本發(fā)明大體涉及用于以圖案沉積材料的方法和設(shè)備。

背景技術(shù)：

諸如電子射束系統(tǒng)、離子射束系統(tǒng)、激光射束系統(tǒng)、團(tuán)簇射束系統(tǒng)和中性粒子射束系統(tǒng)的射束系統(tǒng)被用于通過刻蝕或者沉積材料創(chuàng)建表面上的特征。聚焦射束被用于從樣品移除材料，并將材料沉積到樣品上。材料能夠通過濺射而被移除，其中，射束中的粒子的動(dòng)量物理地從樣品表面撞擊原子或分子。

粒子或者激光射束可以被用于誘導(dǎo)化學(xué)反應(yīng)。在一些情況下，射束誘導(dǎo)前體氣體的分解。前體氣體優(yōu)選地是穩(wěn)定的，從而其不與遠(yuǎn)離射束碰撞區(qū)域的工件反應(yīng)。沉積或者刻蝕的分辨率由射束直徑以及射束和工件之間的相互作用的區(qū)確定。本文中使用“分辨率”以提及過程能夠生產(chǎn)的最小的特征尺寸。

在射束誘導(dǎo)的沉積中，分解產(chǎn)物包括剩余在工件上的非揮發(fā)性產(chǎn)物和最終由真空泵所移除的揮發(fā)性產(chǎn)物。例如，氣態(tài)的有機(jī)金屬化合物(諸如，六羰基鎢)可以被提供在樣品附近并且被吸附到表面上。射束使六羰基鎢分解，以使鎢在射束碰撞點(diǎn)處留在工件上。

在射束誘導(dǎo)的刻蝕中，前體氣體與工件材料形成揮發(fā)性副產(chǎn)物，其最終通過真空泵來(lái)移除。例如，碘能夠被用作前體氣體以刻蝕硅，碘在射束存在的情況下與硅形成揮發(fā)性化合物。許多沉積前體和刻蝕前體在本領(lǐng)域中是已知的。在諸如碳60粒子的射束的一些情況下，在射束中的材料在不使前體分離的情況下被直接地沉積到表面上。

不同類型的射束提供不同量的能量，并且在樣品處具有不同的斑點(diǎn)尺寸。更高能量典型地對(duì)應(yīng)于更高的刻蝕或者沉積率，但是對(duì)應(yīng)于更低的分辨率。當(dāng)帶電的粒子射束能夠被聚焦到比激光束更小得多的斑點(diǎn)時(shí)，在工件上的射束斑點(diǎn)的尺寸典型地與射束中的電流有關(guān)。射束電流通常由射束路徑中的孔的尺寸確定。較小的孔阻擋更多的離軸粒子，其典型地不聚焦，以及在該軸附近的粒子。阻擋離軸粒子減小了射束電流。而且，減小射束電流使得射束由于在射束中的帶電粒子的排斥力而展開的趨勢(shì)減小。改變孔典型地要求將新的孔物理地移到射束路徑中，并且將新的孔置于中心，這花費(fèi)一些時(shí)間。在一些系統(tǒng)中，電流也可以通過控制源的設(shè)置(諸如，等離子體密度或者提取電壓)控制。

使用液體金屬離子源的典型聚焦離子射束系統(tǒng)能夠以約3nm到約3mm之間的斑點(diǎn)尺寸產(chǎn)生在約1pA到約100nA之間的電流。等離子體離子聚焦離子射束源能夠以約4nm到約5mm之間的斑點(diǎn)尺寸產(chǎn)生在約1.5pA到約1.5μA之間的電流。電子射束電流典型地以從小于納米到約3nm的斑點(diǎn)尺寸在約0.5pA到約0.5μA之間。小的、高分辨率的射束典型地具有低的電流，這產(chǎn)生低的刻蝕或者沉積率。例如，聚焦的電子射束誘導(dǎo)沉積的速率典型地在約5x10^-4μm^3.nC^-1左右。離子射束能夠典型地使用射束誘導(dǎo)沉積以高達(dá)約每分鐘一微米的速率沉積薄膜。

通過射束的多次掃描能夠形成三維結(jié)構(gòu)，其中在每次掃描時(shí)刻蝕或沉積附加材料。射束射到(address)的每一個(gè)點(diǎn)被稱為“停留點(diǎn)”。在其期間射束保持在一個(gè)點(diǎn)處的時(shí)段被稱為“停留時(shí)段”。提供到一個(gè)點(diǎn)的能量或者粒子的總量被稱為“劑量”，并且也可以指代在單個(gè)停留時(shí)段或者到多個(gè)停留時(shí)段期間的劑量。掃描可以指代其中射束以諸如長(zhǎng)方形的規(guī)則圖案在處理區(qū)域之上掃描的光柵圖案，或者可以指代其中射束以不規(guī)則圖案被引導(dǎo)朝著個(gè)體點(diǎn)的掃描，。

要制造的圖案可以通過示出了射束要被引導(dǎo)到的停留點(diǎn)的“位圖”表示。能夠使射束跨工件上的不要被射到的點(diǎn)迅速地偏離，或者能夠使射束在停留點(diǎn)之間消失。為了形成沉積或者刻蝕材料的圖案，電流系統(tǒng)允許用戶指定在X，Y平面上的哪些點(diǎn)暴露以及針對(duì)每個(gè)點(diǎn)指定的停留時(shí)段。當(dāng)機(jī)器操作者期望形成具有大和小的特征二者的圖案時(shí)，操作者需要選擇射束，該射束提供足夠的分辨率以產(chǎn)生更精細(xì)的特征，這導(dǎo)致過多的時(shí)間用于形成更大的特征，其不要求高分辨率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目標(biāo)是提供改進(jìn)的射束處理。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，在制圖期間的單個(gè)掃描內(nèi)改變射束電流。位圖的分析被執(zhí)行，以確定圖案的哪些區(qū)域需要低的射束電流來(lái)產(chǎn)生精細(xì)的特征，以及位圖的哪些區(qū)域能夠在更高的射束電流下被寫入，以便提高生產(chǎn)量。通過考慮從使用更高的射束電流所節(jié)約的時(shí)間與改變射束電流所花費(fèi)的時(shí)間之間的權(quán)衡，可以實(shí)現(xiàn)通過位圖的射束路徑的自動(dòng)優(yōu)化。實(shí)施例適用于使用單個(gè)掃描制造結(jié)構(gòu)，或者使用重復(fù)掃描制造三維結(jié)構(gòu)。

前文已經(jīng)相當(dāng)寬泛地概述本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，以便使后續(xù)的本發(fā)明的詳細(xì)描述可以被更好地理解。本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)將在下文中被描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該領(lǐng)會(huì)的是，公開的構(gòu)思和具體實(shí)施例可以被容易地用作修改或設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的相同目的的其他結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，這樣的等同構(gòu)造不脫離如所附的權(quán)利要求書中所闡述的本發(fā)明的范圍。

附圖說(shuō)明

為了更徹底地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在參考結(jié)合附圖進(jìn)行的以下描述，在附圖中：

圖1示出了能夠被用于實(shí)施本發(fā)明的帶電粒子射束系統(tǒng)。

圖2是用于形成針對(duì)3-D材料沉積的圖案的3-D CAD模型的表示。

圖3是具有不同尺寸的特征的層的示意圖。

圖4示出了由材料沉積工藝形成的3-D結(jié)構(gòu)。

圖5是示出了實(shí)施本發(fā)明的方法的步驟的流程圖。

圖6示出了用針對(duì)在位圖上的每一個(gè)停留點(diǎn)的優(yōu)選射束電流轉(zhuǎn)換為位圖的制圖層。

圖7示出了圖6的位圖，其中基于改變電流的時(shí)間以及每停留點(diǎn)的優(yōu)選電流優(yōu)化針對(duì)每一個(gè)停留點(diǎn)的電流。

具體實(shí)施方式

要使用射束處理制造的典型圖案可以包括變化尺寸的特征。當(dāng)使用帶電粒子射束對(duì)工件制圖時(shí)，每像素的最大射束電流典型地由用戶針對(duì)期望要制造的最小隔離特征來(lái)確定。然后，用于最小特征的射束電流被施加到整個(gè)圖案，這導(dǎo)致任何大的區(qū)域特征將會(huì)使用與最小特征相同的射束電流被沉積。這大量增加了對(duì)更大區(qū)域制圖所需的時(shí)間。因此，在電流系統(tǒng)中，可以取決于特征的尺寸改變射束停留時(shí)間；然而，射束電流保持恒定，從而導(dǎo)致了比優(yōu)化的更長(zhǎng)的處理時(shí)間。申請(qǐng)人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到這個(gè)問題，并且在一些實(shí)施例中，當(dāng)更大的射束電流所節(jié)省的時(shí)間大于改變射束電流所需的時(shí)間時(shí)，改變單個(gè)掃描內(nèi)的射束電流。

在一些實(shí)施例中，提供了一種用于規(guī)劃用于以要制造的圖案進(jìn)行材料沉積的射束路徑的方法，該圖案被稱為“結(jié)構(gòu)圖案”，其具有特征。結(jié)構(gòu)圖案被分析以確定在結(jié)構(gòu)圖案中的特征的尺寸。遍歷結(jié)構(gòu)圖案的射束路徑被配置，并且針對(duì)在結(jié)構(gòu)圖案中的每一個(gè)點(diǎn)所需的射束電流被確定。結(jié)構(gòu)圖案可以具有不同尺寸的特征，其中一些特征在面積或者體積上大于其他特征。取決于特征的尺寸，可以沿著射束路徑改變射束電流。配置針對(duì)每一個(gè)點(diǎn)所需的射束電流包括確定針對(duì)該點(diǎn)的可接受射束電流。例如，針對(duì)相對(duì)小的特征的材料沉積對(duì)于高精度要求低的射束電流；然而，相對(duì)大的特征能夠使用用于更快的沉積的更高的射束電流來(lái)沉積。在結(jié)構(gòu)圖案中的每一個(gè)特征在允許特征的精確沉積可接受的最高射束電流下來(lái)沉積。結(jié)構(gòu)圖案可以包括多個(gè)平面層，在單個(gè)射束掃描中沉積每一個(gè)平面層。

在一些實(shí)施例中，提供了一種規(guī)劃用于用射束處理工件的射束路徑的方法，該方法包括：提供要被射束處理的工件；提供具有多個(gè)可選擇的射束強(qiáng)度的射束系統(tǒng)；提供具有要在工件上制圖的至少一個(gè)位圖的結(jié)構(gòu)圖案；分析每一個(gè)位圖以確定用于位圖上的每一個(gè)停留點(diǎn)的最佳的射束強(qiáng)度，以創(chuàng)建射束強(qiáng)度位圖；分析射束強(qiáng)度位圖以隔離可以用類似的射束強(qiáng)度處理的區(qū)；以及對(duì)于每一個(gè)可選擇的射束強(qiáng)度規(guī)劃針對(duì)像素化的位圖的射束路徑。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，材料被沉積在包括變化尺寸的特征的結(jié)構(gòu)圖案中。通過結(jié)構(gòu)圖案的射束路徑被規(guī)劃，并且每一個(gè)特征的尺寸被確定。針對(duì)在結(jié)構(gòu)圖案中的每一個(gè)點(diǎn)所需的射束電流取決于每一個(gè)特征的尺寸沿著射束路徑被改變。配置針對(duì)在圖案中的每一個(gè)點(diǎn)的射束電流包括確定針對(duì)該點(diǎn)的可接受射束劑量。對(duì)于相對(duì)小的特征，對(duì)于高精度要求低的射束電流，并且對(duì)于相對(duì)大的特征，更高的射束電流能夠用于更快的沉積。在允許特征的精確沉積可接受的最高射束電流下沉積在結(jié)構(gòu)圖案中的每一個(gè)特征。結(jié)構(gòu)圖案可以包括多個(gè)平面層，在單個(gè)射束掃描中沉積每一個(gè)平面層。由于改變射束電流所需的時(shí)間，因此射束電流不是基于個(gè)體停留點(diǎn)的要求選擇的，而是基于停留點(diǎn)的組選擇的。即，花費(fèi)時(shí)間在單個(gè)停留點(diǎn)處增加射束電流可能是不值得的——僅僅增加停留時(shí)段用于該單個(gè)點(diǎn)可能是更高效的。如果幾個(gè)順序的停留點(diǎn)的所需分辨率允許使用大的射束電流，則投入時(shí)間改變射束電流用于這些多個(gè)的停留點(diǎn)可能是有利的。

圖1示出了能夠被用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例的雙射束系統(tǒng)102。合適的射束系統(tǒng)是商業(yè)可獲得的，例如從FEI公司、Hillsboro、Oregon，本發(fā)明的受讓人商業(yè)可獲得的。雖然合適的硬件的示例在下文中被提供，但是本發(fā)明并不限于以任何特定類型的硬件來(lái)實(shí)施。

雙射束系統(tǒng)102具有垂直安裝的電子射束鏡筒104和聚焦離子射束(FIB)鏡筒106，其被安裝成與可抽空的樣品室108上的垂直線成近似52度的角度。樣品室可以由泵系統(tǒng)109抽空，該泵系統(tǒng)典型地包括渦輪分子泵、油擴(kuò)散泵、離子吸氣泵、渦旋泵或者其他已知的泵送裝置中的一個(gè)或者多個(gè)或者組合。

電子射束鏡筒104包括用于產(chǎn)生電子的諸如肖特基發(fā)射器或者冷場(chǎng)發(fā)射器的電子源110以及電子光學(xué)透鏡112和114，其形成精細(xì)聚焦的電子射束116。電子源110典型地被維持在典型地被維持在接地電位處的工件118的電位之上的500V與30kV之間的電位處。

工件118可以例如是半導(dǎo)體器件、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)或者光刻掩模?？梢越柚谄D(zhuǎn)線圈120將電子射束116的碰撞點(diǎn)定位在工件118的表面上，并且在工件118的表面之上進(jìn)行掃描。透鏡112和114和偏轉(zhuǎn)線圈120的操作由掃描電子顯微鏡電源和控制單元122控制。透鏡和偏轉(zhuǎn)單元可以使用電場(chǎng)、磁場(chǎng)或者其組合。

工件118在樣品室108內(nèi)的可移動(dòng)的平臺(tái)124上。平臺(tái)124可以優(yōu)選地在水平面(X和Y軸)中移動(dòng)，和垂直地(Z軸)移動(dòng)，并且可以傾斜近似六十(60)度以及繞Z軸旋轉(zhuǎn)。門127可以被打開用于將工件118插入到X-Y-Z平臺(tái)124上，并也用于保養(yǎng)內(nèi)部氣體供給存儲(chǔ)器(未示出)，如果使用內(nèi)部氣體供給存儲(chǔ)器的話。門是互鎖的，使得如果樣品室108被抽空，則門不能被打開。平臺(tái)124可以例如通過珀?duì)柼?Peltier)冷卻器(未示出)來(lái)冷卻，或者通過例如電阻加熱器126來(lái)加熱。

安裝在真空室上的是用于保持前體或者激活材料的多個(gè)氣體噴射系統(tǒng)(GIS)130(示出兩個(gè))以及用于將氣體引導(dǎo)到工件表面的針132。每一個(gè)GIS還包括裝置134，其用于調(diào)節(jié)到工件的前體材料的供給。在這個(gè)示例中，調(diào)節(jié)裝置被描述為可調(diào)節(jié)的閥，但是調(diào)節(jié)裝置也可以例如包括調(diào)節(jié)的加熱器，其用于加熱前體材料以控制其蒸氣壓力。

聚焦離子射束鏡筒106包括將離子源146以及包括引出電極150的聚焦鏡筒148定位在其內(nèi)的上頸部144，以及包括物鏡151的靜電光學(xué)系統(tǒng)。離子源146可以包括液體金屬鎵離子源、等離子體離子源、液體金屬合金源、或者任何其他類型的離子源。聚焦鏡筒148的軸與電子鏡筒的軸傾斜52度。離子射束152從離子源146經(jīng)過聚焦鏡筒148，并且在靜電偏轉(zhuǎn)器154之間朝著工件118通過。

FIB電源和控制單元156提供離子源146處的電位。FIB電源和控制單元156被耦合到偏轉(zhuǎn)板154，其可以促使離子射束在工件118的上表面上描繪出對(duì)應(yīng)的圖案。在一些系統(tǒng)中，偏轉(zhuǎn)板被放置在最后的透鏡之前，如本領(lǐng)域中公知的那樣。當(dāng)FIB電源和控制單元156施加消隱電壓到消隱電極時(shí)，在離子射束聚焦鏡筒148內(nèi)的射束消隱電極(未示出)促使離子射束152碰撞到消隱孔(未示出)上，而不是碰撞到工件118上。

系統(tǒng)控制器138控制雙射束系統(tǒng)102的各種部件的操作。通過系統(tǒng)控制器138，用戶可以通過輸入到常規(guī)用戶接口(未示出)中的指令促使以所需的方式掃描離子射束152或者電子射束116?？商鎿Q地，系統(tǒng)控制器138可以根據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器140中的程序指令控制雙射束系統(tǒng)102。系統(tǒng)控制器138包括制圖引擎，其將結(jié)構(gòu)的二維或者三維模型轉(zhuǎn)換為一系列的位圖，并且然后轉(zhuǎn)換為電信號(hào)用于控制離子射束或者電子射束。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器140可以存儲(chǔ)用于實(shí)現(xiàn)本文中所描述的任何方法的指令。圖1是在美國(guó)專利號(hào)8,853,078中示出和描述的雙射束系統(tǒng)，該專利被轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，并且因此通過參考被并入，并且是供本發(fā)明使用的雙射束系統(tǒng)的僅一個(gè)示例。

圖2示出了3-D計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)模型200，其被用于通過材料沉積形成3-D圖案。模型200包括變化的形狀和尺寸的特征202、204、206。為了產(chǎn)生三維位圖，模型200可以被分為多個(gè)平面層，其合起來(lái)表示三維模型。然后，每一個(gè)層可以被發(fā)送到制圖引擎，并且被配置為所需圖案的位圖。這個(gè)過程可以使用來(lái)自ReplicatorG開源(open source)3D打印軟件的GCODE生成器程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，該軟件在replicat.org/generators可獲得，或者如果不能獲得，則在www.archive.org可獲得。

圖3示出了由從模型200取得的平面水平層所形成的位圖，在該模型200中，區(qū)302對(duì)應(yīng)于特征202的一個(gè)層次(level)，區(qū)304對(duì)應(yīng)于特征204的一個(gè)層次并且區(qū)306對(duì)應(yīng)于特征206的一個(gè)層次。射束系統(tǒng)的制圖算法確定在每一個(gè)平面層上的哪些點(diǎn)暴露到沿著射束路徑的具體射束電流。然后，位圖通過電子射束或離子射束適當(dāng)?shù)乇恢茍D，即，“寫入”?？梢酝ㄟ^從表面沉積材料或者刻蝕材料，或者這兩者的某種結(jié)合形成制圖。

圖4示出了使用現(xiàn)有技術(shù)的方法從模型200(圖2)產(chǎn)生的3-D結(jié)構(gòu)的示例。模型被分為層，其中位圖對(duì)應(yīng)于每一個(gè)層。相同的停留時(shí)段和射束電流被用于每一個(gè)位圖中的所有停留點(diǎn)。劑量(即，停留時(shí)段乘以電流)被設(shè)置在更高的水平，以減小處理時(shí)間。然而，可以看出，特征206的小的尖頂部分沒有被適當(dāng)?shù)匦纬?，因?yàn)槊肯袼氐膭┝刻?。這可以通過將全局劑量設(shè)置得更低來(lái)修正，但是制圖然后將會(huì)花費(fèi)更長(zhǎng)得多的時(shí)間。改變位圖圖案內(nèi)的射束電流允許以較高電流(和較小停留時(shí)段)形成較大尺度特征，而以較低射束電流形成較小尺度特征。這導(dǎo)致較高圖案保真度與較高生產(chǎn)量。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，針對(duì)每一個(gè)停留點(diǎn)的所需射束劑量由制圖引擎確定。然后，制圖引擎確定如何通過設(shè)置實(shí)現(xiàn)劑量的停留時(shí)段和電流的組合實(shí)現(xiàn)劑量。射束掃描在層中的所有高電流像素，并且然后掃描所有低電流像素。當(dāng)斑點(diǎn)尺寸需要是小的，或者可以在沒有后果的情況下是大的時(shí)，優(yōu)選的是，改變射束電流，因?yàn)樵黾由a(chǎn)量。優(yōu)選的是，當(dāng)具有大的斑點(diǎn)尺寸是不合期望的時(shí)，調(diào)節(jié)停留時(shí)間。例如，區(qū)306(圖3)表示特征206(圖2)的小的尖頂。典型地，較小特征要求較低射束電流，以實(shí)現(xiàn)精確的材料沉積。能夠用較高射束電流沉積諸如區(qū)302(圖3)的較大特征，較高射束電流可以以較短停留時(shí)間提供較高劑量。將全局劑量設(shè)置得較低將會(huì)導(dǎo)致精確的材料沉積；然而，這將會(huì)大量增加大約幾個(gè)小時(shí)的生產(chǎn)時(shí)間。較高全局劑量減小處理時(shí)間，但是，誤差能夠出現(xiàn)，從而導(dǎo)致不精確的材料沉積。

圖5示出了流程圖500，其描述了本發(fā)明的實(shí)施例的步驟。在步驟502中，將三維模型分解為層。在步驟504中，創(chuàng)建對(duì)應(yīng)于第一層的位圖。在步驟506中，在位圖上的每一個(gè)停留點(diǎn)被分析以確定針對(duì)該停留點(diǎn)的最佳射束電流和停留時(shí)間。通過周圍的停留點(diǎn)確定最佳電流。圖6示出了具有特征602、604和606的位圖。以交叉影線示出的停留點(diǎn)608使用低射束電流來(lái)最佳地寫入，并且以實(shí)心黑色示出的停留點(diǎn)610用高射束電流來(lái)最佳地寫入。各種方法可以被用于確定針對(duì)每一個(gè)停留點(diǎn)的最佳射束電流。來(lái)自于特征邊緣的一定數(shù)量的停留點(diǎn)內(nèi)的停留點(diǎn)使用低射束電流來(lái)優(yōu)選地寫入，以限定特征的尖銳邊緣。在圖6中，接觸邊緣或者具有接觸特征邊緣的拐角的停留點(diǎn)用低電流來(lái)寫入。

取決于射束系統(tǒng)，可以花費(fèi)約一分鐘和五分鐘之間的時(shí)間來(lái)通過物理地改變?cè)谏涫窂街械纳涫薅赘淖冸娏鳌Ｒ虼?，?yīng)用在步驟506中計(jì)算和在圖6中示出的停留時(shí)間和射束電流不是高效的。例如，在使用等離子體離子源的聚焦離子射束系統(tǒng)中，使用具有約1μm和1mm之間的直徑的射束限定孔(BDA)，高的射束電流典型地在約100pA和約1mA之間，其中典型操作使用具有約100μm孔徑的BDA具有約1μA的電流。使用具有大約1μm和1000μm之間的直徑的BDA，低的電流可以在約1pA和100nA之間，其中典型操作使用約100μm的BDA直徑具有約80nA的射束電流。

如果停留時(shí)段是3ms，并且電流被增加到原來(lái)的15倍，則停留時(shí)段能夠被減小到200ns(3ms×1/15)以輸送相同的劑量，時(shí)間節(jié)約為2.8ms。為了恢復(fù)改變孔所需的時(shí)間(例如，60秒)，受益于較高電流的停留點(diǎn)的數(shù)目將需要是至少60秒除以2.8ms，或者21500個(gè)停留點(diǎn)。例如，圖案不是由單個(gè)來(lái)回(pass)構(gòu)成，而是由上千個(gè)來(lái)回構(gòu)成。對(duì)于由500×500個(gè)像素構(gòu)成的具有1000個(gè)來(lái)回的圖案或者層等同于2.5億個(gè)總的停留點(diǎn)，從而使得射束電流轉(zhuǎn)換非常時(shí)間有效。如上文討論的，期望寫入的整個(gè)圖案或者結(jié)構(gòu)被分為層。層厚度被標(biāo)定為10-50nm，這取決于所期望的圖案保真度。因此，圖案可以具有比如100個(gè)層，并且每一個(gè)層將使射束越過其比如從數(shù)十到數(shù)千次。

在步驟508中，通過針對(duì)改變電流所需的時(shí)間平衡從增加射束電流所致的增加的生產(chǎn)量，確定要在每一個(gè)停留點(diǎn)處使用的射束電流和停留時(shí)間。

圖7示出了例如以交叉圖形示出的停留點(diǎn)702(雖然使用高射束電流被最佳地制圖)將使用低射束電流來(lái)制圖，因?yàn)闇p小的停留時(shí)間不補(bǔ)償改變孔所需的時(shí)間。

在步驟510中，設(shè)置射束，并且在步驟512中，掃描要以該射束電流掃描的圖案的部分。如果在判定塊514中確定層的制圖還未完成，則在塊516中改變射束電流，并且工件在步驟512中以新的射束電流被再次制圖。如果在判定塊514中確定層的制圖完成，則在判定塊518中確定是否存在附加層要制圖。如果是這樣的話，則在步驟504中將下一層轉(zhuǎn)換為位圖，并且過程重復(fù)。當(dāng)在判定塊518中確定所有的層已經(jīng)被制圖，則過程結(jié)束。

優(yōu)選地，將模型分為層和將層轉(zhuǎn)換為位圖通過系統(tǒng)控制器或者另一個(gè)計(jì)算機(jī)來(lái)自動(dòng)地執(zhí)行。雖然在圖2中示出的模型由射束誘導(dǎo)沉積產(chǎn)生，但是其他實(shí)施例使用射束誘導(dǎo)刻蝕。

雖然示例描述在兩個(gè)電流水平之間切換，但是其他實(shí)施例可以使用3、4或者更多個(gè)電流水平，在一些實(shí)施例中包括連續(xù)的電流值范圍。也已知的是，射束電流可以確定材料是在前體氣體存在的情況下被沉積還是被刻蝕。大的電流可以耗盡附著到基底的前體氣體，并且比沉積材料更快地移除基底材料。改變射束電流可以用于在一些實(shí)施例中以從沉積過程切換到刻蝕過程。

本發(fā)明的一些實(shí)施例提供一種用于射束誘導(dǎo)材料沉積的方法，包括以下步驟：

確定要沉積的二維特征的圖；

分析該圖以確定要沉積的二維特征的尺寸；

從要沉積的二維特征的尺寸確定針對(duì)二維特征的每一個(gè)點(diǎn)的射束電流；

確定用于沉積二維特征的射束掃描路徑；以及

以用于沉積材料的掃描圖案掃描射束從而形成二維特征，不同的射束電流被用于掃描圖案中的至少一些點(diǎn)。

在一些實(shí)施例中，以用于沉積材料的掃描圖案掃描射束從而形成二維特征，包括：

使用第一射束電流掃描第一組二維特征點(diǎn)；

改變射束路徑中的孔；以及

使用第二射束電流掃描第二組二維特征點(diǎn)。

在一些實(shí)施例中，使用第一射束電流掃描第一組二維特征點(diǎn)包括在不同的點(diǎn)處使用不同的停留時(shí)間。

一些實(shí)施例還包括：

提供三維結(jié)構(gòu)的描述；以及

將三維結(jié)構(gòu)分為多個(gè)二維層；

以及，其中，確定要沉積的二維特征的圖包括確定二維層中的一個(gè)的圖。

一些實(shí)施例還包括：

提供三維結(jié)構(gòu)的描述；以及

將三維結(jié)構(gòu)分為多個(gè)二維層圖；

以及，其中，權(quán)利要求1的步驟被執(zhí)行用于每一個(gè)二維層圖。

在一些實(shí)施例中，第一射束電流被選擇用于結(jié)構(gòu)圖案中的一些特征，以及第二射束電流被選擇用于結(jié)構(gòu)圖案中的其他特征。

一些實(shí)施例提供一種射束誘導(dǎo)材料處理的方法，包括以下步驟：

提供具有變化尺寸的特征的結(jié)構(gòu)圖案；

分析結(jié)構(gòu)圖案以確定結(jié)構(gòu)圖案中的特征的尺寸；

確定遍歷結(jié)構(gòu)圖案的射束路徑；以及

確定針對(duì)結(jié)構(gòu)圖案中的每一個(gè)點(diǎn)所需的射束電流，其中，射束電流在結(jié)構(gòu)圖案中的不同的點(diǎn)處變化；以及

沿著射束路徑使用在結(jié)構(gòu)圖案中的每一個(gè)點(diǎn)處確定的射束電流掃描射束。

在一些實(shí)施例中，射束電流根據(jù)包含點(diǎn)的特征的尺寸在結(jié)構(gòu)圖案中的不同的點(diǎn)處變化。

在一些實(shí)施例中，射束處理包括材料沉積。

在一些實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)圖案包括多個(gè)平面層，將在單個(gè)射束掃描中沉積每一個(gè)平面層。

在一些實(shí)施例中，射束電流在單個(gè)射束路徑掃描期間變化。

一些實(shí)施例提供一種用射束進(jìn)行的射束誘導(dǎo)處理工件的方法，該方法包括以下步驟：

提供具有要在工件上制圖的至少一個(gè)二維位圖的結(jié)構(gòu)圖案；

分析至少一個(gè)位圖以確定被用于一個(gè)或者多個(gè)位圖中的每一個(gè)像素的射束電流，以創(chuàng)建射束電流位圖；

分析所述射束電流位圖以確定要用類似的射束電流處理的區(qū)：

規(guī)劃針對(duì)位圖的射束路徑用于處理工件；以及

沿著規(guī)劃的射束路徑以選擇的射束電流引導(dǎo)射束用于處理工件，至少兩個(gè)不同的射束電流被用在用于處理工件的規(guī)劃的射束路徑中。

在一些實(shí)施例中，沿著規(guī)劃的射束路徑引導(dǎo)射束包括改變孔，通過該孔引導(dǎo)射束，以在規(guī)劃的射束路徑內(nèi)選擇不同的射束電流用于處理二維射束路徑。

在一些實(shí)施例中，沿著規(guī)劃的射束路徑以選擇的射束電流引導(dǎo)射束包括在不同的點(diǎn)處使用不同的停留時(shí)間。

在一些實(shí)施例中，提供具有要在工件上制圖的至少一個(gè)位圖的結(jié)構(gòu)圖案，包括：

提供三維結(jié)構(gòu)的描述；以及

將三維結(jié)構(gòu)分為多個(gè)二維位圖。

一些實(shí)施例還包括，對(duì)于多個(gè)二維層的每一個(gè)：

分析對(duì)應(yīng)的位圖以確定被用于一個(gè)或者多個(gè)位圖中的每一個(gè)像素的射束電流，以創(chuàng)建射束電流位圖；

分析所述射束電流位圖以確定要用類似的射束電流處理的區(qū)；

規(guī)劃針對(duì)位圖的射束路徑用于處理工件；以及

沿著規(guī)劃的射束路徑以選擇的射束電流引導(dǎo)射束用于處理工件，至少兩個(gè)不同的射束電流被用在用于處理工件的規(guī)劃的射束路徑中。

一些實(shí)施例提供一種用于執(zhí)行工件的射束處理的設(shè)備，該設(shè)備包括：

具有多個(gè)可選擇的強(qiáng)度的射束系統(tǒng)，所述系統(tǒng)產(chǎn)生定向射束；

一個(gè)或者多個(gè)射束透鏡，用于引導(dǎo)和聚焦所述射束；

沉積前體噴射系統(tǒng)；以及

用于控制所述設(shè)備的控制器，所述控制器從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接收指令，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)被編程為執(zhí)行上述方法的任何一個(gè)的步驟。

盡管本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)被詳細(xì)地描述，但是，應(yīng)該理解的是，在不脫離如所附的權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍的情況下，可以在本文中做出各種變化、替代和變更。而且，本申請(qǐng)的范圍不旨在限于在說(shuō)明書中描述的過程、機(jī)器、制造、物質(zhì)的組成、裝置、方法和步驟的特定實(shí)施例。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將容易地從本發(fā)明的公開內(nèi)容領(lǐng)會(huì)到的，可以根據(jù)本發(fā)明利用目前存在的或者以后要開發(fā)的過程、機(jī)器、制造、物質(zhì)的組成、裝置、方法或步驟，其執(zhí)行基本上相同的功能或者實(shí)現(xiàn)與本文中描述的對(duì)應(yīng)實(shí)施例基本上相同的結(jié)果。因此，所附的權(quán)利要求旨在在其范圍內(nèi)包括這樣的過程、機(jī)器、制造、物質(zhì)的組成、裝置、方法或步驟。