[发明专利]电子束曝光系统及其方法

说明书

本发明涉及一种用于生产半导体器件的电子束曝光系统、用于电子束曝光的掩膜和电子束曝光方法。更具体的，本发明涉及一种适合用于邻近效应修正的电子束曝光系统、用于电子束曝光的掩膜和用于电子束曝光的方法。

在电子束曝光中，由于在保护层和基片中的散射电子产生的邻近效应会大大的影响图形线宽精度。因此，邻近效应修正就成为了一种重要的技术因素。

在作为最为流行的电子束曝光方法的单元投射刻蚀技术中，已经使用了剂量补偿方法，其需要使用曝光强度分布(EID)函数通过自-相容(self-consistent)方法或图形密度方法进行复杂的运算。

另一方面，在投射电子束刻蚀的对散射角进行限制的方法中，作为另外一种电子束曝光技术已经引起人们的注意，其应用GHOST技术(即SCALPEL_GHOST技术)，使用部分散射电子作为修正电子束，通过补偿方法对邻近效应进行修正。

散射角限制型的电子束曝光方法使用一种部分转换技术，其中只形成整个芯片的一既定图形或将其几个区域中的一个划分为多个部分；对每个部分形成具有部分图形的掩膜；使用掩膜，对各个部分进行曝光，以对部分图形进行转换，最后将既定的图形转换到晶片上。

在散射角限制型电子束曝光方法中使用的掩膜中，由电子束散射体构成的图形被形成在可发射电子束膜片上，该膜片并不特定用于散射电子(此后指“散射膜片掩膜”)。用电子束曝光晶片，该电子束并不散射或在通过可发射电子束膜片后用相对较小的角度进行散射。因此，膜片和散射区之间的电子束散射间的差可保证在晶片上形成形状的对比。

通过选择的将在散射膜片掩膜上的散射体散射的部分电子发送到形成在交叠面处的限制开孔中的环状开孔中可对散射角限制型电子束曝光方法中的邻近效应进行修正；通过物镜的球形色散将所发散的散射电子近似的散焦到背散射的范围内；然后用作为修正束的电子辐射晶片。在G.P.Watson等，J.Vac.Sci.Technol.，B，13(6)，2504-2507(1995)中已经对此邻近效应修正技术进行了描述。此方法的特征在于在进行图形曝光的同时通过进行曝光修正而对邻近效应进行修正，而在传统的GHOST技术中，通过用具有与原始曝光图形相反的图形的散焦束对晶片进行单独的曝光。因此，通过此种与图形曝光同时进行的曝光修正的邻近效应修正技术可提高产量。

然而，在传统的散射角限制型限制电子束曝光方法中的邻近效应修正技术存在下面的问题。

邻近效应的程度依赖于基片的类型和掩膜图形。因此，当使用由不同的材料构成的基片或具有不同图形的掩膜进行曝光时，为了使邻近效应修正适用于基片或掩膜，必须对修正剂量进行重新调整。当使用具有不同的电子散射体厚度的掩膜时，必须用具有不同开孔尺寸的孔阑代替限制孔阑。通过改变形成在限制孔阑中的环形开孔的尺寸和宽度可对修正剂量进行调节。为了使修正剂量最优化，需要准备另外的一个限制孔阑，在终止电子束曝光和在空气中打开腔室而破坏真空后，必须对其进行设置。因此，根据传统的技术，已经出现了一个问题，即在试图对邻近效应修正最优化的同时，会使产量大大的降低。

另外，用在传统的散射角限制型电子束曝光方法中的上述的散射膜片掩膜存在下面的问题。

首先，由于在可发送电子束膜片中同样散射电子，形成图形的电子的能量分布被扩展，这会造成色散，由此导致电子束位移。为了将电子束位移减到最小，必须减少半角电子束收敛。然而，电子束半角收敛的减少会使得库仑效应明显，结果导致分辨率降低。通过减少电子束电流可将库仑效应减到最小。然而，其导致曝光时间变长，并由此使产量减少。因此，散射膜片掩膜并未提供足够的电子曝光性能。

第二，通过在薄的(大约100nm)氮化硅膜上形成更薄的(大约50nm)加工图形的诸如钨的重金属膜而制备散射膜片掩膜。因此，其制备很困难且产量低。

除了上述的问题外，上述的邻近效应修正技术还存在下面的问题。

当在晶片表面上的保护层中的基层上形成由诸如钨的重金属构成的诸如互连的下层图形时，下层图形会对形成图形的电子造成反射或背散射。其结果，在无下层图形的区域上的保护区和具有下层图形的区域上的保护区之间的邻近效应程度会产生差别。在传统的邻近效应修正方法中，对应下层的图形已经很难调节每个区域的修正剂量，因此，未进行类似的尝试。

下面将描述用于传统的单元投射或其中使用的系统(单元投射型电子束曝光系统)中的掩膜。