JP2003229353A - Surface treatment device - Google Patents

Surface treatment device

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JP2003229353A
JP2003229353A JP2002027147A JP2002027147A JP2003229353A JP 2003229353 A JP2003229353 A JP 2003229353A JP 2002027147 A JP2002027147 A JP 2002027147A JP 2002027147 A JP2002027147 A JP 2002027147A JP 2003229353 A JP2003229353 A JP 2003229353A
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Japan
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surface treatment
treatment apparatus
electron beam
energy
electrons
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Withdrawn
Application number
JP2002027147A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuya Nagaseki
一也 永関
Tadashi Onishi
正 大西
Koichi Murakami
幸一 村上
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Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface treatment device capable of performing requested surface treatment with precision only at a requested section of a substrate which is to be treated. <P>SOLUTION: A table 2 which supports a semiconductor wafer W, which is a substrate to be treated, is provided inside a vacuum chamber 1. An electron beam irradiating mechanism 6 which generates an electron beam EB is provided to the sealing part of the vacuum chamber 1. An electrode 10 is provided on the table 2, and a mesh-like or porous intermediate electrode 12 is provided between the table 2 and the electron beam irradiating mechanism 6. The intermediate electrode 12 is connected to a DC power source 30 to apply a desired DC voltage. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハやガ
ラス基板等の被処理物に、真空雰囲気下で電子を照射
し、レジストや絶縁膜等の改質を行う表面処理装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface processing apparatus for irradiating an object to be processed such as a semiconductor wafer or a glass substrate with electrons in a vacuum atmosphere to modify a resist or an insulating film.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、半導体装置の製造分野等にお
いては、レジストを用いたリソグラフィー工程により、
半導体ウエハ等の基板に対する回路パターンの転写が行
われており、このようなリソグラフィー工程において、
露光、現像後に、紫外線(UV)照射によってレジスト
を改質し、レジストを硬化してその機械的強度を高める
UVを用いた表面処理が行われることが多い。
2. Description of the Related Art Conventionally, in the field of manufacturing semiconductor devices, etc., a lithography process using a resist is used.
A circuit pattern is transferred to a substrate such as a semiconductor wafer, and in such a lithography process,
After exposure and development, surface treatment using UV is often performed to modify the resist by irradiation with ultraviolet rays (UV) and cure the resist to enhance its mechanical strength.

【0003】このため、半導体装置の製造分野等におい
ては、従来から、紫外線照射機構を具備した表面処理装
置が用いられている。
Therefore, in the field of manufacturing semiconductor devices, surface treatment apparatuses having an ultraviolet irradiation mechanism have been used conventionally.

【0004】また、近年においては、紫外線に換えて、
エレクトロンビーム(EB)を用い、電子を照射して、
レジストや絶縁膜の改質を行う表面処理を行うことが試
みられている。
In recent years, instead of ultraviolet rays,
Using an electron beam (EB) to irradiate electrons,
Attempts have been made to perform surface treatment for modifying a resist or an insulating film.

【0005】かかる電子を用いた表面処理では、真空チ
ャンバ内に収容した半導体ウエハやガラス基板等の被処
理物に真空雰囲気下で電子を照射し、この電子の作用に
よってレジストや絶縁膜の改質を行うものであり、従来
に比べて非常に短時間で処理を行うことができるという
特徴を有する。
In such surface treatment using electrons, an object to be treated such as a semiconductor wafer or a glass substrate housed in a vacuum chamber is irradiated with electrons in a vacuum atmosphere, and the action of the electrons modifies a resist or an insulating film. And has a feature that the processing can be performed in a very short time compared with the conventional method.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述したとおり、従来
から、紫外線を用いた場合に比べて短時間でレジストの
硬化等の処理を行うことができる電子を用いた表面処理
を行うことが試みられている。
As described above, it has hitherto been attempted to carry out a surface treatment using electrons, which can perform treatment such as resist curing in a shorter time than in the case where ultraviolet rays are used. ing.

【0007】本発明者等は、従来からかかる表面処理装
置の開発を行っており、多くの実験等を行った結果、電
子を用いた表面処理装置においては、次のような課題が
あることが判明した。
The inventors of the present invention have been developing such a surface treatment apparatus, and as a result of many experiments, the surface treatment apparatus using electrons has the following problems. found.

【0008】すなわち、電子を用いた表面処理装置にお
いては、エレクトロンビームを発生させるためにEB管
を使用するが、このEB管内は高真空に保たれており、
エレクトロンビームは、このEB管に設けられた照射窓
を介して外部に照射される。このようなEB管の照射窓
は、EB管の内部と外部との圧力差に絶え得る機械的強
度を有することが必要とされ、かつ、EB管の内部と外
部とを気密に閉塞可能であることが必要とされる。
That is, in a surface treatment apparatus using electrons, an EB tube is used to generate an electron beam, and the inside of the EB tube is kept in a high vacuum.
The electron beam is irradiated to the outside through an irradiation window provided in this EB tube. The irradiation window of the EB tube is required to have mechanical strength capable of withstanding the pressure difference between the inside and the outside of the EB tube, and the inside and the outside of the EB tube can be hermetically closed. Is needed.

【0009】このため、照射窓の構成部材としては、例
えば、3μm等、ある程度の厚さを有するものが使用さ
れており、その材質としては、例えば、SiN等が用い
られている。
Therefore, as the constituent member of the irradiation window, one having a certain thickness such as 3 μm is used, and the material thereof is, for example, SiN.

【0010】したがって、上記のような照射窓を介して
エレクトロンビームを外部に引き出すためには、EB管
における電子の加速電圧としてある程度高い加速電圧を
必要とし、例えば15〜35KeV程度の加速電圧を必
要とする。
Therefore, in order to extract the electron beam to the outside through the irradiation window as described above, a somewhat high acceleration voltage is required as an electron acceleration voltage in the EB tube, for example, an acceleration voltage of about 15 to 35 KeV is required. And

【0011】一方、EBキュア処理を行うレジスト膜等
は、その材質も厚さも多種多様であるため、上記のよう
な加速電圧で射出されたエレクトロンビームを照射する
と、レジスト膜等の種類によっては、レジスト膜等を貫
通してエレクトロンビームがレジスト膜等の下層に侵入
し、当該下層に不所望な処理が行われてしまい、下層に
設けられたデバイスや絶縁膜の性質が変化してしまうこ
とがあるという問題があった。
On the other hand, since the resist film and the like for the EB curing process have a wide variety of materials and thicknesses, when the electron beam emitted with the above-mentioned acceleration voltage is irradiated, depending on the type of the resist film or the like, The electron beam may penetrate into the lower layer of the resist film or the like through the resist film and undesired treatment may be applied to the lower layer, which may change the properties of the device or insulating film provided in the lower layer. There was a problem.

【0012】また、エレクトロンビームは、上記の照射
窓を通過する際に照射窓の構成物と相互作用を行い、さ
らに、照射窓を通過した後、真空チャンバ内のガス分子
と相互作用を行う。このため、エレクトロンビームのエ
ネルギー分布がブロードになり、エレクトロンビームの
エネルギーが不揃いになるため、EBキュア処理の精度
が悪くなるという問題もあった。
The electron beam interacts with the constituents of the irradiation window when passing through the irradiation window, and further interacts with gas molecules in the vacuum chamber after passing through the irradiation window. For this reason, the energy distribution of the electron beam becomes broad, and the energy of the electron beam becomes uneven, which causes a problem that the accuracy of the EB cure process deteriorates.

【0013】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、その目的は、被処理基板の所望の部位にの
み、所望の表面処理を精度良く施すことのできる電子を
用いた表面処理装置を提供することにある。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to carry out a surface treatment using electrons capable of precisely performing a desired surface treatment only on a desired portion of a substrate to be processed. To provide a device.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項1の発明は、内部を所定の真空雰囲気に設定
可能とされた真空チャンバと、前記真空チャンバ内に設
けられ、被処理基板が載置される載置台と、前記被処理
基板に電子を照射する電子照射機構と、前記電子照射機
構から射出された電子のエネルギーを制御して前記被処
理基板に照射するためのエネルギー制御手段とを具備し
たことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 provides a vacuum chamber whose inside can be set to a predetermined vacuum atmosphere, and a substrate to be processed which is provided in the vacuum chamber. A mounting table on which a substrate is placed, an electron irradiation mechanism for irradiating the substrate to be processed with electrons, and an energy control means for controlling the energy of electrons emitted from the electron irradiation mechanism to irradiate the substrate to be processed. And is provided.

【0015】請求項2の発明は、請求項1記載の表面処
理装置において、前記エネルギー制御手段は、電界を形
成して電子のエネルギー制御を行うことを特徴とする。
According to a second aspect of the invention, in the surface treatment apparatus according to the first aspect, the energy control means controls the energy of electrons by forming an electric field.

【0016】請求項3の発明は、請求項1又は2記載の
表面処理装置において、前記エネルギー制御手段が、前
記載置台に設けられた電極を具備したことを特徴とす
る。
The invention of claim 3 is the surface treatment apparatus according to claim 1 or 2, wherein the energy control means comprises an electrode provided on the mounting table.

【0017】請求項4の発明は、請求項3項記載の表面
処理装置において、前記エネルギー制御手段が、前記電
極に所望の電圧を印加する電圧印加手段を具備したこと
を特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the surface treatment apparatus according to the third aspect, the energy control means includes a voltage applying means for applying a desired voltage to the electrodes.

【0018】請求項5の発明は、請求項1〜4いずれか
1項記載の表面処理装置において、前記エネルギー制御
手段が、前記載置台と前記電子照射機構との間に設けら
れたメッシュ状又は多孔状の中間電極を具備したことを
特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the surface treatment apparatus according to any one of the first to fourth aspects, the energy control means is in the form of a mesh provided between the mounting table and the electron irradiation mechanism. It is characterized by having a porous intermediate electrode.

【0019】請求項6の発明は、請求項5項記載の表面
処理装置において、前記エネルギー制御手段が、前記中
間電極に所望の電圧を印加する電圧印加手段を具備した
ことを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the surface treatment apparatus according to the fifth aspect, the energy control means includes a voltage applying means for applying a desired voltage to the intermediate electrode.

【0020】請求項7の発明は、請求項1〜6いずれか
1項記載の表面処理装置において、前記エネルギー制御
手段が、前記電子照射機構から射出された電子のエネル
ギーを低下させるように制御するよう構成されたことを
特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, in the surface treatment apparatus according to any one of the first to sixth aspects, the energy control means controls the energy of the electrons emitted from the electron irradiation mechanism to be lowered. It is characterized by being configured as follows.

【0021】請求項8の発明は、請求項1〜7いずれか
1項記載の表面処理装置において、前記電子照射機構
が、所定厚の照射窓を介して前記真空チャンバ内に電子
を照射するよう構成されたことを特徴とする。
According to an eighth aspect of the present invention, in the surface treatment apparatus according to any one of the first to seventh aspects, the electron irradiation mechanism irradiates electrons into the vacuum chamber through an irradiation window having a predetermined thickness. It is characterized by being configured.

【0022】請求項9の発明は、請求項1〜8いずれか
1項記載の表面処理装置において、前記エネルギー制御
手段が、前記電子照射機構から射出された電子のうちか
ら所望のエネルギー以外の電子を除去する電子エネルギ
ーフィルタリング機能を有することを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, in the surface treatment apparatus according to any one of the first to eighth aspects, the energy control means causes electrons other than a desired energy among the electrons emitted from the electron irradiation mechanism. It is characterized by having an electron energy filtering function for removing.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を、実施の形
態について図面を参照して説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The details of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0024】図1は、本発明を、半導体ウエハ等に電子
(エレクトロンビーム(EB))を照射して、絶縁膜
(例えば、Low−K膜)、レジスト等の表面処理(表
面改質処理)を行う表面処理装置に適用した実施の形態
の概略構成を模式的に示すものであり、同図において、
符号1は、材質が例えばアルミニウム等からなり、内部
を気密に閉塞可能に構成され、処理室を構成する円筒状
の真空チャンバを示している。
FIG. 1 shows the present invention in which a semiconductor wafer or the like is irradiated with electrons (electron beam (EB)) to surface-treat an insulating film (for example, a Low-K film), a resist or the like (surface modification treatment). FIG. 2 is a diagram schematically showing a schematic configuration of an embodiment applied to a surface treatment apparatus that performs
Reference numeral 1 denotes a cylindrical vacuum chamber which is made of, for example, aluminum and has a structure capable of hermetically closing the inside thereof and which constitutes a processing chamber.

【0025】上記真空チャンバ1の内部には、被処理基
板としての半導体ウエハWを、被処理面を上側に向けて
略水平に支持する載置台2が設けられている。
Inside the vacuum chamber 1, there is provided a mounting table 2 for supporting a semiconductor wafer W as a substrate to be processed substantially horizontally with the surface to be processed facing upward.

【0026】この載置台2は、ボール捩子とこのボール
捩子を回転させるモータ等からなる昇降装置3によっ
て、上下動自在に構成されている。載置台2の下側に
は、材質例えばステンレス鋼(SUS)製で伸縮自在に
構成され、真空チャンバ1の内部を気密に維持する円筒
状のベローズ4が設けられ、ベローズ4の外側にはベロ
ーズカバー5が設けられている。
The mounting table 2 is vertically movable by an elevating device 3 including a ball screw and a motor for rotating the ball screw. A cylindrical bellows 4 which is made of a material such as stainless steel (SUS) and is expandable and contractible and keeps the inside of the vacuum chamber 1 airtight is provided below the mounting table 2, and the bellows 4 is provided outside the bellows 4. A cover 5 is provided.

【0027】一方、真空チャンバ1の天井部には、エレ
クトロンビームEBを発生させるためのエレクトロンビ
ーム照射機構6が設けられており、載置台2上に設けら
れた半導体ウエハWに対して、エレクトロンビームEB
を照射するように構成されている。ここで、エレクトロ
ンビーム照射機構6のEB管6aより射出されたエレク
トロンビームEBは、真空チャンバ1内の処理空間中の
不活性分子と衝突拡散を繰り返し、図1に示すように、
ある程度広がりをもった放射状の電子流となる。本実施
形態において、「エレクトロンビームEB」とは、この
ような電子流のことを意味する。
On the other hand, an electron beam irradiation mechanism 6 for generating an electron beam EB is provided on the ceiling of the vacuum chamber 1, and an electron beam is applied to the semiconductor wafer W provided on the mounting table 2. EB
Is configured to illuminate. Here, the electron beam EB emitted from the EB tube 6a of the electron beam irradiation mechanism 6 repeatedly collides and diffuses with the inert molecules in the processing space in the vacuum chamber 1, and as shown in FIG.
It becomes a radial electron flow with some spread. In the present embodiment, the “electron beam EB” means such an electron flow.

【0028】そして、このエレクトロンビームEBを照
射する際のエレクトロンビーム照射機構6と半導体ウエ
ハWとの距離を、昇降装置3によって載置台2を上下動
させることにより、調節できるようになっている。
The distance between the electron beam irradiation mechanism 6 and the semiconductor wafer W when the electron beam EB is irradiated can be adjusted by moving the mounting table 2 up and down by the elevating device 3.

【0029】上記エレクトロンビーム照射機構6は、E
B管6aを複数配列して構成されており、本実施の形態
では、図2に示すように、合計19個のEB管6aを、
載置台2上に設けられた半導体ウエハWと略同形状の円
形の領域を占めるように、かつ、同心円状に配列される
ように並べて構成されている。なお、図2において、6
bは、EB管6aの内部を外部と気密に閉塞するととも
に、エレクトロンビームEBを射出可能に構成された照
射窓を示している。この照射窓6bは、前述したとお
り、例えば、厚さが3μm程度のSiN等から構成され
ている。
The electron beam irradiation mechanism 6 has an E
It is configured by arranging a plurality of B tubes 6a, and in the present embodiment, as shown in FIG. 2, a total of 19 EB tubes 6a are provided.
The semiconductor wafers W are arranged side by side so as to occupy a circular region having substantially the same shape as the semiconductor wafer W provided on the mounting table 2 and to be arranged concentrically. In FIG. 2, 6
Reference numeral b indicates an irradiation window configured to hermetically close the inside of the EB tube 6a to the outside and to emit the electron beam EB. As described above, the irradiation window 6b is made of, for example, SiN having a thickness of about 3 μm.

【0030】図1に示すように、上記EB管6aは、エ
レクトロンビームEBの射出側端部(照射窓6b側)が
下側を向くように配置されている。そして、照射窓6b
を介して、真空チャンバ1内の半導体ウエハWに向けて
エレクトロンビームEBを照射するように構成されてい
る。
As shown in FIG. 1, the EB tube 6a is arranged so that the emission side end of the electron beam EB (irradiation window 6b side) faces downward. And the irradiation window 6b
The semiconductor wafer W in the vacuum chamber 1 is irradiated with the electron beam EB via the.

【0031】また、真空チャンバ1内には、各EB管6
a毎に、エレクトロンビームEBの量を検出するための
グリッド状の検出機構6cが設けられている。
Further, in the vacuum chamber 1, each EB pipe 6
A grid-shaped detection mechanism 6c for detecting the amount of the electron beam EB is provided for each a.

【0032】上記検出機構6cは、エレクトロンビーム
EBが衝突することによって流れる電流からエレクトロ
ンビームEBの量を検出するものであり、これらの検出
機構6cの各検出信号は、夫々出力制御装置20に入力
されるようになっている。そして、出力制御装置20
は、これらの検出信号を参照信号として、各EB管6a
が、夫々予め設定された所定のエレクトロンビームEB
を出力するよう各EB管6aの電気的な制御を行うよう
に構成されている。
The detection mechanism 6c detects the amount of the electron beam EB from the current flowing due to the collision of the electron beam EB. The detection signals of these detection mechanisms 6c are input to the output control device 20, respectively. It is supposed to be done. Then, the output control device 20
Uses these detection signals as reference signals for each EB tube 6a.
However, each has a predetermined electron beam EB
Is configured to electrically control each EB tube 6a.

【0033】また、図1に示すように、真空チャンバ1
には、図示しないガス供給源に接続されたガス導入管7
と、図示しない真空排気装置に接続された排気管8が設
けられており、真空チャンバ1内を、所定の真空度の所
定のガス雰囲気とすることができるよう構成されてい
る。
Further, as shown in FIG. 1, the vacuum chamber 1
Is a gas introduction pipe 7 connected to a gas supply source (not shown).
Further, an exhaust pipe 8 connected to a vacuum exhaust device (not shown) is provided so that the inside of the vacuum chamber 1 can be made a predetermined gas atmosphere having a predetermined degree of vacuum.

【0034】また、載置台2の載置面には、ヒータ9が
設けられており、半導体ウエハWを所定の温度に加熱す
ることができるよう構成されている。そして、真空チャ
ンバ1の側壁部には、半導体ウエハWの搬入、搬出を行
うための開口部1aが設けられるとともに、この開口部
1aには、ゲートバルブ11が設けられており、半導体
ウエハWの搬入、搬出時には、このゲートバルブ11を
開閉して、開口部1aから半導体ウエハWの搬入、搬出
を行うように構成されている。
A heater 9 is provided on the mounting surface of the mounting table 2 so that the semiconductor wafer W can be heated to a predetermined temperature. The side wall of the vacuum chamber 1 is provided with an opening 1a for loading and unloading the semiconductor wafer W, and the opening 1a is provided with a gate valve 11 for opening the semiconductor wafer W. At the time of loading and unloading, the gate valve 11 is opened and closed to load and unload the semiconductor wafer W from the opening 1a.

【0035】さらに、本実施形態では、エレクトロンビ
ームEBのエネルギーを制御するためのエネルギー制御
手段を構成するため、載置台2に電極10が設けられて
おり、載置台2とエレクトロンビーム照射機構6との間
には、中間電極12が設けられている。
Further, in this embodiment, in order to configure the energy control means for controlling the energy of the electron beam EB, the mounting table 2 is provided with the electrode 10, and the mounting table 2 and the electron beam irradiation mechanism 6 are provided. The intermediate electrode 12 is provided between them.

【0036】上記中間電極12は、エレクトロンビーム
EBが通過できるように、メッシュ状又は多孔状に構成
されている。また、中間電極12には、直流電源30が
接続されており、中間電極12に所望の直流電圧を印加
できるように構成されている。一方、載置台2に設けら
れた電極10は、図1に示す例では、接地電位とされて
いる。
The intermediate electrode 12 has a mesh shape or a porous shape so that the electron beam EB can pass therethrough. A DC power supply 30 is connected to the intermediate electrode 12 so that a desired DC voltage can be applied to the intermediate electrode 12. On the other hand, the electrode 10 provided on the mounting table 2 is set to the ground potential in the example shown in FIG.

【0037】そして、例えば、中間電極12に、直流電
源30から所望の負電圧を印加することによって、図3
に示すように、中間電極12の位置で負電圧の値(絶対
値)が最大となり、照射窓6b及び半導体ウエハW(電
極10)の部分で零となるような電界を形成できるよう
になっている。
Then, for example, by applying a desired negative voltage from the DC power source 30 to the intermediate electrode 12, as shown in FIG.
As shown in FIG. 5, it becomes possible to form an electric field in which the value (absolute value) of the negative voltage becomes maximum at the position of the intermediate electrode 12 and becomes zero at the irradiation window 6b and the semiconductor wafer W (electrode 10). There is.

【0038】これによって、各EB管6aの照射窓6b
から射出されたエレクトロンビームEB電子の中から、
中間電極12を通過することのできないエネルギーの低
いエレクトロンビームEBを除き、フィルタリングした
状態のエレクトロンビームEBを半導体ウエハWに照射
できる構成となっている。
As a result, the irradiation window 6b of each EB tube 6a
From the electron beam EB electrons emitted from
The semiconductor wafer W can be irradiated with the filtered electron beam EB except for the low energy electron beam EB that cannot pass through the intermediate electrode 12.

【0039】なお、電極10を接地電位とした場合、中
間電極12を通過したエレクトロンビームEBは、中間
電極12と半導体ウエハW(電極10)との電位差によ
って元のエネルギーまで加速されることになるが、電極
10に負電圧を印加して、中間電極12と半導体ウエハ
W(電極10)との電位差を少なくすることによって、
エレクトロンビームEBのエネルギーを低下させること
もできる。
When the electrode 10 is set to the ground potential, the electron beam EB that has passed through the intermediate electrode 12 is accelerated to the original energy due to the potential difference between the intermediate electrode 12 and the semiconductor wafer W (electrode 10). However, by applying a negative voltage to the electrode 10 to reduce the potential difference between the intermediate electrode 12 and the semiconductor wafer W (electrode 10),
The energy of the electron beam EB can also be reduced.

【0040】上記構成により、照射窓6bを通過する際
の照射窓6bとの相互作用、及び照射窓6b通過後にお
ける真空チャンバ1内のガス分子との相互作用により、
エネルギー分布がブロードになったエレクトロンビーム
EBから、エネルギーの低いエレクトロンビームEBを
除き、より狭いエネルギー分布の、エネルギーがより揃
ったエレクトロンビームEBを半導体ウエハWに照射す
ることができる構成となっている。
With the above structure, the interaction with the irradiation window 6b when passing through the irradiation window 6b and the interaction with gas molecules in the vacuum chamber 1 after passing through the irradiation window 6b
The electron beam EB having a broad energy distribution is removed from the electron beam EB having a low energy, and the semiconductor wafer W can be irradiated with the electron beam EB having a narrower energy distribution and more uniform energy. .

【0041】つまり、中間電極12と直流電源30は、
エレクトロンビームEB中の電子から、所望のエネルギ
ー以外の電子を除去する電子エネルギーフィルタリング
機構としても機能することになる。
That is, the intermediate electrode 12 and the DC power source 30 are
It also functions as an electron energy filtering mechanism for removing electrons other than the desired energy from the electrons in the electron beam EB.

【0042】このように、エネルギー分布が狭く、エネ
ルギーが揃ったエレクトロンビームEBを半導体ウエハ
Wに照射することにより、半導体ウエハWに形成された
レジスト膜等の所望深さ領域に、精度良く均一な表面処
理を実施することができる。また、前述したように直流
電源の出力を制御して、エレクトロンビームEBのエネ
ルギーを制御することが可能なので、レジスト膜の表面
状態や処理の進行状況に応じて、直流電源を制御するこ
とで精度良く表面処理を行うことが可能である。
By thus irradiating the semiconductor wafer W with the electron beam EB having a narrow energy distribution and uniform energy, a desired depth region such as a resist film formed on the semiconductor wafer W is accurately and uniformly distributed. Surface treatment can be performed. Further, as described above, the output of the DC power supply can be controlled to control the energy of the electron beam EB. Therefore, by controlling the DC power supply according to the surface state of the resist film and the progress of processing, the accuracy can be improved. Good surface treatment is possible.

【0043】次に、上記構成の表面処理装置によって、
半導体ウエハWの表面処理を行う手順について説明す
る。
Next, using the surface treatment apparatus having the above-mentioned structure,
A procedure for performing the surface treatment of the semiconductor wafer W will be described.

【0044】まず、真空チャンバ1の側壁部分に設けら
れたゲートバルブ11を開放し、開口部1aから図示し
ない搬送機構等により、半導体ウエハWを真空チャンバ
1内に搬入し、予め所定の位置に下降されている載置台
2上に載置する。
First, the gate valve 11 provided on the side wall of the vacuum chamber 1 is opened, the semiconductor wafer W is loaded into the vacuum chamber 1 from the opening 1a by a transfer mechanism (not shown), and the semiconductor wafer W is moved to a predetermined position in advance. It is mounted on the mounting table 2 that has been lowered.

【0045】次に、搬送機構を真空チャンバ1外へ退避
させた後、ゲートバルブ11を閉じ、真空チャンバ1内
を気密に閉塞する。
Next, after the transfer mechanism is evacuated to the outside of the vacuum chamber 1, the gate valve 11 is closed to hermetically close the inside of the vacuum chamber 1.

【0046】この後、載置台2を図1に示されるような
所定位置まで上昇させ、半導体ウエハWとエレクトロン
ビーム照射機構6との距離が所望の距離となるように、
設定する。
Then, the mounting table 2 is raised to a predetermined position as shown in FIG. 1 so that the distance between the semiconductor wafer W and the electron beam irradiation mechanism 6 becomes a desired distance.
Set.

【0047】この後、排気管8を通じて真空チャンバ1
内を排気するとともに、ガス導入管7から窒素ガス等の
所定の雰囲気ガスを導入し、真空チャンバ1内を所定の
圧力、例えば1.33〜66.5KPa(10〜500
Torr)程度に保持する。
Then, the vacuum chamber 1 is passed through the exhaust pipe 8.
The inside of the vacuum chamber 1 is evacuated, and a predetermined atmosphere gas such as nitrogen gas is introduced from the gas introduction pipe 7 so that the inside of the vacuum chamber 1 has a predetermined pressure, for example, 1.33 to 66.5 KPa (10 to 500).
Torr).

【0048】そして、ヒータ9によって半導体ウエハW
を所定温度に加熱しつつ、EB管6aから半導体ウエハ
WにエレクトロンビームEBを照射し、半導体ウエハW
に形成されたレジスト等の表面処理を行う。
Then, the semiconductor wafer W is heated by the heater 9.
While heating the semiconductor wafer W to a predetermined temperature, the semiconductor wafer W is irradiated with the electron beam EB from the EB tube 6a.
The surface treatment of the resist or the like formed on the substrate is performed.

【0049】この時、前述したとおり、中間電極12
に、直流電源30から所望の負電圧(例えば−2〜−1
3KV)を印加し、図3に示したような電界を形成して
エレクトロンビームEBを制御し、より狭いエネルギー
分布の、エネルギーがより揃ったエレクトロンビームE
Bを半導体ウエハWに照射する。なおEB管6aにおけ
る加速電圧は、例えば15〜35KeV程度である。
At this time, as described above, the intermediate electrode 12
In addition, a desired negative voltage (for example, -2 to -1) from the DC power supply 30 is obtained.
3KV) is applied to form an electric field as shown in FIG. 3 to control the electron beam EB, and the electron beam E having a narrower energy distribution and more uniform energy.
The semiconductor wafer W is irradiated with B. The acceleration voltage in the EB tube 6a is, for example, about 15 to 35 KeV.

【0050】そして、半導体ウエハWへのエレクトロン
ビームEBの照射時間が所定時間に達すると、EB管6
aによるエレクトロンビームEBの照射を停止して表面
処理を終了し、上述した手順とは逆の手順で、半導体ウ
エハWを、真空チャンバ1外へ搬出する。
When the irradiation time of the electron beam EB to the semiconductor wafer W reaches a predetermined time, the EB tube 6
The irradiation of the electron beam EB by a is stopped, the surface treatment is completed, and the semiconductor wafer W is carried out of the vacuum chamber 1 by the procedure reverse to the above procedure.

【0051】図4は、本発明の他の実施形態の構成を示
すもので、この実施形態では、上述した中間電極12と
電極10が、共に直流電源30に接続されている。そし
て、図5に示されるように、中間電極12と電極10が
同電位になり、中間電極12と半導体ウエハW(電極1
0)との間が、電位差のない空間となるような電界を形
成することができるようになっている。
FIG. 4 shows the structure of another embodiment of the present invention. In this embodiment, both the intermediate electrode 12 and the electrode 10 described above are connected to a DC power supply 30. Then, as shown in FIG. 5, the intermediate electrode 12 and the electrode 10 have the same potential, and the intermediate electrode 12 and the semiconductor wafer W (electrode 1
It is possible to form an electric field so that a space having no potential difference is formed between the electric field and the electric field.

【0052】この図4,5に示した実施形態では、前述
した実施形態と同様に、中間電極12を通過することの
できないエネルギーの低いエレクトロンビームEBを除
き、フィルタリングした状態のエレクトロンビームEB
を半導体ウエハWに照射できるとともに、エレクトロン
ビームEBのエネルギーを全体的に低下させた状態で、
半導体ウエハWに照射する構成となっている。
In the embodiment shown in FIGS. 4 and 5, the electron beam EB in the filtered state is removed, except for the electron beam EB of low energy which cannot pass through the intermediate electrode 12, as in the above-described embodiment.
Can be irradiated onto the semiconductor wafer W, and the energy of the electron beam EB can be reduced overall,
The semiconductor wafer W is irradiated.

【0053】このため、EB管6aにおいて必要とされ
る最低の加速電圧(例えば15KeV程度)より低いエ
ネルギーのエレクトロンビームEBを、半導体ウエハW
に照射できるので、EBキュア処理を行うレジスト膜等
が薄い場合等においても、エレクトロンビームEBがレ
ジスト膜の下層のデバイスや絶縁膜等に到達することを
防止することができ、下層において不所望な処理が進行
することを防止することができる。
Therefore, the electron beam EB having an energy lower than the minimum acceleration voltage (for example, about 15 KeV) required in the EB tube 6a is supplied to the semiconductor wafer W.
Since the electron beam EB can be prevented from reaching the device or the insulating film below the resist film even when the resist film or the like subjected to the EB curing treatment is thin, it is possible to prevent undesired irradiation in the lower layer. It is possible to prevent the processing from proceeding.

【0054】図6は、本発明の他の実施形態の構成を示
すもので、この実施形態では、前述した中間電極12を
用いることなく、電極10に直流電源30を接続し、電
極10のみによって、エレクトロンビームEBのエネル
ギーを制御するよう構成されている。そして、図7に示
されるように、照射窓6bから半導体ウエハW(電極1
0)にかけて、リニアに電位が変化する電界を形成する
ことができるようになっている。
FIG. 6 shows the structure of another embodiment of the present invention. In this embodiment, a DC power source 30 is connected to the electrode 10 without using the intermediate electrode 12 described above, and only the electrode 10 is used. , And is configured to control the energy of the electron beam EB. Then, as shown in FIG. 7, the semiconductor wafer W (electrode 1
It is possible to form an electric field in which the potential changes linearly toward 0).

【0055】このように構成された実施形態において
も、前述した実施形態と同様に、半導体ウエハW(電極
10)に到達することのできないエネルギーの低いエレ
クトロンビームEBを除き、フィルタリングした状態の
エレクトロンビームEBを半導体ウエハWに照射できる
とともに、エレクトロンビームEBのエネルギーを全体
的に低下させた状態で、半導体ウエハWに照射すること
ができ、同様な効果を得ることができる。
Also in the embodiment configured as described above, as in the above-described embodiments, the electron beam in the filtered state is removed except for the electron beam EB having a low energy that cannot reach the semiconductor wafer W (electrode 10). It is possible to irradiate the semiconductor wafer W with EB and to irradiate the semiconductor wafer W with the energy of the electron beam EB being lowered overall, and it is possible to obtain the same effect.

【0056】なお、上記実施の形態においては、本発明
を半導体ウエハ等の表面処理を行う表面処理装置に適用
した場合について説明したが、本発明はかかる場合に限
定されるものではない。例えば、半導体ウエハ以外の液
晶表示装置用のガラス基板等を処理するものであっても
同様に適用することができる。また、レジストの表面処
理に限らず、絶縁膜等の表面処理にも適用可能である。
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to the surface treatment apparatus for treating the surface of a semiconductor wafer or the like has been described, but the present invention is not limited to such a case. For example, the same can be applied to the case of processing a glass substrate or the like for a liquid crystal display device other than a semiconductor wafer. Further, the present invention is not limited to the surface treatment of the resist, and can be applied to the surface treatment of an insulating film or the like.

【0057】[0057]

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明の表面処理
装置によれば、被処理基板の所望の部位にのみ、所望の
表面処理を精度良く施すことができる。
As described above, according to the surface treatment apparatus of the present invention, the desired surface treatment can be accurately performed only on the desired portion of the substrate to be processed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の表面処理装置の一実施形態の概略構成
を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an embodiment of a surface treatment apparatus of the present invention.

【図2】図1の表面処理装置の要部概略構成を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a main part of the surface treatment apparatus of FIG.

【図3】図1の表面処理装置の電界の状態を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a state of an electric field of the surface treatment apparatus of FIG.

【図4】本発明の表面処理装置の他の実施形態の概略構
成を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of another embodiment of the surface treatment apparatus of the present invention.

【図5】図4の表面処理装置の電界の状態を示す図。5 is a diagram showing a state of an electric field of the surface treatment apparatus of FIG.

【図6】本発明の表面処理装置のさらに他の実施形態の
概略構成を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of still another embodiment of the surface treatment apparatus of the present invention.

【図7】図6の表面処理装置の電界の状態を示す図。7 is a diagram showing a state of an electric field of the surface treatment apparatus of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

W……ウエハ、1……真空チャンバ、2……載置台、6
……エレクトロンビーム照射機構、6a……EB管、6
B……照射窓、10……電極、12……中間電極、30
……直流電源。
W ... Wafer, 1 ... Vacuum chamber, 2 ... Mounting table, 6
...... Electron beam irradiation mechanism, 6a …… EB tube, 6
B ... Irradiation window, 10 ... Electrode, 12 ... Intermediate electrode, 30
...... DC power supply.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 幸一 東京都港区赤坂五丁目3番6号 TBS放 送センター 東京エレクトロン株式会社内 Fターム(参考) 5F046 KA01 LA18    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Koichi Murakami             TBS release, 5-3-6 Akasaka, Minato-ku, Tokyo             Sending Center Tokyo Electron Limited F-term (reference) 5F046 KA01 LA18

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内部を所定の真空雰囲気に設定可能とさ
れた真空チャンバと、 前記真空チャンバ内に設けられ、被処理基板が載置され
る載置台と、 前記被処理基板に電子を照射する電子照射機構と、 前記電子照射機構から射出された電子のエネルギーを制
御して前記被処理基板に照射するためのエネルギー制御
手段とを具備したことを特徴とする表面処理装置。
1. A vacuum chamber whose inside can be set to a predetermined vacuum atmosphere, a mounting table provided in the vacuum chamber for mounting a substrate to be processed, and the substrate to be processed is irradiated with electrons. A surface treatment apparatus comprising: an electron irradiation mechanism; and an energy control unit for controlling the energy of electrons emitted from the electron irradiation mechanism to irradiate the substrate to be processed.
【請求項2】 請求項1記載の表面処理装置において、 前記エネルギー制御手段は、電界を形成して電子のエネ
ルギー制御を行うことを特徴とする表面処理装置。
2. The surface treatment apparatus according to claim 1, wherein the energy control unit controls the energy of electrons by forming an electric field.
【請求項3】 請求項1又は2記載の表面処理装置にお
いて、 前記エネルギー制御手段が、前記載置台に設けられた電
極を具備したことを特徴とする表面処理装置。
3. The surface treatment apparatus according to claim 1 or 2, wherein the energy control means includes an electrode provided on the mounting table.
【請求項4】 請求項3項記載の表面処理装置におい
て、 前記エネルギー制御手段が、前記電極に所望の電圧を印
加する電圧印加手段を具備したことを特徴とする表面処
理装置。
4. The surface treatment apparatus according to claim 3, wherein the energy control unit includes a voltage applying unit that applies a desired voltage to the electrode.
【請求項5】 請求項1〜4いずれか1項記載の表面処
理装置において、 前記エネルギー制御手段が、前記載置台と前記電子照射
機構との間に設けられたメッシュ状又は多孔状の中間電
極を具備したことを特徴とする表面処理装置。
5. The surface treatment apparatus according to claim 1, wherein the energy control unit is a mesh-shaped or porous intermediate electrode provided between the mounting table and the electron irradiation mechanism. A surface treatment apparatus comprising:
【請求項6】 請求項5項記載の表面処理装置におい
て、 前記エネルギー制御手段が、前記中間電極に所望の電圧
を印加する電圧印加手段を具備したことを特徴とする表
面処理装置。
6. The surface treatment apparatus according to claim 5, wherein the energy control unit includes a voltage applying unit that applies a desired voltage to the intermediate electrode.
【請求項7】 請求項1〜6いずれか1項記載の表面処
理装置において、 前記エネルギー制御手段が、前記電子照射機構から射出
された電子のエネルギーを低下させるように制御するよ
う構成されたことを特徴とする表面処理装置。
7. The surface treatment apparatus according to claim 1, wherein the energy control unit is configured to control the energy of electrons emitted from the electron irradiation mechanism so as to be reduced. A surface treatment device.
【請求項8】 請求項1〜7いずれか1項記載の表面処
理装置において、 前記電子照射機構が、所定厚の照射窓を介して前記真空
チャンバ内に電子を照射するよう構成されたことを特徴
とする表面処理装置。
8. The surface treatment apparatus according to claim 1, wherein the electron irradiation mechanism is configured to irradiate electrons into the vacuum chamber through an irradiation window having a predetermined thickness. A characteristic surface treatment device.
【請求項9】 請求項1〜8いずれか1項記載の表面処
理装置において、 前記エネルギー制御手段が、前記電子照射機構から射出
された電子のうちから所望のエネルギー以外の電子を除
去する電子エネルギーフィルタリング機能を有すること
を特徴とする表面処理装置。
9. The surface treatment apparatus according to claim 1, wherein the energy control unit removes electrons other than a desired energy from the electrons emitted from the electron irradiation mechanism. A surface treatment device having a filtering function.
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