一种电子束直写的版图拆分方法和电子束直写方法

技术领域

本发明涉及微电子加工技术领域，尤其涉及一种电子束直写的版图拆分方法和电子束直写方法。

背景技术

电子束直写光刻是一种在微电子加工领域常见的方法，由于它无需掩模版以及精度较高的特性，在掩模版制作以及一些器件制作的领域有着无可替代的地位。随着集成电路技术节点的不断推进，版图上的尺寸也越来越小，尤其是近年来颇受关注的一些新型光刻方案需要1：1的掩模版，使得图形关键尺寸进一步缩小，电子束邻近效应就变得越来越严重，导致光刻图形发生失真。电子束邻近效应主要成因是由于电子束入射至光刻胶之后发生前向散射，以及由于衬底发生背向散射，造成入射的电子能量在光刻胶里存在范围分布，使得图形之外存在能量分布。

临近效应的修正方法有很多，大部分手段都是通过校正每个点的剂量来实现能量的总体均匀性分布。但是，目前的电子束直写机台中，有很大一批无法实现逐点校正，而在光刻图形较小时，确实会存在较为明显的临近效应导致的线宽均匀性以及边缘粗糙度较差等一系列问题。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种电子束直写的版图拆分方法和电子束直写方法，用以解决在现有机台上无法实现区域临近效应逐点校正的问题。

一方面，本发明提供了一种电子束直写的版图拆分方法，所述版图拆分方法包括：

(a)将版图分割为多个剂量区间；

(b)根据分割的剂量区间设置图层填充数目；

(c)检测原有版图的剂量矩阵，将原有版图中存在的剂量点位根据其剂量值至相应剂量区间，删除最终仍然空置的剂量区间，得到含有多个图层的版图文件。

优选地，所述将版图分割为多个剂量区间，包括：根据优化精度需求进行剂量区间划分，将总体剂量范围分为m个剂量区间。

优选地，所述剂量区间划分按照式(I)和式(II)所示算法进行划分；

其中，E

优选地，m为16、64、128和256中的一个。

优选地，m为32、64和128中的一个。

优选地，m为32或64。

优选地，步骤(b)包括：根据分割的剂量区间设置图层填充数目，根据基础剂量数值以及系数，得到每个图层的单独剂量数值。

优选地，所述根据基础剂量数值以及系数，得到每个图层的单独剂量数值包括：基础剂量数值与系数的乘积为每个图层的单独剂量数值。

另一方面，本发明提供了一种电子束直写方法，其特征在于，所述电子束直写方法包括：

对目标版图的每个点位进行电子束邻近效应剂量校正；

采用上述版图拆分方法将剂量校正后的版图进行拆分，获得含有多个图层的版图文件；

将含有多个图层的版图文件导入电子束直写机台，进行分图层电子束直写。

优选地，所述分图层电子束直写包括：将版图中的多个图层分别进行电子束直写。

与现有技术相比，本发明至少具有如下技术效果之一：

1、本发明的版图拆分方法简单、直接，可以将剂量分布简单化，能够使电子束直写机台实现分图层电子束直写。

2、本发明的电子束直写方法利用简单直接的图层划分方法，将剂量分布简单化，在现有机台分图层直写的承受范围之内，从而使得现今大批现役不含有逐点剂量变化功能的机台在适当牺牲光刻效率的情况下，可以达到接近于完美校正结果的优化效果，对于修正电子束光刻机的图像畸变有较好作用，使得现有机台可以完成更先进技术节点的电子束光刻工作，对于关键尺寸、关键位置的光刻质量提升也有着推动意义。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为电子束光刻工艺流程图；

图2为电子束邻近效应造成畸变示意图；

图3为本发明的电子束直写方法流程图；

图4为实施例1的邻近效应校正后的剂量分布图；

图5为将总体剂量范围分割为m个剂量区间示意图；

图6为实施例1的删除仍然空置的剂量区间得到含有多图层的版图；

图7为实施例1的采用本发明的电子束直写方法的曝光结果图；

图8为对比例1的未经过剂量校正的原始版图的曝光结果图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

电子束光刻工艺流程如图1所示，包括旋涂后的样品(spin-coated sample)、电子束曝光(e-beam exposure)、显影(chem.development)、沉积(metal deposition)、剥离(lift off)和最终结构(final structure)，该工艺为正胶工艺，在衬底材料上旋涂一层特定的电子束光刻胶，然后通过计算机控制电子束在光刻胶对应图形的相应位置上曝光，被电子束照射的光刻胶区域在显影液中发生溶解(正胶)，而其它区域则不发生明显变换，最终形成光刻胶图形。负胶工艺则相反，被照射的光刻胶区域在显影液中得以保存下来，其它区域则被显影液溶解，形成光刻胶图形。

图2是电子束临近效应造成的典型畸变示意图，包括边角圆化以及窄线条末端收缩等等。这些都是由于电子束在曝光时每点能量一致时，由于每点的能量都呈现范围分布，在线条粗细不一致以及拐角处有无图案比例不一致造成的能量分布不均导致的。现有技术最有效的方案就是调制电子束直写不同点位的剂量。但是，有很大一批电子束直写机台无法实现逐点校正。

本发明主要解决的技术问题就是调制过剂量的版图在大批现役机台上无法直接读取并实现不同点位不同剂量的操作这一难点。

发明人发现，现役的大部分机台虽然不一定可以实现多点位不同剂量的调整，但是，绝大部分都可以实现分图层的电子束光刻。那么，只需要将调制过剂量的版图文件进行拆分，获得包括多个图层的版图文件，就可以在现有机台上分图层读取并进行光刻，从而达到校正电子束直写临近效应的目的，大大提高电子束光刻质量。

由此，本发明提供了一种电子束直写的版图拆分方法，所述版图拆分方法包括：

(a)将版图分割为多个剂量区间；

(b)根据分割的剂量区间设置图层填充数目；

(c)检测原有版图的剂量矩阵，将原有版图中存在的剂量点位根据其剂量值归至相应剂量区间，删除最终仍然空置的剂量区间，得到含有多个图层的版图文件。

需要说明的是，原有版图的剂量矩阵是指原有版图的剂量分布；根据分割的剂量区间设置图层填充数目是指将每个剂量区间设置为一个图层，剂量区间与图层的数目相等；将原有版图中存在的剂量点位归至相应剂量区间是指根据各个剂量点位的剂量值将其划归到包含该剂量值的剂量区间；所述空置的剂量区间是指没有剂量点位划归进来的计量区间。

与现有技术相比，本发明的版图拆分方法简单、直接，可以将剂量分布简单化，能够使电子束直写机台实现分图层电子束直写。

在一种实施方式中，所述将版图分割为多个剂量区间，包括：根据优化精度需求进行剂量区间划分，将总体剂量范围x分为m个剂量区间。如图5所示。

具体地，所述优化精度需求可以根据具体工艺需求来判定。

示例性地，所述剂量区间划分按照式(I)和式(II)所示算法进行划分；

其中，E

式(I)和式(II)是指只要在E

本发明中，m为分割的剂量区间数目，m越大，结果越精确。

示例性地，m为16、32、64、128和256中的一个。

虽然m值越大，精度会相应提升，但是耗时也会提升，效率降低；因此，综合考虑，m优选为32、64和128中的一个，进一步优选地，m为32或64。

在一种实施方式中，步骤(b)包括：根据分割的剂量区间设置图层填充数目，根据基础剂量数值以及系数，得到每个图层的单独剂量数值。

所述基础剂量数值可以根据工艺要求确定，所述系数是指每个图层的相对剂量系数。

具体地，基础剂量数值与系数的乘积为每个图层的单独剂量数值。

第二方面，本发明还提供了一种电子束直写方法，如图3所示，所述电子束直写方法包括：

对目标版图的每个点位进行电子束邻近效应剂量校正；

采用上述版图拆分方法将剂量校正后的版图进行拆分，获得含有多个图层的版图文件；

将含有多个图层的版图文件导入电子束直写机台，进行分图层电子束直写。

本发明的电子束直写方法利用简单直接的图层划分方法，将剂量分布简单化，在现有机台分图层直写的承受范围之内，从而使得现今大批现役不含有逐点剂量变化功能的机台在适当牺牲光刻效率的情况下，可以达到接近于完美校正结果的优化效果，对于修正电子束光刻机的图像畸变有较好作用，使得现有机台可以完成更先进技术节点的电子束光刻工作，对于关键尺寸、关键位置的光刻质量提升也有着推动意义。

可以理解的是，本发明的电子束直写方法包括：

对目标版图的每个点位进行电子束邻近效应剂量校正；

将剂量校正后的版图分割为多个剂量区间；

根据分割的剂量区间设置图层填充数目；

检测剂量校正后版图剂量矩阵，将剂量校正后版图中的剂量点位根据其剂量值归至相应剂量区间，删除最终仍然空置的剂量区间，得到含有多个图层的版图文件；

将含有多个图层的版图文件导入电子束直写机台，进行分图层电子束直写。

具体地，所述分图层电子束直写包括：将版图中的多个图层分别进行电子束直写。

本发明中，所述对目标版图的每个点位进行电子束邻近效应剂量校正的方法可以根据现有技术的方法进行，例如DOI10.1051/epjap/2022210266。在此不再赘述。

下面，通过具体实施例进一步说明本发明的电子束直写的版图拆分方法和电子束直写方法。

实施例1

该实施例是包含本发明的版图拆分方法的电子束直写方法。

(1)对目标版图的每个点位进行电子束邻近效应剂量校正，图4为邻近效应校正后的剂量分布图(部分)；

(2)将剂量校正后的版图分割为64个剂量区间；所述剂量区间划分按照式(I)和式(II)所示算法进行划分；

(3)根据分割的剂量区间设置图层填充数目，根据基础剂量数值以及系数，得到每个图层的单独剂量数值；图层的剂量数值如表1所示；

表1

(4)检测剂量校正后版图的剂量矩阵，将剂量校正后版图中存在的剂量点位根据其剂量值归至相应剂量区间，删除最终仍然空置的剂量区间，得到含有多个图层的版图文件；部分版图如图6所示；

(5)将含有多个图层的版图文件导入电子束直写机台，进行分图层电子束直写。

实施例1的电子束直写曝光结果如图7所示。

对比例1

将未经剂量校正的原始版图文件直接导入电子束直写机台，进行电子束直写。结果如图8所示。

从图7和图8可以看出，相对于对比例1的未经剂量校正的版图电子束直写结果，本发明的对剂量校正后版图拆分后进行电子束直写的结果中，边缘粗糙度和线宽均匀性均有所改善，说明本发明的方法可以较好地完成剂量校正版图在现有机台上的曝光。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。