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Dokumentenidentifikation DE10048646B4 03.08.2006
Titel Element zur Bestrahlung in einer Bearbeitungsvorrichtung mit geladenem Strahl und Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung
Anmelder Advantest Corp., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Yano, Hiroshi, Tokio/Tokyo, JP;
Asano, Koji, Tokio/Tokyo, JP
Vertreter PFENNING MEINIG & PARTNER GbR, 80339 München
DE-Anmeldedatum 27.09.2000
DE-Aktenzeichen 10048646
Offenlegungstag 26.07.2001
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 03.08.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.08.2006
IPC-Hauptklasse G03F 1/16(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Element zur Bestrahlung in einer Bearbeitungsvorrichtung mit einem geladenen Strahl, wie einer Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Element wie eine Maske, das eine durch den geladenen Strahl bewirkte Elektrisierung verhindern kann.

Eine Maske mit einer Mehrzahl von Blöcken, auf denen ein vorbestimmtes Muster gebildet ist, ist in der Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung vorgesehen, die ein Blockbelichtungsverfahren verwendet. Während des Belichtungsvorganges der Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung wird die Maske durch den Elektronenstrahl bestrahlt. Wenn die Maske durch den Elektronenstrahl aufgeladen wird, verschlechtert sich die Genauigkeit der Lage des Musters, das auf die Halbleiterscheibe belichtet werden soll. Daher wird beispielsweise ein Versuch gemacht, wie er in der JP 7-326556 A offenbart ist, einen Metallfilm bzw. eine Metallschicht aus Gold beispielsweise auf der Maskenoberfläche zu bilden, um ein Aufladen der Maske zu vermeiden.

Während der Bestrahlung in der Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung mit dem Elektronenstrahl wird eine kontaminierte organische Membran auf der Maske beispielsweise durch Kohlenstoff erzeugt. Es wird angenommen, daß diese kontaminierte organische Membran durch den Kohlenstoff (C) erzeugt wird, der in dem dem Substrat, wie der Maske zugeordneten Vakuum existiert. Um die Erzeugung dieser organischen Membran zu vermeiden, wird der Belichtungsvorgang unter Durchführung einer O2 Plasmareinigung oder einer O3 (Ozon) Reinigung durchgeführt.

Da jedoch die oxidierende Wirkung des Ozongases und des O2 Plasmagases stark ist, wird die zur Verhinderung der Aufladung gebildete Goldschicht oxidiert. Die oxidierte Goldschicht bildet den Grund der Elektrisierung, die die Genauigkeit der Lage des Musters verschlechtert, das auf die Halbleiterscheibe zu belichten ist. Daher ist es wichtig, daß das Element, wie die Maske in der oxidierten Atmosphäre, in der die Oxidationsreaktion leicht auftritt, nicht oxidiert, um ein Muster auf der Halbleiterscheibe mit hoher Genauigkeit zu bilden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Element wie eine Maske vorzusehen, das die oben erwähnten Nachteile des Standes der Technik überwindet. Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen beschriebenen Kombinationen gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren weitere Vorteile und beispielhafte Kombinationen der vorliegenden Erfindung.

Entsprechend einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Element, das dazu ausgelegt ist, von einem geladenen Strahl in einer oxidierenden Atmosphäre in einer Ladungsstrahl-Verarbeitungsvorrichtung bestrahlt zu werden: einen Bereich, der von dem geladenen Strahl bestrahlt werden soll und der von einem leitenden und nicht oxidierenden Material oder von einem Material, das zu einem leitenden Oxid wird, wenn das Material oxidiert wird, bedeckt ist.

Das Material kann ein Karbid, ein Borid oder ein Nitrid eines Metalls mit einem hohen Schmelzpunkt sein. Das Material kann ein leitendes keramisches Metall oder ein leitendes Oxid sein.

Entsprechend dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung, die eine Halbleiterscheibe in einer oxidierenden Atmosphäre einem Elektronenstrahl aussetzt eine Elektronenkanone, die einen Elektronenstrahl erzeugt, eine Mehrzahl von Elementen zum Aufstrahlen des Elektronenstrahls auf einen vorbestimmten Bereich der Halbleiterscheibe, und einen Wafertisch, auf dem die Halbleiterscheibe installiert ist, wobei mindestens ein Teil eines Bereichs eines Elementes, der durch den Elektronenstrahl unter der Vielzahl von Elementen zu bestrahlen ist, mit einem leitenden und nicht oxidierbaren Material oder mit einem Material, das zu einem leitenden Oxid wird, wenn das Material oxidiert, bedeckt ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

1 einen Aufbau einer Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

2A bis 2D ein Ausführungsbeispiel einer Maske nach der vorliegenden Erfindung,

3A bis 3J einen Herstellungsprozess einer Maske nach der vorliegenden Erfindung,

4A bis 4J einen Herstellungsprozess einer Maske entsprechend 2D der vorliegenden Erfindung, und

5 ein Flussdiagramm eines Halbleiterherstellungsprozesses zum Herstellen einer Halbleiteranordnung aus einem Wafer.

1 zeigt einen Aufbau einer Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung 100 nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung 100 umfasst eine Belichtungseinheit 150, die unter Verwendung eines Elektronenstrahls und einer Steuereinheit 140 einen vorbestimmten Belichtungsvorgang an einem Wafer 64 ausführt, wobei das Steuersystem 140 den Betrieb jeder Komponente der Belichtungseinheit 150 steuert.

Die Belichtungseinheit 150 weist ein System 110 zum Abstrahlen eines Elektronenstrahls, ein Maskenprojektionssystem 112, ein Linsensystem 114 zum Einstellen der Brennweite, ein Wafer-Projektionssystem 116 und elektronenoptisches System auf. Das Elektronenstrahl-Abstrahlsystem 110 strahlt einen vorbestimmten Elektronenstrahl ab. Das Masken-Projektionssystem 112 lenkt einen Elektronenstrahl, der von dem Elektronenstrahlsystem abgestrahlt wird, ab und stellt die Abbildungsposition eines Elektronenstrahls an der Peripherie einer Maske 30 ein. Das Linsensystem 114 zum Einstellen der Brennweite stellt eine Abbildungsposition des Elektronenstrahls an der Peripherie der Halbleiterscheibe 64 ein. Das elektronenoptische System umfaßt ein Wafer-Projektionssystem 116, das einen durch die Maske 30 hindurchgehenden Elektronenstrahl auf einen vorbestimmten Bereich des Wafers bzw. der Halbleiterscheibe 64 ablenkt, die auf einem Halbleitertisch 62 angeordnet ist. Das Wafer-Projektionssystem 116 stellt auch eine Richtung und eine Größe des Bildes des Musters ein, das auf die Halbleiterscheibe 64 geschrieben werden muß.

Darüber hinaus umfaßt die Belichtungseinheit 150 einen Maskentisch 72, eine Antriebseinheit 68 für den Maskentisch, einen Halbleitertisch 62 und eine Antriebseinheit 70 für den Halbleitertisch. Die Maske 30 ist auf dem Maskentisch 72 positioniert. Die Maske 30 weist eine Mehrzahl von Blöcken auf, auf denen jedes der Muster, mit denen die Halbleiterscheibe 64 belichtet werden soll, gebildet wird. Die Antriebseinheit 68 für den Maskentisch treibt den Maskentisch 72 an. Die Halbleiterscheibe 64, auf der das Muster geschrieben werden soll, ist auf dem Halbleitertisch 62 positioniert. Weiterhin weist die Belichtungseinheit 150 einen Elektronendetektor 60 auf, der von der Seite des Halbleitertisches 62 gestreute Elektronen detektiert und diese in ein elektrisches Signal konvertiert, das der Menge der gestreuten Elektronen entspricht, um das elektronenoptische System einzustellen.

Das Abstrahlsystem 110 für den Elektronenstrahl weist eine erste Elektronenlinse 14 und einen Schlitz 16 auf. Die erste Elektronenlinse 14 legt die Brennpunktposition eines Elektronenstrahls fest, der an der Elektronenkanone 12 erzeugt wird. Ein rechteckförmiger Schlitz zum Hindurchtreten des Elektronenstrahls ist an dem Schlitz 16 ausgebildet. Da die Elektronenkanone 12 eine vorbestimmte Zeit benötigt, um einen stabilen Elektronenstrahl zu erzeugen, kann die Elektronenkanone 12 kontinuierlich während der Zeitdauer eines Belichtungsvorganges erzeugen. Ein Schlitz ist vorzugsweise in einer Form ausgebildet, die mit der Form des Blocks übereinstimmt, der ein auf der Maske 30 gebildetes vorbestimmtes Muster umfaßt. In 1 ist die optische Achse des Elektronenstrahls für den Fall, daß der von dem Elektronenstrahl-Abstrahlsystem 110 abgestrahlte Elektronenstrahl nicht durch das elektronenoptische System abgelenkt wird, durch die strichpunktierte Linie A dargestellt.

Das Maskenprojektionssystem weist eine erste Ablenkanordnung 18, eine zweite Ablenkanordnung 22, eine dritte Ablenkanordnung 26, eine zweite Elektronenlinse 20 und eine erste Austastelektrode 24 auf. Die erste Ablenkanordnung 18, die zwei Ablenkanordnung 22 und die dritte Ablenkanordnung 26 arbeiten als ein Ablenksystem für eine Maske, das einen Elektronenstrahl ablenkt. Die zweite Elektronenlinse 20 arbeitet als ein Fokussiersystem für eine Maske, die den Brennpunkt eines Elektronenstrahls einstellt. Die erste Ablenkanordnung 1 und die zweite Ablenkanordnung 22 lenken den Elektronenstrahl ab, um ihn auf den vorbestimmten Bereich der Maske strahlen zu lassen.

Beispielsweise kann der vorbestimmte Bereich ein Block mit einem Muster sein, das auf bzw. in die Halbleiterscheibe 64 eingeschrieben werden soll. Die Querschnittsform des Elektronenstrahls bekommt die gleiche Form wie das Muster, da der Elektronenstrahl durch das Muster hindurchgeht. Das Bild des Elektronenstrahls, der durch den Block hindurchgeht, auf dem das vorbestimmte Muster ausgeformt ist, wird als Musterbild definiert. Die dritte Ablenkanordnung 26 lenkt die Bahn des Elektronenstrahls, der durch die erste und zweite Ablenkanordnung 18, 22 hindurchgeht in der Weise ab, daß er ungefähr parallel zu der optischen Achse A ist. Die zweite Elektronenlinse 20 bildet das Bild der Öffnung des Schlitzes 16 auf der Maske 30 ab, die auf dem Maskentisch 72 angeordnet ist.

Die erste Austastelektrode 24 lenkt den Elektronenstrahl so ab, daß er nicht den auf der Maske 30 gebildeten Block trifft. Die erste Austastelektrode 24 lenkt vorzugsweise den Elektronenstrahl so ab, daß er nicht auf die Maske 30 trifft. Da das auf der Maske 30 gebildete Muster sich verschlechtert, wenn der Elektronenstrahl auf das auf der Maske 30 gebildete Muster strahlt, lenkt die erste Austastelektrode 24 den Elektronenstrahl zu den Zeiten, bei denen das Muster nicht auf die Halbleiterscheibe 64 geschrieben wird, ab. Daher kann die Verschlechterung der Maske 30 verhindert werden. Das Linsensystem 114 zum Einstellen des Brennpunktes weist eine dritte Elektronenlinse 28 und eine vierte Elektronenlinse 32 auf. Die dritte Elektronenlinse 28 und die vierte Elektronenlinse 32 fokussieren den Elektronenstrahl auf die Halbleiterscheibe 64.

Das Wafer-Projektionssystem 116 weist eine fünfte Elektronenlinse 40, eine sechste Elektronenlinse 46, eine siebente Elektronenlinse 50, eine achte Elektronenlinse 52, eine neunte Elektronenlinse 66, eine vierte Ablenkanordnung 34, eine fünfte Ablenkanordnung 38, eine sechste Ablenkanordnung 42, eine Hauptablenkeinheit 56, eine Nebenablenkeinheit 58, eine zweite Austastelektrode 36 und eine runde Öffnung 48 auf.

Das Bild des Musters rotiert aufgrund des Einflusses eines elektrischen und eines magnetischen Feldes. Die fünfte Elektronenlinse 40 stellt die Größe der Drehung des Musterbildes des Elektronenstrahls ein, der durch den vorbestimmten Block der Maske 30 hindurchgeht. Die sechste Elektronenlinse 46 und die siebente Elektronenlinse 50 stellen ein Verkleinerungsverhältnis des Bildes des Musters ein, das auf die Halbleiterscheibe geschrieben wird, zu dem auf der Maske 30 gebildeten Muster ein. Die achte Elektronenlinse 52 und die neunte Elektronenlinse 66 arbeiten als Objektivlinse.

Die vierte Ablenkanordnung 34 und sechste Ablenkanordnung 42 lenken den Elektronenstrahl in die Richtung der optischen Achse A hinter der Maske 30 in Strahlrichtung des Elektronenstrahls ab. Die fünfte Ablenkanordnung 38 lenkt den Elektronenstrahl derart ab, daß er ungefähr parallel zu der optischen Achse A verläuft. Die Hauptablenkeinheit 56 und die Nebenablenkeinheit 58 lenken den Elektronenstrahl derart um, daß er auf den vorbestimmten Bereich auf der Halbleiterscheibe 64 trifft. In den vorliegenden Ausführungsbeispielen wird die Hauptablenkeinheit 56 zum Ablenken des Elektronenstrahls zwischen den Teilfeldern, die eine Mehrzahl Belichtungsbereichen umfassen, die mit einem Beschuß des Elektronenstrahls bestrahlt werden können, verwendet. Die Nebenablenkeinheit 58 wird zum Ablenken des Elektronenstrahls zwischen den Belichtungs- oder Beschußbereichen auf dem Teilfeld verwendet.

Die Öffnung 48 ist eine runde Öffnung. Die zweite Austastablenkeinheit 36 lenkt einen Elektronenstrahl derart ab, daß der Elektronenstrahl das Äußere der runden Öffnung trifft. Daher kann die zweite Austastablenkeinheit 36 verhindern, daß der Elektronenstrahl durch die runde Öffnung 48 in Strahlrichtung des Elektronenstrahls fortschreitet. Da die Elektronenkanone 12 immer den Elektronenstrahl während des Zeitraums des Belichtungsvorganges abstrahlt, lenkt die zweite Austastablenkeinheit 36 vorzugsweise den Elektronenstrahl in der Weise ab, daß der Elektronenstrahl nicht durch die runde Öffnung 48 hindurchgeht, wenn das in die Halbleiterscheibe 64 einzuschreibende Muster geändert wird oder wenn der Bereich der Halbleiterscheibe 64, auf den das Muster gestrahlt werden soll, geändert wird.

Die Steuervorrichtung 140 umfaßt eine Steuereinheit 130 zur Vereinheitlichung und eine individuelle Steuereinheit 120. Die individuelle Steuereinheit 120 weist eine Ablenksteuereinheit 82, eine Steuereinheit 84 für den Maskentisch, eine Steuereinheit 86 für die Austastelektrode, eine Elektronenlinsen-Steuereinheit 88, eine Verarbeitungseinheit 90 für reflektierte Elektronen und eine Steuereinheit 92 für den Wafertisch auf. Die Steuereinheit 130 zur Vereinheitlichung ist beispielsweise eine Arbeitsstation, die die in der individuellen Steuereinheit 120 enthaltenen Steuereinheiten jeweils vereinheitlicht und steuert. Die Ablenksteuereinheit 82 steuert die erste Ablenkanordnung 18, die zweite Ablenkanordnung 22, die dritte Ablenkanordnung 26, die vierte Ablenkanordnung 34, die fünfte Ablenkanordnung 38, die sechste Ablenkanordnung 42, die Hauptablenkeinheit 56 und die Nebenablenkeinheit 58. Die Steuereinheit 84 für den Maskentisch steuert die Antriebseinheit 68 des Maskentischs, um den Maskentisch 72 zu bewegen.

Die Steuereinheit 86 für die Austastelektrode steuert die erste Austastelektrode 24 und die zweite Austastablenkeinheit 36. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die erste Austastelektrode 24 und die zweite Austastablenkeinheit 36 vorzugsweise derart gesteuert, daß der Elektronenstrahl während des Belichtungsvorganges auf die Halbleiterscheibe 64 gestrahlt wird und daß der Elektronenstrahl mit der Ausnahme des Belichtungsvorganges die Halbleiterscheibe 64 nicht erreicht. Die Elektronenlinsen-Steuereinheit 88 steuert die Leistung, die für die erste Elektronenlinse 14, die zweite Elektronenlinse 20, die dritte Elektronenlinse 28, die vierte Elektronenlinse 32, die fünfte Elektronenlinse 40, die sechste Elektronenlinse 46, die siebente Elektronenlinse 50, die achte Elektronenlinse 52 und die neunte Elektronenlinse 66 vorgesehen ist. Die Verarbeitungseinheit 90 für reflektierte Elektronen detektiert digitale Daten, die eine Elektronenmenge basierend auf dem von dem Elektronendetektor 60 detektierten elektrischen Signal zeigt. Die Steuereinheit 92 für den Wafertisch bewegt den Wafertisch 62 in eine vorbestimmte Position unter Verwendung der Antriebseinheit 70 für den Wafertisch.

Die Funktionsweise der Elektronenstrahl-Belichtungseinheit 100 (Elektronenstrahlschreiber) nach der vorliegenden Erfindung wird nun erläutert. Die Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung 100 führte einen Justiervorgang durch, bei der der Aufbau, z.B. das elektronenoptische System im Vorhinein vor der Durchführung des Belichtungsprozesses justiert wird.

Im Folgenden wird zuerst der Justiervorgang des elektronenoptischen Systems vor dem Belichtungsprozeß erklärt. Die Steuereinheit 92 für den Wafertisch bewegt die nicht in der Figur gezeigte Referenzplatte auf dem Wafertisch 62 zum Rand der optischen Achse unter Verwendung der Antriebseinheit für den Wafertisch. Als Nächstes wird die Position des Brennpunktes jeder der Linsen in die vorbestimmte Position eingestellt. Dann tastet der Elektronenstrahl die Markierung auf der Referenzplatte durch die Ablenkanordnung ab. Zur gleichen Zeit liefert der Elektronendetektor 60 das elektrische Signal entsprechend den reflektierten Elektronen, die durch Überstrahlen des Elektronenstrahls auf die Referenzplatte erzeugt werden.

Die Verarbeitungseinheit 90 für die reflektierten Elektronen detektiert die Menge der reflektierten Elektronen und gibt diese an die Steuereinheit 130 zur Vereinheitlichung weiter. Die Steuereinheit 130 zur Vereinheitlichung entscheidet, ob das Linsensystem fokussiert ist oder nicht, basierend auf der detektierten Elektronenmenge. Die Steuereinheit 130 zur Vereinheitlichung stellt die Leistung oder Stärke, die jeder der Elektronenlinsen, die von der Elektronenlinsen-Steuereinheit 88 gesteuert werden vorgegeben wird, basierend auf der Brennpunktposition fest, wenn die Steuereinheit 130 zur Vereinheitlichung die Brennpunktposition dort detektiert, wo die größte Elektronenmenge detektiert wird.

Als Nächstes wird die Funktionsweise jeder der Komponenten der Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung 100 während der Ausführung des Belichtungsvorganges erläutert. Die Maske, die eine Mehrzahl von Blöcken umfaßt, auf denen ein vorbestimmtes Muster geformt ist, ist auf dem Maskentisch 72 vorgesehen und die Maske ist in der vorbestimmten Stellung fixiert. Der Belichtungsvorgang kann in einer oxidierenden Atmosphäre, wie Ozongas und O2 Plasmagas durchgeführt werden. Zu diesem Zeitpunkt ist die Oberfläche der Maske 30 vorzugsweise von einem Material bedeckt, das nicht durch das Ozongas als Beispiel oxidiert wird, das eine starke oxidierende Wirkung aufweist. Die Oberfläche der Maske ist auch vorzugsweise von einem Material abdeckt, das zu einem leitenden Oxid wird, wenn das Material oxidiert. Weiterhin ist die Halbleiterscheibe 64 mit der der Belichtungsvorgang durchgeführt wird auf dem Wafertisch 62 angeordnet.

Die Steuerung 92 für den Wafertisch bewegt den Wafertisch 62 mittels der Antriebseinheit 70 für den Wafertisch, um den Bereich der Halbleiterscheibe 64, der belichtet werden soll, an die Peripherie der optischen Achse A anzuordnen. Da außerdem die Elektronenkanone 12 während des Zeitabschnitts für den Belichtungsvorgang immer den Elektronenstrahl liefert, steuert die Steuervorrichtung 86 für die Austastelektrode die erste Austastelektrode 24 und die zweite Austastablenkvorrichtung 36 derart, daß der Elektronenstrahl, der durch die Öffnung des Schlitzes 16 hindurchgeht, nicht auf die Maske 30 und die Halbleiterscheibe 64 fällt.

In dem Maskenprojektionssystem 112 werden die zweite Elektronenlinse 20 und die Ablenkvorrichtungen 18, 22, 26 derart eingestellt, daß die Ablenkvorrichtungen 18, 22, 26 den Elektronenstrahl so ablenken, daß er auf den Block fällt, auf dem das auf die Halbleiterscheibe 64 zu schreibende Muster ausgebildet ist. In dem Linsensystem zur Einstellung der Brennweite 114 sind die Elektronenlinsen 28 und 32 so eingestellt, daß der Elektronenstrahl auf die Halbleiterscheibe 64 fokussiert wird. Darüber hinaus werden in dem Wafer-Projektionssystem 116 die Elektronenlinsen, 40, 46, 50, 52, 66 und die Ablenkvorrichtungen 34, 38, 42, 56, 58 derart eingestellt, daß das Musterbild auf den vorbestimmten Bereich der Halbleiterscheibe 64 geschrieben werden kann.

Nachdem das Maskenprojektionssystem 112, das Linsensystem 114 zur Einstellung der Brennweite und das Wafer-Projektionssystem 116 eingestellt sind, stoppt die Steuervorrichtung 86 für die Austastelektrode die Ablenkung des Elektronenstrahls durch die erste Austastelektrode 24 und die zweite Austastablenkvorrichtung 36. Dabei wird der Elektronenstrahl über die Maske 30 auf die Halbleiterscheibe 64 gestrahlt. Die Elektronenkanone 12 erzeugt einen Elektronenstrahl und die erste Elektronenlinse 14 stellt die Brennpunktposition des Elektronenstrahls ein, um den Elektronenstrahl auf den Schlitz 16 zu richten. Dann lenken die erste Ablenkvorrichtung 18 und die zweite Ablenkvorrichtung 22 den Elektronenstrahl, der durch die Öffnung des Schlitzes 16 hindurchgeht derart, daß der Elektronenstrahl auf den vorbestimmten Bereich der Maske 30 gerichtet wird, auf der das zu schreibende Muster gebildet ist.

Der Elektronenstrahl, der durch die Öffnung des Schlitzes hindurchgeht, weist einen rechteckigen Querschnitt auf. Der Elektronenstrahl, der von der ersten Ablenkvorrichtung 18 und der zweiten Ablenkvorrichtung 22 abgelenkt wird, wird von der dritten Ablenkvorrichtung 26 in der Weise abgelenkt, daß er ungefähr parallel zu der optischen Achse A liegt. Weiterhin wird der Elektronenstrahl derart eingestellt, daß das Bild der Öffnung des Schlitzes 16 auf dem vorbestimmten Bereich auf der Maske 30 durch die zweite Elektronenlinse 20 abgebildet wird.

Dann wird der Elektronenstrahl, der durch das Muster, das auf der Maske 30 ausgebildet ist, hindurchgeht, von der vierten Ablenkvorrichtung 34 und der sechsten Ablenkvorrichtung 42 zu der Richtung abgelenkt, die nahe der optischen Achse A liegt und der Elektronenstrahl wird von der fünften Ablenkvorrichtung so abgelenkt, daß er ungefähr parallel zu der optischen Achse A angeordnet ist. Darüber hinaus wird der Elektronenstrahl so eingestellt, daß das Bild des auf der Maske 30 geformten Musters auf die Oberfläche der Halbleiterscheibe 64 durch die dritte Elektronenlinse 28 und die vierte Elektronenlinse 32 fokussiert wird. Die Größe der Rotation des Elektronenstrahls wird von der fünften Elektronenlinse 40 eingestellt und das Verkleinerungsverhältnis des Musterbildes wird von der sechsten Elektronenlinse 46 und der siebenten Elektronenlinse 50 eingestellt.

Dann wird der Elektronenstrahl abgelenkt und wird auf den vorbestimmten Beschußbereich auf der Halbleiterscheibe 64 durch die Hauptablenkeinheit 56 und die Nebenablenkeinheit 58 gestrahlt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel lenkt die Hauptablenkeinheit 56 den Elektronenstrahl zwischen die Nebenfelder ab, die eine Mehrzahl von Beschußbereichen umfassen. Die Nebenablenkeinheit 58 lenkt den Elektronenstrahl zwischen die Beschußbereiche in den Nebenfeldern ab. Der in den vorbestimmten Beschußbereich abgelenkte Elektronenstrahl wird durch die achte Elektronenlinse 52 und die neunte Elektronenlinse 66 eingestellt und wird auf die Halbleiterscheibe 64 gestrahlt. Dabei wird das auf der Maske 60 gebildete Musterbild auf den vorbestimmten Beschußbereich des Wafers 64 geschrieben.

Nachdem der vorbestimmte Belichtungszeitraum abgelaufen ist, steuert die Steuervorrichtung 26 für die Austastelektrode die erste Austastelektrode 24 und die zweite Austastvorrichtung 36 zum Ablenken des Elektronenstrahls derart, daß der Elektronenstrahl nicht auf die Maske 30 und die Halbleiterscheibe 64 trifft. Der oben erwähnte Vorgang belichtet das auf der Maske 30 ausgebildete Muster auf den vorbestimmten Beschußbereich auf der Halbleiterscheibe 64.

Um das auf der Maske 30 ausgebildete Muster auf den nächsten Beschußbereich zu belichten, werden in dem Maskenprojektionssystem 112 die zweite Elektronenlinse 20 und die Ablenkvorrichtung 18, 22, 26 derart eingestellt, daß die Ablenkvorrichtungen 18, 22, 26 den Elektronenstrahl so ablenken, daß er auf den Block, auf dem das auf die Halbleiterscheibe 64 zu schreibende Muster gebildet ist, gestrahlt wird. In dem Linsensystem 140 zum Einstellen des Brennpunktes werden die Elektronenlinsen 28 und 32 so eingestellt, daß der Elektronenstrahl auf die Halbleiterscheibe 64 fokussiert wird. Darüber hinaus werden in dem Wafer-Projektionssystem 116 die Elektronenlinsen 40, 46, 50, 52, 66 und die Ablenkvorrichtungen 34, 38, 42, 56, 58 so eingestellt, daß das Musterbild auf den vorbestimmten Bereich der Halbleiterscheibe 64 geschrieben werden kann.

Im Einzelnen stellt die Nebenablenkvorrichtung 58 das elektrische Feld so ein, daß das von dem Maskenprojektionssystem 112 erzeugte Musterbild den nächsten Beschußbereich belichtet. Dann wird das Muster auf den nächsten Beschußbereich gerichtet, wie oben gezeigt wurde. Nachdem das Muster den gesamten Schußbereich belichtet hat, auf den das Muster innerhalb des Nebenfeldes zu belichten ist, stellt die Hauptablenkeinheit 56 das magnetische Feld derart ein, daß das Muster das nächste Nebenfeld belichten kann. Die Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung 100 kann die Halbleiterscheibe 64 mit dem gewünschten Schaltkreismuster belichten, indem wiederholt der oben erwähnte Belichtungsvorgang durchgeführt wird.

Die 2A bis 2D zeigen ein Ausführungsbeispiel der Maske 30 der vorliegenden Erfindung. In den 2A bis 2D weist die Maske 30A bis 30D der vorliegenden Erfindung ein Substrat 200A bis 200D und jeweils eine Oxidationsinhibitorschicht 202A bis 202D auf. Das Substrat 200A bis 200D besteht aus einem Material, das den Elektronenstrahl nicht hindurchläßt.

In 2A ist die Oxidationsinhibitorschicht 202A auf der oberen Fläche des Substrats 200A ausgebildet. Die Oxidationsinhibitorschicht ist vorzugsweise mindestens auf der Oberfläche des Substrats ausgebildet, auf die der Elektronenstrahl gerichtet ist. Darüber hinaus kann, wie in der 2B gezeigt wird, die Oxidationsinhibitorschicht 202B auf der Rückseite des Substrats 200B geformt sein. Auch kann, wie in 2C gezeigt wird, die Oxidationsinhibitorschicht 202C auf der Seitenfläche des Durchgangsloches 230 vorgesehen sein, das gebildet wird, wenn das Muster auf der Maske 30C gebildet wird. Darüber hinaus die Oxidationsinhibitorschicht 202D auf der gesamten Oberfläche der Maske 30D einschließlich der Seitenfläche der Durchgangslöcher 230 vorgesehen sein, wie in 2D gezeigt wird.

Das Substrat 200A200D ist vorzugsweise aus einem Material gebildet, das mikroskopisch verarbeitet werden kann und zwar unter Verwendung eines Halbleiterherstellungsprozesses, wie das Plasmaätzen. Beispielsweise kann das Material, das das Substrat 200A200D bildet, Silizium, Siliziumcarbid oder ein Material mit einem hohen Schmelzpunkt und das Karbid, das Borid und das Nitrid oder das Nitrid eines Metalls mit einem hohen Schmelzpunkt sein. Beispielsweise umfaßt das Karbid des Metalls mit einem hohen Schmelzpunkt TaC, das Borid des Metalls mit einem hohen Schmelzpunkt TaB2 und das Nitrid des Metalls mit einem hohen Schmelzpunkt TaN.

Die Oxidationsinhibitorschicht 202A bis 202D wird vorzugsweise aus einem leitenden und nicht oxidierenden Material oder einem Material hergestellt, das zu einem leitenden Oxid wird, wenn das Material oxidiert wird. Insbesondere ist die Oxidationsinhibitorschicht 202A bis 202D vorzugsweise aus einem Material hergestellt, das schwerer zu oxidieren ist als Gold, das üblicherweise verwendet wird. Beispielsweise kann das Material, das die Oxidationsinhibitorschicht 202A bis 202D bildet, Platin (Pt), Rhodium (Rh), ein Carbid, Borid und ein Nitrid eines Metalls mit hohem Schmelzpunkt, eine leitende Keramik und ein leitendes Oxid sein. Beispielsweise umfaßt die leitende Keramik SiC und das leitende Oxid umfaßt RuO2, ReO2 und eine ITO-Folie bzw. -Schicht. Als ein Material, das zu einem leitenden Oxid wird, wenn das Material oxidiert wird, ist Ruthenium (Ru). Das Ruthenium (Ru) wird zu dem leitenden Oxid RuO2 wenn es in der Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung 100 oxidiert wird.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Maske 30A bis 30D ein Substrat 200A200D auf, auf dem ein vorbestimmtes Muster und eine Oxidationsinhibitorschicht 202A bis 202D gebildet werden, die jeweils die Oberfläche des Substrats 200A bis 200D abdecken. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann das Substrat 200A bis 200D selbst aus einem Material gebildet sein, das als Substrat 200A bis 200D und auch als eine Oxidationsinhibitorschicht 202A bis 202D wirken kann. D.h. daß das Substrat 200A bis 200D aus einem Material gebildet wird, das nicht oxidierbar ist, und das Substrat 200A bis 200D selbst kann eine Funktion der Verhinderung einer Elektrifizierung haben.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Oxidationsinhibitorschicht 202A bis 202D auf der Maske 30A bis 30D gebildet, auf die ein Elektronenstrahl, d.h. ein geladener Strahl gerichtet wird. Als anderes Ausführungsbeispiel ist jedoch die Oxidationsinhibitorschicht 202A bis 202D vorzugsweise auf den anderen Elementen ausgebildet, auf die ein Elektronenstrahl zu richten ist. Indem der Bereich, auf den der Elektronenstrahl zu richten ist, mit dem leitenden und nicht oxidierenden Material oder einem Material, das zu einem leitenden Material wird, wenn das Material oxidiert wird, bedeckt wird, wird der Bereich nicht oxidiert, selbst in einer oxidierenden Atmosphäre, wie eines Ozonatmosphäre oder einem O2-Plasma, und die Elemente werden dabei nicht aufgeladen. Unter Bezugnahme auf 1 ist die Oxidationsinhibitorschicht, die nicht oxidierbar ist, vorzugsweise auf der Oberfläche der Elemente gebildet, die nicht die Maske 30 sind, wie der Schlitz 16, die runde Öffnung 48, die Nebenablenkvorrichtung 58 und der Wafertisch 62 in dem Elektronenstrahl-Belichtungsapparat 100.

Die 3A bis 3J zeigen einen Herstellungsprozeß einer Maske 30A der vorliegenden Erfindung. Zuerst wird das Substrat 200A, das eine Halbleiterscheibe mit einer SiO2-Schicht in der Mitte ist, vorbereitet. 3A zeigt eine Halbleiterscheibe mit einer Si-Schicht 210, einer mittleren SiO2-Schicht 212 und einer Si-Schicht 214. In einem der Ausführungsbeispiele weist die Si-Schicht 210 eine Schichtdicke von 650 &mgr;m, die mittlere SiO2-Schicht 212 eine Schichtdicke von 10 &mgr;m und die Si-Schicht 214 eine Schichtdicke von 20 &mgr;m auf.

Als Nächstes wird auf die Oberfläche der Si-Schicht 210 entsprechend 3B eine SiN-Schicht 216 aufgewachsen. Die SiN-Schicht 216 wird mit einer Schichtdicke 0,7 &mgr;m gebildet und dann wird, wie in 3C gezeigt, ein Öffnungsmuster für ein isotropes Ätzen auf der SiN-Schicht 216 gebildet. Wie in 3D gezeigt wird, wird eine SiO2-Schicht 218 mit einer Schichtdicke von 1 &mgr;m auf der Oberfläche der Si-Schicht 214 gebildet. Dann wird, wie in 3E gezeigt wird, eine SiN-Schicht 220 mit einer Schichtdicke von 0,7 &mgr;m auf der Oberfläche der SiO2-Schicht 218 gebildet. Die SiN-Schicht 220 schützt die SiO2-Schicht 218 derart, daß die SiO2-Schicht 218 nicht in dem folgenden anisotropen Ätzprozeß geätzt wird.

Dann wird die Si-Schicht 210 anisotropisch geätzt.

KOH wird als Ätzmaterial verwendet. Wie in 3F gezeigt wird, wird aufgrund der Ausführung des anisotropen Ätzens die Si-Schicht eine Membran. Die Oberfläche des Substrats 200 wird durch die SiN-Schicht 220 geschützt, so daß sie nicht geätzt wird. Dann werden, wie in 3G gezeigt wird, die SiN-Schichten 216 und 220 entfernt. Dann wird, wie in der 3H gezeigt wird, ein vorbestimmtes Muster auf der SiO2-Schicht 218 gebildet. Wenn die Maske 30A für eine Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung 100 verwendet wird, die die Blockbelichtung durchführt, wird eine Mehrzahl von vorbestimmten Mustern auf der SiO2-Schicht 218 gebildet.

Als Nächstes wird die Si-Schicht 214 von der oberen Seite der Halbleiterschicht mit Gräben geätzt und der Grabenteil des vorbestimmten Musters wird auf der Si-Schicht 214 gebildet. Dann werden die SiO2-Schicht 218 und ein Teil der mittleren SiO2-Schicht 212 entfernt. Mindestens ein Teil des Bereichs der mittleren SiO2-Schicht 12 wird vorzugsweise entfernt, so daß der Grabenteil durch das Substrat 200A hindurchgeht. Als Nächstes wird, wie in 3J gezeigt wird, die Oxidationsinhibitorschicht 202A auf der oberen Fläche der Si-Schicht 214 gebildet. Der oben erwähnte Prozeß kann die Maske 30A mit einer Oxidationsinhibitorschicht 202A bilden.

In der obigen Beschreibung wird das Beispiel gegeben, bei dem die Oxidationsinhibitorschicht 202 als Element der Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung 100 verwendet wird, das die Blockbelichtung durchführt. Allerdings kann die Oxidationsinhibitorschicht 202 als ein Element der Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung verwendet werden, das eine andere Belichtungsmethode verwendet. Beispielsweise kann in einer Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung, die eine Austastöffnungs-Feldvorrichtung (BAA) verwendet, die Oxidationsinhibitorschicht 202 auf der Oberfläche der Austastöffnungs-Feldvorrichtung gebildet sein. Darüber hinaus kann auch in einer anderen Elektronenstrahl-Verarbeitungsvorrichtung, wie in einem Elektronenstrahltester oder einem Elektronenmikroskop die Oxidationsinhibitorschicht 202 auf dem Element gebildet werden, das mit einem Elektronenstrahl zu bestrahlen ist.

4A4J zeigt einen Herstellungsvorgang einer Maske 30D, die in 2D der vorliegenden Erfindung gezeigt ist. Der gleiche Vorgang, wie in den 3A bis 3I, wird in dem Herstellungsprozeß nach 4 durchgeführt. Der Unterschied zwischen dem Herstellungsprozeß der 3 und der 4 liegt in dem Vorgang nach dem Durchführen des Prozesses entsprechend 3I. Nachdem entsprechend 3I die SiO2-Schicht 218 und ein Teil der mittleren SiO2-Schicht 212 entfernt wurde, wird die Oxidationsinhibitorschicht 202A auf der oberen Fläche der Si-Schicht 214 gebildet. Nachdem in 4I die SiO2-Schicht 218 und ein Teil der mittleren Schicht SiO2-Schicht 212 entfernt wurden, wird die Oxidationsinhibitorschicht 202D auf der gesamten Oberfläche der Si-Schicht 214 einschließlich der Seitenflächen der Durchgangslöcher 230 gebildet. Indem die Oxidationsinhibitorschicht 202D auf der gesamten Oberfläche der Maske 30D gebildet wird, kann die Maske 30D mit einer Oxidationsinhibitorschicht 202D gebildet werden. In gleicher Weise kann durch Bilden der Oxidationsinhibitorschicht 202B sowohl auf der oberen als auch auf der rückwärtigen Seite Si-Schicht 214 die Maske 30B mit einer Oxidationsinhibitorschicht 202B gebildet werden. Auch kann durch Bilden der Oxidationsinhibitorschicht 202C auf der oberen Fläche der Si-Schicht 214 und den Seitenflächen der Durchgangslöcher 230 die Maske 30C mit einer Oxidationsinhibitorschicht 202C gebildet werden.

5 zeigt ein Flußdiagramm eines Halbleiterherstellungsprozesses zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung aus einer Halbleiterscheibe. Dieses Flußdiagramm entsprechend 5 startet mit dem Schritt S10. Ein Photoresist wird auf der oberen Fläche der Halbleiterscheibe bei Schritt S12 aufgebracht. Als Nächstes wird die Halbleiterscheibe 64, auf die der Photoresist aufgebracht wurde, auf dem Halbleitertisch 62 in der Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung nach 1 plaziert. Die Maske 30, deren Oberfläche mit dem leitenden und nichtoxidierbaren Material bedeckt ist, wird auf dem Maskentisch 72 angeordnet. Eine oxidierende Atmosphäre, wie ein Ozongas oder ein O2-Plasmagas, existiert um die Peripherie um die Maske 30 herum. Wie in Zusammenhang mit 1 erläutert wurde, wird die Halbleiterscheibe 64 belichtet und der Elektronenstrahl, der durch Maske 30 hindurchgeht, schreibt das Musterbild auf die Halbleiterscheibe 64.

Als Nächstes wird in Schritt S16 die belichtete Halbleiterscheibe 64 mit einem zu entwickelnden Entwickler getränkt und jeder überflüssige Resist wird entfernt. Als Nächstes wird bei Schritt S18 die oxidierte Schicht oder Nitridschicht, die in dem Bereich existiert, in dem der Photoresist auf der Halbleiterscheibe entfernt wurde, durch die Ätzflüssigkeit geätzt. Als Nächstes werden in Schritt S20 Unreinheiten, wie Phosphor oder Arsen, in die Halbleiterscheibe injiziert, um eine Halbleitervorrichtung, wie einen Transistor oder eine Diode, zu bilden. Durch wiederholtes Durchführen des Prozesses von Schritt S12 bis S20 ist es möglich, eine Halbleitervorrichtung herzustellen, die eine Mehrzahl von Musterschichten auf der Halbleiterscheibe aufweist. In dem Schritt S22 wird die Halbleiterscheibe, auf der ein vorbestimmter Schaltkreis gebildet wurde, abgeschnitten und der Chip wird dann zusammengesetzt. Der Ablauf zur Herstellung der Halbleitervorrichtung endet bei Schritt S24.

Wie oben gezeigt wurde, kann entsprechend der vorliegenden Erfindung das Aufladen, das in den Elementen in der Ladungsstrahl-Verarbeitungsvorrichtung auftritt, verhindert werden.


Anspruch[de]
  1. Element (16, 30, 48, 58, 62), das dazu ausgelegt ist, von einem geladenen Strahl in einer oxidierenden Atmosphäre in einer Ladungsstrahl-Bearbeitungsvorrichtung (100) bestrahlt zu werden,

    dadurch gekennzeichnet,

    dass das Element (16, 30, 48, 58, 62) umfasst:

    einen Bereich, der von dem geladenen Strahl zu bestrahlen ist und der von einem leitenden und nicht oxidierenden Material oder von einem Material, das zu einem leitenden Oxid wird, wenn das Material oxidiert wird, bedeckt ist.
  2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material ein Karbid, Borid oder ein Nitrid eines Metalls mit hohem Schmelzpunkt ist.
  3. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material ein leitendes keramisches Material ist.
  4. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material ein leitendes Oxid ist.
  5. Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung (100), die eine Halbleiterscheibe (64) in einer oxidierenden Atmosphäre einem Elektronenstrahl aussetzt, mit einer Elektronenkanone (12), die einen Elektronenstrahl erzeugt, einer Mehrzahl von Elementen (30, 62, 110, 112, 114, 116) zum Richten des Elektronenstrahls auf einen vorbestimmten Bereich der Halbleiterscheibe (64) und einem Waferhalter (62), auf dem die Halbleiterscheibe (64) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil des Bereichs eines Elementes (16, 30, 48, 58, 62) aus der Mehrzahl von Elementen (30, 62, 110, 112, 114, 116) der von dem Elektronenstrahl zu bestrahlen ist, von einem leitenden und nicht oxidierenden Material oder einem Material, das zu einem leitenden Oxid wird, wenn das Material oxidiert, bedeckt ist.
Es folgen 5 Blatt Zeichnungen






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