[发明专利]曝光掩模及其制造方法

说明书

本发明涉及使用电子束、离子束等带电粒子射束来进行图形曝光的曝光掩模及其制造方法。

近年来，随着半导体器件的高度集成化，对半导体晶片进行曝光的图形也被微细化，在这种微细图形的曝光中，采用使用电子束、离子束等带电粒子射束的曝光方法。此外，为了提高图形曝光的生产量，还在开发将带电粒子射束控制在所需的射束面积内，通过分批或整体地对图形进行曝光的技术。例如，在分批曝光中，使晶片上的射束面积为5μm²左右，而在整体曝光中，使晶片上的射束面积为250μm²左右，按这样的面积单位用射束照射掩模来进行曝光。在使用这种带电粒子射束的曝光中，曝光掩模采用薄膜掩模或模板掩模。特别地，如图16表示的模板掩模10一例的剖面图那样，模板掩模是腐蚀所需厚度的硅衬底1的背面而形成凹部2、在该凹部2的上底面所形成的薄壁部3上开出形成所要形状的图形开口4的掩模。通过使用该模板掩模10，例如照射到图形开口4以外区域的电子束被硅吸收或被大角度地散射，只有通过图形开口4的电子束对半导体晶片进行曝光，由此可以将与该图形开口4对应的掩模图形曝光在半导体晶片上。

于是，由于模板掩模为在硅的薄板上设有开口的结构，所以例如形成图17(a)那样的环状的图形开口部的话，则图形开口的中心部的硅部分可能不变形而脱落，不能形成环状的图形，因而成为设计掩模图形时的限制。将该现象称为环形问题。此外，如图17(b)所示，仅在非环状的周边的一部分中处于连结状态的叶片状的图形开口情况下，图形开口的中央部的硅部分未直接脱落，但连结部分的长度短，所以机械强度低，该硅部分在使用中大多脱落，在可靠性方面产生问题。将这种叶片(leaf)状的图形造成的掩模图形设计的限制称为叶片问题。再有，对于环形问题、叶片问题，通过在环状图形开口的多个地方、或叶片状图形开口的一部分或多个地方分别设置用于将图形开口的内部与周边部连结支撑的桥部，来尝试消除所述的环形问题和叶片问题，但在该桥部中，电子束不能通过，使桥部对应的部分未被曝光，不能将期望的图形曝光在半导体晶片上。

另一方面，对所述的环形问题和叶片问题，提出了用两块掩模来曝光环状的图形或叶片状图形的技术。例如，在特开平6-132206号公报中披露了这样的技术，如图3所示，为了曝光环状的图形，将模板掩模分开为两块，在一个模板掩模上，在掩模图形中形成与X方向分量的图形对应的图形开口，在另一个模板掩模中形成与Y方向分量的图形对应的图形开口，通过同时使用这两块掩模来进行曝光，实现环状图形的曝光。此外，在特开平11-204422号公报中，没有用于解决模板掩模的环形问题的内容，但该公报披露了这样的技术，如该公报中图1所示，在对环状图形进行曝光时，形成将X方向和Y方向的各分量的图形分别单独形成的掩模，用这些分割的图形来进行曝光。因而，使用该技术，也可以消除叶片问题。

但是，上述公报的技术在环状的图形或叶片状的图形为简单图形的情况下，仅将该图形分割为X方向和Y方向的各分量就可以，但在复杂形状的情况下，有产生新的问题的情况。例如，具体地说，在混合后述的图3所示的MOS晶体管TR和二极管D的掩模图形P00中，在要对用于形成栅极的栅极图形103和与其连接的XY方向的各连接布线105～107的各图形进行曝光的情况下，将掩模图形P00分割为在X方向上延长的图形部和在Y方向上延长的图形部，将它们形成在各自的模板掩模上。由此，除了极其特殊的图形情况以外，可以形成基本上消除了环形问题或叶片问题的掩模。但是，在这种掩模的情况下，在一个模板掩模中，在Y方向上延长的多个栅极图形在X方向上为按微小间隔排列的图形，所以被图形开口夹住部分的X尺寸和Y尺寸之比、即长宽比变大，使该被夹住部分的强度下降，恐怕会产生图形变形或图形破损。将这种现象称为长宽比问题。此外，通过所述分割处于连接状态的图形变为断开状态，但由于必须对该分割并且断开的部分通过两块掩模的曝光来连接，所以在至少一个掩模中发生曝光位置偏差的情况下，在两图形之间可能产生连接不良。将这种现象称为图形间的连接问题。如上述公报中记述的技术，将掩模图形简单地分割为X方向分量和Y方向分量的方法难以消除这些长宽比问题和图形间连接问题。

本发明的目的在于提供一种曝光掩模及其制造方法，能够消除环形问题和叶片问题，并且消除长宽比问题，而且还能够消除图形间连接问题。