[其他]紫外光源和光化反应的方法

说明书

本发明涉及一种大功率的紫外光源以及利用该紫外光源的光化反应，并更具体地涉及一种拥有一种可通过使用大功率输出的紫外光源生成、或刻蚀成一种复盖膜（即大面积的成形表面）的装置的光学汽相反应（即利用光激发的汽相反应）的方法。

作为一种利用汽相反应的薄膜生成或蚀刻法，光学CVD（化学汽相淀积）法（利用光激发，经过反应气体的分解，在成形表面上用化学方法生成一种薄膜的方法）是特别著名的，该方法是用光能来激活反应气体的。与现有的热化学汽相淀积和等离子化学汽相淀积相比，此种方法的优点在于它能在低温下生成薄膜和不致损坏已成形的表面。

但是，光学CVD方法既不能形成超过一定厚度的薄膜，又不能以足够高的生长速度来形成薄膜，这是因为薄膜是在配置于紫外光源和反应室之间的一个窗口表面上生成的缘故。就氮化硅薄膜情况而言，其极限厚度为1，000（埃）。然而，实际上，如果这个限度可提高到至少2，000，则该方法将在工业生产上不仅适用于钝化薄膜的形成而且也适用于防止反射的薄膜和栅极绝缘的薄膜形成。因此，目前已迫切需要寻求可达到这一目标的某种方法。

从另方面来说，来自汞灯的光强取决于汞的压力，而该压力是由汞蒸汽饱和压力自动地确定的，这是因为灯管内所容纳的汞量选用得比较冗余、以便补偿管内损耗的缘故。

为了解决这些问题，本发明旨在增加光学CVD法或光刻法中用于光化反应的紫外光源在被辐射表面上的光强。为此要对在低压汞灯中发生弧光放电的电极的引入端和包围该电极的合成石英玻璃灯管处进行强迫冷却，以便防止电极材料尤其是被放电离子所撞击一侧的电极材料的消耗;以及为了使185nm（毫微米）波长的辐射强度增加到比先有技术高出一倍以上而实现提供比先有技术更大的电流。也就是说，它是旨在增加汞原子由接收低压汞灯内电弧放电电能而被激励的状态跃迁到基态（在6¹P₁-6¹So和6³P₁-6¹So的跃迁过程中产生的波长为185nm和254nm的辐射）所发射的辐射强度，并更进一步地旨在增加被辐射表面上的紫外光强。这样，本发明可由紫外线通过激励或激活反应室中的反应气体来促进某成形表面上的复盖薄膜的生成过程，尤其在用波长为3mm的紫外光时效果更佳。

为了达到上述目的，本发明可增加紫外光源的光强，并同时可对透明盖板的上端部份与形成表面之间的距离置定为3cm或3cm以下、最好从3mm到2cm。

由于目前是可以把大量的波长为185nm的短波紫外线传送到某一基片的生成表面上，甚至无须用油或类似材料涂敷成一个窗口，所以要对先有的1000（在氮化硅的情况下）生成薄膜厚度的极限值进行改进是可能的。这样，单由光学CVD方法就能得到一种防止反射的诸如InP（磷化铟）之类的半导体化合物膜和一种诸如GaAs半导体化合物的钝化膜和薄膜型硅半导体元件的绝缘栅薄膜所要求的足够厚度。

此外，本发明方法形成一种在窗口上根本不用风勃灵（Fomblim，一种油的商标）油或其类似品的无油反应系统，因此背景真空度值可增加到低于10^-3托（Torr.）。并且本发明可形成各种归因于光激发的光学CVD膜，即各种诸如硅的半导体薄膜，诸如各种氧化硅、氮化硅、氮化铝、磷玻璃以及硼玻璃等的绝缘膜，以及诸如各种铝、钛以及钨等金属或这些金属的硅化物的导电膜。

图1是说明本发明的光学CVD的示意图。

图2是说明由本发明的强迫冷却型汞灯组成的紫外光源的原理图。

图3是表示由本发明所形成的氮化硅膜的厚度对氮化硅膜窗口和生成表面之间的距离的关系曲线图。

图4是表示本发明的另一实施例的局部剖面图。

图5（A）至5（C）是表示内存汞的温度和紫外线的光强之间的关系曲线图。

参阅图1所示的一个实施例，对本发明的细节将说明如下：

在图1中，拥有生成处理表面的基片（1）由夹子（1′）夹住而置于反应室（2）中。在基片的上面附近备有一个拥有加热室（3′）的囟加热器（3）（halogen    heater    3）（其上部表面用水循环（32）冷却）。在反应室（2）的下面备有一个拥有由电源（13）供电的强迫冷却型低压汞灯所组成的大量紫外光源（9）的光源室（5）。光源室（5）和加热室（3′）保持在近乎相等的真空度上，各在反应室（2）之间的压差低于10托。为此，就要从（27）或（28），经过一个流量计（21）和阀门（22）向光源室（5）和加热室（3′）供应一种非产品气体（氮、氢、氦或氩）。