TWI696881B - 可變形狀光束電子束微影中基本小圖案的校準方法、資料製備方法、布局轉移方法、以及電子展開的物理模型之估計方法 - Google Patents

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Abstract

用於校準可變形狀光束電子束微影中基本圖案之方法包含以下步驟：透過可變形狀光束電子束微影產生校準圖案，該校準圖案包含各具有標稱臨界維度(CD)之幾何圖形(MCV)，該幾何圖形被劃分成具有比各個該標稱臨界維度更小維度之基本圖案；測量各個該幾何圖形之該實際臨界維度；以及基於所判定之該實際臨界維度施加迴歸法，以建立依該基本圖案之該維度的函數表示下述者之數學模型：該基本圖案之維度中的變異；或該基本圖案之該曝光劑量中的誤差，其產生與維度中該變異等效之效果。
應用到有關透過可變形狀光束電子束微影將圖案轉移到基板的資料之製備。

Description

可變形狀光束電子束微影中基本小圖案的校準方法、資料製備方法、布局轉移方法、以及電子展關的物理模型之估計方法
本發明係關於用於校準可變形狀光束電子束微影中小型基本圖案(「照射區域(shot)」)之方法，且係關於對製備電子束微影資料的此類校準之應用。
電子束微影係用於以高解析度將幾何圖形轉移到基板上以形成布局(layout)。電子束係被用以根據將被轉移之布局而暴露沉積於基板上之抗蝕劑。經暴露之抗蝕劑經歷能夠使其被選擇性移除的化學轉變，使基板之特定區域去 覆蓋以使該區域可接著被蝕刻或經歷沉積或離子植入(替代地，經選擇性移除的係未暴露之抗蝕劑)。
電子束微影之主要應用係製造用於產生積體電路之光刻遮罩。其它應用係直接製造積體電路、光或電子組件、以及奈米結構。
透過使用極窄電子束，可逐點暴露抗蝕劑，但此極耗費時間。就此原因，通常求助另一種稱作可變形狀光束(VSB)技術之技術，其原理將於圖1A、1B與2中說明。如圖1A與1B中所見，由電子源SE產生之相對寬電子束FE通過兩個相繼孔徑O1、O2。通過孔徑後的光束之形狀係取決於孔徑之形狀，其為可變的。因此，獲得基本圖案(在文獻中稱作「照射區域」)ME、ME’，該基本圖案之形狀大致上對應於光束之形狀，該基本圖案在一次曝光下被轉移到基板。在圖1A之情況下，基本圖案ME係正方形或矩形；在圖1B之情況下，基本圖案ME係三角形。
實際上，實際轉移到基板的基本圖案之形狀與維度並非完全對應於光束之形狀，且其亦取決於鄰近圖案(就此原因，提及「鄰近效應」)。這主要係由於電子散射於抗蝕劑中及透過基板將電子反散射之緣故。
為判定實際轉移到基板之圖案，對「標稱」圖案施加後記者：- 實際模型，其代表電子於抗蝕劑中之展開，通常透過使用點展開函數(PSF)；以及- 抗蝕劑之模型-一般係簡易基於臨界值之模型：若 抗蝕劑所接收之電子劑量超過臨界值，則該抗蝕劑被視為經暴露的。
如同所知的，這允許必需對標稱圖案做出之修正為可行的，以確保所轉移圖案係盡可能的接近經判定為所期望的圖案。提及「資料製備」之緣故係由於為了獲得所欲圖案之轉移，此操作結果導致建立了遞送給VSB機器以控制微影處理之執行的資料檔案。
典型上，VSB機器允許獲得矩形或正方形，或甚至是相關於參考方向其有0°、±45°、或90°之定向之等腰直角三角形形狀之基本圖案。於圖2中說明此等各種基本形狀。可輕易瞭解的係其允許快速及簡易地產生特定圖案，例如具有此等四種預訂定向之線。如可從圖3A與3B所見般，水平(關於垂直參考方向為90°的)或在45°之線係可獲得自有限數量之具有與線本身為實質上相同臨界維度的基本圖案，所述維度經修正以考慮到鄰近效應(「臨界維度」為圖案之最小維度：線之寬度、正方形之側邊長度等)。相比之下，具有不同定向之線可被分解成大數量的基本圖案，該等基本圖案實質上小於其臨界維度(寬度)-其於圖3C中說明。
現在已知的係當透過可變形狀光束電子束微影產生極小維度(典型上100nm以下)之基本圖案，實際轉移到基板的圖案之維度與單獨使用抗蝕劑之模型與物理模型所預期之維度為不同的。舉例而言，圖4顯示針對具等於120nm之標稱臨界維度CD0的直線並透過VSB電子束微影依該直 線之定向的函數所測量到之臨界維度CDm(寬度)。可驗證的係所測量之臨界維度CDm與透過物理模型(水平線)所給定之其針對0°、45°、90°、135°定向的標稱值有所差異，這是因為在這些情況下不必然需要使用小於臨界維度之基本圖案。相較之下，針對中間定向，所測量到該線之臨界維度可超越130nm，亦即，約10%之誤差。
此現象已知於以下科學文獻中：- H. C. Pfeiffer等人，「Recent Advances in Electron-Beam Lithography for the High-Volume Production of VLSI devices」, IEEE transaction on electron devices, Vol. ED-26 4, 663(1979)；- S. Nishimura等人，「Evaluation of Shaping Gain Adjustment Accuracy Using Atomic Force Microscope in Variably Shaped Electron-Beam Writing Systems」, J. Appl. Phys. 36, 7517(1997)；- J. Choi等人，「Requirements of e-beam size and position accuracy for photomask of sub-32nm HP device」, SPIE Vol. 7748, 774819-1(2010)；- S. Park等人，「Requirements of the e-beam shot quality for mask patterning of the sub-1X device」, SPIE Vol. 9777, 977716-1(2016)。
然而，沒有得以系統化及簡易地修正與使用「小型」基本圖案(亦即，小於被轉移圖案的臨界維度之基本圖案)相關之誤差的方法。
本發明之目標在於克服前案中提及之限制。更精確而言，本發明之目標在於提供一種為了製備資料，在可變形狀光束電子束微影中可使用於校準基本圖案之方法，以實質上減少與使用「小型」基本圖案相關之誤差。其目標亦可在於提供至少一種此類用於製備資料之方法。
此外，本案發明者亦體會到與使用「小型」基本圖案相關之誤差將會不利地影響對電子展開(PSF)的物理模型之估計。本發明之一實施例得以補救本問題，且本問題到現在為止一直被忽略。
因此，本發明之一標的係一種用於校準可變形狀光束電子束微影中基本圖案之方法，其包含以下步驟：a.透過可變形狀光束電子束微影產生至少一校準圖案，該校準圖案包含各具有標稱臨界維度之幾何圖形，該幾何圖形被劃分成具有比各個該標稱臨界維度更小維度之基本圖案，各幾何圖形之該基本圖案具有相同維度且其它幾何圖形之該基本圖案具有不同的維度；b.測量各個該幾何圖形之該實際臨界維度；以及c.基於所判定之該實際臨界維度施加迴歸法，以建立依該基本圖案之該維度的函數表示下述者之數學模型：- 該基本圖案之維度中的變異；- 或該基本圖案之該曝光劑量中的誤差，其產生與維度中該變異等效之效果。
根據此方法之特定實施例：- 該步驟c.可包含以下子步驟：c1.依該基本圖案之該維度以及依待評估之複數個參數的函數，判定針對該基本圖案之維度中該變異的表示式或針對該劑量誤差之表示式；c2.透過將代表步驟b中測量到的維度與使用子步驟c1中所判定之該表示式所計算出的維度之間之平均偏差的函數最小化，來計算待評估之該參數之值。
- 給定校準圖案之該幾何圖形可為彼此平行之直線。
- 該基本圖案可為選自矩形圖案及三角形圖案。
- 該基本圖案可為等腰直角三角形形狀的，以及給定校準圖案之該幾何圖形可為彼此平行及與該基本圖案的直線平行之直線。
- 各個該幾何形狀可被劃分成彼此並列且無重疊之相同基本圖案。
- 該基本圖案可為等腰直角三角形形狀的，該幾何圖形可為彼此平行及與該對應基本圖案的一側平行之直線，以及該校準圖案可包含：- 由等腰直角三角形形狀之相同基本圖案的兩次組件形成之線，該基本圖案彼此並列且無重疊，該次組件彼此重疊且具有空間偏移；以及- 由具有互補定向之等腰直角三角形形狀之基本圖案形成之線，該基本圖案彼此並列且無重疊。
- 該數學模型可為多項式模型。
本發明之另一標的係一種製備用於可變形狀光束電子束微影之資料的方法，其包含對透過可變形狀光束電子束微影而被轉移到基板的布局之至少一基本圖案之維度中的變異做出修正的步驟，該步驟係使用依該基本圖案之該維度的函數所表示該變異、或產生與該變異等效之效果的曝光劑量誤差之數學模型所實作的。
根據特定實施例：
- 用於製備資料之方法可包含透過使用諸如上述之校準方法而判定該數學模型之先前步驟。
- 該數學模型可依基本圖案之維度的函數以表示至少一基本圖案之維度中的該變異，該方法包含以下步驟：i.透過使用輸入基準，接收將藉由可變形狀光束電子束微影而轉移到基板之布局；ii.將該布局劃分成基本圖案，以及使用該電子展開的物理模型以做出對各個該基本圖案之該曝光劑量及/或幾何之修正；iii.施加該數學模型以計算各個該基本圖案之維度中的變異；iv.針對各個該基本圖案，計算經修正之曝光劑量，計算過程中應考慮到維度中的該對應變異；以及v.施加於步驟iv中所計算出之該經修正之曝光劑量到該經修正之基本圖案，如同在步驟ii末端處所判定的一般。
- 該數學模型可依基本圖案之維度的函數以表示至少 一基本圖案之維度中的該變異，該方法包含以下步驟：I.透過使用輸入基準，接收將藉由可變形狀光束電子束微影而轉移到基板之幾何圖案；II.將該幾何圖案劃分成基本圖案，以及使用該電子展開的物理模型以做出對各個該基本圖案之該曝光劑量及/或幾何之修正；III.施加該數學模型以計算各個該基本圖案之維度中的變異，以及修改該基本圖案以修正此變異；IV.再施加該數學模型以再計算各個該基本圖案之維度中新的變異，計算過程中應考慮到在步驟III中所做出的修正；V.針對各個該基本圖案，計算經修正之曝光劑量，計算過程中應考慮到在步驟IV中所計算出之維度中的該對應變異；以及VI.施加於步驟V中所計算出之該經修正之曝光劑量到該基本圖案，如同在步驟III中所修改的一般。
- 該數學模型可依基本圖案之維度的函數以表示曝光劑量誤差，所述曝光劑量誤差產生與至少一基本電子束微影圖案之維度中的變異等效之效果，該方法包含修正該曝光劑量誤差之步驟。
本發明之仍另一標的係一種用於透過可變形狀光束電子束微影將布局轉移到基板之方法，其包含：- 製備資料之步驟，該步驟係使用諸如上述之方法所實作的；以及 - 使用該基本圖案維度及曝光劑量的可變形狀光束電子束微影之步驟，該基本圖案維度及曝光劑量係使用該方法所獲得的。
本發明之仍另一標的係一種用於估計在可變形狀光束電子束微影方法中該電子展開之物理模型的方法，其包含：A.透過使用該可變形狀光束電子束微影方法將布局轉移到基板，該布局係由複數個基本圖案構成；B.透過比較轉移到該基板之該布局的所測量維度與模擬維度，估計該電子展開的該物理模型；C.實作諸如上述之校準方法，以建立依該基本圖案維度之函數來表示該基本圖案之維度中的變異之數學模型；以及D.透過施加該數學模型，計算出將轉移到該基板的該布局之新的模擬維度；以及迭代實作步驟B.至D.。
FE:電子束
SE:電子源
O1:孔徑
O2:孔徑
ME:基本圖案
ME’:基本圖案
MEN:基本圖案
MET:參考
MCV:校準圖案
MCH:校準圖案
MCO:校準圖案
本發明之其它特徵、細節、和優勢將透過閱讀本說明而趨向清晰，本說明係具有對隨附圖式之參照，給定該等圖式以做例示之用，其中：- 圖1A及1B(已描述)說明可變形狀光束(VSB)技術之原理，- 圖2(已描述)係表示各種基本形狀；- 圖3(已描述)係表示個別在0°、45°、及90°將線斷裂 (fracture)成三角形；- 圖4(已描述)係針對具等於120nm之標稱臨界維度CD0的直線並透過VSB電子束微影依該直線之定向的函數所測量到之臨界維度CDm(對應於寬度)的線圖；- 圖5A、5B、及5C係各種形狀之小型基本圖案的維度變異之圖式；- 圖6A、6B、6C、6D、及6E係各種線型校準圖案劃分成基本圖案之圖式；- 圖7A、7B、7C、7D、及7E係說明校準圖案(線)之臨界維度對構成其之基本圖案之維度之相依性的圖表；- 圖8A、8B、及8C係根據本發明實施例之各種用於製備資料之方法的流程圖；以及- 圖9係用於根據本發明之另一實施例估計電子展開之物理模型的迭代方法之流程圖。
圖5A之左側顯示矩形形狀之「標稱」基本圖案(或「照射區域」)MEN，其在垂直於與平行於參考方向(「0°之定向」)之側邊個別具有長度W0與H0。透過參考MET指定實際被轉移到基板之圖案(換言之，在抗蝕劑上光束之覆蓋區)，且該圖案具有長度為W0+ΔW0與H0+ΔH0之側邊。假設經轉移基本圖案之重心相對於標稱圖案並未改變，這對好的近似值而言是正確的，但這個簡化之假設可容易被放寬。偏差ΔW0與ΔH0在原則上可為正或負；在下文中僅 考慮正偏差，這代表實際轉移之基本圖案大於對應的標稱圖案，但此並非必需。重要的係這些偏差係取決於標稱維度W0與H0。因此，可以寫出：ΔW0=ΔW(W0,H0) ΔH0=ΔH(W0,H0) (1)。
假設依標稱維度之函數表示維度偏差之函數係取決於有限數量個參數。舉例而言，可將函數ΔW(W,H)與ΔH(W,H)視為N次多項式，且因此可以寫出：
Figure 107121289-A0305-02-0014-1
 其中χ0與Λ0個別為N次多項式關係之係數的兩個(NxN)矩陣，以在0°定向之矩形的情況下界定可被稱為「基本圖案模式」者。
相關於參考方向(圖5B)具有45°定向之矩形基本圖案的情況係完全相似的。透過兩個其他NxN矩陣：χ45與Λ45，以界定對應的基本圖案模式。
圖5C相關於等腰直角三角形形狀之基本圖案的情況下，具有標稱長度L0之側邊以及具有實際長度L0+ΔL0之側邊(直線)。可因此將依標稱維度L0之函數表示維度變異ΔL0的N次多項式模型寫成：
Figure 107121289-A0305-02-0014-2
 其中Γ為N維度的係數之向量。實際上，針對三角形基本 圖案有四種可能的定向(見圖2底部)，因此有必要將此等四個向量界定：Γ1、Γ2、Γ3、Γ4。
因此，針對採用圖2基本圖案之VSB電子束微影設備，小型基本圖案之N次多項式模型包含4N2+4N個參數(4NxN個矩陣：χ0、Λ0、χ45、Λ45，以及4Nx1個向量：Γ1、Γ2、Γ3、Γ4)。在特定情況下，例如透過設定W0=ΔW(W0)以及ΔH0=ΔH(H0)，假設參數數量降低到8N，則有可能將此模型簡化。
多項式模型之選擇並非具排他性。此外，各VSB機器可採用與圖2中所示不同之基本圖案，藉此影響模型之結構。
亦有可能不直接考慮維度變異ΔW、ΔH、ΔL，而考慮劑量D中的等效變異ΔD，亦即會間接誘發相同維度變異之劑量變異。舉例而言，在三角形基本圖案之情況下，有可能寫出：
Figure 107121289-A0305-02-0015-3
 該等參數δi形成δ至N組件之向量。矩形圖案之情況完全相似，差異處在於(如在方程式2中所述)該模型包含N2個參數。
在任何情況下，獲得依基本圖案之標稱維度、依其形狀、以及依有限數量個參數的函數表示維度變異或等效劑量變異之模型。因此產生了估計此等參數之問題。
為此，有必要將從基本圖案獲得到的校準圖案轉移到 基板，該基本圖案之標稱臨界維度在給定的校準圖案內係相同的。在下述實施例中，校準圖案皆具有相同標稱臨界維度，但此並非必需。
不同校準圖案用於各種基本圖案。
針對具有0°定向之矩形基本圖案(見圖5A)，校準圖案為具標稱寬度(臨界維度)CD0之水平線MCH或垂直線MCV，該線被劃分成維度H與W之相同基本圖案MEN。各線的標稱寬度CD0為組分基本圖案之寬度(就垂直線而言)或高度(就水平線而言)之整數倍；換言之，針對校準圖案MCV：CD0=n．W，且針對校準圖案MCH：CD0=n．H，n為整數。於圖6A中顯示校準圖案包含垂直線之情況，以及在圖6B中顯示水平線形狀圖案之校準圖案。
相比之下，水平線或垂直線的基本圖案之高度(H)或寬度(W)個別並未受限於任何特定量化的限制條件。然而，基本圖案之最大高度及寬度受限於VSB機器。有利的是選擇能使基本圖案之寬度或高度之離散化盡可能細的CD0值。舉例而言，針對120nm之CD0，可行基本圖案之整數寬度為[120,60,40,30,24,20,15,12,10,8,6,5,4,3,2,1]nm。在實作上，將採用其寬度與VSB機器之輸入布局的最小柵距(minimum grid pitch)成正比之基本圖案。應注意，校準圖案之CD0越大，則符合前述準則之不同可行基本圖案之數量為越多。作例示之用，圖6C顯示垂直線形狀之校準圖案，該圖案被劃分成具固定高度且具寬度W等於CD0、CD0/2、CD0/3以及CD0/4之基本圖案。
針對定向在45°之矩形形狀基本圖案，使用具有相同定向之線形狀校準圖案MCO。
三角形形狀基本圖案之情況會較為複雜。更明確地，由相同定向之相同直角三角形所構成的直線僅會被填滿一半(參見圖6E左側)。因此該平均劑量僅會係在矩形基本圖案之情況下之一半，且這會破壞該校準。一可行解決方案為使用互補三角形，但這涉及共同校準獨特基本圖案之模型。因此較佳係將從相同三角形構成之兩個子圖案重疊，該等子圖案並列且偏移半個週期，即長度L0/2。這是描述於圖6E中。各個相同三角形之子圖案提供50%之覆蓋率，而透過重疊兩個子圖案所達成的圖案提供100%之覆蓋率。共同地使用兩種方式亦是可行的，如將在下文中所詳述者。
更明確地，將校準包含線之校準圖案，該線方向對應於可由VSB設備產生的基本圖案之定向。此等線可僅自相同類型之基本圖案(具有相同形狀、相同定向以及相同標稱維度)構成；或可由具相同形狀與維度但可能具有不同且更明確為相反定向之基本圖案構成。
首先將校準圖案轉移到抗蝕劑，接著使用習知方法測量其實際臨界維度，該習知方法例如為電子顯微術或原子力顯微術。例如，圖7A至7E為針對垂具有120nm的標稱寬度CD0之直線形狀校準圖案所測量的臨界維度CDm之圖表，該圖案被劃分成具有4nm(圖7A)、8nm(圖7B)、10nm(圖7C)、12nm(圖7D)以及15nm(圖7E)之高度H0與具 有包含在4nm與120nm之間的各種寬度值W0之矩形基本圖案。應注意，使用具「大」維度之校準圖案(其由複數個「小」基本圖案構成)放大了應校準之維度變異。舉例而言，在校準圖案被劃分成4nm x 4nm之正方形基本圖案的情況下，臨界維度中的誤差ΔCD=(CDm-CD0)達到160nm-120nm=40nm(亦即30%)，而獨立基本圖案之寬度變異ΔW0會係子奈米級並且為難以量化的。然而，不應相信若CD0=n．W0，則ΔCD=n．ΔW0。ΔCD與ΔW0(或ΔH0，或ΔL0)之間的關係為更複雜的，因為其取決於鄰近效應。
針對校準小型基本圖案模型之處理中的下步驟包含計算校準圖案之預期的或「理論」臨界維度。為此，首先必須的是計算劑量場，亦即，空間上的電子展開；這需要使用物理模型；接著透過施加抗蝕劑模型獲得臨界維度。
原則上，校準圖案之劑量場D(r)經給定為，對所有的基本圖案，基本圖案MEi與點展開函數(PSF)(其假設針對所有的基本圖案為相同的)的摺積之乘積的總和。
Figure 107121289-A0305-02-0018-4
 其中，D0為各基本圖案之曝光劑量，且
Figure 107121289-A0305-02-0018-19
與
Figure 107121289-A0305-02-0018-20
為正向量。當透過高斯曲線之總和來表示PSF時(通常為此)，可透過分析計算出其與矩形基本圖案之摺積。在其他情況下，使用有限元計算方法，亦即透過對各基本圖案之子元素的離散總和估計出摺積積分。
更準確的，針對矩形幾何，各基本圖案可被劃分成面積dx．dy之虛擬子元素。所討論網格之尺寸需被選擇以致 該網格知之單元內PSF中的變異為可忽略的。在基本圖案之寬度或高度不是柵距之倍數時，位於圖案邊界處之子元素可做得小點些以為了避免其突出。
劑量密度係被寫成對基本圖案MEi與對其子元素j之雙總合。
Figure 107121289-A0305-02-0019-5
 其中MEij對應於基本圖案i的子元素j之面積，以及
Figure 107121289-A0305-02-0019-6
係經取為原點之本子元素之一點之位置向量。在三角形基本圖案之情況下，可透過將基本圖案離散化成其特徵尺寸相對於PSF中的變異為小的三角形或矩形子元素以數值計算出該劑量場。
一旦計算出該劑量場，可施加抗蝕劑模型。後者通常是臨界值類型的，接著是判定透過
Figure 107121289-A0305-02-0019-7
，其中D臨界值係曝光臨界值，以界定輪廓之問題，在其上的抗蝕劑被視為係被完全暴露的。
由於校準圖案之劃分，此輪廓一般為非直線的而係有起伏的；因此透過計算針對該線總長度(或至少針對大於起伏尺度之一長度)的圖案之平均寬度以獲得理論臨界維度CD理論。
在計算理論臨界維度CD理論方面，不必要限制考慮標稱基本圖案，而是考慮到對其施加透過待校準之小型基本圖案模型所引入的維度變異，以為了經由迴歸法找尋本模型參數之最佳值-亦即將理論臨界維度與測量臨界維 度間的偏差最小化。更精準的，必需針對用於校準方法之實驗部分的基本圖案之所有標稱維度重覆CD理論之計算，以及，對於各標稱維度或標稱維度之組合(例如，W0與H0)，重覆計算各種歸因於小型基本圖案模型之參數的值。因此，在矩形基本圖案之情況下，針對用以產生校準圖案所使用之每對標稱維度(W0，H0)，必需探討參數空間(χ，Λ)以計算對應於各組參數之維度變異ΔW、ΔH，以及接著係對應的臨界維度CD理論。就計算時間方面而言，參數空間之完整取樣一般係極為昂貴的。因此較佳地係將使用習知方法(諸如梯度下降演算法)以部分地以最佳地掃描本空間(例如，在梯度下降演算法之情況下僅考慮在收斂路徑附近中的參數)。
一般而言，將諸如平均二次誤差的成本函數最小化。在矩形基本圖案之情況下，該校準包含找尋係數χ與Λ之矩陣，該係數χ與Λ之矩陣將下述者最小化：
Figure 107121289-A0305-02-0020-8
 其中，索引i指定特定校準圖案之基本圖案。
可基於物理考量而限制該模型之多項式關係，從而允許能更佳地框定最佳化問題：
‧如上述，可假設變異ΔW不依附於基本圖案之高度H而僅依附於其寬度W。相同論述可適用於ΔH，其不依附於基本圖案之寬度W而僅依附於其高度H。因此：
Figure 107121289-A0305-02-0021-9
‧該模型相關於小型基本圖案。因此存在一參考尺寸W 參考 ×H 參考 ，由其可透過物理模型完整的解釋測量之臨界維度。因此能夠考慮針對尺寸W 0
Figure 107121289-A0305-02-0021-21
W 參考 與H 0
Figure 107121289-A0305-02-0021-22
H 參考 ，變異ΔW與ΔH為零。
‧額外限制量用以在參考尺寸W 參考 與H 參考 將關係式之差異ΔW(W 0)與ΔH(H 0)設定成零。
針對三角形圖案，有可能使用圖6E之校準圖案進行完全等效之方法。有可能共同校準互補圖案對，例如(具有直角在左下方之等腰直角三角形一具有直角在右上方之等腰直角三角形)。為此，針對該兩種類型之三角形產生圖6E中類型之兩個校準圖案，以及使用互補三角形對之額外圖案形成正方形。因此，獲得三個基本成本函數，其被加總過、可選地在加權後，以為了找尋總體成本函數，其最小化遞送參數之兩個向量Γ1,Γ2。可施加相同程序以與兩個其他互補三角形圖案相關的參數之向量Γ3,Γ4。
在此考慮到以維度變異方面來表示的基本圖案模型之情況。在劑量變異(方程式(4))方面來表示的模型之情況下，在方程式(5)或(6)中，係足夠以使用透過基本圖案模型所遞送的劑量值來替代劑量值D0，並依將判定之參數的 函數來表示其。
圖8A以一極常見方式說明根據本發明一實施例之用於製備資料之方法。透過電腦實作本方法。提供為輸入之資料界定將轉移之布局，其舉例而言對應於用於產生積體電路之光刻遮罩。如上述，假若直接使用此「標稱」布局以控制VSB機器，則無法獲得所欲結果，其一方面緣由為因為鄰近效應之關係；而另一方面，在特定情況下，是因為與劃分成小型基本圖案相關的效果之關係。因此，必需施加幾何以及曝光劑量修正以獲得經修正之布局。修正之布局與標稱布局不同之處在於，當使用其控制VSB機器時，轉移到基板之「實際」布局係提供為輸入之標稱布局的佳的近似值(理想上，最佳可能的近似值)。透過施加物理模型到修正鄰近效應(此為習知的)以及小型基本圖案模型(此為本發明之貢獻)以計算出此等修正。
當以劑量變異(方程式(4))方面來表示小型基本圖案模型時，其直接遞送在應用物理模型時需考慮到的劑量修正。更精確地，針對每個基本圖案，經由小型基本圖案模型所實際施加之劑量為D0+ΔD，ΔD係取決於幾何參數。為了要修正本效果，因此必須將劑量D0-ΔD指定給各基本圖案。
以維度變異方面(方程式(2)與(3))來表示小型基本圖案模型之情況較為複雜。將參考圖8B與8C以說明兩個實施例。
在圖8B之實施例中：
- 說明將轉移到基板之布局的電腦檔案被遞送作為輸入基準(步驟i)。
- 從其形成本布局之圖案被劃分成具有預定義標稱維度之基本圖案，且以完全習知方式使用物理模型以做出第一幾何與劑量修正(步驟ii)。本修正導致修正布局，其包含一組將暴露之圖案，該圖案之維度不同於提供作為輸入之「標稱」圖案的維度，且各基本圖案係與劑量分佈{D0}相關。
- 接著施加基本圖案模型，以判定實際暴露之圖案的幾何(步驟iii)。
- 幾何修改影響劑量分佈之方式係可被計算出的(步驟iv)。透過能量守恆定率：D1=D0(S0/S1)，基本圖案之「實際」劑量D1可相關於初始劑量D0，其中S0/S1對應於初始基本圖案(僅考慮到目標用以補償鄰近效應之修正)與諸如在步驟iii中所修改的相同圖案之面積比。
- 為確保長距離鄰近效應維持不變，能量守恆定率係可預期的。更明確地，所討論之遠離基本圖案的劑量場係與有關能量守恆等式改變幾何或劑量之情況中者相同的。相較之下，針對關於PSF中的空間變異為小的結構而言，例如接觸式結構，單純施加能量守恆定率並不會達到令人滿意之結果。因此，必需求助考慮到鄰近基本圖案之全域修正。本基本圖案之劑量的全域修正可在步驟iv)中進行。其可能使用與步驟ii)中實作演算法相似的演算法，但僅修改劑量而使幾何保持不變。
- 最終步驟(v)包含施加劑量D1到「待暴露」基本圖案，亦即，於步驟ii中所判定之圖案。正規而言，這包含執行於步驟iii中所施加者反向之幾何轉換，但實際上不必需計算此轉換因為目標幾何為已知的。
圖8C之方法與圖8B者不同處在於其包含預補償小型基本圖案的效果之步驟(參照該圖中的III)。在此方法中：
- 說明將轉移到基板之布局的電腦檔案被提供作為輸入基準(步驟I，其為圖8B方法中步驟i之等效者)。
- 將轉移之布局被劃分成基本圖案，且以完全習知方式使用物理模型以做出幾何與劑量之第一修正(步驟II，其為圖8B方法中步驟ii之等效者)。本修正導致一布局，其包含一組基本圖案，該圖案之維度不同於提供作為輸入之「標稱」圖案的維度，且各基本圖案係與劑量分佈{D0}相關。然而，此等基本圖案並非實際用以執行微影之基本圖案；此等基本圖案可被認定成「臨時」基本圖案。
- 基本圖案模型係用以計算及用以施加修正到臨時基本圖案，以致獲得將被暴露之圖案(步驟III)。典型上，若「臨時」基本圖案具有維度H0，則將使用具有維度H0-ΔH0之修正的基本圖案(「將被轉移者」)，以令實際轉移到基板之圖案維度(其維度係透過基本圖案模型所給定的)為H0。實作方面，修正之基本圖案的維度H0-ΔH0被捨入到最靠近VSB機器輸入布局之最小柵距之倍數。
- 接著施加基本圖案模型，以判定將實際暴露之圖案的幾何(步驟IV，其為圖8B方法中步驟iii之等效者，除非 所使用之基本圖案為預修正的)。
- 在此處，如同圖8B之方法的步驟iv中所述一般計算實際劑量D1(V)。
- 接著，將本劑量D1施加到於步驟III中所判定之圖案(VI)。
在VSB機器中，在機器場區(field zone)之邊界處可再劃分該輸入資料。在標準資料製備流程中，僅根據PSF模型，本後劃分(post-division)之步驟並不會負面地影響該修正。相較之下，在小型基本圖案模型之情況下，基本圖案之後劃分可能導致修正誤差。因此較佳地係考慮此「機器劃分」。可透過「預先」導入修正以完成這目的，該修正係整合於圖8B之方法的步驟ii)中或圖8C之方法的步驟III)中。
製備圖8A(圖8B與8C為其特定實施例)之資料的方法需要考慮到電子展開之物理模型，其透過點展開函數(PSF)所表示。如已知一般，係透過基於由VSB微影所產生的圖案校準以判定PSF。然而此些圖案(當其為小尺寸時上述所有者)可能會受上述維度變異之影響。在目前階段，並未考慮這點。因此，小型基本圖案之效果誘發了PSF估計中的誤差。隨之，此等誤差影響基本圖案模型之參數的校準精準度。總結而言，於圖8A中說明的方法類型中用以計算幾何與劑量修正之兩模型會被誤差影響。這趨向於增加實際轉移到基板之圖案與「標稱」或「目標」圖案之間的偏差。
為改善本缺點，本發明提出用以執行PSF之迭代估計，如圖9所說明一般。
首先，透過比較「標稱」第一校準布局(布局1)之模擬與對實際轉移到基板的布局之測量，以習知方式估計PSF。使用第二校準布局(布局2)，所獲得之PSF係用以執行如上述的基本圖案模型之校準。將所獲得之基本圖案模型施加到第一校準布局。經修改以考慮到小型基本圖案之效果的第一校準布局係被用以計算PSF之芯估計，且持續進行直到收斂。
一旦已製備好資料，使用根據本發明所計算出之幾何與劑量，以習知方式將圖案轉移到基板。
MCV:校準圖案

Claims (14)

  1. 一種用於校準可變形狀光束電子束微影中基本圖案之方法，其包含以下步驟：a.透過可變形狀光束電子束微影產生至少一校準圖案(MCO、MCH、MCV)，該校準圖案包含各具有標稱臨界維度(CD0)之幾何圖形，該幾何圖形被劃分成具有比各個該標稱臨界維度更小維度之基本圖案(ME)，各幾何圖形之該基本圖案具有相同維度且其它幾何圖形之該基本圖案具有不同的維度；b.測量各個該幾何圖形之該實際臨界維度(CDm)；以及c.基於所判定之該實際臨界維度施加迴歸法，以建立依該基本圖案之該維度(H0，W0，L0)的函數表示下述者之數學模型：該基本圖案之維度中的變異(ΔH、ΔW、ΔL)；或該基本圖案之該曝光劑量中的誤差，其產生與維度中該變異等效之效果。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該步驟c.包含以下子步驟：c1.依該基本圖案之該維度以及依待評估之複數個參數的函數，判定針對該基本圖案之維度中該變異的表示式或針對該劑量誤差之表示式； c2.透過將代表步驟b中測量到的維度與使用子步驟c1中所判定之該表示式所計算出的維度之間之平均偏差的函數最小化，來計算待評估之該參數之值。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之方法，其中給定校準圖案之該幾何圖形為彼此平行之直線。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之方法，其中該基本圖案係選自矩形圖案及三角形圖案。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所述之方法，其中該基本圖案為等腰直角三角形形狀，以及其中給定校準圖案之該幾何圖形為彼此平行及與該基本圖案的直線平行之直線。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中各個該幾何形狀係被劃分成彼此並列且無重疊之相同基本圖案。
  7. 如申請專利範圍第1或2項所述之方法，其中該基本圖案為等腰直角三角形形狀，該幾何圖形為彼此平行及與該對應基本圖案的一側平行之直線，以及該校準圖案包含：由等腰直角三角形形狀之相同基本圖案的兩次組件形成之線，該基本圖案彼此並列且無重疊，該次組件彼此重疊且具有空間偏移；以及由具有互補定向之等腰直角三角形形狀之基本圖案形 成之線，該基本圖案彼此並列且無重疊。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該數學模型係多項式模型。
  9. 一種製備用於可變形狀光束電子束微影之資料的方法，其包含對透過可變形狀光束電子束微影而被轉移到基板的布局之至少一基本圖案之維度中的變異做出修正的步驟，該步驟係使用依該基本圖案之該維度的函數所表示該變異、或產生與該變異等效之效果的曝光劑量誤差之數學模型所實作的，以及透過使用如申請專利範圍第1項所述之校準方法用以判定該數學模型之先前步驟。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之製備用於可變形狀光束電子束微影之資料的方法，其中該數學模型依基本圖案之維度的函數以表示至少一基本圖案之維度中的該變異，該方法包含以下步驟：i.透過使用輸入基準，接收將藉由可變形狀光束電子束微影而轉移到基板之布局；ii.將該布局劃分成基本圖案，以及使用該電子展開的物理模型以做出對各個該基本圖案之該曝光劑量及/或幾何之修正；iii.施加該數學模型以計算各個該基本圖案之維度中 的變異；iv.針對各個該基本圖案，計算經修正之曝光劑量，計算過程中應考慮到維度中的該對應變異；以及v.施加於步驟iv中所計算出之該經修正之曝光劑量到該經修正之基本圖案，如同在步驟ii末端處所判定的一般。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之製備用於可變形狀光束電子束微影之資料的方法，其中該數學模型依基本圖案之維度的函數以表示至少一基本圖案之維度中的該變異，該方法包含以下步驟：I.透過使用輸入基準，接收將藉由可變形狀光束電子束微影而轉移到基板之幾何圖案；II.將該幾何圖案劃分成基本圖案，以及使用該電子展開的物理模型以做出對各個該基本圖案之該曝光劑量及/或幾何之修正；III.施加該數學模型以計算各個該基本圖案之維度中的變異，以及修改該基本圖案以修正此變異；IV.再施加該數學模型以再計算各個該基本圖案之維度中新的變異，計算過程中應考慮到在步驟III中所做出的修正；V.針對各個該基本圖案，計算經修正之曝光劑量，計算過程中應考慮到在步驟IV中所計算出之維度中的該對應變異；以及 VI.施加於步驟V中所計算出之該經修正之曝光劑量到該基本圖案，如同在步驟III中所修改的一般。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之製備用於可變形狀光束電子束微影之資料的方法，其中該數學模型依基本圖案之維度的函數以表示曝光劑量誤差，所述曝光劑量誤差產生與至少一基本電子束微影圖案之維度中的變異等效之效果，該方法包含修正該曝光劑量誤差之步驟。
  13. 一種用於透過可變形狀光束電子束微影將布局轉移到基板之方法，其包含：製備資料之步驟，該步驟係使用如申請專利範圍第9至12項中任一項所述之方法所實作的；以及使用該基本圖案維度及曝光劑量的可變形狀光束電子束微影之步驟，該基本圖案維度及曝光劑量係使用該方法所獲得的。
  14. 一種用於估計在可變形狀光束電子束微影方法中該電子展開之物理模型的方法，其包含：A.透過使用該可變形狀光束電子束微影方法將布局轉移到基板，該布局係由複數個基本圖案構成；B.透過比較轉移到該基板之該布局的所測量維度與模擬維度，估計該電子展開的該物理模型；C.實作如申請專利範圍第2項所述之校準方法，以建 立依該基本圖案維度之函數來表示該基本圖案之維度中的變異之數學模型；以及D.透過施加該數學模型，計算出將轉移到該基板的該布局之新的模擬維度；以及迭代實作步驟B.至D.。
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