DE102017215995B4 - Verfahren zur Untersuchung von photolithographischen Masken - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Untersuchung einer photolithographischen Maske für den extrem ultravioletten (EUV)-Wellenlängenbereich in einem Maskenmetrologiegerät, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
a. Auswählen zumindest eines strukturierten Bereichs der Maske,
b. Bestimmen einer Scanner-Photonenzahl (NScanner) im extrem ultravioletten (EUV)-Wellenlängenbereich, für die die Maske im lithographischen Produktionslauf vorgesehen ist,
c. Bestimmen einer Metrologie-Photonenzahl (NMetro) im extrem ultravioletten (EUV)-Wellenlängenbereich, mit der die Messung durchgeführt wird,
d. Festlegen eines Photonenstatistik-Untersuchungsmodus auf der Basis der Scanner-Photonenzahl aus Schritt b) und der Metrologie-Photonenzahl aus Schritt c) und
e. Erzeugen zumindest eines Luftbildes des zumindest einen strukturierten Bereichs mit dem Maskenmetrologiegerät.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Untersuchung von Masken wie sie in der mikrolithographischen Fertigung von Halbleiterbauteilen zum Einsatz kommen.
  • Photolithographische Masken - häufig auch allgemein Photomasken, Masken oder Retikel genannt – sind Projektionsvorlagen, deren wichtigste Anwendung die Photolithographie zur Herstellung von Halbleiterbauelementen, insbesondere von integrierten Schaltungen, ist. Als Ergebnis der stetig wachsenden Integrationsdichte in der Halbleiterindustrie müssen photolithographische Masken immer kleinere Strukturen auf eine lichtempfindliche Schicht, d. h. auf einen Photolack auf Wafern abbilden. Um diese Anforderung zu erfüllen, ist die Belichtungswellenlänge photolithographischer Masken vom nahen Ultraviolett über das mittlere Ultraviolett in den fernen ultravioletten Bereich des elektromagnetischen Spektrums verschoben worden. Gegenwärtig wird normalerweise eine Wellenlänge von 193 nm für das Belichten des Photolackes auf Wafern verwendet. Zukünftige Lithographiesysteme werden wahrscheinlich mit Wellenlängen im extrem ultravioletten (EUV)-Bereich arbeiten (vorzugsweise aber nicht notwendigerweise im Bereich von 6 nm bis 15 nm). Die gegenwärtig besonders bevorzugte Wellenlänge beträgt 13,5 nm.
  • Der EUV-Wellenlängenbereich stellt enorme Anforderungen an die Präzision optischer Elemente im Strahlengang der zukünftigen Lithographiesysteme. Die optischen Elemente und damit auch die photolithographischen Masken werden aller Vorrausicht nach reflektierende optische Elemente sein. Diese Masken weisen eine Mehrschichtstruktur auf, z.B. aus einer periodischen Abfolge von Molybdän und Silizium. Auf der Mehrschichtstruktur wird zusätzlich eine Absorberstruktur aus absorbierenden Pattern-Elementen aufgebracht. In den Bereichen der EUV-Maske, die mit Pattern-Elementen der Absorberstruktur bedeckt sind, werden einfallende EUV-Photonen absorbiert oder zumindest nicht so reflektiert wie in anderen Bereichen. Als eine Folge wird das Herstellen photolithographischer Masken mit zunehmender Auflösung immer komplexer und daher auch immer teurer.
  • Photolithographische Masken müssen weitestgehend fehlerfrei sein, da sich ein Fehler der Maske bei jeder Belichtung auf jedem Wafer reproduzieren würde. Bei einer photolithographischen Maske ist es wichtig, dass die Pattern-Elemente der Absorberstruktur auf der photolithographischen Maske exakt die vom Design des Halbleiterbauelements vorgegebenen Strukturelemente in den Photolack oder Photoresist auf dem Wafer abbilden. Die Sollgröße der von dem Absorber-Pattern in dem Photoresist erzeugten Strukturelemente wird Kritische Dimension (CD, Critical Dimension) genannt. Diese Größe sowie deren Variation (CDU Critical Dimension Uniformity) sind zentrale Kenngrößen für die Qualität einer photolithographischen Maske. Fehlerfreiheit bei photolithographischen Masken bedeutet in diesem Kontext, dass die Maske bei Belichtung mit der aktinischen Wellenlänge eine Sollgröße innerhalb eines vorgegebenen Fehlerintervalls auf einen Wafer abbildet, d.h. die CD darf nur innerhalb des vorgegebenen Fehlerintervalls variieren. Ist diese Bedingung erfüllt, weist die photolithographische Maske keine auf einem Wafer sichtbaren oder druckbaren Defekte (englisch printable defects) auf. Da nicht jeder Defekt auch ein druckbarer Effekt ist, werden Masken mit Maskenmetrologiegeräten untersucht. Beispielhaft seien hier die AIMS- und die WLCD-Baureihen der Carl Zeiss SMT GmbH genannt.
  • Es ist bekannt, dass beim Übergang von UV-Wellenlängen wie z.B. 193 nm zu EUV-Wellenlängen statistische Effekte der Photonen eine Rolle spielen. Die Wellenlängenreduktion von 193nm auf 13,5n min den Lithographieanlagen führt zu einer gut 14-fach höheren Photonenenergie. Ferner führt die Verkleinerung der lithographisch definierten Strukturen zu einer ca. 5 bis 10-fach höheren Flächendichte der Strukturen. Als Konsequenz werden in der EUV-Lithographie etwa 2 Größenordnungen weniger Photonen pro Strukturelement verwendet, so dass die statistischen Effekte deutlich zunehmen. Diese Auswirkungen sind beispielsweise in DE BISSCHOP, P.; [et al.]: Impact of Stochastic effects on EUV printability limits. In: Proceedings of SPIE, Vol. 9048, 2014, S. 904809-1-904809-15 und QI, Z.J.; [et al.]: Contribution of EUV mask CD variability on LCDU. In: Proceedings of SPIE, Vol. 10143, 2017, S. 101431Y-1-101431Y-9 beschrieben.
  • In der DE 10 2007 043 635 A1 der Carl Zeiss SMT GmbH wird ein ortsauflösender Detektor in einer Mikrolithographieanlage zur Aufnahme von Luftbildern und weiteren Größen beschrieben. Mit diesem Detektor können auch einzelne Photonen nachgewiesen und lokalisiert werden.
  • Die DE 10 2017 101 340 A1 beschreibt ein Verfahren zur Simulation eines fotolithographischen Prozesses zur Erzeugung einer Wafer-Struktur anhand einer vorgegebenen Masken-Struktur. Dabei werden Strukturkanten anhand eines komplexen Schwellenwertalgorithmus aus Luftbildern und weiteren Informationen berechnet.
  • Die statistischen Effekte werden einerseits im Luftbild durch die Wechselwirkung der Photonen mit der Photomaske verursacht, auf der anderen Seite treten bei der Belichtung im Photolack ebenfalls statistische Effekte auf. Typische Kenngrößen auf dem belichteten Wafer sind z.B. die Kantenrauheit („line edge roughness“ LER), Linienbreitenrauheit („line width roughness“ LWR) sowie auch die lokale Variation der waferseitigen kritischen Dimension („local critical dimension uniformity“ LCDU). Insbesondere für die Masken und die Prozesskontrolle sowie für die Entwicklung der Qualifizierung von lithographischen Prozessen und Photolacken ist eine Trennung der Beiträge von Luftbild und Photolack hinsichtlich der statistischen Prozesse vorteilhaft.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Prüfung und Qualifizierung photolithographischer Masken unter Bedingungen, die dem späteren Einsatz in Lithographieanlagen möglichst nahekommen, hinsichtlich statistischer Beiträge verursacht durch die Wechselwirkung der Photonen mit der Maske zu ermöglichen.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird daher ein Verfahren zur Untersuchung einer photolithographischen Maske für den extrem ultravioletten (EUV)-Wellenlängenbereich in einem Maskenmetrologiegerät angegeben, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
    1. a. Auswählen zumindest eines strukturierten Bereichs der Maske,
    2. b. Bestimmen einer Scanner-Photonenzahl im extrem ultravioletten (EUV)-Wellenlängenbereich, für die die Maske im lithographischen Produktionslauf vorgesehen ist,
    3. c. Bestimmen der Metrologie-Photonenzahl im extrem ultravioletten (EUV)-Wellenlängenbereich, mit der eine Messung durchgeführt wird,
    4. d. Festlegen eines Photonenstatistik-Untersuchungsmodus auf der Basis der Scanner-Photonenzahl aus Schritt b) und der Metrologie-Photonenzahl aus Schritt c) und
    5. e. Erzeugen zumindest eines Luftbildes des zumindest einen strukturierten Bereichs mit dem Maskenmetrologiegerät.
  • In Maskenmetrologiegeräten werden Luftbilder der Maske aufgenommen, um festzustellen, ob das Bild eines ausgewählten Bereiches der Maske auch die gewünschte Qualität hat. Ist in einem Bereich ein möglicher Defekt identifiziert worden, kann anhand dieses Luftbildes festgestellt werden, ob ein solcher Defekt auch eine Auswirkung auf den belichteten Wafer hat. Es wird also festgestellt, ob der Defekt gedruckt wird oder nicht. Wenn der Defekt keine Auswirkungen auf die abgebildete Struktur im Wafer hat, kann die Maske weiterverwendet werden. Wenn der Effekt hingegen auch zu einem Defekt in der abgebildeten Struktur im Wafer führt, müssen Maßnahmen ergriffen werden. Es ist belichteten die defektbehaftete Maske nicht zu verwenden. Da die Kosten von Masken im EUV-Bereich sehr hoch liegen, führt dies zu hohen wirtschaftlichen Verlusten. Eine alternative Maßnahme ist die Korrektur des Defektes. Wird eine solche Korrektur durchgeführt, muss in einem späteren Schritt der Erfolg der Korrektur überprüft werden. In einem solchen Verifikationsschritt wird die korrigierte Maske ein weiteres Mal in dem Maskenmetrologiegerät vermessen. Um die Vermessung durchzuführen, muss daher zuerst ein Bereich der Maske ausgewählt werden, der vermessen werden soll. Da festgestellt werden soll, wie die Strukturen im Wafer abgebildet werden, muss der Bereich zumindest teilweise dem strukturierten Bereich entnommen sein. Gewöhnlich wird in Maskenmetrologiegeräten versucht, den Einfluss des Maskenmetrologiegerätes selbst auf die Messung so klein wie möglich zu halten. Luftbilder oder auch Luftbildserien von Masken werden in dem Maskenmetrologiegerät aufgenommen. Häufig umfasst das Maskenmetrologiegerät eine Lichtquelle und eine Aufnahmeeinrichtung wie z.B. eine Kamera mit einer CCD zur Aufnahme des Luftbildes. Die Lichtquellen, die in dem Maskenmetrologiegerät zum Einsatz kommen, können sich von denen, die in der Lithographieanlage - auch Scanner genannt, da heute Lithographieanlagen nach dem Stepand-Scan-Prinzip arbeiten - unterscheiden. Damit nun die speziellen Eigenschaften der Metrologielichtquelle die Luftbilder des Bereiches der photolithographischen Maske möglichst wenig beeinflussen, wird die Messdauer gewöhnlich so hoch gewählt, dass statistisch schwankende Eigenschaften der Metrologielichtquelle durch Mittelung nur einen untergeordneten Beitrag zum Luftbild der Maske beitragen. Diese Metrologie-Photonenzahl NMetro hängt daher von der Wellenlänge, der Leistung der Metrologielichtquelle und der Messdauer also der sogenannten Integrationszeit bei der Aufnahme des Luftbildes oder der Luftbildserie. Der besonders im englischen Sprachraum verwendete Begriff „Dosis“ engl. „dose“) bezeichnet dabei eine Energiemenge z.B. als „dose to clear“ die Menge an Energie, die benötigt wird den Photolack zu belichten. Dabei hängt die Energiemenge E mit der Photonenzahl N über die bekannte Formel E=N*h*c/λ. zusammen. Dabei bezeichnet λ die Wellenlänge, c die Vakuumlichtgeschwindigkeit und h das Plancksche Wirkungsquantum.
  • Die Photonenzahl NScanner, die in der Lithographieanlage verwendet wird, um den Photolack zu belichten, ist durch die Lackeigenschaften festgelegt. Da in der Fertigung von Halbleiterelementen eine schnelle Durchlaufzeit unabdingbar ist, soll der Photolack bei geringen Energiemengen belichtet werden. Da sich die Photonenzahl bei EUV-Licht NEUV von der bei DUV-Licht NDUV aus der oben genannten Formel ergibt, werden bei gleicher Energie weniger EUV-Photonen benötigt. N E U V = N D U V λ E U V λ D U V
    Figure DE102017215995B4_0001
  • Wählt man als Beispiel für λEUV=13,5nm und λDUV=193nm so ergibt sich für die EUV Photonenzahl NEUV=0,07 NDUV, also etwa eine 14fach geringere Photonenzahl. Dies führt zu Effekten im Photolack, die von der unterschiedlichen Anzahl von Photonen, die an einer gegebenen Stelle der abgebildeten Struktur auftreffen, abhängen. So können also bei gleichen Einstellungen der Betriebsparameter der Lithographieanlage an verschiedenen Stellen des Wafers die kritische Dimension (CD), die Kantenrauheit (LER), die Linienbreitenrauheit(LWR) und andere Parameter mehr statistisch schwanken. Eine offensichtliche Möglichkeit, den Einfluss der statistischen Schwankungen zu senken, wäre die Photonenzahl des Scanners NScanner zu erhöhen. Dies würde aber die Produktivität um denselben Faktor, also z.B. auf 7% der vorherigen Produktivität senken. Daher ist diese Lösung nicht vorteilhaft. Selbstverständlich treten die durch die Photonenstatistik bewirkten Effekte auch bei höheren Wellenlängen wie 193nm auf. In diesem Bereich sind gegenwärtig die Effekte aber völlig vernachlässigbar. Sollten allerdings auch in diesem Wellenlängenbereich die Genauigkeitsanforderungen steigen, so sind die in dieser Anmeldung geschilderten Verfahren auf jeden Wellenlängenbereich prinzipiell anwendbar.
  • Maskenmetrologiegeräte müssen nicht denselben Produktivitätsanforderungen genügen wie Lithographieanlagen. Hier steht ein stabiles und reproduzierbares Messergebnis im Vordergrund. Daher wird gewöhnlich eine längere Messzeit mit einer entsprechend höheren Photonenzahl NMetro gewählt. Dies hat die Wirkung, dass in der Messung die Effekte der Photonenstatistik einen vernachlässigbaren Einfluss auf das Messergebnis haben. Ist man an den Fehlern auf der Maske interessiert, so ist dieser Modus auch von Vorteil. Die Erfinder haben nun erkannt, dass zusätzlich zu den Fehlern, die beim Schreiben der Maske entstehen, auch noch der Effekt der Photonenstatistik auf dem fertigen Wafer im Maskenmetrologiegerät berücksichtigt werden muss. Dazu muss die Scanner-Photonenzahl NScanner im extrem ultravioletten (EUV)-Wellenlängenbereich, für die die Maske im lithographischen Produktionslauf vorgesehen ist, bestimmt werden.
  • Um bei der Messung der photolithographischen Maske im Maskenmetrologiegerät die Photonenstatistik korrekt berücksichtigen zu können, muss zunächst die Metrologie-Photonenzahl NMetro, mit der eine Messung durchgeführt wird, bekannt sein. Dazu ist es nötig, dass eine Energiekalibrierung der Aufnahmevorrichtung, mit der Luftbilder im Maskenmetrologiegerät aufgenommen werden, vorliegt. Es muss also der Zusammenhang zwischen der Metrologie-Photonenzahl und dem Messsignal der Aufnahmevorrichtung bekannt sein. Handelt es sich z. B. bei der Aufnahmevorrichtung um eine CCD-Kamera, so muss der Zusammenhang zwischen der Metrologie-Photonenzahl und der Zählrate der CCD-Kamera absolut kalibriert werden.
  • Abhängig von der Scanner-Photonenzahl und der Metrologie-Photonenzahl im jeweiligen Messmodus des Maskenmetrologiegerätes, wird nun ein Photonenstatistik-Untersuchungsmodus festgelegt und zumindest ein Luftbild des zumindest einen strukturierten Bereichs erzeugt. Der Photonenstatistik-Untersuchungsmodus kann dabei eine direkte Aufnahme des zumindest einen Luftbildes sein, bei der Metrologie-Photonenzahl und Scanner-Photonenzahl im Wesentlichen gleich sind, ferner eine Aufnahme eines Stützluftbildes mit einer Metrologie-Photonenzahl, die so hoch ist, dass Photonenstatistik-Effekte vernachlässigbar sind, und anschließende Modifikation des Luftbildes mit einem Photonenstatistikmodell oder eine Aufnahme mehrerer Stützluftbilder und anschließende Interpolation oder Extrapolation zur Erzeugung des zumindest einen Luftbildes. Diese drei Photonenstatistik-Untersuchmodi werden nun im Einzelnen erläutert.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird zur Erzeugung das zumindest eine Luftbild mit einer Metrologie-Photonenzahl, die im Wesentlichen gleich der Scanner-Photonenzahl ist, aufgenommen. Dieser Photonenstatistik-Untersuchungsmodus hat den Vorteil, dass das zumindest eine Luftbild unter den möglichst gleichen Bedingungen aufgenommen wird, wie das spätere Bild auf dem Wafer mit der Lithographieanlage erzeugt wird. In diesem Fall ist eine Separierung der einzelnen Beiträge zum Luftbild, also z.B. die Photonenstatistik, statistische Effekte beim Maskenschreiben, Defekte auf der Maske, systematische Fehler beim Schreiben der Maske oder andere mehr nicht möglich. Bei der Berechnung der Scanner-Photonenzahl ist dabei zu berücksichtigen, dass ein Lithographieobjektiv im EUV-Bereich mehrere optisch wirksame Spiegel zwischen der Maske und dem Wafer angeordnet hat. Geht man beispielsweise von sogenannten „Normal Incidence“- oder Nl-Spiegeln aus, so werden an jeder Fläche nur ca. 65%-70% aller Photonen reflektiert. Daher muss bei der Bestimmung der Scanner-Photonenzahl die Photonenzahl in der Waferebene und bei der Bestimmung der Metrologie-Photonenzahl die Photonenzahl in der Ebene der Aufnahmevorrichtung berücksichtigt werden. Da die Objektive der Mikrolithographieanlage und des Maskenmetrologiegerätes sich voneinander unterscheiden, reicht es also nicht, die Quellleistung der Metrologie-Lichtquelle im Wesentlichen gleich zu der Scanner-Lichtquelle einzustellen. Es müssen bei der Bestimmung der Metrologie-Photonenzahl und der Scanner-Photonenzahl Kenntnisse über die optischen Systeme einfließen. Dieser Photonenstatistik-Untersuchungsmodus ist besonders vorteilhaft einzusetzen, um einen korrigierten strukturierten Bereich zu verifizieren. Wurde in dem strukturierten Bereich der Maske ein Defekt identifiziert und anschließend korrigiert, so lässt sich verifizieren, dass die Korrektur gelungen ist und keine Auswirkungen auf die kritische Dimension (CD), deren globaler und lokaler Variation (CDU und LCDU), dem Kontrast, der Kantenrauheit (LER) oder der Linienbreitenrauheit (LWR) verbleiben. Dies ist voreilhaft unter denselben Bedingungen, wie sie später in der Lithographieanlage herrschen werden, durchzuführen.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung werden zur Erzeugung des zumindest einen Luftbildes weitere Schritte durchgeführt. Es wird zumindest ein Stützluftbild des zumindest einen strukturierten Bereichs bei einer Metrologie-Photonenzahl, die von der Scanner-Photonenzahl abweicht, aufgenommen. Dann wird das Luftbild aus dem zumindest einen Stützluftbild, einem Modell der Photonenstatistik im extrem ultravioletten (EUV)-Wellenlängenbereich, der Scanner-Photonenzahl und der Metrologie-Photonenzahl berechnet. Vorteilhaft wird genau ein Stützluftbild mit einer Metrologie-Photonenzahl aufgenommen, die so bestimmt ist, dass der Einfluss der Photonenstatistik vernachlässigbar klein ist. Die Metrologie-Photonenzahl kann auch so bestimmt werden, dass nur der Einfluss der Photonen-Statistik auf eine Auswertegröße wie z.B. CD, CDU, LCDU, Kontrast, LER, LWR oder andere vernachlässigbar klein ist. Dieser Photonenstatistik-Untersuchungsmodus ist besonders vorteilhaft einsetzbar, um verschiedene Effekte, die zu dem zumindest einen Luftbild beitragen, zu separieren. Die direkte Messung liefert ein Luftbild, welches die Auswirkungen der Photonenstatistik nicht beinhaltet. Das Luftbild, das den gesamten Effekt aller Beiträge enthält, wird dann aus einer Kombination des aufgenommen Stützluftbildes mit einem bekanntem Modell der Photonenstatistik erzeugt. Dabei ist die Kenntnis der Metrologie-Photonenzahl und der Scanner-Photonenzahl eine notwendige Voraussetzung.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung werden zur Erzeugung des zumindest einen Luftbildes zumindest zwei Stützluftbilder, bei zwei voneinander unterschiedlichen Metrologie-Photonenzahlen, aufgenommen. Aus diesen wird das zumindest eine Luftbild dann durch Interpolation oder Extrapolation aus den zumindest zwei Stützluftbildern erzeugt. Dieser Photonenstatistik-Untersuchungsmodus hat den Vorteil, dass mehrere mögliche Luftbilder für verschiedene Scanner-Photonenzahlen untersucht werden können, ohne jedes Bild neu aufnehmen zu müssen. Bevorzugt können die Aufnahmen der Stützluftbilder aber so gewählt werden, dass der Abstand der Metrologie-Photonenzahlen, mit denen die Stützluftbilder aufgenommen werden, von den zu untersuchenden Scanner-Photonenzahlen nicht stark abweichen. Dadurch kann das Verhältnis des Aufwandes der Messung der Stützluftbilder zur Genauigkeit der Ergebnisse für unterschiedliche Scanner-Photonenzahlen angepasst werden. Im Falle einer Interpolation muss die Scanner-Photonenzahl zwischen der maximalen und der minimalen Metrologie-Photonenzahl, mit der die Stützluftbilder aufgenommen werden, liegen. Bei einer Extrapolation liegt die Scanner-Photonenzahl außerhalb des Bereiches, der durch die maximale und die minimale Metrologie-Photonenzahl, mit der die Stützluftbilder aufgenommen werden, aufgespannt wird. Es sind viele Methoden zur Interpolation und Extrapolation bekannt. Es kann sich beispielsweise um lineare Interpolation oder Extrapolation, spline-basierte Verfahren, Verfahren, die Fouriertransformationen nutzen, oder um Verfahren, die ein Modell der Photonenzahlabhängigkeit aufstellen, handeln. Es ist bekannt, dass viele weitere Interpolations- und Extrapolationsverfahren der mathematischen Literatur entnommen werden können.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird in einem zusätzlichen Schritt zumindest ein Strukturparameter des strukturierten Bereiches aus dem zumindest einen Luftbild ermittelt. Vielfach werden nicht Luftbilder oder belichtete Wafer als zweidimensionale Darstellungen zur Auswertung verwendet, sondern es werden spezielle Strukturparameter ausgewählt. Diese beziehen sich auf die spezielle Struktur oder die Strukturen, die in dem strukturierten Bereich der photolithographischen Maske vorliegen. Dabei kann es sich z.B. um dichte Linien („lines and spaces“), isolierte Linien, Kontaktlöcher, sogenannte Hilfsstrukturen („assist-features“), die zwar eine Auswirkung auf die Abbildung der Sollstrukturen haben, aber selbst nicht im Bild auf dem Wafer erscheinen, oder eine Vielzahl anderer Strukturen handeln. Die Auswertung spezieller Strukturparameter hängt von der tatsächlich vorliegenden Struktur ab. Strukturparameter, die verwendet werden können, sind z.B. die kritische Dimension (CD), die Kantenrauheit (LER), die Linienbreitenrauheit (LWR), die Uniformität der kritischen Dimension (CDU), die lokale Uniformität der kritischen Dimension (LCDU) oder der Kontrast. Die genaue Definition dieser Strukturparameter kann ebenfalls von der genauen Struktur abhängen. So kann beispielsweise die kritische Dimension einer Linienstruktur als Abstand senkrecht zur Linienausdehnung zwischen zwei Punkten gleicher Linienhöhe bei einem vorgegebenen Schwellenwert definiert werden. Hingegen kann die kritische Dimension eines Kontaktloches als proportional zum Umfang oder der Fläche des Loches bei einem gewissen Schwellenwert definiert werden. Der Vorteil der Ermittlung von Strukturparametern des zumindest einen Luftbildes liegt sowohl in der Reduktion der zu untersuchenden Datenmenge als auch darin, dass die Auswertung auf für eine Halbleiterstruktur relevante Größen konzentriert wird.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird zur Ermittlung des zumindest einen Strukturparameters ein Modell des Photolackes angewendet. Ein grundsätzlicher Unterschied zwischen den Luftbildern, die in Maskenmetrologiegeräten aufgenommen werden, und den tatsächlichen Belichtungen des Photolackes auf dem Wafer in Lithographieanlagen besteht in den Prozessen, die im Photolack ablaufen und zur Strukturentstehung auf dem Wafer beitragen. Diese chemischen Prozesse weisen selbst auch statistische Komponenten auf. Daher werden Modelle des chemischen Verhaltens des Photolackes erstellt und die mit dem Maskenmetrologiegerät aufgenommenen Luftbilder oder die daraus bestimmten Strukturparameter modifiziert. Solche Modelle des Photolackes sind aus dem Stand der Technik bekannt. Diese Modelle hängen von dem speziell verwendeten Lack ab. Daher muss zu jedem Photolack ein eigenes Modell erstellt werden. Auch vereinfachte Modelle des Photolackes sind bekannt. Das einfachste Modell ist die Verwendung eines Schwellenwertes, um die Strukturen zu bestimmen. Überschreitet an einer Stelle die Energie diesen Schwellenwert, so ist die entsprechende Stelle belichtet. Unterschreitet die Energie hingegen diesen Schwellenwert, so ist die entsprechende Stelle nicht belichtet. Auch der umgekehrte Zusammenhang ist möglich, je nachdem, ob ein positiver oder negativer Photolack verwendet wird.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält der strukturierte Bereich der photolithographischen Maske eine Sollstruktur und zumindest einen Defekt. Eine mögliche Anwendung solcher Maskenmetrologiegeräte besteht darin, zu überprüfen, ob Defekte oder mögliche Defekte, die in einem vorhergehenden Untersuchungsschritt auf einer photolithographischen Maske identifiziert wurden, sich bei der Abbildung auf der Lithographieanlage tatsächlich als eine Veränderung der Struktur auf dem Wafer niederschlagen. Es soll also die Frage geklärt werden, ob diese Defekte oder möglichen Defekte drucken oder nicht drucken. Daraus kann ein weiteres Vorgehen mit der Maske abgeleitet werden. Sie kann z.B. in einem Reparaturprozess repariert werden. Das hat den Vorteil, dass die Ausschussrate bei teuren photolithographischen Masken gesenkt werden kann. Im Falle einer solchen Reparatur, wird die Lage des strukturierten Bereiches gespeichert. Dieser kann nach der Reparatur ein weiteres Mal mit dem Maskenmetrologiegerät vermessen werden. In einem solchen Verifikationsschritt wird untersucht, ob die Reparatur erfolgreich war.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Darstellung der Prozess-Variations-Banden von dem Maskenmetrologiegerät ausgegeben. Das genaue Aussehen der abgebildeten Struktur der photolithographischen Maske auf dem Wafer hängt von verschiedenen Parametern des photolithographischen Prozesses ab. Diese Parameter können z.B. die Wellenlänge, das Beleuchtungssetting, die Polarisation, die Belichtungszeit oder andere Größen sein. Insbesondere bei den Beleuchtungssettings ist eine große Vielfalt bekannt, z.B. Dipol-Beleuchtung, Quadrupol-Beleuchtung, anulare Beleuchtung, Freiform-Beleuchtung und viele mehr. Um den Einfluss dieser Prozessparameter auf die Abbildung zusammenhängend darzustellen, werden Diagramme sogenannter Prozess-Variations-Banden („PV-Bands“) verwendet.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung werden die Beiträge zu dem zumindest einen Strukturparameter einzeln getrennt. Dadurch können die Beiträge der photolithographischen Maske, der Photonenstatistik und/oder des Photolackes separat angegeben werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. In diesen zeigt
    • 1 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens,
    • 2 eine Abbildung eines Rasters von Kontaktlöchern sowie eine Ausschnittsvergrößerung aus dem Gesamtbild,
    • 3 eine Skizze eines Prozess-Variations-Banden-Diagramms,
    • 4 einen Zusammenhang zwischen der normierten Dosis und der lokalen CDU (LCDU).
  • 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Ablaufdiagramm der vorliegenden Erfindung. Beispielhaft für eine beliebige photolithographische Maske wird hier eine Maske mit Kontaktlöchern betrachtet. Das Bild, das eine solche Maske erzeugt, ist in 2 dargestellt. Aus dem größeren Bereich 21 mit einer Ausdehnung von 2 µm x 2 µm ist ein kleinerer Bereich 22 ausgewählt und vergrößert dargestellt. Nominell handelt es sich um eine dichte Anordnung von Kontaktlöchern mit einer CD von 22nm in der Waferebene. Da typische Lithographieanlagen die Strukturen auf der photolithographischen Maske vierfach verkleinern, sind die Strukturen in der Maskenebene viermal so groß. Zur Durchführung des Verfahrens wird zunächst ein strukturierter Bereich der photolithographischen Maske ausgewählt. In diesem Fall enthält der Bereich die gezeigte Anordnung von Kontaktlöchern. Um den Einfluss der Photonenstatistik des EUV-Lichtes korrekt zu berücksichtigen, werden zunächst die benötigten Photonenzahlen bestimmt. Es wird die Photonenzahl NScanner bestimmt, für die die Maske im Produktionslauf auf der Lithographieanlage vorgesehen ist. Ebenso wird die Photonenzahl NMetro bestimmt, mit der die Aufnahme des zumindest einen Luftbildes auf dem Maskenmetrologiegerät durchgeführt werden wird. Da diese beiden Photonenzahlen unabhängig voneinander sind, können sie auch unabhängig voneinander bestimmt werden. Auch die Reihenfolge der beiden Bestimmungen ist unwichtig. Nachfolgend muss nun der Photonenstatistik-Untersuchungsmodus festgelegt werden. Insgesamt wurden mehrere Messungen mit unterschiedlichen Photonenstatistik-Untersuchungsmodi durchgeführt.
  • Zuerst wird eine Scanner-Photonenzahl NScanner betrachtet, die im Wesentlichen gleich der Metrologie-Photonenzahl ist. Entsprechend wird ein Photonenstatistik-Untersuchungsmodus verwendet, bei dem das zumindest eine Luftbild direkt unter denselben Bedingungen wie in der Lithographieanlage aufgenommen wird. Die aufgenommenen Luftbilder sind hier nicht dargestellt. Das aufgenommene Luftbild enthält somit alle Effekte, die auch in der Lithographieanlage auf dem Wafer zu sehen sind. Es sind also Beiträge der Maskenfertigung, der eigentlichen Abbildung des Lithographieobjektives, der Beleuchtungseinstellungen und der Photonenstatistik enthalten.
  • Das aufgenommene Luftbild ist hier nicht direkt dargestellt. Es wird ein Strukturparameter in dem strukturierten Bereich aus dem Luftbild ausgewertet. Viele verschiedene Strukturparameter können verwendet werden z.B. die kritische Dimension (CD), die Kantenrauheit (LER), die Linienbreitenrauheit (LWR), die Uniformität der kritischen Dimension (CDU), die lokale Uniformität der kritischen Dimension (LCDU), der Kontrast und viele mehr.
  • Bekannte Maskenmetrologiegeräte bieten eine Vielzahl von möglichen Auswertungen an. In diesem Fall wird die kritische Dimension (CD) der Kontaktlöcher untersucht. Als kritische Dimension wird hier die Fläche des Kontaktloches betrachtet. Es ist nun wünschenswert, die unterschiedlichen Effekte voneinander zu separieren und den Effekt der Photonenstatistik auf die CD darzustellen. Die systematischen Effekte, d.h. die Qualität der Maskenfertigung, werden durch den Mittelwert jeder Struktur (Mittel über Wiederholungen) beschrieben. Durch Abzug dieses Mittelwertes von den Messwerten können die statistischen Effekte isoliert werden. Auf Basis dieser Mittelwert-bereinigten CD-Werte kann beispielsweise die lokale CDU-Auswirkung der Photonenstatistik berechnet werden (z.B. als dreifache Standardweichung über die Kontaktlöcher). Um die Fläche der Kontaktlöcher zu bestimmen, muss ein Modell des Photolackes angewendet werden. Hier wird ein einfacher Schwellenwert zur Bestimmung des Innen- und Außenbereiches der Kontaktlöcher verwendet. Herkömmliche Bildbearbeitungsalgorithmen werden dann verwendet, um die umschlossene Fläche und damit die CD zu bestimmen.
  • 4 zeigt die erhaltene lokale Variation der CD (LCDU) auf der Y-Achse. Auf der X-Achse der 4 ist die normierte Dosis aufgetragen. Über den genannten Zusammenhang E=N*h*c/λ, kann die Dosis auch jederzeit in eine Photonenzahl umgerechnet werden. Da die Dosis hier auch in willkürlichen Einheiten angegeben ist, ist kein inhaltlicher Unterschied zwischen einer Photonenzahl und einer Dosis zu sehen. Der in diesem Ausführungsbeispiel angewendete Photonenstatistik-Untersuchungsmodus entspricht in 4 dem Bereich 42. Man erkennt, dass der Einfluss der Photonenstatistik bei den gewählten Scanner-Photonenzahlen einen Beitrag von ca. 1 nm CD in der besten Fokuslage ausmacht (Kreise in 4). Es wurden ebenfalls Messungen 60 nm außerhalb der besten Fokuslage gemacht. Bei dieser Defokussierung liegt der Beitrag der Photonenstatistik schon deutlich höher zwischen ca. 1,3 nm und 1,5 nm CD. Ein Modell des Einflusses der Photonenstatistik ist bekannt. Unter der Annahme einer Poisson-Verteilung der Photonen ergibt sich, dass die LCDU proportional zu einem Faktor 1 / D o s i s
    Figure DE102017215995B4_0002
    ist. 4 zeigt, dass dieses Modell durch die Messungen bestätigt wird.
  • Eine weitere Aufnahme eines Stützluftbildes wird bei einer Metrologie-Photonenzahl gemacht, die so viel größer als die Scanner-Photonenzahl ist, dass ein Beitrag auf das zumindest eine Stützluftbild durch die Photonenstatistik vernachlässigbar ist. In 4 entspricht eine solche Metrologie-Photonenzahl einer Dosis von 0,8-1 in den gewählten willkürlichen Einheiten. Dieser Bereich 41 ist in 4 dargestellt. Eine Auswertung des zumindest einen Stützluftbildes kann auch zur Separierung der Effekte verwendet werden. In diesem Stützluftbild sind nur die systematischen Effekte der Maskenfertigung und der Lithographieanlage enthalten. Welche konkrete Dosis bzw. Metrologie-Photonenzahl gewählt werden muss, damit die Effekte der Photonenstatistik vernachlässigbar sind, hängt von der konkreten betrachteten Strukturgröße ab. Im vorliegenden Fall von 22 nm Kontaktlöchern reicht eine Reduktion des Effektes auf ca. 0,2-0,1 nm CD aus. Es wird also ein Grenzwert vorgegeben und die Metrologie-Photonenzahl wird so hoch gewählt, dass der vorgegebene Grenzwert in einem Strukturparameter unterschritten wird. Es ist klar, dass wegen der schwachen Wurzelabhängigkeit von der Metrologie-Photonenzahl die Messzeiten entsprechend steigen, wenn eine noch bessere Entkopplung erreicht werden soll. Hier muss zwischen Messdauer und Messgenauigkeit abgewogen werden.
  • Ein zweiter Photonenstatistik-Untersuchungsmodus ergibt sich basierend auf dem Stützluftbild, wie es eben beschrieben wurde und in 4 als Bereich 41 dargestellt ist. Dazu wird zu dem zumindest einen Stützluftbild und dem beschriebenen Modell der Photonenstatistik im extrem ultravioletten (EUV)-Wellenlängenbereich, der Scanner-Photonenzahl und der Metrologie-Photonenzahl das zumindest eine Luftbild berechnet. Der Vorteil dieser Vorgehensweise ist, dass sowohl ein Luftbild ohne den Einfluss der Photonenstatistik, nämlich das zumindest eine Stützluftbild, vorliegt, als auch ein Luftbild, welches die Effekte der Photonenstatistik enthält. Ein weiterer Vorteil ist, dass Simulationen verschiedener Scanner-Photonenzahlen schnell aus nur einer Messung des Stützluftbildes erzeugt werden können. Der Nachteil ist, dass eine gute Kenntnis des Modells bei dieser Vorgehensweise vorausgesetzt wird. Dieser Photonenstatistik-Untersuchungsmodus eignet sich daher besonders für Untersuchungen von Parameterbereichen.
  • Ein weiterer Photonenstatistik-Untersuchungsmodus basiert auf dem Aufnehmen zumindest zweier Stützluftbilder, bei zwei voneinander unterschiedlichen Metrologie-Photonenzahlen, und anschließender Interpolation oder Extrapolation des Luftbildes aus den zumindest zwei Stützluftbildern. Dieser Fall ist in 4 nicht gezeigt, lässt sich aber anhand von 4 erläutern. Dort sind aber insgesamt fünf Messungen bei unterschiedlichen Metrologie-Photonenzahlen angegeben. Diese sind für die beste Fokuslage als Kreise eingezeichnet, für 60nm Defokus als Quadrate. Eine Auswertung bei einer Scanner-Photonenzahl, die einer Dosis von 0,4 entsprechen würde, kann dann auf zwei Stützluftbilder, die bei Metrologie-Photonenzahlen aufgenommen wurden, die den Dosiswerten von ca. 0,25 und 0,5 entsprechen. Das zumindest eine Luftbild kann dann als Interpolation zwischen den zwei Stützluftbilder erzeugt werden. Mit Kenntnis eines Modells des Photolackes können dann Strukturparameter ausgewertet werden. An diesem Beispiel ist auch zu sehen, dass sowohl eine einfache lineare Interpolation als auch eine Interpolation entlang des Modells der Photonenstatistik sinnvoll ist.
  • Maskenmetrologiegeräte stellen dem Anwender eine große Vielfalt an Auswertealgorithmen zur Verfügung. Ein Maskenmetrologiegerät, das ausgelegt ist, die beschriebenen Photonenstatistik-Auswertungsmodi automatisch durchzuführen, wird über die Auswertung der genannten Strukturparameter, mit denen die Maskenstrukturen in dem strukturierten Bereich der photolithographischen Maske beschrieben werden können, noch weitere Darstellungen zur Verfügung stellen. Als besonders nützlich haben sich hier sogenannte Prozess-Variations-Banden („PV-Bands“) erwiesen. Das genaue Aussehen der abgebildeten Struktur der photolithographischen Maske auf dem Wafer hängt von verschiedenen Parametern des photolithographischen Prozesses ab. Diese Parameter können z.B. die Wellenlänge, das Beleuchtungssetting, die Polarisation, die Belichtungszeit oder andere Größen sein. Insbesondere bei den Beleuchtungssettings ist eine große Vielfalt bekannt, z.B. Dipol-Beleuchtung, Quadrupol-Beleuchtung, anulare Beleuchtung, Freiform-Beleuchtung und viele mehr. Bei jeder Wahl der Parameter des Lithographiesystems ergeben sich leicht unterschiedliche Luftbilder. In den PV-Band-Diagrammen werden nun die Einhüllenden aller Linienstrukturen bei einer Variation der Prozessparameter eingezeichnet. 3 zeigt ein einfaches Beispiel. Der Bereich 31 gibt dabei die Sollstruktur auf der Maske an. Alle Variationen der Prozessparameter führen bei einer Anwendung eines Photolackmodelles zu Konturlinien im Luftbild, die alle innerhalb des schraffierten Bereiches 32 liegen. Damit kann der maximale Einfluss der Prozessparameter auf das zumindest eine Luftbild gut visualisiert und abgeschätzt werden.

Claims (12)

  1. Verfahren zur Untersuchung einer photolithographischen Maske für den extrem ultravioletten (EUV)-Wellenlängenbereich in einem Maskenmetrologiegerät, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: a. Auswählen zumindest eines strukturierten Bereichs der Maske, b. Bestimmen einer Scanner-Photonenzahl (NScanner) im extrem ultravioletten (EUV)-Wellenlängenbereich, für die die Maske im lithographischen Produktionslauf vorgesehen ist, c. Bestimmen einer Metrologie-Photonenzahl (NMetro) im extrem ultravioletten (EUV)-Wellenlängenbereich, mit der die Messung durchgeführt wird, d. Festlegen eines Photonenstatistik-Untersuchungsmodus auf der Basis der Scanner-Photonenzahl aus Schritt b) und der Metrologie-Photonenzahl aus Schritt c) und e. Erzeugen zumindest eines Luftbildes des zumindest einen strukturierten Bereichs mit dem Maskenmetrologiegerät.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zur Erzeugung das zumindest eine Luftbild mit einer Metrologie-Photonenzahl, die gleich der Scanner-Photonenzahl ist, aufgenommen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zur Erzeugung des zumindest einen Luftbildes die Schritte durchgeführt werden: • Aufnehmen zumindest eines Stützluftbildes des zumindest einen strukturierten Bereichs bei einer Metrologie-Photonenzahl, die von der Scanner-Photonenzahl abweicht, • Berechnung des Luftbildes aus dem zumindest einen Stützluftbild, einem Modell der Photonenstatistik im extrem ultravioletten (EUV)-Wellenlängenbereich, der Scanner-Photonenzahl und der Metrologie-Photonenzahl.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zur Erzeugung des zumindest einen Luftbildes die Schritte durchgeführt werden: • Aufnehmen zumindest zweier Stützluftbilder, bei zwei voneinander unterschiedlichen Metrologie-Photonenzahlen, • Interpolation oder Extrapolation des Luftbildes aus den zumindest zwei Stützluftbildern.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche mit dem zusätzlichen Schritt • Ermitteln zumindest eines Strukturparameters des strukturierten Bereiches aus dem Luftbild.
  6. Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 5, wobei das zumindest eine Stützluftbild bei einer Metrologie-Photonenzahl aufgenommen wird, die so viel größer als die Scanner-Photonenzahl ist, dass ein vorgegebener Grenzwert in einem Strukturparameter unterschritten wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei als Strukturparameter die kritische Dimension (CD) und als Grenzwert 0,2 nm gewählt werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der zumindest eine Strukturparameter ausgewählt ist aus einer kritischen Dimension (CD), Kantenrauheit (LER), Linienbreitenrauheit (LWR), Uniformität der kritischen Dimension (CDU), der lokalen Uniformität der kritischen Dimension (LCDU) oder dem Kontrast.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei zur Ermittlung des zumindest einen Strukturparameters ein Modell des Photolackes angewendet wird.
  10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der strukturierte Bereich eine Sollstruktur und zumindest einen Defekt enthält.
  11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Darstellung der Prozess-Variations-Banden ausgegeben wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 9, wobei Beiträge des zumindest einen Strukturparameters der photolithographischen Maske, der Photonenstatistik und/oder des Photolackes separat angegeben werden.
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TW107131548A TWI788411B (zh) 2017-09-11 2018-09-07 檢查光微影光罩的方法和執行此方法的光罩計量裝置
KR1020180107717A KR20190029469A (ko) 2017-09-11 2018-09-10 포토리소그래픽 마스크를 검사하는 방법 및 이 방법을 실행하기 위한 마스크 계측 장치
US16/126,402 US10775691B2 (en) 2017-09-11 2018-09-10 Method for examining photolithographic masks and mask metrology apparatus for performing the method
CN201811055971.0A CN109491202B (zh) 2017-09-11 2018-09-11 检查光刻掩模的方法和进行该方法的掩模度量设备
JP2018169482A JP7306805B2 (ja) 2017-09-11 2018-09-11 フォトリソグラフィマスクを検査する方法及び方法を実行するためのマスク計測装置

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007043635A1 (de) * 2006-09-15 2008-03-27 Carl Zeiss Smt Ag Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage mit einem Strahlungsdetektor zum ortaufgelösten Erfassen von elektromagnetischer Strahlung
DE102017101340A1 (de) * 2016-02-08 2017-08-10 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Simulation eines fotolithographischen Prozesses zur Erzeugung einer Wafer-Struktur

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6459425B1 (en) * 1997-08-25 2002-10-01 Richard A. Holub System for automatic color calibration
US7829471B2 (en) * 2005-07-29 2010-11-09 Applied Materials, Inc. Cluster tool and method for process integration in manufacturing of a photomask
DE102008015631A1 (de) * 2008-03-20 2009-09-24 Carl Zeiss Sms Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Vermessung von Masken für die Photolithographie
DE102008019341B4 (de) 2008-04-15 2020-09-24 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren zur Analyse von Masken für die Photolithographie
NL2003678A (en) * 2008-12-17 2010-06-21 Asml Holding Nv Euv mask inspection system.
NL2003658A (en) * 2008-12-31 2010-07-01 Asml Holding Nv Euv mask inspection.
CN102947759B (zh) * 2010-06-15 2016-03-02 卡尔蔡司Smt有限责任公司 用于euv光刻的掩模、euv光刻系统和用于优化掩模的成像的方法
DE102011079382B4 (de) * 2011-07-19 2020-11-12 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Analysieren und zum Beseitigen eines Defekts einer EUV Maske
US9496425B2 (en) 2012-04-10 2016-11-15 Kla-Tencor Corporation Back-illuminated sensor with boron layer
KR101913020B1 (ko) * 2014-03-25 2018-10-29 칼 짜이스 에스엠에스 엘티디 광학 부품 및/또는 웨이퍼의 미리 정해진 3차원 윤곽을 생성하는 방법 및 장치
JP2016206171A (ja) * 2015-04-21 2016-12-08 レーザーテック株式会社 パターンの検査方法、マスクの検査方法、パターンの検査装置、マスクの検査装置、及びマスク
WO2017025373A1 (en) * 2015-08-12 2017-02-16 Asml Netherlands B.V. Inspection apparatus, inspection method and manufacturing method
WO2017029136A1 (en) * 2015-08-19 2017-02-23 Carl Zeiss Smt Gmbh Optical imaging arrangement with actively adjustable metrology support units

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007043635A1 (de) * 2006-09-15 2008-03-27 Carl Zeiss Smt Ag Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage mit einem Strahlungsdetektor zum ortaufgelösten Erfassen von elektromagnetischer Strahlung
DE102017101340A1 (de) * 2016-02-08 2017-08-10 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Simulation eines fotolithographischen Prozesses zur Erzeugung einer Wafer-Struktur

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