电子束写入方法、电子束刻蚀设备及其所用掩模技术

电子束刻蚀设备包括电子束源（３１）和晶片载台（３８），以及固定在晶片载台（３８）上可以水平移动的掩模（２），电子束通过掩模到达晶片。在掩模具有的各区域中形成分割图形，根据区域的密度划分要刻写的图形得到分割图形。电子束刻蚀设备进一步包括控制器（３７），其根据区域的密度为各区域至少控制掩模（２）和晶片载台（３８）之一的速度。电子束刻蚀设备使得能够补偿掩模各区域中的邻近效应，保证以高精度刻写微型晶片。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术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，根据专利技术人已经进行的实验，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，本专利技术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专利技术的一个目的。本专利技术的另一个目的是提供一种适用于上述方法和设备的掩模。在本专利技术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。根据上述方法，能够选定电子束照射在掩模中各区域内形成的各分割图形的最佳数值。因此，这样将有可能补偿上述各区域中的邻近效应，保证能够以高精度刻写微细图形。另外，通过选择最佳扫描速率使某些区域中的扫描速率得以提高，从而提高这些区域中的产量。此外，此方法能够以低成本实现，并易于在实际应用中推行。本专利技术的另一个目的是提供一种电子束刻蚀设备，其包括(a)发射电子束的电子束源；(b)可水平移动的固定晶片的晶片载台；(c)固定在晶片载台上的可水平移动的掩模，电子束通过该掩模到达晶片，该掩模有许多构成分割图形的区域，其特点在于根据区域的密度划分要刻写的图形从而得到分割图形；其特征在于(d)控制器，对于各区域其根据区域的密度至少控制一个掩模和晶片载台的速度。本专利技术还有一个目的是，提供一种在电子束刻蚀中使用的掩模，在掩模的各个区域中形成分割图形，分割图形是根据区域的密度把要刻写的图形进行划分而得到的图形。根据上述的掩模，选定对于各区域中形成的各分割图形的最佳电子束照射量是可能的，因此各个区域中邻近效应有可能得到补偿，保证以高精度刻写微细图形。以下将说明从上述本专利技术中获得的优点。根据本专利技术，可以选定对于掩模各区域中形成的各分割图形的最佳电子束照射量。因此，各区域中的邻近效应有可能得到补偿，确保以高精度刻写微细图形。此外，本专利技术能够有效地移动掩模和／或晶片，保证提高产量。再有，本专利技术能以低成本实现，并易于在实际应用中推行。附图说明图1是对应于第一实施例的在电子束写入方法中使用的掩模图形的平面图；图2是对应于第一实施例的在电子束写入方法中使用的掩模的平面图；图3是电子束刻蚀设备执行对应于第一实施例的电子束写入方法的侧视图；图4是对应于第一实施例的变形的在电子束写入方法中使用的掩模的平面图；图5是电子束刻蚀设备执行对应于第一实施例的变形的电子束写入方法的侧视图；图6是对应于第一实施例的另一个变形的在电子束写入方法中使用的掩模的平面图；以下说明对应于第一实施例的电子束写入方法。首先说明用于本方法中的掩模。图1说明应用于电子束刻蚀的掩模的图形。其所说明的图形1是动态随机存取存储器(DRAM)中的矩形图形，根据图形区域的密度用四条线1a、1b、1c和1d将图形1划分为多个分割图形，准确地说是将图形1划分为内部图形A1、B1，外侧周边图形A2、B2和角上的图形A3、B3。由于电子束刻蚀设备中有效照射面积或电子束曝光条纹面积的限制，用中心线1e把图形1进一步划分为上半部和下半部。上半部分包括内部图形A1、外侧周边图形A2和角上的图形A3。同样，下半部分包括内部图形B1、外侧周边图形B2和角上的图形B3。电子束首先曝光图形1中上半部分和下半部分的一个部分，然后再曝光另一个部分。如果图形1不受曝光条纹面积限制的影响，则没有必要用中心线1e把图形1划分为上半部和下半部。尽管在第一实施例中将图形1划分为六个图形A1至A3和B1至B3，应该注意的是，可以将图形1划分为所需数量的分割图形。另外，第一实施例中所有图形A1至A3和B1至B3的都是矩形，这些图形可以具有任何所期望的形状。如果仅根据图形区域的密度将图形1划分为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子束写入方法，包括如下步骤：ａ）制备掩模，在其各个区域中形成分割图形，所述分割图形通过根据区域密度划分所刻写的图形获得；ｂ）电子束通过所述掩模照射到晶片上，以通过所述掩模的各所述区域提供不同的电子束照射量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 1999-10-5 284512/19991．一种电子束写入方法，包括如下步骤a)制备掩模，在其各个区域中形成分割图形，所述分割图形通过根据区域密度划分所刻写的图形获得；b)电子束通过所述掩模照射到晶片上，以通过所述掩模的各所述区域提供不同的电子束照射量。2．如权利要求1所述的电子束写入方法，其中通过改变安装有所述掩模的载台移动速率来执行所述步骤(b)。3．如权利要求1所述的电子束写入方法，其中通过改变安装有所述晶片的载台移动速率来执行所述步骤(b)。4．如权利要求1、2或3所述的电子束写入方法，其中所述区域在所述掩模中排列成一行，并且，所述晶片往复运动越过所述步骤(b)中的各所述区域。5．如权利要求4所述的电子束写入方法，其中将在所述区域中的每一个第二区域中的分割图形形成为相对于原始分割图形的反射图像。6．如权利要求1、2或3所述的电子束写入方法，其中所述掩模在所述步骤(b)中的各所述区域中往复运动。7．如权利要求4所述的电子束写入方法，其中排列成一行的所述区域其分割图形按相同的方向被扫描。8．如权利要求1、2或3所述的电子束写入方法，其中形成的所述各区域是边长为Y／2的正方形，Y为双重高斯分布模型方程中的反向散射直径。9．如权利要求5所述的电子束写入方法，其中所述晶片的移动方向和所述掩模的移动方向相反。10．如权利要求1、2或3所述的电子束写入方法，其中所述掩模有所述第一至第三区域，在各第一至第三区域中分别形成第一至第三分割图形，所述第一至第三区域按第一至第三的顺序排成一行，所述第二分割图形相对于原始分割图形形成为反射图像，并且所述步骤(b)进一步包括步骤(b1)为使电子束曝光所述第三区域，按第一方向移动所述掩模、按第二方向移动所述晶片，所述第一方向和所述第二方向相互反向；(b2)为使电子束曝光所述第二区域，按所述第一方向移动所述掩模、按所述第一方向移动所述晶片；以及(b3)为使电子束曝光所述第一区域，按所述第一方向移动所述掩模、按所述第二方向移动所述晶片。11．如权利要求1、2或3所述的电子束写入方法，其中所述区域在所述掩模中按组重复排列，所述组中的区域具有相同的分割图形组。12．如权利要求11所述的电子束写入方法，其中各组中所述区域内的每一个第二区域里的分割图形形成为相对于原始分割图形的反射图像。13．一种电子束刻蚀设备，包括a)发射电子束的电子束源；b)晶片载台，在其上面固定有晶片，并能水平移动；c)掩模，固定在所述晶片载台上并可水平移动，所述电子束通过所述掩模到达所述晶片，其特征在于在所述掩模各个区域中形成分割图形，根据区域密度通过划分所要刻写的图形得到所述分割图形；所述电子束刻蚀设备进一步包括d)控制器，根据所述区域的密度，为各所述区域至少控制一个所述掩模和所述晶片载台的速度。14．如权利要求13所述的电子束刻蚀设备，其特征在于对于密度较大的区域，所述控制器至少设置一个较...

【专利技术属性】
技术研发人员：中岛谦，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]