專利名稱：通過電子束寫圖形的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及通過電子束在襯底的表面上寫圖形的方法和設備。
通過電子束光刻在襯底上寫圖形例如在晶片上寫電路等以精確地控制參數，確保高生產率地精確地寫圖形結構。最后的聚焦階段的束電流下游，即探針電流的設置取決于許多因素，包括用于產生束的加速電壓、襯底表面上的束點尺寸、掃描襯底表面期間連續的寫位置之間束的步進(step)速率即劑量時鐘或exel時鐘、表面上對電子束敏感的抗蝕劑的靈敏度、以及圖形結構接近度需要的校正。需要接近度校正是由于鄰接區域中的電子劑量會由于二次電子的反向散射效應產生相互影響，從而降低精確度。在圖形形狀的所述區域、角區域中以及內部區域中需要較小的劑量。因此，在寫期間需要不斷改變劑量。
目前為改變劑量使用兩種方法。第一種方法是改變步進速率或劑量時鐘。該方法的缺點是減小了生產率，因為部分圖形不得不以低于最大速率寫入。此外通過為提供高密度探針電流而配備的電子束設備可以相當容易地獲取最大速率。第二種方法是通過改變確定束點尺寸或焦點的一個或多個因素改變探針電流。該方法也存在減小生產率的缺點，是由于進行修改需要花費時間。修改時間共計幾秒種，每當需要劑量改變時，就要損失該時間。
因此本發明的目的是提供一種在通過電子束寫圖形的過程中可以根據需要改變劑量速率同時不損失寫步驟所占用的通過時間的方法和設備。
從下面的說明中本發明的其它目的和優點將變得很顯然。
根據本發明的第一方案，提供一種通過電子束在襯底的表面上寫圖形的方法，方法包括以下步驟將襯底表面暴露到電子束，通過表面上束的聚焦點的步進移動，逐漸控制地繪制圖形，通過在連續步進移動期間選擇性地調節束，改變束對表面的曝光，以減少在表面上束點的預定位置中電子劑量的級別。
優選以預定的基本不變的束點的步進移動速率，即基本不變的劑量時鐘寫整個圖形。所述移動速率優選為能夠充分曝光以寫圖形的這些結構的最大速率，需要最高劑量級別。此時，束調節允許劑量根據需要改變，由此能以通過參考特定的圖形形狀、襯底抗蝕劑的靈敏度以及各種束參數建立的最大步進速率寫圖形。不再需要為了劑量變化而改變步進速率或其它的束參數。
進行束調節的束點的預定位置可以為例如其中寫相關圖形部分需要的劑量級別小于需要最高級別部分要求的劑量級別的位置。所述位置可以是與圖形中需要較少的劑量結構形狀的內部區域相關的位置，和/或與相互接近以致在寫期間可以發生例如來自背散射二次電子相互影響的圖形結構有關的位置。此外，預定的點位置也可以是當寫入時易于包含噪聲分量的線性圖形結構有關的位置；此時，通過調節的束可以重復地寫入結構，以平均噪聲分量。
在寫期間，進行束調節時優選基本上不改變束點尺寸或不移動束點。調節優選在最大劑量和零劑量之間，由此可以完全消除(blanking)束。通過例如將束偏轉到空白表面和從空白表面上移回獲得。束的步進移動速率和束的調節速率可以為任何需要的比例，例如通過束調節劑量減小約一半的比例。
根據本發明的第二方案，提供一種進行本發明第一方案方法的電子束寫圖形設備，該設備包括產生電子束并將束聚焦為圖形要寫于其上的襯底表面上的一個點的束產生和聚焦裝置，控制束逐漸地繪制圖形同時在襯底表面上逐步地移動束點的控制裝置，以及在連續的步進移動期間內選擇性地調節束以減少在表面上束點的預定位置中電子劑量級別的調節裝置。
調節裝置優選包括平行于束延伸的靜電偏轉元件，通過例如雙極開關放大器裝置驅動元件。當通過控制裝置將束點的步進移動控制在基本不變的速率時，放大器裝置的上升和下降時間優選少于該速率。
下面參考附圖更詳細地介紹根據本發明的方法和裝置實施例的一個例子，其中
圖1為實施本發明的電子束平板印刷裝置的終端各階段的圖，并示出了有效地寫襯底表面的未消除的電子束；以及圖2為類似于圖1的圖，但示出了消除狀態中的束。
現在參考附圖，示意性地示出了在如涂敷有電子敏感抗蝕劑的晶片上寫電子電路等的襯底上寫圖形的電子束平板印刷裝置的電子束柱的下部分。所述電路圖形分解為含有圖形的各部分的區域，以及進而分解為子區域的區域。圖形部分通常為線形和實心的形狀，通過將束聚焦在涂有抗蝕劑的襯底表面上限定束點并在步進中移動束，特別是點，根據圖形的連續子區域中存在的形狀連續地掃描各區域寫圖形部分。掃描可以在光柵的基礎上進行，但優選根據形狀確定。束可以在沒有圖形形狀的任何點處完全切斷或消除，所述消除隨確定的掃描逐漸最小。襯底自身周期性地移動以在束的預定掃描區域中設置連續的區域。
這種寫過程很公知，圖1和2示出了電子束柱的最后聚焦階段，即兩個透鏡10和11，為將可偏轉的電子束12聚焦在襯底13涂敷有抗蝕劑的上表面的一組三個透鏡的一部分，襯底13可拆卸地安裝在可移動臺(未示出)上的襯底支架14中。柱的軸以及未偏轉狀態中束的軸由15表示。
如上所述，在圖形的不同exel需要不同級別的電子劑量。施行劑量變化例如可以避免寫錯誤，另外還可以避免在如圖形形狀的內部區域等的非常鄰近的圖形結構上產生的背散射效應。要獲得所述變化，實施本發明的裝置具有消除元件16，限定束路徑的刃形邊緣孔徑以及與束軸15平行延伸的兩個靜電偏轉板17，以控制束在消除元件16上的偏轉，由此如圖2所示，中止束對襯底表面上的作用。偏轉板優選定位在上部透鏡10的成像的平面中，由此變化消除，其中在束偏轉到消除元件16和從消除元件16偏轉回期間使偏轉束點保持為襯底上的靜止位置。
在示例本發明的方法中，以在連續的步進期間中可選擇地調節束的也就是說能夠在襯底表面上束點的預定位置中調節的方式，進行偏轉束的偏轉板17的控制，所以點停滯時間和由此對涂敷的抗蝕劑的電子作用減少。通過具有的上升和下降時間顯著少于步進速率，即從一個寫位置到下一個束點的劑量時鐘速率的各快速雙極開關放大器18可以控制每個偏轉板17。當為100兆赫的劑量時鐘時，這些時間優選少于200皮秒。然而，如果使用如上所述的成對消除，那么可以放松上升/下降時間規格。此時，束點跳動靈敏性減小或消除。通常跳動很小，例如在100兆赫的劑量時鐘，對于束點中100納米的步進跳動為2納米。
優選在放大器18的控制下進行束調節，以便徹底切斷或消除束，由此將探針電流減小到零。當在可應用劑量時鐘速率下進行50％占空比時，探針電流減半。通過例如在用于束產生的加速電壓為20到50千伏、探針電流為10皮安培到100納安培以及最終透鏡11的孔徑為200到600微米的條件下操作+/-20伏放大器可以達到完全的消除。在100兆赫劑量時鐘的例子中，以100兆赫的相同速率調節每個放大器以提供5納秒的消除束和5納秒的未消除束。當為較低劑量時鐘速率時，束調節也可以有其它比例，例如67兆赫時為3∶1以及50兆赫時為4∶1。
通過消除元件16的刃形邊緣切斷束的消除電壓不具有清晰限定的值。消除電壓/探針電流特性為S形，并根據加速電壓、最終的透鏡孔徑、場偏轉以及其它參數改變，最大的變化從約+/-1伏到+/-19伏。
可以在設立軟件控制管理束偏轉以對應于圖形子區域中的形狀掃描襯底表面區域時產生在寫圖形期間進行束調節的束點位置。通過束消除產生的調節不同于在如清晰的形狀之間和連續的子區域和區域之間等的非寫區域上進行束點移動施加的任何消除。通過束調節的劑量控制能以最大的劑量時鐘速率寫整個圖形，由此增加了寫步驟的通過時間。
權利要求
1.一種通過電子束在襯底表面上寫圖形的方法，該方法包括以下步驟將襯底表面暴露到電子束，通過表面上束的聚焦點的步進移動，可控地逐漸繪制圖形，通過在連續步進移動期間選擇性地調節束，改變束對表面的曝光，以減少表面上束點的預定位置中電子劑量的級別。
2.根據權利要求1的方法，其中以預定的基本不變的速率進行束點的步進移動。
3.根據權利要求2的方法，其中步進移動速率為能夠充分曝光以寫圖形的這些結構需要最高劑量級別的最大速率。
4.根據以上任意一個權利要求的方法，其中所述束點的預定位置包括寫相關圖形部分需要的劑量級別小于寫需要最高級別部分要求的劑量級別的位置。
5.根據以上任意一個權利要求的方法，其中束點的所述預定位置包括與圖形中結構形狀的內部區域相關的位置。
6.根據以上任意一個權利要求的方法，其中束點的所述預定位置包括與相互鄰近得在寫期間容易相互影響的圖形結構有關的位置。
7.根據以上任意一個權利要求的方法，其中束點的所述預定位置包括當寫入時與易于包含噪聲分量 的線性圖形結構有關的位置，通過調節的束可以重復至少一次寫入所述結構，以平均這些分量。
8.根據以上任意一個權利要求的方法，其中在曝光步驟期間束點尺寸基本不改變。
9.根據以上任意一個權利要求的方法，其中基本上不移動表面上的束點進行束的調節。
10.根據以上任意一個權利要求的方法，其中束的調節在最大劑量和零劑量之間。
11.根據權利要求10的方法，其中通過將束偏轉到空白表面和從空白表面上移回以進行束的調節。
12.根據以上任意一個權利要求的方法，其中束的步進移動速率和束的調節速率可以為束點的所述預定位置中劑量級別減小約一半的比例。
13.一種進行權利要求1的方法的電子束寫圖形設備，該設備包括產生電子束并將束聚焦為圖形要寫于其上的襯底表面上的一個點的束產生和聚焦裝置，控制束逐漸地繪制圖形同時在襯底表面上步進地移動束點的控制裝置，以及在連續的步進移動期間內選擇性地調節束以減少表面上束點的預定位置中電子劑量級別的調節裝置。
14.根據權利要求13的設備，其中調節裝置在最大劑量級別和零劑量級別之間調節束。
15.根據權利要求13或14的設備，其中調節裝置通過將束偏轉到空白表面和從空白表面上移回來調節束。
16.根據權利要求15的設備，其中調節裝置包括平行于束的軸延伸的靜電偏轉元件。
17.根據權利要求16的設備，其中調節裝置包括驅動偏轉元件的雙極開關放大器裝置。
18.根據權利要求17的設備，其中控制裝置使束點的步進移動以基本不變的速率進行，放大器裝置的上升和下降時間少于該速率。
19.根據權利要求1和以上參考附圖主要介紹的方法。
20.根據權利要求13和以上參考附圖主要介紹的設備。
全文摘要
一種通過電子束在襯底(13)表面上寫圖形如在抗蝕劑涂敷的晶片上寫電路的方法,包括以下步驟:將襯底表面暴露到電子束(12),通過表面上束的聚焦點的步進移動,可控地逐漸繪制圖形,在連續步進移動期間,例如通過將偏轉板(17)偏轉到消除元件(16)和從消除元件(16)上移回,選擇性地調節束,從而改變束對表面的曝光,以減小表面上束點的預定位置中的電子劑量。
文檔編號H01J37/30GK1271461SQ98807852
公開日2000年10月25日 申請日期1998年7月15日 優先權日1997年8月1日
發明者D·M·P·金, B·J·胡赫斯 申請人:萊卡微系統石版印刷有限公司