用于光刻系统的图案数据转换器的制作方法

专利名称：用于光刻系统的图案数据转换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无掩膜光刻装置，并尤其涉及一种用于转换向量格式的图案数据以供光刻装置使用的系统和方法。
背景技术：
一种无掩膜光刻机，生成用于曝光目标的光学或粒子小束。当在该目标的表面上扫描这些小束时，该机器需要用于调制这些小束的图案数据。当以很高分辨率来曝光目标时，需要很大量的图案数据来实现扫描处理。该图案数据通常最初是以向量格式(诸如⑶S-II或OASIS格式)产生的，而然后通常被转换成用于调制小束的位图格式(bitmap format)。在从向量格式到位图的转换中， 有利的是，将数据储存成中间数据格式，以准许在曝光晶片之前执行某种处理，而无需大储存容量来储存体积大的经完全转换的图案数据。向量格式可作为中间向量格式使用。向量格式允许对图案数据执行复杂操作，诸如执行不同类型的校正，这些校正可涉及在二维上并涉及多个像素或子像素移位的图案移位或按比例调整。然而，向量格式具有非决定性的缺点，因此，储存数据所需要的内存量是随图案数据变化的，而且不能提前决定储存图案数据的实际内存要求。图案数据的尺寸太大是一种显著的缺陷。

发明内容
本发明包括一种用于在无掩膜光刻机中根据图案数据来曝光目标的方法，该无掩膜光刻机产生用于曝光该目标的多数个曝光小束。该方法包括提供具有向量格式的输入图案数据；渲染和量化该输入图案数据以产生中间图案数据；以及重新取样且重新量化该中间图案数据以产生输出图案数据。将该输出图案数据供应给光刻机，并基于该输出图案数据来调制由该光刻机产生的这些小束。将该向量格式的输入图案数据转换成具有像素值的空间映射阵列形式的输出图案数据。该输出图案数据可包含双级图案数据，并且可包含 B/W位图数据。该中间图案数据可包含多级位图数据。优选地，表示图案的某一特定部分的中间图案数据比表示该图案的同一部分的输出图案数据包含了更大量的数据。该方法可包括各种预处理步骤。该方法可包括预处理向量图案数据以生成输入图案数据，其中该预处理包括邻近效应校正和/或抗蚀剂加热(resist heating)校正。向量图案数据的渲染可包括定义一种像素单元阵列，并且基于这些像素单元的相对覆盖范围通过输入图案数据定义的特征将值指派给这些像素单元。该量化可包括通过在经渲染的输入图案数据上应用误差扩散进行递色技术(dithering)，且该误差扩散可包括将经渲染的输入图案数据的像素中的量化误差分布到中间图案数据的一个或多个相邻像素。该输入图案数据可进一步包括剂量图数据(dose map data)，该中间图案数据基于向量格式输入图案数据以及剂量图数据形成。重新取样可包括定义一种输出栅格，该输出栅格定义出输出像素单元阵列，并且基于落入输出像素单元内的中间图案数据值以及由这些中间值占据的输出像素单元的分数，将值指派给每一个输出像素单元。可通过计算落入这些输出像素单元内的平均中间图案数据值来确定这些输出像素单元中的值。该重新取样可视情况包括变换中间图案数据的像素大小，且该中间图案的像素大小可大于或小于输出图案数据的像素大小。变换像素大小，使得输出图案数据的像素大小不同于中间图案数据的像素大小，以准许进行改善性能的调适。尽管在光刻误差(例如，关键的尺寸均勻性及重叠)方面，双重量化相较于单一量化会降低性能，但性能的降低可通过在第一量化之后使用比在第二量化后留下的数据更多的数据来储存图案而减少。例如，在第一量化之后具有5nm的像素大小和4比特灰度级像素值(或2. 5nm像素大小和具1比特B/W像素值)的中间图案数据与具有3. 5nm的像素大小和1比特双级B/W像素值的输出图案数据相比较包含更多的数据。理想地，中间图案数据在第一量化步骤之后具有极高分辨率，但此要求与储存如此大量数据的成本以及复杂性保持平衡。在重新取样期间像素大小的改变使得能够调整从中间图案数据到输出图案数据的分辨率。改变像素大小也使曝光剂量能够被改变，而不改变将图案数据输出到光刻机圆柱的传输速率，这是不易改变的。通过改变小束的扫描速度以及输出图案数据的像素大小，可改变剂量率(输出图案数据的像素大小也可由此而变成矩形)。可结合重新取样步骤和重新量化步骤来执行各种校正。重新取样允许移位、按比例调整以及失真校正。可通过对为重新取样定义的输出栅格进行移位、按比例调整、旋转和 /或失真来实施这些校正。也可在重新量化步骤中实施剂量校正。可对中间图案数据执行图案移位，该图案移位包括在输出栅格中的移位。该图案移位可被用于校正小束未对准。可对中间图案数据执行图案移位，该图案移位包括在光刻机的机械扫描方向以及垂直于机械扫描方向这两个方向上进行图案数据移位。该图案移位可包括针对图案数据的整个条纹的图案数据移位。还可以对中间图案数据执行图案按比例调整，该图案按比例调整包含按比例调整输出栅格。图案按比例调整可用于校正小束扫描偏转的变化。可对该中间图案数据执行图案按比例调整，该图案按比例调整包括针对图案数据的整个条纹进行图案数据按比例调離还可以对中间图案数据执行剂量校正。可对每个小束执行剂量校正，且可基于每个小束的剂量因子以及针对该图案数据的条纹的按比例调整因子来确定剂量校正。还可以对中间图案数据执行校正，以用于补偿这些小束中的一个或多个的位置变化。该校正可包含对输入图案数据的调整，该调整导致中间图案数据移位，该中间图案具有在机械扫描方向以及基本垂直于该机械扫描方向的两个方向上的组合。还可对该中间图案数据执行校正，以用于补偿输出图案数据到光刻机传输时间的变化。还可以对中间图案数据执行场域失真调整，该失真调整包括使输出栅格失真。该失真可用于改善重叠性能，和/ 或用于改善与不同光刻工具的匹配。该失真可包括场域大小调整、场域位置调整、场域的旋转、不对称场域大小调整，和/或不对称旋转中的至少一种，并且可另外包括更高级的失直该重新量化步骤可包含递色技术，其通过对经重新取样的中间图案数据应用误差扩散。第一量化步骤可包括递色技术处理，且第二(重新)量化步骤可包括重新递色技术处理，且该递色技术及该重新递色技术优选地在相反方向上执行(例如，自左至右且自上至下进行递色技术，而自右至左且自下至上进行重新递色技术)。可将输入图案数据递色两次，以生成两组中间图案数据，每一组在相反方向上被递色。可将这两组中间图案数据用于曝光目标的交替曝光通道，每一组中间图案数据在使用之前在与递色方向相反的方向上被重新递色。可移动该目标，使得在相同方向上曝光该目标的每一条曝光通道。重新递色技术误差扩散包括将经重新取样的图案数据的像素中的量化误差分布到输出图案数据中的一个或多个相邻像素。该误差扩散可包括定义一种像素阵列；将该像素阵列划分成若干部分，每一部分被指派成通过不同小束曝光；确定每一部分的误差扩散参数值；以及使用误差扩散参数值将值指派给每一部分内的像素。误差扩散参数值可包括用于双级输出图案数据值的较高级的权重值及阈值，并且可进一步包括该双级值的较低级的权重值。该误差扩散参数值可以是阈值，其中将双级值指派给在某一部分内的像素单元基于了与针对该部分确定的阈值的比较。可通过以下各项来限制误差扩散不允许向具有等于或低于另一阈值的多级值的一个或多个像素扩散；和/或不允许扩散至位于在输入图案数据中所描述的这些特征外面的一个或多个像素；和/或不允许向具有与经处理的像素相差一定量以上的值的一个或多个像素扩散。每一个像素可具有一个标记，并且可通过不允许向具有与经处理的像素标记不同的标记的一个或多个像素扩散来限制误差扩散。该标记可包含与中间图案数据一起储存的代码。可在预处理期间定义该标记，并且由具有向量格式的输入图案数据中的特征覆盖的所有像素可被指派第一标记值，而所有其它像素被指派第二标记值。根据本发明的方法，渲染和量化可在曝光晶片之前完成，并且通过这些步骤产生的中间图案数据是以像素值的空间映射的阵列的形式的，其具有决定性大小，使得可提前确定储存该中间图案数据所必需的储存容量。此外，通过重新取样和重新量化的步骤，可实时对该中间图案执行校正。因此，可使用具有决定性大小的图案数据格式，同时保持对该图案数据执行实时校正的能力。本发明还涉及一种操作光刻机的方法，其中在第一步骤中将图像数据以向量格式的形式供应给该机器，在第二步骤中将该向量格式渲染和量化成位图数据格式，在第三步骤中重新取样该位图数据以用于对该数据执行实时校正，在第四步骤中重新量化经重新取样的数据，且随后在第五步骤中将其作为输出位图供应给该机器的成像硬件。用于执行该第一量化步骤的数据量优选地大于由执行该重新取样引起的数据量。该重新取样可包括图案移位、图案按比例调整，或场域失真校正中的一个或多个，并且该重新量化可包括执行剂量校正。可结合该量化步骤来执行递色技术处理，其包括通过调适递色技术阈值执行剂量校正。该方法也可包括通过修改输出位图的像素大小来控制曝光剂量，该修改是通过结合所述重新取样来变换中间图案数据的像素大小进行的。在另一方面中，本发明还涉及一种用于将具有向量格式的输入图案数据转换成具有像素值的空间映射阵列形式的输出图案数据的数据路径。该数据路径包括第一处理单元，其用于渲染和量化该输入图案数据以生成中间图案数据；第一储存单元，其用于储存该中间图案数据；及第二处理单元，其用于重新取样和重新量化该中间图案数据以生成输出图案数据。该第一处理单元还可包括用于递色该渲染出的输入图案数据的软件和/或硬件，且该第二处理单元可包括用于重新递色该经重新取样的图案数据的软件和/或硬件。 该第一储存单元的容量优选地足以针对该图案数据的整个场域储存中间图案数据。该数据路径也可包括用于储存该输出图案数据的第二储存单元。在另一方面，本发明包括一种用于根据图案数据来曝光目标的系统，该系统包括 无掩膜光刻机，其生成用于曝光目标的多个曝光小束，并基于输出图案数据来调制这些小束；数据路径，其用于接收输入图案数据，且产生该输出图案数据；以及图案串流系统，其用于将该输出图案数据供应给光刻机。


在附图中说明了本发明的不同的方面和本发明的实施例的一定的示例，其中图1为示出无掩膜光刻系统的方案图；图2为带电粒子光刻系统100的实施例的简化示意性示图，其示出了电子光学圆柱的细节；图3为数据路径的实施例的简化框图；图4为包括多个信道的光刻系统的方案图；图5A为划分成若干场域的晶片的示图；图5B为划分成若干条纹的场域的示意图；图6为说明一种处理的简化流程图，该处理用于将具有向量格式的输入图案数据转换成适于调制无掩膜光刻机的小束的输出图案数据；图7为用于执行图6中的处理的架构的示例；图8A至图81为示出将具有向量格式的输入图案数据转换成输出图案数据的步骤的示图；图9为用于条纹位置校正的χ和y图案移位的示图；图10为y方向图案按比例调整的示图；图IlA为图案数据的8X8阵列的示图；图IlB为示出用于中间图案数据自左至右且自上至下的第一递色技术的路径的示图；图IlC为示出用于中间图案数据自右至左且自下至上的第二递色技术的路径的示图；图12A为示出在两个方向上扫描晶片的示图；以及图12B为示出在一个方向上扫描晶片的示图。
具体实施例方式下文是对本发明的各种具体实施例的描述，其仅通过示例以及参考图示提出。带电粒子光刻系统图1为示出无掩膜光刻系统100的方案图，其划分成三个高级子系统数据路径 101、光刻机圆柱102，及晶片定位系统103。光刻机圆柱102根据通过数据路径提供的图案数据来生成光学或带电粒子束以曝光晶片。晶片定位系统103使晶片在圆柱102下方移动， 通过圆柱102产生的曝光束使晶片能够被扫描。晶片定位系统103典型地包括控制系统107，控制系统107控制放置有晶片的晶片台108的移动。在一个实施例中，晶片定位系统使晶片在χ方向上移动，同时使束在y方向上横越晶片的表面进行扫描。晶片定位系统具备来自数据路径101的同步信号，以使在曝光束下方晶片的定位与通过数据路径传输至圆柱之图案数据同步。圆柱102生成用于曝光晶片的光学或带电粒子束。使束横越晶片表面进行扫描， 并根据由数据路径提供的具有位图格式的图案数据而与扫描同步地调制束。可通过接通及切断个别束或束群组来执行对束的调制，或通过调制束的强度来执行对束的调制，从而在晶片表面上导致对应于图案数据的曝光图案。数据路径101典型地包括离线处理系统104、“线内(in-line) ”处理系统105，及图案串流系统106。离线处理系统104接收表示要被再现于晶片上的特征的图案数据，其通常用于制造半导体集成电路的一层。图案数据通常以向量格式的形式产生，且离线处理系统对该数据执行各种预处理操作。然后，将经预处理的图案数据上载到光刻工具109，用于储存和通过“线内”处理系统105进一步处理。当将要发生晶片曝光时，将经处理的图案数据转移到图案串流系统106，以串流到圆柱102。这些组件典型地被配置成两个分离的设备群组离线处理系统104及光刻机 109(也被称为光刻工具)。光刻工具典型地包括晶片定位系统103、光刻机圆柱102、线内处理系统105，及图案串流系统106。图2为带电粒子光刻系统100的实施例的简化示意性图示，其示出了电子光学圆柱 102 的细节。例如，在第 6，897，458 号、第 6，958，804 号、第 7，019，908 号、第 7，084，414 号，以及第7，129，502号美国专利、第2007/0064213号美国专利申请公开，以及系列号第 61/031，573 号、第 61/031，594 号、第 61/045，243 号、第 61/055，839 号、第 61/058，596 号， 以及第61/101，682号共同未决美国专利申请中描述了这种光刻系统，其中内容都已让予本申请的所有者，并且在此结合其全文作为参考。在图2所示出的实施例中，光刻系统包括带电粒子源110，例如，用于产生扩展电子束130的电子源。扩展电子束130撞击孔径阵列111，孔径阵列111阻挡该束的一部分以产生多个小束131。该系统生成大量的小束，优选地，在约10，000至1，000，000个小束的范围内。电子小束131传递通过聚光器透镜阵列112，其将这些电子小束131聚焦。通过准直器透镜系统113准直小束131。经准直的电子小束传递通过XY偏转器阵列114、第二孔径阵列115，以及第二聚光器透镜阵列116。所得的小束132紧接着传递通过束熄灭器阵列 117，其包括用于偏转这些小束中的一个或多个的多个熄灭器。小束传递通过镜面148并到达束停止阵列118，束停止阵列118具有多个孔径。小束熄灭器阵列117及束停止阵列118 一起操作，以通过阻挡小束或使小束通过而使小束接通或切断。小束熄灭器阵列117可偏转小束，使得小束将不传递通过束停止阵列118中的对应孔径，而是将被阻挡。若小束熄灭器阵列117不偏转小束，则小束将传递通过束停止阵列118中的对应孔径。未经偏转的小束传递通过束停止阵列，并传递通过束偏转器阵列119以及投影透镜阵列120。束偏转器阵列119提供在X和/或Y方向上对每一个小束133的偏转(基本上垂直于未经偏转的小束方向)，以使小束横越目标121的表面进行扫描。此偏转与小束熄灭器阵列用来将小束接通或切断的偏转分离。紧接着，小束133传递通过投影透镜阵列120并被投影到目标121上。投影透镜配置优选地提供约100倍至500倍的缩小率。小束133撞击放置于晶片定位系统103的可移动载物台上的目标121的表面。对于光刻应用，该目标通常包括配备带电粒子敏感层或抗蚀剂层的晶片。图2所示出的表示是非常简化的。在优选的实施例中，首先将单一电子束分割成许多更小的子束，然后将这些子束分裂成甚至数目更多的小束。在第61/045，243号美国专利申请中描述了这样的系统，在此结合其全文作为参考。在此系统中，将每一个子束分裂成许多小束，这些小束可被视为被图案化的束。在一个实施例中，将每一个子束分裂成具有7X7阵列的形式的49个小束。小束熄灭器阵列优选地包括用于每一个小束的与熄灭器电极关联的一个孔，以使对每一个分别的小束能够进行接通/切断。例如，在第61/058，596号美国专利申请中描述了在图案化束中的小束配置以及写入策略，在此结合其全文作为参考。束偏转器阵列及投影透镜阵列优选地包括用于每一个图案化束的仅一个孔和透镜(例如，用于构成一个经图案化束的每群组49个小束的一个孔或透镜)。典型地将小束组合(交错/多路复用)在写入单一条纹的群组中。数据路径架构图3中示出数据路径101的一个实施例的简化框图，并且该数据路径的一部分也出现在图2中。经由数据路径控制对小束熄灭器阵列117的切换。处理单元140接收描述将要通过光刻机制造的器件布局的信息，该信息典型地以向量文件格式提供。该处理单元 (其可包括离线处理系统104、线内处理系统105，及图案串流系统106)执行对该信息的一系列的变换，以生成控制信号来控制小束熄灭器阵列117。将这些控制信号经由142传输至电光转换器件143 (诸如激光二极管)，以将电控制信号转换成光学信号。将这些光学控制信号引导通过光纤145。将在这些光纤的输出中的自由空间光束146通过透镜阵列147而引导至有孔镜面148上。将这些光束从该镜面反射到束熄灭器阵列117的下侧。将个别光束指引到在束熄灭器阵列117下侧的多个光电转换器件149(诸如光电二极管)上。优选地，对于每一个光纤145，在小束熄灭器阵列上存在一个光电二极管。这些光电二极管进行操作以启动单个束熄灭器电极来调制或控制小束 132的偏转，以将单个小束接通或切断。用于控制单个小束熄灭器电极的控制信号优选地为多路复用的，使得每一个光束 146承载用于一个信道的控制信号，该信道包括共享一个光纤和光电二极管的许多个小束。 通过光电二极管接收经多路复用的光束且将其转换成电信号。小束熄灭器阵列117包括用于将由光电二极管接收的控制信号解多路复用以导出用于个别地控制许多个小束熄灭器电极的控制信号的逻辑。在优选的实施例中，对用于控制一个经图案化束的49个小束的个别控制信号进行时间多路复用以经由单一光纤进行传输，并且在小束熄灭器阵列上通过单一光电二极管对这些个别控制信号进行接收。除了多路复用以外，这些小束控制信号还可以被配置在帧中以供传输，且这些小束控制信号可具有同步比特以及额外的编码以改善传输，例如使用编码技术以获得频繁的信号转变，以防止以DC耦合的方式使用激光二极管和光电二极管。通过强制转变，在光学信号中自动地分布计时信号。
更接近于晶片，使用束偏转器阵列119以使电子小束在y方向上偏转(并且也有在X方向上的小偏转)，以达到电子小束在晶片121表面上的扫描。在所描述的实施例中， 通过晶片定位系统103使晶片121在χ方向上机械地移动，并且使电子小束在基本垂直于χ 方向的y方向上横越晶片进行扫描。当写入数据时，使小束在y方向上缓慢地(与回扫时间相比较)偏转。在扫视结束时，使小束快速地移动回到y范围的开始位置(这被称为回扫)。束偏转器阵列119从数据路径103接收时序和同步信息。碰可将该数据路径划分成许多信道。信道是指从预处理单元到光刻系统(且可被视为延伸至目标)的数据路径。图4示出了包括多个信道的系统的示例的方案图。将图案数据文件202划分成多个部分2(^a、202b、202c等，其与将要曝光在目标上的图案的部分有关。在一个实施例中，每一部分包括用于将要曝光于晶片上的场域的条纹的图案数据。图案数据202经由处理和通信信道204传输，在此示例中，处理及通信信道204包括针对图案数据的每一部分用于传输该图案数据的分离信道2(Ma、204b、204c等。在一个实施例中，信道包括电光转换器(例如，激光二极管)、用于传输小束控制信号的光纤，以及光电转换器 (例如，光电二极管)。通信信道204将图案数据传输到光刻机的小束熄灭器阵列206。在一个实施例中，小束熄灭器阵列包括熄灭器元件群组206a、206b、206c等，其分别用于根据通过单一信道传输的图案数据来调制一小束群组。小束熄灭器阵列206根据该图案数据来调制小束以曝光目标上的场域208。在一个实施例中，通过每一熄灭器元件群组206a、206b、 206c等调制的小束曝光目标上的场域的对应条纹208a、208b、208c等。通道可被指派为传输用于包含许多个个别小束(例如，构成一个经图案化电子束的49个小束)的单一经图案化束的控制信号。一个经图案化束可用于在晶片上写入单一条纹。在这种配置下，信道代表数据路径组件，其专用于控制经图案化束，其包括多个小束 (例如，49个小束)的，并承载了用于根据图案数据写入一个条纹的小束控制信号数据。子信道代表数据路径组件，其专用于控制在经图案化束内的单一小束的数据。数据路径处理数据路径101将向量图案数据变换成输出图案数据，以用于控制光刻机的小束。 输出图案数据为位图格式(在本文中被定义为像素值的空间映射阵列)，并且通常在晶片曝光期间串流到光刻机。在序列号第61/179，761号、第61/179，762号、第61/179，765号， 以及第61/179，766号共同未决美国专利申请中揭示了一种数据路径和光刻系统，其内容都已让予本申请的所有者，且在此结合其全文作为参考。半导体组件的设计者典型地使用诸如⑶S-II或Oasis的多层向量数据格式生成器件的布局设计。这种图案数据描述了将要由硅晶片或其它基板制成的组件特征(晶体管、线路、衬垫、导通孔，等)的形状和大小。晶片通过光或带电粒子束曝光，以在该晶片的表面上再现通过图案数据定义出的特征。当前工业标准为300mm晶片。图5A示出了被划分成多个场域302的晶片301。通常在晶片表面上定义出矩形场域，其典型地具有^mmX33mm的最大尺寸。每一场域可别处理成产生多个半导体组件(即，用于曝光单一场域的图案数据可包括用于制造多个集成电路器件的布局设计)，但用于个别器件的布局不会越过场域边沿。在最大大小为^mmX33mm 的情况下，在单个标准晶片上可存在有63个场域。更小的场域也是可能的，并且将导致每个晶片有更高数目个场域。图案数据通常描述单个场域的特征，且通常针对整个晶片使用同一图案数据，使得晶片的每一个场域以同一种图案来曝光。还有可能写入部分(不完整) 场域，例如通过将全部场域写成部分场域，并且跨过晶片边界。在光刻机的一个优选的实施例中，机器生成13，000个子束，且将每一个子束分裂成49个小束，从而导致637，000个小束(即，13，000 X 49)。小束熄灭器阵列在^mmX ^mm 的面积内包含有13，000个光电二极管和637，000个孔。在小束熄灭器阵列中的每一个光电二极管接收用于对49个(7X7)熄灭器孔/小束进行控制的经多路复用的控制信号。在 26mm的距离下13，000个子束导致在y方向(垂直于机械扫描)上宽度为2 μ m且在χ方向上长度与场域长度相同的条纹。每一个子束的49个小束写入一个条纹。图5Β为场域302的示意图，场域302被划分成使该场域的长度在χ方向上延伸的若干条纹304。通过线306说明了每一个条纹中的小束之写入方向，从而示出了在y方向上的小束扫描偏转，而晶片载物台在χ方向上移动，从而产生三角形的扫描路径。应注意，小束典型地仅在一个方向上扫描时进行写入，而在返回扫视(使小束返回至开始y位置)期间关闭。优选地，通过光刻机在χ方向的前向和后向(即，+X及-χ方向)两个方向上都写入(曝光)晶片。在y方向上的写入方向(通过小束扫描偏转器)通常是在一个方向上。当场域的大小(高度)被选择为小于电子/光学(EO)狭缝的大小(即，投影至晶片上的完整小束阵列的大小)(例如，小于^toirn的最大大小)时，则可将更多场域放置在晶片上，但并非所有小束都将被用于在晶片上进行写入。EO狭缝将需要扫描晶片更多次，而总通量将减小。当机器正将图案写入场域时，在某些时刻，小束熄灭器阵列将进入下一场域并开始将图案写入于其中，因此，该机器应该能够同时在两个场域中进行写入。若场域足够小， 则该机器应能够同时写入3个场域。用于在光刻机中写入晶片的处理被大概描述成以下顺序的步骤。将晶片121安装在晶片定位系统103的载物台上，使圆柱102被保持在真空条件下，并校准小束。机械地对准晶片，并计算每个场域的对准(偏移)。通过载物台使晶片在+χ方向上移动(χ方向在本文中也被称为机械扫描方向)，且圆柱开始写入第一场域，使小束在垂直于χ方向的y方向上进行扫描。当小束熄灭器阵列的孔的前列经过场域边界时，会针对下一个场域安装偏移校正。因此，在仍正写入第一场域的同时，光刻系统将开始写入下一场域。在写入一列中最后的场域后，载物台将移动到将晶片上的场域的下一列定位在小束熄灭器阵列下方。新的运转将开始，而载物台在-χ方向(即，+χ方向的反向)上移动。扫描偏转的方向优选地不变。描述将要曝光在晶片上的图案的图案数据文件通常以向量格式产生，典型地，工业标准格式有诸如⑶S-II或OASIS格式。离线预处理预处理步骤将标准向量数据格式变换成向量数据以及剂量图。该预处理可包括平整、邻近效应校正、抗蚀剂加热校正，以及其它的操纵和校正。平整步骤将标准图案数据文件变换成具有向量格式的单层二维图案数据，该标准图案数据文件典型地包括描述器件设计的多层的设计数据，且包含级层式的数据结构。向量数据描述了将要曝光在晶片上的图案的二维形状。剂量图包括晶片上不同区域的曝光剂量值，且通常在预处理期间进行计算。剂量图可被实施成栅格，该栅格包含栅格的每个单元的一个剂量率，单元大小典型地等于或小于用于图案化晶片所设计的关键尺寸(CD)。剂量图优选地仅包括背景剂量值，但可包括前景剂量值，或者背景值及前景值两者都包括。剂量图还可被实施在图案数据中，作为用于每一个二维形状的标签，从而描述该形状的剂量。在预处理期间可执行邻近效应校正，以改善在对晶片的处理之后的图案保真度。 邻近效应校正可通过修改剂量值和/或几何形状以解决曝光束的电子/粒子的散射来解决。通过以下方式可完成几何形状改变在特征形状的拐角周围，或在沿着通过图案数据描述的线的长度的某处，典型地以CD的三分之一的长度来移位特征中的一个或多个边缘(例如，通过添加小衬线)。可执行抗蚀剂加热校正以补偿由于所使用之抗蚀剂之性质而发生的效应。还可将用于每一个场域的数据分裂成将要通过系统的一个信道写入的条纹，其典型地为2微米宽。可通过以下方式来完成分裂将场域剂量图分裂成每个通道的剂量图，并将多边形减少成通过一个通道写入的条纹区域。该条纹区域优选地延伸超出条纹之边沿， 考虑以联结策略和递色技术启动假影。若使用了“智能边界(smart boundary) ”联结策略 (其中将关键特征指派给单个信道/条纹)，则在分裂剂量图时，将条纹边界上多边形的关键特征指派给特定条纹/通道。由于预处理的复杂性，此步骤优选地离线执行，通常通过软件执行此步骤，且通常针对每一种设计将此步骤执行一次(即，针对一种设计不会再次执行预处理步骤，除非该设计自身改变)。处理图6为说明一种处理的简化流程图，该处理用于将向量格式的输入图案数据转换成像素值的空间映射阵列的输出图案数据，该输出图案数据适合于调制无掩膜光刻机的小束。在步骤312中渲染经预处理的输入图案数据310，以产生所渲染的输入图案数据314，然后在第一量化步骤316中量化经渲染的输入图案数据314，以产生中间图案数据318。可通过以下方式来执行量化舍入至最近中间图案级，并且舍弃量化误差，或者使用误差扩散递色技术在相邻像素上重新分布误差。在下一步骤中，在步骤320中重新取样中间图案数据 318，以产生经重新取样的图案数据322，在第二量化步骤324(在本文中被称为重新量化) 中再次量化，并且视情况递色(在本文中被称为重新递色)经重新取样之图案数据322，以产生输出图案数据326，将输出图案数据3 传输至光刻机以控制小束来曝光目标。图7为用于执行图6操作的架构的示例。预处理系统104将输入图案数据310 上载到光刻工具109，其中输入图案数据310被储存在第一储存媒体220(例如，硬盘驱动器)中。从储存器220读取出输入图案数据，并且通过处理器221渲染和量化(并且视情况递色)输入图案数据，以产生中间图案数据318，将中间图案数据318储存在第二储存媒体222(例如，硬盘)中。通常在开始晶片曝光之前执行该处理的这些步骤，储存器220和储存器222典型地储存用于完整场域的图案数据。中间图案数据为像素值的空间映射阵列 (在本文中被称为位图)的形式，其具有决定性大小，使得可提前决定储存中间图案数据所必要的储存容量(例如，储存器222)。然后，从储存器222读取出中间图案数据318，并且通过处理器223执行坐标变换并重新量化(并且视情况，重新递色)，以产生输出图案数据326，将输出图案数据3 储存在储存媒体224中，储存媒体2M通常为某种形式的数字内存(例如，RAM)。通常，至少部分地在晶片之曝光期间实时执行这些步骤，储存器2M典型地储存仅用于场域的一部分的图案数据。从储存器2M读取出输出图案数据，并且通过数据输送系统225将其传输至圆柱 102。离线、在线及实时处理中间图案数据的数据大小针对一种设计优选地保持不变，使得若每像素的比特数目增加，则像素的大小也相应地增加，且反之亦然。例如，若用于双级B/W中间图案数据的 2. 5nm的像素大小将提供足够的精确度，则在使用每像素4比特的多级中间图案数据的情况下，像素大小将增加至5nm。例如，对于^mmX 33mm的晶片场域，2. 5nm的双级(每像素 1比特)图案数据将需要大约137兆比特的储存空间(不包括相邻条纹之间的任何重叠)。用于将向量格式输入图案数据(以及选择的剂量图)转换为中间图案数据的渲染和量化针对使用该图案数据处理的每批晶片优选地执行一次，并且可离线、线内或在线执行该渲染和量化。离线转换典型地通过与光刻机分离的数据处理系统以软件来执行。离线转换具有以下优点通常不存在时间约束，使得处理时间通常不成问题。然而，将向量图案数据转换成位图格式会相当大地增加数据的大小，从而增加储存该数据所需要的储存容量的量(例如，在硬盘驱动器或其它磁性或光学储存媒体上)。如果以位图格式存储，则大量芯片设计将需要大量储存空间。在转换成位图格式之后对芯片设计所做的任何改变也将需要重新转换。也可在将输入图案数据上载到光刻机的期间“线内”执行转换成中间图案数据，典型地通过经包括作为光刻机的一部分的数据处理系统以软件的形式来执行该转换。线内转换具有以下优点该转换经延迟，直到使用数据之前不久为止，从而减少所需要的离线储存容量。线内转换每个经转换的图案可花费约一小时。在光刻机具有所需数据处理能力的情况下，此方法可以是有利的。也可在曝光开始之前不久或在其已开始之后实时执行到中间图案数据的转换。此转换可在从硬盘上载到图案串流器系统期间执行，该图案串流器系统将位图数据串流至光刻机的熄灭器阵列。这需要快速上载，并且典型地每个图案可花费约六分钟用于上载以及转换。对于这种选择而言，用以准备图案数据以供即刻使用的处理时间是很关键的。渲染返回参考图6，在步骤312中渲染输入图案数据310，以产生所渲染的输入图案数据314。渲染处理将以向量格式描述的形状信息转换成包括每个图像区域(诸如一个栅格的正方形，一个阵列的区域，或用于每一个像素的数据)的图像数据的格式。图8A示出了对输入图案数据的一部分400的表示，黑色背景上示出的的白色形状 402表示将要曝光在目标上的特征。图8B示出了与输入栅格403重叠的图8A的图像区域， 以说明一种用于渲染输入图案数据的方法。对于栅格的每一个单元，定义一个与将要曝光在目标上的图案的一个元素有关的值，并在下文中被称为像素。应注意，图案数据的像素未必与通过小束曝光在目标上的像素直接有关。对于每一个像素，决定一个表示通过特征占据的像素的分数(例如，图8B中为白色而非黑色的栅格正方形的分数)的值。图8C示出了形成中间图案数据314的所得值(也被称为灰度值)阵列。尽管图8B及图8C中示出了正方形输入栅格，但该栅格也可采取许多其它的形式，诸如矩形栅格、具有与彼此偏移的列的正方形或矩形栅格、三角形栅格，等。在一个实施例中，使用了最大剂量(也被称为前景剂量)和最小剂量(也被称为背景剂量)。最小剂量可为零，或可为非零值。向完全包含在特征402内部的每一个像素指派表示前景剂量的最大值的值(例如，图8B中的栅格正方形404)，并且向完全在该特征外面的像素指派表示背景剂量的最小值的值(例如，栅格正方形40 。向通过该特征部分地覆盖的像素(例如，栅格正方形406)指派与通过该特征覆盖的像素的分数(其大致在最小剂量值与最大剂量值之间被按比例调整)成比例的灰度值(例如，图8C中的栅格正方形 407)。原则上，此处的灰度值具有无量化误差的无限分辨率，但实务上，在数字计算系统中总是发生某种量化。优选地在一个方向上(例如，自上至下)逐渐地处理像素之列，在相同方向上(例如，自左至右)处理每一列，也可在两个方向上(例如，以蜿蜒蛇形图案)执行处理。优选地通过剂量信息(优选地为剂量图的形式)实现输入图案数据。若存在剂量信息，则优选地在产生中间图案数据时考虑该剂量信息。例如，针对图8B的每一像素决定的灰度值可包含通过特征占据的像素的分数，其在最小剂量值与最大剂量值之间被按比例调整，且乘以通过像素覆盖的区域的相关剂量值。第一量化返回参看图6的流程图，接着量化通过渲染步骤确定的经渲染的输入图案数据 314以能够储存通过一定数目个比特定义的预定分辨率的每一个值。通常通过舍入至最近 η比特中间图案级来完成量化。例如，若通过四个比特表示每一个值，则经量化的值可采取 16个不同值中的一个，例如表示为16个灰度级值。在此步骤中产生了量化误差，其可被舍弃或使用误差扩散递色技术视情况重新分布全部相邻像素。使用包括第一递色技术的第一量化步骤316来执行量化和误差扩散，以产生如图8D所示的η比特中间图案数据318。在量化之后，通过第一递色技术处理将一个像素值的量化误差传播到相邻像素，以避免量化误差的损失，并且改善中间图案数据的准确度。图8Ε说明二维量化误差传播处理的示例。在此示例中，将中间图案数据的每一个灰度值量化成定义16个可能的灰度级中的一个的四比特值。随着处理每一个像素，将量化误差扩散至相邻像素。在此示例中，误差在二维上扩散，即，扩散至在递色方向上的相邻像素以及扩散至尚未递色的下一列。应注意，在所示出之示例中，递色处理正在自左至右且自上至下进行。已经处理顶部列及中间列之第一像素。正在处理中心像素，并且正将量化误差分布至向左(在递色方向上)的下一个像素并分布至向下(也在递色方向上)的下一列。 在印刷时，典型地将递色技术技术用于实现灰度级或颜色变化。一些熟知算法为误差扩散 0X2矩阵)及Floyd SteinbergQX3矩阵)，并且在第61/179，760号美国专利申请中也揭示了递色技术。典型地在一个方向上执行递色技术，例如，在一个方向上(例如，自上至下)逐渐地递色像素的列并且在相同方向上(例如，自左至右)递色每一列，但是也可在两个方向上(例如，以蜿蜒蛇形的图案)执行递色。递色算法典型地需要一些数据来“预热 (warm up) ”，且为了达成更好的结果，条纹宽度可以延伸小边缘。出于光刻目的，可对递色处理进行一些改善。优选地误差传播不会被传播横越过图案数据的特征边缘，而是优选地在另一方向上传播误差传播，但也可舍弃误差传播，因为在无剂量或仅需要背景剂量的情况下，将量化误差传播至像素通常是无用的。应还根据CD 和间距的合理值观察此情形。在从灰度值转变至零值的状况下，这保证将跟随发生更多零像素。对递色技术处理的另一改善是通过不允许向具有与经处理的像素的值相差一定量以上的值的一个或多个像素扩散来限制误差扩散。因为在特征的边缘、特征内部及特征外部上的像素可具有彼此显著不同的值，所以这种方法确保了将误差保持在特征边缘、内部或外部。更复杂的规则也是有可能的。优选地在预处理期间计算这些规则，并且可接着储存结果以作为用于每一个像素的标记，该标记描述了用于该像素的移位规则的结果。接着通过不允许向具有与经处理的像素不同的标记的一个或多个像素扩散来限制误差扩散。因为递色处理将量化误差传播至相邻像素，所以其也处理每个扫描线的子像素移位。为了以准确的方式传播量化误差，在扫描线未对准的情况下(例如，在相邻列中的像素彼此偏移的情况下)，传播至另一扫描线的误差传播并不是毫无价值的。可基于相邻像素之间的重叠量来传播量化误差，使得具有更大重叠的像素接收更大比例的经传播的量化误差。一个备选的且更简单的策略是仅将误差传播至具有最大重叠的相邻者。应注意，尽管将渲染312和第一量化(并且视情况，第一递色技术)316描述为分离的步骤，但两个过程通常都在处理下一个像素之前被应用于每一个像素上。重新取样返回参考图6的流程图，在下一个步骤中，中间图案数据318经历重新取样操作 320，以产生经重新取样的图案数据322。经重新取样的图案数据322优选地匹配光刻机的小束分辨率，而无需进一步的坐标变换。例如，经重新取样的图案数据的像素大小优选地匹配目标表面上的小束所需要的像素大小。图8F说明重新取样的一个示例。图8D的经量化的中间图案数据被示出为与输出栅格410重叠。与输入栅格403相比，输出栅格410优选地定义了更小的像素，输出栅格410 优选地匹配目标表面上的小束所期望像素大小。例如，对于所期望的3. 5nm的像素大小，输出图案数据的每一像素表示用于曝光目标上的3. 5nm像素的小束的剂量值。经重新取样的图案数据和输出图案数据的像素优选地等于用于串流至光刻机的像素大小。对于输出栅格410的每一个单元/像素，确定一个表示落在经重新取样/输出的像素内的中间图案数据的剂量值以及通过这些剂量值占据的输出像素的分数的值。例如， 在图8F中，像素411大部分为黑色且具有浅灰色的小区域，像素412完全为浅灰色，且像素 413大部分为白色且具有浅灰色的小区域。基于中间灰度值(例如，黑色、浅灰色、白色)及其所占据的像素的分数来决定经重新取样的像素的加权“平均”灰度值。图8G示出了形成经重新取样的图案数据322所得的灰度值阵列。尽管图8F和图8G中示出了正方形输出栅格，但该栅格也可采取许多其它形式，诸如矩形栅格、具有偏移列的正方形或矩形栅格、三角形栅格，等。类似于渲染步骤，原则上，经重新取样的图案数据的灰度值具有足够低的量化误差，但实际上，在数字计算系统中总是发生某种量化。优选地在一个方向上(例如，自上至下)逐渐地处理像素的列，在相同方向上(例如，自左至右)处理每一列，也可在两个方向上(例如，以蜿蜒蛇形图案)执行处理。
可应用校正以作为重新取样步骤的一部分，或可应用较正结合重新取样步骤。优选地实时执行重新取样，使得这些校正也为实时校正。这些校正可包括(例如)束间剂量校正、在条纹内的移位，以及在条纹内按比例调整。^^通过相对于输入图案数据的原点来移动输出栅格的原点，可在χ方向(机械扫描方向)、y方向(垂直于机械扫描方向)或在这两个方向上都应用在条纹内的移位。然后， 如上所述那样确定每一个经重新取样的/输出像素中的灰度级值。当将图案写入晶片时，写入该图案的小束全部完全对准是不太可能的。为了校正未对准，且使这些小束能够写入经对准的条纹，调整图案数据以补偿对准误差。此调整可使用软件或硬件进行，且可在图案数据的处理期间的不同级段完成此调整。例如，可对输入图案数据、中间图案数据或输出图案数据进行校正。可在χ方向(载物台移动方向)或y方向(小束扫描偏转方向)或这两个上方向上都发生小束之偏移。可在全像素移位和/或子像素移位中发生偏移。可通过在栅格化之后移位许多像素来达成全像素移位。可达成子像素移位以作为栅格化处理的一部分。将全局图案移位(即，在一个通道中所有小束的移位)可被用于条纹位置校正 (在X方向及y方向上)及场域位置校正(在X方向及y方向上)。图9中示出了用于条纹位置校正的χ和y图案移位的示例。在示图的左边，示出了具有在期望位置中重叠所要图案的条纹。在示图的右边，示出了具有在不进行校正的情况下将写入的经重叠的图案条纹。正如可以看出的，需要全局图案移位，以使信道的所有小束在向上和向左移位的位置中进行写入。典型地，在校准之后频繁地进行束偏移(每个晶片或每个场域一次)。可假设小束相对于同一通道中的其它小束完全对准，使得在一个通道中的所有小束获得相同图案偏移。对于图案移位的典型要求是，全局移位的每个通道的个别的χ和y移位的设定，以及每个场域一次的参数更新。典型的最大移位的范围可为+200nm至-200nm，其中移位准确度为0. lnm。此校正是针对全局移位的每个通道的，因为所期望的是，经图案化束中的所有小束使用相同偏移值。对于全局图案移位，信道图案被移位成完整独立的束交错策略。按比例调整可使用按比例调整来校正小束的扫描偏转的变化。在每一个扫描期间使小束在y 方向上偏转，且将一个图案从条纹的一侧写入到另一侧。偏转距离优选地覆盖条纹宽度和两倍的过度扫描距离。在通过光刻机生成的束的偏转对于所有束不完全均一的状况下，则小束群组将比其它小束群组更强烈地偏转，并且因此，在小束群组之间的偏转距离将不同。 由于横越扫描偏转阵列发生了电压降，在该阵列表面上可发生扫描偏转的强度差。这些电压降在该阵列的远端处导致更弱的偏转场域，并且偏转距离对于经历更弱偏转场域的小束将更短。通过将中间图案数据按比例调整因子放大或缩小、通过按比例调整输出栅格410， 以及然后如上文所描述的来执行重新取样可实现按比例调整。通常在一个条纹内在y方向 (垂直于机械扫描方向)上应用按比例调整校正。该条纹之中心在扫描之前和之后通常保持相同。图10中示出了图案按比例调整之示例。在示图左边，示出了 2微米宽的条纹，其具有与在水平虚线之间的图案特征的将要按比例调整重叠的期望图案。在示图右边，示出了具有在不进行按比例调整校正的情况下将写入的经重叠的图案的条纹。可看出，需要图案按比例调整校正，以减少通道的所有小束的偏转，以通过正确按比例调整来写入特征。按比例调整可通过以下方式来实现调整被传输到光刻机的小束熄灭器的数据信号的比特率，从而透过不同数目个像素展开曝光图案。归因于对同步的考虑，改变比特率并不是优选的。为了避免这种情形，可通过透过不同数目个比特/像素展开图案来完成按比例调整。假设属于单个小束群组的小束具有相同的偏转强度，这是因为其是通过扫描偏转阵列的同一个偏转器元件偏转的。因此，图案按比例调整因子对于同一群组中的所有小束而言是相同的。图案按比例调整需要校正每个通道，其中校正参数更新优选地为每次冗余扫描重安排一次。最大范围典型地为1至1. 1 (例如，2 μ m变成2. 2 μ m)，其中准确度为0. lnm/1 μ m =1/10，000。假设偏转强度对于一个通道中的所有小束是相同的，因为这些小束共享同一个偏转器阵列，且差不多是在该偏转器中的同一位置上。旋转及失真还可进行校正，以校正图案相对于在目标上形成的先前的图案层的旋转或失真。 该校正可通过使输出栅格410旋转或失真来完成。失真和旋转可用于改善重叠性能或匹配通过不同光刻工具曝光或产生的另一层。失真可包括(例如)场域大小调整、场域位置调整、场域的旋转、不对称场域大小调整，以及不对称旋转。更高级的校正也是可能的。通过使用该处理，晶片的场域的任何失真可通过使输出栅格410适当地失真来补偿。剂量校|H如上文所描述的，可在渲染步骤中使用最大(前景)剂量和最小(背景)剂量。通过针对每个条纹个别地调整阈值(或等效的值)，可在第二递色步骤中应用小束间的剂量校正。由于在光刻机中制造公差的变化，有效剂量改变每个小束。小束扫描偏转强度的变化还可能导致剂量强度的变化。这些变化可通过施加剂量校正因子来校正，例如，通过将计算出的输出图案数据值乘以剂量校正因子来校正这些变化。通过调整像素白度值和/或阈值，还可以在第二递色处理中应用剂量校正。例如，当以90%的剂量因子来校准小束时，其强度为100% /90%= 111. 1%。因此，用于递色技术的白度值在100为默认值的情况下将为111. 1，且递色阈值在默认值为50的情况下将为55. 6。优选地对于每小束执行剂量校正， 其中剂量校正因子优选地针对每个晶片更新一次。用于剂量校正的典型要求/值为剂量图为50 %至100 %，图案剂量准确度为0. 2 %的步长大小，束剂量校正因子为80 %至100 %， 且束剂量准确度为0. 2%的步长大小。应将所得剂量率舍入最近值。用于递色处理的剂量可基于来自中间图案数据的剂量率、每个小束的剂量因子， 以及用于信道的按比例调整因子来计算。优选地针对每个小束设定剂量因子。递色模块也应已知扫描线到小束的关联(“子束索引”)。递色处理将导致剂量位准，或优选地导致用于条纹的所有像素的接通/切断状态。在进一步处理之前，移除选用的边缘像素。在软边缘的状况下无需边缘像素，因为在条纹边沿处已经存在平滑淡入及淡出。对于用以产生双级输出图案数据的递色处理，阈值优选地总是为“白度值”的一半，因为白度值将由于小束剂量校正而偏离默认值。第二量化
返回参考图6，在第二量化步骤3M中量化重新取样的图案数据322以产生输出图案数据326。输出数据优选地为包括经量化成每个像素1比特值的像素剂量值的黑色/白色位图。可视情况在第二递色步骤中执行误差量化的扩散，该第二递色步骤也被称为重新递色(此在本文中被称为重新递色，但可能未必已执行第一递色步骤，使得转换处理可包括重新递色以作为唯一递色步骤)。图8H示出图8G的输出图案数据，其经转换成双级输出图案数据。图81说明了用于第二递色步骤的二维量化误差传播处理的示例，此类似于用于第一递色的图8E。在此示例中，将输出图案数据的每一个灰度值量化成定义16个可能灰度级中的一个的四比特值。随着对每一像素的处理，在二维上将量化误差扩散至相邻像素。 在图81中，递色处理正自右至左且自下至上进行，此与图8E所示的递色方向相反。已经被处理的底部列和中间列的第三像素。中心像素正被处理，并且正在将量化误差分布至向右 (在递色方向上)的下一个像素且分布至向上(也在递色方向上)的下一列。类似于第一递色，典型地在一个方向上执行第二递色，例如，在一个方向上(例如，自上至下)逐渐地递色栅格正方形的列且在相同方向上(例如，自左至右)递色每一列，但也可在两个方向上(例如，以蜿蜒蛇形图案)执行第二递色。应注意，尽管将重新取样320和第二量化(并且视情况，第二递色)3 描述为分离的步骤，但这两个过程通常都在处理下一个像素之前被应用在每一个输出像素上。 发生第二递色的方向可被选择为与用于第一递色方向相同(例如，都是自左至右且自上至下)，或者完全相反(例如，第一递色是自左至右且自上至下，且第二递色是自右至左且自下至上)，或者部分相反(例如，第一递色是自左至右且自上至下，且第二递色是自右至左且自上至下)。优选地第一递色处理和第二递色处理在相反方向上执行。图IlA示出了图案数据之8X8阵列的示例，数值自左上角中之1，1至右下角中之8，8进行配置。图IlB示出了用于中间图案数据的第一递色技术的路径的示例，其是自左至右且自上至下。第一递色技术始于左上角且自左至右递色顶部列，接着自左至右递色技术第二列，且向前至底部列。图 IlC示出用于输出图案数据的第二递色技术的路径。优选地在与第一递色技术的方向相反的方向上执行第二递色技术。因此，在此示例中，将自右至左且自下至上执行第二递色技术。第二递色技术始于右下角且自右至左递色技术底部列，接着自右至左递色技术上方的下一列，且向前直至顶部列。已根据经验发现，在相反方向上执行递色技术会导致对目标上再现的图案的准确度的较小改善。虽然这种改善是合乎需要的，但其导致一些问题。如上文所描述的，通常将工业标准300mm的晶片划分成固定大小的矩形场域，如图5A所示，且图案数据通常描述了单个场域的特征。通常使用同一个图案数据来曝光整个晶片，使得晶片的每一个场域都以同一个图案来曝光。这些场域通常被划分成在χ方向(即，晶片载物台移动的机械扫描方向)上延伸该场域长度的条纹。使小束在垂直于机械扫描方向的y方向上偏转，使得条纹在其表面上通过在y方向上的小束偏转和在χ方向上的晶片移动而曝光，如图5B所示。通常在晶片曝光期间实时产生用以在小束进行扫描时调制这些小束的输出图案数据。在产生输出图案数据并且将其串流至光刻机的小束熄灭器阵列时，通常将该输出图案数据储存于内存中。在小束下使晶片在X方向上移动时，将数据以曝光晶片场域所需要的序列串流至小束熄灭器阵列。然而，用于曝光晶片的常见方法涉及在一个通道中于场域的曝光期间使晶片载物台在一个方向上移动，及在下一通道中于场域的曝光期间使晶片载物台在一个相反方向上向后移动，使得晶片载物台的移动最小化。这在图12A中有所说明， 图12A示出了对晶片301的通道的扫描。随着晶片载物台在χ方向上自右至左移动，通道A 中的场域在其来到光刻机的小束下方时自左至右(沿着路径500)被扫描。当已曝光通道 A中的所有场域时，晶片载物台在y方向上向上移动，以将通道B定位于小束下方。晶片载物台现在在相反方向上自左至右移动，使得通道B中的场域在其来到小束下方时自右至左 (沿着路径501)被扫描。这表示小束扫描交替通道中的场域所在的方向对于每一个通道是反向的，例如， 若通道A中的场域自左至右被扫描，则通道B中的场域自右至左被扫描。若在每一个通道中的每一个场域中曝光的图案具有相同定向，则针对每一个交替通道应以反向次序将输出图案数据提供至小束熄灭器。这在第二递色技术的方向与第一递色技术的方向相反的情况下是有问题的。多种选择可用于解决此问题。(1)可自单个组输入图案数据生成两组中间图案数据，该两组中间图案数据使用在相反方向上执行的第一递色处理来产生。接着每个晶片通道交替两组中间图案数据。在通道A中的场域的曝光期间，使用第一组中间图案数据来产生输出图案数据，并且在通道B 中的场域曝光期间，使用第二组中间图案数据来生成输出图案数据。这导致针对晶片的交替通道在相反方向上执行重新递色技术，使得随着使晶片载物台在每一个方向上移动，将数据以用于曝光这些通道的正确序列渲染给小束熄灭器阵列。此解决方案需要储存两组中间图案数据。例如，在图7所示的架构中，此将需要使第二储存媒体222的容量加倍，并且提供用于使处理器223自两组数据中的任一个进行读取以产生输出图案数据的方式。由于用于^mmX33mm的晶片场域的中间图案数据将典型地包括100兆比特以上的数据，故此额外储存容量将相当大的费用添加到了光刻系统。(2)可移动晶片载物台，使得在相同方向上发生每一个通道的曝光。这在图12B中有所说明。随着晶片载物台在X方向上自右至左移动，通道A中的场域在其来到光刻机的小束下方时自左至右(沿着路径500)被扫描。当已曝光通道A中的所有场域时，晶片载物台在y方向上向上移动，并且在χ方向上自左至右移动，以重新定位晶片，其中通道B的最左场域是在小束下方。晶片载物台现在相同方向上自右至左移动，使得通道B中的场域在与通道A的方向相同的方向上自右至左(沿着路径502)被扫描。此方法不需要任何额外的储存容量，但需要晶片载物台在扫描每一个通道之间进行一次额外移动。这增加了曝光晶片所需要的总时间，并且减少了光刻系统的输出量。但是，这可通过对晶片载物台进行设计，以在曝光每一个通道之间的定位期间快速地移动(比正常扫描移动快得多)来加以最小化。(3)可在曝光每一个通道之间旋转晶片载物台，使得每一个通道在相同方向上曝光。这避免了针对使晶片载物台在曝光每一个通道之后进行一次返回X方向移动的要求。 然而，缺点是在旋转晶片载物台及针对每一个通道的曝光而重新对准中所涉及的困难。(4)可曝光通道，其中使用通过在相反方向上的递色技术以及重新递色技术生成的数据来曝光一些通道，并且使用通过在相同方向上的递色技术以及重新递色技术产生的数据来曝光交替通道。然而，这将导致改变交替通道的关键尺寸均一性及重叠均一性的规格。可减少像素大小以确保关键尺寸均一性及重叠均一性的规格对于使用在相同方向的递色技术以及重新递色技术的通道是可接受的。然而，这种选择将导致由不同通道中的场域制成的半导体组件具有稍微不同的性能规格。(5)可曝光每一个交替通道，使得在交替通道中的每一个场域中曝光的图案具有不同的方向性，例如，在通道A中，场域是竖直的，且在通道B中，场域被旋转180度。然而， 针对晶片的所有层而言，这将需要相同的交替方向性，由于这个原因而不被优选。参考上文所论述的一定的实施例已经描述了本发明。应注意的是，已描述的各种构造以及供选择的方案，其可与本文中所描述的任意的实施例一起使用，这将是本领域技术人员所获知的。此外，将被承认的是，这些实施例可以为本领域技术人员所熟知的各种修改及备选的形式，而不背离本发明的精神和范围。因而，尽管已描述了具体的实施例，但这些实施例仅为示例，且并不限制本发明的范围，本发明的范围在随附的权利要求书中定义出ο
权利要求
1.一种用于在无掩膜光刻机中根据图案数据曝光目标的方法，所述无掩膜光刻机生成多个曝光小束，用于曝光目标，所述方法包含提供向量格式的输入图案数据；渲染和量化所述输入图案数据，以生成中间图案数据；重新取样且重新量化所述中间图案数据，以生成输出图案数据；将所述输出图案数据供给所述光刻机；以及基于所述输出图案数据，调制所述光刻机生成的所述小束。
2.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述输出图案数据包括双级位图数据。
3.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述输出图案数据由B/W位图数据组成。
4.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述中间图案数据包括多级位图数据。
5.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中代表图案的特定部分的所述中间图案数据包括比代表所述图案的相同部分的所述输出图案数据更大量的数据。
6.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其进一步包括预处理向量图案数据，以生成所述输入图案数据。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述预处理包括邻近效应校正。
8.如权利要求6或7所述的方法，其中所述预处理包括抗蚀剂加热校正。
9.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中渲染所述向量图案数据包括定义像素单元阵列，并通过所述输入图案数据定义的特征基于所述像素单元的相对覆盖范围将值指派给像素单元。
10.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述量化包括在所渲染的输入图案数据上通过应用误差扩散进行递色。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述误差扩散包括，将所渲染的输入图案数据的像素中的量化误差分配给所述中间图案数据的一个或多个相邻像素。
12.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述输入图案数据进一步包括剂量图数据，且所述中间图案数据是基于所述向量格式输入图案数据和所述剂量图数据形成的。
13.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述重新取样包括定义出定义输出像素单元阵列的输出栅格，以及基于属于所述输出像素单元的中间图案数据值和由那些中间值占据的所述输出像素单元的分数，将值指派给每一个输出像素单元。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述输出像素单元中的值通过计算属于所述输出像素单元的平均中间图案数据值确定。
15.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述重新取样包括变换所述中间图案数据的像素大小。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述中间图案的像素大小大于所述输出图案数据的像素大小。
17.如权利要求13所述的方法，进一步包括对所述中间图案数据进行的图案移位，所述图案移位包括在所述输出栅格中的移位。
18.如前述权利要求中的任一项所述的方法，进一步包括，对所述中间图案数据进行图案移位，用于校正小束未对准。
19.如前述权利要求中的任一项所述的方法，进一步包括对所述中间图案数据进行图案移位，所述图案移位包括在所述光刻机的机械扫描方向及垂直于该机械扫描方向的两个方向上图案数据的移位。
20.如前述权利要求中的任一项所述的方法，进一步包括在所述中间图案数据上进行图案移位，所述图案移位包括用于所述图案数据整个条纹的图案数据的移位。
21.如权利要求13所述的方法，进一步包括对所述中间图案数据进行图案按比例调整，该图案按比例调整包括按比例调整所述输出栅格。
22.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其进一步包括在所述中间图案数据上进行图案按比例调整，用于校正小束扫描偏转的变化。
23.如前述权利要求中的任一项所述的方法，进一步包括对所述中间图案数据进行图案按比例调整，所述图案按比例调整包括用于所述图案数据整个条纹的图案数据的按比例调整。
24.如前述权利要求中的任一项所述的方法，进一步包括对所述中间图案数据进行剂量校正。
25.如权利要求24所述的方法，其中所述剂量校正对每个小束进行。
26.如权利要求24或25所述的方法，其中所述剂量校正基于每个小束的剂量因子和所述图案数据的条纹的按比例调整因子来确定。
27.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其进一步包括对所述中间图案数据进行校正，用于补偿所述小束中的一个或多个的位置上的变化。
28.如权利要求27所述的方法，其中所述晶片在晶片曝光期间在机械扫描方向上移动，并且其中所述校正包括对所述输入图案数据的调整，使所述中间图案数据移位，该中间图案数据具有在所述机械扫描方向以及基本垂直于所述机械扫描方向的两个方向上的分量。
29.如权利要求24至28中的任一项所述的方法，进一步包括对所述中间图案数据进行校正，用于补偿对所述光刻机的所述双级输出图案数据的传输时间的变化。
30.如权利要求13所述的方法，进一步包括对所述中间图案数据进行场域失真调整， 该失真调整包括使所述输出栅格失真。
31.如权利要求30所述的方法，其中所述失真用于改善重叠性能。
32.如权利要求31所述的方法，其中所述失真用于改善与不同光刻工具的匹配。
33.如权利要求30所述的方法，其中所述失真包括场域大小调整、场域位置调整、场域的旋转、不对称场域大小调整，和/或不对称旋转中的至少一个。
34.如权利要求33所述的方法，其中所述失真另外包括更高级的失真。
35.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述重新量化包括通过在所述经重新取样的中间图案数据上通过应用误差扩散进行重新递色。
36.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述量化包括递色处理，并且所述重新量化包括重新递色处理，并且其中所述递色技术和重新递色技术在相反方向上进行。
37.如权利要求36所述的方法，其中所述输入图案数据被递色两次，以生成两组中间图案数据，每一组在相反方向上被递色。
38.如权利要求37所述的方法，其中所述两组中间图案数据用于曝光所述目标的交替曝光通道，每一组中间图案数据在使用之前以与所述递色相反的方向被重新递色。
39.如权利要求36所述的方法，其中移动所述目标，使得该目标的每一个曝光通道在同一方向上曝光。
40.如权利要求35所述的方法，其中所述误差扩散包括将所述经重新取样的图案数据的像素中的量化误差分配给所述输出图案数据中的一个或多个相邻像素。
41.如权利要求40所述的方法，其中误差扩散的应用包括定义像素阵列；将像素阵列分成若干部分，每一个部分经指派由不同的小束曝光；确定每一部分的误差扩散参数值；以及使用误差扩散参数值将值指派给每一部分内的像素。
42.如权利要求41所述的方法，其中所述误差扩散参数值包括阈值和双级输出图案数据值的较高级的权重值。
43.如权利要求42所述的方法，其中所述误差扩散参数值进一步包括所述双级值的较低级的权重值。
44.如权利要求42或43所述的方法，其中所述误差扩散参数值为阈值，且其中将双级值指派给一部分内的所述像素单元是基于与为所述部分确定的该阈值进行的比较。
45.如权利要求39至44中任一项所述的方法，其中所述误差扩散的应用通过不允许向具有等于或低于另外阈值的多级值的一个或更多个像素扩散被限制。
46.如权利要求39至45中任一项所述的方法，其中所述误差扩散的应用通过不允许扩散至位于所述输入图案数据中所描述的特征外面的一个或更多个像素被限制。
47.如权利要求39至46中任一项所述的方法，其中所述误差扩散的应用通过不允许向具有与经处理的像素相差一定量以上的值的一个或更多个像素扩散被限制。
48.如权利要求39至47中任一项所述的方法，其中每一像素具有标记，且其中所述误差扩散的应用通过不允许向具有与经处理的像素标记不同的一个或更多个像素扩散被限制。
49.如权利要求48所述的方法，其中所述标记包括与所述中间图案数据一起存储的代码。
50.如权利要求49所述的方法，其中所述标记在预处理期间定义，且其中通过以向量格式的特征覆盖的所有像素被指派第一标记值，且所有其它像素被指派第二级值。
51.一种操作光刻机的方法，其中在第一步骤中将图像数据以向量格式供给该机器，在第二步骤中将所述向量格式渲染和量化成位图数据格式，在第三步骤中重新取样该位图数据，以用于对该数据执行实时校正，在第四步骤中重新量化该经重新取样的数据，且在第五步骤中将其作为输出位图随后被供给该机器的成像硬件。
52.如权利要求51所述的方法，其中用于进行所述第一量化步骤的数据量大于由进行所述重新取样引起的数据量。
53.如权利要求51或52所述的方法，其中所述重新取样包括图案移位、图案按比例调整，或场域失真校正中的一个或更多个。
54.如权利要求51至53中的任一项所述的方法，其中所述重新量化包括进行剂量校正。
55.如权利要求51至M中的任一项所述的方法，其中结合所述量化步骤来进行递色处理，包括通过调适递色阈值进行剂量校正。
56.如权利要求51至55中的任一项所述的方法，进一步包括通过修改所述输出位图的像素大小来控制曝光剂量，该修改是通过结合所述重新取样来变换所述中间图案数据的像素大小而进行的。
57.一种用于将向量格式的输入图案数据转换成像素值的空间映射阵列形式的输出图案数据的数据路径，该数据路径包括第一处理单元，其用于渲染和量化该输入图案数据，以生成中间图案数据； 第一存储单元，用于存储该中间图案数据；以及第二处理单元，其用于重新取样和重新量化所述中间图案数据，生成输出图案数据。
58.如权利要求57所述的数据路径，其中所述第一处理单元包括用于递色所述经渲染的输入图案数据的软件和/或硬件。
59.如权利要求57或58所述的数据路径，其中所述第二处理单元包括用于重新递色所述经重新取样的图案数据的软件和/或硬件。
60.如权利要求57至59中的任一项所述的数据路径，其中所述第一存储单元的容量足以存储针对所述图案数据的整个场域的所述中间图案数据。
61.如权利要求57至60中的任一项所述的数据路径，进一步包括用于存储所述输出图案数据的第二存储单元。
62.一种根据图案数据曝光目标的系统，其包括无掩膜光刻机，生成用于曝光所述目标的多数个曝光小束，并且基于输出图案数据调制所述小束；如权利要求57至61中任一项所述的数据路径，用于接收输入图案数据，并且生成所述输出图案数据；以及图案串流系统，其用于将所述输出图案数据供给所述光刻机。
全文摘要
一种用于在无掩膜光刻机中根据图案数据曝光目标的方法和系统，该无掩膜光刻机产生用于曝光该目标的多个曝光小束。该方法包括提供具有向量格式的输入图案数据；渲染和量化该输入图案数据以产生中间图案数据，以及重新取样并且重新量化该中间图案数据以生成输出图案数据。将该输出图案数据供应给该光刻机，并且基于该输出图案数据来调制由该光刻机产生的这些小束。
文档编号H01J37/317GK102460633SQ201080032976
公开日2012年5月16日 申请日期2010年5月17日 优先权日2009年5月20日
发明者M.J-J.维兰德, T.范德皮尤特 申请人:迈普尔平版印刷Ip有限公司