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    一種直接考慮圖案製作真確度之圖案製作系統的設計方法。依據一組設定參數模擬目標圖案的製作結果以得到一模擬圖案。藉由比較目標圖案與模擬圖案，以計算出一圖案製作精確度，並依據圖案製作精確度調整圖案製作系統的設定參數，以最佳化圖案製作系統之設計參數。
    公开号:TW201305738A
    申请号:TW100126025
    申请日:2011-07-22
    公开日:2013-02-01
    发明作者:Kuen-Yu Tsai；Sheng-Yung Chen；Hoi-Tou Ng；Shiau-Yi Ma
    申请人:Univ Nat Taiwan；
    IPC主号:H01J37-00
    专利说明:
    基於圖案製作真確度之圖案製作系統設計方法與裝置
    本發明是有關於一種圖案製作系統，且特別是有關於一種圖案製作系統的設計方法。
    近年來，伴隨著半導體元件的細微化，為了超越光學系統的解像度界限，而開發使用電子束或離子束等之電荷粒子射線而描繪電路圖案之細微加工技術。
    隨著半導體裝置的微細化，利用紫外光微影來形成微細圖案已日趨困難，於是，業界紛紛提出使用X射線、電子束及離子束等微影技術之提案，並著手進行研究開發。過去提案過的電子束轉印式微影技術中，可例如變軸浸沒透鏡縮小投影曝光(projection exposure with variable axis immersion lenses;PREVAIL)、限角度散射投影式電子束微影(scattering with angular limitation in projection electron-beam lithography;SCALPEL)以及低能源電子束近接投影式微影(low energy electron-beam proximity projection lithography;LEEPL)等等。
    PREVAIL及SCALPEL技術中採用的是加速電壓100kV左右的高能源電子束穿過部分光罩後以四倍的縮小投影於光阻上成像並轉印圖案。LEEPL則是使用加速電壓2kV左右的低能源電子束穿過設在光罩上的孔穴，以將圖案等倍轉印至光阻上。一般而言，電子的加速電壓越高，光阻中的電子散亂越少，則電子與光阻反應的可能性降低，因此，使用高能源電子束的微影技術中，必須採用更高感度的光阻。相對於此，低能源電子束近接投影式微影由於使用低能源的電子束，因而具有較高的光阻敏感度、高解析度以及低基板損壞等特徵。
    習知的微影技術在進行圖案製作時，通常會依據所欲製作圖案的規格來調整電子束的聚焦特性，例如聚焦點大小、聚焦深度和電子光學系統與聚焦點間之距離等等，然而影響圖案成像的因素卻不僅僅如此，因此若僅僅考慮電子束的聚焦特性來進行電子光學系統的設計，將容易使得圖案製作的結果不符合預期。
    本發明提供一種直接考慮圖案製作真確度之圖案製作系統的設計方法，可確保圖案製作系統的設計滿足圖案製作的精確度。
    本發明提出一種圖案製作系統的設計方法，包括下列步驟。提供一目標圖案與一組曝寫參數。依據目標圖案來最佳化曝寫參數。提供圖案製作精確度的一第一目標值範圍與調整設定參數次數的一第一預設值。依據設定參數與曝寫參數模擬目標圖案的製作結果，以得到一模擬圖案。比較目標圖案與模擬圖案，以計算出圖案製作精確度。判斷圖案製作精確度是否達到一目標值範圍或調整設定參數的次數是否達到第一預設值。若圖案製作精確度未達到一目標值範圍或調整設定參數的次數未達到第一預設值，依據圖案製作精確度調整圖案製作系統的組設定參數，以最佳化圖案製作系統之設計參數。
    在本發明之一實施例中，設計參數之初始值為根據過去經驗所得數值以內插方式取得。
    在本發明之一實施例中，取得設定參數的初始值的方法包括下列步驟。提供一組初始設定參數。提供一組聚焦特性參數的一第二目標值範圍與調整初始設定參數次數的一第二預設值。依據初始設定參數模擬圖案製作系統的聚焦特性以得到一組模擬聚焦特性參數。判斷模擬聚焦特性參數是否達到第二目標值範圍或調整初始設定參數的次數是否達到第二預設值。若組模擬聚焦特性參數未達到第二目標值範圍，且調整初始設定參數的次數亦未達到第二預設值，依據模擬聚焦特性參數調整初始設定參數。若模擬聚焦特性參數達到第二目標值範圍或調整初始設定參數的次數達到第二預設值，將調整過後的初始設定參數作為用來模擬目標圖案的製作結果的設計參數。
    在本發明之一實施例中，其中初始設定參數包括圖案製作系統之電極厚度、聚焦透鏡大小以及電極電壓的初始設定值。
    在本發明之一實施例中，其中模擬聚焦特性參數包括模擬聚焦點大小、模擬聚焦景深以及模擬工作距離，而目標聚焦特性參數則包括目標聚焦點大小、目標聚焦景深以及目標工作距離。
    在本發明之一實施例中，其中設定參數包括圖案製作系統之電極厚度、聚焦透鏡大小以及電極電壓。
    在本發明之一實施例中，其中圖案製作系統為一粒子束直寫式圖案製作系統，其根據目標圖案在不同時間逐步依次在圖案製作系統之待寫基板上進行圖案製作。
    在本發明之一實施例中，其中粒子束至少包括光子束、電子束、離子束之其一或其組合。
    基於上述，本發明透過比較目標圖案與圖案製作模擬結果來求得圖案製作精確度，並依據圖案製作精確度調整設定參數，以使圖案製作系統的設計滿足圖案製作的精確度。
    為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
    圖1繪示為本發明一實施例之圖案製作系統的示意圖。其中圖案製作系統100為一粒子束直寫式圖案製作系統，其主要包括一帶電粒子源102、一限束孔徑板104以及一聚焦透鏡陣列106。其中帶電粒子源102用以產生一粒子束。限束孔徑板104用以減少帶電粒子源102的發射角度以增加圖案製作的解析度。另外，聚焦透鏡陣列106則用以控制粒子束的聚焦特性。在本實施例中聚焦透鏡陣列106包括三個電極106A~106C，其中電極106A、106C與限束孔徑板104耦接至接地，而電極106B則耦接至一電極電壓VC，藉由調整電極電壓VC的大小可控制粒子束的聚焦特性。值得注意的是，在本實施例中聚焦透鏡陣列106為Einzel lens型式的聚焦透鏡，然實際應用上並不以此為限。
    圖2繪示為本發明一實施例之圖案製作系統的設計方法。以下將配合圖1之圖案製作系統100說明設計圖案製作系統100在基板BS上製作一目標圖案時設計參數的最佳化方法。值得注意的是，本實施例雖以圖1之圖案製作系統100進行圖案製作系統的設計方法的說明，然圖1之圖案製作系統100僅為一示範性的實施例。在實際應用上本實施例所提供之圖案製作系統的設計方法並不限定必須使用於圖1之圖案製作系統100中，且上述之粒子束亦不限定為本實施例所述之電子束，其亦可為光子束或離子束，亦或是電子束、光子束與離子束的組合。
    請同時參照圖1與圖2。首先，提供一目標圖案與一組曝寫參數(步驟S202)。其中曝寫參數包括在基板BS上的總曝光量(exposure dosage)以及像素尺寸(pixel size)。接著，依據目標圖案來最佳化該組曝寫參數(步驟S204)。然後再提供圖案製作精確度的一第一目標值範圍與調整設定參數次數的一第一預設值(步驟S206)。之後，依據一組設定參數與該組曝寫參數來模擬目標圖案的製作結果，以得到一模擬圖案(步驟S208)。此時所進行的目標圖案製作模擬為基於假設帶電粒子源102與聚焦透鏡對齊、各個電極間無錯位的情形、聚焦透鏡具有相同的直徑以及帶電粒子源102與聚焦透鏡為近軸系統等條件下所得到的模擬結果。
    之後，將所求出的模擬圖案與目標圖案進行比較(例如比較模擬出之圖案的線寬與目標圖案線寬之間的誤差)，以計算出一圖案製作精確度(步驟S210)。在計算出圖案製作精確度後，便可接著判斷圖案製作精確度是否達到第一目標值範圍或調整設定參數的次數是否達到第一預設值(步驟S212)，其中判斷圖案製作精確度是否達到第一目標值範圍的方式可例如為判斷模擬圖案之線寬與目標圖案之線寬的誤差是否在預設誤差範圍內。若圖案製作精確度未達到第一預設標準，且調整設定參數的次數亦未達到第一預設值，則依據圖案製作精確度調整圖案製作系統100的設定參數(步驟S214)，並回到步驟S208依據調整過後的設定參數再進行圖案製作的模擬，以得到新的模擬圖案。如此重覆步驟S208~S214直到圖案製作精確度達到第一預設標準或調整設定參數的次數達到第一預設值，以完成圖案製作系統之設計參數的最佳化(步驟S216)，將最後模擬使用的設定參數作為圖案製作系統100之設計參數。
    值得注意的是，上述用來模擬目標圖案的製作結果的設計參數可例如藉由過去經驗所得的設定數值經由內插計算後得到，亦或是以圖3所示之取得設計參數初始值的方法流程圖得到。如圖3所示，取得設計參數初始值的方法可包括下列步驟。首先，依據所欲製作之目標圖案的規格提供一組初始設定參數(步驟S302)，其中此組初始設定參數可例如包括圖案製作系統100之電極106A~106C的厚度、聚焦透鏡陣列106所形成的各聚焦透鏡直徑大小以及電極電壓VC的初始設定值。接著，提供一組聚焦特性參數的一第二目標值範圍與調整該組初始設定參數次數的一第二預設值(步驟S304)。然後，依據初始設定參數模擬圖案製作系統100的聚焦特性以得到一組模擬聚焦特性參數(步驟S306)，其中此組模擬聚焦特性參數包括模擬聚焦點大小、模擬聚焦景深以及模擬工作距離，在此模擬工作距離所指為模擬之電極106C至基板BS間的距離。
    類似地，模擬聚焦特性參數亦為基於假設帶電粒子源102與聚焦透鏡對齊、各個電極間無錯位的情形、聚焦透鏡具有相同的直徑以及帶電粒子源102與聚焦透鏡為近軸系統(paraxial system)等條件下所得到的模擬結果。值得注意的是，上述初始設定參數以及模擬聚焦特性參數所列舉包含之各種參數僅是一示範性的例子，實際應用上並不以此為限。
    之後，判斷模擬聚焦特性參數是否達到第二目標值範圍或調整初始設定參數的次數是否達到第二預設值(步驟S308)。若模擬聚焦特性參數未達到第二目標值範圍，且調整初始設定參數的次數亦未達到第二預設值，則依據聚焦精確度調整圖案製作系統100的初始設定參數(步驟S310)，並回到步驟S306依據調整過後的初始設定參數再進行圖案製作系統100的聚焦特性模擬，以得到新的模擬聚焦特性參數。若模擬聚焦特性參數達到第二目標值範圍或調整初始設定參數的次數達到第二預設值，則將調整過後的初始設定參數作為用來模擬目標圖案的製作結果的設計參數(步驟S312)。如此重覆步驟S306~S310直到模擬聚焦特性參數達到第二目標值範圍或調整初始設定參數的次數達到第二預設值，即可最佳化模擬聚焦特性參數而得到用來模擬目標圖案的製作結果的一組設定參數。
    綜上所述，本發明透過比較目標圖案與圖案製作模擬結果來求得圖案製作精確度，並依據圖案製作精確度調整設計參數，可於系統組裝和測試之前，先確保圖案製作的結果可符合預期的規格，進而降低圖案製作系統的製造成本。
    雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
    100．．．圖案製作系統
    102．．．帶電粒子源
    104．．．限束孔徑板
    106．．．聚焦透鏡陣列
    BS．．．基板
    106A~106C．．．電極
    VC．．．電極電壓
    S202~S216．．．設計參數的最佳化方法步驟
    S302~S312．．．取得設計參數初始值的方法步驟
    圖1繪示為本發明一實施例之圖案製作系統的示意圖。
    圖2繪示為本發明一實施例之圖案製作系統的設計方法流程圖。
    圖3繪示為本發明一實施例之取得設計參數初始值的方法流程圖。
    S202~S216．．．設計參數的最佳化方法步驟
    权利要求:
    Claims (8)
    [1] 一種直接考慮圖案製作真確度之圖案製作系統的設計方法，包括：提供一目標圖案與一組曝寫參數；依據該目標圖案來最佳化該組曝寫參數；提供一圖案製作精確度的一第一目標值範圍與調整該圖案製作系統之一組設定參數次數的一第一預設值；依據該組設定參數與該組曝寫參數模擬該目標圖案的製作結果，以得到一模擬圖案；比較該目標圖案與該模擬圖案，以計算出一圖案製作精確度；判斷該圖案製作精確度是否達到一目標值範圍或調整該組設定參數的次數是否達到該第一預設值；以及若該圖案製作精確度未達到一目標值範圍或調整該組設定參數的次數未達到該第一預設值，依據該圖案製作精確度調整該圖案製作系統的該組設定參數，以最佳化該組設計參數。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之圖案製作系統的設計方法，其中該組設計參數之初始值為根據過去經驗所得數值以內插方式取得。
    [3] 如申請專利範圍第2項所述之圖案製作系統的設計方法，更包括：提供一組初始設定參數；提供一組聚焦特性參數的一第二目標值範圍與調整該組初始設定參數次數的一第二預設值；依據該組初始設定參數模擬該圖案製作系統的聚焦特性以得到一組模擬聚焦特性參數；判斷該組模擬聚焦特性參數是否達到該第二目標值範圍或調整該組初始設定參數的次數是否達到該第二預設值；以及若該組模擬聚焦特性參數未達到該第二目標值範圍，且調整該組初始設定參數的次數亦未達到該第二預設值，依據該組模擬聚焦特性參數調整該組初始設定參數；以及若該組模擬聚焦特性參數達到該第二目標值範圍或調整該組初始設定參數的次數達到該第二預設值，將調整過後的該組初始設定參數作為用來模擬該目標圖案的製作結果的該組設計參數。
    [4] 如申請專利範圍第3項所述之圖案製作系統的設計方法，其中該組初始設定參數包括該圖案製作系統之電極厚度、聚焦透鏡大小以及電極電壓的初始設定值。
    [5] 如申請專利範圍第3項所述之圖案製作系統的設計方法，其中該組模擬聚焦特性參數包括模擬聚焦點大小、模擬聚焦景深以及模擬工作距離，而該組目標聚焦特性參數則包括目標聚焦點大小、目標聚焦景深以及目標工作距離。
    [6] 如申請專利範圍第1項所述之圖案製作系統的設計方法，其中該組設定參數包括該圖案製作系統之電極厚度、聚焦透鏡大小以及電極電壓。
    [7] 如申請專利範圍第1項所述之圖案製作系統的設計方法，其中該圖案製作系統為一粒子束直寫式圖案製作系統，該圖案製作系統根據該目標圖案在不同時間逐步依次在該圖案製作系統之待寫基板上進行圖案製作。
    [8] 如申請專利範圍第7項所述之圖案製作系統的設計方法，其中該粒子束至少包括光子束、電子束、離子束之其一或其組合。
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