WO2000060415A1 - Verfahren zur korrektur von abbildungsfehlern - Google Patents

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WO2000060415A1
WO2000060415A1 PCT/EP2000/002731 EP0002731W WO0060415A1 WO 2000060415 A1 WO2000060415 A1 WO 2000060415A1 EP 0002731 W EP0002731 W EP 0002731W WO 0060415 A1 WO0060415 A1 WO 0060415A1
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design
figures
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PCT/EP2000/002731
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Inventor
Christian K. Kalus
Wolfram Ziegler
Original Assignee
Sigma-C Gmbh
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    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70383—Direct write, i.e. pattern is written directly without the use of a mask by one or multiple beams
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    • G03F7/70425—Imaging strategies, e.g. for increasing throughput or resolution, printing product fields larger than the image field or compensating lithography- or non-lithography errors, e.g. proximity correction, mix-and-match, stitching or double patterning
    • G03F7/70433—Layout for increasing efficiency or for compensating imaging errors, e.g. layout of exposure fields for reducing focus errors; Use of mask features for increasing efficiency or for compensating imaging errors
    • G03F7/70441—Optical proximity correction [OPC]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/302—Controlling tubes by external information, e.g. programme control
    • H01J37/3023—Programme control
    • H01J37/3026—Patterning strategy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/317—Processing objects on a microscale
    • H01J2237/3175—Lithography
    • H01J2237/31769—Proximity effect correction

Definitions

  • the present invention relates to a method for correcting imaging errors in electron beam or laser beam recorders according to the preamble of patent claim 1 and a method for correcting imaging errors in optical systems, in particular steppers, according to the preamble of patent claim 6.
  • Mask writers and optical steppers are typically used in the manufacture of highly integrated circuits.
  • imaging errors English: proximity effect
  • Highly integrated circuits are now reaching the resolution limit of the mask writer, so that distortions occur due to physical effects such as scattering or diffraction.
  • Such distortions mean that the figures on the mask deviate from the image of a design in an impermissible manner and are subsequently incorrectly depicted on a silicon wafer on which the integrated circuit is to be applied. This ultimately leads to electrical failure due to short circuits or interruptions.
  • Image errors which typically depend on the proximity to neighboring structures, can be corrected by various methods, so that the image on the mask largely comes close to the design.
  • Electrons or laser beam recorders are usually used to manufacture masks.
  • the former have a very high resolution, only limited by the scattering of the electrons in the matter.
  • the latter have a lower resolving power, particularly limited by the diffraction of light, but are very common mainly because of their high writing speed.
  • Scattering or diffraction-related imaging errors can be compensated for by various known methods, wherein degrees of freedom are used that are offered by the exposure device used. It is possible, for example, to correct the imaging errors by varying the exposure dose: in this method, the dose of the exposure device is changed point by point in such a way that the resulting energy distribution is as constant as possible, taking into account the scatter. This procedure requires devices in which the dose can be changed at writing time.
  • Typical representatives of such devices are electron beam recorders of the "point beam” or “form beam” type.
  • the correction is carried out using a corresponding software program and is generally very computationally intensive in today's memory modules.
  • the method is not applicable to type electron beam recorders “Raster scan” because they write with a constant dose. The same applies to laser beam printers.
  • the present invention relates to the two last-mentioned device types, so that a further method for correcting imaging errors is described below, which can be used with these device types: the figure geometry of a mask design can be changed within certain limits in such a way that a resulting mask structure takes into account the imaging errors Target dimension comes as close as possible. As with the first method described, extensive calculations are also necessary for this, which are carried out by software programs. The method is suitable for all exposure devices, in particular those for which the first method cannot be used.
  • the circuit design is then imaged on a semiconductor wafer by means of a photolithographic process.
  • optical steppers are used as the optical imaging system, which reduce the mask, for example, in a ratio of five to one or four to one.
  • the diffraction of the light on this optical system or stepper as well as on structures of the mask is also correctable.
  • the compensation of a diffraction of the light used in the stepper is possible by means of compensation methods which are similar to the method described above for changing the figure geometry.
  • the present invention is based on the object of converting or realizing designs of electronic circuits in a reasonable time, preferably as a night run, in such a way that an originally conceived design can be transferred dimensionally to a mask after exposure by a mask writer.
  • the set of rules used according to the invention for correcting the electronic design takes device-dependent aberrations of the mask writer into account by carrying out location-dependent corrections, with the aim of generating symmetrical or uniform figures that are true to structure on the mask. Because location-dependent corrections are carried out over the entire area of the mask for the first time, device-related distortions, in particular aberration effects, can be effectively compensated for. It should be noted that the term “symmetrical” is to be understood in particular to mean that analog structures (in the same surroundings) are imaged evenly over the entire surface of the mask.
  • the electronic mask design is expediently subdivided into discrete, representative parts, a number of rules for a correction to be carried out being determined on the basis of these parts. Using special algorithms, it is possible to set a relatively small but complete number of rules for a correction to be carried out subsequently.
  • correction tables are created on the basis of the determined rules, which contain correction values for carrying out a correction of the geometry of the electronic design of the mask.
  • the correction tables are expediently taken into account in the correction tables, which make it possible to carry out a correction of device-related distortions, in particular due to aberration effects.
  • a subsequent correction runs through the entire circuit design, identifies points at which a rule is to be applied, and modifies the design in accordance with the correction values from the table mentioned. This measure makes it possible to dispense with a complex calculation of specific correction values during the duration of the correction.
  • a correction can be carried out, for example, in that, according to a rule to be applied, edges or parts of edges are shifted by fixed amounts ("lead") in such a way that, after exposure, the mask geometry corresponds to the nominal electronic design within predetermined tolerances.
  • the correction values compensate overall for diffraction / refraction effects within a figure under consideration (“intraeffect”), interaction effects due to an interaction action with neighboring figures (“Inter bin”) and device-related aberration effects.
  • the invention is based on a further object of converting or realizing designs of electronic circuits in reasonable time, preferably as night runs, in such a way that an originally conceived design can be transferred dimensionally to a semiconductor wafer, in particular a silicon wafer.
  • Aberrations of the imaging optics can be taken into account according to the invention in the sense that the same figures are corrected differently in the same environment, but at a different position on the silicon wafer.
  • FIG. 1 shows a scanning electron micrograph of a mask exposed with a laser beam recorder
  • FIG. 2 shows a block diagram to illustrate the data flow of the method according to the invention
  • FIG. 8 shows a scanning electron image of a contact hole to explain a preferred application of the present invention.
  • FIG. 9 shows a schematic illustration to explain the possibility of an asymmetrical correction of the contact hole of FIG. 7.
  • FIG. 1 shows a scanning electron micrograph of a mask which has been exposed with a laser beam recorder.
  • a critical detail of the mask can be seen, namely an approximately 1 ⁇ m large contact hole 1 after the lacquer development.
  • Rectangle 2 shows the target geometry. The deviation, particularly in the corners, which is caused by the diffraction of the laser beam, can be clearly seen. If such a mask is subsequently used in a photolithographic process for imaging a design on a silicon wafer, there are corresponding deviations from the target geometry, for example in the case of contacting.
  • a correction method is used, as is shown schematically in FIG.
  • an electronic draft of a mask (CAD) is read in by a correction module , which generates a modified draft CAD m ⁇ d .
  • a correction is made for all points or areas of the design.
  • the values for performing the correction are read from a correction table.
  • the correction values contained in the table are obtained, for example, from measurements or simulations.
  • the correction table is created on the basis of a model-based and optimized set of rules, in which it is determined which figures or combinations of figures of the elec- tronic design require corrections. The size of the actual corrections is then specified in the correction table.
  • a "complete" correction of an electronic draft therefore consists of three parts, namely the determination of the set of rules, the determination of the correction table and the actual correction run.
  • the determination of the set of rules and the correction table can be omitted if the process technology does not change. In this case "hardwired" values are used.
  • the correction table must be determined and a correction run based on it.
  • entries in the correction table can be made in different ways. One way, which is described in the following, is to determine the correction terms from simulation. Equivalent to this, the entries in the table can also be made on the basis of measurements (experiments). Other methods must definitely meet the criteria of "accuracy” and "speed”. If the final correction table is available, the actual correction can be carried out.
  • Process conditions are understood to mean “global” conditions, such as the type of electromagnetic radiation used, and “concrete” conditions, such as a laser wavelength used, an acceleration voltage of the electrons, lacquers used, etc. It should be noted that, for example, when using electron beams it due to tends to merge adjacent structures or patterns, while the use of light, in particular laser light, leads to diffraction effects, so that individual figures can only be resolved relatively poorly.
  • FIGS. 3 to 7 show some types of figures which are defined in a typical set of rules and in which a predeterminable correction can be carried out.
  • the sizes of the respective correction values are contained in the assigned correction tables, which are not shown in detail.
  • FIG. 3a An original design is shown in FIG. 3a. It shows a line end with a width of 180 nm, the target structure S being filled or shown in black. Another line end E can be seen at the top of the illustration.
  • the curved contour line K (shown here and in FIGS. 4 to 7 as a white dot line) shows (here as the result of a simulation) a typical course of the lacquer structure after exposure of the mask. At the tip of the line in particular, a deviation from the target structure of approximately 50 nm can be seen. The deviation of the contour K from the target profile is, among other things, due to interactions between areas S and E.
  • Suitable correction structures are shown in FIG. 3b, by means of which the insufficient correspondence between target and actual structure can be corrected according to FIG. 3a.
  • the correction structures which are attached to the right and left of the line or target structure S are designated by C. It can be seen that the correction line K ⁇ d now obtained has a substantially smaller deviation from the original target structure S. At the top of the line in particular, the deviation from the desired structure S is negligible.
  • FIG. 4a shows a target structure S in the form of a free-standing line.
  • a contour course is obtained, which is again designated by K.
  • a correction area C is added to the tip of the line or target structure S, as shown in FIG. 4b. It can also be seen here that the structure obtained after exposure, in particular at the tip of the line, largely corresponds to the desired structure S.
  • FIGS. 5a, 5b a correction of a corner structure is shown, which is used when the area of a rectangle becomes too small due to the rounding of the corners.
  • FIG. 5a again shows the target structure and the correction line K obtained when this structure is exposed.
  • FIG. 5 b shows the modified contour line K mod obtained by adding a correction structure C, which in turn has a substantially smaller deviation from the target structure S.
  • FIG. 6a, 6b A correction of a line width which can be carried out according to the invention is shown in FIG. 6a, 6b.
  • Such a correction is used for a line or linear structure L, the width of which fluctuates too much due to the influence of a neighbor N, as shown by the contour line K.
  • FIG. 6b it can be seen that the linear structure L is narrowed to the left and right by unequal amounts, so that the modified contour line K m ⁇ is obtained overall , which has significantly smaller deviations from the nominal dimension of the linear structure L.
  • FIG. 7a, 7b shows a possibility of correcting a corner structure that is inverse to that of FIGS. 5a, 5b.
  • FIG. 7a again shows the target structure E and the correction line or contour line K obtained when this structure is exposed.
  • FIG. 7b shows the modified contour line Kmod obtained by omitting a correction structure Q / which in turn has a substantially smaller deviation from the desired structure E.
  • the correction table is filled up by a rule generator which, by means of suitable algorithms or software implementing this, calculates each parameter combination in the table by performing a simulation of the underlying physical process.
  • the simulation results in parameter-dependent correction values (x, y) which are to be applied to the figure to be corrected.
  • the table entries can also be obtained from measurements, each parameter combination providing a measured value. Since the table only depends on the process, but not on a draft, a change or redefinition of the table is only necessary if the process conditions change. As many simulations as there are table spaces must be calculated for each determination of a table entry. These are orders of magnitude less than with a model-based correction. This is the significant time advantage over the prior art.
  • the subsequent correction run runs through the entire electronic draft and filters out the points to which the rules apply.
  • the figures present there are changed in accordance with a rule that is applicable in each case.
  • the size of the correction results from the assigned tables. All figures in the design that fail this type of filtering or are recognized as not conforming to the rules remain unchanged.
  • the essential time advantage is then that for the recognized figures to which a rule applies, there is no longer any need for an expensive correction calculation, since this calculation was already carried out when the table was created.
  • the number of local corrections in a model-based approach would be of the order 0 (n x log (n)).
  • a correction of device-related optical aberrations for example the aberrations of a stepper, which is used in an optical system for imaging mask structures on semiconductor wafers, is carried out in such a way that the aberrations, for example of the stepper, must first be determined, either indirectly, but preferably in a direct way by measuring suitable test structures. The aberrations are then multiplied as location-dependent disturbance terms with any correction terms that have been determined for the geometric compensation of the imaging of the mask on the semiconductor wafer.
  • the optical aberration of a stepper is corrected in such a way that the aberrations of the stepper are initially must be corrected, either indirectly, but preferably directly, by measuring suitable test structures.
  • the aberrations are then multiplied as location-dependent disturbance terms by the correction terms generated according to the invention.
  • the typical version for laser beam recorders has to be expanded by a decisive characteristic compared to the approach already described.
  • figures are distorted by the diffraction of the light.
  • the aberrations of the device lead to asymmetrical figures, the asymmetry having an effect the smaller the figures are.
  • the contact hole drawn as a square in an original design, is distorted in the mask manufacturing process by a laser beam recorder.
  • the deviation from the target shape is clearly recognizable.
  • a typical feature of laser beam recorders is the asymmetry of the distortion, the diagonal from top left to bottom right being longer than the diagonal from bottom left to top right.
  • FIG. 9 shows a typical correction for the effect to be observed in FIG . 8.
  • FIG. 9 shows a design pattern to be used expediently for the contact hole in FIG. 8.
  • the serifs Si in the diagonal from bottom left to top right are larger than the serifs S 2 of the other diagonals.
  • the asymmetry of the correction is shown exaggeratedly large in FIG.
  • the exemplary embodiment explained in accordance with FIGS. 8 and 9 also has two-fold symmetry. This can be general case of a device with aberrations completely disappear. In the above case of a square contact hole, four different sized serifs are to be attached to the squares. For this, the set of rules used must be expanded accordingly.

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Abstract

Verfahren zur Korrektur von Abbildungsfehlern, insbesondere des Proximity-Effektes, in Elektronenstrahl- oder Laserstrahlschreibern bei der Herstellung von Masken, durch Änderung eines elektronischen Maskenentwurfes, so dass ein geänderter Maskenentwurf nach der Belichtung durch einen Maskenschreiber auf der Maske zu Figuren führt, deren Geometrie einem ursprünglichen Maskenentwurf bzw. einer Soll-Maske möglichst nahekommt, wobei ein von Prozessbedingungen abhängiges Regelwerk aufgestellt wird, welches sich in Tabellen darstellen lässt, wobei die Einträge in die Tabellen von Prozessbedingungen beschreibenden Parametern abhängige Korrekturwerte darstellen, welche in einem nachfolgenden Korrekturlauf als vorausberechnete Korrekturelemente verwendbar sind.

Description

Verfahren zur Korrektur von Abbildungsfehlern
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur von Abbildungsfehlern bei Elektronenstrahl- oder Laserstrahl - Schreibern nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Korrektur von Abbildungsfehlern bei optischen Systemen, insbesondere Steppern, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.
Bei der Herstellung hochintegrierter Schaltkreise werden typischerweise Maskenschreiber und optische Stepper eingesetzt. Bei Verwendung derartiger Vorrichtungen treten jedoch Abbildungsfehler (Englisch: proximity effect) auf, die es zur Gewährleistung einer ausreichenden Güte der hochintegrierten Schaltkreise zu korrigieren gilt. Je höher integriert die Schaltkreise, desto mehr steigen die Anforderungen an die Abbildungsverfahren der Maskenherstellung und der optischen Projektionsbelichtung. Bei höchstintegrierten Schaltkreisen stößt man mittlerweile an die Auflösungsgrenze der Maskenschreiber, so daß, bedingt durch physikalische Effekte wie Streuung oder Beugung, Verzerrungen auftreten. Derartige Verzerrungen führen dazu, daß die Figuren auf der Maske in unzulässiger Weise vom Bild eines Entwurfes abweichen und in der Folge in fehlerhafter Weise auf einer Siliziumscheibe, auf welcher der integrierte Schaltkreis aufgebracht werden soll, abgebildet werden. Dies führt letztlich zu elektrischem Fehl erhalten aufgrund von Kurzschlüssen oder Unterbrechungen. Abbildungsfehler, welche typischerweise von der Nähe (Englisch: proximity) zu Nachbarstrukturen abhängen, kann man durch verschiedene Verfahren korrigieren, so daß das Bild auf der Maske dem Entwurf weitgehend nahekommt.
Bei anschließenden optischen Abbildungs- bzw. Projektionsverfahren, insbesondere unter Verwendung von Steppern, bei welchen die Maskenstrukturen auf ein Halbleitersubstrat übertragen werden, treten bei den höchstintegrierten Schaltkreisen ferner nicht zu vernachlässigende Fehler, verursacht insbesondere durch Aberrationen eines verwendeten optischen Abbildungssystems, insbesondere des Steppers, auf.
Zur Herstellung von Masken werden üblicherweise Elektronenoder Laserstrahlschreiber eingesetzt. Erstere weisen, lediglich begrenzt durch die Streuung der Elektronen in der Materie, ein sehr hohes Auflösungsvermögen auf. Letztere besitzten ein geringeres Auflösungsvermögen, insbesondere begrenzt durch die Beugung des Lichts, sind jedoch vor allem wegen ihrer hohen Schreibgeschwindigkeit sehr verbreitet. Streuungs- bzw. beugungsbedingte Abbildungsfehler sind durch verschiedene bekannte Verfahren kompensierbar, wobei Freiheitsgrade ausgenutzt werden, die das verwendete Belichtungsgerät bietet. Es ist beispielsweise eine Korrektur der Abbildungsfehler über eine Variation der Belichtungsdosis möglich: bei diesem Verfahren wird die Dosis des Belichtungsgeräts Punkt für Punkt derart geändert, daß die resultierende Energieverteilung bei Berücksichtigung der Streuung möglichst konstant ist. Dieses Verfahren setzt Geräte voraus, bei denen die Dosis zur Schreibzeit änderbar ist. Typische Vertreter derartiger Geräte sind Elektronenstrahlschreiber vom Typ " Punktstrahl " oder "Formstrahl". Die Korrektur wird mittels eines entsprechenden Softwareprogramms durchgeführt, und ist bei heutigen Speicherbausteinen im allgemeinen sehr rechenintensiv. Das Verfahren ist nicht anwendbar bei Elektronenstrahlschreibern vom Typ "Raster-Scan", da diese mit konstanter Dosis schreiben. Gleiches gilt für Laserstrahldrucker.
Die vorliegende Erfindung betrifft die beiden letztgenannten Gerätetypen, so daß im folgenden ein weiteres Verfahren zur Korrektur von Abbildungsfehlern beschrieben wird, welches bei diesen Gerätetypen anwendbar ist : die Figurengeometrie eines Maskenentwurfs ist in gewissen Grenzen derart änderbar, daß eine resultierende Maskenstruktur unter Berücksichtigung der Abbildungsfehler dem Sollmaß möglichst nahekommt. Auch hierzu sind, wie beim ersten beschriebenen Verfahren, umfangreiche Rechnungen nötig, die von Softwareprogrammen durchgeführt werden. Das Verfahren ist für alle Belichtungsgeräte geeignet, insbesondere für diejenigen, bei welchen das erste Verfahren nicht anwendbar ist.
Wie erwähnt, stellen beide beschriebenen Verfahren bei der heutigen Generation von Speicher- (z.B. 46MB) bzw. Logikbausteinen hohe Anforderungen an die Software. Zur Gewährleistung der Praxistauglichkeit muß zunächst jeweils eine Korrekturgenauigkeit vorgebbar sein, ferner erweist es sich in der Praxis als vorteilhaft bzw. notwendig, daß eine Korrektur auf herkömmlichen bzw. üblichen Rechnern über Nacht durchführbar ist. Schnelligkeit und Speicherbedarf sind daher wichtige Randbedingungen, dies insbesondere unter Berücksichtigung der Tatsache, daß man seit nun mehr dreißig Jahren eine etwa exponenti- ell anwachsende Komplexität von Schaltkreisen beobachten kann.
Mit Hilfe der fertiggestellten Masken wird anschließend der Schaltkreisentwurf durch einen fotolithographischen Prozeß auf eine Halbleiterscheibe abgebildet. Als optisches Abbildungssystem werden insbesondere optische Stepper verwendet, welche die Maske beispielsweise im Verhältnis von fünf zu eins oder vier zu eins verkleinern. Die Beugung des Lichtes an diesem optischen System bzw. Stepper sowie an Strukturen der Maske ist ebenfalls korrigierbar. Die Kompensation einer Beugung des verwendeten Lichts im Stepper ist durch Kompensationsverfahren möglich, welche dem oben beschriebenen Verfahren zur Änderung der Figurengeometrie ähneln.
Sämtliche der beschriebenen Korrekturverfahren setzen ein physikalisches Modell der Abbildungsfehler voraus. So wie die Modelle bisher in Softwareprogrammen implementiert wurden, wird pro Aufpunkt , mindestens pro Figur, eine nachbarschaftsabhängige Korrektur durchgeführt. Es sind also beispielsweise bei einer Anzahl von n Figuren größenordnungsmäßig n2 Rechnungen durchzuführen, da man den Einfluß jedes Elements auf jedes andere berechnen muß. Durch geeignete Maßnahmen, beispielsweise Berücksichtigung jeweiliger Reichweiten der Einflüsse, läßt sich die Ordnung auf n x log(n) vermindern, was in der Praxis eine gewaltige Ersparnis an Rechenaufwand bedeutet. Das dargestellte Problem verschärft sich jedoch ständig, da die Zahl der Figuren auf einem integrierten Schaltkreis mit der Zeit exponentiell zunimmt. Nach dem empirischen "Gesetz" von Moore vervierfacht sich die Anzahl der Bauelemente pro Chip alle drei Jahre. Daher hat jeder vorgeschlagene Lösungsansatz eine Anzahl lokaler Korrekturen zu verkraften, deren Anzahl entlang der Ordnung 0(n x t x et 3) ansteigt. In Worten ausgedrückt bedeutet dies, daß der Rechenbedarf zur Herstellung größerer Schaltkreise schneller anwächst als die Schaltkreise selbst. Entgegen eines weitverbreiteten Irrtums ist mit den Jahren daher keine Entlastung, sondern eher eine Verschärfung des Problems zu erwarten.
An der Vorfront der technologischen Entwicklung stellt sich ferner heraus, daß weitere Abbildungsfehler entstehen, welche bislang nicht zutage traten. Hierzu zählen sämtliche Arten von Geräteaberrationen, welche sowohl bei Maskenschreibern als auch bei optischen Abbildungssystemen, insbesondere Steppern, auftreten. Derartige Geräteaberrationen sind mit keinem der bisher implementieren, oben dargestellten Verfahren korrigierbar, da sie zu örtlich, das heißt über die Fläche der Maske, veränderlichen Verzerrungen führen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Entwürfe elektronischer Schaltungen in vertretbarer Zeit, vorzugsweise als Nachtlauf, so zu konvertieren bzw. zu realisieren, daß ein ursprünglich erdachter Entwurf nach Belichtung durch einen Maskenschreiber maßhaltig auf eine Maske übertragbar ist .
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren mit wesentlich geringerem Rechenaufwand, das heißt wesentlich schneller, möglich, Maskenstrukturen zur Erzeugung hochintegrierter Schaltkreise effektiv zu korrigieren. Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einfacher Weise an künftige Generationen von Schaltkreisen angepaßt werden, so daß es auch bei einem zu erwartenden Fortschritt in der Mikrolithographie weiterverwendet werden kann.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens berücksichtigt das erfindungsgemäß eingesetzte Regelwerk zur Korrektur des elektronischen Entwurfes geräteabhängige Aberrationen des Maskenschreibers, indem es ortsabhängige Korrekturen durchführt, dies mit dem Ziel, auf der Maske strukturtreue, symmetrische bzw. gleichmäßige Figuren zu erzeugen. Dadurch, daß erstmals ortsabhängige Korrekturen über den Gesamtbereich der Maske durchgeführt werden, können gerätebedingte Verzerrungen, insbesondere Aberrations- effekte, wirksam kompensiert werden. Es sei angemerkt, daß unter dem Begriff "symmetrisch" insbesondere zu verstehen ist, daß analoge Strukturen (in gleichen Umgebungen) über die gesamte Fläche der Maske gleichmäßig abgebildet werden. Zweckmäßigerweise wird der elektronische Maskenentwurf m dis- π unkte, repräsentative Teile unterteilt, wobei auf der Grundlage dieser Teile eine Anzahl von Regeln für eine durchzuführende Korrektur ermittelt wird. Mittels spezieller Algorithmen ist es möglich, eine relativ kleine, jedoch vollständige Zahl von Regeln für eine anschließend durchzuführende Korrektur festzusetzen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden, auf der Grundlage der ermittelten Regeln, Korrekturtabellen erstellt, welche Korrekturwerte zur Durchführung einer Korrektur der Geometrie des elektronischen Entwurfs der Maske enthalten.
Zweckmäßigerweise werden m die Korrekturtabellen Korrekturwerte berücksichtigt, welche eine Durchführung einer Korrektur gerätebedingter Verzerrungen, insbesondere aufgrund von Aberrationseffekten, ermöglichen.
Eine anschließende Korrektur durchläuft den gesamten Schaltungsentwurf, identifiziert Stellen, an denen eine Regel anzuwenden ist, und modifiziert den Entwurf entsprechend der Korrekturwerte aus der genannten Tabelle. Durch diese Maßnahme kann auf eine aufwendige Berechnung konkreter Korrekturwerte während der Laufzeit der Korrektur verzichtet werden. Eine Korrektur ist beispielsweise durchführbar, indem, entsprechend einer anzuwendenden Regel, Kanten oder Teile von Kanten um festgelegte Beträge ("Vorhalt") derart verschoben werden, daß nach der Belichtung die Maskengeometrie dem nominalen elektronischen Entwurf innerhalb vorgegebener Toleranzen entspricht.
Die Korrekturwerte kompensieren insgesamt Beu- gungs/Brechungseffekte innerhalb einer betrachteten Figur ( "Intraeffek " ) , Wechselwirkungseffekte aufgrund einer Inter- aktion mit benachbarten Figuren ( " Intereffekt " ) und geratebedingte Aberrationseffekte.
Der Erfindung liegt als weitere Aufgabe zugrunde, Entwürfe elektronischer Schaltungen m vertretbarer Zeit, vorzugsweise als Nachtlauf, derart zu konvertieren bzw. zu realisieren, daß ein ursprunglich erdachter Entwurf maßhaltig auf eine Halbleiterscheibe, insbesondere Siliziumscheibe, übertragbar ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6. Mittels dieses Verfahrens ist es möglich, beispielsweise aufgrund von Aberrationen des optischen Abbildungssystems auftretende Verzerrungen, welche auf der integrierten Halbleiterscheibe auftreten würden, zu kompensieren.
Aberrationen der abbildenden Optik, das heißt beispielsweise des Steppers, können erfindungsgemäß m dem Sinne berücksichtigt werden, daß gleiche Figuren m gleicher Umgebung, jedoch an unterschiedlicher Position auf der Siliziumscheibe, unterschiedlich korrigiert werden.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen weiter erläutert. In dieser zeigt bzw. zeigen:
Figur 1 eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme einer mit einem Laserstrahlschreiber belichteten Maske,
Figur 2 ein Blockschaltbild zur Darstellung des Datenflusses der erfindungsgemäßen Verfahren,
Figur 3 - Figur 7 typischerweise bei einem integrierten Schaltkreis auftretende Figurentypen, bei denen eine vorbestimmte Korrektur durchfuhrbar ist, Figur 8 zur Erläuterung einer bevorzugten Einsatzmöglichkeit der vorliegenden Erfindung eine Rasterelektronenaufnahme eines Kontaktlochs, und
Fig. 9 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Möglichkeit einer asymetrischen Korrektur des Kontaktlochs der Figur 7.
In Figur 1 ist eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme einer Maske, welche mit einem Laserstrahlschreiber belichtet wurde, dargestellt. Man erkennt ein kritisches Detail der Maske, nämlich ein etwa 1 μm großes Kontaktloch 1 nach der Lackentwicklung. Das Rechteck 2 zeigt die Sollgeometrie. Die Abweichung, insbesondere in den Ecken, welche durch Beugung des Laserstrahls bedingt ist, ist deutlich zu erkennen. Wird eine derartige Maske anschließend bei einem fotolithographischen Prozeß zur Abbildung eines Entwurfes auf eine Siliziumscheibe verwendet, kommt es, beispielsweise bei einer Kontaktierung, zu entsprechenden Abweichungen von der Sollgeometrie.
Zur Vermeidung derartiger Effekte, wie sie unter Bezugnahme auf Figur 1 beschrieben werden, wird ein Korrekturverfahren angewendet, wie es schematisch in Figur 2 dargestellt ist. Hierbei wird ein elektronischer Entwurf einer Maske (CAD) von einem Korrekturmodul eingelesen, welches einen modifizierten Entwurf CADmθd erzeugt. 'Hierzu wird für sämtliche Punkte bzw. Bereiche des Entwurfes eine Korrektur durchgeführt. Die Werte zur Durchführung der Korrektur werden hierbei aus einer Korrekturtabelle gelesen. Die in der Tabelle enthaltenen Korrekturwerte werden beispielsweise aus Messungen oder Simulationen gewonnen .
Die Korrekturtabelle ist erstellt auf der Grundlage eines modellgestützten und optimierten Regelwerkes, in welchem festgelegt ist, welche Figuren bzw. Figurenkombinationen des elek- tronischen Entwurfes Korrekturen erfordern. Die Größe der tatsächlichen Korrekturen ist dann in der Korrekturtabelle festgelegt .
Eine "vollständige" Korrektur eines elektronischen Entwurfes besteht daher aus drei Teilen, nämlich der Bestimmung des Regelwerks, der Ermittlung der Korrekturtabelle und dem eigentlichen Korrekturlauf. Die Bestimmung des Regelwerks und der Korrekturtabelle können entfallen, wenn die Prozeßtechnologie sich nicht ändert. In diesem Fall werden "festverdrahtete" Werte verwendet .
In der folgenden Beschreibung wird jedoch von dem in der Praxis am häufigsten auftretenden Fall ausgegangen, daß nämlich das Regelwerk festgelegt ist, nicht jedoch die Korrekturtabelle. Die Korrekturtabelle muß bestimmt werden, und auf ihrer Grundlage ein Korrekturlauf durchgeführt werden. Wie bereits erwähnt, können Einträge in die Korrekturtabelle auf verschiedene Weise erfolgen. Ein Weg, der im folgenden geschildert wird, ist die Korrekturterme aus Simulation zu bestimmen. Äquivalent hierzu können die Einträge in die Tabelle auch aufgrund von Messungen (Experimenten) erfolgen. Andere Verfahren müssen auf jeden Fall die Kriterien "Genauigkeit" und "Schnelligkeit" erfüllen. Bei Vorliegen der endgültigen Korrekturtabelle kann die eigentliche Korrektur durchgeführt werden.
In dem Regelwerk ist festgelegt, welche Figuren und Konstellationen von Figuren korrigiert werden müssen. Dies ergibt sich aus den konkret vorliegenden Prozeßbedingungen. Unter Prozeßbedingungen werden hierbei "globale" Bedingungen, wie etwa die Art der verwendeten elektromagnetischen Strahlung, sowie "konkrete" Bedingungen verstanden, wie etwa eine verwendete Laserwellenlänge, eine Beschleunigungsspannung der Elektronen, eingesetzte Lacke usw. Es sei angemerkt, daß beispielsweise bei Verwendung von Elektronenstrahlen es aufgrund von Streuungsef- fekten eher zu Verschmelzungen benachbarter Strukturen bzw. Muster kommt, während eine Verwendung von Licht, insbesondere Laserlicht, zu Beugungseffekten führt, so daß einzelne Figuren nur relativ schlecht aufgelöst werden können.
Eine typische Ausführung des Regelwerks ist in der folgenden Liste schematisch vereinfacht wiedergegeben:
1. Korrektur an einem Linienende: bei einer Linienbreite von b verschiebe die Stirnseite der Linie um y,
2. Korrektur der Linienbreite: bei einer Linienbreite von b, und einem Nachbarn im Abstand a, der d breit ist, verschiebe die Kante der Linie um y, und
3. Korrektur an Ecken: bei einer Breite von b füge an die Ecke ein Quadrat der Größe y an, wenn die Ecke konvex ist, bzw. schneide ein entsprechendes Quadrat aus, wenn die Ecke konkav ist.
In den Figuren 3 - 7 sind einige in einem typischen Regelwerk festgelegte Figurentypen, bei denen eine vorbestimmbare Korrektur durchführbar ist, dargestellt. Die Größen der jeweiligen Korrekturwerte sind in den zugeordneten Korrekturtabellen enthalten, welche nicht im einzelnen dargestellt sind.
In Figur 3a ist ein Originalentwurf dargestellt. Er zeigt ein Linienende einer Breite von 180 nm, wobei die Sollstruktur S ausgefüllt bzw. schwarz dargestellt ist. Am oberen Rand der Darstellung ist ein weiteres Linienende E erkennbar. Die gekrümmte Konturlinie K (hier und in den Figuren 4 bis 7 als weiße Punktlinie zu erkennen) zeigt (hier als Ergebnis einer Simulation) einen typischen Verlauf der Lackstruktur nach einer Belichtung der Maske. Insbesondere an der Spitze der Linie erkennt man eine Abweichung von der SollStruktur von etwa 50 nm. Die Abweichung der Kontur K vom Sollverlauf ist unter an- derem durch Intereffekte zwischen den Bereichen S und E bedingt .
In Figur 3b sind geeignete Korrekturstrukturen dargestellt, mittels der die unzureichende Übereinstimmung zwischen Soll- und Iststruktur gemäß 3a korrigierbar ist. Die Korrekturstrukturen, welche rechts und links an die Linie bzw. Sollstruktur S angefügt sind, sind mit C bezeichnet. Man erkennt, daß die nun erhaltene Korrekturlinie K^d eine wesentlich geringere Abweichung von der ursprünglichen Sollstruktur S aufweist. Insbesondere an der Spitze der Linie ist die Abweichung von der Sollstruktur S vernachlässigbar.
In Figur 4a ist eine Sollstruktur S in Form einer freistehenden Linie dargestellt. Bei Belichtung einer derartigen Struktur erhält man einen Konturverlauf, wie er wiederum mit K bezeichnet ist. Zur Anpassung der tatsächlich erhaltenen Struktur an die Sollstruktur wird, wie in Figur 4b dargestellt, ein Korrekturbereich C an die Spitze der Linie bzw. Sollstruktur S angefügt. Auch hier ist zu erkennen, daß die nach einer Belichtung erhaltene Struktur, insbesondere an der Spitze der Linie, der Sollstruktur S weitgehend entspricht.
Unter Bezugnahme auf Figur 5a, 5b wird eine Korrektur einer Eckstruktur dargestellt, welche verwendet wird, wenn die Fläche eines Rechtecks durch Verrundung der Ecken zu klein wird. In Figur 5a ist wiederum die Sollstruktur sowie die bei Belichtung dieser Struktur erhaltene Korrekturlinie K dargestellt. Figur 5b zeigt die durch Anfügung einer Korrekturstruktur C erhaltene modifizierte Konturlinie Kmod, welche wiederum eine wesentlich geringere Abweichung von der Sollstruk- tur S aufweist.
In Figur βa, 6b ist eine erfindungsgemäß durchführbare Korrektur einer Linienbreite dargestellt. Eine derartige Korrektur wird bei einer Linie bzw. linearen Struktur L angewendet, deren Breite durch Einfluß eines Nachbarn N zu stark schwankt, wie anhand der Konturlinie K dargestellt ist. In Figur 6b erkennt man, daß die lineare Struktur L links und rechts um ungleiche Beträge verschmälert ist, so daß man insgesamt die modifizierte Konturlinie Kmθ erhält, welche gegenüber dem Soll- maß der linearen Struktur L wesentlich geringere Abweichungen aufweist .
In Figur 7a, 7b ist schließlich eine Möglichkeit zur Korrektur einer gegenüber der Figur 5a, 5b inversen Eckstruktur dargestellt. In Figur 7a ist wiederum die Sollstruktur E sowie die bei Belichtung dieser Struktur erhaltende Korrekturlinie bzw. Konturlinie K dargestellt. Figur 7b zeigt die durch Weglassen einer Korrekturstruktur Q erhaltene modifizierte Konturlinie Kmod/ welche wiederum eine wesentlich geringere Abweichung von der Sollstruktur E aufweist.
Die Korrekturtabelle wird durch einen Regelgenerator aufgefüllt, welcher mittels geeigneter Algorithmen bzw. diese implementierender Software jede Parameterkombination in der Tabelle durchrechnet, indem er eine Simulation des zugrundeliegenden physikalischen Prozesses durchführt. Aus der Simulation ergeben sich parameterabhängige Korrekturwerte (x, y) welche bei der zu korrigierenden Figur anzuwenden sind. Liegt kein Modell eines physikalischen Prozesses vor, können die Tabelleneinträge auch aus Messungen gewonnen werden, wobei jede Parameterkombination einen Meßwert liefert. Da die Tabelle lediglich vom Prozeß abhängt, nicht jedoch von einem Entwurf, ist eine Änderung bzw. Neubestimmung der Tabelle nur dann erforderlich, wenn sich die Prozeßbedingungen ändern. Pro Bestimmung eines Tabelleneintrags müssen so viele Simulationen gerechnet werden, wie es Tabellenplätze gibt. Dies sind Größenordnungen weniger als bei einer modellbasierten Korrektur. Hierin liegt der wesentliche Zeitvorteil gegenüber dem Stand der Technik.
Der anschließende Korrekturlauf durchläuft den gesamten elektronischen Entwurf und filtert die Stellen heraus, auf welche das Regelwerk zutrifft. An derartigen Stellen werden die dort vorliegenden Figuren entsprechend einer jeweils anwendbaren Regel geändert . Die Größe der Korrektur ergibt sich hierbei aus den zugeordneten Tabellen. Alle Figuren des Entwurfs, die bei einer derartigen Filterung durchfallen bzw. als nicht dem Regelwerk entsprechend erkannt werden, bleiben unverändert. Der wesentliche Zeitvorteil liegt dann darin, daß für die erkannten Figuren, auf welche eine Regel zutrifft, eine aufwendige Korrekturrechnung nicht mehr durchgeführt werden muß, da diese Rechnung bereits bei der Erstellung der Tabelle durchgeführt wurde. Die Anzahl lokaler Korrekturen bei einem modeil - basierten Ansatz wäre von der Ordnung 0(n x log (n) ) .
Eine Korrektur gerätebedingter optischer Aberrationen, beispielsweise der Aberrationen eines Steppers, welcher in einem optischen System zur Abbildung von Maskenstrukturen auf Halbleiterscheiben verwendet wird, erfolgt in der Weise, daß zunächst die Aberrationen, beispielsweise des Steppers, bestimmt werden müssen, entweder auf indirekte, bevorzugt jedoch auf direkte Art durch Vermessung geeigneter TestStrukturen. Anschließend werden die Aberrationen als ortsabhängige Störungs- terme mit eventuell ermittelten Korrekturtermen zur geometrischen Kompensation der Abbildung der Maske auf die Halbleiterscheibe multipliziert.
Eine erfindungsgemäß durchführbare Korrektur für Laserstrahl - Schreiber wird nun anhand der Figuren 8 und 9 erläutert .
Die Korrektur der optischen Aberration eines Steppers erfolgt in der Weise, daß zunächst die Aberrationen des Steppers be- stimmt werden müssen, entweder auf indirekte, bevorzugt jedoch auf direkte Art durch Vermessung geeigneter Teststrukturen. Anschließend werden die Aberrationen als ortsabhängige Stö- rungsterme mit den erfindungsgemäß erzeugten Korrekturtermen multipliziert .
Die typische Ausführung für Laserstrahlschreiber ist gegenüber dem bereits beschriebenen Ansatz um eine entscheidende Eigenschaft zu erweitern. Wie beispielhaft in der Rasterelektronenaufnahme der Figur 8 zu sehen ist, werden Figuren durch die Beugung des Lichts verzerrt. Hinzu kommt, daß die Aberrationen des Geräts zu asymmetrischen Figuren führen, wobei die Asymmetrie sich um so mehr auswirkt, je kleiner die Figuren sind. In Figur 8 ist zu erkennen, daß das Kontaktloch, in einem ursprünglichen Entwurf als Quadrat gezeichnet, im Maskenherstellungsprozeß durch einen Laserstrahlschreiber verzerrt wird. Die Abweichung gegenüber der Sollform ist deutlich erkennbar. Typisch für Laserstrahlschreiber ist, wie erwähnt, die Asymmetrie der Verzerrung, wobei die Diagonale von links oben nach rechts unten länger als die Diagonale von links unten nach rechts oben ist.
Um diesem Effekt Rechnung zu tragen, erfolgt die Korrektur zweckmäßigerweise asymmetrisch. Hierzu sind auch die entsprechenden Regeln zu erweitern. In Figur 9 ist eine typische Korrektur für den in Figur ' 8 zu beobachtenden Effekt dargestellt. In Figur 9 ist ein zweckmäßigerweise zu verwendendes Entwurfs- muster für das Kontaktloch der Figur 8 gezeigt. Die Serifen Si in der Diagonalen von links unten nach rechts oben sind größer als die Serifen S2 der anderen Diagonalen. Zur Verdeutlichung ist in der Figur 9 die Asymmetrie der Korrektur übertrieben groß dargestellt.
Auch das gemäß den Figuren 8 und 9 erläuterte Ausführungsbei- spiel weist eine zweizählige Symmetrie auf. Diese kann im all- gemeinen Fall eines mit Aberrationen behafteten Gerätes vollständig verschwinden. Im obigen Fall eines quadratischen Kontaktlochs sind an den Vierecken vier unterschiedlich große Serifen anzubringen. Hierzu muß das verwendete Regelwerk entsprechend erweitert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Korrektur von Abbildungsfehlern, insbesondere des Proximity-Effektes, in Elektronenstrahl- oder Laserstrahlschreibern bei der Herstellung von Masken, durch Änderung eines elektronischen Maskenentwurfes, so daß ein geänderter Maskenentwurf nach der Belichtung durch einen Maskenschreiber auf der Maske zu Figuren führt, deren Geometrie einem ursprünglichen Maskenentwurf bzw. einer Soll -Maske möglichst nahekommt , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein von Prozeßbedingungen abhängiges Regelwerk aufgestellt wird, welches sich insbesondere in Tabellen darstellen läßt, wobei die Regeln, insbesondere die Einträge in die Tabellen, von Prozeßbedingungen beschreibenden Parametern abhängige Korrekturwerte darstellen, welche in einem nachfolgenden Korrekturlauf als vorausberechnete Korrekturelemente verwendbar sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelwerk ortsabhängig unterschiedliche Korrekturen zur Kompensation von geräteabhängigen Aberrationen des Maskenschreibers berücksichtigt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Maskenentwurf in disjunk- te, repräsentative Teile unterteilt wird, und unter Berücksichtigung dieser Teile die Regeln des Regelwerks für eine durchzuführende Korrektur ermittelt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund der ermittelten Regeln Korrekturtabellen erstellt werden, welche Korrekturwerte zur Durchführung einer Korrektur der Geometrie des elektronischen Maskenentwurfes enthalten.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Korrekturtabellen Korrekturwerte berücksichtigt werden, welche eine Durchführung einer Korrektur gerätebedingter Verzerrungen, insbesondere von Aberrationen, ermöglichen.
6. Verfahren zur Korrektur von Abbildungsfehlern, insbesondere des Proximity-Effektes, in optischen Systemen, insbesondere Steppern, zur Abbildung von Maskenstrukturen auf Halbleiterscheiben, insbesondere Siliziumscheiben, durch Änderung des elektronischen Entwurfs, so daß der geänderte Entwurf nach einer mikrolithographischen Belichtung durch das optische System auf der Halbleiterscheibe zu Figuren führt, deren Geometrie dem ursprünglichen Entwurf möglichst nahekommt, dadurch gekennzeichnet, daß eine regelbasierte Korrektur verwendet wird, deren Regelwerk Aberrationen des optischen Systems berücksichtigt, indem es ortsabhängig unterschiedliche Korrekturen durchführt, mit dem Ziel, auf der Halbleiterscheibe strukturtreue, symmetrische Figuren zu erzeugen.
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