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1、第3期微细加工技术№132007年6月MICROFABRICATIONTECHNOLOGYJun1,2007文章编号:100328213(2007)0320001205电子束光刻的快速邻近效应校正1232宋会英,张玉林,于肇贤,郝慧娟(11中国石油大学(华东)计算机与通信工程学院,山东东营257061;21山东大学控制学院电子束研究所,济南250061;31北京信息科技大学理学院,北京100101)摘要:提出了实现电子束光刻的快速邻近效应校正的分级模型。首先利用矩阵实现内部最大矩形和顶点矩形的快速替换,然后对内部最大矩形和顶点矩形进行校正迭代。在校正迭
2、代的过程中,用局部曝光窗口与曝光强度分布函数直接卷积计算邻近图形对关键点产生的有效曝光剂量,将整个曝光块近似为一个大像点,以计算全局曝光窗口中的曝光图形对关键点产生的有效曝光剂量,实现了快速图形尺寸校正。在与同类软件精度相同的情况下,提高了运算速度。关键词:邻近效应校正;局部曝光窗口;全局曝光窗口;关键点中图分类号:TN30517文献标识码:A光效应,使相邻图形之间彼此向对方凸出和延伸(如1引言[1]D处),甚至形成桥接现象,这称为相互邻近效应。在理论上,聚焦电子束光刻的极限分辨率可达[1]3nm～8nm,基于隧道扫描显微镜的纳米加工技术分辨率可达01
3、1nm,是迄今为止分辨率最高的一[2-5]种加工手段。但研究结果表明,聚焦电子束光刻技术分辨率的重要限制不在于电子束本身的特征,而是取决于电子的散射效应,该效应使抗蚀剂上曝光的线条展宽,并且构成了目前用电子束光刻可以获得的最小分辨率的基本限制。电子在抗蚀剂和基片中散射的最大距离可达数微米,因此抗蚀剂中某一点所吸收到的能量不仅取图1邻近效应示意图决于该点入射电子的剂量,而且还会受到相邻曝光点产生的影响。在较大曝光区域的中心,如图1的电子束光刻后的能量分布是决定加工图形质量A点,包含来自周围入射电子的很多分量,而在曝光的关键[6],由于图形所在的位置不同,
4、以及周围图形图形的拐角和边缘处没有接收到相同的总剂量。如密度的差异,使曝光图形各点上吸收的能量密度不果边缘处(如B)的吸收能量密度正好为显影阈值,均匀,邻近效应校正的目标就是使曝光区域吸收的则其拐角处(如C)吸收的能量密度小于显影阈值,能量密度一致,使显影后的抗蚀剂图形与设计图形从而不能显影出所希望的图形,这称为内部邻近效达到最佳的吻合。因此,为了获得精确的显影图形,[1]应。当相邻的图形相距很近时,会产生共同的曝必须进行邻近效应校正。收稿日期:2007201208基金项目:国家自然科学基金重大研究计划资助项目(90307003)作者简介:宋会英(19
5、68-),女,副教授,博士,主要从事电子束曝光及其模拟技术研究。2微细加工技术2007年曝光时,在P点接收到的有效曝光剂量为:2邻近效应软件校正方法Ep=∫F(r)dA(2)A电子束光刻的邻近效应是由于电子的散射引起的,虽然不可避免,但可以通过采用适当的方法进行补偿,以获得足够的图形精度。邻近效应软件校正方法主要分为两类:剂量控制法和图形尺寸修正法。剂量控制法实现邻近效应补偿,可以根据图形的大小、形状和位置,对不同的图形元素甚至是同一图形元素的不同部分采用不同的扫描速度进行曝光,在理论上可以获得非常精确的校正。但该法只适合于电子束扫描频率可连续变化的曝
6、光系统,并且需要大量的计算时间和计算机内存,因此经常需要在精图2能量沉积分布函数示意图度和速度之间进行折衷考虑。[7]Swell发现电子束曝光后的显影图形虽然依赖于束流、电子束扫描频率、显影时间等参数,但曝光图形的几何尺寸与显影图形之间仍存在着基本的关系。Swell通过改变曝光图形的尺寸来补偿这种偏差,成功地获得了与设计图形一致的显影结果。这种通过改变图形几何尺寸的邻近效应校正技术较为简单,它不需要改变机器的扫描频率等机器状态,并且程序简单,只需要根据设计图形的大小及其周围图形的密度,产生相应的曝光图形即可。图3有效曝光剂量计算示意图图形尺寸修正法可在
7、实际曝光前将曝光图形预即为区域A与曝光强度分布曲面围成空间的体积。处理好,该技术实现简单,适合于各种电子束曝光系若对P点附近(F(r)曲面下)的多个区域进行曝光,统,尤其是在投影电子束光刻系统中,只能采用图形则在P点接收到的总有效曝光剂量应为各曝光剂量尺寸修正技术进行邻近效应补偿。的累加和。由以上分析可知,通过以下两个步骤,即可计算3有效曝光剂量计算曝光版图中任意一点P接收到的有效曝光剂量:①移动F(r),使P为其中心点或坐标原点。311计算原理②用(3)式计算点接收到的总有效曝光剂量:如图2所示,当电子束在抗蚀剂表面的Q点入n射时,距离Q点为r1的P
8、点接收到的有效曝光剂Ep=∑∫F(r)dAi(3)Ai=1i量为E1=F(r1),F(r)为曝
