(57)【要約】【課題】  半導体装置の歩留まりを上げることができる半導体製造装置を提供する。【解決手段】  内部を所望の真空雰囲気に設定可能なチャンバ１０と、チャンバ１０内に設けられ、半導体ウェハ２０を載置する載置台３０と、半導体ウェハ２０にエレクトロンビームＥＢを照射するエレクトロンビーム照射機構４０と、載置台３０とエレクトロンビーム照射機構４０との間にエレクトロンビームＥＢを透過させる隔壁５０を備えることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を所望の真空雰囲気に設定可能なチャンバと、
前記チャンバ内に設けられ、被処理基板を載置する載置台と、
前記被処理基板に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、
前記載置台と前記エレクトロンビーム照射機構との間に前記エレクトロンビームを透過させる隔壁と、
を備えることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
前記チャンバは、前記隔壁によって、前記エレクトロンビーム照射機構側の第1の空間と前記載置台側の第２の空間に分離されていることを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項３】
前記第１の空間は、ガスを供給する第１のガス導入機構と、前記ガスを排出する第１の真空排出機構とを有することを特徴とする請求項２記載の半導体製造装置。
【請求項４】
前記第２の空間は、ガスを排出する第２の真空排出機構を有することを特徴とする請求項２又は請求項３のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
【請求項５】
前記隔壁は、前記第1の空間と前記第２の空間とをつなぐ孔を有することを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のレジストを用いたリソグラフィ工程では、半導体ウェハ等の半導体基板に回路パターンの転写が行われ、露光、現像後に紫外線照射によって、レジストを改質し、レジストを硬化させ、半導体ウェハの半導体装置の機械的強度を高めるＵＶを用いた表面処理が行われている。
【０００３】
また、近年においては、紫外線照射に代えて、エレクトロンビーム（ＥＢ）を用いて、電子照射を行い、レジストや絶縁膜の改質を行う表面処理が行われている。
【０００４】
このＥＢを用いた電子照射の表面処理は、チャンバ内に収容した半導体ウェハやガラス基板等の被処理基板に電子照射を行い、レジストや絶縁膜の改質を行うものである（例えば、特許文献１参照。）。このようなＥＢを用いた表面処理方法は、従来に比べて非常に短時間に表面処理を行うことができるという特徴がある。
【０００５】
しかしながら、このような表面処理装置では、ＥＢの照射時に生じる照射物から揮発物・昇華物が発生する。また、照射中に発生するプラズマにより、被照射物や周辺物がエッチングされてしまい、その過程で生成物が生成される。そのため、このような揮発物や昇華物、生成物が被照射物や周辺物に付着し、周辺物からはさらに剥離して被照射物に付着するなどの問題点がある。この問題点は、半導体装置の欠陥を引き起こし、歩留まりが低下してしまう。
【特許文献１】特開２００３−２８９０６８号公報（第９頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明では、半導体装置の歩留まりを上げることができる半導体製造装置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】
上記目的を達成するために、本発明の一態様の半導体製造装置は、内部を所望の真空雰囲気に設定可能なチャンバと、前記チャンバ内に設けられ、被処理基板を載置する載置台と、前記被処理基板に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、前記載置台と前記エレクトロンビーム照射機構との間に前記エレクトロンビームを透過する隔壁と、を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、半導体装置の歩留まりを上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明の実施例１に係る半導体製造装置の構造を示す断面図で、半導体ウェハ等にエレクトロンビームＥＢを照射して、絶縁膜やレジスト等の表面処理を行う表面処理装置の概略的な構成を模式的に示したものである。
【００１１】
図1に示すように、本発明の実施例1に係る表面処理装置は、内部を気密可能に構成され、処理室を構成するチャンバ１０を備える。チャンバ１０の内部には、被処理基板となる半導体ウェハ２０等を載置可能な載置台３０を備え、半導体ウェハ２０の被処理面を上側に向けて、半導体ウェハ２０を水平に支持することが可能である。また、載置台３０は、図外に構成される昇降装置に接続され、半導体ウェハ２０の載置面を上下に動かすことが可能である。
【００１２】
そして、チャンバ１０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４０が設けられている。このエレクトロンビーム照射機構４０は、載置台３０上に載置された半導体ウェハ２０の被処理面にエレクトロンビームＥＢが照射されるように配置されている。また、昇降装置で載置台３０を上下させ、エレクトロンビーム照射機構４０と半導体ウェハ２０との距離を調整することが可能である。ここで、載置台３０を上下させて、エレクトロンビーム照射機構４０と半導体ウェハ２０との距離を調整しているが、載置台３０を固定させて、エレクトロンビーム照射機構４０側を上下させるようにしてもかまわない。
【００１３】
エレクトロンビーム照射機構４０は、チャンバ１０の天井部に複数個配置されている。図１では、断面図として５つのエレクトロンビーム照射機構４０しか図示されていないが、複数のエレクトロンビーム照射機構４０が載置台３０上に設けられた半導体ウェハ２０と同形状の円形領域を占めるように、同心円状に配列されるように配置されている。
【００１４】
また、エレクトロンビーム照射機構４０は、図外の制御装置にそれぞれ接続されている。その制御装置は、それぞれ予め設定された所定のエレクトロンビームを出力するように、エレクトロンビーム照射機構４０の電気的な制御を行うことが可能である。
【００１５】
さらに、チャンバ１０の内部には、エレクトロンビームＥＢを照射するエレクトロンビーム照射機構４０側と半導体ウェハ２０を載置する載置台３０側とを隔てる隔壁５０が設けられている。この隔壁５０は、エレクトロンビーム照射機構４０側と半導体ウェハ２０とを完全に空間を分離するため、気密を維持することができる構成をしている。また、この隔壁５０は、エレクトロンビーム照射機構４０から照射されるエレクトロンビームＥＢを比較的透過しやすい物質から構成されている。例えば、石英などのシリコン系の材料を用いることができる。また、この隔壁５０は、機械的にも熱的にも強度に優れるものが望ましい。
【００１６】
このチャンバ１０の内部は、この隔壁５０によって、エレクトロンビーム照射機構４０側と半導体ウェハ２０側とで空間が分離されているため、それぞれの空間にガスの導入機構・排出機構とを備えている。
【００１７】
エレクトロンビーム照射機構４０側には、窒素やヘリウムなどの不活性ガスを供給する第１のガス導入機構６０と、不活性ガスを排出する第１の真空排出機構６５を備えている。よって、エレクトロンビーム照射機構４０側の空間は、所定の真空度の所定のガス雰囲気とすることが可能である。また、半導体ウェハ２０側には、同じく、窒素やヘリウムなどの不活性ガスを供給する第２のガス導入機構７０と、不活性ガスを排出する第２の真空排出機構７５を備えている。よって、半導体ウェハ２０側の空間は、所定の真空度の所定のガス雰囲気とすることが可能である。
【００１８】
また、図示しないが、チャンバ１０の側壁部から載置台３０の載置面に半導体ウェハ２０を搬入・搬出するために、開口部およびゲートバルブが設けられている。この開口部からゲートバルブを開閉させて、半導体ウェハ２０を搬入・搬出することができる。
【００１９】
以上のように構成される本実施例に係る表面処理装置を用いて、以下のように半導体ウェハ２０に形成された絶縁膜およびレジストの表面処理を行うことができる。
【００２０】
まず、チャンバ１０の側壁部に設けられた図外のゲートバルブを開放し、開口部から図外の搬送装置を用いて、半導体ウェハ２０を搬送し、チャンバ１０内の載置台３０上の載置面に載置する。
【００２１】
次に、ゲートバルブを閉じ、チャンバ１０内を気密にする。
【００２２】
次に、昇降装置を用いて、載置台３０を所定の位置まで上下させ、半導体ウェハ２０とエレクトロンビーム照射機構４０との距離が所望の距離になるように配置する。ここで、所望の距離とは、半導体ウェハ２０の全面に均一にエレクトロンビームＥＢが照射されるような距離である。
【００２３】
次に、エレクトロンビーム照射機構４０と半導体ウェハ２０との距離が所望の距離に設定された後、第１の真空排出機構６５でチャンバ１０内のエレクトロンビーム照射機構４０側の空間を排気するとともに、第１のガス導入機構６０から窒素やヘリウムなどの不活性ガスを所定の圧力で保持する。
【００２４】
それと合わせて、半導体ウェハ２０側の空間でも、第２の真空排出機構７５で排気するとともに、第２のガス導入機構７０から窒素やヘリウムなどの不活性ガスを導入する。ここで、半導体ウェハ２０側では、エレクトロンビーム照射機構４０側よりも空間内の導入ガスの置換速度を高める。このようにすることにより、半導体ウェハ２０側の空間はエレクトロンビーム照射装置４０側よりも新しいガスが導入されやすい状態とすることができる。また、半導体ウェハ側の導入ガスの置換速度を高める方法として、第２のガス導入機構７０から不活性ガスを導入しつつ、第２の真空排出機構７５により、所定の圧力で真空雰囲気を保持することで達成することが可能である。導入ガスの置換速度は、半導体ウェハから発生する揮発物や昇華物、生成物による影響を考慮して、所定の圧力を決定すればよい。また、不活性ガスの導入をせずに、第２の真空排出機構７５を用いて、真空雰囲気にすることで、半導体ウェハから発生する揮発物や昇華物、生成物を排除することができるようにしてもかまわない。
【００２５】
次に、エレクトロンビーム照射機構４０から図外の制御装置から制御された所定のエレクトロンビームＥＢを半導体ウェハ２０に照射し、絶縁膜の表面処理を行う。このとき照射されたエレクトロンビームＥＢは、チャンバ１０内の処理空間中の、例えば、ヘリウムといった不活性分子と衝突散乱を繰り返し、ある程度広がった放射状の電子流となる。この電子流が半導体ウェハ２０に照射され、半導体ウェハ２０上の絶縁膜やレジスト等の表面処理を行う。
【００２６】
このとき、半導体ウェハ２０側の空間では、第２のガス導入機構７０および第２の真空排出機構６５を用いて、空間の不活性ガスの入れ替えが行われている。そのため、半導体ウェハ２０上の絶縁膜やレジストに照射された電子流により発生する揮発物や昇華物、生成物を排気することができる。
【００２７】
そして、半導体ウェハ２０へのエレクトロンビームＥＢの照射時間が終了すると、エレクトロン照射機構４０は、エレクトロンビームＥＢの照射を終了し、半導体ウェハ２０の表面処理は終了する。
【００２８】
その後、半導体ウェハ２０は、搬送装置により、チャンバ１０外に搬出される。この後は、別の半導体ウェハ２０がチャンバ１０内に搬入され、上記した一連の動作を行うことになる。
【００２９】
以上より、チャンバ１０中を隔壁５０により空間を分離することにより、半導体ウェハ２０側の空間の不活性ガスの流量および排気量・圧力を任意にコントロールすることができ、絶縁膜やレジストから発生する揮発物や昇華物、生成物を速やかに排除することができるため、半導体ウェハ２０表面への揮発物や昇華物、生成物の付着を抑制することができる。また、同様に、チャンバ１０内壁への揮発物や昇華物、生成物の付着を抑制することができ、それらの剥離による剥離物の半導体ウェハ２０への付着を抑制することができる。
【００３０】
以上より、本発明の実施例1に係る表面処理装置は、半導体ウェハやチャンバに揮発物や昇華物、生成物の付着するのを抑制することができ、チャンバからの剥離物の半導体ウェハへの付着を抑制することができるので、半導体装置の歩留まりを上げることができる。
【００３１】
また、エレクトロンビームの照射を行う空間では、エレクトロンビームの照射による半導体ウェハからの揮発物や昇華物、生成物の影響を受けないので、エレクトロンビームの照射を行う空間では、不活性ガスを流さずにある密度で封入することができ、また、半導体ウェハ側でも空間体積が小さくなったことにより、不活性ガスの使用量を従来よりも少なくすることができるので、全体として、不活性ガスの使用量を抑えることができる。
【００３２】
また、半導体ウェハ側の空間では、エレクトロンビームの散乱によるプラズマの発生を気にする必要がなく、半導体ウェハはプラズマによりエッチングされることがない。そのため、半導体装置の欠陥を少なくすることができ、歩留まりを上げることができる。
【実施例２】
【００３３】
図２は、本発明の実施例２に係る半導体製造装置の構造を示す断面図で、半導体ウェハ２０等にエレクトロンビームＥＢを照射して、絶縁膜やレジスト等の表面処理を行う表面処理装置の概略的な構成を模式的に示したものである。
【００３４】
本発明の実施例２に係る表面処理装置の実施例１との違いは、実施例１では、図１に示すように、エレクトロンビーム照射機構４０と半導体ウェハ２０との間に隔壁５０を設け、エレクトロンビーム照射機構４０側と半導体ウェハ２０側とで完全に分離していたが、本実施例では、図２に示すように、隔壁５５に複数の孔を設けていることである。つまり、エレクトロンビーム照射機構４０側と半導体ウェハ２０側とで部分的につながった構成をとっている。尚、本発明の実施例２に係る表面処理装置の隔壁５５以外の構成は、実施例1に示した図1の構成と同一であるので、同一符号を附し、説明は省略する。
【００３５】
次に、上記本実施例の表面処理装置を用いた半導体ウェハ２０上の絶縁膜およびレジストの表面処理の方法について説明するが、これも実施例1と同様の方法で半導体ウェハ２０上の絶縁膜およびレジストの表面処理を行うことができる。
【００３６】
ここで、エレクトロンビーム照射機構４０側の空間と半導体ウェハ２０側の空間は、隔壁５５に設けられた孔により、部分的に接続されている。そのため、エレクトロンビームＥＢを照射され、電子流が半導体ウェハ２０に照射されると、半導体ウェハ上の絶縁膜およびレジストから揮発物や昇華物、生成物が発生し、エレクトロンビーム照射機構４０側の空間に侵入する可能性がある。しかしながら、エレクトロンビーム照射機構４０側の空間のほうが半導体ウェハ２０側の空間より圧力を大きくすることにより、揮発物や昇華物、生成物の進入を防ぐことができる。
【００３７】
また、エレクトロンビーム照射機構４０側の空間のほうが半導体ウェハ２０側の空間より圧力を大きくすることにより、エレクトロンビーム照射機構４０側の空間の不活性ガスを隔壁に設けられた孔から半導体ウェハ２０側の空間に供給することができるため、第２のガス導入機構７０を設けなくても、絶縁膜及びレジストの表面処理を行うことができる。
【００３８】
以上より、チャンバ１０中に隔壁５５を設けることにより、半導体ウェハ２０側の空間の半導体ウェハ２０上の絶縁膜やレジストから発生する揮発物や昇華物、生成物を速やかに排除することができるため、半導体ウェハ２０表面への揮発物や昇華物、生成物の付着を抑制することができる。また、同様に、チャンバ１０内壁への揮発物や昇華物、生成物の付着を抑制することができ、それらの剥離による剥離物の半導体ウェハ２０への付着を抑制することができる。
【００３９】
以上より、本発明の実施例２に係る表面処理装置は、実施例1と同様、半導体ウェハに揮発物や昇華物、生成物の付着を抑制することができ、チャンバからの剥離物の半導体ウェハへの付着を抑制することができるので、半導体装置の歩留まりを上げることができる。
【００４０】
また、半導体ウェハ側の空間では、エレクトロンビームの散乱によるプラズマの発生を気にする必要がなく、半導体ウェハはプラズマによりエッチングされることがない。そのため、半導体装置の欠陥を少なくすることができ、歩留まりを上げることができる。
【００４１】
また、チャンバ内の隔壁に複数の孔を設けることにより、不活性ガスの供給をエレクトロンビームの照射を行う空間だけにすることが可能となる。
【００４２】
なお、本発明は、上述したような実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体製造装置の構造を示す断面図。
【図２】本発明の実施例２に係る半導体製造装置の構造を示す断面図。
【符号の説明】
【００４４】
１０  チャンバ
２０  半導体ウェハ（被処理基板）
３０  載置台
４０  エレクトロンビーム照射機構
５０  隔壁
６０  第１のガス導入機構
６５  第１の真空排出機構
７０  第２のガス導入機構
７５  第２の真空排出機構
ＥＢ  エレクトロンビーム
【図１】
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【図２】
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