[发明专利]电子束光刻方法及其装置

说明书

本发明涉及一种电子束光刻方法，特别涉及电子束光刻方法以及适合于大尺寸半导体集成器件和高度集成的一种电子束光刻装置。

近几年来，随着器件的尺寸和集成度变大，需要精密的曝光图案。为了满足这一要求，已经有人提出一种高产量的电子束光刻系统。这种系统的一个例子是SCALPEL系统。SCALPEL表示“投影电子束光刻光刻限角散射”。在该电子束光刻系统中，每个曝光区域(条纹)(具有几个毫米的宽度)被扫描，并且用制备的电子束(EB)掩膜曝光。因此，由于曝光条纹是连接的，因而应当考虑连接调节方法及其TAT(周转时间)。

图1A和1B为示出常规SCALPEL类型的电子束光刻装置的结构。

在图1A中，通过电子枪辐射的电子束扫描一个支撑的掩膜(struttedmask)11，它使电子束定位(strut)。通过该支撑的掩膜11的电子束由投射器透镜12和13所控制，以形成对应于半导体晶片14上的掩膜的光刻图案。

图1B示出该装置的反馈操作。在图1B中，投射器透镜12和13具有SCALPEL孔121和射束偏转部分131。控制系统16控制具有由BSE检测部分19所检测的射束量的射束偏转单元131的电流、相位等等、检测射束量和掩膜11的位置的干涉仪17的输出信号、以及检测晶片14的位置的干涉仪17的输出信号。通过把聚集的电子束扫描到形成于作为半导体基片的晶片上的感光光刻胶，然后显影该光刻胶，则可以形成预定的光刻图案。

掩膜和晶片是通过在曝光过程中的照明而机械扫描的，以到达掩膜的所有构图部分(图1A)。为了实现叠层，两个层级的位置被实时地进行干涉监测。相对层级位置误差被检测并且利用缝合偏转器来确定和纠正。这种误差纠正方案被用于快速写入的直接写入系统中，并且还被应用于电子束近程打印机中(P.Nehmiz，W.Zapka，U.Behringer，M.Kallmeyer和H.Bolen：J.Vac.Sci.& Technol.B3(1985)136)。图1B简略地示出该过程是如何工作的。

以前对构造高产量的投射电子束光刻系统的尝试(M.B.Heritage：J.Vac.Sci.& Technol.12(1975)1135；J.Frosien，B.Lischke and K.Anger：J.Vac.Sci.& Technol.16(1979)1827)；T.Asai，S.Ito，T.Eto and M.Migitake：Jpn.J.Appl.Phys.19(1980)47)已经利用分步和重复写入方法，这需要电子光学系统能够照明和照射至少一个完整印模的掩膜区域。这些早期的系统的光学性能原则是通过平衡衍射效应抵消区域的弯曲而优化的(H.W.P.Koope：Microelectron.Eng 9(1989)217)。这种方法一般导致使用相对小数量的光孔作为一种减少相差的方法。但是，为了获得经济上可行的产量水平，射束电流必须被最大化，这意味着，电子-电子相互作用必须被考虑(A.N.Broers和H.C.Pfeiffer：Proc.11th Symp.onElectron Ion and Laser Beam Technology(旧金山1971))。这些效应中的一种是不可纠正的图像模糊，其具有与衍射限制相类似的功能形式，但是它的幅度取决于射束电流(L.R.Harriott，S.D.Berger，J.A.Liddle，G.P.Watson和M.M.M.krtchyan：要在J.Vac.Sci.& Technol上发表)。当以前考虑的全区域类型的电子光学系统优选地考虑到该效果，人们发现该射束电流必须被保持到不切实际的低水平，以保持可接受的分辨率。

用于估计电子束光刻过程的精度的相关技术参考文献被提出为日本专利公告第59-124127。在该相关技术参考文献中，公开一种电子束曝光图案估计方法。在该电子束曝光图案估计方法中，光刻一个估计图案。估计图案区域被置于实际图案区域的外部。估计图案是在预定数目的区域的间隔处光刻的。通过检测该估计图案，预定图案的光刻精度被估计。

在所提出的日本专利公告第59-124127的相关技术参考文献中，该估计图案区域被置于实际图案区域的外部。另一方面，根据本发明，一个精确估计图案形成在条纹连接边界区域中。因此，提出的日本专利公告第59-124127的相关技术参考文献的技术不同于本发明。