專(zhuān)利名稱(chēng)：處理室的高效uv清潔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例一般涉及紫外(UV)固化室。更具體地說(shuō)，本發(fā)明的實(shí)施例涉及串 列UV室，所述UV室用于對(duì)襯底上的介質(zhì)膜執(zhí)行固化處理并對(duì)串列室內(nèi)的表面執(zhí)行清潔處理。
背景技術(shù)：
氧化硅(SiO)、碳化硅(SiC)和摻碳氧化硅(SiOC)在半導(dǎo)體器件制造中得到了非 常廣泛的使用。在半導(dǎo)體襯底上形成含硅膜的一種途徑是通過(guò)室內(nèi)的化學(xué)氣相沉積(CVD)。 在含硅膜的CVD過(guò)程中經(jīng)常采用供應(yīng)有機(jī)硅的材料。由于這種有機(jī)硅供應(yīng)材料中存在碳， 室壁上和襯底上可能形成含碳膜。 水常常是有機(jī)硅化合物的CVD反應(yīng)副產(chǎn)品，并會(huì)被通過(guò)物理方式以潮氣的形式吸 收到膜中。襯底加工設(shè)備內(nèi)空氣里的潮氣提供了未固化膜中潮氣的另一來(lái)源。在為后續(xù)制 造處理排隊(duì)的時(shí)候，膜對(duì)吸收水的抵抗能力對(duì)于限定穩(wěn)定的膜而言很重要。潮氣不是穩(wěn)定 膜的一部分，并可能在以后造成器件工作過(guò)程中介質(zhì)材料的失效。 因此，優(yōu)選地從所沉積的含碳膜中除去不需要的化學(xué)成分和化合物(例如水)。更 重要的是，需要除去犧牲材料的熱不穩(wěn)定有機(jī)碎片(由CVD過(guò)程中提高多孔性所用的成孔 劑(porogen)造成)。已有建議采用紫外輻射來(lái)對(duì)CVD氧化硅膜的后處理提供幫助。例如， 授權(quán)給AppliedMaterials, Inc.的美國(guó)專(zhuān)利No. 6， 566， 278和No. 6， 614， 181描述了使用UV 光對(duì)CVD碳摻雜氧化硅膜進(jìn)行后處理，這些專(zhuān)利的全部?jī)?nèi)容結(jié)合于本申請(qǐng)中。
因此，現(xiàn)有技術(shù)中需要一種UV固化室，所述室可以對(duì)沉積在襯底上的膜進(jìn)行有效 的固化。還需要一種UV固化室，這種室可以提高生產(chǎn)率、消耗最少的能量并適于對(duì)室自身 內(nèi)表面進(jìn)行原位清潔處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例一般涉及紫外(UV)固化室，所述固化室用于對(duì)位于襯底上的介 質(zhì)材料進(jìn)行固化。在一種實(shí)施例中，串列處理室提供了兩個(gè)單獨(dú)并相鄰的處理區(qū)域，這些 處理區(qū)域由蓋子覆蓋的主體限定，蓋子分別位于各個(gè)處理區(qū)域上方并具有對(duì)準(zhǔn)的燈泡隔離 窗。燈泡隔離窗是通過(guò)下述方式之一實(shí)現(xiàn)的由串列處理室每側(cè)一個(gè)窗口將一個(gè)或多個(gè)燈 泡與一個(gè)大的共用體積中的襯底隔開(kāi)；或者將燈泡陣列的每個(gè)燈泡包在其各自的UV透明 包封物中，然后所述包封物與襯底處理環(huán)境直接接觸。每個(gè)處理區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)UV燈泡 由耦合到蓋子的殼體覆蓋并發(fā)射UV光，所述UV光被穿過(guò)窗口導(dǎo)向位于處理區(qū)域內(nèi)的襯底 上。 UV燈泡可以是發(fā)光二極管陣列或燈泡，其采用現(xiàn)有技術(shù)的任何UV照明源，包括但 不限于微波弧光、射頻燈絲(電容耦合的等離子體)以及感應(yīng)耦合等離子體(ICP)燈。另外，可以在固化處理期間以脈沖方式產(chǎn)生UV光。用于增強(qiáng)襯底照明均勻性的各種想法包 括使用燈陣列，所述燈陣列還可以用來(lái)改變?nèi)肷涔獾牟ㄩL(zhǎng)分布；襯底與燈頭之間的相對(duì) 運(yùn)動(dòng)，包括旋轉(zhuǎn)和周期性平移(掃描)；以及實(shí)時(shí)改變燈反射器的形狀和/或位置。
固化處理期間形成的殘余物是有機(jī)物/有機(jī)硅，并被使用基于氧基和臭氧的清潔 來(lái)除去。產(chǎn)生所需的氧基可以通過(guò)遠(yuǎn)程方式實(shí)現(xiàn)并將氧基傳輸?shù)焦袒遥部梢栽划a(chǎn)生， 還可以通過(guò)這兩種方案同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于遠(yuǎn)程產(chǎn)生的氧基會(huì)非常迅速地復(fù)合成氧分子 (02)，所以甚于遠(yuǎn)程氧的清潔方式關(guān)鍵是以遠(yuǎn)程方式產(chǎn)生臭氧并將這種臭氧傳輸?shù)焦袒?中，然后，在臭氧與固化室內(nèi)的受熱表面接觸時(shí)，允許臭氧在該處分解成氧基和氧分子。因 此，臭氧主要是將氧基傳輸?shù)焦袒抑兴玫拿浇槲铩Ｔ谶h(yuǎn)程臭氧清潔的輔助性?xún)?yōu)點(diǎn)中，固 化室中未分解的臭氧也可以攻擊某些有機(jī)殘余物，從而增強(qiáng)氧基清潔。以遠(yuǎn)程方式產(chǎn)生臭 氧的方法可以通過(guò)使用任何現(xiàn)有的臭氧產(chǎn)生技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些技術(shù)包括但不限于介質(zhì)阻擋 放電/電暈放電(例如A卯lied Materials Ozonator)或UV活化反應(yīng)器。根據(jù)一種實(shí)施 例，使用固化介質(zhì)材料所用的UV燈泡和/或另外的( 一個(gè)或多個(gè))UV燈泡來(lái)產(chǎn)生臭氧，所 述UV燈泡的位置可以在遠(yuǎn)程。


為了可以更詳細(xì)地理解本發(fā)明的上述特征，通過(guò)參考實(shí)施例可以對(duì)上文簡(jiǎn)要概括
的本發(fā)明有更具體的說(shuō)明，附圖中圖示了這些實(shí)施例中的一些。但是應(yīng)當(dāng)明白，附圖只是圖 示了本發(fā)明的典型實(shí)施例，因此不應(yīng)認(rèn)為對(duì)其范圍的限制，因?yàn)楸景l(fā)明可以采用其他等效 實(shí)施方式。
圖1是半導(dǎo)體處理系統(tǒng)的俯視圖，本發(fā)明的實(shí)施例可以結(jié)合在該系統(tǒng)中。
圖2是被構(gòu)造用于UV固化的半導(dǎo)體處理系統(tǒng)的串列處理室示意圖。
圖3是串列處理室的局部剖視圖，該處理室具有蓋子組件，蓋子組件具有分別位 于兩個(gè)處理區(qū)域上方的兩個(gè)UV燈泡。 圖4是在處理區(qū)域上方帶有UV燈泡的蓋子組件的局部剖視圖，UV燈泡具有垂直 定向的長(zhǎng)軸。 圖5是采用了 UV燈陣列的蓋子組件的底面局部示意圖。 圖6是處理室的示意圖，該處理室具有為固化選用的第一UV燈陣列和為使清潔氣 體活化而選用的第UV燈陣列。 圖7是蓋子組件的立體圖，蓋子組件用于布置在串列處理室上并帶有由UV燈組成 的示例性陣列，UV燈設(shè)置成向室的兩個(gè)處理區(qū)域提供UV光。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了半導(dǎo)體處理系統(tǒng)100的俯視圖，本發(fā)明的實(shí)施例可以結(jié)合在該系統(tǒng) 中。系統(tǒng)100圖示了可以從Santa Clara， California的AppliedMaterials， Inc.買(mǎi)到的 Producer 處理系統(tǒng)的一種實(shí)施例。處理系統(tǒng)100是一種自備式(self-contained)系 統(tǒng)，它具有支撐在主機(jī)結(jié)構(gòu)101上的必備處理設(shè)備。處理系統(tǒng)100大體上包括前端臺(tái)架區(qū) 域102、傳送室111、一系列串列處理室106、以及后端138，其中，襯底盒109支撐在前端臺(tái) 架區(qū)域102上，襯底向/從裝載鎖定(loadlock)室112裝入和卸載，傳送室111容納了襯底操作裝置113，串列處理室106安裝在傳送室111上，后端138容納了系統(tǒng)100工作所需 的輔助設(shè)備(例如氣體面板103和配電板105)。 每個(gè)串列處理室106包括兩個(gè)用于處理襯底的處理區(qū)域(參見(jiàn)圖3)。這兩個(gè)處理 區(qū)域分享共同的氣體供應(yīng)、共同的壓力控制和共同的處理氣體排放/泵送系統(tǒng)。系統(tǒng)的模 塊化設(shè)計(jì)使得可以從任何一種構(gòu)造迅速轉(zhuǎn)換成另外的任何一種。室的布置和組合可以更改 以執(zhí)行具體的處理步驟。串列處理室106中任一個(gè)可以包括蓋，根據(jù)下述本發(fā)明的方面，此 蓋包括一個(gè)或多個(gè)紫外(UV)燈，用于襯底上低K材料的固化處理和/或室清潔處理。在一 種實(shí)施例中，所有三個(gè)串列處理室106都有UV燈并設(shè)置成UV固化室，以便并行運(yùn)轉(zhuǎn)以使產(chǎn) 量最大化。 在一種可替換實(shí)施例中，并非全部串列處理室106都被構(gòu)造成UV固化室，系統(tǒng)100 可以被改造成，一個(gè)或多個(gè)串列處理室具有已知的輔助室部件，以適應(yīng)各種其他已知處理， 如化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、刻蝕等。例如，系統(tǒng)100可以構(gòu)造成使串列處 理室106之一作為CVD室，以在襯底上沉積材料，如低介電常數(shù)(K)膜。這樣的構(gòu)造可以使 研發(fā)制造中的利用率最大化，并且在必要時(shí)可以避免已沉積的膜暴露于大氣中。
圖2圖示了半導(dǎo)體處理系統(tǒng)100的串列處理室106中設(shè)置成用于UV固化的一個(gè) 室。串列處理室106包括主體200和可以被鉸接到主體200的蓋子202。兩個(gè)殼體204耦 合到蓋子202，每個(gè)殼體耦合到入口 206和出口 208，用于使冷卻空氣通過(guò)殼體204的內(nèi)部。 冷卻空氣可以處于室溫下，即大約22攝氏度。中央增壓空氣源210向入口 206提供足夠流 速的空氣，以確保與串列處理室106有關(guān)的任何UV燈泡和/或用于燈泡的電源214正常工 作。出口 208接收從殼體204排出的空氣，所述排出空氣由共用的排氣系統(tǒng)212收集，排氣 系統(tǒng)212可以包括氣體洗滌器，以除去取決于燈泡選擇而可能由UV燈泡產(chǎn)生的臭氧。可以 通過(guò)用不含氧的冷卻氣體(例如氮?dú)?、氬或?對(duì)燈進(jìn)行冷卻來(lái)避免臭氧管理問(wèn)題。
圖3示出了串列處理室106的局部剖視圖，處理室106帶有蓋子202、殼體204和電 源214。每個(gè)殼體204覆蓋了兩個(gè)UV燈泡302中對(duì)應(yīng)的一個(gè)，兩個(gè)UV燈泡203分別布置在 主體200內(nèi)限定的兩個(gè)處理區(qū)域300上方。每個(gè)處理區(qū)域300包括加熱底座306，底座306 用于在處理區(qū)域300內(nèi)支撐襯底308。底座306可以由陶瓷或金屬(例如鋁)制成。優(yōu)選 地，底座306耦合到桿310，桿310穿過(guò)主體200的底部延伸，并由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)312來(lái)操作，以 使處理區(qū)域300中的底座306朝向/背離UV燈泡302運(yùn)動(dòng)。在固化期間，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)312還 可以使底座306旋轉(zhuǎn)和/或平移，以進(jìn)一步增強(qiáng)襯底照射的均勻性。除了可能根據(jù)光發(fā)送 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的考慮因素(例如焦距)的性質(zhì)對(duì)襯底308上入射的UV輻射水平進(jìn)行微調(diào)之外， 底座306的可調(diào)定位還使得能夠?qū)]發(fā)性固化副產(chǎn)品、吹掃和清潔氣流模式和停留時(shí)間進(jìn) 行控制。 大體上，本發(fā)明的實(shí)施例可使用任何UV源，例如微波汞弧燈、脈沖氙閃光燈或高 效UV發(fā)光二極管陣列。UV燈泡302是密封的等離子燈泡，并被填充有由電源214激發(fā)的一 種或多種氣體，例如氙(Xe)或汞(Hg)。優(yōu)選地，電源214是微波發(fā)生器，它可以包括一個(gè)或 多個(gè)磁控管(未示出)以及對(duì)磁控管的燈絲供電的一個(gè)或多個(gè)變壓器(未示出)。在一種 具有千瓦級(jí)微波(麗)電源的實(shí)施例中，每個(gè)殼體204包括與電源214鄰近的孔徑215，用于 從電源214接收高達(dá)約6000W的微波功率，以便隨后從每個(gè)燈泡302產(chǎn)生高達(dá)約100W的UV 光。在另一種實(shí)施例中，UV燈泡302可以在其中包括電極或燈絲，這樣，電源214代表了到
6電極的電路和/或電流供應(yīng)，例如直流(DC)或脈沖DC。 用于某些實(shí)施例的電源214可以包括射頻(RF)能量源，這些能量源能夠激發(fā)UV 燈泡302內(nèi)的氣體。燈泡中RF激發(fā)的構(gòu)造可以是電容式或電感式?？梢杂酶袘?yīng)耦合等離 子體(ICP)燈泡通過(guò)產(chǎn)生比電容耦合放電更密集的等離子體來(lái)有效地增大燈泡輝度。另 外，ICP燈避免了由于電極變差而造成的UV輸出變差，從而使燈泡壽命更長(zhǎng)以增強(qiáng)系統(tǒng)生 產(chǎn)率。以RF能量源作為電源214的優(yōu)點(diǎn)包括效率的提高。 優(yōu)選地，燈泡302發(fā)生的光橫跨從170nm至400nm的寬帶波長(zhǎng)。燈泡302內(nèi)選用 的氣體可以決定所發(fā)射的波長(zhǎng)。由于在存在氧氣時(shí)，較短的波長(zhǎng)容易產(chǎn)生臭氧，所以可以將 燈泡302發(fā)射的UV光調(diào)諧到主要產(chǎn)生大于200nm的寬帶UV光，以免在固化處理中產(chǎn)生臭氧。 UV燈泡302發(fā)射的UV光經(jīng)過(guò)布置在蓋子202的孔徑中的窗口 314而進(jìn)入處理區(qū) 域300。窗口 314優(yōu)選地由不含0H的合成石英玻璃制造，并具有足夠的厚度以保持真空而 不發(fā)生破裂。此外，窗口314優(yōu)選為熔融石英，它可以使低至約150nm的UV光透射。由于 蓋子202密封到主體200，而窗口 314密封到蓋子202，所以處理區(qū)域300提供的體積能夠 維持從約1Torr至約650Torr的壓力。處理氣體或清潔氣體經(jīng)過(guò)兩個(gè)入口通道316中對(duì)應(yīng) 的一個(gè)進(jìn)入處理區(qū)域300。然后，處理氣體或清潔氣體經(jīng)過(guò)共用的出口端口 318離開(kāi)處理區(qū) 域300。另外，向殼體204內(nèi)部供應(yīng)的冷卻氣體經(jīng)過(guò)燈泡302循環(huán)，但是由窗口 314與處理 區(qū)域300隔離開(kāi)。 在一種實(shí)施例中，每個(gè)殼體204包括內(nèi)部拋物面，所述內(nèi)部拋物面由涂有雙色膜 的澆鑄的石英襯里304限定。石英襯里304反射從UV燈泡302發(fā)射的UV光，并成形為根 據(jù)由石英襯里304將UV光導(dǎo)向處理區(qū)域300內(nèi)的方式而既適于固化處理又適于室清潔處 理。對(duì)于某些實(shí)施例，石英襯里304通過(guò)使內(nèi)部拋物面的形狀發(fā)生運(yùn)動(dòng)和改變而進(jìn)行調(diào)節(jié)， 以更好地適應(yīng)各種處理或任務(wù)。另外，石英襯里304優(yōu)選地通過(guò)雙色膜來(lái)透射紅外光并反 射燈泡302發(fā)射的紫外光。雙色膜通常包括由多種介質(zhì)材料組成的周期性多層膜，這些介 質(zhì)材料交替地具有高折射率和低折射率。由于涂層是非金屬性的，所以從電源214向下入 射到澆鑄石英襯里304的背側(cè)上的微波輻射不會(huì)與調(diào)制層發(fā)生顯著的相互作用或被其吸 收，并容易被透射以使燈泡302中的氣體電離。 在另一種實(shí)施例中，在固化和/或清潔過(guò)程中，以旋轉(zhuǎn)或其他方式周期性地使石 英襯里304運(yùn)動(dòng)，從而增強(qiáng)襯底平面中照明的均勻性。在再一種實(shí)施例中，整個(gè)殼體204在 襯底308上方旋轉(zhuǎn)或周期性地平移，而石英襯里304相對(duì)于燈泡302靜止。在另一種實(shí)施 例中，襯底308通過(guò)底座306進(jìn)行旋轉(zhuǎn)或周期性平移，在襯底308與燈泡302之間提供相對(duì) 運(yùn)動(dòng)，以增強(qiáng)照明和固化的均勻性。 對(duì)于含碳膜的固化處理，底座306在l-10Torr下被加熱至35(TC與50(TC之間，優(yōu) 選為400°C 。處理區(qū)域300內(nèi)的壓力優(yōu)選為不低于約0. 5Torr，以增強(qiáng)從底座306至襯底的 熱傳遞。沉積膜的收縮率隨著壓力減小而增大的事實(shí)證明，通過(guò)在低壓下執(zhí)行固化處理以 加速的成孔劑的消除，襯底產(chǎn)量增加。此外，當(dāng)固化處理發(fā)生于低壓下時(shí)，所得介電常數(shù)在 暴露于加工設(shè)備環(huán)境大氣中的潮氣時(shí)的穩(wěn)定性也改善。例如，在相同條件下，75Torr下的固 化處理產(chǎn)生了介電常數(shù)k為2.6的膜，而3.5Torr下的固化處理產(chǎn)生了 k為2. 41的膜。 在完成標(biāo)準(zhǔn)加速穩(wěn)定性測(cè)試之后，75Torr下固化的膜的介電常數(shù)增大到2. 73，而3. 5Torr下固化的膜的介電常數(shù)只增大了它的一半，增大到2. 47。因此，較低壓力下固化產(chǎn)生的較低
介電常數(shù)膜對(duì)環(huán)境濕度的敏感度約為其一半。
示例1 —種對(duì)摻碳氧化硅膜的固化處理包括對(duì)于串列處理室106在8Torr的壓力下，經(jīng) 過(guò)各個(gè)入口通道316引入每分鐘14標(biāo)準(zhǔn)升(slm)的氦(He) (二者每側(cè)7slm)。對(duì)于某些實(shí) 施例，固化處理使用氮?dú)?N2)或氬(Ar)代替He或與He混合，因?yàn)橹饕紤]是不含氧，除 非需要其他成分進(jìn)行反應(yīng)性UV表面處理。吹掃氣體主要執(zhí)行兩種主要功能，即去除固化副 產(chǎn)品以及促進(jìn)整個(gè)襯底上的均勻熱傳遞。這些非反應(yīng)性的吹掃氣體使處理區(qū)域300內(nèi)的表 面上堆積的殘余物減至最少。 另外，可以加入氫以有利地從襯底300上的膜中除去一些甲基并清除(scavenge) 氧，所述氧在固化過(guò)程中釋放、并可能除去過(guò)多的甲基。氫可以對(duì)基于氧/臭氧的清潔之后 室中剩余的殘留氧進(jìn)行吸氣(getter)并在固化過(guò)程中從膜中除去氧氣。這些氧來(lái)源中任 一者都可能通過(guò)氧基(oxygen radical)的光感應(yīng)反應(yīng)和/或與甲基結(jié)合形成揮發(fā)性副產(chǎn) 品而潛在地破壞固化中的膜，所述氧基是由固化中可能用到的短波長(zhǎng)UV形成的，所述揮發(fā) 性副產(chǎn)品會(huì)使最終的膜缺少甲基，從而造成介電常數(shù)穩(wěn)定性不良和/或膜應(yīng)力過(guò)高。必須 注意固化處理中引入的氫量，因?yàn)閷?duì)于波長(zhǎng)小于約275nm的UV輻射，氫可能形成氫基，它會(huì) 攻擊膜中的碳_碳鍵，也會(huì)以CH4的形式除去甲基。 根據(jù)本發(fā)明一些方面的固化處理采用脈沖UV單元，所述單元可以用脈沖氙閃光 燈作為燈泡302。在襯底308處于處理區(qū)域300內(nèi)從約10milliTorr至約700Torr的真空 下的同時(shí)，襯底308暴露于來(lái)自燈泡302的UV光脈沖。對(duì)于各種應(yīng)用，脈沖UV單元可以對(duì) UV光的輸出頻率進(jìn)行調(diào)諧。 對(duì)于清潔處理，可以將底座306的溫度升高到約IO(TC至約60(TC之間，優(yōu)選為約 400°C。通過(guò)將清潔氣體經(jīng)過(guò)入口通道316引入處理區(qū)域300中，處理區(qū)域300的UV壓力 升高，這種較高的壓力便于熱傳遞并增強(qiáng)了清潔處理。另外，可以將使用例如介質(zhì)阻擋放電 /電暈放電或UV活化的方法以遠(yuǎn)程方式所產(chǎn)生的臭氧引入處理區(qū)域300。臭氧在與受熱的 底座306接觸時(shí)分離成0—和02。在清潔處理中，原子氧(elemental oxygen)與處理區(qū)域 300表面上存在的碳?xì)浠衔锖吞嘉镔|(zhì)發(fā)生反應(yīng)，形成可以經(jīng)過(guò)出口端口 318泵出或排出 的一氧化碳和二氧化碳。在控制底座間距、清潔氣體流速和壓力的同時(shí)對(duì)底座306進(jìn)行加 熱可以增強(qiáng)原子氧與污染物之間的反應(yīng)速率。將所得的揮發(fā)性反應(yīng)物和污染物泵出處理區(qū) 域300來(lái)完成清潔處理。 清潔氣體(例如氧)可以被暴露于選定波長(zhǎng)的UV輻射以產(chǎn)生原位臭氧?？梢?打開(kāi)電源214，使得從燈泡302將期望波長(zhǎng)的UV光直接發(fā)射到或通過(guò)石英襯里304的聚 焦而間接發(fā)射到待清潔表面上，在清潔氣體為氧時(shí)，所述期望波長(zhǎng)優(yōu)選為約184. 9nm至約 253. 7nm。例如，184. 9nm和253. 7nm的UV輻射波長(zhǎng)使以氧為清潔氣體的清潔最佳，因?yàn)檠?吸收184. 9nm波長(zhǎng)并產(chǎn)生臭氧和原子氧，而臭氧吸收253. 7nm波長(zhǎng)并轉(zhuǎn)化成氧氣和原子氧。
示例2 對(duì)于一種實(shí)施例，清潔處理包括將5slm的臭氧和氧(臭氧在氧中占13wt% )弓|入 串列室中，在每個(gè)處理區(qū)域300內(nèi)均勻分配以產(chǎn)生足夠的氧基來(lái)從處理區(qū)域300內(nèi)的表面 清潔沉積物。03分子還可以攻擊各種有機(jī)殘余物。剩余的02分子不會(huì)除去處理區(qū)域300內(nèi)
8表面上的碳?xì)浠衔锍练e物。在對(duì)6對(duì)襯底進(jìn)行固化之后，在8Torr的壓力下，通過(guò)20分 鐘的清潔處理可以產(chǎn)生足夠的清潔。 圖4圖示了在處理區(qū)域400上方具有UV燈泡的蓋子組件402的局部剖視圖，UV 燈泡具有垂直定向的長(zhǎng)軸403。本實(shí)施例中反射器的形狀與其他任何實(shí)施例中都不同。換 句話說(shuō)，必須優(yōu)化反射器的幾何形狀，從而對(duì)于單一燈或多個(gè)燈中每種燈的形狀、方向和組 合，都確保對(duì)襯底平面的照明強(qiáng)度和均勻度最大化。只示出了串列處理室406的一半。除 了燈泡403的方向之外，圖4所示串列處理室406與圖2和圖3所示串列處理室106類(lèi)似。 因此，串列處理室406可以包括上述任何方面。 圖5示出了蓋子組件的底面500的局部圖，該組件采用了 UV燈502的陣列。UV燈 502的陣列可以布置在串連處理室上方的殼體內(nèi)而不是像圖2-4所示實(shí)施例中圖示的單一 燈泡。盡管示出了許多單獨(dú)的燈泡。不過(guò)UV燈502的陣列可以包括由單一電源或分開(kāi)的 電源供電的至少兩個(gè)燈泡。例如，在一種實(shí)施例中，UV燈502的陣列包括用于發(fā)射第一波長(zhǎng) 分布的第一燈泡和用于發(fā)射第二波長(zhǎng)分布的第二燈泡。這樣，除了調(diào)節(jié)氣體的流動(dòng)、成分、 壓力和襯底溫度之外，還可以通過(guò)對(duì)給定固化室內(nèi)各個(gè)燈的照明順序進(jìn)行限定來(lái)控制固化 處理。除了多固化室系統(tǒng)外，還可以通過(guò)限定每個(gè)串列固化室中的處理順序來(lái)使固化處理 更加精確，其中，每個(gè)串列固化室在各自所用的具體固化部分的參數(shù)(例如燈的光譜、襯底 溫度、環(huán)境氣體成分、以及壓力)方面受到獨(dú)立控制。 UV燈502的陣列可以被設(shè)計(jì)為滿足具體的UV光譜分布需求，以通過(guò)在UV燈502的 陣列內(nèi)選擇和布置一種、兩種或更多種不同類(lèi)型的單獨(dú)燈泡來(lái)執(zhí)行固化處理和清潔處理。 例如，可以從低壓Hg、中壓Hg和高壓Hg中選擇燈泡?？梢园褋?lái)自具有特別適于清潔的波長(zhǎng) 分布的燈泡的UV光導(dǎo)向整個(gè)處理區(qū)域，而把來(lái)自具有特別適于固化的波長(zhǎng)分布的燈泡的 UV光專(zhuān)門(mén)導(dǎo)向襯底。另外，可以獨(dú)立于UV燈502陣列內(nèi)的其他燈泡而對(duì)UV燈502陣列內(nèi) 被專(zhuān)門(mén)導(dǎo)向襯底的燈泡選擇性地供電，從而為清潔處理或固化處理打開(kāi)選擇的燈泡。
UV燈502的陣列可以使用高效燈泡，例如UV發(fā)光二極管。由微波或脈沖電源進(jìn)行 供電的UV光源與UV燈502的陣列中可能的低功率燈泡(例如10W-100W)相比具有5%的 轉(zhuǎn)換效率，以提供約20%的轉(zhuǎn)換效率。通過(guò)微波電源，總能量的95%被轉(zhuǎn)換成熱量，而只有 5%的能量被轉(zhuǎn)換成，發(fā)射，熱量浪費(fèi)了能量并且還有額外的冷卻需求。低功率燈泡的低 冷卻需求可以使UV燈502的陣列置于離襯底更近處(例如1到6英寸之間)以減少反射 的UV光和能量損失。 此外，蓋子組件的底面500可以包括與UV燈502的陣列交錯(cuò)的多個(gè)氣體出口 504。 因此，可以從上方將固化氣體和清潔氣體引入室內(nèi)的處理區(qū)域中(參見(jiàn)圖6和圖7)。
圖6示意性圖示了處理室600，處理室600具有第一 UV燈陣列602和第二 UV燈陣 列604，第一陣列602被選用來(lái)固化，第二陣列604位于遠(yuǎn)處并選用來(lái)使清潔氣體活化。第 一 UV燈陣列602被劃分成具有第一波長(zhǎng)分布的第一組燈泡601以及具有第二波長(zhǎng)分布的 第二組燈泡603。在固化處理期間，第一 UV燈陣列602內(nèi)這兩組燈泡601和603都將UV光 (由圖案605表示)聚焦到襯底606上。隨后，通過(guò)入口 610將清潔氣體(由箭頭608表 示)引入，清潔氣體受到來(lái)自第二UV燈陣列605的UV輻射以?xún)?yōu)選地產(chǎn)生臭氧。隨后，臭氧 進(jìn)入處理區(qū)域612，在經(jīng)過(guò)出口 614被排出之前，由臭氧的活化造成的氧自由基在該處對(duì)清 潔區(qū)域612進(jìn)行清潔。
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圖7示出了蓋子組件702的立體圖，蓋子組件702用于布置在串列處理室(未示 出)上并帶有由分別隔開(kāi)的UV燈762組成的示例性陣列，UV燈762設(shè)置成向室的兩個(gè)處 理區(qū)域提供UV光。與圖2和圖3所示實(shí)施例類(lèi)似，蓋子組件702包括殼體704，殼體704耦 合到入口 (不可見(jiàn))以及殼體704上位置相反的相應(yīng)出口 708，用于使冷卻空氣經(jīng)殼體704 覆蓋的UV燈泡732通過(guò)。在本實(shí)施例中，通過(guò)分別隔開(kāi)的UV燈陣列762，冷卻空氣被導(dǎo)入 并通過(guò)環(huán)，所述環(huán)限定在各個(gè)燈泡732與分別圍繞各個(gè)燈泡732的窗口或UV透射保護(hù)管之 間。殼體704的內(nèi)部頂壁706可以提供反射器和阻擋器，反射器用于將UV光導(dǎo)向襯底，阻 擋器使氣體入口 716供應(yīng)到殼體頂部中的氣體便于擴(kuò)散。 可以將這里所述的任何實(shí)施例進(jìn)行組合或更改以包括其他實(shí)施例的各個(gè)方面。盡 管上文針對(duì)的是本發(fā)明的實(shí)施例，但是在不脫離其基本范圍的情況下也可以得到本發(fā)明的 其他和更多實(shí)施例，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求來(lái)確定。
權(quán)利要求
一種用于將設(shè)置在襯底上的介質(zhì)材料固化的紫外(UV)固化室，包括主體，限定彼此分離并相鄰的第一和第二處理區(qū)域；蓋，耦合到所述主體的頂部，以覆蓋所述第一和第二處理區(qū)域，其中所述蓋包括分別位于所述第一和第二處理區(qū)域上方對(duì)準(zhǔn)的第一和第二石英窗口；第一和第二UV源，分別設(shè)置在所述第一和第二石英窗口上方；第一和第二殼體，耦合到所述蓋并且分別覆蓋所述第一和第二UV源；以及第一和第二反射器，分別設(shè)置在所述第一和第二殼體中，并且所述第一和第二反射器中每一個(gè)可移動(dòng)，以調(diào)節(jié)由所述反射器引導(dǎo)到所述處理區(qū)域的UV光的圖案。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的UV固化室，其中，到所述第一和第二處理區(qū)域的氣體入口適 于將臭氧共用到所述處理區(qū)域中用于清潔處理。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的UV固化室，還包括與所述第一殼體的內(nèi)部和所述第二殼體的 內(nèi)部流體連通以冷卻設(shè)置在其中的所述第一和第二 UV源的中央空氣源。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的UV固化室，還包括與所述第一殼體的內(nèi)部和所述第二殼體的 內(nèi)部流體連通以收集其中加熱的空氣并從空氣中去除臭氧的共用排氣系統(tǒng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的UV固化室，還包括分別設(shè)置在所述第一和第二處理區(qū)域中用 于支撐所述襯底的第一和第二加熱并且可移動(dòng)的底座。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的UV固化室，還包括用于激發(fā)所述第一和第二 UV源的至少一 個(gè)電源，所述至少一個(gè)電源中的每一個(gè)為至少一個(gè)微波發(fā)生器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的UV固化室，還包括用于激發(fā)所述第一和第二 UV源的至少一 個(gè)電源，所述至少一個(gè)電源中的每一個(gè)為至少一個(gè)射頻發(fā)生器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的UV固化室，其中，所述第一和第二 UV源中的每一個(gè)包括一個(gè) 或多個(gè)UV燈泡。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的UV固化室，其中，所述一個(gè)或多個(gè)UV燈泡中的每一個(gè)具有相 對(duì)于分別定位在所述第一和第二處理區(qū)域中的第一和第二襯底沿豎直方向取向的長(zhǎng)軸。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的UV固化室，其中，所述UV固化室安裝傳送室上。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的UV固化室，其中，所述第一和第二殼體分別具有涂覆有雙色 膜的第一和第二石英襯里。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的UV固化室，其中，所述第一和第二 UV源中的每一個(gè)包括第 一UV燈泡和第二UV燈泡。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的UV固化室，其中，所述第一UV燈泡發(fā)射第一波長(zhǎng)分布，所 述第二UV燈泡發(fā)射第二波長(zhǎng)分布，所述第一波長(zhǎng)分布與所述第二波長(zhǎng)分布不同。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的UV固化室，其中，所述第一 UV燈泡能夠獨(dú)立于所述第二 UV燈泡被打開(kāi)。
15. —種用于將設(shè)置在襯底上的介質(zhì)材料固化的紫外(UV)固化室，包括 主體，限定彼此分離并相鄰的第一和第二處理區(qū)域；蓋，耦合到所述主體的頂部，以覆蓋所述第一和第二處理區(qū)域，其中所述蓋包括分別位 于所述第一和第二處理區(qū)域上方對(duì)準(zhǔn)的第一和第二石英窗口 ；第一和第二 UV源，分別設(shè)置在所述第一和第二石英窗口上方；第一和第二殼體，耦合到所述蓋并且分別覆蓋所述第一和第二 UV源，所述第一和第二殼體具有分別涂覆有雙色膜的第一和第二石英襯里。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的UV固化室，其中，所述雙色膜包括由多種非金屬的介質(zhì)材 料組成的周期性多層膜，所述多層膜交替地具有高折射率和低折射率。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述UV固化室，還包括分別設(shè)置在所述第一和第二處理區(qū)域中用 于支撐所述襯底的第一和第二加熱并且可移動(dòng)的底座
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的UV固化室，還包括用于激發(fā)所述第一和第二 UV源的至少 一個(gè)電源，每個(gè)所述電源為至少一個(gè)微波發(fā)生器或至少一個(gè)射頻發(fā)生器。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的UV固化室，其中，所述第一和第二 UV源中的每一個(gè)包括一 個(gè)或多個(gè)UV燈泡，所述UV燈泡具有相對(duì)于分別定位在所述第一和第二處理區(qū)域中的第一 和第二襯底沿豎直方向取向的長(zhǎng)軸。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的UV固化室，其中，所述UV固化室安裝傳送室上。
全文摘要
本發(fā)明用于處理室的高效UV清潔，其提供一種紫外(UV)固化室，其能夠?qū)Σ贾迷谝r底上的介質(zhì)材料進(jìn)行固化并對(duì)其進(jìn)行原位清潔。串列處理室設(shè)有兩個(gè)單獨(dú)并相鄰的處理區(qū)域，這些處理區(qū)域由蓋子所覆蓋的主體限定，蓋子分別位于各個(gè)處理區(qū)域上方并具有對(duì)準(zhǔn)的窗口。每個(gè)由耦合到蓋子的殼體所覆蓋的處理區(qū)域有一個(gè)或多個(gè)UV燈泡發(fā)射UV光，UV光被經(jīng)過(guò)窗口導(dǎo)向位于處理區(qū)域內(nèi)的襯底上。UV燈泡可以是發(fā)光二極管陣列或采用例如微波或射頻源的燈泡?？梢栽诠袒幚砥陂g以脈沖方式產(chǎn)生UV光。使用遠(yuǎn)程產(chǎn)生的氧基/臭氧和/或原位實(shí)現(xiàn)了室的清潔。使用燈陣列、襯底與燈頭的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及燈反射器形狀和/或位置的實(shí)時(shí)改變可以增強(qiáng)襯底照明的均勻性。
文檔編號(hào)C23C16/44GK101736316SQ20091026108
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2006年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月9日
發(fā)明者均·卡洛斯·若徹-阿勒圭瑞, 安德則耶·卡祖巴, 托馬斯·諾瓦克, 斯科特·A·亨德里克森, 湯姆·周, 海澈姆·穆薩德, 約瑟芬尼·常, 薩恩吉夫·巴盧哈, 達(dá)斯廷·W·霍 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料公司