DE68917557T2

DE68917557T2 - Verfahren zur Belichtung durch einen geladenen Teilchenstrahl.

Info

Publication number: DE68917557T2
Application number: DE68917557T
Authority: DE
Inventors: Yasushi Takahashi
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1988-10-24
Filing date: 1989-10-20
Publication date: 1994-12-15
Anticipated expiration: 2009-10-21
Also published as: DE68917557D1; EP0366367A3; KR930002575B1; JP2680074B2; EP0366367A2; KR900007062A; US5082762A; JPH02114512A; EP0366367B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Belichtungsverfahren mittels eines Strahls geladener Teilchen und insbesondere auf ein Belichtungsverfahren mittels eines Strahls geladener Teilchen, bei welchem ein Strahl geladener Teilchen, wie ein Elektronenstrahl, zur selektiven Belichtung einer Resistschicht verwendet wird.
Die UV-Photolithographie wurde hauptsächlich zur Bildung feiner Muster eingesetzt. In letzter Zeit wurden jedoch auf Grund der fortschreitenden Erhöhung der Integrationsdichte integrierter Schaltungen neue Belichtungstechniken entwickelt und in die Praxis umgesetzt. Bei den neuen Belichtungstechniken wird ein Strahl geladener Teilchen, wie ein Röntgenstrahl und ein Elektronenstrahl, verwendet.
Die Belichtung mittels eines Strahls geladener Teilchen bildet ein Muster unter Verwendung eines Strahls geladener Teilchen, wie eines Elektronenstrahls, der elektromagnetisch gesteuert werden kann. Ein herausragendes Merkmal der Belichtung mittels eines Strahls geladener Teilchen ist die Tatsache, daß es möglich ist, feine Muster in der Submikron- Größenordnung zu bilden. Die Belichtung mittels eines Strahls geladener Teilchen kann allgemein in eine gaußförmige Strahlbelichtung und eine Strahlbelichtung mit Blendenabbildung eingeteilt werden.
Der Trend zur fortschreitenden Erhöhung der Integrationsdichte integrierter Schaltungen wird immer stärker. Verglichen mit dem optischen Strahl ist der Durchmesser des kleinsten Punktes, der durch den Elektronenstrahl gebildet werden kann, weitaus geringer als jener, der durch den optischen Strahl erzielt werden kann. Aus diesem Grund deckt die Elektronenstrahlbelichtung den Bedarf einer erhöhten Integrationsdichte vom Standpunkt der Auflösung vollständig.
Im Fall der gaußförmigen Strahlbelichtung wird der Elektronenstrahl zu einem kleinen Punkt einer Gauß-Verteilung konvergiert, und das Muster wird gezeichnet, indem mit dem Punkt ein Scan durchgeführt wird. In diesem Fall erfolgt die Belichtung durch eine Einzelschrittbelichtung des Punktes, und die Zeit, die benötigt wird, um die Belichtung über einen großen Bereich zu vollenden, wird länger, je kleiner der Punkt gemacht wird.
Die Fähigkeit der Elektronenstrahlbelichtung zur Bildung feiner Muster kann voll ausgenützt werden, wenn es möglich ist, einen gemusterten Elektronenstrahl für einen bestimmten Bereich einzustrahlen, und die Verwendung eines derartigen gemusterten Elektronenstrahls kann die Geschwindigkeit der Bildung der Muster beträchtlich erhöhen. Bei der Strahlbelichtung mit Blendenabbildung wird ein derartiger geformter Elektronenstrahl verwendet. Beispielsweise wird der Elektronenstrahl zu einem Strahl mit variablem rechteckigen Querschnitt geformt. Der geformte Strahl mit dem variablen rechteckigen Querschnitt wird durch zwei Strahlformungsstufen gebildet. Der Elektronenstrahl wird in einer ersten Stufe durch eine erste quadratische Apertur geführt, und der über die erste quadratische Apertur empfangene geformte Elektronenstrahl wird in einer zweiten Stufe durch eine zweite quadratische Apertur geführt. Der variable rechteckige Querschnitt des Elektronenstrahls kann durch die erste und zweite quadratische Apertur gesteuert werden. Es gibt auch Vorschläge zur Bildung eines Rechtecks, eines Quadrats, eines Dreiecks und dgl. durch die Programmierung der Kombination der variablen Rechtecke, so daß die gewünschte Form durch die Auswahl eines Programms belichtet werden kann. Es ist jedoch eine äußerst große Anzahl von Rechtecken erforderlich, um eine komplexe Form durch die Kombination der variablen Rechtecke zu realisieren, und die Vollendung der Belichtung erfordert viel mehr Zeit.
Der Elektronenstrahl selbst kann mit ausreichender Genauigkeit geformt werden. Wenn der Elektronenstrahl jedoch auf eine Photo (Elektronenstrahl)-resistschicht eingestrahlt wird, streut sich der Elektronenstrahl innerhalb der Resistschicht, und es tritt in einem gewissen Ausmaß eine Vorwärtsstreuung auf. Ferner wird, wenn der Elektronenstrahl auf die Basisschicht, die aus Aluminium, Silizium oder dgl. besteht, auftrifft, der Elektronenstrahl reflektiert, und er kehrt zur Resistschicht zurück, wo er weiter gestreut wird. In diesem Fall tritt eine Rückwärtsstreuung über einen weiten Bereich auf. Eine derartige Ausbreitung des Elektronenstrahls kann durch die Gauß-Verteilung näherungsweise angegeben werden, wie in der folgenden Formel gezeigt.
F(r) = c1 exp[-(r/d1)²] + c2 exp[-(r/d2)²]
In der obigen Formel entspricht der erste Term der Vorwärtsstreuung und der zweite Term der Rückwärtsstreuung, wobei r die Distanz vom Zentrum des Elektronenstrahlpunkts ist, und die Parameter c1, c2, d1 und d2 vom Material der Basisschicht, der Art der Resistschicht, der Beschleunigungsspannung des Elektronenstrahls und dgl. abhängig sind. Wenn beispielsweise eine Polymethylmethacrylat (PMMA)-Schicht in einer Dicke von 0,5 Mikron auf einem Silizium-Substrat gebildet und ein Elektronenstrahl mit einer Beschleunigungsspannung von 20 kV verwendet wird, beträgt die Vorwärtsstreuung d1 ungefähr 1 Mikron und die Rückwärtsstreuung d2 ungefähr 3 Mikron.
Mit zunehmender Integrationsdichte und abnehmenden Intervallen benachbarter Belichtungsmuster überlappt und beeinträchtigt die durch die Streuung bewirkte Ausbreitung des Elektronenstrahls die benachbarten Muster, wodurch die sogenannte Nahwirkung oder Proximity auftritt.
Die Nahwirkung wird in Verbindung mit Fig.1A und 1B beschrieben. In Fig.1A wird angenommen, wenn das Resist durch einen Elektronenstrahl 111 belichtet wird, dessen halbe Breite der Breite d für ein getrenntes unabhängiges Zeichnungsmuster 101 mit der Breite d entspricht, daß ein entwickeltes Muster 121 mit der Breite d erhalten wird. Wenn das Resist durch Elektronenstrahlen 112 und 113 mit Halbwertsbreiten, die der Breite d für eng benachbarte Zeichnungsmuster 102 und 103 mit der Breite d entsprechen, belichtet wird, wird ein synthetischer Elektronenstrahl 114 an dem Teil, an dem die Zeichnungsmuster 102 und 103 einander gegenüberliegen, wo die Basen der Elektronenstrahlen 112 und 113 einander überlappen, erhalten. Folglich überschreitet der zentrale Teil zwischen den Zeichnungsmustern 102 und 103 das Entwicklungsniveau, und die beiden Zeichnungsmuster 102 und 103 verbinden sich, um als einzelnes Muster 124 belichtet zu werden. Wenn sich zwei unabhängige Zeichnungsmuster verbinden, führt dies zu einem Kurzschluß und dgl. innerhalb der Halbleiteranordnung, die hergestellt wird.
Es ist möglich, das Entwicklungsniveau zu erhöhen, wie in Fig.1B gezeigt, so daß die beiden Maxima des synthetischen Elektronenstrahls 114 getrennt und die beiden Zeichnungsmuster 102 und 103 als unabhängige Muster 122 und 123 entwickelt werden. Auch wenn es jedoch möglich wäre, einen Zwischenraum g zwischen den beiden Mustern 122 und 123 auf den angegebenen Wert einzustellen, würde die Breite des Musters 121 oder der Muster 122 und 123 kleiner als der angegebene Wert d, und es würden sich auch die Positionen der eng benachbarten Muster 122 und 123 geringfügig ändern. Wenn die Breite des Musters kleiner ist als der angegebene Wert, führt dies zu einer Erhöhung des Widerstands eines Leiterzuges, einem Leiterbruch auf Grund von Überhitzung und dgl. innerhalb der Halbleiteranordnung, die erzeugt wird. Andererseits resultiert die Positionsänderung des Musters in einem schlechten Kontakt am Kontaktteil, einer Erhöhung der Streukapazität und dgl. innerhalb der Halbleiteranordnung, die erzeugt wird.
Die Nahwirkung ist das oben beschriebene Phänomen, bei dem sich die Dimension oder Position des Zeichnungsmusters auf Grund der eng benachbarten Muster, die einander beeinträchtigen, ändert.
Fig.2A bis 2C sind Darstellungen zur Erläuterung herkömmlicher Verfahren zur Verringerung der Proximity-Effekte.
Fig.2A ist eine Darstellung zur Erläuterung einer Einstellung der reduzierten Dimension und Positionsverschiebung. Es wird angenommen, daß die Zeichnungsmuster 101, 102 und 103 die gleiche Breite d haben, und daß die beiden Zeichnungsmuster 102 und 103 einander eng benachbart sind. Wenn die beiden eng benachbarten Zeichnungsmuster 102 und 103 ähnlich wie das Zeichnungsmuster 101 behandelt werden, erhöht sich die Breite der eng benachbarten Muster, wie in Fig.1A gezeigt, und in einigen Fällen verbinden sich die eng benachbarten Muster. Daher wird beim ersten Verfahren die Breite der eng benachbarten Muster in Abhängigkeit von der Nähe der eng benachbarten Muster reduziert. Da jedoch die Seite des der Außenseite zugewandten Musters durch die Nahwirkung weniger beeinträchtigt wird, erfolgt die Einstellung derart, daß die Seite des der Außenseite zugewandten Musters verglichen mit der Seite des der Innenseite zugewandten Musters getrennter ist. Mit anderen Worten wird die Dimension des Musters reduziert, und die Position des Musters verschiebt sich. Wenn die Belichtung durch den Elektronenstrahl erfolgt, überlappen die Elektronenstrahlen 112 und 133 einander an den Basen davon, und der synthetische Elektronenstrahl 114 entwickelt die Muster 122 und 123 mit der angegebenen Breite in der angegebenen Position.
Fig.2B ist eine Darstellung zur Erläuterung einer Korrektur unter Verwendung der Belichtung oder Intensität des Elektronenstrahls. Beim zweiten Verfahren wird die Intensität des Elektronenstrahls für die eng benachbarten Muster 102 und 103 verringert. Folglich kann der synthetische Elektronenstrahl 114 ungefähr das korrekte Intervall aufrechterhalten. Da jedoch die Intensität des Elektronenstrahls auch für die Seite des Musters, das der Außenseite zugewandt ist und durch die Nahwirkung weniger beeinträchtigt wird, reduziert wird, nimmt die Breite des Musters geringfügig ab. Um die angegebene Breite aufrechtzuerhalten, ändert sich die Position des Musters geringfügig. Aus diesem Grund ist das zweite Verfahren relativ einfach bei der Bildung eines einfachen Musters durch die gaußförmige Strahlbelichtung, zeigt jedoch insofern Probleme, als sowohl die angegebene Position als auch die Breite des Musters schwierig genau zu reproduzieren sind.
Fig.2C ist eine Darstellung zur Erläuterung einer Korrektur unter Verwendung der Geisterbelichtung. Beim dritten Verfahren erfolgt eine Geisterbelichtung eines von den Zeichnungsmustern 101, 102 und 103 verschiedenen komplementären Teils mit einer geringeren Intensität als jener, welche für die Hauptbelichtung verwendet wird, bei der die Zeichnungsmuster 101, 102 und 103 belichtet werden. Wenn die Intensität der Hauptbelichtung mit "1" angegeben wird, liegt die Intensität der Geisterbelichtung normalerweise in einem Bereich von "0,2" bis "0,5". Ein synthetischer Elektronenstrahl 118, der eine Kombination der Geisterbelichtung 116 und der Hauptbelichtung 117 ist, belichtet die gesamte Fläche. An einem Teil, wo die Muster einander eng benachbart sind, beeinträchtigen die Muster einander auf Grund der Nahwirkung. Andererseits beeinträchtigt an einem Teil, wo das Muster von anderen Mustern unabhängig und getrennt ist, die Geisterbelichtung die Hauptbelichtung des Musters auf Grund der Nahwirkung. Die durch die Geisterbelichtung verursachte Nahwirkung ist an einem Teil klein, wo die Muster dicht angeordnet sind, da der von den Mustern verschiedene Teil nur einen kleinen Bereich einnimmt. Mit anderen Worten beeinträchtigt, wenn die Differenz der Intensitäten der Haupt- und Geisterbelichtung nicht berücksichtigt wird, die gleiche Nahwirkung alle Muster. Auch wenn die Differenz der Intensitäten der Haupt- und Geisterbelichtung berücksichtigt wird, ist es möglich, daß alle Muster durch ungefähr die gleiche Nahwirkung beeinträchtigt werden, und das erhaltene Muster, das erzielt wird, ist sehr genau. Demgemäß können die Muster mit der insgesamt gewünschten Dimension erhalten werden. Bei der Geisterbelichtung wird jedoch ein vollständig invertiertes Muster des ursprünglichen Musters verwendet, und dieses dritte Verfahren zeigt insofern Probleme, als die Datenquantität des Inversionsmusters äußerst groß ist, und die Durchführung der Geisterbelichtung sehr lange dauert.
Ein 16 Mbit dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff (DRAM) ist eine Beispiel einer Halbleiteranordnung, bei der äußerst feine Muster erforderlich sind. Aber obwohl die Muster des DRAM äußerst fein sind, enthalten die meisten belichteten Bereiche eine Wiederholung des gleichen Musters. Daher besteht die Möglichkeit, daß ein genaues Mustern erzielt werden kann, wenn diese Wiederholung des gleichen Musters effizient verwendet wird.
Es ist denkbar, eine Transmissionsmaske eines Basismusters herzustellen, die eine Wiederholungseinheit der Muster wird, und Einzelschußbelichtungen unter Verwendung dieser Maske zu wiederholen, um die Wiederholung des gleichen Musters zu belichten. Beispielsweise kann das Basismuster, das in der Maske gebildet wird, einer oder mehreren Zellen des DRAM, einer oder zumindest einem Teil mehrerer Zellen eines statischen RAM (SRAM) oder dgl. entsprechen. Die Zeichnung der Wiederholung von Mustern erfolgt durch die Wiederholung der Belichtung des Basismusters vom Anfang bis zum Ende in Einzelschrittbelichtungen und Verbinden der durch jede Belichtung erhaltenen Muster.
Der Proximity-Effekt ist im Fall der Wiederholung von Mustern, die dicht sind, groß. Es ist möglich, die Nahwirkung und Verschiebung der Dimension innerhalb eines einzigen Basismusters zu berücksichtigen. Wenn das Basismuster wiederholt wird, um ein großes Muster zu bilden, ist es ferner möglich, die Proximity-Effekte, die durch die am Umfang angeordneten Basismuster verursacht werden, auf das Basismuster, das an einem zentralen Teil angeordnet ist, zu berücksichtigen. Obwohl das am zentralen Teil angeordnete Basismuster von den Basismustern, die am Umfang angeordnet sind, umgeben ist, gibt es keine Basismuster, die das am Umfang angeordnete Basismuster umgeben. Mit anderen Worten sind die Proximity-Effekte in Abhängigkeit von der örtlichen Anordnung des Basismusters unterschiedlich. Es ist möglich, die Differenz der Proximity-Effekte durch Verschieben der Dimension innerhalb des Basismusters zu kompensieren, solange die gleiche Maske zur wiederholten Belichtung des Basismusters verwendet wird.
Das Verfahren zur Einstellung der Intensität der Belichtung für jede Linie kann im obigen denkbaren Verfahren verwendet werden, vorausgesetzt, daß das Basismuster durch eine einzelne Linie gebildet wird und Daten vor der Einstellung der Intensität der Belichtung in Abhängigkeit von der Belichtungsposition vorbereitet werden. Dieses Verfahren zur Einstellung der Intensität der Belichtung kann jedoch nicht verwendet werden, wenn das Basismuster durch eine Vielzahl von Linien gebildet wird.
Prinzipiell ist die Geisterbelichtung zur Verringerung der Nahwirkung effizient. Die Belichtungsschritte und die Belichtungszeit nehmen jedoch auf Grund der Notwendigkeit, auch alle von den Mustern verschiedenen Bereiche zu belichten, zu.
Daher sieht die herkömmliche Technologie kein Verfahren zur wirksamen Verhinderung oder Verringerung der Nahwirkung durch einen einfachen Prozeß vor, der nicht viel Zeit erfordert, insbesondere wenn die Muster Wiederholungen von Basismustern sind.
Eine Verwendung zusätzlicher Belichtungen nach der Hauptbelichtung ist in Dokumenten, wie US-A-4 712 013, US-A- 4 463 265, US-A-4 436 584 und IBM-Technical Disclosure Bulletin, Bd.25, Nr.3a, geoffenbart.
Ferner treten Probleme ähnlich den oben beschriebenen auch bei der Herstellung von Zwischenschablonen und Masken auf.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Demgemäß ist es eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues und nützliches Belichtungsverfahren mittels eines Strahls geladener Teilchen vorzusehen, bei welchem die oben beschriebenen Probleme eliminiert werden.
Eine weitere und spezifischere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Belichtungsverfahren mittels eines Strahls geladener Teilchen zur selektiven Belichtung einer Resistschicht unter Verwendung eines Strahls geladener Teilchen, um ein gewünschtes Muster zu bilden, vorzusehen, welches Verfahren die Schritte umfaßt: wiederholte Belichtung eines Basismusters unter Verwendung des Strahls geladener Teilchen, um ein Muster innerhalb einer ersten vorherbestimmten Zone durch eine Hauptbelichtung zu belichten, wobei das Muster innerhalb der ersten vorherbestimmten Zone eine Wiederholung des Basismusters ist; und Belichtung einer zweiten vorherbestimmten Zone durch eine Hilfsbelichtung mit einer niedrigeren Intensität als jener der Hauptbelichtung. Die zweite vorherbestimmte Zone schließt einen zentralen Teil der ersten vorherbestimmten Zone aus und schließt eine Zone, in der eine Nahwirkung auf Grund der Hauptbelichtung auftritt, ein. Gemäß dem Belichtungsverfahren mittels eines Strahls geladener Teilchen der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Proximity-Effekte auf Grund der Durchführung der Hilfsbelichtung im wesentlichen zu eliminieren. Da die Hilfsbelichtung nur in der zweiten vorherbestimmten Zone erfolgt, ist es möglich, die gesamte Belichtungszeit verglichen mit dem vorstehend beschriebenen Geisterbelichtungsverfahren beträchtlich zu reduzieren. Aus diesem Grund kann der Durchsatz verbessert werden, während die Proximity-Effekte effizient verringert werden. Die Belichtungszeit der Hilfsbelichtung kann äußerst kurz gehalten werden, insbesondere wenn ein Strahl elektromagnetischer Wellen für die Hilfsbelichtung verwendet wird.
Andere Aufgaben und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung hervor, die in Verbindung mit den beigeschlossenen Zeichnungen zu lesen ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig.1A und 1B sind Darstellungen zur Erläuterung der Nahwirkung;
Fig.2A bis 2C sind Darstellungen zur Erläuterung herkömmlicher Verfahren zur Verringerung der Proximity-Effekte;
Fig.3 ist eine Darstellung zur Erläuterung einer Ausführungsform eines Belichtungsverfahren mittels eines Strahls geladener Teilchen gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig.4A und 4B zeigen die Beziehungen zwischen einer durch die Hauptbelichtung belichteten Zone und einer durch die Hilfsbelichtung belichteten Zone;
Fig.5A und 5B zeigen Ausführungsformen der Hilfsbelichtung;
Fig.6A und 6B zeigen Fälle, wo die Zone, die durch die Hilfsbelichtung belichtet wird, die Zone, die durch die Hauptbelichtung belichtet wird, umgibt;
Fig.7A bis 7C sind Darstellungen zur Erläuterung der Beziehungen von zwei Mustern innerhalb der Zone der Hauptbelichtung und der Zone der Hilfsbelichtung, wenn die Zone der Hilfsbelichtung nahe beim Rand des äußeren Musters liegt oder dieses berührt;
Fig.8A bis 8G sind Darstellungen zur Erläuterung der Beziehungen von zwei Mustern innerhalb der Zone der Hauptbelichtung und der Zone der Hilfsbelichtung, wenn die Zone der Hilfsbelichtung teilweise in die Muster verläuft;
Fig.9 zeigt eine Ausführungsform eines Elektronenstrahl-Belichtungsgeräts zur Durchführung der Hauptbelichtung;
Fig.10 ist eine Schnittansicht, welche eine Transmissionsmaske zeigt, die im in Fig.9 dargestellten Elektronenstrahl-Belichtungsgerät verwendet wird;
Fig.11 bis 13 sind jeweils Draufsichten, welche einen Teil der Transmissionsmaske zeigen, die im in Fig.9 dargestellten Elektronenstrahl-Belichtungsgerät verwendet wird;
Fig.14 bis 17 sind jeweils Darstellungen zur Erläuterung einer Ausführungsform der Hilfsbelichtung;
Fig.18A bis 18H sind Darstellungen zur Erläuterung von Unterschieden zwischen der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Hilfsbelichtung und der Geisterbelichtung; und
Fig.19 zeigt allgemein ein Elektronenstrahl-Belichtungsgerät, das mit einem optischen Belichtungssystem versehen ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Es folgt eine Beschreibung einer Ausführungsform eines Belichtungsverfahren mittels eines Strahls geladener Teilchen gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf Fig.3. In Fig.3 wird ein Basismuster 1 wiederholt belichtet, so daß das Basismuster innerhalb einer vorherbestimmten Zone 2 durch die Hauptbelichtung 3 wiederholt wird. Dann wird eine Hilfsbeleuchtung 6 in einem äußeren Teil 2b der Zone 2, die einen zentralen Teil 2a ausschließt, durchgeführt. Die Hilfsbelichtung 6 erfolgt bei einer Intensität, die niedriger ist als jene der Hauptbelichtung 3. Beispielsweise kann die Hilfsbelichtung 6 in einer gewünschten Zone durch die Transmission eines Strahls elektromagnetischer Wellen durch eine Transmissionsmaske, die für die Hilfsbelichtung verwendet wird, durchgeführt werden.
Bei der Belichtung der Wiederholung des Basismusters durch den Strahl geladener Teilchen ist die Nahwirkung, die im zentralen Bereich 2a der Zone 2 auftritt, ungefähr gleichmäßig, und dies kann mit Leichtigkeit korrigiert werden. In der äußeren Zone 2b der Zone 2 ist jedoch die auftretende Nahwirkung von jener im zentralen Teil 2a verschieden, da die benachbarten Muster an beiden Seiten des äußeren Teils 2b nicht gleich sind. Mit anderen Worten können an einer Seite des äußeren Teils 2b ein erstes und zweites Muster vorliegen, das erste Muster und/oder das zweite Muster kann jedoch an der anderen Seite des äußeren Teils 2b nicht vorliegen. Demgemäß ist die Nahwirkung, die im äußeren Teil 2b auftritt, verglichen mit jener im zentralen Teil 2a ungleichmäßig, und die Intensität der Belichtung ist im äußeren Teil 2b kleiner. In dieser Ausführungsform erfolgt jedoch die Hilfsbelichtung 6 zumindest im äußeren Teil 2b und erforderlichenfalls auch in einem Umfangsteil 5, um die ungleichmäßige Intensität der Hauptbelichtung 3 innerhalb des äußeren Teils 2b zu kompensieren.
Die Hilfsbelichtung 6 ist sogar bei einer einfachen Form wirksam. Wenn der zentrale Teil 2a durch ein einfaches Muster ausgeschlossen und die Hilfsbelichtung 6 bei einer niedrigen Intensität durchgeführt wird, ist es möglich, die Belichtungszeit effizient zu reduzieren.
Sogar in dem Fall, wo die Hauptbelichtung 3 durch die Wiederholung der Belichtung des Basismusters unter Verwendung der Transmissionsmaske des Basismusters erfolgt, können die Proximity-Effekte im zentralen Bereich 2a der Zone auf der Maskenpegel korrigiert werden. Die Proximity-Effekte in der äußeren Zone 2b können durch die Hilfsbelichtung korrigiert werden. Folglich können die Proximity-Effekte insgesamt korrigiert werden.
Die Hilfsbelichtung 6 muß einfach eine Ausbreitung aufweisen, die der Nahwirkung des Strahls geladener Teilchen entspricht, und die Hilfsbelichtung 6 kann mit einem Strahl elektromagnetischer Wellen durchgeführt werden. In diesem Fall ist es möglich, die Belichtungszeit der Hilfsbelichtung 6 äußerst kurz zu halten.
Als nächstes erfolgt eine detaillierte Beschreibung dieser Ausführungsform. In Fig.3 ist das Basismuster 1 mit einer einfachen Linie 1 gezeichnet, das Basismuster 1 kann jedoch eine komplexere Form aufweisen. Beispielsweise kann ein Basismuster 1 einem Netzmuster mehrerer Zellen eines dynamischen RAM (DRAM) entsprechen. In diesem Fall kann das Muster eines großen Teils des DRAM durch wiederholte Belichtung des Basismusters 1 gebildet werden.
Der Zweckmäßigkeit halber wird angenommen, daß die Ausbreitung des Strahls geladener Teilchen der Gesamtbreite von zwei Basismustern 1 entspricht. Jedes Basismuster 1 innerhalb des zentralen Teils 2a der Zone 2 wird durch die Nahwirkung beeinträchtigt, die von zwei Basismustern 1, die an jeder Seite des Basismusters 1 angeordnet sind, verursacht wird. Daher wird diese Nahwirkung berücksichtigt, wenn die Zeichnungsbreite des Musters eingestellt wird. Ein Basismuster 1a, das an der äußersten Seite des äußeren Teils 2b angeordnet ist, wird durch die Nahwirkung beeinträchtigt, die von den beiden Basismustern 1b und 1, die an der rechten Seite angeordnet sind, verursacht wird. Das Basismuster 1a wird jedoch durch die Nahwirkung von der linken Seite nicht beeinträchtigt. Das Basismuster 1b, das im äußeren Teil 2b angeordnet ist, wird durch die Nahwirkung beeinträchtigt, die von den beiden Basismustern 1, die an der rechten Seite angeordnet sind, verursacht wird. Das Basismuster 1b wird jedoch nur durch die Nahwirkung beeinträchtigt, die durch ein Basismuster 1a, das an der linken Seite angeordnet ist, verursacht wird.
Daher werden die beiden Muster im äußeren Teil 2b schmal, so daß die Positionen der beiden Muster in Fig.3 nach rechts verschoben sind. Die Hilfsbelichtung 6 wird im äußeren Teil 2b durchgeführt, wobei im wesentlichen die gleichen Effekte entstehen, als lägen Muster auf der linken Seite des äußeren Teils 2b vor, und es erfolgt eine Einstellung, so daß die Basismuster 1a und 1b innerhalb des äußeren Teils 2b im wesentlichen die angegebene Breite und Position aufweisen.
Die Intensität der Hilfsbelichtung 6 wird derart eingestellt, daß die Hilfsbelichtung 6 allein nicht das Belichtungsmuster bildet, da die Aufgabe der Hilfsbelichtung 6 ist, nur die Nahwirkung zu kompensieren. Verschiedene Einstellungen sind für die Intensität der Hilfsbelichtung 6 und das Ausmaß möglich, in dem die durch die Hilfsbelichtung 6 verursachte Nahwirkung die Muster beeinträchtigen wird. Der Spielraum bei der Einstellung ist besonders groß, wenn die Hilfsbelichtung 6 unter Verwendung des Strahls geladener Teilchen durchgeführt wird. Die Hilfsbelichtung 6 kann gleichzeitig im äußeren Teil 2b und dem Umfangsteil 5 erfolgen.
Fig.4A und 4B zeigen die Beziehungen der Zone 2, die durch die Hauptbelichtung 3 belichtet wird, und einer Zone 60, die durch die Hilfsbelichtung 6 belichtet wird. Die durch die Hilfsbelichtung 6 belichtete Zone 60 ist schraffiert angegeben. Die Zone 2 ist die Zone, in der die Wiederholung der Muster gebildet werden könnte, und tatsächliche Muster 7 werden an der Innenseite einer Begrenzung zwischen den Zonen 2 und 60 gebildet. Daher sind die Hauptbelichtung 3 und die Hilfsbelichtung 6 getrennt. Beispielsweise hat die Zone 60 eine hohle rechteckige Form. In diesem Fall wird die Hilfsbelichtung 6 mit einer Intensität durchgeführt, die in Abhängigkeit von der Dichte der Muster 7 innerhalb der Zone 2 eingestellt wird.
Fig.4A zeigt einen Fall, wo die der Hilfsbelichtung 6 ausgesetzte Zone 60 extern eine Begrenzung des Musters 7 berührt. Da die Zone 60 die Begrenzung des Musters 7 berührt, ist es möglich, eine starke Nahwirkung am Außenumfang der Muster zu erhalten, die durch die Hauptbelichtung 3 gebildet werden, auch wenn die Intensität der Hilfsbelichtung 6 gering ist. Daher ist dieser Fall zur Durchführung einer genauen Hilfsbelichtung geeignet, indem das tatsächliche zu belichtende Basismuster berücksichtigt wird.
Fig.4B zeigt einen Fall, wo die Hilfsbelichtung 6 in der Zone 60 erfolgt, die innerhalb der Zone 2 zu einem Teil des Musters 7 verläuft. In diesem Fall wird die Intensität der Hilfsbelichtung 6 unterdrückt, und dieser Fall ist zum Bewirken einer noch genaueren Nahwirkungskompensation geeignet, indem die Ausbreitung des Strahls geladener Teilchen berücksichtigt wird. Beispielsweise nimmt die Intensität der Hilfsbelichtung 6 allmählich vom Außenrand des Musters 7, das durch die Hauptbelichtung 3 belichtet wird, zur Innenseite des Musters 7 ab.
Es ist für Fachleute ersichtlich, daß die Beziehungen der Hauptbelichtung 3 und der Hilfsbelichtung 6 nicht auf die in Fig.4A und 4B gezeigten beschränkt sind. Es ist selbstverständlich auch möglich, eine Kombination der in Fig.4A und 4B dargestellten Beziehungen zu verwenden oder die in Fig.4A und 4B gezeigten Beziehungen geeignet zu ändern oder zu modifizieren.
Fig.5A und 5B zeigen Ausführungsformen der Hilfsbelichtung 6.
Fig.5A zeigt eine Ausführungsform der Hilfsbelichtung 6, in der die Zone 60 die vier Seiten der Zone 2, die durch die Hauptbelichtung 3 belichtet wird, nicht vollständig umgibt. Beispielsweise kann im Fall eines Musters, das aus zwei in der vertikalen Richtung verlaufenden parallelen Linien besteht, die durch die einander benachbarten Linien verursachte Nahwirkung nicht vernachlässigt werden, aber die entlang der Linienrichtung erzeugte Nahwirkung kann in einigen Fällen abgelenkt werden. Ferner kann in diesem Fall die Breite des Musters oft genauer reproduziert werden, wenn die Hilfsbelichtung 6 nicht an der Oberseite und Unterseite des Umfangsteils durchgeführt wird. Im in Fig.5A gezeigten Fall kann der Schritt der Durchführung der Hilfsbelichtung 6 durch das Einschränken der Zone 60 vereinfacht werden.
Fig.5B zeigt eine Ausführungsform der Hilfsbelichtung 6, bei der die Hilfsbelichtung 6 in zwei Stufen erfolgt. Diese Ausführungsform wird beispielsweise verwendet, wenn die Hilfsbelichtung 6 in das tatsächliche Belichtungsmuster 7 verläuft, wie in Fig.4B gezeigt. Die Intensität der Hilfsbelichtung 6 ist an einem äußeren Teil 60a der Zone 60 größer und an einem inneren Teil 60b der Zone 60 kleiner. Beispielsweise erfolgt die Hilfsbelichtung 6 mit der größeren Intensität im äußeren Teil 60a, um mit der Vorwärtsstreuung übereinzustimmen, und die Hilfsbelichtung 6 mit der kleineren Intensität wird im inneren Teil 60b durchgeführt, um mit der Rückwärtsstreuung übereinzustimmen. Außerdem ist es möglich einzurichten, daß der äußere Teil 60a dem in Fig.3 gezeigten Umfangsteil 5 entspricht und der innere Teil 60b dem in Fig.3 dargestellten Außenteil 2b entspricht.
Fig.6A und 6B zeigen Fälle, wo die Zone 60, die durch die Hilfsbelichtung 6 belichtet wird, die Zone 2, die durch die Hauptbelichtung 3 belichtet wird, umgibt.
Fig. 6A zeigt einen Fall ähnlich Fig.4A und 4B, wie vorstehend beschrieben, wobei die Zone 60 der Hilfsbelichtung 6 eine äußere Grenze aufweist, das heißt, die Zone 60 hat eine hohle rechteckige Form. In Fig.6A geben die Phantom-Linien die äußere und innere Grenze der Zone 60 an. Da die Proximity-Effekte auf eine bestimmte Breite begrenzt sind, hat die Hilfsbelichtung keinen Effekt an einem Teil, der von der Zone 2 durch mehr als eine vorherbestimmte Distanz getrennt ist. Demgemäß kann die Zone 60, in der die Hilfsbelichtung 6 erfolgt, auf eine bestimmte Breite begrenzt werden. Wenn der Elektronenstrahl für die Hilfsbelichtung 6 verwendet wird, wird die Belichtungszeit lang, wenn der Belichtungsbereich groß ist, und aus diesem Grund ist die Begrenzung der Breite der Zone 60 auch vom Standpunkt der Verringerung der Belichtungszeit der Hilfsbelichtung 6 effizient.
Fig.6B zeigt einen Fall, wo die Hilfsbelichtung 6 für den gesamten Chipbereich außer dem zentralen Teil 2a der Zone 2 durchgeführt wird. Wenn die optische Belichtung für die Hilfsbelichtung verwendet wird, kann die Hilfsbelichtung 6 in bezug auf einen Chip in einer Belichtung durchgeführt werden, und die zur Durchführung des Hilfsbelichtungsschritts erforderliche Zeit ändert sich nicht, auch wenn der Bereich der Hilfsbelichtung begrenzt ist. Die in diesem Fall eingesetzte optische oder Photomaske kann in einigen Fällen vom Standpunkt der Genauigkeit bevorzugt werden.
Fig.7A bis 7C sind Darstellungen zur Erläuterung der Beziehungen der Muster 1a und 1b innerhalb der Zone 2 der Hauptbelichtung 3 und der Zone 60 der Hilfsbelichtung 6, wenn sich die Zone 60 nahe beim Rand des Musters 1a befindet oder diesen berührt.
Fig.7A zeigt einen Fall, wo die innere Begrenzung der Zone 60 der Hilfsbelichtung 6 mit dem äußeren Rand des Musters 1a innerhalb der Zone 2 der Hauptbelichtung 3 zusammenfällt.
Fig.7B zeigt einen Fall, wo die innere Begrenzung der Zone 60 der Hilfsbelichtung 6 vom äußeren Rand des Musters 1a innerhalb der Zone 2 der Hauptbelichtung 3 getrennt ist. Beispielsweise wird bei der Hilfsbelichtung 6 die Zone 60 belichtet, die eine lineare Form in bezug auf das Muster 1a aufweist, wenn das Muster 1a einen feinen konkav-konvexen äußeren Rand enthält. Die Zone 60 kann dem in Fig.3 gezeigten Umfangsteil 5 entsprechen.
Fig.7C zeigt einen Fall, wo die innere Begrenzung der Zone 60 der Hilfsbelichtung 6 den äußeren Rand des Musters 1a innerhalb der Zone 2 berührt, die innere Begrenzung der Zone 60 wird jedoch durch eine lineare Begrenzung näherungsweise angegeben, indem der feine konkav-konvexe äußere Rand des Musters 1a vernachlässigt wird. In diesem Fall enthält das Muster 1a dreieckige Vertiefungen, die innere Begrenzung der Zone 60 ist jedoch eine gerade Linie.
Fig.8A bis 8G sind Darstellungen zur Erläuterung der Beziehungen der Muster 1a und 1b innerhalb der Zone 2 der Hauptbelichtung 3 und der Zone 60 der Hilfsbelichtung 6, wenn die Zone 60 teilweise in die Muster 1a und 1b verläuft.
Fig.8A und 8B zeigen Fälle, wo die Zone 60 das Muster 1a überlappt. In Fig.8A fällt die innere Begrenzung der Zone 60 mit dem inneren Rand des Musters 1a zusammen. Andererseits verläuft in Fig.8B die innere Begrenzung der Zone 60 zu einem Zwischenteil zwischen dem inneren Rand des Musters 1a und dem äußeren Rand des Musters 1b.
Fig.8C, 8D und 8E zeigen Fälle, wo die Zone 60 einen Teil der Zone 2 überlappt, jedoch die den Mustern 1a und 1b entsprechenden Teile ausschließt.
Fig.8C zeigt einen Fall, wo die Hilfsbelichtung 6 in der Zone 60 erfolgt, die alle Zonen außer die Muster 1a und 1b enthält, und geformt ist, um mit den Mustern 1a und 1b übereinzustimmen. Fig.8D und 8E zeigen Fälle, wo die Form der Zone 60 vereinfacht ist. Fig.8D zeigt einen Fall, wo die Ränder der Zone 60, welche die äußeren Ränder der Muster 1a und 1b berühren, durch gerade Linien näherungsweise angegeben werden. Fig.8E zeigt einen Fall, wo nur der Rand der Zone 60, der den äußeren Rand des Musters 1b berührt, durch eine gerade Linie näherungsweise angegeben wird.
Fig.8F zeigt einen Fall, wo die obigen kombiniert werden. Das heißt, die Hilfsbelichtung 6 erfolgt in einer Zone 60a, welche die einfache angenäherte Form aufweist und die Muster 1a und 1b enthält. Die Hilfsbelichtung 6 wird in einer nächsten Zone 60b durchgeführt, welche die Form in Übereinstimmung mit jener der Muster 1c und 1d hat und diese Muster 1c und 1d enthält.
Fig.8G zeigt einen Fall, wo die Hilfsbelichtung 6 über den Mustern 1a und 1b im äußeren Teil 2b erfolgt.
Als nächstes folgt eine Beschreibung eines Elektronenstrahl-Belichtungsgeräts zur Durchführung der Hauptbelichtung 3 und der Hilfsbelichtung 6.
Fig.9 zeigt eine Ausführungsform des Elektronenstrahl- Belichtungsgeräts, mit dem die Hauptbelichtung 3 durchgeführt wird. Beispielsweise wird ein Elektronenstrahl 20 von einer Elektronenkanone 21 emittiert, die einen LaB&sub6;-Chip enthält. Der Elektronenstrahl 20 wird durch eine erste Apertur 22 geformt, um einen rechteckigen Querschnitt aufzuweisen, und durch eine elektromagnetische Linse 23 konvergiert. Der konvergierte Elektronenstrahl wird auf ein Basismuster eines willkürlichen Teilabschnitts 28 innerhalb eines Abschnitts 27 einer Transmissionsmaske 26 durch einen elektromagnetischen Ablenker 24 eingestrahlt, der zum Auswählen des Teilabschnitts verwendet wird. Der gemusterte Elektronenstrahl wird auf einem elektromagnetischen Ablenker 30 über eine elektromagnetische Linse 29 konvergiert. Danach wird der gemusterte Elektronenstrahl auf eine elektromagnetische Verkleinerungslinse 31 eingestrahlt und belichtet eine Scheibe 35 über ein Ablenksystem 34, das eine elektromagnetische Linse 32 und einen elektromagnetischen Ablenker 33 enthält. Die Transmissionsmaske 26 hat auch eine variable rechteckige Apertur (einen Schlitz ohne Muster) zur Herstellung sich nicht wiederholender Muster.
Die erste Apertur 22 bestimmt die Kontur des Elektronenstrahls 20, so daß der geformte Elektronenstrahl nur auf einen einzelnen Teilabschnitt 28 der Transmissionsmaske 26 und nicht auf benachbarte Teilabschnitte der Transmissionsmaske 26 eingestrahlt wird.
Der elektromagnetische Ablenker 24 lenkt den Elektronenstrahl innerhalb eines Abschnitts 27 der Transmissionsmaske 26 ab. Beispielsweise wird ein gewünschtes Basismuster ausgewählt, indem der Elektronenstrahl 3 mm bis 5 mm in einer Richtung auf der Transmissionsmaske 26 abgelenkt wird.
Der Elektronenstrahl 20, der durch die Apertur der Transmissionsmaske 26 gemustert wird, wird einmal durch die elektromagnetische Linse 29 abgebildet und wird dann durch die elektromagnetische Linse 32 beispielsweise auf 1/100 verkleinert. Das Zeichenmuster wird durch die Verkleinerung fein. Wenn ein feineres Muster zu zeichnen ist, ist es demgemäß besser, ein größeres Muster auf der Transmissionsmaske 26 zu verwenden und die Verkleinerung mit einem höheren Reduktionsverhältnis durchzuführen. Das Muster wird vom elektromagnetischen Ablenker 33 abgelenkt, um das Basismuster wiederholt zu belichten.
Wie in Fig.10 gezeigt, wird die Transmissionsmaske 26 gebildet, indem ein zentraler Teil 41 einer Silizium-Scheibe 40 in Form einer Schablone dünn gemacht wird und Aperturmuster im zentralen Teil 41 gebildet werden. Es ist selbstverständlich möglich, eine Metallplatte oder dgl. anstelle der Silizium-Scheibe 40 zu verwenden.
Wie in Fig.11 gezeigt, hat der zentrale Teil 41 der Transmissionsmaske 26 eine rechteckige Form mit einer Seitenlänge von 30 mm bis 50 mm. Eine Vielzahl der Abschnitte 27 ist innerhalb des zentralen Teils 41 gebildet. Der Abschnitt 27 hat eine rechteckige Form mit einer Seitenlänge von 3 mm bis 5 mm zur Verwendung als Musterbildungszone. Der Abschnitt 27 hat diese Größe, indem ein Bereich berücksichtigt wird, in dem der Elektronenstrahl abgelenkt werden kann, so daß keine Notwendigkeit der Bewegung eines Tisches besteht, welcher die Transmissionsmaske 26 trägt. Eine Trennzone 44 trennt zwei einander benachbarte Abschnitte 27.
Wie in Fig.12 gezeigt, sind die Teilabschnitte 28, die eine rechteckige Form mit einer Seitenlänge von 200 Mikron bis 500 Mikron aufweisen, in einer Matrix innerhalb eines Abschnitts 27 angeordnet. Die vier Teilabschnitte 28, die an den vier Ecken des Abschnitts 27 angeordnet sind, sind für Positionierungszwecke verwendete übereinstimmende Muster. Die Größe des Teilabschnitts 28 wird durch die Größe des Elektronenstrahls bestimmt, der das Muster auf der Scheibe 35 zufriedenstellend konvergieren, verkleinern und belichten kann.
Die Teilabschnitte 28 können innerhalb des Abschnitts 27 wie in Fig.13 gezeigt angeordnet sein. In diesem Fall sind die Teilabschnitte 28 mit dem übereinstimmenden Muster für die Positionierung und die Teilabschnitte 28 mit den zu belichtenden Mustern abwechselnd angeordnet, wie gezeigt. Die Koordinate jedes Bezugspunktes Oi der zu belichtenden Muster kann von den übereinstimmenden Mustern bestimmt werden, die in der Nähe davon angeordnet sind.
Das oben beschriebene Elektronenstrahl-Belichtungsgerät wird zum Zeichnen des Basismusters 1 innerhalb der Zone 2 der Scheibe 35 verwendet.
Beispielsweise werden im Hauptbelichtungsschritt innerhalb eines Chips der Halbleiteranordnung die Basismuster wiederholt belichtet. Beispielsweise wird eine Linie, die in der vertikalen Richtung lang ist, durch wiederholte Belichtung des Musters einer vertikalen Linie in der vertikalen Richtung belichtet.
Die Hilfsbelichtung erfolgt vor oder nach der Hauptbelichtung. Beispielsweise ist es möglich, das gleiche Elektronenstrahl-Belichtungsgerät zu verwenden, das für die Hauptbelichtung eingesetzt wird, wenn die Hilfsbelichtung im äußeren Teil 2b der Zone 2 durchgeführt wird. Wenn der Elektronenstrahl verwendet wird, ist es schwierig, einen großen Bereich in einer Belichtung zu belichten, und aus diesem Grund wird die Zone 2 umschlossen, indem die Belichtung in Bereichen einer bestimmten Größe aufeinanderfolgend wiederholt wird. Beispielsweise wird die oben beschriebene, variable rechteckige Apertur verwendet, und die Belichtung erfolgt durch die Verbindung der rechteckigen Formen.
Als nächstes folgt eine Beschreibung einer Ausführungsform der Hilfsbelichtung.
Die Hilfsbelichtung wird unter Verwendung einer in Fig.14 gezeigten Schablonenmaske 200 durchgeführt. Die Schablonenmaske 200 weist Aperturmuster 201 bis 205 auf. Der Zweckmäßigkeit halber wird angenommen, daß die Schablonenmaske 200 innerhalb der in Fig.9 oder 10 dargestellten Transmissionsmaske vorgesehen ist.
Das Aperturmuster 201 entspricht der größten rechteckigen Öffnung, und es ist möglich, den Elektronenstrahl mit dem variablen rechteckigen Querschnitt durch eine Kombination dieses Aperturmusters 201 und des eintretenden geformten Elektronenstrahls mit dem rechteckigen Querschnitt auszubilden. Das Aperturmuster 202 entspricht einer gleichschenkligen Dreiecksöffnung, bei welcher der Scheitel nach unten zeigt. Das Aperturmuster 203 entspricht einer gleichschenkligen Dreiecksöffnung, bei welcher der Scheitel nach oben zeigt. Das Aperturmuster 204 entspricht einer gleichschenkligen Dreiecksöffnung, bei welcher der Scheitel nach links zeigt. Das Aperturmuster 205 entspricht einer gleichschenkligen Dreiecksöffnung, bei welcher der Scheitel nach oben zeigt.
Fig.15A zeigt ein Muster eines vorherbestimmten IC- Chips, wobei g einen zentralen Teil einer Zone, in der sich ein Basismuster wiederholt, bezeichnet, f einen äußeren Teil an der Außenseite der Zone und e einen Umfangsteil ohne Muster. Die Hilfsbelichtung wird beispielsweise wie folgt durchgeführt. Das heißt, ein Elektronenstrahl mit einer vorherbestimmten Intensität I1 wird durch das in Fig.14 gezeigte Aperturmuster 201 geführt, um den Elektronenstrahl derart zu formen, daß er einen rechteckigen Querschnitt aufweist, und der Umfangsteil e wird durch den geformten Elektronenstrahl belichtet. Der zentrale Teil g wird nicht belichtet. Der äußere Teil f wird mit einer derartigen Intensität belichtet, daß die Intensität am Außenumfang I1 und am Innenumfang I2 (= 0) ist. Die Intensität in bezug auf den äußeren Teil f variiert vorzugsweise in Übereinstimmung mit einer monotonen Abnahmefunktion. Fig.15B zeigt die Intensität der Hilfsbelichtung in Übereinstimmung mit Fig.15A gemäß der Linie p-p', wobei die Ordinate die Intensität der Hilfsbelichtung angibt.
Wie in Fig.16 gezeigt, kann die Hilfsbelichtung in bezug auf den äußeren Teil f mit variierender Intensität durchgeführt werden, indem die folgenden Maßnahmen ergriffen werden. Das heißt, die linke Seite des äußeren Teils f wird von unten nach oben gescannt, indem der Elektronenstrahl durch das Aperturmuster 203 geformt wird, um einen dreieckigen Querschnitt aufzuweisen. Die Oberseite des äußeren Teils f wird von links nach rechts gescannt, indem der Elektronenstrahl durch das Aperturmuster 202 geformt wird, um einen dreieckigen Querschnitt aufzuweisen. Die rechte Seite des äußeren Teils f wird von unten nach oben gescannt, indem der Elektronenstrahl durch das Aperturmuster 204 geformt wird, um einen dreieckigen Querschnitt aufzuweisen. Die Unterseite des äußeren Teils f wird von links nach rechts gescannt, indem der Elektronenstrahl durch das Aperturmuster 205 geformt wird, um einen dreieckigen Querschnitt aufzuweisen. Mittels der Durchführung einer derartigen Hilfsbelichtung ist es möglich, eine in Fig.15B gezeigte Hilfsbelichtungsverteilung (Intensitätsverteilung) zu erhalten, indem die Breitenänderung der Aperturmuster 202 bis 205, die dreieckige Öffnungen sind, verwendet wird.
Das Aperturmuster 202 hat die gleichschenklige Dreiecksform, bei welcher der Scheitel nach unten zeigt, es ist jedoch möglich, stattdessen andere Aperturmuster zu verwenden. Fig.17 zeigt derartige Aperturmuster 202',202" und 202"'. Die einzige Voraussetzung für das Aperturmuster 202 ist, daß die Breite des unteren Teils kleiner ist als jene des oberen Teils.
Außerdem muß der äußere Teil f nicht unabhängig belichtet werden. Wenn beispielsweise der Umfangsteil e durch den Elektronenstrahl belichtet wird, kann ein absichtlich unscharfer Zustand erzeugt werden, um die in Fig.15B gezeigte Hilfsbelichtungsverteilung zu erhalten. Diese Belichtungstechnik ist ähnlich der bei der Geisterbelichtung verwendeten.
Als nächstes folgt eine Beschreibung der Unterschiede zwischen der in der vorliegenden Erfindung eingesetzten Hilfsbelichtung und der Geisterbelichtung mit Bezugnahme auf Fig.18A bis 18H.
Fig.18A zeigt ein Zeichnungsmuster. Wenn dieses Zeichnungsmuster belichtet wird, ohne die Proximity-Korrektur durchzuführen, wird die Belichtung wie in Fig.18D dargestellt.
Fig.18B zeigt ein umgekehrtes Muster, das durch die Geisterbelichtung belichtet wird. Dieses umgekehrte Muster ist eine Umkehr des in Fig.18A gezeigten Musters. Bei der Geisterbelichtung wird dieses Umkehrmuster mit einer geringen Intensität mit dem unscharfen Zustand belichtet, wie in Fig.18E dargestellt. Fig.18F zeigt eine Energieverteilung des Resists, wenn die Proximity-Korrektur durch die Geisterbelichtung erfolgt. Diese in Fig.18F dargestellte Energieverteilung entspricht der Summe der in Fig.18D und 18E gezeigten Belichtungen.
Fig.18C zeigt eine Ausführungsform der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Hilfsbelichtung. In diesem Fall erfolgt die Hilfsbelichtung im Umfangsteil außerhalb der Zone, welche die Wiederholung des Basismusters aufweist, und auch in einem isolierten Muster. Wie in Fig.18G gezeigt, nimmt die Hilfsbelichtung im Umfangsteil von der Außenseite zur Innenseite ab. Die Hilfsbelichtung wird in drei Stufen in Fig.18G geändert, und die Hilfsbelichtung wird eingestellt auf c1 < c2 < c3, wobei c1, c2 und c3 die Hilfsbelichtungen in den in Fig.18C gezeigten Zonen C1, C2 bzw. C3 angeben. Durch diese Proximity-Korrektur überlappen die in Fig.18A dargestellte Hauptbelichtung und die in Fig.18G gezeigte Hilfsbelichtung einander, und die Belichtung wird insgesamt wie in Fig.18H dargestellt. Im Gegensatz zur Geisterbelichtung wird die Belichtungszeit insgesamt wesentlich reduziert, da die Hilfsbelichtung nicht an Teilen erfolgt, wo die Hilfsbelichtung unnötig ist.
Die Hilfsbelichtung kann durch eine elektromagnetische Belichtung, wie Photolithographie, realisiert werden, da das durch die Hilfsbelichtung belichtete Muster nicht unbedingt äußerst fein sein muß.
Fig.19 zeigt einen elektromagnetischen Teil eines Elektronenstrahl-Belichtungsgeräts, das mit einem elektromagnetischen Belichtungssystem versehen ist. Von der Seite einer Elektronenkanone 51 in Fig.19 sind eine erste Apertur oder ein Schlitz 52, eine Elektronenlinse 53, ein Ablenker 54, eine Transmissionsmaske 55, die ein Basismuster aufweist, und eine Elektronenlinse 56 auf einer optischen Achse eines Elektronenlinsensystems vorgesehen, um einen Strahlformungsteil des Basismusters zu bilden. Beispielsweise erzeugt das Elektronenlinsensystem ein Elektronenstrahlmuster, das eine Maximalgröße von 3 Mikron x 3 Mikron auf der Scheibe hat.
Eine Austastung 57 zur Steuerung des EIN/AUS-Zustands des Elektronenstrahls, eine Elektronenlinse 58, eine Apertur 61, eine Elektronenlinse 62, ein XY-Ablenker 63 und eine Elektronenlinse 64 sind unter dem Strahlformungsteil vorgesehen. Dieses Elektronenlinsensystem strahlt den konvergierten Elektronenstrahl auf eine Scheibe 66 ein, die durch einen Scheibenhalter eines XY-Tisches 65 gehalten wird.
Reflexionselektronen werden von der Scheibe 66 emittiert, auf die der Elektronenstrahl eingestrahlt wird. Ein Reflexionselektronendetektor 67 detektiert die Reflexionselektronen und detektiert den Oberflächenzustand der Scheibe 66.
Ein elektromagnetisches Belichtungssystem ist zusammen mit dem Elektronenlinsensystem vorgesehen. Der Zweckmäßigkeit halber wird angenommen, daß Ultraviolettstrahlung als elektromagnetische Welle verwendet wird. Ultraviolettes Licht wird von einer Quecksilberlampe 71 emittiert und durch eine Blende 72 sowie eine Photo- oder optische Maske 73, die das Muster für die Hilfsbelichtung aufweist, gemustert. Ein optisches Spiegelsystem 75 strahlt das gemusterte ultraviolette Licht auf die Oberfläche der Scheibe 66 ein.
In Fig.19 ist das elektromagnetische Belichtungssystem derart veranschaulicht, daß es das Licht unter einem Winkel auf die Scheibenoberfläche einstrahlt, es ist jedoch wünschenswert, das Licht senkrecht zur Scheibenoberfläche einzustrahlen, um eine Belichtung mit großer Genauigkeit zu realisieren. Außerdem kann die Stelle der Lichteinstrahlung von der Stelle der Elektronenstrahlbelichtung verschieden sein. Die elektromagnetische Belichtung kann für einen Chip oder zur gleichzeitigen Belichtung des nächsten Chips durchgeführt werden.
Es ist selbstverständlich möglich, ein elektromagnetisches Belichtungssystem zu verwenden, das vom Elektronenstrahl-Belichtungssystem unabhängig ist.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird die vorliegende Erfindung bei der Herstellung einer Halbleiteranordnung eingesetzt. Es ist jedoch selbstverständlich möglich, die vorliegende Erfindung ähnlich bei der Herstellung von Zwischenschablonen und Masken zu verwenden. In diesem Fall wird, wie in Klammern in Fig.9 angegeben, ein Zwischenschablonensubstrat 135 zur Herstellung einer Zwischenschablone anstelle der Scheibe 35 oder ein Maskensubstrat 235 zur Herstellung einer Maske anstelle der Scheibe 35 eingesetzt. Die Effekte der vorliegenden Erfindung sind, wenn sie bei der Herstellung von Zwischenschablonen und Masken verwendet wird, grundsätzlich die gleichen wie jene, die erhalten werden können, wenn die vorliegende Erfindung bei der Herstellung von Halbleiteranordnungen verwendet wird.

Claims

1. Belichtungsverfahren mittels eines Strahls geladener Teilchen, zur selektiven Belichtung einer Resistschicht unter Verwendung eines Strahls geladener Teilchen, um ein gewünschtes Muster zu bilden, welches Belichtungsverfahren mittels eines Strahls geladener Teilchen eine Hauptbelichtung und eine Hilfsbelichtung umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Belichtungsverfahren mittels eines Strahls geladener Teilchen ferner die Schritte umfaßt: wiederholte Belichtung eines Basismusters (1) unter Verwendung des Strahls geladener Teilchen, um ein Muster innerhalb einer ersten vorherbestimmten Zone (2) durch die Hauptbelichtung (3) zu belichten, wobei das genannte Muster innerhalb der genannten ersten vorherbestimmten Zone eine Wiederholung des Basismusters ist; und Belichtung einer zweiten vorherbestimmten Zone (2b, 5) durch die Hilfsbelichtung (6) mit einer niedrigeren Intensität als jener der genannten Hauptbelichtung, wobei die genannte zweite vorherbestimmte Zone einen zentralen Teil (2a) der genannten ersten vorherbestimmten Zone ausschließt und eine Zone, in der ein Proximity-Effekt auf Grund der genannten Hauptbelichtung auftritt, einschließt.

2. Belichtungsverfahren mittels eines Strahls geladener Teilchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim genannten Schritt der Durchführung der Hilfsbelichtung (6) die genannte zweite vorherbestimmte Zone (2b, 5) durch die Transmission eines Strahls elektromagnetischer Wellen durch eine Photo- oder optische Maske (26, 200, 73) belichtet wird.

3. Belichtungsverfahren mittels eines Strahls geladener Teilchen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte erste vorherbestimmte Zone (2) eine rechteckige Form aufweist.

4. Belichtungsverfahren mittels eines Strahls geladener Teilchen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte zweite vorherbestimmte Zone (2b, 5) eine ersten Teil, der an einer ersten Seite der genannten ersten vorherbestimmten Zone (2) angeordnet ist, und einen zweiten Teil, der an einer zweiten Seite der genannten ersten vorherbestimmten Zone angeordnet ist, umfaßt, wobei die genannte erste und zweite Seite einander gegenüberliegende Seiten der genannten ersten vorherbestimmten Zone sind.

5. Belichtungsverfahren mittels eines Strahls geladener Teilchen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte zweite vorherbestimmte Zone (2b, 5) eine hohle rechteckige Form (60) mit einem Innenumfangsteil, der einen Außenumfangsteil der genannten ersten vorherbestimmten Zone (2) teilweise überlappt, aufweist.

6. Belichtungsverfahren mittels eines Strahls geladener Teilchen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der genannten zweiten vorherbestimmten Zone (60) zwischen dem Außenumfangsrand und dem Innenumfangsrand mit einem Wert in Abhängigkeit von dem Muster innerhalb der genannten ersten vorherbestimmten Zone (2) ausgewählt wird.

7. Belichtungsverfahren mittels eines Strahls geladener Teilchen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfangsrand der genannten zweiten vorherbestimmten Zone (60) mit dem Außenumfangsrand eines Chips, der aus einer Halbleiteranordnung besteht, zusammenfällt.

8. Belichtungsverfahren mittels eines Strahls geladener Teilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenumfangsrand der genannten zweiten vorherbestimmten Zone (2b, 5) mit dem Außenumfangsrand des Musters innerhalb der genannten ersten vorherbestimmten Zone (2) zusammenfällt.

9. Belichtungsverfahren mittels eines Strahls geladener Teilchen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte zweite vorherbestimmte Zone (2b, 5) das Muster innerhalb der genannten ersten vorherbestimmten Zone (2) ausschließt.

10. Belichtungsverfahren mittels eines Strahls geladener Teilchen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte zweite vorherbestimmte Zone (2b, 5) das Muster innerhalb der genannten ersten vorherbestimmten Zone (2) teilweise überlappt.

11. Belichtungsverfahren mittels eines Strahls geladener Teilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenumfangsrand der genannten zweiten vorherbestimmten Zone (2b, 5) ungefähr mit dem Außenumfangsrand des Musters innerhalb der genannten ersten vorherbestimmten Zone (2) zusammenfällt.

12. Belichtungsverfahren mittels eines Strahls geladener Teilchen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte zweite vorherbestimmte Zone (2b, 5) das Muster innerhalb der genannten ersten vorherbestimmten Zone (2) ausschließt.

13. Belichtungsverfahren mittels eines Strahls geladener Teilchen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte zweite vorherbestimmte Zone (2b, 5) das Muster innerhalb der genannten ersten vorherbestimmten Zone (2) teilweise überlappt.

14. Belichtungsverfahren mittels eines Strahls geladener Teilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenumfangsrand der genannten zweiten vorherbestimmten Zone (2b, 5) einen vorherbestimmten Zwischenraum zwischen dem Außenumfangsrand des Musters innerhalb der genannten ersten vorherbestimmten Zone (2) bildet.

15. Belichtungsverfahren mittels eines Strahls geladener Teilchen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte zweite vorherbestimmte Zone (2b, 5) das Muster innerhalb der genannten ersten vorherbestimmten Zone (2) ausschließt.

16. Belichtungsverfahren mittels eines Strahls geladener Teilchen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte zweite vorherbestimmte Zone (2b, 5) das Muster innerhalb der genannten ersten vorherbestimmten Zone (2) teilweise überlappt.

17. Belichtungsverfahren mittels eines Strahls geladener Teilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß beim genannten Schritt der Durchführung der Hilfsbelichtung (6) die Intensität der Hilfsbelichtung derart ausgewählt wird, daß sie vom Außenumfang zum Innenumfang der genannten zweiten vorherbestimmten Zone (2b, 5) abnimmt.

18. Belichtungsverfahren mittels eines Strahls geladener Teilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß beim genannten Schritt der wiederholten Belichtung des Basismusters das Basismuster (1) auf einem Substrat (35), das eine darauf gebildete Resistschicht aufweist, belichtet wird, wobei das genannte Substrat zur Herstellung einer Halbleiteranordnung verwendet wird.

19. Belichtungsverfahren mittels eines Strahls geladener Teilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß beim genannten Schritt der wiederholten Belichtung des Basismusters das Basismuster (1) auf einem Substrat (135), das eine darauf gebildete Resistschicht aufweist, belichtet wird, wobei das genannte Substrat zur Herstellung einer Zwischenschablone verwendet wird.

20. Belichtungsverfahren mittels eines Strahls geladener Teilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß beim genannten Schritt der wiederholten Belichtung des Basismusters das Basismuster (1) auf einem Substrat (235), das eine darauf gebildete Resistschicht aufweist, belichtet wird, wobei das genannte Substrat zur Herstellung einer Maske verwendet wird.