(57)【要約】【課題】導体基板上において低誘電率材料に紫外線を照射することにより、低誘電率材料の有する低誘電率性能を保持しつつ、機械的強度を大きくすることができると共に、半導体基板がランプからの熱の影響を受けて過熱されることを抑制することのできる低誘電率材料硬化処理方法を提供すること。【解決手段】低誘電率材料硬化処理方法は、紫外線光源が、キセノンガスを含有する放電用ガスが内部に封入された発光管と、発光管の内部空間において放電を誘起させるための一対の電極とを備え、当該一対の電極のうちの少なくとも一方の電極と、当該内部空間との境界に誘電体材料が介在されており、当該発光管の表面に、当該内部空間において放電により放電用ガスから生じる光によって励起する蛍光体を含有する蛍光体層が形成されてなる蛍光ランプであり、蛍光体は、波長１８０〜３００ｎｍの範囲の紫外線を放射するものであることを特徴とする。【選択図】図１
2014135406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上において低誘電率材料に紫外線光源からの紫外線を照射することによって当該低誘電率材料を硬化処理する低誘電率材料硬化処理方法において、
前記紫外線光源は、キセノンガスを含有する放電用ガスが内部に封入された発光管と、この発光管の内部空間において放電を誘起させるための一対の電極とを備え、当該一対の電極のうちの少なくとも一方の電極と、当該内部空間との境界に誘電体材料が介在されており、当該発光管の表面に、当該内部空間において放電により放電用ガスから生じる光によって励起する蛍光体を含有する蛍光体層が形成されてなる蛍光ランプであり、
前記蛍光体は、波長１８０〜３００ｎｍの範囲の紫外線を放射するものであることを特徴とする低誘電率材料硬化処理方法。
【請求項２】
前記蛍光体は、波長２２０〜３００ｎｍの範囲にピーク波長を有する光を放射するものであることを特徴とする請求項１に記載の低誘電率材料硬化処理方法。
【請求項３】
前記蛍光体は、プラセオジム付活リン酸ランタンであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の低誘電率材料硬化処理方法。
【請求項４】
前記蛍光体は、プラセオジム付活イットリウムアルミニウムホウ酸塩であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の低誘電率材料硬化処理方法。
【請求項５】
前記蛍光体は、ビスマス付活イットリウムアルミニウムホウ酸塩であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の低誘電率材料硬化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板上において低誘電率材料に紫外線を照射して当該低誘電率材料を硬化処理する低誘電率材料硬化処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子においては、層間絶縁膜として、低誘電率材料によって形成されたものが用いられている。このような層間絶縁膜は、半導体基板上に低誘電率材料の膜を形成し、得られた低誘電率材料の膜に紫外線を照射して硬化処理する過程を経ることによって製造される。このように低誘電率材料に紫外線を照射して硬化処理することによれば、機械的強度を強化することができる。
半導体基板上において低誘電率材料に紫外線を照射するための紫外線光源としては、高圧水銀ランプまたはキセノンエキシマランプが用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
しかしながら、紫外線光源として高圧水銀ランプを用いた場合には、この高圧水銀ランプが発光に伴って発生する熱量が大きいものであることから、半導体基板は、高圧水銀ランプからの光が低誘電率材料膜に照射されることに伴って加熱されるだけでなく、高圧水銀ランプが発光することに伴って生じる熱によっても加熱されることとなる。そのため、低誘電率材料を硬化処理する過程において、半導体基板がランプからの熱の影響を受けて過熱されることに起因して劣化してしまう、という問題がある。
また、紫外線光源としてキセノンエキシマランプを用いた場合には、キセノンエキシマランプが高圧水銀ランプに比して発光に伴って発生する熱量が小さいものであることから、低誘電率材料を硬化処理する過程において、半導体基板がランプからの熱の影響を受けて過熱されることを抑制できるものの、キセノンエキシマランプからの光が照射されることによって比誘電率が大きくなってしまうために低誘電率材料の有する低誘電率性能を保持することができない、という問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−９４５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、半導体基板上において低誘電率材料に紫外線を照射することにより、低誘電率材料の有する低誘電率性能を保持しつつ、機械的強度を大きくすることができると共に、半導体基板がランプからの熱の影響を受けて過熱されることを抑制することのできる低誘電率材料硬化処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の低誘電率材料硬化処理方法は、半導体基板上において低誘電率材料に紫外線光源からの紫外線を照射することによって当該低誘電率材料を硬化処理する低誘電率材料硬化処理方法において、
前記紫外線光源は、キセノンガスを含有する放電用ガスが内部に封入された発光管と、この発光管の内部空間において放電を誘起させるための一対の電極とを備え、当該一対の電極のうちの少なくとも一方の電極と、当該内部空間との境界に誘電体材料が介在されており、当該発光管の表面に、当該内部空間において放電により放電用ガスから生じる光によって励起する蛍光体を含有する蛍光体層が形成されてなる蛍光ランプであり、
前記蛍光体は、波長１８０〜３００ｎｍの範囲の紫外線を放射するものであることを特徴とする。
【０００７】
本発明の低誘電率材料硬化処理方法においては、前記蛍光体は、波長２２０〜３００ｎｍの範囲にピーク波長を有する光を放射するものであることが好ましい。
【０００８】
本発明の低誘電率硬化処理方法においては、前記蛍光体は、プラセオジム付活リン酸ランタンであることが好ましい。
【０００９】
本発明の低誘電率硬化処理方法においては、前記蛍光体は、プラセオジム付活イットリウムアルミニウムホウ酸塩であることが好ましい。
【００１０】
本発明の低誘電率硬化処理方法においては、前記蛍光体は、ビスマス付活イットリウムアルミニウムホウ酸塩であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の低誘電率材料硬化処理方法によれば、紫外線光源として、特定の波長範囲の紫外線を放射する蛍光ランプが用いられており、この蛍光ランプが発光に伴って発生する熱量が小さいものであることから、半導体基板上において低誘電率材料に紫外線光源からの紫外線を照射して当該低誘電率材料を硬化処理することにより、低誘電率材料の有する低誘電率性能を保持しつつ、機械的強度を十分に大きくすることができ、しかも、この低誘電率材料を硬化処理する過程において、半導体基板がランプからの熱の影響を受けて過熱されることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の低誘電率材料硬化処理方法を実施するための硬化処理装置の構成の一例を示す説明図である。
【図２】本発明の低誘電率材料硬化処理方法において紫外線光源として用いられる蛍光ランプの構成の一例を示す説明図であり、（Ａ）は、発光管の管軸方向の断面図であり、（Ｂ）は、発光管の管軸に垂直な方向の断面図である。
【図３】本発明の低誘電率材料硬化処理方法において紫外線光源として用いられる蛍光ランプの構成の他の例を示す説明用断面図である。
【図４】本発明の低誘電率材料硬化処理方法において紫外線光源として用いられる蛍光ランプの構成の更に他の例を示す説明図であり、（Ａ）は、斜視図であり、（Ｂ）は、発光管の管軸に垂直な方向の断面図である。
【図５】実験例１において用いた、ネオジウム付活リン酸イットリウムよりなる蛍光体を含有する蛍光体層を備えた蛍光ランプからの光の分光分布を示すグラフである。
【図６】実験例１において用いた、プラセオジム付活リン酸ランタンよりなる蛍光体を含有する蛍光体層を備えた蛍光ランプからの光の分光分布を示すグラフである。
【図７】実験例１において用いた、プラセオジム付活イットリウムアルミニウムホウ酸塩よりなる蛍光体を含有する蛍光体層を備えた蛍光ランプからの光の分光分布を示すグラフである。
【図８】実験例１において用いた、ビスマス付活イットリウムアルミニウムホウ酸塩よりなる蛍光体を含有する蛍光体層を備えた蛍光ランプからの光の分光分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
本発明の低誘電率材料硬化処理方法は、半導体基板上において低誘電率材料に紫外線光源からの紫外線を照射することによって当該低誘電率材料を硬化処理するための手法であり、具体的には、半導体基板上に低誘電率材料によって層間絶縁膜などを形成するために用いられる。
そして、本発明の低誘電率材料硬化処理方法においては、紫外線光源として、キセノンガスを含有する放電用ガスが内部に封入され、励起によって特定の波長範囲の紫外線を放射する蛍光体を含有する蛍光体層が表面に形成された発光管と、一対の電極とを備えており、誘電体材料を介して発光管の内部空間に電圧を印加することによって当該内部空間において生じる放電、すなわち誘電体バリア放電を利用して放射光を得る構成の蛍光ランプが用いられる。
【００１５】
以下、本発明の低誘電率材料硬化処理方法を実施するための装置について、図を用いて説明する。
図１は、本発明の低誘電率材料硬化処理方法を実施するための硬化処理装置の構成の一例を示す説明図である。
この硬化処理装置１０は、紫外線光源として棒状の蛍光ランプ２１を備えており、円板状の半導体基板の表面（図１における上面）に、例えば有機シロキサン系化合物等の層間絶縁膜などを形成するための低誘電率材料の膜が適宜の手法によって形成されたものを処理対象体Ｗとするものである。ここに、低誘電率材料として用いられる有機シロキサン系化合物としては、Ｓｉ、Ｃ、ＨおよびＯを含有し、末端にメチル基（−ＣＨ3 ）を有する構造の種々の化合物が挙げられる。
【００１６】
硬化処理装置１０は、処理対象体Ｗを搬入および搬出するための開閉可能な搬出口１１Ａを有する、略矩形箱状のアルマイト処理したアルミニウム製の筺体１１を備えている。この筺体１１の上部には、複数（図１の例においては５本）の蛍光ランプ２１と、これらの複数の蛍光ランプ２１に共通の反射鏡２２と、複数の蛍光ランプ２１に電力を供給するための電源機構２３とにより構成されてなる紫外線照射ユニットが配設されている。この紫外線照射ユニットにおいて、電源機構２３は筺体１１の外部に位置され、複数の蛍光ランプ２１および反射鏡２２は筺体１１内に位置されており、また複数の蛍光ランプ２１は、発光管の管軸が平行となるようにして、筺体１１の天面部１２Ａの内面に沿って等間隔で並列に配置されている。また、筺体１１内には、ヒーターを備えた載置台１４が、処理対象体Ｗを載置する載置面１４Ａが天面部１２Ａの内面と平行になるように、紫外線照射ユニットと対向配置されている。また、載置台１４と紫外線照射ユニットとの間には、紫外線照射ユニットからの紫外線の強度を、被照射面（処理対象体の表面）において均一化するための照射窓１６が設けられている。
この図の例において、硬化処理装置１０には、載置台１４を上下方向（図１における上下方向）に駆動するための駆動機構１５が設けられており、これにより、載置台１４上に載置された処理対象体Ｗと、紫外線照射ユニットおよび照射窓１６との離間距離を変更することができる。
また、筺体１１には、ガス導入口１１Ｂとガス排出口１１Ｃとが形成されており、ガス導入口１１Ｂには導管１８Ａを介してガス供給源１８が接続されており、ガス排出口１１Ｃには導管１９Ａを介してガス排出機構１９が接続されている。
【００１７】
蛍光ランプ２１は、誘電体バリア放電を利用して放射光を得る構成のもの、具体的には、誘電体バリア放電によって生成されるエキシマから放出される光（以下、「エキシマ光」ともいう。）を励起光として蛍光体に照射し、その蛍光体が励起することによって得られる特定の波長範囲の紫外線を放射光として放射する構成ものである。
【００１８】
蛍光ランプ２１としては、例えば図２に示すような構成のものが用いられる。
図２の蛍光ランプは、例えば石英ガラスなどの紫外線を透過する誘電体よりなり、両端が閉塞された円筒棒状の発光管３１を備えており、この発光管３１の内部には、放電用ガスが封入されている。また、発光管３１の内周面の全域には、ガラス層３７を介して、エキシマ光を励起光として受けることによって光（紫外線）を放射する蛍光体を含有する蛍光体層３６が設けられている。また、発光管３１の外周面上には、当該外周面に密接して、一対の外部電極３４，３４が互いに対向するよう配置されおり、この外部電極３４，３４と、放電用ガスが充填されている発光管３１の内部空間との境界には、各々、発光管３１の管壁（誘電体材料）が介在した状態とされている。また、外部電極３４，３４は、リード線３８Ａ，３８Ａを介して高周波電圧を発生する電源３８に接続されている。そして、発光管３１の内部空間においては、一対の外部電極３４，３４が、発光管３１の管壁（誘電体材料）および当該内部空間を介して対向する領域に、放電空間が形成されている。
【００１９】
外部電極３４，３４は、例えば銀（Ａｇ）とフリットガラスとを混合した銀ペースト、または金（Ａｕ）とフリットガラスとを混合した金ペーストなどの導電膜により形成された帯状電極よりなるものである。
この帯状電極は、発光管３１の管軸方向に伸びるように配置されている。
【００２０】
放電用ガスとしては、キセノンガス（Ｘｅ）を含有するガスが用いられる。
放電用ガスの具体例としては、キセノンガス、またはキセノンガスと、例えばアルゴンガス（Ａｒ）およびクリプトンガス（Ｋｒ）などのキセノンガス以外の希ガスとの混合ガスが挙げられる。
【００２１】
ガラス層３７は、蛍光体層３６を発光管３１の内周面に付着させるためのものである。
すなわち、発光管３１と蛍光体層３６との間にガラス層３７が設けられていることにより、蛍光体が発光管３１の構成材料（石英ガラス）との接着性が小さいものであっても、蛍光体層３６に発光管３１に対する高い接着性を得ることができる。
ガラス層３７を構成するガラスとしては、例えば軟質ガラスおよび硬質ガラスなどが挙げられる。
【００２２】
蛍光体層３６を構成する蛍光体としては、発光管３１の内部空間において放電により放電用ガスから生じる光、すなわち誘電体バリア放電によって放電用ガスから生成されるエキシマが放出する光を励起光として受けることによって励起し、波長１８０〜３００ｎｍの範囲の紫外線を放射するものが用いられる。
蛍光体が波長１８０〜３００ｎｍの範囲の紫外線を放射するものであることにより、後述の実験結果から明らかなように、低誘電率材料の有する低誘電率性能を保持しつつ、機械的強度を十分に大きくすることができる。
【００２３】
また、蛍光体は、波長２２０〜３００ｎｍの範囲にピーク波長を有する光（紫外線）を放射するものであることが好ましい。
蛍光体が波長２２０〜３００ｎｍの範囲にピーク波長を有する光を放射するものであることにより、後述の実験結果から明らかなように、低誘電率材料の有する低誘電率性能を保持しつつ、機械的強度をより一層大きくすることができる。具体的には、低誘電率材料の機械的強度（硬化度）を基準として１００％としたときの処理済み低誘電率材料の機械的強度（硬化度）を、２５０％より大きくすることができる。
【００２４】
蛍光体の好ましい具体例としては、ネオジウム付活リン酸イットリウム（ＹＰ−Ｎｄ；Ｙ0.98Ｎｄ0.02ＰＯ4 ）、プラセオジム付活リン酸ランタン（ＬＰ−Ｐｒ；Ｌａ0.97Ｐｒ0.03ＰＯ4 ）、プラセオジム付活イットリウムアルミニウムホウ酸塩（ＹＡＢ−Ｐｒ）およびビスマス付活イットリウムアルミニウムホウ酸塩（ＹＡＢ−Ｂｉ；Ｙ0.997 Ｂｉ0.003 Ａｌ3 Ｂ4 Ｏ12）などが挙げられる。
これらのうちでは、波長２２０〜３００ｎｍの範囲にピーク波長を有する光を放射するものであることから、プラセオジム付活リン酸ランタン、プラセオジム付活イットリウムアルミニウムホウ酸塩およびビスマス付活イットリウムアルミニウムホウ酸塩が特に好ましい。
【００２５】
ここに、ネオジウム付活リン酸イットリウムは、リン酸イットリウムよりなる結晶母体に３価のネオジウムが付活されてなるものであり、励起によってピーク波長が１９０ｎｍの光を放射するものである。
プラセオジム付活リン酸ランタンは、リン酸ランタンよりなる結晶母体に３価のプラセオジムが付活されてなるものであり、励起によってピーク波長が２３０ｎｍの光を放射するものである。
プラセオジム付活イットリウムアルミニウムホウ酸塩は、イットリウムアルミニウムホウ酸塩よりなる結晶母体に３価のプラセオジムが付活されてなるものであり、励起によってピーク波長が２５０ｎｍの光を放射するものである。
ビスマス付活イットリウムアルミニウムホウ酸塩は、イットリウムアルミニウムホウ酸塩よりなる結晶母体に３価のビスマスが付活されてなるものであり、励起によってピーク波長が２９０ｎｍの光を放射するものである。
【００２６】
このような構成の硬化処理装置１０においては、本発明の低誘電率材料硬化処理方法により、半導体基板上において低誘電率材料の処理が行われる。
具体的には、搬出口１１Ａから筺体１１内に搬入された処理対象体Ｗが載置台１４の載置面１４Ａに載置され、筺体１１内が減圧状態または不活性ガスが充填された状態とされた後、紫外線照射ユニットを構成する複数の蛍光ランプ２１が一斉に点灯状態とされることにより、処理対象体Ｗにおける低誘電率材料の膜に対して複数の蛍光ランプ２１からの光（紫外線）が照射されて硬化処理が行われる。その後、処理された処理対象体、すなわち処理済み低誘電率材料の膜が一面に形成された半導体基板が搬出口１１Ａから筺体１の外部に搬出される。
ここに、筺体１１内を減圧状態とするためには、例えば搬出口１１Ａが閉塞された状態において、筺体１１内の雰囲気ガスをガス排出口１１Ｃからガス排出機構１９によって排出する。一方、筺体１１内を不活性ガスが充填された状態とするためには、例えばガス供給源１８から、例えば窒素ガスなどの不活性ガスをガス導入口１１Ｂを介して筺体１１内に導入する。
【００２７】
硬化処理において、筺体１１内は、処理対象体Ｗを構成する低誘電率材料の種類によって異なるが、通常、窒素ガスが充填され、内部圧力が０〜１．３ｋＰａとされる。
また、硬化処理においては、処理対象体Ｗを構成する低誘電率材料の種類によっては筺体１１内を加温することが必要とされ、具体的には、筺体１１内の雰囲気温度が３００〜４５０℃の温度範囲の特定の温度（例えば３５０℃）とされる。
【００２８】
硬化処理において、処理対象体Ｗにおける低誘電率材料の膜に対する蛍光ランプ２１からの紫外線の照射時間は、蛍光ランプ２１における蛍光体層３６を構成する蛍光体の種類などに応じて適宜に設定される。
具体的には、蛍光体層３６を構成する蛍光体がネオジウム付活リン酸イットリウムである場合には、２０分間であることが好ましく、蛍光体がプラセオジム付活リン酸ランタンである場合には、１０〜２０分間であることが好ましく、蛍光体がプラセオジム付活イットリウムアルミニウムホウ酸塩である場合には、１０〜３０分間であることが好ましく、また、蛍光体がビスマス付活イットリウムアルミニウムホウ酸塩である場合には、３０〜４０分間であることが好ましい。
【００２９】
また、硬化処理においては、処理対象体Ｗと蛍光ランプ２１との離間距離は、処理対処体Ｗにおける半導体基板がランプからの熱の影響を受けることを抑制する観点から８ｍｍ以上であることが好ましい。
【００３０】
以上のような本発明の低誘電率材料硬化処理方法によれば、紫外線光源として、誘電体バリア放電を使用して特定の波長範囲の紫外線を放射する蛍光ランプ２１が用いられていることから、低誘電率材料に紫外線光源からの紫外線を照射して当該低誘電率材料を硬化処理することにより、処理対象体Ｗにおける低誘電率材料の有する低誘電率性能を保持しつつ、機械的強度を十分に大きくすることができる。具体的には、低誘電率材料の機械的強度（硬化度）を基準として１００％としたときの処理済み低誘電率材料の機械的強度（硬化度）を、２５０％以上にすることができる。しかも、蛍光ランプ２１が、後述の実験からも明らかなように、高圧水銀ランプに比して発光に伴って発生する熱量が極めて小さいものであることから、低誘電率材料を硬化処理する過程において、半導体基板がランプからの熱の影響を受けて過熱されることを抑制することができる。
【００３１】
また、本発明の低誘電率材料硬化処理方法においては、紫外線光源を構成する蛍光ランプ２１が発光に伴って発生する熱量が小さいものであることから、半導体基板が過熱されるなどの弊害を伴うことなく、処理対象体Ｗと紫外線光源との離間距離を８ｍｍまで小さくすることができるため、蛍光ランプ２１からの光を有効利用することができ、また装置の小型化を図ることができる。
このように処理対象体Ｗと紫外線光源との離間距離を小さくし、それと共に筺体１内を加温した場合であっても、紫外線光源として、発光に伴って発生する熱量が小さい蛍光体ランプ２１が用いられていることにより、半導体基板がランプからの熱の影響を受けて必要以上に加熱され、高温となることが抑制される。
【００３２】
以上、本発明の低誘電率材料硬化処理方法について具体的に説明したが、本発明は以上の例に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、紫外線光源は、キセノンガスを含有する放電用ガスが内部に封入された発光管と、この発光管の内部空間において放電を誘起させるための一対の電極を備えており、当該一対の電極のうちの少なくとも一方の電極と、当該内部空間との境界に誘電体材料が介在されており、当該発光管の表面に、当該内部空間において放電により生じる光によって励起して特定の波長範囲の紫外線を放射する蛍光体を含有する蛍光体層が形成されてなる構成の蛍光ランプであれば、種々のものを用いることができる。
具体的には、例えば図３に示すように、二重管状の発光管を備えてなるものであってもよく、また図４に示すように、矩形箱状の発光管を備えてなるものであってもよい。
【００３３】
図３の蛍光ランプは、図２に係る蛍光ランプと同様に、誘電体バリア放電を利用して放射光を得る構成の棒状のものであり、発光管の表面には、ガラス層３７を介して蛍光体層３６が形成されている。なお、図３の蛍光ランプにおいて、ガラス層３７を構成するガラスおよび蛍光体層３６を構成する蛍光体としては、図１に係る蛍光ランプにおいて例示したものが用いられる。
この図３の蛍光ランプは、例えば石英ガラスなどの紫外線を透過する誘電体よりなる発光管４１を備えている。この発光管４１においては、円筒状の外側管４２と、この外側管４２内においてその筒軸に沿って配置された、当該外側管４２の内径より小さい外径を有する円筒状の内側管４３とを有しており、外側管４２と内側管４３とが両端部において溶着されることによって側壁部４４が形成され、これにより、外側管４２と内側管４３との間に環状の内部空間が形成されている。また、発光管４１における内部空間を包囲する面（具体的には、外側管４２の内周面、内側管４３の外周面および側壁部４４の内面）の全域には、ガラス層３７を介して蛍光体層３６が設けられている。また、発光管４１の外側管４２には、その外周面４２Ａに密接して、例えば金網などの導電性材料よりなる網状の外部電極（以下、「外側電極」ともいう。）４５が設けられており、また内側管４３には、その内周面４３Ａに密接して、例えば金属板よりなる外部電極（以下、「内側電極」ともいう。）４６が設けられている。この外側電極４５と内側電極４６とよりなる一対の電極は、互いに対向するように配置されており、この外側電極４５および内側電極４６と、放電用ガスが充填されている発光管４１の内部空間との境界には、各々、発光管４１の管壁（誘電体材料）が介在した状態とされている。そして、発光管４１の内部空間においては、一対の電極が、発光管４１の管壁（誘電体材料）および当該内部空間を介して対向する領域において、放電空間が形成されている。
この図の例において、内側電極４６は、内側管４３の両端に設けられたクリアランスの間に伸びるよう、配置されている。また、外側電極４５は、導電性材料線（例えば、金属線）をシームレスに円筒状に編んだ網状体よりなり、この網状体の中に発光管４１を挿入することによって当該発光管４１の外側管４２の外周面４２Ａに装着されている。この内側電極４６および外側電極４５は、リード線４９Ａ，４９Ｂを介して高周波電圧を発生する電源４９に接続されている。また、漏電防止のため、外側電極４５を接地電極とし、内側電極４６を高電圧供給電極としている。
【００３４】
図４の蛍光ランプは、図２に係る蛍光ランプおよび図３に係る蛍光ランプと同様に、誘電体バリア放電を利用して放射光を得る構成の棒状のものであり、発光管の表面に、ガラス層３７を介して蛍光体層３６が形成されている。なお、図３の蛍光ランプにおいて、ガラス層３７を構成するガラスおよび蛍光体層３６を構成する蛍光体としては、図１に係る蛍光ランプにおいて例示したものが用いられる。
この蛍光ランプは、例えば石英ガラスなどの紫外線を透過する誘電体よりなり、両端が閉塞された矩形筒状の発光管５１を備えており、この発光管５１の内部には、放電用ガスが封入されている。また、発光管５１の内周面の全域には、ガラス層３７を介して蛍光体層３６が設けられている。また、発光管５１における上面部５２Ａの外表面（図４（Ｂ）における上面）および下面部５２Ｂの外表面（図４（Ｂ）における下面）には、各々、外表面に密接して、例えば金網などの導電性材料よりなる網状の外部電極５４，５４が設けられており、これらの一対の外部電極５４，５４が対向配置されている。また、この外部電極５４，５４と、放電用ガスが充填されている発光管５１の内部空間との境界には、発光管５１の管壁（誘電体材料）が介在した状態とされている。そして、発光管５１の内部空間においては、一対の外部電極５４，５４が、発光管５１の管壁（誘電体材料）および当該内部空間を介して対向する領域において、放電空間が形成されている。
この図の例において、外部電極５４，５４は、例えば金（Ａｕ）などの金属を蒸着することによって形成されてなるものであり、また高周波電圧を発生する電源（図示せず）に接続されている。
【００３５】
また、本発明の低誘電率材料硬化方法を実施するための装置は、図１に係る硬化処理装置に限定されるものではなく、特定の波長領域の光を放射する蛍光ランプからの光を、半導体基板上において低誘電率材料に放射することのできるものであれば、如何なる構成を有するものであってもよい。
【００３６】
以下、本発明の実験例について説明する。
【００３７】
〔実験例１〕
（硬化処理（１））
図１に示す構成の硬化処理装置（以下、「硬化処理装置（１）」ともいう。）を作製した。
この硬化処理装置（１）においては、紫外線光源として、図２に示す構成を有し、ネオジウム付活リン酸イットリウムよりなる蛍光体を含有する蛍光体層を有する蛍光ランプ（以下、「蛍光ランプ（１）」ともいう。）を用いた。
蛍光ランプ（１）は、放電用ガスとしてキセノンガスが用いられており、外径が１０ｍｍ、内径が９ｍｍである石英ガラス製の発光管（３１）を備え、発光長が４００ｍｍであり、７．２ｍＷ／ｃｍ2 の放射強度で点灯され、図５に示す分光分布を有する光を放射するものである。
また、筺体（１１）としては、アルマイト処理下アルミニウム製のものを用い、照射窓（１６）としては、石英ガラスを用いた。
【００３８】
作製した硬化処理装置（１）において、処理対象体（Ｗ）として、外径が３００ｍｍの半導体基板の一面全面に有機シロキサン系化合物よりなり、厚みが約１０μｍの低誘電率材料の膜が形成されたものを用いた。この有機シロキサン系化合物よりなる低誘電率材料の膜は、半導体基板の一面全面にスピンコートにより塗布した薄膜を温度２００〜３００℃の条件によるベーキングにより仮焼成して有機溶媒を揮発させる処理を施すことによって得られたものである。
そして、処理対象体（Ｗ）を、載置台（１４）の載置面（１４Ａ）に、低誘電率材料の膜が紫外線照射ユニットと対向し、紫外線照射ユニットとの離間距離が４０ｍｍとなる状態で載置し、筺体（１１）内を内部圧力（真空度）が５Ｔｏｒｒの減圧状態とすると共に、雰囲気温度を３５０℃とした。その後、紫外線照射ユニットの複数の蛍光ランプ（１）を一斉に点灯状態とし、処理対象体（Ｗ）における低誘電率材料の膜に、１０分間〜６０分間の照射時間で紫外線を照射することにより、低誘電率材料の膜を硬化処理した。
紫外線照射によって硬化処理された処理済み低誘電率材料の膜について、比誘電率および硬化度を測定し、低誘電率材料の比誘電率および硬化度を基準とし、その基準値を１００％としたときの相対値を算出した。照射時間が２０分間のときの結果を表１に示す。
【００３９】
（硬化処理（２））
硬化処理装置（１）において、蛍光ランプ（１）に代えて、蛍光体として、プラセオジム付活リン酸ランタンを用いた構成の蛍光ランプ（以下、「蛍光ランプ（２）」ともいう。）を備えてなること以外は当該硬化処理装置（１）と同様の構成を有する硬化処理装置（以下、「硬化処理装置（２）」ともいう。）を作製した。
ここに、蛍光ランプ（２）は、３ｍＷ／ｃｍ2 の放射強度で点灯されることにより、図６に示す分光分布を有する光を放射するものである。
【００４０】
そして、硬化処理装置（２）を用い、硬化処理（１）と同様の手法により、処理対象体（Ｗ）における低誘電率材料の膜に紫外線を照射して硬化処理を行い、紫外線照射によって硬化処理された処理済み低誘電率材料の膜について、各々、比誘電率および硬化度を測定し、低誘電率材料の比誘電率および硬化度を基準としたときの相対値を算出した。照射時間が２０分間および３０分間のときの結果を表１に示す。
【００４１】
（硬化処理（３））
硬化処理装置（１）において、蛍光ランプ（１）に代えて、蛍光体として、プラセオジム付活イットリウムアルミニウムホウ酸塩を用いた構成の蛍光ランプ（以下、「蛍光ランプ（３）」ともいう。）を備えてなること以外は当該硬化処理装置（１）と同様の構成を有する硬化処理装置（以下、「硬化処理装置（３）」ともいう。）を作製した。
ここに、蛍光ランプ（３）は、５ｍＷ／ｃｍ2 の放射強度で点灯され、図７に示す分光分布を有する光を放射するものである。
【００４２】
そして、硬化処理装置（３）を用い、硬化処理（１）と同様の手法により、処理対象体（Ｗ）における低誘電率材料の膜に紫外線を照射して硬化処理を行い、紫外線照射によって硬化処理された処理済み低誘電率材料の膜について、各々、比誘電率および硬化度を測定し、低誘電率材料の比誘電率および硬化度を基準としたときの相対値を算出した。照射時間が２０分間および３０分間のときの結果を表１に示す。
【００４３】
（硬化処理（４））
硬化処理装置（１）において、蛍光ランプ（１）に代えて、蛍光体として、ビスマス付活イットリウムアルミニウムホウ酸塩を用いた構成の蛍光ランプ（以下、「蛍光ランプ（４）」ともいう。）を備えてなること以外は当該硬化処理装置（１）と同様の構成を有する硬化処理装置（以下、「硬化処理装置（４）」ともいう。）を作製した。
ここに、蛍光ランプ（４）は、３ｍＷ／ｃｍ2 の放射強度で点灯され、図８に示す分光分布を有する光を放射するものである。
【００４４】
そして、硬化処理装置（４）を用い、硬化処理（１）と同様の手法により、処理対象体（Ｗ）における低誘電率材料の膜に紫外線を照射して硬化処理を行い、紫外線照射によって硬化処理された処理済み低誘電率材料の膜について、比誘電率および硬化度を測定し、低誘電率材料の比誘電率および硬化度を基準としたときの相対値を算出した。照射時間が３０分間のときの結果を表１に示す。
【００４５】
（硬化処理（５））
硬化処理装置（１）において、蛍光ランプ（１）に代えて、キセノンエキシマランプを備えてなること以外は当該硬化処理装置（１）と同様の構成を有する硬化処理装置（以下、「硬化処理装置（５）」ともいう。）を作製した。
そして、硬化処理装置（５）を用い、硬化処理（１）と同様の手法により、処理対象体（Ｗ）における低誘電率材料の膜に紫外線を照射して硬化処理を行い、紫外線照射によって硬化処理された処理済み低誘電率材料の膜について、比誘電率および硬化度を測定し、低誘電率材料の比誘電率および硬化度を基準としたときの相対値を算出した。照射時間が２０分間のときの結果を表１に示す。
【００４６】
硬化処理装置（５）を構成するキセノンエキシマランプは、蛍光ランプ（１）において、蛍光体層が設けられていないこと以外は当該蛍光ランプ（１）と同様の構成を有し、４３ｍＷ／ｃｍ2 の放射強度で点灯されるものである。
【００４７】
（硬化処理（６））
硬化処理装置（１）において、蛍光ランプ（１）に代えて、塩化クリプトンエキシマランプを備えてなること以外は当該硬化処理装置（１）と同様の構成を有する硬化処理装置（以下、「硬化処理装置（６）」ともいう。）を作製した。
そして、硬化処理装置（６）を用い、硬化処理（１）と同様の手法により、処理対象体Ｗにおける低誘電率材料の膜に紫外線を照射して硬化処理を行い、紫外線照射によって硬化処理された処理済み低誘電率材料の膜について、各々、比誘電率および硬化度を測定し、低誘電率材料の比誘電率および硬化度を基準としたときの相対値を算出した。照射時間が２０分間および３０分間のときの結果を表１に示す。
【００４８】
硬化処理装置（６）を構成する塩化クリプトンエキシマランプは、硬化処理装置（５）を構成するキセノンエキシマランプにおいて、放電用ガスとして、エキシマガスに代えて塩化クリプトンガスを用いたこと以外は、当該キセノンエキシマランプと同様の構成を有し、３０ｍＷ／ｃｍ2 の放射強度で点灯されるものである。
【００４９】
（硬化処理（７））
硬化処理装置（１）において、蛍光ランプ（１）に代えて、高圧水銀ランプを備えてなること以外は当該硬化処理装置（１）と同様の構成を有する硬化処理装置（以下、「硬化処理装置（７）」ともいう。）を作製した。
そして、硬化処理装置（７）を用い、硬化処理（１）と同様の手法により、処理対象体Ｗにおける低誘電率材料の膜に紫外線を照射して硬化処理を行い、紫外線照射によって硬化処理された処理済み低誘電率材料の膜について、各々、比誘電率および硬化度を測定し、低誘電率材料の比誘電率および硬化度を基準としたときの相対値を算出した。照射時間が２０分間および３０分間のときの結果を表１に示す。
【００５０】
硬化処理装置（７）を構成する高圧水銀ランプは、１６０Ｗ／ｃｍの投入電力で点灯され、その照度値が１００Ｗ／ｃｍ2 のものである。また、発光スペクトルには、種々の離散的なピーク波長が含まれ、その値は、例えば２５４ｎｍ、３１３ｎｍおよび３６５ｎｍなどである。
【００５１】
【表１】
2014135406.tif 000003
【００５２】
以上の実験例１の結果から、本発明に係る硬化処理（１）〜硬化処理（４）によれば、比誘電率を、低誘電率材料の比誘電率よりも小さく、あるいは保持しつつ、硬化度を、低誘電率材料の硬化度に対して２５０％以上と十分に大きくできることが明らかとなった。
更には、蛍光ランプ（１）〜蛍光ランプ（４）を用いた硬化処理において、低誘電率材料に対する紫外線の照射時間が以下の範囲が好適であることを確認した。
蛍光ランプ（１）を用いる場合には、照射時間が２０分間であることが好ましく、蛍光ランプ（２）を用いる場合には、照射時間が１０〜２０分間であることが好ましく、蛍光ランプ（３）を用いる場合には、照射時間が１０〜３０分間であることが好ましく、また、蛍光ランプ（４）を用いる場合には、照射時間が３０〜４０分間であることが好ましい。
また、本発明に係る硬化処理（２）〜硬化処理（４）によれば、硬化度を、低誘電率材料の硬化度に対して２５０％より大きくできることが明らかとなった。
【００５３】
一方、硬化処理（５）によれば、紫外線光源としてキセノンエキシマランプを用いた場合には、硬化度を、低誘電率材料の硬化度に対して２５０％以上に大きくできるものの、比誘電率が大きくなって低誘電率材料の有する比誘電率を保持できないことが明らかとなった。
また、硬化処理（６）によれば、紫外線光源として塩化クリプトンエキシマランプを用いた場合には、比誘電率を小さくすることはできるものの、硬化度を、低誘電率材料の硬化度に対して２５０％以上にできないことが明らかとなった。ここに、紫外線光源として塩化クリプトンエキシマランプを用いた場合には、紫外線の照射を６０分間にわたって行うことによっても、硬化度を、低誘電率材料の硬化度に対して２５０％以上にできないことを確認した。
また、硬化処理（７）によれば、紫外線光源として高圧水銀ランプを用いた場合には、低誘電率材料の比誘電率を保持しつつ、硬化度を、低誘電率材料の硬化度に対して２５０％以上にできないことが明らかとなった。
【００５４】
〔実験例２〕
実験例１において作製した硬化処理装置（１）〜硬化処理装置（４）および硬化処理装置（７）について、各々、紫外線光源の有効照射距離を測定した。結果を表２に示す。
また、硬化処理装置（１）〜硬化処理装置（４）および硬化処理装置（７）を用い、各々、処理対象体（Ｗ）と紫外線光源との離間距離が当該紫外線光源の有効照射離間距離となるように、処理対象体（Ｗ）を載置した載置台（１４）の位置を駆動機構（１５）によって調節し、筺体（１１）内を内部圧力（真空度）が５Ｔｏｒｒの減圧状態とした。その後、表２に示す入力電力条件によって紫外線照射ユニットの複数のランプを一斉に点灯状態とし、処理対象体（Ｗ）における低誘電率材料の膜に２０分間にわたって紫外線を照射した。
そして、紫外線の照射中において、処理対象体（Ｗ）の表面（図１における上面）における照射エネルギー（放射照度）をカロリーメーターによって測定した。結果を表２に示す。
また、紫外線の照射を開始してから２０分間経過後の処理対象体（Ｗ）における半導体基板の他面（図１における下面）の温度を熱電対によって測定し、得られた測定値と紫外線の照射開始前の半導体基板の他面の温度（２０℃）との温度差を算出した。結果を表２に示す。
ここに、「有効照射距離」とは、雰囲気温度などの副次的条件に影響を与えることなく処理対象体に紫外線を照射することのできる距離である。
【００５５】
【表２】
2014135406.tif 000004
【００５６】
以上の実験例２の結果から、本発明に係る硬化処理（１）〜硬化処理（４）によれば、処理対象体と紫外線光源との離間距離を弊害を伴うことなく小さくできることが明らかとなり、また紫外線光源からの紫外線の照射によって半導体基板が加熱されて高温となることを抑制できることが明らかとなった。
従って、本発明に係る硬化処理（１）〜硬化処理（４）によれば、低誘電率材料を硬化処理する過程において、半導体基板がランプからの熱の影響を受けて過熱されることを抑制できることが確認された。
一方、硬化処理（７）によれば、紫外線光源として高圧水銀ランプを用いた場合には、高圧水銀ランプの有効照射距離に起因して弊害を伴うことなく処理対象体と紫外線光源との離間距離を小さくすることができず、また紫外線光源からの紫外線の照射によって半導体が高温となることが確認された。
【符号の説明】
【００５７】
１０    硬化処理装置
１１    筐体
１１Ａ    搬出口
１１Ｂ    ガス導入口
１１Ｃ    ガス排出口
１２Ａ    天面部
１４    載置台
１４Ａ    載置面
１５    駆動機構
１６    照射窓
１８    ガス供給源
１８Ａ    導管
１９    ガス排出機構
１９Ａ    導管
２１    蛍光ランプ
２２    反射鏡
２３    電源機構
３１    発光管
３４    外部電極
３６    蛍光体層
３７    ガラス層
３８    電源
３８Ａ    リード線
４１    発光管
４２    外側管
４２Ａ    外周面
４３    内側管
４３Ａ    内周面
４４    側壁部
４５    外部電極（外側電極）
４６    外部電極（内側電極）
４９    電源
４９Ａ，４９Ｂ    リード線
５１    発光管
５２Ａ    上面部
５２Ｂ    下面部
５４    外部電極
Ｗ    処理対象体
【図１】
2014135406.tif 000005
【図２】
2014135406.tif 000006
【図３】
2014135406.tif 000007
【図４】
2014135406.tif 000008
【図５】
2014135406.tif 000009
【図６】
2014135406.tif 000010
【図７】
2014135406.tif 000011
【図８】
2014135406.tif 000012