專利名稱：電子束曝光系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在象半導體晶片這樣曝露于電子束下的基片上形成集成電路的精細圖案的電子束曝光系統(tǒng)。特別地，本發(fā)明涉及適合于單元投影以獲得高產(chǎn)量的電子束曝光系統(tǒng)。
本申請基于在日本提交的專利申請?zhí)亻_平10-331790，其內容包含于此以供參考。
與利用紫外線輻射的常規(guī)縮小投影技術相比，電子束曝光技術的優(yōu)點在于能夠以高分辨率在半導體晶片上形成非常精細的圖案。最近，要求象存儲器這樣的半導體器件以高產(chǎn)量生產(chǎn)。為了符合這種需要，電子束曝光系統(tǒng)采用特別為電子束設計的掩膜進行單元投影。
根據(jù)單元投影，大規(guī)模集成電路圖案的一部分被重復地根據(jù)光圈的開孔形狀在一基片上成像。由于可以大大減小執(zhí)行曝光的次數(shù)，因此該系統(tǒng)的優(yōu)點特別在于制造象DRAM(即，動態(tài)隨機存取存儲器)這樣的包含大量的重復圖案的半導體器件。因此，與常規(guī)的變化形狀的電子束曝光法相比可以大大減小寫入時間，這種常規(guī)的變化形狀電子束曝光法按照以單個矩形畫出圖形的方式曝光圖案。
下面參照圖9描述常規(guī)電子束曝光系統(tǒng)的一個實例。在此，電子源1輻射一束電子束，該電子束的方形形狀由第一光圈2所形成。該電子束由第一和第二電磁透鏡3、4所聚焦。接著，該電子束照射到具有開孔圖案5a的電子束掩膜5。透過掩膜5的開孔圖案5a的電子束被縮小并由第三電磁透鏡6所聚焦。接著，它透射過物鏡光圈7并由一物鏡電磁透鏡8所聚焦。因此，該電子束最后照射到半導體晶片W的表面上。
順便提一下，常規(guī)類型的電子源1是如

圖10A和10B中所示的方形表面電子源，其中電子束的輻射表面1a是平面形狀的?；蛘撸Ｒ?guī)電子源采用另一種類型的中央部分凸起的輻射表面1a。在圖9中，預定尺寸的開孔部分形成在上述光圈2和7的中央部分，以使得電子束透過。也就是說，第一光圈2具有開孔部分2a，而物鏡光圈7具有開孔部分7a。
上述電子束曝光技術具有如下問題在單元投影中，大面積的圖案一次在基片上形象。這增加了通過透鏡和光圈的電子束電流。電子束電流的增加造成所謂的庫侖作用變大，使得由于與電子束電流量相對應的電子之間的排斥作用而造成電子束形狀成形的精確度下降。其缺點是當庫侖作用變大時電子束的尺寸較大，使得分辨率下降。因此，不可能使電子束電流增加太多。因此，難以提高產(chǎn)量。通常，從電子束源輻射的電子束在電子束強度的分布上具有高斯分布，該電子束強度各分布與照射在基片上的電子束的電子束入射半角有關。從而，電子束集中在電子束截面的中央部分。因此，當電子束入射半角變得更小時，由于增加電子束電流而造成的庫侖作用對常規(guī)電子束曝光技術具有更壞的影響。
本發(fā)明的一個目的是提供一種能夠減小庫侖作用并且能夠提高分辨率和產(chǎn)量的電子束曝光系統(tǒng)。
一種電子束曝光系統(tǒng)如此構成，使得電磁透鏡、光圈和電子束掩膜(或者EB掩膜)在一電子束源和象半導體晶片這樣的基片之間直線對齊。在此，對應于從電子源所輻射的電子的電子束受到聚焦并且由電磁透鏡所縮小，而且它受到具有開孔圖案的EB掩膜的圖案成形，此后，該電子束照射到基片上，使得預定圖案在該基片上成像以制造集成電路。在從電子源到基片的電子束的軌跡中，例如形成有三個電子束的電子的交叉平面。EB掩膜置于一個物面上，而光圈設置在一交叉平面上。另外，一個光圈被設計縮小電子束的截面形狀和尺寸的物鏡光圈。
本發(fā)明的電子束曝光系統(tǒng)的特征在于提供一種特殊的電子束強度分布，其中使得對應于電子束截面的外圍的電子所具有的強度比對應電子束的截面的中央部分的電子更高。從而，電子源被設計為環(huán)繞輻射表面的中央部分的環(huán)帶狀凸起部分?；蛘?，它被設計為形成多個單元凸起以環(huán)繞輻射表面的中央部分的。
為了執(zhí)行傾斜照明，其中電子束以傾斜的方式入射到基片上，該系統(tǒng)在交叉平面上具有改進的物鏡光圈，其由用于截住具有小的電子束入射半角的電子的中央屏蔽部件和用于有選擇地透過具有較大入射半角的環(huán)狀開口部分所構成。
因此通過增加電子束中電子之間的平均距離，可以減小庫侖作用。另外，可以在生產(chǎn)半導體晶片上的集成電路中提高分辨率和產(chǎn)量。
下面將參照如下附圖對本發(fā)明的這些和其它目的、特征和實施例進行更加具體的描述，其中圖1是部分地以截面示出根據(jù)本發(fā)明的實施例1的電子束曝光系統(tǒng)的部件分解立視圖；圖2A是示出圖1中所示的電子源的輻射表面的前視圖；圖2B是圖2A的電子源的截面視圖；圖3是示出與入射到半導體晶片上的電子束的電子束入射半角相關的電子束強度分布的曲線圖；圖4A是示出用于本發(fā)明的實施例2的電子束曝光系統(tǒng)中的電子源的前視圖；圖4B是沿圖4A的線X-X截取的截面視圖；圖5是部分地以截面示出根據(jù)本發(fā)明的實施例3的電子束曝光系統(tǒng)的部件分解立視圖；圖6是示出用于實施例3的電子束曝光系統(tǒng)中的改進物鏡光圈的主要部分的頂視圖；圖7是部分地以截面示出根據(jù)本發(fā)明的實施例4的電子束曝光系統(tǒng)的部件分解立視圖；圖8是部分地以截面示出根據(jù)本發(fā)明的實施例5的電子束曝光系統(tǒng)的部件分解立視圖；圖9是部分地以截面示出電子束曝光系統(tǒng)的常規(guī)例子的部件分解立視圖；圖10A是示出圖9中所示的電子源的輻射表面的一個實例的前視圖；圖10B是圖10A的電子源的截面視圖；圖11A是示出電子源的輻射表面的另一個實例頂視圖；圖11B是圖11A的電子源的截面視圖；以及圖12是示出與入射到半導體晶片上的電子束的電子束入射半角相關的電子束強度分布的曲線圖。
將通過參照附圖利用實施例對被發(fā)明作更加具體的描述。
參照圖1、2A、2B和3，將給出關于根據(jù)本發(fā)明實施例1的電子束曝光系統(tǒng)的描述。
圖1的電子束曝光系統(tǒng)由電子源11、第一光圈12、第一電磁透鏡13、第二電磁透鏡14、電子束掩膜(或EB掩膜)15、第三電磁透鏡16、物鏡光圈17和第四電磁透鏡18所構成。
在圖1中所示的實施例1的電子束曝光系統(tǒng)中，電子源11輻射一束電子束，其截面形狀由第一光圈12的矩形形狀所限定。第一電磁透鏡13利用第一光圈12作為第一物面，使得截面形狀由第一光圈12所限定的電子束轉換為平行電子束。該由第一電磁透鏡所形成的平行電子束受到第二電磁透鏡14的聚焦，提供一束匯聚的電子束。一個形成在EB掩膜15的中央部分上的開孔圖案15a形成具有預定圖案的聚焦電子束。接著，透過EB掩膜15的開孔圖案15a的電子束受到第三電磁透鏡16的聚焦并縮小。物鏡光圈17作為使由第三電磁透鏡16所聚焦和縮小的電子束變窄的限制光圈。接著，由物鏡光圈17變窄尺寸和形狀的電子束由作為物鏡的第四電磁透鏡18所聚焦。因此，由第四電磁透鏡18所聚焦的電子束照射到半導體晶片(或基片)W的表面上。
順便提一下，圖1中示出交叉的電子束軌跡，而參考標號A、B和C分別示出電子的第一，第二和第三交叉平面。
電子源11例如由LaB6晶體所形成。如圖2A和2B中所示，電子源11具有用于在其尖端部分輻射電子束的輻射表面11a。在此，輻射表面11A具有由向下凸起的環(huán)狀凸起部分11c所環(huán)繞的中央部分11b。
EB掩膜15是所謂的單元投影掩膜。從而，形成在掩膜15的中央部分上的開孔圖案15a是對應于曝光圖案的選取部分的單元投影開孔圖案。掩膜15的開孔15a有選擇地透過電子束的電子，其中該電子束受到截面形狀成形以提供與開孔圖案15a的形狀相一致的預定截面形狀。
開孔分別形成在光圈12和17的中央部分上。從而，光圈12和17的開孔分別透過電子束的電子，使得分別對電子束進行截面形狀成形。
本實施例的電子束曝光系統(tǒng)在交叉平面A上具有選擇偏轉器(未示出)以及定位偏轉器(未示出)，其中該選擇偏轉器把電子束偏轉到指定的EB掩膜15的單元投影開孔圖案15a上，該定位偏轉器根據(jù)從計算機(未示出)發(fā)送的曝光數(shù)據(jù)把收縮的電子束偏轉到半導體晶片W上的指定位置。
對于電子源11的輻射表面11a，環(huán)帶狀凸起部分11c被形成以環(huán)繞中央部分11b。因此，電子容易從對應于中央部分11b的外圍的環(huán)帶狀凸起部分11c的尖端輸出。因此，電子束主要從中央部分11b的外圍輻射，以致于具有環(huán)形的截面。因此可以獲得具有環(huán)形截面的高電子密度區(qū)域的電子束。
利用上述電子源11，可以產(chǎn)生電子束強度在外圍部分比中央部分更高的電子束。換句話說，電子束強度在中央部分11b的外圍上較高。電子源11輻射照射在半導體晶片W上的電子束，并且如圖3中所示分布。也就是說，可以提供如圖3中所示與電子束照射在半導體晶片W上的電子束入射半角相關的電子束強度分布。在此，電子束如此分布使得相對較高的電子束強度出現(xiàn)在提供傾斜照明的電子入射半角的相對較寬范圍上。在傾斜照明的情況下，電子束在水平方向上擴展，換句話說，電子束入射半角α變大，使得電子之間的距離增加。這減弱了庫侖相互作用，使得庫侖作用減小。
現(xiàn)在，將給出關于射束模糊與電子束入射半角α之間的關系。通常，由于庫侖作用所造成的電子束射束模糊δci由如下關系表達式(1)給出δci=ILαE3/2---(1)]]>其中I表示電子束電流，L表示電子束通道長度，α表示電子束入射半角(即，在半導體晶片W上射束擴展角的一半)，以及E表示加速電壓。
上述關系表達式(1)示出當電子束入射半角α變大時射束模糊δci變小，使得庫侖作用減小。通常適當?shù)卦黾与娮邮肷浒虢铅?，可以減小射束模糊δci，換句話說，可以使分辨率增加得更高。從而，可以增加電子束電流I。
可以根據(jù)如下方程(2)估計電子束電流I與產(chǎn)量(即，處理能力)之間的關系T=IS·5A---(2)]]>其中S表示保護層靈敏度，A表示在晶片上圖案的有效面積。
方程(2)示出可以通過增加電子束電流I提高產(chǎn)量。
因此，通過利用具有環(huán)帶狀突起部分11c的電子源11，可以減小庫侖作用，從而可以減小射束模糊。另外，可以增加射束電流，從而可以提高產(chǎn)量。
由于色差所造成的射束模糊δcr和由于球差所造成的射束模糊δsp由如下方程(3)和(4)給出δcr=Ccα(ΔEE)---(3)]]>δsp=(12)Csα320---(4)]]>其中Cc表示色差的系數(shù)，Cs表示球差的系數(shù)。順便地，能量發(fā)散值ΔE取決于電子源的材料。在本實施例中采用LaB6的情況下，ΔE約為2.5eV左右。
總的射束模糊δ根據(jù)方程(5)由上述偏差的平方和得出，方程如下δ=(δci2+δcr2+δsp2)1/2---(2)]]>上述方程(3)、(4)示出射束模糊δcr、δsp隨著電子束入射半角α的增加而增加。由于掩膜投影型的電子束曝光系統(tǒng)的庫侖作用所造成的射束模糊δci具有在尺寸的預定范圍(即，約為50-100nm)內的尺寸，它大于由于色差所造成的一般射束模糊的尺寸(例如，30nm)以及由于球差所造成的一般射束模糊的尺寸(例如，15nm)。可以通過透鏡的適當設計減小上述偏差。因此，可以通過減小庫侖作用而不管色差和球差的變化來減小總的射束模糊。
接著，將參照圖4A和4B描述實施例2的電子束曝光系統(tǒng)。
與利用對于輻射表面11a形成環(huán)繞中央部分11b的環(huán)帶狀凸起部分11c的電子源11的上述實施例1不同，實施例2利用對于輻射表面21a形成分散在中央部分21b附近的單元凸起“21c”的電子源21。特別地，實施例2在輻射表面21a的四個角上形成四個單元凸起。在此，每個單元凸起21c具有矩形的尖端表面。
在實施例2中，每個單元凸起21c從其尖端輻射電子。因此，可以在從電子源21發(fā)射的電子束截面中形成環(huán)繞中央?yún)^(qū)域的高電子密度區(qū)。與上述實施例1相類似，實施例2能夠執(zhí)行傾斜照明。
另外，本實施例利用對于輻射表面21a分別分布在中央部分21b的外圍上的四個單元凸起21c。需要形成多個單元凸起。但是，單元凸起的數(shù)目不限于四個，從而可以在電子源中形成兩個、三個、五個或更多的單元凸起。
接著，將參照圖5描述實施例3的電子束曝光設備。
實施例3基本上類似于圖1中所示的上述實施例1。與圖1的實施例1不同，在實施例1中對于電子源11的輻射表面11a形成環(huán)繞中央部分11b的環(huán)帶狀凸起部分11c并且一個簡單的開孔形成在物鏡光圈17的中央部分上，圖5的實施例3采用上述通常的方形表面電子源1，以及改進物鏡光圈31，該光圈形成有用于阻擋對應于電子束的截面中央部分的電子通過的中央屏蔽部件31a。另外，中央屏蔽部件31a使得對應于電子束的截面外圍部分的電子通過該改進的物鏡光圈31。
該改進物鏡光圈31置于電子光學的電子交叉平面C上。如圖6中所示，具有圓形的中央屏蔽部件31a形成在改進物鏡光圈31的中央部分上。在此，形成環(huán)繞中央屏蔽部件31a的由(四個)圓弧開孔所構成的環(huán)形開孔部分31b。另外，中央屏蔽部件的外圍端部由(四個)肋條部分31c所支持。
中央屏蔽部件31a避免對應于電子束截面的中央部分的具有相對較小的電子束入射半角的電子通過，而環(huán)狀開孔部分31b有選擇地使對應于電子束截面的外圍部分的具有相對較大的電子束入射半角的電子通過。因此，通過提供具有中央屏蔽部件31a的改進物鏡光圈31，可以對圖像表面執(zhí)行傾斜照明。
實施例3采用方形表面電子源作為電子源1，但是，不需要限制該電子源的使用。例如，實施例3可以通過利用實施例1的電子源11或者實施例2的電子源21而改進。把電子源11或21與改進物鏡光圈31結合使用提供照明上的協(xié)同效應。因此，可以獲得高效率的優(yōu)良傾斜照明。
圖5的實施例3的特征在于利用形成環(huán)繞中央屏蔽部件31a的環(huán)狀開孔部分31b的改進物鏡光圈31。需要形成環(huán)繞中央屏蔽部件31a的開孔部分。但是，這種開孔部分不必須為環(huán)形。例如，可以通過在選擇的部分形成穿過該改進物鏡光圈31的通孔，該通孔分散在中央屏蔽部件31a周圍?；蛘?，可以形成方形的開孔部分。
該改進物鏡光圈31阻擋對應于通過EB掩膜15的開孔圖案15a的電子束的截面的中央部分的電子通過。順便說一下，通過該改進物鏡光圈31的電子和被該改進物鏡光圈31所阻擋的電子都是通過透射掩膜的透射電子。也就是說，該改進物鏡光圈31不用在該EB掩膜對應于根據(jù)電子的散射角度的不同而產(chǎn)生反差的散射掩膜(即，所謂SCALPEL掩膜，其中“SCALPEL”是“Scattering with Angular Limitation in ProjectionElectron-Beam Lithography在投影電子束光刻中具有角度限制的散射”)的情況。換句話說，該改進物鏡光圈31在形狀、尺寸和功能上與在散射電子中僅僅有選擇地透射大程度散射的電子的光圈有相當大的差別。
接著，將參照圖7描述實施例4的電子束曝光系統(tǒng)。
實施例4基本上類似于上述實施例3，但是，實施例4與圖5的實施例3的不同之處在于單個改進物鏡光圈(31)布置在第三交叉平面C上。即，實施例4的特征在于提供兩個改進物鏡光圈31和41。特別地，第一改進物鏡光圈31布置在第三交叉平面C上，而具有中央屏蔽部件41a的第二改進物鏡光圈41布置在第一交叉平面A上。
類似于具有中央屏蔽部件31a的改進物鏡光圈31，第二改進物鏡光圈41具有圓形的中央屏蔽部件41a，其形成并設置為用于阻擋對應于電子束截面的中央部分的電子通過。另外，由多個圓弧開孔所構成的環(huán)狀開孔部分41b形成并設置為環(huán)繞中央屏蔽部件41a。另外，中央屏蔽部件41a由肋條部分(未示出)所支持。順便地，環(huán)繞中央屏蔽部件41a的開孔部分41b不限于環(huán)形或環(huán)帶狀凸起形狀。因此，該開孔部分可以形成方形或其他形狀。
實施例4的電子束曝光系統(tǒng)在EB掩膜15之前和之后設置有兩個改進物鏡光圈。類似于第一改進物鏡光圈31，第二改進物鏡光圈41由中央屏蔽部件41a截住對應于電子束的中央部分的電子，而由環(huán)狀開孔部分41b有選擇地通過對應于電子束的外圍部分的電子。從而，與實施例3相比較，實施例4能夠以更加傾斜的方式執(zhí)行傾斜照明。
順便地，可以改進實施例4使得該改進物鏡光圈31由常規(guī)物鏡光圈所代替，而保留第二改進物鏡光圈41。在這種情況下，第二改進物鏡光圈41截住對應于電子束的中央部分的電子，而有選擇地通過對應于電子束的外圍部分的電子。這種包含由第二改進物鏡光圈41有選擇地通過的電子的電子束被入射到EB掩膜15上。接著，通過掩膜15的電子束照射到半導體晶片W上。因此，實施例4的改進也能夠執(zhí)行與上述實施例3相類似的傾斜照明。
接著，將參照圖8描述實施例5的電子束曝光系統(tǒng)。實施例5基本上類似于上述實施例3，但是，它不同于圖5的實施例3。實施例3利用對應于透射掩膜的EB掩膜15，和改進物鏡光圈31，該光圈截住對應于通過EB掩膜15的電子束截面的中央部分的電子，而有選擇地通過對應于電子束截面的外圍部分的電子。與實施例3相反，圖8的實施例5的特征在于利用分別設置在第二交叉平面B和第三交叉平面C的一EB掩膜51和一改進物鏡光圈52。在此，該EB掩膜51對應于在其上由一開孔部分51a和一薄膜散射部件51b形成一圖案的薄膜模版掩膜。該開孔51a透射掩膜51的入射電子束的電子，而薄膜散射部件51b透射由電子束的散射電子所引起的散射電子。另外，該改進物鏡光圈52具有一中央屏蔽部件52a，其截住對應于通過入射電子束截面的中央部分的電子，而有選擇地通過對應于電子束的中央部分的外圍的電子。
如上文所述，具有圓形的中央屏蔽部件52a形成在該改進物鏡光圈52的中央部分。另外，由圓弧開孔所構成的環(huán)狀開孔部分52b被形成并設置為環(huán)繞中央屏蔽部件52a。中央屏蔽部件52a的外圍由肋條部分(未示出)所支持。
EB掩膜51的薄膜散射部件51b由厚度約為幾個微米(μm)左右的超薄膜。因此，照射在掩膜51上的電子束的電子作為散射電子以相對較大的散射角散射。
本實施例設計為利用透射電子束與掩膜散射電子束之間的差別，其電子束入射半角相互之間大不相同。在此，改進物鏡光圈52的中央屏蔽部件52a截住透射的電子束的電子，而對應于中央屏蔽部件52a的外圍的環(huán)狀開孔部分52b有選擇地通過掩膜散射電子束的電子。因此，特定的圖像形成在該半導體晶片W上。因此，與直接用透射電子束成像電子束曝光系統(tǒng)相比，本實施例能夠加寬電子束的范圍，使得電子束入射半角α相應增加。因此，可以減小庫侖作用。
與實施例3的有選擇地截住對應于透射電子束截面的中央部分的電子的改進物鏡光圈31相比較，實施例5的改進物鏡光圈52截住所有透射電子束。因此，該改進物鏡光圈52在功能上不同于上述改進物鏡光圈31。
另外，實施例5的改進物鏡光圈52透射全部掩膜散射電子束。因此，它在功能上不同于根據(jù)散射度有選擇地透射掩膜散射電子束的電子的光圈不同。因此，與透射用于成像的一部分掩膜散射電子束的光圈相比較，實施例5的改進物鏡光圈52能夠有效地利用全部掩膜散射電子束，而與散射度無關。從而，全部掩膜散射電子束都用于成像。
上述實施例可以在本發(fā)明的范圍內改進如下實施例1和2被設計為使得從電子源11和12輻射的電子束照射到對應于透射掩膜的EB掩膜15上。但是，不必須使該透射掩膜用于EB掩膜15。即，在實施例1和2中可以用上述實施例3的散射掩膜和上述實施例5的薄膜模版掩膜來代替對應于透射掩膜的EB掩膜15。
最后，把本發(fā)明所具有的各種技術優(yōu)點和效果歸納如下(1)電子束曝光系統(tǒng)利用一電子源以電子束的形式輻射電子，該電子束被控制為在截面上具有特殊的電子束強度分布。即，對應于電子束截面的外圍的電子的強度被設置為比對應于電子束截面的中央部分的強度更高。這增加電子束截面的外圍上的電子密度，使得該設備能夠對一半導體基片執(zhí)行傾斜照明。在此，該電子束被在水平方向上加寬，使得電子之間平均距離也增加。從而，可以減小庫侖作用，而能夠增加電子束電流。因此，可以提高在基片上成像的分辨率，以及集成電路的產(chǎn)量。
(2)該電子束曝光系統(tǒng)利用具有特殊設計的電子束，其中對用于輻射電子的輻射表面形成環(huán)繞中央部分的一個凸起部分。因此，該電子主要從電子源的輻射表面的中央部分的外圍輻射。從而，可以獲得電子密度在截面外圍比中央部分高的電子束。因此，可以在基片上執(zhí)行傾斜照明，其中電子束以傾斜方式入射。
(3)該電子束曝光系統(tǒng)的電子源被設計為形成環(huán)帶狀凸起部分，其形成在輻射表面的中央部分。因此，可以獲得具有高電子密度區(qū)位于環(huán)形上的截面的電子束。使用這種電子束可以在基片上執(zhí)行傾斜照明，在該基片上具有環(huán)帶狀的電子束以傾斜方式入射。
(4)該電子束曝光系統(tǒng)的電子源被設計為使得該凸起部分有多個單元凸起所構成，其分散在輻射表面的中央部分的周圍。在此，電子從每個單元凸起的尖端部分輻射。因此，多個高電子密度區(qū)分散在電子束截面的中央部分的周圍。用這種電子束，可以容易地執(zhí)行傾斜照明。
(5)該電子束曝光系統(tǒng)被設計為使得中央屏蔽部件設置在電子的交叉平面上。該中央屏蔽部件截住對應于電子束截面的中央部分的電子，而使對應于電子束的外圍部分電子通過。即，該中央屏蔽部件截住對應于電子束截面的中央部分的具有相對較小電子束入射半角的電子，而有選擇地通過對應于電子束截面的外圍的具有相對較大電子束入射半角的電子。這增加對傾斜照明有貢獻電子束的電子的比例。因此，可以減小庫侖作用。
(6)該電子束曝光系統(tǒng)使用對應于透射掩膜的EB掩膜，其上由用于有選擇地通過電子的開孔部分和用于截住電子的屏蔽部件形成特定圖案。另外，中央屏蔽部件設置在電子的一個交叉平面上以截住對應于電子束截面的中央部分的電子，而使對應于電子束截面的外圍的電子通過。因此，在通過透射掩膜的電子或透射電子中，該中央屏蔽部件截住對應于電子束截面的中央部分的具有相對較小電子束入射半角的電子，而有選擇地通過對應于電子束截面的外圍的具有相對較大電子束入射半角的電子。使用這種電子束，可以對物面或成像表面執(zhí)行傾斜照明。因此，可以容易地減小庫侖作用。
(7)該電子束曝光系統(tǒng)使用對應于薄膜模版掩膜的EB掩膜，在其上由用于透射電子的開孔部分和用于透射由于散射電子所造成的散射電子的薄膜散射部件所形成的特定圖案。另外，該系統(tǒng)在EB掩膜和基片之間的一個電子交叉平面上設置一個中央屏蔽部件。該中央屏蔽部件截住對應于電子束截面的中央部分的電子，而有選擇地通過得意洋洋電子束截面的外圍的電子。中央屏蔽部件僅僅截住透射電子。相反，該散射電子不被截住，并被具有寬范圍的電子束入射半角的電子束用于成像。特別地，散射電子的掩膜散射電子束具有較大的電子束入射半角和比透射電子的電子束更大的尺寸。這增加電子束的電子之間的平均距離。因此，可以減弱庫侖相互作用。
由于本發(fā)明可以按照幾種形式實現(xiàn)而不脫離其精神實質，因此這些實施例都是說明性而不是限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權利要求所定義，而不是由上文描述所限制，并且所有落入權利要求的邊界或這種邊界的等同表述內的改變都由權利要求所包含。
權利要求
1.一種電子束曝光設備，包括用于以電子束形式輻射電子的電子源(11；21)；以及用于有選擇地透射電子束的電子的曝光掩膜(15)，該電子束照射到基片(W)上并且在該基片上曝光該曝光掩膜的圖案，其特征在于，該電子源被設計為具有特定的電子束強度分布，使得該電子束的外圍部分具有比該電子束的中央部分更高的強度。
2.根據(jù)權利要求1所述的電子束曝光設備，其特征在于，該電子源具有用于輻射電子的輻射表面(11a；21a)，并且形成凸起部分(11c；21c)以環(huán)繞輻射表面的中央部分。
3.根據(jù)權利要求2所述電子束曝光設備，其特征在于，該凸起部分(11c)形成為在輻射表面(11a)的中央部分周圍的環(huán)帶形狀。
4.根據(jù)權利要求2所述的電子束曝光設備，其特征在于，該凸起部分由多個單元凸起(21c)所構成，其分散在輻射表面(21a)的中央部分(21b)周圍。
5.根據(jù)權利要求1至4中的任何一項所述的電子束曝光設備，其特征在于，一個中央屏蔽部件(31a；41a)分布在至少一個從電子源輻射的電子的交叉平面(C；A)，以截斷對應于電子束部分的中央部分的電子，而有選擇地透射對應于電子束外圍部分的電子。
6.一種電子束曝光設備，其特征在于，包括一個用于以電子束形式輻射電子的電子源(1)；一個用于有選擇地透射電子束的電子的曝光掩膜(15)，該電子束輻射到基片上并在基片上曝光一個曝光掩膜的圖案，其中該曝光掩膜對應于用于有選擇地透射電子束的電子的透射掩膜和用于截斷一部分電子束的電子的屏蔽部件；以及布置在至少一個從電子源輻射的電子的交叉平面(C；A)上的中央屏蔽部件(31a；41a)，其中該中央屏蔽部件截斷對應于電子束部分的中央部分的電子，并有選擇地透射對應于電子束外圍部分的電子。
7.一種電子束曝光設備，其特征在于，包括一個用于以電子束形式輻射電子的電子源(1)；一個用于有選擇地透射電子束的電子的曝光掩膜(51)，該電子束輻射到基片上并在基片上曝光一個曝光掩膜的圖案，其中該曝光掩膜對應于用于有選擇地透射電子束的電子的其中由開孔部分(51a)形成圖案的薄膜模版掩膜和用于有選擇地透射由電子束的電子散射所產(chǎn)生的散射電子的薄膜散射部件(51b)；以及布置在至少一個曝光掩膜與基片之間的電子所交叉平面(C)上的中央屏蔽部件(52a)，其中該中央屏蔽部件截斷對應于電子束部分的中央部分，并有選擇地透射對應于電子束外圍部分的電子。
8.一種電子束曝光設備，其特征在于，包括一個用于以電子束形式輻射電子的電子源(1；11；21)；一個用于形成具有矩形截面的電子束的第一光圈(12)；一個用于對透射過第一光圈的電子束進行聚焦以形成電子的第一交叉平面(A)的第一電磁透鏡(13)；一個用于對通過第一電磁透鏡的電子束進行聚焦以形成電子的第二交叉平面(B)的第二電磁透鏡(14)；一個具有用于有選擇地透射通過第二電磁透鏡的電子束的電子的開孔部分(15a)的電子束曝光掩膜(15)，以便于把預定圖案轉到電子束上，其中該電子束曝光掩膜布置于接近第二交叉平面；一個用于對電子束執(zhí)行聚焦的第三電磁透鏡(16)，該電子束透射過該電子束曝光掩膜，以便于形成電子的第三交叉平面(C)；一個對應于物鏡光圈(17)用于有選擇地透射通過第三電磁透鏡的電子束的電子的第三光圈，以便于縮小電子束；以及一個用于對透射過第三光圈的電子束進行聚焦以使得電子束作為切線入射照明照射在基片上的第四電磁透鏡(18)。
9.根據(jù)權利要求8所述的電子束曝光設備，其特征在于，該電子源由LaB6晶體所構成。
10.根據(jù)權利要求8所述的電子束曝光設備，其特征在于，該電子源(11)具有一輻射表面(11a)，其中形成環(huán)帶狀凸起部分(11c)以環(huán)繞中央部分(11b)。
11.根據(jù)權利要求8所述的電子束曝光設備，其特征在于，該電子源(21)具有一輻射表面(21a)，其中設置多個單元凸起(21c)以環(huán)繞中央部分(21b)。
12.根據(jù)權利要求8所述的電子束曝光設備，其特征在于，第三光圈對應于具有中央屏蔽部件(31a)和環(huán)狀開孔部分(31b)的變形物鏡光圈(31)，該中央屏蔽部件截斷對應于電子束的中央部分的電子，而環(huán)狀開孔部分(31b)有選擇地透射對應于電子束的外圍部分的電子。
13.根據(jù)權利要求12所述的電子束曝光設備，其特征在于，該該環(huán)狀開孔部分由多個圓弧開孔所構成，其分布為環(huán)繞該中央屏蔽部件。
14.根據(jù)權利要求12所述的電子束曝光設備，其特征在于，還包括具有中央屏蔽部件(41a)和環(huán)狀開孔部分(41b)的第二變形物鏡光圈(41)，該中央屏蔽部件截斷對應于電子束的中央部分的電子，而環(huán)狀開孔部分(41b)有選擇地透射對應于電子束的外圍部分的電子，其中第二變形物鏡光圈位于第一交叉平面(A)附近。
15.根據(jù)權利要求8所述的電子束曝光設備，其特征在于，該電子束曝光掩膜對應于具有用于有選擇地透射電子束的電子的開孔部分(51a)和用于有選擇地透射由電子束的電子散射所產(chǎn)生的散射電子的薄膜散射部件(51b)的薄膜模版掩膜(51)。
16.根據(jù)權利要求15所述的電子束曝光設備，其特征在于，第三光圈對應于具有中央屏蔽部件(52a)的變形物鏡光圈(52)，該中央屏蔽部件截斷對應于電子束的中央部分的電子，而有選擇地透射對應于電子束的外圍部分的電子。
全文摘要
一種電子束曝光設備由在電子源和基片之間直線對齊的電磁透鏡(13,14,16,18)、光圈(12等)和曝光掩膜(15)所構成。在從電子源輻射并照射到基片上的電子束通道中,電子束的電子形成交叉平面(A,B,C)。曝光掩膜置于一個交叉平面上,而光圈置于另一個交叉平面上。電子源被設計為產(chǎn)生特殊的電子束強度分布,使得電子束外圍的強度比中央部分的強度高。該設備可以減小庫侖作用,并提高分辨率和集成電路的產(chǎn)量。
文檔編號G03F7/20GK1254943SQ9912387
公開日2000年5月31日 申請日期1999年11月15日 優(yōu)先權日1998年11月20日
發(fā)明者山下浩 申請人:日本電氣株式會社