專利名稱：膜處理方法和膜處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及膜處理方法和膜處理裝置，更具體來說，涉及可以最優(yōu)化方式實施晶片等被處理體表面的層間絕緣膜等的膜處理的膜處理方法和膜處理裝置。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體裝置的高集成化和高速化，以及布線結(jié)構(gòu)細(xì)微化，降低因布線間的絕緣膜導(dǎo)致的寄生電容變得越來越重要。因此，近年來，為了降低因細(xì)微的布線結(jié)構(gòu)的布線間絕緣膜導(dǎo)致的寄生電容，開發(fā)了各種低介電常數(shù)的有機(jī)材料，并將這些有機(jī)材料用作Low-k材而用于層間絕緣膜或保護(hù)膜等。已知，該Low-k膜材有例如使用旋轉(zhuǎn)涂布機(jī)及烘烤爐涂敷在被處理體的表面而使用的SOD膜。但是，由于SOD膜多數(shù)是有機(jī)材料，另外，由于一部分SOD膜通過提高氣孔率而得到低介電常數(shù)，所以機(jī)械強(qiáng)度變差。因此，需使用例如電子束處理裝置進(jìn)行改性，以維持SOD膜的低介電常數(shù)并提高機(jī)械強(qiáng)度等。
電子束處理裝置是將電子束從多個電子束管發(fā)射到晶片等被處理體的表面，而對被處理體表面的SOD膜等膜進(jìn)行改性和固化處理的裝置。下面，將該改性和固化稱為EB固化。在EB固化時，將事先評價同種膜時的關(guān)鍵數(shù)據(jù)(back data)作為參考，并在對電子束處理裝置設(shè)定在處理條件(例如處理時間)的情況下實施EB固化。
但在現(xiàn)有的使用電子束處理裝置進(jìn)行膜改性的情況下，即使設(shè)定了由事先評價所得到的處理時間等處理條件，但由于發(fā)射到被處理體的電子束的發(fā)射量不同，所以很難實現(xiàn)最佳處理時間。即，即使處理時間相同，因發(fā)射到被處理體的電子量過多或不充分，故在被處理體表面的膜中很難得到所希望的膜質(zhì)，由此導(dǎo)致生產(chǎn)能力降低。例如，在EB固化的處理時間不充分的情況下，沒有完成固化，而不能得到所希望的膜強(qiáng)度，故不能得到合適的膜質(zhì)。另一方面，若EB固化的處理時間過長，則因k值變差等，仍不能得到合適的膜質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為解決上述問題而作出的發(fā)明，其目的在于提供一種膜處理方法和膜處理裝置，不會過多或不充分地對被處理體的膜發(fā)射電子束，而可得到適當(dāng)?shù)哪べ|(zhì)。
本發(fā)明提供了一種膜處理方法，其特征在于，包括處理工序，將電子束發(fā)射到被處理表面的膜上，以處理所述膜；電流測量工序，在上述處理工序中，在上述被處理體附近捕捉電子束而作為電流值進(jìn)行測量；檢測工序，根據(jù)按時間對上述電流值積分得到的電子量來檢測膜處理的終點。
根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)處理中的電子量檢測膜處理的終點，從而可實現(xiàn)不會出現(xiàn)對被處理體表面的膜發(fā)射電子束的過多或不足，而可得到適當(dāng)?shù)哪べ|(zhì)。
在所述處理工序中，優(yōu)選為通過格柵電極控制發(fā)射到所述膜的電子束的發(fā)射量。
另外，本發(fā)明方法優(yōu)選為還包括預(yù)先求出到達(dá)作為基準(zhǔn)的被處理體的膜處理的終點之前所補(bǔ)充的電子量，以作為基準(zhǔn)電子量的工序，上述檢測工序根據(jù)上述基準(zhǔn)電子量檢測出膜處理的終點。
而且上述檢測工序優(yōu)選為根據(jù)保持上述被處理體的保持體的溫度或上述被處理體的溫度檢測出膜處理的終點。
另外，本發(fā)明還提供一種膜處理裝置，其特征在于，包括處理裝置，將電子束發(fā)射到被處理體表面的膜上，以處理上述膜；電流傳感器，在上述被處理體的附近捕捉電子束，以作為電流；電流測量機(jī)構(gòu)，測量由上述電流傳感器捕捉到的電流的電流值；運算機(jī)構(gòu)，對上述電流值進(jìn)行時間積分，以求出電子量；檢測機(jī)構(gòu)，根據(jù)上述電子量檢測出膜處理的終點。
根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)處理中的電子量檢測出膜處理的終點，從而可實現(xiàn)不會出現(xiàn)對被處理體表面的膜發(fā)射電子束的過多或不足，而可得到適當(dāng)?shù)哪べ|(zhì)。
上述處理裝置優(yōu)選具有控制發(fā)射到上述膜的上述電子束的發(fā)射量的格柵電極。
另外，本發(fā)明裝置優(yōu)選還包括存儲到達(dá)作為基準(zhǔn)的被處理體的膜處理的終點之前所補(bǔ)充的基準(zhǔn)電子量的存儲機(jī)構(gòu)；上述檢測機(jī)構(gòu)根據(jù)上述基準(zhǔn)電子量檢測出膜處理的終點。
而且上述檢測機(jī)構(gòu)優(yōu)選為根據(jù)保持上述被處理體的保持體的溫度或上述被處理體的溫度檢測出膜處理的終點。
另外，上述處理裝置還包括例如處理容器，配置在上述處理容器內(nèi)的裝載臺，將電子束發(fā)射到裝載在上述裝載臺上的被處理體的多個電子束管。


圖1為本發(fā)明的膜處理裝置的一種實施方式的剖面示意圖；圖2為圖1所示的膜處理裝置的電子束管排列的一例的平面示意圖；圖3A～圖3C為用于說明圖1所示膜處理裝置的膜處理的終點檢測原理的示意圖；圖4為圖1所示格柵電極的電壓和流過電流傳感器的傳感器電流的關(guān)系曲線示意圖；圖5A和圖5B分別表示圖4所示的電壓和傳感器電流微分值之間關(guān)系的曲線；圖6為用于說明終點檢測原理的曲線，用于揭示處理時間和傳感器電流及裝載臺的溫度之間的關(guān)系的曲線；圖7為晶片入射電荷量及收縮率與處理時間的對應(yīng)關(guān)系的一例的示意圖；圖8為膜處理裝置的另一例的相當(dāng)于圖1的示意圖；圖9為用于說明使用圖8所示膜處理裝置的終點檢測原理的曲線；圖10為膜處理裝置的又一例的相當(dāng)于圖1的示意圖；圖11為膜處理裝置的又一例的相當(dāng)于圖1的示意圖；圖12為膜處理裝置的又一例的相當(dāng)于圖1的示意圖；圖13為用于說明使用圖12所示膜處理裝置的終點檢測原理的曲線；
圖14為用于說明使用圖12所示膜處理裝置的終點檢測原理的曲線；圖15A為用于經(jīng)改進(jìn)的膜處理裝置的晶片W的升降機(jī)構(gòu)的示意圖；圖15B為用于現(xiàn)有膜處理裝置的晶片W的升降機(jī)構(gòu)的示意圖。
具體實施例方式
下面，根據(jù)附圖中所示實施例說明本發(fā)明。
首先，參照圖1說明本發(fā)明的膜處理裝置的一種實施方式。
例如，如圖1、圖2所示，本實施方式的膜處理裝置1包括可由鋁等減壓形成的處理容器2，配置在該處理容器2內(nèi)的底面中央、并裝載了被處理體(晶片)W的裝載臺3，在與該裝載臺3對置的處理容器2的上面設(shè)置成呈同心圓狀排列的多根(例如19根)電子束管4和用于控制來自這些電子束管4的電子束B的發(fā)射量的格柵電極5。在控制裝置6的控制下，從各電子束管4向裝載臺3上的晶片整個面發(fā)射電子束B，從而改善形成在晶片W表面上的涂敷型絕緣膜(下稱為“SOD膜”)的膜質(zhì)。由含有例如Si、O、C、H的各元素作為構(gòu)成成分的有機(jī)材料形成SOD膜。另外，形成在晶片W的表面上的膜并不限于SOD膜，也可以是可用作層間絕緣膜或保護(hù)膜的其它膜。下面，根據(jù)需要，將由電子束導(dǎo)致的改性稱為EB固化。
另外，在上述裝載臺3的下面連接升降機(jī)構(gòu)7。經(jīng)升降機(jī)構(gòu)7的圓形螺栓7A升降裝載臺3。通過伸縮自如的不銹鋼制波紋管8(bellows)連接裝載臺3的下面和處理容器2的底面。由此保持處理容器2內(nèi)的氣密性。另外，在處理容器2的周圍形成晶片W的搬出搬入口2A。在該搬出搬入口2A上安裝有可開閉滑門閥9。而在處理容器2的搬出搬入口2A的上方位置形成氣體供給口2B，在處理容器2的底面形成氣體排出口2C。并且，氣體供給源(未圖示)經(jīng)氣體供給管10連接到氣體供給口2B上，真空排氣裝置(未圖示)經(jīng)氣體排出口11連接到氣體排出口2C。而在圖1中，12為波形管覆蓋物(bellows cover)。
另外，上述裝載臺3設(shè)有加熱器(未圖示)。通過該加熱器將晶片W加熱到所希望的溫度。另外，例如，如圖2所示，19個電子束管4由配置在處理容器2上面的中心的一個電子束管4、配置在該中心的電子束管4的周圍的6個電子束管4、和配置在這6個電子束管4周圍的12個電子束管4構(gòu)成。電子束管4具有配置在處理容器2內(nèi)的電子束透過窗。該透過窗由例如透明石英玻璃密封。在該透過窗的下方，對向配置有格柵電極5。
另外，如圖1所示，所述膜處理裝置(電子束處理裝置)1具有終點檢測裝置20。終點檢測裝置20用于檢測晶片W表面的SOD膜的EB固化終點。該終點檢測裝置20包括配置在裝載臺3的上面、包圍著晶片W、并在晶片W的附近捕捉來自電子束管4的電子束的電流傳感器21；連接到該電流傳感器21的電流測量機(jī)構(gòu)(例如電流計)22；按時間對該電流計22的測量值積分(累積)以求出由電流傳感器21捕捉到的電子量的電子量運算機(jī)構(gòu)23；和存儲該運算電子量的存儲機(jī)構(gòu)26。由可捕捉來自電子束管4的電子束的材料制成電流傳感器21。例如，可使用金屬等導(dǎo)體和Si等半導(dǎo)體。另外，終點檢測裝置20還包括用于測量裝載臺3的溫度的溫度傳感器24，和按時間對該溫度傳感器24的測量值按時間進(jìn)行積分的積分機(jī)構(gòu)25。由此，終點檢測裝置20還可間接計算晶片W所吸收的總熱量。
圖3A～圖5為用于說明本實施方式的終點檢測裝置20的測量原理的示意圖。如圖3A所示，由格柵電極5控制來自電子束管4(參照圖1)的電子束B的發(fā)射量。由電流傳感器21捕捉經(jīng)發(fā)射量控制后的電子束B。并且，電流計22用于測量來自電流傳感器21的傳感器電流。由該電流值，可定量把握由電子束管4射入電流傳感器21的電子量。由此，盡管是間接的，但是可定量把握入射到配置在電流傳感器21內(nèi)側(cè)的晶片W的電子量。
這時，可認(rèn)為從電子束管4發(fā)射的電子根據(jù)給電子束管4施加的電壓，具有如圖3B的虛線B所示的某一寬度的能量分布，而不是如圖3B的實線A所示的具有一定的能量值。因此，當(dāng)提高格柵電極5的電壓時，則如圖3C所示，在預(yù)定格柵電壓Vg時，由格柵電極5截斷電子束。即，電子束沒有到達(dá)電流傳感器21，電流值變?yōu)榱?。這時，可認(rèn)為進(jìn)入電流傳感器21的電子數(shù)并不是如圖3C的實線C所示從某一電流值突變?yōu)榱?，而是順?yīng)如圖3B的虛線B所示的電子數(shù)的分布，如圖3C的虛線D所示地逐漸減小到0。
實際上，可求出格柵電壓和傳感器電流21的關(guān)系。圖4表示其結(jié)果。圖4的結(jié)果判斷為對應(yīng)于圖3C。而圖5A則為圖4所示的曲線中當(dāng)電子束管4的施加電壓為20kV時、傳感器電流相對于格柵電壓的變化率(dI/dV)的曲線。另外，圖5B為圖4所示的曲線中當(dāng)電子束管4的施加電壓為20kV時、傳感器電流相對于格柵電壓的變化率(dI/dV)曲線。由圖5A和圖5B可判知，這些曲線與圖3B所示的電子能量分布相對應(yīng)。即，電流傳感器21可準(zhǔn)確且再現(xiàn)性好地捕捉電子束，能可靠地檢測出電子束B的發(fā)射量，并用于膜處理的終點檢測。
并且，在將電子束發(fā)射到晶片W的SOD膜時，可由電流計22的電流值把握由電流傳感器21捕捉到的電子量。例如，如圖6的實線A所示，該電流值在格柵電極5的控制下急速增加，然后穩(wěn)定在一定值上。這時，晶片W的SOD膜被EB固化。并且，按時間對該電流量積分，由此求得到該時間為止的入射電子量。在任意條件下，入射到電流傳感器21的入射電子量和入射到晶片W的SOD膜的入射電子量之間具有某一相關(guān)性。因此，在本實施方式中，可預(yù)先進(jìn)行作為基準(zhǔn)的晶片W的SOD膜的EB固化。并且，在得到最優(yōu)改性狀態(tài)時，在電子量運算機(jī)構(gòu)23中，根據(jù)時間對由電流傳感器21檢測出的電流值進(jìn)行積分。該積分值具有作為基準(zhǔn)電子量的功能。將該基準(zhǔn)電子量存儲到控制裝置6的存儲機(jī)構(gòu)26中。并依次比較該基準(zhǔn)電子量和經(jīng)電子量運算機(jī)構(gòu)23得到的實際處理晶片W時的運算電子量，從而檢測出實際晶片W的SOD膜的EB固化的終點。由晶片W的SOD膜等的膜質(zhì)決定基準(zhǔn)電子量。因此，需要根據(jù)每一種膜求得基準(zhǔn)電子量。
另外，通過所入射的電子和熱的復(fù)合作用來進(jìn)行EB固化。因此，為了檢測出最佳的EB固化終點，可使用溫度的時間積分。因此，可預(yù)先進(jìn)行作為基準(zhǔn)的晶片W的SOD膜的EB固化。與求出基準(zhǔn)電子量的情況相同，在得到最佳的改性狀態(tài)時，在時間積分機(jī)構(gòu)25中根據(jù)時間對由溫度傳感器24檢測出的溫度進(jìn)行積分。該積分值具有作為基準(zhǔn)熱量(基準(zhǔn)積分溫度)的功能。將該基準(zhǔn)熱量存儲到控制裝置6的存儲機(jī)構(gòu)26中。并且，還可依次比較該基準(zhǔn)熱量和經(jīng)電子量運算機(jī)構(gòu)23得到的實際處理晶片W時的運算熱量，根據(jù)上述基準(zhǔn)電子量檢測出終點，并根據(jù)基準(zhǔn)熱量檢測出終點，將此時作為實際晶片的SOD膜的EB固化的終點。或者，可將實際晶片處理中的運算電子量和運算熱量的乘積與基準(zhǔn)電子量和基準(zhǔn)熱量的乘積比較，以決定終點。即，在本實施方式中，除了可根據(jù)基準(zhǔn)電子量定量檢測出EB固化的終點之外，還可通過參照基準(zhǔn)熱量，更準(zhǔn)確地檢測終點。
而且也可使用晶片入射電荷量和收縮率這樣的指標(biāo)檢測終點。晶片入射電荷量為由電流傳感器21所檢測的電流量乘以電流傳感器面積和晶片面積的比值，求得總晶片入射電流量(計算值)，然后除以晶片面積后得到的值。收縮(shrink)率是指膜厚收縮率。圖7表示這些指標(biāo)和處理時間的對應(yīng)關(guān)系的一例。在圖7所示例子中，當(dāng)處理時間和收縮率增加，所測量·計算的晶片入射電荷量也增加。由于收縮率是表示電子束的固化效果的指標(biāo)，所以在預(yù)先把握晶片入射電荷量和收縮率的相關(guān)性時，也可在實際處理時監(jiān)視晶片入射電荷量，在檢測出達(dá)到規(guī)定的收縮率的晶片入射電荷量時結(jié)束處理。
但當(dāng)對SOD膜等膜施加EB固化時，則通常來說，越接近于膜表面區(qū)域，碳成分越少，導(dǎo)致膜質(zhì)均勻性降低。當(dāng)對這種SOD膜等膜進(jìn)行蝕刻或灰化(ashing)時，則根據(jù)深度改變蝕刻條件和灰化條件，有可能使蝕刻和灰化的形狀變差或使蝕刻率降低。另外，還存在受到由清洗液等造成的蝕刻的可能性。因此，在將SOD膜涂敷在晶片W上的情況下，涂敷工序被分割為多個工序，在各工序中分階段地涂敷碳濃度很高的涂敷材料，并在SOD膜的深度方向上設(shè)置碳濃度梯度。由此，越靠上層碳濃度越高。這樣，通過在深度方向上設(shè)置碳濃度梯度，則即使因EB固化使SOD膜的表層部的碳濃度減小，但由于該部分的碳濃度預(yù)先設(shè)定為高濃度，所以，在EB固化終止時，SOD膜在深度方向上的濃度大致均勻，從而可解決上述問題。
接著，說明本實施方式的電子束處理裝置1的膜處理終點的檢測方法。在晶片W的SOD膜上施加EB固化時，首先，經(jīng)晶片搬送臂(未圖示)將晶片W搬送到電子束處理裝置1。然后，打開滑口閥9，由晶片搬送臂將晶片W從搬出搬入口2A搬送到處理容器2內(nèi)，置于處理容器2內(nèi)處于待機(jī)狀態(tài)的裝載臺3上。之后，晶片搬動臂從處理容器2中退出，滑口閥9關(guān)閉，處理容器2內(nèi)成為氣密狀態(tài)。其間，經(jīng)升降機(jī)構(gòu)7使上升裝載臺3，而使晶片W和電子束管4保持規(guī)定距離的間隔。
然后，經(jīng)真空排氣裝置排出處理容器2內(nèi)的空氣，同時，從氣體供給源向處理容器2內(nèi)提供例如Ar或N2等惰性氣體。由此，由惰性氣體置換處理容器2內(nèi)的空氣，并將處理容器2內(nèi)的惰性氣體的壓力保持為規(guī)定壓力。這時，使裝載臺3的加熱器工作，加熱晶片W，并將其保持在規(guī)定的溫度。如圖3B所示，在該狀態(tài)下，將規(guī)定的電壓施加到所有的電子束管4，并從各電子束管4向晶片W發(fā)射具有某一能量分布的電子束B。并且，通過格柵電極5控制電子束的發(fā)射量，并開始SOD膜的EB固化。
將通過格柵電極5的電子入射到晶片W的SOD膜或電流傳感器21。并且，電流計22用于測量由電流傳感器21捕捉到的電子以作為電流值。并將該測量值輸出到控制裝置6中。在控制裝置6中，由電流計22得到的測量值進(jìn)行A/D變換，在電子量運算機(jī)構(gòu)23中按時間積分電流值后進(jìn)行電子量運算。另外，同時在溫度傳感器24中測量裝載臺3的溫度。與電子量同樣，在時間積分機(jī)構(gòu)25中按時間對測量溫度進(jìn)行積分，然后運算積分溫度。
在控制裝置6中依次比較電子量運算機(jī)構(gòu)23中的運算電子量和基準(zhǔn)電子量。當(dāng)運算電子量達(dá)到基準(zhǔn)電子量時，則判斷EB固化達(dá)到終點，并且在輸出控制信號后，停止電子束B的發(fā)射，來終止EB固化?；蛘?，這時，在時間積分機(jī)構(gòu)25的積分溫度沒有達(dá)到基準(zhǔn)積分溫度時，也可繼續(xù)進(jìn)行EB固化，直至運算熱量達(dá)到基準(zhǔn)積分溫度。
如上所述，根據(jù)本實施方式，在晶片W的附近由電流傳感器21捕捉電子束B，并在電流計22中測量由電流傳感器21捕捉到的電子量以作為電流值，由于根據(jù)在電子量運算機(jī)構(gòu)23中進(jìn)行時間積分而得到的電子量檢測出EB固化的終點，所以不會導(dǎo)致對晶片W的SOD膜等的膜發(fā)射電子束出現(xiàn)過多或不足，通?？蛇M(jìn)行最佳的EB固化。即，可得到具有所希望的k值的適當(dāng)膜質(zhì)。
另外，根據(jù)本實施方式，預(yù)先求出作為基準(zhǔn)的到晶片W的膜的EB固化終點為止所捕捉到的基準(zhǔn)電子量，并根據(jù)該基準(zhǔn)電子量檢測出EB固化的終點，所以能可靠地檢測出對應(yīng)于合適的膜質(zhì)的EB固化終點，并可實現(xiàn)EB固化終止的實時自動化。此時，由于可通過測量裝載臺3的溫度，并根據(jù)該測量值的積分溫度檢測出終點，所以能更可靠地檢測出EB固化的終點。另外，由于設(shè)有格柵電極5，所以可以更可靠地控制電子束B的發(fā)射量。
接著，參照圖8～圖12重點說明其它的終點檢測方法和裝置的特征部分，同樣的部分被賦予同樣的附圖標(biāo)記。圖8和圖9表示通過使用傅立葉變換紅外光譜分析(FT-IR)裝置和質(zhì)量分析裝置等氣體分析裝置定量分析特定氣體以檢測出EB固化終點的裝置。
圖8所示的電子束處理裝置1包括處理容器2、裝載臺3、電子束管4和格柵電極5，除終點檢測機(jī)構(gòu)不同以外，其它裝置以上述實施方式的結(jié)構(gòu)為準(zhǔn)。并且，將真空排氣裝置13經(jīng)氣體排出管11連接到處理容器2。將氣體排出管11與氣體導(dǎo)入管11A和氣體導(dǎo)出管11B連接。并經(jīng)這些管道11A、11B，而將終點檢測裝置40連接到氣體排出管11。終點檢測裝置由例如質(zhì)量分析裝置或FT-IR裝置等構(gòu)成。本實施方式中使用質(zhì)量分析裝置40。
當(dāng)通過EB固化使氣體由晶片W的SOD膜中逸出時，則該逸出氣體由處理容器2排出到氣體排出管11中。并將該排出氣體由氣體導(dǎo)入管11A導(dǎo)入質(zhì)量分析裝置40內(nèi)，對氣體成分進(jìn)行分析。將分析后的氣體從氣體導(dǎo)出管11B導(dǎo)出到氣體排出管11中。例如，當(dāng)晶片W表面的SOD膜EB固化時，在SOD膜中因入射電子的能量而產(chǎn)生縮聚反應(yīng)等化學(xué)反應(yīng)，使水和氫氣從SOD膜中逸出。對于該逸出氣體，通過質(zhì)量分析裝置40依次定量分析多種氣體成分，即，監(jiān)視EB固化時的逸出氣體成分。由此，可進(jìn)行終點檢測，即，可期望達(dá)到與上述實施方式相同的作用效果。
圖9表示覆有SOD膜的采樣晶片和沒有覆膜的硅晶片進(jìn)行EB固化時的處理時間和各氣體成分濃度(強(qiáng)度)之間的關(guān)系。(i)表示氫氣的強(qiáng)度。由圖9中可以清楚地看出，隨時間推移，氫氣從SOD膜逸出的逸出量(強(qiáng)度)減小。因此，本實施方式中將氫氣強(qiáng)度作為指標(biāo)進(jìn)行終點檢測。預(yù)先按時間對到對SOD膜進(jìn)行了適當(dāng)?shù)腅B固化時為止的氫氣強(qiáng)度進(jìn)行積分，并將該積分值用作終點判斷的基準(zhǔn)值。并且，在實際中對晶片進(jìn)行EB固化時，與上述情況相同，比較實際處理時的強(qiáng)度積分值和所述基準(zhǔn)值，并將強(qiáng)度積分值達(dá)到基準(zhǔn)值的時間判斷為EB固化的終點。因此，此時也可期望達(dá)到與上述實施方式相同的作用效果。另外，圖9所示結(jié)果是在下列條件下進(jìn)行EB固化時得到的。
EB固化條件晶片溫度350℃惰性氣體Ar(10Torr、3L/分)電子束管施加電壓13kV管電流170μA處理時間5分如上所述，當(dāng)使用質(zhì)量分析裝置40時，就可檢測出EB固化的終點。但除此之外，通過分析逸出氣體也可把握堆積在例如處理容器2的內(nèi)壁的氣體成分。通過定量分析該氣體成分，而可推定距內(nèi)壁的堆積膜厚。并且，根據(jù)該堆積膜厚，可推定處理容器2內(nèi)的清洗時期。而且通過分析氧氣，還可監(jiān)視處理容器2內(nèi)有無氣體泄漏。
另外，因發(fā)射電子束SOD膜中會產(chǎn)生縮聚反應(yīng)，而從SOD膜中逸出水分子。如圖10所示，將FT-IR裝置用作終點檢測裝置，則可定量分析上述水分子并按時間進(jìn)行積分，由此，與上述各實施方式相同，可檢測出EB固化的終點。在圖10的情況下，經(jīng)管道51將FT-IR裝置50連接到處理容器2。由此，可由管道51中取出游離在晶片W上方的水分子(水蒸汽)，并由FT-IR裝置50測量該水分子中氫-氧鍵的紅外吸收強(qiáng)度。根據(jù)時間對該吸收強(qiáng)度進(jìn)行積分，就可檢測出EB固化的終點。當(dāng)然，在該情況下，也可將質(zhì)量分析裝置等氣體分析裝置用作終點檢測裝置。
另外，還可使用發(fā)光光譜分析檢測EB固化的終點。在該情況下，例如，如圖11所示，將光軸儀61(collimator)安裝在處理容器2四周壁的上部，并經(jīng)濾光器62將分光器60連接到該光軸儀61上。并且，由分光器60對經(jīng)光軸儀61和濾光器62取得的發(fā)光光譜進(jìn)行分光，測量對應(yīng)于特定的逸出氣體(例如氫自由基等)的等離子體的特定波長的發(fā)光光譜強(qiáng)度，并按時間對該發(fā)光強(qiáng)度進(jìn)行積分。并根據(jù)該積分值檢測出EB固化的終點。在該情況下也可使用基準(zhǔn)晶片預(yù)先算出用作基準(zhǔn)值的積分值。并可通過將實際EB固化晶片W時所得到的積分值與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，檢測出EB固化的終點，從而可期望實現(xiàn)與上述實施例相同的作用效果。
另外，還可利用晶片表面的SOD膜的折射率檢測出EB固化的終點。在晶片W的SOD膜的EB固化中，通過從電子束管向SOD膜射入電子，而可給形成SOD膜的有機(jī)化合物施加活化能，并通過縮聚反應(yīng)等生成氣體，結(jié)果是SOD膜收縮(shrink)并固化。因SOD膜的收縮，SOD膜的折射率也隨之改變。因此，根據(jù)SOD膜的折射率和收縮率的關(guān)系，可檢測出EB固化的終點。這也可期望實現(xiàn)與上述實施例方式相同的作用效果。
例如，在圖12所示的電子束處理裝置1中將折射率測量器(例如，使用單一波長的光譜偏振光橢圓計)70安裝在處理容器2的上面。通過該折射率測量器70來測量SOD膜的折射率。并根據(jù)上述各電子束處理裝置1來構(gòu)成其它部分。圖13表示在下述條件下設(shè)定電子束處理裝置1并進(jìn)行EB固化時的EB固化的處理時間和SOD膜的收縮率和其折射率(RI)之間的關(guān)系。這時，使用633nm的單一波長來測量折射率。如圖13所示，收縮率和折射率都隨著處理時間經(jīng)過而大致成比例地增加。在檢測出了EB固化的終點的情況下，與上述情況相同，對基準(zhǔn)晶片按時間來積分到預(yù)先進(jìn)行了合適的EB固化時為止的折射率，并使用該積分值來作為終點判斷的基準(zhǔn)值。并且，在實際EB固化晶片W時，按時間來積分折射率，并判斷該積分值達(dá)到基準(zhǔn)值的時間來作為EB固化的終點。這時也可期望實現(xiàn)與上述實施例相同的作用效果。
EB固化的條件處理容器內(nèi)壓力10Torr晶片溫度350℃氬氣標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下3L/分電子束管施加電壓13kV管電流260μA
另外，如上所述，EB固化受到晶片溫度的影響。因此，通過將處理時間設(shè)為一定并改變電子束管4的管電流，以研究SOD膜EB固化時的溫度影響。結(jié)果可知，管電流越大，溫度越高，收縮率和硬度(彈性系數(shù))越大。另外，將管電流設(shè)為一定并改變處理時間也可得到相同的結(jié)果。
圖14表示收縮率和彈性系數(shù)的相關(guān)性。該圖表示改變晶體溫度進(jìn)行EB固化時的SOD膜收縮率和彈性系數(shù)的相關(guān)性。根據(jù)圖14可知，晶片溫度越高，彈性系數(shù)相對于收縮率的梯度越大。另外還可知，即使收縮率相同，若晶片溫度不同，則彈性系數(shù)也不同。這樣，由于根據(jù)晶片溫度改變收縮率和彈性系數(shù)的關(guān)系，所以，即使在為了得到所需的SOD膜的彈性系數(shù)而根據(jù)SOD膜的折射率檢測出EB固化的終點時，也可通過參照晶片溫度的積分溫度，而更加準(zhǔn)確地檢測出終點。此時，也可期望實現(xiàn)與上述實施方式相同的作用效果。
另外，可安裝干涉光式膜厚計以取代上述折射率測量器70。通過使用該干涉光式膜厚計檢測膜厚變化，就可檢測出EB固化的終點。若對SOD膜進(jìn)行EB固化，則隨著時間推移，SOD膜收縮，膜厚逐漸減小。通過利用干涉光式膜厚計檢測該膜厚變化，就可檢測出EB固化的終點。這時也與上述實施方式相同，可通過參照晶片溫度的積分溫度，更準(zhǔn)確地檢測出終點。
另外，也可在裝載臺上設(shè)置重量檢測器，并由該重量檢測器檢測晶片重量，這種情況沒有圖示。這時可將預(yù)先進(jìn)行了基準(zhǔn)晶片的適度EB固化的重量作為基準(zhǔn)重量存儲在存儲機(jī)構(gòu)中。此時，在實際上晶片經(jīng)EB固化時，依次檢測出晶片的重量，而將晶片重量達(dá)到基準(zhǔn)重量的時間作為EB固化的終點。
另外，圖15A和圖15B為用于電子束處理裝置的晶片W的升降機(jī)構(gòu)的示意圖。如圖15A所示，在上述各實施方式中的電子束處理裝置1的處理容器2的底面設(shè)有多個(例如3個)升降銷15。當(dāng)與外部的晶片搬送機(jī)構(gòu)之間交接晶片W時，升降銷15如圖15的箭頭所示進(jìn)行升降。升降銷15由例如銷部15A和與該銷部15A形成一體的支撐部15B形成。如圖15A所示，支撐部15B經(jīng)O形環(huán)16貫通處理容器2的底部，并可升降。
例如，將氧化鋁等的陶瓷熔化在不銹鋼等金屬的表面上而形成上述銷部15A。另外，由不銹鋼等金屬制成支撐部15B。通過將陶瓷熔化在銷部15A，而使升降銷15與地電位絕緣。由此，可在發(fā)射電子束時防止放電。另外，通過在由金屬原料精密加工支撐部15B的同時使用O形環(huán)16，可提高氣密性。當(dāng)然，也可使用陶瓷以外的絕緣體包覆銷部15A。另外，銷部15A本身也可由陶瓷等絕緣體制成。由于升降銷15具有這種結(jié)構(gòu)，故處理容器2可在具有真空密封結(jié)構(gòu)的同時，采用放電對策。由此，能可靠并良好地實施EB固化，并且，可降低以所希望的加工精度精加工支撐部15B的面部(與O形環(huán)16的接觸面)的成本。還可將該升降銷15設(shè)置在電子束處理裝置1的裝載臺3上。
但是，在圖15B所示的現(xiàn)有的電子束處理裝置100的情況下，可由不銹鋼等金屬制成升降銷115。因此，升降銷115為地電位。由此，在發(fā)射電子束時，經(jīng)升降銷115放電，電流按照圖15B的空白箭頭所示方向流動，因此有可能妨礙EB固化。另外，在圖1 5B中，102為處理容器，104為電子束管，116為O形環(huán)。
另外，本發(fā)明并不限于上述實施方式。只要不脫離本發(fā)明主要特征，本發(fā)明還可有各種變形例。例如，在上述實施方式中，測量裝載臺3的溫度，并將該溫度用作晶片W的溫度。但也可直接測量晶片W的溫度。這樣，可更準(zhǔn)確地檢測出終點。另外，盡管在上述實施方式中設(shè)有格柵電極5，但在省略格柵電極的情況下也適用于本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種膜處理方法，其特征在于，包括處理工序，將電子束發(fā)射到被處理表面的膜上，以處理所述膜；電流測量工序，在所述處理工序中，在所述被處理體的附近捕捉電子束而作為電流值進(jìn)行測量；檢測工序，根據(jù)按時間對所述電流值積分所得的電子量檢測出膜處理的終點。
2.如權(quán)利要求1所述的膜處理方法，其特征在于，在所述處理工序中，由格柵電極控制發(fā)射到所述膜的所述電子束的發(fā)射量。
3.如權(quán)利要求1所述的膜處理方法，其特征在于，還包括預(yù)先求出到達(dá)作為基準(zhǔn)的被處理體的膜處理的終點之前所補(bǔ)足的電子量以作為基準(zhǔn)電子量求出的工序；所述檢測工序根據(jù)所述基準(zhǔn)電子量檢測出膜處理的終點。
4.如權(quán)利要求1所述的膜處理方法，其特征在于，所述檢測工序根據(jù)保持所述被處理體的保持體的溫度或所述被處理體的溫度檢測出膜處理的終點。
5.一種膜處理裝置，其特征在于，包括處理裝置，將電子束發(fā)射到被處理體表面的膜上以處理所述膜；電流傳感器，在所述被處理體的附近捕捉電子束以作為電流；電流測量機(jī)構(gòu)，測量由所述電流傳感器捕捉到的電流的電流值；運算機(jī)構(gòu)，按時間對所述電流值積分以求得電子量；檢測機(jī)構(gòu)，根據(jù)所述電子量檢測出膜處理的終點。
6.如權(quán)利要求5所述的膜處理裝置，其特征在于，所述處理裝置具有格柵電極，以控制發(fā)射到所述膜的所述電子束的發(fā)射量。
7.如權(quán)利要求5所述的膜處理裝置，其特征在于，還包括存儲機(jī)構(gòu)，用于存儲到達(dá)作為基準(zhǔn)的被處理體的膜處理終點之前所補(bǔ)充的基準(zhǔn)電子量；所述檢測機(jī)構(gòu)根據(jù)所述基準(zhǔn)電子量檢測出膜處理的終點。
8.如權(quán)利要求5所述的膜處理裝置，其特征在于，所述檢測機(jī)構(gòu)根據(jù)保持所述被處理體的保持體的溫度或所述被處理體的溫度檢測出膜處理的終點。
9.如權(quán)利要求5所述的膜處理裝置，其特征在于，所述處理裝置包括處理容器，配置在所述處理容器內(nèi)的裝載臺，將電子束發(fā)射到裝載在所述裝載臺上的被處理體的多個電子束管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種膜處理方法，其特征在于，包括將電子束發(fā)射到被處理體的膜上以處理所述膜的處理工序；在上述處理工序中，在上述被處理體的附近捕捉電子束以作為電流值進(jìn)行測量的電流測量工序；根據(jù)按時間對上述電流值積分得到的電子量檢測出膜處理的終點的檢測工序。根據(jù)本發(fā)明，可實現(xiàn)不會過多或不充分地對被處理體的膜發(fā)射電子束，從而可得到適當(dāng)?shù)哪べ|(zhì)。
文檔編號G03C5/16GK1510720SQ200310121199
公開日2004年7月7日 申請日期2003年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月24日
發(fā)明者大西正, 濱學(xué) 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社