TW471014B - Method of electron-beam exposure and mask and electron-beam exposure system used therein - Google Patents

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471〇14 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 i、發明說明（< ) 發明背景 發明領域 本發明係有關一種主要用於製造半導體裝置之電子 束曝光方法和遮罩以及其中使用的電子束曝光系統， 且更特別的是有關一種特別適合用於散射自限制型電 子束曝光方法內之鄰近效應校正的電子束曝光方法用 遮罩。 相關技術說明 於電子束曝光方法中，鄰近效應可能是由阻抗層之 散射電子造成的且會於基板之內強烈地影響圖形的線 幅準確度，這使鄰近效應校正成爲習知設計中的一種 基本技術。 爲了於屬受到最廣泛使用電子束曝光方法之單元投 影微影印刷術中得到校正劑量之量額，最近使用的是 一種需要藉由利用曝光強度（EID)函數之自洽方法或 是圖形密度法施行複雜計算的劑量補償方法。 期間，於散射角限制型（此後稱爲「SAL型」）電子 束曝光方法（近幾年已因下一代電子束曝光技術面吸 引了很多人之興趣）中，係藉由以GHOST方法爲基礎 之補償方法而建造出對鄰近效應的校正。該SAL型電 子束曝光方法係使用分段謄寫方法而將用於整個待曝 光晶片之圖形設置於一遮罩內，並透過對此遮罩進行 掃瞄將各圖形謄寫到一晶圓上。吾人會於稍後的章節 申詳細地說明這種電子束曝光方法中使用的曝光系統 連同該GHOST方法。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------— 丄 --------訂------1-- {請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁} 7 4 ο

「正 爹 irrr~尤屮 Λ-^--- 五、發明說明（>) 關於一種用於此S A L型電子束曝光方法之遮罩，吾 人係將所使用的遮罩（此後稱爲「散射用薄膜遮罩」， 其中的圖形係由一種電子束散射器（例如其厚度爲50 耐米左右之鎢）製成的）形成於一種具有相當小之電子 束散射功率的電子束可透射薄膜（此後簡稱爲「薄 膜」，例如其厚度爲1 00耐米左右之氮化矽膜）上。該 曝光作用係藉著由未受到散射或是只以相當小之散射 角受到散射而已透射該薄膜之電子構成的電子束而施 行的，且其影像反差係肇因於在該薄膜區域與該散射 器區域之間散射之電子束的繞射現象而形成於該晶圓 上。 於SAL型電子束曝光方法中，鄰近效應校正係依下 列方式而執行的。首先，選擇性地允許某些因放置於 此散射用薄膜遮罩上之散射器而受到散射之電子穿透 一設置於排列在交叉位置上或其附近之限制用孔徑區 域內之環狀開口，然後再藉由一物鏡之球形像差和色 像差使這些允許通過的電子散焦成大約背面散射範圍 並用來當作校正射束以照射晶圓。與習知GHOST方 法（其中係將弱之校正曝光與基礎曝光分開執行）相反 地，有了藉由使意欲用於基礎曝光之圖形的倒置圖形 散焦到該背面散射範圍之上而形成的射束，此技術之 特徵爲其鄰近效應校正係藉由同時施行校正曝光與基 礎曝光而達成的。像這種能夠藉由同時施行校正曝光 與基礎曝光而施行的鄰近效應校正可能對改良產量有 良好貢獻。這種鄰近效應校正的方法已由G.P. Wats on 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^ n n n ^ ^ I n >"J· n n I f— n n -I I I I ^ -I ^ n n n ϋ VI n I n ϋ n ! n 471014 A7 B7 五、發明說明（3 ) 等人發表於 J. Vac. Sci. Technol.，B13(6)，pp.2504 -2507( 1 995)的論文中。 與此對照的是，單元投影微影印刷術中所應用或是 用於這種方法之裝置（單元投影微影印刷型電子束曝 光系統）中所使用的遮罩（此後稱爲「鏤花遮罩」），一 般而言其中使用的遮罩係將一開口圖形形成於不允許 電子束透射之基板（例如對50仟電子伏而言其厚度不 小於20微米之矽基板）內。 圖形微型化之進展會伴隨有使半導體裝置具更高整 合度的成就，不過由上述厚基板製成之鏤花遮罩會開 始出現下列問題。也就是，在製造遮罩時很難準確地 將開口圖形形成於像20微米那麼厚的矽基板內以致 產生了各種尺寸。此外關於電子束曝光，因爲該遮罩 會吸收電子束並產生能量，可能降低耐久性並透過熱 膨脹而使遮罩位置產生變化的問題。另外，由於存在 著更進一步增加加速電壓以減小電子光學系統之像差 並改良其解析度的需求，讓遮罩傾向變成上t較厚而導 致上述問題變得更顯著。 若使遮罩基板變得更薄，雖則提高了該開口圖形之 線幅準確度且降低了熱能生產量額，然而有了鏤花遮 罩可能會允許應該於第一種情況中被遮斷的電子束透 射該遮罩基板區段（非開口區段）。結果，可能使晶圓 上不應該曝光的阻抗區域受到曝光而引致很差的反差 及低解析度。 據此，在解決這些出現於單元投影微影印刷術中之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂·------—丨 _ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 471014 A7 B7 1/ 五、發明說明（4 ) 鏤花遮罩問題的目的下，日本公開專利申請案第 97055/1 998號文件中揭示了一種電子束曝光用遮罩， 其中係將一開口圖形形成於一相當薄的遮罩基板內， 且另外爲了使已透射該遮罩之電子束產生散射的目的 而將一電子束散射層形成於該遮罩的背面上。此電子 束散射層可能是由像多晶矽、矽化鎢、矽化鉬、矽化 鈦之類多晶體或是非平整層製作成的。其中係透過這 種電子束散射層的形成以說明吾人能夠成功地防止可 能透射該遮罩圖形層之電子進到晶圓之內。 此外，日本公開專利申請案第16337 1 /1 994號文件 中揭示了一種電子束書寫裝置，其中係將一開口設置 於其厚度小於電子穿透深度之基板內以提供一種用來 當作遮罩之電子束塑形孔徑，且進一步於電子束光學 系統內上述塑形孔徑之下游側上設置一機構以截斷已 透射該塑形孔徑（遮罩）之基板區段的散射電子。於本 發明中，係藉由於交叉平面內設置一半徑很小之限制 用隔膜而提供一種用來截斷已透射該塑形孔徑之基板 區段的散射電子，以致只能允許已通過該塑形孔徑之 開口區段的電子通過，而藉由該限制用隔膜板去除了 因遮罩基板區段而散射的電子。另外，其中也說明了 另一種截斷機構。亦即設置了一種能量濾光片，且因 此使已減速電子（已因穿透遮罩基板區段而損失部分 能量）進一步偏轉然後再藉由該限制用隔膜將它們去 除掉。 如上所述，單元投影微影印刷術中使用的某些鏤花 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------斗， -------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 471014 A7 B7 五、發明說明ο ) 遮罩可能因爲變薄而產生了散射電子。以這種散射電 子照射晶圓會導致反差降低並減低其解析度，以至必 需於該單元投影微影印刷術中提供一種防止散射電子 抵達晶圓的機制。 此外，截至目前鏤花遮罩只是用於單元投影微影印 刷術中，且除了本發明的發明人之外沒有任何例子提 出用於SAL型電子束曝光方法的鏤花遮罩。 現在於SAL型電子束曝光方法中之鄰近效應校正迄 今都具有下列問題。 一般而言，用於某一劑圖形曝光之校正曝光總是以 與其圖形密度分布無關而具有相當大均勻劑量（背面 散射係數□)產値達成的。這會產生減低反差而造成很 差的解析度以及很小的曝光劑量邊界。 正常情況下校正曝光之劑量係藉由一形成於限制用 孔徑區段內之環狀開口的直徑及寬度而加以調整的。 當吾人係針對整個圖形而設計出這種對校正曝光劑量 的控制時，則不可能於某一圖形區域之內將校正曝光 劑量調整到該圖形密度的分布上。 此外，於某些晶圓中其鄰近效應程度會隨著底下圖 形而改變。特別是當由交連結構之類構成之底下圖形 係由像鎢之類重金屬形成於放置在晶圓表面之阻抗層 下方的底下層內時，影像形成用電子會因該底下圖形 而受到反射或背面散射，且必然地可能會使得在跨越 末形成任何底下圖形之阻抗層與跨越底下圖形形成區 域之阻抗層問的鄰近效應程度變得不相同。迄今即使 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂 *--I----- 丨. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 471014 > 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（b ) 於此例中，吾人仍舊無法於某一圖形區域之內改變校 正曝光劑量，以致無法依照底下圖形施行劑量的調整。 期間於日本公開專利申請案第27484 1 /1 998號文 件，本發明的申請人於全圖形書寫型電子束曝光方法 或是於單元投影微影印刷術中辨識出一種鄰近效應內 的問題，亦即在該單元陣列之中央區段與邊緣區段之 間其鏤花遮罩內開口圖形之密度是不相同的（因爲沒 有任何圖形是形成於該單元陣列之邊緣區段附近的緣 故），以致謄寫到一阻抗層上之圖形尺度會改變；且揭 示了一種遮罩，其特徵爲該遮罩基板之厚度係隨著位-置而改變以便依照鏤花遮罩內開口圖形之密度外加其 電子束曝光方法而改變透射該遮罩基板之電子束量 額。此外，於該出版品之段落（0029)中說到「能夠透 過該遮罩基板之厚度中依據鏤花遮罩內開口圖形之密 度所產生的變化而使透射該非開口區域之電子束量額 受到控制」。也就是，於遮罩內對應到該陣列上開口圖 形很密之中心區段的部分能夠減低其透射電子束的量 額，於遮罩內對應到該陣列上開口圖形很疏之邊緣區 段的部分則能夠增加其透射電子束的量額。據此，吾 人能夠得到對而言完全相同之圖形尺度並依令人滿意 的方式校正鄰近效應的不利影響。其中也說到「由於 吾人能夠以一劑完成對整個圖形的曝光，故這種方法 能夠改良其產量」。 如同於本說明中淸楚看到的’在假定透射非開口區 域之電子就是所有直線行進之非散射電子而忽略了任 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------I ^ ί-------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 471014 B7 五、發明說明（7 ) 何散射電子的情形之下，吾人能夠藉由施行上述出版 品中所揭示的發明而只要透過電子透射速率之差異便 得以校正該鄰近效應。簡言之，於此方法中係依該倒 置圖形的原來樣子施行曝光，其中該透射電子束之量 額會隨著該原始圖形之圖形密度而改變。 此方法係與所謂GHOST方法完全不相同的，讓 GHOST方法中係以藉由使基礎圖形（正向圖形）之倒置 圖形散焦到背面散射範圍之上而形成的射束執行弱校 正曝光作用而校正了鄰近效應。上述出版品所說明的 方法中〃爲了校正鄰近效應，讓倒置圖形的曝光作用 係在該倒置圖形沒有被散焦下與該正向圖形同時執行 的’以致其影像反差變得相當低而指出本方法並不適 用於精密圖形的形成。此外，因爲用於該倒置圖形之 透射電子束量額會隨著該基礎圖形之圖形密度而改 變，故其反差也會隨著該圖形密度而改變，且因此使 其線幅準確度變低。 發明之扼要說明 本發明的目的是於於SAL型電子朿曝光方法（其中 一..........…-..... 係藉由GHOST方法在施行圖形曝光的同時執行鄰近 效應校正）中針對圖形密度調整校正劑量，且因此提高 反差、改良解析度並放大其劑量邊界。本發明的另一 目的係透過將校正劑量調整爲背面散射（由底下圖形 一 , 所貢獻）而敌良圖形之線幅準確度。本發明的又一目的 係提供一種用於電子束曝光方法之遮罩以及此方法中 使用的一種電子束曝光系統。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

471014 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（# ) 根攄本發明之第一槪念而提出一種散射角限制型電 子束曝光方法，其中用到一種含有散射區域之遮罩， 且設置了限制用孔僅以控制因該遮罩受到散射之散射 電子的通過量額，因此由已通過該遮罩之電子束內各 電子散射角的差異形成了散射反差現象，且因此執行 了圖形曝光；其中 -藉由依照圖形密度改變遮罩散射區域之厚度，使散 射電子之散射角受到控制並使通過限制用孔徑之散射 電子量額獲致調整，且利用這些通過該限制用孔徑之 後的散射電子校正曝光，而在施行圖形曝光的同時執 行鄰近效應校正。 根據本發明之第二槪念而提出一種如第一槪念所述 之電子束曝光方法，其中該遮罩含有的結構中係將由 具有規定圖形之電子束散射器製成之散射區域形成於 一電子束可透射薄膜上。 根據本發明之第三槪念而提出一種如第一槪念所述 之電子束曝光方法，其中該遮罩係一種藉由將開口區 段設定於基板內而形成開口圖形的遮罩，且該基板含 有其厚度比電子穿透深度更薄之散射區域，且其內形 成有該開口圖形之該散射區域包含的區域係對應到晶 圓內之背面散射範圍。 根據本發明之第四槪念而提出一種如第三槪念所述 之電子束曝光方法，其中該遮罩係一組藉由結合許多 遮罩圖形而形成規定圖形之互補遮罩之一； -各散射電子之散射角係藉由設定每一個互補遮罩 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------二 --------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 471014 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（？） 之散射區域厚度而受到控制，其方式爲使利用一組這 類互補遮罩執行許多次（相當於形成規定圖形所需要 遮罩數目那麼多次）曝光之總校正劑量等於只利用一 個遮罩形成規定圖形且只透過一次曝光時之校正劑 量；且 -在藉由利用一組這類互補遮罩施行所需要次數之 曝光而形成規定圖形的同時，利用這些通過該限制用 孔徑之後的散射電子校正曝光而執行鄰近效應校正。 根據本發明之第五槪念而提出一種散射角限制型電 子束曝光方法，其中用到一種含有散射區域之遮罩， 且設置了限制用孔徑以控制因該遮罩受到散射之散射 電子的通過量額，因此由已通過該遮罩之電子束內各 電子散射角的差異形成了散射反差現象，且因此執行 了圖形曝光；其中 -該遮罩含有的結構中係將由具有規定圖形之電子 束散射器製成之散射區域形成於一電子束可透射薄膜 上； -藉由依照由底下圖形所貢獻之背面散射改變遮罩 電子束散射器之厚度，使各散射電子之散射角受到控 制並使通過限制用孔徑之散射電子量額獲致調整，且 利用這些通過該限制用孔徑之後的散射電子校正曝 光，而在施行圖形曝光的同時執行鄰近效應校正。 根據本發明之第六槪念而提出一種如第一槪念所述 之電子束曝光方法，於對應到晶圓之底下圖形以及由 底下圖形所貢獻之背面散射範圍的散射區域內設定遮 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線！ 471014 A7 B7 五、發明說明0。） 罩散射區域之厚度，而將由底下圖形所貢獻之背面散 封列入考量，因此使各散射電子之散射角受到控制並 使通過限制用孔徑之散射電子量額獲致調整，且利用 這些通過該限制用孔徑之後的散射電子校正曝光，而 在施行圖形曝光的同時執行鄰近效應校正。 根據本發明之第七概念而提出一種用於電子束曝光 方法之遮罩，其中爲了控制各散射電子之散射角而改 變遮罩散射區域之厚度，其方法是以針對圖形密度之 適當校正劑量執行鄰近效應校正。 根據本發明之第八槪念而提出一種如第七槪念所述 之用於電子束曝光方法之遮罩，其中該遮罩含有的結 構中係將由具有規定圖形之電子束散射器製成之散射 區域形成於一電子束可透射薄膜上。 根據本發明之第九槪念而提出一種如第七槪念所述 之用於電子束曝光方法之遮罩，其中該遮罩係一種藉 由將開口區段設定於基板內而形成開口圖形的遮罩， 且該基板含有其厚度比電子穿透深度更薄之散射區 域，且其內形成有該開口圖形之該散射區域包含的區 域係對應到已曝光物質內之背面散射範圍。 根攄本發明之第十槪念而提出一組用於如第四槪念 所述之電子束曝光方法之互補遮罩，其申該組互補遮 罩係藉由結合許多遮罩圖形而形成規定圖形；且 -每一個互補遮罩之散射區域厚度的設定方式爲使 利用一組這類互補遮罩執行許多次（相當於形成規定 圖形所需要遮罩數目那麼多次）曝光之總校正劑量等 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 — — iftlt — — I I — — — — — — — — — — — — — — — — —— — — — — 4?1〇14 A7 B7 i、發明說明（ο 於只利用一個遮罩形成規定圖形且只透過一次曝光時 之校正劑量。 根據本發明之第十一槪念而提出一種用於如第五槪 念所述之電子束曝光方法之遮罩，其中含有 -一結構係將由具有規定圖形之電子束散射器製成 之散射區域形成於一電子束可透射薄膜上；其中 -爲了控制各散射電子之散射角而改變遮罩散射區 域之厚度，其方法是以針對圖形密度之適當校正劑量 執行鄰近效應校正。 根據本發明之第十二槪念而提出一種散射角限制型 電子束曝光系統，其中用到一種含有散射區域之遮 罩，且設置了限制用孔徑以控制因該遮罩受到散射之 散射電子的通過量額，因此由已通過該遮罩之電子束 內各電子散射角的差異形成了散射反差現象，且因此 執行了圖形曝光；其中 -該遮罩是如第七到第十一槪念所述之任意一種遮 罩；且 -該限制用孔徑係包括一中央區段內之開口以及一 圍繞該中央區段內之開口而配置的密閉區域開口以便 控制通過之散射電子量額，因此提供了校正曝光以便 在施行圖形曝光的同時執行鄰近效應校正。 本發明能夠於SAL型電子束曝光方法（其中係藉由 GHOST方法在施行圖形曝光的同時執行鄰近效應校 正）中針對圖形密度調整校正量，.且因此提高反差、 改良解析度並放大其劑量邊界。此外於本發明中，係 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---I-----丨 _ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

五、發明說明（12) 透過將校正劑量調整爲背面散射（由底下圖形所貢獻）而改良 圖形之線幅準確度。另外提供了一種用於電子束曝光方法 之遮罩以及此方法中使用的一種電子束曝光系統。 圖式簡單說明： 第1圖係用以解釋一種根攄本發明之散射角限制型電子 束曝光系統之基本結構用的示意圖。 第2圖係用以解釋一種根據本發明之散射角限制型電子 束曝光系統之基本結構用的示意圖。 第3圖（a)〜（c)係用以解釋一種根據本發明之鄰近效應校 正之基本原理用的示意圖。 第4圖（a)〜（c)係用以解釋一種根據本發明之鄰近效應校 正之基本原理用的示意圖。 第5圖（a)〜（c)係用以顯示當利用根攄本發明之遮罩執行 電子束曝光時所得到之能量嚴積分布的示意圖。 第6圖（a)〜（c)係用以顯示賞利用習知遮罩執行電子束曝 光時所得到之能量澱積分布的示意圖。 第7圖（a)、（b)係用以顯示一種根據本發明之電子束曝光 用遮罩之實施例的示意圖。 第8圖（a)、（b)係用以顯示因透射矽鏤花遮罩（沒有開口） 而受到散射之散射電子的孔徑透射率與限制用孔徑的孔徑 角之間關係的示意圖。 第9圖係用以釋示射束反差與矽鏤花遮罩（沒有開口）之間 關係的曲線圖。 -14- 五、發明說明（13) 第10圖係用以顯示電子在透射矽鏤花遮罩（沒有開口）之 後的孔徑透射率與此矽鏤花遮罩厚度之間關係的曲線圖。 第11圖（a)、（b)係用以顯示另一種根據本發明之電子束 曝光用遮罩之實施例的示意圖。 第12圖（a)〜（e)係一系列用以顯示一種習知製造鏤花遮罩 之方法中各步驟的截面圖示。 第13圖（a)、（b)係一系列用以顯示一種根攄本發明製造 鏤花遮罩之方法中各步驟的截面圖示。 本發明較佳實施例之詳細說明 將本發明之較佳實施例的情形列入考量而將本發明詳細 說明如下。 <S AL型電子束曝光系統之基本結構> 首先參照第1和2圖之示意圖，一種SAL型電子束曝光 系統之基本結構中係在進行圖形曝光的同時施行校正曝 光，且因此依說明如下的方式完成鄰近效應校正。第1圖 中顯示的是某些散射電子及影像形成電子之軌跡，第1圖 中顯示的則單是某些影像形成電子之軌跡。 藉由第一投影透鏡2使通過遮罩1之影像形成電子 聚焦並通過限制用孔徑3(配置於交叉平面或是背面焦 點平面）內的中央開口，隨後再藉由第二投影透鏡4使 之於晶圓5之阻抗層6上形成影像。第1圖中之阻抗 層6是一種負阻抗層，其中餘留下來的是已照射部分 且在顯影之後顯示出其形式以供展示之用，雖然本發 明中使用的阻抗層也能夠是一種正阻抗層。此外，第 -15- 471014 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（Μ ) 一和第二投影透鏡係構成雙光學元件。 期間，藉由限制用孔徑3而阻斷大多數因遮罩1而 散射之電子且只有很小部分的電子會通過中央開口以 及圍繞該中央開口而配置的密閉區域開口。藉由第二 投影透鏡4之球形像差和色像差使這些通過其間的遮 罩-散射電子散焦成大約背面散射範圍並使之散佈於 晶圓之上用來當作校正射束。中央開口和密閉區域開 口係依同心方式配置，且密閉區域開口可能是環狀或 是呈如矩形或方形之類多角形輪廓形式的區域。此密 閉區域開口 一般而言是環狀的，但是也可能採取如矩 形或方形之類多角形鑲框的形狀。 校正射束之強度且因此正比於其強度之校正劑量在 正常情形下是因密閉區域開口之面積而受到控制，且 其散焦範圍則因該密閉區域開口量自限制用孔徑中心 的距離而受到控制；對環狀開口而言則藉由改變其尺 寸而受到控制。由於該密閉區域開口的開口面積是大 於該中央開口的開口面積，故實際上鄰近效應校正多 半取決於通過該密閉區域開口的散射電子。此外，用 於曝光之限制用孔徑的實際設計中，因爲背面散射範 圍大體係取決於晶圓材料及加速電壓，放在晶圓材料 及加速電壓的相同條件下將密閉區域開口與該限制用 孔徑中心的相關位置設定爲定常的（散焦程度爲定常 的）’藉由改變該密閉區域開口的區域寬度（開口面積） 而獲致調整的只有校正劑量。 <鄰近效應校正之基本原理> -16- ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁.) 訂---------線！ 471014 A7 B7 五、發明說明（j) 接下來參照第3和4圖以說明鄰近效應校正之基本 原理。此中所作的說明，係利用一種習如散射器薄膜 以便於遮罩中在電子束散射區域與具有相當小之電子 束散射功率的電子束透射區域（此後簡稱爲「透射區 域」）之間作出區分。 第3(a)圖顯示的是一種散射薄膜遮罩，而符號21和 22則分別指的是薄膜（電子束可透射薄膜）和散射器 層。第3(b)圖顯示的是當使用的是不含密閉區域開口 之限制用孔徑且未提供校正射束時（換句話說，在末作 任何鄰近效應校正時）於晶圓之阻抗層內的能量澱積 分布，而第3(b)圖顯示的是當使用的是含密閉區域開 口之限制用孔徑且提供有校正射束時（換句話說，在作 了鄰近效應校正時）於晶圓之阻抗層內的能量澱積分 布。於各附圖中，□b指的是背面散射範圍。假定向 前散射電子之能量爲1，則背面散射電子含有對應到 背面散射係數□之能量，而此例中所需要的校正劑量 比□是由□/(! + □)給定。藉由使校正射束散焦成大約 背面散射範圍□ b或L，則能夠將如第3(b)圖所示已降 低到接近邊線之澱積能量帶到如第3(C)圖所示之定常 位準上。這會導致對圖形之線幅準確度的改良。

於第4圖中，將如第3(a)圖所示之散射薄膜遮罩取 代成一種其上形成有線段及空間圖形（1/1 ，換句話說 一種其圖形密度爲50%之圖形）的遮罩。從第4圖可 以淸楚地看出，即使當圖形密度改變時，吾人也能夠 依相同的方式施行鄰近效應校正，不像習知GHOST -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNQA4規格do X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線！ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 7 1 0 1 ^ A7 B7 I、發明說明（) 方法的是吾人不再需要對倒置圖形施行分開的校正曝 光（這另外需要對每一個圖形施行複雜的計算）。 <本發明遮罩之功能和效應> 接下來參照第5和6圖以說明當吾人利用本發明之 遮罩（其中散射區域內的厚度會依照圖形密度而改變） 施行電子束曝光時所得到的功能和效應。第5圖係用 以顯示當利用根攄本發明之散射薄膜遮罩執行電子束 曝光時於阻抗層內所得到之能量澱積分布的示意圖， 而作比較用顯示的第6圖係用以顯示使用習如散射薄 膜遮罩（其散射器層22之厚度是定常的）時之能量澱積 分布的示意圖。於第5和6圖的每一個例子裡，圖（c) 顯示的都是一種散射薄膜遮罩的截面圖示。於鏤花遮 罩的例子裡，末出現任何對應到薄膜2 1的薄膜，且將 散射器層22取代成一種由矽之類製成且其中形成有 開口圖形的基板。圖（b)代表的都是未施行鄰近效應校 正的例子，也就是說其中使用的是一種不含任何環狀 開口而只含中央開口之限制用孔徑且未執行任何校正 曝光的例子；而圖（b)代表的都是已施行鄰近效應校正 的例子，也就是說其中使用的是一種含有圍繞中央開 口之環狀開口的限制用孔徑，在提供有校正射束下於 施行圖形曝光的同時執行鄰近效應校正的例子。此 外，本發明中所使用的圖形密度在理論上指的是含藏 於背面散射範圍內之區域上量自電子束入射點的圖形 密度。 在未施行鄰近效應校正下，會在圖形密度隨著位置 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------訂---------_ . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 471014 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _ B7_ 五、發明說明) 而改變處產生已澱積能量的變化，這可以例如從第5 和6圖兩者之圖（c)中落在圖形之中央區段與邊緣區段 之間的隔離圖形內看出。當執行鄰近效應校正時，所 有事件中的澱積能量都會變成定常而與圖形密度無關 的，如第5(C)和6(C)圖所示。這改良了圖形的線幅準 確度。 於本發明中，爲了改良在已曝光區段與未曝光區段 之間已澱積能量的反差，而提高其解析度並增加其劑 量邊界，且如第1圖所示依照圖形密度□改變遮罩之 散射區域（散射·器層22)厚度。藉由改變遮罩之散射區 域厚度使各散射電子之散射角受到控制，必然地使通 過限制用孔徑之散射電子量額獲致調整。就效應而 言，於習知散射薄膜遮罩中因爲遮罩內之散射器層具 有定常厚度故只能對遮罩之校正劑量作整體的調整。 與此對照的是，於本發明中即使在某一遮罩圖形之內 吾人也能夠依照圖形密度對校正劑量作局部的調整。 依這種方式藉由改變遮罩之散射區域厚度，使吾人能 夠使用具有給定圖形密度所要求之最小劑量的校正射 束進行照射，結果使反差變得更高、使解析度變得更 好且使劑量邊界變得更大。此外，若將已曝光區段的 最大電子強度表爲Imax，並將末曝光區段的最小電子 強度表爲 ，則其曝光反差 C 是由 C = (I…-Imin)/(I…+ 給出。對實際曝光而言，因爲電

子強度係正比於其能量，故吾人能夠將已澱積能量的 反羞 C E 表爲 C E = ( E m a X _ E m i n ) / ( E …+ E m i η )，其中 E ni a X -19- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） n n I m [ 一OJ· n B^l n n n I I n € (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 471014 B7_____ 五、發明說明（d ) 是最大已澱積能量而最小已澱積能量。 此外參照各附圖，當使用的是一種如第6圖所示含 有具定常厚度之散射區域的習知散射薄膜遮罩時，將 具有相當量額之定常劑量□的校正曝光加到晶圓的整 個表面上，則無論圖形密度□爲何都會使得因校正曝 光的能量澱積變得很大。與此相反地，當使用的是一 種如第5圖所示含有其厚度（toCKtnO會依照圖形密度 (□〇<□;<□ 而改變之散射區域的遮罩時，校正劑量 係針對圖形密度而調整使得因校正曝光的能量澱積變 得很小。特別是於其有最大圖形密度□m之圖形區域 內，能夠使校正劑量降低到因校正曝光的能量澱積幾 乎在量自邊線之背面散射範圍L外側消失的程度。如 上所述，於本發明中藉由校正曝光而執行之鄰近效應 校正並未使反差減低太多。因此較之運用習知遮罩的 例子，所產生之阻抗圖形具有由高品質（具有高解析度） 之截面形式且能夠將劑量邊界設定得很大。 <電子束曝光用遮罩之結構> 接下來，將一種根攄本發明之電子束曝光用遮罩的 結構說明如下。於本發明中，吾人能夠藉由增加遮罩 之散射區域厚度使各散射電子之散射角變得更大且使 校正劑量變得更小，而藉由減少遮罩之散射區域厚度 使各散射電子之散射角變得更小且使校正劑量變得更 大。至少其結構，其中考量了兩種結構；一種是由習 知散射薄膜遮罩構成的已開發形式而另一種則是由習 知鏤花遮罩構成的已開發形式。 -20 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

一^1 n n I n i n n n I n n I n n n In n I 471014 A7 B7 五、發明說明（π ) 本發明之遮罩的一種實例是由如第5(a)圖所示之習 如散射薄膜遮罩開發出來的。於此遮罩中，係使形成 於散射薄膜遮罩內電子來可透射薄膜（薄膜21)上方之 散射器層22厚度依照圖形密度而改變。對電子束可透 射薄膜而言，可以使用一種厚度爲50到1 50奈米的氮 化矽膜◦至於散射器，可以將厚度爲50奈米左右之鎢 (W)層、鎢/碳分層膜之類形成於上述薄膜之上方並製 作成圖形。其他可能用到之散射器層材料包含如鉻、 鉬、鈦、金和鉑之類重金屬以及如多晶矽、矽化鎢、 矽化鉬和矽化鈦之類多晶材料。至於散射薄膜遮罩之 材料和製造方法，可以於例如 SPIE ， V〇1.3236，pp. 1 90( 1 998)之論文中找到更多。 另一方面，以習知鏤花遮罩將開口圖形形成於一足 夠厚以吸收（阻斷）全部或是幾乎全部影像形成電子之 基板內，並利用影像形成電子之吸收反差施行圖形的 形成◦至於本發明之遮罩（以下稱爲「散對用鏤花遮 罩」），則能夠藉由利用相當厚的基板，於其內形成允 許可觀電子束透射並充分地散射電子束之較薄散射區 域，然後再將開口圖形形成於此散射區域內並依照圖 形密度改變散射區域之厚度而製成的。 本發明之散射用鏤花遮罩係參照用以顯示其中某一 實施例之第7圖作進一步的說明。第7(a)圖顯示的是 由線段和空間構成的謄寫圖形31，而第7(b)圖顯示的 是讓遮罩對應到沿第7(a)圖之A-B線段擷取圖示的截 面圖。於這些附圖中，□b指的是背面散射範圍。此 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂·--I-----— 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 _ n n n 1 n n I n n n I .^1 _ 471014 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（w) 中，係將謄寫圖形尺寸對遮罩尺寸的比例設定爲1:1 以致能夠淸楚地看出謄寫圖形與遮罩之間的關係。 本發明之散射用鏤花遮罩，係於由矽之類製成之基 板內提供一開口以便形成開口圖形，且此遮罩基板含 有一厚度小於電子穿透深度之散射區域並將該開口圖 形形成於此散射區域內。同時，此散射區域包含一對 應到晶圓內影像形成電子之背面散射範圍□b的區 域。此外，依照圖形密度改變此散射區域之厚度以便 使校正劑量最佳化。 當吾人利用一種將開口圖形形成於遮罩基板之散射 區域內之散射用鏤花遮罩執行曝光時，通過開口區段 之電子會抵達晶圓上成爲影像形成電子，而透射散射 區域或是基板之較薄區域的電子則變成散射電子，大 多數散射電子會因交叉平面內之限制用孔徑而阻斷。 必然地，以本發明之散射用鏤花遮罩係藉由散射反差 將影像反差形成於晶圓上，而以習知遮罩係藉由吸收 反差將影像反差形成於晶圓上。期間，通過限制用孔 徑內密閉區域開口之散射電子中有一部分會抵達晶圓 上成爲校正射束，因此施行了鄰近效應校正。如同以 上所看出的，於散射用鏤花遮罩中，散射區域會分別 對應到散射器層22及開口區段亦即散射用鏤花遮罩 之電子可透射薄膜（薄膜21)。 爲了允許電子束充分地透射及散射，而依下列方式 設定出本發明散射用鏤花遮罩之散射區域厚度。該散 射區域厚度之上限必須是小於電子束範圍（電子穿透 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線丨· 471014 Α7 Β7 五、發明說明（Μ ) 深度），較佳的是小於該電子穿透深度的1 /2。此外， 該散射區域厚度之上限較佳的是不大於25倍、更佳的 是不大於1 5倍、最佳的是不大於1 0倍之平均自由徑。 該散射區域厚度之下限必須是不小於其平均自由徑， 較佳的是不小於1.5倍、更佳的是不小於2倍、最佳的 是不小於3倍之平均自由徑。由於電子穿透深度及其 平均自由徑非常仰賴遮罩基板材料以及加速電壓，故 爲了適當地設定散射區域厚度，不僅將圖形密度而是 將遮罩基板材料以及加速電壓列入考量。此中之平均 自由徑係利用 Jpn· Appl. Phys., 10，ρρ·678(1971)論 文中所說明之方程式加以估計的。此外，依上述方式 設定出遮罩基板內之散射區域厚度可能設定爲使其射 束反差較佳的是不小於90%、更佳的是不小於95 %且 又更佳的是不小於98%。另外，於某些例子裡可能必 須考量與製程相關的因素。例如，較佳的是將矽基板 內開口之槪念比設定爲不超過1 0，且較佳的是在設定 厚度時也將這點列入考量。 /'本發明之散射用鏤花遮罩的優點是，可能因爲將開 口圖形形成於較薄之散射區域內而改良了製造準確 ;度，且因爲大部分電子束會透射散射區域而大幅減低 \ 了遮罩內肇因於電子束照射的熱能產生。不過，若遮 \罩基板內之散射區域是過薄的，則遮罩可能失去其機 械強度。因此如第7(b)圖所示，爲了保持遮罩之機械 強度，較佳的是使除了散射區域以外區域之厚度形成 爲比散射區域之厚度更厚，較佳的是使之不少於散射 -23 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------線—. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 471014 A7 ____B7_ 五、發明說明（A) 區域厚度的兩倍。 對本發明之散射用鏤花遮罩而言，例如當使用的是 矽基板且其加速電壓爲100仟伏（其電子穿透深度大 槪是67微米）時，該矽基板內散射區域之厚度下限較 佳的是不小於〇·3微米、更佳的是不小於0.4微米、 又更佳的是不小於0.6微米。該矽基板內散射區域之 厚度上限較佳的是不大於5微米、更佳的是不大於3 微米、又更佳的是不大於2微米。 本發明之散射用鏤花遮罩的另一基礎觀點，係使對 應到晶圓內影像形成電子之背面散射範圍的遮罩基板 區域（此後稱爲「背面散射遮罩基板區域」）也其有上 述比電子穿透深度更薄的厚度。換句話說，遮罩基板 內之散射區域必須包含該背面散射基板區域。除非電 子充分地透射或是該背面散射基板區域內產生了足夠 的散射電子，否則無法依令人滿意的方式施行鄰近效 應校正。如上所述，由於必須使散射電子散焦成大約 背面散射範圍以當作校正射束照射晶圓，故至少也必 須從對應到該背面散射範圍之遮罩基板區域（背面散 射遮罩基板區域）上產生散射電子。 <遮罩散射區域厚度與校正劑量之間的關係> 接下來，進一步說明遮罩內散射區域厚度的變化如 何帶來對各散射電子之散射角的控制且必然地帶來對 校正劑量的調整。 第8(a)圖係用以顯示因透射一矽鏤花遮罩（不含開 口區段）而散射之電子的孔徑透射率T(%)與限制用孔 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規袼（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ~ I _ I I I i I ·11!11!11 ^ —— — — — — - - - — I — H — — — — — — — 1 A7 471014 B7 ____ 五、發明說明（Η ) 徑之孔徑角□(毫弧度）之間關係隨矽遮罩厚度函數而 改變的曲線圖。此中的孔徑透射率τ(%)指的是落在晶 圓85上之電子數目對遮罩-照射之電子數目的比例。 這種關係於如第8(b)圖所示之光學系統內得到的，其 中利用一種僅由中央區段內開口構成而不含任何環狀 開口之限制用孔徑，且不含任何開口圖形之各遮罩的 厚度分別是0.15微米、0.3微米、0.5微米、1.0微米 及2.0微米。孔徑角□與限制用孔徑83之中央區段內 開口半徑r之間的關係是由r与D · □給出，其中D是 遮罩81與第一投影透鏡82之間的距離。 從第8(a)圖可以淸楚地看出，當孔徑角□變得愈大 (其開口半徑r也會變得愈大）則其孔徑透射率T會升 高，且該孔徑透射率T會隨著遮罩變得愈厚而降低。 上述在逐步增加孔徑角□下孔徑透射率會增加的結 果，顯示出隨著開口半徑r的增加，落在晶片上之散 射電子量額會變得更大。此外於第8(a)圖中，未散射 電子孔徑透射率是給定成0孔徑角上的孔徑透射率。 另一方面，在逐步增加遮罩厚度下孔徑透射率會減 低的結果，指出隨著遮罩變得愈厚（也就是其散射區域 變得愈厚）則電子束的散射角會變得更大，這會引致落 在晶圓上之散射電子量額減少因爲具有較大散射角的 散射電子會因限制用孔徑而被截斷。 本發明的發明人覺察到這類觀測的重要性，係如上 所述能夠透過改變遮罩之散射區域厚度使各散射電子 之散射角受到控制，且因此能夠使落在晶圓上之散射 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4 g (210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 訂-------- :線 ------------------------- ^1014 ^1014 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 &、發明說明（>4 ) 電子量額（也就是校正劑量）獲致調整，而將之開發成 本發明。 此外，第9圖射束反差與矽鏤花遮罩厚度（不含任何 開口）之間在100仟伏之加速電壓下的關係。此中係將 射束反差C(%)表爲C=l-T(%)，其中T。是當孔徑角爲 〇毫弧度時之孔徑透射率。例如於第8圖中，當遮罩 厚度爲0.3微米時，其孔徑透射率T。爲10%，且因此 其射束反差變成90%，假定在這些條件下能夠於晶圓 上形成充分的影像反差的話。 <圖形密度與遮罩散射區域之厚度問的關係> 接下來給定一實例，將改變遮罩散射區域之厚度以 針對圖形密度調整校正劑量的程序說明如下。 此實例（例如S遮罩）中，使用的一種具有線段和空 間圖形之矽鏤花遮罩含有兩種圖形區域，其中一種的 圖形密度爲50%(L/S = 1/1)而另一種的圖形密度爲 25 % (L/S = 1/3)。此中使用的限制用孔徑包括一中央開 口及一圍繞該中央開口之環狀開口，且此環狀開口之 內徑和外徑的孔徑角分別是20和40毫弧度（其中間半 徑的孔徑角是30毫弧度）。 曝光條件爲：加速電壓是1〇〇仟伏以及F严160毫米 和F2二40毫米。若使用的矽晶圓在這些曝光條件下具 有的背面散射範圍□ b爲30微米，則對該光學系統的 目鏡（第二投影透鏡4)而言，應該選擇的是一種含有此 等球形像差係數以便使通過限制用孔徑內該環狀開口 之散射電子散焦成大約此背面散射範圍□ b(30微米）。 -26- ^紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

471014 A7 B7 五、發明說明（<) 假定向前散射電子之澱積能量爲1，則背面散射電 子之澱積能量係由圖形密度（□)及背面散射係數（□) 的乘積給出，對圖形密度爲50%的區域而言是□ /2， 而對圖形密度爲25 %的區域而言是口/4。 接下來，利用含最大圖形密度之區域內因背面散射 的澱積能量當作標準而定出校正劑量。例如，若最大 圖形密度爲50%，則選擇校正劑量而使全部圖形區域 內之的澱積能量變成□ /2(含最大圖形密度之區域內 之校正劑量都是0，除了邊線附近之外）。此例中對其 形密度爲25 %的區域而言，通過限制用孔徑內環狀開 口之校正射束的校正劑量比□會變成口25= (0.2 5/0.75) X □ /(1 + 口），且若其背面散射係數□ =0.4，則□ 25 = 0.095( = 9.5%)。若將最大圖形密度以及其他區域內的圖 形密度分別表爲□m和□i，則依一般表現方式將其圖 形密度爲□ i之區域的校正劑量比給定爲□ i = ((□-□ 0/(1-口0)父口/(1 + 口），其中 1口口^>口1。 現在，第10圖係用以顯示孔徑透射率與遮罩厚度之 間關係的曲線圖（該環狀開口之孔徑角爲：20到40毫弧 度）。如第10圖所示，用來提供對應到前述□ μ = 0.095( = 9.5%)且其孔徑透射率爲9.5%之遮罩厚度是0.8 微米。據此，於其圖形密度爲50%且除邊線附近之外 不需要作任何校正射束照射之區域內，將遮罩厚度設 定爲至少2微米以便使得對20到40毫弧度之孔徑角 而言其孔徑透射率爲0%。 此外，雖則於上述實例中係將具有最大圖形密度之 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

- .n n n I 一*»J· urn n n n I n . I n an n n It I n I n n n n n I 471014 A7 B7 五、發明說明（Η ) 區域（除邊線附近之外）的校正劑量設定爲〇,則吾人能 夠以一種校正射束照射整個其有最大圖形密度的區域 只要能夠得到所要求的劑量便成。 <依照底下圖形改變散射區域厚度的遮罩> 接下來參照第1 1圖，說明電子束曝光用遮罩的另一 種實施例。第1 1 (a)圖顯示的是由線段和空間構成的謄 寫圖形31以及底下圖形32，而第1 1(b)圖顯示的是該 遮罩對應到沿第1 1(a)圖之A-B線段擷取圖示的截面 圖。於這些附圖中，□ bsi是因矽基板所導致的背面散 射範圍’而□ bw是由底下圖形所貢獻之額外背面散射 範圍。此中，將謄寫圖形尺寸與遮罩尺寸的比例設定 爲1:1以致能夠淸楚地看出謄寫圖形與遮罩之間的關 係。 底下圖形3 2包括一閘極、一互連結構及一由其密度 比晶圓材料更高之材料製成的接觸孔塡充區段，而用 來構成該底下圖形的重材料可能是如鎢、銅、鉅、鈷、 鈦、鉬之類的重金屬。由線段和空間構成的透射圖形 3 1係對應到例如一種由位元線或是鋁互連結構構成 的圖形。 因爲於此實施例中，係將背面散射係數以及會隨著 材料型式而改變的背面散射範圍列入考量，而能夠使 用於謄寫圖形之線幅受到更準確的控制。 於此實施例中，當形成具有不同遮罩厚度之區域 時，應該將曲底下圖形所貢獻之背面散射列入考量。 吾人可以依照晶圓側基板材料之背面散射係數以及底 -28- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ,---I---—訂·-------- _ _ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -n I I n n n n .^1 ϋ n n n I n n · 471014 A7 B7 五、發明說明（π) 下圖形而設定出具有不同遮罩厚度之區域的厚度。此 外，吾人可以在不僅考量直接對應到底下圖形形成區 域的區域下，而且在考量對應到由底下圖形所貢獻之 背面散射範圍的區域下，定出具有不同遮罩厚度之區 域的厚度。 如第1 1圖所示，散射器層是於區域Rw(亦即底下圖 形32會對背面散射有貢獻處）內具有最小厚度，而於 底下圖形32不會對背面散射有買獻的區域RS1內其厚 度是稍微比較厚的。將區域Rw內的厚度設定成比區域 Rsi內的厚度更小以致能夠提供更多照射晶圓用的校 正劑量以便補償肇因於由底下圖形所貢獻之背面散射 兩增加的能量澱積。若依這種方式使遮罩基板上對應 到由底下圖形所貢獻之背面散射區域之散射區域厚度 變得更薄，則能夠使肇因於由底下圖形所貢獻之背面 散射的鄰近效應獲致校正，且能夠進一步改良該阻抗 圖形在顯影之後的線幅準確度。 如第1 1圖所示，上述實施例是一種只依照由底下圖 形所貢獻之背面散射改變遮罩基板之散射區域厚度 (但是不管其圖形密度爲何）的實例。不過，於依照遮 罩圖形密度設定遮罩基板之散射區域厚度的步驟中’ 吾人能夠選擇散射區域之厚度，同時也能夠將由底下 圖形所貢獻之背面散射列入考量。此例中，爲了找出 由底下圖形所貢獻之背面散射區域內的背面散射程 度，必須同時將晶圓基板之背面散射係數及由底下圖 形所貢獻之背面散射係數兩者列入考量。 •29- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 > I I__I - - ^ ·11111111 I ί -----------I---------I--- 471014 A7 B7 五、發明說明（d) <於互補遮罩上採用本發明> 對鏤花遮罩而言，一種已知的問題是當遮罩含有例 如包括配置有條狀圖形以形成一矩形或方形之全部四 邊或是只有三邊之圖形時遮罩可能容易受到破壞。因 爲這種遮罩內用來支持爲各條狀圖形所圍繞之區域以 及其相鄰區域的區段（例如，對方形圖形而言的四個角 落區段）只會佔據有限的面積且具有很低的強度，因此 該遮罩在處理時很容易在支持區段上受到破壞。 據此爲了解決這種問題（有時候稱爲甜甜圈問題或 是岐葉問題），可能使用的一種方法其包括的步驟：將 給定圖形分段成許多圖形；製造適用每個圖形之遮 罩；且利用這些遮罩施行許多次電子束曝光並因此在 結束時完成給定圖形的形成。將一組各含有一已分段 圖形的這類遮罩稱爲互補遮罩。 於習知SAL型電子束曝光方法中，若使用這類互補 遮罩以形成一規定圖形則產生了下列問題。也就是 說，由於在與圖形曝光同時執行的鄰近效應校正中吾 人係爲每個遮罩提供校正射束，故當利用許互補遮罩 施行許多次曝光時會往第二次曝光之後的每一次曝光 給定校正射束的超暖照射。結果，因爲錯誤的校正劑 量而減低了線幅準確度並降低了反差。 爲了克服這種問題，本發明中係在依照圖形密度設 定遮罩基板之散射區域厚度時，對每一個互補遮罩之 散射區域厚度進行設定，其方式爲使利用一組這類互 補遮罩執行許多次（相當於形成規定圖形所需要遮罩 -30- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

C- I -------·11111111 -----------I I ------------I 471014 A7 B7 五、發明說明（巧） 數目那麼多次）曝光之總校正劑量等於只利用一個遮 罩形成規定圖形且只透過一次曝光時之校正劑量。此 中’吾人能夠利用對應到校正劑量比□之孔徑透射率 f與遮罩厚度之間的關係（如第1 0圖所示）而得到每一個 遮罩基板之散射區域厚度。 若使用的是如上所述得以改變其散射區域厚度並使 其散射角受到控制之互補遮罩，能夠在藉由利用一組 i互補遮罩並依需求次數施行電子束曝光執行規定圖形 之形成作業的同時，施行其有規定校正劑量之最佳化 鄰近效應校正。 > <遮罩之製造方法> 散射用鏤花遮置之製造方法 在說明了鏤花遮罩之習知製造方法後，參照第1 2 圖以說明一種根據本發明之散射用鏤花遮罩製造方法 的實施例。 首先如第12(a)圖所示，於一組合晶圓（矽/二氧化矽 /矽）上形成一阻抗層然後藉由光刻印施行圖形製作， 其中符號41和43代表的是矽層而符號42代表的是二 氧化砂層。 如第12(b)圖所示，利用一種已製作成圖形之阻抗層 45當作遮罩對矽層43施行乾蝕刻。 在去除該阻抗層之後，如第12(c)圖所示形成氮化矽 層46當作將要於稍後步驟中執行之溼蝕刻的保護 膜。接下來，在背面上形成一阻抗層並將之製作成圖 形以便於其中心內形成一具有開口視窗之阻抗層47。 -31 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -,X______ 訂---------線！ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 471014 A7 B7 五、發明說明（Μ ) 接下來如第12(d)圖所示’在去除開口區段內之氮化 矽膜之後，藉由如氫氧化鉀溶液之類鹼性溶液對曝露 於開口區段內之矽層施行溼蝕刻。利用矽層之定向將 矽層4 1形成爲錐體形狀。隨後’藉由溼蝕刻去除露出 的二氧化砂層42。 在那之後如第12(e)圖所示’將阻抗層47和保護膜 46去除掉，並藉由噴濺法之類將由例如金、鉑或鈀製 成的導電膜48形成於其表面之上。 吾人能夠藉由應用上述製造方法之步驟而製造根攄 本發明的散射用鏤花遮罩。 爲了局部地改變遮罩內之散射區域厚度’例如吾人 可以在形成遮罩之後藉由以離子束從側邊進行照射而 選擇性地去除矽層。可替代地’在施行了如第12(d) 圖所示步驟之後將阻抗層47和保護膜46去除掉，之 後再從頂部表面施行離子束照射以便在於其表面之上 形成導電膜48之前去除矽層。 可替代地，例如在施行了如第1 2(b)圖所示步驟之後 將阻抗層45去除掉，之後再形成一阻抗層並藉由光刻 印刷（如第13(a)圖所示）製作成圖形’然後再利用已製 作成圖形之阻抗層49當作遮罩於其上施行乾蝕刻，且 因此局部地形成了比較薄的區域。可替代地’在施行 了如第12(d)圖所示步驟之後將阻抗層47和保護膜46 去除掉，之後如上所述再形成一阻抗層並藉由光刻印 刷術製作成圖形，然後在於其表面之上形成導電膜48 之前利用已製作成圖形之阻抗層當作遮罩於其上施行 -32- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線丨' 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 471014 Α7 Β7 五、發明說明（w) 乾蝕刻。吾人能夠重複施行這種局部地形成比較薄的 區域的步驟以便形成許多配置在一起但是各具有不同 圖形密度的區域。 散射用之薄膜遮罩之製诰方法 在說明了散射用薄膜遮罩之習知製造方法之實例 後，吾人將要說明一種根據本發明之散射用薄膜遮罩 製造方法的實施例。吾人可以在其他地方找到對散射 用薄膜遮罩之習知製造方法的進一步說明，例如 SPIE，ν〇1·3236，ρρ·1 90(1 998)。 首先，於矽基板上藉由LPCVD(低壓化學氣相澱積） 法形成氮化矽膜當作電子束可透射薄膜。此中，該氮 化矽膜係同時形成於矽基板的兩個表面上。隨後，在 形成於基板表面上的氮化矽膜之上藉由噴濺法成長鎢 層當作散射器層。 接下來，在形成於基板背部表面上的氮化矽膜之上 塗佈一阻抗塗層並製作成圖形，且利用所形成之阻抗 圖形當作遮罩，藉由反應性離子蝕刻法去除該氮化矽 膜以便於規定區域內露出矽基板。此外在此步驟之 後，可以將鎢層形成於基板頂部表面上的氮化矽膜之 上。 在去除阻抗層之後，藉由以氫氧化鉀施行溼蝕刻去 除矽基板上露出區域內的矽，因此形成了開口區段以 露出形成於基板頂部表面上的氮化矽膜。 接下來，於落在基板頂側上之鎢層之上塗佈一阻抗 塗層並製作成圖形，且利用所形成之阻抗圖形當作遮 -33- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------—--I -、------—訂--------I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 471014 A7 B7 五、發明說明 罩’藉由乾蝕刻將鎢層製作成圖形。藉由去除該阻抗 材料而得到將鎢層圖形形成於氮化砂膜上之散射薄膜 遮罩。 到目前爲止已說明了 一種習知製造方法的實例。於 此方法中’爲了局部地改變鎢層圖形之厚度，例如能 夠採用下列步驟。也就是說，首先刻意地形成比所需 要厚度更厚的鎢層，然後再重複許多次光刻印刷處 理，隨著個別的規定圖形區域改變蝕刻量額，因此會g 夠形成局部地其有不同厚度之散射器層圖形。 可替代地，在將鎢層形成於該氮化矽膜之上時，可 以在每一個規定區域內施行阻抗圖形的形成步驟、執 行鎢噴濺處理及去除阻抗材料，若隨著這類個別步驟 而改變鎢噴濺的量額，則能夠形成局部地具有不同厚 度之散射器層圖形。 符號說明 1,8 1…遮罩 2,82···第一投影透鏡 3,83···限制用孔徑 4…第二投影透院 5,85…晶圓 6…阻抗層 21…薄膜 22…散射器層 3 1…已傳輸圖形 32···底下圖形 -34- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

I tA· I I I Γ ! I I a — — — — — — — — I ^ ^- — — — — 1 — — — — — — — — — — — — — — —--I 471014 A7 _B7_ 五、發明說明（W ) 41，43···矽層 42…二氧化矽層 45，49…已製作成圖形之阻抗層 46…保護膜（氮化矽層） 47…阻抗層 48…導電膜 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 六、申請專利範圍 第89 1 2 1 1 07號「電子束曝光方法和遮罩以及電子束曝光 系統」專利案 (90年11月19日修正） A申請專利範圍： 1. 一種散射角限制型電子束曝光方法，其用到一種含有 散射區域之遮罩，且設置了限制用孔徑以控制因該遮 罩受到散射之散射電子的通過量額，因此由已通過該 遮罩之電子束內各電子散射角的差異形成了散射反差 現象，且因此執行了圖形曝光；其特徵爲： 藉由依照圖形密度改變遮罩散射區域之厚度，使散 射電子之散射角受到控制並使通過限制用孔徑之散射 電子量額獲致調整，且利用這些通過該限制用孔徑之 後的散射電子校正曝光，而在施行圖形曝光的同時執 行鄰近效應校正。 2. 如申請專利範圍第1項之散射角限制型電子束曝光方 法，其中該遮罩含有的結構中係將由具有規定圖形之 電子束散射器製成之散射區域形成於一電子束可透射 薄膜上。 3. 如申請專利範圍第1項之散射角限制型電子束曝光方 法，其中該遮罩係一種藉由將開口區段設定於基板內而 形成開口圖形的遮罩，且該基板含有其厚度比電子穿透 深度更薄之散射區域，且其內形成有該開口圖形之該散 射區域包含的區域係對應到晶圓內之背面散射範圍。 -1 - ^一 ,____ -一 _______ 471014 六、申請專利範圍 4.如 串 請 專 利 範圍第3項之散射角限制 型 電 子束 曝 光方 法 其 中 該 遮罩係一組藉由結合許多 遮 罩 圖 形而形成 規 定 圖 形之互補遮罩之一； — 各 散 射 電 子之散射角係藉由設定每 — 個 互 補 遮 罩 之 散 射 區 域 厚度而受到控制，其方式 爲 使 利用 -- 組 坦 類 互 補 遮 罩執行許多次（相當於形成 規 疋 圖 形所 需 要 遮 罩 數 那麼多次）曝光之總校正劑 里 等 於只利用 _- 個 遮 罩 形 成規定圖形且只透過一次 曝 光 時 之 校 正 劑 量 且 一 在 藉 由 利 用一組這類互補遮罩施行所 需 要 次 數 之 曝 光而 形 成 規定圖形的同時，利用這 些 通 過 該 限 制 用 孔 徑 之 後 的散射電子校正曝光而執〜 6 鄰 近 效 應 校 正 〇 5. 種 散 射角 限制型電子束曝光方法， 其用 到 -- 種 含有 散 射 區 域 之 遮罩，且設置了限制用孔 徑 以 控 制 因 該 遮 罩 受 到 散 射 之散射電子的通過量額， 因 此 由 已 通 過 該 遮 罩 之 電 子 束內各電子散射角的差異 形 成 了 散 射 反 差 現 象 且 因 此執行了圖形曝光；其特徵爲 — 該 遮 罩 含有的結構中係將由具有規 定 圖 形 之 電 子 束 散 射 器 製 成之散射區域形成於一電 子 束 可 透 射 薄 膜 上 y — 藉 由 依 照 由底下圖形所貢獻之背面 散 射改 變 遮 罩 電 子 束 散 射 器之厚度，使各散射電子 -2- 之 散 射 角 受 到 控 、申請專利範圍 制並使通過限制用孔徑之散射電子量額獲致調整， 且利用這些通過該限制用孔徑之後的散射電子校正 曝光，而在施行圖形曝光的同時執行鄰近效應校 正。 6. 如申請專利範圍第1項之散射角限制型電子束曝光方 法，其中於對應到晶圓之底下圖形以及由底下圖形所 貢獻之背面散射範圍的散射區域內設定遮罩散射區域 之厚度，而將由底下圖形所貢獻之背面散射列入考 量，因此使各散射電子之散射角受到控制並使通過限 制用孔徑之散射電子量額獲致調整，且利用這些通過 該限制用孔徑之後的散射電子校正曝光，而在施行圖 形曝光的同時執行鄰近效應校正。 7. —種申請專利範圍第1項中散射角限制型電子束曝光 方法所用之電子束曝光用遮罩，其特徵爲：爲了控制 各散射電子之散射角而改變遮罩散射區域之厚度，其 方法是以針對圖形密度之適當校正劑量執行鄰近效應 校正。 8_如申請專利範圍第7項之散射角限制型電子束曝光方 法所用之電子束曝光用遮罩，其中該遮罩含有的結構 中係將由具有規定圖形之電子束散射器製成之散射區 域形成於一電子束可透射薄膜上。 9·如申請專利範圍第7項之散射角限制型電子束曝光方 法所用之電子束曝光用遮罩，其中藉由將開口區段設 471014 、申請專利範圍 定於基板內而形成開口圖形’且該基板含有其厚度比 電子穿透深度更薄之散射區域’且其內形成有該開口 圖形之該散射區域包含的區域係對應到已曝光物質內 之背面散射範圍。 10.—種申請專利範圔第4項中散射角限制型電子束曝光 方法所使用之互補遮罩，係藉由結合許多遮罩圖形而 形成一種規定圖形；且 一每一個互補遮罩之散射區域厚度的設定方式爲使利 用一組這類互補遮罩執行許多次（相當於形成規定圖 形所需要遮罩數目那麼多次）曝光之總校正劑量等於 只利用一個遮罩形成規定圖形且只透過一次曝光時 之校正劑量。 Π .—種申請專利範圍第5項中散射角限制型電子束曝光 方法所使用之電子束曝光用遮罩，係含有 ----結構係將由具有規定圖形之電子束散射器製成之 散射區域形成於一電子束可透射薄膜上；其特徵 爲： 一爲了控制各散射電子之散射角而改變遮罩散射區域 之厚度’其方法是以針對圖形密度之適當校正劑量 執行鄰近效應校正。 1 2· —·種散射角限制型電子束曝光系統，其中用到一種含 有散射區域之遮罩，且設置了限制用孔徑以控制因該 遮罩受到散射之散射電子的通過量額，因此由已通過 471014 六、申請專利範圍 該遮罩之電子束內各電子散射角的差異形成了散射反 差現象，且因此執行了圖形曝光；其特徵爲： 一該遮罩是一種如申請專利範圍第7項之遮罩；且 一該限制用孔徑係包括一中央區段內之開口以及一圍 繞該中央區段內之開口而配置的密閉區域開口以便 控制通過之散射電子量額，因此提供了校正曝光以 便在施行圖形曝光的同時執行鄰近效應校正。 Π_—種散射角限制型電子束曝光系統，其中用到一種含 有散射區域之遮罩，且設置了限制用孔徑以控制因該 遮罩受到散射之散射電子的通過量額，因此由已通過 該遮罩之電子束內各電子散射角的差異形成了散射反 差現象，且因此執行了圖形曝光；其特徵爲： 一該遮罩是一種如申請專利範圍第8項之遮罩；且 一該限制用孔徑係包括一中央區段內之開口以及一圍 繞該中央區段內之開口而配置的密閉區域開口以便 控制通過之散射電子量額，因此提供了校正曝光以 便在施行圖形曝光的同時執行鄰近效應校正。 14.一種散射角限制型電子束曝光系統，其中用到一種含 有散射區域之遮罩，且設置了限制用孔徑以控制因該 遮罩受到散射之散射電子的通過量額，因此由已通過 該遮罩之電子束內各電子散射角的差異形成了散射反 差現象，且因此執行了圖形曝光；其特徵爲： 一該遮罩是一種如申請專利範圍第9項之遮罩；且 Λ申請專利範圍 一該限制用孔徑係包括一中央區段內之開口以及一圍 繞該中央區段內之開口而配置的密閉區域開口以便 控制通過之散射電子量額，因此提供了校正曝光以 便在施行圖形曝光的同時執行鄰近效應校正。 15. —種散射角限制型電子束曝光系統，其中用到一種 含有散射區域之遮罩，且設置了限制用孔徑以控制因 該遮罩受到散射之散射電子的通過量額，因此由已通 過該遮罩之電子束內各電子散射角的差異形成了散射 反差現象，且因此執行了圖形曝光；其特徵爲： 一該遮罩是一種如申請專利範圍第10項之遮罩；且 一該限制用孔徑係包括一中央區段內之開口以及一圍 繞該中央區段內之開口而配置的密閉區域開口以便 控制通過之散射電子量額，因此提供了校正曝光以 便在施行圖形曝光的同時執行鄰近效應校正。 16. —種散射角限制型電子束曝光系統，其中用到一種 含有散射區域之遮罩，且設置了限制用孔徑以控制因 該遮罩受到散射之散射電子的通過量額，因此由已通 過該遮罩之電子束內各電子散射角的差異形成了散射 反差現象，且因此執行了圖形曝光；其特徵爲： 一該遮單是一種如申請專利範圍第1項之遮罩；且 一該限制用孔徑係包括一中央區段內之開口以及一圍 繞該中央區段內之開口而配置的密閉區域開口以便 控制通過之散射電子量額，因此提供了校正曝光以 便在施行圖形曝光的同時執行鄰近效應校正。