一种金属图形的制作方法

专利2025-06-26  5


本发明属于电子束光刻,涉及一种金属图形的制作方法。


背景技术:

1、电子束曝光由于其分辨率高、精度高、无需掩模等优势,已广泛应用于亚微米、深亚微米及纳米结构加工方面,是当前微纳器件研究和小批量制造的最佳选择。

2、在电子束曝光中,由于高能电子束在入射到电子束抗蚀剂及衬底上时会发生前散射及背散射而引起邻近效应,导致曝光图形尺寸、形状等出现偏差。对此,人们通常使用点扩散函数(point spread function,psf)模型进行邻近效应校正。为降低计算的复杂度,常用商用邻近效应校正软件在电子束能量分布函数描述和求解积分方程时均采用函数近似。这种方法适用于校正微米级图形或密集图形的电子束曝光中图形之间以及图形内部的邻近效应影响。然而,对于深亚微米、低占空比的正方形图形曝光,一方面采用函数近似的计算误差较大,所给出的剂量调制并不能够有效校正邻近效应导致的尺寸和形状等偏差;另一方面对于低占空比图形,相邻图形之间邻近效应很弱,主要是图形内部邻近效应,当图形尺寸进一步缩小到亚微米尺寸,当前常用商用软件无法有效进行图形内曝光剂量校正。例如商用软件对于边长为200nm的方形阵列进行剂量校正时,当占空比达到10%以下,计算出的剂量分层只有一层,即正方形图形区域采用同一剂量曝光,那么正方形图形的拐角区域只能叠加中间区域的1/4散射能量,侧边则可叠加中间区域的1/2散射能量,这种单一剂量曝光中能量沉积的不均匀导致曝光出的方形图形的四个角具有明显的圆弧特征,如图1所示,为基于邻近效应软件矫正后的版图制作的200 nm方形图形的扫描电镜(scanningelectron microscope,sem)图,包括基底01及方形图形02。图形尺寸越小,圆弧程度越明显,当尺缩小到纳米尺度,曝光出的图形甚至变为圆形。若以这种畸变的胶型作为掩模进行图形转移,无法在衬底上获得所形状高保真正方形图形。

3、因此,急需寻找一种针对具有转角的低占空比图形实现高保真转移的金属图形的制作方法。


技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种金属图形的制作方法,用于解决现有技术中当前邻近效应校正软件对于低占空比的深亚微米图形剂量调制能力有限,无法解决因拐角区图形转移失真的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供了一种金属图形的制作方法,包括以下步骤:

3、利用版图设计工具制作出包括至少一目标图形和补偿图形的版图,所述目标图形包括至少一转角,所述补偿图形至少位于所述目标图形的各个转角的外围且与所述目标图形邻接,并将所述版图导入电子束曝光系统;

4、提供一衬底,于所述衬底上表面形成预设厚度的电子束抗蚀层,再将所述衬底置于所述电子束曝光系统中;

5、以第一预设曝光剂量和第二预设曝光剂量分别对所述目标图形与所述补偿图形所对应的所述电子束抗蚀层区域进行区域曝光,并对曝光后的所述电子束抗蚀层进行显影以形成具有底面显露出所述衬底的图案的掩膜层,且所述第一预设曝光剂量大于所述第二预设曝光剂量,所述第二预设曝光剂量的剂量值自与所述目标图形对应区域邻接的边缘沿远离所述目标图形对应区域的方向呈逐渐递减趋势,所述掩膜层中所述图案的侧壁的顶部区域呈缓坡状;

6、基于图案化的所述掩膜层形成覆盖所述掩膜层上表面的金属层及所述图案显露的所述衬底上表面的所述金属层;

7、去除覆盖所述掩膜层上表面的所述金属层及所述掩膜层,以得到目标金属图形。

8、可选地,所述版图设计工具包括l-edit、gdsⅱ。

9、可选地,将所述版图导入所述电子束曝光系统之前,还包括利用所述版图设计工具将所述版图的文件格式转换成所述电子束曝光系统所对应的文件格式。

10、可选地,所述目标图形的占空比范围为1%~20%。

11、可选地,所述补偿图形与所述目标图形的转角处邻接的边缘相对于所述目标图形的该边缘的尺寸的最小比例随所述目标图形的尺寸减小而增大。

12、可选地,所述衬底的材质为绝缘材料,于所述衬底的上表面形成所述电子束抗蚀层之前,还包括于所述衬底的上表面形成导电层。

13、可选地,所述衬底的材质为si、sio2/si、si3n4/si、mgo、蓝宝石中的一种。

14、可选地,形成所述金属层的方法为磁控溅射、电子束蒸发、热蒸发中的一种。

15、可选地,所述掩膜层中所述图案的侧壁的底部呈垂直状,且垂直状区域的高度h的范围为100 nm~300 nm。

16、可选地,所述金属层的厚度不大于所述图案的侧壁的垂直状区域的高度h。

17、如上所述,本发明的金属图形的制作方法通过对电子束刻蚀工艺的改进,于所述目标图形中转角处的外围制作所述补偿图形,在曝光的过程中,以所述第一预设曝光剂量对所述目标图形对应区域进行曝光,以比所述第一预设曝光剂量小的所述第二预设曝光剂量对所述补偿图形对应区域进行曝光,且所述第二预设曝光剂量自所述补偿图形与所述目标图形对应区域邻接的边缘沿背离所述目标图形对应区域的方向逐渐递减,以通过对所述补偿图形对应区域进行曝光实现对所述目标图形转角处对应区域的曝光剂量的补偿,同时使所述掩膜层中所述补偿图形对应区域呈缓坡状,避免覆盖所述补偿图形对应区域的所述金属层对所述目标金属图形的形状产生影响,提升了后续形成的所述目标金属图形的保真度,无需复杂的邻近效应计算,且利用该方法可以实现低占空比且具有转角的图形的制备,为电子束曝光技术在拓扑激光器、新型超导量子器件等方面的应用奠定基础,具有高度产业利用价值。



技术特征:

1.一种金属图形的制作方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的金属图形的制作方法,其特征在于:所述版图设计工具包括l-edit、gdsⅱ。

3.根据权利要求1所述的金属图形的制作方法,其特征在于:将所述版图导入所述电子束曝光系统之前,还包括利用所述版图设计工具将所述版图的文件格式转换成所述电子束曝光系统所对应的文件格式。

4.根据权利要求1所述的金属图形的制作方法,其特征在于:所述目标图形的占空比范围为1%~20%。

5.根据权利要求1所述的金属图形的制作方法,其特征在于:所述补偿图形与所述目标图形的转角处邻接的边缘相对于所述目标图形的该边缘的尺寸的最小比例随所述目标图形的尺寸减小而增大。

6.根据权利要求1所述的金属图形的制作方法,其特征在于:所述衬底的材质为绝缘材料,于所述衬底的上表面形成所述电子束抗蚀层之前,还包括于所述衬底的上表面形成导电层。

7.根据权利要求1所述的金属图形的制作方法,其特征在于:所述衬底的材质为si、sio2/si、si3n4/si、mgo、蓝宝石中的一种。

8.根据权利要求1所述的金属图形的制作方法,其特征在于:形成所述金属层的方法为磁控溅射、电子束蒸发、热蒸发中的一种。

9.根据权利要求1所述的金属图形的制作方法,其特征在于:所述掩膜层中所述图案的侧壁的底部呈垂直状,且垂直状区域的高度h的范围为100 nm~300 nm。

10.根据权利要求9所述的金属图形的制作方法,其特征在于:所述金属层的厚度不大于所述图案的侧壁的垂直状区域的高度h。


技术总结
本发明提供一种金属图形的制作方法,该金属图形的制作方法包括以下步骤:利用版图设计工具制作出包括至少一目标图形和补偿图形的版图,目标图形包括至少一转角,补偿图形位于目标图形各个转角外围,将版图导入电子束曝光系统;提供一衬底,于衬底上表面形成电子束抗蚀层,再将该衬底置于电子束曝光系统中;以第一、二预设曝光剂量分别对目标图形与补偿图形所对应区域进行区域曝光,并对曝光后的电子束抗蚀层进行显影以形成具有图案的掩膜层;形成覆盖掩膜层的金属层;去除覆盖掩膜层上表面的金属层及掩膜层。本发明属于电子束光刻技术领域,利用补偿图形区域进行第二预设曝光剂量的曝光以对目标图形区域进行曝光剂量补偿,实现了高保真图形转移。

技术研发人员:彭炜,吴止竞,刘晓宇
受保护的技术使用者:中国科学院上海微系统与信息技术研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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