改善边界对比度的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及使用衍射式微镜阵列确定在工件上的照射敏感介质的特征边界，进而延伸至在半导体衬底上形成图案和结构的方法和系统。工件包括平版印刷掩模，集成电路和其他电子和光学器件。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用衍射式微镜阵列确定在工件上的照射敏感介质的特征边界，延伸至在半导体衬底上形成图案和结构的方法和系统。工件包括平版印刷掩模，集成电路和其他电子和光学器件。
技术介绍
用于在集成电路或器件生产中形成图案的两种主要的辐射能的形式为光子束和电子束。一般，利用多个扫描的光子束的系统比利用多个电子束的系统更经常使用。光子或激光图案发生器系统一般比较快，但没有电子束系统精确。在激光扫描系统的多个较宽的激光束具有比在向量驱动的电子束系统中的单一电子束不同的特性。在用激光扫描系统进行掩模写入中可以使用一些装饰物(embellishment)，以部分地补偿光子束的较大的束宽。对于直接写入应用，可能更优选使用光子曝光照射。因为电子束可能对集成电路的层性质有不利影响。在集成电路的衬底处和电子电荷阱层中，通过要构图的抵抗层(resist layer)的电子可能损坏或改变在该抵抗层下面的层的特性。这些改变的特性可能对器件性能有不希望的影响。以光子为基础的写入装置有一个优点是，一般它比电子束装置快。这些专利技术者连续开发使用光子曝光照射的新型的图案发生器。新型的图案发生器使用一个微镜阵列(在一个实施例中，为空间光调制器(“SLM”))和脉冲照射源，代替使用一个或多个扫描激光束，在工件表面上打印所谓标记(stamp)。上述的图形引擎(Graphic Engine)是与专利技术者说明这种新型的图案发生器的一些方面重迭的几种应用中的一种。这些正在审查中的申请还说明可以使用具有脉冲照射的另一些种类的微镜阵列打印标记。开发的微镜阵列依赖衍射，而不是偏转在照射敏感介质上形成对比度。通过使用衍射，微镜的微小运动使得照射分散。该分散相应于在一个目标平面中，从一个微镜转发出来的照射分量中的破坏性干扰。孔隙和其他光学元件将该分散转变为与在工件上的照射敏感介质相应的图像平面中的灰度光强的变化。在目标平面上的一个微镜可形成在图像平面中的光强的高斯分布。通过各种近似，一个微镜的光强分布影响与微镜的3×3或5×5栅格大致相应的一个区域。相反，在图像平面中的一个点上的曝光照射的光强取决于在目标平面上的9或25个微镜的取向。照射敏感介质(例如抵抗层)，在图像平面上有一定厚度和不透明。该介质的顶部和底部对曝光照射的响应情况不同。这决定于该介质的特性和在要曝光和不曝光的区域之间的边界上的对比度。一般，对比度不好会形成顶部宽和底部窄或侧壁不垂直的沟，这相应于通过该介质厚度的等曝光轮廓(iso-exposure profile)。由于介质厚度变化，特别是蚀刻过程的腐蚀后，侧壁不垂直可能折衷边界位置。与允许的临界尺寸变化比较，介质厚度的变化大。Sin10°或Sin15°为0.1736或0.2588，这表示不垂直的侧壁使得边界的位置的程度对介质厚度敏感。有可能改善边界位置和/或对比度。因为边界的位置和微镜倾斜之间存在传递函数关系，因此微镜的工作范围可以影响边界的位置。标定方法也可以改善边界位置和/或对比度。
技术实现思路
本专利技术涉及使用衍射式微镜阵列确定在工件上的照射敏感介质的特征边界，进而延伸至在半导体衬底上形成图案和结构的方法和系统。工件包括平版印刷掩模，集成电路和其他电子和光学器件。本专利技术的具体方面在权利要求书，说明书和附图中说明。附图说明图1表示一种微镜图案发生器的一般的布局；图2表示反射镜倾斜的范围；图3A表示复数的幅值和光强曲线；图3B表示可以由各种反射镜结构产生的复数幅值；图3C-3E表示SLM像素值，和抵抗层图像空间凝像(aerialimage)与各种复数幅值范围相应；图4表示使用负的黑色倾斜(negative black tilt)对不良的反射镜倾斜的影响；图5表示侧波瓣(side lobe)的形成；图6表示影响侧波瓣形成的不同的反射镜形状，阵列结构和表面轮廓；图7表示单个地和作为微镜阵列的一部分，在反射镜表面上的相位干扰结构的位置的变化；图8表示传递函数；图9为一个光学系统的方框图；图10表示标定技术可以使用的各种图案；图11表示不良的边缘和相邻的像素对局部边缘位置的影响；图12表示标定时有用的变化的线的位置；图13和14表示标定的各个方面；图15为一个标定算法的流程图；图16表示多次写入(multipass writing)；和图17表示多次写入前的标定。具体实施方案现参照附图进行以下的详细说明。优选实施例只是说明本专利技术，不是限制其范围。本专利技术的范围内权利要求书限制。本领域技术人员从以下的说明中可作各种等价的改变。图1表示一个微镜阵列图像发生器的一般布局。在一个实施例中，该发生器使用一个空间光调制器(“SLM”)。该SLM图案发生器的各个方面在上述的正在审查中的专利申请中说明。要曝光的工件放在工作台112上。工作台的位置由精确的定位装置(例如成对的干涉仪113)控制。该工件可以为具有一个抗蚀剂或其他曝光敏感材料层的掩模，或者对于直接写入，可以为具有抗蚀剂或其他曝光敏感材料层的集成电路。该工作台在第一个方向上连续运动。在与第一个方向大致垂直的另一个方向上，该工作台或者缓慢运动，或者步进式运动，使得在工件上可以曝光标记条纹(stampstripes)。在这个实施例中，在脉冲激发物激光源107上接收一个闪光指令108，该指令可产生激光脉冲。这个激光脉冲可以在深度紫外线(DUV)或极度紫外线(EUV)光谱范围内。利用光束调节器或均化器，将该激光脉冲转换为照射光106。光束分离器105将该照射光的至少一部分引导至SLM104。该脉冲是短暂的，(例如只有20ns长)，因此在闪光过程中，工作台的任何运动都冻结。SLM104响应由图像光栅化器(pattern rasterizer)102处理的数据流101。在一个结构中，SLM具有2048×512个反射镜，每个为16×16μm，并具有80×80nm的投影图像。它包括一个CMOS模拟存储器，该存储器具有在每一个存储节点上，形成半个微米的一个微机械反射镜。在存储节点和反射镜之间的静电力驱动该反射镜。该装置在衍射模式，而不是镜面反射模式下工作，并且只需要使该反射镜的边缘偏转1/4波长(在248nm时为62nm)，从完全接通状态转至完全断开状态。为了形成一个精细的地址栅格，将该反射镜驱动至接通，断开和63个中间值。图案由SLM芯片的数百万个图像合成(stitch)在一起的。闪光和合成以1000标记/秒的速度进行。为了消除合成和其他误差，利用补偿栅格(offset grid)和电场，四次写该图案。另外，沿着边缘，该电场是混合的。反射镜单个标定。将对激发物光敏感的CCD相机放在光路中，放在与在最终透镜下的图像等价的位置上。SLM反射镜通过已知的电压的序列驱动，并且该相机测量响应。对每一反射镜都确定一个标定函数，用于在写入过程中，实时校正灰度数据。在数据通道中，将向量格式的图案光栅化为灰度图像，其灰度水平相应于在4次写入中，单个像素上的辐射量水平(dose level)。然后，利用图像处理方法，处理这个图像。最后的步骤为将该图像转换为SLM的驱动电压。利用可编程逻辑部分实时地作出图像处理函数。通过有关专利申请中所述的各个步骤，光栅化的图案数据转换为用于驱动SLM104的值103。在这个结构中，SLM为衍射模式微镜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种当利用一个二维的倾斜微镜阵列，使工件上的至少一个照射敏感介质曝光时，确定一特征边界的方法，该方法包括：使一第一组微镜在所述边界的一侧倾斜，以产生高反射输出；使一第二组微镜在所述边界的另一侧上倾斜，经过产生最小的反射输出光 强的倾斜后，到产生沿着该边界的明显改善的对比度的倾斜。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：托布乔恩桑兹特罗姆，
申请(专利权)人：麦克罗尼克激光系统公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]