) erstellt und durch Belichtung mittels eines Lithographie-Scanners in die lichtempfindliche Lackschicht abgebildet. Zu der Prüfung von Masken auf Fehler werden Mikroskope verwendet. Diese sind so ausgebildet, dass das aufgenommene Luftbild mit hoher Genauigkeit dem Bild entspricht, welches durch den Scanner auf dem Wafer erzeugt wird. Diese Mikroskope werden auch als Maskeninspektions-Mikroskope bezeichnet. Durch den Einsatz von Maskeninspektions-Mikroskopen können Masken überprüft werden (engl. mask review), ohne dass es notwendig ist, zur Überprüfung einer Maske eine Waferbelichtung durchzuführen.
  • Aus der DE 10 2011 104 357 A1 und der DE 10 2013 020 705 A1 sind bereits Mikroskope zur Ermittlung von Wafer-Strukturen einer Maske bekannt.
  • Durch ein Maskeninspektionsmikroskop wird das Luftbild eines Bereichs einer Maske aufgenommen. Zur Untersuchung des Verhaltens von Maskenstrukturen, können die Luftbilder einer Maske anhand der vorgegebenen Struktur auch simuliert werden. Entsprechende Computerprogramme zur Simulation von Luftbildern sind bekannt.
  • Die US 2015/0 346 610 A1 offenbart weiterhin ein entsprechendes Verfahren zur Simulation eines fotolithografischen Prozesses zur Erzeugung einer Wafer-Struktur anhand einer vorgegebenen Maske.
  • Um aus dem Luftbild einer Maske die erwartete Struktur zu erhalten, die auf dem Wafer erhalten wird, muss der kontrastverstärkende Effekt des Resists, der lichtempfindlichen Schicht, simuliert werden. Dies wird auf einfache Weise durch das Festlegen eines Intensitäts-Schwellenwertes (im Folgenden auch nur als Schwellenwert bezeichnet) und der Anwendung dieses Schwellenwertes auf das Luftbild erreicht. Der Schwellenwert kann als Anteil des maximalen Intensitätswerts eines Luftbildes angegeben werden. Dieses Verfahren wird im Folgenden als Schwellenwert-Verfahren bezeichnet.
  • Der hier diskutierte Schwellenwert ist in guter Näherung ein Maß für die Dosis (engl. „Dose“). Wird die Maske in einem Scanner zur Belichtung eines Wafers verwendet, wird die Beleuchtungsstärke bei der Belichtung, die Dosis, derart angepasst, dass die im Resist abgebildete Struktur den vorgegebenen Maßen innerhalb der Toleranzgrenzen entspricht.
  • Der Vorgang, welcher bei Belichtung des Resists und bei dessen folgender Entwicklung erfolgt, kann mit hoher Genauigkeit simuliert werden. Dazu werden zusätzlich zu dem Schwellenwert bzw. der Dosis einige Parameter vorgegeben, welche den verwendeten Resist beschreiben. Bei der Ermittlung der Wafer-Struktur aus einem Luftbild werden diese dann berücksichtigt. Derartige Computerprogramme sind bekannt und werden als Resist-Simulatoren bezeichnet, das Verfahren als Resist-Simulation. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift DE 197 57 696 A1 offenbart.
  • Zu der Ermittlung einer Wafer-Struktur aus einem Luftbild muss ein Schwellenwert oder eine Dosis vorgegeben werden. Hier wird bisher willkürlich ein Schwellenwert gewählt. Dabei ist nicht bekannt, ob dieser Schwellenwert auch zu der gewünschten Struktur führt.
  • Bei der Überprüfung einer Maske ist auch die Stabilität der abzubildenden Struktur gegen Schwankungen von Parametern während der Belichtung eines Wafers wie beispielsweise der Defokus, die Beleuchtungsstärke bei der Belichtung, die Dosis zu ermitteln. Die Toleranzbereiche, innerhalb derer alle bei der Wafer-Belichtung relevanten Parameter variieren können, wobei die Wafer-Struktur noch im Bereich der vorgegebenen Spezifikationen liegt, werden auch als Prozessfenster bezeichnet. Ein schnelles und einfaches Verfahren zur Ermittlung des Prozessfensters bezüglich der Dosis und des Defokus ist vorteilhaft.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Verfahren bereitzustellen, welches die Ermittlung einer Wafer-Struktur unter Vermeidung der genannten Nachteile ermöglicht.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Simulation eines fotolithographischen Prozesses zur Erzeugung einer Wafer-Struktur anhand einer vorgegebenen Masken-Struktur, umfassend die Schritte:
    • - Bereitstellen eines Luftbildes eines Bereichs einer Maske, welcher die Masken-Struktur umfasst,
    • - Vorgeben eines Bereichs von Intensitäten,
    • - Ermitteln von potentiellen Wafer-Strukturen für unterschiedliche Schwellenwerte innerhalb des Bereichs von Intensitäten,
    • - Ermitteln der Anzahl von Strukturelementen für jede der potentiellen Wafer-Strukturen,
    • - Ermitteln eines Stabilitätsbereiches bestehend aus aufeinanderfolgenden Schwellenwerten aus den unterschiedlichen Schwellenwerten, die zur Ermittlung von potentiellen Wafer-Strukturen verwendet wurden, wobei die Anzahl von Strukturelementen der potentiellen Wafer-Strukturen konstant bleibt oder innerhalb eines vorgegebenen Bereiches liegt,
    • - Ermitteln der Wafer-Struktur anhand des Luftbildes und eines Schwellenwertes innerhalb des Stabilitätsbereiches.
  • Als Wafer-Struktur werden hier jene Strukturen bezeichnet, die im Resist des Wafers abgebildet werden, oder Strukturen, die dort entstehen, oder Strukturen, welche nach dem Entwickeln des Resists und nach dem Ätzen der Oberfläche des Wafers entstanden sind.
  • Als potentielle Wafer-Strukturen werden in dieser Schrift berechnete oder anders simulierte Wafer-Strukturen bezeichnet, die sich zu jeweils einem Schwellenwert als Ergebnis eines Simulationsverfahrens ergeben. Je stärker sich der für eine Simulation gewählte Schwellenwert von dem Verhalten des tatsächlichen Fotolacks unterscheidet, umso stärker wird auch die Abweichung der potentiellen Wafer-Strukturen von einer tatsächlichen Belichtung sein. Die tatsächliche Wafer-Struktur kann als eine der potentiellen Wafer-Strukturen zu einem geeignetsten Schwellenwert oder Ziel-Schwellenwert vorkommen. Dies ist aber nicht zwingend der Fall.
  • Der Bereich der Maske kann dem Bildfeld eines Mikroskops zur Aufnahme des Luftbildes entsprechen.
  • Luftbilder können als zweidimensionale Intensitätsverteilungen beschrieben werden. Der vorgegebene Bereich von Intensitäten kann alle Intensitäten umfassen, welche in einem Luftbild auftreten. Werden die Intensitätswerte eines Luftbildes als Anteile des maximalen Intensitätswertes eines Luftbildes angegeben, so kann der vorgegebene Bereich von Intensitäten von 0 bis 100% vorgegeben werden. Es kann auch ein eingeschränkter Bereich von Beispielsweise 10% bis 90% vorgegeben werden. Innerhalb eines Bereichs von Intensitäten von 0 bis 100% kann eine Anzahl von beispielsweise 50, 40 oder 30 Schwellenwerten vorgegeben werden.
  • Das Luftbild kann das Luftbild der besten Fokus-Ebene einer Abbildung sein. Es kann auch ein Luftbild ermittelt werden, welches von der besten Fokusebene beabstandet ist. Es kann auch für jedes Bild eines Fokus-Stapels (auch als Z-Stapel oder Bild-Stapel bezeichnet) eine Wafer-Struktur ermittelt werden. Dies ermöglicht es, auf einfache Weise das Prozessfenster des Bereichs der Maske bezüglich einer Abweichung der Fokussierung vom besten Fokus zu ermitteln.
  • Die vorgegebenen Schwellenwerte innerhalb eines Bereichs können jeweils identische Abstände aufweisen. Es können auch die Abstände der Intensitätswerte abhängig von der Änderung der Anzahl der Strukturelemente variiert werden. Bei einer stärkeren Variation der Anzahl der Strukturelemente in Abhängigkeit von dem jeweiligen Intensitätswert, werden dann kleinere Abstände der Intensitätswerte gewählt.
  • Strukturelemente einer Maske sind zusammenhängende Bereiche einer Wafer-Struktur oder einer potentiellen Wafer-Struktur. Die Bereiche können mit Bezug auf die jeweiligen Bereiche der Maske transparent bzw. reflektierend oder undurchlässig bzw. absorbierend bezeichnet werden. Oft werden Masken mit reflektierenden Bereichen für Mikrolithographieanlagen eingesetzt, die bei Wellenlängen im extremen Ultraviolettbereich (EUV) betrieben werden. Transparente Masken hingegen kommen oft bei Wellenlängen größer als 150nm, insbesondere bei 193nm, zum Einsatz. Im allgemeinen Fall besteht zwischen transparenten bzw. reflektierenden oder undurchlässigen bzw. absorbierenden Bereichen einer Maske und der Intensität des korrespondierenden Bereichs auf dem Wafer kein direkter Zusammenhang. Dies ist insbesondere bei der Verwendung von Verfahren zur Steigerung der Auflösung, wie beispielsweise der Verwendung von OPC-Verfahren (OPC bedeutet Optical Proximity Correction) oder der SMO-Verfahren (SMO bedeutet Source Mask Optimization) der Fall. Zur Beschreibung einer Wafer-Struktur hat sich jedoch für Bereiche hoher Intensität, d. h. für „belichtete Bereiche“ die Bezeichnung als „transparent“ (engl. „clear“) und für Bereiche niedriger Intensität, d. h. „unbelichtete Bereiche“ die Bezeichnung als „undurchlässig“ (engl. „opaque“) erhalten. Diese Bezeichnungen werden in dieser Schrift verwendet.
  • Als ein Strukturelement wird ein zusammenhängender transparenter bzw. reflektierender oder undurchlässiger bzw. absorbierender Bereich betrachtet. Die Anzahl von Strukturelementen kann als die Summe transparenter bzw. reflektierender und undurchlässiger bzw. absorbierender Strukturelemente ermittelt werden. Die Anzahl von Strukturelementen kann auch als die Anzahl transparenter bzw. reflektierender Strukturelemente oder als die Anzahl undurchlässiger bzw. absorbierender Strukturmerkmale ermittelt werden.
  • Die Eigenschaften eines Strukturelementes werden als Strukturmerkmale bezeichnet. Beispiele für Strukturmerkmale sind Tönung, Kontur, Breite, Kritische Dimension, Seitenverhältnis. Dem Fachmann ist bekannt, dass eine Vielzahl weiterer Strukturmerkmale existiert und zur Beschreibung der Strukturelemente herangezogen werden kann.
  • Ein Strukturtyp ist eine Klassifizierung von Strukturelementen und kann durch Strukturmerkmale definiert werden. Weist ein Strukturelement oder eine Gruppe von Strukturelementen vorgegebene Strukturmerkmale auf, wird dieses Strukturelement oder diese Gruppe von Strukturelementen einem Strukturtyp zugeordnet. Als Strukturtypen können beispielsweise Ende zu Ende (End-to-End), Kontaktloch (Contact Hole) oder Linie und Freiraum (Lines and Spaces) vorgegeben werden. Dem Fachmann sind weitere Strukturtypen bekannt.
  • Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass ohne Vorgabe eines Schwellenwertes die Wafer-Struktur einer Maske ermittelt werden kann. Dabei wird ein Bereich von Schwellenwerten ermittelt, welcher in guter Näherung die Abhängigkeit der Änderung der Wafer-Struktur von der Variation der Stärke der Belichtung, der Dosis, durch den Scanner darstellt. Dies ermöglicht es, auf einfache Weise das Prozessfenster des Bereichs der Maske bezüglich der Dosis zu ermitteln.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren den Schritt: Ermitteln eines Ziel-Schwellenwertes als Schwellenwert, welcher in der Mitte des Stabilitätsbereiches liegt.
  • Häufig ist das Ziel, einen Ziel-Schwellenwert zu ermitteln, bei welchem die ermittelte Wafer-Struktur gegenüber Intensitäts- bzw. Dosis-Schwankungen eine möglichst hohe Invarianz aufweist. Die Ermittlung der Mitte des Intensitätsbereiches ist auf einfache Weise aus dem maximalen und dem minimalen Schwellenwert eines Stabilitätsbereiches möglich.
  • In weiteren Maßnahmen kann der Ziel-Schwellenwert durch weitere Kriterien ermittelt werden. Umfasst ein Stabilitätsbereich beispielsweise potentielle Wafer-Strukturen mit einer unterschiedlichen Zahl an Strukturelementen, kann jener Schwellenwert als Ziel-Schwellenwert gewählt werden, an welchem die Änderung der Anzahl der Strukturelemente am kleinsten ist.
  • Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass auf einfache Weise ein Schwellenwert ermittelt wird, welcher zu einer Wafer-Struktur führt, die gegen Dosis-Schwankungen eine hohe Invarianz aufweist.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das Luftbild durch eine Aufnahme eines Mikroskops ermittelt.
  • Bei dieser Maßnahme kann ein Maskeninspektionsmikroskop zum Einsatz kommen, welches das Abbildungsverhalten eines Scanners weitgehend nachbildet. So wird eine Lichtquelle verwendet, welche die gleiche Beleuchtungsstrahlung emittiert, wie die eines Scanners. Dies kann Licht der Wellenlänge 193 nm oder 13,5 nm sein.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das Luftbild aus den Struktur-Vorgaben des Bereichs der Maske simuliert.
  • Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass zunächst ohne die Nutzung eines Mikroskops ein Luftbild einer Maske auf schnelle und einfache Weise ermittelt werden kann. Verfahren zur Simulation von Luftbildern sind bekannt.
  • Insbesondere bei SMO-Masken oder bei Masken, welche OPC-Strukturen aufweisen, kann so auf schnelle Weise die auf dem Wafer zu erwartende Struktur ermittelt werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Ermitteln der Wafer-Struktur oder der potentiellen Wafer-Strukturen aus dem Luftbild die Unterteilung des Luftbildes anhand des Schwellenwertes oder des Ziel-Schwellenwertes in erste Bereiche und in zweite Bereiche.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden Orte des Luftbildes den ersten Bereichen zugeordnet, wenn Intensitätswerte des Luftbildes größer sind als der Schwellenwert oder der Ziel-Schwellenwert, wobei Orte des Luftbildes den zweiten Bereichen zugeordnet werden, wenn die Intensitätswerte kleiner sind als der Schwellenwert.
  • Die beiden vorstehenden Maßnahmen haben den Vorteil, dass eine schnelle und einfache Ermittlung und Visualisierung der Wafer-Struktur erfolgen kann. Die Wafer-Struktur kann beispielsweise als zweifarbiges Bild dargestellt werden. Dabei können erste Bereiche in einer ersten Farbe und zweite Bereiche in einer zweiten Farbe dargestellt werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind transparente oder reflektive Strukturelemente den ersten Bereichen als zusammenhängende Bereiche mit einem Schwellenwert oberhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes oder Ziel-Schwellenwertes ausgebildet und undurchlässige oder absorbierende Strukturelemente zusammenhängende Bereiche mit einem Schwellenwert unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes oder Ziel-Schwellenwertes ausgebildet.
  • Die Zuordnung der Strukturelemente zu den ersten und zweiten Bereichen kann auch umgekehrt erfolgen.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren den Schritt:
    • - Ermitteln der Wafer-Struktur aus einer Simulation der Belichtung und Entwicklung der lichtempfindlichen Schicht eines Wafers anhand des Luftbildes und des Ziel-Schwellenwertes.
  • Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass die Wafer-Struktur mit erhöhter Genauigkeit ermittelt wird. Aus der durch Simulation erhaltenen Wafer-Struktur können erste und zweite Bereiche ermittelt werden. Die Maßnahme kann in einer Variante als weiteren Schritt die Simulation des Ätzvorgangs der Oberfläche des belichteten Wafers umfassen. Diese Maßnahme wird, wie oben erläutert, auch als Resist-Simulation bezeichnet.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren den Schritt:
    • - Beschneiden des Randbereiches des Luftbildes, wobei Schnittkanten gewählt werden, bei welchen die Schwankung der Intensität längs der Schnittkanten innerhalb eines vorgegebenen Bereiches liegen, wobei dieser Schritt vor Ermittlung der Anzahl von Strukturelementen erfolgt.
  • Der Rand eines zu untersuchenden Bereichs der Maske kann willkürlich gewählt worden sein. Es ist dann möglich, dass Strukturelemente im Randbereich abgeschnitten oder zerteilt wurden. Durch diese unvollständigen Strukturelemente könnte das Ergebnis bei der Ermittlung der Anzahl von Strukturelementen verfälscht werden. Die vorstehende Maßnahme ermöglicht, dass diese unvollständigen Strukturelemente bei der Ermittlung der Anzahl von Strukturelementen nicht berücksichtigt werden.
  • Das Luftbild kann umfänglich zugeschnitten werden, es können auch einzelne Kanten oder Teile einzelner Kanten beschnitten werden.
  • Längs einer Kante des Luftbildes wird das Intensitätsprofil ermittelt. Diese Ermittlung erfolgt für einen Randbereich einer vorgegebenen Breite. Für jedes der Intensitätsprofile innerhalb des Randbereiches wird eine für die Schwankung der Intensität charakteristische Größe ermittelt, welche ein Kriterium ist für die Anzahl unvollständiger Strukturelemente.
  • Als charakteristische Größe kann die Standardabweichung der Intensität oder die aufsummierte Intensität oder das Histogramm der Intensität oder die Entropie des Intensitätsprofils ermittelt werden.
  • Es kann in einer Variante des Verfahrens das Luftbild zur Ermittlung der potentiellen Wafer-Strukturen beschnitten werden, wobei als Luftbild zur Darstellung der Wafer-Struktur das unbeschnittene Luftbild verwendet wird. Das beschnittene Luftbild kann dann als Hilfs-Luftbild bezeichnet werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden für zumindest 50 oder 40 oder 30 unterschiedliche Schwellenwerte potentielle Wafer-Strukturen ermittelt.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden zu einer Masken-Struktur mehrere Stabilitätsbereiche ermittelt.
  • Es kann vorkommen, dass eine Struktur mehrere Stabilitätsbereiche aufweist. Ursache kann die Eigenart der vorgegebenen Struktur der Maske sein, Ursache kann auch ein Fehler auf der Struktur der Maske sein. Es kann für jeden der Stabilitätsbereiche eine Wafer-Struktur und ein Ziel-Schwellenwert ermittelt werden.
  • Welcher der Stabilitätsbereiche bzw. Ziel-Schwellenwerte der bevorzugte ist, kann durch weitere Untersuchungen ermittelt werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein aus mehreren Stabilitätsbereichen ermittelt, wobei als bevorzugter Stabilitätsbereich jener der Stabilitätsbereiche gewählt wird, innerhalb dessen die Wafer-Struktur die größte Anzahl oder eine vorgegebene Anzahl von Strukturelementen aufweist oder welcher den größten Bereich von Intensitäten umfasst.
  • Diese Maßnahme ermöglicht die Ermittlung einer Wafer-Struktur bei Vorliegen mehrerer Stabilitätsbereiche.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren die Schritte:
    • - Ermitteln eines bevorzugten Stabilitätsbereiches aus mehreren Stabilitätsbereichen, wobei als bevorzugter Stabilitätsbereich jener der Stabilitätsbereiche gewählt wird, welcher einem vorgegebenen Verhältnis aus der Anzahl transparenter und der Anzahl undurchlässiger Strukturbereiche am nächsten kommt oder größer ist als das Verhältnis oder kleiner ist als das Verhältnis.
  • Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass der gewünschte Stabilitätsbereich auf einfache Weise ermittelt werden kann.
  • In weiteren Varianten wird das vorgegebene Verhältnis aus der Anzahl transparenter Strukturelemente und der Anzahl der Summe der transparenten und der undurchlässigen Strukturelemente als Kriterium gebildet.
  • In weiteren Varianten wird das vorgegebene Verhältnis aus der Anzahl undurchlässiger Strukturelemente und der Anzahl der Summe der transparenten und der undurchlässigen Strukturelemente als Kriterium gebildet.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird für zumindest zwei Stabilitätsbereiche der Strukturtyp von zumindest einem der Strukturelemente ermittelt, wobei als bevorzugter Stabilitätsbereich jener gewählt wird, bei welchem der ermittelte Strukturtyp einem vorgegebenen Strukturtyp entspricht.
  • Ein Strukturtyp kann durch Strukturmerkmale definiert werden. Weist ein Strukturelement oder eine Gruppe von Strukturelementen vorgegebene Strukturmerkmale auf, wird dieses Strukturelement oder diese Gruppe von Strukturelementen einem Strukturtyp zugeordnet. Beispiele für Strukturmerkmale sind Tönung, Kontur, Breite, Kritische Dimension, Seitenverhältnis. Beispiele für Strukturtypen sind „Ende zu Ende“, „Kontaktloch“ oder „Linie und Freiraum“.
  • Als Strukturtypen können beispielsweise Ende zu Ende (End-to-End), Kontaktloch (Contact Hole) oder Linie und Freiraum (Lines and Spaces) vorgegeben werden. Die Strukturtypen können durch Werte oder Wertebereiche von Parametern wie Tönung, Kontur, Breite, Kritische Dimension oder Seitenverhältnis vorgegeben werden. Beispiele sind in Tabelle 1 gegeben. Dem Fachmann sind weitere Strukturtypen bekannt.
  • Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass der bevorzugte Stabilitätsbereich mit hoher Sicherheit ermittelt werden kann. Es können auch mehrere Strukturtypen ermittelt und auf Übereinstimmung geprüft werden. Der bevorzugte Stabilitätsbereich ist dann jener, in welchem alle ermittelten Strukturtypen mit der Vorgabe übereinstimmen oder jener Stabilitätsbereich, in welchem die größte Anzahl von Strukturtypen mit der Vorgabe übereinstimmen.
  • In einer Variante dieser Maßnahme kann bei der Ermittlung der Anzahl der Strukturelemente für die potentiellen Wafer-Strukturen nur ein vorgegebener Strukturtyp oder eine Auswahl von Strukturtypen berücksichtigt werden.
  • Die Erfindung umfasst zudem ein Verfahren zum Ermitteln eines Schwellenwertes für eine Masken-Struktur umfassend die Schritte:
    • - Bereitstellen eines Luftbildes der Masken-Struktur,
    • - Vorgeben eines Bereichs von Intensitäten,
    • - Vorgeben unterschiedlicher Schwellenwerte innerhalb des Bereichs von Intensitäten,
    • - Ermitteln einer potentiellen Wafer-Struktur für jeden der Schwellenwerte,
    • - Ermitteln der Anzahl von Strukturmerkmalen für jede der potentiellen Wafer-Strukturen,
    • - Ermitteln eines Stabilitätsbereiches aus aufeinanderfolgenden Schwellenwerten aus Schwellenwerten des Bereichs von Intensitäten, bei welchen die Anzahl von Strukturelementen der potentiellen Wafer-Strukturen innerhalb eines vorgegebenen Bereiches liegt oder konstant bleibt,
    • - Ermitteln des Schwellenwertes als ein Schwellenwert innerhalb des Stabilitätsbereiches.
  • Die Vorteile und die weiteren Ausgestaltungen dieses Verfahrens ergeben sich aus den oben genannten Ausführungen.
  • Die Erfindung umfasst zudem ein Mikroskop zur Ermittlung einer Wafer-Struktur einer Maske aufweisend:
    • - eine Lichtquelle und eine Beleuchtungsoptik zur Beleuchtung der Maske,
    • - eine Abbildungsoptik zur Abbildung der Maske auf einen Detektor,
    • - eine Recheneinheit zum Auslesen des Luftbildes aus dem Detektor, wobei die Recheneinheit programmiert ist zur Durchführung der vorstehend genannten Verfahren.
  • Es versteht sich, dass die bisher genannten und die im Folgenden noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in den beschriebenen, sondern auch in weiteren Kombinationen oder einzeln Verwendung finden können, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand einiger ausgewählter Ausführungsbeispiele und anhand der Zeichnungen näher beschrieben und erläutert.
  • Es zeigen:
    • 1: Schematische Darstellung des Aufbaus eines Mikroskops;
    • 2: Flussdiagramm des Verfahrens zur Ermittlung einer Wafer-Struktur;
    • 3: Beispiel eines zu untersuchenden Bereichs einer Maske;
    • 4: Beispiel eines Luftbildes des Bereichs der Maske aus 3 mit markiertem Randbereich;
    • 5: Darstellung eines Luftbildes des Bereichs der Maske aus 3 an einer Kante beschnitten;
    • 6: Darstellung eines Intensitätsprofils der beschnittenen Kante aus 5;
    • 7: Darstellung der Änderung der Anzahl an Strukturelementen über die Intensität des verwendeten Schwellenwertes;
    • 8: Darstellung der ersten potentiellen Wafer-Struktur des Luftbildes aus 4;
    • 9: Darstellung der zweiten potentiellen Wafer-Struktur des Luftbildes aus 4.
  • Der Aufbau eines Mikroskops 1, welches zur Untersuchung von Masken geeignet ist, wird anhand von 1 erläutert. Das Mikroskop 1 weist einen Maskenhalter 10 auf (dieser wird auch als Stage bezeichnet), auf welcher die abzubildende Maske 5 aufliegt. Die Maske 5 ist in der Masken-Ebene, auch als X-Y-Ebene bezeichnet, verfahrbar. Das Mikroskop 1 weist zudem einen als CCD-Chip (Charged Coupled Device) ausgebildeten Detektor 20 auf. Eine Lichtquelle 25 beleuchtet die Maske 5 über eine Beleuchtungsoptik 30, die eine Pupillenebene 35 aufweist. Beleuchtungseinstellungen können über einen Pupillenfilter, der in der Pupillenebene 35 angeordnet ist, und einen Polarisator 36 eingestellt werden. Die Beleuchtungsstrahlung hat eine Wellenlänge von 193nm. Bei der Aufnahme der Luftbilder der Maske 5 mit dem Detektor 20 werden an die Struktur angepasste Beleuchtungseinstellungen und Polarisationseinstellungen verwendet.
  • Ein Luftbild der Maske 5 wird über die Abbildungsoptik 15, mit der optischen Achse 2, in der Ebene des Detektors 20 erzeugt. Durch Verfahren des Maskenhalters 10 wird der abzubildende Bereich der Maske 5 in den Strahlengang des Mikroskops 1 gebracht. Zur Fokussierung wird die Abbildungsoptik 15 in die Richtung senkrecht zur X-Y-Ebene, als Z-Richtung, längs der optischen Achse 2, bezeichnet, bewegt. Das Luftbild wird von der Recheneinheit 40 ausgelesen, die als Computer ausgebildet ist. Das Luftbild liegt zunächst als Datensatz bzw. 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 (auch als Array bezeichnet), die aus Pixeln aufgebaut ist. Die Intensitäten der Pixel werden durch Zahlenwerte von 0 bis 255 dargestellt. Das Bildfeld auf der Maske 5 ist quadratisch, mit einer Kantenlänge von 10 µm. Der Ausschnitt der aufgenommenen Teilstruktur der Maske 5 wird durch das Bildfeld bestimmt.
  • Zur Aufnahme eines Luftbildes der Intensitätsverteilung in der Pupillenebene 35 der Beleuchtungsoptik 30 wird eine Bertrand-Linse 16 durch einen Antrieb 17, gesteuert durch die Recheneinheit 40, in den Strahlengang des Mikroskops 1 eingebracht. Das Luftbild wird im Speicher der Recheneinheit 40 als erste Matrix mit konstanter Auflösung abgespeichert.
  • Zur Aufnahme von Fokus-Stapeln oder Z-Stapeln wird ein Bild in der besten Fokusebene aufgenommen und weitere Bilder in parallelen Ebenen, welche in Z-Richtung von der besten Fokusebene beabstandet sind. Es werden Bilder oberhalb und unterhalb der besten Fokusebene aufgenommen.
  • Mikroskope wie das beschriebene Mikroskop 1 werden zur Untersuchung von Masken in der Lithographie als Maskeninspektionsmikroskop oder als Positionsmessvorrichtungen verwendet.
  • Ein nicht dargestelltes weiteres Mikroskop arbeitet bei der Wellenlänge von 13,5nm. Es dient zur Untersuchung von sogenannten EUV-Masken.
  • Zur Auswertung der Luftbilder wird das Programm MatLab verwendet, welches von der Firma MathWorks vertrieben wird.
  • Die Ermittlung des Luftbildes erfolgt durch Aufnahme eines Luftbildes durch das Mikroskop 1 oder durch Simulation eines Luftbildes ausgehend von einer vorgegebenen Masken-struktur durch die Recheneinheit 40.
  • Die Intensitäten eines Luftbildes werden normiert und nach der Normierung in Prozent oder in Werten im Bereich zwischen 0 und 1 angegeben. Die gemessenen Werte Im der Intensitäten werden auf die Intensität Iclear des Luftbildes einer Maske ohne Struktur, d. h. mit maximaler Durchlässigkeit für Beleuchtungsstrahlung, ermittelt, d. h. 1 = Im/Iclear In einem ersten fakultativen Schritt des Verfahrens werden die Randbereiche beschnitten. Der Beschnitt erfolgt derart, dass der Einfluss von Strukturen vermieden wird, welche nur teilweise im Bild vorhanden sind. Diese würden die Anzahl der Strukturelemente verfälschen.
  • Längs einer Kante des Luftbildes werden Intensitätsprofile ermittelt. Diese Ermittlung erfolgt für einen Randbereich einer vorgegebenen Breite. Die Breite des Bereichs kann beispielsweise 10 Pixel oder 20 oder 50 Pixel betragen. Innerhalb dieses Bereichs wird für jede Pixel-Zeile ein Intensitätsprofil ermittelt. Ein Intensitätsprofil liegt als eindimensionale Matrix bzw. eindimensionales Array vor. Es werden somit zueinander parallele Intensitätsprofile ermittelt. Zur Ermittlung von Intensitätsprofilen werden in einer Variante mehrere parallele Intensitätsprofile zusammengefasst, indem aus den jeweiligen Werten der Durchschnitt gebildet wird. Für jedes der Intensitätsprofile wird eine charakteristische Größe ermittelt, welche ein Kriterium für die Anzahl unvollständiger Strukturelemente ist.
  • Als charakteristische Größe können beispielsweise die folgenden Größen ermittelt werden: Die Standardabweichung der Intensitäten des Intensitätsprofils, die Summe aller Intensitäten des Intensitätsprofils, das Histogramm der Intensitäten des Intensitätsprofils, die Entropie des Intensitätsprofils oder dessen Standardabweichung.
  • Zur Ermittlung eines Histogramms werden für alle möglichen Intensitätswerte innerhalb des Intensitätsprofils alle Intensitätswerte gleicher Größe gezählt. Die Ergebnisse werden als Anzahl der auftretenden Intensitätswerte über die Größe der Intensitätswerte aufgetragen. Für das Verfahren wird die Funktion imhist(I) = [counts, binLocations] des Programms Matlab verwendet. Dabei wird die Anzahl der jeweiligen Intensitätswerte in counts und die zugehörigen Intensitätswerte in binLocations zurückgegeben. I ist das Intensitätsprofil.
  • Die Entropie E eines Intensitätsprofils wird aus dem Histogramm ermittelt gemäß der Formel: E = -sum(counts*log2(counts)). Dies entspricht der MatLab-Funktion entropy(I).
  • Ausgehend vom Rand eines Luftbildes wird nun innerhalb des Bereiches für jedes der ermittelten Intensitätsprofile die Charakteristische Größe, wie beispielsweise die Entropie, ermittelt. Es wird aus allen Intensitätsprofilen das Intensitätsprofil ermittelt, welches den niedrigsten Wert der Entropie aufweist. Dieses Intensitätsprofil wird als Schnittkante festgelegt. Für alle vier Ränder des Luftbildes werden auf diese Weise Schnittkanten ermittelt.
  • Bereiche des Luftbildes, welche außerhalb der Schnittkanten liegen, werden entfernt. In einer Variante des Verfahrens wird zunächst ein zu dem Luftbild identisches Hilfs-Luftbild erstellt und dieses Hilfs-Luftbild wird beschnitten. Zur weiteren Auswertung wird dann das Hilfs-Luftbild verwendet, zur Darstellung der Wafer-Struktur wird vom unbeschnittenen Luftbild ausgegangen.
  • In einem weiteren Schritt des Verfahrens wird ein Intensitätsbereich vorgegeben, innerhalb dessen Stabilitätsbereiche einer Wafer-Struktur ermittelt werden sollen.
  • Der Intensitätsbereich kann von 0 bis 100% der Intensitäten des Luftbildes gewählt werden. Je nach Strukturtyp können auch kleinere Bereiche gewählt werden. Es können auch Bereiche von Intensitätswerten ausgenommen werden.
  • Der gewählte Intensitätsbereich wird in Intervalle gleicher Größe geteilt. Für jeden der so ermittelten Schwellenwerte wird eine potentielle Wafer-Struktur ermittelt. Für jede potentielle Wafer-Struktur wird die Anzahl der Strukturelemente ermittelt. In einer Variante des Verfahrens können auch abhängig von der Änderung der Anzahl der Strukturelemente die Abstände der Intensitätswerte variiert werden. Bei einer stärkeren Variation der Anzahl der Strukturelemente in Abhängigkeit von dem Intensitätswert werden dann kleinere Abstände der Intensitätswerte gewählt.
  • Zur Ermittlung einer Wafer-Struktur oder einer potentiellen Wafer-Struktur wird eines der genannten Verfahren zur Ermittlung von Wafer-Strukturen verwendet, entweder das Schwellenwert-Verfahren oder eine Resist-Simulation.
  • Bei dem Schwellenwert-Verfahren werden Orte des Luftbildes den ersten Bereichen zugeordnet, an welchen Intensitätswerte des Luftbildes größer sind als der Schwellenwert, wobei Orte des Luftbildes den zweiten Bereichen zugeordnet werden, wenn die Intensitätswerte kleiner sind als der jeweilige Schwellenwert. Intensitätswerte, die dem Schwellenwert gleichen, können entweder den ersten oder den zweiten Bereichen zugeordnet werden.
  • Die Anwendung eines Schwellenwertes auf ein Luftbild erfolgt derart, dass Bereiche, deren Intensitätswerte unterhalb des Schwellenwertes liegen, als „undurchlässig“, und deren Intensitätswerte über dem Schwellenwert liegen, als „transparent“ markiert werden. Bei reflektiven Masken werden die Bereiche anhand der Intensitätswerte als „absorbierend“ und „reflektiv“ markiert. Es erfolgt somit eine Zuordnung der Intensitätswerte zu ersten Bereichen und zu zweiten Bereichen. Die grafische Darstellung der Wafer-Struktur kann dann durch beispielsweise „weiß“ für als transparent oder reflektierend und „schwarz“ für als undurchlässig oder absorbierend markierte Bereiche der Maske erfolgen. Die Markierungen „schwarz“ und „weiß“ können auch umgekehrt verwendet werden. Dies ist abhängig von der Art des verwendeten lichtempfindlichen Lacks (Resists), der auf dem Wafer verwendet wird. Es kann ein positiver oder negativer Resist verwendet werden, wobei entweder die Bereiche weggeätzt werden, welche Beleuchtungsstrahlung mit einer Intensität über dem Schwellenwert ausgesetzt waren, oder die Bereiche weggeätzt werden, welche Beleuchtungsstrahlung mit einer Intensität unter dem Schwellenwert ausgesetzt waren. Die jeweils anderen Bereiche bleiben bestehen.
  • Ein geeignetes Verfahren zur Resist-Simulation ist beispielsweise in der bereits genannten deutschen Offenlegungsschrift DE 197 57 696 A1 offenbart. Durch dieses Verfahren erfolgt die Zuordnung der Intensitätswerte zu ersten Bereichen und zu zweiten Bereichen. Die grafische Darstellung und die weitere Auswertung erfolgt wie oben bei
    In einem weiteren Schritt des Verfahrens wird für jede der potentiellen Wafer-Strukturen die Anzahl der Strukturelemente ermittelt.
  • Es werden zusammenhängende erste und zweite Bereiche transparenter bzw. undurchlässiger Strukturelemente jeder potentiellen Wafer-Struktur ermittelt. Dies erfolgt durch die Funktionen bwlabel, bwlabeln und bwconncomp des genannten Programms MatLab.
  • Zur Bewertung der Stabilität wird die Anzahl von Strukturelementen ermittelt. Als zu berücksichtigende Anzahl von Strukturelementen können unterschiedliche Größen ermittelt werden: Es kann die Summe aller transparenter und undurchlässiger Strukturelemente ermittelt werden. Es kann die Summe aller transparenter oder die Summe aller undurchlässigen Strukturelemente ermittelt werden. Bei der Ermittlung der Summe können nur Strukturelemente einer vorgegebenen Größe berücksichtigt werden. Es können nur Strukturelemente unterhalb oder oberhalb einer vorgegebenen Größe berücksichtigt werden.
  • In einer Variante des Verfahrens werden nur Strukturelemente gezählt, die einen vorgegebenen Strukturtyp oder mehrere vorgegebene Strukturtypen aufweisen.
  • Die Zuordnung von Strukturtypen zu Strukturelementen von Wafer-Strukturen erfolgt unter Verwendung der Design-Software CATS der Firma Synopsis Inc..
  • Es werden Strukturtypen vorgegeben, welche durch Strukturmerkmale charakterisiert werden. Den Strukturmerkmalen werden Eigenschaften wie „undurchlässig“ oder „transparent“ oder Wertebereiche von Messgrößen zugeordnet. Diese Eigenschaften oder Wertebereiche sind die für einen Strukturtyp vorgegebenen Nominal-Werte bzw. zulässige Toleranzbereiche. Beispiele von Strukturtypen, Strukturmerkmalen sowie möglicher Werte und Wertebereiche sind in Tabelle 1 gegeben. Tabelle 1
    Strukturtyp Ende zu Ende (End-to-End) (MM) Kontaktloch (Contact Hole) (BOXROT) Linie und Freiraum (Lines and Spaces) (CDR)
    Tönung (TONE) undurchlässig (OPAQUE) transparent (CLEAR) transparent (CLEAR)
    Kontur (CONTOUR) offen (OPEN) geschlossen (CLOSED) offen (OPEN)
    Breite (NM WIDTH) 0.09 - 2µm 0.08 - 0.5µm 0.5 - 2µm
    Kritische Dimension (CD) 0.09 - 0.6µm 0.11 - 0.5µm 0.19 - 0.35µm
    Seitenverhältnis (ASPECT RATIO) 1-60 1-3 2 - 11
  • In Klammern sind die jeweiligen englischen Fachbegriffe angegeben und zudem die Bezeichnungen in der Design-Umgebung CATS. Die Zahlenwerte sind Beispiele.
  • Die Ermittlung des Strukturtyps eines Strukturelements erfolgt automatisch durch die CATS-Software. In diesem Programm sind entsprechende Algorithmen der Bildverarbeitung und Analyse implementiert.
  • Für die automatische Ermittlung der Strukturtypen werden Entscheidungs-Kriterien vorgegeben, die einen Korrelations-Datensatz bilden. Die Entscheidungs-Kriterien können eine hierarchische Struktur aufweisen. Dabei können zu Strukturmerkmalen Entscheidungsknoten vorgegeben werden. An einem Entscheidungsknoten wird ein Strukturmerkmal, wie beispielsweise die Tönung, vorgegeben und in Abhängigkeit vom Wert des Strukturmerkmals die Entscheidung über mindestens zwei alternative Wege getroffen. In einem Beispiel wird bei dem Wert „undurchlässig“ des Strukturmerkmals Tonalität direkt der Strukturtyp Ende-zu-Ende zugeordnet. Hat das Strukturmerkmal Tonalität den Wert „transparent“, dann wird im nächsten Schritt das Strukturmerkmal „Seitenverhältnis“ überprüft. Hier wird ein Schwellenwert vorgegeben. Ist der Wert unter dem Schwellenwert, wird der Strukturtyp Linie und Freiraum zugeordnet, wenn der Wert über dem Schwellenwert liegt, wird der Strukturtyp Kontaktloch zugeordnet.
  • In einem weiteren Schritt des Verfahrens werden Stabilitätsbereiche ermittelt. Dies sind Intensitätsbereiche, innerhalb derer sich die Struktur nicht oder nur gering verändert. Aus den Schwellenwerten und der jeweiligen Anzahl der Strukturelemente werden Bereiche ermittelt, innerhalb derer die Anzahl der Strukturelemente konstant bleibt oder innerhalb eines vorgegebenen Bereiches liegt oder innerhalb einer vorgegebenen Abweichung vom Mittelwert variiert.
  • Aus einem Stabilitätsbereich kann ein Ziel-Schwellenwert ermittelt werden. Dies ist jener Schwellenwert in der Mitte des Stabilitätsbereiches. Der Ziel-Schwellenwert muss nicht zwingend ein bereits bei der Bestimmung des Stabilitätsbereiches verwendeter Schwellenwert sein. Er kann auch durch bekannte Interpolationsverfahren bestimmt werden.
  • Aus dem Luftbild und dem Ziel-Schwellenwert wird entweder nach dem Schwellenwert-Verfahren oder durch eine Resist-Simulation die zu simulierende Wafer-Struktur ermittelt. Während sich also die potentiellen Wafer-Strukturen aus den jeweiligen einzelnen Schwellenwerten ergeben, wird die Wafer-Struktur mit dem Ziel-Schwellenwert berechnet und beschreibt so möglichst gut das Ergebnis des tatsächlichen Belichtungsvorgangs. Diese Wafer-Struktur kann dann bei nachfolgenden Analysen, z.B. bei Untersuchungen der Maske auf Fehler, verwendet werden. Diese wird dann auf einem Monitor der Recheneinheit dargestellt und kann auch per E-Mail verschickt werden.
  • Es ist möglich, dass als Ergebnis der Analyse mehrere Stabilitätsbereiche resultieren. Anhand einer oder mehrerer der folgenden Bedingungen kann aus mehreren Stabilitätsbereichen ein bevorzugter Stabilitätsbereich ermittelt werden:
    • - Der größte Stabilitätsbereich.
    • - Der Stabilitätsbereich, welcher die größte Anzahl an Strukturmerkmalen aufweist. Die Anzahl kann auf die oben beschriebenen Weisen erfolgen.
    • - Der Stabilitätsbereich, welcher einen vorgegebenen Strukturtyp umfasst oder der mehrere vorgegebene Strukturtypen umfasst oder nicht umfasst. Die Ermittlung der Strukturtypen der Strukturelemente erfolgt wie oben beschrieben.
    • - Der Strukturbereich kommt einem vorgegebenen Verhältnis aus der Anzahl transparenter und der Anzahl undurchlässiger Strukturbereiche am nächsten oder ist größer als das Verhältnis oder ist kleiner ist als das Verhältnis.
  • Es kann dann für den bevorzugten Stabilitätsbereich und den zugehörigen Ziel-Schwellenwert eine Wafer-Struktur ermittelt und dargestellt werden.
  • Das Verfahren wird im Folgenden anhand eines Beispiels erläutert. Der zu untersuchende Bereich einer Maske ist ein Schachbrettmuster 101, wie in 3 in der Draufsicht skizziert. Ein Luftbild 102 dieser Maske in der besten Fokusebene wird durch Aufnahme durch ein Mikroskop 1 erstellt. Das Luftbild 102 kann auch durch die Recheneinheit simuliert werden. Das Luftbild 102 ist in 4 dargestellt, wobei unterschiedliche Intensitätswerte als Graustufen dargestellt sind. Das Luftbild wird durch vier Kanten 102a, 102b, 102c und 102d begrenzt. Am Beispiel einer Kante 102d der Maske wird der Beschnitt der Kante erläutert. Es wird ein Bereich 103 mit der Länge 103b der Kante 102d des Luftbildes 102 vorgegeben. Dieser erstreckt sich mit einer vorgegebenen Breite 103a über das Luftbild 102. Dabei fallen die zu beschneidende Kante 102d des Luftbildes und die längere Kante 103b des Bereiches 103 zusammen.
  • Innerhalb des Bereiches 103 werden in Richtung der Maskenkante 102d Intensitätsprofile ermittelt. Ein Intensitätsprofil besteht hier aus einer Reihe von Pixeln längs der Maskenkante. Für jedes Intensitätsprofil wird die Entropie berechnet. Die so ermittelte Abhängigkeit der Entropie vom Abstand des Intensitätsprofils von der Maskenkante wird in 6 gezeigt. In diesem Beispiel sind deutliche Minima der Entropie erkennbar. An der Kante längs des ersten Minimums der Entropie wird das Luftbild beschnitten. Die Schnittkante liegt parallel zur Kante 102d des Luftbildes. Das an einer Kante 102d beschnittene Luftbild mit der Schnittkante 102e ist in 5 dargestellt.
  • Die übrigen drei Kanten des Luftbildes werden auf gleiche Weise beschnitten.
  • Für 50 Intensitätswerte, die in gleichen Abständen zwischen 0 und 100% liegen, werden potentielle Wafer-Strukturen ermittelt.
  • Für jede der potentiellen Wafer-Strukturen wird die Anzahl der Strukturelemente ermittelt. Es werden in diesem Beispiel alle Strukturelemente, unabhängig von deren Eigenschaften, gezählt. Besonders kritisch ist hier ein Schwellenwert von 50%. In diesem Fall ergibt sich ein Schachbrettmuster. Bereiche mit Intensitäten oberhalb des Schwellenwertes, also transparente Bereiche, berühren die vier nächsten transparenten Bereiche in genau vier Punkten. Da ein Strukturelement ein zusammenhängender transparenter Bereich ist, würde sich als Anzahl genau ein Strukturelement ergeben. Bei einer leichten Änderung des Schwellenwertes könnten einige transparente Bereiche nicht mehr mit den Nachbarn über die Ecken verbunden sein. Daher würde sich die Anzahl der Strukturelemente stark ändern. In diesem Beispiel ist also gerade die Wahl eines Schwellenwertes von 50% sehr instabil.
  • Bei Schwellenwerten, die von 0%, 50% und 100% stark genug abweichen, ändert sich die Zahl der zusammenhängenden Gebiete nicht mehr. Es werden aufeinanderfolgende Bereiche von Strukturelementen ermittelt, innerhalb derer die Anzahl der Strukturelemente konstant bleibt. Das Ergebnis zeigt zwei Stabilitätsbereiche gleicher Größe. In 7 ist die Anzahl der Strukturmerkmale über der Intensität der Schwellenwerte aufgetragen. Dieses Schaubild zeigt zwei Stabilitätsbereiche gleicher Größe. Die Ziel-Schwellenwerte sind als vertikale Striche 110, 111 eingezeichnet. In dem einen Fall ist die Anzahl der transparenten Strukturelemente konstant, die bei unterschiedlichen Schwellenwerten mehr oder weniger stark durch einen nicht-transparenten Bereich abgegrenzt sind, in dem anderen Fall ist die Anzahl der nicht-transparenten Strukturelemente konstant, die bei unterschiedlichen Schwellenwerten mehr oder weniger stark durch transparente Bereiche abgegrenzt sind.
  • Die potentielle Wafer-Struktur 115 für den ersten Ziel-Schwellenwert innerhalb des ersten Stabilitätsbereiches ist in 8 gezeigt.
  • Die potentielle Wafer-Struktur 116 für den zweiten Ziel-Schwellenwert innerhalb des zweiten Stabilitätsbereiches ist in 9 gezeigt.
  • Im nächsten Schritt kann anhand des vorgegebenen Strukturtyps die Wafer-Struktur ausgewählt werden. Es wird als Strukturtyp „Kontaktloch“ vorgegeben. Damit kann aus dem ersten und zweiten Ziel-Schwellenwert der geeignete Schwellenwert ausgewählt werden.

Claims (25)

  1. Verfahren zur Simulation eines fotolithographischen Prozesses zur Erzeugung einer Wafer-Struktur anhand einer vorgegebenen Masken-Struktur, umfassend die Schritte: - Bereitstellen eines Luftbildes (102) eines Bereichs (101, 103) einer Maske (5), welcher die Masken-Struktur umfasst, - Vorgeben eines Bereichs von Intensitäten, - Ermitteln von potentiellen Wafer-Strukturen (115, 116) für unterschiedliche Schwellenwerte innerhalb des Bereichs von Intensitäten, - Ermitteln der Anzahl von Strukturelementen für jede der potentiellen Wafer-Strukturen (115, 116), - Ermitteln eines Stabilitätsbereiches bestehend aus aufeinanderfolgenden Schwellenwerten aus den unterschiedlichen Schwellenwerten, die zur Ermittlung von potentiellen Wafer-Strukturen (115, 116) verwendet wurden, wobei innerhalb des Stabilitätsbereiches die Anzahl von Strukturelementen der potentiellen Wafer-Strukturen (115, 116) konstant bleibt oder innerhalb eines vorgegebenen Bereiches liegt, - Ermitteln der Wafer-Struktur anhand des Luftbildes (102) und eines Schwellenwertes innerhalb des Stabilitätsbereiches.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, umfassend den Schritt: - Ermitteln eines Ziel-Schwellenwertes (110, 111) als Schwellenwert, welcher innerhalb oder in der Mitte des Stabilitätsbereiches liegt.
  3. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2,wobei das Luftbild (102) durch eine Aufnahme eines Mikroskops (1) ermittelt wird oder aus den Struktur-Vorgaben des Bereichs (101, 103) der Maske simuliert wird.
  4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Ermitteln der Wafer-Struktur oder der potentiellen Wafer-Strukturen (115, 116) aus dem Luftbild die Unterteilung des Luftbildes (102) anhand des Schwellenwertes oder des Ziel-Schwellenwertes (110, 111) in erste Bereiche und in zweite Bereiche umfasst.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei Orte des Luftbildes (102) den ersten Bereichen zugeordnet werden, wenn Intensitätswerte des Luftbildes (102) größer sind als der Schwellenwert oder der Ziel-Schwellenwert (110, 111), wobei Orte des Luftbildes (102) den zweiten Bereichen zugeordnet werden, wenn die Intensitätswerte kleiner sind als der Schwellenwert oder der Ziel-Schwellenwert (110, 111).
  6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5, wobei transparente oder reflektive Strukturelemente als zusammenhängende Bereiche der ersten Bereiche ausgebildet sind und undurchlässige oder absorbierende Strukturelemente als zusammenhängende Bereiche der zweiten Bereiche ausgebildet sind.
  7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend den Schritt: - Ermitteln der Wafer-Struktur aus einer Simulation der Belichtung und Entwicklung der lichtempfindlichen Schicht eines Wafers anhand des Luftbildes (102) und des Ziel-Schwellenwertes (110, 111).
  8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend den Schritt: - Beschneiden des Randbereiches des Luftbildes (102), wobei Schnittkanten (102e) gewählt werden, bei welchen die Schwankung der Intensität längs der Schnittkanten (102e) innerhalb eines vorgegebenen Bereiches liegt, wobei dieser Schritt vor Ermittlung der Anzahl von Strukturelementen erfolgt.
  9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei für zumindest 50 oder 40 oder 30 unterschiedliche Schwellenwerte potentielle Wafer-Strukturen (115, 116) ermittelt werden.
  10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei zu einer Masken-Struktur mehrere Stabilitätsbereiche ermittelt werden.
  11. Verfahren gemäß Anspruch 10, umfassend den Schritt: - Ermitteln eines bevorzugten Stabilitätsbereiches aus mehreren Stabilitätsbereichen, wobei als bevorzugter Stabilitätsbereich jener der Stabilitätsbereiche gewählt wird, innerhalb dessen die Wafer-Struktur die größte Anzahl oder eine vorgegebene Anzahl von Strukturelementen aufweist oder welcher den größten Bereich von Intensitäten umfasst.
  12. Verfahren gemäß Anspruch 10, umfassend den Schritt: - Ermitteln eines bevorzugten Stabilitätsbereiches aus mehreren Stabilitätsbereichen, wobei als bevorzugter Stabilitätsbereich jener der Stabilitätsbereiche gewählt wird, welcher einem vorgegebenen Verhältnis aus der Anzahl transparenter und der Anzahl undurchlässiger Strukturelemente am nächsten kommt oder größer ist oder kleiner ist.
  13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei für zumindest zwei Stabilitätsbereiche ein Strukturtyp von zumindest einem der Strukturelemente ermittelt wird, wobei als bevorzugter Stabilitätsbereich jener gewählt wird, bei welchem der ermittelte Strukturtyp einem vorgegebenen Strukturtyp entspricht.
  14. Verfahren zum Ermitteln eines Schwellenwertes zur Bestimmung einer Masken-Struktur umfassend die Schritte: - Bereitstellen eines Luftbildes (102) der Masken-Struktur, - Vorgeben eines Bereichs von Intensitäten, - Vorgeben unterschiedlicher Schwellenwerte innerhalb des Bereichs von Intensitäten, - Ermitteln einer potentiellen Wafer-Struktur (115, 116) für jeden der Schwellenwerte, - Ermitteln der Anzahl von Strukturelementen für jede der potentiellen Wafer-Strukturen (115, 116), - Ermitteln eines Stabilitätsbereiches bestehend aus aufeinanderfolgenden Schwellenwerten innerhalb des Bereichs von Intensitäten, bei welchen die Anzahl von Strukturelementen der potentiellen Wafer-Strukturen (115, 116) innerhalb eines vorgegebenen Bereiches liegt oder konstant bleibt, - Ermitteln des Schwellenwertes als ein Schwellenwert innerhalb des Stabilitätsbereiches.
  15. Verfahren gemäß Anspruch 14, umfassend den Schritt: - Ermitteln eines Ziel-Schwellenwertes (110, 111) als Schwellenwert, welcher innerhalb oder in der Mitte des Stabilitätsbereiches liegt.
  16. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 oder 15,wobei das Luftbild (102) durch eine Aufnahme eines Mikroskops (1) ermittelt wird oder aus der Masken-Struktur simuliert wird.
  17. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei das Ermitteln der potentiellen Wafer-Struktur (115, 116) aus dem Luftbild (102) die Unterteilung des Luftbildes (102) anhand des Schwellenwertes in erste Bereiche und in zweite Bereiche umfasst.
  18. Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei Orte des Luftbildes (102) den ersten Bereichen zugeordnet werden, wenn Intensitätswerte des Luftbildes (102) größer sind als der Schwellenwert oder Ziel-Schwellenwert (110, 111), wobei Orte des Luftbildes (102) den zweiten Bereichen zugeordnet werden, wenn die Intensitätswerte kleiner sind als der Schwellenwert oder Ziel-Schwellenwert (110, 111).
  19. Verfahren gemäß Anspruch 17 oder 18, wobei transparente oder reflektive Strukturelemente als zusammenhängende Bereiche der ersten Bereiche ausgebildet sind und undurchlässige oder absorbierende Strukturelemente als zusammenhängende Bereiche der zweiten Bereiche ausgebildet sind.
  20. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 19, umfassend den Schritt: - Beschneiden des Randbereiches des Luftbildes (102), wobei Schnittkanten (102e) gewählt werden, bei welchen die Schwankung der Intensität längs der Schnittkanten (102e) innerhalb eines vorgegebenen Bereiches liegen, wobei dieser Schritt vor Ermittlung der Anzahl von Strukturelementen erfolgt.
  21. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 20, wobei für zumindest 50 oder 40 oder 30 unterschiedliche Schwellenwerte potentielle Wafer-Strukturen (115, 116) ermittelt werden.
  22. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 21, wobei zu einer Masken-Struktur mehrere Stabilitätsbereiche ermittelt werden.
  23. Verfahren gemäß Anspruch 22, umfassend den Schritt: - Ermitteln eines bevorzugten Stabilitätsbereiches aus mehreren Stabilitätsbereichen, wobei als bevorzugter Stabilitätsbereich jener der Stabilitätsbereiche gewählt wird, innerhalb dessen die Wafer-Struktur die größte Anzahl oder eine vorgegebene Anzahl von Strukturelementen aufweist oder welcher den größten Bereich von Intensitäten umfasst.
  24. Verfahren gemäß Anspruch 22, umfassend den Schritt: - Ermitteln eines bevorzugten Stabilitätsbereiches aus mehreren Stabilitätsbereichen, wobei als bevorzugter Stabilitätsbereich jener der Stabilitätsbereiche gewählt wird, welcher einem vorgegebenen Verhältnis aus der Anzahl transparenter und der Anzahl undurchlässiger Strukturelemente am nächsten kommt oder größer ist oder kleiner ist.
  25. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 22 bis 24, wobei für zumindest zwei Stabilitätsbereiche ein Strukturtyp von zumindest einem der Strukturelemente ermittelt wird, wobei als bevorzugter Stabilitätsbereich jener gewählt wird, bei welchem der ermittelte Strukturtyp einem vorgegebenen Strukturtyp entspricht.
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