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TWI432908B - 微影系統及投射方法 - Google Patents

微影系統及投射方法 Download PDF

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TWI432908B
TWI432908B TW096105377A TW96105377A TWI432908B TW I432908 B TWI432908 B TW I432908B TW 096105377 A TW096105377 A TW 096105377A TW 96105377 A TW96105377 A TW 96105377A TW I432908 B TWI432908 B TW I432908B
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TW096105377A
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Pieter Kruit
Marco Jan-Jaco Wieland
Stijn Willem Karel Herman Steenbrink
Remco Jager
Original Assignee
Mapper Lithography Ip Bv
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Publication date
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Description

微影系統及投射方法
本發明係關於一種探針成形微影系統，其使用「開」與「關」編寫策略將一影像圖案投射至一目標表面(例如一晶圓)上，從而在含有格柵單元的格柵上方來分割該圖案，該探針會於該等單元的每一者之中被「開啟」或「關閉」。
此等具有所謂黑白編寫策略的系統係本技藝中廣泛已知者，而且舉例來說，可能係以雷射為主，而且其特點係會使用直接編寫構件，也就是所謂的無遮罩系統。藉由開啟或關閉該探針，每一個格柵單元便會分別被編寫或不被編寫。此等探針的特徵為該目標表面中的探針效應，其通常會以所謂的點擴散函數來加以描述。該點擴散函數(PSF)通常會具有一高斯分佈。從此分佈中，探針尺寸通常會採用其中有該探針之能量的50%存在的分佈的尺寸。
其中一種以此探針為主的特殊微影系統可從本案申請人所具名的國際專利公開案第WO2004038509號中獲知，且該案牽涉到在一帶電粒子射束行中所產生的大量帶電粒子射束，用以將該圖案編寫在該目標之上，該等編寫射束的目的係為在該目標上方進行掃描，該目標能夠在橫切該等射束之掃描方向的方向中移動，且該等編寫射束會經過調變以達此目的，其中，系統特徵圖案係使用該目標上方的一虛擬格柵而被定位在該目標之上，並且會使用編寫資訊來調變一或多道帶電射束。
因此，藉由該已知的微影系統來編寫一圖案的目的係結合該目標表面的相對運動以及在控制單元的信令下由遮光光學元件來分時「開啟」與「關閉」一編寫射束而達成；更明確地說，係藉由一所謂的圖案閃流器(pattern streamer)來達成。
藉由運作使用一虛擬格柵，該等已知的系統便能夠判斷一編寫射束究竟係要變成「開」或「關」的樣態，明確地說，所例舉的系統構件會判斷該射束究竟係要被遮斷或不要被遮斷。舉例來說，於該特殊的已知實施例中，所使用的格柵的尺寸係取決於一偶發圖案(也就是，一光點以外的非必要部份，在現代的多重編寫射束系統中會考慮到其可能性)是否會干擾到要被編寫到該基板之上的圖案。因此，在格柵的選擇傾向上便係越小越好。
設計人員會提出此選擇傾向，以便在設計線寬度或物件寬度或是在決定定位位置時會有實質無限的選擇。根據本發明的基本見解，後者表示另有可能在編寫時修正鄰近效應。另一方面，尤其是在大量多重編寫射束系統中，則會希望該格柵越大越好，以便限制要被處理且要被傳輸至該微影系統之編寫治具部的資料數量，並且用以讓該遮光器分時切換以便正確編寫一特徵圖案，而不需要用到能夠快速切換的非常複雜及/或非常昂貴的遮光器結構。
針對上述條件間的平衡以及反映當代技術的狀態，該已知的微影機會分辨出所謂的關鍵維度單元(舉例來說，通常為45nm)，該等關鍵維度單元係藉由具有對應等級為30nm之探針尺寸的編寫射束來進行編寫，而且該等關鍵維度單元會被分成相對於該探針尺寸具有較小維度(舉例來說，2.25nm)的複數個格柵單元，舉例來說，20乘20個格柵單元。於此結構中，一會遮斷或不會遮斷單一格柵單元的偶發圖案僅會對一被沉積的電子劑量(舉例來說，僅0.25%)具有微小的影響，此影響實際上會被忽略。
本發明要解決的問題係如何在一光柵型的微影系統中更精確地將特徵圖案定位在要被圖案化的一基板的一表面上，而不會有上述的缺點。除了前述的理由之外，尤其是在多重射束編寫射束系統中，精確地定位特徵圖案或其邊緣極為重要，明確地說，這係因為要被曝光的基板的不同部份可能係由不同的探針(例如多重射束系統中的不同帶電粒子射束)來圖案化，而且因為這便會在該遮光治具內提供另一設備藉由特徵圖案的子像素移位(sub－pixel re－location)來修正鄰近效應。
於其它先前技藝中，利用射束來圖案化一基板的一種廣泛使用的方法還有光柵掃描。為精確地將該圖案編寫在該基板之上，該圖案會被光柵化。每一道帶電粒子射束均會在一要被圖案化的基板上實施其編寫作業，其中，該基板係被佈置在一會以連續方式來移動的馬達驅動平台之上。在同一時間，該射束會在與該平台運動垂直的方向中進行掃描。藉由在正確的時間處供應編寫資訊給該射束，一圖案便會被編寫在一格柵上，其中，該格柵並不需要為笛卡兒格柵。此項技藝中的一項主要問題係一特徵圖案僅能夠被定位在單一格柵單元的維度內。爭議性的圖案設計規則並未解決此問題，因為在進行曝光之前，必須先針對數種解析度干擾現象(例如鄰近效應)來修正一圖案設計。該些修正能夠移動一特徵圖案的邊緣，使其遠離一格柵線。
從US5103101中可獲知一種在多重射束微影系統的先前技藝中所開發出來的一種具有改良編寫精確性的方法，其中，會運用多次操作(pass)來編寫一圖案。該圖案會先被光柵化。在光柵化之後，該等像素便會在可選擇數量的「相位」中被分離。每一個相位均會在一分離的光柵掃描中被印刷。這會讓該等選定次數的光柵掃描建構該特徵圖案。因為像素之間的間距會在兩個方向中被放大，所以，每一次掃描均可能會在較高的速度處來實施。因此，於此方式中，會在一第一次曝光期間部份編寫一圖案。整個格柵會在單一格柵單元的維度內被移動並且會接著編寫該圖案的一第二部份。依此方式，一特徵圖案的邊緣可因而如同前面的精確性被定位兩次。藉由運用更多次的操作，便可達成更精確的圖案佈置。此方式的一更重要缺點便係會因該等多次操作而導致總處理量嚴重地損失，尤其是在高精確度處。
應用一光柵的另一已知技術被稱為灰編寫(grey writing)，且舉例來說，在先前的美國專利案第5393987號中已作過說明。於此方式中會用到較少數量的格柵單元。不過，每一個格柵單元內的外加劑量則會藉由改變照明持續長度來加以改變，舉例來說，改變為0%、30%、70%、以及100%。該等30%與70%像素係用在一特徵圖案的邊緣中，以便於在一笛卡兒光柵的直線之間進行編寫時用以確定該邊緣的位置。因此，便可精確地調整一特徵圖案的位置，「而並不需要進行多次操作」。再者，僅需要較少的資料便可提供相同的結果。然而，此已知的技術與系統仍伴隨著數項缺點。舉例來說，必須藉由部份遮斷或是藉由控制曝光時間來創造該等劑量位準。於此一結構中，該等分離步階的必要控制必須以極度精確的方式來運作。尤其是對總處理量極高的應用來說，此必要條件會導致非常難以設計該微影系統，而且會因而造成高成本。此外，此系統的產出結果亦可能會大幅地受到影響。由於格柵維度比較大的關係，該圖案控制資料中的單位元誤差對該系統中的相關曝光會有相當大的衝擊。因此，經過處理的基板(例如遮罩或晶圓)需要進行修補的風險程度會相當地高，甚至更糟的係，該等基板可能會遭到破壞，也就是，會變得無法修補。
被設計用來克服一光柵或格柵系統之限制的又一方法與機器係被稱為虛擬定址，且舉例來說，已經揭示在美國專利案第4498010號之中。根據此系統，其中，一格柵單元的維度會被等化為該探針尺寸的維度，藉由在該選定特徵圖案之前或之後來編寫額外的像素，便可將一特徵圖案的一邊緣定位在兩條格柵線的中間，因而可在交替的探針位置中來遮斷該射束。此方法雖然有損一經編寫特徵圖案的邊緣平滑性，不過卻會降低該系統的定位誤差，而且有利於維持其總處理量。不過，該系統會受限於一邊緣之位移的一特殊距離，換言之，會受限於一格柵單元之維度的一半，於此系統中，該維度相當於一探針尺寸的一半。實際上，其不僅意謂著定位位置的延伸部份會受限於一像素之單一位置的中途，而且如該公開案所示，其還意謂著此一已偏移的邊緣的形狀會更為粗糙。和探針尺寸遠大於像素尺寸的當代系統無關，此已知系統亦並未教示如何實現具有平滑邊緣的實質無限子像素佈置。
在US2002/0104970中所揭示之一種所謂的向量掃描編寫策略與一種光柵掃描策略的組合中，要被編寫的圖案會被光柵化並且會組合一群像素，從而形成一單元。於此單元內會有有限數量的可能圖案組態可用。每一個可用的組態均會被賦予一編碼。接著，該圖案會因在一所希位置處對每一個單元進行閃光且以光柵掃描的方式來進行逐個位置移動而被依序地編寫。該等邊緣的位置可藉由套用該等正確的形狀編碼而依照該光柵化的格柵來進行調整。因此，應該說明的係，此特殊的專利公開案揭示一種利用已圖案化單元來進行灰編寫的形式。除了僅用到有限數量的單元組態之外，可以明白的係，此概念並非以單像素的貢獻為主，如同在本文所探討的微影系統中所述者。
本發明的目的在於克服先前技藝中因光柵法而對於在一基板上定位特徵圖案所加諸的限制；或者，係關於從此光柵或格柵中以實質獨立的方式來將一特徵圖案的邊緣定位在一所希的位置處。更明確地說，此目的為至少實質上不會損失該微影系統的總處理量，並且維持一非常精細的格柵結構，同時運用習知的黑白編寫策略，而且實質上不會降低一特徵圖案的邊緣平滑性。利用此探針成形微影系統，實際上已經不再要定位一特徵圖案，至少一格柵單元的有限尺寸幾乎不會受限至其一半的尺寸，可達成高階的關鍵維度控制，更明確地說，即使以非常經濟的方式，該關鍵維度控制仍會提供以實質上無任何限制的方式來將邊緣佈置在一目標之上的可能性，其實質上與一外加格柵並不相關。
本發明經由對特徵圖案及/或其邊緣進行實質無限子像素定位來實質上進一步縮小像素尺寸，以提高當代微影系統呈現出遠小於一探針尺寸的格柵尺寸的可能性，其並不會損失邊緣平滑性，且並不會有和進一步縮小格柵尺寸相關聯的缺點，也就是，不會增加該系統內要被處理與被傳輸的資料，而且並不需要用到技術上非常複雜且非常昂貴的遮光系統來進行與小格柵尺寸相關聯的快速切換。
本發明藉由一種如申請專利範圍第1項中所述之方法，以及一種如申請專利範圍第13項中所述之微影系統來達成上面的效應。較佳的實施例係被描述於附屬項中。該系統編寫影像圖案於一目標表面(例如一晶圓)上，其中，微影系統特徵圖案係利用一虛擬格柵被定位在該目標之上，於該系統中，該目標表面上的一編寫射束探針的點擴散函 數會遠大於一格柵單元的尺寸，其會覆蓋至少複數個格柵單元，且於該系統中，會藉由調變該特徵圖案內至少一組至少數個格柵單元的措施來定位要被編寫的一特徵圖案的邊緣。利用本發明，便可以空前的精確度以及邊緣平滑性來定位特徵圖案及/或其邊緣。還要進一步注意的係，本發明係與編寫尺寸大於該格柵單元之尺寸的特徵圖案有關。
利用具有當代性質且因而具有後面規格的微影系統，便可達成特徵圖案之高精確性的圖案化結果，而不需要進行多次操作，也就是，可保持總處理量、利用較小格柵措施、而且不需要改變習知的黑白編寫治具。根據本發明之措施的一特殊優點係，新增同時控制一微影系統之特徵圖案的尺寸及其位置的可能性。本發明的一特定優點係可在套用一遠大於該外加格柵尺寸的點擴散函數的作用下來達成此精確的定位效果。根據本發明的另一基本見解，後者係樂見的，至少較佳的係會降低線寬度與線寬度粗糙性中不精確性的敏感度。
另外，利用本發明，該系統的一遮光部件的成本與技術性複雜度均不會過當。舉例來說，於一典型的當代微影系統中，刪除被定向在一機械或平台運動方向Mm中而非被定向在一掃描方向Sd中的一整條線現在會需要該遮光器能夠以1個像素頻率來進行開啟與關閉，且因而會要求因一符合此必要條件的遮光器的相關成本與結構性複雜度的關係而無法實際達成的上升/下降時間。因此，和一遮光器有限、但卻相當經濟的操作頻率違背的係，希望降低成本與結構性複雜度，有利的係，根據本發明兩項措施的組合便可調整要被投射的圖案，於此方式中，該系統的一個別遮光器並不必以高於此限制頻率的速度來進行切換。簡言之，該些措施(它們亦可分開套用)包含於該圖案的該已投射界限內超過一已投射圖案邊緣之外的地方加入已編寫的像素並且刪除(也就是，不編寫)此邊界附近的像素。
不過，根據本發明的另一項觀點，亦可在由數個特徵圖案至該完整圖案中更大部份所組成的範圍內來實施一局部劑量修飾，以便克服目前的鄰近效應。
對具有極大特徵圖案密度差異的圖案來說，該圖案的不同部份並不會共用一共同的顯影位準，其意謂著，部份已曝光的圖案在顯影之後並不會表現出任何的特徵圖案。藉由在具有不同圖案密度的區域之間套用劑量修飾(也就是，該圖案的密集部份使用較少的劑量)，本發明便可因而創造出一共同的顯影位準。對該等特徵圖案邊緣的精確定位來說，此劑量調變會結合編寫或刪除該等邊緣處的像素或是刪除平行於該邊緣的全部直線。
實際上，本發明還可代表一種具有本文所述之當代性質的微影系統，其會使用一組措施中至少其中一者以達一洞一特徵圖案或是其邊緣的位置的目的，該組措施包括：在一特徵圖案外面的一特徵圖案邊緣附近編寫額外的像素，其方式係在每一次開/關切換之間會有一個以上的連續開/關像素；刪除(也就是，不編寫)其界限內該特徵圖案之邊緣附近的像素或全部直線；對要被編寫的一或多個完整特徵圖案來說，藉由不編寫該等像素中被一特徵圖案包圍的部份(其包含毗鄰其已投射邊緣的該等單元)來降低一圖案內的能量劑量；套用前面三項措施中兩項或全部的組合。
本發明的特點還有提供一種解決方式，明確地說，係提供一種無法僅藉由告知設計人員特徵圖案可能僅會被設計在一數倍格柵尺寸內便可解決的問題的高品質解決方式。因為本技藝中大體上已經知悉鄰近效應，所以，要被編寫的一結構的鄰近範圍中的特徵圖案可將一特徵圖案的邊緣移動任意距離。因此，非常需要以經濟且有利的方式在預先檢查過之位置處找出一特徵圖案的邊緣的位置(也就是，與一實際外加格柵至少實質不相關)。
在前面所述的方面中，本發明的一基本見解的前提係，一電子射束的探針尺寸會遠大於當代微影系統中一般所套用的格柵尺寸。因此，當緊接在一特徵圖案的邊緣附近加入複數個像素時(舉例來說，依照喜好，在每一對新增單元之間會有二或多個空白格柵單元的阻礙)，因而出現的邊緣粗糙性在最終的特徵圖案中將會至少實質上不會非常明顯。又，最終圖案中的特徵圖案邊緣已經朝該特徵圖案的外面移動一數值，該數值等於經編寫的像素數量除以增加此等數量像素之位置處的模數。舉例來說，倘若線1的寬度擴大至n+1個像素、線2的寬度同樣擴大至n+1個像素、而線3則維持寬度n的話(由外加格柵來定義)，那麼，相關特徵圖案的實際邊緣實際上將會落在格柵位置n＋2/3處。應該注意的係，額外的像素可輕易地被設置在對應於約一半的外加探針尺寸的格柵距離處，而不會在最終達成的特徵圖案形狀中出現明顯的粗糙性效應。不過，依此方式則可於格柵單元的維度內達成顯著的圖案位置細分效果，舉例來說，細分成10份。就此方面來說，在2.25nm的格柵尺寸處，且倘若留下九條已編寫直線而沒有額外編寫單元的話，便會達到0.22nm的邊緣清晰度細分結果，而關鍵維度控制則促成0.11nm。還應該注意的係，根據本發明，所提出之措施的一替代應用與效應則係會提高該外加光柵的單元寬度，因而會降低一圖案閃流器子系統中通常包含的電子記憶體的必要數額。舉例來說，本發明的此效應在所謂的大量多重射束(舉例來說，具有10,000道編寫射束甚至更多)微影系統中會變得特別重要。
根據本發明的一第二、上述解決方式及其一部份則係和刪除(也就是，不編寫)一特徵圖案(也就是，被編寫的結構)內的格柵點有關。根據本發明的又一基本見解，一探針的點擴散函數會遠大於位址格柵，並且可善用此條件。明確地說，本發明所主張的概念與措施係刪除該結構內的點，以達移動一特徵圖案之邊緣位置的目的，因為在一邊緣附近(不過仍在一特徵圖案內)的一格柵點的影響會擴散至此邊緣的外面。此移動距離會相依於與要被移除(也就是，不被編寫)的一相關特徵圖案邊緣格柵點的相隔距離。一已移除格柵點的效應係會在該邊緣處局部地有效降低劑量並且從而移動一特徵圖案的邊緣位置。
根據本發明的另一項觀點，該刪除照明法(也就是，不在一特徵圖案內的格柵點上進行編寫)，或者說該刪除照明結構，亦可藉由劑量修正來作為一額外的鄰近效應修正措施。因為可有效地移除曝光劑量，所以非常容易進行計算，其中，鄰近的結構具有已沉積的劑量。實際上使用的係灰階。舉例來說，在一20乘20的格柵處，一半關鍵維度正方形會具有100個格柵點，所以，實際上係由100個灰階加上自由度來選擇哪些格柵點將不會被編寫。
根據本發明的另一項觀點，藉由結合前面清楚解釋之用於定位一邊緣的兩種方式能夠有利於施行邊緣定位。
於特徵圖案及/或其邊緣的子像素佈置中，根據本發明另一基本見解，可能步階的最大數量係有限的，這不僅係因為該探針尺寸的有限範圍的關係，還因為一遮光器的限制條件的關係，也就是，要以維持能夠以非常經濟的方式來達成具有有限的技術性複雜度的遮光系統為目的。於一光柵掃描(例如無遮罩式、大量多重射束系統中的偏折掃描)的情況中，此限制條件僅會設在最快速掃描方向中。這意謂著，對落在含有該要被編寫之目標的一平台的機械運動方向中的特徵圖案邊緣來說，可編寫各種類型的「鋸齒邊緣」，不過，由於該遮光器限制條件的關係，不編寫該相關特徵圖案之邊界內相同方向中的單一直線或其一部份實際上並不適宜。所以，在定位落在機械運動方向中的邊緣時必須套用與以被定向在一電子掃描方向中為主的邊緣略微不同的邊緣子像素定位策略。
從一微影設備的實際用途中可以明白，在該領域中並不必規定晶片的設計格柵條件。因此，此效應必須考量促成關鍵維度控制(CDC)以及疊置的因素。利用前述的鋸齒邊緣方法，便可在不及該格柵尺寸十分之一內輕易地達成。
應該注意的係，根據本發明的範疇與目的，不僅會以子像素等級的精確度來定位一特徵圖案的邊緣，還可精確地定位全部特徵圖案、改變全部特徵圖案的位置、或是調適全部特徵圖案的尺寸。實際上，此意謂著可以更彈性的方式來進行有利的圖案化，除此以外，該影像還包含一種新的方式來防止因要被定位在一目標之上的特徵圖案間的鄰近效應關係所引起的線寬度誤差。
本發明進一步涵蓋一種用以限制一要被投射之影像的能量劑量的概念與措施，以便達成佈置特徵圖案與其邊緣的上述目的。根據本發明，藉由不編寫該等單元中落在要被編寫之特徵圖案的界限內的部份(其包含與一特徵圖案之邊緣直接相鄰的單元陣列)便會達成此目的。較佳的係，但並非必要條件，此不編寫單元的實施方式主要係在一特徵圖案之界限內的一矩形圖案中來實施。依此方式，不僅可對特徵圖案或其邊緣進行定位或移位，根據本發明，還可操縱一特徵圖案的維度(舉例來說，寬度)。
根據本發明，上面所述的所有三項措施雖然係以組合的方式來套用，不過，它們亦可分開套用。其中一種經常套用的組合係實施於一邊緣附近且在一特徵圖案外面加入已編寫單元的措施，並且實施不編寫位於一特徵圖案內在一邊緣附近的單元。在用於如上述般地定位或操縱特徵圖案的電腦程式中，可利用前述三項措施的可能組合的全部範圍。
圖1所示範性實施例的係可利用本發明來改良的一先前技藝微影系統的全部側視圖。於此系統中(本文中將其描述為可套用本發明的一種範例)，在一光載體Fb(假使係利用光纖Fb來實現)的發光器或調變構件末端處2，會利用一光學系統(由複數個透鏡54來表示)來將光射束8被投射至調變器陣列24上。源自每一光纖末端之經調變的光射束8則會被投射至該調變器陣列24中一調變器的一光敏感元件(也就是，光敏感部件)之上。明確地說，該等光纖Fb的末端會被投射至該調變器陣列24之上。每一道光射束8會保留該圖案資料的一部份，用以控制一或多個調變器，其調變則會構成一信令系統，用以傳輸以圖案資料為主的調變器陣列指令，以便在該目標表面上實現一所希的影像。圖1還顯示出一射束產生器50，其會產生一發散的帶電粒子射束51，於本範例中，該帶電粒子射束為一電子射束。利用一光學系統52，明確地說，利用一電子光學系統，便可將此射束51的形狀設計成一平行射束。該平行射束51會照射在孔隙板53之上，從而產生重複性實質平行的編寫射束22，該等編寫射束會被導向至調變陣列24，該陣列亦稱為遮光器陣列。使用含有靜電偏折元件的調變陣列24中的調變器，編寫射束27便會偏折該微影系統的光學軸中，而編寫射束28則不會偏折而通過該等調變器。利用一射束止動陣列25便可停止該等經偏折的編寫射束27。通過止動陣列25的編寫射束28則會在偏折器陣列56處被偏折在第一編寫方向中，而利用投射透鏡55則可縮小每道小射束的剖面。於編寫期間，目標表面49會於第二編寫方向中相對於該系統的其餘部份來移動。
該微影系統還包括一控制單元60，其包括：資料儲存體61；讀出單元62；以及資料轉換器63，其包含一所謂的圖案閃流器。該控制單元60係位於該系統其餘部份的遠端處，舉例來說，位於一無塵室(clean room)之內部的外面。利用光纖Fb，保留著圖案資料的經調變光射束8便會被傳送至一投射器54，該投射器會將該等光纖的末端投射至該調變陣列24之上。
現在將先以通用的方式來闡述本發明的主旨(藉此便可改良上面類型的微影系統)，而後將會更詳細地討論本發明。圖2A與2B所示的係一依照格柵限制條件設計而成的特徵圖案以及一未受任何條件限制設計而成的特徵圖案，這係該系統的使用者所希求的且現在可由本發明來實現。圖2A所示的係一與一外加格柵完美對齊的圖案。每一個格柵單元可能係完全曝光或是完全不曝光。圖2B所示的係相同的圖案，不過，現在其會與該外加格柵產生對齊偏差。該圖案的邊緣並未落在與該曝光設備之編寫格柵相對應的格柵線上，不過，其仍呈現出實質上相同的平滑性。這係本發明希望達成的，不過，利用一習知的黑白編寫策略卻無法達成，因為其會受限於特徵圖案邊緣必須與格柵線一致。。
圖3所示的係當該編寫小射束被定位在一格柵單元之中心頂端上時被曝光在一目標上的格柵單元。在一所希微影目標上之入射處所產生的探針的直徑會遠大於該等單元維度。為清楚起見，圖3A中所示的一高斯探針的寬度會小於實際寬度。實際上，該探針通常會至少擴及約十個格柵單元的長度。因此，對一特定單元進行完全曝光同樣會對該被曝光單元旁邊的單元造成部份曝光(藉由較少強度所進行的曝光)。所以，當數個相鄰格柵單元完全曝光時，被沉積在一個別格柵單元內的電子數量(也就是，劑量)便係由該單元本身曝光而直接收到的劑量以及透過相鄰單元之曝光而間接收到的劑量加總之後所組成。因此，總劑量會超過單獨曝光時每個格柵單元的劑量，從而會形成一更廣且更大的結構，這從圖3A中的整體、高帽狀關係圖直線中便可看出。不過，藉由在圖3A中選擇正確的截止劑量位準，如虛線所示者，便可重建所希的特徵圖案維度。此重建結果如圖3B中所示。
圖4所示的係本發明的一實施例的第一效應。於圖4B中，要繪製的所希圖案係以實線(直線Ee)來表示。該特徵圖案的頂邊緣並未對齊該經光柵化圖案的格柵線。經由該等經調變的頂單元陣列繪製而成的實線Ee所示的係根據本發明的一項措施由該等小射束來有效編寫的該經光柵化圖案及其邊緣。該等於編寫時未與該等格柵線對齊的所希邊緣具有一鋸齒形狀。於圖4A中，由一編寫射束所造成的探針Ss係落在一正方型光柵部份內，該正方型光柵的尺寸與關鍵維度45nm的標準寬度相同。因為該編寫小射束的探針尺寸Ss遠大於單一格柵單元的尺寸Ps(又稱為像素尺寸)，所以，於顯影該經曝光的圖案之後並無法看見該邊緣的形狀。該經光柵化圖案中的斜線邊緣(也就是，鋸齒邊緣)實際上會將最終的特徵圖案邊緣向外朝其所希的位置移動。此佈置技術的可能精確性會相依於該等鋸齒邊緣像素長度相較於該小射束的探針尺寸Ss的尺寸。藉由審慎地選擇，便可達到小於該等格柵單元維度1/10的精確性。用於子像素調變的其中一種解決方式便係使用鋸齒邊緣。該特徵圖案邊緣的子像素佈置係藉由在該特徵圖案的外像素線內讓部份像素開啟且讓部份像素關閉而達成。舉例來說，對一具有一連串2開3關的外線來說，2開3關該光阻(也就是，要於其上編寫該圖案的目標)中的邊緣將會係在一像素的2/5處。藉由選擇正確的比例的開/關，實際上便可以遠比一外加像素尺寸Ps(舉例來說，2.25nm)還精細的方式來佈置該特徵圖案的邊緣。因為該電子射束的探針尺寸Ss遠大於該格柵尺寸，所以，實際上在最終圖案中並無法看見該直線的粗糙性。根據本發明一基本見解，該特徵圖案邊緣的子像素佈置中之可能步階的最大數量不僅會受限於探針尺寸，還會因遮光器限制條件而受到限制，也就是，要以維持能夠以非常經濟的方式來達成具有有限的技術性複雜度的遮光系統為目的。不過，此限制條件僅會設在偏折掃描的方向中。於圖6B中，周圍的圓形Np所示的便係此等不可能的調變。藉由刪除該特徵圖案內的像素同樣能夠克服此問題，舉例來說，如圖6A中所示。
圖5所示的係根據本發明另一項措施的一微影系統的一第二措施與效應，其係以刪除(也就是，不編寫)一經光柵照明邊緣附近的像素為主。就此方面來說，圖5B所示的係要被編寫的所希圖案，而圖5A所示的則係經過調適的經光柵化圖案，以達成精確佈置該特徵圖案的目的。於本實施例中並不會調適該圖案的邊緣，取而代之的係改變該特徵圖案內該等格柵單元的含量。移除數個內部格柵單元(也就是，在最末偏折線前面的偏折線中)的目的係為在該經光柵化圖案中定位該特徵圖案邊緣旁邊的一特徵圖案的邊緣，並且朝內有效地移動該特徵圖案的邊緣，從圖中便可得知。用以移動一具有子像素解析度之特徵圖案的邊緣的另一種方法則係刪除(也就是，不編寫)該特徵圖案內此邊緣附近的全部直線。此項措施如圖7中所示。
因為一經編寫探針Ss的點擴散函數PSF遠大於該位址格柵，所以，在一結構內刪除複數條直線或其一部份的影響會在該等邊緣上擴散。此處的點擴散函數PSF係被定義為用以代表一編寫射束撞擊在一微影目標上的高斯曲線的斜率的斜角。於一特徵圖案的邊緣處，此刪除實際上會降低劑量，並且從而移動該邊緣位置。該邊緣被移動的距離會相依於該被刪除像素的位置與該邊緣相隔的距離以及相依於被刪除的像素的數量。不過，刪除機械運動方向Mm中而非掃描方向Sd中的一整條線卻會需要該微影系統的遮光器能夠以1個像素頻率來進行開啟與關閉，且因而會要求因一符合此必要條件的遮光器的相關成本與結構性複雜度的關係而無法實際達成的一非常快速的上升/下降時間(其通常係落在十分之幾個奈秒內)。又，理論上，藉由刪除(也就是，不編寫)一或兩個單元寬度上的像素同樣可移動被定向在械運動方向中的邊緣，如圖7中所示。
實際上，根據本發明，一要被曝光的圖案不僅可利用每一項措施來分開調整，且有利的係，該等兩項措施還可組合來使用，舉例來說，如圖6A中所示。於眾多微影治具中所使用的遮光策略中，均係利用一遮光器在正確的時刻來遮蔽該編寫小射束以控制每一個格柵單元的曝光。當一遮光器的運作頻率受到限制時(其通常係以降低該遮光器的成本以及結構性複雜度為目的)，該圖案便會依照該等兩項措施的合宜組合來進行調整，俾使每一個個別遮光器的切換速度不必高於該限制頻率。於另一特殊的實施例中，會遮斷一鋸齒邊緣內部的一整條偏折線，以達移動該特徵圖案邊緣之位置的目的。
在圖6與7中所示的範例中，用於將一圖案編寫在一晶圓上的編寫策略係一具有2.25nm之像素尺寸的光柵掃描。用於選擇格柵尺寸為2.25nm之格柵的限制條件便係一設計格柵的負擔。可能會影響該等選定像素之尺寸的兩項原因有：因為所希的設計自由度的關係，對晶片製造商而言，2.25nm的尺寸並不實際；且其次，在必須針對佈局偏差來施行修正的一鄰近效應處，會需要進行子像素佈置，本發明便支援一種用以解決該項需求的方式。提高格柵尺寸的一項優點係在一無遮罩微影設備的所謂圖案閃流器子系統(PSS)中將僅需要較少的記憶體，其可大幅地降低該設備的成本。另外，像素速率(也就是，供給像素資訊給該系統的速率)仍可維持非常低。所以，本發明的優點還有藉由使用上面所解釋的鋸齒邊緣調變來增加格柵尺寸，同時維持設計自由度。圖6顯示出，因為一目前遮光器基於經濟原因的限制條件的關係，在一攜載著要被處理的晶圓或目標的平台的機械運動方向Mm中所採取的探針調變會略不同於在偏折掃描方向Sd中所套用的調變類型。被圓圈圈住的位置Np所示的便係無法實施的「關」調變，其係相依於該系統的一特定佈局，明確地說，係相依於可用的遮光器切換速率。斜線區D1所示的係根據該佈局資料的區域，而Fr則代表該所希特徵圖案的區域。
圖7中的斜線區LO所示的係一特徵圖案或影像佈局，而灰區REG反映的則係於曝光之後的必要特徵圖案。圖中顯示出，利用本發明的措施，於刪除內部直線時，該等經編寫的特徵圖案的邊緣會朝內移動。此移動和該遭刪除的直線與要被移動之平行邊緣的相隔距離有關。從本發明中便可以瞭解，針對佈局偏差所進行的鄰近效應修正(PEC)來說，也就是，依據局部的背景劑量位準來調整該特徵圖案尺寸，會需要一較精細的格柵，這係基於經濟考量所不希望的。利用本發明的鋸齒邊緣措施，便可獲得小於該格柵尺寸之十分之一的一半的格柵，而一標稱數值的CD或線寬度粗糙性中的最大誤差則具有相同的等級。依照此結果，便可據以提高上面範例中所提供的格柵尺寸。其優點係，會減少像素的數量並且還會因而減少一微影機的一圖案閃流器子系統(PSS)中未經壓縮記憶體的數額。圖8中針對數種格柵尺寸提供用於一單線鋸齒邊緣調變的數種開/關組合的計算結果，以適配於該系統中所套用的關鍵維度(CD)的像素數量來表示。圖中顯示出一具有此等格柵尺寸的範圍中的最大調變步階尺寸。從圖中可以看出，在每個CD中15個甚至更多像素處(而非上面範例中的20個)，利用上述鋸齒邊緣法來定位的一邊緣中一部份的位置的誤差會低於0.1nm，也就是，實質上並不存在，即使在當代微影術中經投射的特徵圖案的高精密維度中，其仍至少係完全可以接受的。
除了前面中所述的概念以及所有相關細節之外，本發明還關於下面申請專利範圍組中所定義的所有特點以及關於熟習本技藝的人士從上面所述之與本發明相關的圖式中便可直接且明確推知的所有細節。在下面的申請專利範圍組中，並非要確認一先前用詞的意義，與該等圖式中的結構相對應的任何元件符號均係為支援申請專利範圍的閱讀性，其包含作為該先前用詞之示範性意義在內。
Fb．．．光載體
2．．．調變構件末端
8．．．光射束
22．．．編寫射束
24．．．調變器陣列
25．．．射束止動陣列
27．．．編寫射束
28．．．編寫射束
49．．．目標表面
50．．．射束產生器
51．．．帶電粒子射束
52．．．光學系統
53．．．孔隙板
54．．．透鏡
55．．．透鏡
56．．．偏折器陣列
60．．．控制單元
61．．．資料儲存體
62．．．讀出單元
63．．．資料轉換器
前面已經以根據本發明的一無遮罩微影系統體為例來對本發明作過進一步解釋，其中：圖1所示的係與本發明不同的一先前技藝微影系統的概略代表圖；圖2A與B所示的係具有一笛卡兒格柵的已知微影系統的對齊問題；圖3所示的係利用一高斯射束來進行圖案沉積的概念；圖4所示的係前述高斯射束原理的俯視圖，以及一邊緣定位圖案的第三範例；圖5所示的係根據本發明的一微影術實施例；圖6所示的係根據本發明的一子像素線寬度調變法，其運用的係「鋸齒邊緣」法；圖7所示的係不編寫一特徵圖案內一整條單元線以達移動一邊緣之目的的原理措施；圖8所示的係針對以每個關鍵維度中的單元數量來表示的數個格柵尺寸，用於單一直線「鋸齒邊緣」的最大允許調變步階大小，也就是，藉由將額外的單元編寫在一要被編寫在一單元的邊緣附近的最末單元陣列以外的位置處來移位一特徵圖案邊緣。
於該等圖式中，相應的結構性元件(至少功能上對應)會具有相同的元件符號。

Claims (15)

  1. 一種操作編寫電子射束成形無遮罩微影系統的方法，該系統用於編寫一所希圖案於一目標表面上，而該方法使用一「開啟」和「關閉」的編寫策略，其結合該目標表面的相對移動以及該編寫射束的分時「開啟」和「關閉」的切換，該方法包含：在含有格柵單元的一虛擬格柵上方分割該所希圖案，該所希圖案包括尺寸大於該格柵單元之尺寸的特徵圖案，其中一特徵包含一邊緣，修改該格柵單元的內容以得到一經過調適的經光柵化圖案，其中靠近該特徵圖案內側的邊緣之該格柵單元的一部份不會被編寫，且/或其中靠近該特徵圖案外側的額外格柵單元會被編寫，其中，該目標上的一編寫射束係遠大於一格柵單元，其中該編寫射束會涵蓋一表面積，該表面積涵蓋多個格柵單元，其中，對於該經過調適的經光柵化圖案之編寫於該目標表面上，在該編寫射束尺寸的範圍內會產生一位置相依的「開啟」和「關閉」的切換編寫分佈，其中在每個格柵單元中，該編寫射束會根據該經過調適的經光柵化圖案而被切換為「開啟」或「關閉」，且其中該特徵圖案被獲得而不需要進行多次操作。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，緊鄰該特徵圖案的邊緣之額外格柵單元在每對增加的單元之間增加有二 或多個未編寫的格柵單元的阻礙。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，修改該格柵單元之內容係用以在該目標之上實施一特徵圖案邊緣的子格柵單元佈置。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該特徵圖案邊緣的定位係藉由對被定向平行該邊緣且位於與該邊緣相隔一距離處的一格柵單元線的一部份或多個部份進行不編寫來施行。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該額外的格柵單元會被編寫在該特徵圖案外面的該特徵圖案邊緣附近的至少一格柵線之中，藉以將該格柵單元線定向成平行於該邊緣。
  6. 如申請專利範圍第5項之方法，其中，至少一組數個格柵單元額外地編寫至該線中。
  7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，會藉由於一規律圖案中開啟或關閉該等編寫射束來為該特徵圖案施行一整體劑量調整。
  8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中，該特徵圖案的邊緣會相關於該格柵而被移動。
  9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該編寫射束的分時開/關切換會慢於一像素速率。
  10. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該特徵圖案的一有效邊緣位置係藉由不編寫與該邊緣相隔一編寫射束尺寸範圍內的一格柵單元或一組格柵單元來加以控制。
  11. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該編寫射束尺寸的數值範圍係落在該格柵單元尺寸的5至20倍之間。
  12. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該編寫射束在該目標上的一直徑係至少為該格柵之約十個格柵單元的長度。
  13. 一種用於產生一圖案於一目標表面上的編寫射束成形微影系統，其包含：一射束產生器，其用於產生一電子射束；一孔隙陣列，其用於分裂該射束成為複數個實質上平行的編寫射束；一調變陣列，其用於調變該編寫射束；以及一控制單元，其適用於控制該調變陣列以根據申請專利範圍第1項之方法來調變該編寫射束。
  14. 如申請專利範圍第13項之系統，其中，該編寫射束尺寸之一數值係落在該格柵單元尺寸的5至20倍之間。
  15. 如申請專利範圍第13項之系統，其中，該編寫射束包含一高斯編寫射束，其中一特定格柵單元之完全曝光亦會對該被曝光格柵單元旁邊的格柵單元造成部份曝光，其中，在該目標上的該編寫射束的一直徑係至少為該格柵之約十個格柵單元的長度。
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