专利名称：工件构图方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及获得改进图像的技术。特别是涉及利用计算机控制的具有改进的虚拟网格的成像配置如空间光调制器(SLM)的光刻方法。本发明还涉及包含这一方法的工件构图装置。
背景技术：
光刻生产应用于集成电路、掩膜、分划板、平板显示器、微机械或微光学器件和包装器件，例如引线框架及MCM中。光刻生产可以包括把来自计算机控制的分划板的母版图案成像在工件上的光学系统。合适的工件包括一电磁辐射敏感层，例如可见光或不可见光。在WO 9945435中描述了这一系统的例子，该发明和本发明为同一发明人及申请人。
所述计算机控制的分划板可以是例如包括一维或二维反射式可移动微反射镜阵列或矩阵的空间光调制器(SLM)，一维或二维透射式LCD晶体阵列或矩阵，或者其它类似可编程的基于光栅效果、干涉效果的一维或二维阵列或机械元件，例如快门等。
通常，图案质量可以通过多路写入而得到提高。但是，通过多路写入提高的图案质量有几个不同的方面，并不是都同时必须。首先，可以在几个通路中比在单个通路产生更精细的地址网格。其次，具有偏置网格的多通路可以除去由于受像素尺寸限制而产生的网格效果。
第三，由于多通路可以按统计规律地减少随机的误差(例如光路中的伪影、曝光剂量的干扰、用于成像的光束或视场错位)，例如四通路把随机剂量误差影响减少到原来的1/2(4的平方根)。第四，系统误差(例如要写入的图案的角部的剂量的下降、变形和焦点平面弯曲)可以通过写入视场间的偏置来减小。第五，通过多个写通路，可以较好地校正坏像素。第六，许多多通路方案给出弱化的边缘且保持边缘锐度是多通路方案想要达到的性能。
可以设计不同的光栅化多通路方案，但是存在寻找能同时在所有上述六个方面都有改进的方案的问题。
图3a示出了一种已知的产生虚拟网格的方法。在图3a中示出了7行5列的像素阵列。最左侧两列的像素设定为最大灰度值。最右侧的两列像素设定为最小灰度值。中间列的像素设定为中间灰度值。图3a是为了产生虚拟网格而在单通路中的特征边缘像素301的模拟调制的例子。在所述中间列中的所有像素设定为相同值。
图3b示出了另一个已知的产生虚拟网格的方法。在这一方法中四个写入通路305用对半剂量(例如100％、50％、25％、12.5％)写入。在一单通路中的所有像素设定为相等的灰度级值。通过接通在至少一个写通路中的特征边缘像素的列而产生虚拟网格，在图3b中的特征边像素的列是在顶部写通路和从底部起的第二写通路接通。
图3c示出了又一个已知的产生虚拟网格的方法。在这一方法中，所有四个写通路305都以相同的剂量写入。至少一个写通路中的特征边缘像素列304被接通，图3c图示的是底部写通路和从底部起的第二写通路被接通。
图4a示出了再一个已知的产生虚拟网格的方法，在这一方法中，四个401写通路以相同的剂量偏置写入，不同的写通路相对于原点402的偏置关系在图4a中示出。通过仅在某些通路中接通边缘像素403、要写的特征的一个边可以被精确定位。
图4b示出了又一个已知的产生虚拟网格的方法。这一方法利用了特征边缘像素和偏置通路的模拟调制组合，其给出了在每一通路中的不同的模拟值404。
图5a示出了在单一通路写入策略中四个像素的写网格。用501表示的标记设置在网格的中间。
图5b示出了偏置不同写通路的已知的方法。这里，使用了四个通路，其中两个相对于另两个在平行于像素网格的两个垂直方向偏置了由一半像素尺寸限定的距离。通过偏置在多写策略中的不同的写通路可以或多或少有效地隐藏成像的缺陷。
图5c示出了另一个偏置不同的写通路以隐藏网格的已知方法。在本实施例中，所有的写通路相互间都相对其它的进行了偏置。一个写通路只在第一方向偏置，另一写通路在垂直于所述第一方向的第二方向偏置，并且一个通路同时在所述第一方向和所述第二方向偏置。在所述第一方向和所述第二方向的偏置示出为一半的像素尺寸。
很明显通过增加通路的数量可以得到更好的图案保真度，但是费用也随之增加。双倍的通道数量就会使每个制作工件的图案生成器的投资及操作费用翻番，并且在很多情况下在经济上是不可行的。
通常，计算机控制的分划板可以用来用各种方法成像。这些分划板例如SLM包括许多调制元素或像素，在一些实例中，包括百万或更多的像素。
在和本发明具有共同发明人的WO 99/45440中，描述了具有改进的地址分辨率的图案生成器。在所述申请中，像素可以设定为大于2的若干状态，其中一种类型的像素图在图案特征内，另一种类型的像素图在图案特征外，中间像素图在图案特征边界处。中间像素图是根据网格中的边界位置按比投射到工件上的SLM的像素的位置更精细而产生的。
由于要印到晶片上的图案的线宽度及两条线之间的空间非常小，所以对印制方法和使用所述方法的装置提出很多要求。利用提供一个过于粗糙的地址网格的SLM可限制其在光学成像中应用的可获得的分辨率和精度，例如在一工件上的印制图案的生产可能被其线宽度和精度所限制。
因此，在本领域中需要一种方法，其进一步精调产生在工件上的图像元素的边缘的位置。同样，在本领域中需要改进多通路平均化的影响，即，减小通路数量改进特征边缘的精调。
发明内容
从上述背景的观点来看，在工件上产生的图像中元素的边缘位置的精调是达到线宽度在使用单通路或多通路写入方式时都在亚微米范围内的关键。
本发明适用于根据数字化输入数据文件来构图工件，例如掩膜、半导体晶片、光电子器件、微光学器件、磁器件、超导器件、显示器件和电连接结构例如MCMS的写入。本发明与写入机制无关，适用于激光光束和其它电磁辐射束、电子或其它充电粒子束。可以将束广泛地理解成使例如使用SLM、光电管投射的投射区域的印制方法都包含在内。非传统的写机制也包含在内，例如原子束、多光子处理、纠缠光子(entangled photon)、近场效应、来自扫描头的直流曝光和热曝光。
因此，本发明的一个目的是提供一种元素边缘精调的改进方法。
在第一实施例中，本发明提供一种在对电磁辐射敏感的工件上构图的方法。电磁辐射被发射到具有多个调制元素(像素)的计算机控制的分划板上。像素根据数字描述设置在所述计算机控制的分划板上。在所述工件上产生一个所述计算机控制的分划板图像，其中在所述计算机控制的分划板内的所述像素沿至少一个特征边缘的一部分以交替状态设置，以产生一个较小的地址网格。
在本发明的另一实施例中在所述计算机控制的分划板内沿至少一个特征边缘的所述像素属于像素的一维线。
在本发明的又一实施例中所述图像在一个写通路中产生。
在本发明的还一实施例中所述图像通过多个写通路产生。
在本发明的再一实施例中在所述计算机控制的分划板内沿至少一个特征边缘的所述像素以不同于所述多个写通路地设置。
在本发明的另一实施例中，在第一写通路中，至少沿至少一个特征边缘的一个第一像素设定为第一灰度值并且由设定成至少一个其它灰度值的像素围绕，并且在至少一个其它写通路中，至少沿所述至少一个特征边缘的一个第二像素设定成所述第一灰度值并且围绕有设定成至少一个其它灰度值的像素。
在本发明的又一个实施例中四个写通路产生图案。
在本发明的再一个实施例中不同写通路中的设定为所述第一灰度值的像素不重叠。
在本发明的又一实施例中所述围绕像素设定为相同的灰度值。
在本发明的还一实施例中所述围绕像素设定为不同的灰度值。
在本发明的再一实施例中在所述计算机控制的分划板中沿至少一个特征边缘的所述像素属于具有两像素宽度的一条像素线。
在本发明的另一实施例中在所述计算机控制的分划板中沿至少一个特征边缘的所述像素属于具有三像素宽度的像素线。
在本发明的又一实施例中所述像素是SLM中的微镜。
在本发明的还一实施例中所述像素是透射的。
本发明的另一方面是提供一种精调元素边缘的改进装置。
在第一实施例中，本发明提供一种在对电磁辐射敏感的工件上构图的装置。所述装置包括一发射电磁辐射到具有多个调制元素(像素)的计算机控制的分划板上的一个辐射源、在所述工件上产生一个所述计算机控制的分划板的图像的投射系统，其中在所述计算机控制的分划板内的所述像素沿至少一个要构图的元素的至少一个部分边界以交替状态设置，以便精调要形成在工件上的所述图案中的所述元素的边的位置。
在本发明的第一实施例中在所述计算机控制的分划板内沿至少一个特征边缘的所述像素属于像素的一维线。
在本发明的另一实施例中所述图像在一个写通路中产生。
在本发明的又一实施例中所述图像通过多个写通路产生。
在本发明的还一实施例中在所述计算机控制的分划板内沿至少一个特征边缘的所述像素各不相同地设置在所述多个写通路中。
在本发明的再一实施例中，在第一写通路中，沿至少一个特征边缘部分的至少一个第一像素设定成第一灰度值并且由设定成至少一个第二灰度值的像素围绕，并且在至少一个第二写通路内沿所述特征边缘的所述部分的至少一个第二像素设定为所述第一灰度值并且围绕有设定为至少所述第二灰度值的像素。
在本发明的另一个实施例中通过四个写通路产生图案。
在本发明的又一个实施例中不同写通路中设定为所述第一灰度值的所述像素不重叠。
在本发明的还一个实施例中在不同写通路中设定为所述第一灰度值的所述像素分开至少一个像素的间隔。
在本发明的再一实施例中所述围绕像素设定为相同的灰度值。
在本发明的另一实施例中所述围绕像素设定为不同的灰度值。
在本发明的又一实施例中在所述计算机控制的分划板中的沿至少一个特征边缘一部分的像素属于具有两像素宽度的像素线。
在本发明的还一实施例中在所述计算机控制的分划板中的沿至少一个特征边缘的像素属于具有三像素宽度的像素线。
在本发明的再一实施例中所述像素是SLM中的微镜。
在本发明的另一实施例中所述计算机控制的分划板是一个透射式SLM。
本发明的另一方面是提供一由较精细的地址网格构图的改进晶片。
在第一实施例中，本发明提供一包括至少一个集成电路的半导体晶片，其中所述至少一个集成电路是通过将电磁辐射发射到至少一个写通路中的具有多个调制元素(像素)的计算机控制的分划板上而图案化的，在所述计算机控制的分划板中的所述像素根据数字描述进行设置，所述计算机控制的分划板的一个图像在所述晶片上产生，其中在所述计算机控制的分划板中的所述像素沿至少一个特征边缘一部分以交替状态设置以产生较小的地址网格。
本发明的又一方面是提供一种改进的掩膜，该掩膜是由较精细的地址网格构图的。
本发明的第一实施例提供一种包括要印制到工件上图案的掩膜，其中掩膜的基片是通过电磁辐射发射到具有多个调制元素(像素)的计算机控制的分划板上在至少一个写通路中构图的，在所述计算机控制的分划板中的所述像素是根据数字描述设置的，所述计算机控制的分划板的一个图像在所述掩膜基片上产生，其中所述计算机控制的分划板中的所述像素是沿至少一个特征边缘一部分以交替状态设置以产生较小的地址网格。
本发明的还一方面是提供一种精调要成像元素边缘的改进方法。
在本发明的第一实施例中，提供一种根据数据文件描述在表面上成像图案的方法，其中提供多个写通路，在至少两个通路中的像素的网格是偏置的，在不同通路中的边缘像素的值被控制，且在至少两个通路间的边缘像素值由预定的光栅化规则进行调整以优化边缘的质量。
在本发明的另一实施例中，所述边缘质量限定为边缘粗糙度。
在本发明的又一实施例中，所述边缘质量限定为边缘锐度。
在本发明的还一实施例中，所述边缘质量限定为临界尺寸控制(CDC)。
在本发明的再一实施例中，在至少一个通路中的所述至少两个相邻边缘像素具有不等值。
在本发明的另一实施例中，所述光栅化是非线性的。
在本发明的又一实施例中，所述分成至少两个区域的每个像素执行非线性光栅化，其中第一区域具有第一权函数、第二区域具有第二权函数。
本发明的再一方面是提供一种产生虚拟网格的方法。
在本发明的第一实施例中，提供一种根据在数据文件中的描述在基片上写图案并产生虚拟网格的方法，其中特征边缘像素的序列是在第一写通路中产生，所述特征边缘像素的序列是置换在至少一个第二写通路中，所述序列至少部分在所述基片上是叠放的。
在所述发明的另一实施例中，还包括在至少两个通路中偏置一个像素网格的动作。
在所述发明的又一实施例中，进一步包括沿至少一个特征边缘周期性重复所述特征边缘像素序列的动作。
在本发明的再一实施例中，所述特征边缘像素序列是非周期性的。
本发明的还一方面是提供产生虚拟网格的另一种方法。
在本发明的第一实施例中提供一种根据在数据文件中的描述在基片上写图案并产生虚拟网格的方法，其中特征边缘像素的第一序列是在第一写通路中产生，特征边缘像素的第二序列是在至少一个第二写通路中产生，所述序列至少部分在所述基片上叠放。
在本发明的另一实施例中，所述第一和第二序列是呈周期性的。
在本发明的还一实施例中，所述第一和第二序列是呈非周期性的。
在本发明的又一实施例中，所述像素是接通/断开(on/off)像素。
在本发明的再一实施例中，所述像素是多值像素。
在本发明的另一实施例中，还包括在至少两个通路中偏置一个像素网格的动作。
在本发明的另一实施例中，所述至少一个所述特征边缘像素被分成至少两个具有不同的完成非线性光栅化的权函数的区域。
为了更加完整地理解本发明及其优点，下面参考附图对本发明进行描述，其中图1a示出了利用单个写通路光栅化特征的第一方法。
图1b示出了利用单个写通路光栅化特征的第二方法。
图1c示出了利用四个写通路光栅化特征的第三方法。
图2a示出了一个已经光栅化了的特征。
图2b示出了作为单个像素函数的曝光剂量。
图2c示出了边缘的平滑。
图3a示出了根据现有技术产生虚拟网格的第一实施例。
图3b示出了根据现有技术产生虚拟网格的第二实施例。
图3c示出了根据现有技术产生虚拟网格的第三实施例。
图4a示出了根据现有技术产生虚拟网格的第四实施例。
图4b示出了根据现有技术产生虚拟网格的第五实施例。
图5a示出了根据现有技术产生通路偏置的第一实施例。
图5b示出了根据现有技术产生通路偏置的第二实施例。
图5c示出了根据现有技术产生通路偏置的第三实施例。
图6a示出了根据本发明偏置不同写通路的第一实施例。
图6b示出了利用根据图6a的偏置印制一星状物的结果。
图6c示出了根据本发明产生通路偏置的第二实施例。
图6d示出了利用根据图6c的偏置印制一星状物的结果。
图7示出了根据本发明利用四个写通路的参考点。
图8示出了根据本发明四通路写法则的第一实施例。
图9示出了根据本发明四通路写法则的第二实施例。
图10示出了根据本发明四通路写法则的第三实施例。
图11a示出了根据本发明四通路写法则的第四实施例。
图11b示出了根据本发明四通路写法则的第五实施例。
图12a-e示出了单通路特征边缘像素序列的结果。
图13描绘了图示虚拟网格和线边缘粗糙度的关系的图。
图14示出了根据本发明的具有长的特征边缘像素周期的四个写通路。
图15描绘了图示每一个通路的模拟边缘粗糙度和组合粗糙度的图。
图16描绘了和图13相同的图，但边缘粗糙度是在具有已移位的边缘像素序列的四通路之后。
图17描绘用接通断开像素计算边缘像素值的算法。
图18描绘了和图1相同但具有65值像素的图。
图19描绘了两种改进虚拟网格方法的组合。
图20a示出了多通路方案的一个实施例。
图20b示出了多通路方案的另一个实施例。
图21a和21b示出了当输入特征边缘移动一个地址单位时的两个通路间的差别。
图22示出了多通路方案的一个实施例。
图23a和23b示出了图示边缘粗糙度的图。
图24a和24b示出了计算特征边缘像素的最佳或接近最佳序列的过程。
图25a示出了非线性光栅化函数。
图25b示出了和图20相同但是具有非线性光栅化函数的图。
图26a-c示出了非线性光栅化的完成。
图27a-c示出了利用图7所示的变位方案进行非线性光栅化的权函数。
图28a-b示出了权函数的另一实施例。
图29示出了在空间光调制器(SLM)中的发明的特征边缘图案的一个实施例。
图30示出了在空间光调制器(SLM)中的发明的特征边缘图案的另一个实施例。
图31示出了在空间光调制器(SLM)中的发明的特征边缘图案的又一个实施例。
图32示出了在空间光调制器(SLM)中的发明的特征边缘图案的再一个实施例。
图33a示出了在空间光调制器(SLM)中的发明的特征边缘图案的另一个实施例的第一写通路。
图33b示出了一个第二写通路。
图33c示出了一个第三写通路。
图33d示出了一个第四写通路。
图33e示出了表示图5a到图5d所示的通路的一个表格。
图34示出了图案生成器。
具体实施例方式
图1a示出了一已光栅化的特征102。包括像素103的网格101对准坐标系的原点104。从图1a可以看出网格有点粗糙。因此特征102不能按所需的精度成像。
图1b示出了与图1a所示相同的特征，但是这里特征被光栅化为更细的网格。光栅化的精度较好为两倍，但是这里要写入4倍多的像素，这使得这种方法相对于图1a所示的方法消耗更多的时间。
图1c示出了图1a所示相同的特征，已光栅化为相同的网格尺寸但是利用了没有偏置的四通路105。假如不同的通路以相同的剂量成像，则不同的光刻特性例如抗蚀剂特性和时间延迟可能使这种成像方法比图1a所示的方法具有更高的精度。
图2a示出了已光栅化的垂直线。图2b示出了图2a中的已光栅化线的理想曝光202。由曝光束的有限分辨率平滑给出由图2b中203表示的曝光剂量。图2b示出了因曝光而进行的平滑处理，但是化学扩散、显影剂传输和抗蚀剂或记录介质的有限分辨率也带来了相似的效果。图2c示出了一个包括分步的已光栅化的特征。该成像特征将最终得出由虚线所示的图案。分步205的平滑是根据与图2b所述有关的方法由曝光束的有限分辨率而产生的。像素206将因此受到来自相邻像素的影响。
图6a示出了偏置不同的写通路的发明方法。在这一实施例中，四个写通路在两个垂直方向彼此相对地偏置像素尺寸的四分之一。这里图示的是要沿像素的对角线方向偏置的通路。通常对于N个通路，其中N为大于2的整数，通路沿像素的对角线以(像素尺寸)/N分布，即对于三个写通路，其第一通路写在坐标的原点、第二个通路写在离所述坐标原点的像素对角线的1/3处，而第三通路写在离所述坐标原点的像素对角线的2/3处。
图6b示出了由图6a所示的所述偏置方法写的一个星状物。从图6b中可以看出在对角线上存在不想要的不对称。这是由于平滑仅发生在平行像素侧的方向，而偏离该方向将会看到粗糙的网格效果。
图6c示出了偏置不同的写通路的另一个发明方法。在这一实施例中，四个写通路以和图6a所示的相同数量但不是沿直线分布。这里第一通路写在坐标系的原点。第二通路在X方向上1/4的像素尺寸并在负的Y方向上1/2的像素尺寸处，这里X和Y方向平行于矩形像素的边。第三通路写在X方向上1/2的像素尺寸并在Y方向1/4的像素尺寸处。第四通路写在X方向3/4的像素尺寸并在负Y方向1/4的像素尺寸处。通过这样的偏置方法可以得到在平行于像素侧边的两个方向及所述像素的两个对角线方向上的对称。
图6d示出了与根据图6c的方法写的相同的星状物。这里和图6b所示的星状物相比提高了对称度。通过根据图6c所示的方案偏置写通路在所有八个方向得到对称。
图7示出了在四个通路701、702、703、704的几个像素的参考点。可以稍微地以像素尺寸单位的小部分改变通路间的位移，以沿水平轴线和垂直轴线不均匀的划分为代价得到参考点的更加均匀的分布。光栅化算法和图案生成器误差结构的细节决定了哪一个是更有利的。图7中的图案的反射镜图像及其90°的转动同样是好的。根据图7的偏置方法对于隐藏网格图案是特别的好。当然可以使用其它数量的通路，在这种情况下图案看上去将是不同的。通路间的偏置应进行选择以使在x和y方向和两个对角线方向得到尽可能好地对称。
图8示出了根据本发明具有模拟或多值像素的四个写通路。一个中间列表示一个特征边缘像素列。可以看出所述列的像素设定为不同状态。四通路的特征边缘列像素的图案可以相等或不等。通过不同灰度值间的抖动完成精细地址网格。
图9示出了根据本发明具有在多于一列中的边缘像素的四个通路。该像素是多值的。这里在一个写通路中多个边缘列可以相等或至少在一个其它写通路中不等。在不同的边缘列中的像素可以具有不同的加权，其可以根据将要成像的图案的例子设定为彼此不同的情况。
图10示出了根据本发明的多通路方案。这里，对于一些通路，一般为具有高剂量的通路，用具有不同剂量的通路产生加倍的较细地址网格，以改进平均效果。在图10中以相同的交叉阴影线表示的具有相同剂量的通路可以让其曝光场和/或其像素网格移位以改进图像均匀度。因平均效果将受到来自这些通路的很大的影响使得具有高剂量的写通路被重复。具有低剂量的通路可以主要用于精调地址网格。具有高剂量的通路用于地址中的高有效位而具有低剂量的通路用于地址中的低有效位。
图11a和图11b示出了具有边缘像素的根据本发明的多通路方案，以产生较细网格且在不同的通路中边缘像素的序列或分布不同。在图11a中，不同通路以基本上相同曝光写入。例如，在图11b中两个通路以25％的曝光写入而另两个通路以100％的曝光写入。每一个通路的序列周期是4，给出一个像素尺寸1/16的组合的网格。边缘像素序列的一个例子在图11b的叠放通路的右侧示出。两个最左侧的图案可以以100％的曝光写入而两个最右侧的图案可以以25％的曝光写入。
图12a-e示出了不同的边缘像素序列。边缘像素序列可以是周期性的或非周期性的。该图示出具有不同周期的周期序列及一个最终的图像边缘。图12a示出了具有周期为1的像素序列，即所有的像素具有相同的值。很明显这将产生平滑的边缘。
图12b描绘了具有周期为2的像素序列，给出了比图12a细两倍的虚拟地址网格。边缘由于曝光工具和处理的平滑作用而仍然平滑。像素是模拟的如具有16个状态，且例如特征边缘的每第二个像素可以设定为5/16而其它的为6/16。
图12c示出了具有周期为3的像素序列，给出了细三倍的地址网格，但是开始显示出线边缘粗糙度(LER)。实际的边缘粗糙度将根据像素尺寸间的折中选择而定，且图中示出了典型的例子。
图12d和12e分别示出了周期为4和10的像素序列。在这两个图中可以清楚地看出随着像素序列周期的增加边缘粗糙度也增加。
图13描绘了显示利用图12所示的方案的虚拟网格和线边缘粗糙的关系的图。虚拟网格和边缘粗糙度都和像素尺寸有关。
图14示出了具有长的边缘像素周期的四个通路1401。单独取出的每一通路将产生大的线边缘粗糙度1402。通过在通路间将图案移位若干数量的像素以及将通路叠放会明显减小线边缘粗糙度1403。
图15示出了两个显示每个通路的仿真边缘粗糙度和组合粗糙度的图。两个图显示两个对应于不同特征边缘布置的不同序列。该图表明一些布置较好而另一些则较差，但对于每一种布置都可以大大减小粗糙度。图15中的左侧图示出了规则像素边缘图案变位而右侧图显示了不规则像素边缘图案的叠放。
图16示出了和图13相同的图，但是这里为具有移位边缘像素序列的四通路后的边缘粗糙度。图是根据典型的输入参数而仿真的并可显示四通路的直到16的序列长度。大的序列长度可能引起比网格大的粗糙度。
图17示出了计算具有二进制(on/off，接通/断开)像素和序列周期为5的边缘像素值的算法。特征边缘位于中间列的像素上的0.409个单位处。预先决定的序列为0、2、4、1、3。在特征边缘列设定像素到一个接通状态的标准是P+(si/L)＞1，其中P是特征边缘的位置、si是序列中的单个的号而L是序列的长度。
图18示出的基本和图17相同，但这里利用了65值像素。在这种情况下，0.409＝16/64+0.009＝(16+0.576)/64。因为使用多值像素我们希望知道的是何时要从16/64改变到17/64状态。因此P＝0.576。
图19示出了得到较精细地址网格的两种方法的组合。一个例子是在多于一个行中使用模拟边缘像素，如图9、图32和图33所示。不同列中像素的效果可能不同并且列可以组合成线性的或非线性的方式。这两种方法的使用可以用于具有校准查找表的本发明中。在列中模拟值的例子中，输入的数据给出每一种方法的一个查找值。该查找表典型地比地址位有更多的输出位，所以一个6-bit地址可能产生两个8-bit的值。在校准期间不同数值组合的边缘位置被测量并映射到输入值中时产生该8-bit的值。在单个方法的更加简单的例子中，可以使用同样的查找表结构，但是每一个输入仅有一个输出。
图20a和20b示出了在不同的通路中具有不同边缘序列且通路彼此相对移位的多通路方案。图20a示出了特征边缘像素的不同序列。图20b示出了通路是如何叠放的。因为通路间的变位，表示特征边缘的虚线将显示在不同通路中的不同位置。对于最后边缘位置的每一位置至少有一个特征边缘图案的组合，很可能所有的均不同，其将导致基本上平滑的边缘。图20a和20b的像素是接通/断开(on/off)像素。
图21a和21b示出了当输入边缘仅移动一个地址单位时在该通路中可能已完全重配置。图21a示出了在一个边缘位置的两个通路。图21b示出了当输入边缘和图21a相比已向左移动一个虚拟网格单位时的两个相同的通路。一个像素值从接通(on)变为断开(off)(在特征边缘列中，图21a中六个像素处于接通状态而在图21b中5个像素处于接通状态)且之后像素已经重配置为最好的LER和边缘锐度。
图22示出了具有长且不等的周期序列，其给出像素尺寸1/28的虚拟网格。序列长度为7。对于每一个虚拟网格分步，一个像素从断开(off)改变为接通(on)。7步以后可以再次使用同样的序列，但是通路间的次序发生改变或转动。该序列没有必要为周期性的，可以发现非周期性序列具有基本上同样的特性。同样，可以利用更多或较少的通路及通路间不同的变位或根本不用变位。
图23a和23b中示出了两个显示每个通路和四个组合通路中的边缘粗糙度的图。图23a显示一个特征边缘布置的位图，而图23b是另一个特征边缘布置的位图。在图23a中没有低频成分。
图24a和24b示出了计算不同的边缘位置最佳或接近最佳边缘像素序列的两种方法。计算的序列是脱机进行的且是用于光栅化过程中的制表的。图24a示出了表示在不同的通路中的边缘像素的二进制序列。使用的像素是双值像素。四通路是用如上文所述的发明的变位方案。边缘像素的序列示出为非周期性的。在图24a中的这一示图仅是完成本发明的多个可选方法之一。图24a示出了每一通路中的像素的一列是由序列控制的，即这里有四列在四个通路方案中被控制。当然可以由其它数量的列控制四通路方案。
图24b示出了产生对由输入地址网格给出的每个边缘位置具有好的特性的序列的算法。误差扩散算法(error diffusion algorithm)可以用来产生起始二进制序列。误差扩散算法可以在涉及到计算机图形的课本中找到。误差扩散算法给出0和1的近似均匀分布。序列可以由短序列的迭代置换而进一步改善。置换保护了平均边缘位置同时另一方面影响了在成像模式中被评估的边缘粗糙度。一个简单的成像模式可以首先用来快速产生候选的序列。然后，候选的序列可以被更加综合的模式进行进一步分析/评估，例如通过市售的光刻仿真程序。一旦发现一个达到可接受水平的序列，就接受这一序列且算法进入到下一边缘位置。
图25a和25b示出了一个非线性的光栅化函数。像素或平均列作为输入数据中的特征和像素区域间叠加的函数。图25a示出了表示线性函数、分段直线式非线性函数和平滑的非线性函数的图。所有三个函数都是理想化的，因为实际中它们斜截为阶梯函数。图25b的示图和图20相同，但是此处非线性光栅化函数给出了更好的边缘锐度，因为只有通路中的两个具有边缘像素。特征边缘的每一个位置可以单独优化。图25b中的虚拟网格是像素尺寸的1/16。通过看特征边缘的像素和利用四个写通路，在特征边缘像素的一个通路中可以利用100％的曝光而在特征边缘像素的另一写通路中利用0％的曝光。对于余下的两个通路，可以利用分档器(steeper)来光栅化函数。
图26a-c示出了在超抽样光栅化器中非线性光栅化是如何完成的。在每个像素中在细网格上对一个特征进行光栅化，即超采样超细网格。像素值是由光栅化器设定的超细网格点的数量。对每一个超细网格点进行相同的加权，光栅化是线性的，如果一个较大的权函数作用在接近中心的超细网格点上将导致一个非线性光栅化函数。在图26b中示出了具有较高的加权的中心方形区域权函数。在图26c中图示了在中心部位比靠近边缘高的加权的一个连续的权函数。通过这一超抽样可以完成分档器光栅化函数。
图27a示出了利用图7所示的变位方案进行非线性光栅化的权函数。图27a示出了通路2701内的像素区域，通路2701在四通路后四次叠加填充该区域。具有较高权函数的矩形区域2702较小且在四通路后没有叠加地填充该区域。在通路2703的两个通路中该矩形必须转动90度。这两个区域尺寸任一个上的超抽样都给出了表示输入图案的正确的像素，即不可能在任何地方设置小的特征以使其区域不由像素值精确地反映。存在对不同的叠加系数如2或8具有同样特性的其它区域形状。因为两个区域形状中的每一个都给出了正确的光栅化，它们的每一个线性组合也都是正确的。
图27b示出了具有超抽样网格的像素。一个权函数被作用在中心矩形而另一个作用在其余像素上。
图27c示出了图27b在三维上的权函数。可以根据需要的非线性度而任意地选择中心区域的高度和平顶。
图28a和28b示出了与图27b和27c相似的权函数，是针对在x方向偏转半个像素尺寸和在y方向偏转半个像素尺寸的两个通路。通过改变矩形区域内及所述矩形外部之间的加权可以改变非线性特性，即，将改变非线性函数的斜度。
图29示出了用于在工件60上构图的装置1的示范性实施例。所述装置1包括用于发射电磁辐射的辐射源10、第一透镜组件50、计算机控制的分划板30、光束调节器组件20、位于傅立叶平面内的空间滤光器70、第二透镜组件40。
辐射源10可以发射在波长范围从红外(IR)到远紫外(EUV)的辐射，红外(IR)光限定在780nm到约20nm；远紫外光(EUV)在本申请中被限定在从100nm向下直到可以作为电磁辐射处理的辐射的范围，即用光学元件进行反射和聚焦。辐射源10发射辐射是脉冲或连续的。从连续辐射源10发射的辐射可以通过位于所述辐射源10和所述计算机控制的分划板30之间的辐射光路上的快门形成脉冲式辐射。作为一个例子辐射源10，即曝光束的源可以是脉冲输出为248nm、脉冲长度大约为10ns、重复频率为1000Hz的KrF准分子激光器。重复频率可以在1000Hz以上或以下。
光束调节器单元可以是简单的透镜或透镜组合或其它的光学组件。光束调节器单元20将从辐射源10发出的辐射均匀地分布在计算机控制的分划板30的至少一部分表面上。在连续辐射源的情况下，这种源的光束可以在计算机控制的分划板表面上扫描。
在辐射源10和可以例如是空间光调制器(SLM)的计算机控制的分划板30之间，设置有所述光束调节器组件，组件20将光束进行扩展及整形以便均匀地照射到SLM表面上。在一个用准分子激光器作为源的优选实施例中，光束形状为矩形，光束在x-方向和y-方向进行不同的发散且在光束截面上辐射强度常为不均匀的。光束可以具有SLM 30的形状和尺寸并被均匀化以使颇有些不可预料的光束轮廓转换成一个具有如1-2％均匀性的平的照射。这可以分步进行第一光束整形步骤、均质化步骤和第二光束整形步骤。光束也进行角滤光和整形，使得照射到SLM上每一个点的辐射具有可控的角度辅助强度(angular sub tense)。
本发明的光学装置和晶片分档器相似。在分档器中光束在为光管、具有反射内壁的矩形或棱形杆中被均质化，其中形成许多光源的镜图像，以使照射为许多单独的光源的叠放。也可以通过由折射、反射或衍射光元件分光或重组这些光束来执行均质化操作。
供给SLM 30一个将要印制图案的数字描述。该图案首先可用一个通用的市售的绘图程序制出。在图案文件供给到SLM以前，所述图案文件被分割并转换成SLM可识别的格式。
图30示出了一个空间光调制器(SLM)200，该空间光调制器包括一个二维像素阵列，在本实施例中，8行3001和8列3002即总共64个像素。在实际中，SLM可以包括几百万个像素，但为了清晰起见，选择一个具有几个像素的SLM。
微镜像素可以例如是20×20μm。一个缩小率为200×的投影透镜使SLM上的一个像素和工件上图像的0.1μm对应。每一像素可以控制在64个水平上，因此将100nm的像素插补成64个，每个插补增量为1.56nm。
最左侧两列像素3010、3011和最右侧两列像素3016、3017设定为称为暗的状态，即这些像素处于不会在工件上产生任何辐射的状态，在图30中指示为“0”。中间两列3013、3014设定为称为白的状态，即，这些像素处于将在工件上产生最大辐射的状态，在图30中表示为“100”。列3010、3011、3016和3017中的像素是外侧特征像素，列3013、3014中的像素是内侧特征像素。列3012、3015中的像素边界特征像素。边界特征像素如图30所示地沿特征的边界线设定为交替状态，在这一例中指示为74和75。在这一实施例中，每一第二边界特征像素设定为74其余的设定为75。可以从同一图中看出，列3012中的边界特征像素的状态和列3015中的边界特征像素不匹配，即，由75指示的边界特征像素不属于同一行。在另一的实施例中，边界特征像素彼此匹配，即，由同一灰度值表示的边界特征像素位于同一行中。
为了代替将每一个第二边界特征像素设定为一个灰度值而其余的设定为另一灰度值，将边界特征像素的每一第二对设定为交替状态。对于将工件上的像素尺寸为100nm的每一个像素控制为64个水平、并且通过设定SLM中的边界特征像素为交替状态，在一个写步骤中可获得0.78nm的地址网格。在图30中，边界特征像素由单个列3012、3015表示。
将每一个边界特征像素设定为第一灰度值而将其余的像素设定为相近的灰度值，可以产生较平滑的特征边缘。与是否在单个写通路中选择交替状态的长序列相比，该相近的灰度值可以更高也可以更低。
在可选择的实施例中，如图31所示，边界特征像素由两列表示。在图31中最左侧和最右侧列3110、3117分别设定为暗状态且在这两列中的像素代表外侧特征像素。内侧特征像素表示在图中为两列3113和3114。边界特征像素表示为3111、3112、3115和3116列。
在本实施例中，最左侧边界特征像素列3111和最右侧边界特征像素列3116的每一第二个像素设定为“1”灰度水平其余的设定为“0”灰度水平。这里最左侧边界特征像素列3111的像素设定为“0”和其余边界特征像素列3112的较高的值相匹配，这里为75，在工件上共同产生其中之一个特征边缘。同样适用于两列3115和3116，在工件上共同产生另一个特征边缘，即最右侧列3116的“0”匹配其它边界特征像素列3115中的像素较高的值，这里为75；且最右侧列3116的“1”匹配其它边界特征像素列3115中的像素较低的值，这里为74。
另外，可以进行反转，即，具有两个边界特征像素列在工件上产生一个特征边缘，在这些列的一个中的较高的交替状态(灰度值)可能和这些列的其它较高交替状态(灰度值)相匹配。
替代延伸边界特征像素列到外侧特征像素列，所述列可以如图32所示地延伸进内侧特征像素列。在图32中，列3210、3211、3216和3217表示外侧特征像素列。列3212、3213、3214、3215表示边界特征像素列。这里因为要写的线仅表示为4列且两列表示该线的两个边缘，所以没有内侧特征像素列。可以从图32中可以看出，所有较高的交替值彼此匹配，即列3213和3214的“100”与列3212和3215的“75”匹配。另外，也可以将最外侧边界特征像素列3212和3215中的较高值和最内侧的边界特征像素列3213和3214的较低值相匹配。
图33示出了一个空间光调制器(SLM)内的发明特征边缘图案的另一个实施例。这里，三列表示边界特征像素。最左侧和最右侧列3310和3317分别设定为暗状态且这两列中的像素表示外侧特征像素。边界特征像素表示在列3311、3312、3313、3314、3315和3316中。在图33中没有表示内侧特征像素。
在本实施例中，最左侧边界特征像素列3311和最右侧边界特征像素列3316中的每一第二个像素设定为“1”灰度水平而其余的设定为“0”灰度水平。这里最左侧边界特征像素列3311中的像素设定为“0”且它们和边界特征像素列3312、3313、3314、3315内的像素的较高灰度值相匹配。0灰度值和本实施例中的列3312、和3315中的灰度值75匹配，其中列3312和3315中的其余像素设定为74。0灰度值和本实施例中的列3313和3314中的灰度值100匹配，其中列3313和3314中的其余像素设定为灰度值99。列3311、3312、3313、3314、3315、3316、3317共同产生直线的特征边缘。
图34a示出了用于用精细地址网格产生直线的四个写通路中的第一通路。列3410、3411、3416和3417中的像素设定为灰度值0。列3413和3414中的像素设定为灰度值100。根据前述实施例中用的先前的语言，列3410、3411、3416和3417是外侧特征像素列，而使用相同的语言，列3413和3414为内侧特征像素列。列3412和3415为边界特征像素列。在该第一写通路中，所述边界特征像素列中的所有像素除了至少一个像素设定为第二灰度值以外都设定为第一灰度值。在本实施例中，如图34a所示，相应列中的八个像素中的七个设定为灰度值75。列3412中的一个像素设定为灰度值74和列3415中的一个像素设定为灰度值74。这里列3412和列3415中的灰度值75相互匹配，即它们正好彼此相对。但是，在一个可选实施例中，所述第二灰度值在两个边界特征像素列中可以不等且可以不是正好彼此相对。
图34b示出了用于产生直线的四个写通路的第二写通路。图34b和图34a之间仅有的不同是边界特征像素列3412和3415的第二灰度值从图34a的从顶上算起的第三个位置移到图34b的顶部的位置。
图34c示出了用于产生直线的四个写通路的第三写通路。图34b和图34c之间仅有的不同是边界特征像素列3412和3415的第二灰度值从图34b的顶部的位置移到图34c的从顶部算起第五个位置。
图34d示出了用于产生直线的四个写通路的第四写通路。图34d和图34c之间仅有的不同是边界特征像素列3412和3415的第二灰度值从图34c的从顶部算起第五个位置移到图34d的底部位置。
当叠放所述第一、第二、第三和第四写通路时，所述第二灰度值的效果实质上和图1中的边界特征像素列3412和3415的低的灰度值相同。
图34e示出了在四个写通路及像素序列长度为8个像素的实施例中的一个写通路方案。第一列、第二列、第三列、第四列分别表示在第一、第二、第三和第四写通路中的一个边界特征像素列。如图34e所示，在最左侧列中，在第一写通路的所述边界特征像素列中的像素首先单独设定为灰度值序列。至少其中8个像素所述序列中的一个灰度值和其它的不同。通过图34e所示的写通路方案，所述至少一个和其它像素不同的像素将在边界特征像素列的周围移动并且在相应的写通路彼此叠放时产生更细的地址网格。
可替换的是，序列中的像素的数目可以使用任何数而不是图示的8，例如6、12、14和16个像素。本发明并不限于如图中所示的一个写通路或四个写通路，而是可以使用任何数目的写通路，例如2、3和5。
权利要求
1.一种用改进的虚拟网格在对电磁辐射敏感的工件上构图的方法，包括动作-发射电磁辐射到具有多个调制元素(像素)的计算机控制的分划板上，-根据一个数字描述设置所述计算机控制的分划板上的这些像素，-在所述工件上产生所述计算机控制的分划板的图像，其中在所述计算机控制的分划板上的所述像素沿至少一个特征边缘的一部分以交替状态设置以便产生一个较小的地址网格。
2.根据权利要求1的方法，其中在所述计算机控制的分划板上的沿至少一个特征边缘的所述像素属于像素的一维线。
3.根据权利要求1的方法，其中所述图像是在一个写通路中产生的。
4.根据权利要求1的方法，其中所述图像是通过多个写通路产生的。
5.根据权利要求4的方法，其中在所述计算机控制的分划板上沿至少一个特征边缘的所述像素是不同地设置在所述多个写通路中的。
6.根据权利要求5的方法，其中在一个第一写通路中，沿至少一个特征边缘的至少一个第一像素被设定为第一灰度值并且被设定为至少一个其它灰度值的像素所围绕，而在至少一个其它写通路中沿所述至少一个特征边缘的至少一个第二像素被设定为所述第一灰度值，围绕有设定为至少一个其它灰度值的像素。
7.根据权利要求6的方法，其中所述图案是通过四个写通路产生的。
8.根据权利要求6的方法，其中在不同的写通路中设定为所述第一灰度值的所述至少一个像素是没有重叠的。
9.根据权利要求6的方法，其中将所述围绕的像素设定为相同的灰度值。
10.根据权利要求6的方法，其中将所述围绕的像素设定为不同的灰度值。
11.根据权利要求1的方法，其中在所述计算机控制的分划板上沿至少一个特征边缘的所述像素属于像素的至少两条线。
12.根据权利要求11的方法，其中在所述至少两条线内的所述像素在形成所述虚拟网格时进行不同的加权。
13.根据权利要求1的方法，其中所述像素是在一个SLM中的微镜。
14.根据权利要求1的方法，其中所述像素是透射的。
15.一种用于在对电磁辐射敏感的工件上构图的装置，包括-一个用于发射电磁辐射到具有多个调制元素(像素)的计算机控制的分划板上的发射源，-一个用于在所述工件上产生所述计算机控制的分划板的图像的投射系统，其中在所述计算机控制的分划板上的所述像素沿至少一个要构图的元素的边缘的至少一部分以交替状态设置，以便精调所述元素在要产生图像的工件上的所述图像中的边缘的位置。
16.根据权利要求15的装置，其中在所述计算机控制的分划板上沿至少一个特征边缘的所述像素属于像素的一维线。
17.根据权利要求15的装置，其中所述图像是在一个写通路中产生的。
18.根据权利要求15的装置，其中所述图像是通过多个写通路产生的。
19.根据权利要求18的装置，其中在所述计算机控制的分划板上沿至少一个特征边缘所述像素是不同地设置在所述多个写通路中的。
20.根据权利要求19的装置，其中，在一个第一写通路中，沿至少一个特征边缘的一部分的至少一个第一像素被设定为第一灰度值并且被设定为至少一个第二灰度值的像素所围绕，而在至少一个第二写通路中沿所述特征边缘的所述部分的至少一个第二像素被设定为所述第一灰度值，围绕有设定为至少所述第二灰度值的像素。
21.根据权利要求20的装置，其中所述图案是通过四个写通路产生的。
22.根据权利要求20的装置，其中在不同的写通路中设定为所述第一灰度值的所述像素是没有重叠的。
23.根据权利要求22的装置，其中在不同的写通路中设定为所述第一灰度值的所述像素是隔开至少一个像素的。
24.根据权利要求20的装置，其中将所述围绕的像素设定为相同的灰度值。
25.根据权利要求20的装置，其中将所述围绕的像素设定为不同的灰度值。
26.根据权利要求15的装置，其中在所述计算机控制的分划板上沿一个特征边缘至少一部分的所述像素属于具有两个像素宽度的一条线。
27.根据权利要求15的装置，其中在所述计算机控制的分划板上沿至少一个特征边缘的所述像素属于具有三个像素宽度的一条线。
28.根据权利要求15的装置，其中所述像素是在一个SLM中的微镜。
29.根据权利要求15的装置，其中所述计算机控制的分划板是透射式SLM。
30.一种包括至少一个集成电路的半导体晶片，其中所述至少一个集成电路是通过将电磁辐射发射到具有多个调制元素(像素)的计算机控制的分划板上在至少一个写通路中构图的，在所述计算机控制的分划板中的所述像素是根据数字描述进行设置的，在所述晶片上产生所述计算机控制的分划板的一个图像，其中在所述计算机控制的分划板上的所述像素是沿至少一个特征边缘的一部分以交替状态设置的，以便产生较小的地址网格。
31.一种包括要印制在工件上的图案的掩膜，其中掩膜基片是在至少一个写通路中通过将电磁辐射发射到具有多个调制元素(像素)的计算机控制的分划板上进行构图的，在所述计算机控制的分划板中的所述像素是根据数字描述进行设置的，在所述掩膜基片上产生所述计算机控制的分划板的一个图像，其中在所述计算机控制的分划板上的所述像素是沿至少一个特征边缘的一部分以交替状态设置的，以便产生较小的地址网格。
32.一种根据数据文件的描述在表面构图的方法，包括动作-提供多个写通路，-在至少两个通路中偏置一个像素网格，-控制在不同通路中的边缘像素值，-通过预定的光栅化规则调整至少两个通路间的边缘像素值，以便优化边缘质量。
33.根据权利要求32的方法，其中所述边缘质量限定为边缘粗糙度。
34.根据权利要求32的方法，其中所述边缘质量限定为边缘锐度。
35.根据权利要求32的方法，其中所述边缘质量限定为临界尺寸控制(CDC)。
36.根据权利要求32的方法，其中在至少一个通路中的至少两个相邻边缘像素具有不等值。
37.根据权利要求32的方法，其中所述光栅化是非线性的。
38.根据权利要求37的方法，其中所述非线性光栅化是通过将每一个像素分割成至少两个区域而进行的，其中第一区域具有第一权函数，第二区域具有第二权函数。
39.一种根据数据文件上的描述在基片上构图以产生虚拟网格的方法，包括动作-在一个第一写通路中产生特征边缘像素的序列，-在至少一个第二写通路中移位所述特征边缘像素的序列，-在所述基片上至少部分地叠放所述序列。
40.根据权利要求39的方法，还包括动作-在至少两个通路中偏置一个像素网格。
41.根据权利要求39的方法，还包括动作-沿至少一个特征边缘周期性地重复所述特征边缘像素的序列。
42.根据权利要求39的方法，其中所述特征边缘像素的序列是非周期性的。
43.一种根据数据文件上的描述在基片上构图和产生虚拟网格的方法，包括动作-在第一写通路中产生特征边缘像素的一个第一序列，-在至少一个第二写通路中产生特征边缘像素的一个第二序列，-在所述基片上至少部分地叠放所述序列。
44.根据权利要求43的方法，其中所述第一和第二序列是周期性的。
45.根据权利要求43的方法，其中所述第一和第二序列是非周期性的。
46.根据权利要求43的方法，其中所述像素是接通/断开(on/off)像素。
47.根据权利要求43的方法，其中所述像素是多值像素。
48.根据权利要求43的方法，还包括动作在至少两个通路中偏置像素的一个网格。
49.根据权利要求43的方法，其中至少一个所述特征边缘被分割成至少两个具有不同的权函数的区域以完成非线性光栅化。
50.根据权利要求43的方法，其中所述特征边缘的序列属于像素的一条一维线。
51.根据权利要求43的方法，其中所述特征边缘的序列属于像素的至少两条线。
52.根据权利要求51的方法，其中在所述至少两条线中的所述像素在形成所述虚拟网格时进行不同的加权。
全文摘要
本发明涉及一种在对电磁辐射敏感工件上构图的方法。电磁辐射被辐射到具有多个调制元素(像素)的计算机控制的分划板上。这些像素根据数字描述设置在所述计算机控制的分划板上。在所述工件上产生所述计算机控制的分划板的图像，其中在计算机控制的分划板上的所述像素是沿至少一个特征边缘像素的一部分呈交替状态地设置以便产生较小的地址网格。本发明还涉及到在工件上构图的装置。本发明还涉及到半导体晶片和掩膜。
文档编号H01L21/027GK1605046SQ02825034
公开日2005年4月6日 申请日期2002年12月11日 优先权日2001年12月14日
发明者托比约恩·桑德斯特罗姆 申请人:麦克罗尼克激光系统公司