[發明專利]電子束光刻方法及其裝置

無效

• 申請號: 00103516.9
• 申請日: 2000-03-24
• 公開（公告）號: CN1271176A
• 公開（公告）日: 2000-10-25
• 發明（設計）人: 中島謙
• 申請（專利權）人: 日本電氣株式會社
• 主分類號: H01L21/027
• 分類號: H01L21/027;H01L21/30;G03F7/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 朱進桂

本發明涉及一種電子束光刻方法，特別涉及電子束光刻方法以及適合于大尺寸半導體集成器件和高度集成的一種電子束光刻裝置。

近幾年來，隨著器件的尺寸和集成度變大，需要精密的曝光圖案。為了滿足這一要求，已經有人提出一種高產量的電子束光刻系統。這種系統的一個例子是SCALPEL系統。SCALPEL表示“投影電子束光刻光刻限角散射”。在該電子束光刻系統中，每個曝光區域(條紋)(具有幾個毫米的寬度)被掃描，并且用制備的電子束(EB)掩膜曝光。因此，由于曝光條紋是連接的，因而應當考慮連接調節方法及其TAT(周轉時間)。

圖1A和1B為示出常規SCALPEL類型的電子束光刻裝置的結構。

在圖1A中，通過電子槍輻射的電子束掃描一個支撐的掩膜(struttedmask)11，它使電子束定位(strut)。通過該支撐的掩膜11的電子束由投射器透鏡12和13所控制，以形成對應于半導體晶片14上的掩膜的光刻圖案。

圖1B示出該裝置的反饋操作。在圖1B中，投射器透鏡12和13具有SCALPEL孔121和射束偏轉部分131。控制系統16控制具有由BSE檢測部分19所檢測的射束量的射束偏轉單元131的電流、相位等等、檢測射束量和掩膜11的位置的干涉儀17的輸出信號、以及檢測晶片14的位置的干涉儀17的輸出信號。通過把聚集的電子束掃描到形成于作為半導體基片的晶片上的感光光刻膠，然后顯影該光刻膠，則可以形成預定的光刻圖案。

掩膜和晶片是通過在曝光過程中的照明而機械掃描的，以到達掩膜的所有構圖部分(圖1A)。為了實現疊層，兩個層級的位置被實時地進行干涉監測。相對層級位置誤差被檢測并且利用縫合偏轉器來確定和糾正。這種誤差糾正方案被用于快速寫入的直接寫入系統中，并且還被應用于電子束近程打印機中(P.Nehmiz，W.Zapka，U.Behringer，M.Kallmeyer和H.Bolen：J.Vac.Sci.&?Technol.B3(1985)136)。圖1B簡略地示出該過程是如何工作的。

以前對構造高產量的投射電子束光刻系統的嘗試(M.B.Heritage：J.Vac.Sci.&?Technol.12(1975)1135；J.Frosien，B.Lischke?and?K.Anger：J.Vac.Sci.&?Technol.16(1979)1827)；T.Asai，S.Ito，T.Eto?and?M.Migitake：Jpn.J.Appl.Phys.19(1980)47)已經利用分步和重復寫入方法，這需要電子光學系統能夠照明和照射至少一個完整印模的掩膜區域。這些早期的系統的光學性能原則是通過平衡衍射效應抵消區域的彎曲而優化的(H.W.P.Koope：Microelectron.Eng?9(1989)217)。這種方法一般導致使用相對小數量的光孔作為一種減少相差的方法。但是，為了獲得經濟上可行的產量水平，射束電流必須被最大化，這意味著，電子-電子相互作用必須被考慮(A.N.Broers和H.C.Pfeiffer：Proc.11th?Symp.onElectron?Ion?and?Laser?Beam?Technology(舊金山1971))。這些效應中的一種是不可糾正的圖像模糊，其具有與衍射限制相類似的功能形式，但是它的幅度取決于射束電流(L.R.Harriott，S.D.Berger，J.A.Liddle，G.P.Watson和M.M.M.krtchyan：要在J.Vac.Sci.&?Technol上發表)。當以前考慮的全區域類型的電子光學系統優選地考慮到該效果，人們發現該射束電流必須被保持到不切實際的低水平，以保持可接受的分辨率。

用于估計電子束光刻過程的精度的相關技術參考文獻被提出為日本專利公告第59-124127。在該相關技術參考文獻中，公開一種電子束曝光圖案估計方法。在該電子束曝光圖案估計方法中，光刻一個估計圖案。估計圖案區域被置于實際圖案區域的外部。估計圖案是在預定數目的區域的間隔處光刻的。通過檢測該估計圖案，預定圖案的光刻精度被估計。

在所提出的日本專利公告第59-124127的相關技術參考文獻中，該估計圖案區域被置于實際圖案區域的外部。另一方面，根據本發明，一個精確估計圖案形成在條紋連接邊界區域中。因此，提出的日本專利公告第59-124127的相關技術參考文獻的技術不同于本發明。