专利名称：一种通过版图设计灵活控制电子束光刻显影时间的方法
技术领域：
本发明涉及微细加工技术领域，特别是一种版图设计灵活控制电子束光刻显影时间的方法。
背景技术：
在科学研究的微细加工领域中，电子束光刻系统可以用来制造掩模板，也可用来直写产生图形。更重要的是，电子束直写光刻技术能够获得更小的图形特征尺寸，这对于新型微纳器件的研究有着非常重要的意义。而电子束直写光刻工艺的一个重要指标就是，经过电子束曝光和显影后电子束抗蚀剂上的图形与设计的版形是否具有很好的一致性。这一指标由很多方面因素决定，例如版图中的图形设计，电子束抗蚀剂的分辨率大小，电子束束流和剂量的大小，以及前烘和后烘的温度及时间等。
一般来说，对于一种特定的抗蚀剂，例如SAL601负性电子束抗蚀剂，其前烘和后烘的温度、时间是固定的，需要确定的是电子束束流和剂量大小，以及最后的显影时间。在一般研究过程中，通常根据图形特征尺寸先确定电子束束流，然后设计一组变剂量，固定显影时间，最后在显影结果中观察图形，确定哪一组剂量的图形与设计图形一致性最好，那么以后在曝光数据文件中则固定使用这组剂量。然而，在实际的工艺过程中经常出现的一个问题是，当存在大小尺寸图形混合曝光时，试验结果往往不能重复。也就是说，在确定了剂量大小后，却在规定的显影时间里达不到最好的显影效果。这是由于电子束邻近效应的存在，使得不同的图形设计会有不同的显影结果。另一方面，由于外界条件的变化，在整个前烘，曝光，后烘和显影的过程中，每一次的试验之间都会有些不同，这一定程度上也会影响到显影过程，如果固定显影时间，那么每次试验中最后电子束抗蚀剂上的图形都会不一致，尤其是其中的小尺寸图形。
发明内容
本发明的目的在于提出一种版图设计灵活控制电子束光刻显影时间的方法。可以根据实际情况灵活的控制电子束曝光后显影的时间，使版图中大小尺寸的图形都能获得理想的显影效果。主要是对微细加工中非常关键的电子束直写光刻(EBL)技术中显影时间的控制，这直接影响到显影后图形与设计图形的一致性。
为实现上述目的，在版图设计的时候可以多加一组用于控制显影时间的图形。在曝光数据文件中，给测试图形设计一组变化的剂量。在显影过程中，当测试图形某组剂量显影消失时，必定存在某一个剂量的正式图形的显影结果和预设计的图形获得最好的一致性。而这个测试图形的设计是由实际需要曝光的版图决定的。
一种控制电子束光刻显影时间的方法，其特征在于，曝光数据文件由正式曝光版图和测试版图组成；将测试版图在曝光过程中设计成一组变剂量，显影时间根据测试版图的显影情况而灵活控制。
所述的控制电子束光刻显影时间的方法，测试版图的单元是根据正式曝光版图设计的，其中需要包括正式版图中线宽最小的图形，并且排列成单元阵列以便于直接观察显影情况。
测试版图的剂量，根据正式版图剂量是设计版图中最小剂量与最大剂量的平均值，将测试版图剂量设计成一组变化的剂量。
一组变化的剂量为10，12，14，16，18，20，22，24，26，28，其单位为μC/cm2；同时相关的测试图形剂量也设计成相同的变剂量。
当剂量为14μC/cm2的测试图形消失的时候，剂量为18μC/cm2的正式曝光图形显影效果最好。
采用SAL601负性电子束抗蚀剂，版图设计中包括0.2~20μm的大小尺寸混合图形。由于显影过程中无法实际观察到小图形是否显影完全，显影时间的控制变得非常重要。如果显影时间过长，小图形就会去掉了，反之显影时间过短，图形又显影的不够而达不到要求。特别是，电子束直写中邻近效应使得不同设计图形的显影时间更难控制。
结合附图，可以举例清楚地说明这个问题。
图1是正式图形单元和测试图形单元之间关系的示意图。
图2是包含测试图形的版图设计及相应的剂量设计图。
图3是本发明的控制电子束光刻显影时间方法的流程图。
具体实施例方式
如图1所示，设计图形中包括20μm的大尺寸正方形，以及5μm的小尺寸正方形和0.2μm的长线条。显影要求是将0.2μm的线条能很好的显影出来。由于线条尺寸很小，显影过程中不能直接判断线条是否达到要求。这时可以设计一组用于控制显影时间的测试图形，这个测试图形中的基本单元是5μm的正方形和0.2μm的线条。
为了便于观察，可以将测试图形单元设计一个20×20的阵列。为了确定正式曝光时候电子束所用的剂量，先设计一组变化的剂量如10，12，14，16，18，20，22，24，26，28，μC/cm2；同时相关的测试图形剂量也是10，12，14，16，18，20，22，24，26，28，μC/cm2，如图2所示。由于测试图形可以直接观察，在显影过程中则能够根据测试图形的显影情况来确定显影时间，发现当剂量为14μC/cm2的测试图形完全显掉的时候，剂量为18μC/cm2的正式版图的显影结果中大图形和小图形的显影结果都很好。由此，在正式曝光工艺中，将曝光图形设计为剂量18μC/cm2，测试图形的剂量依然设计为变剂量。显影时剂量为14μC/cm2的线条的消失时间就是所需要的显影时间。
图3的控制电子束光刻显影时间方法，其具体步骤如下步骤1，用画版图的软件(如Ledit)设计一组测试图形，测试图形要求宏观可见，且曝光条件与正式图形中核心图形的曝光条件一样；步骤2，在工作站上对测试图形和正式曝光图形处理，并写出曝光文件，在文件中将测试图形和正式图形的剂量均设计为一组变剂量；步骤3，对片子处理好后放入电子束直写系统的腔体，然后根据设计的曝光文件进行电子束曝光；
步骤4，取出片子，后烘，显影，在显影过程中，仔细观察测试图形，如果经验显影时间是m分钟，那么在m分钟左右的时候剂量为A的测试图形显影刚好显干净了，显影结束，后续工艺，显影；步骤5，用显微镜或SEM对片子进行观察，找出正式图形中显影效果最好的剂量，假设是剂量B；步骤6，在做正式片子的时候，曝光文件中正式图形的剂量用剂量B，而测试图形的剂量依然是前面所述的变剂量；步骤7，显影过程中当剂量为A的测试图形显影显干净的时候，取出片子，此时设计剂量为B的正式图形的显影效果是最好的。
权利要求
1.一种控制电子束光刻显影时间的方法，其特征在于，曝光数据文件由正式曝光版图和测试版图组成；将测试版图在曝光过程中设计成一组变剂量，显影时间根据测试版图的显影情况而灵活控制。
2.按照权利要求1所述的控制电子束光刻显影时间的方法，其特征在于，测试版图的单元是根据正式曝光版图设计的，其中需要包括正式版图中线宽最小的图形，并且排列成单元阵列以便于直接观察显影情况。
3.按照权利要求1所述的控制电子束光刻显影时间的方法，其特征在于，测试版图的剂量，根据正式版图剂量是设计版图中最小剂量与最大剂量的平均值，将测试版图剂量设计成一组变化的剂量。
4.按照权利要求3所述的控制电子束光刻显影时间的方法，其特征在于，一组变化的剂量为10，12，14，16，18，20，22，24，26，28，其单位为μC/cm2；同时相关的测试图形剂量也设计成相同的变剂量。
5.按照权利要求1或3或4所述的控制电子束光刻显影时间的方法，其特征在于，当剂量为14μC/cm2的测试图形消失的时候，剂量为18μC/cm2的正式曝光图形显影效果最好。
6.按照权利要求1所述的控制电子束光刻显影时间的方法，其具体步骤如下步骤1，用画版图的软件设计一组测试图形，测试图形要求宏观可见，且曝光条件与正式图形中核心图形的曝光条件一样；步骤2，在工作站上对测试图形和正式曝光图形处理，并写出曝光文件，在文件中将测试图形和正式图形的剂量均设计为一组变剂量；步骤3，对片子处理好后放入电子束直写系统的腔体，然后根据设计的曝光文件进行电子束曝光；步骤4，取出片子，后烘，显影，在显影过程中，仔细观察测试图形，如果经验显影时间是m分钟，那么在m分钟左右的时候剂量为A的测试图形显影刚好显干净了，显影结束，后续工艺，显影；步骤5，用显微镜或SEM对片子进行观察，找出正式图形中显影效果最好的剂量，假设是剂量B；步骤6，在做正式片子的时候，曝光文件中正式图形的剂量用剂量B，而测试图形的剂量依然是前面所述的变剂量；步骤7，显影过程中当剂量为A的测试图形显影显干净的时候，取出片子，此时设计剂量为B的正式图形的显影效果是最好的。
全文摘要
本发明涉及范围是微细加工技术领域，特别是一种版图设计灵活控制电子束光刻显影时间的方法。曝光数据文件由正式曝光版图和测试版图组成；将测试版图在曝光过程中设计一组变剂量，显影时间可以根据测试版图的显影情况而灵活控制。在正式曝光版图中增加设计一组不同剂量的图形，通过观察这些图形的显影情况来确定正确的显影时间。所述的测试图形的版图是根据正式曝光版图来设计的，具有很大的灵活性。这种设计方案简单易行，尽可能的降低了偶然因素对显影结果的影响，使显影后图形与设计图形保持很好的一致性。可广泛用于电子束曝光中的版图设计。
文档编号H01L21/00GK1811598SQ20051000574
公开日2006年8月2日 申请日期2005年1月25日 优先权日2005年1月25日
发明者陈杰智, 张建宏 申请人:中国科学院微电子研究所