專利名稱：電子束曝光系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)半導(dǎo)體器件的電子束曝光系統(tǒng)、用于電子束曝光的掩膜和電子束曝光方法。更具體的，本發(fā)明涉及一種適合用于鄰近效應(yīng)修正的電子束曝光系統(tǒng)、用于電子束曝光的掩膜和用于電子束曝光的方法。
在電子束曝光中，由于在保護(hù)層和基片中的散射電子產(chǎn)生的鄰近效應(yīng)會(huì)大大的影響圖形線寬精度。因此，鄰近效應(yīng)修正就成為了一種重要的技術(shù)因素。
在作為最為流行的電子束曝光方法的單元投射刻蝕技術(shù)中，已經(jīng)使用了劑量補(bǔ)償方法，其需要使用曝光強(qiáng)度分布(EID)函數(shù)通過自-相容(self-consistent)方法或圖形密度方法進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算。
另一方面，在投射電子束刻蝕的對(duì)散射角進(jìn)行限制的方法中，作為另外一種電子束曝光技術(shù)已經(jīng)引起人們的注意，其應(yīng)用GHOST技術(shù)(即SCALPELGHOST技術(shù))，使用部分散射電子作為修正電子束，通過補(bǔ)償方法對(duì)鄰近效應(yīng)進(jìn)行修正。
散射角限制型的電子束曝光方法使用一種部分轉(zhuǎn)換技術(shù)，其中只形成整個(gè)芯片的一既定圖形或?qū)⑵鋷讉€(gè)區(qū)域中的一個(gè)劃分為多個(gè)部分；對(duì)每個(gè)部分形成具有部分圖形的掩膜；使用掩膜，對(duì)各個(gè)部分進(jìn)行曝光，以對(duì)部分圖形進(jìn)行轉(zhuǎn)換，最后將既定的圖形轉(zhuǎn)換到晶片上。
在散射角限制型電子束曝光方法中使用的掩膜中，由電子束散射體構(gòu)成的圖形被形成在可發(fā)射電子束膜片上，該膜片并不特定用于散射電子(此后指“散射膜片掩膜”)。用電子束曝光晶片，該電子束并不散射或在通過可發(fā)射電子束膜片后用相對(duì)較小的角度進(jìn)行散射。因此，膜片和散射區(qū)之間的電子束散射間的差可保證在晶片上形成形狀的對(duì)比。
通過選擇的將在散射膜片掩膜上的散射體散射的部分電子發(fā)送到形成在交疊面處的限制開孔中的環(huán)狀開孔中可對(duì)散射角限制型電子束曝光方法中的鄰近效應(yīng)進(jìn)行修正；通過物鏡的球形色散將所發(fā)散的散射電子近似的散焦到背散射的范圍內(nèi)；然后用作為修正束的電子輻射晶片。在G.P.Watson等，J.Vac.Sci.Technol.，B，13(6)，2504-2507(1995)中已經(jīng)對(duì)此鄰近效應(yīng)修正技術(shù)進(jìn)行了描述。此方法的特征在于在進(jìn)行圖形曝光的同時(shí)通過進(jìn)行曝光修正而對(duì)鄰近效應(yīng)進(jìn)行修正，而在傳統(tǒng)的GHOST技術(shù)中，通過用具有與原始曝光圖形相反的圖形的散焦束對(duì)晶片進(jìn)行單獨(dú)的曝光。因此，通過此種與圖形曝光同時(shí)進(jìn)行的曝光修正的鄰近效應(yīng)修正技術(shù)可提高產(chǎn)量。
然而，在傳統(tǒng)的散射角限制型限制電子束曝光方法中的鄰近效應(yīng)修正技術(shù)存在下面的問題。
鄰近效應(yīng)的程度依賴于基片的類型和掩膜圖形。因此，當(dāng)使用由不同的材料構(gòu)成的基片或具有不同圖形的掩膜進(jìn)行曝光時(shí)，為了使鄰近效應(yīng)修正適用于基片或掩膜，必須對(duì)修正劑量進(jìn)行重新調(diào)整。當(dāng)使用具有不同的電子散射體厚度的掩膜時(shí)，必須用具有不同開孔尺寸的孔闌代替限制孔闌。通過改變形成在限制孔闌中的環(huán)形開孔的尺寸和寬度可對(duì)修正劑量進(jìn)行調(diào)節(jié)。為了使修正劑量最優(yōu)化，需要準(zhǔn)備另外的一個(gè)限制孔闌，在終止電子束曝光和在空氣中打開腔室而破壞真空后，必須對(duì)其進(jìn)行設(shè)置。因此，根據(jù)傳統(tǒng)的技術(shù)，已經(jīng)出現(xiàn)了一個(gè)問題，即在試圖對(duì)鄰近效應(yīng)修正最優(yōu)化的同時(shí)，會(huì)使產(chǎn)量大大的降低。
另外，用在傳統(tǒng)的散射角限制型電子束曝光方法中的上述的散射膜片掩膜存在下面的問題。
首先，由于在可發(fā)送電子束膜片中同樣散射電子，形成圖形的電子的能量分布被擴(kuò)展，這會(huì)造成色散，由此導(dǎo)致電子束位移。為了將電子束位移減到最小，必須減少半角電子束收斂。然而，電子束半角收斂的減少會(huì)使得庫(kù)侖效應(yīng)明顯，結(jié)果導(dǎo)致分辨率降低。通過減少電子束電流可將庫(kù)侖效應(yīng)減到最小。然而，其導(dǎo)致曝光時(shí)間變長(zhǎng)，并由此使產(chǎn)量減少。因此，散射膜片掩膜并未提供足夠的電子曝光性能。
第二，通過在薄的(大約100nm)氮化硅膜上形成更薄的(大約50nm)加工圖形的諸如鎢的重金屬膜而制備散射膜片掩膜。因此，其制備很困難且產(chǎn)量低。
除了上述的問題外，上述的鄰近效應(yīng)修正技術(shù)還存在下面的問題。
當(dāng)在晶片表面上的保護(hù)層中的基層上形成由諸如鎢的重金屬構(gòu)成的諸如互連的下層圖形時(shí)，下層圖形會(huì)對(duì)形成圖形的電子造成反射或背散射。其結(jié)果，在無下層圖形的區(qū)域上的保護(hù)區(qū)和具有下層圖形的區(qū)域上的保護(hù)區(qū)之間的鄰近效應(yīng)程度會(huì)產(chǎn)生差別。在傳統(tǒng)的鄰近效應(yīng)修正方法中，對(duì)應(yīng)下層的圖形已經(jīng)很難調(diào)節(jié)每個(gè)區(qū)域的修正劑量，因此，未進(jìn)行類似的嘗試。
下面將描述用于傳統(tǒng)的單元投射或其中使用的系統(tǒng)(單元投射型電子束曝光系統(tǒng))中的掩膜。
傳統(tǒng)的單元投射(或曝光系統(tǒng))通常使用一種掩膜，該掩膜是通過在阻擋電子束的基片(諸如厚度至少為20μm的硅基片)上形成開孔圖形而制備的，該掩膜在此后被稱為“鏤花掩膜”)。
當(dāng)為了對(duì)應(yīng)更集成化的半導(dǎo)體器件而使圖形更精細(xì)化時(shí)，由厚基片構(gòu)成的鏤花掩膜會(huì)產(chǎn)生下面的問題。在制備掩膜過程中，很難在厚度至少為20μm的基片上形成開孔圖形，導(dǎo)致尺寸發(fā)生變化。另外，在電子束曝光中，掩膜吸收電子束并由此被加熱，導(dǎo)致其耐久性降低，并由于熱膨脹而使掩膜位置發(fā)生變化。另外，為了提高分辨率，通過降低電光系統(tǒng)中的偏差，需要增大加速電壓，因此，掩膜基片變厚，結(jié)果導(dǎo)致這些問題更突出。
在被阻擋的電子束通過掩膜基片區(qū)(非開孔區(qū))時(shí)，更薄的掩膜可提高開孔圖形中的線寬精確度并減少熱量。其結(jié)果，晶片中未被曝光的區(qū)域被曝光，結(jié)果導(dǎo)致較差的對(duì)比度，且分辨率被降低。
為了解決上述的問題，JP-A 10-97055中揭示了一種通過下面的方法制備的用于電子束曝光的掩膜，該方法包含如下的步驟在相對(duì)薄的掩膜基片上形成開孔圖形并為了散射通過掩膜的電子束而在掩膜的背面上形成電子束散射層。電子束散射層可為諸如多晶硅、鎢的硅化物、鉬的硅化物和鈦的硅化物等的的多晶層，或?yàn)椴y狀的層。本申請(qǐng)中描述了通過形成此種的電子束散射層從而可對(duì)通過掩膜中的圖形層(非開孔基片區(qū))的電子進(jìn)行散射并防止它們到達(dá)基片。
JP-A 6-163371已經(jīng)揭示了一種電子束拉伸(drawing)裝置，其特征在于在一個(gè)基片上形成開孔，該基片的厚度小于電子穿透深度，從而形成用做掩膜的電子束形孔闌和用于阻擋散射的電子通過成形孔闌(掩膜)的基片區(qū)的機(jī)制。在所述的發(fā)明中，提供了一種用于阻擋電子束通過成形孔闌的基片區(qū)的機(jī)制，即在交疊面上提供了具有小開孔尺寸的限制孔闌片，從而只通過穿過掩膜開孔的電子束，并刪掉在掩膜基片區(qū)散射的電子。另外，還揭示了另外的一種阻擋機(jī)制，其中通過形成能量濾波片而改變?cè)谕ㄟ^掩膜基片區(qū)后已經(jīng)損失部分能量的減速電子的方向，然后通過限制孔闌對(duì)其進(jìn)行刪除。
在JP-A 6-163371中描述了通過上述的成形孔闌(掩膜)可解決用在電子束投射刻蝕裝置的掩膜中的第一個(gè)問題，在該裝置中，一次對(duì)大形狀的轉(zhuǎn)換掩膜用統(tǒng)一的電子束進(jìn)行曝光，即通過在相對(duì)透明的膜上將由可大大的散射電子束的重金屬構(gòu)成的圖形形成作為支撐層的電子束而制備掩膜。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種散射角限制型電子束曝光方法和散射角限制型電子束曝光系統(tǒng)，其中在不降低產(chǎn)量和保持優(yōu)良線寬精確度的情況下對(duì)鄰近效應(yīng)修正進(jìn)行調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供一種鏤花型掩膜，從而可在進(jìn)行鄰近效應(yīng)修正的同時(shí)進(jìn)行適用于散射角限制型電子束曝光的圖形曝光。本發(fā)明的另外的一個(gè)目的在于提供一種掩膜，其可被制備成具有精確的掩膜圖形，并保證所進(jìn)行的圖形曝光具有更高的分辨率和精確度。本發(fā)明的另外的一個(gè)目的在于提供一種掩膜，其可根據(jù)晶片下的圖形對(duì)鄰近效應(yīng)進(jìn)行任意的修正。
本發(fā)明的另外的一個(gè)目的在于提供一種電子束曝光系統(tǒng)和一種電子束曝光方法，其具有優(yōu)良的曝光性能并具有較高的分辨率和圖形精確度，并保證在進(jìn)行圖形曝光的同時(shí)對(duì)鄰近效應(yīng)進(jìn)行修正，從而可提高產(chǎn)量。本發(fā)明的更進(jìn)一步的目的在于提供一種電子束曝光系統(tǒng)和一種電子束曝光方法，其可根據(jù)晶片下的下層圖形任意的對(duì)鄰近效應(yīng)進(jìn)行修正。
本發(fā)明所提供的具有掩膜的散射角限制型電子束曝光系統(tǒng)，所述掩膜包含一個(gè)散射區(qū)和一個(gè)限制孔闌，該孔闌可控制通過掩膜的散射電子的量，系統(tǒng)包含第一限制孔闌，固定在交疊面或其附近，并具有一個(gè)中心開孔和圍繞中心開孔的閉合細(xì)長(zhǎng)開孔；及第二限制孔闌，其可沿光軸移動(dòng)并具有一個(gè)中心開孔和圍繞中心開孔的閉合細(xì)長(zhǎng)開孔。
本發(fā)明同樣提供一種散射角限制型電子束曝光系統(tǒng)，其具有一個(gè)掩膜，該掩膜包含一個(gè)散射區(qū)和一個(gè)限制孔闌，該孔闌限制通過掩膜的散射電子的量，其中限制孔闌包含一個(gè)中心開孔和圍繞中心開孔的閉合細(xì)長(zhǎng)開孔，系統(tǒng)包含限制孔闌改變件，其中設(shè)置或生產(chǎn)有多個(gè)與閉合細(xì)長(zhǎng)開孔的尺寸不同的限制孔闌；及一個(gè)機(jī)制，其可通過控制限制孔闌改變件而將多個(gè)限制孔闌中所需的一個(gè)孔闌設(shè)置在光學(xué)系統(tǒng)中。
本發(fā)明同樣提供一種散射角限制型電子束曝光系統(tǒng)，其具有一個(gè)掩膜，該掩膜包含第一個(gè)散射區(qū)和一個(gè)限制孔闌，該孔闌限制通過掩膜的散射電子的量，該系統(tǒng)還包含固定在光學(xué)系統(tǒng)中的并只在其中心具有開孔的第一限制孔闌；限制孔闌改變件，其中設(shè)置或生產(chǎn)多個(gè)在其中心具有不同尺寸開孔的第二限制孔闌，且開孔大于第一限制孔闌的外徑；及一個(gè)機(jī)制，其可通過控制限制孔闌改變件而將多個(gè)第二限制孔闌中所需的一個(gè)第二孔闌設(shè)置第一限制孔闌的軸上。
本發(fā)明同樣提供一種散射角限制型電子束曝光系統(tǒng)，其具有一個(gè)掩膜，該掩膜包含第一個(gè)散射區(qū)和一個(gè)限制孔闌，該孔闌限制通過掩膜的散射電子的量，該系統(tǒng)還包含第一限制孔闌改變件，其包含多個(gè)第一限制孔闌，該孔闌只在它們的中心具有開孔，且外徑彼此不同；第二限制孔闌改變件，其中設(shè)置或生產(chǎn)多個(gè)在其中心具有不同尺寸開孔的第二限制孔闌，且開孔大于第一限制孔闌的外徑；及一個(gè)機(jī)制，其可通過控制第一和第二限制孔闌改變件而將多個(gè)第一限制孔闌中所需的一個(gè)第一孔闌和將多個(gè)第二限制孔闌中所需的一個(gè)第二孔闌設(shè)置在光學(xué)系統(tǒng)中的同一個(gè)軸上。
本發(fā)明同樣提供一種使用本發(fā)明的散射角限制型電子束曝光系統(tǒng)的散射角限制型電子束曝光方法，該方法包含如下的步驟沿光軸移動(dòng)第二限制孔闌，只要限制孔闌不擋住電子束的與掩膜上圖形的最外邊周的圖案相對(duì)應(yīng)的軌跡的中心即可，調(diào)節(jié)通過第一和第二限制孔闌的開孔的散射電子的量，用于控制修正劑量，并在進(jìn)行圖形曝光的同時(shí)對(duì)鄰近效應(yīng)進(jìn)行修正。
根據(jù)上述的本發(fā)明，可有效的對(duì)鄰近效應(yīng)修正進(jìn)行調(diào)節(jié)，并可獲得高的產(chǎn)量和優(yōu)良的線寬精確度，特別是在生產(chǎn)半導(dǎo)體器件的制作圖形步驟中。
本發(fā)明同樣提供一種用在散射角限制型電子束曝光方法中的電子束曝光掩膜，該方法包含如下的步驟在通過掩膜使用部分散射電子對(duì)鄰近效應(yīng)進(jìn)行修正的同時(shí)，借助由電子束散射差引入的散射對(duì)比圖形使用具有散射區(qū)的掩膜進(jìn)行圖形曝光，其中，掩膜基片具有散射區(qū)，其厚度小于電子的穿透深度，其包含與晶片中的形成圖形電子的背散射范圍相對(duì)應(yīng)的區(qū)域；及在散射區(qū)中形成被加工圖形的開孔。
本發(fā)明同樣提供上述的電子束曝光掩膜，其中至少在掩膜基片中的散射區(qū)中形成電子散射層。
本發(fā)明同樣提供上述的電子束曝光掩膜，其中散射區(qū)的厚度根據(jù)背散射而發(fā)生變化，其中的背散射是由晶片的下面圖形形成的。
本發(fā)明同樣提供一種散射角限制型電子束曝光系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含上述的電子束曝光掩膜和限制孔闌，該限制孔闌具有一個(gè)中心開孔和一個(gè)圍繞中心開孔的細(xì)長(zhǎng)閉合開孔，用于限制所通過的掩膜散射電子的數(shù)量，其可使用部分散射電子用于在進(jìn)行圖形曝光的同時(shí)對(duì)鄰近效應(yīng)進(jìn)行修正。
本發(fā)明同樣提供一種散射角限制型電子束曝光方法，其包含如下的步驟在使用部分散射電子通過掩膜修正鄰近效應(yīng)的同時(shí)，借助由電子束散射差所產(chǎn)生的散射對(duì)比圖形使用具有散射區(qū)的掩膜進(jìn)行圖形曝光，其中通過在掩膜基片上形成散射區(qū)而制備掩膜，其厚度小于電子穿透深度，掩膜包含與晶片中的形成-圖形電子的背散射范圍相對(duì)應(yīng)的區(qū)域；并在散射區(qū)中形成被加工圖形的開孔。
本發(fā)明同樣提供上述的電子束曝光方法，其中散射區(qū)的厚度依賴于背散射而發(fā)生變化，而背散射是由晶片的下部圖形而產(chǎn)生的。
如上所述的本發(fā)明可提供一種鏤花型掩膜，其適合用于散射角限制型電子束曝光方法，并保證在對(duì)圖形進(jìn)行曝光的同時(shí)對(duì)鄰近效應(yīng)進(jìn)行修正?？扇菀椎闹苽渚哂芯_掩膜圖形的本發(fā)明的掩膜，并可保證獲得高分辨率和高精確度的圖形曝光。另外，本發(fā)明同樣提供一種掩膜，其中可根據(jù)晶片中的下部圖形對(duì)鄰近效應(yīng)進(jìn)行任意的修正。
另外，本發(fā)明同樣提供一種電子束曝光系統(tǒng)和一種電子束曝光方法，其可提高產(chǎn)量并具有高的分辨率和高的精確度，并保證在對(duì)圖形進(jìn)行曝光的同時(shí)對(duì)鄰近效應(yīng)進(jìn)行修正。另外，本發(fā)明可提供一種電子束曝光系統(tǒng)和一種電子束曝光方法，其中可根據(jù)晶片的下層圖形對(duì)鄰近效應(yīng)進(jìn)行任意的修正。


圖1為用于解釋本發(fā)明的基本概念的光學(xué)系統(tǒng)的概念示意圖；圖2為用于描述本發(fā)明中的鄰近效應(yīng)修正基本原理的概念示意圖；圖3為用于描述本發(fā)明中的鄰近效應(yīng)修正基本原理的概念示意圖；圖4為用于調(diào)節(jié)本發(fā)明中的鄰近效應(yīng)過程的光學(xué)系統(tǒng)的概念示意圖；圖5為用于調(diào)節(jié)本發(fā)明中的鄰近效應(yīng)過程的光學(xué)系統(tǒng)的概念示意圖；圖6為表示在圖5中的光學(xué)系統(tǒng)中的第二限制孔闌處的散射電子強(qiáng)度分布的示意圖；圖7為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中修正劑量和限制孔闌位移之間關(guān)系的示意圖；圖8為在本發(fā)明的電子束曝光系統(tǒng)中的限制孔闌；圖9示出了在本發(fā)明的電子束曝光系統(tǒng)中的限制孔闌；圖10示出了本發(fā)明的電子束曝光掩膜的結(jié)構(gòu)；圖11示出了本發(fā)明的電子束曝光掩膜的結(jié)構(gòu)；
圖12為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于生產(chǎn)電子束曝光掩膜的工藝過程的截面示意圖；圖13為用于描述生產(chǎn)本發(fā)明中的電子束曝光掩膜的工藝過程的截面示意圖；圖14為用于描述生產(chǎn)本發(fā)明中的電子束曝光掩膜的工藝過程的截面示意圖；圖15為用于描述生產(chǎn)本發(fā)明中的電子束曝光掩膜的工藝過程的截面示意圖。
下面將參考最佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
首先將參考圖1中的光學(xué)系統(tǒng)的概念示意圖對(duì)本發(fā)明的基本概念進(jìn)行描述。通過第一凸透鏡2對(duì)通過掩膜1的形成-圖形電子進(jìn)行聚焦，然后通過設(shè)置在交疊面(即后-焦面)處的限制孔闌3中的中心開孔，以通過作為物鏡的第二凸透鏡4在晶片5上的保護(hù)層6上形成圖形。圖6中的保護(hù)層6為負(fù)型，其中仍保留有輻射區(qū)，而圖中示出了在顯相后的形狀。在本發(fā)明中可使用正保護(hù)膜。第一和第二凸透鏡構(gòu)成成對(duì)的光學(xué)系統(tǒng)。
另一方面，大多數(shù)通過掩膜1散射的電子被限制孔闌3所阻擋，而部分電子通過中心開孔和圍繞中心開孔的閉合細(xì)長(zhǎng)開孔。通過第二凸透鏡4(物鏡)的球形色散將發(fā)射的散射電子散焦到大約背散射范圍內(nèi)，作為修正電子束射到晶片上。中心和閉合細(xì)長(zhǎng)開孔被同心設(shè)置，而閉合細(xì)長(zhǎng)開孔可為諸如長(zhǎng)方形或正方形的環(huán)形或多邊形。其通常為環(huán)形，但針對(duì)孔闌材料和生產(chǎn)條件其也可為諸如正方形和長(zhǎng)方形的多邊形。為了將閉合細(xì)長(zhǎng)開孔的周邊與內(nèi)部相連通常提供一個(gè)肋條。只要可進(jìn)行所需的鄰近效應(yīng)修正，可對(duì)肋條進(jìn)行擴(kuò)展使得閉合細(xì)長(zhǎng)開孔部分閉合。
當(dāng)將限制孔闌固定在交疊面時(shí)，通過改變閉合細(xì)長(zhǎng)開孔的面積可對(duì)修正電子束的強(qiáng)度(修正劑量與強(qiáng)度成正比)進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過改變閉合細(xì)長(zhǎng)開孔和限制孔闌中心的距離可對(duì)散焦的范圍進(jìn)行調(diào)整；對(duì)環(huán)形開孔，可通過改變其尺寸。由于在閉合細(xì)長(zhǎng)開孔中的開孔面積大于中心開孔的面積，從散射電子分布的角度看，鄰近效應(yīng)的修正幾乎依賴于通過閉合細(xì)長(zhǎng)開孔的散射電子。
用在本發(fā)明中的掩膜可為上述的散射膜片掩膜，其中由電子束散射體構(gòu)成的圖形被形成在可發(fā)送電子束膜片上，該膜片不明顯的散射電子。膜片最好包含一個(gè)不散射電子的光件；例如，SiN和SiC。散射體可由重金屬構(gòu)成，其目的是散射電子束，諸如鎢、鉭、鉻、鉬、鈦、金和鉑。掩膜的膜片的厚度在大約0.1到0.2微米的范圍，而加速電壓為100KV。
在本發(fā)明中使用的掩膜可為在后面將進(jìn)行描述的散射鏤花掩膜。
下面將參考圖2和圖3對(duì)鄰近效應(yīng)修正的基本原理進(jìn)行描述。
圖2(a)示出了散射膜片掩膜，其中21為膜片而22為散射體。圖(2b)示出了在使用無閉合細(xì)長(zhǎng)開孔的限制孔闌和不使用修正束時(shí)，即無鄰近效應(yīng)修正時(shí)在晶片上的保護(hù)層中的能量分布情況，圖2(c)示出了當(dāng)使用閉合細(xì)長(zhǎng)開孔的限制孔闌和使用修正束時(shí)，即進(jìn)行鄰近效應(yīng)修正時(shí)在晶片上的保護(hù)層中的能量分布情況。在這些圖中，βb為背散射范圍。假設(shè)向前散射的電子的能量為1，背散射電子的能量對(duì)應(yīng)于背散射系數(shù)η。必須通過修正曝光而對(duì)數(shù)值η進(jìn)行補(bǔ)償；特別是，通過散射體的η/(1+η)(修正劑量比；δ)的電子必須射到晶片上。
可將修正電子束散焦到背散射的范圍βb內(nèi)，即L，以給出如圖2(c)中所示的恒定積累能量，其在圖2(b)中的寬線附近已經(jīng)降低，其結(jié)果，可提高圖形的線寬精度。當(dāng)限制孔闌中的閉合細(xì)長(zhǎng)開孔的寬度增大時(shí)，即開孔面積增大時(shí)，修正劑量增大，并當(dāng)閉合細(xì)長(zhǎng)開孔的尺寸增大時(shí)，色散增大，從而散焦可變寬。
在圖3中，用1∶1線-面積比的圖形代替圖2(a)中所示的散射膜片掩膜，即形成一個(gè)具有50％圖形密度的圖形。從圖3中可明顯的看出，即使當(dāng)圖形密度改變時(shí)，也可類似的進(jìn)行鄰近效應(yīng)修正，無論任何時(shí)候當(dāng)如傳統(tǒng)的GHOST技術(shù)一樣改變圖形時(shí)，無需單獨(dú)對(duì)反面圖形進(jìn)行需要復(fù)雜運(yùn)算的修正曝光。
已經(jīng)對(duì)本發(fā)明的基本原理和鄰近效應(yīng)修正的基本原理進(jìn)行了描述。然后，將參考圖4到圖6對(duì)本發(fā)明的特征概念和原理進(jìn)行描述。
在現(xiàn)有技術(shù)中，由于在交疊面(后-焦面)，未被散射的或散射程度很小的形成圖形電子和對(duì)形成圖形作出貢獻(xiàn)的電子通過限制孔闌中的中心開孔，而不會(huì)被限制孔闌3所阻擋。如果限制孔闌沿軸大幅度移動(dòng)，形成圖形電子被限制孔闌所阻擋，由此圖形的周圍被遮擋。將參考圖4對(duì)此現(xiàn)象進(jìn)行描述。限制孔闌3從S2向上進(jìn)行移動(dòng)，對(duì)應(yīng)最外圍圖形的形成圖形的電子束軌跡幾乎全部被擋住，由此遮擋住圖形的周邊。因此。在現(xiàn)有技術(shù)中，需要將限制孔闌固定在交疊面。另外，在現(xiàn)有技術(shù)的方法中無需移動(dòng)限制孔闌，因此，將限制孔闌進(jìn)行固定已經(jīng)無需懷疑的是公有技術(shù)。
另一方面，本發(fā)明還考慮了對(duì)鄰近效應(yīng)修正和形成圖形的電子有貢獻(xiàn)的散射電子，并最終發(fā)現(xiàn)由于散射電子強(qiáng)度(散射電子的量)的空間分布根據(jù)在光軸方向上的位置而變化，通過從交疊面沿光軸移動(dòng)限制孔闌可改變所發(fā)送的散射電子量。
本發(fā)明還提供一種具有掩膜的散射角限制型電子束曝光系統(tǒng)，其包含一個(gè)散射區(qū)和一個(gè)限制孔闌，該孔闌限制通過掩膜的散射電子束的量，該系統(tǒng)包含第一限制孔闌，其固定在交疊面或其附近，并具有一個(gè)中心開孔和圍繞中心開孔的閉合細(xì)長(zhǎng)開孔；及第二限制孔闌，其可沿光軸進(jìn)行移動(dòng)，并具有一個(gè)中心開孔和圍繞中心開孔的閉合細(xì)長(zhǎng)開孔。
第二限制孔闌可通過在光軸上調(diào)節(jié)第二限制孔闌位置的機(jī)制根據(jù)所需的修正劑量沿光軸移動(dòng)，只要第二限制孔闌不會(huì)擋住電子束軌跡的中心即可，其中的電子束軌跡形成與掩膜上的圖形的最外周邊相對(duì)應(yīng)的圖形。
在本發(fā)明中，除了固定在交疊面或其附近的第一限制孔闌外，還提供了可在光軸上進(jìn)行移動(dòng)的第二限制孔闌。第二限制孔闌可沿光軸進(jìn)行移動(dòng)以調(diào)節(jié)在兩個(gè)限制孔闌中通過閉合細(xì)長(zhǎng)開孔中的散射電子的量，即可調(diào)節(jié)修正劑量。
圖5示出了設(shè)置了第一和第二限制孔闌3a，3b的光學(xué)系統(tǒng)，和從掩膜1發(fā)射的散射電子的軌跡。第二限制孔闌3b中的閉合細(xì)長(zhǎng)開孔具有相同的形狀(環(huán)形)且尺寸與第一限制孔闌3a中的相同。在第二限制孔闌3b(中心孔闌)的中心的開孔與第一限制孔闌3a相比具有相對(duì)較大的尺寸。
考慮到從圖5中的掩膜1內(nèi)的A散射的電子，很明顯的無第二限制孔闌3b，可通過第一限制孔闌3a中的環(huán)形開孔的散射電子被第二限制孔闌3b阻擋。這是因?yàn)樵诘谝幌拗瓶钻@3a的位置處散射電子的空間強(qiáng)度分布中第一和第二限制孔闌3a，3b的環(huán)形開孔之間的相對(duì)位置關(guān)系的位移造成的。
下面將參考圖6詳細(xì)描述環(huán)形開孔之間的相對(duì)位置關(guān)系。圖6示出了被固定在交疊面處的第一限制孔闌3a的位置處的散射電子的空間強(qiáng)度分布。在圖6(a)中，第一和第二限制孔闌3a，3b被在同一位置進(jìn)行重疊。在兩邊的陰影區(qū)是由于通過限制孔闌中的環(huán)形開孔的散射電子造成的，而中心的陰影區(qū)是由于通過限制孔闌中的中心開孔的散射電子造成的。通過用πr2與分布函數(shù)相乘可計(jì)算出到達(dá)晶片的電子數(shù)。因此，通過中心開孔的散射電子數(shù)較少，且對(duì)比程度降低不是很明顯。由于第一和第二限制孔闌中的環(huán)形開孔具有相同的形狀和尺寸，在第一和第二限制孔闌中的通過環(huán)形開孔的散射電子的強(qiáng)度分布范圍被完全重疊。對(duì)于限制孔闌中的中心開孔，第二限制孔闌中的中心開孔位于由虛線表示的位置，這是因?yàn)榈诙拗瓶钻@中的中心開孔比第一限制孔闌中的開孔略大。
另一方面，在圖6中，第二限制孔闌3b沿光軸從第一限制孔闌3a的位置相上移動(dòng)圖5中所示的距離S。圖6(b)中的虛線表示第二限制孔闌3b中的開孔的位置。在圖6(b)中，第二限制孔闌3b沿光軸進(jìn)行移動(dòng)，從而第二限制孔闌3(b)(P2)中的環(huán)形開孔的位置相對(duì)第一限制孔闌3a(P1)中的環(huán)形開孔的位置向左移動(dòng)。因此，用陰影區(qū)表示通過第一和第二限制孔闌中的開孔的散射電子的量(強(qiáng)度)，在陰影區(qū)中與開孔位置P1對(duì)應(yīng)的區(qū)域和與開孔位置P2對(duì)應(yīng)的區(qū)域重疊，并與圖6(a)中的情況相比其變小。因此，通過沿光軸移動(dòng)第二限制孔闌3b可控制修正劑量。
然而，如上所述，過量的移動(dòng)限制孔闌會(huì)遮擋住圖形的周邊或是線寬精度變低，這是因?yàn)樵诰蠠o足夠的形成圖形的電子。因此，只要可避免此問題，就可沿光軸移動(dòng)限制孔闌或設(shè)定限制孔闌的中心開孔尺寸。換句話說，在本發(fā)明中需要在一定的范圍內(nèi)移動(dòng)限制孔闌，在該范圍內(nèi)不會(huì)遮擋與掩膜上的最外周圖形相對(duì)應(yīng)的形成圖形電子的軌跡的中心。在該范圍內(nèi)(在圖4中從S0到S1)，可用具有足夠積累能量的形成圖形的電子輻射晶片上的保護(hù)層，并通過散射電子將修正劑量調(diào)節(jié)到所需的數(shù)值。雖然在圖5的實(shí)施例中，第二限制孔闌從第一限制孔闌向上移動(dòng)，第二限制孔闌也可從第一限制孔闌向下移動(dòng)。
要被移動(dòng)的第二限制孔闌中的中心開孔的尺寸最好大于要被固定的第一限制孔闌中的中心開孔的尺寸，以便進(jìn)一步避免由于第二限制孔闌的移動(dòng)而阻擋形成圖形的電子。可將第二限制孔闌的中心開孔的尺寸設(shè)定在一定的范圍內(nèi)，該范圍被實(shí)際包括在閉合細(xì)長(zhǎng)開孔(小于環(huán)形開孔的內(nèi)徑)之中。如圖4中所示，通過增大中心開孔的尺寸可擴(kuò)大形成圖形的電子可通過的范圍，因此可增大第二限制孔闌移動(dòng)的范圍。其結(jié)果，修正劑量的變化范圍被拓寬。
雖然第二限制孔闌中的閉合細(xì)長(zhǎng)開孔的形狀和尺寸幾乎與第一限制孔闌中的相同，只要其不阻礙調(diào)整到所需的修正劑量，就可對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖儭?br> 已經(jīng)描述了通過沿光軸移動(dòng)限制孔闌調(diào)整修正劑量，另外，通過改變第一凸透鏡1的弧度也可使交疊面產(chǎn)生位移，只要限制孔闌不會(huì)阻擋與掩膜上的圖形最外周邊相對(duì)應(yīng)的形成圖形電子束的軌跡的中心即可。沿光軸移動(dòng)交疊面可在定位第二限制孔闌后對(duì)修正劑量進(jìn)行精確的調(diào)節(jié)。
在本發(fā)明中，在“限制孔闌不會(huì)阻擋與掩膜上的圖形最外周邊相對(duì)應(yīng)的形成圖形電子束的軌跡的中心的范圍”內(nèi)，可保證形成與掩膜上圖形的最外周邊相對(duì)應(yīng)圖形的電子束的強(qiáng)度(形成圖形電子強(qiáng)度Is)至少是當(dāng)限制孔闌位于交疊面S0時(shí)的50％。在本發(fā)明中，形成圖形的電子強(qiáng)度Is最好至少為70％，更好是80％，最理想的是90％。在本發(fā)明中，最好在保持形成圖形的電子強(qiáng)度盡可能高的同時(shí)調(diào)節(jié)修正劑量。即使當(dāng)形成圖形的電子強(qiáng)度Is為95％或更高，也可對(duì)修正劑量進(jìn)行充分的調(diào)節(jié)。如上所述，通過使第二限制孔闌中的中心開孔的尺寸大于第一限制孔闌中的中心開孔的尺寸，在即使當(dāng)修正劑量可在較寬的范圍內(nèi)變化的情況下(即第二限制孔闌的位移增大)，可減少被第二限制孔闌所阻擋的形成圖形的電子的量或干脆消除，由此可保證足夠的形成圖形電子的強(qiáng)度。
下面將參考圖4用具體的數(shù)值對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述。當(dāng)束收斂半角d＝5mrad，F(xiàn)1＝160mm，F(xiàn)2＝40mm，而掩膜圖形寬度W＝1mm，第二限制孔闌中的開孔半徑可選擇為0.7mm，以保證修正劑量具有足夠的變化范圍，而不會(huì)阻擋形成圖形的電子。
圖7示出了通過環(huán)形開孔的散射電子強(qiáng)度(修正劑量)與第二限制孔闌的位移S之間關(guān)系的示意圖。坐標(biāo)表示修正劑量比，假設(shè)在交疊面S0處的修正劑量為1。第一限制孔闌的中心開孔的尺寸(半徑)0.2mm，環(huán)形開孔的外部尺寸(半徑)7.04mm，環(huán)形開孔的內(nèi)部尺寸(半徑)2.24mm，環(huán)形開孔的寬度4.8mm，同時(shí)對(duì)于第二限制孔闌，中心開孔尺寸(半徑)為0.7mm，而外部尺寸(半徑)、內(nèi)部尺寸(半徑)及環(huán)形開口的寬度都與第一限制孔闌的相同。例如，當(dāng)?shù)诙拗瓶钻@的位移S為95mm時(shí)，從圖7中可看出，修正劑量被減少5％(形成圖形電子強(qiáng)度被保持在100％)。
已經(jīng)對(duì)通過調(diào)節(jié)修正劑量而對(duì)鄰近效應(yīng)進(jìn)行修正的過程進(jìn)行了描述，其中對(duì)修正劑量的調(diào)節(jié)是通過控制通過第一和第二限制孔闌中的開孔的散射電子的量實(shí)現(xiàn)的。下面將描述限制孔闌改變機(jī)制，其配備有多個(gè)限制孔闌并可在不破壞真空的情況下改變這些孔闌。這些過程可單獨(dú)進(jìn)行也可結(jié)合進(jìn)行。當(dāng)結(jié)合進(jìn)行時(shí)，最好使用下面描述的限制孔闌改變機(jī)制代替被固定在交疊面或其附近的第一限制孔闌。
圖8為限制孔闌改變件62的實(shí)例示意圖，其中設(shè)置或生產(chǎn)了多個(gè)彼此具有不同的閉合細(xì)長(zhǎng)開孔尺寸的限制孔闌61。其被設(shè)計(jì)成通過將所述元件旋轉(zhuǎn)到由箭頭表示的其中一個(gè)方向上(旋轉(zhuǎn)型)(圖8(a))或?qū)⑺鲈苿?dòng)到由箭頭表示的其中的一個(gè)方向上(滑動(dòng)型)(圖8(b))從而將多個(gè)限制孔闌中的所需的一個(gè)限制孔闌設(shè)置在光學(xué)系統(tǒng)中。
雖然為了將閉合細(xì)長(zhǎng)開孔的周邊與內(nèi)部相連而通常提供肋條，可對(duì)肋條進(jìn)行拓寬而使得閉合細(xì)長(zhǎng)開孔部分閉合。
圖示出了另外的一個(gè)實(shí)施例，其中圖9(a)和9(b)分別為平面圖和側(cè)視圖。第一限制孔闌71在其中心具有一個(gè)開孔并被固定在光學(xué)系統(tǒng)中。第二限制孔闌72具有一個(gè)中心開孔，其內(nèi)徑大于第一限制孔闌71的外徑。這些具有彼此不同開孔尺寸的第二限制孔闌被設(shè)置或生產(chǎn)在單個(gè)的限制孔闌改變件73中。第一和第二限制孔闌可被設(shè)置在同一個(gè)軸上，以提供能夠修正鄰近效應(yīng)的明顯具有中心開孔和圍繞中心開孔的環(huán)形開孔的限制孔闌。通過旋轉(zhuǎn)限制孔闌改變件73可改變環(huán)形開孔的寬度以選擇所需的第二限制孔闌。
所使用的另外的一個(gè)實(shí)施例包含第一限制孔闌改變件，其包含多個(gè)只在它們的中心具有開孔的第一限制孔闌，其外徑彼此不同；第二限制孔闌改變件，其中設(shè)置或生產(chǎn)多個(gè)在中心具有彼此尺寸不同的開孔的第二限制孔闌，開孔的尺寸大于第一限制孔闌的外徑；和一個(gè)機(jī)制，其可通過控制第一和第二限制孔闌改變件從而將多個(gè)第一限制孔闌中的所需的一個(gè)第一限制孔闌和多個(gè)第二限制孔闌中的所需的一個(gè)第二限制孔闌設(shè)置到光學(xué)系統(tǒng)中的同一軸上。
使用上述的限制孔闌改變機(jī)制，可從多個(gè)替代物中選擇限制孔闌，而不用打開系統(tǒng)而破壞真空，并可適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)用于修正鄰近效應(yīng)的修正劑量或通過色散進(jìn)行鄰近效應(yīng)修正的散焦的范圍。
下面將對(duì)本發(fā)明的電子束曝光掩膜(此后稱為“散射鏤花掩膜”)進(jìn)行描述。
圖10示出了本發(fā)明的散射鏤花掩膜的實(shí)施例。圖10(a)示出了用于線-空白的轉(zhuǎn)換圖形31，而圖10(b)示出了沿圖10(a)中的線A-B的掩膜的截面圖。在這些圖中，βb為背-散射范圍。轉(zhuǎn)換圖形的尺寸比掩膜尺寸被設(shè)定在1∶1，可清楚的表示出被轉(zhuǎn)換圖形和掩膜之間的關(guān)系。
本發(fā)明的散射鏤花掩膜為鏤花掩膜，其中掩膜基片被提供一個(gè)被加工圖形的開孔，且掩膜基片具有一個(gè)散射區(qū)，該區(qū)的厚度小于電子穿透深度，該掩膜包含一個(gè)與晶片中的形成圖形電子的被散射范圍βb相對(duì)應(yīng)的區(qū)域。
此種的散射鏤花掩膜的基片可由硅或諸如鎢和鉬的金屬構(gòu)成，最好為硅。
對(duì)于掩膜基片，在比電子穿透深度薄的區(qū)域形成散射鏤花掩膜中的開孔圖形。通過開孔的電子射到晶片上作為形成圖形電子，同時(shí)穿過基片的薄區(qū)域(散射區(qū))的電子變?yōu)樯⑸潆娮樱鼈冎械拇蠖鄶?shù)被交疊面處的限制孔闌所阻擋。因此，在晶片上形成圖形對(duì)比。另一方面，通過限制孔闌中的閉合細(xì)長(zhǎng)開孔的部分散射電子射到基片上作為修正束，用于修正鄰近效應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明，通過選擇散射鏤花掩膜中的散射區(qū)的厚度可選擇性地充分發(fā)送和散射電子束。散射區(qū)的上限厚度必須比電子束范圍(電子穿透深度)薄，最好比電子穿透深度的1/2薄，其最好是平均自由通過量的25倍，更好的是15倍，最理想的是10倍。散射區(qū)厚度的下限必須大于平均自由通過量；最好是平均自由通過量的至少1.5倍，更好是至少2倍，最理想為至少3倍。由于電子穿透深度和平均自由通過量主要依賴于掩膜基片材料和加速電壓，散射區(qū)的厚度應(yīng)適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行選擇，并將這些因素都考慮在內(nèi)。使用在Jpn.J.Appl.Phys.，Vol.10，p.678(1971)中描述的方程可對(duì)平均自由通過量進(jìn)行估算。通過選擇按如上方式設(shè)定的掩膜基片中的散射區(qū)的厚度以給出晶片上的最好至少90％、更好至少95％、最理想的為98％的電子束對(duì)比度。另外，還應(yīng)考慮與生產(chǎn)相關(guān)的一些因素。例如，對(duì)于硅基片，開孔的縱橫尺寸比最好為10，由此在確定厚度時(shí)必須對(duì)此進(jìn)行考慮。
在本發(fā)明的散射鏤花掩膜中，其優(yōu)點(diǎn)在于可提高加工精度，這是因?yàn)樵谳^薄的散射區(qū)中形成開孔圖形，并且由于大多數(shù)電子束穿過散射區(qū)，將由于電子束輻射造成的對(duì)掩膜所施加的熱量減到最小。然而，如果掩膜基片中的散射區(qū)過薄，掩膜的機(jī)械強(qiáng)度會(huì)變?nèi)?。因此，如圖10(b)中所示，除了散射區(qū)以外的其他的區(qū)域最好比散射區(qū)厚，用于保持掩膜的機(jī)械強(qiáng)度；尤其是，這些區(qū)域的厚度最好是散射區(qū)的兩倍。
在本發(fā)明的散射鏤花掩膜中，例如，當(dāng)使用硅基片且加速電壓為100KV時(shí)(電子穿透深度為67微米)，硅基片的厚度范圍為例如0.2到2微米。硅基片的散射區(qū)的厚度的下限最好至少為0.2微米，更好在至少0.3微米，更加好在至少0.4微米，最理想的在至少0.6微米。上限最好為5微米，更好為3微米，最理想的為2微米。
在本發(fā)明的散射鏤花掩膜中，當(dāng)掩膜基片中的散射區(qū)變薄時(shí)，散射電子的散射角變小。因此，必須適當(dāng)選擇散射區(qū)的厚度，這是為了避免通過限制孔闌中的中心開孔的具有較小散射角的散射電子所造成的對(duì)比程度的降低，或者為了增大散射角而將電子束散射層沉積到掩膜基片中的散射區(qū)上。電子束散射層可形成在掩膜的背面、正面或兩面上?？赏ㄟ^適當(dāng)?shù)倪x擇電子束散射層的厚度而在保證線寬精度的同時(shí)發(fā)送足夠量的電子并增大電子的散射角。例如，當(dāng)使用諸如鎢的重金屬時(shí)，從機(jī)械加工的精度的角度看，厚度最好為1微米，從電子散射的角度看，至少為10nm。電子束散射層可由諸如鎢、鉭、鉻、鉬、鈦、金、鉑或諸如多晶硅、鎢的硅化物、鉬的硅化物和鈦的硅化物等構(gòu)成。通過形成此種電子束散射層，可增強(qiáng)掩膜強(qiáng)度。另外，可通過形成電子束散射層而給出限制孔闌中的環(huán)形開孔的相對(duì)較大的寬度，這是因?yàn)樵谏⑸潆娮用芏葴p低時(shí)散射電子能量降低而散射角變寬，從而可保證限制孔闌中的環(huán)形開孔的線寬精度。
在本發(fā)明的散射鏤花掩膜中同樣重要的是，與晶片中的用于形成圖形電子的背散射范圍對(duì)應(yīng)的掩膜基片區(qū)(此后稱為“背散射基片區(qū)”)比電子穿透深度薄。換句話說，必須形成掩膜基片中的散射區(qū)，包含背散射基片區(qū)。如果在背散射基片區(qū)中電子不穿透或產(chǎn)生的散射電子量不足，就無法充分的修正鄰近效應(yīng)。如上所述，由于散射電子必須被散焦到被散射范圍以輻射作為修正束，必須至少?gòu)呐c背散射范圍對(duì)應(yīng)的掩膜基片區(qū)發(fā)射散射電子，即從背散射基片區(qū)。
參考圖11，將描述本發(fā)明的另外一個(gè)電子束曝光掩膜(散射鏤花掩膜)。圖11(a)示出了用于線-空白的轉(zhuǎn)換圖形31和下部圖形32，其包含例如由具有比晶片材料密度高的材料構(gòu)成的單元中的門電路和互連及接孔的填充部分，而圖11(b)示出了沿圖11(a)中的線A-B的掩膜的截面圖。在這些圖中，βbsi為歸因于硅基片的背散射范圍，而βbw為由于下部圖形產(chǎn)生的背散射范圍。轉(zhuǎn)換圖形的尺寸比為掩膜尺寸被設(shè)定在1∶1，用于清楚的表示出被轉(zhuǎn)換圖形和掩膜之間的關(guān)系。構(gòu)成下層圖形的重金屬可為鎢、銅、鉭、鈷、鈦和鉬。用于上述線-空白轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換圖形31對(duì)應(yīng)于例如諸如位線和鋁互連的上層圖形。
在此實(shí)施例中，由于其考慮到背散射系數(shù)η和背散射范圍βb依據(jù)材料的類型而變化，從而可更精確的控制被轉(zhuǎn)換圖形的線寬。
在本實(shí)施例中，形成具有不同掩膜厚度的區(qū)域，同時(shí)考慮到由于基片材料和下層圖形所產(chǎn)生的背散射。可根據(jù)基片材料和下層圖形的背散射系數(shù)選擇具有不同的掩膜厚度的區(qū)域的厚度。另外，在選擇具有不同掩膜厚度的區(qū)域厚度時(shí)，不僅要考慮到與下層圖形對(duì)應(yīng)的區(qū)域，而且還要考慮到與歸因于下層圖形產(chǎn)生的背散射范圍對(duì)應(yīng)的區(qū)域。
如圖11中所示，在下層圖形32產(chǎn)生背散射的區(qū)域Rw中的掩膜厚度最薄，而在下層圖形32未產(chǎn)生背散射的區(qū)域Rsi中掩膜厚度稍厚。為了發(fā)送和散射電子束，兩個(gè)區(qū)域Rw和Rsi都比電子穿透深度薄，而其他的區(qū)域Rsp比它們厚，這是為了保持掩膜的機(jī)械強(qiáng)度。為了補(bǔ)償由于下層圖形產(chǎn)生的背散射而造成的能量積累的增大，區(qū)域Rw比區(qū)域Rsi薄，用于使用更大的修正劑量輻射晶片。因此，可將與下層圖形產(chǎn)生的背散射區(qū)對(duì)應(yīng)的掩膜基片區(qū)制得更薄，以修正由于下層圖形產(chǎn)生的背散射所造成的鄰近效應(yīng)，并進(jìn)一步提高在顯相后保護(hù)圖形中的線寬精度。
在圖11中所示的實(shí)施例中，為了部分調(diào)節(jié)輻射到晶片上的修正束劑量，根據(jù)歸因于下層圖形所產(chǎn)生的背散射通過部分改變掩膜基片中的散射區(qū)的厚度而對(duì)散射電子進(jìn)行局部控制。除了改變掩膜基片中的散射區(qū)的厚度外，可使用其他的方法用于局部調(diào)整修正劑量，其中電子束散射層被部分形成在散射區(qū)上以局部控制修正劑量。例如，在圖11中，針對(duì)與由下層圖形所產(chǎn)生的背散射區(qū)對(duì)應(yīng)的區(qū)域Rw，對(duì)整個(gè)散射區(qū)(Rw，Rsi)進(jìn)行優(yōu)化，并在區(qū)域Rsi上形成電子束散射層，即在除了與由下層圖形所產(chǎn)生的背散射區(qū)對(duì)應(yīng)的區(qū)域Rw以外的其他的散射區(qū)。電子束散射層可保證散射電子的散射角增大，從而通過限制孔闌的電子減少，由此可部分降低修正劑量?？捎门c圖10中的實(shí)施例相同的材料和厚度形成電子束散射層。
可使用各種傳統(tǒng)的生產(chǎn)用于單元-投射型電子束曝光系統(tǒng)的鏤花掩膜的方法制備電子束曝光掩膜。
下面將參考圖12描述傳統(tǒng)的生產(chǎn)鏤花掩膜的方法，然后描述用于生產(chǎn)本發(fā)明的電子束曝光掩膜(散射鏤花掩膜)的方法的實(shí)施例。
首先，在合成基片44(Si/SiO2/Si)上形成保護(hù)膜，然后通過刻蝕技術(shù)加工圖形，如圖12(a)所示，其中41和43表示Si層，而42表示SiO2層。
如圖12(b)中所示，使用加工圖形的保護(hù)層45作為掩膜干蝕Si層43。
然后，在去除保護(hù)層后，為后續(xù)的濕法-蝕刻步驟形成作為保護(hù)層的氮化硅膜46，如圖12(c)所示。然后，在背面上，形成保護(hù)層，并加工圖形以形成位于其中心的帶有開孔窗口的保護(hù)層47。
然后，如圖12(d)所示，通過諸如氫氧化鉀的堿性溶液濕法蝕刻開孔中的露出的氮化硅膜和Si層41。形成錐形Si層41的原因在于Si層的方向性。然后，通過濕法蝕刻去除露出的SiO2膜。
然后，如圖12(e)所示，去除保護(hù)層47和保護(hù)膜46，并通過諸如濺射技術(shù)在表面上形成由諸如金、鉑、或鈀等構(gòu)成的導(dǎo)電層48。
可通過使用上述的生產(chǎn)方法制備本發(fā)明的電子束曝光掩膜(散射鏤花掩膜)。
為了局部改變掩膜中的散射區(qū)的厚度，在形成掩膜后，通過用來自背面的離子束輻射而選擇的去除Si層。另外，在圖12(d)的步驟后，去除保護(hù)層47和保護(hù)膜46，然后用來自正面的離子束進(jìn)行輻射，以在表面上形成導(dǎo)電膜48之前選擇的去除Si層。
另外，例如，在圖12(b)的步驟之后，去除保護(hù)層45，然后形成光刻膠層并通過刻蝕方法形成圖形(圖12(a))。然后，使用被加工圖形的保護(hù)層49作為掩膜對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行干蝕，以局部的形成更薄的區(qū)域(圖13(b))。另外，在圖12(d)的步驟之后，去除保護(hù)層47和保護(hù)膜46，然后如上所述，形成保護(hù)層并通過刻蝕技術(shù)加工圖形，然后使用被加工圖形的保護(hù)層49作為掩膜對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行干蝕，以在表面上形成導(dǎo)電膜之前局部的形成更薄的區(qū)域。
通過如下的方法，可在掩膜中的散射區(qū)中局部的形成電子束散射膜。
在圖12(d)的步驟后，去除保護(hù)層47和保護(hù)膜46。然后，形成光刻膠層，并通過刻蝕技術(shù)加工圖形(圖14(a))；在被加工圖形的保護(hù)層50上形成電子束散射膜51(圖15(b))；并將形成在保護(hù)層50上的電子束散射膜51及保護(hù)層50去除，從而在表面上形成導(dǎo)電膜48之前局部的提供電子束散射膜(圖14(c))。
另外，例如，在圖12(d)的步驟之后，去除保護(hù)層47和保護(hù)膜46；在基片上形成電子束散射膜51(圖15(a))；通過刻蝕技術(shù)形成保護(hù)層并加工圖形(圖15(b))；使用被加工圖形的保護(hù)層50作為掩膜蝕刻所得的產(chǎn)物，以去除不需要的電子束散射膜；然后去除保護(hù)層50以在表面上形成導(dǎo)電膜48之前局部的提供電子束散射膜(圖15(c))。
權(quán)利要求
1.一種具有掩膜的散射角限制型電子束曝光系統(tǒng)，該所述掩膜包含一個(gè)散射區(qū)和一個(gè)限制孔闌，該孔闌可控制通過掩膜的散射電子的量，所述系統(tǒng)包含第一限制孔闌，固定在交疊面或其附近，并具有一個(gè)中心開孔和圍繞中心開孔的閉合細(xì)長(zhǎng)開孔；及第二限制孔闌，其可沿光軸移動(dòng)并具有一個(gè)中心開孔和圍繞中心開孔的閉合細(xì)長(zhǎng)開孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散射角限制型電子束曝光系統(tǒng)，其特征在于掩膜包含由形成在可發(fā)射電子束膜上的電子束散射體構(gòu)成的圖形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散射角限制型電子束曝光系統(tǒng)，其特征在于掩膜具有一個(gè)開孔圖形，該圖形由在其比電子穿透深度薄的區(qū)域中的開孔構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散射角限制型電子束曝光系統(tǒng)，其特征在于包含限制孔闌改變件，其中設(shè)置或生產(chǎn)多個(gè)與圍繞中心開孔的閉合細(xì)長(zhǎng)開孔的尺寸不同的限制孔闌；及一個(gè)機(jī)制，其可通過控制限制孔闌改變件而將多個(gè)限制孔闌中所需的一個(gè)孔闌作為第一限制孔闌設(shè)置在光學(xué)系統(tǒng)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散射角限制型電子束曝光系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)還包含限制孔闌(A)，其固定在光學(xué)系統(tǒng)中并只在其中心具有開孔，用于代替第一限制孔闌；限制孔闌改變件，其中設(shè)置或生產(chǎn)多個(gè)在其中心具有彼此不同尺寸開孔的限制孔闌(B)，且開孔大于限制孔闌(A)的外徑；及一個(gè)機(jī)制，其可通過控制限制孔闌改變件而將多個(gè)限制孔闌(B)中所需的一個(gè)限制孔闌(B)設(shè)置在限制孔闌(A)的軸上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散射角限制型電子束曝光系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包含第一限制孔闌改變件，其包含多個(gè)限制孔闌(A)，該孔闌只在它們的中心具有開孔，且外徑彼此不同，用于代替第一限制孔闌；第二限制孔闌改變件，其中設(shè)置或生產(chǎn)多個(gè)在其中心具有彼此不同尺寸開孔的限制孔闌(B)，且開孔大于限制孔闌(A)的外徑；及一個(gè)機(jī)制，其可通過控制第一和第二限制孔闌改變件而將多個(gè)限制孔闌(A)中所需的一個(gè)限制孔闌(A)和將多個(gè)限制孔闌(B)中所需的一個(gè)限制孔闌(B)設(shè)置在光學(xué)系統(tǒng)中的同一個(gè)軸上。
7.一種具有掩膜的散射角限制型電子束曝光系統(tǒng)，所述掩膜包含一個(gè)散射區(qū)和一個(gè)限制孔闌，該孔闌可控制通過掩膜的散射電子的量，其中該孔闌包含一個(gè)中心開孔和一個(gè)圍繞中心開孔的閉合細(xì)長(zhǎng)開孔，該系統(tǒng)包含限制孔闌改變件，其中設(shè)置或生產(chǎn)多個(gè)與閉合細(xì)長(zhǎng)開孔的尺寸不同的限制孔闌；及一個(gè)機(jī)制，其可通過控制限制孔闌改變件而將多個(gè)限制孔闌中所需的一個(gè)孔闌設(shè)置在光學(xué)系統(tǒng)中。
8.一種散射角限制型電子束曝光系統(tǒng)，其具有一個(gè)掩膜，該掩膜包含一個(gè)散射區(qū)和一個(gè)限制孔闌，該孔闌限制通過掩膜的散射電子的量，該系統(tǒng)還包含固定在光學(xué)系統(tǒng)中的并只在其中心具有開孔的第一限制孔闌；限制孔闌改變件，其中設(shè)置或生產(chǎn)多個(gè)在其中心具有彼此不同尺寸開孔的第二限制孔闌，且開孔大于第一限制孔闌的外徑；及一個(gè)機(jī)制，其可通過控制限制孔闌改變件而將多個(gè)第二限制孔闌中所需的一個(gè)第二限制孔闌設(shè)置在第一限制孔闌的軸上。
9.一種散射角限制型電子束曝光系統(tǒng)，其具有一個(gè)掩膜，該掩膜包含一個(gè)散射區(qū)和一個(gè)限制孔闌，該孔闌限制通過掩膜的散射電子的量，該系統(tǒng)還包含第一限制孔闌改變件，其包含多個(gè)第一限制孔闌，該孔闌只在它們的中心具有開孔，且外徑彼此不同；第二限制孔闌改變件，其中設(shè)置或生產(chǎn)多個(gè)在其中心具有彼此不同尺寸開孔的第二限制孔闌，且開孔大于第一限制孔闌的外徑；及一個(gè)機(jī)制，其可通過控制第一和第二限制孔闌改變件而將多個(gè)第一限制孔闌中所需的一個(gè)第一限制孔闌和將多個(gè)第二限制孔闌中所需的一個(gè)第二限制孔闌設(shè)置在光學(xué)系統(tǒng)中的同一個(gè)軸上。
10.一種使用根據(jù)權(quán)利要求1所述的散射角限制型電子束曝光系統(tǒng)的散射角限制型電子束曝光方法，該方法包含如下的步驟沿光軸移動(dòng)第二限制孔闌，只要限制孔闌不擋住電子束的與掩膜上圖形的最外邊周的圖案相對(duì)應(yīng)的軌跡的中心即可，以調(diào)節(jié)通過第一和第二限制孔闌的開孔的散射電子的量，用于控制修正劑量，并在進(jìn)行圖形曝光的同時(shí)對(duì)鄰近效應(yīng)進(jìn)行修正。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的散射角限制型電子束曝光方法，其特征在于通過改變凸透鏡的弧度，并沿光軸移動(dòng)交疊面而對(duì)修正劑量做進(jìn)一步的調(diào)整。
12.一種用在散射角限制型電子束曝光方法中的電子束曝光掩膜，該方法包含如下的步驟在通過掩膜使用部分散射電子對(duì)鄰近效應(yīng)進(jìn)行修正的同時(shí)，借助由電子束散射差引入的散射對(duì)比圖形使用具有散射區(qū)的掩膜進(jìn)行圖形曝光，其中，掩膜基片具有散射區(qū)，其厚度小于電子的穿透深度，其包含與晶片中的形成圖形電子的背散射范圍相對(duì)應(yīng)的區(qū)域；及在散射區(qū)中形成被加工圖形的開孔。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的的電子束曝光掩膜，其特征在于為了維持掩膜的機(jī)械強(qiáng)度，除散射區(qū)以外的區(qū)域的厚度大于散射區(qū)的厚度。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的的電子束曝光掩膜，其特征在于其中至少在掩膜基片中的散射區(qū)中形成電子散射層。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的的電子束曝光掩膜，其特征在于其中散射區(qū)的厚度根據(jù)背散射而發(fā)生變化，其中的背散射是由晶片的下面圖形形成的。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的的電子束曝光掩膜，其特征在于其中在散射區(qū)中，在除與由晶片下層圖形產(chǎn)生背散射區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域以外的區(qū)域上形成電子束散射層。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的的電子束曝光掩膜，其特征在于掩膜基片由硅構(gòu)成。
18.一種包含如權(quán)利要求12到17中的任何一個(gè)權(quán)利要求所述的掩膜的散射角限制型電子束曝光系統(tǒng)，其中的限制孔闌具有一個(gè)中心開孔和一個(gè)圍繞中心開孔的細(xì)長(zhǎng)閉合開孔，用于限制通過掩膜的掩膜散射電子，其可使用部分散射電子用于在進(jìn)行圖形曝光的同時(shí)對(duì)鄰近效應(yīng)進(jìn)行修正。
19.一種散射角限制型電子束曝光方法，其包含如下的步驟在使用部分散射電子通過掩膜修正鄰近效應(yīng)的同時(shí)，借助由電子束散射差所產(chǎn)生的散射對(duì)比圖形使用具有散射區(qū)的掩膜進(jìn)行圖形曝光，其中通過在掩膜基片上形成散射區(qū)而制備掩膜，其厚度小于電子穿透深度，掩膜包含與晶片中的形成圖形電子的背散射范圍相對(duì)應(yīng)的區(qū)域；并在散射區(qū)中形成被加工圖形的開孔。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電子束曝光方法，其特征在于其中散射區(qū)的厚度依賴于背散射而發(fā)生變化，而背散射是由晶片的下部圖形而產(chǎn)生的。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電子束曝光方法，其特征在于在散射區(qū)中，在除與由晶片下層圖形產(chǎn)生背散射區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域以外的區(qū)域上形成電子束散射層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有掩膜的限制散射角限制型電子束曝光系統(tǒng),包含散射區(qū)和限制孔闌,該孔闌用于限制通過掩膜的散射電子量,限制孔闌包含固定在交疊面附近的第一限制孔闌,其具有中心開孔和圍繞中心開孔的閉合細(xì)長(zhǎng)開孔;第二限制孔闌可沿光軸進(jìn)行移動(dòng)并具有中心開孔和圍繞中心開孔的閉合細(xì)長(zhǎng)開孔,同時(shí)涉及利用該系統(tǒng)的電子束曝光方法。
文檔編號(hào)G03F7/09GK1264850SQ00103090
公開日2000年8月30日 申請(qǐng)日期2000年2月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月24日
發(fā)明者山下浩 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社