TW487962B - Electron beam mask, production method thereof, and exposure method - Google Patents

Description

發明之頜琉 ★本發明係關於一種電子束遮罩、其製造方法、與一種 曝光方法；特別是關於一種用於電子束批式投影曝光步驟 的電子束遮罩、其製造方法、與一種曝光方法。 相關技術之描沭 習用上，利用電子束（在下文中稱為ΕΒ )之優良解析 度的電子束光刻技術已用於實施直接繪製具有極小的設計 線寬的設計圖案，且主要用於預備試作中。 雖然此電子束直接繪製技術可以繪製微細的設計圖 案’但其缺點為當圖案區增加同時使用點波束方法時，亦 即’電子束直接繪製設備掃描點波束以沿著單線繪製時， 產率會下降。 為了排除此缺點，發展出可變矩形型式的電子束直接 繪製設備。 此可變矩形型式的電子束直接繪製設備將具有適當加 寬區的電子束施加到矩形開孔中，並極化該電子束到設置 在下方的另一矩形開孔’從而產生繪製用之不同尺寸的矩 形波束。此與點波束型式的ΕΒ直接繪製設備相比可以顯著 增進產率。 然而，此增進產率的可變矩形型式的ΕΒ直接繪製設備 與點波束型式的設備相比時具有以下缺點：當繪製具有特 殊尖端規則的複雜裝置圖案時，照射次數增加，其產率會 下降。

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為了解決此缺點並增加產 光方法，以重覆地進行纟會製， 重覆數次的遮罩。而且，發展 用以一次繪製整體設計，其中 此等批式曝光方法可以利 到具有優良產率的曝光（繪製 率，發展出一種部分批式曝 其中使用裝置圖案的一部分 出一種整體批式曝光方法， 使用具有整體設計的遮軍。 用電子束的高解析度，並得 板遮 稱為 在此等批式曝光方法中，通常使用圖丨3所示之模 罩20作為繪製裝置圖案所需的EB曝光遮罩（在下文中 電子束遮罩）。 模板遮罩20包含：模板部21，其具有依照基於設計 案的裝置圖案的開孔22 ;接合部23，係以Si〇2所製；與 柱2 4 ’係以s i所製並從接合部2 3突出。 在此，模板部21的開孔22的形成係藉由依照設計圖 案、蝕刻Si薄膜進行圖案化。電子束的電子可以只通過開 孔22而不通過模板部21 (開孔22以外的部分 ς 對比性。 隹保 、然而，批式曝光方法具有問題如下：電子束遮罩可能 無法對於如圖1 4所示之特定裝置圖案（圈狀圖案）予以^ 造。裝置圖案的圖案區25具有一未曝光部27被圈狀的曝光 部2 6所圍繞。在此情況下，不可能製造圓盤圖案的部分 27 ’因為其未由任何部分所支撐。 此外’批式曝光方法具有問題如下：可以製造特定袭 置圖案（葉狀圖案），但可能無法用於實際製造上，因為 強度不夠。

第5頁 487962 五、發明說明（3) 圖1 5顯示此種圖案 27被半圈狀的曝光部26 (架橋）2 8於一側支撐 因此，未曝光部27易於 且此種圖案可能無法用 已有許多技術被建 被建議的第一技術 29包含電 支撐膜30 連續層疊 然而 薄，重金 撐膜30係 整區，故 此外 圈狀圍繞 亦即 被建 子束的 上，Cr 。此多 ，此膜 屬的應 形成來 易於造 ，支撐 的金屬 ，膜遮 議的第 在此情況下，一 撐。 電子可 所製之 層膜具 遮罩29 力可能 覆蓋透 成充電 膜3 0的 層的材 罩可能 二技術 矩形未 然而，此解決方法 確的微細曝光。 被建儀的第二技術 露於 J· Vac. Sci. 。圖案區25包含-葉狀的未曝光部 所圍繞Y未曝光部27僅由把持部分 ’且支撐未曝光部2 7的強度不夠。 造成圖案的變幵[或者可能掉落， 於實際製造上。 礒用來解決此等問題。 為圖16所示之膜遮罩⑼。此膜遮罩 透過之SiN所製的支撐膜3〇。在此 金屬層31a與W所製之金屬層3113被 有依照设计圖案的一開孔22。 具有許多問題。由於支撐膜30非常 造成圖案位置移動。此外，由於支 過電子束的整區與不透過電子束的 現象。 材料受限於具有足夠強度可支撐被 料。亦即，材料的選擇範圍小。 無法完全解決圈狀與葉狀的問題。 為圖1 7所示之葉狀的模板遮罩2 〇。 曝光部2 7被複數個把持部分2 8所支 可能變更圖案配置，而無法得到準 為一種互補遮罩（未圖示），曾揭 Techol· B 11 (1 933 )，第 240 0

第6頁 、發明說明（4) 頁’其中基於設計圖案的裝置圖案被分成複數個遮罩。當 使用此互補遮罩時，圖案轉移需要重覆的進行Εβ，造成產 率降低。 概士 k't :…. ： ~~Γ~ ·' (：. ·. 丨：‘ 、因此本發明的目的為提供一種電子束遮箪可以排除批 j曝光方法中的該圈狀問題與葉狀問題、其製造方法、與 一種曝光方法，其可以使用電子束遮罩進行高品質曝光。 為了達成上述目的，本發明提供一種電子束遮罩，其 具有依照預定設計圖案的複數個開孔，用於使用電子束的 批式投影曝光中，其中需要強化的至少一開孔中填設一薄 膜。 即使當依照設計圖案之圓盤圖案的開孔使電子束遮罩 的強度減弱時，此配置仍可以增進電子束遮罩的強度。因 此’可以維持圓盤圖案的高度準確性。 ^ 遠至少一開孔可以具有圍繞一孤立模板部的形狀，其 兀全如圈狀或近乎完全如架橋圈狀，即，具有一架橋連接 该孤立模板部與其它模板部。 此配置可以解決依照設計圖案的圓盤圖案有關的圈狀 圖案與架橋圈狀圖案（葉狀圖案）的問題，而能提供一種 電子束遮罩，不影響曝光準確性。 構成該薄膜的材料可以為碳、碳化矽、或氮化矽合 物。 藉由使用一般用於製程中的該等材料，可以容易並低

487962 五、發明說明（5) 成本的製造電子束遮罩。 遮蔽電子束的模板部可 此可以有效抑制由於在 子散射造成之對比性不足的 本發明的另一實施態樣 法，用於製造一電子束遮罩 的複數個開孔，用於使用電 法包含以下各步驟··形成一 孔下方；在該至少一開孔中 與在形成該薄膜之後移除該 當提供該氧化膜時，在 原子，而能製造一高品質的 該薄膜形成步驟可以包 的一表面圖案，將該薄膜圖 此確保該薄膜填滿該開 間的物理接合強度。 該電子束遮罩製造方法 一偵測步驟，用於偵測依照 孔’即’將填設該薄膜的該 (葉狀）的開孔。 此可以解決該圈狀圖案 該薄膜係選擇性形成在需要 架橋圈狀的開孔中，故可以 本發明的另一實施態樣 以金屬所製。 該模板部與該薄膜的邊界處電 問題。 提供一種電子束遮罩製造方 ，其具有依照一預定設計圖案 子束的批式投影曝光中，該方 氧化膜在需要強化的至少一開 形成一電子束可透過性薄膜； 氧化膜。 形成該薄膜期間可以阻擋濺鍍 電子束遮罩。 含以大於該至少一開孔的形狀 案化。 孔，並增加該薄膜與該開孔之 在該薄膜形成步驟之前尚包含 該設計圖案之需要強化的該開 開孔，例如圈狀或架橋圈狀 問題與該葉狀圖案問題。由於 強化的開孔，例如具有圈狀或 排除曝光期間的充電問題。 提供一種批式投影曝光方法，

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其使用一電子束與上述電子束遮罩。使用本發明的該電子 束遮罩能夠進行具有高準確性與優良產率的曝光。 __宜施例細說明 以下參考圖式說明依照本發明實施例之電子束遮罩、 其製造方法、與曝光方法。 [實施例1 ] 圖1為顯示依照第一實施例之電子束遮罩的必要部分 的放大剖面圖。 在此圖中，電子束遮罩1包含一模板部2，其具有圈狀 的開口部4、’薄膜（在下文中稱為膜）5埋設在開口部4中 而圍繞未曝光部3、與支柱6從模板突出。 在此，如圖2所示，被圈狀的開口部4圍繞的未曝光部 3被埋設在開口部4中的膜5所支撐。 ^此外，膜5係以電子束散射機率低的材料所製，使得 電子束可以通過具有小散射角的膜5。 •在此，膜5的較佳材料可以為例如碳（c )、碳化矽

Sj c)化合物、或氮化矽（s丨N)化合物。此等材料常用 乂 ：體製造而且不需要特殊處理，0而可以低 電子束遮罩1。 而且，模板部2最好以可以完全遮蔽電子束的金屬所 I，而能在膜5與模板部2之間的邊界處得到清晰對比性。 因此’依照第一實施例的電子束遮罩1包含的膜5僅埋

4^/962 、發明說明（7) =:=1口部，’以解決圈狀與葉狀問題。與包含膜 問題時，直丌：f的習知例比較，當解決圈狀問題與葉狀 门缚時，其可以抑制充電問題。 而且，藉由在 有額外的強度的開 度並維持裝置圖案 需要設計圖案有特別高的準確性或需要 口部中形成膜5,可以增進模板部 ^ 尺寸的準確性。 [實施例2 ] 造方=¥冑5兒明依照本發明第二實施例#電子束遮罩製 流程;3。為顯示依照第二實施例之電子束遮罩製造方法的 法。該流程圖顯示包含取出圈狀問題與葉狀問題的製造方 圖案用於製造電子束遮罩不可少的遮罩 罩圖幸=欠相/、係基於自又日十圖案。隨後，在步驟“中，從逾 案。在I偵測圖4所示之圈狀問題圖案與葉狀問題圖”' 進仃=測，從而縮短設計時間。 孕體並藉由電腦 宏盘ΐ ^應知，圖4所示之圖案僅作為例子且圈狀卩H固 案/、茱狀問題圖案並不受限於此等圖案。 °〗喊圖 阻圖ΪΓ貞㈣得圖案，在叫所製之硬式遮草上進行光

487962 五、發明說明（8) 接著，在步驟S3中，產生圖案以覆蓋與圈狀圖案盥葉 ^圖案結合的開口部，與依照覆蓋於開口部4的圖案進行 金屬敍刻。 在此，與圈狀問題與葉狀問題有關的未曝光 被蝕刻。 次接著，在步驟S4中，使用覆蓋於開口部的圖案，以產 士資料，用於產生欲用在DUV繪製的曝光遮罩或產生Εβ曝 一用之EB直接繪製設備中固有的μ形式資料。 藉使用此曝光遮罩或EB曝光形式資料，埋設正型光阻 面圖案°亦即’如圖5所示’正型光阻係以表面 圖索Π正=Γ。5中’將圈狀問題圖案與葉狀問題圖索 案8的的開⑽，將表面圖 此舉確保薄膜埋入開口部中，並增加薄膜IΜ π Α 間的物理接合強度。 ㈢力溥膜與開口部之 接^，在步驟S6中，將電子束可透過性 入開口部的光阻。 何枓k擇性埋 此電子束可以透過光阻，即膜5。 在步驟S”，進行表面勉刻與光阻移除。 狀部；。’膜5的頂面變平’與相鄰的模板部2不具任何梯

第11頁 H-O /^oz 五、發明說明（9) μ中接ΐ:在步驟S8中，進行背面圖案化。而且，在步驟 6 、卩$面始刻以移除Si晶圓的-部 >，以形成支柱 在步驟S1"，移除叫膜，而在步湖中， 疋成電子束遮罩。 造電：：碑Ϊ 3第一實施例的電子束遮罩製造方法使得製 ^遮罩可以排除圈狀問題與葉狀問題。亦即 {題把持膜於整個模板上的習用例相比其可以抑制充電問 子。接著’以下參考附圖說明依照此製造方法的一製造例 f先’如圖6所不’在以所製之晶圓9的表面上 層豐氧化膜1 0 ( s i 02 )、全屬禺]! . ^ 遇々 武务几访描w Μ、 金屬層11、與氧化石夕膜（S i 02 ) 次虱化矽膜（SiN )所製之硬式遮罩12。 在此，最外邊的硬式遮罩12係用於當對於 光阻選擇比（金屬蝕刻速率/ 、金屬蝕刻的 千/无阻钱刻速率）低8丰。田 此，當蝕刻的光阻選擇比古, 守因 第二步驟中，如不上形成硬式遮罩12。 崇。田fcl·本ϋ日说4、 、 I佈光阻以形成遮罩圖 ^進行蝕亥卜之後I 3 ’對表面上的氧化矽膜或氮化矽 後移除光阻並㈣表面-侧對金屬層進 此步驟對應到圖3的步驟“與“。 接著如圖8的第三步驟所示，將正 圖案化的金屬層11中，並將雷 尘九阻13埋扠在 字電射波束例如Εβ與^)^^選擇性 487962 五、發明說明（10) __ ，，加到圈狀圖案區與葉狀圖案區（ 的範圍），其已藉由另一軟體被取出。h之表面圖案8 此步驟對應到圖3的步驟S4與S 5。 因此，當進行顯影例如酸剝除製程時， 葉狀圖，區中的光阻溶解，以選擇性留下開口部j … 接著，如圖9所示之第四步驟，藉由濺鍍°雷 k :=料（C )選擇性僅塗佈於圈狀與葉

此步驟對應到圖3的步驟S6。 茶C :材二具有由氧化膜1 °之頂面定義的深度。 罩。口此C錢鍍未散射’而可以製造出高品質電子束遮 拋光it:二10的第五步驟所示’使用回蝕或化學機械 二人？除硬式遮罩12與突出於金屬層11外 a 束可透過性材料的一部分。此 除殘留的正型光阻丨3。 稽由S文剝除#私 此步驟對應到圖3的步驟S7。 面的六步驟所示，進行背面圖案化與背 二=次乾式蝕刻，蝕刻晶圓9作為支撐基板。 :V驟對應到圖3的步驟S1 〇與89。 電子ίΪ罩如圖12所示’移除氧化膜1〇(叫），而完成 此步驟對應到圖3的步驟s〗〇與^ 1工。 製造子Μ!?實施例的電子束遮罩製造方法’可以

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吾人應知’在上述製造的例子 後圖案化圈狀圖案區時，圈狀@幸，昌在蝕刻金屬層之 阻”早m：」 案區以外的區藉由正型光 阻13予以保濩。覆盍於圈狀圖案 DUV時其分子量下降，且當 ^阻^進订EB或 ^ ^ ^ ^ ^ , 田/8在〆員衫液中時可被溶解。 在圈狀圖案區中，使光阻分子硬化， / 侵入，並濺鍍電子束透過性材料以形成膜。“液、 第二實施例可以有許多變形。例如，、 蝕刻時，可以藉由樹脂佯鳟敫俨m安r疋成金屬層11的 #阻。茲士国： 蔓整體圖案區，帛著在其上覆蓋 在此邱二中，：化此光阻’ ▼以得到開口圈狀圖案區。單 σ ， a由化學製程移除樹脂所保護的圖案。因 此，可以防止電子束透過性材料的侵入。 [實施例3 ] 佶田ί ΐ ’以下說明本發明第三實施例之曝光方法，其中 使用依照本發明的電子束遮罩。 本發明提供使用電子束遮罩的曝光方法的優點，使得 ::2圖案的曝光具有高準確性，此點在縮小半導體裝置 之尺^與增進半導體裝置之效能上為必需。 扣垃Γ體而5 ，此需求可以被滿足，因為圈狀圖案不需要 部分。 並〜對於葉^圖案，可以防止變形或電子束遮罩的損害， ^ 丨二有兩準確性的兩品質曝光。如上所述，本發明提 種電子束遮罩，其可以解決圈狀圖案問題與葉狀圖案

第14頁 有大面 定物理 供電子 圖案之 象的產 罩，其 料，以 而降低 可以得 於方便 限制於 本發明 案第11 包括說 立、發明說明（12) 此外，在此電子束遮罩 的方式選擇薄膜（膜）材料 有清晰之對比性的曝光。 而且，藉由在交叉處使 以大的角度散射，從而使對 此外，依照本發明的電 透過性材料選擇性埋設在圈 狀與葉狀圖案問題。 此外，由於不需形成具 膜’故材料並不必需具有特 擇範圍，而能以合理成本提 此外，圈狀圖案或葉狀 蓋，且可以有效抑制充電現 使用依照本發明的電子束遮 孔中填設有電子束透過性材 罩強度由於圈狀或葉狀圖案 性隨者時間惡化的危險，且 以上所述者，僅為了用 例’而並非將本發明狹義地 發明所做的任何變更，皆屬 在此參考日本專利申請 月27日提申）的全部内容， 圖式、與摘要。 :1藉由以&變電子散射度數 與遮罩模板持料，彳以得；ί 用有限的開孔，可以防止電子 比性清晰。 電子 子束遮罩製造方法，將電子束 狀或葉狀圖案中，從而解決圈 積的光透過性材料的薄 強度，從而增加材料選 束遮罩。 ' 外的開孔未被薄膜所覆 生。本發明的曝光方法 中圈狀或葉狀圖案的開 使模板部平坦，防止遮 。因此，沒有曝光準確 到南品質曝光。 說明本發明之較佳實施 該較佳實施例。凡依本 申請專利之範圍。 -368719 號（1999 年12 明書、申請專利範圍、 487962 !式簡單說明 η 圖 1為依照本發明第一實施例之電子束遮罩的必要部 分的放大剖面圖。 圖2為依照本發明第—實施例之電子束遮罩的必要部 分的放大平面圖。 圖3為顯示依照第二實施例之電子束遮罩的製造方法 的流程圖。 圖4,不遮罩圖案資料之必要部分的放大輸出。圖* (a)顯示與圈狀圖案有關之輸出，而圖4 (b)顯示與葉 狀圖案有關之輸出。 么®，5顯不正型光阻之表面圖案的放大輸出。圖5 (β) i面圖圖案的放大平面圖，而圖5 (b)為葉狀圖案的放大 步驟f :為主依照第二實施例之電子束遮罩製造方法的第-圖^依Λ電子/遮罩的必要部分的示意放大剖面圖。 完成時電、子击二/施例之電子束遮罩製造方法的第二步驟 圖8 Α 〃束遮罩的必要部分的示意放大剖面圖。 步驟完成時二實施例之電子束遮罩製造方法的第三 成時電子束遮罩的必要部分的+立 牛圖9為依照第二實施例之電子束//制放大剖面圖。 步驟完成時雷工击^ 束遮罩製造方法的第四 圖1:::2 分的示意放大剖面圖。 步驟完成時ϋ =二實施例之電子束遮罩製造方法的第五 步驟完成id:;施例ί電子束遮罩製造方法的第六 夺電子束遮罩的必要部分的示意放大剖面圖。

第16頁 圖遮罩的必要部分的示意放大剖面圖。 487962 圖式簡單說明 圖1 2為依照第二實施例之電子束遮罩製造 步驟完成時電子束遮罩的必要部分的示音、 2的最後 ^圖13為習用例之模板遮罩的必要部分的ί 面 圖14為具有圈狀圖牵之 意平面圖。 口茱之CAD圖案的必要部分的放大- 圖15為具有葉狀圖索 「々η圖宏从 意平面圖。 之CAD圖案的必要部分的放大 圖16為用於處理圈狀圖荦習 放大剖面圖。 口茶的自用膜遮罩的必要部分的 習用上處理圈壯®安田— 持部分的模板 不 不 遮罩圈狀圖案用之具有把 J子5虎說曰I 1〜電子束遮罩 2〜模板部 3〜未曝光部 4〜開口部 5〜膜 6〜支柱 8〜表面圖案 9〜晶圓 1 0〜氧化祺 11〜金屬層

第17頁 487962 圖式簡單說明 1 2〜硬式遮罩 1 3〜光阻 2 0〜模板遮罩 2 1〜模板部 22〜開孔 2 3〜接合部 24〜支柱 25〜圖案區 2 6〜圈狀的曝光部 27〜部分 28〜把持部分（架橋） 29〜膜遮罩 30〜支撐膜 3 1 a〜金屬層 3 1 b〜金屬層

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Claims (1)

1. 附件一：中文申請專利範圍修正本 產號 8912807? fi 六、申請專利範圍 • 種電子束遮罩，具有依照 孔’用於使用電子束的批式投影曝光中， .修、. 預定設計圖案的複數個開 其中於需要強化的至少一開孔中埴 :性材料所製成之薄m，且開二:之；：：== 部。 2·依申請專利範圍第1項之電子 完全如一架橋圈狀，即，具有— 其它模板部。 μ 孔具有圍繞-孤立模板部的形狀，上’人-中該至少-開 完全如一加祕_ 一 具70全如一圈狀或近乎 橋連接該孤立模板部與 構成該薄膜 3.依申請專利範圍第丨項之電子 的材料為碳、磁介石々々斤 采遮罩，其中 反化矽、或氮化矽化合物。 4 ·依申晴專利範圍第2項之電 的材料為碳、碳化矽、 、軍’其中構成該薄膜 A鼠化矽化合物。 其中遮蔽該電子 參 5·依申請專利範圍第丨項之 束的該模板部係以金屬所製電子束遮罩’ 6·依申請專利範圍第2項之 束的該模板部係以金屬所製子束遮罩，其中遮蔽該電子 7·依申請專利範圍第 、心笔子束遮罩，其中遮蔽該電子 第19頁 487962 _MM 89128072__年月曰 _一 六、申請專利範圍 束的該模板部係以金屬所製。 8.依申請專利範圍第4項之電子束遮罩，其中遮蔽該電子 束的該模板部係以金屬所製。

   9· 一種電子束遮罩製造方法，用於製造〆電子束遮罩，其 具有依照一預定設計圖案的複數個開孔，用於使用電子束 的批式投影曝光中，該方法包含以下各少驊· 形成一氧化膜在需要強化的至少一開扎下方 在該至少一開孔中形成一電子束町透適性薄膜，與 在形成該薄膜之後，移除該氧化膜。 I 〇·依申請專利範圍第9項之電子束遮罩製造方法’其中該 薄膜形成步驟包含以大於該至少一開孔的形狀的一表面圖 案’將该薄膜圖案化。

   II ·依申請專利範圍第9項之電子束遮罩製造方法，在該薄 膜形成步驟之前，該方法尚包含： 一偵測步驟，用於偵測依照該設計圖案之需要強化的 該開孔，即，將填設該薄膜的該開孔。 1 2 ·依申请專利範圍第1 0項之電子束遮罩製造方法，在該 薄膜形成步驟之前，該方法尚包含： 一偵測步驟，用於偵測依照該設計圖案之需要強化的

   第20頁 487962 案號 89128072_年月日_修正 六、申請專利範圍 該開孔，即，將填設該薄膜的該開孔 ΙΙΙΗΙΙ 第21頁