(57)【要約】  基板上の低誘電率(low-k)誘電膜を硬化させるシステムが開示されている。前記のlow-k誘電膜の誘電率は約4未満の値である。当該システムは、前記low-k誘電膜を電磁(EM)放射線−たとえば赤外(IR)放射線又は紫外(UV)放射線−へ曝露させるように備えられた1つ以上の処理モジュールを有する。
2012503313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の誘電膜を処理する処理モジュールであって、
当該処理モジュールは、処理チャンバ、該処理チャンバと結合して基板を支持するように備えられている基板ホルダ、前記処理チャンバと結合して前記誘電膜を電磁(EM)放射線へ曝露させるように備えられている放射線源を有し、
前記放射線源は複数の赤外(IR)放射線及び/又は複数の紫外(UV)放射線を有する、
処理モジュール。
【請求項２】
前記基板ホルダが複数の基板を支持するように備えられている、請求項1に記載の処理モジュール。
【請求項３】
前記基板ホルダと結合して、該基板ホルダを並進及び/又は回転させるように備えられた駆動システム；並びに
前記駆動システムと結合して、基板の位置の監視、調節、又は制御のうちの少なくとも1つを実行するように備えられている運動制御システム；
を有する、請求項1に記載の処理モジュール。
【請求項４】
前記放射線源が、8μm〜14μmの範囲の波長帯域のIR放射線源を有する、請求項1に記載の処理モジュール。
【請求項５】
前記放射線源が、複数のCO2レーザーを有する、請求項1に記載の処理モジュール。
【請求項６】
前記放射線源が、前記放射線源からの複数のEM放射線ビームを受光し、前記複数のEM放射線ビームのうちの2つ以上を集合ビームとするように結合し、かつ該集合ビームを前記の処理チャンバ内の基板の少なくとも一部に照射するように備えられている、光学系を有する、
請求項1に記載の処理モジュール。
【請求項７】
前記放射線源が、前記放射線源からの複数のEM放射線ビームを受光し、前記複数のEM放射線ビームの全てを集合ビームとするように結合し、かつ該集合ビームを前記の処理チャンバ内の基板の少なくとも一部に照射するように備えられている、光学系を有する、
請求項6に記載の処理モジュール。
【請求項８】
前記光学系が：
前記複数のEM放射線ビーム及び/若しくは前記集合ビームのサイズを調節するように備えられたビームサイズ調節デバイス；又は、
前記複数のEM放射線ビーム及び/若しくは前記集合ビームを整形するように備えられたビーム整形デバイス；
を有する、請求項6に記載の処理モジュール。
【請求項９】
前記光学系は、前記基板の全てを投光照射するため、前記集合ビームのサイズ調節及び/又は整形を行うように備えられている、請求項8に記載の処理モジュール。
【請求項１０】
前記放射線源が、前記放射線源からの複数のEM放射線ビームを受光し、かつ該複数のEM放射線ビームを前記の処理チャンバ内の基板の複数の位置に照射するように備えられている、光学系を有する、
請求項1に記載の処理モジュール。
【請求項１１】
前記処理チャンバと結合して、前記誘電膜を紫外(UV)放射線へ曝露するように備えられているUV放射線源を有する請求項5に記載の処理モジュールであって、
前記UV放射線源は、150nm〜400nmの範囲の放出を含む波長帯域のUV放射線源を有する、処理モジュール。
【請求項１２】
前記UV放射線源が1つ以上のUVランプを有する、請求項11に記載の処理モジュール。
【請求項１３】
前記IR放射線及び/又は前記UV放射線が通り抜ける1つ以上の窓をさらに有する請求項11に記載の処理モジュールであって、
前記IR放射線及び/又は前記UV放射線が通り抜けて、前記処理チャンバへ入射することで前記基板が照射される、処理モジュール。
【請求項１４】
前記1つ以上の窓が、サファイア、CaF2、BaF2、ZnSe、ZnS、若しくはGaAs、又は上記の2つ以上の混合物を有する、請求項13に記載の処理モジュール。
【請求項１５】
前記処理チャンバと結合して前記基板の温度を制御するように備えられている温度制御システムをさらに有する、請求項1に記載の処理モジュール。
【請求項１６】
前記温度制御システムが前記基板ホルダと結合する抵抗加熱素子を有し、かつ
前記温度制御システムは、100℃〜600℃の範囲の値にまで前記基板温度を昇温させるように備えられている、
請求項1に記載の処理モジュール。
【請求項１７】
前記処理チャンバと結合して、該処理チャンバへ処理ガスを導入するように備えられているガス供給システムであって、前記処理チャンバへ反応性ガス及び/又は不活性ガスを供給するように備えられている、ガス供給システム；並びに、
前記処理チャンバと結合して該処理チャンバを排気するように備えられている真空排気システム；
をさらに有する、請求項1に記載の処理モジュール。
【請求項１８】
前記ガス供給システムが、前記処理チャンバへ窒素ガスを供給するように備えられている、請求項17に記載の処理モジュール。
【請求項１９】
前記処理チャンバと結合して前記の基板上の誘電膜の1つ以上の特性を測定するように備えられているその場計測システムをさらに有する、請求項1に記載の処理モジュール。
【請求項２０】
前記その場計測システムがレーザー干渉計を有する、請求項1に記載の処理モジュール。
【請求項２１】
基板上の誘電膜を処理する処理モジュールであって：
処理チャンバ；
該処理チャンバと結合して基板を支持するように備えられている基板ホルダ；
前記処理チャンバと結合して前記誘電膜を赤外(IR)放射線へ曝露させるように備えられている赤外(IR)放射線源であって、1つ以上のIRレーザーを有するIR放射線源；及び、
前記処理チャンバと結合して、前記IR放射線源からの1本以上のIRビームで前記基板全体を走査するように備えられている放射線走査デバイス；
を有する処理モジュール。
【請求項２２】
前記基板ホルダが複数の基板を支持するように備えられている、請求項21に記載の処理モジュール。
【請求項２３】
前記基板ホルダと結合して、該基板ホルダを並進及び/又は回転させるように備えられた駆動システム；並びに
前記駆動システムと結合して、基板の位置の監視、調節、又は制御のうちの少なくとも1つを実行するように備えられている運動制御システム；
を有する、請求項21に記載の処理モジュール。
【請求項２４】
前記IR放射線源が、8μm〜14μmの範囲の波長帯域のIR放射線源を有する、請求項21に記載の処理モジュール。
【請求項２５】
前記IR放射線源が、1つ以上のCO2レーザーを有する、請求項21に記載の処理モジュール。
【請求項２６】
前記放射線走査デバイスと結合する走査運動制御システムをさらに有する請求項21に記載の処理モジュールであって、
前記走査運動制御システムは、前記1本以上のIRビームの位置の監視、調節、又は制御のうちの少なくとも1つを実行するように備えられている、処理モジュール。
【請求項２７】
前記IR放射線源が：
複数のIRレーザー；
前記複数のIRレーザーからの複数のIRビームを受光し、前記複数のIRビームのうちの2本以上を集合IRビームとするように結合し、かつ該集合IRビームを前記の処理チャンバ内の基板の少なくとも一部に照射するように備えられている、IR光学系；
を有する、
請求項21に記載の処理モジュール。
【請求項２８】
前記IR光学系が：
前記複数のIRビームのうちの少なくとも1本のサイズを調節するように備えられたビームサイズ調節デバイス；又は
前記複数のIRビームのうちの少なくとも1本を整形するように備えられたビーム整形デバイス；
を有する、請求項21に記載の処理モジュール。
【請求項２９】
前記IR光学系は、前記1本以上のIRビームのサイズ調節及び/又は整形を行うことでIRシートを生成するように備えられ、かつ
前記放射線走査デバイスは、前記IRシートで前記基板全体を走査するように備えられている、
請求項28に記載の処理モジュール。
【請求項３０】
前記放射線走査デバイスが1つ以上の回転ミラー及び/又は1つ以上の並進ミラーをさらに有する、請求項21に記載の処理モジュール。
【請求項３１】
前記放射線走査デバイスが1つ以上のミラーガルバノメータを有する、請求項21に記載の処理モジュール。
【請求項３２】
前記処理チャンバと結合して、前記誘電膜を紫外(UV)放射線へ曝露するように備えられているUV放射線源を有する請求項21に記載の処理モジュールであって、
前記UV放射線源は、150nm〜400nmの範囲の放出を含む波長帯域のUV放射線源を有する、処理モジュール。
【請求項３３】
前記UV放射線源が1つ以上のUVランプを有する、請求項32に記載の処理モジュール。
【請求項３４】
前記IR放射線及び/又は前記UV放射線が通り抜ける1つ以上の窓をさらに有する請求項32に記載の処理モジュールであって、
前記IR放射線及び/又は前記UV放射線が通り抜けて、前記処理チャンバへ入射することで前記基板が照射される、処理モジュール。
【請求項３５】
前記1つ以上の窓が、サファイア、CaF2、BaF2、ZnSe、ZnS、若しくはGaAs、又は上記の2つ以上の混合物を有する、請求項34に記載の処理モジュール。
【請求項３６】
前記処理チャンバと結合して前記基板の温度を制御するように備えられている温度制御システムをさらに有する、請求項21に記載の処理モジュール。
【請求項３７】
前記温度制御システムが前記基板ホルダと結合する抵抗加熱素子を有し、かつ
前記温度制御システムは、100℃〜600℃の範囲の値にまで前記基板温度を昇温させるように備えられている、
請求項21に記載の処理モジュール。
【請求項３８】
前記処理チャンバと結合して、該処理チャンバへ処理ガスを導入するように備えられているガス供給システムであって、前記処理チャンバへ反応性ガス及び/又は不活性ガスを供給するように備えられている、ガス供給システム；並びに、
前記処理チャンバと結合して該処理チャンバを排気するように備えられている真空排気システム；
をさらに有する、請求項21に記載の処理モジュール。
【請求項３９】
前記ガス供給システムが、前記処理チャンバへ窒素ガスを供給するように備えられている、請求項38に記載の処理モジュール。
【請求項４０】
前記処理チャンバと結合して前記の基板上の誘電膜の1つ以上の特性を測定するように備えられているその場計測システムをさらに有する、請求項21に記載の処理モジュール。
【請求項４１】
基板上の誘電膜を処理する処理モジュールであって、
当該処理モジュールは：
処理チャンバ；
該処理チャンバと結合して基板を支持するように備えられている基板ホルダ；
前記処理チャンバと結合して前記誘電膜を赤外(IR)放射線へ曝露させるように備えられている赤外(IR)放射線源であって、1つ以上のIRレーザーを用いて1本以上のIRビームを生成するIR放射線源；及び、
IR光学系；
を有し、
前記IR光学系は：
前記1本以上のIRビームのうちの少なくとも1本を分配して複数のIRビームを生成するように備えられている1つ以上のビーム分配デバイス；
前記複数のIRビームを前記基板の少なくとも一部上で結合するように備えられている1つ以上のビーム結合デバイス；
を有する、
処理モジュール。
【請求項４２】
前記基板ホルダが複数の基板を支持するように備えられている、請求項41に記載の処理モジュール。
【請求項４３】
前記基板ホルダと結合して、該基板ホルダを並進及び/又は回転させるように備えられた駆動システム；並びに
前記駆動システムと結合して、基板の位置の監視、調節、又は制御のうちの少なくとも1つを実行するように備えられている運動制御システム；
を有する、請求項41に記載の処理モジュール。
【請求項４４】
前記IR放射線源が、8μm〜14μmの範囲の波長帯域のIR放射線源を有する、請求項41に記載の処理モジュール。
【請求項４５】
前記IR放射線源が、1つ以上のCO2レーザーを有する、請求項41に記載の処理モジュール。
【請求項４６】
前記IR光学系が：
前記複数のIRビームのうちの少なくとも1本のサイズを調節するように備えられたビームサイズ調節デバイス；又は
前記複数のIRビームのうちの少なくとも1本を整形するように備えられたビーム整形デバイス；
を有する、請求項41に記載の処理モジュール。
【請求項４７】
前記ビーム結合デバイスが、前記基板上の実質的に同一の位置に前記複数のIRビームを照射するように備えられている、請求項41に記載の処理モジュール。
【請求項４８】
前記ビーム結合デバイスが、前記基板上の複数の位置に前記複数のIRビームを照射するように備えられ、かつ
前記複数の位置は実質的に互いに隣接し、かつ前記基板の全てが照射される、
請求項41に記載の処理モジュール。
【請求項４９】
前記ビーム結合デバイスが、前記基板上の複数の位置に前記複数のIRビームを照射するように備えられ、かつ
前記複数の位置のうちの少なくとも2つは互いに重なっている、
請求項41に記載の処理モジュール。
【請求項５０】
前記IR放射線源が複数のIRレーザーを有する、請求項41に記載の処理モジュール。
【請求項５１】
前記処理チャンバと結合して、前記誘電膜を紫外(UV)放射線へ曝露するように備えられているUV放射線源を有する請求項41に記載の処理モジュールであって、
前記UV放射線源は、150nm〜400nmの範囲の放出を含む波長帯域のUV放射線源を有する、処理モジュール。
【請求項５２】
前記UV放射線源が1つ以上のUVランプを有する、請求項51に記載の処理モジュール。
【請求項５３】
前記IR放射線及び/又は前記UV放射線が通り抜ける1つ以上の窓をさらに有する請求項51に記載の処理モジュールであって、
前記IR放射線及び/又は前記UV放射線が通り抜けて、前記処理チャンバへ入射することで前記基板が照射される、処理モジュール。
【請求項５４】
前記1つ以上の窓が、サファイア、CaF2、BaF2、ZnSe、ZnS、若しくはGaAs、又は上記の2つ以上の混合物を有する、請求項53に記載の処理モジュール。
【請求項５５】
前記処理チャンバと結合して前記基板の温度を制御するように備えられている温度制御システムをさらに有する、請求項41に記載の処理モジュール。
【請求項５６】
前記温度制御システムが前記基板ホルダと結合する抵抗加熱素子を有し、かつ
前記温度制御システムは、100℃〜600℃の範囲の値にまで前記基板温度を昇温させるように備えられている、
請求項41に記載の処理モジュール。
【請求項５７】
前記処理チャンバと結合して、該処理チャンバへ処理ガスを導入するように備えられているガス供給システムであって、前記処理チャンバへ反応性ガス及び/又は不活性ガスを供給するように備えられている、ガス供給システム；並びに、
前記処理チャンバと結合して該処理チャンバを排気するように備えられている真空排気システム；
をさらに有する、請求項41に記載の処理モジュール。
【請求項５８】
前記ガス供給システムが、前記処理チャンバへ窒素ガスを供給するように備えられている、請求項57に記載の処理モジュール。
【請求項５９】
前記処理チャンバと結合して前記の基板上の誘電膜の1つ以上の特性を測定するように備えられているその場計測システムをさらに有する、請求項41に記載の処理モジュール。
【請求項６０】
前記その場計測システムがレーザー干渉計を有する、請求項41に記載の処理モジュール。
【請求項６１】
基板上の誘電膜を処理する処理用プラットフォームであって：
各々が基板上に誘電膜を堆積させるように備えられている1つ以上の気相成長システムであって、前記誘電膜は、有孔性誘電膜、非有孔性誘電膜、又は低誘電率(low-k)膜、又は超low-k膜を有する、1つ以上の気相堆積システム；
前記の基板上の誘電膜を紫外(UV)放射線及び赤外(IR)放射線に曝露するように備えられている、1つ以上の誘電膜硬化システム；並びに、
前記1つ以上の気相堆積システム及び前記1つ以上の誘電膜硬化システムと結合して、前記1つ以上の気相堆積システム及び前記1つ以上の誘電膜硬化システムに対して1つ以上の基板を搬入出するように備えられている、基板ハンドリングシステム；
処理用プラットフォーム。
【請求項６２】
前記1つ以上の気相堆積システムが、少なくとも1つの化学気相成長(CVD)システムを有する、請求項61に記載の処理用プラットフォーム。
【請求項６３】
前記1つ以上の誘電膜硬化システムが、IR放射線のみで前記基板を処理するように備えられた少なくとも1つのIR処理モジュール、及び、UV放射線のみで前記基板を処理するように備えられた少なくとも1つのUV処理モジュールを有する、請求項61に記載の処理用プラットフォーム。
【請求項６４】
前記少なくとも1つのIR処理モジュールが、前記基板の温度を、100℃〜600℃の範囲の値にまで昇温させるように備えられ、かつ
前記少なくとも1つのUV処理モジュールが、前記基板の温度を、100℃〜600℃の範囲の値にまで昇温させるように備えられている、
請求項63に記載の処理用プラットフォーム。
【請求項６５】
前記少なくとも1つのIR処理モジュールと前記少なくとも1つのUV処理モジュールが直列に配置されることで、
前記少なくとも1つのUV処理モジュールは前記基板ハンドリングシステムと接続し、かつ
前記少なくとも1つのIR処理モジュールは前記少なくとも1つのUV処理モジュールと接続する、
請求項63に記載の処理用プラットフォーム。
【請求項６６】
前記少なくとも1つのIR処理モジュールと前記少なくとも1つのUV処理モジュールが直列に配置されることで、
前記少なくとも1つのIR処理モジュールは前記基板ハンドリングシステムと接続し、かつ
前記少なくとも1つのUV処理モジュールは前記少なくとも1つのIR処理モジュールと接続する、
請求項63に記載の処理用プラットフォーム。
【請求項６７】
前記1つ以上の誘電膜硬化システムが、IR放射線とUV放射線の両方で前記基板を処理するように備えられた少なくとも1つの処理モジュールを有する、請求項61に記載の処理用プラットフォーム。
【請求項６８】
前記少なくとも1つの処理モジュールが、前記基板の温度を、100℃〜600℃の範囲の値にまで昇温させるように備えられている、請求項67に記載の処理用プラットフォーム。
【請求項６９】
前記少なくとも1つの処理モジュールが、前記基板を、IR放射線とUV放射線へ順次曝露するように備えられているか、かつ/又は、IR放射線とUV放射線へ同時曝露するように備えられている、請求項67に記載の処理用プラットフォーム。
【請求項７０】
前記基板ハンドリングシステムが、クラスタを構成するように、前記1つ以上の気相堆積システムの各々及び前記1つ以上の誘電膜硬化システムと接続する、請求項61に記載の処理用プラットフォーム。
【請求項７１】
前記基板ハンドリングシステムが、直列となるように、前記1つ以上の気相堆積システムの各々及び前記1つ以上の誘電膜硬化システムと接続する、請求項61に記載の処理用プラットフォーム。
【請求項７２】
前記1つ以上の誘電膜硬化システムのうちの少なくとも1つが、8μm〜14μmの範囲のIR波長帯域を有するIR放射線源を利用する、請求項61に記載の処理用プラットフォーム。
【請求項７３】
前記1つ以上の誘電膜硬化システムのうちの少なくとも1つが、150nm〜400nmの範囲のUV波長帯域を有するUV放射線源を利用する、請求項61に記載の処理用プラットフォーム。
【請求項７４】
前記1つ以上の誘電膜硬化システムのうちの少なくとも1つが、1つ以上のUVランプ及び/又は1つ以上のUVレーザーを有するUV放射線源を利用する、請求項61に記載の処理用プラットフォーム。
【請求項７５】
前記1つ以上の誘電膜硬化システムのうちの少なくとも1つが、1つ以上のIRレーザーを利用する、請求項61に記載の処理用プラットフォーム。
【請求項７６】
前記1つ以上のIRレーザーは、前記基板の全てを投光照射する1本以上のIRビームを生成する、請求項75に記載の処理用プラットフォーム。
【請求項７７】
前記1つ以上のIRレーザーは、前記基板全体を走査するIRビームを生成する、請求項75に記載の処理用プラットフォーム。
【請求項７８】
前記1つ以上の誘電膜硬化システムのうちの少なくとも1つが、複数のIRレーザーを利用して前記基板の複数の位置へ照射し、かつ
前記1つ以上の誘電膜硬化システムのうちの少なくとも1つが、前記基板を並進及び/又は回転させるように備えられた基板ホルダを利用する、
請求項61に記載の処理用プラットフォーム。
【請求項７９】
基板上の誘電膜を処理する処理モジュールであって：
処理チャンバ；
該処理チャンバと結合して基板を支持するように備えられている基板ホルダ；
前記基板ホルダと結合して、前記基板ホルダを垂直並進及び回転させるように備えられた駆動システム；
前記処理チャンバと結合して、前記基板ホルダの上側表面に対して前記基板を運搬するように備えられた1組のリフトピン；
第1放射線源；並びに、
第2放射線源；
を有し、
前記第1放射線源は、該第1放射線源に属するEM放射線に前記基板を曝露するように備えられ、かつ
前記第2放射線源は、該第2放射線源に属するEM放射線に前記基板を曝露するように備えられている、
処理モジュール。
【請求項８０】
前記第1放射線源はUV放射線源を有し、
前記第2放射線源はIR放射線源を有し、
前記基板ホルダは、前記1組のリフトピンが前記基板ホルダを貫通する第1位置へ垂直並進し、かつ前記基板は前記の基板ホルダの上側表面から持ち上げられ、
前記基板ホルダは、前記基板が回転して、前記IR放射線及び/又は前記UV放射線へ曝露される第2位置へ垂直並進する、
請求項79に記載の処理モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は誘電膜の処理システムに関し、より詳細には、電磁(EM)放射線による低誘電率(low-k)誘電膜の処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体技術の当業者には知られているように、集積回路(IC)の速度及び性能を向上させる上で、相互接続遅延は、駆動装置における主要な制限要因である。相互接続遅延を最小限にする1つの方法は、ICデバイスの金属ワイヤ用の絶縁性誘電体に低誘電率(low-k)材料を用いることによって相互接続キャパシタンスを減少させることである。よって近年、low-k材料は、たとえば二酸化シリコンのような比較的誘電率の高い誘電材料に代わるものとして開発されてきた。特に、low-k膜は、半導体デバイスの層間絶縁膜及び層内絶縁膜として利用されている。それに加えて絶縁材料の誘電率を減少させるため、孔を有する材料膜すなわち有孔性low-k誘電膜が形成される。係るlow-k膜は、フォトレジストの塗布法に似ているスピンオン誘電体(SOD)法によって、又は化学気相成長法(CVD)によって成膜されて良い。よってlow-k材料はすぐにでも既存の半導体製造プロセスに適合させることができる。
【０００３】
Low-k材料は従来の二酸化シリコンよりも耐久性が弱い。機械的強度は、孔の導入によってさらに弱められる。有孔性low-k膜は、プラズマ処理中に容易に損傷を受ける恐れがあるので、機械的強度を上げる処理が必要となる。有孔性low-k誘電体の材料強度の改善は、その集積を成功させるために必要であることが理解されてきた。機械的強度を上げることを目的として、代替硬化法が、有孔性low-k膜をより耐久性あるものにし、かつ集積に適するようにするために利用されている。ポリマーの硬化には、たとえばスピンオン又は気相堆積（たとえば化学気相成長CVD）法を用いて堆積された薄膜が、該薄膜内で架橋を生じさせるように処理される方法が含まれる。硬化処理中、フリーラジカルの重合化は、架橋の主要な経路であると理解されている。ポリマー鎖が架橋することで、機械的特性−たとえばヤング率、膜の硬度、破壊靱性、及び界面接合−が改善され、low-k膜の製造耐久性が改善される。
【０００４】
非常に誘電率の小さい有孔性誘電膜を形成するには様々な方法が存在するので、堆積後処理（硬化）の目的は膜によって変わりうる。そのような目的にはたとえば、湿気の除去、溶媒の除去、有孔性誘電膜中に孔を生成するのに用いられるポロゲンの消耗、そのような膜の機械的特性の改善等が含まれる。
【０００５】
低誘電率(low-k)材料は従来、CVD膜であれば300℃〜400℃の範囲の温度で熱的に硬化される。たとえば、加熱炉による硬化は、誘電率が約2.5よりも大きな強くて密なlow-k膜を形成する上では十分であった。しかし、有孔度の高い有効性膜（たとえば超low-k膜）を処理するとき、熱処理（すなわち熱硬化）によって到達可能な架橋の程度は、耐久性を有する相互接続構造にとっての適切な強度の膜を形成する上では、もはや十分とは言えない。
【０００６】
熱硬化中、適切な量のエネルギーが、誘電膜を損傷させることなくその誘電膜に供給される。しかし関心温度範囲内では、わずかな量のフリーラジカルしか生成されない。基板と熱とが結合する際に熱エネルギーが失われ、かつ大気環境中で熱が失われるため、実際にはわずかな量の熱エネルギーしか硬化されるlow-k膜に吸収されない。従って、典型的なlow-kの加熱炉による硬化では、高温及び長硬化時間が求められる。しかしたとえ熱収支が高くなっても、熱硬化中での開始剤の生成が不足し、かつ堆積されたままのlow-k膜中に大量のメチル終端が存在することで、必要とされる程度の架橋の実現させるのは非常に難しくなる恐れがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、誘電膜の処理システムに関し、より詳細には、低誘電率(low-k)誘電膜の硬化システムに関する。
【０００８】
本発明はさらに、電磁(EM)放射線によるlow-k誘電膜の処理システムに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一の実施例によると、基板上の低誘電率(low-k)誘電膜を硬化させるシステムが記載されている。前記のlow-k誘電膜の誘電率は約4未満の値である。当該システムは、前記low-k誘電膜を赤外(IR)放射線及び紫外(UV)放射線へ曝露させるIR放射線源及びUV放射線源を有する。
【００１０】
本発明の他の実施例によると、基板上の誘電膜を処理する処理モジュールが記載されている。当該処理モジュールは、処理チャンバ、該処理チャンバと結合して基板を支持するように備えられている基板ホルダ、前記処理チャンバと結合して前記誘電膜を電磁(EM)放射線へ曝露させるように備えられている放射線源を有する。前記放射線源は複数の赤外(IR)放射線及び/又は複数の紫外(UV)放射線を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一の実施例による誘電膜の処理方法を表している。
【図２】本発明の一の実施例による処理システム用の搬送システムの側方からみた概略図を表している。
【図３】図2に図示された搬送システムの上方からみた概略図を表している。
【図４】本発明の他の実施例による処理システム用の搬送システムの側方からみた概略図を表している。
【図５】本発明の他の実施例による処理システム用の搬送システムの上方からみた概略図を表している。
【図６】本発明の他の実施例による硬化システムの概略的断面図を表している。
【図７】本発明の他の実施例による硬化システムの概略的断面図を表している。
【図８Ａ】本発明の一の実施例による、基板を電磁放射線へ曝露させる光学系の概略図を表している。
【図８Ｂ】本発明の他の実施例による、基板を電磁放射線へ曝露させる光学系の概略図を表している。
【図９】本発明の他の実施例による、基板を電磁放射線へ曝露させる光学系の概略図を表している。
【図１０】AとBは、図9に図示された光学系に用いられる光学窓集合体を図示している。
【図１１】本発明の他の実施例による、基板を電磁放射線へ曝露させる光学系の概略図を表している。
【図１２】本発明の他の実施例による、基板を電磁放射線へ曝露させる光学系の概略図を表している。
【図１３】図12に図示された光学系の走査方法を図示している。
【図１４】本発明の他の実施例による、基板を電磁放射線へ曝露させる光学系の概略図を表している。
【図１５】AとBは、本発明の一の実施例による、電磁スペクトル中の2つの異なる領域からのEM放射線に基板を曝露する光学パターンを図示している。
【図１６】AとBは、本発明の他の実施例による、電磁スペクトル中の2つの異なる領域からのEM放射線に基板を曝露する光学パターンを図示している。
【図１７】本発明のさらに他の実施例による、基板を電磁放射線へ曝露させる光学系の概略図を表している。
【図１８】AとBは、本発明の他の実施例による、電磁スペクトル中の2つの異なる領域からのEM放射線に基板を曝露する硬化システムの断面図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以降の説明では、本発明の完全な理解を助けるため、及び限定ではなく説明するため、たとえばバッチ処理システムの具体的構造及び様々な部品の記載のような特定の詳細について説明する。しかし本発明は、これら特定の詳細から逸脱した他の実施例でも実施可能であることに留意して欲しい。
【００１３】
本願発明者らは、代替硬化法が熱硬化単独の欠点の一部を解決することを認識していた。たとえば代替硬化法は、熱硬化処理と比較して、エネルギー輸送の観点においてより効率的である。また活性粒子−たとえば加速された電子、イオン、又は中性子−又は活性光子において見いだされる高いエネルギー準位は、low-k誘電膜中の電子を容易に励起することができるので、効率的に化学結合を破壊して側鎖基を解離する。これらの代替硬化法は、架橋開始剤（フリーラジカル）の生成を助け、かつ実際の架橋において必要となるエネルギー輸送を改善することができる。その結果、架橋の程度は、熱収支が減少しても増大することが可能となる。
【００１４】
それに加えて本願発明者らは、膜の強度が、low-k誘電膜及び超low-k(ULK)誘電膜（誘電率が約2.5未満）の集積にとって大きな問題となり出したときに、代替硬化法が係る膜の機械的特性を改善できることを認識していた。たとえば電子ビーム(EB)、紫外(UV)放射線、赤外(IR)放射線、及びマイクロ波(MW)放射線が、low-k誘電膜及び超low-k(ULK)誘電膜の誘電特性と疎水性を犠牲にせずに機械的強度を改善するため、それらの膜を硬化するのに用いられて良い。
【００１５】
しかしEB、UV、IR、及びMW硬化はいずれもそれぞれ独自の利点を有しているとはいえ、これらの手法はまた限界をも有している。高エネルギー硬化源−たとえばEB及びUV−は、架橋に必要な量よりも多くの量の架橋開始剤（フリーラジカル）を生成するだけの高いエネルギー準位を供することができるので、相補的な基板加熱の下で機械的特性はかるかに改善される。他方、電子及びUV光子は、化学結合を無差別に解離させてしまうので、所望の膜の物理特性及び電気的特性に悪影響を及ぼす恐れがある。前記悪影響とはたとえば、疎水性の喪失、膜の残留応力の増大、孔構造の破壊、膜の緻密化、及び誘電率の増大である。さらに低エネルギー硬化源−たとえばMW硬化−は、伝熱効率を顕著に改善させることができるが、たとえば反りやトランジスタ損傷といった副作用も有する。
【００１６】
本発明の実施例によると、基板上の低誘電率(low-k)誘電膜の硬化方法が記載されている。前記low-k誘電膜の誘電率は約4未満である。当該方法は、前記low-k誘電膜を非電磁(EM)放射線に曝露する工程を有する。前記非EM放射線にはUV放射線及びIR放射線が含まれる。前記UV曝露は複数のUV曝露を有して良い。ここで前記複数のUV曝露の各々は、各異なる強度、パワー、パワー密度、若しくは波長範囲、又は上記2つ以上の組み合わせを有しても良いし、あるいは有していなくても良い。前記IR曝露は複数のIR曝露を有して良い。ここで前記複数のIR曝露の各々は、各異なる強度、パワー、パワー密度、若しくは波長範囲、又は上記2つ以上の組み合わせを有しても良いし、あるいは有していなくても良い。
【００１７】
前記UV曝露中、前記low-k誘電膜は、前記基板の温度を、約100℃〜約600℃の範囲であるUV温度へ昇温することによって加熱されて良い。あるいはその代わりに前記UV温度は約300℃〜約500℃の範囲である。あるいはその代わりに前記UV温度は約350℃〜約450℃の範囲である。基板の熱処理は、伝熱加熱、対流加熱、若しくは放射加熱、又は上記2つ以上を組み合わせた加熱によって実行されて良い。
【００１８】
前記IR曝露中、前記low-k誘電膜は、前記基板の温度を、約100℃〜約600℃の範囲であるIR温度へ昇温することによって加熱されて良い。あるいはその代わりに前記IR温度は約300℃〜約500℃の範囲である。あるいはその代わりに前記IR温度は約350℃〜約450℃の範囲である。基板の熱処理は、伝熱加熱、対流加熱、若しくは放射加熱、又は上記2つ以上を組み合わせた加熱によって実行されて良い。
【００１９】
それに加えて、加熱は、UV曝露前、UV曝露中、又はUV曝露後に行われて良い。さらに加熱は、IR曝露前、IR曝露中、又はIR曝露後に行われて良い。加熱は、伝熱加熱、対流加熱、若しくは放射加熱、又は上記2つ以上を組み合わせた加熱によって実行されて良い。
【００２０】
さらに、IR曝露は、前記UV曝露前、前記UV曝露中、又は前記UV曝露後に行われて良い。さらにまた、UV曝露は、前記IR曝露前、前記IR曝露中、又は前記IR曝露後に行われて良い。
【００２１】
前記UV曝露及び/又は前記IR曝露に先立ち、前記low-k誘電膜は、前記基板温度を、約100℃〜約600℃の範囲である事前の熱処理温度にまで昇温することによって加熱されて良い。あるいはその代わりに、前記事前の熱処理温度は約300℃〜約500℃の範囲であり、望ましくは約350℃〜約450℃の範囲である。
【００２２】
前記UV曝露及び/又は前記IR曝露に続き、前記low-k誘電膜は、前記基板温度を、約100℃〜約600℃の範囲である事後の熱処理温度にまで昇温することによって加熱されて良い。あるいはその代わりに、前記事後の熱処理温度は約300℃〜約500℃の範囲であり、望ましくは約350℃〜約450℃の範囲である。
【００２３】
ここで図1を参照すると、本発明の他の実施例による基板上の誘電膜の処理方法が記載されている。処理される前記基板は、半導体、導体、又は前記誘電膜が上に形成される他の基板であって良い。前記誘電膜は、約4である（たとえばSiO2の誘電率は3.8〜3.9の範囲であって良い）SiO2の誘電率よりも小さい誘電率を（乾燥及び/若しくは硬化の前並びに/又はその後において）有して良い。本発明の様々な実施例では、前記誘電膜は、（乾燥及び/若しくは硬化の前並びに/又はその後において）3.0未満、2.5未満、2.2未満、又は1.7未満の誘電率を有して良い。
【００２４】
前記誘電膜は低誘電率(low-k)膜又は超low-k膜として記載されて良い。前記誘電膜は、有機材料、無機材料、又は無機−有機ハイブリッド材料のうちの少なくとも1つを有して良い。それに加えて前記誘電膜は有孔性又は非有孔性であって良い。
【００２５】
前記誘電膜はたとえば、単相又は二相の有孔性low-k膜を有して良い。前記単相又は二相の有孔性low-k膜は、構造形成材料及び孔生成材料を有する。前記構造形成材料は、原子、分子、又は構造形成前駆体から得られる分子の断片を有して良い。前記孔生成材料は、原子、分子、又は孔生成前駆体（たとえばポロゲン）から得られる分子の断片を有して良い。前記単相又は二相の有孔性low-k膜は、前記孔生成材料の除去後よりも、前記孔生成材料の除去前において大きな誘電率を有して良い。
【００２６】
たとえば単相の有孔性low-k膜の形成は、前記構造形成分子と弱く結合する孔生成分子側鎖基を有する構造形成分子を基板表面上に堆積する工程を有して良い。それに加えてたとえば、二相有孔性low-k膜の形成は、基板表面上で構造形成分子と孔生成分子とを共重合させる工程を有して良い。
【００２７】
それに加えて前記誘電膜は、湿気、水、溶媒、並びに/又は、乾燥及び/若しくは硬化前において誘電率を、乾燥及び/若しくは硬化後の誘電率よりも大きくする他の汚染物を有して良い。
【００２８】
前記誘電膜は、気相成長法を用いて形成されて良い。気相成長法とはたとえば、化学気相成長法(CVD)又はスピンオン誘電体(SOD)法である。これらの方法は、東京エレクトロン株式会社(TEL)から市販されているクリーントラックアクト（Clean  Track  Act）8SOD（スピンオン誘電体）、クリーントラックアクトアクト12SOD、及びリシウスコーティングシステム（Lithius  coating  systems）で供される。クリーントラックアクト8(200mm)、クリーントラックアクト12(300mm)、及びリシウス(300nm)コーティングシステムは、SOD材料用のコーティング、ベーキング、及び硬化装置を供する。トラックシステムは、100mm、200mm、300mm、及びそれ以上のサイズの基板を処理するように備えられていて良い。スピンオン法及び気相成長法の分野の当業者にとって既知である基板上に誘電膜を形成する他のシステム及び方法は、本発明に適している。
【００２９】
たとえば前記誘電膜は、CVD法を用いて堆積される無機のシリケートベース材料−たとえば酸化したオルガノシリケート（又はオルガノシロキサン）−を有して良い。そのような膜の例には、アプライドマテリアルズ（Applied  Mterials）社から市販されているブラックダイアモンド（Black  Diamond）（登録商標）CVDオルガノシリケートガラス(OSG)、又はノベラスシステムズ（Novellus  Systems）社から市販されているコーラル(Coral)（登録商標）CVD膜が含まれる。
【００３０】
それに加えてたとえば、有孔性誘電膜は単相材料を有して良い。前記単相材料とはたとえば、硬化処理中に小さな空孔を生成する架橋を抑制する終端の有機側鎖基を有するシリコン酸化物ベースの母体である。それに加えてたとえば、有孔性誘電膜は二相材料を有して良い。前記二相材料とはたとえば、硬化処理中に分解及び揮発する有機材料（たとえばポロゲン）を含むシリコン酸化物ベースの母体である。
【００３１】
あるいはその代わりに、これらの誘電体層は、SOD（スピンオン誘電体）法を用いて堆積される無機のシリケートベースの材料-たとえば水素シルセスキオキサン(HSQ)又はメチルシルセスキオキサン(MSQ)-を有して良い。そのような膜の例には、ダウコーニング（Dow  Corning）社から市販されているFOx（登録商標）HSQ、ダウコーニング社から市販されているXLK有孔性HSQ、及びJSRマイクロエレクトロニクス社から市販されているJSR  LKD-5109が含まれる。
【００３２】
あるいはその代わりに、前記誘電体層は、SOD法を用いて堆積された有機材料を有して良い。そのような膜の例には、ダウコーニング社から市販されているSiLK-I、SiLK-J、SiLK-H、SiLK-D、有孔性SiLK-T、有孔性SiLK-Y、及び有孔性SiLK-Z半導体誘電体樹脂、並びにハネウエル(Honeywell)社から市販されているFLARE（商標）及びナノガラス(Naonoglass)（登録商標）が含まれる。
【００３３】
当該方法は、第1処理システム内において前記基板上の誘電膜を任意で乾燥させる工程20で開始されるフローチャート10を有する。前記第1処理システムは、前記誘電膜中の1つ以上の汚染物を（部分的に）除去するように備えられている乾燥システムを有して良い。前記1つ以上の汚染物にはたとえば、湿気、水、溶媒、孔生成材料、残留孔生成材料、孔生成分子、孔生成分子の断片、又は後続の硬化処理を妨害する恐れのある他の汚染物が含まれる。
【００３４】
工程30では、前記誘電膜はUV放射線に曝露される。前記UV曝露は第2処理システム内で実行されて良い。前記第2処理システムは、たとえば前記誘電膜の機械的強度を改善されるため、前記誘電膜内部での架橋を（部分的に）起こすことによって、前記誘電膜のUV支援硬化を実行するように備えられている硬化システムを有して良い。前記乾燥処理に続いて、前記基板は、汚染を最小限に抑制するため真空下で、前記第1処理システムから前記第2処理システムへ搬送されて良い。
【００３５】
UV放射線への前記誘電膜の曝露には、1つ以上のUVランプ、1つ以上のUVLED（発光ダイオード）、若しくは1つ以上のUVレーザー、又はこれら2つ以上を組み合わせたものからのUV放射線への前記誘電膜の曝露が含まれる。前記UV放射線は約100ナノメートル(nm)〜約600ナノメートル(nm)の波長範囲であって良い。あるいはその代わりに前記UV放射線は約150nm〜約400nmの波長範囲であって良い。あるいはその代わりに前記UV放射線は約150nm〜約300nmの波長範囲であって良い。あるいはその代わりに前記UV放射線は約170nm〜約240nmの波長範囲であって良い。あるいはその代わりに前記UV放射線は約200nm〜約240nmの波長範囲であって良い。
【００３６】
前記のUV放射線への誘電膜の曝露中、前記誘電膜は、前記基板温度を、約100℃〜約600℃の範囲のUV温度にまで昇温することによって加熱されて良い。あるいはその代わりに前記UV温度は約300℃〜約500℃の範囲であって良い。あるいはその代わりに前記UV温度は約350℃〜約450℃の範囲であって良い。あるいはその代わりに、前記のUV放射線への誘電膜の曝露前及び/又はその後に、前記誘電膜は、前記基板温度を昇温させることによって加熱されて良い。前記基板の加熱には、伝熱加熱、対流加熱、若しくは放射加熱、又は上記2つ以上を組み合わせた加熱が含まれて良い。
【００３７】
任意で、前記のUV放射線への誘電膜の曝露中、前記誘電膜はIR放射線に曝露されて良い。前記のIR放射線への誘電膜の曝露には、1つ以上のIRランプ、1つ以上のIRLED（発光ダイオード）、若しくは1つ以上のIRレーザー、又はこれら2つ以上を組み合わせたものからのIR放射線への前記誘電膜の曝露が含まれる。前記IR放射線は約1μm〜約25μmの波長範囲であって良い。あるいはその代わりに前記UV放射線は約2μm〜約20μmの波長範囲であって良い。あるいはその代わりに前記UV放射線は約8μm〜約14μmの波長範囲であって良い。あるいはその代わりに前記UV放射線は約8μm〜約12μmの波長範囲であって良い。あるいはその代わりに前記UV放射線は約9μm〜約10μmの波長範囲であって良い。
【００３８】
工程40では、前記誘電膜はIR放射線に曝露される。前記のIR放射線への誘電膜の曝露には、1つ以上のIRランプ、1つ以上のIRLED（発光ダイオード）、若しくは1つ以上のIRレーザー、又はこれら2つ以上を組み合わせたものからのIR放射線への前記誘電膜の曝露が含まれる。前記IR放射線は約1μm〜約25μmの波長範囲であって良い。あるいはその代わりに前記UV放射線は約2μm〜約20μmの波長範囲であって良い。あるいはその代わりに前記UV放射線は約8μm〜約14μmの波長範囲であって良い。あるいはその代わりに前記UV放射線は約8μm〜約12μmの波長範囲であって良い。あるいはその代わりに前記UV放射線は約9μm〜約10μmの波長範囲であって良い。前記IR曝露は、前記UV曝露前、前記UV曝露中、又は前記UV曝露後に行われて良い。
【００３９】
さらに前記のIR放射線への誘電膜の曝露中、前記誘電膜は、前記基板温度を、約100℃〜約600℃の範囲であるIR熱処理温度にまで昇温することによって加熱されて良い。あるいはその代わりに前記IR熱処理温度は約300℃〜約500℃の範囲であって良い。あるいはその代わりに前記IR熱処理温度は約350℃〜約450℃の範囲であって良い。あるいはその代わりに、前記のUV放射線への誘電膜の曝露前及び/又はその後に、前記誘電膜は、前記基板温度を昇温させることによって加熱されて良い。前記基板の加熱には、伝熱加熱、対流加熱、若しくは放射加熱、又は上記2つ以上を組み合わせた加熱が含まれて良い。
【００４０】
上述したように、前記IR曝露中、前記誘電膜はIRエネルギーの吸収を介して加熱されて良い。しかし前記加熱は、前記基板を基板ホルダ上に設けることによって前記基板を伝熱加熱する工程、及び加熱装置を用いて前記基板ホルダを加熱する工程を有して良い。たとえば前記加熱装置は抵抗加熱素子を有して良い。
【００４１】
本願発明者らは、供給されるエネルギー準位が前記硬化処理の各異なる段階中に変化しうることを認識していた。前記硬化処理は、湿気及び/又は汚染物の除去、孔生成材料の除去、孔生成材料の分解、架橋開始剤の生成、前記誘電膜の架橋、並びに前記架橋開始剤の拡散の機構を有して良い。各機構が必要とする、エネルギー準位及び前記誘電膜にエネルギーが供給される割合はそれぞれ異なって良い。
【００４２】
たとえば孔生成材料の除去中、前記の除去処理は、IR波長での光子の吸収によって助けられて良い。本願発明者らは、IR曝露が、加熱又はUV曝露よりも効率的に孔生成材料の除去を助けることを発見した。
【００４３】
それに加えてたとえば孔生成材料の除去中、前記の除去処理は、前記孔生成材料の分解によって助けられても良い。前記の除去処理はUV曝露によって補完されるIR曝露を有して良い。本願発明者らは、UV曝露が、孔生成材料（たとえば孔生成分子及び/又は孔生成分子断片）と構造形成材料との間での結合を解離することによって、IR曝露を有する除去処理を助けることができることを発見した。たとえば前記除去処理及び/又は前記分解処理は、UV波長（たとえば約300nm〜約450nm）での光子吸収によって助けられて良い。
【００４４】
さらにたとえば架橋開始剤の生成中、前記の開始剤生成処理は、光子及び構造形成材料内部での光子誘起結合解離を利用することによって助けられて良い。本願発明者らは、前記の開始剤生成処理は、UV曝露によって助けることができることを発見した。たとえば結合の解離には、約300〜400nm以下の波長を有するエネルギー準位が必要であると考えられる。
【００４５】
またさらにたとえば架橋中、前記の架橋処理は、結合の生成及び再構成にとって十分な熱エネルギーによって助けられて良い。本願発明者らは、IR曝露及び/又は加熱によって架橋を助けることができることを発見した。たとえば結合の生成及び再構成には、たとえばシロキサンベースのオルガノシリケートlow-k材料の主吸収ピークに相当する約9μmの波長を有するエネルギー準位が必要になると考えられる。
【００４６】
前記誘電膜の乾燥処理、前記誘電膜のIR曝露、及び前記誘電膜のUV曝露は同一の処理チャンバ内で実行されて良いし、あるいはそれぞれ別の処理システム内で実行されても良い。たとえば、前記乾燥処理は第1処理システム内で実行され、かつ前記IR曝露とUV曝露は第2処理システム内で実行されて良い。あるいはその代わりにたとえば、前記誘電膜のIR曝露は前記UV曝露とは異なる処理システム内で実行されても良い。前記誘電膜のIR曝露は第3処理システム内で実行されて良い。前記基板は、汚染を最小限に抑制するため真空下で、前記第1処理システムから前記第2処理システムへ搬送されて良い。
【００４７】
それに加えて前記の任意の乾燥処理、前記UV曝露処理、及び前記IR曝露処理に続いて、前記誘電膜は任意で、前記の硬化した誘電膜を改質するように備えられた後処理システム内で後処理されて良い。たとえば後処理は、前記誘電膜の加熱が含まれて良い。あるいはその代わりにたとえば後処理には、後続の膜の接合の促進又は疎水性の改善のため、前記誘電膜上に他の膜をスピンコーティング又は気相成長させる工程が含まれて良い。あるいはその代わりにたとえば、接合の促進は、後処理システム内において、前記誘電膜にイオンを弱く衝突させることによって実現されて良い。しかも前記後処理は、前記誘電膜上に他の膜を堆積する工程、前記誘電膜を洗浄する工程、又は前記誘電膜をプラズマに曝露する工程のうちの1つ以上を有して良い。
【００４８】
本発明の一の実施例によると、図2及び図3はそれぞれ、基板上の誘電膜を処理する処理用プラットフォーム100の側面図と上面図を示している。処理プラットフォーム100は第1処理モジュール110と第2処理モジュール120を有する。第1処理モジュール110は硬化システムを有して良い。第2処理モジュール120は乾燥システムを有して良い。
【００４９】
前記乾燥システムは、前記誘電膜中の、1つ以上の汚染物、孔生成材料、及び/若しくは架橋抑制剤を除去、又は十分なレベルにまで減少させるように備えられて良い。1つ以上の汚染物、孔生成材料、及び/若しくは架橋抑制剤にはたとえば、湿気、水、溶媒、前記構造形成材料に弱く結合した側鎖基、孔生成分子、孔生成分子の断片、架橋抑制剤、架橋抑制剤の断片、又は前記硬化システム内で実行される硬化処理を妨害する恐れのある他の汚染物が含まれる。
【００５０】
たとえば前記乾燥処理前から前記乾燥処理後までで前記誘電膜中に存在する特定の汚染物の十分なレベルまでの減少には、前記特定の汚染物の約10%から約100%減少の減少が含まれて良い。汚染物の減少レベルは、フーリエ赤外(FTIR)分光又は質量分析を用いて測定されて良い。あるいはその代わりにたとえば、前記乾燥処理前から前記乾燥処理後までで前記誘電膜中に存在する特定の汚染物の十分なレベルまでの減少には、前記特定の汚染物の約50%から約100%減少の減少が含まれて良い。前記乾燥処理前から前記乾燥処理後までで前記誘電膜中に存在する特定の汚染物の十分なレベルまでの減少には、前記特定の汚染物の約80%から約100%減少の減少が含まれて良い。
【００５１】
さらに図2を参照すると、前記硬化システムは、たとえば前記誘電膜の機械的特性を改善するため、前記誘電膜内部での架橋を（部分的に）生じさせることによって、前記誘電膜を硬化させるように備えられて良い。さらに前記硬化システムは、架橋の開始、孔生成材料の除去、孔生成材料の分解等を（部分的に）生じさせることによって、前記誘電膜を硬化させるように備えられて良い。前記硬化システムは、前記誘電膜を有する基板を、多数のEM波長でEM放射線に曝露するように備えられた1つ以上の放射線源を有して良い。たとえば前記1つ以上の放射線源はIR放射線源及びUV放射線源を有して良い。IR放射線及びUV放射線への前記基板の曝露は、同時に行われても良いし、順次行われても良いし、又は互いに部分的に重ねて実行されても良い。順次曝露を行っている間、UV放射線への前記基板の曝露はたとえば、IR放射線への前記基板の曝露に先んじて行われても良いし、及び/又はIR放射線への前記基板の曝露に続いて行われても良い。それに加えて順次曝露を行っている間、IR放射線への前記基板の曝露はたとえば、UV放射線への前記基板の曝露に先んじて行われても良いし、及び/又はUV放射線への前記基板の曝露に続いて行われても良い。
【００５２】
たとえば前記IR放射線は約1μm〜約25μmの範囲のIR放射線源を有して良い。それに加えて前記IR放射線は約1μm〜約25μmの波長範囲であって良い。あるいはその代わりに前記UV放射線は約2μm〜約20μmの波長範囲であって良い。あるいはその代わりに前記UV放射線は約8μm〜約14μmの波長範囲であって良い。あるいはその代わりに前記UV放射線は約8μm〜約12μmの波長範囲であって良い。あるいはその代わりに前記UV放射線は約9μm〜約10μmの波長範囲であって良い。それに加えてたとえば前記UV放射線は約100ナノメートル(nm)〜約600ナノメートル(nm)の範囲の放射線を生成するUV波帯域の放射線源を有して良い。さらにたとえば前記UV放射線は約150nm〜約400nmの波長範囲、約150nm〜約300nmの波長範囲、約170nm〜約240nmの波長範囲、又は約200nm〜約240nmの波長範囲であって良い。
【００５３】
あるいはその代わりに、第1処理モジュール110は、前記基板をUV放射線に曝露するように備えられた第1硬化システムを有して良く、かつ、第2処理モジュール120は、前記基板をIR放射線に曝露するように備えられた第2硬化システムを有して良い。
【００５４】
前記基板のIR曝露は、第1処理モジュール110内、第2処理モジュール120内、又は別な処理モジュール（図示されていない）内で実行されて良い。
【００５５】
また図2,3に図示されているように、搬送システム130は、第1処理モジュール110と第2処理モジュール120に対して基板を搬入出させるため、第2処理モジュール120と結合して良く、かつ多装置製造システム140と基板をやり取りして良い。搬送システム130は、真空環境を維持しながら第1処理モジュール110と第2処理モジュール120に対して基板を搬入出して良い。
【００５６】
第1処理モジュール110と第2処理モジュール120及び搬送システム130はたとえば、多装置製造システム140内部に処理用装置を有して良い。搬送システム130は、1枚以上の基板を、第1処理モジュール110、第2処理モジュール120、及び多装置製造システム140の間で移動させる専用基板ハンドラ160を有して良い。たとえば専用基板ハンドラ160は、処理モジュール（第1処理モジュール110と第2処理モジュール120）と多装置製造システム140との間で前記1枚以上の基板の搬送専用である。しかし本実施例はそのようには限定されない。
【００５７】
たとえば多装置製造システム140は、たとえばエッチングシステム、堆積システム、コーティングシステム、パターニングシステム、計測システム等を含む処理用装置に対する基板の搬入出を可能にする。例として、前記堆積システムは1つ以上の気相堆積システムを有して良い。前記気相堆積システムの各々は、基板上に誘電膜を堆積させるように備えられている。前記誘電膜は、有孔性誘電膜、非有孔性誘電膜、低誘電率(low-k)膜、又は超low-k膜を有する。前記第1処理システムで起こる処理と前記第2処理システムで起こる処理とを隔離するため、隔離集合体150が、各システムを結合するのに利用されて良い。たとえば隔離集合体150は、熱絶縁を供する熱絶縁集合体及び真空断熱を供するゲートバルブ集合体のうちの少なくとも1つを有して良い。第1処理モジュール110と第2処理モジュール120及び搬送システム130はどのような順序で設けられても良い。
【００５８】
図3は、1枚以上の基板を処理するための図2に図示された処理用プラットフォーム100の上面を表している。この実施例では、基板142は第1処理モジュール110と第2処理モジュール120内で処理される。図3では各処理システムにおいて1枚の基板しか図示されていないが、各処理モジュール内において2枚以上の基板が並行して処理されても良い。
【００５９】
さらに図3を参照すると、処理用プラットフォーム100は第1処理装置102及び第2処理装置104を有して良い。第1処理装置102及び第2処理装置104は、多装置製造システム140から拡張して互いに並行して処理を行うように備えられている。図2,3に図示されているように、第1処理装置102は第1処理モジュール110と第2処理モジュール120を有して良い。搬送システム130は、第1処理装置102に対して基板142を搬入出するのに専用基板ハンドラ160を利用する。
【００６０】
あるいはその代わりに図4は、本発明の他の実施例による、1枚以上の基板を処理する処理用プラットフォーム200の側面を表している。処理用プラットフォーム200は、基板上の誘電膜を処理するように備えられて良い。
【００６１】
処理用プラットフォーム200は第1処理モジュール210と第2処理モジュール220を有する。図示されているように、第1処理モジュール210は、垂直方向に第2処理モジュール220上に積層されている。第1処理モジュール210は硬化システムを有して良い。第2処理モジュール210は乾燥システムを有して良い。あるいはその代わりに、第1処理モジュール210は、前記基板をUV放射線に曝露するように備えられた第1硬化システムを有して良く、かつ、第2処理モジュール220は、前記基板をIR放射線に曝露するように備えられた第2硬化システムを有して良い。
【００６２】
また図4に図示されているように、搬送システム230は、第1処理モジュール210に対して基板を搬入出するため、第1処理モジュール210と結合して良く、かつ、第2処理モジュール220に対して基板を搬入出するため、第2処理モジュール220と結合して良い。搬送システム230は、第1処理モジュール210、第2処理モジュール220、及び多装置製造システム240との間で1枚以上の基板を移動させるための専用ハンドラ260を有して良い。専用ハンドラ260は、処理モジュール（第1処理モジュール210と第2処理モジュール220）と多装置製造システム240との間で前記1枚以上の基板の搬送専用であって良い。しかし本実施例はそのようには限定されない。
【００６３】
それに加えて搬送システム230は、1つ以上の基板カセット（図示されていない）と基板をやり取りして良い。図4には2つの処理モジュールしか図示されていないが、他の処理モジュールが、搬送システム230、又は多装置製造システム240（エッチングシステム、堆積システム、コーティングシステム、パターニングシステム、計測システム等を含む）とやり取りしても良い。例として、前記堆積システムは1つ以上の気相堆積システムを有して良い。前記気相堆積システムの各々は、基板上に誘電膜を堆積させるように備えられている。前記誘電膜は、有孔性誘電膜、非有孔性誘電膜、低誘電率(low-k)膜、又は超low-k膜を有する。前記第1処理システムで起こる処理と前記第2処理システムで起こる処理とを隔離するため、隔離集合体250が、各システムを結合するのに利用されて良い。たとえば隔離集合体250は、熱絶縁を供する熱絶縁集合体及び真空断熱を供するゲートバルブ集合体のうちの少なくとも1つを有して良い。それに加えてたとえば、搬送システム230は、隔離集合体250の一部として機能して良い。
【００６４】
本発明の他の実施例によると、図5は、複数の基板を処理する処理用プラットフォーム300の上面を図示している。処理用プラットフォーム300は、基板上の誘電膜を処理するように備えられて良い。
【００６５】
処理用プラットフォーム300は、第1処理モジュール310、第2処理モジュール320、並びに、第1搬送システム330及び任意の第2搬送システム330’と結合する任意の補助処理モジュール370を有する。第1処理モジュール310は硬化システムを有して良い。第2処理モジュール310は乾燥システムを有して良い。あるいはその代わりに、第1処理モジュール310は、前記基板をUV放射線に曝露するように備えられた第1硬化システムを有して良く、かつ、第2処理モジュール320は、前記基板をIR放射線に曝露するように備えられた第2硬化システムを有して良い。
【００６６】
また図5に図示されているように、第1搬送システム330及び任意の第2搬送システム330’は、第1処理モジュール310及び第2処理モジュール320と結合し、かつ、基板を第1処理モジュール310及び第2処理モジュール320に対して搬入出して、多装置製造システム340と1枚以上の基板をやり取りするように備えられている。多装置製造システム340は、基板カセットを、大気圧条件と低圧条件との間で循環させることを可能にするロードロック素子を有して良い。
【００６７】
第1処理システム310と第2処理システム320及び第1搬送システム330と任意の第2搬送システム330’はたとえば、多装置製造システム340内に処理装置を有して良い。搬送システム330は第1専用ハンドラ360を有して良い。任意の第2搬送システム330’は、第1処理モジュール310、第2処理モジュール320、任意の補助処理モジュール370、及び多装置製造システム340との間で前記1枚以上の基板を移動させる任意の第2専用ハンドラ360’を有する。
【００６８】
本発明の一の実施例では、多装置製造システム340は、たとえばエッチングシステム、堆積システム、コーティングシステム、パターニングシステム、計測システム等を含む処理装置に対する基板の搬入出を可能にして良い。さらに多装置製造システム340は、補助処理モジュール370に対する基板の搬入出を可能にして良い。補助処理モジュール370は、エッチングシステム、堆積システム、コーティングシステム、パターニングシステム、計測システム等を有して良い。例として、前記堆積システムは1つ以上の気相堆積システムを有して良い。前記気相堆積システムの各々は、基板上に誘電膜を堆積させるように備えられている。前記誘電膜は、有孔性誘電膜、非有孔性誘電膜、低誘電率(low-k)膜、又は超low-k膜を有する。
【００６９】
前記第1処理システムで起こる処理と前記第2処理システムで起こる処理とを隔離するため、隔離集合体350が、各処理モジュールを結合するのに利用されて良い。たとえば隔離集合体350は、熱絶縁を供する熱絶縁集合体及び真空断熱を供するゲートバルブ集合体のうちの少なくとも1つを有して良い。当然のこととして、第1処理モジュール310と第2処理モジュール320及び搬送システム330と330’はどのような順序で設けられても良い。
【００７０】
ここで図6を参照すると、本発明の他の実施例による、基板上の誘電膜を処理するように備えられた処理モジュール400が図示されている。例として、処理モジュール400は、誘電膜を硬化させるように備えられて良い。処理モジュール400は、基板ホルダ420上に存在する基板425を硬化させるための清浄で汚染物の存在しない環境を生成するように備えられた処理チャンバ410を有する。処理モジュール400は、誘電膜を有する基板をEM放射線に曝露するように備えられた放射線源440をさらに有する。
【００７１】
前記EM放射線は、特定の放射線波長帯域専用であり、かつ前記特定の放射線波長帯域内において一種類のEM波長、複数のEM波長、狭帯域又は広帯域EM波長を有する。たとえば放射線源440は、IRスペクトルにおいてEM放射線を生成するように備えられたIR放射線源を有して良い。あるいはその代わりにたとえば、放射線源440は、UVスペクトルにおいてEM放射線を生成するように備えられたUV放射線源を有して良い。この実施例では、基板425のIR処理及びUV処理は別個の処理モジュール内で実行されて良い。
【００７２】
前記IR放射線源は、広帯域IR源（たとえば多色）又は狭帯域IR源（たとえば単色）を有して良い。前記IR放射線源は、1つ以上のIRランプ、1つ以上のIRLED、若しくは1つ以上のIRレーザー（連続波(CW)、可変、又はパルス）、又はこれら2つ以上を組み合わせたものを有して良い。IRパワー密度は最大約20W/cm2の範囲であって良い。たとえば前記IRパワー密度は約1W/cm2〜約20W/cm2の範囲であって良い。IR放射線の波長は約1μm〜約25μmの範囲のIR放射線源を有して良い。それに加えて前記IR放射線は約1μm〜約25μmの波長範囲であって良い。あるいはその代わりに前記UV放射線は約2μm〜約20μmの波長範囲であって良い。あるいはその代わりに前記UV放射線は約8μm〜約14μmの波長範囲であって良い。あるいはその代わりに前記UV放射線は約8μm〜約12μmの波長範囲であって良い。あるいはその代わりに前記UV放射線は約9μm〜約10μmの波長範囲であって良い。たとえば前記IR放射線源はCO2レーザーシステムを有して良い。それに加えてたとえば前記IR放射線源は、約1μm〜約25μmの範囲のスペクトル出力を有するIR素子−たとえばセラミックス素子又はシリコンカーバイド素子−を有して良い。あるいは前記IR放射線源は、半導体レーザー（ダイオード）、又は、光パラメトリック増幅によるイオンレーザー、Ti:サファイアレーザー若しくは色素レーザーを有して良い。
【００７３】
前記UV放射線源は、広帯域UV源（たとえば多色）又は狭帯域UV源（たとえば単色）を有して良い。前記UV放射線源は、1つ以上のUVランプ、1つ以上のUVLED、若しくは1つ以上のUVレーザー（連続波(CW)、可変、又はパルス）、又はこれら2つ以上を組み合わせたものを有して良い。UV放射線はたとえばマイクロ波源、アーク放電、誘電バリア放電、又は電子衝突による生成によって発生させることができる。前記UVパワー密度は約0.1mW/cm2〜約2000mW/cm2の範囲であって良い。前記UV放射線は約100ナノメートル(nm)〜約600ナノメートル(nm)の波長範囲であって良い。あるいはその代わりに前記UV放射線は約150nm〜約400nmの波長範囲であって良い。あるいはその代わりに前記UV放射線は約150nm〜約300nmの波長範囲であって良い。あるいはその代わりに前記UV放射線は約170nm〜約240nmの波長範囲であって良い。あるいはその代わりに前記UV放射線は約200nm〜約240nmの波長範囲であって良い。たとえば前記UV放射線源は、約180nm〜約500nmの範囲のスペクトル出力を有する直流(DC)又はパルスランプ−たとえば重水素(D2)ランプ−を有して良い。あるいは前記UV放射線源は、半導体レーザー（ダイオード）、（窒素）ガスレーザー、第3（又は第4）高調波Nd:YAGレーザー又は銅蒸気レーザーを有して良い。
【００７４】
前記IR放射線源及び/又は前記UV放射線源は、出力放射線の1つ以上の特性を調節する任意の数の光学デバイスを有して良い。たとえば各放射線源は、光学フィルタ、光学レンズ、ビームエキスパンダ、ビームコリメータ等をさらに有して良い。光学及びEM波の当業者に知られているこのような光制御デバイスは本発明に適している。
【００７５】
基板ホルダ420は、基板425の温度の昇温及び/又は制御を行うように備えられた温度制御システムをさらに有して良い。前記温度制御システムは熱処理装置430の一部であって良い。基板ホルダ420は、電源及び温度制御装置と結合した基板ホルダ420内に埋め込まれた1つ以上の伝熱加熱素子を有して良い。たとえば各加熱素子は、電力を供給するように備えられた電源と結合する抵抗加熱素子を有して良い。基板ホルダ420は任意で1つ以上の放射加熱素子を有して良い。基板425の温度はたとえば約20℃〜約600℃の範囲であって良い。望ましくは、前記温度はたとえば約100℃〜約600℃の範囲であって良い。たとえば基板425の温度は約300℃〜約500℃の範囲又は約350℃〜約450℃の範囲であって良い。
【００７６】
基板ホルダ420は、基板ホルダ420を並進及び/又は回転させることで、基板425を放射線源440に対して移動させるように備えられた駆動システム435をさらに有して良い。
【００７７】
それに加えて基板ホルダ420は、基板425を固定するように備えられても良いし、又はそのように備えられていなくても良い。たとえば基板ホルダ420は、基板425を機械的又は電気的に固定するように備えられて良い。
【００７８】
図示されてはいないが、基板ホルダ420は複数の基板を支持するように備えられて良い。
【００７９】
再度図6を参照すると、処理モジュール400は、処理チャンバ410と結合してパージガスを処理チャンバ410へ導入するように備えられたガス注入システム450をさらに有して良い。前記パージガスはたとえば、希ガスや窒素のような不活性ガスを有して良い。あるいはその代わりに前記パージガスは、O2、N2、NH3、CxHy、又はこれらの混合ガスのような他のガスを有しても良い。それに加えて処理モジュール400は、処理チャンバ410と結合して排気するように備えられた真空排気システムをさらに有して良い。硬化処理中、基板425は、真空条件の有無にかかわらずパージガス環境におかれて良い。
【００８０】
さらに図6に図示されているように、処理モジュール400は、処理チャンバ410、基板ホルダ420、熱処理装置430、駆動システム435、放射線源440、ガス注入システム450、及び真空排気システム455と結合する制御装置460を有して良い。制御装置460は、マイクロプロセッサ、メモリ、及びデジタルI/Oポートを有する。デジタルI/Oポートは、処理モジュール400からの出力を監視するのみならず、処理モジュール400への入力をやり取りし、かつ起動させるのに十分な制御電圧を発生させる能力を有する。メモリに記憶されたプログラムは、記憶されたプロセスレシピに従った、処理モジュール400との相互作用に利用されて良い。制御装置460は、任意の数の処理装置（410、420、430、435、440、450、又は455）を設定するのに用いられて良い。制御装置460は、処理装置からのデータを収集、提供、処理、記憶、及び表示して良い。制御装置460は、前記処理装置のうちの1つ以上を制御する多数のアプリケーションを有して良い。たとえば制御装置460は、グラフィカルユーザーインターフェース(GUI)構成要素（図示されていない）を有して良い。GUI構成要素は、ユーザーが1つ以上の処理装置を監視及び/又は制御できるようになる使用が容易なインターフェースを供することができる。
【００８１】
ここで図7を参照すると、本発明の他の実施例による、基板上の誘電膜を処理するように備えられた処理モジュール500が図示されている。例として、処理モジュール500は誘電膜を硬化するように備えられて良い。処理モジュール500は図6に図示された装置と同じ装置を多数有する。処理モジュール500は、基板ホルダ420上に存在する基板を硬化するために清浄で汚染物が存在しない環境を生成する用に備えられた処理チャンバ410を有する。処理チャンバ500は第1放射線源540を有する。第1放射線源540は、前記誘電膜を有する基板425を、前記第1放射線源に属するEM放射線に曝露するように備えられている。
【００８２】
処理モジュール500は、第2放射線源545を有する。第2放射線源545は、前記誘電膜を有する基板425を、前記第2放射線源に属するEM放射線に曝露するように備えられている。EM放射線の各群は、特定の放射線波長帯域専用で、かつ前記特定の放射線波長帯域内に1つのEM波長、多数のEM波長、狭帯域のEM波長、又は広帯域のEM波長を有する。たとえば第1放射線源540は、IRスペクトル内においてEM放射線を生成するように備えられたIR放射線源を有して良い。それに加えてたとえば第2放射線源545は、UVスペクトル内においてEM放射線を生成するように備えられたUV放射線源を有して良い。この実施例では、基板425のIR処理及びUV処理は1つの処理モジュール内において実行されて良い。
【００８３】
さらに図7に図示されているように、処理モジュール500は、処理チャンバ410、基板ホルダ420、熱処理装置430、駆動システム435、第1放射線源540、第2放射線源545、ガス注入システム450、及び真空排気システム455と結合する制御装置560を有して良い。制御装置560は、マイクロプロセッサ、メモリ、及びデジタルI/Oポートを有する。デジタルI/Oポートは、処理モジュール400からの出力を監視するのみならず、処理モジュール400への入力をやり取りし、かつ起動させるのに十分な制御電圧を発生させる能力を有する。メモリに記憶されたプログラムは、記憶されたプロセスレシピに従った、処理モジュール400との相互作用に利用されて良い。制御装置560は、任意の数の処理装置（410、420、430、435、540、545、450、又は455）を設定するのに用いられて良い。制御装置560は、処理装置からのデータを収集、提供、処理、記憶、及び表示して良い。制御装置560は、前記処理装置のうちの1つ以上を制御する多数のアプリケーションを有して良い。たとえば制御装置460は、グラフィカルユーザーインターフェース(GUI)構成要素（図示されていない）を有して良い。GUI構成要素は、ユーザーが1つ以上の処理装置を監視及び/又は制御できるようになる使用が容易なインターフェースを供することができる。
【００８４】
ここで図8Aを参照すると、本発明の実施例による基板をEM放射線に曝露する光学系の概略図が示されている。光学系600は放射線源630と光学系集合体635を有する。放射線源630と光学系集合体635は、処理モジュールと結合し、かつ該処理モジュール内に設けられた基板625にEM放射線を照射するように備えられている。図8Aに図示されているように、放射線源630はEM放射線ビーム670を生成するように備えられ、かつ、光学系集合体635は、基板625上の領域の少なくとも一部を部分的又は完全に照射するようにEM放射線ビーム670を操作する。
【００８５】
放射線源630はIR放射線源又はUV放射線源を有して良い。さらに放射線源630は複数の放射線源を有して良い。たとえば放射線源630は1つ以上のIRレーザー又は1つ以上のUVレーザーを有して良い。
【００８６】
光学系集合体635は、EM放射線ビーム670のサイズを調節するように備えられたビームサイズ調節装置640を有して良い。さらに光学系集合体635は、EM放射線ビーム670を整形するように備えられたビーム整形装置650を有して良い。ビームサイズ調節装置640及び/又はビーム整形装置650は、EM放射線ビーム670の特性の1つ以上を調節する任意の数の光学デバイスを有して良い。たとえば各デバイスは、光学フィルタ、光学レンズ、光学ミラー、ビームエキスパンダ、ビームコリメータ等を有して良い。光学及びEM波の当業者に知られているこのような光制御デバイスは本発明に適している。
【００８７】
図8Aに図示されているように、光学系600は、基板625の上側表面全体を投光照射するため、EM放射線ビーム670のサイズ調節及び/又は整形を行うように備えられている。EM放射線ビーム670は、光学窓660を介して前記処理モジュールへ入射して、処理空間610を通り抜けて基板625へ向かう。基板625の全体が照射されている様子が図示されているが、基板625の上側表面の一部だけが照射されても良い。
【００８８】
例として、光学窓660は、IR透過用である、サファイア、CaF2、BaF2、ZnSe、ZnS、又はGaAsから作られて良い。それに加えてたとえば、光学窓660は、UV透過用であるSiOx含有材料から作られても良い。SiOx含有材料とはたとえば、石英、溶融シリカ、ガラス、サファイア、CaF2、MgF2等である。さらにたとえば、光学窓660は、IR透過及びUV透過用であるKClから作られても良い。光学窓660はまた反射防止コーティングでコーティングされても良い。
【００８９】
基板625は前記処理モジュール内において基板ホルダ620上に存在する。基板ホルダ620は、基板625の温度を昇温及び/又は制御するように備えられた温度制御システムをさらに有して良い。基板ホルダ620は、基板ホルダ620を縦方向並びに/又は横方向に並進（印622で示された横方向(x-y)並進）及び/若しくは回転（印621で示された回転）させることで、基板625をEM放射線ビーム670に対して移動させるように備えられた駆動システムを有して良い。それに加えて基板ホルダ620は運動制御システムを有して良い。前記運動制御システムは、前記駆動システムと結合して、基板625の位置の監視、調節、又は制御のうちの少なくとも1つを実行するように備えられている。
【００９０】
さらに基板ホルダ620は基板625を固定するように備えられても良いし、又は固定するように備えられていなくても良い。たとえば基板ホルダ620は、基板625を機械的又は電気的に固定するように備えられて良い。
【００９１】
ここで図8Bを参照すると、本発明の他の実施例によるEM放射線に基板625を曝露する光学系600’の概略図が示されている。光学系600’は放射線源630及び光学系集合体635を有する。図8Aに図示されているように、放射線源630及び光学系集合体635は、処理モジュールと結合して、前記処理モジュール内に設けられた基板625をEM放射線で照射するように備えられている。光学系600’は第2放射線源630’及び第2光学系集合体635’をさらに有する。第2放射線源630’及び第2光学系集合体635’は、前記処理モジュールと結合して、基板625に第2EM放射線を照射するように備えられている。
【００９２】
図8Bに図示されているように、第1放射線源630は第1EM放射線ビーム670Aを生成するように備えられ、第1光学系集合体635は、第1EM放射線ビーム670Aを、基板625上の第1領域680Aに照射するように操作するように備えられ、かつ、第2放射線源630’は第2EM放射線ビーム670Bを生成するように備えられ、第2光学系集合体635’は、第2EM放射線ビーム670Bを、基板625上の第2領域680Bに照射するように操作するように備えられる。
【００９３】
第1放射線源630はIR放射線源又はUV放射線源を有して良い。さらに第1放射線源630は複数の放射線源を有して良い。たとえば第1放射線源630は1つ以上のIRレーザー又は1つ以上のUVレーザーを有して良い。第2放射線源630’はIR放射線源又はUV放射線源を有して良い。さらに第2放射線源630’は複数の放射線源を有して良い。たとえば第2放射線源630’は1つ以上のIRレーザー又は1つ以上のUVレーザーを有して良い。
【００９４】
図8Bに図示されているように、第2光学系集合体635’は、第2EM放射線ビーム670Bのサイズを調節するように備えられているビームサイズ調節装置640’を有して良い。第2光学系集合体635’は、第2EM放射線ビーム670Bを整形するように備えられているビーム整形装置650’を有して良い。
【００９５】
図8Bに図示されているように、光学系600’は、基板625の上側表面を照射するため、第2EM放射線ビーム670Bのサイズ調節、整形、若しくはフィルタリング、又はサイズ調節及び整形を行うように備えられている。第1EM放射線ビーム670Aは、光学窓660を介して前記処理モジュールへ入射し、処理空間610を透過して基板625の第1領域680Aへ到達する。第2EM放射線ビーム670Bは、光学窓660を介して処理モジュールへ入射し、処理空間610を透過して基板625の第2領域680Bへ到達する。第1EM放射線ビーム670Aと第2EM放射線ビーム670Bによって基板625全体を照射する様子が図示されている。しかし第1EM放射線ビーム670Aと第2EM放射線ビーム670Bは、基板625の上側表面の一部だけ照射しても良い。さらに第1領域680Aと第2領域680Bが別離した領域として図示されているが、第1領域680Aと第2領域680Bは重なっても良い。
【００９６】
光学窓660は1つしか図示されていないが、第1EM放射線ビーム670Aと第2EM放射線ビーム670Bが透過可能な光学窓は複数用いられても良い。さらに光学系660’は、3本以上のEM放射線ビームを基板625に照射するように備えられても良い。
【００９７】
ここで図9を参照すると、本発明の他の実施例によるEM放射線へ基板を曝露する光学系700の概略図が与えられている。光学系700は放射線源730と光学系集合体735を有する。放射線源730と光学系集合体735は、処理モジュールと結合して、該処理モジュール内に設けられた基板625をEM放射線で照射するように備えられている。図9に図示されているように、光学系700は、複数のEM放射線ビーム770、771、772、773を生成し、かつ、基板725上の様々な領域を照射するようにEM放射線ビーム770、771、772、773の各々を操作するように備えられている。
【００９８】
放射線源730は1本以上のEM放射線ビームを生成して良い。たとえば放射線源730はIR放射線源又はUV放射線源を有して良い。それに加えてたとえば、放射線源730は1つ以上のIRレーザー又は1つ以上のUVレーザーを有して良い。図9に図示されているように、光学系700は1つ以上のビーム分配デバイス732を有して良い。ビーム分配デバイス732は、放射線源730から出力される少なくとも1本のEM放射線ビームを分配して複数のEM放射線ビーム770、771、772、773を生成するように備えられている。それに加えて光学系700は、複数のEM放射線ビーム770、771、772、773を基板725の少なくとも一部上で結合するように備えられている1つ以上のビーム結合デバイス734を有して良い。たとえば1つ以上のビーム分配デバイス732及び1つ以上のビーム結合デバイス734は、光学レンズ、光学ミラー、ビームアパーチャ等を有して良い。そのような光学及びEM放射線伝播の当業者に知られている光操作デバイスは本発明に適している。
【００９９】
それに加えて光学系700は複数のビームサイズ調節デバイス740、741、742、743を有する。複数のビームサイズ調節デバイス740、741、742、743の各々は前記複数のEM放射線ビームのサイズを調節するように備えられている。さらに光学系700は複数のビーム整形デバイス750、751、752、753を有する。複数のビームサイズ調節デバイス750、751、752、753の各々は前記複数のEM放射線ビームの整形を行うように備えられている。ビームサイズ調節デバイス740、741、742、743及び/又はビーム整形デバイス750、751、752、753は、出力放射線の1つ以上の特性を調節する任意の数の光学デバイスを有して良い。たとえば各デバイスは光学フィルタ、光学レンズ、光学ミラー、ビームエキスパンダ、ビームコリメータ等を有して良い。そのような光学及びEM放射線伝播の当業者に知られている光操作デバイスは本発明に適している。
【０１００】
図9及び図10Aに図示されているように、1つ以上のビーム結合デバイス734は、基板725の複数の位置781、782、783、784を複数のEM放射線ビーム770、771、772、773で照射するように備えられている。複数の位置781、782、783、784は互いに実質的に隣接し、かつ基板725の上側表面のほぼ全体を照射する。複数のEM放射線ビーム770、771、772、773のサイズ及び/又は形状は、複数のビームサイズ調節デバイス740、741、742、743及び/又は複数のビーム整形デバイス750、751、752、753を用いることによって調節されて良い。
【０１０１】
あるいはその代わりに、1つ以上のビーム結合デバイス734は、基板725の実質的に同一箇所を複数のEM放射線ビーム770、771、772、773で照射するように備えられている。あるいはその代わりに、1つ以上のビーム結合デバイス734は、基板725の複数の箇所を複数のEM放射線ビーム770、771、772、773で照射するように備えられている。前記複数の位置のうちの少なくとも2つ以上は互いに重なっている。
【０１０２】
図10Aと10Bに図示されているように、光学系700は、基板725の上側表面を照射するため、EM放射線ビーム770、771、772、773の各々のサイズ調節及び/又は整形を行うように備えられている。EM放射線ビーム770、771、772、773の各々は、光学系集合体760内の光学窓761、762、763、764をそれぞれ介して処理モジュールへ入射して、処理空間710を通り抜けて基板725の基板領域781、782、783、784へ到達する。複数のEM放射線ビーム770、771、772、773による基板725全体へ照射している様子が図示されている。しかし複数のEM放射線ビーム770、771、772、773は、基板725の上側表面の一部のみを照射しても良い。基板領域781、782、783、784は重なりのない別離した領域として図示されている。しかし基板領域781、782、783、784は重なっていても良い。
【０１０３】
EM放射線ビーム770、771、772、773の各々がそれぞれ、別個の光学窓761、762、763、764を透過する様子が図示されているが、EM放射線ビーム770、771、772、773が透過可能な光学窓は1つだけ用いられても良い。あるいはその代わりに1つ以上の光学窓が、複数のEM放射線ビーム770、771、772、773を透過させるのに用いられても良い。
【０１０４】
基板725は前記処理モジュール内の基板ホルダ720上に存在する。基板ホルダ720は、基板725の温度の昇温及び/又は制御を行うように備えられた温度制御システムをさらに有して良い。基板ホルダ720は、基板ホルダ720を縦方向並びに/又は横方向に並進（印722で示された横方向(x-y)並進）及び/若しくは回転（印721で示された回転）させることで、基板725をEM放射線ビーム770、771、772、773に対して移動させるように備えられた駆動システムを有して良い。それに加えて基板ホルダ720は運動制御システムを有して良い。前記運動制御システムは、前記駆動システムと結合して、基板725の位置の監視、調節、又は制御のうちの少なくとも1つを実行するように備えられている。
【０１０５】
さらに基板ホルダ720は、基板725を固定するように備えられても良いし、又はそのように備えられていなくても良い。たとえば基板ホルダ720は、基板725を機械的又は電気的に固定するように備えられて良い。
【０１０６】
ここで図11を参照すると、本発明の他の実施例によるEM放射線へ基板を曝露する光学系800の概略図が与えられている。光学系800は放射線源830と光学系集合体835を有する。放射線源830と光学系集合体835は、処理モジュールと結合して、該処理モジュール内に設けられた基板825をEM放射線で照射するように備えられている。図11に図示されているように、光学系800は、複数のEM放射線シート870を生成し、かつ、基板825上の領域880を照射するようにEM放射線ビーム870を操作するように備えられている。放射線シートは、EM放射線スリット又はEM放射線の棒状ビームを有して良い。
【０１０７】
放射線源830はIR放射線源又はUV放射線源を有して良い。さらに放射線源830は複数の放射線源を有して良い。たとえば放射線源830は1つ以上のIRレーザー又は1つ以上のUVレーザーを有して良い。
【０１０８】
光学系集合体835は、EM放射線シート870のサイズを調節するように備えられたシートサイズ調節装置840を有して良い。それに加えて光学系集合体835は、EM放射線シート870を整形するように備えられたシート整形装置850を有して良い。さらに光学系集合体835はEM放射線シート870を整形するように備えられたシート整形デバイス850を有して良い。さらに光学系集合体835はEM放射線シート870をフィルタリングするように備えられたシートフィルタリングデバイス855を有して良い。シートサイズ調節装置840、シート整形装置850、若しくはシートフィルタリングデバイス855、又はこれらのうちの2つ以上を組み合わせたものは、EM放射線シート870の特性の1つ以上を調節する任意の数の光学デバイスを有して良い。たとえば各デバイスは、光学フィルタ、光学レンズ、光学ミラー、ビームエキスパンダ、ビームコリメータ等を有して良い。光学及びEM波の当業者に知られているこのような光制御デバイスは本発明に適している。
【０１０９】
図11に図示されているように、光学系800は、基板825の上側表面の一部を照射するため、EM放射線シート870のサイズ調節、整形、若しくはフィルタリング、又はサイズ調節及び整形を行うように備えられている。EM放射線シート870は、光学窓860を介して処理モジュールへ入射し、処理空間810を透過して基板825へ到達する。EM放射線シート870が基板825の直径に及ぶ様子が図示されている。しかしEM放射線シート870は、基板825の直径すなわち横方向の寸法の一部だけを照射しても良い。
【０１１０】
基板825は前記処理モジュール内の基板ホルダ820上に存在する。EM放射線シート870は、基板828に対して並進又は回転して良い。あるいはその代わりに基板ホルダ820はEM放射線870に対して並進又は回転して良い。
【０１１１】
基板ホルダ820は、基板ホルダ820を縦方向並びに/又は横方向に並進（印822で示された横方向(x-y)並進）及び/若しくは回転（印821で示された回転）させることで、基板825をEM放射線シート870に対して移動させるように備えられた駆動システムを有して良い。それに加えて基板ホルダ820は運動制御システムを有して良い。前記運動制御システムは、前記駆動システムと結合して、基板825の位置の監視、調節、又は制御のうちの少なくとも1つを実行するように備えられている。
【０１１２】
基板ホルダ820は、基板825の温度を昇温及び/又は制御するように備えられた温度制御システムをさらに有して良い。さらに基板ホルダ820は基板825を固定するように備えられても良いし、又は固定するように備えられていなくても良い。たとえば基板ホルダ820は、基板825を機械的又は電気的に固定するように備えられて良い。
【０１１３】
ここで図12を参照すると、本発明の他の実施例によるEM放射線へ基板を曝露する光学系900の概略図が与えられている。光学系900は放射線源930と光学系集合体935を有する。放射線源930と光学系集合体935は、処理モジュールと結合して、該処理モジュール内に設けられた基板925をEM放射線で照射するように備えられている。図12に図示されているように、光学系900は、EM放射線ビーム971をラスタスキャンしてEM放射線シート970を生成し、かつ、基板925上の領域980を照射するようにEM放射線ビーム971を操作するように備えられている。
【０１１４】
放射線源930はIR放射線源又はUV放射線源を有して良い。さらに放射線源930は複数の放射線源を有して良い。たとえば放射線源930は1つ以上のIRレーザー又は1つ以上のUVレーザーを有して良い。
【０１１５】
光学系集合体835は、EM放射線ビーム971をラスタスキャンしてEM放射線シート970を生成するように備えられたラスタスキャンデバイス955を有して良い。ラスタスキャンデバイス955は、前記盤925全体にわたって位置Aから位置BへEM放射線ビーム971を走査させてEM放射線シート970を生成する回転多重ファセットミラーを有して良い。あるいはその代わりにラスタスキャンデバイス955は、回転する半透明ディスクを有して良い。前記回転する半透明ディスクは、基板925全体にわたって、前記回転する半透明ディスク内部での内部反射を介してEM放射線ビーム971を走査させることでEM放射線シート970を生成する。
【０１１６】
さらに光学系集合体935は、EM放射線ビーム971のサイズを調節するように備えられたビームサイズ調節デバイス940を有して良い。それに加えて光学系集合体935は、EM放射線ビーム971を整形するように備えられたビーム整形デバイス950を有して良い。ビームサイズ調節デバイス940及び/又はビーム整形装置950は、EM放射線シート970の特性の1つ以上を調節する任意の数の光学デバイスを有して良い。たとえば各デバイスは、光学フィルタ、光学レンズ、光学ミラー、ビームエキスパンダ、ビームコリメータ等を有して良い。光学及びEM波の当業者に知られているこのような光制御デバイスは本発明に適している。
【０１１７】
図12に図示されているように、EM放射線シート970は、光学窓960を介して前記処理モジュールへ入射し、処理空間910を透過して基板925へ到達する。EM放射線シート970が基板925の直径に及ぶ様子が図示されている。しかしEM放射線シート970は、基板925の直径すなわち横方向の寸法の一部だけを照射しても良い。
【０１１８】
基板925は前記処理モジュール内の基板ホルダ920上に存在する。EM放射線シート970は、基板925に対して並進又は回転して良い。あるいはその代わりに基板ホルダ920は、EM放射線シート970に対して並進又は回転しても良い。例として、EM放射線ビーム971は基板領域981に沿って第1横方向972に走査される。イベント毎に、EM放射線ビーム971は基板925上のパターン982を照射する。EM放射線ビーム971が走査される一方で、基板ホルダ920は、前記第1横方向に対して実質的に垂直となりうる第2横方向に基板を並進させて良い。
【０１１９】
基板ホルダ920は、基板ホルダ920を縦方向並びに/又は横方向に並進（印922で示された横方向(x-y)並進）及び/若しくは回転（印921で示された回転）させることで、基板925をEM放射線シート970に対して移動させるように備えられた駆動システムを有して良い。それに加えて基板ホルダ920は運動制御システムを有して良い。前記運動制御システムは、前記駆動システムと結合して、基板925の位置の監視、調節、又は制御のうちの少なくとも1つを実行するように備えられている。
【０１２０】
基板ホルダ920は、基板925の温度を昇温及び/又は制御するように備えられた温度制御システムをさらに有して良い。さらに基板ホルダ920は基板925を固定するように備えられても良いし、又は固定するように備えられていなくても良い。たとえば基板ホルダ920は、基板925を機械的又は電気的に固定するように備えられて良い。
【０１２１】
ここで図14を参照すると、本発明の他の実施例によるEM放射線へ基板を曝露する光学系1000の概略図が与えられている。光学系1000は放射線源1030と光学系集合体1035を有する。放射線源1030と光学系集合体1035は、処理モジュールと結合して、該処理モジュール内に設けられた基板1025をEM放射線で照射するように備えられている。図14に図示されているように、光学系1000は、EM放射線ビーム1070を走査して、かつ、基板1025上の領域1080を照射するようにEM放射線ビーム1070を操作するように備えられている。
【０１２２】
放射線源1030はIR放射線源又はUV放射線源を有して良い。さらに放射線源1030は複数の放射線源を有して良い。たとえば放射線源1030は1つ以上のIRレーザー又は1つ以上のUVレーザーを有して良い。
【０１２３】
光学系集合体1035は、EM放射線ビーム1070を走査させるように備えられた放射線走査デバイス1090を有して良い。放射線走査デバイス1090は、横方向1084にEM放射線ビーム1070を走査させる1つ以上のミラーガルバノメータを有して良い。たとえば前記1つ以上のミラーガルバノメータは、ケンブリッジテクノロジー社から市販されている6200シリーズ高速ガルバノメータを有して良い。それに加えて光学系集合体1035は走査運動制御システムを有して良い。前記走査運動制御システムは、走査運動制御デバイス1090と結合して、EM放射線ビーム1070の位置の監視、調節、又は制御のうちの少なくとも1つを実行するように備えられている。
【０１２４】
さらに光学系集合体1035は、EM放射線ビーム1070のサイズを調節するように備えられたビームサイズ調節デバイス1040を有して良い。それに加えて光学系集合体1035は、EM放射線ビーム1070を整形するように備えられたビーム整形デバイス1050を有して良い。ビームサイズ調節デバイス1040及び/又はビーム整形デバイス1050は、EM放射線ビーム1070の特性の1つ以上を調節する任意の数の光学デバイスを有して良い。たとえば各デバイスは、光学フィルタ、光学レンズ、光学ミラー、ビームエキスパンダ、ビームコリメータ等を有して良い。光学及びEM波の当業者に知られているこのような光制御デバイスは本発明に適している。
【０１２５】
図14に図示されているように、EM放射線ビーム1070は、光学窓1060を介して前記処理モジュールへ入射し、処理空間1010を透過して基板1025へ到達する。図14に図示されているように、イベント毎に、放射線ビーム1070は基板1025の領域1080上にパターン1082に照射される。
【０１２６】
基板1025は前記処理モジュール内の基板ホルダ1020上に存在する。EM放射線ビーム1070は基板1025に対して走査する。それに加えて基板ホルダ1020は、基板ホルダ1020を縦方向並びに/又は横方向に並進（印1022で示された横方向(x-y)並進）及び/若しくは回転（印1021で示された回転）させることで、基板1025をEM放射線シート1070に対して移動させるように備えられた駆動システムを有して良い。それに加えて基板ホルダ1020は運動制御システムを有して良い。前記運動制御システムは、前記駆動システムと結合して、基板1025の位置の監視、調節、又は制御のうちの少なくとも1つを実行するように備えられている。
【０１２７】
基板ホルダ1020は、基板1025の温度を昇温及び/又は制御するように備えられた温度制御システムをさらに有して良い。さらに基板ホルダ1020は基板1025を固定するように備えられても良いし、又は固定するように備えられていなくても良い。たとえば基板ホルダ1020は、基板1025を機械的又は電気的に固定するように備えられて良い。
【０１２８】
ここで図15Aを参照すると、本発明のさらに他の実施例によるEM放射線へ基板を曝露する方法の概略図が与えられている。所与のイベントでは、基板1135の4つの領域1131、1132、1133、1134が4つのEM放射線源に曝露される。例として、領域1131と1133はIR放射線に曝露される一方で、領域1132と1134はUV放射線に曝露される。基板1125が方位方向1126に回転するとき、基板1125上の所与のスポットはUV放射線とIR放射線に交互に曝露される。
【０１２９】
図15Bに図示されているように、光学窓集合体1160は、光学窓1161、1162、1163、1164のアレイを有して良い。各光学窓の組成は透過するEM放射線のスペクトルに適合させたものである。例として、光学窓1161と1163の組成はIR放射線に適合したものであり、かつ光学窓1162と1164の組成はUV放射線に適合したものである。たとえばサファイア、CaF2、BaF2、ZnSe、ZnS、又はGaAsはIR透過用に最適であると考えられる。それに加えてたとえば、SiOx含有材料−たとえば、石英、溶融シリカ、ガラス、サファイア、CaF2、MgF2等−はUV透過用に最適であると考えられる。さらにたとえばKClはIR透過用としてもUV透過用としても最適であると考えられる。光学窓1161、1162、1163、1164はまた反射防止コーティングでコーティングされても良い。
【０１３０】
ここで図16Aを参照すると、本発明のさらに他の実施例によるEM放射線へ基板を曝露する方法の概略図が与えられている。所与のイベントでは、基板1225の2つの領域1231と1232が2つのEM放射線源に曝露される。例として、領域1231はIR放射線に曝露されて良い一方で、領域1232はUV放射線に曝露されて良い。基板1225が横方向1226に並進するとき、基板1225上の上側表面はUV放射線とIR放射線の両方に曝露される。基板1225は回転しても良い。
【０１３１】
図16Bに図示されているように、光学窓集合体1260は、光学窓1261と1262のアレイを有して良い。各光学窓の組成は透過するEM放射線のスペクトルに適合させたものである。例として、光学窓1261の組成はIR放射線に適合したものであり、かつ光学窓1262の組成はUV放射線に適合したものであって良い。たとえばサファイア、CaF2、BaF2、ZnSe、ZnS、又はGaAsはIR透過用に最適であると考えられる。それに加えてたとえば、SiOx含有材料−たとえば、石英、溶融シリカ、ガラス、サファイア、CaF2、MgF2等−はUV透過用に最適であると考えられる。さらにたとえばKClはIR透過用としてもUV透過用としても最適であると考えられる。光学窓1261と1262はまた反射防止コーティングでコーティングされても良い。
【０１３２】
ここで図17を参照すると、本発明のさらに他の実施例によるEM放射線へ基板を曝露する光学系1300の概略図が与えられている。光学系1300は複数の放射線源1310、1312、1314、1316と光学系集合体1335を有する。複数の放射線源1310、1312、1314、1316と光学系集合体1335は、処理モジュールと結合して、該処理モジュール内に設けられた基板925をEM放射線で照射するように備えられている。
【０１３３】
放射線源1310、1312、1314、1316の各々はIR放射線源又はUV放射線源を有して良い。たとえば放射線源1310、1312、1314、1316はIRレーザー又はUVレーザーを有して良い。
【０１３４】
図17に図示されているように、光学系1300はデュアルビーム結合器1322のアレイを有して良い。デュアルビーム結合器1322は、複数の放射線源1310、1312、1314、1316からの複数のEM放射線ビーム1320を受光し、かつ複数のEM放射線ビーム1320のうちの2つ以上を集合ビーム1330となるように結合するように備えられている。デュアルビーム結合器1322は裏で利用される偏光ビームスプリッタを有して良い。
【０１３５】
例として光学系1300は、複数の放射線源1310、1312、1314、1316からの複数のEM放射線ビーム1320を受光し、複数のEM放射線ビーム1320の全てを結合して集合ビーム1330とし、かつ該集合ビーム1330によって前記処理モジュール内の基板の少なくとも一部を照射するように備えられている。集合ビーム1330は、光学系集合体を用いることによってサイズ調節及び/又は整形されて良く、かつ前記処理チャンバ内の基板の少なくとも一部へ導光されて良い。
【０１３６】
ここで図18Aと18Bを参照すると、本発明のさらに他の実施例による、基板上の誘電膜を処理するように備えられている処理モジュール1400が図示されている。例として、処理モジュール1400は誘電膜を硬化させるように備えられて良い。処理モジュール1400は処理チャンバ410を有する。処理チャンバ410は、基板ホルダ1420上に存在する基板1425を硬化させるための清浄で汚染物の存在しない環境を生成するように備えられている。処理モジュール1400は、第1放射線源に属するEM放射線に前記誘電膜を有する基板1425を曝露するように備えられた第1放射線源1440を有する。
【０１３７】
処理モジュール1400は、第2放射線源に属するEM放射線に前記誘電膜を有する基板1425を曝露するように備えられた第2放射線源1445を有する。EM放射線の各群は、特定の放射線波長帯域専用で、かつ前記特定の放射線波長帯域内に1つのEM波長、多数のEM波長、狭帯域のEM波長、又は広帯域のEM波長を有する。たとえば第1放射線源1440は、UVスペクトル内においてEM放射線を生成するように備えられたUV放射線源を有して良い。それに加えてたとえば第2放射線源1445は、IRスペクトル内においてEM放射線を生成するように備えられたIR放射線源を有して良い。この実施例では、基板1425のIR処理及びUV処理は1つの処理モジュール内において実行されて良い。
【０１３８】
前記IR放射線源は、広帯域IR源（たとえば多色）又は狭帯域IR源（たとえば単色）を有して良い。前記IR放射線源は、1つ以上のIRランプ、1つ以上のIRLED、若しくは1つ以上のIRレーザー（連続波(CW)、可変、又はパルス）、又はこれらを組み合わせたものを有して良い。たとえば前記IR放射線源は、図8A、8B、9、11、12、14、及び17に記載された光学系のうちのいずれか1つと併用されるIRレーザーを有して良い。
【０１３９】
IRパワー密度は最大約20W/cm2の範囲であって良い。たとえば前記IRパワー密度は約1W/cm2〜約20W/cm2の範囲であって良い。IR放射線の波長は約1μm〜約25μmの範囲のIR放射線源を有して良い。それに加えて前記IR放射線は約1μm〜約25μmの波長範囲であって良い。あるいはその代わりに前記UV放射線は約2μm〜約20μmの波長範囲であって良い。あるいはその代わりに前記UV放射線は約8μm〜約14μmの波長範囲であって良い。あるいはその代わりに前記UV放射線は約8μm〜約12μmの波長範囲であって良い。あるいはその代わりに前記UV放射線は約9μm〜約10μmの波長範囲であって良い。たとえば前記IR放射線源はCO2レーザーシステムを有して良い。それに加えてたとえば前記IR放射線源は、約1μm〜約25μmの範囲のスペクトル出力を有するIR素子−たとえばセラミックス素子又はシリコンカーバイド素子−を有して良い。あるいは前記IR放射線源は、半導体レーザー（ダイオード）、又は、光パラメトリック増幅によるイオンレーザー、Ti:サファイアレーザー若しくは色素レーザーを有して良い。
【０１４０】
前記UV放射線源は、広帯域UV源（たとえば多色）又は狭帯域UV源（たとえば単色）を有して良い。前記UV放射線源は、1つ以上のUVランプ、1つ以上のUVLED、若しくは1つ以上のUVレーザー（連続波(CW)、可変、又はパルス）、又はこれら2つ以上を組み合わせたものを有して良い。UV放射線はたとえばマイクロ波源、アーク放電、誘電バリア放電、又は電子衝突による生成によって発生させることができる。前記UVパワー密度は約0.1mW/cm2〜約2000mW/cm2の範囲であって良い。前記UV放射線は約100ナノメートル(nm)〜約600ナノメートル(nm)の波長範囲であって良い。あるいはその代わりに前記UV放射線は約150nm〜約400nmの波長範囲であって良い。あるいはその代わりに前記UV放射線は約150nm〜約300nmの波長範囲であって良い。あるいはその代わりに前記UV放射線は約170nm〜約240nmの波長範囲であって良い。あるいはその代わりに前記UV放射線は約200nm〜約240nmの波長範囲であって良い。たとえば前記UV放射線源は、約180nm〜約500nmの範囲のスペクトル出力を有する直流(DC)又はパルスランプ−たとえば重水素(D2)ランプ−を有して良い。あるいは前記UV放射線源は、半導体レーザー（ダイオード）、（窒素）ガスレーザー、第3（又は第4）高調波Nd:YAGレーザー又は銅蒸気レーザーを有して良い。
【０１４１】
前記IR放射線源及び/又は前記UV放射線源は、出力放射線の1つ以上の特性を調節する任意の数の光学デバイスを有して良い。たとえば各放射線源は、光学フィルタ、光学レンズ、ビームエキスパンダ、ビームコリメータ等をさらに有して良い。光学及びEM波の当業者に知られているこのような光制御デバイスは本発明に適している。
【０１４２】
図14Aと図14Bに図示されているように、前記第1放射線源に属するEM放射線は、第1光学窓1441を介して処理チャンバ410へ入射する。前記第2放射線源に属するEM放射線は、第2光学窓1446を介して処理チャンバ1410へ入射する。上述したように、前記光学窓の組成は各対応するEM放射線の透過を最適にするように選ばれて良い。
【０１４３】
基板ホルダ1420は、基板1425の温度の昇温及び/又は制御を行うように備えられた温度制御システムをさらに有して良い。前記温度制御システムは熱処理装置1430の一部であって良い。基板ホルダ1420は、電源及び温度制御装置と結合した基板ホルダ1420内に埋め込まれた1つ以上の伝熱加熱素子を有して良い。たとえば各加熱素子は、電力を供給するように備えられた電源と結合する抵抗加熱素子を有して良い。基板ホルダ1420は任意で1つ以上の放射加熱素子を有して良い。基板1425の温度はたとえば約20℃〜約600℃の範囲であって良い。望ましくは、前記温度はたとえば約100℃〜約600℃の範囲であって良い。たとえば基板425の温度は約300℃〜約500℃の範囲又は約350℃〜約450℃の範囲であって良い。
【０１４４】
基板ホルダ1420は駆動システム1430をさらに有して良い。駆動システム1430は、基板ホルダ1420を垂直方向に並進及び回転させることで、ピストン部材1432を介して、第1放射線源1440に対して基板1425を移動させるように備えられている。基板ホルダ1420は、処理チャンバ1410に固定された状態で取り付けられた1組のリフトピン1422をさらに有する。基板ホルダ1420が垂直に並進するので、1組のリフトピン1422は基板ホルダ1420を貫通して、基板ホルダ1420の上側表面に対して基板1425を運搬して良い。
【０１４５】
図18Aに図示されているように、基板ホルダ1420は第1方向へ垂直に並進して良い。基板1425は基板ホルダ1420の上側表面から持ち上げられて良い。前記第1位置では、基板1425は前記第2放射線源に属するEM放射線に曝露されて良い。あるいはその代わりに基板1425は、前記第2放射線源に属するEM放射線に曝露するため、任意の場所へ持ち上げられても良い。さらに前記第1位置では、基板1425は、搬送開口部1412を介して処理チャンバ1410に対して搬入出されて良い。
【０１４６】
図18Bに図示されているように、基板ホルダ1420は第2位置へ垂直に並進して良い。前記1組のリフトピンのもはや前記基板ホルダ1420を貫通しない。前記第2位置では、基板1425は、前記第1放射線源に属するEM放射線に曝露されて良い。それに加えて基板1425は曝露中に回転して良い。さらに基板1425は、前記第1放射線源に属するEM放射線への曝露前、該曝露中、又は該曝露後に加熱されて良い。あるいはその代わりに基板1425は、前記第1放射線源に属するEM放射線への曝露のため、任意の位置へ垂直に並進して良い。
【０１４７】
それに加えて基板ホルダ1420は、基板1425を固定するように備えられても良いし、又は固定するように備えられていなくても良い。たとえば基板ホルダ1420は基板1425を機械的又は電気的に固定するように備えられて良い。
【０１４８】
再度図18Aと図18Bを参照すると、処理モジュール1400はガス注入システム1450をさらに有して良い。ガス注入システム1450は、処理チャンバ1410と結合して該処理チャンバ1410へパージガスを導入するように備えられている。前記パージガスはたとえば、希ガスや窒素のような不活性ガスを有して良い。あるいはその代わりに前記パージガスは、O2、N2、NH3、CxHy、又はこれらの混合ガスのような他のガスを有しても良い。それに加えて処理モジュール1400は、処理チャンバ1410と結合して排気するように備えられた真空排気システムをさらに有して良い。硬化処理中、基板1425は、真空条件の有無にかかわらずパージガス環境におかれて良い。
【０１４９】
処理モジュール1400はその場計測システム（図示されていない）をさらに有して良い。前記その場計測システムは、処理チャンバ1410と結合して、基板1425上の前記誘電膜の特性を測定するように備えられている。前記その場計測システムはレーザー干渉計を有して良い。
【０１５０】
さらに図18Aと図18Bに図示されているように、処理モジュール1400は、処理チャンバ1410、基板ホルダ1420、熱処理デバイス1435、駆動システム1430、第1放射線源1440、第2放射線源1445、ガス注入システム1450、及び真空排気システム1455と結合する制御装置1460を有して良い。制御装置1460は、マイクロプロセッサ、メモリ、及びデジタルI/Oポートを有する。デジタルI/Oポートは、処理モジュール1400からの出力を監視するのみならず、処理モジュール1400への入力をやり取りし、かつ起動させるのに十分な制御電圧を発生させる能力を有する。メモリに記憶されたプログラムは、記憶されたプロセスレシピに従った処理モジュール1400との相互作用を行うのに利用される。制御装置1460は、任意の数の処理装置（1410、1420、1430、1435、1440、1450、又は1455）を設定するのに用いられて良い。制御装置1460は、処理装置からのデータを収集、提供、処理、記憶、及び表示して良い。制御装置1460は、前記処理装置のうちの1つ以上を制御する多数のアプリケーションを有して良い。たとえば制御装置1460は、グラフィカルユーザーインターフェース(GUI)構成要素（図示されていない）を有して良い。GUI構成要素は、ユーザーが1つ以上の処理装置を監視及び/又は制御できるようになる使用が容易なインターフェースを供することができる。
【０１５１】
本発明の他の実施例によると、基板上に有孔性low-k誘電膜を調製する方法が記載されている。当該方法は：化学気相成長(CVD)法を用いて基板上にSiCOH含有誘電膜を形成する工程であって、前記CVD法はジエトキシメチルシラン(DEMS)と孔生成材料を利用する工程；前記孔生成材料を除去するのに十分長い期間である第1期間、前記SiCOH含有誘電膜をIR放射線へ曝露する工程；前記のIR放射線へ曝露する工程に続いて、第2期間、前記SiCOH含有誘電膜をUV放射線へ曝露する工程；及び、前記第2期間の一部又は全部の間に前記SiCOH含有誘電膜を加熱する工程、を有する。
【０１５２】
前記SiCOH含有誘電膜のIR放射線への曝露は、約9μm〜約10μm（たとえば9.4μm）の範囲の波長を有するIR放射線を有して良い。前記SiCOH含有誘電膜のUV放射線への曝露は、約170nm〜約240nm（たとえば222nm）の範囲の波長を有するUV放射線を有して良い。前記SiCOH含有誘電膜の加熱は、約300℃〜約500℃の範囲の温度へ前記基板を加熱する工程を有して良い。
【０１５３】
前記のIR放射線への曝露とUV放射線への曝露は別個の処理チャンバ内で実行されても良いし、又は同一の処理チャンバ内で実行されても良い。
【０１５４】
前記孔生成材料は、ターペン、ノルボルネン、5-ジメチル-1,4-シクロオクタジエン、デカヒドロナフタレン、エチルベンゼン、若しくはリモネン、又はこれら2つ以上の混合物を有して良い。たとえば前記孔生成材料はαターピネン(ATRP)を有して良い。
【０１５５】
表1は、約2.2〜2.25の誘電率を有するように意図された有孔性low-k誘電膜についてのデータを供する。前記有孔性low-k誘電膜は、ジエトキシメチルシラン(DEMS)を有する構造形成材料とαターピネン(ATRP)を有する孔生成材料を用いたCVD法によって生成される有孔性SiCOH含有誘電膜を有する。公称厚さ（Å）及び屈折率(n)を有する「初期」SiCOH含有誘電膜は最初にIR放射線に曝露される結果、「IR後」厚さ（Å）及び「IR後」屈折率(n)となる。その後「IR後」SiCOH含有誘電膜は、加熱された状態でUV放射線に曝露される結果、「UV後+加熱」厚さ（Å）及び「UV後+加熱」屈折率(n)となる。
【０１５６】
【表１】
2012503313.tif 000003
さらに表1を参照すると、IR後及びUV+加熱後での膜厚の収縮(%)が供される。それに加えてUV波長及びUV曝露時間（分）が供される。さらに結果として硬化した有孔性low-k誘電膜についての誘電率(k)と弾性モジュラス(E)(GPa)が供される。表1に示されているように、UV放射線及び加熱に先立ってIR放射線を利用することで、誘電率は2.3未満で2.09程度にまで低くなる。しかも低誘電率−つまりk=2.11−を実現しながら、受容可能な機械的特性−つまりE=4.44GPa−をも実現することができる。
【０１５７】
比較目的で、同一のCVD法を用いて形成されたSiCOH含有誘電膜をIR曝露せずに硬化した。IR曝露を行わないと、「UV後+加熱」屈折率は約1.408〜約1.434となる。これは表1で与えられた結果よりも顕著に高い。屈折率が高いということは、膜中の残留孔生成材料が過剰である−たとえば有孔性膜が少ない及び/又はその膜の酸化している−ことを示している。
【０１５８】
本発明のさらに他の実施例によると、基板上に有孔性low-k誘電膜を調製する方法が記載されている。当該方法は：化学気相成長(CVD)法を用いて基板上にSiCOH含有誘電膜を形成する工程であって、前記CVD法はジエトキシメチルシラン(DEMS)と孔生成材料を利用する工程；前記孔生成材料を除去するのに十分長い期間である第1期間、前記SiCOH含有誘電膜を第1IR放射線へ曝露する工程；前記の第1IR放射線へ曝露する工程に続いて、第2期間、前記SiCOH含有誘電膜をUV放射線へ曝露する工程；前記UV曝露中に、第3期間、前記SiCOH含有誘電膜を第2IR放射線へ曝露する工程；及び、前記UV曝露に続いて、第4期間、前記SiCOH含有誘電膜を第3IR放射線へ曝露する工程、を有する。
【０１５９】
当該方法は、前記第2期間の全部又は一部の間、前記SiCOH含有誘電膜を加熱する工程をさらに有して良い。
【０１６０】
前記SiCOH含有誘電膜のIR放射線への曝露は、約9μm〜約10μm（たとえば9.4μm）の範囲の波長を有するIR放射線を有して良い。前記SiCOH含有誘電膜のUV放射線への曝露は、約170nm〜約240nm（たとえば222nm）の範囲の波長を有するUV放射線を有して良い。前記SiCOH含有誘電膜の加熱は、約300℃〜約500℃の範囲の温度へ前記基板を加熱する工程を有して良い。
【０１６１】
前記のIR放射線への曝露とUV放射線への曝露は別個の処理チャンバ内で実行されても良いし、又は同一の処理チャンバ内で実行されても良い。
【０１６２】
前記孔生成材料は、ターペン、ノルボルネン、5-ジメチル-1,4-シクロオクタジエン、デカヒドロナフタレン、エチルベンゼン、若しくはリモネン、又はこれら2つ以上の混合物を有して良い。たとえば前記孔生成材料はαターピネン(ATRP)を有して良い。
【０１６３】
表2は、約2.2〜2.25の誘電率を有するように意図された有孔性low-k誘電膜についてのデータを供する。前記有孔性low-k誘電膜は、ジエトキシメチルシラン(DEMS)を有する構造形成材料とαターピネン(ATRP)を有する孔生成材料を用いたCVD法によって生成される有孔性SiCOH含有誘電膜を有する。公称厚さ（Å）及び屈折率(n)を有する「初期」SiCOH含有誘電膜を以下の2つの処理を用いて硬化した。具体的には、(1)従来のUV/加熱処理（つまりIR曝露しない）、及び(2)前記初期膜をIR放射線（9.4μm）に曝露し、続いてIR放射線（9.4μm）とUV放射線(222nm)に曝露し、続いてIR放射線（9.4μm）に曝露する硬化処理、である。
【０１６４】
【表２】
2012503313.tif 000004
表2は、従来のUV/加熱処理についての「UV後/加熱」厚さ（Å）と「UV後/加熱」屈折率(n)、及び、IR+UV/IR+IR処理についての「IR後+UV/IR+IR」厚さ（Å）と「IR後+UV/IR+IR」屈折率(n)を供する。それに加えて、UV後/加熱及びIR後+UV/IR+IRでの膜厚の収縮(%)が供される。さらに結果として硬化した有孔性low-k誘電膜についての誘電率(k)、弾性モジュラス(E)(GPa)、及び硬度(H)が供される。表2に示されているように、UV曝露中及びその後だけでなく、UV放射線及び加熱に先立ってIR放射線を利用することで、誘電率は2.1未満にまで低くなる。しかも低誘電率−つまりk=2.11−を実現しながら、受容可能な機械的特性−つまりE=4.71GPaかつH=0.46GPa−をも実現することができる。比較すると、機械的特性（E及びH）は2つの硬化処理ではほぼ同一である。
【０１６５】
その結果、IR曝露とUV曝露を用いることで、約2.1の誘電率、約1.31以下の屈折率、約4GPa以上の弾性モジュラス、及び約0.45GPa以上の硬度を有するジエトキシメチルシラン(DEMS)ベースの有孔性誘電膜を生成することができる。
【０１６６】
表3は、約2の誘電率を有するように意図された有孔性low-k誘電膜についてのデータを供する。前記有孔性low-k誘電膜は、ジエトキシメチルシラン(DEMS)を有する構造形成材料とαターピネン(ATRP)を有する孔生成材料を用いたCVD法によって生成される有孔性SiCOH含有誘電膜を有する。公称厚さ（Å）及び屈折率(n)を有する「初期」SiCOH含有誘電膜を以下の4つの処理を用いて硬化した。具体的には、(1)従来のUV/加熱処理（つまりIR曝露しない）、及び(2)前記初期膜をIR放射線（9.4μm）にのみ曝露する硬化処理、(3)前記初期膜をIR放射線（9.4μm）に曝露し、続いて従来のUV/加熱処理が行われる硬化処理、及び(4)前記初期膜をIR放射線（9.4μm）に曝露し、続いてIR放射線（9.4μm）とUV放射線(222nm)に曝露し、続いてIR放射線（9.4μm）に曝露する硬化処理、である。
【０１６７】
【表３】
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表3は、各硬化処理後の屈折率(n)、収縮率(%)、誘電率(k)、弾性モジュラス(E)(GPa)、及び硬度(H)を供する。表3に示されているように、（UV放射線の使用の有無にかかわらず）IR放射線を使用することで、誘電率は（1.9よりも大きかったのとは対照的に）1.7未満となる。IR放射線のみを用いて前記初期膜を硬化させるとき、低誘電率−つまりk=1.66−を実現しながら、受容可能な機械的特性−つまりE=1.2GPaかつH=0.1GPa−をも実現することができる。しかしIR放射線及びUV放射線を用いて前記初期膜を硬化させるときには、低誘電率−つまりk=1.68−を実現しながら、受容可能な機械的特性−つまりE=2.34GPaかつH=0.28GPa−をも実現することができる。それに加えてIR放射線を使用した硬化処理は、膜厚の収縮率の小さいままで低誘電率(k=1.66〜1.68)を実現する。さらにIR放射線が用いられるとき、機械的特性（E及びH）はUV放射線を用いることによって改善することができる。
【０１６８】
その結果、IR曝露とUV曝露を用いることで、約1.7以下の誘電率、約1.17以下の屈折率、約1.5GPa以上の弾性モジュラス、及び約0.2GPa以上の硬度を有するジエトキシメチルシラン(DEMS)ベースの有孔性誘電膜を生成することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
2012503313.tif 000014
【図９】
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【図１０Ａ】
2012503313.tif 000016
【図１０Ｂ】
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【図１１】
2012503313.tif 000018
【図１２】
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【図１３】
2012503313.tif 000020
【図１４】
2012503313.tif 000021
【図１５Ａ】
2012503313.tif 000022
【図１５Ｂ】
2012503313.tif 000023
【図１６Ａ】
2012503313.tif 000024
【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【国際調査報告】
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