光刻系统和投影方法

专利名称：光刻系统和投影方法
技术领域：
本发明涉及一种形成光刻系统的4笨针，该光刻系统用于4吏用
"接通，，和"断开，，记录策略(strategy)在目标表面(诸如晶片)
上投影映像图形，从而在包括栅格单元的栅格上划分所述图形，在 每个栅格单元中所述探针被"接通"或"断开"。
背景技术：
这些具有所谓的黑白记录策略的系统在现有4支术中是众所周 知的，并且例如可以是以激光器为基础的，并且以使用直接记录装 置为特征，因此被称做无掩模系统。通过将所述探针转换为接通或 断开，每个4册格单元相应;也或^^己录或不i己录。该纟笨4十的特4i在于
目标表面中的探针效应，该探针效应通常又被描述为所谓的点扩散
函数。点扩散函数(PSF)通常具有高斯分布。通常将来自该分布 的探针尺寸作为其中存在有所述探针的50%能量的分布的尺寸。
从本申请人名下的公开号为WO2004038509的国际专利申请 中获知了一种特殊类型的基于这种探针的光刻系统,并且所述光刻 系统涉及带电粒子束柱中产生的带电粒子束的多样性，所述粒子束 柱用于在所述目标上记录所述图形，为此，所述记录射束在所述目 标上扫描，所述目标能够在4黄切于所述射束的扫描方向的方向上移 动，并且为此目的而调节所述记录射束，基于此，利用所述目标上 的虚拟栅格并且利用用于调节一个或者多个带电射束的记录信息 来将系统图形特征定位在所述目标上。因此，由已知的光刻系统来记录图形通过目标表面的相对移动 与记录射束的定时1妄通"和"断开"转换的组合来实现，所述记
录射束的定时"接通"和"断开"转换由所述光学熄灭装置(blanker optics )基于所述控制单元(更具体地，控制单元的所谓的图形射束) 发出的信号来实现。
通过虚拟棚-才各的梯:作z使用，已知的系统能够判定将记录射束变 为"4妄通"方式还是"断开"方式，该1妄通"方式和"断开"方 式在具体的示例性系统中相应地是指将射束熄灭(blank )还是不熄 灭。例如在具体已知的实施方式中，这种所使用的栅格的尺寸是由 以下问题来确定的即，斑点(spot)的意外(即，不必要的)落 下(现今在多记录射束系统中出现斑点意外落下的可能性是很大 的)是否会扰乱待记录在衬底上的图形。因此，存在选择尽可能小 的栅格的趋势。这个趋势是由设计者期望在设计行宽或物体宽度时 或在确定定位位置时具有虚拟无限选择而引起的。根据对本发明的 基本iU只，定位位置意味着在记录时纠正邻近效应的额外可能性。 另一方面，在多记录射束系统中，尤其希望栅格尽可能得大，以便 限制待处理和传送到光刻系统的记录装置部分的数据量，以及使得 熄灭装置能够及时地转换，以便进行特征的正确记录，而无需能够 快速转换的高度复杂和/或相对昂贵的熄灭装置结构。
的光刻机辨别所谓的临界尺寸单元(典型地例如45 nm )，所述单元 由具有相应*见格#1针尺寸(例如30nm)的记录射束来记录，并且 所述单元被划分为多个4册格单元，例如20乘20个栅格单元，因此， 栅格单元相对于探针尺寸具有小的尺寸，例如2.25 nm。在这样的 设置中，仅一个栅格单元的意外熄灭或不熄灭对电子的沉积剂量只 会存在很小的影响(例如只是0.25% )，实际上这个影响被认为是可 忽略的。现在，本发明处理以下问题即，在基于光栅的光刻系统中， 如何在没有上述缺点的情况下将图形特征更并*确地定位在待图形 化的衬底表面上。除了前面提及的原因以外，尤其在多射束记录射 束系统中，精确地定位特征或边缘是非常重要的，这具体地是因为 衬底的待曝光的不同部分可以通过不同的探针(诸如多射束系统中 的不同带电粒子束)来图形化，并且还因为这会提供在熄灭装置中 通过特征的亚像素再定位来4交正邻近效应的另 一种方法。
在其他现有技术中， 一种通过射束使衬底图形化的广泛使用的 方法也是光栅扫描。为了在衬底上精确地记录图形，图形被光栅化。 每个带电粒子束在待图形化的衬底上执行其记录操作，所述衬底被 定位在以连续方式移动的电机驱动平台上。同时，射束沿垂直于平 台移动的方向扫描。通过在合适的时间向射束提供记录信息，图形 被记录在栅格上，所述4册格不一定必须是笛卡尔栅格(Cartesian grid)。这种现有技术的主要问题在于，特征只能被定位在单个纟册格 单元的尺寸中。发布图形设计标准没有解决这个问题，这是因为在 曝光之前，需要对图形i殳计的多个分辨率扰乱现象(例如邻近效应) 进行校正。这些校正可以将特征的边缘移动得远离栅格行。
从US5103101中获知了一种有助于改进在多射束光刻系统的 现有技术中研发出的记录的精确度的方法，其中，通过采用多通道 来记录图形，图形首先^皮光4册化。在光4册化以后， <象素#1分成可选 择凄t量的"相"。每个相在单独的光4册扫描中^皮印刷。这导致所选 数量的光栅扫描构成特征。由于像素之间的间距在两个方向上被扩 大，因此能够以更高的速度执4亍每次扫描。因此，在这种方法中， 在第 一次曝光期间图形#1部分地^己录。整个4册格在单个4册格单元的 尺寸内移动，然后图形的第二部分被记录。如此，特征边缘因此能 够比之前精确两倍地定位。通过采用更多的通道，能够获得更4青确的图形布置。这种方法的一个相当严重的缺点是，多通道所意p木的 生产量的巨大损失，尤其是在精确度的等级提高时。
另一个应用光4册的已知才支术已知为灰色i己录(grey writing), 并且例如在早期的美国专利5393987中所描述的。在这种方法中， 使用了相对少量的4册格单元。然而，每个栅格单元中所应用的剂量 可通过改变照射的持续时间而改变为例如0%、 30%、 70%和100%。 沿着特4正边續 使用了 30%和70%<象素，以《更在笛卡尔光4册的刊-(line)间记录时定位边缘。因此，能够在不需要多通道的情况下 精确地调整特征的位置。此外，需要较少的数据来得到同样的结果。 然而，这个已知的4支术和系统伴随有多个缺点。例如，剂量等级通 过部分的熄灭或通过控制曝光时间而产生。在这样的设置中，所需 的对不连续步骤的控制要求以非常精确的方式来操作。尤其对于高 生产量应用，这样的要求导致光刻系统的设计非常困难并且相应;也 导致高成本。另外，像这样的系统的产量损失很大。由于相对大的 才册格尺寸，图形控制数据中的一个位误差会对系统中的相关曝光产 生相对大的影响。因此，已处理的衬底(如掩才莫或晶片)的相对大 的范围存在需要修补的风险，或者更坏地，存在报废(即，变得无 法〈多补)的风险。
为了克服对光栅或栅格系统的限制而设计的又一种方法和机 器由术语虚拟地址指出，并且例如在美国专利4498010中所披露的。 才艮据这个系统，其中，栅—各单元的尺寸等于揭:4十的尺寸，可通过在 所选特4正之前或之后记录附加^f象素而将特4正边纟彖几乎定位在两个 栅格行之间，从而在交替的探针位置中熄灭射束。这个方法将会损 坏已记录特征的边缘平滑度，但减少了系统的定位误差，并且有利 地维持了系统的产量。然而，该系统受限于边缘位移的一个特定距 离，即，4册格单元尺寸的一半，在这个系统中，棚-才各单元尺寸的一 半对应于探针尺寸的一半，实际上这不仅意味着定位位置的延伸受限于一个j象素中间的单个位置，而且如本〃>开所指出的，也意p木着 这一移动的边缘在形状上会是相当粗糙的。这个已知的系统既没有 说明如何实现光滑边缘的虚拟无限亚像素布置，也没有涉及到纟罙针 尺寸明显大于^f象素尺寸的同时期系统。
在如US2002/0104970中所4皮露的所谓向量扫描记录策略和光 栅扫描策略的组合中，待记录的图形被光栅化并且一组像素被组 合，从而形成一个单元。在这个单元中，可得到有限数量的可能图 形结构。每种可得到的结构均被赋予一个形状码。随后，在以光栅 扫描的方式从某一位置移动到另一位置的同时，通过在期望的位置 处照射每个单元来记录图形。能够通过应用合适的形状码来调整边 缘相对于光栅化的栅格的位置。因此，可以确定这个具体专利公开 4皮露了一种利用已图形化的单元的灰色记录形式。除^U吏用有限凝: 量的单元结构之外，还可显而易见的是，这个构思不是如光刻系统 中所讨论的那样基于单个像素的贡献来考虑。
本发明的目的在于克月良如现有寺支术中通过光4册方法将特征定 位在衬底上所带来的限制，或者涉及实际上独立于这种光4册或者棚-格在期望的位置处定位特征的边纟彖。更具体地，本发明的目的在于， 在采用传统的黑白记录策略的同时，通过养护相对非常细小的4册格 结构，使得至少实际上光刻系统的生产量没有损失，并使得实际上 特征的边缘平滑度没有降低。通过这样的形成光刻系统的探针(其 中，事实上，特4正的定位不再、至少几乎不限于4册格单元的有限尺 寸到它的一半尺寸)，获得了高度先进的临界尺寸控制，更具体地， 甚至以一种相对经济的方式获得，临界尺寸控制使得实质上独立于 所应用的棚-4各对目标上的边纟彖进4于实质上无阻碍布置成为可能。

发明内容
本发明通过特征和/或其边纟彖的虚拟无限亚〗象素定位而实质上 甚至更进一步减小像素尺寸来提高了当今光刻系统示出的栅格尺 寸明显小于探针尺寸的可能性，没有损失边^^平滑度，并且可应用 在诸如无掩模的多射束系统中，没有与进一步减小栅格尺寸相关的
缺点，即，没有增加系统中4寺处理和待传送的翁:据，并且无需如与 小栅格尺寸相关的快速转换所需的技术上复杂且相对昂贵的熄灭系统。
以上的效果通过用于在目标表面(诸如晶片)上投影映像图形 的系统来实现，其中，利用虚拟栅格将光刻系统图形特征定位在所 述目标上，在所述系统中，记录射束探针在所述目标表面上的点扩 散函数明显大于栅格单元的尺寸，由于探针覆盖了至少多个栅格单 元，并且在所述系统中，通过调节所述特征中的至少多个4册格单元 中的至少一组的方法来定位待记录的特征边纟彖。通过本发明，现在 以空前的精确程度和边缘平滑度来定位特征和/或其边缘成为可能。 明显地，本发明的范围延伸到各种基于光栅的光刻系统。此外，应 注意到本发明涉及记录尺寸大于栅格单元的尺寸的特征。
通过具有当今特性的光刻系统并且因此通过以下说明书，在无 需多通道的情况下，即，在保持生产量的情况下，通过相对小的栅 格尺寸方法并且在无需改变传统的黑白记录工具的情况下，实现特 征的高精度图形化。根据本发明的方法的一个具体优点是，在尺寸 和定位上控制光刻系统的特征的新可能性。本发明的一个特殊优点 是，能够在点扩散函数明显大于所应用的栅格尺寸的应用中进行这 种精确定位。根据对本发明的根本的进一步认识，后者是理想的， 至少对于减'J 、对行宽的不准确度和行宽粗糙度的灵敏度是优选的。另外，对于本发明，无需使系统的熄灭部分的成本和技术复杂 性受到过分细孩吏的限制。例如，在典型的当前光刻系统中，省去定
向在才几才戒或平台移动方向Mm上、而不是在扫描方向Sd上的一整 行，这现在将要求熄灭装置能够以一定像素频率接通和断开，并且 因此将要求上升/下落时间，由于满足这个要求的熄灭装置的相关成 本和结构复杂性，该时间实际上不会被实现。因此，除了熄灭装置 的经济但却有限的操作频率外，期望在成本和结构复杂性方面有所 降低，有利地，可以根据本发明的两种方法的组合来调整待投影的 图形，如此，系统的单独熄灭装置不需比这一限制频率转换得更快。 简而言之，这些方法(它们也可以分开应用)包括除已投影的图形 边纟彖以外的其他已记录的〗象素并且省去(即，不记录)图形的已賴: 影边界中的这一边界附近的〗象素。
然而，才艮据本发明的另一方面，可以在几个特4正直到全部图形 的大部分的范围内执行局部剂量调节，以便克服其他存在的邻近效应。
对于其中的特征密度具有较大差别的图形，所述图形的不同部 分可以不分享共同的显影水平，这意p木着已曝光图形的一部分在显 影以后将不显示出任何特征。通过在具有不同图形密度的区域之间 应用剂量调节(即，对于图形的稠密部分应用较少的剂量)，因此， 通过本发明产生了共同的显影水平。为了特征边缘的准确定位，这 个剂量调节与记录或省去边缘处的像素或者省去平行于所述边缘 的全部4于相结合。
事实上，本发明也可被表示为具有所述当前特征的光刻系统， 出于移动特征或其边》彖的位置的目的，本发明4吏用了一套方法中的 至少一个，所述方法包4舌-以在每次接通/断开转换之间都有多于一个连续接通/断开像
素的方式在特征的外侧且在特征的边缘附近记录另外的像素；
-省去(即，不记录)所述特;f正的边界中的所述特4i的边纟彖附 近的像素或全部行；
-对于待通过不记录特征所围绕的像素的一部分(包括邻接特 征的已投影边缘的单元)来记录的一个或多个完整特征，降低图形 中的能量剂量；
-应用前面三种方法中的两种或全部的组合。
本发明的特征还在于，其提出了一种用于不能仅通过命令设计 者仅可在栅格尺寸的多倍范围内设计特征就解决的这一 问题的解 决方案，具体地是一种高质量的解决方案。因为现有技术中通常已 知的邻近效应，；降记录的结构附近的特4正可以在任意的距离上移动 特征的边缘。因此，存在经济地且有利地在预见位置处定位特;f正的 边乡彖的高需求，即，至少实质上独立于实际所应用的才册格。
在前述方面中，对本发明的基本认识提供了，射束(具体地是 电子束)的4笨针尺寸远大于通常应用在当前光刻系统中的才册格尺 寸。因此，当像素被直接添加在特征的边缘附近时，例如，优选地， 在每对添加的单元之间的两个或更多个空白栅格单元存在中断，因 此所产生的边缘的粗糙度将至少实质上在最后的特征中不是显而 易见的。然而，特征的边^彖在最后的图形中已经朝向特征的外侧移 动了这样一个数值，该数值是用已记录的像素的数量除以添加这一 数量的像素时的系数而得到的。例如，如果第l行在宽度方向上延 伸到n+l像素，第2行也如此，第3行保持在由所应用的栅格定义 的宽度n处，那么相关特征的实际边缘将实际上变成位于栅格位置 n+2/3处。应注意到，在最终获得的特征形状没有出现明显的粗糙 度效应的情况下，可以容易地将另外的像素定位在与所应用探针尺 寸的一半左右相对应的栅格距离处。然而，以这样的方式可以获得冲册才各单元的尺寸中明显的再分图形位置(例如，以系凄t 10)。在这 点上，在栅格尺寸为2.25 nm处，并且具有9个已记录行而留有另 一不记录单元，当临界尺寸控制为0.11 nm时，可以实现边缘清晰 度为0.22nm的再分。还应进一步注意到，根据本发明，本方法的 可替换应用和效果是增大了所应用光栅的单元宽度，从而减小了所 需的如通常包含在图形光束亚系统中的电子存储器的数量。本发明 的这个效果可以例如在所谓的多射束光刻系统(例如，具有10000 个记录射束或更多)中尤其变得引人关注。
其次，上述才艮据本发明的解决方案，并且它的一部分涉及省去 (即，不记录)特4正(即，已记录结构)内的4册格点。才艮据对本发 明的又一基本认识，公认的是探针的点扩散函数大于地址栅格，并 且/>《人的是这种状况能够产生积才及的效用。具体地，因为边纟彖附近 的栅格点的影响，出于移动特征的边缘位置的目的，本发明提出了 省去结构内的点的构思和方法，然而内部的特4正展开到这个边纟彖。 这一移动距离取决于距离相关特征边缘多远的栅格点被删除(即， 不被记录)。删除的栅格点的效用在于，在边缘处局部有效地降低 剂量并且因此移动特征的边缘位置。
才艮据本发明的又一方面，省去照明的方法，即，不在特征(可 替换地为指定结构)内的栅格点上进行记录也被用作通过剂量校正 而用于邻近效应的额外4交正。因为其有效地去除了曝光量，因此可 相对容易地计算出哪个附近结构已经沉积了剂量。有效地，其利用 了灰度等级。在例如20乘20的栅格处，半临界尺寸正方形有100 个栅格点，因此有效地，用IOO灰度等级加上自由度来选择哪些栅
格点爿,#:留下而不^皮i己录。
才艮据本发明的又一方面，有利地，边纟彖定位能够通过结合上述 定位边缘的方式(即，通过以具体的方式添加<象素或者通过去除{象 素)中的两种来实it见。才艮据对本发明的进一步认识，特征和/或其边缘的亚<象素布置中 的可能步骤的最大数值不仅因为探针尺寸的限制范围，而且还因为 熄灭装置约束，即，目的在于保持经济上可实现的具有技术上有限 复杂性的熄灭装置。在光栅扫描(诸如，无掩模、多射束系统中的 偏转扫描)的情况下，这个约束只存在于最快扫描方向上。这意味 着对于位于平台(包括将在其上进行记录的所述目标)的机械移动 方向上的特征边缘来说，可以记录各种类型的"粗糙边缘"，然而， 由于所述熄灭装置约束，不记录相关特征的边界中在相同方向上的 <义单个4于或其一部分实际上是不可4亍的。因此，与用于主要定向在 电子扫描方向上的边纟彖的策略相比，用于应用在定位沿积4成移动方 向的边*彖中的边*彖的亚^f象素位置的策略稍有不同。
从光刻设备的实际用途中，在该领域中变得显而易见的是，对 设计用于芯片的栅格的需求是不期望的。因此，为了这个效果，预
计了对于临界尺寸控制(CDC)和覆盖的贡献。通过提及的粗糙边 缘方法，这很可能小于栅格尺寸的十分之一。
应注意到，根据本发明的范围和目的，不仅特征的边缘要在亚 <象素4青度水平下定位，而且全部特4正在尺寸上也可纟皮4青确地定位、 脱位或调整。实际上，这意味着在图形化时有利地实现了更多的灵 活性，除此之外图像还包括防止由于待定位在目标上的特征之间 的邻近岁丈应而导致的4于宽i吴差的新方式。
本发明进一步包括一种限制用于待投影的图像的全部能量剂 量的构思和方法，以使得上述布置特征及其边缘的目的被实现。根 据本发明，这是通过不记录落入待记录的特征的边界内的一部分单 元来实现的，包括直接与特征的边缘相邻的单元阵列。优选但非必 需的，这种不记录单元在特征的边界内的主要规则图形中执行。以 这种方式，不仅可以定位或移动特征及其边缘，而且根据本发明， 可以操纵特征的尺寸(例如，宽度)。以上所述的^4居本发明的所有三种方法均可以组合i也应用，然 而也可以单独地应用。 一个常用的组合是邻近边纟彖且在特征外添加 已记录单元的方法与邻近边》彖且在特^正内不记录单元的方法。在如
上所述的用于定位或梯:纵特征的计算才几程序中，三种方法的可能组 合的全部范围都是可利用的。


将在以下根据本发明的无掩模光刻系统的实施例中以实例的
方式进一步阐明本发明，附图中
图1是现有技术光刻系统的示意图，本发明是以该光刻系统为 基础的；
图2A和图2B示出了具有笛卡儿栅格的已知光刻系统的对齐 问题；
图3示出了利用高斯射束的图形沉积的构思；
图4示出了高斯射束原理的俯视图，以及边缘定位图形的第三 实例；
图5示出了根据本发明的光刻实施例的结果；
图6示出了利用"粗糙边缘"方法的根据本发明的亚像素行宽 调节方法；
图7示出了出于移动边缘的目的而在特征内不记录整行单元的 原理方法；图8示出了对于以每临界尺寸的单元数量表示的几个栅格尺寸 来说，单行"粗糙边缘"的最大允许调节步骤尺寸，即，通过在单 元边缘附近的最后一行待记录单元之外记录附加单元的特征边缘 的位移。
在这些附图中，相应(即，至少在功能上相应)的结构特征以 相同的参考标号指出。
具体实施例方式
图1示出了能通过本发明进行改进的一个现有技术光刻系统的 整体侧-见图。在这个系统中，在此作为一个实例描述了本发明可以 应用的i也方，在光发射器处或者光载体Fb的调节装置端2，在以光 纤Fb作为实施例的情况下，利用以透镜54表示的光学系统将光束 8投影到调节器阵列24上。来自每个光纤端的已调节的光束8被投 影到光敏元件(即，所述调节器阵列24的一个调节器的光敏部分) 上。具体地，光纤Fb的端部被投影到调节器阵列上。每个光束8 保持用于控制 一个或多个调节器的图形数据的一部分，对调节器的 调节构成了用于基于调节器阵列指示来传送图形数据以在所述目 标表面上实现期望的图像的信号系统。图l还示出了一个射束发生 器50,该发生器产生发散的带电粒子束51 (在该实例中是电子束)。 利用光学系统52 (在该实例中是电子光学系统)，该射束51成形为 平行射束。平行射束51撞击在带孔板53上，从而产生多个基本上 平行的记录射束22，该射束射向调节阵列24 (可选择地被称为熄 灭装置阵列)。利用调节阵列24 (包括静电偏转元件)中的调节器 使得i己录射束27偏离光刻系统的光轴，并JM吏得记录射束28未偏 转地通过调节器。利用射束阻挡阵列25来阻挡偏转的记录射束27。 穿过阻挡阵列25的记录射束28在偏转阵列56处沿着第一记录方 向偏專争，并且利用才殳射透4竟55来减小每个细光束(beamlet)的才黄截面。在记录期间，目标表面49相对于系统的其余部分沿第二记 录方向移动。
此外，光刻系统包括控制单元60,该控制单元包括数据存储器 61、读出单元62和数据变换器63,包括所谓的图形光束。控制单 元60 ^皮定4立在远离系统的其余部分处，例如4立于无尘室中心部分 的外面。利用光纤Fb将保持图形数据的已调节的光束8传送到投 射器54，该投射器将光纤的端部投射到调节阵列24上。
首先将概括地示出由例如上述类型的光刻系统改进而来的本 发明的主题，之后将更详细地论述本发明。图2A和图2B示出了根 据栅格约束设计的特征因而无阻碍设计的特征，这正是系统的用户 所期望的，并且是现在本发明可能做到的。图2A示出了完全与所 应用的栅格对齐的图形。每个栅格单元或是完全曝光或是一点也没 曝光。图2B示出了相同的图形，该图形现在与所应用的棚"格未对 准。图形的边缘没有落到与曝光设备的记录栅格对应的栅格线上， 然而，仍然示出了实际上相同的平滑度。这是期望通过本发明获得 的效果，然而这不能通过传统的黑白记录策略获得，所述黑白记录 策略限于实现栅格线内部(co-inside)的特征边缘。
通过图3，它示出了当记录细光束的中心#1定位在单元中心的 顶部上时4册格单元^皮曝光在目标上。入射时在期望的光刻目标上产 生的探针的直径远大于单元尺寸。出于清楚的目的，如图3A中所 示的高斯探针的宽度与实际相比小很多。实际上，探针通常至少覆 盖在约十个栅格单元的长度上。因此，某些单元的完全曝光也导致 邻近已曝光单元的单元中的部分曝光(具有较低密度的曝光)。那 么，当多个邻近的4册格单元#1完全曝光时，沉积在单独的4册格单元 中的电子的数量构成/人单元自身的曝光中直接地接收的剂量以及 通过相邻单元的曝光间4妄地接收的剂量的总和。结果，当4又才册格单 元曝光时，总剂量超出每个棚-4各单元的剂量，因此，形成一个更宽且更大的结构，如能从图3A中大体上顶帽状的图形中所得到的。 然而，可以通过选择合适的切断剂量水平(图3A中以虚线示出) 来重建所期望的特征尺寸。图3B中示出了这种重建的结果。
图4示出了本发明实施例的第一效果。在图4B中，以粗体示 出(线Ee) 了期望的待绘制图形。特征的顶部边缘没有与已光栅化 图形的栅格线对齐。通过调节单元的顶部阵列而绘制出的粗体线Ee 示出了已光栅化图形及其通过4艮据本发明方法的细光束而有效地 记录的边缘。在记录时，期望的未与栅格线对齐的边缘具有粗糙的 形状。在图4A中，在具有以下尺寸的正方形光4册部分中表示出由 记录射束实现的探针Ss，该光栅部分的尺寸与对于45 nm的临界尺 寸CD的典型宽度一致。因为记录细光束的探针尺寸Ss远大于单个 栅格单元的尺寸Ps (可选择地称为像素尺寸)，在显影已曝光的图 形之后，边缘的形状是不可见的。已光栅化图形中的阴影线(即， 粗糙边缘)有效地将最后的特征边缘向外移动到期望的位置。这个 布置技术的可能精确度取决于与细光束的探针尺寸Ss相比的粗糙 边缘像素长度的尺寸。通过仔细地选择，获得了小于栅格单元尺寸 的1/10的精确度。 一种用于亚^象素调节的解决方案是利用粗糙边 缘。特征边缘的亚像素布置通过使得特征的外部像素线中的一些像 素4妄通以及^f吏得一些^f象素断开来实现。例如，对于具有一系列2个 接通像素、3个断开像素的外部行来说，光刻胶(即，用于在其上 记录图形的目标)中的边缘将位于像素的2/5处。通过选择正确的 才妄通/断开比，将特征的边缘有效地布置得比所应用的〗象素尺寸Ps (例如，为2.25nm)更精细。因为电子束的探针尺寸Ss远大于栅 格尺寸，因此实质上行的粗糙度在最终的图形中是不可见的。根据 对本发明的认识，特征边缘的亚^f象素布置中的可能步骤的最大数值 不仅限于探针尺寸而且由于熄灭装置约束，即，目的在于保持经济 上可实现的具有^t术上有限复杂性的熄灭装置。然而，这个约束只 存在于偏转扫描的方向。在图6B中，这些不可能的调节由周围的圓圏Np指出。这也可以通过省去特征中的4象素来克月良，例如，如 图6A中的那才羊。
图5示出了 #4居本发明的进一 步方法的光刻系统的第二方法和 效果，它基于省去(即，不记录)已光栅化边缘附近的像素。在这 点上，图5B示出了4寺记录的期望图形，而图5A示出了适合于实现 特;f正的准确布置的已光初H匕图形。在这个实施例中，改变了特4正中 的4册格单元的内容，而不是4务改了图形的边缘。出于定位^皮执行在 邻近已光栅化图形中的特征边缘的特征边缘的目的，去除了多个内 部单元(即，在最后偏转行前面的偏转行中的单元)，并且如图中 所示，有岁丈地向内移动特;f正的边纟彖。通过亚^f象素分辨率来移动特征 边缘的另一方法是省去(即，不记录)特征中的、这一边缘附近的 完整行。图7中示出了这个方法。
因为记录探针Ss的点扩散函数PSF远大于地址栅格(address grid),因此删除结构中的行或其一部分的影响扩散到边缘上。在此， 点扩散函数PSF被定义为高斯曲线的斜线的倾斜角，所述高斯曲线 表示记录射束在光刻目标上的冲击。在特征的边缘处，这一删除有 效地降低了剂量并且因此移动边缘位置。边缘移动的距离取决于删 除的像素距离边缘多远并且取决于删除像素的数量。然而，省去机 械移动方向Mm上的一整行而不是扫描方向Sd上的一整行，将要 求光刻系统的熄灭装置能够以一定^f象素频率接通和断开，并且因此 需要很快的上升/下降时间(通常在纳秒的十分之一以内)，由于符 合这样要求的熄灭装置的相关成本和结构复杂性，这实际上不会被 实现。然而，在原理上，也可以例如通过删除(即，不i己录) 一个 或两个单元的宽度上的像素来移动定向在机械移动的方向上的边 *彖，如图7所示的。
实际上，根据本发明，待曝光的图形不仅会通过单独地使用每 个方法来调节，而且有利;也还4吏用如图6A中所示的所述两种方法的组合。在如用在许多光刻工具中的熄灭策略中，每个棚^各单元的 曝光通过利用熄灭装置在合适的时间及时遮蔽记录细光束来控制。 当熄灭装置的操作频率被限制时(出于减小熄灭装置的成本和结构 复杂性的目的经常期望这样)，以这样的方式^^艮据所述两种方法的 适当组合来调节图形，即，使得每个单独的熄灭装置不一定转换得 比所述限制频率快。在另一具体实施例中，出于移动所述特征边缘 的位置的目的，熄灭了粗糙边缘内部的 一整个偏转行。
在图6和图7所示的实例中，用于在晶片上记录图形的记录策 略是具有的像素尺寸为2.25 nm的光栅扫描。对于选择栅格尺寸为 2.25 nm的栅格的一个约束是安放设计栅格。可以影响所选的像素 尺寸的两个原因是因为期望的设计自由度，2.25 nm的尺寸对于 芯片制造商来说是不实际的；并且其次，在邻近效应处需要用偏置 设计来校正，产生对于亚像素布置的需求，对此的解决方案需要由 本发明来提供。增大栅格尺寸的优点是以下事实，即，在所谓的无 掩模光刻设备的图形光束亚系统(PSS)中将需要较少的存储器， 这可以明显地降低设备的成本。另外，像素比率(即，像素信息供 应至系统的比率)可以保持相对低。因此，本发明的优点也在于， 在通过使用上述粗糙边缘调节来保持设计自由度的同时增大了栅 格尺寸。图6示出了因为出于经济上的原因本熄灭装置约束如沿运 送4寺处理的晶片或目标的平台的枳4成运动方向Mm采取的揮3十调 节，该探针调节与沿偏转扫描方向Sd所采取的调节的类型略有不 同。被圏起的位置Np表示"断开，，调节难以执行，该调节取决于 系统的具体布置，尤其是熄灭装置转换的可用率。当Fr表示期望特 征的区域时，阴影区域D1表示4艮据布置凄t据的区域。
图7以阴影区域LO示出了特征或图像布置，而灰色区域REQ 反应了曝光后所需要的特征。其表明通过根据本发明的方法，已记 录特征的边缘的位置在省去内部行时向内移动。这个移动涉及省去的行与待移动的平行边缘的距离。通过本发明应理解，对于具有偏
置布置的邻近效应校正(PEC)，即，基于局部背景剂量水平来调节 特征尺寸，将需要更细小的栅格，出于经济上的原因，这是不期望 的。通过根据本发明的粗糙边缘方法，能够获得小于栅格尺寸的十 分之一的一半的4册格，并且CD或额定^f直的4于宽粗4造程度的最大误 差处于相同量级中。根据这个结果，有依据来增大设置上述实例中 的栅格尺寸。优点在于减小了像素的数量并且因此也减小了光刻机 的图形光束亚系统(PSS)中的未压缩存储器的数量。在图8中， 对于单行的接通/断开组合的计算结果，粗糙边缘调节用于多种栅格
尺寸，如以适合应用于系统中的临界尺寸(CD)的像素的数量来表 示。其表明按照这些栅格尺寸的范围的最大调节步长。可以看到， 从每CD的15个像素及以上(而不是如以上实例中20个像素)，通 过上述粗糙边缘方法定位的一部分边缘的位置的误差小于0.1 nm， 即，实际上是不存在的，至少是完全可接受的，即使是对于当今光 刻中已投影特征的高精度尺寸。
除了如前面所述的构思和所有相关细节之外，本发明还涉及如
从上述与本发明有关的附图中直接地毫无疑义地得到的内容。在以 下的权利要求书中，注意前述术语的含义，任何与附图中的结构对 应的参考标号都是出于支持阅读权利要求的目的，包括只作为所述 前述术语的示例性含义。
权利要求
1. 一种形成光刻系统的探针，所述光刻系统用于使用黑白记录策略，即，记录或不记录栅格单元，而在诸如晶片的目标表面上产生图形，从而在包括栅格单元的栅格上划分所述图形，所述图形包括尺寸大于栅格单元的尺寸的特征，在每个单元中所述探针被“接通”或“断开”，其中，探针在所述目标上覆盖了明显大于栅格单元的表面区域，并且其中，在特征内，在探针尺寸的范围内实现了位置取决于黑白记录的分布。
2. 根据权利要求1所述的系统，其中，这种位置取决于分布在待 记录在所述目标上的特征的边缘附近执行。
3. 根据权利要求1所述的系统，其中，执行这种位置取决于布置 以实现特4正边纟彖在所述目标上的亚卩象素布置。
4. 根据权利要求1所述的系统，其中，特征边缘的定位通过不记 录平行于所述边缘定向的、并且距离所述边缘一定距离的栅格 单元4于的一部分来实现。
5. 根据权利要求1所述的系统，其中，在所述特征外且邻近特征 边缘的像素阵列的至少一行中记录有另外的像素，因此所述棚-格单元行^皮定向成平行于所述边缘。
6. 根据前述权利要求所述的系统，其中，在所述行中另外地记录 有多个单元中的至少一组。
7. 根据权利要求1所述的系统，其中，通过接通和断开在规则图 形中记录的所述探针来实现对所述特征的总体剂量调节。
8. 根据前述权利要求所述的系统，其中，所述特征的边缘被移动， 具体;也用于避开邻近效应。
9. 根据权利要求1所述的系统，其中，记录射束的接通/断开比 像素比率慢。
10. 根据权利要求1所述的系统，其中，特征的有效边缘位置通过 不记录距离边缘一定探针尺寸范围中的一个或一组像素来控制。
11. 根据权利要求1所述的系统，其中，探针尺寸是地址栅格尺寸 的5倍到20倍范围内的某一值。
12. 操作一种形成光刻系统的探针的方法，所述光刻系统用于使用"接通，，及"断开，，记录策略，即，记录或不记录栅格单元， 而在诸如晶片的目标表面上投影图形，从而在包括栅格单元的 栅格上划分所述图形，在每个单元中所述探针被"接通"或"断 开"，其中，探针在所述目标上被设置成覆盖了明显大于栅格单元的表面区域，并且其中，在特征内，在#:针尺寸的范围内 实现了位置取决于黑白记录的分布。
13. 用于操作光刻系统的方法，其中，图形待投影到诸如晶片的目 标表面上，所述方法涉及使用以形成射束的探针形式的大量记 录射束，所述射束产生在所述系统的带电粒子束柱部分中，并 且在所述目标表面上扫描以记录所述图形，通过单独地熄灭或 不熄灭所述柱内的每个记录射束而在所述柱中调节所述射束； 记录所述图形通过在4黄切所述目标相对于所述柱的才几械移动 的方向上扫描每个单独的记录射束来执行，其中，使用被划分 为尺寸远小于探针尺寸的单元的虚拟栅格来将系统图形特征 定位在所述目标上，并且通过不记录用于记录所述特;f正的至少最后 一扫描4于中的至少 一组4册格单元而实际上独立于所述棚-格尺寸来定位特征的边缘，所述组大于栅格单元的数量而小于 用于记录所述纟罙针的尺寸所需的4册格单元的数量，具体地，小于用于记录所述揮:针的一半尺寸所需的4册格单元的凄史量。
全文摘要
本发明涉及一种形成光刻系统的探针，该用于光刻系统使用黑白记录策略，即，记录或不记录栅格单元，而在诸如晶片的目标表面上产生图形，从而在包括栅格单元的栅格上划分该图形，该图形包括尺寸大于栅格单元的尺寸的特征，在每个单元中探针被“接通”或“断开”，其中，探针在目标上覆盖了明显大于栅格单元的表面区域，并且其中，在特征内，在探针尺寸的范围内实现了位置取决于黑白记录的分布，本发明还涉及基于上述系统的方法。
文档编号H01J37/302GK101427184SQ200780014179
公开日2009年5月6日 申请日期2007年3月9日 优先权日2006年3月10日
发明者彼得·克勒伊特, 斯泰恩·威廉·卡雷尔·赫尔曼·斯腾布林克, 雷姆科·亚赫, 马尔科·扬-哈科·威兰 申请人:迈普尔平版印刷Ip有限公司