專利名稱：電子束曝光掩模、曝光方法和設(shè)備及半導(dǎo)體器件制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于用單元投射的電子束照射晶片的電子束曝光掩模(此后稱之為曝光掩模)、利用該掩模的電子束曝光方法、制造半導(dǎo)體器件的方法及電子束曝光設(shè)備。特別是，本發(fā)明涉及提高生產(chǎn)率的電子束曝光掩模、電子束曝光方法、制造半導(dǎo)體器件的方法及電子束曝光設(shè)備。
在現(xiàn)有技術(shù)中，可變成形和局部單元投射技術(shù)已用作利用電子束的光刻技術(shù)。在可變成形中，通過電子束偏轉(zhuǎn)進(jìn)行任意矩形圖形的曝光。另一方面，在局部單元投射中，利用單元掩模曝光重復(fù)部分的希望圖形。這些技術(shù)中，是晶片幾十倍大的模板掩模用作曝光掩模。例如，要進(jìn)行圖形曝光的晶片上的最大曝光區(qū)是邊長為5微米的方形區(qū)。然而，這些技術(shù)的問題是產(chǎn)率低。為解決這個(gè)問題，近來提出了一種技術(shù)，其中掩模上電子束的束直徑增大到1mm左右，用是晶片四倍大的模板掩模或薄膜掩模作曝光掩模。在這些技術(shù)中，晶片上的最大曝光區(qū)例如是邊長為250微米的方形區(qū)。
隨著這些技術(shù)的采用，又提出了另一種技術(shù)，即，曝光掩模形成為對應(yīng)于要形成于晶片上的整個(gè)芯片(器件)圖形的多個(gè)限定掩模，并對限定掩模進(jìn)行電子束單元投射。在這之前，限定掩模一般只為這些重復(fù)部分形成。
在該改進(jìn)的技術(shù)中，對邊長例如為20mm的芯片的圖形曝光要用掩模上束直徑設(shè)置為約1mm的電子束進(jìn)行。除此之外，芯片區(qū)限定為80×80的矩陣，在晶片上得到6400個(gè)方形的限定區(qū)。每個(gè)限定區(qū)的邊長為250微米，要進(jìn)行約1/4縮微投射。
因此，形成并設(shè)置6400個(gè)每個(gè)的邊長約為限定區(qū)邊長的四倍或?yàn)?mm的限定掩模，構(gòu)成曝光掩模。然后，從電子源發(fā)射的直徑約為1mm的電子束投射到一個(gè)限定掩模上。從而經(jīng)過限定掩模的電子束被記錄到晶片上，對限定掩模進(jìn)行單元投射。
然后，對所有限定掩模進(jìn)行這種單元投射，可以把曝光掩模的整個(gè)圖形記錄到晶片上，以便進(jìn)行整個(gè)芯片區(qū)的曝光。


圖1A是展示常規(guī)薄膜掩模的剖面圖。圖1B是展示常模板掩模的剖面圖。
如圖1A所示，常規(guī)薄膜掩模100具有所需厚度的SiN(氮化硅)基片101。SiN基片101上形成有由所要圖形的W(鎢)和Cr(鉻)膜構(gòu)成的厚30-50nm的層疊薄膜102。在SiN基片101的表面上，整體形成有矩陣形加強(qiáng)框103。加強(qiáng)框103由Si構(gòu)成，厚為750微米。每個(gè)矩陣區(qū)構(gòu)成一個(gè)限定掩模。
另一方面，如圖1B所示，常規(guī)模板掩模200具有所需厚度的Si基片201，所述基片被腐蝕或加工成形成矩陣排列的凹部202。形成于每個(gè)凹部202底部的薄部分203構(gòu)成限定掩模。每個(gè)限定掩模(薄部分)203具有預(yù)定構(gòu)形的圖形開口204。硅基片201在兩凹部202之間構(gòu)成框形部分205。
在利用幾十倍大的常規(guī)曝光掩模的局部單元投射技術(shù)中，用作曝光掩模的模板掩模采用10—20微米厚的Si基片。同時(shí)，用作改進(jìn)技術(shù)中的4倍曝光掩模的模板掩模需要形成精細(xì)圖形，因此，相對于Si基片的厚度，厚度需要減小到2微米左右。這種減薄降低了模板掩模的機(jī)械強(qiáng)度。因此，掩模制備中掩模缺陷的幾率增加，很難制造沒有缺陷的曝光掩模。
另外，使用限定掩模的技術(shù)中，構(gòu)成模板掩模的多個(gè)限定掩模不僅需要那些重復(fù)部分的圖形而且需要整個(gè)芯片的圖形都要限定為具有多個(gè)不同圖形的分割圖形。這意味著，與為形成相同重復(fù)圖形制造幾十倍大小的曝光掩模的情況相比，更容易產(chǎn)生掩模缺陷。結(jié)果，很難在沒有任何缺陷的情況下形成所有限定掩模。
關(guān)于這種有缺陷的薄膜掩模和模板掩模，在作為曝光掩模的功能不損失的前提下，很難采用用于光學(xué)曝光系統(tǒng)的光掩模的圖形修復(fù)技術(shù)。這種圖形修復(fù)技術(shù)包括聚焦離子束(FIB)法，其中通過把離子束聚焦于例如鉻膜等構(gòu)成掩模圖形的金屬薄膜上，進(jìn)行圖形修復(fù)。因此，有缺陷的曝光掩模不能用，它們需要再制造。于是產(chǎn)生了曝光掩模的生產(chǎn)率降低和制造成本提高的問題。
本發(fā)明的目的是提供一種電子束曝光掩模，即使在其限定掩模中的一些有缺陷時(shí)，也能進(jìn)行所需圖形的電子束曝光，因而，可以顯著提高掩模生產(chǎn)率。本發(fā)明另一目的是提供一種電子束曝光方法和電子束曝光設(shè)備，其中用所述曝光掩模進(jìn)行需要圖形的曝光。本發(fā)明再一目的是提供一種器件制造方法，可以利用這種電子束曝光法制造半導(dǎo)體器件等。
根據(jù)本發(fā)明的電子束曝光掩模包括具有多個(gè)第一限定掩模的主掩模和具有一個(gè)或多個(gè)無缺陷第二限定掩模的一個(gè)或多個(gè)補(bǔ)償掩模。每個(gè)第二限定掩模具有按第一限定掩模中的有缺陷的掩模形成的圖形構(gòu)形。
在利用這種電子束曝光掩模的電子束曝光中，即使在第一限定掩模中的一些有缺陷時(shí)，有缺陷的限定掩模也可以用無缺陷的第二限定掩模代替進(jìn)行曝光。因此，主掩模中的所有限定掩模不必單獨(dú)由無有缺陷的限定掩模構(gòu)成。于是，不必制造由沒有缺陷的限定掩模構(gòu)成的主掩模。因此，曝光掩模的生產(chǎn)率明顯提高，所以可以減少曝光掩模的生產(chǎn)周轉(zhuǎn)時(shí)間，進(jìn)而降低成本。
在結(jié)合各附圖閱讀了以下詳細(xì)介紹后，可以更清楚本發(fā)明的性質(zhì)、原理、和用途，各附圖中，類似的參考數(shù)字或標(biāo)記表示類似的部件。
各附圖中圖1A是展示常規(guī)薄膜掩模的剖面圖，圖1B是展示常規(guī)模板掩模的剖面圖；圖2是展示本發(fā)明第一實(shí)施例的電子束曝光掩模的平面圖；圖3是展示利用曝光掩模EM1的電子束曝光設(shè)備的設(shè)計(jì)框圖；圖4是展示檢查主掩模和補(bǔ)償掩模的各步驟的流程圖；圖5是展示利用本發(fā)明第一實(shí)施例的電子束曝光掩模的曝光方法的流程圖；圖6是展示限定掩模的選擇順序的示意圖；圖7是展示利用本發(fā)明第一實(shí)施例的電子束曝光掩模的另一曝光方法的流程圖；圖8是展示本發(fā)明第二實(shí)施例的電子束曝光掩模的平面圖；圖9是展示本發(fā)明第三實(shí)施例的電子束曝光掩模的平面圖。
下面結(jié)合各附圖具體介紹本發(fā)明的實(shí)施例。圖2是展示本發(fā)明第一實(shí)施例的電子束曝光掩模的平面圖。
根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的曝光掩模(模板掩模)EM1包括用作掩?；膱A形硅基片1。硅基片1上設(shè)置有主掩模MM和補(bǔ)償掩模CM。主掩模MM包括通過將單個(gè)芯片限定成80×80矩陣得到的6400個(gè)限定掩模MDM等。在補(bǔ)償掩模CM中設(shè)置許多與限定掩模MDM一樣的限定掩模CDM。順便提及，為了簡便起見，圖2中僅示出了由少量的幾個(gè)限定掩模MDM和CDM構(gòu)成的主掩模MM和補(bǔ)償掩模CM。
限定掩模MDM和CDM每個(gè)都具有對應(yīng)于電子束直徑的1mm見方的形狀。與圖1B所示的常規(guī)模板掩模中一樣，把需要厚度的Si基片1腐蝕或加工成形成矩陣排列的凹部。每個(gè)凹部底部形成的薄部分構(gòu)成限定掩模。每個(gè)限定掩模都具有預(yù)定構(gòu)形的圖形開口。硅基片在兩凹部間形成矩陣構(gòu)形的框形部分。
單個(gè)芯片的圖形曝光需要例如6400個(gè)限定掩模MDM，這些MDM在硅基片1的一個(gè)區(qū)上排列成塊，構(gòu)成主掩模MM。類似地，6400個(gè)限定掩模CDM在硅基片1的另一個(gè)區(qū)上排列成另一塊，構(gòu)成補(bǔ)償掩模CM。
主掩模MM和補(bǔ)償掩模CM的關(guān)系是它們的彼此一一對應(yīng)的限定掩模MDM和CDM具有相同的圖形，并以相同的排列方式形成。
圖3是展示利用所述曝光掩模EM1的電子束曝光設(shè)備的設(shè)計(jì)框圖。
該電子束曝光設(shè)備包括電子槍11、掩模臺(tái)12和晶片臺(tái)13。電子槍11發(fā)射電子束EB。掩模臺(tái)12可以支承設(shè)置于其上的曝光掩模EM1，并可以在平面內(nèi)或X和Y方向上移動(dòng)之。晶片臺(tái)13可以支承設(shè)置于其上的半導(dǎo)體晶片W，并在平面內(nèi)或X和Y方向上移動(dòng)之。電子槍11發(fā)射的電子束EB投射到曝光掩模EM1上。晶片W暴露于穿過曝光掩模EM1的電子束。
該電子束曝光設(shè)備還包括第一光學(xué)系統(tǒng)14和第二光學(xué)系統(tǒng)15。第一光學(xué)系統(tǒng)14把電子槍11發(fā)射的電子束偏轉(zhuǎn)到平面或X和Y方向，從而相對于掩模臺(tái)12上的曝光掩模EM1改變電子束的投射位置。第二光學(xué)系統(tǒng)15把穿過曝光掩模EM1的電子束偏轉(zhuǎn)到平面或X和Y方向上，以便相對于晶片臺(tái)13上的晶片W的表面改變電子束的投射位置。第一和第二光學(xué)系統(tǒng)14和15受控制裝置16的控制。第一光學(xué)系統(tǒng)14可以使電子束EB投射到任何一個(gè)設(shè)置于曝光掩模EM1上的限定掩模MDM和CDM上。第二光學(xué)系統(tǒng)15允許穿過曝光掩模EM1的電子束EB投射到晶片W上的任何位置。
掩模臺(tái)12和晶片臺(tái)13分別具有被控制裝置16控制的工作臺(tái)致動(dòng)器17和18。這些工作臺(tái)致動(dòng)器17和18分別改變曝光掩模EM1和晶片W的平面位置?？刂茊卧?6還與存儲(chǔ)器19相連。如以下將介紹的，存儲(chǔ)器19中將記錄分別構(gòu)成主掩模MM和補(bǔ)償掩模CM的限定掩模MDM和CDM的地址。然后，控制裝置16從存儲(chǔ)器19中讀取這些地址，以便控制第一和第二光學(xué)系統(tǒng)14和15及工作臺(tái)12和13。
下面介紹利用圖2所示第一實(shí)施例的曝光掩模EM1、在圖3所示的電子束曝光設(shè)備中，通過電子束曝光在晶片W上施加芯片圖形的方法。
首先，把曝光掩模EM1設(shè)置于電子束曝光設(shè)備的掩模臺(tái)12上。此外，由硅或其它半導(dǎo)體基片構(gòu)成的晶片W設(shè)置于晶片臺(tái)13上。關(guān)于這一點(diǎn)，晶片W具有施加于其表面上的電子束抗蝕劑(未示出)。
然后，控制裝置16控制工作臺(tái)致動(dòng)器17和18，相對于電子槍11的光軸，把曝光掩模EM1和晶片W設(shè)置于預(yù)定位置，然后，電子槍11發(fā)射電子束EB，電子束EB在第一光學(xué)系統(tǒng)14中被偏轉(zhuǎn)。電子束EB投射到用于第一曝光的限定掩模MDM上。
投射到該限定掩模MDM上的電子束EB變形成由在限定掩模MDM中形成的圖形開口構(gòu)圖的束構(gòu)形，然后，在第二光學(xué)系統(tǒng)15中被偏轉(zhuǎn)。電子束EB投射到晶片W的表面上。結(jié)果，形成于晶片W表面上的電子束抗蝕劑被曝光。
順便提及，在這些步驟中，控制裝置16控制第一光學(xué)系統(tǒng)14中投射透鏡和第二光學(xué)系統(tǒng)15中物鏡的聚焦位置。因此，限定掩模MDM的圖形在一次曝光的晶片W表面上聚焦。
然后，第一光學(xué)系統(tǒng)14偏轉(zhuǎn)電子束EB，將其投射到下一次曝光的限定掩模MDM上。除此之外，第二光學(xué)系統(tǒng)15偏轉(zhuǎn)穿過限定掩模MDM的電子束EB，將其投射到晶片W表面上。從而在一次曝光中將本限定掩模的圖形曝光到晶片W的與通過先前限定掩模曝光的區(qū)域相鄰的表面上。
以此方式，重復(fù)連續(xù)將多個(gè)限定掩模MDM的圖形曝光于晶片表面上的步驟，該實(shí)施例中重復(fù)6400次，把一個(gè)芯片的圖形曝光于晶片表面上。
注意，在限定掩模MDM沒有缺陷時(shí)采用上述方法。實(shí)際上，如上所述，限定掩模中的一些有缺陷。下面介紹在限定掩模中的某些有缺陷的情況下的電子束曝光方法。圖4是展示檢查主掩模和補(bǔ)償掩模的各步驟的流程圖。
在電子束曝光前，首先制造曝光掩模EM1(步驟S101)。
然后，將曝光掩模EM1設(shè)置于掩模檢查系統(tǒng)中，對主掩模MM中的各限定掩模MDM進(jìn)行缺陷檢查(步驟S102)。該缺陷檢查中，用CCD攝像機(jī)等拍攝形成于每個(gè)限定掩模MDM的圖形開口?？s微的圖形開口可以與圖形設(shè)計(jì)進(jìn)行比較，以檢測缺陷圖形。
然后，取出有缺陷的限定掩模MDM(步驟S103)，將有缺陷的限定掩模MDM的地址記錄于存儲(chǔ)器19(步驟S104)。順便提及，該地址可以是限定掩模MDM的X和Y坐標(biāo)，預(yù)先指定的限定掩模MDM的序列數(shù)或其它標(biāo)識(shí)數(shù)字。
在檢查了所有限定掩模(步驟S105)后，對補(bǔ)償掩模CM中的各限定掩模進(jìn)行缺陷檢查。在這種檢查中，讀出已識(shí)別為限定掩模MDM缺陷檢查中有缺陷的限定掩模的地址、或記錄于存儲(chǔ)器19中的地址(步驟S106)。然后，只對對應(yīng)于這些地址的限定掩模CDM進(jìn)行缺陷檢查(步驟S107)。如果進(jìn)行檢查的限定掩模CDM沒有缺陷(步驟S108)，則把該限定掩模CDM當(dāng)作補(bǔ)償有缺陷的限定掩模MDM的限定掩模CDM，其地址記錄于存儲(chǔ)器19(步驟S109)。這里，如果進(jìn)行檢查的限定掩模CDM也有缺陷，那么該補(bǔ)償掩模不能作為用于補(bǔ)償?shù)难谀?。因此，該曝光掩模無法使用，需要制造新的曝光掩模(步驟S108，S101)。
在被檢查的所有限定掩模CDM都不包括缺陷(步驟S110)時(shí)，完成缺陷檢查。
主掩模MM和補(bǔ)償掩模CM例如由相同的掩模原型圖形制造。一般說，假定單個(gè)限定掩模發(fā)生缺陷的幾率是P，則相同圖形的兩個(gè)限定掩模MDM和CDM發(fā)生缺陷的幾率是P×P=P2。例如，在估計(jì)P為1/10的數(shù)量級時(shí)，兩個(gè)限定掩模MDM和CDM發(fā)生缺陷的幾率是1/100。即，這種情況的發(fā)生幾率變得極低。因此，甚至在主掩模MM包括一些有缺陷的限定掩模MDM時(shí)，補(bǔ)償掩模CM中對應(yīng)的限定掩模CDM沒有缺陷而為正常限定掩模的幾率也極高。于是可以用補(bǔ)償掩模CM中沒有缺陷的限定掩模CDM補(bǔ)償主掩模MM中有缺陷的限定掩模MDM。順便提及，如果估計(jì)缺陷發(fā)生的幾率較高，可以制造多個(gè)同樣構(gòu)圖的補(bǔ)償掩模，以便進(jìn)一步降低主掩模和所有補(bǔ)償掩模發(fā)生缺陷的總幾率。
完成了缺陷檢查后，利用存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器19中的有缺陷的限定掩模MDM的地址和沒有缺陷的補(bǔ)償限定掩模CDM的地址，在電子束曝光設(shè)備中進(jìn)行晶片W的曝光。圖5是展示利用第一實(shí)施例的電子束曝光掩模的曝光方法的流程圖。
如圖5所示，控制裝置16使地址在對主掩模MM的限定掩模MDM進(jìn)行連續(xù)曝光的過程中得以確認(rèn)(步驟S201)。
然后，該地址與記錄于存儲(chǔ)器19中的地址比較(步驟S202)。在用于曝光的限定掩模的地址與記錄于存儲(chǔ)器19中的有缺陷的限定掩模不匹配時(shí)，可以使用該限定掩模進(jìn)行曝光(步驟S203)。
另一方面，如果地址匹配，控制裝置16識(shí)別該限定掩模MDM是有缺陷的限定掩模，并從存儲(chǔ)器19中讀取對應(yīng)于該限定掩模MDM的限定掩模CDM的地址(步驟S204)。根據(jù)該讀取的地址，控制裝置16控制掩模臺(tái)12，并控制第一光學(xué)系統(tǒng)14的偏轉(zhuǎn)，以便電子束EB投射到所述的限定掩模CDM。同時(shí)，控制裝置16控制第二光學(xué)系統(tǒng)15，以便電子束EB投射到晶片W上。然后，從電子槍11發(fā)射電子束EB，以進(jìn)行曝光(步驟S205)。
然后，對主掩模MM中的每個(gè)限定掩模MDM完成相同的加工(步驟S206)，以結(jié)束曝光。
按這種曝光方法，可以避免利用主掩模MM中的有缺陷的限定掩模MDM進(jìn)行的那些曝光，從而可以利用補(bǔ)償掩模CM中的沒有缺陷的限定掩模CDM進(jìn)行曝光。
關(guān)于這一點(diǎn)，在完成了利用補(bǔ)償掩模CM的曝光時(shí)，控制裝置16使掩模臺(tái)12返回到先前的位置，以恢復(fù)到利用主掩模MM中的限定掩模MDM的隨后曝光。利用主掩模MM中隨后的有缺陷的限定掩模的曝光類似地由利用補(bǔ)償掩模CM中的對應(yīng)限定掩模CDM的曝光代替。因而，通過利用主掩模MM和補(bǔ)償掩模CM，可以實(shí)現(xiàn)利用沒有有缺陷的限定掩模CDM的芯片圖形曝光。
圖6是展示限定掩模的選擇順序的示意圖。按上述方法，例如，假定主掩模MM中的限定掩模MDM從(1)-(5)連續(xù)曝光，并發(fā)現(xiàn)限定掩模(6)有缺陷。這里，用補(bǔ)償掩模CM中的對應(yīng)限定掩?；驔]有缺陷的限定掩模CDM(6)進(jìn)行曝光。然后，返回到主掩模MM，對下一限定掩模MDM(7)進(jìn)行相同的曝光。然后，在發(fā)現(xiàn)主掩模MM中的限定掩模MDM有缺陷時(shí)，利用補(bǔ)償掩模CM中的限定掩模CDM進(jìn)行類似的曝光。
從以上的介紹可以看出，根據(jù)第一實(shí)施例，主掩模MM中的缺陷由補(bǔ)償掩模CM給予補(bǔ)償，所以甚至在主掩模MM中的某些限定掩模MDM發(fā)生缺陷時(shí)，也可以實(shí)現(xiàn)沒有缺陷圖形的芯片曝光。于是消除了制造由沒有缺陷的限定掩模構(gòu)成的主掩模的要求。因此，該曝光掩模明顯提高了生產(chǎn)率，可以縮短曝光掩模的運(yùn)轉(zhuǎn)周期(TAT)，并可以降低成本。
注意，在第一位置無需區(qū)分主掩模MM和補(bǔ)償掩模CM。例如，可以同時(shí)形成構(gòu)成主掩模MM和補(bǔ)償掩模CM的兩個(gè)掩模，并對它們的限定掩模進(jìn)行缺陷檢查，以便將一個(gè)較少缺陷的限定掩模設(shè)為主掩模MM，另一個(gè)設(shè)為補(bǔ)償掩模。在這種情況下，限定掩模MDM和限定掩模CDM間的替換次數(shù)變得較少，有利于減少總曝光時(shí)間。
第一實(shí)施例還可以用于另一種曝光方法。該方法中，利用主掩模MM的曝光和利用補(bǔ)償掩模CM的曝光在時(shí)間軸上彼此分開。圖7是展示利用第一實(shí)施例電子束曝光掩模的另一曝光方法的流程圖。
首先，如圖7所示，象先前介紹的方法一樣，在對各限定掩模MDM連續(xù)進(jìn)行晶片W曝光時(shí)，電子束曝光設(shè)備識(shí)別主掩模MM中的限定掩模的地址(步驟S301-303)。
但是，在控制裝置16發(fā)現(xiàn)了限定掩模MDM的地址與記錄于存儲(chǔ)器19中的有缺陷的限定掩模MDM的地址匹配、并由此識(shí)別該限定掩模MDM發(fā)生缺陷時(shí)，控制裝置16不利用該限定掩模MDM的曝光，跳到下一限定掩模MDM(步驟S304)。即，在圖6中，此時(shí)不進(jìn)行利用限定掩模(6)的曝光。
然后，在不進(jìn)行利用有缺陷的限定掩模MDM的曝光的條件下，完成用沒有缺陷的限定掩模MDM的所有曝光(步驟S305)。
然后，控制裝置16控制第一光學(xué)系統(tǒng)14，使電子束投射到補(bǔ)償掩模CM上，并在控制第一光學(xué)系統(tǒng)14的同時(shí)控制第二光學(xué)系統(tǒng)15。然后，控制裝置16從存儲(chǔ)器19中讀取對應(yīng)于有缺陷的限定掩模MDM的限定掩模CDM的地址，即，對應(yīng)于仍未曝光的限定掩模MDM的限定掩模CDM的地址。
然后，電子束投射到讀取地址的限定掩模CDM用以曝光(步驟S307)。無需說，控制裝置16同時(shí)控制晶片臺(tái)13，以便對晶片W上未曝光的區(qū)域進(jìn)行曝光。
然后，對補(bǔ)償掩模CM中所有目標(biāo)限定掩模CDM都進(jìn)行加工，以完成曝光(步驟S308)。即，晶片W表面上未利用主掩模MM進(jìn)行曝光的區(qū)域，都利用補(bǔ)償掩模CM中的限定掩模CDM進(jìn)行曝光。因而實(shí)現(xiàn)了利用沒有缺陷的限定掩模進(jìn)行芯片圖形曝光。
按該曝光方法，主掩模MM和補(bǔ)償掩模CM中的各限定掩模CDM僅被第一光學(xué)系統(tǒng)14設(shè)置在電子束EB的偏轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，以便在利用主掩模MM曝光時(shí)無需控制掩模臺(tái)12，從而每次用補(bǔ)償掩模CM的限定掩模CDM代替有缺陷的限定掩模。結(jié)果，可以減少由于限定掩模的替換而造成的掩模臺(tái)12移動(dòng)的次數(shù)，進(jìn)而減少曝光時(shí)間。
下面將介紹本發(fā)明的第二實(shí)施例。圖8是展示本發(fā)明第二實(shí)施例的電子束曝光掩模的平面圖。
與第一實(shí)施例中相同，根據(jù)第二實(shí)施例的曝光掩模(模板掩模)EM2具有形成于硅基片1上的主掩模MM。主掩模具有需要數(shù)量設(shè)置于其中的限定掩模MDM。該主掩模的構(gòu)形和排列與曝光掩模EM1中的主掩模MM相同。另外，包括預(yù)定數(shù)量限定掩模CDM的補(bǔ)償掩模CM設(shè)置于與主掩模MM相鄰區(qū)域中。第二實(shí)施例的補(bǔ)償掩模CM中的限定掩模CDM數(shù)量少于主掩模MM的限定掩模MDM的數(shù)量，設(shè)置成只對應(yīng)于部分限定掩模MDM。即，只設(shè)置與所有限定掩模MDM中缺陷幾率較高的那些限定掩模MDM對應(yīng)的限定掩模CDM，構(gòu)成補(bǔ)償掩模CM。
這種曝光掩模EM2例如可以按以下方式制造。首先，制造單個(gè)主掩模MM。對主掩模MM中的限定掩模MDM進(jìn)行與第一實(shí)施例中一樣的缺陷檢查，以檢測有缺陷的限定掩模MDM。然后，選擇有缺陷的限定掩模MDM，構(gòu)成補(bǔ)償掩模CM，主掩模MM和補(bǔ)償掩模CM同時(shí)重新形成于另一個(gè)硅基片上。在這種情況下，在檢查各主掩模MM的各限定掩模MDM之前，可以形成多個(gè)主掩模MM，以便選擇經(jīng)常發(fā)生缺陷的這些限定掩模構(gòu)成補(bǔ)償掩模。這種形成方法可以制造具有包括補(bǔ)償主掩模MM中有缺陷的限定掩模MDM的幾率高的限定掩模CDM的補(bǔ)償掩模CM。
另外，在存在用于補(bǔ)償掩模CM的充分空間時(shí)，可以形成多個(gè)相同的限定掩模CDM，用于具有高缺陷幾率的限定掩模，例如，具有較大開口比率的限定掩模和具有嚴(yán)格尺寸精度的限定掩模。這可以增大避免所有限定掩模CDM發(fā)生缺陷的幾率，有利于制造有效的補(bǔ)償掩模CM。在這種情況下，可以采用逐級逼近，具有較高缺陷發(fā)生幾率的限定掩模數(shù)量上形成得比具有較低幾率的限定掩模多。
利用第二實(shí)施例的曝光掩模EM2的電子束曝光法基本上與利用第一實(shí)施例的曝光掩模的方法相同，其中在電子束曝光前，對曝光掩模EM2進(jìn)行缺陷檢查。主掩模MM中有缺陷的限定掩模MDM的地址記錄于存儲(chǔ)器19中，并將對應(yīng)于該有缺陷的限定掩模MDM的限定掩模CDM的地址也記錄于存儲(chǔ)器19中。
然后，在電子束曝光設(shè)備中，對限定掩模MDM連續(xù)進(jìn)行到晶片的曝光。這里，在控制裝置16從記錄于存儲(chǔ)器19中的地址中識(shí)別出有缺陷的限定掩模MDM時(shí)，它從存儲(chǔ)器19讀取對應(yīng)于限定掩模CDM的地址。然后，控制裝置16控制第一和第二光學(xué)系統(tǒng)14和15，在該地址用該限定掩模CDM進(jìn)行曝光。
結(jié)果，用補(bǔ)償掩模CM中的沒有缺陷的限定掩模CDM代替主掩模MM中的有缺陷的限定掩模進(jìn)行曝光。于是，通過利用主掩模MM和補(bǔ)償掩模CM，實(shí)現(xiàn)了沒有缺陷的限定掩模的芯片圖形曝光。
注意，該曝光方法也采用了圖5所示的流程，其中識(shí)別的有缺陷的限定掩模MDM被限定掩模CDM代替，進(jìn)行每次的曝光。另外，與圖7所示的流程一樣，可以在用補(bǔ)償掩模CM中的限定掩模CDM進(jìn)行那些未曝光區(qū)的曝光之前，對主掩模MM中的所有沒有缺陷的限定掩模MDM進(jìn)行曝光。
根據(jù)本實(shí)施例，不必為構(gòu)成主掩模MM的多個(gè)限定掩模MDM中低缺陷幾率的各單個(gè)圖形的限定掩模MDM制造補(bǔ)償掩模CM的沒有缺陷的限定掩模CDM。因此，可以減少構(gòu)成補(bǔ)償掩模CM的限定掩模CDM的數(shù)量，因而可以減少制造補(bǔ)償掩模CM所需要的面積。進(jìn)而可以使曝光掩模小型化，特別有益于構(gòu)成具有較大面積主掩模、包括大量限定掩模的曝光掩模。
下面介紹本發(fā)明的第三實(shí)施例。圖9是展示本發(fā)明第三實(shí)施例的電子束曝光掩模的平面圖。
與第一實(shí)施例一樣，第三實(shí)施例的曝光掩模(模板掩模)EM3具有形成于硅基片1上的主掩模MM，主掩模MM具有設(shè)置于其中的需要數(shù)量的限定掩模MDM。主掩模MM具有與曝光掩模EM1的主掩模MM相同的構(gòu)成和排列。除此之外，包括預(yù)定數(shù)量的限定掩模CDM的補(bǔ)償掩模CM設(shè)置于主掩模MM的周圍區(qū)域。與第二實(shí)施例一樣，第三實(shí)施例的補(bǔ)償掩模CM的限定掩模CDM與主掩模MM的限定掩模比起來數(shù)量較小。于是限定掩模CDM設(shè)置為僅對應(yīng)于部分限定掩模MDM。即，只選擇和設(shè)置對應(yīng)于所有限定掩模MDM中缺陷發(fā)生幾率較高的那些限定掩模MDM的限定掩模，構(gòu)成補(bǔ)償掩模CM。
注意，第三實(shí)施例中，限定掩模CDM設(shè)置成靠近對應(yīng)的限定掩模MDM。換言之，限定掩模CDM設(shè)置成使有缺陷的限定掩模MDM和補(bǔ)償其的限定掩模CDM間的距離盡可能短。
這種曝光掩模EM3可按與第二實(shí)施例相同的方式制造，因而可以制造具有由補(bǔ)償主掩模MM中有缺陷的限定掩模MDM幾率高的限定掩模CDM構(gòu)成的補(bǔ)償掩模CM的曝光掩模EM3。
利用第三實(shí)施例的曝光掩模EM3的電子束曝光方法與利用第二實(shí)施例的相同，因此這里不再介紹。利用第三實(shí)施例的電子束曝光方法也可以采用與圖5所示流程相同的方法，其中所識(shí)別的有缺陷的限定掩模MDM由限定掩模CDM代替，用以進(jìn)行每次曝光。另外，與圖7的流程所示的一樣，也可以在利用補(bǔ)償掩模CM中的限定掩模CDM進(jìn)行未曝光區(qū)的曝光前，對主掩模上所有沒有缺陷的限定掩模MDM進(jìn)行曝光。
根據(jù)本實(shí)施例，甚至在主掩模MM的限定掩模MDM每次由補(bǔ)償掩模CM的限定掩模CDM代替進(jìn)行曝光的情況下，也可以更快地控制電子束EB的偏轉(zhuǎn)，限定掩模CDM設(shè)置成靠近限定掩模MDM，以便于替換。另外，與第二實(shí)施例一樣，本實(shí)施例中，不必為構(gòu)成主掩模MM的多個(gè)限定掩模MDM中低缺陷幾率的各單個(gè)圖形的限定掩模MDM制造補(bǔ)償掩模CM的沒有缺陷的限定掩模CDM。因此，可以減少構(gòu)成補(bǔ)償掩模CM的限定掩模的數(shù)量，因而可以減少制造補(bǔ)償掩模CM所需要的面積，進(jìn)而可以使曝光掩模小型化。
上述實(shí)施例中，主掩模MM和補(bǔ)償掩模CM形成于一個(gè)硅基片1上，然而，在第一實(shí)施例中，主掩模MM和補(bǔ)償掩模CM可以形成于不同的硅基片上。然后，可以通過另一基片、支撐板等將這些硅基片集成為一個(gè)曝光掩模。
另外，這些實(shí)施例中，曝光掩模是主要由硅基片構(gòu)成的模板掩模。然而，曝光掩?？梢詷?gòu)成為薄膜掩模等。
上述實(shí)施例可應(yīng)用于采用曝光技術(shù)對形成于半導(dǎo)體晶片表面上的電子束抗蝕劑施加圖形曝光以制造半導(dǎo)體器件的各種情況。所以，本發(fā)明特別適用于包括高技術(shù)邏輯元件和高技術(shù)存儲(chǔ)元件的半導(dǎo)體器件的制造。當(dāng)然，本發(fā)明還可應(yīng)用于在半導(dǎo)體器件中曝光微細(xì)布線電路和其它線條的技術(shù)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，甚至在主掩模的限定掩模中的某些發(fā)生缺陷時(shí)，可以用補(bǔ)償掩模中沒有缺陷的限定掩模代替這些有缺陷的限定掩模進(jìn)行圖形曝光。因此，主掩模中的所有限定掩模不必全部由沒有缺陷的限定掩模構(gòu)成。于是消除了制造由沒有缺陷的限定掩模構(gòu)成的主掩模的需要。結(jié)果，明顯提高了了曝光掩模的生產(chǎn)率，從而能夠縮短曝光掩模的運(yùn)轉(zhuǎn)周期，降低成本。
盡管結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了介紹，但應(yīng)理解，可以對本發(fā)明做各種改進(jìn)，意在由所附權(quán)利要求書覆蓋落在本發(fā)明真實(shí)精神和范圍內(nèi)的所有改進(jìn)。
權(quán)利要求
1．一種電子束曝光掩模，包括具有多個(gè)第一限定掩模的主掩模；具有一個(gè)或多個(gè)無缺陷第二限定掩模的一個(gè)或多個(gè)補(bǔ)償掩模，每個(gè)第二限定掩模具有按所述第一限定掩模中的有缺陷掩模形成的圖形構(gòu)形。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的電子束曝光掩模，其中所述主掩模和至少一個(gè)補(bǔ)償掩模設(shè)置于同一基片上。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的電子束曝光掩模，其中所述補(bǔ)償掩模包括一個(gè)或多個(gè)無缺陷第三限定掩模，無論所述第一限定掩模中存在還是不存在缺陷，每個(gè)第三限定掩模都具有按部分所述第一限定掩模形成的圖形構(gòu)形。
4．根據(jù)權(quán)利要求3的電子束曝光掩模，其中所述補(bǔ)償掩模包括多個(gè)相同圖形所限定的掩模。
5．根據(jù)權(quán)利要求3的電子束曝光掩模，其中所述第二限定掩模與所述主掩模相鄰設(shè)置。
6．根據(jù)權(quán)利要求3的電子束曝光掩模，其中所述第二限定掩模設(shè)置在所述主掩模的外圍。
7．根據(jù)權(quán)利要求1的電子束曝光掩模，其中電子束曝光掩模構(gòu)成薄膜掩?；蚰０逖谀！?br> 8．一種電子束曝光方法，包括以下步驟利用權(quán)利要求1所述的電子束曝光掩模進(jìn)行曝光，在所述第一限定掩模無缺陷時(shí)，使用第一限定掩模，在所述第一限定掩模有缺陷時(shí)，使用與所述第一限定掩模對應(yīng)的所述第二限定掩模。
9．一種電子束曝光方法，包括以下步驟記錄具有多個(gè)第一限定掩模的主掩模中有缺陷的第一限定掩模的地址；記錄補(bǔ)償掩模中對應(yīng)于所述有缺陷的第一限定掩模的第二限定掩模的地址，所述補(bǔ)償掩模包括一個(gè)或多個(gè)無缺陷第二掩模，每個(gè)第二掩模具有按所述第一限定掩模中有缺陷的掩模形成的圖形構(gòu)形；及在指示了所述有缺陷的第一限定掩模的地址后，用對應(yīng)于所述第一限定掩模的所述第二限定掩模的地址代替之。
10．一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟在半導(dǎo)體基片的表面上形成電子束抗蝕膜；及利用如權(quán)利要求8所述的方法，對所述電子束抗蝕膜進(jìn)行曝光。
11．一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟在半導(dǎo)體基片的表面上形成電子束抗蝕膜；及利用如權(quán)利要求9所述的方法，對所述電子束抗蝕膜進(jìn)行曝光。
12．一種電子束曝光設(shè)備，包括發(fā)射電子束的電子槍；掩模臺(tái)，其上設(shè)置有阻斷部分所述電子束的電子束曝光掩模，所述電子束曝光掩模包括具有多個(gè)第一限定掩模的主掩模；具有一個(gè)或多個(gè)無缺陷第二限定掩模的一個(gè)或多個(gè)補(bǔ)償掩模，每個(gè)第二限定掩模具有按所述第一限定掩模中的有缺陷掩模形成的圖形構(gòu)形；其上設(shè)置帶有電子束抗蝕膜的晶片的晶片臺(tái)；第一電子束光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)將所述電子束投射到所述電子束曝光掩模；第二電子束光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)將穿過所述電子束曝光掩模的所述電子束投射到所述電子束抗蝕膜上；存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)所述第一限定掩模中有缺陷掩模的地址和對應(yīng)于所述第一限定掩模的第二限定掩模的地址；及控制裝置，用于控制所述電子束在所述第一和第二電子束光學(xué)系統(tǒng)的偏轉(zhuǎn)，在指示了所述有缺陷的第一限定掩模地址后，用對應(yīng)于所述第一限定掩模的所述第二限定掩模的地址代替之。
全文摘要
一種電子束曝光掩模包括主掩模和一個(gè)或多個(gè)補(bǔ)償掩模。所述主掩模包括多個(gè)第一限定掩模。補(bǔ)償掩模包括一個(gè)或多個(gè)無缺陷第二限定掩模,每個(gè)第二限定掩模具有按所述第一限定掩模中有缺陷的掩模形成的圖形構(gòu)形。在利用該電子束曝光掩模進(jìn)行曝光時(shí),只要第一限定掩模沒有缺陷,則使用第一限定掩模,在第一限定掩模有缺陷時(shí),使用對應(yīng)于第一限定掩模的第二限定掩模。
文檔編號G03F9/00GK1285612SQ00123809
公開日2001年2月28日 申請日期2000年8月18日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月19日
發(fā)明者宮坂滿美 申請人:日本電氣株式會(huì)社