DE102016209616A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Vorhersage des mit einer Maske bei Durchführung eines Lithographieprozesses erzielten Abbildungsergebnisses - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Vorhersage des mit einer Maske bei Durchführung eines Lithographieprozesses erzielten Abbildungsergebnisses Download PDF

Info

Publication number
DE102016209616A1
DE102016209616A1 DE102016209616.8A DE102016209616A DE102016209616A1 DE 102016209616 A1 DE102016209616 A1 DE 102016209616A1 DE 102016209616 A DE102016209616 A DE 102016209616A DE 102016209616 A1 DE102016209616 A1 DE 102016209616A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
mask
photoresist
intensity distribution
lithography process
wafer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102016209616.8A
Other languages
English (en)
Inventor
Thomas Thaler
Holger Seitz
Ute Buttgereit
Thomas Trautzsch
Mame Kouna Top
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss SMT GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss SMT GmbH filed Critical Carl Zeiss SMT GmbH
Priority to DE102016209616.8A priority Critical patent/DE102016209616A1/de
Priority to PCT/EP2017/062081 priority patent/WO2017207297A1/en
Priority to TW106116647A priority patent/TWI661266B/zh
Priority to TW108110512A priority patent/TWI704410B/zh
Priority to CN201780034304.1A priority patent/CN109219776B/zh
Publication of DE102016209616A1 publication Critical patent/DE102016209616A1/de
Priority to US16/197,658 priority patent/US10788748B2/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/68—Preparation processes not covered by groups G03F1/20 - G03F1/50
    • G03F1/82—Auxiliary processes, e.g. cleaning or inspecting
    • G03F1/84—Inspecting
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70491—Information management, e.g. software; Active and passive control, e.g. details of controlling exposure processes or exposure tool monitoring processes
    • G03F7/705—Modelling or simulating from physical phenomena up to complete wafer processes or whole workflow in wafer productions

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vorhersage des mit einer Maske bei Durchführung eines Lithographieprozesses erzielten Abbildungsergebnisses, wobei die Maske abzubildende Maskenstrukturen aufweist und dazu bestimmt ist, in einem Lithographieprozess in einer Projektionsbelichtungsanlage mit einem vorbestimmten Beleuchtungssetting zur Belichtung eines einen Photoresist aufweisenden Wafers beleuchtet zu werden. Ein erfindungsgemäßes Verfahren weist folgende Schritte auf: Messen einer für die Maske bei Beleuchtung mit Beleuchtungslicht gemäß dem Beleuchtungssetting in einer Maskeninspektionsanlage erhaltenen Intensitätsverteilung unter Verwendung einer Sensoranordnung, Ermitteln, aus dieser Intensitätsmessung, eines durch Wechselwirkung des Beleuchtungslichtes mit den Maskenstrukturen resultierenden elektrischen Feldes sowohl hinsichtlich Amplitude als auch hinsichtlich Phase, und Abschätzen einer in dem Photoresist bei Durchführung des Lithographieprozesses erhaltenen Intensitätsverteilung anhand einer mathematischen Simulation (Vorwärtsrechnung), bei welcher das ermittelte elektrische Feld in ein Schichtsystem, welches zumindest den Photoresist aufweist, propagiert wird.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vorhersage des mit einer Maske bei Durchführung eines Lithographieprozesses erzielten Abbildungsergebnisses.
  • Stand der Technik
  • Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD’s, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z.B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
  • Im Lithographieprozess wirken sich unerwünschte Defekte auf der Maske besonders nachteilig aus, da diese mit jedem Belichtungsschritt reproduziert werden können und somit die Gefahr besteht, dass im schlimmsten Falle die gesamte Produktion an Halbleiterbauelementen unbrauchbar ist. Daher ist es von großer Bedeutung, die Maske vor ihrem Einsatz in der Massenproduktion auf ausreichende Abbildungsfähigkeit zu prüfen.
  • Es besteht somit ein Bedarf, die Maske schnell und einfach zu testen, und zwar möglichst unter den gleichen Bedingungen, wie sie real in der Projektionsbelichtungsanlage vorliegen. Hierzu ist der Einsatz einer Maskeninspektionsanlage bekannt, welche ihrerseits ein Beleuchtungssystem und ein Projektionsobjektiv aufweist, wobei der beleuchtete Bereich der Maske mittels des Projektionsobjektivs auf eine Sensoranordnung wie z.B. eine CCD-Kamera abgebildet wird.
  • Dabei tritt in der Praxis u.a. das Problem auf, dass das in der Projektionsbelichtungsanlage letztendlich als Ergebnis des Lithographieprozesses auf dem Wafer bzw. in dessen lichtempfindlicher Schicht (Photoresist) resultierende Abbildungsergebnis sich immer noch von dem anhand der mit der Sensoranordnung in der Maskeninspektionsanlage vorgenommenen Intensitätsmessung vorhergesagten Ergebnis unterscheidet. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass das als Ergebnis des Lithographieprozesses auf dem Wafer bzw. in dessen lichtempfindlicher Schicht (Photoresist) erzielte Abbildungsergebnis diversen, in der Maskeninspektionsanlage nicht nachgebildeten Einflüssen unterliegt, wozu neben den chemischen Eigenschaften des Photoresists selbst auch ein vor dem Wafer gegebenenfalls vorhandenes Immersionsmedium mit abweichendem Brechungsindex sowie ein Aufbau des Wafers aus mehreren Schichten mit unterschiedlichen optischen Bedingungen und hieraus resultierenden Grenzschichten bzw. Interfaces gehören, die über stattfindende Reflexionen (u.U. auch stehende Wellen) die Intensitätsverteilung in dem Photoresist beeinflussen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Vor dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vorhersage des mit einer Maske bei Durchführung eines Lithographieprozesses erzielten Abbildungsergebnisses bereitzustellen, durch das bzw. mit der eine möglichst genaue Vorhersage des als Ergebnis des Lithographieprozesses auf dem Wafer resultierenden Abbildungsergebnisses ermöglicht wird.
  • Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie die Vorrichtung gemäß dem nebengeordneten Patentanspruch 10 gelöst.
  • Grundsätzlich sind Verfahren bekannt, um aus der mit der Sensoranordnung vorgenommenen Intensitätsmessung (bzw. der Messung eines Luftbildes) das in der Maskeninspektionsanlage durch Wechselwirkung des Beleuchtungslichtes mit den Maskenstrukturen resultierende elektrische Feld sowohl hinsichtlich Amplitude als auch hinsichtlich Phase zu bestimmen.
  • Ausgehend hiervon liegt der Erfindung nun das weitere Konzept zugrunde, die vollständige Amplituden- und Phaseninformation des durch Wechselwirkung des Beleuchtungslichtes mit den Maskenstrukturen resultierenden elektrischen Feldes in ein insbesondere den Photoresist (sowie in weiteren Ausführungsformen auch ein Immersionsmedium und/oder einen Waferstapel) aufweisendes System im Wege einer mathematischen Simulation hinein zu propagieren, um so zu einer präzisen Vorhersage der sich tatsächlich im Photoresist für die konkrete Maske ergebenden Intensitätsverteilung zu gelangen.
  • Die Erfindung beinhaltet ferner das Konzept, ausgehend von der wie vorstehend beschrieben ermittelten Intensitätsverteilung im Photoresist anhand eines OPC-Modells (OPC = Optical Proximity Correction“) bzw. Resistmodells die finale Photoresist-Struktur vorherzusagen. Das OPC-Modell bzw. Resistmodell beschreibt hierbei den Unterschied zwischen der Intensitätsverteilung im Photoresist und der finalen Resiststruktur, welche sich aufgrund der chemischen Eigenschaften des Photoresists ergibt. Auf diese Weise lässt sich somit auf Basis des zuvor aufgenommenen Luftbildes der (real gemessenen) Maske unter Anwendung des Resistmodells genau vorhersagen, wie die finale Struktur als Ergebnis der im Lithographieprozess stattfindenden chemischen Prozesse aussehen wird.
  • Bei der Maske kann es sich um eine für den Betrieb in Transmission, insbesondere bei einer Arbeitswellenlänge von weniger als 250 nm, ausgelegte Maske oder auch eine für den Betrieb in Reflexion, insbesondere bei einer Arbeitswellenlänge von weniger als 30 nm, ausgelegte Maske handeln.
  • Die Erfindung beinhaltet ferner das Konzept, die vollständige Amplituden- und Phaseninformation des durch Wechselwirkung des Beleuchtungslichtes mit den Maskenstrukturen resultierenden elektrischen Feldes in Kombination mit den ebenfalls bekannten Beleuchtungsbedingungen, unter denen dieses elektrische Feld in der Maskeninspektionsanlage entstanden ist, zur („Zurück-“)Berechnung eines Maskenmodells der Maske zu nutzen, welches eine allgemeine Beschreibung des Brechverhaltens der Maske (bei für den Betrieb in Transmission ausgelegter Maske) bzw. des Reflexionsverhaltens der Maske (bei für den Betrieb in Reflexion ausgelegter Maske) liefert.
  • Um nun zu ermitteln, wie das Ergebnis des Lithographieprozesses für veränderte Beleuchtungsbedingungen aussehen würde, kann erfindungsgemäß berechnet werden, wie das ermittelte Maskenmodell auf bestimmte geänderte Beleuchtungsbedingungen reagiert (d.h. es erfolgt eine rein mathematische Änderung der Beleuchtungsbedingungen, beispielsweise infolge eines Übergangs von einer numerischen Apertur (NA) von NA = 1.35 auf eine NA = 1.2 oder eines Übergangs zu einem anderen Beleuchtungssetting). Mit anderen Worten erfolgt die Vorhersage des mit einer konkreten Maske für veränderte Beleuchtungsbedingungen in der Projektionsbelichtungsanlage erzielten Abbildungsergebnisses auf Basis der Kenntnis des durch Wechselwirkung des Beleuchtungslichtes mit den Maskenstrukturen resultierenden elektrischen Feldes und des Brech- bzw. Reflexionsverhaltens der Maske.
  • Die Erfindung beinhaltet ferner das Konzept, eine Vorhersage des mit der konkreten Maske für veränderte Fokuslagen in der Projektionsbelichtungsanlage erzielten Abbildungsergebnisses zu treffen. Hierbei kann wiederum auf Basis der Kenntnis des durch Wechselwirkung des Beleuchtungslichtes mit den Maskenstrukturen resultierenden elektrischen Feldes, des vorstehend beschriebenen Maskenmodells sowie der Durchführung einer Mehrzahl von Intensitätsmessungen für unterschiedliche Fokusebenen durch Simulation eine Vorhersage des mit der konkreten Maske für veränderte (nicht zuvor gemessene) Fokuslagen in der Projektionsbelichtungsanlage erzielten Abbildungsergebnisses erfolgen.
  • Die Erfindung beinhaltet ferner das Konzept, unvermeidliche Aberrationen, welche in der Maskeninspektionsanlage entstehen bzw. durch die darin eingesetzten optischen Komponenten verursacht werden und zu dem Ergebnis der mit der Sensoranordnung durchgeführten Intensitätsmessung beitragen, in Kenntnis dieser Aberrationen aus dem durch Wechselwirkung des Beleuchtungslichtes mit den Maskenstrukturen resultierenden elektrischen Feld herauszurechnen, womit letztlich ein aberrationsfreies Bild auf Basis der Messung in der Maskeninspektionsanlage erzeugt werden kann. Des Weiteren kann in Kenntnis der auf Seiten der Projektionsbelichtungsanlage auftretenden Aberrationen eine Hinzurechnung dieser Aberrationen (d.h. derjenigen der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage) zu dem in der Maskeninspektionsanlage gemessenen Luftbild erfolgen, um eine weitere Optimierung der Vorhersage des infolge des Lithographieprozesses auf dem Wafer resultierenden Abbildungsergebnisses zu erreichen.
  • Die Erfindung ist sowohl im EUV (d.h. bei Wellenlängen von z.B. etwa 13 nm oder etwa 7 nm) als auch im VUV- oder DUV-Bereich (z.B. bei Wellenlängen von weniger als 250 nm, insbesondere weniger als 200 nm) realisierbar. Somit kann es sich bei der in der Maskeninspektionsanlage inspizierten Maske sowohl um ein (für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage bestimmtes) reflektierendes Retikel als auch um ein (für eine Projektionsbelichtungsanlage im DUV- oder VUV-Bereich bestimmtes) transmittierendes Retikel handeln.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen näher erläutert.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung des prinzipiellen möglichen Aufbaus einer in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Maskeninspektionsanlage; und
  • 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines beispielhaften Aufbaus einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Wie in 1 lediglich schematisch dargestellt ist, umfasst eine herkömmliche Maskeninspektionsanlage 100 ein Beleuchtungssystem 110 und ein Projektionsobjektiv 120, wobei Licht einer (in 1 nicht dargestellten) Lichtquelle in das Beleuchtungssystem 110 eintritt und ein Beleuchtungs-Strahlbüschel 115 auf eine in der Objektebene des Projektionsobjektivs 120 angeordnete Maske 130 trifft, und wobei der beleuchtete Bereich der Maske 130 über ein Beobachtungs-Strahlbüschel 125 mittels des Projektionsobjektivs 120 auf eine Sensoranordnung 140, z.B. eine CCD-Kamera, abgebildet wird.
  • Des Weiteren wird unter Bezugnahme auf 2 ein prinzipieller möglicher Aufbau einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage erläutert. Die Projektionsbelichtungsanlage weist eine Beleuchtungseinrichtung 210 sowie ein Projektionsobjektiv 220 auf. Die Beleuchtungseinrichtung 210 dient zur Beleuchtung einer strukturtragenden Maske (Retikel) 230 mit Licht von einer Lichtquelleneinheit 201, welche beispielsweise einen ArF-Excimerlaser für eine Arbeitswellenlänge von 193 nm sowie eine ein paralleles Lichtbündel erzeugende Strahlformungsoptik umfasst. Die Beleuchtungseinrichtung 210 weist eine optische Einheit 211 auf, die u.a. im dargestellten Beispiel einen Umlenkspiegel 212 umfasst. Die optische Einheit 211 kann zur Erzeugung unterschiedlicher Beleuchtungssettings (d.h. Intensitätsverteilungen in einer Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung 210) beispielsweise ein diffraktives optisches Element (DOE) sowie ein Zoom-Axikon-System aufweisen. In Lichtausbreitungsrichtung nach der optischen Einheit 211 befindet sich im Strahlengang eine Lichtmischeinrichtung (nicht dargestellt), welche z.B. in für sich bekannter Weise eine zur Erzielung einer Lichtmischung geeignete Anordnung aus mikrooptischen Elementen aufweisen kann, sowie eine Linsengruppe 213, hinter der sich eine Feldebene mit einem Retikel-Maskierungssystem (REMA) befindet, welches durch ein in Lichtausbreitungsrichtung nachfolgendes REMA-Objektiv 214 auf die strukturtragende, in einer weiteren Feldebene angeordnete Maske (Retikel) 230 abgebildet wird und dadurch den ausgeleuchteten Bereich auf dem Retikel begrenzt.
  • Die strukturtragende Maske 230 wird mit dem Projektionsobjektiv 220 auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) versehenes Substrat bzw. einen Wafer 240 abgebildet. Das Projektionsobjektiv 220 kann insbesondere für den Immersionsbetrieb ausgelegt sein, in welchem Falle sich bezogen auf die Lichtausbreitungsrichtung vor dem Wafer bzw. dessen lichtempfindlicher Schicht ein Immersionsmedium befindet. Ferner kann es beispielsweise eine numerische Apertur NA größer als 0.85, insbesondere größer als 1.1, aufweisen.
  • Wenngleich vorstehend ein möglicher Aufbau einer für den Betrieb bei Wellenlängen im DUV (z.B. Wellenlängen von weniger als 250nm, insbesondere weniger als 200nm) ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage beschrieben wurde, ist die Erfindung in weiteren Ausführungsformen auch auf eine für den Betrieb bei Wellenlängen im EUV (z.B. Wellenlängen von weniger als 30nm, insbesondere weniger als 15nm) ausgelegte mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage bzw. die Vorhersage des mit einer Maske bei Durchführung eines Lithographieprozesses in einer solchen Projektionsbelichtungsanlage erzielten Abbildungsergebnisses anwendbar.
  • Um eine Vorhersage des mit einer Maske bei Durchführung des Lithographieprozesses in der Projektionsbelichtungsanlage von 2 erzielten Abbildungsergebnisses zu treffen, erfolgt zunächst die Messung einer für die Maske in der Maskeninspektionsanlage von 1 bzw. mit der Sensoranordnung 140 erhaltenen Intensitätsverteilung. Hierbei werden in der Maskeninspektionsanlage dieselben Beleuchtungsbedingungen, die auch im Lithographieprozesses in der Projektionsbelichtungsanlage verwendet werden, eingestellt.
  • Im nächsten Schritt wird aus dieser Intensitätsmessung das durch Wechselwirkung des Beleuchtungslichtes mit den Maskenstrukturen resultierende elektrische Feld sowohl hinsichtlich Amplitude als auch hinsichtlich Phase ermittelt. Hierbei ergibt sich die Amplitude des elektrischen Feldes unmittelbar als Quadratwurzel der gemessenen Intensität. Die Phase des elektrischen Feldes kann unter Anwendung des als solches bekannten Konzepts des Transports der Intensitäten ermittelt werden, welches durch folgende Gleichung (1) beschreibbar ist: ∂ / ∂ξI(x, y, ξ) = – 1 / 2πn∇⊥(I(x, y, ξ0)∇⊥ϕ(x, y, ξ0)) (1) mit ξ = λ·z. Hierbei kann die Ableitung der Intensität näherungsweise über die Differenz zwischen wenigstens zwei gemessenen Intensitätsverteilungen bestimmt werden. Die den Transport der Intensitäten beschreibende Gleichung ist dann eine Differentialgleichung, aus welcher bei bekannten Größen I(x, y, ξ0) und ∂ / ∂ξI(x, y, ξ) die Phase ϕ(x, y, ξ0) bestimmt wird. Hierbei wird jeweils eine paraxiale Näherung zugrundegelegt.
  • In weiteren Ausführungsformen kann die Phase des aus der Wechselwirkung des Beleuchtungslichtes mit den Maskenstrukturen resultierenden elektrischen Feldes auch unter Anwendung des ebenfalls bekannten Konzepts der Ptychographie ermittelt werden. Hierzu wird auf die Publikation G. Zheng et al.: „Widefield, high-resolution Fourier ptychographic microscopy", Nature Photonics 7, Seiten 739–745 (2013), doi:10.1038/nphoton.2013.187 verwiesen.
  • Sodann erfolgt die Abschätzung der bei Durchführung des Lithographieprozesses in der Projektionsbelichtungsanlage von 2 im Photoresist auf dem Wafer 240 erhaltenen Intensitätsverteilung anhand einer mathematischen Simulation (Vorwärtsrechnung), bei welcher das zuvor ermittelte elektrische Feld in ein Schichtsystem, welches zumindest den Photoresist, gegebenenfalls zusätzlich ein Immersionsmedium und/oder einen Stapel aus mehreren den Wafer bildenden Schichten aufweist, propagiert wird.
  • Zur mathematischen Beschreibung einer möglichen Vorgehensweise wird auf die Publikation Seong-Sue Kim et al.: „Optical properties of a thin film stack illuminated by a focused field", J. Opt. Soc. Am. A/Vol. 17, No. 8/ August 2000, S. 1454–1460 verwiesen. Demnach werden nachfolgend für ein Schichtsystems aus einer Anzahl N Schichten zunächst die Fresnel-Koeffizienten in s- und p-Polarisation für die Propagation in die j + 1-te Schicht (1 < j + 1 ≤ N) angegeben:
    Figure DE102016209616A1_0002
  • Hierbei sind m11, m12, m21 und m22 die Elemente der charakteristischen Matrix:
    Figure DE102016209616A1_0003
    mit
    Figure DE102016209616A1_0004
    wobei gilt: hj+1 = nj+1dj+1cosθj+1 (6)
    Figure DE102016209616A1_0005
    für s-Polarisation
    Figure DE102016209616A1_0006
    für p-Polarisation
  • Dabei bezeichnet θ den Einfallswinkel, ε0 die Dielektrizitätskonstante und µ0 die magnetische Permeabilität.
  • In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann auf Basis der beschriebenen Abschätzung der Intensitätsverteilung im Photoresist auch die finale Photoresist-Struktur, welche sich nach Durchführung des Lithographieprozesses aufgrund der chemischen Eigenschaften des Photoresists ergibt, unter Heranziehung eines OPC-Modells oder Resistmodells vorhergesagt werden. Hierzu wird auf die Publikation Edward W. Conrad et al.: „Model considerations, calibration issues and metrology methods for resist-bias models", Proceedings of SPIE – 06/1999; DOI:10.1117/12.350782 Published in Proceedings Volume 3677: Metrology, Inspection and Process Control for Microlithography XIII June 1999, verwiesen.
  • In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann die vollständige Amplituden- und Phaseninformation des durch Wechselwirkung des Beleuchtungslichtes mit den Maskenstrukturen resultierenden elektrischen Feldes in Kombination mit den ebenfalls bekannten Beleuchtungsbedingungen, unter denen dieses elektrische Feld in der Maskeninspektionsanlage entstanden ist, zur („Zurück-“)Berechnung eines Maskenmodells der Maske genutzt werden, welches eine allgemeine Beschreibung des Brechverhaltens der Maske (bei für den Betrieb in Transmission ausgelegter Maske) bzw. des Reflexionsverhaltens der Maske (bei für den Betrieb in Reflexion ausgelegter Maske) liefert. Auf Basis dieses Maskenmodells kann wiederum das mit der Maske erzielte Ergebnis des Lithographieprozesses für abweichende Beleuchtungssettings oder abweichende Fokuslagen abgeschätzt werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens können auch bekannte Aberrationen, welche in der Maskeninspektionsanlage entstehen, aus dem durch Wechselwirkung des Beleuchtungslichtes mit den Maskenstrukturen resultierenden elektrischen Feld herausgerechnet werden, um letztlich ein aberrationsfreies Bild auf Basis der Messung in der Maskeninspektionsanlage zu erzeugen. Des Weiteren können auch Aberrationen, welche bekanntermaßen in der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage auftreten, zu dem in der Maskeninspektionsanlage gemessenen Luftbild hinzugerechnet werden, um eine weitere Optimierung der Vorhersage des infolge des Lithographieprozesses auf dem Wafer resultierenden Abbildungsergebnisses zu erreichen.
  • Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • G. Zheng et al.: „Widefield, high-resolution Fourier ptychographic microscopy“, Nature Photonics 7, Seiten 739–745 (2013), doi:10.1038/nphoton.2013.187 [0028]
    • Seong-Sue Kim et al.: „Optical properties of a thin film stack illuminated by a focused field“, J. Opt. Soc. Am. A/Vol. 17, No. 8/ August 2000, S. 1454–1460 [0030]
    • Edward W. Conrad et al.: „Model considerations, calibration issues and metrology methods for resist-bias models“, Proceedings of SPIE – 06/1999; DOI:10.1117/12.350782 Published in Proceedings Volume 3677: Metrology, Inspection and Process Control for Microlithography XIII June 1999 [0033]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Vorhersage des mit einer Maske bei Durchführung eines Lithographieprozesses erzielten Abbildungsergebnisses, wobei die Maske abzubildende Maskenstrukturen aufweist und dazu bestimmt ist, in einem Lithographieprozess in einer Projektionsbelichtungsanlage mit einem vorbestimmten Beleuchtungssetting zur Belichtung eines einen Photoresist aufweisenden Wafers beleuchtet zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte aufweist: a) Messen einer für die Maske bei Beleuchtung mit Beleuchtungslicht gemäß dem Beleuchtungssetting in einer Maskeninspektionsanlage erhaltenen Intensitätsverteilung unter Verwendung einer Sensoranordnung; b) Ermitteln, aus dieser Intensitätsmessung, eines durch Wechselwirkung des Beleuchtungslichtes mit den Maskenstrukturen resultierenden elektrischen Feldes sowohl hinsichtlich Amplitude als auch hinsichtlich Phase; und c) Abschätzen einer in dem Photoresist bei Durchführung des Lithographieprozesses erhaltenen Intensitätsverteilung anhand einer mathematischen Simulation (Vorwärtsrechnung), bei welcher das im Schritt b) ermittelte elektrische Feld in ein Schichtsystem, welches zumindest den Photoresist aufweist, propagiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtsystem im Schritt c) ferner einen Waferstapel aus mehreren den Wafer bildenden Schichten aufweist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtsystem im Schritt c) ferner ein Immersionsmedium aufweist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner den Schritt aufweist: Vorhersagen einer finalen Photoresist-Struktur als Ergebnis des Lithographieprozesses auf Basis der im Schritt c) abgeschätzten Intensitätsverteilung sowie eines OPC-Modells oder Resistmodells.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner den Schritt aufweist: Berechnen eines das Brech- bzw. Reflexionsverhalten der Maske beschreibenden Maskenmodells auf Basis der im Schritt c) abgeschätzten Intensitätsverteilung.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner den Schritt aufweist: Abschätzen einer in dem Photoresist bei Durchführung des Lithographieprozesses erhaltenen Intensitätsverteilung auf Basis dieses Maskenmodells für ein von dem vorbestimmten Beleuchtungssetting abweichendes Beleuchtungssetting.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner den Schritt aufweist: Abschätzen einer in dem Photoresist bei Durchführung des Lithographieprozesses erhaltenen Intensitätsverteilung auf Basis dieses Maskenmodells für eine veränderte Fokusebene in der Projektionsbelichtungsanlage.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske eine für den Betrieb in Transmission, insbesondere bei einer Arbeitswellenlänge von weniger als 250 nm, ausgelegte Maske ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske eine für den Betrieb in Reflexion, insbesondere bei einer Arbeitswellenlänge von weniger als 30 nm, ausgelegte Maske ist.
  10. Vorrichtung zur Vorhersage des mit einer Maske bei Durchführung eines Lithographieprozess erzielten Abbildungsergebnisses, wobei die Maske abzubildende Maskenstrukturen aufweist und dazu bestimmt ist, in einem Lithographieprozess in einer Projektionsbelichtungsanlage mit einem vorbestimmten Beleuchtungssetting zur Belichtung eines einen Photoresist aufweisenden Wafers beleuchtet zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung dazu ausgelegt ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
DE102016209616.8A 2016-06-01 2016-06-01 Verfahren und Vorrichtung zur Vorhersage des mit einer Maske bei Durchführung eines Lithographieprozesses erzielten Abbildungsergebnisses Ceased DE102016209616A1 (de)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016209616.8A DE102016209616A1 (de) 2016-06-01 2016-06-01 Verfahren und Vorrichtung zur Vorhersage des mit einer Maske bei Durchführung eines Lithographieprozesses erzielten Abbildungsergebnisses
PCT/EP2017/062081 WO2017207297A1 (en) 2016-06-01 2017-05-19 Method and appliance for predicting the imaging result obtained with a mask when a lithography process is carried out
TW106116647A TWI661266B (zh) 2016-06-01 2017-05-19 用於預測當微影製程進行時使用光罩而獲得的成像結果的方法與設備
TW108110512A TWI704410B (zh) 2016-06-01 2017-05-19 用於預測當微影製程進行時使用光罩而獲得的成像結果的方法與設備
CN201780034304.1A CN109219776B (zh) 2016-06-01 2017-05-19 用于预测当光刻工艺进行时使用掩模获得的成像结果的方法与设备
US16/197,658 US10788748B2 (en) 2016-06-01 2018-11-21 Method and appliance for predicting the imaging result obtained with a mask when a lithography process is carried out

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016209616.8A DE102016209616A1 (de) 2016-06-01 2016-06-01 Verfahren und Vorrichtung zur Vorhersage des mit einer Maske bei Durchführung eines Lithographieprozesses erzielten Abbildungsergebnisses

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102016209616A1 true DE102016209616A1 (de) 2017-12-07

Family

ID=59384123

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016209616.8A Ceased DE102016209616A1 (de) 2016-06-01 2016-06-01 Verfahren und Vorrichtung zur Vorhersage des mit einer Maske bei Durchführung eines Lithographieprozesses erzielten Abbildungsergebnisses

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10788748B2 (de)
CN (1) CN109219776B (de)
DE (1) DE102016209616A1 (de)
TW (2) TWI661266B (de)
WO (1) WO2017207297A1 (de)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016209616A1 (de) 2016-06-01 2017-12-07 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Vorhersage des mit einer Maske bei Durchführung eines Lithographieprozesses erzielten Abbildungsergebnisses
DE102016221261A1 (de) * 2016-10-28 2018-05-03 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente
DE102018213127A1 (de) * 2018-08-06 2020-02-06 Carl Zeiss Smt Gmbh Anordnung und Verfahren zur Charakterisierung einer Maske oder eines Wafers für die Mikrolithographie
DE102018218129B4 (de) * 2018-10-23 2023-10-12 Carl Zeiss Sms Ltd. Verfahren zum Bestimmen von Positionen einer Vielzahl von Pixeln, die in ein Substrat einer photolithographischen Maske eingebracht werden sollen
DE102019208552A1 (de) 2019-06-12 2020-12-17 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren zum Ermitteln eines Produktions-Luftbildes eines zu vermessenden Objektes
DE102019215800A1 (de) 2019-10-15 2021-04-15 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren zur Bestimmung einer optischen Phasendifferenz von Messlicht einer Messlichtwellenlänge über eine Fläche eines strukturierten Objektes
DE102019215972A1 (de) 2019-10-17 2021-04-22 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren zur Messung einer Reflektivität eines Objekts für Messlicht sowie Metrologiesystem zur Durchführung des Verfahrens
DE102019131327A1 (de) * 2019-11-20 2021-05-20 Carl Zeiss Smt Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Messung von Substraten für die Halbleiterlithographie
DE102020207566B4 (de) * 2020-06-18 2023-02-16 Carl Zeiss Smt Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Charakterisierung einer Maske für die Mikrolithographie
US11275312B1 (en) 2020-11-30 2022-03-15 Waymo Llc Systems and methods for verifying photomask cleanliness
DE102021205328B3 (de) 2021-05-26 2022-09-29 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren zur Bestimmung einer Abbildungsqualität eines optischen Systems bei Beleuchtung mit Beleuchtungslicht innerhalb einer zu vermessenden Pupille und Metrologiesystem dafür

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100162199A1 (en) * 2007-08-14 2010-06-24 Brion Technology, Inc. Three-dimensional mask model for photolithography simulation
US20120134542A1 (en) * 2010-11-29 2012-05-31 Linyong Pang Photo-Mask Acceptance Technique
US20160012579A1 (en) * 2014-05-06 2016-01-14 Kla-Tencor Corporation Apparatus and methods for predicting wafer-level defect printability

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3209645B2 (ja) * 1993-10-12 2001-09-17 三菱電機株式会社 位相シフトマスクの検査方法およびその方法に用いる検査装置
US6134011A (en) * 1997-09-22 2000-10-17 Hdi Instrumentation Optical measurement system using polarized light
KR100955293B1 (ko) * 2001-05-18 2010-04-30 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 디바이스 제조 방법과 초기 패턴의 패턴 피쳐 분배 방법 및 이러한 방법에 따라서 제조된 디바이스, 리소그래피 서브 마스크 그룹 및 이를 이용하여 제조된 디바이스
US7079223B2 (en) * 2004-02-20 2006-07-18 International Business Machines Corporation Fast model-based optical proximity correction
JP4970498B2 (ja) * 2008-06-24 2012-07-04 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． リソグラフィ装置およびデバイス製造方法
DE102010029651A1 (de) 2010-06-02 2011-12-08 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren zum Betrieb einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit Korrektur von durch rigorose Effekte der Maske induzierten Abbildungsfehlern
JP5789275B2 (ja) 2012-02-03 2015-10-07 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． ３ｄレジストプロファイルのシミュレーション用のリソグラフィモデル
CN102540698B (zh) * 2012-02-24 2014-07-30 北京理工大学 双吸收层交替相移掩模衍射场的计算方法
US10488328B2 (en) * 2014-03-07 2019-11-26 Trustees Of Boston University Polarization enhanced interferometric imaging
TWI644169B (zh) * 2014-05-06 2018-12-11 美商克萊譚克公司 用於使用近場復原之光罩檢測之電腦實施方法、非暫時性電腦可讀媒體及系統
US9478019B2 (en) 2014-05-06 2016-10-25 Kla-Tencor Corp. Reticle inspection using near-field recovery
DE102016209616A1 (de) 2016-06-01 2017-12-07 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Vorhersage des mit einer Maske bei Durchführung eines Lithographieprozesses erzielten Abbildungsergebnisses

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100162199A1 (en) * 2007-08-14 2010-06-24 Brion Technology, Inc. Three-dimensional mask model for photolithography simulation
US20120134542A1 (en) * 2010-11-29 2012-05-31 Linyong Pang Photo-Mask Acceptance Technique
US20160012579A1 (en) * 2014-05-06 2016-01-14 Kla-Tencor Corporation Apparatus and methods for predicting wafer-level defect printability

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Edward W. Conrad et al.: „Model considerations, calibration issues and metrology methods for resist-bias models", Proceedings of SPIE – 06/1999; DOI:10.1117/12.350782 Published in Proceedings Volume 3677: Metrology, Inspection and Process Control for Microlithography XIII June 1999
G. Zheng et al.: „Widefield, high-resolution Fourier ptychographic microscopy", Nature Photonics 7, Seiten 739–745 (2013), doi:10.1038/nphoton.2013.187
Seong-Sue Kim et al.: „Optical properties of a thin film stack illuminated by a focused field", J. Opt. Soc. Am. A/Vol. 17, No. 8/ August 2000, S. 1454–1460

Also Published As

Publication number Publication date
TW201928511A (zh) 2019-07-16
US20190107776A1 (en) 2019-04-11
US10788748B2 (en) 2020-09-29
TW201807481A (zh) 2018-03-01
WO2017207297A1 (en) 2017-12-07
TWI661266B (zh) 2019-06-01
CN109219776B (zh) 2022-03-22
CN109219776A (zh) 2019-01-15
TWI704410B (zh) 2020-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102016209616A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Vorhersage des mit einer Maske bei Durchführung eines Lithographieprozesses erzielten Abbildungsergebnisses
DE60314484T2 (de) Untersuchungsverfahren und Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung
DE102018209175B4 (de) Computer-generiertes Hologramm (CGH), interferometrische Prüfanordnung, sowie Verfahren zur Charakterisierung der Oberflächenform eines optischen Elements
DE102011078999A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Positionsbestimmung von Strukturen auf einer Maske für die Mikrolithographie
DE102017115262B9 (de) Verfahren zur Charakterisierung einer Maske für die Mikrolithographie
DE102017217371A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Charakterisierung der Oberflächenform eines optischen Elements
DE102013107976B4 (de) Positionsbestimmung von Strukturen auf einer Maske für die Mikrolithographie
DE102015221773A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Charakterisierung eines durch wenigstens einen Lithographieschritt strukturierten Wafers
DE102013101445A1 (de) Verfahren zur Ermittlung von Verzeichnungseigenschaften eines optischen Systems in einer Messvorrichtung für die Mikrolithographie
DE102018221405A1 (de) Diffraktives optisches Element sowie Verfahren zu dessen Herstellung
DE102021203850A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Computer-generierten Hologramms
DE102018211853A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Charakterisierung der Oberflächenform eines optischen Elements
DE102017216401A1 (de) Computer-generiertes Hologramm (CGH), sowie Verfahren zu dessen Herstellung
DE102018202635B4 (de) Verfahren zur Bestimmung eines Abbildungsfehlerbeitrags einer abbildenden Optik zur Vermessung von Lithografie-Masken
DE102018202637B4 (de) Verfahren zur Bestimmung einer Fokuslage einer Lithographie-Maske und Metrologiesystem zur Durchführung eines derartigen Verfahrens
DE102018202639B4 (de) Verfahren zur Bestimmung eines strukturunabhängigen Beitrags einer Lithographie-Maske zu einer Schwankung der Linienbreite
DE102017102998A1 (de) Anordnung und Verfahren zur Charakterisierung eines transparenten Substrats
DE102019215707A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Charakterisierung der Oberflächenform eines optischen Elements
DE102019208552A1 (de) Verfahren zum Ermitteln eines Produktions-Luftbildes eines zu vermessenden Objektes
DE102014000454B4 (de) Verfahren zur Emulation der Abbildung von Masken, welche durch lokale Dichtevariationen korrigiert wurden
DE102013106320B9 (de) Verfahren zur Ermittlung von Verzeichnungseigenschaften eines optischen Systems in einer Messvorrichtung für die Mikrolithographie
DE102019123741A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Charakterisierung einer Maske für die Mikrolithographie
DE102019112675A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Charakterisierung einer Maske für die Mikrolithographie
DE102018213127A1 (de) Anordnung und Verfahren zur Charakterisierung einer Maske oder eines Wafers für die Mikrolithographie
DE102019121289A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines Referenzbildes bei der Charakterisierung einer Maske für die Mikrolithographie

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: G03F0007200000

Ipc: G06F0017500000

R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: G06F0017500000

Ipc: G06F0030000000