专利名称：通过电子束写图形的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过电子束在衬底的表面上写图形的方法和设备。
通过电子束光刻在衬底上写图形例如在晶片上写电路等以精确地控制参数，确保高生产率地精确地写图形结构。最后的聚焦阶段的束电流下游，即探针电流的设置取决于许多因素，包括用于产生束的加速电压、衬底表面上的束点尺寸、扫描衬底表面期间连续的写位置之间束的步进(step)速率即剂量时钟或exel时钟、表面上对电子束敏感的抗蚀剂的灵敏度、以及图形结构接近度需要的校正。需要接近度校正是由于邻接区域中的电子剂量会由于二次电子的反向散射效应产生相互影响，从而降低精确度。在图形形状的所述区域、角区域中以及内部区域中需要较小的剂量。因此，在写期间需要不断改变剂量。
目前为改变剂量使用两种方法。第一种方法是改变步进速率或剂量时钟。该方法的缺点是减小了生产率，因为部分图形不得不以低于最大速率写入。此外通过为提供高密度探针电流而配备的电子束设备可以相当容易地获取最大速率。第二种方法是通过改变确定束点尺寸或焦点的一个或多个因素改变探针电流。该方法也存在减小生产率的缺点，是由于进行修改需要花费时间。修改时间共计几秒种，每当需要剂量改变时，就要损失该时间。
因此本发明的目的是提供一种在通过电子束写图形的过程中可以根据需要改变剂量速率同时不损失写步骤所占用的通过时间的方法和设备。
从下面的说明中本发明的其它目的和优点将变得很显然。
根据本发明的第一方案，提供一种通过电子束在衬底的表面上写图形的方法，方法包括以下步骤将衬底表面暴露到电子束，通过表面上束的聚焦点的步进移动，逐渐控制地绘制图形，通过在连续步进移动期间选择性地调节束，改变束对表面的曝光，以减少在表面上束点的预定位置中电子剂量的级别。
优选以预定的基本不变的束点的步进移动速率，即基本不变的剂量时钟写整个图形。所述移动速率优选为能够充分曝光以写图形的这些结构的最大速率，需要最高剂量级别。此时，束调节允许剂量根据需要改变，由此能以通过参考特定的图形形状、衬底抗蚀剂的灵敏度以及各种束参数建立的最大步进速率写图形。不再需要为了剂量变化而改变步进速率或其它的束参数。
进行束调节的束点的预定位置可以为例如其中写相关图形部分需要的剂量级别小于需要最高级别部分要求的剂量级别的位置。所述位置可以是与图形中需要较少的剂量结构形状的内部区域相关的位置，和/或与相互接近以致在写期间可以发生例如来自背散射二次电子相互影响的图形结构有关的位置。此外，预定的点位置也可以是当写入时易于包含噪声分量的线性图形结构有关的位置；此时，通过调节的束可以重复地写入结构，以平均噪声分量。
在写期间，进行束调节时优选基本上不改变束点尺寸或不移动束点。调节优选在最大剂量和零剂量之间，由此可以完全消除(blanking)束。通过例如将束偏转到空白表面和从空白表面上移回获得。束的步进移动速率和束的调节速率可以为任何需要的比例，例如通过束调节剂量减小约一半的比例。
根据本发明的第二方案，提供一种进行本发明第一方案方法的电子束写图形设备，该设备包括产生电子束并将束聚焦为图形要写于其上的衬底表面上的一个点的束产生和聚焦装置，控制束逐渐地绘制图形同时在衬底表面上逐步地移动束点的控制装置，以及在连续的步进移动期间内选择性地调节束以减少在表面上束点的预定位置中电子剂量级别的调节装置。
调节装置优选包括平行于束延伸的静电偏转元件，通过例如双极开关放大器装置驱动元件。当通过控制装置将束点的步进移动控制在基本不变的速率时，放大器装置的上升和下降时间优选少于该速率。
下面参考附图更详细地介绍根据本发明的方法和装置实施例的一个例子，其中
图1为实施本发明的电子束平板印刷装置的终端各阶段的图，并示出了有效地写衬底表面的未消除的电子束；以及图2为类似于图1的图，但示出了消除状态中的束。
现在参考附图，示意性地示出了在如涂敷有电子敏感抗蚀剂的晶片上写电子电路等的衬底上写图形的电子束平板印刷装置的电子束柱的下部分。所述电路图形分解为含有图形的各部分的区域，以及进而分解为子区域的区域。图形部分通常为线形和实心的形状，通过将束聚焦在涂有抗蚀剂的衬底表面上限定束点并在步进中移动束，特别是点，根据图形的连续子区域中存在的形状连续地扫描各区域写图形部分。扫描可以在光栅的基础上进行，但优选根据形状确定。束可以在没有图形形状的任何点处完全切断或消除，所述消除随确定的扫描逐渐最小。衬底自身周期性地移动以在束的预定扫描区域中设置连续的区域。
这种写过程很公知，图1和2示出了电子束柱的最后聚焦阶段，即两个透镜10和11，为将可偏转的电子束12聚焦在衬底13涂敷有抗蚀剂的上表面的一组三个透镜的一部分，衬底13可拆卸地安装在可移动台(未示出)上的衬底支架14中。柱的轴以及未偏转状态中束的轴由15表示。
如上所述，在图形的不同exel需要不同级别的电子剂量。施行剂量变化例如可以避免写错误，另外还可以避免在如图形形状的内部区域等的非常邻近的图形结构上产生的背散射效应。要获得所述变化，实施本发明的装置具有消除元件16，限定束路径的刃形边缘孔径以及与束轴15平行延伸的两个静电偏转板17，以控制束在消除元件16上的偏转，由此如图2所示，中止束对衬底表面上的作用。偏转板优选定位在上部透镜10的成像的平面中，由此变化消除，其中在束偏转到消除元件16和从消除元件16偏转回期间使偏转束点保持为衬底上的静止位置。
在示例本发明的方法中，以在连续的步进期间中可选择地调节束的也就是说能够在衬底表面上束点的预定位置中调节的方式，进行偏转束的偏转板17的控制，所以点停滞时间和由此对涂敷的抗蚀剂的电子作用减少。通过具有的上升和下降时间显著少于步进速率，即从一个写位置到下一个束点的剂量时钟速率的各快速双极开关放大器18可以控制每个偏转板17。当为100兆赫的剂量时钟时，这些时间优选少于200皮秒。然而，如果使用如上所述的成对消除，那么可以放松上升/下降时间规格。此时，束点跳动灵敏性减小或消除。通常跳动很小，例如在100兆赫的剂量时钟，对于束点中100纳米的步进跳动为2纳米。
优选在放大器18的控制下进行束调节，以便彻底切断或消除束，由此将探针电流减小到零。当在可应用剂量时钟速率下进行50％占空比时，探针电流减半。通过例如在用于束产生的加速电压为20到50千伏、探针电流为10皮安培到100纳安培以及最终透镜11的孔径为200到600微米的条件下操作+/-20伏放大器可以达到完全的消除。在100兆赫剂量时钟的例子中，以100兆赫的相同速率调节每个放大器以提供5纳秒的消除束和5纳秒的未消除束。当为较低剂量时钟速率时，束调节也可以有其它比例，例如67兆赫时为3∶1以及50兆赫时为4∶1。
通过消除元件16的刃形边缘切断束的消除电压不具有清晰限定的值。消除电压/探针电流特性为S形，并根据加速电压、最终的透镜孔径、场偏转以及其它参数改变，最大的变化从约+/-1伏到+/-19伏。
可以在设立软件控制管理束偏转以对应于图形子区域中的形状扫描衬底表面区域时产生在写图形期间进行束调节的束点位置。通过束消除产生的调节不同于在如清晰的形状之间和连续的子区域和区域之间等的非写区域上进行束点移动施加的任何消除。通过束调节的剂量控制能以最大的剂量时钟速率写整个图形，由此增加了写步骤的通过时间。
权利要求
1.一种通过电子束在衬底表面上写图形的方法，该方法包括以下步骤将衬底表面暴露到电子束，通过表面上束的聚焦点的步进移动，可控地逐渐绘制图形，通过在连续步进移动期间选择性地调节束，改变束对表面的曝光，以减少表面上束点的预定位置中电子剂量的级别。
2.根据权利要求1的方法，其中以预定的基本不变的速率进行束点的步进移动。
3.根据权利要求2的方法，其中步进移动速率为能够充分曝光以写图形的这些结构需要最高剂量级别的最大速率。
4.根据以上任意一个权利要求的方法，其中所述束点的预定位置包括写相关图形部分需要的剂量级别小于写需要最高级别部分要求的剂量级别的位置。
5.根据以上任意一个权利要求的方法，其中束点的所述预定位置包括与图形中结构形状的内部区域相关的位置。
6.根据以上任意一个权利要求的方法，其中束点的所述预定位置包括与相互邻近得在写期间容易相互影响的图形结构有关的位置。
7.根据以上任意一个权利要求的方法，其中束点的所述预定位置包括当写入时与易于包含噪声分量 的线性图形结构有关的位置，通过调节的束可以重复至少一次写入所述结构，以平均这些分量。
8.根据以上任意一个权利要求的方法，其中在曝光步骤期间束点尺寸基本不改变。
9.根据以上任意一个权利要求的方法，其中基本上不移动表面上的束点进行束的调节。
10.根据以上任意一个权利要求的方法，其中束的调节在最大剂量和零剂量之间。
11.根据权利要求10的方法，其中通过将束偏转到空白表面和从空白表面上移回以进行束的调节。
12.根据以上任意一个权利要求的方法，其中束的步进移动速率和束的调节速率可以为束点的所述预定位置中剂量级别减小约一半的比例。
13.一种进行权利要求1的方法的电子束写图形设备，该设备包括产生电子束并将束聚焦为图形要写于其上的衬底表面上的一个点的束产生和聚焦装置，控制束逐渐地绘制图形同时在衬底表面上步进地移动束点的控制装置，以及在连续的步进移动期间内选择性地调节束以减少表面上束点的预定位置中电子剂量级别的调节装置。
14.根据权利要求13的设备，其中调节装置在最大剂量级别和零剂量级别之间调节束。
15.根据权利要求13或14的设备，其中调节装置通过将束偏转到空白表面和从空白表面上移回来调节束。
16.根据权利要求15的设备，其中调节装置包括平行于束的轴延伸的静电偏转元件。
17.根据权利要求16的设备，其中调节装置包括驱动偏转元件的双极开关放大器装置。
18.根据权利要求17的设备，其中控制装置使束点的步进移动以基本不变的速率进行，放大器装置的上升和下降时间少于该速率。
19.根据权利要求1和以上参考附图主要介绍的方法。
20.根据权利要求13和以上参考附图主要介绍的设备。
全文摘要
一种通过电子束在衬底(13)表面上写图形如在抗蚀剂涂敷的晶片上写电路的方法,包括以下步骤:将衬底表面暴露到电子束(12),通过表面上束的聚焦点的步进移动,可控地逐渐绘制图形,在连续步进移动期间,例如通过将偏转板(17)偏转到消除元件(16)和从消除元件(16)上移回,选择性地调节束,从而改变束对表面的曝光,以减小表面上束点的预定位置中的电子剂量。
文档编号H01J37/30GK1271461SQ98807852
公开日2000年10月25日 申请日期1998年7月15日 优先权日1997年8月1日
发明者D·M·P·金, B·J·胡赫斯 申请人:莱卡微系统石版印刷有限公司