專利名稱：紫外固化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種用于固化沉積于襯底上的介電材料的紫外固化腔室以及利用紫外輻射固化介電材料的方法。
背景技術(shù)：
諸如氧化硅(SiOx)、碳化硅(SiC)和摻碳氧化硅(SiOCx)薄膜的材料廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體器件制造中。一種在半導(dǎo)體襯底上形成這種含硅薄膜的方法為通過在腔室內(nèi)進(jìn)行化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝。例如，硅源和氧源之間的化學(xué)反應(yīng)可在CVD腔室內(nèi)的半導(dǎo)體襯底的頂部上生成固態(tài)氧化硅的沉積。作為另一示例，碳化硅和摻碳氧化硅薄膜可由包含具有至少一個(gè)Si-C鍵的有機(jī)硅烷源的CVD反應(yīng)形成。
水通常為有機(jī)硅烷化合物的CVD反應(yīng)的副產(chǎn)品。因此，水能作為水汽物理性地吸收進(jìn)入薄膜中或者作為Si-OH鍵結(jié)合進(jìn)入已沉積的薄膜中。通常人們不希望出現(xiàn)任何這種形式的水結(jié)合。因此，優(yōu)選地從沉積的含碳薄膜中去除諸如水的不期望的化學(xué)鍵及化合物。另外，在一些特定的CVD工藝中，需要去除犧牲材料的熱不穩(wěn)定的有機(jī)成分。
一種用于解決上述問題的常用方法為傳統(tǒng)的熱退火處理。來自這種熱退火的能量利用有序結(jié)構(gòu)薄膜更穩(wěn)定的鍵特征替代不穩(wěn)定的、不期望的化學(xué)鍵，從而改善所述薄膜的密度。傳統(tǒng)的熱退火步驟通常需要較長的時(shí)間周期(例如，通常30分鐘到2小時(shí)之間)，因此消耗大量的處理時(shí)間并減慢整個(gè)制造工藝。
解決這些問題的另一技術(shù)為利用紫外(UV)輻射輔助對(duì)CVD氧化硅、摻碳氧化硅薄膜的后處理。例如，都屬于應(yīng)用材料公司的美國專利No.6,566,278和No.6,614,181中公開了利用紫外燈用于CVD摻碳氧化硅薄膜的后處理，在此引入其全部內(nèi)容作為參考。用于固化以及硬化CVD膜的UV輻射可以降低單獨(dú)晶圓的熱開支并加速制造工藝?，F(xiàn)已研發(fā)了多種不同的紫外固化系統(tǒng)，其能用于有效地固化沉積于襯底上的薄膜。在2005年5月9日提交的發(fā)明名稱為“High Efficiency UV Curing System(高效紫外固化系統(tǒng))”的美國專利申請(qǐng)No.11/124,908中描述其中的一實(shí)施例，在此引入其全部內(nèi)容作為參考。
盡管研發(fā)了不同的紫外固化腔室，但是需要進(jìn)一步不斷改進(jìn)該重要的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施方式主要涉及一種用于固化沉積在襯底上的介電材料的紫外固化腔室，以及利用紫外輻射固化介電材料的方法。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的一種襯底處理設(shè)備，包括限定襯底處理區(qū)的主體；在所述襯底處理區(qū)內(nèi)用于支撐襯底的襯底支架；與襯底支架間隔設(shè)置的紫外輻射燈，所述燈設(shè)計(jì)用于向位于襯底支架上的襯底傳播紫外輻射；以及運(yùn)轉(zhuǎn)耦合的電機(jī)使紫外輻射燈或襯底支架的至少其中之一相對(duì)彼此旋轉(zhuǎn)至少180度。該襯底處理設(shè)備還可包括一個(gè)或多個(gè)反射器，其用于在襯底上產(chǎn)生紫外輻射的泛光圖案(flood pattern)，該圖案具有互補(bǔ)的高亮度和低亮度區(qū)域，當(dāng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述區(qū)域結(jié)合而產(chǎn)生基本均勻的輻射圖案。
根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的一種襯底處理設(shè)備，包括限定襯底處理區(qū)的主體；在所述襯底處理區(qū)內(nèi)用于支撐襯底的襯底支架；紫外輻射燈，其與襯底支架間隔設(shè)置，并設(shè)計(jì)用于產(chǎn)生并向位于襯底支架上的襯底傳播紫外輻射，紫外輻射燈包括紫外輻射源和部分包圍該紫外輻射源的主反射器(primaryreflector)，以及設(shè)置于主反射器和襯底支架之間的副反射器(secondaryreflector)。副反射器適用于使其他不能與襯底接觸的紫外輻射改變方向朝向襯底。在一些實(shí)施方式中，副反射器包括上部和下部，其中每個(gè)部分包括相對(duì)的縱向表面，其相交于穿過縱向表面長度的頂點(diǎn)，以及相對(duì)的橫向表面，其在縱向表面的端部之間延伸。
根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的一種襯底處理設(shè)備，包括限定襯底處理區(qū)的主體；在所述襯底處理區(qū)內(nèi)用于支撐襯底的襯底支架；以及第一紫外燈，其與襯底支架間隔設(shè)置并設(shè)計(jì)用于向襯底支架上的襯底傳播紫外輻射，其中第一紫外燈包括第一紫外輻射源和部分包圍第一紫外輻射源的第一反射器，其中第一反射器具有相對(duì)的內(nèi)反射板和外反射板，內(nèi)反射板具有第一反射表面以及外反射板具有與第一反射表面不對(duì)稱的第二反射表面。一些實(shí)施方式還包括與襯底支架間隔設(shè)置的第二紫外燈并設(shè)計(jì)用于向襯底支架上的襯底傳播紫外輻射，其中第二紫外燈包括第二紫外輻射源和部分包圍第二紫外輻射源的副反射器，副反射器具有相對(duì)的內(nèi)反射板和外反射板，內(nèi)反射板具有第三反射表面以及外反射板具有與第三反射板不對(duì)稱的第四反射表面。
根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的一種襯底處理設(shè)備，包括限定襯底處理區(qū)的主體；在所述襯底處理區(qū)內(nèi)用于支撐襯底的襯底支架；以及與襯底支架間隔設(shè)置的紫外輻射燈，并且其設(shè)計(jì)用于產(chǎn)生并向襯底支架上的襯底傳播紫外輻射，該紫外輻射燈包括紫外輻射源和部分包圍該紫外輻射源的主反射器；設(shè)置于該主反射器和襯底支架之間的副反射器，其用于減少襯底外部漏光，副反射器具有內(nèi)表面和外表面以及從內(nèi)表面至外表面穿過反射器的至少一個(gè)孔；以及光檢測(cè)器，其用于接收由紫外輻射燈產(chǎn)生并穿過所述至少一個(gè)孔傳播的紫外輻射光線。
根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的一種襯底處理設(shè)備包括限定襯底處理區(qū)的主體；在所述襯底處理區(qū)內(nèi)用于支撐襯底的襯底支架；以及與襯底支架間隔設(shè)置的紫外輻射燈，并且其設(shè)計(jì)為產(chǎn)生并傳播紫外輻射至位于襯底支架上的襯底，該紫外輻射燈包括紫外輻射源和部分包圍該紫外輻射源的主反射器；設(shè)置于該主反射器和襯底支架之間的副反射器，其設(shè)計(jì)為以減少襯底外部漏光，副反射器具有內(nèi)表面和外表面以及從內(nèi)表面至外表面穿過反射器的至少一個(gè)孔；以及光檢測(cè)器，其用于接收由紫外輻射燈產(chǎn)生并穿過所述至少一個(gè)孔傳播的紫外輻射光線。
根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的一種襯底處理設(shè)備，包括限定襯底處理區(qū)的主體；在所述襯底處理區(qū)內(nèi)用于支撐襯底的襯底支架；以及紫外輻射燈，其與襯底支架間隔設(shè)置并且用于產(chǎn)生并向襯底支架上的襯底傳播紫外輻射，該紫外輻射燈包括紫外輻射源和部分包圍該紫外輻射源的主反射器，具有反射表面的該主反射器包括至少一拋物面段和至少一橢圓段。在一實(shí)施方式中，該主反射器包括內(nèi)反射板和外反射板，其中每個(gè)反射板具有包括至少一拋物線段和至少一橢圓段的反射表面。
根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的一種固化形成在襯底上的介電材料層的方法，包括在襯底處理腔室內(nèi)將具有介電材料沉積于其上的襯底放置于襯底支架上；以及將該襯底暴露于由紫外輻射源發(fā)出的紫外輻射中，該紫外輻射源與襯底支架間隔設(shè)置，同時(shí)在曝光步驟期間旋轉(zhuǎn)紫外輻射源和/或襯底其中之一。在一些實(shí)施方式中曝光步驟包括產(chǎn)生基本圓形的泛光圖案(flood pattern)，該泛光圖案具有互補(bǔ)的高亮度區(qū)域和低亮度區(qū)域，所述區(qū)域結(jié)合在曝光步驟期間產(chǎn)生基本均勻的輻射圖案。
根據(jù)另一實(shí)施方式的一種固化形成于襯底上的介電材料層的方法，包括在襯底處理腔室內(nèi)將具有介電材料沉積于其上的襯底放置于襯底支架上，通過利用紫外源和主反射器產(chǎn)生基本矩形的紫外輻射泛光圖案，并且利用設(shè)置在主反射器和襯底支架之間的副反射器將基本矩形的泛光圖案改變成基本圓形的紫外輻射泛光圖案，將該襯底暴露于紫外輻射中。
一種固化形成于襯底上的介電材料層的方法，該方法包括在襯底處理腔室內(nèi)將具有介電材料形成于其上的襯底放置于襯底支架上；以及通過利用細(xì)長紫外源產(chǎn)生輻射并利用部分包圍該輻射源并彼此不對(duì)稱的第一和第二反射表面改變由紫外源產(chǎn)生的紫外輻射方向，使襯底暴露于紫外輻射中。根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的一種固化介電材料層的方法包括在襯底處理腔室內(nèi)將具有介電材料沉積于其上的襯底放置于襯底支架上；通過(i)利用第一和第二紫外源產(chǎn)生輻射，(ii)利用第一和第二反射表面，其彼此不對(duì)稱并聯(lián)合將紫外輻射會(huì)聚于第一1/2襯底上，改變由第一紫外源產(chǎn)生的紫外輻射方向，以及(iii)利用第三和第四反射器，其彼此不對(duì)稱并聯(lián)合將紫外輻射會(huì)聚于與所述第一1/2襯底相對(duì)的第二1/2襯底上，從而將襯底暴露在UV輻射中。
根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的一種固化形成于襯底上的介電材料層的方法，包括在襯底處理腔室內(nèi)將具有介電材料形成于其上的襯底放置于襯底支架上；以及通過利用細(xì)長紫外源產(chǎn)生輻射將襯底暴露于紫外輻射中，以及通過利用部分包圍輻射源并相對(duì)的第一和第二反射表面改變紫外輻射的方向，其中相對(duì)的第一表面和第二表面的至少其中之一包括至少一個(gè)拋物面段和至少一個(gè)橢圓段。
本發(fā)明的這些和其他實(shí)施方式，及其優(yōu)點(diǎn)和特征將在以下的說明書中并結(jié)合附圖進(jìn)行更詳細(xì)的描述。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)紫外燈的透視示意圖，其描述了由曝光區(qū)域上方的燈產(chǎn)生的近似輻射級(jí)別；
圖2為位于燈至晶圓不同距離處的現(xiàn)有技術(shù)紫外燈的主輻射圖案的簡化圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的包括副反射器的紫外燈模塊的截面透視圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的紫外燈模塊30的輻射圖案的簡化圖；圖5為圖3描述的副反射器42的俯視透視圖；圖6A為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式沿UV燈模塊30的橫軸提取的表示UV輻射的幾個(gè)反射路徑的簡化截面圖。
圖6B為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式沿UV燈模塊30的縱軸提取的表示UV輻射的幾個(gè)反射路徑的簡化截面圖；圖7A-圖7B為圖3中所示的主反射器36的截面簡化圖，其描述了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式由反射器產(chǎn)生的所選的反射路徑；圖7C包括根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的主反射器的透視簡化圖、截面圖和局部分解圖，該主反射器具有包括拋物面段和橢圓段的反射表面；圖7D為圖7C所示的反射器的拋物面段136a的反射圖案的截面簡化圖；圖7E為圖7C所示的反射器的橢圓段136b-136d的反射圖案的截面簡化圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施方式可能結(jié)合的一種半導(dǎo)體處理系統(tǒng)的平面簡化圖；圖9為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的如圖8所示的設(shè)計(jì)用于紫外固化的串聯(lián)處理腔室106的透視簡化圖；圖10為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的粘接于盤212的副反射器40的透視圖，該盤212能使反射器和紫外燈圍繞暴露于紫外輻射的襯底旋轉(zhuǎn)；圖11A為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的紫外燈模塊30的輻射圖案的示意圖；圖11B沿水平軸69和垂直軸70示出圖11A所示的實(shí)際輻射級(jí)別；圖11C為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式在紫外曝光期間當(dāng)紫外燈模塊30旋轉(zhuǎn)時(shí)，紫外燈模塊30的輻射圖案的示意圖；圖11D示出在圖11C中沿軸86的實(shí)際輻射級(jí)別；圖12A-圖12C為根據(jù)本發(fā)明不同實(shí)施方式用于旋轉(zhuǎn)諸如圖3所示的模塊30的雙紫外燈模塊的驅(qū)動(dòng)裝置的俯視平面簡化圖；圖13為圖8所示的串聯(lián)處理腔室106的截面簡化圖；
圖14為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的雙燈腔室的截面簡化圖；圖15為圖14所示的燈410和412的底平面圖；圖16-圖18示出了圖14所示的紫外固化系統(tǒng)400部分的輻射圖案；圖19為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的雙燈腔室的截面簡化圖；圖20為圖14所示的副反射器440的簡化透視圖，該透視圖示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式獨(dú)立監(jiān)控各紫外燈以及紫外固化(cure)系統(tǒng)400的主反射器的光管的可能位置；圖21所示為根據(jù)一實(shí)施方式的副反射器440的簡化透視圖，該副反射器440包括獨(dú)立監(jiān)控各主反射器的光管以及紫外固化(cure)系統(tǒng)400的紫外燈；圖22A和22B所示為根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的部分副反射器440的簡化透視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1為現(xiàn)有技術(shù)UV燈10的透視圖，其描述性示出由位于基本為矩形的暴露區(qū)域上部的燈產(chǎn)生輻射的輻射級(jí)別。燈10包括安裝在罩14內(nèi)的細(xì)長UV燈管12。罩14包括反射器16，其中該反射器面向UV燈管12并且將UV輻射引向基板20上部的泛光圖案(flood pattern)18。反射器16位于限制反射器形狀和尺寸的共振腔內(nèi)部。
在反射器16在泛光圖案18內(nèi)反射撞擊在其表面上的大部分輻射(所選波長內(nèi))時(shí)，一些輻射脫離反射器表面并且超出圖案18的邊緣。在圖1中通過輻射路徑示出了該輻射的實(shí)施例。在圖1的底部22概念性(以簡單方式)示出燈10在泛光圖案18的內(nèi)部和外部產(chǎn)生的輻射強(qiáng)度。如底部22所示，燈10在泛光圖案18(平直線23)的邊緣內(nèi)產(chǎn)生的UV輻射強(qiáng)度基本上(接近)是均勻的。落在圖案18以外的輻射強(qiáng)度隨著如斜線24所示的邊緣逐漸降低直到輻射等級(jí)到達(dá)如線25所示的0為止。
類似于燈10的UV燈模塊已經(jīng)應(yīng)用于固化沉積在基本為圓形的半導(dǎo)體襯底上部的介電材料。但是，該應(yīng)用的一個(gè)問題在于由于其本身的形狀，為了暴露整個(gè)半導(dǎo)體襯底，由燈10產(chǎn)生的基本為矩形的曝光圖案必然產(chǎn)生一定量位于襯底邊緣外部的輻射。
在圖2中以圖解方式示出該問題，該圖以不同的晶圓-燈的距離表示輻射輪廓。如圖2所示，如果圓形襯底28距離燈10相對(duì)較近(位置A)，則部分襯底(例如部分28a)會(huì)落到主輻射圖案18以外。將襯底移動(dòng)到距離燈10更遠(yuǎn)的位置(位置B)使得整個(gè)襯底落入輻射圖案內(nèi)但是同樣會(huì)導(dǎo)致主輻射圖案中的很大一部分輻射落在襯底邊緣以外。
該應(yīng)用的另一問題在于即使在邊界18的邊緣與襯底的外邊緣匹配的情況，對(duì)應(yīng)于斜線24的輻射也會(huì)落入襯底的邊界外。通常人們希望在基本為圓形的襯底表面上部聚集盡可能均勻的UV輻射?，F(xiàn)有技術(shù)中燈所固有的上述問題與該理想曝光情況背道而馳。
圖3為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的UV燈模塊30的截面透視圖，該UV燈模塊30包括設(shè)計(jì)用于提高分布在襯底上的能量強(qiáng)度的副反射器40。燈模塊30還包括具有細(xì)長UV燈管34的UV燈32(例如，高功率汞微波燈)，其中主反射器36部分圍繞細(xì)長UV燈管34。如圖3所示，副反射器40位于UV燈32和半導(dǎo)體襯底50之間。反射器下邊緣的直徑小于襯底的直徑，因此在從燈的反向觀察時(shí)在副反射器和襯底的外部直徑之間不存在光學(xué)間隙。
UV透明窗48(例如，石英窗)位于燈32和襯底50之間，并且在副反射器的底部和UV透明窗之間存在小間隙以允許空氣圍繞該副反射器流通。在一實(shí)施方式中，暴露在UV輻射下的襯底50的上表面和副反射器40之間的距離約為1.5英寸，該距離包括窗48的厚度。由于和襯底直徑相比反射器的下部邊緣直徑較小，因此盡管存在間隔，但是向襯底照射的光損失減到最小程度。
副反射器具有反射落在主反射器的泛光圖案以外的UV輻射(例如圖1中的輻射15)的溝道效應(yīng)，使得該輻射轟擊在正處理的襯底上，從而提高分布在襯底上的能量強(qiáng)度。如圖4所示，副反射器40將UV燈32的泛光圖案從基本為矩形區(qū)域(例如，如圖1所示)改變?yōu)榕c執(zhí)行曝光的基本為圓形的半導(dǎo)體襯底相對(duì)應(yīng)的圓形形狀49。
現(xiàn)在同時(shí)參照?qǐng)D3和圖5，圖5為圖3所示的副反射器40的俯視透視圖，該副反射器包括在沿反射器40的內(nèi)部周圍延伸的頂點(diǎn)43處相接的上部41和下部42。上部41包括允許燈冷卻氣體無阻礙流通的半圓形切口46。上部41還包括兩個(gè)相對(duì)的并且通常(從頂部)向內(nèi)傾斜的縱向表面41a和兩個(gè)相對(duì)的橫向表面41b。橫向表面41b通常為直立的并且具有沿該橫向方向的凸起表面?？v向表面41a通常沿縱向方向?yàn)榘济妗?br> 直接位于上部41下面的下部42包括兩個(gè)相對(duì)的并且通常(從頂部)向外傾斜的表面42a以及兩個(gè)通常相對(duì)向外傾斜的橫向表面42b。在圖3和5所示的實(shí)施方式中，和表面42a比，表面42b呈減小的角度(相對(duì)于垂直方向)?？v向表面42a通常沿縱向方向?yàn)榘济?，而表?2b沿橫向方向通常為凸面(在表面42a的下部與表面42b的下部相接的拐角處存在明顯的例外)。
從圖3和5可明顯看出，副反射器40描述了可以定制為特定UV輻射源和主反射器的復(fù)雜形狀。副反射器40還可以定制為(當(dāng)應(yīng)用時(shí)與主反射器結(jié)合)特定的輻射輪廓和根據(jù)應(yīng)用需要而確定的均勻級(jí)別。例如，在某些實(shí)施方式中，為了補(bǔ)償中心溫度較高的加熱器溫度輪廓，可以設(shè)計(jì)副反射器40使其產(chǎn)生邊緣高輻射輪廓。此外，根據(jù)該副反射器40是否結(jié)合如下所述的固定燈或者旋轉(zhuǎn)燈使用對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)以產(chǎn)生不同的輻射圖案。
發(fā)明人通過采用商用的蒙特卡羅光線跟蹤仿真程序設(shè)計(jì)了圖3和圖5所示的實(shí)施方式，該仿真程序TracePro由Lambda研發(fā)公司供應(yīng)的跟蹤產(chǎn)品。發(fā)明人通過采用對(duì)由輻射源產(chǎn)生的一百萬條光線進(jìn)行仿真的反復(fù)工藝實(shí)現(xiàn)了用于副反射器的最終優(yōu)化設(shè)計(jì)。熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以考慮采用各種不同的仿真程序以及其他技術(shù)獲得特定適用于具體UV輻射源以及主反射器配對(duì)的副反射器。
在一實(shí)施方式中，副反射器40由四個(gè)分離的機(jī)械加工鋁件40a、40b、40c和40d制成，鋁件40a和40c的內(nèi)表面限定相對(duì)表面41a和42a，并且鋁件40b和40d的內(nèi)表面限定相對(duì)表面41b和42d。每個(gè)表面41a、41b、42a和42b優(yōu)選包括光學(xué)光滑拋光并且可以光學(xué)涂敷類似于以下對(duì)于主反射器所述的二向色涂層。在另一實(shí)施方式中，副反射器40可以由多于或者少于四塊構(gòu)成，并且在某些實(shí)施方式中，副反射器40可以由單獨(dú)材料塊機(jī)械加工而成。在另一實(shí)施方式中，副反射器70由石英構(gòu)成，其中該石英具有涂敷了二向色涂層的內(nèi)表面。
圖6A為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式沿UV燈模塊30的橫軸提取的表示UV輻射的幾個(gè)反射路徑的簡化截面圖。圖6B為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式沿UV燈模塊30的縱軸提取的表示UV輻射的附加反射路徑的簡化截面圖。如圖6A和6B所示，副反射器40基本允許由燈管34產(chǎn)生的全部UV輻射引向并轟擊在位于UV燈模塊下部的襯底50上。在某些實(shí)施方式中，石英窗和類似透明窗可以如上述圖3所示位于模塊30的下表面和襯底50之間，為了便于描述在圖6A和圖6B中未示出該組件。
圖6A表示通過三個(gè)不同典型路徑其中之一轟擊在襯底50上的燈34的輻射沒有經(jīng)過主反射器36或者副反射器40反射直接到達(dá)襯底50的路徑45a、經(jīng)副反射器40的上部41a反射后到達(dá)襯底50的路徑45b以及經(jīng)反射器40的下部42a反射后到達(dá)襯底50的路徑45c。圖6B示出通過幾個(gè)附加典型路徑其中之一轟擊在襯底50上的燈34的輻射沒有經(jīng)過主反射器36或者副反射器40反射直接到達(dá)襯底50的第二路徑45a、經(jīng)副反射器40的上部41b反射后到達(dá)襯底50的路徑45d以及經(jīng)反射器40的下部42b反射后到達(dá)襯底50的路徑45e。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到圖6A和6B所示的路徑45a到45e僅僅是典型路徑并且通過副反射器40可以產(chǎn)生包括某些相對(duì)復(fù)雜路徑的許多其他反射路徑，即該輻射經(jīng)過該副反射器上的多點(diǎn)反射，例如可以是該輻射首先接觸到靠近部件40a和40d交叉的拐角區(qū)域的上部41的情況。
返回圖3，在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中采用的副反射器可以使用任意數(shù)量的不同UV燈。在圖3所示的實(shí)施方式中，UV燈32包括單獨(dú)的細(xì)長UV燈管34以及一對(duì)相對(duì)并面向燈管間隔設(shè)置的內(nèi)部反射板36。各內(nèi)部反射板36沿UV燈管長度方向縱向延伸并且包括具有光學(xué)光滑拋光面的凹形內(nèi)表面。注意，為了便于描述，圖3將板36表示為一對(duì)獨(dú)立不連接在一起的板，本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。在某些實(shí)施方式中，將反射器板36連接為單獨(dú)的U形元件，該元件可以包括位于燈管34上部以允許流經(jīng)該燈管的孔或者縫隙。
反射板36橫跨在燈上影響燈的輻射輪廓，并且設(shè)計(jì)該板補(bǔ)償直射光的不均勻性(沿著燈相關(guān)的輻射是與燈中心的距離的函數(shù))。在采用單獨(dú)UV燈32輻射襯底的實(shí)施方式中，一對(duì)輻射板36具有相對(duì)并對(duì)稱的反射表面。在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，當(dāng)采用兩個(gè)或者兩個(gè)以上或者更多UV燈32照射襯底時(shí)，在單獨(dú)UV燈中使用非對(duì)稱的成對(duì)反射板36，以下對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)說明。反射板36可以是橢圓形反射器也可以是拋物面形反射器或者包括橢圓形和拋物面形反射器的組合。發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)和拋物面形反射器相比，對(duì)于同樣的光束寬度來說橢圓形反射器可以裝配在更小的共振腔中，并且和拋物面形反射器相比還可以實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的光均勻性。但是發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)既具有橢圓形部分又具有拋物面形部分的反射板在形成適于特定需要的應(yīng)用方面具有更大的靈活性，以下對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)說明。
正如這里所用到的，橢圓形反射器不需要具有真實(shí)的或者完美的橢圓形狀。相反，具有無清楚限定焦點(diǎn)的部分或者半橢圓形成的反射器也稱為橢圓形反射器。類似地，拋物面反射器不需要具有真實(shí)的或者完美的拋物面形狀。相反，具有反射不完全平行光束的部分或者半拋物面形成的反射器也稱為拋物面反射器。
回到圖3，通過涂敷二向色涂層的澆鑄石英內(nèi)襯限定各反射器板36的內(nèi)表面。該石英內(nèi)襯反射從UV光管34發(fā)出的UV輻射。二向色涂層包括由具有交替高、低折射率的不同介電材料構(gòu)成周期多層膜，該多層膜不會(huì)反射損傷性產(chǎn)熱的紅外輻射。因此，反射器板36用作冷光鏡。適于結(jié)合本發(fā)明使用的UV燈32可以從諸如位于Ohio，Westlake的Nordson公司或者位于Maryland，Stevenson的Miltec UV公司購買到。在一個(gè)實(shí)施方式中，UV燈32包括來自Miltec公司的單獨(dú)細(xì)長UV H+燈管。在其他實(shí)施方式中，UV燈32可以包括有效兩個(gè)或者多個(gè)分離細(xì)長燈管、任意組UV燈管或者其他配置方式構(gòu)成的細(xì)長UV源。本發(fā)明的實(shí)施方式不限于具體UV燈或者燈管類型。
在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，設(shè)計(jì)反射板36(當(dāng)采用副反射器時(shí)結(jié)合副反射器40)以產(chǎn)生適用于具體應(yīng)用的輻射圖案。例如，在處理工藝期間關(guān)于襯底旋轉(zhuǎn)UV燈的應(yīng)用中，可以設(shè)計(jì)反射板36使其產(chǎn)生具有互補(bǔ)高低強(qiáng)度區(qū)域的輻射輪廓使得在旋轉(zhuǎn)襯底時(shí)互補(bǔ)區(qū)域彼此補(bǔ)償以建立如圖11A-11D所述的所需均勻輻射曝光。為了產(chǎn)生具有改進(jìn)均勻性的最終、固化膜，其他應(yīng)用可以采用對(duì)于沉積膜中非均勻特性進(jìn)行補(bǔ)償?shù)钠毓鈭D案。例如，在沉積膜中心較厚(即，襯底中心厚度大于襯底邊緣厚度的膜)的應(yīng)用中，反射板36可適于產(chǎn)生在襯底的中心具有較大強(qiáng)度的輻射圖案，其中該中心區(qū)域?qū)?yīng)于沉積量較大的區(qū)域。類似地，在公知的沉積膜的特定區(qū)域比其他區(qū)域具有更多的揮發(fā)性不穩(wěn)定物質(zhì)的情況的應(yīng)用中，反射板可以適用于在對(duì)應(yīng)于較多不穩(wěn)定物質(zhì)的襯底區(qū)域中產(chǎn)生具有較高強(qiáng)度的輻射圖案。
在采用橢圓形反射器板36的具體實(shí)施方式
中，通過在由共振腔控制的空間內(nèi)將從UV燈管34發(fā)出的光線劃分為多個(gè)相等的斜截面從而產(chǎn)生板36內(nèi)表面的輪廓，其中每個(gè)斜截面代表由燈管34發(fā)射的等量能量。在圖7a中示出了該實(shí)施方式，在圖中示出了橢圓形反射器36的反射器段36a-36k。設(shè)計(jì)36a向襯底的中心反射UV輻射。然后設(shè)計(jì)各連續(xù)段36b-36k緊隨其前一段的外部反射UV輻射，如圖7b所示，在該圖中示出反射器段36a-36k將UV輻射重新定向到襯底50的各部分50a-50k。各間隔50a-50k的長度為燈和襯底之間距離、光線入射角、直射光輪廓和反射系數(shù)的函數(shù)。如圖7A和7B所示的光滑連續(xù)的橢圓形輪廓對(duì)于反射器表面的不完整性以及反射器定向的準(zhǔn)確性不敏感。盡管圖7A和7B示出分割為11個(gè)不同段的反射器板36，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式將板36四十個(gè)等角段。
在另一實(shí)施方式中，每個(gè)反射器36包括一個(gè)或者多個(gè)拋物面形段以及一個(gè)或者多個(gè)橢圓形段。圖7C示出了該拋物面和橢圓組合的反射器136。UV燈32包括設(shè)置在細(xì)長燈管34周圍的內(nèi)部和外部橢圓形反射器136。而且為了更具體地讓輻射輪廓適應(yīng)特定應(yīng)用，內(nèi)部和外部反射器136可以具有非對(duì)稱形狀。
圖7C包括圖左部分的反射器136的透視圖、位于中間部分的反射器136的截面圖以及位于最右面的反射器136的部分A1和A2的分解截面圖。如圖7C所示，反射器136包括單獨(dú)拋物面段136a和形成如部分A2的分解圖所示的波浪形表面的多個(gè)橢圓形段136b、136c和136d。拋物面段136a向如圖7D所示襯底50上的選定區(qū)域反射輻射。橢圓形段136b、136c和136d向如圖7E所示的襯底50上的不同選定區(qū)域反射輻射(注意這里為了清楚目的沒有在圖7D或者7E中示出直射光線)。考慮到在固化工藝器件是否旋轉(zhuǎn)UV燈模塊和/或襯底結(jié)合UV燈管34和副反射器40設(shè)計(jì)各反射器136從而在襯底50上產(chǎn)生提供高強(qiáng)度的更高均勻性曝光的圖案。其他實(shí)施方式可以包括和反射器136不同數(shù)量的拋物面和/或橢圓形反射器段。
圖8為結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施方式的半導(dǎo)體處理系統(tǒng)100的簡化平面圖。系統(tǒng)100示出ProducerTM處理系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式，該處理系統(tǒng)在市場(chǎng)上由位于California，Santa clara的Applied Materials公司提供。處理系統(tǒng)100是具有在主體結(jié)構(gòu)101上支持必要處理設(shè)備的獨(dú)立系統(tǒng)。處理系統(tǒng)100通常包括支撐襯底盒109并向真空交換腔112加載襯底以及從中卸載襯底的前端工作臺(tái)區(qū)域102、覆蓋襯底輸送裝置113的傳輸腔室111、安裝在傳輸腔室111上的一系列級(jí)連工藝腔室106以及覆蓋系統(tǒng)100的操作所需的支持設(shè)備的后端138，該后端注入氣路板103以及電源分配板105。
各級(jí)連工藝腔106包括兩個(gè)用于處理襯底的處理區(qū)(見圖13)。兩個(gè)處理區(qū)共享工藝氣源、共同壓力控制以及共同工藝氣體排放/抽吸系統(tǒng)。系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)從一種配置結(jié)構(gòu)到任意其他結(jié)構(gòu)的快速轉(zhuǎn)換。為了執(zhí)行具體的工藝步驟可以改變腔室的排列和組合方式。任意的級(jí)連工藝腔室106都可以包括根據(jù)如下所述的本發(fā)明方案所述的蓋，該蓋包括一個(gè)或者多個(gè)用于襯底上低K材料固化工藝和/或腔室清洗工藝的紫外(UV)燈。在一實(shí)施方式中，所有三個(gè)工藝級(jí)連腔室106均具有UV燈并且為了實(shí)現(xiàn)最大產(chǎn)量將所述腔室配置為并行運(yùn)行的UV固化腔室。
在并未將所有級(jí)連工藝腔室106配置為UV固化腔室的替代實(shí)施方式中，可以結(jié)合具有公知適于各種其他諸如化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)等公知工藝的支持腔室硬件的一個(gè)或者多個(gè)級(jí)連腔室采用系統(tǒng)100。例如，可以配置系統(tǒng)100使其具有級(jí)連工藝腔室106以及用于在襯底上沉積諸如低介電常數(shù)(K)薄膜的材料的CVD腔室其中之一。該結(jié)構(gòu)可以最大化研究開發(fā)的生產(chǎn)利用，并且如果需要的話，避免沉積膜暴露在大氣中。
圖9為圖8所示配置用于UV固化的級(jí)連工藝腔室106其中之一的簡化透視圖。級(jí)連工藝腔室106包括主體200以及可以鉸接到主體200上的蓋202。與蓋202連接的是兩個(gè)罩204，罩204均包括與出口208一起用于在罩204的內(nèi)部傳輸冷卻空氣的入口206。冷卻氣體可以處于室溫或者約20攝氏度。中央壓力氣源(未示出)向入口206提供充足的空氣流速以確保任意UV燈燈管和/或用于燈管的相關(guān)功率源的正常操作。出口208接收來自罩204的排放氣體，通過可以包括凈氣器的公共排氣系統(tǒng)收集排放氣體以去除有取決于燈管選擇的UV燈管潛在產(chǎn)生的臭氧。通過由不含氧的冷卻氣體(例如，氮?dú)?、氬氣或者?冷卻燈從而避免臭氧管理問題。在2006年11月3日提交的、發(fā)明名稱為“Nitrogen Enriched Cooling Air Module for UV Curing System(用于UV固化系統(tǒng)的富氮冷卻氣體模塊)”、并轉(zhuǎn)讓給Applied Materials公司的美國申請(qǐng)No.11/556,642中公開了結(jié)合級(jí)連工藝腔室106使用的冷卻模塊的細(xì)節(jié)。在此引入該申請(qǐng)的全部內(nèi)容作為參考。
每個(gè)罩204均包括設(shè)置有諸如燈32的UV燈的上罩210和設(shè)置副反射器40的下罩214。本發(fā)明的某些實(shí)施方式還包括具有多個(gè)齒狀物212a的盤212，該齒狀物212a控制將盤連接到軸216上的相應(yīng)帶(在圖9中未示出)，軸216反過來有效連接到電機(jī)(未示出)上。盤212、帶、軸216以及電機(jī)的組合允許上罩210(以及固定在其中的UV燈)相對(duì)于位于蓋202下部的襯底支架上的襯底旋轉(zhuǎn)。
如圖10所示，該圖為反射器40和盤212的仰視透視圖，各副反射器40均通過經(jīng)由螺絲孔218固定在部件40s和40c的外表面的托架220連接到各盤212的底部(也在圖2B中示出)。這允許副反射器在下罩214內(nèi)和上罩以及UV燈一起旋轉(zhuǎn)。相對(duì)于暴露的襯底旋轉(zhuǎn)UV燈提高了整個(gè)襯底表面曝光的均勻性。在一實(shí)施方式中，UV燈可至少相對(duì)于暴露的襯底旋轉(zhuǎn)180°。在其他實(shí)施方式中UV燈可旋轉(zhuǎn)270°或者完整的360°或者更多。
如上所述，在某些實(shí)施方式中，設(shè)計(jì)主反射器和副反射器使得在旋轉(zhuǎn)器件產(chǎn)生彼此補(bǔ)償?shù)母?、低輻射區(qū)域，從而提供均勻的輻射圖案。例如，圖11A以圖解方式示出根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的UV燈模塊的輻射情況。在該實(shí)施方式中，UV燈、主反射器和副反射器相互結(jié)合以沿通過模塊30產(chǎn)生的泛光圖案的外圍邊緣的相對(duì)端產(chǎn)生包括相對(duì)較高強(qiáng)度(約950-1100W/m2)的區(qū)域66和相對(duì)較低強(qiáng)度(約500-700W/m2)的區(qū)域68。在曝光襯底的大多數(shù)區(qū)域上分布相對(duì)中等強(qiáng)度(約800-900W/m2)的大區(qū)域67。較高強(qiáng)度區(qū)域66基本和較低強(qiáng)度區(qū)域68位于同一環(huán)形區(qū)域并且可以說該較高強(qiáng)度區(qū)域66位于在圓形泛光圖案內(nèi)形成的理想正方形的各拐角處。
圖11B沿水平軸69和垂直軸70示出圖11A所示的實(shí)際輻射級(jí)別。圖11B示出在環(huán)形區(qū)域71內(nèi)區(qū)域67和68的補(bǔ)充效應(yīng)，并且還示出與襯底邊緣的變化相比在襯底的中心區(qū)域沿不同的軸輻射變化明顯降低。
當(dāng)適當(dāng)旋轉(zhuǎn)UV燈模塊30時(shí)，圖11A所示的相對(duì)較低以及較高輻射的區(qū)域達(dá)到接近中間輻射級(jí)別的平均值，該中間輻射級(jí)別與大部分襯底的所經(jīng)歷的輻射區(qū)域67相對(duì)應(yīng)。圖11C圖解方式示出在根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的UV曝光器件在旋轉(zhuǎn)到180度時(shí)圖11A的輻射圖案，同時(shí)圖11D示出在圖11C中沿軸86的實(shí)際輻射級(jí)別。以除了UV燈旋轉(zhuǎn)180度以外和圖11A以及11B相同條件下將襯底暴露在UV輻射中以后在圖11C和11D中曝光測(cè)量周期期間收集圖11C和11D中所示的數(shù)據(jù)。從圖11C和11D容易看出，在曝光期間旋轉(zhuǎn)UV燈使得將襯底的整個(gè)表面暴露在基本均勻的輻射級(jí)別中。
可以采用許多不同的技術(shù)相對(duì)于襯底旋轉(zhuǎn)UV燈模塊。在某些實(shí)施方式中，UV燈可以保持在固定位置，而將襯底放置在旋轉(zhuǎn)的襯底支架上。在其他實(shí)施方式中，可以選擇UV燈同時(shí)襯底保持固定，以及在另外的實(shí)施方式中UV燈以及襯底一起以諸如相反的方向旋轉(zhuǎn)。
圖12A示出一個(gè)具體實(shí)施方式
，其中所示的兩個(gè)盤250a和250b與圖9所示的盤212類似。帶252a和252b與各盤250a、250b以及軸254有效連接。盡管在圖12A中沒有示出，但是帶252a以不同于252b的垂直平面定位在軸254上。例如，軸254可以包括兩個(gè)槽，一個(gè)位于另一個(gè)之上，每個(gè)帶分別運(yùn)行。類似地，各盤250a、250b可以包括圍繞其邊緣用于所述帶運(yùn)行的槽。在另一實(shí)施方式中，盤250a、250b和軸254包括圍繞其自身的外圍的多個(gè)齒狀物，該齒狀物可以和如圖9所示的形成在帶252a和252b上的多個(gè)齒狀物相互配合。在圖12A中還示出幫助對(duì)帶保持適當(dāng)張力的導(dǎo)向裝置256a-256d。圖12A所示的單獨(dú)軸254允許通過同一電機(jī)旋轉(zhuǎn)盤250a和250b。UV燈和副反射器與圖10中所示的盤250a、250b連接。注意為了便于描述將盤250a、250b表示為單獨(dú)固態(tài)盤，在該盤位于UV燈和襯底之間的實(shí)施方式的實(shí)際應(yīng)用中，該盤具有允許來自UV燈的UV輻射穿過該盤至襯底的窗口或者開口(未示出)。在所述盤或者類似驅(qū)動(dòng)裝置位于UV燈上部的實(shí)施方式中，該窗口是沒有必要的。
圖12B示出采用分別專門用于各盤250a、250b旋轉(zhuǎn)的分離軸254a和254b的另一排列方式。如果每個(gè)軸有效連接到分離電機(jī)上，則該排列方式允許多個(gè)盤彼此獨(dú)立旋轉(zhuǎn)，如果工藝需要要求在和各盤250a、250b相關(guān)的UV燈控制的腔室具有不同的固化時(shí)間和旋轉(zhuǎn)速度，則該排列方式是非常有益的。圖12C示出單獨(dú)帶252圍繞通過軸254c驅(qū)動(dòng)的每個(gè)盤250a、250b的外圍形成環(huán)路的再一實(shí)施方式。盡管圖12A-12C示出了三個(gè)影響UV燈相對(duì)于襯底旋轉(zhuǎn)的具體排列方式，但是熟悉本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到可以采用各種其他排列方式。此外，熟悉本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到圖12A-12C所示的每個(gè)排列方式均適于旋轉(zhuǎn)和諸如圖8中的腔室106的級(jí)連工藝腔室相關(guān)的UV燈。本發(fā)明的其他實(shí)施方式采用對(duì)單獨(dú)腔室工具旋轉(zhuǎn)單獨(dú)UV燈的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D13，該圖為圖8所示的級(jí)連腔室106的簡化截面圖(右面腔室的上部除外)。圖13示出具有蓋202和罩204的級(jí)連工藝腔室106的部分截面圖。每個(gè)罩204均覆蓋分別設(shè)置在主體200內(nèi)限定的兩個(gè)處理區(qū)300上部的兩個(gè)UV燈管302各自其中之一。每個(gè)處理區(qū)300包括在UV曝光工藝期間在處理區(qū)300內(nèi)用于支撐襯底308的加熱底座306。底座306可以由石英或者諸如鋁的金屬構(gòu)成。在一個(gè)實(shí)施方式中，底座306與桿310連接，其中該桿310延伸經(jīng)過主體200底部并通過驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)312操作以在處理區(qū)300中和UV燈管302之間來回移動(dòng)。在某些實(shí)施方式中，在固化期間該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)312可以旋轉(zhuǎn)和/或平移底座306以進(jìn)一步提高襯底照射的均勻性。底座306的調(diào)節(jié)定位除了能夠根據(jù)光傳播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特性(諸如焦距)考慮精確調(diào)整照射在襯底308上UV輻射級(jí)別以外還能夠?qū)Πl(fā)性固化附產(chǎn)物并吹掃、清潔氣流圖案以及停留時(shí)間進(jìn)行控制。
通常，本發(fā)明的實(shí)施方式考慮到任意UV源，諸如汞微波弧光燈、脈沖氙閃光燈或者高效UV發(fā)光二極管陣列。UV燈管302為填充有諸如氙(Xe)或者汞(Hg)的一種或者多種通過功率源(未示出)激發(fā)的氣體的密封等離子體燈管。優(yōu)選地，該功率源為可以包括一個(gè)或者多個(gè)磁電管(未示出)以及一個(gè)或者多個(gè)變壓器(未示出)以激發(fā)磁電管的燈絲的微波產(chǎn)生器。在具有千瓦微波(MW)功率源的實(shí)施方式中，每個(gè)罩204包括靠近功率源的縫隙以從功率源接收最高為6000W的微波功率從而隨后從每個(gè)燈管302產(chǎn)生最高為100W的UV光。在另一實(shí)施方式中，UV燈管302可以在其中包括電極或者燈絲使得功率源向電極提供諸如直流(DC)的電路和/或電流源。
某些實(shí)施方式的功率源可以包括能夠在UV燈管302內(nèi)激發(fā)氣體的射頻(RF)能量源。在燈管中的RF激發(fā)的結(jié)構(gòu)可以是電容式的或者電阻式的。電感耦合等離子體(ICP)燈管可用于通過比通過電容耦合放電產(chǎn)生更密集的等離子體有效提高燈管輝度。此外，ICP燈消除了由于電極質(zhì)量變差導(dǎo)致的UV輸出退化的問題，從而延長了燈管壽命，并改進(jìn)了系統(tǒng)生產(chǎn)率。作為RF能量源的功率源好處包括提高了效率。
優(yōu)選地，燈管302發(fā)光范圍遍及180nm到400nm的寬帶波長。在燈管302中選擇采用的氣體決定發(fā)光的波長。由于在存在氧氣時(shí)較短波長更易于產(chǎn)生臭氧，因此在某些實(shí)施方式中調(diào)節(jié)通過燈管302發(fā)出的UV光以主要產(chǎn)生高于200nm的寬帶UV光從而避免在固化工藝期間產(chǎn)生臭氧。
從UV燈管302發(fā)出的UV光穿過設(shè)置在蓋202的縫隙中的窗314進(jìn)入處理區(qū)300。在一實(shí)施方式中，窗314由不含OH基的合成石英玻璃構(gòu)成并且具有保持真空同時(shí)不會(huì)破裂的充足厚度。此外，在一實(shí)施方式中，窗314為傳播約150nm以下UV光的熔融石英。由于蓋202密封主體200并且窗314密封到蓋202中，因此處理區(qū)300提供可以保持約1Torr到約650Torr壓力的空間。處理或者清洗氣體通過兩個(gè)入口通道136其中之一進(jìn)入處理區(qū)300。然后處理或者清洗氣體通過公共出口318脫離處理區(qū)300。此外，提供給罩204內(nèi)部的冷卻氣體循環(huán)經(jīng)過燈管302，但是通過窗314與處理區(qū)300隔離。
在UV固化期間通常水分子以及各種其他物質(zhì)會(huì)從正在固化或者處理的膜或者材料中以氣體方式或者其他方式釋放出來。這些物質(zhì)容易在諸如窗314的腔室的各種暴露表面聚集，并且可能降低工藝效率。為了減少這些物質(zhì)的聚集并保持高效工藝，可以如下所述對(duì)表面執(zhí)行周期性清洗，諸如每200個(gè)晶圓以后執(zhí)行該操作。此外，可以在正在處理的襯底照射表面上提供諸如氬氣或者其他惰性氣體或者其他適用氣體的吹掃氣體層流以攜帶釋放的氣態(tài)物質(zhì)離開腔室。該層流可以從有效連接到入口316和出口318的泵缸套(未示出)中發(fā)出。在2006年11月21日遞交的并轉(zhuǎn)讓給Applied Meterials公司的、發(fā)明名稱為“Increased Tool Utilization/Reduction in MWBC for UV Curing Chamber(對(duì)UV固化腔室改進(jìn)工具利用/降低反應(yīng)室維修循環(huán))”的美國專利申請(qǐng)No.11/562,043。再次應(yīng)用該申請(qǐng)No.11/562,043的全部內(nèi)容作為參考。
在腔室清洗工藝期間也可以激活UV燈管302以提高腔室清洗的效率。作為清洗腔室的實(shí)施例，可以將底座306的溫度升高到約100℃到600℃之間，優(yōu)選為約400℃。通過入口通道316向處理區(qū)300引入清洗氣體以提高該區(qū)域的UV壓力，該較高的壓力便于熱量傳輸并改進(jìn)清洗操作。此外，將采用諸如介電阻擋/電暈放電或者UV激活燈方法遠(yuǎn)程產(chǎn)生的臭氧引入處理區(qū)300。在與加熱的底座306接觸時(shí)臭氧分解為O和O2。在清洗工藝中，元素氧與在處理區(qū)300的表面上存在的碳?xì)浠衔镆约昂嘉镔|(zhì)反映以形成可以通過出口318抽出或者排放的一氧化碳以及二氧化碳。加熱底座306同時(shí)控制底座間隔、清洗氣體流速、以及壓力從而提高元素氧和污染物之間的反應(yīng)速率。將產(chǎn)生了揮發(fā)性反應(yīng)物以及污染物抽離處理區(qū)300從而完成該清洗工藝。
為了提高由UV燈(例如UV燈模塊)產(chǎn)生的輻射并因此允許較短曝光時(shí)間以及較高晶圓產(chǎn)量，本發(fā)明的某些實(shí)施方式對(duì)每個(gè)單獨(dú)晶圓處理區(qū)采用多個(gè)UV燈。圖14為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的兩個(gè)UV源、單獨(dú)晶圓UV固化腔400的簡化截面圖。在圖14中，在各共振腔402和404內(nèi)兩個(gè)柱狀高功率汞微波燈410和412彼此平行設(shè)置。燈410包括局部由具有內(nèi)部反射器422和外部反射器420的無焦點(diǎn)橢圓形主反射器環(huán)繞的細(xì)長UV燈管414。燈412包括局部由具有內(nèi)部反射器424和外部反射器426的無焦點(diǎn)橢圓形主反射器環(huán)繞的細(xì)長UV燈管416。位于各燈410和412的內(nèi)部和外部主反射器之間的狹縫430和432允許燈冷卻氣體通過入口406流經(jīng)燈管414和416。
在燈410、412和窗口大氣一側(cè)上的石英窗448之間設(shè)置鋁制副反射器440。襯底450設(shè)置在石英窗448的真空一側(cè)并在如圖13所述壓力控制腔室內(nèi)位于諸如區(qū)域300的處理區(qū)中的加熱襯底支架(未示出)上。襯底448可以距離燈410、412約5-20英寸(在另一實(shí)施方式中為6-11英寸)。位于副反射器的上部上的開口442允許燈冷卻氣體以最小的傳導(dǎo)損失排出。所有的主反射器和副反射器在其反射器表面上均具有二向色涂層以在180nm-400nm范圍確保最大反射系數(shù)。如圖15所示，在該具體兩燈結(jié)構(gòu)中，與燈410和412相關(guān)的罩延伸超出襯底450的輪廓。
每個(gè)燈通過其相關(guān)的主反射器向大約一半的晶圓傳播UV輻射。到達(dá)襯底的直接輻射(非反射)在襯底中心比襯底邊緣具有更高的強(qiáng)度。為了對(duì)此進(jìn)行補(bǔ)償，在晶圓的邊緣聚焦來自反射器反射的光。為此，每個(gè)燈410、412的內(nèi)部和外部主反射器具有不同的曲率從而使得每個(gè)燈的主反射器產(chǎn)生不對(duì)稱的輻射輪廓，即最低輻射位于晶圓的中心并且最高輻射位于晶圓的邊緣(在該實(shí)施方式中外部反射器420、426彼此不對(duì)稱，內(nèi)部反射器422和424也不對(duì)稱)。圖16示出用于UV燈412的內(nèi)部、外部主反射器424、426的輻射圖案。如圖16所示，外部主反射器426產(chǎn)生襯底中心具有最高強(qiáng)度區(qū)域的輻射輪廓460，而內(nèi)部反射器424產(chǎn)生沿襯底邊緣具有最高強(qiáng)度區(qū)域的輻射輪廓462。輻射輪廓460和462結(jié)合從而產(chǎn)生約覆蓋半個(gè)襯底450的輻射輪廓464并且在沿襯底的邊緣具有最高強(qiáng)度區(qū)域466。每個(gè)輪廓460、462和464均沿圖16所示的直徑A-A’提取得到。
圖17示出通過燈412與燈410相結(jié)合(包括燈管414、416和主反射器420、422、424和426)產(chǎn)生的輻射輪廓。如圖17所示，燈沿?zé)糨S方向產(chǎn)生凸起的的輻射輪廓467A并沿與燈軸正交的方向產(chǎn)生凹陷輻射輪廓467B。設(shè)計(jì)主反射器的曲率使得靜態(tài)輻射輪廓468(輪廓467A和467B結(jié)合)沿?zé)糨S以及正交燈軸B-B’觀察具有“蝙蝠(batman)”形狀。但是，一旦旋轉(zhuǎn)以后，高強(qiáng)度和低強(qiáng)度的互補(bǔ)區(qū)域結(jié)合以產(chǎn)生如470所示的明顯更加均勻的輪廓。
如果沒有任何反射器的話，通過兩個(gè)汞燈發(fā)出的直射光約有15％會(huì)到達(dá)襯底的表面。該直射光的輻射輪廓為中心高圓頂形狀。主反射器(420和422)以及(424和426)將到達(dá)襯底的光量增至原來的三倍。從圖17和圖18的分析可明顯看到，副反射器440通過改變可能會(huì)落到襯底以外的光的方向使其回到襯底表面額外增加35％的輻射。副反射器反射表面的特定曲率允許如上所述進(jìn)一步校正輻射輪廓。該技術(shù)在不過分損失光輻射的情況下在晶圓邊緣實(shí)現(xiàn)平坦輻射輪廓方面是非常有益的。圖18示出向僅由燈和主反射器產(chǎn)生的輻射輪廓中添加副反射器440所產(chǎn)生的效果。如圖18所示，輻射輪廓472具有和輪廓468類似的“蝙蝠”形狀但是明顯具有更高的強(qiáng)度等級(jí)。此外，副反射器440能夠產(chǎn)生輻射圖案474使得在旋轉(zhuǎn)時(shí)輻射輪廓476比輪廓470更加均勻。
在本發(fā)明的具體實(shí)施方式
中，燈410和412為位于矩形封裝內(nèi)的線形燈，其中燈以最小的光損失以及低于3％的光輻射非均勻性向12”襯底傳輸光。設(shè)計(jì)固化腔400的光學(xué)系統(tǒng)(燈、主和副反射器)以充分利用燈旋轉(zhuǎn)。如圖18所示，燈和反射器結(jié)合以在與燈正交的方向產(chǎn)生凹陷輻射輪廓并在沿?zé)舻姆较虍a(chǎn)生凸起輻射輪廓。然后，在旋轉(zhuǎn)后高低輻射區(qū)域彼此補(bǔ)償從而產(chǎn)生相對(duì)平坦的輪廓。由于每個(gè)燈覆蓋約一半的晶圓，因此每個(gè)燈產(chǎn)生非對(duì)稱的輪廓，因此每個(gè)燈的內(nèi)部主反射器和外部主反射器具有不同的形狀。此外，主反射器具有非聚焦的橢圓曲率，在不通過特殊手段的情況下，該主反射器的特性使其對(duì)于制造準(zhǔn)確性以及定向準(zhǔn)確性均不敏感。
光學(xué)系統(tǒng)的第二元件為副反射器440。第二鋁制反射器(440)具有兩個(gè)功能。首先，其通過減少落在晶圓外部的光提高對(duì)于晶圓的平均輻射(在一具體實(shí)施方式
中提高約35％)。第二，該副反射器進(jìn)一步整個(gè)晶圓的輻射均勻性。在某些實(shí)施方式中，還可以通過副反射器的形狀改進(jìn)對(duì)輻射輪廓進(jìn)行最終校正(基于實(shí)際的膜收縮圖進(jìn)行校正)。主、副反射器均具有二向色涂層從而使其在200nm-400nm范圍內(nèi)具有至少90％的反射率。
如下表1所示，發(fā)明人執(zhí)行的測(cè)試表明采用如圖14所示的兩燈旋轉(zhuǎn)技術(shù)的實(shí)施方式可以將對(duì)于低K薄膜的固化時(shí)間從采用靜態(tài)單獨(dú)燈的25分鐘減少為9分鐘，同時(shí)具有同樣的平均膜收縮并且明顯提高膜收縮的均勻性。

1＝模擬結(jié)果2＝測(cè)量結(jié)果表1圖19為根據(jù)本發(fā)明的雙燈系統(tǒng)480的另一實(shí)施方式的簡化截面圖。除了為了可以更靠近處理襯底的中心定位燈并為流經(jīng)燈的冷卻空氣創(chuàng)造更多空間將UV燈482和484彼此呈相對(duì)角度設(shè)置以外，系統(tǒng)480與圖14所示的系統(tǒng)400類似。在某些實(shí)施方式中，相對(duì)角度為相對(duì)于垂直方向呈2-25度并且在其他實(shí)施方式中相對(duì)于垂直方向呈4-10度之間。在本發(fā)明的附加實(shí)施方式中可以采用其他結(jié)構(gòu)的燈。在圖19所示的系統(tǒng)480中，采用上述技術(shù)調(diào)試主、副反射器的設(shè)計(jì)使其補(bǔ)償燈482和484的角度從而產(chǎn)生所需的輻射圖案。
諸如燈410、412的UV燈的效率會(huì)隨著時(shí)間逐漸降低。本發(fā)明的某些實(shí)施方式包括輻射傳感器，該傳感器可以單獨(dú)監(jiān)控UV燈中各元件的強(qiáng)度/反射率已確定替換時(shí)間并根據(jù)燈的使用壽命獲得較高的光均勻性。為了實(shí)現(xiàn)該功能，本發(fā)明的實(shí)施方式包括貫穿副反射器形成的多個(gè)孔或者狹縫(有時(shí)稱之為光導(dǎo)管(light pipe))。經(jīng)過各光導(dǎo)管的輻射與UV輻射傳感器接觸，該傳感器在所選的經(jīng)過光導(dǎo)管的波長范圍(例如200-400nm或者更窄的范圍，諸如250-260nm、280-320nm、320-390nm和395-445nm)測(cè)量輻射的強(qiáng)度。
光導(dǎo)管的位置和方向、其直徑以及長度決定讓產(chǎn)生于燈的哪個(gè)單獨(dú)光線穿過該光導(dǎo)管到達(dá)傳感器(即，該光導(dǎo)管的接收角度)。設(shè)計(jì)每個(gè)燈導(dǎo)管使其可以具有獨(dú)立于其他元件監(jiān)控一個(gè)燈元件(例如，一個(gè)燈管或者一個(gè)主反射器)的特定接收角度。通常，燈導(dǎo)管的軸與要經(jīng)過該導(dǎo)管的光線角度重合。通過該路徑由特定元件產(chǎn)生或者反射的光穿過該光導(dǎo)管到達(dá)傳感器。因此該光導(dǎo)管可以被看作為只允許來自特定方向的光經(jīng)過該過濾器的方向過濾器。
根據(jù)在區(qū)域中副反射器的厚度形成單獨(dú)光導(dǎo)管，通過將管狀物(例如，鋁制管)插入穿過副反射器形成的孔或者狹縫延伸該光導(dǎo)管的長度。為了減小在光導(dǎo)管中反射率的影響并確保只有在光導(dǎo)管特定接收角度的光才能到達(dá)其傳感器，該光導(dǎo)管的內(nèi)表面可以具有線紋或者涂敷適當(dāng)?shù)奈獠牧希渲性撐獠牧衔諅鞲衅魉鶛z測(cè)波長范圍的輻射。可選地，可以處理光導(dǎo)管的內(nèi)表面使其具有較高粗糙度(例如，通過鋼刷進(jìn)行洗滌)經(jīng)由多次反射接觸到光導(dǎo)管壁上的不必要光。
在監(jiān)控UV燈的單獨(dú)元件時(shí)，希望光導(dǎo)管僅允許由該元件產(chǎn)生或者反射的光線在監(jiān)控該元件的光導(dǎo)管末端到達(dá)傳感器。在某些實(shí)施例中，設(shè)計(jì)光導(dǎo)管使得到達(dá)其相關(guān)傳感器的100％光線都來自單獨(dú)元件是不實(shí)際的，相反設(shè)計(jì)該光導(dǎo)管使得到達(dá)其傳感器的光線的較高百分比(例如80％或者90％)來自監(jiān)控元件。
對(duì)于圖14的UV固化系統(tǒng)，可以包括6個(gè)不同光導(dǎo)管單獨(dú)監(jiān)控個(gè)UV燈管414和416以及各主反射器420、422、424和426。直射光和反射光以不同角度傳播。類似地，來自各主反射器420、422、424和426的反射光到達(dá)副反射器的不同點(diǎn)上。采用該知識(shí)以及適當(dāng)?shù)墓饩€跟蹤程序，可以確定經(jīng)過副反射器的各光導(dǎo)管的位置，這樣允許各光導(dǎo)管監(jiān)控其中之一元件。
現(xiàn)在參照?qǐng)D20和圖21，兩圖分別為在副反射器引入光導(dǎo)管之前和之后前面圖14所示副反射器的透視圖。圖20示出在副反射器440中可以定位監(jiān)控單獨(dú)元件(UV燈管414和416以及各主反射器420、422、424和426)的6個(gè)光導(dǎo)管的位置501-506。位置501A和502A位于副反射器的相對(duì)端并且尤其適于設(shè)計(jì)用來過濾全部或者大部分從主反射器反射的輻射的光導(dǎo)管，從而僅允許來自燈管414和416其中之一的直接輻射經(jīng)過。當(dāng)UV燈410如圖20所示位于副反射器440的左面部分上部并且UV燈412位于副反射器440的右面部分上部時(shí)可以在位置501A設(shè)置用于監(jiān)控通過UV燈管414產(chǎn)生的直接輻射的光導(dǎo)管并在位置502A設(shè)置用于監(jiān)控通過UV燈管416產(chǎn)生的直接輻射的光導(dǎo)管。位置501B和502B為可以分別設(shè)置光導(dǎo)管監(jiān)控UV燈管414和416的可選位置。此外，可以在位置503設(shè)置用于監(jiān)控通過外部主反射器420反射的輻射的光導(dǎo)管，在位置504設(shè)置用于監(jiān)控通過內(nèi)部主反射器422反射的輻射的光導(dǎo)管，在位置505設(shè)置用于監(jiān)控通過內(nèi)部主反射器424反射的輻射的光導(dǎo)管，并且在位置506設(shè)置用于監(jiān)控通過外部主反射器426反射的輻射的光導(dǎo)管。
圖21示出已經(jīng)分別在位置503-506結(jié)合到副反射器440中的光導(dǎo)管510-513以及分別在位置501b和502b形成的光導(dǎo)管514和515。光導(dǎo)管510監(jiān)控外部主反射器420的反射率，光導(dǎo)管511監(jiān)控內(nèi)部主反射器422的反射率，光導(dǎo)管512監(jiān)控內(nèi)部主反射器424的反射率并且光導(dǎo)管513監(jiān)控外部主反射器426的反射率。通過分別在位置503和506穿過副反射器的反射表面的開口形成光導(dǎo)管510和513。分別在位置504和505穿過副反射器的反射表面的開口形成光導(dǎo)管511和512。此外，將擴(kuò)展管裝配到位置504和505處的每個(gè)孔中以拉伸每個(gè)光導(dǎo)管511和512從而進(jìn)一步過濾與每個(gè)導(dǎo)管連接的反射器無關(guān)輻射。此外還裝配有擴(kuò)展導(dǎo)管的光導(dǎo)管514和515分別監(jiān)控UV燈管414和416的強(qiáng)度。
本發(fā)明的一些實(shí)施方式包括位于每個(gè)光導(dǎo)管末端的單獨(dú)UV輻射傳感器。但是在固化工藝期間旋轉(zhuǎn)一個(gè)或者多個(gè)UV燈或者襯底的實(shí)施方式可以采用比每個(gè)燈導(dǎo)管一個(gè)傳感器更少的傳感器。例如，在UV固化期間將燈模塊旋轉(zhuǎn)180度的實(shí)施方式中，可以采用兩個(gè)UV輻射傳感器。例如，設(shè)置第一傳感器檢測(cè)經(jīng)過光導(dǎo)管510、514和512的輻射同時(shí)設(shè)置第二傳感器檢測(cè)經(jīng)過光導(dǎo)管511、515和513的輻射。在另一實(shí)施例中，假設(shè)充分旋轉(zhuǎn)燈模塊(例如270或者360度)以允許在固化期間允許經(jīng)過每個(gè)光導(dǎo)管的光都與該傳感器接觸，則可以采用單獨(dú)傳感器檢測(cè)經(jīng)過各個(gè)光導(dǎo)管510-515的輻射。在單獨(dú)傳感器監(jiān)控多個(gè)燈導(dǎo)管的情況，邏輯或者控制電路(微控制器或者計(jì)算機(jī)處理器)跟蹤旋轉(zhuǎn)的時(shí)序以及來自傳感器的數(shù)據(jù)采樣并且采用時(shí)序信息以及公知的旋轉(zhuǎn)圖案以確定單獨(dú)傳感器的讀數(shù)和哪個(gè)燈管相關(guān)。
為了降低由UV輻射傳感器檢測(cè)到的噪音，人們希望該傳感器盡可能的靠近光導(dǎo)管的出口。在采用單獨(dú)傳感器檢測(cè)經(jīng)過多個(gè)光導(dǎo)管發(fā)出的UV輻射的實(shí)施方式中，可能需要相對(duì)于其他光導(dǎo)管延伸某些光導(dǎo)管的長度以確保有效定位與具體傳感器一起工作的所有光導(dǎo)管在光導(dǎo)管末端和傳感器之間具有類似的距離。作為實(shí)施例，參照?qǐng)D22A和圖22B，兩圖為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的反射器540一側(cè)的透視圖。反射器540包括與在反射器440中形成光導(dǎo)管510、512和514的區(qū)域相應(yīng)的區(qū)域中形成的光導(dǎo)管610、612和614。但是反射器540在其外圍區(qū)域545明顯比反射器440更厚。區(qū)域545包括具有所選曲率半徑的彎曲表面使得每個(gè)光導(dǎo)管510、512和514的末端到傳感器(未示出)具有相等的間距，其中有效設(shè)置該傳感器以在旋轉(zhuǎn)反射器540時(shí)檢測(cè)經(jīng)過各個(gè)孔的UV輻射。
盡管已經(jīng)全面描述了本發(fā)明的若干實(shí)施方式，但是對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說根據(jù)本發(fā)明固化介電膜的其他等效或者替代裝置以及方法是顯而易見的。這些替代物以及等效物也包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種襯底處理設(shè)備，包括限定襯底處理區(qū)的主體；在所述襯底處理區(qū)內(nèi)用于支撐襯底的襯底支架；紫外輻射燈，其與襯底支架間隔設(shè)置，并設(shè)計(jì)用于向位于所述襯底支架上的襯底傳播紫外輻射；紫外輻射燈包括紫外輻射源和部分包圍所述紫外輻射源的主反射器，以及設(shè)置于所述主反射器和所述襯底支架之間的副反射器，所述副反射器適用于使不能與襯底接觸的紫外輻射改變方向朝向襯底。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的襯底處理設(shè)備，其特征在于，所述紫外輻射燈產(chǎn)生基本矩形的紫外輻射泛光圖案以及所述副反射器將所述泛光圖案改變?yōu)榛緢A形的泛光圖案。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的襯底處理設(shè)備，其特征在于，所述副反射器包括上部和下部，其中每個(gè)部分包括(i)相對(duì)的縱向表面，其相接于橫穿縱向表面的長度的頂部處；以及(ii)相對(duì)的橫向表面，其在所述縱向表面的端部之間延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的襯底處理設(shè)備，其特征在于，所述副反射器的上部和下部的所述縱向表面沿縱向一般為凹面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的襯底處理設(shè)備，其特征在于，所述副反射器的上部和下部的所述相對(duì)的橫表面沿橫向一般為凸面。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的襯底處理設(shè)備，其特征在于，所述副反射器的上部的相對(duì)縱向表面一般從所述反射器頂部到頂點(diǎn)向內(nèi)延伸并且所述副反射器下部的相對(duì)縱向表面從所述頂點(diǎn)到反射器的底部向外延伸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的襯底處理設(shè)備，其特征在于，包括與所述襯底支架間隔并設(shè)置于窗口上方的至少兩個(gè)紫外輻射燈，其中所述每個(gè)紫外輻射燈包括細(xì)長的紫外輻射源和部分圍繞所述細(xì)長輻射源的相應(yīng)主反射器，所述至少兩個(gè)紫外輻射燈相互結(jié)合以產(chǎn)生指向所述襯底支架的紫外輻射的泛光圖案。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的襯底處理設(shè)備，其特征在于，還包括使所述襯底處理區(qū)與所述至少兩個(gè)紫外輻射燈分離的窗口，其中設(shè)置所述窗口從而在紫外輻射達(dá)到襯底之前通過所述窗口傳播紫外輻射的泛光圖案。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的襯底處理設(shè)備，其特征在于，以與垂直方向成相對(duì)角度安裝所述至少兩個(gè)紫外輻射燈。
10.一種襯底處理系統(tǒng)，其特征在于，包括限定彼此分離并相鄰的第一和第二處理區(qū)的主體；用于在所述第一處理區(qū)內(nèi)支撐襯底的第一襯底支架以及用于在所述第二處理區(qū)內(nèi)支撐襯底的第二襯底支架；第一紫外輻射燈模塊，其與所述第一襯底支架分隔并設(shè)計(jì)用于向位于所述第一襯底支架上的第一襯底傳播紫外輻射；第二紫外輻射燈模塊，其與所述第二襯底支架分隔并設(shè)計(jì)用于向位于所述第二襯底支架上的第二襯底傳播紫外輻射；第一副反射器，其設(shè)置于所述第一紫外燈模塊和所述襯底支架之間，并用于改變沒有接觸到所述第一襯底的紫外輻射方向從而使其輻射第一襯底；以及第二副反射器，其設(shè)置于所述第二紫外燈模塊和所述襯底支架之間，并用于改變沒有接觸到所述第二襯底的紫外輻射方向從而使其輻射第二襯底。
11.一種用于產(chǎn)生基本圓形的紫外輻射的泛光圖案的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括紫外輻射燈，其包括細(xì)長紫外輻射源和部分圍繞所述細(xì)長紫外輻射源的主反射器，其中所述細(xì)長紫外輻射源和主反射器聯(lián)合產(chǎn)生基本矩形的紫外輻射泛光圖案；以及副反射器，其與所述主反射器間隔并用于改變照射在副反射器的部分所述紫外輻射的矩形泛光圖案的方向，從而產(chǎn)生基本為圓形的紫外輻射泛光圖案。
12.一種固化形成于襯底上的介電材料層的方法，其特征在于，所述方法包括在襯底處理腔室中將具有所述介電材料形成于其上的襯底放置于襯底支架上；通過利用紫外源和主反射器產(chǎn)生基本為矩形的紫外輻射的泛光圖案將所述襯底暴露于紫外輻射中，并且利用設(shè)置于所述主反射器和所述襯底支架之間的副反射器將基本為矩形的泛光圖案改變?yōu)榛緸閳A形的紫外輻射泛光圖案。
13.一種襯底處理設(shè)備，包括限定襯底處理區(qū)的主體；在所述襯底處理區(qū)內(nèi)用于支撐襯底的襯底支架；與所述襯底支架間隔的紫外輻射燈，所述燈用于向位于所述襯底支架上的襯底傳播紫外輻射；以及有效連接的電機(jī)，其用于使所述紫外輻射燈或襯底支架至少其中之一相對(duì)彼此旋轉(zhuǎn)至少180度。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的襯底處理設(shè)備，其特征在于，還包括一個(gè)或多個(gè)反射器，其用于在具有互補(bǔ)高、低亮度區(qū)域的所述襯底上產(chǎn)生紫外輻射的泛光圖案，并當(dāng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述互補(bǔ)高、低亮度區(qū)域結(jié)合產(chǎn)生基本均勻的輻射圖案。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的襯底處理設(shè)備，其特征在于，所述紫外輻射燈包括細(xì)長紫外輻射源，而一個(gè)或多個(gè)反射器包括部分包圍所述細(xì)長輻射源的主反射器。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的襯底處理設(shè)備，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)反射器還包括設(shè)置于所述主反射器和襯底支架之間的副反射器，以及其中所述主反射器用于將紫外輻射從所述輻射源反射至所述襯底支架并且所述副反射器用于減少在所述襯底外部損失的光。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的襯底處理設(shè)備，其特征在于，還包括與所述主體連接以覆蓋所述襯底處理區(qū)的蓋子，所述蓋子包括與所述襯底處理區(qū)上方對(duì)齊的窗口，其中所述窗口透過紫外輻射并設(shè)置于所述襯底支架和所述紫外輻射源之間。
18.一種固化形成于襯底上的介電材料層的方法，所述方法包括在襯底處理腔室內(nèi)將具有介電材料形成于其上的襯底放置于襯底支架上；將所述襯底暴露于來自紫外輻射源的紫外輻射中，所述紫外輻射源與所述襯底支架間隔，同時(shí)在所述曝光步驟期間，使所述紫外輻射源和/或所述襯底以至少180度相對(duì)彼此旋轉(zhuǎn)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的一種固化介電材料層的方法，其特征在于，所述曝光步驟產(chǎn)生具有互補(bǔ)的高亮度區(qū)域和低亮度區(qū)域的基本圓形泛光圖案，在所述曝光步驟期間，在旋轉(zhuǎn)過程中所述兩個(gè)區(qū)域結(jié)合產(chǎn)生基本均勻的輻射圖案，其中在旋轉(zhuǎn)時(shí)所述區(qū)域互相補(bǔ)償從而提供基本均勻的輻射圖案。
20.一種襯底處理設(shè)備，包括限定襯底處理區(qū)的主體在所述襯底處理區(qū)內(nèi)用于支撐襯底的襯底支架；以及第一紫外燈，其與所述襯底支架間隔設(shè)置并設(shè)計(jì)用于向所述襯底支架上的襯底傳播紫外輻射，其中所述第一紫外燈包括第一紫外輻射源和部分包圍所述第一紫外輻射源的第一反射器，其中所述第一反射器具有相對(duì)的內(nèi)反射板和外反射板，所述內(nèi)反射板具有第一反射表面，而所述外反射板具有與第一反射表面不對(duì)稱的第二反射表面。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的襯底處理設(shè)備，其特征在于，還包括第二紫外燈，其與襯底支架間隔設(shè)置并設(shè)計(jì)用于向所述襯底支架上的襯底傳播紫外輻射，其中所述第二紫外燈包括第二紫外輻射源和部分包圍所述第二紫外輻射源的第二反射器，其中所述第二反射器具有相對(duì)的內(nèi)反射板和外反射板，內(nèi)反射板具有第三反射表面，而所述外反射板具有與所述第三反射表面不對(duì)稱的第四反射表面。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的一種襯底處理設(shè)備，其特征在于，還包括設(shè)置于所述第一反射器、第二反射器以及襯底支架之間的第三反射器，其中所述第三反射器用于減少襯底外部的紫外輻射損失。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的襯底處理設(shè)備，其特征在于，還包括使所述襯底處理區(qū)與所述第一和第二紫外燈分開的窗口，其中設(shè)置所述窗口從而在紫外輻射到達(dá)所述襯底之前通過所述窗口透射紫外輻射。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的襯底處理設(shè)備，其特征在于，所述第一紫外燈以相對(duì)垂直方向呈2-25度之間的角度安裝，以及所述第一和第二不對(duì)稱的反射表面用于產(chǎn)生補(bǔ)償所述角度的輻射圖案。
25.一種固化形成于襯底上的介電材料層的方法，所述方法包括在襯底處理腔室中將具有所述介電材料形成于其上的襯底放置于襯底支架上；以及通過利用細(xì)長紫外源產(chǎn)生的輻射將襯底暴露于紫外輻射中并利用部分包圍所述輻射源并彼此不對(duì)稱的第一和第二反射表面改并由所述紫外源產(chǎn)生的所述紫外輻射的方向。
26.一種襯底處理設(shè)備，包括限定襯底處理區(qū)的主體；在所述襯底處理區(qū)內(nèi)用于支撐襯底的襯底支架；紫外輻射燈，其與襯底支架間隔設(shè)置并設(shè)計(jì)為產(chǎn)生并向所述襯底支架上的襯底傳播紫外輻射，所述紫外輻射燈包括紫外輻射源和部分包圍所述紫外輻射源的主反射器；設(shè)置于所述主反射器和所述襯底支架之間的副反射器，配置其用于減少襯底外部漏光，所述副反射器具有內(nèi)表面和外表面以及從所述內(nèi)表面至所述外表面穿過反射器的至少一個(gè)孔；以及光檢測(cè)器，其設(shè)置以接收由所述紫外輻射燈產(chǎn)生并穿過所述至少一個(gè)孔傳播的紫外輻射光。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的襯底處理設(shè)備，其特征在于，包括對(duì)應(yīng)穿過所述反射器的多個(gè)孔的多個(gè)光檢測(cè)器，所述每個(gè)光檢測(cè)器設(shè)置以接收由所述紫外輻射燈產(chǎn)生并通過所述多個(gè)孔的其中之一傳播的紫外輻射光。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的襯底處理設(shè)備，其特征在于，包括單個(gè)光檢測(cè)器，其用于當(dāng)所述副反射器旋轉(zhuǎn)時(shí)接收由所述紫外輻射燈產(chǎn)生的并通過穿過所述反射器的多個(gè)孔傳播的紫外輻射光。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所述的襯底處理設(shè)備，其特征在于，所述穿過所述反射器的孔表面具有高粗糙度，該粗糙度有助于通過多次反射以驅(qū)散接觸所述孔表面的不必要光。
30.根據(jù)權(quán)利要求25所述的襯底處理設(shè)備，其特征在于，穿過所述反射器的所述孔表面涂敷有吸光材料，其吸收傳感器所探測(cè)波長的輻射。
31.根據(jù)權(quán)利要求25所述的襯底處理設(shè)備，其特征在于，還包括空管，其從所述孔延伸以進(jìn)一步限定接觸所述傳感器的光線量。
32.一種襯底處理設(shè)備，其特征在于，包括限定襯底處理區(qū)的主體；在所述襯底處理區(qū)內(nèi)用于支撐襯底的襯底支架；紫外輻射燈，其與襯底支架間隔設(shè)置并且設(shè)計(jì)用于產(chǎn)生并向所述襯底支架上的襯底傳播紫外輻射，所述紫外輻射燈包括紫外輻射源和部分包圍所述紫外輻射源的主反射器，具有反射表面的所述主反射器包括至少一拋物面段和至少一橢圓段。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的襯底處理設(shè)備，其特征在于，所述主反射器包括相對(duì)的內(nèi)反射板和外反射板，其中所述每個(gè)反射板具有包括至少一拋物面段和至少一橢圓段的反射表面。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的襯底處理設(shè)備，其特征在于，所述至少一個(gè)橢圓段具有非聚焦的橢圓曲率。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的襯底處理設(shè)備，其特征在于，所述至少一個(gè)拋物面段反射互相不平行的光線。
36.根據(jù)權(quán)利要求33所述的襯底處理設(shè)備，其特征在于，所述內(nèi)反射板和相對(duì)的外反射板的反射表面為彼此不對(duì)稱的形狀。
37一種襯底處理設(shè)備，其特征在于，包括限定襯底處理區(qū)的主體；在所述襯底處理區(qū)內(nèi)用于支撐襯底的襯底支架；第一紫外燈，其與所述襯底支架間隔設(shè)置并且設(shè)計(jì)用于產(chǎn)生并向所述襯底支架上的襯底傳播紫外輻射，所述第一紫外燈包括第一紫外輻射源和部分包圍所述紫外輻射源的第一反射器，具有反射表面的所述第一反射器包括至少一拋物面段和至少一橢圓段；以及第二紫外燈，其與所述襯底支架間隔設(shè)置并且設(shè)計(jì)用于產(chǎn)生并向所述襯底支架上的襯底傳播紫外輻射，所述第二紫外燈包括第二紫外輻射源和部分包圍所述紫外輻射源的第二反射器，具有反射表面的所述第二反射器包括至少一拋物面段和至少一橢圓段。
38.一種固化形成于襯底上的介電材料層的方法，其特征在于，所述方法包括在襯底處理腔室中將具有所述介電材料沉積于其上的襯底放置于襯底支架上；以及通過利用細(xì)長紫外源產(chǎn)生的輻射將襯底暴露于紫外輻射中以及利用部分包圍所述輻射源并相對(duì)的第一和第二反射表面改變由所述紫外源產(chǎn)生的所述紫外輻射的方向，其中所述相對(duì)的第一和第二表面的至少其中之一包括至少一個(gè)拋物面段和至少一個(gè)橢圓段。
全文摘要
本發(fā)明的實(shí)施方式主要涉及一種用于固化沉積于襯底上的介電材料的紫外固化腔室以及利用紫外輻射固化介電材料的方法。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的一種襯底處理設(shè)備包括限定襯底處理區(qū)的主體；在所述襯底處理區(qū)內(nèi)支撐襯底的襯底支架；與所述襯底支架間隔設(shè)置的紫外輻射燈，所述燈設(shè)計(jì)用于向位于所述襯底支架上的襯底傳播紫外輻射；以及運(yùn)轉(zhuǎn)耦合的電機(jī)使所述紫外輻射燈或襯底支架的至少其中之一相對(duì)彼此旋轉(zhuǎn)至少180度。所述襯底處理設(shè)備還可包括一個(gè)或多個(gè)反射器，其用于在襯底上產(chǎn)生紫外輻射的泛光圖案，所述圖案具有高亮度區(qū)域和低亮度區(qū)域，當(dāng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述區(qū)域結(jié)合而產(chǎn)生基本均勻的輻射圖案。在本發(fā)明中還公開了其他實(shí)施方式。
文檔編號(hào)C23C16/56GK101093786SQ200710087479
公開日2007年12月26日 申請(qǐng)日期2007年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月17日
發(fā)明者胡安·卡洛斯·羅奇-阿爾維斯, 托馬斯·諾瓦克, 戴爾·R·杜·博伊斯, 薩尼夫·巴魯賈, 斯科特·A·亨德里克森, 達(dá)斯廷·W·胡, 安德茲·卡祖巴, 湯姆·K·喬, 希姆·M·薩德, 恩德卡·O·米科蒂 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料股份有限公司