(57)【要約】【課題】ステンシルマスクを用いた半導体製造工程において、被処理基板に帯電する残留電荷によって半導体素子が破壊する可能性を低減することが可能な半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】被処理基板１２に対して対向して配置された、開口部を有するステンシルマスク１１を介して、前記被処理基板１２に荷電粒子１３を照射する工程において、前記被処理基板１２とグランドの間を流れる電流値に応じて、前記ステンシルマスク１１と前記被処理基板１２との電位差を調整することを特徴とする半導体装置の製造方法である。【選択図】  図１
2004207562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板に対して対向して配置された、開口部を有するステンシルマスクを介して、前記被処理基板に荷電粒子を照射する工程において、
前記被処理基板とグランドの間を流れる電流値に応じて、前記ステンシルマスクと前記被処理基板との電位差を調整することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
被処理基板に対して対向して配置された、開口部を有するステンシルマスクを介して、前記被処理基板に荷電粒子を照射する工程において、
前記被処理基板に流れる電流値と前記ステンシルマスクに流れる電流値の比に応じて、前記ステンシルマスクと前記被処理基板との電位差を調整することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記電位差の調整は、前記ステンシルマスクとグランドの間に設けられた第１の電源を用いて、グランドを基準として前記ステンシルマスクの電位を変化させることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記電位差の調整は、前記ステンシルマスクとグランドの間に設けられた第１の電源、及び前記被処理基板とグランドの間に設けられた第２の電源を用いて、前記ステンシルマスクと前記被処理基板との電位差の調整を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記電流値が増加した場合に、前記ステンシルマスクと前記被処理基板との電位差が小さくなるよう調整し、前記電流値が減少した場合に、前記ステンシルマスクと前記被処理基板との電位差が大きくなるよう調整することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記電流比が増加した場合に、前記ステンシルマスクと前記被処理基板との電位差が小さくなるよう調整し、前記電流比が減少した場合に、前記ステンシルマスクと前記被処理基板との電位差が大きくなるよう調整することを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
被処理基板に対して対向して配置された、開口部を有するステンシルマスクと、
前記ステンシルマスクの開口部を介して前記被処理基板に荷電粒子を照射する粒子源と、
前記ステンシルマスクに接続され、前記ステンシルマスクの電位を変化させる第１の電源と、
前記被処理基板に接続された第１の電流計と、
を具備した半導体製造装置。
【請求項８】
前記被処理基板は、グランドに接続されており、
前記第１の電源は、グランドを基準として前記ステンシルマスクの電位を変化させることを特徴とする請求項７に記載の半導体製造装置。
【請求項９】
前記ステンシルマスクに、第２の電流計が接続されていることを特徴とする請求項７に記載の半導体製造装置。
【請求項１０】
前記被処理基板に、前記被処理基板の電位を変化させる第２の電源が接続されていることを特徴とする請求項７または９に記載の半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転写用マスクとして例えばステンシルマスクを用いた半導体装置の製造方法及び半導体製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程において、所定のパターンを有するステンシルマスクを被処理基板上に一定の距離を置いて設置し、ステンシルマスクのパターン開口部を通して電子やイオンなどの荷電粒子を被処理基板に照射する方法がある。イオン注入工程に代表される荷電粒子を用いた半導体製造装置の例を示す。粒子源から、所望のエネルギーで加速されたイオンなどの荷電粒子（イオンビーム）は、スキャナーやマグネットを通過して、所望の大きさに成形される。成形されたイオンビームは、ステンシルマスクのパターン開口部を通して、被処理基板に照射される。ここで、被処理基板は、半導体基板であり、表面に半導体素子が形成されている。
【０００３】
荷電粒子を用いて、被処理基板に処理を行うと、被処理基板に残留電荷が蓄積し、被処理基板に形成された半導体素子が、残留電荷による帯電によって、破壊してしまうという問題があった。この問題を解決するために、２次電子またはプラズマ電子を発生させて残留電荷を中和することによって、被処理基板の破壊を防ぐ方法が、一般に知られている。（例えば、特許文献１）
また、特許文献２では、ステンシルマスクと被処理基板の距離及び電位差を変化させることによって、被処理基板に帯電する残留電荷量を制御する方法が記載されている。ステンシルマスクと被処理基板の間に電源を設けたり、ステンシルマスクとグランドの間に電源を設け、かつ被処理基板とグランドの間に別の電源を設けることによって、被処理基板に帯電する残留電荷量を制御している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２８３４１１号公報（第４頁）
【特許文献２】
特開２００２−２０３８０６号公報（図２９，図３５）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
２次電子またはプラズマ電子を発生させて残留電荷を中和するような電荷中和機構は、被処理基板やステンシルマスクの帯電量、荷電粒子のエネルギー量、装置内の真空度などに敏感であるため、装置内のこれらの状況によって、中和量が大きく変化してしまう。したがって、２次電子またはプラズマ電子を発生させて残留電荷を中和することによって、被処理基板の破壊を防ぐ方法では、結果的に、中和量が不足してしまったり、過剰の電子供給を行って、負に帯電してしまったりして、半導体素子を破壊する可能性があるという問題があった。また、２次電子またはプラズマ電子を発生させるような電荷中和機構では、装置の複雑化を招いていた。
【０００６】
ステンシルマスクと被処理基板の距離及び電位差を変化させることによって、被処理基板に帯電する残留電荷量を制御する方法では、歩留まりは向上するものの、イオン注入工程を行う前に、ステンシルマスクと被処理基板の距離及び電位差の設定を行っているため、荷電粒子の照射条件が一定であり、かつ装置が安定した状態で処理が行われていれば、問題が生じないが、装置が不安定な状態となり、例えば、単位時間当たりの荷電粒子の照射量（電流量）が処理の間に変化する場合は、中和量が不足してしまったり、過剰の電子供給を行って、負に帯電してしまったりして、半導体素子を破壊する可能性があるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記した問題点を解決するためになされたもので、ステンシルマスクを用いた半導体製造工程において、被処理基板に帯電する残留電荷によって半導体素子が破壊する可能性を低減し、歩留まりを向上させることが可能な半導体装置の製造方法及び半導体製造装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するための本発明の半導体装置の製造方法の一形態は、被処理基板に対して対向して配置された、開口部を有するステンシルマスクを介して、前記被処理基板に荷電粒子を照射する工程において、
前記被処理基板とグランドの間を流れる電流値に応じて、前記ステンシルマスクと前記被処理基板との電位差を調整することを特徴とする。
【０００９】
また、上記した目的を達成するための本発明の半導体製造装置の一形態は、被処理基板に対して対向して配置された、開口部を有するステンシルマスクと、
前記ステンシルマスクの開口部を介して前記被処理基板に荷電粒子を照射する粒子源と、
前記ステンシルマスクに接続され、前記ステンシルマスクの電位を変化させる第１の電源と、
前記被処理基板に接続された第１の電流計と、
を具備している。
【００１０】
上記した本発明の形態によれば、ステンシルマスクを用いた半導体製造工程において、被処理基板に帯電する残留電荷によって半導体素子が破壊する可能性を低減し、歩留まりを向上させることができることが可能な半導体装置の製造方法及び半導体製造装置を提供することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１に本発明の第１の実施の形態に係る半導体製造装置を示す。半導体装置の製造工程において、所定のパターンを有するステンシルマスク１１を被処理基板１２上に一定の距離を置いて設置する。粒子源から、所望のエネルギーで加速されたイオンなどの荷電粒子１３（イオンビーム）は、スキャナーやマグネットを通過して、所望の大きさに成形され、成形されたイオンビーム１３は、ステンシルマスクのパターン開口部を通して、被処理基板１２に照射される。ここで、被処理基板１２は、半導体基板であり、表面に半導体素子が形成されている。
【００１２】
ステンシルマスク１１は、電源１４に接続されている。このため、装置外壁（またはグランド）を基準として、ステンシルマスク１１の電位を制御することができる。また、被処理基板１２は、電流計１５を介して、装置外壁（またはグランド）に接続されている。このため、被処理基板から流れる電流を測定することができる。
【００１３】
イオン注入工程などの半導体製造工程において、イオンビーム１３の照射量が時間的に変化しない場合、被処理基板１２に作用させる荷電粒子の量が一定であるとすると、電流計１５で観測される電流I1も、一定の値である。つまり、被処理基板１２を処理する処理条件に応じた適正な電流値が存在し、通常は、その一定値となる。最も好ましくは、電流I1の一定値は、０Ａであるが、これに限らず、０Ａ以外の一定値であってもかまわない。
【００１４】
装置内の状況によって、ステンシルマスク１１と被処理基板１２の電気的バランスがくずれて、中和効果が薄れると、例えば、被処理基板１２の表面に過剰な正電荷が蓄積し始める。被処理基板１２の表面に蓄積した過剰な正電荷は、装置外壁へと流れ、電流I1が増加する。よって、本実施の形態では、被処理基板１２に流れる電流I1を測定し、イオン注入工程中に、何らかの要因で、電流I1が適正な電流値よりも大きくなった場合は、電源１４によって、ステンシルマスク１１の電位を下げることによって、被処理基板１２に蓄積され始めた正電荷を中和することができる。ステンシルマスク１１の電位の調整を行う際に、電位を下げすぎると、被処理基板１２の表面に負電荷が蓄積し、逆に、電流Ｉ2が適正な電流値によりも小さくなる。この場合は、電源１４によって、ステンシルマスク１１の電位を上げることによって、被処理基板１２に蓄積され始めた負電荷を中和することができる。
【００１５】
よって、本実施の形態では、イオン注入工程などの荷電粒子を用いた半導体製造工程において、不安定な装置状態による中和条件の変化がある場合であっても、装置状態に追随してステンシルマスクの電位を変化させることができるため、被処理基板に帯電する残留電荷によって半導体素子が破壊する可能性を低減し、歩留まりを向上させることができる。
（第２の実施の形態）
図２に本発明の第２の実施の形態に係る半導体製造装置を示す。半導体装置の製造工程において、所定のパターンを有するステンシルマスク２１を被処理基板２２上に一定の距離を置いて設置する。粒子源から、所望のエネルギーで加速されたイオンなどの荷電粒子２３（イオンビーム）は、スキャナーやマグネットを通過して、所望の大きさに成形され、成形されたイオンビーム２３は、ステンシルマスクのパターン開口部を通して、被処理基板２２に照射される。ここで、被処理基板２２は、半導体基板であり、表面に半導体素子が形成されている。
【００１６】
ステンシルマスク２１は、電源２４に接続されている。このため、装置外壁（またはグランド）を基準として、ステンシルマスク２１の電位を制御することができる。また、ステンシルマスク２１に、電流計２５が接続されている。このため、ステンシルマスク２１から流れる電流を測定することができる。また、被処理基板２２は、電流計２６を介して、装置外壁（またはグランド）に接続されている。このため、被処理基板から流れる電流を測定することができる。
【００１７】
イオン注入工程などの半導体製造工程において、イオンビーム２３の照射量が時間的に変化しない場合、被処理基板２２に作用させる荷電粒子の量が一定であるとすると、電流計２６で観測される電流I1も、一定の値である。つまり、被処理基板２２を処理する処理条件に応じた適正な電流値が存在し、通常は、その一定値となる。最も好ましくは、電流I1の一定値は、０Ａであるが、これに限らず、０Ａ以外の一定値であってもかまわない。
【００１８】
しかし、イオン注入工程などの半導体製造工程において、イオンビーム２３の単位時間あたりの照射量が時間的に変化する場合、被処理基板２２に作用させる単位時間あたりの荷電粒子の量も変化するため、電流計２６で観測される電流I1も変化する。ところが、ステンシルマスク２１と被処理基板２２の電気的バランス安定した状態では、中和効果が持続しているため、ステンシルマスク２１から流れる電流Ｉ2に対する被処理基板２２から流れる電流Ｉ1の比、すなわち電流比Ｉ1／Ｉ2は、一定値となる。つまり、被処理基板２２を処理する処理条件に応じた適正な電流比が存在し、通常は一定値となる。
【００１９】
装置内の状況によって、ステンシルマスク２１と被処理基板２２の電気的バランスがくずれて、中和効果が薄れると、例えば、被処理基板２２の表面に過剰な正電荷が蓄積し始める。被処理基板２２の表面に過剰な正電荷が蓄積し始めると、ステンシルマスク２１から流れる電流Ｉ2に対する被処理基板２２から流れる電流Ｉ1の比、すなわち電流比Ｉ1／Ｉ2が増加する。よって、本実施の形態では、被処理基板２２に流れる電流比Ｉ1／Ｉ2を測定し、イオン注入工程中に、何らかの要因で、電流比Ｉ1／Ｉ2が適正な電流比よりも大きくなった場合は、電源２４によって、ステンシルマスク２１の電位を下げることによって、被処理基板２２に蓄積され始めた正電荷を中和することができる。ステンシルマスク２１の電位の調整を行う際に、電位を下げすぎると、被処理基板２２の表面に負電荷が蓄積し、逆に、電流比Ｉ1／Ｉ2が適正な電流比よりも小さくなる。この場合は、電源２４によって、ステンシルマスク２１の電位を上げることによって、被処理基板２２に蓄積され始めた負電荷を中和することができる。
【００２０】
よって、本実施の形態では、イオン注入工程などの荷電粒子を用いた半導体製造工程において、イオンビームの照射量が時間的に変化する場合であっても、被処理基板に帯電する残留電荷によって半導体素子が破壊する可能性を低減し、歩留まりを向上させることができる
（第１の変形例）
図３に本発明の第２の実施の形態の第１の変形例に係る半導体製造装置を示す。半導体装置の製造工程において、所定のパターンを有するステンシルマスク３１を被処理基板３２上に一定の距離を置いて設置する。粒子源から、所望のエネルギーで加速されたイオンなどの荷電粒子３３（イオンビーム）は、スキャナーやマグネットを通過して、所望の大きさに成形され、成形されたイオンビーム３３は、ステンシルマスクのパターン開口部を通して、被処理基板３２に照射される。ここで、被処理基板３２は、半導体基板であり、表面に半導体素子が形成されている。
【００２１】
ステンシルマスク３１は、電源３４に接続されている。このため、装置外壁（またはグランド）を基準として、ステンシルマスク３１の電位を制御することができる。また、ステンシルマスク３１には、電流計３５が接続されており、ステンシルマスク３１から流れる電流を測定することができる。さらに、被処理基板３２は、電源３６に接続されている。このため、装置外壁（またはグランド）を基準として、被処理基板３２の電位を制御することができる。また、被処理基板３２には、電流計３７が接続されており、被処理基板３２から流れる電流を測定することができる。
【００２２】
イオン注入工程などの半導体製造工程において、イオンビーム３３の照射量が時間的に変化しない場合、被処理基板３２に作用させる荷電粒子の量が一定であるとすると、電流計３７で観測される電流I1も、一定の値である。つまり、被処理基板を処理する処理条件に応じた適正な電流値が存在し、通常は、その一定値となる。最も好ましくは、電流I1の一定値は、０Ａであるが、これに限らず、０Ａ以外の一定値であってもかまわない。
【００２３】
しかし、イオン注入工程などの半導体製造工程において、イオンビーム３３の単位時間あたりの照射量が時間的に変化する場合、被処理基板３２に作用させる単位時間あたりの荷電粒子の量も変化するため、電流計３７で観測される電流I1も変化する。ところが、ステンシルマスク３１と被処理基板３２の電気的バランス安定した状態では、中和効果が持続しているため、ステンシルマスク３１から流れる電流Ｉ2に対する被処理基板３２から流れる電流Ｉ1の比、すなわち電流比Ｉ1／Ｉ2は、一定値となる。つまり、被処理基板３２を処理する処理条件に応じた適正な電流比が存在し、通常は一定値となる。
【００２４】
装置内の状況によって、ステンシルマスク３１と被処理基板３２の電気的バランスがくずれて、中和効果が薄れると、例えば、被処理基板３２の表面に過剰な正電荷が蓄積し始める。被処理基３２板の表面に過剰な正電荷が蓄積し始めると、ステンシルマスク３１から流れる電流Ｉ2に対する被処理基板３２から流れる電流Ｉ1の比、すなわち電流比Ｉ1／Ｉ2が増加する。
【００２５】
よって、本実施の形態では、被処理基板に流れる電流比Ｉ1／Ｉ2を測定し、イオン注入工程中に、何らかの要因で、電流比Ｉ1／Ｉ2が適正な電流比よりも大きくなった場合は、電源３４及び電源３６によって、ステンシルマスク３１と被処理基板３２の電位差を小さくすることによって、被処理基板に蓄積され始めた正電荷を中和することができる。ステンシルマスク３１と被処理基板３２の電位差の調整を行う際に、電位差を小さくしすぎると、被処理基板の表面に負電荷が蓄積し、逆に、電流比Ｉ1／Ｉ2が適正な電流比よりも小さくなる。
【００２６】
第１の変形例では、電源３４及び電源３６を調整して、ステンシルマスク３１と被処理基板３２の電位差を大きくすることによって、被処理基板３２に蓄積され始めた負電荷を中和することができる。このとき、被処理基板３２に接続された電源３６は、半導体素子への影響を考慮し、電源３４の補助的役割として使用することが好ましい。ステンシルマスク３１及び被処理基板３２に接続された電源３４及び電源３６を用いて、ステンシルマスク３１と被処理基板３２の電位を独立して調整することができるため、最適となる中和条件に精度よく調整することができる。よって、第１の変形例においても、イオン注入工程などの荷電粒子を用いた半導体製造工程において、イオンビームの照射量が時間的に変化する場合であっても、被処理基板に帯電する残留電荷によって半導体素子が破壊する可能性を低減し、歩留まりを向上させることができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、イオン注入工程などの荷電粒子を用いた半導体製造工程において、被処理基板に帯電する残留電荷によって半導体素子が破壊する可能性を低減し、歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装製造装置を用いた半導体装置の製造方法の工程の一部を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装製造装置を用いた半導体装置の製造方法の工程の一部を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態の第１の変形例に係る半導体装製造装置を用いた半導体装置の製造方法の工程の一部を示す図である。
【符号の説明】
１１，２１，３１  ステンシルマスク
１２，２２，３２  被処理基板
１３，２３，３３  イオンビーム
１４，２４，３４，３６  電源
１５，２５，２６，３５，３７  電流計
【図１】
2004207562.tif 000003
【図２】
2004207562.tif 000004
【図３】
2004207562.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成16年2月18日(2004.2.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板に対して対向して配置された、開口部を有するステンシルマスクを介して、前記被処理基板に荷電粒子を照射する工程において、
前記被処理基板とグランドの間を流れる電流値に応じて、前記ステンシルマスクと前記被処理基板との電位差を調整することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
被処理基板に対して対向して配置された、開口部を有するステンシルマスクを介して、前記被処理基板に荷電粒子を照射する工程において、
前記被処理基板に流れる電流値と前記ステンシルマスクに流れる電流値の比に応じて、前記ステンシルマスクと前記被処理基板との電位差を調整することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
被処理基板に対して対向して配置された、開口部を有するステンシルマスクと、
前記ステンシルマスクの開口部を介して前記被処理基板に荷電粒子を照射する粒子源と、
前記ステンシルマスクに接続され、前記ステンシルマスクの電位を変化させる第１の電源と、前記被処理基板に接続された第１の電流計と、
を具備した半導体製造装置。
【請求項４】
前記被処理基板は、グランドに接続されており、
前記第１の電源は、グランドを基準として前記ステンシルマスクの電位を変化させることを特徴とする請求項３に記載の半導体製造装置。
【請求項５】
前記ステンシルマスクに、第２の電流計が接続されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体製造装置。