DE102005009554A1 - Exposure device`s e.g. projector, focus correcting method for semiconductor manufacturing system, involves executing focus correction of illuminating devices based on focus values of devices for correcting dimensional accuracy of image - Google Patents

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Abstract

The method involves determining dimensions of structural components of musters, and determining difference values of the dimensions. Focus values of illuminating devices e.g. projectors, based on the difference values of the dimensions. Focus correction of the illuminating devices is executed based on the focus values for correcting dimensional accuracy of image for the illuminations. Independent claims are also included for: (a) a computer readable medium for executing a method for focus correction of an illuminating device (b) a semiconductor manufacturing system.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fokuskorrektur eines Belichtungsgeräts bei der lithographischen Projektion. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur Auswertung von Messergebnissen eines Messgeräts für die Fokuskorrektur eines Belichtungsgeräts in einer Halbleiterfertigungsanlage sowie eine Halbleiterfertigungsanlage.The The invention relates to a method for focus correction of an exposure apparatus in the lithographic projection. The invention also relates a method for evaluating measurement results of a measuring device for the focus correction of a exposure tool in a semiconductor manufacturing plant and a semiconductor manufacturing plant.

Zur Herstellung integrierter Schaltungen werden üblicherweise auf Halbleiterwafern mit verschiedenen elektrischen Eigenschaften versehene Schichten aufgebracht und jeweils lithographisch strukturiert. Ein lithographischer Strukturierungsschritt kann darin bestehen, einen photoempfindlichen Resist aufzutragen, diesen mit einer gewünschten Struktur für die betreffende Ebene zu belichten und zu entwickeln, sowie anschließend die somit entstandene Resist-Maske in die unterliegende Schicht in einem Ätzschritt zu übertragen.to Integrated circuit fabrication is commonly done on semiconductor wafers provided with different electrical properties layers applied and each lithographically structured. A lithographic Structuring step may consist of a photosensitive Apply Resist, this with a desired structure for the relevant Level to illuminate and develop, and then the thus resulting resist mask in the underlying layer in an etching step transferred to.

Für den lithographischen Projektionsschritt eines Schaltungsmusters wird üblicherweise als Belichtungsapparat ein Wafer-Scanner oder Wafer-Stepper verwendet. Im Belichtungsapparat erfolgt die Belichtung des photoempfindlichen Resists mit elektromagnetischer Strahlung einer vorherbestimmten Wellenlänge, die beispielsweise im W-Bereich liegt.For the lithographic The projection step of a circuit pattern usually becomes an exposure apparatus a wafer scanner or wafer stepper used. In the exposure apparatus, the Exposure of the photosensitive resist to electromagnetic Radiation of a predetermined wavelength, for example, in the W range is.

Jede einzelne Schicht des Schaltungsmusters wird üblicherweise mit einer speziellen Maske (auch Reticle genannt) und einer Projektionsoptik auf den Halbleiterwafer abgebildet. Das Reticle besteht aus einer Substratschicht, die mit teilweise oder vollständig absorbierenden Elementen, wie z. B. einer Chromschicht, versehen ist, die das Schaltungsmuster nachbilden. Die Projektionsoptik des Belichtungsapparats enthält oftmals mehrere Linsen und Blenden und bewirkt häufig eine Reduktion des Schaltungsmusters bei der Übertragung auf die photoempfindliche Resistschicht.each single layer of the circuit pattern is usually with a special Mask (also called Reticle) and a projection optics on the Semiconductor wafer imaged. The reticle consists of a substrate layer, those with partial or complete absorbent elements, such. B. a chrome layer provided is that mimic the circuit pattern. The projection optics of the Exposure apparatus contains often multiple lenses and apertures and often causes a reduction in the circuit pattern in the transmission on the photosensitive resist layer.

Dichte Linien-Spalten-Muster, wie sie etwa im Bereich der Herstellung von dynamischen Speichern mit wahlfreiem Zugriff (DRAM) gebildet werden, weisen beispielsweise Strukturbreiten von 70, 90 oder 110 nm auf. Beim lithographischen Belichtungsprozess eines solchen Musters werden heutzutage in den Belichtungsapparaten Wellenlängen von 248 nm oder 193 nm verwendet.density Line-column patterns, such as those in the field of manufacture of dynamic random access memories (DRAM) are formed, have, for example, feature widths of 70, 90 or 110 nm. In the lithographic exposure process of such a pattern nowadays in the exposure apparatus wavelengths of 248 nm or 193 nm used.

Die erzielbare Auflösung bei der lithographischen Projektion wird von mehreren Faktoren beeinflusst. So wird in der optischen Lithographie bei der Herstellung von integrierten Schaltungen der Zusammenhang zwischen erzielbarer Grenzauflösung bmin und den Einflussgrößen der Projektion durch das Rayleighsche Gesetz der Mikroskopie beschrieben:

Figure 00020001
The achievable resolution in the lithographic projection is influenced by several factors. Thus, in optical lithography in the manufacture of integrated circuits, the relationship between achievable limiting resolution b min and the parameters influencing the projection is described by Rayleigh's law of microscopy:
Figure 00020001

Die Grenzauflösung bmin eines Liniengitters ist demnach abhängig von einem Technologiefaktor k1, der Belichtungswellenlänge λ und der Numerischen Apertur NA der Linse des Belich tungsapparats. Die Grenzauflösung bmin entspricht dabei der Hälfte der Periode des abzubildenden Liniengitters.The limiting resolution b min of a line grating is accordingly dependent on a technology factor k 1 , the exposure wavelength λ and the numerical aperture NA of the lens of the exposure apparatus. The limiting resolution b min corresponds to half the period of the line grid to be imaged.

Während die Belichtungswellenlänge λ und der maximale Wert der Numerischen Apertur NA für eine bestimmte Generation von Belichtungsgeräten fest ist, kann durch Optimierung des Belichtungsprozesses und den Einsatz von sogenannten RET-Konzepten (RET = Resolution Enhancement Techniques, Technologien zur Auflösungsverbesserung) der Technologiefaktor k1 verringert und damit die Grenzauflösung verbessert werden.While the exposure wavelength λ and the maximum value of the numerical aperture NA are fixed for a particular generation of exposure devices, the technology factor k 1 can be reduced by optimizing the exposure process and using so-called resolution enhancement techniques (RETs) and thus the limit resolution can be improved.

Dazu zählen Maßnahmen zur Veränderung des Schaltungsentwurfs, wie z.B. das Hinzunehmen von feinen Strukturelementen (auch „sub-resolution-sized assist features" oder „scattering bars" genannt), die unterhalb der Auflösungsgrenze des Belichtungsapparates liegen, oder die gezielte Veränderung bestimmter Strukturelemente des Schaltungsmusters (sog. OPC-Strukturen). Unter OPC-Strukturen werden beispielsweise mit Serifen oder „Hammerheads" bezeichnete Strukturen verstanden. Die gezielte Veränderung von Linienbreiten zählt ebenfalls dazu. Ziel ist es, durch die Verwendung von OPC-Strukturen den Bildkontrast und die Tiefenschärfe bei der photolithographischen Projektion zu verbessern.To counting activities to change the Circuit design, such as the acceptance of fine structural elements (also "sub-resolution-sized assist features "or" scattering called bars "), below the resolution limit of the exposure apparatus, or the targeted change certain structural elements of the circuit pattern (so-called OPC structures). Examples of OPC structures are structures called serifs or "hammerheads" Understood. The targeted change of line widths counts also to. The goal is through the use of OPC structures the image contrast and the depth of focus in the photolithographic To improve projection.

Außerdem kann mittels optimierter Belichtungsbedingungen des Belichtungsapparates und den Einsatz von Phasenmasken eine weitere Verbesserung der Grenzauflösung erreicht werden. Dazu zählt beispielsweise der Einsatz von Schrägbeleuchtung oder verschiedener Beleuchtungsmodi, wie z.B. Dipolbeleuchtung, annularer Beleuchtung oder Quadrupolbeleuchtung.In addition, can by means of optimized exposure conditions of the exposure apparatus and the use of phase masks achieves a further improvement of the limiting resolution become. Also includes For example, the use of oblique lighting or various Illumination modes, such as Dipole lighting, annular lighting or Quadrupole.

Die Auflösungsgrenze eines Projektionssystems lässt sich durch den Einsatz moderner lithographischer Techniken bei den für die Belichtung verwendeten Masken verringern. Dies betrifft den Bereich der Phasenmasken oder auch Phasenschiebermasken (englisch: phase shift masks), wie z.B. Halbton-Phasenmasken oder alternierende Phasenmasken.The resolution limit of a projection system through the use of modern lithographic techniques in the for the exposure reduce masks used. This concerns the area of the phase masks or phase shift masks, such as e.g. Halftone phase masks or alternating phase masks.

Diese lithographischen Techniken ermöglichen einzeln oder in Kombination eine deutliche Verbesserung des Auflösungsvermögens eines Projektionsapparates. Insbesondere wird das verfügbare Prozessfenster erhöht, was die Herstellung von integrierten Schaltungen mit feinsten Strukturauflösungen in einem hochvolumigen Fertigungsprozess erlaubt. Unter Prozessfenster versteht man den zur Verfügung stehenden Tiefenschärfe- und Belichtungsdosis-Bereich, der eine hinsichtlich der Maßhaltigkeit zufriedenstellende Abbildungsqualität auf die photoempfindliche Resistschicht liefert. Bei sehr kritischen Schaltungsebenen, bei denen kleinste Abmessungen auf dem Halbleiterwafer abgebildet werden müssen, erreichen jedoch auch diese Verfahren ihre Grenze, insbesondere durch eine Limitierung des Tiefenschärfebereichs (engl. depth of focus, DOF).These lithographic techniques, singly or in combination, allow a significant improvement in the resolving power of a projection apparatus. In particular, the available Process window increased, which allows the production of integrated circuits with the finest structure resolutions in a high-volume manufacturing process. Process windows are understood to be the available depth of field and exposure dose range, which provides a dimensional quality satisfactory imaging quality on the photosensitive resist layer. At very critical circuit levels, where the smallest dimensions have to be imaged on the semiconductor wafer, however, these methods also reach their limits, in particular by limiting the depth of field (DOF).

Der verfügbare Tiefenschärfebereich wird durch folgende Gleichung beschrieben:

Figure 00040001
The available depth of field is described by the following equation:
Figure 00040001

Der Tiefenschärfebereich DOF ist demnach abhängig von einem weiteren Technologiefaktor k2, der Belichtungswellenlänge λ und der Numerischen Apertur NA der Linse des Belichtungsapparats. Folglich geht eine Verringerung der Belichtungswellenlänge bzw. Vergrößerung der Numerischen Apertur mit einer Verringerung des verfügbaren Tiefenschärfebereichs am Ort des lithographisch zu strukturierenden Halbleiterwafers einher.The depth of field DOF is thus dependent on a further technology factor k 2 , the exposure wavelength λ and the numerical aperture NA of the lens of the exposure apparatus. Consequently, a reduction in the exposure wavelength or increase in the numerical aperture is associated with a reduction in the available depth of field at the location of the semiconductor wafer to be lithographically structured.

So beträgt bei fortschrittlichen Technologien mit hoher Strukturauflösung, beispielsweise bei der 90 nm oder 70 nm Prozesslinie, der verfügbare Tiefenschärfebereich nur wenige 100 nm. Aus obiger Gleichung ist zu erwarten, dass zukünftige Prozesslinien zunehmend durch den verfügbaren Tiefenschärfebereich limitiert werden. Folglich ist eine präzise Fokuseinstellung des Projektionsapparates wünschenswert.So is in advanced high-resolution technology, for example at the 90 nm or 70 nm process line, the available depth of focus range only a few 100 nm. From the above equation is expected to future process lines increasingly through the available Depth of field be limited. Consequently, a precise focus adjustment of the projection apparatus is desirable.

Bei der Herstellung einer integrierten Schaltung werden die für die photolithographische Projektion charakteristischen Parameter, wie z. B. die Belichtungsdosis oder die Schärfeeinstellung des Projektionsapparates, anfänglich genau justiert, um eine hohe Maßhaltigkeit bei der Projektion des Musters des Schaltungsentwurfs auf die Oberfläche des Halbleiterwafers zu erreichen.at The production of an integrated circuit will be the one for photolithographic Projection characteristic parameters, such. B. the exposure dose or the sharpness setting of the projection apparatus, initially accurately adjusted to a high dimensional accuracy in the projection of the pattern of the circuit design on the surface of the To reach semiconductor wafer.

Zur Überwachung der Herstellungsqualität werden ausgewählte Strukturelemente regelmäßig, beispielsweise mit einem Rasterelektronenmikroskop, kontrolliert. Diese Vorgehensweise ist in der Technik als CD-SEM (CD-SEM = critical dimension scanning electron microscopy) bekannt. Ausgehend von der Differenz der gemessenen Abmessungen zu dem gewünschten Zielmaß wird die Belichtungsdosis entsprechend korrigiert.For monitoring the manufacturing quality selected Structural elements regularly, for example with a scanning electron microscope, controlled. This approach is known in the art as CD-SEM (CD-SEM = critical dimension scanning electron microscopy). Starting from the difference of the measured Dimensions to the desired Target measure becomes corrected the exposure dose accordingly.

Die vorgenannte Konzept der CD-SEM ermöglicht zwar die Verbesserung der Maßhaltigkeit bei der Abbildung eines Musters von Strukturelementen in einem Projektionsapparat. Das verfügbare Prozessfenster wird jedoch auch von der Fokuseinstellung des Projektionsapparates beeinflusst. Eine befriedigende Lösung zur einfachen Kontrolle der Fokuseinstellung des Projektionsapparates ist in der Technik jedoch nicht bekannt.The The aforementioned concept of the CD-SEM makes possible the improvement the dimensional stability the mapping of a pattern of structural elements in a projection apparatus. The available However, the process window is also affected by the focus setting of the projection apparatus affected. A satisfying solution for easy control the focus adjustment of the projection apparatus is in the art but not known.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben und eine Halbleiterfertigungsanlage zu schaffen, welche die oben genannten Probleme überwinden und eine einfache Kontrolle der Fokuseinstellung des Projektionsapparates ermöglichen.It It is therefore an object of the invention to provide a method and a To create semiconductor manufacturing plant which are the above Overcome problems and a simple control of the focus setting of the projection apparatus enable.

Diese Aufgabe wird in einem ersten Aspekt erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Fokuskorrektur eines Belichtungsgeräts bei der lithographischen Projektion gelöst, das die folgenden Schritte umfasst:

  • – Bereitstellen eines Halbleiterwafers;
  • – Bereitstellen eines Belichtungsgeräts, das eine Projektionsoptik aufweist, deren Tiefenschärfe im Falle der lithographischen Projektion durch einen Fokuswert charakterisiert wird;
  • – Bereitstellen einer Phasenschiebermaske, die auf einem transparenten Substrat in einem ersten Bereich erste Phasenschieberelemente und in einem zweiten Bereich zweite Phasenschieberelemente aufweist, wobei die ersten Phasenschieberelemente einen im Vergleich zu den zweiten Phasenschieberelemente unterschiedlichen Phasenhub eines die Phasenschieberelemente durchdringenden Lichtstrahls aufweisen;
  • – Photolithographisches Strukturieren der Vorderseite des Halbleiterwafers mit dem Belichtungsgerät mittels der Phasenschiebermaske, um ein erstes Muster von Strukturelementen und ein zweites Muster von Strukturelementen zu bilden;
  • – Bereitstellen eines Messgeräts, das geeignet ist, die Strukturelemente auf der Vorderseite des Halbleiterwafers zu vermessen;
  • – Bestimmen von Abmessungen der Strukturelemente des ersten Musters und der Strukturelemente des zweiten Musters mit dem Messgerät;
  • – Bestimmen wenigstens eines Differenzwertes einer Abmessung von jeweils einem Strukturelement des ersten Musters und einem Strukturelement des zweiten Musters;
  • – Bestimmen eines Fokuswertes des Belichtungsgeräts anhand des Differenzwertes der Abmessungen; und
  • – Durchführen einer Fokuskorrektur des Belichtungsgeräts anhand des Fokuswertes, um für nachfolgende Belichtungen die Maßhaltigkeit der Abbildung zu verbessern.
This object is achieved in a first aspect according to the invention by a method for focus correction of an exposure apparatus in the lithographic projection, comprising the following steps:
  • - Providing a semiconductor wafer;
  • Providing an exposure apparatus which has projection optics whose depth of field is characterized by a focus value in the case of the lithographic projection;
  • Providing a phase shift mask having first phase shifter elements in a first area on a transparent substrate and second phase shifter elements in a second area, the first phase shifter elements having a different phase deviation of a phase beam passing through the light beam than the second phase shifter elements;
  • Photolithographically patterning the front surface of the semiconductor wafer with the exposure apparatus by means of the phase shift mask to form a first pattern of features and a second pattern of features;
  • - Providing a measuring device that is suitable to measure the structural elements on the front side of the semiconductor wafer;
  • - Determining dimensions of the structural elements of the first pattern and the structural elements of the second pattern with the measuring device;
  • - determining at least one difference value of a dimension of each one structural element of the first pattern and a structural element of the second pattern;
  • - Determining a focus value of the exposure device based on the difference value of the dimensions; and
  • - Performing a focus correction of the exposure device based on the focus value to improve the dimensional accuracy of the image for subsequent exposures.

Gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung wird ein Halbleiterwafer in einem Projektionsapparat mit einer Phasenschiebermaske photolithographisch strukturiert. Die Phasenschiebermaske weist unterschiedliche Phasenschieberelemente auf, die mit einem unterschiedlichen Phasenhub beaufschlagt sind. Die den unterschiedlichen Phasenschieberelementen entsprechenden Strukturelemente auf dem Halbleiterwafer werden mit einem Messgerät vermessen. Aus der Differenz der Abmessungen der Strukturelemente lässt sich ein Fokuswert des Projektionsapparats bestimmen. Dies ermöglicht die Fokuseinstellung des Projektionsapparates in der Fertigungslinie.According to one In a first aspect of the invention, a semiconductor wafer is included in a projection apparatus a phase shift mask photolithographically structured. The Phase shift mask has different phase shifter elements on, which are subjected to a different phase deviation. The corresponding to the different phase shifter elements Structural elements on the semiconductor wafer are measured with a measuring device. From the difference in the dimensions of the structural elements can be determine a focus value of the projection apparatus. This allows the Focus adjustment of the projection apparatus in the production line.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Schritt des Bereitstellens der Phasenschiebermaske, dass die ersten Phasenschieberelemente im ersten Bereich als linienförmige Strukturelemente des ersten Musters abgebildet werden, die eine Schicht bei der Herstellung einer integrierten Schaltung repräsentieren.In a further preferred embodiment the step of providing the phase shift mask comprises that the first phase shifter elements in the first region as a line-shaped structural elements of the first pattern, which is a layer in the production an integrated circuit.

Die ersten Phasenschieberelemente im ersten Bereich werden als linienförmige Strukturelemente des ersten Musters in ei ner Schicht bei der Herstellung einer integrierten Schaltung gebildet. Somit entsprechen die Strukturelemente des ersten Musters dem Produktmuster, das ohnehin regelmäßig zur Dosiskontrolle vermessen wird. Gemäß dieser Vorgehensweise muss keinerlei zusätzlicher Platz auf dem Halbleiterwafer bereitgestellt werden.The first phase shifter elements in the first region are called linear structural elements of the first pattern in a layer in the production of an integrated Circuit formed. Thus, the structural elements of the first correspond Pattern of the product, which anyway measured regularly for dose control becomes. According to this Procedure does not need any extra space on the semiconductor wafer to be provided.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Schritt des Bereitstellens der Phasenschiebermaske, dass die zweiten Phasenschieberelemente im zweiten Bereich als linienförmige Strukturelemente des zweiten Musters abgebildet werden, die eine Teststruktur repräsentieren, die in einem Bereich außerhalb der linienförmigen Muster des ersten Bereichs angeordnet ist.In a further preferred embodiment the step of providing the phase shift mask comprises that the second phase shifter elements in the second region as linear structural elements of the second pattern representing a test pattern, in an area outside the linear Pattern of the first area is arranged.

Gemäß dieser Vorgehensweise werden die Strukturelemente des zweiten Musters als Teststruktur auf dem Halbleiterwafer bereitgestellt. Da diese außerhalb des ersten Musters angeordnet sind, lässt sich ein unterschiedlicher Phasenhub auf der Phasenschiebermaske herstellen, ohne die mit dem ersten Muster hergestellten Phasenschieberelemente zu beeinflussen.According to this Approach the structural elements of the second pattern as Test structure provided on the semiconductor wafer. Because these are outside are arranged of the first pattern, can be a different Make phase shift on the phase shift mask, without those with the influence first pattern produced phase shifter elements.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird beim Schritt des Bestimmens von Abmessungen der Strukturelemente des ersten Musters und des zweiten Musters mit dem Messgerät jeweils die Breite der Linien des ersten Musters und des zweiten Musters als Abmessungen bestimmt.In a further preferred embodiment becomes the step of determining dimensions of the features of the first pattern and the second pattern with the measuring device, respectively the width of the lines of the first pattern and the second pattern determined as dimensions.

Die Linienbreite wird üblicherweise regelmäßig in Messungen bestimmt. Die Anwendung des Verfahrens benötigt somit nur wenig zusätzlichen Zeitbedarf und kann auch in einem hochvolumigen Fertigungsprozess eingesetzt werden.The Line width is usually regularly in measurements certainly. The application of the method thus requires little additional time and can also be used in a high-volume manufacturing process become.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Schritt des Bereitstellens der Phasenschiebermaske, dass die ersten Phasenschieberelemente im ersten Bereich und dass die zweiten Phasenschieberelemente im zweiten Bereich als linienförmige Strukturelemente des ersten Musters und des zweiten Musters abgebildet werden, wobei die Breite der linienförmigen Strukturelemente ungefähr 100 nm oder weniger beträgt.In a further preferred embodiment the step of providing the phase shift mask comprises that the first phase shifter elements in the first area and that the second phase shifter elements in the second region as line-shaped structural elements of the first pattern and the second pattern, wherein the width of the linear Structural elements about 100 nm or less.

Gemäß dieser Vorgehensweise lässt sich das Verfahren in modernen Herstellungsprozessen einsetzen, die oftmals nur über einen sehr geringen Tiefenschärfebereich verfügen. Die Bestimmung des Fokus ist dort besonders wichtig.According to this Course of action the process is used in modern manufacturing processes, often only over a very small depth of field feature. The determination of the focus is particularly important there.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Schritt des Bereitstellens der Phasenschiebermaske, dass die ersten Phasenschieberelemente einem die Phasenschiebermaske im Bereich der ersten Phasenschieberelemente durchdringenden Lichtstrahl eine Phasendrehung von ungefähr 180° im Vergleich zu einem die Phasenschiebermaske im Bereich des transparenten Substrats durchdringenden Lichtstrahl zufügen.In a further preferred embodiment the step of providing the phase shift mask comprises that the first phase shifter elements one the phase shift mask in the region of the first phase shifter elements penetrating light beam a phase rotation of about 180 ° in the Compared to a phase shift mask in the area of the transparent Add substrate penetrating light beam.

Gemäß dieser Vorgehensweise wird das erste Muster unter optimalen Belichtungsbedingungen gebildet, die bei der lithographischen Projektion vor allem sehr kritischer Schichten eingehalten werden müssen.According to this Approach, the first pattern is formed under optimal exposure conditions, in the lithographic projection, above all, very critical Layers must be respected.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Schritt des Bereitstellens der Phasenschiebermaske, dass die zweiten Phasenschieberelemente einem die Phasenschiebermaske im Bereich der zweiten Phasenschieberelemente durchdringenden Lichtstrahl eine Phasendrehung von ungefähr 135° im Vergleich zu einem die Phasenschiebermaske im Bereich des transparenten Substrats durchdringenden Lichtstrahl zufügen.In a further preferred embodiment the step of providing the phase shift mask comprises that the second phase shifter elements one the phase shift mask in the region of the second phase shifter elements penetrating light beam a phase rotation of about 135 ° in the Compared to a phase shift mask in the area of the transparent Add substrate penetrating light beam.

Gemäß dieser Vorgehensweise wird das zweite Muster so gebildet, dass bei der lithographischen Projektion unterschiedliche Abmessungen im Vergleich zum ersten Muster entstehen, der Phasenunterschied zu den ersten Phasenschieberelementen jedoch noch nicht so groß ist, dass eine lithographische Projektion nur schwierig durchführbar wäre.According to this Procedure, the second pattern is formed so that at the Lithographic projection of different dimensions compared to the first pattern emerge, the phase difference to the first Phase shift elements, however, is not so large that a lithographic Projection difficult to perform would.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Schritt des Bereitstellens der Phasenschiebermaske, dass eine Halbtonphasenmaske, eine alternierende Phasenmaske, eine CLP-Phasenmaske oder eine Tri-Tone-Phasenmaske als Phasenschiebermaske bereitgestellt wird.In a further preferred embodiment the step of providing the phase shift mask comprises a halftone phase mask, an alternating phase mask, a CLP-phase mask or a tri-tone phase mask provided as a phase shift mask becomes.

Gemäß dieser Vorgehensweise wird das Verfahren mit gegenwärtig üblichen Phasenschiebermaske für die lithographische Projektion eingesetzt.According to this Approach becomes the method with currently common phase shift mask for the used lithographic projection.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Schritt des Bereitstellens der Phasenschiebermaske, dass die ersten Phasenschieberelemente eine erste Transmission und die zweiten Phasenschieberelemente eine von der ersten Transmission verschiedene zweite Transmission aufweisen, wobei die erste Transmission und die zweite Transmission so gewählt werden, dass in einem Bossung-Diagramm die jeweiligen Abmessungen der Strukturelemente des ersten Musters und des zweiten Musters in Abhängigkeit der Fokuseinstellung des Belichtungsgeräts den gleichen minimalen Wert aufweisen.In a further preferred embodiment the step of providing the phase shift mask comprises in that the first phase shift elements have a first transmission and the second phase shifter elements one of the first transmission have different second transmission, wherein the first transmission and the second transmission to be chosen so that in a Bossung diagram the respective dimensions of the structural elements of the first pattern and the second pattern depending the focus setting of the exposure device have the same minimum value.

Gemäß dieser Vorgehensweise wird die Teststruktur und das erste Muster in ihren Linienbreiten angepasst, was eine einfachere Auswertung ermöglicht.According to this Approach becomes the test structure and the first pattern in their Line widths adapted, allowing for easier evaluation.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Schritt des Bereitstellens des Messgeräts, dass das Messgerät geeignet ist, Abmessungen im Bereich weniger nm zu bestimmen.In a further preferred embodiment The step of providing the measuring device comprises the meter is suitable to determine dimensions in the range of a few nm.

Gemäß dieser Vorgehensweise ist das Messgerät empfindlichen den zu erwartenden Unterschied der Abmessungen zu bestimmen.According to this The procedure is the measuring device sensitive to the expected difference in dimensions too determine.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Schritt des Bereitstellens des Messgeräts, dass das Messgerät ein Scatterometer ist, das eine Lichtquelle und einen Detektor aufweist.In a further preferred embodiment The step of providing the measuring device comprises the meter a scatterometer having a light source and a detector.

Scatterometer weisen zum einen die notwendige Auflösung auf, um die Unterschiede der Abmessungen der Strukturelemente zu bestimmen. Zum anderen kann mit einem Scatterometer auch die Schichtdicke als Abmessung bestimmt werden, ohne zusätzliche Messungen durchführen zu müssen.scatterometer on the one hand have the necessary resolution to the differences to determine the dimensions of the structural elements. On the other hand with a scatterometer also determines the layer thickness as a dimension be without additional Perform measurements to have to.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Schritt des Bestimmens eines Fokuswertes des Belichtungsgeräts anhand des Differenzwertes der Abmessungen das Bereitstellen einer Kalibrierfunktion, die den Zusammenhang zwischen dem Differenzwert der Abmessungen und des Fokuswertes des Belichtungsgeräts angibt.In a further preferred embodiment The step of determining a focus value of the exposure apparatus comprises of the difference value of the dimensions, the provision of a calibration function, the relationship between the differential value of the dimensions and the focus value of the exposure device.

Messungen oder Simulationen der Abhängigkeit der Abmessungen der Strukturelemente können mit verschiedenen Belichtungsdosiswerten durchgeführt werden, die sich zu einer Kalibrierfunktion zusammenfassen lassen. Die Kalibrierfunktion wird anschließend zur Bestimmung des Fokuswertes in der Halbleiterfertigung verwendet.measurements or simulations of dependency the dimensions of the structural elements can be performed with different exposure dose values, which can be combined to form a calibration function. The calibration function is subsequently used to determine the focus value in semiconductor manufacturing.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Kalibrierfunktion eine lineare Funktion.In a further preferred embodiment the calibration function is a linear function.

In vielen Fällen ist eine lineare Funktion als Kalibrierfunktion ausreichend genau. Diese kann auf einfache eise bestimmt und für die Auswettung in der Halbleiterfertigung herangezogen werden.In many cases is a linear function as a calibration function sufficiently accurate. This can be determined simply and for the purpose of evaluation in semiconductor manufacturing be used.

Diese Aufgabe wird in einem zweiten Aspekt erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Auswertung von Messergebnissen eines Messgeräts für die Fokuskorrektur eines Belichtungsgeräts in einer Halbleiterfertigungsanlage gelöst, das die folgenden Schritte umfasst:

  • – Bereitstellen eines Eingangsdatensatzes, der als Messergebnis eines Messgeräts Abmessungen wenigstens eines Strukturelements eines ersten Musters und wenigstens eines Strukturelements eines zweiten Musters auf einem Halbleiterwafer umfasst, wobei die Strukturelemente des ersten Musters und die Strukturelemente des zweiten Musters durch photolithographisches Strukturieren der Vorderseite des Halbleiterwafers mit einem Belichtungsgerät mittels einer Phasenschiebermaske erzeugt werden, die auf einem transparenten Substrat in einem ersten Bereich erste Phasenschieberelemente und in einem zweiten Bereich zweite Phasenschieberelemente aufweist, wobei die ersten Phasenschieberelemente einen im Vergleich zu den zweiten Phasenschieberelemente unterschiedlichen Phasenhub eines die Phasenschieberelemente durchdringenden Lichtstrahls aufweisen;
  • – Bestimmen wenigstens eines Differenzwertes einer Abmessung von jeweils einem Strukturelement des ersten Musters und einem Strukturelement des zweiten Musters;
  • – Bestimmen eines Fokuswertes des Belichtungsgeräts anhand des Differenzwertes der Abmessungen; und
  • – Durchführen einer Fokuskorrektur des Belichtungsgeräts anhand des Fokuswertes, um für nachfolgende Belichtungen die Maßhaltigkeit der Abbildung zu verbessern.
This object is achieved in a second aspect according to the invention by a method for evaluating measurement results of a measuring device for the focus correction of an exposure apparatus in a semiconductor manufacturing plant, comprising the following steps:
  • Providing an input data set which, as measurement result of a measuring device, comprises dimensions of at least one structure element of a first pattern and at least one structure element of a second pattern on a semiconductor wafer, wherein the structure elements of the first pattern and the structure elements of the second pattern are structured by photolithographically patterning the front side of the semiconductor wafer Exposure device can be generated by means of a phase shift mask having on a transparent substrate in a first region first phase shifter elements and in a second region second phase shifter elements, wherein the first phase shifter elements have a different phase compared to the second phase shifter phase of a phase shifter elements penetrating light beam;
  • - determining at least one difference value of a dimension of each one structural element of the first pattern and a structural element of the second pattern;
  • - Determining a focus value of the exposure device based on the difference value of the dimensions; and
  • - Performing a focus correction of the exposure device based on the focus value to improve the dimensional accuracy of the image for subsequent exposures.

Ein wesentlicher Gesichtspunkt der Erfindung in ihrem zweiten Aspekt ist es, Daten eines Messgeräts dahingehend auszuwerten, dass aus dem Eingangsdatensatz die unterschiedlichen Abmessungen der Strukturelemente bestimmt und zu einem Fokuswert verrechnet werden. Damit lässt sich bereits während der Produktion „inline" die Fokuseinstellung des Belichtungsgeräts überprüfen.One essential aspect of the invention in its second aspect is it, data of a measuring device be evaluated so that from the input data set the different Dimensions of the structural elements and determines a focus value will be charged. This can be already during the production "inline" the focus setting of the exposure device.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß auch durch eine Halbleiterfertigungsanlage gelöst, die folgendes umfasst:

  • – ein Belichtungsgerät, das eine Projektionsoptik aufweist, deren Tiefenschärfe im Falle der lithographischen Projektion durch einen Fokuswert charakterisiert wird;
  • – eine Phasenschiebermaske, die auf einem transparenten Substrat in einem ersten Bereich erste Phasenschieberelemente und in einem zweiten Bereich zweite Phasenschieberelemente aufweist, wobei die ersten Phasenschieberelemente einen im Vergleich zu den zweiten Phasenschieberelemente unterschiedlichen Phasenhub eines die Phasenschieberelemente durchdringenden Lichtstrahls aufweisen;
  • – einen Halbleiterwafer, der auf der Vorderseite durch photolithographisches Strukturieren mit dem Belichtungsgerät mittels der Phasenschiebermaske mit einem ersten Muster von Strukturelementen und einem zweiten Muster von Strukturelementen versehen ist;
  • – ein Messgerät, das geeignet ist, die Strukturelemente auf der Vorderseite des Halbleiterwafers zu vermessen;
  • – Mittel zum Bestimmen von Abmessungen der Strukturelemente des ersten Musters und der Strukturelemente des zweiten Musters mit dem Messgerät;
  • – Mittel zum Bestimmen wenigstens eines Differenzwertes einer Abmessung von jeweils einem Strukturelement des ersten Musters und einem Strukturelement des zweiten Musters;
  • – Mittel zum Bestimmen eines Fokuswertes des Belichtungsgeräts anhand des Differenzwertes der Abmessungen; und
  • – Mittel zum Durchführen einer Fokuskorrektur des Belichtungsgeräts anhand des Fokuswertes, um für nachfolgende Belichtungen die Maßhaltigkeit der Abbildung zu verbessern. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
This object is also achieved according to the invention by a semiconductor manufacturing plant which comprises the following:
  • - An exposure device having a projection optics, the depth of field in the case of lithographic projection by a focus value is characterized;
  • A phase shift mask having first phase shifter elements in a first region on a transparent substrate and second phase shifter elements in a second region, the first phase shifter elements having a different phase deviation of a phase beam element passing light beam than the second phase shifter elements;
  • A semiconductor wafer provided on the front side by photolithographic patterning with the exposure apparatus by means of the phase shift mask with a first pattern of structural elements and a second pattern of structural elements;
  • A measuring device adapted to measure the structural elements on the front side of the semiconductor wafer;
  • - means for determining dimensions of the structural elements of the first pattern and the structural elements of the second pattern with the measuring device;
  • - means for determining at least one difference value of a dimension of each one structural element of the first pattern and a structural element of the second pattern;
  • - means for determining a focus value of the exposure device based on the difference value of the dimensions; and
  • - Means for performing a focus correction of the exposure device based on the focus value to improve the dimensional accuracy of the image for subsequent exposures. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.advantageous Further developments of the invention are specified in the subclaims.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:The The invention will now be described with reference to the accompanying drawings. In show the drawing:

1 ein Belichtungsgerät in einer schematischen Querschnittsansicht zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß des ersten Teilaspekts; 1 an exposure apparatus in a schematic cross-sectional view of the application of the method according to the invention according to the first sub-aspect;

2 in einer Draufsicht schematisch die Vorderseite eines Halbleiterwafers bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens; 2 in a plan view schematically the front of a semiconductor wafer in the application of the method according to the invention;

3 in einer Draufsicht schematisch die Vorderseite eines Halbleiterwafers bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens; 3 in a plan view schematically the front of a semiconductor wafer in the application of the method according to the invention;

4 ein Messgerät in einer schematischen Querschnittsansicht zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß des ersten und des zweiten Aspekts; 4 a measuring device in a schematic cross-sectional view of the application of the method according to the invention according to the first and the second aspect;

5 in einem Bossung-Diagramm den Verlauf von Linienbreiten Abhängigkeit der Fokuseinstellung, die während der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach dem ersten und zweiten Teilaspekt bestimmt werden; 5 in a Bossung diagram the course of line width dependence of the focus setting, which are determined during the application of the method according to the first and second sub-aspects;

6 in einem weiteren Bossung-Diagramm den Verlauf von Linienbreiten Abhängigkeit der Fokuseinstellung, die während der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach dem ersten und zweiten Teilaspekt bestimmt werden; 6 in another Bossung diagram the course of line width dependence of the focus setting, which are determined during the application of the method according to the first and second sub-aspects;

7 in einem weiteren Diagramm die Differenz der Linienbreiten gemäß 6; 7 in a further diagram the difference of the line widths according to 6 ;

8 in einem weiteren Bossung-Diagramm den Verlauf von Linienbreiten Abhängigkeit der Fokuseinstellung, die während der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach dem ersten und zweiten Teilaspekt bestimmt werden; 8th in another Bossung diagram the course of line width dependence of the focus setting, which are determined during the application of the method according to the first and second sub-aspects;

9 in einem weiteren Diagramm die Differenz der Linienbreiten gemäß 8; 9 in a further diagram the difference of the line widths according to 8th ;

10 in einem weiteren Diagramm die Differenz der Linienbreiten gemäß 8 für verschiedene Belichtungsdosiswerte; 10 in a further diagram the difference of the line widths according to 8th for different exposure dose values;

11 in einem weiteren Diagramm den Verlauf von Differenzen von Schichtdicken in Abhängigkeit der Fokuseinstellung für verschiedene Belichtungsdosiswerte; und 11 in a further diagram, the course of differences of layer thicknesses depending on the focus setting for different exposure dose values; and

12 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt in einem Flussdiagramm. 12 an embodiment of the method according to the second aspect in a flowchart.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Folgenden anhand einer Fokuskorrektur eines Belichtungsgeräts erläutert, bei dem ein einzelner Halbleiterwafer lithographisch strukturiert und anschließend vermessen wird. Ausgehend von dieser Messung wird ein Fokuswert des Belichtungsgeräts bestimmt, um für nachfolgende Belichtungen die Maßhaltigkeit der Abbildung zu verbessern. In einem großvolumigen Fertigungsprozess werden diese Verfahrensschritte jedoch nicht notwendigerweise für alle prozessierten Halbleiterwafer ausgeführt. Üblicherweise wird für einzelne ausgewählte Halbleiterwafer eine CD-SEM Messung durchgeführt, wie eingangs beschrieben. Die Erfindung liefert nun zusätzlich zu der Dosiskorrektur anhand der CD-SEM Messung eine Fokuskorrektur, die in der Fertigungslinie bestimmt wird. Dadurch ist eine regelmäßige Nachjustierung der Fokuseinstellung in einer Halbleiterfertigungsanlage möglich. Die im Folgenden anhand eines Halbleiterwafers beschriebene Vorgehensweise ist nur beispielhaft zu verstehen.The method according to the invention will be explained below with reference to a focus correction of an exposure apparatus in which a single semiconductor wafer is lithographically patterned and subsequently measured. On the basis of this measurement, a focus value of the exposure device is determined in order to improve the dimensional accuracy of the image for subsequent exposures. However, in a large volume manufacturing process, these process steps are not necessarily performed for all processed semiconductor wafers. Usually, a CD-SEM measurement is performed for individual selected semiconductor wafers, as described above. The invention now provides in addition to the dose correction based on the CD-SEM measurement, a focus correction, which is determined in the production line. As a result, a regular readjustment of the focus adjustment in a semiconductor manufacturing plant is possible. The following ei nes semiconductor wafer described procedure is only to be understood as an example.

In 1 ist in einer schematischen Querschnittsansicht der Aufbau eines Projektionsapparats 5 gezeigt. Der Projektionsapparat 5 umfasst einen beweglichen Substrathalter (nicht in 1 gezeigt). Auf dem Substrathalter ist ein Halbleiterwafer 12 abgelegt, auf den auf einer Vorderseite 10 eine Re sistschicht 14 beispielsweise durch Aufschleudern aufgebracht ist.In 1 is a schematic cross-sectional view of the structure of a projection apparatus 5 shown. The projection apparatus 5 includes a movable substrate holder (not in 1 shown). On the substrate holder is a semiconductor wafer 12 filed on the front 10 a resist layer 14 is applied for example by spin coating.

Der Projektionsapparat 5 umfasst weiter eine Lichtquelle 18, die über dem auf dem Substrathalter abgelegten Halbleiterwafer 12 angeordnet ist. Die Lichtquelle 18 ist geeignet, Licht beispielsweise mit einer Wellenlänge von 248 nm, 193 nm oder 157 nm abzustrahlen. Das von der Lichtquelle 18 abgestrahlte Licht wird durch ein Projektionsobjektiv 16 auf die Vorderseite 10 des Halbleiterwafers 12 projiziert.The projection apparatus 5 further includes a light source 18 overlying the semiconductor wafer deposited on the substrate holder 12 is arranged. The light source 18 is suitable to emit light, for example with a wavelength of 248 nm, 193 nm or 157 nm. That from the light source 18 radiated light is transmitted through a projection lens 16 on the front 10 of the semiconductor wafer 12 projected.

Zwischen der Lichtquelle 18 und dem Projektionsobjektiv 16 ist ein Reticle angebracht, das in Form einer Phasenschiebermaske 20 ausgebildet ist. Bei einem Wafer-Scanner ist darüber hinaus ein Belichtungsschlitz zwischen der Phasenschiebermaske 20 und dem Projektionsobjektiv 16 angebracht (nicht in 1 gezeigt). Durch die Steuerung des Substrathalters wird die Vorderseite 10 des Halbleiterwafers 12 sukzessive in einzelnen Belichtungsfeldern belichtet.Between the light source 18 and the projection lens 16 a reticle is mounted in the form of a phase shift mask 20 is trained. In addition, with a wafer scanner, there is an exposure slot between the phase shift mask 20 and the projection lens 16 attached (not in 1 shown). By controlling the substrate holder becomes the front 10 of the semiconductor wafer 12 successively exposed in individual exposure fields.

Für die Phasenschiebermaske 20 ist beispielsweise eine Halbtonphasenmaske vorgesehen. Andere dem Fachmann bekannte Phasenmasken, wie z.B. eine alternierende Phasenmaske, eine CLP-Phasenmaske oder eine Tri-Tone-Phasenmaske, sind jedoch nicht ausgeschlossen.For the phase shift mask 20 For example, a halftone phase mask is provided. However, other phase masks known to those skilled in the art, such as an alternating phase mask, a CLP phase mask or a tri-tone phase mask, are not excluded.

Die im Folgenden als Halbtonphasenmaske beschriebenen Phasenschiebermaske 20 umfasst ein transparentes Maskensubstrat 22, das als Quarzschicht ausgebildet wird, wie in 2 gezeigt ist. Auf dem Maskensubstrat 22 sind erste Phasenschieberelemente 26 und zweite Phasenschieberelemente 30 angeordnet, die aus einem semitransparenten phasenschiebenden Material, beispielsweise Molybdän-Silicid gebildet werden.The phase shift mask described below as a halftone phase mask 20 comprises a transparent mask substrate 22 , which is formed as a quartz layer, as in 2 is shown. On the mask substrate 22 are first phase shifter elements 26 and second phase shifter elements 30 arranged, which are formed from a semitransparent phase-shifting material, such as molybdenum silicide.

Die ersten Phasenschieberelemente 26 der Phasenschiebermaske 20 sind entsprechend einer Schicht eines Schaltungsentwurfs angeordnet, um im Falle einer lithographischen Projektion ein erstes Muster 40 von Strukturelementen auf dem Halbleiterwafer 12 zu bilden. Die ersten Phasenschieberelemente 26 fügen üblicherweise einem die Phasenschiebermaske 20 im Bereich der ersten Phasenschieberelemente 26 durchdringenden Lichtstrahl eine Phasendrehung von ungefähr 180° im Vergleich zu einem die Phasenschiebermaske 20 im Bereich des transparenten Substrats 22 durchdringenden Lichtstrahl zu.The first phase shifter elements 26 the phase shift mask 20 are arranged according to a layer of a circuit design to provide a first pattern in the case of a lithographic projection 40 of structural elements on the semiconductor wafer 12 to build. The first phase shifter elements 26 usually add a phase shift mask 20 in the region of the first phase shifter elements 26 penetrating light beam, a phase rotation of about 180 ° compared to a phase shift mask 20 in the region of the transparent substrate 22 penetrating light beam too.

Für die zu strukturierende Schicht wird beispielsweise ein Schaltungsentwurf eines Halbleiterspeichers mit dynamischen Speicherzellen verwendet, der Grabenkondensatoren umfasst. Im Bereich der Grabenkondensatoren weist dieser Schaltungsentwurf linienförmige Strukturelemente mit kleinsten Abmessungen von 100 nm oder weniger auf.For the too structuring layer becomes, for example, a circuit design a semiconductor memory with dynamic memory cells used, the trench capacitors comprises. In the area of trench capacitors this circuit design has line-shaped structural elements smallest dimensions of 100 nm or less.

Folglich werden die ersten Phasenschieberelemente 26 in einem ersten Bereich 24 als linienförmige Strukturelemente 42 eines ersten Musters 40 auf die Resistschicht 14 abgebildet.As a result, the first phase shifter elements become 26 in a first area 24 as linear structural elements 42 a first pattern 40 on the resist layer 14 displayed.

Wie in 2 gezeigt ist, sind auf dem Maskensubstrat 22 darüber hinaus in einem zweiten Bereich 28 zweite Phasenschieberelemente 30 angeordnet, die ebenfalls aus dem semitransparenten phasenschiebenden Material gebildet werden.As in 2 are shown are on the mask substrate 22 beyond that in a second area 28 second phase shifter elements 30 arranged, which are also formed from the semitransparent phase-shifting material.

Die zweiten Phasenschieberelemente 30 werden im Falle einer lithographischen Projektion als linienförmige Strukturelemente 46 eines zweiten Musters 44 abgebildet. Die linienförmigen Strukturelemente 46 repräsentieren eine Teststruktur, die außerhalb des linienförmigen Musters des ersten Bereichs 24 angeordnet ist.The second phase shifter elements 30 become in the case of a lithographic projection as line-shaped structural elements 46 a second pattern 44 displayed. The linear structural elements 46 represent a test structure that is outside the line-shaped pattern of the first area 24 is arranged.

Im Gegensatz zu den ersten Phasenschieberelementen 26 fügen die zweiten Phasenschieberelemente 30 einem die Phasenschiebermaske 20 im Bereich der zweiten Phasenschieberelemente 30 durchdringenden Lichtstrahl keine Phasendrehung von 180° zu, sondern weichen davon betragsmäßig in etwa um 20° und 70° ab. Im Vergleich zu einem die Phasenschiebermaske 20 im Bereich des transparenten Substrats 22 durchdringenden Lichtstrahl wird der Lichtstrahl durch die zweiten Phasenschieberelemente 30 mit einem Phasenhub von ungefähr 200° bis 250° oder von ungefähr 110° bis 160° beaufschlagt. Typischerweise wird eine Phasendrehung von ungefähr 135° eingestellt.In contrast to the first phase shifter elements 26 add the second phase shifter elements 30 one the phase shift mask 20 in the region of the second phase shifter elements 30 penetrating light beam no phase rotation of 180 °, but differ in amount from about 20 ° and 70 °. Compared to a phase shift mask 20 in the region of the transparent substrate 22 penetrating light beam, the light beam through the second phase shifter elements 30 with a phase swing of about 200 ° to 250 ° or from about 110 ° to 160 ° applied. Typically, a phase rotation of about 135 ° is set.

Nach der photolithographischen Projektion wird die Resistschicht 14 entwickelt, um eine Resist-Maske zu bilden. Die Resist-Maske wird anschließend in eine Schicht des Halbleiterwafers 12 durch Ätzen oder Dotieren übertragen. Es ergibt sich somit eine strukturierte Vorderseite 10 des Halbleiterwafers 12, wie in 3 gezeigt ist.After the photolithographic projection, the resist layer becomes 14 developed to form a resist mask. The resist mask is then placed in a layer of the semiconductor wafer 12 transmitted by etching or doping. This results in a structured front side 10 of the semiconductor wafer 12 , as in 3 is shown.

Die linienförmigen Strukturelemente 42 des ersten Musters 40 werden zusammen mit den linienförmigen Strukturelemente 46 des zweiten Musters 44 auf der Vorderseite 10 des Halbleiterwafers 12 gebildet.The linear structural elements 42 of the first pattern 40 be together with the linear structure elements 46 of the second pattern 44 on the front side 10 of the semiconductor wafer 12 educated.

Nach der photolithographischen Strukturierung werden die Strukturelemente 42 des ersten Musters 40 und die Strukturelemente 46 des zweiten Musters 44 auf der Vorderseite 10 des Halbleiterwafers 12 zu vermessen. Dazu wird ein Messgerät 60 bereitgestellt, das schematisch in 4 geeignet ist.After the photolithographic structure tion are the structural elements 42 of the first pattern 40 and the structural elements 46 of the second pattern 44 on the front side 10 of the semiconductor wafer 12 to measure. This will be a measuring device 60 provided schematically in FIG 4 suitable is.

Für das Messgerät 60 ist beispielsweise ein Scatterometer vorgesehen. Das Scatterometer als Messgerät 60 ist in der Lage die Abmessungen der Strukturelemente 42 des ersten Musters 40 und der Strukturelemente 46 des zweiten Musters 44 zu bestimmen. Darüber hinaus ist es auch möglich, die Schichtdicke der Strukturelemente 42 des ersten Musters 40 und der Strukturelemente 46 des zweiten Musters 44 zu vermessen.For the meter 60 For example, a scatterometer is provided. The scatterometer as a measuring device 60 is capable of the dimensions of the structural elements 42 of the first pattern 40 and the structural elements 46 of the second pattern 44 to determine. In addition, it is also possible, the layer thickness of the structural elements 42 of the first pattern 40 and the structural elements 46 of the second pattern 44 to measure.

Falls letztere Messmöglichkeit nicht erforderlich ist, kann beispielsweise auch ein Rasterelektronenmikroskop verwendet werden. In der Ausführungsform gemäß 4 umfasst das Messgerät 60 einen drehbaren Substrathalter 66, der geeignet ist, den Halbleiterwafer 10 aufzunehmen. Das Messgerät 60 umfasst darüber hinaus eine weitere Lichtquelle 62, um die Vorderseite 10 des Halbleiterwafers 12 mit Licht zu bestrahlen. Das von der Vorderseite 10 des Halbleiterwafers 12 reflektierte Licht wird in einem Detektor 64 nachgewiesen, der mit einem Verarbeitungsmittel 68, beispielsweise einem Prozessor verbunden ist. Mittels des Detektors 64 und des Verarbeitungsmittels 68 werden die Messdaten verarbeitet. Im Allgemeinen sollte für Strukturelemente mit Linienbreiten von ungefähr 100 nm oder weniger das Messgerät 60 geeignet sein, Abmessungen im Bereich weniger nm, typischerweise etwa 5 nm, zu bestimmen.If the latter measurement option is not required, for example, a scanning electron microscope can be used. In the embodiment according to 4 includes the meter 60 a rotatable substrate holder 66 which is suitable for the semiconductor wafer 10 take. The measuring device 60 also includes another light source 62 to the front 10 of the semiconductor wafer 12 to be irradiated with light. That from the front 10 of the semiconductor wafer 12 reflected light is in a detector 64 detected with a processing agent 68 , For example, a processor is connected. By means of the detector 64 and the processing agent 68 the measured data are processed. In general, for features with line widths of approximately 100 nm or less, the gauge should be 60 be suitable to determine dimensions in the range of a few nm, typically about 5 nm.

Der prinzipielle Zusammenhang zwischen den Abmessungen der Strukturelemente 42 des ersten Musters 40 und der Strukturelemente 46 des zweiten Musters 44 und dem Fokuswert ist in 5 gezeigt.The principle relationship between the dimensions of the structural elements 42 of the first pattern 40 and the structural elements 46 of the second pattern 44 and the focus value is in 5 shown.

In 5 ist in einem Diagramm einen ersten Verlauf 70 der Linienbreite in Abhängigkeit des Fokuswerts für eine bestimmte Belichtungsdosis gezeigt. Bei dieser Darstellung spricht man üblicherweise von einem sogenannten Bossung-Diagramm. Das in 5 gezeigte Bossung-Diagramm wurde mittels eines kommerziellen lithographischen Simulationsprogramms, in diesem Fall dem SOLID-C Simulator der Firma Sigma-C, berechnet. Für die Simulation wurde ein Muster, dass dem in Zusammenhang mit 2 und 3 beschriebenen ersten Muster 40 entspricht, wobei die ersten Phasenschieberelemente 26 der simulierten Phasenschiebermaske 20 einen Phasenhub von 180° bewirken. Für die Linienbreiten 48 der abgebildeten Strukturelemente 42 des ersten Musters 40 wurde ein Zielmaß von 70 nm angenommen.In 5 is in a diagram a first course 70 the line width versus the focus value for a given exposure dose. In this representation, one usually speaks of a so-called Bossung diagram. This in 5 The Bossung diagram shown was calculated using a commercial lithographic simulation program, in this case the Sigma-C SOLID-C simulator. For the simulation was a pattern that related to 2 and 3 described first pattern 40 corresponds, wherein the first phase shifter elements 26 the simulated phase shift mask 20 cause a phase swing of 180 °. For the line widths 48 the illustrated structural elements 42 of the first pattern 40 a target of 70 nm was assumed.

Man erkennt, dass für eine bestimmte Belichtungsdosis, die Linienbreite bei einem Fokuswert von ungefähr –0,1 μm ein Minimum aufweist. Der Fokuswert von ungefähr –0,1 μm bedeutet dabei, dass sich die Bildebene am Ort des Halbleiterwafers 12 und die Fokalebene des Projektionsapparats 5 um diesen Wert unterscheiden.It can be seen that for a given exposure dose, the line width has a minimum at a focus value of about -0.1 μm. The focus value of about -0.1 μm means that the image plane at the location of the semiconductor wafer 12 and the focal plane of the projection apparatus 5 to differentiate this value.

In 5 ist darüber hinaus ein zweiter Verlauf 72 eingezeichnet, der dem in Zusammenhang mit 2 und 3 beschriebenen zweiten Muster 44 entspricht. Die zweiten Phasenschieberelemente 30 der simulierten Phasenschiebermaske 20 bewirken in dieser Simulationsrechnung einen Phasenhub von etwa 135°. Andere Bedingungen, wie z.B. die Belichtungsdosis, entspricht den der Simulation des ersten Verlaufs 70. Man erkennt, dass in diesem Fall die Linienbreite bei einem Fokuswert von ungefähr 0,05 bis 0,1 μm ein Minimum aufweist. Außerdem ist nun der Wert des Minimums der Linienbreite niedriger. Aufgrund des unterschiedlichen Phasenhubs im Vergleich zum ersten Verlauf 70 ist das Zielmaß nunmehr bei gleichen Belichtungsbedingungen verändert.In 5 is also a second course 72 drawn in connection with 2 and 3 described second pattern 44 equivalent. The second phase shifter elements 30 the simulated phase shift mask 20 cause in this simulation calculation a phase deviation of about 135 °. Other conditions, such as the exposure dose, are the same as the simulation of the first course 70 , It can be seen that in this case the line width has a minimum at a focus value of about 0.05 to 0.1 μm. In addition, the value of the minimum of the line width is now lower. Due to the different phase deviation compared to the first course 70 the target dimension is now changed under the same exposure conditions.

Gemäß der Erfindung wird der Zusammenhang der Linienbreiten von Phasenschieberelementen mit unterschiedlichem Phasenhub zu Bestimmung des Fokuswerts ausgenutzt.According to the invention becomes the relationship of the line widths of phase shifter elements exploited with different phase deviation to determine the focus value.

Dazu werden die Linienbreiten 48 der Strukturelemente 42 des ersten Musters 40 und die Linienbreiten 50 der Strukturelemente 46 des zweiten Musters 44 mit dem Messgerät 60 bestimmt.These are the line widths 48 the structural elements 42 of the first pattern 40 and the line widths 50 the structural elements 46 of the second pattern 44 with the meter 60 certainly.

Die weitere Vorgehensweise kann vereinfacht werden, wenn beim Entwurf der Teststruktur im zweiten Bereich 28 auf der Phasenschiebermaske 20 die zweiten Phasenschieberelemente 30 mit einer im Vergleich zu den ersten Phasenschieberelementen 26 unterschiedlichen Transmission gebildet werden. Um das unterschiedliche Zielmaß für Linienbreiten von Phasenschieberelementen mit unterschiedlichem Phasenhub ausgleichen zu können, müsste im obigen Beispiel bei einer Transmission der ersten Phasenschieberelemente 26 von ungefähr 6% die Transmission der zweiten Phasenschieberelemente 30 ungefähr 10% bis 12% betragen.The further procedure can be simplified if when designing the test structure in the second area 28 on the phase shift mask 20 the second phase shifter elements 30 with one compared to the first phase shifter elements 26 different transmission can be formed. In order to be able to compensate for the different target measure for line widths of phase shifter elements with different phase deviation, in the above example, with a transmission of the first phase shifter elements 26 of about 6% the transmission of the second phase shifter elements 30 about 10% to 12%.

Im allgemeinen wird die Transmission der zweiten Phasenschieberelemente 30 so gewählt, dass in einem Bossung-Diagramm die jeweiligen Abmessungen der Strukturelemente 42 bzw. 46 des ersten Musters 40 und des zweiten Musters 44 in Abhängigkeit der Fokuseinstellung des Belichtungsgeräts 5 den gleichen minimalen Wert aufweisen.In general, the transmission of the second phase shifter elements 30 chosen so that in a Bossung diagram the respective dimensions of the structural elements 42 respectively. 46 of the first pattern 40 and the second pattern 44 depending on the focus setting of the exposure device 5 have the same minimum value.

Die Abhängigkeit von der Belichtungsdosis ist unter Bezugnahme auf 6 nochmals deutlicher für beide Muster 40 und 44 in einer Simulationsrechnung gezeigt. In 6 ist wiederum in einem Diagramm der erste Verlauf 70 und der zweite Verlauf 72 der Linienbreiten in Abhängigkeit des Fokuswerts für drei verschiedene Belichtungsdosiswerte gezeigt. Die Belichtungsdosis beträgt für die unterste Kurven etwa 28 mJ/cm2, für die mittlere etwa 27,5 mJ/cm2 und für die obere Kurven etwa 27 mJ/cm2. In der Simulationsrechnung der 6 sind die Transmissionen nunmehr so angepasst, dass für gleiche Werte der Belichtungsdosis das Minimum der Linienbreiten für beide Muster 40 und 44 den gleichen Wert aufweist.The dependence on the exposure dose is with reference to 6 even clearer for both patterns 40 and 44 in a simulation shown. In 6 is again in a diagram the first course 70 and the second course 72 line widths versus focus value for three different exposure dose values. The exposure dose is for the lowermost curves about 28 mJ / cm 2, for the average about 27.5 mJ / cm 2 and for the upper curves about 27 mJ / cm 2. In the simulation calculation of 6 the transmissions are now adjusted so that for equal values of the exposure dose, the minimum of the line widths for both patterns 40 and 44 has the same value.

Zur Bestimmung des Fokuswerts bei der Belichtung des ersten Musters 40 und des zweiten Musters 44 wird im Folgenden ausgehend von den gemessenen Linienbreiten 48 eines Strukturelements 42 des ersten Musters 40 und der gemessenen Linienbreiten 50 eines Strukturelements 46 des zweiten Musters 44 wenigstens ein Differenzwertes der Abmessungen 48 und 50 bestimmt. Es ist aber auch möglich mehrere Differenzwerte zu bestimmen und diese nachfolgend geeignet zu mitteln.For determining the focus value in the exposure of the first pattern 40 and the second pattern 44 in the following, starting from the measured line widths 48 a structural element 42 of the first pattern 40 and the measured line widths 50 a structural element 46 of the second pattern 44 at least one difference value of the dimensions 48 and 50 certainly. However, it is also possible to determine a plurality of difference values and to average them appropriately below.

Der Zusammenhang zwischen dem Fokuswert des Belichtungsgeräts 5 und des Differenzwertes der Abmessungen 48 und 50 ist 7 gezeigt. In 7 ist die Differenz des ersten Verlaufs 70 der Abmessungen 48 und des zweiten Verlaufs 72 der Abmessungen 50 als Kurven 74 für verschiedene Belichtungsdosiswerte eingezeichnet. Man erkennt, dass aus der Differenz der Abmessungen 48 und 50 unmittelbar auf den aktuellen Fokuswert bei der Belichtung zurückgeschlossen werden kann.The relationship between the focus value of the exposure device 5 and the difference value of the dimensions 48 and 50 is 7 shown. In 7 is the difference of the first course 70 the dimensions 48 and the second course 72 the dimensions 50 as curves 74 for different exposure dose values. One recognizes that from the difference of the dimensions 48 and 50 can be immediately deduced the current focus value in the exposure.

Falls nun anhand einer weiteren lithographischen Simulation oder einer vorherigen Testbelichtung der optimale Fokuswert für die Belichtung mit dem Belichtungsgerät 5 bekannt ist, kann der auf diese Weise bestimmte Fokuswert nun an das Belichtungsgerät 5 übertragen werden, um eine Fokuskorrektur des Belichtungsgeräts 5 durchzuführen. Somit wird für nachfolgende Belichtungen die Maßhaltigkeit der Abbildung verbessert.If, based on another lithographic simulation or a previous test exposure, the optimal focus value for exposure with the exposure tool 5 is known, the focus value determined in this way can now be sent to the exposure device 5 be transferred to a focus correction of the exposure device 5 perform. Thus, for subsequent exposures, the dimensional stability of the image is improved.

Die Differenzwerte der Abmessungen 48 und 50 können beispielsweise auch mittels einer Kalibrierfunktion dem Fokuswert des Belichtungsgeräts 5 zugeordnet werden.The difference values of the dimensions 48 and 50 For example, by means of a calibration function, the focus value of the exposure device 5 be assigned.

Diese Vorgehensweise wird für das Beispiel der nicht aufeinander abgestimmten Transmissionswerte der Phasenschieberelemente 26 und 30 gemäß 5 nachfolgend erläutert.This procedure becomes for the example of the unmatched transmission values of the phase shifter elements 26 and 30 according to 5 explained below.

Unter Bezugnahme auf 8 ist wiederum ein erster Verlauf 70 und ein zweiter Verlauf 72 der Abhängigkeit der Linienbreite vom Fokuswert gezeigt. Im Gegensatz zu 5 ist in diesem Bossung-Diagramm die Abhängigkeit der Linienbreite vom Fokuswert gemessen worden. Dazu wurde eine Phasenschiebermaske 20 verwendet, die den ersten Phasenschieberelementen 26 einen Phasenhub von etwa 180° und den zweiten Phasenschieberelementen 30 von etwa 145° zuführt. Die Linienbreiten 48 und 50 der bei der lithographischen Strukturierung erzeugten Strukturelemente 42 bzw. 46 wurde für verschiedene Fokuseinstellungen des Belichtungsgeräts 5 mit einem Scatterometer bestimmt.With reference to 8th is again a first course 70 and a second course 72 the dependence of the line width on the focus value shown. In contrast to 5 In this Bossung diagram, the dependence of the line width on the focus value has been measured. This was a phase shift mask 20 used that the first phase shifter elements 26 a phase swing of about 180 ° and the second phase shifter elements 30 of about 145 ° feeds. The line widths 48 and 50 the structural elements generated in the lithographic patterning 42 respectively. 46 was for different focus settings of the exposure device 5 determined with a scatterometer.

In 9 ist wiederum die Differenz 74 für den ersten Verlauf 70 der Linienbreite und den zweiten Verlauf 72 der Linienbreite in Abhängigkeit vom Fokuswert für eine Belichtungsdosis von 19,5 mJ/cm2 gezeigt.In 9 is again the difference 74 for the first course 70 the line width and the second course 72 the line width versus the focus value for an exposure dose of 19.5 mJ / cm 2 .

Aus der Differenz der Bossung-Diagramme der jeweiligen Abmessungen der Strukturelemente 42 und 46 des ersten Musters 40 und des zweiten Musters 44 wird in Abhängigkeit der Fokuseinstellung des Belichtungsgeräts 5 die Kalibrierfunktion bestimmt.From the difference of the Bossung diagrams of the respective dimensions of the structural elements 42 and 46 of the first pattern 40 and the second pattern 44 becomes dependent on the focus setting of the exposure device 5 the calibration function is determined.

Die Kalibrierfunktion ist beispielsweise eine lineare Funktion. Wie in 10 gezeigt, kann die Kalibrierfunktion 76 auch als Mittelwert über viele verschiedene Werte der Belichtungsdosis bestimmt werden. Dazu wird gemäß 10 eine Mittelwertbildung mehrerer Differenzmessungen der Bossung-Diagramme durchgeführt. Dies ist in 10 für eine Belichtungsdosis von 19,0 mJ/cm2 bis von 21,0 mJ/cm2 gezeigt. Die erhaltenen Mittelwerte lassen sich hinreichend genau mit einer linearen Funktion als Kalibrierfunktion 76 näherungsweise bestimmen.The calibration function is for example a linear function. As in 10 shown, the calibration function 76 also be determined as an average over many different values of the exposure dose. This is done according to 10 an averaging of several difference measurements of the Bossung diagrams performed. This is in 10 for an exposure dose of 19.0 mJ / cm 2 to 21.0 mJ / cm 2 . The mean values obtained can be sufficiently accurately with a linear function as a calibration function 76 determine approximately.

Bei der Diskussion der 5 bis 10 wurde bisher von einer Bestimmung der Linienbreiten der Strukturelemente 42 und 46 des ersten Musters 40 und des zweiten Musters 44 in Abhängigkeit der Fokuseinstellung des Belichtungsgeräts 5 ausgegangen. Wie im Folgenden erläutert wird, kann aber auch die Schichtdicke der Resistschicht 14 nach der lithographischen Projektion auf der Vorderseite 10 des Halbleiterwafers 12 zur Bestimmung des Fokuswerts verwendet werden.In the discussion of 5 to 10 was previously determined by a determination of the line widths of the structural elements 42 and 46 of the first pattern 40 and the second pattern 44 depending on the focus setting of the exposure device 5 went out. As will be explained below, but also the layer thickness of the resist layer 14 after the lithographic projection on the front 10 of the semiconductor wafer 12 used to determine the focus value.

Falls als Messgerät 60 ein Scatterometer bereitgestellt wird, ist die Messung der Schichtdicke der Resistschicht 14 mit dem selben Messgerät, das zur Bestimmung der Linienbreiten herangezogen wurde, möglich. Es ist im Rahmen der Erfindung aber auch vorgesehen, ein weiteres Messgerät zu verwenden, das zur Bestimmung der Schichtdicke der Resistschicht 14 geeignet ist.If used as a measuring device 60 a scatterometer is provided, is the measurement of the layer thickness of the resist layer 14 possible with the same measuring device used to determine the line widths. However, it is also provided within the scope of the invention to use a further measuring device which is used to determine the layer thickness of the resist layer 14 suitable is.

In 11 ist die Differenz 76 der für die Schichtdicke der entsprechend der Strukturelemente 42 des ersten Musters 40 und der Strukturelemente 46 des zweiten Musters 44 strukturierten Resistschicht 14 in Abhängigkeit der Fokuseinstellung des Belichtungsgeräts 5 gezeigt. Die Schichtdicken wurden für eine Belichtungsdosis von 19,0 mJ/cm2 bis von 21,0 mJ/cm2 bestimmt. Ausgehend von den mehreren Differenzmessungen 76 der Schichtdicken wird analog zu 10 eine Mittelwertsbildung durchgeführt. Die erhaltenen Mittelwerte lassen sich wiederum hinreichend genau mit einer linearen Funktion als weitere Kalibrierfunktion 80 näherungsweise bestimmen.In 11 is the difference 76 for the layer thickness according to the structural elements 42 of the first pattern 40 and the structural elements 46 of the second pattern 44 textured resist layer 14 depending on the focus setting of the exposure tool 5 shown. The layer thicknesses were determined for an exposure dose of 19.0 mJ / cm 2 to 21.0 mJ / cm 2 . Starting from the several differential measurements 76 the layer thickness is analogous to 10 averaging is performed. The mean values obtained can in turn be sufficiently accurately with a linear function as another calibration function 80 determine approximately.

Man erkennt in 11, dass die Abhängigkeit der Schichtdicke von der Fokuseinstellung des Belichtungsgeräts 5 etwas weniger stark ausgeprägt ist, als in Zusammenhang mit der Linienbreite erläutert. Die Vermessung der Schichtdicke liefert aber unabhängig oder in Kombination mit oben beschriebener Messung eine alternative Möglichkeit den Fokuswert des Belichtungsgeräts 5 zu bestimmen.One recognizes in 11 in that the dependence of the layer thickness on the focus setting of the exposure device 5 slightly less pronounced than explained in connection with the line width. The measurement of the layer thickness, however, independently or in combination with the measurement described above, provides an alternative possibility for the focus value of the exposure device 5 to determine.

In 12 sind die Verfahrensschritte bei der Auswertung von Messergebnissen eines Messgeräts gezeigt, die den zweiten Aspekt der Erfindung darstellen.In 12 the method steps in the evaluation of measurement results of a measuring device are shown, which represent the second aspect of the invention.

In Schritt 100 erfolgt das Bereitstellen eines Eingangsdatensatzes, der als Messergebnis des Messgeräts 60 Abmessungen wenigstens eines Strukturelements 42 des ersten Musters 40 und wenigstens eines Strukturelements 46 des zweiten Musters 44 auf dem Halbleiterwafer 12 umfasst.In step 100 the provision of an input data set, which is the measurement result of the measuring device, takes place 60 Dimensions of at least one structural element 42 of the first pattern 40 and at least one structural element 46 of the second pattern 44 on the semiconductor wafer 12 includes.

In Schritt 102 wird wenigstens ein Differenzwert einer Abmessung 48 bzw. 50 von jeweils einem Strukturelement 42 des ersten Musters 40 und einem Strukturelement 46 des zweiten Musters 44 bestimmt.In step 102 becomes at least a difference value of a dimension 48 respectively. 50 each of a structural element 42 of the first pattern 40 and a structural element 46 of the second pattern 44 certainly.

Anschließend erfolgt in Schritt 104 das Bestimmen eines Fokuswertes des Belichtungsgeräts 5 anhand des Differenzwertes der Abmessungen 48 bzw. 50.Subsequently, in step 104 determining a focus value of the exposure device 5 based on the difference value of the dimensions 48 respectively. 50 ,

Im Schritt 106 wird eine Fokuskorrektur des Belichtungsgeräts 5 anhand des Fokuswertes durchgeführt, um für nachfolgende Belichtungen die Maßhaltigkeit der Abbildung zu verbessern.In step 106 becomes a focus correction of the exposure device 5 based on the focus value to improve the dimensional accuracy of the image for subsequent exposures.

Das Verfahren gemäß 12 ist insbesondere geeignet, die Auswertung von Messergebnissen des Messgeräts 60 gemäß 4 durchzuführen. Das Messgerät 60, wie in 4 gezeigt, umfasst, neben der Lichtquelle 62 und dem Detektor 64, das Verarbeitungsmittel 68. Dem Verarbeitungsmittel 68 wird als Eingangsdatensatz das Messergebnis des Detektors 64 zugeführt. Das Verarbeitungsmittel 68 umfasst beispielsweise einen oder mehrere Prozessoren, die über eine Verbindung, beispielsweise ein Netzwerk, mit einem Rechner verbunden sind. Das Verarbeitungsmittel 68 ist geeignet, das Verfahren gemäß 12 auszuführen. Auf einem für den Rechner lesbarem Speichermedium, beispielsweise ein magnetischer Datenträger oder ein optischer Datenträger, sind die Befehle gespeichert sind, die es dem einen oder den mehreren Prozessoren ermöglichen, das Verfahren zur Auswertung von Messergebnissen des Messgeräts 60 auszuführen.The method according to 12 is particularly suitable for the evaluation of measurement results of the measuring device 60 according to 4 perform. The measuring device 60 , as in 4 shown, next to the light source 62 and the detector 64 , the processing agent 68 , The processing agent 68 is the input data set the measurement result of the detector 64 fed. The processing agent 68 For example, it includes one or more processors connected to a computer via a connection, such as a network. The processing agent 68 is suitable, the method according to 12 perform. On a readable storage medium for the computer, such as a magnetic disk or an optical disk, the commands are stored that allow the one or more processors, the method for evaluating measurement results of the meter 60 perform.

Die Erfindung kann auch in einer Halbleiterfertigungsanlage eingesetzt werden, die das Belichtungsgerät 5, die Phasenschiebermaske 20, den Halbleiterwafer 12 und das Messgerät 60 umfasst. Darüber hinaus weist die Halbleiterfertigungsanlage Mittel zum Bestimmen von Abmessungen 48 und 50 der Strukturelemente 42 des ersten Musters (40) und der Strukturelemente 46 des zweiten Musters 44 mit dem Messgerät 60, Mittel zum Bestimmen wenigstens eines Differenzwertes der Abmessung 48 und 50 von jeweils einem Strukturelement 42 des ersten Musters 40 und einem Strukturelement 46 des zweiten Musters 44, Mittel zum Bestimmen eines Fokuswertes des Belichtungsgeräts 5 anhand des Differenzwertes der Abmessungen und Mittel zum Durchführen einer Fokuskorrektur des Belichtungsgeräts 5 anhand des Fokuswertes auf.The invention can also be used in a semiconductor manufacturing plant, which the exposure device 5 , the phase shift mask 20 , the semiconductor wafer 12 and the meter 60 includes. In addition, the semiconductor manufacturing plant has means for determining dimensions 48 and 50 the structural elements 42 of the first sample ( 40 ) and the structural elements 46 of the second pattern 44 with the meter 60 , Means for determining at least one difference value of the dimension 48 and 50 each of a structural element 42 of the first pattern 40 and a structural element 46 of the second pattern 44 , Means for determining a focus value of the exposure apparatus 5 based on the difference value of the dimensions and means for performing a focus correction of the exposure device 5 based on the focus value.

55
Belichtungsgerätexposure unit
1010
Vorderseitefront
1212
HalbleiterwaferSemiconductor wafer
1414
Resistschichtresist layer
1616
Projektionsoptikprojection optics
1818
Lichtquellelight source
2020
PhasenschiebermaskePhase shift mask
2222
transparentes Substrattransparent substratum
2424
erster Bereichfirst Area
2626
erste Phasenschieberelementefirst Phase shifter elements
2828
zweiter Bereichsecond Area
3030
zweite Phasenschieberelementesecond Phase shifter elements
4040
erstes Musterfirst template
4242
Strukturelemente erstes Musterstructural elements first pattern
4444
zweites Mustersecond template
4646
Strukturelemente zweites Musterstructural elements second pattern
4848
Abmessungen Strukturelemente erstes MusterDimensions Structural elements first pattern
5050
Abmessungen Strukturelemente zweites MusterDimensions Structural elements second pattern
6060
Messgerätgauge
6262
weitere LichtquelleFurther light source
6464
Detektordetector
6666
drehbarer Tischrotatable table
6868
Verarbeitungsmittelprocessing means
7070
erster Verlauffirst course
7272
zweiter Verlaufsecond course
7474
Differenz der Linienbreitendifference the line widths
7676
Kalibrierfunktioncalibration
7878
Differenz der Schichtdickendifference the layer thicknesses
8080
weitere KalibrierfunktionFurther calibration
100–106100-106
Verfahrensschrittesteps

Claims (40)

Verfahren zur Fokuskorrektur eines Belichtungsgeräts bei der lithographischen Projektion, umfassend folgende Schritte: – Bereitstellen eines Halbleiterwafers (12); – Bereitstellen eines Belichtungsgeräts (5), das eine Projektionsoptik (16) aufweist, deren Tiefenschärfe im Falle der lithographischen Projektion durch einen Fokuswert charakterisiert wird; – Bereitstellen einer Phasenschiebermaske (20), die auf einem transparenten Substrat (22) in einem ersten Bereich (24) erste Phasenschieberelemente (26) und in einem zweiten Bereich (28) zweite Phasenschieberelemente (30) aufweist, wobei die ersten Phasenschieberelemente (26) einen im Vergleich zu den zweiten Phasenschieberelemente (30) unterschiedlichen Phasenhub eines die Phasenschieberelemente (26; 30) durchdringenden Lichtstrahls aufweisen; – Photolithographisches Strukturieren der Vorderseite (10) des Halbleiterwafers (12) mit dem Belichtungsgerät (5) mittels der Phasenschiebermaske (20), um ein erstes Muster (40) von Strukturelementen (42) und ein zweites Muster (44) von Strukturelementen (46) zu bilden; – Bereitstellen eines Messgeräts (60), das geeignet ist, die Strukturelemente (42; 46) auf der Vorderseite (10) des Halbleiterwafers (12) zu vermessen; – Bestimmen von Abmessungen (48; 50) der Strukturelemente (42) des ersten Musters (40) und der Strukturelemente (45) des zweiten Musters (44) mit dem Messgerät (60); – Bestimmen wenigstens eines Differenzwertes einer Abmessung (48; 50) von jeweils einem Strukturelement (42) des ersten Musters (40) und einem Strukturelement (46) des zweiten Musters (44); – Bestimmen eines Fokuswertes des Belichtungsgeräts (5) anhand des Differenzwertes der Abmessungen (48; 50); und – Durchführen einer Fokuskorrektur des Belichtungsgeräts (5) anhand des Fokuswertes, um für nachfolgende Belichtungen die Maßhaltigkeit der Abbildung zu verbessern.Method for focus correction of an exposure apparatus in the lithographic projection, comprising the following steps: - providing a semiconductor wafer ( 12 ); - Provision of an exposure device ( 5 ), which has a projection optics ( 16 ) whose depth of field is characterized by a focus value in the case of lithographic projection; Providing a phase shift mask ( 20 ) placed on a transparent substrate ( 22 ) in a first area ( 24 ) first phase shifter elements ( 26 ) and in a second area ( 28 ) second phase shifter elements ( 30 ), wherein the first phase shifter elements ( 26 ) one compared to the second phase shifter elements ( 30 ) Different phase deviation of the phase shift elements ( 26 ; 30 ) penetrating light beam; - Photolithographic structuring of the front side ( 10 ) of the semiconductor wafer ( 12 ) with the exposure device ( 5 ) by means of the phase shift mask ( 20 ), a first pattern ( 40 ) of structural elements ( 42 ) and a second pattern ( 44 ) of structural elements ( 46 ) to build; - Provision of a measuring device ( 60 ), which is suitable, the structural elements ( 42 ; 46 ) on the front side ( 10 ) of the semiconductor wafer ( 12 ) to measure; - Determining dimensions ( 48 ; 50 ) of the structural elements ( 42 ) of the first pattern ( 40 ) and the structural elements ( 45 ) of the second pattern ( 44 ) with the measuring device ( 60 ); Determining at least one difference value of a dimension ( 48 ; 50 ) of one structural element each ( 42 ) of the first pattern ( 40 ) and a structural element ( 46 ) of the second pattern ( 44 ); - Determining a focus value of the exposure device ( 5 ) based on the differential value of the dimensions ( 48 ; 50 ); and - performing a focus correction of the exposure device ( 5 ) based on the focus value to improve the dimensional accuracy of the image for subsequent exposures. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Bereitstellens einer Phasenschiebermaske (20) umfasst, dass die ersten Phasenschieberelemente (26) im ersten Bereich (24) als linienförmige Strukturelemente (42) des ersten Musters (40) abgebildet werden, die eine Schicht bei der Herstellung einer integrierten Schaltung repräsentieren.The method of claim 1, wherein the step of providing a phase shift mask ( 20 ) that the first phase shifter elements ( 26 ) in the first area ( 24 ) as linear structural elements ( 42 ) of the first pattern ( 40 ) representing a layer in the manufacture of an integrated circuit. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Schritt des Bereitstellens einer Phasenschiebermaske (20) umfasst, dass die zweiten Phasenschieberelemente (30) im zweiten Bereich (28) als linienförmige Strukturelemente (46) des zweiten Musters (44) abgebildet werden, die eine Teststruktur repräsentieren, die in einem Bereich außerhalb der linienförmigen Muster des ersten Bereichs (24) angeordnet ist.The method of claim 2, wherein the step of providing a phase shift mask ( 20 ) comprises that the second phase shifter elements ( 30 ) in the second area ( 28 ) as linear structural elements ( 46 ) of the second pattern ( 44 ) representing a test structure which is located in an area outside the linear pattern of the first area (FIG. 24 ) is arranged. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Schritt des photolithographischen Strukturierens der Vorderseite (10) des Halbleiterwafers (12) mit dem Belichtungsgerät (5) mittels der Phasenschiebermaske (20) darüber hinaus folgende Schritte umfasst: – Aufbringen einer Resistschicht (14) auf der Vorderseite des Halbleiterwafers (12); – Entwickeln der Resistschicht (14), um eine Resist-Maske zu bilden; und – Übertragen der Resist-Maske in eine Schicht des Halbleiterwafers (12) durch Ätzen oder Dotieren.Method according to one of claims 1 to 3, wherein the step of photolithographically patterning the front side ( 10 ) of the semiconductor wafer ( 12 ) with the exposure device ( 5 ) by means of the phase shift mask ( 20 ) further comprises the steps of: - applying a resist layer ( 14 ) on the front side of the semiconductor wafer ( 12 ); Developing the resist layer ( 14 ) to form a resist mask; and - transferring the resist mask into a layer of the semiconductor wafer ( 12 ) by etching or doping. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem beim Schritt des Bestimmens von Abmessungen (48; 50) der Strukturelemente (42) des ersten Musters (40) und des zweiten Musters (44) mit dem Messgerät (60) jeweils die Breite (48; 50) der Linien des ersten Musters (40) und des zweiten Musters (44) als Abmessungen bestimmt wird.The method of claim 3, wherein in the step of determining dimensions ( 48 ; 50 ) of the structural elements ( 42 ) of the first pattern ( 40 ) and the second pattern ( 44 ) with the measuring device ( 60 ) each the width ( 48 ; 50 ) of the lines of the first pattern ( 40 ) and the second pattern ( 44 ) is determined as dimensions. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der Schritt des Bereitstellens einer Phasenschiebermaske (20) umfasst, dass die ersten Phasenschieberelemente (26) im ersten Bereich (24) und dass die zweiten Phasenschieberelemente (30) im zweiten Bereich (24) als linienförmige Strukturelemente (42; 46) des ersten Musters (40) und des zweiten Musters (44) abgebildet werden, wobei die Breite der linienförmigen Strukturelemente (42; 46) ungefähr 100 nm oder weniger beträgt.Method according to claim 3, wherein the step of providing a phase shift mask ( 20 ) that the first phase shifter elements ( 26 ) in the first area ( 24 ) and that the second phase shifter elements ( 30 ) in the second area ( 24 ) as linear structural elements ( 42 ; 46 ) of the first pattern ( 40 ) and the second pattern ( 44 ), the width of the line-shaped structural elements ( 42 ; 46 ) is about 100 nm or less. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Schritt des Bereitstellens der Phasenschiebermaske (20) umfasst, dass die ersten Phasenschieberelemente (26) einem die Phasenschiebermaske (20) im Bereich der ersten Phasenschieberelemente (26) durchdringenden Lichtstrahl eine Phasendrehung von ungefähr 180° im Vergleich zu einem die Phasenschiebermaske (20) im Bereich des transparenten Substrats (22) durchdringenden Lichtstrahl zufügen.Method according to one of claims 1 to 6, wherein the step of providing the phase shift mask ( 20 ) that the first phase shifter elements ( 26 ) one the phase shift mask ( 20 ) in the region of the first phase shifter elements ( 26 ) penetrating light beam a phase rotation of about 180 ° compared to a phase shift mask ( 20 ) in the region of the transparent substrate ( 22 ) add penetrating light beam. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Schritt des Bereitstellens der Phasenschiebermaske (20) umfasst, dass die zweiten Phasenschieberelemente (30) einem die Phasenschiebermaske (20) im Bereich der zweiten Phasenschieberelemente (30) durchdringenden Lichtstrahl eine Phasendre hung zwischen 200° und 250° im Vergleich zu einem die Phasenschiebermaske (20) im Bereich des transparenten Substrats (22) durchdringenden Lichtstrahl zufügen.The method of claim 7, wherein the step of providing the phase shift mask ( 20 ) comprises that the second phase shifter elements ( 30 ) one the phase shift mask ( 20 ) in the region of the second phase shifter elements ( 30 ) penetrating a phase shift between 200 ° and 250 ° in comparison to a phase shift mask ( 20 ) in the region of the transparent substrate ( 22 ) add penetrating light beam. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Schritt des Bereitstellens der Phasenschiebermaske (20) umfasst, dass die zweiten Phasenschieberelemente (30) einem die Phasenschiebermaske (20) im Bereich der zweiten Phasenschieberelemente (30) durchdringenden Lichtstrahl eine Phasendrehung von ungefähr 225° im Vergleich zu einem die Phasenschiebermaske (20) im Bereich des transparenten Substrats (22) durchdringenden Lichtstrahl zufügen.The method of claim 8, wherein the step of providing the phase shift mask ( 20 ) comprises that the second phase shifter elements ( 30 ) one the phase shift mask ( 20 ) in the Range of second phase shifter elements ( 30 ) penetrating light beam has a phase rotation of approximately 225 ° compared to a phase shift mask ( 20 ) in the region of the transparent substrate ( 22 ) add penetrating light beam. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Schritt des Bereitstellens der Phasenschiebermaske (20) umfasst, dass die zweiten Phasenschieberelemente (30) einem die Phasenschiebermaske (20) im Bereich der zweiten Phasenschieberelemente (30) durchdringenden Lichtstrahl eine Phasendrehung zwischen 110° und 160° im Vergleich zu einem die Phasenschiebermaske (20) im Bereich des transparenten Substrats (22) durchdringenden Lichtstrahl zufügen.The method of claim 7, wherein the step of providing the phase shift mask ( 20 ) comprises that the second phase shifter elements ( 30 ) one the phase shift mask ( 20 ) in the region of the second phase shifter elements ( 30 ) penetrating light beam a phase rotation between 110 ° and 160 ° compared to a phase shift mask ( 20 ) in the region of the transparent substrate ( 22 ) add penetrating light beam. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der Schritt des Bereitstellens der Phasenschiebermaske (20) umfasst, dass die zweiten Phasenschieberelemente (30) einem die Phasenschiebermaske (20) im Bereich der zweiten Phasenschieberelemente (30) durchdringenden Lichtstrahl eine Phasendrehung von ungefähr 135° im Vergleich zu einem die Phasenschiebermaske (20) im Bereich des transparenten Substrats (22) durchdringenden Lichtstrahl zufügen.The method of claim 10, wherein the step of providing the phase shift mask ( 20 ) comprises that the second phase shifter elements ( 30 ) one the phase shift mask ( 20 ) in the region of the second phase shifter elements ( 30 ) penetrating light beam has a phase rotation of about 135 ° compared to a phase shift mask ( 20 ) in the region of the transparent substrate ( 22 ) add penetrating light beam. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem der Schritt des Bereitstellens der Phasenschiebermaske (20) umfasst, dass eine Halbtonphasenmaske, eine alternierende Phasenmaske, eine CLP-Phasenmaske oder eine Tri-Tone-Phasenmaske als Phasenschiebermaske (20) bereitgestellt wird.Method according to one of claims 1 to 11, wherein the step of providing the phase shift mask ( 20 ) comprises a halftone phase mask, an alternating phase mask, a CLP phase mask or a tri-tone phase mask as a phase shift mask ( 20 ) provided. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der Schritt des Bereitstellens der Phasenschiebermaske (20) umfasst, dass die ersten Phasenschieberelemente (26) und die zweiten Phasenschieberelemente (30) als semitransparente phasenschiebende Molybdän-Silicidschicht ausgebildet werden.The method of claim 12, wherein the step of providing the phase shift mask ( 20 ) that the first phase shifter elements ( 26 ) and the second phase shifter elements ( 30 ) are formed as a semitransparent phase-shifting molybdenum silicide layer. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem der Schritt des Bereitstellens der Phasenschiebermaske (20) umfasst, dass das Maskensubstrat (22) als Quarzschicht ausgebildet wird.The method of claim 13, wherein the step of providing the phase shift mask ( 20 ), that the mask substrate ( 22 ) is formed as a quartz layer. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem der Schritt des Bereitstellens der Phasenschiebermaske (20) umfasst, dass die ersten Phasenschieberelemente (26) eine erste Transmission und die zweiten Phasenschieberelemente (30) eine von der ersten Transmission verschiedene zweite Transmission aufweisen, wobei die erste Transmission und die zweite Transmission so gewählt werden, dass in einem Bossung-Diagramm die jeweiligen Abmessungen der Strukturelemente (42; 46) des ersten Musters (40) und des zweiten Musters (44) in Abhängigkeit der Fokuseinstellung des Belichtungsgeräts (5) den gleichen minimalen Wert aufweisen.Method according to one of claims 1 to 14, wherein the step of providing the phase shift mask ( 20 ) that the first phase shifter elements ( 26 ) a first transmission and the second phase shifter elements ( 30 ) have a second transmission different from the first transmission, wherein the first transmission and the second transmission are selected so that in a Bossung diagram, the respective dimensions of the structural elements ( 42 ; 46 ) of the first pattern ( 40 ) and the second pattern ( 44 ) depending on the focus setting of the exposure device ( 5 ) have the same minimum value. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, bei dem der Schritt des Bereitstellens der Phasenschiebermaske (20) umfasst, dass die Transmission der ersten Phasenschieber elemente (26) kleiner als die Transmission der zweiten Phasenschieberelemente (30) ist.A method according to any one of claims 10 to 15, wherein the step of providing the phase shift mask ( 20 ) comprises that the transmission of the first phase shifter elements ( 26 ) smaller than the transmission of the second phase shifter elements ( 30 ). Verfahren nach Anspruch 16, bei dem der Schritt des Bereitstellens der Phasenschiebermaske (20) umfasst, dass die Transmission der ersten Phasenschieberelemente (26) ungefähr 6% und die Transmission der zweiten Phasenschieberelemente (30) ungefähr 10% bis 12% beträgt.The method of claim 16, wherein the step of providing the phase shift mask ( 20 ), that the transmission of the first phase shifter elements ( 26 ) about 6% and the transmission of the second phase shifter elements ( 30 ) is about 10% to 12%. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, bei dem der Schritt des Bereitstellens des Belichtungsgeräts (5) das Bereitstellen eines Wafer-Scanners umfasst, der geeignet ist, Licht einer Lichtquelle (18) mit einer Wellenlänge von 248 nm, 193 nm, 157 nm oder weniger abzustrahlen.Method according to one of claims 1 to 17, wherein the step of providing the exposure apparatus ( 5 ) comprises providing a wafer scanner which is suitable for light from a light source ( 18 ) with a wavelength of 248 nm, 193 nm, 157 nm or less. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, bei dem der Schritt des Bereitstellens des Belichtungsgeräts (5) das Bereitstellen eines Wafer-Steppers umfasst, der geeignet ist, Licht einer Lichtquelle (18) mit einer Wellenlänge von 248 nm, 193 nm, 157 nm oder weniger abzustrahlen.Method according to one of claims 1 to 17, wherein the step of providing the exposure apparatus ( 5 ) comprises providing a wafer stepper suitable for light from a light source ( 18 ) with a wavelength of 248 nm, 193 nm, 157 nm or less. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, bei dem der Schritt des Bereitstellens des Messgeräts (60) umfasst, dass das Messgerät (60) geeignet ist, Abmessungen im Bereich weniger nm zu bestimmen.Method according to one of claims 1 to 19, wherein the step of providing the measuring device ( 60 ) that the meter ( 60 ) is suitable for determining dimensions in the range of a few nm. Verfahren nach Anspruch 20, bei dem der Schritt des Bereitstellens des Messgeräts (60) umfasst, dass das Messgerät (60) ein Scatterometer ist, das eine Lichtquelle (62) und einen Detektor (64) aufweist.The method of claim 20, wherein the step of providing the measuring device ( 60 ) that the meter ( 60 ) is a scatterometer that is a light source ( 62 ) and a detector ( 64 ) having. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, bei dem der Schritt des Bestimmens eines Fokuswertes des Belichtungs geräts (5) anhand des Differenzwertes der Abmessungen (48; 50) das Bereitstellen einer Kalibrierfunktion umfasst, die den Zusammenhang zwischen dem Differenzwert der Abmessungen (48; 50) und des Fokuswertes des Belichtungsgeräts (5) angibt.Method according to one of claims 1 to 21, wherein the step of determining a focus value of the exposure device ( 5 ) based on the differential value of the dimensions ( 48 ; 50 ) comprises the provision of a calibration function which determines the relationship between the difference value of the dimensions ( 48 ; 50 ) and the focus value of the exposure device ( 5 ) indicates. Verfahren nach Anspruch 22, bei dem die Kalibrierfunktion aus der Differenz der Bossung-Diagramme der jeweiligen Abmessungen der Strukturelemente (42; 46) des ersten Musters (40) und des zweiten Musters (44) in Abhängigkeit der Fokuseinstellung des Belichtungsgeräts (5) bestimmt wird.The method of claim 22, wherein the calibration function of the difference of the Bossung diagrams of the respective dimensions of the structural elements ( 42 ; 46 ) of the first pattern ( 40 ) and the second pattern ( 44 ) depending on the focus setting of the exposure device ( 5 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, bei dem die Kalibrierfunktion eine lineare Funktion ist.A method according to claim 22 or 23, wherein the calibration function is a linear function. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Schritt des Bereitstellens des Messgeräts (60) umfasst, dass das Messgerät (60) geeignet ist, die Schichtdicke der Resist-Maske zu bestimmen.Method according to claim 2, wherein the step of providing the measuring device ( 60 ) that the meter ( 60 ) is suitable for determining the layer thickness of the resist mask. Verfahren nach Anspruch 25, bei dem der Schritt des Bereitstellens des Messgeräts (60) umfasst, dass das Messgerät (60) ein Scatterometer ist.The method of claim 25, wherein the step of providing the measuring device ( 60 ) that the meter ( 60 ) is a scatterometer. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, bei dem beim Schritt des Bestimmens von Abmessungen (48; 50) der Strukturelemente (42) des ersten Musters (40) und der Strukturelemente (46) des zweiten Musters (44) mit dem Messgerät (60) jeweils die Schichtdicke der den Strukturelementen (42) des ersten Musters (40) und den Strukturelementen (46) des zweiten Musters (44) entsprechenden Resist-Maske als Abmessungen bestimmt wird.A method according to claim 25 or 26, wherein in the step of determining dimensions ( 48 ; 50 ) of the structural elements ( 42 ) of the first pattern ( 40 ) and the structural elements ( 46 ) of the second pattern ( 44 ) with the measuring device ( 60 ) in each case the layer thickness of the structural elements ( 42 ) of the first pattern ( 40 ) and the structural elements ( 46 ) of the second pattern ( 44 ) corresponding resist mask is determined as dimensions. Verfahren zur Auswertung von Messergebnissen eines Messgeräts für die Fokuskorrektur eines Belichtungsgeräts in einer Halbleiterfertigungsanlage, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Bereitstellen eines Eingangsdatensatzes, der als Messergebnis eines Messgeräts Abmessungen wenigstens eines Strukturelements (42) eines ersten Musters (40) und wenigstens eines Strukturelements (46) eines zweiten Musters (44) auf einem Halbleiterwafer (12) umfasst, wobei die Strukturelemente (42) des ersten Musters (40) und die Strukturelemente (46) des zweiten Musters (44) durch photolithographisches Strukturieren der Vorderseite (10) des Halbleiterwafers (12) mit einem Belichtungsgerät (5) mittels einer Phasenschiebermaske (20) erzeugt werden, die auf einem transparenten Substrat (22) in einem ersten Bereich (24) erste Phasenschieberelemente (26) und in einem zweiten Bereich (28) zweite Phasenschieberelemente (30) aufweist, wobei die ersten Phasenschieberelemente (26) einen im Vergleich zu den zweiten Phasenschieberelemente (30) unterschiedlichen Phasenhub eines die Phasenschieberelemente (26; 30) durchdringenden Lichtstrahls aufweisen; – Bestimmen wenigstens eines Differenzwertes einer Abmessung (48; 50) von jeweils einem Strukturelement (42) des ersten Musters (40) und einem Strukturelement (46) des zweiten Musters (44); – Bestimmen eines Fokuswertes des Belichtungsgeräts (5) anhand des Differenzwertes der Abmessungen (48; 50); und – Durchführen einer Fokuskorrektur des Belichtungsgeräts (5) anhand des Fokuswertes, um für nachfolgende Belichtungen die Maßhaltigkeit der Abbildung zu verbessern.Method for evaluating measurement results of a measuring device for the focus correction of an exposure apparatus in a semiconductor production plant, the method comprising the following steps: - providing an input data set which, as the measurement result of a measuring device, measures at least one structural element ( 42 ) of a first pattern ( 40 ) and at least one structural element ( 46 ) a second pattern ( 44 ) on a semiconductor wafer ( 12 ), wherein the structural elements ( 42 ) of the first pattern ( 40 ) and the structural elements ( 46 ) of the second pattern ( 44 ) by photolithographic patterning of the front side ( 10 ) of the semiconductor wafer ( 12 ) with an exposure device ( 5 ) by means of a phase shift mask ( 20 ) are generated on a transparent substrate ( 22 ) in a first area ( 24 ) first phase shifter elements ( 26 ) and in a second area ( 28 ) second phase shifter elements ( 30 ), wherein the first phase shifter elements ( 26 ) one compared to the second phase shifter elements ( 30 ) Different phase deviation of the phase shift elements ( 26 ; 30 ) penetrating light beam; Determining at least one difference value of a dimension ( 48 ; 50 ) of one structural element each ( 42 ) of the first pattern ( 40 ) and a structural element ( 46 ) of the second pattern ( 44 ); - Determining a focus value of the exposure device ( 5 ) based on the differential value of the dimensions ( 48 ; 50 ); and - performing a focus correction of the exposure device ( 5 ) based on the focus value to improve the dimensional accuracy of the image for subsequent exposures. Verfahren nach Anspruch 28, bei dem das Messgerät (60) ein Scatterometer ist, das eine Lichtquelle (62) und einen Detektor (64) aufweist.Method according to Claim 28, in which the measuring device ( 60 ) is a scatterometer that is a light source ( 62 ) and a detector ( 64 ) having. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 oder 29, bei dem die ersten Phasenschieberelemente (26) der Phasenschiebermaske (20) einem die Phasenschiebermaske (20) im Bereich der ersten Phasenschieberelemente (26) durchdringenden Lichtstrahl eine Phasendrehung von ungefähr 180° im Vergleich zu einem die Phasenschiebermaske (20) im Bereich des transparenten Substrats (22) durchdringenden Lichtstrahl zufügen.Method according to one of claims 28 or 29, in which the first phase shifter elements ( 26 ) the phase shift mask ( 20 ) one the phase shift mask ( 20 ) in the region of the first phase shifter elements ( 26 ) penetrating light beam a phase rotation of about 180 ° compared to a phase shift mask ( 20 ) in the region of the transparent substrate ( 22 ) add penetrating light beam. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 30, bei dem der Schritt des Bereitstellens einer Phasenschiebermaske (20) umfasst, dass die ersten Phasenschieberelemente (26) im ersten Bereich (24) und dass die zweiten Phasenschieberelemente (30) im zweiten Bereich (24) als linienförmige Strukturelemente (42; 46) des ersten Musters (40) und des zweiten Musters (44) abgebildet werden, wobei die Breite der linienförmigen Strukturelemente (42; 46) ungefähr 100 nm oder weniger beträgt.A method according to any one of claims 28 to 30, wherein the step of providing a phase shift mask ( 20 ) that the first phase shifter elements ( 26 ) in the first area ( 24 ) and that the second phase shifter elements ( 30 ) in the second area ( 24 ) as linear structural elements ( 42 ; 46 ) of the first pattern ( 40 ) and the second pattern ( 44 ), the width of the line-shaped structural elements ( 42 ; 46 ) is about 100 nm or less. Verfahren nach Anspruch 31, bei dem die zweiten Phasenschieberelemente (30) einem die Phasenschiebermaske (20) im Bereich der zweiten Phasenschieberelemente (30) durchdringenden Lichtstrahl eine Phasendrehung zwischen 110° und 160° im Vergleich zu einem die Phasenschiebermaske (20) im Bereich des transparenten Substrats (22) durchdringenden Lichtstrahl zufügen.The method of claim 31, wherein the second phase shifter elements ( 30 ) one the phase shift mask ( 20 ) in the region of the second phase shifter elements ( 30 ) penetrating light beam a phase rotation between 110 ° and 160 ° compared to a phase shift mask ( 20 ) in the region of the transparent substrate ( 22 ) add penetrating light beam. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 32, bei dem die ersten Phasenschieberelemente (26) der Phasenschiebermas ke (20) eine erste Transmission und die zweiten Phasenschieberelemente (30) der Phasenschiebermaske (20) eine von der ersten Transmission verschiedene zweite Transmission aufweisen, wobei die erste Transmission und die zweite Transmission so gewählt werden, dass in einem Bossung-Diagramm die jeweiligen Abmessungen der Strukturelemente (42; 46) des ersten Musters (40) und des zweiten Musters (44) in Abhängigkeit der Fokuseinstellung des Belichtungsgeräts (5) den gleichen minimalen Wert aufweisen.Method according to one of Claims 28 to 32, in which the first phase shifter elements ( 26 ) the phase shift mask ( 20 ) a first transmission and the second phase shifter elements ( 30 ) the phase shift mask ( 20 ) have a second transmission different from the first transmission, wherein the first transmission and the second transmission are selected such that in a Bossung diagram, the respective dimensions of the structural elements ( 42 ; 46 ) of the first pattern ( 40 ) and the second pattern ( 44 ) depending on the focus setting of the exposure device ( 5 ) have the same minimum value. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 33, bei dem der Schritt des Bestimmens eines Fokuswertes des Belichtungsgeräts (5) anhand des Differenzwertes der Abmessungen (48; 50) das Bereitstellen einer Kalibrierfunktion umfasst, die den Zusammenhang zwischen dem Differenzwert der Abmessungen (48; 50) und des Fokuswertes des Belichtungsgeräts (5) angibt.Method according to one of Claims 28 to 33, in which the step of determining a focus value of the exposure apparatus ( 5 ) based on the differential value of the dimensions ( 48 ; 50 ) comprises the provision of a calibration function which determines the relationship between the difference value of the dimensions ( 48 ; 50 ) and the focus value of the exposure device ( 5 ) indicates. Verfahren nach Anspruch 34, bei dem die Kalibrierfunktion aus der Differenz der Bossung-Diagramme der jeweiligen Abmessungen der Strukturelemente (42; 46) des ersten Musters (40) und des zweiten Musters (44) in Abhängigkeit der Fokuseinstellung des Belichtungsgeräts (5) bestimmt wird.The method of claim 34, wherein the calibration function of the difference of the Bossung diagrams of the respective dimensions of the structural elements ( 42 ; 46 ) of the first pattern ( 40 ) and the second pattern ( 44 ) depending on the focus position of the exposure device ( 5 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 34 oder 35, bei dem die Kalibrierfunktion eine lineare Funktion ist.A method according to claim 34 or 35, wherein the Calibration function is a linear function. Für einen Rechner lesbares Speichermedium, auf dem Befehle gespeichert sind, die es einem oder mehreren Prozessoren ermöglichen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 36 auszuführen.For a computer-readable storage medium on which commands are stored that enable one or more processors to perform a procedure one of the claims 28 to 36 execute. Speichermedium nach Anspruch 37, das einen magnetischen Datenträger umfasst.A storage medium according to claim 37, which is a magnetic disk includes. Speichermedium nach Anspruch 37, das einen optischen Datenträger umfasst.A storage medium according to claim 37, comprising an optical disk includes. Halbleiterfertigungsanlage, umfassend: – ein Belichtungsgerät (5), das eine Projektionsoptik (16) aufweist, deren Tiefenschärfe im Falle der lithographischen Projektion durch einen Fokuswert charakterisiert wird; – eine Phasenschiebermaske (20), die auf einem transparenten Substrat (22) in einem ersten Bereich (24) erste Phasenschieberelemente (26) und in einem zweiten Bereich (28) zweite Phasenschieberelemente (30) aufweist, wobei die ersten Phasenschieberelemente (26) einen im Vergleich zu den zweiten Phasenschieberelemente (30) unterschiedlichen Phasenhub eines die Phasenschieberelemente (26; 30) durchdringenden Lichtstrahls aufweisen; – einen Halbleiterwafer (12), der auf der Vorderseite (10) durch photolithographisches Strukturieren mit dem Belichtungsgerät (5) mittels der Phasenschiebermaske (20) mit einem ersten Muster (40) von Strukturelementen (42) und einem zweiten Muster (44) von Strukturelementen (46) versehen ist; – ein Messgerät (60), das geeignet ist, die Strukturelemente (42; 46) auf der Vorderseite (10) des Halbleiterwafers (12) zu vermessen; – Mittel zum Bestimmen von Abmessungen (48; 50) der Strukturelemente (42) des ersten Musters (40) und der Strukturelemente (45) des zweiten Musters (44) mit dem Messgerät (60); – Mittel zum Bestimmen wenigstens eines Differenzwertes einer Abmessung (48; 50) von jeweils einem Strukturelement (42) des ersten Musters (40) und einem Strukturelement (46) des zweiten Musters (44); – Mittel zum Bestimmen eines Fokuswertes des Belichtungsgeräts (5) anhand des Differenzwertes der Abmessungen (48; 50); und – Mittel zum Durchführen einer Fokuskorrektur des Belichtungsgeräts (5) anhand des Fokuswertes, um für nachfolgende Belichtungen die Maßhaltigkeit der Abbildung zu verbessern.Semiconductor manufacturing plant, comprising: - an exposure device ( 5 ), which has a projection optics ( 16 ) whose depth of field is characterized by a focus value in the case of lithographic projection; A phase shift mask ( 20 ) placed on a transparent substrate ( 22 ) in a first area ( 24 ) first phase shifter elements ( 26 ) and in a second area ( 28 ) second phase shifter elements ( 30 ), wherein the first phase shifter elements ( 26 ) one compared to the second phase shifter elements ( 30 ) Different phase deviation of the phase shift elements ( 26 ; 30 ) penetrating light beam; A semiconductor wafer ( 12 ), on the front ( 10 ) by photolithographic patterning with the exposure apparatus ( 5 ) by means of the phase shift mask ( 20 ) with a first pattern ( 40 ) of structural elements ( 42 ) and a second pattern ( 44 ) of structural elements ( 46 ) is provided; - a measuring device ( 60 ), which is suitable, the structural elements ( 42 ; 46 ) on the front side ( 10 ) of the semiconductor wafer ( 12 ) to measure; - means for determining dimensions ( 48 ; 50 ) of the structural elements ( 42 ) of the first pattern ( 40 ) and the structural elements ( 45 ) of the second pattern ( 44 ) with the measuring device ( 60 ); Means for determining at least one difference value of a dimension ( 48 ; 50 ) of one structural element each ( 42 ) of the first pattern ( 40 ) and a structural element ( 46 ) of the second pattern ( 44 ); Means for determining a focus value of the exposure apparatus ( 5 ) based on the differential value of the dimensions ( 48 ; 50 ); and means for performing a focus correction of the exposure apparatus ( 5 ) based on the focus value to improve the dimensional accuracy of the image for subsequent exposures.
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