DE102004033350A1 - Method for correction of systematic line width fluctuations during transmission of pattern onto substrate is by exposure apparatus with aperture through local variation of width and/or transparency of aperture along one direction - Google Patents

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Abstract

A correction of systematic line width fluctuations during the transmission of a pattern onto a substrate (10) is made possible in an exposure apparatus with an aperture (40) through a local variation of the width and/or of the transparency of the aperture along one direction. By means of a further variation of the radiation dose along another line during the scanning process an overall correction on the substrate can be achieved. An independent claim is included for an exposure apparatus for the exposing of substrates through the passing over of a surface of the substrate by means of an illuminated aperture.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur ortsabhängiger Schwankungen der Breite von Strukturen, z. B. Linien, bei der Belichtung und Übertragung der Strukturen auf Substrate, insbesondere Halbleitersubstrate. Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zum Anwenden der Korrektur bei der Übertragung eines Musters auf ein Substrat.The The invention relates to a method for correcting location-dependent fluctuations the width of structures, e.g. As lines, in the exposure and transmission the structures on substrates, in particular semiconductor substrates. The invention also relates to a Device for applying the correction in the transmission of a pattern a substrate.

Bei der Herstellung integrierter Schaltungen sind zunehmend geringere Breiten der Strukturelemente innerhalb der Schaltungen zu erzielen. Die Herstellung umfaßt üblicherweise eine Abfolge von Prozeßschritten, die an einem Halbleitersubstrat durchgeführt werden. Strukturen werden definiert durch lithographische Prozesse, bei denen im allgemeinen eine photoempfindliche Schicht, der Resist, über ein Projektionssystem eines Belichtungsapparates mit der gewünschten Struktur belichtet und anschließend entwickelt wird. Die dadurch entstandene Resist-Maske wird durch nachfolgende Ätzprozesse in eine unterliegende Schicht übertragen. Danach können weitere Prozesse an oder in der unterliegenden Schicht durchgeführt werden.at The production of integrated circuits are increasingly smaller To achieve widths of the structural elements within the circuits. The preparation usually includes a sequence of process steps, which are performed on a semiconductor substrate. Structures become defined by lithographic processes, in which in general a photosensitive layer, the resist, via a projection system of a Exposure apparatus with the desired Structure exposed and then is developed. The resulting resist mask is through subsequent etching processes in transfer an underlying layer. After that you can further processes are carried out on or in the underlying layer.

Neben der Aufgabe, ein Strukturelement mit der gewünschten Breite mittels der genannten Prozeßschritte bilden zu können, gibt es das Problem, auch eine hohe Gleichmäßigkeit der zu erzielenden Strukturbreiten über das Halbleitersubstrat hinweg zu erreichen. Die Gleichmäßigkeit von Strukturbreiten an verschiedenen Positionen auf dem Substrat im Vergleich zu dem aus dem Design der Schaltung vorgegebenen Breiten wird auch Linienbreitenstabilität genannt.Next the task of a structural element with the desired width by means of said process steps to be able to form there is the problem, also a high uniformity of the achievable structure widths over the Achieve semiconductor substrate across. The uniformity of feature widths at different positions on the substrate compared to the widths given by the design of the circuit is also called line width stability.

Gerade aufgrund der dem Lithographieschritt vor- und nachgelagerten Prozesse wird häufig nicht die erforderliche Linienbreitenstabilität erreicht. Die Ursachen können z. B. in den Ätz- oder Abscheidungsprozessen liegen. So kann es beispielsweise aufgrund von Gerätefehlern oder grundsätzlicher Probleme der verschiedenen Ätztechniken zu unterschiedlichen Ätzraten über die Oberfläche eines Halbleitersubstrats hinweg kommen. Es ist möglich, daß die Ätzraten in der Mitte eines Substrats größer ausgeprägt sind als etwa im Randbereich oder umgekehrt. Inhomogen die Oberfläche des Substrates beeinflussende Prozesse liegen insbesondere auch im Fall der Abscheidung in Form variierender Schichtdicken oder von asymmetrisch einwirkenden Planarisierungs- oder Polierprozessen vor.Just due to the lithography step upstream and downstream processes becomes common not achieved the required line width stability. The causes can z. B. in the etching or deposition processes. For example, it may be due to of device errors or more fundamentally Problems of different etching techniques too different etch rates over the surface of a semiconductor substrate. It is possible that the etching rates are larger in the middle of a substrate as about in the border area or vice versa. Inhomogeneous the surface of the Substrates influencing processes are especially in the case the deposition in the form of varying layer thicknesses or asymmetric acting planarization or polishing processes.

Auch der lithographische Prozeß, d. h. die Belichtung des Resists durch optische Projektion sowie der Resist-Prozeß mit Belackungs-, Aufheiz-, Kühl- und Entwicklerschritten kann als ursächlich für Linienbreitenschwankungen von Strukturen auf einem Substrat gelten.Also the lithographic process, d. H. the exposure of the resist through optical projection as well the resist process with Coating, heating, cooling and developer steps can be considered as the cause of linewidth variations of structures on a substrate.

Wegen der hohen Anforderungen an die zu erreichende Integrationsdichte, welche gerade durch den lithographischen Prozeß definiert wird, nimmt dieser eine immer zentralere Rolle bei der Halbleiterherstellung ein. Insbesondere die optische Projektion eines Musters auf ein Substrat stößt bei weiterer Tendenz zu geringeren Strukturbreiten hin an die physikalische Grenze der von den Herstellern der Linsen eines optischen Projektionssystems erzielbaren Genauigkeiten. Die Folge ist ein zunehmender Einfluß von schon auf der Maske vorhandenen Linienbreiteschwankungen einerseits und sogenannter Lin senaberrationen auf das im Resist erzielte Ergebnis einer Belichtung andererseits.Because of the high demands on the integration density to be achieved, which is just defined by the lithographic process, this takes an increasingly central role in semiconductor manufacturing. Especially the optical projection of a pattern on a substrate encounters further Tendency to lower structure widths towards the physical limit that of the manufacturers of the lenses of a projection optical system achievable accuracies. The consequence is an increasing influence of already On the mask existing line width variations on the one hand and so-called Lin senaberrationen on the result achieved in the resist on the other hand.

Linsenabberationen wirken sich auf das Ergebnis innerhalb einer Belichtung aus. Die resultierenden Verschiebungen und Breitevariationen einzelner Strukturelemente können sich dabei innerhalb eines Belichtungsfeldes oder sogar innerhalb eines von mehreren in das Belichtungsfeld übertragenen Chips auswirken. Während sich also die durch Vor- oder Nachprozesse verursachten Linienbreiteschwankungen mit größerer Reichweite eher auf Waferdimensionen beziehen, d. h. insbesondere Unterschiede zwischen den vielfach auf einem Wafer vorhandenen Belichtungsfeldern, treten aufgrund der derzeitigen Entwicklung lithographischer Techniken zunehmend Linienbreiteschwankungen innerhalb eines Belichtungsfeldes, beispielsweise von Chip zu Chip oder auch innerhalb eines Chips, in den Vordergrund.lens aberrations affect the result within an exposure. The resulting shifts and width variations of individual structural elements can doing so within an exposure field or even within affect one of several chips transferred to the exposure field. While Thus, the line width fluctuations caused by pre- or post-processes with greater range rather refer to wafer dimensions, d. H. especially differences between the multiple exposure fields on a wafer, are increasingly due to the current development of lithographic techniques Linewidth variations within an exposure field, for example from chip to chip or even within a chip, in the foreground.

Sowohl die zwischen den Belichtungsfeldern auftretenden Linienbreiteschwankungen als auch jene innerhalb der Belichtungsfelder führen zu Ausbeuteverlusten. Solche Ausbeuteverluste resultieren wiederum in einen höheren Kostenaufwand je fertiggestellter Schaltung. Infolgedessen wurde nach Lösungen gesucht, mit denen systematisch auftretende Linienbreiteschwankungen korrigiert werden können. Für die weiterreichenden Linienbreiteschwankungen wurde dahingehend eine Lösung gefunden, daß eine bildfeldblockweise Korrektur der für eine Belichtung verwendeten Strahlungsdosis angewandt wurde. Beispielsweise werden Bildfelder, die am Rand des Wafers liegen, mit einer Dosis beaufschlagt, die von derjenigen zentral auf dem Wafer liegender Belichtungsfelder abweicht.Either the line width variations occurring between the exposure fields as well as those within the exposure fields lead to yield losses. Such yield losses in turn result in a higher cost each completed circuit. As a result, solutions were sought with which systematically occurring line width fluctuations corrected can be. For the more far-reaching Linewidth fluctuations have been found to a solution that one field of view block by block Correction of for an exposure used radiation dose was applied. For example For example, frames located at the edge of the wafer are dosed applied, that of those centrally located on the wafer Exposure fields deviates.

Die zum Ausgleich der Abweichung notwendige Korrektor der Dosis wurde derart bestimmt, daß nach Abschluß aller technolo gischer Bearbeitungsprozesse, wie beispielsweise Ätzen, Polieren, Abscheiden weiterer Schichten etc., in jedem Bildfeld die gleiche gewünschte, bildfeldbezogene mittlere Linienbreite eines ausgewählten Strukturelementes erzielt wird.The correction of the dose necessary to compensate for the deviation was determined such that, after completion of all technological processing processes, such as etching, polishing, deposition of further layers, etc., in each image field, the same desired image field-related average line width of a selected structural element he is aimed.

Eine Lösung des Problems der Linienbreitenschwankungen innerhalb der einzelnen Belichtungsfelder, also beispielsweise von Chip zu Chip, wurde hingegen bisher nicht gefunden. Neben den durch Aberrationen verursachten Schwankungen der Linienbreite erfahren auch die auf der Maske selbst verursachten Variationen innerhalb eines Belichtungsfeldes keine Korrektur. Die für einzelne Belichtungsapparate charakteristische Inhomogenität der Strahlungsquellen mit beispielsweise einer Variation der energetischen Strahlungsstärke in Abhängigkeit vom Einfallswinkel oder Apodisationseffekte konnten bisher ebenfalls nicht korrigiert werden.A solution the problem of linewidth variations within the individual Exposure fields, so for example from chip to chip, however, was not found yet. In addition to those caused by aberrations Fluctuations in the line width are also experienced by the mask itself Variations within an exposure field no correction. The for individual Exposure devices characteristic inhomogeneity of the radiation sources with, for example, a variation of the energetic radiation intensity as a function of Incidence angles or apodization effects have also been possible so far not be corrected.

Es ist die Aufgabe der Erfindung Mittel bereitzustellen, mit denen Linienbreitenschwankungen aufgrund des lithographischen Prozesses sowie diesem Prozeß vor- und nachgeschaltete Prozesse reduziert werden können. Es ist insbesondere eine Aufgabe der Erfindung, die Gutausbeute bei der Halbleiterherstellung zu erhöhen.It the object of the invention is to provide means with which Linewidth variations due to the lithographic process as well as this process and downstream processes can be reduced. It is especially one Object of the invention, the good yield in semiconductor production to increase.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Bestimmen einer Korrektur von ortsabhängigen Schwankungen der Breite von Strukturen bei der Belichtung eines Substrats mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The Task is solved by a method for determining a correction of location-dependent fluctuations the width of structures in the exposure of a substrate with the features of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den abhängigen Ansprüche zu entnehmen.advantageous Embodiments are the dependent claims refer to.

Die Aufgabe wird des weiteren gelöst durch einen Belichtungsapparat zum Belichten von Substraten durch Überstreichen einer Oberfläche des Substrats mittels eines beleuchteten Schlitzes mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 12.The Task is further solved by an exposure apparatus for exposing substrates by coating a surface of the substrate by means of an illuminated slit with the features of the independent Claim 12.

Anhand einer Maske mit einem zu übertragenden Strukturmuster, in dem eine Vielzahl von Messstrukturen verteilt sind, wird zunächst ein Testsubstrat belichtet. Unter dem Begriff Messstrukturen sind in diesem Dokument insbesondere auch die zum eigentlich auf dem Substrat zu bildenden Schaltungsmuster gehörenden Strukturelemente gefasst. Diese können z. B. vorab aus dem Muster zum Zwecke der späteren Messung ausgewählt werden.Based a mask with one to be transferred Structural pattern in which a plurality of measurement structures distributed are, will be first exposed a test substrate. Under the term measuring structures are in this document in particular also the actually on the Substrate circuit pattern belonging structural elements taken. these can z. B. be selected in advance from the pattern for the purpose of subsequent measurement.

Zum Feststellen ortsabhängiger Schwankungen der Breite von Strukturen, insbesondere Linien, innerhalb eines Belichtungsfeldes wird zunächst die Belichtung genau eines solchen Belichtungsfeldes durchgeführt. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung mit einer Untersuchung mehrerer Belichtungsfelder wird an nachfolgender Stelle im Rahmen eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben.To the Determine location-dependent Fluctuations in the width of structures, especially lines, within an exposure field is first the exposure of exactly one such exposure field is performed. A particularly advantageous embodiment with a study of several Exposure fields will be in the following place within the scope of an embodiment described in more detail.

Die Messstrukturen sind geeignet, im Resist oder nach Übertragung in eine unterliegende Schicht mit entsprechender Nachprozessierung, z. B. Entwickeln, Ätzen, etc. auf eine Breite hin vermessen zu werden. Vorzugsweise erlauben sie eine Messung in x- und/oder y-Richtung und umfassen gegebenenfalls Strukturanteile mit einer Auswahl unterschiedlicher vorgegebener Breiten. Es kann sich dabei sowohl um Dunkel- als auch um Hellstrukturen handeln.The Measurement structures are suitable, in the resist or after transmission in an underlying layer with corresponding post-processing, z. B. developing, etching, etc. to be measured to a width. Preferably allow they measure in the x and / or y direction and include, if appropriate Structure shares with a selection of different predefined ones Wide. It can be both dark and light structures.

Es ist vorgesehen, anhand dieser Messstrukturen einen abrufbaren Datenbestand mit einer Matrix von Korrekturwerten für eine später anzuwendende Dosiskorrektur zu schaffen. Dieser Datenbestand umfaßt zunächst die Verteilung von anzuwendenden Korrekturen innerhalb eines einzelnen Belichtungsfeldes.It is provided on the basis of these measurement structures a retrievable database with a matrix of correction values for a later applicable dose correction to accomplish. This database initially includes the distribution of applicable Corrections within a single exposure field.

Der für die Belichtung verwendete Belichtungsapparat ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der gleiche wie derjenige, bei welchem später die Korrektur angewendet wird. Es handelt sich um einen Scanner-Belichtungsapparat, d. h. einen solchen, welcher einen die Oberfläche des zu belichtenden Substrates überstreichenden Belichtungsschlitz aufweist.Of the for the Exposure used exposure apparatus is according to an advantageous embodiment The invention of the same as that in which later the Correction is applied. It is a scanner exposure apparatus, i. H. one which sweeps over the surface of the substrate to be exposed Has exposure slot.

Der zu ermittelnde Datensatz ist eng verbunden mit den die Linienbreitenschwankungen verursachenden Fehlern des Belichtungsapparates und gegebenenfalls seiner Vor- und Nachprozesse. Insofern dient die spätere Anwendung der im ersten Erfindungsteil bestimmten Korrektur dem Ausgleich der Fehler des betrachteten lithographischen Prozesses und/oder einer Kombination mit Vor- und Nachprozessen.Of the to be determined record is closely related to the line width variations causing errors in the exposure apparatus and, where appropriate his pre and post processes. In this respect serves the later application the correction determined in the first part of the invention compensation the error of the considered lithographic process and / or a combination with pre and post processes.

In einem Meßgerät zur Linienbreitenbestimmung, beispielsweise einem Deep-UV Mikroskop, einem Rasterelektronenmikroskop, einem Scatterometer etc., werden die auf das Substrat übertragenen Messstrukturen bzw. die zu vermessenden Strukturelemente des Musters inspiziert. Jeder der Messstrukturen ist gleichzeitig eine Position innerhalb des Bildfeldes zugewiesen. Durch Vergleich der bestimmten Breiten jeder Meßstruktur mit einem vorgegebenen Sollwert, welcher auch durch das Design vorgegeben sein kann, können somit Abweichungen der Linienbreite in Abhängigkeit von der Position in dem Bildfeld ermittelt werden.In a line width measuring device, for example, a deep UV microscope, a scanning electron microscope, a scatterometer, etc., become the measuring structures transmitted to the substrate or inspected to be measured structural elements of the pattern. Each of the measurement structures is simultaneously a position within assigned to the image field. By comparing the specific widths each measuring structure with a given setpoint, which is also dictated by the design can be thus deviations of the line width depending on the position in the Image field to be determined.

Ferner wird zu jeder der Abweichungen eine Dosiskorrektur berechnet, welche derart dimensioniert ist, daß im Falle einer mit der Korrektur beaufschlagten, wiederholten Belichtung auf ein weiteres Testsubstrat die hier festgestellten Abweichungen ausgeglichen werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann dies beispielsweise durch Bereitstellen einer Relation zwischen der Strahlungsdosis und einer erzielten Linienbreite ermöglicht werden.Furthermore, a dose correction is calculated for each of the deviations, which is dimensioned such that in the case of a subject to the correction, repeated exposure to another test substrate, the deviations noted here are compensated. According to an advantageous embodiment, this can be achieved, for example, by providing a relation between the radiation dose and a line width achieved the.

Grundsätzlich sind verschiedene solcher Relationen für ein Muster möglich, da diese Relationen im Einzelnen auch abhängig sind von den vorgegebenen absoluten Breiten der Linien sowie von der Dichte der die ausgemessene Linie umgebenden Strukturen. Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, gezielt eine dieser Relationen z. B. in Abhängigkeit von dem relativen Ausmaß der Schwankungen je Linienbreite auszuwählen. Weiter ist vorgesehen, zwei oder mehr solcher Relationen zur Bildung einer neuen Relation zu kombinieren und dann diese auszuwählen. Ziel ist es jeweils, ideale Dosiskorrekturen für bestimmte Strukturgruppen, die z. B. durch eine gleiche Breite oder Ausrichtung im Muster gekennzeichnet sind, zu ermitteln und anzuwenden.Basically different such relations possible for a pattern, since These relations are also dependent on the given ones absolute widths of the lines as well as the density of the measured Line surrounding structures. An embodiment of the invention provides specifically one of these relations z. B. depending on the relative Extent of To select fluctuations per line width. Next is provided, two or more of such relations to form a new relation combine and then select them. The goal is always, ideal dose corrections for certain structure groups, the z. B. by an equal width or Orientation in the pattern are marked, identified and applied.

Die berechneten Korrekturwerte werden den Positionen der ursprünglichen Messstrukturen zugeordnet, so dass sich eine matrixförmige Zuordnung von zu den jeweiligen Positionen bestimmten Dosiskorrekturen ergibt. Diese wird zur Anwendung der späteren Korrektur bei einer Belichtung abgespeichert.The calculated correction values are the positions of the original Assigned measuring structures, so that a matrix-like assignment of results in specific dosages corrections to the respective positions. This becomes the application of the later Correction saved during an exposure.

Der Begriff „Matrix" ist hier im weiteren Sinne zu verstehen. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist nicht notwendigerweise ein regelmäßiges Gitter von Messpunkten, d.h. Messstrukturen und/oder zu vermessende Strukturelemente des Musters, vorgesehen, eine hinreichend dichte, aber beliebige Verteilung von Messpunkten im Bildfeld und auf dem Substrat reicht aus.Of the Term "matrix" is here below Meaning to understand. To carry out the method according to the invention is not necessarily a regular grid of measurement points, i.e. Measuring structures and / or structural elements to be measured Pattern, provided, a sufficiently dense, but any distribution Measuring points in the image field and on the substrate are sufficient.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, zwischen denjenigen Positionen, an welchen keine Meßstrukturen vermessen wurden, durch Interpolation oder statistische Mittelung sekundär Korrekturwerte aus solchen benachbarter Positionen zu berechnen.A further advantageous embodiment provides, between those Positions where no measuring structures measured by interpolation or statistical averaging secondary To calculate correction values from such neighboring positions.

Die Anwendung der nunmehr bestimmten Verteilung von Dosiskorrekturen kann wie folgt vorgenommen werden. Es wird vorzugsweise die gleiche Maske und/oder der gleiche Belichtungsapparat verwendet wie bei der Erstellung der abgespeicherten Zuordnung/Matrix mit der Verteilung von Korrekturwerten für die Dosis. Insbesondere handelt es sich bei dem Belichtungsapparat um einen Scanner, welcher einen Schlitz derart aufweist, daß durch Überstreichen der Oberfläche des Halbleitersubstrats mit typischerweise konstanter Geschwindigkeit kontinuierlich das Strukturmuster von der Maske in ein Belichtungsfeld übertragen wird. Im allgemeinen werden dabei das Halbleitersubstrat und die Maske relativ zum Schlitz mit einer dem Verkleinerungsfaktor der Projektion entsprechenden, unterschiedlichen Geschwindigkeit bewegt, so dass das Strukturmuster nach und nach abgescannt und über den Schlitz auf das Substrat übertragen wird.The Application of the now determined distribution of dose corrections can be done as follows. It will preferably be the same Mask and / or the same exposure apparatus used as in the creation of the stored assignment / matrix with the distribution of correction values for the dose. In particular, the exposure apparatus is around a scanner, which has a slot such that by sweeping the surface of the semiconductor substrate at a typically constant speed continuously transfer the texture pattern from the mask to an exposure field becomes. In general, the semiconductor substrate and the Mask relative to the slot with a reduction factor of the Projection corresponding, different speed moves, so that the texture pattern is gradually scanned and over the Transfer slot to the substrate becomes.

Die Anwendung einer Korrektur der Strahlungsdosis in einem Ausschnitt innerhalb eines Belichtungsfeldes wird erfindungsgemäß dadurch ermöglicht, dass einerseits in Abhängigkeit von der aktuellen Position des Schlitzes im Bildfeld die Strahlungsdosis variiert wird und andererseits entlang des Schlitzes Elemente vorgesehen sind, die an einzelnen Abschnitten längs des Schlitzes lokal die Durchlässigkeit des eingestrahlten Lichts beeinflussen können. Da der Schlitz senkrecht zu seiner Ausrichtung über das Substrat gefahren wird, definiert die Schlitzposition einen Abschnitt entlang einer ersten Achse, z. B. die y-Achse, während die lichtabsorbierenden Elemente in oder an dem Schlitz entlang der durch den Schlitz vorgegebenen zweiten Achse, der x-Achse angebracht sind. Aufgrund dessen kann mit der Schnittfläche des durch die Schlitzposition definierten y-Achsen-Abschnittes ein begrenzter Ausschnitt innerhalb eines Belichtungsfeldes ausgewählt und die ihm zugedachte Strahlungsdosis korrigiert werden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, den zugehörigen Korrekturwert aus der im ersten Erfindungsteil bestimmten Zuordnung bzw. Matrix auszulesen.The Application of a correction of the radiation dose in a section Within an exposure field according to the invention thereby allows that on the one hand depending on from the current position of the slit in the image field the radiation dose is varied and on the other hand provided along the slot elements are locally at individual sections along the slot permeability of the incident light. Because the slot is vertical about his orientation the substrate is driven, the slot position defines one Section along a first axis, z. B. the y-axis, while the light absorbing elements in or on the slot along the through the slot predetermined second axis, the x-axis attached are. Due to this, with the sectional area of the slot position through defined y-axis section a limited section within an exposure field selected and the radiation dose intended for it is corrected. According to the invention, it is provided the associated Correction value from the assignment determined in the first part of the invention or matrix read out.

Zu diesem Zweck wird der durch die aktuelle Schlitzposition und das betrachtete lichtabsorbierende Element ausgewählte Oberflächenausschnitt des Belichtungsfeldes mit den Positionen aus der Zuordnung verglichen. Aus diesem Vergleich wird eine Position der Zuordnung ausgewählt, beispielsweise eine solche, die innerhalb eines korrespondierenden Ausschnittes des ersten Belichtungsfeldes auf dem Testsubstrat liegt. Es ist alternativ aber auch möglich, interpolierte oder statistisch gemittelte Werte einer Verteilungsfunktion zu ermitteln und einen entsprechenden Korrekturwert für den aktuellen Ausschnitt unter dem Schlitz anzuwenden.To This is done by the current slot position and the considered light-absorbing element selected surface section of the exposure field compared with the positions from the assignment. For this comparison a position of the assignment is selected, for example, one such within a corresponding section of the first exposure field lies on the test substrate. It is alternatively possible but also interpolated or to determine statistically averaged values of a distribution function and a corresponding correction value for the current section below to apply to the slot.

Bei den lichtabsorbierenden Elementen kann es sich um solche handeln, deren Transmission von außen gesteuert werden kann. Das den Schlitz passierende Licht muss die semi-transparenten Elemente auf seinem Weg zu der Oberfläche des Substrats passieren. Die Transmissivität steuerbar beeinflussende Elemente sind in jüngster Zeit bekannt geworden. Sie lassen sich in der hier gewünschten Feinheit mit entsprechenden Dimensionen herstellen. Die Größe der Elemente entspricht in etwa derjenigen der Schlitzhöhe.at the light-absorbing elements may be those their transmission from the outside can be controlled. The light passing through the slot must be the semi-transparent elements on its way to the surface of the Substrate happen. The transmissivity controllable influencing Elements are recent Time has become known. They can be found in the one you want here Produce fineness with appropriate dimensions. The size of the elements corresponds approximately to that of the slot height.

Die zweite Möglichkeit besteht darin, mechanisch opake Elemente oder wenigstens lichtabschwächende Elemente in den Schlitz zu schieben, so daß die Schlitzhöhe lokal verringert wird.The second option consists of mechanically opaque elements or at least light-attenuating elements into the slot, so that the slot height is local is reduced.

Es ist vorgesehen, zunächst einen Ausgangs- oder Referenzwert für die Strahlungsdosis einzustellen. Idealerweise entspricht dieser einer für das betreffende Bildfeld geltenden mittleren Strahlungsdosis. Gegenüber diesem z.b. mittleren Ausgangswert wird die Korrektur für die jeweils bestimmten Ausschnitte angewendet.It is intended to first set an output or reference value for the radiation dose. Ideally, this one is for the relevant field of view applicable average radiation dose. Compared to this, for example, average output value, the correction is applied for the respective sections.

Gemäß einer Ausgestaltung ist es vorgesehen, den Referenzwert während des Überstreichens des Belichtungsfeldes gemäß den ermittelten Korrekturwerten jeweils anzupassen. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, daß im Falle eines Lasers als Strahlungsquelle eines oder mehrere aus der Gruppe umfassend: mittlere Anzahl der Laserimpulse, mittlere Impulsdosis, mittlere Fahrgeschwindigkeit des Schlitzes etc. angepaßt werden.According to one Embodiment is provided, the reference value during the sweep of the Exposure field according to the determined Adjust correction values in each case. This is for example achieved that in Case of a laser as a radiation source one or more of the Group comprising: mean number of laser pulses, mean pulse dose, mean driving speed of the slot, etc. are adjusted.

In herkömmlichen Scanner-Apparaten sind diese Größen einstellbar. Somit sind entlang einer y-Achse innerhalb des Belichtungsfeldes Variationen der Strahlungsdosis durch Steuerung der Strahlungsquelle oder des Schlitzmotors und entlang der x-Achse durch Steuerung der einzelnen lichtabsorbierenden Elemente möglich.In usual Scanner devices are these sizes adjustable. Thus, along a y-axis within the exposure field Variations of the radiation dose by controlling the radiation source or the slot motor and along the x-axis by controlling the individual light-absorbing elements possible.

Es werden somit für eine Vielzahl von Belichtungsfeldern die auf das Substrat übertragenen Strukturen vermessen und Linienbreitenmatrix B(Xi, Yi, xk, yl) dargestellt bzw. abgespeichert. Xi, Yj bezeichnen Aufpunktskoordinaten der Belichtungsfelder und xk, yl bezeichnen die Koordinaten des zu vermessenden Elementes des Musters oder der Messstruktur relativ zu der Aufpunktskoordinate desjenigen Belichtungsfeldes, in dem das Element oder die Messstruktur gelegen ist.It can therefore be measured transferred to the substrate structures for a plurality of exposure fields and line width matrix B (X i, Y i, x k, y l) displayed or stored. X i , Y j denote point coordinates of the exposure fields and x k , y l denote the coordinates of the element to be measured of the pattern or measurement structure relative to the point coordinate of the exposure field in which the element or measurement structure is located.

Aus dieser Matrix wird durch Vergleich mit Vorgabewerten für Linienbreiten eine Linienbreitendifferenzmatrix ΔB(Xi, Yj, xk, yl) und ΔBQ(Xi, Yj) ermittelt. ΔBQ bezeichnet dabei die für oder über ein Bildfeld gemittelte Linienbreitendifferenz.From this matrix, a line width difference matrix ΔB (X i , Y j , x k , y l ) and ΔB Q (X i , Y j ) is determined by comparison with standard values for line widths. ΔB Q denotes the line width difference averaged for or over an image field.

Weiter wird eine für eine durch das Muster auf der Maske vorgegebene Linienbreite eine Funktion LB(D) ermittelt, wobei D die Strahlungsdosis ist und LB die aus der Projektion auf dem Substrat resultierende Linienbreite bezeichnet. Die Funktion kann vorab experimentell bestimmt und für das Verfahren bereitgestellt werden. Gradienten G(LB0) = (ΔLB/ΔD) werden für die einzelnen vermessenen Messstrukturen bzw. Strukturelemente des Musters berechnet. Daraus erhält man Dosiskorrekturmatrizen ΔDQ(Xi, Yj), welche die bildfeldbezogene mittlere Korrektur beschreibt, und ΔD(Xi, Yj, xk, yl), welche die intra-bildfeldbezogene Dosiskorrektur repräsentiert.Further, a line width given by the pattern on the mask is determined to have a function LB (D), where D is the radiation dose and LB is the line width resulting from the projection on the substrate. The function can be determined in advance experimentally and provided for the process. Gradients G (LB 0 ) = (ΔLB / ΔD) are calculated for the individual measured structures or structural elements of the sample. From this one obtains dose correction matrices ΔD Q (X i , Y j ), which describes the image field-related mean correction, and ΔD (X i , Y j , x k , y l ), which represents the intraframe related dose correction.

Zur Berechnung von ΔDQ wird die zu erzielende Target-Linienbreite als Referenz benutzt. Für die Korrektur der Linienbreitenvariationen ist eine belichtungsfeldfeine oder belichtungsfeldgruppenfeine Korrektur der Linienbreiten vorgesehen. Die Realisierung der Korrektur findet unter Nutzung bekannter im weiteren nicht näher erläuterten Komponenten des Dosissteuerungssystems und des Beleuchtungssystems statt, die dem Fachmann hinreichend bekannt sind. Es ist dabei einerseits vorgesehen, entlang der Scan-Richtung (y-Richtung) bei synchronem Lauf des Wafers und der Maskensubstrathalterung lokal die Dosis der Laserimpulse und/oder deren Frequenz so zu korrigieren, dass die gewünschte Änderung der pro Bildpunkt auf dem Substrat erzielten effektiven Dosis erreicht wird. Alternativ kann auch die Bewegungsgeschwindigkeit der Masken- und Substrathalterungen beim Abscannen eines Belichtungsfeldes entsprechend der erforderlichen Dosiskorrektur erhöht oder verringert werden.To calculate ΔD Q , the target line width to be obtained is used as a reference. For the correction of the line width variations, an exposure field-fine or exposure field group-fine correction of the line widths is provided. The realization of the correction takes place using known components of the dose control system and the illumination system that are not explained in further detail, which are well known to the person skilled in the art. It is provided on the one hand, along the scan direction (y-direction) with synchronous running of the wafer and the mask substrate holder locally correct the dose of the laser pulses and / or their frequency so that the desired change in the effective per pixel achieved on the substrate Dose is reached. Alternatively, the speed of movement of the mask and substrate supports when scanning an exposure field can be increased or decreased according to the required dose correction.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:The Invention will now be described with reference to an embodiment with the aid of a Drawing closer explained. Show:

1 einen Wafer mit fünf repräsentativen Belichtungsfeldern mit jeweils durch Helligkeitswerte wiedergegebenen Linienbreitenschwankungen; 1 a wafer having five representative exposure fields, each having line width variations represented by brightness values;

2 eine Illustration wie in 1 mit unterschiedlichem Gradienten der Linienbreitenschwankungen innerhalb eines Bildfeldes; 2 an illustration like in 1 with different gradients of linewidth variations within an image field;

3 eine schematische Darstellung eines Belichtungsschlitzes, welcher ein Belichtungsfeld überstreicht (a) sowie in vergrößertem Ausschnitt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel von lichtabsorbierenden Elementen, welche die lokale Lichtdurchlässigkeit entlang des Schlitzes zur Dosiskorrektur variieren (b); 3 a schematic representation of an exposure slit, which covers an exposure field (a) and in an enlarged section of an inventive embodiment of light-absorbing elements, which vary the local light transmittance along the slot for dose correction (b);

4 weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung, bei denen die Höhe des Schlitzes durch mechanisch einschiebbare opaque Elemente korrigiert wird (a), und bei denen die Transmissivität teildurchlässiger Elemente gesteuert wird (b); 4 Further embodiments of the invention, in which the height of the slot is corrected by mechanically insertable opaque elements (a), and in which the transmissivity of partially transparent elements is controlled (b);

5 ein Flußdiagramm eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels zur Bestimmung einer Linienbreiten-Korrekturmatrix; 5 a flowchart of an embodiment of the invention for determining a line width correction matrix;

6 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel zum Anwenden der gemäß 5 bestimmten Linienbreiten-Korrekturmatrix bei der Belichtung eines Wafers. 6 an inventive embodiment for applying the according to 5 certain line width correction matrix in the exposure of a wafer.

In den 1 und 2 wird die Problematik der Linienbreitenschwankungen aufgezeigt. 1 zeigt ein Substrat 10, insbesondere einen Halbleiterwafer, welcher mehrere Belichtungsfelder 12', 12'' aufweist. Die hier dargestellten fünf Belichtungsfelder sind lediglich zu Illustrationszwecken hervorgehoben. Im allgemeinen weisen Halbleiterwafer eine Vielzahl in Form einer Matrix angeordneter Belichtungsfelder auf.In the 1 and 2 the problem of line width fluctuations is shown. 1 shows a substrate 10 , in particular a semiconductor wafer, which has a plurality of exposure fields 12 ' . 12 '' having. The five exposure fields shown here are for illustrative purposes only. In general, semiconductor wafers have a plurality of matrix arranged in the form of a matrix fields.

Dargestellt sind in 1 jeweils Schwankungen der Breite von Strukturen (Linienbreiteschwankungen), welche durch verschiedenste technologische Prozesse einschließlich der lithographischen Prozeßsequenz über den Wafer und einzelne Bildfelder hinweg verursacht werden. Zu Darstellungszwecken sind die beispielsweise in einem Meßgerät festgestellten Abweichungen der tatsächlichen Breiten von vorgegebenen Sollwerten jeweils durch eine Hell-Dunkel-Tönung wiedergegeben. Pfeile innerhalb der Belichtungsfelder kennzeichnen im Folgenden Gradienten 20 der Linienbreiteschwankungen.Shown in 1 each variations in the width of structures (linewidth variations) caused by a variety of technological processes including the lithographic process sequence across the wafer and individual image fields. For illustration purposes, the deviations of the actual widths from predefined target values, which are determined, for example, in a measuring instrument, are reproduced in each case by a light-dark tint. Arrows within the exposure fields identify gradients in the following 20 the line width variations.

Es werden in den Abbildungen die Abweichungen von Sollwerten nach Abschluß eines beliebigen technologischen Prozesses betrachtet, d. h. es kann sich um die Breite einer Struktur im Lack oder Resist unmittelbar nach der Belichtung oder der Entwicklung oder auch um die Breite einer Struktur handeln, die in das Substrat oder eine Zwischenschicht z. B. durch Ätzung übertragen wurde. In 1 sind Gebiete innerhalb der Belichtungsfelder mit starken Abweichungen 25 durch eine dunkle Tönung, Gebiete mit mittlerer Abweichung 24 durch eine Grautönung und Gebiete geringer Abweichung 23 durch eine Helltönung gekennzeichnet. 1 zeigt ein typisches Beispiel einer Mittel-Randvariation der Linienbreiten, wie sie oftmals nach Ätz-, Abscheide- und Belackungsprozessen etc. auftritt.In the figures, the deviations from nominal values after completion of any technological process are considered, ie it can be the width of a structure in the resist or resist immediately after the exposure or development or even the width of a structure, which in the substrate or an intermediate layer z. B. was transferred by etching. In 1 are areas within the exposure fields with large deviations 25 through a dark tint, areas with medium deviation 24 by a gray shade and areas of small deviation 23 characterized by a light tint. 1 FIG. 12 shows a typical example of mid-edge variation of linewidths often associated with etch, deposition, and lacquering processes, etc.

Es ist in 1 zu erkennen, daß lediglich die an den Rand des Wafers angrenzenden Belichtungsfelder 12'' ausgeprägte Linienbreitenschwankungen innerhalb des Bildfeldes aufweisen, ein zentral gelegenes Belichtungsfeld 12' jedoch eine relativ große Uniformität aufzeigt.It is in 1 to recognize that only the adjacent to the edge of the wafer exposure fields 12 '' have pronounced line width variations within the image field, a centrally located exposure field 12 ' but shows a relatively large uniformity.

2 zeigt typische Linienbreitenvariation innerhalb eines Belichtungsfeldes, bei dem verschiedenste Strukturierungseffekte auftreten und zu den im unteren Teil der Figur dargestellten Linienbreitenschwankungen führen können. Gezeigt ist lediglich eine Auswahl möglicher, systematischer Verteilungen der Abweichungen der Linienbreiten von vorgegebenen Sollwerten. Es ist zu erkennen, daß nicht nur Randfelder, sondern auch beliebige andere Belichtungsfelder auf dem Substrat 10 von Linienbreiteschwankungen betroffen sein können. Insbesondere ist festzustellen, daß diese Schwankungen innerhalb der Belichtungsfelder und nicht nur zwischen den unterschiedlichen Belichtungsfeldern auftreten können. Ursächlich können dabei die über das Bildfeld variierende Bestrahlungsintensität, Linsenaberrationen, Beleuchtungs-Pupillen-Verteilungen, Linienbreitenschwankungen auf der Maske (CD-Variationen) sowie andere physikalische, teilweise im Detail nicht bekannte Einflüsse sein. 2 shows typical line width variation within an exposure field, in which a variety of structuring effects occur and can lead to the line width variations shown in the lower part of the figure. Only a selection of possible, systematic distributions of the deviations of the line widths from predefined setpoint values is shown. It can be seen that not only fringe fields but also any other exposure fields on the substrate 10 may be affected by linewidth fluctuations. In particular, it should be noted that these variations can occur within the exposure fields and not just between the different exposure fields. The reason for this may be the varying irradiation intensity over the image field, lens aberrations, illumination pupil distributions, line width fluctuations on the mask (CD variations) as well as other physical influences, some of which are not known in detail.

In den folgenden Ausführungsbeispielen ist gezeigt, wie die dargestellten Linienbreitevariationen nicht nur innerhalb eines Belichtungsfeldes, sondern innerhalb aller Belichtungsfelder auf dem Substrat 10 auskorrigiert werden. Die 3 und 4 zeigen den grundsätzlichen Verfahrensablauf, mit welchem die entsprechenden Dosiskorrekturen insbesondere innerhalb einzelner Belichtungsfelder durchgeführt werden können. 3a zeigt ein Belichtungsfeld 12, das auf einem Substrat 10 angeordnet ist. Das Substrat 10 ist in einem Belichtungsapparat, genauer einem Scanner, zur Durchführung einer Belichtung des Belichtungsfeldes 12 angeordnet. Der Scanner weist eine in 3 nicht gezeigte Strahlungsquelle sowie einen Schlitz 40 auf, welcher die Oberfläche des Substrats 10 im Bereich des Belichtungsfeldes 12 in einer ersten Richtung y überstreicht.In the following embodiments, the illustrated linewidth variations are shown not only within an exposure field but within all exposure fields on the substrate 10 be corrected. The 3 and 4 show the basic procedure, with which the corresponding dose corrections can be carried out in particular within individual exposure fields. 3a shows an exposure field 12 that on a substrate 10 is arranged. The substrate 10 is in an exposure apparatus, more specifically a scanner, for performing exposure of the exposure field 12 arranged. The scanner has an in 3 not shown radiation source and a slot 40 on which the surface of the substrate 10 in the area of the exposure field 12 in a first direction y sweeps over.

Der Schlitz besitzt eine Länge und eine Ausrichtung, so daß infolge des Überstreichens nach Abschluß dieser Bewegung das Belichtungsfeld 12 vollständig auf das Substrat übertragen ist. Die in 3a grau unterlegte Fläche zeigt einen bereits belichteten Anteil 13 des Belichtungsfeldes 12. Der Schlitz 40 besitzt eine Höhe 42 von z. B. 10 bis 15 mm bezogen auf den Maßstab der Maskenebene. Die Ausrichtung x einer Längsachse des Schlitzes 40 ist senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung y.The slot has a length and an orientation so that as a result of sweeping at the completion of this movement, the exposure field 12 completely transferred to the substrate. In the 3a gray-shaded area shows an already exposed portion 13 of the exposure field 12 , The slot 40 has a height 42 from Z. B. 10 to 15 mm based on the scale of the mask level. The orientation x of a longitudinal axis of the slot 40 is perpendicular to its direction y.

3b zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Öffnung des Schlitzes 40. Opake, lichtabsorbierende Elemente 45 sind dabei innerhalb der Öffnung angebracht, welche mechanisch verschiebbar die Höhe 42 des Schlitzes 40 einengen können. Da die Elemente 45 an Schlitz 40 angebracht sind, folgen sie der Bewegung 40 entlang der y-Richtung. Insbesondere überstrei chen sie selbst bzw. die von ihnen im Schlitz übrig gelassene Höhe 43 entsprechend mit der Bewegung in y-Richtung eine Fläche auf dem Belichtungsfeld 12. 3b shows an enlarged section of the opening of the slot 40 , Opaque, light-absorbing elements 45 are mounted inside the opening, which mechanically displaceable height 42 of the slot 40 can constrict. Because the elements 45 at slot 40 are attached, follow the movement 40 along the y-direction. In particular, they overreach themselves or the height left by them in the slot 43 corresponding to the movement in the y-direction, an area on the exposure field 12 ,

4a zeigt eine genauere Darstellung der Funktionsweise des Schlitzes 40 mit mechanisch verschiebbaren, lichtabsorbierenden Elemente 45. Jedes der Elemente 45 ist elektronisch ansteuerbar mit einer Steuereinheit 50 verbunden. Die jeweils lokale Verengung des Schlitzes 40 von der ursprüngliche Schlitzhöhe 42 auf eine reduzierte Schlitzhöhe 43 kann jeweils mit Hilfe eines in 4a nicht dargestellten Mikromotors bewerkstelligt werden, der durch die Steuereinheit 50 kontrolliert wird. Jedes der Elemente 45 ist einzeln ansteuerbar. Somit ist es möglich, ein Profil von Schlitzhöhen 43 entlang der Ausrichtung x des Schlitzes 40 einzustellen. 4a shows a more detailed representation of the operation of the slot 40 with mechanically displaceable, light-absorbing elements 45 , Each of the elements 45 is electronically controllable with a control unit 50 connected. The respective local narrowing of the slot 40 from the original slot height 42 to a reduced slot height 43 can each with the help of a in 4a Micromotors not shown are accomplished by the control unit 50 is controlled. Each of the elements 45 is individually controllable. Thus it is possible to have a profile of slot heights 43 along the alignment x of the slot 40 adjust.

Der Schlitz 40 bzw. die den Schlitz 40 tragende Blende wird durch einen Motor 52 entlang der y-Richtung bewegt. Der Motor 52 wird durch eine weitere Steuereinheit 54 angesteuert, mit deren Hilfe die aktuelle Schlitzposition relativ zu den Koordinaten des Belichtungsfeldes 12 ablesbar ist. Entsprechend der Höhe 42 des Schlitzes wird durch die aktuelle Schlitzposition jeweils ein y-Achsenabschnitt für eine Belichtung freigegeben, soweit der y-Achsenabschnitt nicht lokal durch die Elemente 45 eingeengt wird.The slot 40 or the slot 40 The load-bearing trim is powered by a motor 52 moved along the y-direction. The motor 52 is through another control unit 54 controlled, with the help of which the current slot position relative to the coordinates of the exposure field 12 is readable. According to the height 42 of the slot, a y-axis portion is exposed for exposure by the current slot position, as far as the y-axis portion is not local to the elements 45 is narrowed down.

Die Schlitzposition bzw. der durch die Schlitzposition definierte Abschnitt entlang der y-Richtung wird von einer Recheneinheit 56 abgefragt. Die Recheneinheit 56 ist zu diesem Zweck mit der Steuereinheit 54, gleichzeitig aber auch mit der Steuereinheit 50 verbunden. In der Recheneinheit 56 sind auch die durch die Elemente 45 definierten x-Achsenabschnitte in Koordinaten des Belichtungsfeldes 12 hinterlegt. Aus dem von der Steuereinheit 54 übermittelten x-Achsenabschnitt und dem für jedes Element 45 hinterlegten x-Achsenabschnitt kann die Recheneinheit 56 den für jedes Element 45 aktuelle beeinflußbaren Flächenausschnitt auf dem Belichtungsfeld 12 bestimmen.The slot position or the section defined by the slot position along the y-direction is determined by a computing unit 56 queried. The arithmetic unit 56 is for this purpose with the control unit 54 , but also with the control unit 50 connected. In the arithmetic unit 56 are also the ones through the elements 45 defined x-axis sections in coordinates of the exposure field 12 deposited. From the of the control unit 54 transmitted x-intercept and that for each element 45 deposited x-axis section can be the arithmetic unit 56 the one for each element 45 current influenceable surface section on the exposure field 12 determine.

In der Speichereinheit 58, mit welcher die Recheneinheit 56 verbunden ist, ist eine Zuordnung 70 abgespeichert, welcher jede Koordinate des Belichtungsfeldes 12 einen Korrekturwert für die Strahlungsdosis zuweist. Wie die Zuordnung 70 ermittelt wird, ist dem in 5 gezeigten Flußdiagramm zu entnehmen. Bei dem ersten Schritt des Bereitstellens 101 einer Maske und eines Testsubstrats folgt das Belichten 102 eines ersten Belichtungsfeldes auf dem Testsubstrat mittels der Maske in dem Scanner. Anschließend wird ein Meßschritt 103 durchgeführt, bei dem jeweils die Breite einer Anzahl von bei der Belichtung von der Maske auf das Substrat 10 übertragenen und an verschiedenen Positionen 90 innerhalb des Belichtungsfeldes 121 auf dem Testsubstrat verteilten Meßstrukturen gemessen wird. Anhand der Vorgabe 104 eines Sollwertes für die Breiten mit einem anschließenden Vergleich der gemessenen Breiten mit dem Sollwert kann eine Berechnung 105 jeweils eines Korrekturwertes für die Vielzahl von Positionen 90 in dem Belichtungsfeld 121 vorgenommen werden.In the storage unit 58 with which the arithmetic unit 56 is connected, is an assignment 70 stored, which is every coordinate of the exposure field 12 assigns a radiation dose correction value. Like the assignment 70 is determined in the 5 shown flowchart. In the first step of providing 101 a mask and a test substrate are followed by exposure 102 a first exposure field on the test substrate by means of the mask in the scanner. Subsequently, a measuring step 103 in each case, the width of a number of when exposed from the mask to the substrate 10 transferred and in different positions 90 within the exposure field 121 on the test substrate distributed measuring structures is measured. Based on the specification 104 a setpoint for the widths with a subsequent comparison of the measured widths with the setpoint, a calculation 105 each of a correction value for the plurality of positions 90 in the exposure field 121 be made.

Der Korrekturwert betrifft eine Variation der Strahlungsdosis derart, daß bei einer Wiederholung der Belichtung unter Anwendung der Korrektur die durch Graustufen gekennzeichneten Linienbreitenschankungen in 5 (oberes Belichtungsfeld 121) verschwinden. In einem Schritt 106 werden die berechneten Korrekturwerte jeweils den Positionen 90 zugeordnet und in einem Schritt 107 in der Speichereinheit 58 abgespeichert. In 5 zeigt das untere Belichtungsfeld 121 in Graustufen die Stärker der Dosiskorrektur, die jeweils für die Positionen 90 berechnet wurde. Das in 5 unten gezeigte Belichtungsfeld 121 repräsentiert die ermittelte Zuordnung bzw. Matrix von Linienbreite-Dosiskorrekturwerten.The correction value relates to a variation of the radiation dose such that when the exposure is repeated using the correction, the line width variations indicated by gray scale in FIG 5 (upper exposure field 121 ) disappear. In one step 106 the calculated correction values are respectively the positions 90 assigned and in one step 107 in the storage unit 58 stored. In 5 shows the lower exposure field 121 in grayscale the intensities of dose correction, each for the positions 90 was calculated. This in 5 exposure field shown below 121 represents the determined association or matrix of line width dose correction values.

Die abgespeicherte Zuordnung 70 kann nun sehr effizient für eine Vielzahl von wiederholten Belichtungen vorzugsweise des gleichen Belichtungsapparates eingesetzt werden. Sie wird jeweils aus der Speichereinheit 58 abgerufen und für die Korrektur verwendet. Die Anwendung der Korrektur, welche teilweise vorstehend bereits beschrieben ist, ist beispielhaft in 6 dargestellt. Nach dem Schritt des Bereitstellens 201 der Maske und des zu belichtenden Substrats 10 in dem Belichtungsapparat wird wie beschrieben ein Standardwert für die Dosis vorgegeben (Schritt 202). Außerdem wird in einem Ausleseschritt 203 aus der Speichereinheit 58 die Zuordnung 70 aufgerufen. Es wird nun mit der Belichtung eines Belichtungsfeldes begonnen. Dazu wird mit dem Schlitz 40 das Belichtungsfeld 12 in y-Richtung überstrichen (Schritt 204). Regelmäßig wird während des Überstreichens der aktuelle Schlitzabschnitt in der y-Richtung wie beschrieben ausgelesen (Schritt 205). Für alle lichtabsorbierenden Elemente 45 in dem Schlitz 40 werden die in der Recheneinheit 56 hinterlegten x-Achsenabschnitte entlang der Ausrichtung des Schlitzes gleichfalls abgerufen. Somit ist für jedes ansteuerbare Flächenelement 45 bzw. den von diesem Element eingeengten, lokalen Schlitzanteil mit der Höhe 43 eine in dem Belichtungsfeld 12 bestimmbare aktuelle Belichtungsfläche verbunden. Diese ist in der schematischen Darstellung der 6 schraffiert dargestellt.The saved assignment 70 can now be used very efficiently for a variety of repeated exposures preferably of the same exposure apparatus. It will each be from the storage unit 58 retrieved and used for the correction. The application of the correction, which has already been partly described above, is exemplary in FIG 6 shown. After the step of providing 201 the mask and the substrate to be exposed 10 a standard dose value is set in the exposure apparatus as described (step 202 ). In addition, in a read-out step 203 from the storage unit 58 the assignment 70 called. It is now started with the exposure of an exposure field. This is done with the slot 40 the exposure field 12 in the y direction (step 204 ). During the sweep, the current slot section in the y-direction is read out regularly as described (step 205 ). For all light-absorbing elements 45 in the slot 40 become the ones in the arithmetic unit 56 deposited x-axis sections along the orientation of the slot also retrieved. Thus, for each controllable surface element 45 or narrowed by this element, local slot share with the height 43 one in the exposure field 12 determinable current exposure area connected. This is in the schematic representation of 6 hatched shown.

In einem Schritt 207 wird dieser von der Recheneinheit 56 ermittelte Flächenausschnitt mit der Zuordnung, genauer: der Flächenverteilung der Dosiskorrekturwerte, verglichen. Es wird beispielsweise ein Korrekturwert mit der den Flächenausschnitt entsprechenden Position ausgewählt oder durch Interpolationermittelung berechnet (Schritt 208). Aus dem berechneten Korrekturwert für das ausgewählte lichtabsorbierende Element 45 an der aktuellen Schlitzposition wird nun eine geänderte Höhe 23 berechnet, durch welche die Strahlungsdosis lokal korrigiert wird. Mit einem entsprechenden Signal von der Recheneinheit 56 wird die Steuereinheit 50 beaufschlagt, welche einen entsprechenden Mikromotor ansteuert, so daß das betreffende ausgewählte Element 45 verstellt wird.In one step 207 this is from the arithmetic unit 56 determined surface section with the assignment, more precisely: the area distribution of the dose correction values, compared. For example, a correction value with the position corresponding to the area detail is selected or calculated by interpolation averaging (step 208 ). From the calculated correction value for the selected light-absorbing element 45 at the current slot position will now be a changed height 23 calculated by which the radiation dose is corrected locally. With a corresponding signal from the arithmetic unit 56 becomes the control unit 50 applied, which drives a corresponding micromotor, so that the relevant selected element 45 is adjusted.

In einem Schritt 210 wird die Belichtung fortgeführt. Selbstverständlich ist dem kundigen Fachmann klar, daß die Belichtung und die Verstellung der Elemente 45 kontinuierlich und nicht schrittweise, wie in 6 dargestellt, durchgeführt wird. Die schrittweise Darstellung in der 6 dient allein dem besseren Verständnis der erfindungsgemäßen Vorgehensweise während des Scan-Vorgangs. In einem Schritt 211 wird in einer Schleife zurückgekehrt zu dem Schritt des Überstreichens bzw. Weiterbewegens des Schlitzes 40 über das Belichtungsfeld 12. Wieder werden die aktuellen x- und y-Achsenabschnitte bestimmt und mit der aus der Speichereinheit 58 ausgelesenen Zuordnung 70 verglichen. Kontinuierlich werden die Elemente 45 bewegt entsprechend den an den jeweiligen Positionen 90 ermittelten Korrekturwerten für die Strahlungsdosis.In one step 210 the exposure is continued. Of course, it is clear to those skilled in the art that the exposure and the adjustment of the elements 45 continuous and not gradual, as in 6 shown, is performed. The stepwise representation in the 6 solely serves the better understanding of the procedure according to the invention during the scanning process. In one step 211 is returned in a loop to the step of sweeping the slot 40 over the exposure field 12 , Again, the current x and y intercepts are determined and merged with the one from memory Ness 58 read assignment 70 compared. The elements become continuous 45 moved according to the respective positions 90 determined correction values for the radiation dose.

4b zeigt eine Alternative zur Variation der Strahlungsdosis, mit welcher das Licht der Strahlungsquelle 16 den Schlitz 40 passieren kann. Anstatt die Elemente 45 mechanisch in oder aus dem Schlitz hinein- oder herauszubewegen, wird die Transparenz der Elemente 46 im Strahlengang variiert. Der Transmissionsgrad ist in 4b durch die Dichte der Schraffur gekennzeichnet. Wie in dem in 4a gezeigten Beispiel wird der Schlitz in eine Vielzahl einzeln steuerbare Elemente 46 aufgeteilt, so daß die effektive Dosis in der x-Richtung variiert und somit der jeweils erforderlichen Änderung angepaßt werden kann. Gemäß der Erfindung sind opake wie auch semi-transparente Elemente vorgesehen. 4b shows an alternative to the variation of the radiation dose with which the light of the radiation source 16 the slot 40 can happen. Instead of the elements 45 Moving in or out of the slot mechanically becomes the transparency of the elements 46 varies in the beam path. The transmittance is in 4b characterized by the density of the hatching. As in the in 4a As shown, the slot becomes a plurality of individually controllable elements 46 divided so that the effective dose varies in the x-direction and thus the required change can be adjusted. According to the invention, opaque as well as semi-transparent elements are provided.

1010
Substratsubstratum
1212
Belichtungsfeldexposure field
1616
Strahlungsquelleradiation source
2020
Gradient von Linienbreiteschwankungengradient of linewidth variations
4040
Schlitz zum Scannenslot for scanning
5050
Steuereinheit für Schlitzblendecontrol unit for slit diaphragm
5252
Motor für Schlitzblende zum Scannenengine for slit diaphragm for scanning
5454
Steuereinheitcontrol unit
5858
DatenbankDatabase
7070
Zuordnungassignment
9090
Meßstrukturenmeasuring structures

Claims (12)

Verfahren zur Korrektur von ortsabhängigen Schwankungen der Breite von Strukturen (90) bei der Belichtung eines Substrates (10), umfassend die Schritte: a) Bereitstellen einer Maske und eines Testsubstrates; b) Belichten eines Resists in einem ersten Belichtungsfeld (12) auf dem Testsubstrat mittels der Maske in einem Belichtungsapparat mit einem bildfeldbezogenen Referenzwert für die Strahlungsdosis, Entwickeln und Übertragen in das unterliegende Testsubstrat; c) Messen jeweils der Breite einer Anzahl von bei der Belichtung von der Maske auf das Substrat übertragenen und an verschiedenen Positionen innerhalb des ersten Belichtungsfeldes (12) verteilten Strukturen (90); d) Vorgeben eines Sollwertes für die Breite der Strukturen (90) und Vergleichen der jeweils gemessenen Breiten mit dem Sollwert zur Ermittlung von Abweichungen; e) Berechnen jeweils eines Korrekturwertes für die Strahlungsdosis zu jeder der Abweichungen, so dass die Abweichungen bei einer Wiederholung der Belichtung unter Anwendung der jeweils korrigierten Strahlungsdosis jeweils verschwinden; f) Zuordnen der Korrekturwerte zu den durch die Strukturen (90) repräsentierten Positionen innerhalb des ersten Belichtungsfeldes (12); g) Bereitstellen eines weiteren Substrates in dem Belichtungsapparat und Belichten eines Resists in einem zweiten Belichtungsfeld mittels der Maske auf dem weiteren Substrat, wobei die Strahlungsdosis für Positionen innerhalb des zweiten Belichtungsfeldes in Abhängigkeit von der Zuordnung von berechneten Korrekturwerten zu den Positionen des ersten Belichtungsfeldes durch Anwenden der Korrektur auf den Referenzwert jeweils lokal angepasst wird.Method for correcting location-dependent variations in the width of structures ( 90 ) during the exposure of a substrate ( 10 ), comprising the steps of: a) providing a mask and a test substrate; b) exposing a resist in a first exposure field ( 12 ) on the test substrate by means of the mask in an exposure apparatus having an image-related reference value for the radiation dose, developing and transferring to the underlying test substrate; c) measuring in each case the width of a number of images transferred to the substrate during exposure from the mask and at different positions within the first exposure field ( 12 ) distributed structures ( 90 ); d) specifying a target value for the width of the structures ( 90 ) and comparing the respective measured widths with the desired value for determining deviations; e) calculating a respective correction value for the radiation dose for each of the deviations, so that the deviations in a repetition of the exposure disappear using the respectively corrected radiation dose in each case; f) assigning the correction values to the structures ( 90 ) represented positions within the first exposure field ( 12 ); g) providing a further substrate in the exposure apparatus and exposing a resist in a second exposure field by means of the mask on the further substrate, wherein the radiation dose for positions within the second exposure field in dependence on the assignment of calculated correction values to the positions of the first exposure field by applying the correction is adjusted locally to the reference value. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung (70) von Korrekturwerten zu den durch die Strukturen (90) vorgegebenen Positionen durch weitere Zuordnungen von aus einer Interpolation oder Mittelung berechneten Korrekturwerten zu weiteren, nicht mit Messstrukturen verknüpften Positionen ergänzt wird.Method according to claim 1, characterized in that the assignment ( 70 ) of correction values to those through the structures ( 90 ) predefined positions is supplemented by further assignments of correction values calculated from an interpolation or averaging to further positions not linked to measurement structures. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Berechnung der Korrektur in Schritt (e) eine Relation zwischen einer bei der Belichtung verwendeten Strahlungsdosis und einer in Abhängigkeit von der Strahlungsdosis auf einem Substrat (10) resultierenden Breite einer Struktur vorgegeben wird.Method according to one of Claims 1 or 2, characterized in that, for the calculation of the correction in step (e), a relation between a radiation dose used during the exposure and a radiation dose dependent on the radiation dose on a substrate ( 10 ) given width of a structure is given. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass – der Belichtungsapparat einen die Oberfläche des Substrates (10) in einer ersten Richtung (y) überstreichenden Belichtungsschlitz (40) aufweist, der sich entlang einer zweiten Richtung (x) erstreckt, – zur Durchführung der lokalen Anpassung der bildfeldbezogenen Strahlungsdosis in Schritt (g) während des Überstreichens eine Position des Schlitzes entlang der ersten Richtung (y) bestimmt wird, – die bestimmte Position des Schlitzes mit Positionen der Zuordnung (70) verglichen wird, – in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis ein Korrekturwert aus der Zuordnung (70) ermittelt oder durch Mittelung berechnet wird, – die für die bestimmte Position des Schlitzes eingestellte Strahlungsdosis durch Anwenden des Korrekturwertes auf den Referenzwert angepasst wird, – die Schritte für wenigstens eine weitere Position des Schlitzes in der ersten Richtung (y) zu wenigstens einem weiteren Zeitpunkt während des Überstreichens wiederholt werden.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that - the exposure apparatus a the surface of the substrate ( 10 ) in a first direction (y) sweeping exposure slot ( 40 ) extending along a second direction (x), determining a position of the slit along the first direction (y) for performing the local adjustment of the image field related radiation dose in step (g) during the sweeping, the determined position of the slit Slot with positions of the assignment ( 70 ) is compared, - depending on the comparison result, a correction value from the assignment ( 70 ) or calculated by averaging, - the radiation dose set for the particular position of the slit is adjusted by applying the correction value to the reference value, - the steps for at least one further position of the slit in the first direction (y) at least one further time be repeated during the sweep. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass – das Belichtungsgerät einen Laser als Strahlungsquelle aufweist, welcher Strahlungspulse mit einer mittleren Pulsdosis und einer Frequenz in Richtung auf die Maske und das Substrat emittiert; – die lokale Strahlungsdosis der Strahlungsquelle in dem Belichtungsfeld durch a) Änderung der Frequenz, und/oder b) Änderung der mittleren Dosis der einzelnen Pulse variiert wird.A method according to claim 4, characterized in that - the exposure device comprises a laser as a radiation source, which emits radiation pulses with a mean pulse dose and a frequency in the direction of the mask and the substrate; The local radiation dose of the radiation source in the exposure field is varied by a) changing the frequency, and / or b) changing the mean dose of the individual pulses. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung des Referenzwertes der Strahlungsdosis mittels Variation einer über die Länge des Schlitzes (40) entlang der zweiten Richtung (x) gemittelten Höhe oder Transparenz des Schlitzes (40) durchgeführt wird.A method according to claim 4, characterized in that the adaptation of the reference value of the radiation dose by means of variation over the length of the slot ( 40 ) along the second direction (x) averaged height or transparency of the slot ( 40 ) is carried out. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung des Referenzwertes der Strahlungsdosis mittels Anpassung einer Geschwindigkeit durchgeführt wird, mit welcher der Schlitz die Oberfläche des Substrates innerhalb des zweiten Bildfeldes überstreicht.Method according to claim 4, characterized in that that the adjustment of the reference value of the radiation dose by means of Adjustment of a speed is performed with which the slot the surface of the substrate within the second image field sweeps. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass – der Belichtungsapparat einen die Oberfläche des Substrates (10) in einer ersten Richtung (y) überstreichenden Belichtungsschlitz (40) aufweist, der sich entlang einer zweiten Richtung (x) erstreckt, – zur Durchführung der lokalen Anpassung der Strahlungsdosis in Schritt (g) während des Überstreichens eine Position eines Teilabschnittes des Schlitzes entlang der zweiten Richtung (x) ausgewählt wird, – die bestimmte Position des Teilabschnittes des Schlitzes mit Positionen der Zuordnung (70) verglichen wird, – in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis ein Korrekturwert aus der Zuordnung (70) ermittelt oder durch Mittelung berechnet wird, – die für die bestimmte Position des Teilabschnittes Schlitzes eingestellte Strahlungsdosis durch Anwenden des Korrekturwertes auf den Referenzwert angepasst wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that - the exposure apparatus a the surface of the substrate ( 10 ) in a first direction (y) sweeping exposure slot ( 40 ) extending along a second direction (x), - for performing the local adjustment of the radiation dose in step (g) during the sweep, a position of a subsection of the slot along the second direction (x) is selected, - the determined position of the subsection of the slot with positions of the assignment ( 70 ) is compared, - depending on the comparison result, a correction value from the assignment ( 70 ) or calculated by averaging, - the radiation dose set for the particular position of the subsection Slit is adjusted to the reference value by applying the correction value. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsdosis angepasst wird, indem die Transparenz des Schlitzes innerhalb des ausgewählten Teilabschnittes entlang der zweiten Richtung (x) des Schlitzes (40) zur Korrektur der auf das Substrat auftreffenden lokalen Strahlungsdosis variiert wird.A method according to claim 8, characterized in that the radiation dose is adjusted by adjusting the transparency of the slit within the selected subsection along the second direction (x) of the slit (FIG. 40 ) is varied to correct the local radiation dose impinging on the substrate. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsdosis angepasst wird, indem die Höhe des Schlitzes innerhalb des ausgewählten Teilabschnittes entlang der zweiten Richtung (x) des Schlitzes (40) zur Korrektur der auf das Substrat auftreffenden lokalen Strahlungsdosis variiert wird.A method according to claim 8, characterized in that the radiation dose is adjusted by adjusting the height of the slot within the selected subsection along the second direction (x) of the slot (Fig. 40 ) is varied to correct the local radiation dose impinging on the substrate. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7 und einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem für jede der bestimmten Positionen des Schlitzes (40) entlang der ersten Richtung (y) die Schritte: Auswählen eines Teilabschnittes entlang der zweiten Richtung (x) des Schlitzzes (40), Vergleichen mit der Zuordnung (70), Berechnen oder Ermitteln eines Korrekturwertes, Anpassen der lokalen, bildfeldbezogenen Strahlungsdosis wiederholt werden, und der Vergleich mit der Zuordnung (70) in einem gemeinsamen Schritt in Abhängigkeit sowohl von der bestimmten Position des Schlitzes (40) entlang der ersten Richtung (y) als auch von der Position des ausgewählten Teilabschnittes des Schlitzes (40) entlang der zweiten Richtung (x) durchgeführt wird.Method according to one of Claims 4 to 7 and one of Claims 8 to 10, in which, for each of the specific positions of the slot ( 40 ) along the first direction (y) the steps: selecting a subsection along the second direction (x) of the slot ( 40 ), Compare with the assignment ( 70 ), Calculating or determining a correction value, adjusting the local image field-related radiation dose, and the comparison with the assignment ( 70 ) in a common step depending both on the particular position of the slot ( 40 ) along the first direction (y) as well as the position of the selected section of the slot (FIG. 40 ) is performed along the second direction (x). Belichtungsapparat zum Belichten von Substraten durch Überstreichen einer Oberfläche des Substrates mittels eines beleuchteten Schlitzes, umfassend: – eine Licht emittierende Strahlungsquelle; – eine Vielzahl das Licht der Strahlungsquelle absorbierender Elemente mit einer Transparenz, die durch mechanische, akustische, optische oder elektronische Einwirkung jeweils einzeln steuerbar ist, wobei die Vielzahl der Elemente innerhalb und entlang einer Öffnung des Schlitzes angeordnet sind; – eine Steuereinheit, welche mit jedem der absorbierenden Elemente mechanisch, akustisch, optisch oder elektronisch gekoppelt ist; – eine Speichereinheit zur Speicherung einer Zuordnung von Korrekturwerten der Strahlungsdosis zu Positionen innerhalb eines Belichtungsfeldes; – eine Recheneinheit zur Umrechnung jeweils eines der Korrekturwerte in eine Intensität eines mechanischen, akustischen, optischen oder elektronischen Steuersignals, wobei die Recheneinheit mit der Steuereinheit und mit der Speichereinheit verbunden ist.Exposure apparatus for exposing substrates by stroking a surface of the substrate by means of an illuminated slit, comprising: - a light emitting radiation source; - a variety of light Radiation source of absorbing elements with a transparency, by mechanical, acoustic, optical or electronic action each individually controllable, the plurality of elements within and along an opening the slot are arranged; - a control unit, which with each of the absorbing elements mechanically, acoustically, optically or electronically coupled; A storage unit for Storage of an assignment of correction values of the radiation dose to positions within an exposure field; - one arithmetic unit to convert one of the correction values into an intensity of one mechanical, acoustic, optical or electronic control signal, wherein the arithmetic unit with the control unit and with the storage unit connected is.
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