[发明专利]包含具有硼层的硅衬底上的场发射器的多柱电子束光刻

说明书

本申请实施例涉及包含具有硼层的硅衬底上的场发射器的多柱电子束光刻。一种多柱电子束装置包含电子源，所述电子源包括制造在硅衬底的表面上的多个场发射器。为防止所述硅氧化，将薄的连续硼层直接安置在所述场发射器的输出表面上。所述场发射器可呈各种形状，包含锥体、圆锥或圆形晶须。可将任选栅极层放置在所述场发射器附近的所述输出表面上。所述场发射器可进行p型或n型掺杂。可将电路并入到晶圆中以控制发射电流。光源可经配置以照射所述电子源且控制所述发射电流。所述多柱电子束装置可为经配置以将图案写入在样本上的多柱电子束光刻系统。

分案申请的相关信息

本申请是申请日为2017年10月12日，申请号为“201780062665.7”，而发明名称为“包含具有硼层的硅衬底上的场发射器的多柱电子束光刻”的申请的分案申请。

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2016年10月13日申请且让与第62/407,664号美国申请案的临时专利申请案的优先权，所述案的公开内容以引用方式并入本文。

技术领域

本发明涉及电子束光刻系统。

背景技术

光刻过程包含抗蚀剂的图案化曝光，使得可选择性地移除抗蚀剂的部分以使下伏区域曝光以例如通过蚀刻、材料沉积、植入等进行选择性处理。传统光刻过程利用呈紫外光形式的电磁能来进行抗蚀剂的选择性曝光。随着过程节点持续收缩，光刻(opticallithography)(或光刻(photolithography))已因其绕射极限而变得日益不足。波长减小、掩膜及照射优化、数值孔径增大及近接校正仅可在一定程度上改进分辨率。半导体产业正寻求光刻的替代方案。带电粒子束已用于高分辨率光刻抗蚀剂曝光。特定来说，已使用电子束，这是因为低电子质量允许在相对低电力下准确地控制电子束。电子束光刻系统可被分类为电子束直写(EBDW)光刻系统及电子束投影光刻系统。

在EBDW光刻中，衬底通过聚焦电子束循序曝光，其中射束以线的形式在整个样品上方扫描且通过对应地消隐射束而将所期望结构写入在目标上，或如在向量扫描方法中，在要曝光的区上方引导聚焦电子束。可通过光阑整形射束点。EBDW因电路几何结构储存在计算机中且可容易变化而以高灵活性著称。此外，由于可用电子光学成像系统获得具有小直径的电子焦点，因此可通过电子束写入获得高分辨率。然而，由于循序、逐点写入，所述过程是费时的。因此，EBDW通常用于生产投影光刻中所需的掩膜。甚至对于图案化掩模(其尺寸通常为晶片尺寸的4倍)，电子束光刻仍花费数小时来写入整个掩膜。

在电子束投影光刻中，类似于光刻，同时照射掩膜的较大部分且通过投影光学器件按缩减比例将其成像在晶片上。由于在电子束投影光刻中同时成像整个场，因此与电子束写入器相比，可获得产量可能明显较高。然而，在常规电子束投影光刻系统中，对应掩膜对于每一要曝光结构是必需的。由于与掩膜生产相关联的高成本，少量制备客户特定电路并不经济。

基于上文论述，与电子束投影光刻相比，EBDW光刻可为低成本电子束光刻的更佳候选者。EBDW并未使用掩膜(即，其是无掩膜的)，这消除了掩膜成本且加速了半导体制造过程。EBDW光刻还可能实现改进的分辨率。然而，EBDW具有与其低产量相关的问题。例如，使用EBDW光刻可能要花费约10小时到100小时来将图案写入在整个晶片上方。一种试图增大产量的先前方法是增大射束电流。然而，当电流密度超过某个阈值时，电子间相互作用(例如，电子之间的排斥库伦力)引起射束模糊且使点大小增大。此限制进一步限制现存电子束光刻系统的产量。