DE19840833A1 - Geometrical correction of structure faults in structure manufacture on substrate caused by proximity effect in electron beam lithography process - Google Patents
Geometrical correction of structure faults in structure manufacture on substrate caused by proximity effect in electron beam lithography processInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur geometrischen Korrektur von Strukturfehlern, und insbeson dere auf ein Verfahren zur geometrischen Korrektur von Strukturfehlern, die bei der Herstellung einer Struktur auf einem Substrat durch den Proximity-Effekt bei einem Elektro nenstrahl-Lithographieprozeß hervorgerufen werden.The present invention relates to a method for geometric correction of structural defects, and in particular on a method for the geometric correction of Structural defects that occur when making a structure a substrate due to the proximity effect in an electrical system NEN-ray lithography process.
Auf dem Gebiet der Halbleitertechnologie besteht ein wesent licher Prozeßschritt im sogenannten Pattern-Transfer bzw. in der Übertragung einer Struktur auf ein zu strukturierendes Substrat, wobei hierfür die Lithographie angewendet wird. Im Wesentlichen wird unterschieden zwischen der optischen Lithographie, der Elektronenstrahllithographie und der Ionenprojektionslithographie. Bei der optischen Lithographie erfolgt die Erzeugung der Struktur bzw. die Übertragung der Struktur auf ein zu strukturierendes Substrat unter Ver wendung einer Maske, die entsprechend strukturiert ist, um bei einer Belichtung des Substrats die erwünschte Struktur auf demselben zu erzeugen. Bei der Elektronenstrahllitho graphie ist es möglich, direkt auf dem Substrat die er wünschte Struktur zu schreiben, ohne daß der Einsatz einer Maske erforderlich wäre. Die oben genannten Lithographiever fahren lassen sich auch auf bestimmte Art und Weise kombi nieren, so daß z. B. bestimmte Strukturen mittels optischer Lithographie hergestellt werden, und andere Strukturen auf dem bereits vorstrukturierten Wafer bzw. Substrat durch die Elektronenstrahl-Lithographie direkt geschrieben werden.There is an essential one in the field of semiconductor technology Process step in the so-called pattern transfer or in the transfer of a structure to one to be structured Substrate using lithography. in the A basic distinction is made between the optical Lithography, electron beam lithography and the Ion projection lithography. In optical lithography the structure is created or the transfer of the Structure on a substrate to be structured under Ver application of a mask that is structured accordingly the desired structure when the substrate is exposed to generate on the same. With the electron beam litho It is possible to print directly on the substrate wanted to write structure without using a Mask would be required. The above lithography ver can also be combined in a certain way kidneys, so that z. B. certain structures by means of optical Lithography can be made, and other structures on it the already pre-structured wafer or substrate by the Electron beam lithography can be written directly.
Die Weiterentwicklung auf dem Gebiet der Halbleitertechno logie 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 Chiplayout bis zur geätzten Waferstruktur zu er halten, ist es erforderlich, solche Prozeßeinflüsse zu be rücksichtigen bzw. zu kompensieren, die Strukturverzerrungen und damit verbundene Ausbeuteverlußte bzw. Yield-Verluste verursachen.The further development in the field of semiconductor techno logic leads to ever finer chip structures associated with increasing circuit complexity. In the preparation of complex structures in the field of semiconductor technology A critical process step is the one mentioned above Structure transfer to the substrate. To the required Structure accuracy in the structure transfer process going from the chip layout to the etched wafer structure hold, it is necessary to be such process influences take into account or compensate for the structural distortions and related yield or yield losses cause.
Auf dem Gebiet der Elektronenstrahl-Lithographie kann zur Erhöhung der Strukturwiedergabetreue (Pattern-Fidelity) z. B. die Elektronenstrahlenergie, also der Dosiswert, moduliert werden, um die erforderliche Strukturtreue zu erhalten. Die Korrektur des Proximity-Effekts bei der Elektronenstrahl lithographie ist beispielsweise in der DE 43 17 899 C2 und in dem Artikel "Proxecco-Proximity-Effect correction by con volution" von H. Eisenmann, T. Waas, H. Hartmann, in J. Vac. Sci. Technol. B (116), Nov./Dez. 1993, Seiten 2741 bis 2745 beschrieben.In the field of electron beam lithography Increasing the structural fidelity (z. B. the electron beam energy, i.e. the dose value, is modulated in order to maintain the required structural fidelity. The Correction of the proximity effect on the electron beam lithography is for example in DE 43 17 899 C2 and in the article "Proxecco-Proximity-Effect correction by con volution "by H. Eisenmann, T. Waas, H. Hartmann, in J. Vac. Sci. Technol. B (116), Nov./Dec. 1993, pages 2741 to 2745 described.
Der Nachteil des oben beschriebenen Verfahrens zur Korrektur bei der Elektronenstrahl-Lithographie besteht darin, daß dieses nur für Elektronenstrahl-Schreiber anwendbar ist, welche es ermöglichen, einen Elektronenstrahl mit variabler Dosisverteilung bereitzustellen. Für Elektronenstrahl schreiber, die im Regelfall Rasterabtastsysteme sind, die eine feste Dosisverteilung des verwendeten Elektronenstrahl bereitstellen, ist die oben beschriebene Korrektur der Do sisverteilung nicht anwendbar.The disadvantage of the correction method described above in electron beam lithography is that this is only applicable to electron beam recorders, which allow an electron beam with variable Provide dose distribution. For electron beam writers who are usually raster scanning systems that a fixed dose distribution of the electron beam used is the correction of Do described above Distribution not applicable.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegen den Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur geo metrischen Korrektur von Strukturfehlern zu schaffen, welches mittels herkömmlicher Elektronenstrahl-Schreiber die Dosis, mit der ein Pixel bestrahlt wird, zu verändern, ausführbar ist.Based on this state of the art, this is the case the invention has for its object a method for geo to create metric correction of structural defects, which by means of conventional electron beam recorders change the dose at which a pixel is irradiated, is executable.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 ge löst.This object is achieved by a method according to claim 1 solves.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur geo
metrischen Korrektur von Strukturfehlern, die bei der Her
stellung einer Struktur auf einem Substrat durch den Proxi
mity-Effekt bei einem Elektronenstrahl-Lithographie-Prozeß
hervorgerufen werden, mit folgenden Schritten:
The present invention provides a method for the geometric correction of structural errors which are caused in the manufacture of a structure on a substrate by the Proxi mity effect in an electron beam lithography process, with the following steps:
- a) abhängig von der zu erzeugenden Struktur, Bestimmen einer Untergrunddosisverteilung, die bei einer Belichtung mit dem Elektronenstrahl durch eine Rückwärtsstreuung von Elektronen hervorgerufen wird;a) depending on the structure to be generated, determining one Background dose distribution that with exposure with the electron beam by back scattering from Electrons is generated;
- b) unabhängig von der zu erzeugenden Struktur, Bestimmen einer Vordergrunddosisverteilung, die bei der Belichtung mit dem Elektronenstrahl durch eine Vorwärtsstreuung von Elektronen hervorgerufen wird;b) regardless of the structure to be generated, determining a foreground dose distribution that occurs during exposure with the electron beam through a forward scatter of Electrons is generated;
- c) Bestimmen einer sich ergebenden Struktur auf der Grund lage der Untergrunddosisverteilung und der Vordergrund dosisverteilung;c) Determining a resulting structure on the bottom location of the underground dose distribution and the foreground dose distribution;
- d) Bestimmen einer Abweichung der sich ergebenden Struktur von der zu erzeugenden Struktur;d) determining a deviation of the resulting structure of the structure to be created;
- e) Erzeugen einer korrigierten Struktur, abhängig von der bestimmten Abweichung.e) generating a corrected structure, depending on the certain deviation.
Die Vordergrunddosisverteilung ist ein Dosisverlauf an der Grenze zwischen belichteten und unbelichteten Bereich, der bei der Belichtung mit dem Elektronenstrahl durch eine Vor wärtsstreuung von Elektronen hervorgerufen wird. The foreground dose distribution is a dose curve on the Border between exposed and unexposed area, the when exposed to the electron beam through a pre Scattering of electrons is caused.
Bevorzugte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.Preferred developments of the present invention are defined in the subclaims.
Nachfolgend werden anhand der beiliegenden Zeichnungen be vorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:Below will be with reference to the accompanying drawings preferred embodiments of the present invention described in more detail. Show it:
Fig. 1 ein Dosisverlauf am Rand einer zu erzeugenden Struk tur; . Figure 1 is a dose profile at the edge of a structure to be produced structural;
Fig. 2 einen Verlauf der Vordergrunddosisverteilung, der Untergrunddosisverteilung sowie eines Schwellen wertes; Fig. 2 is a graph showing the dose distribution foreground, the background dose distribution as well as a threshold value;
Fig. 3 eine graphische Darstellung der Auswirkungen unter schiedlicher Untergrunddosisverteilungen; Fig. 3 is a graphical representation of the effects under schiedlicher underground dose distributions;
Fig. 4 ein Beispiel einer zu erzeugenden Struktur; Fig. 4 is an example of a structure to be produced;
Fig. 5 ein Beispiel einer korrigierten Struktur, welche aufgrund der in Fig. 4 dargestellten Struktur er zeugt wurde; und FIG. 5 shows an example of a corrected structure which was generated on the basis of the structure shown in FIG. 4; and
Fig. 6 ein Beispiel für eine Dosisverlauf. Fig. 6 shows an example of a dose course.
Bevor nachfolgend näher auf die bevorzugten Ausführungsbei spiele der vorliegenden Erfindung eingegangen wird, wird nachfolgend kurz der sogenannte Proximity-Effekt näher er läutert, welcher für die Strukturverzerrungen bei der Struk turierung von Substraten mittels der Elektronenstrahl-Litho graphie verantwortlich ist.Before going into the preferred embodiments below games of the present invention in the following briefly the so-called proximity effect which explains the structural distortions in the structure turation of substrates by means of electron beam lithography graphics is responsible.
Mit abnehmender Größe der Strukturen bei der Elektronen strahl-Lithographie wird die Streuung der Elektronen in einem Resist und in dem Substrat ein begrenzender Faktor. Zum einen vergrößert die sogenannte Vorwärtsstreuung den Elektronenstrahl und beschränkt die erreichbare Auflösung, und zum anderen beeinflußt die aus dem breiten Untergrund zurückkehrende rückgestreute Strahlung benachbarte Struk turen.With decreasing size of the structures at the electron beam lithography will scatter the electrons in a resist and a limiting factor in the substrate. Firstly, the so-called forward scatter increases the Electron beam and limits the achievable resolution, and on the other hand affects those from the broad underground returning backscattered radiation adjacent structure doors.
Die Beiträge zu der Energieverteilung in dem Resist, die
durch die Vorwärts- und Rückwärtsstreuung hervorgerufen
werden, werden normalerweise durch die Summe von zwei Gauß-
Funktionen dargestellt:
The contributions to the energy distribution in the resist that are caused by the forward and backward scattering are usually represented by the sum of two Gaussian functions:
wobei α die Breite der direkten Belichtung darstellt, β die Breite der Rückwärtsstreuung, und η, das Verhältnis zwischen der direkten Belichtung und der Belichtung, die durch rück gestreute Elektronen hervorgerufen wird. Eine Proximity- Funktion wird normalerweise experimentell oder durch Simula tion des Elektronen-Streuungsprozesses für ein vorgegebenes Material und eine vorgegebene Strahlenenergie bestimmt, wie es beispielsweise in der DE 43 17 899 C2 beschrieben ist.where α is the width of the direct exposure, β is the Backscatter width, and η, the ratio between the direct exposure and the exposure caused by back scattered electrons. A proximity Function is usually done experimentally or by simula tion of the electron scattering process for a given Material and a given radiation energy determines how it is described for example in DE 43 17 899 C2.
Die sich ergebende Energieverteilung kann mathematisch als die Faltung der Proximity-Funktion mit der belichteten Ori ginalstruktur angesehen werden. Der Proximity-Effekt bewirkt Abweichungen der Linienbreite, und eine Kompensation dieses Effekts kann entweder durch die oben beschriebene Verände rung der angelegten Dosis oder durch die nachfolgend be schriebene, erfindungsgemäße geometrische Korrektur der Struktur herbeigeführt werden.The resulting energy distribution can be mathematically as the folding of the proximity function with the exposed Ori original structure can be viewed. The proximity effect causes Line width deviations, and compensation for this Effect can be achieved either through the changes described above tion of the applied dose or by the following wrote, geometric correction of the invention Structure can be brought about.
Eine unerwünschte Linienkantenverschiebung, welche durch den Proximity-Effekt hervorgerufen wird, kann beispielsweise durch Verschiebung der Kante in die entgegengesetzte Rich tung korrigiert werden. Die Größe der Korrektur muß durch eine vorangehende Simulation bestimmt werden. Gemäß der vor liegenden Erfindung wird ein besonders vorteilhaftes Verfah ren geschaffen, welches zeitaufwendige, exakte Simulationen umgeht, indem die Korrekturwerte direkt in zwei Schritten berechnet werden.An undesirable line edge shift caused by the Proximity effect can be caused, for example by moving the edge to the opposite direction corrected. The size of the correction must go through a previous simulation can be determined. According to the before invention is a particularly advantageous procedure created which time-consuming, exact simulations bypasses the correction values directly in two steps be calculated.
In einem ersten groben Schritt wird die Untergrunddosis des Fernfeldanteils fβ(r) bestimmt. Dieser Schritt erfolgt unter Ineinbeziehung der zu erzeugenden Struktur.In a first rough step, the background dose of the far field component f β (r) is determined. This step takes into account the structure to be created.
In einer zweiten Berechnung wird die Form bzw. der Verlauf der Dosiskurve bestimmt, welche die Abweichungen hervorruft, wobei hierfür eine Struktur-unabhängige Integration des Nah feldbereichs fα(r) der Proximity-Funktionen herangezogen wird.In a second calculation, the shape or the course of the dose curve that causes the deviations is determined, for which purpose a structure-independent integration of the near field area f α (r) of the proximity functions is used.
In der nachfolgenden Beschreibung wird die oben erwähnte
Proximity-Funktion als aus zwei Regionen bestehend be
trachtet, die unterschiedliche Einflüsse auf die Korrektur
haben. Die jeweiligen Beträge werden hierbei getrennt be
rechnet. Wie es oben ausgeführt wurde, kann die Dosisver
teilung d(x,y) in einem Resist, in welchem eine Struktur zu
erzeugen ist, durch eine Faltung der Proximity-Funktion f(r)
mit der zu erzeugenden Struktur p(x,y) bestimmt werden. Eine
Faltung im Ortraum ist eine einfache Multiplikation im Fre
quenzraum äquivalent, so daß die Dosisverteilung wie folgt
bestimmt werden kann:
In the following description, the proximity function mentioned above is considered to consist of two regions that have different influences on the correction. The respective amounts are calculated separately. As stated above, the dose distribution d (x, y) in a resist in which a structure is to be generated can be achieved by folding the proximity function f (r) with the structure p (x, y) to be generated. be determined. Folding in space is equivalent to simple multiplication in frequency space, so that the dose distribution can be determined as follows:
d(x,y) = F-1(F(f).F(p)),
d (x, y) = F -1 (F (f) .F (p)),
wobei F(..) die Fouriertransformierte darstellt.where F (..) represents the Fourier transform.
Der Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in dem großen Geschwindigkeitsgewinn, nachdem die schnelle Fourier-Transformation nur mit einer groben Auflösung durch geführt werden muß.The main advantage of the method according to the invention consists in the big gain in speed after the fast Fourier transform only with a coarse resolution must be performed.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde,
daß nur die Untergrunddosisverteilung, die auf die zurück
gestreuten Elektronen zurückgeht, durch die resultierende
Verschiebung des Dosisverlaufs des Nahfeldbereichs zu den
Veränderungen in der Linienbreite führt. Nachdem diese Be
standteile durch den Fernfeldanteil der Proximity-Funktion
bestimmt werden, können für die schnelle Fourier-Transforma
tion höhere Frequenzen, die aus dem Nahfeldanteil der Proxi
mity-Funktion herrühren, vernachlässigt werden, so daß sich
die Untergrunddosisverteilung B(x,y) wie folgt ergibt:
The present invention is based on the knowledge that only the background dose distribution, which is due to the backscattered electrons, leads to the changes in the line width due to the resulting shift in the dose course of the near field region. After these components are determined by the far-field component of the proximity function, higher frequencies resulting from the near-field component of the Proxy mity function can be neglected for the fast Fourier transformation, so that the background dose distribution B (x, y) results as follows:
B(x,y) = F-1(F(fβ(r).F(p(x,y))B (x, y) = F -1 (F (f β (r) .F (p (x, y))
Nachfolgend wird anhand der beiliegenden Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel zur geometrischen Korrektur des Proxi mity-Effektes näher beschrieben.Below is a based on the accompanying drawings Embodiment for geometric correction of the proxy mity effect described in more detail.
In Fig. 1 ist der Verlauf der Dosisverteilung an einer Kante einer zu erzeugenden Struktur als eine Funktion von α und η dargestellt.In Fig. 1, the shape of the dose distribution is shown on an edge of a structure to be produced as a function of α and η.
Entlang der Y-Achse sind die Werte für den Verlauf der Do sisverteilung A dargestellt, und entlang der X-Achse ist die Entfernung dx von einem Ursprungspunkt 0 angezeichnet, wobei der Ursprungspunkt 0 die Lage einer Kante einer zu erzeugen den Struktur darstellt.Along the y axis are the values for the course of the do sis distribution A, and along the X axis is the Distance dx from an origin point 0, where the origin point 0 to create the location of an edge one represents the structure.
Der Verlauf der Funktion A ist durch die folgende Gleichung
gegeben:
The course of the function A is given by the following equation:
wobei im Bereich der Kante (am Punkt 0 in Fig. 1) der Ver lauf der Funktion A als linear angenommen werden kann.wherein in the area of the edge (at point 0 in Fig. 1) Ver the function A can be assumed to be linear.
Zur weiteren Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachfolgend von dem sogenannten "Schwellenmodell" für die Resist-Entwicklung ausgegangen, gemäß dem eine Entwick lung eines auf einem Substrat aufgebrachten Resists, nur dann erfolgt, wenn die Dosis, mit der das Resist bestrahlt wird, oberhalb einer bestimmten Schwelle liegt. Gemäß dem Schwellenmodell für die Resist-Entwicklung ist die Struktur kantenposition durch den Punkt festgelegt, an dem Verlauf der Dosisverteilung bzw. das Dosisprofil den Verlauf einer vorbestimmten Schwelle schneidet. In Fig. 1 ist die Schwelle t dargestellt, welche für den Fall, daß keine Untergrund dosisverteilung vorliegt, in dem in Fig. 1 dargestellten Ab stand von der x-Achse angeordnet ist.For a further description of the method according to the invention, the so-called “threshold model” for resist development is assumed below, according to which a resist applied to a substrate is developed only if the dose with which the resist is irradiated is above one certain threshold. According to the threshold model for resist development, the structure edge position is determined by the point at which the course of the dose distribution or the dose profile intersects the course of a predetermined threshold. In Fig. 1, the threshold t is shown, which, in the event that there is no background dose distribution, is arranged in the position shown in Fig. 1 from the x-axis.
Anhand der Fig. 2 ist der Dosisverlauf unter Berücksichti gung des Vorhandenseins einer Untergrunddosisverteilung, wie sie steht vorhanden ist, dargestellt. Die Größe der Unter grunddosisverteilung hängt ab von der Strukturdichte im be trachteten Bereich, so daß im Vergleich zu Mustern bzw. Strukturen im Bereich mit niedriger Musterdichte gleiche Mu ster im Bereich mit hoher Musterdichte eine höhere Dosis aufgrund der Dosisverteilung rückwärtsgestreute Elektronen mit hoher Reichweite erhalten. Mit anderen Worten, hängt die sich ergebende Untergrunddosisverteilung von der belichteten Fläche in der Umgebung ab.With reference to FIG. 2, the dose course is taking into supply the presence of a base dose distribution such as is present, is shown. The size of the background dose distribution depends on the structure density in the area under consideration, so that compared to patterns or structures in the area with low pattern density, the same pattern in the area with high pattern density receives a higher dose due to the dose distribution backscattered electrons with a long range. In other words, the resulting background dose distribution depends on the exposed area in the area.
Unter der Annahme einer bestimmten Untergrunddosisverteilung
von 0 < B < η/(1+η) und einer entsprechenden Schwelle
Assuming a certain background dose distribution of 0 <B <η / (1 + η) and a corresponding threshold
wird sich eine Strukturkante exakt an der beabsichtigten Po sition entwickeln, die durch das ursprüngliche Muster bzw. die zu erzeugende Struktur definiert ist, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist. Für die nachfolgende Betrachtung sei die in Fig. 2 dargestellte Untergrunddosisverteilung als B0 be zeichnet. a structure edge will develop exactly at the intended position, which is defined by the original pattern or the structure to be produced, as can be seen from FIG. 2. For the following consideration, the background dose distribution shown in FIG. 2 is referred to as B0.
Anhand der Fig. 3 werden nachfolgend die Auswirkungen sich verändernder Untergrunddosisverteilungen dargestellt, also solcher Dosisverteilungen, die von dem ursprünglichen Wert B0 abweichen.The effects of changing background dose distributions, that is to say those dose distributions which deviate from the original value B 0 , are shown below with reference to FIG. 3.
In Fig. 3 sind drei verschiedene Untergrunddosisverteilungen B0, B+, B- sowie die zugeordneten Verläufe der Dosisvertei lung an der Kante 0 dargestellt, wobei der Kurvenverlauf 10 der Untergrunddosisverteilung B+, der Kurvenverlauf 20 der Untergrunddosisverteilung B0, und der Verlauf 30 der Unter grunddosisverteilung B-. Wie aus der Fig. 3 deutlich zu er kennen ist, ist für den Fall der ursprünglichen Untergrund dosisverteilung B0 der Schnittpunkt der Kurve 20 mit dem Schwellenwert 10 an der Position 0, also an der erwünschten Kante der zu erzeugenden Struktur, was dem Zustand ent spricht, wie er anhand der Fig. 2 gezeigt wurde.In Fig. 3 three different background dose distributions B 0 , B + , B - and the associated courses of the dose distribution at edge 0 are shown, the curve profile 10 of the background dose distribution B +, the curve profile 20 of the background dose distribution B0, and the profile 30 of the base basic dose distribution B - . As can be seen clearly from FIG. 3, in the case of the original background dose distribution B 0, the intersection of the curve 20 with the threshold value 10 at position 0, that is to say at the desired edge of the structure to be produced, which corresponds to the state speaks as it was shown with reference to FIG. 2.
Sich veränderne Untergrunddosisverteilungen, die, wie be reits oben beschrieben wurde, sich aufgrund unterschied licher lokaler Strukturdichten ergeben, werden dazu führen, daß sich die Kante verschiebt, wie dies in Fig. 3 zu er kennen ist.Changing background dose distributions, which, as already described above, result from different local structural densities, will lead to the edge shifting, as can be seen in FIG. 3.
Genauer gesagt, wird eine niedrigere Untergrunddosisvertei lung B- zu einer kleineren Struktur führen, nachdem die zugeordnete Kurve 30 den Schwellenwert t an einem Punkt -dx von der zu erzeugenden Kante 0 schneidet, wobei jedoch eine Belichtung und somit Strukturierung eines Resists nur dann erfolgt, wenn die Energie oberhalb des Schwellenwerts t ist.More specifically, a lower background dose distribution B - will lead to a smaller structure after the assigned curve 30 intersects the threshold value t at a point -dx from the edge 0 to be generated, but exposure and thus structuring of a resist only takes place, when the energy is above the threshold t.
Auf der anderen Seite führt eine höhere Untergrunddosisver teilung B+ zu einer Vergrößerung bzw. zu einem Anwachsen der Struktur, wie dies aus Fig. 3 zu ersehen ist, nachdem die der Untergrunddosisverteilung B+ zugeordnete Kurve 10 den Schwellenwert t an einem Ort schneidet, der +dx von der zu erzeugenden Strukturkante 0 entfernt ist. On the other hand, a higher background dose distribution B + leads to an enlargement or to an increase in the structure, as can be seen from FIG. 3, after the curve 10 assigned to the background dose distribution B + intersects the threshold value t at a location which + dx is removed from the structure edge 0 to be generated.
Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet nun derart, daß zu nächst abhängig von der zu erzeugenden Struktur die Unter grunddosisverteilung B für die betrachtete Struktur bestimmt wird, in dem die bei einer Belichtung mit dem Elektronen strahl durch eine Rückwärtsstreuung von Elektronen hervorge rufene Dosisverteilung betrachtet wird.The method according to the invention now works in such a way that next, depending on the structure to be created, the sub basic dose distribution B determined for the structure under consideration is where the exposure to the electron beam by backscattering electrons called dose distribution is considered.
Anschließend erfolgt unabhängig von der zu erzeugenden Struktur die Bestimmung der Vordergrunddosisverteilung, die bei der Belichtung mit dem Elektronenstrahl durch eine Vor wärtsstreuung von Elektronen hervorgerufen wird, wobei ein Verlauf erhalten wird, wie er z. B. in Fig. 1 gezeigt ist.Subsequently, regardless of the structure to be generated, the foreground dose distribution is determined, which is caused by a forward scattering of electrons during exposure to the electron beam, a course being obtained as it is e.g. B. is shown in Fig. 1.
Es wird darauf hingewiesen, daß die Bestimmung der Unter grunddosisverteilung und die Bestimmung der Vordergrunddo sisverteilung entweder auf die oben beschriebene Art und Weise über die Proximity-Funktion erfolgen kann, ebenso gut ist es jedoch möglich, für eine Auswahl vorbestimmter Pro zesse, bei denen die Dosisverteilung nicht variabel ist, vorbestimmte Werte für eine Dosisverteilung zu bestimmen und abzuspeichern, und diese dann zur Bestimmung heranzuziehen. Beispielsweise werden in einer Tabelle bestimmte Dosiswerte gespeichert, die dem Gitter des Elektronenschreibers ent sprechen: Der Verlauf der Dosiswerte muß nicht linear sein. Die abgespeicherten Dosiswerte hängen nicht nur von dem ver wendeten Elektronenschreiber ab, sondern auch von weiteren Parametern, z. B. dem verwendeten Resist (Photolack) usw.It should be noted that the determination of the sub basic dose distribution and the determination of the foreground do distribution either in the manner described above and Way can be done via the proximity function, as well however, it is possible for a selection of predetermined pros processes in which the dose distribution is not variable, determine predetermined values for a dose distribution and save, and then use them for the determination. For example, certain dose values are shown in a table stored, which ent the grid of the electron recorder speak: The course of the dose values need not be linear. The stored dose values do not only depend on the ver turned away from electron recorders, but also from others Parameters, e.g. B. the resist used (photoresist) etc.
Ausgehend von den bestimmten Dosisverteilungen wird, wie es z. B. in Fig. 3 dargestellt ist, eine sich ergebende Struktur bestimmt. Anschließend wird bestimmt, ob eine Abweichung der sich ergebenden Strukturkante von der zu erzeugenden Struk turkante vorliegt. Im Fall der Fig. 3 liegt bei der Unter grunddosisverteilung B0 beispielsweise keinerlei Abweichung vor, wohingegen in den Fällen B+ und B- eine Abweichung um +dx bzw. -dx vorliegt. In einem abschließenden Schritt wird abhängig von der bestimmten Abweichung eine korrigierte Struktur erzeugt, indem im Fall der Dosisverteilung B+ die zu erzeugende Strukturkante um -dx von der ursprünglichen bzw. zu erzeugenden Strukturkante verschoben wird, und im Fall der Untergrunddosisverteilung B- wird eine sich erge bende Strukturkante um +dx gegenüber der zu erzeugende Strukturkante verschoben, so daß sich eine korrigierte Struktur ergibt.Based on the determined dose distributions, as it is e.g. As shown in FIG. 3, determines a resultant structure. It is then determined whether there is a deviation of the resulting structure edge from the structure edge to be generated. In the case of FIG. 3, there is, for example, no deviation in the base dose distribution B 0 , whereas in cases B + and B - there is a deviation by + dx or -dx. In a final step, a corrected structure is generated depending on the determined deviation, in that in the case of dose distribution B + the structural edge to be generated is shifted by -dx from the original or to be generated structural edge, and in the case of background dose distribution B - one becomes Resulting structure edge shifted by + dx compared to the structure edge to be generated, so that a corrected structure results.
In einem anschließenden Verfahrensschritt kann dann ein zu belichtendes bzw. zu strukturierendes Substrat unter Zu hilfenahme der korrigierten Struktur mit dem Elektronen strahl belichtet werden.In a subsequent process step, a to exposing or structuring substrate under Zu using the corrected structure with the electron beam exposed.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird der Korrekturwert, um den ein Liniensegment zu verschieben ist, in zwei Schritten berechnet.According to a preferred embodiment of the present Invention is the correction value around which a line segment to be moved is calculated in two steps.
Zunächst wird die Untergrunddosisverteilung B an den be trachteten Punkt bestimmt, welche durch eine zweidimen sionale Intensitätsverteilung gegeben ist, die aus einer Faltung des Fernfeldanteils der Proximity-Funktion mit der zu erzeugenden Struktur hervorgeht. Diese Berechnungen können durch drei schnelle Fourier-Transformationen durch geführt werden.First, the background dose distribution B on the be sought point determined by a two-dim sional intensity distribution is given, which from a Convolution of the far field portion of the proximity function with the structure to be created. These calculations can be done by three fast Fourier transforms be performed.
In einem zweiten Schritt wird die Funktion A bestimmt, wel che die Neigung der Dosisverteilung an der Grenze einer zu erzeugenden Struktur bestimmt. Diese Kurve stellt die Fal tung des Nahfeldanteils der Proximity-Funktion mit einer Halbebene dar, und ist für einen gegebenen Bereich α und ein gegebenes Verhältnis η charakteristisch.In a second step, the function A is determined, wel the slope of the dose distribution at the limit of one too generating structure determined. This curve represents the fall the near-field portion of the proximity function with a Half plane, and is α and a for a given range given ratio η characteristic.
Mit diesen Informationen kann die Korrektur für einen vor
gegebenen Schwellenwert t auf einfache Art und Weise wie
folgt bestimmt werden:
With this information, the correction for a given threshold t can be determined in a simple manner as follows:
t = B(β,η,p) + A(α,η,dx)t = B (β, η, p) + A (α, η, dx)
Durch eine einfache Umwandlung wird dann die Verschiebung dx erhalten.With a simple conversion, the shift dx receive.
Nachfolgend wird anhand der Fig. 4 und Fig. 5 ein Beispiel für eine geometrische Korrektur gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren näher beschrieben.5 described below is an example of a geometric correction according to the methods of the invention in more detail and Fig. Is based on the Fig. 4.
In Fig. 4 ist eine einfache Struktur 100 dargestellt, welche durch 7 Streifen 102, 104, 106, 108, 110, 112 und 114 ge bildet ist. Auf die ebenfalls dargestellten Kreise 118 bis 130 wird später eingegangen.In Fig. 4, a simple structure 100 is shown, which is formed by 7 strips 102 , 104 , 106 , 108 , 110 , 112 and 114 ge. Circles 118 through 130 , also shown, will be discussed later.
Wie es bereits oben ausgeführt wurde, führt die Untergrund dosisverteilung, welche abhängig von der Rückstreuung im Substrat und im Resist ist, und ferner auch abhängt von der Strukturdichte zu einer Verschiebung der Strukturkanten.As already explained above, the underground leads dose distribution, which depends on the backscatter in the Substrate and in the resist, and also depends on the Structure density for a shift of the structure edges.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind be nachbart zu den außenliegenden Kanten der Strukturelemente 102 und 104 keine weiteren Strukturen angeordnet, so daß in diesem Bereich eine geringe Untergrunddosisverteilung vor liegt, die beispielsweise als Verteilung B0 angesehen wird, bei der eine genaue Abbildung der zu erzeugenden Struktur an der erwünschten Stelle erfolgt, so daß an diesen Stellen keinerlei Korrektur erforderlich ist.In the exemplary embodiment shown in FIG. 4, no further structures are arranged adjacent to the outer edges of the structural elements 102 and 104 , so that there is a low background dose distribution in this area, which is regarded, for example, as distribution B 0 , in which an exact illustration of the structure to be produced takes place at the desired point, so that no correction is required at these points.
Die innenliegenden Kanten der Strukturelemente 102 und 114 sind benachbart zu den Strukturelementen 104 und 112 ange ordnet, so daß aufgrund der Rückstrahlung, welche durch die Anzahl der Strukturen bestimmt wird, in diesem Bereich eine gegenüber den Außenbereichen erhöhte Untergrunddosisvertei lung vorliegt. Die höchste Untergrunddosisverteilung stellt sich im Bereich des Strukturelements 108 ein, nachdem dieses von einer Mehrzahl von Strukturelementen umgeben ist, so daß hier eine hohe Strukturdichte vorliegt, welche zu der höch sten Untergrunddosisverteilung führt.The inner edges of the structural elements 102 and 114 are arranged adjacent to the structural elements 104 and 112 , so that due to the retroreflection, which is determined by the number of structures, there is an increased background dose distribution in this area compared to the outer areas. The highest background dose distribution occurs in the area of the structural element 108 after it is surrounded by a plurality of structural elements, so that there is a high structural density here, which leads to the highest underground dose distribution.
Aufgrund der höheren Untergrunddosisverteilungen würden die einzelnen Kanten der Strukturelemente in Fig. 4 vergrößert, so daß eine entsprechende Korrektur erforderlich ist.Due to the higher background dose distributions, the individual edges of the structural elements in FIG. 4 would be enlarged, so that a corresponding correction is necessary.
Die sich ergebende korrigierte Struktur ist in Fig. 5 dar gestellt. Wie zu erkennen ist, erfolgte an den außenliegen den Kanten der Strukturelemente 102 und 114 keinerlei Kor rektur, und ausgehend von diesen beiden äußeren Strukturele menten hin zum mittleren Strukturelement 108 erfolgt eine zunehmende Verschiebung der Strukturkanten, in diesem Fall aufgrund der höheren Untergrunddosisverteilung eine Ver kleinerung der Strukturen, wobei zu erkennen ist, daß in den Randbereichen der Strukturelemente ebenfalls keinerlei Ver änderung vorgenommen wurde, nachdem dort die Strukturdichte aufgrund der Randlage zu einer Untergrunddosisverteilung führt, wie sie an den Randbereichen der Strukturelemente 102 und 114 vorliegt.The resulting corrected structure is shown in FIG. 5. As can be seen, no correction was made at the outer edges of the structural elements 102 and 114 , and starting from these two outer structural elements towards the central structural element 108 there is an increasing displacement of the structural edges, in this case a reduction due to the higher background dose distribution of the structures, whereby it can be seen that no change was made in the edge regions of the structural elements either, since there the structure density, due to the edge position, leads to an underground dose distribution as is present at the edge regions of the structural elements 102 and 114 .
Im mittleren Bereich des Strukturelements 108 liegt die höchste Strukturdichte und somit auch die höchste Unter grunddosisverteilung vor, so daß an dieser Stelle die größte Verschiebung der Strukturkante zu erkennen ist.In the central area of the structural element 108 is the highest structural density and thus also the highest sub-dose distribution, so that the greatest displacement of the structural edge can be seen at this point.
Das in Fig. 5 dargestellte Muster bzw. die Struktur wird mittels eines Elektronenstrahl-Lithographieprozesses auf ein Substrat übertragen, und durch die durchgeführte Korrektur wird die ursprüngliche bzw. die zu erzeugende Struktur, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist, auch tatsächlich auf dem Sub strat abgebildet.The pattern or structure shown in FIG. 5 is transferred to a substrate by means of an electron beam lithography process, and the correction or the structure to be produced, as shown in FIG Sub strat shown.
Bezugnehmend auf Fig. 4 und Fig. 6 wird nachfolgend ein numerisches Beispiel zur geometrischen Korrektur gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.Referring to Fig. 4 and Fig. 6 is a numerical example for the geometric correction is described according to the present invention below.
In einem ersten Schritt wird die von einer langreichweitigen
Rückstreuung verursachte Untergrunddosis bestimmt. In dem
Beispiel wird die Gitterstruktur aus 20 µm langen und 1 µm
breiten Linien 102 bis 114 (siehe Fig. 4) zugrundegelegt.
Als Proximity-Funktion wird die oben beschriebene Doppel-
Gauß-Funktion herangezogen, mit den Parametern α = 0,25 µm,
β = 10 µm, und η = 1,2. Die resultierenden Dosen für die Unter
grundstreuung, abhängig von Resist, Substrat, Musterdichte
etc., sind in Fig. 4 durch die Kreise 118 bis 132 ange
deutet, und die Dosen für die einzelnen Kreise sind:
In a first step, the background dose caused by long-range backscattering is determined. In the example, the lattice structure of 20 µm long and 1 µm wide lines 102 to 114 (see FIG. 4) is used as a basis. The double Gaussian function described above is used as a proximity function, with the parameters α = 0.25 µm, β = 10 µm, and η = 1.2. The resulting doses for the background scatter, depending on resist, substrate, pattern density etc., are indicated in FIG. 4 by circles 118 to 132 , and the doses for the individual circles are:
B118 = 0,015625
B120 = 0,046875
B122 = 0,078125
B124 = 0,109375
B126 = 0,140625
B128 = 0,171875
B130 = 0,203125
B 118 = 0.015625
B 120 = 0.046875
B 122 = 0.078125
B 124 = 0.109375
B 126 = 0.140625
B 128 = 0.171875
B 130 = 0.203125
wobei der Index das dem jeweiligen Kreis zugeordnete Bezugs zeichen darstellt.where the index is the reference assigned to the respective circle represents characters.
Zu den Dosiswerten ist anzumerken, daß die erforderliche Ge nauigkeit nicht größer sein muß als die vertikale Differenz von zwei Rasterpunkten in der Nähe des Schwellenwertes. Aus diesem eine Dosisschrittweite von 1/32 gewählt.Regarding the dose values, it should be noted that the required Ge accuracy does not have to be greater than the vertical difference of two halftone dots near the threshold. Out this selected a dose increment of 1/32.
In einem weiteren Schritt wird der Dosisabfall am Rand der Struktur bestimmt (siehe Fig. 6). Die in Fig. 6 gezeigten Schrittweiten der Kurve A sind 25 nm und entsprechen damit dem Raster von hochauflösenden Elektronenstrahlschreibern. Als sinnvoller Schwellenwert wurde der mittlere Dosiswert von 0,109375 plus 0,5/(1 + η) gewählt, um die Verschiebungs beträge (±dx) klein zu halten.In a further step, the dose drop at the edge of the structure is determined (see FIG. 6). The step widths of curve A shown in FIG. 6 are 25 nm and thus correspond to the grid of high-resolution electron beam recorders. The mean dose value of 0.109375 plus 0.5 / (1 + η) was chosen as a reasonable threshold value in order to keep the shift amounts (± dx) small.
Relativ von diesem Wert ausgehend bedeutet eine Dosis von 0,140625 (B126) eine Verschiebung um 1/32 nach unten. In Fig. 6 entspricht die der horizontalen Linie b) mit dem Wert 0,196. Der nächstgelegene Rasterpunkt liegt bei +25 nm, d. h. die Korrektur an dieser Stelle muß -25 nm betragen. Dies entspricht einer Verschiebung der Strukturkante um einen Rasterpunkt nach innen.Relative to this value, a dose of 0.140625 (B 126 ) means a shift of 1/32 downwards. In FIG. 6, the horizontal line corresponding to b) by the value 0.196. The closest raster point is +25 nm, ie the correction at this point must be -25 nm. This corresponds to a shift of the structure edge inwards by one grid point.
Obwohl im vorhergehenden ein Beispiel beschrieben wurde, welches diskrete Werte verwendet, ist die vorliegende Erfin dung nicht hierauf bechränkt - es können ebenso stetige Do sisverläufe herangezogen werden.Although an example has been described above, which uses discrete values is the present invention not limited to this - it can also be continuous curves are used.
Die erfindungsgemäße geometrische Korrektur von Proximity- Fehlern für Rasterabtastsysteme weist die nachfolgenden Vor teile auf.The geometric correction according to the invention of proximity The following shows errors for raster scanning systems split up.
Zunächst ist kein Geschwindigkeitsverlust hinzunehmen, nach dem keine Struktur zweimal geschrieben wird und die Größe der belichteten Fläche in etwa die gleiche ist, wie die jenige ohne Korrektur. In den meisten Fällen wird die Fläche sogar kleiner sein, nachdem aufgrund der hohen Struktur dichten eine Erhöhung der Untergrunddosisverteilung erfolgt, was zu einer Verkleinerung der korrigierten Struktur fügt. Dies ist ein Vorteil, solange das Raster aufgrund der Korrektur nicht verändert wird.First, there is no loss of speed, after which no structure is written twice and the size the exposed area is approximately the same as that without correction. In most cases, the area even be smaller after due to the high structure densely there is an increase in the background dose distribution, which leads to a downsizing of the corrected structure. This is an advantage as long as the grid is due to the Correction is not changed.
Ein zweiter Vorteil besteht darin, daß das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere für Systeme geeignet ist, die nicht fähig sind, Elektronenstrahlen mit veränderlicher Dosisver teilung bereitzustellen. Zum erfindungsgemäßen Verfahren er möglicht trotzdem eine Verbesserung der Strukturwiedergabe treue unter der CD-Genauigkeit (CD = Critical Dimension = kritische Abmessung).A second advantage is that the invention Method is particularly suitable for systems that are not are capable of using variable dose electron beams to provide division. To the method according to the invention nevertheless enables an improvement of the structure rendering faithful under CD accuracy (CD = Critical Dimension = critical dimension).
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur schnellen Korrektur geschaffen, welches auf einfache Art und Weise erhebliche Verbesserungen der Genauigkeit und der Aus beute ermöglicht.According to the present invention, a method for quick correction, which is simple and Way, significant improvements in accuracy and accuracy loot allows.
Claims (6)
- a) abhängig von der zu erzeugenden Struktur, Bestimmen einer Untergrunddosisverteilung (B), die bei einer Belichtung mit dem Elektronenstrahl durch eine Rück wärtsstreuung von Elektronen hervorgerufen wird;
- b) unabhängig von der zu erzeugenden Struktur (100), Be stimmen einer Vordergrunddosisverteilung (A), die bei der Belichtung mit dem Elektronenstrahl durch eine Vorwärtsstreuung von Elektronen hervorgerufen wird;
- c) Bestimmen einer sich ergebenden Struktur auf der Grundlage der Untergrunddosisverteilung (B) und der Vordergrunddosisverteilung (A);
- d) Bestimmen einer Abweichung (dx), der sich ergebenden Struktur von der zu erzeugenden Struktur; und
- e) Erzeugen einer korrigierten Struktur, abhängig von der bestimmten Abstimmung dx.
- a) depending on the structure to be produced, determining a background dose distribution (B) which is caused by backscattering of electrons when exposed to the electron beam;
- b) regardless of the structure to be produced ( 100 ), Be determine a foreground dose distribution (A), which is caused by a forward scattering of electrons when exposed to the electron beam;
- c) determining a resulting structure based on the background dose distribution (B) and the foreground dose distribution (A);
- d) determining a deviation (dx) of the resulting structure from the structure to be generated; and
- e) Creation of a corrected structure, depending on the determined tuning dx.
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