CN108919612B - 电子束曝光方法、电子束光刻方法及金属线条制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于半导体技术领域，提供了一种电子束曝光方法、电子束光刻方法及金属线条制备方法。电子束曝光方法包括：根据第一版图图形对基片进行第一电子束曝光处理；根据第二版图图形对所述基片进行第二电子束曝光处理，其中，所述第二版图图形是所述第一版图图形沿第一版图图形中的线条长度方向平移预设距离得到的。本发明经过两次曝光处理，两次曝光的效果叠加避免了束斑拼接处由于能量不足导致的断点，使得整个图形均匀曝光。并且，不需要增加曝光剂量，能够保证较小的线条尺寸。

Description

电子束曝光方法、电子束光刻方法及金属线条制备方法
技术领域
本发明属于半导体技术领域，尤其涉及一种电子束曝光方法、电子束光刻方法及金属线条制备方法。
背景技术
电子束曝光技术是集电子光学、精密机械、超高真空、计算机自动控制等高新技术于一体的新型技术，是推动微电子和微细加工技术进一步发展的关键技术之一。电子束曝光技术主要适用于0.5微米以下的超微细加工，可以实现数十纳米线条的曝光。
电子束曝光是由高斯圆形束对版图图形进行逐点写入，版图图形尺寸是电子束束斑直径的整数倍。在版图图形尺寸与电子束束斑直径相等时，电子束束斑拼接处通常会由于曝光能量不足出现断点，导致整个图形的曝光不均匀。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了电子束曝光方法、电子束光刻方法及金属线条制备方法，以解决现有技术中电子束曝光不均匀的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种电子束曝光方法，包括：
根据第一版图图形对基片进行第一电子束曝光处理；
根据第二版图图形对所述基片进行第二电子束曝光处理，其中，所述第二版图图形是所述第一版图图形沿第一版图图形中的线条长度方向平移预设距离得到的。
可选的，所述预设距离为电子束的束斑直径的1/4至3/4。
进一步的，所述预设距离为电子束的束斑直径的1/2。
可选的，所述第一版图图形和/或所述第二版图图形中至少一条线条的线条宽度与电子束的束斑直径相等。
可选的，所述第一电子束曝光处理和/或所述第二电子束曝光处理的曝光剂量为200uC/cm2至600uC/cm2，束流小于或等于2nA。
本发明实施例的第二方面提供了一种电子束光刻方法，包括：
在基片表面涂覆电子束光刻胶；
通过如本发明实施例第一方面所述的电子束曝光方法对涂覆电子束光刻胶后的基片进行电子束曝光处理；
对电子束曝光处理后的基片进行显影处理。
可选的，所述对电子束曝光处理后的基片进行显影处理，包括：
使用异丙醇与水的混合液对第二电子束曝光处理后的基片显影60秒至200秒；
使用去离子水对显影后的基片定影20秒至40秒。
可选的，所述在基片表面涂覆电子束光刻胶，包括：
在基片表面旋涂电子束光刻胶，并使用160摄氏度至190摄氏度的热板烘胶2分钟至5分钟。
本发明实施例第三方面提供了一种金属线条制备方法，包括：通过如本发明实施例第二方面所述的电子束光刻方法对基片进行电子束光刻处理；
还包括：
在电子束光刻处理后的基片的表面制备金属层；
去除所述电子束光刻胶。
可选的，所述去除所述电子束光刻胶，包括：
对制备金属层后的基片进行加热和浸泡处理后，剥离所述电子束光刻胶；
所述金属层包括镍层和所述镍层上表面的金层；所述镍层的厚度为30纳米至80纳米，所述金层的厚度为200纳米至500纳米。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：在本发明实施例中，经过两次曝光处理，两次曝光的效果叠加避免了束斑拼接处由于能量不足导致的断点，使得整个图形均匀曝光。并且，不需要增加曝光剂量，能够保证较小的线条尺寸。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的电子束曝光方法的实现流程示意图；
图2是本发明实施例一提供的两次曝光效果叠加的示意图；
图3是本发明实施例二提供的电子束光刻方法的实现流程示意图；
图4是本发明实施例三提供的金属线条制备方法的实现流程示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
实施例一
请参考图1，图1是本发明实施例一提供的电子束曝光方法的实现流程示意图，该方法包括以下步骤：
步骤S101，根据第一版图图形对基片进行第一电子束曝光处理。
在本发明实施例中，使用L-Edit软件设计第一版图图形，其中，第一版图图形中至少一条线条的线条尺寸，即线条宽度，为电子束的束斑直径。例如，电子束束斑直径为10纳米，则第一版图图形中至少一条线条的线条宽度为10纳米。使用曝光机根据第一版图图形对基片进行第一电子束曝光处理。
步骤S102，根据第二版图图形对所述基片进行第二电子束曝光处理，其中，所述第二版图图形是所述第一版图图形沿第一版图图形中的线条长度方向平移预设距离得到的。
在本发明实施例中，使用L-Edit软件将第一版图图形沿第一版图图形的长度方向平移预设距离，得到第二版图图形，再使用曝光机根据第二版图图形对基片进行第二电子束曝光处理。
在本发明实施例中，如图2所示，经过两次曝光处理，两次曝光的效果叠加避免了束斑拼接处由于能量不足导致的断点，使得整个图形均匀曝光。并且，不需要增加曝光剂量，能够保证较小的线条尺寸。
可选的，所述预设距离为电子束的束斑直径的1/4至3/4。
在本发明实施例中，第二版图图形是第一版图图形沿第一版图图形中的线条长度方向平移电子束的束斑直径的1/4至3/4得到的，使两次曝光的束斑拼接处能够充分互补。
进一步的，所述预设距离为电子束的束斑直径的1/2。
在本发明实施例中，第二版图图形是第一版图图形沿第一版图图形中的线条长度方向平移电子束的束斑直径的1/2得到的，使两次曝光的束斑拼接处能够正好充分互补。
可选的，所述第一电子束曝光处理和/或所述第二电子束曝光处理的曝光剂量为200uC/cm2至600uC/cm2，束流小于或等于2nA。
在本发明实施例中，通过调整第一次曝光处理的曝光剂量和第二次曝光处理的曝光剂量，使两次曝光中的曝光剂量之和能够曝透图形。
实施例二
请参考图3，图3是本发明实施例二提供的电子束光刻方法的实现流程示意图，该方法包括以下步骤：
步骤S201，在基片表面涂覆电子束光刻胶。
在本发明实施例中，在基片表面旋涂电子束光刻胶，其中，旋涂中的转速为2000转/分钟至5000转/分钟，并使用160摄氏度至190摄氏度的热板烘胶2分钟至5分钟。电子束光刻胶可以为PMMA，型号为C2。
步骤S202，根据第一版图图形对基片进行第一电子束曝光处理。
步骤S203，根据第二版图图形对所述基片进行第二电子束曝光处理，其中，所述第二版图图形是所述第一版图图形沿第一版图图形中的线条长度方向平移预设距离得到的。
步骤S202至步骤S203的实现方式与本发明实施例一中的步骤S101至步骤S102的实现方式相同，本发明实施例不再赘述。
步骤S204，对第二电子束曝光处理后的基片进行显影处理。
在本发明实施例中，使用异丙醇与水的混合液对第二电子束曝光处理后的基片显影60秒至200秒，并使用去离子水对显影后的基片定影20秒至40秒，最后，使用氮气吹干基片，完成电子束光刻。
本发明实施例经过两次曝光处理，两次曝光的效果叠加避免了束斑拼接处由于能量不足导致的断点，使得整个图形均匀曝光，得到粗细均匀的线条。并且，不需要增加曝光剂量，能够保证较小的线条尺寸。
实施例三
请参考图4，图4是本发明实施例三提供的金属线条的制备方法的实现流程示意图，该方法包括以下步骤：
步骤S301，在基片表面涂覆电子束光刻胶。
步骤S302，根据第一版图图形对基片进行第一电子束曝光处理。
步骤S303，根据第二版图图形对所述基片进行第二电子束曝光处理，其中，所述第二版图图形是所述第一版图图形沿第一版图图形中的线条长度方向平移预设距离得到的。
步骤S304，对第二电子束曝光处理后的基片进行显影处理。
步骤S301至步骤S301的实现方式与本发明实施例二中的步骤S201至步骤S204的实现方式相同，本发明实施例不再赘述。
步骤S305，在显影处理后的基片的表面制备金属层。
在本发明实施例中，基片进行电子束光刻后，通过蒸发工艺在基片表面蒸发金属层，金属层包括镍层和镍层上表面的金层，镍层的厚度为30纳米至80纳米，金层的厚度为200纳米至500纳米。
步骤S306，去除所述电子束光刻胶。
在本发明实施例中，通过剥离工艺剥离电子束光刻胶，具体的，将基片进行加热、浸泡处理后，剥离电子束光刻胶。
本发明实施例中的金属线条包括但不限于器件的电极，例如源电极、栅电极、漏电极。
本发明实施例经过两次曝光处理，两次曝光的效果叠加避免了束斑拼接处由于能量不足导致的断点，使得整个图形均匀曝光，得到粗细均匀的金属线条。并且，不需要增加曝光剂量，能够保证较小的金属线条尺寸。
实施例四
本发明实施例四提供一种金属线条的制备方法，金属线条的制备方法包括以下步骤：
步骤一、在外延片上旋涂电子束光刻胶PMMA，其中，电子束光刻胶的型号为C2，旋涂过程中的转速为2000转/分钟至5000转/分钟，并使用160摄氏度至190摄氏度的热板烘胶2分钟至5分钟。
步骤二、使用电子束直写曝光机，根据第一版图图形尺寸进行曝光处理，其中，第一版图图形中的线条宽度与电子束的束斑直径相等，均为10纳米，曝光剂量为200uC/cm2至600uC/cm2，束流小于或等于2nA。
步骤三、将第一版图图形沿第一版图图形中的线条的长度方向平移电子束的束斑直径的1/2，得到第二版图图形，并使用电子束直写曝光机，根据第二版图图形再次进行曝光处理，其中，曝光剂量为200uC/cm2至600uC/cm2，束流小于或等于2nA。
步骤四、使用异丙醇与水的混合液对外延片显影60秒至200秒，使用去离子水对显影后的基片定影20秒至40秒，并使用氮气吹干外延片，完成电子束光刻。
步骤五、在外延片上依次蒸发镍层和金层，其中，镍层的厚度为30纳米至80纳米，金层的厚度为200纳米至500纳米。
步骤六、对外延层进行加热、浸泡处理，剥离电子束光刻胶。
本发明实施例经过两次曝光处理，两次曝光的效果叠加避免了束斑拼接处由于能量不足导致的断点，使得整个图形均匀曝光，得到粗细均匀的金属线条。并且，不需要增加曝光剂量，能够保证较小的金属线条尺寸。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电子束曝光方法，其特征在于，包括：
根据第一版图图形对基片进行第一电子束曝光处理；
根据第二版图图形对所述基片进行第二电子束曝光处理，其中，所述第二版图图形是所述第一版图图形沿第一版图图形中的线条长度方向平移预设距离得到的；所述预设距离为电子束的束斑直径的1/4至3/4；所述第一电子束曝光处理的曝光剂量和所述第二电子束曝光处理的曝光剂量之和正好曝透图形；所述第一版图图形和/或所述第二版图图形中至少一条线条的线条宽度与电子束的束斑直径相等。
2.如权利要求1所述的电子束曝光方法，其特征在于，所述预设距离为电子束的束斑直径的1/2。
3.如权利要求1至2任一项所述的电子束曝光方法，其特征在于，所述第一电子束曝光处理和/或所述第二电子束曝光处理的曝光剂量为200uC/cm2至600uC/cm2，束流小于或等于2nA。
4.一种电子束光刻方法，其特征在于，包括：
在基片表面涂覆电子束光刻胶；
通过如权利要求1至3任一项所述的电子束曝光方法对涂覆电子束光刻胶后的基片进行电子束曝光处理；
对电子束曝光处理后的基片进行显影处理。
5.如权利要求4所述的电子束光刻方法，其特征在于，所述对电子束曝光处理后的基片进行显影处理，包括：
使用异丙醇与水的混合液对电子束曝光处理后的基片显影60秒至200秒；
使用去离子水对显影后的基片定影20秒至40秒。
6.如权利要求 4或5所述的电子束光刻方法，其特征在于，所述在基片表面涂覆电子束光刻胶，包括：
在基片表面旋涂电子束光刻胶，并使用160摄氏度至190摄氏度的热板烘胶2分钟至5分钟。
7.一种金属线条制备方法，其特征在于，包括：通过如权利要求4至6任一项所述的电子束光刻方法对基片进行电子束光刻处理；
还包括：
在电子束光刻处理后的基片的表面制备金属层；
去除所述电子束光刻胶。
8.如权利要求7所述的金属线条制备方法，其特征在于，所述去除所述电子束光刻胶，包括：
对制备金属层后的基片进行加热和浸泡处理后，剥离所述电子束光刻胶；
所述金属层包括镍层和所述镍层上表面的金层；所述镍层的厚度为30纳米至80纳米，所述金层的厚度为200纳米至500纳米。
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