DE19818440A1 - Verfahren zur Erzeugung von Daten für die Herstellung einer durch Entwurfsdaten definierten Struktur - Google Patents
Verfahren zur Erzeugung von Daten für die Herstellung einer durch Entwurfsdaten definierten StrukturInfo
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Abstract
Ein Verfahren zur Erzeugung von Daten für die Herstellung einer durch Entwurfsdaten definierten Struktur auf einem Medium durch zumindest einen direktschreibenden Strukturerzeugungsprozeß stellt zunächst die Entwurfsdaten bereit und berechnet dann auf der Grundlage der bereitgestellten Entwurfsdaten und abhängig von dem Strukturerzeugungsprozeß Korrekturdaten, die Strukturfehler in der zu erzeugenden Struktur korrigieren, die durch den Strukturerzeugungsprozeß hervorgerufen werden. Die Entwurfsdaten und die Korrekturdaten werden dann zur Ansteuerung des direktschreibenden Strukturerzeugungsprozesses diesem getrennt bereitgestellt.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur
Erzeugung von Daten für die Herstellung einer durch Ent
wurfsdaten definierten Struktur auf einem Medium durch zu
mindest einen direktschreibenden Strukturerzeugungsprozeß.
Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die
Bereitstellung von Daten für die Erzeugung einer Struktur,
z. B. einer integrierten Halbleiterschaltung, auf einem Sub
strat bzw. auf die Erzeugung von Daten zur Erzeugung einer
Maske, die in weiteren Prozeßschritten eine Strukturierung
eines Substrats zur Erzeugung einer integrierten Halbleiter
schaltung verwendet wird.
Auf dem Gebiet der Halbleitertechnologie besteht ein wesent
licher Prozeßschritt im sogenannten Patterntransfer bzw. in
der Übertragung einer Struktur auf ein zu strukturierendes
Medium, wobei hierfür die Lithographie angewendet wird. Im
wesentlichen wird unterschieden zwischen einer optischen Li
thographie, der Elektronenstrahllithographie und der Ionen
projektionslithographie. Bei der optischen Lithographie er
folgt die Erzeugung der Struktur bzw. die Übertragung der
Struktur auf ein zu strukturierendes Substrat unter Verwen
dung einer Maske, die entsprechend strukturiert ist, um bei
einer Belichtung des Substrats die erwünschte Struktur auf
demselben zu erzeugen. Auch bei der Ionenprojektionslitho
graphie können Masken zur Abbildung der Struktur zum Einsatz
kommen. Bei der Elektronenstrahllithographie ist es möglich,
direkt auf dem Substrat die erwünschte Struktur zu schrei
ben, ohne daß der Einsatz einer Maske erforderlich wäre. Die
oben genannten Lithographieverfahren lassen sich auch auf
beliebige Art und Weise kombinieren, so daß z. B. bestimmte
Strukturen mittels optischer Lithographie hergestellt wer
den, und andere Strukturen auf dem bereits vorstrukturierten
Wafer bzw. Substrat durch die Elektronenstrahllithographie
direkt geschrieben werden.
Die Weiterentwicklung auf dem Gebiet der Halbleitertechnolo
gie führt zu immer feineren Chipstrukturen verbunden mit
einer steigenden Schaltungskomplexität. Bei der Herstellung
komplexer Strukturen auf dem Gebiet der Halbleitertechnolo
gie ist ein kritischer Prozeßschritt die oben angesprochene
Strukturübertragung auf das Substrat. Um die erforderliche
Strukturgenauigkeit bei dem Strukturübertragungsprozeß aus
gehend vom Chip-Layout bis zur geätzten Waferstruktur zu er
halten, ist es erforderlich, solche Prozeßeinflüsse zu be
rücksichtigen bzw. zu kompensieren, die Strukturverzerrungen
und damit verbunden Ausbeuteverluste bzw. Yield-Verluste
verursachen.
Je nach verwendetem Lithographieverfahren kommen unter
schiedliche Korrekturmaßnahmen zum Einsatz, die durch den
Strukturübertragungsprozeß induzierte Strukturverzerrungen
korrigieren.
Bei der optischen Lithographie und der Ionenprojektionsli
thographie mit Masken als Projektionsvorlage werden z. B.
Abbildungsverzeichnungen und strukturverzerrende Prozeßein
flüsse durch eine geometrische Optimierung der Chip-Layout
daten auf Maskenebene korrigiert.
Diese Korrekturmethode ist in der optischen Lithographie
unter dem Begriff "optische Proximitykorrektur" bekannt und
z. B. in den Artikeln "Evaluation of a fast and flexible OPC
package: OPTISSIMO", W. Maurer, T. Waas, H. Eisenmann, Pho
tomask Technology and Management, SPIE 2884, S. 412 ff.,
1996, "Application of a simple resist model to fast optical
proximity correction", C. Dolainsky, W. Maurer, Optical
Microlithography X, SPIE 3051, S. 774 ff., 1997, und
"Evaluation of resist models for fast optical proximity
correction", C. Dolainsky, W. Maurer, T. Waas, in 17th
BACUS Symposium an Photomask Tech,, Proc., SPIE 3236, Seiten
202 ff., 1998 beschrieben.
Bei der Elektronenstrahllithographie kann zur Erhöhung der
Strukturwiedergabetreue (Patternfidelity) z. B. die Elek
tronenstrahlenergie, also der Dosiswert, moduliert werden,
um die erforderliche Strukturtreue zu erhalten. Die Korrek
tur des Proximity-Effekts bei der Elektronenstrahllithogra
phie ist beispielsweise in der DE43 17 899C2 und in dem Arti
kel "PROXECCO - Proximity effect correction by convolution",
H. Eisenmann, T. Waas, H. Hartmann, J. Vac. Sci. Technol.
B(116), Nov/Dez 1993, S. 2741-2745 beschrieben.
Anhand der Fig. 6 wird nachfolgend ein aus dem Stand der
Technik bekanntes Verfahren beschrieben, um die erforderli
che Strukturgenauigkeit bei einem Strukturübertragungsprozeß
bei der Herstellung von Strukturen in der Halbleitertechno
logie beizubehalten.
In einem ersten Verfahrensschritt S600 werden die Entwurfs
daten bereitgestellt, welche die erforderlichen Informatio
nen für einen vorbestimmten Chip-Entwurf repräsentieren.
Ausgehend von diesen Entwurfsdaten wird zunächst ein Layout
der erwünschten Chip-Struktur erzeugt, und im Schritt S602
erfolgt eine Nachbearbeitung des erhaltenen Layouts. Das in
Fig. 6 dargestellte Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein
Herstellungsverfahren, bei dem direkt, mittels eines Elek
tronenstrahls, auf einen Wafer bzw. auf ein Substrat ge
schrieben wird, und im Schritt S602 erfolgt zusätzlich zur
Nachbehandlung des Layouts die Proximity-Korrektur unter
Verwendung der in den oben bezeichneten Vorveröffentlichun
gen beschriebenen Schritte, wobei bei dem beschriebenen Bei
spiel eine Elektronenstrahl-Proximity-Korrektur über die Do
sis erfolgen kann, d. h. für bestimmte Bereiche des Layouts
werden zur Sicherstellung der Strukturgenauigkeit bestimmte
Dosiswerte für den Elektronenstrahl eingestellt, um Struk
turverzerrungen zu vermeiden. Im Schritt S602 kann zusätz
lich oder anstelle der Dosis-Korrektur eine Korrektur der
Prozeß-Einflüsse über die Geometrie des Layouts erfolgen,
indem beispielsweise, zur Vermeidung von Strukturverzerrun
gen, bestimmte Kanten des Layouts verschoben werden, um die
durch den Herstellungsprozeß erzeugten Verzerrungen zu kom
pensieren. Im Schritt S602 erfolgt anhand der durchgeführten
Korrekturen die Überarbeitung des Layouts, so daß nach dem
Schritt S602 ein korrigiertes Layout vorliegt, in welchem
die Fehler-Korrektur berücksichtigt ist. Dieses korrigierte
Layout wird im Schritt S604 zur Steuerung der Elektronen
strahlbelichtung herangezogen, wobei in diesem Fall z. B.
ein Resist belichtet wird, so daß sich nach dem Schritt S604
auf dem zu strukturierenden Wafer ein Resistabbild ein
stellt. In nachfolgenden Prozeßschritten S606 erfolgt die
abschließende Strukturierung des Wafers z. B. durch die Ent
wicklung des Resists und durch weitere Ätzschritte, so daß
sich am Ende der strukturierte Wafer ergibt. Zur Verdeutli
chung der durch den Schritt S602 erfolgten Veränderung des
Layouts wird nachfolgend anhand der Fig. 7 und 8 jeweils ein
Beispiel beschrieben, das darstellt, auf welche Art und Wei
se ein vorbestimmtes Layout durch die Korrektur verändert
wird.
Anhand der Fig. 7 wird nachfolgend ein Beispiel beschrieben,
bei dem die Proximity-Korrektur über die Einstellung der Do
siswerte für einen Elektronenstrahl bei der Belichtung dar
stellt. In Fig. 7a ist ein beispielhaftes Layout 700 dar
gestellt. Vier Rechtecke 702, von denen jeweils zwei durch
einen vertikalen Zwischenraum 704 getrennt sind, sind ange
ordnet, und zwischen den zwei Paaren von Rechtecken sind
dünne Linien 706 angeordnet. Das in Fig. 7a dargestellte
Layout 700 ist durch die Entwurfsdaten, die im Schritt S600
bereitgestellt werden, definiert, und die Proximity-Korrek
tur im Schritt S602 führt zu einem korrigierten Layout 710,
wie es in Fig. 7b dargestellt ist. Wie aus einem Vergleich
der Fig. 7a und 7b deutlich zu erkennen ist, führt die Kor
rektur dazu, daß die in Fig. 7a dargestellten Rechtecke 702
nunmehr durch eine Mehrzahl von kleineren Rechtecken 712 ge
bildet sind, wobei gleiches auch für die Linien 702 gilt.
Die Korrektur im Schritt S602 bewirkt, daß den jeweiligen
Rechtecken 712 der in Fig. 7b dargestellten Layoutstruktur
unterschiedliche Dosiswerte für die Belichtung durch den
Elektronenstrahl zugeordnet sind, um so Strukturverzerrungen
bei der Übertragung der Struktur zu kompensieren.
Wie ohne weiteres aus einem Vergleich der Fig. 7a und 7b zu
erkennen ist, wurde schon bei diesem Beispiel das "einfache"
Layout (siehe Fig. 7a) in ein sehr komplexes Layout (siehe
Fig. 7b) umgewandelt, das im Gegensatz zu dem ursprünglichen
Layout nur mit einer erheblich größeren Datenmenge beschrie
ben werden kann.
Anhand der Fig. 8 wird nun ein weiteres Beispiel beschrie
ben, bei dem, anders als in Fig. 7, nicht das Layout zum
Direktschreiben auf dem Substrat, sondern das Layout zur
Herstellung einer Maske, die bei der optischen Lithographie
Verwendung findet, korrigiert wird.
In Fig. 8a ist das durch die Entwurfsdaten definierte Layout
800 dargestellt, das eine einfache Struktur aus einer Mehr
zahl von Leiterbahnen 802 darstellt. Durch die optische
Proximity-Korrektur, die oben beschrieben wurde, ergibt sich
eine Maskenstruktur 804, die in Fig. 8b dargestellt ist, bei
der kritische Punkte 806 korrigiert wurden. Betrachtet man
sich beispielsweise nur die in Fig. 8a ganz rechts angeord
nete Leiterbahn und vergleicht diese mit der korrigierten,
in Fig. 8b gezeigten Leiterbahn, wird deutlich, daß durch
die optische Proximity-Korrektur die erforderlichen Daten
zur Beschreibung des Maskenlayouts erheblich zugenommen
haben. War die in Fig. 8a dargestellte Struktur noch durch
einfache Datensätze zu beschreiben, wird durch einen Ver
gleich mit der Fig. 8b deutlich, daß die für die Beschrei
bung dieses Entwurfs erforderliche Datenmenge erheblich
größer sein muß als die für die Fig. 8a erforderliche Da
tenmenge.
Die anhand der obigen Ausführungen beschriebene und über
aufwendige Berechnungen ermittelte optimale Layoutgeometrie
bzw. Dosisverteilung zur Korrektur von Prozeßeinflüssen
führt zu der beschriebenen geometrischen Veränderung der
Layoutdaten. Dies hat zur Folge, daß die Ausgangsdaten für
die Maskenherstellung bzw. für die Elektrodenstrahllitho
graphie in der Komplexität und Datenmenge um Größenordnungen
zunehmen.
Die im Stand der Technik bekannten Ansätze zur Fehlerkorrek
tur haben somit den Nachteil, daß das Layout sich aufgrund
der durchgeführten Korrekturmaßnahmen erheblich in seiner
Form und/oder Größe, insbesondere in der Datenmenge, verän
dern wird. Dies ist bei Layoutgrößen im Gigabit- und Tera
bitbereich, wie sie in der Zukunft erwartet werden, nach
teilhaft, da durch die Umsetzung der Korrekturmaßnahmen di
rekte Geometrieänderungen und aufgrund der damit verbundenen
Zunahme der Layoutkomplexität und der Datenmenge solche Lay
outs überhaupt nicht mehr sinnvoll anwendbar sind.
Ein weiterer Nachteil dieses Ansatzes besteht darin, daß die
Korrekturmaßnahme losgelöst bzw. unabhängig von dem Struk
turerzeugungsprozeß bzw. der dazu verwendeten Vorrichtung
erfolgt, so daß eine ideale Anpassung an die die Struktu
rierung durchführende Anlage, wie beispielsweise eine Elek
tronenstrahlanlage, nicht möglich ist. Ein weiterer Nachteil
besteht darin, daß die "doppelte" Umsetzung, also zunächst
die Bereitstellung des Layouts, dann die Durchführung der
Korrektur, die Kombination von Layout und Korrektur zur Er
zeugung eines korrigierten Layouts und die nachfolgende
Übertragung an die Strukturerzeugungsanlage, eine Verbesse
rung der erzielbaren Strukturgenauigkeiten in der ab
schließenden Struktur auf dem Wafer begrenzt. Wiederum ein
weiterer Nachteil besteht darin, daß beim Versuch unter
schiedliche Prozeßeinflüsse zu kompensieren, die durch eine
erste Korrekturmaßnahme bereits erhöhte Layoutkomplexität
und Datenmenge nochmals um Größenordnungen erhöht wird, wenn
weitere Prozeßeinflüsse korrigiert werden sollen.
Ein weiterer Nachteil liegt auf der Hand, nämlich daß die
Übertragung der Layoutdaten im Arbeitsablauf aufgrund der
sich verändernden Schaltungskomplexität sehr aufwendig ist.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegen
den Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erzeu
gung von Daten zur Herstellung einer durch Entwurfsdaten de
finierten Struktur auf einem Medium zu schaffen, bei dem die
oben beschriebenen Nachteile bezüglich der Zunahme an Lay
outkomplexität und der Zunahme der zu verarbeitenden Daten
menge vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem Patentan
spruch 1 gelöst.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Erzeu
gung von Daten für die Herstellung einer durch Entwurfsdaten
definierten Struktur auf einem Medium, durch zumindest einen
direktschreibenden Strukturerzeugungsprozeß, mit folgenden
Schritten:
- a) Bereitstellen der Entwurfsdaten;
- b) auf der Grundlage der bereitgestellten Entwurfsdaten und abhängig von dem Strukturerzeugungsprozeß, Erzeugen von Korrekturdaten, die den Strukturfehler in der zu erzeu genden Struktur, die durch den Strukturerzeugungsprozeß hervorgerufen werden, korrigieren; und
- c) getrenntes Bereitstellen der Entwurfsdaten und der Kor rekturdaten zur Ansteuerung des direktschreibenden Strukturerzeugungsprozesses.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde,
daß die oben beschriebenen Probleme durch eine Datentrennung
zwischen dem Layout und der Korrekturmaßnahme gelöst werden,
indem z. B. das Korrekturergebnis bzw. die Korrekturmaßnahme
getrennt von dem Layout in der Form von Korrekturdaten re
präsentiert und gespeichert wird, und die ursprünglichen
Entwurfsdaten und die Korrekturdaten getrennt zur Ansteue
rung des direkt schreibenden Strukturerzeugungsprozesses
verwendet werden.
Der erfindungsgemäße Gedanke der Datentrennung zwischen dem
Layout und der Korrekturmaßnahme hat den Vorteil, daß das
durch die Entwurfsdaten ursprünglich definierte Layout auch
als Ausgangslayout in Form und Größe unverändert bleibt,
also durch die zu trennenden Korrekturmaßnahmen nicht beein
flußt wird. Dies hat den Vorteil, daß auch Layoutgrößen in
Gigabit- und Terabitbereich in der Zukunft noch handhabbar
sind, da auf die im Stand der Technik gelehrte aufwendige
und komplizierte Einarbeitung der Korrekturmaßnahmen in das
Layout verzichtet wird, wodurch die damit verbundene Zunahme
der Layoutkomplexität und der Datenmenge vermieden wird.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch die getrennte
Darstellung der Korrekturmaßnahme der eigentliche Korrektur
schritt in eine lokale Optimierung überführt wird. Die Aus
führung der Korrekturmaßnahme kann damit auch per Hardware
erfolgen, beispielsweise direkt in einem Elektronenstrahl
schreiber. Dies ermöglicht es, den Korrekturschritt z. B.
ideal an die ausführende Elektronenstrahlanlage anzupassen.
Allgemein hat die maschinennahe Ausführung der Korrektur den
Vorteil, daß diese zu einer deutlichen Erhöhung der erziel
baren Strukturgenauigkeiten führt, nachdem auf die "zusätz
liche" Umsetzung der Korrekturmaßnahme in das Layout ver
zichtet werden kann. Ferner wird der Datendurchsatz erheb
lich erhöht und die Layoutkomplexität und Datenmenge bleibt
durch die Korrekturmaßnahme unbeeinflußt.
Wiederum ein weiterer Vorteil besteht darin, daß unter
schiedliche Prozeßeinflüsse und deren notwendige Korrektur
maßnahmen auf einfache Art und Weise durch Anwenden des Su
perpositionsprinzips z. B. in einer Korrekturmatrix zusam
mengefaßt werden können.
Wiederum ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Hand
habbarkeit der Layoutdaten im Arbeitsablauf sicherer und
einfacher wird, aufgrund der gleichbleibenden Schaltungskom
plexität.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung werden die Korrekturdaten in einer Korrekturmatrix
dargestellt, durch die z. B. ein beliebiges Koordinatensy
stem definiert ist, das der zu erzeugenden Struktur zugeord
net ist, wobei die einzelnen Korrekturwerte Koordinatenwer
ten des Koordinatensystems zugeordnet sind. Die Korrektur
werte können skalare Werte sein, die eine Intensität oder
einen Betrag einer Verschiebung in Strahlungsrichtung eines
zur Erzeugung der Struktur verwendeten Strahles repräsen
tieren. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können die
Korrekturwerte Vektoren darstellen, die einen Betrag und
eine Richtung einer Verschiebung des verwendeten Strahls zur
Erzeugung der Struktur darstellen.
Die vorliegende Erfindung erzeugt die Daten entweder zur Er
zeugung der Struktur auf einem Substrat oder zur Erzeugung
einer Maske, wie sie z. B. bei der optischen Lithographie
zum Einsatz kommt.
Die Strukturerzeugungsprozesse sind direktschreibende Struk
turerzeugungsprozesse, die die Struktur z. B. mittels eines
Elektronen-, eines Ionen- oder eines Lichtstrahls erzeugen.
Bevorzugte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind
in den Unteransprüchen definiert.
Anhand der beiliegenden Zeichnungen werden nachfolgend be
vorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung nä
her beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Flußdiagramm, das die Anwendung des erfindungs
gemäßen Verfahrens für die Elektronenstrahllitho
graphie zeigt;
Fig. 2a ein beispielhaftes Layout;
Fig. 2b die gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugte Kor
rekturmatrix gemäß einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 die Korrektur von Verzerrungen gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4a das bereits in Fig. 3a dargestellte Layout;
Fig. 4b die in einer Korrekturmatrix abgelegten Korrektur
werte gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 5a ein Beispiel für einen Elektronenstrahlschreiber,
der mit Daten arbeitet, wie sie durch die vor
liegende Erfindung bereitgestellt werden;
Fig. 5b das Rastersystem des Elektronenstrahlschreibers aus
Fig. 5a mit strahlförmiger Quelle;
Fig. 5c das Rastersystem des Elektronenstrahlschreibers aus
Fig. 5a mit variabler Blende;
Fig. 6 ein Flußdiagramm, das ein herkömmliches Verfahren
zur Korrektur von Strukturfehlern darstellt;
Fig. 7a ein Beispiel eines Layouts;
Fig. 7b einen ausgehend von Fig. 7a gezeigten Layout korri
giertes Layout gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 8a ein Beispiel für ein weiteres Layout; und
Fig. 8b einen ausgehend von dem in Fig. 8a gezeigten Layout
korrigiertes Layout gemäß dem Stand der Technik.
Anhand der Fig. 1 wird nachfolgend das erfindungsgemäße Ver
fahren zur Erzeugung von Daten für die Herstellung einer
Struktur auf einem Medium näher beschrieben. In einem ersten
Schritt S100 werden die Entwurfsdaten bereitgestellt, die
die auf dem Medium zu erzeugende Struktur definieren. Durch
die Entwurfsdaten ist das Layout der zu erzeugenden Struktur
festgelegt. Im Schritt S102 erfolgt eine Korrektur, um
Strukturverzerrungen auf dem strukturierten Wafer zu kompen
sieren bzw. zu vermeiden. In Fig. 1 wird das erfindungsge
mäße Verfahren anhand der Elektronenstrahllithographie bei
spielhaft beschrieben, bei der ein Direktschreiben auf dem
zu strukturierenden Wafer erfolgt. Das erfindungsgemäße Ver
fahren kann jedoch ebenso für die Erzeugung von Masken für
optische Lithographie eingesetzt werden.
Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird im Schritt
S102 eine Proximity-Korrektur des Elektronenstrahls durch
geführt, indem die Dosisverteilung, also die Intensität des
Elektronenstrahls, korrigiert wird. Im Gegensatz zum Stand
der Technik, wie er oben beschrieben wird, erfolgt im
Schritt S102 keine Erzeugung eines korrigierten Layouts,
sondern die erhaltenen Korrektur-Werte werden in Korrektur
daten umgewandelt, die gemäß einem Ausführungsbeispiel in
Form einer Korrekturmatrix ausgegeben werden. Wie aus Fig. 1
zu ersehen ist, liegen nach dem Schritt S102 die Korrektur
daten und die Layoutdaten bzw. Entwurfsdaten getrennt vor,
und werden im Schritt S104 zur Ansteuerung der Elektronen
strahlanlage zur Durchführung der erforderlichen Elektronen
strahlbelichtung verwendet. Nach der Elektronenstrahlbelich
tung im Schritt S104 liegt beispielsweise ein Resistabbild
der zu erzeugenden Struktur vor, das in nachfolgenden Struk
turierungsprozessen S106, wie z. B. Entwicklung, Ätzen,
etc., dann zum strukturierten Wafer führt, auf dem dann bei
spielsweise die durch die Entwurfsdaten festgelegte inte
grierte Schaltung enthält.
Anhand der Fig. 2 wird nachfolgend ein Beispiel für die
Elektronenstrahllithographie beschrieben, das von dem erfin
dungsgemäßen Verfahren Gebrauch macht. In Fig. 2a ist ein
Layout 200 dargestellt, das dem bereits anhand der Fig. 7a
beschriebenen Layout entspricht. Das Layout 200 ist durch
die im Schritt S100 angegebenen Entwurfsdaten definiert und
umfaßt mehrere rechteckförmige Elemente 202, von denen zwei
jeweils durch einen Zwischenabstand 204 getrennt sind. Fer
ner sind Linien 206 zwischen den zwei Paaren von Rechtecken
angeordnet. Um Strukturverzerrungen durch die Prozeßeinflüs
se zu kompensieren, werden im Schritt S102 die Korrekturda
ten berechnet und gemäß einem Ausführungsbeispiel in einer
Matrixform abgelegt. In Fig. 2b ist ein Beispiel für eine
zweidimensionale Korrekturmatrix dargestellt. Bei diesem
Ausführungsbeispiel wird durch die Matrix ein kartesisches
Koordinatensystem festgelegt, das der zu erzeugenden Struk
tur zugeordnet ist, indem beispielsweise der Ursprung des
Koordinatensystems die linke untere Ecke des Layouts 200 be
stimmt.
Die einzelnen Korrekturwerte sind bei dem in Fig. 2 darge
stellten Ausführungsbeispiel den Koordinatenwerten des Ko
ordinatensystems zugeordnet.
Um der Elektronenstrahlbelichtungsanlage die erforderlichen
Dosisinformationen für die einzelnen Punkte des Layouts be
reitzustellen, werden, wie es in Fig. 1 beschrieben wurde,
die Layoutdaten und die Korrekturdaten getrennt zur Ansteue
rung der Elektronenstrahlbelichtungsvorrichtung verwendet,
und diese Anlage stellt für bestimmte Abschnitte des zu
schreibenden Layouts die in der Korrekturmatrix an der ent
sprechenden Koordinatenstelle abgelegten Dosisinformationen
ein, um so die erforderliche Korrektur von Strukturverzer
rungen herbeizuführen. Es wird darauf hingewiesen, daß ab
hängig von der Struktur des Layouts und abhängig von den er
forderlichen Korrekturmaßnahmen das aufgespannte Koordina
tensystem bzw. Gitter entweder feinmaschiger oder grobma
schiger sein kann, als dies in Fig. 2b dargestellt ist. Den
einzelnen Koordinatenwerten (0,0) bis (6,5) sind Werte zu
geordnet, die z. B. normierte Werte darstellen, die dann
durch die Elektronenstrahlbelichtungsanlage verarbeitet wer
den, um die entsprechende Dosis an diesem Punkt einzustel
len. Es können jedoch ebensogut die entsprechenden Dosis
mengen an den einzelnen Koordinatenwerten abgelegt sein, so
daß keine zusätzliche Umrechnung im Elektronenstrahlbelich
tungsgerät erforderlich sind, wobei die genaue Ausgestaltung
von der verwendeten Vorrichtung zur Elektronenstrahlbelich
tung abhängt.
Beispielhaft sind in Fig. 2b einige Werte für die an den Ko
ordinatenwerten abgelegten Korrekturwerte dargestellt. Beim
Koordinatenwert (1,1) beträgt der Korrekturwert 1,0, was
beispielsweise anzeigen kann, daß eine Standarddosis der
Elektronenstrahlbelichtungsanlage in diesem Bereich verwen
det wird, wobei beispielsweise im Bereich des Korrekturwer
tes (0,2) das 1,5-fache der Standardeinstellung der Dosis zu
verwenden ist.
Die in Fig. 2 dargestellten Koordinatenwerte bzw. Linien
kreuzungen sind Stützpunkte für die Berechnung der Dosis
werte, die in der dargestellten zweidimensionalen Matrix
abgespeichert sind. Sind Zwischenwerte erforderlich, so kön
nen diese durch Interpolation gewonnen werden. In der Elek
tronenstrahlbelichtungsvorrichtung erfolgt aufgrund der so
abgespeicherten Korrekturwerte und gegebenenfalls einer In
terpolation von Zwischenwerten die eigentliche Korrektur.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, erfolgt dem dort beschriebe
nen Ausführungsbeispiel die Trennung und Darstellung der
Korrekturergebnisse von der Layoutstruktur durch die Be
rechnung und Ausgabe der zweidimensionalen Matrix, die die
optimalen Dosiswerte an entsprechenden x/y-Koordinatenwerten
angibt.
Es wird darauf hingewiesen, daß die vorliegenden Erfindung
nicht darauf beschränkt ist, über die Korrekturmatrix be
stimmte Dosiswerte für einen Elektronenstrahl festzulegen.
Anstelle der Dosiswerte für einen Elektronenstrahl können
auch ganz allgemein bestimmte Intensitätswerte oder be
stimmten Intensitäten zugeordnete Werte für einen Strahl,
wie z. B. einen Elektronenstrahl, Ionenstrahl oder Licht
strahl verwendet werden, so daß das anhand der Fig. 2 be
schriebene Beispiel für jeden direktschreibenden Herstel
lungsprozeß geeignet ist.
Anstelle der anhand der Fig. 2 beschriebenen Dosiswerte kön
nen die Korrekturwerte auch Verschiebungswerte anzeigen. Ein
solcher Verschiebungswert zeigt an, daß z. B. der Elek
tronenstrahl an dieser Stelle um den angegebenen Wert von
der durch das Layout festgelegten Struktur abweicht und z. B.
eine Kante um den angegebenen Wert verschiebt, um die
entsprechende Korrektur von Strukturfehlern zu ermöglichen.
Anstelle der oben beschriebenen skalaren Werte können die
Korrekturwerte auch vektorielle Werte sein, die den idealen
Korrekturwert bezogen auf seinen Koordinatenwert in Betrag
und Richtung definieren, um z. B. eine entsprechende Ver
schiebung einer Kante eines Layouts bei der Erzeugung der
Struktur hinsichtlich der Größe der Verschiebung und deren
Richtung zu definieren. Ein solches Beispiel ist anhand der
Fig. 3 dargestellt, bei dem mittels des Vektors v bewirkt
wird, daß bei der Strukturerzeugung die durch das Layout 200
festgelegte Kante 300 in die durch v angezeigte Richtung
verschoben wird, so daß der Elektronenstrahl beim Schreiben
die Kante 300' erzeugt. Die diesbezüglichen Vektordaten, al
so Betrag und Richtung der Verschiebung, sind in der Kor
rekturmatrix, welche dann eine zweidimensionale Vektormatrix
ist, abgelegt und werden bei der Erzeugung der Struktur dem
Strukturerzeugungsprozeß zugeführt.
Durch diese Maßnahme können beim Direktschreiben Verzeich
nungen korrigiert werden, und so eine Geometrie-Korrektur
herbeigeführt werden.
Eine weitere Möglichkeit zur Geometrie-Korrektur wird nach
folgend anhand der Fig. 4 beschrieben. In Fig. 4a ist das
aus der Fig. 2a bekannte Layout dargestellt, und bei diesem
Ausführungsbeispiel erfolgt die Erzeugung durch eine Ionen-
Projektion, die ohne Fehlerkorrektur einen im wesentlichen
radialen Abbildungs-Fehler hervorrufen würde. Wie in Fig. 2a
dargestellt ist, ist ein Ursprung eines Koordinatensystems
in der Mitte des Layouts angeordnet, wie es durch (0,0) an
gedeutet ist. Die Korrektur erfolgt derart, daß für einen
Ionenstrahl, der an einer bestimmten Stelle des Layouts die
Strukturierung durchführen soll, festgestellt wird, ob an
dieser Position, wie sie durch den Pfeil r definiert ist,
eine Korrektur in der Form einer Verschiebung der Kante er
folgen soll. Um die erforderliche Korrektur durchzuführen,
sind in der Korrekturmatrix für jeden Radiuswert entspre
chende Verschiebungswerte dr gespeichert, wie dies schema
tisch in Fig. 4b dargestellt ist. Abhängig von der Position
wird jedem Wert für r ein Verschiebungswert dr zugeordnet,
um den der Strahl bei der Strukturerzeugung verschoben wird,
um einen Strukturfehler mit der erzeugten Struktur zu ver
meiden. Wie zu erkennen ist, ist im Ursprung keine Korrektur
erforderlich, da an dieser Stelle keine Verschiebung auf
tritt.
Anhand der Fig. 5 wird nachfolgend ein Beispiel für einen
Elektronenstrahlschreiber näher beschrieben, dem die durch
das erfindungsgemäße Verfahren erzeugten Daten, nämlich die
Korrekturdaten und die Layout-Daten, bereitgestellt werden.
Der Elektronenstrahlschreiber ist schematisch in Fig. 5a ge
zeigt und in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 500
versehen. Der Elektronenstrahlschreiber umfaßt eine Elek
tronenquelle 502 zur Erzeugung eines Elektronenstrahls 504.
Der Elektronenstrahl 504 ist über eine Optik 506 und eine
Blende 508 auf ein zu bearbeitendes Substrat 510 gerichtet.
Das Substrat ist auf einem Tisch 512 angeordnet, der bevor
zugterweise in X-Richtung und in Y-Richtung verfahrbar ist.
Ferner weist der Elektronenstrahlschreiber 500 eine erste
Steuerungseinheit 514 und eine zweite Steuerungseinheit 516
auf, die die übrigen Komponenten des Schreibers 500 an
steuern, wie dies durch die Pfeile 514a, 514b, 516a, 516b
angedeutet ist. In die Steuerungseinheiten 514, 516 werden
die durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugten Daten
eingegben, wie dies durch die Pfeile 518 und 520 angezeigt
ist.
Die erste Steuerungseinheit 514 erhält die Korrekturdaten
518, und die zweite Steuerungseinheit 516 erhält die Lay
out-Daten 520. In der ersten Steuerungseinheit 514 erfolgt
auf der Grundlage der Korrekturdaten, die z. B. in Form der
oben beschriebenen Korrekturmatrix vorliegen, eine Berech
nung der erforderlichen Intensität des Elektronenstrahls 504
und eine entsprechende Ansteuerung 514a der Elektronenquelle
502. Zusätzlich zu oder anstelle der Intensitätssteuerung
des Elektronenstrahls 504 kann dessen Geschwindigkeit beim
Schreiben auf dem Substrat 510 gesteuert werden 514b, um
über das zeitliche Integral der auf einen Punkt einfallenden
Intensität/Dosis den erforderlichen Intensitätswert zu er
reichen.
Die zweite Steuerungseinheit 516 erhält die Layout-Daten 520
und berechnet abhängig davon die erforderliche Tischführung
und erzeugt die erforderlichen Ansteuersignale 516a, 516b
zum Verfahren des Tisches 512 und zur Ansteuerung des
Strahls 504 oder der Blende 508, um das Substrat 510 ent
sprechend der empfangenen Layout-Daten 520 zu strukturieren.
Der Elektronenstrahlschreiber 500 kann ein Rastersystem mit
gaußförmiger Belichtungsquelle 502 sein, das es ermöglicht,
den Elektronenstrahl 504 über die Optik 506 direkt auf das
Substrat 510 zu richten, oder ein System sein, das den Elek
tronenstrahl 504 wird über eine Blende 508 auf das Substrat
510 gerichtet.
Anhand der Fig. 5b ist das Rastersystem eines Elektronen
strahlschreibers 500 mit strahlförmiger Elektronenquelle 502
gezeigt. Wie zu erkennen ist, schreibt das System einzelne
Bahnen 522 auf dem Substrat, deren Länge bzw. Abmessung
durch das Layout und die Korrektur vorgegeben sind.
Anhand der Fig. 5c ist das Rastersystem eines Elektronen
strahlschreibers 500 mit variabler Blende gezeigt. Anders
als bei einer strahlförmigen Elektronenquelle, werden hier
bei einzelne Felder 524a, 524b, 524c auf dem Substrat ge
schrieben, deren Abmessung durch die variable Blende vorge
geben sind, die abhängig von den empfangenen Layout-Daten
520 und den empfangenen Korrekturdaten 518 angesteuert wird.
Durch den in Fig. 5 schematisch gezeigten Schreiber 500 wird
aus der bereitgestellten Layout-Struktur 520 der geome
trische Belichtungsvorgang errechnet, d. h. die Belichtungs
position auf der Maske oder auf dem Substrat 510 wird über
eine entsprechende Tischsteuerung, die das Substrat 510
unter dem Schreiber bzw. dem Elektronenstrahl 504 entspre
chend der Layout-Struktur plaziert, errechnet. Die Struktur
wird dann sequentiell übertragen.
Die Korrekturinformation 518, z. B. in der Form einer Matrix
mit korrigierten Dosiswerten, wird der Intensitätssteuerung
514 zugeführt, die entsprechend den Korrekturwerten z. B. die
Intensität der Strahlverweildauer am Belichtungsort steuert.
Bei einer geometrischen Korrektur wird der Belichtungsort
oder die Blende über die Korrekturmatrix entsprechend
korrigiert.
Es wird darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung
nicht darauf beschränkt ist, Fehler zu korrigieren, die
durch einen Effekt hervorgerufen werden, sondern es ist mög
lich durch Superposition unterschiedliche Prozeßeinflüsse
und deren notwendige Korrekturmaßnahmen, die oben im ein
zelnen beschrieben wurden, in einer Korrekturmatrix zusam
menzufassen.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit die oben be
schriebenen Vorteile, indem das Korrekturergebnis bzw. die
Korrekturmaßnahme getrennt vom Layout gespeichert wird. Für
die optische Lithographie und die Ionenprojektionslithogra
phie erfolgt die Speicherung beispielhaft in einer zweidi
mesionalen Vektormatrix, wobei jeder Vektor den idealen Kor
rekturwert (Betrag und Richtung) bezogen auf seinen Koordi
natenwerte repräsentiert. Zwischenwerte können in diesem
Fall durch Interpolation gewonnen werden.
Für die Elektronenstrahllithographie mit Belichtungsgeräten,
die eine Dosismodulation unterstützen, kann anstelle der
geometrischen Korrekturwerte der ideale Dosiswert berechnet
und in der Korrekturmatrix repräsentiert werden. Der Dosis
wert für den Belichtungsschritt kann dann aus den Werten der
lokalen Korrekturmatrix in Kombination mit der gewählten
Blendengröße ermittelt werden.
Anstelle der Elektronenstrahllithographie oder Ionenprojek
tionslithographie kann das erfindungsgemäße Verfahren auch
für optische Verfahren verwendet werden, bei denen z. B.
mittels eines Steppers oder eines Laserschreibers ein di
rektes Beschreiben des Substrats bzw. der Maske erfolgt.
Ferner ist es möglich, vor dem Bereitstellen der Korrektur
daten und der Layoutdaten zur Ansteuerung des Strukturer
zeugungsprozesses eine Computer-Simulation der sich erge
benden Struktur durchzuführen, indem beispielsweise die
durch die Korrekturmatrix festgelegten Dosiswerte dem ur
sprünglichen Layout überlagert werden und durch unterschied
liche farbliche Abstufungen sichtbar gemacht werden.
Claims (11)
1. Verfahren zur Erzeugung von Daten für die Herstellung
einer durch Entwurfsdaten definierten Struktur auf
einem Medium durch zumindest einen direktschreibenden
Strukturerzeugungsprozeß, mit folgenden Schritten:
- a) Bereitstellen (S100) der Entwurfsdaten;
- b) auf der Grundlage der bereitgestellten Entwurfs daten und abhängig von dem Strukturerzeugungs prozeß, Erzeugen (S102) von Korrekturdaten, die Strukturfehler in der zu erzeugenden Struktur, die durch den Strukturerzeugungsprozeß hervorgerufen werden, korrigieren; und
- c) getrenntes Bereitstellen der Entwurfsdaten und der Korrekturdaten zur Ansteuerung des direktschrei benden Strukturerzeugungsprozesses.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Medium, auf dem
die Struktur zu erzeugen ist, ein Substrat oder eine
Maske ist, die zur Übertragung der Struktur auf ein
Substrat dient.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Entwurfs
daten ein Layout (200) einer integrierten Schaltung de
finieren.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die
Korrekturdaten eine Korrektur von Strukturfehlern be
wirken, die durch einen Proximity-Effekt hervorgerufen
werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der
direktschreibende Strukturerzeugungsprozeß die Struktur
mittels eines Elektronen-, eines Ionen- oder eines
Lichtstrahles erzeugt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die
Korrekturdaten in einer Korrekturmatrix vorliegen, die
den Korrekturdaten entsprechende Korrekturwerte ent
hält.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem durch die Korrek
turmatrix ein Koordinatensystem definiert ist, das der
zu erzeugenden Struktur zugeordnet ist, wobei die ein
zelnen Korrekturwerte den Koordinatenwerten des Koor
dinatensystems zugeordnet sind.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Korrekturwerte
skalare Werte sind, die die Intensität oder einen Be
trag der Verschiebung in Strahlungsrichtung des ver
wendeten Strahls zur Erzeugung der Struktur darstellen.
9. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Korrekturwerte
Vektoren sind, die einen Betrag und eine Richtung einer
Verschiebung des verwendeten Strahls zur Erzeugung der
Struktur darstellen.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei dem die
Korrekturmatrix Korrekturwerte enthält, die Korrek
turdaten zur Korrektur von Strukturfehlern darstellen,
die unterschiedliche Prozeßeinflüsse hervorgerufen wer
den.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem
Zwischenwerte für zwischen den Koordinatenwerten be
findliche Punkte durch Interpolation erhalten werden.
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