Verfahren zur Qualifizierung einer Maske für die Mikrolithographie

Die vorliegende Patentanmeldung nimmt die Priorität der deutschen Pa- tentanmeldung DE 10 2017 220 872.4 in Anspruch, deren Inhalt durch Be- zugnahme hierin aufgenommen wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Qualifizierung einer Maske für die Mikrolithographie. Die Erfindung betrifft außerdem ein System zur Quali- fizierung einer Maske für die Mikrolithographie.

Bei der Mikrolithographie werden Strukturen von Fotomasken auf einen Wafer abgebildet. Die auf diese Weise auf dem Wafer herstellbaren Struk- turen hängen zum einen von den Maskenstrukturen zum anderen von den Abbildungseigenschaften der Projektionsbelichtungsanlage ab.

Für die Qualifizierung einer Fotomaske ist es entscheidend, beurteilen zu können, ob die Maskenstrukturen zur Herstellung von vorbestimmten Wafer- Strukturen geeignet sind oder nicht. Es ist eine Aufgabe der Erfm- dung, ein Verfahren und ein System zur Qualifizierung einer Maske für die Mikrolithographie zu verbessern.

Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche der Erfindung gelöst.

Der Kern der Erfindung besteht darin, zur Qualifizierung einer Maske für die Mikrolithographie eine Erfassung mindestens eines Luftbildes der Maske mit einer Simulation zur Bestimmung der Wirkung des Luftbildes auf den Wafer zu kombinieren. Erfmdungsgemäß wurde erkannt, dass hierdurch eine Qualifizierung der Maske über die mit ihrer Hilfe herstellbaren Wafer-Strukturen möglich ist. Dies führt zu einer zuverlässigeren Qualifizierung der Maske.

Zum Bestimmen der Wirkung mindestens eines der ein oder mehreren Luftbilder auf den Wafer ein Resist-Modell und/oder ein Ätz-Modell ver- wendet.

Das Resist-Modell dient zur Vorhersage der Strukturen im Fotolack des Wafers, welche sich aus der Belichtung desselben mit dem Bild der Maske ergeben.

Der Fotolack ist eine Opferschicht. Er wird im Wafer-Herstellungsprozess nach einem Ätzschritt entfernt. Er dient als Ätzmaske zur Strukturierung der später elektrisch genutzten Strukturen des Wafers. Der Ätz-Prozess wird mittels eines Ätz-Modells simuliert.

Zur Qualifizierung der Maske wird die Vorhersage der mittels derselben herstellbaren Wafer- Strukturen mit mindestens einer vorgegebenen Rand- bedingung, welche von den herzustellenden Wafer-Strukturen erfüllt wer- den muss, verglichen.

Die Randbedingungen ergeben sich beispielsweise aus der elektrischen Funktionalität des herzustellenden Bauelements, insbesondere des Chips. Beispielsweise darf ein Fehler in der Kantenpositionierung („edge place- ment error“) höchstens so groß sein, dass er nicht zu einem elektrischen Kurzschluss führt, oder Fehler in den Strukturgrößen höchstens so groß werden, dass die Anforderungen an die elektrische Kapazität erfüllt wer- den. Mit Hilfe des erfmdungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, die eigentlich relevanten Größen, insbesondere die Wafer-Strukturen, zur Qualifizierung der Maske zu verwenden. Es wird insbesondere die direkte Wirkung der Maske auf den Wafer qualifiziert, nicht lediglich einzelne Fehlerbeiträge, welche in der Regel nicht unabhängig voneinander sind. Hierdurch ist ins- besondere eine zuverlässigere Qualifizierung der Maske möglich.

Erfmdungsgemäß wurde insbesondere erkannt, dass bei einer separaten Vermessung von unterschiedlichen Beiträgen beispielsweise zum Kanten- positionierungsfehler keine Kompensationseffekte genutzt werden können. Eine integrale Qualifizierung der Maske gemäß der vorliegenden Erfm- dung führt zu einer verbesserten Charakterisierung der Maske sowie insbe- sondere zu einer höheren Maskenausbeute. Mit Hilfe des erfmdungsgemä- ßen Verfahrens ist es insbesondere nicht notwendig, eine Mehrzahl von Beiträgen zur Charakterisierung von Maskenfehlern separat zu bestimmen und/oder zu budgetieren.

Mit Hilfe des erfmdungsgemäßen Verfahrens kann insbesondere der Ertrag bei der Maskenherstellung und/oder der Waferherstellung erhöht bzw. der Ausschuss verringert werden.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung dient zur Simulation der Wirkung des Luftbildes der Maske auf den Wafer ein Modell zur Charakterisierung des Lithographieprozesses. Dieses Modell kann eine Mehrzahl unterschiedli- cher Teilmodelle umfassen. Es kann insbesondere die gesamte Wirkkette vom Maskendesign über die Maskenfertigung, die optische Abbildung der Maske, die Belichtung und Strukturierung einer strahlungsempfmdlichen Schicht auf dem Wafer, insbesondere einer sogenannten Resist-Schicht, und die Ätzung des Wafers mit der strukturierten Resist-Schicht zur Her- stellung des prozessierten Wafers umfassen. Das Modell kann insbesondere einzelne oder mehrere, insbesondere sämtliche Schritte dieser Wirkkette abbilden. Hierbei können die unterschiedlichen Teilschritte des Modells unabhängig voneinander kalibriert werden.

Das Modell zur Charakterisierung des Lithographieprozesses wird auch als rechnergestütztes Lithographiemodell („computational lithography model“) bezeichnet.

Erfindungsgemäß ist insbesondere vorgesehen, tatsächlich gemessene Luftbilder mittels eines kalibrierten Resist- und Ätz-Modells rechnerisch auf einen Wafer zu übertragen. Die Wirkung der Maske wird insbesondere über eine Simulation zur Vorhersage des prozessierten Wafers ermittelt.

Die Kombination des bereits in der Maskenherstellung zugänglichen Luft- bildes mit einem kalibrierten Resist- und Ätz-Modell für die Wafer- Prozessierung erlaubt die Qualifizierung der Maske bereits während der Masken-Produktion, d.h. vor Einsatz der Maske in der Waferbelichtungs- anlage.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird zum Bestimmen des mindestens einen Luftbildes der Maske eine Mehrzahl von Bildern unter- schiedlicher Masken- Strukturen bestimmt, insbesondere erfasst. Es werden insbesondere mindestens 10, insbesondere mindestens 20, insbesondere mindestens 30, insbesondere mindestens 50, insbesondere mindestens 100, insbesondere bis zu mehreren tausend Masken-Strukturen, bestimmt, ins- besondere erfasst. Üblicherweise liegt die Anzahl der bestimmten Masken- Strukturen bei weniger als 100 000, insbesondere weniger als 30 000, ins- besondere weniger als 10 000. Bei den unterschiedlichen Masken- Strukturen kann es sich um Strukturen handeln, welche in unterschiedlichen Bereichen auf der Maske angeordnet sind. Sie können sich auch in ihren Details, beispielsweise der Linienbreite, der Linienfrequenz, der Anzahl der Linien oder der Ausrichtung der Linien unterscheiden. Sie können sich insbesondere im Hinblick auf einen Para- meter unterscheiden, welcher für ihre Abbildung auf den Wafer relevant ist. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird von der mindestens ei- nen Masken- Struktur eine Mehrzahl von Luftbildern in verschiedenen Fo- kusebenen aufgenommen. Vorzugsweise wird von sämtlichen der zu be- stimmenden Masken- Strukturen jeweils eine Mehrzahl von Luftbildern in verschiedenen Fokusebenen aufgenommen. Hierdurch können Fokus- Prozessschwankungen der Belichtungsanlage erfasst, insbesondere deren

Wirkung charakterisiert werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung werden mehrere Fuftbilder bezüglich ihrer Positionierung mit Registrationsdaten verrechnet.

Es wurde erkannt, dass die Verwendung von Registrationsdaten für die Qualifizierung der Einzelmasken besonders vorteilhaft sein kann. Hier- durch kann insbesondere die Genauigkeit gesteigert werden. Zur Kalibrierung des Resist-Modells werden die Strukturen im Fotolack des Wafers mit einem Elektronenmikroskop vermessen. Die den Fotolack- Prozess beschreibenden Parameter können daraufhin derart optimiert wer- den, dass die Abweichungen der gemessenen Strukturen, insbesondere der Strukturbreiten, von den mit dem Modell mit den Luftbildern als Input vorhergesagten Strukturen minimiert werden.

Das Ätz-Modell kann entsprechend nach einer elektronenmikroskopischen Vermessung der Strukturen auf dem prozessierten Wafer kalibriert werden.

Alternativ zu einer getrennten Kalibrierung des Resist-Modells und des Ätz-Modells kann auch eine gemeinsame Kalibrierung mittels der elektro- nenmikroskopisch vermessenen Strukturen auf dem prozessierten Wafer erfolgen. Als Input für das Modell dienen wiederum die Luftbilddaten der Masken- Strukturen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird das Resist-Modell und/oder das Ätz-Modell oder das kombinierte Resist-Ätz-Modell mit Hil- fe von an einem Wafer vermessenen Wafer- Strukturen kalibriert.

Die Wafer-Strukturen werden insbesondere mit Hilfe eines Elektronenmik- roskops, insbesondere eines scannenden Elektronenmikroskops, vermes- sen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Resist-Modell und/oder das Ätz-Modell Bestandteil eines Modells zur Charakterisierung des Lithographieprozesses, welches mindestens zwei Teilmodelle umfasst, welche getrennt voneinander kalibriert werden. Es ist insbesondere eine getrennte Kalibrierung der Prozesse bis zur Luftbilderzeugung und den nach dieser stattfmdenden Prozessen vorgesehen.

Die Kalibrierung erfolgt insbesondere unter Verwendung von Beleuch- tungs- und Abbildungsbedingungen, wie sie in der zur Belichtung des Wafers vorgesehenen Projektionsbelichtungsanlage tatsächlich vorgesehen sind.

Sofern das oder die Luftbilder der Maske nicht mit Hilfe des Modells vor- hergesagt, sondern direkt erfasst werden, können sie vorteilhaft als Input für das Resist-Modell und/oder das Ätz-Modell oder das kombinierte Re- sist-Ätz-Modell dienen. Es hat sich gezeigt, dass dies zu einer erheblichen Verbesserung der Vorhersage der mittels der Maske herstellbaren Wafer- Strukturen führt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird zum Bestimmen des Luftbildes der Maske ein optisches Modell verwendet.

Als Input für dieses optische Modell dient eine Auswahl aus Daten zur Charakterisierung des Maskendesigns, elektronenmikroskopischer Mes- sungen der Masken- Strukturen, Parameter zur Charakterisierung des zur Beleuchtung der Maske verwendeten Beleuchtungssettings und Parameter zur Charakterisierung des optischen Designs der zur Abbildung der Maske auf den Wafer verwendeten Projektionsbelichtungsanlage.

Das optische Modell kann auch mit Hilfe von tatsächlich erfassten Luft- bilddaten und dem Designinput kalibriert werden.

Bei der Kalibrierung des optischen Modells werden typischerweise ver- schiedene Teststrukturen unterschiedlicher Geometrie, Größe und Pitch verwendet.

Zum Kalibrieren des optischen Modells werden insbesondere vorgegebene Beleuchtungs- und/oder Abbildungsbedingungen verwendet, welche zu- mindest im Wesentlichen denen eines zur Abbildung der Maske tatsächlich zu verwendenden Scanners entsprechen.

Vorzugsweise werden hierbei insbesondere die charakteristischen Eigen- schaften des zum Beleuchten der Maske vorgesehenen Beleuchtungsset- tings und/oder die Eigenschaften der Projektionsbelichtungsanlage berück- sichtigt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung werden zur Kalibrierung des optischen Modells Registrationsdaten verwendet. Diese können durch se- parate Messungen an der Maske ermittelt werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird zum Kalibrieren des optischen Modells ein Vorhersagefehler unter Verwendung einer Merit- Funktion minimiert. Hierbei kann beispielsweise die Summe der quadrati- schen Abweichungen aller Strukturen als Merit-Funktion verwendet wer- den.

Mit Hilfe des optischen Modells kann die Wirkkette von der Maske zur Entstehung des Luftbildes simuliert werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird als Randbedingung eine Auswahl aus folgenden Größen vorgegeben: Maximaler Kantenpositionie- rungsfehler, maximal erlaubte Schwankung der Linienbreite oder der Flä- che von Kontaktstrukturen, Asymmetrien in Linienbreiten oder Kantenpo- sitionierungen, Linienrauigkeiten sowie Prozessfenstergröße (d.h. in einem hinreichend großen Bereich von Dosis- und Fokusschwankungen werden die Anforderungen an vorige Größen erfüllt). Als Randbedingung dienen insbesondere Anforderungen, welche sich aus der elektrischen Funktionalität des herzustellenden Bauelements ergeben.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung werden bei der Qualifizie- rung der Maske Unsicherheiten der Simulation und/oder statistische Schwankungen berücksichtigt.

Es ist insbesondere möglich, Luftbilder zum gesamten Prozessfenster der Waferbelichtung, insbesondere zum gesamten Fokus- und/oder Dosisbe- reich, in die Qualifizierung der Maske miteinzubeziehen. Es ist insbesonde- re möglich, bei der Qualifizierung Unsicherheiten im Resist-Modell und/oder im Ätz-Modell oder im kombinierten Resist-Ätz-Modell zu be- rücksichtigen. Es ist insbesondere möglich, statistische Effekte, insbeson- dere Schwankungen, bei der Qualifizierung zu berücksichtigen.

Als Kriterium für die Qualifizierung der Maske kann insbesondere dienen, dass mindestens ein bestimmter Anteil der ermittelten Wahrscheinlich- keitsverteilung, insbesondere mindestens 90 %, insbesondere mindestens 95 %, insbesondere mindestens 99 %, insbesondere mindestens 99,9 %, der Masken die vorgegebene Randbedingung erfüllen.

Die Maske kann insbesondere in Abhängigkeit davon qualifiziert werden, ob die Masken- Strukturen zumindest mit einer vorgegebenen Mindest- wahrscheinlichkeit, beispielsweise von mindestens 90 %, insbesondere mindestens 95 %, insbesondere mindestens 99 %, insbesondere mindestens 99,9 %, zu Wafer-Strukturen führen, welche die mindestens eine vorgege- bene Randbedingung erfüllen. Hierbei können die zu erwartenden Schwan- kungen sowie Kenntnisse des zu verwendenden Beleuchtungssettings und/oder der optischen Daten der Projektionsbelichtungsanlage berücksich- tigt werden.

Ein System zur Qualifizierung einer Maske für die Mikrolithographie um- fasst vorzugsweise eine Vorrichtung zur Erfassung eines Luftbildes einer Masken- Struktur, eine Vorrichtung zur Vermessung von Wafer- Strukturen, welche mit Hilfe der Maske herstellbar sind, sowie eine Recheneinrichtung zur Anpassung von Parametern eines Modells zur Vorhersage von Wafer- Strukturen aus einem gemessenen Luftbild.

Das System ermöglicht somit eine Vorhersage der Wafer-Strukturen mit Hilfe eines Simulations-Modells, bei welchem tatsächlich erfasste Luftbil- der einer Maske als Input dienen. Weitere Details und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschrei- bung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch die unterschiedlichen Schritte und relevanten

Zwischenstufen eines Lithographieprozesses,

Fig. 2 schematisch einen Prozessablauf zur Qualifizierung einer

Maske für die Mikrolithographie,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines alternativen Verfahrens zur Qualifizierung einer Maske für die Mikrolithographie und

Fig. 4 eine stark vereinfachte Darstellung des Prozessflusses zur

Qualifizierung einer Maske für die Mikrolithographie. Im Folgenden werden die Details eines Verfahrens zur Qualifizierung einer Maske 1 für die Mikrolithographie anhand der Figuren beschrieben.

Figur 1 zeigt die unterschiedlichen Schritte und Zwischenstufen eines Li- thographieprozesses 2.

Zunächst wird das Design 3 einer Maske 1 entworfen. Das Design 3 um fasst eine Mehrzahl abzubildender Strukturen 4.

In einem Maskenfertigungsschritt 5 wird die Maske 1 hergestellt. Hierbei werden insbesondere tatsächliche Maskenstrukturen 6 hergestellt. Die Maskenstrukturen 6 sollen die abzubildenden Strukturen 4 des Designs 3 der Maske 1 möglichst exakt wiedergeben. Sie werden bei der Herstellung eines mikro- oder nano strukturierten Bauelements 7 auf einen Wafer 8 ab- gebildet. Das mikro- oder nano strukturierte Bauelement 7 bildet insbeson- dere einen Chip, insbesondere einen Speicherchip oder Prozessor (CPU oder GPU). Hierzu dient ein Lithographieverfahren. Dieses wird mit Hilfe einer Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt. Dabei wird ein Abbild der Maskenstrukturen 6 erzeugt. Dieses kann über ein Luftbild 9 der Maske

I charakterisiert werden. Der Zusammenhang zwischen der Maske 1 , ins- besondere deren Maskenstrukturen 6 und ihrem Luftbild 9, wird als opti- sche Abbildung 10 bezeichnet.

Das Luftbild 9 der Maske 1 führt zur Belichtung einer fotoempfindlichen Schicht 11 auf dem Wafer 8. Als fotoempfindliche Schicht 11 dient insbe- sondere ein Fotolack. Die Belichtung der fotoempfindlichen Schicht 11 auf dem Wafer 8 wird auch als Strukturierung der fotoempfindlichen Schicht

I I oder kurz als Resist-Prozess 12 bezeichnet. Auf die Strukturierung der fotoempfmdlichen Schicht 11 folgt ein Ätz- Prozess 13. Beim Ätz-Prozess 13 wird der Wafer 8 geätzt. Hierbei werden herzustellende Wafer- Strukturen 14 ausgebildet.

Die eine Opferschicht bildende fotoempfindliche Schicht 1 1 kann an- schließend entfernt werden.

Der Maskenfertigungsschritt 5, die optische Abbildung 10, der Resist- Prozess 12 und der Ätz-Prozess 13 bilden Bestandteile des Lithogra- phieprozesses 2.

Der Lithographieprozess 2 und/oder einzelne dessen Bestandteile können durch ein oder mehrere Simulationsmodelle beschrieben werden. Es ist insbesondere möglich, den Lithographieprozess 2 als Ganzes durch ein rechnergestütztes Lithographiemodell abzubilden. für tatsächliche Anwendungen ist es wesentlich, die Masken 1 dahinge- hend zu qualifizieren, ob sie zur Herstellung des Bauelements 7 geeignet sind oder nicht. Dies wird als Qualifizierung der Masken 1 bezeichnet.

Erfmdungsgemäß ist zur Qualifizierung der Maske 1 vorgesehen, das Luft- bild 9 der Maske 1 sowie die Wirkung desselben auf den Wafer 8 mit der fotoempfmdlichen Schicht 11 , insbesondere bis hin zur Herstellung der Wafer- Strukturen 14 des Bauelements 7, zu bestimmen. Hierfür ist ein über die verschiedenen Prozessschritte 10, 12 und 13 integrierender Ansatz vor- gesehen. In Anlehnung an die sogenannte holistische Lithographie wird die nachfolgend noch näher beschriebene Qualifizierung der Maske 1 auch als holistische Maskenqualifikation bezeichnet. Erfmdungsgemäß wurde erkannt, dass nicht die Maske an sich, sondern ihr Bild, insbesondere ihr Luftbild bzw. dessen Wirkung, auf die fotoempfmd- liche Schicht auf einem Wafer und die sich daraus ergebenden Wafer- Strukturen die eigentlich relevanten Größen zur Qualifizierung einer Mas- ke sind. Die Kombination aus Luftbild-Erfassung und Simulation der sich aus einem gegebenen Luftbild ergebenden Wafer-Strukturen mit Hilfe ei- nes rechnerunterstützten Lithographie-Modells führt zu einer wesentlichen Verbesserung der Qualifizierung von Masken für die Mikrolithographie.

Die Wirkung der Maske 1 im Lithographieprozess 2 ergibt sich aus ihrem Luftbild 9. Die Erfassung und Vermessung des Luftbildes 9 der Maske 1 führt zu einem wesentlich genaueren Input für ein Modell zur Simulation des nachfolgenden Resist-Prozesses 12 und/oder des Ätz-Prozesses 13 als die Vermessung der Maskenstrukturen 6 selbst.

Gemäß einer Alternative kann das Luftbild 9 auch aus der Vermessung charakteristischer Größen der Maskenstrukturen 6 mit Hilfe eines Modells der optischen Abbildung 10 bestimmt, insbesondere simuliert, werden. Hierfür kann ein Luftbild-Erzeugungs- Simulator vorgesehen sein. Dieser kann Bestandteil einer rechnergestützten Lithographie-Plattform sein.

In der Ligur 2 ist schematisch ein Beispiel des Prozessflusses bei der Quali- fizierung der Maske 1 dargestellt. Exemplarisch abgegrenzt sind in der Li- gur 2 die Prozessentwicklung 15 und die Maskenqualifikation 16. Im Zent- rum des Prozessflusses steht ein kalibriertes rechnergestütztes Lithogra- phiemodell 17. Dieses kann Teilmodelle für die vorhergehend beschriebe- nen Verfahrensschritte bei der Herstellung des Bauelements 7 umfassen. Zur Ermittlung des Ergebnisses 18 der Qualifizierung der Maske 1 werden eine oder mehrere vorgegebene Randbedingungen 19 berücksichtigt. Als Randbedingung 19 kann insbesondere ein maximal erlaubter Kantenpositi- onierungsfehler und/oder eine maximal erlaubte Variation der Linienbreite dienen.

Als Input für das Lithographiemodell 17 dient außerdem die Vermessung 20 von Wafer- Strukturen 14. Dies kann insbesondere mit Hilfe eines elekt- ronenmikroskopischen Verfahrens erfolgen.

Außerdem dienen als Input für das Lithographiemodell 17 zur Qualifizie- rung der Maske 1 Daten zur Charakterisierung des Luftbildes 9 der Maske 1, insbesondere der Maskenstrukturen 6. Hierfür wird insbesondere eine Luftbildmessung 21 durchgeführt.

Die Luftbildmessung 21 der Maskenstrukturen 6 kann mit einer Registrati- onsmessung derselben kombiniert werden. Diese Daten können an einen Server 22 weitergegeben werden. Der Server 22 kann diese Daten an das Lithographiemodell 17 weiterleiten.

Alternativ hierzu können die Daten der Luftbildmessung 21 sowie gegebe- nenfalls der Registrationsmessung der Maskenstrukturen 6 auch direkt an das Lithographiemodell 17 weitergegeben werden, d. h. als Input für das Lithographiemodell 17 dienen.

In Figur 3 ist eine Alternative des Qualifikationsprozessflusses gemäß Fi- gur 2 exemplarisch darstellt. Gemäß dieser Alternative wird aus den Rand- bedingungen 19 über eine rechnergestützte Simulation 23 ein Anforde - rungsprofil 24 für das Luftbild 9 der Maske 1 , insbesondere der Masken- strukturen 6, ermittelt. Zur Qualifizierung der Maske 1 wird sodann über- prüft, ob das Ergebnis der Luftbildmessung 21, gegebenenfalls nach Ver- rechnung mit einer Registrationsmessung, dem Anforderungsprofil 24 ge- nügt.

Das Verfahren ist grundsätzlich für beliebige Masken 1 für die Mikrolitho- graphie geeignet. Die Vorteile des Verfahrens sind im Hinblick auf Masken 1 für EUV- Wellenlängen, welche auch als EUV-Masken bezeichnet wer- den, besonders ausgeprägt.

Stark vereinfacht ist der Prozessfluss noch einmal in der Figur 4 schema- tisch dargestellt. Zur Qualifizierung der Maske 1 wird ein Luftbild 9 der- selben bestimmt. Zur Bestimmung des Luftbilds 9 der Maske 1 wird dieses vorzugsweise direkt erfasst. Die Wirkung des Luftbildes 9 auf den Wafer 8 mit der fotoempfindlichen Schicht 11 zur Herstellung des Bauelements 7 wird mit Hilfe eines Simulationsverfahrens 25 ermittelt, insbesondere vor- hergesagt. Das Simulations verfahren 25 umfasst ein Modell zur Beschrei- bung des Resist-Prozesses 12 und/oder des Ätz-Prozesses 13 oder eines kombinierten Resist-Ätz-Prozesses. Diese Modelle können, wie nachfol- gend noch näher beschrieben wird, mit Hilfe von Vermessungen der Wafer- Strukturen 14 kalibriert werden.

Im Folgenden werden weitere Details des Verfahrens beschrieben. Diese Details können im Wesentlichen beliebig miteinander kombiniert werden. Sie sind nicht als einschränkend für das Verfahren zu verstehen.

Zur Kalibrierung eines rechnergestützten Modells zur Simulation der opti- schen Abbildung 10 können tatsächlich vermessene Luftbilder 9 verwendet werden. Vorzugsweise werden derartige Luftbilder 9 unter gleichen oder sehr ähnlichen Beleuchtungs- und/oder Abbildungsbedingungen wie in einem für die spätere Waferbelichtung vorgesehenen Lithographie System vermessen. Insbesondere wird vorzugsweise die gleiche Wellenlänge, nu- merische Apertur der Abbildung, Beleuchtungs-Setting und Hauptstrahl- winkel verwendet. Das optische Modell zur Beschreibung der optischen Abbildung 10 kann insbesondere mit konkreten Luftbilddaten und Designparametern zur Be- schreibung einer Strahlungsquelle, eines Beleuchtungssettings und einer Projektionsbelichtungsanlage kalibriert werden. Zur Kalibrierung des opti- schen Modells zur Beschreibung der optischen Abbildung 10 können ver- schiedene Teststrukturen unterschiedlicher Geometrie, Größe und Pitch verwendet werden. Die Parameter des optischen Modells werden insbeson- dere derart angepasst, dass der Vorhersagefehler unter Verwendung einer Merit-Funktion minimiert wird. Hierbei kann beispielsweise die Summe der quadratischen Abweichungen aller Strukturen als Merit-Funktion ver- wendet werden.

Für die Simulation 25 zur Vorhersage der Wirkung des Luftbildes 9 auf die fotoempfindliche Schicht 11 sowie insbesondere für die Herstellung der Wafer- Strukturen 14 können insbesondere elektronenmikroskopische Bil- der der Strukturen in der fotoempfindlichen Schicht 11 nach der Belichtung derselben bzw. elektronenmikroskopische Bilder der Wafer-Strukturen 14 verwendet werden. Die Strukturen in der fotoempfindlichen Schicht 11 auf dem Wafer 8 können mit einem Elektronenmikroskop vermessen werden, insbesondere im Hinblick auf ihre Größe („critical dimension“, CD). Die den Resist-Prozess 12 beschreibenden Parameter können sodann derart op- timiert werden, dass die Abweichungen der gemessenen Strukturen von den mit Hilfe des Modells mit den gemessenen Luftbildern 9 als Input vor- hergesagten minimiert werden. Hierdurch wird das Resist-Modell kalib- riert. Entsprechend können die Wafer-Strukturen 14 elektronenmikroskopisch vermessen werden. Durch Optimierung der Parameter eines Ätz-Modells zur Simulation des Ätz-Prozesses 13 derart, dass sich aus den Strukturgrö- ßen in der fotoempfmdlichen Schicht 11 bestmöglich die Strukturgrößen der Wafer-Strukturen 14 auf dem prozessierten Wafer 8 ergeben, wird das Ätz-Modell kalibriert.

Anstelle einer getrennten Kalibrierung des Resist-Modells und des Ätz- Modells kann eine gemeinsame Kalibrierung eines Resist-Ätz-Modells mit Hilfe von elektronenmikroskopisch vermessenen Wafer-Strukturen 14 er- folgen. Als Input dienen wiederum die Luftbilddaten.

Durch Verwendung der tatsächlich gemessenen Luftbilder 9 der Maske 1 als Input für das Resist- und Ätz-Modell kann die Vorhersage der mit Hilfe der Maske 1 herstellbaren Wafer- Strukturen 14 wesentlich verbessert wer- den.

Zur Qualifizierung der Maske 1 kann eine Mehrzahl von Luftbildern 9, insbesondere von einer Mehrzahl unterschiedlicher Maskenstrukturen 6, aufgenommen werden. Es ist insbesondere vorgesehen, mindestens 10, ins- besondere mindestens 20, insbesondere mindestens 30, insbesondere min- destens 50, insbesondere mindestens 100, Luftbilder 9 unterschiedlicher Maskenstrukturen 6 aufzunehmen. Es können auch einige tausend Luftbil- der 9 unterschiedlicher Maskenstrukturen 6 aufgenommen werden. Bevor- zugt und in der Maskenqualifikation üblich findet die Qualifizierung der Maske durch Vermessung einer geeigneten Auswahl an definierten Struk- turen statt, deren Anzahl den Luftbildern entsprechen kann. Alternativ kann auch ein Bild der gesamten Maske aufgenommen werden, z.B. durch Zu- sammensetzen vieler Einzelbilder oder mit einer Maskenbewegung

(„Scan“) synchronisiertem Auslesen eines Bildsensors (z.B.„TDI“ Time delay Integration).

Die Luftbilder 9 werden insbesondere unter Verwendung von Beleuch- tungs- und Abbildungsbedingungen aufgenommen, insbesondere vermes- sen, wie sie in der zur Abbildung der Maske 1 auf den Wafer 8 vorgesehe- nen Projektionsbelichtungsanlage vorgesehen sind. Zur Vermessung des Luftbildes kann insbesondere ein sogenanntes Luftbildvermessungssystem („aerial image metrology System“, AIMS) verwendet werden. Lür Details sei auf die DE 10 2010 029 049 Al und die DE 10 2013 212 613 Al ver- wiesen.

Eine tatsächliche Erfassung des Luftbildes 9 der Maske 1 führt zu einer erheblichen Verbesserung, insbesondere der Zuverlässigkeit der Vorhersa- ge, der mit Hilfe der Maske 1 herstellbaren Wafer-Strukturen 14. Prinzipi- ell kann das Luftbild 9 auch aus einer elektronenmikroskopischen Vermes- sung der Maskenstrukturen 6 mit Hilfe des vorhergehend beschriebenen optischen Modells zur Simulation der optischen Abbildung 10 ermittelt werden.

Die tatsächliche Erfassung des Luftbildes 9 erfasst jedoch alle für die Wir- kung der Maske 1 relevanten Effekte, insbesondere beispielsweise auch die Oberflächenrauhigkeit der Maske, den sogenannten Maskenfehlerverstär- kungsfaktor („mask error enhancement factor“, MEEF), die dreidimensio- nale Struktur der Kanten sowie die optisch relevanten Parameter der Mate- rialien der Maske 1. Entsprechende Parameter können bei einem Modell zur Simulation der op- tischen Abbildung 10 berücksichtigt werden. Hierdurch vergrößert sich allerdings die Unsicherheit im Hinblick auf die Vorhersagewerte, da die Simulation in der Regel Näherungen verwendet und diese Parameter nur mit begrenzter Genauigkeit bekannt sind. Durch tatsächliche Erfassung der Luftbilder 9 können derartige Unsicherheiten eliminiert werden. Dies führt zu einer gesteigerten Ausbeute im Maskenproduktionsprozess.

Außerdem ist es möglich, Prozessfenster der Waferbelichtung zu vermes- sen. Hierzu kann in dem für die Waferbelichtung relevanten Fokusbereich gemessen werden. Außerdem oder alternativ kann die Wirkung von Dosis- schwankungen bei der Belichtung der Maske 1 gemessen werden.

Zur Qualifizierung der Maske 1 werden die vorhergesagten, mit Hilfe der Luftbilder 9 herstellbaren Wafer-Strukturen 14 mit den Anforderungen an diese verglichen. Die Anforderungen an die Wafer-Strukturen 14 ergeben sich aus der elektrischen Funktionalität des herzustellenden Bauelements 7. Beispielsweise darf der Kantenpositionierungsfehler nicht so groß sein, dass es zu elektrischen Kurzschlüssen kommen kann. Kann dies ausge- schlossen werden, gilt die Maske 1 als positiv qualifiziert.

In die Qualifizierung der Maske 1 können Unsicherheiten des Simulations- Prozesses, insbesondere Unsicherheiten bei der Beschreibung des Resist- Prozesses 12 und/oder des Ätz-Prozesses 13, sowie statistische Effekte hineingerechnet werden. Als Kriterium für die positive Qualifizierung einer Maske 1 kann insbesondere dienen, dass ein bestimmter Anteil einer ent- sprechend ermittelten Wahrscheinlichkeitsverteilung die vorgegebenen Anforderungen erfüllt. Für Details sei auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen.