JP3780403B2

JP3780403B2 - 電子ビーム処理装置

Info

Publication number: JP3780403B2
Application number: JP2000140484A
Authority: JP
Inventors: 真典山口
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2000-05-12
Filing date: 2000-05-12
Publication date: 2006-05-31
Anticipated expiration: 2020-05-12
Also published as: JP2001323369A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理物に電子ビームを照射して各種の処理を行う電子ビーム処理装置に係わり、例えば、ウエハ上のＳＯＧ（ＳｐｉｎＯｎＧｌａｓｓ）膜と呼ばれる半導体デバイスの層間絶縁膜の硬化やその他の被処理物の成膜等を行う電子ビーム処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＳＯＧ膜の硬化処理は加熱によって行われ、４００〜４５０℃で、約１時間も要していた。この処理時間を短縮するために、加熱温度を高くしようとすると、半導体デバイス中の異種薄膜界面で相互拡散が生じ、半導体デバイスの電気特性が劣化し、高温処理できなかった。
【０００３】
一方、電子ビームだけでＳＯＧ膜の硬化を行うことも考えられるが、電子ビームの照射だけでは、ＳＯＧ膜の温度上昇はせいぜい２０℃程度であり、膜を硬化させるには到底不十分であった。
【０００４】
図７は、従来技術に係る加熱および電子ビーム照射による処理を併用した電子ビーム処理装置の一例を示す図である。
【０００５】
同図において、１は図示していない高圧電源が供給されて電子ビームを生成し、後述する処理室２内の被処理物６に電子ビームを照射する電子ビーム管、２は処理室、３は電子ビーム管１の開口を覆うように設けられたシリコンからなる蓋部、３１は電子ビーム管１から処理室２内に向けて放射される電子ビームを通過させる蓋部３に設けられた開口部、４は開口部３１を覆い電子ビームが透過可能な複数個の透過部を有し、シリコンからなる数μｍ程度の薄膜で形成された窓部、５は被処理物６を載置して加熱する加熱台、６は被処理物である。ここで、蓋部３および窓部４は全体として電子ビーム管１の照射部を構成する。
【０００６】
この電子ビーム処理装置によれば、被処理物６は、加熱台５により加熱されると共に、電子ビーム管１から放射される電子ビームによって照射されて処理され、被処理物６を短時間で効率良く処理することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の従来技術に係る電子ビーム処理装置では、電子ビームを透過させる窓部４が処理室２内に露出する構造となっているため、加熱台５によって被処理物６を加熱する熱が窓部４にも伝わり高温化されてしまう。そのため、窓部４は電子ビームを効率良く放射するために薄膜で形成されているので、窓部４が４００℃越えると、数時間で破損してしまうという問題があった。
【０００８】
また、処理過程で、処理室２内に発生した副生成物が窓部４に付着し、しかも窓部４の温度が高いと、窓部４と副生成物からなる付着物との反応が促進され、例えば、付着物が有機物である場合、シリコンからなる窓部４が酸化または炭化することがあり、窓部４が質的に変化すると共に機械的強度も落ち、窓部４が破損してしまうという問題があった。
【０００９】
さらに、窓部４と共に、蓋部３も加熱されると、蓋部３の加熱に伴って、電子ビーム管１内部に配置されている各種部材、例えば、電子ビームを発生するために設けられる電子ビーム管内の金属材料や、電子ビーム管外囲を構成しているガラス体からガスが放出され、電子ビーム管１内のガス圧が高くなり、電子ビーム管１内の各部材間で放電が発生して、所望の電子ビーム出力が得られなくなるという問題もあった。
【００１０】
本発明は、上記の種々の問題を解決するために、電子ビーム管の処理室内に露出した照射部を冷却することにより、電子ビーム管の窓部の破損、窓部における副生成物からなる付着物の抑制、さらには電子ビーム管の蓋部の温度上昇を抑制した電子ビーム処理装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
【００１２】
第１の手段は、処理室内に電子ビーム管の照射部を露出して配置し、この処理室内に設けられた加熱台に被処理物を載置して、前記被処理物を加熱しながら電子ビームを照射する電子ビーム処理装置において、前記電子ビーム管の照射部は、電子ビーム管の開口を覆うと共に電子ビームを通過させる開口部を有する蓋部と、前記開口部を覆い電子ビームを透過させる電子ビーム透過部を有する窓部とから構成され、前記電子ビーム透過部を除く前記照射部に、前記照射部を冷却する冷却ブロックを接触して配置したことを特徴とする。
【００１３】
第２の手段は、前記窓部に向けて冷却ガスを吹き付ける冷却ガス吹き付け手段を設けたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
はじめに、本発明の第１の実施形態を図１ないし図３を用いて説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態に係る電子ビーム処理装置の構成を示す正面断面図、図２は図１に示す電子ビーム管１の照射部付近の拡大図、図３は電子ビーム処理装置の構成を示す底面図である。
【００１６】
これらの図において、４１は、窓部４において薄肉で形成され、電子ビームを透過させるために設けられた複数個の電子ビーム透過部、４２は窓部４に形成された電子ビームの非透過部、７は電子ビーム管１が処理室２内に露出している電子ビーム透過部４１を除く照射部を覆うように接触して設けられる冷却ブロック、７１は冷却ブロック７内に設けられ、水等の冷却用流体を流すために設けられた冷却管、７２は冷却ブロック７外部から不活性ガス等の冷却ガスを導入し、窓部４付近で露出された管体の小孔部７２１から冷却ガスを噴出する冷却管、７２１は冷却管７２に導入された冷却ガスを窓部４に吹き付けるために設けられた複数個の小孔部、８は冷却ガスが導入される冷却ガス流入管、９は冷却ガスが流出される冷却ガス流出管である。
【００１７】
なお、これらの図において、その他の符号は図７に示した同符号の構成に対応するので説明を省略する。
【００１８】
上記のごとく、この電子ビーム照射装置では、冷却ブロック７が窓部４の電子ビーム透過部４１を除いて照射部に接触した状態で配置されているので、冷却ブロック７内に設けられた冷却管７１に流通する冷却用流体により蓋部３および窓部４、即ち照射部が冷却され、蓋部３および窓部４の温度上昇を防止することができる。従って、照射部が高温化することが抑制されるので、電子ビーム管内の金属材料や、電子ビーム管外囲を構成するガラス体からのガス放出を抑え、電子ビーム管１内の異常放電等の発生を防止することができる。
【００１９】
また、窓部４付近では、冷却ブロック７から露出した冷却管７２に設けられた複数の小孔部７２１から噴出する冷却ガスが、露出した窓部４表面に沿って吹き付けるため、窓部４を効率良く冷却することができると共に、窓部４に処理室２内で発生した副生成物が付着することを防止することができ、副生成物の付着により窓部４が酸化または炭化されて、機械的強度が落ち、窓部４が破損されてしまうことを防止することができる。
【００２０】
次に、本発明の第２の実施形態を図４ないし図６を用いて説明する。
【００２１】
図４は、本実施形態に係る電子ビーム処理装置の構成を示す正面断面図、図５は図４に示す電子ビーム管１の照射部付近の拡大図、図６は電子ビーム処理装置の構成を示す底面図である。
【００２２】
これらの図において、１０は全体として電子ビーム管の照射部を覆うように設けられ、照射部の蓋部３の一部に接触してこれを冷却すると共に、蓋部３の残部および窓部４を冷却ガスで冷却するように配置された冷却ブロック、１０１は冷却ブロック１０内に設けられ、水等の冷却用流体を流すために設けられた冷却管、１０２は冷却ブロック１０外部から不活性ガス等の冷却ガスを導入し、冷却ブロック１０本体と蓋部３間に露出された開口部から冷却ガスを噴出する冷却管であり、また、図５に示す冷却ブロック１０の位置ａ、ｂは、図６に示す冷却ブロック１０の一点鎖線と交差する位置ａ、ｂに対応する。
【００２３】
これらの図において、その他の符号は図１ないし図３および図７に示した同符号の構成に対応するので説明を省略する。
【００２４】
上記のごとく、この電子ビーム照射装置では、冷却ブロック１０の一部が蓋部３に接触した状態で配置されているので、冷却ブロック１０内部に設けられた冷却管１０１に流通する冷却用流体により蓋部３が冷却され、また、冷却ブロック１０本体と蓋部３と窓部４間に形成される空間部には、冷却管１０２の開口部から冷却ガスが放出され、蓋部３および窓部４を冷却することができるので、蓋部３および窓部４の高温化を防止することができる。その結果、電子ビーム管１内の金属材料や、電子ビーム管外囲を構成するガラス体からのガス放出を抑え、電子ビーム管１内の異常放電等の発生を防止できる。
【００２５】
また、窓部４付近では、冷却管１０２から放出された冷却ガスが、露出した窓部４表面に沿って吹き付けるので、窓部４を効率良く冷却すると共に、窓部４に処理室２内で発生した副生成物が付着することを防止することができ、副生成物による窓部４の酸化または炭化、それに伴う機械的強度の低下による窓部４の破損を防止することができる。
【００２６】
以上述べたように、上記の各実施形態の発明によれば、ＳＯＧ膜（被処理物）を加熱しながら電子ビーム照射に処理することにより、電子ビーム管の照射部の高温化や窓部の破損を伴うことなく、例えば、窓部の温度が３００℃という低温で、約１０分という短時間で硬化処理を行うことができる。また、被処理物の硬化温度を低温化できたので半導体デバイスの電気特性を劣化させることなく硬化膜を得ることができる。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、この電子ビーム照射装置では、冷却ブロックが照射部に接触した状態で配置されているので、冷却ブロックにより照射部が冷却され、照射部の蓋部や窓部の温度上昇を防止することができる。その結果、照射部が高温化されて電子ビーム管内の金属材料や、電子ビーム管外囲を構成するガラス体からのガス放出を抑え、電子ビーム管内の異常放電等の発生を防止することができる。
【００２８】
請求項２に記載の発明によれば、冷却ガスにより窓部が吹き付けられるので、窓部を効率良く冷却することができると共に、窓部に処理室内で発生した副生成物が付着することを防止することができ、副生成物の付着により窓部が酸化または炭化されて、機械的強度が落ち、窓部が破損してしまうことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電子ビーム処理装置の構成を示す正面断面図である。
【図２】図１に示す電子ビーム管１の照射部付近の拡大図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る電子ビーム処理装置の構成を示す底面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る電子ビーム処理装置の構成を示す正面断面図である。
【図５】図４に示す電子ビーム管１の照射部付近の拡大図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る電子ビーム処理装置の構成を示す底面図である。
【図７】従来技術に係る電子ビーム処理装置の構成を示す正面断面図である。
【符号の説明】
１電子ビーム管
２処理室
３蓋部
３１開口部
４窓部
４１透過部
４２非透過部
５加熱台
６被処理物
７冷却ブロック
７１冷却管
７２冷却管
７２１小孔部
８冷却用流体流入管
９冷却用流体流出管
１０冷却ブロック
１０１冷却管
１０２冷却管

Claims

処理室内に電子ビーム管の照射部を露出して配置し、この処理室内に設けられた加熱台に被処理物を載置して、前記被処理物を加熱しながら電子ビームを照射する電子ビーム処理装置において、
前記電子ビーム管の照射部は、電子ビーム管の開口を覆うと共に電子ビームを通過させる開口部を有する蓋部と、前記開口部を覆い電子ビームを透過させる電子ビーム透過部を有する窓部とから構成され、前記電子ビーム透過部を除く前記照射部に、前記照射部を冷却する冷却ブロックを接触して配置したことを特徴とする電子ビーム処理装置。
前記窓部に向けて冷却ガスを吹き付ける冷却ガス吹き付け手段を設けたことを特徴とする電子ビーム処理装置。