專(zhuān)利名稱(chēng)：薄膜處理方法和薄膜處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜處理方法和薄膜處理系統(tǒng)，特別是涉及可以均勻的膜厚進(jìn)行薄膜處理，或通過(guò)等離子體處理裝置除去膜上帶電電荷的薄膜處理方法和薄膜處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體器件的高集成化和高速化，布線(xiàn)結(jié)構(gòu)微細(xì)化，對(duì)抗蝕劑膜的布線(xiàn)圖形的高精細(xì)化和降低布線(xiàn)間的電容越來(lái)越重要。即，布線(xiàn)圖形越高精細(xì)化，越需要抗蝕劑膜具有均勻的膜厚，而為了進(jìn)行正確的蝕刻，需要層間絕緣膜具有均勻的膜厚。
在形成抗蝕劑膜和層間絕緣膜的情況下，例如大多使用旋轉(zhuǎn)涂布和烘焙爐，在被處理體的表面上涂布有機(jī)材料并形成涂布型絕緣膜(以下稱(chēng)為‘SOD膜’)。此外，為了降低層間絕緣膜的布線(xiàn)間的電容，作為SOD膜材料，正在開(kāi)發(fā)各種低-k(Low-k低介電率)膜材料。而且，作為膜形成的一個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)SOD膜實(shí)施熱固化，或者最近使用電子束處理裝置(EB裝置)對(duì)SOD膜實(shí)施電子束固化(EB固化)。
例如，如果使用旋轉(zhuǎn)涂布，在被處理體(例如，晶片)上形成SOD膜，則如圖9(a)所示，有晶片中央部的膜厚薄，隨著向直徑方向外側(cè)膜厚逐漸增加的傾向。在對(duì)這樣的SOD膜實(shí)施EB固化時(shí)，以往如圖9(b)所示，使多個(gè)電子束管各自的輸出均勻，向晶片整個(gè)表面照射均勻的電子束。
在使用等離子體處理裝置，在晶片上形成層間絕緣膜等薄膜的情況下，盡管不是旋轉(zhuǎn)涂布情況，但也在膜厚上產(chǎn)生偏差，難以獲得均勻的膜厚。此外，如果使用等離子體處理裝置來(lái)形成薄膜，則通過(guò)從等離子體接受電荷而薄膜充電，對(duì)其后的處理產(chǎn)生各種危害。在進(jìn)行蝕刻時(shí)也產(chǎn)生充電現(xiàn)象。
因此，以往作為除去薄膜的電荷的方法，例如已知以下方法向晶片注入電子束(陰離子)來(lái)中和薄膜的陽(yáng)離子的方法(專(zhuān)利文獻(xiàn)1)；使用紫外線(xiàn)燈等中和電荷產(chǎn)生部件，從氬氣等中產(chǎn)生浮游電荷體(包含正離子及電子)，用這種浮游電荷體中和薄膜表面的電荷的方法(專(zhuān)利文獻(xiàn)2)等。此外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)3中公開(kāi)了向半導(dǎo)體基板表面的電荷積蓄部分照射紫外線(xiàn)，除去半導(dǎo)體基板表面電荷的方法。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1(日本)特開(kāi)平9-181056號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求1～3、 段、及圖2)專(zhuān)利文獻(xiàn)2(日本)特開(kāi)平7-14761號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求1、權(quán)利要求2、及 段)專(zhuān)利文獻(xiàn)3(日本)特開(kāi)平5-243160號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求1、權(quán)利要求4、及 段)但是，在進(jìn)行現(xiàn)有的抗蝕劑膜或?qū)娱g絕緣膜的薄膜處理時(shí)，如上所述，進(jìn)行SOD膜的涂布、SOD膜的烘焙處理及固化(cure)處理，但在進(jìn)行其中任何一個(gè)處理中，都難以均勻地調(diào)整膜厚，例如如果使用旋轉(zhuǎn)器涂布SOD膜，則如圖9(a)所示，SOD膜的膜厚不均勻，該狀態(tài)在利用烘焙爐的熱處理后仍保留，所以在接續(xù)這些處理的EB固化后，如圖9(c)所示，膜厚照樣不均勻保留，存在難以獲得均勻的膜厚的課題。在膜厚不均勻的情況下，其后的處理，例如如果是層間絕緣膜的情況，則難以適應(yīng)規(guī)定的圖形并均勻地實(shí)施正確的蝕刻，還會(huì)帶來(lái)成品率下降的危險(xiǎn)。此外，在抗蝕劑膜的情況下，難以進(jìn)行曝光工序中要求的高精細(xì)掃描。
作為除去形成在晶片表面上的薄膜的電荷的方法，在采用專(zhuān)利文獻(xiàn)1的方法時(shí)，通過(guò)電子束產(chǎn)生的陰離子，只不過(guò)能夠除去薄膜的陽(yáng)離子。在采用專(zhuān)利文獻(xiàn)2的方法時(shí)，由于使用紫外線(xiàn)，所以可以除去薄膜表面的電荷，但紫外線(xiàn)產(chǎn)生的電荷不浸透到薄膜的內(nèi)部，只不過(guò)可以除去薄膜表面的電荷，不能除去內(nèi)部積蓄的電荷。而在采用專(zhuān)利文獻(xiàn)3的方法時(shí)，仍存在紫外線(xiàn)難以浸透到薄膜的內(nèi)部的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是用于解決上述課題的發(fā)明，目的在于提供可以獲得均勻的薄膜處理的薄膜處理方法和薄膜處理系統(tǒng)。此外，本發(fā)明的目的在于提供能夠可靠地除去被處理體中積蓄的電荷的薄膜處理方法及薄膜處理系統(tǒng)。
本發(fā)明方案1記載的薄膜處理方法包括在從多個(gè)電子束管向形成在被處理體上的膜照射電子束并調(diào)整膜厚的工序，其特征在于在上述工序中，根據(jù)上述膜厚的分布單獨(dú)控制上述多個(gè)電子束管各自的輸出或照射時(shí)間。
本發(fā)明方案2記載的薄膜處理方法包括測(cè)定形成在被處理體表面上的膜的膜厚的工序；以及從多個(gè)電子束管向上述膜照射電子束并調(diào)整上述膜厚的工序，其特征在于在調(diào)整上述膜厚的工序中，根據(jù)上述膜厚的測(cè)定結(jié)果，單獨(dú)控制上述多個(gè)電子束管各自的輸出或照射時(shí)間。
本發(fā)明方案3記載的薄膜處理方法的特征在于，在方案1或方案2記載的發(fā)明中，包括使上述被處理體旋轉(zhuǎn)，同時(shí)在上述被處理體上形成涂布膜的工序。
本發(fā)明方案4記載的薄膜處理方法的特征在于在方案1或方案2記載的發(fā)明中，包括在上述被處理體上形成CVD膜(化學(xué)氣相沉積膜Chemical Vapor Deposition Film)的工序。
本發(fā)明方案5記載的薄膜處理方法的特征在于在方案1～方案4中任何一個(gè)方案記載的發(fā)明中，與上述被處理體的內(nèi)側(cè)相比，越配置在外側(cè)的電子束管，越增大設(shè)定其輸出。
本發(fā)明方案6記載的薄膜處理方法包括從多個(gè)電子束管向被處理體照射電子束并除去被處理體的薄膜上帶電電荷的工序，其特征在于在上述工序中，將上述被處理體放置在稀有氣體環(huán)境下，通過(guò)上述稀有氣體而將電子束照射在上述被處理體上。
本發(fā)明方案7記載的薄膜處理方法包括測(cè)定在被處理體的薄膜上帶電電荷的工序；以及根據(jù)上述電荷量的測(cè)定結(jié)果，從多個(gè)電子束管向上述膜照射電子束并除去上述電荷的工序，其特征在于在上述除去電荷工序中，將上述被處理體放置在稀有氣體環(huán)境中，通過(guò)上述稀有氣體，將電子束照射到上述被處理體上。
本發(fā)明方案8記載的薄膜處理系統(tǒng)包括膜厚測(cè)定裝置，測(cè)定在被處理體上形成的膜的膜厚；以及電子束處理裝置，具有將電子束照射到上述被處理體的膜上的多個(gè)電子束管，其特征在于上述電子束處理裝置具有根據(jù)上述膜厚測(cè)定裝置的測(cè)定結(jié)果，單獨(dú)控制上述多個(gè)電子束管各自的輸出或照射時(shí)間的控制裝置。
本發(fā)明方案9記載的薄膜處理系統(tǒng)包括電荷量測(cè)定部件，測(cè)定被處理體的薄膜所帶電荷量；以及電子束處理裝置，具有將電子束照射到上述被處理體上并除去上述電荷的多個(gè)電子束管，其特征在于上述電子束處理裝置具有向處理容器內(nèi)供給稀有氣體的部件，以及根據(jù)上述電荷量測(cè)定部件的測(cè)定結(jié)果控制上述多個(gè)電子束管的輸出或照射時(shí)間的控制裝置，通過(guò)向上述處理容器內(nèi)供給的稀有氣體，將電子束照射到上述被處理體上。
本發(fā)明方案10記載的薄膜處理系統(tǒng)的特征在于在方案8或方案9記載的發(fā)明中，將上述多個(gè)電子束管同心圓狀地排列。
本發(fā)明方案11記載的薄膜處理系統(tǒng)的特征在于在方案8或方案10上述的發(fā)明中，包括在上述被處理體上形成膜的旋轉(zhuǎn)式的涂布裝置。
本發(fā)明方案12記載的薄膜處理系統(tǒng)的特征在于在方案8～方案11中任何一項(xiàng)記載的發(fā)明中，包括在上述被處理體上形成膜的等離子體處理裝置。


圖1是表示適用于本發(fā)明的薄膜處理系統(tǒng)的EB裝置的構(gòu)成圖。
圖2是表示圖1所示的EB裝置的電子束管排列的一例的平面圖。
圖3是表示本發(fā)明的薄膜處理系統(tǒng)的一實(shí)施方式的、以方框圖方式表示的構(gòu)成圖。
圖4是表示將EB裝置的電子束單元的各電子束管的輸出設(shè)定得相同時(shí)獲得的SOD膜的處理時(shí)間、收縮率及k值之間關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
圖5是表示將EB裝置的電子束單元的各電子束管的輸出設(shè)定得相同時(shí)獲得的SOD膜的處理時(shí)間、收縮率及彈性系數(shù)之間關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
圖6是表示由本發(fā)明的薄膜處理方法的一實(shí)施方式獲得的SOD膜的處理過(guò)程的曲線(xiàn)圖，圖6(a)是表示烘焙處理后的晶片的SOD膜的膜厚分布的曲線(xiàn)圖，圖6(b)是表示電子束單元的各電子束管的輸出分布的曲線(xiàn)圖，圖6(c)是表示EB固化后的晶片的SOD膜的膜厚分布的曲線(xiàn)圖。
圖7是表示監(jiān)視器晶片的主要部分的概念圖。
圖8是表示一例等離子體處理裝置的概念圖。
圖9(a)～圖9(c)是表示現(xiàn)有的EB固化前后的晶片的SOD膜的膜厚分布和電子束單元的輸出的與圖6(a)、圖6(b)、圖6(c)對(duì)應(yīng)的圖。
符號(hào)說(shuō)明10旋轉(zhuǎn)涂布器；30膜厚測(cè)定裝置；40電子束處理裝置；43電子束單元(多個(gè)電子束管)；43A第一電子束管；43B第二電子束管；43C第三電子束管；44控制裝置；S薄膜處理系統(tǒng)；B電子束；CW監(jiān)視器晶片(電荷量測(cè)量部件)；W晶片(被處理體)。
具體實(shí)施例方式
以下，根據(jù)圖1～圖8所示的實(shí)施方式來(lái)說(shuō)明本發(fā)明。
例如，如圖3所示，本實(shí)施方式的薄膜處理系統(tǒng)S包括在被處理體(例如，晶片)的表面上涂布SOD膜材料的旋轉(zhuǎn)式涂布裝置(旋轉(zhuǎn)涂布器)10；配置在該旋轉(zhuǎn)涂布器10的下游側(cè)并對(duì)晶片上形成的SOD膜進(jìn)行熱處理的烘焙爐20；配置在烘焙爐20的下游側(cè)并測(cè)定熱處理后的SOD膜的膜厚的膜厚測(cè)定裝置30；以及配置在該膜厚測(cè)定裝置30的下游側(cè)并根據(jù)膜厚測(cè)定裝置30的測(cè)定結(jié)果，將電子束照射到SOD膜上的電子束處理裝置(EB裝置)40。作為此時(shí)使用的旋轉(zhuǎn)涂布器10、烘焙爐20和膜厚測(cè)定裝置30，可以使用現(xiàn)有的公知的裝置。
在上述旋轉(zhuǎn)涂布器10中形成的SOD膜如上述那樣，隨著從晶片的中心向直徑方向外側(cè)行進(jìn)，有膜厚加厚的傾向。這種狀況即使在烘焙爐20中對(duì)晶片進(jìn)行處理后仍然存在。因此，在本實(shí)施方式中，可以在使用以下具體說(shuō)明的EB裝置40對(duì)SOD膜實(shí)施EB固化時(shí)，將SOD膜的膜厚均勻化。
即，例如，如圖1所示，本實(shí)施方式中使用的EB裝置40包括由鋁等可減壓地形成的處理容器41；配設(shè)在該處理容器41內(nèi)的底面中央并載置被處理體(晶片)W的載置臺(tái)42；在與該載置臺(tái)42對(duì)置的處理容器41的上面同心圓狀地排列安裝的多個(gè)(例如，19個(gè))電子束單元43；以及控制載置臺(tái)42和電子束單元43等的控制裝置44；在控制裝置44的控制下，從電子束單元43將電子束照射到載置臺(tái)42上的晶片W整個(gè)表面上，進(jìn)行形成在晶片W上的SOD膜的EB固化。如果對(duì)SOD膜實(shí)施EB固化，則如后述那樣SOD膜產(chǎn)生收縮。利用這種收縮，在本實(shí)施方式中將SOD膜的膜厚均勻化。
在上述載置臺(tái)42的下面連接升降機(jī)構(gòu)45，通過(guò)升降機(jī)構(gòu)45的絲杠45A，使載置臺(tái)42升降。載置臺(tái)42的下面和處理容器41的底面通過(guò)可自由伸縮的不銹鋼制的波紋管(bellows)46連接，通過(guò)波紋管46保持處理容器41內(nèi)的密封。此外，在處理容器41的周面上形成晶片W的運(yùn)送出入口41A，在該運(yùn)送出入口41A上可開(kāi)閉地安裝閘門(mén)閥47。而且，在處理容器41中形成位于運(yùn)送出入口41A上方的氣體供給口41B，在處理容器41的底面上形成氣體排氣口41C。而且，在氣體供給口41B中通過(guò)氣體供給管48連接氣體供給源(未圖示)，而在氣體排氣口41C上通過(guò)氣體排氣管49連接真空排氣裝置(未圖示)。再有，在圖1中，46A是波紋管護(hù)板。
而且，上述載置臺(tái)42的上面有加熱器42A，通過(guò)該加熱器42A將晶片W加熱到期望的溫度。此外，例如圖2所示，19個(gè)電子束單元43由配置在處理容器41上面中心的一個(gè)第一電子束管43A、在第一電子束管43A周?chē)膱A狀配置的6個(gè)第二電子束管43B、在這些第二電子束管43B周?chē)膱A狀地配置的12個(gè)第三電子束管43C構(gòu)成，可以分別在每個(gè)塊中控制第一、第二、第三電子束管43A、43B、43C。第一、第二、第三電子束管43A、43B、43C分別有在處理容器41內(nèi)露出配置的電子束透過(guò)窗。透過(guò)窗例如由透明石英玻璃密封。而且，在透過(guò)窗的下方對(duì)置配置格柵狀的檢測(cè)機(jī)構(gòu)50，根據(jù)轟擊該檢測(cè)機(jī)構(gòu)50的電子來(lái)檢測(cè)照射量，并將檢測(cè)信號(hào)輸入到控制裝置44?？刂蒲b置44根據(jù)檢測(cè)機(jī)構(gòu)50的檢測(cè)信號(hào)，分別在每個(gè)塊(block)中控制同心圓狀配置的第一、第二、第三電子束管43A、43B、43C的輸出。
而且，本實(shí)施方式中使用的SOD膜例如由有機(jī)材料形成。作為形成SOD膜的有機(jī)材料，例如使用介電常數(shù)比SiO2低的低-k(Low-k)材料。低-k(Low-k)材料可以使用包含硅(Si)、碳(C)、氫(H)、氧(O)的有機(jī)材料。作為這樣的有機(jī)材料，例如可列舉聚有機(jī)硅氧烷交聯(lián)苯環(huán)丁烯樹(shù)脂(BCB)或ダウケミカル公司制造的SiLk(商品名)、FLARE(商品名)等聚丙炔醚樹(shù)脂(PAE)、Methylsilsesquioxane(メチルシルセスキオキサン)(MSQ)等有機(jī)聚硅氧烷樹(shù)脂等。作為MSQ系的有機(jī)材料，例如可列舉ジエイスア一ル公司制造的LKD等。
下面，說(shuō)明EB裝置40的動(dòng)作。通過(guò)運(yùn)送機(jī)構(gòu)的臂(未圖示)，將形成了SOD膜的晶片W運(yùn)送到EB裝置40時(shí)，打開(kāi)閘門(mén)閥47，運(yùn)送機(jī)構(gòu)的臂將晶片W從運(yùn)送出入口41A運(yùn)送到處理容器41內(nèi)，將晶片W交送到處理容器41內(nèi)待機(jī)的載置臺(tái)42上。然后，運(yùn)送機(jī)構(gòu)的臂從處理容器41退出，關(guān)閉閘門(mén)閥47，使處理容器41內(nèi)為氣密狀態(tài)。在這期間通過(guò)升降機(jī)構(gòu)45將載置臺(tái)42上升，將晶片W和電子束單元43的間隔保持在規(guī)定距離。
然后，通過(guò)真空排氣裝置將處理容器41內(nèi)的空氣進(jìn)行排氣，同時(shí)從氣體供給源向處理容器41內(nèi)例如供給稀有氣體(例如氬氣)，用氬氣置換處理容器41內(nèi)的空氣，將處理容器41內(nèi)的氬氣的壓力保持在規(guī)定的壓力。此時(shí)，載置臺(tái)42的加熱器42A動(dòng)作，加熱晶片W并保持規(guī)定的溫度。在該狀態(tài)下，將電子束單元43的第一、第二、第三電子束管43A、43B、43C各自的輸出相同地設(shè)定，照射電子束B(niǎo)，進(jìn)行晶片W表面的SOD膜的EB固化。
如上所述，如果將各電子束管43A、43B、43C的輸出設(shè)定為相同，按下述條件進(jìn)行EB固化，則可獲得具有例如圖4和圖5所示特性的SOD膜。
SOD膜的材料LKD(ジエイスア一ル公司制造)平均膜厚5000埃處理容器內(nèi)壓力10Torr晶片溫度350℃氬氣標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下3L/分電子束管和晶片的間隔75mm電子束管施加電壓13kV管電流250μA根據(jù)圖4所示的結(jié)果可知，隨著EB固化的處理時(shí)間，SOD膜的收縮率(膜厚減少率)增大。另一方面，可知直至EB固化的處理時(shí)間為600秒k值(介電常數(shù))都在緩慢增大，而如果超過(guò)600秒，則明顯地增大。根據(jù)圖5所示的結(jié)果可知，對(duì)于SOD膜，在SOD膜的收縮率隨著EB固化的處理時(shí)間而增大的相同的傾向下，彈性系數(shù)增大并固化。從這些結(jié)果來(lái)看，SOD膜中的劑量量越大，越促進(jìn)SOD膜的有機(jī)高分子化合物的反應(yīng)，SOD膜的收縮率增大。此時(shí)，在本實(shí)施方式的情況下，可知如果規(guī)定的收縮率在與EB固化的處理時(shí)間600秒相當(dāng)?shù)氖湛s率約12％以下的范圍，則可以維持低的k值。這種狀況表示在各電子束43A、43B、43C的輸出相同的情況下，通過(guò)在第一、第二、第三電子束管43A、43B、43C的照射時(shí)間上產(chǎn)生差別，或在處理時(shí)間相同的情況下，通過(guò)在第一、第二、第三電子束管43A、43B、43C各自的輸出上產(chǎn)生高低差，可以維持低的k值，同時(shí)變更SOD膜的收縮率，校正膜厚分布，并獲得均勻的膜厚。
因此，在本實(shí)施方式中，根據(jù)SOD膜的膜厚，在每塊中控制第一、第二、第三電子束管43A、43B、43C的輸出，校正SOD膜的膜厚分布，實(shí)現(xiàn)膜厚的均勻化。即，在膜厚厚的外周緣部分將第三電子束管43C的輸出設(shè)定為最大，增加電子束的劑量量，增加膜厚厚的部分的收縮率，在膜厚薄的中央部分將第一電子束管43A的輸出設(shè)定為最低，減少電子束的劑量量，減小膜厚薄的部分的收縮率。由此，可以將SOD膜的膜厚均勻化。
下面，通過(guò)采用上述原理的薄膜處理系統(tǒng)S來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的薄膜處理方法。首先，使用旋轉(zhuǎn)涂布器10在晶片W表面涂布SOD膜材料后，使用烘焙爐20進(jìn)行熱處理。接著，例如使用光干涉式膜厚計(jì)等膜厚測(cè)定裝置30，在多個(gè)部位測(cè)定晶片W整個(gè)表面的SOD膜的膜厚，檢測(cè)膜厚的分布狀態(tài)后，例如如圖6(a)的實(shí)線(xiàn)所示，獲得膜厚隨著從SOD膜的中央部向外周緣部推進(jìn)而逐漸增加的膜厚分布。將表示該膜厚分布的數(shù)值數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在EB裝置40的控制裝置44的存儲(chǔ)器(未圖示)中。
接著，如圖1所示，將已知膜厚分布狀態(tài)的晶片W運(yùn)入EB裝置40的處理容器41內(nèi)，在載置在載置臺(tái)42上并關(guān)閉閘門(mén)閥47后，按上述要領(lǐng)使載置臺(tái)42上升，將電子束單元43和晶片W間的距離設(shè)定在規(guī)定的值后，從氣體供給管48向處理容器41內(nèi)供給稀有氣體，同時(shí)從氣體排出管49對(duì)處理容器41內(nèi)的氣體進(jìn)行排氣，使處理容器41內(nèi)為規(guī)定壓力的稀有氣體環(huán)境。
然后，在電子束單元43的第一、第二、第三電子束管43A、43B、43C上施加電壓。此時(shí)，控制裝置44根據(jù)圖6(a)所示的膜厚分布，在每塊中控制第一、第二、第三電子束管43A、43B、43C各自的輸出。即，通過(guò)控制裝置44，根據(jù)SOD膜的膜厚分布，如圖6(b)的實(shí)線(xiàn)所示，將第一電子束管43A的輸出設(shè)定得最低，使SOD膜的中央部的電子束的劑量量最少，將第三電子束管43C的輸出設(shè)定得最高，使SOD膜的外周緣部的電子束的劑量量最大，進(jìn)行SOD膜的EB固化。通過(guò)這種EB固化，SOD膜在晶片W的中央部的收縮率最小，隨著從中央部向外周緣推進(jìn)，收縮率緩緩增大，其結(jié)果，如圖6(c)所示，可將SOD膜的膜厚在晶片W整個(gè)表面上平均化，獲得均勻的膜厚。
如以上說(shuō)明，根據(jù)本實(shí)施方式，通過(guò)旋轉(zhuǎn)涂布器10在晶片W上形成SOD膜，在通過(guò)烘焙爐20對(duì)SOD膜進(jìn)行熱處理后，通過(guò)膜厚測(cè)定裝置30測(cè)定SOD膜的膜厚，根據(jù)該測(cè)定結(jié)果，將EB裝置40的電子束單元43的第一電子束管43A的輸出設(shè)定得最低，將第三電子束管43C的輸出設(shè)定得最高，在每塊中控制第一、第二、第三電子束管43A、43B、43C，所以即使來(lái)自烘焙爐20的晶片W的SOD膜的膜厚隨著從中央部向外周緣部推進(jìn)而逐漸增加，但通過(guò)EB固化來(lái)校正膜厚分布，仍可獲得具有均勻膜厚的SOD膜。因此，在薄膜處理后的蝕刻等后工序中也可獲得良好的結(jié)果，可以提高成品率。
例如在膜厚測(cè)定裝置30的膜厚測(cè)定中獲得圖6(a)中虛線(xiàn)所示的膜厚分布時(shí)，在EB固化時(shí)，通過(guò)控制裝置44，根據(jù)SOD膜的膜厚分布，如圖6(b)中虛線(xiàn)所示，將第一電子束管43A的輸出設(shè)定得最高，使SOD膜的中央部的電子束的劑量量最大，將第三電子束管43C的輸出設(shè)定得最低，使SOD膜的外周緣部的電子束的劑量量最小，進(jìn)行SOD膜的EB固化。由此，SOD膜在晶片W中央部的收縮率最大，隨著從中央部向外周緣部推進(jìn)，收縮率緩慢地減小，其結(jié)果，如圖6(c)所示，可以獲得使SOD膜的膜厚在晶片W整個(gè)面中為均勻的膜厚。
此外，例如在使用等離子體CVD裝置(等離子體化學(xué)氣相沉積裝置Plasma Chemical Vapor Deposition Equipment)在晶片表面上覆蓋層間絕緣膜時(shí)，層間絕緣膜的膜厚在整個(gè)表面上有微小的凹凸不規(guī)則地分布。這種情況下，在通過(guò)膜厚測(cè)定裝置檢測(cè)其凹凸的分布狀態(tài)后，根據(jù)該膜厚信息，通過(guò)在EB固化裝置中按照凹凸單獨(dú)地控制多個(gè)電子束管各自的輸出，可以將膜厚均勻化。即，這種情況下，不是如上述實(shí)施方式那樣在三個(gè)塊(即第一、第二、第三電子束管43A、43B、43C)的每個(gè)塊中控制電子束管43，而是單獨(dú)地控制19個(gè)電子束管43各自的輸出。按這樣的控制方式，無(wú)論膜厚分布如何，都可以可靠地將膜厚均勻化。因此，在本實(shí)施方式中，也可以期待與上述實(shí)施方式同樣的作用效果。
此外，在上述實(shí)施方式中，說(shuō)明了使用EB裝置40將成膜后的膜厚的偏差均勻化的情況，但EB裝置40例如也可用于在通過(guò)等離子體處理裝置(例如，CVD裝置、蝕刻裝置、灰化裝置等)和離子注入裝置等對(duì)晶片進(jìn)行處理時(shí)除去晶片表面上積蓄的電荷。因此，首先通過(guò)電荷監(jiān)視用晶片來(lái)確認(rèn)EB裝置40的消除電荷作用。
在本實(shí)施方式中，作為電荷監(jiān)視用晶片，例如使用Charm-2晶片(Charm注冊(cè)商標(biāo))(Wafer Charging Monitors公司制造)，以下將這種晶片簡(jiǎn)稱(chēng)為“監(jiān)視器晶片”。這種監(jiān)視器晶片在晶片整個(gè)表面上具有EEPROM器件結(jié)構(gòu)的芯片。例如圖7(a)、圖7(b)所示，各器件具有電位傳感器(參照?qǐng)D7(a))、電流傳感器(參照?qǐng)D7(b))和UV傳感器(未圖示)。此外，如圖7所示，各傳感器具有控制柵極C、浮置柵極F和氧化硅膜層SiO2，而且，在表面上有CCE(ChargingCollection Electrode；電荷收集電極)。根據(jù)分別施加在各器件的控制柵極上的電壓的極性、大小，通過(guò)氧化膜將電子注入到浮置柵極F或排出。由此，晶體管的閾值電壓Vth變化，根據(jù)該變化量，可知晶片的電荷分布量。
例如，通過(guò)EEPROM將充電到+14.11V的正電壓的監(jiān)視器晶片設(shè)置在EB裝置40內(nèi)，在氬氣氛環(huán)境下從多個(gè)電子束管43向監(jiān)視器晶片照射電子束，在下述處理?xiàng)l件下將監(jiān)視器晶片例如進(jìn)行6分鐘的處理后，從處理容器41中取出監(jiān)視器晶片，調(diào)查監(jiān)視器晶片的電壓分布的結(jié)果，可知電壓從+14.11V變化到平均值為2.99V，能夠除去晶片的正電荷。此外，預(yù)先將充電到-8.62V的負(fù)電壓的監(jiān)視器晶片CW設(shè)置在EB裝置40內(nèi)，進(jìn)行同樣處理的結(jié)果，電壓從-8.62V變化到平均值為1.29V。從這些結(jié)果可知，EB裝置40無(wú)論充電正負(fù)哪一種電荷都可以除去。
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/分電子束管和晶片的間隔75mm電子束管施加電壓13kV管電流250μA因此，可知EB裝置40通過(guò)在氬環(huán)境下將電子束照射到晶片上，無(wú)論晶片上帶有正負(fù)哪一種電荷都可除去?？蓪⑦@種除電作用解釋為電子束將氬等離子體化，產(chǎn)生正電荷和負(fù)電荷兩者，通過(guò)這些正負(fù)電荷將晶片表面的正負(fù)電荷中和。此外，可認(rèn)為電子束侵入晶片的薄膜層內(nèi)，還可以除去層間絕緣膜內(nèi)積蓄的正電荷。此時(shí)，還可通過(guò)電子束將層間絕緣膜的微小凹凸均勻化。
接著，使用監(jiān)視器晶片來(lái)驗(yàn)證例如圖8所示的等離子體CVD裝置的充電特性。例如，如圖8所示，等離子體CVD裝置100包括處理容器101；配置在該處理容器101內(nèi)并且載置晶片W的載置臺(tái)102；在該載置臺(tái)102的上方與其對(duì)置配置的電極103；以及連接到該電極103的高頻電源104。在處理容器101的上部形成處理氣體的氣體供給部101A，在其下部形成連接到真空排氣裝置(未圖示)的氣體排氣部101B。而且，在使用等離子體CVD裝置100對(duì)作為層間絕緣膜的氧化硅膜進(jìn)行成膜時(shí)，例如可使用SiH4+N2O系的氣體或TEOS+O2系的氣體等作為處理氣體。如果使用等離子體CVD裝置100在晶片W表面上形成由氧化硅膜構(gòu)成的層間絕緣膜，則晶片W從等離子體中接受電荷而帶電。
因此，通過(guò)EEPROM，在控制柵極G使監(jiān)視器晶片CW帶電至規(guī)定大小的正電壓或負(fù)電壓，將該監(jiān)視器晶片CW載置在如圖8所示的等離子體CVD裝置100的載置臺(tái)102上，在將層間絕緣膜進(jìn)行成膜的處理?xiàng)l件下對(duì)監(jiān)視器晶片CW進(jìn)行處理。即，從氣體供給部101A向處理容器101內(nèi)供給處理氣體(例如，TEOS+O2系氣體)，同時(shí)從氣體排出部101B進(jìn)行排氣，并將處理容器101內(nèi)設(shè)定為規(guī)定的壓力。然后，從高頻電源104將高頻電力施加在電極103上，在處理容器101內(nèi)產(chǎn)生處理氣體的等離子體P，在監(jiān)視器晶片CW中引起充電。在結(jié)束該處理后，從處理容器101中取出監(jiān)視器晶片CW。然后，從監(jiān)視器晶片CW的電位傳感器讀取正電壓或負(fù)電壓，求出因等離子體的充電產(chǎn)生的正負(fù)各電壓的變化。通過(guò)該處理，可以解析等離子體CVD裝置100的充電特性。然后，將充電特性預(yù)先記載在EB裝置40的控制裝置44中。
在用EB裝置40除去等離子體CVD處理后的帶電電荷的情況下，將晶片從等離子體CVD裝置100運(yùn)送到EB裝置40內(nèi)，通過(guò)EB裝置40除去晶片的電荷。此時(shí)，EB裝置40的多個(gè)電子束管43根據(jù)控制裝置44中記載的充電特性，單獨(dú)控制各電子束管43，可以除去晶片的電荷。
根據(jù)上述結(jié)果，在除去使用等離子體CVD裝置100進(jìn)行成膜處理后的帶電晶片的電荷的情況下，將等離子體CVD裝置100的充電特性預(yù)先存儲(chǔ)在EB裝置40的控制裝置44的存儲(chǔ)器中，根據(jù)該存儲(chǔ)內(nèi)容，通過(guò)單獨(dú)控制多個(gè)電子束管44，能夠可靠地除去晶片表面的電荷。
如以上說(shuō)明那樣，根據(jù)本實(shí)施方式，在從多個(gè)電子束管44向晶片照射電子束，除去晶片的層間絕緣膜上帶電的電荷時(shí)，將晶片W放置在氬氣體環(huán)境下，通過(guò)氬氣體向晶片照射電子束，所以通過(guò)電子束照射產(chǎn)生的氬氣體的等離子體同時(shí)除去層間絕緣膜上帶電的正負(fù)電荷，同時(shí)通過(guò)電子束侵入到層間絕緣膜內(nèi)，可除去內(nèi)部的電荷。
此外，根據(jù)本實(shí)施方式，包括測(cè)定通過(guò)等離子體CVD裝置100形成的晶片的層間絕緣膜中帶電的電荷量的工序；以及根據(jù)電荷量的測(cè)定結(jié)果，從多個(gè)電子束管44向?qū)娱g絕緣膜照射電子束，除去電荷的工序，在除電工序中，將晶片放置在氬氣環(huán)境下，通過(guò)氬氣向晶片照射電子束，根據(jù)等離子體CVD裝置100的帶電量來(lái)控制多個(gè)電子束管43，從而照射基于帶電量的電子束，可以可靠地除去晶片的電荷。將成膜處理中帶電的晶片再次從CVD裝置100中取出并測(cè)定電荷量時(shí)，因靜電而附著環(huán)境中的微粒，所以最好在完全真空環(huán)境下進(jìn)行成膜工序、帶電量測(cè)定工序和EB除電工序。
再有，上述實(shí)施方式不是有任何限制的方式，在不脫離本發(fā)明主要內(nèi)容的情況下，都包含在本發(fā)明中。在上述各實(shí)施方式中，說(shuō)明了在晶片W上形成層間絕緣膜的情況，但對(duì)于在晶片上形成抗蝕劑膜的情況，也可以采用本發(fā)明。此外，在上述實(shí)施方式中，作為薄膜處理裝置，舉例說(shuō)明了旋轉(zhuǎn)涂布器和CVD裝置，但對(duì)于其他薄膜處理裝置來(lái)說(shuō)，同樣可采用本發(fā)明。此外，EB裝置也不限于上述實(shí)施方式，可適用于各種類(lèi)型的EB裝置。此外，在除去被處理體的電荷時(shí)，可以使用其他稀有氣體、即氙、氪、氦來(lái)代替氬氣。此外，除了等離子體CVD裝置以外，例如對(duì)于因蝕刻裝置、離子注入裝置等而帶電的被處理體，通過(guò)照射電子束，同樣可以除去電荷。
根據(jù)本發(fā)明方案1～方案5及方案8、方案10～方案12記述的發(fā)明，可以提供能夠獲得均勻的薄膜處理的薄膜處理方法和薄膜處理系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明方案6、方案7和方案9、方案10、方案12記述的發(fā)明，可以提供能夠可靠地除去被處理體中積蓄的電荷的薄膜處理方法和薄膜處理系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種薄膜處理方法，包括從多個(gè)電子束管向被處理體照射電子束而除去被處理體的薄膜上帶電電荷的工序，其特征在于在所述工序中，將所述被處理體放置在稀有氣體環(huán)境下，通過(guò)所述稀有氣體，將電子束照射在所述被處理體上。
2.如權(quán)利要求1所述的薄膜處理方法，其特征在于包括在所述被處理體上形成CVD膜的工序。
3.一種薄膜處理方法，包括測(cè)定在被處理體的薄膜上帶電電荷量的工序；以及根據(jù)所述電荷量的測(cè)定結(jié)果，從多個(gè)電子束管向所述膜照射電子束并除去所述電荷的工序，其特征在于在所述除去電荷工序中，將所述被處理體放置在稀有氣體環(huán)境中，通過(guò)所述稀有氣體，將電子束照射到所述被處理體上。
4.一種薄膜處理系統(tǒng)，包括電荷量測(cè)定部件，測(cè)定被處理體的薄膜上帶電電荷量；以及電子束處理裝置，具有將電子束照射到所述被處理體上并除去所述電荷的多個(gè)電子束管，其特征在于所述電子束處理裝置具有向處理容器內(nèi)供給稀有氣體的部件；以及根據(jù)所述電荷量測(cè)定部件的測(cè)定結(jié)果控制所述多個(gè)電子束管的輸出或照射時(shí)間的控制裝置，通過(guò)向所述處理容器內(nèi)供給的稀有氣體，將電子束照射到所述被處理體上。
5.如權(quán)利要求4所述的薄膜處理系統(tǒng)，其特征在于將所述多個(gè)電子束管同心圓狀地排列。
6.如權(quán)利要求4所述的薄膜處理系統(tǒng)，其特征在于包括在所述被處理體上形成膜的旋轉(zhuǎn)式的涂布裝置。
7.如權(quán)利要求4所述的薄膜處理系統(tǒng)，其特征在于包括在所述被處理體上形成膜的等離子體處理裝置。
全文摘要
在現(xiàn)有的進(jìn)行抗蝕劑膜和層間絕緣膜的成膜時(shí)，難以均勻地調(diào)整膜厚，例如如果使用旋轉(zhuǎn)器涂布SOD膜，則如圖9(a)所示，SOD膜的膜厚不均勻，這種狀態(tài)原封不動(dòng)保留。本發(fā)明的成膜方法如下在從第一、第二、第三電子束管(43A、43B、43C)向形成在晶片W上的SOD膜照射電子束B(niǎo)時(shí)，根據(jù)圖6(a)所示的膜厚分布，如圖6(b)所示在每個(gè)塊中控制第一、第二、第三電子束管(43A、43B、43C)各自的輸出，變更劑量量。
文檔編號(hào)B05D3/06GK1808695SQ20061000179
公開(kāi)日2006年7月26日 申請(qǐng)日期2003年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月27日
發(fā)明者大西正, 濱學(xué), 本多稔, 光岡一行, 巖下光秋 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社