(57)【要約】【課題】基板表面に向けて電子ビームを照射して所定の基板処理を行う際に発生する物質による基板の汚染を防止して清浄な基板処理を低コストで実行可能な基板処理装置および基板処理方法を提供する。【解決手段】電子ビーム照射領域に対して基板ＷがＸ方向に移動する。これにより電子ビーム照射領域が基板表面全体に走査される。電子ビーム照射領域では、電子ビーム照射が基板表面に向けて照射されて未硬化状態の層間絶縁膜に対して硬化処理が施される。ここでは、基板移動範囲ＭＲに渡って基板表面Ｗを覆うようにパージボックス４７が配置されて基板表面側雰囲気ＡＰが形成される。そして、その基板表面側雰囲気ＡＰのうち電子ビーム照射領域の周囲から雰囲気管理されている。このため、電子ビーム照射によって発生する汚染物質は直ちに電子ビーム照射領域から排出される。【選択図】図２
2010129807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面から離間して設けられて前記基板表面に向けて電子ビームを射出する電子ビーム発生部と、
前記基板を前記電子ビーム発生部に対して相対移動させることで電子ビームが照射される電子ビーム照射領域を走査させる移動手段と、
前記移動手段による前記基板の相対移動中に、前記電子ビームの周囲から前記基板表面側の雰囲気を管理する雰囲気管理手段と
を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記雰囲気管理手段は前記基板表面側の雰囲気のうち前記電子ビーム照射領域以外の非照射領域の雰囲気を管理する請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記雰囲気管理手段は前記基板表面側の雰囲気のうち前記電子ビーム照射領域以外の非照射領域の雰囲気を管理するとともに、前記非照射領域から前記電子ビーム照射領域の雰囲気を管理する請求項１記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記雰囲気管理手段は前記基板表面側の雰囲気のうち前記電子ビーム照射領域以外の非照射領域から前記電子ビーム照射領域の雰囲気を管理する請求項１記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記雰囲気管理手段は前記基板の相対移動範囲を前記基板表面側から覆うように配置されて前記基板表面側雰囲気を周囲から遮断するプレート部材を有し、
前記電子ビーム発生部は前記プレート部材に対して前記基板表面の反対側に配置され、
電子ビームが前記電子ビーム照射領域に対向して前記プレート部材に設けられた開口部から前記基板表面に照射可能となっている請求項１ないし４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記プレート部材は前記開口部の近傍に設けられたガス供給口を有しており、
前記雰囲気管理手段は、前記ガス供給口を介して不活性ガスを前記基板表面に向けて供給するとともに、前記基板表面側雰囲気中の前記非照射領域を排気する請求項５記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記不活性ガスはアルゴンである請求項６記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記プレート部材で前記基板表面側から覆って前記基板表面側雰囲気を周囲から遮断した状態で前記基板に電子ビームを照射する、基板処理を行うための処理空間を有する処理チャンバと、
前記処理空間に窒素ガスを供給する窒素ガス供給手段と
をさらに備えた請求項７記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記移動手段は、前記基板を保持しながら前記基板を加熱するステージと、前記ステージを前記電子ビーム発生部に対して相対移動させるステージ駆動部とを有する請求項１ないし８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
基板の表面から離間して設けられた、電子ビーム発生部から電子ビームを前記基板表面に照射しながら前記基板を前記電子ビーム発生部に対して相対移動させることで前記電子ビームが照射される電子ビーム照射領域を走査させる電子ビーム照射工程を備え、
前記電子ビーム照射工程では、前記電子ビームの周囲から前記基板表面側の雰囲気を管理することを特徴とする基板処理方法。
【請求項１１】
前記電子ビーム照射工程では、前記基板表面側の雰囲気のうち前記電子ビーム照射領域以外の非照射領域の雰囲気を管理する請求項１０記載の基板処理方法。
【請求項１２】
前記電子ビーム照射工程では、前記基板表面側の雰囲気のうち前記電子ビーム照射領域以外の非照射領域の雰囲気が管理されるとともに、前記非照射領域から前記電子ビーム照射領域の雰囲気を管理する請求項１０記載の基板処理方法。
【請求項１３】
前記電子ビーム照射工程では、前記基板表面側の雰囲気のうち前記電子ビーム照射領域以外の非照射領域から前記電子ビーム照射領域の雰囲気を管理する請求項１０記載の基板処理方法。
【請求項１４】
前記電子ビーム照射工程では、前記基板の相対移動範囲をプレート部材で前記基板表面側から覆って前記基板表面側雰囲気を周囲から遮断した状態で、前記プレート部材に設けられた開口部から前記基板表面に前記電子ビームを照射しながら前記基板表面と前記プレート部材の間に形成される前記基板表面側雰囲気を管理する請求項１０ないし１３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項１５】
前記電子ビーム照射工程では、前記プレート部材の前記開口部近傍に設けられたガス供給口を介して不活性ガスを前記基板表面に向けて供給しながら前記非照射領域を排気して前記基板表面側雰囲気を管理する請求項１４記載の基板処理方法。
【請求項１６】
前記不活性ガスはアルゴンガスである請求項１５記載の基板処理方法。
【請求項１７】
前記電子ビーム照射工程前に、前記基板を処理チャンバの処理空間に搬入する搬入工程をさらに備え、
前記電子ビーム照射工程では、前記基板の相対移動範囲を前記プレート部材で前記基板表面側から覆って前記基板表面側雰囲気を周囲から遮断した状態で前記ガス供給口を介してアルゴンガスを前記基板表面に向けて供給しながら前記基板への電子ビームの照射を行う一方、前記処理空間に窒素ガスを供給する請求項１６記載の基板処理方法。
【請求項１８】
前記電子ビーム照射工程では、前記基板を加熱しながら相対移動させる請求項１０ないし１７のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ：Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板等の各種基板（以下、単に「基板」という）に電子ビームを照射して所定の基板処理を行う基板処理装置および基板処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板の表面に電子ビームを照射する技術は多方面で利用されているが、そのひとつとして半導体装置の製造工程における層間絶縁膜の改質技術がある。半導体装置の層間絶縁膜として熱ＣＶＤやプラズマＣＶＤにより形成されたシリコン酸化膜が従来多用されていたが、配線間容量を低減するために、有機シリコン酸化膜あるいはシリコンを含まない有機膜などの低誘電率膜、いわゆるＬｏｗ−ｋ膜の採用が進んでいる。この低誘電率膜を製造する際に加熱処理のみでは十分な強度が得られないため、電子ビーム照射と加熱処理を組み合わせて層間絶縁膜を硬化させる基板処理技術が提案されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
この特許文献１に記載の装置では、真空チャンバの内部に半導体ウエハを支持する載置台が設けられる一方、真空チャンバの天井部に電子ビームを発生させるための電子ビーム照射機構が設けられている。そして、未処理の半導体ウエハが載置台上に載置されると、次のようにして半導体ウエハ上の層間絶縁膜に対して硬化処理が施される。つまり、排気管を通じて真空チャンバ内を排気するとともに、ガス導入管から窒素ガス等の所定の雰囲気ガスを導入し、真空チャンバ内を所定の圧力、例えば１．３３〜６６．５ＫＰａ（１０〜５００Ｔｏｒｒ）程度に減圧する。そして、載置台に組み込まれたヒータによって半導体ウエハを所定温度に加熱しつつ、電子ビームを半導体ウエハに照射する。これによって、半導体ウエハ上の層間絶縁膜が硬化する。
【０００４】
【特許文献１】特許第４０５６８５５号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した従来装置では、真空チャンバの底面部に設けられた排気管を通じて真空チャンバ内を排気している。このため、層間絶縁膜の硬化処理を行う際に発生する有機物や炭化水素などの汚染成分を効果的に真空チャンバ外に排出することが困難であった。また、特許文献１に記載の装置では、半導体ウエハ（基板）の表面に沿って窒素ガスを導入しており、しかも上記従来装置は真空チャンバ内を減圧した状態で硬化処理を行うことも手伝って、硬化処理中に発生する汚染物質は真空チャンバ全体に広がり、常温の真空チャンバ内壁に凝縮してしまう。その結果、次の半導体ウエハに対して硬化処理を施す際に、凝集体が脱ガスやパーティクル、もしくはパーティクル源として真空チャンバ内に存在することとなり、清浄な硬化処理を行うことが困難であった。なお、半導体ウエハの汚染を低減するために、大排気量の真空ポンプを装備するとともに、大量の雰囲気ガスを真空チャンバ内に供給することも考えられるが、このような対応策を講じた場合、装置コストおよびランニングコストの増大を招いてしまう。
【０００６】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板表面に向けて電子ビームを照射して所定の基板処理を行う際に発生する物質による基板の汚染を防止して清浄な基板処理を低コストで実行可能な基板処理装置および基板処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明にかかる基板処理装置は、上記目的を達成するため、基板の表面から離間して設けられて基板表面に向けて電子ビームを射出する電子ビーム発生部と、基板を電子ビーム発生部に対して相対移動させることで電子ビームが照射される電子ビーム照射領域を走査させる移動手段と、移動手段による基板の相対移動中に、電子ビームの周囲から基板表面側の雰囲気を管理する雰囲気管理手段とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
また、この発明にかかる基板処理方法は、上記目的を達成するため、基板の表面から離間して設けられた、電子ビーム発生部から電子ビームを基板表面に照射しながら基板を電子ビーム発生部に対して相対移動させることで電子ビームが照射される電子ビーム照射領域を走査させる電子ビーム照射工程を備え、電子ビーム照射工程では、電子ビームの周囲から基板表面側の雰囲気を管理することを特徴としている。
【０００９】
このように構成された発明（基板処理装置および基板処理方法）では、電子ビーム発生部が電子ビームを基板表面に向けて照射しながら基板が電子ビーム発生部に対して相対移動することで電子ビーム照射領域が走査して電子ビーム照射による基板処理が実行される。この電子ビーム照射によって汚染物質が発生するが、基板の相対移動中に、電子ビームの周囲から基板表面側の雰囲気が管理されるため、基板表面への汚染物質の再付着や上記基板表面側雰囲気外への汚染物質の拡散が防止される。
【００１０】
ここで、電子ビーム周囲からの基板表面側雰囲気としては、次のような管理態様がある。まず第１に、基板表面側の雰囲気のうち電子ビーム照射領域以外の非照射領域の雰囲気を管理してもよい。また、非照射領域の雰囲気管理とともに、非照射領域から電子ビーム照射領域の雰囲気を管理してもよい。さらに、電子ビーム照射領域以外の非照射領域から電子ビーム照射領域の雰囲気を管理してもよい。これらのような雰囲気管理を行うことで、電子ビーム照射領域から非照射領域に広がろうとする汚染物質（有機物や炭化水素などのガス汚染成分）が直ちに電子ビーム照射領域や非照射領域から排出されて基板表面側雰囲気から拡散するのを効果的に防止することができる。
【００１１】
また、基板の相対移動範囲を基板表面側から覆うようにプレート部材が配置されると、上記雰囲気がプレート部材と基板に挟まれた空間が上記基板表面側雰囲気となり、周囲から遮断されて雰囲気管理をより良好に行うことができる。このようにプレート部材を配置した場合には、電子ビーム発生部をプレート部材に対して基板表面の反対側に配置してもよく、電子ビーム照射領域に対向してプレート部材に設けられた開口部を介して電子ビームを基板表面に照射するように構成することができる。
【００１２】
また、プレート部材に対して開口部近傍にガス供給口を設けてもよく、このガス供給口を介して不活性ガスを基板表面に向けて供給することで電子ビーム照射領域を不活性ガス雰囲気とすることができ、基板処理をより清浄に行うことができる。また、非照射領域を排気することで電子ビーム照射によって発生した汚染物質が雰囲気から効率的に排出されて基板への汚染物質が確実に防止される。また、汚染物質が雰囲気外に拡散するのも効果的に防止される。なお、不活性ガスとしてはアルゴンガスが好適である。
【００１３】
さらに、上記基板処理を処理チャンバの処理空間で行ってもよく、この処理空間に対して窒素ガスを供給して汚染物質の拡散をさらに抑制してもよい。このようにアルゴンガスに比べて安価な窒素ガスを用いることでランニングコストを抑制しつつ高い清浄度で基板処理を行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、基板表面に電子ビームを照射して所定の基板処理を行っている最中に、電子ビームの周囲から基板表面側の雰囲気を管理しているため、電子ビーム照射により発生する汚染物質が基板表面に再付着したり、基板表面側雰囲気外に拡散するのを防止して基板処理を清浄に行うことができる。また、基板表面側雰囲気を管理することで、従来装置のように減圧状態でしかも大量の雰囲気ガスを必要とすることなく、汚染物質の拡散などを防止することが可能となり、電子ビーム照射を用いた基板処理を低コストで、しかも高清浄度で行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（基板処理システムの概略構成）
図１はこの発明にかかる基板処理装置の一実施形態である電子ビームキュア装置を装備した基板処理システムを示す図である。この基板処理システムは、複数の基板Ｗを密閉した状態で収容するＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）から取り出した未処理基板Ｗに対して加熱処理および硬化処理を施した後に基板Ｗを常温に冷却してＦＯＵＰに戻すという一連の処理を実行する。すなわち、基板処理システムは搬送ロボット室１を中心として当該搬送ロボット室１の周囲に、ロードロック室２と、ホットプレート３と、２つの電子ビームキュア装置４Ａ、４Ｂと、コールドプレート５と、ロードロック室６が配置されている。また、搬送ロボット室１と、ロードロック室２、ホットプレート３、電子ビームキュア装置４Ａ、４Ｂ、コールドプレート５およびロードロック室６との間にはシャッター７２Ａ、７３、７４Ａ、７４Ｂ、７５、７６Ａがそれぞれ配置されている。
【００１６】
このロードロック室２はローダ用であり、ＦＯＵＰに対して基板Ｗの搬入出を行う搬送ロボット８に対向する側面にローダ用開口（図示省略）を有している。また、ロードロック室２には、ローダ用開口を開閉するシャッター７２Ｂが設けられている。この実施形態では、ロードロック室２は大気雰囲気であり、シャッター７２Ｂを開いた状態で搬送ロボット８がＦＯＵＰから未処理基板Ｗ、つまり表面に未硬化状態の層間絶縁膜（図６中の符号Ｆ）が塗布された基板Ｗ、あるいはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）により成膜された基板Ｗをロードロック室２に搬入可能となっている。一方、シャッター７２Ａが開いた状態で、搬送ロボット室１に配置された搬送ロボット１１はハンド（図示省略）をロードロック室２に移動させて未処理基板Ｗを受け取り、搬送ロボット室１に搬送する。
【００１７】
この搬送ロボット室１は窒素ガス雰囲気に調整されており、その内圧は略大気圧となっている。この点に関しては、ホットプレート３、電子ビームキュア装置４Ａ、４Ｂおよびコールドプレート５も同一である。ただし、電子ビームキュア装置４Ａ、４Ｂの基板表面側の雰囲気については電子ビーム照射中にはアルゴンガス雰囲気に保たれている。この点については、後で詳述する。
【００１８】
未処理基板Ｗを受け取った搬送ロボット１１は基板Ｗをホットプレート３、電子ビームキュア装置４Ａ（または４Ｂ）およびコールドプレート５に、この順序で搬送する。一方、基板Ｗが搬送されてきたホットプレート３、電子ビームキュア装置４Ａ（または４Ｂ）およびコールドプレート５はそれぞれ加熱処理、硬化処理および冷却処理を実行して層間絶縁膜Ｆを硬化させて所望特性（低誘電率膜で、かつ十分な強度）を付与する。なお、ホットプレート３およびコールドプレート５の構成および動作については従来から周知であるため、ここでは説明を省略する一方、電子ビームキュア装置４Ａ、４Ｂは本発明の基板処理装置に相当するため、後で詳しく説明する。
【００１９】
上記のようにして層間絶縁膜Ｆに所望特性が与えられると、搬送ロボット１１はコールドプレート５から基板Ｗを搬送ロボット室１に取り出す。そして、シャッター７６Ａが開いた状態で、搬送ロボット１１は基板Ｗを保持したハンド（図示省略）をアンロード用のロードロック室６に移動させて基板Ｗの搬出を行う。この実施形態では、ロードロック室６も、ロードロック室２と同様に大気雰囲気であり、シャッター７６Ｂを開いた状態で搬送ロボット８がロードロック室６に基板Ｗを取り出し、ＦＯＵＰに収納可能となっている。
【００２０】
（電子ビームキュア装置の構成および動作）
図２は本発明にかかる基板処理装置の一実施形態である電子ビームキュア装置を示す断面図である。また、図３はバージボックスを下方から見た斜視図および部分拡大底面図である。さらに、図４は図２に示す電子ビームキュア装置の電気的構成を示すブロック図である。電子ビームキュア装置４Ａ、４Ｂはともに同一構成であり、以下のように構成されている。
【００２１】
電子ビームキュア装置４Ａ（４Ｂ）は電子ビーム発生ユニット４０Ａ、４０Ｂから射出される電子ビームを基板Ｗの表面Ｗｆに向けて照射して層間絶縁膜を硬化する装置であり、次のように構成されている。この電子ビームキュア装置４Ａ（４Ｂ）には、硬化処理を実行するための処理空間４１ａを有する処理チャンバ４１が設けられている。この処理チャンバ４１の搬送ロボット側（図２の左手側）の側壁には、搬送ロボット１１（図１）のハンドが挿入可能な形状を有する基板通過口４１ｂが設けられるとともに、この基板通過口４１ｂに対してシャッター７４Ａ（７４Ｂ）が設けられている。そして、搬送ロボット１１による基板Ｗの搬入出時には、電子ビームキュア装置全体を制御する制御ユニット４２からの開指令に応じてシャッター７４Ａ（７４Ｂ）は上方に移動して基板通過口４１ｂを開放する。逆に、後述するように硬化処理を施す際には制御ユニット４２からの閉指令に応じてシャッター７４Ａ（７４Ｂ）は図２に示すように下方に移動して基板通過口４１ｂを閉じている。
【００２２】
また、この処理チャンバ４１のチャンバ天井には窒素ガス供給ユニット４３が接続されており、制御ユニット４２からの指令に応じて窒素ガス供給ユニット４３が作動すると、処理空間４１ａ内に窒素ガスが供給されて処理空間４１ａが窒素ガス雰囲気となる。ただし、基板表面側の雰囲気ＡＰは後述するように硬化（キュア）処理時にはアルゴンガス雰囲気に調整される。
【００２３】
処理チャンバ４１の処理空間４１ａには、基板Ｗを保持可能なステージ４４が移動方向Ｘに移動自在に、しかも上下方向Ｚに昇降自在に設けられている。このステージ４４の上面には、球状のプロキシミティボール（図示省略）が複数個設けられており、各ボールの球面頂部で基板Ｗの裏面を支持可能となっている。これにより基板表面Ｗｆを上方に向けた水平状態で基板Ｗはステージ４４の上面から僅かに浮いた状態で支持される。こうして支持された基板Ｗの周縁部を取り囲むようにピンが複数本だけステージ４４の上面から突設されて基板Ｗの水平方向における位置ずれを防止している。また、この実施形態では、ステージ４４にはヒータ４５が内蔵されており、制御ユニット４２からの動作指令に応じてヒータ４５が作動することで基板Ｗを裏面側から加熱して基板温度を硬化処理に適した温度、例えば３５０〜４００゜Ｃ程度まで昇温可能となっている。なお、基板Ｗの温度の均一性が厳しく要求されない処理用途の場合、プロキシミティボールを無くしてステージ４４上に基板Ｗを接触載置するようにしてもよい。
【００２４】
このように構成されたステージ４４はステージ駆動ユニット４６に接続されている。このステージ駆動ユニット４６はステージ４４を上下方向Ｚに昇降駆動する昇降駆動部４６ａと、昇降駆動部４６ａおよびステージ４４を一体的に移動方向Ｘに駆動するリニア駆動部４６ｂとを有している。そして、制御ユニット４２からの移動指令に応じてリニア駆動部４６ｂが作動すると、昇降駆動部４６ａおよびステージ４４が一体的に移動方向Ｘに駆動されて基板Ｗを所定の基板移動範囲ＭＲに渡って往復移動させることが可能となっている。このように本実施形態では、基板移動範囲ＭＲが本発明の「基板の相対移動範囲」に相当している。また、ステージ４４とリニア駆動部４６ｂが本発明の「移動手段」として機能している。
【００２５】
また、制御ユニット４２からの昇降指令に応じて昇降駆動部４６ａが作動すると、ステージ４４が昇降して基板Ｗを搬送高さ位置（図２の破線高さ位置）と処理高さ位置（図２の１点鎖線および実線高さ位置）に位置決め可能となっている。なお、この実施形態では、基板Ｗの搬入出を行う際には、図２の破線に示すように、ステージ４４を搬送ロボット室１側（同図の左手側）に移動させるとともに搬送高さ位置に下降させている（搬送ポジション）。そして、硬化処理を行う際には、処理高さ位置まで上昇させた後にステージ４４を反搬送ロボット室１側（同図の右手側）に移動させる。そして、硬化処理終了後には、上記とは逆の動作を行ってステージ４４を元の搬送ポジションに移動させる。
【００２６】
この実施形態では、処理チャンバ４１内で、上記のようにして基板移動範囲ＭＲを移動する基板Ｗの表面Ｗｆを上方側から覆うようにパージボックス４７が配置されている。このパージボックス４７は図３に示すように直方体形状を有しており、移動方向Ｘと直交する幅方向Ｙの長さＬyは基板Ｗの外径より大きく、移動方向Ｘの長さＬxは基板Ｗの外径の２倍以上となっている。このため、基板Ｗが移動方向Ｘに移動している間、基板Ｗはパージボックス４７の下面プレート４７ａと常に対向しており、基板表面側の雰囲気ＡＰは下面プレート４７ａにより規制される。つまり、基板表面Ｗｆと下面プレート４７ａの間に形成される基板表面側雰囲気ＡＰは処理空間４１ａに比べて大幅に小さくなっており、しかも周囲から遮断されている。このように、本実施形態では、下面プレート４７ａが本発明の「プレート部材」に相当している。なお、基板表面Ｗｆと下面プレート４７ａとの距離は１〜１０ｍｍに設定される。また、上記実施例においては、パージボックス４７の移動方向Ｘの長さＬxは基板Ｗの外径の２倍以上となっているが、パージボックス４７と排気ユニット４９による電子ビーム照射領域ＩＲにおける雰囲気が管理されるのであれば基板Ｗの外径より小さくしても良い。
【００２７】
このパージボックス４７の内部には、図２に示すように、幅方向Ｙに延びる中空室４７ｂ〜４７ｄが移動方向Ｘに並設されている。これらのうち中央の中空室４７ｃは電子ビーム照射用の中空室であり、中空室４７ｃに電子ビーム発生ユニット４０Ａ、４０Ｂの一部が取り付けられている。本実施形態では、電子ビーム発生ユニット４０Ａ、４０Ｂはともに同一構成を有しており、幅方向Ｙに１５０ｍｍのスキャン幅で電子ビームを走査可能となっている。そして、この実施形態では、下面プレート（プレート部材）４７ａに対して基板表面Ｗｆの反対側（図２の上方側）において上記２つの電子ビーム発生ユニット４０Ａ、４０Ｂが幅方向Ｙに千鳥配列されて略３００ｍｍのスキャン幅で電子ビームを幅方向Ｙに走査可能となっている。なお、上記実施例においては、３００ｍｍのスキャン幅を２個の電子ビーム発生ユニット４０Ａ、４０Ｂを配列することで本発明の「電子ビーム発生部」を構成しているが、３００ｍｍのスキャン幅を有する１個の電子ビーム発生ユニットで構成すようにしても良い。
【００２８】
各電子ビーム発生ユニット４０Ａ、４０Ｂは、電子放出部材であるフィラメントから電子ビーム（図６中の符号ＥＢ）を射出する電子銃（図示省略）を有している。この電子銃のフィラメントは真空容器４０ａの収容室４０ｂに収容されている。また、真空容器４０ａには、電子通路４０ｃが収容室４０ｂから電子ビームＥＢの射出方向（この実施形態では下方向）に延設されている。そして、収容室４０ｂと電子通路４０ｃの連通部の周囲には、電磁偏向レンズとして機能する筒状の電磁コイルが設けられており、電子銃から射出される電子ビームＥＢを幅方向Ｙにスキャン可能となっている。また、電子ビームＥＢのスキャンに対応して電子通路４０ｃは円筒状の収容室４０ｂとの連通部を境に、その先端へ向けて扇状に拡大している。すなわち、電子通路４０ｃは幅方向Ｙの幅のみが徐々に拡大しており、移動方向Ｘの幅は一定となっている。したがって、電子通路４０ｃの先端は幅方向（スキャン方向）Ｙを長手方向として細長く延びている。そして、電子通路４０ｃの後端部が処理チャンバ４１の天井中央部に取り付けられるとともに先端部がパージボックス４７の中空室４７ｃに取り付けられて電子ビーム発生ユニット４０Ａ、４０Ｂが処理チャンバ４１に対して固定配置されている。
【００２９】
このように構成された電子ビーム発生ユニット４０Ａ、４０Ｂでは、電子銃から出射された電子ビームＥＢは電子通路４０ｃを通過するとき、電磁コイルによってその射出方向Ｙが偏向される。これにより、電子ビームＥＢの射出軸線が幅方向（スキャン方向）Ｙに沿って移動する。そして、電子ビームＥＢは真空容器４０ａの先端に設けられた窓部４０ｄに達する。
【００３０】
各窓部４０ｄは電子銃から射出された電子ビームＥＢを真空容器４０ａの外部へ射出するための構成要素であり、真空容器４０ａの先端（電子通路４０ｃの端部）において、幅方向（スキャン方向）Ｙに延設された矩形形状に仕上げられている（図３（ｂ）参照）。また、各矩形状窓部４０ｄは同図（ａ）に示すようにパージボックス４７の下面中央部に形成された電子ビームＥＢ照射用の矩形状の開口部４７ｅに対向しており、窓部４０ｄから射出された電子ビームは開口部４７ｅを通過して基板表面Ｗｆに向けて照射される。なお、この実施形態では、同図（ｂ）に示すように、２つの窓部４０ｄは電子ビーム発生ユニット４０Ａ、４０Ｂと同様に千鳥配列されている。
【００３１】
また、パージボックス４７の中央中空室４７ｃの上面にはアルゴンガス供給ユニット４８が接続されており、制御ユニット４２からの指令にしたがってアルゴンガス供給ユニット４８が作動することで中央中空室４７ｃにアルゴンガスが供給される。この中央中空室４７ｃの下面には、開口部４７ｅを取り囲むようにガス供給口４７ｆが複数個穿設されているため、上記のようにして供給されたアルゴンガスは、電子ビームＥＢをその側方から周囲を取り囲みながら、対向する基板表面Ｗｆに向けて吐出される。これによって、基板表面Ｗｆと下面プレート４７ａの間に形成される基板表面側雰囲気ＡＰのうち電子ビームＥＢが基板表面Ｗｆに向けて照射される電子ビーム照射領域（図６の符号ＩＲ）はアルゴンガス雰囲気となる。
【００３２】
パージボックス４７には、図２に示すように、上記した中央中空室４７ｃを挟み込むように上流側中空室４７ｂと下流側中空室４７ｄが設けられるとともに、両中空室４７ｂ、４７ｄに対して排気ユニット４９が接続されている。また、各中空室４７ｂ、４７ｄの下面には、排気口４７ｇが複数個穿設されており、基板表面Ｗｆと下面プレート４７ａの間に形成される基板表面側雰囲気ＡＰのうち電子ビーム照射領域ＩＲ以外の領域、つまり非照射領域（図６中の符号ＮＩＲ）と、各中空室４７ｂ、４７ｄとが相互に連通されている。このため、制御ユニット４２からの動作指令に応じて排気ユニット４９が作動すると、非照射領域ＮＩＲが排気口４７ｇおよび中空室４７ｂ、４７ｄを介して排気されて基板表面Ｗｆに電子ビームＥＢを照射した際に発生する汚染物質をアルゴンガスとともに上記基板表面側雰囲気ＡＰから確実に取り除くことができ、基板表面側雰囲気ＡＰ外への汚染物質の拡散を防止することができる。
【００３３】
次に、上記のように構成された電子ビームキュア装置４Ａ（４Ｂ）の動作について図５および図６を参照しつつ詳述する。図５は図２の電子ビームキュア装置の動作を示すフローチャートである。また、図６は電子ビーム照射領域の近傍を模式的に示す図である。電子ビームキュア装置４Ａ、４Ｂはともに同一構成であり、各装置の動作も同一である。したがって、この実施形態にかかる基板処理システムでは、ホットプレート３による加熱処理を受けた基板Ｗはこれらの電子ビームキュア装置４Ａ、４Ｂの一方に搬送されて以下の硬化（キュア）処理を受ける。なお、ここでは、電子ビームキュア装置４Ａにおける動作について説明する。
【００３４】
電子ビームキュア装置４Ａでは、基板Ｗが搬送されてくるまでシャッター７４Ａは閉じたままであるが、この間も、窒素ガス供給ユニット４３から窒素ガスが処理チャンバ４１の処理空間４１ａに供給されて処理空間４１ａは窒素ガス雰囲気となっている。また、処理空間４１ａの内圧が大気圧となるように圧力調整されている。そして、制御ユニット４２はメモリ（図示省略）に記憶されているプログラムにしたがって装置各部を以下のように制御して搬送ロボット１１によりホットプレート３から搬送されてくる基板Ｗに対して硬化処理を施す。なお、処理空間４１ａの内圧は大気圧より若干高く調整されてもよい。
【００３５】
ホットプレート３から電子ビームキュア装置４Ａに基板Ｗが搬送される前に、シャッター７４Ａが開成されて基板通過口４１ｂが開放状態となる（ステップＳ１）。そして、搬送ロボット１１はホットプレート３から取り出した基板Ｗを基板通過口４１ｂを介して処理チャンバ４１に搬入してステージ４４に載置する（ステップＳ２）。そして、基板Ｗの搬入完了後にシャッター７４Ａが閉じられる（ステップＳ３）。このようにして搬入された基板Ｗの表面Ｗｆには未硬化状態の層間絶縁膜Ｆが形成されており、次に説明する硬化処理（ステップＳ４〜Ｓ６）を受けることで硬化して所望特性が付与される。なお、図６では、層間絶縁膜Ｆのうち未硬化状態の部位を白抜きで、硬化処理中の部位を梨地で、また硬化処理後の部位を斜線で示している。
【００３６】
ステップＳ４では、アルゴンガス供給ユニット４８がアルゴンガスの供給を開始して中央中空室４７ｃおよびガス供給口４７ｆを介して基板表面側雰囲気ＡＰ、特に電子ビーム照射領域ＩＲおよびそれを取り囲む範囲にアルゴンガスが吐出されてアルゴンガス雰囲気が形成される。この実施形態では、電子ビーム照射領域ＩＲを大気圧あるいは多少陽圧に調整している。また、これと同時、あるいは前後して排気ユニット４９の作動が開始されて基板表面側雰囲気ＡＰ、特に非照射領域ＮＩＲが排気口４７ｇおよび中空室４７ｂ、４７ｄを介して排気される。なお、この実施形態では、ヒータ４５への通電は基板搬入より前に開始されて基板Ｗの加熱が開始されて予め所定温度に昇温されているが、ヒータ４５の作動タイミングはこれに限定されるものではなく、基板Ｗや層間絶縁膜Ｆの種類などのプロセス条件に応じて任意に設定することができる。
【００３７】
上記のようにして電子ビーム照射の前準備が完了すると、電子ビーム発生ユニット４０Ａ、４０Ｂからの電子ビームの射出が開始され、ステージ４４が駆動されて基板Ｗのスキャンが開始されて電子ビームによる層間絶縁膜Ｆの硬化処理が開始される（ステップＳ５）。すなわち、ステージ４４は搬送ポジション（図２の破線位置）から上昇されてパージボックス４７の下面プレート４７ａの近傍に位置決めされるのに続いて（＋Ｘ）方向、つまり図２の左手側から右手側に移動して基板Ｗが電子ビーム照射領域ＩＲを通過する。また、ステージ４４の移動動作に連動して電子ビーム発生ユニット４０Ａ、４０Ｂが前もって作動して安定した電子ビームを基板表面Ｗｆに向けて射出する。このため、図６に示すように、基板表面Ｗに形成された層間絶縁膜Ｆのうち電子ビーム照射領域ＩＲに位置する部位（同図の梨地部分）に対してアルゴンガス雰囲気で電子ビームが照射されて硬化する。この電子ビーム照射は基板Ｗの移動中に連続的に行われて層間絶縁膜Ｆ全体が硬化する。
【００３８】
また、上記のようにして電子ビームを基板表面Ｗｆ上の層間絶縁膜Ｆに照射することで、有機物や炭化水素などのガス状の汚染物質が発生するが、電子ビーム照射領域ＩＲから流れてくるアルゴンガスとともに排気口４７ｇおよび中空室４７ｂ、４７ｄを介して排気ユニット４９に排出される。したがって、汚染物質は基板表面側雰囲気ＡＰ、つまりパージボックス４７の下面プレート４７ａと基板表面Ｗｆに挟まれた比較的狭い空間から処理空間４１ａに拡散することなく、基板表面側雰囲気ＡＰから効率的に強制排出される。その結果、(1)汚染物質が処理空間４１ａに拡散して処理チャンバ４１の内壁面やステージ４４などに付着して脱ガスやパーティクルの発生源となるという問題や(2)基板表面Ｗｆや層間絶縁膜Ｆに再付着するという問題などが発生するのを効果的に防止することができる。このように本実施形態では、パージボックス４７と排気ユニット４９により非照射領域ＮＩＲを雰囲気管理しており、両者が本発明の「雰囲気管理手段」として機能している。
【００３９】
上記のように基板Ｗの移動により電子ビーム照射領域ＩＲが基板表面Ｗｆの全面に対してＸ方向に走査する、つまり基板表面Ｗｆ全体が電子ビーム照射領域ＩＲを通過して基板Ｗが基板移動範囲ＭＲの下流側エンドに達すると、ステージ４４の移動を停止して基板移動を完了させる。この基板移動完了をトリガーとして（ステップＳ６）、先に電子ビーム発生ユニット４０Ａの作動を停止して（ステップＳ７）、電子ビームの照射を停止し、次にアルゴンガスの供給および排気ユニット４９による排気動作が停止される（ステップＳ８）。また、アルゴンガスの供給および排気ユニット４９による排気動作が停止されるとともに、ステージ４４が上記したステージ動作と逆の動作により搬送ポジションに戻る（ステップＳ９）。なお、予定された全ての基板の処理が終われば、このタイミングでヒータ４５を停止してもよい。このように本実施形態では、基板ＷをＸ方向に往復移動させているが、そのうち往路移動時のみに電子ビーム照射を行って層間絶縁膜Ｆを硬化させているため、短時間で、かつ効率的に硬化処理を実行することができる。もちろん、復路移動（図２の右手側から左手側への移動）中においても往路移動中と同様にして硬化処理を実行してもよく、層間絶縁膜Ｆの種類や厚みなどのプロセス条件に応じて適宜選択することができる。また、プロセス条件に応じて往復移動を複数回行ってもよい。
【００４０】
上記のようにして硬化処理が完了すると、シャッター７４Ａが開成されて基板通過口４１ｂが開放状態となる（ステップＳ１０）。そして、搬送ロボット１１は硬化処理済の基板Ｗをステージ４４から受け取り、処理チャンバ４１から搬出し（ステップＳ１１）、コールドプレート５に搬送する。この基板搬出後にシャッター７４Ａが閉じられ（ステップＳ１２）、次の基板Ｗが搬送されてくるのを待つ。
【００４１】
以上のように、本実施形態では、電子ビーム照射領域ＩＲを固定する一方、電子ビーム照射領域ＩＲに対して基板ＷをＸ方向に移動させることで、電子ビーム照射領域ＩＲを基板表面Ｗｆ全体に走査させて電子ビーム照射による硬化（キュア）処理を実行している。そして、基板表面Ｗを覆うようにパージボックス４７を配置して基板表面側雰囲気ＡＰを形成するとともに、その基板表面側雰囲気ＡＰを雰囲気管理している。すなわち、基板表面側雰囲気ＡＰの非照射領域ＮＩＲの雰囲気を管理することで、電子ビーム照射によって発生する汚染物質（有機物や炭化水素などのガス汚染成分）を直ちに排出して基板表面側雰囲気ＡＰから拡散するのを効果的に防止することができる。こうして汚染物質が確実に排出されることから、層間絶縁膜Ｆの硬化処理を清浄に行うことができる。
【００４２】
また、上記実施形態では、基板表面側雰囲気ＡＰを大気圧あるいは多少陽圧に設定した状態で硬化処理を行うことができるため、減圧状態で電子ビーム照射を行うことが必須であった従来技術に比べて汚染物質が広がるのをより確実に防止することができる。すなわち、従来装置のように処理チャンバ内を減圧すると、汚染物質は処理チャンバ内に広く拡散して内壁面に付着して蓄積汚染を引き起こしてしまう。このような蓄積汚染が発生する装置では、上記した硬化処理とは別にクリーニング処理を頻繁に行う必要があり、これがスループットの低下要因となっている。これに対し、本実施形態では、汚染物質の拡散が効果的に抑制されることから蓄積汚染を大幅に抑制することができ、クリーニング処理の実行頻度を低減することができる。その結果、装置のスループットを大幅に向上させることができる。
【００４３】
また、大排気量の真空ポンプを装備する必要も、また大量のアルゴンガスを供給する必要もなく、装置コストおよびランニングコストを大幅に低減することができる。特に、この実施形態では、パージボックス４７と基板表面Ｗｆを互いに近接させて基板表面側雰囲気ＡＰを処理空間４１ａから遮断した状態で硬化処理を行っているため、基板表面側雰囲気ＡＰの容積は従来装置に比べて各段に小さくなり、硬化処理の際に使用されるアルゴンガス量を大幅に削減することができる。
【００４４】
さらに、上記実施形態では、処理空間４１ａから遮断された基板表面側雰囲気ＡＰにアルゴンガスを供給してアルゴンガス雰囲気で硬化処理を行っているので、硬化処理を清浄に行うことができる一方、処理チャンバ４１の処理空間４１ａにはアルゴンガスに比べて安価な窒素ガスを供給して雰囲気管理している。このように使用する不活性ガスの種類を使い分けることでランニングコストを抑制しつつ基板Ｗに対してが高い清浄度で硬化処理を行うことができる。
【００４５】
（その他）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、アルゴンガスを基板表面Ｗｆに向けて吐出して電子ビーム照射領域ＩＲをアルゴンガス雰囲気としているが、アルゴンガス以外の不活性ガス（例えばキセノンガスや窒素ガス等）を用いてもよいことはいうまでもない。
【００４６】
また、上記実施形態では、電子ビーム照射領域ＩＲを取り囲むように電子ビームＥＢと略平行にアルゴンガスを吐出するとともにアルゴンガスと汚染物質を一緒に排出して非照射領域ＮＩＲの雰囲気を管理し、これによって基板表面側雰囲気ＡＰの雰囲気管理を行っているが、次に示す基板表面側雰囲気ＡＰの管理態様を採用してもよい。
【００４７】
図７は本発明にかかる基板処理装置の他の実施形態である電子ビームキュア装置を示す部分拡大断面図である。同図に示す実施形態では、非照射領域ＮＩＲの雰囲気管理とともに電子ビーム照射領域ＩＲについても雰囲気管理されている。つまり、パージボックス４７の中央中空室４７ｃの開口部４７ｅはアルゴンガスを基板表面Ｗｆに向けて吐出するように穿設されているが、電子ビーム照射領域ＩＲに向けてアルゴンガスを吐出するよう形成された開口部４７ｈが複数個設けられている。この実施形態では、開口部を電子ビーム照射領域ＩＲへ向け傾斜した、ガス吐出部４７ｈが下面プレート４７ａに穿設されており、アルゴンガスが基板表面側より電子ビーム照射領域ＩＲに対して斜め入射する。このため、アルゴンガスの吐出開始後速やかに、アルゴンガスが電子ビーム照射領域ＩＲに供給されて確実にアルゴン雰囲気とすることができる。
【００４８】
また、図６に示す実施形態では、電子通路４０ｃの端部を取り囲むようにガス供給口４７ｆが設けられて電子ビームＥＢを側方より取り囲むようにアルゴンガスを吐出させる一方、こうして吐出されるアルゴンガスを挟み込むように各中空室４７ｂ、４７ｂが配置されて排気処理を行っている。このようなアルゴンガス雰囲気を形成する代わりに、図８に示すように、基板Ｗの移動方向下流側（＋Ｘ）のみにアルゴンガスを吐出する中央中空室４７ｆを配置し、電子ビームＥＢを挟み込むように移動方向上流側（−Ｘ）に排気用の上流中央室４７ｇを設けるようにしても良い。
【００４９】
また、上記実施形態では、中空の直方体構造を有するパージボックス４７を用いて基板表面側雰囲気ＡＰを形成しているが、パージボックス４７の形状や構造などはこれに限定されるものではなく、基板移動範囲ＭＲに渡って基板表面Ｗｆを覆うことができ、基板表面側雰囲気ＡＰを雰囲気管理することができる構造であれば、如何なる構造のものを採用してもよい。また、基板表面側雰囲気ＡＰを形成するためにパージボックス４７の代わりにプレート状の部材を用いてもよい。つまり、基板移動範囲ＭＲに渡ってプレート部材で基板表面Ｗｆを覆って周囲から遮断した状態で基板への電子ビームの照射を行って硬化処理を行うようにしてもよく、当該プレート部材と基板表面Ｗｆで挟まれた雰囲気のうち電子ビーム照射領域を雰囲気管理することで上記実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００５０】
また、上記実施形態では、２つの電子ビーム発生ユニット４０Ａ、４０Ｂを用いて基板表面Ｗｆに対して電子ビームを照射しているが、電子ビーム発生ユニットの個数や配置などについては任意である。また、上記実施形態では、電子ビーム発生ユニットを固定配置するとともに基板Ｗを基板移動範囲ＭＲの間でＸ方向に移動させているが、両者をともに移動させたり、基板を固定するとともに電子ビーム発生ユニットおよびパージボックスを一体的に移動させることで基板をＸ方向に相対移動させてもよい。
【００５１】
また、上記実施形態では、基板表面Ｗｆに向けて電子ビームを照射して未硬化状態の層間絶縁膜Ｆを硬化する電子ビームキュア装置に対して本発明を適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、基板表面に向けて電子ビームを照射して所定の基板処理を施す基板処理装置全般に本発明を適用することができる。
【００５２】
また、層間絶縁膜の誘導率（ｋ値）を現在のｋ＝３程度から更に下げたｋ＝２．２〜２．４の膜、即ち、Ｕｌｔｒａ
Ｌｏｗ−ｋ膜を得るためＬｏｗ−ｋ膜中に空孔を発生させるようポロジェン（Ｐｏｒｏｇｅｎ）等の有機物をＬｏｗ−ｋ膜中に導入し、これに電子ビームを照射し、ポロジェンを分解・ガス化して空孔を得ると同時に、水素などの末端基をガス化し、より強固な膜を得る基板処理方法にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板などを含む基板全般の表面に電子ビームを照射して所定の処理を実行する基板処理装置および基板処理方法に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】この発明にかかる基板処理装置の一実施形態を装備した基板処理システムを示す図である。
【図２】本発明にかかる基板処理装置の一実施形態である電子ビームキュア装置を示す断面図である。
【図３】バージボックスを下方から見た斜視図および部分拡大底面図である。
【図４】図２に示す電子ビームキュア装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】図２の電子ビームキュア装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】電子ビーム照射領域の近傍を模式的に示す図である。
【図７】本発明にかかる基板処理装置の他の実施形態である電子ビームキュア装置を示す部分拡大断面図である。
【図８】本発明にかかる基板処理装置の別の実施形態である電子ビームキュア装置を示す部分拡大断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
４Ａ、４Ｂ…電子ビームキュア装置（基板処理装置）
４０Ａ、４０Ｂ…電子ビーム発生ユニット
４１…処理チャンバ
４３…窒素ガス供給ユニット
４４…ステージ（移動手段）
４６…ステージ駆動ユニット（移動手段）
４６ｂ…リニア駆動部（移動手段）
４７…パージボックス（雰囲気管理手段）
４７ａ…下面プレート（プレート部材）
４７ｅ…開口部
４７ｆ…ガス供給口
４７ｇ…排気口
４７ｈ…ガス吐出部
４８…アルゴンガス供給ユニット（雰囲気管理手段）
４９…排気ユニット（雰囲気管理手段）
ＡＰ…（基板表面側）雰囲気
ＥＢ…電子ビーム
Ｆ…層間絶縁膜
ＩＲ…電子ビーム照射領域
ＭＲ…基板移動範囲
ＮＩＲ…非照射領域
Ｗ…基板
Ｗｆ…基板表面
Ｘ…移動方向
【図１】
2010129807.tif 000003
【図２】
2010129807.tif 000004
【図３】
2010129807.tif 000005
【図４】
2010129807.tif 000006
【図５】
2010129807.tif 000007
【図６】
2010129807.tif 000008
【図７】
2010129807.tif 000009
【図８】
2010129807.tif 000010