JP2006332457A - 荷電粒子ビーム描画装置、荷電粒子ビーム描画装置のアパーチャマスク交換判定方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 稼働率を低下させることなく且つコストを増大させることなくアパーチャマスクの交換時期を判定可能となる電子ビーム描画装置のアパーチャマスク交換判定方法を提供する。
【解決手段】 複数の開口部４０ａ〜４０ｅを有するアパーチャマスク２０を介して被処理基体２７に電子ビームを照射するステップと、電子ビームの照射量を測定するステップと、測定された電子ビームの照射量を照射量記憶部に格納するステップと、描画データに基づいて複数の開口部４０ａ〜４０ｅのうち対象とする開口部４０ａを選択するステップと、照射量記憶部４２から電子ビームの照射量を読み出して、対象とする開口部４０ａに対して過去に照射された電子ビームの累積照射量を計算するステップと、累積照射量に基づいてアパーチャマスク２０の交換が必要か判定するステップとを含む。
【選択図】 図３

Description

本発明は、荷電粒子ビーム描画技術に関し、特に、荷電粒子ビーム描画装置、荷電粒子ビーム描画装置のアパーチャマスク交換判定方法及び半導体装置の製造方法に関する。

集積回路の微細化および高密度化に伴い、電子ビームや集束イオンビームなどの荷電粒子ビームを用いる荷電粒子ビーム描画装置にも、半導体デバイス量産装置として安定した稼動、高いスループット、更なる微細加工性が要求されてきている。近年、電子ビーム描画装置にも量産のための技術が開発されている。例えば、複数のアパーチャを用いて任意のサイズの矩形および三角形ビームを作る可変成形ビーム（ＶＳＢ）方式、繰り返しセル（キャラクタ）を予めアパーチャマスクに搭載した部分一括露光方式がある。

ＶＳＢ方式や部分一括露光方式では、アパーチャマスクの開口部の形状が描画精度に反映するが、長期に渡って使用すると開口部の形状が変形および劣化してしまう。よって、アパーチャマスクの交換時期を判定するために、描画するときの開口部の形状がどのようになっているかを確認する必要がある。ここで、装置を大気開放して開口部の形状を確認しようとすると装置稼働率が低下してしまう。このため、装置を大気開放せずに確認する事が望ましい。

従来のアパーチャマスクの交換時期の判定手法としては、例えば開口部の使用回数を計数し、警戒レベルと大小比較する事で透過マスクの寿命を判定する方式（例えば、特許文献１参照。）がある。この方式では、露光中に開口部への荷電粒子ビームの照射回数を計測する。しかしながら、荷電粒子ビームの照射回数が一定数に達したときに、実際には開口部の形状が変形、劣化していないのにアパーチャマスクを交換する恐れがある。したがって、装置稼働率の低下だけでなく、装置にかかるコストの増大をも招いてしまう場合がある。
特許第２６９２６６２号公報

本発明の目的は、稼働率を低下させることなく且つコストを増大させることなくアパーチャマスクの交換時期を判定可能となる荷電粒子ビーム描画装置、荷電粒子ビーム描画装置のアパーチャマスク交換判定方法及び半導体装置の製造方法を提供することである。

本願発明の一態様によれば、（イ）複数の開口部を有するアパーチャマスクを介して被処理基体に荷電粒子ビームを照射するステップと、（ロ）荷電粒子ビームの照射量を測定するステップと、（ハ）測定された荷電粒子ビームの照射量を照射量記憶部に格納するステップと、（ニ）描画データに基づいて複数の開口部のうち対象とする開口部を選択するステップと、（ホ）照射量記憶部から荷電粒子ビームの照射量を読み出して、対象とする開口部に対して過去に照射された荷電粒子ビームの累積照射量を計算するステップと、（ヘ）累積照射量に基づいてアパーチャマスクの交換が必要か判定するステップとを含む荷電粒子ビーム描画装置のアパーチャマスク交換判定方法が提供される。

本願発明の他の態様によれば、（イ）被処理基体を搭載するステージと、（ロ）複数の開口部を有するアパーチャマスクを駆動する駆動機構と、（ハ）アパーチャマスクを介して被処理基体に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム発生源と、（ニ）荷電粒子ビームの照射量を測定する照射量測定手段と、（ホ）測定された荷電粒子ビームの照射量を記憶する照射量記憶部と、（ヘ）描画データを記憶する描画データ記憶部と、（ト）描画データに基づいて複数の開口部のうち対象とする開口部を選択する開口部選択手段と、（チ）照射量記憶部から荷電粒子ビームの照射量を読み出して、対象とする開口部に対して過去に照射された荷電粒子ビームの累積照射量を計算する照射量計算手段と、（リ）累積照射量に基づいてアパーチャマスクの交換が必要か判定する判定手段とを備える荷電粒子ビーム描画装置が提供される。

本願発明の他の態様によれば、（イ）第１の描画データに基づいてアパーチャマスクの複数の開口部のうち対象とする開口部を選択し、対象とする開口部のパターンを第１のロットの被処理基体に描画して第１のロットを処理する工程と、（ロ）被処理基体に照射された荷電粒子ビームの照射量を測定し、測定された荷電粒子ビームの照射量を照射量記憶部に格納する工程と、（ハ）第２の描画データに基づいて複数の開口部のうち対象とする開口部を選択し、照射量記憶部から荷電粒子ビームの照射量を読み出して、第１のロットを含む過去のロットの処理において対象とする開口部に対して照射された荷電粒子ビームの累積照射量を計算し、累積照射量に基づいてアパーチャマスクの交換が必要か判定し、アパーチャマスクの交換が必要と判定された場合にはアパーチャマスクを交換し、対象とする開口部のパターンを第２のロットの被処理基体に描画して第２のロットを処理する工程とを含む半導体装置の製造方法が提供される。

本発明によれば、稼働率を低下させることなく且つコストを増大させることなくアパーチャマスクの交換時期を判定可能となる荷電粒子ビーム描画装置、荷電粒子ビーム描画装置のアパーチャマスク交換判定方法及び半導体装置の製造方法を提供することができる。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。また、本発明の実施の形態において、「荷電粒子ビーム」として電子ビームを一例に説明するが、荷電粒子ビームとしてはイオンビームを採用しても良い。即ち、イオンビームについても電子ビームの場合と同様に以下の説明を適用することができる。

本発明の実施の形態に係る電子ビーム描画装置は、図１に示すように、演算処理装置（ＣＰＵ）１、描画部２、描画制御部３、データ記憶装置４、入力装置５、出力装置６、主記憶装置７及びプログラム記憶装置８を備える。例えばＣＰＵ１、描画制御部３、データ記憶装置４、入力装置５、出力装置６、主記憶装置７及びプログラム記憶装置８は、バス１０を介して互いに接続されている。

描画部２は、アパーチャマスク２０を介して被処理基体２７に電子ビームを照射する電子ビーム発生源（電子銃）１１、コンデンサレンズ１４、第１成形アパーチャマスク１５、複数の開口部を有するアパーチャマスク（以下、「第２成形アパーチャマスク」という。）２０、ブランキングアパーチャマスク１６、ブランキング偏向器１７ａ，１７ｂ、投影レンズ１８、キャラクタプロジェクション（ＣＰ）選択偏向器１９ａ，１９ｂ、縮小レンズ２１、対物レンズ２３、対物偏向器２２ａ，２２ｂ、第２成形アパーチャマスク２０を駆動する駆動機構１９、被処理基体２７を搭載するステージ２６、及び電子ビームの照射量を測定する照射量測定手段（ファラデーカップ）２８を備える。

電子銃１１は、電子ビームを発生し射出する。コンデンサレンズ１４は、電子ビームの照明条件を調整する。第１成形アパーチャマスク１５及び第２成形アパーチャマスク２０は、電子ビームを所望の形状に成形する。ブランキングアパーチャマスク１６は、電子ビームを必要に応じてカットする。ブランキング偏向器１７ａ，１７ｂは、電子ビームをブランキングアパーチャマスク１６上へ偏向する。投影レンズ１８は、第２成形アパーチャマスク２０上に像面を形成する。

ＣＰ選択偏向器１９ａ，１９ｂは、第２成形アパーチャマスク２０が有する開口部（キャラクタ）を選択することにより第１及び第２成形アパーチャマスク１５，２０の光学的な重なりの程度を制御する。対物偏向器２２ａ，２２ｂは、スループットを低下させることなく且つ高精度に偏向するために、主偏向器及び副偏向器、並びに偏向収差を最小にするための複数の偏向電極を有する。対物偏向器２２ａ，２２ｂは、電子ビームを偏向することにより被処理基体２７上の主照射位置を制御する。ＣＰ選択偏向器９と対物偏向器１２は精度良く、高速に電子ビームを偏向する必要があり、静電型の偏向器が用いられている。また図１には示していないが、スループットや精度の関係から、対物偏向器１２には主偏向器や副偏向器、偏向収差を最小にするための複数の偏向電極が設けられている。

縮小レンズ２１及び対物レンズ２３は、電子ビームを被処理基体２７上に結像させる。ステージ２６上に配置される被処理基体２７としては、半導体装置を製造する場合にはレジストを塗布したＳｉ等の半導体基板等を、露光用マスクを作製する場合にはレジストを塗布したガラス基板等を用いることができる。ステージ２６は、Ｘ方向及びＹ方向に移動させることにより被処理基体２７やファラデーカップ２８を選択可能である。ファラデーカップ２８は、電子ビームの照射量を検出・測定する。電子ビームの照射量は、少なくとも電子ビームが開口部に照射される時間と電流量から求めることができる。

描画制御部３は、レンズ描画制御部３１、ブランキング偏向回路３２、ＣＰ選択回路３３、ビーム偏向回路３４、検出信号処理回路３５、及びステージ描画制御部３６を有する。レンズ描画制御部３１は、コンデンサレンズ１４に電子ビームの照明条件を調整させるための電圧を印加する。ブランキング偏向回路３２は、ブランキング偏向器１７ａ，１７ｂに電子ビームを必要に応じてカットさせるための偏向電圧を印加する。ＣＰ選択回路３３は、ＣＰ選択偏向器１９ａ，１９ｂに、電子ビームの重なりの程度を制御させるための電圧を印加する。ビーム偏向回路３４は、対物偏向器２２ａ，２２ｂに電子ビームを偏向させるための偏向電圧を印加する。検出信号処理回路３５は、ファラデーカップ２８等の照射量測定手段により測定された電子ビームの照射量を信号に変換してＣＰＵ１に伝達する。ステージ描画制御部３６には、モーター２９及びレーザー測長計３０がそれぞれ接続されている。ステージ描画制御部３６は、レーザー測長計３０で測定されたステージ２６の座標位置を参照しながらモーター２９を駆動することにより、ステージ２６の位置を制御する。ステージ２６は、Ｘ方向及びＹ方向（水平方向）に移動可能である。

描画部２において、電子銃１１から発生した電子ビームは、コンデンサレンズ１４により所望の電流密度に調整され、第１成形アパーチャマスク１５に均一に照射される。第１成形アパーチャマスク１５を通過した電子ビームは、投影レンズ１８により、第２成形アパーチャマスク２０に照射される。第１及び第２成形アパーチャマスク１５，２０の光学的重なりによる像は、縮小レンズ２１により縮小され、対物レンズ２３により被処理基体２７上に結像される。このとき、ビーム偏向回路３４により印加される偏向電圧に応じて対物偏向器２２ａ，２２ｂが電界を形成することにより電子ビームが偏向される。また、被処理基体２７を移動する場合、被処理基体２７の不必要な部分が露光されないように、ブランキング偏向器１７ａ，１７ｂで電子ビームをブランキングアパーチャマスク１６上へ偏向することで電子ビームをカットして、被処理基体２７の表面上に到達しないようにする。描画に必要なすべてのデータはデータ記憶装置４に格納されている。

第２成形アパーチャマスク２０には、ビーム校正用の透過孔ブロック、複数レイヤー分のキャラクタ透過孔ブロック等の開口部を作り込むことが可能である。縮小率は例えば１／５である。例えば、第２成形アパーチャマスク２０上には、図２に示すように、ＬＳＩチップで使用頻度が高い開口部（キャラクタ）４０ａ〜４０ｅが複数個加工されている。そして、ＣＰ選択偏向器１９ａ，１９ｂで電子ビームの偏向位置を変えることにより、電子ビームを対象とする開口部（例えば開口部４０ａ）の形状に成形し、この成形した電子ビーム（キャラクタビーム）を対物偏向器２２ａ，２２ｂによって被処理基体２７上の希望する位置に照射することにより、ＬＳＩパターンを高速に描画することができる。例えば開口部４０ｅは、第１成形アパーチャマスク１５の矩形アパーチャとのビームの重ね合わせにより、矩形・三角形のビームを形成する。

第２成形アパーチャマスク２０には駆動機構１９が設けられている。駆動機構１９は、開口部４０ａ〜４０ｅのそれぞれを選択的に描画するために、第２成形アパーチャマスク２０を移動可能である。駆動機構１９としては、超音波モーター、ピエゾ素子、電動モーター、手動による駆動機構等を用いることができる。

図１に示したＣＰＵ１は、描画データに基づいて複数の開口部のうち対象とする開口部を選択する開口部選択手段１０１と、照射量記憶部４２から電子ビームの照射量を読み出して、対象とする開口部に対して過去に照射された電子ビームの累積照射量を計算する照射量計算手段１０２と、累積照射量に基づいて第２成形アパーチャマスク２０の交換が必要か判定する判定手段１０３を備える。開口部選択手段１０１は、データ記憶装置４の描画データ記憶部４１から描画データを読み出して、第２成形アパーチャマスク２０の複数の開口部４０ａ〜４０ｅのうち、対象とする開口部（例えば開口部４０ａ）を選択する。

照射量計算手段１０２は、照射量記憶部４２から対象とする開口部４０ａに対して過去に照射された電子ビームの照射量を読み出して統計処理を行い、対象とする開口部４０ａに対して過去に照射された電子ビームの累積照射量を計算する。更に、照射量計算手段１０２は、対象とする開口部４０ａを用いた描画中にファラデーカップ２８等の照射量測定手段からの信号により得られる、現在の電子ビームの照射量を含めて、電子ビームの累積照射量を計算することも可能である。

判定手段１０３は、照射量計算手段１０２により計算された累積照射量に基づいて、第２成形アパーチャマスク２０の交換が必要か判定する。例えば、判定手段１０３は、閾値記憶部４３から交換時期を判定するための閾値を読み出して、累積照射量を閾値と比較する。比較した結果、累積照射量が閾値に達していれば、第２成形アパーチャマスク２０の対象とする開口部４０ａが劣化している可能性が高いので、第２成形アパーチャマスク２０の交換が必要と判定する。一方、累積照射量が閾値に達していなければ交換が不要と判定する。

更に、ＣＰＵ１は、図示を省略した入出力制御装置（インターフェース）、露光制御部及び記憶装置管理手段を更に備える。入出力制御装置（インターフェース）は、ＣＰＵ１、描画制御部３、入力装置５及び出力装置６間の信号等の入出力を制御する。露光制御部は、描画データ記憶部４１から描画データを読み出して、描画部２における電子ビームを用いた描画を制御する。記憶装置管理手段は、データ記憶装置４、主記憶装置７及びプログラム記憶装置８との入出力を管理する。

図１に示したデータ記憶装置４は、描画データを記憶する描画データ記憶部４１、第２成形アパーチャマスク２０の複数の開口部４０ａ〜４０ｅのそれぞれに対して過去に照射され測定された電子ビームの照射量、及び照射量計算手段１０２により計算された累積照射量を記憶する照射量記憶部４２、及び第２成形アパーチャマスク２０の交換判定のための閾値を記憶する閾値記憶部４３を備える。なお、閾値は、例えば実験により経験的に求められる。閾値は、第２成形アパーチャマスク２０の種類や所望の歩留まり率等に応じて任意値に設定可能である。

入力装置５としては、例えばキーボード、マウス、ＯＣＲ等の認識装置、イメージスキャナ等の図形入力装置、音声入力装置等の特殊入力装置が使用可能である。出力装置６としては、液晶ディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ等の表示装置や、インクジェットプリンタ、レーザプリンタ等の印刷装置等を用いることができる。

主記憶装置７は、ＣＰＵ１におけるプログラム実行処理中に利用されるデータ等を一時的に格納したり、作業領域として利用される一時的なデータメモリ等として機能する。主記憶装置７としては、例えば半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスクや磁気テープ等が採用可能である。

次に、図１に示した電子ビーム描画装置を用いた、アパーチャ交換判定方法を含む電子ビーム描画方法を、図３のフローチャートを参照しながら説明する。ここでは一例として、描画前にアパーチャマスク交換判定を行う場合を説明する。

（イ）ステップＳ１１において、描画データ記憶部４１から描画データがＣＰＵ１に転送される。ステップＳ１２において、開口部選択手段１０１は、描画データに基づいて、第２成形アパーチャマスク２０の複数の開口部４０ａ〜４０ｅのうち対象とする開口部４０ａを選択する。

（ロ）ステップＳ１３において、照射量計算手段１０２は、照射量記憶部４２から過去に照射された電子ビームの照射量を読み出して統計処理を行い、対象とする開口部４０ａに対して過去に照射された電子ビームの累積照射量を計算する。

（ハ）ステップＳ１４において、判定手段１０３は、閾値記憶部４３から閾値を読み出して、累積照射量を閾値と比較する。比較した結果、累積照射量が閾値に達していた場合、第２成形アパーチャマスク２０を交換する必要があると判定し、ステップＳ１５に進む。一方、累積照射量が閾値に達していなければ、第２成形アパーチャマスク２０の交換は不要と判定し、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１５において出力装置６のモニタ等に交換表示する。その後、ステップＳ１６において第２成形アパーチャマスク２０を交換する。

（ニ）ステップＳ１７において、対象とする開口部４０ａを用いた描画を開始する。ステップＳ１８において、駆動機構１９を駆動して第２成形アパーチャマスク２０の位置を調整し、ＣＰ選択偏向器１９ａ，１９ｂにより対象とする開口部４０ａを選択して、対象とする開口部４０ａのパターン（像）を選択的に描画する。ステップＳ１９において、ファラデーカップ２８等の照射量測定手段を用いて、対象とする開口部４０ａに照射された電子ビームの電流量及び照射時間に基づいて、電子ビームの照射量を測定する。測定された電子ビームの照射量は照射量記憶部４２に格納される。ステップＳ２０において、描画が終了したか判定し、終了していなければステップＳ１８の手順に戻る。ステップＳ２０において描画が終了したら、処理を完了する。

本発明の実施の形態によれば、対象とする開口部４０ａに過去に照射された電子ビームの累積照射量を計算して第２成形アパーチャマスク２０の交換が必要か判定するので、稼働率を低下させることなく且つコストを増大させることなく、第２成形アパーチャマスク２０の交換時期を判定可能となる。

更に、第２成形アパーチャマスク２０の交換判定を描画開始前に行うので、無駄に描画を行うことなく、また無駄に装置を稼動する事がない。よって、無駄にかかるコストを低減し、最終的にはスループットをも低下させることなく、容易に第２成形アパーチャマスク２０を交換可能となる。

なお、ステップＳ１５において交換表示した後に、第２成形アパーチャマスク２０の交換を直ちに行う代わりに、処理を一端完了し、第２成形アパーチャマスク２０の交換が必要なときまで待機しても良い。

図３に示した一連の手順は、図３と等価なアルゴリズムのプログラムにより、図１に示した電子ビーム描画装置を制御して実行出来る。このプログラムは、本発明の電子ビーム描画装置を構成するコンピュータシステムのプログラム記憶装置８に記憶させればよい。また、このプログラムは、コンピュータ読取り可能な記録媒体に保存し、この記録媒体を電子ビーム描画装置のプログラム記憶装置８に読み込ませることにより、本発明の一連の手順を実行することができる。

ここで、「コンピュータ読取り可能な記録媒体」とは、例えばコンピュータの外部メモリ装置、半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、磁気テープなどのプログラムを記録することができるような媒体などを意味する。具体的には、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ，ＭＯディスク、カセットテープ、オープンリールテープなどが「コンピュータ読取り可能な記録媒体」に含まれる。例えば、電子ビーム描画装置の本体は、フレキシブルディスク装置（フレキシブルディスクドライブ）および光ディスク装置（光ディスクドライブ）を内蔵若しくは外部接続するように構成できる。フレキシブルディスクドライブに対してはフレキシブルディスクを、また光ディスクドライブに対してはＣＤ−ＲＯＭをその挿入口から挿入し、所定の読み出し操作を行うことにより、これらの記録媒体に格納されたプログラムを電子ビーム描画装置を構成するプログラム記憶装置８にインストールすることができる。また、所定のドライブ装置を接続することにより、例えばゲームパック等に利用されているメモリ装置としてのＲＯＭや、磁気テープ装置としてのカセットテープを用いることもできる。さらに、インターネット等の情報処理ネットワークを介して、このプログラムをプログラム記憶装置８に格納することが可能である。

次に、図１に示した電子ビーム描画装置を用いた半導体装置（ＬＳＩ）の製造方法について、図４を参照して説明する。

（イ）まず、ステップＳ１００において、プロセス・マスクシミュレーションが実施される。プロセス・マスクシミュレーションの結果と各電極に入力される電流や電圧の各値から、デバイスシミュレーションがなされる。デバイスシミュレーションにより得られた電気的特性を用いてＬＳＩの回路シミュレーションが行われ、レイアウトデータ（設計データ）を生成する。レイアウトデータをそれぞれ変換して、図１に示した電子ビーム描画装置で用いる直接描画用の描画データを生成する。

（ロ）次に、ステップＳ３０２におけるフロントエンド工程（基板工程）では、ステップＳ３１０における酸化工程、ステップＳ３１１におけるレジスト塗布工程、ステップＳ３１２における直接描画方式によるリソグラフィ工程、ステップＳ３１３におけるイオン注入工程及びステップＳ３１４における熱処理工程等が繰り返して実施される。ステップＳ３１２においては、半導体ウェハ上に感光膜（レジスト膜）が塗布される。ステップＳ３１２において、第１のロットの処理においては、図１に示した電子ビーム描画装置を用いて、図３のステップＳ１１〜Ｓ２０に示す手順と同様に、開口部選択手段１０１が第１の描画データに基づいて対象とする開口部（例えば開口部４０ａ）を選択し、照射量計算手段１０２が、照射量記憶部４２から過去のロットの処理において対象とする開口部４０ａに対して照射された電子ビームの照射量を読み出して統計処理して累積照射量を計算し、判定手段１０３が累積照射量に基づいて第２成形アパーチャマスク２０の交換が必要か判定し、第２成形アパーチャマスク２０の交換が必要と判定された場合には第２成形アパーチャマスク２０を交換し、対象とする開口部４０ａのパターンをレジスト膜に描画し、ファラデーカップ２８等の照射量測定手段により電子ビームの照射量を測定する。測定された電子ビームの照射量は照射量記憶部４２に記憶される。その後レジスト膜が現像されてエッチングマスクが作製される。引き続き、第２のロットの処理においては、図３のステップＳ１１〜Ｓ２０に示す手順と同様に、開口部選択手段１０１が第２の描画データに基づいて対象とする開口部（例えば開口部４０ａ）を選択し、照射量計算手段１０２が、照射量記憶部４２から第１のロットを含む過去のロットの処理において対象とする開口部４０ａに対して照射された電子ビームの照射量を読み出して統計処理して累積照射量を計算し、判定手段１０３が累積照射量に基づいて第２成形アパーチャマスク２０の交換が必要か判定し、第２成形アパーチャマスク２０の交換が必要と判定された場合には第２成形アパーチャマスク２０を交換し、対象とする開口部４０ａのパターンをレジスト膜に描画し、ファラデーカップ２８等の照射量測定手段により電子ビームの照射量を測定する。その後レジスト膜が現像されてエッチングマスクが作製される。ステップＳ３１３においては、作製されたエッチングマスクを用いて半導体ウェハが加工される。・・・・・一連の工程が終了すると、ステップＳ３０３へ進む。

（ハ）次に、ステップＳ３０３において、基板表面に対して配線処理が施されるバックエンド工程（表面配線工程）が行われる。バックエンド工程では、ステップＳ３１５における化学気相成長（ＣＶＤ）工程、ステップＳ３１６におけるレジスト塗布工程、ステップＳ３１７における直接描画方式によるリソグラフィ工程、ステップＳ３１８におけるエッチング工程、ステップＳ３１９における金属堆積工程等が繰り返し実施される。ステップＳ３１７においては、ステップＳ３１２と同様に、図１に示した電子ビーム描画装置を用いて、図４のステップＳ１１〜Ｓ２０に示す手順と同様に第２成形アパーチャマスク２０の交換が必要か判定し、必要な場合には第２成形アパーチャマスク２０を交換して、直接描画方式で半導体ウェハ上のレジストに対象とする開口部（例えば開口部４０ｂ）のパターンを描画する。その後レジストを現像して、レジストからなるエッチングマスクが形成される。・・・・・一連の工程が終了したら、ステップＳ３２０へ進む。

（ニ）多層配線構造が完成し、前工程が完了すれば、ステップＳ３２０において、ダイヤモンドブレード等のダイシング装置により、所定のチップサイズに分割される。そして、金属若しくはセラミックス等のパッケージング材料にマウントされ、チップ上の電極パッドとリードフレームのリードを金線で接続された後、樹脂封止などの所要のパッケージ組み立ての工程が実施される。

（ホ）ステップＳ４００において、半導体装置の性能・機能に関する特性検査、リード形状・寸法状態、信頼性試験などの所定の検査を経て、半導体装置が完成される。ステップＳ５００において、以上の工程をクリアした半導体装置は、水分、静電気などから保護するための包装を施され、出荷される。

以上のように、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、ステップＳ３１２，Ｓ３１７におけるリソグラフィ工程において、装置稼働率を低下させることなく且つコストを増大させることなく、アパーチャマスクの交換が必要か判定することができる。したがって、歩留まり低下を回避し、生産コストを低減するとともに、短時間で量産が可能となる。

なお、図１に示した電子ビーム描画装置を、露光用マスクの作製に利用しても良い。その場合、ステップＳ１０の設計工程で設計されたレイアウト等の表面パターンをもとにＣＡＤシステムを用いて、半導体チップの各層や内部構造にそれぞれ対応するマスクのパターンデータ（描画マスクデータ）がそれぞれ決定される。図１に示した電子ビーム描画装置（パターンジェネレータ）を用いて、図３に示したステップＳ１１〜Ｓ２０の手順でアパーチャマスクの交換が必要か判定しつつ描画を行い、露光用のマスクを作製しても良い。石英ガラスなどのマスク基板上に各段階に対応した各層の露光用マスクをそれぞれ作製し、マスクのセットが用意される。この場合、ステップＳ３１２，Ｓ３１７においては、例えば露光装置（アライナー）を用いて、対応する層の露光用マスクのデバイスパターンが半導体ウェハ上の感光膜にステップ・アンド・リピート方式で露光されパターニングされてエッチングマスクが作製される。

（第１の変形例）
本発明の実施の形態の第１の変形例に係る電子ビーム描画方法を、図５のフローチャートを参照しながら説明する。第１の変形例においては、一例として、描画中にアパーチャマスク交換判定を行う場合を説明する。

（イ）ステップＳ２１において、描画データ記憶部４１から描画データがＣＰＵ１に転送される。ステップＳ２２において、描画を開始する。ステップＳ２３において、描画データに基づいて駆動機構１９を用いて第２成形アパーチャマスク２０を位置決めし、ＣＰ選択偏向器１９ａ，１９ｂにより対象とする開口部４０ａを選択して、対象とする開口部４０ａのパターンを描画する。ステップＳ２４において、ファラデーカップ２８等の照射量測定手段を用いて、対象とする開口部４０ａに照射された電子ビームの電流量及び照射時間に基づいて、電子ビームの照射量を測定する。測定された電子ビームの照射量は照射量記憶部４２に記憶される。

（ロ）ステップＳ２５において、照射量計算手段１０２が、照射量記憶部４２から開口部４０ａに対して過去に照射された電子ビームの照射量を読み出す。そして、照射量計算手段１０２が、過去に照射された電子ビームの照射量に、ファラデーカップ２８等の照射量測定手段からの信号により得られるステップＳ２３において照射された電子ビームの照射量を含めて統計処理を行うことにより、累積照射量を計算する。累積照射量は照射量記憶部４２に記憶される。

（ハ）ステップＳ２６において、判定手段１０３が、閾値記憶部４３から閾値を読み出して、累積照射量と閾値を比較する。累積照射量が閾値に達するかをリアルタイムで判定する。累積照射量が閾値に達した場合、第２成形アパーチャマスク２０の交換が必要と判定し、ステップＳ２７に進む。一方、累積照射量が閾値に達していなければ、第２成形アパーチャマスク２０の交換は不要と判定し、描画を継続する。

（ニ）ステップＳ２７において交換表示し、ステップＳ２８において第２成形アパーチャマスク２０を交換する。ステップＳ２９において描画が終了したか判定する。描画がしたら処理を完了する。描画が終了していなければ、ステップＳ２３の手順に戻り、開口部４０ａを選択して描画を継続する。

本発明の実施の形態の第１の変形例によれば、第２成形アパーチャマスク２０の交換判定を描画中にリアルタイムで行うので、累積照射量が閾値に達する直前まで描画を行うことができる。よって、無駄にかかるコストを低減し、最終的にはスループットをも低下させることなく、容易に第２成形アパーチャマスク２０の交換を行うことが可能となる。

なお、ステップＳ２６において累積照射量が閾値に達した場合、ステップＳ２７のアパーチャ交換表示をした後に、ステップＳ２９の手順に戻り、描画処理を継続しても良い。この場合、残りの領域を、累積照射量が閾値に達した開口部４０ａの代わりに、描画パターン密度が一致するように任意の開口部（例えば、開口部４０ｃ）を選択して描画しても良い。累積照射量が閾値に達していない開口部を代用して描画することで、試料内で正常に描画されたチップを得ることができる。また、ステップＳ２７の交換表示の後に直ちに第２成形アパーチャマスク２０を交換せずに、処理を一端完了しても良い。

（第２の変形例）
本発明の実施の形態の第２の変形例に係る電子ビーム描画方法を、図６のフローチャートを参照しながら説明する。第２の変形例においては、一例として描画後にアパーチャマスク交換判定を行う場合を説明する。

（イ）ステップＳ３１において、描画データ記憶部４１から描画データがＣＰＵ１に転送される。ステップＳ３２において描画を開始する。ステップＳ３３において、描画データに基づいて駆動機構１９を用いて第２成形アパーチャマスク２０を位置決めし、ＣＰ選択偏向器１９ａ，１９ｂにより対象とする開口部４０ａを選択して、対象とする開口部４０ａのパターンを被処理基体２７に描画する。ステップＳ３４において、ファラデーカップ２８等の照射量測定手段を用いて電子ビームの電流量及び照射時間等から電子ビームの照射量を測定する。

（ロ）ステップＳ３６において、照射量計算手段１０２が、照射量記憶部４２から開口部４０ａに対して過去に照射された電子ビームの照射量を読み出す。そして、照射量計算手段１０２が、過去に照射された電子ビームの照射量に、ファラデーカップ２８等の照射量測定手段からの信号により得られるステップＳ３３において照射された電子ビームの照射量を含めて統計処理を行うことにより、累積照射量を計算する。累積照射量は照射量記憶部４２に記憶される。

（ハ）ステップＳ３７において、判定手段１０３が、閾値記憶部４３から閾値を読み出して、累積照射量が閾値に達したか判定することで、第２成形アパーチャマスク２０の交換が必要か判定する。第２成形アパーチャマスク２０の交換が必要と判定された場合、ステップＳ３８において交換表示して処理を完了する。一方、第２成形アパーチャマスク２０の交換が不要と判定された場合、累積照射量を出力装置６のモニタ等に表示して処理を完了する。

本発明の実施の形態の第２の変形例によれば、アパーチャマスク交換判定を描画後に行うので、正常なパターンが描画されたかどうか被処理基体２７を観察すること、また、次の半導体製造工程へ試料を送るを防止することができる。よって、無駄にかかるコストを低減し、最終的にはスループットをも低下させることなく、第２成形アパーチャマスク２０の交換を容易に行うことが可能となる。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。 例えば、図３、図５及び図６に描画開始前、描画中又は描画終了後にアパーチャ交換判定を行う場合をそれぞれ説明したが、必要に応じて描画開始前、描画中及び描画終了後のうち複数の段階でアパーチャ交換判定を実施しても良い。このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明の実施の形態に係る荷電ビーム描画装置の一例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る第１及び第２成形アパーチャマスクを説明するための概略図である。 本発明の実施の形態に係る荷電ビーム描画方法の一例を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態の第１の変形例に係る荷電ビーム描画方法の一例を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態の第２の変形例に係る荷電ビーム描画方法の一例を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１…演算処理装置（ＣＰＵ）
２…描画部
３…描画制御部
４…データ記憶装置
５…入力装置
６…出力装置
７…主記憶装置
８…プログラム記憶装置
１５…第１成形アパーチャマスク
２０…第２成形アパーチャマスク
２７…被処理基体
２８…ファラデーカップ（照射量測定手段）
４０ａ〜４０ｅ…開口部
４１…描画データ記憶部
４２…照射量記憶部
４３…閾値記憶部
１０１…開口部選択手段
１０２…照射量計算手段
１０３…判定手段

Claims (5)

1. 複数の開口部を有するアパーチャマスクを介して被処理基体に荷電粒子ビームを照射するステップと、
   前記荷電粒子ビームの照射量を測定するステップと、
   前記測定された荷電粒子ビームの照射量を照射量記憶部に格納するステップと、
   描画データに基づいて前記複数の開口部のうち対象とする開口部を選択するステップと、
   前記照射量記憶部から前記荷電粒子ビームの照射量を読み出して、前記対象とする開口部に対して過去に照射された荷電粒子ビームの累積照射量を計算するステップと、
   前記累積照射量に基づいて前記アパーチャマスクの交換が必要か判定するステップ
   とを含むことを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置のアパーチャマスク交換判定方法。
2. 前記荷電粒子ビームの照射量を測定するステップは、前記対象とする開口部に対して前記荷電粒子ビームが照射された時間及び電流量に基づいて、前記荷電粒子ビームの照射量を測定することを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子ビーム描画装置のアパーチャマスク交換判定方法。
3. 前記アパーチャマスクの交換が必要か判定するステップは、前記対象とする開口部のパターンの被処理基体への描画前、描画中及び描画後の少なくともいずれかにおいて行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の荷電粒子ビーム描画装置のアパーチャマスク交換判定方法。
4. 被処理基体を搭載するステージと、
   複数の開口部を有するアパーチャマスクを駆動する駆動機構と、
   前記アパーチャマスクを介して前記被処理基体に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム発生源と、
   前記荷電粒子ビームの照射量を測定する照射量測定手段と、
   前記測定された荷電粒子ビームの照射量を記憶する照射量記憶部と、
   描画データを記憶する描画データ記憶部と、
   前記描画データに基づいて前記複数の開口部のうち対象とする開口部を選択する開口部選択手段と、
   前記照射量記憶部から前記荷電粒子ビームの照射量を読み出して、前記対象とする開口部に対して過去に照射された荷電粒子ビームの累積照射量を計算する照射量計算手段と、
   前記累積照射量に基づいて前記アパーチャマスクの交換が必要か判定する判定手段
   とを備えることを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
5. 第１の描画データに基づいてアパーチャマスクの複数の開口部のうち対象とする開口部を選択し、前記対象とする開口部のパターンを第１のロットの被処理基体に描画して第１のロットを処理する工程と、
   前記被処理基体に照射された荷電粒子ビームの照射量を測定し、該測定された荷電粒子ビームの照射量を照射量記憶部に格納する工程と、
   第２の描画データに基づいて前記複数の開口部のうち対象とする開口部を選択し、前記照射量記憶部から前記荷電粒子ビームの照射量を読み出して、前記第１のロットを含む過去のロットの処理において前記対象とする開口部に対して照射された荷電粒子ビームの累積照射量を計算し、前記累積照射量に基づいて前記アパーチャマスクの交換が必要か判定し、前記アパーチャマスクの交換が必要と判定された場合には前記アパーチャマスクを交換し、前記対象とする開口部のパターンを第２のロットの被処理基体に描画して第２のロットを処理する工程
   とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。

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