專利名稱：電子束曝光的鄰近效應(yīng)修正方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子束的曝光方法、特別是涉及鄰近效應(yīng)的修正方法、使用鄰近效應(yīng)的修正方法的曝光方法、鄰近效應(yīng)修正模塊和半導(dǎo)體器件的制造方法。
相對于此，在電子束(EB)描畫的情況下，已經(jīng)證明用聚焦得很細(xì)的電子束一直到10nm為止的加工都是可能的。從微細(xì)化這一觀點(diǎn)來看，目前雖然似乎沒有什么問題，但是，對于所描畫的圖形的尺寸精度來說，存在著圖形的加工尺寸依賴于圖形的面積密度而變動的所謂的‘鄰近效應(yīng)’的問題。
當(dāng)為了進(jìn)行曝光而向襯底上照射電子束時(shí)，電子在光刻膠中進(jìn)行散射的同時(shí)使光刻膠感光后，因與襯底材料碰撞而產(chǎn)生彈性散射，進(jìn)行反射。把反射叫做向后散射，把所反射的電子叫做向后散射電子。向后散射電子從襯底再次向光刻膠入射并使之感光，這時(shí)，積蓄在光刻膠中的能量的分布，可用如下那樣的高斯分布之和近似地表示。f(r)={exp(-r2/βf)/βf2+η·exp(-r2/βb)/β2}/(1+η)···(1)]]>在這里，r距電子束照射位置的距離，βf向前散射距離，βb向后散射距離，η向后散射能量對照射能量的比率。右邊第1項(xiàng)表示向前散射，第2項(xiàng)表示向后散射電子的分布。
在這里成為問題的是，照射電子束的位置以外的區(qū)域也將因向后散射電子而被曝光這一點(diǎn)。就是說，照射電子束的位置的光刻膠不僅被入射電子曝光，還將被使周圍的圖形曝光時(shí)的向后散射電子曝光。其結(jié)果是，依賴于周邊的圖形的面積密度而使光刻膠中的積蓄能量產(chǎn)生分布，使顯影后的光刻膠完工尺寸產(chǎn)生分布。把這種效應(yīng)叫做鄰近效應(yīng)。
向后散射半徑與向后散射距離βb是同等程度的，倘著眼與比該區(qū)域更窄的小區(qū)域，則該小區(qū)域內(nèi)的由向后散射電子產(chǎn)生的光刻膠中的積蓄能量Eb，大體上比例于描畫層圖形面積密度α，可以用下式表示Eb＝C·η·α·D ...(2)在這里，C常數(shù)，D照射能量(照射量)。
因此，采用根據(jù)描畫層圖形面積密度α對照射量D進(jìn)行修正的辦法，就可以控制光刻膠尺寸。下式是襯底的膜結(jié)構(gòu)為一樣的情況下的照射量修正式的一個(gè)例子。
D＝C/(1/2+η·α) ...(3)但是，在實(shí)際的LSI制造工序中的EB描畫時(shí)，存在著設(shè)置在Si襯底上的基底圖形結(jié)構(gòu)。就是說，由于取決于要照射電子束的位置基底圖形的材質(zhì)不同，故向后散射電子的能量強(qiáng)度分布將依賴于材質(zhì)而變化。為此，不僅要考慮描畫層圖形，還要考慮基底圖形的有無進(jìn)行入射能量的修正。為此，現(xiàn)有技術(shù)一直用在(F.Mulai，et.al.，J.Sci.Technol.B10，3072(1992))公開的公式
D＝C/{1/2+η[α+(η1/η-1)α·α10]} ...(4)進(jìn)行修正。其中，α10基底層圖形面積密度，η1向后散射能量對基底層材料的入射能量的比率。
但是，修正式(4)，假定在描畫圖形區(qū)域中，要描畫在基底圖形上的圖形面積比率與單位區(qū)域內(nèi)的基底層圖形面積密度α10相等。假定使圖9(a)所示的那樣的圖形面積密度α的描畫層圖形30在具有圖9(b)所示的基底層圖形面積密度α10的基底層圖形32的半導(dǎo)體襯底上曝光。描畫層圖形30和基底層圖形32的圖形重疊，在圖9(c)所示的那種情況下，對單位區(qū)域的基底層圖形面積密度α10，與實(shí)際上在具有基底層圖形32的半導(dǎo)體襯底上曝光的描畫層圖形32內(nèi)的基底層的圖形的面積密度不一樣。因此，如果用使用基底層圖形面積密度α10的現(xiàn)有的修正式，則存在著不能得到充分的修正精度的問題。
為了解決上述課題，本發(fā)明的第1特征的要旨是包括如下步驟的鄰近效應(yīng)修正方法(1)對基底層圖形進(jìn)行分類的步驟，(2)根據(jù)先前所分類的基底層圖形，把要復(fù)制到在基底層圖形的上部形成的薄膜層上的描畫圖形，分割成與基底層圖形重疊的圖形和不重疊的圖形的步驟，(3)在單位區(qū)域中對于分割后的描畫層圖形分別計(jì)算圖形面積密度的步驟，(4)以圖形面積密度為基礎(chǔ)，計(jì)算對描畫層圖形的修正照射量的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的第1特征，可以提供電子束曝光的高精度的鄰近效應(yīng)修正方法。
本發(fā)明的第2特征的要旨是包括如下工序的曝光方法(1)準(zhǔn)備具有在表面上已淀積上薄膜層的基底層圖形的襯底的工序，(2)向薄膜層上涂敷光刻膠的工序，(3)取得要描畫到光刻膠上的描畫層圖形和基底層圖形的工序，(4)對基底層圖形的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類的工序，(5)根據(jù)先前所分類的基底層圖形，把描畫圖形，分割成與基底層圖形重疊的圖形和不重疊的圖形的工序，(6)在單位區(qū)域中對于分割后的描畫層圖形分別計(jì)算圖形面積密度的工序，(7)以圖形面積密度為基礎(chǔ)，計(jì)算對描畫層圖形的修正照射量的工序，(8)用所計(jì)算的修正照射量使光刻膠曝光的工序。
根據(jù)本發(fā)明的第2特征，可以提供用充分的精度對鄰近效應(yīng)進(jìn)行修正的電子束曝光方法。
在本發(fā)明的第1和第2特征中，理想的是用電子束曝光形成描畫層圖形。此外，描畫層圖形的分割，理想的是用圖形邏輯運(yùn)算處理進(jìn)行。借助于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)軟件的圖形邏輯運(yùn)算的邏輯與(AND)處理和邏輯扣除運(yùn)算(MASK)處理，可以容易地、在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行圖形分割。此外，若設(shè)描畫層圖形的圖形面積密度為α、向后散射能量對無基底層結(jié)構(gòu)的區(qū)域的照射能量的比率為η、根據(jù)第K(k＝1～n)號基底層的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分割的描畫圖形的圖形面積密度為αk、對笫k號基底層結(jié)構(gòu)的向后散射能量對照射能量的比率為ηk、并設(shè)C為常數(shù)，則電子束曝光的鄰近效應(yīng)的修正照射量可以用圖形面積密度的線性耦合的照射量修正式表示的電子束曝光的鄰近效應(yīng)修正照射量D，可以用(數(shù)式三)D=C{12+η[α+Σk=1n(ηkη-1)αk]}]]>表示?？梢杂酶鱾€(gè)圖形面積密度α、αk的線性結(jié)合表示修正照射量D，可以正確地表現(xiàn)向后散射能量的重合，可以提高鄰近效應(yīng)修正的精度。此外，至于第k號的基底層的結(jié)構(gòu)，理想的是借助于以在用電子束曝光進(jìn)行照射的電子的向后散射距離以下的長度為單位的區(qū)域，計(jì)算圖形面積密度。如上所述采用用下部結(jié)構(gòu)使單位區(qū)域變成為所希望的大小的辦法，就可以精度良好地計(jì)算圖形面積密度，此外，還可以縮短處理時(shí)間。
本發(fā)明的第3特征的要旨是具有如下工序半導(dǎo)體器件的制造方法(1)在半導(dǎo)體襯底上，形成基底層圖形的工序，(2)向基底層圖形的上部淀積薄膜層的工序，(3)向薄膜層上涂敷光刻膠的工序，(4)把半導(dǎo)體襯底裝載到電子束曝光裝置的曝光載物臺上的工序，(5)用對基底層圖形進(jìn)行分類的步驟；根據(jù)先前分類的基底層圖形把對光刻膠要描畫的描畫層圖形分割成與基底層圖形重疊的圖形和不重疊的圖形的步驟；在單位區(qū)域中對分割后的描畫層圖形分別計(jì)算圖形面積密度的步驟；和以圖形面積密度為基礎(chǔ)計(jì)算對描畫層圖形的修正照射量的步驟，計(jì)算修正照射量的工序，(6)用所計(jì)算的修正照射量使光刻膠曝光的工序，(7)使光刻膠顯影的工序，(8)把顯影后的光刻膠用做掩模對薄膜層進(jìn)行加工，把描畫層圖形復(fù)制到薄膜層上的工序。
根據(jù)本發(fā)明的笫3特征，可以提供使用應(yīng)用鄰近效應(yīng)修正方法的電子束曝光方法的半導(dǎo)體器件的制造方法。
本發(fā)明的第4特征的要旨是包括如下單元的鄰近效應(yīng)修正模塊(1)根據(jù)基底層圖形，對要描畫到在基底層圖形的上部形成的薄膜層上的描畫層圖形進(jìn)行分類，根據(jù)分類后的基底層圖形將其分割成與基底層圖形重疊的圖形和不重疊的圖形，在單位區(qū)域中對分割后的描畫層圖形，計(jì)算每一者的圖形面積密度的面積密度計(jì)算單元，(2)存儲單位區(qū)域的位置，和分割后的每一個(gè)描畫層圖形的圖形面積密度的面積密度映像存儲器，(3)以圖形面積密度為基礎(chǔ)，計(jì)算對描畫層圖形的修正照射量的照射量修正計(jì)算單元。
根據(jù)本發(fā)明的第4特征，可以提供電子束曝光的高精度的鄰近效應(yīng)修正裝置。
圖2是本發(fā)明的實(shí)施方案1到2的鄰近效應(yīng)修正模塊的框圖。
圖3是在本發(fā)明的實(shí)施方案1的鄰近效應(yīng)修正方法的說明中使用的流程圖。
圖4是說明本發(fā)明的實(shí)施方案1的鄰近效應(yīng)修正方法的重疊描畫層圖形提取處理的說明圖。
圖5是使用本發(fā)明的實(shí)施方案1的鄰近效應(yīng)修正方法的曝光方法實(shí)施的半導(dǎo)體器件的制造工序圖。
圖6是在本發(fā)明的實(shí)施方案2的鄰近效應(yīng)修正方法的說明中使用的流程圖。
圖7是說明本發(fā)明的實(shí)施方案2的鄰近效應(yīng)修正方法的重疊描畫層圖形提取處理的說明圖。
圖8是使用本發(fā)明的實(shí)施方案2的鄰近效應(yīng)修正方法的曝光方法實(shí)施的半導(dǎo)體器件的制造工序圖。
圖9是說明現(xiàn)有的鄰近效應(yīng)修正方法的描畫層圖形處理的說明圖。
實(shí)施方案1本發(fā)明的實(shí)施方案1的電子束曝光裝置，如

圖1所示，是用第1和第2成形孔徑105、108邊對電子束EB的尺寸進(jìn)行可變控制邊進(jìn)行曝光的裝置。從電子槍101放射出來的電子束EB用第1聚焦透鏡103和第2聚焦透鏡104調(diào)整電流密度和柯拉照明條件，使第1成形孔徑105均一地進(jìn)行照明。該第1成形孔徑105的像，借助于第1投影透鏡106和第2投影透鏡107，在第2成形孔徑108上成象。在第2成形孔徑108上設(shè)置有多個(gè)用來對電子束EB進(jìn)行整形的開口，根據(jù)在描畫層圖形數(shù)據(jù)中定義的尺寸，向通過開口的一部分的位置照射電子束EB。
電子束EB的照射位置的控制，可以采用用成形偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)使電子束EB偏轉(zhuǎn)，控制第2成形孔徑108上的束照射位置的辦法進(jìn)行。成形偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，由成形偏轉(zhuǎn)器109、成形偏轉(zhuǎn)放大器120、向成形偏轉(zhuǎn)放大器120送偏轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)的圖形數(shù)據(jù)解碼器119構(gòu)成。
通過了第2成形孔徑108后的電子束EB，用縮小透鏡110和物鏡111進(jìn)行縮小、投影，在半導(dǎo)體襯底112上成象。而且，電子束EB的照射位置，要借助于物鏡偏轉(zhuǎn)器113設(shè)定在半導(dǎo)體襯底112上。物鏡偏轉(zhuǎn)器113，以從圖形數(shù)據(jù)解碼器119送來的位置數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，用把電壓施加到物鏡偏轉(zhuǎn)器113上的物鏡偏轉(zhuǎn)放大器121進(jìn)行控制。
半導(dǎo)體襯底112，與法拉第杯114、電子束測定用的標(biāo)記臺115一起，被設(shè)置到可動載物臺116上?？梢圆捎檬箍蓜虞d物臺116移動的辦法，選擇半導(dǎo)體襯底112或法拉第杯114、標(biāo)記臺115。
在使半導(dǎo)體襯底112上的電子束EB的位置移動的情況下，以消隱電極130使電子束EB偏轉(zhuǎn)，以消隱孔徑131截?cái)嗍怪荒艿竭_(dá)半導(dǎo)體襯底112上，以便使得半導(dǎo)體襯底112上的不必要的部分不被曝光。加往消隱電極130的偏轉(zhuǎn)電壓，以從圖形數(shù)據(jù)解碼器119送來的位置數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，用消隱放大器122進(jìn)行控制。在圖形數(shù)據(jù)解碼器119和消隱放大器122之間，設(shè)置有修正鄰近效應(yīng)的鄰近效應(yīng)修正模塊124。描畫層圖形或基底層圖形數(shù)據(jù)等的描畫控制數(shù)據(jù)，被存放在圖形數(shù)據(jù)存儲器118內(nèi)。再有，檢測器126檢測在半導(dǎo)體襯底112等上設(shè)置的未圖示的位置對準(zhǔn)標(biāo)志所反射的電子束，借此檢測半導(dǎo)體襯底112的位置。
用圖2到圖4說明本發(fā)明的實(shí)施方案1的鄰近效應(yīng)修正方法。在這里，以已在曝光區(qū)域上形成了一部分不同的材質(zhì)的基底層圖形的情況為例進(jìn)行說明。鄰近效應(yīng)修正模塊124，如圖2所示，由面積密度計(jì)算單元140、面積密度映像存儲器141和照射量修正計(jì)算單元142構(gòu)成。以下，根據(jù)圖3的流程圖進(jìn)行說明。
(1)首先，在步驟S50中，圖形數(shù)據(jù)解碼器119，從圖形數(shù)據(jù)存儲器118中，讀出所存放的描畫層圖形及基底層圖形數(shù)據(jù)，對每一個(gè)單位區(qū)域都分解成圖形尺寸和坐標(biāo)后向鄰近效應(yīng)修正模塊124的面積密度計(jì)算單元140輸出。例如，如圖4(a)或(b)所示，假定描畫層圖形30，是位于單位區(qū)域的中央，在紙面左右方向上長的矩形，基底層圖形32a到32i是正方形，且等間隔地被配置成3×3網(wǎng)格狀。
(2)在步驟S51中，面積密度計(jì)算單元140，用由圖形數(shù)據(jù)解碼器119取得的描畫層圖形30的圖形尺寸和坐標(biāo)，對每一個(gè)單位區(qū)域求圖形面積，計(jì)算描畫層圖形30的圖形面積密度映像。
(3)在步驟S52中，鄰近效應(yīng)修正模塊124的面積密度映像存儲器141，從面積密度計(jì)算單元140那里，對每一個(gè)單位區(qū)域取得描畫層圖形30的圖形面積密度映像，以單位區(qū)域的坐標(biāo)為索引進(jìn)行存儲。
(4)其次，在步驟S53中，面積密度計(jì)算單元140，提取重疊到基底層圖形32a到32i上的描畫層的圖形。如圖4(c)所示，在基底層圖形32a到32i中，基底層圖形32d到32f與描畫層圖形30重疊，如圖4(d)所示，變成為重疊描畫層圖形33d到33f。描畫層圖形30的與基底層圖形32d到32f不重疊的區(qū)域，如圖4(e)所示，被分類為單獨(dú)描畫層圖形31。
(5)在步驟S54中，面積密度計(jì)算單元140，根據(jù)所提取的重疊描畫層圖形33d到33f的圖形尺寸和坐標(biāo)求圖形面積，計(jì)算重疊描畫層圖形33d到33f的圖形面積密度。對每一個(gè)單位區(qū)域都進(jìn)行該處理，得到重疊描畫層圖形33d到33f的圖形面積密度映像。
(6)在步驟S55中，面積密度映像141，由面積密度計(jì)算單元140取得圖形面積密度映像，以單位區(qū)域的坐標(biāo)為索引進(jìn)行存儲。
(7)在步驟S56中，鄰近效應(yīng)修正模塊124的照射量修正計(jì)算單元142，以單位區(qū)域的坐標(biāo)為索引，從面積密度映像存儲器141中，讀出單獨(dú)描畫層圖形31和重疊描畫層圖形33d到33f，讀出每一者的圖形面積密度映像后進(jìn)行修正計(jì)算，計(jì)算修正照射量D。根據(jù)所計(jì)算的修正照射量計(jì)算修正照射時(shí)間，輸出消隱控制信號。
(8)在步驟S57中，消隱放大器122對從照射量修正計(jì)算單元142輸出的消隱控制信號進(jìn)行數(shù)-模變換(DAC)，變換成對消隱電極130的施加電壓。消隱電極130的施加電壓使電子束EB偏轉(zhuǎn)后用消隱孔徑131截?cái)?。借助于此，就可以控制到達(dá)半導(dǎo)體襯底112上的電子束EB的照射時(shí)間，其結(jié)果是可以控制曝光量。
另外，在(1)到(6)中所述的面積密度映像制作處理，也可以在電子束曝光的描畫處理之前進(jìn)行。
在本發(fā)明的實(shí)施方案1的鄰近效應(yīng)修正方法中，在基底層圖形32a到32i中，提取與描畫層圖形30重疊的基底層圖形32d到32f，并使之變成為重疊描畫層圖形33d到33f。計(jì)算該重疊描畫層圖形33d到33f的圖形面積密度α1，并借助于下式，求修正照射量D。
D＝C/{1/2+η·[α+(η1/η-1)·α1]} ...(5)在這里，α是描畫層圖形的圖形面積密度，C是常數(shù)。此外，向后散射能量對照射能量的比率η和η1，使用對每一個(gè)基底層圖形實(shí)驗(yàn)性地或借助于計(jì)算預(yù)先求得的值。
如圖4(d)和(e)所示，電子束曝光，可用無基底層圖形的單獨(dú)描畫層圖形31，和有基底層圖形32d到32f的重疊描畫層圖形33d到33f這么2種描畫層圖形進(jìn)行。照射量修正式(5)，是考慮了該描畫層圖形的不同的照射量修正式。就是說，照射量修正式(5)可以改寫為如下。
D/2+η·(α-α1)·D+η1·α1·D＝C ...(6)式(6)的左邊第1項(xiàng)，在不考慮鄰近效應(yīng)的情況下，意味著把入射能量的1/2當(dāng)作曝光閾值C。在第2項(xiàng)的情況下，要從描畫層圖形30的圖形面積密度α中減去重疊描畫層圖形33d到33f的圖形面積密度α1。就是說，表示因?qū)为?dú)描畫層圖形進(jìn)行電子束曝光而產(chǎn)生的向后散射能量。第3項(xiàng)表示因?qū)χ丿B描畫層圖形33d到33f進(jìn)行電子束曝光而產(chǎn)生的向后散射能量。即，照射量修正式(5)或(6)，就變成為求使這些能量的和變成為恒定值，即曝光閾值C的修正照射量D的公式。因此，若使用用照射量修正式(5)修正的照射量D進(jìn)行描畫，則可以使積蓄在光刻膠中的能量變成為恒定而不依賴于描畫層圖形的圖形面積密度和基底層圖形的圖形面積密度，作為結(jié)果，可以得到所希望的光刻膠尺寸。
采用在修正計(jì)算之前，提取存在于描畫層圖形正下邊的基底層圖形的辦法，就可以在修正計(jì)算中正確地反映要照射電子束EB的位置的下部結(jié)構(gòu)的不同。該提取處理，就可以借助于圖形邏輯運(yùn)算處理的邏輯與(AND)處理和邏輯扣除運(yùn)算(MASK)處理，容易地而且短時(shí)間地執(zhí)行。此外，在修正計(jì)算式中，由于用線性結(jié)合表示描畫層圖形的圖形面積密度α和重疊描畫層圖形的圖形面積密度α1，故可以正確地表現(xiàn)向后散射能量的重合，可以飛躍地提高鄰近效應(yīng)修正精度，使得比現(xiàn)有技術(shù)更高。
另外，在步驟S51和S54中，如果用與各個(gè)下部結(jié)構(gòu)對應(yīng)的向后散射距離βb值決定單位區(qū)域以進(jìn)行面積密度映像的平滑化，則可以進(jìn)行更為正確的鄰近效應(yīng)修正。例如，作為單位區(qū)域，理想為向后散射距離βb值的1/2以下。在用加速電壓50kV進(jìn)行曝光的情況下，由于硅(Si)襯底或硅氧化膜(SiO2)或鋁(Al)金屬膜等的向后散射距離βb為10微米左右，故作為單位區(qū)域可為5平方微米以下。另一方面，如果是重金屬的鎢(w)膜，則向后散射距離βb將變成為5微米左右，作為單位區(qū)域就要變成為2.5平方微米以下。
其次，說明用使用本發(fā)明的實(shí)施方案1的鄰近效應(yīng)修正方法的電子束曝光實(shí)施的半導(dǎo)體器件的制造工序。
(1)如圖5(a)所示，用化學(xué)氣相淀積(CVD)法向半導(dǎo)體襯底1的表面上淀積由硅氧化膜構(gòu)成的層間絕緣膜2。借助于反應(yīng)性離子刻蝕(RIE)法等在層間絕緣膜2的一部分上設(shè)置通路孔，用濺射法等向該通路孔內(nèi)埋入由鎢等構(gòu)成的插針3。用化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)法，使層間絕緣膜2的表面平坦化后，用濺射法或真空蒸鍍法等形成由鋁構(gòu)成的導(dǎo)電膜4。用旋轉(zhuǎn)涂敷法等在導(dǎo)電膜4的表面上設(shè)置光刻膠5，裝設(shè)到電子束曝光裝置的可動載物臺116上。
(2)以通過圖形數(shù)據(jù)解碼器119從圖形數(shù)據(jù)存儲器118中讀入的描畫層圖形和基底層圖形為基礎(chǔ)，借助于鄰近效應(yīng)修正模塊124，求各個(gè)圖形面積密度α和α1。在這里，基底層是由鎢構(gòu)成的插針3。因此，把插針3當(dāng)作下部結(jié)構(gòu)而含有的曝光區(qū)域的單位區(qū)域，就變成為2.5平方微米，在不含有插針3的區(qū)域中，單位區(qū)域則變成為5平方微米。與把整個(gè)區(qū)域都作為2.5平方微米進(jìn)行計(jì)算的情況下比較，將減少計(jì)算量，提高生產(chǎn)率。此外，向后散射能量對照射能量的比率η和η1，要使用對每一個(gè)基底層圖形實(shí)驗(yàn)性地預(yù)先求得的硅襯底和鎢的值。借助于使用這些值的鄰近效應(yīng)修正進(jìn)行電子束曝光。然后，如圖5(b)所示，借助于顯影處理，在描畫層的下部分別在不含有插針3的區(qū)域和含有插針3的區(qū)域上形成第1和第2光刻膠圖形6a、6b。
(3)以第1和第2光刻膠圖形6a、6b為掩模，用反應(yīng)性離子刻蝕等進(jìn)行導(dǎo)電膜4的選擇刻蝕，如圖5(c)所示，形成布線層7a、7b。
如上所述，倘采用使用本發(fā)明的實(shí)施方案1的鄰近效應(yīng)修正方法的電子束曝光法，由于可以進(jìn)行與描畫層圖形區(qū)域的下部結(jié)構(gòu)對應(yīng)的鄰近效應(yīng)修正，故可以重疊性良好、而且均一地形成光刻膠圖形。
實(shí)施方案2本發(fā)明的實(shí)施方案2的鄰近效應(yīng)修正方法，是在描畫層圖形的下部結(jié)構(gòu)中具有第1和第2基底層圖形的情況，其特征在于鄰近效應(yīng)修正式可以用3種圖形面積密度的線性結(jié)合表示，由于除此之外與實(shí)施方案1是同樣的，故省略重疊的說明。
用圖6和圖7說明本發(fā)明的實(shí)施方案2的鄰近效應(yīng)修正方法。
(1)首先，在圖6的步驟S70，圖形數(shù)據(jù)解碼器119，從圖形數(shù)據(jù)存儲器118中，讀出所存儲的描畫層圖形、第1和第2基底層圖形數(shù)據(jù)，對每一個(gè)單位區(qū)域都分解成圖形尺寸和坐標(biāo)并向鄰近效應(yīng)修正模塊124的面積密度計(jì)算單元140輸出。例如，如圖7(a)、(b)或(c)所示，描畫層圖形40，是位于單位區(qū)域的中央，在紙面左右方向上長的矩形，第1基底層圖形42a、42b，是正方形，且在單位區(qū)域的左、右側(cè)對于上下方向分別配置在中央部分處，此外，第2基底層圖形44a、44b，則在單位區(qū)域的左、右側(cè)且是在上下方向上長的矩形。
(2)在步驟S71中，面積密度計(jì)算單元140，用從圖形數(shù)據(jù)解碼器119取得的描畫層圖形40的圖形尺寸和坐標(biāo)，對每一個(gè)單位區(qū)域求圖形面積，計(jì)算描畫層圖形40的圖形面積密度映像。在步驟S72中，鄰近效應(yīng)修正模塊124的面積密度映像存儲器141，從面積密度計(jì)算單元140那里，取得描畫層圖形30的圖形面積密度。然后，對每一個(gè)單位區(qū)域得到描畫層圖形30的圖形面積密度映像，以單位區(qū)域的坐標(biāo)為索引進(jìn)行存儲。
(3)其次，在步驟S73中，面積密度計(jì)算單元140，如圖7(e)所示，提取描畫層圖形40和第1基底層圖形42a、42b進(jìn)行重疊的第1重疊描畫層圖形43a、43b。如圖7(d)所示，第1基底層圖形42a、42b，也和第2基底層圖形44a、44b重疊。在步驟S74中，面積密度計(jì)算單元140，用所提取的第1重疊描畫層圖形43a、43b的圖形尺寸和坐標(biāo)，對每一個(gè)單位區(qū)域求圖形面積，計(jì)算圖形面積密度映像。在步驟S75中，面積密度映像存儲器141，從面積密度計(jì)算單元140那里，對每一個(gè)單位區(qū)域取得第1重疊描畫層圖形43a、43b的圖形面積密度映像，以單位區(qū)域的坐標(biāo)為索引進(jìn)行存儲。
(4)同樣，在步驟S76中，面積密度計(jì)算單元140，如圖7(f)所示，提取描畫層圖形40與第2基底層圖形44a、44b進(jìn)行重疊，而且，除去了第1重疊描畫層圖形43a、43b后的第2重疊描畫層圖形45a、45b。在步驟S77中，面積密度計(jì)算單元140，用所提取的第2重疊描畫層圖形45a、45b的圖形尺寸和坐標(biāo)，對每一個(gè)單位區(qū)域求圖形面積，計(jì)算圖形面積密度映像。在步驟S78中，面積密度映像存儲器141，從面積密度計(jì)算單元140那里，取得第2重疊描畫層圖形45a、45b的圖形面積密度。對每一個(gè)單位區(qū)域得到第2重疊描畫層圖形45a、45b的圖形面積密度映像，以單位區(qū)域的坐標(biāo)為索引進(jìn)行存儲。與第1和第2基底層圖形42a、42b、44a、44b都不重疊的區(qū)域，如圖7(g)所示，被分類為單獨(dú)描畫層圖形41。
(5)在步驟S79中，照射量修正計(jì)算單元142，以單位區(qū)域的坐標(biāo)為索引，從面積密度映像存儲器141中，讀出單獨(dú)描畫層圖形41和第1重疊描畫層圖形43a、43b，第2重疊描畫層圖形45a、45b中的每一者的圖形面積密度映像進(jìn)行修正計(jì)算，計(jì)算修正照射量D。用所計(jì)算的修正照射量計(jì)算修正照射時(shí)間以輸出消隱控制信號。
(6)在步驟S80中，消隱放大器122，使從照射量修正計(jì)算單元142輸出的消隱控制信號進(jìn)行數(shù)-模變換(DAC)，變換成對消隱電極130的施加電壓。電子束EB借助于消隱電極130的施加電壓偏轉(zhuǎn)后用消隱孔徑131截?cái)?。借助于此，就可以控制到達(dá)半導(dǎo)體襯底112上的電子束EB的照射時(shí)間，其結(jié)果是可以控制曝光量。
在本發(fā)明的實(shí)施方案2的鄰近效應(yīng)修正方法中，借助于所提取的第1和第2重疊描畫層圖形43a、43b、45a、45b，計(jì)算各自的圖形面積密度α1、α2，用下式求修正照射量D。
D＝C/{1/2+η·[α+(η1/η-1)·α1+(η2/η-1)·α2]}...(7)該照射量修正式(7)，可以如下所述地進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
D/2+η·(α-α1-α2)·D+η1·α1·D+η2·α2·D＝C ...(8)式(8)的左邊第1項(xiàng)，在不考慮鄰近效應(yīng)的情況下，意味著把入射能量的1/2當(dāng)作曝光閾值C。第2項(xiàng)，要從描畫層圖形40的圖形面積密度α中減去要在第1重疊描畫層圖形43a、43b上曝光的圖形面積密度α1，和要在第2重疊描畫層圖形45a、45b上曝光的圖形面積密度α2。就是說，表示因?qū)为?dú)描畫層圖形41使圖形曝光而產(chǎn)生的向后散射能量。第3項(xiàng)表示因?qū)Φ?重疊描畫層圖形43a、43b使圖形曝光而產(chǎn)生的向后散射能量。第4項(xiàng)表示因?qū)Φ?重疊描畫層圖形45a、45b使圖形曝光而產(chǎn)生的向后散射能量。即，照射量修正式(7)，就變成為求使這些能量的和變成為恒定值、對曝光閾值C的修正照射量D的公式。
因此，若使用由本發(fā)明的實(shí)施方案2的鄰近效應(yīng)修正方法進(jìn)行的修正照射量D進(jìn)行描畫，則可以使積蓄在光刻膠中的能量變成為恒定而不依賴于描畫層圖形的圖形面積密度和基底層圖形的圖形面積密度，作為結(jié)果，可以得到所希望的光刻膠尺寸。圖形分解處理，借助于圖形邏輯運(yùn)算處理的邏輯與(AND)處理和邏輯扣除運(yùn)算(MASK)處理，就可以容易地而且短時(shí)間地執(zhí)行。此外，在修正計(jì)算式(7)中，由于各個(gè)圖形面積密度α、α1和α2可以用線性結(jié)合表示，故可以正確地表現(xiàn)向后散射能量的重合，可以飛躍地提高鄰近效應(yīng)修正精度，使得比現(xiàn)有技術(shù)更高。
其次，說明由使用本發(fā)明的實(shí)施方案2的鄰近效應(yīng)修正方法的電子束曝光實(shí)施的半導(dǎo)體器件的制造工序。
(1)如圖8(a)所示。在半導(dǎo)體襯底1上，與圖5所示的制造工序同樣，在第1插針13，和已埋入了第1插針13的第1層間絕緣膜12的表面上形成第1布線層14。然后，在第2插針16和已埋入了第2插針16的第2層間絕緣膜15的表面上形成導(dǎo)電膜17，向?qū)щ娔?7的表面上旋轉(zhuǎn)涂敷光刻膠18，并裝設(shè)到電子束曝光裝置的可動載物臺116上。在這里，如圖8(a)模式性地示出的那樣，存在著不具有插針等的下部結(jié)構(gòu)的區(qū)域(左側(cè))、具有由第1和第2插針13、16和其間的第1布線層14構(gòu)成的下部結(jié)構(gòu)的區(qū)域(右側(cè))、和具有由第1插針13和第1布線層14構(gòu)成的下部結(jié)構(gòu)的區(qū)域(中央)。仿照圖7，使各自的區(qū)域，與單獨(dú)描畫層圖形、第1重疊描畫層圖形和第2重疊描畫層圖形區(qū)域?qū)?yīng)。
(2)其次，以從圖形數(shù)據(jù)存儲器118中通過圖形數(shù)據(jù)解碼器119讀入進(jìn)來的描畫層圖形和基底層圖形為基礎(chǔ)，借助于鄰近效應(yīng)修正模塊124，求各個(gè)圖形面積密度α和α1和α2。在這里，下部結(jié)構(gòu)，例如包括基底層是由鎢構(gòu)成的第1和第2插針13、16。因此，含有下部結(jié)構(gòu)的曝光區(qū)域的單位區(qū)域，就變成為2.5平方微米，在不含有下部結(jié)構(gòu)的區(qū)域中，單位區(qū)域則變成為5平方微米。與把整個(gè)區(qū)域都作成為2.5平方微米進(jìn)行計(jì)算的情況下比較，將減少計(jì)算量，提高生產(chǎn)率。此外，向后散射能量對于對應(yīng)各區(qū)域照射能量的比率η、η1和η2，要使用對每一個(gè)基底層圖形實(shí)驗(yàn)性地預(yù)先求得的值。借助于使用這些值的鄰近效應(yīng)修正進(jìn)行電子束曝光。然后，如圖8(b)所示，借助于顯影處理，形成第1、第2和第3光刻膠圖形19a、19b和19c。
(3)以第1、第2和第3光刻膠圖形19a、19b和19c為掩模，用反應(yīng)性離子刻蝕等進(jìn)行導(dǎo)電膜17的選擇刻蝕，如圖8(c)所示，形成第2布線層20a到20c。
如上所述，倘采用使用本發(fā)明的實(shí)施方案2的鄰近效應(yīng)修正方法的電子束曝光法，由于可以進(jìn)行與描畫層圖形區(qū)域的下部結(jié)構(gòu)對應(yīng)的鄰近效應(yīng)修正，故可以重疊性良好、而且均一地形成光刻膠圖形。
其它的實(shí)施方案如上所述，本發(fā)明用第1到第2實(shí)施方案進(jìn)行了說明，但是，構(gòu)成本公開的一部分的說明和附圖不應(yīng)當(dāng)理解為對本發(fā)明進(jìn)行限定。本專業(yè)的技術(shù)人員從本公開中，會弄明白各種各樣的大體的實(shí)施方案、實(shí)施例和運(yùn)用技術(shù)。
在本發(fā)明的實(shí)施方案1、2中，作為下部結(jié)構(gòu)，雖然是對于1或2種結(jié)構(gòu)示出的，但是即便是在含有更多的種類的下部結(jié)構(gòu)的情況下，采用同樣地提取多個(gè)重疊描畫層圖形，并計(jì)算各自的圖形面積密度的辦法，就可以應(yīng)用鄰近效應(yīng)修正方法，這是理所當(dāng)然的。該情況下的鄰近效應(yīng)的修正式，將變成為(數(shù)式四)D=C{12+η[α+Σk=1n(ηkη-1)αk]}···(9)]]>在這里，ηk是向后散射能量對于對第k(k＝1～n)號基底層圖形結(jié)構(gòu)的照射能量的比率，αk是第k號重疊描畫層圖形的圖形面積密度。此外，作為下部結(jié)構(gòu)雖然是用鎢進(jìn)行的說明，但是由于向后散射距離βb大體上反比例于基底材料的原子量，故理所當(dāng)然地也可以在使用高熔點(diǎn)金屬等的重金屬或它們的化合物的情況下應(yīng)用。此外，如果基底層的厚度或從表面算起的配置深度不同，則向后散射距離βb將發(fā)生變化，故即便是在這樣的結(jié)構(gòu)參數(shù)不同的情況下，本發(fā)明的鄰近效應(yīng)修正當(dāng)然也是有效的。此外，采用在重疊描畫層圖形的提取中，使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)軟件的圖形邏輯運(yùn)算處理的辦法，就可以容易地且在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行處理。此外，即便是材質(zhì)或膜厚或者層配置深度等不同的下部結(jié)構(gòu)，在可以把向后散射電子的能量分布看作是相同的情況下，采用把這些多個(gè)基底層作為同一結(jié)構(gòu)分類的辦法，就可以簡化重疊描畫層圖形提取處理，可以縮短圖形處理的時(shí)間。
如上所述，本發(fā)明理所當(dāng)然地包括在這里未講述的各種各樣的實(shí)施方案。因此，本發(fā)明的技術(shù)上的范圍，只能根據(jù)上述的說明由妥當(dāng)?shù)募夹g(shù)方案的范圍的發(fā)明特定事項(xiàng)決定。
倘采用本發(fā)明，則可以提供電子束曝光的高精度的鄰近效應(yīng)修正方法。
此外，倘采用本發(fā)明，則可以提供用充分的精度對鄰近效應(yīng)進(jìn)行修正的電子束曝光方法。
此外，倘采用本發(fā)明，則可以提供使用鄰近效應(yīng)修正方法的半導(dǎo)體器件的制造方法。
再有，倘采用本發(fā)明，則可以提供電子束曝光的高精度的鄰近效應(yīng)修正模塊。
權(quán)利要求
1.一種鄰近效應(yīng)修正方法，其特征在于包括對基底層圖形進(jìn)行分類的步驟，根據(jù)上述所分類的基底層圖形，把要復(fù)制到在上述基底層圖形的上部形成的薄膜層上的描畫圖形，分割成與上述基底層圖形重疊的圖形和不重疊的圖形的步驟，在單位區(qū)域中對于上述分割后的描畫層圖形分別計(jì)算圖形面積密度的步驟，以上述圖形面積密度為基礎(chǔ)，計(jì)算對上述描畫層圖形的修正照射量的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鄰近效應(yīng)修正方法，其特征在于借助于電子束曝光形成上述描畫層圖形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鄰近效應(yīng)修正方法，其特征在于上述描畫層圖形的分割，用圖形邏輯運(yùn)算處理進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鄰近效應(yīng)修正方法，其特征在于上述電子束曝光的鄰近效應(yīng)的上述修正照射量，可以用上述圖形面積密度的線性結(jié)合的照射量修正式表示。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鄰近效應(yīng)修正方法，其特征在于若設(shè)上述修正照射量為D、上述描畫層圖形的圖形面積密度為α、向后散射能量對無上述基底層結(jié)構(gòu)的區(qū)域的照射能量的比率為η、根據(jù)第K(k＝1～n)號上述基底層的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分割的描畫層圖形的圖形面積密度為αk、對上述第k號基底層結(jié)構(gòu)的向后散射能量對照射能量的比率為ηk、C為常數(shù)，則上述照射量修正式，可以用(數(shù)式一)D=C{12+η[α+Σk=1n(ηkη-1)αk]}]]>表示。
6.根據(jù)權(quán)利要求2、4或5所述的鄰近效應(yīng)修正方法，其特征在于對于上述第k號的基底層的結(jié)構(gòu)來說，用以上述用電子束曝光進(jìn)行照射的電子的向后散射距離或該距離以下的長度為單位的區(qū)域，計(jì)算圖形面積密度。
7.一種曝光方法，其特征在于包括準(zhǔn)備具有在表面上已淀積上薄膜層的基底層圖形的襯底的工序，向上述薄膜層上涂敷光刻膠的工序，取得要描畫到上述光刻膠上的描畫層圖形和基底層圖形的工序，對上述基底層圖形的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類的工序，根據(jù)先前所分類的基底層圖形，把上述描畫層圖形，分割成與上述基底層圖形重疊的圖形和不重疊的圖形的工序，在單位區(qū)域中對于上述分割后的描畫層圖形分別計(jì)算圖形面積密度的工序，以上述圖形面積密度為基礎(chǔ)，計(jì)算對上述描畫層圖形的的修正照射量的工序，用上述所計(jì)算的修正照射量使上述光刻膠曝光的工序。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的曝光方法，其特征在于上述描畫層圖形由電子束曝光形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的曝光方法，其特征在于上述描畫層圖形的分割，用圖形邏輯運(yùn)算處理進(jìn)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的曝光方法，其特征在于上述電子束曝光的鄰近效應(yīng)的上述修正照射量，可以用上述圖形面積密度的線性結(jié)合的照射量修正式表示。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的曝光方法，其特征在于若設(shè)上述修正照射量為D、上述描畫層圖形的圖形面積密度為α、向后散射能量對無上述基底層結(jié)構(gòu)的區(qū)域的照射能量的比率為η、根據(jù)第K(k＝1～n)號上述基底層的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分割的描畫圖形的圖形面積密度為αk、對上述第k號基底層結(jié)構(gòu)的向后散射能量對照射能量的比率為ηk、C為常數(shù)，則上述照射量修正式，可以用(數(shù)式二)D=C{12+η[α+Σk=1n(ηkη-1)αk]}]]>表示。
12.根據(jù)權(quán)利要求8、10或11所述的曝光方法，其特征在于對于上述第k號的基底層的結(jié)構(gòu)來說，用以上述用電子束曝光進(jìn)行照射的電子的向后散射距離或該距離以下的長度為單位的區(qū)域，計(jì)算圖形面積密度。
13.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于包括在半導(dǎo)體襯底上，形成基底層圖形的工序，向上述基底層圖形的上部淀積薄膜層的工序，向上述薄膜層上涂敷光刻膠的工序，把上述半導(dǎo)體襯底裝載到電子束曝光裝置的曝光載物臺上的工序，用對上述基底層圖形進(jìn)行分類的步驟；根據(jù)上述分類后的基底層圖形把要對上述光刻膠進(jìn)行描畫的描畫層圖形分割成與上述基底層圖形重疊的圖形和不重疊的圖形的步驟；在單位區(qū)域中對上述分割后的描畫層圖形分別計(jì)算圖形面積密度的步驟；和以上述圖形面積密度為基礎(chǔ)計(jì)算對上述描畫層圖形的修正照射量的步驟，計(jì)算修正照射量的工序，用上述所計(jì)算的修正照射量使上述光刻膠曝光的工序，使上述光刻膠顯影的工序，和把上述顯影后的光刻膠用做掩模對薄膜層進(jìn)行加工，把上述描畫層圖形復(fù)制到上述薄膜層上的工序。
14.一種鄰近效應(yīng)修正模塊，其特征在于包括根據(jù)上述基底層圖形，對要描畫到在基底層圖形的上部要形成的薄膜層上的描畫層圖形進(jìn)行分類，根據(jù)上述分類后的基底層圖形分割成與上述基底層圖形重疊的圖形和不重疊的圖形，在單位區(qū)域中對上述分割后的描畫層圖形，計(jì)算各個(gè)圖形面積密度的面積密度計(jì)算單元，存儲上述單位區(qū)域的位置，和上述分割后的各個(gè)描畫層圖形的圖形面積密度的面積密度映像變換存儲器，和以上述圖形面積密度為基礎(chǔ)，計(jì)算對上述描畫層圖形的修正照射量的照射量修正計(jì)算單元。
全文摘要
提供電子束曝光的高精度的鄰近效應(yīng)修正方法。對基底層圖形32進(jìn)行分類，在單位區(qū)域中，分別計(jì)算要復(fù)制到基底層圖形32的上層上的描畫層圖形與基底層圖形32重疊的重疊描畫層圖形33和不重疊的圖形31的圖形面積密度，進(jìn)行電子束曝光的鄰近效應(yīng)修正。
文檔編號G03F7/00GK1470947SQ0314832
公開日2004年1月28日 申請日期2003年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月27日
發(fā)明者馬越俊幸, 二, 佐藤信二 申請人:株式會社東芝