JP7030663B2

JP7030663B2 - 半導体装置及び荷電粒子線露光装置

Info

Publication number: JP7030663B2
Application number: JP2018170945A
Authority: JP
Inventors: 史朗岡田
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electronic Devices and Storage Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electronic Devices and Storage Corp
Priority date: 2018-09-12
Filing date: 2018-09-12
Publication date: 2022-03-07
Anticipated expiration: 2038-09-12
Also published as: US20200083016A1; US10586677B1; JP2020043267A

Description

本発明の実施形態は、半導体装置及び荷電粒子線露光装置に関する。

半導体デバイスの微細化の進展を担うリソグラフィ技術は、極めて重要なプロセスである。近年、ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体デバイスに要求される回路線幅は、年々微細化されてきている。電子線（電子ビーム）描画技術は本質的に優れた解像性を有しているため、マスクブランクスへ電子線を使ってマスクパターンを描画することが行われている。

マルチ電子ビーム（マルチビーム）を用いた描画装置は、１本の電子ビームを描画する場合に比べて、スループットを大幅に向上させることができる。かかるマルチビーム方式の描画装置では、例えば、電子銃から放出された電子ビームを、複数の穴を持った成型アパーチャに通してマルチビームを形成する。形成されたマルチビームを構成するそれぞれの電子ビームは、ブランキングアパーチャアレイによりブランキング制御される。ブランキングアパーチャアレイにより偏向された電子ビームは遮蔽され（ブランキング）、偏向されなかった電子ビームはマスクブランクス等の試料に照射される。

ブランキングアパーチャアレイには、それぞれの電子ビームが通過する貫通孔が設けられている。そして、貫通孔の周囲には、電子ビームを偏向させるためのそれぞれ一対の電極対が設けられている。ブランキングアパーチャアレイの製造においては、半導体製造技術を用いて、例えばシリコン（Ｓｉ）基板上に上述のそれぞれの貫通孔及びそれぞれの電極対等を形成していく方法が採られる。

ここで、ブランキングアパーチャアレイの加工等のため、ダイシングテープを貫通孔の上の面に対して貼り付け、そしてダイシングテープを剥がす際には、ダイシングテープの接着剤が貫通孔に入り込んで残ってしまうという問題があった。

特開平１１－２３３６７３号公報

本発明が解決しようとする課題は、貫通孔内におけるテープの接着剤残りを抑制可能な半導体装置を提供することである。

実施形態の半導体装置は、第１の基板面と、第２の基板面と、第１の基板面に設けられた凹部と、凹部の所定の領域内に設けられた複数の貫通孔と、所定の領域内の凹部上に設けられた複数の突起部と、第２の基板面に設けられた回路と、を有する基板を備える半導体装置である。

実施形態の電子ビーム描画装置の模式断面図である。実施形態の半導体装置の模式上面図である。実施形態の半導体装置の模式断面図である。比較形態の半導体装置の模式図である。実施形態の半導体装置の作用効果を説明する図である。

以下、図面を用いて実施形態を説明する。なお、図面中、同一又は類似の箇所には、同一又は類似の符号を付している。

本明細書中、同一又は類似する部材については、同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。

本明細書中、部品等の位置関係を示すために、図面の上方向を「上」、図面の下方向を「下」と記述する。本明細書中、「上」、「下」の概念は、必ずしも重力の向きとの関係を示す用語ではない。

以下、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いた構成について説明する。但し、荷電粒子ビームは、電子ビームに限るものではなく、イオンビーム等の荷電粒子を用いたビームでも良い。

（実施形態）
本実施形態の半導体装置は、第１の基板面に設けられた凹部と、凹部の所定の領域内に設けられた複数の貫通孔と、所定の領域内の凹部上に設けられた複数の突起部と、を有する基板を備える半導体装置である。

図１は、本実施形態の電子ビーム描画装置１５０の模式断面図である。電子ビーム描画装置１５０は、マルチ荷電粒子ビーム描画装置又は荷電粒子線露光装置の一例である。

本実施形態の半導体装置１００は、例えば、電子ビーム描画装置１５０のブランキングアパーチャアレイ（偏向器）として用いられる。なお、半導体装置１００の用途は、これに限定されるものではない。

電子ビーム描画装置１５０は、電子鏡筒１０２（マルチ電子ビームカラム）と描画室１０３を備えている。電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、成型アパーチャアレイ２０３、半導体装置１００（ブランキングアパーチャアレイ）、縮小レンズ２０５、制限アパーチャ部材２０６、対物レンズ２０７、主偏向器２０８、及び副偏向器２０９が配置されている。

ここで、ｘ軸と、ｘ軸に垂直なｙ軸と、ｘ軸及びｙ軸に垂直なｚ軸を定義する。電子銃２０１はｚ方向に垂直な方向電子ビーム２００を放出するものとする。また、試料１０１は、ｘｙ面に平行な面内に配置されているものとする。

電子銃２０１から放出された電子ビーム２００は、照明レンズ２０２により、ほぼ垂直に成型アパーチャアレイ２０３を照明する。そして、成型アパーチャアレイ２０３の開口部を電子ビーム２００が通過することにより、マルチビーム１１０が形成される。マルチビーム１１０は、電子ビーム１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ、１２０ｅ及び１２０ｆを有する。それぞれの電子ビーム１２０の形状は、成型アパーチャアレイ２０３の開口部の形状を反映したものであり、例えば矩形形状である。なお、図１において成型アパーチャアレイ２０３の開口部の個数は６個であることが示されているが、これに限定されるものではない。成型アパーチャアレイ２０３により形成されるマルチビーム１１０の本数は、図１においては６本である。しかし、形成されるマルチビーム１１０の本数は、勿論６本に限定されるものではない。一例としては、成型アパーチャアレイ２０３の開口部は、ｘ方向及びｙ方向にそれぞれ５１２個ずつ、マトリックス状に配置されている。

半導体装置１００は、成型アパーチャアレイ２０３の下に設けられている。半導体装置１００によって偏向された電子ビーム１２０は、制限アパーチャ部材２０６の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ部材２０６によって遮蔽される。一方、偏向されなかった電子ビーム１２０は、制限アパーチャ部材２０６の中心の穴を通過する。これにより、電子ビームのオンオフが制御される。

制限アパーチャ部材２０６を通過した電子ビーム１２０は、対物レンズ２０７により焦点が合わされ、所望の縮小率のパターン像となり、主偏向器２０８及び副偏向器２０９によって一括して偏向される。そして、ＸＹステージ１０５に載置された試料１０１上の、それぞれの照射位置に照射される。ＸＹステージ１０５上には、さらに、ＸＹステージ１０５の位置測定用のミラー２１０が配置されている。

図２は、実施形態の半導体装置１００の模式上面図である。図３（ａ）は、図２に示した半導体装置１００のＡ－Ａ’断面における模式断面図である。図３（ｂ）は、図２に示した半導体装置１００のＢ－Ｂ’断面における模式断面図である。図２と図３を用いて、実施形態の半導体装置１００について説明をする。

実施形態の半導体装置１００は、基板９０を備える。基板９０は、例えば半導体基板である。基板９０は、例えばＳｉ（シリコン）基板である。なお、基板９０は、半導体基板に限定されるものではない。基板９０は、第１の基板面８２と、第２の基板面８４と、を有する。

第１の基板面８２及び第２の基板面８４は、ｘｙ面に平行に配置されているものとする。

基板９０は、第１の基板面８２に、凹部８０を有する。図２において点線で示した、凹部８０の所定の領域８６内には、複数の貫通孔２が設けられている。ここで所定の領域８６とは、例えば、貫通孔２の形成が困難な、凹部８０の端部を除いた部分のことである。貫通孔２の形状は例えば矩形形状であるが、これに限定されるものではない。図３（ａ）には、複数の貫通孔２として、貫通孔２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ及び２ｆが設けられている。なお、図２においては、ｘ方向に６個、ｙ方向に６個で合計３６個の貫通孔２が設けられている。しかし、貫通孔２の数はこれに限定されるものではない。

複数の突起部４は、所定の領域８６内の凹部８０上に設けられている。例えば、図２と図３においては、正方形の形状を有する複数の貫通孔２が、凹部８０内において格子状に配置されている。そして、複数の貫通孔２が形成されずに残っている凹部８０の、格子の交点の部分に、複数の突起部４が配置されている。図３（ｂ）には、複数の突起部４として、突起部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ及び４ｇが設けられている。なお、全ての格子の交点の部分に突起部４が配置されていなくても良い。

凹部８０は、例えば、基板９０を第１の基板面８２側から切削加工することにより形成される。この際に、複数の突起部４は、基板９０の該当部分を切削加工せずに残すことにより、基板９０と一体として形成されることが好ましい。なお、複数の突起部４は、凹部８０を形成した後に、別途突起部４となる部品を凹部８０上に接着等して形成してもかまわない。

複数の貫通孔２は、例えば、凹部８０を形成した後に、切削加工等により形成される。

突起部４の第１の基板面８２又は第２の基板面８４に平行な面内における断面の形状は楕円体状であることが好ましい。

突起部４の高さｈ_１は５μｍ以上であることが好ましい。

突起部４の第１の基板面８２又は第２の基板面８４に平行な方向の第１の長さｄ_１は、複数の貫通孔２の間における基板９０の部分の第１の基板面８２又は第２の基板面８４に平行な方向の第２の長さｄ_２以下であり、例えば５μｍ以上であることが好ましい。なお凹部の深さはｄ_３である。

電源電極９２は、第２の基板面８４に設けられている。図３（ａ）には、電源電極９２として、電源電極９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄ、９２ｅ及び９２ｆが設けられている。なお電源電極は、第１の電極の一例である。

接地電極９４は、第２の基板面８４に設けられている。図３（ａ）には、接地電極９４として、接地電極９４ａ、９４ｂ、９４ｃ、９４ｄ、９４ｅ及び９４ｆが設けられている。接地電極９４は、電子ビーム描画装置１５０内において、図示しない配線によりグランドに接地される。なお接地電極は、第２の電極の一例である。

例えば、図３においては、複数の電源電極９２及び複数の接地電極９４が設けられている。複数の電源電極９２のそれぞれは、複数の貫通孔２のそれぞれの周辺に設けられている。また、複数の接地電極９４のそれぞれは、複数の貫通孔２のそれぞれの周辺に、貫通孔２を挟んで設けられている。

回路８８は、第２の基板面８４に設けられている。図３（ａ）には、回路８８として、回路８８ａ、８８ｂ、８８ｃ、８８ｄ、８８ｅ、８８ｆ及び８８ｇが設けられている。回路８８は、例えばＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｉｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）回路である。回路８８は、図示しない配線により電源電極９２と接続される。回路８８は、電源電極９２に、例えば５Ｖ程度の所定の電圧を印加する機能を有する。

成型アパーチャアレイ２０３により成型された電子ビーム１２０は、それぞれ貫通孔２を通過する。ここで、例えば回路１０を用いて電源電極９２に所定の電圧が印加されると、電源電極９２と接地電極９４の間に電界が発生する。電界が発生している部分の貫通孔２を通過する電子ビーム１２０は偏向される。

なお電子ビーム１２０は、図３の紙面において、上から下に向かって通過しても良いし、下から上に向かって通過しても良い。

図４は、実施形態の比較形態となる半導体装置８００の模式図である。図４（ａ）は、半導体装置８００の模式上面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示した半導体装置８００のＡ－Ａ’断面における模式断面図である。半導体装置８００は、凹部８０を有していない。また、半導体装置８００は、突起部４も有していない。

半導体装置８００の第１の基板面８２にダイシングテープＴを貼り付けて剥がそうとする場合には、図４（ｂ）で示したように、ダイシングテープＴの接着剤Ｇが貫通孔２の内部に残ってしまうという問題があった。

図５は、実施形態の半導体装置１００の作用効果を説明する図である。図５（ａ）は、図３（ａ）で示した半導体装置１００のＡ－Ａ’断面に、ダイシングテープＴが貼り付いた際の模式断面図である。図５（ｂ）は、図３（ｂ）で示した半導体装置１００のＢ－Ｂ’断面に、ダイシングテープＴが貼り付いた際の模式断面図である。

凹部８０が設けられているため、Ａ－Ａ’断面においては、端部を除いては第１の基板面８２とダイシングテープの接着剤Ｇの貼り付く部分がない。よって接着剤Ｇが貼り付きにくいため、実施形態の半導体装置１００は、比較形態の半導体装置８００よりも、貫通孔２内におけるテープの接着剤Ｇの残りを抑制することが可能である。

突起部４の第１の基板面８２又は第２の基板面８４に平行な面内における断面の形状は楕円体状であることが好ましい。これは、突起部４における接着剤Ｇの付着を抑制することが出来るためである。

複数の突起部４は、基板９０と一体として形成されることが、製造が容易なため好ましい。

突起部４の高さｈ_１は５μｍ以上であることが好ましい。これは、５μｍ未満である場合、ダイシングテープＴの接着剤Ｇが、貫通孔２を貫通して凹部８０の下の部分に貼り付きやすくなるためである。

突起部４の第１の基板面８２又は第２の基板面８４に平行な方向の第１の長さｄ_１は、複数の貫通孔２の間における基板９０の部分の第１の基板面８２又は第２の基板面８４に平行な方向の第２の長さｄ_２以下であり、例えば５μｍ以上であることが好ましい。これは、ｄ_２以下であると加工が容易であるためであり、一方５μｍ以上である場合には突起部４の強度が保たれるためである。

電源電極９２、接地電極９４及び回路８８は、第２の基板面８４に設けることが好ましい。これは、凹部８０の加工を妨げないようにするためである。

凹部８０の深さｄ_３は、ダイシングテープの接着剤Ｇの膜厚より薄いことが好ましい。凹部８０の底に接着剤Ｇが付着しないようにするためである。なお、凹部８０の深さｄ_３と突起部４の高さｈ_１は一致する場合がある。

さらに、ダイシングテープＴのたわみ量ｃを考慮し、凹部８０の深さｄ_３は、ダイシングテープＴの膜厚と接着剤Ｇの膜厚とダイシングテープＴのたわみ量ｃの和であるｔ_２より薄いことが好ましい。凹部８０の底に接着剤Ｇが付着しないようにするためである。

本発明のいくつかの実施形態及び実施例を説明したが、これらの実施形態及び実施例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

２貫通孔
４突起部
８０凹部
８２第１の基板面
８４第２の基板面
８６所定の領域
８８回路
９０基板
１００半導体装置
１０１試料
１０２電子鏡筒
１０３描画室
１０５ＸＹステージ
１１０マルチビーム
１２０電子ビーム
１５０電子ビーム描画装置
２００電子ビーム
２０１電子銃
２０２照明レンズ
２０３成型アパーチャアレイ
２０５縮小レンズ
２０６制限アパーチャ部材
２０７対物レンズ
２０８主偏向器
２０９副偏向器
２１０ミラー
８００半導体装置
Ｔダイシングテープ
Ｇ接着剤

Claims

第１の基板面と、第２の基板面と、前記第１の基板面に設けられた凹部と、前記凹部の所定の領域内に設けられた複数の貫通孔と、前記所定の領域内の前記凹部上に設けられた複数の突起部と、前記第２の基板面に設けられた回路と、を有する基板を備える半導体装置。
第１の基板面と、第２の基板面と、前記第１の基板面に設けられた凹部と、前記凹部の所定の領域内に設けられた複数の貫通孔と、前記所定の領域内の前記凹部上に設けられた複数の突起部と、前記第２の基板面に設けられた第１の電極と、前記第２の基板面に設けられた第２の電極と、を有する基板を備える半導体装置。
第１の基板面に設けられた凹部と、前記凹部の所定の領域内に設けられた複数の貫通孔と、前記所定の領域内の前記凹部上に設けられた複数の突起部と、を有する基板を備え、荷電粒子ビームを偏向する偏向器である半導体装置。
前記複数の突起部の前記第１の基板面に平行な面内における断面の形状は楕円体状である請求項１乃至請求項３いずれか一項記載の半導体装置。
前記複数の突起部は前記基板と一体として形成されている請求項１乃至請求項４いずれか一項記載の半導体装置。
前記突起部の高さは５μｍ以上である請求項１乃至請求項５いずれか一項記載の半導体装置。
前記突起部の前記第１の基板面に平行な方向の第１の長さは、前記複数の貫通孔の間における前記基板の部分の前記第１の基板面に平行な方向の第２の長さ以下である請求項１乃至請求項６いずれか一項記載の半導体装置。
請求項３記載の偏向器を備える荷電粒子線露光装置。