專利名稱：一種電子束曝光散射參數(shù)的提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子束曝光技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電子束曝光散射參數(shù)的提 取方法。
背景技術(shù)：
電子束曝光技術(shù)(包括電子束直寫曝光與投影式曝光)是現(xiàn)代微納加工的 重要手段，也是下一代光刻技術(shù)的有力候選者。由于電子射線的波長極短(加
速電壓15 20kv時(shí)，波長約為0.1~0.07埃)，所以不會(huì)象光學(xué)光刻那樣受衍射 效應(yīng)的限制而可以達(dá)到較高的分辨率。但是由入射電子在抗蝕劑層和襯底中的 散射所造成的曝光范圍擴(kuò)散制約了其分辨率的提高并影響了成像質(zhì)量。例如造 成圖形輪廓向鄰近區(qū)域擴(kuò)展，邊緣模糊，所有的尖角都變成圓角，細(xì)線條圖形 無法顯現(xiàn)，膠層厚度不均勻、側(cè)壁垂直度下降等，這種效應(yīng)稱為電子束曝光鄰 近效應(yīng)。
通過鄰近效應(yīng)校正技術(shù)可以有效提高電子束曝光的分辨率及曝光成像質(zhì) 量。劑量校正方法是應(yīng)用最廣泛、效果最好的鄰近效應(yīng)校正方法。其基本原理 是通過對(duì)圖形不同部位賦以不同的曝光劑量而使最終的整體圖形得到均勻 一致 的沉積能量密度分布。在鄰近效應(yīng)劑量校正等電子束曝光模擬技術(shù)中通常使用 近似函數(shù)法，即用數(shù)學(xué)表達(dá)式概括抗蝕劑層中的沉積能量密度分布，實(shí)驗(yàn)證明 雙高斯分布近似函數(shù)能4交好地近似沉積能量密度的分布。雙高斯分布表達(dá)式如 公式(l)所示。公式中除去比例系數(shù)，所含的兩項(xiàng)分別代表前向散射和背向散 射所造成的沉積能量密度分布。通常在進(jìn)行劑量校正時(shí)，需要準(zhǔn)確提取相關(guān)的 散射參數(shù)，包括有前散射參數(shù)a、背散射參數(shù)卩以及前散射與背散射沉積能量之比T]等。
目前，電子束曝光散射參數(shù)的提取一般是通過將測(cè)量所得的曝光實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 進(jìn)行沉積能量密度的曲線擬合而獲得。該方法需要進(jìn)行大量的線寬測(cè)量及一系 列復(fù)雜的數(shù)據(jù)預(yù)處理，所以不可避免地存在儀器誤差、數(shù)學(xué)處理的理論誤差和 其他的人為誤差，使得參數(shù)的提取不準(zhǔn)確而且在操作上也較為困難。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有電子束曝光散射參數(shù)提取方法中操作繁瑣且難以保證準(zhǔn)確性 的問題，本發(fā)明提供一種電子束曝光散射參數(shù)的提取方法，該方法無需進(jìn)行大 量繁瑣的測(cè)量和數(shù)據(jù)預(yù)處理及數(shù)據(jù)擬合，因而不存在測(cè)量誤差，并減少了由于 數(shù)學(xué)處理帶來的誤差，使參數(shù)提取準(zhǔn)確且簡單易行。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為 一種電子束曝光散射參數(shù)的 提取方法，該提取方法包括如下步驟
(1) 對(duì)襯底進(jìn)行表面清潔及熱處理；(2) 在襯底表面上涂^:電子束光刻抗蝕劑，并進(jìn)行曝光前的預(yù)處理；
(3 )根據(jù)多組預(yù)設(shè)電子散射參數(shù)所計(jì)算得到的相對(duì)應(yīng)的劑量調(diào)制表格，在
以及背散射與前散射沉積能量之比r(的提取版圖進(jìn)行變劑量的電子束直寫曝 光；
(4)對(duì)曝光完畢的電子束光刻抗蝕劑和襯底進(jìn)行顯影、定影并蒸發(fā)金屬進(jìn) 行剝離處理；
(5 )根據(jù)剝離處理后的得到圖形結(jié)構(gòu)特征確定一組合適的散射參數(shù)。上述步驟(l)中的襯底是以硅片或其他半導(dǎo)體、導(dǎo)體為主體結(jié)構(gòu)的襯底。
上述步驟(2 )中的涂敷是采用勻膠機(jī)涂敷方法進(jìn)行，并用烘箱或熱板對(duì)電 子抗蝕劑及襯底進(jìn)行烘烤。
上述步驟(3)中的提取版圖需根據(jù)該電子束抗蝕劑的分辨率及對(duì)一定能 量入射高能電子的散射特性來設(shè)計(jì)。
上述步驟(5)中所述變劑量的電子束直寫曝光應(yīng)有較大的變化范圍，劑量 的變化范圍應(yīng)根據(jù)所測(cè)試的抗蝕劑的靈敏度及具體圖形尺寸而定。
上述步驟(7)中散射參數(shù)確定的標(biāo)準(zhǔn)分別為a參數(shù)確定的標(biāo)準(zhǔn)是寬細(xì)不 同的線條從同一劑量開始顯現(xiàn)；P參數(shù)確定的標(biāo)準(zhǔn)是不同間距的兩方塊間的細(xì) 線條從同一劑量開始顯現(xiàn)；r|參數(shù)確定的標(biāo)準(zhǔn)不同間距的兩方塊間的細(xì)線條從 同一劑量開始顯現(xiàn)，同時(shí)從兩方塊間延伸出來的長線也在該劑量下達(dá)到同一長 度。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下有益效果
1、 本發(fā)明較常規(guī)的方法而言，無需進(jìn)行大量煩瑣的測(cè)量，因而不存在測(cè)量 誤差的影響；無需進(jìn)行煩瑣的數(shù)據(jù)預(yù)處理和數(shù)據(jù)擬合，進(jìn)一步減少了由于數(shù)學(xué) 處理所帶來的誤差，使參數(shù)提取準(zhǔn)確且簡單易行。
2、 本發(fā)明所提供的電子束曝光散射參數(shù)提取方法對(duì)于抗蝕劑層厚度較大的 剝離工藝尤為有益，剝離工藝成功與否很大程度上取決于抗蝕劑層剖面的形狀， 本發(fā)明實(shí)際上將剝離工藝考慮在電子束鄰近效應(yīng)校正曝光中。


圖1為本發(fā)明提供的電子束曝光散射參數(shù)提取方法的實(shí)現(xiàn)流程圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例中對(duì)電子束抗蝕劑聚曱基丙烯酸曱酯(PMMA)散射 參數(shù)提取的方法流程圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例中前散射參數(shù)a的提取版圖； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例中背散射參數(shù)p的提取版圖； 圖5為背散射參數(shù)(3的提取版圖中第l組圖形的放大圖； 圖6為背散射參數(shù)p的提取版圖中第12組圖形的放大圖； 圖7為本發(fā)明實(shí)施例中背散射與前散射沉積能量之比ti的提取版圖； 圖8為圖7的A部放大圖； 圖9為圖7的b部方法圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例， 并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
如圖1所示，圖1為本發(fā)明提供的電子束曝光散射參數(shù)提取方法的實(shí)現(xiàn)流 程圖，該方法包括以下步驟
(1) 對(duì)預(yù)在其上制作微圖形的襯底進(jìn)行表面清潔及熱處理；
(2) 在襯底表面上涂敷需要提取散射參數(shù)的電子束光刻抗蝕劑層，并進(jìn)行 曝光前的預(yù)處理；
(3 )根據(jù)所要進(jìn)行參數(shù)提取的電子束光刻抗蝕劑及襯底結(jié)構(gòu)特性設(shè)計(jì)出合 適的前散射參數(shù)a、背散射參數(shù)P、背散射與前散射沉積能量之比ti的提取版 (4)預(yù)設(shè)多組電子散射參數(shù)，并輸入鄰近效應(yīng)校正軟件以獲取對(duì)應(yīng)的劑量 調(diào)制表格；
(5 )根據(jù)預(yù)設(shè)預(yù)設(shè)多組電子散射參數(shù)及對(duì)應(yīng)的劑量調(diào)制表格在該待測(cè)的電 子光刻抗蝕劑及襯底結(jié)構(gòu)上分別對(duì)三種設(shè)計(jì)的版圖進(jìn)行變劑量的電子束直寫曝(6 )對(duì)曝光完畢的電子束光刻抗蝕劑和襯底進(jìn)^f于顯影、定影并蒸發(fā)金屬進(jìn) 行剝離處理；
(7) 根據(jù)剝離處理后得到的圖形結(jié)構(gòu)特征確定一組合適的散射參數(shù)；
(8) 用確定好的散射參數(shù)，再次進(jìn)行曝光實(shí)驗(yàn)以檢驗(yàn)所提取的參數(shù)；如果 曝光顯影后所得圖形與設(shè)計(jì)版圖較為吻合，則說明所提取的參數(shù)可用于該曝光 顯影條件下的鄰近效應(yīng)4交正。
所述步驟(1)中的襯底可以是以為硅片或其他半導(dǎo)體、導(dǎo)體為主體結(jié)構(gòu)的 襯底。
所述步驟(2 )中的涂敷是采用勻膠機(jī)涂敷方法進(jìn)行，并用烘箱或熱板對(duì)電
子抗蝕劑及襯底進(jìn)行一定時(shí)間和一定溫度的烘烤。
所述步驟(3 )中的提取版圖需根據(jù)該電子束抗蝕劑的分辨率及對(duì)一定能量
入射高能電子的散射特性來設(shè)計(jì)。
所述步驟(4)中的電子束曝光鄰近效應(yīng)校正軟件可以是CAPROX、
LayoutBeamer等，所得調(diào)制表格的格式視具體軟件而定。
所述步驟(5)中所述變劑量曝光應(yīng)有較大的變化范圍，劑量的變化范圍應(yīng)
根據(jù)所測(cè)試的抗蝕劑的靈敏度及具體圖形尺寸而定。 所述步驟(7)中散射參數(shù)確定的標(biāo)準(zhǔn)分別是 a參數(shù)確定的標(biāo)準(zhǔn)寬細(xì)不同的線條從同 一 劑量開始顯現(xiàn)； 卩參數(shù)確定的標(biāo)準(zhǔn)不同間距的兩方塊間的細(xì)線條從同一劑量開始顯現(xiàn)； T！參數(shù)確定的標(biāo)準(zhǔn)不同間距的兩方塊間的細(xì)線條從同一劑量開始顯現(xiàn)，
同時(shí)從兩方塊間延伸出來的長線也在該劑量下達(dá)到同 一長度。 實(shí)施例
在本實(shí)施例中，以采用聚曱基丙烯酸曱酯PMMA正性電子抗蝕劑為例，結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明提供的電子束曝光散射參數(shù)提取的方法。
步驟201:對(duì)兩寸硅片襯底進(jìn)行表面清潔及熱處理；
本步驟中先將一批(20片)新硅片用去離子水沖淋，然后放置于盛有濃硫 酸的專用容器中在300。C左右加熱40分鐘，待冷卻將硅片取出，用去離子水沖 淋干凈，并置于烘箱中，在180。C下烘烤2小時(shí)，待水氣完全蒸發(fā)。
步驟202:在Si襯底表面上旋轉(zhuǎn)涂敷PMMA電子束光刻抗蝕劑層，在180°C 熱板上進(jìn)行2分鐘的前烘處理，讓有機(jī)溶劑充分揮發(fā)，用臺(tái)階儀測(cè)出抗蝕劑層 厚度為450nm左右。
步驟203:根據(jù)所要進(jìn)行參數(shù)提取的電子束抗蝕劑及襯底結(jié)構(gòu)特性設(shè)計(jì)出 合適的前散射參數(shù)a、背散射參數(shù)(3、背散射與前散射沉積能量之比ti的提取 版圖，分別見圖3、圖4、圖7;
圖3為前散射參數(shù)a的提取版圖，共13組圖形，細(xì)線寬度由50nm增加 至650nm,變化步長為50nm;
圖4為背散射參數(shù)(3的提取版圖，共12組圖形，圖形的中間細(xì)線與兩側(cè)的 間距尺寸由100nm增加至700nm，變化步長為50nm;圖5是第1組圖形，圖 形的中間細(xì)線與兩側(cè)的間距尺寸為100nm,圖6是第12組圖形，圖形的中間 細(xì)線與兩側(cè)的間距尺寸為700nm;
圖7為背散射與前散射沉積能量之比ti的提取版圖，共12組圖形，圖形 的中間細(xì)線尺寸由50nm增加至270nm,變化步長為20nm,并且所有從兩方塊 延伸出來部分的線條長度都為10nm;圖8是第1組圖形的局部放大圖，圖形 中間的細(xì)線寬度尺寸為50nm，圖9為第12組圖形的局部放大圖，圖形中間的 細(xì)線寬度尺寸為270nm。
步驟204:預(yù)設(shè)多組電子散射參數(shù)，并輸入鄰近效應(yīng)校正軟件CAPROX以
8獲取對(duì)應(yīng)的劑量調(diào)制表格；
測(cè)試前散射參數(shù)a的版圖的鄰近效應(yīng)校正曝光參數(shù)p固定設(shè)為10pm, ti 固定設(shè)為0.8， a從20nm變化至140nm，變化步距為10nm。
測(cè)試背散射參數(shù)P的版圖的鄰近效應(yīng)校正曝光參數(shù)a固定設(shè)為80nm," 固定設(shè)為0.8， (3從lfim變化至lO)im,變化步距為ljxm。
測(cè)試背散射與前散射沉積能量之比n的版圖的鄰近效應(yīng)4交正曝光參數(shù)a 固定設(shè)為80nm, (3固定設(shè)為10)im, Ti從0.5變化至3，變化步距為0.5。
步驟205:才艮據(jù)預(yù)設(shè)的鄰近參數(shù)及對(duì)應(yīng)的劑量調(diào)制表格在該待測(cè)的電子抗 蝕劑及襯底結(jié)構(gòu)上分別對(duì)三種設(shè)計(jì)的版圖進(jìn)行變劑量的電子束直寫曝光；
測(cè)試前散射參數(shù)a的版圖的鄰近效應(yīng)校正曝光，曝光劑量從200pC/cm2變 化至2000^C/cm2,變化步距為100pC/cm2。
測(cè)試背散射參數(shù)P的版圖的鄰近效應(yīng)校正曝光，曝光劑量從-100(iC/cm2變 化至900pC/cm2,變化步距為50pC/cm2。
測(cè)試背散射與前散射沉積能量之比Tl的版圖的鄰近效應(yīng)校正曝光，曝光劑
量從100pC/cm2變化至900|iC/cm2，變化步距為50|iC/cm2。
步驟206:對(duì)曝光完畢的片子進(jìn)行顯影、定影并蒸發(fā)金屬進(jìn)行剝離處理； 本步驟中所用顯影液為MIBK與IPA以體積比1:3的混和溶液，定影液為
IPA，清洗液為去離子水，并用氮?dú)獯蹈?。用電子束蒸發(fā)方法在已有圖形結(jié)構(gòu)
的片子表面分別沉積5nm的鉻層和200nm金層，然后將片子置于丙酮溶液進(jìn)
行剝離處理。
步驟207:根據(jù)上述剝離處理所得結(jié)果的圖形結(jié)構(gòu)特征確定一組合適的散 射參數(shù)；
步驟208:再次進(jìn)行曝光實(shí)驗(yàn)以檢驗(yàn)所提取的參數(shù)。在本發(fā)明所舉這個(gè)實(shí)施例中，進(jìn)行參數(shù)提取驗(yàn)證的電子抗蝕劑是PMMA 正性電子抗蝕劑。在實(shí)際應(yīng)用中，本發(fā)明可以適用于大部分電子抗蝕劑，如 ZEP520A、 SAL601或HSQ電子抗蝕劑等。本實(shí)施例中所4吏用的鄰近效應(yīng)沖交正 軟件為CAPROX,本發(fā)明同樣適用于其他鄰近效應(yīng)才交正軟件。
以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn) 一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不 用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、 改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種電子束曝光散射參數(shù)的提取方法，其特征在于該提取方法包括如下步驟(1)對(duì)襯底進(jìn)行表面清潔及熱處理；(2)在襯底表面上涂敷電子束光刻抗蝕劑，并進(jìn)行曝光前的預(yù)處理；(3)根據(jù)多組預(yù)設(shè)電子散射參數(shù)所計(jì)算得到的相對(duì)應(yīng)的劑量調(diào)制表格，在該待測(cè)的電子束光刻抗蝕劑及襯底結(jié)構(gòu)上分別對(duì)前散射參數(shù)α、背散射參數(shù)β以及背散射與前散射沉積能量之比η的提取版圖進(jìn)行變劑量的電子束直寫曝光；(4)對(duì)曝光完畢的電子束光刻抗蝕劑和襯底進(jìn)行顯影、定影并蒸發(fā)金屬進(jìn)行剝離處理；(5)根據(jù)剝離處理后的得到圖形結(jié)構(gòu)特征確定一組合適的散射參數(shù)。
2、 如權(quán)利要求1所述的電子束曝光散射參數(shù)的提取方法，其特征在于所 述步驟(1)中的襯底是以硅片或其他半導(dǎo)體、導(dǎo)體為主體結(jié)構(gòu)的襯底。
3、 如權(quán)利要求1所述的電子束曝光散射參數(shù)的提取方法，其特征在于所 述步驟(2)中的涂敷是采用勾膠機(jī)涂敷方法進(jìn)行，并用烘箱或熱板對(duì)電子抗蝕 劑及襯底進(jìn)行烘烤。
4、 如權(quán)利要求1所述的電子束曝光散射參數(shù)的提取方法，其特征在于 所述步驟(5)中散射參數(shù)確定的標(biāo)準(zhǔn)分別為a參數(shù)確定的標(biāo)準(zhǔn)是寬細(xì)不同 的線條從同一劑量開始顯現(xiàn)；p參數(shù)確定的標(biāo)準(zhǔn)是不同間距的兩方塊間的細(xì)線 條從同一劑量開始顯現(xiàn)；Ti參數(shù)確定的標(biāo)準(zhǔn)是不同間距的兩方塊間的細(xì)線條從 同一劑量開始顯現(xiàn)，同時(shí)從兩方塊間延伸出來的長線也在該劑量下達(dá)到同一長 度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電子束曝光散射參數(shù)的提取方法。為了解決現(xiàn)有電子束曝光散射參數(shù)提取方法中操作繁瑣且難以保證準(zhǔn)確性的問題，本發(fā)明提供一種電子束曝光散射參數(shù)的提取方法，該方法根據(jù)所要進(jìn)行參數(shù)提取的電子束抗蝕劑及襯底結(jié)構(gòu)特性設(shè)計(jì)出合適的前散射參數(shù)α、背散射參數(shù)β以及背散射與前散射沉積能量之比η的提取版圖；然后在待測(cè)的電子抗蝕劑及襯底結(jié)構(gòu)上分別對(duì)三種設(shè)計(jì)的版圖進(jìn)行變劑量的電子束直寫曝光；最后根據(jù)多組不同參數(shù)曝光、顯影及剝離后的圖形結(jié)構(gòu)特征確定一組合適的散射參數(shù)。本發(fā)明無需進(jìn)行大量煩瑣的測(cè)量，因此不存在測(cè)量誤差，并減少了由于數(shù)學(xué)處理帶來的誤差，使參數(shù)提取準(zhǔn)確且簡單易行。
文檔編號(hào)G03F7/20GK101510050SQ20091008019
公開日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2009年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月25日
發(fā)明者明 劉, 牛潔斌, 珉 趙, 陳寶欽 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院微電子研究所