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WO2003087943A2 - Verfahren zur herstellung einer auf ein belichtungsgerät angepassten maske - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer auf ein belichtungsgerät angepassten maske Download PDF

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WO2003087943A2
WO2003087943A2 PCT/DE2003/001280 DE0301280W WO03087943A2 WO 2003087943 A2 WO2003087943 A2 WO 2003087943A2 DE 0301280 W DE0301280 W DE 0301280W WO 03087943 A2 WO03087943 A2 WO 03087943A2
Authority
WO
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mask
positions
reached
transparency
structural element
Prior art date
Application number
PCT/DE2003/001280
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English (en)
French (fr)
Other versions
WO2003087943A3 (de
Inventor
Jens Hassmann
Johannes Kowalewski
Gerhard Kunkel
Thorsten Schedel
Uwe Paul SCHRÖDER
Ina Voigt
Original Assignee
Infineon Technologies Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies Ag filed Critical Infineon Technologies Ag
Priority to EP03729841A priority Critical patent/EP1495370A2/de
Publication of WO2003087943A2 publication Critical patent/WO2003087943A2/de
Publication of WO2003087943A3 publication Critical patent/WO2003087943A3/de
Priority to US10/965,693 priority patent/US20050106476A1/en

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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70783—Handling stress or warp of chucks, masks or workpieces, e.g. to compensate for imaging errors or considerations related to warpage of masks or workpieces due to their own weight
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    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70591—Testing optical components
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    • G03F7/70591—Testing optical components
    • G03F7/706—Aberration measurement

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a mask which is adapted to an exposure device and is suitable for exposing a wafer.
  • semiconductor wafers or wafers are provided with photosensitive lacquer layers, in order to then be exposed in an exposure device with a structure which corresponds to a structure level of the integrated circuit.
  • the exposed structure can be transferred from the lacquer layer into the underlying substrate of the wafer or layers deposited thereon.
  • the exposure is carried out in the optical or UV wavelength range.
  • wafer steppers or scanners are used as exposure devices. With these devices, the structure of a pre-fabricated mask is imaged on the wafer via an optical lens system.
  • a major cause of a scatter in the deviations of the position position and the structure widths measured by means of microscope devices is to be seen in lens defects, which have an effect in so-called lens aberrations or distortions.
  • the images of structures are shown distorted in the image plane. These imperfections are due to inaccuracies in lens grinding or wrung layer material during processing in the exposure device.
  • a pro ection lens is usually characterized by the so-called aberration function of the light passing through it.
  • This function specifies the length of a light beam that passes through an arbitrary point of the lens at a distance from the center of the lens compared to a light beam that passes exactly through the center in its wavefront.
  • the appearances of the distortions correspond to the different orders of the aberration function when this is developed, for example, in a set of orthonormal functions, the so-called Zernike polynomials.
  • spherical aberration corresponds to those Zernike polynomials that are quadratic or fourth-order dependent on the lens radius.
  • the edge angle after the etching and the dimensional accuracy of the structure transfer may be adversely affected.
  • this polynomial also corresponds to a deviation of the set image distance from an ideal focus value, this deviation also being referred to as defocus.
  • the disadvantageous effect of the distortion could be compensated locally by changing the focus settings of the optical exposure system, but this could blur other parts of the image field set with an optimal focus.
  • Another problem is that the defocus in spherical aberration depends on the size of the structure to be transmitted.
  • Another type of distortion is caused by the so-called astigmatism.
  • the defocusing here has an angle-dependent component, so that the extent of the defocusing depends, for example, on the alignment of a line-column structure in the X or Y direction.
  • Third order Zernike polynomials correspond to the so-called coma distortions. Different areas with a given radius of the projection lens make different contributions to the defocus, so that asymmetrical imaging in the image plane of originally symmetrical structures on the mask can occur. In the production of storage products, such as symmetrical trench capacitor pairs, this can be due to the different mapping of the structures of the
  • Another type of distortion is the so-called three-leaf clover. This corresponds to a third-order Zernike polynomial with an angle-dependent component. Particularly in the case of phase masks, undesirable side effects such as the so-called side lobes arise with this type of distortion.
  • An assignment of a large number of structural elements to their respective position positions to be achieved on a wafer represents information about a circuit arrangement to be formed on the wafer.
  • information is usually obtained by computer programs from specifications of functions to be performed by the circuit arrangement.
  • the information is converted into files which reflect the arrangement of the structures to be formed or of the structural elements which build up the structures.
  • a mask writing device such as a laser or electron beam writing device, or on the computer systems connected to them, the files are converted into coordinates that can be implemented by the mask writing device. For every point in that
  • Coordinate grid of the mask writing device is determined whether it is exposed by a laser or electron beam or not.
  • a prerequisite for the method according to the present invention is that the error in the transmission of the positions to be reached is based on the information which the Assignment of the structural elements to the position positions on which the mask is comparatively small. This affects, for example, the deflection of the laser or electron beam due to changed environmental conditions.
  • a correction in the assignments of the information that is adapted to the respective structure is made performed.
  • the corrections can therefore be different, in particular for two adjacent structures.
  • the correction consists in compensating for the aberration error found for the lens in the position of a structural element. If the aberration error is merely a displacement of the structural element in one direction, for example, a mask adapted for this exposure device is produced by displacing the corresponding structure by the same amount in an exactly opposite direction.
  • Structures that identify their shape, size and orientation for example corners, angles, characteristic curves, individual points (grid points), etc.
  • a rectangle is characterized as a structure by its four corner points as structure elements. According to the invention, these four corner points or structural elements can be corrected in their positions in order to achieve the effect according to the invention.
  • the information regarding the positions of the structural elements to be reached is compared with the positions of these structures imaged by the lens system.
  • this can be achieved, for example, by exposing the wafer through the exposure device using a mask produced in accordance with the information provided, after which a determination of the absolute coordinate positions of the structural elements is carried out. These measured positions can be compared with the positions to be reached.
  • the individually different aberration influences on the individual structures can also result in different changes in position of the individual structure elements.
  • Another possibility of comparing the positions to be achieved with the depicted positions is to characterize the lens not by an actual exposure using a mask, but by directly measuring the aberration properties of the lens, for example by determining the Zernike coefficients.
  • the determined aberration function By applying the determined aberration function to the information provided about the positions of the structural elements to be reached, the mask is imaged through the lens system into the image plane.
  • a correction value is calculated individually for each position to be achieved as a result of the comparison result.
  • the correction value corresponds to one
  • Shift which is exactly opposite to the shift due to the lens distortion determined in the aforementioned comparison.
  • This configuration is particularly advantageous when the entire structure is shifted to the correct size, as can occur, for example, due to a coma distortion.
  • Another possibility is to correct the positions to be achieved by increasing the area of the structures in a predetermined manner. An example of this is the correction of the corresponding structural element in the formation of a so-called serif (OPC, Optical Proximity Correction) at an outer corner of a structure.
  • serif OPC, Optical Proximity Correction
  • the correction values are transmitted to a mask writing device.
  • the computing systems necessary for converting the original information are included in the mask writing device. With the help of these computing systems, the values of the positions of the structural elements to be reached are changed or calculated in each case by the determined correction values for forming new positions of the structural elements to be reached. It is preferably taken into account here that rules, for example with regard to the minimum distance between two adjacent structures on the mask etc., must be observed.
  • a mask is produced in the mask writing device, which mask is precisely adapted to the lens system of the exposure device and the present special circuit.
  • the locally different influence of the lens aberration can thus also be compensated locally in a particularly advantageous manner for each lens according to the present invention by locally adapting the size, position or shape of the structures. Focus deviations (defocus) within an exposure field (IFD, intra-field focus deviations) as well as can thus be corrected as well as higher-order lens errors.
  • IFD exposure field
  • IFD intra-field focus deviations
  • FIG. 1 shows schematically the effect of a shifting image of a pair of structures (a) and an asymmetrical image (b) caused by lens aberrations
  • FIG. 2 shows the step-by-step process for producing the mask according to the invention
  • FIG. 3 shows an example according to the invention for producing a customized mask for memory modules by means of a wafer scanner.
  • FIG. 1 shows in a dashed line a pair of structures 6, 8 for forming trench capacitor pairs for memory cells. As represented by the arrow, the positions of the structures 6, 8 formed on the mask are displaced by lens defects in their position on structures 10, 12 on the wafer (solid lines).
  • FIG. 1b shows a further effect in which the same structures 6, 8 are not shifted in their position, but instead are imaged asymmetrically on the wafer in structures 10, 12, the left structure being reduced in FIG. 1b and the right structure 12 is shown enlarged. The four existing corners are moved as structural elements inwards (structure 10) or outwards (structure 12).
  • the coma aberration is primarily responsible for the effects shown in FIGS.
  • FIG. 2 schematically shows the sequence of the method according to the invention on the basis of intermediate states of structures or structural elements at the positions to be reached or depicted on the wafer or the mask.
  • masks are rectangular and wafers are shown in a round shape. to simplified representation, no distinction is made in FIG. 2 between structures and structural elements.
  • the L-shaped marks in the corners of the masks and wafers denote absolute coordinate positions, relative to which a position shift can be determined. They do not actually have to be structured on the masks or wafers, but here represent schematically the absolute coordinate system determined by the microscope measuring device in question.
  • a mask 20 is produced in a mask writing device and transmitted to an exposure device with a lens system.
  • the structure elements 50, 60 formed on the mask are imaged on the wafer 30 with their associated structures via the lens system. Due to the locally different lens aberrations of the lens system, the structural element 50 is imaged on the mask on a structural element 52 on the wafer 30, while the structural element 60 on the mask 20 is imaged on the structural element 62 on the wafer 30.
  • the structural element 62 has positions 603, 604 which are widely depicted and which are different from the positions 601, 602 to be reached.
  • the positions 503, 504 (not shown in FIG. 2) of the structural element 52 are different from the positions 501, 502 of the structural element to be reached
  • FIG. 2a wafer 30 at the top right in the figure
  • each indicate the direction of the displacement, which are different for each structural element 52, 62 due to the intrinsic scatter due to the lens defects.
  • the XY positions 601, 602 to be achieved for the structural element 60, 62 are compared with the XY position 603, 604 shown.
  • the comparison 120 results in individually different correction values 540, 640 for the respective structural elements 50 and 60, provided that aberration-related structural element displacements are to be compensated for by opposite displacement on the mask.
  • the differing correction values 540, 640 are transmitted to the mask writing device.
  • the correction values 540, 640 are offset against the positions 501, 502 or 601, 602 to be reached, so that the structure element 50 of the information about the assignment of structure elements to the position position 501, 502 to be reached is a new assignment to position positions 505 , 506 and the structural element 60 receives a new assignment to position positions 605, 606.
  • a mask 40 is now produced in the mask writing device with the changed information.
  • the mask 40 is transferred exactly to the exposure device 30 for which the comparison 120 was made.
  • the mask 40 is thus adapted to the lens system of the exposure device.
  • a wafer 80 is exposed in the exposure device, the position-corrected structural elements 50, 60 on the wafer being advantageously obtained on account of the lens distortions at positions 501, 502 and 601, 602, respectively, which correspond to the first and second positions in the original unchanged information.
  • a high degree of dimensional accuracy in the structure widths produced and a high degree of positional accuracy are thus achieved.
  • FIG. 3 shows the mask plane from which pairs of trench capacitor pairs are formed when imaging on the wafer.
  • First the characterization of the exposure device used is carried out, in the present example a scanner. It is checked to what extent the structures of the pairs of the same size on the mask differ in the image in the scanner according to the information provided. The corresponding measurement and comparison are carried out column by column for the areas of modules 1 and 5, modules 2 and 6, etc. Measurements carried out within the four areas are averaged.
  • the individual 256 M-bit modules with different correction values also called reserves, are drawn on another mask, i.e. with a different size of the left compared to the right structure, as shown in Figure lb.
  • four different correction values are used to change the information of the position positions on which the drawing process is based.
  • a homogeneous distribution of the pairs of trench capacitor structures over the entire exposure field can thus be achieved.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

Eine Information über die jeweiligen Positionen (501, 502, 601, 602) von wenigstens zwei Strukturelementen (50, 60) auf einer Maske wird bereitgestellt. Die durch Linsenaberration bedingte Verschiebung der Lagepositionen bei der Abbildung durch das Linsensystem des Belichtungsgerätes wird gemessen und Korrekturwerte (540, 640) werden für jedes der Strukturelemente ermittelt. Anhand der Korrekturwerte (540, 640) werden die Positionen (501, 502, 601, 602) zur Bildung neuer Positionen (505, 506, 605, 606) der Strukturelemente (50, 60) derart geändert, daß die Aberrationseffekte ausgeglichen werden können. Eine auf das Belichtungsgerät angepaßte Maske (40) wird mit den Strukturen an den geänderten Positionen belichtet. Die durch Aberration von Linsen bedingte Streuung in den Lagegenauigkeiten und den Strukturbreiteverteilungen wird vorteilhaft reduziert.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Herstellung einer auf ein Belichtungsgerät angepaßten Maske
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer auf ein Belichtungsgerät angepaßten Maske, die geeignet ist, einen Wafer zu belichten.
Zur Herstellung einer integrierten Schaltung werden Halbleiterscheiben bzw. Wafer mit photoempfindlichen Lackschichten versehen, um anschließend in einem Belichtungsgerät mit einer Struktur belichtet zu werden, welche einer Strukturebene der integrierten Schaltung entspricht. In nachfolgenden Ätz- schritten kann die belichtete Struktur aus der Lackschicht in das unterliegende Substrat des Wafers oder darauf abgeschiedene Schichten übertragen werden. Bei minimal erreichbaren Strukturgrößen von mehr als 140 nm wird die Belichtung im optischen bzw. UV- ellenlängenbereich durchgeführt. Als Belich- tungsgeräte werden sogenannte Wafer-Stepper bzw. -Scanner eingesetzt. Bei diesen Geräten wird die Struktur einer vorab hergestellten Maske über ein optisches Linsensystem auf den Wafer abgebildet .
Die Grenze minimal erreichbarer Strukturgrößen nimmt mit der Entwicklung neuer Technologien kontinuierlich ab. Damit verbunden nimmt auch die Ausdehnung der Toleranzbereiche von Abweichungen tatsächlich gemessener Werte gegenüber den vorgegebenen Zielwerten der Lagegenauigkeit und Strukturbreite ab.
Eine wesentliche Ursache einer Streuung in den mittels Mikroskopgeräten gemessenen Abweichungen der Lageposition und der Strukturbreiten ist in Linsenfehlern zu sehen, welche sich in sogenannten Linsenaberrationen bzw. -Verzeichnungen auswir- ken. Die Abbildungen von Strukturen werden dabei in der Bildebene verzerrt dargestellt. Diese Imperfektionen sind beispielsweise auf Ungenauigkeiten beim Linsenschliff oder Abla- gerungen von Schichtmaterial während des Prozessierens in dem Belichtungsgerät zurückzuführen.
Die bei der optischen Projektion auftretenden Linsenaberra- tionen können in einer Vielzahl von Erscheinungen auftreten. Eine Pro ektionslinse wird üblicherweise charakterisiert durch die sogenannte Aberrationsfunktion des durch sie hindurchtretenden Lichtes. Diese Funktion gibt an, um welche Länge ein Lichtstrahl, der durch einen beliebigen Punkt der Linse mit einem Abstand vom Zentrum der Linse hindurchtritt, gegenüber einem Lichtstrahl, der genau durch das Zentrum verläuft, in seiner Wellenfront zurückliegt. Die auftretenden Erscheinungs der Verzeichnungen entsprechen dabei den unterschiedlichen Ordnungen der Aberrationsfunktion, wenn diese beispielsweise in einem Satz orthonormaler Funktionen, den sog. Zernike-Polynomen, entwickelt wird.
Beispielhaft seien im folgenden einige der Aberrationserscheinungen aufgeführt :
Die sogenannte sphärische Aberration entspricht denjenigen Zernikepolynomen, welche quadratisch bzw. vierter Ordnung vom Linsenradius abhängen. Hier werden der Bildkontrast, der Kantenwinkel nach dem Ätzen und die Maßhaltigkeit der Struktur- Übertragung möglicherweise nachteilhaft beeinflußt.
Mathematisch betrachtet entspricht dieses Polynom auch einer Abweichung des eingestellten Bildabstandes von einem idealen Fokuswert, wobei man diese Abweichung auch mit Defokus be- zeichnet. Infolgedessen könnte lokal die nachteilhafte Wirkung der Verzeichnung ausgeglichen werden durch eine Änderung der Fokuseinstellungen des optischen Belichtungssystems, wobei dies aber andere, mit einem optimalen Fokus eingestellte Teile des Bildfeldes unscharf abbilden könnte. Ein weiteres Problem besteht darin, daß der Defokus bei der sphärischen Aberration abhängig von der Größe zu übertragenden Struktur ist . Eine andere Art von Verzeichnungen wird durch den sogenannten Astigmatismus hervorgerufen. Die Defokussierung erhält hier eine winkelabhängige Komponente, so daß das Ausmaß der Defo- kussierung beispielsweise von der Ausrichtung einer Linien- Spalten-Struktur in X- oder Y-Richtung abhängt.
Zernike-Polynomen dritter Ordnung entsprechen die sogenannten Koma-Verzeichnungen. Verschiedene Bereiche mit gegebenem Ra- dius der Projektionslinse liefern unterschiedliche Beiträge zum Defokus, so daß es zur asymmetrischen Abbildung in der Bildebene von ursprünglich symmetrischen Strukturen auf der Maske kommen kann. Bei der Herstellung von Speicherprodukten, etwa symmetrischen Grabenkondensatorpaaren kann dies wegen der jeweils unterschiedlichen Abbildung der Strukturen des
Paares zur Unbrauchbarkeit der betreffenden Grabenkondensatoren führen. Desweiteren führen Koma-Verzeichnungen zu einer von der Strukturgröße abhängigen Verschiebung der abgebildeten Strukturen in der Bildebene.
Eine weitere Verzeichnungsart stellt die sogenannte Dreiwel- ligkeit (englisch: Three leaf clover) dar. Diese entspricht einem Zernike-Polynom dritter Ordnung mit einer winkelabhängigen Komponente. Besonders im Falle von Phasenmasken entste- hen bei dieser Verzeichnungsart ungewünschte Nebeneffekte wie etwa die sogenannten Side-Lobes.
Zur Entwicklung verbesserter Techniken für die Linsenherstellung wird eine besonders lange Vorlaufzeit benötigt, bis ge- eignete Linsen für die nächste Technologiegeneration zur Verfügung stehen. Daher ist es absehbar, daß die durch Linsenfehler hervorgerufenen Streuungen in den Strukturbreiten und Lagegenauigkeiten einen zunehmenden Stellenwert bei den Toleranzüberschreitungen einnehmen. Bei Speicherprodukten der 140 nm-Technologie-Generation werden aberrationsbedingte Abweichungen zwischen gemessenen und Zielwerten von 10 - 12 nm festgestellt. 3-σ-Toleranzen für die Strukturbreite (critical dimension) betragen derzeit etwa 90 nm beziehungsweise für die Lagegenauigkeit (englisch: overlay) etwa 35 nm.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ver- fahren bereitzustellen, mit dem der Einfluß der vorgenannten Effekte, insbesondere der Linsenaberrationen, auf die Qualität der Abbildung von Strukturen von Masken auf Halbleiterscheiben reduziert werden.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer auf ein Belichtungsgerät angepaßten Maske, die geeignet ist, einen Wafer zu belichten, mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den untergeordneten Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeich- nung .
Eine Zuordnung einer Vielzahl von Strukturelementen zu ihren auf einem Wafer jeweils zu erreichenden Lagepositionen stellt eine Information über eine auf dem Wafer zu bildende Schal- tungsanordnung dar. In der Halbleiterindustrie werden solche Informationen üblicherweise durch Computerprogramme aus Vorgaben von durch die Schaltunganordnung zu erfüllenden Funktionen gewonnen. Für die Herstellung der einzelnen Maskenebenen werden die Informationen in Dateien umgewandelt, welche die Anordnung der zu bildenden Strukturen beziehungsweise der die Strukturen aufbauenden Strukturelemente wiedergeben. An einem Maskenschreibegerät, etwa einem Laser- oder Elektronen- strahlschreibegerät, bzw. den mit diesen zusammenhängenden Rechenanlagen werden die Dateien in vom Maskenschreibegerät umsetzbare Koordinaten umgewandelt. Für jeden Punkt in dem
Koordinatengitter des Maskenschreibegerätes ist dabei festgelegt, ob dieser durch einen Laser- beziehungsweise Elektronenstrahl belichtet wird oder nicht.
Eine Voraussetzung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ist, daß der Fehler bei der Übertragung der zu erreichenden Positionen ausgehend von der Information, welche die Zuordnung der Strukturelemente zu den Lagepositionen darstellt, auf die Maske vergleichsweise gering ist. Dies betrifft etwa die Ablenkung des Laser- bzw. Elektronenstrahls aufgrund von geänderten Umgebungsbedingungen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird für jede Struktur, welches auf einen Wafer abzubilden ist, in Abhängigkeit von ihrer Größe, Form und/oder Position und insbesondere in Abhängigkeit von der verwendeten Linse jeweils eine an die jewei- lige Struktur angepaßte Korrektur in den Zuordnungen der Information vorgenommen. Die Korrekturen können also insbesondere für zwei benachbarte Strukturen unterschiedlich sein. Die Korrektur besteht dabei in einem Ausgleich des für die Linse festgestellten Aberrationsfehlers in der Lageposition eines Strukturelementes. Handelt es sich bei dem Aberrationsfehler beispielsweise lediglich um eine Verschiebung des Strukturelementes in eine Richtung, so wird eine dazu angepaßte Maske für dieses Belichtungsgerät hergestellt, indem die entsprechende Struktur um den gleichen Betrag in einer genau entgegengesetzten Richtung verschoben wird.
Dazu ist gemäß der vorliegenden Erfindung zunächst die Information über eine Anzahl von zu erreichenden Positionen von Strukturelementen auf der Maske bereitzustellen. Als Struktu- relemente werden im vorliegenden Dokument Ausschnitte von
Strukturen bezeichnet, welche deren Form, Größe und Ausrichtung kennzeichnen: beispielsweise Ecken, Winkel, charakteristische Rundungen, einzelne Punkte (Rasterpunkte) , etc. Beispielsweise wird ein Rechteck als Struktur durch seine vier Eckpunkte als Strukturelemente gekennzeichnet. Erfindungsgemäß können diese vier Eckpunkte bzw. Strukturelemente in ihren Positionen auskorrigiert werden, um die erfindungsgemäße Wirkung zu erzielen.
Der Erfindung zufolge wird die Information bezüglich der zu erreichenden Positionen der Strukturelemente verglichen mit den durch das Linsensystem abgebildeten Positionen dieser Strukturen.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann dies erreicht werden, indem beispielsweise mittels einer gemäß der bereitgestellten Informationen hergestellten Maske der Wafer durch das Belichtungsgerät belichtet wird, wonach eine Bestimmung der absoluten Koordinatenpositionen der Strukturelemente durchgeführt wird. Diese gemessenen Positio- nen können mit den zu erreichenden Positionen verglichen werden. Durch die individuell unterschiedlichen Aberrationseinflüsse auf die einzelnen Strukturen können sich auch verschiedene Positionsänderungen der einzelnen Strukturelemente ergeben .
Eine andere Möglichkeit des Vergleichs der zu erreichenden Positionen mit den abgebildeten Positionen besteht darin, eine Charakterisierung der Linse nicht durch eine tatsächliche Belichtung mittels einer Maske, sondern durch eine direkte Messung der Aberrationseigenschaften der Linse, beispielsweise durch Bestimmung der Zernike-Koeffizienten durchzuführen. Durch Anwendung der ermittelten Aberrationsfunktion auf die bereitgestellte Information der zu erreichenden Positionen der Strukturelemente gelangt man zu einer Abbildung der Maske durch das Linsensystem in die Bildebene.
Als nächster Schritt wird infolge des Vergleichsergebnisses zu jeder zu erreichenden Position individuell ein Korrekturwert berechnet . Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung entspricht der Korrekturwert einer
Verschiebung, welche gerade entgegengesetzt der im vorgenannten Vergleich ermittelten Verschiebung durch die Linsenverzeichnung ist. Diese Ausgestaltung ist bei einer maßhaltigen Verschiebung der gesamten Struktur, wie sie etwa durch eine Koma-Verzeichnung auftreten kann, besonders vorteilhaft. Eine andere Möglichkeit besteht darin, durch die Korrekturen der zu erreichenden Positionen Flächenvergrößerungen der Strukturen in einer vorbestimmten Weise vorzunehmen. Ein Beispiel dazu ist die Korrektur des entsprechenden Strukturele- mentes in der Bildung einer sogenannten Serife (OPC, Optical Proximity Correction) an einer äußeren Ecke einer Struktur.
In einem weiteren Schritt werden die Korrekturwerte an ein Maskenschreibegerät übermittelt. Die für eine Umrechnung der ursprünglichen Informationen notwendigen Rechenanlagen werden von dem Maskenschreibegerät umfaßt. Mit Hilfe dieser Rechenanlagen werden die Werte der zu erreichenden Positionen der Strukturelemente jeweils um die ermittelten Korrekturwerte zur Bildung neuer zu erreichender Positionen der Strukturele- mente geändert bzw. berechnet. Vorzugsweise wird hierbei berücksichtigt, daß Regeln beispielsweise bezüglich des Min- destabstands zweier benachbarter Strukturen auf der Maske etc. einzuhalten sind.
Mit diesen geänderten Informationen für das Schaltungslayout wird eine Maske in dem Maskenschreibegerät hergestellt, welche genau auf das Linsensystem des Belichtungsgerätes und die vorliegende spezielle Schaltung angepaßt ist.
Der lokal unterschiedliche Einfluß der Linsenaberration kann somit auf besonders vorteilhafte Weise individuell für jede Linse gemäß der vorliegenden Erfindung gleichfalls lokal durch Größen-, Lage- oder Formanpassung der Strukturen ausgeglichen werden. Fokusabweichungen (Defokus) innerhalb eines Belichtungsfeldes (IFD, Intra-Field Focus Deviations) wie auch können somit ebenso korrigiert werden wie auch Linsenfehler höherer Ordnung.
Die vorliegende Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbei- spielen mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert werden. Darin zeigen: Figur 1 schematisch den durch Linsenaberrationen hervorgerufenen Effekt einer verschiebenden Abbildung eines Paares von Strukturen (a) sowie einer asymmetrischen Abbildung (b) ,
Figur 2 den schrittweisen Ablauf zur Herstellung der erfindungsgemäßen Maske,
Figur 3 ein erfindungsgemäßes Beispiel zur Herstellung ei- ner angepaßten Maske für Speicherbausteine mittels eines Wafer-Scanners .
Die Auswirkung von Verzeichnungen, welche durch das Linsensystem eines Belichtungsgerätes bedingt sein können, sind in Figur 1 schematisch skizziert. Figur la zeigt in strichlinierter Darstellung ein Paar von Strukturen 6, 8 zur Bildung von Grabenkondensatorpaaren für Speicherzellen. Wie durch den Pfeil dargestellt ist, werden die auf der Maske gebildeten Strukturen 6, 8 durch Linsenfehler in ihrer Position auf Strukturen 10, 12 auf dem Wafer (durchgezogene Linien) verschoben abgebildet. Figur lb zeigt einen weiteren Effekt, bei dem die gleichen Strukturen 6, 8 zwar nicht in ihrer Position verschoben, aber dafür asymmetrisch auf dem Wafer in Strukturen 10, 12 abgebildet werden, wobei die linke Struktur in Fi- gur lb verkleinert und die rechte Struktur 12 vergrößert abgebildet wird. Die jeweils vier vorhandenen Ecken werden als Strukturelemente werden dabei nach innen (Struktur 10) bzw. nach außen (Struktur 12) verschoben.
Für die in Figur la und b gezeigten Effekte ist vor allem die Koma-Aberration verantwortlich.
Figur 2 zeigt schematisch den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand von Zwischenzuständen von Strukturen bzw. Strukturelementen an den zu erreichenden bzw. abgebildeten Positionen auf dem Wafer oder der Maske. In Figur 2a sind Masken rechteckig und Wafer in runder Form dargestellt. Zur vereinfachten Darstellung wird in Figur 2 nicht zwischen Strukturen und Strukturelementen unterschieden. Die L-fδr- migen Marken in den Ecken der Masken und Wafer bezeichnen absolute Koordinatenpositionen, relativ zu denen eine Positionsverschiebung festgestellt werden kann. Sie müssen nicht auf den Masken oder Wafern tatsächlich aufstrukturiert sein, sondern repräsentieren hier schematisch das durch das betreffende Mikroskop-Meßgerät festgestellte absolute Koordinatensystem.
Es wird zunächst eine Information bereitgestellt, welche einem ersten Strukturelement 50 eine erste X-Y-Position 501, 502 (in Figur 2 nicht dargestellt) und einem zweiten Strukturelement 60 eine X-Y-Position 601, 602 zuordnet. Gemäß dieser Information wird eine Maske 20 in einem Maskenschreibegerät hergestellt und einem Belichtungsgerät mit einem Linsensystem übermittelt . Die auf der Maske gebildeten Strukturelemente 50, 60 werden mit ihren zugehörigen Strukturen über das Linsensystem auf den Wafer 30 abgebildet. Durch die sich lokal unterschiedlich auswirkenden Linsenaberrationen des Linsensystems wird das Strukturelement 50 auf der Maske auf ein Strukturelement 52 auf dem Wafer 30 abgebildet, während das Strukturelement 60 auf der Maske 20 auf das Strukturelement 62 auf dem Wafer 30 abgebildet wird. Das Strukturelement 62 weits abgebildete Positionen 603, 604 auf, welche unterschiedlich von den zu erreichenden Positionen 601, 602 sind.
Ebenso sind die abgebildeten Positionen 503, 504 (in Figur 2 nicht gezeigt) des Strukturelementes 52 unterschiedlich von den zu erreichenden Positionen 501, 502 des Strukturelerneutes
50 auf der Maske 20. Die Pfeile in Figur 2a (Wafer 30 rechts oben in der Figur) geben jeweils die Richtung der Verschiebung an, welche aufgrund der intrinsischen Streuung aufgrund der Linsenfehler unterschiedlich für jedes Strukturelement 52, 62 sind. Als nächster Schritt werden für das Strukturelement 60, 62 die zu erreichenden X-Y-Positionen 601, 602 mit der abgebildeten X-Y-Position 603, 604 verglichen. Aus dem Vergleich 120 ergibt sich unter der Vorgabe, daß aberrationsbedingte Struk- turelementverschiebungen durch entgegengesetzte Verschiebung auf der Maske ausgeglichen werden sollen, individuell unterschiedliche Korrekturwerte 540, 640 für die jeweiligen Strukturelemente 50 bzw. 60.
Die sich unterscheidenden Korrekturwerte 540, 640 werden an das Maskenschreibegerät übermittelt. Anhand zugehöriger Rechenanlagen werden die Korrekturwerte 540, 640 auf die zu erreichenden Positionen 501, 502 bzw. 601, 602 aufgerechnet, so daß das Strukturelement 50 der Information über die Zuordnung von Strukturelement zu der zu erreichenden Lageposition 501, 502 eine neue Zuordnung zu Lagepositionen 505, 506 und das Strukturelement 60 eine neue Zuordnung zu Lagepositionen 605, 606 erhält.
Mit der geänderten Information wird nun in dem Maskenschreibegerät eine Maske 40 hergestellt. Die Maske 40 wird genau an dasjenige Belichtungsgerät 30, für welches der Vergleich 120 erstellt wurde, übergeben. Die Maske 40 ist damit an das Linsensystem des Belichtungsgerätes angepaßt. Mit der angepaßten Maske 40 wird ein Wafer 80 in dem Belichtungsgerät belichtet, wobei auf vorteilhafte Weise die positionskorrigierten Strukturelemente 50, 60 auf dem Wafer aufgrund der Linsenverzeichnungen an den Positionen 501, 502 bzw. 601, 602 erhalten werden, welche den ersten und zweiten Positionen in der ur- sprünglichen ungeänderten Informationen entsprechen. Es wird somit eine hohe Maßhaltigkeit bei den erzeugten Strukturbreiten und eine große Lagegenauigkeit erreicht.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt Figur 3. Das Belich- tungsfeld eines 140 nm-DRAM-Bausteines besteht dabei aus acht 256 M-bit-Modulen Modul 1 bis Modul 8. Diese umfassen jeweils eine Vielzahl von Strukturen mit Strukturelementen. Aus dem Schaltungslayout wird die Information der Zuordnung von Strukturen zu Lagepositionen bereitgestellt und eine Maske gefertigt. In Figur 3 ist die Maskenebene gezeigt, aus welcher bei der Abbildung auf den Wafer Paare von Grabenkonden- satorpaaren gebildet werden. Zunächst wird die Charakterisierung des eingesetzten Belichtungsgerätes durchgeführt, im vorliegenden Beispiel einem Scanner. Dabei wird überprüft, inwieweit sich bei der Abbildung in dem Scanner die auf der Maske gemäß der bereitgestellten Information gleich großen Strukturen der Paare auf dem Wafer unterscheiden. Die entsprechende Messung und der Vergleich werden spaltenweise jeweils für die Flächen der Module 1 und 5, der Module 2 und 6, etc. durchgeführt. Innerhalb der vier Bereiche durchgeführte Messungen werden jeweils gemittelt .
Die einzelnen 256 M-bit-Module wie dargestellt mit unterschiedlichen Korrekturwerten, auch Vorhalte genannt, auf einer weiteren Maske gezeichnet, d.h. mit einer unterschiedlichen Größe der linken im Verhältnis zur rechten Struktur, wie in Figur lb gezeigt ist. Entsprechend den vier jeweils unterschiedlichen Vergleichsergebnissen werden dazu auch vier unterschiedliche Korrekturwerte zur Änderung der dem Zeichenvorgang zugrundeliegenden Information der Lagepositionen angewandt . Damit kann eine homogene Verteilung der Paare von Grabenkondensatorstrukturen über das gesamte Belichtungsfeld erreicht werden.
In Scanrichtung des Scanspaltes 200, welche durch die Pfeile dargestellt ist, werden die Module 1 und 5 mit einem ersten Vorhalt (englisch: bias) die Module 2 und 6 mit einem zweiten
Bias, die Module 3 und 7 mit einem dritten Bias und die Module 4 und 8 mit einem vierten Bias bei der Änderung 140 der Positionsinformation versehen.

Claims

Patentansprüche :
1. Verfahren zur Herstellung einer auf ein Belichtungsgerät angepaßten Maske (40) , die geeignet ist, einen Wafer (80) zu belichten, umfassend die Schritte:
- Bereitstellen (110) einer Information über wenigstens eine zu erreichende erste Positionen (501, 502) wenigstens eines ersten Strukturelementes (50) und wenigstens einer zweiten Position (601, 602) wenigstens eines zweiten Strukturele- mentes (60) auf einer Testmaske (20) ,
- Vergleich (120) der jeweils zu erreichenden Positionen
(501, 502, 601, 602) mit jeweils einer auf einem Wafer abgebildeten Position (503, 504, 603, 604), die erreicht wird, wenn durch das Belichtungsgerät ein Belichtungvorgang unter Anwendung der Testmaske (20) zur Abbildung der zwei Strukturelemente (50, 60) durchgeführt wird,
- Berechnen (130) eines ersten Korrekturwertes (540) der ersten Position (503, 504) und eines zweiten Korrekturwertes (640) der zweiten Position (603, 604) in Abhängigkeit von dem jeweiligen Vergleich (120) ,
- Übermitteln des wenigstens ersten (540) und zweiten Korrekturwertes (640) an ein Maskenschreibegerät,
- Änderung (140) des Wertes der ersten zu erreichenden Position (501, 502) um den ersten Korrekturwert (540) zur Bil- düng einer dritten zu erreichenden Position (505, 506) für das erste Strukturelement (50) und des Wertes der zweiten zu erreichenden Position (601, 602) um den zweiten Korrekturwert (640) zur Bildung einer vierten zu erreichenden Position (605, 606) für das zweite Strukturelement (60) in der Information,
- Belichten (150) der auf das Belichtungsgerät angepaßten Maske (40) mit den wenigstens zwei Strukturelementen (50, 60) in dem Maskenschreibegerät gemäß der Information mit den geänderten dritten und vierten Positionen (505, 506, 605, 606) .
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t , daß
- festgestellt wird, ob der erste (540) und der zweite Korrekturwert (640) unterschiedlich berechnet sind,
- in Abhängigkeit von dieser Feststellung die Änderung der Werte der Positionen (501, 502, 601, 602) durchgeführt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß - bei dem Vergleich der Betrag und die Richtung des Unterschiedes der jeweils zu erreichenden (501, 502, 601, 602) und der abgebildeten Positionen (503, 504, 603, 604) ermittelt wird,
- der erste Korrekturwert (540) dem Betrag nach gleich demje- nigen des ersten Unterschiedes ist und eine Richtung aufweist, welche entgegengesetzt gegenüber der Richtung des ersten Unterschiedes ist, und
- der zweite Korrekturwert (640) dem Betrag nach gleich demjenigen des zweiten Unterschiedes ist und eine Richtung aufweist, welche entgegengesetzt gegenüber der Richtung des zweiten Unterschiedes ist .
4. Verfahren nach Anspruch 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Vergleich die Schritte umfaßt:
- Belichten der Testmaske (20) mit dem ersten und zweiten Strukturelement (50, 60) gemäß der bereitgestellten Information in einem Maskenschreibegerät,
- Bereitstellen eines weiteren Wafers (30) in dem Belich- tungsgerät und Übergabe der Testmaske ,
- Abbilden des ersten und zweiten Strukturelementes von der Testmaske (20) durch das Belichtungsgerät zur Erzeugung von abgebildeten ersten und zweiten Strukturelementen auf dem weiteren Wafer (30) mittels des Belichtungsgerätes, - Bestimmung des Betrages und der Richtung des ersten Unterschiedes, - Bestimmung des Betrages und der Richtung des zweiten Unterschiedes .
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das erste und das zweite Strukturelement (50, 60) jeweils eine Fläche mit einer ersten Transparenz innerhalb einer Umgebung mit einer zweiten Transparenz bezeichnen, welche unterschiedlich von der ersten Transparenz ist, so daß durch die Änderung (140) die Fläche verschoben wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
- das erste Strukturelement (50) einen Kantenausschnitt oder eine Ecke genau einer ersten Fläche mit einer ersten Transparenz innerhalb einer Umgebung mit einer zweiten Transparenz ist, welche unterschiedlich von der ersten Transparenz ist, so daß durch das Ändern (140) der ersten zu erreichenden Position (501, 502) die Form und/oder die Größe der er- sten Fläche beeinflußt wird,
- das zweite Strukturelement (60) einen Kantenausschnitt oder eine Ecke genau einer zweiten Fläche mit der ersten Transparenz innerhalb der Umgebung mit der zweiten Transparenz ist, so daß durch das Ändern (140) der zweiten zu errei- chenden Position (601, 602) die Form und/oder die Größe der zweiten Fläche beeinflußt wird.
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