[發(fā)明專(zhuān)利]電子束寫(xiě)入方法、電子束刻蝕設(shè)備及其所用掩模

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 00129733.3
• 申請(qǐng)日: 2000-10-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN1290960A
• 公開(kāi)（公告）日: 2001-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 中島謙
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 日本電氣株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/30
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/30;H01L21/027
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 穆德駿,方挺

本發(fā)明涉及一種電子束寫(xiě)入方法、一種稱(chēng)為SCALPEL的電子束刻蝕設(shè)備，以及用于該電子束寫(xiě)入方法和電子束刻蝕設(shè)備的掩模。

電子束刻蝕系統(tǒng)使刻寫(xiě)用曝光系統(tǒng)不能寫(xiě)入的0．2μm或更小的圖形成為可能。因此，作為小尺寸、高性能半導(dǎo)體器件的加工技術(shù)，電子束刻蝕系統(tǒng)已經(jīng)引起注意。

但到目前為止，在電子束刻蝕系統(tǒng)領(lǐng)域中還沒(méi)有建立電子束同時(shí)曝光多個(gè)晶片的曝光系統(tǒng)。因此，盡管電子束刻蝕系統(tǒng)使刻寫(xiě)微細(xì)圖形成為可能，但還不可能同時(shí)生產(chǎn)大量的半導(dǎo)體器件。

近年來(lái)，為提高生產(chǎn)能力，已經(jīng)推出并在實(shí)際中應(yīng)用了使用電子束同時(shí)曝光多個(gè)晶片的設(shè)備的電子束刻蝕系統(tǒng)。例如已經(jīng)設(shè)計(jì)出并生產(chǎn)出高集成度的具有較大區(qū)域的半導(dǎo)體器件。

這種電子束刻蝕系統(tǒng)通過(guò)制備具有存儲(chǔ)單元圖形的掩模、并通過(guò)該掩模照射電子束的方法，使提高如包括多個(gè)存儲(chǔ)單元的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)這樣的大規(guī)模集成電路(LSI)的產(chǎn)量成為可能。

希望用電子束刻蝕系統(tǒng)來(lái)替代常規(guī)曝光系統(tǒng)。

然而在這里，電子束刻蝕系統(tǒng)中產(chǎn)生有如常規(guī)曝光系統(tǒng)中發(fā)生的鄰近效應(yīng)。這里，把圖形的尺寸和形狀受到鄰近圖形的影響定義為鄰近效應(yīng)。

例如，當(dāng)用電子束刻蝕系統(tǒng)形成一對(duì)微米圖形時(shí)，由于構(gòu)成抗蝕劑和基片的分子造成照射到圖形上電子束的反向散射，因此，從電子束所照射到的抗蝕劑的位置使抗蝕劑的區(qū)域有一個(gè)微小的延伸，這樣就不可能形成所設(shè)計(jì)的圖形。這里通常將反向散射表示為特征長(zhǎng)度b。

因此，進(jìn)行了許多通過(guò)控制電子束的照射來(lái)補(bǔ)償鄰近效應(yīng)的嘗試，使指向圖形邊沿的電子能量保持為一個(gè)常數(shù)。

補(bǔ)償鄰近效應(yīng)的一種方法包括觀測(cè)圍繞被刻寫(xiě)圖形的鄰近圖形、根據(jù)鄰近圖形確定掩模圖形失真規(guī)則表、參考該規(guī)則表根據(jù)上述圖形布局信息排列要刻寫(xiě)的圖形等步驟。這個(gè)方法能夠處理半導(dǎo)體器件的寬大圖形。

然而這個(gè)方法伴隨有下列問(wèn)題。在這個(gè)方法中，以盡可能高的固定速率掃描掩模，并且為提高產(chǎn)量將所有的圖形進(jìn)行曝光，即給所有的圖形提供相同的電子束照射量。因此，即使精確地排列了圖形，但僅通過(guò)調(diào)節(jié)圖形大小對(duì)以高精度刻寫(xiě)微細(xì)圖形也有局限性。

為避免上述問(wèn)題，可將掃描速率設(shè)定得小一些，但這樣又使產(chǎn)量大大降低。

迄今為止如上所述，即使改變電子束照射量或者掃描速率，常規(guī)電子束刻蝕系統(tǒng)也伴隨有不能補(bǔ)償?shù)泥徑?yīng)問(wèn)題。因此，由于不能補(bǔ)償鄰近效應(yīng)，即使在固定區(qū)域內(nèi)形成了微細(xì)圖形，也不可能形成高精度圖形。

除上述方法外，已經(jīng)嘗試了各種補(bǔ)償鄰近效應(yīng)的方法。

例如，第7-106216號(hào)日本未審查專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了補(bǔ)償鄰近效應(yīng)的方法，其包括改變電子束掃描速度的步驟。

在這個(gè)建議的方法中，改變電子束的折射率以補(bǔ)償鄰近效應(yīng)。然而，這個(gè)方法伴隨的問(wèn)題是電子束刻蝕系統(tǒng)不可避免地具有相當(dāng)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。

第8-264411號(hào)日本未審查專(zhuān)利申請(qǐng)建議了電子束刻蝕系統(tǒng)和電子束刻蝕系統(tǒng)中補(bǔ)償鄰近效應(yīng)的方法。

該建議系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為包括多個(gè)電子束源、孔徑、電子束互相疊加裝置，以使孔徑上的電子束的電流分布具有預(yù)定的均允性或斷面。

然而，這個(gè)系統(tǒng)伴隨的問(wèn)題是讓電流按照期望的均允性分布是相當(dāng)困難的或者幾乎是不可能的。

第9-180978號(hào)日本未審查專(zhuān)利申請(qǐng)建議了一種電子束刻蝕系統(tǒng)的補(bǔ)償鄰近效應(yīng)的方法。

在所建議的方法中，所使用的掩模被劃分為多個(gè)小區(qū)域，其寬度小于向后散射電子斷面的寬度。各小區(qū)域由允許電子束通過(guò)的孔構(gòu)成，并且所設(shè)計(jì)的各小區(qū)域的尺寸這樣確定：從與掩模的各個(gè)小區(qū)域相關(guān)區(qū)域中晶片未曝光的面積中減去預(yù)定孔徑面積。

然而，根據(jù)發(fā)明人已經(jīng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，按照上述方法不可能以高精度刻寫(xiě)出微細(xì)圖形。

鑒于常規(guī)電子束刻蝕的問(wèn)題，本發(fā)明的目的之一是提供一種電子束的寫(xiě)入方法，該方法能夠以高精度刻寫(xiě)微細(xì)圖形，并且能提高產(chǎn)量。

提供一種能夠以高精度刻寫(xiě)微細(xì)圖形、并且能提高產(chǎn)量的電子束刻蝕設(shè)備也是本發(fā)明的一個(gè)目的。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種適用于上述方法和設(shè)備的掩模。

在本發(fā)明的第一個(gè)方面中所提供的電子束寫(xiě)入方法包括如下步驟：(a)制備有許多區(qū)域的掩模，在各區(qū)域中形成分割圖形，分割圖形是根據(jù)區(qū)域的密度劃分所要刻寫(xiě)的圖形而得到的；(b)電子束通過(guò)掩模照射到晶片上，以通過(guò)掩模的各個(gè)區(qū)域提供不同的電子束照射量。