DE102012013420A1

DE102012013420A1 - Verfahren zur Dosissteuerung für Elektronenstrahl-Belichtungsanlagen

Info

Publication number: DE102012013420A1
Application number: DE201210013420
Authority: DE
Inventors: Reinhard Galler
Original assignee: EQUICON SOFTWARE GmbH
Current assignee: EQUICON SOFTWARE GmbH
Priority date: 2012-07-03
Filing date: 2012-07-03
Publication date: 2014-01-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dosissteuerung für Elektronenstrahl-Belichtungsanlagen, die von sich aus über keine Dosisansteuerung oder nur über eine geringe Anzahl von ansteuerbaren Dosisstufen verfügen. Die zu belichtenden Figuren werden in Elementarfiguren zerlegt und für diese wird rechentechnisch der notwendige Dosiswert aus n Dosisstufen für deren Projizierung berechnet und einer Proximity-Korrektur unterzogen. In einem weiteren Schritt erfolgt eine Umrechnung der n Dosisstufen der Elementarfiguren für Elektronenstrahl-Belichtungsanlagen ohne Dosissteuerung auf eine Basisdosis i·d₀, wobei i ≥ 1 ist, und für Belichtungsanlagen mit einer geringen Anzahl von ansteuerbaren Grunddosen d₁ – d_x auf eine Summe aus diesen ansteuerbaren Grunddosen. Auf dieser Grundlage wird ein neues Pattern erstellt und erfolgt die Belichtung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der Elektronenstrahl-Lithographie zur Herstellung von Wafern und Masken. Zur Korrektur von Prozess-Effekten oder zur verschieden starken Strukturierung können die zu belichtenden Geometriedaten in vielen modernen Elektronenstrahlbelichtungsanlagen mit Dosisinformationen übergeben werden.
Die Erfindung beschreibt eine Möglichkeit, auch auf Maschinen, die nicht über die Möglichkeit der Dosisansteuerung verfügen, dosisbasierte Korrekturen oder Strukturierungen durchzuführen.
Für Maschinen mit Dosissteuerung mittels mehrerer Dosisstufen erlaubt das Verfahren eine feinere Dosissteuerung durchzuführen, als die Zahl der Dosisstufen dies sonst ermöglichen würde.
Verfahren zur Erzeugung von Mustern mittels einer Elektronenstrahl-Belichtungsanlage sind seit längerem bekannt. Das benötigte Muster wird in kleine Elementarfiguren zerlegt und auf eine Schicht eines photoempfindlichen Lackes (Resist) projiziert. Nach der Entwicklung des Resists soll sich das Muster möglichst genau im Resist abbilden. Bei der Belichtung eines Resists mit einem Elektronenstrahl einer bestimmten Form (Gauß-Profil-Strahl oder Formstrahl oder Multi-Pixelstrahl) entsteht in dem Resist eine Dosis-Verteilung, die jedoch nicht dem Dosisprofil des Elektronenstrahls entspricht. Die Ursache ist unter anderem die Streuung der Elektronen an den Atomen bzw. Molekülen des Resists und des Substrates. Dieses wird als Elektronen-Proximity-Effekt bezeichnet.
Der Elektronen-Proximity-Effekt kann durch eine Faltung mit der sogenannten Punkt-Spreiz-Funktion (Point Spread Funktion) modelliert und damit korrigiert werden. Dazu wird meist eine Dosissteuerung verwendet, die bei bekannten Anlagen innerhalb der Belichtungsanlage durchgeführt werden kann.
Erlaubt die Maschine keine Dosissteuerung in den zu belichtenden Daten oder ist die in die Belichtungsanlage eingebaute Proximity-Effekt Korrektur nicht ausreichend, ist das Auflösungsvermögen der Anlage durch den Proximity Effekt selbst bzw. durch die unzureichende Korrektur begrenzt.
Als Alternative zur Dosissteuerung gibt es auch Geometriebasierte Korrekturen. Das heißt, dass die geschriebenen Strukturen verformt werden, um den Proximity-Effekt auszugleichen. Aktuelle Arbeiten zeigen aber, dass rein geometriebasierte Korrekturen nicht das Auflösungsvermögen von dosisbasierten oder gemischten dosis- und geometriebasierten Korrekturen erreichen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erzeugung von Belichtungsdaten zu definieren, das es auch auf Anlagen ohne Dosissteuerung erlaubt, eine dosisbasierte Korrektur durchzuführen. Damit können auf solchen Anlagen Belichtungen mit höherer Auflösung und Qualität durchgeführt werden.
Gelöst wird diese Aufgabe mit dem Verfahren nach Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Dosissteuerung für Elektronenstrahl-Belichtungsanlagen, die von sich aus über keine Dosisansteuerung oder nur über eine geringe Anzahl von ansteuerbaren Dosisstufen verfügen, nutzt die Erkenntnis, dass das i-fache Belichten einer Elementarfigur mit der Basisdosis d₀ sehr genau der einmaligen Belichtung derselben Figur mit Dosis i·d₀ (· = Multiplikation) entspricht. Insoweit werden höhere Dosiswerte als Vielfaches von d₀ dargestellt und entsprechend oft wird die jeweilige Elementarfigur belichtet.
Ist eine geringe Anzahl von ansteuerbaren Dosisstufen verfügbar, nachfolgend als Grunddosen d₁, d₂, usw. bezeichnet, wird ein höherer Dosiswert nicht mehr ausschließlich als Vielfaches von einer ausgewählten Basisdosis d₀ dargestellt, sondern als Summe von Grunddosen d₁, d₂ usw. die verfügbar sind, wobei bei dieser Summenbildung Grunddosen einer Stufe auch mehrmals verwendet werden können.
Im Einzelnen sieht das Verfahren zur Dosissteuerung für Elektronenstrahl-Belichtungsanlagen, die von sich aus über keine Dosisansteuerung verfügen vor, dass
die zu belichtenden Figuren in Elementarfiguren zerlegt werden,
für die Elementarfiguren außerhalb der Elektronenstrahl-Belichtungsanlage rechentechnisch der notwendige Dosiswert aus n Dosisstufen für deren Projizierung auf einen photoempfindlichen Lack ermittelt und einer Proximity-Korrektur unterzogen wird, so dass ein optimal korrigiertes Belichtungspattern P_korr entsteht, bei dem jeder Elementarfigur eine der n Dosisstufen zugeordnet ist,
als Basisdosiswert d₀ die benötigte kleinste oder eine noch kleinere Dosisstufe genutzt wird,
in einem weiteren Schritt von jeder Elementarfigur der Dosisstufe i mit Dosiswert i·d₀, i identische Kopien angelegt und in ein neues Pattern geschrieben werden, wobei dieser Vorgang für alle Dosisstufen wiederholt wird, so dass es von allen Elementarfiguren der ersten Dosisstufe nur eine Version, von den Elementarfiguren der zweiten Dosisstufe zwei Versionen, von den Elementarfiguren der dritten Dosisstufe drei Versionen usw., gibt,
dieses Pattern dann in die Belichtungsanlage mit der Basisdosis d₀ zur Weiterverarbeitung und Belichtung eingegeben wird, wobei die übereinander liegenden bevorzugt identischen Versionen von Elementarfiguren jeweils einzeln weiterverarbeitet und belichtet werden.
Wird als Basisdosis d₀ eine kleinere Dosis gewählt als die kleinste benötigte Dosis laut dem Pattern P_korr, führt dies dazu, dass jede Elementarfigur mehrfach belichtet werden muss.
Auf die vorgenannte Art und Weise entsteht auf einer Belichtungsanlage ohne Dosissteuerung ein Belichtungsergebnis, das eine Qualität hat, die ähnlich zu der Qualität ist, die bei Belichtung des Patterns P_korr auf einer vergleichbaren Anlage mit Dosissteuerung erreicht worden wäre.
Für die Belichtung auf einer Anlage mit einigen wenigen Dosisstufen, kann das oben beschriebene Verfahren angepasst werden.
Ausgangspunkt ist nun eine Grundtabelle von Grunddosen, die mit der Anlage ansteuerbar sind, z. B. die 7 Stufen d₁, d₂, ..., d₇.
Ausgehend von dieser Grundtabelle wird nun eine Dosistabelle mit n Stufen erstellt, bei sich aber jeder Dosiswert als Summe von Grunddosen aus der Grundtabelle ausdrücken lässt.
Bei dieser Summe darf eine Stufe der Grunddosistabelle auch mehrmals verwendet werden.
Das herzustellende Muster wird auch hier in bekannter Weise in kleine Elementarfiguren zerlegt, für die Elementarfiguren wird außerhalb der Elektronenstrahl-Belichtungsanlage rechentechnisch der notwendige Dosiswert aus n Dosisstufen für deren Projizierung auf einen photoempfindlichen Lack berechnet und einer Proximity-Korrektur unterzogen, so dass ein optimal korrigiertes Belichtungspattern P_korr entsteht, bei dem jeder Elementarfigur eine der n Dosisstufen zugeordnet ist.
In einem weiteren Schritt werden nun alle Elementarfiguren weiterbearbeitet. Dabei werden alle Elementarfiguren einer Dosisstufe gleich behandelt. Die Dosiswerte aller n Dosisstufen ergeben sich aus einer Summe von Grunddosen aus der Grunddosistabelle. Für jede Dosisstufe und jede enthaltene Elementarfigur wird für jeden Grunddosis-Summanden eine Version angelegt, der zugehörigen Grunddosis zugeordnet und in ein neues Pattern geschrieben, welches nur die Grunddosen verwendet. Dieses Pattern kann dann an der Belichtungsanlage mit der Grunddosistabelle geschrieben werden. Dabei ist auch hier wieder darauf zu achten, dass die zur Datenvorbereitung verwendeten Algorithmen, die übereinanderliegenden bevorzugt identischen Versionen von Elementarfiguren nicht vereinigen, sondern jede einzeln weiterverarbeitet und belichtet wird.
Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens sieht zur Erzielung einer größeren Dosisfeinheit vor, dass bei übereinanderliegenden Versionen von Elementarfiguren diese nicht identisch sind, sondern vergrößert oder verkleinert sind bei gleichbleibender Dosis.
Dabei erfolgt das Vergrößern oder Verkleinern der Elementarfiguren bevorzugt unter Beibehaltung von deren Schwerpunktlage.
Die Erfindung soll an einem Beispiel erläutert werden.
Bei einer Elektronenstrahl-Belichtungsanlage, die nur mit einer Dosis arbeitet, werden die zu belichtenden Figuren in Elementarfiguren zerlegt.
Für diese Elementarfiguren wird extern die notwendige Dosis berechnet und einer Proximity-Korrektur unterzogen. Das so korrigierte Pattern P_korr verlangt beispielsweise folgende Dosen:
Elementarfigur 1 = 10 μC/cm² (Dosis A)
Elementarfigur 2 = 30 μC/cm² (Dosis B)
Als Basisdosis d₀ dient die Dosis A der Elementarfigur 1, so dass diese Figur nur einmal mit der Dosis d₀ belichtet werden muss.
Um die Elementarfigur 2 zu belichten, wird aber die 3fache Basisdosis d₀ benötigt, so dass dieser Elementarfigur 2 weitere zwei Belichtungen zugewiesen werden.
Um die Dosisfeinheit zu erhöhen, ist vorgesehen, die Elementarfigurengrößen noch zu verändern. Dies bedeutet z. B. für das vorgenannte Beispiel zur Erzielung einer B ± z-Dosis, wobei z < d₀, für die Elementarfigur 2, diese in der Originalgröße zweimal mit Basisdosis d₀ zu belichten und eine etwas vergrößerte oder verkleinerte Elementarfigur 2 mit einer weiteren Basisdosis d₀.

Claims

Verfahren zur Dosissteuerung für Elektronenstrahl-Belichtungsanlagen, die von sich aus über keine Dosisansteuerung oder nur über eine geringe Anzahl von ansteuerbaren Dosisstufen verfügen, wobei die zu belichtenden Figuren in Elementarfiguren zerlegt werden, für die Elementarfiguren außerhalb der Elektronenstrahl-Belichtungsanlage rechentechnisch der notwendige Dosiswert aus n Dosisstufen für deren Projizierung auf einen photoempfindlichen Lack berechnet und einer Proximity-Korrektur unterzogen wird, so dass ein optimal korrigiertes Belichtungspattern P_korr entsteht, bei dem jeder Elementarfigur eine der n Dosisstufen zugeordnet ist, in einem weiteren Schritt eine Umrechnung der n Dosisstufen der Elementarfiguren erfolgt – für Elektronenstrahl-Belichtungsanlagen ohne Dosissteuerung auf eine Basisdosis i·d₀, wobei i ≥ 1 ist – für Elektronenstrahl-Belichtungsanlagen mit einer geringen Anzahl von ansteuerbaren Grunddosen d₁ – d_x auf eine Summe aus diesen ansteuerbaren Grunddosen, auf dieser Grundlage ein neues Pattern erstellt und die Elementarfiguren in der vorgesehenen Elektronenstrahl-Belichtungsanlage mit den ermittelten i-Basisdosen d₀ oder der Summe aus den ansteuerbaren Grunddosen d₁ – d_x belichtet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Basisdosis d₀ die benötigte kleinste Dosisstufe aus dem korrigierten Belichtungspattern P_korr oder eine kleinere genutzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die für die Datenverarbeitung verwendeten Algorithmen gewährleistet wird, dass die übereinanderliegenden bevorzugt identischen Elementarfiguren nacheinander belichtet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung einer größeren Dosisfeinheit vorgesehen ist, dass bei übereinanderliegenden Versionen von Elementarfiguren diese nicht identisch sind, sondern vergrößert oder verkleinert sind bei gleichbleibender Dosiszuweisung von i·d₀ oder der Summe von Grunddosen.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergrößern oder Verkleinern der Elementarfiguren bevorzugt unter Beibehaltung von deren Schwerpunktlage erfolgt.