DE69233134T2

DE69233134T2 - Reproduktionsverfahren mit hoher Auflösung unter Verwendung eines dem Verfahren angepassten Maskenmusters

Info

Publication number: DE69233134T2
Application number: DE69233134T
Authority: DE
Inventors: Naomasa Kawasaki-shi Shiraishi
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1991-08-22
Filing date: 1992-08-21
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2012-08-22
Also published as: EP0529971A1; EP1293833A1; US5546225A; EP0529971B1; DE69233134D1

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes lithographisches Maskenmuster, ein Projektionsbelichtungssystem für das Maskenmuster sowie die Herstellung des Maskenmusters.
Bisheriger Stand der Technik auf dem Gebiet der Erfindung
Für die Ausbildung einer Schaltkreisstruktur wie z. B. eines Halbleiterelements wird üblicherweise ein als Lithographie bezeichnetes Verfahren genutzt. Bei diesem Verfahren wird eine Methode zur Übertragung eines Maskenmusters auf ein Substrat wie z. B. einen Halbleiter-Wafer eingesetzt. Auf die Mustersubstratoberfläche wird ein lichtempfindlicher Fotolacküberzug aufgebracht, auf den eine Schaltkreisstruktur in Form eines Beleuchtungslichtbildes, z. B. eines transparenten Maskenmusters, übertragen wird. Ein Bild der zu übertragenden auf der Maske abgebildeten Schaltkreisstruktur wird mittels eines optischen Projektionssystems in einer Projektionsbelichtungsvorrichtung (Stepper) auf das Mustersubstrat (Wafer) projiziert und übertragen.
In 1 ist der Aufbau einer herkömmlichen Projektionsbelichtungsvorrichtung (Wafer-Stepper) allgemein schematisch dargestellt. Bei dieser herkömmlichen Projektionsbelichtungsvorrichtung weist das Licht, das durch eine Fourier-Transformationsebene hindurchtritt und auf ein Maskenmuster 12 trifft, eine nahezu gleichmäßige Intensitätsverteilung innerhalb eines kreisförmigen oder rechteckigen Bereichs auf, der sich im Mittelpunkt der optischen Achse eines optischen Beleuchtungssystems befindet. Das Beleuchtungslicht L₀ wird auf das Beleuchtungslicht L₁₀ begrenzt, das durch eine Aperturblende (Raumfilter) 15b im optischen Beleuchtungssystem eine vorgegebene Form erhält. Das Beleuchtungslicht L₁₀ tritt durch eine Kondensorlinse CL hindurch und beleuchtet die Muster 12 einer Maske R.
Im vorliegenden Fall ist der Raumfilter 15b an der oder in der Nähe der Fourier-Transformationsebene 15 (nachfolgend „Pupillenebene des Beleuchtungssystems") für die Maskenmuster 12 angeordnet. Der Raumfilter 15b bildet eine nahezu kreisförmige Öffnung, die sich im Mittelpunkt einer optischen Achse AX eines optischen Projektionssystems befindet, so dass verhindert wird, dass in der Pupillenebene eines kreisförmigen Bildes durch eine zweite Lichtquelle (Oberflächenlichtquelle) ein weiteres Bild entsteht. Durch das Beleuchtungslicht, das durch die Maskenmuster 12 hindurchtritt, können die Maskenmuster 12 durch ein optisches Projektionssystem PL auf einer Photolackschicht eines Wafers W abgebildet werden. Durchgehende Linien stellen Strahlen einer Lichtbrechungskomponente nullter Ordnung Do dar, die aus einem Punkt des Maskenmusters 12 austritt. Dabei wird durch die Aperturblende (z. B. die Lochweite des Raumfilters 15b) ein Verhältniswert zwischen der numerischen Apertur des optischen Beleuchtungssystems (15b und CL) und der maskenseitigen numerischen Apertur des optischen Projektionssystems PL (z. B. ein σ-Wert) definiert. Der σ-Wert liegt im Allgemeinen in einem Bereich zwischen 0,5 und 0,6.
Ein herkömmliches Maskenmuster weist die gleiche oder eine ähnliche Form auf wie das Muster, das auf dem Wafer ausgebildet werden soll (z. B. die Struktur einer integrierten Halbleiterschaltung). Eine Maske, die für die 1 : 1-Belichtung verwendet wird (z. B. bei der Kontakt-, der Proximity- und der Projektionsbelichtung) hat ein Muster, das mit dem auf dem Wafer zu erzeugenden Muster deckungsgleich ist. Bei verkleinernder Projektion und Belichtung (z. B. bei einem Stepper) wird das Abbild der Fotomaske um einen bestimmten Faktor verkleinert und auf den Wafer projiziert. Wenn das Verkleinerungsverhältnis 1 : 5 beträgt, dann ist das Maskenmuster fünf Mal so groß wie das Muster auf dem Wafer (Maskenseitenumkehrung).
Da der σ-Wert (Kohärenzfaktor) des Beleuchtungssystems bei der herkömmlichen Projektionsbelichtungsvorrichtung wie oben erläutert in einem Bereich zwischen 0,5 und 0,6 liegt, ist die Kohärenz in der Maske gering. Interferenzen zwischen Lichtbrechungskomponenten benachbarter Muster stellen kein Problem dar.
Das Beleuchtungslicht L₁₀ wird durch die auf der Maske R abgebildeten Muster 12 in eine Lichtbrechungskomponente nullter Ordnung Do, eine Lichtbrechungskomponente erster Ordnung (+) Dp und eine Lichtbrechungskomponente erster Ordnung (–) Dm zer legt. Die durch Brechung erzeugten Lichtbrechungskomponenten (Do, Dm und Dp) weiden vom optischen Projektionssystem PL fokussiert und bilden Interferenzstreifen auf dem Wafer W. Diese Interterenzstreifen stellen Bilder der Muster 12 dar. Dabei wird maskenseitig zwischen der Lichtbrechungskomponente nullter Ordnung Do und den beiden Lichtbrechungskomponenten erster Ordnung Dp und Dm ein Winkel θ gebildet, der durch sinθ = λ/P definiert ist, wobei λ der Belichtungswellenlänge und P dem Musterabstand entspricht.
Je kleiner der Musterabstand, desto größer sin θ. Ist sin θ größer als die maskenseitige numerische Apertur (NA_R) des optischen Projektionssystems PL, können die Lichtbrechungskomponenten erster Ordnung (+/–) Dp und Dm nicht durch das optische Projektionssystem PL treten. In diesem Fall gelangt nur die Lichtbrechungskomponente Do auf den Wafer, so dass keine Interferenzstreifen entstehen. Dies bedeutet, dass die Muster 12 nicht abgebildet werden können, wenn die Bedingung sin θ > NA_R erfüllt ist. Folglich können die Muster 12 nicht auf den Wafer W übertragen werden.
Die vorstehende Beschreibung lässt den Schluss zu, dass P ≈ λ/NA_R gegeben sein muss, wenn der Abstand P in einer normalen Projektionsbelichtungsvorrichtung die Bedingung sin θ = λ/P ≈ NA_R erfüllen soll.
Da ein Muster mindestens halb so groß wie der Abstand P sein muss, liegt die minimale Mustergröße bei ca. 0,5·λ/NA_R. Bei der praktischen Anwendung des photolithographischen Verfahrens ist jedoch auf Grund von Scheibenverzügen und während des Prozesses gebildeter Stufen auf dem Wafer sowie auf Grund der Dicke des Photolacküberzugs eine bestimmte Schärfentiefe erforderlich. Aus diesem Grund entspricht die in der Praxis anzutreffende Mustergröße mit minimaler Auflösung k·λ/NA, wobei k der Prozesskoeffizient ist, der etwa zischen 0,6 und 0,8 liegt. Da das Verhältnis der maskenseitigen numerischen Apertur NA_R zur wafer-seitigen numerischen Apertur NA_W der Abbildungsvergrößerung des optischen Projektionssystems nahezu entspricht, gilt für die Mustergröße mit minimaler Auflösung k·λ/NA_R und für die Mustergröße mit minimaler Auflösung auf dem Wafer k·λ/NAW = k·λ/B·NA_R, wobei B den Verkleinerungsfaktor bei der Projektion darstellt.
Für die Übertragung eines feineren Musters ist eine Belichtungslichtquelle mit kürzerer Wellenlänge oder ein optisches Projektionssystem mit größerer numerischer Apertur erforderlich. Es ist möglich, sowohl die Belichtungswellenlänge als auch die numerische Apertur zu optimieren. Alternativ wird in der japanischen Patentschrift Japanese Patent Publication No. 62–50811 die Verwendung eines so genannten Phasen verschiebenden Retikels" vorgeschlagen, durch das bei allen zu übertragenden Musterelementen der Schaltkreisstruktur zwischen Lichtabschnitten, die aus benachbarten Musterelementen austreten, eine Phasendifferenz π erzeugt wird. Mit Hilfe einer derartigen Phasenschiebermaske lässt sich ein feineres Muster übertragen.
Dasselbe in der japanischen Patentschrift Japanese Patent Publication No. 62-50811 genannte Verfahren, wird auch in der japanischen Patentschrift Japanese Patent Publication No. 62-59296 (beanspruchte Priorität gemäß U.S. Serial No. 365,672 vom 5. April 1982) beschrieben.
Wenn bei einer herkömmlichen Projektionsbelichtungsvorrichtung ein Beleuchtungslicht verwendet werden soll, das eine kürzere Wellenlänge aufweist als das derzeit verwendete Beleuchtungslicht, so ist, wie in U.S.P. Nr. 4,820,899 oder 4,884,101 vorgeschlagen, der ein Hochleistungs-UV-Laser einzusetzen. Bei Wellenlängen von 200 nm oder weniger können außerdem die derzeit vorhandenen optischen Projektionssysteme einschließlich des diffraktiven Elements kaum noch verwendet werden, da ein geeignetes optisches Element für die Übertragung fehlt.
Die numerische Apertur der derzeit fortgeschrittensten optischen Projektionssysteme hat nahezu einen theoretischen Grenzwert erreicht und lässt sich höchstwahrscheinlich nicht mehr deutlich erhöhen. Selbst wenn größere numerische Aperturen als die derzeit verwendeten möglich wären, ist zu bedenken, dass die Schärfentiefe bei einer Erhöhung der numerischen Apertur (NA) abrupt geringer wird, was zu verschiedenen Schwierigkeiten führt.
Auf der anderen Seite erweisen sich Phasenschiebermasken auf Grund der Komplexität des Fertigungsvorgangs als zu teuer, und es existieren keine bewährten Prüf- und Korrekturverfahren, so dass zahlreiche Probleme ungelöst bleiben. Außerdem muss bei Verwendung einer Phasenschiebermaske als Voraussetzung für die Beleuchtung der σ- Wert gering sein, wie in der japanischen Patentschrift Japanese Publication No. 62-59296 offengelegt.
In der US-amerikanischen Patentschrift U.S.P. No. 4,947,413 wird ein Projektionstransferverfahren beschrieben, das sich im Vergleich zum herkömmlichen Verfahren durch eine höhere Auflösungsleistung auszeichnet, jedoch eine herkömmliche Projektionsbelichtungsvorrichtung ohne Phasenschiebermaske verwendet. In der US-Patentschrift U.S.P. No. 4,947,413 wird beschrieben, wie ein Raumfilter in eine Fourier-Transformationsebene eines optischen Projektionssystems eingesetzt wird und wie die von den Maskenmustern erzeugten Lichtbrechungskomponenten – z. B. die beiden Lichtbrechungskomponenten erster Ordnung (+/–) oder die Lichtbrechnungskomponente nullter Ordnung und eine der Lichtbrechungskomponenten erster Ordnung (+/–) – auf den Wafer projiziert werden.
In der europäischen Patentschrift EP 0 486316A wird eine praktische Verbesserung der Musterprojektion beschrieben, die dem in der US-amerikanischen Patentschrift U.S.P. No. 4,947,413 beschriebenen Projektionstransferverfahren überlegen ist. Das offengelegte Verfahren erlaubt die Erzielung einer hohen Auflösungsleistung und einer hohen Schärfentiefe auch ohne Anordnung eines Raumfilters in der Fourier-Transformationsebene eines optischen Projektionssystems. Das diesem Verfahren zu Grunde liegende Prinzip, das sich grundlegend von dem in der US-amerikanischen Patentschrift U.S.P. No. 4,947,413 beschriebenen Projektionstransferverfahren unterscheidet, besteht darin, die Intensität des zur Belichtung eingesetzten Beleuchtungslichts an vier Punkten der Fourier-Transformationsebene des optischen Beleuchtungssystems zu konzentrieren, so dass ein zweidimensionales, periodisches Muster auf einer Maske abgebildet und mit hoher Auflösung und starkem Kontrast projiziert werden kann. Dieses Prinzip wird an anderer Stelle der vorliegenden Patentbeschreibung ausführlich erläutert. Die Methode zur Bestimmung der oben genannten vier Punkte stellt eine Besonderheit des Verfahrens dar und kann nicht aus der US-amerikanischen Patentschrift U.S.P. No. 4,947,413 abgeleitet werden.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein SHRINC (Super High Resolution by IllumiNation Control) genanntes Verfahren, mit dem nur durch Verbesserung des optischen Beleuchtungssystems eine im Vergleich zu herkömmlichen Projektionsverfahren besse re Bildqualität erzielt wird. Eine weitere Form des SHRINC-Verfahrens umfasst die Bildung einer zweiten, kreisförmigen Quellebene innerhalb der Fourier-Transformationsebene des optischen Beleuchtungssystems.
Wie oben beschrieben können Auflösungsleistung und Schärfentiefe mit dem SHRINC- und dem Phasenverschiebungsverfahren sicherlich verbessert werden, doch sind diese Verfahren nur bei periodischen Mustern anwendbar. Bei nicht periodischen Abschnitten sind dagegen nicht unbedingt zufrieden stellende Ergebnisse zu erwarten. Die Ursachen für die Probleme, die bei den beiden Verfahren jeweils auftreten, werden im Folgenden zusammenfassend dargestellt.
(A) Phasenverschiebungsverfahren
Da der σ-Wert des optischen Beleuchtungssystems der in 1 dargestellten herkömmlichen Projektionsbelichtungsvorrichtung mit 0,5 bis 0,7 relativ groß ausfällt, ist die Kohärenz des Beleuchtungslichts auf der Oberfläche des Maskenmusters gering. Aus diesem Grund beeinflussen benachbarte Muster einander kaum und zwar unabhängig davon, welcher Art die benachbarten Muster jeweils sind.
Um den Effekt des Phasenverschiebungsverfahrens zu maximieren, muss der σ-Wert des optischen Beleuchtungssystems klein sein und etwa zwischen 0,2 und 0,3 liegen. Dadurch wird eine höhere Kohärenz des Beleuchtungslichts auf der Maske erzielt, so dass die Linienbreite bei der Belichtung der Fotolackschicht und der Übertragung eines Musters durch ein benachbartes Muster beeinflusst wird.
Versuche ergaben, dass beim Phasenverschiebungsverfahren die Breite der Fotolacklinie eines isolierten Linienmusters oder eines Linienmusters, das am Endabschnitt eines periodischen Musters in periodischer Richtung angeordnet ist, häufig geringer ausfällt als die des periodischen Musters. Die Versuche beruhten auf der Annahme, dass miteinander zu vergleichende Muster auf der Maske gleich groß sind und daher mit der gleichen Lichtmenge belichtet und übertragen werden.
Um mit dem Phasenverschiebungsverfahren bei der Erzeugung des Fotolackbilds sowohl für periodische Musterabschnitte als auch für isolierte Musterabschnitte die gewünschten Linienbreiten zu erzielen, so dass bei der Einätzung z. B. einer Schaltkreisstruktur die richtigen Breiten erzeugt werden, müssen die Formen der jeweiligen Musterabschnitte des Maskenmusters zuvor korrigiert werden.
Es wurde sogar über ein herkömmliches Verfahren berichtet, mit dem sich zusätzliche Hilfsmuster in der Nähe der Abschlusskanten einer kleinen viereckigen Fläche aufbringen lassen, so dass die vier Eckpunkte z. B. eines quadratischen Übertragungsmusters (Kontaktlochmusters) schart belichtet werden können. Dieses Verfahren ermöglicht jedoch nicht die Korrektur in Bezug auf Wechselwirkungen zwischen notwendigen Mustern. Auf der Herbsttagung des Instituts für Angewandte Physik (Institute of Applied Physics) 1988 wurde über eine Methode zur Ausbildung eines Hilfsmusters neben ei nem Originalmuster berichtet, um die Wirkung des Phasenverschiebungsverfahrens zu verbessern. Auch diese Korrektur bezieht sich nicht auf die Wechselwirkungen zwischen notwendigen Mustern. Die oben beschriebenen Korrekturverfahren beruhen auf empirischen, manuellen Vorgängen und können nicht als automatische Korrekturverfahren gelten, bei denen Algorithmen zur Anwendung kommen.
(B) SHRINC-Verfahren
Das in der europäischen Patentschrift EP 0 486 316 A offengelegte SHRINC-Verfahren wird durch 2 veranschaulicht. 2 zeigt außerdem, wie durch das SHRINC-Verfahren eine kreisförmige Verteilung des Beleuchtungslichts erzielt wird.
Wie in 2 zu sehen, befindet sich zwischen einer Maske R und einem lichtempfindlichen Substrat (Wafer) W ein optisches Projektionssystem PL, durch das ein auf der Maske ausgebildetes Muster auf den Wafer W projiziert wird. Dabei wird die Maske R durch eine Kondensorlinse CL in einem optischen Beleuchtungssystem mit zur Belichtung bestimmtem Beleuchtungslicht beleuchtet. Ein Raumfilter SF1, der das Beleuchtungslicht IL in eine kreisförmige Form lenkt, oder ein Raumfilter SF2 mit zwei bis vier Öffnungen an zwei bis vier diskreten Positionen werden in die Fourier-Transformationsebene – dieselbe Ebene wie die Pupillenebene 15 in 1 – des Beleuchtungssystems eingebracht. Parallel zur optischen Achse der Projektionslinse oder zum optischen Projektionssystem PL verlaufende Lichtbrechungskomponenten werden durch die Raumfilter SF1 oder SF2 herausgefiltert, damit nur solches Beleuchtungslicht auf die Maske R trifft, das aus Lichtbrechungskomponenten mit einem bestimmten Winkel besteht. Der Raumfilter SP1 oder SP2 befindet sich wie oben beschrieben in der Fourier-Transformationsebene des optischen Beleuchtungssystems und ist mit einer Pupillenebene ep des optischen Projektionssystems PL gleichgerichtet.
Wenn die Einfallswinkel der Beleuchtungslichtstrahlen in Bezug auf die Maske R durch das optische Beleuchtungssystem in spezifische Winkel transformiert werden, lassen sich Auflösungsleistung und Schärfentiefe des Musters um etwa 10% bis 40% verbessern.
Bei Einsatz einer Projektionsbelichtungsvorrichtung, die das zuvor beschriebene SHRINC-Verfahren nutzt, fällt das Beleuchtungslicht nur aus solchen Richtungen auf die Maske, die von den Einfallrichtungen im herkömmlichen Fall verschiedenen sind. Aus diesem Grund ist die Kohärenz des Beleuchtungslichts auf der Maske vom herkömmlichen Fall verschieden, so dass es zu Wechselwirkungen zwischen benachbarten Mustern kommt. Werden daher auf der Maske mehrere größengleiche Muster abgebildet, so weisen die belichteten und auf den Wafer übertragenen Bilder (z. B. Fotolackbilder) auf Grund des Einflusses größengleicher benachbarter Muster Verformungen nach innen oder außen auf.
Versuche ergaben, dass bei Anwendung des SHRINC-Verfahrens (und insbesondere des Filters SF2) die Breite der Fotolacklinie bei einem isolierten Linienmuster und bei einem in periodischer Richtung liegenden Endabschnitt eines periodischen Musters häufig geringer ist als die des periodischen Musters. Die Versuche beruhten auf der Annahme, dass miteinander zu vergleichende Muster auf der Maske gleich groß sind und daher mit der gleichen Lichtmenge belichtet und übertragen werden. Außerdem fällt die Linienlänge bei einem isolierten Linienmuster häufig etwas geringer aus.
Um mit dem SHRINC-Verfahren bei der Erzeugung des Fotolackbilds sowohl für periodische Musterabschnitte als auch für isolierte Musterabschnitte die gewünschten Linienbreiten zu erzielen, – so dass bei der Einätzung z. B. einer Schaltkreisstruktur die richtigen Breiten erzeugt werden, – müssen die Formen der jeweiligen Abschnitte des Maskenmusters zuvor korrigiert werden.
Beim herkömmlichen SHRINC-Verfahren wurden weder ein Algorithmus (Korrekturverfahren) zur Durchführung einer automatischen Korrektur noch eine Korrekturvorrichtung realisiert.
Die US-Patentschrift US-A-4,895,780 legt ein Verfahren für den Entwurf eines Maskenmusters nach der Einleitung von Anspruch 1 offen, das die durch Proximity-Effekte verursachten Probleme entschärft. Dabei wird an den Kanten lichtundurchlässiger Musterelemente eines Grundmusters, deren Abstand zu anderen lichtundurchlässigen Musterelementen größer ist als eine vorgegebene Breite, eine lichtundurchlässige Abschirmung mit vorgegebener Breite eingefügt.
In der japanischen Patentschrift JP-A-0144449 wird ein Verfahren zur Verformung der Außenkanten eines Musterelements auf einer Maske offengelegt. Dabei werden alle Außenkanten eines Musterelements geringfügig nach innen oder außen verformt.
Zusammenfassung der Erfindung
Es wäre günstig, ein Retikelmuster (Maskenmuster) auszubilden, bei der Größenänderungen eines projizierten Musterbildes, die auf die Anwendung eines Phasenverschiebungs- oder eines SHRINC-Verfahrens zurückzuführen sind, kompensiert werden können.
Es wäre ferner vorteilhaft, ein Verfahren zu schaffen, mit dem ein gewünschtes Muster mittels des korrigierten Maskenmusters gemäß der Gestaltungsdaten auf ein lichtempfindliches Substrat (Wafer) übertragen werden kann.
Es wäre ferner vorteilhaft, ein Verfahren zur automatischen Korrektur eines Maskenmusters auf Grundlage eines vorgegebenen Algorithmus sowie ein System zu Herstellung einer hierfür notwendigen Maske zu schaffen.
Es wäre ferner vorteilhaft, ein Verfahren zur automatischen Korrektur eines Maskenmusters zu schaffen, das durch ein SHRINC-Verfahren in Form von Entwurfsdaten (CAD-Daten u. Ä.) projiziert und belichtet wurde.
Es wäre ferner vorteilhaft, ein System zu schaffen, mit dem sich ein Muster, das auf Musterdaten beruht, die automatisch korrigiert und auf eine für das Phasenverschiebungsverfahren oder das SHRINC-Verfahren optimierte Größe gebracht wurden, unter industriellen Fertigungsbedingungen auf einer Maske (einem Retikel) abbilden ließe.
Die vorliegende Erfindung wird durch die sich an die Beschreibung anschließenden Patentansprüche umfassend definiert.
Eine Ausführung der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer lithographischen Maske durch Ausbilden einer Vielzahl von Musterelementen auf einer vorgegebenen Originalplatte zur Abschirmung oder Übertragung eines vorgegebenen Energiestrahls auf der Basis von Gestaltungsdaten, die die Form und die Anordnung der jeweiligen Musterelemente definieren.
Bei diesem Verfahren wird aus der Vielzahl von Musterelementen die Außenkante eines bestimmten Musters mit nicht mehr als einer vorgegebenen Linienbreite gewählt und bestimmt, ob der Abstand zwischen diesem Muster und anderen benachbarten Mustern einem vorgegebenen Wert entspricht oder größer ist. Entspricht der Abstand zwischen dem spezifischen Muster und anderen Mustern dem vorgegebenen Wert oder ist er sogar größer, so werden die Gestaltungsdaten so korrigiert, dass die Außenkante dieses spezifischen Musterelements bezogen auf andere Außenkanten um einen geringen Betrag nach außen verformt wird. Die Vielzahl von Musterelementen wird auf der Originalplatte auf der Basis der korrigierten Gestaltungsdaten ausgebildet.
Eine Ausführung der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein System zur Erzeugung eines korrigierten Musters für die Herstellung einer lithographischen Maske.
Dieses System umfasst:
eine binäre Entwicklungsschaltung (2), um aus einem Gestaltungsbild, das mindestens einem Teil einer Originalplatte entspricht, ein Binärbild zu entwickeln, das aus einer Anzahl kleiner Pixel auf der Basis von Gestaltungsdaten besteht;
eine Prüfschaltung (200–206), um auf Basis der Informationen des entwickelten Binärbildes zu prüfen, ob eine Außenkante eines spezifischen Musters aus der Vielzahl von Musterelementen von nicht mehr als einer vorgegebenen Linienbreite mindestens einen vorgegebenen Abstand zu anderen benachbarten Musterelementen aufweist; und
eine Korrekturschaltung (216, 218, 220) zur Korrektur des Binärbildes, so dass die Außenkante des spezifischen Musterelements bezogen auf andere Außenkanten um einen geringen Betrag in Einheiten von Pixeln nach außen ausgedehnt wird, wenn die Prüfschaltung feststellt, dass die Außenkante des spezifischen Musterelements von anderen Musterelementen nicht weniger als eine vorgegebene Strecke beabstandet ist,
wobei die Vielzahl von Musterelementen auf der Originalplatte auf der Basis der Informationen des durch die Korrekturschaltung korrigierten Binärbildes erzeugt wird.
Die zuvor beschriebene Ausführung der vorliegenden Erfindung ist besonders für die Korrektur eines Maskenmusters bei Einsatz des Phasenverschiebungsverfahren geeignet.
Bei einer anderen Ausführung der Erfindung zur größtmöglichen Verbesserung der Wirkung des SHRINC-Verfahrens, das in dem bereits angemeldeten Patent EP 0486316A offengelegt wurde, wird eine Maske verwendet, bei der die Linienbreite des Musters so korrigiert wurde, dass die Außenkante des Musters um einen geringen Betrag nach außen oder innen verformt wird, wenn es sich um eine isolierte Kante oder einen Endabschnitt handelt.
Um ein für das SHRINC-Verfahren geeignetes Maskenmuster zu erhalten, umfasst ein System zur Erzugung eines korrigierten Musters gemäß einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung:
eine binäre Entwicklungsschaltung (2), um aus einem Gestaltungsbild, das mindestens einem Teil der Originalplatte einer Maske entspricht, ein Binärbild zu entwickeln, das aus einer Anzahl kleiner Pixel auf der Basis von Gestaltungsdaten besteht;
eine erste Prüfschaltung (200S, 207S), um auf der Basis der Informationen des entwickelten Binärbildes zu prüfen, ob ein Ziel-Außenkantenabschnitt (A_PX) der Musterelemente eine vorgegebene Anzahl von Pixeln von benachbarten Musterelementen entfernt ist, und um ein erstes Prüfsignal (KA) auszugeben, wenn der Ziel-Außenkantenabschnitt einen bestimmten Abstand von anderen Musterelementen aufweist; und
eine zweite Prüfschaltung (202S, 205S, 206S, 208S, 209S, 210S, 211S), um auf der Basis der Informationen des entwickelten Binärbildes zu prüfen, ob es sich bei dem Ziel-Außenkantenabschnitt (A_PX) um eine Kante handelt, durch die ein Abschnitt in der Nähe eines Muster-Endabschnitts mit nicht mehr als einer vorgegebenen Breite der Breite nach festgelegt ist, und um ein zweites Prüfsignal (KB) auszugeben, wenn sich der Ziel- Außenkantenabschnitt in der Nähe des Muster-Kantenabschnitts befindet. Die vorliegende Erfindung umfasst weiterhin eine Korrekturschaltung ( 220S–223S), die dazu dient, den Ziel-Außenkantenabschnitt des Binärbildes bei Ausgabe des ersten Prüfsignals (KA) relativ zu anderen Kantenabschnitten um einen ersten geringen Betrag in Einheiten von Pixeln nach außen auszudehnen, den Ziel-Außenkantenabschnitt des Binärbildes bei Ausgabe des zweiten Prüfsignals (KA) relativ zu anderen Kantenabschnitten um einen zweiten geringen Betrag in Einheiten von Pixeln nach außen auszudehnen und das Binärbild als Reaktion sowohl auf das erste als auch das zweite Prüfsignal so zu korrigieren, dass die Ziel-Außenkante relativ zu anderen Kantenabschnitten um einen Betrag verformt wird, der durch die Synthese des ersten und des zweiten Betrages bestimmt wird.
Kurzbeschreibung der Abbildungen
In 1 ist das Funktionsprinzip einer herkömmlichen Projektionsbelichtungsvorrichtung dargestellt.
2 zeigt schematisch den Aufbau einer Belichtungsvorrichtung, die für die Projektion eines mit Hilfe der vorliegenden Erfindung gebildeten Maskenmusters geeignet ist.
Die 3A und 3B zeigen, wie ein den Gestaltungsdaten entsprechendes Maskenmuster mit Hilfe des Phasenverschiebungsverfahrens belichtet und auf dem Fotolack abgebildet wird.
Die 4A und 4B zeigen, wie ein korrigiertes Maskenmuster mit Hilfe des Phasenverschiebungsverfahrens belichtet und auf dem Fotolack abgebildet wird.
5 zeigt die Form eines Prüfelements (einer Schablone) zur Musterkorrektur.
In 6A, 6B, 6C, 6D, 6E und 6F wird das Prinzip erklärt, das der in 3A und 3B dargestellten Maskenkorrektur zu Grunde liegt.
In 7A und 7B wird das Prinzip erklärt, das der Korrektur eines Maskenmusters zu Grunde liegt.
Bei 8 handelt es sich um ein Blockschaltbild, das einen Überblick über den Aufbau des Herstellungssystems vermittelt.
9 zeigt, wie aus einem Muster ein Bit-Image entwickelt wird.
Bei 10 handelt es sich um ein Blockschaltbild, in dem der Aufbau der Korrekturvorrichtung schematisch dargestellt wird.
11 veranschaulicht, in welche Richtungen ein Bit-Image eines Feldes in einem Bildspeicher abgetastet wird.
12 zeigt eine Bit-Anordnung eines Prüfelements innerhalb eines Datenerfassungsfensters.
Bei den 13A und 13B handelt es sich um Schaltbilder von Logikschaltungen für die jeweiligen Prüfelementabschnitte.
Bei 14 handelt es sich um ein Blockschaltbild eines Schaltkreises zur Erzeugung von Korrekturbitdaten in Einheiten von Pixeln.
15 zeigt ein Gestaltungsmuster.
In den 16A, 16B, 16C und 16D wird der Zusammenhang zwischen dem Muster und den relativen Abtastrichtungen erklärt.
17 zeigt eine Phase, in der sich ein Kantenabschnitt des in 15 dargestellten Musters genau am Zielbit befindet.
18 zeigt eine Phase, in der sich ein anderer Kantenabschnitt des in 15 dargestellten Musters genau am Zielbit befindet.
18 zeigt eine Phase, in der sich ein dritter Kantenabschnitt des in 15 dargestellten Musters genau am Zielbit befindet.
Die 20A, 20B, 20C, 20D und 20E veranschaulichen die Korrekturergebnisse für die Kanten des in 15 dargestellten Musters.
21 zeigt den Aufbau eines Prüfelements gemäß der zweiten Ausführung.
22 zeigt Logikschaltungen, die Prüfelementabschnitten der zweiten Ausführung entsprechen.
23 zeigt weitere Logikschaltungen, die Prüfelementabschnitten der zweiten Ausführung entsprechen.
24 ist eine Momentaufnahme aus dem Vorgang zur Kantenrichtungserkennung gemäß der zweiten Ausführung.
25 ist eine weitere Momentaufnahme aus dem Vorgang zur Kantenrichtungserkennung gemäß der zweiten Ausführung.
26 ist eine dritte Momentaufnahme aus dem Vorgang zur Kantenrichtungserkennung gemäß der zweiten Ausführung.
Bei 27 handelt es sich um ein Blockschaltbild einer Hardware-Schaltung für die Musterkorrektur gemäß der zweiten Ausführung.
In 28 wird veranschaulicht, auf welchem Prinzip das SHRINC-Verfahren beruht, das in einer Projektionsbelichtungsvorrichtung zur Anwendung kommt, wie sie bei der dritten Ausführung eingesetzt wird.
29 zeigt den Aufbau der bei der dritten Ausführung verwendeten Projektionsbelichtungsvorrichtung.
30 zeigt einen Teil eines optischen Beleuchtungssystems der in 29 dargestellten Vorrichtung.
31 zeigt den Aufbau des in 30 dargestellten optischen Beleuchtungssystems (von der optischen Achse aus gesehen).
32 zeigt mehrere Strahlengänge in einem Teil des optischen Beleuchtungssystems, das zu der in 29 dargestellten Vorrichtung gehört.
Die 33A bis 33D zeigen Musterformen auf Masken und die optimalen Positionen der Austrittsoberflächen in der Fourier-Transformationsebene des optischen Beleuchtungssystems.
Die 34A, 34B, 34C, 34D, 34E, 34F, 34G und 34H stellen die Beziehung zwischen einem Muster auf einer Maske, der Lichtverteilung eines projizierten Bildes und einem Fotolackbild dar.
Die 35A und 35B veranschaulichen, inwiefern bei der Belichtung eines herkömmlichen Maskenmusters durch die in 29 und 30 gezeigte Vorrichtung Probleme auftreten.
Die 36A und 36B das Verfahren zur Korrektur der Maskenmuster aus 35A und 35B.
37 veranschaulicht die Form eines Prüfelements, das ermittelt, ob bestimmte Bedingungen erfüllt sind, und ein Muster ggf. entsprechend korrigiert.
Die 38A, 38B, 38C und 38D veranschaulichen das Prinzip, nach dem mehrere Muster mit dem in 37 dargestellten Prüfelement korrigiert werden.
Die 39A, 39B, 39C und 39D veranschaulichen das Prinzip, nach dem mehrere Muster mit dem in 37 dargestellten Prüfelement korrigiert werden.
Die 40A, 40B, 40C und 40D zeigen die Korrekturergebnisse für die Muster aus den 39A, 39B, 39C und 39D.
In 41 ist der Aufbau einer Musterkorrekturvorrichtung schematisch dargestellt.
42 zeigt die Bit-Anordnung eines Prüfelements innerhalb eines Datenerfassungsfensters.
Die 43A, 43B und 43C zeigen die Logikschaltungen für die Musterelementbestimmung, die den jeweiligen Prüfbits entsprechen.
Bei 44 handelt es sich um ein Schaltbild, aus dem hervorgeht, welche Logikschaltung den einzelnen Prüfbits entspricht.
Bei 45 handelt es sich um ein Schaltbild, in dem eine Schaltung zur Bestimmung einer isolierten Kante und zur Bestimmung einer Kante in der Nähe eines Längen begrenzenden Endabschnitts dargestellt ist.
Bei 46 handelt es sich um ein Schaltbild für eine Schaltung, mit der die Bit-Daten von Gestaltungsbildern gemäß den Ergebnissen der Musterelementbestimmung um Korrekturbitdaten ergänzt werden.
47 zeigt die Prüfbit-Anordnung, wenn das in 42 abgebildete Prüfelement um 180° gedreht wird.
48 stellt das Bilt-Image eines zu korrigierenden Gestaltungsmusters dar.
49 zeigt einen Korrekturstand einer Kante Eg3 des in 48 dargestellten Musters.
50 zeigt einen weiteren Korrekturstand der Kante Eg3 des in 48 abgebildeten Musters.
51 zeigt einen Korrekturstand einer Kante Eg1 des in 48 dargestellten Musters.
52 zeigt einen Korrekturstand einer Kante Eg6 des in 48 dargestellten Musters.
53 zeigt einen Korrekturstand einer Kante Eg2 des in 48 dargestellten Musters.
54 zeigt einen weiteren Korrekturstand der Kante Eg2 des in 48 dargestellten Musters.
55 zeigt einen Korrekturstand einer Kante Eg7 des in 48 dargestellten Musters.
56 zeigt einen Korrekturstand einer Kante Eg8 des in 48 dargestellten Musters.
57 zeigt einen weiteren Korrekturstand der Kante Eg8 des in 48 dargestellten Musters.
58 zeigt einen Korrekturstand einer Kante Eg4 des in 48 dargestellten Musters.
59 zeigt einen weiteren Korrekturstand der Kante Eg4 des in 48 dargestellten Musters.
60 zeigt die endgültige Musterform nach Korrektur des in 48 dargestellten Musters.
Bei 61 handelt es sich um ein Blockschaltbild für eine Logikschaltung, die gemäß der vierten Ausführung um einen Musterkorrektur-Algorithmus ergänzt ist.
Die 62A und 62B zeigen Musterformen, die sich mit Musterkorrekturoperationen gemäß der vierten Ausführung erzielen lassen.
Bei 63 handelt es sich um ein Blockschaltbild für eine Logikschaltung, mit der ein Musterkorrektur-Algorithmus gemäß der fünften Ausführung umgesetzt wird.
Die 64A und 64B zeigen einen Musterkorrekturstand gemäß der sechsten Ausführung sowie ein Schaltbild für eine Logikschaltung zur Umsetzung dieser Musterkorrektur.
Die 65A, 65B, 65C, 66A und 66B zeigen verschiedene Phasen in der Musterkorrektur.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungen
Ausführung 1
Im Folgenden wird die Korrektur von Maskenmustern beschrieben, die hauptsächlich beim Phasenverschiebungsverfahren zur Anwendung kommen.
Bei dieser Ausführung beruht die Entscheidung darüber, ob einige der Maskenmuster korrigiert werden oder nicht, auf Informationen über benachbarte Muster.
Wenn sich ein Muster, das eine bestimmte entscheidungsrelevante Bedingung erfüllt, in der Nähe eines gegebenen Musters befindet, so wird das gegebene Muster als periodisches Muster erkannt und auf eine Korrektur der Linienbreite verzichtet. Falls sich jedoch kein Muster in der Nähe befindet, das die oben genannte entscheidungsrelevante Bedingung erfüllt, so wird das gegebene Muster als isoliertes Muster erkannt, und es erfolgt eine Korrektur des Musters durch Vergrößerung der Linienbreite.
(1) Beschreibung des Korrekturalgorithmus
Die 3A und 3B zeigen Musterformen, die beim herkömmlichen Phasenverschiebungsverfahren verwendet werden. Dabei wird in 3A eine Musterform dargestellt, die auf den Gestaltungsdaten einer Maske beruht. Diese Musterform besteht aus fünf Linien und vier Zwischenräumen. Im vorliegenden Fall besteht die Maske aus fünf transparenten Musterelementen (umzeichnete Bereiche) PC₁, PC₂, PC₃, PC₄ und PC5, die für Belichtungslicht durchlässig sind, und einem lichtundurchlässigen Umgebungsbereich (Hintergrund). Bei Umkehrung der transparenten und der lichtundurchlässigen Bereiche wird dieselbe Wirkung erzielt.
Bei den 5 in 3A dargestellten Musterelementen ist das Musterelement PC₃ in der Mitte doppelt so lang wie die übrigen Musterelemente. Daher ist ein Teil der Linie PC₃ als isolierter Abschnitt zu betrachten, der sich in den anderen Abschnitten nicht wiederholt. Die an den beiden äußeren Enden befindlichen Musterelemente PC₁ und PC₅ können als teilweise isolierte Musterelemente betrachtet werden, da sich jeweils nur auf einer Seite der periodischen Richtung ein Musterelement (PC₂ bzw. PC₄) anschließt. Es ist zu beachten, dass die Linienbreite in 3A als ein Wert definiert ist, der der Auflösungsgrenze der Projektionsbelichtungsvorrichtung nahe kommt.
Beim Phasenverschiebungsverfahren wird das Maskenmuster in einer Projektionsbelichtungsvorrichtung belichtet und auf ein lichtempfindliches Substrat projiziert. Die Projektionsbelichtungsvorrichtung ist dabei mit einem optischen Beleuchtungssystem versehen, welches einen σ-Wert von 0,2 bis ungefähr 0,3 aufweist. Nach Entwicklung des Substrats erhält man die in 3B dargestellten Fotolackbilder.
Bei dem Fotolackbild, das dem mittleren Musterelement PC₃ entspricht, liegt die Breite des isolierten Endabschnitts unter dem Gestaltungswert; gleichzeitig weisen auch die Fotolackbilder, die den beiden Musterelementen PC₁ und PC₅ entsprechen, eine geringere Breite auf.
Die Linienbreiten einiger Elemente des in 3A abgebildeten Musters werden so korrigiert, dass die Formen und Abmessungen der endgültigen Fotolackbilder den Gestaltungsdaten entsprechen (siehe 4B). Dabei wird beim mittleren Musterelement PC₃ nur die Linienbreite des isolierten Endabschnitts ohne Periodizität um einen vorgegebenen Betrag gemäß dem Musterelement PC₃' vergrößert. Die Linienbreiten der beiden Musterelemente PC₁ und PC₅ werden gemäß der Musterelementformen PC₁' und PC₅' (siehe 4A) über die gesamteLänge des Musterelements vergrößert. Dabei ist zu beachten, dass nur die Kanten der Musterelemente PC₁ und PC₅ nach außen gedehnt werden, die den Musterelementen PC₂ und PC₄ nicht benachbart ist. Die Musterelemente PC₂ und PC₄ werden nicht korrigiert.
(2) Logik zur Erkennung der zu korrigierenden Muster
Die Musterkorrektur erfolgt automatisch mittels eines entsprechend gestalteten Prüfelements (siehe 5). Bei diesem Prüfelement handelt es sich um eine Art Schablone, mit der z. B. ein Binärbild des in 3A dargestellten Gestaltungsmusters abgetastet und erkannt wird, ob ein Ziel-Kantenabschnitt eines Musters zu korrigieren ist oder nicht. In 5 ist ein Pixelpunkt A_px ein Punkt auf einem Ziel-Maskenmuster, und ein linearer Bereich C_px sowie ein flügelförmiger Bereich B_px (z. B. mit rechteckiger oder elliptischer Form) dienen als Prüfelementabschnitte, um zu bestimmen ob der Musterabschnitt am Punkt A_px zu korrigieren ist.
Der flügelförmige Prüfelementabschnitt B_px weist vom Zielpunkt A_px einen Abstand L in Richtung –X auf, hat eine Breite von L in Richtung X und eine Länge von 3L. Der lineare Prüfelementabschnitt C_px weist vom Zielpunkt A_px einen Abstand L in Richtung +X auf und hat eine Länge von 2L in Richtung +X. Es ist zu beachten, dass die Mitte des flügelförmigen Prüfelementabschnitts B_px denselben Y-Wert hat wie der Zielpunkt A_px und der lineare Prüfelementabschnitt C_px. Wenn sich am Zielpunkt A_px eine in Y-Richtung verlaufende Musterkante befindet, ermitteln die Prüfelementabschnitte B_px und C_px, ob sich in ihrem Bereich umgekehrte Abschnitte von Bit-Images verschiedener Musterkanten mit logischen Zuständen von „0" und „1" befinden. Aus diesem Grund prüfen die Prüfelementabschnitte Bpx und Cpx nicht alle Pixel (Bits) innerhalb ihres Bereichs, sondern nur ausgewählte, diskrete Punkte. Der Wert des Abstands L (siehe 5) ist ungefähr als der Wert der Auflösungsgrenze (d. h. der maskenseitige Wert) des optischen Projektionssystems der Projektionsbelichtungsvorrichtung definiert. Bei Anwendung des Phasenverschiebungsverfahrens ist der Wert L als der Wert der Auflösungsgrenze definiert, die durch das Phasenverschiebungsverfahren auf der Maske erzielt wird.
Die Prüfelementschablone aus 5 tastet ein zweidimensionales Bit-Image eines Musters in +X-Richtung ab, wobei der lineare Prüfelementabschnitt C _px bezogen auf die Abtastrichtung an vorderster Stelle steht. In der Praxis wird das Bit-Image jedoch zeilenweise Pixel für Pixel in X-Richtung abgetastet, da es schwierig ist, die Schablone über das Bit-Image laufen zu lassen. Sobald eine Zeile des Bit-Images abgetastet wurde, wird das Bit-Image um einen Pixel in die Y-Richtung verschoben, und der Abtastvorgang wird X-Richtung fortgesetzt. Durch Wiederholen dieses zeilenweisen Abtastvorgangs kann das Bit-Image vollständig abgetastet werden.
(3) Grundlegende Funktion der Mustererkennungslogik
Unter Bezugnahme auf die 6A bis 6F wird im Folgenden das Funktionsprinzip des Musterkorrektur-Algorithmus erläutert, der zusammen mit der Prüfelementschablone aus 5 zur Anwendung kommt. Das in 6A, 6B, 6C, 6D, 6E und 6F dargestellte Muster ist dasselbe, wie das in 3A. Die Linienbreiten und Zwischenräume entsprechen nahezu der Auflösungsgrenze.
6A zeigt einen Zielpunkt A_px, der sich im Hintergrund eines zweidimensionalen Bit-Images befindet. Der Zielpunkt A_px' und die Prüfelementabschnitte B_px und C_px werden relativ in +X-Richtung nach rechts (in Pfeilrichtung) abgetastet. Da der Zielpunkt A_px sich im Hintergrund befindet, wird keine Korrektur vorgenommen.
6B zeigt einen Zielpunkt A_px, der sich nicht mehr im Hintergrund befindet, sondern durch den Abtastvorgang auf das Musterelement PC₃ gelangt ist. Wenn der Zielpunkt A_px, wie zuvor beschrieben, vom Hintergrund auf den Musterabschnitt verschoben wurde, so dass die Bit-Daten des Zielpunkts im Bit-Image vom logischen Zustand „0" in den logischen Zustand „1" gewechselt sind, werden zunächst alle Prüfbitdaten geprüft, die sich in dem flügelförmigen Prüfelementabschnitt B_px befinden. Weisen alle Daten innerhalb des Prüfelementabschnitts B_px den logischen Zustand „0" (Hintergrund) auf, so ist die Position des Zielpunktes A_px hierdurch als Kante eines isolierten Musterabschnitts bestimmt. Nachdem alle Daten geprüft wurden, die sich innerhalb des Prüfelements B_px befinden und der Zielpunkt A_px als isolierter Punkt bestimmt wurde, werden alle Daten in dem linearen Prüfelementabschnitt C_px geprüft. Dabei weisen alle Daten des Prüfelementabschnitts C_px den logischen Zustand „1" (Muster) auf, so dass noch nicht endgültig feststeht, dass es sich bei der Kante, auf der sich der Zielpunkt A_px befindet, nicht um eine isolierte Kante handelt.
Aus den oben beschriebenen Operationen ergibt sich, dass der Kantenabschnitt, auf dem sich der Zielpunkt A_px befindet, dann als isolierter Kantenabschnitt angesehen wird, wenn alle Bit-Daten innerhalb des flügelförmigen Prüfelements B_px und einige der Bit-Daten innerhalb des linearen Prüfelements C_px den logischen Zustand „0" aufweisen. Folglich wird die Kante, auf der sich der Zielpunkt A_px befindet, als Kante eines isolierten Musterabschnitts erkannt (siehe 6B). Wenn die Kante, auf der sich der Zielpunkt befindet, als eine isolierte Kante erkannt wird, so wird das Muster in diesem Kantenbereich entgegen der Abtastrichtung ausgedehnt. Dies bedeutet, dass der logische Wert „0" umgekehrt und auf „1" gesetzt wird. Durch die Breitenänderung wird das Muster um ungefähr 5% bis 10% der Auflösungsgrenze L ausgedehnt.
In 6C ist ein Fall dargestellt, in dem der Zielpunkt A_px mit einem Kantenabschnitt zusammenfällt, der den logischen Zustand „1" aufweist und in dem Bit-Image auf dem Musterelement PC₃ liegt. Da der Prüfelementabschnitt B_px und das Musterelement PC₂ sich zum Teil überlappen (schraffierter Bereich), wird die Kantenposition, auf der sich der Zielpunkt A_px befindet, nicht als isolierter Musterabschnitt bestimmt. Aus diesem Grund erfolgt an diesem Kantenabschnitt keine Änderung der Mustergröße.
In 6D befindet sich der Zielpunkt A_px auf der linken Kante des linken Musterelements PC₁. Alle Daten innerhalb des Prüfelementabschnitts B_px haben den logischen Zustand „0" (Hintergrund), während die Daten innerhalb des Prüfelements C_px zum Teil den logischen Zustand „0" und zum Teil den logischen Zustand „1" besitzen. Der Kantenabschnitt am Zielpunkt A_px wird dementsprechend als isolierter Punkt erkannt, und die Musterform wird verändert.
Da sich in 6E das Musterelement PC₂ und der Prüfelementabschnitt B_px zum Teil überschneiden (logischer Zustand „1"), wird der linke Kantenabschnitt des Musterelements PC₁, auf dem sich der Zielpunkt A_px befindet, nicht als isoliertes Muster bestimmt.
Wie oben beschrieben wurde der Zielpunkt A_px mit Hilfe mehrerer Y-Koordinaten in +X-Richtung abgetastet. Das Muster wird nur korrigiert, wenn die Bit-Image-Daten während der Abtastung des Zielwerts A_px in +X-Richtung vom logischen Zustand „0" in den logischen Zustand „1" wechseln.
In diesem Fall wird das Maskenmuster nur in Richtung –X, d. h. entgegen der Abtastrichtung gedehnt, so das sich der Mittelpunkt des Maskenmusters ändert. Wie in 6F dargestellt, wird die Anordnung des Zielpunktes A_px und der Prüfelementabschnitte B_px und C_px umgekehrt, so dass der Abtastvorgang nun auch in Richtung –X erfolgen kann.
In 6F ist ein Abtastvorgang in –X-Richtung dargestellt. Die Prüfelementabschnitte B_px und C_px wurden im Vergleich zu ihrer Anordnung in den 6A bis 6E um 180° bezogen den Zielpunkt A_px gedreht.
Wenn der in 6F veranschaulichte Abtastvorgang in Richtung –X unmittelbar nach der Abtastung in Richtung +X (vgl. 6A bis 6E) erfolgt, wird die linke Kante der Musterdaten während des Abtastvorgangs in +X-Richtung korrigiert. Bei erneuter Abtastung in Richtung –X (6F) werden daher die korrigierten Daten abgetastet, die von den ursprünglichen Gestaltungsdaten verschieden sind. Daher kann es vorkommen, dass das Muster, das gemäß der Gestaltungsdaten in Bezug auf den Mittelpunkt in X-Richtung symmetrisch sein sollte, durch die Korrektur unsymmetrisch wird.
Um dies zu verhindern, können zur Speicherung von Originaldaten (der ursprünglichen Gestaltungsdaten) und korrigierten Daten Speichervorrichtungen vorgesehen werden. Dabei speichert der Korrekturdatenspeicher auch die kopierten Originaldaten. Während der Datenkorrektur (Hinzufügen von Bit-Daten) im Korrekturdatenspeicher wird der Zielpunkt A_px mit Hilfe der Originaldaten sowohl in +X- als auch in –X-Richtung abgetastet.
Mit dem oben beschriebenen Aufbau kann die Korrektur sowohl bei der Abtastung in +X-Richtung als auch bei der Abtastung in –X-Richtung anhand derselben Daten – nämlich der Originaldaten – erfolgen.
Wenn die Musterkorrektur so wie oben beschrieben durchgeführt wird, lässt sich das Muster aus 3A so wie in 4A korrigieren.
In der vorstehenden Beschreibung wird die Abtastrichtung für den Zielpunkt A_px jeweils in Bezug auf die X-Achse (+X/–X) angegeben. Die Abtastung kann jedoch auch in Richtung der Y-Achse oder in einer beliebigen anderen Richtung erfolgen. Da bei normalen Maskenmustern die Kanten in Richtung der X- und der Y-Achse liegen, sollte die Abtastung des Zielpunktes A_px vorzugsweise in vier Richtungen erfolgen, nämlich +X, – X, +Y und –Y.
Die Prüfelementabschnitte B_px und C_px werden so um den Zielpunkt A_px gedreht, dass sich der Prüfelementabschnitt C_px bei der Abtastung unabhängig von der Abtastrichtung stets an vorderster Stelle befindet.
Bei der Abtastung in vier Richtungen werden stets Originaldaten abgetastet, während die Korrekturdaten vorzugsweise in einem Korrekturdatenspeicher gespeichert werden.
Die Funktion des linearen Prüfelementes C_px wird in den 7A und 7B veranschaulicht. In 7A wird das in 3A dargestellte Muster mit der Prüfelementschablone in –Y-Richtung abgetastet. Dabei liegt der Zielpunkt A_px genau auf der Abschlusskante eines Längen begrenzenden Endabschnitts des mittleren Musterelements PC₃.
Wie bereits in Zusammenhang mit der Verwendung des Phasenverschiebungsverfahrens (3) erläutert, wird die Linienbreite des Musterelements in Abhängigkeit davon verändert, ob die Ziellinie von benachbarten Mustern isoliert ist oder nicht. In diesem Fall ist die Länge des Musters kaum verändert. Daher wird der Kantenabschnitt mit dem Zielpunkt A_px nicht korrigiert, wenn sich der Zielpunkt an der in 7A dargestellten Stelle befindet. Wenn der Zielpunkt A_px sich auf einer Kante befindet und alle Prüfbits innerhalb des linearen Prüfelementabschnitts C_px den logischen Zustand „1" besitzen, bedeutet dies, dass sich auf der Seite des Prüfelements C_px – vom Zielpunkt A_px aus betrachtet – ein großes Muster PN erstreckt (7B).
In 7A befindet sich der Zielpunkt A_px auf einem Längen begrenzenden Endabschnitt eines Musterelements. Wenn dabei in Abtastrichtung und in einem Abstand von 3L vom Zielpunkt A_px eine Kante vorhanden ist und alle Daten innerhalb des Prüfelementabschnitts C_px den logischen Zustand „1" angenommen haben, verhindert der Prüfelementabschnitt C_px die Korrektur des Kantenabschnitts, auf dem sich der Zielpunkt A_px befindet. Wenn die in 7A dargestellte Kante vorzuziehen ist, wird keine Prüfung mit dem linearen Prüfelementabschnitt durchgeführt. In diesem Fall erfolgt die Prüfung und Korrektur allerdings ausschließlich mit dem flügelförmigen Prüfelementabschnitt B_px.
(4) Gesamtanordnung des Masken-Herstellungssystems
Bei 8 handelt es sich um ein Blockschaltbild, in dem der Aufbau eines Masken-Herstellungssystems gemäß dieser Ausführung der vorliegenden Erfindung veranschaulicht wird. Eine Maske in einer zur Verkleinerung bestimmten Projektionsbelichtungsvorrichtung (z. B. ein Stepper) wird im Allgemeinen als Retikel bezeichnet. Auf dem Retikel wird ein Muster ausgebildet, das um einen umgekehrten Verkleinerungsfaktors vergrößert wurde. Bei der Ausbildung des Retikels werden mit einem Magnetbandleser (MTR) 1 aus einem Magnetband CAD-Daten (Gestaltungsdaten) für ein zu bildendes Muster ausgelesen. Die ausgelesenen Daten werden von einer Hardware-Logik für die Bit-Image-Entwicklung in ein Binärbild konvertiert (Entwicklungseinrichtung). 2. Die Bit-Image-Daten werden in einem Bildspeicher 3 gespeichert. In diesem Fall wird das Bild der gesamten Retikeloberfläche nicht auf einmal sondern vielmehr in Einheiten von lokalen Bereichen (z. B. Bereiche mit einer Fläche von 5 -mm²) konvertiert. Die Größe dieser lokalen Bereiche entspricht der Größe des Substrats M, das durch einen Belichtungsvorgang mit einer Strahlabtastung einer Elektronenstrahl- (EB) -Belichtungseinrichtung 4 belichtet werden kann. Nach Abschluss der Belichtung eines lokalen Bereichs, wird der Objektträger 7, der das lichtempfindliche Substrat M hält, von einem Objekträgersteuerungssystem 6 exakt um einen vorgegebenen Betrag verschoben, so dass der benachbarte lokale Bereich in den Belichtungsbereich gelangt. Gleichzeitig speichert der Bildspeicher 3 ein Bit-Image, das dem Muster des benachbarten lokalen Bereichs entspricht.
Ein Strahlsteuerungssystem 5 schaltet einen Elektronenstrahl ein, so dass ein vorgegebener Pixelpunkt auf dem Substrat M mit hoher Geschwindigkeit und gemäß der während der Strahlabtastung im Bildspeicher 3 gespeicherten Bit-Image-Daten beleuchtet wird. Bei der Abbildung eines Musters auf dem Substrat M mittels eines Elektronenstrahls können verschiedene praktische Verfahren zur Anwendung kommen, wie z. B. das Raster- oder das Vektor-Scan-Verfahren oder ein Abtastverfahren, bei dem der Abtaststrahl einen variablen, rechteckförmigen Querschnitt aufweist. Bei jedem der Verfah ren wird aus den CAD-Daten eines Musters ein Bit-Image entwickelt, das in einem Bildspeicher 3 abgelegt wird. Bei der vorliegenden Ausführung wird eine Korrekturvorrichtung 10 (Hardware und Software) hinzugefügt, um das im Bildspeicher 3 gespeicherten Bit-Image wie gewollt zu korrigieren.
9 zeigt ein Bit-Image eines winkelförmigen Musters, das im Bildspeicher 3 entwickelt wurde. Jedes Kästchen stellt ein Pixel (ein Bit) dar. So sind zum Beispiel für ein Feld 50.000 × 50.000 Pixel vorgesehen. Wenn jeder Belichtungsbereich der EB-Belichtungseinrichtung 4 mit 5 mm² definiert ist, entspricht ein Pixel im Bildspeicher 3 einem Bereich von 0,2 μm² auf dem Substrat M. Wenn dieses Substrat M als Retikel in einem Stepper mit einer Verkleinerung von 1/5 installiert wird, entspricht ein Pixel 0,04 μm² auf dem Wafer. 0,04 μm² auf dem Wafer entsprechen 2 μm² auf dem Retikel, die wiederum 10 Pixeln auf dem Bit-Image entsprechen. Das L-förmige Muster in 9 weist eine minimale Linienbreite von 10 Pixeln (10 p) auf.
Im Allgemeinen bestehen die meisten Musterelemente auf dem Retikel aus Kanten, die parallel zur X- und Y-Achse der Pixelmatrix des Bit-Images verlaufen. Nur wenige der Musterelemente auf dem Retikel besitzen Kanten, die im 45°- (bzw. 135°-) -Winkel angeordnet sind. In 9 wird aus einer lichtundurchlässigen Chromschicht auf dem Retikel ein Musterelement PA erzeugt. Dabei werden logische Werte von „1" in den Pixeln der lichtundurchlässigen Schicht gespeichert und logische Werte von „0" werden in den Pixeln gespeichert, die den übrigen lichtdurchlässigen Bereich ausmachen. Bei Aufbringung der Chromschicht auf der Oberfläche des Substrats M und Anwendung eines Elektronenstrahls auf die Positivlackschicht, schaltet das Elektronenstrahl-Steuerungssystem 5 die Beleuchtung durch den Elektronenstrahl ab, wenn ein Pixel erreicht wird, für den im Bildspeicher 3 ein Wert „1" gespeichert ist. Wird dagegen ein Pixel erreicht, für den im Bildspeicher ein Wert „0" gespeichert ist, wird die Elektronenstrahlbeleuchtung durch das Elektronenstrahl-Steuerungssystem 5 aktiviert.
(5) Aufbau der Musterkorrekturvorrichtung
Bei 10 handelt es sich um ein Blockschaltbild, in dem der Aufbau der Musterkorrekturvorrichtung 10 aus 8 schematisch veranschaulicht wird. Im Bildspeicher 3 wird ein Bit-Image von einem Feld entwickelt und in serielle Daten konvertiert, die die Zu stände „0" und „1" aufweisen. Anschließend werden diese Daten an den Anschluss A1 weitergegeben. Das Bit-Image in dem Bildspeicher 3 wird wie in 11 dargestellt gespeichert. Zur besseren Veranschaulichung wird die horizontale Achse des Bit-Images mit X und die vertikale Achse mit Y bezeichnet. Ein Bit (Pixel) oben links in dem Feld wird als P₁ und ein Bit unten rechts als P₂ definiert. Die Anzahl der Pixel, die entlang der X- und der Y-Achse angeordnet sind, beträgt jeweils n (z. B. 50.000 Bits).
Für das Einlesen der Bit-Daten aus dem Bildspeicher 3 stehen die folgenden vier serielle Abtastmodi zur Verfügung, auf die an anderer Stelle noch näher eingegangen wird:
ein Modus, bei dem die Daten einer Zeile (n Bits) ausgehend vom Bit P₁ (11), in Richtung +X (Richtung des Pfeils K₁) eingelesen werden und die Daten darunter (in Richtung –Y) liegender Zeilen nacheinander zeilenweise eingelesen werden (nachfolgend „+X-Abtastmodus");
ein Modus, bei dem die Daten einer Zeile (n Bits) ausgehend vom Bit P₂, in Richtung –X (Richtung des Pfeils K₂) eingelesen werden und die Daten darüber (in Richtung +Y) liegender Zeilen nacheinander zeilenweise eingelesen werden (nachfolgend „–X-Abtastmodus");
ein Modus, bei dem die Daten einer Zeile (n Bits) ausgehend vom Bit P₁, in Richtung –Y (Richtung des Pfeils K₃) eingelesen werden und die Daten rechts davon (in Richtung +X) liegender Zeilen nacheinander zeilenweise eingelesen werden (nachfolgend „–Y-Abtastmodus");
ein Modus, bei dem die Daten einer Zeile (n Bits) ausgehend vom Bit P₂, in Richtung +Y (Richtung des Pfeils K₄) eingelesen werden und die Daten links davon (in Richtung –X) liegender Zeilen nacheinander zeilenweise eingelesen werden (nachfolgend „+Y-Abtastmodus").
Bei jedem Abtastmodus werden die aus dem Bildspeicher 3 ausgelesenen seriellen Bit-Daten über den Anschluss A1 in ein erstes Schieberegister WR1 einer Schieberegistergruppe SR1 eines Datenerfassungsfensters eingegeben. Die Ausgabedaten des Schieberegisters WR1 werden in ein erstes Schieberegister DR1 einer nächsten Schieberegistergruppe SR2 eingegeben. Die Ausgabedaten des Schieberegisters DR1 werden in ein zweites Schieberegister WR2 der Schieberegistergruppe SR1 eingegeben. Auf diese Weise werden die seriellen Bit-Daten aus dem Bildspeicher sequenziell Bit für Bit durch die Schieberegister WR1, DR1, WR2, DR2, ..., WRm und DRm geschoben. Die Bitzahl bw jedes Schieberegisters WR1 bis WRm der Schieberegistergruppe SR1 ist auf etwa 40 bis 60 eingestellt. Die Bitzahl aller Schieberegister DR1 bis DRm der Schieberegistergruppe SR2 ist als n – bw definiert. Dies bedeutet, dass die Gesamtbitzahl der Schieberegister WR1 und DR1 gleich der Bitzahl n einer Zeile ist. Die Schieberegistergruppen SR1 und SR2 umfassen jeweils eine Anzahl m von Schieberegistern WRm und DRm, die gleich der Bitzahl bw der einzelnen Schieberegister WR1 bis WRm ist. Wenn die Bitzahl bw 40 beträgt, dann ist m ebenfalls gleich 40. Dies lässt sich durch quadratische Einstellung des Datenerfassungsfensters der Schieberegistergruppe SR1 erreichen (bw x bw Bits). Das Datenerfassungsfenster muss jedoch nicht quadratisch eingestellt werden.
Die seriellen Daten DCo des mittleren Bits im Datenerfassungsfenster, das dem Zielpunkt A_px entspricht, werden durch ein Schieberegister 100 um eine vorgegebene Anzahl von Bits verschoben, und die verschobenen seriellen Daten DCo' werden in ein ODER-Gatter 104 eingegeben. Andererseits werden Gruppen mit seriellen Daten (DCs) von einer Vielzahl von Prüfbits in dem Datenerfassungsfenster in eine Prüflogikschaltung 102 eingegeben. Die Prüflogikschaltung 102 bestimmt, ob eine Musterkante, die sich Zielbit A_px befindet, korrigiert wird. Falls eine Korrektur erforderlich ist, werden Korrekturdaten DP (logische Zustände „1" oder „0") an das ODER-Gatter 104 in Einheiten von Bits ausgegeben.
Das ODER-Gatter 104 stellt zwischen den ursprünglichen Gestaltungsdaten des Bit-Images (DCo') und den nur für einen Korrekturabschnitt bestimmten Daten (DP) eine logische ODER-Verknüpfung her. Das Ergebnis aus dieser logischen Verknüpfung wird in Form serieller Daten über einen Schalter 106 an einen der vier Bildspeicher 110, 111, 112 und 113 ausgegeben. Der Aufbau der vier Bildspeicher 110 bis 113 entspricht dem Aufbau in 11. Die vier Bildspeicher 110 bis 113 sind jeweils einem der vier Abtastmodi (+X, –X, +Y, –Y) eins zu eins zugeordnet. So erfolgt der Zugriff auf den Bildspeicher 110 nach derselben Abtastsystematik (Leserichtung entspricht der Pfeilrichtung K₁ in 11) wie der Zugriff auf den Bildspeicher 3 beim +X-Abtastmodus. Der Zugriff auf den Bildspeicher 111 erfolgt nach derselben Abtastsystematik (Leserichtung entspricht der Pfeilrichtung K₂) wie der Zugriff auf den Bildspeicher 3 beim –X-Abtastmodus. Der Zugriff auf den Bildspeicher 112 erfolgt nach derselben Abtastsystematik (Leserichtung entspricht der Pfeilrichtung K₄) wie der Zugriff auf den Bildspeicher 3 beim +Y-Abtastmodus. Der Zugriff auf den Bildspeicher 113 erfolgt nach derselben Abtastsystematik (Leserichtung entspricht der Pfeilrichtung K₃) wie der Zugriff auf den Bildspeicher 3 beim –Y-Abtastmodus.
Die vier Abtastmodi können nicht gleichzeitig eingestellt sein. Insgesamt wird vier Mal auf die seriellen Bit-Daten eines Feldes im Bildspeicher 3 zugegriffen. Die viermalige Abtastung eines Feldes ist auf Grund der Beschaffenheit der Prüflogikschaltung 102 erforderlich. Wenn der Aufbau der Prüflogikschaltung 102 geändert wird, ist es möglich, mit nur einem Abtastvorgang zweidimensional korrigierte Daten zu erhalten.
Die korrigierten und in den vier Bildspeichern 110 bis 113 für alle Abtastrichtungen gespeicherten Bit-Image-Daten werden alle in der gleichen Abtastrichtung und taktgleich ausgelesen. Die seriellen Bit-Daten werden anschließend in einem ODER-Gatter 114 einer logischen ODER-Verknüpfung unterworfen. Das ODER-Gatter 114 schließlich sendet die korrigierten Bit-Image-Daten (seriellen Daten) an den Bildspeicher 3 zurück. Das auf den Gestaltungsdaten im Bildspeicher 3 basierende Bit-Image wird mittels einer vorgegebenen Musterkorrektur in ein korrigiertes Bit-Image konvertiert.
Dabei ist zu beachten, dass bei der praktischen Herstellung des Retikels für jedes Feld ein Korrekturvorgang (d. h. MTR 1 – Entwicklungseinrichtung 2 – Bildspeicher 3 – Korrekturvorrichtung 10 – Bildspeicher 3) wiederholt wird. Die resultierenden korrigierten Bit-Image-Daten in Einheiten von Feldern werden sequenziell vom Bildspeicher 3 an einen anderen Magnetbandleser (MTR) übertragen, von diesem ausgelesen und im Bildspeicher 3 abgelegt.
Bei 10 handelt es sich um ein schematisches Blockschaltbild. In der Praxis erfolgen die systematische Steuerung der Verschiebevorgänge der Schieberegistergruppen SR1 und SR2, die Zeitgebereinstellung der logischen Prüfschaltung 102 oder die zeitliche Adressierung der Bildspeicher 3 und 110 über einen Prozessor und einen Taktgeber.
12 zeigt eine Bit-Matrix des Datenerfassungsfensters, das man mit der Schieberegistergruppe SR1 erhält. Diese zweidimensionale Matrix besteht in horizontaler Richtung (Schieberichtung) und in vertikaler Richtung jeweils aus 41 Bits. Zur genauen Angabe der Bit-Position in 12 wird die horizontale Richtung als X-Richtung und die vertikale Richtung als Y-Richtung definiert, wodurch die beiden Richtungen den Koordinaten X und Y entsprechen.
Ein nahezu in der Mitte des Datenerfassungsfensters angeordnetes und durch ein ausgefülltes Kästchen
markiertes Bit mit der Position X = 25, Y = 21 entspricht der Position des Zielpunktes A_px. Der logische Zustand dieses Bits (25, 21) wird erkannt und in Form serieller Daten DCo (10) ausgelesen. Ein neben dem Zielbit (25, 21) in X-Richtung liegendes Bit (26, 21) wird zusammen mit dem Zielbit dazu verwendet, um eine sich in Y-Richtung erstreckende Kante zu erkennen, die im Datenerfassungsfenster erscheint.
Der lineare Prüfelementabschnitt C_px besitzt eine bestimmte Länge von 16 Pixeln in X-Richtung und liegt vom Zielbit (25, 21) 8 Pixel (Bits) in –X-Richtung entfernt. Damit besteht der lineare Prüfelementabschnitt C_px aus den Bits (1, 21), (6, 21), (11, 21) und (16, 21). Die minimale Linienbreite eines Ziels als Prüfobjekt entspricht einem Abschnitt von 8 Pixeln in X- oder in Y-Richtung innerhalb des Datenerfassungsfensters in 12.
Der flügelförmige Prüfelementabschnitt B_px besteht insgesamt aus 12 Bits und befindet sich in einem Bereich, der vom Zielbit 8 Pixel in +X-Richtung entfernt liegt. Die 12 Bits sind (34, 21), (41, 21), (37, 9), (40, 9), (35, 14), (41, 14), (38, 17), (38, 25), (35, 28), (41, 28), (37, 33) und (40, 33). Die Breite des flügelförmigen Prüfelementabschnitts B_px entspricht der minimalen Linienbreite von 8 Pixeln. Die Längsausdehnung in Y-Richtung beträgt 24 Pixel und entspricht damit etwa dem Dreifachen der minimalen Linienbreite. Der flügelförmige Prüfelementabschnitt B_px ist in Y-Richtung symmetrisch zur Mittellinie Y = 21 angeordnet.
Der lineare Prüfelementabschnitt C_px (4 Bits) und der flügelförmige Prüfelementabschnitt B_px (12 Bits) habe die Aufgabe zu prüfen, ob sich in dem von ihnen eingeschlossenen Bereich jeweils Muster (Bereiche mit logischen Zustanden „1") befinden. Die Bit-Daten der beiden Prüfelementabschnitte (insgesamt 16 Bits) werden zusammen mit den Ziel bit-Daten und den Daten des dem Zielbit benachbarten Bits (26, 21) als serielle Daten (DC) an die Prüflogikschaltung 102 ausgegeben. Anordnung, Form und Größe der Prüfelementabschnitte für das Zielbit (12) werden so gewählt, dass sie eine Korrektur des Chrommusters auf einem Phasenschieberretikel ermöglichen.
Die 13A und 13B zeigen Logikschaltungen, die jeweils einem der beiden Prüfelementabschnitte entsprechen. Diese Logikschaltungen sind Teil der Prüflogikschaltung 102 (s. 10). 13A zeigt ein ODER-Gatter 200, mit dem eine ODER-Verknüpfung in Bezug auf die 12 Bits erstellt werden kann, aus denen der flügelförmige Prüfelementabschnitt B_px besteht. 13B zeigt ein UND-Gatter 202, mit dem eine logische UND-Verknüpfung in Bezug auf die 4 Bits erstellt werden kann, aus denen der lineare Prüfelementabschnitt C_px besteht.
Wenn alle 12 Bits, die in das ODER-Gatter 200 eingegeben werden, den logischen Zustand „0" aufweisen (transparenter Abschnitt), wird ein Ausgangssignal LG1 mit dem logischen Zustand „0" ausgegeben, und die Musterkante, auf der sich das Zielbit befindet, wird von rechts betrachtet (12) als isolierte Kante erkannt. Ähnliches gilt für die vier Bits des linearen Prüfelementabschnitts C_px: Sie werden einzeln in das UND-Gatter 202 eingegeben und weisen den logischen Wert „0" auf, so dass das Ausgangssignal LG2 ebenfalls den logischen Zustand „0" aufweist und die Musterkante, auf der das Zielbit liegt, von rechts betrachtet (12) als isolierte Kante erkannt wird. Die oben beschriebenen Logikschaltungen können durch eine Software realisiert werden.
14 zeigt eine detaillierte Anordnung einer logischen Prüfschaltung 102. Das Ausgangssignal LG1 aus dem in 13A dargestellten ODER-Gatter 200 wird durch eine Inverterschaltung 204 in einen Eingangsanschluss eines UND-Gatters 206 eingegeben.
Die seriellen Daten (DCo) des Zielbits mit der Position (25, 21) werden jeweils in den ersten Eingangsanschluss eines UND-Gatters 210 und eines ausschließenden ODER-Gatters (EX-OR) 212 eingegeben. Die Daten des dem Zielbit benachbarten Bits (26, 21) werden in den zweiten Eingangsanschluss des ausschließenden ODER-Gatters 212 eingegeben. Die Ausgangssignale aus dem ausschließenden ODER-Gatter 212 werden in den zweiten Eingangsanschluss des UND-Gatters 210 eingegeben. Die Ausgangssignale der beiden UND-Gatter 206 und 210 werden durch ein UND-Gatter 214 einer lo gischen UND-Verknüpfung unterworfen. Ein Ausgangssignal aus dem UND-Gatter 214 wird zur Entscheidung darüber, ob die Musterkante (d. h. ein Abschnitt mit dem logischen Zustand „1") verformt wird oder nicht, an eine Strobe-Signal-Schaltung 216 weitergeleitet.
Die Strobe-Signal-Schaltung 216 empfängt einen Taktimpuls CK zur Steuerung aller Verschiebevorgänge der in 10 dargestellten Schieberegister und gibt entsprechend dem Ausgangssignal des UND-Gatters 214 ein mit dem Taktimpuls CK synchronisiertes Strobe-Signal STB an ein voreingestelltes Schieberegister 220 aus. Bei dem Schieberegister 220 handelt es sich bei dieser Ausführung um ein 4-Bit-Schieberegister, da die Kante um nicht mehr als vier Pixel ausgedehnt werden kann. Das Schieberegister 220 verschiebt die Daten als Reaktion auf die Taktimpulse CK Bit für Bit vom niederwertigsten Bit (LSB) zum höchstwertigen Bit (MSB). Vom MSB werden die Daten als zu korrigierende Bit-Daten DP an das ODER-Gatter 104 (10) ausgegeben.
Ein für das Schieberegister 220 bestimmtes Bit-Muster aus 4 Bits wird von einem Host-Prozessor in eine Verriegelungsschaltung 218 geladen. Die in der Verriegelungsschaltung 218 gespeicherten Daten werden dem Schieberegister 220 erst vorgegeben, wenn von der Strobe-Signal-Schaltung 216 das Strobe-Signal STB erzeugt wird. Das Schieberegister 220 führt als Reaktion auf den Taktimpuls CK und unabhängig davon, ob Daten vorgegeben sind oder nicht, einen Verschiebevorgang vom niederwertigsten Bit (LSB) zum höchstwertigen Bit (MSB) aus. Erfolgt die Eingabe der vier Taktimpulse daher bei Voreinstellung der Musterbits, so werden die eingegebenen Daten vom MSB ausgegeben. Die Daten DP behalten den logischen Zustand „0" bei und werden ausgegeben, sofern nicht die nächsten Musterbitdaten im Schieberegister 220 voreingestellt werden.
Bei der vorliegenden Ausführung werden die Bit- Daten zur Kantenkorrektur (DP) vom 4-Bit-Schieberegister 220 als Reaktion auf die Taktimpulse CK seriell ausgegeben. Aus diesem Grund umfasst das in 10 dargestellte Verzögerungsschieberegister 100 ebenfalls ein 4-Bit-Schieberegister.
(6) Beschreibung des Musterkorrekturvorgangs
Nachstehend wird beschrieben, wie die in den 10 bis 14 dargestellten Schaltungen praktisch funktionieren. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird ein Beispiel gewählt, in dem ein F-förmiges Chrommuster (15) als Bit-Image im Bildspeicher 3 gespeichert wird. Das Muster besteht aus den linearen Musterelementen PA, PB und PC. Die Breite des Musters und der Zwischenräume entspricht ungefähr der minimalen Linienbreite eines projizierten Bildes, das mit Hilfe dieses Retikels erzeugt wurde. Dies bedeutet, dass die Linienbreite des Musters 10 Pixel beträgt.
Wie unter Bezug auf 11 beschrieben, stehen für die Abtastung und das Einlesen der Daten in den Bildspeicher 3 vier Abtastmodi zur Verfügung, die sich jeweils in der Abtastrichtung voneinander unterscheiden. Aus diesem Grunde wird das Muster aus 15 bei seinem Durchgang durch das Datenerfassungsfenster (12) gedreht (vgl. 16A, 16B, 16C und 16D). In den 16A bis 16D entspricht das X-/Y-Koordinatensystem dem Koordinatensystem des Datenerfassungsfensters. Alle Bewegungen der Muster im Datenerfassungsfenster erfolgen unabhängig von ihrer Lage stets in +X-Richtung (in 12 z. B. nach rechts). Wenn sich die Position eines einzeiligen Abschnitts mit n Bits ändert, so wird das Muster um ein Pixel in –Y-Richtung (in 12 nach unten) verschoben, damit die nächste Zeile eingelesen werden kann.
Die Pfeile K₁, K₂, K₃ und K₄ in 16A, 16B, 16C und 16D entsprechen den Pfeilen in 11. 16A veranschaulicht also einen Abtastvorgang in +X-Richtung, 16B einen Abtastvorgang in –X-Richtung, 16C einen Abtastvorgang in –Y-Richtung und 16D einen Abtastvorgang in +Y-Richtung.
Wenn beispielsweise wie in 16A ein Abtastvorgang in +X-Richtung durchgeführt wird, so wird der Schalter 106 (10) gewählt und mit dem Bildspeicher 110 verbunden. Die Bit-Daten werden als Reaktion auf den Taktimpuls CK sequenziell aus dem Bildspeicher 3 in eine durch den Pfeil K₁ in 11 angegebene Richtung ausgelesen und an die Schieberegistergruppen SR1 und SR2 (10) weitergegeben. Wenn dabei keine Musterkante vorhanden ist, die so liegt, dass das Zielbit (25, 21) innerhalb des Datenerfassungsfensters den logischen Zustand „1" und das benachbarte Bit (26, 21) den logischen Zustand „0" aufweist, ergibt sich als Ausgangssignal des UND-Gatters 210 (14) stets der logische Wert „0". Dementsprechend nimmt auch das Ausgangssignal des UND-Gatters 214 den logischen Zustand „0" an. In diesem Fall erzeugt die Stro be-Signal-Schaltung kein Strobe-Signal (STB), so dass das MSB des Schieberegisters 220 laufend „0" ausgibt.
In dem Maße wie der Verschiebevorgang fortschreitet und ein Teil des Musters aus 16A (z. B. ein Endabschnitt des linearen Musterelements PA) so wie in 17 positioniert ist, werden die Ausgangssignale des UND-Gatters 210 auf den logischen Zustand „1" gesetzt. Da sich hierbei die vier Bits (1, 21), (6, 21), (11, 21) und (16, 21), aus denen der lineare Prüfelementabschnitt Cpx besteht, auf dem Musterelement PA befinden, wechselt das Ausgangssignal LG2 des UND-Gatters 202 (13B) in den logischen Zustand „1".
Dieses Ausgangssignal wird jedoch durch die Inverterschaltung 208 in 14 umgekehrt, so dass ein Ausgangssignal aus dem UND-Gatter 206 den logischen Zustand "0" annimmt. Es ist ferner zu beachten, dass alle 12 Bits, aus denen der flügelförmige Prüfelementabschnitt Bpx besteht, auf dem transparenten Bereich liegen, so dass das Ausgangssignal LG1 aus dem ODER-Gatter 200 den logischen Zustand „0" annimmt und das Ausgangssignal aus der Inverterschaltung 204 dementsprechend den logischen Zustand „1" aufweist.
Das Ausgangssignal aus dem UND-Gatter 214 wird für die Kante des in 17 dargestellten Endabschnitts des linearen Musterelements auf den logischen Zustand „0" gesetzt. In diesem Fall erzeugt die Strobe-Signal-Schaltung 216 kein Strobe-Signal STB, so dass das Muster nicht korrigiert wird.
Wenn, wie in 18 dargestellt, die rechte Kante des linearen Musterelements PC vom Zielbit erkannt wird und das UND-Gatter 210 dementsprechend ein Ausgangssignal mit dem logischen Zustand „1" ausgibt, liegen einige der 12 Bits des flügelförmigen Prüfelementabschnitts auf den Musterelementen PA und PB., so dass das Ausgangssignal LG1 aus dem ODER-Gatter 200 (13A) den logischen Zustand „1" und das Ausgangssignal aus der Inverterschaltung 204 den logischen Zustand „0" erhält. Das UND-Gatter 204 gibt in jedem Fall ein Ausgangssignal mit dem logischen Zustand „0" aus, unabhängig davon, ob die vier Bits des linearen Prüfelementabschnitts auf einem Musterelement liegen oder nicht. Daher wird in 18 keine Kantenkorrektur durchgeführt.
In 19 ist zu erkennen, dass das Musterelement PB außerhalb des Bereichs liegt, der von den 12 Bits des flügelförmigen Prüfelementabschnitts eingeschlossen wird, und dass die rechte Kante des linearen Musterabschnitts PC vom Zielbit erkannt wird. In diesem Fall wird für die Kantenerkennung vom UND-Gatter 210 ein Ausgangssignal mit dem logischen Zustand „1", für die Erkennung des transparenten Bereichs anhand der Position des flügelförmigen Prüfelementabschnitts von der Inverterschaltung 204 ein Ausgangssignal mit dem logischen Zustand „1" und für die Erkennung des zum Teil transparenten Abschnitts anhand der Position des linearen Prüfelementabschnitts von der Inverterschaltung 208 ein Ausgangssignal mit dem logischen Zustand „1" erzeugt. Jetzt gibt das UND-Gatter 214 ein Signal mit dem logischen Zustand „1" aus, und die Strobe-Signal-Schaltung 216 erzeugt unmittelbar vor dem nächsten Taktimpuls das Strobe-Signal STB. Als Reaktion auf dieses Strobe-Signal STB werden dem Schieberegister 220 von der Verriegelungsschaltung 218 die Bit-Daten zur Kantenkorrektur vorgegeben. Wenn die Kantenkorrektur durchgeführt und die Kante um ein Pixel ausgedehnt wurde, wird in der Verriegelungsschaltung 218 LSB = „1" eingestellt und den übrigen drei Bits der logische Wert „0" zugewiesen. Daher weist das Schieberegister 220 von der LSB-Seite aus gesehen die Bitfolge „1000" auf.
Bei der Voreinstellung gibt das Schieberegister 220 als Reaktion auf die Taktimpulse CK die Daten vom MSB aus. Während der ersten drei Taktimpulse behalten die DP-Daten (MSB) bei der Voreinstellung den logischen Zustand „0". Als Reaktion auf den dritten Taktimpuls wechselt der logische Zustand der DP-Daten auf „1". Beim vierten Taktimpuls nehmen die DP-Daten wieder den logischen Zustand „0" an. Da die Zielbitdaten DCo von dem 4-Bit-Schieberegister 100 jedoch um vier Pixel verzögert werden (10), erscheinen die Zielbitdaten mit dem logischen Zustand „1" (19) in den DCo'-Daten als Reaktion auf den vierten Taktimpuls bei Voreinstellung des Schieberegisters 220. Infolgedessen wird der sich in Y-Richtung erstreckende Kantenabschnitt des Musterabschnitts PC an der Position des Zielbits (19) um einen Pixel in X-Richtung ausgedehnt.
Bei dem zuvor beschriebenen Abtastvorgang in +X-Richtung werden die korrigierten Bit-Image-Daten (20A) im Bildspeicher 110 gespeichert. Analog hierzu werden die korrigierten Bit-Image-Daten durch den Abtastvorgang in –X-Richtung (20B) im Bildspeicher 111 gespeichert. Durch den zuvor beschriebenen Abtastvorgang in –Y- Richtung werden die korrigierten Bit-Image-Daten (20C) im Bildspeicher 112 gespeichert. Bei einem Abtastvorgang in +Y-Richtung wiederum werden die korrigierten Bit-Image-Daten (20D) im Bildspeicher 113 gespeichert. Bei den mit einem Kreis markierten Abschnitten in den 20A, 20B, 20C und 20D handelt es sich um Kantenabschnitte, die durch die Korrektur ausgedehnt wurden. Die Bit-Images in den vier Bildspeichern 110 bis 113 werden seriell mit der gleichen Pixelposition ausgelesen. Die ausgelesenen Bilddaten werden durch das ODER-Gatter 114 in 10 synthetisiert. Die synthetisierten Daten werden anschließend im Bildspeicher 3 abgelegt. Daher wird auch das synthetisierte und korrigierte Bild aus 20E im Bildspeicher 3 gespeichert.
Die vorliegende Ausführung dient insbesondere als Beispiel für die Musterkorrektur bei Phasenschieberretikeln. Es lassen sich gute Ergebnisse erzielen, wenn der Ausdehnungsbetrag (Korrekturbetrag) für die Linienbreite zwischen 5% und 10% der Auflösungsgrenze für die Linienbreite beträgt.
Ausführung 2
(1) Schaltungsaufbau zur Abänderung der Erkennungslogik
Im Folgenden wird die zweite Ausführung beschrieben, zu der eine Vielzahl von Paaren von linearen und flügelförmigen Prüfelementabschnitten, die sich innerhalb eines Datenerfassungsfensters befinden, gehören und bei der ein Abtastvorgang zum Auslesen eines aus Gestaltungsdaten bestehenden Bit-Images aus einem Bildspeicher 3 ein Mal durchgeführt wird. Damit nur ein Abtastvorgang erforderlich ist, werden einerseits die Größe des Datenerfassungsfensters und andererseits die Anordnung der Prüfelemente geändert (s. 21). Die Größe des Datenerfassungsfensters wird auf 45 × 45 Pixel geändert (21) und ein zentrales Bit wird als Zielbit (23, 23) definiert. Die Linienbreite, die gemäß der Auflösungsgrenze und gemäß dem Phasenverschiebungsverfahren auf den Wafer projiziert werden kann, wird mit 8 Pixeln auf dem Bit-Image definiert. Ein linearer Prüfelementabschnitt B1 aus 4 Bits und ein flügelförmiger Prüfelementabschnitt aus 10 Bits haben die gleichen Funktionen wie die Prüfelementabschnitte in 12. In der vorliegenden Ausführung wird das Paar aus einem linearen und einem flügelförmigen Prüfelementabschnitt um das Zielbit als Mittelpunkt herum jeweils um 90° gedreht, um drei weitere Paare von Prüfelementabschnitten zu erhalten. Dabei entstehen zusätzlich ein linearer Prüfelementabschnitt C1 und ein flügelförmiger Prüfelementabschnitt C2, ein linearer Prüfelementabschnitt D1 und ein flügelförmiger Prüfelementabschnitt DC2 und ein linearer Prüfelementabschnitt E1 und ein flügelförmiger Prüfelementabschnitt E2. In 21 werden Prüfbits (durch Kreise markiert) innerhalb jedes Prüfelementabschnitts durch Koordinatenwerte bestimmt, wobei das Bit oben links in der Ecke die Koordinaten 1, 1 besitzt und logische Prüfschaltungen (22 und 23) genauso aufgebaut sind wie in den 13A und 13B.
In 22 besteht der flügelförmige Prüfelementabschnitt B2 aus einem ODER-NICHT-Gatter 310 mit 10 Eingängen (Bits). Wenn ein Musterabschnitt („1") außerhalb des durch diese 10 Prüfbits definierten Bereichs liegt, gibt das ODER-NICHT-Gatter 310 ein Ausgangssignal mit dem logischen Zustand „1" aus. Der lineare Prüfelementabschnitt B2 besteht aus einem NICHT-UND-Gatter 311 mit 4 Eingängen (Bits). Wenn einer der vier Prüfbits in einem transparenten Bereich („0") liegt, gibt das NICHT-UND-Gatter 311 ein Ausgangssignal LGB1 mit dem logischen Zustand „1" aus. Der lineare Prüfelementab schnitt C1 besteht ebenfalls aus einem NICHT-UND-Gatter 313 und der flügelförmige Prüfelementabschnitt C2 aus einem ODER-NICHT-Gatter 312. Die beiden flügelförmigen Prüfelementabschnitte D2 und E2 in 23 jeweils aus den ODER-NICHT-Gattern 314 und 316. Die beiden linearen Prüfelementabschnitte bestehen jeweils aus den NICHT-UND-Gattern 315 und 317.
In 21 ist zu sehen, dass das Zielbit (23, 23) in X- und Y-Richtung von vier benachbarten Bits (24, 23), (23, 24), (22, 23) und (23, 22) umgeben ist. Das Vorhandensein bzw. die Abwesenheit einer Kante und die Richtung einer Kantenänderung werden von dem Zielbit und den vier benachbarten Bits erkannt.
(2) Funktionsprinzip der Erkennungslogik
Die Erkennung der Richtung einer Kantenänderung und der Kantenkorrekturalgorithmus werden in Zusammenhang mit den 24, 25, und 26 beschrieben. 24 zeigt eine Situation, in dem sich die linke Kante eines in das Datenerfassungsfenster ragenden Musterabschnitts (schraffierter Bereich) über dem Zielbit befindet. Wie aus 10 ersichtlich, wird dieses Muster im Datenerfassungsfenster Bit für Bit in Pfeilrichtung bewegt. Die in 24 dargestellte Position wird vom Zielbit (23, 23) und dem linken Bit (22, 23) erkannt. Wird die Kante im Bereich des Zielbits von dem linearen Prüfelementabschnitt C1 und dem flügelförmigen Prüfelementabschnitt C2 als isolierte Kante bestimmt (z. B. LGC1 = „1" und LGC2 = „1"), so wird von dem Moment an, in dem das Muster als Reaktion auf den nächsten Taktimpuls CK um einen Bit nach links verschoben wird, eine vorgegebene Anzahl von Bits mit einem logischen Zustand von „1" als Korrekturbits hinzugefügt.
In 25 wird eine Situation dargestellt, in der ein sich in X-Richtung erstreckendes Linienmuster in X-Richtung bewegt wird, wobei der untere Teil des Linienmusters über dem Zielbit liegt. Dieser Zustand wird dadurch erkannt, dass das Bit (23, 24), das sich ein Bit unter dem Zielbit befindet, den logischen Zustand „0" und das Zielbit den logischen Zustand „1" aufweist. Ob der Kantenabschnitt zu korrigieren ist oder nicht, hängt davon ab, ob sowohl ein Ausgangssignal LGD1 des linearen Prüfelementabschnitts D1 als auch ein Ausgangssignal LGD2 des flügelförmigen Prüfelementabschnitts D2 den logischen Zustand „1" aufweisen. Falls dieser Kantenabschnitt zu korrigieren ist, müssen für ein unterhalb des Zielbits liegendes Pixel Korrekturbitdaten (mit einem logischen Zustand „1") hinzugefügt werden. Die Korrekturbitdaten sind für alle Bits (n + 1), 2(n + 1 ), ..., h(n + 1) vor dem Zielbit hinzuzufügen (wobei h ein positiver, ganzzahliger Wert ist), da eine Feldzeile aus n Bits besteht. Der positive, ganzzahlige Wert h entspricht dem Betrag, um den die sich in X-Richtung erstreckende Kante in Y-Richtung ausgedehnt wird. In diesem Fall werden serielle Daten DCo an die h n-Bit-Schieberegister ausgegeben, so dass den Bits (n + 1), 2(n + 1), ... jeweils Korrekturdaten mit dem logischen Zustand „1" hinzugefügt werden.
In 26 ist eine Situation dargestellt, bei der die obere Kante des sich in X-Richtung erstreckenden Linienmusters auf dem Zielbit liegt. Dieser Zustand wird erkannt, weil das Bit (23, 22), das sich unmittelbar über dem Zielbit befindet, den logischen Zustand „0" und das Zielbit den logischen Zustand „1" besitzt. Ob dieser Kantenabschnitt zu korrigieren ist oder nicht, richtet sich danach, ob sowohl ein Ausgangssignal LGE1 von dem linearen Prüfelementabschnitt E2 und ein Ausgangssignal LGE2 von dem flügelförmigen Prüfelementabschnitt E2 den logischen Zustand „1" haben. Falls der Kantenabschnitt zu korrigieren ist, muss das unmittelbar über dem Zielbit liegende Pixel um den Korrekturwert „1" ergänzt werden. Bei dem Vorgang zur Extraktion serieller Daten aus den h Bit-Pixel-Positionen oberhalb des Zielbits und bei der Weitergabe der seriellen Daten an die h n-Bit-Schieberegister wird allen (n + 1) Bits der Korrekturwert „1" hinzugefügt.
(3) Schaltungsaufbau der Musterkorrekturlogik
Das Blockschaltbild in 27 zeigt die Hardware für die Realisierung der oben beschriebenen Algorithmen. Ein in 27 dargestelltes ODER-Gatter 104, die 4-Bit-Schieberegister 100 und 200 sowie die Verriegelungsschaltung 218 sind identisch mit den in 14 dargestellten Komponenten. In der vorliegenden Ausführung werden serielle Bit-Daten vom Zielbit (23, 23) durch ein ODER-Gatter 250 mit 3 Eingängen in ein Verzögerungsschieberegister 100 eingegeben. Ein Schieberegister 252 und eine Verriegelungsschaltung 254 werden so angeordnet, dass die Kante innerhalb des Datenerfassungsfensters (zur Durchführung der Korrektur gemäß 24) nach links ausgedehnt wird, wenn sich das Zielbit auf der Kante befindet, die sich in Y-Richtung erstreckt. Das Schieberegister 252 verschiebt die in der Verriegelungsschaltung 254 gesetzten 4 Bits als Reaktion auf Taktimpulse CK in Einheiten von Bits vom höchstwertigen Bit (MSB) zum niederwertigsten Bit (LSB). Die vom Schieberegister ausgegebenen Daten werden zusammen in ein ODER-Gatter 250 eingegeben. Ein Strobe-Signal STB2 wird synchronisiert mit dem Taktimpuls CK ausgegeben, wenn die in 24 dargestellte linke Kante innerhalb des Datenerfassungsfensters nach links ausgedehnt werden soll. Die Daten aus der Verriegelungsschaltung 254 werden als Reaktion auf das Strobe-Signal STB2 in dem Schieberegister 252 voreingestellt. Als Reaktion auf den nächsten Taktimpuls nach dem Strobe-Signal werden Korrekturdaten mit höchstens 4 Bits sequenziell an das ODER-Gatter 250 ausgegeben. Anschließend werden vom Schieberegister 252 stets Daten mit dem logischen Zustand „0" ausgegeben. Wenn z. B. die sich in Y-Richtung erstreckende Kante im Datenerfassungsfenster um 2 Bits nach links ausgedehnt werden soll, speichert die Verriegelungsschaltung 254 vom höchstwertigen Bit aus gesehen den Datensatz „0011".
Es werden vier (n – 4)-Bit-Schieberegister 256 für den Empfang serieller Bit-Daten von dem ODER-Gatter 104, ein ODER-Gatter 258 und ein n-Bit-Schieberegister 260 so angeordnet, dass die untere Kante des Musters im Datenerfassungsfenster weiter in X-Richtung ausgedehnt wird (s. 25). Das Schieberegister 256 besteht aus n Bits (einer Zeile) zusammen mit dem 4-Bit-Schieberegister 100. Ein Ausgangssignal vom Schieberegister 256 wird an einen Eingangsanschluss des ODER-Gatters 258 mit 2 Eingängen weitergegeben, und die Ausgabedaten vom ODER-Gatter 258 werden in das n-Bit-Schieberegister 260 eingegeben. Dementsprechend wird eine Verzögerungsoperation für insgesamt vier Zeilen ausgeführt. Jedes der vier Bits aus einer 4-Bit-Verriegelungsschaltung 262 wird an den anderen Eingang des jeweiligen ODER-Gatters 258 weitergegeben. Wenn sich das Zielbit (23, 23) an der in 25 angegebenen Position befindet, entsprechen die Ausgabedaten aus dem ersten ODER-Gatter 258 einem Bit, das sich innerhalb des Datenerfassungsfensters unmittelbar links unter dem Zielbit befindet. Die Ausgabedaten aus dem zweiten ODER-Gatter 258 entsprechen einem Bit, das sich unmittelbar links neben und zwei Bits unter dem Zielbit befindet. Die Ausgabedaten aus dem dritten ODER-Gatter 258 entsprechen einem Bit, das sich unmittelbar links neben und drei Bits unter dem Zielbit befindet. Die Ausgabedaten aus dem vierten ODER-Gatter 258 entsprechen einem Bit, das sich unmittelbar links neben und vier Bits unter dem Zielbit befindet.
Nur wenn als Reaktion auf den nächsten Taktimpuls CK eine Verschiebung um 1 Bit durchgeführt wird, werden die Korrekturbitdaten von der Verriegelungsschaltung 262 an die jeweiligen Eingangsanschlüsse der vier ODER-Gatter 258 weitergegeben. Bei Eingang eines Strobe-Signals STB3 gibt die Verriegelungsschaltung 262 die gesperrten Korrekturdaten an die vier ODER-Gatter 258 weiter. Alle Korrekturdatenbits besitzen den logischen Zustand „0", wenn die Verschiebungen um ein Bit der Schieberegister 256 und 260 bis zum nächsten Taktimpuls CK nach dem Strobe-Signal STB3 abgeschlossen sind. Wenn das niederwertigste Bit (LSB) der Verriegelungsschaltung 262 in das erste ODER-Gatter 258 eingegeben und die sich innerhalb des Datenerfassungsfensters in X-Richtung erstreckende Kante (25) um zwei Bits nach unten ausgedehnt werden soll, speichert die Verriegelungsschaltung 262 vom höchstwertigen Bit (MSB) aus gesehen den Datensatz „0011".
Das vierte Schieberegister 260 gibt korrigierte serielle Bit-Daten DPA aus, die in einem anderen Bereich des bereits erwähnten Bildspeichers 3 abgelegt werden.
Schließlich werden vier ODER-Gatter 264, die dazu bestimmt sind, zur Ausdehnung der in 26 dargestellten Musterkante serielle Bit-Daten aus dem innerhalb des Datenerfassungsfensters vier Bits über dem Zielbit (23, 23) angeordneten Bit (23, 19) zu extrahieren, zusammen mit einem n-Bit-Schieberegister 266 angeordnet, das mit einem O-DER-Gatter 264 in Reihe geschaltet ist. Bis auf das Ausgangssignal des ersten ODER-Gatters 264 entsprechen die Ausgangssignale der anderen drei ODER-Gatter den drei Bits (23, 20), (23, 21) und (23, 22), die sich jeweils einen Bit, zwei Bits und drei Bits unter dem Bit (23, 19) befinden. Wenn die in 26 dargestellte Musterkante nach oben auszudehnen ist, werden von einer 4-Bit-Verriegelungsschaltung 268 Korrekturdaten an die jeweiligen Eingänge der vier ODER-Gatter übermittelt. Die Verriegelungsschaltung 268 gibt als Reaktion auf ein Strobe-Signal STB4 Korrekturdaten an die vier ODER-Gatter aus. Alle Korrekturdatenbits werden in die vorherigen logischen Status zurückversetzt, wenn eine Verschiebung um einen Bit als Reaktion auf den nächsten Taktimpuls CK abgeschlossen ist. Wenn das niederwertigste Bit (LSB) der Verriegelungsschaltung 268 an das vierte ODER-Gatter 264 ausgegeben werden soll und die Musterkante an der Position des Zielbits in 26 um zwei Bits nach oben auszudehnen ist, speichert die Verriegelungsschaltung 268 vom höchstwertigen Bit (MSB) aus gesehen den Datensatz „0011". Die seriellen, an das vierte n-Bit-Schieberegister 266 weitergegebenen Bit-Daten werden von dem ODER-Gatter 250 synthetisiert.
Das Strobe-Signal STB1 in 27, das an das 4-Bit-Schieberegister 220 ausgegeben wird, ist im Wesentlichen mit dem Strobe-Signal STB in 14 identisch. Die seriellen Bit-Daten, die durch eines der vier n-Bit-Schieberegister 266 geschoben werden, stammen von dem Bit (23, 19), das sich vier Bits über dem Zielbit befindet (27), wobei diese Datenextraktion jedoch nicht durchgeführt werden muss. Dies bedeutet, dass statt der Daten des Bits (23, 19) stets Daten mit einem logischen Zustand „0" an das erste der vier ODER-Gatter 264 ausgegeben werden können. In diesem Fall kann es sich bei den seriellen Bit-Daten, die durch die vier Schieberegister 266 an das ODER-Gatter 250 weitergegeben werden, nur um Bit-Daten für die Korrektur der Musterkante handeln.
Die vier in 27 dargestellten Strobe-Signale STB1, STB2, STB3 und STB4 können durch vier Komponenten erzeugt werden, wobei jede Komponente grundsätzlich das ausschließende ODER-Gatter 212, die UND-Gatter 206, 210 und 214 und die Strobe-Signal-Schaltung 216 (alle 14) umfasst.
Die vorangehende Beschreibung bezieht sich auf die zweite Ausführung der vorliegenden Erfindung. Aus dieser Beschreibung geht hervor, dass die zweite Ausführung eine höhere Produktivität aufweist als die erste Ausführung. Bei beiden Ausführungen sind der lineare und der flügelförmige Prüfelementabschnitt in Bezug auf den Zielpixel symmetrisch angeordnet und weisen zu diesem einen Abstand von ungefähr der Linienbreite der Auflösungsgrenze auf (vgl. 12 oder 21), wodurch die Breite des als Phasenschieberretikel dienenden lichtundurchlässigen Musterabschnitts korrigiert wird. Allerdings kann auch die Breite des transparenten Abschnitts korrigiert werden.
Modifikation der Ausführung 1 oder 2
Wenn z. B. ein Fotolackbild einer Linie mit einem isolierten Abschnitt auf einem Substrat ausgebildet werden soll, das in Übereinstimmung mit dem Phasenverschiebungsverfahren mit einem negativen Fotolack beschichtet ist, so besitzt das entsprechende Retikel ein transparentes Musterelement mit einem logischen Zustand „0" und einen umgebenden, lichtundurchlässigen Abschnitt mit einem logischen Zustand „1". In diesem Fall wird die Breite des isolierten Abschnitts verringert, was nicht erwünscht ist. Um diese Verringerung zu korrigieren, muss der isolierte Abschnitt der transparenten Linie auf dem Retikel verbreitert werden. Wenn aus dem Bildspeicher 3 serielle Bit-Daten in die Schiebe registergruppe SR1 des Datenerfassungsfensters der Korrekturvorrichtung 10 geladen werden sollen, kann bei den Schaltungseinheiten der zuvor beschriebenen Ausführungen zur Vergrößerung der Linienbreite des transparenten Abschnitts (logischer Zustand „0") eine Inverterschaltung (Negationsschaltung) an der Stelle des Anschlusses A1 (10) und gleichzeitig eine weitere Inverterschaltung (Negationsschaltung) zum Empfang von Ausgangssignalen aus dem ODER-Gatter 114 oder zum Empfang der ausgegebenen DPA-Daten (27) eingefügt werden.
Bei den beiden zuvor beschriebenen Ausführungen wird die Breite des isolierten Abschnitts des Linienmusters vergrößert. Es ist jedoch auch möglich, die Breite eines Abschnitts, der ungleich dem isolierten Abschnitt ist, um einen vorgegebenen Betrag zu verringern, und hierdurch die gleiche Wirkung zu erzielen. In diesem Fall kann das in 12 oder 21 dargestellte Prüfelement ohne Änderungen verwendet werden. Wenn das Zielpixel, sich auf der Kante eines gegebenen Musters befindet, und zwischen den transparenten und den lichtundurchlässigen Abschnitten innerhalb des linearen und des flügelförmigen Prüfelementabschnitts Grenzen bestehen, wird die Kante von der Kantenposition des Zielpixels aus gesehen um eine vorgegebene Anzahl von Pixeln nach innen verringert. Hierfür ist ein Algorithmus erforderlich, der den logischen Zustand „1" eines Gestaltungsdatenabschnitts zwangsweise umkehrt und ihm den logischen Zustand „0" zuweist.
Ferner ist es möglich, durch geringfügige Abänderung der oben beschriebenen Ausführung um das isolierte Muster herum automatisch einen Unterraum oder ein Hilfsmuster zu erzeugen, so dass die Konturen betont werden. Das transparente Untermuster ist um das isolierte Muster herum angeordnet und befindet sich somit zwischen dem isolierten Muster und dem benachbarten lichtundurchlässigen Abschnitt, wodurch eine unterhalb der Auflösungsgrenze liegende Größe erzielt wird. Um dieses Untermuster hinzuzufügen, werden auf der Seite des niederwertigsten Bits (LSB) mehrere Korrekturdatenbits, die in den Verriegelungsschaltungen 218, 254, 262 und 268 eingestellt sind, welche in Zusammenhang mit den 14 und 17 beschrieben wurden, immer auf „0" gesetzt, so dass Daten mit dem logischen Zustand „1", deren Anzahl gleich der Pixelzahl ist, die wiederum der Größe des Untermusters entspricht, auf der Seite des höchstwertigen Bits (MSB) angeordnet werden können. Die vorstehend beschriebene Korrektur muss nicht auf alle Musterdaten eines Retikels angewendet werden, sondern nur auf bestimmte Musterdaten.
Es müssen nicht alle Daten von zu korrigierenden Abschnitten in der Vorrichtung gespeichert werden, welche Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist. Es ist möglich, nur Teildatenblöcke zu speichern. Nach der Korrektur der oben genannten Abschnitte, können die korrigierten Daten in einer Hilfsvorrichtung gespeichert werden. Es ist möglich, nur Daten aus dem nächsten Datenblock auszulesen und die ausgelesenen Daten zu verarbeiten.
Eine wirkliche Vorrichtung zur Herstellung eines Maskenmusters wird durch wiederholte Verwendung einer Vielzahl von Musterelementen mit identischer Form und Größe erzielt. Die gleichartigen Musterelemente werden ein Mal korrigiert, so dass sich die korrigierten Musterdaten wiederholt verwenden lassen.
Bei den oben beschriebenen Ausführungen erfolgt die Musterkorrektur durch eine Hardware-Logik (10, 13A, 13B und 14). Die Musterkorrektur kann jedoch auch durch einen Software-Algorithmus durchgeführt werden, der dieselbe Funktion besitzt, wie die Hardware-Logik.
Ausführung 3
Im Folgenden wird ein Verfahren zur Korrektur von Maskenmustern beschrieben, das in Verbindung mit dem SHRINC-Verfahren wirkungsvoll einsetzbar ist, für welches dieser Erfinder ein Patent angemeldet hat. Vor der Beschreibung des Verfahrens zur Maskenmusterkorrektur wird zunächst der Aufbau einer Projektionsbelichtungsvorrichtung beschrieben, bei der das SHRINC-Verfahren zur Anwendung kommt.
(1) Prinzip des SHRINC-Verfahrens
Eine Projektionsbelichtungsvorrichtung, bei der das SHRINC-Verfahren zur Anwendung kommt, ist im Prinzip so aufgebaut, wie in 28 dargestellt. Die Komponenten in 28 sind genauso bezeichnet wie in den 1 oder 2. In 28 beleuchtet das Beleuchtungslicht L₀ die Muster 12 eines Retikels R durch einen Raumfilter SF₂, der mit vier Öffnungen und einer Kondensorlinse CL versehen ist. Im vorliegenden Fall ist der Raumfilter SF₂ in oder in der Nähe der Pupillenebene 15 des Beleuchtungssystems platziert. Der Abstand der durchlässigen Öffnungen Ha und Hb des Raumfilters SF₂ von einer optischen Achse AX des optischen Beleuchtungs- oder Projektionssystems richtet sich nach dem Ausprägungsgrad der Mikrostrukturen der Muster 12 auf dem Retikel R und nach einer periodischen Richtung des Musters. Das Beleuchtungslicht L₀ ist auf das lokale Beleuchtungslicht L₆ (und L₄) beschränkt, dessen Mittelachse von der optischen Achse AX des optischen Beleuchtungs- oder Projektionssystems in oder in der Nähe der Pupillenebene 15 entfernt ist. Die Lage des Beleuchtungslichts L₆ in oder in der Nähe der Pupillenebene 15 des Beleuchtungssystems bestimmt den Einfallswinkel des Beleuchtungslichts L₆ in Bezug auf das Retikel R. Bei dem SHRINC-Verfahren ist es möglich, den Einfallswinkel φ und die Einfallsrichtung des Beleuchtungslichts L₆ in Bezug auf das Retikel R durch Veränderung der Lage der durchlässigen Öffnungen Ha und Hb in oder in der Nähe der Pupillenebene 15 des Beleuchtungssystems beliebig zu ändern.
Das auf dem Retikel R (der Maske) abgebildete Maskenmuster 12 beinhaltet typischerweise eine große Zahl periodischer Muster. Daher werden eine Lichtbrechungskomponente nullter Ordnung D0, Lichtbrechungskomponenten erster Ordnung Dp und Dm (+/–) sowie andere Lichtbrechungskomponenten höherer Ordnung in Richtungen erzeugt, die dem Grad der Feinheit der Muster entsprechen, die durch Beleuchtung der Maskenmuster 12 mit dem Beleuchtungslicht L₆ entstehen. Dabei fällt der Lichtstrom (Mittellinie oder Hauptstrahl) in einem spitzen Winkel auf das Retikel R ein. Folglich treten die Lichtbrechungskomponenten der verschiedenen Ordnungen ebenfalls mit einer Neigung (Winkelabweichung) in Bezug auf die senkrechte Beleuchtungsrichtung durch die Maskenmuster 12. In 28 fällt das Beleuchtungslicht L₆ mit einem Einfallswinkel φ bezogen auf die optische Achse AX auf das Retikel R.
Das Beleuchtungslicht L₆ wird durch die Maskenmuster 12 gebrochen, wobei eine Lichtbrechungskomponente nullter Ordnung D0 entsteht, deren Richtung durch den Winkel φ bezogen auf die optische Achse AX bestimmt wird, eine Lichtbrechungskomponente erster Ordnung (+) Dp, deren Richtung durch den Winkel θp bezogen auf die Richtung der Lichtbrechungskomponente nullter Ordnung D0 bestimmt wird, und eine Lichtbrechungskomponente erster Ordnung (–) Dm, deren Richtung durch den Winkel θm bezogen auf die Richtung der Lichtbrechungskomponente nullter Ordnung D0 bestimmt wird.
Das Beleuchtungslicht L₆ fällt jedoch in einem spitzen Winkel φ bezogen auf die optische Achse AX des optischen Projektionssystems PL auf das Retikel ein, wobei beide Seiten des optischen Projektionssystem telezentrisch sind. Aus diesem Grunde besitzt auch die Lichtbrechungskomponente nullter Ordnung D0 eine Richtung, die einen Winkel φ bezogen auf die optische Achse AX des optischen Projektionssystems aufweist.
Folglich verläuft die Lichtbrechungskomponente erster Ordnung (+) Dp in eine Richtung, die durch den Winkel θp + φ bezogen auf die optische Achse AX gegeben ist, während die Richtung der Lichtbrechungskomponente erster Ordnung (–) Dm durch den Winkel θm + φ bezogen auf die optische Achse AX definiert ist.
Dabei können die Brechungswinkel θp und θm durch sin (θp + φ) – sin φ = λ/P (2) sin (θm – φ) + sinφ = λ/P (3)ausgedrückt werden, wobei angenommen wird, dass sowohl die Lichtbrechungskomponente erster Ordnung (+) Dp und die Lichtbrechungskomponente erster Ordnung (–) Dm in die Pupillenoberfläche ep (die Fourier-Transformationsebene des Maskenmusters) des optischen Projektionssystems PL eindringen.
Wenn die Maskenmuster 12 feiner und damit die Brechungswinkel größer werden, kann zunächst die Lichtbrechungskomponente erster Ordnung Dp mit dem Brechungswinkel θp + φ nicht mehr in die Pupillenoberfläche des optischen Projektionssystems PL eindringen. Es besteht nämlich eine Beziehung sin (θp + φ) > NA_R. Ein Beleuchtungslichtstrahl (L₆) fällt mit einer bestimmten Neigung bezogen auf die optische Achse AX ein, so dass die Lichtbrechungskomponente erster Ordnung (–) Dm selbst bei diesem Brechungswinkel auf das optische Projektionssystem PL fallen kann. Es besteht nämlich eine Beziehung sin (θm + φ) < NA_R.
Folglich werden auf dem Wafer W durch zwei Lichtströme der Lichtbrechungskomponente nullter Ordnung D0 und der Lichtbrechungskomponente erster Ordnung (–) Dm Interferenzstreifen erzeugt. Die Interferenzstreifen werden als Abbild der Maskenmuster 12 ausgebildet. Wenn die Maskenmuster 12 ein Linien-Abstands-Verhältnis von 1 : 1 aufweisen wird ein Kontrast von ungefähr 90% erzielt, und das Bild der Maskenmuster 12 kann auf einen Fotolacküberzug der Wafer W übertragen werden. Die beste Bildqualität wird erzielt, wenn der Einfallswinkel φ halb so groß ist wie der Brechungswinkel θm (θp).
Für eine Auflösungsgrenze gilt dabei: sin (θm + φ) = NAR (4)
Damit gilt für das maskenseitige Rastermaß des minimal übertragbaren Musters: NAR + sinφ = λ/P P = λ/(NAR + sinφ) (5)
Nimmt man nun für sin φ als Beispiel ungefähr 0,5 × NA_R an, so gilt für das minimale Rastermaß des Maskenmusters: P = λ/(NAR + 0,5 NAR) = 2λ(3NAR) (6)
Bei einer bekannten Projektionsbelichtungsvorrichtung (wie in 1), bei der das Beleuchtungslicht auf der Fourier-Transformationsoberfläche 15 des optischen Beleuchtungssystems in einem kreisförmigen oder rechteckigen Bereich um die optische Achse AX verteilt wird, wird die Auflösungsgrenze durch sin θm = λ/P ≅ NA_R ausgedrückt. Die minimale Rastergröße wird wie in Gleichung (1) durch P ≃ λ/NA_R ausgedrückt. Daraus ist ersichtlich, dass eine Projektionsbelichtungsvorrichtung, die das SHRINC-Verfahren verwendet, eine höhere Auflösungsleistung erzielt als eine herkömmliche Belichtungsvorrichtung.
Bei den folgenden Ausführungen geht es darum darzulegen, weshalb eine Schärfentiefe auf der Basis des SHRINC-Verfahrens groß wird, so dass auf dem Wafer mittels der Lichtbrechungskomponente nullter Ordnung und einer der Lichtbrechungskomponenten erster Ordnung Muster ausgebildet werden, während die Maskenmuster aus einer bestimmten Einfallsrichtung und unter einem bestimmten Einfallswinkel von dem Beleuchtungslicht beleuchtet werden.
1 veranschaulicht, dass die einzelnen Lichtbrechungskomponenten, die von einem Punkt der Maskenmuster 12 ausgehen und einen Punkt auf dem Wafer W erreichen, die gleiche optische Weglänge zurücklegen, wenn der Wafer W sich im Brennpunkt (der besten Oberfläche für die Bildausbildung) des optischen Projektionssystems PL befindet, und zwar selbst dann, wenn sie durch einen Teil des optischen Projektionssystems PL hindurchgehen. Aus diesem Grund weisen die Lichtbrechungskomponente nullter Ordnung und die anderen Lichtbrechungskomponenten die gleiche optische Weglänge auf, und es treten keine gegenseitigen Verzerrungen der Wellenfront auf, selbst wenn die Lichtbrechungskomponente nullter Ordnung größtenteils im Mittelpunkt der Pupillenoberfläche ep (in der Nähe der optischen Achse AX) des optischen Projektionssystems PL eindringt. Wenn der Wafer W jedoch dezentriert ist und sich somit nicht im Brennpunkt des optischen Projektionssystems PL befindet, fallen die Lichtbrechungskomponenten höherer Ordnung im Gegensatz zu der Lichtbrechungskomponente nullter Ordnung, deren Weg in der Nähe der optischen Achse verläuft, schräg vor dem Brennpunkt und damit weit vom optischen Projektionssystem PL entfernt ein und haben damit eine kürzere optische Weglänge. Dagegen nehmen die optischen Weglängen hinter dem Brennpunkt (also näher am optischen Projektionssystem PL) zu. Eine Differenz zwischen den Weglängen entspricht der Differenz zwischen den Einfallswinkeln der einzelnen Lichtbrechungskomponenten, die den Wafer erreichen. Folglich führen die Lichtbrechungskomponenten nullter und erster Ordnung usw. gegenseitig zur Verzerrung der Wellenfront, was wiederum Unschärfe vor und hinter dem Brennpunkt zur Folge hat.
Die oben beschriebene defokussierungsbedingte Wellenfrontaberration kann quantitativ durch den Ausdruck ΔFr²/2 beschrieben werden, wobei ΔF der Abweichungsbetrag zwischen der Bildebene und dem Wafer W und r (r = sin θw) der Winkelsinus des Einfallswinkels θw der einzelnen Lichtbrechungskomponente ist. Dabei entspricht r einer Entfernung von der optischen Achse AX auf der Pupillenebene ep. Bei der herkömmlichen Projektionsbelichtungsvorrichtung (vgl. 1) verläuft der Weg der Lichtbrechungskomponente nullter Ordnung Do in der Nähe der optischen Achse Ax. Folglich gilt r (nullter Ordnung) = 0. Dagegen gilt bei den Lichtbrechungskomponenten erster Ordnung (+/–) Dp und Dm r (erster Ordnung) = M·λ/P, wobei M die Vergrößerung des optischen Projektionssystems ist.
Somit kann die Wellenfrontaberration, die durch Defokussierung der Lichtbrechungskomponente nullter Ordnung Do und der Lichtbrechungskomponenten erster Ordnung (+/–) Dp und Dm verursacht wird, durch folgenden Ausdruck beschrieben werden: ΔF·M2(λ/P)2/2
Bei einer Projektionsbelichtungsvorrichtung, die mit dem SHRINC-Verfahren arbeitet, (vgl. 28) wird die Lichtbrechungskomponente nullter Ordnung Do in einer Richtung erzeugt, die in einem Winkel φ zur optischen Achse AX verläuft. Demzufolge wird die Entfernung zwischen der Lichtbrechungskomponente nullter Ordnung Do und der optischen Achse AX auf der Pupillenoberfläche ep durch den Ausdruck r (nullter Ordnung) = M·sin φ beschrieben.
Ferner lässt sich die Entfernung der Lichtbrechungskomponente erster Ordnung (–) Dm von der optischen Achse auf der Pupillenoberfläche ep durch r (–) erster Ordnung = M sin φ (Θm – φ) ausdrücken. Wenn dabei sin φ = sin (θm – φ) mit θm = 2 gegeben ist, wird eine relative Wellenfrontaberration, deren Ursache in der Defokussierung der Lichtbrechungskomponente nullter Ordnung Do und der Lichtbrechungskomponente erster Ordnung (–) Dm liegt, gleich Null. Selbst wenn der Wafer W von der Lage der Bildebene aus leicht in Richtung der optischen Achse abweicht, wird das unscharfe Abbild der Muster 12 nicht größer als beim bisherigen Stand der Technik. Es wird nämlich die Schärfentiefe vergrößert. Nach Gleichung (3) gilt: sin (θm – φ) + sin φ = λ/P; folglich ist es möglich, die Schärfentiefe deutlich zu vergrößern unter der Bedingung, dass der Einfallswinkel φ des Beleuchtungslichtstroms L₆ in Bezug auf das Retikel R so gewählt wird, dass im Hinblick auf die Muster mit der Rastergröße P die Gleichung sin φ = λ/2P gilt.
Aus 28 geht hervor, dass in der tatsächlichen Vorrichtung gemäß dem oben erläuterten Prinzip zwei Lichtströme L₆ und L₄ mit einem Einfallswinkel φ und in Bezug auf die optische Achse AX des optischen Projektionssystems oder des optischen Beleuchtungssystems symmetrisch auf das Retikel R einfallen, auf dem eindimensionale Muster aus Linien und Zwischenräumen ausgebildet sind. Von den Mustern 12 werden die Lichtbrechungskomponente nullter Ordnung Do, eine Lichtbrechungskomponente erster Ordnung (–) Dm und eine Lichtbrechungskomponente erster Ordnung (+) Dp erzeugt.
Der Einfallswinkel φ wird durch eine numerische Apertur NA des optischen Projektionssystems und die Maskenmuster 12 vorgegeben. Wie in Gleichung (5) ausgedrückt, wird dieser Einfallswinkel selektiv gewählt, damit er dem Brechungswinkel für den minimalen Rastermaßwert des Maskenmusters entspricht. Die Einfallsrichtung sollte so eingestellt werden, dass sie in derselben Richtung verläuft wie eine Linie oder ein Zwischenraum der auf dem Retikel R ausgebildeten Muster.
(2) Konfiguration des SHRINC-Steppers
In Zusammenhang mit 28 wurde das SHRINC-Verfahren anhand eines eindimensionalen Muster aus Linien und Zwischenräumen beschrieben. In der Praxis wird auf einem Retikel jedoch ein zweidimensionales Muster aus Linien und Zwischenräumen (z. B. eine X-/Y-Ebene) ausgebildet. Unter Bezugnahme auf die 29 bis 33D wird im Folgenden der für den praktischen Einsatz optimale Aufbau einer Projektionsbelichtungsvorrichtung (Stepper) zur Projektion und Ausbelichtung eines Maskenmusters beschrieben.
Wie in 29 gezeigt, wird das von einer Lichtquelle 20 erzeugte Licht von einem elliptischen Spiegel 21 und einem Reflektorspiegel 22 gespiegelt und tritt anschließend durch ein Linsensystem 23 hindurch, um auf eine Facettenlinse 24 zu fallen. Das aus der Facettenlinse 24 austretende Licht tritt durch eine Zwischenlinse 25 und trifft dann auf einen Strahlteiler bzw. ein Glasfaserbündel 27. Das Glasfaserbündel 27 teilt das von einem Einfallsabschnitt 27i empfangene Licht in eine Vielzahl von Lichtstrahlen. Die Vielzahl von Lichtstrahlen tritt aus einer Vielzahl von Austrittsabschnitten 27A und 27B aus. Die Austrittsoberflächen der Austrittsabschnitte 27A und 27B befinden sich in oder in der Nähe der Nähe der Fourier-Transformationsebene 15 (z. B. der Pupillenebene des optischen Beleuchtungssystems), die durch ein kombiniertes System, das aus den Linsensystemen 28 und 30 und dem Reflektorspiegel 29 besteht, in Bezug auf die Oberfläche der Muster 12 des Retikels R festgelegt ist. Zwar sind in 29 nur zwei Austrittsabschnitte 27A und 27B zu sehen, doch sind in der Praxis vier Austrittsabschnitte ausgebildet.
Eine Entfernung zwischen der optischen Achse AX und dem jeweiligen Mittelpunkt der Austrittsabschnitte 27A und 27B wird durch den Einfallswinkel bestimmt, in dem das Be leuchtungslicht auf das Retikel R trifft. Die Vielzahl der aus den Austrittsabschnitten 27A und 27B austretenden Lichtstrahlen tritt durch das kombinierte System aus Linsensystem 28, Reflektorspiegel 29 und Linsensystem 30 und beleuchtet das Retikel R bei vorgegebenen Einfallswinkeln. Das Retikel R befindet sich auf einem Retikeltisch RS. Das durch die einzelnen Muster 12 des Retikels R gebrochene Licht wird mittels eines optischen Projektionssystems PL auf den Wafer W fokussiert, wobei ein Bild von jedem der Muster 12 auf den Wafer W übertragen wird. Der Wafer befindet sich auf einem Wafer-Tisch WS, der sich in einer senkrecht zur optischen Achse AX verlaufenden Ebene in zwei Dimensionen bewegen lässt, so dass der Bereich, auf den die Muster 12 übertragen werden, schrittweise weiterbewegt werden kann. Das optische Beleuchtungssystem der Belichtungsvorrichtung ist zur Regelung der auf das Retikel R einfallenden Lichtmenge mit einer Blende und einem Lichtmesser versehen.
Die in 29 dargestellten Austrittsabschnitte 27A und 27B entsprechen den Öffnungen Ha und Hb des Raumfilters SF₂ (28).
Die Lichtquelle 20 umfasst eine helle Linienlampe (z. B. eine Quecksilberdampflampe) oder eine Laserlichtquelle.
In dem oben dargestellten Aufbau sind Lichtquelle 20, die Austrittsoberfläche der Facettenlinse 24 (die nahezu in einer Ebene mit der Pupillenebene 15 des optischen Beleuchtungssystemsliegt), die Austrittsoberfläche (Pupillenebene 15) des Glasfaserbündels 27 und die Pupillenebene ep des optischen Projektionssystems PL gleichgerichtet. Die Einfallsoberfläche der Facettenlinse 24, die Einfallsoberfläche des Glasfaserbündels 27, die Musteroberfläche des Retikels R und die Bildübertragungsoberfläche des Wafers W sind ebenfalls gleichgerichtet.
Zur Erzielung einer gleichmäßigeren Beleuchtung ist es möglich, maskenseitig, in einiger Entfernung vom Glasfaserbündel 27 und in der Nähe der Austrittsoberflächen der Austrittsabschnitte 27A und 27B, eine weitere Facettenlinse hinzuzufügen. Dabei kann eine einzige Facettenlinse oder ein Facettenlinsensystem gewählt werden, das aus einer Vielzahl von Facettenlinsengruppen besteht, die an den Austrittsenden angeordnet sind. In Abhängigkeit von Korrekturstatus bei Farbfehlern des optischen Projektionssystems PL und von den Elementen 21 bis 30 des optischen Projektionssystems kann das optische Beleuchtungssystem gegebenenfalls um ein Element zur Wellenlängenselektion – z. B. einen Interferenzfilter – ergänzt werden.
Wenn das Retikel R mittels der oben beschriebenen Vorrichtung beleuchtet wird, fallen die aus den Austrittsabschnitten 27A und 27B des Glasfaserbündels 27 austretenden Lichtstrahlen in vorgegebenen Einfallswinkeln auf das Retikel R. Aus diesem Grund kann von den beiden Lichtbrechungskomponenten erster Ordnung (+/–), die durch die Maskenmuster erzeugt werden, jeweils nur eine zusammen mit der Lichtbrechungskomponente nullter Ordnung (insgesamt also zwei Lichtbrechungskomponenten) durch die Pupillenebene ep des optischen Projektionssystems hindurchtreten. So lässt sich eine höhere Auflösung für feinere Muster mit kleineren Rastermaßen erzielen. Beim SHRINC-Verfahren ist es wichtig, dass Richtung und Winkel des Beleuchtungslichts dem Rastermaß und der Richtung des Rastermaßes der periodischen Maskenmuster entsprechen. Aus diesem Grund sollten die Austrittsabschnitte 27A und 27B nur in der Pupillenebene 15 bewegt werden (vgl. dazu 30 und 31).
In 30 ist die Zwischenlinse 25 gegenüber der Lichtquelle genauso angeordnet wie in 29. Dies gilt auch für die Anordnung der Retikels in Bezug auf das Linsensystem 28. Das von der Lichtquelle ausgehende Beleuchtungslicht tritt durch die Zwischenlinse 25 hindurch, fällt auf einen Einfallsabschnitt 27i auf dem Glasfaserbündel 27 und wird einer vorgegebenen numerischen Apertur (NA) angepasst. Die über den Einfallsabschnitt 27i auf das Glasfaserbündel 27 einfallenden Beleuchtungslichtströme werden in vier Lichtströme geteilt, die aus vier Austrittsabschnitten 27A, 27B, 27C und 27D austreten.
Die vier Austrittsabschnitte 27A bis 27D sind bezogen auf die optischen Achse AX exzentrisch in der Fourier-Transformationsebene (Pupillenoberfläche des optischen Beleuchtungssystems) 15 angeordnet.
Dabei können sich vor den Austrittsabschnitten 127A bis 27D jeweils Linsen (z. B. Feldlinsen) befinden.
Wie zuvor beschrieben, werden die Winkel, mit denen das Beleuchtungslicht auf das Retikel R einfällt, von der (bezogen auf die optische Achse AX exzentrischen) Lage der Austrittsabschnitte 27A bis 27D innerhalb der senkrecht zur optischen Achse AX verlaufenden Ebene bestimmt. Daher können die Austrittsabschnitte 27A bis 27D mittels der verstellbaren Elemente 36A bis 36D unabhängig voneinander verstellt werden, um ihre Lage innerhalb der Fourier-Transformationsoberfläche genau zu justieren.
Im nächsten Abschnitt wird unter Bezugnahme auf 31 eine Ausführung einer beweglichen Struktur der Glasfaserbündel-Austrittsabschnitte erklärt. Bei 31 handelt es sich im Wesentlichen um eine Ansicht von oben in Verlaufsrichtung der optischen Achse.
31 zeigt vier Glasfaserbündel-Austrittsabschnitte 27A, 27B, 27C und 27D, mittels derer eine beliebige Lichtverteilung auf der Fourier-Transformationsoberfläche 15 erzielt wird. Die jeweiligen Glasfaserbündel-Austrittsabschnitte sind einzeln und exzentrisch um die optische Achse AX angeordnet und weisen zu dieser im Wesentlichen den gleichen Abstand auf. Wie den 30 und 31. zu entnehmen ist, können die Glasfaserbündel-Austrittsabschnitte 27A, 27B, 27C und 27D mit Hilfe von Antriebselementen wie Motoren und Zahnradantrieben, die durch die Trägerkomponenten 37A, 37B, 37C und 37D mit den beweglichen Elementen 36A, 36B, 36C und 36D verbunden sind, jeweils in einer senkrecht zur optischen Achse AX verlaufenden Richtung nach außen und innen bewegt werden. Die beweglichen Elemente 36A, 36B, 36C und 36D wiederum können entlang einer fixen Ringführung 36E um die optische Achse AX gedreht werden. Auf diese Weise lassen sich die Glasfaserbündel-Austrittsabschnitte 27A bis 27D unabhängig voneinander innerhalb der senkrecht zur optischen Achse AX verlaufenden Ebene bewegen. Die Austrittsabschnitte können daher unabhängig voneinander in jede beliebige Position gebracht werden, allerdings ohne sich dabei zu überlappen. Die Positionen, welche die in den 30 und 31 dargestellten Glasfaserbündel-Austrittsabschnitte 27A bis 27D innerhalb der zur optischen Achse AX senkrecht verlaufenden Ebene innehaben, sollten entsprechend den zu belichtenden Maskenmustern gewählt werden. Die Austrittsoberflächen 35a und 35b der Austrittsabschnitte können mit Lichtstreuungselementen (z. B. Diffusionsplatten) und punktförmigen Öffnungen zur Verstellung der Blenden versehen sein.
Anhand eines konkreten Beispiels, in dem die Glasfasern als Element zur Umwandlung eines Lichtstromes dienen, soll im Folgenden erklärt werden, wie die Position eines auf die Fourier-Transformationsoberfläche treffenden Lichtstroms bestimmt wird, wobei diese Position dem Zentrum der Lichtmengenverteilung entspricht, die der Lichtstrom durch Einfall auf die Fourier-Transformationsoberfläche erzeugt. Die Erklärung wird durch die 32 und die 33A bis 33D veranschaulicht. 32 zeigt schematisch den Lichtstrahlverlauf von den Austrittsoberflächen der Austrittsabschnitte 27A und 27B bis zu den Maskenmustern 12. Die Austrittsoberflächen liegen genau in der Fourier-Transformationsebene 15. Die Einzellinse 28–30 in 32 bringt beide in eine Fourier-Transformationsbeziehung. Die Einzellinse steht hier für mehrere Linsen oder eine Linsengruppe und entspricht den Linsen 28 und 30 in 29. Ferner ist in 32 f die Brennweite der Einzellinse (28–30), und die Fourier-Transformationsebene 15 befindet in der vorderen Bildebene, während sich die Maskenmusteroberfläche 12 in der hinteren Bildebene befindet.
Die 33A und 33C zeigen Beispiele für Muster, die auf dem Retikel 12 gebildet werden können. 33B veranschaulicht, an welcher Stelle sich das Lichtzentrum (der optimale Punkt) befindet, an dem die Lichtmengenverteilung auf der Fourier-Transformationsebene 15 (oder der Pupillenebene ep eines optischen Projektionssystems PL) einen Spitzenwert erreicht, der für die Maskenmuster aus 33A optimal ist. 33D zeigt, wo sich zentrale Punkte der Austrittsabschnitte 27A bis 27D befinden, die als Zentren der Lichtmengenverteilung (Lichtzentren), welche durch den Einfall einer der vier Lichtströme auf die Fourier-Transformationsebene verursacht wurden, für die Maskenmuster aus 33C optimal sind. 33A zeigt so genannte eindimensionale Linienrasterstrukturen, bei denen die zu übertragenden und die lichtundurchlässigen Abschnitte (schraffiert) die gleiche Breite aufweisen und durch eine Streifenanordnung in Y-Richtung und ein regelmäßiges Rastermaß P in X-Richtung charakterisiert sind. Dabei werden im Wesentlichen zwei Austrittsabschnitte benutzt. Das Lichtzentrum eines Austrittsabschnitts des Glasfaserbündels 27 befindet sich an einer beliebigen Stelle auf einem Musterelement Lα (33B), und das Lichtzentrum des anderen Austrittabschnitts des Glasfaserbündels 27 auf an einer beliebigen Stelle auf einem Musterelement Lβ, wobei die Musterelemente Lα und Lβ innerhalb der Fourier-Transformationsebene 15 in Y-Richtung angeordnet sind. 33B ist eine Ansicht aus der Verlaufsrichtung der optischen Achse AX und zeigt einen kreisförmigen Bereich 15A auf der Fourier-Transformationsebene 15, der mit der Musteroberfläche des Retikels R in Zusammenhang steht. 33B ist in Bezug auf das X/Y-Koordinatensystem innerhalb des Fourier- Transformationsbereichs und die Blickrichtung auf die Maskenmuster 12 mit 33A identisch. Der Abstand α zwischen dem Mittelpunkt C, durch den die optische Achse AX verläuft, und dem Musterelement Lα ist genauso groß wie der Abstand β zwischen C und dem Musterelement Lβ (α = β). Die beiden Abstände werden durch die Gleichung α = β = f·(1/2)·(λ/P) ausgedrückt, wobei λ die Belichtungswellenlänge und f die Brennweite ist (vgl. 32). Die Abstände α und β lassen sich durch f·sin φ mit sin φ = (λ/2P) ausdrücken. Dies ist mit dem numerischen Wert identisch, der in Zusammenhang mit 28 erklärt wurde. Bei der Vielzahl von Austrittsabschnitten befinden sich die Lichtzentren der einzelnen Austrittsabschnitte auf den Musterelementen Lα und Lβ. Hieraus folgt, dass die beiden Lichtbrechungskomponenten – d. h. die Lichtbrechungskomponente nullter Ordnung, welche durch Brechung des aus dem jeweiligen Austrittsabschnitt austretenden Beleuchtungslichts entstanden ist, sowie eine der Lichtbrechungskomponenten erster Ordnung (+/–) – durch diese Lichtzentren verlaufen und in Bezug auf die in 33A dargestellte Linienrasterstruktur jeweils nahezu den gleichen Abstand von der optischen Achse AX auf der Pupillenebene ep des optischen Beleuchtungssystems aufweisen. Deshalb lässt sich die Schärfentiefe in Bezug auf die Linienrasterstruktur (33A) maximieren und darüber hinaus eine hohe Auflösungsleistung erzielen. Gegebenenfalls genügt es, wenn auf jedem der beiden Musterelemente Lα und Lβ nur das Lichtzentrum eines Austrittsabschnitts (zweite Beleuchtungsebene) des Glasfaserbündels 27 gebildet wird, wenn eine gleichzeitig neben der Defokussierung des Wafers W auftretende Positionsabweichung nicht berücksichtigt wird. In der Praxis empfiehlt es sich jedoch, die Lichtzentren von zwei Austrittsabschnitten auf Musterelementen Lα und Lβ und symmetrisch zu einem Mittelpunkt C anzuordnen, durch den die optische Achse AX verläuft.
33C ist ein Beispiel, in dem es sich bei den Maskenmustern 12 um so genannte zweidimensionale periodische Strukturen handelt. Dabei ist Px das waagerechte Rastermaß der Muster in X-Richtung und Py das senkrechte Rastermaß der Muster in Y-Richtung. 33D zeigt die optimale Lage der vier Austrittsabschnitte 27A bis 27D im Fourier-Transformationsbereich 15A für das Muster in 33D. In Bezug auf das X/Y-Koordinatensystem und die Blickrichtung auf das Maskenmuster entsprechen sich die 33C und 33D genauso wie die 33A und 33B. Wenn das Beleuchtungslicht auf die zweidimensionalen Muster fällt, werden Lichtbrechungskomponenten in den zweidimensionalen Richtungen erzeugt, die der Periodizität der Muster (x: Px; y: Py) entspre chen (33C). Wenn die Lichtbrechungskomponente nullter Ordnung und eine der Lichtbrechungskomponenten erster Ordnung (+/–) durch die Pupillenebene ep des optischen Beleuchtungssystems PL treten und jeweils nahezu den gleichen Abstand von der optischen Achse AX aufweisen, kann die Schärfentiefe selbst bei den in 33C dargestellten zweidimensionalen Mustern maximiert werden. Bei den Mustern in 33C ist Px das Rastermaß in x-Richtung. Wenn sich die Lichtzentren der jeweiligen Austrittsabschnitte wie in 33D auf den Musterelementen Lα und Lβ befinden, die durch α = β = f·(1/2)·(λ/Px) festgelegt sind, kann somit die Schärfentiefe in Bezug auf die Musterelemente in X-Richtung maximiert werden. Die Schärfentiefe in Bezug auf die Musterelemente in Y-Richtung lässt sich ebenso maximieren, wenn sich die Lichtzentren der jeweiligen Austrittsabschnitte auf den Musterelementen Lγ und L? befinden, die durch γ = ε = f·(1/2)·(λ/Py) gegeben sind.
Wenn die Austrittsabschnitte 27A bis 27D so wie in den 33B und 33D angeordnet sind und die entsprechenden Beleuchtungslichtströme auf die Maskenmuster 12 fallen, nehmen die Lichtbrechungskomponente nullter Ordnung Do und eine Lichtbrechungskomponente erster Ordnung (+/–) Dp bzw. Dm optische Wege, die jeweils den gleichen Abstand zur optischen Achse AX auf der Pupillenebene ep des optischen Projektionssystems PL aufweisen. Wie in Zusammenhang mit 28 dargelegt, ist es folglich möglich, eine Projektionsbelichtungsvorrichtung mit hoher Auflösungsleistung und großer Schärfentiefe zu realisieren. Anhand der 33A und 33B wurden bislang nur zwei Beispiele für verschiedene Maskenmuster 12 erörtert. Doch auch bei anderen Mustern ist die Periodizität (der Grad der Musterfeinheit) von Bedeutung. Die jeweiligen Austrittsabschnitte 27A bis 27D können so angeordnet werden, dass zwei Lichtströme, d. h. die Lichtbrechungskomponente nullter Ordnung und eine der Lichtkomponenten erster Ordnung (+/–), optische Wege nehmen, die jeweils im Wesentlichen den gleichen Abstand von der optischen Achse AX auf der Pupillenebene ep des optischen Projektionssystems PL aufweisen. Die Beispielmuster in 33A und 33C weisen ein Verhältnis von 1 : 1 zwischen Linien- und Linienabständen auf. Folglich werden die aus der Lichtbrechung entstehenden Lichtbrechungskomponenten erster Ordnung (+/–) besonders stark sein. Daher wird besonderer Wert auf die räumliche Anordnungsbeziehung zwischen einer der Lichtbrechungskomponenten erster Ordnung (+/–) und der Lichtbrechungskomponente nullter Ordnung gelegt. Falls das räumliche Anordnungsverhältnis jedoch von dem Verhältnis von 1 : 1 abweichen sollte, kann die Lichtbrechungskomponente nullter Ordnung zusammen mit anderen Ordnung zusammen mit anderen Lichtbrechungskomponenten (z. B. einer Lichtbrechungskomponente zweiter Ordnung (+/–) so beeinflusst werden, dass nahezu gleiche Abstände von der optischen Achse AX des optischen Projektionssystems erzielt werden.
Wenn die Maskenmuster 12 wie in 33D zweidimensionale periodische Muster enthalten und eine spezifische Lichtbrechungskomponente nullter Ordnung beachtet wird, existieren wahrscheinlich Lichtbrechungskomponenten mit höherer als erster Ordnung, die in X- und in Y-Richtung um eine der beachteten Lichtbrechungskomponenten nullter Ordnung in der Pupillenebene ep des optischen Projektionssystems PL verteilt sind. Angenommen, das Bild der zweidimensionalen Muster ist gut ausgebildet in Bezug auf eine spezifische Lichtbrechungskomponente nullter Ordnung, dann kann die Position der spezifischen Lichtbrechungskomponente nullter Ordnung so justiert werden, dass drei Lichtkomponenten (d. h. eine der Lichtbrechungskomponenten erster oder höherer Ordnung in X-Richtung, eine der Lichtbrechungskomponenten erster oder höherer Ordnung in Y-Richtung und eine spezifische Lichtbrechungskomponente nullter Ordnung) nahezu im gleichen Abstand um die optische Achse AX auf der Pupillenebene des optischen Projektionssystems PL verteilt werden. Die Lichtzentren der Austrittsabschnitte 27A bis 27D in 33D werden so angeordnet, dass sie jeweils mit einem der Punkte Pξ, Pη, Pκ und Pμ zusammenfallen. Die Punkte Pξ, Pη, Pκ und Pμ sind die Schnittpunkte der Musterelemente Lα, Lβ, Lγ und Lε und steilen die optimale Position in Bezug auf die Pe- riodizität in X-/Y-Richtung dar, d. h. die Position, in der die Lichtbrechungskomponente nullter Ordnung und eine der Lichtbrechungskomponenten erster Ordnung (+/–) nahezu den gleichen Abstand zur optischen Achse AX (Punkt C) auf der Pupillenebene ep des optischen Projektionssystems PL aufweisen. Daher stellen diese Punkte Lichtzentren dar, die sowohl für die X- als auch für die Y-Richtung des Rastermaßes optimal sind.
Bei der oben beschriebenen Anordnung wird von zweidimensionalen Mustern ausgegangen, die zweidimensionale Richtungen an derselben Stelle auf dem Retikel besitzen. Das im Vorhergehenden beschriebene Verfahren ist auch auf Fälle anwendbar, in denen eine Vielzahl von Mustern mit verschiedenen Richtungen an unterschiedlichen Stellen auf demselben Retikel angeordnet ist.
In Fällen, in denen die Maskenmuster eine Vielzahl von Richtungen mit unterschiedlichen Feinheitsgraden aufweisen, entspricht die optimale Lage des zweiten Beleuch tungsbildes (Austrittsabschnitte 27A bis 27D), wie bereits erwähnt, den jeweiligen Richtungen und Feinheitsgraden der Muster. Alternativ hierzu kann sich das zweite Beleuchtungsbild jedoch auch in der Bemittelten Lage der jeweiligen optimalen Lagen befinden. Diese gemittelte Lage kann auch einem Lastausgleich unterworfen werden, wobei ein Wichtungsfaktor hinzugefügt wird, der der Wertigkeit und dem Feinheitsgrad des Musters entspricht.
Wie oben beschrieben, kann durch Einstellung der Beleuchtungslichtposition (d. h. der Positionen der Austrittsabschnitte 27A bis 27D) innerhalb der Pupillenebene 15 des optischen Beleuchtungssystems für jedes der verschiedenen Maskenmuster die maximale Schärfentiefe erzielt werden. Die Rastermaße und Richtungen im Allgemeinen verwendeter Maskenmuster sind für verschiedene Arten von integrierten Halbleiterschaltungen üblich. So werden z. B. Maskenmuster mit Integrationsdichten von 1 Mbit, 4 Mbit und 16 Mbit für Speicherelemente verwendet. Manche dieser Maskenmuster ähneln einander. Maskenmuster werden auch nach Zugriffszeiten und Speicherwortstrukturen klassifiziert. Für Speicherelemente, die an einer Fertigungsstraße (einschließlich Projektionsbelichtung) und in einer bestimmten Zeit (z. B. mehrere Monate bis ca. ein Jahr) hergestellt werden, sind die Rastermaße der Muster jedoch praktisch festgelegt, unabhängig davon, um was für einen Typ es sich bei der integrierten Halbleiterschaltung genau handelt. In der Praxis müssen die Austrittsabschnitte 27A bis 27D zur Optimierung des Beleuchtungssystems daher nicht entsprechend den jeweiligen Maskenmustern verstellt werden. Es wirft auch keine Probleme auf, die Austrittsabschnitte 27A bis 27D festzustellen, um die durchschnittliche Schärfentiefe für wenigstens einige Rastermaße und Richtungen aller in dem oben angegebenen Zeitraum verwendeten Maskenmuster zu optimieren. In diesem Fall wird jedoch keine optimale Schärfentiefe erzielt, da sich die optimalen Beleuchtungsbedingungen bei den einzelnen Maskenmustern geringfügig voneinander unterscheiden. Die tatsächlich erzielten Schärfentiefen sind jedoch so groß, dass hierdurch in der Praxis keine Probleme entstehen.
Die Beleuchtungsstrahlen aus den Austrittsabschnitten 27A bis 27D sollten vorzugsweise symmetrisch um die optische Achse AX herum einfallen, da sich seitliche Verschiebungen (so genannte telezentrische Verschiebungen) der auf den Wafer W projizierten Maskenmusterbilder selbst bei geringfügigen Fokusfehlern auf dem Wafer W verhindern lassen.
(3) Verformung von Fotolackbildern durch das SHRINC-Verfahren
Wenn die periodischen Muster 12 auf dem Retikel R beleuchtet und mittels des Projektionsbelichtungssystems PL gemäß dem SHRINC-Verfahren belichtet werden, können relativ innen liegende Abschnitte jedes periodischen Musters 12 beleuchtet werden, um ein gutes Musterbild mit Größen zu erhalten, die genau den Gestaltungsdaten entsprechen. Ein Endabschnitt des periodischen Musters – d. h. ein Endabschnitt eines Musterelements des periodischen Musters senkrecht zur periodischen Richtung – wird bei der Belichtung verformt (verjüngt oder verschmälert). Bei der Belichtung entstehen Fotolackbilder, bei denen die beiden Seitenabschnitte eines periodischen Musters (d. h. die beiden Seitenabschnitte eines periodischen Musterelements in periodischer Richtung) Linienbreiten aufweisen, die unterhalb des entsprechenden Gestaltungswerts liegen.
In den 34A bis 34H wird die Verformung der periodischen Muster dargestellt. 34A zeigt ein eindimensionales periodisches Muster aus drei schlitzförmigen transparenten Musterelementen, die in einem lichtundurchlässigen Abschnitt (schraffierter Bereich) ausgebildet sind. 34A zeigt ein eindimensionales periodisches Muster aus drei schlitzförmigen lichtundurchlässigen Musterelementen (schraffierte Bereiche), die in einer transparenten Schicht ausgebildet sind. Die in den 34A und 34E dargestellten Muster werden gebildet, um bei der Belichtung und Übertragung der Muster auf den Wafer solche Werte, die durch Vervielfachung der Projektionsvergrößerung erzielt wurden, durch Konvertierung der vorzuziehenden Fotolackbildgrößen in maskenseitige Werte zu konvertieren. Diese konvertierten Werte der vorzuziehenden Fotolackbilder auf der Retikelseite werden nachfolgend als „Gestaltungswerte" bezeichnet. Bei den in 34A und 34E dargestellten Mustern handelt es sich um Linienrasterstrukturen, die aus Musterelementen bestehen, welche mit einem Rastermaß von 2a und einem Verhältnis von 1 : 1 angeordnet sind. Die 34B und 34F zeigen Lichtmengenverteilungen (optische Bilder) auf den Wafer-Oberflächen entlang der Linien M1 und M2 der jeweils in den 34A und 34E dargestellten Muster. Die 34C und 34G zeigen optische Bilder auf der Wafer-Oberfläche entlang der Linien M3 und M4 der jeweils in den 34A und 34E dargestellten Muster. In 34B und 34C steht eine gestrichelte Linie Eth1 für den Belichtungsbetrag, der zur Erzielung eines perfekten Negativlackbilds erforderlich ist. In 34F und 34G steht eine gestrichelte Linie Eth2 für den Belichtungsbetrag, der zur Erzielung eines perfekten Positivlackbilds erforderlich ist.
Bei 34D handelt es sich um eine Aufsicht eines Negativlackbildes, das durch Belichtung einer Negativlackschicht mit dem in 34A dargestellten Musters erzeugt wurde. 34H ist eine perspektivische Ansicht eines Positivlackbilds, das durch Belichtung einer Positivlackschicht mit dem in 34E dargestellten Muster erzeugt wurde. Dabei wurden die Beleuchtungsbedingungen für die Muster aus 34A und 34E optimiert. Eine Linienbreite a entspricht ungefähr der Auflösungsgrenze einer Mikrostruktur, die mit der nach dem SHRINC-Verfahren arbeitenden Projektionsbelichtungsvorrichtung (29 bis 32) auf einen Wafer übertragen wird. Wenn z. B. ein Linienmuster auf dem Negativlack ausgebildet werden soll, nimmt die Lichtmenge zum längenbegrenzenden Endabschnitt des Musters hin ab (vgl. 34B). Aus diesem Grund werden die Endabschnitte des Negativlackbilds an den längenbegrenzenden Endabschnitten schmaler (34D).
Da außerdem die Lichtstärke an den außen liegenden Musterelementen aus 34A abnimmt (vgl. 34C), ist die Linienbreite des Negativlackbilds dieser außen liegenden Musterelemente um einen vorgegebenen Betrag b geringer als die Linienbreite des Negativbildes des mittleren Musterelements.
Wenn auf einem Positivlack ein Linienmuster ausgebildet werden soll, werden an den längenbegrenzenden Endabschnitten des optischen Bildes große Lichtmengen wirksam, wobei diese Endabschnitte nicht ausreichend gegen Lichteinwirkung abgeschirmt werden können (vgl. 34F). Aus diesem Grund kommt es an den längenbegrenzenden Endabschnitten des Positivlackbilds zur Beschädigung der Fotolackschicht, wodurch ein unerwünschtes trapezförmiges Positivlackbild entsteht. Dabei bedeutet „Beschädigung", dass es zu einer unerwünschten Belichtung eines mit Positivlack überzogenen Abschnitts kommt, wodurch an dieser Stelle ein zu großer Teil des Positivlacks entfernt wird. Da die Licht abschirmende Wirkung der beiden außen liegenden, lichtundurchlässigen Musterelemente aus 34E unzureichend ist, ist die Linienbreite der beiden außen liegenden Musterelemente geringer als die des mittleren lichtundurchlässigen Musterelements. In 34A und 34E werden als Beispiel periodische Muster mit jeweils drei Musterelementen gezeigt. Bei einem beliebigen periodischen Muster kommt es einerseits bei innen oder mittig liegenden Musterelementen und anderseits zwischen außen und innen liegenden Musterelementen zu Größenunterschieden. Im Allgemeinen weisen außen liegende Musterelemente geringere Linienbreiten auf als innen liegende Musterelemente. Dieses Phänomen ist darauf zurückzuführen, dass stets andere Muster in der Nähe der Kante eines innen liegenden Musterelements vorhanden sind, während dies bei den beiden außen liegenden Musterelementen des periodischen Musters nicht der Fall ist. Dabei entspricht der Abstand zwischen den Kanten der Musterelemente ungefähr dem minimalen Rastermaß.
Um die oben beschriebene Verformung zu verhindern, kann wie folgt ein Retikel ausgebildet werden. Bei der Erzeugung des Retikels wird die Linienbreite des Endabschnitts im Vergleich zum Gestaltungswert geringfügig vergrößert, um den Verjüngungseffekt, die Beschädigung des Fotolacks und die Abnahme der Linienbreiten auszugleichen. Die Linienbreite eines innen liegenden Abschnitts wird geringfügig vergrößert, um die Abnahme der Linienbreite zu korrigieren. Derselbe Effekt kann auch mit der folgenden Korrektur erzielt werden, bei der die Linienbreite des Mittelabschnitts geringfügig verringert wird, wohingegen die Linienbreite der Endabschnitte unverändert bleibt. Zusätzlich wird die Linienbreite von Abschnitten, in deren Nähe sich andere Musterelemente befinden, geringfügig vermindert, während isolierte Abschnitte nicht korrigiert werden.
Der Verjüngungseffekt und die Beschädigung der Positivlackschicht machen sich an den Endabschnitten eines isolierten linearen Musters bemerkbar, und auch bei den Mittelabschnitten ist eine Abnahme der Linienbreite zu beobachten. Dies kommt bei isolierten Kantenabschnitten und insbesondere in der Nähe von Endabschnitten vor, weil in der Nähe von Endabschnitten andere Muster vorhanden sind.
Bei der Kombination eines isolierten Musters mit einem periodischen Muster ist es wichtig, eine Maske zu verwenden, die auch im Hinblick auf das isolierte Muster korrigiert wurde.
(4) Der Musterkorrekturalgorithmus beim SHRINC-Verfahren
Die 35A und 35B zeigen Muster mit herkömmlichen Formen. Dabei entspricht das Muster in 35A den Gestaltungsdaten für das Retikel. Das Muster besteht aus fünf Linien und vier Zwischenräumen. Die fünf Musterelemente (geschlossene Bereiche) PC₁, PC₂, PC₃, PC₄ und PC₅ sind für Belichtungslicht durchlässig, während die umgebenden Abschnitte (Hintergrund) lichtundurchlässig wirken. Der gleiche Effekt kann auch durch eine Umkehrung, d. h. durch lichtundurchlässige Musterelemente und einen transparenten Hintergrund erzielt werden.
In 35A ist zu erkennen, dass das mittlere Musterelement PC₃ doppelt so lang ist wie die übrigen vier Musterelemente. Dabei ist ein Teil des Musterelements PC₃ isoliert und hat in den anderen Musterelementen keine Entsprechung. Die beiden außen liegenden Musterelemente PC₁ und PC₅ können als isolierte Abschnitte betrachtet werden, weil jeweils nur auf ihrer Innenseite ein benachbartes Musterelement PC₁ bzw. PC₅ vorhanden ist. Die Linienbreite des in 35A dargestellten Muster liegt nahe der Auflösungsgrenze der Projektionsbelichtungsvorrichtung.
Wenn dieses Maskenmuster von der nach dem SHRINC-Verfahren arbeitenden Projektionsbelichtungsvorrichtung (29 bis 32) belichtet und auf das lichtempfindliche Substrat projiziert und das belichtete Substrat entwickelt wird, entstehen die Fotolackbilder, die in 35B zu sehen sind. Das Fotolackbild des mittleren Musterelements PC₃ ist am isolierten Endabschnitt schmaler, als es der Gestaltungswert vorsieht. Daneben weisen die Fotolackbilder der außen liegenden Musterelementen PC₁ und PC₅ insgesamt eine geringere Linienbreite auf. Außerdem sind alle fünf Musterelemente in Längsrichtung geringfügig verkürzt.
Die Linienbreiten und die Längen der betroffenen Musterelemente des Maskenmusters in 35A werden nun so korrigiert, dass schließlich ein Fotolackbild erzielt wird, das in Bezug auf Form und Größe mit den Gestaltungsdaten des Maskenmusters identisch ist (vgl. 36A).
In 36A ist zu erkennen, dass die Linienbreite lediglich an den Endabschnitten und nicht an den Mittelabschnitten um einen vorgegebenen Betrag vergrößert wird, da die Mittelabschnitte auf Grund der benachbarten Muster eine hohe Periodizität besitzen. Außerdem werden die Musterelemente in Längsrichtung verlängert, woraus ein Musterelement PC₃' resultiert. In diesem Fall erfolgt jedoch keine Ausdehnung der Linien in Längsrichtung. Die Linienbreite der außen liegenden Musterelemente PC₁ und PC₅ wird über die gesamte Länge des Musterelements vergrößert, und die Endabschnitte dieser beiden Musterelemente werden zusätzlich um einen vorgegebenen Betrag ausgedehnt, woraus sich die Musterelemente PC₁' und PC₅' ergeben. Im vorliegenden Fall werden lediglich die Kanten ausgedehnt, die auf der Seite liegen, die dem jeweiligen Musterelement PC₂ bzw. PC₄ abgewandt ist. Bei den Musterelementen PC₂ und PC₄ wird die Linienbreite jeweils an beiden Endabschnitten um einen vorgegebenen Betrag vergrößert. Außerdem wurden die Musterelemente PG₁', PC₅', PC₂' und PC₄' um einen vorgegebenen Betrag verlängert.
(5) Logik zur Erkennung zu korrigierender Muster
Zur automatischen Musterkorrektur dient ein vogelförmiges Prüfelement (vgl. 37). Dieses Prüfelement ist eine Art Schablone, um ein Binär-Pixelbild (r. B. das Gestaltungsmuster in 35A) in Einheiten von Pixeln (Bits) abzutasten und zu bestimmen, ob die Ziel-Musterkante zu korrigieren ist.
37 zeigt einen Pixelpunkt A_px auf einem Ziel-Maskenmuster. Ein linearer Bereich C_px, ein rechteckiger oder elliptischer Bereich B_px, zwei flügelförmige Bereiche D_Ap und EA_P und vier kreisförmige Bereiche DB_p, DC_p, EB_p und EC_p dienen als Prüfelementabschnitte, um zu bestimmen, ob der Musterkantenabschnitt am Punkt A_px zu korrigieren ist. Die Prüfelementschablone in 37 tastet das Bit-Image nach rechts ab, so dass sich der Prüfelementabschnitt C_px in Bezug auf den Zielpunkt A_px an vorderster Stelle befindet. Unterwirft man 37 einem X-/Y-Koordinatensystem, dann besitzt der lineare Prüfelementabschnitt C_px denselben Y-Wert wie der Zielpunkt A_px, und weist zu diesem einen Abstand L in +X-Richtung auf. Die Länge des linearen Prüfelements C_px ist genauso groß wie der Abstand L. Der Abstand L wiederum hängt von der Linienbreite der Auflösungsgrenze ab, die in der Projektionsbelichtungsvorrichtung (29 bis 32) erzielt wird. Wenn z. B. die Auflösungsgrenze auf einem Wafer W 0,4 μm und der Verkleinerungsfaktor des optischen Projektionssystems 1/5 beträgt, dann entspricht der Abstand L einer Strecke von 2 μm auf dem Maskenmuster.
Der Mittelpunkt des elliptischen Prüfelementabschnitts B_px besitzt einen Abstand von 3L /2 vom Zielpunkt A_px und eine Breite von ungefähr L in X-Richtung. Die Länge des Prüfelementabschnitts B_px in Y-Richtung beträgt etwa 2L. Der Prüfelementabschnitt B_px ist symmetrisch bezogen auf eine Mittellinie CC, die parallel zur X-Achse und durch den Zielpunkt A_px verläuft.
Die beiden flügelförmigen Prüfelementabschnitte DA_p und EA_p haben nahezu die gleiche Größe und sind bezogen auf die Mittellinie CC zueinander symmetrisch. Die Breite der Prüfelementabschnitte DA_p und EA_p in X-Richtung beträgt L/2 und ihre Länge in Y-Richtung etwa 3L/2. Die beiden flügelförmigen Prüfelementabschnitte DA_p und EA_p überlappen sich teilweise in Höhe der Mittellinie CC, wobei der Überlappungsbereich vom Zielpunkt A_px einen Abstand von L/2 in +X-Richtung aufweist.
Die Mittelpunkte der vier kreisförmigen Prüfelementabschnitte DB_p, DC_p, EB_p und EC_p sind von der Mittellinie CC jeweils L in +/–Y-Richtung entfernt. Die Mittelpunkte der Prüfelementabschnitte DB_p und EB_p weisen zum Zielpunkt A_px einen Abstand von 3UL/ in +X-Richtung auf, während die Mittelpunkte der Prüfelementabschnitte DC_p und EC_p L/2 in –X-Richtung vom Zielpunkt A_px entfernt liegen. Alle Prüfelementabschnitte DB_p, DC_p, EB_p und EC_p befinden sich innerhalb eines Kreises mit einem Radius von etwa L/2 bis L/4.
Die Prüfelementabschnitte B_px, C_px, DA_p, DB_p, DC_p, EA_p, EB_p und EC_p dienen dazu zu bestimmen, ob die von ihnen umfassten Bit-Image-Abschnitte logische Zustände von „1" oder „0" aufweisen, sobald am Zielpunkt A_px eine Musterkante entdeckt wurde, die sich in Y-Richtung erstreckt. Dabei prüfen die einzelnen Prüfelementabschnitte nicht alle Pixel (Bits) in ihrem Bereich, sondern lediglich diskrete Punkte. Der Abstand L entspricht dem maskenseitigen Wert der Auflösungsgrenze des optischen Projektionssystems PL. Wenn eine Auflösungsleistung mit Hilfe des SHRINC-Verfahrens gesteigert wird, dann ist der Abstand L nahezu gleich der Grenze des maskenseitigen Linienbreitenwerts, die durch die gesteigerte Auflösungsleistung erzielt wird. Jeder der kreisförmigen Prüfelementabschnitte DB_p, DC_p, EB_p und EC_p besitzt einen Bereich mit einem Radius von L/2 bis L/4, kann jedoch an seinem Mittelpunkt nur aus einem Pixel bestehen.
Mit Hilfe der in 37 dargestellten Prüfelementschablone wird ein zweidimensionales Bit-Image-Muster in +X-Richtung, d. h. so abgetastet, dass sich der Prüfelementabschnitt C_px an vorderster Stelle befindet. Da es sich jedoch als schwierig erweist, die Schablone über das Bit-Image zu führen, wird in der Praxis jedes Pixel des Bit-Images in Einheiten von Zeilen in X-Richtung verschoben und abgetastet. Sobald eine Zeilenabtastung abgeschlossen ist, wird das Bit-Image um einen Pixel in Y-Richtung verschoben und ein neuer Zeilenabtastungsvorgang in X-Richtung gestartet. Durch Wiederholung dieses Scan-Vorgangs kann das Bit-Image zeilenweise abgetastet werden.
(6) Grundlegende Funktion der Mustererkennungslogik
Unter Bezug auf die 38A bis 39D wird im Folgenden beschrieben, nach welchem Prinzip der Musterkorrekturalgorithmus arbeitet, der zusammen mit der in 37 dargestellten Prüfelementschablone zur Anwendung kommt. In 38A und 39B geht es um die Korrektur eines isolierten Linienmusters PA (schraffierter Bereich) mit einer Linienbreite L, die ungefähr der Auflösungsgrenze entspricht, und einer Länge von etwa 6L. Das Linienmuster PA dient als lichtundurchlässiger Bereich auf dem Retikel und weist einen logischen Zustand „1" auf dem Bit-Image auf. Der umgebende Bereich ist transparent (Hintergrund) und besitzt den logischen Zustand „0".
28A zeigt einen Abtastvorgang in +X-Richtung (Pfeilrichtung). Dabei liegt der Zielpunkt A_pX auf einer Musterkante des Musters PA, das sich in Y-Richtung erstreckt. Da in diesem Zustand sämtliche Prüfbits in dem elliptischen Prüfelementabschnitt B_px den logischen Zustand „0" (Hintergrund) haben, steht fest, dass die Musterkante, auf der sich der Zielpunkt A_px befindet, eine isolierte Kante ist. In diesem Fall wird die Musterkante am Zielpunkt A_px um einen vorgegebenen Betrag entgegen der Abtastrichtung (–X-Richtung) ausgedehnt. Der Ausdehnungsbetrag ΔL entspricht 10% bis 15% des Abstands L (Auflösungsgrenze) bei Belichtung unter Verwendung des SHRINC-Verfahrens.
Mit Hilfe der Prüfelementabschnitte DA_p, DB_p, DC_p, EA_p, EB_p und EC_p sowie dem linearen Prüfelementabschnitt C_px wird bestimmt, ob ein Kantenabschnitt am Zielpunkt A_px sich in der Nähe eines längenbegrenzenden Endabschnitts eines Musters PA befindet (nachfolgend „längenbegrenzender Endabschnitt"). In 38A weisen alle Prüfbits innerhalb der beiden flügelförmigen Prüfelementabschnitte DA_p und EA_p den logischen Zustand „1" auf (Muster). Es wird erkannt, dass sich der Kantenabschnitt am Zielpunkt A_px nicht in der Nähe eines längenbegrenzenden Endabschnitts befindet. Somit beträgt der Korrekturbetrag (Ausdehnungsbetrag) für die Linienbreite des Kantenabschnitts am Zielpunkt A_px ΔL.
In 38B wird davon ausgegangen, dass der Zielpunkt A_px auf einem Kantenabschnitt des Musters PA in der Nähe des längenbegrenzenden, sich in Y-Richtung erstreckenden Endabschnitts liegt. In diesem Fall besitzen alle Prüfbits innerhalb des elliptischen Prüfelementabschnitts B_px den logischen Zustand „0" (Hintergrund). Der Kantenabschnitt am Zielpunkt A_px wird als isolierter Abschnitt erkannt, und die Linienbreite dieses Kantenabschnitts wird korrigiert und um ΔL ausgedehnt.
Zusätzlich sind innerhalb des flügelförmigen Prüfelementabschnitts DA_p sowohl logische Werte von „0" (Hintergrund) als auch logische Werte von „1" (Muster) vorhanden. Da in diesem Fall die Möglichkeit besteht, dass es sich bei dem Kantenabschnitt am Zielpunkt A_px um einen Abschnitt in der Nähe des längenbegrenzenden Endabschnitts handelt, werden auch die Bit-Daten innerhalb der Prüfelementabschnitte DB_p und DC_p getestet. Da alle Bit-Daten innerhalb der Prüfelementabschnitte DB_p und DC_p den logischen Zustand „0" haben (Hintergrund), kann es sich bei dem Kantenabschnitt am Zielpunkt A_px um den längenbegrenzenden Endabschnitt handeln. Aus diesem Grund werden nun die Bit-Daten innerhalb des linearen Prüfelementabschnitts C_px getestet. Da einige (oder alle) Bit-Daten innerhalb des Prüfelementabschnitts C_px den logischen Zustand („0") besitzen, wird der Kantenabschnitt am Zielpunkt A_px schließlich als Abschnitt in der Nähe des längenbegrenzenden Endabschnitts erkannt. Die Linienbreite des Kantenabschnitts am Zielpunkt A_px wird erneut um einen Betrag ΔL (und damit insgesamt um 2·ΔL) ausgedehnt.
In 38C und 38D wird ein Fall von zwei parallel zueinander liegenden Linienmustern PA gezeigt, zwischen denen ein Abstand L besteht. Jedes Linienmuster ist 6L lang. Wenn der Zielpunkt A_px auf der linken Kante des rechten der beiden Linienmuster PA liegt (vgl. 38C), besitzen alle Bit-Daten in dem Prüfelementabschnitt B_px den logischen Zustand „1", und es wird erkannt, dass es sich bei dem Kantenabschnitt am Zielpunkt A_px nicht um einen isolierten Kantenabschnitt handelt. Da sämtliche Bit-Daten innerhalb der flügelförmigen Prüfelementabschnitte DA_p und EA_p den logischen Zustand „1" aufweisen, wird gleichzeitig erkannt, dass der Kantenabschnitt am Zielpunkt A_px kein längenbegrenzender Endabschnitt ist. Daher wird die Linienbreite des Musters an der Position des Zielpunktes A_px in 38C nicht verändert.
Wenn der Zielpunkt A_px so wie in 38D liegt, befinden sich innerhalb des Prüfelementabschnitts B_px Bit-Daten mit logischen Zuständen von „0" und „1". In diesem Fall wird der Kantenabschnitt am Zielpunkt A_px als nicht isolierter Kantenabschnitt erkannt. Der flügelförmige Prüfelementabschnitt DA_p weist logische Zustände von „0" und „1" auf, während die Prüfelementabschnitte DB_p und DC_p sowie der lineare Prüfelementabschnitt C_px ausschließlich Bits mit logischen Zuständen von „0" einschließen. Daher wird der Kantenabschnitt am Zielpunkt A_px als längenbegrenzender Endabschnitt bestimmt und die Linienbreite um ΔL ausgedehnt.
In den 39A und 39B werden jeweils zwei rechtwinkelige Muster PM und PN mit einer Breite L gezeigt. Die beiden Mustern PM und PN sind um eine Strecke L beabstandet. Da in 39A alle Bit-Daten innerhalb des Prüfelementabschnitts B_px den logischen Zustand „0" besitzen, wird die Kante am Zielpunkt A_px als isolierter Kantenabschnitt erkannt und um ΔL ausgedehnt. Der flügelförmige Prüfelementabschnitt DA_p schließt Bits mit logischen Zuständen von „0" und „1" ein. Auch die Bits innerhalb der Prüfelementabschnitte DB_p und DC_p werden getestet: Da sich innerhalb des Prüfelementabschnitts DB_p Bit-Daten mit logischen Zuständen von „1" befinden, wird erkannt, dass der Kantenabschnitt am Zielpunkt A_px kein längenbegrenzender Endabschnitt ist. Daher wird der Kantenabschnitt nur als isolierter Kantenabschnitt korrigiert, wobei der Korrekturbetrag (Ausdehnungsbetrag für die Linienbreite) insgesamt ΔL beträgt.
Da innerhalb des Prüfelementabschnitts B_px ausschließlich Bits mit logischen Zuständen von „1" vorhanden sind (vgl. 39B), wird erkannt, dass der Kantenabschnitt am Zielpunkt A_px kein isolierter Kantenabschnitt ist. Genau wie in 39A liegen innerhalb des flügelförmigen Prüfelementabschnitts DA_p Bits mit logischen Zuständen von „1" und „0", während die Prüfelementabschnitte DB_p und DC_p keine Bits mit Zuständen von „1", sondern ausschließlich Bits mit Zuständen von „0" umfassen. Innerhalb des linearen Prüfelementabschnitts C_px dagegen liegen ausschließlich Bit-Daten mit dem logischen Zustand „1" vor. Dementsprechend wird erkannt, dass der Kantenabschnitt am Zielpunkt A_px kein längenbegrenzender Endabschnitt des Musters PM ist. Da es sich bei dem Kantenabschnitt am Zielpunkt A_px weder um einen isolierten Kantenabschnitt, noch um einen längenbegrenzenden Endabschnitt handelt, erfolgt keine Korrektur der Linienbreite.
Im Unterschied zu den oben erläuterten Fällen, wird die Prüfelementschablone in 39C und 39D um 90° im Uhrzeigersinn gedreht, wobei die Abtastung in –Y-Richtung erfolgt.
In 39C liegt der Zielpunkt A_px auf einer der Kanten des längenbegrenzenden Endabschnitts eines isolierten Linienmusters PA. In diesem Fall besitzen alle Bit-Daten innerhalb des Prüfelementabschnits B_px einen logischen Zustand von „0" (nicht von „1"). Die Kante am Zielpunkt A_px wird vorläufig als isolierter Kantenabschnitt erkannt und lediglich um ΔL korrigiert. Gleichzeitig schließen die Prüfelementabschnitte DA_p und EA_p logische Werte von „0" und „1" ein. Wenn der – bezogen auf die Abtastrichtung – vordere Prüfelementabschnitt DB_p und der – bezogen auf die Abtastrichtung – hintere Prüfelementabschnitt DC_p geprüft werden, ist festzustellen, dass sie keine Bits mit logischen Zuständen von „1" einschließen. Dasselbe gilt auch für die Prüfelementabschnitte EB_p bzw. EC_p. Wird ferner der Prüfelementabschnitt C_px getestet, so stellt sich heraus, dass C_px ausschließlich Bits mit logischen Zuständen von „0" (keine Zustände von „1") einschließt. Daher wird die Kante am Zielpunkt A_px als Kante erkannt, durch die das Linienmuster PA in Längsrichtung festgelegt ist. Da es sich in diesem Fall folglich nicht um einen die Linienbreite bestimmenden Abschnitt handelt, erfolgt keine entsprechende Korrektur der Linienbreite.
Der Kantenabschnitt am Zielpunkt A_px wurde jedoch als isolierter Kantenabschnitt erkannt, so dass seine Linienbreite, die in diesem Fall der Musterlänge entspricht, um den Korrekturbetrag für isolierte Kantenabschnitte +ΔL in +Y-Richtung und damit entgegen der Abtastrichtung (–Y-Richtung) ausgedehnt wird.
Gegeben seien zwei Linienmuster PA und PB, die jeweils eine Breite L und eine Länge von 6L besitzen und in einem bestimmten Abstand voneinander so angeordnet sind, dass sie ein T bilden (39D) . Weiterhin wird davon ausgegangen, dass wie in
39C mittels der Prüfelementschablone ein Abtastvorgang in –Y-Richtung durchgeführt wird und dass der Zielpunkt eine Kante eines längenbegrenzenden Endabschnitts des Musters PA erreicht. Da der Prüfelementabschnitt B_px in diesem Fall ausschließlich logische Werte von „1" einschließt, wird erkannt, dass die Kante am Zielpunkt keine isolierte Kante ist. Die Zustände der Prüfelementabschnitte C_px, DA_p, DB_p, DC_p EA_p, EB_p und EC_p sind dieselben wie in 39C. Betrachtet man die beiden Muster PA und PB insgesamt, dann kann die Kante am Zielpunkt A_px auch nicht als längenbegrenzender Endabschnitt angesehen werden. Daher werden die in 39D dargestellten Muster im Bereich des Zielpunktes A_px nicht korrigiert.
Der oben beschriebene Algorithmus kann wie folgt beschrieben werden.
(A) Erkennung von isolierten Kantenabschnitten
Der elliptische Prüfelementabschnitt B_px umfasst keine Bit-Daten mit dem logischen Zustand „1".
(B) Erkennung als längenbegrenzender Endabschnitt
1. Erste Bedingung
Der Prüfelementabschnitt DA_p schließt Bits mit logischen Zuständen von „0" ein, die Prüfelementabschnitte DB_p und DC_p weisen keine logischen Zustände von „1" auf, und der Prüfelementabschnitt C_px schließt logische Werte von „0^„ ein.
2. Zweite Bedingung
Der Prüfelementabschnitt EA_p schließt Bits mit logischen Zuständen von „0" ein, die Prüfelementabschnitte EB_p und EC_p weisen keine Bits mit logischen Zuständen von „1 auf und der Prüfelementabschnitt C_px schließt logische Werte von „0" ein.
Damit eine Kantenabschnitt als Abschnitt in der Nähe eines längenbegrenzenden Endabschnitts erkannt wird, muss mindestens eine der beiden vorgenannten Bedingungen (erste oder zweite Bedingung) erfüllt sein. Dabei ist zu beachten, dass der Korrekturbetrag nicht zu verdoppeln ist, wenn beide Bedingungen gleichzeitig gegeben sind.
Die oben genannte Korrektur erfolgt durch Abtastung des Musters mittels der in 37 dargestellten Prüfelementschablone in +X-, –X- +Y- und –Y-Richtung. Die 40A bis 40D zeigen die Korrekturergebnisse. Bei jedem der Abtastvorgänge wird die Prüfele mentschablone gedreht, so dass der Prüfelementabschnitt C_px bezogen auf die jeweilige Abtastrichtung stets vorangeht.
40A ist die Form des korrigierten isolierten Linienmusters PA aus den 38A, 38B und 39C zu sehen. Bei der Korrektur wird die Linienbreite des Mittelabschnitts (Längsrichtung) des Musters PA von L auf L + 2ΔL vergrößert, und die Linienbreite des 3/2L langen längenbegrenzenden Endabschnitts von L auf L + 4ΔL korrigiert. Außerdem wird die Endkante in Längsrichtung um ΔL in Längsrichtung ausgedehnt. Infolgedessen besitzt das korrigierte Muster eine Gesamtlänge von 6L + 2ΔL.
In 40B sind die korrigierten Formen der beiden parallel zueinander liegenden Linienmuster PA aus 38C und 38D zu sehen. Bei der Korrektur wird der Abstand L (Zwischenraum) zwischen den beiden Linienmustern beibehalten. Stark isolierte Kantenabschnitte der beiden Linienmuster sind hervorgehoben und werden ausgedehnt. Beide Linienmuster werden jeweils auf eine Länge von 6L + 2ΔL vergrößert. Betrachtet man nur eines der beiden Linienmuster, so ist festzustellen, dass dieses unsymmetrisch in X-Richtung ausgedehnt wird. Betrachtet man jedoch die beiden Linienmuster als Ganzes, dann bleibt ihre Symmetrie in X-Richtung gewahrt. Aus diesem Grunde wird die linke Kante des linken Linienmusters insgesamt um ΔL ausgedehnt. Ein Abschnitt in der Nähe des längenbegrenzenden Endabschnitts wird um einen weiteren Betrag ΔL ausgedehnt, so dass dieser Abschnitt insgesamt um 2ΔL korrigiert wurde. Folglich beträgt die Linienbreite des längenbegrenzenden Endabschnitts nach der Korrektur L + 3ΔL.
In 40C sind die korrigierten Muster der beiden L-förmigen Muster PN und PM aus 39A und 39B zu sehen. Von allen Abschnitten, durch die der Zwischenraum zwischen den beiden winkelförmigen Mustern PN und PM festgelegt wird, werden jeweils nur die Abschnitte in der Nähe eines längenbegrenzenden Endabschnitts korrigiert. Die einander zugewandten Kantenabschnitte in der Nähe der längenbegrenzenden Endabschnitte der Muster PN und PM werden um ΔL ausgedehnt. Die Kanten, durch die die Muster PM und PN im Hinblick auf ihre Länge festgelegt sind, werden ebenfalls um ΔL in Längsrichtung ausgedehnt. Die obere linke Kante des Musters PN wird über ihre gesamte Länge um ΔL erweitert. An jedem Ende wird ferner ein 3L/2 langer Abschnitt um ΔL erweitert. Analog hierzu werden Abschnitte an der rechten und unteren Kante des Musters PM in der Nähe des längenbegrenzenden Endabschnitts gleichmäßig um 2ΔL erweitert und schrittweise um ΔL bzw. 2ΔL korrigiert. Wenn die Musterkante schrittweise ausgedehnt werden soll, wird die Kante, je nachdem, wie die in 37 abgebildete Prüfelementschablone liegt, zunächst auf einer Länge von L/2 um ΔL erweitert und in dem sich anschließenden Abschnitt um einen weiteren Betrag ΔL auf 2ΔL ausgedehnt.
In 40D ist die korrigierte Form der Muster PA und PB aus 39D zu sehen. In diesem Fall wird das Muster PA wie in 40A gezeigt auch in der Breite (in X-Richtung) korrigiert. Ein dem Muster PB benachbarter Kantenabschnitt wird jedoch nicht in Längsrichtung korrigiert. Das Muster PB wird um 2ΔL in Längsrichtung korrigiert. Die obere Kante des Musters PB auf der dem Muster PA abgewandten Seite wird über ihre gesamte Länge um ΔL korrigiert. Ein Abschnitt in der Nähe des längenbegrenzenden Endabschnitts wird um ΔL korrigiert, während der untere Mittelabschnitt des Musters PB keiner Korrektur unterworfen wird, da das benachbarte Muster PA diesem Mittelabschnitt direkt gegenüber liegt.
(7) Beschreibung der Musterkorrekturvorrichtung
Für die vorliegende Ausführung kann das in 8 dargestellte Masken-Herstellungssystem verwendet werden, wobei lediglich die Musterkorrekturvorrichtung 10 anders aufgebaut ist als bei der ersten und der zweiten Ausführung.
Bei 41 handelt es sich um ein Blockschaltbild, in dem der Aufbau der Korrekturvorrichtung aus 8 schematisch dargestellt und veranschaulicht wird. Die Bit-Image-Daten eines in einem Bildspeicher 3 entwickelten Feldes werden in serielle Daten mit Zuständen von „1" und „0" umgewandelt. Die seriellen Daten werden danach an einen Anschluss TP weitergeleitet. Die aus dem Bildspeicher 3 ausgelesenen seriellen Daten werden über den Anschluss TP und einen Schalter SW1 in ein erstes Schieberegister WR1 einer Schieberegistergruppe SR1 eines Datenerfassungsfensters eingegeben. Die Ausgabedaten des Schieberegisters WR1 werden in ein erstes Schieberegister DR1 einer nächsten Schieberegistergruppe SR2 eingegeben. Die Ausgabedaten des Schieberegisters DR1 werden in ein zweites Schieberegister WR2 der Schieberegistergruppe SR1 eingegeben. Auf diese Weise werden die seriellen Bit-Daten aus dem Bildspeicher 3 sequenziell Bit für Bit durch die Schieberegister WR1, DR1, WR2, DR2, ..., WRm und DRm geschoben.
Die Bitzahl bw jedes Schieberegisters WR1 bis WRm der Schieberegistergruppe SR1 beträgt etwa 40 bis 60. Die Bitzahl aller Schieberegister DR1 bis DRm der Schieberegistergruppe SR2 ist als n – bw definiert. Dies bedeutet, dass die Gesamtbitzahl der Schiebregister WR1 und DR1 gleich der Bitzahl n (z. B. 50.000) einer Zeile ist. Die Schieberegistergruppen SR1 und SR2 umfassen jeweils eine Anzahl m von Schieberegistern WRm und DRm, die gleich der Bitzahl bw jedes der Schieberegister WR1 bis WRm ist. Wenn die Bitzahl bw 40 beträgt, dann ist m ebenfalls gleich 40.
Dies lässt sich durch quadratische Einstellung des Datenerfassungsfensters der Schieberegistergruppe SR1 erreichen (bw × bw Bits). Das Datenerfassungsfenster muss jedoch nicht quadratisch eingestellt werden.
Die seriellen Daten DCo des mittleren Bits im Datenerfassungsfenster, das dem Zielpunkt A_px entspricht, werden durch ein Schieberegister 100 um eine vorgegebene Anzahl von Bits verschoben und als serielle Daten DCo' in ein ODER-Gatter 104 eingegeben. Andererseits werden Gruppen mit seriellen Daten (DCs) von einer Vielzahl von Prüfbits in dem Datenerfassungsfenster in eine Prüflogikschaltung 102 eingegeben, die mit der in 37 abgebildeten Schablone versehen ist. Die Prüflogikschaltung 102 bestimmt, ob eine Musterkante, die sich an der Zielposition des mittleren Bit befindet, korrigiert wird. Falls eine Korrektur erforderlich ist, werden Korrekturdaten DP (mit logischen Zuständen von „1" oder „0") an das ODER-Gatter 104 in Einheiten von Bits ausgegeben. Das ODER-Gatter 104 stellt zwischen den ursprünglichen Gestaltungsdaten des Bit-Images (DCo') und den nur für die Korrektur bestimmten Daten (DP) eine logische ODER-Verknüpfung her. Das Ergebnis aus dieser logischen Verknüpfung wird in Form serieller Daten an einen Zwischenspeicher 110 ausgegeben, der aus einer Bildspeicherkomponente 110A von mindestens zwei Feldern und einer Schreib-Lese-Steuerungskomponente 110B besteht.
Die Prüfelementschablone und das Bit-Image werden, wie oben beschrieben, einer relativen Abtastung in vier verschiedene Richtungen, nämlich in +X-, –X-, +Y- und –Y-Richtung unterworfen. So erfolgt z. B. die Korrektur durch Abtastung in +X-Richtung, wenn die Bit-Image-Daten über den Schalter SW1 aus dem Bildspeicher 3 ausgelesen werden, und das Korrekturergebnis vorübergehend im ersten Feld in der Speicherkomponente 110A des Zwischenspeichers 110 abgelegt wird. Bei Korrektur durch Abtastung in –X-Richtung wird der Schalter SW1 von dem dargestellten Schaltzustand umgeschaltet, die Leserichtung für die Bit-Image-Daten vom Zwischenspeicher 110 wird auf –X-Richtung eingestellt, und die korrigierten Daten werden durch das Datenerfassungsfenster wieder im zweiten Feld der Speicherkomponente 110A abgelegt. Die Abtastvorgänge in +Y- und –Y-Richtung können auf die gleiche Weise wie oben geschrieben durchgeführt werden.
Die vier Abtastmodi können nicht gleichzeitig eingestellt sein. Insgesamt wird durch Umschaltung des Speicherteils der beiden Felder drei Mal auf die seriellen Bit-Daten eines Feldes im Zwischenspeicher 110 zugegriffen. Auf Grund der Beschaffenheit der Prüflogikschaltung 102 ist die viermalige Abtastung eines Feldes erforderlich. Wenn der Aufbau der Prüflogikschaltung 102 geändert wird, ist es möglich, mit nur einem Abtastvorgang zweidimensional korrigierte Daten zu erhalten.
Die korrigierten und im Zwischenspeicher 110 in einer Abtastrichtung gespeicherten Bit-Image-Daten werden umgewandelt und als serielle Bit-Daten über die Schalter SW2 und SW1 wieder an die Schieberegistergruppe SR1 übermittelt. Bei anderen Abtastrichtungen wird der Korrekturvorgang ebenso ausgeführt. Nach Abschluss der Abtastvorgänge in den vier Abtastrichtungen, werden die abschließend korrigierten seriellen Bit-Image-Daten, die im Zwischenspeicher 110 erzeugt wurden, über den Schalter SW2 an den Bildspeicher 3 zurückgeleitet. Das auf den Gestaltungsdaten im Bildspeicher 3 basierende Bit-Image wird mittels vorgegebener Musterkorrekturdaten in ein korrigiertes Bit-Image konvertiert.
Dabei ist zu beachten, dass bei der praktischen Herstellung des Retikels für jedes Feld ein Korrekturvorgang (d. h. MTR 1 – Entwicklungseinrichtung 2 – Bildspeicher 3 – Korrekturvorrichtung 10 – Bildspeicher 3) wiederholt wird und die resultierenden korrigierten Bit-Image-Daten in Einheiten von Feldern sequenziell vom Bildspeicher 3 an einen anderen Magnetbandleser (MTR) übertragen und die korrigierten Bit-Image-Daten in Einheiten von Feldern von diesem Magnetbandleser ausgelesen und im Bildspeicher 3 abgelegt werden.
Bei 41 handelt es sich um ein schematisches Blockschaltbild. In der Praxis erfolgt die systematische Steuerung der Verschiebevorgänge der Schieberegistergruppen SR1 und SR2, die Zeitgebereinstellung der logischen Prüfschaltung 102 oder die zeitliche Adressierung der Bildspeicher 3 und 110 über einen Prozessor und einen Taktgeber.
In 42 ist das Datenerfassungsfenster für die Schieberegistergruppe SR1 aus 41 abgebildet. Jedes Kästchen in 42 entspricht einem Bit im Schieberegister, wobei das Bit oben links in der Ecke das erste Bit des Schieberegisters WR1 ist. Da das Datenerfassungsfenster aus 41 Bits in X-Richtung und 41 Bits in Y-Richtung besteht, enthält jedes der in 41 dargestellten Schieberegister WR1, WR2, ..., WRm 41 Bits. Die Anzahl m der Schiebregister beträgt ebenfalls 41. In dem Datenerfassungsfenster mit X-/Y-Koordinatensystem, das seinen Ursprung in dem Pixel (1, 1) oben links in der Ecke hat, befindet sich ein durch ein Kästchen
markierter Zielpunkt A_px mit den Koordinaten (21, 21). In 42 wird ein Zustand gezeigt, in dem die Prüfmusterschablone aus 37 bezogen auf den Zielpunkt A_px um 180° gedreht ist. Demzufolge befindet sich der lineare Prüfelementabschnitt C_px links vom Zielpunkt A_px, weil ein Bit-Image, das innerhalb des Datenerfassungsfensters erscheint, stets Bit für Bit von links nach rechts in +X-Richtung verschoben wird.
Bei dieser Ausführung entspricht ein Größenwert L einer Auflösungsgrenze von 10 Pixeln auf dem Bit-Image. Ein Kantenkorrekturbetrag (Ausdehnungsbetrag) ΔL liegt in einem Bereich von 10% bis 15% der Linienbreite L, so dass der Korrekturbetrag als ein Pixel definiert ist. Bei einem linearen Bereich, der sich im Datenerfassungsfenster vom Bit (10, 21) bis zum Bit (1, 21) 10 Bits in –X-Richtung erstreckt und vom Zielpunkt A_px entfernt ist, handelt es sich um den Prüfelementabschnitt C_px. Vier der 10 Bits sind als Prüfbits definiert [(1, 21), (4, 21), (7, 21) und (10, 21)].
Die Breite des elliptischen Prüfelementabschnitts B_px entspricht nahezu L und ist in +X-Richtung durch das Erkennungsbit (32, 21) festgelegt, das sich vom Zielbit A_px 10 Bits in +X-Richtung entfernt befindet, sowie durch das Erkennungsbit (41, 21), das 9 Bits vom Erkennungsbit (32, 21) in +X-Richtung entfernt ist. Die Größe des elliptischen Prüfelementabschnitts B_px wird in Y-Richtung durch die vier Prüfbits (34, 11), (39, 11), (34, 31) und (39, 31) festgelegt. Die Konturen des Prüfelementabschnitts B_px werden weiterhin durch die vier Prüfbits (32, 16), (41, 16), (32, 26) und (41, 26) definiert.
Die Konturen des flügelförmigen Prüfelementabschnitts DA_p werden durch neun Prüfbits (15, 21), (14, 19), (16, 19), (13, 16), (17, 16), (13, 11), (17, 11), (14, 6) und (17, 6) festgelegt, so dass der Prüfelementabschnitt DA_p seiner Größe in 37 entsprechend in X-Richtung eine Breite von L/2 und in Y-Richtung eine Länge von 3L/2 aufweist. Die Prüfbits (15, 21), (14, 23), (16, 23), (13, 26), (17, 26), (13, 31), (17, 31), (14, 36) und (17, 36), durch die der flügelförmige Prüfelementabschnitt EA_p festgelegt ist , verhalten sich zu den Prüfbits des Prüfelementabschnitts EA_p symmetrisch, wobei eine Mittellinie mit Y = 21 die Symmetrieachse darstellt. Dabei entspricht das Prüfbit (15, 21) einem Bereich, an dem sich die beiden flügelförmigen Prüfelementabschnitte DA_p und EA_p überlappen.
Die kreisförmigen Prüfelementabschnitte EB_p, DC_p, EB_p und EC_p bestehen bei dieser Ausführung jeweils aus einem Bit und besitzen die Koordinaten (6, 31) – DB_p, (26, 31) – DC_p, (6, 11) – EB_p und (26, 11) – EC_p. Es ist zu beachten, dass sich das Prüfbit (21, 22) bei dieser Ausführung rechts vom Zielpunkt A_px befindet, um zu erkennen, ob eine sich am Zielpunkt A_px (21, 21) eine Musterkante befindet, die sich in Y-Richtung erstreckt. Wenn das Bit am Zielpunkt A_px daher den logischen Zustand „1" (Muster) und das benachbarte Bit (21, 22) den logischen Zustand „0" (Hintergrund) aufweist, wird erkannt, dass der Zielpunkt auf der Musterkante liegt.
Von den Prüfbits wird eine Gruppe mit seriellen Bit-Daten (DCs) an die Prüflogikschaltung 102 (41) ausgegeben. In der Prüflogikschaltung 102 werden arithmetisch-logische Einheiten entsprechend der Funktion des jeweiligen Prüfelementabschnitts angeordnet.
43A zeigt ein ODER-NICHT-Gatter 200S zur Berechnung des ODER-Signals der 10 Prüfbits, aus denen der elliptische Prüfelementabschnitt B_px besteht. 43B zeigt ein NICHT-UND-Gatter 202S zur Berechnung des logischen UND-Signals der 4 Prüfbits aus denen der lineare Prüfelementabschnitts C_px besteht. Wenn alle in das ODER-NICHT-Gatter 200S eingegebenen Bit-Daten den logischen Zustand „0" haben (transparenter Bereich), wird ein Ausgangssignal LGB mit dem logischen Zustand „1" ausgegeben, wodurch erkannt wird, dass es sich bei dem Kantenabschnit am Zielpunkt A_px von der rechten Seite aus gesehen (42) um einen isolierten Kantenabschnitt handelt. Entsprechendes gilt für das NICHT-UND-Gatter 202S: Wenn alle eingegebenen Bit-Daten auf „0" gesetzt sind, wird ein Ausgangssignal LGC mit dem logischen Zustand „1" ausgegeben, wodurch erkannt wird, dass es sich bei dem Kantenabschnitt, am Zielpunkt A_px von der linken Seite aus gesehen (42) um einen isolierten Kantenabschnitt handelt.
43C zeigt eine Schaltung, die es erlaubt zu bestimmen, ob am Zielpunkt A_px eine Kante vorliegt oder nicht. Vom Zielbit (21, 21) werden Daten DCo in einen Eingang eines UND-Gatters 203S und einen Eingang eines ausschließenden ODER-Gatters (EXOR) 204S eingegeben. Daten des dem Zielbit benachbarten Bit (22, 21) werden in den anderen Eingang des ausschließenden ODER-Gatters 204S eingegeben, und von dem ausschließenden ODER-Gatter 204S ausgegebene Daten werden in den anderen Eingang des UND-Gatters 203S eingegeben. Wenn bei der Schaltung in 43C das Zielbit A_px den logischen Zustand „1" und das benachbarte Bit (22, 21) den logischen Zustand „0" hat, wird aus dem ausschließenden ODER-Gatter 204S ein Signal mit dem logischen Zustand „1" ausgegeben, so dass das Ausgangssignal ED des UND-Gatters 203S den logischen Zustand „1" annimmt. Andernfalls bleibt das Ausgangssignal ED auf 0".
44 zeigt eine Logikschaltung, die die Funktionen der beiden flügelförmigen Prüfelementabschnitte DA_p und EA_p darstellt. Mit beiden Prüfelementabschnitten DA_p und EA_p lässt sich erkennen, ob sich eine Musterkante im Bereich des jeweiligen Prüfelementabschnitts befindet. Die flügelförmigen Prüfelementabschnitte DA_p und EA_p bestehen aus jeweils aus eines NICHT-UND-Gatters 205S bzw. 206S mit jeweils neun Bit-Eingängen. Das NICHT-UND-Gatter 205S erzeugt ein Ausgangssignal LGDa mit dem Zustand „0", wenn sämtliche Prüfbits innerhalb des Prüfelementabschnitts DA_p den logischen Zustand „1" (Muster) aufweisen. Wenn sich auch ein transparenter Abschnitt (logischer Zustand „0") im Bereich des Prüfelementabschnitts DA_p befindet, wechselt das Ausgangssignal LGDa des NICHT-UND-Gatters 205S in den logischen Zustand „1". Entsprechendes gilt für den Prüfelementabschnitt EA_p: Wenn alle Prüfbits innerhalb des Prüfelementabschnitts DA_p den logischen Zustand „1" (Muster) aufweisen, erzeugt das NICHT-UND-Gatter 206S ein Ausgangssignal LGEa mit dem logischen Zustand „0". Falls nicht alle Bits im Bereich des Prüfelementabschnitts den logischen Zustand „1" haben, wechselt das Ausgangssignal LGEa des NICHT-UND-Gatters 206S in den logischen Zustand „1".
45 zeigt eine Logikschaltung zur systematischen Bestimmung der von den Prüfelementabschnitten in 42 ausgegebenen Daten. Ein Ausgangssignal ED aus dem UND-Gatter 203S zur Kantenbestimmung wird in einen Eingang des UND-Gatters 207S und einen Eingang des UND-Gatters 208S eingegeben. Das Ausgangssignal LGB aus dem ODER-NICHT-Gatter 200S wird in den anderen Eingang des UND-Gatters 207S eingegeben. Wenn die Positionen des Zielbits und der Kante zusammenfallen und ein Ausgangssignal ED mit dem logischen Zustand „1" ausgegeben wird, erkennt das UND-Gatter 207S, dass sich innerhalb des elliptischen Prüfelementabschnitts B_px kein Muster befindet. Solange das Ausgangssignal LGB den logischen Zustand „1" aufweist, bleibt auch das Ausgangssignal KA des UND-Gatters 207S im logischen Zustand „1", wodurch die Kante als isolierte Kante erkannt wird.
Weiterhin werden Ausgangssignale von zwei UND-Gattern 209S und 210S über ein ODER-Gatter 211S an den anderen Eingang des UND-Gatters 208S weitergeleitet. Das UND-Gatter 209S mit vier Eingängen erhält von dem Prüfelementabschnitt DB_p (6, 31) im Datenerfassungsfenster und dem Prüfelementabschnitt EC_p (26, 11) jeweils über eine Inverterschaltung (Negationsschaltung) Prüfdaten, von dem NICHT-UND-Gatter 206S das Ausgangssignal LGEa und von dem NICHT-UND-Gatter 202S das Ausgangssignal LGC. Das UND-Gatter 210S mit vier Eingängen stellt zwischen diesen vier Eingangssignalen eine logische UND-Verknüpfung her und gibt ein Ausgangssignal an den anderen Eingang des ODER-Gatters 211S aus. Die beiden UND-Gattern 209S und 210S berechnen die 1. erste und die 2. zweite Bedingung für die Erkennung einer Kante längenbegrenzenden Endabschnitt.
Wenn ein Ausgangssignal ED mit dem logischen Zustand „1" erzeugt wurde und das ODER-Gatter 211S ein Signal mit dem logischen Zustand „1" ausgibt, wird der Kantenabschnitt am Zielpunkt A_px als Abschnitt in der Nähe eines längenbegrenzenden Endabschnitts erkannt. In diesem Fall wechselt das Ausgangssignal des UND-Gatters 208S in den logischen Zustand „1".
46 zeigt eine Schaltung zur Lieferung von Korrekturbitdaten, für eine am Zielpunkt befindliche Kante eines Bit-Images. Die Korrekturdaten wurden durch das Datenerfassungsfenster auf Basis des Signals KA ermittelt, welches die Information enthält, ob es sich bei der Kante um eine isolierte Kante handelt, sowie auf Basis eines Signals KB, welches die Information enthält, ob es sich bei der Kante um eine Kante in der Nähe eines längenbegrenzenden Endabschnitts handelt. Diese Schaltung findet sich auch in der Prüflogikschaltung in 41.
Die Signale KA und KB werden über ein ODER-Gatter 220S mit zwei Eingängen in eine Taktsteuerungsschaltung 221S eingespeist. Ein Ausgangssignal aus dem ODER-Gatter 220S wird als Vorgabewert an das niederwertigste Bit (LSB) eines rücksetzbaren 4-Bit-Schieberegisters 222S weitergegeben und kann über einen Schalter SWa als Vorgabewert in das zweite Bit des Schieberegisters 222S eingegeben werden.
Wie oben beschrieben, sei angenommen, dass der Ausdehnungsbetrag für die Musterkante als ein Bit (ein Pixel) des Bit-Images definiert ist. Die Vorgabeschalter SWa, SWb und SWc für das Schieberegister 222S sind so eingestellt, wie in 46 dargestellt. Aus diesem Grund wird zwischen dem Signal KB, das das Ergebnis der Kantenbestimmung für die Kante in der Nähe eines längenbegrenzenden Endabschnitts darstellt, und dem Signal KA durch das UND-Gatter 223S eine logische UND-Verknüpfung hergestellt. Das resultierende UND-Signal wird als Vorgabewert an das zweite Bit des Schieberegisters 222S weitergeleitet. Zur beabsichtigten Änderung des Ausdehnungsbetrags werden die in 46 abgebildeten Schaltstellungen der drei Schalter SWa, SWb und SWc geändert. Auf diese Umschaltvorgänge wird an anderer Stelle näher eingegangen.
Wie in 41 gezeigt, werden die vom Zielbit A_px stammenden seriellen Bit-Daten DCo als Reaktion auf einen Taktimpuls CK, durch den der Verschiebevorgang ausgelöst wird, Bit für Bit an das 4-Bit-Schieberegister 100 weitergegeben. Das Schieberegister 100 umfasst ein 4-Bit-Schieberegister. Die im Schiebregister 222S voreingestellten Daten werden als Reaktion auf einen Taktimpuls CK Bit für Bit zum höchstwertigen Bit (MSB) hin verschoben. Die verschobenen Daten werden vom MSB als Korrekturdaten DP an das ODER-Gatter 104 ausgegeben.
Da der Taktimpuls CK alle Schieberegister der Vorrichtung ansteuert, um Verschiebevorgänge zu ermöglichen, wird das Schieberegister 222S stets vom Taktimpuls CK angesteuert. Die vorgegebenen Daten werden als Reaktion auf vier Taktimpulse CK ausgegeben. Nach Ausgabe der vorgegebenen Daten werden bis zum nächsten Verschiebevorgang alle Bits im Schieberegister 222S auf den logischen Zustand „0" gesetzt. Dieser Vorgabevorgang wird als Reaktion auf ein Strobe-Signal STB der Taktsteuerungsschaltung 221S durchgeführt. Unmittelbar vor Ausgabe des nächsten Taktimpulses und nachdem das Ausgangssignal aus dem ODER-Gatter 220S von „0" nach „1" wechselt, gibt die Taktsteuerungsschaltung 221S ein Strobe-Signal STB aus. Das Schieberegister 222S führt nur bei Eingang des Strobe-Signals STB einen Vorgabevorgang aus.
Wenn eines der Signale KA oder KB vom logischen Zustand „0" in den logischen Zustand „1" wechselt, gibt die Taktsteuerungsschaltung 221S vor dem nächsten Taktimpuls CK das Strobe-Signal STB aus. Als Reaktion hierauf werden die Schaltzustände der drei Schalter aus 46 so geändert, dass von der LSB-Seite des Schieberegisters 221S aus eine Bitfolge „1000" voreingestellt wird. Gleichzeitig liegt in diesem Zustand das äußerste Bit (logischer Zustand „1") der Musterkante an der Position des Zielbits A_px, und alle vier Schieberegister Bits des Schieberegisters 100 werden auf den logischen Zustand „0" gesetzt.
Bei Erzeugung des nächsten Taktimpulses CK, werden die Daten (logischer Zustand „1") des Zielpunktes A_px zum niederwertigsten Bit (LSB) des Schieberegisters 100 hin geschoben, so dass die Bitfolge im Schieberegister 100 vom LSB aus gesehen „1000" ist. Gleichzeitig werden die Daten im Schieberegister 222S um ein Bit vom LSB in Richtung MSB verschoben. Daher lautet die Bitfolge im Schieberegister 222S von der LSB-Seite aus gesehen „0100".
Wenn bei sequenzieller Erzeugung mehrerer Taktimpulse CK ein Impuls für einen logischen Zustand „1" eingeht, bevor das erste Bit (logischer Zustand „1") der Musterkante aus dem MSB des Schieberegisters 100 ausgegeben wurde, gibt das Schieberegister 222S ein Datenbit mit dem logischen Zustand „1" aus, das dem MSB-seitigen Signal KA entspricht. Das ODER-Gatter 104 gibt serielle Bitdaten aus, deren Informationsgehalt besagt, dass die Musterkante um ein Pixel ausgedehnt wird.
Wenn beide Signale KA und KB vom logischen Zustand „0" in den logischen Zustand „1" wechseln, wird das Strobe-Signal STB so wie oben beschrieben erzeugt, und das UND-Gatter 223S gibt Daten mit dem logischen Zustand „1" aus. Eine Bitfolge „1100" (vom LSB aus gesehen) wird im Schieberegister 222S voreingestellt. Aus diesem Grund werden die seriellen Bit-Daten DCo vom Zielpunkt A_px über das ODER-Gatter 104 um Korrekturdaten ergänzt, die angeben, dass die Musterkante um zwei Pixel ausgedehnt wird.
Wenn die Schaltzustände der drei Schalter SWa, SWb und SWc aus 46 verändert werden, lässt sich der Ausdehnungsbetrag absichtlich ändern. Wenn sich z. B. nur der dargestellte Schaltzustand des Schalters SWa ändert, wird im Schieberegister 222S von der LSB-Seite aus gesehen und gemäß den Signalen KA und KB stets die Bitfolge „1100" vorgegeben. In diesem Fall werden die Ausgabedaten aus dem UND-Gatter 223S überhaupt nicht verwendet, und die Ausdehnung der Linienbreite am längenbegrenzenden Endabschnitt des Musters unterbleibt. Dies bedeutet, dass die Zielkante als isolierte Kante angesehen und die Linienbreite dementsprechend um zwei Pixel vergrößert wird.
Wenn sich nur der dargestellte Schaltzustand des Schalters SWb ändert, wird das Muster als Reaktion auf eines der Signale KA oder KB um ein Pixel (ΔL) ausgedehnt. Gleichzeitig werden das zweite und das dritte Bit des Schieberegisters 222S als Reaktion auf die Signale KA und KB in den logischen Zustand „1" versetzt. In diesem Fall wird das Muster um zwei Pixel (2 × ΔL) ausgedehnt. Auf diese Weise kann die isolierte Musterkante insgesamt um drei Pixel und entgegen der Abtastrichtung ausgedehnt werden.
Wenn die dargestellten Schaltzustände aller drei Schalter SWa, SWb und SWc geändert werden, wird der Kantenabschnitt des Musters um zwei Pixel ausgedehnt, je nachdem, ob er als isolierter Kantenabschnitt oder als Kantenabschnitt in der Nähe eines längenbegrenzenden Endabschnitts erkannt wird. Wenn der Kantenabschnitt als isolierter Kantenabschnitt oder als Kantenabschnitt in der Nähe eines längenbegrenzenden Endabschnitts erkannt wird, so wird die Kante um zwei weitere Pixel ausgedehnt, so dass das Muster insgesamt um maximal vier Pixel ausgedehnt werden kann.
Der Inhalt der im Schieberegister 222S voreinzustellenden Datenfolge wird gemäß der Signale KA und KB sowie der Schaltergruppe geändert. Die Linienbreite und Länge des Musters lässt sich innerhalb eines gegebenen Bereichs beliebig korrigieren.
Bei dieser Ausführung durchläuft ein Bit-Image das Datenertassungsfenster von links nach rechts (+X-Richtung). Demgegenüber wird die Prüfelementschablone so einge stellt, dass sich der lineare Prüfelementabschnitt C_px innerhalb des Datenerfassungsfensters links vom Zielbit befindet, da eine rechte Musterkante, die sich in Y-Richtung erstreckt, innerhalb des Datenerfassungsfensters als Anzahl von Bits mit dem Zuständen von „1" erscheint und korrigiert werden soll.
Wenn die Prüfelementschablone aus 42 im Datenerfassungsfenster um 180° um das Zielfenster gedreht wird, kann auf das Verzögerungsschieberegister 100 (41 und 46) verzichtet werden. In diesem Fall kann das Bit (20, 21), das innerhalb des Datenerfassungsfensters links vom Zielbit liegt und direkt an dieses grenzt, als Bit zur Kantenerkennung gewählt werden. Bei der zu korrigierenden Musterkante handelt es sich demnach um eine linke Kante, die sich innerhalb des Datenerfassungsfensters in Y-Richtung erstreckt (47, schraffierter Bereich).
Im vorliegenden Fall wird das in 47 dargestellte Bit-Image-Muster von einem Schieberegister in +X-Richtung (Pfeilrichtung) verschoben. Wenn die linke Kante des Musters das Zielbit (21, 21) erreicht und bestimmt wird, dass eine Kantenkorrektur zu erfolgen hat, werden die vom Zielbit stammenden seriellen Bit-Daten DCo beim nächsten Verschiebevorgang (47) um Korrekturdaten mit dem logischen Zustand „1" ergänzt. Zu diesem Zweck müssen bei der Schaltung aus 46 im Prinzip die vom Zielbit stammenden Daten DCo direkt in einen Eingang des ODER-Gatters 104 eingegeben werden. Dabei erfolgt der Verschiebevorgang des Schieberegisters 222S vom MSB zum LSB. Zusätzlich wird das LSB-Ausgangssignal an in den anderen Eingang des ODER-Gatters 104 eingegeben.
(8) Beschreibung des Musterkorrekturvorgangs
Im Folgenden wird die Funktion der in den 41 bis 46 dargestellten Schaltungen beschrieben. Wie bereits erwähnt, ist der Ausdehnungsbetrag für die Korrektur ΔL als ein Pixel definiert. Unter dieser Bedingung befinden sich die drei Schalter SWa, SWb und SWc in den in 46 dargestellten Schaltzuständen. Eine Prüfelementschablone sei die Prüfelementschablone aus 42. Für Beschreibungszwecke wird das in 48 dargestellte U-förmige Muster PQ (schraffiert) – d. h. eine Anzahl von logischen Einsen – verwendet.
Es wird angenommen, dass nach Entwicklung der Gestaltungsmusterdaten im Bildspeicher 3 ein Bit-Image eines U-förmigen Musters PQ bei sequenzieller Verschiebung der seriellen Bit-Gestaltungsdaten aus dem Bildspeicher 3 in dem Datenerfassungsfenster erscheint (48). Die Linienbreite des Musters PQ entspricht etwa der Auflösungsgrenze und ist definiert als 10 Pixel auf dem Bit-Image. Das Muster PQ besteht aus drei Musterelementen PQ₁, PQ₂ und PQ₃ und einem Linienabstand (Zwischenraum) zwischen zwei benachbarten und parallel zueinander liegenden Musterelementen. Die Breite der Musterelemente PQ₁, PQ₂ und PQ₃ ist mit 10 Pixeln gegeben.
Der Musterelement PQ erstreckt sich in X-Richtung und wird durch eine 10 Pixel lange Abschlusskante Eg₁ definiert sowie durch eine 29 Pixel lange Kante Eg₂, die in X-Richtung verläuft, und eine 19 Pixel lange Kante Eg₈, die in X-Richtung verläuft. Das Musterelement PQ₂ erstreckt sich in Y-Richtung und wird in Y-Richtung durch eine 30 Pixel lange Kante Eg₃ und eine 10 Pixel lange Kante Eg₃ festgelegt. Das Musterelement PQ₃ erstreckt sich in X-Richtung und wird durch eine 10 Pixel lange Abschlusskante Eg₅, eine 21 Pixel lange Kante Eg₄, und eine 11 Pixel lange Kante Eg₇, die beide in X-Richtung verlaufen, festgelegt.
Das Muster PQ wird um n Bits (z. B. 50.000 Bits) in Einheiten von Bits innerhalb des Datenerfassungsfensters in +X-Richtung, und als Ganzes um ein Bit in –Y-Richtung verschoben. Anschließend geht der Verschiebevorgang in +X-Richtung weiter. Aus diesem Grund wird bei Verwendung der Prüfelementschablone aus 42 die Kante Eg₃ zuerst korrigiert.
49 zeigt einen Ausschnitt aus der Abtastung des Bit-Image, in dem sich die Kante Eg₃ am Zielpunkt A_px befindet. In diesem Fall bleiben die beiden UND-Gatter 207S und 208S aus 45 freigegeben, da das Ausgangssignal ED vom Kantendetektor in
43C den logischen Zustand „1" hat. Da sich der Prüfelementabschnitt B_px auf Basis der Anordnung der Prüfbits aus 42 vollständig in einem transparenten Bereich (logischer Zustand „0") befindet, werden das LGB-Ausgabesignal des ODER-NICHT- Gatters 200S in 43A und das Ausgangssignal KA des UND-Gatters 207 auf den logischen Zustand „1" gesetzt.
Weiterhin befindet sich der obere flügelförmige Prüfelementabschnitt EA_p vollständig auf dem Muster innerhalb des Datenerfassungsfensters, das Ausgangssignal LGEa des NICHT-UND-Gatters 260S aus 44 wird in den logischen Zustand „0" gesetzt und das UND-Gatter 210S gibt unabhängig von den Bedingungen anderer Eingaben stets Ausgangssignale mit logischen Zuständen von „0" aus. Von dem unteren flügelförmigen Prüfelementabschnitt DA_p in dem Datenerfassungsfenster befindet sich nur das Bit (15, 21), das sich mit dem Prüfelementabschnitt EA_p überlappt, auf dem Muster (logischer Zustand „1"), während die übrigen acht Prüfbits sich im transparenten Bereich befinden (logische Zustände von „0"). Deshalb wird das Ausgangssignal LGDa dem NICHT-UND-Gatter 205S aus 44 auf den logischen Zustand „1" gesetzt, während gleichzeitig, die beiden kreisförmigen Prüfelementabschnitte DB_p und DC_p den logischen Zustand „0" aufweisen. Darum haben drei der vier in das UND-Gatter 209S aus 45 eingegebenen Eingabedaten den logischen Zustand „1".
Da sich jedoch der lineare Prüfelementabschnitt C_px vollständig auf dem Muster befindet (logischer Zustand „1"), nimmt das Ausgangssignal LGC des NICHT-UND-Gatters 202S aus 43B den logischen Zustand „0" an. Infolgedessen befindet sich ein Ausgangssignal des ODER-Gatters 211S in 45 im logischen Zustand „0", und das Ausgangssignal KB aus dem NICHT-UND-Gatter 208S bleibt in dem logischen Zustand „0".
Wenn das Ausgangssignal KA von der Schaltung in 46 auf den logischen Zustand „1^„ und das Ausgangssignal KB auf den logischen Zustand „0" gesetzt wird, erfolgt eine Ausdehnung eines Kantenabschnitts am Zielbit (49) um ein Pixel. Das Bit-Image wird sequenziell abgetastet, und die korrigierten Bit-Image-Daten werden auf der ersten Seite der Bildspeicherkomponente 110A des Zwischenspeichers 110 (41) abgelegt.
50 zeigt die am Zielbit liegende Kante Eg₃ nach dem in 49 dargestellten Zeitpunkt und nach Wiederaufnahme des Abtastvorgangs. Da sich der elliptische Prüfelementabschnitt B_px vollständig im transparenten Bereich befindet, hat das Ausgangssignal KA in diesem Fall den logischen Zustand „1". Da auch der obere flügelförmige Prüfelementabschnitt EA_p vollständig auf dem Musterabschnitt liegt, zeigt das Ausgangssig nal LGEa den logischen Zustand „0", und ein Ausgangssignal aus dem UND-Gatter 210S hat ebenfalls den logischen Zustand „0".
Auf der anderen Seite liegt ein Teil des unteren flügelförmigen Prüfelementabschnitts DA_p auf dem Muster, so dass das Ausgangssignal LGEa den logischen Zustand „1" erhält. Da der lineare Prüfelementabschnitt C_px vollständig im transparenten Bereich liegt, nimmt das Ausgangssignal LGC ebenfalls den logischen Zustand „1" an. Dagegen weist das Ausgangssignal des UND-Gatters 209S den logischen Zustand „0" auf, weil der kreisförmige Prüfelementabschnitt DB_p auf dem Muster liegt. Infolgedessen behält das Ausgangssignal KB den logischen Zustand „0" bei. In der in 50 dargestellten Situation kann die Kante Eg₃ um ein Pixel ausgedehnt werden.
Alle der Kante Eg₃ benachbarten und mit einem Kreuz gekennzeichneten Bits sind Korrekturbits, um die das korrigierte Bit-Image ausgedehnt wird. Auf diese Weise wird beim +X-Abtastmodus des Bit-Images die Kante Eg₃ des Musters PQ auf ihrer gesamten Länge um einen Pixel nach außen verformt.
Der Schalter SW2 bleibt in dem in 41 dargestellten Schaltzustand, während der Schalter SW1 umgeschaltet wird. Die Steuerungskomponente 110B im Zwischenspeicher 110 ändert die Lesefolge der seriellen Bit-Daten von der ersten Seite der Bildspeicherkomponente 110A. Das im Datenerfassungsfenster erscheinende Bit-Image wird ausgehend von der Lage in 48 um 180° gedreht. Bei der Abtastung in –X-Richtung werden die Kanten Eg₁, Eg₅ und Eg₆ des Musters PQ korrigiert.
51 zeigt eine Momentaufnahme aus einem Abtastvorgang in –X-Richtung, bei dem das Zielbit auf der Kante Eg₁ liegt. Da sich der elliptische Prüfelementabschnitt B_px vollständig im transparenten Bereich befindet, wird in diesem Fall ein Ausgangssignal KA mit einem logischen Zustand „1" ausgegeben. Da sich der lineare Prüfelementabschnitt C_px vollständig auf dem Musterabschnitt befindet, wird ein Ausgangssignal LGC mit einem logischen Zustand „0" ausgegeben. Die Ausgangssignale der beiden UND-Gatter 209S und 210S aus 45 wechseln in den logischen Zustand „0". Das Ausgangssignal KA in 51 befindet sich in einem logischen Zustand „1", während das Ausgangssignal KB mit einem logischen Zustand „0" ausgegeben wird. Die Kante Eg₁ wird um ein Pixel ausgedehnt.
Nach Verschiebung des Musters PQ innerhalb des Datenerfassungsfensters im –X-Abtastmodus, liegt die Kante Eg₆ auf dem Zielbit (52). Alle der Kante Eg₆ direkt benachbarten und mit einem Kreuz gekennzeichneten Bits sind Korrekturbits, die den korrigierten Kantenabschnitt darstellen. Diese Korrekturbits erscheinen als Bit-Image im Datenerfassungsfenster. Die der Kante Eg₆ direkt benachbarten und mit einem Kreuz gekennzeichneten Bits erscheinen in dieser Phase nicht innerhalb des Datenerfassungsfensters.
Das sich im Bereich des elliptischen Prüfelementabschnitts B_px sowohl Teile des Musters als auch transparente Bereiche befinden (52), wird ein Ausgangssignal KA mit dem logischen Zustand „0" erzeugt. Gleichzeitig befindet sich jedoch der lineare Prüfelementabschnitt C_px vollständig im transparenten Bereich, so dass das Ausgangssignal LGC den logischen Zustand „1" annimmt. Da sich der obere flügelförmige Prüfelementabschnitt EA_p vollständig auf dem Musterabschnitt befindet, wird ein Ausgangssignal LGEa mit dem logischen Zustand „0" ausgegeben. Der obere flügelförmige Prüfelementabschnitts DA_p liegt teilweise im transparenten Bereich und teilweise im Bereich des Musters, so dass die Ausgangssignale der beiden UND-Gatter 209S und 210S und das Ausgangssignal KB den logischen Zustand „0" besitzen. Deshalb wird die Kante Eg₆ in 52 nicht korrigiert.
Die Kante Eg₆ wird wie oben beschrieben um ein Pixel ausgedehnt. Die seriellen Daten des korrigierten Bit-Images werden sequenziell auf die zweite Seite der Bildspeicherkomponente 110A des Zwischenspeichers 110 geschrieben. Anschließend werden die seriellen Bit-Daten wie bei einem Abtastvorgang in –Y-Richtung von der Steuerungskomponente 110B aus der zweiten Seite der Bildspeicherkomponente 110A ausgelesen. Das ausgelesene Bild läuft durch das Datenerfassungsfenster. Das Muster PQ erscheint im Datenerfassungsfenster und ist im Vergleich zu 48 um 90° gedreht. Die Kanten Eg₂ und Eg₇ sollen nun einer Korrektur unterworfen werden.
53 ist eine Momentaufnahme aus einem Abtastvorgang in –Y-Richtung, bei dem die Kante Eg₂ genau ein Bit vor dem Zielbit verläuft. In diesem praktischen Fall befindet sich auch ein Korrekturabschnitt (durch Kreuze gekennzeichnete Bits) der Kante Eg₃ genau vor dem Zielbit. Diese Momentaufnahme entspricht im Wesentlichen dem in 49 dargestellten Zustand, Schließlich wird die Kante Eg₂ um ein Pixel ausgedehnt, um einen entsprechenden Korrekturabschnitt einzuschließen. Wenn die Kante Eg₂ sich jedoch genau an der Position des Zielbits befindet wie in 54, liegen die beiden oberen Prüfbits des oberen flügelförmigen Prüfelementabschnitts EA_p außerhalb des Korrekturabschnitts (durch Kreuze gekennzeichnete Bits) der Kante Eg₁. Das Ausgangssignal LGEa hat somit den logischen Zustand „1". Gleichzeitig weisen die beiden kreisförmigen Prüfelementabschnitte EB_p und EC_p einen logischen Zustand „0" auf. Im Bereich des linearen Prüfelementabschnitt C_px finden sich logische Zustände von „0" und „1". In diesem Fall erzeugt das UND-Gatter 210S ein Ausgangssignal mit dem logischen Zustand „1", und auch das Ausgangssignal KB wechselt in den logischen Zustand „1". Daher wird die Kante Eg₂ bis zum äußeren Ende hin um zwei Pixel ausgedehnt (54).
Die durch Kreuze gekennzeichneten Bits, die unmittelbar neben den Kanten Eg₁, Eg₃ und Eg₅ liegen (54), stellen Korrekturabschnitte dar, die in dieser Phase innerhalb des Datenerfassungsfensters erscheinen. Die durch Kreuze gekennzeichneten Bits die direkt neben der Kante Eg₂ liegen, erscheinen in dieser Phase jedoch nicht im Datenerfassungsfenster.
Die Kante Eg₇ verläuft bei dem in 55 dargestellten Abtastvorgang genau durch das Zielbit. Da sich der elliptische Prüfelementabschnitt B_px vollständig auf dem Musterabschnitt befindet, behält das Ausgangssignal KA den logischen Zustand „0" bei. Dabei befindet sich der lineare Prüfelementabschnitt C_px dieses Mal vollständig im transparenten Bereich, so dass das Ausgangssignal LGC in den logischen Zustand „1" wechselt. Im Bereich des oberen flügelförmigen Prüfelementabschnitts EA_p befinden sich hingegen sowohl Muster- als auch transparente Abschnitte. Daher wird ein Ausgangssignal LGEa mit dem logischen Zustand „1" ausgegeben. Da die beiden kreisförmigen Prüfelementabschnitte EB_p und EC_p im transparenten Bereich liegen (logischer Zustand „0"), erzeugt das UND-Gatter 210S aus 45 ein Ausgangssignal mit dem logischen Zustand „1". Infolgedessen wechselt das Ausgangssignal KB in den logischen Zustand „1". Unter der Bedingung, dass das Ausgangssignal KA einen logischen Zustand „0" und das Ausgangssignal KB einen logischen Zustand „1" aufweist, wird die Kante Eg₇ auf ihrer gesamten Länge um ein Pixel ausgedehnt, so dass sie den durch die Schaltung in 46 korrigierten Abschnitt der Kante Eg₅.
Die wie oben beschrieben korrigierten seriellen Bit-Daten werden auf der ersten Seite der Speicherkomponente 110A des Zwischenspeichers 110 abgelegt. Da auf der ersten Seite bereits das durch Abtastung in +X-Richtung korrigierte Bit-Image abgelegt wurde, sind diese Daten jetzt überflüssig und können gelöscht werden.
Die Bit-Image-Daten der ersten Seite laufen zur Datenkorrektur im +Y-Abtastmodus durch das Datenerfassungsfenster, und die korrigierten Daten werden auf der zweiten Seite der Speicherkomponente 110A abgelegt. Dabei wird der Lesezugriff auf die seriellen Bit-Daten der Speicherkomponente 110A so gesteuert, dass das Bit-Image bezogen auf 48 um 90° im Gegenuhrzeigersinn gedreht durch das Datenerfassungsfenster läuft. Daher werden nun die Kanten Eg₄ und Eg₈ einer Korrektur unterworfen.
56 zeigt eine Momentaufnahme aus der Abtastung in +Y-Richtung, bei der die Kante Eg₈ genau durch das Zielbit läuft. Da sich im Bereich des elliptischen Prüfelementabschnitts B_px in diesem Fall sowohl Muster- als auch transparente Abschnitte befinden, wird ein Ausgangssignal KA mit dem logischen Zustand „0" ausgegeben. Ferner weisen auch der untere flügelförmige Prüfelementabschnitt DA_p und der lineare Prüfelementabschnitt C_px in ihrem jeweiligen Bereich logische Zustände von „0" und „1" auf, während die beiden kreisförmigen Prüfelementabschnitte DB_p und DC_p den logischen Zustand „0" besitzen. Deshalb wechseln das Ausgangssignale LGC und LGDa jeweils in den logischen Zustand „1". Das UND-Gatter 209S in 45 erzeugt Ausgabedaten mit dem logischen Zustand „1", und das Ausgangssignal KB wechselt zu „1". Somit wird die Kante Eg₈ in 56 um ein Pixel ausgedehnt.
Nun wird angenommen, dass der Abtastvorgang fortgesetzt wird, und das Zielbit sich auf der Kante Eg₈ befindet (57). Dabei befinden sich im Bereich des elliptischen Prüfelementabschnitts B_px logische Zustände von „0" und „1", so dass das Ausgangssignal KA den logischen Zustand „0" beibehält. Da sowohl der obere als auch der untere flügelförmige Prüfelementabschnitt (EA_p und DA_p) auf dem Muster liegen, wechselt das Ausgangssignal KB ebenfalls in den logischen Zustand „0". Während der Abwärtsabtastung des Musters PQ in 57 erfolgt keine Korrektur. Es ist zu beachten, dass in dieser Phase noch keine durch ein Kreuz gekennzeichneten Korrekturbits im Datenerfassungsfenster direkt neben der Kante Eg₈ erscheinen (57), während die Korrektur bits der anderen Kanten zu diesem Zeitpunkt bereits im Datenerfassungsfenster erschienen sind.
In 8 läuft die Kante Eg₄ genau durch das Zielbit. Da in diesem Fall kein Teil des Musters innerhalb des elliptischen Prüfelementabschnitts B_px liegt, wird ein Ausgangssignal KA mit dem logischen Wert „1" ausgegeben. In dem unteren flügelförmigen Prüfelementabschnitt DA_p liegen jedoch logische Zustände von „0" und „1" vor, so dass das Ausgangssignal LGDa den logischen Zustand „1" aufweist. Gleichzeitig befinden sich auch im linearen Prüfelementabschnitt C_px logische Zustände von „1" und „0". Dementsprechend wird ein Ausgangssignal LGC mit dem logischen Zustand „1" ausgegeben. Da an der Position der Prüfelementabschnitte DB_p und DC_p keine Musterelemente vorhanden ist, erzeugt das UND-Gatter 209S (45) Ausgabedaten mit dem logischen Zustand „1", und das Ausgangssignal KB wechselt in den logischen Zustand „1". Die Kante Eg₄ (58) wird somit um zwei Pixel ausgedehnt. Es ist zu beachten, dass in dieser Phase die durch Kreuze gekennzeichneten Korrekturbits, die unmittelbar neben den Kanten Eg₈ und Eg₄ liegen, nicht innerhalb des Datenerfassungsfensters erscheinen.
Es wird nun angenommen, dass die Abwärtsabtastung des Musters PQ fortgesetzt wird und die Kante Eg₈ sich wie in 59 am Zielbit befindet. Da sich der lineare Prüfelementabschnitt C_px dabei vollständig im Bereich des Musters befindet, wechselt das Ausgangssignal LGC in den logischen Zustand „0" und das Ausgangssignal KB dementsprechend ebenfalls in den logischen Zustand „0". Da jedoch das Ausgangssignal KA einen logischen Wert „1" aufweist, erfolgt eine Ausdehnung um lediglich ein Pixel.
Damit ist die Korrekturdes Musters in alle Richtungen abgeschlossen. Das korrigierte Bit-Image wird auf der zweiten Seite der Speicherkomponente 110A abgelegt. Wie zuvor beschrieben, wird der Schalter SW2 umgeschaltet, um die korrigierten Bit-Image-Daten an den Bildspeicher 3 der EB-Belichtungsvorrichtung zu übertragen. Das korrigierte Bit-Image wird ist in 60 zu sehen. Dabei entsprechen die durch ein
markierten Bits den durch die Musterkorrektur hinzugefügten Abschnitten.
Ausführung 4
Bei Ausführung 3 wird die Linienbreite eines isolierten Abschnitts eines Musters wie oben beschrieben vergrößert. Allerdings lässt sich derselbe Effekt erzielen, wenn man die Linienbreiten aller Abschnitte mit Ausnahme des isolierten Abschnitts bezogen auf die Gestaltungsdaten um einen bestimmten Betrag verkleinert. Das Prüfelement aus
42 kann dabei unverändert übernommen werden. Wenn ein Zielpixel sich auf einem Kantenabschnitt eines gegebenen Musters befindet, wird erkannt, dass es sich bei diesem Kantenabschnitt nicht um einen isolierten Kantenabschnitt und/oder einen Abschnitt in der Nähe eines längenbegrenzenden Endabschnitts handelt. Die Kante wird von der Kantenposition des Zielpixels aus um eine vorgegebene Anzahl von Pixeln nach innen verformt. Dies bedeutet, dass ein Algorithmus zur Anwendung kommt, durch den einem Bereich, der gemäß der Gestaltungsdaten einen logischen Zustand „1" besitzt, zwangsweise ein logischer Zustand „0" zugewiesen wird.
Unter Bezugnahme auf 61 wird eine Logikschaltung beschrieben, der dieser Algorithmus zu Grunde liegt.
Die in 61 dargestellte Schaltung erhält man durch Hinzufügen einer Logik zur Verkleinerung einer Linienbreite eines nicht isolierten Abschnitts, so dass zwischen einem Vergrößerungs- und einem Verkleinerungsalgorithmus umgeschaltet werden kann. Wenn ein isolierter Abschnitt eines Musters ausgedehnt werden soll, wird ein Ansteuersignal SLC mit dem logischen Zustand „0" (oder L-Pegel) erzeugt. Wenn ein nicht isolierter Abschnitt verschmälert werden soll, wird ein Ansteuersignal SLC mit dem logischen Zustand „1" (oder H-Pegel) erzeugt.
Hinzugefügt zu der in 61 dargestellten Schaltung wurden ein Vierwegeschalter SWd für die Weiterleitung von Vorgabedaten an ein 4-Bit-Schieberegister 222S, ein UND-Gatter 104' zum Empfang von Bit-Daten DCo von einem Zielbit A_px und zum Empfang von Ausgabedaten DP von dem Schieberegister 222S sowie eine Schaltlogik, die aus der Inverterschaltung 230S, den UND-Gattern 231S und 232S und einem ODER-Gatter 233S besteht und zur Auswahl eines Ausgangssignals des ODER-Gatters 104 und des UND-Gatters 104' als Reaktion auf das Ansteuersignal SEC bestimmt ist. Fer ner kann eine Taktsteuerungsschaltung 221S als Reaktion auf ein Kantenerkennungssignal ED (43C) ein Strobe-Signal STB erzeugen.
Wenn das Signal SLC den logischen Zustand „0" besitzt und der Schalter SWd sich in dem in 61 dargestellten Schaltzustand befindet, ist das UND-Gatter 232S gesperrt und das UND-Gatter 213S freigegeben. Ein ODER-Signal von Daten DCo' aus einem Verzögerungsschieberegister 100 und die Korrekturbitdaten DP aus dem Schieberegister 222S werden von dem ODER-Gatter 233S ausgegeben. Dieser Vorgang ist im Wesentlichen derselbe wie bei der Schaltung in 46.
Wenn der Vierwegeschalter SWB von dem in 61 dargestellten Schaltzustand umgeschaltet wird, und das Signal SLC in den logischen Zustand „1" (oder H-Pegel) wechselt, werden zwei Datenbits mit dem logischen Zustand „1" (H-Pegel) als Vorgabedaten an das LSB (erstes Bit) und das zweite Bit des Schieberegisters 222S übermittelt. Ein Ausgangssignal eines ODER-Gatters 220S wird an das dritte Bit des Schieberegisters 222S übermittelt, während das MSB (viertes Bit) des Schieberegisters 222S ein Ausgangssignal von einem UND-Gatter 223S erhält. Da das Signal SLC den logischen Wert „1" aufweist, ist das UND-Gatter 231C gesperrt und das UND-Gatter 232S freigegeben. Aus diesem Grund stellen die von dem UND-Gatter 104' ausgegebenen Ausgabedaten die endgültigen Korrekturbitdaten dar.
Wie in 45 dargestellt, erzeugt die Schaltung die Ausgangssignale KA und KB. Wenn die beiden Ausgangssignale KA und KB gleichzeitig den logischen Zustand „1" haben, bedeutet dies, dass die Kante als längenbegrenzender Endabschnitt eines Musters und gleichzeitig als isolierter Abschnitt erkannt wurde. Wenn die Logik zur Verschmälerung des Musters angewendet wird und die beiden Signale KA und KB gleichzeitig den logischen Zustand „1" aufweisen, dürfen die Daten eines Pixels am Zielbit A_px nicht korrigiert werden.
Als Reaktion auf Taktimpulse CK verschiebt das Schieberegister 222S die Daten des Signals SCL sequenziell vom LSB zum MSB. Da das Signal SCL den logischen Zustand „1" hat, nehmen alle vier Bits im Schieberegister 222S den logischen Zustand „1" an, so dass der Verschiebevorgang bis zur Erzeugung des Strobe-Signals STB fortgesetzt wird.
Wenn beide Signale KA und KB den logischen Zustand „1" haben, gehen das dritte Bit und das vierte Bit (MSB) des Schieberegisters 222S ebenfalls in den logischen Zustand „1" über. Daher hat das Ausgangssignal DP aus dem Schieberegister 222S den logischen Zustand „1". Die Daten DCo vom Zielbit A_px, die sich im logischen Zustand „1" befinden, da das Zielbit auf einer Kante liegt, werden von dem UND-Gatter 104' unverändert ausgegeben.
Wenn nur eines der beiden Signale KA und KB in den logischen Zustand „0" übergeht, wird die Kante in der dritten Ausführung lediglich um ein Pixel ausgedehnt. Dementsprechend wird die Kante in 61 bezogen auf die Gestaltungsdaten um ein Pixel nach innen verformt. Dabei erzeugt das UND-Gatter 223S ein Ausgangssignal mit dem logischen Zustand „0" und das ODER-Gatter ein Ausgangssignal mit dem logischen Zustand „1 =". Als Reaktion auf das Strobe-Signal STB werden nur Daten mit dem logischen Zustand „0" in das MSB des Schieberegisters 222S eingegeben. Dem Kantenpixel, das mit der Position des Zielbits A_px zusammenfällt und sich im logischen Zustand „1" befindet, wird von dem UND-Gatter 104' der logische Zustand „0" zugewiesen. Infolgedessen wird die Kante um ein Pixel nach innen verformt.
Wenn für beide Signale KA und KB der logische Zustand „0" vorliegt, wird dem dritten Bit und dem vierten Bit (MSB) des Schieberegisters 222S als Reaktion auf das Strobe-Signal STB der logische Zustand „0" zugewiesen. Aus diesem Grund erhalten das Kantenpixel (mit einem logischen Zustand „1") am Zielbit A_px und ein direkt benachbartes und weiter im Musterinneren liegendes Pixel (mit dem logischen Zustand „1") von dem UND-Gatter 104' den logischen Zustand „0". Wenn es sich also bei dem Kantenpixel am Zielbit weder um einen isolierten Abschnitt noch um einen längenbegrenzenden Endabschnitt handelt, wird die Linienbreite um zwei Pixel verringert.
Gemäß der vierten Ausführung lässt sich die Logik zur Verformung eines Musters nach außen oder innen bezogen auf die Gestaltungsdaten eines Feldes selektiv und unkompliziert durch Umschaltvorgänge des Ansteuersignals SLC und des Schalters SWd anwenden.
In den 62A und 62B wird beispielhaft ein Korrekturmuster vorgestellt, das zusammen mit dem Algorithmus zur Verringerung der Linienbreite zur Anwendung kommt. Die Logik zur Ausdehnung des Linienmusters in Längsrichtung ist in 62A und 62B aufgehoben, so dass die Länge des Linienmusters unverändert bleibt und dem Gestaltungswert entspricht.
62A zeigt ein Korrekturergebnis eines isolierten Linienmusters mit der Linienbreite a. Bei dem in 62A dargestellten Muster wird ein längenbegrenzender Endabschnitt mit der Länge d überhaupt nicht korrigiert, während beide Kanten des Mittelabschnitts des Musters um c/2 nach innen versetzt werden. Wenn das Rastermaß des periodischen Musters als eine Auflösungsgrenze Pm definiert ist, sind bei dem oben beschriebenen SHRINC-Verfahren die Bedingungen 0,1 Pm ≤ c ≤ 0,2 Pm und 0,5 Pm ≤ d ≤ 1,0 Pm (vorzugsweise mit d = 0,75 Pm) erfüllt.
In 62B ist ein Korrekturergebnis für ein periodisches Muster zu sehen, das aus vier Musterelementen mit einer Linienbreite a (Gestaltungswert) besteht, die mit einem Rastermaß von 2a in X-Richtung angeordnet sind.
In 62B ist zu sehen, dass die vom Muster abgewandten Kanten (Außenkanten) der äußeren Musterelemente in ihrem Mittelabschnitt genau wie in 62A um c/2 nach innen versetzt werden. Einander benachbarte Kanten von Endabschnitten werden auf einer Länge d um b oder e/2 nach innen versetzt. Einander benachbarte Kanten von Mittelabschnitten der vier Muster werden um c/2 nach innen versetzt.
Für die Werte b und e gilt 0,05 Pm ≤ b ≤ 0,1 Pm bzw. 0,1 Pm ≤ e ≤ 0,2 Pm. Dabei sollte zum Beispiel b = c/2 = e/2 = 0,05 Pm gewählt werden.
Der Algorithmus zur Verringerung der durch die Gestaltungsdaten vorgegebenen Linienbreite ist dazu geeignet, den Bildkontrast zu verbessern, wenn es sich bei dem Muster, das diesem Algorithmus unterworfen wird, um ein Muster handelt, das auf einem Retikel als transparenter Bereich dient. Bei der Belichtung eines Musters, das durch Anwendung des Verkleinerungsalgorithmus ausgebildet wurde, ist die Verwendung eines Negativlacks sinnvoll.
Es ist zu beachten, dass die Belichtungslichtmenge stets so bestimmt wird, dass bei der Belichtung des Retikels ein Bild mit einer durch die Gestaltungsdaten vorgegebene Li nienbreite a erzielt wird, und zwar unabhängig vom Vergrößerungs- oder Verkleinerungsalgorithmus.
Ausführung 5
Eine Kante, durch die das Ende eines Musters in Längsrichtung festgelegt ist, wird lediglich um ein Pixel nach außen verformt, um alle Musterelemente zu verlängern, die sich in der Schablone in 42 befinden. Die 62A und 62B zeigen, dass es manchmal erforderlich ist, nur die Linienbreite zu korrigieren und auf eine Änderung der Musterlänge zu verzichten. In diesem Fall kann eine Schaltung vorgesehen werden, um die Erzeugung eines Ausgangssignals KA oder eines ähnlichen Signals mit dem logischen Zustand „0" zu erzwingen, wenn die Bedingung gegeben ist, dass ein elliptischer Prüfelementabschnitt B_px von einem gegebenen Muster eingeschlossen ist (d. h, dass ein Ausgangssignal LGB mit dem logischen Zustand „1" erzeugt wird), dass ein linearer Prüfelementabschnitt C_px vollständig auf einem Muster liegt (d. h., dass ein Ausgangssignal LGC mit dem logischen Zustand „0" erzeugt wird) und dass zwei flügelartige Prüfelementabschnitte DA_p und EA_p sich zum Teil auf Mustern befinden (d. h., dass ein Ausgangssignal LGDa und ein Ausgangssignal LGEa mit einem logischen Zustand „1" erzeugt werden). In 63 ist der Aufbau der Schaltung genau dargestellt. Ein UND-Gatter 240S dient dem Empfang invertierter Signale der Ausgänge LGB und LGC sowie der Ausgänge LGDa und LGEa. Es ist möglich, eine Schaltung 241S vorzusehen, um eine Steuerungsschaltung 221S dazu zu veranlassen, die Übertragung eines Kantenerkennungssignals ED oder eines Ausgangssignals eines ODER-Gatters 220S zu unterbinden, wenn das UND-Gatter 240S ein Ausgangssignal mit dem logischen Zustand „1" erzeugt.
Man erhält die in 63 gezeigte Logikschaltung, wenn man die Logikschaltung aus 45 um ein UND-Gatter 240S und ein UND-Gatter 241S ergänzt. Die Steuerungsschaltung 221S erzeugt als Reaktion auf ein Ausgangssignal des UND-Gatters 241S ein Strobe-Signal STB.
Ausführung 6
Ein Ziel-Musterelement in jeder der oben beschriebenen Ausführungen hat nur Kanten, die sich innerhalb des Datenerfassungsfensters in X-Richtung (Bit-Verschiebungsrichtung) und Y-Richtung (Zeilenverschiebungsrichtung) erstrecken. Mit den Prüfelementen in 12 oder 42 kann jedoch eine relative Abtastung in +/–Y-Richtung durchgeführt werden, um eine Kante zu korrigieren, die z. B. im 45° Winkel verläuft und damit die X- und die Y-Richtung scnneidet. Alternativ können die jeweiligen Prüfbits so angeordnet werden, dass das Prüfelement aus 12 bzw. 42 um 45° gedreht wird. Wie beim SHRINC-Verfahren, bei dem das aus einer Lichtquelle stammende Licht auf vier Lichtzentren innerhalb der Fourie-Transformationsebene im optischen Beleuchtungssystem fokussiert wird und die Seiten eines durch die vier Mittelpunkte der vier Lichtzentren definierten Rechtecks ein spezifisches Verhältnis zur X- und zur Y-Achse aufweisen (und z. B. parallel zu diesen liegen), wird ein lineares Muster (oder ein winkelförmiges Muster o. Ä.) mit einer 45°-Kante bei der Übertragung nicht am äußeren Ende verschmälert. Aus diesem Grund, kann bei einem Muster mit einer im 45° (oder 30° oder 60°) verlaufenden Kante ein Korrekturvorgang unterbunden werden. In diesem Fall befinden sich mehrere Prüfbits innerhalb des Datenertassungsfensters, um von allen Kanten, die durch das Zielbit A_px hindurchgehen, eine in Y-Richtung (oder X-Richtung) verlaufende Kante zu erkennen. Die oben genannte Korrektur kann eventuell nur für die von diesen Prüfbits erkannte Kante durchgeführt werden, die sich eine vorgegebene Anzahl von Pixeln in X- oder Y-Richtung erstreckt. Ein solches Beispiel wird in 64A gezeigt. Die durch • markierten Prüfbits befinden sich an der Position (21, 19) oder (21, 18), wenige Pixel oberhalb des Zielbits (21, 21), und an der Position (21, 23) oder (21, 24), wenige Pixel unterhalb des Zielbits (21, 21). Wenn das Zielbit (21, 21) eine Kante erkennt (d. h. wenn ein logischer Zustand „1" vorliegt), wird geprüft, ob das obere und das untere Prüfbit einen logischen Zustand „1" aufweisen. In diesem Fall umfasst eine Logikschaltung ein UND-Gatter 245S mit 3 Eingängen. (64B) zum Emp- fang von Daten des oberen und unteren Prüfbit (21, 19) und (21, 23) und eines Ausgangssignals des UND-Gatters 203C aus 43C. Das UND-Gatter 245S gibt ein Signal ED aus wie in 45 oder 63.
In 64A befindet sich ein Teil der im 45°-Winkel verlaufenden Musterkante am Zielbit A_px, und das Bit (21, 19) geht in den logischen Zustand „1" über, während das Bit (21, 23) den logischen Zustand „0" annimmt. Das UND-Gatter 245S in 64B behält daher ein Ausgangssignal mit einem logischen Zustand „0" bei.
Sonstige Modifikationen
Erstens: Bei den Ausführungen 3 bis 6 wird das Bit-Image vier Mal abgetastet, nämlich in +X-, –X, +Y- und –Y-Richtung; es kann jedoch auch nur ein Mal abgetastet werden. Die Prüfelementschablone aus 42 und eine Schablone, die man durch Drehung der Prüfelementschablone aus 42 um 90° bezogen auf das Zielbit erhält (vgl.
21), sind im selben Datenerfassungsfenster angeordnet. Wenn sich eine Kante am Zielbit befindet, wird ihre Verlaufsrichtung erkannt. Die für die Erkennung der Verlaufsrichtung geeignete Prüfelementschablone wird zur Korrektur der Kante eingesetzt. Zu diesem Zweck kann eine Logikschaltung wie bei der zweiten Ausführung in 27 vorgesehen werden.
Zweitens: Bei der dritten Ausführung (46) liefert das ODER-Gatter 220S stets einen Ausgangssignal an das niederwertigste Bit (LSB) des zur Hinzufügung von Korrekturdaten bestimmten Schieberegisters 222S, und die Kante wird um ein Pixel korrigiert, wenn die Kantenerkennung ergibt, dass es sich bei der Kante am Zielbit um eine isolierte Kante (Ausgangssignal KA = „1") oder einen Abschnitt in der Nähe eines längenbegrenzenden Endabschnitts (Ausgangssignal KB = „1") handelt. Allerdings kann die Kante auch um eine vorgegebene Anzahl von Pixeln korrigiert werden, sofern die einzige Bedingung erfüllt ist, dass es sich bei der Kante um eine Kante in der Nähe eines längenbegrenzenden Endabschnitts handelt. Da das Ergebnis der Kantenbestimmung für eine isolierte Kante in diesem Fall nicht verwendet werden muss, kann auf das UND-Gatter 223S in 46 verzichtet werden; das Ausgangssignal des ODER-Gatters 220S wird vom niederwertigsten Bit n – SB) des Schieberegisters 222S getrennt und das Ausgangssignal KB direkt an die Schalter SWa, SWb und SWc weitergegeben. Bei einem parallelen Kantenabschnitt zwischen benachbarten Musterabschnitten, kann ein Korrekturbetrag für die Kante verringert werden, wenn es sich um ein Abschnitt in der Nähe einer Längskante handelt oder der parallele Kantenabschnitt nicht zu korrigiert werden braucht. Aus diesem Grund wird der Algorithmus wie folgt abgeändert: Wenn das Ausgangssignal KA für das Ausgangssignal KB (logischer Zustand = „1") den logischen Zustand „0" hat, kann ein Korrekturbetrag von einem Pixel (oder null Pixeln) vorgegeben werden. Wenn das Ausgangssignal KA jedoch den logischen Zustand „1" hat, kann ein Korrekturbetrag von zwei Pixeln (oder einem Pixel) festgelegt werden. Wenn das Ausgangssignal KB den logischen Zustand „0" hat, wird unabhängig vom logischen Zustand des Ausgangssignals KA keine Kantenkorrektur durchgeführt. Der so abgeänderte Algorithmus lässt sich leicht durch die Änderung der Beschattung des ODER-Gatters 220S, des UND-Gatters 223S, der Schalter SWa, SWb und SWc sowie mit einem Vorgang zur Zuweisung von Vorgabedaten zu den jeweiligen Bits des Schieberegisters 222S (64B) erreichen.
Drittens: Obwohl das Muster als ein Licht undurchlässiger Bereich (logischer Zustand „1") angesehen wird, kann das Muster in jeder Logikschaltung der oben beschriebenen Ausführungen als transparenter Abschnitt definiert werden. In diesem Fall wird die Linienbreite eines Abschnitts in der Nähe eines längenbegrenzenden Endabschnitts eines transparenten Linienmusters vergrößert. Dabei wird in einem Abschnitt des Datenerfassungsfensters eine Inverterschaltung (Negationsschaltung) eingebaut, nämlich an der Position des Anschlusses TP (41), an die Gestaltungsbitdaten aus dem Bildspeicher 3 geleitet werden. Gleichzeitig wird eine Inverterschaltung zwischen dem Schalter SW2 und dem Bildspeicher 3 eingefügt.
Bei den zuvor beschriebenen Ausführungen 3 bis 6 muss sich die Korrektur nicht auf alle Musterdaten innerhalb des Retikels beschränken, sondern kann auf die Musterdaten eines bestimmten Abschnitts beschränkt sein.
Bei den zuvor beschriebenen Ausführungen 3 bis 6 müssen nicht alle in der Vorrichtung gespeicherten Musterdaten auf einmal korrigiert werden. Es ist möglich, Teildatenblöcke zu erzeugen. Nach Korrektur der zu korrigierenden Abschnitte können die korrigierten Daten in einer Hilffsvorrichtung gespeichert werden, woraufhin der nächste Datenblock zur Korrektur eingelesen wird. Dabei sollte das Volumen der von der Vorrichtung gleichzeitig eingelesenen Daten größer sein als der vom Prüfelement festegelegte Korrekturbereich (d. h. das Prüfelement und das für das Prüfelement erforderliche Datenerfassungsfenster).
Wenn Maskenmuster eine Gruppe formgleicher Untermuster umfasst, es sich also um ein Maskenmuster für einen Speicher handelt, kann eine Untermustergruppe wie zuvor beschrieben korrigiert und das korrigierte Untermuster für andere Muster, die das gleiche Untermuster umfassen, dupliziert werden, so dass die Verarbeitungszeit deutlich verringert wird.
Bei jeder der oben beschriebenen Ausführungen erfolgt die Musterkorrektur durch die in 10 oder 41 dargestellte Hardware. Die Korrektur kann jedoch auch von Software durchgeführt werden, die die gleichen Funktionen wie die Hardware besitzt.
Abschließend werden die in 65A bis 66B dargestellten Muster kurz beschrieben, die im Rahmen der dritten Ausführung korrigiert werden sollen.
65 zeigt die Gestaltungsform eines L-förmigen Musterelements P10 mit der Linienbreite a, das als transparenter Bereich in einem Licht undurchlässigen Hintergrund ausgebildet ist. Der Endabschnitt des L-förmigen Musterelements kann genauso korrigiert werden wie der Endabschnitt des Musterelements in 62A. Die Linienbreite wird ebenfalls nahezu auf die gleiche Weise korrigiert wie bei dem Musterelement aus
62A. 65B zeigt das korrigierte Muster. Der außen liegende Eckkantenabschnitt K1 des L-förmigen Musterelements kann selbst durch einfache Ausdehnung in Richtung der kurzen Seite des L-förmigen Musterelements nicht korrigiert werden. So wird beispielsweise eine Außenkante E15 des L-förmigen Musterelements verbreitert, wodurch die sich anschließende Kante E16 automatisch verlängert wird. Dies gilt auch für die in Zusammenhang mit 49 bis 60 beschriebenen Korrekturmaßnahmen.
Wird ein innen liegender Eckkantenabschnitt K2 des L-förmigen Musterelements ebenso ausgedehnt wie andere Abschnitte, so erscheint die innere Ecke des Musters auf dem Fotolackbild so wie in 65C (gestrichelte Linie). Das Bild lässt sich nicht formgetreu abbilden. Deshalb sollte bei der Ausdehnung der Linienbreite an der inneren Ecke ein geringerer Korrekturbetrag gewählt werden als für andere Abschnitte (in dieser Ausführung wird der innen liegende Eckkantenabschnitt nicht korrigiert, wohl aber der außen liegende Eckkantenabschnitt). Die Linienbreite in Höhe des Eckkantenabschnitts wird in dieser Ausführung um b vergrößert, so dass die korrigierte Breite etwa a + b beträgt. Es ist empfehlenswert, für eine Länge g einen kleinen Ausdehnungsbetrag zwischen 0,25 Pm und ca. 0,5 Pm zu wählen. Auf diese Weise ist der Ausdehnungsbetrag für die Län ge g im Bereich des Eckabschnitts gering, weil die Kante nicht als isolierte Kante bestimmt wird, da der Abstand zwischen dem inneren Eckkantenabschnitt K2 und seinen benachbarten Kanten bezogen auf den Hintergrund innerhalb des maximalen Rastermaßes Pm liegt.
Das Muster aus 65B wird mit der in 29 bis 33 dargestellten Vorrichtung belichtet, um ein verformungsfreies Fotolackbild (Negativlack) mit der in 65C dargestellten Form (durchgezogene Linie) zu erhalten.
In 66A und 66B wird ein weiteres Beispiel für die Korrektur eines Maskenmusters gezeigt. In 66A ist die Gestaltungsform eines Musterelements P11 mit der Linienbreite a zu sehen, das als transparenter Bereich in einem Licht undurchlässigen Hintergrund ausgebildet ist. Nahezu alle Endabschnitte, der Mittelabschnitt und die inneren Eckabschnitte werden wie in 65B korrigiert. Somit ergibt sich das in 66B dargestellte korrigierte Muster.
Die in 65B und 66B dargestellten Korrekturen sind auch dann möglich, wenn ein lichtundurchlässiges Muster in einem transparenten Hintergrund ausgebildet wird, sofern zur Musterübertragung eine Linie auf einer Positivlackschicht aufgebracht ist.
Ein viereckiges isoliertes Muster kann so korrigiert werden, dass die Seiten des Vierecks wie bei der Linienbreitenkorrektur in 62B um 0,05 Pm nach außen verformt werden. Insbesondere, wenn eine Vielzahl viereckiger, transparenter und isolierter Muster unterschiedlicher Größe in einem lichtundurchlässigen Hintergrund ausgebildet werden, wird ein kleineres Viereck stärker, d. h. um einen größeren Betrag korrigiert als ein größeres Viereck, um die Linearität der Maske zu wahren. Bei dem Muster in 33C werden sämtliche Kantenabschnitte des Musters um etwa 0,05 Pm (Px, Py) nach außen verformt.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer lithografischen Maske (R) durch Ausbilden einer Vielzahl von Musterelementen (PC1–PC5) auf einer Originalplatte (M), die als eine Maske dient, auf der Basis von Entwurfsdaten, die Formen und Anordnung der Musterelemente definieren, das umfasst: Angeben eines Teils (Apx) eines Außenkantenabschnitts eines Ziel-Musterelementes (PCi) der Vielzahl von Musterelementen (PC1–PC5) als einen Ziel-Außenkantenabschnitt; und relatives Ändern der Größe des Ziel-Außenkantenabschnitts nach außen oder nach innen um einen vorgegebenen geringen Betrag in Bezug auf einen Außenkantenabschnitt, der sich an den Ziel-Außenkantenabschnitt anschließt, auf der Basis einer ersten Bedingung, dass kein benachbartes Musterelement innerhalb eines vorgegebenen Abstandes (2L) von dem Ziel-Außenkantenabschnitt vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ändern der Größe auf der Basis einer zweiten Bedingung durchgeführt wird, dass eine Breite des Ziel-Musterelementes (PCi) von dem Ziel-Außenkantenabschnitt aus geringer ist als ein vorgegebener Wert (3L).
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Angebens umfasst: Prüfen, ob ein Ziel-Musterelement (PCi) der Vielzahl von Musterelementen (PC1– PC5) einen Muster-Endabschnitt mit nicht mehr als einer vorgegebenen Breite aufweist, wobei dieser Wert einem geringen Vielfachen einer vorgegebenen Auflösungsgrenze (L) entspricht, die mit einer lithographischen Belichtung erreicht wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Änderns der Größe umfasst: Korrigieren des Ziel-Musterelementes gegenüber einer Form, die durch die Gestaltungsdaten definiert wird, so dass eine Breitenbegrenzungs-Außenkante des Ziel-Musterelementes an dem Endabschnitt um einen geringen Betrag (ΔL) relativ zu einem anderen Abschnitt der Außenkante nach außen ausgedehnt wird, wenn festgestellt wird, dass das Ziel-Musterelement (PCi) einen derartigen Endabschnitt hat.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Angebens umfasst: Prüfen einer Ziel-Außenkante, die den gesamten Umfang des aus der Vielzahl von Musterelementen (PC1–PC5) ausgewählten Ziel-Musterelementes (PCi) definiert, um zu bestimmen, ob kein anderes Musterelement benachbart zu der Ziel-Außenkante innerhalb eines vorgegebenen Abstandes (2L) vorhanden ist, und Prüfen, ob das Ziel-Musterelement (PCi) einen Muster-Endabschnitt mit nicht mehr als einer vorgegebenen Breite hat.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt des Änderns der Größe umfasst: Definieren eines ersten geringen Betrages für relative Korrektur eines isolierten Ziel-Außenkantenabschnitts nach außen oder nach innen, für den kein benachbartes Musterelement (PCi) innerhalb des vorgegebenen Abstands (2L) vorhanden ist, und Definieren eines zweiten geringen Betrages für relative Korrektur eines Breitenbegrenzungs-Kantenabschnitts eines Ziel-Musterelementes (PCi) nach außen oder nach innen, das einen Muster-Endabschnitt mit nicht mehr als der vorgegebenen Breite hat; und Korrigieren einer Außenkante gegenüber Gestaltungsdaten für das Ziel-Musterelement (PCi) entsprechend dem ersten und dem zweiten geringen Betrag oder einer Summe aus dem ersten und dem zweiten geringen Betrag.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Angebens umfasst: Prüfen, ob eine Außenkante eines bestimmten Musterelementes (PCi) von nicht mehr als einer vorgegebenen Breite (3L) in der Vielzahl von Musterelementen (PC1–PC5) keine anderen Musterelemente (PCi) benachbart dazu innerhalb eines vorgegebenen Abstandes (2L) aufweist, wobei jeder Wert der vorgegebenen Breite (3L) und des vorgegebenen Abstandes (2L) größer ist als eine minimale Musterelementbreite (L), die auf der Originalplatte auszubilden ist.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt des Änderns der Größe umfasst: Korrigieren der Gestaltungsdaten, so dass der Ziel-Außenkantenabschnitt unter der Bedingung, dass festgestellt wird, dass kein derartiges benachbartes Musterelement (PCi) im Wesentlichen innerhalb des vorgegebenen Abstandes (2L) vorhanden ist, um einen geringen Betrag relativ nach außen oder nach innen verformt wird; Erzeugen der Vielzahl von Musterelementen (PC1–PC5) auf der Originalplatte (M) auf der Basis der korrigierten Gestaltungsdaten.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die Bedingungen durch den Einsatz einer Schablone (Apx, Bpx, Cpx) bestimmt werden, die erfasst, ob ein Musterelement (PC1–PC5) an jeder von voneinander verschiedenen Positionen vorhanden ist, die von einem Bezugspunkt (Apx) um eine vorgegebene Strecke beabstandet sind.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 8, wobei die Bedingungen durch das Abtasten der durch die Gestaltungsdaten definierten Musterelemente (PC1–PC5) mit der Schablone (Apx, Bpx, Cpx) bestimmt werden.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Änderns der Größe umfasst: Verformen eines weiteren Ziel-Außenkantenabschnitts des Ziel-Musterelementes (PCi) auf der Basis der zweiten Bedingung und einer dritten Bedingung und nicht der ersten Bedingung, wobei Inhalt der dritten Bedingung ist, ob der Ziel-Außenkantenabschnitt ein Endabschnitt des Ziel-Musterelementes (PCi) ist.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Änderns der Größe umfasst: Verformen eines weiteren Ziel-Außenkantenabschnitts des Ziel-Musterelementes auf der Basis der ersten Bedingung und einer vierten Bedingung und nicht der zweiten Bedingung, wobei Inhalt der vierten Bedingung ist, ob eine Länge der Ziel-Außenkante des Ziel-Musterelementes (PCi) kleiner ist als ein vorgegebener Wert.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei wenigstens ein Teil der Vielzahl von Musterelementen (PC1–PC5), der auf der Maske (R) ausgebildet ist, mit einer Wechsel-Phasenverschiebungsstruktur gestaltet wird, die eine Phasendifferenz n zwischen benachbarten Lichtabschnitten erzeugt, die aus benachbarten Musterelementen (PC1–PC5) austreten.
Herstellungssystem zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1, das umfasst: eine binäre Entwicklungseinrichtung zum Entwickeln eines Bildes von Gestaltungs-Musterelementen (PC1–PC5) für wenigstens einen Teilbereich auf der Originalplatte zu einem Binär-Pixelbild auf der Basis der Gestaltungsdaten; eine Prüfeinrichtung (102), mit der auf der Basis von Informationen des entwickelten Binärbildes geprüft wird, ob ein Ziel Außenkantenabschnitt eines aus der Vielzahl von Musterelementen (PC1–PC5) ausgewählten Ziel-Musterelementes (PCi) ein Breitenbegrenzungs-Kantenabschnitt eines Musterelementes mit nicht mehr als einer vorgegebenen Breite (3L) ist, und ein Prüfsignal unter der Bedingung ausgegeben wird, dass bestimmt wird, dass der Ziel-Kantenabschnitt ein derartiger Breitenbegrenzungs-Kantenabschnitt ist; und eine Korrektureinrichtung (104), mit der das Binärbild so korrigiert wird, dass der Ziel-Kantenabschnitt zu anderen Kantenabschnitten um einen vorgegebenen geringen Betrag in Einheiten von Pixeln in Reaktion auf das Prüfsignal relativ nach außen oder nach innen verformt wird.
Herstellungssystem nach Anspruch 13, das umfasst: dass die Prüfeinrichtung (102) dazu dient, auf der Basis von Informationen des entwickelten Binärbildes zu prüfen, ob ein Ziel-Außenkantenabschnitt eines bestimmten Musterelementes (PCi) mit nicht mehr als einer vorgegebenen Breite (3L) kein weiteres Musterelement (PCi) dazu benachbart innerhalb eines vorgegebenen Abstandes (2L) aufweist, wobei jeder Wert der vorgegebenen Breite (2L) und des vorgegebenen Abstandes (3L) größer ist als eine minimale Musterelementbreite (L), die auf der Originalplatte auszubilden ist; und wobei die Korrektureinrichtung (104) dazu dient, das Binärbild so zu korrigieren, dass der Ziel-Außenkantenabschnitt des bestimmten Musterelementes (PCi) um einen geringen Betrag in Einheiten von Pixeln unter der Bedingung relativ nach außen oder nach innen verformt wird, dass die Prüfeinrichtung (102) bestimmt hat, das kein derartiges benachbartes Musterelement (PCi) innerhalb des vorgegebenen Abstandes vorhanden ist.
Herstellungssystem nach Anspruch 14, wobei die Prüfeinrichtung (102) eine erste Prüfeinheit umfasst, mit der der Ziel-Außenkantenabschnitt des bestimmten Strukturelementes (PCi) geprüft wird, und ein erstes Prüfsignal unter der Bedingung ausgegeben wird, dass kein benachbartes Musterelement (PCi) innerhalb eines Abstandes einer ersten vorgegebenen Anzahl von Pixeln zu dem Ziel-Außenkantenabschnitt vorhanden ist und eine Breite des bestimmten Musterelementes (PCi) von denn Ziel-Kantenabschnitt kleiner ist als eine zweite vorgegebe- ne Anzahl von Pixeln.
Herstellungssystem nach Anspruch 15, wobei die Prüfeinrichtung (102) eine zweite Prüfeinheit umfasst, mit der geprüft wird, ob der Ziel-Außenkantenabschnitt ein Breitenbegrenzungs-Kantenabschnitt eines Musterelement-Endabschnitts mit nicht mehr als einer vorgegebenen Breite ist, und ein zweites Prüfsignal unter der Bedingung ausgegeben wird, dass bestimmt wird, dass der Ziel-Außenkantenabschnitt ein derartiger Breitenbegrenzungs-Kantenabschnitt ist.
Herstellungssystem nach Anspruch 16, wobei die Korrektureinrichtung (104) das Binärbild in Reaktion auf das erste Prüfsignal um einen ersten geringen Betrag in Einheiten von Pixeln korrigiert, das Binärbild in Reaktion auf das zweite Prüfsignal um einen zweiten geringen Betrag in Einheiten von Pixeln korrigiert und das Binärbild in Reaktion sowohl auf das erste als auch das zweite Prüfsignal so korrigiert, dass die Ziel-Außenkante relativ zu anderen Kantenabschnitten um einen Betrag verformt wird, der durch die Synthese des ersten und des zweiten geringen Betrages bestimmt wird.
Einsatz einer Maske (R), die mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 hergestellt wird, in einem Belichtungsverfahren zum Beleuchten einer Maske (R) mit Licht von einem Beleuchtungssystem (SF, CL) und Projizieren der Musterelemente (PC1–PC5), die auf der Maske (R) ausgebildet sind, auf ein empfindliches Substrat (M) mit einem optischen Projektionssystem (PL), wobei das Verfahren umfasst: Anordnen der Maske (R) auf einem Projektionsweg des optischen Projektionssystems; und Beleuchten der Maske (R) mit einem Beleuchtungslicht von dem Beleuchtungssystem (SF, CL), um das Vorrichtungsmuster auf das empfindliche Substrat (M) zu übertragen.
Einsatz einer Maske nach Anspruch 18, wobei der Schritt des Beleuchtens einschließt, dass das Beleuchtungslicht, das durch eine Fourier-Transformations-Ebene in dem Beleuchtungssystem (SF, CL) hindurchtritt, so definiert wird, dass das Beleuchtungslicht in wenigstens einem örtlich begrenzten Bereich in der Fourier-Transformations-Ebene konzentriert wird, der einen Mittelpunkt aufweist, der gegenüber einer optischen Achse (Ax) des Beleuchtungssystems (SF, CL) um eine vorgegebene Strecke verschoben ist.
Einsatz einer Maske nach Anspruch 18, wobei der Beleuchtungsschritt einschließt, dass das Beleuchtungslicht, das durch eine Fourier-Transformationsebene in dem Beleuchtungssystem (SF, CL) hindurchtritt, so definiert wird, dass es eine ringförmige Intensitätsverteilung hat.
Einsatz einer Maske nach Anspruch 18, 19 oder 20, wobei in der Maske (R) der vorgegebene Abstand zwischen benachbarten Musterelementen (PC1–PC5) oder die Breite eines speziellen Musterelementes (PCi) nicht mehr als wenige Vielfache einer vorgegebenen Bildauflösungsgrenze (L) betragen, die über das optische Projektionssystem (PL) erzeugt wird.