JP5401551B2 - 冷却ガス用の孔を有する紫外線リフレクタおよび方法 - Google Patents
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Description
【技術分野】
【０００１】
本装置および方法の実施形態は、一般に基板の紫外線処置に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路、ディスプレイおよびソーラーパネルの製作では、誘電体材料、半導体材料および導電性材料の層が、半導体ウェハ、ガラスパネルまたは金属パネルなどの基板上に形成される。次いでこれらの層は、電気的相互接続、誘電体層、ゲートおよび電極などのフィーチャを形成するように処理される。他の処理では、紫外線放射を用いて、基板上に形成された層またはフィーチャを処置することができる。例えば、紫外線放射を急速熱処理（ＲＴＰ）に用いて、基板上に形成された層を迅速に加熱することができる。紫外線放射は、ポリマー層の縮合および重合を促進するためにも用いられる。紫外線放射を用いて、圧力を加えられた薄膜層を生成することもできる。紫外線放射を用いて、チャンバを清浄化するガスを活性化することもできる。
【０００３】
ある用途では、酸化ケイ素、炭化ケイ素または炭素ドープ酸化ケイ素の薄膜を処置するために、紫外線（ＵＶ）放射が用いられる。例えば、どちらも参照によって本明細書にその全体を援用する、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第６，５６６，２７８号および第６，６１４，１８１号は、ケイ素−酸素−炭素の薄膜の処置に対する紫外線光の使用について記載している。酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）およびケイ素−酸素−炭素（ＳｉＯＣｘ）の薄膜などの材料は、半導体デバイスの製造において誘電体層として使用される。こうした薄膜を堆積させるために、化学気相成長（ＣＶＤ）法が用いられることがしばしばであり、ＣＶＤチャンバ内でのケイ素供給源と酸素供給源の間の熱またはプラズマベースの反応の促進を伴う。こうしたプロセスのいくつかにおいて、ＣＶＤまたは他の反応の副生成物として水が形成されることがある。例えば、少なくとも１つのＳｉ−Ｃ結合を含む有機シラン源を用いるＣＶＤプロセスによって、ケイ素−酸素−炭素または炭化ケイ素の薄膜が堆積する際に、水が形成されることがある。プロセスによって生成された水は、水分として薄膜中に物理的に吸収される、またはＳｉ−ＯＨ化学結合として堆積した薄膜中に取り込まれる可能性があるが、そのどちらも望ましくない。
【０００４】
紫外線放射を用いてこれらの薄膜を処置し、堆積したＣＶＤ薄膜を硬化して密度を高めることができる。有利には、紫外線処置は個々のウェハの全体的な熱量を低減し、製造プロセスを速める。例えばカリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．，に譲渡され、参照によって本明細書にその全体を援用する、２００５年５月９日出願の「Tandem UV Chamber for Curing Dielectric Materials」という名称の米国特許出願公開第２００６／０２５１８２７号として公開された米国特許出願第１１／１２４，９０８号など、基板３８上に堆積した薄膜を効果的に硬化させるために用いることができる、いくつかの紫外線硬化チャンバが開発されている。そうした紫外線プロセスでは、より速い硬化時間およびより短いプロセスサイクルを実現するために、紫外線放射の強度を高めることが望ましい。しかしながら、高出力の供給源または他の手段によって紫外線放射を高めると、チャンバ内で発生する熱も増加する。この過大な熱が、基板上で処理されるフィーチャに悪影響を及す恐れがあり、また紫外線源自体の寿命を縮める可能性もある。
【０００５】
これらのおよび他の欠陥を含む理由のために、様々なＵＶ硬化チャンバおよび技術の開発にもかかわらず、紫外線処置技術におけるさらなる改善が引き続き求められている。
【発明の概要】
【０００６】
基板処理装置において、紫外線ランプ用のリフレクタを用いることができる。リフレクタは、紫外線ランプの長さに延在する長手方向のストリップを備える。長手方向のストリップは湾曲した反射面を有し、かつ冷却ガスを紫外線ランプに方向付けるために複数の貫通孔を備える。
【０００７】
基板処理チャンバは、
（ｉ）基板支持体から間隔を置いて配置され、紫外線光を基板支持体に向けて送るように構成された細長い紫外線ランプと、
（ｉｉ）（１）紫外線ランプの長さに延在し、湾曲した反射面を有し、かつ冷却ガスを紫外線ランプに方向付けるために設けられた複数の貫通孔を含む、長手方向のストリップを備えた中央リフレクタ、ならびに（２）中央リフレクタのどちらかの側に位置決めされた、第１の側面リフレクタおよび第２の側面リフレクタを備える一次リフレクタと
を含む、基板支持体および紫外線ランプのモジュールを備える。
【０００８】
紫外線放射を用いて基板を処置する方法は、基板を処理ゾーンに設置することを含む。紫外線ランプはエネルギーを与えられ、紫外線放射を発生させる。発生した紫外線放射を基板に向けて反射させるために、湾曲した反射面が設けられる。紫外線ランプを冷却するために、冷却ガスの複数の流れが湾曲した反射面内の孔を通して方向付けられる。
紫外線ランプ用のリフレクタ組立体は、湾曲した反射面と複数の貫通孔とを有する長手方向のストリップを備えた中央リフレクタ、ならびに中央リフレクタのどちらかの側に位置決めされた第１の側面リフレクタおよび第２の側面リフレクタを備える。二次リフレクタが中央リフレクタの下方にあり、前記二次リフレクタは上側部分および下側部分を含み、これら部分はそれぞれ（ｉ）相対する長手方向の面と、（ｉｉ）前記長手方向の面の端部の間に延在する相対する横断面とを含む。
紫外線ランプ用のリフレクタは、紫外線ランプの長さに沿って延在する長手方向のストリップを備え、前記長手方向のストリップは湾曲した反射面と、冷却ガスを紫外線ランプに方向付けるために複数の貫通孔とを有し、前記貫通孔の縁部は角度または傾斜が付いている。
基板を紫外線放射で処理する方法は、基板を処理ゾーンに設置するステップと、紫外線ランプにエネルギーを与えて、紫外線放射を発生させるステップと、前記発生した紫外線放射を前記基板に向けて反射するために、湾曲した反射面と縁部に角度または傾斜の付いた孔とを有する長手方向のストリップを設けるステップと、冷却ガスの複数の流れを前記縁部に角度または傾斜の付いた孔へと方向付けて、前記冷却ガスを前記紫外線ランプへと注入させるステップとを含む。
【０００９】
本発明のこれらの特徴、態様および利点は、以下の記述、添付の特許請求の範囲、および本発明の例を図示する添付図面に関連してより適切に理解されるようになるであろう。しかしながら、特徴のそれぞれは、特定の図面の状況のみならず、本発明において一般的に使用することが可能であり、また本発明はこれらの特徴の任意の組合せを含むことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】石英窓および基板の上に位置決めされた紫外線（ＵＶ）ランプおよび一次リフレクタを備える、ＵＶランプモジュールの一実施形態の概略的な斜視図である。
【図２】ＵＶランプモジュール、ならびに一次リフレクタおよび二次リフレクタを備えるリフレクタ組立体の上面斜視図である。
【図３Ａ】リフレクタホルダの一部、および中央リフレクタの孔を通り、ＵＶランプを覆う冷却ガスの流れを示す、リフレクタの湾曲した反射面を見上げる中央リフレクタの斜視図である。
【図３Ｂ】孔を通り、ＵＶランプを取り巻くガスの流れを示す、図３Ａの観察線３Ｂに沿って得られる中央リフレクタの側面図である。
【図４Ａ】従来型のシステムにおける冷却ガスについて、コンピュータによってモデル化した図である。
【図４Ｂ】中央リフレクタの孔を通り、ＵＶランプを取り巻く冷却ガスについて、コンピュータによってモデル化した図である。
【図５】本発明の一実施形態によるタンデム型チャンバの概略的な断面図である。
【図６】本発明の一実施形態による基板処理装置の概略的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
半導体ウェハ、ディスプレイおよびソーラーパネルなどの基板３８を処置するために紫外線放射を発生させることができる、紫外線（ＵＶ）ランプモジュール２０の一実施形態を図１に示す。ＵＶランプモジュール２０は、紫外線放射を放出するＵＶランプ２２を備えている。ＵＶランプ２２は、水銀マイクロ波アークランプ、パルス式キセノンフラッシュランプ、または高効率のＵＶ発光ダイオードアレイなど任意のＵＶ源を含むことができる。あるバージョンでは、ＵＶランプ２２は、マグネトロン、およびマグネトロンのフィラメントにエネルギーを与える変圧器を含む、マイクロ波発生器などの外部の電源２３によって励起されるキセノン（Ｘｅ）または水銀（Ｈｇ）などのガスで充填された、密閉式のプラズマバルブである。他の実施形態では、ＵＶランプ２２は、フィラメントに直流を供給する電源２３（概略的に示す）によって動力の供給を受けるフィラメントを含むことができる。ＵＶランプ２２も、ＵＶランプ２２内のガスを励起させることが可能な高周波（ＲＦ）エネルギー源を備えた電源２３によって、動力の供給を受けることができる。ＵＶランプ２２は、説明のために細長い円筒形のバルブとして示してあるが、当業者には明らかになるように、球形のランプまたはランプの配列など、他の形を有するＵＶランプ２２を用いることもできる。適切なＵＶランプ２２は、例えばＮｏｒｄｓｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（オハイオ州ウエストレイク）、またはＭｉｌｔｅｃ ＵＶ Ｃｏｍｐａｎｙ（メリーランド州スティーブンソン）から市販されている。あるバージョンでは、ＵＶランプ２２は、Ｍｉｌｔｅｃ ＵＶ Ｃｏｍｐａｎｙ製の単一の細長いＵＶ Ｈ＋バルブを含む。ＵＶランプ２２は、２つ以上の別個の細長いバルブを含むことができる。
【００１２】
ランプモジュール２０は、紫外線ランプモジュール２０のＵＶランプ２２を部分的に囲む一次リフレクタ２６を含む、リフレクタ組立体２４を含んでいる。一次リフレクタ２６は、ＵＶランプ２２の後ろに、ＵＶランプ２２に対して間隔を置いた関係で中央に位置決めされた中央リフレクタ２８を備えている。中央リフレクタ２８は、図３Ａおよび３Ｂに示すように、紫外線ランプの長さに延在する長手方向のストリップ３０を備えている。長手方向のストリップ３０は、内側の面であり、かつＵＶランプ２２によって基板３８に向けて放出され、方向付けされた紫外線放射の光線を後方に反射するように、ＵＶランプ２２の後部に面する湾曲した反射面３２を有している。長手方向のストリップ３０の湾曲した反射面３２は、円形、楕円形または放物線状とすることが可能な弓形の面である。あるバージョンでは、湾曲した反射面３２は、少なくとも約２ｃｍかつ約５ｃｍ未満、あるいは約３〜約４ｃｍの曲率半径を有する円形の面を備えている。長手方向のストリップ３０は、平坦にする、または湾曲した反射面３２の曲率に合うように湾曲させることが可能な後面３４も有している。
【００１３】
長手方向のストリップ３０は、赤外線放射およびマイクロ波の透過を可能にし、紫外線放射を反射する材料から製造することができる。あるバージョンでは、長手方向のストリップ３０は石英を含む。例えば、長手方向のストリップ３０を形成するように、石英の細長い予備成形品を機械加工することができる。ＣＮＣなどの従来の機械加工技術を用いて、湾曲した反射面３２をストリップ３０の前部に含む所望の形の長手方向のストリップ３０を得るように、鋳造石英の予備成形品を機械加工することができる。したがって、従来の研磨方法を用いて内向きの面を研磨し、面３２の少なくとも９５％にしわおよび亀裂がないようにすることによって、湾曲した反射面３２が形成される。
【００１４】
任意選択で、後方に方向付けされた紫外線光線をより高い割合で基板３８に向けて反射するように、長手方向のストリップ３０の湾曲した反射面３２にダイクロイックコーティング３６を塗布することもできる。ダイクロイックコーティング３６は、狭い範囲の波長を有する光を選択的に通過させ、他の波長を反射する薄い膜のフィルタである。一実施形態では、ダイクロイックコーティング３６は、異なる誘電体材料からなる複層の薄膜を含む。例えば、異なる誘電体材料は、交互に高い屈折率と低い屈折率を有する複数の層を含むことが可能であり、その層は、ダイクロイックコーティング３６が、ＵＶランプ２２によって放出された、熱を発生させる有害な赤外線放射のすべてを反射するのではなく、むしろこの放射の一部が長手方向のストリップ３０の中に入ることができるように配置および選択される。ストリップ３０の石英材料は赤外線光を透過させ、ダイクロイックコーティング３６は、ＵＶランプ２２によって放出された紫外線光を反射する。ダイクロイックコーティングは非金属性であるため、電源（図示せず）からＵＶランプ２２に適用されるマイクロ波放射は、石英の裏側に下向きに入射し、調節された層とあまり相互作用しない、または調節された層によって吸収されず、容易に透過されてＵＶランプ２２内のガスをイオン化する。
【００１５】
通常、長手方向のストリップ３０の後面３４にはコーティングが塗布されない。しかしながら、長手方向のストリップ３０の前部の湾曲した反射面３２を通過する紫外線放射を反射して戻すために、または紫外線放射に曝すことによって長手方向のストリップ３０に蓄積された熱をより迅速に放散させるために、背面３４に二次的な反射コーティング（図示せず）を塗布することもできる。
【００１６】
長手方向のストリップ３０の中に、複数の貫通孔４０が設けられる。孔４０は、冷却ガス４２を外部の冷却ガス源からＵＶランプ２２に注入することができるように、背面３４から湾曲した反射面３２まで延びる。孔４０は、第２の孔４６の第２の直径より大きい、第１の直径を有する第１の孔４４を含む。第１の孔４４および第２の孔４６は、長手方向のストリップ３０の中心軸４８に沿って一列に並べられる。例えば、第１の孔４４は約０．２ｍｍ〜約４ｍｍの直径を有することができ、第２の孔４６は、約６ｍｍ〜約１２ｍｍの直径を有することができる。他の例として、第１の孔４４の総数は約１０〜約５０の範囲とすることができ、第２の孔４６の総数は約２〜約６の範囲とすることができる。さらに、孔４４，４６の縁部は角度または傾斜を付けて、冷却ガス４２がＵＶランプ２２へと注入されるようにすることができる。適切な角度は、２５°など約１０°〜約４５°の範囲とすることができる。
【００１７】
一実施形態において、中央リフレクタ２８の長手方向のストリップ３０の各端部５０ａ、ｂは、端部タブ５２ａ、ｂを備えている。リフレクタホルダ５４は、それぞれがカットアウト５８ａ、ｂを有する端部ホルダ５６ａ、ｂを備え、カットアウト５８ａ、ｂは、図３Ａおよび３Ｂに示すように、中央リフレクタ２８の各端部タブ５２ａ、ｂが端部ホルダ５６ａ、ｂのカットアウト５８ａ、ｂに収まり、中央リフレクタ２８をＵＶランプ２２の後ろの適所に保持するように成形される。リフレクタホルダ５４は、ＤｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ Ｃｏｍｐａｎｙ（デラウェア州）のＴｅｆｌｏｎ（登録商標）などのポリマーで製造することができる。あるバージョンでは、端部タブ５２ａ、ｂは、端部ホルダ５６ａ、ｂの対応する楔形のカットアウト５８ａ，ｂに収まる楔形のタブである。楔形のタブ５２ａ、ｂは、端部ホルダ５６ａ、ｂの楔形のカットアウト５８ａ、ｂの対応する傾斜面６２の傾斜に一致する、傾斜面６０を有することもできる。これによって、中央リフレクタ２８をリフレクタ組立体２４の後ろから端部ホルダ５６ａ、ｂの楔形のカットアウト５８ａ、ｂに取り付け、中央リフレクタ２８を保持することが可能になる。
【００１８】
コンピュータによってモデル化された図表を用い、従来型のＵＶ源組立体（図４Ａ）、および第１の孔４４を有する中央リフレクタ２８を備えるＵＶランプモジュール２０の実施形態（図３Ｂ）を横断するガスの流れ分布に基づいて、バルブ表面の温度を求めた。対照的に、従来型のシステムは、孔のない長方形の中央のリフレクタプレートを備えている。従来型のシステムでは、冷却流がバルブ表面を越えて２つの側面上を均一に流れる。しかし、バルブの温度が均一ではないため、一部の高温のスポット領域の冷却能力が低くなると同時に、他の低温領域は過多な冷却流を受ける。これらの図から理解されるように、従来型のシステムと比べると、ＵＶランプ２２の後ろに位置決めされた孔４０を有する中央リフレクタ２８を用いて、実質的に向上したガス流が得られる。図４Ａに示すように、従来型のシステムを用いたＵＶランプ２２を横切る流れは、ＵＶランプ２２の表面への集中が少ない冷却流をもたらす。対照的に、図４Ｂに示すように、ガスを中央リフレクタ２８の第１の孔４４および第２の孔４６を通過させるとき、ＵＶランプ２２を横切る冷却ガス４２の流れは、冷却流がＵＶランプ２２の重要な頂部の位置に効果的に方向付けられることを示している。これにより、ＵＶランプ２２では４５℃低い表面温度（６４８℃〜６０３℃）が実現される。これらの図表は、ＥＳＩ（フランス）から入手可能な市販のモンテカルロ流体シミュレーションプログラム、ＣＡＤａｌｙｚｅｒ（登録商標）を用いてモデル化された。シミュレーションモデルは、所与の流れ条件の下での熱分布をシミュレートする反復法を用いた。例示的なモデリングシミュレーションを示しているが、請求される発明は、本明細書に記載されるもの以外のモデル化されたバージョンを包含することを理解すべきである。
【００１９】
図１および２に示すバージョンでは、中央リフレクタ２８に加えて、リフレクタ組立体２４は、中央リフレクタ２８のどちらかの側に位置決めされた第１の側面リフレクタ７０および第２の側面リフレクタ７２を含むこともできる。第１の側面リフレクタ７０および第２の側面リフレクタ７２も、鋳造石英で製造することが可能であり、それぞれ弓形の反射面７４、７６である内面を有する。弓形の反射面７４、７６も、その上に中央リフレクタ２８に用いるものと同じコーティング材料である、ダイクロイックコーティングを有することができる。中央リフレクタ２８、ならびに第１の側面リフレクタ７０および第２の側面リフレクタ７２を備えるリフレクタ組立体２４は、図１に示すように、中央リフレクタ２８の長手方向のストリップ３０の長さを横断するＵＶランプ２２より上の頂点で接する放物線型の面８０を有する、細長い共振空洞を形成する。第１の側面リフレクタ７０および第２の側面リフレクタ７２はそれぞれ、ＵＶランプ２２の長さを越えて長手方向に延在する。
【００２０】
中央および側面のリフレクタ２８、７０、７２のいずれも、それぞれ楕円形もしくは放物線状のリフレクタとする、または楕円形の反射部と放物線状の反射部の両方の組合せを含むことができる。同じ幅の光ビームの場合、楕円形のリフレクタは、放物線状のリフレクタより小さい共振空洞の中に収まることが可能であり、また放物線状のリフレクタに比べて優れた光の均一性を得ることもできる。しかしながら、楕円形の区画と放物線状の区画の両方を有するリフレクタ２８、７０、７２は、用途に合わせた反射パターンの生成においてより高い適応性を与える。さらに、楕円形のリフレクタは、正確なまたは完全な楕円形状を有する必要がない。その代わり、明確に定義された焦点がない部分的な楕円形状または半楕円形状を有するリフレクタも、楕円形のリフレクタと称する。同様に、放物線状のリフレクタも、正確なまたは完全な放物線形状を有する必要がない。その代わり、厳密には平行でない光線を反射する部分的な放物線形状または半放物線形状を有するリフレクタも、放物線状のリフレクタと称する。説明のための実施形態として、リフレクタ２８、７０、７２を別個の接続されていないパネルとして示しているが、本発明は同様のものに限定されず、リフレクタ２８、７０および７２を単一のＵ字形の構成要素として接続することが可能であり、またそうした構成要素が、長手方向の開口部を含んでも含まなくてもよいことにも留意すべきである。
【００２１】
リフレクタ組立体２４は、ＵＶランプ２２からの照射プロファイルを制御し、直接的な光の不均一性を補償することができる（ＵＶランプに沿った照射は、供給源の中心からの距離の関数である）。単一のＵＶランプ２２を用いて基板３８を照射する、示される実施形態では、第１の側面リフレクタ７０および第２の側面リフレクタ７２は、相対する対称な反射面である弓形の反射面７４、７６を有している。しかしながら、他の実施形態において、例えば２つ、もしくは２つより多い、もしくはそれより多いＵＶランプ２２を用いて基板３８を照射するときには、非対称な対の側面リフレクタ（図示せず）を前述のように用いることもできる。
【００２２】
図１および２に示すように、リフレクタ組立体２４は、一次リフレクタ２６に加えて二次リフレクタ９０を含むこともできる。二次リフレクタ９０はさらに、もしそうしない場合には一次リフレクタのフラッドパターンの境界の外側に出るＵＶ放射を導き、再び方向付け、この反射された放射が処置される基板３８に当たり、基板３８に放射されるエネルギーの強度を高めるようにする。二次リフレクタ９０は、特定のＵＶランプ２２および／または一次リフレクタ２６に合わせて変更することができる複雑な形を示す。二次リフレクタ９０は、用途の要求に応じて、特定の照射プロファイルおよび均一性のレベルに合わせて（使用されるときには一次リフレクタと共に）変更することもできる。例えばいくつかの実施形態では、二次リフレクタ９０は、中央で高くなるヒータの熱プロファイルを補償するために、縁部で高い照射プロファイルを生成するように設計することができる。また、二次リフレクタ９０は一般に、以下に論じる静止したまたは回転するランプと共に使用されるかどうか応じて、異なる照射パターンを生成するように設計される。
【００２３】
図２に示すように、二次リフレクタ９０は、ＵＶランプ２２のフラッドパターンを、実質的に長方形の領域から、露光される実質的に円形の半導体基板３８に対応する実質的に円形の形状９２に変える。二次リフレクタ９０は、リフレクタ９０の内周部の周りに延びる頂点９８で交わる上側部分９４および下側部分９６を含む。上側部分９４は、ＵＶランプ２２への冷却空気の流れが妨げられないように、半円のカットアウト１００を含む。上側部分９４は、２つの相対する（頂部から）全体的に内向きに傾斜する長手方向の面１０２ａ、ｂ、および２つの相対する横断面１０２ｃ、ｄも含む。横断面１０２ｃ，ｄは全体的に垂直であり、横断方向に沿って凸形の面を有する。長手方向の面１０２ａ，ｂは、長手方向に沿って全体的に凹形である。
【００２４】
上側部分９４のすぐ下に位置決めされる下側部分９６は、２つの相対する（頂部から）全体的に外向きに傾斜する面１０４ａ、および２つの相対する全体的に外向きに傾斜する横断面１０４ｂを含む。示される実施形態では、面１０４ａ，ｂは（垂直面に対して）面１０２ａ，ｂより小さい角度で傾斜している。長手方向の面１０２ａ，ｂは、長手方向に沿って全体的に凹形であるが、相対する横断面１０２ｃ，ｄは横断方向に沿って全体的に凸形である（注目すべき例外は、面１０２ｃ，ｄの下側部分が面１０２ａ，ｂの下側部分と交わるコーナー１０８にある）。
【００２５】
ＵＶランプ２２から放出され、一次リフレクタ２６および二次リフレクタ９０によってそれぞれ反射されるＵＶ放射に対する簡易化した反射経路を、図１に示す。示されるように、一次リフレクタ２６と二次リフレクタ９０を組み合わせることにより、ランプ２２によって放出される実質的にすべてのＵＶ放射を、基板３８に方向付け、基板３８に当てることが可能になる。ランプ２２からの放射は、異なる例示的な経路によって基板３８に当たることが可能であり、その経路には、一次リフレクタ２６または二次リフレクタ９０から反射されることなく、基板３８に直接達する経路１１０ａ、中央リフレクタ２８によって反射された後に、基板３８に達する経路１１０ｂ、第１の側面リフレクタ７０によって反射された後に、基板３８に達する経路１１０ｃ、二次リフレクタ９０の上側部分９４によって反射された後に、基板３８に達する経路１１０ｄ、および二次リフレクタ９０の下側部分９６によって反射された後に、基板３８に達する経路１１０ｅが含まれる。経路１１０ａ〜ｅは例示的な経路にすぎず、多くの他の反射経路がランプ２２から直接生成される、または一次リフレクタ２６もしくは二次リフレクタ９０から反射されることを理解されたい。
【００２６】
本明細書に記載される紫外線ランプモジュール２０は、例えば半導体処理装置、ソーラーパネル処理装置およびディスプレイ処理装置を含めた、多くの異なるタイプの基板処理装置に用いることができる。シリコンウェハまたは化合物半導体ウェハなどの半導体ウェハを処理するために用いることができる例示的な基板処理装置２００を、図５および６に示す。装置２００は、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．（カリフォルニア州サンタクララ）から市販されている、Ｐｒｏｄｕｃｅｒ（商標）処理システムの１つの実施形態を図示している。図５に示すように、装置２００は、主フレーム構造体２０２に支持された必要な処理ユーティリティを有する独立したシステムである。装置２００は一般に、基板カセット２０６ａ、ｂが、基板３８のロードロックチャンバ２０８へのローディング、およびロードロックチャンバ２０８からのアンローディングを可能にするように支持されるカセットローディング用のチャンバ２０４と、基板ハンドラ２１４を収容するトランスファチャンバ２１０と、トランスファチャンバ２１０に取り付けられる一連のタンデム型処理チャンバ２１６ａ〜ｃとを含む。ユーティリティの端部２２０は、ガスパネル２２２および出力分布パネル２２４など、装置２００の動作に必要とされる支援ユーティリティを収容する。
【００２７】
タンデム型処理チャンバ２１６ａ〜ｃはそれぞれ、基板３８ａ、ｂの処理がそれぞれ可能である処理ゾーン２１８ａ、ｂ（チャンバ２１６ｂについて示す）を含む。２つの処理ゾーン２１８ａ、ｂは、共通のガス供給、共通の圧力制御、および共通のプロセスガス排出／ポンピング用のシステムを共有し、異なる構成の間で迅速な切り換えを可能にする。チャンバ２１６ａ〜ｃの配置および組合せは、特有の処理ステップを実施するために変更することができる。タンデム型処理チャンバ２１６ａ〜ｃはいずれも、基板３８上の材料を処置するのに用いるために、かつ／またはチャンバの清浄プロセスのために１つまたは複数のＵＶランプ２２を含む、以下に記載する蓋部を含むことができる。示される実施形態では、並行に作動して最大のスループットを得るために、３つのタンデム型処理チャンバ２１６ａ〜ｃはすべてＵＶランプ２２を有し、ＵＶ硬化チャンバとして構成される。しかしながら、代替の実施形態では、タンデム型処理チャンバ２１６ａ〜ｃのすべてが、ＵＶ処置チャンバとして構成されなくてもよく、装置２００は、化学気相成長（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、エッチング、またはこれらのプロセスと同じチャンバ内で実施されるＵＶ処置との組合せなど、他のプロセスを実施するチャンバを有するように適合させることができる。例えば装置２００は、タンデム型処理チャンバ２１６ａ〜ｃの１つを、基板３８上に低誘電率（Ｋ）の薄膜などの材料を堆積させるためのＣＶＤチャンバとして備えるように構成することができる。
【００２８】
半導体ウェハなどの基板３８のＵＶ処置用に構成された、装置２００のタンデム型処理チャンバ２１６の一実施形態を図６に示す。処理チャンバ２１６は、本体２３０、および本体２３０にヒンジで取り付けることができる蓋部２３４を含む。蓋部２３４には２つのハウジング２３８ａ、ｂが結合され、２つのハウジング２３８ａ、ｂはそれぞれ、冷却ガスがハウジング２３８ａ、ｂの内部を通過するように、出口２４２ａ、ｂと共に入口２４０ａ、ｂに結合される。冷却ガスは、冷却ガス源２４４からパイプ２４６ａ、ｂおよび流れ制御器２４８ａ、ｂを介して得られ、冷却ガスは、約２２℃など室温また室温より低くすることができる。冷却ガス源２４４は、ＵＶランプ２２、および／またはタンデム型処理チャンバ２１６ａ〜ｃに関連付けられるランプ用の電源の適切な動作を保証するために、十分な圧力および流量の冷却ガスを入口２４０ａ、ｂに提供する。タンデム型処理チャンバ２１６と共に使用可能な冷却モジュールの詳細は、２００６年１１月３日に出願され、「Ｎｉｔｒｏｇｅｎ Ｅｎｒｉｃｈｅｄ Ｃｏｏｌｉｎｇ Ａｉｒ Ｍｏｄｕｌｅ ｆｏｒ ＵＶ Ｃｕｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ」という名称である、本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願第１１／５５６，６４２号に見出すことができ、その全体を参照によって本明細書に援用する。ランプを無酸素の冷却ガス（例えば、窒素、アルゴンまたはヘリウム）を用いて冷却することによって、オゾンの形成を避けることができる。あるバージョンでは、冷却ガス源２４４は、約２００〜２０００ｓｃｃｍの流量の窒素を含む冷却ガスを提供する。出口２４２ａ、ｂは、ハウジング２３８ａ、ｂから排出された冷却ガスを受け取り、その冷却ガスは、バルブの選択に応じてＵＶバルブによって生成される可能性があるオゾンを除去するためにスクラッバを含むことができる、共通の排出システム（図示せず）によって集められる。
【００２９】
ハウジング２３８ａ、ｂはそれぞれ、本体２３０の中に画定される２つの処理ゾーン２１８ａ、ｂの上にそれぞれ配設される、２つのＵＶランプ２２の１つを覆う。各処理ゾーン２１８ａ、ｂの上に単一のＵＶランプ２２が示されているが、例えば参照によって本明細書にその全体を援用する、２００７年３月１５日出願の「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＴＲＥＡＴＩＮＧ Ａ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ ＷＩＴＨ ＵＶ ＲＡＤＩＡＴＩＯＮ ＵＳＩＮＧ ＰＲＩＭＡＲＹ ＡＮＤ ＳＥＣＯＮＤＡＲＹ ＲＥＦＬＥＣＴＯＲＳ」という名称の米国特許出願公開第２００７０２５７２０５号に記載されるように、全照射量を増やすために複数のＵＶランプを用いることが可能であることに留意すべきである。ハウジング２３８ａ、ｂはそれぞれ、ＵＶランプ２２が内部に位置決めされる上側ハウジング２５２ａ、ｂ、および二次リフレクタ９０が内部に配置される下側ハウジング２５６ａ、ｂを備えている。示されるバージョンでは、ディスク２５５ａ、ｂがそれぞれ複数の歯２５７ａ、ｂを有し、歯２５７ａ、ｂは、ディスクをスピンドル（図示せず）に結合する対応するベルト（図示せず）をつかみ、スピンドルは動作可能にモータ（図示せず）に結合される。ディスク２５５ａ、ｂ、ベルト、スピンドルおよびモータによって、上側ハウジング２５２ａ、ｂ（およびその内部に取り付けられるＵＶランプ２２）を、基板支持体２５４ａ、ｂの上に位置決めされた基板３８ａ，ｂに対して回転させることが可能になる。二次リフレクタ９０はそれぞれ、ブラケット（図示せず）によってそれぞれのディスク２５５ａ、ｂの底部に取り付けられ、それにより、二次リフレクタ９０が上側ハウジング２５２ａ、ｂおよびＵＶランプ２２と共に、下側ハウジング２５６ａ、ｂの中で回転することが可能になる。ＵＶランプ２２を露光される基板３８ａ、ｂに対して回転させることによって、基板の表面全体にわたる露光の均一性が改善される。一実施形態では、ＵＶランプ２２を露光される基板３８ａ、ｂに対して少なくとも１８０度回転させることができ、他の実施形態では、ＵＶランプ２２を２７０度、あるいは完全に３６０度回転させることができる。
【００３０】
処理ゾーン２１８ａ、ｂはそれぞれ、基板３８ａ、ｂを処理ゾーン２１８ａ、ｂの中で支持するための基板支持体２５４ａ、ｂを含む。支持体２５４ａ、ｂは加熱される可能性があり、セラミックまたはアルミニウムなどの金属から製造することができる。好ましくは、支持体２５４ａ、ｂはステム２５８ａ、ｂに結合され、ステム２５８ａ、ｂは、本体２３０の底部を貫通して延び、駆動システム２６０ａ、ｂによって作動され、処理ゾーン２１８ａ、ｂ内の支持体２５４ａ、ｂをＵＶランプ２２に向ける、またＵＶランプ２２から遠ざけるように移動させる。駆動システム２６０ａ、ｂは、硬化の間、基板の照明の均一性をさらに高めるために、支持体２５４ａ、ｂを回転および／または並進させることもできる。支持体２５４ａ、ｂの調節可能な位置決めにより、焦点距離など光送出システムの設計上考慮すべき事柄の本質に応じて基板３８に入射するＵＶの照射レベルを細かく調整できることに加えて、揮発性の硬化副生成物、およびパージ、および清浄ガスの流れのパターン、および滞留時間の制御も可能になる。
【００３１】
示されるバージョンでは、ＵＶランプ２２は、電源（図示せず）によって励起されるように水銀で充填された、細長い円筒形の密閉されたプラズマバルブである。あるバージョンでは、電源は、マグネトロン、およびマグネトロンのフィラメントにエネルギーを与える変圧器を含むマイクロ波発生器である。あるバージョンでは、キロワットのマイクロ波電源が、ハウジング２３８ａ、ｂ内の開口部（図示せず）付近でマイクロ波を発生させ、マイクロ波を開口部を通して送り、マイクロ波がＵＶランプ２２に適用される。最大６０００ワットのマイクロ波の出力を提供する電源は、ＵＶランプ２２のそれぞれから最大約１００ＷのＵＶ光を発生させることができる。あるバージョンでは、ＵＶランプ２２は、１７０ｎｍ〜４００ｎｍの広帯域の波長にわたるＵＶ光を放出する。ＵＶランプ２２中のガスによって放出される波長が決まるが、酸素が存在すると、波長が短くなってオゾンを発生させる傾向があるため、ＵＶ処置プロセス中のオゾンの発生を避けるために、ＵＶランプ２２によって放出されるＵＶ光は、主に２００ｎｍより高い広帯域のＵＶ光を発生させるように調整することができる。
【００３２】
各ＵＶランプ２２から放出されたＵＶ光は、蓋部２３４の開口部内に配設された窓２６４ａ、ｂを通過することによって、処理ゾーン２１８ａ、ｂの１つに入る。あるバージョンでは、窓２６４ａ、ｂは、合成石英ガラスで製造され、亀裂を生じることなく真空を維持するのに十分な厚さを有する。例えば、窓２６４ａ、ｂは、ＵＶ光を透過して約１５０ｎｍまで下げる、ＯＨのない溶融石英から製造することができる。蓋部２３４は本体２３０を密閉し、その結果、窓２６４ａ、ｂが蓋部２３４に対して密閉され、約１トル〜約６５０トルの圧力を維持することが可能な体積を有する処理ゾーン２１８ａ、ｂを形成する。プロセスガスは、２つの入口通路２６２ａ、ｂの１つを介して処理ゾーン２１８ａ、ｂに入り、共通の排出ポート２６６を介して処理ゾーン２１８ａ、ｂを出る。また、ハウジング２３８ａ、ｂの内部に供給される冷却ガスは、ＵＶランプ２２を越えて循環するが、窓２６４ａ、ｂによって処理ゾーン２１８ａ、ｂから隔離される。
【００３３】
次に、ケイ素−酸素−炭素を含む低ｋ誘電体材料を硬化させる例示的な紫外線処置プロセスについて説明する。そうした硬化プロセスでは、支持体２５４ａ、ｂが３５０℃〜５００℃に加熱され、支持体２５４ａ、ｂから基板３８への熱伝達を高めるために、処理ゾーン２１８ａ、ｂが約１〜約１０トルのガス圧力に維持される。硬化プロセスでは、ヘリウムが、入口通路２６２ａ、ｂのそれぞれを介して、タンデム型チャンバ２１６ａ〜ｃのそれぞれに１４ｓｌｍの流量および８トルの圧力（対の一方の側につき７ｓｌｍ）で導入される。いくつかの実施形態では、硬化プロセスは、ヘリウムの代わりにまたはヘリウム（Ｈｅ）との混合物として、窒素（Ｎ２）またはアルゴン（Ａｒ）を用いることもできる。パージガスは硬化副生成物を除去し、基板３８ａ、ｂ全体にわたる均一な熱伝達を促し、処理ゾーン２１８ａ、ｂ内の面の上に蓄積される残留物を最小限に抑える。基板３８上の薄膜から一部のメチル基を除去し、硬化中に放出される酸素を掃気するために、水素を加えることもできる。
【００３４】
他の実施形態では、硬化プロセスは、パルス式キセノンフラッシュランプを含むことができるパルス式ＵＶランプ２２を使用する。処理ゾーン２１８ａ、ｂは、真空下で約１０ミリトル〜約７００トルの圧力に維持され、基板３８ａ、ｂはＵＶランプ２２からのＵＶ光のパルスに曝される。パルス式ＵＶランプ２２は、様々な用途に対して調整された出力周波数のＵＶ光を提供することができる。
【００３５】
処理ゾーン２１８ａ、ｂの中で、清浄プロセスを実施することもできる。このプロセスでは、支持体２５４ａ、ｂの温度を、約１００℃〜約６００℃に上昇させることができる。清浄プロセスでは、元素酸素が処理ゾーン２１８ａ、ｂの面上に存在する炭化水素および炭素種と反応し、排出ポート２６６を通して汲み出すまたは排出することが可能な一酸化炭素および二酸化炭素を形成する。酸素などの清浄化ガスは、選択された波長のＵＶ放射に曝され、元の位置にオゾンを発生させる。電源をオンにして、所望の波長におけるＵＶランプ２２からのＵＶ光の放出をもたらすことが可能であり、清浄化ガスが酸素であるときには、約１８４．９ｎｍおよび約２５３．７ｎｍが好ましい。酸素が１８４．９ｎｍの波長を吸収し、オゾンおよび元素酸素を発生させ、２５３．７ｎｍの波長がオゾンによって吸収され、オゾンが酸素ガスと元素酸素の両方に分裂するため、これらのＵＶ放射の波長は酸素を用いた清浄化を向上させる。清浄プロセスのあるバージョンでは、５ｓｌｍのオゾンおよび酸素（酸素中１３重量％のオゾン）を含むプロセスガスを、タンデム型チャンバ２１６ａ、ｂに流入させ、各処理ゾーン２１８ａ、ｂの中に均等に分割し、処理ゾーン２１８ａ、ｂ内の面から堆積物を清浄化するのに十分な酸素ラジカルを発生させた。Ｏ３分子も、様々な有機残留物を攻撃することができる。残りのＯ２分子は、処理ゾーン２５０ａ、ｂ内の面上の炭化水素の堆積物を除去しない。６対の基板３８ａ、ｂを硬化させた後、８トルでの２０分の清浄プロセスによって十分な清浄化プロセスを実施することができる。
【００３６】
本発明の例示的な実施形態が図示され記載されるが、当業者には、本発明を組み込み、やはり本発明の範囲内である他の実施形態を考案することが可能である。さらに、図中の例示的な実施形態に関して示される、下方、上方、底部、頂部、上、下、第１および第２、ならびに他の相対的または位置的な用語は入れ換えることが可能である。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明を説明するために本明細書に記載される好ましいバージョン、材料または空間的な配置についての記述に限定されるべきではない。
【０００１】
本装置および方法の実施形態は、一般に基板の紫外線処置に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路、ディスプレイおよびソーラーパネルの製作では、誘電体材料、半導体材料および導電性材料の層が、半導体ウェハ、ガラスパネルまたは金属パネルなどの基板上に形成される。次いでこれらの層は、電気的相互接続、誘電体層、ゲートおよび電極などのフィーチャを形成するように処理される。他の処理では、紫外線放射を用いて、基板上に形成された層またはフィーチャを処置することができる。例えば、紫外線放射を急速熱処理（ＲＴＰ）に用いて、基板上に形成された層を迅速に加熱することができる。紫外線放射は、ポリマー層の縮合および重合を促進するためにも用いられる。紫外線放射を用いて、圧力を加えられた薄膜層を生成することもできる。紫外線放射を用いて、チャンバを清浄化するガスを活性化することもできる。
【０００３】
ある用途では、酸化ケイ素、炭化ケイ素または炭素ドープ酸化ケイ素の薄膜を処置するために、紫外線（ＵＶ）放射が用いられる。例えば、どちらも参照によって本明細書にその全体を援用する、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第６，５６６，２７８号および第６，６１４，１８１号は、ケイ素−酸素−炭素の薄膜の処置に対する紫外線光の使用について記載している。酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）およびケイ素−酸素−炭素（ＳｉＯＣｘ）の薄膜などの材料は、半導体デバイスの製造において誘電体層として使用される。こうした薄膜を堆積させるために、化学気相成長（ＣＶＤ）法が用いられることがしばしばであり、ＣＶＤチャンバ内でのケイ素供給源と酸素供給源の間の熱またはプラズマベースの反応の促進を伴う。こうしたプロセスのいくつかにおいて、ＣＶＤまたは他の反応の副生成物として水が形成されることがある。例えば、少なくとも１つのＳｉ−Ｃ結合を含む有機シラン源を用いるＣＶＤプロセスによって、ケイ素−酸素−炭素または炭化ケイ素の薄膜が堆積する際に、水が形成されることがある。プロセスによって生成された水は、水分として薄膜中に物理的に吸収される、またはＳｉ−ＯＨ化学結合として堆積した薄膜中に取り込まれる可能性があるが、そのどちらも望ましくない。
【０００４】
紫外線放射を用いてこれらの薄膜を処置し、堆積したＣＶＤ薄膜を硬化して密度を高めることができる。有利には、紫外線処置は個々のウェハの全体的な熱量を低減し、製造プロセスを速める。例えばカリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．，に譲渡され、参照によって本明細書にその全体を援用する、２００５年５月９日出願の「Tandem UV Chamber for Curing Dielectric Materials」という名称の米国特許出願公開第２００６／０２５１８２７号として公開された米国特許出願第１１／１２４，９０８号など、基板３８上に堆積した薄膜を効果的に硬化させるために用いることができる、いくつかの紫外線硬化チャンバが開発されている。そうした紫外線プロセスでは、より速い硬化時間およびより短いプロセスサイクルを実現するために、紫外線放射の強度を高めることが望ましい。しかしながら、高出力の供給源または他の手段によって紫外線放射を高めると、チャンバ内で発生する熱も増加する。この過大な熱が、基板上で処理されるフィーチャに悪影響を及す恐れがあり、また紫外線源自体の寿命を縮める可能性もある。
【０００５】
これらのおよび他の欠陥を含む理由のために、様々なＵＶ硬化チャンバおよび技術の開発にもかかわらず、紫外線処置技術におけるさらなる改善が引き続き求められている。
【発明の概要】
【０００６】
基板処理装置において、紫外線ランプ用のリフレクタを用いることができる。リフレクタは、紫外線ランプの長さに延在する長手方向のストリップを備える。長手方向のストリップは湾曲した反射面を有し、かつ冷却ガスを紫外線ランプに方向付けるために複数の貫通孔を備える。
【０００７】
基板処理チャンバは、
（ｉ）基板支持体から間隔を置いて配置され、紫外線光を基板支持体に向けて送るように構成された細長い紫外線ランプと、
（ｉｉ）（１）紫外線ランプの長さに延在し、湾曲した反射面を有し、かつ冷却ガスを紫外線ランプに方向付けるために設けられた複数の貫通孔を含む、長手方向のストリップを備えた中央リフレクタ、ならびに（２）中央リフレクタのどちらかの側に位置決めされた、第１の側面リフレクタおよび第２の側面リフレクタを備える一次リフレクタと
を含む、基板支持体および紫外線ランプのモジュールを備える。
【０００８】
紫外線放射を用いて基板を処置する方法は、基板を処理ゾーンに設置することを含む。紫外線ランプはエネルギーを与えられ、紫外線放射を発生させる。発生した紫外線放射を基板に向けて反射させるために、湾曲した反射面が設けられる。紫外線ランプを冷却するために、冷却ガスの複数の流れが湾曲した反射面内の孔を通して方向付けられる。
紫外線ランプ用のリフレクタ組立体は、湾曲した反射面と複数の貫通孔とを有する長手方向のストリップを備えた中央リフレクタ、ならびに中央リフレクタのどちらかの側に位置決めされた第１の側面リフレクタおよび第２の側面リフレクタを備える。二次リフレクタが中央リフレクタの下方にあり、前記二次リフレクタは上側部分および下側部分を含み、これら部分はそれぞれ（ｉ）相対する長手方向の面と、（ｉｉ）前記長手方向の面の端部の間に延在する相対する横断面とを含む。
紫外線ランプ用のリフレクタは、紫外線ランプの長さに沿って延在する長手方向のストリップを備え、前記長手方向のストリップは湾曲した反射面と、冷却ガスを紫外線ランプに方向付けるために複数の貫通孔とを有し、前記貫通孔の縁部は角度または傾斜が付いている。
基板を紫外線放射で処理する方法は、基板を処理ゾーンに設置するステップと、紫外線ランプにエネルギーを与えて、紫外線放射を発生させるステップと、前記発生した紫外線放射を前記基板に向けて反射するために、湾曲した反射面と縁部に角度または傾斜の付いた孔とを有する長手方向のストリップを設けるステップと、冷却ガスの複数の流れを前記縁部に角度または傾斜の付いた孔へと方向付けて、前記冷却ガスを前記紫外線ランプへと注入させるステップとを含む。
【０００９】
本発明のこれらの特徴、態様および利点は、以下の記述、添付の特許請求の範囲、および本発明の例を図示する添付図面に関連してより適切に理解されるようになるであろう。しかしながら、特徴のそれぞれは、特定の図面の状況のみならず、本発明において一般的に使用することが可能であり、また本発明はこれらの特徴の任意の組合せを含むことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】石英窓および基板の上に位置決めされた紫外線（ＵＶ）ランプおよび一次リフレクタを備える、ＵＶランプモジュールの一実施形態の概略的な斜視図である。
【図２】ＵＶランプモジュール、ならびに一次リフレクタおよび二次リフレクタを備えるリフレクタ組立体の上面斜視図である。
【図３Ａ】リフレクタホルダの一部、および中央リフレクタの孔を通り、ＵＶランプを覆う冷却ガスの流れを示す、リフレクタの湾曲した反射面を見上げる中央リフレクタの斜視図である。
【図３Ｂ】孔を通り、ＵＶランプを取り巻くガスの流れを示す、図３Ａの観察線３Ｂに沿って得られる中央リフレクタの側面図である。
【図４Ａ】従来型のシステムにおける冷却ガスについて、コンピュータによってモデル化した図である。
【図４Ｂ】中央リフレクタの孔を通り、ＵＶランプを取り巻く冷却ガスについて、コンピュータによってモデル化した図である。
【図５】本発明の一実施形態によるタンデム型チャンバの概略的な断面図である。
【図６】本発明の一実施形態による基板処理装置の概略的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
半導体ウェハ、ディスプレイおよびソーラーパネルなどの基板３８を処置するために紫外線放射を発生させることができる、紫外線（ＵＶ）ランプモジュール２０の一実施形態を図１に示す。ＵＶランプモジュール２０は、紫外線放射を放出するＵＶランプ２２を備えている。ＵＶランプ２２は、水銀マイクロ波アークランプ、パルス式キセノンフラッシュランプ、または高効率のＵＶ発光ダイオードアレイなど任意のＵＶ源を含むことができる。あるバージョンでは、ＵＶランプ２２は、マグネトロン、およびマグネトロンのフィラメントにエネルギーを与える変圧器を含む、マイクロ波発生器などの外部の電源２３によって励起されるキセノン（Ｘｅ）または水銀（Ｈｇ）などのガスで充填された、密閉式のプラズマバルブである。他の実施形態では、ＵＶランプ２２は、フィラメントに直流を供給する電源２３（概略的に示す）によって動力の供給を受けるフィラメントを含むことができる。ＵＶランプ２２も、ＵＶランプ２２内のガスを励起させることが可能な高周波（ＲＦ）エネルギー源を備えた電源２３によって、動力の供給を受けることができる。ＵＶランプ２２は、説明のために細長い円筒形のバルブとして示してあるが、当業者には明らかになるように、球形のランプまたはランプの配列など、他の形を有するＵＶランプ２２を用いることもできる。適切なＵＶランプ２２は、例えばＮｏｒｄｓｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（オハイオ州ウエストレイク）、またはＭｉｌｔｅｃ ＵＶ Ｃｏｍｐａｎｙ（メリーランド州スティーブンソン）から市販されている。あるバージョンでは、ＵＶランプ２２は、Ｍｉｌｔｅｃ ＵＶ Ｃｏｍｐａｎｙ製の単一の細長いＵＶ Ｈ＋バルブを含む。ＵＶランプ２２は、２つ以上の別個の細長いバルブを含むことができる。
【００１２】
ランプモジュール２０は、紫外線ランプモジュール２０のＵＶランプ２２を部分的に囲む一次リフレクタ２６を含む、リフレクタ組立体２４を含んでいる。一次リフレクタ２６は、ＵＶランプ２２の後ろに、ＵＶランプ２２に対して間隔を置いた関係で中央に位置決めされた中央リフレクタ２８を備えている。中央リフレクタ２８は、図３Ａおよび３Ｂに示すように、紫外線ランプの長さに延在する長手方向のストリップ３０を備えている。長手方向のストリップ３０は、内側の面であり、かつＵＶランプ２２によって基板３８に向けて放出され、方向付けされた紫外線放射の光線を後方に反射するように、ＵＶランプ２２の後部に面する湾曲した反射面３２を有している。長手方向のストリップ３０の湾曲した反射面３２は、円形、楕円形または放物線状とすることが可能な弓形の面である。あるバージョンでは、湾曲した反射面３２は、少なくとも約２ｃｍかつ約５ｃｍ未満、あるいは約３〜約４ｃｍの曲率半径を有する円形の面を備えている。長手方向のストリップ３０は、平坦にする、または湾曲した反射面３２の曲率に合うように湾曲させることが可能な後面３４も有している。
【００１３】
長手方向のストリップ３０は、赤外線放射およびマイクロ波の透過を可能にし、紫外線放射を反射する材料から製造することができる。あるバージョンでは、長手方向のストリップ３０は石英を含む。例えば、長手方向のストリップ３０を形成するように、石英の細長い予備成形品を機械加工することができる。ＣＮＣなどの従来の機械加工技術を用いて、湾曲した反射面３２をストリップ３０の前部に含む所望の形の長手方向のストリップ３０を得るように、鋳造石英の予備成形品を機械加工することができる。したがって、従来の研磨方法を用いて内向きの面を研磨し、面３２の少なくとも９５％にしわおよび亀裂がないようにすることによって、湾曲した反射面３２が形成される。
【００１４】
任意選択で、後方に方向付けされた紫外線光線をより高い割合で基板３８に向けて反射するように、長手方向のストリップ３０の湾曲した反射面３２にダイクロイックコーティング３６を塗布することもできる。ダイクロイックコーティング３６は、狭い範囲の波長を有する光を選択的に通過させ、他の波長を反射する薄い膜のフィルタである。一実施形態では、ダイクロイックコーティング３６は、異なる誘電体材料からなる複層の薄膜を含む。例えば、異なる誘電体材料は、交互に高い屈折率と低い屈折率を有する複数の層を含むことが可能であり、その層は、ダイクロイックコーティング３６が、ＵＶランプ２２によって放出された、熱を発生させる有害な赤外線放射のすべてを反射するのではなく、むしろこの放射の一部が長手方向のストリップ３０の中に入ることができるように配置および選択される。ストリップ３０の石英材料は赤外線光を透過させ、ダイクロイックコーティング３６は、ＵＶランプ２２によって放出された紫外線光を反射する。ダイクロイックコーティングは非金属性であるため、電源（図示せず）からＵＶランプ２２に適用されるマイクロ波放射は、石英の裏側に下向きに入射し、調節された層とあまり相互作用しない、または調節された層によって吸収されず、容易に透過されてＵＶランプ２２内のガスをイオン化する。
【００１５】
通常、長手方向のストリップ３０の後面３４にはコーティングが塗布されない。しかしながら、長手方向のストリップ３０の前部の湾曲した反射面３２を通過する紫外線放射を反射して戻すために、または紫外線放射に曝すことによって長手方向のストリップ３０に蓄積された熱をより迅速に放散させるために、背面３４に二次的な反射コーティング（図示せず）を塗布することもできる。
【００１６】
長手方向のストリップ３０の中に、複数の貫通孔４０が設けられる。孔４０は、冷却ガス４２を外部の冷却ガス源からＵＶランプ２２に注入することができるように、背面３４から湾曲した反射面３２まで延びる。孔４０は、第２の孔４６の第２の直径より大きい、第１の直径を有する第１の孔４４を含む。第１の孔４４および第２の孔４６は、長手方向のストリップ３０の中心軸４８に沿って一列に並べられる。例えば、第１の孔４４は約０．２ｍｍ〜約４ｍｍの直径を有することができ、第２の孔４６は、約６ｍｍ〜約１２ｍｍの直径を有することができる。他の例として、第１の孔４４の総数は約１０〜約５０の範囲とすることができ、第２の孔４６の総数は約２〜約６の範囲とすることができる。さらに、孔４４，４６の縁部は角度または傾斜を付けて、冷却ガス４２がＵＶランプ２２へと注入されるようにすることができる。適切な角度は、２５°など約１０°〜約４５°の範囲とすることができる。
【００１７】
一実施形態において、中央リフレクタ２８の長手方向のストリップ３０の各端部５０ａ、ｂは、端部タブ５２ａ、ｂを備えている。リフレクタホルダ５４は、それぞれがカットアウト５８ａ、ｂを有する端部ホルダ５６ａ、ｂを備え、カットアウト５８ａ、ｂは、図３Ａおよび３Ｂに示すように、中央リフレクタ２８の各端部タブ５２ａ、ｂが端部ホルダ５６ａ、ｂのカットアウト５８ａ、ｂに収まり、中央リフレクタ２８をＵＶランプ２２の後ろの適所に保持するように成形される。リフレクタホルダ５４は、ＤｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ Ｃｏｍｐａｎｙ（デラウェア州）のＴｅｆｌｏｎ（登録商標）などのポリマーで製造することができる。あるバージョンでは、端部タブ５２ａ、ｂは、端部ホルダ５６ａ、ｂの対応する楔形のカットアウト５８ａ，ｂに収まる楔形のタブである。楔形のタブ５２ａ、ｂは、端部ホルダ５６ａ、ｂの楔形のカットアウト５８ａ、ｂの対応する傾斜面６２の傾斜に一致する、傾斜面６０を有することもできる。これによって、中央リフレクタ２８をリフレクタ組立体２４の後ろから端部ホルダ５６ａ、ｂの楔形のカットアウト５８ａ、ｂに取り付け、中央リフレクタ２８を保持することが可能になる。
【００１８】
コンピュータによってモデル化された図表を用い、従来型のＵＶ源組立体（図４Ａ）、および第１の孔４４を有する中央リフレクタ２８を備えるＵＶランプモジュール２０の実施形態（図３Ｂ）を横断するガスの流れ分布に基づいて、バルブ表面の温度を求めた。対照的に、従来型のシステムは、孔のない長方形の中央のリフレクタプレートを備えている。従来型のシステムでは、冷却流がバルブ表面を越えて２つの側面上を均一に流れる。しかし、バルブの温度が均一ではないため、一部の高温のスポット領域の冷却能力が低くなると同時に、他の低温領域は過多な冷却流を受ける。これらの図から理解されるように、従来型のシステムと比べると、ＵＶランプ２２の後ろに位置決めされた孔４０を有する中央リフレクタ２８を用いて、実質的に向上したガス流が得られる。図４Ａに示すように、従来型のシステムを用いたＵＶランプ２２を横切る流れは、ＵＶランプ２２の表面への集中が少ない冷却流をもたらす。対照的に、図４Ｂに示すように、ガスを中央リフレクタ２８の第１の孔４４および第２の孔４６を通過させるとき、ＵＶランプ２２を横切る冷却ガス４２の流れは、冷却流がＵＶランプ２２の重要な頂部の位置に効果的に方向付けられることを示している。これにより、ＵＶランプ２２では４５℃低い表面温度（６４８℃〜６０３℃）が実現される。これらの図表は、ＥＳＩ（フランス）から入手可能な市販のモンテカルロ流体シミュレーションプログラム、ＣＡＤａｌｙｚｅｒ（登録商標）を用いてモデル化された。シミュレーションモデルは、所与の流れ条件の下での熱分布をシミュレートする反復法を用いた。例示的なモデリングシミュレーションを示しているが、請求される発明は、本明細書に記載されるもの以外のモデル化されたバージョンを包含することを理解すべきである。
【００１９】
図１および２に示すバージョンでは、中央リフレクタ２８に加えて、リフレクタ組立体２４は、中央リフレクタ２８のどちらかの側に位置決めされた第１の側面リフレクタ７０および第２の側面リフレクタ７２を含むこともできる。第１の側面リフレクタ７０および第２の側面リフレクタ７２も、鋳造石英で製造することが可能であり、それぞれ弓形の反射面７４、７６である内面を有する。弓形の反射面７４、７６も、その上に中央リフレクタ２８に用いるものと同じコーティング材料である、ダイクロイックコーティングを有することができる。中央リフレクタ２８、ならびに第１の側面リフレクタ７０および第２の側面リフレクタ７２を備えるリフレクタ組立体２４は、図１に示すように、中央リフレクタ２８の長手方向のストリップ３０の長さを横断するＵＶランプ２２より上の頂点で接する放物線型の面８０を有する、細長い共振空洞を形成する。第１の側面リフレクタ７０および第２の側面リフレクタ７２はそれぞれ、ＵＶランプ２２の長さを越えて長手方向に延在する。
【００２０】
中央および側面のリフレクタ２８、７０、７２のいずれも、それぞれ楕円形もしくは放物線状のリフレクタとする、または楕円形の反射部と放物線状の反射部の両方の組合せを含むことができる。同じ幅の光ビームの場合、楕円形のリフレクタは、放物線状のリフレクタより小さい共振空洞の中に収まることが可能であり、また放物線状のリフレクタに比べて優れた光の均一性を得ることもできる。しかしながら、楕円形の区画と放物線状の区画の両方を有するリフレクタ２８、７０、７２は、用途に合わせた反射パターンの生成においてより高い適応性を与える。さらに、楕円形のリフレクタは、正確なまたは完全な楕円形状を有する必要がない。その代わり、明確に定義された焦点がない部分的な楕円形状または半楕円形状を有するリフレクタも、楕円形のリフレクタと称する。同様に、放物線状のリフレクタも、正確なまたは完全な放物線形状を有する必要がない。その代わり、厳密には平行でない光線を反射する部分的な放物線形状または半放物線形状を有するリフレクタも、放物線状のリフレクタと称する。説明のための実施形態として、リフレクタ２８、７０、７２を別個の接続されていないパネルとして示しているが、本発明は同様のものに限定されず、リフレクタ２８、７０および７２を単一のＵ字形の構成要素として接続することが可能であり、またそうした構成要素が、長手方向の開口部を含んでも含まなくてもよいことにも留意すべきである。
【００２１】
リフレクタ組立体２４は、ＵＶランプ２２からの照射プロファイルを制御し、直接的な光の不均一性を補償することができる（ＵＶランプに沿った照射は、供給源の中心からの距離の関数である）。単一のＵＶランプ２２を用いて基板３８を照射する、示される実施形態では、第１の側面リフレクタ７０および第２の側面リフレクタ７２は、相対する対称な反射面である弓形の反射面７４、７６を有している。しかしながら、他の実施形態において、例えば２つ、もしくは２つより多い、もしくはそれより多いＵＶランプ２２を用いて基板３８を照射するときには、非対称な対の側面リフレクタ（図示せず）を前述のように用いることもできる。
【００２２】
図１および２に示すように、リフレクタ組立体２４は、一次リフレクタ２６に加えて二次リフレクタ９０を含むこともできる。二次リフレクタ９０はさらに、もしそうしない場合には一次リフレクタのフラッドパターンの境界の外側に出るＵＶ放射を導き、再び方向付け、この反射された放射が処置される基板３８に当たり、基板３８に放射されるエネルギーの強度を高めるようにする。二次リフレクタ９０は、特定のＵＶランプ２２および／または一次リフレクタ２６に合わせて変更することができる複雑な形を示す。二次リフレクタ９０は、用途の要求に応じて、特定の照射プロファイルおよび均一性のレベルに合わせて（使用されるときには一次リフレクタと共に）変更することもできる。例えばいくつかの実施形態では、二次リフレクタ９０は、中央で高くなるヒータの熱プロファイルを補償するために、縁部で高い照射プロファイルを生成するように設計することができる。また、二次リフレクタ９０は一般に、以下に論じる静止したまたは回転するランプと共に使用されるかどうか応じて、異なる照射パターンを生成するように設計される。
【００２３】
図２に示すように、二次リフレクタ９０は、ＵＶランプ２２のフラッドパターンを、実質的に長方形の領域から、露光される実質的に円形の半導体基板３８に対応する実質的に円形の形状９２に変える。二次リフレクタ９０は、リフレクタ９０の内周部の周りに延びる頂点９８で交わる上側部分９４および下側部分９６を含む。上側部分９４は、ＵＶランプ２２への冷却空気の流れが妨げられないように、半円のカットアウト１００を含む。上側部分９４は、２つの相対する（頂部から）全体的に内向きに傾斜する長手方向の面１０２ａ、ｂ、および２つの相対する横断面１０２ｃ、ｄも含む。横断面１０２ｃ，ｄは全体的に垂直であり、横断方向に沿って凸形の面を有する。長手方向の面１０２ａ，ｂは、長手方向に沿って全体的に凹形である。
【００２４】
上側部分９４のすぐ下に位置決めされる下側部分９６は、２つの相対する（頂部から）全体的に外向きに傾斜する面１０４ａ、および２つの相対する全体的に外向きに傾斜する横断面１０４ｂを含む。示される実施形態では、面１０４ａ，ｂは（垂直面に対して）面１０２ａ，ｂより小さい角度で傾斜している。長手方向の面１０２ａ，ｂは、長手方向に沿って全体的に凹形であるが、相対する横断面１０２ｃ，ｄは横断方向に沿って全体的に凸形である（注目すべき例外は、面１０２ｃ，ｄの下側部分が面１０２ａ，ｂの下側部分と交わるコーナー１０８にある）。
【００２５】
ＵＶランプ２２から放出され、一次リフレクタ２６および二次リフレクタ９０によってそれぞれ反射されるＵＶ放射に対する簡易化した反射経路を、図１に示す。示されるように、一次リフレクタ２６と二次リフレクタ９０を組み合わせることにより、ランプ２２によって放出される実質的にすべてのＵＶ放射を、基板３８に方向付け、基板３８に当てることが可能になる。ランプ２２からの放射は、異なる例示的な経路によって基板３８に当たることが可能であり、その経路には、一次リフレクタ２６または二次リフレクタ９０から反射されることなく、基板３８に直接達する経路１１０ａ、中央リフレクタ２８によって反射された後に、基板３８に達する経路１１０ｂ、第１の側面リフレクタ７０によって反射された後に、基板３８に達する経路１１０ｃ、二次リフレクタ９０の上側部分９４によって反射された後に、基板３８に達する経路１１０ｄ、および二次リフレクタ９０の下側部分９６によって反射された後に、基板３８に達する経路１１０ｅが含まれる。経路１１０ａ〜ｅは例示的な経路にすぎず、多くの他の反射経路がランプ２２から直接生成される、または一次リフレクタ２６もしくは二次リフレクタ９０から反射されることを理解されたい。
【００２６】
本明細書に記載される紫外線ランプモジュール２０は、例えば半導体処理装置、ソーラーパネル処理装置およびディスプレイ処理装置を含めた、多くの異なるタイプの基板処理装置に用いることができる。シリコンウェハまたは化合物半導体ウェハなどの半導体ウェハを処理するために用いることができる例示的な基板処理装置２００を、図５および６に示す。装置２００は、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．（カリフォルニア州サンタクララ）から市販されている、Ｐｒｏｄｕｃｅｒ（商標）処理システムの１つの実施形態を図示している。図５に示すように、装置２００は、主フレーム構造体２０２に支持された必要な処理ユーティリティを有する独立したシステムである。装置２００は一般に、基板カセット２０６ａ、ｂが、基板３８のロードロックチャンバ２０８へのローディング、およびロードロックチャンバ２０８からのアンローディングを可能にするように支持されるカセットローディング用のチャンバ２０４と、基板ハンドラ２１４を収容するトランスファチャンバ２１０と、トランスファチャンバ２１０に取り付けられる一連のタンデム型処理チャンバ２１６ａ〜ｃとを含む。ユーティリティの端部２２０は、ガスパネル２２２および出力分布パネル２２４など、装置２００の動作に必要とされる支援ユーティリティを収容する。
【００２７】
タンデム型処理チャンバ２１６ａ〜ｃはそれぞれ、基板３８ａ、ｂの処理がそれぞれ可能である処理ゾーン２１８ａ、ｂ（チャンバ２１６ｂについて示す）を含む。２つの処理ゾーン２１８ａ、ｂは、共通のガス供給、共通の圧力制御、および共通のプロセスガス排出／ポンピング用のシステムを共有し、異なる構成の間で迅速な切り換えを可能にする。チャンバ２１６ａ〜ｃの配置および組合せは、特有の処理ステップを実施するために変更することができる。タンデム型処理チャンバ２１６ａ〜ｃはいずれも、基板３８上の材料を処置するのに用いるために、かつ／またはチャンバの清浄プロセスのために１つまたは複数のＵＶランプ２２を含む、以下に記載する蓋部を含むことができる。示される実施形態では、並行に作動して最大のスループットを得るために、３つのタンデム型処理チャンバ２１６ａ〜ｃはすべてＵＶランプ２２を有し、ＵＶ硬化チャンバとして構成される。しかしながら、代替の実施形態では、タンデム型処理チャンバ２１６ａ〜ｃのすべてが、ＵＶ処置チャンバとして構成されなくてもよく、装置２００は、化学気相成長（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、エッチング、またはこれらのプロセスと同じチャンバ内で実施されるＵＶ処置との組合せなど、他のプロセスを実施するチャンバを有するように適合させることができる。例えば装置２００は、タンデム型処理チャンバ２１６ａ〜ｃの１つを、基板３８上に低誘電率（Ｋ）の薄膜などの材料を堆積させるためのＣＶＤチャンバとして備えるように構成することができる。
【００２８】
半導体ウェハなどの基板３８のＵＶ処置用に構成された、装置２００のタンデム型処理チャンバ２１６の一実施形態を図６に示す。処理チャンバ２１６は、本体２３０、および本体２３０にヒンジで取り付けることができる蓋部２３４を含む。蓋部２３４には２つのハウジング２３８ａ、ｂが結合され、２つのハウジング２３８ａ、ｂはそれぞれ、冷却ガスがハウジング２３８ａ、ｂの内部を通過するように、出口２４２ａ、ｂと共に入口２４０ａ、ｂに結合される。冷却ガスは、冷却ガス源２４４からパイプ２４６ａ、ｂおよび流れ制御器２４８ａ、ｂを介して得られ、冷却ガスは、約２２℃など室温また室温より低くすることができる。冷却ガス源２４４は、ＵＶランプ２２、および／またはタンデム型処理チャンバ２１６ａ〜ｃに関連付けられるランプ用の電源の適切な動作を保証するために、十分な圧力および流量の冷却ガスを入口２４０ａ、ｂに提供する。タンデム型処理チャンバ２１６と共に使用可能な冷却モジュールの詳細は、２００６年１１月３日に出願され、「Ｎｉｔｒｏｇｅｎ Ｅｎｒｉｃｈｅｄ Ｃｏｏｌｉｎｇ Ａｉｒ Ｍｏｄｕｌｅ ｆｏｒ ＵＶ Ｃｕｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ」という名称である、本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願第１１／５５６，６４２号に見出すことができ、その全体を参照によって本明細書に援用する。ランプを無酸素の冷却ガス（例えば、窒素、アルゴンまたはヘリウム）を用いて冷却することによって、オゾンの形成を避けることができる。あるバージョンでは、冷却ガス源２４４は、約２００〜２０００ｓｃｃｍの流量の窒素を含む冷却ガスを提供する。出口２４２ａ、ｂは、ハウジング２３８ａ、ｂから排出された冷却ガスを受け取り、その冷却ガスは、バルブの選択に応じてＵＶバルブによって生成される可能性があるオゾンを除去するためにスクラッバを含むことができる、共通の排出システム（図示せず）によって集められる。
【００２９】
ハウジング２３８ａ、ｂはそれぞれ、本体２３０の中に画定される２つの処理ゾーン２１８ａ、ｂの上にそれぞれ配設される、２つのＵＶランプ２２の１つを覆う。各処理ゾーン２１８ａ、ｂの上に単一のＵＶランプ２２が示されているが、例えば参照によって本明細書にその全体を援用する、２００７年３月１５日出願の「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＴＲＥＡＴＩＮＧ Ａ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ ＷＩＴＨ ＵＶ ＲＡＤＩＡＴＩＯＮ ＵＳＩＮＧ ＰＲＩＭＡＲＹ ＡＮＤ ＳＥＣＯＮＤＡＲＹ ＲＥＦＬＥＣＴＯＲＳ」という名称の米国特許出願公開第２００７０２５７２０５号に記載されるように、全照射量を増やすために複数のＵＶランプを用いることが可能であることに留意すべきである。ハウジング２３８ａ、ｂはそれぞれ、ＵＶランプ２２が内部に位置決めされる上側ハウジング２５２ａ、ｂ、および二次リフレクタ９０が内部に配置される下側ハウジング２５６ａ、ｂを備えている。示されるバージョンでは、ディスク２５５ａ、ｂがそれぞれ複数の歯２５７ａ、ｂを有し、歯２５７ａ、ｂは、ディスクをスピンドル（図示せず）に結合する対応するベルト（図示せず）をつかみ、スピンドルは動作可能にモータ（図示せず）に結合される。ディスク２５５ａ、ｂ、ベルト、スピンドルおよびモータによって、上側ハウジング２５２ａ、ｂ（およびその内部に取り付けられるＵＶランプ２２）を、基板支持体２５４ａ、ｂの上に位置決めされた基板３８ａ，ｂに対して回転させることが可能になる。二次リフレクタ９０はそれぞれ、ブラケット（図示せず）によってそれぞれのディスク２５５ａ、ｂの底部に取り付けられ、それにより、二次リフレクタ９０が上側ハウジング２５２ａ、ｂおよびＵＶランプ２２と共に、下側ハウジング２５６ａ、ｂの中で回転することが可能になる。ＵＶランプ２２を露光される基板３８ａ、ｂに対して回転させることによって、基板の表面全体にわたる露光の均一性が改善される。一実施形態では、ＵＶランプ２２を露光される基板３８ａ、ｂに対して少なくとも１８０度回転させることができ、他の実施形態では、ＵＶランプ２２を２７０度、あるいは完全に３６０度回転させることができる。
【００３０】
処理ゾーン２１８ａ、ｂはそれぞれ、基板３８ａ、ｂを処理ゾーン２１８ａ、ｂの中で支持するための基板支持体２５４ａ、ｂを含む。支持体２５４ａ、ｂは加熱される可能性があり、セラミックまたはアルミニウムなどの金属から製造することができる。好ましくは、支持体２５４ａ、ｂはステム２５８ａ、ｂに結合され、ステム２５８ａ、ｂは、本体２３０の底部を貫通して延び、駆動システム２６０ａ、ｂによって作動され、処理ゾーン２１８ａ、ｂ内の支持体２５４ａ、ｂをＵＶランプ２２に向ける、またＵＶランプ２２から遠ざけるように移動させる。駆動システム２６０ａ、ｂは、硬化の間、基板の照明の均一性をさらに高めるために、支持体２５４ａ、ｂを回転および／または並進させることもできる。支持体２５４ａ、ｂの調節可能な位置決めにより、焦点距離など光送出システムの設計上考慮すべき事柄の本質に応じて基板３８に入射するＵＶの照射レベルを細かく調整できることに加えて、揮発性の硬化副生成物、およびパージ、および清浄ガスの流れのパターン、および滞留時間の制御も可能になる。
【００３１】
示されるバージョンでは、ＵＶランプ２２は、電源（図示せず）によって励起されるように水銀で充填された、細長い円筒形の密閉されたプラズマバルブである。あるバージョンでは、電源は、マグネトロン、およびマグネトロンのフィラメントにエネルギーを与える変圧器を含むマイクロ波発生器である。あるバージョンでは、キロワットのマイクロ波電源が、ハウジング２３８ａ、ｂ内の開口部（図示せず）付近でマイクロ波を発生させ、マイクロ波を開口部を通して送り、マイクロ波がＵＶランプ２２に適用される。最大６０００ワットのマイクロ波の出力を提供する電源は、ＵＶランプ２２のそれぞれから最大約１００ＷのＵＶ光を発生させることができる。あるバージョンでは、ＵＶランプ２２は、１７０ｎｍ〜４００ｎｍの広帯域の波長にわたるＵＶ光を放出する。ＵＶランプ２２中のガスによって放出される波長が決まるが、酸素が存在すると、波長が短くなってオゾンを発生させる傾向があるため、ＵＶ処置プロセス中のオゾンの発生を避けるために、ＵＶランプ２２によって放出されるＵＶ光は、主に２００ｎｍより高い広帯域のＵＶ光を発生させるように調整することができる。
【００３２】
各ＵＶランプ２２から放出されたＵＶ光は、蓋部２３４の開口部内に配設された窓２６４ａ、ｂを通過することによって、処理ゾーン２１８ａ、ｂの１つに入る。あるバージョンでは、窓２６４ａ、ｂは、合成石英ガラスで製造され、亀裂を生じることなく真空を維持するのに十分な厚さを有する。例えば、窓２６４ａ、ｂは、ＵＶ光を透過して約１５０ｎｍまで下げる、ＯＨのない溶融石英から製造することができる。蓋部２３４は本体２３０を密閉し、その結果、窓２６４ａ、ｂが蓋部２３４に対して密閉され、約１トル〜約６５０トルの圧力を維持することが可能な体積を有する処理ゾーン２１８ａ、ｂを形成する。プロセスガスは、２つの入口通路２６２ａ、ｂの１つを介して処理ゾーン２１８ａ、ｂに入り、共通の排出ポート２６６を介して処理ゾーン２１８ａ、ｂを出る。また、ハウジング２３８ａ、ｂの内部に供給される冷却ガスは、ＵＶランプ２２を越えて循環するが、窓２６４ａ、ｂによって処理ゾーン２１８ａ、ｂから隔離される。
【００３３】
次に、ケイ素−酸素−炭素を含む低ｋ誘電体材料を硬化させる例示的な紫外線処置プロセスについて説明する。そうした硬化プロセスでは、支持体２５４ａ、ｂが３５０℃〜５００℃に加熱され、支持体２５４ａ、ｂから基板３８への熱伝達を高めるために、処理ゾーン２１８ａ、ｂが約１〜約１０トルのガス圧力に維持される。硬化プロセスでは、ヘリウムが、入口通路２６２ａ、ｂのそれぞれを介して、タンデム型チャンバ２１６ａ〜ｃのそれぞれに１４ｓｌｍの流量および８トルの圧力（対の一方の側につき７ｓｌｍ）で導入される。いくつかの実施形態では、硬化プロセスは、ヘリウムの代わりにまたはヘリウム（Ｈｅ）との混合物として、窒素（Ｎ２）またはアルゴン（Ａｒ）を用いることもできる。パージガスは硬化副生成物を除去し、基板３８ａ、ｂ全体にわたる均一な熱伝達を促し、処理ゾーン２１８ａ、ｂ内の面の上に蓄積される残留物を最小限に抑える。基板３８上の薄膜から一部のメチル基を除去し、硬化中に放出される酸素を掃気するために、水素を加えることもできる。
【００３４】
他の実施形態では、硬化プロセスは、パルス式キセノンフラッシュランプを含むことができるパルス式ＵＶランプ２２を使用する。処理ゾーン２１８ａ、ｂは、真空下で約１０ミリトル〜約７００トルの圧力に維持され、基板３８ａ、ｂはＵＶランプ２２からのＵＶ光のパルスに曝される。パルス式ＵＶランプ２２は、様々な用途に対して調整された出力周波数のＵＶ光を提供することができる。
【００３５】
処理ゾーン２１８ａ、ｂの中で、清浄プロセスを実施することもできる。このプロセスでは、支持体２５４ａ、ｂの温度を、約１００℃〜約６００℃に上昇させることができる。清浄プロセスでは、元素酸素が処理ゾーン２１８ａ、ｂの面上に存在する炭化水素および炭素種と反応し、排出ポート２６６を通して汲み出すまたは排出することが可能な一酸化炭素および二酸化炭素を形成する。酸素などの清浄化ガスは、選択された波長のＵＶ放射に曝され、元の位置にオゾンを発生させる。電源をオンにして、所望の波長におけるＵＶランプ２２からのＵＶ光の放出をもたらすことが可能であり、清浄化ガスが酸素であるときには、約１８４．９ｎｍおよび約２５３．７ｎｍが好ましい。酸素が１８４．９ｎｍの波長を吸収し、オゾンおよび元素酸素を発生させ、２５３．７ｎｍの波長がオゾンによって吸収され、オゾンが酸素ガスと元素酸素の両方に分裂するため、これらのＵＶ放射の波長は酸素を用いた清浄化を向上させる。清浄プロセスのあるバージョンでは、５ｓｌｍのオゾンおよび酸素（酸素中１３重量％のオゾン）を含むプロセスガスを、タンデム型チャンバ２１６ａ、ｂに流入させ、各処理ゾーン２１８ａ、ｂの中に均等に分割し、処理ゾーン２１８ａ、ｂ内の面から堆積物を清浄化するのに十分な酸素ラジカルを発生させた。Ｏ３分子も、様々な有機残留物を攻撃することができる。残りのＯ２分子は、処理ゾーン２５０ａ、ｂ内の面上の炭化水素の堆積物を除去しない。６対の基板３８ａ、ｂを硬化させた後、８トルでの２０分の清浄プロセスによって十分な清浄化プロセスを実施することができる。
【００３６】
本発明の例示的な実施形態が図示され記載されるが、当業者には、本発明を組み込み、やはり本発明の範囲内である他の実施形態を考案することが可能である。さらに、図中の例示的な実施形態に関して示される、下方、上方、底部、頂部、上、下、第１および第２、ならびに他の相対的または位置的な用語は入れ換えることが可能である。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明を説明するために本明細書に記載される好ましいバージョン、材料または空間的な配置についての記述に限定されるべきではない。
Claims (36)
- 紫外線ランプ用のリフレクタであって、前記紫外線ランプの長さに延在する長手方向のストリップを備え、前記長手方向のストリップが
（ａ）湾曲した反射面と、
（ｂ）冷却ガスを前記紫外線ランプに方向付けるための複数の貫通孔と、
（ｃ）各端部に端部タブと
を備えるリフレクタ。 - 前記長手方向のストリップの湾曲した反射面が、
（ａ）少なくとも約２ｃｍの曲率半径、
（ｂ）約５ｃｍ未満の曲率半径、および
（ｃ）ダイクロイックコーティング
の少なくとも１つを備える請求項１に記載のリフレクタ。 - 前記複数の貫通孔が、第１の直径を有する第１の孔、および第２の直径を有する第２の孔を備え、前記第１の直径が前記第２の直径より大きい請求項１に記載のリフレクタ。
- 前記第１の孔および第２の孔が長手方向のストリップの中心軸に沿って整列されている請求項３に記載のリフレクタ。
- 前記端部タブが、楔形である請求項１に記載のリフレクタ。
- それぞれがカットアウトを有するポリマーの端部ホルダをさらに備え、前記リフレクタの各端部タブが、端部ホルダのカットアウトに収まる請求項１に記載のリフレクタ。
- 中央の位置に請求項１の前記リフレクタを備え、前記中央に位置決めされたリフレクタのどちらかの側に位置決めされた、第１の側面リフレクタおよび第２の側面リフレクタをさらに備えるリフレクタ組立体。
- 前記中央に位置決めされたリフレクタ、ならびに前記第１の側面リフレクタおよび前記第２の側面リフレクタが、前記長手方向のストリップの長さを横断する頂点で接する放物線型の面を形成する請求項７に記載のリフレクタ組立体。
- 中央に位置決めされたリフレクタ、ならびに前記第１の側面リフレクタおよび前記第２の側面リフレクタが、一次リフレクタを構成し、前記一次リフレクタと基板支持体の間に位置決めされた二次リフレクタをさらに備え、前記二次リフレクタが上側区域および下側区域を備え、前記上側区域および前記下側区域のそれぞれが、（ｉ）端部を有する相対する長手方向の面、および（ｉｉ）前記長手方向の面の端部の間に延在する相対する横断面を含む請求項８に記載のリフレクタ組立体。
- 請求項８のリフレクタ組立体を備え、細長い紫外線ランプをさらに備える紫外線ランプモジュール。
- （１）基板支持体、および
（２）請求項１０に記載の紫外線ランプモジュール
を備える基板処理チャンバ。 - （ａ）基板支持体と、
（ｂ）紫外線ランプモジュールと
を備えた基板処理チャンバであって、
前記紫外線ランプモジュールが、
（ｉ）前記基板支持体から間隔を置いて配置され、紫外線光を前記基板支持体に向けて送るように構成された細長い紫外線ランプと、
（ｉｉ）（１）前記細長い紫外線ランプの長さに沿って延在する長手方向のストリップを備えた中央リフレクタであって、前記長手方向のストリップが、各端部に端部タブと、湾曲した反射面と、冷却ガスを前記細長い紫外線ランプに方向付けるために設けられた複数の貫通孔とを備える、中央リフレクタと、（２）中央リフレクタのどちらかの側に位置決めされた、第１の側面リフレクタおよび第２の側面リフレクタとを備える一次リフレクタと
を含む、基板処理チャンバ。 - 前記長手方向のストリップの湾曲した反射面が、
（ａ）約２ｃｍ〜約５ｃｍの曲率半径、および
（ｂ）ダイクロイックコーティング
の少なくとも１つを備える請求項１２に記載のチャンバ。 - 前記複数の貫通孔が、前記長手方向のストリップの中心軸に沿って一列に並べられる第１の孔および第２の孔を含み、前記第１の孔の第１の直径が前記第２の孔の第２の直径より大きい請求項１２に記載のチャンバ。
- 前記一次リフレクタが、それぞれがカットアウトを有する一組のポリマーの端部ホルダを備え、前記中央リフレクタの前記長手方向のストリップの各端部タブが端部ホルダのカットアウトに収まる請求項１２に記載のチャンバ。
- 前記中央リフレクタが石英を含む請求項１２に記載のチャンバ。
- 前記中央リフレクタ、ならびに前記第１の側面リフレクタおよび前記第２の側面リフレクタが、前記長手方向のストリップの長さを横断する頂点で接する放物線型の面を形成する請求項１２に記載のチャンバ。
- 前記一次リフレクタと基板支持体の間に位置決めされた二次リフレクタをさらに備え、前記二次リフレクタが上側区域および下側区域を備え、前記上側区域および前記下側区域のそれぞれが、（ｉ）端部を有する相対する長手方向の面、および（ｉｉ）前記長手方向の面の端部の間に延在する相対する横断面を含む請求項１２に記載のチャンバ。
- 前記紫外線ランプを前記基板支持体から分離する窓をさらに備える請求項１２に記載のチャンバ。
- 基板を紫外線放射で処置する方法であって、
（ａ）基板を処理ゾーンに設置すること、
（ｂ）紫外線ランプにエネルギーを与えて、紫外線放射を発生させること、
（ｃ）前記発生した紫外線放射を前記基板に向けて反射するために、紫外線ランプの裏側に湾曲した反射面を有する長手方向のストリップを、前記長手方向のストリップの各端部の端部タブで支持すること、および
（ｄ）前記紫外線ランプを冷却するために、冷却ガスの複数の流れを前記湾曲した反射面内の孔を通して方向付けること
を含む方法。 - （ａ）冷却ガスの複数の流れを、異なる直径を有する孔を通して方向付けること、
（ｂ）窒素を含む冷却ガスを方向付けること、および
（ｃ）前記基板上に形成された低誘電率材料層を、前記紫外線放射に曝して、前記低誘電率材料層を硬化すること
の少なくとも１つを含む請求項２０に記載の方法。 - （ａ）湾曲した反射面と複数の貫通孔とを有する長手方向のストリップを備えた中央リフレクタと、
（ｂ）前記中央リフレクタのどちらかの側に位置決めされた、第１の側面リフレクタおよび第２の側面リフレクタと、
（ｃ）前記中央リフレクタの下方に二次リフレクタと
を備えた紫外線ランプリフレクタ組立体であって、
前記二次リフレクタが、上側区域および下側区域を備え、前記上側区域および前記下側区域のそれぞれが、（ｉ）端部を有する相対する長手方向の面、および（ｉｉ）前記長手方向の面の端部の間に延在する相対する横断面を含む、リフレクタ組立体。 - 前記中央リフレクタ、前記第１の側面リフレクタ、前記第２の側面リフレクタ、および前記二次リフレクタの少なくとも１つが石英を含む、請求項２２に記載のリフレクタ組立体。
- 前記中央リフレクタ、ならびに前記第１の側面リフレクタおよび前記第２の側面リフレクタが、前記長手方向のストリップの長さを横断する頂点で接する放物線型の面を形成する請求項２２に記載のリフレクタ組立体。
- 前記中央リフレクタ、前記第１の側面リフレクタ、前記第２の側面リフレクタ、および前記二次リフレクタの少なくとも１つが約２ｃｍ〜約５ｃｍの曲率半径を備える、請求項２２に記載のリフレクタ組立体。
- 請求項２２のリフレクタ組立体を備え、細長い紫外線ランプをさらに備える紫外線ランプモジュール。
- 処理チャンバ内で基板支持体から紫外線ランプを分離する窓をさらに備える請求項２６に記載の紫外線ランプモジュール。
- 紫外線ランプの長さに沿って延在する長手方向のストリップを備えた紫外線ランプリフレクタであって、
前記長手方向のストリップが、
（ａ）湾曲した反射面と、
（ｂ）冷却ガスを紫外線ランプに方向付けるための複数の貫通孔と、前記複数の貫通孔は前記長手方向のストリップの中心軸に沿って一列に整列され、かつ、前記複数の貫通孔は内周面を定義する縁部を有し、前記内周面は各内周面の中心に向かって約１０°〜約４５°の範囲の角度が付けられており、
を有する、リフレクタ。 - 石英を含む請求項１または２８に記載のリフレクタ。
- 前記貫通孔が、第１の孔および第２の孔を含み、前記第１の孔の第１の直径が前記第２の孔の第２の直径より大きい請求項２８に記載のリフレクタ。
- 請求項２８のリフレクタを備え、細長い紫外線ランプをさらに備える紫外線ランプモジュール。
- （１）基板支持体と、
（２）請求項３１の紫外線ランプモジュールと
を備える、基板処理チャンバ。 - 中央の位置に請求項２８のリフレクタを備え、前記中央に位置決めされたリフレクタのどちらかの側に位置決めされた、第１の側面リフレクタおよび第２の側面リフレクタをさらに備える、一次リフレクタ組立体。
- 請求項３３の一次リフレクタ組立体を備え、二次リフレクタをさらに備えるリフレクタ組立体であって、
前記二次リフレクタが上側区域および下側区域を備え、前記上側区域および前記下側区域のそれぞれが、（ｉ）端部を有する相対する長手方向の面、および（ｉｉ）前記長手方向の面の端部の間に延在する相対する横断面を含む、リフレクタ組立体。 - 基板を紫外線放射で処置する方法であって、
（ａ）基板を処理ゾーンに設置すること、
（ｂ）紫外線ランプにエネルギーを与えて、紫外線放射を発生させること、
（ｃ）前記発生した紫外線放射を前記基板に向けて反射するために湾曲した反射面と、長手方向のストリップの中心軸に沿って一列に整列された複数の貫通孔との両方を有する前記長手方向のストリップを設けること、前記複数の貫通孔は内周面を定義する縁部を有し、前記内周面は各内周面の中心に向かって約１０°〜約４５°の範囲の角度が付けられており、および
（ｄ）冷却ガスの複数の流れを角度の付いた前記縁部を有する前記複数の貫通孔へと方向付けて、前記冷却ガスを前記紫外線ランプへと注入させること
を含む方法。 - （ａ）冷却ガスの複数の流れを、異なる直径を有する貫通孔を通して注入すること、および
（ｂ）窒素を含む冷却ガスを注入すること
の少なくとも１つを含む請求項３５に記載の方法。
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