DE19727247A1

DE19727247A1 - Verfahren zur Herstellung einer lithographischen Maskenvorlage und Herstellung von Halbleitervorrichtungen unter Verwendung derselben

Info

Publication number: DE19727247A1
Application number: DE19727247A
Authority: DE
Inventors: Kevin D Lucas; Michael E King; Alfred J Reich; Chong-Cheng Fu; James Morroe
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: NXP USA Inc
Priority date: 1996-07-02
Filing date: 1997-06-26
Publication date: 1998-01-29
Also published as: US5849440A; JPH1083069A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung und insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung einer litho graphischen Maskenvorlage und die Verwendung der Maskenvor lage bei der Halbleiterherstellung.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Integrierte Halbleiterschaltungen des Standes der Technik umfassen viele Tausend Halbleitervorrichtungen, die auf einem einzigen Chip des Halbleitermaterials verbunden sind. Da die Komplexität der integrierten Schaltungen zunimmt, werden mehr und mehr Vorrichtungen in einen einzigen Chip gepackt. Zu sätzlich erfordert die zunehmende Packungsdichte, daß einzel ne Komponenten mit verkleinerten Ausmaßen hergestellt werden. Die Herstellung von Submikro-Halbleitervorrichtungen erhöht zunehmend die Komplexität des Herstellungsverfahrens. Insbe sondere werden, wenn die Vorrichtungsausmaße vermindert wer den, Musterübertragungsoperationen zunehmend schwierig. Die Erzeugung und Verwendung von lithographischen Maskenvorlagen steht ganz vorn beim Versuch, geometrische Muster zunehmend kleinerer Ausmaße in Halbleitervorrichtungen wiederzugeben.

Das Musterübertragungsverfahren beginnt mit der Herstellung einer lithographischen Maskenvorlage. Die lithographische Maskenvorlage wird nachfolgend bei lithographischen Operatio nen verwendet, um ein Muster, das auf der Maskenvorlage dar gestellt ist, auf einen Musterübertragungsfilm zu übertragen. Der Musterübertragungsfilm ist typischerweise ein Photore sist-Film, der auf einer Vorrichtung plaziert wird, die über einem Halbleitersubstrat liegt. Jegliche Defekte, die auf der lithographischen Maskenvorlage vorhanden sind werden auf den Musterübertragungsfilm während der Halbleiterherstellung übertragen. Somit wird während der Herstellung der Maskenvor lage eine große Sorgfalt verwendet, um zu gewährleisten, daß Musterdefekte bei der Herstellung der Maskenvorlage und bevor die Maskenvorlage in einem lithographischen Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung verwendet wird, er kannt werden.

Typischerweise wird das auf einer Maskenvorlage auszubildende Muster durch einen Programmkode spezifiziert, der in einer Maskenvorlagenerzeugungsdatenbasis enthalten ist. Nach Her stellung einer lithographischen Maskenvorlage wird diese nach Defekten abgesucht, entweder mit einem automatisierten In spektionssystem oder durch manuelle Inspektion. Das Inspek tionsverfahren wird schwieriger durch die Neigung des Masken vorlagenherstellungsverfahrens, kleine Metallmerkmale, scharfe Ecken und Leitungsenden während der Herstellung der Maskenvorlage schlecht aufzulösen. Oft werden kleine Merkmale nicht vollständig aufgelöst, wenn die Maskenvorlagenherstel lungsvorrichtung an den Grenzen ihrer Auflösungsfähigkeit betrieben wird. Beispielsweise neigen Elektronenstrahlsysteme und optische Bildsysteme dazu, an Brechungsproblemen zu lei den, die eine schlechte Auflösung kleiner Merkmale in einem Muster bewirken können. Der Verlust der Auflösung kann das beabsichtigte geometrische Muster der Metallmerkmale stören, die auf der Maskenvorlage erzeugt werden. Beispielsweise kann eine schlechte Auflösung bewirken, daß 90° Ecken auf der Maskenvorlage als abgerundete Ecken erscheinen. Zusätzlich kann eine schlechte Auflösung ein vorzeigtiges Abbrechen einzelner Metalleiter verursachen, so daß ein Leiter auf der Maskenvorlage erzeugt wird, der eine kleinere Länge als beab sichtigt hat.

Um den Verlust der Auflösung und die optischen Näherungsef fekte anzugehen, die bei der optischen Lithographie auftau chen, können optische Nahkorrekturstrukturen dicht an den Me tallspuren, die auf der Maskenvorlage ausgeformt werden, plaziert werden. Die optischen Nahkorrekturstrukturen oder Auflösungsunterstütztungmerkmale bilden optisch gewichtete Strukturen, die den optischen Näherungseffekten und dem Ver lust der Auflösung, auf den man während der Maskenvorlagen herstellung stößt, entgegenwirken. Die Auflösungsunterstüt zungsmerkmale haben Abmessungen, die kleiner als die Auflö sungsgrenze des Lithographiesystems sind, das den Musterüber tragungsfilm abbildet. Durch selektives Einschließen von auflösungsunterstützenden Merkmalen in das Maskenmuster kön nen auf dem Musterübertragungsfilm Formen erreicht werden, die dichter an der gewünschten Gestalung liegen, und damit nachfolgend auch an den Mustermerkmalen der Halbleitervor richtung.

Obwohl die Verwendung von auflösungsunterstützenden Merkmalen die Musterübertragungsfähigkeit einer lithographischen Mas kenvorlage verbessert, so erhöht ihre Anwendung die Komplexi tät des lithographischen Musters, das auf jeder Maskenvorlage ausgebildet wird. Die auflösungsunterstützenden Merkmale zusammen mit dem lithographischen Muster selbst müssen vor dem übertragen der lithographischen Maskenvorlage auf eine Halbleiterherstellungsvorrichtung auf Defekte untersucht werden. Das Maskenvorlageninspektionsverfahren wird durch die Plazierung vieler auflösungsunterstütztenden Merkmale im lithographischen Muster erschwert. Zusätzlich erfahren auch die auflösungsunterstütztenden Merkmale während der Muster übertragungsoperationen eine wesentliche Deformation, wenn die lithographische Maskenvorlage ausgebildet wird.

Ein Verfahren zur Kompensierung der steigende Schwierigkeiten bei der Inspektion lithographischer Maskenvorlagen, die auf lösungsunterstützende Merkmale haben, besteht darin, den Er kennungspegel während der Inspektion der Maskenvorlage unemp findlicher zu machen. Durch das Unempfindlichermachen der Parameter der Maskenvorlageninspektion wird die Erkennung irrtümlicher Defekte vermieden. Durch das Unempfindlicherma chen des Inspektionsalgorithmus kann es passieren, daß tatsächlich sich im lithographischen Muster befindliche Defekte unentdeckt bleiben. Beispielsweise kann es passieren, daß durch einen unempfindlicher gemachten Inspektionsalgorithmus Verunreinigungspartikel und andere Defekte nicht erkannt werden. Somit sind Verbesserungen bei der Herstellung einer lithographischen Maskenvorlage notwendig, um eine schlechte Auflösung zu vermeiden und um die Qualitätsstandards zu er füllen, die bei der Halbleiterherstellung des Standes der Technik gefordert werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist Verfahrensflußdiagramm, das Verfahrensschritte gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 2-4 zeigen im Querschnitt Verarbeitungsschritte für die Herstellung einer lithographischen Maskenvorlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 zeigt eine Aufsicht auf Metallspuren, die auflösungs unterstützende Merkmale haben;

Fig. 6a zeigt eine Aufsicht geänderte auflösungsunterstüt zender Merkmale, die gemäß einer Ausführungsform der Erfin dung strukturiert sind;

Fig. 6b zeigt eine Aufsicht auf unterschiedliche geometrische Gestaltungen der auflösungsunterstützenden Merkmale, die beim Ausführen der Erfindung geeignet sind;

Fig. 6c zeigt eine Aufsicht auf geänderter auflösungsunter stützende Merkmale, die gemäß einer alternativen Ausführungs form der Erfindung strukturiert sind;

Fig. 6d zeigt eine Aufsicht auf weitere geometrische Gestal tungen auflösungsunterstützender Merkmale, die beim Ausführen der Erfindung geeignet sind; und

Fig. 7 zeigt in einem Querschnitt die Verwendung einer litho graphischen Maskenvorlage, die gemäß der Erfindung ausgebil det ist, um ein Muster auf einer Halbleitervorrichtung zu übertragen.

Fig. 8 zeigt eine Aufsicht geänderter Maskenvorlagenmerkmale gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 9 zeigt eine Aufsicht geänderter Maskenvorlagenmerkmale gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung.

Es wird erkennbar, daß aus Gründen der Einfachheit und der Klarheit der Darstellungen, die in den Figuren gezeigten Elemente nicht notwendigerweise die angegebene Größe haben müssen. Beispielsweise sind die Ausmaße einiger Elemente relativ zu anderen übertrieben dargestellt. Ferner wurden, wo dies passend erschien, Bezugszahlen in den Figuren wieder holt, um entsprechende Elemente anzuzeigen.

GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren zur Herstel lung einer Halbleitervorrichtung, bei welchem eine lithogra phische Maskenvorlage unter Verwendung einer Maskenvorlagen erzeugungsdatenbasis geschaffen wird und unter Verwendung einer Maskenvorlageninspektionsdatenbasis inspiziert wird. Das Verfahren der Erfindung verwendet eine Maskenvorlagenin spektionsdatenbasis, die Inspektionsdimensionen hat, die geändert werden gegenüber solchen, die in der Maskenvorlagen erzeugungsdatenbasis anfänglich spezifiziert wurden. Insbe sondere umfaßt die Maskenvorlageninspektionsdatenbasis modi fizierte Inspektionsdimensionen der auflösungsunterstützenden Merkmale. Die Größe der Inspektionsdimensionen werden gegen über der Dimension in der Maskenvorlagenerzeugungsdatenbasis um einen Betrag geändert, der im wesentlichen gleich dem vorweggenommenen systematischen Verfahrensfehler ist, der während dem Herstellen der lithographischen Maskenvorlage auftaucht. Der vorweggenommene systematische Verfahrensfehler kann durch theoretische Berechnung oder durch empirische Daten, die man während der Maskenvorlagenherstellung gewinnt, bestimmt werden. Durch Einschließen des vorweggenommenen systematischen Verfahrensfehlers in die Maskenvorlageninspek tionsdatenbasis werden bei der Produktion und dem Testen der lithographischen Maskenvorlagen erheblich Zeit und Kosten gespart. Die Reduzierung der Maskenvorlagenherstellungszeit ermöglicht eine schnellere Lieferung an den Halbleiterher stellungsort.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, werden eine Reihe von Schritten, die das Erzeugen der Datenbasis und die physische Verarbei tung umfassen, ausgeführt, um die Maskenvorlage zu schaffen und zu inspizieren, und die Maskenvorlage zu verwenden, um Mustermerkmale auf einer Halbleitervorrichtung zu schaffen. In Schritt A) wird eine Maskenvorlagenerzeugungsdatenbasis geschaffen. Die Datenbasis definiert offengelegte Gebiete für ein Maskenerzeugungssystem, um ein spezielles geometrisches Muster auf eine anfängliche Maskenvorlage zu schreiben. In Schritt B) wird eine lithographische Maskenvorlage herge stellt unter Verwendung der anfänglichen Maskenvorlage, die durch die Maskenvorlagenerzeugungsdatenbasis geschaffen wurde. In Schritt C) wird eine Maskenvorlageninspektionsda tenbasis geschaffen, um die Merkmale zu inspizieren, die auf der anfänglichen Maske durch die Maskenerzeugungsdatenbasis ausgeformt wurden. In Schritt D) wird die lithographische Maskenvorlage durch Analysierung des Musters unter Verwendung einer Maskenvorlageninspektionsdatenbasis inspiziert. In Schritt E) wird die lithographische Maskenvorlage entweder durchgelassen oder zurückgewiesen, basierend auf den Ergeb nissen der Inspektion. Schließlich werden in Schritt F) Mas kenvorlagen, die im Maskenvorlageninspektionsschritt hin durchgelassen werden, verwendet, um lithographische Operatio nen bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen durchzu führen. Fachleute werden erkennen, daß andere Verfahrensse quenzen möglich sind. Beispielsweise kann die Maskenvorlagen inspektionsdatenbasis geschaffen werden vor der Herstellung der lithographischen Maskenvorlage.

In Fig. 2 ist im Querschnitt ein Maskenvorlagensubstrat 10 gezeigt, das eine Metallschicht 12 hat, die auf dem Masken vorlagensubstrat 10 liegt und eine Musterübertragungsschicht 14, die auf der Metallschicht 12 liegt. Das Maskenvorlagen substrat 10 kann aus einer beliebigen Zahl von Verbundstoffen bestehen, die allgemein für die Ausbildung von lithographi schen Maskenvorlagen verwendet werden. Das Maskenvorlagen substrat 10 kann Silikatglas, geschmolzenes Quarzglas oder ein anderes Material sein, das bezüglich unterschiedlicher Strahlungstypen, die gemeinhin bei lithographischen Operatio nen in einem Halbleiter verwendet werden, durchsichtig ist. Die Metallschicht 12 kann eine homogene Metallschicht wie Chrom, Gold oder dergleichen sein. Alternativ kann die Me tallschicht 12 ein zusammengesetztes Material aus verschiede nen Metallen, wie Chrom und Gold oder Chrom und einem anderen Metall und dergleichen sein. In nochmals einer anderen Alter native kann die Metallschicht 12 ein dämpfendes Material sein, das bei einer Phasenverschiebungsmaske verwendet wird.

Das Musterübertragungsmaterial, das verwendet wird, um die Musterübertragungsschicht 14 auszubilden, hängt ab von den Strahlungskennzeichen der Ausrüstung, die verwendet wird, um die lithographische Maskenvorlage auszubilden. Wenn bei spielsweise ein Elektronenstrahl-Direktschreibsystem verwen det wird, so wird die Musterübertragungsschicht 14 ein elek tronenstrahlempfindlicher Photoresist sein. Alternativ wird, wo ein optisches System verwendet wird, um eine Strahlung einer speziellen Wellenlänge zu erzeugen, die Musterübertra gungsschicht 14 ein konventionelles Photoresist-Material sein, das gegenüber der speziellen Wellenlänge empfindlich ist. Beispielsweise wird ein Dimethylnaphthoquinone (DNQ) Resist gemeinhin für optische i-Linien und g-Linien Systeme verwendet.

Fachleute werden erkennen, daß viele verschiedene Material kombinationen verwendet werden können, um die in Fig. 2 ge zeigten Schichten auszubilden. Somit erwägt die vorliegende Erfindung die Verwendung vieler verschiedener Typen von Mate rialien in Abhängigkeit vom speziellen lithographischen Sy stem, das bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen verwendet werden soll, wobei diese tiefultraviolette (Tief- UV), Röntgen und Standard i-Linie und g-Linie Lithographiesy steme umfassen.

Nach dem Vorbereiten des Maskenvorlagensubstrats 10 mit der Metallschicht 12 und der Musterübertragungschicht 14 wird die Musterübertragungsschicht 14 der Strahlung durch ein Abtasten mit einem Elektronenstrahl oder Laser ausgesetzt, wie das in Fig. 3 gezeigt ist. Die Strahlung, die von einer Strahlungsquelle 16 ausgeht, wird auf eine Musterübertra gungsschicht 14 durch ablenkende Elektronen durch ein Ab lenksystem 17 abgebildet. Die magnetischen Deflektoren in einem Deflektorsystem 17 lenken den Elektronenstrahl direkt auf die Musterübertragungsschicht 14. Das Abbildungsverfahren ergibt eine Übertragung eines Musters, das sich in der Mas kenvorlagenerzeugungsdatenbasis befindet, auf die Maskenüber tragungsschicht 14.

Die in Fig. 3 gezeigte Anordnung zeigt allgemein ein Elektro nenstrahl-Direktschreibsystem. Es ist jedoch auch möglich, eine Musterübertragung durchzuführen unter Verwendung eines optischen Abbildeverfahrens, das eine Strahlung verwendet, die eine Wellenlänge hat, die sich von Tief-UV bis ungefähr 200 Nanometer zu optischen Wellenlänge von bis zu ungefähr 400 Nanometer erstreckt. Im Falle eines DNQ-Resist beispiels weise bewirkt das Aussetzen einer Musterübertragungsschicht 14 der Strahlung eine Neuanordnung der chemischen Bindungen innerhalb der Musterübertragungsschicht 14. Die chemische Verbindungsneuanordnung hält die ausgesetzten Teile des Mate rials in einem chemischen Entwickler lösbar, der einen hohen pH-Wert hat, wie beispielsweise Natriumhydroxydlösungen.

Nach dem Entwickeln der Musterübertragungsschicht 14 und dem Ätzen der Metallschicht 12 wird ein lithographisches Muster 18 auf dem Maskenvorlagensubstrat 10 ausgebildet, wie das in Fig. 4 dargestellt ist. Das lithographische Muster 18 umfaßt eine große Zahl Mustermetallmerkmale, die über dem Maskenvor lagensubstrat 10 liegen. Das lithographische Muster 18 bildet zusammen mit dem Maskenvorlagensubstrat 10 eine lithographi sche Maskenvorlage 20. Die exakte Anordnung der Metallspuren im lithographischen Muster 18 hängt ab von der speziellen Maskierungsebene, für welche die lithographische Maskenvor lage 20 verwendet werden soll. Wenn beispielsweise die litho graphische Maskenvorlage 20 verwendet werden soll, um Verbin dungsleitungen in einer Halbleitervorrichtung zu formen, so wird das lithographische Muster 18 eine Serie von Leitungs spuren umfassen, die die notwendige geometrische Anordnung haben, um die Metallverbindungen in einer Halbleitervorrich tung auszubilden. In anderen Anwendungen kann die lithogra phische Maskenvorlage 20 verwendet werden, um beispielsweise Gate-Elektroden in einer Halbleitervorrichtung oder über Öffnungen in einer dielektrischen Zwischenschicht und der gleichen auszubilden.

Fachleute werden erkennen, daß die Maskenvorlagen aus zwei allgemeinen Typen bestehen können, entweder Hellfeld oder Dunkelfeld. In einer Hellfeldmaskenvorlage sind die zu über tragenden Merkmale undurchsichtige Merkmale auf einem klaren Hintergrund. In einer Dunkelfeldmaskenvorlage sind die zu übertragenden Mustermerkmale klar auf einem undurchsichtigen Hintergrund. Beispielsweise ist die in Fig. 4 dargestellte lithographische Maskenvorlage 20 eine Hellfeldmaskenvorlage. Das Verfahren der Erfindung soll jedoch mit jedem Typ von Maskenvorlage funktionieren. Im Falle einer Dunkelfeldmasken vorlage erscheint das lithographische Muster 18 als Öffnungen in einem Blatt undurchsichtigen Materials, das über dem Substrat 10 liegt.

In Fig. 5 ist eine Aufsicht eines explodierten Teils einer lithographischen Maskenvorlage 20 gezeigt. Teile von metalli schen Spuren 22, 23, 24 und 25 liegen über einem Oberflächen teil eines Maskenvorlagensubstrats 10. Jede Metallspur umfaßt ein auflösungsunterstützendes Merkmal am Anschlußende der Metallspur. Die Metallspuren 22 und 23 umfassen das auflö sungsunterstützende Merkmal 26 an den Anschlußenden der Spu ren. Entsprechend umfassen die Metallspuren 24 und 25 das auflösungsunterstützende Merkmal 28 an den Anschlußenden der Metallspuren. Die auflösungsunterstützenden Merkmale 26 und 28 können durch eine horizontale Abmessung (mit x bezeichnet) und eine vertikale Abmessung (mit y bezeichnet) gekennzeich net werden.

Die horizontale Abmessung x und die vertikale Abmessung y sind kennzeichnende Abmessungen der auflösungsunterstützenden Merkmale 26 und 28. Metallspuren 22, 23, 24 und 25 und auflö sungsunterstützende Merkmale 26 und 28 werden durch die vor her beschriebene Maskenvorlagenerzeugungsdatenbasis erzeugt. Die horizontalen und vertikalen kennzeichnenden Abmessungen der auflösungsunterstützenden Merkmale und der Metallspuren werden durch Programmbefehle geschaffen, die in die Masken vorlagenerzeugungsdatenbasis eingegeben werden. Oft werden als Ergebnis der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Verarbei tungsschritte die tatsächlichen horizontalen und vertikalen Abmessungen der Metallspuren und der auflösungsunterstützen den Merkmale nicht präzise auf dem Maskenvorlagensubstrat 10 wiedergegeben. Der Abmessungsunterschied zwischen den tat sächlichen Abmessungen, die man auf der Maskenvorlage erhält, und den gewünschten vorbestimmten kennzeichnenden Abmessun gen, die in die Maskenvorlagenerzeugungsdatenbasis eingegeben werden, sind als systematischer Verfahrensfehler bekannt.

Typischerweise ergibt sich der systematische Systemfehler aus der Unzulänglichkeit des Maskenvorlageschreibschritts, der in Fig. 3 gezeigt ist, und des Ätzschritts, der in Fig. 4 ge zeigt ist, präzise die Muster aufzulösen, die in der Masken vorlagenerzeugungsdatenbasis enthalten sind. Wenn beispiels weise die physischen Abmessungen der Metallspuren sich der Auflösungsgrenze des Bilderzeugungssystems nähern, verhindern optische Effekte, wie die Streuung die Übertragung eines präzisen Bildes auf die Musterübertragungsschicht 14. Zusätz lich kann es passieren, daß das Ätzverfahren, das verwendet wird, um das Muster, das in der Musterübertragungsschicht 14 ausgebildet ist, zu übertragen, das Muster, das in der Mu sterübertragungsschicht 14 entwickelt wird, nicht präzise wiedergibt.

Zusätzlich zu den durch die Verarbeitung eingeführten Fehlern unterliegt die Musterwiedergabe auch dem Einfluß der gegen seitigen Nähe der Mustermerkmale. Wenn beispielsweise Metall spurbilder, die eine hohe Packungsdichte haben, auf eine Musterübertragungsschicht auf einem Halbleitersubstrat abge bildet werden, können Streuungseffekte zu einer Aufweitung des Belichtungsfeldes für diese Spuren führen. Ein spezielles Problem bei der Schaltungsfabrikation mit extrem schmalen Spuren besteht im vorzeitigen Aufhören von Linien, die auf dem Musterübertragungsfilm ausgebildet sind, der über einem Halbleitersubstrat liegt. Um diesem Effekt entgegenzuwirken werden auflösungsunterstützende Merkmale, wie die Merkmale 26 und 28 an den Anschlußenden der Metallspuren eingeführt.

Gemäß der Erfindung werden Meßwerte in die Maskenvorlagenin spektionsdatenbasis eingegeben, um den erwarteten systemati schen Systemfehler zu kompensieren, auf den man bei der Über tragung der kennzeichnenden Abmessungen von der Maskenerzeu gungsdatenbasis zu den Metallspuren, die auf dem Maskenvorla gensubstrat ausgebildet werden, stößt. Fig. 6A zeigt in einer Aufsicht geänderte auflösungsunterstützende Merkmale (geänderte RAF) 30 und 32. Die geänderte RAF 30 und 32 haben eine horizontale Abmessung x′ und eine vertikale Abmessung y′. Die horizontalen und vertikalen Abmessungen der geänder ten RAF 30 und 32 unterscheiden sich von den horizontalen und vertikalen Abmessungen der RAF 26 und 28 um den vorweggenom menen Systemfehler, auf dem man bei der Herstellung der li thographischen Maskenvorlage 20 stößt. Gemäß der Erfindung werden die Abmessungen x′ und y′ in die Maskeninspektionsda tenbasis programmiert und verwendet, wenn die lithographische Maskenvorlage 20 inspiziert wird. Während der Inspektion richtet das Inspektionsprogramm die geänderten RAF 30 und 32 auf die RAF 26 beziehungsweise 28 aus.

Durch Anwenden der geänderten RAF 30 und 32 während der Mas kenvorlageninspektion können falsche Fehler vermieden werden, die ansonsten auftauchen würden aus einer Nichtübereinstim mung der tatsächlichen RAF, die auf dem Maskenvorlagen substrat 10 ausgebildet werden, und der RAF, die durch das Maskenvorlageninspektionsprogramm während des Inspektionsver fahrens angewandt werden. Zusätzlich kann die Empfindlichkeit des Maskenvorlageninspektionsprogramms hoch bleiben für die Erkennung tatsächlicher massiver Defekte, die nicht aus dem systematischen Verfahrensfehler stammen. Beispielsweise kann die Empfindlichkeit des Maskenvorlageninspektionsprogramms hoch genug gehalten werden, um extrem kleine Verunreinigungs teilchen und Merkmalsunregelmäßigkeiten, die von einer un vollständigen Verarbeitung und dergleichen herrühren, zu er kennen. Die Anwendung des Maskenvorlageninspektionsprogramms, das gemäß der Erfindung erzeugt wurde, kann die Qualität der Maskenvorlageninspektionsprozedur verbessern, während die Erkennung falscher Fehler vermieden wird, um somit die Zeit menge zu vermindern, die notwendig ist, um eine Maskenvorla geninspektion durchzuführen.

Fachleute werden erkennen, daß viele verschiedene geometri sche Anordnungen von auflösungsunterstützenden Merkmalen möglich sind. In den Fig. 5 und 6a hat die RAF 26 eine rechtwinklige Geometrie und bildet einen "Hammerkopf" an den Anschlußenden der Metallspuren 22 und 23. Die RAF 28 ist ein einfaches Quadrat, das an den Ecken der Anschlußenden der Metallspuren 24 und 25 hinzugefügt wird. Zusätzliche geome trische Gestaltungen, die für eine Verwendung als auflösungs vergrößernde Merkmale geeignet sind, sind in Aufsicht in Fig. 6b dargestellt. Bei den auflösungsunterstützenden Merk malen 28 kann es sich beispielsweise um ein Polygon 36, ein Dreieck 37 oder eine kreisförmige Struktur 38 und dergleichen handeln. Unabhängig von der speziellen geometrischen Gestal tung, die verwendet wird, um das auflösungsunterstützende Merkmal herzustellen, werden die kennzeichnenden Abmessungen des auflösungsunterstützenden Merkmals durch einen Betrag eingestellt, der im wesentlichen ähnlich ist dem vorwegge nommenen systematischen Verfahrensfehler. In der in Fig. 6a dargestellten Ausführungsform haben geänderte RAF 30 und 32 eine kleinere kennzeichnende Abmessung als RAF 26 und 28. Dies geschieht in Vorwegnahme eines systematischen Verfah rensfehlers, der die kennzeichnenden Dimensionen gegenüber den ursprünglichen in der Maskenvorlageerzeugungsdatenbasis programmierten Dimensionen vermindert. Es ist genauso mög lich, geänderte RAF zu erzeugen, die eine kennzeichnende Abmessung haben, die größer als die ursprünglichen RAF-Abmes sungen ist.

Ein anderes geändertes RAF-Inspektionsverfahren ist in Fig. 6c dargestellt. Zusätzlich zu den verminderten Abmessungen x′ und y′ haben die geänderten RAF 32 eine verminderte Ver satzdistanz (mit y′′ bezeichnet). Durch Vermindern der Ver satzdistanz zwischen geänderten RAF 32 kann das Maskenvorla geninspektionsprogramm eingestellt werden, um Verkleinerungen der Breite von Metalleitungen, die auf dem Maskenvorlagen substrat 10 erzeugt werden, zu kompensieren.

Fig. 6c zeigt nochmals ein anderes Verfahren für das Anwenden eines geänderten RAF auf Metallspuren, die auf dem Maskenvor lagensubstrat 10 ausgebildet werden. Das geänderte RAF 30 ist um eine horizontale Distanz (bezeichnet mit x′′) bezüglich der Metallspur 22 versetzt. Zusätzlich zu den verminderten horizontalen und vertikalen Dimensionen ist das geänderte RAF 30 auf dem Anschlußende der Metallspur 22 versetzt. Die An wendung geänderte RAF 30, wie in Fig. 6c dargestellt, kann eine Leitungsverkürzung kompensieren, von der man annimmt, daß sie während des Maskenvorlagenformierungsverfahrens auf tritt.

Fig. 6d zeigt ein weiteres Verfahren für das Anwenden geän derter RAF auf Metallspuren, die auf dem Maskenvorlagen substrat 10 ausgebildet sind. Die geänderten RAF können an Ecken der Metallspuren eingeschoben werden, um die Auflösung von scharfen Ecken in einem Metallspurmuster zu unterstützen. Zusätzlich können Linien, wie geänderte RAF 33 neben dem Anschlußende der Metallspur 24 plaziert werden. Geänderte RAF 31 und 34 werden neben den Seiten und dem Anschlußende der Metallspur 22 plaziert. In Übereinstimmung mit den in den Fig. 6a und 6c gezeigten Lösungen, können die geänderten RAF 31, 33 und 34 in der Größe (x′/y′) vermindert werden oder in einer Distanz x′′ versetzt zu den Metallspuren angeordnet werden. Auch Leitungsmerkmale, wie geänderte RAF 31, 33 und 34 können um x′′ versetzt werden und verminderte Abmessungen x′ und y′ aufweisen.

Zusätzlich zu in den Fig. 6a-6d gezeigten Techniken werden Fachleute erkennen, daß andere Lösungen möglich sind und zu einer verbesserten Maskenvorlageninspektion führen können. Beispielsweise können Polygone, wie die Polygone 36 zu den geänderten RAF 30 und 32 hinzugefügt werden, um eine präzise Maskenvorlageninspektionsdatenbasis in Fällen zu liefern, bei denen die Quadratmerkmale an einer Abrundung während der Maskenvorlagenverarbeitung leiden.

Wenn die lithographische Maskenvorlage 20 durch die Masken vorlageninspektionsdatenbasis inspiziert wurde und an eine Halbleiterherstellungsvorrichtung durchgelassen wurde, kann eine lithographische Operation ausgeführt werden, wie das in Fig. 7 dargestellt ist. Die lithographische Maskenvorlage 20 dient dazu, ein lithographisches Muster 18 auf eine lithogra phische Schicht 40 zu übertragen, die auf einer Vorrichtungs schicht 42 liegt, die wiederum über einem Halbleitersubstrat 44 liegt. Das Verfahren der Übertragung des lithographischen Musters 18 auf die lithographische Schicht 40 wird verbessert durch die Anwendung des Verfahrens der Erfindung. Kleine Defekte in der lithographischen Maskenvorlage 20, die unent deckt geblieben sein können durch eine Verminderung der Me ßemfindlichkeit während der Maskenvorlagenprozeduren des Standes der Technik, werden erkannt durch Anwendung des er finderischen Verfahrens. Somit werden weniger Defekte im lithogrphischen Muster 18 unentdeckt bleiben und nachfolgend auf die lithographische Schicht 40 übertragen.

Somit ist es deutlich, daß gemäß der Erfindung ein Verfahren geliefert wurde für das Herstellen einer lithographischen Maskenvorlage und die Verwendung der Maskenvorlage, um eine Halbleitervorrichtung herzustellen, die vollständig die oben aufgeführten Vorteile erzielt. Obwohl die Erfindung unter Bezug auf spezielle darstellende Beispiele beschrieben und gezeigt wurde, ist es nicht beabsichtigt, die Erfindung auf solche dargestellten Ausführungsformen zu beschränken. Fach leute werden erkennen, daß Variationen und Modifikationen gemacht werden können, ohne von der Idee der Erfindung abzu weichen. Beispielsweise können viele verschiedenen Maskenvor lagenvorrichtungen verwendet werden, wie beispielsweise Mas kenvorlagenrahmen, Übergänge (pelical) oder dergleichen. Dar überhinaus berücksichtigt die vorliegende Erfindung alle Verfahren der Kompensierung eines systematischen Verfahrens fehlers bei der Maskenvorlageninspektion, einschließlich der Dickenverformung der Metallmuster und dergleichen. Es ist daher beabsichtigt, in die Erfindung alle solchen Variationen und Modifikationen einzuschließen, wie sie in den Umfang der angefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente fallen.

Beispielsweise kann eine Gestaltungsdatenbasis, die keine RAF verwendet, von den geänderten Verifizierungsmerkmalen der vorliegenden Erfindung profitieren. Speziell bei einer Ge staltungsdatenbasis, die kleine Geometrien enthält, erhöht sich die Menge des systematischen Verfahrensfehlers, wie vorstehend diskutiert, proportional zur Merkmalsgröße, um eine Fehlanpassung zwischen Merkmalen der gewünschten Mas kenvorlagenerzeugungsdatenbasis und den tatsächlichen Masken vorlagenmerkmalen zu erzeugen. Um das Verifizierverfahren zu unterstützen, bei dem keine RAF-Merkmale verwendet werden, kann die vorliegende Erfindung Inspektionsabmessungen verwen den, die geändert sind, um dichter an die erwarteten Masken vorlagenmerkmale heranzukommen. In einem anderen Beispiel kann eine Gestaltung mit RAF, bei der die RAF nicht getrennt von den ursprünglichen Gestaltungsdaten sind, von den geän derten Verifiziermerkmalen der vorliegenden Erfindung profi tieren. Diese Situation kann sich ergeben bei gewissen Ver fahren des Hinzufügens von RAF zu den ursprünglichen Gestal tungsdaten. Die nicht getrennten RAF werden dann zu kleinen Geometrien in der Gestaltungsdatenbasis und das Verifizier verfahren kann aus der Verwendung der Inspektionsabmessungen profitieren, die geändert sind, um dichter an die erwarteten Maskenvorlagenmerkmale zu gelangen.

Ein Weg dies zu erreichen besteht darin, eine Gehrungs- /Glättungsfunktion auf die Maskenvorlagenerzeugungsdatenbasis anzuwenden, um die Maskenvorlageninspektionsdatenbasis zu erzeugen. Bezieht man sich auf Fig. 8, so ist ein Merkmal 90 aus der Maskenerzeugungsdatenbasis gezeigt. Das Merkmal 90 ist die ideale oder spezifische Form, die auf der Maskenvor lage selbst gewünscht wird. Wie vorher diskutiert wurde, kann man die ideale Form in Wirklichkeit durch die Einschränkungen der Musterübertragung während des Maskenvorlagenherstellungs verfahrens nicht erreichen. Die Anwendung einer Gehrungs- /Glättungsfunktion auf das Merkmal 90 erzeugt das Merkmal 93, das in der Maskenvorlageninspektionsdatenbasis gespeichert wird. Das Merkmal 93 zeigt, wie Ecken 92 der Außenseite des Merkmals 90 verformt wurden unter Ausbildung abgeschrägter Ecken 95, als auch innere Ecken 92 abgerundet wurden, um eine abgerundete Ecke 94 zu bilden. Durch Bereitstellen einer Maskenvorlageninspektionsdatenbasis, die Merkmale mit abge rundeten und abgeschrägten Ecken hat, kann das Form-zu-Datenba sis-Inspektionswerkzeug Parameter höherer Auflösung verwen den, um das Werkzeug zu inspizieren. Dies ist wichtig, da die Verwendung der unmodifizierten Maskenvorlagenerzeugungsdaten basis Verifizierparameter niedriger Auflösung notwendig machen kann, was dazu führt, daß wirkliche Fehler nicht er kannt werden.

Die abgeschrägten und geglätteten Merkmale werden erzeugt unter Verwendung existierender Gestaltungs- und Gestaltungs regelprüfwerkzeuge, wie DRACULA von Cadence. Diese Werkzeuge können Ecken identifizieren und diese nachträglich abschrägen oder glätten, indem Dreiecksformen hinzugefügt oder weggenom men werden. Zusätzlich können diese Werkzeuge Merkmale identi fizieren, die variierende Größen und Formen haben, und demge mäß unterschiedliche Abschrägungs-/Glättungsfunktionen durch führen. Beispielsweise kann ein sehr kleiner Kontakt eine stärkere Abschrägung und Glättung erforderlich machen als eine größere Metalleitung.

Ein anderer Weg der Änderung der Maskenvorlagenerzeugungs merkmale zur Erzeugung einer Maskenvorlagenverifizierdatenba sis, die dichter an den erwarteten Maskenvorlagenmerkmalen liegt, besteht darin, eine Transformationsfunktion auf die Maskenerzeugungsdatenbasis anzuwenden. Die Transformations funktion würde allgemein Regeln oder ein Modell anwenden, die oder das auf Umwandlungen der Merkmale der Erzeugungsdatenba sis basiert, um Verifizierstrukturen zu schaffen, die sich der erwarteten Maskenvorlagenform stark annähern. Beispiels weise zeigt Fig. 9 ein Merkmal 100, das ein einziges Merkmal ist, das in der Erzeugungsdatenbasis enthalten ist. Eine Transformationsfunktion, die durch den Verbindungspfeil dar gestellt wird, wird auf das Merkmal 100 angewandt, um das Verifiziermerkmal 103 zu bilden. Wie dargestellt ist, zeigt das Verifiziermerkmal 103 Innenecken 101 und Außenecken 102, die in einer Art abgerundet wurden, die den tatsächlich er warteten Ergebnissen auf der Maskenvorlage entsprechen.

Die Transformationsfunktionen, die die idealen Merkmalstrans formationen durchführen, enthalten Größen-, Orts- oder nähe rungsbasierte Regeln; räumlich frequenzbasierte Transforma tionen, wie beispielsweise lineare und nichtlineare Filter oder Faltungen im Frequenzbereich der gesamten Gestalt oder eines Teils davon; oder raumabhängige Transformationen, wie Faltungen, Zonenabtastintegrations- oder Streuungsalgorith men, die auf den Raumbereich der gesamten Gestaltung oder eines Teils davon wirken. Die Verwendung von Transformations funktionen, um eine Form auf einem Halbleiter-Wafer basierend auf seiner Maske oder seiner Maskenvorlagenform vorherzusa gen, ist im Bereich der Halbleitertechnik wohl bekannt. Bei spielsweise verwenden Firmen, wie Precim Co., Trans Vector Technologies Inc., Numerical Technologie Inc., Vector Techno logies Inc. und SignaMask Inc. diese Techniken. Die Notwen digkeit für das Anwenden dieser Techniken, um die tatsächli chen Maskenvorlagenmerkmale für die Zwecke einer Maskenvorla genverifikation vorherzusagen, ist neu. Die tatsächlich ver wendete Transformationsfunktion wird auch von den geometri schen Größen der Merkmale, als auch von der Maskenvorlagen verarbeitung abhängen. Die Auswahl, Verwendung und Modifika tion dieser Filter ist Fachleuten wohl bekannt und wird hier nicht weiter besprochen.

Da die gefilterte Verifizierdatenbasis sich dichter an den tatsächlichen Maskenvorlagenmerkmalen befindet, kann ein erhöhter Grad von Auflösung beim Form-zu-Datenbasis-Werkzeug verwendet werden, was es gestattet, wirkliche Defekte zu er kennen, während erwartete Maskenvorlagenherstellungsgrenzen berücksichtigt werden. Somit werden die weiteren Vorteile der Verwendung einer Verifikationsdatenbasis gezeigt, die sich von der Maskenerzeugungsdatenbasis unterscheidet.

Somit wird deutlich, das gemäß der Erfindung ein Verfahren angegeben wurde für das Erzeugen einer lithographischen Mas kenvorlage und die Verwendung der Maskenvorlage, um eine Halbleitervorrichtung herzustellen, die vollständig die oben geschilderten Vorteile aufweist. Obwohl die Erfindung unter Bezug auf spezielle dargestellte Ausführungsformen beschrie ben und gezeigt wurde, soll die Erfindung nicht auf solche dargestellten Ausführungsformen beschränkt sein. Fachleute werden erkennen, daß Variationen und Modifikationen vorgenom men werden können, ohne von der Idee der Erfindung abzuwei chen. Beispielsweise werden Maskenvorlagen, die andere Mate rialien als Metall verwenden, beispielsweise Keramiken und andere gemusterte Materialien, die Wellen oder Teilchen ab sorbieren oder streuen, durch die vorliegende Erfindung vor weggenommen werden. Darüberhinaus berücksichtigt die vorlie gende Erfindung alle Verfahren der Kompensation des systema tischen Fehlers bei der Maskenvorlageninspektion, einschließ lich der Dickendeformation in den Metallmustern und derglei chen. Es ist daher beabsichtigt, in die Erfindung alle sol chen Variationen und Modifikationen aufzunehmen, soweit sie in den Umfang der angefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente fallen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit folgenden Schritten:
Bereitstellen einer lithographischen Maskenvorlage (20), die erzeugt wurde durch:
Bereitstellen einer Maskenvorlagenerzeugungsdaten basis, die eine Vielzahl von eingeschlossenen Merkmalen auf weist, wobei jedes aus der Vielzahl der eingeschlossenen Merkmale eine vorbestimmte kennzeichnende Abmessung auf weist;
Erzeugen einer lithographischen Maskenvorlage (20) unter Verwendung der Maskenvorlagenerzeugungsdatenbasis;
Erzeugen einer Maskenvorlageninspektionsdatenbasis, die eine geänderte kennzeichnende Abmessung (28, 94, 101) für die Vielzahl der Merkmale aufweist;
Inspektion der lithographischen Maskenvorlage (20) unter Verwendung der geänderten kennzeichnenden Abmessung aus der Maskenvorlageninspektionsdatenbasis; und
Verwendung der lithographischen Maskenvorlage (20), um ein Muster auf einem Halbleitersubstrat zu schaffen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Herstel lens einer lithographischen Maskenvorlage (20) den folgenden Unterschritt umfaßt: Ausbildung von Metalleitungen auf der lithographischen Maskenvorlage (20).

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Herstel lung einer lithographischen Maskenvorlage (20) den folgenden Unterschritt umfaßt: Ausbildung von Metallkörpern auf der lithographischen Maskenvorlage (20), wobei:
die Metallkörper eine physische Abmessung haben, und
ein systematischer Verfahrensfehler bewirkt, daß sich die physische Abmessung von der vorhergesagten kennzeichnen den Abmessung unterscheidet.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt der Inspek tion der lithographischen Maskenvorlage (20) folgendes um faßt: Vergleichen der durch den systematischen Verfahrensfeh ler gekennzeichneten Abmessung der Metallkörper mit der Mas kenvorlageninspektionsdatenbasis, die im wesentlichen der durch den systematischen Verfahrensfehler geänderten Abmes sung entspricht, wie sie sich von den vorhergesagten kenn zeichnenden Abmessungen unterscheidet.

5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt des Bereit stellens einer Inspektionsdatenbasis folgendes umfaßt:
Glättungsmerkmale (94, 101) für das Entfernen von der vorhergesagten kennzeichnenden Abmessung, wobei ein Teil einer Außenecke der vorhergesagten kennzeichnenden Abmessung entfernt wird, und ein Teil eines Innenseiteneckteils zur Innenseitenecke der vorhergesagten kennzeichnenden Abmessung addiert wird; und
die Maskenvorlageninspektionsdatenbasis im wesentlichen den durch den systematischen Verfahrensfehler veränderten physischen Abmessungen der Metallkörper entspricht, wie sich diese von der vorbestimmten kennzeichnenden Abmessung unter scheiden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei eine Bestimmung der Größe der glättenden Merkmale (94, 101) auf einer empirischen Messung basiert.

7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei eine Bestimmung der Größe der glättenden Merkmale (94, 101) auf einem modellierten Verhalten basiert.

8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Bereit stellens einer Maskenvorlageninspektionsdatenbasis weiter folgenden Schritt umfaßt:
Umwandeln der vorhergesagten kennzeichnenden Abmessung durch Anwendung einer Transformationsfunktion, um eine geän derte kennzeichnende Abmessung zu liefern.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt des Bereit stellens einer Maskenvorlageninspektionsdatenbasis weiter umfaßt, daß die geänderte kennzeichnende Abmessung im wesent lichen einer entsprechenden kennzeichnenden Abmessung einer Maskenvorlage entspricht.

10. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt der Umwand lung eine Transformationsfunktion umfaßt, die auf einer empi rischen Messung beruht.

11. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt der Umwand lung eine Transformationsfunktion umfaßt, die auf einem Mo dellverhalten beruht.

12. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt der Umwand lung eine Transformationsfunktion umfaßt, die eine Fal tungstransformationsfunktion darstellt.

13. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt der Umwand lung eine Transformationsfunktion umfaßt, die durch ein räum liches Filter dargestellt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt der Umwand lung eine Transformationsfunktion umfaßt, die eine Streu ungstransformationsfunktion ist.

15. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt der Trans formation eine Transformationsfunktion umfaßt, die aus einer Vielzahl von Regeln besteht.