JPS6129534B2

JPS6129534B2 -

Info

Publication number: JPS6129534B2
Application number: JP53124236A
Authority: JP
Inventors: Jei Zashio Jon; Daburyu Samyueruzu Maikeru
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-10-11
Filing date: 1978-10-11
Publication date: 1986-07-07
Also published as: NL7810167A; GB1604004A; DE2843310A1; FR2406304A1; CA1118535A; DE2843310C2; FR2406304B1; JPS5464477A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は絶縁層を貫通して導電領域に到る電気
的接続路を形成する装置及び方法に関し、より詳
細には、荷電ビームによる露光期間中の電荷蓄積
を防止する、半導体ウエーハの処理方法及び処理
装置に関する。

半導体製造工程において電子ビームの如き荷電
ビームを使用することは多年にわたり知られてき
た。例えば、様々な種類の半導体デバイスの製造
において、電子ビームが走査されてパターンが正
確に露光される。電子ビームによる工程は他の形
式のパターン形成より一般に正確である。電子ビ
ーム技術を使用する１例において、処理されるべ
き半導体ウエーハは電子ビーム・レジストが塗布
されている。ウエーハは通常、ドープされたシリ
コンの如き半導体材料によつて形成されており、
二酸化シリコン又は他の絶縁層によつて覆われて
いる。二酸化シリコン層とレジスト層で被覆され
た半導体ウエーハは、電子ビームによつて露光さ
れる前に金属製保持器内に配置される。保持器に
設置されたウエーハは次いで電子ビーム露光装置
内に置かれる。電子ビーム装置は通常、電子ビー
ムの偏向を制御し、従つて電子ビームがレジスト
を塗布されたウエーハに衝突する際の電子ビーム
の位置を制御する自動的な手段を包含している。
電子ビームの偏向（又は走査）により、パターン
はウエーハの表面上に塗布された電子ビーム・レ
ジスト内で露光される。

典型的な例においては、電子ビームは２分の１
ミクロンの直径のスポツトを有してレジスト上に
入射し、この電子ビームスポツトは0.02ミクロン
よりよい精度で偏向可能である。電子ビーム装置
上における上記の精度は製造業者から現在得られ
得る従来の電子ビーム・システムによつて容易に
達成され得る。電子ビーム装置の固有の高精度に
より、同様の高精度な半導体デバイスのパターン
を得る半導体処理工程が可能となつたが、電子ビ
ームによつて半導体ウエーハ内に引き起される電
荷蓄積に起因するある種の諸問題が生じてきた。

露光されるべきウエーハは、（半導体領域すな
わちドープされたシリコンによつて形成された基
板の如き）導電性領域を含み、（二酸化シリコン
の如き）絶縁層で被覆されており、又電子ビー
ム・レジスト層がその上に形成されている。ウエ
ーハが電子ビームによつて露光されると、導電性
領域に電荷蓄積が生じる。この電荷蓄積は、入射
電子ビームからの電子が電子ビーム・レジスト層
を通り、絶縁層を貫通して導電性領域に入射する
ことにより生じる。導電性領域は絶縁層で被覆さ
れているので導電性領域が導電性チヤネルを介し
て放電シンクに接続されていない場合は、電荷が
導電性領域に蓄積される。この電荷の大きさは一
般に、他の物の中でも、入射電子ビームの電流、
電荷蓄積期間、及び導電性領域と放電シンクの間
の導電率の関数である。電荷蓄積は当然、不要の
静電界を形成する。導電性領域内の電荷分布は一
般に均一であるかも知れないが、電子ビームが通
過すべき、半導体ウエーハの外側の静電場のパタ
ーンは均一ではない。静電界の大きさは入射電子
ビームに垂直な平面における入射電子ビームに対
するウエーハの位置の関数として変化する。いく
つかの例において電荷蓄積は数百ボルト以上もあ
つて、それによりウエーハに対する電子ビームの
偏向誤差は15ミクロン以上になるということが観
測された。0.1ミクロンよりよい位置精度を得る
ことが必要な場合、蓄積された電荷による位置エ
ラーが15ミクロンもあるということは、勿論許容
できない。

蓄積された電荷による位置エラーの問題を回避
するか減ずるために、電荷を導電性領域から流出
させる試みがなされてきた。この問題を回避する
１つの技術は、絶縁層をエツチングして除去して
導電性領域を露出し、それにより電子ビーム露光
の期間中に導電性領域をリード線等を介して大地
に電気的接触をさせる方法を採用している。工程
において、絶縁ウエーハの縁はエツチング液に浸
されて絶縁物は除去され、それにより導電性領域
へのリード線等の電気的接触が可能になる。上記
の工程は、やつかいであり、ウエーハ表面上にし
ばしば汚染物をもたらすという点で一般には不適
当である。ウエーハ表面の汚染物を回避すること
を助けるために、ウエーハの裏側に特殊なエツチ
ングが採用されてきた。裏側のエツチングはウエ
ーハをエツチング液上に浮遊させて、ウエーハの
裏面上に形成されている絶縁層を溶解することに
より行なわれる。上記のフロート・エツチング工
程はやつかいであり、たとえ採用されても、上面
を汚染させないでおくことは依然として困難であ
る。

絶縁層を貫通して導電性領域に電気的接触をさ
せるために、エツチング工程に加えて、機械的研
摩すなわち穴あけ工程が試みられてきた。この機
械的工程はしかしながら、研摩された材料からの
ダストを形成しそれによりウエーハ表面を汚染す
る傾向がある。

導電性領域に対する電気的接触をさせるための
他の機械的及び化学的方法はいまだ十分ではな
く、従つて、絶縁層によつて覆われている導電性
領域に対して電気的接触を形成する改良された方
法及び装置の必要性がある。改良された方法及び
装置は、従来の半導体処理工程の中に容易に一体
化されるものであることが望ましい。

本発明の目的は、半導体ウエーハの導電性領域
と金属性のウエーハ保持器との間に絶縁層を通し
て電気的接続路を形成して、導電性領域に蓄積さ
れた不要の電荷を電子ビーム露光中に保持器に流
出せしめ、それにより露光用電子ビームの不所望
の偏向を防止するようにした半導体ウエーハの処
理方法及び処理装置を提供することにある。

本発明による半導体ウエーハの処理工程は、導
電性領域をもつウエーハと関連させて、導電性領
域を被覆する絶縁層を形成する段階；絶縁層を被
覆するレジストを形成する段階；ウエーハを導電
性保持器内に設置してウエーハと保持器との間に
高エネルギー放電を与け、保持器と導電性領域と
の間に電気的接続を形成せしめる段階；及び、パ
ターンを走査する電子ビームで、保持器に設置さ
れたウエーハを露光し、それにより導電性領域に
注入された電子が導電性領域と保持器との間の電
気的接続を介して流出させられるようにする段
階；を採用する。この後、露光されたウエーハは
保持器から除去され電子ビームによつて走査され
たパターンを現像するために処理される。もしウ
エーハ上に付加的な電子ビーム・パターンが同様
にして形成されるならば、塗布されたウエーハは
再度ウエーハ保持器内に置かれ、高エネルギー放
電が加えられて設置されたウエーハ内の導電性領
域とウエーハ保持器との間に再度電気的接続を形
成する。この後、新しく加えられたレジストは電
子ビーム装置によつて露光され、導電性領域に注
入された電子は保持器とウエーハとの間の電気的
接続を介して流出させられる。

本発明の前述の目的及び他の諸目的、諸特徴及
び利益は添付の図面に図示されている本発明の好
ましい実施例についての以下のより詳細な記述か
ら明らかとなろう。

第１図において、本発明を具体化した装置が示
されている。放電装置７は第１のリード線８によ
つて半導体ウエーハ３の表面に接続されている。
放電装置７は第２のリード線９によつて導電性の
保持器１０に接続されている。保持器１０は、典
型的には、非磁性ステンレス鋼の如き、任意の非
磁性金属で形成されている。非磁性金属は、電子
ビームに悪影響する磁界の存在を回避するために
好ましい。保持器１０は開口２を定めている内壁
２９を有している。保持器１０の上面２８に、フ
ランジが表面２８から壁２９を越えて開口２の一
部に伸長している。フランジ２１は、開口の底部
から挿入されてフランジ２１の底部に対向して上
昇されるウエーハ３を機械的に停止させる働きを
する。フランジ２１もやはり燐青銅の如き非磁性
金属からなることが好ましい。ウエーハ３は、典
型的にはアルミニウムの如き非磁性金属である底
板６上に位置する。底板６は、壁２９を貫通して
保持器１０に堅固に取り付けられている板ばね２
５の作用によつてフランジ２１の底部に対向して
ウエーハ３を上昇させる。ウエーハ３はさらにプ
ランジヤ２２の作用によつて機械的停止装置（図
示せず）に対向して所定の位置に保持される。プ
ランジヤ２２はスプリングが設けられており、そ
れによりウエーハ３を機械的止め具２３，２４
（第３図）に接触させる。

第１図において、ウエーハ３は内側の導電性領
域５と絶縁層４とを包含している。導電性領域５
はキヤリアを導通させる任意の材料を含んでい
る。本発明の目的のために、「導通性」という用
語は金属の如き良導体及びドープされたシリコン
の如き半導体の両方に適用するように意図されて
いる。

半導体工学においては、導電性領域５は典型的
にはＰ形シリコン又はＮ型シリコンである。絶縁
層４は任意の非導通性材料である。半導体工学に
おいては、絶縁層４は典型的には二酸化シリコン
である。

第１図において、放電装置７は、絶縁層を貫通
する電流を流して絶縁層を貫通して導電性領域５
に至る電気的接続を形成するのに十分な電圧及び
エネルギーをもつ任意の電気機器である。従来の
半導体処理に用いられる典型的な二酸化シリコン
層に対しては、2000ボルトないし20000ボルトの
範囲の電圧が、電気的接続を形成するために要求
される。所望の電気的接続の形成は線９から線８
におけるウエーハ３の表面に到る保持器１０の間
の抵抗を測定することにより確認される。放電が
行なわれる前に、線８，９間で測定される保持器
１０及びウエーハ３による抵抗は100×10⁶オーム
より大である。放電装置７からの放電の後には、
電気抵抗は１×10⁶オームより小であり、通常は
10000オームと50000オームの間のオーダである。
抵抗の実質的減少によつて確認される電気的接続
の形成は、絶縁層を貫通する十分な電流を流すこ
とに依存する。

現象の正確な本質は完全には理解されていない
が、放電装置７からの放電により、一方において
は導電線８から絶縁層４を横切つて導電性領域５
に到るアークが生じ、他方において導電性領域５
から絶縁層４を横切つて絶縁層４に電気的に接触
しているかまたはレジスト（第１図には図示せ
ず）を介して接触している金属製保持器１０に到
るアークが生じる。放電装置７が十分なエネルギ
ーを供給するならば、少なくとも２点における絶
縁層を横ぎるアークにより絶縁層が破壊される。
絶縁層におけるこの破壊により電気的接続がもた
らされる。強力な顕微鏡によつて観測すると、絶
縁層を介する電気的接続は焦げた通路になつて見
える。この焦げた通路は明らかに絶縁層を介する
局所的な加熱と高電流密度によつて生じたもので
あり、この通路に沿つて絶縁層を横断するアーク
放電が起る。

現象が何であろうとも、導電性領域５と保持器
１０との間の抵抗の実質的減少により、以下に更
に詳細に記述される方法で、電子ビームにより導
電性領域５に注入された電子を保持器によつて流
出させることが可能となる。

第２図及び第３図において、第１図の保持器１
０の更に詳細な図が示されている。ウエーハ３は
典型的には7.5センチメートルの直径D₂をもち、
この直径D₂は環状壁２９によつて決まる開口の
直径D₃より小である。保持器１０は、ウエーハ
の直径D₂より小である直径D₁をもつ開口を決め
ている環状フランジ２１を支持している。フラン
ジ２１の直径D₄は開口の直径D₃より大であり、
このためフランジ２１は保持器１０の表面によつ
て部分的に支持されている。第２図の保持器１０
は一方の側に切り欠きを有し、この切り欠きは柱
１８に対向して押圧されるように設計されてお
り、この柱１８は保持器１０の一方の縁に対して
機械的止め具として働く。保持器１０の他方の縁
に対する機械的止め具として働くように、２つの
付加的な柱１８′，１８″が設計されている。第２
図における柱１８，１８′及び１８″は保持器１０
の一部ではなくてむしろ第５図と関係づけて更に
詳細に記述される機構における保持器係合手段の
一部を形成するので、破線で示してある。

第３図において、第２図のウエーハ及び保持器
の底面図が示されている。ウエーハ３は、ウエー
ハの縁３５を決めるために方向１００をもつ結晶
平面に沿つて縁が削られて処理されている。ウエ
ーハ３の縁３５は、保持器１０のフランジ２１に
堅固に接続されている機械的止め具２３に対向し
て位置づけられている。付加的な止め具２４は、
やはりフランジ２１に接続されており、止め具２
３から約90゜のところに配置されている。ばね負
荷されたプランジヤ２２は、ウエーハを止め具２
３，２４に対向して押圧し、ウエーハを所定の位
置に堅固に保持するように、一般にウエーハに接
触するようにして保持器１０に設置されている。
ウエーハ３は更にばね２５によつて所定の場所に
保持される。ばね２５はボルト２６によつて保持
器１０に枢支して接続されている。ばね２５はボ
ルト２６のまわりを切り欠き１２に向つて回転し
て凹部２７に入ることができ、それによりウエー
ハ３及び底板６は開口２の中に容易に挿入でき且
つ開口２から容易に除去することができる。第１
図に示された保持器１０及びウエーハ３の図は第
３図の―線に沿つた断面図である。同様に、
後述する如く、第６図は第３図の―線に沿つ
つた半導体ウエーハ及び保持器の部分的断面図で
ある。

第４図において、第１図の放電装置の１つの好
ましい実施例が更に詳細に示されている。放電装
置７は電源スイツチ１５を介して端子５０におい
て60Hzの電源に接続されており、従来の整流回路
５１の出力において６ボルトの正の整流電圧と−
６ボルトの負の整流電圧の両方を形成する。接続
点５２における正の出力は５オームの限流抵抗器
３１、一次側コイル３２及び瞬時接触スイツチ１
６に接続されており、この瞬時接触スイツチ１６
はスイツチング・トランジスタ３４のコレクタに
接続されている。スイツチング・トランジスタ３
４は演算増幅器３８によつて導通状態と遮断状態
のの間でスイツチされるように作動する。演算増
幅器３８はその出力に60Hzでスイツチングする＋
Ｖ又は−Ｖのステツプ信号を形成する。演算増幅
器３８からの出力はトランジスタ３４のベースに
接続されており、トランジスタ３４を60Hzの速さ
で導通状態又は遮断状態に切換える。

一次側コイル３２から二次側コイル３３に１対
4000の電圧の上昇を達成するために、二次側コイ
ル３３は一次側コイル３２より多い巻数をもつて
いる。二次側コイル３３の出力は典型的には
20000ボルト以上である。二次側のループは、通
常は閉位置にあるように図示されているスイツチ
３６と、第１図に示された方法で線８，９間に接
続されている保持器及びウエーハの機構との直列
接続を含んでいる。

第４図において、ウエーハ保持器からの線９は
共通接地に接続されている。第４図の放電装置７
の一次側ループ及び二次側ループは、典型的には
スパークコイルとして自動車のイグニツシヨン系
に採用されている従来のタイプのものである。更
に、スイツチ３６は点線位置に切換えられて二次
側ループを開にし、その代りに線８，９の両端に
オーム計を接続することができる。スイツチ３６
がかくして切換えられてオーム計を接続すると、
第１図に示されている保持器１０と半導体３の表
面上の接点との間の抵抗は容易に測定し得る。

第４図の回路は放電装置の１つの好ましい実施
例であるが、勿論、任意の等価な電気回路が採用
され得る。重要な特性は、放電装置が20000ボル
ト以上の出力電圧と絶縁破壊を起すのに十分な駆
動電流とを形成し得るということである。

第５図において、放電装置７、ウエーハ保持器
１０及び他の構成要素を保持する機構が示されて
いる。この機構はオーム計１９、瞬時接触スイツ
チ１６及び電源スイツチ１５を機械的に支持する
基礎ユニツト１１を包含している。保持器１０
は、機械的な止め具として働く位置ぎめ用柱１８
に対向して配置されている。保持器１０は重力に
よつて底板３９上に静止しており、従つて底板３
９と保持器１０の間の電気的接触は良好である。
底板３９は第４図に示した共通接地に電気的に接
続されており、この共通接地は第１図のリード線
９に等しい。ウエーハ３（第５図においては明瞭
に示されていない）に対する電気的接続および物
理的接触は接触針１３によつてなされている。接
触針１３は絶縁スリーブ１４及び線８を介して第
１図及び第４図に示された放電装置に電気的に接
続されている。絶縁スリーブ１４はふた１７に堅
固に固定されている。ふた１７は典型的には堅い
プラスチツクであり、ちようつがい３７のまわり
を基礎ユニツト１１及び保持器１０に対して回転
可能である。ふた１７が、図示の如くおろされた
位置に閉じられていると、接触針１３はウエーハ
の表面に堅固に接触させられる。ふた１７がちよ
うつがい３７のまわりに回転上昇されると、接触
針１３はウエーハとの接触からはずされる。

第６図において、ウエーハ１０に設置された部
分的に処理された半導体ウエーハ３の、第３図の
―線に沿つた断面の一部の更に詳細な図が示
されている。第６図においてウエーハ３はフラン
ジ２１及び基礎ユニツト１１内の底板３９上の機
械的止め具に堅固に機械的に接触している。更
に、接触針１３はウエーハ３の上側の表面のレジ
スト４９に堅固に機械的に接触している。

第６図のウエーハ３は、標準的な金属酸化膜半
導体（NOS）処理技術を用いて形成される半導
体デバイスに典型的な多数の領域及び層を包含し
ている。

簡単にいうと、MOS技術は第６図の導電性領
域５の如き半導体基板の表面上の能動素子を形成
する技術である。導電性領域（基板）５は通常直
径約7.5センチメートル、厚さ約500ミクロンのＰ
形シリコンウエーハである。MOS半導体の形成
方法はよく知られており、次の通りである。ま
ず、基板５の表面上に約1500オングストロームの
厚さの窒化シリコン層が、モノシランとアンモニ
アの混合ガスを反応管に流して行う周知の気相反
応法により形成される。窒化シリコン層は次いで
フオト・レジストをマスクとしての周知のプラズ
マエツチング法により選択的にエツチングされ
る。この選択的エツチングの後、フオト・レジス
トは除去される。基板５の表面上に残つている窒
化シリコンは次いで二酸化シリコン層４の形成の
ためのマスクとして用いられる。二酸化シリコン
層４は約6000オングストロームの厚さにまで熱酸
化法により成長させられる。二酸化シリコン層４
の形成の後、窒化シリコンは除去されウエーハ基
板は酸化炉内に置かれて、二酸化シリコン層４が
存在しない基板表面上に、約500オングストロー
ムの酸化層４５が再成長される。次いで、多結晶
シリコン層が、周知の反応管にモノシランを導入
して約400オングストロームの厚さに形成され
る。

多結晶シリコン層の導電率を増大させるために
ウエーハはイオン・インプランテーシヨン装置の
中に置かれて燐原子がインプラントされる。

イオン・インプランテーシヨンの後に、多結晶
シリコン層はプラズマ・エツチングによつてエツ
チングされて多結晶シリコン・・ゲート・パター
ン４４を残す。ウエーハは次いで、多結晶シリコ
ン・ゲート４４をインプランテーシヨンのマスク
として用いて燐イオンのインプランテーシヨンを
し、N⁺ソース領域４２及びN⁺ドレイン領域４３
を形成する。

従来のイオン・インプランテーシヨンの後に、
インプランテーシヨンされたイオンを分布するた
めに、インプランテーシヨンされたウエーハを焼
なます必要がある。焼なましの期間中に、多結晶
シリコン・ゲート４４は酸化雰囲気中で焼なます
ことに起因する新たな酸化層４６によつて覆われ
る。

次いで、電極窓４８を形成するための、ソース
及びドレイン領域４２，４３の上の酸化層を除去
するエツチングが行なわれる。ソース及びドレイ
ン領域４２，４３に対する電極窓４８を介しての
接点を含むウエーハの露出表面全体の上の真空蒸
着によつてアルミニウム層４７が形成される。

この時点で、電子ビーム・レジスト４９が従来
のスピンコーテイングによつて約１ミクロンの厚
さにアルミニウム層４７上に加えられる。レジス
ト４９は、レジストに電子ビームが衝突するレジ
ストの部分は残り、電子ビームが衝突しない部分
は順次除去されるという意味で典型的にはネガの
レジストである。典型的なネガのレジストはベル
研究所の許可の下に市販されている共重合体
（Copolymer）（COP）レジストである。勿論、
ポリメチル・メタクリレイト（PMMA）の如き
ポジのレジストも本発明により採用され得る。

第６図において、ウエーハの１つだけの能動素
子領域の断面図が他の多くの能動素子領域の代表
として示されている。典型的なウエーハは、勿
論、第６図に示されたものと同様の多くの能動素
子領域を包含している。第６図において、半導体
ウエーハ３は、Ｐ形シリコン領域（導電性領域）
５がフイールド酸化層４１で覆われている段階に
部分的に処理されている。イオンが打ち込まれた
N⁺領域４２，４３は領域５において互いに向き
合つており、それぞれソース及びドレイン領域を
形成している。多結晶シリコン・ゲート層４４は
熱的成長をした比較的薄い二酸化シリコン層４５
の上にあり、その上に重なつている酸化層４６に
よつて覆われている。アルミニウム層４７はウエ
ーハ３の全表面を覆つており、電極窓４８を介し
てソース領域４２及びドレイン領域４３に接触し
ている。

本発明により、前述の工程又は同様の工程で部
分的に処理されたウエーハ３は、第１図及び第２
図に関連づけて前述し、示したように、金属フラ
ンジ２１及び金属柱２３と接触させて第６図のウ
エーハ保持器１０内に配置される。ウエーハ保持
器１０及び部分的に処理されたウエーハ３はこの
後、第５図と関連づけて記述したように放電装置
１１上に設置される。放電装置の上面に配置され
たウエーハ保持器に関しては、保持器１０は柱１
８に対向して置かれた底板３９上に静止してい
る。ふた１７が閉じられて第５図の接触針１３を
第６図に示した如くレジスト層４９内に接触させ
る。この状態で、保持器１０を介して放電装置７
の一方の側に（第１図及び第４図）、又接触針１
３によつて放電装置の他方の側のウエーハに電気
的接触が形成される。第５図の装置においてかく
して位置ぎめされたウエーハ及びウエーハ保持器
に関しては、スイツチ１５，１６が閉じられて第
１図及び第４図の放電装置７から高電圧放電が生
じる。

第６図のウエーハ及び保持器に加えられた放電
は接触針１３とアルミニウム層４７の間の電気的
接続６１を形成する。更に、１つ以上の電気的接
続６２，６３又は６４は、導電性領域５、アルミ
ニウム層４７、柱２３及びフランジ２１を保持器
１０に接続させる。第６図の実施例においては、
アルミニウム層４７とフランジ２１の間の、絶縁
層であるレジスト層４９を貫通する電気的接続６
４が示されている。更に、アルミニウム層４７と
導電性領域５の間の、二酸化シリコン層４１を貫
通する電気的接続６２が示されている。更に、二
酸化シリコン絶縁層４及びレジスト層４９の一部
を貫通して金属柱２３に至る電気的接続６３が示
されている。アルミニウム層４７に対する電気的
接続の位置は容易に確認できるが、電気的接続６
２，６３及び６４の位置は、相当の困難性なしで
は視覚的に確認することは容易ではない。電気的
接続６２，６３及び６４の存在は第４図と関連さ
せて前述したようにオーム計１９の使用によつて
容易に確認される。更に、電気的接続の存在はま
た、静電場に起因する電子ビームの不要な偏向が
ないことによつて確認される。

多くの場合、導電性領域５と柱２３の間の導電
性チヤネルの形での電気的接続６３は、放電装置
からの出力の結果により容易に形成される。前述
の処理工程の結果として、又一般に電気的接続６
３によつて示される領域において柱２３に対して
ウエーハを強く押接する結果として、壁上の酸化
層が不規則に形成されるので、電気的接続６３を
形成する導電性チヤネルがしばしば生じる。導電
性チヤネルを生ずる現象は、絶縁体の何れかの側
の上の導電性領域間にアークが生じた後に形成さ
れた電流及び熱の結果であると考えられるので、
形成された導電性チヤネルの実際の位置は電気的
インピーダンスが最低の場所（しばしば絶縁体が
最も薄い場所）に生ずるであろうと考えられる。

１×10⁶オームより小の直列抵抗の電気的接続
を形成するために、スイツチ１６を瞬間的に駆動
することにより生ずる１回以上の放電が必要であ
る。低抵抗を確認するために、第４図に示す如
く、メータ１９に接続するようにスイツチ３６が
投入され、直列抵抗を測定してこの抵抗が十分に
低いことを確認する。本明細書及び図面において
は、「電気的接続」及び「導電性チヤネル」とい
う用語はそれぞれ、実質的に100×10⁶オームより
小さい直列抵抗をもつた絶縁体を介する任意の接
続をいう。勿論、導電性チヤネルにおける電気的
接続の抵抗が小さければ小さい程、電子ビーム処
理期間中に注入された電子はそれだけ多く流出す
るであろう。導電性チヤネルにおける電気的接続
の抵抗が大きければ大きい程、保持される電荷は
それだけ多くなり、従つて電荷によつて生ずる電
子ビームの偏向エラーはそれだけ大きくなる。

典型的な例においては、電子ビームの電流は
10^-7アンペアである。本明細書に記載のタイプの
半導体処理においては、電気的接続の直列抵抗が
約１×10⁶オームの場合、蓄積された電荷によつ
て生じた残留電圧は約0.1ボルトである。この0.1
ボルトの電圧は入射電子ビームにおいて約0.015
ミクロンの位置偏位エラーを生ぜしめた。このよ
うな0.015ミクロンといつた小さい偏位エラーが
許容される場合は、0.1ボルトの電圧は許容さ
れ、従つて１×10⁶オームの電気的接続は許容さ
れる。

第６図のウエーハ３に放電を与えて電気的接続
を形成した後に、保持器１０及び電気的接続をさ
れたウエーハ３は電子ビーム装置内に置かれ任意
の所望の電子ビームパターンを用いて露光され
る。導電領域（すなわちアルミニウム層４７及び
半導体基板５）からの電気的接続が存在している
ので、過大な電荷蓄積は起らず、電子ビーム露光
は0.1ミクロンよりよい位置精度で行なわれる。
露光の後に、第６図のウエーハはあとに続く従来
の半導体処理のために保持器１０から除去され
る。電子ビーム・レジストの露光されない領域は
従来の溶媒中で溶解されて除去される。かくして
露光されたアルミニウム層は次いで、従来のエツ
チングによつてエツチングされて除去され、アル
ミニウム層４７の除去されない部分に一致する電
極及び他の配線を形成する。この後、電子ビー
ム・レジストの塗布を含む付加的な工程が利用さ
れる場合、レジストが塗布された後にウエーハ及
びウエーハ保持器を横切る放電を起すために本発
明の方法及び装置が採用される。こうして、ウエ
ーハと保持器の間に１×10⁶オームより小の抵抗
をもつ導電性チヤネルを有する電気的接続が、電
子ビームの各々の露光の前に形成される。

第７図において、第３図の―線に沿つて見
たウエーハ保持器１０及び電気的接続をされたウ
エーハ３は電子ビーム装置内に置かれている。電
子ビーム装置はウエーハ３と保持器１０の表面の
上部に位置する電子ビーム源６５を有している。
ウエーハ３及び保持器１０はテーブル６６上に置
かれており、このテーブル６６は電子ビーム６０
の入射方向に垂直な平面内で移動可能である。本
発明によりウエーハ３が処理されて電気的接触を
した後に、電子ビーム源６５からの電子ビーム６
０はウエーハ３の表面上の点６７に入射する。本
発明によりウエーハ及び保持器が処理された場
合、点６７の位置は0.1ミクロンより小さい位置
エラーの範囲内にある。ウエーハ３の表面上に衝
突する電子は電子ビームのエネルギーによつて、
絶縁層４を横ぎつて注入された導電性領域５の中
に入る。しかしながら、導電性領域５に蓄積され
た電子は例えば導電性チヤネル６４を通つて、金
属フランジ２１、保持器１０の残り及び電子ビー
ム装置の金属テーブル６６に流出する。導電性領
域５からの電荷はこうして非常に大きい接地面に
放電される。

本発明による電気的接続がない場合、電荷は導
電性領域５に蓄積される。この電荷は一般に導電
性領域５内に均一に分布される。導電性領域５に
おいて均一に分布された電荷は、よく知られてい
る原理に従つて、等電位線６９を形成する。この
蓄積された電荷によつて、入射電子ビーム６０は
等電位場を通過し、ウエーハ３の表面上の点６８
に入射するように偏向される傾向がある。所望の
点６７からの点６８の変位ｄ１は15ミクロン以上
の大きさであり、それにより電子ビームを用いて
ウエーハを露光する際に実質的に所望の精度が達
成さない。

第７図において、テーブル６６は電子ビーム源
６５に対して相対的に可動である。保持器１０及
びウエーハ３を移動するためにテーブル６６を移
動した、電子ビーム源６５′に対する第２の相対
的位置が示されている。電子ビーム源６５′は電
子ビーム６０′を形成し、この電子ビーム６０′は
本発明によりウエーハ３の表面上の点６７′に入
射する。本発明による電気的接続がない場合、電
子ビーム６０′はウエーハ３のおよその中心から
点６８′に偏向される傾向がある。点６８′は所望
の点６７′から変位ｄ２だけ偏向し、この変位ｄ
２は15ミクロン以上に達する。第７図において、
電子ビーム源６５は電子ビーム源６５′よりもウ
エーハ３の中心から比較的遠いことに着目すべき
である。従つて、中心から離れている電子ビーム
に対する変位ｄ１は、ウエーハの中心により近い
電子ビームに対する変位ｄ２よりも大きくなる傾
向がある。入射電子ビームに垂直な平面内におけ
るテーブル６６の位置の関数としてのビーム変位
は蓄積された電荷によつて生じた電界の強さの関
数である非線形関数になる傾向がある。ウエーハ
３はフランジ２１の金属及び保持器１０の残りの
金属に取り囲まれているので、等電位線はいく分
変形する傾向がある。このために、テーブルの位
置を適切に調整することにより変形を償うことを
試みるよりはむしろ、蓄積された電荷を消去する
か実質的に減少せしめることが好ましい。更に、
導電性領域５において蓄積される電荷は非常に大
きくなり、例えばフランジ２１にアーク放電をす
るようになるという点において、変位ｄ１及びｄ
２は不必要に繰り返され得る。このような蓄積さ
れた電荷によつて生じる放電は適切な導電性チヤ
ネルを形成しないので、本発明によらなければ電
荷は再び蓄積される。従つて、本発明の方法及び
装置によつて電荷を流出させない限り、電荷蓄積
はある程度ランダム且つ予測不能に行なわれる傾
向がある。

本発明は１つのMOS処理技術に関連して記述
されてきたが、本発明により他の多くの半導体及
びその他の処理技術が便宜的であり得る。例え
ば、本発明により、リフト・オフ電子ビーム半導
体技術も又容易に役立ち得る。リフト・オフ電子
ビーム技術においては、電子ビーム・レジストが
シリコン・ウエーハの表面に塗布される。電子ビ
ーム・レジストは、例えば前述した処理工程によ
るといつた従来の方法で形成される熱的に成長し
た二酸化シリコン層及び窒化シリコン層の上に塗
布される。第６図と関連させて議論した例と異な
り、上記の構造は（第６図の層４７の如き）アル
ミニウム層を有していない。電子ビーム・レジス
トが塗布された後に、ウエーハは保持器１０内に
設置され、保持器とウエーハは共に第５図の基礎
ユニツト１１内に設置される。窒化シリコンを貫
通してシリコン基板と二酸化シリコン層の間の導
電性チヤネルにおける電気的接続を形成するため
に放電が加えられる。第５図の装置が再度採用さ
れてウエーハ及び保持器を試験し、導電性チヤネ
ルにおける電気的接続が１×10⁶オームより小の
直列抵抗をもつことを確認する。この後、ウエー
ハ及び保持器は共に、電子ビーム・レジストの電
子ビーム露光を行なう目的で、第７図と関連させ
て示されたタイプの電子ビーム装置の中に置かれ
る。電子ビームは再び0.1ミクロンよりよい精度
でウエーハの表面上に位置づけられ得る。露光し
た後に、ウエーハは保持器から除去され、電子ビ
ーム・レジストは従来の方法で現像される。この
後、部分的に処理されたウエーハの電子ビーム・
レジスト層の全表面上に適切な金属が堆積され
る。この後電子ビーム・レジストを溶解又はエツ
チングして、窒化シリコン層の表面上の所望の金
属パターンを残すことにより、リフト・オフは遂
行される。

以上のことから、本発明における放電方法及び
放電装置は、絶縁層によつて覆われた導電性領域
を包含するウエーハ又は他の基板を露光するため
に荷電粒子ビームが利用されるすべてのタイプの
処理工程の使用に対して、比較的容易且つ十分に
適合する発明であるということは明らかである。

本発明はその好ましい実施例について特定して
記載され示されてきたが、本発明の精紳及び範囲
を逸脱することなくその形式及び詳細における変
更がなされ得ることは当業者に理解されるであろ
う。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の電気的及び機械的
な部分的概略図、第２図はウエーハ保持器及び第
１図の装置において用いられる種類のウエーハの
縮少平面図、第３図は第２図のウエーハ保持器及
びウエーハの縮少底面図、第４図は本発明による
放電装置の概略的電気回路図、第５図は本発明に
よる、放電装置、ウエーハ保持器及び他の素子を
保持する機構の前面図、第６図は本発明による、
部分的に処理された半導体ウエーハ及びウエーハ
保持器の一部に対する半導体ウエーハの接続を示
す断面図、第７図は本発明による、電子ビーム装
置において露光されるウエーハ保持器の概略図で
ある。２…開口、３…半導体ウエーハの表面、４…絶
縁層、５…導電性領域、６…底板、７…放電装
置、８，９…リード線、１０…保持器、１１…基
礎ユニツト、１２…切り欠き、１３…接触針、１
５…電源スイツチ、１６…瞬時接触スイツチ、１
７…ふた、１８，１８′，１８″…柱、１９…オー
ム計、２１…フランジ、２２…プランジヤ、２
３，２４…機械的止め具、２５…板ばね、２６…
ボルト、２７…凹部、２８…保持器の上面、２９
…内壁、３１…限流抵抗器、３２…一次側コイ
ル、３３…二次側コイル、３４…スイツチングト
ランジスタ、３５…ウエーハの縁、３７…ちよう
つがい、３８…演算増幅器、３９…底板、４１…
フイールド酸化層、４２…N⁺ソース領域、４３
…N⁺ドレイン領域、４４…多結晶シリコンゲー
ト、４６…酸化層、４７…アルミニウム層、４８
…電極窓、４９…レジスト、５１…整流回路、６
０，６０′…電子ビーム、６５，６５′…電子ビー
ム源、６６…テーブル、６７，６８…ウエーハの
表面上の点、６９…等電位線。

Claims

【特許請求の範囲】１半導体ウエーハの導電性領域を絶縁層で被覆
し、該絶縁層上にレジスト層を形成し、次いで該
ウエーハを導電性のウエーハ保持器に係合する工
程を含む半導体ウエーハの処理方法において、前
記ウエーハを前記保持器に係合する工程の後に、
前記ウエーハと前記保持器との間に電圧を印加し
て前記導電性領域と前記ウエーハ保持器との間に
前記絶縁層を通る電気的接続路を形成する工程を
具備することを特徴とする半導体ウエーハの処理
方法。２前記レジスト層を電子ビームレジストにより
形成することを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の半導体ウエーハの処理方法。３半導体ウエーハの導電性領域を絶縁層で被覆
し、該絶縁層上にレジスト層を形成し、次いで該
ウエーハを導電性のウエーハ保持器に係合する工
程を含む半導体ウエーハの処理方法において、前
記ウエーハを前記保持器に係合する工程の後に、
前記ウエーハと前記保持器との間に電圧を印加し
て前記導電性領域と前記ウエーハ保持器との間に
前記絶縁層を通る電気的接続路を形成する工程、
および前記レジスト層を電子ビーム装置内で電子
ビームによつて露光すると共に前記電子ビームに
よつて生じた電流を該電気的接続路に導通させる
工程を具備することを特徴とする半導体ウエーハ
の処理方法。４前記レジスト層を電子ビームレジストにより
形成することを特徴とする特許請求の範囲第３項
記載の半導体ウエーハの処理方法。５半導体ウエーハの導電性領域を被覆している
絶縁層を貫通する電気的接続を形成する半導体ウ
エーハの処理方法であつて、該半導体ウエーハを機械的に係合させる導電性
保持器、該ウエーハの表面に接触する針を包含する放電
装置、及び、該針が該表面に接触している時に、該針と該保
持器との間に電圧パルスを印加して該保持器と該
導電性領域との間に永久的に電気的接続を生ぜし
める手段、を具備することを特徴とする半導体ウエーハの
処理装置。