(57)【要約】【課題】  低エネルギの電子線で試料を照射できる電子線装置を提供すること。【手段】  電子銃１１から放出された電子線を試料３に照射し、該試料の表面の材質２を変化させる電子線装置において、電子銃１１は試料３から直視不能な位置に配置され、電子銃１１から放出された電子線は、偏向手段１３によって偏向されて試料３の表面に入射される。電子銃１１はその光軸と試料３の法線４とが所定の角度をなすように配置され、偏向手段１６、１７は、電子線を試料表面に一様な照射量で照射するよう偏向させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子銃から放出された電子線を試料に照射し、該試料の表面の材質を変化させる電子線装置において、
前記電子銃が、前記試料から直視不能な位置に配置され、
前記電子銃から放出された電子線を偏向して前記試料の表面に入射させる偏向手段を備える
ことを特徴とする電子線装置。
【請求項２】
前記電子銃の光軸と前記試料の法線とが所定の角度をなすように、前記電子銃が配置され、
前記偏向手段が、前記電子線を前記光軸に沿う方向から前記法線に沿う方向へ偏向させるよう動作する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の電子線装置。
【請求項３】
前記偏向手段が、前記電子線を前記試料の表面に一様に照射するよう偏向する偏向器を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の電子線装置。
【請求項４】
前記偏向器の近傍に配置され、前記電子線を通過させるための小開口を有する開口板を更に備えることを特徴とする、請求項３に記載の電子線装置。
【請求項５】
（１）基板に誘電体材料を塗布するステップと、
（２）前記誘電体材料が塗布された基板を試料室にロードするステップと、
（３）請求項１〜４のいずれか一つに記載の電子線装置を用いて、前記誘電体材料に電子線を照射するステップと、
を備えることを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低誘電率材料を電子線で照射してアニール又は硬化を行うための電子線装置及び該電子線装置を用いたデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機物の低誘電率材料をアニールするには、従来は、加熱による方法、紫外線照射による方法又は窓付き電子線照射装置によるもの等が行われていた。しかし、加熱によるのでは１枚のウェーハを処理するのに長時間を要し、紫外線照射を行うとしても照射装置の出力が小さいために１枚のウェーハの処理に長時間を要するという問題がある。また、窓付き電子線装置を用いる場合には、電子線に窓を通過させるよう高エネルギのビームとすることが必要であるが、電子線を高エネルギとすると、その殆どが材料を通過してしまって効率が悪いという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は上記の問題点を解決するために提案されたものであり、本発明は、真空中で低エネルギの電子線を照射することによりアニール又は硬化を可能とする電子線装置及び該電子線装置を用いたデバイス製造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】
【０００４】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、
電子銃から放出された電子線を試料に照射し、該試料の表面の材質を変化させる電子線装置において、
前記電子銃が、前記試料から直視不能な位置に配置され、
前記電子銃から放出された電子線を偏向して前記試料の表面に入射させる偏向手段を備える
ことを特徴とする電子線装置、
を提供する。
【０００５】
請求項２の発明は、前記電子銃の光軸と前記試料の法線とが所定の角度をなすように、前記電子銃を配置し、前記偏向手段が、前記電子線を前記光軸に沿う方向から前記法線に沿う方向へ偏向させるよう動作することを特徴とするものである。
【０００６】
請求項３の発明は、前記偏向手段が、前記電子線を前記試料の表面に一様に照射するよう偏向する偏向器を更に含むことを特徴とする。
請求項４の発明は、前記偏向器の近傍に配置され、前記電子線を通過させるための小開口を有する開口板を更に備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項５の発明は、（１）基板に誘電体材料を塗布するステップと、（２）前記誘電体材料が塗布された基板を試料室にロードするステップと、（３）請求項１〜４のいずれか一つに記載の電子線装置を用いて、前記誘電体材料に電子線を照射するステップと、
を備えることを特徴とするデバイス製造方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、本発明に係る電子線装置の一つの実施の形態における構成を概略的に示す図である。同図において、試料室１の底部に設けられたステージ（図示せず）の上に、１．５〜３の範囲の誘電率を持つ低誘電率層２が表面に塗布されたウェーハ３が載置されている。ウェーハ３の材料は例えばＳｉである。ウェーハ３の表面の低誘電率層２は、ウェーハ３の法線４の方向に進行する電子線によって照射される。この電子線の持つエネルギは２〜１０ｋｅＶである。この目的のために、試料室１には、円筒部５１とこの円筒部５１に連なって上端に向かって径が細くなる円錐台部５２とを有する筒体５が載置され、試料室１及び筒体５の内部は真空に保たれる。筒体５の円錐台部５２の上部には電子銃室６が設けられ、その中に、ＬａＢ６製のカソード７、このカソードを加熱するためのカーボンヒーター８、ウェーネルト電極９及びアノード電極１０を有する電子銃１１が設けられる。電子銃室６の内部はイオンポンプで排気され、高真空に保たれる。これにより、ＬａＢ６製のカソード７を長寿命に保つことができる。
【０００９】
電子銃１１は、その光軸１２がウェーハ３の法線４に対して所定の角度、例えば１５度傾斜するよう設けられる。そこで、電子銃１１から放出された電子線によってウェーハ３を照射するために、電子銃１１の前方には電磁偏向器１３が配置され、電子銃１１から放出された電子線は電磁偏向器１３によって進行方向を所定の角度だけ偏向されて法線４に平行に進行する。電磁偏向器１３は、例えば、永久磁石と偏向量を調整するためのコイルとを有する。なお、光軸１２とウェーハ３の法線４とのなす角度は５度〜４５度の範囲内の任意の値であってよい。
【００１０】
電子銃室６と円錐台部５２との間を接続する位置に開口板１４が配置され、開口板１５はその中央に小開口１５を有する。そこで、電磁偏向器１３によって進行方向を変えられた電子線は開口板１４の小開口１５を通過して円錐台部５２の内部へ入ってウェーハ３の方へ進行する。開口板１４はウェーハ３から放出されたガス等の不要物質が電子銃室６内に侵入するのを防止するために設けられ、例えば、電子線の照射によってウェーハ３から放出された正イオンの殆どは、開口板１４によって阻止されて電子銃室６に侵入できず、例え侵入したとしても正イオンは電磁偏向器１３によって曲げられることがないので、カソード７が損傷されず、カソード７の劣化を防止できる。
【００１１】
円錐台部５２の上端外側には、開口板１４を囲むように第１の偏向器１６が配置され、円錐台部５２の第１の偏向器１６に囲まれる部分及びその近傍はＴｉからなる薄い壁で作られる。これにより、第１の偏向器１６は高周波の偏向磁場を円錐台部５２の上端内部付近に形成することができる。また、円筒部５１の下部外側でウェーハ３の上側の位置に第２の偏向器１７が配置され、円筒部５１の第２の偏向器１７に囲まれる部分及びその近傍もＴｉからなる薄い壁で作られる。これにより、第２の偏向器１７は高周波の偏向磁場を円筒部５１の内部に形成することができる。この結果、開口板１４を通過してきた電子線は、第１の偏向器１６と第２の偏向器１７との共同作用により、一定の幅のビームで、一定の走査速度で螺旋形を描くように走査を行い、一点鎖線で示す範囲内を一様なドーズで照射し、ウェーハ３の表面を被覆する低誘電率層２を一様な且つ適切なドーズでウェーハ３を照射する。こうして、低誘電率層２は一様な且つ適切な強さの電子線で照射されるので、低誘電率層２のアニールまたはキュアを行うことができる。
【００１２】
また、装置の外側に、円錐台部５２を囲むように、電磁レンズを構成する強磁性体コア５３と励磁コイル５４とを設け、ウェーハ３上でのビーム径を所定の値に制御すると、ウェーハ表面を一様なドーズで照射するのに好都合である。
【００１３】
以上、図１を用いて説明した、本発明に係る電子線装置は、図２及び図３に示す半導体デバイス製造方法におけるアニール工程において適用される。
図２は、半導体デバイス製造方法の一例を示すフローチャートである。この製造方法は以下の主工程を含んでいる。
（１）ウェーハを製造するウェーハ製造工程（又は、ウェーハを準備するウェーハ準備工程）Ｓ１
（２）露光に使用するマスクを製造するマスク製造工程（又は、マスクを準備するマスク準備工程）Ｓ２
（３）ウェーハに必要な加工処理を行うウェーハ・プロセッシング工程Ｓ３
（４）ウェーハ上に形成されたチップを一個づつ切り出し、動作可能にならしめるチップ組立て工程Ｓ４
（５）完成したチップを検査する検査工程Ｓ５。
上記のそれぞれの主工程は更に幾つかのサブ工程からなる。
【００１４】
これらの主工程の中で、半導体デバイスの性能に決定的な影響を及ぼすのが（３）のウェーハ・プロセッシング工程Ｓ３である。この工程では、設計された回路パターンをウェーハ上に順次積層し、メモリやＭＰＵとして動作するチップを多数形成する。このウェーハ・プロセッシング工程は以下の各工程を含む。
（１）絶縁層となる誘電体薄膜や配線部、或いは電極部を形成する金属薄膜等を形成する薄膜形成工程（ＣＶＤやスパッタリング等を用いる）
（２）この薄膜層やウェーハ基板を酸化する酸化工程
（３）薄膜層やウェーハ基板を選択的に加工するためにマスク（レチクル）を用いてレジスト・パターンを形成するリソグラフィ工程
（４）レジスト・パターンに従って薄膜層や基板を加工するエッチング工程（例えばドライ・エッチング技術を用いる）
（５）イオン・不純物注入拡散工程
（６）レジスト剥離工程
（７）加工されたウェーハを検査する工程。
ウェーハ・プロセッシング工程は必要な層数だけ繰り返され、設計通り動作する半導体デバイスを製造する。
【００１５】
図３は、図２のウェーハ・プロセッシング工程の中核をなすリソグラフィ工程を示すフローチャートである。リソグラフィ工程は以下の各工程を含む。
（１）前段の工程で回路パターンが形成されたウェーハ上にレジストをコートするレジスト塗布工程Ｓ１１
（２）レジストを露光する工程Ｓ１２
（３）露光されたレジストを現像してレジストのパターンを得る現像工程Ｓ１３
（４）現像されたレジスト・パターンを安定化するためのポストベーク工程Ｓ１４。
【００１６】
上記の半導体デバイス製造方法、ウェーハ・プロセッシング工程及びリソグラフィ工程は周知であり、ここでの説明は省略する。更に、多層配線を行うには、（１）誘電体塗布工程、（２）アニール工程、（３）ビア形成工程、（４）導電体メッキ工程及び（５）エッチング工程を多層配線の層数だけ繰り返す。上記（２）のアニール工程に本発明に係る電子線装置を用いると、誘電体層の低誘電体化をスループット良く形成することができ、製品の高周波特性が向上するとともにチップの機械的強度が向上する。
【００１７】
以上、本発明に係る電子線装置の一つの実施の形態を詳述したが、本発明はこうした実施の形態に限定されるものではない。例えば、上の説明では、ウェーハの表面を被覆する低誘電率層を電子線で照射したが、ウェーハに代えて、任意の他の試料を用いることができる。また、試料の法線と電子銃の光軸とのなす角度は１５度に限られるわけではなく、電磁偏向器の特性に依存して５度〜４５度の範囲内の任意の角度に設定可能である。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明に係る電子線装置の一つの実施の形態が以上のとおりの構成を有することから理解されるように、本発明は、
（１）２〜１０ｋｅＶの低エネルギの電子線で試料を照射することができるので、試料表面の低誘電率材料をアニール又はキュアを行うことができる、
（２）電子線の照射によって試料から放出されたガスが電離して作られた正イオン等の不要物質が電子銃室に侵入するのを減少させることができるので、電子銃のカソードの劣化を防止できる、
（３）電子銃のカソードやカーボンヒーターから蒸発したＬａ、Ｂ、Ｃ等の材料が低誘電率材料に添加されることがない、
等の格別の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る電子線装置の一つの実施の形態を概略的示す図である。
【図２】本発明に係る電子線装置を用いることができるデバイス製造方法の手順を示すフローチャートである。
【図３】図２におけるリソグラフィ工程の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２０】
１：試料室、  ２：低誘電率材料、  ３：ウェーハ、  ４：法線、
５：筒体、  ６：電子銃室、  ７：カソード、  ８：カーボンヒーター、  ９：ウェーネルト電極、  １０：アノード電極、  １１：電子銃、  １２：電子線の光軸、
１３：電磁偏向器、  １４：開口板、  １５：小開口、  １６：１７：偏向器、
５１：円筒部、  ５２：円錐台部、５３、５４：電磁レンズ
【図１】
2005207880.tif 000003
【図２】
2005207880.tif 000004
【図３】
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