(57)【要約】【課題】従来のＥＢキュアでは事前評価で得られた処理時間等の処理条件を設定してもウエハＷへの電子ビームの照射量にバラツキがあり、最適な処理時間を設定することが難しく、延いては処理時間が同一であってもウエハＷへの照射電子量に過不足が生じ、ウエハＷ表面の膜に対して所望の膜質を得ることが難しく、スループットの低下をも招く。【解決手段】本発明の膜改質の終点検出方法は、ウエハＷ表面のＳＯＤ膜に電子ビームＢを照射してＳＯＤ膜を改質する時の終点を検出する際に、ウエハＷの近傍で電流センサ２１を用いて電子ビームＢを捕捉して電流計２２を介して電流値として測定し、この測定値を電子量演算手段２３を介して時間積算して得られる電子量に基づいて終点を検出する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体表面の膜に電子ビームを照射して上記膜を処理する時の終点を検出する方法であって、上記被処理体の近傍で電子ビームを捕捉して電流値として測定し、この測定値を時間積算して得られる電子量に基づいて上記終点を検出することを特徴とする膜改質の終点検出方法。
【請求項２】
上記電子ビームの照射量を、グリッド電極を介して制御することを特徴とする請求項１に記載の膜改質の終点検出方法。
【請求項３】
予め、基準となる被処理体の膜の処理終点までに捕捉する電子量を基準電子量として求め、この基準電子量に基づいて上記終点を検出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の膜改質の終点検出方法。
【請求項４】
上記被処理体または上記被処理体の保持体温度に基づいて上記終点を検出することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の膜改質の終点検出方法。
【請求項５】
被処理体表面の膜に電子ビームを照射して上記膜を処理する時の終点を検出する装置であって、上記被処理体の近傍に設けられ且つ上記電子ビームを捕捉する電流センサと、この電流センサからの電流値を測定する電流測定手段と、この電流測定手段の測定値を時間積分して捕捉した電子ビームの電子量を求める演算手段とを備えたことを特徴とする膜改質の終点検出装置。
【請求項６】
上記電子ビームの照射量を制御するグリッド電極を設けたことを特徴とする請求項５に記載の膜改質の終点検出装置。
【請求項７】
予め求めた基準となる被処理体の膜の処理終点までに捕捉する基準電子量を格納する記憶手段を設け、この記憶手段で記憶した基準電子量に基づいて上記終点を検出することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の膜改質の終点検出装置。
【請求項８】
上記被処理体または上記被処理体の保持体温度に基づいて上記終点を検出する手段を設けたことを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載の膜改質の終点検出装置。
【請求項９】
処理容器と、この処理容器内に配置された載置台と、この載置台上に載置された被処理体に電子ビームを照射する複数の電子ビーム管とを備えた電子ビーム処理装置において、請求項５〜請求項８のいずれか１項の終点検出装置を設けたことを特徴とする電子ビーム処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、膜改質の終点検出方法、その終点検出装置及び電子ビーム処理装置に関し、更に詳しくは、ウエハ等の被処理体表面の層間絶縁膜等の膜の改質を最適化することができる膜改質の終点検出方法、その終点検出装置及び電子ビーム処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の高集積化及び高速化に伴い、配線構造が微細化し、配線間の絶縁膜による寄生容量の低減が益々重要になって来ている。そこで、近年、微細な配線構造の配線間の絶縁膜による寄生容量を低減させるために低誘電率の有機材料が種々開発され、これらの有機材料がＬｏｗ−ｋ材として層間絶縁膜や保護膜等に使用されている。このＬｏｗ−ｋ膜材は、例えばスピンコータ及びベーク炉を用いて被処理体の表面に塗布して使用されるＳＯＤ膜として知られている。しかしながら、ＳＯＤ膜は多くが有機材料であり、更に一部のＳＯＤ膜は気孔率を高めて低誘電率を得ているため、機械的強度に劣る。そこで、例えば、電子ビーム処理装置等を用いてＳＯＤ膜の低誘電率を維持して機械的強度を高める等の改質が行われている。
【０００３】
電子ビーム処理装置は、複数の電子ビーム管からウエハ等の被処理体の表面に電子ビームを照射し、被処理体表面のＳＯＤ膜等の膜を改質及び硬化するものである。この改質及び硬化を以下ではＥＢキュアと称す。ＥＢキュアに際し、同種の膜を事前に評価した時のバックデータを参考にして電子ビーム処理装置に対して処理条件（例えば、処理時間）を設定した上でＥＢキュアを施している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電子ビーム処理装置を用いて膜改質を行なう場合には、事前評価で得られた処理時間等の処理条件を設定しても被処理体への電子ビームの照射量にバラツキがあり、最適な処理時間を設定することが難しく、延いては処理時間が同一であっても被処理体への照射電子量に過不足が生じ、被処理体表面の膜に対して所望の膜質を得ることが難しく、スループットの低下をも招くという課題があった。例えば、ＥＢキュア時の処理時間が不十分な場合には硬化が完了せず、所望の膜強度を得ることができず、適正な膜質を得ることができないことがある。また、ＥＢキュア時の処理時間が過剰になるとｋ値が悪化するなどし、やはり適正な膜質を得ることができない。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、被処理体の膜に対して電子ビームを過不足なく照射して適正な膜質を得ることができる膜改質の終点検出方法、その終点検出装置及び電子ビーム処理装置を提案することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の膜改質の終点検出方法は、被処理体表面の膜に電子ビームを照射して上記膜を処理する時の終点を検出する方法であって、上記被処理体の近傍で電子ビームを捕捉して電流値として測定し、この測定値を時間積算して得られる電子量に基づいて上記終点を検出することを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明の請求項２に記載の膜改質の終点検出方法は、請求項１に記載の発明において、上記電子ビームの照射量を、グリッド電極を介して制御することを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の請求項３に記載の膜改質の終点検出方法は、請求項１または請求項２に記載の発明において、予め、基準となる被処理体の膜の処理終点までに捕捉する電子量を基準電子量として求め、この基準電子量に基づいて上記終点を検出することを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の請求項４に記載の膜改質の終点検出方法は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明において、上記被処理体または上記被処理体の保持体温度に基づいて上記終点を検出することを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の請求項５に記載の膜改質の終点検出装置は、被処理体表面の膜に電子ビームを照射して上記膜を処理する時に処理の終点を検出する装置であって、上記被処理体の近傍に設けられ且つ上記電子ビームを捕捉する電流センサと、この電流センサからの電流値を測定する電流測定手段と、この電流測定手段の測定値を時間積分して捕捉した電子ビームの電子量を求める演算手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項６に記載の膜改質の終点検出装置は、請求項５に記載の発明において、上記電子ビームの照射量を制御するグリッド電極を設けたことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項７に記載の膜改質の終点検出装置は、請求項５または請求項６に記載の発明において、予め求めた基準となる被処理体の膜の処理終点までに捕捉する基準電子量を格納する記憶手段を設け、この記憶手段で記憶した基準電子量に基づいて上記終点を検出することを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項８に記載の膜改質の終点検出装置は、請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載の発明において、上記被処理体または上記被処理体の保持体温度に基づいて上記終点を検出する手段を設けたことを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の請求項９に記載の電子ビーム処理装置は、処理容器と、この処理容器内に配置された載置台と、この載置台上に載置された被処理体に電子ビームを照射する複数の電子ビーム管とを備えた電子ビーム処理装置において、請求項５〜請求項８のいずれか１項の終点検出装置を設けたことを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図１２に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。
まず、本発明の電子ビーム処理装置の一実施形態について図１を参照しながら説明する。
【００１６】
本実施形態の電子ビーム処理装置１は、例えば図１、図２に示すように、アルミニウム等によって減圧可能に形成された処理容器２と、この処理容器２内の底面中央に配設され且つ被処理体（ウエハ）Ｗを載置する載置台３と、この載置台３と対向する処理容器２の上面に同心円状に配列して取り付けられた複数（例えば、１９本）の電子ビーム管４と、これらの電子ビーム管４からの電子ビームＢの照射量を制御するグリッド電極５とを備え、制御装置６の制御下で各電子ビーム管４から載置台３上のウエハＷ全面に電子ビームＢを照射してウエハＷ表面に形成された塗布型絶縁膜（以下、「ＳＯＤ膜」と称す。）の膜質を改質する。ＳＯＤ膜は、例えばＳｉ、Ｏ、Ｃ、Ｈの各元素を構成成分として含む有機材料によって形成されている。また、ウエハＷの表面に形成された膜は、ＳＯＤ膜に制限されるものではなく、層間絶縁膜や保護膜として使用されるものであれば良い。以下では、必要に応じて電子ビームによる改質をＥＢキュアと称する。
【００１７】
また、上記載置台３の下面には昇降機構７が連結され、昇降機構７のボールネジ７Ａを介して載置台３が昇降する。載置台３の下面と処理容器２の底面は伸縮自在なステンレス製のベローズ８によって連結され、ベローズ８によって処理容器２内の気密を保持している。また、処理容器２の周面にはウエハＷの搬出入口２Ａが形成され、この搬出入口２Ａにはゲートバルブ９が開閉可能に取り付けられている。更に、処理容器２には搬出入口２Ａの上方に位置するガス供給口２Ｂが形成され、処理容器２の底面にはガス排気口２Ｃが形成されている。そして、ガス供給口２Ｂには介してガス供給源（図示せず）がガス供給管１０を接続され、またガス排気口２Ｃには真空排気装置（図示せず）がガス排気管１１を介して接続されている。尚、図１において、１２はベローズカバーである。
【００１８】
また、上記載置台３はヒータ（図示せず）を有し、このヒータを介してウエハＷを所望の温度まで加熱する。また、１９本の電子ビーム管４は、例えば図２に示すように、処理容器２上面の中心に配置された１本の電子ビーム管４と、この電子ビーム管２の周りに配置された６本の電子ビーム管４と、これらの電子ビーム管４の周りに配置された１２本の電子ビーム管４とから構成されている。電子ビーム管４は、処理容器２内に配置された電子ビームの透過窓を有している。この透過窓は例えば透明石英ガラスによって封止されている。この透過窓の下方にはグリッド電極５が対向配置されている。
【００１９】
また、上記電子ビーム処理装置１は、図１に示すように終点検出装置２０を備え、終点検出装置２０を介してウエハＷ表面のＳＯＤ膜のＥＢキュアの終点を検出する。この終点検出装置２０は、載置台３上面にウエハＷを囲むように配置され且つ電子ビーム管４からの電子ビームをウエハＷの近傍で捕捉する電流センサ２１と、この電流センサ２１に接続された電流測定手段（例えば、電流計）２２と、この電流計２２の測定値を時間で積分して電流センサ２１で捕捉した電子量を求める電子量演算手段２３と、この演算電子量を格納する記憶手段２６とを備えている。電流センサ２１は電子ビーム管４からの電子ビームが入射して捕捉できる材料によって形成されたものであれば良く、例えば、金属等の導体やＳｉ等の半導体を用いることができる。また、終点検出装置２０は、載置台３の温度を測定する温度センサ２４と、この温度センサ２４の測定値を時間で積分する時間積分手段２５とを備え、ウエハＷで吸熱した総熱量を間接的に演算する。
【００２０】
図３〜図５は本実施形態の終点検出装置２０の測定原理を説明するための図である。図３の（ａ）に示すように電子ビーム管４（図１参照）からの電子ビームＢの照射量をグリッド電極５で制御し、制御後の電子ビームＢを電流センサ２１で捕捉する。そして、電流計２２が電流センサ２１からのセンサ電流を測定する。この電流値によって電子ビーム管４から電流センサ２１に入射した電子量を定量的に把握ことができ、延いては、電流センサ２１の内側に配置されたウエハＷに入射する電子量を間接的ではあるが定量的に把握することができる。
【００２１】
この際、電子ビーム管４から照射される電子は、電子ビーム管４に対する印加電圧によって図３の（ｂ）に実線Ａで示すように所定のエネルギーを示さず、同図の（ｂ）に破線Ｂで示すようにある幅でエネルギー分布を有すると考えられる。従って、グリッド電極５の電圧を上げていくと、グリッド電極５によって電子ビームが制御され、同図に（ｃ）に示すように所定のグリッド電圧Ｖｇで電子ビームがグリッド電極５によって遮断されて電流センサ２１に電子ビームが到達せず、電流値がゼロになる。この際、同図の（ｃ）に実線Ｃで示すようにある電流値から一気にゼロになるのではなく、同図の（ｂ）に破線Ｂで示す電子数の分布に即して電流センサ２１への電子数は破線Ｃで示すようになだらかに減少してゼロになると考えられる。
【００２２】
実際にグリッド電圧とセンサ電流２１の電流との関係を求めたところ、図４に示す結果となり、図３の（ｃ）に対応することが判った。また、図５の（ａ）、（ｂ）は図４に示したグラフのうち、電子ビーム管４の印加電圧が２０ｋＶの場合と２２ｋＶの場合のグリッド電圧とセンサ電流のグリッド電圧に対する変化率（ｄＩ／ｄＶ）をグラフ化したものである。この図からも明らかなように、これらのグラフは図３の（ｂ）に示した電子のエネルギー分布と対応することが判った。従って、電流センサ２１は電子ビームを確実且つ再現性良く捕捉することができ、電子ビームＢの照射量を確実に検出することができ、膜質の終点検出に利用することができる。
【００２３】
而して、ウエハＷのＳＯＤ膜に電子ビームを照射すると、電流センサ２１で捕捉する電子量は電流計２２によって電流値として把握することができる。この電流値は、グリッド電極５の制御下で、例えば図６に実線Ａで示すように急激に大きくなり、ある一定値で安定してウエハＷのＳＯＤ膜をＥＢキュアする。そして、この電流値を時間で積分することによりその時間までに入射した電子量を求めることができる。ある任意の条件において電流センサ２１への入射電子量とウエハＷのＳＯＤ膜への入射電子量とは相関関係が成り立つ。そこで、本実施形態では、予め、基準となるウエハＷのＳＯＤ膜のＥＢキュアを行い、最適な改質状態を得た時に電子量演算手段２３において電流センサ２１で検出した電流値を時間で積分し、この積分値を基準電子量として求めておく。そして、この基準電子量を予め制御装置６の記憶手段２６に格納しておき、基準電子量と電子量演算手段２３を介して得られた実際のウエハＷの処理時の演算電子量とを逐次比較し、実ウエハＷのＳＯＤ膜のＥＢキュアの終点を検出する。この基準電子量はウエハＷのＳＯＤ膜等の膜質によって決まるため、膜種毎に基準電子量を求める。
【００２４】
また、ＥＢキュアは入射する電子と熱との複合作用によって進行する。そこで、最適なＥＢキュアの終点検出のために温度の時間積分を用いることができる。そこで、予め、基準となるウエハＷのＳＯＤ膜のＥＢキュアを行い、基準電子量を求めた場合と同様に、温度センサ２４で検出した温度を時間積分手段２５において時間で積分し基準積分温度として求めておく。そして、この基準熱量を予め制御装置６の記憶手段２６に格納しておき、基準熱量と電子量演算手段２３を介して得られた実際のウエハＷの処理時の演算熱量とを逐次比較し、上記基準電子量に基づいて終点を検出し且つ基準熱量に基づいて終点を検出した時に、実ウエハＷのＳＯＤ膜のＥＢキュアの終点を検出するようにしても良い。更に、実際のウエハ処理中の演算電子量と演算熱量とを乗じた値を基準電子量と基準熱量とを乗じた値とを比較し、この値に基づいて終点を求めることもできる。従って、本実施形態では、基準電子量に基づいてＥＢキュアの終点を定量的に検出することができるが、基準熱量をも参照することによってより正確な終点を検出することができる。
【００２５】
ところで、ＳＯＤ膜等の膜にＥＢキュアを施すと、一般的にＳＯＤ膜表面に近づくほど炭素成分が減少し、膜質の均一性が低下する。このようなＳＯＤ膜等の膜に対してエッチングやアッシングを施すと、深さによってエッチングやアッシング条件が変動し、エッチングやアッシングの形状が劣化し、あるいはエッチングレート等に悪影響を及ぼす虞がある。また、洗浄液等によるエッチングを受ける可能性もある。そこで、ウエハＷにＳＯＤ膜を塗布する場合には、塗布工程を複数の工程に分割し、各工程で段階的に炭素濃度の高い塗布材料を塗布し、ＳＯＤ膜の深さ方向で炭素濃度に傾斜を付け、上層ほど炭素濃度を高くする。このように深さ方向に炭素濃度に傾斜を付けることでＥＢキュアによってＳＯＤ膜の表層部の炭素濃度が減少してもこの部分の炭素濃度は予め高濃度になっているため、ＥＢキュア終了時にはＳＯＤ膜の深さ方向の濃度が略均一になり、上述の問題点を解消することができる。
【００２６】
次に、本実施形態の電子ビーム処理装置１を用いた本発明の膜改質の終点検出方法について説明する。ウエハＷのＳＯＤ膜にＥＢキュアを施す場合には、まず、ウエハＷをウエハ搬送アーム（図示せず）を介して電子ビーム処理装置１まで搬送すると、ゲートバルブ９を開き、ウエハ搬送アームが搬出入口２ＡからウエハＷを処理容器２内へ搬送し、処理容器２内で待機する載置台３上にウエハＷを引き渡す。その後、ウエハ搬送アームが処理容器２から退避し、ゲートバルブ９を閉じ、処理容器２内を気密状態にする。この間に昇降機構７を介して載置台３が上昇し、ウエハＷと電子ビーム管４との間隔を所定距離に保つ。
【００２７】
然る後、真空排気装置を介して処理容器２内の空気を排気すると共にガス供給源から処理容器２内へ例えばＡｒやＮ２等の不活性ガスを供給し、処理容器２内の空気を不活性ガスで置換し、処理容器２内の不活性ガスの圧力を所定の圧力に保持する。この際、載置台３のヒータが作動してウエハＷを加熱して所定の温度に保持する。この状態で全ての電子ビーム管４に所定の電圧を印加し、図３の（ｂ）に示すように各電子ビーム管４からウエハＷに向けてエネルギー分布を有する電子ビームＢを照射すると、グリッド電極５を介して電子ビームの照射量を制御してＳＯＤ膜のＥＢキュアを開始する。
【００２８】
この際、グリッド電極５を通過した電子はウエハＷのＳＯＤ膜に入射すると共に電流センサ２１に入射する。そして、電流計２２は電流センサ２１で捕捉された電子を電流値として測定し、この測定値を制御装置６に出力する。制御装置６では電流計２２のよる測定値をＡ/Ｄ変換した後、電子量演算手段２３において電流値を時間で積分し電子量として演算する。また、これと並行して温度センサ２４において載置台３の温度を測定し、電子量と同様にして時間積分手段２５において測定温度を時間で積分し積分温度を演算する。
【００２９】
制御装置６では電子量演算手段２３での演算電子量と基準電子量とを逐次比較し、演算電子量が基準電子量に達すると、ＥＢキュアが終点に達したと判断し、制御信号を出力して電子ビームＢの照射を停止してＥＢキュアを終了する。また、この際、時間積分手段２５の積分温度が基準積分温度に達していない時には演算熱量が基準積分温度に達するまでＥＢキュアを続行しても良い。
【００３０】
以上説明したように本実施形態によれば、ウエハＷの近傍で電子ビームＢを電流センサ２１で捕捉し、電流センサ２１で捕捉した電子量を電流計２２において電流値として測定し、この測定値を電子量演算手段２３において時間積算して得られる電子量に基づいてＥＢキュアの終点を検出するようにしたため、ウエハＷのＳＯＤ膜等の膜に対して電子ビームを過不足なく照射して常に最適なＥＢキュアを施すことができ、所望のｋ値を有する適正な膜質を得ることができる。
【００３１】
また、本実施形態によれば、予め、基準となるウエハＷの膜のＥＢキュアの終点までに捕捉する基準電子量を求め、この基準電子量に基づいてＥＢキュアの終点を検出するようにしたため、適正な膜質でＥＢキュアの終点を確実に検出することができ、リアルタイムでＥＢキュアを自動的に終了させることができる。この際、載置台３の温度を測定し、この測定値に基づいて終点を検出するようにしたため、この測定値の積分温度を用いることでＥＢキュアの終点をより確実に検出することができる。また、グリッド電極５を設けたため、電子ビームＢの照射量をより確実に制御することができる。
【００３２】
次に、他の終点検出方法及び装置について図７〜図１１を参照しながら同一部分には同一符号を附して特徴部分を中心に説明する。図７及び図８はフーリエ変換赤外分光分析（ＦＴ-ＩＲ）装置や質量分析装置等のガス分析装置を用いて特定のガスを定量分析することによりＥＢキュアの終点を検出する電子ビーム処理装置を示している。
【００３３】
図７に示す電子ビーム処理装置１は、処理容器２、載置台３、電子ビーム管４及びグリッド電極５を備え、終点検出手段を異にする以外は上記実施形態に準じて構成されている。そして、処理容器２にはガス排気管１１を介して真空排気装置１３が接続されている。ガス排気管１１にはガス導入管１１Ａ及びガス導出管１１Ｂが接続され、これらの配管１１Ａ、１１Ｂを介して終点検出装置４０がガス排気管１１に接続されている。この終点検出装置４０は、例え質量分析装置やＦＴ−ＩＲ装置等によって構成され、ここでは質量分析装置４０が用いられている。従って、ＥＢキュアによってウエハＷのＳＯＤ膜からガスが脱離すると、脱離ガスを処理容器２からガス排気管１１へ排出し、この排出ガスをガス導入管１１Ａから質量分析装置４０内に導入し、ガス成分を分析した後、分析後のガスをガス導出管１１Ｂからガス排気管１１へ導出する。つまり、例えばウエハＷ表面のＳＯＤ膜をＥＢキュアするとＳＯＤ膜では入射電子のエネルギーを得て重縮合反応等の化学反応を起こし、水や水素ガス等がＳＯＤ膜から脱離する。この脱離ガスを質量分析装置４０によって複数のガス成分を逐次定量し、ＥＢキュア時の離脱ガス成分を監視し、終点検出を行うことができ、上記実施形態と同様の作用効果を期することができる。
【００３４】
図８はＳＯＤ膜が被膜されたサンプルウエハと被膜されていないシリコウエハをＥＢキュアした時の処理時間と各ガス成分の濃度（強度）との関係を示すグラフで、▲１▼が水素ガスの強度を示している。同図からも明らかなように、水素ガスは、時間経過に伴ってＳＯＤ膜からの脱離量が減少している。そこで、ここでは水素ガスを指標にして終点検出を行っている。ＳＯＤ膜に対して適正なＥＢキュアを行った時までの強度を時間で積分し、その積分値を終点判断の基準値として用いる。そして、実ウエハをＥＢキュアする時には、上述の場合と同様に実処理時の積分値と基準値とを比較し、積分値が基準値に達した時点をＥＢキュアの終点とする。従って、この場合も上記実施形態と同様の作用効果を期することができる。尚、図８に示す結果はＥＢキュアを下記条件で行った時に得られたものである。
[ＥＢキュアの条件]
ウエハ温度：３５０℃
不活性ガス：Ａｒ（１０Ｔｏｒｒ、３Ｌ／分）
電子ビーム管
印加電圧：１３ｋＶ
管電流：１７０μＡ
処理時間：５分
【００３５】
また、質量分析装置４０を用いれば上述のようにＥＢキュアの終点を検出することができるが、その他にも脱離ガスを分析することによって処理容器２の内壁に堆積するガス成分を把握することができ、このガス成分を定量することによって内壁への堆積膜厚を推定することができる。そして、この堆積膜厚に基づいて処理容器２内のクリーニング時期を推定することができる。更には、酸素ガスを分析することによって処理容器２でのガスリークの有無を監視することもできる。
【００３６】
また、ＳＯＤ膜では電子ビームの照射により重縮合反応が起こりＳＯＤ膜から水分子が脱離する。この水分子を図９に示すようにＦＴ−ＩＲ装置を終点検出装置として用いて定量してピーク強度を時間で積分することによって上記各実施形態と同様にＥＢキュアの終点を検出することができる。即ち、処理容器２にはＦＴ-ＩＲ装置５０が配管５１を介して接続され、ウエハＷの上方を浮遊する水分子（水蒸気）を配管５１から取り出し、ＦＴ−ＩＲ装置５０によって水分子の水素-酸素結合の赤外線吸収強度を測定し、この吸収強度を時間で積分することによってＥＢキュアの終点を検出することができる。勿論、この場合にも終点検出装置として質量分析装置等のガス分析装置を用いることができる。
【００３７】
更に、発光分光分析を用いてＥＢキュアの終点を検出することができる。この場合には、図１０に示すように処理容器２周壁の上部に例えばコリメータ６１を取り付け、このコリメータ６１に光ファイバ６２を介して分光器６０を接続する。そして、コリメータ６１、光ファイバ６２から取り込んだ発光スペクトルを分光器６０で分光し、特定の脱離ガス（例えば、水素ラジカル等）に起因するプラズマの特定波長の発光スペクトル強度を測定し、この発光強度を時間で積分する。そして、この積分値に基づいてＥＢキュアの終点を検出する。この場合にも基準ウエハを用いて基準値となる積分値を算出しておく。実ウエハＷのＥＢキュアによって得られた積分値と基準値を比較することによってＥＢキュアの終点を検出することができ、上記実施形態と同様の作用効果を期することができる。
【００３８】
また、ＥＢキュアの終点はウエハ表面のＳＯＤ膜の屈折率を利用して検出することができる。即ち、ウエハＷのＳＯＤ膜のＥＢキュアを行うと、電子ビーム管からのＳＯＤ膜への入射電子によってＳＯＤ膜を形成する有機化合物に活性化エネルギーを付与し、重縮合反応等でガスを生成し、この結果ＳＯＤ膜が収縮（シュリンク）して硬化する。ＳＯＤ膜のシュリンクによってＳＯＤ膜の屈折率が変化するため、ＳＯＤ膜の屈折率とシュリンク率との関係を求め、ＥＢキュアの終点を検出することができる。この場合にも上記実施形態と同様の作用効果を期することができる。
【００３９】
例えば、図１１に示す電子ビーム処理装置１では、処理容器２の上面に屈折率測定器（例えば、単一波長を利用した分光エリプソメータ）７０が取り付けられ、この屈折率測定器７０によってＳＯＤ膜の屈折率を測定する。その他の部分は上記各電子ビーム処理装置１に準じて構成されている。図１２は、電子ビーム処理装置１を下記条件に設定してＥＢキュアを行った時のＥＢキュアの処理時間とＳＯＤ膜のシュリンク率及びその屈折率（ＲＩ）との関係を示している。この際、６３３ｎｍの単一波長を用いて屈折率を測定した。同図に示すように、シュリンク率及び屈折率はいずれも処理時間の経過に伴って略比例して増加していることが判る。ＥＢキュアの終点を検出する場合には、上述の場合と同様に基準ウエハに対して適正なＥＢキュアを施し、その時間までの屈折率を時間で積分して基準値を求めておく。そして、実ウエハＷのＥＢキュア時には屈折率を時間で積分し、基準値に達した時点をＥＢキュアの終点として検出する。この場合にも上記実施形態と同様の作用効果を期することができる。
[ＥＢキュアの条件]
処理容器内圧力：１０Ｔｏｒｒ
ウエハ温度：３５０℃
アルゴンガス：標準状態で３Ｌ／分
電子ビーム管
印加電圧：１３ｋＶ
管電流：２６０μＡ
【００４０】
また、上述のようにＥＢキュアはウエハ温度の影響を受ける。そこで、処理時間を一定にして電子ビーム管４の管電流を変化させてＳＯＤ膜のＥＢキュアを行った時の温度の影響を観ると、管電流が大きい程、また温度が高い程シュリンク率及び硬さ（弾性率）が大きくなることが判った。また、管電流を一定にして処理時間を変えても同様の結果が得られた。そこで、シュリンク率と弾性率との相関関係を図１３に示した。更に、この図にはウエハ温度を変化させてＥＢキュアを行った場合のＳＯＤ膜のシュリンク率と弾性率の相関関係を示している。同図によれば、ウエハ温度が高くなる程シュリンク率に対する弾性率の勾配が大きくなることが判った。また、シュリンク率が同じでもウエハ温度が異なると弾性率が異なることが判った。このようにウエハ温度によってシュリンク率と弾性率との関係が変化するため、必要とされるＳＯＤ膜の弾性率を得るためにＳＯＤ膜の屈折率に基づいてＥＢキュアの終点を検出する場合にもウエハ温度の積分温度を参照することによって終点をより正確に検出することができる。この場合にも上記実施形態と同様の作用効果を期することができる。
【００４１】
また、上記屈折率測定器７０に代えて光干渉式膜厚計を取り付け、この光干渉式膜厚計を用いて膜厚変化を検出することによってＥＢキュアの終点を検出することもできる。即ち、ＳＯＤ膜にＥＢキュアを施すと、時間の経過に連れてＳＯＤ膜がシュリンクして膜厚が徐々に減少する。この膜厚変化を光干渉式膜厚計によって検出し、ＥＢキュアの終点を検出する。この場合にも上記実施形態と同様にウエハ温度の積分温度を参照することによって終点をより正確に検出することができる。
【００４２】
また、図示してないが、載置台に重量検出器を設け、この重量検出器によってウエハの重量を検出するようにしても良い。この場合には予め基準ウエハのＥＢキュアを行い、適正なＥＢキュア時の重量を基準重量として記憶手段に格納しておく。この場合には、実ウエハのＥＢキュア時にウエハの重量を逐次検出し、ウエハの重量が基準重量に達した時点をＥＢキュアの終点として検出することができる。
【００４３】
また、図１４は電子ビーム処理装置に用いられるウエハＷの昇降機構を模式的に図示したものである。本実施形態の電子ビーム処理装置１は、同図の（ａ）に示すように、処理容器２の底面に配設された複数（例えば、３本）の昇降ピン１５を備え、昇降ピン１５が外部のウエハ搬送機構との間でウエハＷの受け渡しを行う際に同図に矢印で示すように昇降する。昇降ピン１５は、例えばピン部１５Ａと、このピン部１５Ａと一体的に形成された支持部１５Ｂとから形成されている。支持部１５Ｂは、同図に示すように、Ｏリング１６を介して処理容器２の底面を昇降可能に貫通している。
【００４４】
ところで、上記ピン部１５Ａはステンレス等の金属の表面にアルミナ等のセラミックを溶着して形成され、また、支持部１５Ｂはステンレス等の金属によって形成されている。ピン部１５Ａにセラミックスを溶着することによって昇降ピン１５をグランド電位から絶縁し、電子ビームを照射した時の放電を防止している。また、支持部１５Ｂを金属によって精密加工しＯリング１６による気密性を高めている。ピン部１５Ａはセラミック以外の絶縁体で被覆しても良く、また、ピン部１５Ａ自体をセラミック等の絶縁体によって形成しても良い。昇降ピン１５をこのように構成することにより、処理容器２の真空シール構造を取りながら放電対策を採ることができ、ＥＢキュアを確実且つ良好に実施することができ、しかも、支持部１５Ｂの面肌（Ｏリング１６との当たり面）の加工精度を出す際のコストを低減することができる。この昇降ピン１５は電子ビーム処理装置１の載置台３に設けることもできる。
【００４５】
ところが、図１４の（ｂ）に示す従来の電子ビーム処理装置１００の場合には昇降ピン１１５がステンレス等の金属によって形成されているため、昇降ピン１１５がグランド電位となり、電子ビームを照射した時に昇降ピン１１５を介して放電し、同図に白抜きの矢印で示すように電流が流れ、ＥＢキュアに支障を来たす虞がある。尚、１０２は処理容器、１０４は電子ビーム管、１１６はＯリングである。
【００４６】
尚、上記実施形態に何等制限されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り、本発明に包含される。上記実施形態では載置台３の温度を測定し、この温度をウエハＷの温度として利用している。ウエハＷの温度を測定することにより更に正確に終点を検出することができる。また、上記実施形態ではグリッド電極５を設けた場合について説明したが、グリッド電極を省略した場合にも本発明を適用することができる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明の請求項１〜請求項１３に記載の発明によれば、被処理体の膜に対して電子ビームを過不足なく照射して適正な膜質を得ることができる膜改質の終点検出方法、その終点検出装置及び電子ビーム処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子ビーム処理装置の一実施形態を模式的に示す断面図である。
【図２】図１に示す電子ビーム処理装置の電子ビーム管の配列の一例を示す平面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は図１に示す電子ビーム処理装置に適用された本発明の終点検出装置の測定原理を説明するための説明図である。
【図４】図１に示すグリッド電極の電圧と電流センサを流れるセンサ電流との関係を示すグラフである。
【図５】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図４に示す電圧とセンサ電流の微分値との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の終点検出方法の原理を示すグラフで、処理時間とセンサ電流及び載置台の温度との関係を示すグラフである。
【図７】終点検出装置の他の一例を適用した電子ビーム処理装置を示す図１に相当する図である。
【図８】図７に示す終点検出装置を用いた終点検出の原理を示すグラフである。
【図９】終点検出装置の更に他の一例を適用した電子ビーム処理装置を示す図１に相当する図である。
【図１０】終点検出装置の更に他の一例を適用した電子ビーム処理装置を示す図１に相当する図である。
【図１１】終点検出装置の更に他の一例を適用した電子ビーム処理装置を示す図１に相当する図である。
【図１２】図１１に示す終点検出装置を用いた終点検出の原理を示すグラフである。
【図１３】図１１に示す終点検出装置を用いた終点検出の原理を示すグラフである。
【図１４】電子ビーム処理装置に用いられるウエハＷの昇降機構を模式的に図で、（ａ）は改良後の電子ビーム処理装置を示す模式図、（ｂ）は従来の電子ビーム処理装置を示す模式図である。
【符号の説明】
１    電子ビーム処理装置
２    処理容器
３    載置台
４    電子ビーム管
６    制御装置
２０、４０、５０、６０、７０    終点検出装置
２１    電流センサ
２２    電流計（電流測定手段）
２３    電子量演算手段
２４    温度センサ
２５    時間積分手段
２６    記憶手段
Ｗ    ウエハ（被処理体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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