JP2004335667A - 表面処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】エレクトロンビームのエネルギーを低減することができると共に、構成を簡素化できる表面処理装置を提供する。
【解決手段】表面処理装置1は、真空チャンバ2の内部において半導体ウエハWを略水平に載置する載置台3と、真空チャンバ2の天井部に配設され、半導体ウエハWに対してエレクトロンビームを照射するエレクトロンビーム照射機構6と、載置台3及びエレクトロンビーム照射機構6の間に配設された自己電界発生装置13とを備え、該自己電界発生装置13は、エレクトロンビーム照射機構6における照射窓6bの1つ1つに対向するように配置された帯電板13aの複数からなり、該帯電板13aは、平板状物であり、照射窓6bに対向する対向面においてエレクトロンビームを通過させる5つのスリット13bを有すると共に、導電体からなる内部部材13cと、該内部部材13cを覆う絶縁体からなる外部部材13dと、内部部材13cを接地させる導線13eとを有する。
【選択図】 図1
【解決手段】表面処理装置1は、真空チャンバ2の内部において半導体ウエハWを略水平に載置する載置台3と、真空チャンバ2の天井部に配設され、半導体ウエハWに対してエレクトロンビームを照射するエレクトロンビーム照射機構6と、載置台3及びエレクトロンビーム照射機構6の間に配設された自己電界発生装置13とを備え、該自己電界発生装置13は、エレクトロンビーム照射機構6における照射窓6bの1つ1つに対向するように配置された帯電板13aの複数からなり、該帯電板13aは、平板状物であり、照射窓6bに対向する対向面においてエレクトロンビームを通過させる5つのスリット13bを有すると共に、導電体からなる内部部材13cと、該内部部材13cを覆う絶縁体からなる外部部材13dと、内部部材13cを接地させる導線13eとを有する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空雰囲気下で半導体ウエハやガラス基板等の被処理体に電子ビームを照射し、レジストや絶縁膜の改質を行う表面処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、半導体デバイスの製造分野において、レジストを用いて半導体ウエハW上に回路パターンを転写するリソグラフィー処理の後、レジストを硬化して該レジストの機械的強度を高めるキュア処理が行われている。このキュア処理におけるレジストの硬化は、エレクトロンビーム(EB)照射によるレジストの改質によって行われる。
【0003】
図4は、従来のキュア処理に用いられるエレクトロンビーム照射装置(表面処理装置)の説明図である。
【0004】
図4において、エレクトロンビーム照射装置50は、内部において半導体ウエハWをキュア処理する処理室51と、処理室51に配設され且つ半導体ウエハWを載置する載置台52と、処理室51の上壁において載置台52に対向するように配設されたエレクトロンビーム(EB)管53の複数と、処理室51内部の圧力を制御する排気系54と、処理室51内部に窒素などの抑制ガスや、紫外線を発生させるためのアルゴンなどの処理ガスを導入するガス導入口55とを備える。また、半導体ウエハWは、処理室51内に設けられた載置台52に載置され、複数のEB管53と対向するように配置される。
【0005】
EB管53は、円筒状の真空容器と、真空容器の一端側に設けられた蓋部材とからなり、真空容器内部において、共に高電圧が印加されたフィラメント及びグリッドを有する。そして、高電圧によって加熱されたフィラメントから熱電子が放出され、該放出された熱電子はグリッドが発生する加速電圧によって加速されてエレクトロンビームを成し、該エレクトロンビームは上記蓋部材を貫通してEB管53の外へ照射される。
【0006】
このエレクトロンビーム照射装置50では、EB管53から半導体ウエハW上のレジストにエレクトロンビームが照射されることによってレジストが硬化される(例えば、特許文献1参照。)。
【0007】
一般に、キュア処理において硬化されるレジストは、その材質及び厚さも多種多様であるため、加速電圧の大きさによってはエレクトロンビームのエネルギーがレジストの材質及び厚さに対して大きくなりすぎ、エレクトロンビームがレジストを貫通して半導体ウエハWにおけるレジストの下層に侵入し、当該下層に不所望な処理が行われ、その結果、下層に設けられたデバイスや絶縁膜等の性質が変化してしまうことがある。
【0008】
そこで、現在、エレクトロンビームのエネルギーを低減してエレクトロンビームにおける電子を減速制御する種々の電子減速制御方法が研究されている。
【0009】
このような電子減速制御方法のうち、よく知られている方法として、EB管及び載置台の間に中間電極を配設し、該中間電極に所定の直流電圧を印加し、これにより、中間電極近傍において電子を減速させる方向に電界を発生させて電子を減速させる方法が知られている。
【0010】
【特許文献】
特開2002−182000号公報(第3図)
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したEB管及び載置台の間に所定の直流電圧が印加される中間電極を配設する方法では、直流電圧を印加するための電源及び処理室内部において上記電源及び中間電極を接続する配線が必要であり、特に、処理室内部において上記配線には異常放電防止のための絶縁対策を施す必要があるため、表面処理装置の構成が複雑となるという問題がある。
【0012】
本発明の目的は、エレクトロンビームのエネルギーを低減することができると共に、構成を簡素化できる表面処理装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1記載の表面処理装置は、内部において被処理体を処理する処理室と、該処理室内部に配設され且つ前記被処理体を載置する載置台と、前記処理室の上方において前記載置台に対向するように配設され且つ前記被処理体に向けてエレクトロンビームを照射するエレクトロンビーム照射機構とを備える表面処理装置において、前記エレクトロンビーム照射機構及び前記載置台の間に配設され且つ自己電界を発生する自己電界発生器を有することを特徴とする。
【0014】
請求項1記載の表面処理装置によれば、エレクトロンビーム照射機構及び載置台の間に配設され且つ自己電界を発生する自己電界発生器を有するので、エレクトロンビーム中の電子に対してクーロン力が発生し、該クーロン力によってエレクトロンビームのエネルギーを低減することができる。
【0015】
請求項2記載の表面処理装置は、請求項1記載の表面処理装置において、前記自己電界発生器は、少なくとも前記エレクトロンビーム照射機構に対向する対向面が電気的にフロートしている部材で構成されることを特徴とする。
【0016】
請求項2記載の表面処理装置によれば、自己電界発生器は、少なくともエレクトロンビーム照射機構に対向する対向面が電気的にフロートしている部材で構成されるので、当該部材に電荷が帯電し、該帯電した電荷によって自己電界を発生することができ、自己電界発生器は電圧の印加を必要とすることがなく、もって表面処理装置の構成を簡素化できる。
【0017】
請求項3記載の表面処理装置は、請求項1又は2記載の表面処理装置において、前記自己電界発生器は電子通過孔を有することを特徴とする。
【0018】
請求項3記載の表面処理装置によれば、自己電界発生器は電子通過孔を有するので、該電子通過孔において発生する自己電界によってエレクトロンビームを収束することができ、もってキュア処理等の表面処理の効率を向上することができる。
【0019】
請求項4記載の表面処理装置は、請求項3記載の表面処理装置において、前記対向面における前記電子通過孔の開口率は50%以上であることを特徴とする。
【0020】
請求項4記載の表面処理装置によれば、対向面における電子通過孔の開口率は50%以上であるので、エレクトロンビームの照射量を物理的に制御することができ、もって被処理体に到達するエレクトロンビームのエネルギーを低減することができる。
【0021】
請求項5記載の表面処理装置は、請求項4記載の表面処理装置において、前記開口率が80%以上であることを特徴とする。
【0022】
請求項5記載の表面処理装置によれば、対向面における電子通過孔の開口率が80%以上であるので、被処理体に到達するエレクトロンビームのエネルギーを表面処理の効率を低下させない程度に低減することができる。
【0023】
請求項6記載の表面処理装置は、請求項3乃至5のいずれか1項に記載の表面処理装置において、前記自己電界発生器は板状物であり且つ前記電子通過孔はスリットであることを特徴とする。
【0024】
請求項6記載の表面処理装置によれば、自己電界発生器は板状物であり且つ電子通過孔はスリットであるので、自己電界発生器の形成が容易であり、もって表面処理装置の構成をより簡素化できる。
【0025】
請求項7記載の表面処理装置は、請求項3乃至5のいずれか1項に記載の表面処理装置において、前記自己電界発生器は網目状物であることを特徴とする。
【0026】
請求項7記載の表面処理装置によれば、自己電界発生器は網目状物であるので、当該自己電界発生器を通過するエレクトロンビームの分布を均一化することができる。
【0027】
請求項8記載の表面処理装置は、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の表面処理装置において、前記自己電界発生器は、導電体からなる内部部材と、該内部部材を覆う絶縁体からなる外部部材とを備えることを特徴とする。
【0028】
請求項8記載の表面処理装置によれば、自己電界発生器は、導電体からなる内部部材と、該内部部材を覆う絶縁体からなる外部部材とを備えるので、外部部材を誘電体とするコンデンサを構成することができ、もって誘電体に蓄電された電荷によって自己電界を発生することができ、エレクトロンビームのエネルギーを確実に低減できると共に、表面処理装置の構成を確実に簡素化できる。
【0029】
請求項9記載の表面処理装置は、請求項8記載の表面処理装置において、前記自己電界発生器は、前記内部部材を接地させる導線を有することを特徴とする。
【0030】
請求項9記載の表面処理装置によれば、自己電界発生器は、内部部材を接地させる導線を有するので、上記コンデンサにおける電極の電位を一定に保つことができ、もって、上記誘電体に蓄電される電荷の量を一定に保ち、エレクトロンビームのエネルギーを安定的に低減することができる。
【0031】
請求項10記載の表面処理装置は、請求項9記載の表面処理装置において、前記導線はコンデンサを有することを特徴とする。
【0032】
請求項10記載の表面処理装置によれば、導線はコンデンサを有するので、上記誘電体に蓄電される電荷の量を適宜変更することができ、もって、キュア処理の条件変更にも容易に対応することができる。
【0033】
請求項11記載の表面処理装置は、請求項8記載の表面処理装置において、前記内部部材は電気的にフロートしていることを特徴とする。
【0034】
請求項11記載の表面処理装置によれば、内部部材は電気的にフロートしているので、上記導線を必要とせず、もって自己電界発生器の構造をより確実に簡素化できる。
【0035】
請求項12記載の表面処理装置は、請求項8乃至11のいずれか1項に記載の表面処理装置において、前記導電体は、シリコン、アルミ、鉄、ステンレス、カーボン、SiC及び銅からなる群の1つからなることを特徴とする。
【0036】
請求項12記載の表面処理装置によれば、導電体はシリコン、アルミ、鉄、ステンレス、カーボン、SiC及び銅からなる群の1つからなるので、導電体を構成する材料の入手が容易であり、もって表面処理装置のコストを削減することができる。
【0037】
請求項13記載の表面処理装置は、請求項8乃至12のいずれか1項に記載の表面処理装置において、前記絶縁体は前記導電体を構成する材料の酸化物であることを特徴とする。
【0038】
請求項13記載の表面処理装置によれば、絶縁体は導電体を構成する材料の酸化物であるので、絶縁体を容易に作成することができ、もって表面処理装置のコストをより削減することができる。
【0039】
請求項14記載の表面処理装置は、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の表面処理装置において、前記自己電界発生器は絶縁体のみからなることを特徴とする。
【0040】
請求項14記載の表面処理装置によれば、自己電界発生器は絶縁体のみからなるので、自己電界発生器は電荷を蓄電できる容量を持つことができ、もって蓄電された電荷によって自己電界を発生することができ、エレクトロンビームのエネルギーを確実に低減できると共に、表面処理装置の構成を確実に簡素化できる。
【0041】
請求項15記載の表面処理装置は、請求項14記載の表面処理装置において、前記絶縁体は、アルミナ、シリカ及び石英からなる群の1つからなることを特徴とする。
【0042】
請求項15記載の表面処理装置によれば、絶縁体はアルミナ、シリカ及び石英からなる群の1つからなるので、絶縁体を構成する材料の入手が容易であり、もって表面処理装置のコストを削減することができる。
【0043】
請求項16記載の表面処理装置は、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の表面処理装置において、前記自己電界発生器は電気的にフロートしている導電体のみからなることを特徴とする。
【0044】
請求項16記載の表面処理装置によれば、自己電界発生器は電気的にフロートしている導電体のみからなるので、自己電界発生器は導電体に帯電した電荷をそのまま留めることができ、留められた電荷によって自己電界を発生することができ、エレクトロンビームのエネルギーを確実に低減できると共に、表面処理装置の構成を確実に簡素化できる。
【0045】
請求項17記載の表面処理装置は、請求項16記載の表面処理装置において、前記導電体は、シリコン、アルミ、鉄、ステンレス、カーボン、SiC及び銅からなる群の1つからなることを特徴とする。
【0046】
請求項17記載の表面処理装置によれば、導電体は、シリコン、アルミ、鉄、ステンレス、カーボン、SiC及び銅からなる群の1つからなるので、導電体を構成する材料の入手が容易であり、もって表面処理装置のコストを削減することができる。
【0047】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第1の実施の形態に係る被処理体の表面処理装置について図面を参照しながら説明する。
【0048】
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る表面処理装置の概略構成を示す図である。この表面処理装置は、被処理体である半導体ウエハW等にエレクトロンビームを照射して、レジストの機械的強度を高めるキュア処理(表面処理)を行うものである。
【0049】
図1において、表面処理装置1は、材質が、例えば、アルミニウム等からなり、その内部が気密に閉塞可能に構成された円筒状の真空チャンバ2(処理室)と、真空チャンバ2の内部に配設され且つ半導体ウエハWの被処理面を図中上側に向けて当該半導体ウエハWを略水平に載置する載置台3と、載置台3の下側に配設され、材質が例えばステンレス鋼(SUS)からなり、伸縮自在に構成されると共に、真空チャンバ2の内部を気密に維持する円筒状のベローズ4と、ベローズ4の外側に配設されたベローズカバー5と、真空チャンバ2の天井部に配設され、載置台3上に載置された半導体ウエハWに対してエレクトロンビームを照射するエレクトロンビーム照射機構6とを備える。
【0050】
エレクトロンビーム照射機構6は、複数配列されたエレクトロンビーム管(EB管)6aと、該EB管6aの1つ1つに対応して該EB管6aの先端に配置された照射窓6bとから成り、表面処理装置1では、合計19個のEB管6aが載置台3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且つ同心円状に配列されるように配設される。
【0051】
また、エレクトロンビーム照射機構6より射出されたエレクトロンビームは、真空チャンバ2内の処理空間中の不活性分子と衝突拡散を繰り返して放射状の電子流となるが、本実施形態における「エレクトロンビーム」とはこのような電子流のことを意味する。
【0052】
載置台3は、ポールネジ及び該ポールネジを回転させるモータ等からなる昇降装置7によって上下動自在に構成され、エレクトロンビームを照射する際、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7によって調整する。
【0053】
真空チャンバ2には、図示しないガス供給源に接続されたガス導入管8と、図示しない真空排気装置に接続された排気管9が設けられており、これらにより、真空チャンバ2内を、所定の真空度を呈する所定のガス雰囲気とすることができる。
【0054】
また、ヒータ10が、載置台3における半導体ウエハWの載置面に配設されて半導体ウエハWを所定の温度に加熱する。そして、半導体ウエハWの搬入、搬出を行うための開口部11が、真空チャンバ2の側壁部に配置されると共に、ゲートバルブ12が当該開口部11に配置され、半導体ウエハWの搬入、搬出の際、当該ゲートバルブ12を開閉して開口部11から半導体ウエハWの搬入、搬出を行う。
【0055】
さらに、表面処理装置1では、エレクトロンビームのエネルギーを制御するため、載置台3及びエレクトロンビーム照射機構6の間に、自己電界発生装置(自己電界発生器)13が配設されている。
【0056】
自己電界発生装置13は、照射窓6bの1つ1つに対向するように配置された帯電板13aの複数からなり、表面処理装置1では、上述したように、19個のEB管6aが配設されているため、自己電界発生装置13は19個の帯電板13aを有する。ここで、載置台3及びエレクトロンビーム照射機構6の間の距離は、例えば、100mmであるが、各帯電板13a及び照射窓6bの間の距離は、例えば、10mmである。
【0057】
図2は、図1における帯電板13aの概略構成を示す図であり、(a)は図1中矢印方向視における帯電板13aの正面図であり、(b)は図2(a)における線II−IIに沿う断面図である。
【0058】
図2において、帯電板13aは、平板状物であり、照射窓6bに対向する対向面においてエレクトロンビームを通過させる5つのスリット(電子通過孔)13bを有する。この5つのスリット13bにおける開口面積の合計の上記対向面の面積に対する比(開口率)は、例えば、50%以上であり、好ましくは、80%以上であるのがよい。
【0059】
また、帯電板13aは、導電体からなる内部部材13cと、該内部部材13cを覆う絶縁体からなる外部部材13dと、内部部材13cを接地させる導線13eとを有する。
【0060】
帯電板13aでは、内部部材13cの導電体はアルミからなる一方、外部部材13dの絶縁体はアルミナ(Al2O3)からなり、その厚みは、例えば、0.6μmである。
【0061】
表面処理装置1が半導体ウエハWにキュア処理を施す際、ガス導入管8から真空チャンバ2内部へ導入された処理ガスからプラズマが生成されるが、このとき、該プラズマと帯電板13aとにより、該プラズマと内部部材13cを両電極とし且つ外部部材13dを両電極間における誘電体とするコンデンサが構成される。
【0062】
そして、エレクトロンビーム照射機構6から半導体ウエハWへエレクトロンビームが照射される際、エレクトロンビームの電子流によってコンデンサの誘電体たる外部部材13dに電荷が蓄電され、該蓄電した電荷によって帯電板13a近傍において自己電界が発生する。該自己電界はエレクトロンビーム照射機構6に向けて発生するため、エレクトロンビーム中の電子に対して減速する方向にクーロン力が発生し、該クーロン力によってエレクトロンビームのエネルギーを低減する。
【0063】
このとき、外部部材13dの表面に対するプラズマの正の電位は一定であり且つ内部部材13cは導線13eによって接地しているため、外部部材13dに帯電する電荷の量は一定となる。
【0064】
本第1の実施の形態に係る表面処理装置によれば、エレクトロンビーム照射機構6及び載置台3の間に配設され且つ導電体からなる内部部材13cと、該内部部材13cを覆う絶縁体からなる外部部材13dとを有する自己電界発生装置13を備えるので、真空チャンバ2内部のプラズマと内部部材13cを両電極とし且つ外部部材13dを両電極間における誘電体とするコンデンサを構成することができ、もって、誘電体に蓄電された電荷により自己電界発生装置13は電圧の印加を必要とすることがなく自己電界を発生することができ、該発生した自己電界によってエレクトロンビーム中の電子に対してクーロン力が発生し、該クーロン力によってエレクトロンビームのエネルギーを低減することができる。その結果、エレクトロンビームのエネルギーを確実に低減できると共に、表面処理装置1の構成を確実に簡素化できる。
【0065】
また、帯電板13aは内部部材13cを接地させる導線13eを有するので、上記コンデンサにおける電極の電位を一定に保つことができ、もって、上記誘電体に蓄電される電荷の量を一定に保ち、エレクトロンビームのエネルギーを安定的に低減することができる。
【0066】
一般に、ガス中においてエレクトロンビームを射出すると、電子流は拡散するため、半導体ウエハWに照射されるエレクトロンビームの量が減少し、半導体ウエハWのキュア処理等における表面処理の効率が低下するが、上述した表面処理装置1では、帯電板13aがスリット13bを有するので、該スリット13b内において発生する自己電界によって当該スリット13bを通過する電子流を収束することができ、もって半導体ウエハWのキュア処理等における表面処理の効率を向上することができる。
【0067】
また、帯電板13aはスリットを有する板状物のみで構成されるので、自己電界発生装置13の形成が容易であり、もって表面処理装置1の構成をより簡素化できる。
【0068】
帯電板13aの照射窓6bに対する対向面におけるスリット13bの開口率は50%以上であるので、エレクトロンビームの照射量を物理的に制御することができ、もって半導体ウエハに到達するエレクトロンビームのエネルギーを低減することができる。
【0069】
また、上述した表面処理装置1では、帯電板13aが照射窓6bから10mmの距離において配設されるが、外部部材13dに帯電される電荷が所定の位置において発生する電界の強さは、所定の位置から外部部材13dまでの距離の2乗に反比例するので、エレクトロンビームのエネルギーを効率良く低減するためには、帯電板13aを照射窓6bに近づけて配設するのが好ましい。
【0070】
上述した表面処理装置1では、エレクトロンビームのエネルギーを制御するための機構として、自己電界発生装置13のみが配設されるが、この他、例えば、載置台3内部において直流電源に接続された内部電極が配設されてもよく、これにより、内部電極に印加された直流電圧によって電界が発生し、該電界によって、自己電界発生装置13の効果と併せてエレクトロンビームのエネルギーをより効果的に低減することができる。
【0071】
上述した表面処理装置1では、内部部材13cの導電体はアルミからなり、外部部材13dの絶縁体はアルミナからなるが、当該導電体はシリコン、銅等から成ってもよく、また、当該絶縁体はシリカ(SiO2)から成ってもよく、これにより、導電体及び絶縁体を構成する材料の入手が容易となり、もって表面処理装置1のコストを削減することができ、さらに、絶縁体が導電体を構成する材料の酸化物であるのがよく、これにより、絶縁体を容易に作成することができ、もって表面処理装置1のコストをより削減することができる。
【0072】
また、上述した表面処理装置1では、自己電界発生装置13が平板状物の帯電板13aで構成されたが、自己電界発生装置13は網目状物の帯電板で構成されてもよく、これにより、当該自己電界発生装置13を通過するエレクトロンビームの分布を均一化することができる。
【0073】
さらに、上述した表面処理装置1では、自己電界発生装置13は、照射窓6bの1つ1つに対向するように配置された帯電板13aの複数から構成されたが、19個の照射窓6bが対向する領域を含む1つの帯電板で構成されてもよく、これにより、自己電界発生装置13の構成をより簡素化できる。
【0074】
また、上述した表面処理装置1では、内部部材13cの電位はグランド(基準電位)となるが、導線13eがコンデンサを有していてもよく、これにより、内部部材13cの電位を任意に変更でき、もって外部部材13dに蓄電される電荷の量を適宜変更することができ、キュア処理の条件変更にも容易に対応することができる。
【0075】
さらに、内部部材13cは電気的にフロートしていてもよく、これにより、上記導線13eを必要とせず、もって自己電界発生装置13の構造をより確実に簡素化できる。
【0076】
次に、本発明の第2の実施の形態に係る表面処理装置について詳述する。
【0077】
図3は、本発明の第2の実施の形態に係る表面処理装置の概略構成を示す図である。
【0078】
本第2の実施の形態は、その構成、作用が上述した第1の実施の形態と基本的に同じであるので、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。
【0079】
図3において、本第2の実施の形態に係る表面処理装置20には、エレクトロンビームのエネルギーを制御するため、載置台3及びエレクトロンビーム照射機構6の間に、自己電界発生装置21が配設されている。
【0080】
この自己電界発生装置21は、その形状及び配設された位置が表面処理装置1における自己電界発生装置13と同じであるが、各帯電板21aの構成が異なり、帯電板21aは絶縁体、例えば、アルミナのみからなる。
【0081】
表面処理装置20においてエレクトロンビーム照射機構6から半導体ウエハWへエレクトロンビームが照射される際、帯電板21aはグランドから絶縁されているため、エレクトロンビームの電子流によって電荷が帯電板21aに蓄電され、該蓄電した電荷によって帯電板21a近傍において自己電界が発生する。該自己電界はエレクトロンビーム照射機構6に向けて発生するため、エレクトロンビーム中の電子に対して減速する方向にクーロン力が発生し、該クーロン力によってエレクトロンビームのエネルギーを低減する。
【0082】
本第2の実施の形態に係る表面処理装置によれば、エレクトロンビーム照射機構6及び載置台3の間に配設され且つ絶縁体のみからなる帯電板21aを有する表面処理装置20を備えるので、帯電板21aは電荷を蓄電できる容量を持ち、該容量に見合うだけ帯電板21aに蓄電された電荷によって表面処理装置20は自己電界を発生することができ、もって、エレクトロンビームのエネルギーを確実に低減できると共に、表面処理装置20の構成を確実に簡素化できる。
【0083】
上述した表面処理装置20では、帯電板21aの絶縁体はアルミナからなるが、当該絶縁体はシリカ(SiO2)から成ってもよく、これにより、絶縁体を構成する材料の入手が容易となり、もって表面処理装置20のコストを削減することができる。
【0084】
また、上述した本第2の実施の形態では、帯電板21aが絶縁体のみからなる例について説明したが、帯電板21aは、少なくともエレクトロンビーム照射機構6に対向する対向面が絶縁体で構成されればよく、例えば、帯電板21aにおける対向面以外の部分は、導電体等で構成されてもよい。これにより、表面処理装置20は、帯電板21aにおける対向面に電荷を蓄電してエレクトロンビーム照射機構6に向けて自己電界を発生することができ、もって、表面処理装置20は、エレクトロンビームのエネルギーを確実に低減できると共に、その構成を確実に簡素化できる。
【0085】
さらに、本発明の第3の実施の形態に係る表面処理装置について詳述する。
【0086】
本第3の実施の形態は、その構成、作用が上述した第2の実施の形態と殆ど同じであるので、図面を省略し且つ重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。
【0087】
本第3の実施の形態に係る表面処理装置は、上述した表面処理装置20における自己電界発生装置21と各帯電板の構成においてのみ異なる自己電界発生装置を有し、当該自己電界発生装置における各帯電板は電気的にフロート(絶縁)された導電体、例えば、アルミのみからなる。
【0088】
本第3の実施の形態に係る表面処理装置においてエレクトロンビーム照射機構6から半導体ウエハWへエレクトロンビームが照射される際、帯電板はフロートされているため、エレクトロンビームの電子流によって導電体に帯電した電荷がグランドへ流出することなく導電体に留まり、該留められた電荷によって帯電板近傍において自己電界が発生する。該自己電界はエレクトロンビーム照射機構6に向けて発生するため、エレクトロンビーム中の電子に対して減速する方向にクーロン力が発生し、該クーロン力によってエレクトロンビームのエネルギーを低減する。
【0089】
本第3の実施の形態に係る表面処理装置によれば、エレクトロンビーム照射機構6及び載置台3の間に配設され且つ電気的にフロートされた導電体のみからなる帯電板を有する表面処理装置を備えるので、導電体に帯電した電荷がグランドへ流出することなく当該帯電板に留まり、該留められた電荷によって表面処理装置は自己電界を発生することができ、もって、エレクトロンビームのエネルギーを確実に低減できると共に、表面処理装置の構成を確実に簡素化できる。
【0090】
上述した本第3の実施の形態に係る表面処理装置では、帯電板の導電体はアルミからなるが、当該導電体はシリコン、鉄、ステンレス、カーボン、SiC及び銅のいずれから成ってもよく、これにより、絶縁体を構成する材料の入手が容易となり、もって表面処理装置のコストを削減することができる。
【0091】
また、上述した本第3の実施の形態では、帯電板が電気的にフロートされた導電体のみからなる例について説明したが、帯電板は、少なくともエレクトロンビーム照射機構6に対向する対向面が電気的にフロートされた導電体で構成されればよく、例えば、帯電板における対向面以外の部分は、絶縁体等で構成されてもよい。これにより、表面処理装置は、帯電板における対向面に電荷を蓄電してエレクトロンビーム照射機構6に向けて自己電界を発生することができ、もって、表面処理装置は、エレクトロンビームのエネルギーを確実に低減できると共に、その構成を確実に簡素化できる。
【0092】
上述した第1〜第3の実施の形態に係る自己電界発生装置が発生する自己電界の強さは、当該自己電界発生装置における帯電板と照射窓6bとの間の距離によって制御されるが、帯電板が誘電体を有する場合、該誘電体の誘電率によっても制御できる。
【0093】
また、エレクトロンビームのエネルギーの低減率は、自己電界の強さによっても制御されるが、帯電板が有するスリットのアスペクト比によっても制御できる。この場合、アスペクト比が高い程、エレクトロンビームのエネルギーの低減率は大きくなる。さらに、エレクトロンビームのエネルギーの低減率は、帯電板の開口率によっても制御でき、この場合も、開口率が小さい程、エレクトロンビームのエネルギーの低減率は大きくなる。
【0094】
上述した第1〜第3の実施の形態に係る表面処理装置では、半導体ウエハWに対してキュア処理を行うが、該キュア処理においては、レジストの硬化だけでなく、半導体ウエハW上に塗布されたSOG(Spin on Glass)膜の硬化を行ってもよく、これにより、SOG膜からなる絶縁膜を平滑化することができる。
【0095】
さらに、上述した第1〜第3の実施の形態に係る表面処理装置では、半導体ウエハWの表面処理に限らず、半導体ウエハW以外の液晶表示装置用のガラス基板等の表面処理が行われてもよい。
【0096】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項1記載の表面処理装置によれば、エレクトロンビーム照射機構及び載置台の間に配設され且つ自己電界を発生する自己電界発生器を有するので、エレクトロンビーム中の電子に対してクーロン力が発生し、該クーロン力によってエレクトロンビームのエネルギーを低減することができる。
【0097】
請求項2記載の表面処理装置によれば、自己電界発生器は、少なくともエレクトロンビーム照射機構に対向する対向面が電気的にフロートしている部材で構成されるので、当該部材に電荷が帯電し、該帯電した電荷によって自己電界を発生することができ、自己電界発生器は電圧の印加を必要とすることがなく、もって表面処理装置の構成を簡素化できる。
【0098】
請求項3記載の表面処理装置によれば、自己電界発生器は電子通過孔を有するので、該電子通過孔において発生する自己電界によってエレクトロンビームを収束することができ、もってキュア処理等の表面処理の効率を向上することができる。
【0099】
請求項4記載の表面処理装置によれば、対向面における電子通過孔の開口率は50%以上であるので、エレクトロンビームの照射量を物理的に制御することができ、もって被処理体に到達するエレクトロンビームのエネルギーを低減することができる。
【0100】
請求項5記載の表面処理装置によれば、対向面における電子通過孔の開口率が80%以上であるので、被処理体に到達するエレクトロンビームのエネルギーを表面処理の効率を低下させない程度に低減することができる。
【0101】
請求項6記載の表面処理装置によれば、自己電界発生器は板状物であり且つ電子通過孔はスリットであるので、自己電界発生器の形成が容易であり、もって表面処理装置の構成をより簡素化できる。
【0102】
請求項7記載の表面処理装置によれば、自己電界発生器は網目状物であるので、当該自己電界発生器を通過するエレクトロンビームの分布を均一化することができる。
【0103】
請求項8記載の表面処理装置によれば、自己電界発生器は、導電体からなる内部部材と、該内部部材を覆う絶縁体からなる外部部材とを備えるので、外部部材を誘電体とするコンデンサを構成することができ、もって誘電体に蓄電された電荷によって自己電界を発生することができ、エレクトロンビームのエネルギーを確実に低減できると共に、表面処理装置の構成を確実に簡素化できる。
【0104】
請求項9記載の表面処理装置によれば、自己電界発生器は、内部部材を接地させる導線を有するので、上記コンデンサにおける電極の電位を一定に保つことができ、もって、上記誘電体に蓄電される電荷の量を一定に保ち、エレクトロンビームのエネルギーを安定的に低減することができる。
【0105】
請求項10記載の表面処理装置によれば、導線はコンデンサを有するので、上記誘電体に蓄電される電荷の量を適宜変更することができ、もって、キュア処理の条件変更にも容易に対応することができる。
【0106】
請求項11記載の表面処理装置によれば、内部部材は電気的にフロートしているので、上記導線を必要とせず、もって自己電界発生器の構造をより確実に簡素化できる。
【0107】
請求項12記載の表面処理装置によれば、導電体はシリコン、アルミ、鉄、ステンレス、カーボン、SiC及び銅からなる群の1つからなるので、導電体を構成する材料の入手が容易であり、もって表面処理装置のコストを削減することができる。
【0108】
請求項13記載の表面処理装置によれば、絶縁体は導電体を構成する材料の酸化物であるので、絶縁体を容易に作成することができ、もって表面処理装置のコストをより削減することができる。
【0109】
請求項14記載の表面処理装置によれば、自己電界発生器は絶縁体のみからなるので、自己電界発生器は電荷を蓄電できる容量を持つことができ、もって蓄電された電荷によって自己電界を発生することができ、エレクトロンビームのエネルギーを確実に低減できると共に、表面処理装置の構成を確実に簡素化できる。
【0110】
請求項15記載の表面処理装置によれば、絶縁体はアルミナ、シリカ及び石英からなる群の1つからなるので、絶縁体を構成する材料の入手が容易であり、もって表面処理装置のコストを削減することができる。
【0111】
請求項16記載の表面処理装置によれば、自己電界発生器は電気的にフロートしている導電体のみからなるので、自己電界発生器は導電体に帯電した電荷をそのまま留めることができ、留められた電荷によって自己電界を発生することができ、エレクトロンビームのエネルギーを確実に低減できると共に、表面処理装置の構成を確実に簡素化できる。
【0112】
請求項17記載の表面処理装置によれば、導電体は、シリコン、アルミ、鉄、ステンレス、カーボン、SiC及び銅からなる群の1つからなるので、導電体を構成する材料の入手が容易であり、もって表面処理装置のコストを削減することができる。
【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表面処理装置の概略構成を示す図である。
【図2】図1における帯電板の概略構成を示す図であり、(a)は図1中矢印方向視における帯電板の正面図であり、(b)は図2(a)における線II−IIに沿う断面図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態に係る表面処理装置の概略構成を示す図である。
【図4】従来のキュア処理に用いられるエレクトロンビーム照射装置の説明図である。
【符号の説明】
W 半導体ウエハ
1,20 表面処理装置
2 真空チャンバ
3 載置台
6 エレクトロンビーム照射機構
6a EB管
6b 照射窓
13,21 自己電界発生装置
13a,21a 帯電板
13b スリット
13c 内部部材
13d 外部部材
13e 導線
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空雰囲気下で半導体ウエハやガラス基板等の被処理体に電子ビームを照射し、レジストや絶縁膜の改質を行う表面処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、半導体デバイスの製造分野において、レジストを用いて半導体ウエハW上に回路パターンを転写するリソグラフィー処理の後、レジストを硬化して該レジストの機械的強度を高めるキュア処理が行われている。このキュア処理におけるレジストの硬化は、エレクトロンビーム(EB)照射によるレジストの改質によって行われる。
【0003】
図4は、従来のキュア処理に用いられるエレクトロンビーム照射装置(表面処理装置)の説明図である。
【0004】
図4において、エレクトロンビーム照射装置50は、内部において半導体ウエハWをキュア処理する処理室51と、処理室51に配設され且つ半導体ウエハWを載置する載置台52と、処理室51の上壁において載置台52に対向するように配設されたエレクトロンビーム(EB)管53の複数と、処理室51内部の圧力を制御する排気系54と、処理室51内部に窒素などの抑制ガスや、紫外線を発生させるためのアルゴンなどの処理ガスを導入するガス導入口55とを備える。また、半導体ウエハWは、処理室51内に設けられた載置台52に載置され、複数のEB管53と対向するように配置される。
【0005】
EB管53は、円筒状の真空容器と、真空容器の一端側に設けられた蓋部材とからなり、真空容器内部において、共に高電圧が印加されたフィラメント及びグリッドを有する。そして、高電圧によって加熱されたフィラメントから熱電子が放出され、該放出された熱電子はグリッドが発生する加速電圧によって加速されてエレクトロンビームを成し、該エレクトロンビームは上記蓋部材を貫通してEB管53の外へ照射される。
【0006】
このエレクトロンビーム照射装置50では、EB管53から半導体ウエハW上のレジストにエレクトロンビームが照射されることによってレジストが硬化される(例えば、特許文献1参照。)。
【0007】
一般に、キュア処理において硬化されるレジストは、その材質及び厚さも多種多様であるため、加速電圧の大きさによってはエレクトロンビームのエネルギーがレジストの材質及び厚さに対して大きくなりすぎ、エレクトロンビームがレジストを貫通して半導体ウエハWにおけるレジストの下層に侵入し、当該下層に不所望な処理が行われ、その結果、下層に設けられたデバイスや絶縁膜等の性質が変化してしまうことがある。
【0008】
そこで、現在、エレクトロンビームのエネルギーを低減してエレクトロンビームにおける電子を減速制御する種々の電子減速制御方法が研究されている。
【0009】
このような電子減速制御方法のうち、よく知られている方法として、EB管及び載置台の間に中間電極を配設し、該中間電極に所定の直流電圧を印加し、これにより、中間電極近傍において電子を減速させる方向に電界を発生させて電子を減速させる方法が知られている。
【0010】
【特許文献】
特開2002−182000号公報(第3図)
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したEB管及び載置台の間に所定の直流電圧が印加される中間電極を配設する方法では、直流電圧を印加するための電源及び処理室内部において上記電源及び中間電極を接続する配線が必要であり、特に、処理室内部において上記配線には異常放電防止のための絶縁対策を施す必要があるため、表面処理装置の構成が複雑となるという問題がある。
【0012】
本発明の目的は、エレクトロンビームのエネルギーを低減することができると共に、構成を簡素化できる表面処理装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1記載の表面処理装置は、内部において被処理体を処理する処理室と、該処理室内部に配設され且つ前記被処理体を載置する載置台と、前記処理室の上方において前記載置台に対向するように配設され且つ前記被処理体に向けてエレクトロンビームを照射するエレクトロンビーム照射機構とを備える表面処理装置において、前記エレクトロンビーム照射機構及び前記載置台の間に配設され且つ自己電界を発生する自己電界発生器を有することを特徴とする。
【0014】
請求項1記載の表面処理装置によれば、エレクトロンビーム照射機構及び載置台の間に配設され且つ自己電界を発生する自己電界発生器を有するので、エレクトロンビーム中の電子に対してクーロン力が発生し、該クーロン力によってエレクトロンビームのエネルギーを低減することができる。
【0015】
請求項2記載の表面処理装置は、請求項1記載の表面処理装置において、前記自己電界発生器は、少なくとも前記エレクトロンビーム照射機構に対向する対向面が電気的にフロートしている部材で構成されることを特徴とする。
【0016】
請求項2記載の表面処理装置によれば、自己電界発生器は、少なくともエレクトロンビーム照射機構に対向する対向面が電気的にフロートしている部材で構成されるので、当該部材に電荷が帯電し、該帯電した電荷によって自己電界を発生することができ、自己電界発生器は電圧の印加を必要とすることがなく、もって表面処理装置の構成を簡素化できる。
【0017】
請求項3記載の表面処理装置は、請求項1又は2記載の表面処理装置において、前記自己電界発生器は電子通過孔を有することを特徴とする。
【0018】
請求項3記載の表面処理装置によれば、自己電界発生器は電子通過孔を有するので、該電子通過孔において発生する自己電界によってエレクトロンビームを収束することができ、もってキュア処理等の表面処理の効率を向上することができる。
【0019】
請求項4記載の表面処理装置は、請求項3記載の表面処理装置において、前記対向面における前記電子通過孔の開口率は50%以上であることを特徴とする。
【0020】
請求項4記載の表面処理装置によれば、対向面における電子通過孔の開口率は50%以上であるので、エレクトロンビームの照射量を物理的に制御することができ、もって被処理体に到達するエレクトロンビームのエネルギーを低減することができる。
【0021】
請求項5記載の表面処理装置は、請求項4記載の表面処理装置において、前記開口率が80%以上であることを特徴とする。
【0022】
請求項5記載の表面処理装置によれば、対向面における電子通過孔の開口率が80%以上であるので、被処理体に到達するエレクトロンビームのエネルギーを表面処理の効率を低下させない程度に低減することができる。
【0023】
請求項6記載の表面処理装置は、請求項3乃至5のいずれか1項に記載の表面処理装置において、前記自己電界発生器は板状物であり且つ前記電子通過孔はスリットであることを特徴とする。
【0024】
請求項6記載の表面処理装置によれば、自己電界発生器は板状物であり且つ電子通過孔はスリットであるので、自己電界発生器の形成が容易であり、もって表面処理装置の構成をより簡素化できる。
【0025】
請求項7記載の表面処理装置は、請求項3乃至5のいずれか1項に記載の表面処理装置において、前記自己電界発生器は網目状物であることを特徴とする。
【0026】
請求項7記載の表面処理装置によれば、自己電界発生器は網目状物であるので、当該自己電界発生器を通過するエレクトロンビームの分布を均一化することができる。
【0027】
請求項8記載の表面処理装置は、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の表面処理装置において、前記自己電界発生器は、導電体からなる内部部材と、該内部部材を覆う絶縁体からなる外部部材とを備えることを特徴とする。
【0028】
請求項8記載の表面処理装置によれば、自己電界発生器は、導電体からなる内部部材と、該内部部材を覆う絶縁体からなる外部部材とを備えるので、外部部材を誘電体とするコンデンサを構成することができ、もって誘電体に蓄電された電荷によって自己電界を発生することができ、エレクトロンビームのエネルギーを確実に低減できると共に、表面処理装置の構成を確実に簡素化できる。
【0029】
請求項9記載の表面処理装置は、請求項8記載の表面処理装置において、前記自己電界発生器は、前記内部部材を接地させる導線を有することを特徴とする。
【0030】
請求項9記載の表面処理装置によれば、自己電界発生器は、内部部材を接地させる導線を有するので、上記コンデンサにおける電極の電位を一定に保つことができ、もって、上記誘電体に蓄電される電荷の量を一定に保ち、エレクトロンビームのエネルギーを安定的に低減することができる。
【0031】
請求項10記載の表面処理装置は、請求項9記載の表面処理装置において、前記導線はコンデンサを有することを特徴とする。
【0032】
請求項10記載の表面処理装置によれば、導線はコンデンサを有するので、上記誘電体に蓄電される電荷の量を適宜変更することができ、もって、キュア処理の条件変更にも容易に対応することができる。
【0033】
請求項11記載の表面処理装置は、請求項8記載の表面処理装置において、前記内部部材は電気的にフロートしていることを特徴とする。
【0034】
請求項11記載の表面処理装置によれば、内部部材は電気的にフロートしているので、上記導線を必要とせず、もって自己電界発生器の構造をより確実に簡素化できる。
【0035】
請求項12記載の表面処理装置は、請求項8乃至11のいずれか1項に記載の表面処理装置において、前記導電体は、シリコン、アルミ、鉄、ステンレス、カーボン、SiC及び銅からなる群の1つからなることを特徴とする。
【0036】
請求項12記載の表面処理装置によれば、導電体はシリコン、アルミ、鉄、ステンレス、カーボン、SiC及び銅からなる群の1つからなるので、導電体を構成する材料の入手が容易であり、もって表面処理装置のコストを削減することができる。
【0037】
請求項13記載の表面処理装置は、請求項8乃至12のいずれか1項に記載の表面処理装置において、前記絶縁体は前記導電体を構成する材料の酸化物であることを特徴とする。
【0038】
請求項13記載の表面処理装置によれば、絶縁体は導電体を構成する材料の酸化物であるので、絶縁体を容易に作成することができ、もって表面処理装置のコストをより削減することができる。
【0039】
請求項14記載の表面処理装置は、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の表面処理装置において、前記自己電界発生器は絶縁体のみからなることを特徴とする。
【0040】
請求項14記載の表面処理装置によれば、自己電界発生器は絶縁体のみからなるので、自己電界発生器は電荷を蓄電できる容量を持つことができ、もって蓄電された電荷によって自己電界を発生することができ、エレクトロンビームのエネルギーを確実に低減できると共に、表面処理装置の構成を確実に簡素化できる。
【0041】
請求項15記載の表面処理装置は、請求項14記載の表面処理装置において、前記絶縁体は、アルミナ、シリカ及び石英からなる群の1つからなることを特徴とする。
【0042】
請求項15記載の表面処理装置によれば、絶縁体はアルミナ、シリカ及び石英からなる群の1つからなるので、絶縁体を構成する材料の入手が容易であり、もって表面処理装置のコストを削減することができる。
【0043】
請求項16記載の表面処理装置は、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の表面処理装置において、前記自己電界発生器は電気的にフロートしている導電体のみからなることを特徴とする。
【0044】
請求項16記載の表面処理装置によれば、自己電界発生器は電気的にフロートしている導電体のみからなるので、自己電界発生器は導電体に帯電した電荷をそのまま留めることができ、留められた電荷によって自己電界を発生することができ、エレクトロンビームのエネルギーを確実に低減できると共に、表面処理装置の構成を確実に簡素化できる。
【0045】
請求項17記載の表面処理装置は、請求項16記載の表面処理装置において、前記導電体は、シリコン、アルミ、鉄、ステンレス、カーボン、SiC及び銅からなる群の1つからなることを特徴とする。
【0046】
請求項17記載の表面処理装置によれば、導電体は、シリコン、アルミ、鉄、ステンレス、カーボン、SiC及び銅からなる群の1つからなるので、導電体を構成する材料の入手が容易であり、もって表面処理装置のコストを削減することができる。
【0047】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第1の実施の形態に係る被処理体の表面処理装置について図面を参照しながら説明する。
【0048】
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る表面処理装置の概略構成を示す図である。この表面処理装置は、被処理体である半導体ウエハW等にエレクトロンビームを照射して、レジストの機械的強度を高めるキュア処理(表面処理)を行うものである。
【0049】
図1において、表面処理装置1は、材質が、例えば、アルミニウム等からなり、その内部が気密に閉塞可能に構成された円筒状の真空チャンバ2(処理室)と、真空チャンバ2の内部に配設され且つ半導体ウエハWの被処理面を図中上側に向けて当該半導体ウエハWを略水平に載置する載置台3と、載置台3の下側に配設され、材質が例えばステンレス鋼(SUS)からなり、伸縮自在に構成されると共に、真空チャンバ2の内部を気密に維持する円筒状のベローズ4と、ベローズ4の外側に配設されたベローズカバー5と、真空チャンバ2の天井部に配設され、載置台3上に載置された半導体ウエハWに対してエレクトロンビームを照射するエレクトロンビーム照射機構6とを備える。
【0050】
エレクトロンビーム照射機構6は、複数配列されたエレクトロンビーム管(EB管)6aと、該EB管6aの1つ1つに対応して該EB管6aの先端に配置された照射窓6bとから成り、表面処理装置1では、合計19個のEB管6aが載置台3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且つ同心円状に配列されるように配設される。
【0051】
また、エレクトロンビーム照射機構6より射出されたエレクトロンビームは、真空チャンバ2内の処理空間中の不活性分子と衝突拡散を繰り返して放射状の電子流となるが、本実施形態における「エレクトロンビーム」とはこのような電子流のことを意味する。
【0052】
載置台3は、ポールネジ及び該ポールネジを回転させるモータ等からなる昇降装置7によって上下動自在に構成され、エレクトロンビームを照射する際、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7によって調整する。
【0053】
真空チャンバ2には、図示しないガス供給源に接続されたガス導入管8と、図示しない真空排気装置に接続された排気管9が設けられており、これらにより、真空チャンバ2内を、所定の真空度を呈する所定のガス雰囲気とすることができる。
【0054】
また、ヒータ10が、載置台3における半導体ウエハWの載置面に配設されて半導体ウエハWを所定の温度に加熱する。そして、半導体ウエハWの搬入、搬出を行うための開口部11が、真空チャンバ2の側壁部に配置されると共に、ゲートバルブ12が当該開口部11に配置され、半導体ウエハWの搬入、搬出の際、当該ゲートバルブ12を開閉して開口部11から半導体ウエハWの搬入、搬出を行う。
【0055】
さらに、表面処理装置1では、エレクトロンビームのエネルギーを制御するため、載置台3及びエレクトロンビーム照射機構6の間に、自己電界発生装置(自己電界発生器)13が配設されている。
【0056】
自己電界発生装置13は、照射窓6bの1つ1つに対向するように配置された帯電板13aの複数からなり、表面処理装置1では、上述したように、19個のEB管6aが配設されているため、自己電界発生装置13は19個の帯電板13aを有する。ここで、載置台3及びエレクトロンビーム照射機構6の間の距離は、例えば、100mmであるが、各帯電板13a及び照射窓6bの間の距離は、例えば、10mmである。
【0057】
図2は、図1における帯電板13aの概略構成を示す図であり、(a)は図1中矢印方向視における帯電板13aの正面図であり、(b)は図2(a)における線II−IIに沿う断面図である。
【0058】
図2において、帯電板13aは、平板状物であり、照射窓6bに対向する対向面においてエレクトロンビームを通過させる5つのスリット(電子通過孔)13bを有する。この5つのスリット13bにおける開口面積の合計の上記対向面の面積に対する比(開口率)は、例えば、50%以上であり、好ましくは、80%以上であるのがよい。
【0059】
また、帯電板13aは、導電体からなる内部部材13cと、該内部部材13cを覆う絶縁体からなる外部部材13dと、内部部材13cを接地させる導線13eとを有する。
【0060】
帯電板13aでは、内部部材13cの導電体はアルミからなる一方、外部部材13dの絶縁体はアルミナ(Al2O3)からなり、その厚みは、例えば、0.6μmである。
【0061】
表面処理装置1が半導体ウエハWにキュア処理を施す際、ガス導入管8から真空チャンバ2内部へ導入された処理ガスからプラズマが生成されるが、このとき、該プラズマと帯電板13aとにより、該プラズマと内部部材13cを両電極とし且つ外部部材13dを両電極間における誘電体とするコンデンサが構成される。
【0062】
そして、エレクトロンビーム照射機構6から半導体ウエハWへエレクトロンビームが照射される際、エレクトロンビームの電子流によってコンデンサの誘電体たる外部部材13dに電荷が蓄電され、該蓄電した電荷によって帯電板13a近傍において自己電界が発生する。該自己電界はエレクトロンビーム照射機構6に向けて発生するため、エレクトロンビーム中の電子に対して減速する方向にクーロン力が発生し、該クーロン力によってエレクトロンビームのエネルギーを低減する。
【0063】
このとき、外部部材13dの表面に対するプラズマの正の電位は一定であり且つ内部部材13cは導線13eによって接地しているため、外部部材13dに帯電する電荷の量は一定となる。
【0064】
本第1の実施の形態に係る表面処理装置によれば、エレクトロンビーム照射機構6及び載置台3の間に配設され且つ導電体からなる内部部材13cと、該内部部材13cを覆う絶縁体からなる外部部材13dとを有する自己電界発生装置13を備えるので、真空チャンバ2内部のプラズマと内部部材13cを両電極とし且つ外部部材13dを両電極間における誘電体とするコンデンサを構成することができ、もって、誘電体に蓄電された電荷により自己電界発生装置13は電圧の印加を必要とすることがなく自己電界を発生することができ、該発生した自己電界によってエレクトロンビーム中の電子に対してクーロン力が発生し、該クーロン力によってエレクトロンビームのエネルギーを低減することができる。その結果、エレクトロンビームのエネルギーを確実に低減できると共に、表面処理装置1の構成を確実に簡素化できる。
【0065】
また、帯電板13aは内部部材13cを接地させる導線13eを有するので、上記コンデンサにおける電極の電位を一定に保つことができ、もって、上記誘電体に蓄電される電荷の量を一定に保ち、エレクトロンビームのエネルギーを安定的に低減することができる。
【0066】
一般に、ガス中においてエレクトロンビームを射出すると、電子流は拡散するため、半導体ウエハWに照射されるエレクトロンビームの量が減少し、半導体ウエハWのキュア処理等における表面処理の効率が低下するが、上述した表面処理装置1では、帯電板13aがスリット13bを有するので、該スリット13b内において発生する自己電界によって当該スリット13bを通過する電子流を収束することができ、もって半導体ウエハWのキュア処理等における表面処理の効率を向上することができる。
【0067】
また、帯電板13aはスリットを有する板状物のみで構成されるので、自己電界発生装置13の形成が容易であり、もって表面処理装置1の構成をより簡素化できる。
【0068】
帯電板13aの照射窓6bに対する対向面におけるスリット13bの開口率は50%以上であるので、エレクトロンビームの照射量を物理的に制御することができ、もって半導体ウエハに到達するエレクトロンビームのエネルギーを低減することができる。
【0069】
また、上述した表面処理装置1では、帯電板13aが照射窓6bから10mmの距離において配設されるが、外部部材13dに帯電される電荷が所定の位置において発生する電界の強さは、所定の位置から外部部材13dまでの距離の2乗に反比例するので、エレクトロンビームのエネルギーを効率良く低減するためには、帯電板13aを照射窓6bに近づけて配設するのが好ましい。
【0070】
上述した表面処理装置1では、エレクトロンビームのエネルギーを制御するための機構として、自己電界発生装置13のみが配設されるが、この他、例えば、載置台3内部において直流電源に接続された内部電極が配設されてもよく、これにより、内部電極に印加された直流電圧によって電界が発生し、該電界によって、自己電界発生装置13の効果と併せてエレクトロンビームのエネルギーをより効果的に低減することができる。
【0071】
上述した表面処理装置1では、内部部材13cの導電体はアルミからなり、外部部材13dの絶縁体はアルミナからなるが、当該導電体はシリコン、銅等から成ってもよく、また、当該絶縁体はシリカ(SiO2)から成ってもよく、これにより、導電体及び絶縁体を構成する材料の入手が容易となり、もって表面処理装置1のコストを削減することができ、さらに、絶縁体が導電体を構成する材料の酸化物であるのがよく、これにより、絶縁体を容易に作成することができ、もって表面処理装置1のコストをより削減することができる。
【0072】
また、上述した表面処理装置1では、自己電界発生装置13が平板状物の帯電板13aで構成されたが、自己電界発生装置13は網目状物の帯電板で構成されてもよく、これにより、当該自己電界発生装置13を通過するエレクトロンビームの分布を均一化することができる。
【0073】
さらに、上述した表面処理装置1では、自己電界発生装置13は、照射窓6bの1つ1つに対向するように配置された帯電板13aの複数から構成されたが、19個の照射窓6bが対向する領域を含む1つの帯電板で構成されてもよく、これにより、自己電界発生装置13の構成をより簡素化できる。
【0074】
また、上述した表面処理装置1では、内部部材13cの電位はグランド(基準電位)となるが、導線13eがコンデンサを有していてもよく、これにより、内部部材13cの電位を任意に変更でき、もって外部部材13dに蓄電される電荷の量を適宜変更することができ、キュア処理の条件変更にも容易に対応することができる。
【0075】
さらに、内部部材13cは電気的にフロートしていてもよく、これにより、上記導線13eを必要とせず、もって自己電界発生装置13の構造をより確実に簡素化できる。
【0076】
次に、本発明の第2の実施の形態に係る表面処理装置について詳述する。
【0077】
図3は、本発明の第2の実施の形態に係る表面処理装置の概略構成を示す図である。
【0078】
本第2の実施の形態は、その構成、作用が上述した第1の実施の形態と基本的に同じであるので、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。
【0079】
図3において、本第2の実施の形態に係る表面処理装置20には、エレクトロンビームのエネルギーを制御するため、載置台3及びエレクトロンビーム照射機構6の間に、自己電界発生装置21が配設されている。
【0080】
この自己電界発生装置21は、その形状及び配設された位置が表面処理装置1における自己電界発生装置13と同じであるが、各帯電板21aの構成が異なり、帯電板21aは絶縁体、例えば、アルミナのみからなる。
【0081】
表面処理装置20においてエレクトロンビーム照射機構6から半導体ウエハWへエレクトロンビームが照射される際、帯電板21aはグランドから絶縁されているため、エレクトロンビームの電子流によって電荷が帯電板21aに蓄電され、該蓄電した電荷によって帯電板21a近傍において自己電界が発生する。該自己電界はエレクトロンビーム照射機構6に向けて発生するため、エレクトロンビーム中の電子に対して減速する方向にクーロン力が発生し、該クーロン力によってエレクトロンビームのエネルギーを低減する。
【0082】
本第2の実施の形態に係る表面処理装置によれば、エレクトロンビーム照射機構6及び載置台3の間に配設され且つ絶縁体のみからなる帯電板21aを有する表面処理装置20を備えるので、帯電板21aは電荷を蓄電できる容量を持ち、該容量に見合うだけ帯電板21aに蓄電された電荷によって表面処理装置20は自己電界を発生することができ、もって、エレクトロンビームのエネルギーを確実に低減できると共に、表面処理装置20の構成を確実に簡素化できる。
【0083】
上述した表面処理装置20では、帯電板21aの絶縁体はアルミナからなるが、当該絶縁体はシリカ(SiO2)から成ってもよく、これにより、絶縁体を構成する材料の入手が容易となり、もって表面処理装置20のコストを削減することができる。
【0084】
また、上述した本第2の実施の形態では、帯電板21aが絶縁体のみからなる例について説明したが、帯電板21aは、少なくともエレクトロンビーム照射機構6に対向する対向面が絶縁体で構成されればよく、例えば、帯電板21aにおける対向面以外の部分は、導電体等で構成されてもよい。これにより、表面処理装置20は、帯電板21aにおける対向面に電荷を蓄電してエレクトロンビーム照射機構6に向けて自己電界を発生することができ、もって、表面処理装置20は、エレクトロンビームのエネルギーを確実に低減できると共に、その構成を確実に簡素化できる。
【0085】
さらに、本発明の第3の実施の形態に係る表面処理装置について詳述する。
【0086】
本第3の実施の形態は、その構成、作用が上述した第2の実施の形態と殆ど同じであるので、図面を省略し且つ重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。
【0087】
本第3の実施の形態に係る表面処理装置は、上述した表面処理装置20における自己電界発生装置21と各帯電板の構成においてのみ異なる自己電界発生装置を有し、当該自己電界発生装置における各帯電板は電気的にフロート(絶縁)された導電体、例えば、アルミのみからなる。
【0088】
本第3の実施の形態に係る表面処理装置においてエレクトロンビーム照射機構6から半導体ウエハWへエレクトロンビームが照射される際、帯電板はフロートされているため、エレクトロンビームの電子流によって導電体に帯電した電荷がグランドへ流出することなく導電体に留まり、該留められた電荷によって帯電板近傍において自己電界が発生する。該自己電界はエレクトロンビーム照射機構6に向けて発生するため、エレクトロンビーム中の電子に対して減速する方向にクーロン力が発生し、該クーロン力によってエレクトロンビームのエネルギーを低減する。
【0089】
本第3の実施の形態に係る表面処理装置によれば、エレクトロンビーム照射機構6及び載置台3の間に配設され且つ電気的にフロートされた導電体のみからなる帯電板を有する表面処理装置を備えるので、導電体に帯電した電荷がグランドへ流出することなく当該帯電板に留まり、該留められた電荷によって表面処理装置は自己電界を発生することができ、もって、エレクトロンビームのエネルギーを確実に低減できると共に、表面処理装置の構成を確実に簡素化できる。
【0090】
上述した本第3の実施の形態に係る表面処理装置では、帯電板の導電体はアルミからなるが、当該導電体はシリコン、鉄、ステンレス、カーボン、SiC及び銅のいずれから成ってもよく、これにより、絶縁体を構成する材料の入手が容易となり、もって表面処理装置のコストを削減することができる。
【0091】
また、上述した本第3の実施の形態では、帯電板が電気的にフロートされた導電体のみからなる例について説明したが、帯電板は、少なくともエレクトロンビーム照射機構6に対向する対向面が電気的にフロートされた導電体で構成されればよく、例えば、帯電板における対向面以外の部分は、絶縁体等で構成されてもよい。これにより、表面処理装置は、帯電板における対向面に電荷を蓄電してエレクトロンビーム照射機構6に向けて自己電界を発生することができ、もって、表面処理装置は、エレクトロンビームのエネルギーを確実に低減できると共に、その構成を確実に簡素化できる。
【0092】
上述した第1〜第3の実施の形態に係る自己電界発生装置が発生する自己電界の強さは、当該自己電界発生装置における帯電板と照射窓6bとの間の距離によって制御されるが、帯電板が誘電体を有する場合、該誘電体の誘電率によっても制御できる。
【0093】
また、エレクトロンビームのエネルギーの低減率は、自己電界の強さによっても制御されるが、帯電板が有するスリットのアスペクト比によっても制御できる。この場合、アスペクト比が高い程、エレクトロンビームのエネルギーの低減率は大きくなる。さらに、エレクトロンビームのエネルギーの低減率は、帯電板の開口率によっても制御でき、この場合も、開口率が小さい程、エレクトロンビームのエネルギーの低減率は大きくなる。
【0094】
上述した第1〜第3の実施の形態に係る表面処理装置では、半導体ウエハWに対してキュア処理を行うが、該キュア処理においては、レジストの硬化だけでなく、半導体ウエハW上に塗布されたSOG(Spin on Glass)膜の硬化を行ってもよく、これにより、SOG膜からなる絶縁膜を平滑化することができる。
【0095】
さらに、上述した第1〜第3の実施の形態に係る表面処理装置では、半導体ウエハWの表面処理に限らず、半導体ウエハW以外の液晶表示装置用のガラス基板等の表面処理が行われてもよい。
【0096】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項1記載の表面処理装置によれば、エレクトロンビーム照射機構及び載置台の間に配設され且つ自己電界を発生する自己電界発生器を有するので、エレクトロンビーム中の電子に対してクーロン力が発生し、該クーロン力によってエレクトロンビームのエネルギーを低減することができる。
【0097】
請求項2記載の表面処理装置によれば、自己電界発生器は、少なくともエレクトロンビーム照射機構に対向する対向面が電気的にフロートしている部材で構成されるので、当該部材に電荷が帯電し、該帯電した電荷によって自己電界を発生することができ、自己電界発生器は電圧の印加を必要とすることがなく、もって表面処理装置の構成を簡素化できる。
【0098】
請求項3記載の表面処理装置によれば、自己電界発生器は電子通過孔を有するので、該電子通過孔において発生する自己電界によってエレクトロンビームを収束することができ、もってキュア処理等の表面処理の効率を向上することができる。
【0099】
請求項4記載の表面処理装置によれば、対向面における電子通過孔の開口率は50%以上であるので、エレクトロンビームの照射量を物理的に制御することができ、もって被処理体に到達するエレクトロンビームのエネルギーを低減することができる。
【0100】
請求項5記載の表面処理装置によれば、対向面における電子通過孔の開口率が80%以上であるので、被処理体に到達するエレクトロンビームのエネルギーを表面処理の効率を低下させない程度に低減することができる。
【0101】
請求項6記載の表面処理装置によれば、自己電界発生器は板状物であり且つ電子通過孔はスリットであるので、自己電界発生器の形成が容易であり、もって表面処理装置の構成をより簡素化できる。
【0102】
請求項7記載の表面処理装置によれば、自己電界発生器は網目状物であるので、当該自己電界発生器を通過するエレクトロンビームの分布を均一化することができる。
【0103】
請求項8記載の表面処理装置によれば、自己電界発生器は、導電体からなる内部部材と、該内部部材を覆う絶縁体からなる外部部材とを備えるので、外部部材を誘電体とするコンデンサを構成することができ、もって誘電体に蓄電された電荷によって自己電界を発生することができ、エレクトロンビームのエネルギーを確実に低減できると共に、表面処理装置の構成を確実に簡素化できる。
【0104】
請求項9記載の表面処理装置によれば、自己電界発生器は、内部部材を接地させる導線を有するので、上記コンデンサにおける電極の電位を一定に保つことができ、もって、上記誘電体に蓄電される電荷の量を一定に保ち、エレクトロンビームのエネルギーを安定的に低減することができる。
【0105】
請求項10記載の表面処理装置によれば、導線はコンデンサを有するので、上記誘電体に蓄電される電荷の量を適宜変更することができ、もって、キュア処理の条件変更にも容易に対応することができる。
【0106】
請求項11記載の表面処理装置によれば、内部部材は電気的にフロートしているので、上記導線を必要とせず、もって自己電界発生器の構造をより確実に簡素化できる。
【0107】
請求項12記載の表面処理装置によれば、導電体はシリコン、アルミ、鉄、ステンレス、カーボン、SiC及び銅からなる群の1つからなるので、導電体を構成する材料の入手が容易であり、もって表面処理装置のコストを削減することができる。
【0108】
請求項13記載の表面処理装置によれば、絶縁体は導電体を構成する材料の酸化物であるので、絶縁体を容易に作成することができ、もって表面処理装置のコストをより削減することができる。
【0109】
請求項14記載の表面処理装置によれば、自己電界発生器は絶縁体のみからなるので、自己電界発生器は電荷を蓄電できる容量を持つことができ、もって蓄電された電荷によって自己電界を発生することができ、エレクトロンビームのエネルギーを確実に低減できると共に、表面処理装置の構成を確実に簡素化できる。
【0110】
請求項15記載の表面処理装置によれば、絶縁体はアルミナ、シリカ及び石英からなる群の1つからなるので、絶縁体を構成する材料の入手が容易であり、もって表面処理装置のコストを削減することができる。
【0111】
請求項16記載の表面処理装置によれば、自己電界発生器は電気的にフロートしている導電体のみからなるので、自己電界発生器は導電体に帯電した電荷をそのまま留めることができ、留められた電荷によって自己電界を発生することができ、エレクトロンビームのエネルギーを確実に低減できると共に、表面処理装置の構成を確実に簡素化できる。
【0112】
請求項17記載の表面処理装置によれば、導電体は、シリコン、アルミ、鉄、ステンレス、カーボン、SiC及び銅からなる群の1つからなるので、導電体を構成する材料の入手が容易であり、もって表面処理装置のコストを削減することができる。
【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表面処理装置の概略構成を示す図である。
【図2】図1における帯電板の概略構成を示す図であり、(a)は図1中矢印方向視における帯電板の正面図であり、(b)は図2(a)における線II−IIに沿う断面図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態に係る表面処理装置の概略構成を示す図である。
【図4】従来のキュア処理に用いられるエレクトロンビーム照射装置の説明図である。
【符号の説明】
W 半導体ウエハ
1,20 表面処理装置
2 真空チャンバ
3 載置台
6 エレクトロンビーム照射機構
6a EB管
6b 照射窓
13,21 自己電界発生装置
13a,21a 帯電板
13b スリット
13c 内部部材
13d 外部部材
13e 導線
Claims (17)
- 内部において被処理体を処理する処理室と、該処理室内部に配設され且つ前記被処理体を載置する載置台と、前記処理室の上方において前記載置台に対向するように配設され且つ前記被処理体に向けてエレクトロンビームを照射するエレクトロンビーム照射機構とを備える表面処理装置において、
前記エレクトロンビーム照射機構及び前記載置台の間に配設され且つ自己電界を発生する自己電界発生器を有することを特徴とする表面処理装置。 - 前記自己電界発生器は、少なくとも前記エレクトロンビーム照射機構に対向する対向面が電気的にフロートしている部材で構成されることを特徴とする請求項1記載の表面処理装置。
- 前記自己電界発生器は電子通過孔を有することを特徴とする請求項1又は2記載の表面処理装置。
- 前記対向面における前記電子通過孔の開口率は50%以上であることを特徴とする請求項3記載の表面処理装置。
- 前記開口率が80%以上であることを特徴とする請求項4記載の表面処理装置。
- 前記自己電界発生器は板状物であり且つ前記電子通過孔はスリットであることを特徴とする請求項3乃至5のいずれか1項に記載の表面処理装置。
- 前記自己電界発生器は網目状物であることを特徴とする請求項3乃至5のいずれか1項に記載の表面処理装置。
- 前記自己電界発生器は、導電体からなる内部部材と、該内部部材を覆う絶縁体からなる外部部材とを備えることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の表面処理装置。
- 前記自己電界発生器は、前記内部部材を接地させる導線を有することを特徴とする請求項8記載の表面処理装置。
- 前記導線はコンデンサを有することを特徴とする請求項9記載の表面処理装置。
- 前記内部部材は電気的にフロートしていることを特徴とする請求項8記載の表面処理装置。
- 前記導電体は、シリコン、アルミ、鉄、ステンレス、カーボン、SiC及び銅からなる群の1つからなることを特徴とする請求項8乃至11のいずれか1項に記載の表面処理装置。
- 前記絶縁体は前記導電体を構成する材料の酸化物であることを特徴とする請求項8乃至12のいずれか1項に記載の表面処理装置。
- 前記自己電界発生器は絶縁体のみからなることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の表面処理装置。
- 前記絶縁体は、アルミナ、シリカ及び石英からなる群の1つからなることを特徴とする請求項14記載の表面処理装置。
- 前記自己電界発生器は電気的にフロートしている導電体のみからなることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の表面処理装置。
- 前記導電体は、シリコン、アルミ、鉄、ステンレス、カーボン、SiC及び銅からなる群の1つからなることを特徴とする請求項16記載の表面処理装置。
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