[發明專利]電子束掩膜、掩膜制造方法和曝光方法

無效

• 申請號: 00136244.5
• 申請日: 2000-12-27
• 公開（公告）號: CN1302081A
• 公開（公告）日: 2001-07-04
• 發明（設計）人: 小日向秀夫;山下浩
• 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;G03F7/20
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 陳瑞豐

本發明涉及電子束掩膜、掩膜制造方法和曝光方法。具體地說，涉及一種電子束間歇式投影曝光過程中所用的電子束掩膜，所述掩膜的制造方法和曝光方法。

常規而言，利用電子束(以下簡稱EB)理想分辨率的電子束照相制版技術特別用于直接繪制設計線條寬度極小的圖樣，主要用于預備試驗生產。

雖然這種電子束直接繪圖技術能夠繪制很細的設計圖樣，但其缺點在于，在使用點束法，即電子束直接繪圖設備掃描繪圖點束沿一條線的情況下，當圖樣面積增大時，會使其生產率下降。

為克服這種缺點，開發出可變矩形電子束直接繪圖設備。

這種可變矩形電子束直接繪圖設備將具有適當加寬面積之電子束用于矩形孔徑，并將該電子束極化，進入設在下面的另一孔徑中，從而得到各種尺寸的繪圖用矩形電子束。與點束型EB直接繪圖設備相比，這可以大大提高生產率。

然而，這種與點束型EB直接繪圖設備相比提高生產率的可變矩形EB直接繪圖設備的缺點在于，當繪制具有特殊端部比例之復雜裝置的圖樣時，拍攝量增加，它的生產率會降低。

為了解決這個缺點，提高生產率，開發出一種特殊的間歇式曝光方法，用于可重復地使用掩膜進行繪圖，其中實現多次重復部分裝置的圖樣。此外，開發一種完整的間歇式曝光方法，用于使用掩膜一次繪制一幅完整的設計全部，其中實現所述完整的設計。

這些間歇式曝光方法能夠利用較高的電子束分辨率，得到具有極好生產率的曝光(繪圖)。

在這些間歇式曝光方法中，圖13中所示的模板掩膜20通常被用作繪制裝置圖所需的EB曝光掩膜(以下可簡稱電子束掩膜)。

模板掩膜20包括：具有孔徑22的模板部分21，所示孔徑與根據設計圖樣所設計的圖樣對應；由SiO₂制成的連接部分23；由Si制成的支撐柱體24，它從連接部分23伸出。

這里通過與所設計的圖樣對應地蝕刻Si薄膜繪圖而形成模板部分21的孔徑22。電子束的電子只能通過孔徑22，而不能通過模板部分21(除孔徑22以外的部分)，從而保證對比。

然而，這種間歇式曝光方法的問題在于，不能制成如圖14所示的特殊裝置圖樣(環形圖樣)所用的電子束掩膜。裝置圖樣的圖樣區25具有環形曝光部分26所圍繞的不曝光部分27。在這種情況下，不能形成盤式圖樣部分27，因為它未被任何部分所支撐。

另外，這種間歇式方法的問題在于可以制成特殊裝置圖樣(片形圖樣)，但不能將其用于實際生產中，因為強度不夠。

圖15表示這樣的圖樣。圖樣區25包括由準環形曝光部分26圍繞的片形不曝光部分27。不曝光部分27只在一側由支持部分(橋)28支撐，支撐不曝光部分27的強度也是不夠的。因此，不曝光部分27易于引起圖樣變形，或者可能下落，而且這樣的圖樣不能用于實際生產。

已經建議多種方法以解決這些問題。

作為第一種方法，建議過一種如圖16所示的薄片掩膜29。這種薄片掩膜29包括由透過電子束電子的SiN制成的支撐膜30。在這種支撐膜30上，連續地分層形成由Cr制成的金屬層31a和由W制成的金屬層31b。這種多層膜具有與所設計的圖樣對應的孔徑22。

不過，這種薄片掩膜29有許多問題。由于支撐膜30非常薄，重金屬應力可能造成圖樣位置偏移。另外，由于制成支撐膜30，以覆蓋透射電子束的整個區域和不透射電子束的整個區域，所以容易造成充電。

此外，支撐膜30的材料限于那些有足夠強度的材料，以支撐環形圍繞的金屬層。這就是說，材料的選擇范圍很小。

也就是說，即使薄片掩膜，也不能完全解決環形問題和片形問題。

作為第二種方法，如圖17所示那樣，建議過一種呈模板掩膜20。在這種情況下，由多個支持部分28支撐矩形不曝光部分27。

但這種結果可能改變圖樣的結構，不適于得到準確的精細曝光。

作為第三種方法，在J.Vac.Sci.Techol.B11(1933)中建議過一種互補掩膜(未予描述)，其中把以設計圖樣為基礎的裝置圖樣分成多個掩膜。

采用這種互補掩膜時，圖樣摹繪者需重復EP的應用，使生產率降低。

于是，本發明的目的在于提供一種電子束掩膜，它能克服間歇式曝光法中的環形問題和片形問題，還提供一種電子束掩膜的制造方法，以及一種能夠用電子束實現高質量曝光的曝光方法。

為實現上述目的，本發明提供一種具有與預定設計圖樣對應的多個孔徑的，用于以電子束按間歇式投影曝光，其中，至少一個需要加固的孔徑被填以由透射電子束材料制成的薄膜。