專利名稱：一種通過版圖設(shè)計靈活控制電子束光刻顯影時間的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微細(xì)加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種版圖設(shè)計靈活控制電子束光刻顯影時間的方法。
背景技術(shù)：
在科學(xué)研究的微細(xì)加工領(lǐng)域中，電子束光刻系統(tǒng)可以用來制造掩模板，也可用來直寫產(chǎn)生圖形。更重要的是，電子束直寫光刻技術(shù)能夠獲得更小的圖形特征尺寸，這對于新型微納器件的研究有著非常重要的意義。而電子束直寫光刻工藝的一個重要指標(biāo)就是，經(jīng)過電子束曝光和顯影后電子束抗蝕劑上的圖形與設(shè)計的版形是否具有很好的一致性。這一指標(biāo)由很多方面因素決定，例如版圖中的圖形設(shè)計，電子束抗蝕劑的分辨率大小，電子束束流和劑量的大小，以及前烘和后烘的溫度及時間等。
一般來說，對于一種特定的抗蝕劑，例如SAL601負(fù)性電子束抗蝕劑，其前烘和后烘的溫度、時間是固定的，需要確定的是電子束束流和劑量大小，以及最后的顯影時間。在一般研究過程中，通常根據(jù)圖形特征尺寸先確定電子束束流，然后設(shè)計一組變劑量，固定顯影時間，最后在顯影結(jié)果中觀察圖形，確定哪一組劑量的圖形與設(shè)計圖形一致性最好，那么以后在曝光數(shù)據(jù)文件中則固定使用這組劑量。然而，在實際的工藝過程中經(jīng)常出現(xiàn)的一個問題是，當(dāng)存在大小尺寸圖形混合曝光時，試驗結(jié)果往往不能重復(fù)。也就是說，在確定了劑量大小后，卻在規(guī)定的顯影時間里達(dá)不到最好的顯影效果。這是由于電子束鄰近效應(yīng)的存在，使得不同的圖形設(shè)計會有不同的顯影結(jié)果。另一方面，由于外界條件的變化，在整個前烘，曝光，后烘和顯影的過程中，每一次的試驗之間都會有些不同，這一定程度上也會影響到顯影過程，如果固定顯影時間，那么每次試驗中最后電子束抗蝕劑上的圖形都會不一致，尤其是其中的小尺寸圖形。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種版圖設(shè)計靈活控制電子束光刻顯影時間的方法?？梢愿鶕?jù)實際情況靈活的控制電子束曝光后顯影的時間，使版圖中大小尺寸的圖形都能獲得理想的顯影效果。主要是對微細(xì)加工中非常關(guān)鍵的電子束直寫光刻(EBL)技術(shù)中顯影時間的控制，這直接影響到顯影后圖形與設(shè)計圖形的一致性。
為實現(xiàn)上述目的，在版圖設(shè)計的時候可以多加一組用于控制顯影時間的圖形。在曝光數(shù)據(jù)文件中，給測試圖形設(shè)計一組變化的劑量。在顯影過程中，當(dāng)測試圖形某組劑量顯影消失時，必定存在某一個劑量的正式圖形的顯影結(jié)果和預(yù)設(shè)計的圖形獲得最好的一致性。而這個測試圖形的設(shè)計是由實際需要曝光的版圖決定的。
一種控制電子束光刻顯影時間的方法，其特征在于，曝光數(shù)據(jù)文件由正式曝光版圖和測試版圖組成；將測試版圖在曝光過程中設(shè)計成一組變劑量，顯影時間根據(jù)測試版圖的顯影情況而靈活控制。
所述的控制電子束光刻顯影時間的方法，測試版圖的單元是根據(jù)正式曝光版圖設(shè)計的，其中需要包括正式版圖中線寬最小的圖形，并且排列成單元陣列以便于直接觀察顯影情況。
測試版圖的劑量，根據(jù)正式版圖劑量是設(shè)計版圖中最小劑量與最大劑量的平均值，將測試版圖劑量設(shè)計成一組變化的劑量。
一組變化的劑量為10，12，14，16，18，20，22，24，26，28，其單位為μC/cm2；同時相關(guān)的測試圖形劑量也設(shè)計成相同的變劑量。
當(dāng)劑量為14μC/cm2的測試圖形消失的時候，劑量為18μC/cm2的正式曝光圖形顯影效果最好。
采用SAL601負(fù)性電子束抗蝕劑，版圖設(shè)計中包括0.2~20μm的大小尺寸混合圖形。由于顯影過程中無法實際觀察到小圖形是否顯影完全，顯影時間的控制變得非常重要。如果顯影時間過長，小圖形就會去掉了，反之顯影時間過短，圖形又顯影的不夠而達(dá)不到要求。特別是，電子束直寫中鄰近效應(yīng)使得不同設(shè)計圖形的顯影時間更難控制。


結(jié)合附圖，可以舉例清楚地說明這個問題。
圖1是正式圖形單元和測試圖形單元之間關(guān)系的示意圖。
圖2是包含測試圖形的版圖設(shè)計及相應(yīng)的劑量設(shè)計圖。
圖3是本發(fā)明的控制電子束光刻顯影時間方法的流程圖。
具體實施例方式
如圖1所示，設(shè)計圖形中包括20μm的大尺寸正方形，以及5μm的小尺寸正方形和0.2μm的長線條。顯影要求是將0.2μm的線條能很好的顯影出來。由于線條尺寸很小，顯影過程中不能直接判斷線條是否達(dá)到要求。這時可以設(shè)計一組用于控制顯影時間的測試圖形，這個測試圖形中的基本單元是5μm的正方形和0.2μm的線條。
為了便于觀察，可以將測試圖形單元設(shè)計一個20×20的陣列。為了確定正式曝光時候電子束所用的劑量，先設(shè)計一組變化的劑量如10，12，14，16，18，20，22，24，26，28，μC/cm2；同時相關(guān)的測試圖形劑量也是10，12，14，16，18，20，22，24，26，28，μC/cm2，如圖2所示。由于測試圖形可以直接觀察，在顯影過程中則能夠根據(jù)測試圖形的顯影情況來確定顯影時間，發(fā)現(xiàn)當(dāng)劑量為14μC/cm2的測試圖形完全顯掉的時候，劑量為18μC/cm2的正式版圖的顯影結(jié)果中大圖形和小圖形的顯影結(jié)果都很好。由此，在正式曝光工藝中，將曝光圖形設(shè)計為劑量18μC/cm2，測試圖形的劑量依然設(shè)計為變劑量。顯影時劑量為14μC/cm2的線條的消失時間就是所需要的顯影時間。
圖3的控制電子束光刻顯影時間方法，其具體步驟如下步驟1，用畫版圖的軟件(如Ledit)設(shè)計一組測試圖形，測試圖形要求宏觀可見，且曝光條件與正式圖形中核心圖形的曝光條件一樣；步驟2，在工作站上對測試圖形和正式曝光圖形處理，并寫出曝光文件，在文件中將測試圖形和正式圖形的劑量均設(shè)計為一組變劑量；步驟3，對片子處理好后放入電子束直寫系統(tǒng)的腔體，然后根據(jù)設(shè)計的曝光文件進(jìn)行電子束曝光；
步驟4，取出片子，后烘，顯影，在顯影過程中，仔細(xì)觀察測試圖形，如果經(jīng)驗顯影時間是m分鐘，那么在m分鐘左右的時候劑量為A的測試圖形顯影剛好顯干凈了，顯影結(jié)束，后續(xù)工藝，顯影；步驟5，用顯微鏡或SEM對片子進(jìn)行觀察，找出正式圖形中顯影效果最好的劑量，假設(shè)是劑量B；步驟6，在做正式片子的時候，曝光文件中正式圖形的劑量用劑量B，而測試圖形的劑量依然是前面所述的變劑量；步驟7，顯影過程中當(dāng)劑量為A的測試圖形顯影顯干凈的時候，取出片子，此時設(shè)計劑量為B的正式圖形的顯影效果是最好的。
權(quán)利要求
1.一種控制電子束光刻顯影時間的方法，其特征在于，曝光數(shù)據(jù)文件由正式曝光版圖和測試版圖組成；將測試版圖在曝光過程中設(shè)計成一組變劑量，顯影時間根據(jù)測試版圖的顯影情況而靈活控制。
2.按照權(quán)利要求1所述的控制電子束光刻顯影時間的方法，其特征在于，測試版圖的單元是根據(jù)正式曝光版圖設(shè)計的，其中需要包括正式版圖中線寬最小的圖形，并且排列成單元陣列以便于直接觀察顯影情況。
3.按照權(quán)利要求1所述的控制電子束光刻顯影時間的方法，其特征在于，測試版圖的劑量，根據(jù)正式版圖劑量是設(shè)計版圖中最小劑量與最大劑量的平均值，將測試版圖劑量設(shè)計成一組變化的劑量。
4.按照權(quán)利要求3所述的控制電子束光刻顯影時間的方法，其特征在于，一組變化的劑量為10，12，14，16，18，20，22，24，26，28，其單位為μC/cm2；同時相關(guān)的測試圖形劑量也設(shè)計成相同的變劑量。
5.按照權(quán)利要求1或3或4所述的控制電子束光刻顯影時間的方法，其特征在于，當(dāng)劑量為14μC/cm2的測試圖形消失的時候，劑量為18μC/cm2的正式曝光圖形顯影效果最好。
6.按照權(quán)利要求1所述的控制電子束光刻顯影時間的方法，其具體步驟如下步驟1，用畫版圖的軟件設(shè)計一組測試圖形，測試圖形要求宏觀可見，且曝光條件與正式圖形中核心圖形的曝光條件一樣；步驟2，在工作站上對測試圖形和正式曝光圖形處理，并寫出曝光文件，在文件中將測試圖形和正式圖形的劑量均設(shè)計為一組變劑量；步驟3，對片子處理好后放入電子束直寫系統(tǒng)的腔體，然后根據(jù)設(shè)計的曝光文件進(jìn)行電子束曝光；步驟4，取出片子，后烘，顯影，在顯影過程中，仔細(xì)觀察測試圖形，如果經(jīng)驗顯影時間是m分鐘，那么在m分鐘左右的時候劑量為A的測試圖形顯影剛好顯干凈了，顯影結(jié)束，后續(xù)工藝，顯影；步驟5，用顯微鏡或SEM對片子進(jìn)行觀察，找出正式圖形中顯影效果最好的劑量，假設(shè)是劑量B；步驟6，在做正式片子的時候，曝光文件中正式圖形的劑量用劑量B，而測試圖形的劑量依然是前面所述的變劑量；步驟7，顯影過程中當(dāng)劑量為A的測試圖形顯影顯干凈的時候，取出片子，此時設(shè)計劑量為B的正式圖形的顯影效果是最好的。
全文摘要
本發(fā)明涉及范圍是微細(xì)加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種版圖設(shè)計靈活控制電子束光刻顯影時間的方法。曝光數(shù)據(jù)文件由正式曝光版圖和測試版圖組成；將測試版圖在曝光過程中設(shè)計一組變劑量，顯影時間可以根據(jù)測試版圖的顯影情況而靈活控制。在正式曝光版圖中增加設(shè)計一組不同劑量的圖形，通過觀察這些圖形的顯影情況來確定正確的顯影時間。所述的測試圖形的版圖是根據(jù)正式曝光版圖來設(shè)計的，具有很大的靈活性。這種設(shè)計方案簡單易行，盡可能的降低了偶然因素對顯影結(jié)果的影響，使顯影后圖形與設(shè)計圖形保持很好的一致性?？蓮V泛用于電子束曝光中的版圖設(shè)計。
文檔編號H01L21/00GK1811598SQ20051000574
公開日2006年8月2日 申請日期2005年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月25日
發(fā)明者陳杰智, 張建宏 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所