[发明专利]电子束曝光方法以及所使用的掩膜和电子束曝光系统

说明书

本发明涉及一种电子束曝光方法以及所使用的掩膜电子束曝光系统，更加特别涉及一种用于制造半导体器件的分段掩膜图案转印型的电子束曝光方法，特别适用于邻近效应纠正，以及所使用的掩膜和电子束曝光系统。

在用于制造半导体器件的光刻步骤中执行的电子束曝光中，由于在基片以及其覆盖的光刻胶层中的散射电子所造成的邻近效应严重地影响投影图案的线宽精度。例如，在接近的间隔线和间隔图案中，进入到曝光部分的电子可能强烈地在基片中散射(反向散射)，并且在邻近的未曝光部分中的光刻胶可能被这种反向散射的电子所曝光(背景曝光)。结果，一个图案的中间部分和边缘部分变得表现出不同的淀积能量分布，如图4中所示，并且当光刻胶被显影时(特别在边缘部分)，不能够获得设置在能量的适当阈值电平处的预定图像。这强调了这样一个事实，即邻近效应纠正是本领域中的一个基本技术。

作为邻近效应纠正的实际方法，已经有剂量补偿法，在图案曝光时，根据背景曝光的剂量适当选择最佳剂量，以及“虚影”曝光方法，其中进行纠正曝光，以使得背影曝光的剂量在执行图案曝光的所有区域保持恒定电平。

在单元投影方法和可变形状电子束曝光方法中，这两者都是广泛使用的电子束曝光方法，为了根据剂量补偿方法进行邻近效应纠正，已经采用使用曝光密度分布(EID)函数的一致方法(self-consistent method)、图案密度方法等等方法，任何一种方法都需要复杂的计算。从而，数据处理需要较长时间，并且除了每个不同图案的转印之外，必须进行另外一组这样的复杂计算。

“虚影”方法是一种技术，其中在用于曝光的原始图案(正图案)受到曝光之后，用由正图案的反转图案在反向散射范围内散焦形成的电子束来执行弱纠正曝光(“虚影”曝光)，从而使得可能通过用于正图案曝光的入射电子的反向散射导致的邻近效应得到纠正。图5为说明根据作为一种“虚影”方法的补偿“虚影”方法的邻近效应纠正的原理的示意图，其中简要示出由于电子束曝光所造成的淀积能量的分布。图5(a)表示具有线和间隔(1/1)的原始图案的淀积能量的分布，并且图5(b)表示用通过在反向散射范围内散焦反转图案而形成的电子束纠正曝光而产生的淀积能量分布，而图5(c)示出当提供这种如图5(b)中所示的淀积能量分布的纠正曝光被应用于图5(a)的曝光区域时的情况中的淀积能量分布。在图中，正向散射电子的能量被设置为1，并且η和βb分别表示反向散射系数和反向散射范围。通过根据“虚影”方法进行邻近效应纠正，可以使得背景曝光的剂量达到图5(c)中所示的恒定电平。从而，淀积能量的分布可以变得完全一致，并且提高图案的线宽精度。

但是，为了把这种“虚影”方法应用到单元投影光刻方法或者可变形状电子束曝光方法，曝光强度必须仍然用EID函数等等来计算。另外，由于反转图案的形成需要复杂的计算，因此数据处理需要相当长的时间。按照这种方式获得的反转图案的投影也需要花时间。这些因素都会明显地减少产量。

同时，作为一种代替单元投影光刻方法和可变形状电子束曝光方法的新电子束曝光方法，最近已经提出分段掩膜图案转印型的电子束曝光方法。分段掩膜图案转印型的电子束曝光方法是这样一种方法，其中预定的用于曝光的原始图案被分为多个分区，并且每个所述分区被依次地曝光，直到整个预定原始图案被转印。尽管指定的原始图案被分为多个分区，但是分段掩膜图案转印型的电子束曝光方法使用一个掩膜，在该掩膜上整体形成一个芯片的指定图案的整个分段部分。在这一方面，分段掩膜转印型的电子束曝光方法与可变形状电子束曝光方法或单元投影光刻方法完全不同，在可变形状电子束曝光方法中，要形成的图案不是实际形成到掩膜上，而是被处理为软件数据，而在单元投影光刻方法中采用仅仅形成指定图案的重复部分的掩膜。

在日本专利申请第176720/1999中的参照该公开文献中的图2的现有技术部分中对分段掩膜图案转印型的电子束曝光方法有详尽的说明。根据该描述，在下文中描述分段掩膜图案转印型电子束曝光方法。

图6为说明分段掩膜图案转印型电子束曝光方法的示意图。在图6中，参考标号100表示掩膜；100a表示掩膜上的一个分区；100b表示在分区100a之间的分界区域；110表示覆盖有光刻胶的基片，例如晶片；110a表示用于在基片110上的一片(一个芯片)的区域；110b表示用于在基片110上投影的区域，每个区域对应于一个分区100a；AX表示带电粒子束的光学系统的光轴；EB表示带电粒子束，并且CO表示带电粒子束的光学系统的交叉点(crossover point)。