使用带电粒子多小束光刻系统制造独特芯片技术方案

使用利用无掩模图案写入器的无掩模光刻曝光系统制造电子器件的方法。该方法包括生成小束控制数据，用于控制无掩模图案写入器来曝光晶片以用于电子器件的创建，其中基于特征数据集生成小束控制数据，该特征数据集定义能够被选择用于对电子器件进行个性化的特征，其中根据小束控制数据对晶片的曝光导致曝光图案，该图案针对所述电子器件的不同子集具有对来自特征数据集的特征的不同选择。

Manufacture of Unique Chips Using Charged Particle Multi-Beam Lithography System

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用带电粒子多小束光刻系统制造独特芯片
本专利技术涉及一种制造方法，即制造诸如半导体芯片之类的电子器件的方法。本专利技术还涉及一种用于生成控制数据的计算机实现的方法，该控制数据用于控制无掩模图案写入器来曝光晶片以用于电子器件的创建。本专利技术还涉及一种用于生成在小束控制数据的生成中使用的特征数据集的计算机实现的方法。更具体地，本专利技术涉及使用带电粒子多小束光刻机制造独特芯片，其中芯片的独特性由芯片中包括的特征来限定。因此，本专利技术同样涉及使用这种新的制造方法生产的独特芯片，以及所谓的“半导体工厂(fab)”，即应用这种新方法的制造设施、以及适用于执行该改进的制造方法的无掩模光刻曝光系统。
技术介绍
在半导体工业中，光刻系统被用来通常以在硅晶片上形成的集成电路的形式创建、即制造这样的电子器件，通常被称为半导体芯片。作为制造过程的一部分，光刻法利用可重复使用的光学掩模将表示所期望的电路结构的图案的图像投影到硅晶片上。重复使用掩模以在硅晶片的不同部分和随后的晶片上对相同的电路结构成像，导致利用每个晶片制造的一系列完全相同的芯片，每个芯片具有相同的电路设计。在当今，涉及数据安全性、可追溯性和防伪的各种技术产生了对具有独特电路或代码或用于芯片多样化的其他独特硬件特征的独特芯片的日益增长的需求。这种独特芯片是已知的，并且经常以要求芯片真正独特的模糊方式实现安全相关的操作。已知的独特芯片通常在芯片的制造之后实现，例如通过使用基于掩模的光刻制造一系列相同的芯片，然后在制造之后破坏芯片中的某些连接或者在检查和控制某些特征之后评估芯片的独特性。在该过程中使用的掩模生产昂贵，并且为每个单个芯片制造独特掩模显然太昂贵，因此基于掩模的光刻被认为不适合用于制造独特芯片。因此，已经建议利用无掩模光刻来创建独特芯片。对于无掩模光刻，不使用掩模，而是改为将表示电路设计的所需图案以数据文件的形式输入到无掩模光刻系统，所述数据文件诸如GDSII或OASIS文件，其包含电路设计布局，电路设计布局要被转移到要由无掩模光刻系统曝光的目标例如晶片。在WO2010/134026中以本专利技术的申请人的名义公开了无掩模光刻和数据输入系统。WO2010/134026通过引用整体并入本文。所公开的无掩模系统使用诸如电子小束之类的带电粒子小束直接将图案写入到晶片上。因为用于曝光每个芯片的所期望的图案被表示为数据而不是掩模，所以变得可以利用这种系统来制造独特芯片。通过对要被创建的每个独特电子器件使用不同的GDSII输入文件，可以使输入到曝光系统的图案数据(表示要被创建的独特电子器件或芯片)是独特的。WO2011/117253和WO2011/051301，均被转让给本专利技术的申请人并且通过引用整体并入本文，其公开了可以使用带电粒子光刻系统来创建的电子器件或芯片的各种示例。然而，创建安全的、至少是独特的器件(即，使用已知的无掩膜曝光系统)的直接方法可能未被优化，至少适合于安全地生产独特电子器件。不利的是，通常在光刻系统的操作者的操作之外执行与此相关联的GDSII或OASIS文件的处理。此外，经处理的GDSII/OASIS文件可以在更长的时间段上被使用和存储。因为电子器件或芯片的独特性通常将被用于数据安全性、可追溯性和防伪应用，所以出于安全原因，根据本专利技术的基础和事实部分的见解，将独特电子器件或芯片的创建过程中使用的独特设计数据的曝光和曝光时间最小化被认为是所期望的。
技术实现思路
本专利技术通过在不同电子器件中实现来自特征集的不同特征来提供用于制造独特电子器件的方案。电子器件可以包括通过在半导体晶片上曝光图案而制作的半导体芯片，并且这些特征例如可以包括圆形特征、形状为水平线的特征、形状为垂直线的特征、形状为加号的特征及其组合中的一种或多种，其导致当在晶片上曝光时在芯片的层内或层间形成电连接。这些特征可以形成电子器件中的一部分电子电路或完整电子电路，并且作为对某个预定电子输入的响应，电子电路可以被适配为生成某个预定输出。使这种电子器件独特的一种方式是通过选择不同的特征集来用于制成一组电子器件中的不同个体电子器件，从而使电子器件个性化。这样的一组电子器件可以是全部执行相同功能的器件，诸如提供预定的电子输出作为对某个预定电子输入的响应。例如，这种器件可以用在安全系统中，用于提供实现器件的安全识别的响应。当在使用期间将预定输入呈现给电子器件时，通过每个个性化电子器件生成不同的输出，从而实现器件的安全识别。用于对一个电子器件或一批电子器件进行个性化而要从中选择的特征可以由特征数据集定义，该特征数据集可以与设计布局数据分开提供，设计布局数据定义适用于所有电子器件的公共设计布局。特征数据集和/或公共设计布局数据可以是例如基于GDSII或OASIS文件格式的数据文件。在使用公共设计布局的情况下，公共设计布局的一部分(例如布局区域的一部分)可以是未定义的或留空白的或被设置为预定值，并且可以从特征数据集导出针对这部分设计布局的特征。以这种方式，从特征数据集中选择的特征可以补充在设计布局数据中定义的特征，使得公共设计布局和用于对电子器件进行个性化的所选特征一起定义用于每个个体电子器件的特征集。还可以分别创建电子器件的个性化部分和电子器件的公共部分。例如，可以以相对较低的成本利用光刻来创建公共设计布局部分，同时可以使用无掩模光刻系统来创建个性化部分。可以通过为电子器件的不同子集选择不同的特征来对电子器件的待个性化部分进行个性化。可以在靠近无掩模光刻曝光系统或在无掩模光刻曝光系统内的稍后处理阶段进行特征的选择，从而将用于对特定电子器件进行个性化的特定特征的公开曝光的可能性最小化。在使用无掩模光刻过程来形成诸如金属层之间的连接之类的非公共结构的情况下，这些可以通过合并两个导电过孔以形成双过孔来形成。根据本专利技术的一个方面，提出了一种使用无掩模光刻曝光系统制造电子器件的方法。无掩模光刻曝光系统可以使用无掩模图案写入器。该方法可以包括生成小束控制数据，用于控制无掩模图案写入器来曝光晶片以用于电子器件的创建。可以基于特征数据集生成小束控制数据，特征数据集定义能够被选择用于对电子器件进行个性化的特征。根据小束控制数据对晶片的曝光可以导致曝光图案，该图案针对电子器件的不同子集具有对来自特征数据集的特征的不同选择。无掩模图案写入器可以是基于光栅扫描的无掩模图案写入器，在这种情况下，小束控制数据可以采用图案位图数据的形式。无掩模图案写入器可以是基于矢量扫描的无掩模图案写入器，在这种情况下，可以以适合于矢量扫描的方式格式化小束控制数据。也可以使用其他类型的无掩模图案写入器。通过针对每个电子器件或电子器件的子集的、对特征的不同选择，可以使电子器件个性化或使其独特。以这种方式，可以制造部分相同且部分不同的一组电子器件，即具有在该组的所有电子器件的公共部分中形成的相同特征集，并且具有在电子器件的个性化部分中的、在每个电子器件中或在电子器件的每个子集中是不同的特征集。该组电子器件可以例如由半导体芯片组成或包括全部形成在单个晶片上的半导体芯片。有利地，该方法使得电子器件的个性化区域的创建能够保持在无掩模光刻曝光系统的操作内，并且使个性化区域的设计数据的公共曝光时间最小化。在一个实施例中，生成小束控制数据另外可以基于设计布局数据，设计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用利用无掩模图案写入器的无掩模光刻曝光系统制造电子器件的方法，所述方法包括：生成小束控制数据，用于控制所述无掩模图案写入器，以曝光晶片用于所述电子器件的创建，其中，基于特征数据集生成所述小束控制数据，所述特征数据集定义能够被选择用于对所述电子器件进行个性化的特征，其中，根据所述小束控制数据对所述晶片的曝光导致曝光图案，所述图案针对所述电子器件的不同子集具有对来自所述特征数据集的所述特征的不同选择。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.23 US 15/389,593;2017.02.13 US 62/458,0821.一种使用利用无掩模图案写入器的无掩模光刻曝光系统制造电子器件的方法，所述方法包括：生成小束控制数据，用于控制所述无掩模图案写入器，以曝光晶片用于所述电子器件的创建，其中，基于特征数据集生成所述小束控制数据，所述特征数据集定义能够被选择用于对所述电子器件进行个性化的特征，其中，根据所述小束控制数据对所述晶片的曝光导致曝光图案，所述图案针对所述电子器件的不同子集具有对来自所述特征数据集的所述特征的不同选择。2.根据权利要求1所述的方法，其中，进一步基于设计布局数据生成所述小束控制数据，所述设计布局数据定义适用于要从所述晶片制造的所有所述电子器件的结构，以及其中，所述特征数据集定义能够被选择用于补充在所述设计布局数据中定义的所述结构的多个所述特征。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述特征数据集包括多个数据文件，其中，每个数据文件包括适用于所述电子器件的不同子集之一的所述特征的子集。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述特征数据集包括数据文件，其中，所述数据文件包括所述特征的多个子集，其中，所述特征的每个子集适用于所述电子器件的不同子集之一。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，生成所述小束控制数据的步骤另外基于：选择数据，所述选择数据定义对用于对所述电子器件进行个性化的所述特征数据集的所述特征的选择，所述选择数据定义针对要从所述晶片制造的所述电子器件的不同子集的、对所述特征的不同选择。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述特征数据集的所述特征的至少一个选择包括多个至少一个特征。7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述特征数据集定义多个不同特征。8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，所述特征数据集包括以下中的至少一个：圆形的特征；形状为具有第一取向并具有第一宽度的线的特征；形状为具有垂直于所述第一取向的第二取向的线的特征；形状为具有与所述第一宽度不同的第二宽度的线的特征；形状为弯头结构的特征；形状为矩形的特征，形状为加号的特征。9.根据权利要求5-8中任一项所述的方法，其中，生成所述小束控制数据的步骤另外基于特征元数据，其中，所述特征元数据指定为了对所述电子器件进行个性化将要创建使用所述选择数据选择的来自所述特征数据集的所述特征的位置。10.根据权利要求9所述的方法，其中，基于所述特征元数据和所述选择数据二者，选择在所述特征数据集中定义的所述特征，以包含在所述小束控制数据中。11.根据权利要求9或10所述的方法，还包括：从所选择的特征生成一个或多个位图片段，其中，每个位图片段定义要在所述晶片上曝光的条带的一部分；基于所述特征元数据，从所述一个或多个位图片段中选择位图片段，以包含在所述小束控制数据中。12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其中，所述电子器件是半导体芯片，并且其中，所述无掩模图案写入器是带电粒子多小束光刻机。13.一种使用根据权利要求1-12中任一项所述的方法创建的电子器件。14.根据权利要求13所述的电子器件，其中，所述电子器件是与任何其他创建的半导体芯片不同的真正独特的半导体芯片。15.一种无掩模光刻曝光系统，被配置为执行根据权利要求1-14中任一项所述的方法。16.根据权利要求15所述的无掩模光刻曝光系统，包括黑匣子设备，所述黑匣子设备被配置为生成选择数据，所述选择数据定义对所述特征数据集的所述特征的选择，用于对要从所述晶片制造的所述电子器件进行个性化，所述选择数据定义针对所述电子器件的不同子集的、对所述特征的不同选择。17.一种半导体制造设备，包括根据权利要求15或16所述的无掩模光刻曝光系统。18.一种光刻子系统，包括光栅化器和无掩模图案写入器，诸如带电粒子多小束光刻机或电子束机，其中，所述光栅化器被配置为生成小束控制数据，用于控制所述无掩模图案写入器以曝光晶片用于电子器件的创建，其中，基于以下项生成所述小束控制数据：特征数据集，所述特征数据集定义能够被选择用于对所述电子器件进行个性化的特征，其中，根据所述小束控制数据对所述晶片的曝光导致曝光图案，所述图案针对所述电子器件的不同子集具有对来自所述特征数据集的所述特征的不同选择。19.根据权利要求18所述的光刻子系统，其中，所述小束控制数据的...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·N·J·范科温克，V·S·凯珀，M·JJ·维兰德，
申请(专利权)人：ASML荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL