JP2011518444A - エキシマ硬化処理のための方法および装置 - Google Patents

Abstract

エキシマ放射を発生させるための装置を提供する。装置は、ハウジング壁を有するハウジングを含む。電極がハウジング内に設けられる。管状ボディが電極の周囲にある。管状ボディは外壁および内壁を含む。少なくとも１種の不活性ガスが、外壁と内壁との間にあり、ハウジング壁および電極は、硬化処理用のエキシマ光で照明するために、不活性ガスを励起させるように構成される。

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２００６年１１月３日に出願し、本出願の譲受人であるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓに譲渡されている、共同譲渡の米国特許出願公開第２００７／０２９５０１２号、名称「Ｎｉｔｒｏｇｅｎ Ｅｎｒｉｃｈｅｄ Ｃｏｏｌｉｎｇ Ａｉｒ Ｍｏｄｕｌｅ ｆｏｒ ＵＶ Ｃｕｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ」に関連する。関連出願の全体の内容は、すべての目的のために引用によって本明細書中に取り込まれている。

本発明は、一般に半導体製造プロセスの方法および装置に関する。より詳しくは、本発明は、エキシマ硬化処理のための方法および装置を提供する。

シリコン酸化（ＳｉＯ_ｘ）膜や、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）膜や、炭素ドープのシリコン酸化（ＳｉＯＣ_ｘ）膜などの材料は、半導体デバイスの製造において使用が普及している。半導体基板上におけるシリコン含有膜を形成するための１つの取り組みは、チャンバ内での化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセスによるものである。例えば、シリコン供給源と酸素供給源との間の化学反応は、ＣＶＤチャンバ内に置かれた半導体基板の表面上に固相シリコン酸化物の堆積という結果をもたらすことができる。別の一例として、シリコンカーバイド膜および炭素ドープのシリコン酸化膜を、少なくとも１つのＳｉ−Ｃ結合を含んでいる有機シリコン源を含むＣＶＤ反応から形成することができる。

水は、多くの場合、有機シリコン化合物のＣＶＤ反応の副生成物である。その意味で、水は、湿気として膜中に物理吸着することがある、またはＳｉ−ＯＨ化学結合として堆積した膜中に取り込まれることがある。水を取り込むこれらの形式のいずれも、一般には望ましくない。従って、望ましくない化学結合および水などの化合物は、堆積した炭素含有膜から好ましくは取り除かれる。やはり、ある特定のＣＶＤプロセスでは、犠牲物質の熱的に不安定な有機フラグメントを、取り除く必要がある。

かかる課題に向けて使用される一従来方法は、熱アニールである。かかるアニールからのエネルギーは、不安定で望ましくない化学結合を正常な膜のより安定な結合特性と置き換え、それによって、膜の密度を増加させる。従来の熱アニールステップは、一般に、比較的長時間（例えば、多くの場合、３０分から２時間の間）であり、そのように、かなりの処理時間を費やし、全体の製造プロセスを遅くする。

これらの課題に向けられた別の１つの技術は、ＣＶＤシリコン酸化膜や、シリコンカーバイド膜や、炭素ドープのシリコン酸化膜の後処理の目的で紫外線放射を利用する。ＣＶＤ膜を硬化させ高密度化させるためのＵＶ放射の使用は、個々のウェーハの総合サーマルバジェットを低減させ、製造プロセスをスピードアップさせることができる。基板上に堆積した膜を硬化させるために使用することができる多くの様々なＵＶ硬化処理システムが、開発されてきている。

通常、ＵＶ硬化処理システムは、マイクロ波発生器によって作動する水銀蒸気ランプまたは金属ハロゲン化物をドープした水銀ランプのいずれかを有する。ＵＶランプは、１７０ｎｍから６００ｎｍの波長の広い帯域にわたる光を発生する。しかしながら、ＵＶランプは、通常、寿命が短く、約４００ｎｍ未満の波長においては低出力の放射を与える。その上、特に２５０ｎｍ未満の波長において、ＵＶランプの出力強度は、ＵＶランプの使用が長くなると低下する。

従って、既存のＵＶ硬化処理システムおよび方法の改善が望まれている。

本発明の実施形態は、絶縁性材料の硬化処理用の、１５２ｎｍ、１７２ｎｍ、１９３ｎｍ、２２２ｎｍ、２４８ｎｍ、または３０３ｎｍなどの狭い範囲の帯域幅を有するエキシマ光で照明するように不活性ガスを励起させるために、エキシマランプを採用することによって従前の公知のプロセスおよび装置よりも優れた利益を与える装置に属する。エキシマ光は、その波長が約２５０ｎｍ以下であっても、絶縁性材料を硬化させるために望まれる強度を有することができる。

本発明の一実施形態は、エキシマ放射を発生させるための装置を提供する。装置は、ハウジング壁を有するハウジングを含む。電極がハウジング内に設けられる。管状ボディが電極の周囲にある。管状ボディは外壁および内壁を含む。少なくとも１種の不活性ガスが外壁と内壁との間にあり、ハウジング壁および電極は、硬化処理用のエキシマ光で照明するために、前記不活性ガスを励起させるように構成される。

別の一実施形態は、絶縁性材料のエキシマ硬化処理のための装置を提供する。装置は、基板処理領域を定めるチャンバを含む。基板支持部がチャンバ内でその底部領域に設けられる。少なくとも１つのエキシマランプが、基板支持部から隔てられ、基板支持部の上方に置かれた基板に対して放射を発生し透過させるように構成される。少なくとも１つのエキシマランプの各々は、電極を含む。管状ボディが電極の周囲に設けられる。管状ボディは外壁および内壁を含む。少なくとも１種の不活性ガスが外壁と内壁との間にある。反射鏡は、管状ボディの外壁に隣接し、反射鏡および前記電極は、硬化処理用のエキシマ光で照明するために、不活性ガスを励起させるように構成される。

別の実施形態は、基板上方の絶縁性材料をエキシマ硬化させるための方法を提供する。基板がチャンバ壁を有するチャンバ内に設置され、エキシマランプがチャンバ内に配置される。方法は、エキシマ光で照明して絶縁性材料を硬化させるように、エキシマランプ内の不活性ガスを励起させるために、チャンバ壁とエキシマランプとの間に電圧降下を適用することを含む。

本発明のこれらの実施形態および他の実施形態が、その利点および特徴の多くとともに、下記の本文および添付した図と協働してより詳細に説明される。しかしながら、本発明が示される配列および手段に厳密には限定されないことを、理解すべきである。

本発明の本質および利点のより深い解釈を、明細書の残りの部分および図面を参照することによってはっきりと理解することができ、図面では、類似の構成要素を参照するために、同様な参照番号を複数の図面全体を通して使用している。ある例では、副標識が参照番号に付けられ、複数の類似の構成要素のうちの１つを表示するためにハイフンの後に続く。存在する副標識を明示せずに参照番号が引用されるときには、かかる複数の類似の構成要素のすべてを引用することを意図している。

例示的な半導体処理システムの単純化した平面図である。 例示的なタンデムプロセスチャンバのうちの１つの単純化した遠近画法図である。 例示的なタンデムプロセスチャンバの部分断面図を示す。 本発明の一実施形態によるチャンバの側壁に設けられた一例のエキシマランプの模式的断面図である。 切断線４Ｂ−４Ｂに沿った、図４Ａの例のエキシマランプの模式的断面図である。 本発明の一実施形態によるチャンバの側壁に設けられた一例のエキシマランプの模式的断面図である。 切断線４Ｄ−４Ｄに沿った、図５Ａの例のエキシマランプの模式的断面図である。 本発明の一実施形態によるチャンバの側壁に設けられた一例のエキシマランプの模式的断面図である。 切断線４Ｆ−４Ｆに沿った、図６Ａの例のエキシマランプの模式的断面図である。 本発明の一実施形態によるチャンバの側壁に設けられた一例のエキシマランプの模式的断面図である。 切断線４Ｈ−４Ｈに沿った、図７Ａの例のエキシマランプの模式的断面図である。 チャンバ内のエキシマランプの例示的な構成を示す模式的な図面である。 チャンバ内のエキシマランプの例示的な構成を示す模式的な図面である。 チャンバ内のエキシマランプの例示的な構成を示す模式的な図面である。

本発明は、シリコンウェーハや、液晶ディスプレイ基板や、ソーラパネル基板や、その他などの基板の上方に堆積させた、ｌｏｗ−ｋ絶縁性材料か、スピンオングラス（ＳＯＧ）か、他の絶縁性材料などの絶縁性材料の硬化処理のための装置に関係する。本装置は、絶縁性材料の硬化処理用に、１５２ｎｍ、１７２ｎｍ、１９３ｎｍ、２２２ｎｍ、２４８ｎｍ、または３０３ｎｍなどの狭い範囲の帯域幅を有するエキシマ光で照明するために不活性ガスを励起させる。エキシマ光は、その波長が約２５０ｎｍ以下であっても、絶縁性材料を硬化させるために望まれる強度を有することができる。本装置は、チャンバ壁を有するチャンバを含む。電極がチャンバ内に設けられる。管状ボディが、電極の周囲にある。管状ボディは、外壁および内壁を含む。少なくとも１種の不活性ガスが、外壁と内壁との間にあり、チャンバ壁および電極は、硬化処理用のエキシマ光で照明するために不活性ガスを励起させるように構成される。

図１は、本発明の実施形態を組み込むことができる半導体処理システム１００の単純化した平面図である。システム１００は、カリフォルニア州、サンタクララ市のＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、Ｉｎｃ．から商業的に入手可能なＰｒｏｄｕｃｅｒ（商標）処理システムの一実施形態を図説する。処理システム１００は、メインフレーム構造１０１上に支持された必要な処理ユーティリティを有する自給式のシステムである。処理システム１００は、基板カセット１０９を支持し、基板がロードロックチャンバ１１２へロードされ、そこからアンロードされるフロントエンドステージング区域１０２や、基板ホルダ１１３を収容する移送チャンバ１１１や、移送チャンバ１１１上にマウントされた一連のタンデムプロセスチャンバ１０６や、ガスパネル１０３および電力分配パネル１０５などのシステム１００の動作のために必要な支援ユーティリティを収容するバックエンド１３８を一般に含む。

タンデムプロセスチャンバ１０６の各々は、基板を処理するための２つの処理領域を含む。２つの処理領域は、ガスの共通供給システムや、共通圧力制御システムや、共通プロセスガス排気／ポンピングシステムを共有する。システムのモジュール化設計は、いずれか１つの構成から任意の別の構成への迅速な変換を可能にする。チャンバの配列および組み合わせを、具体的なプロセスステップを実行する目的で変えることができる。基板上のｌｏｗ−ｋ材料の硬化プロセスにおいておよび／またはチャンバ清掃プロセスにおいて使用するために、１つまたは複数のエキシマランプを含むタンデムプロセスチャンバ１０６のいずれかは、下記に説明されるような本発明の態様に従って蓋を含むことができる。一実施形態では、３つすべてのタンデムプロセスチャンバ１０６が、エキシマランプを有し、最大スループットのために並列に動くようにエキシマ硬化処理チャンバとして構成される。

すべてのタンデムプロセスチャンバ１０６がエキシマ硬化処理チャンバとして構成されているとは限らない代替実施形態では、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理気相堆積（ＰＶＤ）、エッチング、およびその他などの様々な別の既知のプロセスに適応することが知られている支援チャンバハードウェアを有する１つまたは複数のタンデムプロセスチャンバに、システム１００を適合させることができる。例えば、システム１００を、タンデムプロセスチャンバ１０６および、基板上に低誘電率（ｋ）膜などの材料を堆積させるためのＣＶＤチャンバのうちの１つで構成することができる。かかる構成は、研究開発製造利用を最大にすることができ、望まれる場合には、堆積直後の膜を大気に曝させないようにすることができる。

図２は、エキシマ硬化処理用に設けられた、図１に示したタンデムプロセスチャンバ１０６のうちの１つの単純化した遠近画法図である。タンデムプロセスチャンバ１０６は、ボディ２００および、ボディ２００に蝶番で取り付けることができる蓋２０２を含む。蓋２０２には、ハウジング２０４の内部を通る冷却空気を通すための注入口２０６とともに排出口２０８を各々が含む２つのハウジング２０４が接続される。冷却空気は、室温またはほぼ摂氏２２度でありうる。中央加圧空気源（図示せず）は、いずれかのエキシマ電球および／または電球用の付属電源の適正な動作を保証するために、注入口２０６へ十分な流量の空気を供給する。排出口２０８は、ハウジング２０４からの排気空気を受ける。従来のＵＶ硬化処理ランプとは違って、エキシマランプは、オゾンを使用しない。従って、オゾン管理問題を、回避することができる。タンデムプロセスチャンバ１０６と協働して使用することができる冷却モジュールの詳細は、２００６年１１月３日に出願し本出願の譲受人であるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓに譲渡されている、米国特許出願公開第２００７／０２９５０１２号、名称「Ｎｉｔｒｏｇｅｎ Ｅｎｒｉｃｈｅｄ Ｃｏｏｌｉｎｇ Ａｉｒ Ｍｏｄｕｌｅ ｆｏｒ ＵＶ Ｃｕｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ」中に見出すことができる。２００７／０２９５０１２出願は、その全体が引用によって本明細書中に取り込まれている。

各ハウジング２０４は、エキシマランプ（図示せず）がその中に設置される上部ハウジング２１０および２次反射鏡（図示せず）がその中に設置される下部ハウジング２１４を含む。本発明のある実施形態は、対応するベルト（図示せず）をしっかりとつかむ複数の歯２１２ａを有するディスク２１２をさらに含み、ベルトはスピンドル２１６にディスク２１２を接続し、スピンドル２１６は順にモータ（図示せず）に動作上で接続される。ディスク２１２、ベルト、スピンドル２１６およびモータの組み合わせは、蓋２０２の下方の基板支持部上に置かれた基板に対して相対的に上部ハウジング２１０（およびそこにマウントされたエキシマランプ）を回転させることを可能にする。

図３は、蓋２０２、ハウジング２０４および電源３０３があるタンデムプロセスチャンバ１０６の部分断面図を示す。ハウジング２０４の各々は、ボディ２００内に定められる２つのプロセス領域３００のそれぞれ上方に配置された２つのエキシマランプ３０２のうちのそれぞれ１つを覆う。プロセス領域３００の各々は、プロセス領域３００内で基板３０８を支持するための加熱ペデスタル３０６を含む。ペデスタル３０６を、セラミックまたはアルミニウムなどの金属から作ることができる。ある実施形態では、ペデスタル３０６は、ボディ２００の底を貫通して延びるステム３１０に接続し、エキシマランプ３０２の方へおよびそれから離れるようにプロセス領域３００中でペデスタル３０６を動かすために、駆動システム３１２によって動作される。駆動システム３１２は、やはり、基板照明の一様性をさらに高めるために、硬化処理中にペデスタル３０６を回転させるおよび／または移動させることができる。ペデスタル３０６の調節可能な位置決めは、焦点距離などの光伝達システム設計考慮事項の性質に応じて、基板３０８上の入射エキシマ照射レベルの潜在的な精密なチューニングに加えて、揮発性硬化副生成物の制御や、パージおよび清掃ガス流パターンならびに滞在時間の制御を可能にする。

一般に、本発明の実施形態は、具体的に、例えば、１５２ｎｍ、１７２ｎｍ、１９３ｎｍ、２２２ｎｍ、２４８ｎｍ、または３０３ｎｍの波長である放射を発生させることができるパルス型のヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトンまたはキセノンのフラッシュランプなどの、いずれかのエキシマ源を想定している。エキシマランプ３０２は、電源３０３による励起のためにヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトンまたはキセノンなどの１種または複数種のガスで満たされる。好ましくは、電源３０３は、高周波（ＲＦ）発生器である。ＲＦ発生器は、約５０ｋＨｚと約１８０ＭＨｚとの間の周波数を発生することができる。一実施形態では、ハウジング２０４の各々は、電源３０３からＲＦ電力を受け取るために、電源３０３に隣接した開口部３０５を含む。

エキシマランプ３０２は、約１５２ｎｍ、１７２ｎｍ、１９３ｎｍ、２２２ｎｍ、２４８ｎｍ、または３０３ｎｍなどの狭い範囲の帯域幅を有するエキシマ光を放出することができる。エキシマランプ３０２内で使用するために選択されるガスは、放出される波長を決定することができる。１７０ｎｍから４００ｎｍの波長の広い帯域幅を有するＵＶ光を放出する従来のＵＶランプとは違い、エキシマランプ３０２は、酸化物、窒化物、オキシナイトライド、炭化物含有絶縁性材料、または他の絶縁性材料などの絶縁性材料を硬化させるために、シリコン−シリコン（Ｓｉ−Ｓｉ）、シリコン−酸素（Ｓｉ−Ｏ）、シリコン−窒素（Ｓｉ−Ｎ）および／またはシリコン−炭素（Ｓｉ−Ｃ）の結合エネルギーに対応する狭い範囲の帯域幅を有する光を放出することができる。エキシマランプ３０２は、絶縁性材料を硬化させるために約４００ｎｍ未満の波長で所望の出力強度を与えることができる。エキシマランプを使用することによって、ｌｏｗ−ｋ絶縁性材料などの絶縁性材料を硬化させることを、より望ましいように実現することができる。実施形態では、エキシマランプ３０２と基板３０８との間の距離を、約１ｍｍと約２００ｍｍとの間とすることができる。別の実施形態では、距離は、約１ｍｍと約６０ｍｍとの間であってもよい。

エキシマランプ３０２から放出された光は、蓋２０２の開口部に配置された窓３１４を通過することによって処理領域３００に入る。窓３１４を、ＯＨを含まない合成石英ガラスから作ることができ、割れずに真空を保つのに十分な厚さを有する。さらに、窓３１４を、ほぼ１５０ｎｍまでの光を透過する溶融石英とすることができる。処理ガスまたはクリーニングガスは、２つの注入口通路３１６のうちのそれぞれ１つを介してプロセス領域３００へ入る。処理ガスまたはクリーニングガスは、次に共通排出ポート３１８を介してプロセス領域３００を出る。それに加えて、ハウジング２０４の内部に供給された冷却空気は、エキシマランプ３０２のそばを通り過ぎて循環するが、窓３１４によってプロセス領域３００からは分離されている。

一実施形態では、ハウジング２０４の各々は、２色性膜でコーティングされたキャスト石英ライニング３０４によって定められる内部放物線状表面を含む。石英ライニング３０４は、エキシマランプ３０２から放出される光を反射し、プロセス領域３００中へ石英ライニング３０４によって向けられるエキシマ光のパターンに基づいて、硬化プロセスおよびチャンバ清掃プロセスの両方に適するように形成される。ある実施形態に対しては、石英ライニング３０４は、内部放物線状表面の形を動かすことによってまたは変えることによって、各プロセスまたはタスクにより良く適応するように調節する。それに加えて、石英ライニング３０４は、２色性膜によりエキシマランプ３０２によって放出される光を望むように透過させることができる。２色性膜は、通常、高屈折率および低屈折率を交互に有する別々の絶縁性材料からなる周期的多層膜を構成する。コーティングが非金属であるので、キャスト石英ライニング３０４の裏面上に下に向けて入射する電源３０３からのマイクロ波放射は、変調された層と顕著には相互作用せず、またはその層によって吸収されず、エキシマランプ３０２中のガスをイオン化させるように容易に伝達される。

実施形態では、硬化処理中におよび／またはクリーニング中に石英ライニング３０４を回転させることまたはそうでなければ定期的に動かすことは、基板面内の照明の一様性を高める。さらに別の一実施形態では、石英ライニング３０４がエキシマランプ３０２に対して静止している間に、ハウジング２０４全体が、基板３０８の上方を回転するまたは定期的に移動する。さらに別の一実施形態では、照明および硬化処理の一様性を高めるために、ペデスタル３０６を介した基板３０８の回転または定期的な移動が、基板３０８とエキシマランプ３０２との間に相対的な動きを与える。

硬化プロセスのために、ペデスタル３０６は、約１００℃と約１，１００℃との間で、好ましくは約３００℃と約７５０℃との間で加熱される。処理領域３００内の圧力は、基板３０８を望ましく硬化するために、約５００マイクロＴｏｒr（μＴｏｒｒ）と約５００Ｔｏｒｒとの間、好ましくは約５００ｍＴｏｒｒと約５Ｔｏｒｒとの間であってもよい。硬化処理の処理中に、エキシマランプ３０２から発せられる光に基板３０８を一様に曝すために、ペデスタル３０６は基板３０８を、毎分約１回転（ｒｐｍ）と約３００ｒｐｍとの間で回転させることができる。

図４Ａは、本発明の一実施形態によるハウジングの側壁に設けられた例示的なエキシマランプの模式的断面図である。図４Ｂは、切断線４Ｂ−４Ｂに沿った、図４Ａの例のエキシマランプの模式的断面図である。

図４Ａでは、エキシマランプ３０２は、電極４１０、反射鏡４２０および管状ボディ４００を含む。管状ボディ４００は、電極４１０の周囲にある。管状ボディ４００は、外壁４０２および内壁４０４を含む。Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、ＫｒおよびＸｅなどの少なくとも１種の不活性ガスが、内壁４０４と外壁４０２との間に満たされ、密封される。反射鏡４２０が、管状ボディ４００の外壁４０２に隣接して設けられる。反射鏡４２０を、実質的に接地することができ、硬化処理のために狭い範囲の帯域幅を有するエキシマ光を放出するように不活性ガス４０６を励起させるために、電極４１０を（図３に示した）ＲＦ電源３０３に接続することができる。管状ボディ４００は、ハウジングの側壁４３０を貫通して設けられる。管状ボディ４００に取り付けられたろう付けの真空フランジ４５０が、側壁４３０とランプ留め具４４０との間に設けられる。Ｏリング４６０が、ハウジングを望むように密封するためおよび／またはハウジング内の圧力を保つために、側壁４３０の溝内に設けられる。管状ボディ４００の形状が、図４Ａに示したものに限定されないことが、留意される。管状ボディ４００は、電極４１０を望むように収納できる任意の形状を有することができる。

エキシマランプ３０２は、電極４１０に高電圧を印加し、反射鏡４２０および／またはハウジング側壁４３０を実質的に接地することによって、エキシマ光で照明するために、不活性ガスを励起させることができる。望ましくは湿気を取り除き、絶縁性材料を高密度化させるために、エキシマ光は、ｌｏｗ−ｋ絶縁性材料などの絶縁性材料を硬化させることができる。

実施形態では、電極４１０に接続された電線４１０ａは、管状ボディ４００内に設けられ、タンデムプロセスチャンバ１０６内で露出されない。この構成では、電線４１０ａおよび実質的に接地したハウジング側壁４３０に印加した高電圧による、タンデムプロセスチャンバ１０６内でのプラズマの発生を望ましくは防止することができる。それに加えて、圧力が、電極４１０と管状ボディ４００の内壁４０４との間の空間に与えられる。電極４１０ならびに反射鏡４２０および／または側壁４３０がエキシマ光を発生するように設定されたときに、プラズマがその空間内で実質的に発生しないように、圧力が与えられる。圧力は、例えば、ほぼ大気圧であってもよく、（図３に示した）ハウジング２０４内の圧力とは違ってもよい。

図４Ｂでは、反射鏡４２０は、管状ボディ４００の外壁４０２の周囲で実質的に半円柱状でありうる。反射鏡４２０は、望ましくは、エキシマランプ３０２から放出されるエキシマ光を反射することができる。反射鏡４２０を、実質的に接地することができる。当業者は、硬化処理用に所望の放射を発生させるために、外壁４０２を覆うように反射鏡４２０を修正することができる。

図５Ａは、本発明の一実施形態によるハウジングの側壁に設けられた例示的なエキシマランプの模式的断面図である。図５Ｂは、切断線４Ｄ−４Ｄに沿った、図５Ａの例示的なエキシマランプの模式的断面図である。

図５Ａには、別の１つの例示的なエキシマランプ３０２ａが提供される。隔壁４０３が、内壁４０４および外壁４０２に接触する。隔壁４０３は、管状ボディ４００の一方の端に隣接する区域４０５を管状ボディ４００の他方の端に隣接する別の区域４０７から隔てる。不活性ガス４０６が、区域４０５内に満たされ、密封される。空気または別のガスなどのガスを、区域４０７に満たしおよび／または密封することができることは、選択肢である。隔壁４０３を、ハウジングの側壁４３０に実質的に隣接させることができる。

エキシマランプ３０２ａの隔壁４０３は、区域４０７を区域４０５から隔てる。不活性ガス以外のガスを、区域４０７内に満たすことができる。区域４０５中の不活性ガス４０６を励起させている間には、区域４０７中のガスからは実質的に何のエキシマ光も発生されない。Ｏリング４６０は、区域４０７からのエキシマ光を望ましくは受けないようにすることができる。Ｏリング４６０の寿命期間を、望ましくはさらに延長することができる。Ｏリング４６０は、望ましくはハウジングを密封することができる。

図６Ａは、本発明の別の一実施形態によるハウジングの側壁に設けられた一例のエキシマランプの模式的断面図である。図６Ｂは、切断線４Ｆ−４Ｆに沿った、図６Ａの例のエキシマランプの模式的断面図である。

図６Ａには、別の例示的なエキシマランプ３０２ｂが提供される。エキシマランプ３０２ｂは、ガラスおよび／またはいずれかの固体絶縁性材料などの絶縁性材料区域４０７ａを有する。側壁４３０がエキシマランプ３０２ｂを望ましくは保持することができる場合には、（図４Ａおよび図５Ａに示した）ろう付けの真空フランジ４５０の使用は、選択肢である。Ｏリング４６０は、ハウジング壁の溝内で、管状ボディ４００とハウジング壁との間に設けられる。絶縁性材料区域４０７ａがあると、エキシマランプ３０２ｂがエキシマ光を発生するときに、何のエキシマ光も固体絶縁性材料区域４０７ａからは発生されない。それに加えて、側壁４３０は、区域４０５内の不活性ガス４０６から発生されるエキシマ光を実質的に遮断することができる。Ｏリング４６０は、固体絶縁性材料区域４０７ａからは何のエキシマ光をも受けない。従って、エキシマ硬化処理プロセス中に、Ｏリング４６０が損傷を受けることを望ましくは防止することができる。Ｏリング４６０の寿命期間を、望ましくはさらに延長することができ、Ｏリング４６０は、望ましくはハウジングを密封することができる。

図７Ａは、本発明のさらに別の一実施形態によるハウジングの側壁に設けられた一例のエキシマランプの模式的断面図である。図７Ｂは、切断線４Ｈ−４Ｈに沿った、図７Ａの例のエキシマランプの模式的断面図である。

図７Ａには、例示的なエキシマランプ３０２ｃが提供される。図７Ａでは、エキシマランプ３０２ｃは、管状ボディ４００の端部４１５に隣接する領域において外壁４０２から隔てられた内壁４０４を有する。側壁４３０がエキシマ光を発生させるために実質的に接地されるまたはフローティングであるときに、電極４１０および側壁４３０は、内壁４０４と外壁４０２との間の不活性ガスを実質的に励起させることができる。端部４１５に隣接する領域における外壁４０２と内壁４０４との間のギャップは、チャンバ内で電極４１０および側壁４３０によってプラズマが発生されることを望ましくは防止することができる。

図８〜図１０は、ハウジング内のエキシマランプの例示的な構成を示す模式的な図面である。図８では、エキシマランプ３０２は、ハウジング内に実質的に平行に設けられている。エキシマランプ３０２の各々の一方の端部は、側壁４３０ａを貫通して設けられ、エキシマランプ３０２の各々の他方の端部は、側壁４３０ｂから離れている。実施形態では、エキシマランプ３０２を、ハウジングの中心に隣接して設けることができる。図８に示したエキシマランプ３０２の数は、単に例示的である。本発明の範囲は、これに限定されない。ハウジングが複数のエキシマランプ３０２を収納できる場合には、１つまたは２つ以上のエキシマランプ３０２を、ハウジング内に設けることができる。実施形態では、エキシマランプ３０２の数を、約２個と約１２個との間にすることができる。図４Ａ、図５Ａ、図６Ａおよび図７Ａと協働して上に説明したエキシマランプ３０２および３０２ａ〜３０２ｃを、選択肢として使用することができる。

図９では、エキシマランプ３０２の各々の両端が、側壁４３０ａおよび４３０ｂを貫通して設けられている。エキシマランプ３０２の各端部がチャンバ内に設けられていないので、各々のエキシマランプ３０２内の電極４１０の端部ならびに側壁４３０ａおよび４３０ｂは、チャンバ内でプラズマを発生しない。図９のランプ３０２の構成は、チャンバ中でガスをイオン化することを望ましくは防止することができる。実施形態では、図４Ａ、図５Ａ、図６Ａおよび図７Ａと協働して上に説明したエキシマランプ３０２および３０２ａ〜３０２ｃを、選択肢として使用することができる。

図１０では、エキシマランプ３０２ｄ〜３０２ｉを、ハウジング壁４３０に沿った相互間を実質的に同じ間隔で設けることができる。例えば、エキシマランプ３０２ｄの一端がエキシマランプ３０２ｇの一端と実質的に向き合い、エキシマランプ３０２ｅの一端がエキシマランプ３０２ｈの一端と実質的に向き合い、およびエキシマランプ３０２ｆの一端がエキシマランプ３０２ｉの一端と実質的に向き合うように、エキシマランプ３０２ｄ〜３０２ｉを設けることができる。エキシマランプ３０２ｄ〜３０２ｉは、図４Ａ、図５Ａ、図６Ａおよび図７Ａと協働して上に説明したエキシマランプ３０２および３０２ａ〜３０２ｃのうちのいずれか１つであってもよい。

複数の実施形態を説明してきたが、様々な修正、代替構成、および均等物が、本発明の精神から乖離せずに使用できることは、当業者によって認識されるであろう。それに加えて、本発明を不必要に不明瞭にすることを回避するために、複数の周知のプロセスおよび要素を、説明してきていない。従って、上記の説明を、本発明の範囲を限定するものとして取るべきではない。

値の範囲が与えられている場合には、文脈が明確に指示していない限り、下限の単位の１０分の１までの、その範囲の上限と下限との間に介在する各値が、やはり、具体的に開示されていることが、理解される。いずれかの述べた値または述べた範囲内に介在する値と、いずれか別の述べた値またはその述べた範囲内に介在する値との間のそれぞれ小さい方の範囲が、包含される。これらの小さい方の範囲の上限および下限を、独立に範囲内に含ませることができるまたは除外することができ、小さい方の範囲内に、いずれか一方または両方の限度が含まれる場合、またはいずれも含まれない場合の各範囲も、やはり、本発明の中に包含され、述べた範囲内でいずれかの具体的に除外した限度を従属させることができる。述べた範囲が、限度の一方または両方を含む場合には、これらの含めた限度の一方または両方を除外する範囲も、やはり、含まれる。

本明細書中でおよび添付した特許請求の範囲中で使用するように、単数形「一（ａ）」、「一（ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」は、文脈が明確に指示していない限り、複数概念を含む。それゆえ、例えば、「一方法（ａ ｍｅｔｈｏｄ）」との言及は、複数のかかる方法を含み、「その前駆体（ｔｈｅ ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）」との言及は、１つまたは複数の前駆体および当業者に公知のその均等物への言及を含む、等々である。

やはり、語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」は、本明細書中でおよび下記の特許請求の範囲において使用されるときに、述べた特徴、整数、構成要素、またはステップの存在を明細に述べるように意図されているが、これらが、１つまたは複数の別の特徴、整数、構成要素、ステップ、行為、または群の存在または付加を排除しない。

Claims (25)

1. ハウジング壁を有するハウジングと、
   前記ハウジング内に設けられた電極と、
   前記電極の周囲にある、外壁および内壁を含む管状ボディであって、少なくとも１種の不活性ガスが前記外壁と前記内壁との間にある、管状ボディと、を備え、前記ハウジング壁および前記電極が、硬化処理用のエキシマ光で照明するために、前記不活性ガスを励起させるように構成される、
   エキシマ放射を発生させるための装置。
2. 前記管状ボディの前記外壁に隣接し、前記エキシマ光を反射するように構成された反射鏡をさらに備え、前記反射鏡が前記ハウジング壁と電気的に接続される、請求項１に記載の装置。
3. 前記反射鏡が前記外壁の周囲で実質的に半円柱状になっている、請求項２に記載の装置。
4. 圧力が前記電極と前記管状ボディとの間の空間内に与えられ、前記電極および前記ハウジング壁が前記空間内のガスを実質的に励起させないようにする、請求項１に記載の装置。
5. 前記管状ボディが前記電極の周囲にあり、前記電極が前記ハウジング内で露出されないようにする、請求項１に記載の装置。
6. 前記管状ボディが前記内壁および前記外壁に接触する隔壁を含み、前記管状ボディが第１の端部および第２の端部を含み、前記隔壁が前記第１の端部に隣接する第１の区域を前記第２の端部に隣接する第２の区域から隔てる、請求項１に記載の装置。
7. 前記隔壁が前記ハウジング壁に実質的に隣接する、請求項６に記載の装置。
8. 前記管状ボディが前記ハウジング壁に隣接する端部を有する絶縁性材料領域を含む、請求項１に記載の装置。
9. 前記管状ボディが、前記ハウジングのハウジング壁中へ延びる第１の端部および前記ハウジング内で延びる第２の端部を有し、前記内壁が前記第２の端部に隣接する領域において前記外壁から隔てられる、請求項１に記載の装置。
10. 基板処理領域を定めるチャンバと、
    前記チャンバ内でその底部領域に設けられた基板支持部と、
    前記基板支持部から隔てられ、前記基板支持部の上方に置かれた基板に対して放射を発生し透過させるように構成された少なくとも１つのエキシマランプと、
    を備え、前記少なくとも１つのエキシマランプの各々が、
    電極と、
    前記電極の周囲にある、外壁および内壁を含む管状ボディであって、少なくとも１種の不活性ガスが前記外壁と前記内壁との間にある、管状ボディと、
    前記管状ボディの前記外壁に隣接する反射鏡と、を備え、
    前記反射鏡および前記電極が、硬化処理用のエキシマ光で照明するために、前記不活性ガスを励起させるように構成される、
    絶縁性材料のエキシマ硬化処理のための装置。
11. 圧力が前記電極と前記管状ボディとの間の空間内に与えられ、前記電極および前記反射鏡が前記空間内のガスを励起させないようにする、請求項１０に記載の装置。
12. 前記管状ボディが前記電極の周囲にあり、前記電極が前記チャンバ内で露出されないようにする、請求項１０に記載の装置。
13. 前記反射鏡が前記外壁の周囲で実質的に半円柱状になっている、請求項１０に記載の装置。
14. 前記管状ボディが前記内壁および前記外壁に接触する隔壁を備え、前記管状ボディが第１の端部および第２の端部を有し、前記隔壁が前記第１の端部に隣接する第１の区域を前記第２の端部に隣接する第２の区域から隔てる、請求項１０に記載の装置。
15. 前記隔壁が前記チャンバのチャンバ壁に実質的に隣接する、請求項１４に記載の装置。
16. 前記管状ボディが前記チャンバのチャンバ壁に隣接する端部を有する絶縁性材料領域を含む、請求項１０に記載の装置。
17. 前記管状ボディが、前記チャンバのチャンバ壁中へ延びる第１の端部および前記チャンバ内で延びる第２の端部を有し、前記内壁が前記第２の端部に隣接する領域において前記外壁から隔てられる、請求項１０に記載の装置。
18. 前記管状ボディが、前記チャンバのチャンバ壁中へ延びる第１の端部および前記チャンバ内で延びる第２の端部を有し、前記第２の端部が前記チャンバの第２の側壁から隔てられる、請求項１０に記載の装置。
19. 前記管状ボディが、前記チャンバの第１のチャンバ壁中へ延びる第１の端部および前記チャンバの第２のチャンバ壁内で延びる第２の端部を有する、請求項１０に記載の装置。
20. 前記少なくとも１つのエキシマランプが第１のエキシマランプおよび第２のエキシマランプを含み、前記第１のエキシマランプが、前記チャンバの第１の側壁において固定され、前記チャンバの中心に向けて延び、前記第２のエキシマランプが、前記チャンバの前記第１の側壁に対向する前記チャンバの第２の側壁において固定され、前記チャンバの中心に向けて延びる、請求項１０に記載の装置。
21. 前記少なくとも１つのエキシマランプが第１のエキシマランプおよび第２のエキシマランプを含み、前記第１のエキシマランプおよび前記第２のエキシマランプが前記チャンバの側壁を貫通して実質的に平行に設けられる、請求項１０に記載の装置。
22. 前記第１のエキシマランプおよび前記第２のエキシマランプが前記チャンバの中心近くに設けられる、請求項２１に記載の装置。
23. 基板上方の絶縁性材料をエキシマ硬化させるための方法であって、前記基板がチャンバ壁を有するチャンバ内に設置され、エキシマランプが前記チャンバ内に配置されており、
    エキシマ光で照明して前記絶縁性材料を硬化させるように、前記エキシマランプ内の不活性ガスを励起させるために、前記チャンバ壁と前記エキシマランプとの間に電圧降下を適用する工程、
    を備える方法。
24. 前記エキシマ光を発生させて前記絶縁性材料を硬化させるように、前記不活性ガスを励起させるために、前記チャンバ内で前記エキシマランプに隣接して設けられた反射鏡を実質的に接地する工程、をさらに備える、請求項２３に記載の方法。
25. 前記エキシマ光が、約１５２ｎｍ、１７２ｎｍ、１９３ｎｍ、２２２ｎｍ、２４８ｎｍ、または３０３ｎｍにおいて実質的に集中する帯域幅の範囲を有する、請求項２３に記載の方法。

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