使用带电粒子多小束光刻系统制造独特芯片的制作方法

本发明涉及一种制造方法，即制造诸如半导体芯片之类的电子器件的方法。本发明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。本发明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，本发明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，本发明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。

背景技术：

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中以本发明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，均被转让给本发明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，根据本发明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。

技术实现要素：

本发明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。

根据本发明的一个方面，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，设计布局数据定义适用于从晶片制造的所有电子器件的结构。特征数据集可以定义能够被选择用于补充在设计布局数据中定义的结构的多个特征。这些结构和特征可以是例如电子电路元件或电路元件的一部分，诸如晶体管、二极管、电阻器、连接线和/或过孔，并且这些结构可以互连以在完成的电子器件中形成电子电路。

有利地，用于生成小束控制数据的所需处理能力和存储器可以保持较低，因为设计布局数据可以被重用于多个电子器件的创建，其中利用创建独特电子器件的已知方法需要用于每个独特电子器件的设计布局数据以及因此的用于所制造的每个独特设计的容量和处理时间。

在一个实施例中，特征数据集可以包括多个数据文件，其中每个数据文件包括适用于电子器件的不同子集之一的特征的子集。因此，可以从包含用于一个个性化电子器件的特征的文件获得要被个性化的电子器件的部分的设计布局。

在一个实施例中，特征数据集可以包括数据文件，其中数据文件包括特征的多个子集，其中特征的每个子集适用于电子器件的不同子集之一。因此，可以从包含用于多个个性化电子器件的特征的文件获得要被个性化的电子器件的部分的设计布局。

在一个实施例中，生成小束控制数据的步骤可以另外基于选择数据。选择数据可以定义用于对电子器件进行个性化的对特征数据集的特征的选择，或者以防万一设计布局数据被用于补充要从晶片制造的每个电子器件的结构。选择数据可以针对电子器件的不同子集定义对特征的不同选择。因此，可以基于选择数据生成要个性化的芯片的部分的设计布局，该选择数据定义被选择用于对电子器件进行个性化的特征，或者以防万一设计布局数据被用于补充要从晶片制造的电子器件的每个子集的结构。

在一个实施例中，对特征数据集的特征的至少一个选择可以包括多个至少一个特征。因此，可以多次选择和使用特征数据集中定义的特征。

在一个实施例中，特征数据集可以定义多个不同的特征。因此，特征数据集可以包括彼此不同的特征，可能仅包括不同的特征。

在一个实施例中，特征数据集可以包括以下中的至少一个：圆形特征；形状为具有第一取向并具有第一宽度的线的特征；形状为具有垂直于第一取向的第二取向的线的特征；形状为具有与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。单个特征可以被成形为两个或更多个这样的特征的组合。当在晶片上曝光时，这些特征可以实现芯片的层内或层间的电连接。

在一个实施例中，生成小束控制数据的步骤可以另外基于特征元数据，其中，特征元数据指定为了对电子器件进行个性化将要创建可以使用选择数据选择的来自特征数据集的特征的位置。该位置可以是芯片设计中的待个性化区域的位置。

在一个实施例中，可以基于特征元数据和选择数据二者来选择特征数据集中定义的特征以包括在小束控制数据中。

在一个实施例中，该方法可以进一步包括从所选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晶片上曝光的条带的一部分。该方法可以进一步包括基于特征元数据从一个或多个位图片段中选择位图片段以包括在小束控制数据中。位图片段可以被用来补充公共设计位图，或者可以被组合以用于生成定义要在晶片上曝光的扫描线或条带的位图。

可以经由第一网络路径在无掩模光刻曝光系统中接收设计布局数据。可以经由与第一网络路径分开的第二网络路径在无掩模光刻曝光系统中接收选择数据。这使得能够从不同的源提供设计布局数据和选择数据。

作为设计布局数据，例如以GDSII或OASIS数据文件的形式，通常涉及大量数据，而选择数据可以采取相对小的文件的形式，第一网络路径可以具有比第二网络路径更高的数据传输带宽。第一网络路径例如基于光纤网络连接。第二网络路径例如基于cat6以太网网络连接。

通常，选择数据将从无掩模光刻曝光系统外部的源接收，诸如从半导体工厂的制造部内的黑匣子设备接收。在该示例中，可以有利地经由第二网络路径接收选择数据，该第二网络路径也可以被用来控制无掩模光刻曝光系统。因此，现有网络接口可以被用于向无掩模光刻曝光系统提供选择数据。

特征元数据通常涉及相对少量的数据，并且可以经由第一网络路径或第二网络路径在无掩模曝光系统中被接收。

在一个实施例中，电子器件可以是半导体芯片，并且无掩模图案写入器可以是带电粒子多小束光刻机或电子束机。

可以以加密的形式接收选择数据，以在创建独特电子器件的过程中在半导体工厂内提供附加的数据安全性。

可以对特征元数据进行加密，以在创建独特电子器件的过程中在半导体工厂内提供附加的数据安全性。

可以对小束控制数据进行加密，以在创建独特电子器件的过程中在半导体工厂内提供附加的数据安全性。

根据本发明的一个方面，提出了一种诸如半导体芯片之类的电子器件，其使用上述方法中的一种或多种来创建。

在一个实施例中，电子器件可以是真正独特的半导体芯片，其不同于、例如在功能上不同于使用本发明方法的任何其他半导体芯片。

根据本发明的一个方面，提出了一种无掩模光刻曝光系统，其被配置为执行上述方法中的一种或多种。

在一个实施例中，无掩模光刻曝光系统可以包括黑匣子设备，该黑匣子设备被配置为生成选择数据，该选择数据定义用于对要从晶片制造的电子器件进行个性化的、对特征数据集的特征的选择。选择数据可以定义针对电子器件的不同子集的、对特征的不同选择。

黑匣子可以由第三方拥有，例如，IP块所有者或制造芯片的所有者、或密钥管理基础架构所有者。有利地，黑匣子可以位于靠近光刻机操作的半导体工厂内，从而将选择数据的公开曝光最小化。这与已知的芯片制造方案形成对比，在已知的芯片制造方案中，用于对芯片进行个性化的黑匣子通常位于半导体工厂外部并且用于在芯片被创建之后对芯片进行个性化。

根据本发明的一个方面，提出了一种半导体制造设备，其包括如上所述的无掩模光刻曝光系统。

根据本发明的一个方面，提出了一种包括光栅化器和无掩模图案写入器的光刻子系统。无掩模图案写入器例如是带电粒子多小束光刻机或电子束机。光栅化器可以被配置为生成小束控制数据，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，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。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。

在光刻子系统的实施例中，小束控制数据的生成可以另外基于选择数据。选择数据可以定义用于对电子器件进行个性化的特征数据集的特征的选择。选择数据可以针对要从晶片制造的电子器件的不同子集定义对特征的不同选择。在光刻子系统的实施例中，小束控制数据的生成可以另外基于特征元数据。

本发明的另一方面涉及使用上述方法和/或光刻子系统创建的电子器件。

本发明的又一方面涉及一种包括半导体芯片的电子器件，所述半导体芯片包括形成在所述半导体芯片的三层或更多层中的多个结构，其中所述半导体芯片是一组半导体芯片中的一员，该组中的每个半导体芯片具有存在于该组的所有半导体芯片中的一组公共结构以及仅存在于该组的半导体芯片的子集中的一组非公共结构，并且其中非公共结构形成在上述层中的至少第一层上，在该第一层上方具有上述层中的第二层并且在该第一层下方具有上述层中的第三层。

本发明的又一方面涉及一种包括半导体芯片的电子器件，该半导体芯片包括形成在半导体芯片的多个层中的多个结构，其中半导体芯片是一组半导体芯片中的一员，该组中的每个半导体芯片具有存在于该组的所有半导体芯片中的一组公共结构以及仅存在于该组的半导体芯片的子集中的一组非公共结构，并且其中，所述非公共结构包括以下中的至少一个：所述多个层中的金属层之间的连接；多个层的接触层中的栅极和金属层之间的连接；多个层的局部互连层中的连接；以及多个层的一层中的晶体管或二极管的P或N掺杂扩散区域。

根据本发明的一个方面，提出了一种用于生成控制数据的计算机实现的方法。控制数据可以被用于控制无掩模图案写入器以使用利用无掩模图案写入器的无掩模光刻曝光系统来曝光晶片以用于电子器件的创建，使得根据小束控制数据对晶片的曝光导致曝光图案，该图案针对电子器件的不同子集具有对特征的不同选择。该方法可以包括接收特征数据集，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。该方法还可以包括基于特征数据集生成小束控制数据。

根据本发明的一个方面，提出了一种计算机程序产品，在计算机可读非暂时性存储介质上实现，计算机程序产品包括指令，当计算机程序产品由计算机执行时所述指令使计算机执行用于生成上述实施例中的一个或多个实施例的特征数据集的方法。

根据本发明的一个方面，提出了一种计算机可读非暂时性存储介质，其包括指令，所述指令当由计算机执行时使得计算机执行用于生成上述实施例中的一个或多个实施例的特征数据集的方法。

在上述电子器件中，半导体芯片的公共结构和非公共结构可以互连以形成电子电路。电子器件可以包括用于接收询问(challenge)的至少一个输入端子和用于输出响应的至少一个输出端子。电子电路可以形成连接到至少一个输入端子和至少一个输出端子的询问-响应电路，并且-响应电路可以被适配为基于应用于至少一个输入端子的询问来在至少一个输出端子处生成响应，所述和响应具有预定关系。

在以下描述和权利要求中进一步限定本发明的各个方面和实施例。

在下文中，将更详细地描述本发明的实施例。然而，应该理解的是，这些实施例不应被解释为限制本发明的保护范围。

附图说明

现在将仅通过示例的方式参考所附的示意图来描述实施例，在图中对应的附图标记指示对应的部分，并且其中：

图1a示出了本发明示例性实施例的简化的独特芯片；

图1b示出了具有本发明示例性实施例的多个独特芯片的晶片；

图2示出了根据本发明示例性实施例的电子器件制造中涉及的系统的示意图；

图3示出了本发明示例性实施例的图案位图数据的创建的功能流程图；

图4表示根据本发明示例性实施例的由分开的数据文件形式的特征数据集和设计布局数据定义的场；

图5表示根据本发明示例性实施例的由单个数据文件形式的特征数据集和设计布局数据定义的场；

图6a表示根据本发明示例性实施例的由个体特征集形式的特征数据集、设计布局数据和特征元数据定义的场；

图6b表示根据本发明示例性实施例的选择数据；

图7示出了根据本发明示例性实施例的图案位图数据的创建的功能流程图；

图8示出了根据本发明另一示例性实施例的图案位图数据的创建的功能流程图；

图9示出了带电粒子多小束光刻系统的示例性实施例的简化示意图；

图10是示出示例性无掩模光刻系统的概念图；

图11A示出了本发明示例性实施例的金属层之间的两个合并过孔的侧视图；

图11B示出了本发明示例性实施例的金属层之间的两个合并过孔的顶视图；

图12A示出了金属层之间的两个过孔的侧视图；以及

图12B示出了金属层之间的两个过孔的俯视图。

附图仅意味着用于说明的目的，并不用作权利要求所指定的范围或保护的限制。

具体实施方式

在以下示例中，对半导体芯片进行参考，但是应该理解，本发明不限于芯片，并且更一般地应用于具有个性化例如独特特征的电子器件的创建。电子器件可以是只读存储器(ROM)。例如，可以使用本发明创建具有个性化ROM负载的批量芯片。这样的批量通常是小批量的，例如从一个或少于一个晶片所创建的。

由带电粒子多小束光刻执行的过程也被称为电子束或e束曝光。电子束曝光方法是无掩模曝光方法。在电子束曝光期间用于对诸如晶片之类的目标进行写入的电子束也被称为小束(beamlet)。

独特芯片被设计为相对于其他芯片是独特的。这并不排除使用本发明可以制造多于一个独特芯片的可能性，例如创建用于在原始独特芯片损坏情况下使用的备用独特芯片，以创建批量的相同芯片或用于任何其他原因。与任何其他半导体芯片在功能上不同的独特半导体芯片可以被称为真正独特的芯片。在芯片上创建视觉可读的独特ID也可以被视为创建独特芯片。可以通过在不同晶片上重复芯片的创建来制作独特芯片的副本，或者单个晶片可以包括独特芯片的一个或多个副本。

图1a示出了包含公共部分101和个性化区域102的示例性简化独特芯片100。图1b示出了在其上创建有独特芯片的示例性晶片24。可以在晶片24上创建的其他芯片中复制公共部分101，导致多个芯片具有同样的相同部分。个性化区域102可以与在晶片24上创建的其他芯片不同。这在图1B中图示出，其中示出了晶片24包含独特芯片100和39个其他独特芯片，每个独特芯片具有不同的个性化区域。组合的公共部分101和个性化区域102可以导致独特芯片100。

可以通过选择和写入可从特征数据集中选择的特定特征来实现个性化区域102。其他独特芯片可以具有对来自特征数据集的特征的不同选择，从而实现电子电路的层内或层间的不同互连。

可以使用光刻来创建公共部分101，但是优选地使用带电粒子多束光刻来创建公共部分101。通常使用带电粒子多束光刻来创建个性化区域。

图2示出了本发明示例性实施例的半导体制造设备1000，包括在制造独特半导体芯片中所涉及的系统和过程。在图2中使用的参考标号是指过程或操作的情况下，这些参考标号也可以是指执行这些过程或操作的计算单元。所示出的每个过程和操作可以由专用单元执行。可替代地，一个计算单元可以执行图2中所示的多个过程或操作。计算单元例如是计算机系统，包括一个或多个处理器和存储器，用于在操作系统下运行程序或用于运行专用任务。

半导体制造设备1000可以包括生产设置部分1002和制造部分1003。可以不对两个部分1002和1003进行划分或者可以进行另一种划分。制造部分1003可以包括一个或多个光刻子系统1070，每个光刻子系统1070使用无掩模图案写入器1073。在该示例中，无掩模光刻曝光系统是带电粒子多小束光刻系统，并且无掩模图案写入器1073是带电粒子多小束光刻机或电子束机。

在图2的左侧，示出了标准IC设计流程1001，其通常导致掩模订单数据、设计布局数据和/或晶片订单数据的创建，被共同描绘为输出2000。通常以GDSII或OASIS数据格式生成设计布局数据。标准IC设计流程在本领域中是已知的，并且通常包括系统/完整IC设计阶段1010、电路设计VHL/Verilog阶段1011、逻辑验证阶段1012、放置和布线(P&R)阶段1013、物理模拟阶段1014和/或设计规则检查(DRC)阶段1015。

包括附加配件和IP库的过程设计套件1030可以从功能IP块存储装置1031到标准IC设计流程1001中的各个步骤以可重复使用的逻辑单元、单元或芯片布局设计的形式提供构建块，如从功能IP块存储装置1031到标准IC设计流程1001的步骤1011、1012、1013、1014和1015的箭头所描绘的那样。过程设计套件1030通常位于半导体工厂1000的生产设置部分1002内，因为它可能涉及从IP块设计器1005许可给芯片制造商的功能IP块。

所创建的设计布局数据通常包括公共设计布局部分，其定义适用于要被创建的所有芯片的布局结构。此外，设计布局数据可以包括非公共的设计布局部分，其可以被留空白或未被定义。非公共的设计布局部分将在稍后阶段中被填充，其具有从用于对芯片进行个性化的特征数据集中选择的特征。

可以与设计布局数据一起提供或者与设计布局数据分开地提供特征数据集。可替代地，可以在工厂内为每次使用预定义、存储和检索特征数据集。

可以经由流片(tape-out)和验收(sign-off)过程1016将设计流程1001的输出2000提供给带电粒子多小束光刻系统。更具体地，可以将输出2000输入到生产设置1002的准备部分1020，其中可以执行光学邻近校正(OPC)操作1021、数据准备(PEC、压裂(fracturing))操作1022、配方/过程程序(PP)生成操作1023和/或订单和生产计划操作1024。通过验证步骤1040，可以将这些操作中的每一个操作的输出转移到制造部分1003。

在无掩模光刻曝光之前要对晶片执行光刻曝光的情况下，可以将光学邻近校正(OPC)1021应用于GDSII设计布局数据，从而得到校正的GDSII数据2010，可以将校正的GDSII数据与掩模订单数据一起输入到掩模商店1081。这可以得到掩模集2011，掩模集2011可以被输入到掩模版存储库1082，可以从该掩模版存储库将掩模版(掩模)2012输入到CMOS晶片流1080。晶片订单数据可以被用来在需要时使晶片1083输入到CMOS晶片流1080。光刻曝光本身未在图2中示出。将所得到的经曝光的晶片示出为晶片2013。注意，在没有执行光刻曝光的情况下，晶片2013可以是未经曝光的晶片。

数据准备单元1022可以将描绘为2007的GDSII设计布局数据预处理为预处理的设计布局数据2008。预处理的设计布局数据2008可以包括特定于光刻子系统1070的数据。GDSII数据2007的这种离线预处理可以包括诸如平坦化、邻近校正、抗蚀剂加热校正和/或智能边界的绘制的步骤。可以将图案矢量数据2008存储在制造执行系统(MES)1050的掩模版存储装置1051中。

配方/PP生成1023可以生成用于创建过程作业(PJ)的指令。可以将PP和相关联的程序存储在MES 1050的配方/PP数据库1052中。可以将PP 2005从MES 1050发送到光刻子系统1070的机器控制1072，以指示机器控制1072基于PP来创建PJ。附加的命令可以包括中止和取消指令。

例如，经由订单和生产计划1024，可以向MES 1050的制造数据库1053提供制造特定信息。从这里可以向PJ输入生成器1054馈送信息。PJ输入生成器1054可以向机器控制1072提供PJ输入，其中可以生成PJ 2006以用于控制光刻子系统1070的各部分，特别是光栅化器1071和图案流化器(无掩模图案写入器)1073。

可以使用PP来控制光刻子系统1070的操作，PP可以包括要被执行的一系列动作。机器控制1072可以装载有PP，并且可以如可由配方/PP生成1023所请求的那样调度和执行PP。PP可以扮演配方的角色，例如如SEMI E40标准中所定义的。虽然SEMI标准指定了如何处理配方的许多要求，但标准可能是矛盾的，因此优选地避免配方。相反，可以以所谓的二进制大对象(BLOB)的形式使用可编辑和未格式化的PP。

PP可以是指令集、设置和/或参数的预先计划和可重复使用的部分，其可以确定晶片的处理环境并且可以在运行或处理循环之间经历变化。PP可以由光刻工具设计者设计或者可以通过工具加工而生成。

可以由用户将PP上载到光刻系统。PP可以被用来创建PJ。PJ可以指定要由光刻子系统1070应用于晶片或晶片组的处理。PJ可以定义在处理指定的晶片组时使用哪个PP并且可以包括来自PP的参数(并且可选地来自用户的参数)。PJ可以是由用户或主机系统启动的系统活动。

PP不仅可以被用于控制晶片的处理，还可以被用于服务动作、校准功能、光刻元件测试、修改元件设置、更新和/或升级软件。优选地，除了在PP中规定的内容之外不发生子系统行为，某些允许的附加类别例外，诸如在模块或子系统的加电期间的自动初始化、子系统的周期性和无条件行为，只要那些不会影响PJ执行、以及对意外断电、紧急情况或EMO激活的响应即可。

可以将PP划分为几个步骤。大多数步骤通常包括命令并且识别要执行命令的子系统。该步骤还可以包括用于执行命令的参数和参数约束。PP还可以包括调度参数以指示何时要执行步骤，例如并行、顺序或同步执行。

为了执行PJ的命令步骤，机器控制1072可以将PJ中指示的命令发送到PJ的相关步骤中指示的子系统。机器控制1072可以监视定时并且可以从子系统接收结果。

预处理的设计布局数据2008通常以工具输入数据格式存储在掩模版存储装置1051中，工具输入数据格式是矢量格式并且包括剂量信息。预处理的设计布局数据2008可以从掩模版存储装置1051提供到光刻子系统1070的光栅化器1071，其中它可以被处理成诸如图案位图数据2009之类的小束控制数据，以用于控制无掩模图案写入器1073曝光晶片以用于芯片的创建。

可以以各种方式提供特征数据集2016，所述特征数据集2016定义能够被选择用于对芯片进行个性化的特征。在一个示例中，可以使用与用于提供预处理的设计布局数据2008相同的网络路径将特征数据集2016提供给光栅化器1071，如图2中所示。在另一个示例中，特征数据集2016可以与PP 2005一起被提供给光刻子系统1070。在另一个示例中，可以经由PJ输入生成器1054将特征数据集2016提供给光刻子系统1070。在另一个示例中，特征数据集2016可以被提供给黑匣子设备1060。特征数据集2016可以在使用之前被存储在半导体工厂内或者从外部源提供。

预处理的设计布局数据2008可以包括适用于要从晶片制造的所有芯片的结构。可以基于来自安全的、厂内黑匣子设备1060的输入来从特征数据集中选择用于对芯片进行个性化的特征，其可以生成定义特征数据集的特征的选择的选择数据，使得可以对要从晶片制造的不同芯片进行不同的特征选择。可替代地，黑匣子设备1060提供适用于要制造的每个芯片的特征子集，其中每个特征子集是不同的。这样的特征子集可以作为GDSII或OASIS文件而被提供，其将是相对较小的，因为它仅包括非公共的设计布局，即芯片的个性化部分。

特征数据集可以包括多个不同的特征，诸如圆形特征、形状为水平线的特征、形状为垂直线的特征或十字形特征。根据该特征数据集，可以多次选择和使用特征以定义芯片的个性化部分。选择数据可以被用来指示要使用来自特征数据集的哪些特征。

在图2中被描绘为2004的选择数据可以从黑匣子设备1060被提供给PJ输入生成器1054。优选地，选择数据2004被加密。PJ输入生成器1054可以将选择数据2004发送到机器控制1072，其中可以生成PJ 2006，其指示光栅化器1071从特征数据集获得所指示的特征，并基于所选择的特征生成图案位图数据2009。

可替代地，黑匣子设备1060可以被配置为将选择数据2004直接提供给光刻子系统1070，用于将选择数据2004提供给光栅化器1071而不涉及PJ输入生成器1054。

特征数据集可以作为单个文件而被提供，诸如基于GDSII或OASIS的文件。为了定位要在要被个性化芯片设计中创建来自特征数据集的所选特征的位置，可以提供特征元数据。在图2中被描绘为2003的特征元数据可以与特征数据集一起在准备部分1020中被接收。从那里，例如经由配方/PP生成器1023或经由订单和生产计划1024，可以将特征元数据2003提供给黑匣子设备1060。后一种情况如图2中所示，其中特征元数据2003遵循从订单和生产计划1024经由制造数据库2003到黑匣子设备1060的路线。黑匣子1060可以遵循与上述选择数据相同的路线向光刻子系统1070提供特征元数据2003，例如经由PJ输入生成器1054，或直接到光刻子系统1070。可替代地，可以使用任何可用网络路径将特征元数据提供给光刻子系统。

黑匣子设备1060可以包括在创建选择数据2004时进行协作的ID/密钥管理器1061和选择数据生成器1062。ID/密钥管理器1061可以从制造数据库1053接收产品ID/序列号信息2001，并且可以从可能位于无掩模光刻曝光系统外部的密钥管理服务1006接收批量ID/密钥对2002。产品ID/序列号信息2001和批量ID/密钥对2002可以被用来控制选择数据2004的生成。此外，产品ID/序列号信息2001可以被用来通过创建过程来跟踪芯片以在创建之后能够使芯片与其ID/序列号匹配。可替代地或另外地，产品ID/序列号信息2001可以被用来通过未示出但本身已知的过程在芯片中或芯片上包括ID/序列号。

根据图案位图数据2009对晶片的曝光2013可以导致曝光图案，该图案针对芯片的不同子集具有对来自特征数据集的特征的不同选择。在图2中，这被描绘为经曝光的晶片2014。可以根据标准CMOS晶片流程1080进一步处理经曝光的晶片2014，该标准CMOS晶片流程1080通常包括检查、蚀刻、沉积CMP和/或切片步骤。所得到的经切片的芯片1007可以是例如为了数据安全性、可追溯性和/或防伪应用可以在终端用户设备1008中使用的独特芯片。箭头2015描绘了向终端用户设备1008提供独特芯片。

过程程序(PP)和过程作业(PJ)可以基于SEMI标准，例如，SEMI E30：“用于制造设备的通信和控制的通用模型(GEM)”，SEMI E40：“用于处理管理的标准”，SEMI E42：“配方管理标准：概念、行为和消息服务”，和/或SEMI E139：“配方和参数管理的规范(RaP)”。

图3示出了使用实线光栅化的数据路径的示例性功能流程图，其可以在从GDSII设计布局数据2007生成图案位图数据2009之后。图3的功能流程可以使用在图2的无掩模光刻曝光系统中。在图3中，将功能流程图分为四个部分：3010被用来指示基础数据输出/输入的数据格式；3020示出了包括数据输出/输入(平行四边形)和功能元件(矩形)的过程流程；3030被用来指示在上覆功能元件处执行的过程步骤；并且3040被用来指示通常执行过程步骤的频率，例如，每个设计一次3041、每个晶片一次3042或每个场一次3043。罗马I、II和III指示何时可以将特征数据集和/或选择数据提供给数据路径。

对过程的输入可以是GDSII设计布局数据2007，或者是任何其他合适格式的设计布局，诸如OASIS数据格式。GDSII设计布局数据2007可以包括空白部分或未定义部分，在其中将插入个性化部分。

数据准备单元1022可以对GDSII文件2007进行预处理，通常作为离线预处理操作。预处理操作通常包括平坦化、邻近校正、抗蚀剂加热校正和/或智能边界绘制操作中的一个或多个，被共同描绘为3031。数据准备1022的输出可以是预处理的设计布局数据2008，其通常采用包括剂量信息的矢量格式，被描绘为3011。预处理的设计布局数据2008的格式也被称为工具输入数据格式。数据准备1022通常每个设计执行一次，如箭头3041所描绘的，但是可以每个晶片执行一次或者每个场执行一次。

数据准备单元1022处的预处理优选地不曝光特定或独特芯片设计，即，选择数据2004优选地在数据路径中的该阶段是不可用的，有利地，允许半导体工厂的生产设置部分1002和数据准备单元1022位于较不安全的环境中。

如上所述，出于安全原因，期望将特定或独特芯片设计部分的曝光和曝光时间最小化。安全方面是很重要的，因为芯片的独特性通常被用于数据安全性、可追溯性和/或防伪应用。虚线块内的过程，即从软件处理1071A直到图案写入器1073处的硬件处理，通常在光刻子系统1070内执行，从而实现更安全的操作环境。此外，通过仅在软件处理1071A处或在其之后提供选择数据2004，可以将在半导体工厂的制造部分1003内使用芯片的独特特征的时间量最小化。

通常每个场一次地提供并使用选择数据2004。罗马III指示在此阶段将选择数据2004提供给数据路径。可替代地但不太优选的是，可以每个晶片一次地提供并使用选择数据2004。罗马II指示在此阶段将选择数据2004提供给数据路径。

可以将特征元数据2003与选择数据2004一起提供给光刻子系统1070，如图2所述。可替代地，可以每个设计一次地提供特征元数据，如罗马I所指示的。

可以将预处理的GDSII设计布局数据2008输入到光栅化器1071，光栅化器1071可以包括软件处理部分1071A和流式传输部分1071B，如图3中所示。取决于罗马II所描绘的每个晶片一次地使用选择数据2004或罗马III所描绘的每个场一次地使用选择数据2004，软件处理部分1071A或流式传输部分1071B可以将选择数据2004与特征元数据2003一起用来如选择数据2004所定义的那样选择来自特征数据集中的特征。

可以在软件处理部分1071A处执行预处理的设计布局数据2008的在线处理，以将矢量数据光栅化从而生成图案系统流式传输(PSS)数据3021。PSS数据3021可以被格式化为4位灰度位图数据，被描绘为3012。

光栅化可以用软件执行。如罗马II所指示的，可以在此阶段实现独特芯片设计部分。流式传输部分1071B然后可以处理PSS数据3021以生成图案位图数据2009。由流式传输部分1071B执行的过程可以包括涉及用于束位置校准的X和/或Y方向上的全部或部分像素移位、场尺寸调整和/或位图数据上的场位置调整的校正。这些过程被共同描绘为3032。除了入口点II之外，可以在该阶段实现独特设计部分，如罗马III所指示的。可以将图案位图数据2009流式传输到图案写入器1073以用于晶片的曝光。图案位图数据2009的该流式传输被描绘为3022。

可以在流式传输阶段1071B处执行光栅化，其可以涉及在硬件中执行的实时处理。可以对矢量格式PSS格式数据3021进行针对束位置校准、场尺寸调整和/或场位置调整的校正(被共同描绘为3032)，然后光栅化可以将其转换为图案位图数据。当对矢量数据进行校正时，可以进行X和Y方向上的全像素移位、部分像素移位和/或子像素移位。

无掩模图案写入器1073的控制通常涉及由图案位图数据控制消隐器(blanker)。图案位图数据2009也可以被称为消隐器格式数据。

图4示出了由以分开的数据文件2016a形式的特征数据集和设计布局数据定义的场103的示例性实施例。在该示例中，设计布局数据定义了场内的四个独特芯片，每个芯片具有在所有四个芯片中可以相同的公共部分101，以及在设计布局数据中是空白或未定义的待个性化区域102。罗马I、II和III指示在该示例中何时可以将相应数据提供给图3的数据路径。

每个数据文件2016a可以包括适用于芯片之一的特征子集，并且可以是基于GDSII或OASIS的数据格式。黑匣子设备1060可以被用来创建数据文件2016a和/或将数据文件2016a分配给不同的芯片，从而进行对特征的选择以用于对芯片进行个性化。

光栅化器1071可以接收所选择的文件或者接收关于使用与将要在晶片上曝光的场相关的哪个数据文件2016a的指示。

在图4的示例中，数据文件2016a的数量可能非常大，这可能对数据处理时间产生负面影响，因为文件I/O操作将更频繁。在图5的示例中，通过将多个特征子集存储到单个数据文件2016b中，已经克服了这个问题。如在图4中那样，在图5中被包括在单个数据文件2016b中的特征数据集的每个块可以表示针对芯片的个性化区域102的设计布局，并且可以以基于GDSII或OASIS的数据格式进行存储。图5的示例中的特征数据集的使用类似于图4。

在图4和图5的示例中，用于待制造的芯片的个性化区域102的所有可能的设计布局通常在使用之前进行准备和存储，而用于特定芯片的特征子集的选择可以在稍后阶段例如在黑匣子设备1060内进行。在图6a和图6b中，个性化区域的设计布局不需要被预先存储，并且也可以在稍后阶段进行创建，例如在黑匣子设备1060内或者甚至在诸如在光栅化器1071内的稍后阶段进行创建。

图6a示出了由设计布局数据、特征元数据2003和特征数据集2016c定义的场103的示例性实施例。在该示例中，设计布局数据定义了场内的四个独特芯片，每个芯片具有在所有四个芯片中可以相同的公共部分101，以及在设计布局数据中是空白或未定义的待个性化区域102。罗马I、II和III指示在该示例中何时可以将相应数据提供给图3的数据路径。

在该示例中，特征数据集2016c包括特征A-E。特征A表示圆形特征，特征B表示形状为水平线的特征，特征C表示形状为垂直线的特征，特征D表示十字形特征，以及特征E表示透明/空白特征。特征数据集2016c可以包括任何数量的特征，并且可以包括除了图6a中所示的其他或不同的形状。图6a中未示出的其他特征的非限制性示例是具有不同宽度的线、圆、具有不同取向的线、具有不同取向的弯头结构、矩形以及在单个特征中的形状的组合。

优选地，特征数据集2016c包括多个不同的特征。特征数据集2016c通常不包括指示符A-E，其在图6a中仅为了图示目的而被示出。可以以任何合适的数据格式将这些特征存储在特征数据集2016c中，例如，使用基于GDSII或OASIS的数据格式。

特征元数据2003可以被用来指示其中要创建来自特征数据集2016c的所选特征的个性化区域102的位置。如特征元数据2003中所指示的特征1可以对应于左上个性化区域，其由参考标号102描绘。根据特征元数据2003，特征1的芯片设计内的位置是X0，Y0。类似地，特征2到特征N可以定义其中要创建来自特征数据集2016c的所选特征的其他个性化区域的位置。在该示例中，将每个特征的坐标表示为X，Y位置。应当理解，可以替代地使用设计布局内的任何其他坐标系或位置指示。

除了位置信息之外，特征元数据2003可以包括附加信息，诸如个性化区域102的宽度和/或高度。例如，通过仅包含多个特征共有的元数据一次，可以优化特征元数据。

图6b示出了选择数据2004的示例性实施例，其可以与图6a的示例一起使用。选择数据2004可以包含场的列表，并且对于每个场，n个字母指示要包括哪个特征。如图6b中所示的字母A-E可以被用作特征的指示，或诸如4位半字节或8位字节之类的任何其他指示。在图6b的示例中，n等于10，即每个场选择10个特征。场内所选特征的位置可以对应于对应字母的索引，即，在选择数据2004中为每个场定义的字母的顺序可以定义场中对应特征的顺序。在此示例中，场从场1到场M编号，M是任何正索引编号。应当理解，可以替代地使用场的任何其他标识，或者可以使用文件内的每个场字母集的位置(例如，将行号计数)作为场的标识从而完全省略场的标识。

光栅化器1071可以接收与将要在晶片上曝光的场相关的选择数据2004或选择数据的子集。选择数据2004可以被用来在特征元数据2003所定义的位置处创建来自特征数据集2016c的所选特征。

图7表示根据本发明示例性实施例的在图案位图数据2009的创建中涉及的数据路径的一部分中的数据流。数据被指示为平行四边形，并且过程步骤被指示为矩形框。

在左侧的数据流的开始处，预处理的设计布局数据2008可以已经被例如如图2中所示的光栅化器1071或优选地是光刻子系统1070的一部分的任何其他处理单元来处理成中间的每像素4位灰度级位图3021B或任何其他合适的位图格式。该中间4bpp灰度级位图3021B可以包括要创建的芯片的公共部分101的结构。芯片设计的待个性化部分可以在中间4bpp灰度级位图3021B中留空白。可选地，中间4bpp灰度级位图处于压缩格式3021A并在解压缩步骤3035中解压缩。ZIP压缩或任何其他合适的压缩格式可以被用作压缩格式。

在右上方，可以使用特征元数据2003、选择数据2004和特征数据集2016c来使用掩模创建过程3033创建每像素4位灰度级位图掩模3023A，或任何其他合适位图格式的掩模。掩模数据3023A通常是允许其用作覆盖掩模的形式，用于通过用由掩模3023A定义的个性化区域102填充中间位图3021B的空白以补充中间位图3021B。可以以稀疏位图格式格式化掩模数据3023A，允许以高压缩率压缩掩模数据3023A。掩模数据3023A可以以压缩格式被中间存储，并且在使用于合并操作3034中之前可能实时地被解压缩。

在合并操作3034中，例如使用或(OR)操作，可以合并中间4bpp灰度级位图3021B和掩模数据3023A，导致在中间位图3021B中要被个性化的空白区域被填充有来自掩模数据3023A的位图信息。可能地，在合并操作3034中仅使用正好在前方要被曝光的晶片部分所需的掩模数据3023A的一部分和中间4bpp灰度级位图3021B的一部分。

可以处理所得到的4bpp灰度位图3021C以用于图案流化器校正，并且可以执行B/W抖动操作，如处理步骤3032A所指示的。处理步骤3032A可以类似于图3的操作3032。这可能导致用于控制诸如图3的无掩模图案写入器1073之类的无掩模图案写入器的图案位图数据2009。

过程3033、3034、3035和3032A可以由光栅化器1071或任何其他处理单元执行，优选地是光刻子系统1070的一部分。可以实时执行过程3032A、3034和/或3035。通常，图7中所示的一个或多个过程步骤在RAM存储器中执行，并且掩模数据3023A(或其一部分)、中间4bpp灰度级位图3021B和/或4bpp灰度位图3021C仅在将数据处理成图案位图数据期间被存储在RAM存储器中。为了提高处理性能，优选地，合并操作3034以及可能还有解压缩操作3035在硬件中实现，例如在FPGA或ASIC中。

在示例性实施例中，中间4bpp灰度位图3021B可以定义晶片的场的条带，例如，覆盖晶片2μm×33mm的面积。中间4bpp灰度位图3021B的每4位像素可以覆盖5.4nm×5.4nm的面积。掩模3023A可以是覆盖晶片上的一个条带或扫描线的4bpp位图，例如，覆盖2μm×300mm的面积。在该示例中，掩模3023A的每个4位像素可以覆盖5.4nm×5.4nm的面积。因此，掩模可以具有与中间4bpp灰度位图相同的分辨率，导致合并操作3034用来自掩模3023A的数据补充中间位图3021B中的空白。

可选地，掩模数据3023A，尤其是当处于稀疏位图格式时，可以以压缩格式存储在RAM中，并且在执行合并操作3034时即时解压缩。

图8表示根据本发明另一示例性实施例的在图案位图数据2009的创建中涉及的数据路径的一部分中的数据流。数据被指示为平行四边形，并且过程步骤被指示为矩形框。

在左侧的数据流的开始处，预处理的设计布局数据2008可以已经被例如如图2中所示的光栅化器1071或优选地是光刻子系统1070的一部分的任何其他处理单元处理成中间的每像素4位灰度级位图3021B或任何其他合适的位图格式。该中间4bpp灰度级位图3021B可以包括要创建的芯片的公共部分101的结构。芯片设计的待个性化部分可以在中间4bpp灰度级位图3021B中留空白。可选地，中间4bpp灰度级位图处于压缩格式3021A并在解压缩步骤3035中解压缩。ZIP压缩或任何其他合适的压缩格式可以被用作压缩格式。

可以使用特征元数据2003、选择数据2004和/或特征数据集2016c来使用片段创建过程3036创建多个4位/像素灰度级位图片段3023C-3023F，或者任何其他合适的位图格式的片段。一个片段3023C-3023F可以包括用于一个独特芯片或一批独特芯片的位图信息。通常，片段3023C-3023F的数量对应于利用每个扫描线或条带将被写在晶片上的独特部分的数量。可以正好在晶片的每个扫描线(或条带)曝光之前更新片段3023C-3023F。可替代地，可以在使用之前创建并临时存储片段3023C-3023F。

可以进一步使用特征元数据2003、选择数据2004和/或特征数据集2016c来使用表创建过程3037创建片段分配表3023B。表3023B可以指示片段例如片段3023C-3023F将被写在晶片上的何处。表3023B可以包括用于利用一条扫描线或条带将被写在晶片上的所有片段的信息，在这种情况下，可以在每次扫描之前更新表3023B。可替代地，表3023B可以包括针对更少或更多片段的信息，在这种情况下，更新表3023B的频率将相应地进行调整。片段分配表3023B可以是任何合适的数据格式，例如，以数据表或任何其他数据格式的形式。

片段3023C-3023F通常具有如下形式：通过用由片段3023C-3023F定义的个性化区域102(的一部分)填充中间位图3021B的空白，允许片段3023C-3023F被插入到中间位图3021B中。

在插入操作3038中，可以在片段分配表3023B的控制下将片段3023A-3023F插入到中间4bpp灰度级位图3021B中。或(OR)操作或任何其他合适的操作可以被用于插入操作3038。插入操作导致在中间位图3021B中要被个性化的空白区域被填充有来自分配的片段3023C-3023F的位图信息。可能地，在插入操作3038中仅使用正好在前方要被曝光的晶片部分所需的片段分配表3023B的一部分、中间4bpp灰度级位图3021B的一部分、和片段3023C-3023F的一部分。

可以处理所得到的4bpp灰度位图3021C以进行图案流化器校正，并且可以执行B/W抖动操作，如处理步骤3032A所指示的。处理步骤3032A可以类似于图3的操作3032。这可能导致用于控制诸如图3的无掩模图案写入器1073之类的无掩模图案写入器的图案位图数据2009。

过程3035、3036、3037、3038和3032A可以由光栅化器1071或任何其他处理单元执行，优选地是光刻子系统1070的一部分。可以实时执行过程3035和/或3038。优选地，图7中所示的一个或多个过程步骤在RAM存储器中执行，并且片段分配表3023B、片段3023C-3023F、中间4bpp灰度级位图3021B和/或4bpp灰度位图3021C或其部分仅在将数据处理成图案位图数据2009期间被存储在RAM存储器中。为了提高处理性能，优选地，插入操作3038以及可能还有解压缩操作3035在硬件中实现，例如在FPGA或ASIC中。

在示例性实施例中，中间4bpp灰度位图3021B可以定义晶片的场的条带，例如，覆盖晶片2μm×33mm的面积。中间4bpp灰度位图3021B的每4位像素可以覆盖5.4nm×5.4nm的面积。片段3023C-3023F可以是4bpp位图，覆盖晶片上的一个条带或扫描线的一部分。因此，片段可以具有与中间4bpp灰度位图相同的分辨率，导致插入操作3038用来自片段3023C-3023F的数据补充中间位图3021B中的空白。片段分配表3023B可以包括针对当前扫描线或条带选择要被插入的片段所需的信息。至此，表3023B可以包括分配给片段的扫描线编号。

在图8的示例中，片段3023C-3023F可以被用来补充中间4bpp灰度级位图3021B，其可以包括要创建的芯片的公共部分101的结构。在替代实施例中，4bpp灰度位图3021C可以仅从片段3023C-3023F创建，即，没有中间4bpp灰度级位图3021B，并且在片段分配表3023B的控制下。在该示例中，可以通过插入操作3038将所选片段插入到4bpp灰度位图3021C中，并且一起可以包括利用晶片的下一扫描线或条带曝光要被创建的所有结构。

图9示出了带电粒子多小束光刻机1的示例性实施例的简化示意图，其可以被用来实现无掩模图案写入器1073。这种光刻机适当地包括生成多个小束的小束生成器、将所述小束图案化为经调制的小束的小束调制器、以及用于将所述小束投影到目标表面上的小束投影仪。目标例如是晶片。小束生成器通常包括源和至少一个孔径阵列。小束调制器通常是具有消隐偏转器阵列和束停止阵列的小束消隐器。小束投影仪通常包括扫描偏转器和投影透镜系统。

光刻机1可以包括用于产生均匀的、膨胀的电子束4的电子源3。束能量优选地相对低地保持在约1keV至10keV的范围内。为了实现这一点，加速电压优选地较低，电子源优选地相对于处于地电位的目标保持在约-1kV至-10kV之间，但是也可以使用其他设置。

来自电子源3的电子束4可以通过双八极(double octopole)，然后通过准直透镜5以用于准直电子束4。如将理解的，准直透镜5可以是任何类型的准直光学系统。随后，电子束4可以照射在分束器上，该分束器在一个合适的实施例中是孔径阵列6A。孔径阵列6A可以阻挡部分束并且可以允许多个子束20穿过孔径阵列6A。孔径阵列优选地包括具有通孔的板。因此，可以产生多个平行电子子束20。

第二孔径阵列6B可以从每个子束产生多个小束7。小束也被称为e束。该系统可以生成大量小束7，优选地大约10,000到1,000,000个小束，但是当然可以使用更多或更少的小束。注意，也可以使用其他已知方法来生成准直小束。这允许对小束进行操纵，这证明对系统操作是有益的，特别是当将小束的数量增加到5,000或更多时。例如在投影透镜的平面中，这种操纵例如通过聚光透镜、准直器或将子束会聚到光轴的透镜结构来执行。

可以将聚光透镜阵列21(或一组聚光透镜阵列)包括在子束创建孔径阵列6A后面，用于将子束20朝着束停止阵列10中的对应开口进行聚焦。第二孔径阵列6B可以从子束20生成小束7。优选地与小束消隐器阵列9组合地包括小束创建孔径阵列6B。例如，两者可以组装在一起以形成子组件。在图9中，孔径阵列6B从每个子束20产生三个小束7，该三个小束7在对应的开口处撞击射束停止阵列10，使得三个小束通过终端模块22中的投影透镜系统而被投影到目标上。在实践中，对于终端模块22中的每个投影透镜系统，可以通过孔径阵列6B产生更大数量的小束。在一个实施例中，(以7×7阵列布置的)49个小束可以从每个子束生成并且被引导通过单个投影透镜系统，尽管每个子束的小束数量可以增加到200或更多。

从束4通过子束20的中间阶段逐步生成小束7具有以下优点：可以利用相对有限数量的子束20并且在相对远离目标的位置处执行主要光学操作。一种这样的操作是子束会聚到对应于投影透镜系统之一的点。优选地，操作和会聚点之间的距离大于会聚点和目标之间的距离。最合适的是，与静电投影透镜结合使用。该会聚操作使系统能够满足减小光斑尺寸、增加电流和减小点扩展的要求，从而在先进节点处特别是在临界尺寸小于90nm的节点处进行可靠的带电粒子束光刻。

小束7接下来可以穿过调制器阵列9。该调制器阵列9可以包括具有多个消隐器的小束消隐器阵列，每个消隐器均能够偏转一个或多个电子小束7。更具体地，消隐器可以是设置有第一电极和第二电极的静电偏转器，第二电极是接地电极或公共电极。小束消隐器阵列9与束停止阵列10一起构成调制器件。在小束控制数据的基础上，调制装置8可以向电子小束7添加图案。可以通过存在于终端模块22内的组件将图案投影到目标24上。

在该实施例中，束停止阵列10包括用于允许小束通过的孔径阵列。束停止阵列在其基本形式中可以包括设置有通孔的基板，通孔通常是圆孔，但是也可以使用其他形状。在一个实施例中，束停止阵列8的基板可以由具有规则间隔的通孔阵列的硅晶片形成，并且可以涂覆有金属表面层以防止表面带电。在一个实施例中，金属可以是不形成天然氧化物层的类型，诸如CrMo。

在一个实施例中，束停止阵列10的通道可以与小束消隐器阵列9中的孔对准。小束消隐器阵列9和小束停止阵列10通常一起操作以停止小束7或使小束7通过。如果小束消隐器阵列9使小束偏转，它将不会穿过小束停止阵列10中的对应孔径，而是将被小束阻挡阵列10的基板阻挡。但是如果小束消隐器阵列9没有使小束偏转，那么它将穿过小束停止阵列10中的对应孔径，并且然后将其作为光斑投影在目标24的目标表面13上。

光刻机1还可以包括数据路径，用于将例如图案位图数据2009形式的小束控制数据提供给小束消隐器阵列9。可以使用光纤传输小束控制数据。可以将来自每个光纤端的调制光束投影在小束消隐器阵列9上的光敏元件上。每个光束可以保持图案数据的一部分，以用于控制耦合到光敏元件的一个或多个调制器。

随后，电子小束7可以进入终端模块。在下文中，术语“小束”指的是经调制的小束。这种经调制的小束有效地包括时间顺序部分。这些顺序部分中的一些可以具有较低的强度并且优选地具有零强度——即，在束停止处停止的部分。一些部分可以具有零强度，以便允许小束定位到针对后续扫描周期的起始位置。

优选地将终端模块22构造为可插入的可更换单元，其包括各种组件。在该实施例中，终端模块可以包括束停止阵列10、扫描偏转器阵列11和投影透镜布置12，但是并非所有这些都需要被包括在终端模块中并且它们可以被不同地布置。

在通过小束停止阵列10之后，经调制的小束7可以穿过扫描偏转器阵列11，该扫描偏转器阵列11基本上垂直于未偏转小束7的方向提供每个小束7在X和/或Y方向上的偏转。在该实施例中，偏转器阵列11可以是扫描静电偏转器，使得能够施加相对小的驱动电压。

接下来，小束可以穿过投影透镜布置12并且可以被投影到目标平面中的目标(通常是晶片)的目标表面24上。对于光刻应用，目标通常包括设置有带电粒子敏感层或抗蚀剂层的晶片。投影透镜布置12可以聚焦小束，例如导致直径约10纳米至30纳米的几何光斑尺寸。这种设计中的投影透镜布置12例如提供约100至500倍的缩小。在该优选实施例中，投影透镜布置12有利地靠近目标表面而定位。

在一些实施例中，束保护器可以位于目标表面24和聚焦投影透镜布置12之间。束保护器可以是设置有所需孔径的箔或板，用于在从晶片释放的抗蚀剂颗粒可以到达光刻机中的任何敏感元件之前吸收该抗蚀剂颗粒。可替代地或另外地，可以将扫描偏转阵列9提供在投影透镜布置12和目标表面24之间。

粗略地说，投影透镜布置12将小束7聚焦到目标表面24。由此，它进一步确保单个像素的光斑尺寸是正确的。扫描偏转器11可以使小束7在目标表面24上偏转。因此，需要确保像素在目标表面24上的位置在微观尺度上是正确的。特别地，扫描偏转器11的操作需要确保像素很好地适合最终构成目标表面24上的图案的像素网格。应当理解，像素在目标表面上的宏观尺度定位适当地通过存在于目标24下方的晶片定位系统来实现。

这种高质量投影可能与获得提供可再现结果的光刻机有关。通常，目标表面24包括位于基板顶部上的抗蚀剂膜。可以通过施加带电粒子的小束即电子来化学地修改抗蚀剂膜的部分。作为其结果，膜的被照射部分可以或多或少地溶解在显影剂中，从而在晶片上产生抗蚀剂图案。随后可以将晶片上的抗蚀剂图案转移到下面的层——即通过执行半导体制造领域中已知的蚀刻和/或沉积步骤。显然，如果照射不均匀，则抗蚀剂可能不会以均匀的方式显影，导致图案中的错误。而且，许多这种光刻机利用多个小束。照射差异不应由偏转步骤引起。

图10示出了示例性带电粒子光刻系统1A的概念图，其被划分为三个高级子系统：晶片定位系统25、电子光学柱20和数据路径30。晶片定位系统25使晶片24在电子光学柱20下方沿x方向移动。晶片定位系统25可以提供有来自数据路径子系统30的同步信号，以使晶片与电子光学柱20所生成的电子小束对准。电子光学柱20可以包括如图9中所示的带电粒子多小束光刻机1。还可以使用图案位图数据2009经由数据路径子系统30来控制小束消隐器阵列9的切换。可以根据图3来实现数据路径子系统30。

如以上示例中所示，无掩模图案写入器可以在图案位图数据的控制下将光栅扫描应用于晶片。可替代地，无掩模图案写入器可以将矢量扫描应用于晶片。通常矢量扫描与光栅扫描的不同之处在于它不会按顺序通过晶片的每个位置；相反，它完成了曝光一个局部区域并飞到下一个区域。利用矢量扫描，在随后的曝光恢复之前通常需要束稳定时间。光栅扫描通常不需要此稳定时间。用于矢量扫描的图案位图数据和控制数据通常可以被称为小束控制数据。

芯片的个性化部分可以包括使用无掩模光刻形成的导电过孔的独特布置。通过合并使用无掩模光刻过程产生的相邻导电过孔以有效地形成更大的单个过孔，可以进一步改善独特芯片的结构，如图11A(侧视图)和11B(顶视图)中所示的示例中所描绘的。在使用基于掩模的光刻法的常规方法中，如图12A(侧视图)和12B(顶视图)中所描绘的，多个圆形过孔217d、217e可以被用来在两个金属层211c、211d之间形成电连接。由于常规光刻中使用的光学系统的限制，在实践中难以实现将这些过孔合并成单个更大的椭圆形过孔。使用无掩模带电粒子光刻系统，不存在这些约束，并且可以产生连接金属层211a、211b的更大的椭圆形单个过孔，例如通过曝光靠在一起的两个过孔217a，217b使它们合并。这使得能够在两个金属层之间进行更可靠的连接，这可以传导更多电流并且在独特芯片中产生进一步的改进。

可以将本发明的一个或多个实施例实现为与计算机系统一起使用的计算机程序产品。程序产品的(一个或多个)程序可以定义实施例的功能(包括本文描述的方法)，并且可以被包含在各种计算机可读存储介质上。计算机可读存储介质可以是非暂时性存储介质。说明性计算机可读存储介质包括但不限于：(i)在其上可以永久存储信息的不可写存储介质(例如，计算机内的只读存储器器件，诸如CD-ROM驱动器可读取的CD-ROM盘、ROM芯片或任何类型的固态非易失性半导体存储器；(ii)在其上可以存储可更改信息的可写存储介质(例如，硬盘驱动器或任何类型的固态随机存取半导体存储器、闪存)。