專利名稱：用于在uv腔室中調(diào)節(jié)晶圓處理輪廓的方法及裝置的制作方法
用于在UV腔室中調(diào)節(jié)晶圓處理輪廓的方法及裝置發(fā)明背景發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明的實施例大體上關(guān)于紫外線(UV)硬化腔室。更特定地說，本發(fā)明的實施例關(guān)于用以提供遍布基板的表面的均勻UV輻射照射輪廓的方法與裝置，其中該基板被放置在UV硬化腔室中。
背景技術(shù)：
描述具有低介電常數(shù)(低k)的材料，諸如氧化硅(SiOx)、碳化硅(SiCx)和摻雜碳的氧化硅(SiOxCy)，在半導體器件的制造中有極廣泛的應(yīng)用。用低k材料作為導電互連之間的金屬間和/或?qū)娱g電介質(zhì)會減少由于電容效應(yīng)導致的信號傳播的延遲。介電層的介電常數(shù)越低，則電介質(zhì)的電容越低且集成電路(IC)的RC延遲越低。目前的努力著重在針對大部分先進技術(shù)需求而發(fā)展k值小于2.5的低k介電材料(時常稱為超低k(ULK)電介質(zhì))?？山逵蓪⒖諝饪障恫⑷氲降蚹電介質(zhì)母體(low-kdielectric matrix)內(nèi)而產(chǎn)生多孔介電材料來獲得超低k介電材料。制造多孔電介質(zhì)的方法通常涉及形成“前驅(qū)物膜”，“前驅(qū)物膜”含有兩個部分:成孔劑(通常是有機材料，諸如碳氫化合物)與結(jié)構(gòu)前體或介電材料(例如含硅材料)。一旦在基板上形成前驅(qū)物膜，可移除成孔劑部分，留下結(jié)構(gòu)上完整的多孔電介質(zhì)母體或氧化物網(wǎng)絡(luò)。用以從前驅(qū)物膜移除成孔劑的技術(shù)包括例如熱工藝，其中基板被加熱到足以使有機成孔劑分解與蒸發(fā)的溫度。用以從前驅(qū)物膜移除成孔劑的一個已知熱工藝包括UV硬化過程，UV硬化過程有助于CVD氧化硅膜的后處理。目前的UV硬化過程是藉由UV燈10來執(zhí)行，UV燈10具有被裝設(shè)在殼體14內(nèi)的狹長UV燈泡12，如圖8所示。殼體14可包括一或更多個反射件16， 反射件16面對UV燈泡12且將UV輻射引導成圓形基板20上方的泛流圖案18。盡管反射件16會反射在泛流圖案18內(nèi)撞擊反射件表面的大部分的輻射,一些輻射會逃離反射件表面并落到覆蓋住基板的圖案18的邊界的外面(參見圖8)。解決此問題的一種方式是在硬化期間將UV燈繞著基板的中心旋轉(zhuǎn)，以致由UV燈所產(chǎn)生的實質(zhì)上矩形的曝光圖案可補償基板周邊處的照明損失，藉此提升基板平面中的照明均勻性。然而，隨著時間演進，此配置的輸出仍在基板的中心處產(chǎn)生大尖峰，這是因為在中心處的UV輻射更正交于基板，且在邊緣處的UV輻射更傾斜或更弱。盡管可使用反射件(未圖示，通常設(shè)置在UV燈與基板之間)來稍微地調(diào)節(jié)尖峰，基板的膜輪廓仍將是中心高的，除非UV輻射被阻隔掉。將光阻隔會明顯地降低UV源的總效率，這不是令人所樂見的。此外，殼體14與反射件的使用將無可避免地產(chǎn)生入射到UV真空窗口的表面上的光，其中UV真空窗口設(shè)置在處理區(qū)域內(nèi)且被密封到殼體14以維持真空。行進穿過UV真空窗口的光，在光從空氣到玻璃且位于UV真空窗口的另一側(cè)處時以及在光從玻璃回到空氣時，皆會被反射。所反射的光的量即是已知的“反射損失”，“反射損失”亦會負面地影響基板上的中心至邊緣處理非均勻性。所以，此技藝中存在一種UV腔室的需求，該UV腔室可用以有效地硬化被沉積在基板上的膜，同時可改善膜均勻性與產(chǎn)能。
發(fā)明概要本發(fā)明的實施例大體上提供用以提供遍布基板表面的均勻UV輻射照射輪廓的裝置與方法。在一實施例中，提供一種基板處理工具。該工具大體上包括:處理腔室，該處理腔室定義處理區(qū)域；基板支撐件，該基板支撐件用以支撐基板在該處理區(qū)域內(nèi)；紫外線(UV)輻射源，該UV輻射源和該基板支撐件隔離，且該UV輻射源被配置成朝向設(shè)置在該基板支撐件上的該基板傳輸紫外線輻射；以及光透射窗口，該光透射窗口設(shè)置在該UV輻射源與該基板支撐件之間，該光透射窗口具有被涂覆在該光透射窗口上的光學膜層。在一不例中，該光學膜層在徑向方向上具有非均勻厚度輪廓，其中該光學膜層在該光透射窗口的周邊區(qū)域處的厚度比在該光學膜層的中心區(qū)域處的厚度相對更厚。在另一實施例中，提供一種提供遍布基板的表面的均勻UV輻射照射輪廓的方法，該基板被放置在處理腔室中。該方法大體上包括以下步驟:提供處理腔室，該處理腔室定義處理區(qū)域，該處理腔室具有UV輻射源；以及將從該UV輻射源被放射的紫外線輻射傳輸通過光透射窗口而朝向設(shè)置在基板支撐件上的該基板，其中該光透射窗口被涂覆有第一光學膜層，且該第一光學膜層的厚度被調(diào)節(jié)成以致設(shè)置在該光透射窗口下方的該基板的周邊接收比該基板的中心區(qū)域更高的UV照射。 在又另一實施例中，提供一種用在紫外線處理腔室中的光透射窗口。該光透射窗口大體上包括:窗口主體，該窗口主體具有第一表面與第二表面，該第一表面平行于該第二表面且和該第二表面相對，且該窗口主體被配置成維持該紫外線處理腔室的真空，該窗口主體包含:光學膜層，該光學膜層被沉積在該窗口主體的該第一與/或該第二表面上，該光學膜層在徑向方向上具有非均勻厚度輪廓，其中該光學膜層在該窗口主體的周邊區(qū)域處的厚度比在該第一光學膜層的中心區(qū)域處的厚度相對更厚，以及其中該光學膜層包含單一抗反射涂層(ARC)或具有多個交替對比折射率層的壓合ARC膜堆棧。附圖簡述 可藉由參考本發(fā)明的實施例來詳細理解本發(fā)明的上述特征，本發(fā)明的詳細說明簡短地在前面概述過，其中一些實施例在附圖中示出。但是應(yīng)注意的是，附圖僅示出本發(fā)明的典型實施例，因此附圖不應(yīng)被視為會對本發(fā)明范疇構(gòu)成限制，這是因為本發(fā)明可允許其它等效實施例。

圖1是半導體處理系統(tǒng)的平面圖，本發(fā)明的實施例可被并入到該半導體處理系統(tǒng)中。圖2是配置用于UV硬化的半導體處理系統(tǒng)的串接處理腔室的示意圖。圖3是具有蓋組件的串接處理腔室的部分剖視圖，蓋組件具有分別設(shè)置在兩個處理區(qū)域上方的兩個UV燈泡。圖4是不具有蓋組件的處理腔室之一的一部分的示意等尺寸剖視圖。圖5A是圖4中的不具有窗口組件的處理腔室的示意等尺寸剖視圖。圖5B是被顯示在圖5A中的噴頭的剖視局部放大圖。圖6是圖5A中的處理腔室的示意剖視圖，該圖顯示氣體流動路徑。圖7A-7D圖示根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的簡化的UV真空窗口或透明噴頭的剖視圖，該簡化的UV真空窗口或透明噴頭具有被沉積在該簡化的UV真空窗口或透明噴頭上的光學膜層。圖8是現(xiàn)有技術(shù)UV燈的透視圖，該圖示意地繪示由圓形基板上方的燈所產(chǎn)生的泛流圖案。圖9是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的簡化的UV真空窗口的俯視圖，該簡化的UV真空窗口具有被沉積在該簡化的UV真空窗口上的光學膜層。圖1OA是圖7B的UV真空窗口的示意剖視圖，該UV真空窗口具有被沉積在ARC層的周邊區(qū)域處的紅外線吸收層。圖1OB是UV真空窗口的示意剖視圖，該UV真空窗口具有被沉積在該UV真空窗口上的而位在實質(zhì)上相同高度的紅外線吸收層與ARC層。為促進了解，在可能時使用相同的組件符號來表示該等圖式共有的相同組件。應(yīng)了解，在一實施例中被揭示的組件可有利地被利用到其它實施例上而不需特別詳述。具體描述本發(fā)明的實施例提供用于UV硬化的處理腔室，其中串接處理腔室提供兩個分離且鄰近的處理區(qū)域在腔室主體中以及蓋，該蓋具有分別在各個處理區(qū)域上方對準的一或更多個UV真空窗口。在各種實施例中，UV真空窗口可以被涂覆有光學膜層，以藉由操縱光學膜層的組成和厚度，而改善期·望波長的透射并調(diào)節(jié)遍布基板的UV輻射分布，藉此提供基板的邊緣高照射輪廓而補償現(xiàn)存的中心高的處理輪廓。可基于UV輻射的入射角、波長與/或照射強度而訂制光學膜層的組成與厚度。示例性硬件圖1顯示可使用本發(fā)明的實施例的半導體處理系統(tǒng)100的平面圖。系統(tǒng)100圖示可從美國加州圣大克勞拉市的應(yīng)用材料公司商業(yè)上獲得的300mmProducerTM處理系統(tǒng)的示范性實施例。處理系統(tǒng)100是具有必要的處理設(shè)施被支撐在主框架結(jié)構(gòu)101上的自容系統(tǒng)(self-contained system)。處理系統(tǒng)100大體上包括前端平臺區(qū)域102、傳送腔室111、一系列的串接處理腔室106與背端138，前端平臺區(qū)域102是基板匣109被支撐及基板被裝載到負載閉鎖腔室112內(nèi)與從負載閉鎖腔室112被卸載之處，傳送腔室111容納有基板處置器113，該系列的串接處理腔室106被裝設(shè)在傳送腔室111上，背端138容納有需要用于系統(tǒng)100的操作的支持設(shè)施(諸如氣體面板103與功率分布面板105)。各個串接處理腔室106包括用以處理基板的兩個處理區(qū)域(圖3)。這兩個處理區(qū)域共享公共的氣體供應(yīng)、公共的壓力控制和公共的工藝氣體排放/泵送系統(tǒng)。系統(tǒng)的模塊化設(shè)計使得從任何一組態(tài)迅速轉(zhuǎn)換成任何其它組態(tài)成為可能?？蔀榱藞?zhí)行特定工藝步驟的目的而改變腔室的配置與組合。根據(jù)以下所述的本發(fā)明的方面，串接處理腔室106的任一個可包括蓋，該蓋包括一或更多個紫外線(UV)燈以用于基板上的低k材料的硬化過程與/或用于腔室清潔過程。在一實施例中，所有三個串接處理腔室106具有UV燈，并且所有三個串接處理腔室106配置作為UV硬化腔室而能并行地運行以達到最大產(chǎn)能。在串接處理腔室106沒有全部配置作為UV硬化腔室的一替代性實施例中，系統(tǒng)100可適合一或更多個串接處理腔室所用，該一或更多個串接處理腔室具有已知可容納各種其它已知過程(諸如化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、蝕刻與諸如此類者)的支持腔室硬件。例如，系統(tǒng)100可配置成使串接處理腔室106的一個作為用以在基板上沉積材料(諸如低介電常數(shù)(k)膜)的CVD腔室。此類組態(tài)可將研發(fā)制造利用率予以最大化，并且若希望的話，可去除所沉積的膜暴露至空氣?？刂破?40 (包括中央處理單元(CPU) 144、存儲器142與支持電路146)耦接到半導體處理系統(tǒng)100的各種部件，以促進本發(fā)明的過程的控制。存儲器142可以是任何的計算機可讀媒體，諸如隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、軟盤、硬盤或任何其它形式的數(shù)字儲存器，無論對于半導體處理系統(tǒng)100或CPU144是本地的或遠程的皆可。支持電路146耦接到CPU144而用于以傳統(tǒng)方式支持CPU。該等電路包括高速緩存、電源、時鐘電路、輸入/輸出電路與子系統(tǒng)及諸如此類者。當被儲存在存儲器142中的軟件例程或一系列的程序指令被CPU144執(zhí)行時，該軟件例程或該系列的程序指令會使UV硬化串接處理腔室106執(zhí)行本發(fā)明的過程。圖2圖示配置用于UV硬化的半導體處理系統(tǒng)100的串接處理腔室106的一個。串接處理腔室106包括主體200與蓋202，蓋202可樞接至主體200。腔室主體200可由鋁制成。耦接到蓋202的是兩個殼體204，各個殼體204耦接到入口 206以及出口 208以使冷卻空氣通過殼體204內(nèi)部。中央加壓空氣源210提供足夠流率的空氣到入口 206，以確保與串接處理腔室106相關(guān)聯(lián)的任何UV燈燈泡與/或燈泡的功率源214的適當操作。各個殼體204包括穿孔215，穿孔215鄰近功率源214，以從功率源214接收微波功率。出口 208接收來自殼體204的排放氣體，排放氣體被公共的排放系統(tǒng)212收集，排放系統(tǒng)212可包括洗滌器以移除由UV燈泡潛在地產(chǎn)生的臭氧(取決于燈泡選擇)。圖3顯示具有蓋202、殼體204與功率源214的串接處理腔室106的部分剖視圖。各個殼體204覆蓋住各自的一或更多個UV燈燈泡302，各自的一或更多個UV燈燈泡302分別設(shè)置在被定義在主體200內(nèi)的兩個處理區(qū)域300上方。各個處理區(qū)域300包括加熱基板支撐件(諸如載座306)以支撐處理區(qū)域300內(nèi)的基板308。載座306可由陶瓷或金屬(諸如鋁)制成。載座306可耦接到桿310，其中桿310延伸穿過主體200的底部且載座306由驅(qū)動系統(tǒng)312來操作以在處理區(qū)域300中將載座306朝向和遠離UV燈燈泡302移動。驅(qū)動系統(tǒng)312還可在硬化期間將載座306旋轉(zhuǎn)與/或平移，以進一步提升基板照明的均勻性。大體上，可使用任何UV源，諸如汞微波弧燈、脈沖式氙閃光燈或高效率UV發(fā)光二極管陣列。UV燈燈泡302是密封的等離子燈泡，該密封的等離子燈泡被填充有通過功率源214激發(fā)的一或更多種氣體(諸如氙(Xe)或汞(Hg))。在UV燈燈泡302作為UV源的一實施例中，UV燈燈泡302可在UV燈燈泡302內(nèi)包括電極或燈絲，以致功率源214代表到電極的電路與/或電流供應(yīng)(諸如直流(DC)或脈沖式DC)。在特定實施例中，功率源214可包括射頻(RF)能量源，RF能量源能夠激發(fā)UV燈燈泡302內(nèi)的氣體以通過產(chǎn)生等離子體而增加燈泡亮度。用以提升基板照明的均勻性的各種構(gòu)思包括燈陣列的使用(燈陣列的使用亦可用以改變?nèi)肷涔獾牟ㄩL分布)、基板與燈頭的相對運動(包括旋轉(zhuǎn)與周期性平移(掃掠))與燈反射件形狀與/或位置的實時變更。取決于應(yīng)用，燈泡302經(jīng)選擇以放射從170nm到400nm的寬帶波長的光。在本發(fā)明的一實施例中，燈泡302放射從185nm到255nm的波長的光。經(jīng)選擇用于燈泡302內(nèi)的氣體可決定所放射的波長。盡管圖上圖示單一燈泡，可設(shè)置UV燈燈泡陣列。UV燈陣列可包括少至兩個燈泡，該兩個燈泡由單一功率源或分開的功率源來供應(yīng)功率。在一方面，該U V燈陣列包括用以放射第一波長分布的第一燈泡以及用以放射第二波長分布的第二燈泡。因此，除了調(diào)整氣體流量、組成、壓力、基板溫度與/或UV真空窗口或透明噴頭表面上的各種涂覆輪廓(將在下文參照圖7A-7D與圖9討論)以外，可通過在給定的硬化腔室內(nèi)以各種燈定義各種照明序列來控制硬化過程。此外，在多硬化腔室系統(tǒng)上，可通過定義各個串接硬化腔室中的處理序列來將硬化過程予以進一步完美化，其中在參數(shù)(諸如供各個處理序列所用的用于特定部分的硬化的燈光譜、基板溫度、外界氣體組成與壓力)方面獨立地控制各個處理序列?；灞凰瓦M到處理區(qū)域300內(nèi)，以執(zhí)行被沉積在基板308上的介電膜的后處理硬化。膜可以是具有成孔劑的低k介電膜，該膜包括例如硅骨干結(jié)構(gòu)與碳在膜內(nèi)。在操作中，從UV燈燈泡302被放射出的UV光藉由通過一或更多個UV真空窗口 314而進入處理區(qū)域300，其中該些UV真空窗口 314設(shè)置在蓋202中的穿孔中。UV真空窗口 314可由不含OH的合成石英玻璃制成且具有足夠的厚度(例如I英寸)以維持真空而不會破裂。UV真空窗口 314可具有約200mm到約375mm的直徑以及約25.4mm的厚度。UV真空窗口 314的表面可被沉積有單一抗反射涂層(ARC)或具有多個交替對比折射率層的壓合ARC膜堆棧。UV真空窗口 314的表面可被研磨以提供約1.2到約3.6微英寸的期望表面光潔度。在一實施例中，UV真空窗口 314是能夠透射低至約150nm的UV光的熔融石英(fused silica)。因為蓋202密封到主體200，并且窗口 314被密封到蓋202，處理區(qū)域300提供能夠維持從約I托到約650托的壓力的容積。處理或清潔氣體接著經(jīng)由兩個入口通道316的相應(yīng)通道進入處理區(qū)域300且經(jīng)由公共的出口端口 318離開處理區(qū)域300。此外，被供應(yīng)到殼體204的內(nèi)部的冷卻空氣循環(huán)越過燈泡302，但通過UV真空窗口 314和處理區(qū)域300隔離。在UV曝光之后，碳鍵斷裂且碳從膜去 氣，留下硅骨干并增加孔隙度，這會降低k值且降低膜的電流承載能力。殼體204可包括由澆鑄石英襯里304(作為主要反射件)所定義的內(nèi)部拋物線或橢圓表面，其中澆鑄石英襯里304被涂覆有二色性膜。UV燈燈泡302被石英襯里304部分地環(huán)繞，石英襯里304用以反射從UV燈燈泡302被放射的UV光。根據(jù)由石英襯里304所引導到處理區(qū)域300內(nèi)的UV光的圖案，UV光被成形為適合用于硬化過程以及腔室清潔過程。通過移動與改變內(nèi)部拋物線表面的形狀，石英襯里304可調(diào)整，以更佳地適合用在各個過程或任務(wù)。此外，由于二色性膜，石英襯里304可透射紅外線光并反射由燈泡302放射的紫外線光。二色性膜通常構(gòu)成周期性多層膜，該周期性多層膜由具有交替的高與低折射率的不同介電材料所組成。由于涂層是非金屬的，向下入射到澆鑄石英襯里304的背側(cè)上的來自功率源214的微波輻射不會和經(jīng)調(diào)節(jié)的層顯著地起交互作用或被經(jīng)調(diào)節(jié)的層所吸收，且可容易地被透射以將燈泡302中的氣體離子化。在一實施例中，可在硬化期間通過繞著基板中心來旋轉(zhuǎn)UV燈，以達到基板平面中的照明均勻性的提升，以致由UV燈所產(chǎn)生的實質(zhì)上矩形的曝光圖案可補償在基板周邊處的照明損失。在另一實施例中，在硬化與/或清潔期間，旋轉(zhuǎn)或周期性地移動石英襯里304亦可提升在基板平面中的照明均勻性?；蛘?，整個殼體204可在基板308上方周期性地旋轉(zhuǎn)或平移，同時石英襯里304相對于燈泡302是靜止的。在又另一實施例中，取決于應(yīng)用的需求，經(jīng)由載座306的基板308的旋轉(zhuǎn)或周期性平移系提供基板308與燈泡302之間的相對運動，以提升照明與硬化均勻性。為了控制貫通處理腔室的氣體流動輪廓，硬件的設(shè)計使得特定的氣體流動輪廓分布能遍布UV腔室、燈加熱的腔室或其它腔室(其中“光”能用以處理膜或催化反應(yīng))中被處理的基板308，無論是直接地在基板308上或在基板308上方皆可。如圖4所示，窗口組件設(shè)置在處理腔室400內(nèi)，以固持住UV真空窗口 412。窗口組件包括真空窗口夾件410，真空窗口夾件410座落在主體200的一部分上且支撐UV真空窗口 412，UV光可從UV燈燈泡302通過UV真空窗口 412，UV真空窗口 412是主體200上方的蓋組件的一部分。UV真空窗口 412設(shè)置在UV輻射源(諸如UV燈燈泡302)與載座306之間。UV輻射源和載座306隔離，并且UV輻射源配置成產(chǎn)生且傳輸紫外線輻射到設(shè)置在載座306上的基板308。在一實施例中，透明噴頭414設(shè)置在處理區(qū)域300內(nèi)且位于UV真空窗口 412與載座306之間。透明噴頭定義介于真空窗口 412與透明噴頭414之間的上處理區(qū)域320 (第5A圖)，并且進一步定義介于透明噴頭414與載座306之間的下處理區(qū)域322。透明噴頭414具有一或更多個通道416被形成穿過透明噴頭414，以致上處理區(qū)域320和下處理區(qū)域322流體連通。通道416可具有粗糙表面418 (有時稱為“霜狀(frosted) ”)，以致通道416不是完全透明的，此會在基板308上潛在地造成陰影且損害適當?shù)哪び不?。霜狀通?16將UV光漫射，因此處理期間在基板308上沒有光圖案。透明噴頭414可作為第二 UV窗口，UV光可通過該第二 UV窗口而抵達基板308。作為第二 UV窗口，噴頭414對于期望用于基板308上的膜的硬化的光波長可以是透明的。透明噴頭可由各種透明材料(諸如石英或藍寶石)形成?？赏ㄟ^鉆孔穿過石英片來形成通道416，以將透明噴頭414形成為且塑形為嵌設(shè)在處理區(qū)域300內(nèi)。石英片的表面可經(jīng)熱研磨(flame polish)，而鉆孔可經(jīng)蝕刻以形成粗糙表面418 (第5B圖)。通道416的尺寸與密度可以是均勻的或非均勻的，以達成期望的遍布基板表面的流動特性。通道416可具有均勻流動輪廓(其中遍布基板308的每個徑向面積的流量為一致的)，或氣體流動可較佳地到基板308的中心或邊緣。由氧化鋁制成的氣體分布環(huán)420設(shè)置在處理區(qū)域300內(nèi)且靠近UV腔室的側(cè)壁。氣體分布環(huán)420可包含基底分布環(huán)421與氣體入口環(huán)423?；追植辑h(huán)421可具有一或更多個氣體分布環(huán)通道426。該一或更多個氣體分布環(huán)通道426將氣體分布環(huán)420的內(nèi)腔424和上處理區(qū)域320耦接，在透明 噴頭414上方于內(nèi)腔424與上處理區(qū)域320之間形成了氣體流動路徑。氣體出口環(huán)430在處理區(qū)域300內(nèi)相對地設(shè)置在氣體分布環(huán)420與透明噴頭414下方且靠近UV腔室的側(cè)壁。氣體出口環(huán)430亦具有一或更多個氣體出口信道436，氣體出口信道436將氣體出口環(huán)430的內(nèi)腔434和下處理區(qū)域322耦接，在下處理區(qū)域322與氣體出口內(nèi)腔434之間形成了氣體流動路徑。圖6圖示圖5A中的處理腔室的示意剖視圖，該剖視圖顯示氣體流動路徑。凈化氣體或其它類型的氣體可被注射到介于UV真空窗口 412與透明噴頭414之間的上處理區(qū)域320內(nèi)、通過透明噴頭414、且從透明噴頭414向下朝向基板?？烧{(diào)整通道416、426、436的尺寸與氣體流速，以致背壓形成能將向下朝向基板308的流動均勻化。氣體流動從上方在基板之上沖洗、同心地向外散布并經(jīng)由氣體出口通道436離開下處理區(qū)域322且到泵610。箭頭605描繪從氣體分布環(huán)420、通過透明噴頭414、越過基板上方308、通過氣體出口環(huán)430且離開腔室400的氣體流動路徑。在一實例中，氣體可進入被形成在氣體入口環(huán)423中的氣體入口且流動通過氣體分布環(huán)內(nèi)部通道424并離開氣體出口環(huán)430的通道426。氣體填充透明噴頭414上方的體積(例如上處理區(qū)域320)且流動通過噴頭通道416。接著，氣體同心地且徑向地流動越過基板308到氣體出口通道436。氣體接著從下處理區(qū)域322被排出、進入氣體出口環(huán)內(nèi)部通道434、流動通過內(nèi)部通道434并離開氣體出口 438進入到氣體排放埠317內(nèi)且到泵610。可調(diào)整通道416、426、436的密度與尺寸，以增加或減少所期望的氣體流動速度。取決于噴頭414中的通道416的圖案，流動可以是均勻的(與基板區(qū)域成比例)或較佳地朝向中心或邊緣。因此，氣體流動輪廓可被控制成遍布基板308而能提供期望的均勻或非均勻分布。此外，遍布基板308的溫度輪廓亦可被控制成均勻或非均勻的，而提供不僅產(chǎn)生遍布基板的均勻氣體流動與溫度輪廓的能力，也提供產(chǎn)生且控制期望的非均勻氣體與溫度輪廓的能力。窗口組件(尤其是透明噴頭414與相關(guān)的部件)的更詳細描述/優(yōu)點進一步被描述在公元2011年9月29日由Baluja等人提出申請的共同受讓的美國專利申請案第13/248，656號(代理人卷號15632)中，此案件在此通過引用的方式整體地被并入到本文。選擇性地被涂覆的U V窗口如上所指出，由于基板的一些部分在傳統(tǒng)的UV硬化過程期間可能落到由UV燈10所產(chǎn)生的矩形泛流圖案的邊界的外面的事實，傳統(tǒng)的UV硬化過程在基板平面中產(chǎn)生中心-至-邊緣的非均勻UV照明強度(參見圖8)。此外，殼體14與反射件的使用可能無可避免地產(chǎn)生入射到UV真空窗口的表面上的光，此在當光行進通過UV真空窗口時會在界面處造成“反射損失”且因此負面地影響基板上的中心至邊緣處理非均勻性。為了解決此問題，本申請案發(fā)明人已經(jīng)提出各種方式來提供邊緣高的基板照射輪廓，而不會阻隔UV輻射。應(yīng)了解的是，如圖7A-7D所示的光學涂層沒有依比例繪制且為了說明目的已經(jīng)被夸張化。在各種實施例中，光學涂層選擇性地被沉積在UV真空窗口 314的一側(cè)或兩側(cè)上，以改善期望波長的透射并調(diào)節(jié)遍布基板的UV輻射分布。在一實例中，光學涂層被沉積在UV真空窗口 314的頂側(cè)(面對UV源)上。光學涂層可以是有機或介電材料。在一實施例中，光學涂層是抗反射涂層(ARC)，抗反射涂層用以當UV輻射通過UV腔室窗口 314時減少反射。光學涂層可以是透明層，以致從此層的兩邊界被反射的光波能彼此抵消。通常藉由ARC材料的下列三個方面來選擇ARC層以減少或去除任何反射光波一ARC的折射率(n)、吸收率(k)與厚度(t)，以產(chǎn)生反射光的相位抵消和吸收。所需要的n、k與t值可取決于下方物體的厚度與性質(zhì)而改變，并且需要針對各個特定應(yīng)用而調(diào)整，如下文所將討論。所以，ARC層提供從一媒介到另一媒介的更平順過渡，并且可甚至用以提供在選擇波長上的零反射?？筛鶕?jù)輻射的入射角、波長與/或照射強度，通過操縱被沉積在UV真空窗口 314上的ARC層的組成與厚度來控制通過UV真空窗口 314的輻射功率的分布?？烧{(diào)節(jié)ARC層從中心到邊緣的厚度，以變更相對于照射強度與入射角的UV照射輪廓?？舍槍RC層的折射率適當?shù)卣{(diào)整ARC層的厚度，以將期望波長光譜的吸收最大化。在一實施例中，ARC層能夠以提供具有邊緣高基板照射輪廓的中心-至-邊緣處理非均勻性的方式被沉積在UV真空窗口 314的表面上。ARC層可以是單一膜層或具有交替對比折射率層的壓合ARC膜堆棧，這取決于在廣大頻率范圍(諸如IR、可見光或UV)中的輻射波長(在單一或多個波長上)。即，ARC層可作為帶通濾波器以獲得對于較廣帶通的感興趣波長的較佳透射。可將ARC層的涂層性質(zhì)予以偏離，以致ARC層的直徑效率隨著輻射的入射角而改變。因為在中心處的UV輻射更正交于UV真空窗口 /ARC層，且在邊緣處的UV輻射更傾斜，非均勻涂層將造成高的中心-至-邊緣的補償輪廓?？舍槍μ囟ㄈ肷浣茄刂霃綄⒎蔷鶆駻RC層中心-至-邊緣進行優(yōu)化，這進而能控制透射通過UV真空窗口的輻射的量以及因而能控制遍布設(shè)置在下方的基板的輻射的分布，因為硬化速率正比于設(shè)置在下方的基板所接收的輻射的量。為了提供邊緣高的基板照射輪廓，在圖7A所示的一實施例中，可以ARC層于徑向方向上在UV真空窗口 314的邊緣處的厚度比在UV真空窗口 314的中心區(qū)域處相對更厚的方式，將ARC層702沉積在UV真空窗口 314上，從而使設(shè)置在UV真空窗口 314下方的基板(未圖示)的周邊接收比中心更高的UV照射，以補償現(xiàn)存的中心高的處理非均勻問題?？墒褂萌魏芜m當?shù)募夹g(shù)來獲得此類非均勻厚度輪廓。例如，可在沉積期間使用屏蔽框或諸如此類(未圖示)，以將UV真空窗口 314的中心區(qū)域掩擋住而免于沉積材料?；蛘?，掩模材料(未圖示)或諸如此類可在沉積ARC層之前設(shè)置在UV真空窗口 314的頂側(cè)314A上且環(huán)繞周邊，以在UV真空窗口 314上達成邊緣高的ARC層。在任一種情況中，ARC層的總厚度可被控制在介于約30nm與約3000nm之間，諸如約50nm與約lOOOnm。在一實施例中，ARC層702的總厚度在UV真空窗口 314的中心區(qū)域處可在介于約20nm與約800nm之間變化，并且厚度可從中心區(qū)域向周邊逐漸地增加，而周邊處的總厚度在介于約80nm與約2000nm之間。ARC層702可進一步被研磨與/或研光，以獲得期望的厚度輪廓與/或膜粗糙度。ARC層可被沉積在UV真空窗口 314的頂側(cè)314A與/或底側(cè)314B上。在一替代性實施例中，ARC層可被沉積在UV真空窗口 314的周邊區(qū)域處，留下UV真空窗口 314的中心未涂覆，如圖7B所示。這可以通過任何適當?shù)募夹g(shù)(諸如傳統(tǒng)的光刻與蝕刻過程)來實現(xiàn)。例如，阻劑掩模圖案(未圖標)可被施用到ARC層704的表面上，以使用適當?shù)幕瘜W蝕刻劑將期望的圖案顯影且轉(zhuǎn)移到ARC層，藉此在ARC層704的中心區(qū)域處獲得一或更多個開口。圖9顯示示例性UV真空窗口 314的俯視圖，該UV真空窗口 314具有未被涂覆ARC層704的中心區(qū)域706。盡管圖上顯示中心區(qū)域706具有未被涂覆的圓形，中心區(qū)域706可以具有任何期望的形狀。缺乏涂層的中心區(qū)域706對UV真空窗口 314的總面積的比例可以介于約30%與約95%之間，諸如介于約60%與約85%之間，此比例可取決于基板上的期望照射輪廓與/或UV燈的安排而改變。在UV真空窗口 314具有約375mm的直徑“B”以及約25.4mm的厚度的實施例中，缺乏涂層的中心區(qū)域706的直徑“A”可以介于約50mm與約IOOmm之間，例如直徑為約80mm。可通過PVD、CVD或其它適當?shù)某练e技術(shù)將ARC層702、704形成在UV真空窗口 314的頂側(cè)314A與/或底側(cè)314B上。ARC層702、704可以是具有期望膜透射率與折射率的任何材料。ARC層702、704可經(jīng)選擇而具有介于空氣的折射率與UV真空窗口 314的折射率之間的折射率。在一實施例中，ARC層702、704經(jīng)選擇而具有約1.1的折射率。在各種實施例中，ARC層702、704可包含有機抗反射涂層(諸如聚酰胺或諸如此類)或介電抗反射涂層(諸如氮化硅、氧化鈦、非晶碳材料等)，這些材料有助于將光透射通過UV真空窗口 314到UV真空窗口 314下方的基板308。其它適當?shù)牟牧?諸如氮氧化硅(SiON)、氧化錫(SnO2)、氧化硅(SiO2)或以上者的組合)亦可用于ARC層702、704。在ARC層被形成在UV真空窗口 314之后，ARC層702、704的表面可被研磨以提供具有期望表面光潔度(例如約1.2到約3.6微英寸的光潔度)的膜。相信，具有期望光潔度/粗糙度的表面可有助于捕獲通過UV真空窗口 314被輸送到設(shè)置在UV真空窗口 314下方的基板308的光。可用包括例如CeO2或Al2O3的研磨流體將ARC層702、704的表面進行CMP研磨?；蛘?，可通過本 領(lǐng)域中可獲得的任何適當方式將ARC層702、704的表面予以機械地磨耗與/或研磨。在一實施例中，ARC層702、704被表面研光成具有介于約25Ra與50Ra之間的平均膜粗糙度，例如約30Ra。在圖7C所示的又另一實施例中，可在UV真空窗口 314的頂表面314A上形成包含有交替的不同折射率層的膜堆棧的ARC層707，以致僅具有特定光譜的光能通過。ARC層707可作為帶通濾波器，其中此層的材料/折射率特定地被選擇以反射IR且容許UV通過(或反之)，藉此通過控制透過UV真空窗口 314的光的量(其中光的量會進而影響硬化速率)而調(diào)節(jié)膜均勻性。硬化速率大體上正比于由基板所接收的光的量。在一實例中，ARC層707大體上包括第一層708與第二層710，第一層708與第二層710被形成在UV真空窗口 314的頂表面314A上?？蓮娜缟蠀⒄請D7A和7B所討論的任何材料來選擇第一與第二層708、710。第一層708可以是氧化硅(SiO2)層且第二層710是氧化鈦(TiO2)層或氧化錫(SnO2)層，或反之。在一示例中，被形成在ARC層707中的第一層708是氧化硅(SiO2)層且第二層710是氧化鈦(TiO2)層。在另一示例中，膜堆棧可包括重復的氧化硅(SiO2)與氧化鈦(TiO2)層。例如,膜堆棧可具有第一對的第一氧化娃(SiO2)層與第一氧化鈦(TiO2)層以及第二對的第二氧化硅(SiO2)層與第二氧化鈦(TiO2)層，這些層依序地被形成在UV真空窗口 314上。可依需要多次地重復形成第一氧化硅(SiO2)層與第二氧化鈦(TiO2)層。在各種實施例中，可將ARC層707的第一與第二層708、710的厚度控制到第一與第二層708、710被施用成特定輻射的波長的四分之一或二分之一的增量的程度。第一層708可具有約IOnm到約3000nm的厚度，并且第二層710可具有約5nm到約2000nm的厚度。ARC層的總厚度可被控制在介于約30nm與約3000nm之間,諸如介于約50nm與約IOOOnm之間。若期望如此，可以類似如上參照圖7A和7B所討論的方式來形成ARC層的膜堆棧，以提供非均勻厚度輪廓。圖7A-7C中所討論的各種方式可類似地被應(yīng)用到透明噴頭414(圖4)，以補償當光行進通過透明噴頭 414時由光反射造成的透射效率損失。透明噴頭414的頂側(cè)414a與/或底側(cè)414b可被涂覆有光學膜層712以改善期望波長的透射效率，如圖7D所示。光學膜層712可以是抗反射涂層(ARC)或膜堆棧，如上參照圖7A-7C所討論?；蛘?，光學膜層712可以是二色性涂層以反射UV且容許IR通過?？赏ㄟ^PVD、CVD或其它適當?shù)某练e技術(shù)來形成光學膜層712。除了用于期望波長的透射以及因而遍布基板的UV輻射分布的各種方式，本案發(fā)明人亦已發(fā)現(xiàn)到紅外線吸收層可被沉積在UV真空窗口 314的周邊區(qū)域處，以避免基于流體的前驅(qū)物、殘余物或成孔劑在UV硬化過程期間從UV真空窗口 314上的凝結(jié)從基板被去氣。在圖1OA所示的一實施例中，提供中心區(qū)域706未被涂覆ARC層704的UV真空窗口 314 (圖7B和9)，并且紅外線吸收層1002可被沉積在ARC層704的周邊區(qū)域處?？稍诔练e期間使用屏蔽框或諸如此類(未圖示)，以將UV真空窗口 314的中心區(qū)域遮擋住而避免沉積材料沉積在ARC層704的中心部分(包括未涂覆的中心區(qū)域706)上。紅外線吸收層1002通過吸收紅外線能量而增加溫度且將UV真空窗口 314加熱到高于前驅(qū)物或殘余物的凝結(jié)溫度的溫度。因此，可避免氣化的前驅(qū)物/殘余物的任何凝結(jié)。在UV真空窗口 314的直徑為約375mm的情況中，維持缺乏ARC層704的中心區(qū)域706的直徑可介于約50mm與約IOOmm之間(例如直徑為約80mm)，并且被沉積在ARC層704的周邊區(qū)域上的紅外線吸收層1002沿著UV真空窗口 314的圓周可具有約20mm到約80mm的恒定徑向?qū)挾取癈”，而定義了未涂覆的中心區(qū)域“D”的直徑在約75mm到約120mm。在如圖1OB所示的一替代性實施例中，紅外線吸收層1004與ARC層1006可被沉積在UV真空窗口 314的頂側(cè)314A上而具有實質(zhì)上相同的高度。ARC層1006可被沉積在紅外線吸收層1004的徑向向內(nèi)處，而留下中心區(qū)域1008未被涂覆ARC層1006。S卩，紅外線吸收層1004以環(huán)繞ARC層1006的方式被沉積在UV真空窗口 314的周邊區(qū)域處，ARC層1006完全地環(huán)繞且包圍住未涂覆的中心區(qū)域1008。在UV真空窗口 314的直徑為約375mm的情況中，未被涂覆ARC層1006的中心區(qū)域1008的直徑可以介于約50mm與約IOOmm之間(例如直徑為約80mm)。ARC層1006沿著UV真空窗口 314的圓周可具有約20mm到約60mm的恒定徑向?qū)挾取癊”，并且紅外線吸收層1004沿著UV真空窗口 314的圓周可具有約20mm到約80mm的恒定徑向?qū)挾取癋”。在如上所討論的各種實施例中，紅外線吸收層1002、1004可包含在波長范圍介于750nm與20000nm之間具有高紅外線吸收的材料。紅外線吸收層1002、1004可以是例如聚取代酞花青化合物(花青素染料、部花青素染料等)、無機顏料(諸如碳黑、石墨、二氧化鉻等)或金屬(諸如鋁、銅等)?？墒褂闷渌m當?shù)牟牧?，只要材料層的施用能造成UV真空窗口 314的溫度增加。已經(jīng)證實本發(fā)明的實施例能夠減少在UV真空窗口的表面處的菲涅耳損耗，而能改善系統(tǒng)的效率高達4 -10%。本發(fā)明的各種實施例可通過調(diào)整被沉積在UV真空窗口上的涂層的組成或厚度來改善期望波長的透射效率與基板上的中心-至-邊緣處理均勻性，而不會阻隔UV輻射。提出的發(fā)明可使得基板的周邊接收比中心更高的UV照射以補償現(xiàn)存的中心高的處理問題。特別地，此系統(tǒng)的產(chǎn)能亦會增加，這是因為此系統(tǒng)容許更高效率的硬化過程。盡管上述說明是針對本發(fā)明的實施例，可在不悖離本發(fā)明的基本范疇下設(shè)想出本發(fā)明的其它與進一步實施例。
權(quán)利要求
1.一種基板處理工具，包含: 處理腔室，該處理腔室定義處理區(qū)域； 基板支撐件，該基板支撐件用以支撐一基板在該處理區(qū)域內(nèi)； 紫外線(UV)輻射源，該UV輻射源和該基板支撐件隔離，且該UV輻射源配置成朝向設(shè)置在該基板支撐件上的該基板傳輸紫外線輻射；以及 光透射窗口，該光透射窗口設(shè)置在該UV輻射源與該基板支撐件之間，該光透射窗口具有被涂覆在該光透射窗口上的第一光學膜層。
2.如權(quán)利要求1所述的處理工具，其中該第一光學膜層是中心-至-邊緣的均勻?qū)?，該中?至-邊緣的均勻?qū)油耆厍疫B續(xù)地被沉積在該光透射窗口的表面上。
3.如權(quán)利要求2所述的處理工具，其中該第一光學膜層包含單一抗反射涂層(ARC)或具有多個交替對比折射率層的壓合ARC膜堆棧。
4.如權(quán)利要求1所述的處理工具，其中該第一光學膜層在徑向方向上具有非均勻厚度輪廓，其中該第一光學膜層在該光透射窗口的周邊區(qū)域處的厚度比在該第一光學膜層的中心區(qū)域處的厚度相對更厚。
5.如權(quán)利要求4所述的處理工具，其中該第一光學膜層在該中心區(qū)域處具有約20nm到約600nm的總厚度，并且該第一光學膜層在該周邊區(qū)域處具有約SOnm到約2000nm的總厚度。
6.如權(quán)利要求1所述的處理工具，其中該光透射窗口的該中心區(qū)域未被涂覆該第一光學膜層，且該中心區(qū)域具有約50mm到IOOmm的直徑。
7.如權(quán)利要求1所述的處理工具，其中該第一光學膜層被涂覆在該光透射窗口面對該UV福射源的第一表面上、在該光透射窗口面對該基板支撐件的第二表面上或在該光透射窗口的該第一和第二表面兩者上。
8.如權(quán)利要求3所述的處理工具，其中該壓合ARC膜堆棧包含第一層與第二層，該第一層是氧化硅(Si02)層且該第二層是氧化鈦(Ti02)層或氧化錫(Sn02)層。
9.如權(quán)利要求6所述的處理工具，還包含: 紅外線吸收層，該紅外線吸收層被沉積在該第一光學膜層的該周邊區(qū)域處，其中該紅外線吸收層沿著該光透射窗口的該圓周具有約20mm到約80mm的恒定徑向?qū)挾取?br> 10.如權(quán)利要求1所述的處理工具，更包含: 透明噴頭，該透明噴頭設(shè)置在該處 理區(qū)域內(nèi)且位于該光透射窗口與該基板支撐件之間，并且該透明噴頭具有一或更多個通道被形成穿過該透明噴頭，其中該透明噴頭被涂覆有第二光學膜層，該第二光學膜層包含單一抗反射涂層(ARC)、具有多個交替對比折射率層的壓合ARC膜堆棧、或二色性涂層。
11.一種提供遍布基板的表面的均勻UV輻射照射輪廓的方法，該基板被放置在處理腔室中，該方法包含以下步驟: 提供處理腔室，該處理腔室定義處理區(qū)域，該處理腔室具有UV輻射源；及 將從該UV輻射源被放射的紫外線輻射傳輸通過光透射窗口而朝向設(shè)置在基板支撐件上的該基板，其中該光透射窗口被涂覆有第一光學膜層，且該第一光學膜層的厚度被調(diào)節(jié)成以致設(shè)置在該光透射窗口下方的該基板的周邊接收比該基板的中心區(qū)域更高的UV照射。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中該第一光學膜層包含單一抗反射涂層(ARC)或具有多個交替對比折射率層的壓合ARC膜堆棧。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中該光透射窗口的該中心區(qū)域未被涂覆該第一光學膜層。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，還包含以下步驟: 沉積紅外線吸收層在該第一光學膜層的該周邊區(qū)域處，其中該紅外線吸收層沿著該光透射窗口的該圓周具有一約20mm到約80mm的恒定徑向?qū)挾取?br> 15.一種用在紫外線處理腔室中的光透射窗口，包含: 窗口主體，該窗口主體具有第一表面與第二表面，該第一表面平行于該第二表面且和該第二表面相對，且該窗口主體被配置成維持該紫外線處理腔室的真空，該窗口主體包含: 光學膜層，該光學膜層被沉積在該窗口主體的該第一與/或該第二表面上，該光學膜層在徑向方向上具有非均勻厚度輪廓，其中該光學膜層在該窗口主體的周邊區(qū)域處的厚度`比在該第一光學膜層的中心區(qū)域處的厚度相對更厚，以及其中該光學膜層包含單一抗反射涂層(ARC)或具有多個交替對比折射率層的壓合ARC膜堆棧。
全文摘要
提供用以提供遍布基板表面的均勻UV輻射照射輪廓的方法與裝置。在一實施例中，一種基板處理工具包括處理腔室，該處理腔室定義處理區(qū)域；基板支撐件，該基板支撐件用以支撐基板在該處理區(qū)域內(nèi)；紫外線(UV)輻射源，該UV輻射源和該基板支撐件隔離，且該UV輻射源被配置成朝向設(shè)置在該基板支撐件上的該基板傳輸紫外線輻射；以及光透輸窗口，該光透射窗口設(shè)置在該UV輻射源與該基板支撐件之間，該光透射窗口具有被涂覆在該光透射窗口上的光學膜層。在一示例中，該光學膜層在徑向方向上具有非均勻厚度輪廓，其中該光學膜層在該光透射窗口的周邊區(qū)域處的厚度比在該光學膜層的中心區(qū)域處的厚度相對更厚。
文檔編號H01L21/3105GK103229277SQ201180056998
公開日2013年7月31日 申請日期2011年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者S·巴錄佳, J·C·羅查-阿爾瓦雷斯, A·T·迪莫斯 申請人:應(yīng)用材料公司