?近年來，電子束光刻的眾多優(yōu)勢凸顯出來，通過電子束直寫的形式將圖形直接轉(zhuǎn)移到晶圓上，不需掩膜版，直寫線寬最小可達(dá)10 nm，然而這種方法也存在一些不足，像曝光時間長，價格昂貴，因電子散射問題引起臨近效應(yīng)等。

圖1 華慧高芯電子束光刻設(shè)備JEOL JBX-9500FS電子束曝光機(jī)臺

一、產(chǎn)生臨近效應(yīng)的原因

光刻過程中當(dāng)圖形尺寸接近分辨率極限，圖形關(guān)鍵尺寸與相鄰線寬變化較大時會出現(xiàn)臨近效應(yīng)，產(chǎn)生的主要原因是高能電子束在入射到光刻膠及襯底上時會發(fā)生前散射及背散射，這些散射會導(dǎo)致電子路徑發(fā)生偏折，將束斑輻照外的區(qū)域也進(jìn)行曝光。

圖2?臨近效應(yīng)示意圖

在實(shí)際曝光過程中造成臨近效應(yīng)的因素主要分為前散射及背散射。前散射一般的影響范圍在1-10 nm左右，影響前散射的因素包括加速電壓、光刻膠厚度、光刻膠材質(zhì)等。背散射一般影響范圍在10-30 um左右，同樣影響背散射的主要因素為加速電壓、襯底材質(zhì)等。

圖3?前散射與背散射影響范圍

二、減少臨近效應(yīng)的影響

?為了減少臨近效應(yīng)的影響，一般會進(jìn)行鄰近效應(yīng)修正PEC（Proximity Effect Correction），通常使用點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)PSF（point spread function）模型進(jìn)行修正。

圖4?PSF函數(shù)圖像??=а/β

其中，а代表短程范圍內(nèi)的影響，β代表長程范圍內(nèi)的影響。具體修正過程即通過а與β參數(shù)的設(shè)定可以調(diào)整臨近效應(yīng)過程中的影響范圍，根據(jù)圖形設(shè)計，考慮不同曝光區(qū)域之間的影響，調(diào)整劑量分布。圖5為大面積光柵劑量調(diào)制分布部分截圖，不同的顏色代表不同曝光劑量。?

圖5 大面積光柵劑量分布圖像

由于臨近效應(yīng)的影響因素較多情況較復(fù)雜，因此在實(shí)驗(yàn)的設(shè)計過程中統(tǒng)一使用100 kv加速電壓、單拋Si襯底、360 nm厚ZEP膠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中設(shè)計了兩種尺度的圖形分別進(jìn)行測試，一種圖形關(guān)鍵尺寸為微米量級，另一種關(guān)鍵尺寸為納米量級。兩種圖形分別進(jìn)行PEC調(diào)制，通過不同尺度圖形對比展示實(shí)際工藝過程中的遇到的臨近效應(yīng)問題。

圖形線寬尺寸微米量級，匯總實(shí)驗(yàn)結(jié)果??

圖形線寬尺寸納米量級，案例一實(shí)驗(yàn)結(jié)果??

圖形線寬尺寸納米量級，案例二實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從上面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以看出當(dāng)圖形尺寸的關(guān)鍵尺寸在幾十微米量級的時候，臨近效應(yīng)并不明顯，是否進(jìn)行PEC調(diào)制并未對圖形尺寸有較明顯影響。但當(dāng)納米量級時特別是關(guān)鍵尺寸在幾十納米時，不調(diào)PEC的曝光情況出現(xiàn)了明顯的臨近效應(yīng)，小間距位置處受到周邊大面積曝光的影響，導(dǎo)致關(guān)鍵的小線條部位粘連到一起，PEC劑量調(diào)制后，臨近效應(yīng)明顯改善。

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