特許 7492929 半導体装置、荷電粒子ビーム描画装置及びマルチ荷電粒子ビーム照射装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-22

(45)【発行日】2024-05-30

(54)【発明の名称】半導体装置、荷電粒子ビーム描画装置及びマルチ荷電粒子ビーム照射装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/027 20060101AFI20240523BHJP

   G03F 7/20 20060101ALI20240523BHJP

   H01J 37/305 20060101ALI20240523BHJP

   H01J 37/09 20060101ALI20240523BHJP

【ＦＩ】

H01L21/30 541B

H01L21/30 541D

H01L21/30 541W

G03F7/20 504

H01J37/305 B

H01J37/09 A

【請求項の数】 21

(21)【出願番号】P 2021025289

(22)【出願日】2021-02-19

(65)【公開番号】P2022127247

(43)【公開日】2022-08-31

【審査請求日】2023-04-06

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317011920

【氏名又は名称】東芝デバイス＆ストレージ株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】504162958

【氏名又は名称】株式会社ニューフレアテクノロジー

(74)【代理人】

【識別番号】100119035

【弁理士】

【氏名又は名称】池上 徹真

(74)【代理人】

【識別番号】100141036

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 章

(74)【代理人】

【識別番号】100178984

【弁理士】

【氏名又は名称】高下 雅弘

(72)【発明者】

【氏名】小原 佳

(72)【発明者】

【氏名】東 和幸

(72)【発明者】

【氏名】島田 美代子

(72)【発明者】

【氏名】下岡 義明

(72)【発明者】

【氏名】山口 人美

(72)【発明者】

【氏名】五島 嘉国

(72)【発明者】

【氏名】森田 博文

(72)【発明者】

【氏名】松本 裕史

【審査官】今井 彰

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－２５２１９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－２９７１０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０１３３９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０７６５４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第５８１６７３９（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２０１２－２３５０７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２７６１３２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７、２１／３０

Ｇ０３Ｆ ７／２０－７／２４、９／００－９／０２

Ｈ０１Ｊ ３７／００－３７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板面内の第１方向に沿って、及び前記基板面内の前記第１方向と交差する第２方向に沿って、所定間隔で設けられた複数の貫通孔を有する基板と、
前記基板上に設けられ、前記複数の貫通孔が貫通する絶縁層と、
前記絶縁層上に設けられ、前記複数の貫通孔のそれぞれに対して、隣接する複数の第１電極と、
前記絶縁層内に設けられた接続配線と、
前記絶縁層上に設けられ、前記接続配線に電気的に接続され、前記複数の貫通孔のそれぞれに対して、それぞれ隣接するように設けられ、所定電位に保持される複数の第２電極と、
前記絶縁層上に設けられ、隣り合う前記複数の第２電極間を電気的に接続する配線層と、
を備える半導体装置。

【請求項2】

各前記複数の第１電極と各前記複数の第２電極の一対は、それぞれ対向し、前記複数の貫通孔のそれぞれに対して前記第１方向において隣接して対向する、請求項１に記載の半導体装置。

【請求項3】

前記配線層は、前記第１方向及び前記第２方向において隣り合う前記複数の第２電極間を電気的に接続する請求項１又は請求項２記載の半導体装置。

【請求項4】

前記絶縁層上に設けられた前記配線層の少なくとも一部上に前記第２電極が設けられている請求項１乃至請求項３いずれか一項記載の半導体装置。

【請求項5】

前記第１又は前記第２電極と、前記接続配線と、前記配線層とはそれぞれ材料が異なる請求項１乃至請求項４いずれか一項記載の半導体装置。

【請求項6】

前記接続配線は、前記基板と前記配線層の間に設けられている請求項１乃至請求項５いずれか一項記載の半導体装置。

【請求項7】

前記配線層は、前記複数の第２電極よりも薄い請求項１乃至請求項６いずれか一項記載の半導体装置。

【請求項8】

前記第２電極は接地される請求項１乃至請求項７いずれか一項記載の半導体装置。

【請求項9】

前記配線層は前記第１方向に延在している請求項１乃至請求項８いずれか一項記載の半導体装置。

【請求項10】

前記絶縁層は、第１絶縁層上に設けられる第２絶縁層を含む請求項１乃至請求項９いずれか一項記載の半導体装置。

【請求項11】

前記第１絶縁層は酸化シリコンを含み、前記第２絶縁層は窒化シリコンを含む請求項１０記載の半導体装置。

【請求項12】

少なくとも前記絶縁層の上面に設けられた帯電防止膜をさらに備える請求項１乃至請求項１１いずれか一項記載の半導体装置。

【請求項13】

前記配線層の高さは、前記第２電極の高さより低い請求項１乃至請求項１２いずれか一項記載の半導体装置。

【請求項14】

前記第２電極は、前記第１電極のそれぞれと一対となるように設けられ、
前記配線層は、前記第１方向および前記第２方向において隣り合う前記第２電極をそれぞれ電気的に接続するように設けられる、
請求項１乃至請求項１３いずれか一項記載の半導体装置。

【請求項15】

前記第２電極は、それぞれ前記第２方向に延在するライン形状を有し、前記第２方向に沿って設けられる複数の前記第１電極と対向するように設けられ、
前記配線層は、前記第１方向において隣り合う前記第２電極をそれぞれ電気的に接続するように設けられる、
請求項１乃至請求項１４いずれか一項記載の半導体装置。

【請求項16】

前記第２電極は、前記第１方向および前記第２方向に突出する十字型形状を有し、
前記第１方向に突出する部分の少なくともいずれか一方は、隣り合う前記貫通孔がそれぞれ設けられる領域の間に設けられ、
前記第２方向に突出する部分は、前記第１電極と対向する位置に設けられ、
前記配線層は、隣り合う第２電極をそれぞれ電気的に接続するように設けられる、
請求項１乃至請求項１５いずれか一項記載の半導体装置。

【請求項17】

基板面内の第１方向に沿って、及び前記基板面内の前記第１方向と交差する第２方向に沿って、所定間隔で設けられた複数の貫通孔を有する基板と、
前記基板上に設けられ、前記複数の貫通孔が貫通する絶縁層と、
前記絶縁層上に設けられ、前記複数の貫通孔のそれぞれに対して、前記第１方向において隣接する複数の第１電極と、
前記絶縁層上に設けられ、前記複数の貫通孔のそれぞれに対して、前記第１方向において隣接し、前記複数の第１電極と対向するように設けられ、所定電位に保持される複数の第２電極と、
前記絶縁層上に設けられ、隣り合う前記複数の第２電極間を電気的に接続する配線層と、
を備え、
前記第２電極は、それぞれ前記第２方向に延在するライン形状を有し、前記第２方向に沿って設けられる複数の前記第１電極と対向するように設けられ、
前記配線層は、前記第１方向において隣り合う前記第２電極をそれぞれ電気的に接続するように設けられる、
半導体装置。

【請求項18】

基板面内の第１方向に沿って、及び前記基板面内の前記第１方向と交差する第２方向に沿って、所定間隔で設けられた複数の貫通孔を有する基板と、
前記基板上に設けられ、前記複数の貫通孔が貫通する絶縁層と、
前記絶縁層上に設けられ、前記複数の貫通孔のそれぞれに対して、前記第１方向において隣接する複数の第１電極と、
前記絶縁層上に設けられ、前記複数の貫通孔のそれぞれに対して、前記第１方向において隣接し、前記複数の第１電極と対向するように設けられ、所定電位に保持される複数の第２電極と、
前記絶縁層上に設けられ、隣り合う前記複数の第２電極間を電気的に接続する配線層と、
を備え、
前記第２電極は、前記第１方向および前記第２方向に突出する十字型形状を有し、
前記第１方向に突出する部分の少なくともいずれか一方は、隣り合う前記貫通孔がそれぞれ設けられる領域の間に設けられ、
前記第２方向に突出する部分は、前記第１電極と対向する位置に設けられ、
前記配線層は、隣り合う第２電極をそれぞれ電気的に接続するように設けられる、
半導体装置。

【請求項19】

請求項１乃至請求項１８いずれか一項記載の半導体装置を備える荷電粒子ビーム描画装置。

【請求項20】

請求項１乃至請求項１８いずれか一項記載の半導体装置は、マルチ荷電粒子ビーム照射装置用半導体装置である半導体装置。

【請求項21】

請求項１乃至請求項１８いずれか一項記載の半導体装置を備えるマルチ荷電粒子ビーム照射装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施の形態は、半導体装置、荷電粒子ビーム描画装置及びマルチ荷電粒子ビーム照射装置に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【0004】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】米国特許第７７１４２９８号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明が解決しようとする課題は、意図しない荷電粒子ビームの偏向を抑制することが可能な半導体装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

実施形態の半導体装置は、基板面内の第１方向に沿って、及び基板面内の第１方向と交差する第２方向に沿って、所定間隔で設けられた複数の貫通孔を有する基板と、基板上に設けられ、複数の貫通孔が貫通する絶縁層と、絶縁層上に設けられ、複数の貫通孔のそれぞれに対して、隣接する複数の第１電極と、絶縁層内に設けられた接続配線と、絶縁層上に設けられ、接続配線に電気的に接続され、複数の貫通孔のそれぞれに対して、それぞれ隣接するように設けられ、所定電位に保持される複数の第２電極と、絶縁層上に設けられ、隣り合う複数の第２電極間を電気的に接続する配線層と、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１の実施形態の電子ビーム描画装置の模式断面図である。

【図2】第１の実施形態の半導体装置の模式図である。

【図3】第１の実施形態の接地電極及びその周辺の模式上面図である。

【図4】第１の実施形態の貫通孔及びその周囲の模式図である。

【図5】第１の実施形態の接地電極及び配線層と配線の接続の態様を示す模式断面図である。

【図6】第１の実施形態の半導体装置の要部の製造方法を説明する模式断面図である。

【図7】第１の実施形態の半導体装置の作用効果を説明する模式上面図である。

【図8】第１の実施形態の半導体装置の作用効果を説明する模式上面図である。

【図9】第２の実施形態の半導体装置の模式図である。

【図10】第２の実施形態の半導体装置の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を用いて実施の形態を説明する。尚、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。

【0010】

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。

【0011】

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。

【0012】

以下、荷電粒子ビーム（荷電粒子線）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。

【0013】

（第１の実施形態）
本実施形態の半導体装置は、基板面に平行な第１方向に沿って、及び基板面に平行で第１方向に交差する第２方向に沿って、設けられた、複数の貫通孔を有する基板と、基板上に設けられる制御回路と、基板上に設けられ、複数の貫通孔が貫通している第１絶縁層と、第１絶縁層上に設けられ、複数の貫通孔のそれぞれに対して、第１方向において隣接し、制御回路に電気的に接続された複数の第１電極と、第１絶縁層上の、第２方向における複数の貫通孔の間に設けられる配線層と、第１方向において貫通孔を第１電極で挟むように、第１絶縁層上に設けられ、配線層に電気的に接続された第２電極と、を備える。

【0014】

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ビーム描画装置の一例である。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

ここで、ｘ軸と、ｘ軸に垂直に交差するｙ軸と、ｘ軸及びｙ軸に垂直に交差するｚ軸を定義する。電子銃２０１はｚ軸方向に電子ビーム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。

【0018】

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１０９が形成される。マルチビーム１０９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の開口部が６個示されているが、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１０９は、図１においては６本示されている。しかし、形成されるマルチビーム１０９の本数は、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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

図２は、本実施形態の半導体装置１００の模式図である。図２（ａ）は、本実施形態の半導体装置１００の模式上面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ－Ａ’断面における半導体装置１００の模式断面図である。図２（ｃ）は、図２（ａ）のＢ－Ｂ’断面における半導体装置１００の模式断面図である。図２（ｄ）は、図２（ａ）のＣ－Ｃ’断面における半導体装置１００の模式断面図である。

【0022】

図３は、本実施形態の接地電極１２及びその周辺の模式上面図である。

【0023】

なお、図２及び図３においては、後述する第１導電層２０、第２導電層２２及び帯電防止膜４０の図示を省略している。

【0024】

基板２は、例えば半導体基板である。基板２は、例えばＳｉ（シリコン）基板である。

【0025】

ここで、基板２の表面（基板面）は、ｘｙ面内に平行な面内に配置されているものとする。そのため、ｘ方向及びｙ方向は、いずれも基板面に平行である。ただし、半導体装置１００の配置は勿論これに限定されるものではない。なお、ｙ軸に平行なｙ方向は第１方向の一例、ｘ軸に平行なｘ方向は第２方向の一例である。

【0026】

基板２には、ｘ方向及びｙ方向に沿って、複数の貫通孔１６が設けられている。図２（ａ）においては、貫通孔１６として、貫通孔１６ａ～１６ｋ及び１６ｌが設けられている。貫通孔１６ａ、１６ｂ、１６ｃ及び１６ｄは、ｘ方向に沿って設けられている。貫通孔１６ｅ、１６ｆ、１６ｇ及び１６ｈは、ｘ方向に沿って設けられている。貫通孔１６ｉ、１６ｊ、１６ｋ及び１６ｌは、ｘ方向に沿って設けられている。貫通孔１６ｉ、１６ａ及び１６ｅは、ｙ方向に沿って設けられている。貫通孔１６ｊ、１６ｂ及び１６ｆは、ｙ方向に沿って設けられている。貫通孔１６ｋ、１６ｅ及び１６ｇは、貫通孔１６ｌ、１６ｄ及び１６ｈは、ｙ方向に沿って設けられている。

【0027】

第１絶縁層４は、基板２上に設けられている。第１絶縁層４は、例えば、ＳｉＯ_ｘ（酸化シリコン）を含む。ただし、第１絶縁層４の材料は、特にこれに限定されるものではない。

【0028】

第２絶縁層６は、第１絶縁層４上に設けられている。第２絶縁層６は、後述する、第１絶縁層の吸湿による第１接続配線３０及び第２接続配線３２の劣化を抑制するために設けられている。第２絶縁層６は、例えば、ＳｉＮ_ｘ（窒化シリコン）を含む。ただし、第２絶縁層６の材料は、特にこれに限定されるものではない。

【0029】

基板２上の第１絶縁層４、第１接続配線３０、第２接続配線３２、第２絶縁層６はＬＳＩ製造技術により製作される。絶縁膜を構成する第１絶縁層４および第２絶縁層６は制御回路および第１接続配線３０、第２接続配線３２を含むＬＳＩ製造に用いられる。

【0030】

複数の貫通孔１６は、いずれも第１絶縁層４及び第２絶縁層６を貫通している。

【0031】

複数の制御電極１０は、第２絶縁層６上に設けられている。複数の制御電極１０は、複数の貫通孔１６のそれぞれに対して、ｙ方向において隣接して設けられている。なお、制御電極１０は、第１電極の一例である。

【0032】

制御電極１０は、表面、または内部を含む全体が導電材料で構成される。制御電極１０の材料としては、例えばＡｕ（金）が加工の観点から、高アスペクト比の電極を形成するのが容易であるため、良好な電子ビームの偏向特性を得ることができるため好ましい。ただし、制御電極１０の材料は、特にＡｕに限定されるものではない。

【0033】

配線層１４は、ｘ方向における複数の貫通孔１６の間の、第２絶縁層６上（第１絶縁層４上）に設けられている。例えば、図２（ａ）においては、配線層１４ｂは、貫通孔１６ａと貫通孔１６ｂの間に設けられている。配線層１４ｃは、貫通孔１６ｆと貫通孔１６ｇの間に設けられている。配線層１４ｄは、貫通孔１６ｃと貫通孔１６ｄの間に設けられている。

【0034】

配線層１４は、導電材料で構成される。配線層１４は、例えば、（窒化チタンＴｉＮ_ｘ）が、加工が容易で特性が安定しているため好ましい。ただし、配線層１４の材料は、特にＴｉＮ_ｘに限定されるものではない。

【0035】

接地電極１２は、第２絶縁層６上に設けられている。接地電極１２は、ｙ方向において貫通孔１６を制御電極１０で挟むように設けられている。なお、接地電極１２は、第２電極の一例であり、第２電極は所定電位に保持される。

【0036】

接地電極１２は、導電材料を含む。接地電極１２は、例えばＡｕ（金）が加工の観点から、高アスペクト比の電極を形成するのが容易であるため、良好な電子ビームの偏向特性を得ることができるため好ましい。ただし、接地電極１２の材料は、特にＡｕに限定されるものではない。

【0037】

図３（ａ）に示すように、接地電極１２は、十字型形状を有している。十字型形状の接地電極１２の４つの端部は、配線層１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｆとそれぞれ電気的に接続されている。

【0038】

なお、接地電極１２の形状及び接地電極１２と配線層１４の接続の態様は、これに限定されるものではない。

【0039】

例えば図３（ｂ）に示すように、接地電極１２はライン形状であってもよい。このとき、配線層１４ａ、１４ｇ、１４ｆ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｈが、ｘ方向に延在するライン形状の接地電極１２と接続されるように、ｙ方向に延在するライン状に設けられる。このような構造にすることにより、接地電極の体積を低減し、膜応力を小さくすることができ、基板の反りを抑制することができる。

【0040】

第１接続配線３０は、第１絶縁層４内に設けられている。例えば図２（ｃ）に示すように、制御電極１０の一部は第２絶縁層６を貫通しており、第１接続配線３０に電気的に接続されている。制御電極１０ａは、第１接続配線３０ａに電気的に接続されている。制御電極１０ｂは、第１接続配線３０ｂに電気的に接続されている。制御電極１０ｃは、第１接続配線３０ｃに電気的に接続されている。制御電極１０ｄは、第１接続配線３０ｄに電的に接続されている。第１接続配線３０の材料としては、例えばＡｌ（アルミニウム）又はＣｕ（銅）が、形成が容易であるため好ましい。ただし、第１接続配線３０の材料は、特にＡｌ（アルミニウム）又はＣｕ（銅）に限定されるものではない。また、第１接続配線３０の配置又形状、及び第１接続配線３０と制御電極１０の接続の態様は、図２に示したものに限定されるものではない。

【0041】

制御回路８は、第１絶縁層４内に設けられ、制御電極１０に電気的に接続されている。例えば、図２（ｃ）には、制御回路８としての、制御回路８ａ、制御回路８ｂ、制御回路８ｃ及び制御回路８ｄが設けられている。制御回路８ａは、第１接続配線３０ａを介して制御電極１０ａと接続されている。制御回路８ｂは、第１接続配線３０ｂを介して制御電極１０ｂと接続されている。制御回路８ｃは、第１接続配線３０ｃを介して制御電極１０ｃと接続されている。制御回路８ｄは、第１接続配線３０ｄを介して制御電極１０ｄと接続されている。制御回路８は、例えばＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｉｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）回路である。制御回路８は、制御電極１０に、例えば５Ｖ程度の所定の電圧を印加する機能を有する。なお、制御回路８の配置の態様、及び制御電極１０との接続の態様は、勿論図２に示したものに限定されるものではない。

【0042】

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１６を通過する。ここで、例えば制御回路８を用いて制御電極１０に所定の電圧が印加されると、制御電極１０と接地電極１２の間に電界が発生する。電界が発生している貫通孔１６を通過する電子ビーム１２０は偏向される。

【0043】

なお電子ビーム１２０は、基板上面（電極が形成された面）側から基板２の裏面に向かって通過しても良いし、裏面側から上面に向かって通過しても良い。

【0044】

第２接続配線３２は、第１絶縁層４内に設けられている。半導体装置１００が
電子ビーム描画装置１５０内に設けられる際に、第２接続配線３２は、図示しない配線を介して接地される。図２（ｂ）においては、第２接続配線３２ｅ、３２ｆが設けられている。配線層１４ｂの一部は第２絶縁層６を貫通しており、第２接続配線３２ｅに電気的に接続されている。また、配線層１４ｄの一部は第２絶縁層６を貫通しており、第２接続配線３２ｆに電気的に接続されている。そして、電子ビーム描画装置１５０内において、配線層１４ｂは第２接続配線３２ｅを介して、また配線層１４ｄは第２接続配線３２ｆを介して、接地される。そのため、接地電極１２は、配線層１４を介して接地される。

【0045】

図２（ｄ）においては、接地された第２接続配線３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄが設けられている。接地電極１２ａの一部は第２絶縁層６を貫通しており、第２接続配線３２ａ、３２ｂに電気的に接続されている。接地電極１２ｃの一部は第２絶縁層６を貫通しており、第２接続配線３２ｃ、３２ｄに電気的に接続されている。

【0046】

なお、第２接続配線３２の形状及び配線層１４との接続の態様は、図２に示したものに限定されるものではない。また、第２接続配線３２は、配線の一例である。

【0047】

配線層１４は、第１絶縁層４上の第２絶縁層６上において、制御電極１０の高さ及び接地電極１２の高さより低い高さの部分を有していることが好ましい。配線層１４を薄くすることにより、基板２との応力差に起因する反りを抑制することができる。図２（ｂ）及び図２（ｃ）においては、配線層１４ｂは、制御電極１０ａ及び接地電極１２ｂの高さｈ_２より低い高さｈ_１の部分を有している。なお、制御電極１０の高さと接地電極１２の高さは、一致していなくても良いが、良好な電子ビームの偏向特性を得るためにはより高い方が好ましい。

【0048】

図４は、図２（ａ）のＡ－Ａ’断面における、本実施形態の貫通孔１６ａ及びその周囲の模式図である。なお、図４においては、第１導電層２０及び第２導電層２２の図示を省略している。帯電防止膜４０は、第２絶縁層６の上面（第１絶縁層４の上面）、貫通孔１６ａ内における第１絶縁層４及び第２絶縁層６の側面、貫通孔１６ａ内における基板２の側面２ａ及び２ｂ、基板２の裏面２ｃ、接地電極１２ｂの側面及び正面、配線層１４ｂの側面及び上面に設けられている。第２絶縁層６及び貫通孔１６ａ内における第１絶縁層４の側面が露出していると帯電により、意図しない電子ビーム１２０の偏向を発生することがある。これを抑制するために、第１絶縁層４および第２絶縁層６の露出面積が極めて小さく帯電の影響を無視できる場合を除き帯電防止膜４０が設けられていることが好ましい。なお、帯電防止膜４０は、制御電極１０の上面及び側面に設けられていてもかまわないが、その場合であってもリーク電流がＣＭＯＳ回路の動作に支障のない程度に十分に高い抵抗を有することが好ましい。

【0049】

帯電防止膜４０の材料としては、例えばＰｔ（白金）、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、ＣｒＮ、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴａＮが、酸化されにくく良好な導電特性が得られるため好ましい。ただし、帯電防止膜４０の材料は、特にこれらを含む材料に限定されるものではない。

【0050】

図５は、図２（ａ）のＣ－Ｃ’断面における、本実施形態の接地電極１２及び配線層１４と第２接続配線３２の接続の態様を示す模式断面図である。接地電極１２ａ及び接地電極ｃと第２絶縁層６（第１絶縁層４）の間に第１導電層２０及び第２導電層２２が設けられている。接地電極１２ｃ、第１導電層２０及び第２導電層２２は、第２絶縁層６を貫通している。接地電極１２ｃは、第１導電層２０及び第２導電層２２を介して第２接続配線３２ｃと電気的に接続されている。また、第１導電層２０及び第２導電層２２の一部は、配線層１４ｃ上に設けられている。そして、接地電極１２ａ、１２ｃは、第１導電層２０及び第２導電層２２を介して配線層１４ｃと電気的に接続されている。なお、制御電極１０と第１接続配線３０の接続の態様も同様であるため、図示を省略する。

【0051】

第１導電層２０及び第２導電層２２は、電解めっき法により制御電極１０及び接地電極１２を形成する際の下地となる層である。例えば制御電極１０及び接地電極１２がＡｕである場合、第１導電層２０はＴｉ（チタン）を含み、第２導電層２２はＰｄ（パラジウム）を含むことが、制御電極１０及び接地電極１２の形成が容易であるため好ましい。

【0052】

図６は、本実施形態の半導体装置の要部の製造方法を説明する模式断面図である。なお図６は、配線層１４、接地電極１２及び第２接続配線３２の電気的接続、及び制御電極１０と第１接続配線３０の電気的接続を説明するための模式断面図であり、実際の半導体装置１００に図６のような断面が存在していることを意味するものではない。

【0053】

まず、基板２上に設けられた第１絶縁層４、第１絶縁層４内に設けられた第１接続配線３０及び第２接続配線３２、及び第１絶縁層上に設けられた第２絶縁層６を形成する。次に、第２絶縁層６を貫通し、第２接続配線３２の上面に達した第１開口部６０を形成する（図６（ａ））。

【0054】

次に、第２接続配線３２の上面、第１開口部６０の側面及び第２絶縁層６上にわたる配線層１４を形成する。次に、第２絶縁層６を貫通し、第２接続配線３２の上面に達している第２開口部６２、及び、第２絶縁層６を貫通し、第１接続配線３０の上面に達している第３開口部６４及び第４開口部６６を形成する。次に、第４開口部６６内に、例えばポリイミドを含む絶縁膜５０を形成する（図６（ｂ））。

【0055】

次に、第２接続配線３２の上面、第２開口部６２の側面、第２絶縁層６上、配線層１４上、第４開口部６６の側面及び絶縁膜５０上にわたる第１導電層２０ａ及び第２導電層２２ａを形成する、また、第１接続配線３０の上面、第３開口部６４の側面、第２絶縁層６上、第４開口部６６の側面及び絶縁膜５０上にわたる第１導電層２０ｂ及び第２導電層２２ｂを形成する。次に、第１導電層２０ａ及び第２導電層２２ａを下地層として、電解めっき法により、接地電極１２を形成する。また、第１導電層２０ｂ及び第２導電層２２ｂを下地層として、電解めっき法により、制御電極１０を形成する。このように、配線層１４、接地電極１２及び第２接続配線３２の電気的接続、及び制御電極１０と第１接続配線３０の電気的接続を行うことが可能である。なお、図６（ｂ）及び図６（ｃ）においては、配線層１４に凹部１５が図示されているが、第１開口部６０を導電材料で埋め込んだのち、配線層１４を形成しても良い。

【0056】

次に、本実施形態の半導体装置、荷電粒子ビーム描画装置及びマルチ荷電粒子ビーム照射装置の作用効果を記載する。

【0057】

第１絶縁層４に用いられる酸化シリコンは吸湿性を有する。そのため、第１絶縁層４内に設けられた第１接続配線３０及び第２接続配線３２は腐食することがあるという問題がある。そこで、第１絶縁層４の上に窒化シリコンを含む第２絶縁層６を設けて、第１絶縁層４の吸湿を抑制することが一般にＬＳＩの構造として好ましい。

【0058】

しかし、窒化シリコンは電気抵抗率が大変高い。そのため、第２絶縁層６が露出していると容易に帯電して意図しない電子ビームの偏向を発生させる。また、貫通孔１６ａ内における第１絶縁層４の側面も帯電により、意図しない電子ビームの偏向を発生させる。このため、荷電粒子ビーム描画装置内において接地される帯電防止膜４０を設けて、第２絶縁層６の帯電を抑制することが好ましい。

【0059】

図７（ａ）、（ｂ）に、本実施形態の比較形態となる半導体装置８００ａ、８００ｂの模式上面図を示す。第２絶縁層６の帯電防止のために設けた帯電防止膜４０が制御電極１０ａに電気的に接続された場合、貫通孔１６ａを通過する電子ビーム１２０の制御のために制御電極１０ａに電圧を印加すると、隣接する貫通孔１６ｂ内にまで電圧が印加され、それによって生じた電界で貫通孔１６ｂを通過する電子ビーム１２０の意図しない偏向が生じる。このような導通経路は帯電防止膜４０が設けられていない場合であっても、制御電極１０や接地電極１２の形成工程で生じた導電性の残渣や第２絶縁層６上に付着した導電性の異物等により形成されることもある。

【0060】

図８には、比較形態となる半導体装置８００ｃの模式上面図が示されている。半導体装置８００ｂにおいては、接地電極１２が格子状に形成され、それぞれの格子内に貫通孔１６及び制御電極１０が形成されている。そして、帯電防止膜４０が、例えば貫通孔１６ａ及び制御電極１０ａの周囲に、接地電極１２と接触しないように設けられている。この場合、意図せず帯電防止膜と制御電極が接続されても隣接セルに影響は広がらない。しかし、接地電極１２の体積が増加しているため、接地電極１２に用いられる材料の応力と基板２の応力の差の影響が大きくなり、基板２が反ってしまうという問題がある。

【0061】

本実施形態の半導体装置１００は、ｘ方向における複数の貫通孔１６の間の、第２絶縁層６上に設けられ、接地される配線層１４を備える。そして、接地電極１２は、配線層１４と電気的に接続されている。

【0062】

ｘ方向において、隣り合う貫通孔１６の間には接地される配線層１４が設けられている。配線層１４は接地電極１２と電気的に接続されており、第１電極１０に印加される電圧は隣り合う貫通孔１６に印加されることがないため、周辺の貫通孔を通過するビームに影響しない。したがって、ある貫通孔に隣接する制御電極と帯電防止膜との意図しない接続があった場合でも、その影響は周辺の貫通孔を通過するビームに影響しない。このために、意図しない荷電粒子ビームの偏向を抑制することが可能な半導体装置及び荷電粒子ビーム描画装置の提供が可能となる。

【0063】

第１絶縁層４内に設けられた第２接続配線３２を介して配線層１４が接地されることにより、新たに配線を設けることなく配線層１４を接地することができる。

【0064】

配線層１４が、制御電極１０の高さ又は接地電極１２の高さより低い高さの部分を有しているため、基板２の上に設けられた接地電極１２の体積を減少させることが出来る。そのため、接地電極１２と基板２の応力の差に起因する反りを抑制することが出来る。

【0065】

本実施形態の半導体装置、荷電粒子ビーム描画装置及びマルチ荷電粒子ビーム照射装置によれば、制御電極１０と帯電防止膜４０が接続している場合でも意図しない荷電粒子ビームの偏向を抑制することが可能な半導体装置、荷電粒子ビーム描画装置及びマルチ荷電粒子ビーム照射装置の提供が可能となる。

【0066】

（第２の実施形態）
本実施形態の半導体装置においては、配線層１４がｙ方向に延在している点で第１の実施形態の半導体装置と異なっている。ここで、第１の実施形態と重複する点については、記載を省略する。

【0067】

図９は、本実施形態の半導体装置１１０の模式図である。配線層１４は、ｘ方向およびｙ方向に延在している。これにより、配線層１４と接地電極１２が電気的に接続され、第１電極１０に印加される電圧は隣り合う貫通孔１６に影響が及ばないため、周辺の貫通孔を通過するビームに影響しない。

【0068】

同様に配線層１４がｙ方向に延在する構成は、隣り合う接地電極１２が接続されていないものにも適用できる。図１０に示すように、配線層１４は、ｙ方向に延在するとともに、ｘ方向にそれぞれ接地電極１２間を接続するように設けられている。同様に、配線層１４と接地電極１２が接続されるため、第１電極１０に印加される電圧が隣り合う貫通孔１６に影響が及ばないため、周辺の貫通孔を通過するビームに影響しない。

【0069】

本実施形態の半導体装置、荷電粒子ビーム描画装置及びマルチ荷電粒子ビーム照射装置によれば、意図しない荷電粒子ビームの偏向を抑制することが可能な半導体装置、荷電粒子ビーム描画装置及びマルチ荷電粒子ビーム照射装置の提供が可能となる。

【0070】

なお、マルチ荷電粒子ビーム照射装置を含む荷電粒子ビーム照射装置は、電子ビームを含む荷電粒子ビームを用いて、マスクブランクスへマスクパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置と、マスクパターンに電子ビームを照射することにより発生する二次電子を検出することによりマスクパターンの検査を行う荷電粒子ビーム検査装置と、を含む。

【0071】

上記の実施形態において記載した半導体装置は、マルチ荷電粒子ビーム照射装置を含む荷電粒子ビーム照射装置に適用可能である。言い換えると、上記の実施形態において記載した半導体装置は、マルチ荷電粒子ビーム描画装置を含む荷電粒子ビーム描画装置の他に、マルチ荷電粒子ビーム検査装置を含む荷電粒子ビーム検査装置に適用可能である。

【0072】

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、変更を行うことができる。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ともに、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。

【符号の説明】

【0073】

２ 基板
４ 第１絶縁層（ＳｉＯｘ）
６ 第２絶縁層（ＳｉＮｘ）
８ 制御回路
１０ 第１電極（制御電極）
１２ 第２電極（接地電極）
１４ 配線層
１６ 貫通孔
２０ 第１導電層
２２ 第２導電層
３０ 第１接続配線
３２ 第２接続配線（配線）
４０ 帯電防止膜
５０ 絶縁膜
６０ 第１開口部
６２ 第２開口部
６４ 第３開口部
６６ 第４開口部
９０ 凸部
１００ 半導体装置（ブランキングアパーチャアレイ）
１１０ 半導体装置（ブランキングアパーチャアレイ）
１５０ 荷電粒子ビーム描画装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】