TW201423262A - 藉由電子束微影術以製備待印於板或光罩上之圖案的方法，對應的印刷電路設計系統及電腦程式 - Google Patents

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Abstract

藉由電子束微影術以製備待印於板或光罩上之圖案(C)的此方法包含下列步驟：藉由將此圖案分解為企圖個別列印以再製該圖案的基本幾何形狀(Mf[1,1],...,Mf[Nf,Nf])組而將圖案模型化(102)、且針對該模型的每個基本幾何形狀，決定(104、106)在此基本幾何形狀的個別列印期間待施用至該電子束的電荷劑量，此劑量係選自包括記錄在記憶體中之數個非零預定劑量的離散劑量組。該基本幾何形狀(Mf[1,1],...,Mf[Nf,Nf])組係覆蓋該待印圖案(C)之等同基本幾何形狀的二維舖面。此外，當決定待施用至該等基本幾何形狀的該等劑量(104、106)時，藉由振顫產生離散誤差校正(106)。

Description

藉由電子束微影術以製備待印於板或光罩上之圖案的方法，對應的印刷電路設計系統及電腦程式
本發明關於藉由電子束微影術以製備待印於板或光罩上之圖案的方法。也關於使用此方法設計印刷電路的系統及對應的電腦程式。
其應用至使用可調變形狀電子束的微影術領域，依據其藉由機器傳輸的電子束具有可由移動曲尺調諧的形狀。可調形狀常係矩形的，且由於該曲尺，此矩形形狀的橫向尺寸係可調的。
本發明更明確地應用至包含下列步驟的此種方法：- 藉由將此圖案分解為企圖藉由調諧電子束的形狀以待個別列印以再製該圖案的基本幾何形狀組而將圖案模型化，並記錄在記憶體中得到的該模型，及- 針對該模型的各基本幾何形狀，藉由具有對該記憶 體之存取的處理器決定在此基本幾何形狀的個別列印期間待施用至該電子束的電荷劑量，此劑量係選自記錄在記憶體中的離散預定劑量組。
由於電子擴散所導致的鄰近效應、樹脂中的化學物種、或易於使待印圖案變形的其他效應，電子束微影術不能免除製備待印圖案的階段，且必需進行補償。概括地說，已為人熟知的方法係由藉由簡單基本幾何形狀組，例如，矩形，將圖案模型化而組成，彼等各者可藉由對可變形狀電子束曝光特定時間長度(稱為曝光時間)而個別地印刷。該幾何形狀組未精確地對應於圖案的輪廓，而藉由明智地將曝光時間參數化並藉由對各者配置先前計算之待施用至用於其列印的電子束之電荷的劑量，該圖案可用令人滿意的準確度列印且已補償上述效應。
第一解決方案係由藉由並列基本形狀組將該圖案更準確地模型化及將彼此無關的劑量及曝光時間配置給各基本形狀所組成。也知道在現實中，劑量必須選自有限的離散預定劑量組，然後通常係必要的，以增加基本幾何形狀的數量並提供特定的小尺寸形狀以補償劑量的離散化並得到良好的列印準確度。然而，目前裝備的可靠性使曝光小形狀變得不可能，特別係具有少於10nm之尺寸的形狀。另外，待個別及連續列印的幾何形狀數增加得愈多，整體曝光時間愈多，其代表用於該模型之基本幾何形狀的個別曝光時間的和增加。
其他解決方案，例如，描述在出版於Proceedings SPIE of Optical Microlithography n°24,7973卷，1-3 2011年三月，San Jose(CA),US中之由C.Pierrat等人所著之標題為「在模型為基之裂解之背景中的光罩資料校正方法及先進光罩模型」的論文中。此解決方案容許基本幾何形狀重疊，使得其因此可能非常實質地降低彼等的數量並限制小尺寸的幾何形狀。然而，形狀重疊使其他參數彼此相依，特別係電荷劑量及曝光時間。此因此降低自由度，且不必然使列印特定複雜幾何形狀變得可能。另外，此使劑量的適當決定變得更複雜，特別因為不能避免在形狀相交處的局部過大強度。
國際專利申請案WO 2010/134018 A2、出版在Proceedings of SPIE 8323卷頁83231W-1 a 83231W-10中之由Martin等人提出之標題為「用於低能量多重電子束微影術(5kV)的組合劑量及幾何校正(DMG)：應用於16nm模式」的論文、及IP.COM Journal中之標題為「Multi-tone rasterization,dual pass scan,data path,cell based vector format」的論文全部揭示將圖案像素化並藉由使用施用至多次掃描波束的二元劑量的掃描連續地列印該等像素。但此等揭示與可變形狀電子束微影術無關。彼等相關於可使用多條不可調諧高斯波束光微影的掃描器領域，根據彼等，電子束較小、被稱為波束、且未成形。在此領域中，待印區域的劑量可僅藉由將該區域像素化，然後藉由振顫二元化而調變。像素的尺寸常約1nm，亦即，遠少於10nm。像素的尺寸愈小，振顫的準確度愈好，因為將二 元劑量值指定給各像素。相反地，在本發明的領域中，亦即，可變形狀電子束微影術中，使將圖案模型化的基本幾何形狀儘可能地大係可取的，特別係多於10nm或甚至20nm，以降低整體曝光時間並將不可能曝光次於10nm的小形狀列入考量。
因此可能期望提供藉由使免除至少部分上述問題及限制變得可能的可變形狀電子束微影術以製備待印在板或光罩上之圖案的方法。
因此提議藉由電子束微影術以製備待印於板或光罩上之圖案的方法，包含下列步驟：- 藉由將此圖案分解為企圖個別列印以再製該圖案的基本幾何形狀組而將圖案模型化，並記錄在記憶體中得到的該模型，及- 針對該模型的各基本幾何形狀，藉由具有對該記憶體之存取的處理器決定在此基本幾何形狀的個別列印期間待施用至該電子束的電荷劑量，此劑量係選自包括記錄在記憶體中之數個非零預定劑量的離散劑量組，其中該基本幾何形狀組係覆蓋該待印圖案之等同基本幾何形狀的二維舖面，且其中，當決定待施用至該等幾何形狀的該等劑量時，藉由振顫實施離散誤差校正。
藉由本發明，將該圖案之全部藉由基本幾何形狀的空間模型化大幅簡化。彼等不僅並列也等同，以構成舖面。因此，除了該等劑量在包括數個非零預定劑量之離散劑量組中的離散化外，該模型化係自我簡化的，其藉由藉由振 顫的離散誤差校正受公平補償。
或者，根據本發明之製備待印圖案的方法，可能更包含將劑量等同的相鄰基本幾何形狀聚集成各者企圖以該電子束的單一曝光列印之更大尺寸的幾何形狀的步驟。因此可能大幅降低電子束的連續曝光數並因此降低總曝光時間。
又或者，根據本發明之製備待印圖案的方法可能更包含藉由將此圖案分解為分別與理論劑量組關聯之具有不同尺寸的理論幾何形狀組之將該圖案模型化的預先步驟，且當決定待施用至基本幾何形狀之該舖面的該等劑量時，在該基本幾何形狀組上執行該理論組的預先像素化以決定待施用至該等基本幾何形狀之劑量的初值。
又或者，在該預先模型化步驟期間使用離散劑量組以決定該等理論劑量，此離散劑量組與在決定待施用至該等基本幾何形狀之該等劑量期間所使用的該組不同，特別係此組包含較少的離散劑量值。
又或者，決定待施用至該等基本幾何形狀的該等劑量包含比較劑量的該等初值與記錄在記憶體中的該離散預定劑量組、從此離散組選擇劑量、及藉由振顫由此選擇所導致之該等誤差的該校正。
又或者，該等預定劑量係以表示為每單位表面電荷數的電荷密度的形式界定。
又或者，藉由振顫的該校正係藉由預定誤差擴散矩陣進行，特別係該Floyd-Steinberg演算法的擴散矩陣。
又或者，當決定待施用至該等基本幾何形狀的該等劑量時：- 將記錄在記憶體中的第一離散預定劑量組，稱為粗糙組，用於位在該待印圖案內側的該等基本幾何形狀，及- 將記錄在記憶體中的第二離散預定劑量組，稱為該精細組並包含比該粗糙組更離散的劑量值，用於位在該待印圖案之輪廓上的該等基本幾何形狀。
也提議可從通訊網路下載及/或記錄在可藉由電腦讀取之媒體上及/或藉由處理器執行的電腦程式，包含當該程式在電腦上執行時，用於執行如先前界定之藉由電子束微影術以製備待印圖案的方法之步驟的指令。
也提議用於設計藉由電子束微影術將圖案印在板或光罩上的印刷電路的系統，包含：- 記憶體，用於儲存藉由企圖個別列印以再製圖案的基本幾何形狀組而用於將該圖案模型化的參數，及- 處理器，針對實作如先前界定之製備待印圖案的方法而程式化。
10‧‧‧印刷電路設計系統
12‧‧‧處理模組
14‧‧‧記憶體
16、18、20、22、24‧‧‧電腦程式
C‧‧‧輪廓
D‧‧‧表
本發明將藉由僅藉由範例提供的下列描述並參考該等隨附圖式而更佳地理解，其中：- 圖1概要地顯示根據本發明之一實施例的印刷電路設計系統的通用結構，且- 圖2描繪藉由圖1之設計系統實作的製備待印圖案 之方法的連續步驟。
【發明內容及實施方式】
概要地顯示在圖1中的印刷電路設計系統10包含以習知方式與記憶體14(例如，RAM記憶體)關聯的處理模組12。例如，其可能使用在資料處理裝置中，諸如，包含與用於儲存資料檔案及電腦程式之一或多個記憶體關聯的處理器的習知電腦。然後處理模組12可將其自身視為係與用於儲存以電腦程式之形式執行的指令之記憶體關聯的處理器形式。
因此描繪於圖1中的處理模組12在功能上包含五個電腦程式16、18、20、22、及24。
第一電腦程式16係用於將給定圖案預先模型化的程式，其之輪廓參數儲存在，例如，記憶體14中。將此第一程式16設計成從待印圖案的輪廓C及選擇性地從包括也記錄在記憶體14中之數個預定非零劑量值的離散劑量值的表D提供與模型化該圖案之不同尺寸的理論幾何形狀組Mi及從，例如，表D中的離散劑量值選擇的關聯理論劑量組Di。「劑量」意指在與其關聯之幾何形狀的個別列印期間待施用至電子束的電荷量。此劑量可能以表示為每單位表面電荷數的電荷密度，例如，以μC/cm2的形式界定。為了補償劑量必須從離散值的表D選擇的事實，理論組Mi包含大量的幾何形狀，彼等的一部分係能具有少於10nm之尺寸的小尺寸。應注意在變化中或通常在電腦程 式16執行期間選擇的理論劑量Di可能不係離散的，亦即，彼等可能未受限於表D中的劑量離散值。
第二電腦程式18係用於將給定圖案模型化為企圖個別地列印的基本幾何形狀組Mf以再製該圖案的程式。將其設計成以覆蓋該待印圖案之等同基本幾何形狀的二維舖面的形式構成此組，因此包括其輪廓C。此等等同基本形狀係，例如，具有大於上述10nm之尺寸的正方形，並將於隨後稱為「像素」。
第三電腦程式20係用於在基本幾何形狀組Mf上將理論組Mi像素化的程式。此像素化以本質上已知的方式由根據至少部分地由此像素覆蓋之理論組Mi的幾何形狀及彼等的關聯理論劑量針對基本幾何形狀組Mf中的各像素決定待施用至其的最初劑量值組成。此初值習知地藉由理論組Mi的幾何形狀之表面部分的線性組合決定，該理論組為與其關聯之論理劑量所加權的該未定像素覆蓋。像素化程式20的執行因此提供待配置至各像素之劑量的非離散初值組D'i。
第四電腦程式22係用於離散及藉由振顫的離散誤差校正的程式。將其設計成藉由使用表D中之離散值的一者接近彼等各者以離散初值組D'i，同時藉由任何振顫演算法校正離散誤差。概括地說，藉由振顫的校正係藉由使離散誤差隨機化而完成。振顫可能有利地藉由將離散誤差最小化的演算法完成。振顫也可能有利地藉由預定誤差擴散矩陣將離散誤差擴散而完成。針對此目的，例如，執行 Floyd-Steinberg演算法，其之在像素上的誤差擴散矩陣具有用於位於上方之像素的係數7/16、用於位於右上方之像素的係數1/16、用於位於右側之像素的係數5/16、及用於位於右下方之像素的係數3/16，在劑量之初值的離散化及誤差校正期間從下至上及從左至右對所有像素運行。以此方式，供應待施用至組Mf之像素的已離散化最終劑量組Df。
為避免圖案在經選擇之行進方向上的不期望變形效應，可能在離散化及誤差擴散期間產生二連續階段：例如，在其期間每次校正一半離散誤差的第一階段係從下至上且從左至右，然後在其期間每次校正另一半離散誤差的第二階段係從上至下且從右至左。在實際的方式中，此可藉由以一方向上及另一方向上等大的方式將離散步驟使用二次而完成。在變化中，並非在各階段中僅校正一半離散誤差，可能在二階段發生時使用不同尺寸像素的舖面，或相當簡單地將像素的舖面從一階段移至另一階段。
最後，第五電腦程式24係將其之最終離散化劑量等同的相鄰像素分組成企圖以電子束單次曝光列印之較大尺寸的幾何形狀的程式。此分組結果可選擇性地與預定複雜投影形狀關聯，例如，矩形優先。此選擇係經簡化的，因為適於第二程式18之執行的圖案模型係自身經大幅空間離散的。因此將第五程式24設計成選擇性地以預定投影形式提供分組像素組M'f，及關聯之最終分組離散劑量組D'f。
此外應注意將電腦程式16、18、20、22、及24呈現成不同，但此不同純粹係功能上的。彼等也可僅聚集在一或多個套裝軟體中。彼等的功能也可至少部分地微程式化或微佈線在專用積體電路中。因此，在變化中，實作設計系統10的資料處理裝置可僅由用於實施相同動作的數位電路(不具有電腦程式)組成的電子裝置取代。
描繪於圖2中之製備待印圖案並在執行程式16、18、20、22、及24時藉由處理模組12實作的方法包含將待印圖案預先模型化之藉由執行第一電腦程式16而更準確地實施的第一步驟100。此預先模型化使用輪廓C並選擇性地使用離散劑量值的表D實施，此等資料已於先前儲存在記憶體14中。其提供依次儲存在記憶體14中的關聯理論組Mi及Di。將注意在圖2中，有許多及不同尺寸之適用於圖案之輪廓C的先前模型化的矩形幾何形狀Mi[1],...,Mi[N]。部分係小尺寸的，諸如，承載參考符號Mi[j]的幾何形狀，且甚至可能具有少於10nm的尺寸，其不能容許藉由微影術準確地列印此形狀，且因此最終不能容許準確地列印該圖案，且其延長電子束的固定劑量曝光時間。
在藉由執行第二電腦程式18將圖案模型化的第二步驟102期間，產生基本幾何形狀組Mf並儲存在記憶體14中。該組中的每個基本幾何形狀Mf[1,1],...,Mf[Nf,Nf]均採用像素形式。
在組Mi、Mf、及Di的基礎上藉由執行第三電腦程式 20實施第三像素化步驟104的期間，產生待配置至各像素之劑量的初值組D'i並以與基本幾何形狀組Mf關聯的方式儲存在記憶體14中。
在組Mf、D'i及離散劑量值表D的基礎上藉由執行第四電腦程式22實施第四離散及振顫步驟106的期間，產生待配置至各像素的最終離散劑量組Df並以與基本幾何形狀組Mf關聯的方式儲存在記憶體14中。藉由簡單的非限制性繪圖，將四個離散化層級顯示在圖2中的步驟106。
最後，在組Mf及Df的基礎上藉由執行第五電腦程式24實施第五分組步驟108的期間，產生經分組組M'f及D'f並儲存在記憶體14中。像素的分組大幅減少電子束的連續曝光次數，其具有非常顯著地降低總曝光時間的直接後果。因此，在描繪於圖2的該範例中，四個離散化層級容許將相鄰像素分組成二、三、或四個像素的矩形。若將空白像素視為係不曝光的，將圖2之範例中的像素分組使在步驟106結束時的二十二次連續曝光成為在步驟108結束時的僅九次連續曝光變得可能。
應注意在本發明的實作中，步驟100及108的執行係選擇性的。
也應注意，在執行步驟100及106時，在上述範例中使用相同的離散劑量值表D。然而，在本發明的不同實施例中，可使用數個不同的離散值表。
特別有利地，在實施預先模型化之步驟100期間使用的離散值表沒有特別理由與在離散化及振顫步驟106期間 使用的離散值表相同。在離散及振顫步驟106之前使用的離散劑量值表可比使用在預先模型化步驟100的表更粗糙(亦即，具有更有限數量的離散劑量值)，以在步驟108將像素分組最佳化。此外，在變化中及如先前在描述電腦程式16之功能及步驟100的實施期間所強調的，離散劑量值表的使用對步驟100不係必要的，然後能完全自由地選擇理論劑量Di而無需離散化。
再者，甚至可能在步驟106期間使用數個離散值表。此係因為粗糙表可用於完全位於輪廓C內側的像素，同時具有較大數量離散劑量值的精細表可用於位在輪廓上的像素，其中該等像素在藉由微影術列印期間更大幅地有助於輪廓的正確位置。
明顯地印刷電路設計系統及用於製備待列圖案的方法，諸如，上述系統及方法使藉由使用有限數量的空間離散基本幾何形狀的電子束微影術將待印在板或光罩上的圖案模型化變得可能，其具有將用於將所需圖案再製在板或光罩上將模型對電子束曝光的總時間實質降低的直接結果。因為圖案自身具有複雜輪廓，設若相較於電子束的寬度及待曝光之最小圖案元件的尺寸將像素的尺寸最佳化，本發明的貢獻係更可在時間上的節省及準確度上的增益看出。
也應注意本發明並未受限於上述實施例。依據已剛揭示彼等的教示可對上述實施例產生各種修改對熟悉本技術的人士係明顯的。在下文的申請專利範圍中，所使用的術語必須不被解譯為將申請專利範圍限制在本說明書中所揭 示的實施例，而必須解譯為在本文中包括涵蓋申請專利範圍之目的的所有等效範圍，因為其措辭及其預見性係在將其常識應用在剛對其揭示之該教示的使用上之熟悉本技術的人士的能力內。

Claims (10)

  1. 一種藉由電子束微影術以製備待印於板或光罩上之圖案(C)的方法，包含下列步驟：- 藉由將此圖案分解為企圖個別列印以再製該圖案的基本幾何形狀(Mf[1,1],...,Mf[Nf,Nf])組(Mf)而將圖案模型化(102)，並記錄在記憶體(14)中得到的該模型，及- 針對該模型的各基本幾何形狀，藉由具有對該記憶體(14)之存取的處理器(12)決定(104、106)在此基本幾何形狀的個別列印期間待施用至該電子束的電荷劑量，此劑量係選自包括記錄在記憶體(14)中之數個非零預定劑量的離散劑量組(D)，其特徵在於該基本幾何形狀(Mf[1,1],...,Mf[Nf,Nf])組係覆蓋該待印圖案(C)之等同基本幾何形狀的二維舖面，且在其中，當決定(104、106)待施用至該等幾何形狀的該等劑量時，藉由振顫實施離散誤差校正(106)。
  2. 如申請專利範圍第1項之製備待印圖案的方法，更包含將劑量等同之相鄰基本幾何形狀聚集成各者企圖以該電子束的單一曝光列印之更大尺寸的幾何形狀的步驟(108)。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之製備待印圖案的方法，更包含藉由將此圖案分解為分別與理論劑量組(Di)關聯之具有不同尺寸的理論幾何形狀組(Mi)之該圖案(C)的先前模型化步驟(100)，且其中，當決定(104、106)待施用至基本幾何形狀之該舖面的該等劑量時，在該基本幾何形狀 (Mf[1,1],...,Mf[Nf,Nf])組(Mf)上執行該理論組(Mi)的先前像素化(104)以決定待施用至該等基本幾何形狀之劑量的最初值(D'i)。
  4. 如申請專利範圍第3項之製備待印圖案的方法，其中在該先前模型化步驟(100)中使用離散劑量組以決定該等理論劑量(Di)，此離散劑量組與決定(104、106)待施用至該等基本幾何形狀之該等劑量期間所使用的該組不同，特別係此組包含較少的離散劑量值。
  5. 如申請專利範圍第3或4項之製備待印圖案的方法，其中決定(104、106)待施用至該等基本幾何形狀之該等劑量包含比較(106)劑量的該等最初值與記錄在記憶體中的該離散預定劑量組、從此離散組選擇(106)劑量、及藉由振顫由此選擇所導致之該等誤差的該校正(106)。
  6. 如申請專利範圍第1至5項之任一項的製備待印圖案的方法，其中該等預定劑量係以表示為每單位表面電荷數的電荷密度的形式界定。
  7. 如申請專利範圍第1至6項之任一項的製備待印圖案的方法，其中藉由振顫的該校正(106)係藉由預定誤差擴散矩陣產生，特別係該Floyd-Steinberg演算法的擴散矩陣。
  8. 如申請專利範圍第1至7項之任一項的製備待印圖案的方法，其中，當決定待施用至該等基本幾何形狀的該等劑量(104、106)時：- 記錄在記憶體中的第一離散預定劑量組，稱為粗糙 組，用於位在該待印圖案內側的該等基本幾何形狀，及- 記錄在記憶體中的第二離散預定劑量組，稱為該精細組並包含比該粗糙組更離散的劑量值，用於位在該待印圖案之輪廓上的該等基本幾何形狀。
  9. 一種可從通訊網路下載及/或記錄在可藉由電腦讀取之媒體上及/或藉由處理器(12)執行的電腦程式(16、18、20、22、24)，其特徵在於，當該程式在電腦上執行時，其包含用於執行如申請專利範圍第1至8項的任一項之藉由電子束微影術以製備待印圖案的方法之該等步驟的指令。
  10. 一種用於設計藉由使用電子束微影術將圖案印在板或光罩上的印刷電路的系統(10)，特徵在於其包含：- 記憶體(14)，用於儲存藉由企圖個別列印以再製圖案的基本幾何形狀(Mf[1,1],...,Mf[Nf,Nf])組而用於將該圖案(C)模型化的參數，及- 處理器(12)，針對實作如申請專利範圍第1至8項的任一項之製備待印圖案的方法而程式化。
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