DE10223249A1 - Optical system with correcting structure for producing product structure for substrate, with critical dimension and lithographic appliance - Google Patents

Optical system with correcting structure for producing product structure for substrate, with critical dimension and lithographic appliance

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DE10223249A1
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Abstract

A correcting structure (C) is produced for making a product structure (D) of the substrate (2). The correction structure is dependent functionally on at least one image distortion of a lithography appliance and or is dependent on at least one product error in a subsequent production step of the substrate. The image distortion and or the production error is dependent on at least one critical dimension (CD) of a structure on the substrate.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Strukturierung eines Substrates nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Verfahren zur Strukturierung eines Substrates nach Anspruch 9 und eine Maske zur Strukturierung eines Substrates nach Anspruch 12. The invention relates to a device for structuring a substrate according to the preamble of claim 1 Method for structuring a substrate according to claim 9 and a mask for structuring a substrate according to Claim 12.

Für die Herstellung von Halbleiterbauelementen, z. B. DRAMs oder optoelektronischen Bauelementen, werden im großen Umfang lithographische Verfahren und Vorrichtungen eingesetzt. Gleichfalls werden aber auch nicht-optische Methoden, wie z. B. Direktschreibenverfahren mit einem Elektronenstrahl verwendet. For the production of semiconductor devices, e.g. B. DRAMs or optoelectronic components, are used on a large scale lithographic methods and devices used. Likewise, non-optical methods such as z. B. Direct writing method with an electron beam used.

Bei Masken-Lithographie-Verfahren werden Substrate mit Masken (Reticle) belichtet, um eine Strukturierung der Substrate vorzunehmen. Die Masken weisen dabei eine Masken-Struktur auf (z. B. als Chrom auf Glas) auf, die in verkleinerter Form auf dem Substrat als Produktstruktur abgebildet wird. Mask lithography processes use substrates with masks (Reticle) exposed to a structuring of the substrates make. The masks have a mask structure (e.g. as chrome on glass), which in reduced form the substrate is mapped as a product structure.

Direktschreibverfahren, wie z. B. EBL (Electron Beam Lithography) sind aufgrund der sehr kleinen Wellenlängen dazu geeignet, besonders kleine Produktstrukturen auf ein Substrat (z. B. Maske, Wafer) zu übertragen. Direct writing methods, such as B. EBL (Electron Beam Lithography) are due to the very small wavelengths suitable, especially small product structures on a substrate (e.g. mask, wafer).

In jedem Fall ist es das Ziel, eine vorbestimmte Designstruktur möglichst genau auf das Substrat zu übertragen. Dabei kommt es prozessbedingt zu Abbildungsfehlern, d. h. die Produktstruktur weicht von der Designstruktur ab. Bei optischen Systemen in der Lithographie können diese Abweichungen durch Fehler in Linsen des optischen Systems oder durch Fehler in der Strahlquelle erzeugt werden. Bei Direktschreibverfahren liegen die Quellen für Abbildungsfehler z. B. bei der Strahlführung. In beiden Fällen kann es auch zu systematischen Fehlern bei nachfolgenden Prozessschritten kommen. In any case, the goal is a predetermined one Design structure towards the substrate as precisely as possible transfer. This is due to the process Aberrations, d. H. the product structure differs from that Design structure. For optical systems in lithography these deviations can be caused by defects in the lens optical system or due to errors in the beam source be generated. The sources are for direct writing for aberrations z. B. in beam guidance. In both Cases can also lead to systematic errors subsequent process steps come.

Aus der US-A 5,424,547 ist bekannt, Ausrichtungsmarken zur Ermittlung eines Lagefehlers der Produktstruktur auf einem Substrat anzuordnen. Anhand einer Vermessung der Abweichungen zwischen einer theoretischen Struktur und den Ausrichtungsmarken wird anschließend eine Elektronenschreibeinreichtung so angesteuert, dass der Lagefehler korrigiert ist. Nachteilig ist dabei, dass Ausrichtungsmarken notwendig sind. From US-A 5,424,547 it is known to use alignment marks Determination of a position error of the product structure on a Arrange substrate. Based on a measurement of the deviations between a theoretical structure and the Alignment marks will then become one Electronic writing device controlled so that the Position error is corrected. The disadvantage is that Alignment marks are necessary.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung, ein Verfahren und eine Maske zu schaffen, bei denen systematische Strukturierungsfehler auf einem Substrat in besonders einfacher Weise ausgeglichen werden können. The present invention has for its object a Device to create a method and a mask which systematic structuring errors on a substrate can be compensated in a particularly simple manner.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This object is achieved by a device with solved the features of claim 1.

Erfindungsgemäß wird bei der Vorrichtung ein Mittel zur Erzeugung einer Korrekturstruktur für die Herstellung einer Produktstruktur des Substrates (z. B. eine Maske, Wafer) verwendet. Die Korrekturstruktur hängt dabei von mindestens einem Abbildungsfehler einer Lithographie-Vorrichtung und/oder von mindestens einem Produktionsfehler eines nachfolgenden Produktionsschrittes des Substrats funktionell ab und der Abbildungsfehler und/oder der Produktionsfehler ist von mindestens einer Linienbreite (critical dimension) einer auf dem Substrat anzuordnenden Struktur abhängig. According to the invention, a means for Creation of a correction structure for the production of a Product structure of the substrate (e.g. a mask, wafer) used. The correction structure depends on at least an imaging error of a lithography device and / or of at least one production defect subsequent production step of the substrate functional and the aberration and / or the production error is of at least one line width (critical dimension) depends on a structure to be arranged on the substrate.

Durch eine solche funktionelle Verknüpfung ist es möglich, systematische Abbildungsfehler bei der Herstellung einer Produktstruktur auf dem Substrat auszugleichen. Als Produktstruktur wird eine Bauteilstruktur angesehen, die durch die kritische Linienbreite (CD critical dimension) charakterisiert wird. Das Aufbringen einer Ausrichtungsmarke ist nicht erforderlich, da die Korrekturstruktur von der CD der Bauteilstruktur abgeleitet wird. With such a functional link it is possible systematic aberrations in the production of a Compensate product structure on the substrate. As Product structure is considered a component structure that due to the critical line width (CD critical dimension) is characterized. Applying an alignment mark is not required as the correction structure from the CD the component structure is derived.

In Abweichung vom bisher im Stand der Technik der Masken- Lithographie verfolgten Ziel, eine möglichst große Uniformity (d. h. einheitliche Linienbreiten) zu erzeugen, wird erfindungsgemäß durchaus eine teilweise verschlechterte Uniformity (d. h. unterschiedliche Linienbreiten) bei der Korrekturstruktur in Kauf genommen, um im Endergebnis eine möglichst genaue Produktstruktur zu erhalten. In deviation from the mask technology The aim of lithography was to achieve the greatest possible uniformity (i.e. uniform line widths) according to the invention, a partially deteriorated one Uniformity (i.e. different line widths) in the Correction structure accepted to result in a to get the most accurate product structure possible.

Die erfindungsgemäß erzeugte Korrekturstruktur sorgt dafür, dass die durch Abbildungsfehler der Optik oder Prozessfehler hervorgerufenen CD-Fehler ausgeglichen werden, so dass die Linienbreite (CD) auf dem Endsubstrat (Wafer) möglichst nahe an der Designstruktur liegt. The correction structure generated according to the invention ensures that that due to aberrations of the optics or process errors caused CD errors are compensated so that the Line width (CD) on the final substrate (wafer) as close as possible is due to the design structure.

Vorteilhaft ist es, wenn die Korrekturstruktur automatisch durch eine Korrekturfunktion aus einem Vergleich zwischen einer vorbestimmten Designstruktur und einer Abbildungsstruktur der Lithographie-Vorrichtung und/oder einer Abbildungsstruktur eines nachfolgenden Produktionsschrittes, insbesondere durch eine Minimierung einer Zielfunktion ermittelbar ist. Damit können lokale Ungenauigkeiten durch lokale Veränderungen in der Korrekturstruktur effizient ausgeglichen werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Korrekturfunktion Teil einer Zielfunktion ist, mit der Abbildungsfehler des optischen Systems durch eine mit der Korrekturfunktion angepasste Masken-Struktur einer Lithographiemaske minimierbar sind. Maskenfehler sind besonders bedeutsam, da hier einmal auftretende Fehler sich in großer Zahl in den Produkten wiederfinden. It is advantageous if the correction structure is automatic by a correction function from a comparison between a predetermined design structure and one Imaging structure of the lithography device and / or a mapping structure of a subsequent one Production step, in particular by minimization a target function can be determined. This allows local Inaccuracies due to local changes in the Correction structure can be balanced efficiently. It is particularly advantageous if the correction function Part of an objective function with which the aberrations of the optical system by using a correction function adapted mask structure of a lithography mask are minimizable. Mask errors are particularly significant because Errors occurring here can be found in large numbers in the Find products again.

Mit Vorteil kompensiert die Korrekturstruktur rotationssymmetrische und/oder asymmetrische Abbildungsfehler des optischen Systems. The correction structure advantageously compensates rotationally symmetrical and / or asymmetrical Optical system aberration.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kompensiert die Korrekturstruktur Stepperfehler, Fehler bei der Anordnung von OPC-Strukturen (OPC: optical proximity correction) und/oder Phasenfehler bei einer Phasenshiftmaske. Gerade OPC-Strukturen und die mittels Phasenshiftmasken erzeugten Strukturen sind für CD- Variationen besonders empfindlich. In an advantageous embodiment of the invention Device compensates for the correction structure of stepper errors, Error in the arrangement of OPC structures (OPC: optical proximity correction) and / or phase error in one Phase Shift Mask. Especially OPC structures and the means Structures generated by phase shift masks are for CD Variations particularly sensitive.

Auch ist es vorteilhaft, jeweils eine Korrekturstruktur für unterschiedliche Herstellungsschritte der Strukturierung eines Substrates, insbesondere einen Entwicklungsprozess, einen Ätzschritt, einen Bake-Schritt und/oder einen Belichtungsschritt zu ermitteln. Damit kann systematischen Fehlern eines Herstellungsschrittes besonders effizient entgegengewirkt werden. It is also advantageous to have a correction structure for each different structuring manufacturing steps a substrate, especially a development process, an etching step, a bake step and / or one To determine exposure step. This can be systematic Errors in a manufacturing step are particularly efficient be counteracted.

Mit Vorteil kompensiert die Korrekturstruktur richtungsabhängige Fehler einer EUV-Bestrahlung und/oder durch unterschiedliche Reflektivität bei einer EUV- Bestrahlung hervorgerufene Fehler. The correction structure advantageously compensates directional errors of EUV radiation and / or due to different reflectivity in an EUV Irradiation-induced errors.

Es ist vorteilhaft, wenn das Abbildungsverhalten des optischen Systems, das Abbildungsverhalten der Masken- Struktur und/oder das Abbildungsverhalten eines nachfolgenden Produktionsschrittes durch die Uniformity charakterisiert ist. It is advantageous if the imaging behavior of the optical system, the imaging behavior of the mask Structure and / or the mapping behavior of a subsequent production step through the uniformity is characterized.

Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren nach Anspruch 9 gelöst, bei dem

  • a) eine vorbestimmte Designstruktur durch eine Lithographie- Vorrichtung und/oder einer Direktschreibeinrichtung als Abbildungsstruktur erzeugt wird,
  • b) ein Abbildungsfehler zwischen der Abbildungsstruktur und der Designstruktur anhand mindestens einer Linienbreite der Abbildungsstruktur ermittelt wird,
  • c) ein Mittel zur Erzeugung einer Korrekturstruktur automatisch eine Korrekturfunktion so bestimmt, dass der Abbildungsfehler ausgeglichen wird,
  • d) das automatisch ein Mittel zur Erzeugung einer Korrekturstruktur in Abhängigkeit von der Korrekturfunktion angesteuert wird.
The object is also achieved by a method according to claim 9, in which
  • a) a predetermined design structure is generated by a lithography device and / or a direct writing device as the imaging structure,
  • b) a mapping error between the mapping structure and the design structure is determined on the basis of at least one line width of the mapping structure,
  • c) a means for generating a correction structure automatically determines a correction function in such a way that the aberration is compensated for,
  • d) that a means for generating a correction structure is automatically controlled as a function of the correction function.

Damit kann systematisch eine Korrekturstruktur erzeugt werden, die zu einer guten Produktstruktur führt. This can systematically generate a correction structure that leads to a good product structure.

Zur Vermeidung von Fehlern in Produktbatches ist es vorteilhaft, wenn das Mittel zur Erzeugung einer Korrekturstruktur bei der Herstellung einer Maske zur Belichtung des Substrates so steuert, dass die Korrekturstruktur als Masken-Struktur angeordnet wird. To avoid mistakes in product batches it is advantageous if the means for generating a Correction structure in the manufacture of a mask Exposure of the substrate controls so that the Correction structure is arranged as a mask structure.

Zur Vermeidung zeitabhängiger Abbildungsfehler, besonders bei Direktschreibverfahren, ist es vorteilhaft, wenn die Korrekturstruktur automatisch zeitlich bedingten Veränderungen der Abbildungsstruktur angepasst wird. Dies kann dadurch geschehen, dass in vorbestimmten Zeitintervallen eine neue Korrekturfunktion ermittelt wird, die dann eine neue Korrekturstruktur bedingt. To avoid time-dependent aberrations, especially with Direct writing, it is advantageous if the Correction structure automatically due to time Changes in the mapping structure is adjusted. This can be done in that at predetermined time intervals a new correction function is determined, which is then a new correction structure required.

Die Aufgabe wird auch durch eine Maske mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Durch eine Korrekturstruktur auf der Maske in funktioneller Abhängigkeit von Abbildungsfehlern einer Lithographie-Vorrichtung und/oder für Produktionsfehler nachfolgender Produktionsschritte, wobei der Abbildungsfehler und/oder der Produktionsfehler von mindestens einer Linienbreite einer Struktur abhängig ist, wird die Herstellung einer fehlerarmen Substratstruktur gewährleistetet. The task is also covered by a mask with the characteristics of the Claim 12 solved. Through a correction structure on the Mask in functional dependence on aberrations a lithography device and / or for Production errors in subsequent production steps, whereby the aberration and / or the production error of depends on at least one line width of a structure, is the production of a low-defect substrate structure gewährleistetet.

Vorteilhaft ist es, wenn eine Korrekturfunktion Teil einer Zielfunktion ist, mit der Abbildungsfehler eines optischen Systems und/oder Produktionsfehler durch eine mit der Korrekturfunktion angepassten Steuerung minimierbar ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Korrekturfunktion rotationssymmetrische und/oder asymmetrische Abbildungsfehler des optischen Systems kompensiert. It is advantageous if a correction function is part of a Objective function is with the aberration of an optical Systems and / or production errors caused by one with the Correction-adapted control can be minimized. It is particularly advantageous if the correction function rotationally symmetrical and / or asymmetrical Optical system aberration compensated.

Mit Vorteil kompensiert die Korrekturstruktur Stepperfehler, Fehler bei der Anordnung von OPC-Strukturen und/oder Phasenfehler bei einer Phasenshiftmaske. Auch ist es vorteilhaft, wenn jeweils eine Korrekturstruktur für unterschiedliche Herstellungsschritte der Strukturierung eines Substrates, insbesondere einen Entwicklungsprozess, einen Ätzschritt, einen Bake-Schritt und/oder einen Belichtungsschritt ermittelt wird. Bei einer vorteilhaften Ausbildung der erfindungsgemäßen Maske kompensiert die Korrekturstruktur richtungsabhängige Fehler einer EUV- Bestrahlung und/oder durch unterschiedliche Reflektivität bei einer EUV-Bestrahlung hervorgerufene Fehler. The correction structure advantageously compensates for stepper errors, Error in the arrangement of OPC structures and / or Phase error in a phase shift mask. It is too advantageous if a correction structure for each different structuring manufacturing steps a substrate, especially a development process, an etching step, a bake step and / or one Exposure step is determined. With an advantageous Formation of the mask according to the invention compensates for the Correction structure for direction-dependent errors in an EUV Irradiation and / or by different reflectivity errors caused by EUV radiation.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: The invention is described below with reference to the Figures of the drawings on several embodiments explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Abbildungsfehlers einer Lithographie-Vorrichtung zur Strukturierung eines Wafers; Fig. 1 is a schematic representation of an imaging error of a lithographic apparatus for structuring a wafer;

Fig. 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens; Fig. 2 is a schematic representation of the method according to the invention;

Fig. 3a, b eine schematische Darstellung der Wirkungsweise einer erfindungsgemäßen Maske. Fig. 3a, b a schematic representation of the operation of a mask according to the invention.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren, die erfindungsgemäße Vorrichtung und eine erfindungsgemäße Maske zunächst am Beispiel der Masken-Lithographie beschrieben. In the following the method according to the invention, the Device according to the invention and a mask according to the invention first described using the example of mask lithography.

In Fig. 1 ist schematisch ein optisches System 1 als Teil einer Lithographie-Vorrichtung dargestellt. Fehler in der Linse eines optischen Systems 1, wie z. B. Formungenauigkeiten führen dazu, dass die Foki f1, f2 der Strahlen, nicht in einer Ebene liegen. In Fig. 1, an optical system 1 is shown lithographic device as part of a schematically. Defects in the lens of an optical system 1 , such as. B. Inaccuracies in shape lead to the foci f1, f2 of the rays not lying in one plane.

Der Fokus f1 wird von den Strahlen gebildet, die den Linsenbereich mit dem Radius r1 durchstrahlen, der Fokus f2 wird von den Strahlen gebildet, die den Linsenbereich mit dem Radius r2 durchstrahlen. Der durch unterschiedliche Krümmungsradien erzeugte Abbildungsfehler wird als sphärische Aberration bezeichnet. Die Foki der Strahlen, die durch die Linsenmitte gehen aber nicht parallel zur optischen Achse liegen, liegen in der Fläche fy. The focus f1 is formed by the rays that the Radiate through lens area with radius r1, focus f2 is formed by the rays that cover the lens area with the Radius through radius r2. The one through different Radii of curvature generated aberration is called spherical Called aberration. The focus of the rays created by the However, the lens center does not go parallel to the optical axis lie in the area fy.

Die Coma ist ein weiterer geometrischer Abbildungsfehler. Dabei wird ein seitlich der optischen Achse liegender Punkt unscharf abgebildet, da die Foki unterschiedlicher Strahlengänge durch die Linse an unterschiedlichen Stellen der Bildebene liegen. Im Gegensatz zur sphärischen Aberration weisen diese Abweichungen keine Radialsymmetrie auf. Bei der Herstellung von Strukturen auf einem Halbleiter kann dies zu Fehlern der Linienbreite (CD-Fehler) führen. The Coma is another geometrical aberration. A point lying to the side of the optical axis becomes out of focus because the focus is different Beam paths through the lens at different points the image plane. In contrast to spherical aberration these deviations have no radial symmetry. In the Manufacturing structures on a semiconductor can do this too Line width errors (CD errors).

Ein weiterer Abbildungsfehler höherer Ordnung ist der Astigmatismus, der ebenfalls zu Fehlern in der Linienbreite führen kann. Another aberration of higher order is Astigmatism, which also leads to errors in the line width can lead.

Grundsätzlich kann das optische System 1 auch noch andere Abbildungsfehler, wie z. B. Fehler in der Strahlquelle, aufweisen, die sich negativ auf das Belichtungsergebnis auswirken. Üblicherweise weisen Lithographie-Tools wie Stepper oder Scanner ein Verhalten auf, bei dem am Rand der zu belichtenden Fläche weniger Licht auftrifft. Basically, the optical system 1 can also other imaging errors, such as. B. errors in the beam source, which have a negative effect on the exposure result. Usually, lithography tools such as steppers or scanners have a behavior in which less light hits the edge of the area to be exposed.

Auch ist es bekannt, dass das Abbildungsverhalten optischer Systeme 1 zeitlich nicht konstant ist. Bei 157 nm und EUV- Lithographie (EUV: extreme ultraviolet) tritt z. B. im Laufe der Zeit eine Materialalterung auf, die zu zusätzlichen Abbildungsfehlern führt. It is also known that the imaging behavior of optical systems 1 is not constant over time. At 157 nm and EUV lithography (EUV: extreme ultraviolet) z. B. over time, material aging that leads to additional imaging errors.

Das Substrat 2, hier ein Wafer mit DRAM-Bauelementen, ist hier symbolisch im Strahlengang angeordnet dargestellt. Alternativ kann der Wafer auch andere Halbleiterbauelemente aufweisen. Auch kann das Substrat 2 eine Maske sein, die im Chrom-on-glass Verfahren hergestellt wird. The substrate 2 , here a wafer with DRAM components, is shown here symbolically arranged in the beam path. Alternatively, the wafer can also have other semiconductor components. The substrate 2 can also be a mask which is produced using the chrome-on-glass method.

Ein Belichtungsergebnis mit einer fehlerbehafteten Lithographie-Vorrichtung führt zu unterschiedlichen CD-Werten (CD: critical dimension) und Schwankungen in der sogenannten Uniformity, was sich bei Masken-Strukturen besonders negativ auswirkt, da diese Abbildungsfehler auf die Substrate abgebildet werden. Uniformity ist ein Maß für die Gleichmäßigkeit der abgebildeten Strukturen, das üblicherweise als Angabe der CD und einer Standardabweichungsangabe besteht (z. B. 12 nm 30). Die Uniformity wird an einer Vielzahl von Stellen von Bauteil- Strukturen des Substrates gemessen. Anhand der gemessenen Werte und einer vorgegebenen Spezifikation der Designstruktur wird dann entschieden, ob ein Substrat als Ausschuss betrachtet wird. An exposure result with a faulty one Lithography device leads to different CD values (CD: critical dimension) and fluctuations in the so-called Uniformity, which is particularly negative with mask structures affects because this aberration on the substrates be mapped. Uniformity is a measure of that Uniformity of the structures shown, that usually as an indication of the CD and one Standard deviation information exists (e.g. 12 nm 30). The Uniformity is used in a variety of Structures of the substrate measured. Based on the measured Values and a specified specification of the design structure it is then decided whether a substrate is rejected is looked at.

In Fig. 2 ist schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, mit dem diese Probleme vermieden werden sollen. In FIG. 2, an embodiment is shown schematically an inventive method, with which these problems are to be avoided.

Eine Designstruktur A (entsprechend einer Kalibrier-Maske), hier durch fünf Linien symbolisiert, soll auf einen Wafer 2 (Substrat) abgebildet werden. Die fünf Linien weisen eine einheitliche Linienbreite CD-soll auf. Die Linien der Designstruktur A stehen für Bauteilelemente, die auf dem Halbleiter-Substrat angeordnet werden sollen. A design structure A (corresponding to a calibration mask), symbolized here by five lines, is to be imaged on a wafer 2 (substrate). The five lines have a uniform line width CD-target. The lines of the design structure A stand for component elements that are to be arranged on the semiconductor substrate.

Bei der Lithographie wird ein optisches System 1 verwendet, das Abbildungsfehler, wie z. B. in Fig. 1 beschrieben, aufweist. Die Designstruktur A wird durch das optische System 1 als Abbildungsstruktur B, auch Footprint genannt, abgebildet. Diese Abbildungsstruktur B entspricht einer Art Fingerabdruck des Abbildungsverhaltens der verwendeten Lithographie-Vorrichtung, da hier alle systematischen Fehler enthalten sind. Eine Belichtung mit der gleichen Lithographie-Vorrichtung würde immer wieder ähnliche, fehlerbehaftete Abbildungsstrukturen B erzeugen. In lithography, an optical system 1 is used, the imaging errors, such as. B. described in Fig. 1. The design structure A is imaged by the optical system 1 as an imaging structure B, also called a footprint. This imaging structure B corresponds to a type of fingerprint of the imaging behavior of the lithography device used, since all systematic errors are contained here. An exposure with the same lithography device would always produce similar, defective imaging structures B.

Der Abbildungsfehler äußert sich darin, dass die CD einiger der fünf Linien vom CD-soll abweicht. In Fig. 2 sind CD1 und CD2 kleiner als CD-soll, CD4 und CD5 sind größer als CD-soll. Die Linienbreite der mittleren Linie CD3 entspricht CD-soll. Die Abbildungsfehler des optischen Systems 1 haben zu einer Veränderung der Linienbreiten CD der Bauelemente geführt. The aberration manifests itself in the fact that the CD of some of the five lines deviates from the CD-should. In Fig. 2, CD 1 and CD 2 are smaller than CD-intended, CD 4 and CD 5 are larger than CD-intended. The line width of the middle line CD 3 corresponds to CD-should. The aberrations of the optical system 1 have led to a change in the line widths CD of the components.

Die Daten der Designstruktur A und der Abbildungsstruktur B werden einem Rechenmittel 10 zugeführt, in dem die geometrischen Abweichungen der Abbildungsstruktur B von der Designstruktur A automatisch ermittelt werden. Die Abweichungen ΔAB werden in Form einer Tabelle, einer Matrix oder eines funktionellen Zusammenhangs (z. B. durch Regression ermittelt) gespeichert. The data of the design structure A and the mapping structure B are fed to a computing means 10 , in which the geometric deviations of the mapping structure B from the design structure A are determined automatically. The deviations Δ AB are stored in the form of a table, a matrix or a functional relationship (e.g. determined by regression).

Anschließend ermittelt das Rechenmittel 10 mit einem Mittel zur Erzeugung einer Korrektur-Struktur C automatisch eine Korrekturfunktion ΔC, die je nach der Form des Abbildungsfehlers ΔAB auch in Tabellenform, Matrixform oder in Form eines funktionellen Zusammenhangs gespeichert wird. In jedem der Fälle ist die Korrekturstruktur C funktionell abhängig von der dem Abbildungsfehler ΔAB. The computing means 10 then uses a means for generating a correction structure C to automatically determine a correction function Δ C , which, depending on the form of the mapping error Δ AB, is also stored in tabular form, matrix form or in the form of a functional relationship. In each of the cases, the correction structure C is functionally dependent on the aberration Δ AB .

Die Korrekturfunktion ΔC wird in geeigneter Weise mit dem gespeicherten Abbildungsfehler ΔAB verknüpft, um eine Abbildung zu erzeugen, bei der die Abbildungsfehler ΔAB kompensiert werden. Dies lässt sich allgemein als Zielfunktion darstellen:


The correction function Δ C is suitably linked to the stored aberration Δ AB in order to generate an image in which the aberrations Δ AB are compensated for. This can generally be represented as an objective function:


Liegen die Abbildungsfehler ΔAB in Form einer Tabelle vor, so wird für die Korrekturfunktion ΔC zu jedem Eintrag die Differenz ermittelt, die den jeweiligen Abbildungsfehler ΔAB gerade kompensiert. If the imaging errors Δ AB are in the form of a table, the difference is determined for the correction function Δ C for each entry, which just compensates for the respective imaging error Δ AB .

Die mittels der Korrekturfunktion ΔC erzeugte Korrekturstruktur C wird als Maskenstruktur mittels Lithographie auf eine erfindungsgemäße Maske aufgebracht. Die Korrekturstruktur C weist somit nicht die größtmögliche Uniformity auf, sondern eine Uniformity, die bewusst so verändert wurde, um Abbildungsfehler ΔAB auszugleichen. Die ermittelte Korrekturstruktur C wird bei der Inspektion der Herstellungsvorrichtungen dann als Sollwert verwendet. The correction structure C generated by the correction function Δ C is applied as a mask structure by means of lithography to a mask according to the invention. The correction structure C thus does not have the greatest possible uniformity, but rather a uniformity that has been deliberately changed in order to compensate for aberrations Δ AB . The determined correction structure C is then used as the target value during the inspection of the manufacturing devices.

In Fig. 2 wird dies dadurch symbolisiert, dass die Linienbreiten CD1*, CD2*, CD4* und CD5* der Korrekturstruktur so gewählt werden, dass bei einer Belichtung der Sollwert CD- soll erreicht wird. Die Linienbreite CD3* der Korrekturstruktur C entspricht der Linienbreite der Abbildungsstruktur B, so dass keine Anpassung erforderlich ist. This is symbolized in FIG. 2 by the fact that the line widths CD 1 *, CD 2 *, CD 4 * and CD 5 * of the correction structure are selected in such a way that the setpoint CD- target is reached during exposure. The line width CD 3 * of the correction structure C corresponds to the line width of the imaging structure B, so that no adjustment is necessary.

Bei einer Belichtung mit der Maske mit dem gleichen optischen System 1 wird der Abbildungsfehler kompensiert, so dass eine Produktstruktur D entsteht, die im Idealfall identisch zur Designstruktur A ist. Die Linienbreiten entsprechen hier CD- soll. When the mask is exposed to the same optical system 1 , the imaging error is compensated for, so that a product structure D is created which, in the ideal case, is identical to the design structure A. The line widths here correspond to CD-should.

Bevor eine solche Maske für die Produktion freigegeben wird, ist eine erneute Prüfung des Abbildungsverhaltens sinnvoll, um die Effektivität der Maskenstruktur C zu testen. Before such a mask is released for production, it makes sense to check the mapping behavior again, to test the effectiveness of the mask structure C.

Da diese Datenkorrektur maschinenabhängig sein wird, ist diese für jede Vorrichtung (Stepper, Scanner) individuell zu ermitteln. Die Korrekturstruktur C kann von unterschiedlichen Belichtungsbedingungen abhängig gemacht oder für bestimmte Maskenlevel (z. B. Deep Trench, Active Area, Gate Contact) angepasst werden. Auch kann durch die Korrekturstruktur C das Ergebnis der Belichtungsprozesse mit Masken ausgeglichen werden, wie z. B. patternabhängige CD-Korrekturen beim Ätzen oder ortabhängige CD-Korrekturen (z. B. Änderung in radialer Richtung beim Footprint). Since this data correction will be machine dependent, these for each device (stepper, scanner) individually determine. The correction structure C can be different Exposure conditions made dependent or for certain Mask level (e.g. deep trench, active area, gate contact) be adjusted. The correction structure C can also Result of the exposure processes balanced with masks be such. B. pattern-dependent CD corrections during etching or location-dependent CD corrections (e.g. change in radial Direction in footprint).

In Fig. 3a, b wird schematisch der Ausgleich unterschiedlicher Abbildungsfehler in einer eindimensionalen Darstellung dargestellt. In Fig. 3a weist die Abbildungsstruktur einen rotationssymmetrischen Fehler auf, wie er z. B. durch Polierverfahren hervorgerufen wird. Nach der Berechnung der Korrekturfunktion C wird diese auf einem Substrat abgebildet. Bei der Belichtung eines Substrates 2 mit der Maske wird dann die Produkt-Struktur D erzeugt, die den Abbildungsfehler ΔAB nicht mehr aufweist. In Fig. 3a, b of the compensation of different aberration is shown in a one-dimensional representation schematically. In Fig. 3a, the imaging structure has a rotationally symmetrical error, as z. B. is caused by polishing. After the correction function C has been calculated, it is imaged on a substrate. When a substrate 2 is exposed to the mask, the product structure D is then generated, which no longer has the imaging error Δ AB .

Analog wird in Fig. 3b die Korrektur eines asymmetrischen Abbildungsfehlers dargestellt, wie er z. B. beim Polieren und Schneiden auftritt. Die Korrekturfunktion ΔC stellt eine Korrekturstruktur C bereit, die die asymmetrischen Abbildungsfehler ausgleicht und zu einer ebenen Masken- Struktur D auf dem Substrat 2 führt. Analogously, the correction of an asymmetrical aberration is shown in FIG . B. occurs during polishing and cutting. The correction function Δ C provides a correction structure C that compensates for the asymmetrical imaging errors and leads to a flat mask structure D on the substrate 2 .

In alternativen Ausführungsformen werden bei der Erfassung der Abbildungsstruktur 2 auch die Ergebnisse nachfolgender Produktionsschritte erfasst. Damit können systematische Fehler im Zusammenhang mit der Belichtung behoben werden. Dabei können insbesondere Entwicklungsprozesse, Ätzschritte, und/oder Bake-Schritte berücksichtigt werden. Dabei können die Korrekturstrukturen einzeln erzeugt werden, so dass jeweils ein einzelner systematischer Abbildungs- und/oder Produktionsfehler erfasst wird. In alternative embodiments, the results of subsequent production steps are also recorded when the mapping structure 2 is recorded. This allows systematic errors in connection with the exposure to be eliminated. In particular, development processes, etching steps and / or bake steps can be taken into account. The correction structures can be generated individually, so that a single systematic mapping and / or production error is recorded in each case.

Auch kann das erfindungsgemäße Verfahren in analoger Weise mit Direktschreibverfahren verwendet werden. The method according to the invention can also be carried out in an analogous manner can be used with direct writing.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, die von der erfindungsgemäßen Vorrichtung, dem erfindungsgemäße Verfahren und der erfindungsgemäßen Maske auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen. Bezugszeichenliste 1 optisches System
2 Substrat
10 Mittel zur Erzeugung einer Korrekturstruktur
A Designstruktur
B Abbildungsstruktur (mit Abbildungsfehler)
C Korrekturstruktur
D Produktstruktur (Masken-Struktur)
CD Critical dimension (Linienbreite)
CD-soll Critical dimension Sollwert
CD1* Critical dimension Korrekturstruktur
f1 Fokus 1
f2 Fokus 2
r1, r2 Krümmungsradien einer Linse
fy Fokalfläche
ΔAB Abbildungsfehler
ΔC Korrekturfunktion
The embodiment of the invention is not limited to the preferred exemplary embodiments specified above. Rather, a number of variants are conceivable which make use of the device according to the invention, the method according to the invention and the mask according to the invention even in the case of fundamentally different types. LIST OF REFERENCE NUMERALS 1 optical system
2 substrate
10 means for generating a correction structure
A design structure
B mapping structure (with mapping error)
C Correction structure
D product structure (mask structure)
CD Critical dimension (line width)
CD-target Critical dimension target value
CD 1 * Critical dimension correction structure
f1 focus 1
f2 focus 2
r1, r2 radii of curvature of a lens
fy focal area
Δ AB aberration
Δ C correction function

Claims (17)

1. Vorrichtung zur Strukturierung eines Substrates, insbesondere eines Wafers, durch ein Masken-Lithographie- Verfahren und/oder ein Direktschreibverfahren, gekennzeichnet durch ein Mittel (10) zur Erzeugung einer Korrekturstruktur (C) für die Herstellung einer Produktstruktur (D) des Substrates (2), wobei die Korrekturstruktur (C) von mindestens einem Abbildungsfehler (ΔAB) einer Lithographie-Vorrichtung und/oder von mindestens einem Produktionsfehler eines nachfolgenden Produktionsschrittes des Substrats (2) funktionell abhängig ist und der Abbildungsfehler (ΔAB) und/oder der Produktionsfehler von mindestens einer Linienbreite (CD) einer auf dem Substrat (2) anzuordnenden Struktur abhängig ist. 1. Device for structuring a substrate, in particular a wafer, by a mask lithography method and / or a direct writing method, characterized by a means ( 10 ) for producing a correction structure (C) for the production of a product structure (D) of the substrate ( 2 ), the correction structure (C) being functionally dependent on at least one imaging error (Δ AB ) of a lithography device and / or on at least one production error in a subsequent production step of the substrate ( 2 ) and the imaging error (Δ AB ) and / or Production defects depend on at least one line width (CD) of a structure to be arranged on the substrate ( 2 ). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturstruktur (C) automatisch durch eine Korrekturfunktion (ΔC) aus einem Vergleich zwischen einer vorbestimmten Designstruktur (A) und einer Abbildungsstruktur (B) der Lithographie-Vorrichtung und/oder einer Abbildungsstruktur (B) eines nachfolgenden Produktionsschrittes, insbesondere durch eine Minimierung einer Zielfunktion ermittelbar ist. 2. Device according to claim 1, characterized in that the correction structure (C) automatically by a correction function (Δ C ) from a comparison between a predetermined design structure (A) and an imaging structure (B) of the lithography device and / or an imaging structure ( B) a subsequent production step, in particular by minimizing a target function. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Korrekturfunktion (ΔC) Teil einer Zielfunktion ist, mit der Abbildungsfehler (ΔAB) des optischen Systems (1) durch eine mit der Korrekturfunktion (ΔC) angepasste Masken-Struktur (C) einer Lithographiemaske minimierbar ist. 3. Device according to claim 2, characterized in that a correction function (Δ C ) is part of a target function with the imaging error (Δ AB ) of the optical system ( 1 ) by a mask structure (C.) Adapted with the correction function (Δ C ) ) a lithography mask can be minimized. 4. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturstruktur (C) rotationssymmetrische und/oder asymmetrische Abbildungsfehler (ΔAB) des optischen Systems (1) kompensiert. 4. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the correction structure (C) rotationally symmetrical and / or asymmetrical imaging errors (Δ AB ) of the optical system ( 1 ) compensates. 5. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturstruktur (C) Stepperfehler, Fehler bei der Anordnung von OPC-Strukturen und/oder Phasenfehler bei einer Phasenshiftmaske kompensiert. 5. Device according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the Correction structure (C) stepper error, error in the Arrangement of OPC structures and / or phase errors with compensated for a phase shift mask. 6. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Korrekturstruktur (C) für unterschiedliche Herstellungsschritte der Strukturierung eines Substrates (2), insbesondere einen Entwicklungsprozess, einen Ätzschritt, einen Bake-Schritt und/oder einen Belichtungsschritt ermittelt wird. 6. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that in each case a correction structure (C) for different manufacturing steps of structuring a substrate ( 2 ), in particular a development process, an etching step, a bake step and / or an exposure step is determined. 7. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturstruktur (C) richtungsabhängige Fehler einer EUV- Bestrahlung und/oder durch unterschiedliche Reflektivität bei einer EUV-Bestrahlung hervorgerufene Fehler kompensiert. 7. Device according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the Correction structure (C) directional errors of an EUV Irradiation and / or by different reflectivity errors caused by EUV radiation are compensated. 8. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbildungsverhalten des optischen Systems (1), der Masken- Struktur (C) und/oder eines nachfolgenden Produktionsschrittes durch die Uniformity charakterisiert ist. 8. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the imaging behavior of the optical system ( 1 ), the mask structure (C) and / or a subsequent production step is characterized by the uniformity. 9. Verfahren zur Strukturierung eines Substrates, dadurch gekennzeichnet, dass a) eine vorbestimmte Designstruktur (A) durch eine Lithographie-Vorrichtung und/oder einer Direktschreibeinrichtung als Abbildungsstruktur (B) erzeugt wird, b) ein Abbildungsfehler (ΔAB) zwischen der Abbildungsstruktur (B) und der Designstruktur (A) anhand mindestens einer Linienbreite (CD1, CD2, CD3, CD4, CD5) der Abbildungsstruktur (B) ermittelt wird, c) ein Mittel (10) zur Erzeugung einer Korrekturstruktur (C) automatisch eine Korrekturfunktion (ΔC) so bestimmt, dass der Abbildungsfehler (ΔAB) ausgeglichen wird, d) das automatisch ein Mittel zur Erzeugung einer Korrekturstruktur (C) in Abhängigkeit von der Korrekturfunktion (ΔC) angesteuert wird. 9. A method for structuring a substrate, characterized in that a) a predetermined design structure (A) is generated by a lithography device and / or a direct writing device as an imaging structure (B), b) an imaging error (Δ AB ) between the imaging structure (B) and the design structure (A) is determined on the basis of at least one line width (CD 1 , CD 2 , CD 3 , CD 4 , CD 5 ) of the imaging structure (B), c) a means ( 10 ) for generating a correction structure (C) automatically determines a correction function (Δ C ) so that the imaging error (Δ AB ) is compensated for, d) that a means for generating a correction structure (C) is automatically controlled as a function of the correction function (Δ C ). 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Erzeugung einer Korrekturstruktur (C) die Herstellung einer Maske zur Belichtung des Substrates (2) so steuert, dass die Korrekturstruktur (C) als Masken-Struktur angeordnet wird. 10. The method according to claim 9, characterized in that the means for generating a correction structure (C) controls the production of a mask for exposure of the substrate ( 2 ) so that the correction structure (C) is arranged as a mask structure. 11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturstruktur (C) automatisch zeitlich bedingten Veränderungen der Abbildungsstruktur (B) angepasst wird. 11. The method according to claim 9 or 10, characterized characterized that the correction structure (C) automatically changes due to time Figure structure (B) is adjusted. 12. Maske zur Strukturierung eines Substrates, insbesondere eines Wafers, mit einer Produktstruktur mittels eines Lithographie-Verfahrens, gekennzeichnet durch eine Korrekturstruktur (C) in funktioneller Abhängigkeit von mindestens einem Abbildungsfehler (ΔAB) einer Lithographie- Vorrichtung und/oder für Produktionsfehler nachfolgender Produktionsschritte des Substrats (2), wobei der Abbildungsfehler (ΔAB) und/oder der Produktionsfehler von mindestens einer Linienbreite (CD) einer auf dem Substrat anzuordenden Struktur abhängig ist. 12. Mask for structuring a substrate, in particular a wafer, with a product structure by means of a lithography method, characterized by a correction structure (C) in functional dependence on at least one imaging error (Δ AB ) of a lithography device and / or for production errors in subsequent production steps of the substrate ( 2 ), the imaging error (Δ AB ) and / or the production error being dependent on at least one line width (CD) of a structure to be arranged on the substrate. 13. Maske nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Korrekturfunktion (ΔC) Teil einer Zielfunktion ist, mit der Abbildungsfehler (ΔAB) des optischen Systems (1) und/oder Produktionsfehler durch eine mit der Korrekturfunktion (ΔC) angepasste Steuerung minimierbar ist. 13. Mask according to claim 12, characterized in that a correction function (Δ C ) is part of a target function with the imaging errors (Δ AB ) of the optical system ( 1 ) and / or production errors by a control adapted with the correction function (Δ C ) can be minimized. 14. Maske nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturstruktur (C) rotationssymmetrische und/oder asymmetrische Abbildungsfehler (ΔAB) des optischen Systems (1) kompensiert. 14. Mask according to claim 12 or 13, characterized in that the correction structure (C) rotationally symmetrical and / or asymmetrical imaging errors (Δ AB ) of the optical system ( 1 ) compensates. 15. Maske nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturstruktur (C) Stepperfehler, Fehler bei der Anordnung von OPC- Strukturen und/oder Phasenfehler bei einer Phasenshiftmaske kompensiert. 15. Mask according to at least one of claims 12 to 14, characterized in that the correction structure (C) Stepper errors, errors in the arrangement of OPC Structures and / or phase errors in a phase shift mask compensated. 16. Maske nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Korrekturstruktur (C) für unterschiedliche Herstellungsschritte der Strukturierung eines Substrates (2), insbesondere einen Entwicklungsprozess, einen Ätzschritt, einen Bake-Schritt und/oder einen Belichtungsschritt ermittelt wird. 16. Mask according to at least one of claims 12 to 15, characterized in that in each case a correction structure (C) for different manufacturing steps of structuring a substrate ( 2 ), in particular a development process, an etching step, a bake step and / or an exposure step is determined becomes. 17. Maske nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturstruktur (C) richtungsabhängige Fehler einer EUV-Bestrahlung und/oder durch unterschiedliche Reflektivität bei einer EUV- Bestrahlung hervorgerufene Fehler kompensiert. 17. Mask according to at least one of claims 12 to 16, characterized in that the correction structure (C) directional errors of EUV radiation and / or due to different reflectivity in an EUV Irradiation caused errors compensated.
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