[发明专利]电子束写入方法、电子束刻蚀设备及其所用掩模

说明书

本发明涉及一种电子束写入方法、一种称为SCALPEL的电子束刻蚀设备，以及用于该电子束写入方法和电子束刻蚀设备的掩模。

电子束刻蚀系统使刻写用曝光系统不能写入的0．2μm或更小的图形成为可能。因此，作为小尺寸、高性能半导体器件的加工技术，电子束刻蚀系统已经引起注意。

但到目前为止，在电子束刻蚀系统领域中还没有建立电子束同时曝光多个晶片的曝光系统。因此，尽管电子束刻蚀系统使刻写微细图形成为可能，但还不可能同时生产大量的半导体器件。

近年来，为提高生产能力，已经推出并在实际中应用了使用电子束同时曝光多个晶片的设备的电子束刻蚀系统。例如已经设计出并生产出高集成度的具有较大区域的半导体器件。

这种电子束刻蚀系统通过制备具有存储单元图形的掩模、并通过该掩模照射电子束的方法，使提高如包括多个存储单元的动态随机存取存储器(DRAM)这样的大规模集成电路(LSI)的产量成为可能。

希望用电子束刻蚀系统来替代常规曝光系统。

然而在这里，电子束刻蚀系统中产生有如常规曝光系统中发生的邻近效应。这里，把图形的尺寸和形状受到邻近图形的影响定义为邻近效应。

例如，当用电子束刻蚀系统形成一对微米图形时，由于构成抗蚀剂和基片的分子造成照射到图形上电子束的反向散射，因此，从电子束所照射到的抗蚀剂的位置使抗蚀剂的区域有一个微小的延伸，这样就不可能形成所设计的图形。这里通常将反向散射表示为特征长度b。

因此，进行了许多通过控制电子束的照射来补偿邻近效应的尝试，使指向图形边沿的电子能量保持为一个常数。

补偿邻近效应的一种方法包括观测围绕被刻写图形的邻近图形、根据邻近图形确定掩模图形失真规则表、参考该规则表根据上述图形布局信息排列要刻写的图形等步骤。这个方法能够处理半导体器件的宽大图形。

然而这个方法伴随有下列问题。在这个方法中，以尽可能高的固定速率扫描掩模，并且为提高产量将所有的图形进行曝光，即给所有的图形提供相同的电子束照射量。因此，即使精确地排列了图形，但仅通过调节图形大小对以高精度刻写微细图形也有局限性。

为避免上述问题，可将扫描速率设定得小一些，但这样又使产量大大降低。

迄今为止如上所述，即使改变电子束照射量或者扫描速率，常规电子束刻蚀系统也伴随有不能补偿的邻近效应问题。因此，由于不能补偿邻近效应，即使在固定区域内形成了微细图形，也不可能形成高精度图形。

除上述方法外，已经尝试了各种补偿邻近效应的方法。

例如，第7-106216号日本未审查专利申请公开了补偿邻近效应的方法，其包括改变电子束扫描速度的步骤。

在这个建议的方法中，改变电子束的折射率以补偿邻近效应。然而，这个方法伴随的问题是电子束刻蚀系统不可避免地具有相当复杂的结构。

第8-264411号日本未审查专利申请建议了电子束刻蚀系统和电子束刻蚀系统中补偿邻近效应的方法。

该建议系统被设计为包括多个电子束源、孔径、电子束互相叠加装置，以使孔径上的电子束的电流分布具有预定的均允性或断面。

然而，这个系统伴随的问题是让电流按照期望的均允性分布是相当困难的或者几乎是不可能的。

第9-180978号日本未审查专利申请建议了一种电子束刻蚀系统的补偿邻近效应的方法。

在所建议的方法中，所使用的掩模被划分为多个小区域，其宽度小于向后散射电子断面的宽度。各小区域由允许电子束通过的孔构成，并且所设计的各小区域的尺寸这样确定：从与掩模的各个小区域相关区域中晶片未曝光的面积中减去预定孔径面积。

然而，根据发明人已经进行的实验，按照上述方法不可能以高精度刻写出微细图形。

鉴于常规电子束刻蚀的问题，本发明的目的之一是提供一种电子束的写入方法，该方法能够以高精度刻写微细图形，并且能提高产量。

提供一种能够以高精度刻写微细图形、并且能提高产量的电子束刻蚀设备也是本发明的一个目的。

本发明的另一个目的是提供一种适用于上述方法和设备的掩模。

在本发明的第一个方面中所提供的电子束写入方法包括如下步骤：(a)制备有许多区域的掩模，在各区域中形成分割图形，分割图形是根据区域的密度划分所要刻写的图形而得到的；(b)电子束通过掩模照射到晶片上，以通过掩模的各个区域提供不同的电子束照射量。