(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理するための電子ビーム装置において、
アノードと上記アノードに接続された低電圧源とカソードと上記カソードに接続された高電圧源とを含む電子源、基板支持体、電子ビーム処理中に基板への負電荷ダメージを減少するように構成されたグリッドを含む真空チャンバと、
上記グリッドに接続された正バイアス源と、
上記基板を真空のもとに維持するための真空源と、
を備え、上記グリッドは上記アノードと上記基板支持体との間に置かれ、上記アノードは上記カソードと上記グリッドの間に置かれ、上記グリッドはアルミニウムを含み上記グリッドを貫通して伸びる食い違い配列された丸穴を含み、
上記真空チャンバは、更に、前記真空チャンバに接続されたプラズマフラッドガンを備え、該プラズマフラッドガンは、上記真空チャンバへ低エネルギー正イオンを導入するよう適応される、電子ビーム装置。
【請求項２】
上記真空チャンバは、更に、上記真空チャンバと連通する交差ランプ加熱装置を備えた、請求項１に記載の電子ビーム装置。
【請求項３】
上記交差ランプ加熱装置は、上記基板支持体の下に置かれる、請求項２に記載の電子ビーム装置。
【請求項４】
上記基板支持体は、上記真空チャンバと連通する少なくとも１つの熱電対アッセンブリを備えた、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子ビーム装置。
【請求項５】
上記真空チャンバは、更に、上記基板支持体に接続された基板バイアス源を備えた、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子ビーム装置。
【請求項６】
上記真空チャンバは、更に、上記真空チャンバと連通する少なくとも１つの熱電対アセンブリを備え、該少なくとも１つの熱電対アセンブリは、基板の表面に接触するように構成された弾力性部材を備え、該弾力性部材は、セラミック材料で構成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子ビーム装置。
【請求項７】
上記交差ランプ加熱装置は、平行に並べられたランプの第２のアレイに交差する平行に並べられたランプの第１のアレイを少なくとも含む、請求項２又は３に記載の電子ビーム装置。
【請求項８】
上記少なくとも１つの熱電対アセンブリ及び上記交差ランプ加熱装置は、上記交差ランプ加熱装置により放出される熱の量を制御するように構成されたコントローラと電子的に通信する、請求項６に記載の電子ビーム装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
発明の分野
[0001]本発明の実施形態は、一般に、集積回路の製造に関する。より詳細には、本発明の実施形態は、基板を電子ビーム処理する装置及び方法に関する。
【０００２】
関連技術の説明
[0002]集積回路の幾何学形状は、数十年以前にこのようなデバイスが最初に導入されて以来、サイズが劇的に減少した。それから、集積回路は、一般に、２年／半サイズルール（しばしばムーアの法則とも称される）に従い、これは、チップ上のデバイスの数が２年ごとに倍増することを意味する。今日の製造施設は、特徴部のサイズが０．１３μｍで、０．１μｍのこともあるデバイスを日常製造し、また、将来の設備は、間もなく、特徴部のサイズが更に小さいデバイスを製造するであろう。
【０００３】
[0003]デバイスの幾何学形状が減少し続けることで、誘電率（ｋ）値の低い膜の需要が生じた。というのは、集積回路上のデバイスのサイズを更に減少するには、隣接する金属線間の容量性結合を減少しなければならないからである。特に、約４．０未満の低誘電率の絶縁体が望まれる。低誘電率の絶縁体は、例えば、スピンオンガラス、フッ素ドープのシリコンガラス（ＦＳＧ）、及びポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含み、これらは、全て、市場で入手できるものである。
【０００４】
[0004]近年、ｋ値が約３．５未満の有機シリコン膜が開発されている。低誘電率の有機シリコン膜を開発するために使用された１つの方法は、１つ以上の有機シリコン化合物を含む混合ガスから膜を堆積し、次いで、その堆積された膜を後処理して、その堆積された膜から有機族のような揮発性の種又は熱的に不安定な種を除去することである。堆積された膜から揮発性の種又は熱的に不安定な種を除去することで、膜にボイドを生成し、空気の誘電率はほぼ１であるから、これが膜の誘電率を低下させる。
【０００５】
[0005]堆積された膜を後処理して膜にボイドを生成する一方、膜の機械的特性を改善するために、電子ビーム処理が首尾良く使用されている。しかしながら、現在の電子ビームチャンバの設計は、多数の重大な欠点で悩まされている。第１に、現在の電子ビームチャンバの設計は、基板に否定的な副作用を及ぼし、基板上の半導体デバイスのダメージや破壊等を生じることがある。例えば、電子ビーム処理の後に、ゲート酸化物の高い漏れや電圧スレッシュホールド（Ｖ）のシフトが観察されている。電子ビーム処理は、電子が基板に衝突することから過剰な負電荷を基板上に確立させることで基板にダメージを及ぼすと考えられる。デバイス製造中の過剰な負電荷の確立は、電荷電流を生じさせて、通常は絶縁性である基板のエリアに望ましくない電流路を形成すると共に、デバイスの動作中に新たに生成される電流路に流れる漏洩電流が基板上のデバイスを破壊することになる。第２に、現在の電子ビームチャンバの設計は、基板の激しい金属汚染に寄与する。第３に、基板表面にわたる温度均一性の欠如のために基板内収縮性が悪いことが示されている。収縮均一性は、硬度のような膜特性の指示である。
【０００６】
[0006]従って、基板上に堆積された層を電子ビーム処理する改良された装置及び方法が要望され続けている。
【発明の概要】
【０００７】
[0007]従って、本発明は、上述した問題を解決する装置及び方法を提供する。
【０００８】
[0008]本発明の実施形態は、基板を処理するための電子ビーム装置を提供する。一実施形態において、基板を処理するための電子ビーム装置は、真空チャンバを備えている。真空チャンバは、電子源を備えている。電子源は、アノード、アノードに接続された低電圧源、カソード、及びカソードに接続された高電圧源を含む。真空チャンバは、更に、基板支持体と、電子ビーム処理中に基板へのダメージを減少するように構成されたグリッドとを備え、グリッドは、アノードと基板支持体との間に位置される。グリッドには、バイアス源が接続される。一実施形態において、真空チャンバは、更に、交差ランプ加熱装置を備えている。別の実施形態では、真空チャンバは、更に、少なくとも１つの熱電対アセンブリを備えている。別の実施形態では、熱電対アセンブリは、セラミック材料で作られた弾力性部材を含む。別の実施形態では、セラミック材料は、炭化シリコン、窒化シリコン、窒化アルミニウム、合成ダイヤモンド、及びその組み合せより成るグループから選択される。
【０００９】
[0009]別の実施形態では、電子ビーム処理中に基板への荷電ダメージを減少する方法が提供される。この方法は、アノードと基板支持体との間に置かれたグリッドを含むチャンバを準備するステップと、グリッドにバイアス電圧を印加するステップとを備え、このバイアス電圧は、基板上の電子ビーム電荷を完全に又は部分的に中性化するに充分な条件で与えられる。一実施形態において、この条件は、基板の電荷電流を、約０．００５ｍＡ未満に減少するに充分なものである。一実施形態において、バイアス電圧は、ＤＣバイアスである。別の実施形態では、バイアス電圧は、ＲＦバイアスである。別の実施形態では、基板が低誘電率膜を含み、この低誘電率膜の電子ビーム処理は、低誘電率膜にボイドを形成することを含む。一実施形態では、バイアス電圧は、約３Ｖから約４０Ｖである。別の実施形態では、バイアス電圧は、約−３Ｖから約−３０Ｖである。
【００１０】
[0010]別の実施形態では、基板を処理するための電子ビーム装置が提供される。真空チャンバは、電子源を備えている。この電子源は、高電圧電源に接続されたカソードと、低電圧電源に接続されたアノードとを備えている。真空チャンバは、更に、基板支持体と、アノードと基板支持体との間に置かれたグリッドと、を備え、グリッドはバイアス源に接続され、基板支持体の下には交差ランプ加熱装置が置かれる。一実施形態において、真空チャンバは、更に、少なくとも１つの熱電対アセンブリを備え、この少なくとも１つの熱電対アセンブリは、基板の表面に接触するよう構成された弾力性部材を含み、この弾力性部材はセラミック材料で構成される。別の実施形態では、基板支持体が少なくとも１つの熱電対アセンブリを備えている。一実施形態では、この熱電対アセンブリは、セラミック材料で構成された弾力性部材を含む。
【００１１】
[0011]本発明の前述した特徴を詳細に理解できるように、前記で概要を述べた本発明について、幾つかを添付図面に例示した実施形態を参照して、より詳細に説明する。しかしながら、添付図面は、本発明の典型的な実施形態のみを例示し、従って、本発明の範囲をそれに限定するものではなく、本発明としては、他の等しく有効な実施形態も受け容れられることに注意されたい。
【詳細な説明】
【００１２】
[0035]本発明の実施形態は、電子ビーム処理中に基板への荷電ダメージを減少し、基板の汚染を減少し、且つ基板の収縮を減少する方法及び装置を提供する。一般的に、ここに述べる方法及び装置は、基板付近の正イオンの濃度を高め、二次電子が基板を去るようにし、且つ電子ビーム処理中の基板の汚染を減少しながら、基板の表面にわたり顕著な温度制御を行えるようにする。ここに述べる方法及び装置は、更に、温度制御のための改良された方法及び装置を提供する。
【００１３】
[0036]本発明の実施形態に基づいて処理することのできる基板は、シリコン又はシリコン含有基板、パターン化された基板、例えば、半導体デバイスを有する基板、及び非パターン化基板又は裸の基板を含む。一実施形態において、基板は、好ましくは電子ビームで後処理されて揮発性種を除去し、孔を形成すると共に、膜の誘電率を低下させた低誘電率膜を含む。この低誘電率膜は、有機シリコン化合物、炭化水素化合物と、任意の酸化剤、及び／又はその組み合せを含む混合物から堆積することができる。
【００１４】
[0037]電子ビーム装置
[0038]一実施形態において、電子ビーム処理中に負の基板バイアスが印加されて、電子ビーム処理中に基板への荷電ダメージを減少又は排除する。負の基板バイアスを印加することにより、正のイオンが基板に向かって加速される。正のイオンは、電子ビーム処理中に基板に堆積して、基板へのデバイス製造中に望ましくない電流路を形成することのある負の電荷を中性化する。また、負のバイアスは、基板から発生した二次電子が基板へ戻るのを防止する。
【００１５】
[0039]図１は、本発明の実施形態を実行するのに使用できる電子ビーム装置１００の断面図である。この電子ビーム装置１００は、カソード１０４及びアノード１０６が配置されたチャンバ１０２を備えている。アノード１０６は、グリッドアノードのように、孔付きでよい。カソード１０４及びアノード１０６は、それらの間の絶縁体（図示せず）により電気的に分離される。カソード１０４は、チャンバ１０２の外部の可変高電圧電源１１０に接続される。アノード１０６は、チャンバ１０２の外部の可変低電圧電源１０８に接続される。また、チャンバ１０２は、チャンバ１０２内の圧力を制御するための可変率漏れバルブ１１２も備えている。チャンバは、更に、電子ビーム処理中に基板を加熱するための加熱装置１１３、例えば、ハロゲンランプのような１つ以上のランプを備えることができる。加熱装置１１３は、加熱装置１１３が基板１１７の下に位置した状態で片側加熱を行なうように配設される。一実施形態では、加熱装置１１３は、基板の上に置かれる。一実施形態では、加熱装置１１３は、窓（図示せず）によって基板１１７から分離される。窓は、石英で作ることができる。一実施形態では、加熱装置１１３は、真空の完全性に影響することなく加熱装置１１３を容易に取り外し及び交換できるように真空チャンバ１０２の外部に位置される。加熱装置１１３は、以下に詳細に説明する。チャンバの基板支持体１１４は、この基板支持体１１４に支持された基板１１７へ基板バイアスを供給する基板バイアス源１１６に接続される。基板バイアス源１１６は、可変ＤＣバイアス源又は可変ＲＦバイアス源でよい。また、装置１００は、基板支持対１１４に支持された基板の電荷流を測定するために、例えば、電流計のような電流メーター１１８を含むこともできる。電流メーター１１８は、チャンバ１０２の外部で基板バイアス源１１６と基板支持体１１４との間に位置することができる。基板支持体１１４は、熱電対アセンブリ１６０のような温度測定素子を埋設するために真空チャンバ１０２を通して延びる少なくとも１つの穴を含むことができる。熱電対アセンブリ１６０は、基板１１７に接触する。熱電対アセンブリ１６０は、コントローラ１５０に接続される。一実施形態では、２つ以上の熱電対が真空チャンバ１０２に含まれる。別の実施形態では、熱電対アセンブリ１６０が基板支持体として機能する。
【００１６】
[0040]動作中に、本発明の実施形態によれば、真空チャンバ１０２内の基板支持体１１４に基板が載せられる。基板支持体１１４は、接地点から電気的に分離される。次いで、チャンバは、大気圧から約１ミリトール乃至約１００ミリトールの圧力にポンプダウンされる。可変率漏れバルブ１１２を使用して、圧力が制御される。
【００１７】
[0041]電子ビームは、通常、高電圧電源１１０によりカソード１０４に印加される高い負電圧で発生される。この高い電圧は、約−５００Ｖから約−３０，０００Ｖ、又はそれ以上の負の値でよい。可変低電圧電源１０８は、カソード１０４に印加される電圧に対して正の電圧をアノード１０６に印加する。
【００１８】
[0042]装置において電子放出を開始するために、アノード１０６と基板支持体１１４との間のイオン化領域１２０内のガスをイオン化しなければならない。このガスは、例えば、アルゴン、ヘリウム、窒素、水素、酸素、アンモニア、ネオン、クリプトン、及びキセノンの１つ以上を含むことができる。一実施形態では、ガスはアルゴンを含む。イオン化は、自然に発生するガンマ線又は高電圧スパークによりチャンバ１０２において開始することができる。初期のイオン化に続いて、アノード１０６が、若干負の電圧、例えば、約０Ｖから約−２５０Ｖでバイアスされて、正のイオン１２２、例えば、アルゴンイオンをアノード１０６に引き付ける。正のイオン１２２は、カソード１０４とアノード１０６との間に配置された加速電界領域１２４へ通され、高電圧（例えば、カソードに印加される約−５００Ｖから約−３０，０００Ｖ）の結果としてカソード１０４に向けて加速される。正のイオンは、カソード１０４に当たると、電子１２６を発生し、これら電子はアノード１０６に向けて加速されて戻される。幾つかの電子は、アノードに当たるが、多数の電子は、アノード１０６を通過して進み続け、基板支持体１１４の基板１１７に接触する。
【００１９】
[0043]基板に接触する電子１２６から基板１１７に過剰な負の電荷が蓄積することは、電子ビーム処理中に基板１１７に負のバイアスを与えることで防止される。負のバイアスは、基板支持体１１４に接続されたバイアス源１１６により基板１１７に与えられる。基板に印加されるバイアスは、ＤＣバイアスでよい。或いは又、バイアスは、ＳＯＩ（シリコン・オン・インスレータ）基板の電子ビーム処理を伴う用途等のためのＲＦバイアスでもよい。基板１１７の負のバイアスは、チャンバにおいて、例えば、正のアルゴンイオンのような正のイオン１２８の幾つかを引き付け、正のイオン１２８を基板１１７に向けて加速し、基板１１７上の負の電荷を部分的又は完全に中性化する。また、基板１１７上の負のバイアスは、基板１１７の一次電子衝撃から発生された二次電子１３２が基板１１７へ戻るのを防止する。これら二次電子１３２は、接地されたチャンバ壁のような接地点へ排出される。正のイオン１２８が捕獲されると共に、二次電子１３２が排除されることは、基板１１７上の負の電荷を中性化する上で助けとなる。基板上の残留電荷は、約０．００５ｍＡ未満、例えば、約０．００２ｍＡ未満、例えば、約０．００１ｍＡから約０．００２ｍＡの電荷電流を基板に誘起し得る。一実施形態では、基板上の残留電荷電流は、０ｍＡ又は約０ｍＡである。基板のバイアスがないと、基板の電荷電流は、一般に、電子ビーム電流にほぼ等しく、これは、典型的に、約０．５ｍＡから約５０ｍＡである。基板１１７上の負のバイアスは、約−１０から約−３０Ｖであり、例えば、約−２０から約−２３Ｖであるのが好ましい。しかしながら、０ｍＡの基板電荷電流を生じる最適な基板バイアスは、基板の処理に使用される電子ビーム条件に基づいて変化し得る。
【００２０】
[0044]使用できる例示的電子ビーム条件は、約２００℃から約６００℃、例えば、約３５０℃から約４００℃のチャンバ温度を含む。電子ビームのエネルギーは、約０．５ｋｅＶから約３０ｋｅＶでよい。露出ドーズは、約１μＣ／ｃｍ２から約４００μＣ／ｃｍ２でよい。チャンバ圧力は、約１ミリトールから約１００ミリトールでよい。電子ビーム電流は、約０．５ｍＡから約５０ｍＡでよい。ここで与えられる電子ビーム条件は、図１の装置、並びに図３、５、６、１７、１８及び１９の装置に使用することができる。また、この電子ビーム条件は、他の装置にも使用できる。
【００２１】
[0045]図３は、本発明の実施形態を実行するのに使用できる別の電子ビーム装置３００の断面図である。図１の電子ビーム装置のコンポーネントと同一のコンポーネントは、同じ参照番号で示されている。図１の装置１００とは異なり、図３の基板支持体１１４は、基板バイアス源に接続されない。図３の基板支持体１１４は、図１と同様にリングとして示されているが、図３の装置３００における基板は、実際には、３つの接触点で支持することができる。３つの接触点の１つは、熱電対アセンブリ１６０でよい。１つの熱電対アセンブリ１６０しか示されていないが、３つの接触点のいずれが熱電対アセンブリであってもよい。熱電対アセンブリ１６０は、コントローラ１５０に接続される。一実施形態では、２つ以上の熱電対アセンブリが真空チャンバ１０２に含まれる。３点平面で基板を支持することは、基板がその支持面に均一に接触するので、基板の良好な温度制御を与える上で助けとなる。他の実施形態では、熱電対及び／又は接地ピン３３４（１つ又は複数）を含むいかなる数の接触点を含んでもよい。
【００２２】
[0046]また、図３の装置３００は、アノード１０６と基板支持体１１４との間にもグリッド３３０を備えている。このグリッド３３０は、チャンバの側壁３３２に取り付けられて、接地される。グリッド３３０は、例えば、周囲がアノード１０６又はカソード１０４と同じ寸法を有してもよい。図１５を参照すれば、グリッド３３０は、アルミニウムのような導電性ワイヤで構成され、グリッド３３０にメッシュ構造を与える開口を有する。これらの開口は、方形であり、数ｍｍｘ数ｍｍ、例えば、１０ｍｍｘ１０ｍｍの寸法を有してもよい。グリッド３３０の別の実施形態が図１６に示されている。図１６の実施形態では、グリッド３３０が食い違い穴を有する。各穴の直径は、約０．１２５ｃｍで、間隔が０．１４５ｃｍである。グリッド３３０の直径は、約３１．７５ｃｍで、グリッドの厚みは、約０．２２９ｃｍである。このグリッドは、アルミニウムのような材料であり、６６％の透明度を有する。一実施形態（図示せず）では、グリッド３３０は、直径１０ミルのアルミニウムワイヤで形成され、６６％の透明度を有する。また、グリッド３３は、これに正電圧を供給するバイアス源３３６に接続される。このバイアス源３３６は、ＲＦバイアス源でもよいし又はＤＣバイアス源でもよい。
【００２３】
[0047]装置３００における電子放出は、図１の装置１００について上述したように開始され、維持される。簡単に述べると、正のイオン１２２、例えば、アルゴンイオンがカソード１０４に当たって二次電子を発生し、この電子が基板１１７に接触してそれを処理する。アノード１０６から延びる負の電界が基板１１７に向けて電子を加速し、基板上に過剰な負電荷の蓄積を生じさせる。チャンバ１０２内には正のイオンがあって過剰な負の電荷を中性化できるが、アノード１０６から延びる負の電界は、基板１１７の電荷を中性化できるように基板１１７に向けるよりもアノード１０６に向けて正のイオンを蓄積させる。グリッド３３０に正のバイアス電圧を印加することにより、アノード１０６から延びる負の電界の効果は、グリッド３３０で終りとなる。従って、正イオンが基板１１７に到達して基板上の負電荷を中性化するのを以前に妨げていた力の作用、即ちアノードの負の電界は、グリッド３３０により最小にすることができる。また、正のグリッドバイアスは、正のイオンをグリッド３３０から基板１１７に向けてプッシュし、そこで、正のイオンは、基板１１７上の負電荷を中性化することができる。また、グリッド３３０は、二次電子１３２も捕獲する。正イオン１２８を捕獲すると共に、二次電子１３２を排除することは、基板１１７上の負電荷を中性化する上で助けとなる。基板１１７上の残留電荷は、約０．００５ｍＡ未満、例えば、約０．００２ｍＡ未満、例えば、約０．００１ｍＡから約０．００２ｍＡの電荷電流を基板１１７に誘起し得る。一実施形態では、基板１１７上の残留電荷電流は、０ｍＡ又は約０ｍＡである。
【００２４】
[0048]グリッド３３０は、グリッドコントローラ３３８に接続される。この実施形態では、グリッドコントローラ３３８は、ピン３３４に接続される。グリッドコントローラ３３８は、ユーザが、選択されたプロセスレシピ及び希望の結果に基づいて、基板の現在「設定点」をグリッドコントローラ３３８に入力できるようにする。閉ループ構成では、基板を去る電流がピン３３４を経て測定されて、グリッドコントローラ３３８へ中継される。グリッドコントローラ３３８は、基板の電流が「設定点」、例えば、０ｍＡに等しくなるまでグリッド３３０の電圧を調整する。開ループ構成では、希望のグリッド電圧がグリッドコントローラ３３８に入力され、グリッド３３０に印加される。一実施形態では、グリッドコントローラ３３８は、ＰＩＤコントローラ及び少なくとも１つの増幅器を含む。また、グリッドコントローラは、熱電対１６０又は基板支持体１１４に接続されてもよい。
【００２５】
[0049]基板の電子ビーム処理中にグリッド３３０に印加される正バイアス電圧は、基板上の電子ビーム電荷を完全に又は部分的に中性化するに充分な条件で与えられる。一実施形態では、グリッド３００に印加される正のバイアスは、約３Ｖから約３０Ｖである。しかしながら、０ｍＡの基板電流電荷を生じる最適なグリッドバイアス電圧は、基板を処理するのに使用される電子ビーム条件に基づいて変化する場合がある。例えば、電子ビーム処理のエネルギーが増加されるときには、より高いグリッドバイアス電圧が要求される。また、最適なグリッドバイアス電圧は、基板自体の電界特性、例えば、負電荷を蓄積する基板の傾向に基づいて変化する場合がある。
【００２６】
[0050]図４Ａは、本発明の実施形態により電子ビーム処理中に一般に得られる基板電流・対・グリッドバイアス電圧を示すグラフ４００である。ｘ軸は、−３０Ｖから３０Ｖのグリッドバイアス電圧を表わす。ｙ軸は、基板上の基板電流を表わす。ＩＳは、基板電流を表わす。ＩＰＥは、一次電子電流を表わす。ＩＳＥは、二次電子電流を表わす。ＩＡＲは、アルゴン電流を表わす。図４Ａを参照すれば、グリッドバイアス電圧が−３０Ｖから０Ｖへと増加するときに、ＩＳＥが増加し、ひいては、ＩＳの減少を招く。−３０Ｖから０Ｖでは、ＩＡＲは生じない。グリッドバイアス電圧が０Ｖからほぼ１５Ｖへ増加するときには、ＩＡＲ及びＩＳＥの両方が増加し、ＩＳの減少を招く。基板電流が、点４０２で表わされた０であるときには、最適なグリッドバイアス電圧が達成される。基板電流が点４０２において０であるときには、ＩＰＥが、ＩＳＥ及びＩＡＲの和に等しくなる。グリッドバイアス電圧が増加するにつれて、ＩＡＲ＞＞（ＩＰＥ−ＩＳＥ）となり、ひいては、それをより正にすることでＩＳが減少される。
【００２７】
[0051]図４Ｂは、本発明の実施形態による特定実施例について電子ビーム処理中の基板電流（μＡ）・対・グリッドバイアス電圧（Ｖ）を示すグラフ４１０である。ｘ軸は、０Ｖから６０Ｖのグリッドバイアス電圧を表わす。ｙ軸は、−３００μＡから３００μＡの基板電流（ＩＳ）を表わす。曲線４１２については、裸のシリコン基板が次の条件の下で電子ビーム処理された。即ち、−４．２５ｋｅＶの電子ビームエネルギー、−１２５Ｖのアノード電圧、３．０ｍＡの電子ビーム電流、１００ｓｃｃｍのアルゴン流、及び３５０℃の基板温度。基板の電荷電流は、曲線４１２で表わされた異なる基板ＤＣバイアス電圧で測定された。曲線４１４については、裸のシリコン基板が次の条件の下で電子ビーム処理された。即ち、−２．０ｋｅＶの電子ビームエネルギー、−１２５Ｖのアノード電圧、３．０ｍＡの電子ビーム電流、１００ｓｃｃｍのアルゴン流、及び３５０℃の基板温度。基板の電荷電流は、曲線４１２で表わされた異なる基板ＤＣバイアス電圧で測定された。−２．０ｋｅＶの場合のＩＳＥは、−４．２５ｋｅＶの場合のＩＳＥより大きいので、ＩＳを−４．２５ｋｅＶの場合に０に等しくするには、−２．０ｋｅＶの場合より大きなＩＡＲが必要となる。結果が示すように、ＩＳを、−２ｋｅＶの場合に点４１６として示す０に等しくするには、約５Ｖのグリッドバイアス電圧が要求される。また、結果が示すように、ＩＳを、−４．２５ｋｅＶの場合に点４１８で示す０に等しくするには、約２５Ｖが要求される。
【００２８】
[0052]図３によるチャンバを使用して基板の電子ビーム処理を実行する際には、−２．０ｋｅＶから−４．２５ｋｅＶの電子ビームエネルギーで処理される基板の電子ビーム電荷を中性化するのに、約５Ｖから約２５Ｖのグリッドバイアス電圧で充分であることが分った。また、−２ｋｅＶ、４００℃において、１ｍＡから４ｍＡの電子ビーム電流で処理される基板の電子ビーム電荷を中性化するには、約５Ｖのグリッドバイアス電圧で充分であった。従って、電子ビーム電荷を中性化するのに必要なグリッドバイアス電圧は、ある範囲の電子ビーム電流にわたって変化しないことが分った。
【００２９】
[0053]図５は、本発明の実施形態を実行するのに使用できる別の電子ビーム装置５００の断面図である。この装置５００は、図１に示す装置１００と同様であるが、装置５００の基板支持体１１４は、基板バイアス源に接続されず、更に、装置５００は、プラズマフラッドガン５４０も備えている。このプラズマフラッドガン５４０は、低エネルギーイオン、即ち約５ｅＶ未満のエネルギーのイオン、例えば、低エネルギーＡｒイオンを、チャンバ１０２の側部の入口５４２を経て導入するために、チャンバ１０２の側部に接続することができる。プラズマフラッドガン５４０及び入口５４２は、アノード１０６と基板支持体１１４との間に位置され、プラズマフラッドガン５４０によりチャンバに送られる正イオンが基板支持体１１４の付近に与えられて、基板支持体１１４上の基板１１７付近の正イオンの濃度を局部的に増加させ、ひいては、基板１１７上の電子ビーム電荷を中性化できるようにする。また、プラズマフラッドガン５４０は、チャンバ１０２にも電子を与え、従って、基板１１７上の過剰な正電荷蓄積が防止される。
【００３０】
[0054]実施例
[0055]以下の実施例は、本発明の実施形態を例示する。これら実施例における基板は、カリフォルニア州サンタクララのアプライド・マテリアルズ・インクから入手できるＥＢｋＴＭ電子ビームチャンバで処理された３００ｍｍ基板であった。
【００３１】
[0056]実施例１：
[0057]裸のシリコン基板が、次の条件の下で、図１に示された装置によって電子ビーム処理された。即ち、２ｋｅＶの電子ビームエネルギー、−１２５Ｖのアノード電圧、１．５ｍＡの電子ビーム電流、１００ｓｃｃｍのアルゴン流、及び３５３℃の基板温度。基板の電荷電流が、異なる基板ＤＣバイアス電圧で測定された。図２Ａは、異なる基板ＤＣバイアス電圧における基板の電荷電流を示すグラフである。
【００３２】
[0058]実施例２：
[0059]裸のシリコン基板が、次の条件の下で電子ビーム処理された。即ち、３ｋｅＶの電子ビームエネルギー、−１２５Ｖのアノード電圧、１．５ｍＡの電子ビーム電流、１００ｓｃｃｍのアルゴン流、及び３５３℃の基板温度。基板の電荷電流が、異なる基板ＤＣバイアス電圧で測定された。図２Ｂは、異なる基板ＤＣバイアス電圧における基板の電荷電流を示すグラフである。
【００３３】
[0060]図２Ａは、２ｋｅＶのエネルギーを有する電子ビーム処理中に約−２０Ｖの基板バイアス電圧が基板に印加されたときに０ｍＡ又はほぼ０ｍＡの基板電荷電流が得られたことを示している。図２Ｂは、３ｋｅＶのエネルギーを有する電子ビーム処理中に約−２３Ｖの基板バイアス電圧が基板に印加されたときに０ｍＡ又はほぼ０ｍＡの基板電荷電流が得られたことを示している。従って、図２Ａ及び２Ｂは、本発明の実施形態が、電子ビーム処理中にほぼ０ｍＡの基板電荷電流を発生する方法を提供し、ひいては、電子ビーム処理中に基板上の過剰な負電荷蓄積により生じ得る荷電ダメージを減少する方法を提供することを示している。ほぼ０ｍＡの基板電荷電流は、基板における正イオン電流が基板における電子電流に実質的に等しいことを示している。
【００３４】
[0061]実施例１及び実施例２について上述した結果は、裸のシリコン基板を使用して得られたものであるが、同様の結果、即ち−２０Ｖの基板バイアスにおけるほぼ０ｍＡの基板電荷電流が、半導体デバイスを含むパターン化された基板でも得られている。また、基板に負のバイアスを印加しても、電子ビーム処理のエネルギーには著しく影響しない。例えば、２ｋｅＶの電子ビーム処理及び−２０Ｖの基板バイアスを使用して、１．９８ｋｅＶの最終的電子ビームエネルギーが観察されており、これは、基板バイアスが電子ビームエネルギーを実質的に減少しないことを示している。
【００３５】
[0062]また、ここに述べる基板バイアスを印加すると、基板バイアスが非常に低エネルギーのイオン衝撃を基板に与えるので、基板表面付近に位置する孔であって、低誘電率膜を有する基板の電子ビーム処理中に生成される孔の密封性を改善できることも考えられる。
【００３６】
[0063]実施例３：
[0064]ブラックダイヤモンドＩＩｘ（カリフォルニア州サンタクララのアプライド・マテリアルズ・インクから入手できるプロセス条件）の膜が配置されたシリコン基板が、次の条件の下で、図３に示す装置において電子ビーム処理された。即ち、３．３ｋｅＶの電子ビームエネルギー、−１２５Ｖのアノード電圧、１．５ｍＡの電子ビーム電流、１００ｓｃｃｍのアルゴン流、及び４００℃の基板温度。装置の接地されたアルミニウムワイヤグリッドは、透明度が６６％で、ワイヤ直径が１０ミルで、開口の直径が０．０１１インチであった。基板の電荷電流が、異なるグリッドバイアス電圧において測定された。基板の電荷電流は、グリッドバイアス電圧を増加したときに増加し、２５Ｖのグリッドバイアス電圧において０に到達した。電子ビーム処理の後にブラックダイヤモンドＩＩｘ膜の厚み、屈折率、収縮、厚み均一性、誘電率及び応力を含む特性は、図３に図示して説明したように正にバイアスされるグリッドを含まないチャンバ内で同様の条件の下で電子ビーム処理されたブラックダイヤモンドＩＩｘ膜の特性に匹敵するものであった。
【００３７】
[0065]熱電対：
[0066]また、本発明の実施形態は、セラミックチップを含む熱電対アセンブリも提供する。処理チャンバ６００と共に主として説明するが、熱電対アセンブリ１６０は、上述したチャンバ、並びにＣＶＤ、ＰＶＤ、ＰＥＣＶＤを含む（これに限定されないが）他の処理チャンバ、或いは温度監視を必要とする他の処理又は製造チャンバにも使用できる。
【００３８】
[0067]図６は、本発明の一実施形態による例示的処理チャンバ６００、即ちｅ−ビームチャンバの断面図である。このｅ−ビームチャンバ６００は、真空チャンバ６２０、大面積カソード６２２、無電界領域６３８に置かれたターゲット平面即ち基板支持体６３０、及びターゲット平面６３０と大面積カソード６２２との間に位置されたグリッドアノード６２６を備えている。ターゲット平面６３０は、熱電対アセンブリ１６０のような温度測定素子を埋設するために真空チャンバ６２０を通して延びる少なくとも１つの穴６３４を含む。熱電対アセンブリ１６０は、コントローラ６５０に接続される。ｅ−ビームチャンバ６００は、更に、グリッドアノード６２６を大面積カソード６２２から分離する高電圧絶縁体６２４及び加速電界領域６３６、真空チャンバ６２０の外部に置かれたカソードカバー絶縁体６２８、真空チャンバ６２０内の圧力を制御するための可変漏れバルブ６３２、大面積カソード６２２に接続された可変高電圧電源６２９、及びグリッドアノード６２６に接続された可変低電圧電源６３１も備えている。
【００３９】
[0068]ｅ−ビームチャンバ６００のその他の詳細は、本発明と矛盾しない程度に参考としてここに援用する１９９１年３月２６日に発行された“Large-AreaUniform Electron Source”と題する米国特許第５，００３，１７８号に説明されている。
【００４０】
[0069]図７は、熱電対アセンブリ１６０の一実施形態を示す斜視図である。この実施形態の熱電対アセンブリ１６０は、ブッシング７３０に結合された熱電対チップ７１０を備えている。この熱電対チップ７１０及びテーパー付けされたブッシング７３０は、ある長さのケーブル又はケーブルセグメント９２０（図９を参照）を経、このケーブルセグメント９２０を取り巻く保護チューブ７６０を経て、バックシェル７５０に取り付けられる。バックシェル７５０は、複数の屈曲したコンタクト（図示せず）を収容し、その各々は、熱電対アセンブリ１６０の導体９１０に結合され（例えば、溶接により）、且つコネクタ７７０の対応ピン（図示せず）に結合される。
【００４１】
[0070]図８は、図７に示す熱電対チップ７１０の一実施形態を示す斜視図である。この熱電対チップ７１０は、第１端８１２及び第２端８１４をもつ管状部材８１０を含む。この管状部材８１０は、開口８１６と、管状部材８１０の表面に形成された一対のスロット８１８とを有し、その各々に、２つの端８２２及び端８３２をもつ弾力性部材８２０が通される。この弾力性部材８２０の端８２２及び８３２は、ろう付け又はこの技術で知られた他の取り付け方法により第２端８１４において管状部材８１０の外面に取り付けられる。弾力性部材８２０には、ろう付け又はこの技術で知られた他の通常の取り付け方法により、コンタクト面８３０が取り付けられる。弾力性部材８２０は、コンタクト面８３０が管状部材８１０の第１端８１２の開口８１６から突出するようにバイアスされる。図９に示す２本のワイヤで構成された導体９１０が、ろう付け又はこの技術で知られた他の通常の取り付け方法により、コンタクト面８３０の内側に取り付けられ、熱電対接合部即ち温度センサを形成する。
【００４２】
[0071]コンタクト面８３０は、いかなる形状でもよいが、滑らかな表面をもつ質量の低いものが好ましい。コンタクト面８３０は、炭化シリコン、窒化シリコン、窒化アルミニウム、合成ダイヤモンド及びその派生物より成るグループから選択されたセラミック材料で作られるのが好ましい。速い反応時間及び優れた熱伝導率を有し処理用化学物質と反応しない他の材料も受け容れられる。これらの材料の選択は、プロセスに依存する。
【００４３】
[0072]弾力性部材８２０は、リーフスプリング、圧縮スプリング、フラットスプリング又は円錐スプリングのようなスプリング負荷装置であるのが好ましいが、希望の特性を備えた任意の弾力性ワイヤ又は屈曲性ワイヤでもよい。弾力性部材８２０は、その圧縮及び非圧縮の両方の状態において、弾力性部材８２０が管状部材８１０の第１端８１２の開口８１６を越えて延びるような長さ及び形状である。熱電対接合部と基板表面との間の完全な接触は、熱電対チップ７１０の過剰移動許容度により確保される。更に、基板表面との完全接触は、熱電対チップ７１０のジンバルアクションにより確保される。弾力性部材８２０は、アルミニウム、ステンレススチール（例えば、ＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標））、及び処理用化学物質と反応しない他の高強度耐腐食性金属合金のような適当なスプリング型材料を含む。
【００４４】
[0073]図９は、図７の９−９線に沿った例示的熱電対アセンブリ１６０の断面図である。図９は、保護チューブ７６０内に包囲されるケーブルセグメント９２０を示す。ケーブルセグメント９２０は、全熱電対アセンブリ１６０がいずれかの端において固定されたときに破損に耐えるに充分な柔軟性を有するが、ケーブルセグメント９２０を保護チューブ７６０へ挿入するのを許すに充分なスチフネスも有する絶縁ケーブルを構成する。ケーブルセグメント９２０は、液密及び気密の連続保護チューブ７６０に包囲された高度に圧縮された耐火鉱物絶縁材で絶縁された少なくとも１本の導体９１０を含む。保護チューブ７６０は、アルミニウム、ステンレススチール（例えば、ＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標））、及び処理用化学物質と反応しない他の高強度耐腐食性金属合金のような適当な材料を含む。
【００４５】
[0074]導体９１０は、ろう付け又はこの技術で知られた他の取り付け方法によりコンタクト面８３０の対向面に取り付けられて、弾力性部材８２０に取り付けられた熱電対接合部を形成する。導体９１０がコンタクト面８３０に半田付けされる場合は、最低量の半田しか使用しないよう注意しなければならない。というのは、半田の大きな塊は、接合部から熱を導通することにより応答速度を低下させると共に、弾力性部材８２０の適切な撓みを妨げるからである。
【００４６】
[0075]熱電対は、図６のｅ−ビームチャンバ６００の穴６３４へ挿入され、熱電対アセンブリ１６０のテーパー付けされたブッシング７３０が、ｅ−ビームチャンバ６００の穴６３４内に形成されたテーパー付けされたストッパー（図示せず）に対して嵌合すると共に、コンタクト面８３０が穴６３４を越えて延びて真空チャンバ内に配置されるようにする。テーパー付けされたブッシング７３０及びストッパーは、一緒に嵌合されると、ストッパーメカニズムを形成し、これは、熱電対アセンブリ１６０をｅ−ビームチャンバ６００に固定し、基板表面（図示せず）と熱電対コンタクト面８３０との間に適切な接触が得られたときに熱電対アセンブリ１６０を停止させ、また、シールも形成する。また、このストッパーメカニズムは、熱電対アセンブリ１６０を容易に取り外せるようにする。ストッパーメカニズムにおいて、熱電対アセンブリ１６０を容易に解離できるようにするためにテーパー付けされた表面が使用される。テーパー付けされたブッシング７３０及びストッパーは、必ずしもテーパー付けされなくてもよく、互いに嵌合するように適応されたいかなる形状及びサイズのものでもよい。
【００４７】
[0076]動作中に、電子ビームに露出されるべき低誘電率膜をもつ基板がターゲット平面６３０に載せられる。図１０Ａは、基板表面１０１０に最初に接触するときの熱電対チップ７１０のコンタクト面８３０及び弾力性部材８２０の概略図である。弾力性部材８２０は、非バイアス位置にある。図１０Ｂに示すように、基板表面１０１０が熱電対チップ７１０のコンタクト面８３０に接触するときに、基板表面１０１０の重量により与えられる下向きの力が弾力性部材８２０をバイアスする。弾力性部材８２０のバイアス作用は、コンタクト面８３０を基板表面１０１０と接触状態に維持しながら、基板をターゲット平面６３０にも接触させることができるようにする。
【００４８】
[0077]処理中に、熱電対接合部に取り付けられた導体９１０の２本のワイヤと、既知の温度に維持されたワイヤ又は基準接合部の非取り付け端との間に電圧が発生される。熱電対接合部と基準接合部との間の温度の差は、その温度差に比例する起電力を発生する。この測定された電圧が導体９１０を経てコントローラ１５０へ送信され、これを使用して基板の温度を決定する。
【００４９】
[0078]処理チャンバ６００の実施形態は、制御システムによって動作される。制御システムは、多数のコントローラ、例えば、コントローラ１５０、プロセッサー及び／又は入力／出力装置を含むことができる。一実施形態において、制御システムは、基板を処理しながらプロセスチャンバ６００内の種々のパラメータを監視し、次いで、種々の設定点に基づいて必要な調整を行なうために１つ以上の制御信号を発生する閉ループフィードバックシステムのコンポーネントである。一般に、監視されるパラメータは、温度、圧力、及びガス流量を含む。
【００５０】
[0079]Ｘランプヒーター：
[0080]また、本発明の実施形態は、ヒーター又は加熱装置１１３も提供し、好ましくは、加熱装置１１３は、交差ランプ加熱アセンブリである。電子ビームチャンバを参照して説明するが、加熱装置１１３は、ＣＶＤ、ＰＶＤ、ＰＥＣＶＤチャンバを含む（これに限定されないが）他の処理チャンバと共に使用することもできる。
【００５１】
[0081]図１１は、加熱装置１１３の一実施形態の斜視図である。加熱装置１１３は、交差ランプ加熱装置であるのが好ましい。ここに示す実施形態では、加熱装置１１３は、アルゴンランプ、ハロゲンランプ、ハロゲン−タングステンランプ、高電力アーク灯、容量性結合ランプ、マイクロ波源、又はＵＶ光源を含む（これらに限定されないが）１つ以上のランプを備えることができる。加熱装置１１３は、１から３の温度制御ゾーンを形成するように構成できる。加熱装置１１３が２つの温度制御ゾーンを有する一実施形態では、加熱装置１１３は、交差構成の４本のランプ１１１０、１１１２、１１１４及び１１１６を含む外側ゾーンを有する。また、加熱装置１１３は、平行構成の４本のランプ１１２０、１１２２、１１２４及び１１２６を含む内側ゾーンも有する。これらランプは、希望の幾何学形状に配列されてもよいが、少なくとも２本のランプが少なくとも１つの温度ゾーン内で交差し、且つランプ構成体が、最小限、２つの温度ゾーンを備えるのが好ましい。一実施形態では、各ゾーンは、１から１００キロワットでよく、更に好ましくは、各ゾーンは、合計６キロワットに対して約３キロワットである。一実施形態では、各ゾーンのランプのフィラメント１１２８は、同じ長さである。別の実施形態では、各ゾーンのランプのフィラメントは、温度プロフィール及び均一性を良好に画成するために異なるフィラメント長さを有する。これらのフィラメント長さは、例示に過ぎず、他のフィラメント長さを使用して、希望の温度プロフィールを形成することができる。２つのゾーンを分離する屈折体（図示せず）は、メインハウジングの一部分であり、反射プレート１７２０（図１８に示す）の堅牢性及び冷却性を高める。一実施形態では、ランプの電気コネクタ１１２３がスプリング負荷される。直線的なランプそれ自体は、ユーザの電力、電圧及びフィラメント仕様に合致するスペックランプでよい。コネクタ及びランプは、両方とも、大気に曝される石英管１１２７の内側にあり、これにより、アークの発生を排除し、自然対流冷却を許容し、汚染源としてのランプを排除する。ランプは、チャンバの真空を妨げることなく、石英管１１２７から除去することができる。
【００５２】
[0082]ランプモジュールの設計を検証するために、ランプ照度シミュレーションが実行された。モデリングにより、内側及び外側ゾーンの両照度パターンを立証し、また、パターンの制御性を検証することもできた。内側及び外側ゾーンの電力設定を変化することで、ゾーン間の滑らかな遷移と共に、フラットな、凹状の、又は凸状の照射パターンを発生できることを立証した。
【００５３】
[0083]図１２Ａは、古いヒーター設計を使用した３００ｍｍ基板の収縮均一性を示す。４００℃設定点におけるオリジナルＥＢｋＴＭランプモジュールは、３００ｍｍ基板にわたり２０℃より悪い範囲でしか可能でなかった。これは、図１２Ａに示すように、１５００Åの低ｋ膜において２６％の収縮均一値（３σ）を生じた。
【００５４】
[0084]図１２Ｂは、本発明の加熱装置を使用した３００ｍｍ基板の収縮均一性を示す。本発明の加熱装置を使用すると、３００ｍｍ基板にわたる温度範囲は、４００℃設定点において７℃まで下がった。これは、図１２Ｂに示すように、１５００Åの低ｋ膜において８％の収縮均一値（３σ）を生じた。
【００５５】
[0085]図１３は、本発明に使用できる加熱装置１３００の別の実施形態を例示する斜視図である。この加熱装置１３００は、ＣＶＤ、ＰＶＤ及びＰＥＣＶＤチャンバを含む（これに限定されないが）他の処理チャンバにも使用できる。加熱装置１３００は、リング又は円形ランプ１３０２を含む外側ゾーンを有する。また、加熱装置１３００は、平行構成の４本のランプ１３０４、１３０６、１３０８及び１３１０を含む内側ゾーンも有する。一実施形態では、各ゾーンのランプのフィラメント１３４０は、同じ長さを有する。別の実施形態では、各ゾーンのランプのフィラメントは、温度プロフィール及び均一性を良好に画成するために異なるフィラメント長さを有する。これらのフィラメント長さは、例示に過ぎず、他のフィラメント長さを使用して、希望の温度プロフィールを形成することができる。フィラメント１３４０は、好ましくは石英で作られた管１３３０に収容される。当業者であれば、他の構成及び幾何学形状も考えられることが明らかであろう。
【００５６】
[0086]図１４は、本発明に使用できる加熱装置１４００の別の実施形態を示す斜視図である。この加熱装置１４００は、３つの温度制御ゾーンを有する。第１ゾーンは、ランプ１４１０、１４３５、１４４０及び１４６５を備えている。第２ゾーンは、ランプ１４１５、１４３０、１４４５及び１４６０を備えている。第３ゾーンは、ランプ１４２０、１４２５、１４５０及び１４５５を備えている。第１ゾーンのフィラメント１４７０は、３００ｍｍ基板に対して約１５２ｍｍのフィラメント長さを有する。第２ゾーンのフィラメント１４７５は、３００ｍｍ基板に対して約２７９ｍｍのフィラメント長さを有する。第３ゾーンのフィラメント１４８０は、３００ｍｍ基板に対して約１５２ｍｍのフィラメント長さを有する。これらのフィラメント長さは、例示に過ぎず、他のフィラメント長さを使用して、希望の温度プロフィールを形成することもできる。コネクタ及びランプは、両方とも、大気に曝される石英管１４８２の内側にあり、これにより、アークの発生を排除し、自然対流冷却を許し、汚染源としてのランプを排除する。ランプは、チャンバの真空を妨げることなく、石英管１４８２から除去することができる。
【００５７】
[0087]図１７は、本発明の実施形態を実行するのに使用できる別の電子ビーム装置１７００の断面図である。図１及び図３の電子ビーム装置のコンポーネントと同一のコンポーネントは、同じ参照番号で示されている。図３の装置３００と同様に、図１７の基板支持体１１４は、基板バイアス源に接続されない。図１７の基板支持体１１４は、リングとして示されているが、図１７の装置１７００における基板は、実際には、熱電対及びピンの組み合せにより支持することができる（図示せず）。上述したように、熱電対は、温度を測定するのに使用される。第１熱電対１６０は、基板１１７の内側エリアの温度を測定するための位置に置くことができる。第２熱電対１７０は、基板１１７の外半径に向かって置かれて、外半径に向かう温度を測定することができる。別の実施形態では、第２熱電対１７０は、基板支持体１１４の温度を測定するのに使用される。両熱電対アセンブリ１６０及び１７０は、コントローラ１５０に接続される。他の実施形態では、複数の熱電対アセンブリを真空チャンバ１０２に含ませることができる。また、他の熱電対配列も、本発明によって意図される。
【００５８】
[0088]また、図１７は、基板ピンリフト１７１０及び反射プレート１７２０も備えている。基板ピンリフト１７１０は、基板１１７を持ち上げて基板支持体１１４に載せたり外したりするように構成される。一実施形態では、基板ピンリフト１７１０は、石英材で構成される。基板ピンリフト１７１０は、ステム１７１５に接続される。ステム１７１５は、電子ビーム装置１７００の底部に形成された穴を通して配置され、基板ピンリフト１７１０をリフトメカニズム（図示せず）に接続する。ステム１７１５は、通常、中空であり、及び／又は貫通形成された通路を含み、基板ピンリフト１７１０から電子ビーム装置１７００の外部への電源リード、センサ、制御ライン、流体管路、及び他のユーティリティの結合を容易にする。一実施形態では、ステムは、石英材で構成される。
【００５９】
[0089]基板１１７の下に位置する反射プレート１７２０は、基板１１７の照射特性を、基板１１７の放射性とは実質的に独立したものにする。反射プレート１７２０は、希望の基板特性を微同調できるように、フラットなもの、カーブしたもの、又は他の形状のものでよい。一実施形態では（図示せず）、反射プレート１７２０は、基板１１７の上に置かれてもよい。反射プレート１７２０は、一般に、高温設定においては基板１１７の上に置かれる。別の実施形態では（図示せず）、チャンバ１７００の底壁１７１７が反射板として機能する。この実施形態では、チャンバ１７００の底壁１７１７は、基板１１７の背面にエネルギーを反射するための頂面１７１９（図１９を参照）を含む。基板１１７の背面と反射面との間の反射は、黒体空洞を生成し、これは、熱電対（図示せず）による温度測定を基板背面放射とは独立したものにし、従って、正確な温度測定能力を与える。この実施形態では、反射面は、３００−２０００ｎｍの波長を反射し、且つ放射エネルギーアセンブリにより放出された他の波長を反射する吸収反射プレートの形態である。反射プレート１７２０は、約５ｃｍから約２５ｃｍ、好ましくは約１５ｃｍ未満までの範囲で、基板１１７の下に、隣接して位置される。反射プレート１７２０は、改良された基板対基板温度制御を行えるようにし、従って、基板間の均一性を改善する。
【００６０】
[0090]グリッド３３０は、グリッドコントローラ３３８に接続される。この実施形態では、グリッドコントローラ３３８は、基板支持体１１４に接続される。グリッドコントローラ３３８は、選択されたプロセスレシピ及び希望の結果に基づいてユーザが基板の現在「設定点」をグリッドコントローラ３３８に入力できるようにする。閉ループ構成では、基板を去る電流が基板支持体１１４を経て測定されて、グリッドコントローラ３３８へ中継される。グリッドコントローラ３３８は、基板の電流が「設定点」に等しくなるまでグリッド３３０の電圧を調整する。別の実施形態では（図示せず）、グリッドコントローラ３３８が第１熱電対１６０及び第２熱電対１７０の少なくとも１つに接続される。第１熱電対１６０及び第２熱電対１７０は、基板を去る電流を測定するのに使用される。
【００６１】
[0091]図１、図４、図５、及び図１７は、基板上の電子ビーム電荷を中性化するための個別の解決策を提供するものとして示されて説明されたが、図１、図４、図５及び図１７に関してここに述べた方法及び装置の組み合せを使用して、電子ビーム処理中の基板への荷電ダメージを減少することができる。例えば、アノードと基板支持体との間の正にバイアスされたグリッド、及び電子ビーム処理中にチャンバに低エネルギーの正イオンを与えるプラズマフラッドガンの両方を有するチャンバにおいて、基板を電子ビーム処理することができる。プラズマフラッドガンは、低エネルギーの正イオンをグリッドと基板支持体との間でチャンバに導入するのが好ましい。また、アノードと基板支持体との間の正にバイアスされたグリッド、及び電子ビーム処理中に基板に負のバイアスを供給する基板バイアス源の両方を有するチャンバにおいて、基板を電子ビームで処理してもよい。
【００６２】
[0092]図１８は、本発明の一実施形態による電子ビーム装置１７００の下部を示す断面図である。図１８は、ステム１７１５に接続された基板ピンリフト１７１０、基板支持リング１１４、基板１１７、及び加熱装置１１３を示している。頂面１７１９を含む底壁１７１７も示されている。上述したように、加熱装置１１３は、管１１２７内に入れられたランプを含む。管１１２７は、この技術で知られたいかなる材料を含んでもよいが、石英であるのが好ましい。チャンバの真空を妨げることなくランプを管１１２７から取り外して交換することができる。
【００６３】
[0093]図１９は、本発明の一実施形態による電子ビーム装置の下部の底面図である。図１９は、基板ピンリフト１７１０、基板支持リング１１４、この基板支持リングに対する第１熱電対１６０及び第２熱電対１７０の位置、及び加熱装置１１３を示している。第１熱電対１６０は、基板の温度を測定するように位置される。第２熱電対１７０は、基板支持リング１１４の温度を測定するように位置される。別の実施形態では、第２熱電対１７０は、基板の外部エリアの温度を測定するように位置される。更に別の実施形態では、第２熱電対１７０は、基板から丁度外れたところの温度を測定する。他の実施形態は、３つ以上の熱電対又は２つ未満の熱電対の使用を意図する。２００ｍｍ又は３００ｍｍ基板用の電子ビーム装置を構成するために、基板ピンリフト１７１０及び基板支持リング１１４が除去されてもよい。３００ｍｍ基板から２００ｍｍ基板へ変換するために必要なことは、基板サイズ特有のＳｉＣ被覆グラファイト予熱リングを使用して高温度での動作による基板縁ロスを排除することだけである。
【００６４】
[0094]以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の基本的な範囲から逸脱せずに、他の実施形態及び更に別の実施形態を案出することができ、その範囲は、特許請求の範囲によって決定される。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施形態による電子ビーム装置の断面図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態による電子ビーム処理中の基板電荷電流・対・基板バイアス電圧を示すグラフである。
【図２Ｂ】本発明の別の実施形態による電子ビーム処理中の基板電荷電流・対・基板バイアス電圧を示すグラフである。
【図３】本発明の別の実施形態による電子ビーム装置の断面図である。
【図４Ａ】本発明の一実施形態による電子ビーム処理中の基板電荷電流・対・グリッドバイアス電圧を示すグラフである。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態による電子ビーム処理中の基板電荷電流・対・グリッドバイアス電圧を示すグラフである。
【図５】本発明の別の実施形態による電子ビーム装置の断面図である。
【図６】本発明の別の実施形態による電子ビーム装置の断面図である。
【図７】熱電対アセンブリの一実施形態を示す斜視図である。
【図８】図７に示す熱電対チップの一実施形態を示す斜視図である。
【図９】図７の９−９線に沿った図７の例示的熱電対アセンブリの断面図である。
【図１０Ａ】最初に基板に接触するときの熱電対チップの概略図である。
【図１０Ｂ】基板に接触した後の熱電対チップの概略図である。
【図１１】加熱装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図１２Ａ】古いヒーター設計を使用した３００ｍｍ基板のための収縮均一性を示す図である。
【図１２Ｂ】本発明の一実施形態の加熱装置を使用した３００ｍｍ基板のための収縮均一性を示す図である。
【図１３】加熱装置の別の実施形態の斜視図である。
【図１４】加熱装置の別の実施形態の斜視図である。
【図１５】本発明のグリッドの一実施形態の斜視図である。
【図１６】本発明のグリッドの別の実施形態の斜視図である。
【図１７】本発明の別の実施形態による電子ビーム装置の断面図である。
【図１８】本発明の一実施形態による電子ビーム装置の下部の断面図である。
【図１９】本発明の一実施形態による電子ビーム装置の下部の底面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１００…電子ビーム装置、１０２…チャンバ、１０４…カソード、１０６…アノード、１０８…可変低電圧電源、１１０…可変高電圧電源、１１２…可変率漏れバルブ、１１３…加熱装置、１１４…基板支持体、１１６…基板バイアス源、１１７…基板、１１８…電流計、１２２…正イオン、１２４…加速電界領域、１２６…電子、１２８…正イオン、１３２…二次電子、１５０…コントローラ、１６０…熱電対アセンブリ、３００…電子ビーム装置、３３０…グリッド、３３４…ピン、３３６…バイアス源、３３８…グリッドコントローラ、５００…電子ビーム装置、５４０…プラズマフラッドガン、６００…ｅ−ビームチャンバ、６２０…真空チャンバ、６２２…大面積カソード、６２４…高電圧絶縁体、６２６…グリッドアノード、６２９…可変高電圧電源、６３０…ターゲット平面、６３１…可変低電圧電源、６３２…可変漏れバルブ、６３６…加速電界領域、６３８…無電界領域、６５０…コントローラ、７１０…熱電対チップ、７３０…ブッシング、７５０…バックシェル、７６０…保護管、７７０…コネクタ、８１０…管状部材、８１６…開口、８１８…スロット、８２０…弾力性部材、８３０…コンタクト面、９１０…導体、９２０…ケーブルセグメント
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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