(57)【要約】      （修正有）【課題】被処理材を再現性良く処理することができるＶＵＶ処理装置及び処理方法を提供する。【解決手段】波長200nm以下のドーナツ状エキシマランプ等のＶＵＶ（真空紫外光）光源により、ウェハ５等の被処理材を処理するＶＵＶ光（真空紫外光）処理装置において、被処理材の膜厚を測定する膜厚モニタ７を設け、レジストパターンのＬＷＲ（Ｌｉｎｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）とレジスト膜厚の相関性を利用して、被処理材を処理する。【選択図】図１Ａ
2013229454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室内において被処理材を設置するステ−ジと、
波長200nm以下のＶＵＶ光を前記被処理材に照射して、該被処理材の表面の膜に対するＶＵＶ処理を行うためのＶＵＶ光源と、
前記被処理材の膜厚をモニタする膜厚モニタと、
前記膜厚モニタの出力に基づき、前記ＶＵＶ光源の電源等を制御し、前記被処理材の表面に形成される膜のＬＷＲを管理するシステムコントローラとを備え、
前記システムコントローラは、
前記膜厚モニタでモニタされた前記膜厚の時系列データを基に、ＶＵＶ積算光量に対する単位時間当たりの膜厚変化量を求める演算処理部と、
前記ＶＵＶ積算光量に対する前記単位時間当たりの膜厚変化量が所定の閾値以下になった場合に、前記被処理材に対するＶＵＶ処理の終点と判定する終点判定部と、
レジストパターンのＬＷＲとレジスト膜厚の相関性を利用して、前記膜厚の情報に基づき前記被処理材に対するプロセス制御を行い、前記終点判定部の終点判定に基づき前記ＶＵＶ光源の電源を調整するＶＵＶ処理制御部とを備えている
ことを特徴とするＶＵＶ処理装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記システムコントローラは、
前記膜厚モニタによる前記膜厚と積算光量の時間推移データを記憶し、
前記終点判定部は、
前記膜厚の時間変化率に対して、閾値を設定し、該閾値を基準にして前記ＶＵＶ処理の終点を判定するＶＵＶ処理装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記終点判定部は、
前記単位時間当たりの膜厚変化量が前記閾値となった時間に対し、所定のオーバー処理時間を加えた時間を、前記ＶＵＶ処理の終点時間とする
ことを特徴とするＶＵＶ処理装置。
【請求項４】
請求項２において、
前記終点判定部は、
前記膜厚の時系列データを移動平均した後、前記単位時間当たりの膜厚変化量を算出する
ことを特徴とするＶＵＶ処理装置。
【請求項５】
請求項３において、
前記オーバー処理時間は、前記処理室に供給されるガスの種類に応じて設定される
ことを特徴とするＶＵＶ処理装置。
【請求項６】
請求項２において、
前記ＶＵＶ光源が、円板状エキシマランプと、該円板状容器を挟んで設置された一対の上部電極及び下部電極とを含んで構成されており、
前記上部電極の一部にホールが設けられ、
前記下部電極は、メッシュあるいはパンチメタル構造であり、
前記膜厚モニタが、前記ホール、前記円板状エキシマランプ、及び前記下部電極を介して前記被処理材の膜厚をモニタするように構成されている
ことを特徴とするＶＵＶ処理装置。
【請求項７】
請求項２において、
前記ＶＵＶ光源が、中央部に発光部の無いド−ナツ状の発光部を備えており、
前記ＶＵＶ光源を、前記ステ−ジに設置される前記被処理材に対し同軸上になる位置に配置するとともに、
前記ＶＵＶ光源の前記中央部より、前記被処理材の膜厚をモニタするように、前記膜厚モニタを設ける
ことを特徴とするＶＵＶ処理装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかにおいて、
前記ＶＵＶ光源は、容器内にガスが連続的に流入、流出するプラズマ光源である
ことを特徴とするＶＵＶ処理装置。
【請求項９】
請求項２において、
前記膜厚モニタが、外部光による干渉波形を利用する膜厚モニタであり、
前記外部光が、波長２００ｎｍより大きい波長の光源の光を利用するものである
ことを特徴とするＶＵＶ処理装置。
【請求項１０】
ＶＵＶ処理装置における被処理材のＶＵＶ処理方法であって、
前記ＶＵＶ処理装置は、
処理室内において被処理材を設置するステ−ジと、
波長200nm以下のＶＵＶ光を前記被処理材に照射して、該被処理材の表面の膜に対するＶＵＶ処理を行うためのＶＵＶ光源と、
前記被処理材の膜厚をモニタする膜厚モニタと、
前記膜厚モニタの出力に基づき、前記ＶＵＶ光源の電源等を制御し、前記被処理材の表面に形成される膜のＬＷＲを管理するシステムコントローラとを備えており、
前記膜厚モニタでモニタされた前記膜厚の時系列データを基に、ＶＵＶ積算光量に対する単位時間当たりの膜厚変化量を求め、
レジストパターンのＬＷＲとレジスト膜厚の相関性を利用して、前記膜厚の情報に基づき前記被処理材に対するプロセス制御を行い、
前記ＶＵＶ積算光量に対する前記単位時間当たりの膜厚変化量が所定の閾値以下になった場合に、前記被処理材に対するＶＵＶ処理の終点と判定し、
前記終点判定に基づき前記ＶＵＶ光源の電源を調整する
ことを特徴とするＶＵＶ処理方法。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記単位時間当たりの膜厚変化量が前記閾値となった時間に対し、所定のオーバー処理時間を加えた時間を、前記ＶＵＶ処理の終点時間とする
ことを特徴とするＶＵＶ処理方法。
【請求項１２】
請求項１０又は１１において、
前記ＶＵＶ光源は、連続的に流入、流出するプラズマ光源であり、
前記容器内に常時ガスを流入、流出させ、かつ、圧力を一定に調整して、プラズマを生成し、前記ＶＵＶ光源とする
ことを特徴とするＶＵＶ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜厚モニタを有するＶＵＶ処理装置および処理方法に係り、特に、半導体素子基板等の試料にＶＵＶ光（Vacuum Ultra−Violet光：真空紫外光）を照射し、再現性良く処理を施すのに好適なＶＵＶ処理装置および処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
試料（ウェハ）の表面に微細パターンを形成する技術として、リソグラフィに関する種々の提案がなされている。特に、半導体デバイス特性に影響を与えるレジストパターンのライン幅の凹凸（ＬＷＲ：Ｌｉｎｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）の低減はリソグラフィの重要な技術課題となっている。  
従来の波長２００nm以下のエキシマランプ等を用いたＶＵＶ処理装置は、例えば、特許文献１に記載された例のように、管状のエキシマランプを複数設置し、被処理材であるウェハに真空紫外光を照射し、ウェハを処理することが一般的である。
【０００３】
また、特許文献２には、真空紫外光のウェハへの照射光強度の変化に伴うウェハ処理の再現性について考慮したＶＵＶ処理装置として、ランプハウスに紫外線モニタを有している。この紫外線モニタは、センサ部が真空紫外光により経時劣化するため、別途、校正用の紫外線モニタを有している。
【０００４】
一方、特許文献３には、ＶＵＶ光を発生するプラズマ光源と、ＶＵＶ透過フィルタとを備えたＶＵＶ処理装置が開示されている。  
さらに、特許文献４には、測定対象物である膜の上、下面からの反射干渉光を検出し、それらの位相差情報に基づき膜厚を測定する膜厚測定装置が開示されている。特許文献４には、さらに、目標膜厚を閾値として設定することで、エッチング処理の終点を判定することも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１５８７９６号公報
【特許文献２】特開２００４−４１８４３号公報
【特許文献３】ＰＣＴ国際公開  ＷＯ  ２０１１／０６２１６２  Ａ１
【特許文献４】特開２０１０−２３０５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１や３に記載された例では、真空紫外光のウェハへの照射光強度の変化に伴うウェハ処理の再現性、特に、レジストパターン等のＬＷＲの低減については、十分に考慮されていなかった。  
特許文献２に開示された装置では、照射光強度の変化をモニタしているが、校正用紫外線モニタの校正等に手間を要するため、ウェハ処理のスループットも低下するという課題がある。また、校正用紫外線モニタの校正頻度等を鑑みると、ウェハ処理の再現性については、十分でないという課題がある。  
特許文献４には、レジストパターン等のＬＷＲの低減に関する言及はない。
【０００７】
本発明の目的は、被処理材に真空紫外光を照射し、ウェハ等の被処理材に関し、レジストパターン等のＬＷＲを再現性良く、かつ、高いスループットで処理することに好適なＶＵＶ処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の代表的なものの一例を示すと、次の通りである。ＶＵＶ処理装置は、処理室内において被処理材を設置するステ−ジと、波長200nm以下のＶＵＶ光を前記被処理材に照射して、該被処理材の表面の膜に対するＶＵＶ処理を行うためのＶＵＶ光源と、前記被処理材の膜厚をモニタする膜厚モニタと、前記膜厚モニタの出力に基づき、前記ＶＵＶ光源の電源等を制御し、前記被処理材の表面に形成される膜のＬＷＲを管理するシステムコントローラとを備え、前記システムコントローラは、
前記膜厚モニタでモニタされた前記膜厚の時系列データを基に、ＶＵＶ積算光量に対する単位時間当たりの膜厚変化量を求める演算処理部と、前記ＶＵＶ積算光量に対する前記単位時間当たりの膜厚変化量が所定の閾値以下になった場合に、前記被処理材に対するＶＵＶ処理の終点と判定する終点判定部と、レジストパターンのＬＷＲとレジスト膜厚の相関性を利用して、前記膜厚の情報に基づき前記被処理材に対するプロセス制御を行い、前記終点判定部の終点判定に基づき前記ＶＵＶ光源の電源を調整するＶＵＶ処理制御部とを備えている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、被処理材のレジストパターン等のＬＷＲを再現性良く、かつ、高いスループットで処理することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】本発明の第１の実施例に係るＶＵＶ処理装置の、主要部を縦断面で示した、全体構成を示す図である。
【図１Ｂ】第１の実施例における、システムコントローラの構成例を示す図である。
【図２】第１の実施例における、ＬＷＲとＶＵＶ積算光量との関係を示す図である。
【図３】第１の実施例における、レジスト高さ（膜厚）とＶＵＶ積算光量（ＶＵＶ光照射時間）との関係を示す図である。
【図４】第１の実施例における、ＬＷＲとレジスト高さ（膜厚）との関係を示す図である。
【図５】第１の実施例における、単位時間当たりの膜厚変化量とＶＵＶ光処理時間との関係を示す図である。
【図６】本発明における、単位時間当たりの膜厚変化量と終点判定との関係を説明する図である。
【図７】第１の実施例における、システムコントローラによる制御手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施例に係るＶＵＶ処理装置の、主要部を縦断面で示した、全体構成を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施例に係るＶＵＶ処理装置の、主要部を縦断面で示した、全体構成を示す図である。
【図１０】本発明の第４の実施例に係るＶＵＶ処理装置の、主要部を縦断面で示した、全体構成を示す図である。
【図１１】本発明の第５の実施例に係るＶＵＶ処理装置の、主要部を縦断面で示した、全体構成を示す図である。
【図１２】第５の実施例における、システムコントローラによる制御手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明では、被処理材の膜厚を測定する膜厚モニタを設け、ＬＷＲを直接検出する代わりに、該膜厚モニタからの膜厚の時系列データを記憶し、該データを演算処理した結果をもとに、ＶＵＶ光処理時間を決める。これにより、被処理材に真空紫外光を照射し、被処理材を再現性良く処理することに好適なＶＵＶ（真空紫外線）処理装置を提供することができる。  
以下、本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１２】
まず、本発明の第１の実施例に係るＶＵＶ処理装置を、図１乃至図９により説明する。ここでは、レジストパターンのＬＷＲ低減を目的としたレジスト膜の光反応処理、例えばＶＵＶキュアに本発明を適用した例について説明する。図１に、第１の実施例のＶＵＶ処理装置の縦断面図を示す。本実施例では、波長２００nm以下の誘電体バリア放電を用いた複数の円筒状エキシマランプ１がランプハウス２内に設置されている。円筒状のエキシマランプ１としては、通常、波長１７２nmのエキシマ光を放出するＸｅエキシマランプが良く用いられる。処理室４内には、被処理材であるウェハ５が、ウェハステ−ジ６上に載置される。ランプハウス２と処理室４とは、光透過窓３で隔壁されており、円筒状のエキシマランプ１から放射される真空紫外光が、この光透過窓３を透過しウェハ５に照射される。この場合、窓材としては、例えば、波長１７２nmのエキシマ光が透過可能な合成石英のフラットな板を使用する。一例として、ウェハ５の直径は３００mmであり、光透過窓３からウェハ５までの距離は３０mmである。
【００１３】
ランプハウス２には、ガス導入口１８ａとガス排出口１８ｂが設けられている。ガス導入口１８ａから例えばＮ２ガスを導入し、ランプハウス２内をＮ２に置換することにより、ランプハウス２内での空気中のＯ２による真空紫外光の減衰を抑制している。同時に、ガス導入口１８ａからのＮ２ガス導入により、円筒状エキシマランプ１及び光透過窓３を冷却し、合成石英の温度増加による、真空紫外光の透過限界のシフトに伴う真空紫外光の光強度減少を抑制している。同様に、処理室４にも、ガス導入口１９ａとガス排出口１９ｂが設けられている。例えば、ガス導入口１９ａからＮ２ガスを導入し、処理室４内をＮ２に置換することにより、真空紫外光の空気中のＯ２による減衰を抑制している。
【００１４】
ランプハウス２上部には、膜厚モニタ７が設けられ、ウェハ５の膜厚をモニタする。膜厚モニタ７の設置位置は、複数のエキシマランプ１の間とし、膜厚モニタ７からその下のウェハに照射される光及びウェハから膜厚モニタ７に向かう反射光が、各エキシマランプ１の間の隙間を通過するように構成されている。膜厚モニタ７の出力はシステムコントローラ２０に入力され、システムコントローラ２０においてエキシマランプ１の電源であるＶＵＶ電源１２が制御される。
【００１５】
システムコントローラ２０は、ＶＵＶ電源１２を制御して真空紫外光をウェハ５に照射してウェハ表面のレジスト等の膜に対する処理を行いながら、膜厚モニタ７でその膜厚をモニタし、その時間推移データをデータベースに記録し、このデータをもとに所定の演算処理を行い、レジスト等の膜に対する処理プロセスを管理する。
【００１６】
膜厚モニタ７としては、例えば、外部光による干渉波形を利用した膜厚モニタを使用する。但し、外部光は、被処理材に影響を与えないように、波長２００nmより大きい波長の光源からの光を利用するのが望ましい。
【００１７】
膜厚モニタ７は、外部光としての白色光源(あるいはレーザ光源)、測定光学系、分光検出部、反射率算出部、及び、膜厚算出部を備えている。膜厚モニタ７は、測定用の白色光(あるいはレーザ光)を測定光学系を介してウェハの表面に照射する。分光検出部において、ウェハ表面のレジスト膜の上面からの反射光とレジスト膜の下面からの反射光とが干渉して生成される多重反射光を検出し、反射率算出部で波長毎の反射率を算出し、これらの反射率に基づいて膜厚算出部でレジストの膜厚情報を算出する。なお、膜厚モニタ７のその他の構成については、特許文献４の援用を以て代える。
【００１８】
本実施例では、サンプルはＡｒＦレジストのパターンウェハとし、処理室４内は真空とし、ウェハ５に真空紫外光を照射して処理を行う。
【００１９】
なお、ウェハ５の処理方式に関しては、別の例として、処理室４に設けた真空排気口（図示省略）と真空排気システム（図示省略）により、処理室４内を真空とし、ウェハ５に真空紫外光を照射しても良い。あるいはまた、ウェハ５の処理方式の別の例として、処理室４に設けた真空排気口（図示省略）およびガス導入口（図示省略）と真空排気システム（図示省略）およびガス供給システム（図示省略）により、処理室４内を真空排気後、ガスを導入し、減圧下で、ウェハ５に真空紫外光を照射しても良い。
【００２０】
図１Ｂに、システムコントローラ２０の構成例を示す。システムコントローラ２０は、膜厚モニタ７を制御する膜厚モニタ制御部２０１、膜厚モニタ７からの膜厚情報をリアルタイムで処理し、単位時間当たりの膜厚変化量を算出する膜厚モニタデータ演算処理部２０２、演算処理部２０２の出力に基づいてウェハ５に対する処理の終点判定を行う終点判定部２０３、ウェハ５に対するＶＵＶ光処理等を制御するＶＵＶ処理制御部２０４、及び、データベース２０５を備えている。なお、システムコントローラ２０は、例えば入力手段及び出力手段（図示略）を備えたコンピュータで構成され、メモリ上で所定のプログラムを実行することにより、上記各部の機能が実現される。
【００２１】
ＶＵＶ処理制御部２０４は、ガス供給・圧力制御ユニット２０４１、試料搬送ユニット２０４２、ＶＵＶ電源調整ユニット２０４３、プロセス制御ユニット２０４４を備えており、レジストパターンのＬＷＲとレジスト膜厚の相関性を利用して、膜厚の情報に基づきプロセス制御を行い、終点判定部２０３の終点判定に基づき前ＶＵＶ光源１２の電源を調整する。ＶＵＶ処理制御部２０４のガス供給・圧力制御ユニット２０４１は、膜厚モニタからの情報等に基づくウェハ５に対するＶＵＶキュア処理（処理プロセス）の進行に応じて、ランプハウス２及び処理室４に対するガスの供給制御や、ランプハウス２及び処理室４の圧力制御を行う。試料搬送ユニット２０４２は、処理プロセスの進行に応じて、処理対象のウェハ５を一枚ごとに処理室４に搬入し、あるいは搬出する。ＶＵＶ電源調整ユニット２０４３は、処理プロセスの進行に応じて、エキシマランプ１に対する電源を調整する。プロセス制御ユニット２０４４は、予め与えられた条件やパラメータ等に基づいて、ＶＵＶキュアのプロセス全体の流れを制御し、例えば、ウェハ表面に所定のＬＷＲのレジストパターンを生成する処理などを実行する。
【００２２】
本実施例では、システムコントローラ２０が、膜厚モニタ７の膜厚データを時系列にデータベース２０５等のデータストアに保存し、演算処理部２０２装置によりこの膜厚データを基に膜厚変化量ΔＨを演算し、この結果をもとに終点判定部２０３で終点判定を行い、終点と判定されたらＶＵＶ光源１２をオフあるいは光量を低減（調整）する等のフィードバック機能（図１Ａ参照）を備えている。
【００２３】
図２に、膜厚モニタデータ演算処理部２０２で得られるレジストパターンのＬＷＲ（ｎｍ）とＶＵＶ積算光量（ｍＪ／ｃｍ２）との関係を示す。ＶＵＶ光量がほぼ一定と仮定すれば、ＶＵＶ積算光量はＶＵＶ照射時間に読み替えることができる。図２に示すように、ＬＷＲはＶＵＶ積算光量（ＶＵＶ照射時間）と共に減少し、ある積算光量（ＶＵＶ照射時間）以上ではほとんど変化しない。即ち、レジストパターンのＬＷＲが最小となった時点で、ＶＵＶ光処理の終点とするのが、ＬＷＲ低減性能とスループット向上との関係からは望ましい。
【００２４】
我々の研究によれば、図３に示したように、レジスト高さ（膜厚）ＨとＶＵＶ積算光量（ＶＵＶ照射時間）との間に、一定の関係がある。すなわち、図２と同様に、レジスト高さ（膜厚）もＶＵＶ積算光量（ＶＵＶ照射時間）とともに減少し、ある積算光量（ＶＵＶ照射時間）以上ではほとんど変化しない。
【００２５】
図４は、図２と図３をもとに、レジストパターンのＬＷＲとレジスト高さ（膜厚）Ｈとの関係を示したものである。図４に示すように、レジストパターンのＬＷＲはレジスト高さ（膜厚）Ｈとほぼリニアな関係があることがわかる。すなわち、ＬＷＲはレジスト高さ（膜厚）Ｈの低減に比例して減少する。しかし、このほぼリニアな関係は、図４にＰｅとして円で示すように、ある特定の地点で実質的に終端する。
【００２６】
本発明では、このリニアな関係、すなわちレジストパターンのＬＷＲとレジスト膜厚の相関性を利用し、ＬＷＲを直接検出する代わりにレジスト高さ（膜厚）Ｈを検出し、プロセス制御を行い、図４のＰｅとして示す実質的に終端する点を検出することで終点（処理時間）を判定する。すなわち、ウェハ５のＬＷＲに代えて膜厚Ｈをモニタすることにより、ウェハ５処理のプロセス制御を行い、ＶＵＶキュアの終点（処理時間）を決める。
【００２７】
但し、図３から明らかなとおり、レジスト高さ（膜厚）ＨとＶＵＶ積算光量の関係から、終点（処理時間）、換言すると、ＬＷＲの十分な低減と高いスループットの両立が図れる図４のＰｅに相当する実質的な終端を、図３の関係から正確に検出するのは困難である。そこで、本発明では、ＶＵＶ積算光量に対するレジスト高さ（膜厚）Ｈの時間変化率ΔＨの関係を終点判定に用いる。すなわち、本発明は、ＶＵＶ積算光量に対するレジスト高さ（膜厚）Ｈの時間変化率ΔＨに関して閾値を設定し、この閾値を基準にして終点を判定する。この、レジストパターンのＬＷＲとレジスト膜厚の相関性（リニアな関係）、及び、終点に関する情報は、データベースに保持され、制御に利用される。
【００２８】
図５は、単位時間ΔＴ当たりの膜厚変化量ΔＨ（＝時間変化率）とＶＵＶ光処理時間Ｔ（＝ＶＵＶ積算光量）との関係を示すものである。細線のグラフは処理室４内を真空とした場合、太線のグラフは処理室４内に処理ガスとしてＨＢｒを供給した場合のデータである。何れの処理条件の場合でも、膜厚の時間変化率ΔＨは、処理時間Ｔの経過とともに小さくなり、ＨＢｒの場合で説明すると、処理時間がＴ１を超えるとその値はごく小さなものになる。換言すると、図５で処理時間Ｔ１を超えた範囲が、図４のＰｅ地点に相当する。
【００２９】
図６は、本発明における、終点判定の方式を説明する図である。すなわち、閾値として単位時間ΔＴ当たりの膜厚変化量ΔＨが所定の値Ａとなる処理時間Ｔ１を基準に、処理の終点時間Ｔ２を決める。上記閾値、換言すると膜厚の時間変化率＝Ａをなるべく０に近く設定した場合、Ｔ１はほぼジャスト処理時間と考えることができる。実用上は、一定のマージンを確保するために、閾値である時間Ｔ１に対してオーバー処理時間Ｔαを任意に設定する。この場合、Ｔαは、例えばＴ１の２０％とする。このため、処理の終点時間Ｔ２＝Ｔ１＋Ｔα＝Ｔ１＋（Ｔ１×２０％）＝１．２Ｔ１である。Ｔαはプロセス条件、例えばレジストパターンのサイズや処理室４に供給されるガスの種類等の処理条件によって最適値が異なるので、予め実験等により適切な値を求め、パラメータとして設定可能にしておくのが望ましい。
【００３０】
他の例として、上記閾値に対するオーバー処理時間Ｔαを、プロセス条件に応じて、任意の一定時間としても良い。
【００３１】
なお、上記閾値を求めるに際して、膜厚の時系列データを移動平均した後、単位時間当たりの膜厚変化量ΔＨを算出することにより、精度を向上させる等、演算処理の具体的な手法は、他の任意のものを採用しても良い。
【００３２】
また、最も簡便な手段としては、膜厚とＶＵＶ光処理時間との関係から、任意の膜厚以下となった時間を基準に、ＶＵＶ光処理の終点時間を決めても良い。ただし、単位時間当たりの膜厚変化量ΔＨを算出する方式に比べて終点時間の判定精度が劣るので、高い再現性は得られない。
【００３３】
図７は、第１の実施例における、システムコントローラ２０による制御のフローチャートである。  
まず、ウェハに対するＶＵＶキュアを実施するに際して必要な処理条件、パラメータ等の初期設定がなされ、それらの情報はデータベースに保持される（Ｓ７０１）。次に、処理室４内を高真空度に減圧し、処理室内の残存ガスや異物を排出する（Ｓ７０２）。なお、この真空排気は、全ウェハの処理が完了するまで、継続される。次に、処理室４内に被処理ウェハを１枚搬入し（Ｓ７０３）、図１Ａに示したように、ウェハステ−ジ６上にウェハ５を載置し、静電吸着により固定する。そして、処理室内が十分に高真空度に減圧されたことを確認する。次に、処理室４に所定のガスを導入する（Ｓ７０４）。また、処理室４の圧力調整を行う（Ｓ７０５）。
【００３４】
次に、エキシマランプ１に電力を供給しＶＵＶ光を処理室４のウェハに照射する。すなわち、ウェハ表面のレジスト膜に対する処理を開始する（Ｓ７０６）。同時に、膜厚モニタ７からの膜厚情報をリアルタイムで処理し、単位時間ΔＴ当たりのウェハの膜厚の変化率（変化量ΔＨ）を演算で求める（Ｓ７０７）。そして、この膜厚の変化率が所定の閾値に達したら（Ｓ７０８）、次に、オーバー照射処理として、レジスト膜に対するＶＵＶ光処理を継続する（Ｓ７０９）。そして、時間Ｔαに達したら、ＶＵＶ光処理の終点と判定し（Ｓ７１０）、ウェハに対するＶＵＶ光照射処理を終了する（Ｓ７１１）。ＶＵＶ光照射処理の終了後、ガス導入を停止し（Ｓ７１２）、処理室４内から処理済のウェハを搬出する（Ｓ７１３）。この一連の処理を、全ウェハの処理が終了する迄繰り返す（Ｓ７１４、Ｓ７１５）。
【００３５】
本実施例によれば、被処理材に真空紫外光を照射し、被処理材を再現性良く、かつ、高いスループットで処理することのできるＶＵＶ処理装置および処理方法を提供することができる。  
なお、被処理材のウェハ５は、初期ＬＷＲ、膜厚等、一枚ごとに、少なからずバラツキがある。本実施例では、ＬＷＲと関係する各ウェハ５の膜厚を直接モニタし、単位時間ΔＴ当たりの膜厚変化量ΔＨに基づいてＶＵＶ光処理の終点時間を決めるので、各ウェハについて、再現性の良い、かつ、スループットの高いＶＵＶ光処理が可能であるという効果がある。
【実施例２】
【００３６】
次に、本発明の第２の実施例に係るＶＵＶ処理装置を、図８により説明する。図８は、第２の実施例のＶＵＶ処理装置の縦断面図である。本実施例の場合、ＶＵＶ（真空紫外光）光源は、波長２００nm以下の誘電体バリア放電を用いた円板状エキシマランプ８とし、ランプハウス２内に設置されている。円板状エキシマランプ８は、合成石英の容器９にガスが封入されており、また円板状容器９を挟んで上部電極１０、下部電極１１が設置されている。また下部電極１１は接地され、上部電極１０は、高周波電源１２０に接続されている。両電極１０，１１間に高周波電力を印加することにより、円板状容器８内に誘電体バリア放電を発生させる。下部電極１１をメッシュあるいはパンチメタル構造とすることにより、上記誘電体バリア放電からの真空紫外光を取り出して、処理室４内のウェハステ−ジ６上のウェハ５に照射するように構成されている。またランプハウス２上部に、膜厚モニタ７を設け、上部電極１０の一部に設けたホール２１及び円板状エキシマランプ８を通して、ウェハ５の膜厚をモニタする。その他の構成、作用は、第１の実施例のものと同じである。
【００３７】
本実施例では、上部電極１０の一部にホール２１を設け、膜厚モニタ７からその下のウェハに照射される光及びウェハから膜厚モニタ７に向かう反射光が、ホール２１及び下部電極１１をメッシュやパンチメタル構造を通過するように構成されているので、膜厚モニタ７は、精度良くウェハの膜厚をモニタすることができる。
【００３８】
本実施例の場合、第１の実施例の効果に加えて、円板状エキシマランプ８を使用しているため、第１の実施例よりも、ウェハ５面内の処理の均一性が良く、かつ処理の再現性及びスループットが高いという効果がある。
【実施例３】
【００３９】
次に、本発明の第３の実施例に係るＶＵＶ処理装置を、図９により説明する。
図９は、第３の実施例のＶＵＶ（真空紫外光）処理装置の縦断面図である。本実施例の場合、波長２００nm以下の誘電体バリア放電を用いた円板状エキシマランプ１３がランプハウス２内に設置されている。円板状エキシマランプ１３は、ドーナツ状発光部１３０を有し、その中央部に合成石英の支柱２２がある。また円板状エキシマランプ１３は、ウェハステ−ジ６上のウェハ５に対し、同軸上に設置される。円板状エキシマランプ１３のドーナツ状発光部１３０は合成石英の容器９にガスが封入されて構成されており、また容器９の両面に上部電極１０と下部電極１１が設置されている。また下部電極１１は接地され、上部電極１０は、高周波電源１２０に接続されている。両電極１０，１１間に高周波電力を印加することにより、容器９内に誘電体バリア放電を発生させる。下部電極１１をメッシュあるいはパンチメタル構造とすることにより、上記誘電体バリア放電からの真空紫外光を取り出している。またランプハウス２上部で、円板状エキシマランプ１３の中央の支柱２２すなわち非発光部に対応する位置に、膜厚モニタ７を設けている。この膜厚モニタ７により、円板状エキシマランプ１３の中央非発光部を通して、ウェハ５の膜厚をモニタする。その他の構成、作用は、第２の実施例のものと同じである。
【００４０】
本実施例の場合、第２の実施例の効果に加えて、ドーナツ状発光部１３０を有する円板状エキシマランプ１３を使用しているため、第２の実施例よりも、ウェハ５面内の処理の均一性が良い。また円板状エキシマランプ１３の非発光部を通して、ウェハ５の膜厚をモニタするため、モニタ精度が高く、処理の再現性及びスループットが高いという効果がある。
【実施例４】
【００４１】
次に、本発明の第４の実施例に係るＶＵＶ処理装置を、図１０により説明する。
図１０は、第４の実施例のＶＵＶ（真空紫外光）処理装置の縦断面図である。本実施例の場合、波長２００nm以下の誘電体バリア放電を用いたドーナツ状エキシマランプ１４がランプハウス２内に設置されている。ドーナツ状エキシマランプ１４は、ウェハステ−ジ６上のウェハ５に対し、同軸上に設置される。ドーナツ状エキシマランプ１４は、合成石英の容器９にガスが封入されており、また容器９の両面に上部電極１０と下部電極１１が設置されている。また下部電極１１は接地され、上部電極１０は、高周波電源１２０に接続されている。両電極１０，１１間に高周波電力を印加することにより、容器９内に誘電体バリア放電を発生させる。下部電極１１をメッシュあるいはパンチメタル構造とすることにより、上記誘電体バリア放電からの真空紫外光を取り出している。またランプハウス２上部で、ドーナツ状エキシマランプ１４の中央の空洞部２３に対応する位置に膜厚モニタ７を設け、この膜厚モニタ７によりウェハ５の膜厚をモニタする。その他の構成、作用は、第３の実施例のものと同じである。
【００４２】
本実施例の場合、第３の実施例の効果に加えて、ドーナツ状エキシマランプ１４の中央の空洞部を通して、ウェハ５の膜厚をモニタするため、モニタ精度が更に高くなり、処理の再現性及びスループットも高いという効果がある。
【実施例５】
【００４３】
次に、本発明の第５の実施例に係るＶＵＶ処理装置を、図１１、図１２により説明する。  
１１は、第５の実施例のＶＵＶ（真空紫外光）処理装置の縦断面図である。  
本実施例は、図１０に示す第４の実施例におけるドーナツ状エキシマランプ１４にガスを封入するのではなく、代わりに、容器９内に、ガス導入口１６とガス排出口１７を備え、プラズマ生成用のガスが連続的に供給されたドーナツ状エキシマランプ１５を設けたものである。プラズマ生成用の所望のガスをガス供給装置（図示省略）より、ガス導入口１６を介してドーナツ状エキシマランプ１５に導入する。一方、ガス排出口１７を介して、ガス排出装置（図示省略）により、ガスを排出する。圧力調整装置（図示省略）により、容器９のドーナツ状エキシマランプ１５を所望の圧力に調整し、容器９内でプラズマを生成する。またランプハウス２上部で、ドーナツ状エキシマランプ１４の中央の空洞部２４に対応する位置に膜厚モニタ７を設け、この膜厚モニタ７によりウェハ５の膜厚をモニタする。その他の構成、作用は、第４の実施例のものと同じである。
【００４４】
図１２は、第５の実施例における、システムコントローラ２０による制御のフローチャートである。  
まず、初期設定（Ｓ７０１）がなされ、次に、処理室４内の真空排気（Ｓ７０２）、処理室４内へのウェハ搬入（Ｓ７０３）がなされ、ウェハステ−ジ６上にウェハ５を載置し、静電吸着により固定する。そして、処理室４に所定のガスを導入し、圧力調整を行う（Ｓ１２０３）。さらに、容器９へのプラズマ生成用ガスの導入（Ｓ１２０４）、容器９内の圧力調整（Ｓ１２０５）を行う。次に、容器９内でプラズマ生成し、ＶＵＶ光を処理室４のウェハに照射する。（Ｓ１２０６）。同時に、膜厚モニタ７からの膜厚情報をリアルタイムで処理し、ウェハのキュア加工に伴う単位時間ΔＴ当たりのウェハの膜厚の変化率（変化量ΔＨ）を演算で求める（Ｓ７０７）。そして、この膜厚の変化率が所定の閾値に達したら（Ｓ７０８）、次に、オーバー照射処理に移行する（Ｓ７０９）。そして、オーバー処理時間Ｔαに達したら、ＶＵＶ光処理の終点と判定し（Ｓ７１０）、ウェハに対するキュア加工（ＶＵＶ光照射処理）を終了し（Ｓ１２１１）、ガス導入、圧力調整を停止し（Ｓ１２１２）、処理室４内から処理済のウェハを搬出する（Ｓ７１３）。この一連の処理を、全ウェハの処理が終了する迄繰り返す（Ｓ７１４、Ｓ７１５）。
【００４５】
本実施例では、ドーナツ状エキシマランプ１５が、ガスを封入した所謂、ランプではなく、ガスが容器９内を流入、流出する所謂、プラズマ光源１５である。ガスを封入したランプの場合、長時間の放電により、ガスの劣化や、容器３の温度上昇に伴うガス圧力の変化等により、光量の経時変化が生じる。一方、プラズマ光源１５の場合は、容器９内に常時、新鮮なガスが流入し、圧力も一定に調整されるため、光量の経時変化が小さい。なお、ドーナツ状エキシマランプ１５に代えて、第２の実施例の円板状エキシマランプの容器９内でプラズマを生成するようにしても良い。
【００４６】
従って、本発明の第５の実施例によれば、第４の実施例と同様の作用効果に加えて、光量の経時変化を小さくできるので、ウェハ５処理の再現性がさらに高くできるという効果がある。
【実施例６】
【００４７】
以上の各実施例では、円板状エキシマランプ、ドーナツ状エキシマランプは、波長１７２nmのエキシマ光を放出するＸｅエキシマランプを使用したが、波長１２６nmのＡｒエキシマランプ、波長１４６nmのＫｒエキシマランプ、波長１９３nmのＡｒＦエキシマランプ等、他のＶＵＶ（真空紫外光）光源を使用しても良い。
【００４８】
プラズマ光源の場合にも同様に、Xeガス、Arガス、Krガス等（これらのガスを含む混合ガスを含む）による誘電体バリア放電、あるいはマイクロ波放電、ECR放電、ICP放電、平行平板型放電、マグネトロン放電、ホローカソード放電、DC放電等によるVUV光源（真空紫外光源）を使用しても良い。構成、作用は、前記各実施例と同じである。
【実施例７】
【００４９】
また以上の各実施例のアプリケ−ションとしては、上記では、レジストパターンのＬＷＲ低減を目的としたＶＵＶキュアとし、サンプルウェハは、（ドライ、液浸）ＡｒＦレジストパターンウェハとしたが、ＥＵＶレジストパターンウェハのＶＵＶキュア処理でも良い。ＥＵＶレジストパターンの方が、微細パターン加工に使用するため、ＬＷＲ低減への要求が強く、ＶＵＶキュア処理のメリットが大きい。
【００５０】
露光機（ＡｒＦ露光機、ＥＵＶ露光機等）で露光後、現像し、レジストパタ−ニングしたウェハ５を、本ＶＵＶ（真空紫外光）処理装置で処理し、レジストパターンのＬＷＲを低減した後、このＬＷＲ低減後のレジストをマスクとして、レジストの下地膜をプラズマ等でエッチングすることにより、ＬＷＲの小さい、かつ、スループットの高い微細加工を実現することができる。
【実施例８】
【００５１】
以上の各実施例の他のアプリケーションとしては、Ｌｏｗ−ｋ膜キュア、反射防止膜キュア、レジスト下地膜キュア、多層マスク材料のキュア等、有機材料（特に塗布系材料）のベタ膜のキュア、改質がある。また無機材料（特に蒸着、スパッタ、ＣＶＤ等での成膜材料）のキュア、改質に適用しても良い。ＡｒＦレジストキュアの場合には、ＶＵＶ照射により、一部の分子結合が切れ、分子構造の大きなアダマンタン、ラクトン等が脱離、開環することにより、材料の空間密度が減少したり、あるいは一部が気相に放出される等のため、膜厚が減少する。
【００５２】
その他、ＶＵＶ光処理効果が被処理材の膜厚、膜質（屈折率等の光学的特性）と関係するアプリケーションであれば、本発明を適用することができ、同様の作用効果がある。
【符号の説明】
【００５３】
１…円筒状エキシマランプ、２…ランプハウス、３…光透過窓、４…処理室、５…ウェハ、６…ウェハステージ、７…膜厚モニタ、８…円板状エキシマランプ、９…容器、１０…上部電極、１１…下部電極、１２…電源、１３…円板状エキシマランプ（ドーナツ状発光部）、１４…ドーナツ状エキシマランプ、１５…プラズマ光源、１６…ガス導入口、１７…ガス排出口、１８ａ…ガス導入口、１８ｂ…ガス排出口、１９ａ…ガス導入口、１９ｂ…ガス排出口、２０…システムコントローラ、２１…ホール、２２…支柱、２３…空洞部、２４…空洞部、１２０…高周波電源、２０１…膜厚モニタ制御部、２０２…膜厚モニタデータ演算処理部、２０３…終点判定部、２０４…ＶＵＶ処理制御部、２０５…データベース、２０４１…ガス供給・圧力制御ユニット、２０４２…試料搬送ユニット、２０４３…ＶＵＶ電源調整ユニット、２０４４…プロセス制御ユニット。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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