DE19609652B4

DE19609652B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Korrektur von Maskenmustern

Info

Publication number: DE19609652B4
Application number: DE19609652A
Authority: DE
Inventors: Keisuke Tsudaka
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-03-13
Filing date: 1996-03-12
Publication date: 2013-01-10
Anticipated expiration: 2016-03-13
Also published as: KR100423917B1; KR960035139A; JPH08248614A; US6042257A; US5825647A; JP3409493B2; US5969801A; US6058203A; US6067375A; DE19609652A1

Abstract

Verfahren zur Korrektur eines Maskenmusters, bei dem das Maskenmuster einer in einem fotolithografischen Schritt zu verwendenden Fotomaske so deformiert wird, dass ein Transferbild nahe eines gewünschten Designmusters erhalten wird, enthaltend: einen Auswertungspunkt-Anordnungsschritt zur Anordnung einer Mehrzahl von Auswertungspunkten (30) entlang eines äußeren Randes des gewünschten Designmusters (32); einen Simulationsschritt zum Simulieren des zu bildenden Transferbildes, wobei eine Belichtung unter vorbestimmten Transferbedingungen durch Verwendung einer virtuellen Fotomaske des gewünschten Designmusters erfolgt, basierend auf den Auswertungspunkten; einen Vergleichsschritt zum Errechnen einer Differenz einer Resistkantenposition des simulierten Transferbildes von dem gewünschten Designmuster für jeden Auswertungspunkt; und einen Deformationsschritt zum Deformieren des Designmusters in Übereinstimmung mit der errechneten Differenz für jeden Auswertungspunkt, so dass die Differenz des Transferbildes vom gewünschten Designmuster kleiner wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Korrektur eines Maskenmusters, durch das das Maskenmuster einer Photomaske, die bei der Herstellung zum Beispiel einer Halbleitereinrichtung verwendet wird, so deformiert wird, dass ein mit Hilfe des Maskenmusters erzeugtes Transfer- bzw. Übertragungsbild einem gewünschten Designmuster möglichst nahe kommt, bzw. diesem möglichst entspricht. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Korrekturvorrichtung zur Durchführung des Korrekturverfahrens, auf eine Photomaske, die mit Hilfe des Korrekturverfahrens erhalten wird, auf ein Herstellungsverfahren, bei dem die Photomaske mit dem korrigierten Maskenmuster zum Einsatz kommt sowie auf eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Photomaske, die das Korrekturverfahren ausführt.
Bei der Herstellung einer Halbleitereinrichtung, oder dergleichen, wir ein sogenannter photolithographischer Schritt zur Übertragung eines Maskenmusters einer Photomaske auf ein Resistmaterial durchgeführt, welches sich auf einem Halbleitersubstrat befindet, wobei zu diesem Zweck das Resistmaterial durch die Photomaske hindurch belichtet wird.
Die Miniaturisierung der Halbleitereinrichtungen in den letzten Jahren ging einher mit immer kleiner werdenden Designstrukturen. Dabei wurde seitens der photolithographischen Prozesse die theoretische Auflösungsgrenze erreicht. Die Auflösung wurde somit unzureichend und es entstand das Problem der Disparität zwischen dem Designmaskenmuster und dem übertragenen Resistmuster.
Bei einer derartigen Disparität stellt sich eine Verschlechterung des Betriebsverhaltens der Einrichtung infolge der Deformation des Transfermusters ein, und es ergibt sich eine verschlechterte Herstellungsrate infolge von Musterüberbrückungen (fehlerhafte Verbindungen zwischen Teilen des Musters) sowie durch Unterbrechungen.
Um ein gewünschtes Resistmuster zu erhalten, wurden daher Maskenmuster durch empirisch-praktische Verfahren optimiert (trial and error procedures). Beispielsweise wurden mehrere modifizierte Muster zu einem individuellen Designmuster addiert, und zwar aufgrund von Erfahrungswerten und es wurde ein Transfermuster durch Simulation in Transferexperimenten ermittelt, und zwar unter Verwendung des Maskenmusters, zu welchem jene modifizierten Muster hinzuaddiert wurden. Dasjenige modifizierte Muster, bei dem das Transfermuster am nächsten zum Designmuster lag, wurde schließlich ausgewählt.
Andererseits wurde bereits ein Verfahren zur automatischen Optimierung eines Maskenmusters mit Hilfe eines Computers durch Korrektur optischer Näherungseffekte ermittelt. Bei diesem System zur Korrektur optischer Näherungseffekte wird ein Maskenmuster durch Berechnung ermittelt, welches so deformiert ist, daß das Übertragungsbild gegenüber dem Eingangsdesignmuster verbessert ist.
Diese konventionellen Technologien weisen jedoch eine Reihe von Nachteilen auf.
Beim konventionellen empirisch-praktischen Verfahren geht sehr viel Zeit verloren, und es sind viele Schritte erforderlich, um das optimale Maskenmuster aufzufinden. Es kann somit nur in wenigen Fällen zum Einsatz kommen. Darüber hinaus besteht bei diesem Verfahren ein weiteres Problem darin, daß es sich nicht auf die Korrektur eines Maskenmusters einer Halbleltereinrichtung mit irregulärem Muster anwenden läßt, etwa im Falle einer anwenderspezifischen integerierten Schaltung (ASIC).
Darüber hinaus ist auch beim empirisch-praktischen Verfahren die Zahl der Maskenmuster, die entwickelt werden können, begrenzt. Daher besteht die Gefahr, daß ein besseres Maskenmuster eventuell übersehen wird, was bedeutet, daß die Genauigkeit bei der Korrektur des Maskenmusters erheblich beschränkt ist.
Aus diesem Grunde wurden in den letzten Jahren Technologien entwickelt, um Maskenmuster automatisch korrigieren zu können. Aber auch diese Technologien leiden unter erheblichen Mängeln.
Zunächst wird bei diesen konventionellen Technologien zur automatischen Korrektur keine Rücksicht auf Prozessgrenzen genommen, etwa auf Grenzen hinsichtlich der Belichtung oder der Tiefe des Fokus, so dass sich oftmals Beschränkungen aufgrund solcher Prozessgrenzen ergeben. Dies kann manchmal zu einer erheblichen Verschlechterung der Herstellungsrate führen, so dass die automatische Korrektur der oben beschriebenen Art im tatsächlichen Herstellungsprozess nur schwer anzuwenden ist.
Im Zuge der automatischen Korrektur wurde bereits auch ein Verfahren zum Auffinden der Lichtintensitätsverteilung durch Simulation der Lichtintensität vorgeschlagen, und zwar unter Verwendung der bei einem Schwellenwert geschnittenen Konturlinien, um auf diese Weise das Transferbild zu erhalten. Es erfolgt dann eine Korrektur des Maskenmusters, um dieses zu optimieren. Bei diesem Verfahren blieb jedoch der Resistprozess unberücksichtigt, so dass die durch Schneiden der Lichtintensitätsverteilung ermittelten Konturlinien nicht mit dem beim tatsächlichen Prozess erhaltenen Restbild koinzidieren. Dies hat zu dem Problem geführt, dass sich das Restbild nicht hinreichend korrigieren lässt, auch wenn die obige Korrektur ausgeführt wird.
Andererseits wurde festgestellt, dass bei bestimmten Korrekturverfahren Verzerrungen in anderen Bereichen bei exzessiver Korrektur der Ecken des Musters und der Endbereiche eines Linienmusters entstehen. Darüber hinaus wurden Brücken im Resistmuster erzeugt, wenn die Belichtungsstärke schwankt oder sich die Fokusposition ändert. Maskenmuster konnten aus diesem Grunde nur schwer herstellt werden.
Die US 5 326 659 A offenbart ein Verfahren zur Korrektur eines Maskenmusters. Das Verfahren umfasst die Schritte des Definierens von Probenpunkten, welche für das binäre Ausgangsbild repräsentativ sind. Die Probenpunkte werden dazu verwendet, lokale Objektfunktionen zu definieren, welche kombiniert werden, um eine gesamte Objektfunktion zu erhalten. Das Maskenmuster wird so eingestellt, dass die Objektfunktion optimiert wird.
Ein weiteres Verfahren zur Korrektur eines Maskenmusters ist in dem Artikel ”Proximity Effects in Electron Lithography: Magnitude and Correction Techniques”, IBM J. Res. Develop., Band 24, Nr. 4, (1980), S. 438 bis 451 angegeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben genannten Nachteile zu überwinden und Folgendes anzugeben: Ein Verfahren zur Korrektur eines Maskenmusters, mit dem sich ein Maskenmuster automatisch korrigieren lässt, um ein tatsächliches Resistmuster möglichst vollständig in Übereinstimmung mit einem Designmuster zu bringen; eine Korrekturvorrichtung zur Durchführung des Korrekturverfahrens; eine mit dem Korrekturverfahren erhaltene Photomaske; ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements unter Verwendung einer Photomaske, die das korrigierte Maskenmuster enthält; und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Photomaske unter Durchführung des Korrekturverfahrens.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Korrektur eines Maskenmusters gemäß Anspruch 1, durch eine Photomaske gemäß Anspruch 12, durch eine Korrekturvorrichtung gemäß Anspruch 13, durch eine Produktionsvorrichtung gemäß Anspruch 14 und durch ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements gemäß Anspruch 15.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Vorzugsweise werden der Reihe nach der Simulationsschritt, der Vergleichsschritt und der Deformationsschritt mindestens einmal wiederholt, und zwar unter Verwendung des Designmusters, das im Deformationsschritt deformiert wurde.
Nach dem ersten erfindungsgemäßen Korrekturverfahren zur Korrektur des ersten Maskenmusters ist es möglich, das Maskenmuster automatisch so zu deformieren, dass ein Transferbild möglichst nahe bzw. vollständig in Übereinstimmung mit dem gewünschten Designmuster gebracht wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein schematisches Blockdiagramm eines Korrekturgerätes für Maskenmuster nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung:
2 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Verfahrens zur Durchführung der Korrektur eines Maskenmusters unter Verwendung des Korrekturgeräts nach 1;
3A eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Messung der Abweichung der Resistkante für jeden Auswertungspunkt bzw. Evaluierungspunkt;
3B eine schematische Darstellung eines Korrekturdeformationsschriltes eines Maskenmusters;
4 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Verfahrens zur Durchführung einer Berechnung (Simulation) des Transfer-Resistmusters;
5 die Darstellung eines Konzepts eines Teils des Verfahrens nach 4;
6 ein Flußdiagramm zur Darstellung eines Beispiels eines Verfahrens zur Auffindung eines Schwellenwertes E_th sowie einer Konstanten a, verwendet für die Berechnung der latenten Bildformationsintensität;
7A und 7B schematische Darstellungen, die erkennen lassen, daß eine zweidimentionale Lichtintensitätsverteilung, wenn sie lediglich durch einen Schwellenwert angeschnitten wird, nicht immer mit der aktuellen Musterlinienbreite koinzidiert;
8A eine entsprechende Tabelle mit einer Linienbreite (SEM), die in einem L/S Transferexperiment bei unterschiedlichen Defokussierungszuständen und Belichtungszelten ermittelt wurde, mit einer Linienbreite (vorliegendes Verfahren), die unter Verwendung des Simulationsverfahrens in Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel ermittelt wurde, sowie mit einer Differenz zwischen der Linienbreite (vorliegendes Verfahren) und der Linienbreite (SEM);
8B eine graphische Darstellung, bei der die Linienbreite (vorliegendes Verfahren) und die Linienbreite (SEM) in Übereinstimmung mit 8A entlang einer Ordinate aufgetragen sind, während eine Belichtungszeit entlang einer Abszisse aufgetragen ist;
9A eine entsprechende Tabelle mit einer Linienbreite (SEM), die in einem L/S Transferexperiment bei verschiedenen Defokussierungszuständen und Belichtungszeiten ermittelt wurde, mit einer Linienbreite (konventionelles Verfahren), die unter Verwendung des Simulationsverfahrens in Übereinstimmung mit einem Vergleichsbeispiel ermittelt wurde, und mit einer Differenz zwischen der Linienbreite (koventionelles Verfahren) und der Linienbreite (SEM);
9B eine graphische Darstellung, in der die Linienbreite (konventionelles Verfahren) und die Linienbreite (SEM) gemäß 9A entlang der Ordinate aufgetragen sind, während eine Belichtungszeit entlang der Abszisse aufgetragen ist;
10 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Setzen von Targetpunkten in Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
11 eine Draufsicht auf ein Anfangs- bzw. Ausgangsdesignmuster;
12 eine Draufsicht zur Erläuterung eines Beispiels eines Verfahrens zur Anordnung von Auswertungs- bzw. Evaluierungspunkten;
13 eine Draufsicht auf das Muster zur Erläuterung des Simulationsergebnisses bei erfolgter Fokussierung;
14 eine Draufsicht auf das Muster zur Erläuterung des Simulationsergebnisses bei einem defokussierten Zustand;
15 eine Draufsicht auf ein Beispiel eines Maskenmusters, das durch einen einzigen Korrekturschritt korrigiert wurde;
16 eine Draufsicht auf ein Beispiel eines Maskenmusters, das durch eine Mehrzahl von wiederholten Korrekturschritten korrigiert wurde;
17 eine Draufsicht eines Transferbildes, simuliert bei gerade fokussiertem Zustand unter Verwendung des fertigen korrigierten Maskenmusters gemäß 16;
18 eine Draufsicht eines Transferbildes, simuliert bei einem defokussiertem Zustand unter Verwendung des fertigen korrigierten Maskenmusters gemäß 16;
19 eine Draufsicht eines Anfangs- bzw. Ausgangsdesignmusters in Übereinstimmung mit einem anderen Ausführungsbeispiel;
20 eine Draufsicht zur Erläuterung eines Beispiels eines Verfahrens zur Anordnung von Auswertungs- bzw. Evaluierungspunkten in Übereinstimmung mit dem anderen Ausführungsbeispiel;
21 eine Draufsicht eines Musters zur Erläuterung des Simulationsergebnisses bei fokussiertem Zustand in Übereinstimmung mit dem anderen Ausführungsbeispiel;
22 eine Draufsicht eines Musters zur Erläuterung des Simulationsergebnisses bei defokussiertem Zustand in Übereinstimmung mit dem anderen Ausführungsbeispiel;
23 eine Draufsicht zur Erläuterung eines Beispiels eines Maskenmusters, das durch einen einzigen Korrekturschritt in Übereinstimmung mit dem anderen Ausführungsbeispiel korrigiert wurde;
24 eine Draufsicht zur Erläuterung eines Beispiels eines Maskenmusters, das durch eine Mehrzahl von wiederholten Korrekturschritten in Übereinstimmung mit dem anderen Ausführungsbeispiel korrigiert wurde;
25 eine Draufsicht des Transferbildes, simuliert bei fokussiertem Zustand unter Verwendung des fertigen, korrigierten Maskenmusters nach 24;
26 eine Draufsicht des Transferbildes, simuliert bei defokussiertem Zustand unter Verwendung des fertigen, korrigierten Maskenmusters nach 24;
27 eine Draufsicht eines Anfangs- bzw. Ausgangsdesignmusters nach einem noch weiteren Ausführungsbeispiel;
28 eine Draufsicht zur Erläuterung eines Beispiels eines Verfahrens zur Anordnung von Auswertungspunkten bzw. Evaluierungspunkten nach dem noch anderen Ausführungsbeispiel;
29 eine Draufsicht eines Musters zur Erläuterung des Simulationsergebnisses bei fokussiertem Zustand nach dem noch anderen Ausführungsbeispiel;
30 eine Draufsicht eines Musters des Simulationsergebnisses bei defokussiertem Zustand in Übereinstimmugn mit dem noch anderen Ausführungsbeispiel;
31 eine Draufsicht zur Erläuterung eines Beispiels eines Maskenmusters, das durch einen einzigen Korrekturschritt in Übereinstimmung mit dem noch anderen Ausführungsbeispiel korrigiert wurde;
32 eine Draufsicht zur Erläuterung eines Beispiels eines Maskenmusters, das durch eine Mehrzahl von wiederholten Korrekturschritten in Übereinstimmung mit dem noch anderen Ausführungsbeispiel korrigiert wurde;
33 eine Draufsicht eines Transferbildes, simuliert bei fokussiertem Zustand unter Verwendung des fertigen korrigierten Maskenmusters nach 32;
34 eine Draufsicht eines Transferbildes, simuliert bei defokussiertem Zustand unter Verwendung des fertigen korrigierten Maskenmusters nach 32;
35 eine Darstellung der Verteilung von Lichtdurchlaßgraden bzw. Lichtdurchlässigkeiten;
36 eine Draufsicht eines Anfangs- bzw. Ausgangsdesignmusters in Übereinstimmung mit einem erweiterten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
37 eine Draufsicht zur Erläuterung eines Beispiels eines Verfahrens zur Anordnung von Auswertungspunkten bzw. Evaluierungspunkten in Übereinstimmung mit dem weiteren Ausführungsbeispiel;
38 eine Draufsicht eines Musters zur Erläuterung des Simulationsergebnisses bei fokussiertem Zustand in Übereinstimmung mit dem weiteren Ausführungsbeispiel;
39 eine Draufsicht eines Musters zur Erläuterung des Simulationsergebnisses bei defokussiertem Zustand in Übereinstimmung mit dem weiteren Ausführungsbeispiel;
40 eine Draufsicht zur Erläuterung eines Beispiels eines Maskenmusters, korrigiert durch einen einzelnen Korrekturschritt in Übereinstimmung mit dem weiteren Ausführungsbeispiel;
41 eine Draufsicht zur Erläuterung eines Beispiels eines Maskenmusters, korrigiert durch eine Mehrzahl von wiederholten Korrekturschritten mit dem weiteren Ausführungsbeispiel;
42 eine Draufsicht eines Transferbildes, simuliert bei fokussiertem Zustand unter Verwendung des fertigen korrigierten Maskenmusters nach 41; und
43 eine Draufsicht des Transferbildes, simuliert bei defokussiertem Zustand unter Verwendung des fertigen korrigierten Maskenmusters nach 41.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele einzeln beschrieben.
Erstes Ausführungsbeispiel
Ein schematisches Blockdigramm eines Maskenmuster-Korrekturgerätes nach der vorliegenden Erfindung ist in 1 gezeigt, während die 2 ein schematisch dargestelltes Flußdiagramm zur Erläuterung eines Korrekturverfahrens zeigt, das mit dem Korrekturgerät durchgeführt wird.
Gemäß 1 enthält das Maskenmuster-Korrekturgerät nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Eingabeeinrichtung 2, eine Designmuster-Speichereinrichtung 4, eine Transferbedingungs-Speichereinrichtung 6, eine Einrichtung 8 zur Anordnung von Auswertungspunkten bzw. Evaluierungspunkten, eine Simulationseinrichtung 10, eine Vergleichseinrichtung 12, eine Deformationseinrichtung 14, eine Speichereinrichtung 16 zur Speicherung eines korrigierten Musters, eine Wiederholeinrichtung 18 und eine Ausgangseinrichtung 20.
Die Eingangseinrichtung 2 muß keine bestimmte Struktur aufweisen, solange sie als Eingang das Designmuster, die Transferbedingungen, usw., empfangen kann. Sie kann als Tastenfeld, Berührungspanel, usw., ausgebildet sein. Werden das Designmuster, die Transferbedingungen, usw., in Form elektrischer Signale eingegeben, so kann die Eingangseinrichtung 2 auch ein kabelgebundenes oder drahtloses Eingangsterminal sein. Werden dagegen ein Designmuster, Transferbedingungen, usw., in einem Speichermedium gespeichert, beispielsweise in einer Floppy Disc, um auf diese Weise eingegeben zu werden, so kann die Eingangseinrichtung 2 als Disctreibereinheit, oder dergleichen, ausgebildet sein.
Als Ausgangseinrichtung 20 können eine CRT, eine Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung, oder dergleichen, zum Einsatz kommen, so daß wenigstens auf einem Display ein korrigiertes Designmuster dargestellt werden kann. Die Ausgangseinrichtung 20 kann aber auch in Form eines Druckers oder eines XY-Plotters vorliegen, um auf diese Weise das korrigierte Designmuster zum Beispiel auf Papier, auf einem Film, oder auf einem anderen Substrat ausgeben zu können.
Die anderen Einrichtungen 4, 6, 10, 12, 14, 16 und 18 in 1 werden durch Programme bzw. Daten bereitgestellt, die in einer Betriebsschaltung oder in einem RAM, ROM, einem optischen Speichermedium oder in einer anderen Speichereinrichtung gespeichert sind und durch eine CPU oder einen Computer, usw., verarbeitet werden.
Die Betriebsweise des in 1 gezeigten Gerätes wird nachfolgend unter Bezugnahme auf das F1ußdiagramm in 2 beschrieben.
Im Schritt S10 von 2 werden das Designmuster und die Transferbedingungen, die von der Eingabeeinrichtung 2 in 1 kommen, in einer Designmuster-Speichereinrichtung 4 und einer Transferbedingungs-Speichereinrichtung 6 des Korrekturgerätes nach 1 gespeichert. Ein Beispiel des Designmusters ist in 11 gezeigt.
Die Transferbedingungen sind Bedingungen, die zum Beispiel folgendes betreffen: die Wellenlänge λ des zur Belichtung verwendeten Lichts, die numerische Apertur NA, die scheinbare Größe σ der Lichtquelle (Teilkohärenz) oder die Verteilung von Lichtdurchlaßgraden der Lichtquelle, die Verteilung von Phasendurchlaßgraden der Emissionspupille, den Defokussierungszustand, usw.
Als nächstes wird in Schritt S11 gemäß 2 eine Mehrzahl von Evaluierungspunkten bzw. Auswertungspunkten entlang des äußeren Umfangsrandes des Designmusters 32 gebildet. Die Auswertungspunkte werden durch die Einrichtung 8 zur Anordnung von Auswertungspunkten geliefert, und zwar auf der Grundlage des Designmusters, das in der Designmuster-Speichereinrichtung gemäß 1 gespeichert ist. Beispielsweise werden gemäß 12 die Auswertungspunkte 30 entlang des äußeren Umfangsrandes des Designmusters 32 in gleichen Intervallen oder in ungleichen Intervallen gebildet, und zwar auf der Grundlage einer konstanten Regel. Das Intervall bezüglich der Anordnung der Auswertungspunkte 30 hat zum Beispiel eine Größe von 0,2 μm. Es handelt sich hier also um den Abstand zwischen jeweils zwei benachbarten Auswertungspunkten 30.
Im nächsten Schritt S12 in 2 wird ein Transferresistmuster (Transferbild oder Übertragungsbild) berechnet, und zwar durch die Simulationseinrichtung in 1. Zur Durchführung des Betriebs der Simulationseinrichtung 10 kann Gebrauch gemacht werden von einer kommerziell verfügbaren Lichtintensitätssimulation, die ein Transferbild simulieren kann, indem sie zum Beispiel als Eingang die Belichtungsbedingungen und das Designmuster empfängt. Ein Teil des Transferbildes als Resultat der Simulation ist durch das Bezugszeichen 34 in 3 gekennzeichnet.
Sodann erfolgt in Schritt S13 von 2 die Berechnung der Abweichung (Differenz) der Resistkante des Transferbildes 34 bezüglich des Designmusters 32 für die jeweiligen Auswertungspunkte 30 unter Verwendung der Vergleichsmittel 12 in 1. Die Richtung der Messung der Abweichung der Resistkantenposition vom Designmuster 32 ist zu dieser Zeit, ausgehend vom Designmuster 32, eine senkrechte Richtung bezüglich der Grenzlinie (Kante) des Designmusters 32 von 3A in einem Bereich außerhalb der Ecken des Musters, wobei die Außenrichtung des Designmusters 32 als positive Richtung definiert ist, während die Richtung nach innen als negative Richtung definiert ist. In den Ecken des Designmusters 32 ist die Richtung der Messung der Abweichung eine Richtung aus der Summe der Richtungsvektoren der beiden die Ecke bildenden Seiten, und in ähnlicher Weise ist die Richtung des Musters nach außen als positive Richtung definiert.
Im nächsten Schritt S14 von 2 wird das Designmuster 32 durch die Deformationsmittel 14 in 1 deformiert und korrigiert, und zwar in Übereinstimmung mit der Abweichung (Differenz), die für jeden Auswertungs- bzw. Evaluierungspunkt erhalten wurde, so daß die Differenz klein wird. Eine schematische Darstellung des korrigierenden Deformationsverfahrens ist in 3B gezeigt.
Wie in den 3A und 3B zu erkennen ist, wird zur Deformation und Korrektur des Designmusters 32 die Grenzlinie (die nicht nur den Auswertungspunkt, sondern auch die Grenzlinie in deren Nachbarschaft umfaßt) des Maskenmusters in der Nähe des Auswertungspunktes 30 verschoben, und zwar in umgekehrter Richtung (zur Meßrichtung entgegensetzter Richtung) der Abweichung (Differenz), die im Vergleich zu jedem Auswertungspunkt 30 erhalten wurde, sowie um exakt einen Betrag, der sich durch Multiplikation der Größe der Differenz mit einem konstanten Koeffizienten ergibt. Dieser Koeffizient ist vorzugsweise größer als 0 und kleiner als 1, und liegt bevorzugt im Bereich von 0,10 bis 0,50. Ist dieser Koeffizient zu groß, tritt eine zu exzessive Deformation und Korrektur auf und es ist zu befürchten, daß das Transferbild sich nicht dem Designmuster annähert, sondern sich im Gegenteil noch starker von ihm unterscheiden wird, auch wenn die wiederholten Berechnungen durchgeführt werden, die später erwähnt werden. Dies ist durchaus möglich, wenn der Koeffizient an allen Auswertungspunkten konstant ist oder sich an spezifischen Auswertungspunkten unterscheidet. Ein Beispiel eines auf diese Weise korrigierten Designmusters ist in 15 gezeigt.
Das korrigierte Designmuster wird in der Korrekturmuster-Speichereinrichtung 16 von 1 gespeichert. Sofern ein gutes Korrekturmuster durch diese Serie von Operationen erhalten wird, liegt im Schritt S15 von 2 das fertige, korrigierte Maskenmuster vor. Dieses fertige korrigierte Maskenmuster wird auf einem Schirm, auf Papier oder einem Film durch die Ausgabeeinrichtung 20 in 1 ausgegeben.
Vorzugsweise werden bei Empfang eines Signals der Wiederholmittel 18 in 1 die Schritte S12 bis S14 in 2 ein- oder mehrmals wiederholt, und zwar auf der Grundlage des korrigierten Designmusters, das in der Korrekturmuster-Speichereinrichtung 16 gespeichert ist, wobei während der genannten Schritte die Simulationseinrichtung 10, die Vergleichseinrichtung 12 und die Deformationseinrichtung 14 erneut verwendet werden. Hierbei wird die Position des Auswertungspunktes 30, der als Referenz dient, nicht verändert. Insbesondere wird das Transferbild auf der Grundlage des korrigierten Designmusters wiederum erstellt, wobei eine Abweichung (Differenz) zwischen dem Transferbild und dem Referenzpunkt aufgefunden wird. Sodann wird das korrigierte Designmuster deformiert und anhand der Differenz wiederum korrigiert. Durch Wiederholung dieser Operationen wird das Transferbild allmählich dem Anfangs- bzw. Ausgangsdesignmuster (Position der Auswertungspunkte) angenähert.
Mit dem Korrekturgerät und dem Korrekturverfahren nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann das Maskenmuster der Photomaske automatisch deformiert werden, um ein Transferbild bzw. Übertragungsbild zu erhalten, das ähnlich dem gewünschten Designmuster ist, und zwar unabhängig vom Designmuster. Wird demzufolge ein photolithographischer Prozeß unter Verwendung einer Photomaske ausgeführt, die ein nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel fertiges und korrigiertes Designmuster hat, so läßt sich ein Resistmuster erhalten, das unendlich nahe am Ausgangs- bzw. Anfangsdesignmuster liegt und keine Brücken, Unterbrechungen. usw., mehr aufweist. Im Ergebnis kann eine Halbleitereinrichtung mit guten elektrischen Eigenschaften hergestellt werden, und zwar auch mit hoher Produktionsrate.
Zweites Ausführungsbeispiel
Beim vorliegenden zweiten Ausführungsbeispiel erfolgt die Korrektur des Designmusters ähnlich wie beim ersten Ausführungsbeispiel, wobei jedoch abweichend von den Simulationsmitteln 10 in 1, die den Schritt S12 in 2 durchführen, andere Mittel zum Einsatz kommen.
Die Simulationsmittel 10 beim vorliegenden Ausführungsbeispiel bilden keine Prozedur zum einfachen Auffinden der zweidimensionalen Lichtintensitätsverteilung sowie zum Berechnen der Linien der Lichtintensitätsverteilung unter Verwendung des vorbestimmten Schwellenwertes und zur Ermittlung des Transferbildes auf der Grundlage der Belichtungsbedingungen und des Designmusters.
Wie die 4 erkennen läßt, werden das Designmuster und die Transferbedingungen betreffende Daten durch die Lichtintensitätssimulation in Schritt S20 simuliert, wobei die zweidimensionale Lichtintensitätsverteilung auf dem Substrat, beispielsweise auf einem Halbleiterwafer, im Schritt S21 ermittelt wird. Es ist natürlich auch möglich, die Lichtintensitätsverteilung durch Verwendung einer üblichen Lichtintensitäts-Meßeinrichtung aufzufinden.
Nachdem die zweidimensionale Lichtintensitätsverteilung aufgefunden wurde, wird im Schritt S22 die latente Bildformationsintensität berechnet, wobei die latente Bildformations-Intensitätsverteilung im Schritt S23 aufgefunden wird.
Nachfolgend wird genauer erläutert, wie die Berechnung der latenten Bildformationsintensität durchgeführt wird.
Bei der Berechnung der latenten Bildformationsintensität wird zum Beispiel die latente Bildformationsintensität M_jO am Punkt j₀ auf der in 5 gezeigten Waferebene bestimmt, und zwar unter Berücksichtigung des Einflusses der Lichtintensitäten am Punkt j₀ und am Punkt j_n (n ist eine ganze Zahl im Bereich 0 ≤ n ≤ 24), der ein Punkt an der Peripherie des Punktes J₀ ist. Der Einfluß M_j0jn der Lichtintensität j_n wird durch die folgende Gleichung (1) definiert: M_j0jn = f(r_a)·g(l(j_n) (1)
In der obigen Gleichung (1), gibt r_n den Abstand zwischen dem Punkt j₀ und dem Punkt j_n an, während f(r_n) durch die folgende Gleichung (2) bestimmt ist: f(r_a) = K·exp(–r_n ²/α²) (2)
Es sei darauf hingewiesen, daß die Gleichung (2) folgende Gleichung (3) befriedigt. Insbesondere wird Gleichung (2) unter Heranziehung einer Gauß'schen Funktion definiert:
Der Ausdruck g(l(j_n)) in Gleichung 1 wird durch die nachfolgende Gleichung (4) definiert: g(l(j_n)) = I(j_n) (4)
Insbesondere wird der Einfluß M_j0jn der Lichtintensität am Punkt J_n als ein Wert erhalten, der durch Multiplikation des Abstandes r_n zwischen dem Punkt j₀ und dem Punkt j_n und der Lichtintensität I(j_n) am Punkt j_n gebildet wird.
Bei der Berechnung der latenten Bildformationsintensität wird z. B. im Falle der 5 die latente Bildformationsintentsität M_j0 durch kumulatives Addieren des Einflusses M_j0jn der Lichtentensität am Punkt in mit Bezug zu der Belichtungsenergie am Punkt j₀ erhalten.
Ist zu dieser Zeit die Größe des Wafers in der zweidimensionelen Richtung unendlich, und wird der Einfluß der Lichtintensitäten der unendlichen Anzahl von j_n(–∞ ≤ n ≤ ∞) Punkten, die am vorbestimmten Muster vorhanden sind, in Betracht gezogen, so wird M_j0 durch die nachfolgende Gleichung (5) bestimmt:
Werden die Gleichungen (2) und (4) in Gleichung (5) eingesetzt, wird M_j0 durch die Gleichung (6) wie folgt definiert:
Bei der Berechnung der latenten Bildformationsintensität wird M_j0 an Punkten, die in einem vorbestimmten Muster in einer zweidimensionalen Ebene eines Wafers liegen, in der oben beschriebenen Weise berechnet, wobei sich die latente Bildformations-Intensitätsverteilung in der zweidimensionalen Ebene auf der Grundlage der Resultate der Berechnungen ergibt.
Sodann werden in der in obiger Weise aufgefundenen latenten Bildinformationsintensitätsverteilung drei Konturlinien ermittelt, an denen die latente Bildformationsintenstität den Schwellenwert erreicht. Dies erfolgt in Schritt S24 in 4. Das dabei durch die Konturlinien definierte Muster wird im Schritt S25 als Resistmuster verwendet. Dabei wird der Schwellenwert zum Beispiel in Übereinstimmung mit der Stärke der Belichtung sowie in Übereinstimmung mit Entwicklungsbedingungen bestimmt.
Ein Beispiel eines optimalen und bei der Simulation zu verwendenden Schwellenwertes E_th sowie die Konstante α werden nachfolgend beschrieben.
Auf der Grundlage verschiedener Belichtungszeiten und Defokussierungsbedingungen wird eine Mehrzahl von Resistmustern berechnet. Das in 6 gezeigte Verfahren wird unter Verwendung dieser berechneten Resistmuster durchgeführt.
Zunächst sei die latente Bildformationsintensität R(x, y) in der latenten Bildformationsintensitätsverteilung zum Beispiel durch die nachfolgende Gleichung (7) definiert. In dieser Gleichung (7) ist α eine Konstante:
Schritt S1: Zunächst werden in dem nach dem Simulationsverfahren von 4 berechneten Resistmuster die Linienbreiten in einer Mehrzahl von Bereichen ermittelt. Dabei soll die abgedeckte Linie einen weiten Bereich von Linienbreiten aufweisen.
Schritt S2: Es wird ein Transferexperiment ausgeführt, und zwar unter Verwendung desselben Maskenmusters und derselben Belichtungsbedingungen wie bei diesem Simulationsprozeß. Dabei wird die Linienbreite der Linie, die der Linie entspricht, die im Schritt S1 abgedeckt wurde, ermittelt.
Schritt S3: Es wird die Differenz der Linienbreiten einer Mehrzahl von Linien ermittelt, die in den Schritten S1 und S2 durch das Resistmuster-Berechnungsverfahren und das Transferexperiment aufgefunden wurden.
Schritt S4: Es wird der Quadratwert der in Schritt S3 aufgefundenen Differenz gebildet, wobei dieser Quadratwert für eine Mehrzahl von Linien kumulativ addiert wird, um einen kumulativen Additionswert zu erhalten.
Schritt S5: Eine Konstante α und der Schwellenwert E_th, die den in Schritt S4 aufgefundenen kumulativen Additionswert minimieren, werden berechnet. Zur Bestimmung der Konstanten α und des Schwellenwertes E_th erfolgen zum Beispiel die Durchführung der Simulation nach 4 und die Verarbeitung gemäß den Schritten S1 bis S4 von 6 unter Verwendung einer vorbestimmten Konstanten α und eines Schwellenwertes E_th als Anfangswerte, ein Vergleich des kumulativen Additionswertes von Schritt S4 in 6 des vorhergehenden Prozesses mit dem kumulativen Additionswert von Schritt S4 im vorliegenden Prozeß, sowie die Bestimmung der Konstanten α und des Schwellenwertes E_th, die für den nächsten Prozeß zu verwenden sind, um auf diese Weise die Differenz zwischen diesen kumulativen Additionswerten zu reduzieren. Sodann werden unter Verwendung der Konstanten α und des Schwellenwertes E_th die Simulation gemäß 4 und die Verarbeitungsschritte gemäß den Schritten S1 bis S4 von 6 erneut ausgeführt. Diese Prozeduren werden wiederholt, um die Konstante α und den Schwellenwert E_th zu bestimmen, wenn die Differenz der kumulierten Additionswerte ein Minimum annimmt.
Schritt S6: Die Simulation gemäß 4 wird unter Verwendung der Gleichung (7) ausgeführt, in der die Konstante α und der Wert E_th als Werte bestimmt sind, die in Schritt S5 berechnet wurden.
In Übereinstimmung mit dem Verfahren nach 6 werden die Konstante α und E_th in Gleichung (7) bei Durchführung der Simulation gemäß 4 in geeigneter Weise gesetzt. Aus diesem Grunde kann die Genauigkeit der Simulation gemäß 4 weiter verbessert werden.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel ist es darüber hinaus auch möglich, die Konstante αα und E_th zu berechnen, so daß der Maximalwert der Differenz der Linienbreite zwischen dem nach dem Resistmuster-Berechnungsverfahren erhaltenen Resistmuster und dem zur Bestimmung der Linienbreite experimentell ermittelten Resistmuster an einer Mehrzahl von entsprechenden Positionen ein Minimum wird.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel betrifft auch einen Fall, bei dem eine Gauß'sche Funktion in den Gleichungen (2) und (3) verwendet wird, die zur Berechnung der latenten Bildformationsintensität im Schritt S22 gemäß 4 herangezogen werden. Allerdings ist diese Funktion in besonderer Weise begrenzt, da sie eine Funktion darstellt, die ein Maximum aufweist. wenn der Abstand r_n = 0 ist, und die 0 wird, wenn der Abstand r_n unendlich wird.
Bei der Berechnung der latenten Bildformationsintensität beim vorliegenden Ausführungsbeispiel in Schritt S22 gemäß 4 wird die latente Bildformationsintenstität definiert durch Verwendung des Produktes aus Lichtintensität und Abstand, jedoch ist es auch möglich, die latente Bildformationsintensität durch eine Produkt aus einer Potenz der Lichtintensität und des Abstandes zu definieren.
In diesem Fall ergibt sich die latente Bildformationsintensität M_j0 z. B. anhand der folgenden Gleichung (8).
Das vorliegende Ausführungsbeispiel nimmt Bezug auf einen Fall, bei dem die Belichtung unter Verwendung von i-Strahlen erfolgt. Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Vielmehr kann die Musterbildung auch unter Verwendung von zum Beispiel X-Strahlen (Röntgenstrahlen) oder unter Verwendung eines Elektronenstrahls (EB) erfolgen.
Die zur Auffindung des Resistmusters beim vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendete latente Bildformations-Intensitätsverteilung wird nicht nur unter Berücksichtigung des Einflusses der Lichtintensität am beliebig ausgewählten Punkt, sondern auch unter Berücksichtigung des Einflusses der Lichtintensitäten an den peripheren Punkten bestimmt, so daß eine genauere Berechnung des Resistmusters (Transferbildes) durchgeführt werden kann.
Als nächstes wird gezeigt, daß ein Resultat nahe dem tatsächlichen Transferresistmuster erhalten wird, und zwar bei Durchführung der Simulation gemäß 4.
In diesem Fall wies die Konstante α in Gleichung (6) den Wert 0,131 auf und E_th besaß den Wert 197,01.
In einem L/S Transferexperiment bei diesem Beispiel wurde die Belichtung durchgeführt für einen positiven Resist für i-Strahlen einer Firma A unter Verwendung von i-Strahlen mit einer Wellenlänge von 365 nm sowie unter den Belichtungsbedingungen von NA = 0,50 und σ = 0,68, wobei Defokussierungszustand und Belichtungszeit verändert wurden.
Die 8A zeigt die entsprechende Tabelle mit einer Linienbreite (SEM), gefunden beim L/S Transferexperiment für entsprechende Defokussierungszustände und Belichtungszeiten, mit einer Linienbreite (vorliegendes Verfahren), gefunden unter Verwendung des Verfahrens zur Berechnung eines Resistmusters diese Beispiels, sowie mit der Differenz zwischen der Linienbreite (vorliegendes Verfahren) und der Linienbreite (SEM).
Dagegen zeigt die 8B eine graphische Darstellung mit der Linienbreite (vorliegendes Verfahren) und der Linienbreite (SEM) gemäß 8A, aufgetragen entlang einer Ordinate, sowie mit einer Belichtungszeit, aufgetragen entlang einer Abszisse.
Aus den experimentellen Ergebnissen gemäß 8A ergibt sich beim vorliegenden Beispiel ein Wert von 3 σ = 0,0153.
Im Gegensatz dazu wurde ein Resistmuster unter Verwendung eines konventionellen Verfahrens zur Berechnung eines Resistmusters hergestellt, wobei keine Berechnung der latenten Bildformationsintensität erfolgte. Zur Ermittlung des Resistmusters anhand der Lichtintensitätsverteilung wurde ein Schwellenwert E_th auf den Wert 193,54 gesetzt.
Auch bei dem L/S Transferexperiment bei diesem Vergleichsbeispiel wurde ein positiver Resist für i-Strahlen einer Firma A belichtet unter Verwendung von i-Strahlen mit einer Wellenlänge von 365 nm, wobei die Belichtungsbedingungen von NA = 0,50 sowie von σ = 0,68 eingestellt wurden, und wobei ferner eine Änderung des Defokussierungszustandes und der Belichtungszeit erfolgte.
Die 9A zeigt eine entsprechende Tabelle mit einer Linienbreite (SEM), gefunden im L/S Transferexperiment bei entsprechenden Defokussierungszuständen und Belichtungszeiten, mit einer Linienbreite (konventionelles Verfahren) gefunden unter Verwendung eines Resistmuster-Berechnungsverfahrens des Vergleichsbeispiels, und mit einer Differenz zwischen der Linienbreite (konventionelles Verfahren) und der Linienbreite (SEM).
Dagegen zeigt die 9B eine graphische Darstellung der Linienbereite (konventionelles Verfahren) und der Linienbreite (SEM) gemäß 9A, aufgetragen entlang der Ordinate, sowie der Belichtungszeit, aufgetragen entlang der Abszisse.
Anhand der experimentellen Ergebnisse in 9A weist beim vorliegenden Vergleichsbeispiel der Wert 3 σ die Größe 0,0313 auf.
Durch Vergleich der Ergebnisse gemäß 8 (vorliegendes Beispiel) mit den Ergebnissen gemäß 9 (Vergleichsbeispiel) wurde bestätigt, daß der Wert 3 σ beim vorliegenden Beispiel etwa die Hälfte des entsprechenden Wertes beim Vergleichsbeispiel beträgt, und daß die Genauigkeit der in 4 gezeigten Simulation gut war.
Drittes Ausführungsbeispiel
Im Schritt S11 gemäß 2, der durch die in 1 gezeigte Einrichtung 8 zur Anordnung von Auswertungs- bzw. Evaluierungspunkten durchgeführt wird, wird das Designmuster ähnlich wie beim ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel korrigiert, mit Ausnahme der Tatsache, daß Targetpunkte an anderen Punkten als die Auswertungs- bzw. Evaluierungspunkte gesetzt werden.
Nachfolgend werden nur die Unterschiede zu den genannten obigen Ausführungsbeispielen erläutert.
Beim vorliegenden dritten Ausführungsbeispiel werden gemäß 10 Targetpunkte 36 in Übereinstimmung mit Auswertungspunkten 30 bestimmt, welche sich in konvexen Ecken oder in konkaven Ecken des Designmusters 32 befinden. Die Targetpunkte 36 liegen innerhalb der Ecken (z. B. –0,08 μm) bei konvexen Ecken, während die Targetpunkte 36 außerhalb der Ecken (z. B. +0,08 μm) bei konkaven Ecken zu liegen kommen.
Im Vergleichsschritt gemäß Schritt S13 von 2 wird beim vorliegenden Ausführungsbeispiel an den Positionen, wo nur die Auswertungspunkte 30 gesetzt sind, eine Differenz a zwischen dem simulierten Transferbild 34 und dem Designmuster 32 ermittelt und verglichen, und zwar für jeden Auswertungspunkt 30. Dagegen wird an den Positionen, wo Targetpunkte 36 gesetzt sind, eine Differenz b zwischen dem Target punkt 36 und dem Transferbild 34 ermittelt und verglichen. Sodann wird im Deformationsschritt gemäß S14 in 2 das Designmuster 32 deformiert, und zwar unter Verwendung des Evaluierungspunktes 30 (nicht des Targetpunktes) als Referenz, sowie in Übereinstimmung mit den Differenzen a und b, und zwar im Vergleich zu jedem Auswertungspunkt 30 oder jedem Targetpunkt 36, so daß die Differenz klein wird.
Wird die Korrektur des Maskenmusters ausgeführt, um das Transferbild den Evaluierungspunkten 30 anzunähern, so besteht die Gefahr, daß in den konvexen Ecken oder konkaven Ecken des Designmusters 32, an denen sich die Auswertungspunkte 30 an diesen Ecken befinden, sich das Transferbild an den Positionen außerhalb der Ecken verstärkt vom Designmuster 32 unterscheiden wird.
Beim Verfahren zur Korrektur eines Maskenmusters beim vorliegenden Ausführungsbeispiel werden jedoch zum Beispiel die Targetpunkte 36 innerhalb der Ecken bei konvexen Ecken einerseits, sowie außerhalb der Ecken bei konkaven Ecken gesetzt, um dann eine Korrektur des Designmusters 32 vorzunehmen, wodurch erreicht wird, daß sich das Transferbild 34 auch diesen Targetpunkten 36 nähert, was dazu führt, daß das Transferbild 34 praktisch insgesamt in Übereinstimmung mit dem Designmuster gebracht werden kann. Im Ergebnis werden Brücken, Unterbrechungen, usw., zwischen Teilen des Musters zuverlässig verhindert.
Viertes Ausführungsbeispiel
Beim vorliegenden vierten Ausführungsbeispiel wird das Designmuster ähnlich wie beim ersten, zweiten und dritten Ausführungsbeispiel korrigiert, wobei jedoch jetzt die Simulation eine andere ist, die von den in 1 gezeigten Simulationsmitteln 10 im Schritt S12 von 2 durchgeführt wird. Die Simulation erfolgt jetzt unter Verwendung einer Mehrzahl von Typen von Transferbedingungen.
Nachfolgend werden nur die Unterschiede zu den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen erläutert.
Im Simulationsschritt am vorliegenden vierten Ausführungsbeispiel simulieren Transferbilder eine Mehrzahl von Typen von Transferbedingungen auf der Grundlage der Kombination einer Mehrzahl von Belichtungswerten innerhalb vorläufig gesetzter Belichtungsgrenzen und einer Mehrzahl von Fokuspositionen innerhalb eines Bereichs vorläufig gesetzter Fokustiefen, um eine Mehrzahl von Transferbildern zu erhalten.
Sodann wird im Vergleichsschritt S13 von 2 die Differenz eines jeden der mehreren Transferbilder vom Designmuster verglichen für jeden Bewertungs- bzw. Auswertungspunkt, und es wird eine Mehrzahl von Typen von Differenzen berechnet, ebenfalls für jeden Auswertungspunkt. Im folgenden Deformationsschritt S14 vom 2 wird das Designmuster deformiert, so daß die Mehrzahl der Typen der Differenzen für jeden Auswertungspunkt kleiner werden, und zwar kleiner als eine vorbestimmte Referenz.
Die vorbestimmte Referenz im Deformationsschritt ist eine solche Referenz, daß zum Beispiel der Mittelwert einer Mehrzahl von Typen von Differenzen für jeden Auswertungspunkt ein Minimum wird.
Als eine andere vorbestimmte Referenz kann eine solche Referenz gewählt werden, daß die Differenz zwischen der maximalen Differenz und der minimalen Differenz zwischen der Mehrzahl der Typen der Differenzen für jeden Auswertungspunkt ein Minimum wird.
Darüber hinaus kann die vorbestimmte Referenz auch eine solche Referenz sein, bei der das quadratische Mittel der Mehrzahl von Typen von Differenzen für jeden Auswertungspunkt ein Minimum wird.
Beim Verfahren zur Korrektur des Maskenmusters nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Transferbild berücksichtigt, wenn sich die Transferbedingungen innerhalb des Bereichs der Prozeßgrenzen verändern (Prozeßgrenze wird berücksichtigt), so daß die Prozeßgrenze, also die Grenze hinsichtlich der Belichtung und der Fokustiefe in Bezug auf das korrigierte Maskenmuster nicht länger reduziert ist. Schließlich erfolgt die Durchführung eines photolithographischen Verfahrens unter Verwendung der Photomaske dieses Maskenmusters, was zu einer verbesserten Herstellungsrate führt.
Fünftes Ausführungsbeispiel
Das fünfte Ausführungsbeispiel bezieht sich auf die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einem Fall, wo ein Muster einer polykristallinen Siliziumschicht einer Speichereinrichtung mit 0,4 μm Linie belichtet und auf einen positiven Novolak-Resist übertragen wird, und zwar unter der Bedingung, das die Belichtungswellenlänge 365 nm, NA 0,50 und σ = 0,68 sind. Weitere und nicht besonders beschriebene Einzelheiten sind ähnlich zu denen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele.
Die 11 zeigt ein Designmuster 32, das beim vorliegenden Ausführungsbeispiel zur Anwendung gelangt.
Wie die 12 erkennen läßt, werden Auswertungspunkte 30 bzw. Evaluierungspunkte an allen Ecken und allen Seiten des Designmusters vorgesehen, und zwar mit einem Abstand mit 0,2 μm.
Sodann erfolgt die Ermittlung der Lichtintensitätsverteilung, die dadurch erhalten wird, daß eine Maske mit diesem Designmuster, so wie es war, bei fokussiertem Zustand übertragen wird. Sodann erfolgt eine Faltungsintegration unter Verwendung des Wertes α = 0,22 in Gleichung (7) und die Ermittlung der Korrekturlinien durch Abschneiden dieses Integrationswertes am Schwellenwert E_th, um auf diese Weise ein Resistmuster (Transferbild) zu erhalten. Das Ergebnis ist in 13 gezeigt. Es sei darauf hingewiesen, daß der Schwellenwert E_th so bestimmt wurde, daß die Linienbereite L in 13 bei 0,4 μm liegt.
Die für den photolithographischen Schritt erforderliche Fokustiefe wurde mit ±0,75 μm definiert, die Faltungsintegration der Lichtintensitätsverteilung und die Gauß'sche Funktion für den Fall einer Fokustiefe von 0,75 μm wurden ermittelt, und es wurden ferner die Konturlinien durch Abschneiden beim Schwellenwert E_th gefunden. Die Ergebnisse sind in 14 dargestellt.
Die Grenze der beim photolithographischen Schritt erforderlichen Belichtung wurde auf ±10% gesetzt, und in den beiden Faltungsintegrationen wurden zum einen Konturlinien durch Abschneiden bei einer Höhe E_th erhalten durch Absenken des Schwellenwertes E_th um 10%, als Resistbild gefunden, und zwar bei einem um 10% angehobenen Belichtungswert, und zum anderen Konturlinien durch Abschneiden bei einer Höhe E_th ⁺, erhalten durch Vergrößerung des Schwellenwertes E_th um 10%, als Resistbild gefunden, und zwar bei einem um 10% abgesenkten Belichtungswert.
Hierdurch werden insgesamt 6 Typen von Resistbildern erhalten, und zwar durch Multiplikation zweier Typen von Fokuspositionen, also eines fokussierten Zustandes und eines defokussierten Zustandes von 0,75 μm, mit drei Typen von Belichtungswerten, nämlich dem optimalen Belichtungswert, einem um 10% erhöhten Belichtungswert, und einem um 10% reduzierten Belichtungswert. Diese Resistbilder werden durch die Simulationseinrichtung 10 in 1 erzeugt.
Sodann wird an allen Auswertungspunkten eine Abweichung (Differenz) mit Hilfe des in 3A oder in 10 dargestellten Verfahrens ermittelt, und zwar bezüglich der Mustergrenze (des Randes) der sechs Typen von Resistbildern.
In einem weiteren Schritt wird der Mittelwert der Größe der Abweichung der sechs Randtypen für jeden Auswertungspunkt ermittelt. Wie in 10 zu erkennen ist, wurden im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Targetpukte 36 an den Auswertungspunkten 30 der Ecken des Designmusters 32 gesetzt. Entsprechend der 10 sind die Targetpunkte 36 in Übereinstimmung mit den Auswertungspunkten 30 in den konvexen Ecken oder konkaven Ecken des Designmusters 32 positioniert, wobei die Targetpunkte 36 im Bereich einer konvexen Ecke um –0,08 μm nach innen verschoben sind, während die Targetpunkte 36 im Bereich einer konkaven Ecke um +0,08 μm nach außen verschoben sind.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird im Vergleichsschritt S13 nach 2 an den Positionen, an denen nur Auswertungspunkte 30 gesetzt sind, die Differenz a zwischen dem simulierten Transferbild 34 und dem Designmuster 32 (siehe 10) für jeden Auswertungspunkt 30 verglichen. Dagegen wird an den Positionen, wo die Targetpunkte 36 gesetzt sind, die Differenz b zwischen den Targetpunkten 36 und dem Transferbild 34 (vergleiche 10) verglichen.
Im Deformationsschritt S14 von 2 wird das Designmuster 32 deformiert, und zwar unter Verwendung des Auswertungspunktes 30 (nicht des Targetpunktes) als Referenz, sowie in Übereinstimmung mit den Differenzen a und b, verglichen für jeden Auswertungspunkt 30 oder jeden Targetpunkt 36, so daß die Differenz klein wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Maskenmusterkante in der Nachbarschaft eines Jeden Auswertungspunktes in umgekehrter Richtung verschoben, und zwar abhängig vom Mittelwert der Größe der Abweichung der erhaltenen Kante sowie in Übereinstimmung mit der Prozedur gemäß 3B. Die Größe der Bewegung der Musterkante wird hier auf einen Betrag eingestellt, der durch Multiplikation des Mittelwertes des Betrags der Abweichung mit dem Wert 0,25 erhalten wird.
Auf diese Weise wird das korrigierte Designmuster gemäß 15 erhalten.
Bei diesen Prozeduren bleiben die Positionen der Auswertungspunkte und die Positionen der Targetpunkte so wie sie sind. Die Schritte S12 bis S14 in 2, ausgeführt durch die Simulationseinrichtung 10, die Vergleichseinrichtung 12 und die Deformationseinrichtung 14 in 1 werden viermal wiederholt, und zwar unter Verwendung des fertigen korrigierten Musters gemäß 15 als Startpunkt. Schließlich wird das fertige korrigierte Maskenmuster gemäß 16 erhalten.
Durch diese Korrektur ist es möglich, aufeinanderfolgend den Wert 3 σ zu reduzieren, der die Abweichung der sechs Typen von Kantenabweichungen, erhalten durch Änderung der Belichtungsbedingungen an den Auswertungspunkten, angibt. Die Reduzierung des Wertes 3 σ ist möglich auf den Wert 0,115 μm im vorliegenden Ausführungsbeispiel, und zwar im Vergleich zu einem Wert von 0,240 μm in der Maske des ursprünglichen Designmusters.
Resistmuster für den fokussierten Zustand und den defokussierten Zustand bei 0,75 μm, erhalten unter Verwendung der Photomaske mit dem Maskenmuster gemäß 16 sind jeweils in den 17 und 18 dargestellt. Es wurde bestätigt, daß ein sehr gutes Resistmuster im Vergleich zum Resistmuster vor der Korrektur erhalten wurde, das in den 13 und 14 gezeigt ist.
Wird zur Herstellung einer Halbleitereinrichtung eine Photomaske mit einem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren korrigierten Maskenmuster verwendet und die Halbleitereinrichtung über diese Photomaske belichtet, so wird eine Halbleitereinrichtung mit guten elektrischen Eigenschaften bei hoher Herstellungsrate erhalten.
Sechstes Ausführungsbeispiel
Das vorliegende Ausführungsbeispiel bezieht sich auf die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Fall, bei dem ein Muster einer LOCOS(selectives Siliciumoxid)-Schicht einer Halbleitereinrichtung mit 0,4 μm Linien belichtet und auf einen positiven Novolak-Resist unter den Bedingungen übertragen wird, daß die Belichtungswellenlänge gleich 365 nm, NA = 0,50 und σ = 0,68 sind. Weitere Einzelheiten, die ähnlich denjenigen bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen sind, werden nicht nochmals beschrieben.
Die 19 zeigt das Designmuster 32, das beim vorliegenden Ausführungsbeispiel zur Anwendung gelangt.
Zuerst werden gemäß 20 Auswertungs- bzw. Evaluierungspunkte 30 an allen Ecken und allen Seiten des Designmuster mit einem Abstand zueinander von 0,2 μm vorgesehen.
Als nächstes wird die Lichtintensitätsverteilung ermittelt, die dann erhalten wird, wenn eine Maske mit diesem Designmuster wie es war im fokussiertem Zustand übertragen wird. Sodann erfolgt eine Faltungsintegration in Übereinstimmung mit der Gleichung, die erhalten wird durch Anwendung des Wertes α = 0,22 in Gleichung (7). Die Konturlinien durch Abschneiden dieses Integrationswertes beim Schwellenpegel E_th werden ermittelt, um auf diese Weise das Resistmuster (Transferbild) zu erhalten. Das Ergebnis ist in 21 gezeigt. Es sei darauf hingewiesen, daß der Schwellenwert E_th so bestimmt wurde, daß die Linienbreite L in 21 den Wert von 0,4 μm aufweist.
Die für den Photolithographieschritt erforderliche Tiefe des Fokus wird zu ±0,75 μm definiert, und es erfolgt eine Faltungsintegration (convolution integration) der Lichtintensitätsverteilung sowie die Ermittlung einer Gauß-Funktion für den Fall einer 0,75 μm Defokussierung. Sodann werden die Konturlinien, abgeschnitten beim Schwellenwert E_th ermittelt. Das Ergebnis ist in 22 gezeigt.
Darüber hinaus wurden die Belichtungsgrenzen, die für den photolithographischen Schritt erforderlich sind, auf ±10% gesetzt. Bei den beiden Faltungsintegrationen werden dann einerseits die Konturlinien, geschnitten bei der Höhe E_th ^–, erhalten durch Absenkung des Schwellenwertes um E_th 10%, als Resistbild aufgefunden, und zwar für einen erhöhten Belichtungsbetrag um 10%, während andererseits die Konturlinien, geschnitten bei einer Höhe E_th ⁺, erhalten durch Absenkung des Schwellenwertes E_th um 10%, als Resistbild aufgefunden werden, und zwar bei einem um 10% abgesenkten Belichtungsbetrag.
Auf diese Weise werden insgesamt sechs verschiedene Typen von Resistbildern durch die Simulationseinrichtung 10 von 1 erhalten, und zwar gebildet durch Multiplizierung zweier Typen von Fokuspositionen, nämlich des fokussierten Zustandes und des defokusierten Zustandes von 0,75 μm, mit drei Typen von Belichtungswerten, nämlich dem optimalen Belichtungswert, dem um 10% überhöhten Belichtungswert und dem um 10% reduzierten Belichtungswert.
Nachfolgend wird an allen Auswertungspunkten durch das Verfahren in 3A oder 10 die Größe der Abweichung (Differenz) für die Mustergrenzen (Kanten) der sechs Typen von Resistbildern ermittelt.
Nachfolgend wird der Mittelwert der Größe der Abweichungen für die auf diese Weise gebildeten sechs Typen von Rändern bzw. Kanten für jeden Auswertungspunkt ermittelt. Es sei darauf hingewiesen, daß im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Targetpunkte 36, wie die 10 erkennen läßt, an den Auswertungspunkten 30 in den Ecken des Designmusters 32 gesetzt sind. Entsprechend der 10 sind die Targetpunkte 36 in Übereinstimmung mit den Auswertungspunkten 30 an konvexen Ecken oder konkaven Ecken des Designmusters 32 positioniert, derart, daß die Targetpunkte 36 innerhalb der Ecken (–0,08 μm) an den konvexen Ecken und die Targetpunkte 36 außerhalb (+0,08 μm) der Ecken an den konkaven Ecken liegen.
Beim Vergleichsschritt S13 in 2 wird an den Positionen, wo nur die Auswertungspunkte 30 gesetzt sind, die Differenz a zwischen dem simulierten Transferbild 34 und dem Designmuster 32 (siehe auch 10) verglichen, und zwar für jeden Auswertungspunkt 30. An den Positionen, wo die Targetpunkte 36 gesetzt sind, wird die Differenz b zwischen den Targetpunkten 36 und dem Transferbild 34 (vergleiche 10) verglichen.
Sodann wird im Deformationsschritt S14 von 2 das Designmuster 32 deformiert, und zwar unter Verwendung des Auswertungspunktes 30 (nicht des Targetpunktes) als Referenz sowie in Übereinstimmung mit den Differenzen a und b, verglichen für jeden Auswertungspunkt 30 der jeden Targetpunkt 36, so daß die Differenz klein wird. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Maskenmusterkante in der Nahe eines jeden Auswertungspunktes in Übereinstimmung mit der Prozedur gemäß 3B in umgekehrter Richtung verschoben, und zwar in Abhängigkeit des Mittelwertes der Größe der Abweichung der erhaltenen Kante. Der Betrag der Verschiebung der Musterkante wird auf den Betrag eingestellt, der durch Multiplikation des Mittelwertes des Betrags der Abweichung mit dem Wert 0,25 erhalten wird.
Auch in dieser Weise wird das korrigierte Designmuster gemäß 23 erhalten.
In diesen Prozeduren werden die Positionen der Auswertungspunkte und die Positionen der Targetpunkte so wie sie waren, beibehalten. Dabei werden die Schritte S12 bis S14 in 2 durch die Simulationseinrichtung 10, die Vergleichseinrichtung 12 und die Deformationseinrichtung 14 gemäß 1 viermal wiederholt, und zwar unter Verwendung des fertigen korrigierten Musters gemäß 23 als Startpunkt. Schließlich wird das fertige korrigierte Maskenmuster gemäß 24 erhalten.
Durch diese Korrektur wird es möglich, den Ausdruck 3 σ zu reduzieren, der die Abweichung der sechs Typen von Kantenabweichung angibt, die durch Änderung der Belichtungsbedingungen an den jeweiligen Auswertungspunkten erhalten wurde. Die Reduzierung des Ausdrucks 3 σ kann beim vorliegenden Ausführungsbeispiel auf den Wert 0,096 μm erfolgen im Vergleich zum Wert von 0,19 μm bei Verwendung der Maske des ursprünglichen Designmusters.
Resistmuster für den fokussierten Zustand und defokussierten Zustand von 0,75 μm, erhalten unter Verwendung der Photomaske mit dem Maskenmuster gemäß 24 sind jeweils in den 25 und 26 gezeigt. Es wurde bestätigt, daß ein sehr gutes Resistmuster im Vergleich zum Resistmuster vor der Korrektur erhalten wird, wie es in den 21 und 22 dargestellt ist.
Wird zur Herstellung einer Halbleitereinrichtung eine Photomaske mit einem durch das erfindungsgemäße Verfahren korrigierten Maskenmuster verwendet, und erfolgt eine Belichtung der Halbleitereinrichtung durch die Photomaske hindurch, so wird eine Halbleitereinrichtung mit sehr guten elektrischen Eigenschaften erhalten, und bei hoher Herstellungsrate.
Siebtes Ausführungsbeispiel
Beim vorliegenden siebten Ausführungsbeispiel kommt das erfindungsgemäße Verfahren bei einem Fall zum Einsatz, bei dem ein Muster eine polykristallinen Siliciumschicht einer Speichereinrichtung mit 0,4 μm Linie belichtet und auf einen positiven Novolak-Resist übertragen wird, und zwar bei einer Belichtungswellenlänge von 365 nm, bei NA = 0,50 und bei σ = 0,68. Die Übertragung erfolgt unter Verwendung einer Phasenschiebermaske vom Halbtonsystem mit einem Semi-Lichtblockierbereich einer Transmissivität von 8%, wobei die Phasenschiebermaske die Phasendifferenz zwischen dem Transmissionslicht des Semi-Lichtblockierbereichs und dem Transmissionslicht des Transmissionsbereichs auf 180° einstellt. Beim vorliegenden siebten Ausführungsbeispiel nicht im einzelnen beschriebene Schritte sind ähnlich denjenigen der oben erwähnten Ausführungsbeispiele.
Die 27 zeigt ein Designmuster 32 nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
Zuerst werden gemäß 28 Auswertungs- bzw. Evaluierungspunkte 30 an allen Ecken und allen Seiten des Designmuster mit einem gegenseitigen Abstand von 0,2 μm gesetzt.
Sodann wird die Lichtintensitätsverteilung ermittelt, die für den Fall erhalten wird, daß eine Maske mit diesem Designmuster so wie es ist, im fokussierten Zustand übertragen wird. Eine Faltungsintegration wird ausgeführt in Übereinstimmung mit der Gleichung, die dann erhalten wird, wenn der Wert α = 0,22 in Gleichung (7) eingesetzt wird. Ferner werden Konturlinien ermittelt durch Schneiden dieses Integrationswertes beim Schwellenwert E_th, wodurch ein Resistbild (Transferbild) erhalten wird. Das Ergebnis ist in 29 gezeigt. Es sei darauf hingewiesen, daß der Schwellenwert E_th so bestimmt wurde, daß die Linienbreite L in 29 den Wert von 0,4 μm aufweist.
Die für den Photolithographieschritt erforderliche Tiefe des Fokus wird definiert als ±0,75 μm. Sodann erfolgt die Faltungsintegration der Lichtintensitätsverteilung und die Bildung der Funktion für den Fall eines 0,75 μm Defokussierungszustandes. Schließlich werden die bei einem Schwellenwert E_th geschnittenen Konturlinien ermittelt. Das Resultat ist in 30 gezeigt.
Die Grenzen der erforderlichen Belichtung im Photolithographieschritt wurden auf ±10% gesetzt. Ferner weden bei den zwei Faltungsintegrationen einerseits die Konturlinien, geschnitten bei einer Höhe E_th erhalten durch Absenkung des Schwellenwertes E_th um 10%, zur Bildung des Resistbildes aufgesucht, und zwar bei einem um 10% vergrößerten Belichtungsbetrag, während andererseits die Konturlinien, geschnitten bei der Höhe E_th ⁺, erhalten durch Vergrößerung des Schwellenwertes E_th um 10%, zur Bildung eines Resistbildes aufgesucht werden, wo der Belichtungsbetrag um 10% verringert war.
Auf diese Weise werden durch die Simulationseinrichtung 10 in 1 sechs Typen von Resistbildern insgesamt erhalten, und zwar durch Multiplikation zweier Typen von Fokuspositionen, nämlich des fokussierten Zustandes und des defokussierten Zustandes von 0,75 μm, mit drei Typen von Belichtungswerten, nämlich dem optimalen Belichtungswert, dem Belichtungswert mit 10% Überdosis, und dem Belichtungswert mit 10% verringerter Dosis.
Sodann wird an allen Auswertungspunkten durch die Prozedur nach 3A oder 10 eine Abweichung der Verschiebung (Differenz) für die Musterränder (Kanten) der sechs Typen von Resistbildern ermittelt.
Schließlich wird der Mittelwert der Größe der Abweichung der sechs Typen von Kanten für jeden Auswertungspunkt ermittelt, der auf diese Weise gefunden wurde. Es sei darauf hingewiesen, daß beim vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie die 10 erkennen läßt, die Targetpunkte 36 bei den Evaluierungspunkten 30 der Ecken des Designmusters 32 gesetzt sind. Gemäß 10 sind die Targetpunkte 36 in Übereinstimmung mit den Evaluierungspunkten 30 an konvexen Ecken oder konkaven Ecken des Designmusters 32 positioniert, wobei die Targetpunkte 36 innerhalb der Ecken (–0,08 μm) im Bereich konvexer Ecken liegen, während die Targetpunkte 36 außerhalb (+0,08 μm) der Ecken im Bereich konkaver Ecken liegen.
Im Vergleichsschritt S13 von 2 wird beim vorliegenden Ausführungsbeispiel an der Position, wo nur die Auswertungspunkte 30 gesetzt sind, die Differenz a zwischen dem simulierten Transferbild 34 und dem Designmuster 32 (siehe 10) verglichen, und zwar für jeden Auswertungspunkt 30. An den Positionen, wo die Targetpunkte 36 gesetzt sind, wird die Differenz b zwischen den Targetpunkten 36 und dem Transferbild 34 (siehe 10) verglichen.
Sodann wird im Deformationsschritt S14 in 2 das Designmuster 32 deformiert, und zwar unter Verwendung des Auswertungspunktes 30 (nicht des Targetpunktes) als Referenz sowie in Übereinstimmung mit den Differenzen a und b verglichen, und zwar für jeden Auswertungspunkt 30 oder für jeden Targetpunkt 36, so daß die Differenzen klein werden. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Maskenmusterkante in der Nahe eines jeden Auswertungspunktes in entgegengesetzter Richtung bewegt, und zwar durch das Verfahren gemäß 3B, wobei die Bewegung unter Berücksichtigung des Mittelwertes der Größe der Verschiebung der erhaltenen Kante erfolgt.
Im vorliegenden Fall wird die Größe der Bewegung der Musterkante auf einen Wert eingestellt, der durch Multiplikation des Mittelwertes der Größe der Abweichung mit dem Wert 0,25 erhalten wird.
Auf diese Weise wird das korrigierte Designmuster gemäß 31 erhalten.
Bei diesen Prozeduren bleiben die Positionen der Auswertungspunkte und die Positionen der Targetpunkte unverändert aufrechterhalten. Die Schritte S12 bis S14 in 2, ausgeführt durch die Simulationseinrichtung 10, die Vergleichseinrichtung 12 und die Deformationseinrichtung 14 in 1, werden viermal wiederholt, und zwar unter Verwendung des fertiggestellten, korrigierten Musters gemäß 31 als Startpunkt. Schließlich wird das fertiggestellte korrigierte Maskenmuster gemäß 32 erhalten.
Durch diese Korrektur ist es möglich, den Ausdruck 3 σ zu reduzieren, der die Abweichung der sechs Typen von Kantenabweichungsbeträgen angibt, erhalten durch Änderung der Belichtungsbedingungen an den Auswertungspunkten. Die Reduzierung des Ausdrucks 3 σ ist möglich auf den Wert 0,104 μm beim vorliegenen Ausführungsbeispiel im Vergleich zum Wert von 0,239 μm bei Verwendung einer Maske mit dem ursprünglichen bzw. nicht korrigierten Designmuster.
Resistmuster für den fokussierten Zustand und den defokussierten Zustand von 0,75 μm, erhalten durch Verwendung der Photomaske mit dem Maskenmuster gemäß 32 sind jeweils in den 33 und 34 dargestellt. Es konnte bestätigt werden, daß ein sehr gutes Resistmuster erhalten wird, und zwar im Vergleich zum Resistmuster vor der Korrektur, wie es in den 29 und 30 dargestellt ist.
Wird bei der Herstellung einer Halbleitereinrichtung eine Photomaske mit einem nach der Erfindung korrigierten Maskenmuster verwendet, und wird die Halbleitereinrichtung durch diese Photomaske hindurch belichtet, so wird eine Halbleitereinrichtung mit sehr guten elektrischen Eigenschaften erhalten sowie mit hoher Herstellungsrate.
Die vorliegende Erfindung eignet sich auch zur Korrektur eines Maskenmusters einer Photomaske für lithograpische Prozesse, bei denen eine Phasenverschiebung durchgeführt wird.
Achtes Ausführungsbeispiel
Das vorliegende Ausführungsbeispiel bezieht sich auf den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einem Fall, bei dem das Muster einer Zwischenverbindungsschicht einer Speichereinrichtung mit einer 0,3 μm Linie belichtet und auf einen positiven Novalak-Resist übertragen wird, und zwar unter den Bedingungen, daß die Belichtungswellenlänge 365 nm beträgt, und der Wert NA = 0,50 ist. Bei der Belichtung wird eine verbesserte Auflösung durch Verwendung einer Belichtungsquelle mit einer Verteilung der Transmittanz bzw. Lichtdurchlässigkeit gemäß 35 erzielt. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind Schritte und Sachverhalte, die nicht besonders beschrieben werden, gleich denjenigen wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Die 36 zeigt ein Designmuster 32, das beim vorliegenden Ausführungsbeispiel zum Einsatz kommt.
Zuerst werden gemäß 37 die Auswertungspunkte 30 an allen Ecken und allen Seiten des Designmusters unter einem gegenseitigen Abstand von 0,15 μm gesetzt.
Sodann wird die Lichtintensitätsverteilung ermittelt, die dann erhalten wird, wenn die Maske mit diesem Designmuster so wie es ist, im fokussierten Zustand übertragen wird. Eine Faltungsintegration (convolution integration) wird durchgeführt in Übereinstimmung mit der Gleichung, die erhalten wird, wenn α = 0,22 in Gleichung (7) ist. Schließlich werden Konturlinien ermittelt durch Schneiden dieses Integrationswertes beim Schwellenwert E_th, wobei durch dieses Schneiden das Resistbild (Transferbild) erhalten wird. Das Ergebnis ist in 39 gezeigt. Es sei darauf hingewiesen, daß der Schwellenwert E_th so bestimmt wurde, daß die Linienbreite L in 38 den Wert 0,3 μm aufweist.
Die beim photolithographischen Schritt erforderliche Tiefe des Fokus wird definiert als ±0,50 μm. Sodann wird die Faltungsintegration der Lichtintensitätsverteilung durchgeführt und es wird die Gauß'sche Funktion für den Fall eines 0,50 μm Defokussierungszustandes ermittelt. Sodann werden die Konturlinien, geschnitten bei einem Schwellenwert E_th ermittelt. Das Ergebnis ist in 39 dargestellt.
Auch die beim photolithographischen Schritt erforderliche Grenze der Belichtung wird auf ±5% gesetzt. In den beiden Faltungsintegrationen werden dann einerseits die Konturlinien, geschnitten bei der Höhe E_th ^–. erhalten durch Absenkung des Schwellenwertes E_th um 5%, als Resistbild aufgesucht, und zwar bei einem um 5% vergrößerten Belichtungsbetrag, während andererseits die Konturlinien, geschnitten bei einer Höhe E_th ⁺, erhalten durch Vergrößerung des Schwellenwertes E_th um 5%, als Resistbild aufgesucht werden, und zwar bei einem um 5% verringerten Belichtungsbetrag.
Auf diese Weise werden durch die Simulationseinrichtung 10 von 1 sechs Typen von Resistbildern insgesamt erhalten, und zwar durch Multiplikation zweier Typen von Fokuspositionen, also des fokussierten Zustandes und des defokussierten Zustandes von 0,75 μm, mit drei Typen von Belichtungsbeträgen, also dem optimalen Belichtungsbetrag, dem Belichtungsbetrag mit 5% Überdosis, und dem Belichtungsbetrag mit 5% Unterdosis.
Danach wird an allen Auswertungspunkten die Größe einer Abweichung (Differenz) durch die Prozedur nach 3A oder 10 in Bezug auf die Mustergrenze (Kante) der sechs Typen von Resistbildern ermittelt.
Sodann erfolgt die Bildung des Mittelwertes der Größe der Abweichung der sechs Typen von Kanten für jeden in dieser Weise gefundenen Auswertungspunkt. Es sei darauf hingewiesen, daß bei diesem Ausführungsbeispiel, wie die 10 zeigt, die Targetpunkte 36 bei den Auswertungspunkten 30 in den Ecken des Designmusters 32 gesetzt werden. Gemäß 10 werden die Targetpunkte 36 in Übereinstimmung mit den Auswertungspunkten 30 an konvexen Ecken oder konkaven Ecken des Designmusters 32 gesetzt. Dabei liegen die Targetpunkte 36 innerhalb der Ecken (–0,06 μm) im Bereich konvexer Ecken, während die Targetpunkte 36 außerhalb (+0,06 μm) der Ecken liegen, soweit konkave Ecken betroffen sind.
Im Vergleichsschritt S13 von 2 wird beim vorliegenden Ausführungsbeispiel an Positionen, wo nur die Auswertungspunkte 30 gesetzt sind, die Differenz a zwischen dem simulierten Transferbild 34 und dem Designmuster 32 (siehe 10) verglichen, und zwar für jeden Auswertungspunkt 30. An den Positionen, wo die Targetpunkte 36 gesetzt sind, wird die Differenz b zwischen dem Targetpunkt 36 und dem Transferbild 34 (vergleiche 10) verglichen.
Sodann wird im Deformationsschritt S14 von 2 das Designmuster 32 deformiert, und zwar unter Verwendung des Auswertungspunktes 30 (nicht des Targetpunktes) als Differenz in Übereinstimmung mit den Differenzen a und b, verglichen für jeden Auswertungspunkt 30 oder jeden Targetpunkt 36, so daß die Differenz klein wird. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Maskenmusterkante in der Nähe eines jeden Auswertungspunktes in entgegengesetzter Richtung bewegt, und zwar in Abhängigkeit des Mittelwertes der Größe der Abweichung der erhaltenen Kante sowie durch ein in 3B bechriebenes Verfahren. Die Größe der Bewegung der Musterkante wird hier auf einen Wert gesetzt, der durch Multiplikation des Mittelwertes der Größe der Abweichung mit dem Wert 0,25 erhalten wird. Auf diese Weise wird dann das korrigierte Designmuster gemäß 40 erhalten.
Bei diesen Prozeduren bleiben die Positionen der Auswertungspunkte und die Positionen der Targetpunkte unverändert. Die Schritte S12 bis S14 in 2, ausgeführt durch die Simulationseinrichtung 10, die Vergleichseinrichtung 12 und die Deformationseinrichtung 14 in 1 werden viermal wiederholt, und zwar unter Verwendung des fertigen korrigierten Musters gemäß 40 als Startpnkt. Schließlich wird das fertiggestellte korrigierte Maskenmuster gemäß 41 erhalten.
Durch diese Korrektur ist es möglich, den Ausdruck 3 σ zu reduzieren, der die Abweichung der sechs Typen von Kantenabweichungsbeträgen angibt, die durch Änderung der Belichtungsbedingungen an den Auswertungspunkten erhalten werden. Die Reduzierung des Ausdrucks 3 σ, erfolgt auf einen Wert von 0,081 μm beim vorliegenden Ausführungsbeispiel im Vergleich zum Wert von 0,257 μm bei einer Maske mit dem ursprünglichen Designmuster.
Resistmuster für den fokussierten Zustand und für einen defokussierten Zustand von 0,50 μm, erhalten unter Verwendung einer Photomaske mit dem Maskenmuster gemäß 41 sind jeweils in den 42 und 43 dargestellt. Es konnte bestätigt werden, daß ein sehr gutes Resistmuster erhalten wird, und zwar im Vergleich zum Resistmuster der Korrektur, das in den 38 und 39 gezeigt ist.
Wird eine Halbleitereinrichtung unter Verwendung einer Photomaske mit einem nach der Erfindung korrigierten Maskenmuster belichtet, so läßt sich die Halbleitereinrichtung mit sehr guten elektrischen Eigenschaften und auch mit hoher Herstellungsrate produzieren.
Durch das vorliegende Ausführungsbeispiel konnte bestätigt werden, daß die Erfindung auch bei der Korrektur eines Maskenmusters einer Photomaske vorteilhaft zum Einsatz kommen kann, die bei photolithographischen Prozessen verwendet wird, bei der eine modifizierte Belichtungsquelle benutzt wird.
Es sei darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern in verschiedener Weise modifiziert werden kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
Zum Beispiel sind die Belichtungsbedingungen nicht auf diejenigen beschränkt, die in den obigen Ausführungsbeispielen erwähnt wurden. Auch der verwendete Photoresist kann ein anderer sein als der im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen genannte. Auch ist das Maskenmuster nicht eingeschränkt auf die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Formen.
Als Belichtungsverfahren kann andererseits auch das modifizierte Belichtungs- und Pupillenfilterungsverfahren verwendet werden, während als zu verwendende Maske eine Phasenschiebermaske zum Einsatz kommen kann, etwa eine Phasenschiebermaske vom Halbton-System oder vom Reversions-System. Jedenfalls sind die verwendbaren Masken nicht auf diejenige bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnten Masken beschränkt.
Wie bereits eingangs erläutert, ist es nach dem ersten Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Korrektur eines Maskenmusters möglich, das Maskenmuster zu deformieren, so daß ein Transferbild nahe des gewünschten Designmusters bzw. ähnlich zu diesem automatisch erhalten wird, unabhängig von der Form des Maskenmusters. Dadurch läßt sich der Nachteil beim System zur Korrektur des Maskenmusters durch empirisch-praktische Methoden (trial and error system) für jedes Maskenmuster eliminieren.
Beim zweiten Verfahren zur Korrektur des Maskenmusters nach der vorliegenden Erfindung wird ein Transferbild berücksichtigt, wobei sich Transferbedingungen innerhalb eines Bereichs einer Prozeßgrenze ändern (es wird also die Prozeßgrenze berücksichtigt), so daß hinsichtlich der Prozeßgrenze, beispielsweise der Grenze der Belichtung oder Tiefe des Fokus, keine weitere Einschränkung Infolge des korrigierten Maskenmusters auftritt. Wird somit ein Lithographieschritt unter Verwendung einer Photomaske mit diesem Maskenmuster durchgeführt, so wird eine verbesserte Herstellungsrate erzielt.
Beim dritten Verfahren zur Korrektur eines Maskenmusters nach der vorliegenden Erfindung wird es möglich, das Transferbild mit Hilfe des Designmusters (enthält auch das deformierte Designmuster) zu übertragen, sich dem Transferbild anzunähern, welches im tatsächlichen Transferprozeß erhalten wird, und eine Korrektur des Maskenmusters automatisch sowie mit hoher Genauigkeit durchzuführen.
Beim vierten Verfahren zur Korrektur eines Maskenmusters nach der vorliegenden Erfindung wird bei Deformierung des Maskenmusters die Grenzlinie des Maskenmusters in der Nähe eines Auswertungspunktes verschoben, und zwar in entgegengesetzter Richtung der Differenz, verglichen für jeden Auswertungspunkt, und exakt um einen Betrag, der durch Multiplikation der Größe der Differenz mit einem konstanten Koeffizienten (0,1 oder mehr und kleiner als 1) erhalten wird. Das durch das Maskenmuster nach Korrektur erhaltene Transferbild läßt sich somit graduell bzw. allmählich dem Designmuster annähern.
Beim fünften Verfahren zur Korrektur eines Maskenmusters nach der vorliegenden Erfindung liegen zum Beispiel an konvexen Ecken die Targetpunkte innerhalb bzw. an der Innenseite der Ecken, während an konkaven Ecken die Targetpunkte außerhalb der Ecken zu liegen kommen. Dabei erfolgt die Korrektur des Designmusters so, daß sich das Transferbild diesen Targetpunkten annähert. Das Transferbild läßt sich somit insgesamt dem Designmuster sehr gut anpassen. Im Ergebnis werden Brücken, Unterbrechungen, usw., zwischen Teilen des Musters verhindert.

Claims

Verfahren zur Korrektur eines Maskenmusters, bei dem das Maskenmuster einer in einem fotolithografischen Schritt zu verwendenden Fotomaske so deformiert wird, dass ein Transferbild nahe eines gewünschten Designmusters erhalten wird, enthaltend: einen Auswertungspunkt-Anordnungsschritt zur Anordnung einer Mehrzahl von Auswertungspunkten (30) entlang eines äußeren Randes des gewünschten Designmusters (32); einen Simulationsschritt zum Simulieren des zu bildenden Transferbildes, wobei eine Belichtung unter vorbestimmten Transferbedingungen durch Verwendung einer virtuellen Fotomaske des gewünschten Designmusters erfolgt, basierend auf den Auswertungspunkten; einen Vergleichsschritt zum Errechnen einer Differenz einer Resistkantenposition des simulierten Transferbildes von dem gewünschten Designmuster für jeden Auswertungspunkt; und einen Deformationsschritt zum Deformieren des Designmusters in Übereinstimmung mit der errechneten Differenz für jeden Auswertungspunkt, so dass die Differenz des Transferbildes vom gewünschten Designmuster kleiner wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte vom Simulationsschritt bis zum Deformationsschritt wenigstens einmal wiederholt werden, und zwar unter Verwendung des Designmusters, das im Deformationsschritt deformiert wurde.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Simulationsschritt Transferbilder in Abhängigkeit einer Anzahl von Typen von Transferbedingungen simuliert werden, basierend auf einer Kombination einer Mehrzahl von Belichtungsstärken einer vorläufig gesetzten Belichtungsbereichs und einer Mehrzahl von Fokuspositionen innerhalb des Bereichs einer vorläufig eingestellten Fokustiefe, um eine Mehrzahl von simulierten Transferbildern zu erhalten; im Vergleichsschritt die Differenz der Auswertungspunkte von einer Resistkantenposition für jeden Auswertungspunkt eines jeden simulierten Transferbildes verglichen wird, um eine Mehrzahl von Typen von Differenzen, entsprechend den Typen von Transferbedingungen, für jeden Auswertungspunkt zu berechnen; und im Deformationsschritt das Designmuster so deformiert wird, dass die Mehrzahl von Typen von Differenzen für jeden Auswertungspunkt in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Referenz klein wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Referenz im Deformationsschritt eine solche Referenz ist, dass zum Beispiel ein Mittelwert der Mehrzahl von Typen von Differenzen für jeden Auswertungspunkt ein Minimum wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Referenz eine solche Referenz ist, dass die Differenz zwischen der maximalen Differenz und der minimalen Differenz unter der Mehrzahl von Typen von Differenzen für jeden Auswertungspunkt ein Minimum wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Referenz eine solche Referenz ist, dass das quadratische Mittel der Mehrzahl von Typen von Differenzen für jeden Auswertungspunkt ein Minimum wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Simulationsschritt die zweidimensionalen Lichtintensitäten auf einem Substrat berechnet werden, und zwar auf der Grundlage des Designmusters und der Belichtungsbedingungen; die Einflüsse der Lichtintensitäten an einer Mehrzahl von peripheren Positionen auf die Belichtungsenergie an einer willkürlichen Position berechnet und kumulativ addiert werden, und zwar unter Berücksichtigung der Lichtintensitäten an den peripheren Positionen dieser willkürlichen Position in der zweidimensionalen Ebene des Substrats sowie unter Berücksichtigung des Abstandes zwischen der willkürlichen Position und den peripheren Positionen, um auf diese Weise eine latente Bildformationsintensität an der willkürlichen Position in der zweidimensionalen Ebene des Substrats zu berechnen; eine Verteilung der latenten Bildformationsintensitäten in der zweidimensionalen Ebene des Substrats ermittelt wird; ein Schwellenwert der latenten Bildformationsintensität in Übereinstimmung mit der Belichtungsstärke und Entwicklungsbedingungen bestimmt wird; entsprechend dem Schwellenwert Konturlinien bezüglich der Verteilung der latenten Bildformationsintensitäten bestimmt werden; und das durch die Konturlinien definierte Muster als Transferbild berechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Deformationsschritt die Grenzlinie des Maskenmusters in der Nachbarschaft des Auswertungspunktes in einer entgegengesetzten Richtung der verglichenen Differenz bewegt wird, und zwar für jeden Auswertungspunkt sowie um einen Betrag, der durch Multiplikation der Größe der Differenz mit einem konstanten Koeffizienten erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Koeffizient größer als 0 und kleiner als 1 ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Auswertungspunkt-Anordnungsschritt eine Mehrzahl von Auswertungspunkten entlang eines äußeren Randes des Musters des gewünschten Designmusters angeordnet wird, und dass zur selben Zeit Targetpunkte an vorbestimmten Auswertungspunkten und getrennt von den Auswertungspunkten gesetzt werden; im Vergleichsschritt die Differenz der Auswertungspunkte des Designmusters von einer Resistkantenposition des Transferbildes berechnet wird, und zwar für jeden Auswertungspunkt an Positionen, an denen nur die Auswertungspunkte gesetzt sind, wobei ferner eine Differenz zwischen den Targetpunkten und dem Transferbild verglichen wird, und zwar an Positionen, wo die Targetpunkte gesetzt sind; und im Deformationsschritt das Designmuster so deformiert wird, dass die Differenz des Transferbildes vom gewünschten Designmuster kleiner wird, und zwar abhängig von der verglichenen Differenz für jeden Auswertungspunkt oder jeden Targetpunkt.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Targetpunkte in Übereinstimmung mit den an den konvexen Ecken oder konkaven Ecken des Designmusters positionierten Auswertungspunkten gesetzt werden, wobei die Targetpunkte im Bereich konvexer Ecken an der Innenseite der Ecken liegen und im Bereich konkaver Ecken an der Außenseite der Ecken.
Photomaske mit einem Maskenmuster, welches durch ein Korrekturverfahren gemäß den Ansprüchen 1–11 korrigiert wurde.
Korrekturvorrichtung zur Korrektur eines Maskenmusters, mittels der die Korrektur des Maskenmusters nach einem der Verfahren gemäß den Ansprüchen 1–11 durchgeführt wird.
Produktionsvorrichtung für eine Photomaske, enthaltend eine Korrekturvorrichtung nach Anspruch 13.
Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Belichten eines Halbleiterbauelementes mit einer Photomaske, welche durch ein Korrekturverfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 11 korrigiert wurde, um ein Halbleiterbauelement zu bilden.