DE19827819C2

DE19827819C2 - Verfahren zur Steuerung von Elektronenstrahl-Belichtungsanlagen mit Formstrahlprinzip

Info

Publication number: DE19827819C2
Application number: DE1998127819
Authority: DE
Inventors: Matthias Hoeflitz
Original assignee: EQUIcon Software GmbH Jena
Current assignee: EQUIcon Software GmbH Jena
Priority date: 1998-06-17
Filing date: 1998-06-17
Publication date: 2003-07-03
Anticipated expiration: 2018-06-18
Also published as: DE19827819A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Stand der Technik

Es sind Elektronenstrahl-Belichtungsanlagen mit Form strahlprinzip bekannt. Zur Positionierung und Dimensionierung der Elektronensonde auf dem Target haben diese Anlagen hierarchische Ablenksysteme, die nach dem folgenden Verfahren arbeiten:

- ein (langsamer) Objekttisch verschiebt das Target um bis zu < 100 mm,
- ein (langsames) Makro-Ablenksystem verschiebt den Elek tronenstrahl um bis zu < 1000 µm,
- ein (schnelles) Mikro-Ablenksystem verschiebt den Elek tronenstrahl um bis zu < 100 µm,
- ein (schnelles) Format-Ablenksystem dient der Dimensio nierung der belichteten rechteckigen Targetfläche pro Schuß (Stempel).

Das Mikro-Ablenksystem und das Format-Ablenksystem bilden die unterste Ebene der Steuerhierarchie. Das projektierte Adreß- Gitter der Elektronenstrahl-Belichtungsanlage wird vom Steu erinkrement dieser untersten Hierarchieebene bestimmt und die Layout-Zerlegung bei der Konvertierung von der geometrischen Beschreibung zum Maschinen-Steuercode erfolgt in den Schritten dieses Steuerinkrements.

Das projektierte Betriebsregime gestattet die sehr schnelle Belichtung aller Strukturen des Layouts in der Reichweite des Micro-Ablenksystems (Subfield) mit Hilfe des Belichtungspro zessors, welcher den Maschinencode der Belichtungssteuerdaten in Positions- und Formatsteuerwerte für aufeinanderfolgende Stempel umsetzt. Zuvor werden die Ablenksysteme der oberen Hierarchieebenen sowie Strahl-Korrektursysteme angesteuert. Diese bleiben während der Belichtung des Subfields unverändert.

Die in der Anlage vorhandenen Korrektursysteme dienen dazu, Fehler der Ablenksysteme zu kompensieren. Die Stellgrößen für die Korrektursysteme werden entweder aus Justage-Operationen (Strahlkorrekturen: kompensieren von der Ablenkung des Elek tronenstrahles abhängige Fehler) oder aus Hardware-Regel kreisen (Tischkorrektur: kompensiert kleine Lagefehler des Objekttisches durch Auslenkung des Elektronenstrahles) abge leitet.

In den US-Patentschriften US 4 393 310, US 4 647 782, US 5 047 646 sind Vorrichtungen und Verfahren zur Gewinnung von Meßwerten zu Justagezwecken sowie zur schnellen und präzisen Korrektur von Strahlfehlern beschrieben.

Das mit dem bekannten Verfahren realisierbare Adreßgitter ist durch das Steuerinkrement der untersten Hierarchieebene bestimmt. Das Gittermaß bekannter Anlagen beträgt 100 nm. Eine Verfeinerung des Adreß-Gitters ist somit immer mit einer Verkleinerung des Steuerinkrements, d. h. mit einer Veränderung der Elektronenstrahl-Belichtungsanlage und sehr hohem technischen Aufwand verbunden.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren vorzuschlagen, das bei bestehenden Elektronenstrahl-Belich tungsanlagen eine wesentliche Verfeinerung der Adreß-Gitter für die Ansteuerung realisiert. Grundlage dafür ist die Einbeziehung aller Positions- und Format-Korrektursysteme in die Stempelpositionierung und -dimensionierung.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Somit bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Steuerung von Elektronenstrahl-Belichtungsanlagen mit Form strahlprinzip, bei dem das traditionell genutzte Adreß-Gitter für die Pattern-Beschreibung, welches durch die Schrittweiten der zur Stempelpositionierung und -dimensionierung vorhande nen Positionier- und Formatsteuersysteme definiert ist, durch die Einbeziehung aller Positions- und Format-Korrektursysteme in die Stempelpositionierung und -dimensionierung erheblich verfeinert wird.

Beispiele

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei spiels erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 die Ablenksysteme einer Elektronenstrahl- Belichtungsanlage,

Fig. 2 einen Layout-Editor-Output mit einem 10 nm Adreß-Gitter,

Fig. 3 ein Klassifikationsergebnis.

In Fig. 1 sind die Ablenksysteme einer Elektronenstrahl- Belichtungsanlage 1 dargestellt, die vom Objekttisch 2 sowie von den Ablenksystemen in der Elektronensäule 3 realisiert werden. Die Elektronensäule 3 besitzt zur Positionierung und Dimensionierung der Elektronensonde auf dem Target mehrere Ablenksysteme 4, 5 und 6. Das Format-Ablenksystem 4 dient der Dimensionierung der belichteten Targetfläche pro Stempel. Mit Hilfe des Makro-Ablenksystems 5 und des Mikro-Ablenksystems 6 kann der Elektronenstrahl in Schritten von 100 nm um bis zu ± 1600 µm (Ablenksystem 5) bzw. ±100 µm (Ablenksystem 6) verschoben werden. Die Ablenksysteme 4 und 6 bilden die unterste Ebene der Steuerhierarchie und das projektierte Adreß-Gitter der Elektronenstrahl-Belichtungsanlage wird vom Steuerinkrement dieser untersten Hierarchieebene bestimmt. Es beträgt bei bestehenden Anlagen 100 nm.

Neben den Ablenksystemen 4, 5 und 6 besitzt die Elektronen strahl-Belichtungsanlage Korrektursysteme 7, 8 und 9. Die Korrektursysteme dienen dazu, Fehler der Ablenksysteme 4, 5 und 6 sowie des Objekttisches 2 zu kompensieren.

Das Format-Korrektursystem 7 dient der präzisen Realisierung des 100 nm Schrittes für die gewählte Stempelgröße. Es hat eine Schrittweite von 2,5 nm. Das Mikro-Korrektursystem 8 gleicht Lageabweichungen des Elektronenstrahls mit einer Schrittweite von 12,5 nm aus. Das Tisch-Korrektursystem 9 kompensiert kleine Lagefehler des Objekttisches 2 durch Auslenkung des Elektronenstrahles. Die Schrittweite hierfür beträgt 10 nm. Mit den Korrektursystemen 7, 8 können bis zu 255 Schritte, mit dem Korrektursystem 9 bis zu 800 Schritte vollführt werden, wobei die maximale Anzahl der Schritte in der Regel nicht annähernd ausgeschöpft wird.

Bisher sind lediglich die Ablenksysteme 4, 5 und 6 zur Erzeu gung des Adreß-Gitters verwendet worden, wodurch der kleinste realisierbare Schritt und damit der minimale Abstand des Adreß-Gitters bei 100 nm liegt. Die Wirkung der Schritte der Korrektursysteme 7, 8 und 9 ist deutlich kleiner als das Adreß-Gitter der Elektronenstrahl-Belichtungsanlage (1.10^-1), schnell in der Realisierung.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren und das Einbeziehen der Positions- und Format-Korrektursysteme 7, 8 und 9 wird es möglich, ein Adress-Gitter mit einer Schrittweite von 2,5 nm zu realisieren.

Um die Positions- und Format-Korrektursysteme 7, 8 und 9 einbeziehen zu können, ist die Elektronenstrahl-Belichtungs anlage 1 auf neuartige Weise zu steuern.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung der Elektronen strahl-Belichtungsanlage 1 umfaßt folgende Verfahrensschrit te:

1. Bestimmung der technisch realisierbaren (und sinnvollen) Verfeinerung des Adreß-Gitters für Stempelposition und - größe bei kombinierter Einbeziehung der Ablenksysteme 4- 6 und der Korrektursysteme 7-9 anhand der Parameter einer speziellen Elektronenstrahl-Belichtungsanlage 1.
2. Ausgabe eines Layoutentwurfs für die Elektronenstrahl- Belichtungsanlage 1 auf der Basis des im ersten Verfah rensschritt bestimmten Adreß-Gitters, d. h. mit Figurenpo sitionen und -größen im verfeinerten Adreß-Gitter.
3. Ermittlung aller Figuren im Subfield, die mit gleicher Stellung der Korrektursysteme 7-9 zu belichten sind und Zusammenfassen (Klassifikation) dieser Figuren in jeweils einem zusätzlichen Sub⁺field mit entsprechenden Parametern.
4. Umsetzen der Informationen des Sub⁺field im Maschinencode der Layout-Darstellung und Ansteuerung der Ablenk- und Korrektursysteme mit Ablenk-, Korrektur- und Sub⁺field- Parametern.

Beim Belichtungsvorgang bleibt das Grundprinzip "Belichtung vieler Stempel im Subfield mit hoher Geschwindigkeit durch den Belichtungsprozessor" weitgehend erhalten: Durch die Klas sifikation der Figuren des im kleineren Adreß-Gitter entwor fenen Layouts werden alle mit einem diskreten Steuervektor der Korrektursysteme zu realisierenden Figuren eines Sub fields nach diesem Prinzip belichtet.

Der Übergang von Sub⁺field_(i) zu Sub⁺field_(i+1) erfolgt sehr schnell, da hierfür nur (schnell wirksame) Korrektursysteme anzusteuern sind.

Durch einen Noniuseffekt bei der Kombination mehrerer Korrek tursysteme mit unterschiedlicher Schrittweite ist ein Posi tionsschritt von 2,5 nm unter der Schrittweite der Korrektursysteme (10 bzw. 12,5 nm) realisierbar.

Es ist auch möglich, die Belichtung ohne vorangegangene Klassifizierung der Figuren durchzuführen.

Tabelle 1

ZBA21, Layout-Editor-Output, 10 nm Adreß-Gitter

Es bedeuten:
AF: Arbeitsfeld
TA: Teilarbeitsfeld
R: Rechteck

Die Layout-Geometrie der in Tabelle 1 angegebenen Werte ist in Fig. 2 dargestellt.

Konvertierungs-Algorithmus a) Positions-Information

Die Arbeitsfeld-Angaben bleiben unverändert (bei einem Positionsschritt des Objekttisches von 10 nm).

Alle 10 nm-Informationen der Subfield-Position sowie der Positionen von Elementarfiguren werden in Argumente eines Sub⁺field-Befehls überführt:
Für das aktuelle Subfield TA: mit Koordinaten (XXX.Xi, YYY.Yj) werden alle Figuren R mit Koordinaten (xxx.xm, yyy.yn) (normalerweise: zusätzlichen) Sub⁺fields als Figuren im 100 nm-Adreß-Gitter zugeordnet:
TA: XXX.X, YYY.Y, i + m, j + n, . . .
R xxx.x, yyy.y, sx, sy;
mit
XXX.X = XXX.X, i + m = i + m mit i + m < 10,
sonst XXX.X = XXX.X + 1, i + m = i + m - 10
YYY.Y = YYY.Y, j + n = j + n mit j + n < 10,
sonst YYY.Y = YYY.Y + 1, j + n = j + n - 10

b) Größen-Information

Jede 10 nm-Größeninformation einer Elementarfigur wird in Argumente eines Sub⁺field-Befehls überführt:
Für das aktuelle Subfield TA: werden alle Figuren R mit der Größe (sxx.xu, syy.yv) (normalerweise: zusätzlichen) Sub⁺fields als Figuren im 100 nm-Adreß-Gitter zugeordnet:
TA: XXX.X, YYY.Y, i + m, j + n, u, v
R xxx.x, yyy.y, sxx.x, syy.y.

Die Größen-Modifikation bei der Belichtung erfolgt mit Hilfe des Format-Korrektursystems.

Es gibt eine technisch begründete Größenbeschränkung der Stempelkanten x und y:
x < shxmax
y < shymax.

Rechtecke, die nicht mit einem einzelnen Stempel belichtet werden können, werden vom Belichtungsprozessor (intern) aus mehreren Stempeln zusammengesetzt. Um Stempelüberlappungen zu vermeiden, müssen Rechtecke bei sxx.x < shxmax or syy.y < shymax in unkorrigierte und korrigierte Teile zerlegt werden. Ist ein Rechteck in beiden Koordinaten größer als sh.max, entstehen bei dieser Zerlegung vier Rechtecke:

mit sxx1.x + ssx2.xu = ssx.xu, syy1.y + syy2.yv = syy.yv und ssx2.x < shxmax, ssy2.y < shymax.

c) Klassifikation

Zur Reduzierung des Layoutdaten-Umfangs mit dem Ziel eines schnelleren Belichtungsablaufes sollte der Subfield-Inhalt nach jeweils gleicher 10 nm-Positions- und Größeninformation klassifiziert werden. Sub⁺fields mit gleichen Koordinaten XXX.X, YYY.Y sollten unmittelbar aufeinanderfolgen.

Tabelle 2

Konvertierungs-Ergebnis ohne Klassifika tion (mit shxmax = shymax = 6.3)

Tabelle 3

Klassifikations-Ergebnis (mit shxmax = shymax = 6.3)

Die Layout-Geometrie der in Tabelle 3 angegebenen Werte ist in Fig. 3 dargestellt. Die Schraffur spiegelt das Klassifikationsergebnis wider. Figuren gleicher Schraffur können mit gleicher Stellung der Korrektursysteme 7-9 belichtet werden.

Bezugszeichenliste

1

Elektronenstrahl-Belichtungsanlage

2

Objekttisch

3

Elektronensäule

4

Format-Ablenksystem

5

Makro-Ablenksysten

6

Mikro-Ablenksystem

7

Format-Korrektursystem

8

Mikro-Korrektursystem

9

Tisch-Korrektursystem

Claims

1. Verfahren zur Steuerung von Elektronenstrahl-Belichtungs anlagen mit Formstrahlprinzip, mit einem Adreß-Gitter und einer Ansteuerung der Positionier- und Formatsteuersysteme mit den im Layoutentwurf erzeugten Parametern, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Positionier- und Formatsteuer systemen Positions- und Format-Korrektursysteme in die Stempelpositionierung und Dimensionierung so einbezogen werden, daß

a) die technisch realisierbare Verfeinerung des Adreß-Gitters für Stempelposition und -größe bei kombinierter Einbezie hung der Ablenk- und Korrektursysteme anhand der Schrittweiten der Ablenk- und Korrektursysteme bestimmt wird,
b) ein Layoutentwurf für die Elektronenstrahl-Belichtungsan lage auf der Basis des im ersten Verfahrensschritt be stimmten Adreß-Gitters mit Figurenpositionen und -größen im verfeinerten Adreß-Gitter ausgegeben wird,
c) der Layoutentwurf in Steuerparameter für die Ablenk- und Korrektursysteme umgesetzt wird, mit denen die Elektro nenstrahl-Belichtungsanlage gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Figuren, die mit gleicher Stellung der Korrektursyste me zu belichten sind, ermittelt werden und diese Figuren in jeweils einem zusätzlichen Sub⁺field mit entsprechen den Parametern zusammengefaßt werden,
b) die Informationen des Sub⁺field im Maschinencode der Layout-Darstellung umgesetzt werden und die Ablenk- und Korrektursysteme mit den Ablenk-, Korrektur- und Sub⁺field-Parametern angesteuert werden.