JP4115699B2 - 電子ビームマスク及びこれを用いた半導体素子の形成方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子ビームリソグラフィーに係り、特に、製造収率を向上できる電子ビームマスク及びこれを用いた半導体素子の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程では、半導体基板の小さい領域に注入される不純物の量を調節する工程を必要とし、この小さい領域を限定するためにリソグラフィー工程が行われる。すなわち、光、電子ビームまたはＸ線等により変形されるレジスト膜をウェーハの半導体基板の全面に形成し、所定のマスクを通過した紫外線、電子またはＸ線などを用いてレジスト膜を選択的に露光させる。次に、レジスト膜を現像し、かつパターニングし、レジストパターンを用いて半導体基板に半導体素子のパターンを形成する。
【０００３】
紫外線などを用いてレジスト膜を選択的に露光させる光マスクは、１回の露光によりウェーハに光マスクのパターンを転写する。すなわち、光マスクに多数のチップに該当するパターンを形成して１回の露光工程により光マスクパターンの映像をウェーハに転写できるので、マスクの製造収率を高めることができる。しかしながら、光の回折現象により解像度及び層間整列度が各々１μｍ及び±３μｍに制限されるという問題がある。
【０００４】
一方、半導体素子の集積度が高くなるにつれ、リソグラフィー工程に当たってより高い解像度及び層間整列度が要求されている。この理由から、焦点化した電子ビームを用いて回路素子のパターンを形成する電子ビームリソグラフィーが出現するようになった。電子は、たとえ波動の性質を有していても、電磁波の波長が極めて短いため、紫外線を用いる場合に比べて電子ビームを用いたリソグラフィーは高集積化した半導体回路素子パターンの形成工程に好適である。
【０００５】
図１は、電子ビームリソグラフィーシステムの一つであるＳＣＡＬＰＥＬ（Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｗｉｔｈ ａｎｇｕｌａｒ Ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ ｉｎＰｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）に用いられるマスクの断面図である。
【０００６】
ウェーハ（図示せず）の背面にシリコン窒化膜（図示せず）及びレジスト膜（図示せず）を形成する。ウェーハの前面には約６０ｎｍのシリコン窒化膜よりなるメンブラン１２を形成する。ウェーハの背面に形成されたレジスト膜を用いてその下部のシリコン窒化膜をパターニングする。パターニングされたシリコン窒化膜を用いてウェーハの背面をエッチングすることにより支持台１０を形成する。
【０００７】
一方、ウェーハの前面に形成されたメンブラン１２上にはタングステンまたはクロムよりなるマスクパターン１４を形成する。マスクに欠陥、例えば、タングステンまたはクロムパターンが形成されてはいけない位置にタングステンまたはクロムパターンが形成された場合には、レーザービームを用いてタングステンまたはクロムパターンを除去する。
【０００８】
ここで、タングステンまたはクロムパターンの除去工程時に用いられたレーザービームがメンブラン１２を損傷する場合がある。他の種類の欠陥、タングステンまたはクロムパターンが形成されるべき位置にタングステンまたはクロムパターンが形成されていない場合にはタングステンまたはクロムパターンを形成するために蒸着工程を行うが、このために追加時間が要求され、この蒸着工程により以前に形成されたマスクパターンに追加欠陥が生じる場合がある。
【０００９】
一方、電子ビームリソグラフィーにおける電子ビームの露光は、現在の技術では１ｍｍ×１ｍｍの電子ビームを用いてストライプ単位に順次行われるため、電子ビームの１回の露光によりウェーハ全体にマスクパターンの映像を転写することができない。したがって、電子ビーム露光工程を数回繰り返さなければならないため、光を用いるリソグラフィーに比べてマスクパターンの映像の転写のための電子ビーム露光工程の速度が遅いという問題がある。このため、電子ビームマスクパターンが形成されたメンブラン上に余裕空間が生じても、その余裕空間にダミーパターンを形成する実益がなかった。したがって、電子ビームマスクの収率は極めて低かった。
【００１０】
【発明が解決しようとする技術的課題】
本発明が解決しようとする技術的課題は、収率を高めうる電子ビームマスクを提供することである。
【００１１】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、収率を高めうる電子ビームマスクを用いた半導体素子の形成方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記技術的課題を達成するために、電子ビームマスクは、メンブランと、前記メンブラン上に形成され、多数のストライプよりなるメインパターンと、前記メンブラン上に形成されるが、前記メインパターンの多数のストライプのうち欠陥のあるストライプに対応するダミーストライプとを含むダミーパターン群を含む。
【００１３】
ダミーパターン群は、一例として、メインパターンのストライプ数の整数倍のストライプよりなり、他の例として、メインパターンの欠陥のあるストライプに対応するダミーストライプだけを含みうる。
【００１４】
さらに他の例として、ダミーパターンは、メインパターンのストライプの整数倍のストライプよりなる第１部分と、メインパターンのストライプのうち欠陥のあるストライプに対応するダミーストライプだけを含む第２部分とを含む。このような電子ビームマスクとしては、ストライプが１ｍｍ×１２ｍｍであるＳＣＡＬＰＥＬマスク、またはストライプが１ｍｍ×１ｍｍであるＰＲＥＶＡＩＬ（Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｗｉｔｈ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ａｘｉｓ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｌｅｎｓｅ）マスクなどがある。
【００１５】
そして、メインパターン及び前記ダミーパターン群は多数のクロムパターンまたはタングステンパターンよりなり、メンブランはシリコン窒化膜よりなる。
【００１６】
本発明による電子ビームマスクを用いて半導体素子を形成するための一例によれば、まず、メンブラン上に多数のストライプよりなるメインパターンと、メインパターンの多数のストライプのうち欠陥のあるストライプに対応するダミーストライプを含むダミーパターンとを含む電子ビームマスクを製作する。次に、電子ビームマスク内に存在する全てのストライプの欠陥を調べると共に、欠陥ストライプに関する情報を記憶する。次に、電子ビームマスク内でストライプの電子ビーム露光工程を行うが、このとき、欠陥ストライプに関する情報によりメインパターン及びダミーパターン群の欠陥ストライプの電子ビーム露光工程を行う代わりに、欠陥ストライプに対応するメインパターンまたはダミーパターン群の該当ストライプのビーム露光工程を行う。
【００１７】
他の例によれば、欠陥ストライプの情報を記憶した後、欠陥ストライプに対応するダミーストライプを形成し、電子ビーム露光工程時に、メインパターンの欠陥ストライプに対応するダミーパターンのストライプも欠陥があることと発見される場合、追加形成されたダミーストライプの電子ビーム露光工程を行う。
【００１８】
本発明による電子ビームマスクを用いて半導体素子を形成するためのさらに他の例によれば、まず、メンブラン上に多数のストライプよりなるメインパターンを製作する。メインパターンが含む全てのストライプの欠陥を調べると共に、欠陥ストライプに関する情報を記憶する。欠陥ストライプに関する情報に基づき、メインパターンの欠陥ストライプに対応するダミーストライプよりなるダミーパターンを、メンブラン上に形成する。メインパターン及びダミーパターンが含まれた電子ビームマスクに対する電子ビーム露光工程を行う。電子ビーム露光工程中、欠陥ストライプに関する情報により、メインパターンの欠陥ストライプの電子ビーム露光工程を行う代わりに、欠陥ストライプに対応する非欠陥ダミーストライプの電子ビーム露光工程を行う。
【００１９】
特に、ＤＲＡＭセルのように、同一の形状を有するストライプが多数存在する場合には、メンブラン上に多数のストライプよりなるメインパターンを形成する。メインパターンの多数のストライプのうち欠陥ストライプ及び欠陥ストライプと同一の形状を有する該当ストライプに関する情報を検索し、かつ記憶する。情報検索の結果により、欠陥ストライプに対応するダミーストライプを含むダミーパターン群を製作するかどうかを決める。次に、電子ビームマスク内でストライプの電子ビーム露光工程を行う。電子ビーム露光工程中、欠陥ストライプに関する情報により、欠陥ストライプを通じての露光工程時に、その露光工程を行う代わりに、メインパターンの該当非欠陥ストライプまたはダミーパターン群の対応非欠陥ストライプの電子ビーム露光工程を行う。
【００２０】
前述した一例及び他の例の電子ビーム露光工程の完了後に、半導体基板上に形成され電子ビーム露光工程により選択的に露光されたレジスト膜を現像する。そして、現像されたレジスト膜を用いて半導体基板上に半導体素子パターンを形成する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（電子ビームマスク）
図２は、電子ビームリソグラフィーシステムの一つであるＳＣＡＬＰＥＬシステムに用いられるマスクの第１実施例の平面図である。シリコン窒化膜よりなるメンブラン１６上の左側領域にはメインパターン１８が、右側にはダミーパターン２０が形成されている。メインパターン１８はウェーハ（図示せず）に形成される半導体素子のパターンに対応するものであって、多数のストライプ２１よりなる。すなわち、各々のストライプ２１には多数のクロムまたはタングステンパターン（図１の１４）が形成されている。
【００２２】
ダミーパターン２０の大きさはメインパターン１８のそれと同一であり、含まれているストライプの数もメインパターンのそれと同一である。また、各ストライプ２３には多数のタングステンまたはクロムパターンが形成されている。したがって、ダミーパターン２０の各々のストライプ２３はメインパターン１８の各々のストライプ２１に１：１に対応する。例えば、ダミーパターン２０の第１列の左側からＸ軸の正の方向に３番目に位置するストライプはメインパターン１８の第１列の左側からＸ軸の正の方向に３番目に位置するストライプと対応するように配置されている。
【００２３】
メインパターン１８及びダミーパターン２０の多数のストライプ２１、２３のうち、欠陥が発見されたストライプ２２ａ、２２ｂ、２２ｃは内部が斜線で満たされて表示され、矢印は電子ビームの照射、すなわち電子ビーム露光工程が行われる方向を表わす。
【００２４】
図３は、電子ビームリソグラフィーシステムの一つであるＳＣＡＬＰＥＬシステムに用いられるマスクの第２実施例の平面図であって、シリコン窒化膜よりなるメンブラン２４上にメインパターン２６及び２つのダミーパターン２８、３０が形成されている。第１ダミーパターン２８及び第２ダミーパターン３０の各々の大きさはメインパターン２６のそれと同一であり、各々が含んでいるストライプ２７、２９の数もメインパターン２６のストライプ２５のそれと同一である。メインパターン２６、第１ダミーパターン２８及び第２ダミーパターン３０のストライプ２５、２７、２９の各々は多数のタングステンまたはクロムパターンよりなる。
【００２５】
メインパターン２６の欠陥ストライプ３１ａ、３１ｄ及び３１ｅ及び２つのダミーパターン２８、３０の欠陥ストライプ３１ｂ、３１ｃ及び３１ｆはその内部が斜線で満たされて表示され、矢印は電子ビームの照射または電子ビーム露光工程が行われる方向を表わす。
【００２６】
図４は、ＳＣＡＬＰＥＬシステムに用いられる電子ビームマスクの第４実施例であって、シリコン窒化膜よりなるメンブラン３２上にメインパターン３４及びメインパターン３４のストライプ３３のうち欠陥ストライプ３８ａ、３８ｂ、３８ｃに該当するダミーストライプ３６ａ、３６ｂ、３６ｃが形成されている。メンブラン３２上の余裕空間がメインパターン３４の大きさと同じダミーパターンを形成できるほどではない場合、欠陥ストライプ３８ａ、３８ｂ、３８ｃに対応するストライプ３６ａ、３６ｂ、３６ｃだけを形成する。メインパターン３４の欠陥ストライプ３８ａ、３８ｂ、３８ｃの電子ビーム露光工程を行う代わりに、ダミーストライプ３６ａ、３６ｂ、３６ｃの電子ビーム露光工程を行う。ダミーストライプ３６ａ、３６ｂ、３６ｃの各々には多数のタングステンまたはクロムパターンが形成されている。欠陥が発見されたストライプ３８ａ、３８ｂ、３８ｃは内部が斜線で満たされて表示され、矢印は電子ビームの照射または電子ビーム露光工程が行われる方向を表わす。
【００２７】
図５は、ＳＣＡＬＰＥＬシステムに用いられる電子ビームマスクの第５実施例であって、シリコン窒化膜よりなるメンブラン４０上にメインパターン４２、メインパターン４２と同一サイズ及び同数のストライプ４３よりなるダミーパターン４４が形成されている。また、電子ビームマスクは、メインパターン４２の欠陥ストライプ４８ｃに代えるダミーパターン４４のストライプ４８ｂに欠陥が生じた場合、その欠陥ストライプ４８ｂ、４８ｃに代えて電子ビーム露光工程に用いられるダミーストライプ４６をさらに含む。ダミーストライプ４６はタングステンまたはクロムパターンよりなる。
【００２８】
図２ないし図４に示されたように、欠陥が発見されたストライプ４８ａ、４８ｂ、４８ｃは、内部が斜線で満たされて表示され、矢印は電子ビームの照射が行われる方向を表わす。メンブラン４６が１つのダミーパターンを形成するための空間以上の余裕はあるが、２つのダミーパターンを形成できるほどの空間を有しない場合、収率をさらに高めうるマスクとして図５の電子ビームマスクを採用できる。
【００２９】
図２ないし図５は、ストライプの大きさが１ｍｍ×１２ｍｍであるスカーレットマスクに限って図示及び記述したが、本発明の思想はメインパターンが形成されたメンブラン上に余裕空間がある電子ビームマスクにはいずれも適用できる。例えば、ストライプの大きさが１ｍｍ×１ｍｍであるＰＲＥＶＡＩＬ（ＰＲｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｗｉｔｈ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ａｘｉｓ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｌｅｎｓｅｓ）マスクにも本発明を適用できる。
【００３０】
（電子ビームマスクを用いた半導体素子パターンの形成）
以下、図２及び図６を参照し、図２に示された電子ビームマスクを通じて、レジスト膜を電子ビームに選択的に露光させて、窮極的にウェーハ上に半導体素子のパターンを形成する方法について調べてみる。
【００３１】
まず、段階１１２で、図２に示された電子ビームマスクを製作する。電子ビームマスクは１つのメインパターン（図２の１８）及び１つのダミーパターン（図２の２０）よりなる。従来には、メンブラン１６上にクロムまたはタングステンパターンよりなるメインパターン１８だけを形成し、ダミーパターン２０が形成される領域は特別な用途として用いなかった。
【００３２】
本発明では、従来に用いなかった余裕空間にメインパターン１８と同一のストライプ数よりなるダミーパターン２０を形成する。すなわち、メンブラン１６の前面にタングステンまたはクロムを蒸着する。次に、フォトレジスト膜（図示せず）をコーティングしかつ露光する。露光されたフォトレジスト膜が現像されてパターニングされれば、これを用いて多数のタングステンまたはクロムパターンを形成する。したがって、メンブラン１６上に不透明な物質よりなる多数のタングステンまたはクロムパターン（図示せず）よりなるマスクが完成される。
【００３３】
次に、段階１１４で、メインパターン１８及びダミーパターン２０の全てのストライプ２１、２３の欠陥有無を調べると共に、欠陥のあるストライプ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの数及び位置に関する情報は記憶装置（図示せず）に記憶する。ストライプの欠陥の調べは、記憶装置及びマスクの位置を移動させるマスクステージ（図示せず）に連結された制御装置（図示せず）及び制御装置に連結されたスキャナー（図示せず）を通じてなされる。
【００３４】
図２は、例えば、メインパターン１８の第１列の左側からＸ軸の正の方向に６番目に位置するストライプ２２ａと第３列の左側からＸ軸の正の方向に５番目に位置するストライプ２２ｃ及び、ダミーパターン２０の第２列の右側からＸ軸の負の方向に６番目にあるストライプ２２ｂに欠陥が生じたことを示している。
【００３５】
次に、段階１１６で、図２の電子ビームマスクを用いたレジスト膜（図示せず）の電子ビーム露光工程を行う。タングステンソースなどの熱イオンソースまたは精度が良いガウシアンスポットを形成する電子放出ソースから生じた電子ビームは、各種のレンズ（図示せず）及びビームブランカー（図示せず）などを含む電子管（図示せず）を経て図２の電子ビームマスクに進む。電子ビームのスポットは１ｍｍ×１ｍｍのものを用いる。電子ビームが生じる電子銃（図示せず）が固定され、この時、電子ビームマスクが置かれるマスクステージ及びその下部のウェーハが置かれるウェーハステージ（図示せず）はＸ軸の正の方向に移動させつつ、電子ビーム露光工程が行われる。電子ビーム露光工程の全般に亘ってウェーハステージは一定の速度で動く。
【００３６】
まず、Ｘ軸の正の方向にマスクステージを所定距離移動させつつ、メインパターン１８のストライプの電子ビーム露光工程を行う。図２に示されたように、メインパターン１８の第１列のストライプのうち左側からＸ軸の正の方向に６番目に位置するストライプ２２ａに欠陥があるということが電子ビーム露光工程前に確認されたため、まず、欠陥ストライプ２２ａの直前に位置するストライプ、すなわち、Ｘ軸の正の方向に５番目に位置するストライプまで電子ビーム露光工程を行う。
【００３７】
次に、段階１１８で、制御装置は欠陥のあるストライプの電子ビーム露光段階がきたという情報を記憶装置から受信する。段階１２０で、制御装置は、マスクステージをＸ軸の正の方向に移動させてダミーパターン２０の６番目に位置するストライプ上に電子ビームを照射させる。この時、半導体ウェーハのうち、欠陥のあるメインパターンの第１列の６番目に位置するストライプに含まれたクロムまたはタングステンパターンの映像が転写される部分が、ダミーパターン２０の６番目に位置するストライプの下部に位置するように、制御装置はウェーハステージを移動させる。
【００３８】
次に、段階１２２に進み、マスクステージをＸ軸の正の方向に移動させつつ、第１列のストライプの電子ビーム露光工程を行い続ける。マスク全体の電子ビーム露光工程が完了していない場合には、段階１２４から段階１１６に戻り、電子ビーム露光工程を繰り返す。すなわち、マスクステージをＹ軸の負の方向に移動させて、第２列のダミーパターンの最右側に位置するストライプに電子ビームを照射させる。そして、マスクステージをＸ軸の負の方向に移動させつつ、第２列のストライプの電子ビーム露光工程を行う（段階１２２）。
【００３９】
ダミーパターン２０の第２列のストライプのうち右側からＸ軸の負の方向に６番目に位置するストライプ２２ｂに欠陥が生じたため（段階１１８）、ダミーパターン２０の右側からＸ軸の負の方向に５番目に位置するストライプの電子ビーム露光工程後に、メインパターン１８の右側から６番目に位置するストライプに電子ビームが照射されるようにマスクステージをＸ軸の負の方向に移動させる（段階１２０）。
【００４０】
第２列のストライプ電子ビーム露光工程を完了した後（段階１２２、段階１２４）、制御信号によりメインパターン１８の第３列の左側のストライプに電子ビームが照射されるようにマスクステージをＹ軸の負の方向に移動させる（段階１２４、段階１１６）。第３列のストライプの電子ビーム露光工程は、第１列のストライプ電子ビーム露光工程と同一である。
【００４１】
第４列の電子ビーム露光工程は第２列の電子ビーム露光工程と同一であるが、第４列の電子ビーム露光工程が始まるダミーパターンの第４列のストライプには欠陥がないため、段階１１８から段階１２４に進んでダミーパターン２０側で電子ビーム露光工程を完了する。
【００４２】
そして、電子ビーム露光工程が完了すれば、段階１２４から段階１２６に進んで電子ビームマスクを通過した電子ビームにより選択的に露光されたレジスト膜の現像工程を行う。各々のストライプ内に配置されたクロムまたはタングステンパターンを通過した電子ビームによるレジスト膜の露光密度は低いのに対し、クロムまたはタングステンパターンの間を通過した電子ビームによるレジスト膜の露光密度は高くなる。すなわち、マスクパターンの映像がレジスト膜に転写される。このように、レジスト膜を現像した後、段階１２８で、これを用いて半導体素子パターンを形成する。
【００４３】
以上の説明によれば、メインパターン１８が欠陥ストライプ２２ａ、２２ｃを有していても、メインパターン１８と同一のストライプ数よりなるダミーパターン２０の該当ストライプに欠陥が発見されなかった場合には、メインパターンの欠陥ストライプの電子ビーム露光工程を行う代わりに、ダミーパターンの該当ストライプを用いた電子ビーム露光工程を行うことができる。
【００４４】
現在の技術において、電子ビームマスクのストライプに欠陥が現れる確率は約５％である。メンブラン１６上にメインパターン１８及び１つのダミーパターン２０を用いて電子ビームマスクを形成する場合には、マスクのメインパターン１８の欠陥ストライプに対応するダミーパターン２０のストライプが欠陥を有する確率は０．２５％（０．０５×０．０５×１００）である。すなわち、メインパターンだけよりなるマスクを用いる場合のマスク収率が９５％であるのに対し、メインパターン１８及び１つのダミーパターン２０としてマスクを用いる場合のマスク製造収率は９９．７５％に高くなる。
【００４５】
一方、図３は、メインパターン２６に２つのダミーパターン２８、３０よりなる電子ビームマスクの平面図であって、メンブラン２４上にメインパターン２６と第１ダミーパターン２８及び第２ダミーパターン３０が形成されている。図３の電子ビームマスクを用いた半導体素子製造工程を図６のフローチャートに基づき説明する。図３に示された電子ビームマスクを形成する（段階１１２）。ダミーパターンをもう一つ形成した点を除いては、図２の電子ビームマスク形成方法と同一である。段階１１４で、マスクの全てのストライプを調べて欠陥を感知し、欠陥ストライプの数及び位置に関する情報を記憶装置に記憶する。
【００４６】
次に、段階１１６で、図３の電子ビームマスクを用いた電子ビーム露光工程を行う。詳述すれば、マスクステージをＸ軸の正の方向に移動させてメインパターン２６の第１列のストライプの電子ビーム露光工程を行う。第１列の左側からＸ軸の正の方向に３番目に位置するストライプ３１ａに欠陥があるため、段階１１８で、欠陥ストライプ３１ａの電子ビーム露光工程がきたということが制御装置に伝達されれば、段階１２０に進んで欠陥ストライプ３１ａに電子ビームを照射する代わりに、第１ダミーパターン２７のＸ軸の正の方向に３番目に位置するストライプに電子ビームが照射されるように、制御装置はマスクステージを移動させる。
【００４７】
そして、第１ダミーパターン２８の第１列の残りのストライプの電子ビーム露光工程を行う（段階１２２）。マスク全体に対する電子ビーム露光工程が完了していないので、段階１２４を経て段階１１６に戻り、第１ダミーパターン２８の第２列の右側のストライプから電子ビーム露光工程を行う。
【００４８】
ここで、第１ダミーパターン２８の第２列の右側からＸ軸の負の方向に４番目に位置するストライプ３１ｃにも欠陥があり、メインパターン２６の右側からＸ軸の負の方向に４番目に位置するストライプ３１ｄにも欠陥があるため、第１ダミーパターン２８の第２列の右側からＸ軸の負の方向に４番目にある欠陥ストライプの電子ビーム露光工程がくれば（段階１１８）、制御装置は、第２ダミーパターン２９の該当非欠陥ストライプに電子ビームが照射されるようにマスクステージを移動させる。
【００４９】
第２列のストライプの電子ビーム露光工程は第２ダミーパターン３０で完了する。次に、Ｙ軸の負の方向にマスクステージを移動させて第２ダミーパターン３０の第３列のストライプの電子ビーム露光工程を行う（段階１２２）。第４列のストライプの電子ビーム露光工程が残っているため、段階１２４から段階１１６に戻り、第４列のストライプの電子ビーム露光工程を行う。
【００５０】
第２ダミーパターン３０の右側からＸ軸の負の方向に６番目に位置するストライプ、すなわち、欠陥ストライプ３１ｆの電子ビーム露光工程がくれば（段階１１８）、段階１２０に進み、制御装置はマスクステージをＸ軸の負の方向に移動させて第１ダミーパターンの第４列の該当ストライプに電子ビームを照射させる。なぜなら、メインパターン２６の該当ストライプ３１ｅには欠陥があるからである。そして、第４列の残りのストライプの電子ビーム露光工程を行い、段階１２４でマスク全体の電子ビーム露光工程を完了する。次に、段階１２６でレジスト膜を現像し、段階１２８で現像されたレジスト膜を用いて半導体素子パターンを形成する。
【００５１】
現在の半導体マスク製作技術からみたとき、マスクのストライプに欠陥が生じる確率が５％であるため、メインパターン及び２つのダミーパターンのうちいずれか一方のパターン内で欠陥を有するストライプに対応する残りの２つのパターンの対応ストライプが欠陥ストライプである確率は０．０１２５％（０．０５×０．０５×０．０５×１００）である。したがって、従来のマスクを用いる場合のマスクの製造収率は９５％であるのに対し、図３によるマスクを用いる場合の収率は９９．９８７５％に高くなるということが分かる。
【００５２】
図２及び図３は各々、ダミーパターンが１つ及び２つ含まれたマスクを示したものであるが、余裕空間が確保されれば、メインパターンが形成されるメンブラン上に３つ以上のダミーパターンを含む電子ビームマスクを製造してマスクの製造収率をさらに高めうるということは当業者にとって自明である。なお、ダミーパターンを形成するためのコスト及び要求される時間などを考慮すれば、ダミーパターンの数を１つまたは２つにすることが望ましい。
【００５３】
また、図２及び図３の電子ビーム露光工程は、メインパターン及びダミーパターンの区分なしにＸ軸の負の方向に行い、Ｙ軸の負の方向に行い、再びＸ軸の負の方向に行い、Ｙ軸の負の方向に行うという過程を繰り返した。しかし、メインパターンのストライプの欠陥がある場合に限ってダミーパターンの該当ストライプの電子ビーム露光工程を行い、所定列の電子ビーム露光工程は必ずメインパターンのストライプから始めてＸ軸の正の方向だけに工程を行ってもよい。
【００５４】
図４の電子ビームマスクを用いてウェーハ上に半導体素子を形成する段階を図７のフローチャートに基づき説明する。
【００５５】
段階１５２で、従来より一般に用いられてきた電子ビームマスク、すなわちメインパターン３４だけをメンブラン３２上に形成する。段階１５４では完成された電子ビームマスクのストライプの欠陥有無を調べると共に、欠陥ストライプの数及び位置に関する情報を記憶装置に記憶する。
【００５６】
図４のメインパターン３４には欠陥ストライプ３８ａ、３８ｂ、３８ｃが３本存在する。第１欠陥ストライプ３８ａは第１列の左側からＸ軸の正の方向に４番目に位置しており、第２欠陥ストライプ３８ｂは第３列の左側からＸ軸の正の方向に３番目に位置しており、第３欠陥ストライプ３８ｃは第４列の右側からＸ軸の負の方向に３番目に位置している。段階１５６では、段階１５４で得られた情報に基づき、メンブラン３２上の余裕空間に３本のダミーストライプ３６ａ、３６ｂ、３６ｃを形成する。図４では、第１列の右側に３本のダミーストライプ３６ａ、３６ｂ、３６ｃをいずれも形成したが、マスクステージの動線を考慮して、欠陥ストライプが生じた列の右側または左側に該当ダミーストライプを各々形成しても良い。すなわち、第１ダミーストライプ３６ａは第１列の右側（または左側）に、第２ダミーストライプ３６ｂは第３列の右側（または左側）に、そして第３ダミーストライプ３６ｃは第４列の右側（または左側）に形成できる。
【００５７】
第１ないし第３ダミーストライプ３６ａ、３６ｂ、３６ｃを形成するためには、メインパターン３４が形成されたメンブラン３２上の余裕空間にクロムまたはタングステン層を形成する。そして、基板にフォトレジスト膜（図示せず）を全面コーティングした後、メインパターンの周りの空間（メインパターンの左、右、上、下の領域）にダミーストライプが形成される領域だけを露光（または遮断）する。そして、レジスト膜を現像し、これを用いてダミーストライプ３６ａ、３６ｂ、３６ｃを完成することにより、メインパターン３４及びダミーストライプ３６ａ、３６ｂ、３６ｃよりなる図４の電子ビームマスクを完成する。
【００５８】
次に、段階１５８で、電子ビームを用いたレジスト膜（図示せず）の露光工程（以下では、電子ビーム露光工程と称する）を行う。まず、Ｘ軸の正の方向にマスクステージを移動させつつ、メインパターン３４のストライプの電子ビーム露光工程をＸ軸の正の方向に行う。図４に示すように、メインパターン３４の第１列のストライプのうち左側からＸ軸の正の方向に４番目に位置するストライプ３８ａに欠陥があるということが電子ビーム露光工程前に確認されたため、欠陥ストライプ３８ａの直前に位置するストライプ、すなわち、Ｘ軸の正の方向に３番目に位置するストライプまで電子ビーム露光工程を行う。
【００５９】
段階１６０で、制御装置は欠陥のあるストライプの電子ビーム露光段階がきたという情報を記憶装置から受信する。段階１６２で、制御装置は、マスクステージをＸ軸の正の方向に移動させて第１ダミーストライプ３６ａ上に電子ビームを照射させる。次に、第１ダミーストライプ３６ａの電子ビーム露光工程を行う。
【００６０】
次に、段階１６４で、制御装置はマスクステージをＸ軸の負の方向に移動させて、第１欠陥ストライプ３８ａの直ぐ右側のストライプに電子ビームを照射させる。そして、第１列の残りのストライプに対する電子ビーム露光工程を行う。電子ビームマスクの電子ビーム露光工程が完了していない場合には、段階１６６から段階１５８に戻り、電子ビーム露光工程を行い続ける。すなわち、マスクステージをＹ軸の負の方向に移動させて、メインパターンの第２列の右側に位置するストライプに電子ビームを照射させる。
【００６１】
そして、マスクステージをＸ軸の負の方向に移動させつつ、第２列の電子ビーム露光工程を行う（段階１５８）。第２列のストライプには欠陥が発見されなかったため、段階１５８から段階１６０を経て段階１６６に進む。第２列のストライプに対する電子ビーム露光工程を完了した後、制御信号によりメインパターン３４の第３列の左側のストライプに電子ビームが照射されるようにマスクステージをＹ軸の負の方向に移動させる（段階１６６、段階１５８）。
【００６２】
第３列のストライプの電子ビーム露光工程は第１列のストライプ電子ビーム露光工程と同一である。メインパターン３４の第３列の左側からＸ軸の正の方向に２番目に位置するストライプの電子ビーム露光工程を終えた後（段階１５８、段階１６０）、段階１６２で、第２ダミーストライプ３６ｂの上面に電子ビームが照射されるようにマスクステージを移動させる。次に、第２ダミーストライプ３６ｂを通じての電子ビーム露光工程を行う。
【００６３】
段階１６４で、メインパターンの第３列の左側からＸ軸の正の方向に４番目に位置するストライプに電子ビームが照射されるようにマスクステージを移動させた後、第３列の残りのストライプ３８ｂに対する電子ビーム露光工程を行う。
【００６４】
段階１６６から段階１５８に戻り、第４列のストライプを通じての電子ビーム露光工程を行う。第４列のストライプを通じての電子ビーム露光工程は第２列のそれと同一であり、但し、右側からＸ軸の負の方向に３番目に位置するストライプに欠陥があるため、この部分の電子ビーム露光工程は行わず、その代わりに、第３ダミーストライプ３６ｃを通じての電子ビーム露光工程を行う。電子ビーム露光工程が完了すれば段階１６６から段階１６８に進み、レジスト膜の現像工程を行う。そして、段階１７０で、現像されたレジスト膜を用いて半導体素子パターンを形成する。
【００６５】
図５の電子ビームマスクを用いてウェーハ上に半導体素子パターンを形成する過程を図８のフローチャートに基づき説明する。
【００６６】
段階１８０で、１つのメインパターン（図５の４２）及び１つのダミーパターン（図５の４４）をメンブラン４０上に製作する。メインパターン４２は多数のストライプ４１よりなり、ダミーパターン４４も多数のストライプ４３よりなる。メインパターン４２には２つの欠陥ストライプ４８ａ、４８ｃが存在し、ダミーパターン４４には１つの欠陥ストライプ４８ｂが存在する。ここで、メインパターン４２及びダミーパターン４４の第２列の右側からＸ軸の負の方向に４番目に位置するストライプ４８ｃ、４８ｂがいずれも欠陥を有している（段階１８３）。
【００６７】
したがって、メインパターン４２の欠陥ストライプ４８ｃの代わりにダミーパターン４４の欠陥ストライプ４８ｂを用いて電子ビーム露光工程を行うことができないため、段階１８４で、メンブラン４０上のメインパターン４２及びダミーパターン４４が形成されてから残った余裕空間に欠陥ストライプ４８ｃ、４８ｂに対応するダミーストライプ４６をさらに形成する。ダミーストライプ４６を形成する具体的な方法は図７の段階１５６を説明する部分に記載されているため、ここでは省略する。
【００６８】
メインパターン４２、１つのダミーパターン４４及びダミーストライプ４６よりなる電子ビームマスクを製作した後、段階１８６に進んでメインパターンの第１列のストライプから電子ビーム露光工程を行う。電子ビーム露光工程中に、メインパターン４２の第１列の左側からＸ軸の正の方向に５番目に位置するストライプ４８ａが欠陥を有しているということが電子ビーム露光工程前に確認されたため、４番目のストライプまで電子ビーム露光工程を行った後、段階１８８及び段階１９０で、マスクステージをＸ軸の正の方向に移動させてダミーパターン４４の第１列の該当ストライプの電子ビーム露光工程を行う。第１列の電子ビーム露光工程を完了する。
【００６９】
次に、段階１９７を経て段階１８６でマスクステージをＹ軸の負の方向に移動させて、ダミーパターン４４の第２列のストライプの電子ビーム露光工程を行う。ここで、ダミーパターン４４の第２列の右側の４番目のストライプ４８ｂ及びメインパターン４２の第２列の右側の４番目のストライプ４８ｃがいずれも欠陥を有している。したがって、ダミーパターン４４の第２列の右側からＸ軸の負の方向に３番目のストライプまで電子ビーム露光工程を行った後、段階１９０を経て段階１９４に進み、対応するダミーストライプ４６に電子ビームが照射されるようにマスクステージを移動させる。そして、ダミーストライプ４６を通じての電子ビーム露光工程を行う。次に、第２列の残りのストライプ、第３列のストライプ及び第４列のストライプを通じての電子ビーム露光工程を行う（段階１８６、１８８、１９６、１９７）。次に、段階１９８で、電子ビームに露光されたレジスト膜を現像し、段階２００では現像されたレジスト膜を用いて半導体素子パターンを形成する。
【００７０】
図４及び図５の電子ビームマスクを用いて半導体素子を製造する場合には、メインパターンのストライプが欠陥として確認されるか、あるいはメインパターンの欠陥ストライプに代えるダミーパターンの該当ストライプも欠陥を有している場合にも、ダミーストライプ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、４６を通じて電子ビーム露光工程を行うことができる。
【００７１】
図９は、本発明の思想を適用したＤＲＡＭセルの製造過程を示したフローチャートである。
【００７２】
ＤＲＡＭセルは、その特性から、同一の形状を有するストライプがマスクパターン（メインパターン）内に多数存在できる。したがって、欠陥のあるストライプと同一の形状を有するストライプがマスクパターン内に存在する場合には別途のダミーマスクパターンまたはダミーストライプを製作しなくても良い。
【００７３】
段階２０２で、多数のストライプよりなるマスクパターンを製作する。そして、段階２０４で、マスクパターンの多数のストライプの欠陥有無及び欠陥ストライプと同一の形状を有するストライプ（該当ストライプ）がマスクパターン内に存在するかどうかを調べると共に、それに関する情報を記憶する。
【００７４】
もし、マスクパターン内の該当ストライプにも欠陥が発見されれば、段階２０６から段階２０８に進み、余裕空間の広狭によりダミーストライプまたはダミーマスクパターンを製作する。次に、段階２１０で、マスクパターンを用いた電子ビーム露光工程を行う。なお、該当ストライプが欠陥ストライプではないということが明らかになれば、段階２０６から段階２１０に進んで電子ビーム露光工程を行う。
【００７５】
電子ビーム露光工程のうち欠陥ストライプの電子ビーム露光工程の順番になれば、段階２１２で、欠陥ストライプを通じての電子ビーム露光工程を行う代わりに、対応するダミーストライプ、ダミーマスクパターンの該当ストライプまたはメインマスクパターンの該当ストライプを通じての電子ビーム露光工程を行う。以降の段階２１４、２１８、２２０及び２２２の内容は図７の段階１６４、１６６、１６８及び１７０のそれと同一なため、ここでは説明を省略する。
【００７６】
ＤＲＡＭセルの製造に際して本発明の思想を適用すれば、場合によっては別途の追加ダミーマスクパターンまたはダミーストライプを製作しなくても所望のＤＲＡＭセルを製造することができるという利点がある。
【００７７】
【発明の効果】
以上述べたように、従来の電子ビームマスクには形成しようとする半導体素子に対応するメインパターンだけを形成していた。しかし、本発明による電子ビームマスクは、メインパターンのほかにダミーパターン及び／またはダミーストライプをさらに含む。したがって、メインパターンの所定のストライプに欠陥が生じる場合にも、メインパターンの欠陥ストライプに対応するダミーパターンの該当ストライプまたはダミーストライプを用いて電子ビーム露光工程を行うことができるので、窮極的にマスクの製造収率が上がる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 電子ビームマスクの一つであるＳＣＡＬＰＥＬマスクの断面図である。
【図２】 本発明による電子ビームマスクの第１実施例の平面図である。
【図３】 本発明による電子ビームマスクの第２実施例の平面図である。
【図４】 本発明による電子ビームマスクの第３実施例の平面図である。
【図５】 本発明による電子ビームマスクの第４実施例の平面図である。
【図６】 本発明の第１実施例及び第２実施例の電子ビームマスクを用いてウェーハ上に半導体素子パターンを形成する過程を説明するフローチャートである。
【図７】 本発明の第３実施例の電子ビームマスクを用いてウェーハ上に半導体素子パターンを形成する過程を説明するフローチャートである。
【図８】 本発明の第４実施例の電子ビームマスクを用いてウェーハ上に半導体素子パターンを形成する過程を説明するフローチャートである。
【図９】 本発明の思想によりＤＲＡＭセルのパターンを形成する過程を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１０…支持台、
１２、１６、２４、３２、４０、４６…メンブラン、
１４…マスクパターン、
２０、２７、２８、２９、３０、４４…ダミーパターン、
１８、２６、３４、４２…メインパターン、
２１、２２ａ〜ｃ、２３、２５、２７、３１ａ〜ｆ、３３、３８ａ〜ｃ、４１、４３、４８ａ〜ｃ…ストライプ、
３６ａ〜ｃ、４６…ダミーストライプ。

Claims (17)

1. メンブランと、
   前記メンブラン上に形成され、多数のストライプよりなるメインパターンと、
   前記メンブラン上に形成され、前記メインパターンの多数のストライプのうち欠陥のあるストライプに対応するダミーストライプだけを含むダミーパターン群と、
   を含む電子ビームマスク。
2. メンブランと、
   前記メンブラン上に形成され、多数のストライプよりなるメインパターンと、
   前記メンブラン上に形成され、前記メインパターンと同じパターンのストライプ群が１以上集まってなる第１部分と、前記メインパターンと前記第１部分との両方において欠陥のあるストライプに対応するダミーストライプからなる第２部分とを含むダミーパターン群と、
   を含む電子ビームマスク。
3. 前記ストライプは、１ｍｍ×１２ｍｍである請求項１または２に記載の電子ビームマスク。
4. 前記ストライプは、１ｍｍ×１ｍｍである請求項１または２に記載の電子ビームマスク。
5. 前記メインパターン及び前記ダミーパターンは多数のクロムパターンまたはタングステンパターンよりなり、前記メンブランはシリコン窒化膜よりなる請求項１または２に記載の電子ビームマスク。
6. （イ）メンブラン上に多数のストライプよりなるメインパターンと、前記メインパターンと同じパターンのストライプ群が１以上集まってなる第１部分とを含む電子ビームマスクを製作する段階と、
   （ロ）前記電子ビームマスク内に存在する全てのストライプの欠陥を調べると共に、欠陥ストライプに関する情報を記憶する段階と、
   （ハ）前記電子ビームマスク内でストライプの電子ビーム露光工程を行う段階と、
   （ニ）前記（ハ）段階の前または後に、前記メインパターンと前記第１部分との両方において欠陥のあるストライプに対応するダミーストライプからなる第２部分を、前記メンブラン上に形成する段階と、
   （ホ）前記電子ビーム露光工程中、前記欠陥ストライプに関する情報により、前記メインパターンにのみ欠陥ストライプがある場合、当該欠陥ストライプに対応する前記第１部分のストライプに電子ビーム露光工程を行い、前記メインパターンと前記第１部分との両方において欠陥ストライプがある場合、当該欠陥ストライプに対応する前記第２部分のストライプに電子ビーム露光工程を行う半導体素子の形成方法。
7. 前記第１部分は、前記メインパターンのストライプ数の整数倍のストライプよりなる請求項６に記載の半導体素子の形成方法。
8. 前記（ホ）段階後に、
   （へ）前記電子ビーム露光工程により選択的に露光され、半導体基板上に形成されたレジスト膜を現像する段階と、
   （ト）前記現像されたレジスト膜を用いて前記半導体基板上に半導体素子パターンを形成する段階をさらに含む請求項６に記載の半導体素子の形成方法。
9. 前記ストライプは、１ｍｍ×１２ｍｍである請求項６に記載の半導体素子の形成方法。
10. 前記ストライプは、１ｍｍ×１ｍｍである請求項６に記載の半導体素子の形成方法。
11. （イ）メンブラン上に多数のストライプよりなるメインパターンを製作する段階と、
    （ロ）前記メインパターンが含む全てのストライプの欠陥を調べると共に、欠陥ストライプに関する情報を記憶する段階と、
    （ハ）前記欠陥ストライプに関する情報に基づき、前記メインパターンの欠陥ストライ プに対応するダミーストライプよりなるダミーパターンを前記メンブラン上に形成する段階と、
    （ニ）前記メインパターン及び前記ダミーパターンが含まれた電子ビームマスクに対する電子ビーム露光工程を行う段階と、
    （ホ）前記電子ビーム露光工程中、前記欠陥ストライプに関する情報により、前記メインパターンの前記欠陥ストライプの電子ビーム露光工程を行う代わりに、前記欠陥ストライプに対応する前記ダミーストライプの電子ビーム露光工程を行う段階とを含む半導体素子の形成方法。
12. 前記（ホ）段階後に、（へ）半導体基板上に形成されて前記電子ビーム露光工程により選択的に露光されたレジスト膜を現像する段階及び（ト）前記現像されたレジスト膜を用いて前記半導体基板上に半導体素子パターンを形成する段階をさらに含む請求項１１に記載の半導体素子の形成方法。
13. 前記ストライプは、１ｍｍ×１２ｍｍである請求項１１に記載の半導体素子の形成方法。
14. 前記ストライプは、１ｍｍ×１ｍｍである請求項１１に記載の半導体素子の形成方法。
15. （イ）メンブラン上に多数のストライプよりなるメインパターンを形成する段階と、
    （ロ）前記メインパターンの多数のストライプのうち欠陥のあるストライプ及び前記欠陥ストライプと同一の形状を有する該当ストライプに関する情報を検索し、かつ記憶する段階と、
    （ハ）（ロ）の情報検索の結果により前記欠陥ストライプに対応するダミーストライプを含むダミーパターン群を、前記メンブラン上に製作するかどうかを決める段階と、
    （ニ）前記電子ビームマスク内でストライプの電子ビーム露光工程を行う段階と、
    （ホ）前記電子ビーム露光工程中、前記欠陥ストライプに関する情報により、前記欠陥ストライプを通じての露光工程時に、その露光工程の代わりに前記メインパターンの前記該当ストライプまたは前記ダミーパターン群の対応ストライプの電子ビーム露光工程を行う段階と、
    を含む半導体素子の形成方法。
16. （イ）メンブラン上に多数のストライプよりなるメインパターンとメインパターンのうち欠陥のあるストライプに対応するダミーストライプを有するダミーパターンを含む電子ビームマスクを製作する段階と、
    （ロ）全てのストライプの欠陥を調べると共に、情報を記憶する段階と、
    （ハ）電子ビーム露光工程を行う段階と、
    （ニ）電子ビーム露光工程のうちメインパターンで欠陥ストライプに会えば該当するダミーパターンのストライプに対して電子ビーム露光工程を行い、引き続き残りストライプ群に対してダミーパターンで露光工程を行う段階と、
    （ホ）ダミーパターンで露光工程中欠陥ストライプに会えば該当するメインパターンのストライプに対して電子ビーム露光工程を行い、残りストライプ群に対して引き続きメインパターンで露光工程を行う段階と、を含む電子ビーム露光工程を行う半導体素子の形成方法。
17. （ホ）段階後、露光工程のうち欠陥のあるストライプに会えば、欠陥ストライプがメインパターンにあるかダミーパターンにあるかによって（ニ）段階または（ホ）段階を繰り返すことを含む電子ビーム露光工程を行う請求項１６に記載の半導体素子の形成方法。

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