DE19840833B4

DE19840833B4 - Procedure for the geometric correction of structural defects

Info

Publication number: DE19840833B4
Application number: DE19840833A
Authority: DE
Inventors: Thomas Waas; Hans Dipl.-Phys. Eisenmann
Original assignee: PDF Solutions GmbH
Current assignee: PDF Solutions GmbH
Priority date: 1998-09-07
Filing date: 1998-09-07
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2018-09-08
Also published as: DE19840833A1

Abstract

Verfahren zur geometrischen Korrektur von Strukturfehlern, die bei der Herstellung einer Struktur (100) auf einem Medium durch den Proximity-Effekt bei einem Elektronenstrahl-Lithographie-Prozeß hervorgerufen werden, mit folgenden Schritten:
a) abhängig von der zu erzeugenden Struktur, Bestimmen einer Untergrunddosisverteilung (B), die bei einer Belichtung mit dem Elektronenstrahl durch eine Rückwärtsstreuung von Elektronen hervorgerufen wird;
b) unabhängig von der zu erzeugenden Struktur (100), Bestimmen 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 Abweichung (dx), und Übertragen der korrigierten Struktur mittels dem Elektronenstrahl mit konstanter Dosis auf das Substrat.Method for geometrically correcting structural errors which are produced in the production of a structure (100) on a medium by the proximity effect in an electron beam lithography process, with the following steps:
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) independently of the structure (100) to be produced, determining a foreground dose distribution (A) which is caused by 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) generating a corrected structure, depending on the determined deviation (dx), and transferring the corrected structure to the substrate using the electron beam at a constant dose.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur geometrischen Korrektur von Strukturfehlern, und insbesondere auf ein Verfahren zur geometrischen Korrektur von Strukturfehlern, die bei der Herstellung einer Struktur auf einem Substrat durch den Proximity-Effekt bei einem Elektronenstrahl-Lithographieprozeß hervorgerufen werden.The present invention relates a method for geometrically correcting structural defects, and in particular to a method for geometrically correcting Structural defects that occur when making a structure on a Substrate caused by the proximity effect in an electron beam lithography process become.

Auf dem Gebiet der Halbleitertechnologie besteht ein wesentlicher 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 Verwendung einer Maske, die entsprechend strukturiert ist, um bei einer Belichtung des Substrats die erwünschte Struktur auf demselben zu erzeugen. Bei der Elektronenstrahllithographie ist es möglich, direkt auf dem Substrat die erwünschte Struktur zu schreiben, ohne daß der Einsatz einer Maske erforderlich wäre. Die oben genannten Lithographieverfahren lassen sich auch auf bestimmte Art und Weise kombinieren, 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.In the field of semiconductor technology there is an essential process step in the so-called pattern transfer or in the transfer of a structure a substrate to be structured, using lithography for this purpose becomes. A basic distinction is made between the optical Lithography, electron beam lithography and ion projection lithography. The structure is produced in optical lithography or the transfer using the structure on a substrate to be structured a mask that is structured appropriately to with exposure the desired structure of the substrate to generate on the same. In electron beam lithography Is it possible, the desired one directly on the substrate Structure without writing the Use of a mask would be required. The above mentioned lithography processes can also be combined in a certain way, e.g. certain Structures are produced by means of optical lithography, and other structures on the already pre-structured wafer or substrate can be written directly by electron beam lithography.

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 Halbleitertechnologie ist ein kritischer Prozeßschritt die oben angesprochene Strukturübertragung auf das Substrat. Um die erforderliche Strukturgenauigkeit bei dem Strukturübertragungsprozefl ausgehend vom Chiplayout bis zur geätzten Waferstruktur zu erhalten, ist es erforderlich, solche Prozeßeinflüsse zu berücksichtigen bzw. zu kompensieren, die Strukturverzerrungen und damit verbundene Ausbeuteverlußte bzw. Yield-Verluste verursachen.The further development in the field leads the semiconductor technology to ever finer chip structures combined with an increasing Circuit complexity. In the manufacture of complex structures in the field of semiconductor technology is a critical process step the structure transfer mentioned above the substrate. In order to achieve the required structure accuracy in the structure transfer process from the chip layout to the etched wafer structure, it is necessary to consider or compensate for such process influences, the structural distortions and the resulting loss of yield or yield 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 Elektronenstrahllithographie ist beispielsweise in der DE4317899 C2 und in dem Artikel "Proxecco – Proximity-Effect correction by convolution" 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, for example, the electron beam energy, ie the dose value, can be modulated in order to increase the structural fidelity in order to obtain the required structural fidelity. The correction of the proximity effect in electron beam lithography is, for example, in US Pat DE4317899 C2 and in the article "Proxecco - Proximity-Effect correction by convolution" by H. Eisenmann, T. Waas, H. Hartmann, in J. Vac. Sci. Technol. B (116), Nov./Dec. 1993, pages 2741 to 2745.

T.R. Groves: "Efficiency of electron-beam proximity effect correction", In: Journal of Vacuum Science and Technology B11(6), Nov./Dez. 1993, Seiten 2746-2753 beschreibt die Korrektur des Proximity-Effekts bei der Erzeugung von Strukturen mittels eines Elektronenstrahls. Sowohl eine Vorwärts- als auch eine Rückwärtsstreuung der einfallenden Elektronen in das zu beschreibende Substrat wird untersucht. Der Proximity-Effekt wird sowohl mittels einer Dosiskorrektur zur Kompensierung der Rückwärtsstreuung als auch durch eine Kantenverschiebung zur Kompensierung der Vorwärtsstreuung der Elektronen korrigiert. Auch bei der Korrektur von Proximity-Effekten durch eine Kantenverschiebung zur Kompensation der Vorwärtsstreuung wird eine geringe Dosismodifikation durchgeführt.T.R. Groves: "Efficiency of electron-beam proximity effect correction ", In: Journal of Vacuum Science and Technology B11 (6), Nov./Dez. 1993 Pages 2746-2753 describes the correction of the proximity effect when creating structures using an electron beam. Both forward and backward scatter of the incident electrons in the substrate to be written examined. The proximity effect is achieved both by means of a dose correction to compensate for backward scatter as well as an edge shift to compensate for forward scatter of the electrons corrected. Also when correcting proximity effects by an edge shift to compensate for forward scatter made a small dose modification.

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 Elektronenstrahlschreiber, die im Regelfall Rasterabtastsysteme sind, die eine feste Dosisverteilung des verwendeten Elektronenstrahl bereitstellen, ist die oben beschriebene Korrektur der Dosisverteilung nicht anwendbar.The disadvantage of the above There is a method for correction in electron beam lithography in that this only for Electron beam writer is applicable, which allow to provide an electron beam with a variable dose distribution. For electron beam recorders, which are usually raster scanning systems that have a fixed dose distribution of the electron beam used is that described above Correction of dose distribution not applicable.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur geometrischen Korrektur von Strukturfehlern zu schaffen, welches mittels herkömmlicher Elektronenstrahl-Schreiber ohne die Dosis, mit der ein Pixel bestrahlt wird, zu verändern, ausführbar ist.Based on this state of the art the object of the present invention is a method to geometrically correct structural defects, which by means of conventional Electron beam writer without the dose at which a pixel is irradiated is going to change executable is.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.This task is accomplished through a process according to claim 1 solved.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur geometrischen Korrektur von Strukturfehlern, die bei der Herstellung einer Struktur auf einem Medium durch den Proximity-Effekt bei einem Elektronenstrahl-Lithographie-Prozeß hervorgerufen werden, mit folgenden Schritten:

a) abhängig von der zu erzeugenden Struktur, Bestimmen einer Untergrunddosisverteilung, die bei einer Belichtung mit dem Elektronenstrahl durch eine Rückwärtsstreuung von Elektronen hervorgerufen wird;
b) unabhängig von der zu erzeugenden Struktur, Bestimmen einer Vordergrunddosisverteilung, 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 und der Vordergrunddosisverteilung;
d) Bestimmen einer Abweichung, der sich ergebenden Struktur von der zu erzeugenden Struktur; und
e) Erzeugen einer korrigierten Struktur, abhängig von der bestimmten Abweichung, und Übertragen der korrigierten Struktur mittels dem Elektronenstrahl mit konstanter Dosis auf das Substrat.

The present invention provides a method for geometrically correcting structural errors which are caused in the production of a structure on a medium by the proximity effect in an electron beam lithography process, with the following steps:

a) depending on the structure to be produced, determining a background dose distribution which is caused by backscattering of electrons when exposed to the electron beam;
b) regardless of the structure to be produced, determining a foreground dose distribution which is caused by forward scattering of electrons when exposed to the electron beam;
c) determining a resulting structure based on the background dose distribution and the foreground dose distribution;
d) determining a deviation of the resulting structure from the structure to be generated; and
e) Generating a corrected structure, depending on the determined deviation, and transferring the corrected structure to the substrate using the electron beam at a constant dose.

Die Vordergrunddosisverteilung ist ein Dosisverlauf an der Grenze zwischen belichteten und unbelichteten Bereich, der bei der Belichtung mit dem Elektronenstrahl durch eine Vorwärtsstreuung von Elektronen hervorgerufen wird.The foreground dose distribution is a dose course at the border between exposed and unexposed Area that is exposed to the electron beam through a forward scattering is caused by electrons.

Bevorzugte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.Preferred developments of the present Invention are in the subclaims Are defined.

Nachfolgend werden anhand der beiliegenden Zeichnungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:Below are based on the enclosed Drawings preferred embodiments the present invention closer described. Show it:

1 ein Dosisverlauf am Rand einer zu erzeugenden Struktur; 1 a dose curve at the edge of a structure to be generated;

2 einen Verlauf der Vordergrunddosisverteilung, der Untergrunddosisverteilung sowie eines Schwellenwertes; 2 a course of the foreground dose distribution, the background dose distribution and a threshold value;

3 eine graphische Darstellung der Auswirkungen unterschiedlicher Untergrunddosisverteilungen; 3 a graphic representation of the effects of different underground dose distributions;

4 ein Beispiel einer zu erzeugenden Struktur; 4 an example of a structure to be created;

5 ein Beispiel einer korrigierten Struktur, welche aufgrund der in 4 dargestellten Struktur erzeugt wurde; und 5 an example of a corrected structure, which is based on the in 4 structure shown was generated; and

6 ein Beispiel für eine Dosisverlauf. 6 an example of a dose history.

Bevor nachfolgend näher auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eingegangen wird, wird nachfolgend kurz der sogenannte Proximity-Effekt näher erläutert, welcher für die Strukturverzerrungen bei der Strukturierung von Substraten mittels der Elektronenstrahl-Lithographie verantwortlich ist.Before going on below the preferred embodiments of the present invention is briefly below the so-called proximity effect, which explains the structural distortions in the structuring of substrates using electron beam lithography responsible for.

Mit abnehmender Größe der Strukturen bei der Elektronenstrahl-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 Strukturen.With decreasing size of the structures in electron beam lithography, the scattering of the electrons a limiting factor in a resist and in the substrate. To the one enlarges the so-called forward scatter the electron beam and confined the achievable resolution, and on the other influenced the backscattered returning from the broad underground Radiation neighboring structures.

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:

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 rückgestreute Elektronen hervorgerufen wird. Eine Proximity-Funktion wird normalerweise experimentell oder durch Simulation des Elektronen-Streuungsprozesses für ein vorgegebenes Material und eine vorgegebene Strahlenenergie bestimmt, wie es beispielsweise in der DE4317899C2 beschrieben ist.The contributions to the energy distribution in the resist that are caused by the forward and backward scatter are usually represented by the sum of two Gaussian functions:

where α represents the width of the direct exposure, β the width of the backscatter, and η the ratio between the direct exposure and the exposure caused by backscattered electrons. A proximity function is normally determined experimentally or by simulation of the electron scattering process for a given material and a given radiation energy, as it is for example in the DE4317899C2 is described.

Die sich ergebende Energieverteilung kann mathematisch als die Faltung der Proximity-Funktion mit der belichteten Originalstruktur angesehen werden. Der Proximity-Effekt bewirkt Abweichungen der Linienbreite, und eine Kompensation dieses Effekts kann entweder durch die oben beschriebene Veränderung der angelegten Dosis oder durch die nachfolgend beschriebene, erfindungsgemäße geometrische Korrektur der Struktur herbeigeführt werden.The resulting energy distribution can be mathematically called the convolution of the proximity function with the exposed original structure can be viewed. The proximity effect causes deviations in the line width and a compensation of this Effect can be achieved either through the change described above the dose applied or by means of the geometric according to the invention described below Correction of the structure brought about become.

Eine unerwünschte Linienkantenverschiebung, welche durch den Proximity-Effekt hervorgerufen wird, kann beispielsweise durch Verschiebung der Kante in die entgegengesetzte Richtung korrigiert werden. Die Größe der Korrektur muß durch eine vorangehende Simulation bestimmt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein besonders vorteilhaftes Verfah ren geschaffen, welches zeitaufwendige, exakte Simulationen umgeht, indem die Korrekturwerte direkt in zwei Schritten berechnet werden.An unwanted line edge shift, which is caused by the proximity effect, for example corrected by moving the edge in the opposite direction become. The size of the correction must go through a previous simulation can be determined. According to the present Invention is a particularly advantageous procedural ren created which bypasses time-consuming, exact simulations by correcting the values can be calculated directly in two steps.

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 determines the background dose of the far field component fβ (r). 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 Nahfeldbereichs f_α(r) der Proximity-Funktionen herangezogen wird.In a second calculation, the shape or the course of the dose curve which 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 betrachtet, die unterschiedliche Einflüsse auf die Korrektur haben. Die jeweiligen Beträge werden hierbei getrennt berechnet. Wie es oben ausgeführt wurde, kann die Dosisverteilung 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 Frequenzraum äquivalent, so daß die Dosisverteilung wie folgt bestimmt werden kann: d(x,y) = F–1(F(f)·F(p)),wobei F(..) die Fouriertransformierte darstellt.In the description below, the proximity function mentioned above is considered to consist of two regions that have different influences on the correction. The respective amounts calculated separately here. As stated above, the dose distribution d (x, y) in a resist in which a structure is to be produced can be determined by folding the proximity function f (r) with the structure p (x, y) to be generated become. A convolution in space is equivalent to a simple multiplication in the frequency domain, so that the dose distribution can be determined as follows: d (x, y) = F -1 (F (f) · F (p)), 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 durchgeführt werden muß.The main advantage of the method according to the invention is the big one Speed gain after the fast Fourier transform only with a rough resolution carried out must become.

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 Bestandteile durch den Fernfeldanteil der Proximity-Funktion bestimmt werden, können für die schnelle Fourier-Transformation höhere Frequenzen, die aus dem Nahfeldanteil der Proximity-Funktion herrühren, vernachlässigt werden, so daß sich die Untergrunddosisverteilung B(x,y) wie folgt ergibt: B(x,y) = F–1(F(fβ(r)·F(p(x,y)) 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 portion of the proximity function, higher frequencies resulting from the near-field portion of the proximity 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 (f β (R) · F (p (x, y))

Nachfolgend wird anhand der beiliegenden Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel zur geometrischen Korrektur des Proximity-Effektes näher beschrieben.The following is based on the enclosed Drawings an embodiment for the geometric correction of the proximity effect described in more detail.

In 1 ist der Verlauf der Dosisverteilung an einer Kante einer zu erzeugenden Struktur als eine Funktion von α und η dargestellt.In 1 the course of the dose distribution at an edge of a structure to be generated is shown as a function of α and η.

Entlang der Y-Achse sind die Werte für den Verlauf der Dosisverteilung 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 erzeugenden Struktur darstellt.The values are along the Y axis for the The course of the dose distribution A is shown, and along the X axis the distance dx from an origin point 0 is marked, where the origin point 0 the position of an edge of a structure to be created represents.

Der Verlauf der Funktion A ist durch die folgende Gleichung gegeben:

wobei im Bereich der Kante (am Punkt 0 in 1) der Verlauf der Funktion A als linear angenommen werden kann.The course of the function A is given by the following equation:

where in the area of the edge (at point 0 in 1 ) the course of 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 Entwicklung 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 Strukturkantenposition durch den Punkt festgelegt, an dem Verlauf der Dosisverteilung bzw. das Dosisprofil den Verlauf einer vorbestimmten Schwelle schneidet. In 1 ist die Schwelle t dargestellt, welche für den Fall, daß keine Untergrunddosisverteilung vorliegt, in dem in 1 dargestellten Abstand 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 used below, according to which a resist applied to a substrate is only developed if the dose with which the resist is irradiated is above a certain one Threshold lies. 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 1 the threshold t is shown, which, in the event that there is no background dose distribution, in the 1 distance shown from the x-axis is arranged.

Anhand der 2 ist der Dosisverlauf unter Berücksichtigung des Vorhandenseins einer Untergrunddosisverteilung, wie sie steht vorhanden ist, dargestellt. Die Größe der Untergrunddosisverteilung hängt ab von der Strukturdichte im betrachteten Bereich, so daß im Vergleich zu Mustern bzw. Strukturen im Bereich mit niedriger Musterdichte gleiche Muster 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.Based on 2 the course of the dose is shown taking into account the existence of an underground dose distribution as it is available. 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, identical patterns in the area with high pattern density receive 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

wird sich eine Strukturkante exakt an der beabsichtigten Position entwickeln, die durch das ursprüngliche Muster bzw. die zu erzeugende Struktur definiert ist, wie dies aus 2 ersichtlich ist. Für die nachfolgende Betrachtung sei die in 2 dargestellte Untergrunddosisverteilung als B0 bezeichnet.Assuming a certain background dose distribution of 0 <B <η / (1 + η) and a corresponding threshold

a structure edge will develop exactly at the intended position, which is defined by the original pattern or the structure to be created, like this 2 can be seen. For the following consideration, the in 2 shown underground dose distribution referred to as B0.

Anhand der 3 werden nachfolgend die Auswirkungen sich verändernder Untergrunddosisverteilungen dargestellt, also solcher Dosisverteilungen, die von dem ursprünglichen Wert B₀ abweichen.Based on 3 the effects of changing background dose distributions are shown below, i.e. those dose distributions that deviate from the original value B ₀ .

In 3 sind drei verschiedene Untergrunddosisverteilungen B₀, B₊, B_– sowie die zugeordneten Verläufe der Dosisverteilung an der Kante 0 dargestellt, wobei der Kurvenverlauf 10 der Untergrunddosisverteilung B₊, der Kurvenverlauf 20 der Untergrunddosisverteilung B₀, und der Verlauf 30 der Untergrunddosisverteilung B_–. Wie aus der 3 deutlich zu erkennen ist, ist für den Fall der ursprünglichen Untergrunddosisverteilung 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 entspricht, wie er anhand der 2 gezeigt wurde.In 3 are three different background dose distributions B ₀ , B ₊ , B _- and the assigned ver runs of the dose distribution at edge 0 are shown, with the curve 10 the underground dose distribution B ₊ , the course of the curve 20 the underground dose distribution B ₀ , and the course 30 the underground dose distribution B _- . As from the 3 can clearly be seen, for the case of the original background dose distribution B _0, the intersection of the curve 20 with the threshold 10 at position 0, i.e. on the desired edge of the structure to be created, which corresponds to the state as it is based on the 2 was shown.

Sich veränderne Untergrunddosisverteilungen, die, wie bereits oben beschrieben wurde, sich aufgrund unterschiedlicher lokaler Strukturdichten ergeben, werden dazu führen, daß sich die Kante verschiebt, wie dies in 3 zu erkennen ist.Changing background dose distributions, which, as already described above, result from different local structural densities, will cause the edge to shift, as shown in 3 can be seen.

Genauer gesagt, wird eine niedrigere Untergrunddosisverteilung 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 underground dose distribution B _{- will} lead to a smaller structure after the associated curve 30 intersects the threshold t at a point −dx from the edge 0 to be generated, but exposure and thus structuring of a resist only takes place if the energy is above the threshold t.

Auf der anderen Seite führt eine höhere Untergrunddosisverteilung B₊ zu einer Vergrößerung bzw. zu einem Anwachsen der Struktur, wie dies aus 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 an increase in the structure, as is stated in this 3 can be seen after the curve associated with the background dose distribution B ₊ 10 intersects the threshold value t at a location that is + dx away from the structure edge 0 to be generated.

Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet nun derart, daß zunächst abhängig von der zu erzeugenden Struktur die Untergrunddosisverteilung B für die betrachtete Struktur bestimmt wird, in dem die bei einer Belichtung mit dem Elektronenstrahl durch eine Rückwärtsstreuung von Elektronen hervorgerufene Dosisverteilung betrachtet wird.The method according to the invention now works in such a way that initially depends on of the structure to be generated, the background dose distribution B for the considered Structure is determined in which when exposed to the Backbone electron beam dose distribution caused by electrons is considered.

Anschließend erfolgt unabhängig von der zu erzeugenden Struktur die Bestimmung der Vordergrunddosisverteilung, die bei der Belichtung mit dem Elektronenstrahl durch eine Vorwärtsstreuung von Elektronen hervorgerufen wird, wobei ein Verlauf erhalten wird, wie er z.B. in 1 gezeigt ist.Subsequently, regardless of the structure to be generated, the foreground dose distribution is determined, which is caused by forward scattering of electrons during exposure to the electron beam, a course being obtained, as described, for example, in 1 is shown.

Es wird darauf hingewiesen, daß die Bestimmung der Untergrunddosisverteilung und die Bestimmung der Vordergrunddosisverteilung entweder auf die oben beschriebene Art und Weise über die Proximity-Funktion erfolgen kann, ebenso gut ist es jedoch möglich, für eine Auswahl vorbestimmter Prozesse, 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 entsprechen. Der Verlauf der Dosiswerte muß nicht linear sein. Die abgespeicherten Dosiswerte hängen nicht nur von dem verwendeten Elektronenschreiber ab, sondern auch von weiteren Parametern, z.B. dem verwendeten Resist (Photolack) usw.It should be noted that the provision the underground dose distribution and the determination of the foreground dose distribution either in the manner described above via the Proximity function can be done, but it is equally possible for a selection predetermined processes in which the dose distribution is not variable is predetermined values for determine and store a dose distribution, and then save it to be used for the determination. For example, in a table certain dose values are saved, the grid of the electron recorder correspond. The course of the dose values need not be linear. The saved ones Dose values hang not only depending on the electronic recorder used, but also of other parameters, e.g. the resist used (photoresist) etc.

Ausgehend von den bestimmten Dosisverteilungen wird, wie es z.B. in 3 dargestellt ist, eine sich ergebende Struktur bestimmt. Anschließend wird bestimmt, ob eine Abweichung der sich ergebenden Strukturkante von der zu erzeugenden Strukturkante vorliegt. Im Fall der 3 liegt bei der Untergrunddosisverteilung 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 ergebende Strukturkante um +dx gegenüber der zu erzeugende Strukturkante verschoben, so daß sich eine korrigierte Struktur ergibt.On the basis of the determined dose distributions, as it is eg in 3 is shown, a resulting structure is determined. 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 3 there is no deviation in the background dose distribution B _0, for example, whereas in cases B ₊ and B _{- there is} a deviation of + dx or –dx. In a final step, a corrected structure is generated depending on the determined deviation, in that in the case of the 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 the 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 Zuhilfenahme der korrigierten Struktur mit dem Elektronenstrahl belichtet werden.In a subsequent process step then a substrate to be exposed or structured Using the corrected structure with the electron beam be 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 In the present invention, the correction value by which a line segment to be moved is calculated in two steps.

Zunächst wird die Untergrunddosisverteilung B an den betrachteten Punkt bestimmt, welche durch eine zweidimensionale 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 durchgeführt werden.First, the underground dose distribution B at the point under consideration, which is determined by a two-dimensional intensity distribution is given, which consists of 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 are performed.

In einem zweiten Schritt wird die Funktion A bestimmt, welche die Neigung der Dosisverteilung an der Grenze einer zu erzeugenden Struktur bestimmt. Diese Kurve stellt die Faltung des Nahfeldanteils der Proximity-Funktion mit einer Halbebene dar, und ist für einen gegebenen Bereich a und ein gegebenes Verhältnis η charakteristisch.In a second step the Function A determines which the slope of the dose distribution at the limit of a structure to be created. This curve represents the folding the near-field portion of the proximity function with a half plane, and is for a given area a and a given ratio η characteristic.

Mit diesen Informationen kann die Korrektur für einen vorgegebenen Schwellenwert t auf einfache Art und Weise wie folgt bestimmt werden: t = B(β,η,p) + A(α,η,dx) With this information, the correction for a predetermined threshold value t can be determined in a simple manner as follows: t = B (β, η, p) + A (α, η, dx)

Durch eine einfache Umwandlung wird dann die Verschiebung dx erhalten.Through a simple conversion then get the shift dx.

Nachfolgend wird anhand der 4 und 5 ein Beispiel für eine geometrische Korrektur gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren näher beschrieben.The following is based on the 4 and 5 an example of a geometric correction according to the inventive method described in more detail.

In 4 ist eine einfache Struktur 100 dargestellt, welche durch 7 Streifen 102, 104, 106, 108, 110, 112 und 114 gebildet ist. Auf die ebenfalls dargestellten Kreise 118 bis 130 wird später eingegangen.In 4 is a simple structure 100 represented by 7 stripes 102 . 104 . 106 . 108 . 110 . 112 and 114 is formed. On the circles also shown 118 to 130 will be discussed later.

Wie es bereits oben ausgeführt wurde, führt die Untergrunddosisverteilung, welche abhängig von der Rückstreuung im Substrat und im Resist ist, und ferner auch abhängt von der Strukturdichte zu einer Verschiebung der Strukturkanten.As stated above, leads the Background dose distribution, which depends on the backscatter in the substrate and in the resist, and also depends on the structure density to a shift of the structure edges.

Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind benachbart zu den außenliegenden Kanten der Strukturelemente 102 und 104 keine weiteren Strukturen angeordnet, so daß in diesem Bereich eine geringe Untergrunddosisverteilung vorliegt, 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.At the in 4 The illustrated embodiment are adjacent to the outer edges of the structural elements 102 and 104 no further structures are arranged, so that there is a low background dose distribution in this area, which is regarded, for example, as distribution B ₀ , in which the structure to be produced is accurately depicted at the desired location, so that no correction is required at these locations.

Die innenliegenden Kanten der Strukturelemente 102 und 114 sind benachbart zu den Strukturelementen 104 und 112 angeordnet, so daß aufgrund der Rückstrahlung, welche durch die Anzahl der Strukturen bestimmt wird, in diesem Bereich eine gegenüber den Außenbereichen erhöhte Untergrunddosisverteilung 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 adjacent to the structural elements 104 and 112 arranged 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 outside areas. The highest background dose distribution is in the area of the structural element 108 a, after this is surrounded by a plurality of structural elements, so that here there is a high structural density, which leads to the highest underground dose distribution.

Aufgrund der höheren Untergrunddosisverteilungen würden die einzelnen Kanten der Strukturelemente in 4 vergrößert, so daß eine entsprechende Korrektur erforderlich ist.Due to the higher background dose distributions, the individual edges of the structural elements in 4 enlarged, so that a corresponding correction is necessary.

Die sich ergebende korrigierte Struktur ist in 5 dargestellt. Wie zu erkennen ist, erfolgte an den außenliegenden Kanten der Strukturelemente 102 und 114 keinerlei Korrektur, und ausgehend von diesen beiden äußeren Strukturelementen hin zum mittleren Strukturelement 108 erfolgt eine zunehmende Verschiebung der Strukturkanten, in diesem Fall aufgrund der höheren Untergrunddosisverteilung eine Verkleinerung der Strukturen, wobei zu erkennen ist, daß in den Randbereichen der Strukturelemente ebenfalls keinerlei Veränderung 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 in 5 shown. As can be seen, the structural elements were made on the outer edges 102 and 114 no correction, and starting from these two outer structural elements to the middle structural element 108 there is an increasing displacement of the structure edges, in this case due to the higher background dose distribution, a reduction in the size of the structures, whereby it can be seen that no changes were made in the edge areas of the structure elements either, since there the structure density due to the edge position leads to a background dose distribution, as it does at the edge areas of the structural elements 102 and 114 is present.

Im mittleren Bereich des Strukturelements 108 liegt die höchste Strukturdichte und somit auch die höchste Untergrunddosisverteilung vor, so daß an dieser Stelle die größte Verschiebung der Strukturkante zu erkennen ist.In the middle area of the structural element 108 there is the highest structure density and thus also the highest background dose distribution, so that the greatest displacement of the structure edge can be seen at this point.

Das in 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 4 dargestellt ist, auch tatsächlich auf dem Substrat abgebildet.This in 5 The pattern or structure shown is transferred to a substrate by means of an electron beam lithography process, and the correction that is carried out changes the original or the structure to be produced, as shown in FIG 4 is actually depicted on the substrate.

Bezugnehmend auf 4 und 6 wird nachfolgend ein numerisches Beispiel zur geometrischen Korrektur gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.Referring to 4 and 6 A numerical example of geometric correction according to the present invention is described below.

In einem ersten Schritt wird die von einer langreichweitigen Rückstreuung verursachte Untergrunddosis bestimmt. In dem Beispiel wird die Gitterstruktur aus 20μm langen und 1μm breiten Linien 102 bis 114 (siehe 4) zugrundegelegt. Als Proximity-Funktion wird die oben beschriebene Doppel-Gauß-Funktion herangezogen, mit den Parametern α = 0,25μm, β = 10μm, und η = 1,2. Die resultierenden Dosen für die Untergrundstreuung, abhängig von Resist, Substrat, Musterdichte etc., sind in 4 durch die Kreise 118 bis 132 angedeutet, und die Dosen für die einzelnen Kreise sind:
B₁₁₈ = 0,015625
B₁₂₀ = 0,046875
B₁₂₂ = 0,078125
B₁₂₄ = 0,109375
B₁₂₆ = 0,140625
B₁₂₈ = 0,171875
B₁₃₀ = 0,203125
wobei der Index das dem jeweiligen Kreis zugeordnete Bezugszeichen darstellt.In a first step, the background dose caused by long-range backscattering is determined. In the example, the grid structure is made up of 20 μm long and 1 μm wide lines 102 to 114 (please refer 4 ) based on. The double Gaussian function described above is used as a proximity function, with the parameters α = 0.25μm, β = 10μm, and η = 1.2. The resulting doses for the background scatter, depending on resist, substrate, pattern density etc., are in 4 through the circles 118 to 132 indicated, and the cans for the individual circles are:
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
where the index represents the reference symbol assigned to the respective circle.

Zu den Dosiswerten ist anzumerken, daß die erforderliche Genauigkeit 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 accuracy does not have to be greater than the vertical difference of two grid points nearby of the threshold. For this a dose increment of 1/32 selected.

In einem weiteren Schritt wird der Dosisabfall am Rand der Struktur bestimmt (siehe 6). Die in 6 gezeigten Schrittweiten der Kurve A sind 25nm 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 Verschiebungsbeträge (±dx) klein zu halten.In a further step, the dose drop at the edge of the structure is determined (see 6 ). In the 6 The step widths shown in curve A 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 6 entspricht die der horizontalen Linie b) mit dem Wert 0,196. Der nächstgelegene Rasterpunkt liegt bei +25nm, d.h. die Korrektur an dieser Stelle muß –25nm 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 6 corresponds to the horizontal line b) with the value 0.196. The closest grid point is + 25nm, ie the correction at this point must be –25nm. 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 Erfindung nicht hierauf bechränkt – es können ebenso stetige Dosisverläufe herangezogen werden.Although an example using discrete values has been described above, the present invention is not limited to this - continuous dose profiles can also be used the.

Die erfindungsgemäße geometrische Korrektur von Proximity-Fehlern für Rasterabtastsysteme weist die nachfolgenden Vorteile auf.The geometric correction of Proximity errors for raster scanning systems has the following advantages.

Zunächst ist kein Geschwindigkeitsverlust hinzunehmen, nachdem keine Struktur zweimal geschrieben wird und die Größe der belichteten Fläche in etwa die gleiche ist, wie diejenige ohne Korrektur. In den meisten Fällen wird die Fläche sogar kleiner sein, nachdem aufgrund der hohen Strukturdichten 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 of all, there is no loss of speed added after no structure is written twice and the size of the exposed area is about the same as the one without correction. In most make becomes the area even be smaller after a due to the high structural density Increasing the Underground dose distribution takes place, which leads to a reduction in the corrected structure. This is an advantage as long as the grid is corrected not changed becomes.

Ein zweiter Vorteil besteht darin, daß das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere für Systeme geeignet ist, die nicht fähig sind, Elektronenstrahlen mit veränderlicher Dosisverteilung bereitzustellen. Zum erfindungsgemäßen Verfahren ermöglicht trotzdem eine Verbesserung der Strukturwiedergabetreue unter der CD-Genauigkeit (CD = Critical Dimension = kritische Abmessung).A second advantage is that this inventive method especially for Suitable systems that are not capable of electron beams with changeable Provide dose distribution. The method according to the invention allows nevertheless an improvement in structural fidelity 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 Ausbeute ermöglicht.According to the present invention a method for fast correction is created which is based on simple way significant improvements in accuracy and the yield enables.

Claims

Method for geometrically correcting structural errors that occur during the manufacture of a structure ( 100 ) on a medium by the proximity effect in an electron beam lithography process, with the following steps: a) depending on the structure to be produced, determining a background dose distribution (B), which is caused by backscattering upon exposure to the electron beam Electrons is generated; b) regardless of the structure to be created ( 100 ) Determining a foreground dose distribution (A) which is caused by 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) generating a corrected structure, depending on the determined deviation (dx), and transferring the corrected structure to the substrate by means of the electron beam at a constant dose.

The method of claim 1, wherein the background dose distribution in step a) is a two-dimensional intensity distribution, which by a convolution of the far field portion of the proximity function with the structure to be generated is determined.

The method of claim 1 or 2, wherein in step b) the course of the foreground dose distribution function in the area an edge of the structure to be created is determined.

Method according to one of Claims 1 to 3, in which the determination carried out in step c) takes place as a function of a threshold (t), an intersection of the foreground dose distribution (A) with the threshold (t) for an initial background dose distribution (B ₀ ) defines a structure edge (0) of the structure to be created.

Method according to Claim 4, in which in step d) an intersection of the foreground dose distribution (A) with the threshold (t) is determined, the position of the intersection with respect to a structural edge (0) to be produced being dependent on the background dose distribution (B ), the corrected structure being enlarged compared to the structure to be produced if the determined background dose distribution (B _- ) is lower than the original background dose distribution (B ₀ ), and the corrected structure being reduced compared to the structure to be generated if the certain background dose distribution (B ₊ ) is higher than the original background dose distribution (B ₀ ).