電子束和光學混合和匹配曝光套準標記的製備方法
2023-05-26 12:41:26
專利名稱：電子束和光學混合和匹配曝光套準標記的製備方法
技術領域：
本發明涉及納米加工領域，是製備電子束和光學混合和匹配曝光套準標記的方法，是保證電子束和光學混合和匹配曝光套準精度的基礎。
背景技術：
電子束曝光系統有很高的解析度，JBX-5000LS電子束曝光系統的最高解析度可以達到30nm，但由於圓形束電子束曝光系統採用較細的束斑進行超精細圖形掃描曝光，圖形精度要求越高，選擇用於描繪圖形的束斑要求越細，相應的束流密度越小，在同樣感光靈敏度條件下就需要越長的曝光時間。採用電子束和光學系統的混合和匹配曝光是解決電子束光刻精度和掃描效率的矛盾的有效方法，而高精度電子束和光學混合和匹配曝光套準標記的製備是混合和匹配曝光技術實現的重要保證。
發明內容
本發明針對電子束光刻精度和掃描效率的矛盾，提出了高精度電子束和光學混合和匹配曝光套準標記的製備方法，利用該方法製備的標記，電子束和光學系統的套準精度可以優於100nm。
為達到上述目的，本發明的技術解決方案是提供一種電子束和光學混合和匹配曝光套準標記的製備方法，是用光學曝光方法製備可以被電子束系統識別的用於電子束和光學混合和匹配曝光的套準標記，具有優化設計的電子束和光學混合和匹配曝光的套準標記；用電子束曝光系統製備套準標記掩模版；採用光學投影系統將掩模版上的套準標記曝光在矽片上；採用幹法刻蝕將套準標記轉移到矽片上；在電子束曝光系統中採用合適的修正方法查找標記等特點；其包括下列步驟第一步，設計電子束和光學混合和匹配曝光的套準標記；第二步，將掩模版裝入電子束曝光系統的電子腔體；
第三步，曝光電子束和光學混合與匹配曝光的套準的整片和子場標記；第四步，對第三步得到的掩模版進行顯影、腐蝕鉻和去膠處理，再用去離子水清洗乾淨，得到了含有整片標記和子場標記的掩模版；第五步，用顯微鏡觀察掩模版的完整性；第六步，用線寬測量儀測量整片標記和子場標記的特徵尺寸並和設計圖形的特徵尺寸進行比較；第七步，準備電子束和光學系統混合與匹配曝光的基片；第八步，用抗蝕劑作為阻擋層，採用幹法刻蝕將套準標記轉移到矽片上；第九步，將第八步得到的矽片進行去膠和清洗，塗覆電子束抗蝕劑；第十步，用嚴格控制溫度的熱板進行前烘後，自然冷卻，再裝入電子束腔體；第十一步，對整片標記和子場標記分別進行修正，確保電子束系統可以查找到光學投影曝光系統製備的標記後，採用電子束系統曝光檢測電子束和光學系統混合與匹配曝光的套準精度的第二層圖形；第十二步，將曝光後的基片用熱板進行後烘，再自然冷卻；第十三步，對第十二步所得基片進行顯影后，得到檢察電子束曝光系統和光學曝光系統的混合和匹配曝光的套準精度的圖形；第十四步，將第十三步所得基片用去離子水衝洗乾淨，用電子顯微鏡測量曝光後的圖形，合格後，完成製品。
所述的方法，其所述第一步，包括a.根據電子束曝光系統的要求，設計整片標記；b.根據電子束曝光系統的要求，設計每個子場的標記；c.將標記圖形轉換成電子束系統可以識別的圖形文件格式；d.編輯電子束曝光文件。
所述的方法，其所述第七步，包括a.將矽基片進行常規清洗處理；b.採用光學投影系統曝光檢測電子束和光學系統混合與匹配曝光的套準精度的第一層圖形；
c.進行顯影、腐蝕和去膠處理，再用去離子水清洗乾淨，得到電子束和光學系統曝光混合與匹配曝光的基片；d.塗覆光學抗蝕劑，裝入光學投影曝光系統的片架上；e.將第四步得到的掩模版放入光學投影曝光系統的掩模版版架上，將整片標記和子場標記曝光轉移到基片上；f.顯影並清洗乾淨基片。
所述的方法，其所述第十一步，包括a.根據光學投影曝光系統和電子束曝光系統的物理中心點的不同，對整片標記的中心點位置進行修正；b.將修正值輸入到電子束曝光的作業文件中；c.設置只有檢測並修正了子場標記位置的情況下進行曝光；d.選擇合適的劑量和電流進行第二層圖形的曝光。
所述的方法，其所述第一步a，整片標記的形狀為十字，其長度為1500微米，寬度為10微米。
所述的方法，其所述第一步b，每個子場的標記由三個形狀為「的圖形組成，「圖形的長為70微米，寬度為10微米，圖形之間的間距為750微米。
所述的方法，其所述第一步c，電子束系統可以識別的圖形文件格式是JEOL51。
所述的方法，其所述第六步，整片標記和子場標記的特徵尺寸和設計圖形的特徵尺寸的誤差小於100nm。
所述的方法，其所述第八步，刻蝕的深度為1微米，陡直度89度。
所述的方法，其所述第十步，烘的溫度為105度，時間2分鐘。
所述的方法，其所述第十一步a，中心點位置的修正值為(-889，45)。
所述的方法，其所述第十一步d，曝光的劑量和電流分布為24uc/cm2和2nA。
所述的方法，其所述電子束曝光系統為JBX-5000LS，光學曝光系統為ASML-PAS5000/55分步重複式光刻機。
本發明方法實現了電子束曝光系統和光學曝光系統的混合和匹配曝光套準精度優於100nm，使我們在缺乏昂貴的193nm投影光刻機的情況下，利用電子束曝光納米尺寸的圖形，而用普通的365nm光學投影光刻機曝光其它大尺寸的圖形。本發明方法結合了電子束系統曝光的高解析度和光學投影光刻機的高效率，大大提高了納米器件和電路的研製效率。
圖1為本發明JBX-5000LS電子束曝光系統套準用的整片標記；圖2為本發明JBX-5000LS電子束曝光系統套準用的子場標記；圖3為本發明方法製作的套準標記，用於JBX-5000LS電子束曝光系統和ASML-PAS5000/55分步重複式光刻機的混合和匹配曝光的套準精度優於100nm。
具體實施方法本發明方法的關鍵技術在以下幾方面電子束和光學混合和匹配曝光的套準標記的設計；用電子束曝光系統製備套準標記掩模版；採用光學投影系統將掩模版上的套準標記曝光在矽片上；採用幹法刻蝕將套準標記轉移到矽片上；在電子束曝光系統中採用合適的修正方法查找標記。
以下是對本發明的具體描述1.設計電子束和光學混合和匹配曝光的套準標記a.根據電子束曝光系統的要求，設計整片標記見圖1，整片標記的形狀為十字，其長度為1500微米，寬度為10微米；b.根據電子束曝光系統的要求，設計見圖2示，每個子場的標記由三個形狀為「的圖形組成，具體尺寸為「的長為70微米，寬度為10微米，圖形之間的間距為750微米；c.將標記圖形轉換成電子束系統可以識別的圖形文件格式，即JEOL51；d.編輯電子束曝光文件。
2.採用光學投影系統將掩模版上的套準標記曝光在矽片上；a.將矽基片進行常規清洗處理；b.採用光學投影系統曝光檢測電子束和光學系統曝光混合與匹配曝光的套準精度的第一層圖形；c.進行顯影、腐蝕和去膠處理，再用去離子水清洗乾淨，得到電子束和光學系統曝光混合與匹配曝光的基片；d.塗覆光學抗蝕劑，裝入光學投影曝光系統的片架上；e.將第四步得到的掩模版放入光學投影曝光系統的掩模版版架上，將整片標記和子場標記曝光轉移到基片上；f.顯影並清洗乾淨。
3.採用幹法刻蝕將套準標記轉移到矽片上，用抗蝕劑作為阻擋層，採用幹法刻蝕將套準標記轉移到矽片上，刻蝕的深度為1微米，陡直度89度；4.在電子束曝光系統中採用合適的修正方法查找標記，對整片標記和子場標記分別進行修正，確保電子束系統可以查找到光學投影曝光系統製備的標記後，採用電子束系統曝光檢測電子束和光學系統混合與匹配曝光的套準精度的第二層圖形；a.根據光學投影曝光系統和電子束曝光系統的物理中心點的不同，對整片標記的中心點位置進行修正，中心點位置的修正值為(-889，45)；b.將修正值輸入到電子束曝光的作業文件中；c.設置只有檢測並修正了子場標記位置的情況下進行曝光；d選擇合適的劑量和電流進行曝光，曝光的劑量和電流分布為24uc/cm2和2nA。
實施例(1)根據電子束曝光系統的要求，設計整片標記，整片標記的形狀為十字，其長度為1500微米，寬度為10微米，見圖1示。
(2)根據電子束曝光系統的要求，設計每個子場的標記，每個子場的標記由三個形狀為「的圖形組成，見圖2示，具體尺寸為「的長為70微米，寬度為10微米，圖形之間的間距為750微米。
(3)將標記圖形轉換成電子束系統可以識別的圖形文件格式，即JEOL51格。
(4)編輯電子束曝光文件。
(5)將掩模版裝入電子束曝光系統的電子腔體。
(6)曝光電子束和光學混合與匹配曝光的套準的整片和子場標記。
(7)掩模版進行顯影、腐蝕鉻和去膠處理，再用去離子水清洗乾淨，得到了含有整片標記和子場標記的掩模版。
(8)用顯微鏡觀察掩模版的完整性。
(9)用線寬測量儀測量整片標記和子場標記的特徵尺寸並和設計圖形的特徵尺寸比較。
(10)將矽基片進行常規清洗處理。
(11)採用光學投影系統曝光檢測電子束和光學系統曝光混合與匹配曝光的套準精度的第一層圖形。
(12)進行顯影、腐蝕和去膠處理，再用去離子水清洗乾淨，得到電子束和光學系統曝光混合與匹配曝光的基片。
(13)塗覆光學抗蝕劑，裝入光學投影曝光系統的片架上。
(14)將第四步得到的掩模版放入光學投影曝光系統的掩模版版架上，將整片標記和子場標記曝光轉移到基片上。
(15)顯影並清洗乾淨。
(16)用抗蝕劑作為阻擋層，採用幹法刻蝕將套準標記轉移到矽片上。
(17)將矽片進行去膠和清洗，塗覆電子束抗蝕劑。
(18)用嚴格控制溫度的熱板進行前烘後，自然冷卻，再裝入電子束腔體。
(19)根據光學投影曝光系統和電子束曝光系統的物理中心點的不同，對整片標記的中心點位置進行修正。
(20)將修正值輸入到電子束曝光的作業文件中。
(21)設置只有檢測並修正了子場標記位置的情況下進行曝光。
(22)選擇合適的劑量和電流進行曝光。
(23)將曝光後的基片用熱板進行後烘，再自然冷卻。
(24)所得基片進行顯影后，得到檢察電子束曝光系統和光學曝光系統的混合和匹配曝光的套準精度的圖形。
(25)所得基片用去離子水衝洗乾淨，用電子顯微鏡測量曝光後的圖形，電子束曝光系統和光學曝光系統的混合和匹配曝光的套準精度優於100nm，見圖3。
權利要求
1.一種電子束和光學混合和匹配曝光套準標記的製備方法，是用光學曝光方法製備可以被電子束系統識別的用於電子束和光學混合和匹配曝光的套準標記，具有優化設計的電子束和光學混合和匹配曝光的套準標記；用電子束曝光系統製備套準標記掩模版；採用光學投影系統將掩模版上的套準標記曝光在矽片上；採用幹法刻蝕將套準標記轉移到矽片上；在電子束曝光系統中採用合適的修正方法查找標記等特點；其特徵在於，包括下列步驟第一步，設計電子束和光學混合和匹配曝光的套準標記；第二步，將掩模版裝入電子束曝光系統的電子腔體；第三步，曝光電子束和光學混合與匹配曝光的套準的整片和子場標記；第四步，對第三步得到的掩模版進行顯影、腐蝕鉻和去膠處理，再用去離子水清洗乾淨，得到了含有整片標記和子場標記的掩模版；第五步，用顯微鏡觀察掩模版的完整性；第六步，用線寬測量儀測量整片標記和子場標記的特徵尺寸並和設計圖形的特徵尺寸進行比較；第七步，準備電子束和光學系統混合與匹配曝光的基片；第八步，用抗蝕劑作為阻擋層，採用幹法刻蝕將套準標記轉移到矽片上；第九步，將第八步得到的矽片進行去膠和清洗，塗覆電子束抗蝕劑；第十步，用嚴格控制溫度的熱板進行前烘後，自然冷卻，再裝入電子束腔體；第十一步，對整片標記和子場標記分別進行修正，確保電子束系統可以查找到光學投影曝光系統製備的標記後，採用電子束系統曝光檢測電子束和光學系統混合與匹配曝光的套準精度的第二層圖形；第十二步，將曝光後的基片用熱板進行後烘，再自然冷卻；第十三步，對第十二步所得基片進行顯影后，得到檢察電子束曝光系統和光學曝光系統的混合和匹配曝光的套準精度的圖形；第十四步，將第十三步所得基片用去離子水衝洗乾淨，用電子顯微鏡測量曝光後的圖形，合格後，完成製品。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述第一步，包括a.根據電子束曝光系統的要求，設計整片標記；b.根據電子束曝光系統的要求，設計每個子場的標記；c.將標記圖形轉換成電子束系統可以識別的圖形文件格式；d.編輯電子束曝光文件。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述第七步，包括a.將矽基片進行常規清洗處理；b.採用光學投影系統曝光檢測電子束和光學系統混合與匹配曝光的套準精度的第一層圖形；c.進行顯影、腐蝕和去膠處理，再用去離子水清洗乾淨，得到電子束和光學系統曝光混合與匹配曝光的基片；d.塗覆光學抗蝕劑，裝入光學投影曝光系統的片架上；e.將第四步得到的掩模版放入光學投影曝光系統的掩模版版架上，將整片標記和子場標記曝光轉移到基片上；f.顯影並清洗乾淨基片。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述第十一步，包括a.根據光學投影曝光系統和電子束曝光系統的物理中心點的不同，對整片標記的中心點位置進行修正；b.將修正值輸入到電子束曝光的作業文件中；c.設置只有檢測並修正了子場標記位置的情況下進行曝光；d.選擇合適的劑量和電流進行第二層圖形的曝光。
5.如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，所述第一步a，整片標記的形狀為十字，其長度為1500±10微米，寬度為10±1微米。
6.如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，所述第一步b，每個子場的標記由三個形狀為「的圖形組成，「圖形的長為70±2微米，寬度為10±1微米，圖形之間的間距為750±5微米。
7.如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，所述第一步c，電子束系統可以識別的圖形文件格式是JEOL51。
8.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述第六步，整片標記和子場標記的特徵尺寸和設計圖形的特徵尺寸的誤差小於100nm。
9.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述第八步，刻蝕的深度為1±0.1微米，陡直度89±1度。
10.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述第十步，烘的溫度為105度，時間2分鐘。
11.如權利要求1或4所述的方法，其特徵在於，所述第十一步a，中心點位置的修正值為(-889，45)。
12.如權利要求1或4所述的方法，其特徵在於，所述第十一步d，曝光的劑量和電流分布為24uc/cm2和2nA。
13.如權利要求1、2、3或4所述的方法，其特徵在於，所述電子束曝光系統為JBX-5000LS，光學曝光系統為ASML-PAS5000/55分步重複式光刻機。
全文摘要
本發明是一種電子束和光學混合和匹配曝光套準標記的製備方法，包括電子束和光學混合和匹配曝光的套準標記的設計；用電子束曝光系統製備套準標記掩模版；採用光學投影系統將掩模版上的套準標記曝光在矽片上；採用幹法刻蝕將套準標記轉移到矽片上；在電子束曝光系統中採用合適的修正方法查找標記等。該方法實現了電子束曝光系統和光學曝光系統的混合和匹配曝光，其套準精度優於100nm，使我們在缺乏昂貴的193nm投影光刻機的情況下，利用電子束曝光納米尺寸的圖形，而用普通的365nm光學投影光刻機曝光其它大尺寸的圖形。本發明方法結合了電子束系統曝光的高解析度和光學投影光刻機的高效率，大大提高了納米器件和電路的研製效率。
文檔編號H01L21/027GK1847983SQ200510056279
公開日2006年10月18日 申請日期2005年4月4日 優先權日2005年4月4日
發明者劉明, 徐秋霞, 陳寶欽, 龍世兵, 牛潔斌 申請人:中國科學院微電子研究所