專利名稱：電子束曝光方法和所用掩膜及電子束曝光系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及主要被用于制造半導(dǎo)體器件的電子束曝光方法，以及其中所用的掩膜和電子束曝光系統(tǒng)，更具體地說，涉及用于電子束曝光的掩膜，所述曝光特別適合于限制散射角型電子束曝光方法中的鄰近效應(yīng)修正。
在電子束曝光中，由于抗蝕層和基片內(nèi)散射的電子所能引起的鄰近效應(yīng)強(qiáng)烈地影響圖案線寬的精確性，這使鄰近效應(yīng)修成為本領(lǐng)域的重要技術(shù)。
在電子束曝光方法中最為廣泛使用的單元格投射平板印刷術(shù)中，為了獲得正確的劑量值，一般使用劑量補(bǔ)償方法，這需要通過使用曝光強(qiáng)度分布(EID)功能的自相一致方法或圖案密度方法進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算。
同時，近年來引起廣泛興趣的作為下一代電子束曝光技術(shù)的散射角限制型(以下稱作“SAL型”)電子束曝光方法中，通過以GHOST(雙重圖像)方法為基礎(chǔ)的補(bǔ)償方法實(shí)施鄰近效應(yīng)的修正。SAL型電子束曝光方法使用分割轉(zhuǎn)錄方法，其中把被曝光的整個芯片圖案設(shè)置于掩膜上，掃描該掩膜，使圖案被錄制到晶片上。稍后的部分將與GHOST方法一起詳細(xì)描述這種電子束曝光方法所用的曝光系統(tǒng)。關(guān)于用于SAL型電子束曝光方法的掩膜，使用一種掩膜(下稱“散射薄膜掩膜”)，其中由電子束擴(kuò)散構(gòu)成的圖案，例如厚度為50nm(納米)的鎢，利用較小的電子束散射功率被形成在能透射電子束的薄膜(下稱“薄膜”)上，例如厚度100nm的氮化硅膜上。由電子組成的電子束實(shí)現(xiàn)曝光，這些電子不是分散的或者只是以較小的散射角散射到正被透射的薄膜，而且由于薄膜區(qū)與散射區(qū)之間電子束散射的差別，形成圖像對比度。
在SAL型電子束曝光方法中，鄰近效應(yīng)修正是如下所述進(jìn)行的。首先，由位于散射薄膜掩膜上散射體散射的一些電子被選擇性地允許通過環(huán)形口，環(huán)形口設(shè)在布置于該位置的限制孔部分或在交叉附近區(qū)域中，于是利用物鏡的球面和著色的光行差，使這些被允許通過的散射電子在后面散射范圍附近散焦，并用于修正電子束，以照射所述晶片。與傳統(tǒng)的GHOST方法對比，在這種傳統(tǒng)的方法中，利用在后面散射范圍之上通過散焦有意初始曝光的圖案的反轉(zhuǎn)圖案，與初始曝光分離地完成弱的修正曝光，這種技術(shù)的特點(diǎn)是與圖案曝光同時進(jìn)行修正曝光，實(shí)現(xiàn)鄰近效應(yīng)修正?？梢酝ㄟ^與圖案曝光同時執(zhí)行修正曝光實(shí)現(xiàn)這種鄰近效應(yīng)修正，從而有助于改進(jìn)生產(chǎn)量。這種鄰近效應(yīng)修正方法記錄在G．P．Watson等的報告中，見J．Vac．Sci．TechnolB13(6)，2504-2507頁(1995年)。
與此相關(guān)，作為這種方法所用的掩膜(下稱“模版掩膜”)，它在單元格投射平板印刷術(shù)中使用或者在一種裝置(一種單元格投射平板印刷術(shù)型電子束曝光系統(tǒng))中使用，通常使用在不允許電子束透射的基片中形成一個開口圖案的掩膜，例如對于50keV電子束基片為厚度不小于20微米的硅襯底。
然而，隨著更高集成度的半導(dǎo)體器件的實(shí)現(xiàn)，作為圖案小型化的處理，如上面所描述的較厚基片制成的模版掩膜有下述問題。換句話說，當(dāng)制造一種掩膜時，很難在20微米厚的硅襯底中精確地形成開口圖案，以致尺寸上產(chǎn)生變化。此外，關(guān)于電子束曝光，因?yàn)檠谀の针娮邮a(chǎn)生熱，可能出現(xiàn)通過熱的膨脹使掩膜耐久性降低和位置變化的問題。此外，由于要求進(jìn)一步增加加速電壓以縮小電子光學(xué)系統(tǒng)的光行差并增加分辨率，掩膜基片趨向變得更厚，使上面的問題更明顯。
對于模版掩膜，如果掩膜基片做得較薄，雖然開口圖案的線寬精確性提高而且熱產(chǎn)生量降低，但在第一實(shí)例中應(yīng)該阻斷的電子束可能被允許透過掩膜基片部分(非開口部分)。結(jié)果，不應(yīng)該暴露的在晶片上的抗蝕層區(qū)域可能被暴露，導(dǎo)致差的對比度和低的分辨率。
因此，為了解決單元格投射平板印刷術(shù)中模版掩膜的這些問題，日本未審專利申請No．97055／1998揭示一種電子束曝光用的掩膜，其中在較薄的掩膜基片中形成開口圖案，另外，在掩膜的背后形成電子束散射層，用于散射透射過所述掩膜的電子束。這個電子束散射層可以是由多晶體例如多晶硅、硅化鎢、硅化鉬、硅化鈦等構(gòu)成的一個層或者一個不均勻的層。其中述及通過形成這種電子束散射層，可以成功地阻止可能透過掩膜的圖案層(基片的非開口部分)的電子進(jìn)入該晶片。
此外，日本未審專利申請No．163371／1994中揭示了一種電子束寫入裝置，其中在厚度不足電子滲透深度的基片中設(shè)置開口，以提供用作為掩膜的一種電子束形狀孔，此外，在自電子光學(xué)系統(tǒng)中的上述外形孔起的下游側(cè)，設(shè)置一個機(jī)構(gòu)，以切斷已經(jīng)透過基片部分的外形孔(掩膜)的電子。本發(fā)明提供一種機(jī)構(gòu)，通過在交叉平面中設(shè)置一個小直徑的限制光闌，切斷透過基片部分外形孔的散射電子，以致只是已經(jīng)經(jīng)過掩膜開口部分的電子可以被允許通過，而由限制光闌板除去掩膜基片附近的散射電子。另外，在那里描述了另一個切斷機(jī)構(gòu)。即設(shè)置一能量濾波器，并藉此使通過穿透掩膜基片部分已經(jīng)損失部分能量的減速電子偏斜，然后進(jìn)一步通過限制光闌除去它們。如上面描述的那樣，由于掩膜變薄，使用于單元格投射平板印刷術(shù)的一些模版掩膜可以產(chǎn)生散射電子。在單元格投射平板印刷術(shù)中，具有這些散射電子的晶片的照射引起對比度的降低，并降低了分辨率，所以必需提供一種裝置，以防止散射電子達(dá)到晶片。
此外，到目前為止，模版掩膜單獨(dú)用在單元格投射平板印刷術(shù)中，除了本發(fā)明人之外，尚無任何被使用在SAL型電子束曝光方法中的記錄。
目前，SAL型電子束曝光方法中的鄰近效應(yīng)修正存在下列問題。
通常，對于一次圖案曝光的修正曝光總是用相當(dāng)大的均衡劑量(反向散射系數(shù)η)作出的，不受圖案密度分布的支配。這帶來對比度的減少，導(dǎo)致差的分辨率和小的曝光劑量余量。
修正曝光的劑量通常通過在限制孔部分中形成的環(huán)形開口的直徑和寬度調(diào)整。由于修正曝光劑量的控制是為整個圖案設(shè)計(jì)的，所以在一個圖案區(qū)域內(nèi)不可能調(diào)整對圖案密度分布的修正曝光劑量。
此外，在某些晶片中，鄰近效應(yīng)區(qū)域隨在底層的圖案而產(chǎn)生變化。尤其是在位于晶片表面上的抗蝕層下面的底層中，當(dāng)互連的下面圖案是重金屬，如鎢等形成的時，成像電子由下面的圖案反射或者散射回來，因此，在沒有形成下面圖案的區(qū)域上的抗蝕層和下面圖案形成區(qū)域之上的抗蝕層區(qū)域之間，鄰近效應(yīng)的程度可能成為不同的。迄今為止，甚至在這樣的一種情況下，在一個圖案區(qū)域內(nèi)部不能改變修正曝光的劑量，所以不能根據(jù)在下面的圖案作出劑量的調(diào)整。
同時，在日本未審專利申請No．274841／1998中，本受讓人確定了鄰近效應(yīng)中的問題，即在全圖案寫入型電子束曝光方法中或在單元格投射平板印刷術(shù)中，在單元格陣列的中心部分和邊緣部分之間，模版掩膜中的開口圖案密度是不同的(因?yàn)樵趩卧耜嚵械倪吘壊糠指浇鼌^(qū)域中沒有形成圖案)，以致錄制在抗蝕層上的圖案尺寸改變，并且揭示了一種掩膜，其特點(diǎn)在于掩膜基片的厚度是隨位置變化的，以致根據(jù)在模版掩膜中的開口圖案的密度和所用電子束曝光方法改變穿過掩膜基片的電子束的量。此外，該出版物的一段(0029)中描述，“根據(jù)在模版掩膜中的開口圖案的密度通過掩膜基片厚度中的變化”，可以控制穿過非開口部分電子束的量。換句話說，在對應(yīng)于開口圖案密集的陣列中心部分的掩膜部分中，可使透射電子束的數(shù)量降低，而在對應(yīng)于開口圖案稀疏的陣列邊緣部分的掩膜部分中，科研提高透射電子束的數(shù)量。因此，能夠獲得對于陣列中心的部分和陣列邊緣部分的完全相同的圖案尺寸，并且滿意地修正鄰近效應(yīng)的不利影響。進(jìn)一步的描述為，“由于整個圖案的曝光可以通過一次照射完成，所以這種方法可以增加生產(chǎn)量”。
如在這種描述中清楚地看到的，做出上述出版物中揭示的發(fā)明，是在假定傳送過非開口部分的電子都是直線傳播的非散射電子，而忽略所有散射電子的情況下，只是通過電子傳輸速度的差異修正鄰近效應(yīng)。簡而言之，在這種方法中，曝光將是利用圖案的反轉(zhuǎn)圖案作出的，對于它來說，透射電子束的量隨原始圖案的圖案密度產(chǎn)生變化。
這種方法完全不同于所謂GHOST方法，在GHOST方法中，鄰近效應(yīng)通過在反向散射范圍上散焦原始圖案(正圖案)的反轉(zhuǎn)圖案形成的電子束執(zhí)行弱的修正曝光。上述出版物所描述的方法中，反轉(zhuǎn)圖案的曝光與正圖案同時進(jìn)行，反轉(zhuǎn)圖案沒有被散焦，以致圖像對比度變得很低，它顯示這個方法不適合于精細(xì)圖案的形成。此外，因?yàn)橛糜诜崔D(zhuǎn)圖案的傳送電子束的數(shù)量隨原始的圖案的圖案密度產(chǎn)生變化，所以對比度也隨圖案密度產(chǎn)生變化，因此，線寬精確性變低。
本發(fā)明的目的是，在SAL型電子束曝光方法中，在圖案曝光的過程中，同時進(jìn)行按照GHOST方法的鄰近效應(yīng)修正，以調(diào)整對圖案密度的修正劑量，并且從而增加對比度、改善分辨率和增大劑量余裕。本發(fā)明的另一目的是通過調(diào)節(jié)受下面的圖案影響的反向散射修正劑量改善圖案的線寬精確性。本發(fā)明的又一目的是提供一種用于電子束曝光的掩膜和在所述方法中使用的電子束曝光系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出一種限制散射角型電子束曝光方法，其中使用具有散射區(qū)域的掩膜，并設(shè)置一個限制孔，以控制由所述掩膜散射以便通過的散射電子的數(shù)量，從而根據(jù)在通過所述掩膜的電子束內(nèi)電子散射角度中的差別形成散射反差，并執(zhí)行圖案曝光；其中通過根據(jù)圖案密度改變掩膜散射區(qū)的厚度，使散射電子的散射角度受到控制，而且經(jīng)過限制孔的散射電子的數(shù)量受到調(diào)整，而且為了修正曝光，使用在通過所述限制孔后的散射電子，在圖案曝光的過程中同時進(jìn)行鄰近效應(yīng)修正。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提出有如第一方面描述的電子束曝光方法，其中所述掩膜有一種結(jié)構(gòu)，即具有規(guī)定圖案的電子束散射體構(gòu)成的散射區(qū)域是形成在電子束可透射薄膜上。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提出有如第一方面描述的電子束曝光方法，其中所述掩膜是通過在基片中設(shè)置開口部分而在其中形成開口圖案的掩膜，并且所述基片的散射區(qū)域比電子侵透深度薄，并且其中形成所述開口圖案的所述散射區(qū)域包括相應(yīng)于晶片中的反向散射范圍的區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提出有如第三方面描述的電子束曝光方法，其中所述掩膜是通過合并多個掩膜圖案形成一個規(guī)定圖案的一組互補(bǔ)掩膜中的一個；通過以一種方式設(shè)置每個互補(bǔ)掩膜的散射區(qū)域厚度，控制散射電子的散射角度，所述方式是對于使用一組所述互補(bǔ)掩膜并按照與形成規(guī)定圖案需要的掩膜數(shù)一樣的次數(shù)執(zhí)行多次曝光的總修正劑量，等于在只使用一個掩膜并且只是通過一次曝光形成規(guī)定圖案時的修正劑量；以及與利用一組這樣的互補(bǔ)掩膜通過執(zhí)行與所需要的一樣多次的曝光形成規(guī)定圖案，同步地使用經(jīng)過限制孔之后的散射電子進(jìn)行鄰近效應(yīng)修正用于修正曝光。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提出一種限制散射角型電子束曝光方法，其中使用具有散射區(qū)域的掩膜，并設(shè)置限制孔，以控制由所述掩膜散射以便通過的散射電子的數(shù)量，因此，根據(jù)在經(jīng)過所述掩膜的電子束內(nèi)電子散射角度中的差別形成散射反差，從而執(zhí)行圖案曝光；其中所述掩膜的結(jié)構(gòu)是，其中具有規(guī)定圖案的電子束散射體構(gòu)成的散射區(qū)被形成在電子束可透射薄膜上；通過使晶片下面的圖案、散射電子的散射角受到控制，使通過限制孔的散射電子的數(shù)量受到調(diào)節(jié)的反向散射來改變掩膜電子束散射體的厚度，同時利用通過限制孔之后的散射電子修正曝光，在圖案曝光的時候同時進(jìn)行鄰近效應(yīng)修正。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提出有如第一方面描述的電子束曝光方法，其中在相應(yīng)于晶片下面的圖案和所述下面圖案貢獻(xiàn)的反向散射范圍的掩膜的散射區(qū)域中，當(dāng)采用下面圖案促成的反向散射時，從而控制散射電子的散射角度，同時調(diào)節(jié)經(jīng)過限制孔的散射電子的數(shù)量，并且用通過限制孔之后的散射電子用于修正曝光，在圖案曝光的同時進(jìn)行鄰近效應(yīng)修正。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提出第一方面所述的方法中使用的電子束曝光用的掩膜，其中為了控制散射電子的散射角，以這樣的方式改變掩膜的散射區(qū)厚度，所述方式是可以利用與圖案密度適應(yīng)的修正劑量執(zhí)行鄰近效應(yīng)修正。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面，提出有如第七方面描述的用于電子束曝光的掩膜，所述掩膜的結(jié)構(gòu)是，其中具有規(guī)定圖案的電子束散射體構(gòu)成的散射區(qū)域形成于電子束可透射的薄膜上。
根據(jù)本發(fā)明的第九方面，提出有如第七方面描述的用于電子束曝光的掩膜，其中通過在基片中設(shè)置開口部分而在其中形成開口圖案，并且所述基片的散射區(qū)域比電子侵透深度薄，而且其中形成所述開口圖案的散射區(qū)域包括相應(yīng)于暴露的物質(zhì)中的反向散射范圍的一個區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的第十方面，提出有如第四方面描述的方法中所用的電子束曝光的一組互補(bǔ)掩膜，通過合并多個掩膜圖案形成一個規(guī)定圖案；以及設(shè)置每個互補(bǔ)掩膜的散射區(qū)厚度，使得對于使用一組所述互補(bǔ)掩膜并按照與形成規(guī)定圖案需要的掩膜數(shù)一樣的次數(shù)執(zhí)行多次曝光的總修正劑量，等于在只是使用一個掩膜并且只是通過一次曝光形成規(guī)定圖案時的修正劑量；根據(jù)本發(fā)明的第十一方面，提出第五方面所述方法中使用的電子束曝光掩膜；它的結(jié)構(gòu)是，其中具有規(guī)定圖案的電子束散射體構(gòu)成的散射區(qū)被形成在電子束可傳送薄膜上；其中為了控制散射電子的散射角，按照這樣的方法改變電子束散射體的厚度，即可以利用晶片下面的圖案促成的反向散射適當(dāng)?shù)男拚齽┝繄?zhí)行鄰近效應(yīng)修正。
根據(jù)本發(fā)明的第十二的方面，提出一種散射角限制型電子束曝光系統(tǒng)，其中使用具有散射區(qū)域的掩膜，并設(shè)置限制孔，以控制由所述掩膜散射以便通過的散射電子的數(shù)量，因此根據(jù)在通過所述掩膜的電子束內(nèi)電子散射角度中的差別形成散射反差，從而執(zhí)行圖案曝光；其中所述掩膜是在第七到第十一方面中所描述的任何掩膜；而且所述限制孔包括中心部分的開口和中心部分周圍的所述開口布置的閉合的帶狀開口，用于控制通過的散射電子數(shù)量，因此在圖案曝光的同時執(zhí)行鄰近效應(yīng)修正提供修正曝光。
在圖案曝光的時候，本發(fā)明可以在用GHOST方法同時執(zhí)行鄰近效應(yīng)修正的SAL型電子束曝光方法中，調(diào)整對圖案密度的修正劑量，并且藉此增加對比度，增加分辨率和增大劑量余裕。此外，在本發(fā)明中，通過調(diào)節(jié)下面圖案貢獻(xiàn)的反向散射的修正劑量，可以提高圖案的線寬精確性。此外，可以提供適于在這種方法中使用的電子束曝光的掩膜和電子束曝光系統(tǒng)。


圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的散射角限制型電子束曝光系統(tǒng)的基本的結(jié)構(gòu)的一個示意圖。
圖2是說明本發(fā)明限制散射角型電子束曝光系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3是說明本發(fā)明鄰近效應(yīng)修正的基本原理的示意圖；圖4是說明本發(fā)明鄰近效應(yīng)修正的基本原理的示意圖；圖5是使用根據(jù)本發(fā)明的掩膜執(zhí)行電子束曝光時獲得的能量淀積分布的示意圖。
圖6是使用傳統(tǒng)掩膜進(jìn)行電子束曝光時獲得的能量淀積分布示意圖；圖7舉例說明本發(fā)明的電子束曝光所用掩膜的一個實(shí)施例的示意圖；圖8是表示通過透射Si模版掩膜(無開口)散射的散射電子的孔透射比與限制孔的孔徑角之間關(guān)系的示意圖；圖9是表示電子束對比度與Si模版掩膜(無開口)厚度之間關(guān)系的圖線；圖10是表示通過透射Si模版掩膜(無開口)之后的電子孔透射比與這個Si模版掩膜厚度之間關(guān)系的一個圖線；圖11舉例說明本發(fā)明的電子束曝光所用掩膜的另一實(shí)施例的示意圖；圖12舉例說明模版掩膜傳統(tǒng)制造方法的步驟的一系列剖面圖；圖13舉例說明本發(fā)明模版掩膜制造方法的步驟的一系列剖面圖；下面使用優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)描寫本發(fā)明。&#60SAL型電子束曝光系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)&#62首先，參照示意圖1和2描述SAL型電子束曝光系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)中修正曝光是與圖案曝光同時進(jìn)行的，并且因此而進(jìn)行鄰近效應(yīng)修正。圖1中示出某些散射電子和成像電子的軌道，而圖2中只示出某些成像電子的軌道。
通過掩膜1的成像電子由第一凸透鏡2聚焦，并且通過限制孔部分3的中心開口，該限制孔部分布置在交叉平面或者后焦點(diǎn)平面中，隨后由第二凸透鏡4在晶片5上的抗蝕層6上形成一圖像。雖然在本發(fā)明中使用的抗蝕層可以是一個正像層，圖1中的抗蝕層6是一個底片(負(fù)像)層，它的照射部分被保留，該圖還表示顯影后的形式。此外，第一和第二凸透鏡構(gòu)成一個雙合透鏡光學(xué)器件。
同時，由掩膜1散射的大部分電子被限制孔3阻斷，只有一小部分電子經(jīng)過中心開口和環(huán)繞中心開口的閉合帶狀開口。利用第二凸透鏡4的球差和色差，通過該處的這些掩膜散射電子被散焦，并且分布在晶片之上作為修正電子束。中心開口和閉合帶狀開口被同中心布置，而且閉合帶狀開口可以是例如矩形或者正方形這類多邊形外廓形式的環(huán)形的或帶狀的。它通常是環(huán)形的，但是可以使用多邊形結(jié)構(gòu)的形狀，例如矩形的或方形的，取決于孔的材料和制造條件。通常提供一加強(qiáng)筋用于連接閉合帶狀開口的外圍與內(nèi)部，而且這個加強(qiáng)筋可加寬該區(qū)域，閉合的帶狀開口甚至部分地閉合，只要可以獲得需要的鄰近效應(yīng)修正即可。
因此，修正電子束的強(qiáng)度，以及與該強(qiáng)度成比例的修正劑量通常是受閉合帶狀開口的面積以及散焦的范圍、閉合帶狀開口離限制孔的中心的距離控制的；對于環(huán)形的開口，通過改變它的尺寸控制劑量。由于閉合帶狀開口的開口面積比中心開口的面積大，所以在實(shí)踐中，鄰近效應(yīng)修正主要取決于經(jīng)過閉合帶狀開口的散射電子。此外，在用于曝光的限制孔的實(shí)際的圖樣中，由于反向散射范圍主要地取決于晶片材料和加速電壓，在晶片材料以及加速電壓相同的情況之下，閉合帶狀孔的位置相對于限制孔的中心被設(shè)置為不變的(散焦的程度不變)，而且通過改變閉合帶狀開口的分區(qū)(開口面積)寬度只有修正劑量被調(diào)整。&#60鄰近效應(yīng)修正的基本原理&#62接下來參照圖3和4，描述鄰近效應(yīng)修正的基本原理。這里是利傳統(tǒng)的散射薄膜掩膜進(jìn)行描述的，以致這種掩膜中在電子束散射區(qū)和具有較小的電子束散射功率的電子束傳送區(qū)(以下簡稱“傳送區(qū)”)之間產(chǎn)生差別。圖3(a)示出散射薄膜掩膜，參考數(shù)字21和22分別表示一薄膜(電子束可透射薄膜)和一散射層。圖3(b)表示當(dāng)使用一限制孔而沒有閉合帶狀開口且不提供修正電子束時，換句話說，當(dāng)沒有進(jìn)行鄰近效應(yīng)修正時，晶片的抗蝕層中的能量淀積的分布，而圖2(c)表示當(dāng)使用限制孔與閉合帶狀開口并且提供一修正電子束時，換句話說，當(dāng)作出鄰近效應(yīng)修正時，能量淀積的分布。在所述附圖中，βb是反向散射范圍。假設(shè)前向散射電子的能量是1，反向散射電子具有相應(yīng)于反向散射系數(shù)η的能量，則此情況下需要的修正劑量比率δ是按照η／(1+η)給出的。
通過散焦修正電子束到反向散射范圍βb或L附近，如圖3(b)看到的，可以把已經(jīng)被降低到接近邊界的淀積能量帶到一個常量水平，與在圖3(c)中看到的一樣。這導(dǎo)致圖案線寬精確性的改善。
圖4中以在其上形成一個線條與間隔的圖案(1／1)替換圖3(a)中的散射薄膜掩膜，換句話說是圖案密度為50％的圖案。如在圖4中清楚地看到的，即使當(dāng)圖案密度被改變，也可按同樣地方法做出鄰近效應(yīng)修正，不象在傳統(tǒng)的GHOST方法中那樣，那里無需執(zhí)行對于每個圖案所需的復(fù)雜計(jì)算的反轉(zhuǎn)圖案的單獨(dú)的修正曝光。&#60本發(fā)明掩膜的功能和效果&#62接下來參照圖5和6，利用在其中散射區(qū)厚度根據(jù)圖案密度變化的本發(fā)明的掩膜描述當(dāng)進(jìn)行電子束曝光的時候獲得的功能和效果。圖5是表示利用本發(fā)明散射薄膜掩膜進(jìn)行電子束曝光時在抗蝕層中能量淀積分布的示意圖，而為了比較，圖6示出用傳統(tǒng)的散射薄膜掩膜(散射體層22的厚度是常量)的能量淀積分布的一個示意圖。在圖5和6的每種情況下，圖6(c)表示散射薄膜掩膜的橫斷面視圖。在模版掩膜的情況下，沒有給出相應(yīng)于薄膜21的任何薄膜，由在其中形成開口圖案的硅等構(gòu)成的基片替換散射體層22。圖6(b)表示無鄰近效應(yīng)修正的情況，那就是說，在其中使用的限制孔沒有環(huán)形開口而是只有中心開口的情況，并且沒有進(jìn)行修正曝光，當(dāng)圖6(c)表示有鄰近效應(yīng)修正的情況時，那就是說，在其中使用的限制孔具有圍繞中心開口的環(huán)形開口并提供修正電子束的情況下，在圖案曝光的時候同時進(jìn)行鄰近效應(yīng)修正。此外，在理論上，使用于本發(fā)明的圖案密度表示來自電子束入射點(diǎn)的包含在反向散射范圍內(nèi)部的一個區(qū)域的圖案密度。
沒有作出鄰近效應(yīng)修正，淀積能量的變化隨位置圖案密度改變出現(xiàn)，例如在孤立圖案和一個圖案的中心部分與邊緣部分之間可以看到，如圖5(b)和圖6(b)所示。當(dāng)執(zhí)行鄰近效應(yīng)修正時，淀積能量完全變成常量，不受圖案密度的支配，如圖5(c)和6(c)所示。這改善了圖案的線寬精確性。
在本發(fā)明中，為了改善暴露部分與未暴露部分之間淀積能量的對比度，提高分辨率和增加劑量余裕，掩膜的散射區(qū)域(散射體層22)的厚度是根據(jù)圖案密度α改變的，如圖5(a)所示。通過改變掩膜散射區(qū)的厚度，可以控制散射電子的散射角，因此，可以調(diào)整經(jīng)過限制孔的散射電子的數(shù)量。其實(shí)，在傳統(tǒng)的散射薄膜掩膜中，因?yàn)樯⑸潴w層具有不變的厚度，所以只是可以調(diào)整對于作為一個整體的掩膜的修正劑量。與此對照，即使在一個掩膜圖案內(nèi)部，改正劑量可以是根據(jù)圖案密度局部地調(diào)整。通過用這種方式根據(jù)圖案密度改變掩膜散射區(qū)的厚度，具有對一個給定圖案密度所需要的最小劑量的修正電子束的照射成為可能的，而且作為結(jié)果，對比度可以做得更高，分辨率更好以及劑量余裕更大。此外，對于暴露的部分的最大電子強(qiáng)度是由Imax表示，而對于未暴露部分的最小電子強(qiáng)度由Imin表示，曝光對比度C是通過C=(Imax-Imin)／(Imax+Imin)給出的。對于實(shí)際的曝光，由于電子強(qiáng)度與能量成比例，淀積能量的對比度CE可以由CE=(Emax-Emin)／(Emax+Emin)表示，在此Emax是最大淀積能量，而Emin是最小淀積能量。
此外，參照附圖，當(dāng)如圖6所示使用具有恒定厚度散射區(qū)的傳統(tǒng)散射薄膜時，利用作為可考慮數(shù)量的恒量劑量η的修正曝光應(yīng)用到晶片的整個表面，與圖案密度無關(guān)，以致修正曝光的能量淀積變大。對照于此，當(dāng)使用本發(fā)明的掩膜時，該掩膜中散射區(qū)域的厚度(t0＜ti＜tm)是如圖5所示根據(jù)圖案密度(α0＜α1＜αm)改變的，修正劑量被調(diào)整到圖案密度，以致修正曝光的能量淀積變小。尤其在具有最大值圖案密度αm的圖案區(qū)域中，可以減少修正劑量，這樣由修正曝光產(chǎn)生的能量淀積區(qū)域在從邊界起的反向散射范圍L外面幾乎消失。如在上面描述的，本發(fā)明通過修正曝光執(zhí)行的鄰近效應(yīng)修正不會使對比度降得很多。因此，與利用傳統(tǒng)掩膜的情況相比，產(chǎn)生的抗蝕層圖案具有高質(zhì)量(具有高分辨率)的橫斷面的形式，而且劑量余裕可以被設(shè)置得很大。&#60用于電子束曝光掩膜的結(jié)構(gòu)&#62接下來描述本發(fā)明的用于電子束曝光掩膜的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明通過增加掩膜散射區(qū)的厚度，散射電子的散射角可以被做得較大，修正劑量較小，而通過減少厚度，散射角可以做得較小，并且修正劑量較大。就這個結(jié)構(gòu)而論，可以考慮兩種結(jié)構(gòu)；一種是傳統(tǒng)的散射薄膜掩膜，而另外一個是傳統(tǒng)的模版掩膜的顯影形式。
圖5(a)示出由傳統(tǒng)散射薄膜掩膜發(fā)展的本發(fā)明掩膜的一個例子。在這種掩膜中，散射薄膜掩膜中形成在電子束可透射薄膜(薄膜21)之上的散射體層22的厚度被做成根據(jù)圖案密度變化。對于電子束可透射薄膜而言，可以采用厚度50到150nm的氮化硅膜。作為散射體，可以在這個薄膜之上形成厚度50nm的鎢(W)層、W／C層膜等，如在上面所描述的，然后形成圖案。其它能夠使用的散射層材料包括重金屬，比如鉻、鉬、鈦、金和鉑，以及多晶材料比如多晶硅、硅化鎢、硅化鉬、硅化鈦等。就散射薄膜掩膜的材料和制造方法而論，可以找到很多，例如在SPIE中的3236卷190頁(1998)。
另一方面，對于傳統(tǒng)的模版掩膜，以基片厚形成的開口圖案足以吸收(阻塞)形成電子的所有的或幾乎全部圖像，而圖案形成是利用成像電子的吸收對比度實(shí)現(xiàn)的。
作為本發(fā)明的掩膜(下稱“散射模版掩膜”)，它可以是這樣構(gòu)成的，即通過使用一較厚的基片，其中形成允許電子束可觀地透射以及充分地散射本電子束的一個薄的散射區(qū)域，然后在此散射區(qū)域中形成開口圖案并且根據(jù)圖案密度改變散射區(qū)域的厚度。
參照示出一個實(shí)施例的圖7，進(jìn)一步描述本發(fā)明的散射模版掩膜。圖7(a)示出線條與間隔的轉(zhuǎn)錄圖案31，而圖7(b)示出沿圖7(a)的A-B線看到的掩膜的剖視圖。在這些圖中，βb是反向散射范圍。這里的轉(zhuǎn)錄圖案尺寸對掩膜尺寸的比例設(shè)置為1∶1，所以轉(zhuǎn)錄圖案與掩膜之間關(guān)系可能清楚地看到。
本發(fā)明的散射模版掩膜是這樣一種掩膜，其中用硅等制造的基片設(shè)有一個開口，以致形成一開口圖案，并且掩膜基片具有厚度小于電子滲透深度的散射區(qū)，以及所述開口圖案是形成在這個散射區(qū)中。這個散射區(qū)還包括相應(yīng)于在晶片中的成像電子的反向散射范圍βb的一個區(qū)域。此外，散射區(qū)的厚度是根據(jù)圖案密度變化的以致使得修正劑量最適宜。
當(dāng)進(jìn)行曝光時，使用散射模版掩膜，在其中開口圖案被形成在掩膜基片的散射區(qū)中，經(jīng)過開口部分的電子到達(dá)晶片上作為成像電子，而傳送過散射區(qū)或基片的較薄區(qū)的電子變成散射的電子，它的大部分被在交叉平面平面中的限制孔阻塞。因此，利用本發(fā)明的散射模版掩膜，通過散射對比度在晶片上形成圖像對比度，同時對于傳統(tǒng)的掩膜，通過吸收對比度形成圖像對比度。同時，在限制孔中經(jīng)過修正帶狀開口的部分散射電子到達(dá)晶片上，作為修正電子束，由此實(shí)現(xiàn)鄰近效應(yīng)修正。如在上面所看到的，在散射模版掩膜中，散射區(qū)分別對應(yīng)于散射體層22和開口部分，散射薄膜掩膜的電子束可透射薄膜(薄膜21)。
為了允許電子束透射并充分地散射，本發(fā)明的散射模版掩膜的散射區(qū)厚度被設(shè)置如下。散射區(qū)厚度的上限必須小于電子束范圍(電子滲透深度)，最好小于電子滲透深度的1／2。此外，最好不大于平均釋放路徑的25倍，更好的是不大于15倍，不大于10倍尤好。散射區(qū)厚度的下限必須不小于平均釋放路徑，最好不小于1．5倍，更好的是不小于2倍，小于平均釋放路徑的3倍尤好。由于電子滲透深度和平均釋放路徑完全取決于掩膜基片材料和加速電壓，不只考慮圖案密度，還將考慮掩膜基片材料和加速電壓，適當(dāng)?shù)卦O(shè)置散射區(qū)的厚度。這里，可以使用在Jpn．J．Appl．Phys10，第678頁(1971年)中描述的公式估算平均釋放路徑。此外，可將上述掩膜基片中散射區(qū)的厚度設(shè)定為使電子束的對比度最好不小于90％，更好的是不小于95％，不小于98％尤好。此外，在某些情況下，必須考慮與制造有關(guān)的因素。例如，最好將硅襯底中開口的縱橫比設(shè)定為不超過10，并且在設(shè)定厚度時最好是考慮這個要點(diǎn)。
本發(fā)明的散射模版掩膜的優(yōu)點(diǎn)在于，因?yàn)殚_口圖案是形成在較薄的散射區(qū)中，所以可以提高制造的精確性，而且因?yàn)榇蟛糠蛛娮邮高^散射區(qū)，所以可以極大地降低因電子束照射在掩膜中所產(chǎn)生的熱。然而，如果在掩膜基片中的散射區(qū)極端的薄，可能損失掩膜的機(jī)械的強(qiáng)度。因此，如圖7(b)所示，為了維持掩膜的機(jī)械的強(qiáng)度，除散射區(qū)以外的區(qū)域較好是形成的比散射區(qū)厚，較好是不小于散射區(qū)的兩倍。
對于本發(fā)明的散射模版掩膜，例如，當(dāng)使用硅襯底并且加速電壓是100kV(電子滲透深度大約是67微米)時，硅襯底散射區(qū)的厚度下限較好是不小于0．3微米，更好是不小于0．4微米，以及最好是不小于0．6微米。上限較好是不大于5微米，更好是不大于3微米，最好是不大于2微米。
本發(fā)明的散射模版掩膜的另外一個重要的要點(diǎn)是，相應(yīng)于成像電子的反向散射范圍的掩膜基片區(qū)(下稱“反向散射掩膜基片區(qū)”)也被做成具有上述的比電子滲透深度薄的厚度。換句話說，在掩膜基片中的散射區(qū)必須包括反向散射基片區(qū)。除非電子充分地發(fā)射或在反向散射基片區(qū)中產(chǎn)生足夠散射的電子，否則不能滿意地實(shí)現(xiàn)鄰近效應(yīng)修正。如在上面描述的，由于散射的電子必須在反向散射范圍附近散焦，以便作為修正電子束照射晶片，所以散射的電子必須是同樣至少從相應(yīng)于反向散射范圍的掩膜基片區(qū)(反向散射掩膜基片區(qū))發(fā)出。&#60掩膜散射區(qū)的厚度和修正劑量之間的關(guān)系&#62接下來，進(jìn)一步描述在掩膜散射區(qū)的厚度中如何變化帶來的散射電子的散射角控制，以及導(dǎo)致的修正劑量的調(diào)整。
圖8(a)示出作為Si掩膜厚度的函數(shù)，通過發(fā)送過Si模版掩膜(沒有開口部分)散射的電子孔透射比T(％)和限制孔的孔徑角θ(mrad)之間的關(guān)系曲線圖。在此，孔透射比T(％)表示落在晶片85上的電子數(shù)目與掩膜照射電子數(shù)目之比。這個關(guān)系是在圖8(b)所示的光學(xué)系統(tǒng)中獲得的，使用限制孔，它包括在中心部分單獨(dú)地一個開口，而不包括任何環(huán)形的口，以及沒有開口圖案的掩膜的厚度分別為0．15微米、0．3微米、0．5微米、1．0微米以及2．0微米。在限制孔83中心部分的開口孔徑角θ和半徑r之間的關(guān)系是按照rD·θ給出的，在此，D是在掩膜81與第一凸透鏡82之間的距離。
如圖8(a)中清楚地看到的，由于孔徑角θ變大(開口的半徑r也變大)，孔透射比T增加，以及由于掩膜變厚，孔透射比減小。
上面的結(jié)果為，利用增加孔徑角θ，孔透射比增加說明開口半徑r增加，落在晶片上散射電子的數(shù)量變大。此外，在圖8(a)中，給出了未散射電子的孔透射比，作為在孔徑角0時的孔透射比。
另一方面，結(jié)果是，利用增加掩膜厚度，孔透射比遞減顯示掩膜變厚，那就是說，散射區(qū)變厚，電子束的散射角變大，它導(dǎo)致落在晶片上的散射電子的數(shù)量減少，這是因?yàn)榫哂写笊⑸浣嵌鹊纳⑸潆娮颖幌拗瓶鬃钄唷?br> 本發(fā)明人承認(rèn)這些觀察的重要性，如在上面描述的，通過掩膜散射區(qū)厚度的改變，可以控制散射電子的散射角，從而落在晶片上散射電子的數(shù)量，那就是說，修正劑量可以被調(diào)整，而且已經(jīng)開發(fā)成為本發(fā)明。
圖9是顯示在加速電壓100kV時，在電子束對比度和Si模版掩膜(無開口)厚度之間關(guān)系的一個圖。在此處電子束對比度c(％)是由C=100-T0(％)表示的，在此T0是當(dāng)孔徑角被0mrad時的孔透射。例如圖8(a)中，當(dāng)掩膜厚度是0．3微米時，孔透射T0是10％，因此，電子束對比度變成90％，假設(shè)在這些條件下晶片上形成足夠的圖像對比度。&#60掩膜散射區(qū)的圖案密度和厚度之間的關(guān)系&#62接下來給出一例子，下面描述改變掩膜散射區(qū)的厚度，以調(diào)整對圖案密度的修正劑量的過程。
在這個例子中，作為S掩膜，使用具有線條與空間圖案的Si散射模版掩膜，的兩個圖案區(qū)，一個區(qū)的圖案密度為50％(L／S=1／1)，另一個區(qū)的圖案密度為25％(L／S=1／3)。這里的限制孔包括中心開口和圍繞中心開口的環(huán)形開口，環(huán)形開口的內(nèi)半徑和外半徑的孔徑角分別地是20和40mrad(中間半徑的孔徑角是30mrad)。
曝光條件是加速電壓是100keV，F(xiàn)1=160mm和F2=40mm。在這些曝光條件之下，如果使用的Si晶片的反向散射范圍βb為30微米，對于光學(xué)系統(tǒng)的物鏡(第二凸透鏡4)而言，應(yīng)該選擇這樣一個透鏡，它具有這樣的球差系數(shù)，以至通過限制孔中的環(huán)形開口的散射電子散焦在反向散射范圍βb(30微米)周圍。
假設(shè)前向散射電子的淀積能量是1，則反向散射電子的淀積能量由圖案密度(α)和反向散射系數(shù)(η)的乘積給出，對于圖案密度為50％的區(qū)域而言，淀積能量為η／2，對于圖案密度為25％的區(qū)域而言，淀積能量為η／4。
接下來，利用有最大圖案密度的區(qū)域中的反向散射淀積能量為標(biāo)準(zhǔn)，y4確定修正劑量。例如，散射最大圖案密度是50％，修正劑量被選擇為使得在所有圖案區(qū)域中的淀積能量變成η／2(除了在邊界附近地區(qū)之外，對于具有最大圖案密度的區(qū)域的修正劑量是0)。在此情況下，對于具有25％圖案密度的區(qū)域，相應(yīng)于η／4(η／2-η／4)的修正劑量是必需的。因此，對于具有25％圖案密度的區(qū)域，經(jīng)過在限制孔中的環(huán)形的開口的修正電子束的修正劑量比率δ變成δ25=(0．25／0．75)×η／(1+η)，并且如果反向散射系數(shù)η=0．4，那么δ25=0．095(=9．5％)。如果另一個區(qū)域中最大的圖案密度和圖案密度分別地是由αm并且αi表示，則對于具有圖案密度αi的區(qū)域修正劑量比率δi是按照常規(guī)表達(dá)式由δi=((αm-αi)／(1-αi))×η／(1+η)(在此1≥αm＞αi)給出。
現(xiàn)在，圖10是顯示在孔透射比和掩膜厚度之間關(guān)系的曲線圖(環(huán)形開口的孔徑角20-40mrad)。如圖10所示，提供符合在前提到的δ25=0．095(=9．5％)的孔透射比9．5％的掩膜厚度是0．8微米。因此，具有圖案密度50％的區(qū)域的掩膜厚度除邊界附近之外不需要任何修正電子束的照射，掩膜厚度被設(shè)置為至少是2微米，以致對于20-40mrad的孔徑角孔透射比為0％。
此外，雖然在上面的例子中，對于具有最大的圖案密度的區(qū)域的修正劑量除了邊界附近之外被設(shè)置為0，具有最大圖案密度的區(qū)域可以利用一修正電子束被徹頭徹尾照射，只要可以獲得需要的對比度即可。&#60散射區(qū)的厚度根據(jù)下面圖案而改變的掩膜&#62接下來參照圖11描述用于電子束曝光的掩膜的另一實(shí)施例。圖11(a)示出線條與間隔的轉(zhuǎn)錄圖案31和下面圖案32，而圖11(b)表示沿圖11(a)的線A-B看進(jìn)去所得的掩膜的剖面視圖。在這些圖中，βbsi是由硅襯底引起的反向散射范圍，而βbw是下面圖案對其起作用的另一反向散射范圍。這里的轉(zhuǎn)錄圖案尺寸對掩膜尺寸的比例設(shè)定為1∶1，所以能清楚地看到轉(zhuǎn)錄圖案和掩膜之間關(guān)系。
下面圖案32包括格柵、互連和接觸孔的填充部分，接觸孔填充部分由具有比晶片材料更高密度的材料制造的，構(gòu)成下面圖案的重材料可以是重金屬例如鎢、銅、鉭、鈷、鈦、鉬等。例如，線條和間隔的傳送模式31對應(yīng)于位線或鋁互連圖案。
在這個實(shí)施例中，因?yàn)榭紤]到反向散射系數(shù)和反向散射范圍隨材料的類型產(chǎn)生變化，可以更精確地控制對于轉(zhuǎn)錄圖案的線寬。
在這個實(shí)施例中，當(dāng)形成具有不同掩膜厚度的區(qū)域時，應(yīng)該考慮所述下面圖案對其起作用的反向散射?？梢愿鶕?jù)在晶片側(cè)和下面圖案上基片材料的反向散射系數(shù)設(shè)定掩膜厚度不同的這個區(qū)域的厚度。此外，不只是考慮直接地對應(yīng)于下面圖案形成區(qū)域的區(qū)域，而且也考慮對應(yīng)于下面圖案對其起作用的反向散射范圍的區(qū)域，可以確定具有不同掩膜厚度的區(qū)域的厚度。
如圖11所示，散射層22的厚度在區(qū)域Rw中是最薄的，這里，下面圖案32促成反向散射，而在區(qū)域Rsi中稍厚的地方，所述下面圖案32對其沒有幫助。在區(qū)域Rw中，厚度被設(shè)定為小于區(qū)域Rsi中的厚度，使更多修正劑量可以提供用于晶片的照射，以便補(bǔ)償由于所述下面圖案促成反向散射造成的能量淀積的增加。如果與下面圖案促成的反向散射區(qū)域?qū)?yīng)的掩膜基片的散射區(qū)域被做得較薄，按照這種方式，由于下面圖案促成的反向散射的鄰近效應(yīng)可以被修正，而在顯影之后抗蝕層圖案的線寬精確度可以更進(jìn)一步提高。
如圖11所畫出的，上面的實(shí)施例是這樣一個例子，在其中掩膜基片的散射區(qū)的厚度單獨(dú)地根據(jù)下面圖案對其促成的反向散射改變，而與它的圖案密度無關(guān)。然而，在根據(jù)掩膜圖案密度設(shè)定掩膜基片散射區(qū)域的厚度時，也可以考慮所述下面圖案促成的反向散射，選擇散射區(qū)域的厚度。在本例中，為了弄清楚所述下面圖案促成的反向散射區(qū)域中的反向散射程度，必須考慮晶片基片的反向散射系數(shù)和所述下面圖案的反向散射系數(shù)。&#60本發(fā)明對互補(bǔ)掩膜的適應(yīng)&#62對于模版掩膜，公知的問題是當(dāng)掩膜具有一圖案的時候，例如包括布置以形成矩形或正方形的所有四個側(cè)邊或只是三個側(cè)邊的條形圖案時，掩膜可能輕易地被損壞。因?yàn)樵谶@樣的掩膜中，支撐由條形圖案所圍繞的相鄰區(qū)(例如對于正方形圖案的四角部分)的支撐部分只是占有有限的區(qū)域和具有低的強(qiáng)度，所以當(dāng)操作的時候，在支撐部分掩膜可能輕易地被損壞。
因此，為了解決常被稱為環(huán)形問題或葉片問題的這個問題，可以使用一種方法，該方法包括步驟將給定圖案分割成為多個圖案，為每個分割圖案制造相配的掩膜，以及利用這些掩膜實(shí)現(xiàn)多次電子束曝光，從而最后實(shí)現(xiàn)給定圖案的形成。一組這些掩膜被稱作互補(bǔ)掩膜，其中每一個具有一分割的圖案。
在傳統(tǒng)的SAL型電子曝光方法中，如果這些互補(bǔ)掩膜被用于形成規(guī)定的圖案圖案，將出現(xiàn)下列問題。換句話說，由于在與圖案曝光同時執(zhí)行的鄰近效應(yīng)修正中，修正電子束是為了每個掩膜提供的，所以當(dāng)曝光是使用多個互補(bǔ)掩膜進(jìn)行多次，而形成規(guī)定圖案時，在第二曝光之后對每個曝光給出修正電子束的過量照射。結(jié)果，因?yàn)殄e誤的修正劑量，線寬精確性被降低而且對比度被縮小。
本發(fā)明為了克服這個問題，在根據(jù)圖案密度進(jìn)行的掩膜基片的散射區(qū)的厚度設(shè)定中，每個互補(bǔ)掩膜的散射區(qū)的厚度是以這樣的一種方式設(shè)定的，即對于使用一組所述互補(bǔ)掩膜并執(zhí)行與需要形成規(guī)定圖案掩膜數(shù)相同次數(shù)的多次曝光總修正劑量，等于規(guī)定圖案只是使用一個掩膜和只是通過一次曝光形成時的修正劑量。于此，利用在對應(yīng)于修正劑量比率δ的孔透射比和掩膜厚度之間的關(guān)系，可以獲得每個掩膜基片散射區(qū)的厚度，如圖10所示。
如在上面描述的，如果使用其中散射區(qū)厚度被改變以及散射角被控制的互補(bǔ)掩膜，同時通過使用一組互補(bǔ)掩膜執(zhí)行規(guī)定圖案的形成并且實(shí)現(xiàn)與所需次數(shù)同樣的多次電子束曝光，可以實(shí)現(xiàn)具有規(guī)定修正劑量的最佳鄰近效應(yīng)修正。&#60掩膜制造方法&#62散射模版掩膜的制造方法在描述了制造模版掩膜的傳統(tǒng)方法之后，參照圖12，描述根據(jù)本發(fā)明的制造散射模版掩膜方法的一個實(shí)施例。
首先，在合成晶片44(Si／SiO2／Si)上形成抗蝕層，然后通過平板印刷術(shù)形成圖案，如圖12(a)所示，在此參考數(shù)字41和43表示Si層，數(shù)字42為SiO2層。
如圖12(b)所示，使用形成圖案的抗蝕層層45作為掩膜，Si層43被干蝕刻。
在除去抗蝕層之后，然后形成氮化硅膜46作為在隨后步驟中將被執(zhí)行的濕蝕刻的保護(hù)膜，如圖12(c)所示。接下來，在背面形成抗蝕層47并且形成圖案，以形成在其中央有一打開窗口的抗蝕層。
接下來如圖12(d)所示，在除去開口部分的氮化硅之后，用堿性溶液，如鉀氫氧化物溶液，濕蝕刻開口部分中暴露的Si層41。Si層41的錐形形狀是使用Si層的方向形成的。隨后，通過濕蝕刻除去暴露的SiO2膜42。
此后，如圖12(e)所示，除去抗蝕層47和保護(hù)膜46，通過濺射方法等，在表面之上形成用例如黃金、鉑、或鈀制造的導(dǎo)電膜48。
本發(fā)明的散射模版掩膜可以是通過應(yīng)用上面的制造方法的步驟制成的。
為了部分改變掩膜中散射區(qū)的厚度，例如，在形成掩膜之后，通過用來自背面的離子束照射，可以選擇地除去Si層。做為選擇，在圖12(d)所示步驟之后，除去抗蝕層47和保護(hù)膜46，此后，用離子束從頂端表面照射，先于在表面之上形成導(dǎo)電膜48除去Si層。
做為選擇，例如，在圖12(b)所示步驟之后，除去抗蝕層45，其后通過平板印刷術(shù)形成抗蝕層并且形成圖案(圖13(a))，然后利用形成圖案的抗蝕層49作為掩膜，對其實(shí)施干蝕刻，從而部分地形成較薄的區(qū)域(圖13(b))。做為選擇，在圖12(d)所示步驟之后，除去抗蝕層47和保護(hù)膜46，其后，如在上面描述的，通過平板印刷術(shù)形成一抗蝕層并且形成圖案，然后先于在頂端表面上形成導(dǎo)電膜48，利用該形成圖案的抗蝕層作為掩膜，對其實(shí)施干蝕刻?？梢詫τ谠谝黄鸬亩鄠€區(qū)域重復(fù)如此形成部分較薄區(qū)域的步驟，這些多個區(qū)域中的每個區(qū)域具有不同的圖案密度。散射薄膜掩膜的制造方法在描述了制造散射薄膜掩膜傳統(tǒng)方法的一個例子之后，描述根據(jù)本發(fā)明的制造散射薄膜掩膜方法的一個實(shí)施例?？梢栽趧e處找到制造S散射薄膜掩膜傳統(tǒng)方法的進(jìn)一步描述，如SPIE，3236卷，190頁(1998年)。
首先，通過LPCVD(低壓化學(xué)汽相淀積)方法在硅襯底上形成氮化硅膜作為電子束可透射薄膜。在此，氮化硅膜被形成在硅襯底的兩表面上。隨后，在襯底表面上所形成的氮化硅膜上通過濺射方式生長一個鎢層，作為散射層。
接下來，在形成在硅襯底背后上的氮化硅膜之上，涂覆抗蝕層并且形成圖案，并且使用形成的抗蝕層圖案作為掩膜，通過反應(yīng)離子蝕刻除去氮化硅膜，以致在規(guī)定區(qū)域中使硅襯底暴露。此外，在這個步驟之后，可以在基片頂表面上的在氮化硅膜之上形成一鎢層。
在除去抗蝕層之后，通過與KOH(氫氧化鉀)實(shí)行濕蝕刻，除去在硅襯底暴露的區(qū)域中的硅，并且從而形成一開口部分，使襯底頂端表面上形成的氮化硅膜暴露。
接下來，在位于襯底頂端側(cè)上的鎢層上加給一個抗蝕層涂層并形成圖案，并且使用該形成的抗蝕層圖案作為掩膜，通過干蝕刻將鎢層形成圖案。通過除去抗蝕層，得到散射薄膜掩膜，其中在氮化硅膜上形成鎢層圖案。
到目前為止，描述了傳統(tǒng)制造方法的一個例子。在這種方法中，為了部分地改變鎢層圖案的厚度，可以采取下列步驟。即首先故意地形成比需要的厚的鎢層，然后重復(fù)多次平板印刷術(shù)處理過程，對于分別的規(guī)定圖案區(qū)域變化蝕刻量，由此可以形成部分地具有不同厚度的散射層圖案。
做為選擇，在氮化硅膜上形成鎢層中，可以對于每個規(guī)定區(qū)域執(zhí)行形成抗蝕層圖案、執(zhí)行鎢濺射和除去抗蝕層的步驟，并且，如果鎢濺射量是隨這些分別的步驟不同的，則可以形成局部具有不同厚度的散射層圖案。
權(quán)利要求
1．一種限制散射角型電子束曝光方法，其中使用具有散射區(qū)域的掩膜，并設(shè)置一個限制孔，以控制由所述掩膜散射通過的散射電子的數(shù)量，根據(jù)在通過所述掩膜的電子束內(nèi)的電子散射角度的差別形成散射反差，藉此執(zhí)行圖案曝光；其中通過根據(jù)圖案密度改變掩膜散射區(qū)的厚度，控制散射電子的散射角度，并調(diào)整通過限制孔的散射電子數(shù)量，使用通過所述限制孔之后的散射電子用于修正曝光，在圖案曝光的同時執(zhí)行鄰近效應(yīng)修正。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子束曝光方法，其特征在于所述掩膜具有一種結(jié)構(gòu)，即具有規(guī)定圖案的電子束散射體構(gòu)成的散射區(qū)域是形成在電子束可透射的薄膜上。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子束曝光方法，其特征在于所述掩膜是通過在基片中設(shè)置開口部分而在其中形成開口圖案的一種掩膜，并且所述基片具有比電子侵透深度薄的散射區(qū)域，并且其中形成所述開口圖案的所述散射區(qū)域包括相應(yīng)于晶片中的反向散射范圍的一個區(qū)域。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子束曝光方法，其特征在于所述掩膜是通過合并多個掩膜圖案形成規(guī)定圖案的一組互補(bǔ)掩膜中的一個；通過以一種方式設(shè)定每個互補(bǔ)掩膜的散射區(qū)厚度，控制散射電子的散射角度，所述方式是，對于使用一組所述互補(bǔ)掩膜并按照與形成規(guī)定圖案需要的掩膜數(shù)同樣的次數(shù)進(jìn)行多次曝光的總修正劑量等于只用一個掩膜并且只通過一次曝光形成規(guī)定圖案時的修正劑量；以及與利用一組這樣的互補(bǔ)掩膜通過執(zhí)行與所需要的同樣多次曝光形成規(guī)定圖案，同步地使用經(jīng)過限制孔之后的散射電子進(jìn)行鄰近效應(yīng)修正用于修正曝光。
5．一種限制散射角型電子束曝光方法，其中使用具有散射區(qū)域的掩膜，并設(shè)定一個限制孔，以控制由所述掩膜散射通過的散射電子數(shù)量，根據(jù)通過所述掩膜的電子束內(nèi)的電子散射角度的差別形成散射反差，藉此執(zhí)行圖案曝光；其中所述掩膜具有一種結(jié)構(gòu)，其中具有規(guī)定圖案的電子束散射體構(gòu)成的散射區(qū)被形成在電子束可傳送薄膜上；以及通過根據(jù)相應(yīng)晶片下面圖案的反向散射改變掩膜電子束散射體的厚度，控制散射電子的散射角度及調(diào)整通過限制孔的散射電子數(shù)量，并利用通過所述限制孔后的散射電子修正曝光，在圖案曝光的同時執(zhí)行鄰近效應(yīng)修正。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子束曝光方法，其特征在于在相應(yīng)于晶片的在下面的圖案和所述下面圖案貢獻(xiàn)的反向散射范圍的限制孔的散射區(qū)域中，在考慮下面圖案促成的反向散射時，設(shè)定掩膜散射區(qū)的厚度，控制散射電子的散射角度，并調(diào)整通過限制孔的散射電子數(shù)量，并且利用通過所述限制孔的用于修正曝光的散射電子，在圖案曝光的同時執(zhí)行鄰近效應(yīng)修正。
7．在權(quán)利要求1的方法中用于電子束曝光的掩膜，其特征在于為了控制散射電子的散射角，掩膜散射區(qū)的厚度是按這樣一種方式改變的，即用與圖案密度適當(dāng)?shù)男拚齽┝繉?shí)行鄰近效應(yīng)修正。
8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于電子束曝光的掩膜，其特征在于其具有一結(jié)構(gòu)，其中具有規(guī)定圖案的電子束散射體構(gòu)成的散射區(qū)被形成在電子束可透射的薄膜上。
9．根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于電子束曝光的掩膜，其特征在于通過在基片中設(shè)置開口部分形成開口圖案，并且所述基片具有比電子侵透深度薄的散射區(qū)域，并且其中形成所述開口圖案的所述散射區(qū)域包括相應(yīng)于暴露的物質(zhì)中的反向散射范圍的一個區(qū)域。
10．用于在權(quán)利要求4所述的方法中電子束曝光的一組互補(bǔ)掩膜，它是通過合并多個掩膜圖案形成規(guī)定圖案；每個互補(bǔ)掩膜的散射區(qū)的厚度是以這樣的一種方式設(shè)定的，即對于使用一組所述互補(bǔ)掩膜并執(zhí)行與所需形成規(guī)定圖案掩膜數(shù)同樣多次數(shù)的多次曝光的總修正劑量等于規(guī)定圖案只利用一個掩膜且只通過一次曝光形成時的修正劑量。
11．在根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法中使用的電子束曝光用的掩膜，它具有一種結(jié)構(gòu)，其中具有規(guī)定圖案的電子束散射體構(gòu)成的散射區(qū)被形成在電子束可透射的薄膜上；其特征在于為了控制散射電子的散射角，電子束散射體的厚度是按照這樣一種方法改變的，即可以利用對晶片的下面圖案促成的反向散射適當(dāng)?shù)男拚齽┝窟M(jìn)行鄰近效應(yīng)修正。
12．一種限制散射角型電子束曝光系統(tǒng)，其中使用具有散射區(qū)域的掩膜，并設(shè)置一個限制孔，以控制由所述掩膜散射通過的散射電子數(shù)量，根據(jù)通過所述掩膜的電子束內(nèi)的電子散射角度中的差別形成散射反差，并藉此執(zhí)行圖案曝光；其特征在于所述掩膜是權(quán)利要求7所述的掩膜；以及所述限制孔包括中心部分的開口和圍繞中心部分的所述開口布置的一個閉合的帶狀開口，用于控制通過的散射電子數(shù)量，從而在圖案曝光的同時為執(zhí)行鄰近效應(yīng)修正提供修正曝光。
13．一種限制散射角型電子束曝光系統(tǒng)，其中使用具有散射區(qū)域的掩膜，并設(shè)置一個限制孔，以控制由所述掩膜散射通過的散射電子數(shù)量，根據(jù)通過所述掩膜的電子束內(nèi)的電子散射角度中的差別形成散射反差，并藉此執(zhí)行圖案曝光；其特征在于所述掩膜是權(quán)利要求8所述的掩膜；以及所述限制孔包括中心部分的開口和圍繞中心部分的所述開口布置的一個閉合的帶狀開口，用于控制通過的散射電子數(shù)量，因此在圖案曝光的同時為執(zhí)行鄰近效應(yīng)修正提供修正曝光。
14．一種限制散射角型電子束曝光系統(tǒng)，其中使用具有散射區(qū)域的掩膜，并設(shè)置一個限制孔，以控制由所述掩膜散射通過的散射電子數(shù)量，根據(jù)通過所述掩膜的電子束內(nèi)的電子散射角度的差別形成散射反差，并藉此執(zhí)行圖案曝光；其特征在于所述掩膜是權(quán)利要求9所述的掩膜；并且所述限制孔包括中心部分的開口和圍繞中心部分的所述開口布置的一個閉合的帶狀開口，用于控制通過的散射電子數(shù)量，因此在圖案曝光同時為執(zhí)行鄰近效應(yīng)修正提供修正曝光。
15．一種限制散射角型電子束曝光系統(tǒng)，其中使用具有散射區(qū)域的掩膜，并設(shè)置一個限制孔，以控制由所述掩膜散射通過的散射電子數(shù)量，此根據(jù)通過所述掩膜的電子束內(nèi)的電子散射角度的差別形成散射反差，并藉此執(zhí)行圖案曝光；其特征在于所述掩膜是權(quán)利要求10所述的掩膜；以及所述限制孔包括中心部分的開口和圍繞中心部分的所述開口布置的一個閉合的帶狀開口，用于控制通過的散射電子數(shù)量，因此在圖案曝光的同時為執(zhí)行鄰近效應(yīng)修正提供修正曝光。
16．一種限制散射角型電子束曝光系統(tǒng)，其中使用具有散射區(qū)域的掩膜，并設(shè)置一個限制孔，以控制由所述掩膜散射通過的散射電子數(shù)量，根據(jù)通過所述掩膜的電子束內(nèi)的電子散射角度的差別形成散射反差，并藉此執(zhí)行圖案曝光；其特征在于所述掩膜是權(quán)利要求11所述的掩膜；以及所述限制孔包括中心部分的開口和圍繞中心部分的所述開口布置的一個閉合的帶狀開口，用于控制通過的散射電子數(shù)量，因此在圖案曝光的同時為執(zhí)行鄰近效應(yīng)修正提供修正曝光。
全文摘要
限制散射角型電子束曝光方法,使用具有散射區(qū)的掩膜,并設(shè)置限制孔,以控制由所述掩膜散射通過的散射電子數(shù)量,根據(jù)通過掩膜的電子束內(nèi)的電子散射角度的差別形成散射的反差,進(jìn)行圖案曝光;根據(jù)圖案密度,通過改變掩膜散射區(qū)域的厚度,控制散射電子的散射角度,并調(diào)整通過限制孔的散射電子數(shù)量,利用通過所述限制孔的散射電子修正曝光,在圖案曝光的同時執(zhí)行鄰近效應(yīng)修正;還有用于這種方法的掩膜和電子束曝光系統(tǒng)。
文檔編號G03F1/20GK1293450SQ0013014
公開日2001年5月2日 申請日期2000年10月17日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月19日
發(fā)明者山下浩 申請人:日本電氣株式會社