CN1602450A - 图像形成方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种对将成像于工件上的图样进行调节的方法。代表图像的图样被分割成多个区域，计算所述多个区域的图样密度。根据所述构图特征所在区域和至少一个其他区域中的图样密度，调节所述多个区域中的至少一个区域中的至少一个构图特征。调整后的图样被送至调制器，通过使用所述调节后的图样在所述工件上形成图像。本发明还涉及一种将调节后的图样成像于工件上的装置、要用调节后的图样成像于其上的半导体晶片和要用调节后的图样成像于其上的掩模或中间掩模。

Description

图像形成方法和装置
技术领域
本发明总体上涉及一种强化将成像于工件上的图样的方法，尤其涉及一种对邻近效应进行图像补偿的方法。
背景技术
目前，掩模(mask)、中间掩模(reticle)或集成电路处理技术通常采用例如电子束、激光和X线等平版印刷工艺，将超小的几何图形写入到工件上。工件(半导体基底或透明基底上的铬)上的结构是工件上的光敏层或电子敏感层曝光于电磁辐射或电子束而形成的。
对晶片的处理可以采用直接写入或使用掩模和/或中间掩模。晶片可以通过一个或多个掩模曝光于紫外光，进而将在掩模上形成的图样转至晶片上。
众所周知的图样产生器的共同点是，在数字式的数据库中描述图样，包含有包括几何数据的全部结构元素或图样元素的列表。在这些结构被写入之前，这些几何数据被转换为一种能够被写入硬件所使用的格式。在转换操作中，对几何坐标进行舍位，以符合硬件的寻址分辨能力，也就是所说的写入地址栅。
多数现代化的图样产生器使用光栅扫描原理，利用电子束、X线束或者激光束等扫描束，使这些扫描束沿着覆盖有辐射敏感层的基底上的平行线进行偏转。根据储存在控制***中的结构位图，对光束进行开与关。另一种选择是，扫描束是在写入的过程中产生的，它是来源于储存在中间压缩格式的数据中。所述类型的图样发生器可在本发明相同受让人提交的专利申请WO98/33096中找到。
还是在本发明相同受让人提交的专利申请WO99/45439中描述了另一类型的图样产生器。这种类型的图样产生器使用微镜型空间光调制器(SLM)在工件上产生图样。在图样发生器中使用SLM与上面所说的使用扫描激光点的方法相比有许多优点。SLM是一个大型的平行器件，其每秒钟可写入的像素数目极高。SLM的照射要求并不严格，然而激光扫描器中整个光路必须以高精度构成。就这一点来说，SLM的光学***更简单。与某些类型的扫描机相比，尤其是与电光或声光扫描机相比，由于微镜型SLM是纯反射器件，因而它可以用于更短波长的情况下。SLM也可以是透射型的。反射型SLM的工作原理既可以是偏转模式也可以是相位模式。其中，相位模式的SLM通过相消性干涉消除沿着某一特定方向的射束。在偏转模式的SLM中，像素使特定的射束从几何上偏转到一侧，使该射束不会进入到成像透镜的孔径中。
然而，由于光线在所述掩模图样中的构图特征(feature)边缘发生衍射，使得转印到工件上的图样可能变得与掩模图样很不相同。所述效应通常定义为激光邻近效应。
当两个区域靠得很近时，可能出现写入能量(电子、光子)的交叉加入，导致写入区相邻部分不期望的能量增加。这种由于一个或多个相邻部分引起的对构图特征不期望的曝光，定义为光学邻近效应，它构成了对平版印刷工艺分辨率的基本限制。邻近效应的补偿或校正需要转换待形成图样的表现形式。
在晶片平版印刷的工艺中，校正工艺参数，例如校正使抗蚀剂在整个晶片具有不同的特性，校正透镜伪像和欠蚀刻等，都可能是有用的。
近年来，随着集成电路图样大小的减小，需要更精确地控制图样的大小。
然而，在实践中，会发生图样的变形，如上所述的那些情况，它们所引起的效应变得越来越重要了。一个看起来越来越重要的问题是，一个图像上的构图特征，与该构图特征在另一个图像上的情况相比，校正的情况非常有可能是不同的。因而在本技术领域中需要一种方法，它能够通过考虑将被印制的图样来校正邻近效应。
发明内容
因而，本发明的一个目的是提供一种邻近效应的校正方法，它可以克服或至少是减少所述提到的问题。
另外，该目的符合通过校正待成像于工件上的图样的方法所获得的本发明的第一个方面，其中，代表一个图像的图样被分成多个区域。在所述多个区域算出图样的密度。对所述多个区域内的至少一个区域内的至少一个构图特征所进行的调整，是根据在所述区域内的图样密度和在至少一个其他区域内的图样密度进行的。被校正的图样被输入到调制器。通过使用所述被校正的图样而在所述工件上生成图像。
在本发明的另外一个实施例中，所述至少一个其他区域与所述要被调节的至少一个构图特征所在的区域是相邻的。
在本发明的另外一个实施例中，所述的至少一个其他区域与所述要被调节的至少一个构图特征所在的区域是不相邻的。
在本发明的另外一个实施例中，其他区域是与所述要被调节的至少一个构图特征所在的区域相邻的和不相邻的区域。
在本发明的另外一个实施例中，所述的调制器是至少一个声光调制器(AOM)。
在本发明的另外一个实施例中，所述调制器是至少一个空间光调制器(SLM)。
在本发明的另外一个实施例中，所述至少一个SLM由脉冲式电磁辐射源照射。
在本发明的另外一个实施例中，所述的工件是掩模或中间掩模。
在本发明的另外一个实施例中，所述的工件是半导体基底。
在本发明的另外一个实施例中，所述的区域是非重叠的。
在本发明的另外一个实施例中，所述的区域至少是彼此部分重叠的。
在本发明的另外一个实施例中，所述至少一个构图特征是由照射量调节的。
在本发明的另外一个实施例中，所述至少一个构图特征是由大小调节的。
在本发明的另外一个实施例中，所述至少一个构图特征是由照射量及大小调节的。
在本发明的另外一个实施例中，所述区域是多边形的。
本发明还涉及一种用于将校正后的图案成像于工件上的装置。所述的装置包括电磁辐射源、调制器、计算器以及构图特征校正器。调制器根据将被成像的图样的数字表示来调节所述电磁辐射，计算器用于计算分割所述图样而成的多个区域的图样密度，构图特征校正器根据构图特征所处区域和至少一个其他区域的密度来校正将要被成像的至少一个构图特征。
在本发明的另外一个实施例中，所述至少一个其他区域与所述要被调节的至少一个构图特征所在的区域是相邻的。
在本发明的另外一个实施例中，所述的至少一个其他区域与所述要被调节的至少一个构图特征所在的区域是不相邻的。
在本发明的另外一个实施例中，另外的区域是与所述要被调节的至少一个构图特征所在的区域相邻的和不相邻的区域。
在本发明的另外一个实施例中，所述的调制器是至少一个声光调制器(AOM)。
在本发明的另外一个实施例中，所述调制器是至少一个空间光调制器(SLM)。
在本发明的另外一个实施例中，所述至少一个SLM由脉冲式电磁辐射源照射。
在本发明的另外一个实施例中，所述的工件是掩模或中间掩模。
在本发明的另外一个实施例中，所述的工件是半导体基底。
在本发明的另外一个实施例中，所述的区域是非重叠的。
在本发明的另外一个实施例中，所述的区域至少是彼此部分重叠的。
在本发明的另外一个实施例中，所述至少一个构图特征是由照射量调节的。
在本发明的另外一个实施例中，所述至少一个构图特征是由大小调节的。
在本发明的另外一个实施例中，所述至少一个构图特征是由照射量及大小调节的。
在本发明的另外一个实施例中，所述区域是多边形的。
在本发明的另一个实施例中，在生成所述图像之前，仅仅对所述多个区域中的一部分进行所述的密度计算。
在本发明的另一个实施例中，其余区域的密度是在所述图像生成的过程中进行计算的。
本发明还涉及将用图样进行成像的半导体基底，该半导体基底至少部分地包括对电磁辐射敏感的涂层，其中，代表图像的所述图样被分成多个区域，对于所述区域的至少一部分区域计算图样密度，所述多个区域中至少一个区域中的至少一个构图特征是基于所述将被成像的所述构图特征所处的区域和至少一个其他区域的图样密度进行调节的。将所述调节后的图样的数字表示输入到由电磁辐射源照射的调制器上以在所述晶片上产生所述调节后的图像。
本发明还涉及将用图样进行成像的掩模或中间掩模，该掩模或中间掩模至少部分地包括对电磁辐射敏感的涂层，其中，所述代表图像的图样被分割成多个区域，对于所述区域的至少一部分区域计算出图样密度，所述多个区域中至少一个区域中的至少一个构图特征是基于所述将被成像的构图特征所处的区域和至少一个其他区域的图样密度进行调节的。所述调节后的图样的数字表示输入到由电磁辐射源照射的调制器上以在所述掩模或中间掩模上产生所述调节后的图像。
本发明的其它方面、特点和优点将在具体实施方式部分、附图以及权利要求中反映出来。
附图说明
图1a是一个二维图样的俯视图。
图1b是一个分割后的二维图样的。
图1c是一个光栅化的二维图样的俯视图。
图2a是图1c中二维图样的放大部分的示意图。
图2b是光栅化图样的图样密度的示意图。
图2c是二维图样的一部分内校正的构图特征/目标的示意图。
图3是一条水平范围的重叠标记的示意图。
图4是包含有多个重叠条的图像示意图。
图5是可以包含多个调制器窗口的标记示意图。
图6是一个重叠条例子的示意图。
具体实施方式
下面将参考附图进行详尽的说明。使用优选实施例进行说明是为了阐明本发明，但不是为了限制本发明的范围，本发明的范围由权利要求进行界定。本领域的技术人员应当认识到下面的说明可有多种等同的变化形式。
图1a示出了如在高度为h和宽度为b的半导体晶片、掩模或中间掩模等上面的区域构图特征的二维图样。为便于说明并简化附图，在图1a中所示的区域构图特征的二维样10被图示为包含5个随机分布的矩形，r1、r2、r3、r4、r5。当然，应当理解的是，半导体晶片的平版印刷工艺中使用的典型的区域构图特征图样可包含几百万个区域构图特征，他们的大小、形状和位置可能是不同的。因此，在本说明中使用的参数单位不应当被认为是对本发明的限制或将它与实际平版印刷工艺所使用的具体区域构图特征图样等同，而是用于方便对改进的补偿方法的理解。
区域构图特征的二维图样可以是向量格式图形，包括矩形和梯形，但不限于此。一个或多个图形可在一维或二维排列中重复使用。排列可以相互套入，这样每个排列可包含任何数量的排列或图形，而这些排列或图形又可包含其它排列或图形。相互套入的排列级数没有限制。
图形可以属于某一层。这些层可以具有属于它的特性。这一特性具有布尔逻辑功能，包括但不局限于“或”、“与非”。这一特性应当在两层具有该特性的层之间应用，所有的层都预先相同的结果。这意味着所有的特性必须严格按照层序处理。图样既不是按照位置也不是按照层面分类。
图1b示出了分割后的区域构图特征的二维图样。这个图样被分割成多个条si，本例中为33个条si。通过把所述区域构图特征的二维图样分割成条，就可能彼此独立地将这些条形成光栅。
图1c示出了光栅化的区域构图特征的二维图样。这种光栅化的表示法可直接通过硬件转译，该硬件控制扫描图样发生器中的激光束的振幅和偏转，或者控制空间光调制器的像素和照射所述空间光调制器的照射量。图1c示出了多个建立起所述光栅化的区域构图特征的二维图样的窗口wi。矩形窗口wi的大小例如可以是50×20μm。
对于每一个图形来说，进入到构图特征边界内的栅格元素被赋予一个布尔逻辑值1。这个值可以通过假想一个来自于栅栏元素并沿y轴方向延伸至无穷大时的向量值来确定。例如，如果MOD(交叉点)是1，则元素位于构图特征内，反之位于构图特征外。考虑到层的情况下，层值是作为形成栅格第三维的指数。如果构图特征是排列的一部分，则排列将根据间距和定义该排列的插值的数目来展开。如果排列是相互套入的，就使用嵌套递归方式展开。
当整个的图样处理完成，就形成了用布尔逻辑栅格元素构成的三维矩阵。第三维度可以在当前层和上一层之间通过使用层特性进行压缩。结果得到了反映图样密度的二维矩阵。
图3示出了一个重叠标记水平范围的条图。该标记可代表一个SLM区。一个标记可以包含一个或多个窗口wi，如图5所示。优选地，标记的高度SH在条之内是相等的。然而，标记的宽度SW可以随标记的不同而不同。图3还表示出，所述标记可以彼此部分重叠。标记部分重叠的原因是为了特别关注来自于单个标记的对接错误。在一个条中标记的时间顺序可以是随机分布的或连续的，其中，连续的时间顺序既可以是从左到右方向，也可以是从右到左方向。
图4示出了由一系列条构成的一幅图像。每个条可以有或没有相同的宽度。图像的条可以有或没有部分重叠，类似于图3所示的条中的相邻标记。在一个扫描图样发生器中，在图3中的标记与扫描线位置交替，该扫描线包括多个微扫描(micro sweep)。工件被固定在可在x和y轴方向上进行操作的载物台上。载物台沿x轴方向优选地以匀速移动，这样当激光束沿扫描线扫描时就产生了给定宽度的条。当每个条都完成后，一个x方向伺服机构进行回到起始位置的回返行程运动，然后载物台沿y轴方向移动一个条的宽度。另外地，当一个条完成后，一个新的条可以在回返行程时印制出来，这样，印制就是以蜿蜒的方式进行的。这些条也可以以随机的方式进行印制，即两个先后写入的条可能彼此并不相邻。每个扫描线包括多个微扫描。如图5所示，每个扫描线包括一个或多个窗口wi。
图2a示出了将被成像于工件上的图样的放大部分。所述放大图包含9个窗口wi。所述的窗口wi代表了上面参照图1c描述的区域构图特征的二维图样的光栅化格式。在本例中窗口被图示为方形，但是任何多角形都是可以的。在图2a所示的例子中，所有的窗口具有相同的大小，然而不同大小的窗口也是可以的。
在图2b中，对与将被写入的中心窗口最邻近的窗口已经进行了密度计算。对于每个窗口可以计算出一个密度值(如在本例中)或窗口被进一步分成更小的部分并且对每个小部分进行密度值的计算。例如，如果当窗口具有给定大小时密度超过预设值，则密度值过大的窗口可以进一步分成更小的部分。在图2a中，仅仅计算了最邻近的窗口的密度。然而，更多的窗口可以同时被计算，例如，与将要被写入的窗口第二最相邻的窗口。
给定数目的窗口的密度信息被收集到构图特征校正器。该构图特征校正器可包含一种算法并生成关于在一个特定的窗口内目标/构图特征如何确定大小的信息输出。这种校正的数学表达式如下：C＝k*M(r)+m，其中C是向量校正值，即(Cx，Cy)，k和m是常数，M(r)可以是d/r，其中d是特定窗口的密度，r是从构图特征将被确定大小的窗口的中心点至所述密度已被计算的特定窗口的中心点的距离。还可以使用1/r2或1/r3代替1/r作为距离参数。
例如，一个公式适用于最相邻的窗口而其他公式适用于较远的窗口。校正值Cx与Cy可以相等或不相等。当Cx等于Cy时，可以计算出多个周围窗口的平均密度并用于校正/补偿。
在本发明的一个实施例中，一部分窗口wi的密度的计算是在图样的印制/成像开始之前进行的。然而，也可以在所述图样被印制的同时计算出剩余窗口的密度。
使用蒙特卡罗算法可以进行密度计算，蒙特卡罗算法是本领域技术人员众所周知的，因此无需进一步解释。在一个优选实施例中，由于图样间距和格栅间距之间干扰的风险，为了不遗漏窗口中特定区域上的构图特征，使用了随机数字发生器来修正所述常规的蒙特卡罗方法。一种减小丢失特定区域上构图特征的风险的方法是随机地改变格栅间距。另外地，通过计算每一个单独区域构图特征的大小得出的所述密度更为精确。
图2c示出了根据所述中心窗口和至少一个其他窗口内图样密度在中心窗口内校正/调节构图特征/目标的结果。如图所示，与不密集的窗口相比，目标沿着更密集的窗口的方向上的大小已经缩小了。图2c中图示的校正是一种大小的校正。然而照射量的校正或者照射量和大小的联合校正也是完全可能的。当通过大小校正构图特征时，由于相邻窗口有不同密度这一事实，所述构图特征的形状很可能会改变。高的密度将比低的密度更能减小其大小，导致将被写入的构图特征变形。
在一个优选实施例中，通过使用图样发生器写入图样的操作者可以自己改变常数k和m、参数M(r)或者整个公式。这一特征极大地提高了图样发生器的灵活性，这使得操作者在每一个个例中优化参数成为可能。
取决于图样的校正可以结合任何其他校正方法，例如取决于过程的校正和对于所有晶片/工件通用的校正。在把所述图样写入工件上之前所有所述校正可以适用于图样的数字表达。
图6示出了两个条n和n+1之间的重叠区域。在这一示范性实施例中，对于条n电磁辐射的照射量在重叠区域是斜坡状下降的，而条n+1是斜坡状上升的。如图6所示对于条n重叠区域的一部分最初的写入照射量保持恒量100％。然后所述条n呈斜坡状下降至最初写入照射量的75％、50％、25％和0％。在所述重叠区域结束之前到达0％照射量的部分。条n+1写入照射量从0％斜坡状升至25％、50％、75％、100％。在条n+1中0％照射量在重叠区域的一部分保持恒定，这同样适用于所述写入剂量的100％，即在所述重叠区域结束之前达到了所述照射量。通过使用这种写入策略可以照顾到对接错误。照射量可以有不同的倾斜形式，例如没有任何中间值直接从100％至0％。总的说来，可以使用任何数量的倾斜状态。优选地，重叠条的照射量应当结束在100％的期望写入照射量，然而由于延迟和老化现象，所述值在不同的实例中在数字上有些不同于100％。照射量也可以根据任何数学表达式进行倾斜，包括但不局限于指数、抛物线、对数等。
虽然前述的例子是从方法的意义上被提出来的，但是，很容易理解，也可以是采用这种方法的装置以及***。包含能够执行所要求方法的程序的磁性存储器就是一种这样的装置。具有装载了执行所要求方法的程序的存储器的计算机***是另外一种这样的装置。
尽管本发明是通过参考所述详细的优选实施例和所述例子进行说明的，但是，应当理解的是这些例子意在说明而不是限制。可以想到，本领域的技术人员将很容易作出各种改进和组合，而这些改进和组合将落在本发明的精神和权利要求的范围之内。

Claims (36)

1.一种对将成像于工件上的图样进行调节的方法，包括以下步骤：
把代表图像的图样分割成多个区域，
计算所述多个区域的图样密度，
根据所述构图特征所在区域和至少一个其他区域中的图样密度，调节所述多个区域中的至少一个区域中的至少一个构图特征，
把调整后的图样送至调制器，
通过使用所述调节后的图样在所述工件上形成图像。
2.根据权利要求1的方法，其中，所述至少一个其他区域与所述要被调节的至少一个构图特征所在的区域是相邻的。
3.根据权利要求1的方法，其中，所述至少一个其他区域与所述要被调节的至少一个构图特征所在的区域是不相邻的。
4.根据权利要求1的方法，其中，其他区域是与所述要被调节的至少一个构图特征所在的区域相邻的和不相邻的区域。
5.根据权利要求1的方法，其中，所述调制器是至少一个声光调制器(AOM)。
6.根据权利要求1的方法，其中，所述调制器是至少一个空间光调制器(SLM)。
7.根据权利要求6的方法，其中，所述至少一个SLM由脉冲式电磁辐射源照射。
8.根据权利要求1的方法，其中，所述工件是掩模或中间掩模。
9.根据权利要求1的方法，其中，所述工件是半导体基底。
10.根据权利要求1的方法，其中，所述区域是非重叠的。
11.根据权利要求1的方法，其中，所述区域至少部分地相互重叠。
12.根据权利要求1的方法，其中，所述至少一个构图特征是由照射调节的。
13.根据权利要求1的方法，其中，所述至少一个构图特征是由大小调节的。
14.根据权利要求1的方法，其中，所述至少一个构图特征是由照射量及大小调节的。
15.根据权利要求1的方法，其中，所述区域是多边形的。
16.根据权利要求1的方法，其中，在生成所述图像前，仅仅对所述多个区域的一部分区域进行所述的密度计算。
17.根据权利要求16的方法，其中，在生成所述图像的同时对其余区域进行密度计算。
18.一种用于将调节后的图案成像于工件上的装置，包括：
电磁辐射源，
调制器，根据将被成像的图样的数字表示，对所述电磁辐射进行调制，
计算器，用于计算分割所述图样而成的多个区域的图样密度，其中，所述图样密度用来根据构图特征所在区域和至少一个其他区域的密度来调节将要被成像的至少一个构图特征。
19.根据权利要求18的装置，其中，所述至少一个其他区域与所述要被调节的至少一个构图特征所在的区域是相邻的。
20.根据权利要求18的装置，其中，所述至少一个其他区域与所述要被调节的至少一个构图特征所在的区域是不相邻的。
21.根据权利要求18的装置，其中，其他区域是与所述要被调节的至少一个构图特征所在的区域相邻的和不相邻的区域。
22.根据权利要求18的装置，其中，所述调制器是至少一个声光调制器(AOM)。
23.根据权利要求18的装置，其中，所述调制器是至少一个空间光调制器(SLM)。
24.根据权利要求23的装置，其中，所述至少一个SLM由脉冲式电磁辐射源照射。
25.根据权利要求18的装置，其中，所述工件是掩模或中间掩模。
26.根据权利要求18的装置，其中，所述工件是半导体基底。
27.根据权利要求18的装置，其中，所述区域是非重叠的。
28.根据权利要求18的装置，其中，所述区域至少部分地相互重叠。
29.根据权利要求18的装置，其中，所述至少一个构图特征是由照射调节的。
30.根据权利要求18的装置，其中，所述至少一个构图特征是由大小调节的。
31.根据权利要求18的装置，其中，所述至少一个构图特征是由照射量及大小调节的。
32.根据权利要求18的装置，其中，所述区域是多边形的。
33.根据权利要求18的装置，其中，在生成所述图像前，仅仅对所述多个区域的一部分区域进行所述的密度计算。
34.根据权利要求33的装置，其中，在生成所述图像的同时，对其余区域进行密度计算。
35.一种半导体晶片，要用调节后的图样进行成像，该半导体晶片至少部分地包括对电磁辐射敏感的涂层，其中，代表图像的所述图样被分成多个区域，对于所述区域的至少一部分区域计算图样密度，根据要被成像的所述构图特征所在区域和至少一个其他区域中的图样密度，调节所述多个区域中至少一个区域中的至少一个构图特征，将所述调节后的图样的数字表示输入到由电磁辐射源照射的调制器上，而在所述晶片上产生所述调节后的图像。
36.一种掩模或中间掩模，要用调节后的图样进行成像，该掩模或中间掩模至少部分地包括对电磁辐射敏感的涂层，其中，代表图像的所述图样被分成多个区域，对于所述区域的至少一部分区域计算图样密度，根据要被成像的所述构图特征所在区域和至少一个其他区域中的图样密度，调节所述多个区域中至少一个区域中的至少一个构图特征，将所述调节后的图样的数字表示输入到由电磁辐射源照射的调制器上，而在所述掩模或中间掩模上产生所述调节后的图像。
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