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GEBIET DER
VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung integrierter Schaltungen
und betrifft insbesondere eine Steuerungsstrategie, um die Gleichförmigkeit von
Schaltungselementen über
die Substratfläche hinweg
durch Steuern eines Lithographieprozesses zu verbessern.
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BESCHREIBUNG
DES STANDS DER TECHNIK
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Die
Herstellung integrierter Schaltungen wird erreicht, indem eine große Anzahl
von Elementen, etwa Transistoren, Kondensatoren, Widerstände und dergleichen
auf einem einzelnen Substrat hergestellt werden, wobei halbleitende,
leitende und isolierende Materialschichten abgeschieden, strukturiert
und so modifiziert werden, um schließlich die Schaltungselemente
und entsprechende elektrische Verbindungen in Übereinstimmung mit einem grundlegenden
Schaltungsentwurf zu erhalten. Beispielsweise werden in einer modernen
CPU (zentrale Recheneinheit) Millionen von Feldeffekttransistoren,
die den Kern des Schaltungsentwurfes darstellen, gemeinsam entsprechend
den spezifizierten Entwurfsregeln hergestellt, die wiederum im Wesentlichen
das Leistungsverhalten der fertiggestellten Schaltung bestimmen.
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Im
Allgemeinen bestimmt die physikalische Größe der Schaltungselemente,
beispielsweise der Feldeftekttransistoren, im Wesentlichen das elektrische
Verhalten, beispielsweise die Arbeitsgeschwindigkeit, der integrierten
Schaltung. Somit kann eine minimale Fluktuation während der
Herstellungsprozesse, die unmittelbar die Herstellung von Schaltungselementen
mit kritischer Größe betreffen,
zu einer minimalen Änderung
der Größe der Schaltungselemente
oder Teile davon führen,
was dann wiederum zu einer geringeren Gesamtbetriebsgeschwindigkeit
führen
kann, da die Gesamtbetriebsgeschwindigkeit einer Schaltung oder
eines funktionalen Blockes davon durch die langsamste Komponente
bestimmt ist. Es ist daher wichtig, die Herstellungsprozesse so zu
steuern, dass diese so gleichförmig
wie möglich innerhalb
eines einzelnen Chipbereiches und auch innerhalb der gesamten Substratoberfläche, die
eine große
Anzahl von Chipflächen
beinhaltet, verlaufen. Bei der Herstellung integrierter Schaltungen
ist typischerweise eine große
Anzahl einzelner Prozessschritte beteiligt, wobei die meisten der
Prozessschritte auf Grundlage der gesamten Scheibe stattfinden,
d. h. die Prozesse werden gleichzeitig über die gesamte Substratoberfläche hinweg
ausgeführt. Die
ständig
zunehmende Größe der Substrate,
die bei der Herstellung von Halbleitern verwendet werden, macht
es allerdings schwierig, die Prozessbedingungen so zu steuern, dass
diese gleichförmig über die
gesamte Substratoberfläche
hinweg vorherrschen. Somit kann eine lokale Fluktuation der Wirkungen
eines gewissen Prozesses hervorgerufen werden, die dann eine Änderung
des elektrischen Verhaltens nach sich ziehen. Andererseits können einige
wenige Herstellungsprozesse lediglich auf einem Teil des Substrats
ausgeführt
werden, wodurch eine verbesserte Steuerbarkeit der Prozessbedingungen
auf spezifizierten Substratpositionen in Hinblick auf die Prozessgleichförmigkeit
möglich
ist. Beispielsweise kann eine Herstellungssequenz für komplexe
integrierte Schaltungen u. a. die folgenden essentiellen Prozessschritte
aufweisen, etwa Photolithographie, Ätzen, Dotierstoffimplantation,
Ausheizen und Messprozesse, wobei die Photolithographie und die
Messprozesse für
gewöhnlich
Prozessschritte sind, die auf Substratteilen anstatt über die
gesamte Substratoberfläche
hinweg in einem einzelnen Schritt ausgeführt werden. Folglich bieten
diese Prozesse, die lediglich an Bereichen des Substrats ausgeführt werden,
die Möglichkeit,
lokale Ungleichförmigkeiten
des gesamten Prozessablaufs durch Messung zu erkennen und bieten
ferner die Möglichkeit, erkannte
Prozessungleichförmigkeiten
durch Einstellen von Prozessparametern des Lithographieprozesses
in Übereinstimmung
mit den Messergebnissen zu kompensieren.
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In
gegenwärtig
etablierten Prozesstechnologien spielt die Photolithographie eine
dominante Rolle, da die lithographische Erzeugung eines Lackstrukturelements
im Wesentlichen die schließlich
erreichten kritischen Abmessungen eines tatsächlichen Schaltungselements
bestimmt. Eine kritische Abmessung (CD) eines Schaltungselements
kann beispielsweise eine minimale Strukturgröße, etwa eine Breite von Linien
oder Abständen
von Schaltungselementsmustem repräsentieren. Beispielsweise ist eine
Gateelektrode eines Feldeftekttransistors ein im Wesentlichen leitungsähnliches
Schaltungselement, wobei die Breite davon im Wesentlichen die Arbeitsgeschwindigkeit
des Feldeffekttransistors bestimmt. Daher werden große Anstrengungen
unternommen, um das Einstellen der kritischen Abmessungen von Lackstrukturelementen,
die von der Photolithographie erzeugt werden, zu steuern, die dann
als eine Ätzmaske
für einen
nachfolgenden Ätzprozess
zur Strukturierung einer Materialschicht benutzt werden. In der
Photolithographie wurde der Prozess zum Übertragen eines Bildens von
einem Retikel auf eine UV-empfindliche Photolackschicht lange Zeit
durch sogenannte Wafer-Stepper dominiert, die ein verkleinertes
Bild des Retikels auf einem spezifizierten Bereich des Substrats
erzeugen. Der belichtete Substratbereich wird auch als Retikelfeld
bezeichnet und enthält
typischerweise mehrere einzelne Chipbereiche, wobei die Anzahl der
einzelnen Chipbereiche von der Größe des Chips, d. h. von der
Komplexität der
auf dem Chip herzustellenden integrierten Schaltung, und von der
Größe des Retikels,
das der Wafer-Stepper während
eines einzelnen Belichtungsschrittes erzeugen kann, abhängt. In
jüngerer
Zeit werden Wafer-Stepper
zunehmend durch sogenannte Systeme mit schrittweiser und abtastender
Funktionsweise ersetzt, die kurz auch als Abtaster bezeichnet werden,
die ein synchronisiertes Abtasten des Substrates und des Retikels über einen
fixierten Schlitz, der innerhalb der zugehörigen Optik angeordnet ist,
ausnutzen. Folglich wird das Abtasten des Substrats und des Retikels
typischerweise so gesteuert, um Belichtungsungleichförmigkeiten
innerhalb des Belichtungsfeldes zu minimieren, um damit eine Variation
kritischer Abmessungen von Schaltungselementen zu minimieren, da
bereits eine Änderung
der kritischen Abmessung in der Größenordnung von Nanometer oder
sogar darunter sich auf eine entsprechende Geschwindigkeitsänderung
des fertiggestellten Bauteils niederschlagen kann. Während des
Lithographieprozesses können
viele Faktoren zu einer Abweichung von einer gewünschten kritischen Abmessung
beitragen, woraus eine erhöhte Fluktuation über das
Belichtungsfeld hinweg resultiert. Einige dieser Faktoren sind die
Fluktuationen in der Lackdicke und Variationen des Entwicklungsprozesses,
Fehler der Linse und des Retikels und Synchronisierungsfehler zwischen
dem Substrat und dem Retikel während
des Abtastvorganges. Um diese Fehler beim Abbilden eines Schaltungsmusters auf
ein Substrat zu minimieren, wird der Belichtungsvorgang so gesteuert,
um eine Belichtungsdosis, d. h. eine integrierte Intensität der UV-Strahlung,
die auf eine definierte Position des Substrats eingestrahlt wird,
entsprechend den Messergebnissen kritischer Abmessungen, die von
zuvor prozessierten Substraten erhalten werden, anzupassen.
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In
dieser Hinsicht offenbart US-Patent 6,493,063, Seltmann et al. ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum Reduzieren der Fluktuationen
von kritischen Abmessungen in einem Halbleiterbauteil, indem Linsen-
und Retikelfehler gemessen und dann kompensiert werden. Insbesondere
wird die kritische Abmessung eines Chips gemessen und wird verwendet,
um eine Funktion der kritischen Abmessung CD (x, y) zu bilden, wobei
y die Richtung des Abtastens und x senkrecht zur Richtung der Abtastung
für einen Lithographieabtaster
ist. CD (x, y) wird dann angewendet, um die Energieverteilung, d.
h. die Belichtungsdosis, als eine zweidimensionale Funktion E (x, y)
zu bestimmen. Schließlich
wird die zweidimensionale Funktion E (x, y) in zwei orthogonale
Funktionen E (x) und E (y) separiert, wobei eine Änderung
in E (x) und E (y), d. h. eine Abweichung von spezifizierten Sollwerten
für diese
Funktionen, kompensiert wird, indem die Belichtungsdosis entsprechend
angepasst wird oder Graufilter oder andere Mittel verwendet werden.
Auf diese Weise können
mit der Lithographie verknüpfte
Fluktuationen kritischer Dimensionen wirksam kompensiert oder zumindest deutlich
reduziert werden.
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Wie
zuvor erläutert
ist, sind eine große
Anzahl von Prozessschritten bei der Herstellung integrierter Schaltungen
beteiligt, wobei jeder Prozessschritt zu einer Fluktuation der kritischen
Abmessungen und/oder einer Variation des elektrischen Verhaltens
eines Schaltungselements auf Grund lokaler Prozessfluktuationen
beitragen kann, wobei der Einfluss auf das schließlich erhaltene
Schaltungselement von dem speziellen Prozess abhängt. Beispielsweise ist die
Gatelänge
eine wichtige kritische Abmessung, die entsprechend bestehender
Technologien zu einem wesentlichen Anteil durch die Photolithographie
bestimmt ist. Die effektive Länge
des Kanals, obwohl diese im Wesentlichen durch die Gatelänge definiert
ist, hängt
u. a. von dem Profil der Dotierstoffkonzentration ab, die PN-Übergänge in einem Kanalgebiet
des Feldeffekttransistors bildet. Das Dotierstoffprofil hängt jedoch
von Implantationsparametern und insbesondere von Parametern eines
nachfolgenden Ausheizprozesses zum Aktivieren der Dotierstoffe und
zum teilweise Ausheilen durch die Implantation hervorgerufener Schäden des
kristallinen Halbleitergebiets ab. Als Folge davon können Fluktuationen
und lokale Ungleichförmigkeiten
des Implantationsprozesses und/oder der Ausheizzyklen ebenso zu
einer Änderung
des Bauteilverhaltens beitragen, die durch die oben beschriebene
Technik nicht kompensiert werden können, da lediglich durch die CD
hervorgerufene Fluktuationen berücksichtigt
werden.
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Angesichts
des oben erkannten Problems besteht ein Bedarf für eine verbesserte Steuerungsstrategie,
die es ermöglicht,
in effizienter Weise Änderungen
im Bauteilverhalten, die durch lokale Prozessungleichförmigkeiten
einer Vielzahl von Prozessen hervorgerufen werden, die bei der Herstellung
integrierter Schaltungen beteiligt sind, zu kompensieren.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE
ERFINDUNG
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Im
Allgemeinen richtet sich die vorliegende Erfindung an eine Technik,
die das Reduzieren oder Kompensieren von Wirkungen von Prozessungleichförmigkeiten
einer Sequenz aus Herstellungsprozessen auf der Grundlage elektrischer
Messdaten ermöglicht.
Dazu wird der Photolithographieprozess auf der Grundlage elektrischer
Messdaten gesteuert, die den Einfluss einer Vielzahl von Parametern
von Herstellungsprozessen auf das Verhalten zumindest eines Teils
der herzustellenden integrierten Schaltungen reflektieren. Entsprechend
dem Konzept der Erfinder kann die Tatsache ausgenutzt werden, dass
in typischen Entwürfen
moderat komplexer integrierter Schaltungen eine oder mehrere kleine
voll funktionsfähige
Teilschaltungen, die auch als Untergruppe bezeichnet werden, enthalten
sind, die einen Zugang mittels Messanlagen oder elektrischer Sonden
vor dem Ende des Herstellungsprozesses für das gesamte Bauteil ermöglichen.
Auf Grund der relativ kleinen Chipfläche, die von diesen Untergruppen
eingenommen wird, im Vergleich zur Gesamtfläche, die für den vollständigen Schaltungsentwurf
benutzt wird, sind lokale elektrische Messdaten verfügbar, die
die Bewertung des Verhaltens, beispielsweise der Arbeitsgeschwindigkeit,
der Untergruppen ermöglichen und
auf Grundlage dieser Bewertung auch das Abschätzen des Verhaltens ermöglichen,
das für
die gesamte integrierte Schaltung zu erwarten ist. Auf der Grundlage
dieser elektrischen Messdaten wird der Photolithographieprozess,
der eine lokale Steuerung von Prozessparametern ermöglicht,
so gesteuert, um Ungleichförmigkeiten,
die durch die Messdaten angezeigt werden, zu reduzieren oder zu
kompensieren.
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Gemäß einer
anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren das Erhalten von
Messdaten, die das elektrische Leistungsverhalten mehrerer funktionaler
Schaltungsbereiche mit spezifiziertem Entwurf kennzeichnen, die
innerhalb eines Retikelfeldes geordnet sind, das auf einem Substrat
gebildet ist. Dann wird eine zweidimensionale Darstellung der Messdaten
für das Retikelfeld
bestimmt. Schließlich
wird ein Lithographieprozess für
ein oder mehrere Produktsubstrate auf der Grundlage der zweidimensionalen
Darstellung gesteuert.
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Gemäß einer
noch weiteren anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren das Entwerten einer
Schaltungsstruktur für
ein Retikel mit mehreren primären
Schaltungsentwürfen,
wobei jeder davon mit mindestens einem sekundären Schaltungsentwurf mit verringerter
Komplexität
verknüpft
ist. Ferner umfasst das Verfahren das Bilden einer Hardwaredarstellung
der Schaltungsanordnung auf einem Substrat mittels Prozessanlagen,
die eine Lithographievorrichtung enthalten, wobei das Retikel verwendet
wird. Ferner werden Messdaten erhalten, die ein elektrisches Verhalten
der Sekundärschaltungen
kennzeichnen. Schließlich
wird auf der Grundlage der Messdaten eine Karte bestimmt, die eine
kritische Abmessung der Schaltungsanordnung mit einer Position eines Retikelsfelds,
das auf dem Substrat gebildet ist, in Beziehung setzt.
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Gemäß einer
weiteren anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst eine Lithographieanlage ein steuerbares
Belichtungssystem, das auf Belichtungsdosisdaten reagiert, und einen
Kontrollabschnitt, der ausgebildet ist, Belichtungsdosisdaten auf
der Grundlage von CD-Daten bereitzustellen. Die Lithographieanlage umfasst
ferner eine Steuereinheit, die ausgebildet ist, eine zweidimensionale
Darstellung elektrischer Leistungsdaten zu empfangen und CD-Daten
auf der Grundlage von Referenz-CD-Daten zu berechnen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Weitere
Vorteile, Aufgaben und Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind in den angefügten Patentansprüchen definiert
und gehen deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung
hervor, wenn diese mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen studiert
wird; es zeigen
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1a bis 1c schematisch
Draufsichten eines Retikels mit vier einzelnen Chipbereichen, wobei
jeder Chipbereich einen Schaltungsentwurf einer primären Schaltung
und mehrere Schaltungsentwürfe
sekundärer
Schaltungen mit verringerter Komplexität enthält;
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2a schematisch
eine Sequenz eines Herstellungsprozesses, von denen einige deutlich das
Verhalten einer integrierten Schaltung, die entsprechend der Prozesssequenz
hergestellt wird, beeinflussen können;
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2b schematisch
eine Karte von Messdaten, die über
ein einzelnes Retikelfeld hinweg aufgenommen wurde und die Umwandlung
in eine im Wesentlichen kontinuierliche zweidimensionale Darstellung
der elektrischen Leistungsdaten der integrierten Schaltung;
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2c und 2d schematisch
Graphen einer Beziehung zwischen einer Betriebsgeschwindigkeit und
einer CD und zwischen einer CD und einer Belichtungsdosis; und
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3 schematisch
ein Lithographiesystem, das ausgebildet ist, auf der Grundlage von
Messdaten, die das elektrische Leistungsverhalten von Sekundärschaltungen
kennzeichnet, gesteuert zu werden.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Obwohl
die vorliegende Erfindung mit Bezug zu den Ausführungsformen beschrieben ist,
wie sie in der folgenden detaillierten Beschreibung sowie in den
Zeichnungen dargestellt sind, sollte es selbstverständlich sein,
dass die folgende detaillierte Beschreibung sowie die Zeichnungen
nicht beabsichtigen, die vorliegende Erfindung auf die speziellen
anschaulichen offenbarten Ausführungsformen
einzuschränken,
sondern die beschriebenen anschaulichen Ausführungsformen stellen lediglich
beispielhaft die diversen Aspekte der vorliegenden Erfindung dar,
deren Schutzbereich durch die angefügten Patentansprüche definiert
ist.
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Die
vorliegende Erfindung beruht auf dem Konzept, Messdaten zu verwenden,
die das elektrische Leistungsvermögen lokalisierter Untergruppen kennzeichnen,
um damit auf der Grundlage der lokalen Messdaten eine im Wesentlichen
kontinuierliche zweidimensionale Darstellung zu ermitteln oder eine zweidimensionale
Darstellung mit mindestens einer großen Anzahl diskreter Positionen
innerhalb eines einzelnen Retikelfeldes zu ermitteln, wodurch ein
erwartetes elektrisches Verhalten des betrachteten Schaltungsentwurfes,
das durch einen geeigneten numerischen Wert quantifiziert ist, mit
der entsprechenden Position innerhalb des Retikelfeldes in Beziehung
zu setzen. Ferner kann die zweidimensionale Darstellung oder zweidimensionale
Karte der elektrischen Leistungsdaten, die die Gesamtheit der den Herstellungsprozess
beeinflussenden Parameter repräsentieren,
dann mit einer Belichtungsdosis in Beziehung gesetzt werden, die
für den
Lithographieprozess bei der Herstellung kritischer Schaltungselemente
verwendet wird, da, wie zuvor erläutert ist, der Lithographieprozess
die Möglichkeit
bietet, Prozessparameter des Belichtungsprozesses lokal anzupassen,
d. h. die Belichtungsdosis anzupassen, als eine Funktion der Position
innerhalb des Retikelfeldes. Basierend auf der Beziehung zwischen
dem elektrischen Verhalten und der Belichtungsdosis kann dann der
Lithographieprozess für Produktsubstrate
ausgeführt
werden, wobei in einigen Ausführungsformen
ein kontinuierliches Aktualisieren weiterer elektrischer Messdaten
eine äußerst effiziente Steuerungsstrategie
sicherstellt, wohingegen in anderen Ausführungsformen eine Korrelation
zwischen kritischen Abmessungen spezifizierter Schaltungselemente
und den elektrischen Leistungsmessdaten so erstellt wird, um das
Erkennen von Prozessfluktuationen mittels präzise ausgeführter Messungen der kritischen
Abmessung zu ermöglichen,
die auf der Grundlage speziell gestalteter CD-Testretikel ausgeführt werden.
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Mit
Bezug zu den 1 bis 3 werden weitere
anschauliche Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung nunmehr detaillierter beschrieben.
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1a zeigt
eine schematische Draufsicht eines Retikels 100, das in
dem vorliegenden Beispiel vier einzelne Chipbereiche 110, 120, 130, 140 enthält. Die
Anzahl der einzelnen Chips pro Retikel hängt jedoch von der Größe des Schaltungsentwurfs einer
spezifizierten integrierten Schaltung, die in einem einzelnen Chip
zu bilden ist, und von dem Leistungsvermögen der Lithographieanlage
ab. Folglich kann das Retikel 100 mindestens einen einzelnen Chipbereich 110,..., 140 oder
kann mehrere einzelne Chipbereiche in Abhängigkeit von der Komplexität des Schaltungsentwurfs
aufweisen. In diesem Zusammenhang wird ein Schaltungsentwurf als
die funktionale Beziehung zwischen den mehreren Schaltungselementen,
die die betrachtete integrierte Schaltung bilden, betrachtet. Eine
Schaltungsanordnung (Layout) eines spezifizierten Schaltungsentwurfs
(Design) ist in dieser Anmeldung als die physikalische Darstellung
des spezifizierten Schaltungsentwurfs zu verstehen, d. h., die Schaltungsanordnung
umfasst die physikalischen Komponenten oder deren physikalischen
Bilder, wenn auf die Schaltungsanordnung in dem Retikel 100 Bezug
genommen wird, etwa Leitungen, Feldeffekttransistoren mit Gateelektroden
und Source- und Draingebieten, Kondensatoren und dergleichen. Somit
kann die Schaltungsanordnung eines spezifizierten Schaltungsentwurfs
geändert
werden, indem ein oder mehrere Schaltungselemente umgruppiert werden, ohne
dass der spezifizierte Schaltungsentwurf, d. h. die Funktionalität der Schaltung,
geändert
wird.
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Das
Retikel 100 umfasst ferner in jedem der Chipbereiche 110,
...., 140 einen primären
Schaltungsentwurf 110, der beispielsweise einen Hauptbereich
einer CPU und dergleichen repräsentieren kann.
Des weiteren umfasst jeder Chipbereich einen oder mehrere sekundäre Schaltungsentwürfe 112, 113,
wobei bedacht werden sollte, dass die primären und sekundären Schaltungsentwürfe 111, 112 und 113 mit
einer spezifizierten Schaltungsanordnung dargestellt sind, so dass
die sekundären
Schaltungsentwürfe 112, 113 in
diesem Beispiel an der oberen linken Ecke der einzelnen Chipbereiche 110,
..., 140 angeordnet sind. Die sekundären Schaltungsentwürfe 112, 113 können voll
funktionsfähige
Schaltungen mit deutlich reduzierter Komplexität im Vergleich zu dem primären Schaltungsentwurf 111 repräsentieren. Folglich
ist die Schaltungsanordnung für
die sekundären
Schaltungsentwürfe 112, 113 lokalisiert
in dem Sinne, dass diese deutlich weniger Platz innerhalb der Chipbereiche 110,
..., 140 im Vergleich zu dem primären Schaltungsentwurf 111 einnimmt.
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Die
sekundären
Schaltungsentwürfe 112, 113 können in
speziellen Ausführungsformen
funktionsmäßig mit
dem primären
Schaltungsentwurf 111 verknüpft sein und damit einen Teil
der betrachteten integrierten Schaltung bilden. Beispielsweise können die
sekundären
Schaltungsentwürfe 112, 113 Taktschaltungen
zum Bereitstellen entsprechender Taktsignale für die diversen Abschnitte für den primären Schaltungsentwurf 111 repräsentieren.
In anderen Ausführungsformen
können
ein oder mehrere sekundäre
Schaltungsentwürfe
als Messstruktur hinzugefügt
werden, ohne dass diese für
den Betrieb für
den primären
Schaltungsentwurf 111 erforderlich sind. In diesem Falle
wird vorteilhafterweise die Schaltungsanordnung des sekundären Schaltungsentwurfs
so klein wie möglich
gehalten, um nicht unnötig
wertvolle Chipfläche
zu besetzen. Wenn ferner ein sekundärer Schaltungsentwurf als eine
Teststruktur entworfen wird, kann es vorteilhaft sein, mehrere kritische Schaltungselemente,
d. h. Schaltungselemente mit minimalen kritischen Abmessungen, mit
einzubauen, um damit die Möglichkeit
zu bieten, selbst geringe Fluktuationen in der Herstellungssequenz
zu fassen.
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Jeder
der sekundären
Schaltungsentwürfe 112, 113 kann
mit einer spezifizierten Nachbarschaft, die als 112a, 113a bezeichnet
ist, für
die Schaltungsentwürfe 112 bzw. 113 verknüpft sein.
Die Nachbarschaften 112a, 113a können als
Bereiche betrachtet werden, die die entsprechenden sekundären Schaltungsentwürfe 112, 113 oder
zumindest einen merklichen Teil davon umschließen und mehrere Muster enthalten,
die nicht zu der Funktionalität
der zweiten Schaltungsentwürfe 112, 113 beitragen.
Beispielsweise können
die Nachbarschaften 112a, 113a einen Teil des
primären
Schaltungsentwurfs 111 repräsentieren, so dass die Nachbarschaften
der sekundären Schaltungsentwürfe 112, 113 unterschiedliche
Schaltungsmuster, abhängig
von der Position innerhalb des einzelnen Chipbereichs 110,
enthalten. Beispielsweise können
die Nachbarschaften 112a, 113a einen Bereich definieren,
der sich über
die sekundären
Schaltungsentwürfe 112, 113 um
ungefähr
100 μm oder
mehr hinaus erstreckt. Da die Wirkung mehrerer Herstellungsprozesse,
etwa von Ätzprozessen, CMP-
(chemisch-mechanisches
Polieren) Prozessen, Abscheideprozessen und dergleichen auf ein Schaltungsmuster,
das auf einer spezifizierten Substratposition angeordnet ist, von
der Nachbarschaft dieser Position abhängen kann, können in
einigen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung die Nachbarschaften 112a, 113a bei
der Erzeugung elektrischer Messdaten mittels der sekundären Schaltungsentwürfe 112, 113 in
Betracht gezogen werden. Z. B. können
die Nachbarschaften 112a, 113a, wenn sie sich
anfänglich
deutlich voneinander unterscheiden, so gestaltet werden, um ein
gewisses Maß an Ähnlichkeit
zu erreichen. Dies kann erreicht werden, in dem sekundäre Schaltungsentwürfe 112, 113 so angeordnet
werden, dass beide Schaltungsentwürfe von ähnlichen oder identischen Schaltungsmustern umgeben
sind.
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In
anderen Ausführungsformen
kann, wenn das Umgruppieren der sekundären Schaltungsentwürfe 112, 113 eine
wenig gewünschte
Option darstellt, zusätzliche „funktionslose
Muster" in die Schaltungsanordnung
so eingefügt
werden, um eine ausreichende Übereinstimmung
der beiden Nachbarschaften zu schaffen.
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In
einer anschaulichen Ausführungsform kann
die Nähe
der sekundären
Schaltungsentwürfe 112, 113 vorteilhaft
ausgenutzt werden, um sehr unterschiedliche Nachbarschaften 112a, 113a zu
erzeugen, um damit den Einfluss sehr unterschiedlicher Schaltungsmuster
für ansonsten
im Wesentlichen konstante Prozessbedingungen abzuschätzen, da erwartet
werden kann, dass auf Grund des geringen Abstandes zwischen dem
Schaltungsentwurf 112 und dem Schaltungsentwurf 113 im
Wesentlichen die gleichen Auswirkungen der Herstellungsprozess in beiden
Schaltungsentwürfen 112, 113 hervorgerufen werden.
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Wie
zuvor erläutert
ist, kann ein lokalisierter sekundärer Schaltungsentwurf, etwa
die Entwürfe 112, 113,
bereits in dem grundlegenden Schaltungsentwurf vorgesehen sein,
oder entsprechend entworfene Schaltungen können als Teststrukturen vorgesehen
werden, wobei vorteilhafterweise mindestens ein sekundärer Schaltungsentwurf
innerhalb jedes einzelnen Chipbereichs vorgesehen wird. Die geringere
Komplexität
und die reduzierte Fläche
der Schaltungsanordnung für
die sekundären
Schaltungsentwürfe 112, 113 erlauben
einen Zugriff durch Testsonden während
eines frühen
Herstellungsstadiums, so dass die Messdaten die gesamten Prozessparameter präsentieren
können,
die vor dem Zeitpunkt angewendet wurden, an dem die Messungen durchgeführt werden.
Auf diese Weise ist die Verzögerung
zwischen dem Ermitteln der relevanten Messdaten und dem Steuerungsvorgang
zum Nachjustieren des Lithographieprozesses, der zur Herstellung der
betrachteten Schaltungsentwürfe
angewendet wird, deutlich verringert werden. Insbesondere Prozessschritte,
etwa das Schneiden und das Einbringen in ein Gehäuse der integrierten Schaltungen, kann
auf Grund des Abschätzens
des elektrischen Verhaltens der Schaltung auf der Grundlage des elektrischen
Leistungsverhaltens der Untergruppen umgangen werden.
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In
einigen Ausführungsformen
kann die anfängliche
Schaltungsanordnung des Retikels 100 verwendet werden,
wobei möglicherweise
gewisse geringfügige
Vorgänge
zum Umgestalten enthalten sein können,
um eine spezifizierte Nachbarschaft für die einzelnen sekundären Schaltungsentwürfe zu schaffen,
wodurch die erforderlichen Messdaten im Wesentlichen auf der Grundlage
der ursprünglichen Schaltungsanordnung
erhalten werden. In anderen Ausführungsformen
kann die Schaltungsanordnung des Retikels 100 umgruppiert
werden, um einer spezifizierten Messgeometrie zu entsprechen.
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1b zeigt
schematisch das Retikel 100 nach einer Umgruppierung der
sekundären
Schaltungsentwürfe 112, 113,
wobei der Entwurf der primären
und sekundären
Schaltungsentwürfe 111, 112 und 113 beibehalten
bleibt. Das Umarrangieren der sekundären Schaltungsentwürfe 112, 113,
wie es in 1b gezeigt ist, kann zu einer
besseren räumlichen „Abdeckung" des gesamten Retikels 100 führen, wodurch
das Gewinnen von Messdaten, die repräsentativer für die Ortsverteilung
des elektrischen Verhaltens sind, ermöglicht wird. In dem in 1b gezeigten
Retikel 100 wird das Umgruppieren der sekundären Schaltungsentwürfe 112, 113 so
ausgeführt,
dass identische Schaltungsanordnungen in jedem der einzelnen Chipbereiche 110,
..., 140 erreicht werden. In anderen Ausführungsformen
kann es geeignet sein, die sekundären Schaltungsentwürfe 112, 113 unterschiedlich
in unterschiedlichen Bereichen anzuordnen, um damit eine verbesserte
Abdeckung der gesamten Retikelfläche
zu erreichen. Ein derartiges Umgruppieren kann ausführbar sein,
solange die unterschiedlichen Schaltungsanordnungen der diversen
einzelnen Chipbereiche nicht zu Änderungen
in nachfolgenden Prozessen, etwa der Herstellung von Kontaktflächen oder
Kontaktbereichen für
ein Gehäuse,
führen.
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Hinsichtlich
der Schaltungsanordnungsauslegung der Nachbarschaften der sekundären Schaltungsentwürfe 112, 113 gelten
die gleichen Kriterien, wie sie zuvor mit Bezug zu 1a dargelegt
sind.
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1c zeigt
schematisch eine weitere Variation des Retikels 100 mit
vier Chipbereichen mit einem Schaltungsentwurf, der beispielsweise
fünf sekundäre Schaltungsentwürfe mit
reduzierter Komplexität
und einen primären
Schaltungsentwurf des Chips mit hoher Komplexität enthält. Auf Grund der höheren Anzahl
der sekundären
Schaltungsentwürfe,
die für
das Gewinnen elektrischer Messdaten verwendet werden können, kann
eine verbesserte räumliche
Abdeckung der gesamten Retikelfläche
erreicht werden.
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Das
Retikel 100 wird dann, in seiner anfänglichen Form oder in einer
umgruppierten Form, in Kombination mit einer spezifizierten Lithographieanlage
verwendet, um eigentliche Schaltungselemente herzustellen, wobei
mehrere Prozessschritte erforderlich sind, um schließlich Hardwaredarstellungen der
sekundären
Schaltungsentwürfe 112, 113 in
einem Zustand zu vervollständigen,
der das Ermitteln entsprechender elektrischer Messdaten ermöglicht. D.
h., das Stadium der Fertigstellung der Hardwaredarstellungen erlaubt
einen Kontakt mit einer elektrischen Sonde. Entsprechende Messgeräte zum Erhalten
von Messdaten aus einer Schaltung, die sich noch auf einem Substrat
befindet, sind im Stand der Technik gut bekannt.
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2a zeigt
schematisch eine Prozesssequenz 200 mit mehreren Herstellungsschritten,
beginnend beispielsweise mit einem Lithographieprozess 210,
der mit einem spezifizierten Retikel, etwa dem Retikel 100,
wie es in den 1a bis 1c gezeigt
ist, ausgeführt
wird. Es sollte beachtet werden, dass der Lithographieprozess 210 alle
beim Abbilden des Retikels 100 auf eine Lackschicht enthaltenen Prozesse
einschließen
kann, etwa das Beschichten eines Substrats mit einem spezifizierten
Photolack, das eigentliche Übertragen
des Musters des Retikels 100 auf ein Substrat durch Belichtung
mit UV-Strahlung, das Nachbearbeiten der belichteten Lackschicht,
das Entwickeln des Lackes und dergleichen. Ferner ist anzuführen, dass
mehrere Lithographieanlagen in einer Halbleiterfabrik vorhanden
sein können und
mehrere im Prinzip identische Retikel verwendet werden können, wobei,
wie zuvor dargelegt ist, Anlagen und retikelspezifische Fehler auftreten
können, so
dass die Prozesssequenz 200 durch eine spezifizierte Kombination
von verwendeten Anlagen, etwa das spezifizierte Retikel, das in
der spezifizierten verwendeten Lithographieanlage benutzt wird,
gekennzeichnet ist. Nach beliebigen zwischengeschalteten Prozessen
wird das belichtete und entwickelte Lackmuster in einem entsprechenden Ätzprozess 220 so geätzt, um
das Lackmuster tatsächlich
auf eine darunter liegende Materialschicht zu übertragen. Wenn beispielsweise
die Herstellung von Feldeffekttransistoren betrachtet wird, kann
der Lithographieblock 210 die Ausbildung eines Lackmusters
repräsentieren und
der Ätzblock 220 kann
das Übertragen
des Lackmusters aus einem Polysilizium/Gatedioxidschichtstapel repräsentierten,
wobei eine Gateelektrodenstruktur gebildet wird.
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Als
ein weiteres Beispiel für
einen Prozess, der deutlich das Bauteilverhalten der betrachteten
integrierten Schaltung beeinflusst, ist ein schneller thermischer
Ausheizprozess 230 gezeigt, wobei z. B. das schließlich erhaltene
Dotierstoffprofil von Source- und Draingebieten erzeugt wird. Danach
ist ein Messprozess 240 dargestellt, in welchem elektrische Messdaten
aus den sekundären
Schaltungsentwürfen 112, 113 gewonnen
werden können,
die nunmehr als Hardwarerepräsentationen
auf einem Substrat vorhanden sind, wobei die Messdaten das elektrische
Verhalten dieser Hardwaredarstellungen kennzeichnen. In einer speziellen
Ausführungsform
können
die durch den Messprozess 240 gewonnenen Messdaten die
Betriebsgeschwindigkeit der mehreren Hardwaredarstellungen der sekundären Schaltungsentwürfe 112, 113 innerhalb
mehrerer Retikelfelder, die über
die Substratoberfläche
hinweg mittels des Retikels 100 hergestellt wurden, kennzeichnen. Beispielsweise
können
die sekundären
Schaltungsentwürfe 112, 113 Taktoszillatoren
repräsentieren,
so dass durch Anlegen einer Versorgungsspannung und durch Kontaktieren
eines Ausgangs der sekundären Schaltungsentwürfe 112, 113 mittels
einer geeigneten Messsonde die Frequenz des Taktsignals einfach bestimmt
werden kann, was wiederum dem elektrischen Leistungsverhalten, d.
h. der Betriebsgeschwindigkeit der sekundären Schaltungsentwürfe 112, 113 entspricht.
Da die sekundären
Schaltungsentwürfe 112, 113 im
Wesentlichen die gleichen Komponenten, d. h. Transistorelemente,
Kondensatoren und dergleichen, enthalten, wie sie auch in dem primären Schaltungsentwurf 111 vorhanden
sind, der typischerweise zu diesen frühen Herstellungsstadium noch
nicht für
das Gewinnen elektrischer Messdaten verfügbar ist, repräsentiert
das elektrische Verhalten der sekundären Schaltungsentwürfe 112, 113 auch
das Verhalten, das von dem primären
Schaltungsentwurf 111 zu erwarten ist. Ferner kann durch das
Gewinnen von Leistungsdaten an unterschiedlichen Positionen über das
Retikelfeld hinweg, das durch das Retikel 100 erzeugt wird,
die feldinterne Verteilung des elektrischen Verhaltens über das
gesamte Retikelfeld hinweg abgeschätzt werden. Ferner kann durch
das Gewinnen entsprechender Messdaten aus den mehreren Retikelfeldern,
die auf dem Substrat gebildet sind, in anschaulichen Ausführungsformen
aus all den auf dem Substrat gebildeten Retikelfeldern eine Ungleichförmigkeit
des elektrischen Verhaltens über
die gesamte Substratfläche hinweg
abgeschätzt
werden. Da die Leistungsmessdaten die Prozessparameter der bisher
beteiligten Prozesse repräsentieren,
wird eine entsprechende zweidimensionale Abschätzung der Prozessparameter
mittels der elektrischen Leistungsmessdaten ermittelt, unabhängig davon,
ob diese Parameter die kritischen Abmessungen direkt beeinflussen
oder das Verhalten über
andere Mechanismen beeinflussen.
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Aus
diesen elektrischen Leistungsmessdaten können unterschiedliche „Leistungsverhaltens-" Funktionen für unterschiedliche
Retikelpositionen auf dem Substrat bestimmt werden. Ferner können dann unterschiedliche
Funktionen mit unterschiedlichen Belichtungsfunktionen für unterschiedliche
Retikelfeldpositionen erstellt werden, wie dies detaillierter mit
Bezug zu den 2a bis 2d erläutert ist.
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Wie
zuvor dargestellt ist, ist der Lithographieprozess 210 ein
wichtiger Prozess, der entscheidend die kritischen Abmessungen der
Schaltungsstrukturelemente beeinflusst und der auch ermöglicht,
Prozessparameter mit einer Ortsauflösung zu steuern, die auch kleiner
als die Größe eines
auf einem Substrat hergestellten Retikelfelds sein kann, d.h., da
die Belichtungsdosis einer Lithographieanlage für ein Retikelfeld als ganzes
gesteuert werden kann, wenn Wafer-Stepper betrachtet werden, oder
selbst innerhalb eines Retikelfeldes gesteuert werden kann, wenn
Abtaster betrachtet werden, kann die lokale Belichtungsdosis den
Prozesserfordernissen so angepasst werden, um kritische Abmessungen
innerhalb spezifizierter Prozessgrenzen über die gesamte Substratoberfläche hinweg
zu erreichen. Erfindungsgemäß wird eine
Korrelation nicht nur zwischen kritischen Abmessungen, sondern stattdessen
zwischen Leistungsmessdaten, die die Gesamtheit der bei der Herstellung
der integrierten Schaltung beteiligten Prozessparameter repräsentieren,
hergestellt, um damit Prozessungleichförmigkeiten zu kompensieren oder
zumindest zu reduzieren. Beispielsweise kann aus statistisch relevanten
Leistungsmessdaten, die durch Ermitteln von Messdaten aus einer
moderat großen
Anzahl von entsprechend der Prozesssequenz 200 hergestellten
Substraten gewonnen werden können,
die Belichtungsdosis, die während
der Lithographie 210 angewendet wird, und die im Voraus
durch beispielsweise Ausführen
entsprechender regelmäßiger Messabläufe bekannt
ist, die Korrelation zwischen dem Leistungsverhalten der sekundären Schaltungsentwürfe 112, 113 an
einer definierten Position innerhalb eines spezifizierten Retikelfeldes und
der entsprechenden angewandten Belichtungsdosis bestimmt werden.
Beispielsweise können
in dem Prozess 240 gewonnene Messdaten anzeigen, dass für die im
Wesentlichen gleiche verwendete Belichtungsdosis das Leistungsverhalten
an einer zentralen Position eines spezifizierten Retikelfeldes im Vergleich
zu einem Randbereich des Retikelfeldes verbessert ist. Unter Bezugnahme
auf das Retikel 100, wie es in 1a gezeigt
ist, kann ein spezifiziertes Retikelfeld, das durch das Retikel 100 entsprechend
der Prozesssequenz 200 erzeugt wird, zu Hardwaredarstellungen
der sekundären
Schaltungsentwürfe 112, 113 führen, die
eine hohe Betriebsgeschwindigkeit in dem Chipbereich 130 zeigen,
der das zentrale Gebiet des Retikelfelds repräsentiert, im Vergleich zu beispielsweise
den entsprechenden Messdaten, die aus den Chipbereichen 110 und 114 erhalten
werden, die einen Randbereich des entsprechenden Retikelfelds repräsentieren.
Dann kann ein entsprechender quantitativer Kompensationsfaktor zumindest
für einige
der Positionen innerhalb des Retikelfeldes auf der Grundlage dieser
Korrelation abgeschätzt
werden, der zu einer erhöhten
Belichtungsdosis am Rand des Retikelfeldes in nachfolgenden Belichtungsprozessen
führt.
Es kann eine entsprechende Vielzahl von Kompensationsfaktoren für jedes
Retikelfeld auf dem Substrat erstellt werden, wodurch deutlich die
Auswirkung von Prozessungleichförmigkeiten über die
gesamte Substratfläche hinweg
reduziert wird. Geeignete numerische Werte für die Vielzahl von Kompensationsfaktoren
kann beispielsweise durch Analysieren der Wirkung unterschiedlicher
Belichtungsdosen an einer spezifizierten Position ermittelt werden.
Derartige unterschiedliche Belichtungsdosen können zufällig auf Grund von Prozessfluktuationen
der Lithographieanlage erzeugt werden oder können absichtlicht während Testläufen der
Anlage hergestellt werden.
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Es
sollte beachtet werden, dass insbesondere die Steuerung der Belichtungsdosis
tatsächlich
zu einer Steuerung kritischer Abmessungen führt, die wiederum deutlich
das Verhalten der integrierten Schaltung beeinflussen. Somit kann
durch eigentliches Modifizieren kritischer Abmessungen eine Parameterfluktuation,
ob diese CD-bezogen oder nicht CD-bezogen ist, einer Prozesssequenz
in wirksamer Weise kompensiert werden. 2b zeigt
schematisch eine weitere anschauliche Ausführungsform beim Erstellen einer
Korrelation zwischen elektrischen Leistungsmessdaten und der Belichtungsdosis
in dem Lithographieprozess 210. Auf der linken Seite der 2b sind
die elektrischen Leistungsdaten gezeigt, wie sie möglicherweise
während
des Betriebs der Hardwaredarstellungen der sekundären Schaltungsentwürfe 112, 113 des
Retikels 100, wie es in 1c gezeigt
ist, ermittelt werden. Die Punkte repräsentieren die Position der
einzelnen sekundären
Schaltungsentwürfe 112, 113 in
dem Retikel 100, wohingegen die Zahlen in Klammern die
entsprechenden Messwerte repräsentieren.
Der Einfachheit halber sind die numerischen Werte als einzelne Zahlen
aufgeführt
und können
beispielsweise die Arbeitsgeschwindigkeit der sekundären Schaltungsentwürfe 112, 113 an
den spezifizierten Positionen repräsentieren. Z. B. kann die Zahl 2 an
der oberen linken Ecke des Retikels 100 die Abweichung
einer Taktfrequenz in Bezug auf eine Sollfrequenz in Megahertz bezeichnen.
Es sollte jedoch beachtet werden, dass andere elektrische Parameter
benutzt werden können,
die geeignet sind, das elektrische Verhalten der zweiten Schaltungsentwürfe 112, 113 zu
erfassen. Beispielsweise kann die Verzögerung beim Reagieren auf ein
extern zugeführtes
Signal gemessen werden und kann das Leistungsverhalten der entsprechenden
Schaltung kennzeichnen. Die zweidimensionale Darstellung des elektrischen
Verhaltens kann dann genutzt werden, um die Belichtungsdosis für die Lithographie 210 zu
steuern. In einer speziellen Ausführungsform können die
Messdaten, wie sie in 2b auf der linken Seite gezeigt
sind, als Eingabe für
einen Berechnungsalgorithmus genutzt werden, um eine zweidimensionale
Darstellung des elektrischen Verhaltens für das Retikel 100 bereitzustellen,
das eine verbesserte räumliche
Abdeckung für die
gesamte Retikelfläche
zeigt.
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In
einer Ausführungsform
kann eine im Wesentlichen kontinuierliche zweidimensionale Darstellung
in Form einer zweidimensionalen Funktion s (x, y) berechnet werden,
wie dies auf der rechten Seite der 2b gezeigt
ist. Somit repräsentiert
die Funktion s (x, y) das elektrische Verhalten, beispielsweise die
Arbeitsgeschwindigkeit, bei einer beliebigen Position x, y innerhalb
des Retikels 100. Es sollte beachtet werden, dass die Funktion
s (x, y) nicht notwendigerweise in Form einer kontinuierlichen Funktion
bereitgestellt werden muss, sondern auch als ein Feld aus diskreten
Werten dargestellt werden kann, um damit ein Gitter an Leistungsdaten
zu definieren, wobei das Gitter deutlich dichter als das entsprechende Feld
ist, das durch die rohen Messdaten erzeugt wird, die auf der linken
Seite der 2b gezeigt sind. Das Berechnen
der Funktion s (x, y) aus den rohen Messdaten kann durch beliebige
bekannte Verfahren erreicht werden, etwa das Verfahren der kleinsten
Quadrate oder Anpassalgorithmen mit zweiter Ordnung. Das Bereitstellen
der Funktion s (x, y) kann die Aufgabe des Auffindens einer geeigneten
Korrelation zwischen den rohen Messdaten, wie sie von dem Prozess 240 ermittelt
werden, und der Belichtungsdosis, die in der Lithographie 210 angewendet
wird, deutlich zu erleichtern.
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In
einer speziellen Ausführungsform
werden die Leistungsmessdaten, die von jedem der auf einem Substrat
gebildeten Retikelfelder ermittelt werden, verwendet, wobei die
Berechnung zum Auffinden der Funktion s (x, y) separat für jedes
Retikelfeld durchgeführt
wird, wodurch eine individuelle Funktion s (x, y) für jedes
einzelne Retikelfeld erstellt wird. Auf diese Weise ist die gesamte
Substratfläche
durch die Messdaten repräsentiert
und eine entsprechende Steuerung kann so ausgeführt werden, um auch Fluktuationen über das
Substrat hinweg zu kompensieren. D. h., eine entsprechende Belichtungsfunktion
kann für
jede einzelne Funktion s (x, y) so erstellt werden, um Unterschieden
feldinterner Fluktuationen an unterschiedlichen Retikelfeldpositionen
Rechnung zu tragen. In anderen Ausführungsformen beruht, zusätzlich oder
alternativ, die Berechnung für das
Ermitteln der Funktion s (x, y) auf dem Durchschnitt mehrerer Substratlose,
wobei Messdaten, die dem gleichen Retikelfeld innerhalb unterschiedlicher Substrate
entsprechen, Bemittelt werden. Somit wird die Zuverlässigkeit
der Funktion s (x, y) deutlich auf Grund der statistischen Relevanz
der in die Berechnung einführten
Messdaten verbessert. In einer Ausführungsform kann die Funktion
s (x, y) für
eine beliebige Kombination von Prozessanlagen, die in der Prozesssequenz 200 benutzt
werden, bestimmt werden. Beispielsweise können entsprechende Funktion s
(x, y) für
eine beliebige Kombination von Retikeln 100 und Lithographieanlagen,
die in dem Prozess 210 verwendet werden, bestimmt werden,
wohingegen in anderen Ausführungsformen
mehrere Gruppen von Funktionen s (x, y) für eine mögliche Kombination von Prozessanlagen
aus der gesamten Prozesssequenz 200 erstellt werden können. Beispielsweise
ergibt die Verwendung eines unterschiedlichen Ätzsystems in der Prozesssequenz 200 eine
spezifizierte Funktion s (x, y) für jedes Retikelfeld, das auf einem
oder mehreren Substraten für
die Sequenz 200 erzeugt wird, wenn diese unterschiedliche Ätzanlage
benutzt wurde.
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In
einer speziellen Ausführungsform
wird die Funktion s (x, y) nicht direkt zum Steuern der Lithographie 210 angewendet,
sondern wird stattdessen in eine entsprechende zweidimensionale
Karte zur Darstellung einer kritischen Abmessung umgewandelt. D.
h., obwohl das elektrische Verhalten der sekundären Schaltungsentwürfe 112, 113 durch
eine Fluktuation der kritischen Abmessung und durch andere Prozessparameter,
die nicht unmittelbar die tatsächlichen
kritischen Abmessungen beeinflussen, beispielsweise die Gatelänge eines
Feldeffekttransistors, beeinflusst werden, kann eine entsprechende Abhängigkeit
zwischen kritischen Abmessungen und den Leistungsdaten erstellt
werden, da der auf der Grundlage der Messdaten zu steuernde Lithographieprozess
nur die kritische Abmessung ändert.
Auf diese Weise können
Prozessparameter, die für
die kritische Abmessung nicht relevant, aber für das endgültige elektrische Verhalten
relevant sind, in eine entsprechende kritische Abmessung umgesetzt
werden, die das gleiche Bauteilverhalten hervorrufen würde. Wie
beispielsweise zuvor erläutert
ist, ist die Arbeitsgeschwindigkeit des Feldeffekttransistors zusätzlich von
der Gatelänge
auch durch die Parameter des schnellen thermischen Ausheizens 230 bestimmt,
das einen merklichen Einfluss auf das Dotierstoffprofil und damit
auf die effektive Kanallänge
ausübt.
Wenn beispielsweise Messdaten anzeigen, dass die Arbeitsgeschwindigkeit
an einer spezifizierten Position im Vergleich zu einem Referenzwert
zu hoch ist, kann die Lithographie 210 so gesteuert werden, um
eine etwas größere Gatelänge zu erzeugen,
um damit eine Ungleichförmigkeit
des Ausheizprozesses 230 zu kompensieren. Da eine Abhängigkeit
zwischen einer Arbeitsgeschwindigkeit und einer relevanten kritischen
Abmessung, d. h. der Gatelänge
eines Transistors, im Voraus gut bekannt ist, beispielsweise durch
zuvor gewonne Messdaten, kann die Funktion s (x, y) in einfacher
Weise in eine entsprechende zweidimensionale Darstellung der kritischen Abmessungen,
die als CD (x, y) bezeichnet wird, umgewandelt werden.
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2c zeigt
schematisch eine beispielhafte Darstellung der Abhängigkeit
der Arbeitsgeschwindigkeit eines spezifizierten Schaltungselements, etwa
eines Transistorelements, in Bezug auf seine kritische Abmessung.
Wie in 2c erkennbar ist, führt eine
erhöhte
kritische Abmessung zu einer reduzierten Arbeitsgeschwindigkeit
und umgekehrt. Somit kann die zweidimensionale Funktion CD (x, y) aus
der in 2c gezeigten Relation erhalten
werden, so dass sich eine zweidimensionale Funktion ergibt, die
eine ähnliche
Form aufweist, wie sie in 2b auf
der rechten Seite für
die Funktion s (x, y) gezeigt ist. Der Vorteil der Darstellung der
Leistungsmessdaten in Form einer zweidimensionalen Karte der kritischen
Abmessungen beruht auf der Tatsache, dass entsprechende Steuerungsstrategien
zum Kompensieren von CD-Variationen durch Steuern der Belichtungsdosis
einer Lithographieanlage im Stand der Technik gut bekannt sind somit
in Kombination mit der vorliegenden Erfindung verwendbar sind.
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Somit
können
in einer speziellen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die elektrischen Leistungsdaten in einem
frühen
Herstellungsstadium gemäß der Prozesssequenz 200 ermittelt werden,
um damit die Funktion CD (x, y) für die spezifizierte Anlagenkombination
in der Sequenz 200 mit einer Verzögerung, die so klein wie möglich in
Bezug auf den Lithographieprozess 210 ist, erstellt werden. Beispielsweise
können
die Messdaten, etwa die Arbeitsgeschwindigkeit, lediglich für einige
der einzelnen Retikelfelder ermittelt werden, wobei die Messdaten
ausreichend sein können,
um das Erfassen einer Abweichung einer zuvor erstellten Funktion
s (x, y) zu ermöglichen.
Die Messdaten – möglicherweise in
reduzierter Form – können dann
verwendet werden, um eine aktualisierte Funktion s (x, y) zu erzeugen.
Basierend auf dieser aktualisierten Funktion s (x, y), die beispielsweise
eine merkliche Abweichung kennzeichnen kann, kann eine entsprechende
aktualisierte Funktion CD (x, y) berechnet und verwendet werden,
um entsprechend die Belichtungsdosis des Lithographieprozesses 210 einzustellen.
Eine entsprechende Steuerungsstrategie kann in Form eines geeigneten
APC- (fortschrittliche Prozesssteuerung) Algorithmus implementiert
sein. Dieser APC-Algorithmus kann auf einer zuvor erstellten Relation
zwischen einer Belichtungsdosis und einer entsprechenden kritischen
Abmessung beruhen.
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2d zeigt
schematisch eine beispielhafte Korrelation zwischen einer Belichtungsdosis,
die durch eine Funktion e (x, y) repräsentiert ist, in Bezug auf
eine kritische Abmessung, die durch die Funktion CD (x, y) repräsentiert
ist. Somit kann mittels der Relation, die in 2d gezeigt
ist, der APC-Algorithmus eine geeignete Belichtungsdosis an der
Position x, y bestimmen, um damit die kritische Abmessung an dieser
Position zu erzeugen, die zur Kompensierung einer Prozessungleichförmigkeit
erforderlich ist, die durch die aktualisierte Funktion s (x, y)
angedeutet wird, wobei die geforderte kritische Abmessung durch
Vergleichen der aktualisierten Funktion CD (x, y), die die jüngsten Messwerte
des elektrischen Verhaltens repräsentiert,
und einer Referenzfunktion kritischer Abmessungen erhalten werden
kann, die auf der Grundlage mehrerer statistisch relevanter Messdaten
erstellt wurde. Die Referenzfunktion der kritischen Abmessungen
kann vorteilhafterweise so erstellt werden, dass das elektrische
Verhalten im Wesentlichen gleichförmig über die gesamte Substratfläche hinweg
erscheint. Es können
jedoch andere Steuerungsstrategien angewendet werden, um eine geeignete
Belichtungsdosis bei der Lithographie 210 zu erzeugen.
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Ein
Verfahren zum Anpassen der Belichtungsdosis e (x, y) entsprechend
einem erforderlichen Sollwert ist auch in dem US-Patent 6,493,063 beschrieben,
dessen gesamte Offenbarung hiermit durch Bezugnahme mit eingeschlossen
ist.
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Auf
Grund der Korrelation zwischen der kritischen Abmessung, die beispielsweise
durch die Funktion CD (x, y) repräsentiert ist, und dem elektrischen
Verhalten der integrierten Schaltung, das beispielsweise durch die
Funktion s (x, y) repräsentiert ist,
kann eine Abweichung in der Prozesssequenz 200 entsprechend
einer speziellen Ausführungsform erfasst
werden, indem ein spezielles Messretikel anstelle des Retikels 100 benutzt
wird. Das Messretikel kann beispielsweise eine große Anzahl
gleich gestalteter Module mit Mustern kritischer Abmessungen enthalten.
Diese Module können
durch beliebige bekannte Verfahren, etwa optische Verfahren, gemessen
werden, um den gegenwärtig
bestehenden Zustand der Prozesssequenz abzuschätzen, wobei in einer speziellen
Ausführungsform
die Messung der kritischen Abmessungen, die durch das Messretikel erzeugt
werden, mittels einer elektrischen Messung erreicht werden kann.
Dazu kann der Widerstand einer Polysiliziumleitung bestimmt werden,
der sich in vorhersagbarer Weise ändert, wenn die kritische Abmessung,
d. h. die Breite der Siliziumleitung, sich ändert. Auf diese Weise ist
ein äußerst effizientes
oder schnelles Messverfahren erreichbar, um damit Prozessfluktuationen
regelmäßig zu erfassen,
ohne dass eigentliche Leistungsmessdaten von den Produktsubstraten
erforderlich sind.
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3 zeigt
schematisch ein Lithographiesystem 300, das in dem Lithographieprozess 210 verwendbar
is. Das System 300 umfasst ein Beleuchtungssystem 310,
das Retikel 100 oder ein Messretikel, ein Linsenreduktionssystem 313 und
eine Einrichtung 311 zum Einstellen einer Belichtungsdosis des
Beleuchtungssystems 310. Beispielsweise kann die Einrichtung 311 Graufilter,
eine Einrichtung zum Steuern der Intensität des Beleuchtungssystems 310 und
dergleichen aufweisen. Entsprechende Mittel zum Steuern der Belichtungsdosis
sind im Stand der Technik bekannt. Ferner ist ein verfahrbarer Substrathalter 314 vorgesehen,
auf dem ein Substrat 315 positioniert ist, auf dem mehrere
Retikelfelder 316 gebildet sind. Das System 300 umfasst
ferner einen Steuerabschnitt 320, der ausgebildet ist,
ein eine kritische Abmessung auf einer Substratposition x, y repräsentierendes
Signal in eine entsprechende Belichtungsdosis für die Position x, y umzuwandeln. Ferner
umfasst das System 300 eine Steuereinheit 330,
die ausgebildet ist, Daten zu empfangen, die die elektrischen Leistungsdaten
kennzeichnenden kritischen Abmessungen repräsentieren, wobei die Steuerungseinheit 330 ferner
ausgebildet ist, um entsprechende Ausgabewerte CDout zu
erzeugen, die eine Funktion der empfangenen Werte der kritischen
Abmessung CDin in von Referenz-CD-Daten sind, die Sollwerte
der kritischen Abmessungen in Bezug auf ein gewünschtes elektrisches Verhalten
der betrachteten Schaltung repräsentieren.
Somit ist das System 300 so ausgebildet, um den oben erläuterten
APC-Algorithmus so auszuführen,
um Auswirkungen von Parameterfluktuationen der Prozesssequenz 200 zu verringern
oder zu kompensieren.
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Während des
Betriebs des Systems 300 werden CD-Daten CDin,
die beispielsweise die zweidimensionale Funktion s (x, y) repräsentieren,
durch beispielsweise eine weitere Steuereinheit (nicht gezeigt)
oder durch ein beliebiges anderes System, etwa ein Fabrikmanagementsystem,
und dergleichen empfangen. Die Steuereinheit 330 berechnet
dann auf der Grundlage der eingespeisten Daten CDin und der
Referenz-CD-Daten,
die ein gewünschtes
Verhalten der betrachteten integrierten Schaltung repräsentieren,
entsprechende CD-Werte CDout, die die durch
die empfangenen CD-Daten
CDin gekennzeichnete Abweichung kompensieren.
Die entsprechenden Kompensationswerte CDout werden
dem Steuerungsabschnitt 320 zugeführt, der beispielsweise auf
der Grundlage gut etablierter Steuerungsstrategien oder durch die
zuvor beschriebenen Beziehungen, die mit Bezug zu den 2c und 2d erläutert sind,
entsprechende Belichtungsdosiswerte e (x, y) berechnet, die dann
zum Erzeugen der mehreren Retikelfelder 316 auf dem Substrat 315 benutzt werden.
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Es
sollte beachtet werden, dass die zuvor beschriebene Rückkopplungsstrategie
auf der Grundlage der elektrischen Messdaten, die in einem frühen Herstellungsstadium
erhalten werden, die Effizienz zum Kompensieren von Prozessfluktuationen im
Vergleich zu dem konventionellen Vorgehen verbessert. Die Effizienz
kann noch weiter erhöht
werden, indem Messdaten, die von einem oder mehreren Prozessen der
Sequenz erhalten werden, auch mit den Leistungsmessdaten in Beziehung
gesetzt werden, so dass die Rückkopplungsschleife
zumindest teilweise verkürzt
werden kann. Beispielsweise können
Messdaten, die nach dem RTA-Prozess 230 gewonnen werden,
mit den Daten für
die Betriebsgeschwindigkeit korreliert werden. Es kann dann eine entsprechende
Korrelation verwendet werden, um schneller auf Prozessvariationen
zu reagieren, als dies möglich
werde, wenn aktualisierte Leistungsdaten erhalten werden. Obwohl
die RTA-Daten möglicherweise
keine Information über
die räumliche
Auflösung
einer Prozessvariation liefern, können die Daten dennoch eine
Gesamtabweichung kennzeichnen, der durch Anpassen der Belichtungsdosis
durch einen der zuvor beschriebenen Algorithmen Rechnung getragen
werden kann.
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Es
gilt also: Die vorliegende Erfindung stellt eine Technik bereit,
in der Messdaten, die ein elektrisches Verhalten sekundärer Schaltungsentwürfe kennzeichnen,
beispielsweise die Arbeitsgeschwindigkeit sekundärer Schaltungen, die mit einem
hochkomplexen primären
Schaltungsentwurf verknüpft sind,
verwendet werden, um Prozessungleichförmigkeiten einer Prozesssequenz
zu erfassen und die Auswirkungen dieser Prozessungleichförmigkeiten zu
kompensieren oder zu reduzieren, indem eine Korrelation zwischen
den Messdaten und der Belichtungsdosis erstellt wird, die zum Ausführen eines
Lithographieprozesses angewendet wird. Da mehrere Messpunkte innerhalb
eines einzelnen Retikelfeldes verfügbar sind, kann ein hohes Maß räumlicher
Abdeckung erreicht werden, wodurch die Möglichkeit geboten wird, eine
im Wesentlichen kontinuierliche Funktion von Werten, die das elektrische
Verhalten, beispielsweise die Arbeitsgeschwindigkeit des betrachteten
Bauteils, repräsentieren,
zu bestimmen. Entsprechend einigen Ausführungsformen kann auf Grundlage
dieser zweidimensionalen Darstellung oder Karte des elektrischen
Verhaltens der Schaltung eine entsprechende CD-Karte erstellt werden,
die wiederum beim geeigneten Steuern der Lithographieanlage verwendet
werden kann. Somit können durch
Anwendung von retikelfeldinternen Messdaten nicht nur durch die
CD hervorgerufene Prozessfluktuationen, sondern auch andere Parameterschwankungen
kompensiert werden, indem die kritische Abmessung der betrachteten
Schaltung entsprechend angepasst wird.
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Weitere
Modifizierungen und Variationen der vorliegenden Erfindung werden
für den
Fachmann angesichts dieser Beschreibung offenkundig. Daher ist diese
Beschreibung als lediglich anschaulich und für die Zwecke gedacht, dem Fachmann
die allgemeine Art und Weise des Ausführens der vorliegenden Erfindung
zu vermitteln. Selbstverständlich
sind die hierin gezeigten und beschriebenen Formen der Erfindung
als die gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsformen
zu betrachten.