專利名稱：用于uv固化室的增加設(shè)備利用性/mwbc減少的裝置和方法
用于UV固化室的增加設(shè)備利用性/MWBC減少的裝置和方法
背景技術(shù)：
諸如硅氧化物(SiOx)、硅碳化物(SiC)以及碳摻雜硅氧化物(SiOCx)
膜的材料在半導(dǎo)體器件的制造中得到廣泛使用。在半導(dǎo)體襯底上形成這樣的含
硅膜的一種方法是通過(guò)在室中的化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝。例如，硅供應(yīng)源 與氧供應(yīng)源之間的化學(xué)反應(yīng)可導(dǎo)致設(shè)置在CVD室中的半導(dǎo)體襯底的頂部上的 固相硅氧化物的沉積。作為另一示例，硅碳化物以及碳摻雜硅氧化物膜可由包 括具有至少一個(gè)Si—C結(jié)的有機(jī)硅源的CVD反應(yīng)形成。
水經(jīng)常是有機(jī)硅化合物的CVD反應(yīng)的副產(chǎn)品。由此，水可作為濕氣物理 地吸收進(jìn)膜中，或者作為Si—OH化學(xué)鍵結(jié)合到沉積膜中。水結(jié)合的這些形式 的f壬何一個(gè)通常是不合需要的。因此，諸如水的不需要的化學(xué)鍵和化合物優(yōu)選 從沉積的含碳膜中去除。另外，在一些特定CVD工藝中，犧牲材料的熱不穩(wěn) 定的有機(jī)碎片(由CVD期間采用以增加孔隙率的致孔劑造成)需要去除。
用于解決該問(wèn)題的一個(gè)通常方法是傳統(tǒng)的熱退火。來(lái)自該退火的能量使用 有序膜特性的更加穩(wěn)定的鍵替代不穩(wěn)定的、不需要的化學(xué)鍵，從而增加膜的密 度。傳統(tǒng)的熱退火步驟通常相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間(例如，經(jīng)常在30分鐘到2小時(shí) 之間)并且因此消耗顯著的處理時(shí)間并且減慢了整體制造過(guò)程。
解決該問(wèn)題的另一方法是利用諸如紅外(IR)、紫外(UV)或可見光的 輻射以有助于諸如硅氧化物、硅碳化物以及碳摻雜硅氧化物的CVD產(chǎn)生膜的 后處理。例如，均授予AppliedMaterials公司并且其全部?jī)?nèi)容合并在此作為參 考的美國(guó)專利No.6， 566， 278和6， 614， 181描述了使用UV光對(duì)于CVD碳 摻雜硅氧化物膜的后處理。用于固化并致密化CVD膜的UV輻射的使用可減 少單個(gè)晶片的總體熱預(yù)算并加快制造過(guò)程。已開發(fā)出大量不同種類的UV系 統(tǒng)，其可有效地固化沉積在襯底上的膜。這樣的一個(gè)示例在2005年5月9日 提交的名為"高效UV固化系統(tǒng)"(High Efficiency UV Curing System)的美國(guó)專 利申請(qǐng)No.: 11/124， 908中得到描述，其轉(zhuǎn)讓給Applied Materials公司并且合 并在此作為參考。
在這些固化技術(shù)以及其它這樣的程序期間，通常需要對(duì)水分子和各種其它 物質(zhì)進(jìn)行除氣，或者從正在固化或處理的膜中釋放。這些物質(zhì)往往聚集在室的 各種暴露的表面上。并且，這些物質(zhì)在該表面上的增加要求對(duì)于該室的表面進(jìn) 行周期性的清潔，諸如在處理完每200個(gè)晶片之后，而這導(dǎo)致顯著的設(shè)備停工 期和制造產(chǎn)量的相應(yīng)下降。處理之后的污染等級(jí)通常用作清潔間隔的基準(zhǔn)。為
了減少成本和系統(tǒng)停工期，通常需要具有較高的MWBC值(清潔間平均晶片 量)，或者在清潔之間的已處理晶片的平均量。在一些掃描源系統(tǒng)中，例如， 由諸如在處理室的相對(duì)較冷的表面上的除氣材料的冷凝造成的800到1200個(gè) 晶片的MWBC被認(rèn)為是不理想的MWBC較低值。
由于包括這些以及其它缺陷的原因，并且盡管有各種固化室和技術(shù)的發(fā) 展，但是仍然在不斷尋找該重要技術(shù)領(lǐng)域中進(jìn)一步的改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的系統(tǒng)和方法可防止在處理室或其它這樣的支架的 元f^上污染物、除氣物質(zhì)和其它材料的聚集。
在一個(gè)實(shí)施方式中， 一種用于固化工件的系統(tǒng)，包括室外殼，其可包括例 如固化室和用于安裝輻射源的室。在室外殼中的襯底支架用于支撐正在處理的
諸如半導(dǎo)體晶片的工件。諸如紫外(uv)燈的輻射源可將輻射定向到所述襯
底支架上支撐的工件，以固化工件的至少一層或區(qū)域。泵襯里設(shè)置在室外殼中
工fi^卜圍的周圍，諸如環(huán)形襯里設(shè)置在半導(dǎo)體晶片的圓形外部邊緣的周圍。泵
襯里具有用于接收和排出凈化氣流的氣體進(jìn)氣室和氣體排氣室。泵襯里還具有
用于引導(dǎo)基本上層狀的凈化氣流通過(guò)正在固化的工件的表面的多個(gè)注入狹槽。
多個(gè)接收狹槽與所述多個(gè)注入狹槽相對(duì)并且用于接收引導(dǎo)通過(guò)所述晶片的氣
流。接收狹槽的尺寸和形狀設(shè)計(jì)用于在處理期間接收氣流和除氣或釋放自工件
的f壬何物質(zhì)或污染物。
在一個(gè)實(shí)施方式中，一種用于在處理室中將凈化氣流引導(dǎo)通過(guò)工件的泵襯 里，包括由諸如鋁的材料形成的環(huán)形元件。該元件具有適于配合諸如半導(dǎo)體晶 片外部邊緣的工件外圍的中心開口 。環(huán)形元件包括用于接收凈化氣流進(jìn)入所述 環(huán)形元件中的第一溝道的進(jìn)氣室，以及用于將所述凈化氣流引導(dǎo)出所述環(huán)形元 件中的第二溝道的排氣室。多個(gè)注入口位于環(huán)形元件的中心開口附近，并且用于引導(dǎo)凈化氣層流，通過(guò)進(jìn)氣室從第一溝道接收并且通過(guò)工件的表面。多個(gè)接 收口位于環(huán)形元件的中心開口附近，接收口與注入口基本上相對(duì)，并且用于接 收弓I導(dǎo)通過(guò)工件的表面的凈化氣流，以及在處理期間除氣或由工件釋放的任何 物質(zhì)。注入口和接收口可包括狹槽或其它開口，其尺寸和形狀設(shè)計(jì)為引導(dǎo)并接 收層狀氣流，并且接收處理期間任何除氣或釋放自工件的物質(zhì)或污染物。
凈化氣流選擇為具有足夠的質(zhì)量和動(dòng)量，從而凈化氣體可載送除氣物質(zhì)。 泵襯里引導(dǎo)氣流和除氣物質(zhì)通過(guò)第二溝道并且通過(guò)排氣室排出環(huán)形元件。泵襯 里可通過(guò)傳導(dǎo)以及來(lái)自固化源的輻射加熱。泵襯里還可進(jìn)行陽(yáng)極化以增加襯里 的發(fā)射率。為了最小化熱量流動(dòng)量，泵襯里與室體之間的接觸區(qū)域可最小化， 并且因此最小化從泵襯里到室體的熱損失。
在一個(gè)實(shí)施方式中， 一種用于固化工件的方法，包括將待固化的工件定 位在處理室中的工件支架上。能夠固化工件至少一層或區(qū)域的輻射引導(dǎo)到工件 的表面。提供層狀的凈化氣流通過(guò)工件的受輻射的表面。層狀氣流由泵襯里發(fā) 射出，該泵襯里具有用于引導(dǎo)和接收氣流多個(gè)注入狹槽和多個(gè)接收狹槽。選擇 狹槽的形狀、尺寸、位置以及數(shù)量以產(chǎn)生基本上層狀的氣流，以及傳輸從工件 的受輻射表面除氣的任何物質(zhì)。在凈化氣流通過(guò)受輻射表面并且由泵襯里的接 收^^槽接收之后，凈化氣流和除氣物質(zhì)從泵襯里和室中排出。為了最小化熱量 流動(dòng)量以及熱損失，泵襯里與室體之間的接觸區(qū)域可最小化。
本發(fā)明這些以及其它實(shí)施方式，以及其優(yōu)點(diǎn)和特征將結(jié)合以下文本和附圖 更加詳細(xì)地描述。


根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式將參照附圖進(jìn)行描述，其中-
圖1 (a)和圖1 (b)所示為可根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式使用的示例性處 理系統(tǒng)；
圖2 (a)和圖2 (b)所示為可根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式使用的第一泵襯 里部分；
圖3 (a)和圖3 (b)所示為可根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式與圖2 (a)和圖 2 (b)所示的第一泵襯里部分一起使用的第二泵襯里部分；
圖4所示為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的使用泵襯里的凈化氣體的流動(dòng)模
式；
圖5所示為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的使用凈化氣體流的晶片性能的 比較；以及
圖6所示為可根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式使用方法步驟。
具體實(shí)施例方式
通過(guò)在除氣物質(zhì)可在處理室的表面上聚集之前提供用于該除氣物質(zhì)的去 除機(jī)構(gòu)，根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)施方式的系統(tǒng)和方法克服了在現(xiàn)有退火、固化和其 它處理系統(tǒng)中的前述和其它缺陷。在一些實(shí)施方式中，用于產(chǎn)生凈化氣體的流 動(dòng)的泵襯里或其它元件可用于諸如真空室的室中以弓I導(dǎo)基本上薄片層流動(dòng)的 氣體在諸如UV固化工藝的工藝期間通過(guò)晶片或其它工件的表面。這樣的流動(dòng) 可帶走任何由工件除氣帶來(lái)的物質(zhì)。襯里可通過(guò)室中的對(duì)流以及固化光源被動(dòng) 地加熱，從而物質(zhì)不會(huì)聚集在該襯里上并且可有效地從該室清除。在一個(gè)實(shí)施 方式中，對(duì)該泵襯里進(jìn)行陽(yáng)極化處理以增加該襯里的吸收效率。為了提供額外 的能量以加熱該襯里，工件與固化光源之間的窗口也可具有足夠大的直徑以允 許來(lái)自光源的光直接輻射在該襯里上。該襯里可形成為具有與處理室主體的容 積最小的接觸，為了將從襯里到室體的熱流(以及因此的損失)降低到最小， 在一個(gè)實(shí)施方式中，其通常保持在約75。C 。為了控制氣體通過(guò)工件表面的流動(dòng)， 該豐寸里還可具有變化形狀、寬度和/或高度的細(xì)縫，從而流動(dòng)方向基本上為薄 片并且通過(guò)晶片的氣體的速度從晶片的一側(cè)到另一側(cè)基本上均勻。
圖l (a)和圖l (b)所示為可根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式使用的示例性的處 理系統(tǒng)100，雖然根據(jù)包括在此的描述和建議，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái) 說(shuō)顯而易見的，本發(fā)明的技術(shù)方案可有利地用于各種其它系統(tǒng)和應(yīng)用。該系統(tǒng) 100包括用于固化工藝的光源102，諸如現(xiàn)有技術(shù)中已知的UV或IR燈。為了將 來(lái)自燈的光向襯底支架聚焦，反射器104定位在燈102與襯底支架104之間。反 射器也可用于對(duì)襯底支架上的光的印記進(jìn)行成形。襯底支架104可為任何適于 在固化工藝期間將諸如半導(dǎo)體晶片的工件支撐到位的合適器件。在一個(gè)示例 中，工件支架為適于制成半導(dǎo)體晶片的圓柱形夾盤。為了相對(duì)于燈定位晶片， 該夾盤可以移動(dòng)，并且可具有在處理過(guò)程中將晶片保持在該夾盤上的真空端口 或其它裝置。 -
燈102定位在處理室122中，該處理室可包括窗口 108以將室的燈罩部分與 室的襯底外殼部分分開，該窗口108可為任何合適的窗口，諸如電介質(zhì)窗口 (例 如，石英)，其對(duì)于來(lái)自燈102的固化輻射是透明的。窗口可具有任何合適的 尺寸，只要該窗口足夠強(qiáng)到防止操作過(guò)程中破裂并且厚度足夠薄到來(lái)自燈的所 有輻射基本上通過(guò)該窗口。窗口108，以及窗口和室壁之間的任何密封劑，例 如將燈102和反射器104與襯底支架106分開，從而在固化工序期間，從工件除 氣的任何材料不會(huì)聚集或污染燈、反射器或者處理室的燈罩部分的其它光學(xué)元 件。窗口還可具有與待固化的區(qū)域相匹配的形狀。例如，如果待處理的工件為 300mm的半導(dǎo)體晶片，則為了將該晶片的整個(gè)表面暴露于輻射下，該窗口可成 形為具有約300mm的圓柱形橫截面(平行于待固化的晶片的表面)。反射器也 可確保光的印記基本上匹配該形狀，從而基本上所有的光均為了處理而聚焦并 且不會(huì)接觸室壁或其它元件，而這可不必要地加熱這些元fN
即使窗口 108可基本上防止任何除氣物質(zhì)或其它污染物或顆粒進(jìn)入燈罩部 分并且污染該燈，但是窗口本身仍然容易遭受到該窗口的暴露表面上物質(zhì)的沉 積、冷凝或聚集。并且，在襯底外殼部分中的其它表面仍然可暴露于這些物質(zhì)。 在圖l (a)和圖l (b)的實(shí)施方式中，在室的襯底外殼部分中設(shè)置有泵襯里IIO， 其用于引導(dǎo)層狀氣體通過(guò)襯底支架106上的工件112的暴露表面。圖l (b)相對(duì) 于圖l (a)更加詳細(xì)地示出了泵襯里(以截面圖示出)附近的元件，并且在附 圖之間的合適位置上標(biāo)有數(shù)字。如現(xiàn)有技術(shù)已知的，襯里用于引導(dǎo)接收自氣體 源l 14的氣體的流動(dòng)并且由氣流控制器116調(diào)節(jié)。為了將任何除氣物質(zhì)和污染物 從處理室中去除，襯里110也可在通過(guò)工件112之后收集氣流并且通過(guò)排氣孔 118將該氣體弓I導(dǎo)出該室。該流動(dòng)在工件與室窗口之間產(chǎn)生保護(hù)性氣體凈化以 防止窗口上的副產(chǎn)品增加。保護(hù)性凈化氣體的層狀流動(dòng)可有助于最大化該流動(dòng) 的均勻性并且避免任何回流區(qū)。在一個(gè)實(shí)施方式中，為了與狹口閥平行并且減 小該閥對(duì)于流動(dòng)模式的影響，該流動(dòng)從室的后面到室的前面。
氣體源114可為任何合適的源以提供合適氣體的流動(dòng)。大量種類的氣體和 氣體混合物已知用作凈化氣體，并且可用于該實(shí)施中。在一個(gè)實(shí)施方式中，所 用的凈化氣體由于較大的分子量而主要(或純粹)為氬，較大的分子量增加了 氣"幕"的動(dòng)量和能量。在另一實(shí)施方式中，氬和氦的混合物用于提供充分的 熱傳遞，同時(shí)具有足夠的分子量和動(dòng)量以帶走除氣殘留物。其它合適的氣體包
括例如，He、 Ar、 N2、 02、 03、 H2、 NH3、 N20、 H20 (蒸氣)和NO。
泵襯里可為任何適于引導(dǎo)氣體層狀流動(dòng)通過(guò)工件的器件、元件或組件，諸 如引導(dǎo)流經(jīng)該室的矩形元件、一對(duì)平行襯里或者引導(dǎo)合并產(chǎn)生單一氣流的一系 列輸入氣流通過(guò)晶片的一系列進(jìn)氣口。然而，由于氣流模式可為不規(guī)則的，并 且可產(chǎn)生湍流或回流區(qū)，這些設(shè)計(jì)的大多數(shù)存在技術(shù)問(wèn)題，從而物質(zhì)不能均勻 地載出，并且甚至可聚集在窗口上或這些湍流區(qū)附近的其它組件上。由于這些 原因，以及在此討論的加熱和其它原因，各種實(shí)施方式利用將參照?qǐng)D2到圖3 討論的環(huán)形的泵襯里。在圖l (a)和圖l (b)所示的泵襯里區(qū)域?qū)?yīng)于以截面 圖示出的單個(gè)環(huán)形襯里的一部分。這些襯里部分也可稱為室泵送環(huán)，其提供凈 化氣體的層狀流動(dòng)通過(guò)工件的表面。
流動(dòng)控制器116和/或光源102可通過(guò)使用現(xiàn)有技術(shù)中已知的控制和其它信 號(hào)的系統(tǒng)控制器120監(jiān)控和/或控制。在一個(gè)示例中，在該室中的強(qiáng)度監(jiān)控器(未 圖示)可將監(jiān)控信號(hào)饋入系統(tǒng)控制器120，該系統(tǒng)控制器可通過(guò)用戶界面裝置 隨后顯示或中繼該信息。如果強(qiáng)度不足，系統(tǒng)控制器可產(chǎn)生指示燈裝置增加用 于暴露工件的強(qiáng)度的控制信號(hào)。如果系統(tǒng)控制器檢測(cè)到強(qiáng)度不能保持在最小的 強(qiáng)度閾值之上，例如可存儲(chǔ)在用于該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置126中，隨后系統(tǒng)控 制器可產(chǎn)生表示該燈裝置工作不正常的警告信號(hào)，并且可要求諸如更換燈泡的 維《彥措施。系統(tǒng)控制器可將該警告信號(hào)發(fā)送給合適的裝置，諸如警告系統(tǒng)操作 者的警報(bào)器。在該示例中，信號(hào)發(fā)送給用戶界面裝置124，諸如個(gè)人電腦或無(wú) 線使能PDA，其允許提醒系統(tǒng)的用戶或操作者，需要注意燈組件。用戶界面也 可允許用戶或操作者觀察系統(tǒng)的各種監(jiān)控參數(shù)和組件，并且如現(xiàn)有技術(shù)中已知 的，可允許用戶或操作者為了系統(tǒng)的工作而調(diào)節(jié)或控制各種設(shè)定或參數(shù)。
如對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員顯然的，系統(tǒng)控制器通過(guò)接收來(lái)自合適傳感 器的信號(hào)可監(jiān)控諸如流速、壓力、溫度、氣體成分級(jí)別等的整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)方 面，并且可警告操作者和/或控制組件以根據(jù)需要調(diào)節(jié)參數(shù)或執(zhí)行維護(hù)。例如， 系鄉(xiāng)充控制器可通過(guò)泵襯里監(jiān)控氣體的流速，并且可響應(yīng)對(duì)其的流速調(diào)節(jié)輸入流 動(dòng)。根據(jù)包含在此的描述和建議，系統(tǒng)控制器、用戶界面和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的各種其 它f吏用和應(yīng)用對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見的。
如圖l (b)所示，可選擇電介質(zhì)窗口108的直徑，從而使得輻射能到達(dá)工 件的整個(gè)外圍以及至少環(huán)形泵襯里110的內(nèi)部周邊表面(相對(duì)于該室)。在一
些實(shí)施方式中，反射器104將光源102的泛光圖案從基本上矩形區(qū)域轉(zhuǎn)變?yōu)榕c正 在暴露的基本上圓形的半導(dǎo)體襯底和/或襯里110的基本上圓形的內(nèi)表面相對(duì) 應(yīng)的基本上圓形。如將在以下詳細(xì)討論的，允許光輻射在泵襯里的表面上使得 襯里被動(dòng)加熱。
在一些實(shí)施方式中，光源可包括兩個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的光源。在一個(gè)這樣的設(shè) 備中，第一和第二UV燈產(chǎn)生用于單個(gè)室的泛光圖案。UV燈包括UV源(例如， 細(xì)長(zhǎng)的UV燈泡)和主反射器，并且次反射器定位在UV燈與室之間。兩個(gè)UV 燈可彼此成一定角度安裝。在一些實(shí)施方式中，對(duì)角相對(duì)于垂直在5度到25度 之間。包括兩個(gè)燈的設(shè)置可產(chǎn)生正在泛光圖案中產(chǎn)生的UV輻射的更高的強(qiáng)度， 而這反過(guò)來(lái)可導(dǎo)致更快的固化時(shí)間。
泵襯里可為單件，或可包括相互匹配以形成單一結(jié)構(gòu)的上襯里部分和下襯 里部分。例如，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，圖2 (a)和圖2 (b)分別示出了下襯里部 分200的俯視圖和底視圖，并且圖3 (a)和圖3 (b)分別示出了上襯里部分300 的俯視圖和底視圖。當(dāng)匹配在一起時(shí)，該部分形成為具有一對(duì)相對(duì)的溝道 206/304， 208/306的單個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)。這些溝道其中之一具有進(jìn)氣室302，并且其 它的溝道具有出口室210，從而氣體可流入一個(gè)溝道，可排出襯里并流經(jīng)晶片 進(jìn)入其它溝道，隨后通過(guò)出口排出。
如圖2 (a)所示，示例性的下襯里部分200包括一組基本上平行并相對(duì)的 注入和接收口，或狹槽202。在該圖中，其所示為從下襯里部分的一個(gè)邊緣位 置延伸到相對(duì)的邊緣部分的凹槽，當(dāng)下部分與上部分配合時(shí)，其在兩個(gè)部分之 間形成狹縫。如圖所示，上襯里300包括允許氣體流入已組裝的襯里并且引導(dǎo) 進(jìn)入第一溝道(由凹槽206和304形成)以及引導(dǎo)排出與第一溝道相鄰的狹槽202 的氣體輸入室302。氣體將流經(jīng)晶片的表面(沿著前頭的方向)，僅僅在晶片 已暴露的表面之上，并且接收進(jìn)入與第二溝道208 (由凹槽208和306形成)相 鄰的狹槽202。第二溝道包括允許氣體和任何除氣物質(zhì)和污染物引導(dǎo)出泵襯里 的Jf氣室210,其可連通該室的排氣口 (諸如圖l (a)和圖l (b)中的口118)。 雖然該示例包括一個(gè)部分中的進(jìn)氣室以及另一部分中的排氣室，但是應(yīng)該理 解，該室可例如在相同部分中或在相對(duì)的襯里部分中。
如將在此詳細(xì)討論的，上下部分包括諸如圓柱形腳或襯墊的接觸部件212 和308，其提供泵襯里和周圍室體的最小化的接觸。該室泵送襯里也可具有最
小化的法蘭以減小偏離層狀流動(dòng)路徑的寄生泵送。
在襯里中的相對(duì)狹槽202當(dāng)組裝時(shí)用于提供晶片與真空窗口之間的均勻的
層狀凈化氣體。該流動(dòng)的示例在圖4的圖形400中示出。如所見的，在相對(duì)狹槽 之間的流動(dòng)基本上為線性和平行的。僅在相對(duì)狹槽的邊緣和外側(cè)區(qū)域，可看見 流動(dòng)的輕微不均勻性，但是該不均勻性沒(méi)有嚴(yán)重到不利地影響該流動(dòng)。保持合 適的狹槽間隔和流速可確保該流動(dòng)基本上層狀通過(guò)工件。
另一最小化湍流發(fā)生的方法是確保基本上均勻流速通過(guò)晶片。因?yàn)闅怏w不 需要到達(dá)遠(yuǎn)至接近中間的所需的工件邊緣，所以均勻尺寸的狹槽往往造成通過(guò) 晶片的不均勻的流速。由此，根據(jù)各種實(shí)施方式的泵襯里可包括具有所選數(shù)量、 寬度、高度和/或間隔以提供通過(guò)工件的基本上均勻流動(dòng)的狹槽。在一個(gè)示例 中，在第一溝道(具有進(jìn)氣口)上的狹槽相對(duì)較小，在約0.02"級(jí)，從而增加 氣體排出的速度并且提供均勻壓力分布上游的進(jìn)氣狹槽。為了減小通過(guò)出氣狹 槽的壓力降，第二溝道(具有排氣室)附近的狹槽尺寸大于(例如3倍至lj5倍) 進(jìn)氣狹槽的深度。出氣狹槽也可在工件邊緣附近更深以增加工件側(cè)(與中心相 對(duì))的氣流。
在另一示例中，總共六個(gè)狹槽用于泵襯里，其寬度從1.0到2.0英寸，高度 從O.045到0.2英寸變化。狹槽之間的間隔從0.4到1.0英寸變化。在該示例中， Ar/He氣的流速約為16slm/16slm。并且，雖然該狹槽所述為截面上呈矩形，但 是應(yīng)該理解，也可使用其它形狀以有助于對(duì)于各種系統(tǒng)和應(yīng)用更容易產(chǎn)生通過(guò) 工f牛的均勻流動(dòng)。
在設(shè)計(jì)該泵襯里時(shí)，需要優(yōu)化諸如狹槽尺寸和室壓的各種因素。例如，對(duì) 于16slm Ar/16slmHe流動(dòng)，0.045和0.06英寸的狹槽尺寸相比于0.075和0.09 英寸的狹槽尺寸，發(fā)現(xiàn)在晶片內(nèi)部具有更多的氣體回流。并且，3Torr的室壓 相比于6Torr的室壓，具有更多的回流。所以在該示例中可以發(fā)現(xiàn)，為了最小 化氣體回流并且獲得更高的流動(dòng)均勻性，需要0.075和0.09英寸的較大的狹槽 尺寸和6Torr的較高的室壓。
一個(gè)特別關(guān)注的污染物是在UV固化處理期間從晶片除氣的致孔劑，其可 沉積在窗口上。致孔劑在例如美國(guó)專利No.6， 171， 945和6， 451， 367中得 到描述，兩者合并在此作為參考。在窗口上的任何這樣的聚集可阻礙UV光到 達(dá)晶片，導(dǎo)致源效率不斷的下降。由室泵送襯里中的狹槽產(chǎn)生的凈化氣體可有
效地保護(hù)窗口免受除氣材料的損害，并且可在該材料在窗口上聚集之前將其載 出該室。為了優(yōu)化該除氣材料的去除，氣流可保持相對(duì)接近晶片的表面。在一
個(gè)實(shí)施方式中，氣流保持在晶片表面之上小于0.15"處，雖然在從約0到約1.0
英寸范圍內(nèi)的任何間隔在這樣的應(yīng)用中是可接受的。也可采用其它適于該系統(tǒng) 和/或應(yīng)用的范圍。保持接近晶片的流動(dòng)可有助于最小化掃掠所需的氣體量， 并且可有助于提高溫度，并且凈化氣體增加的動(dòng)量有助于去除除氣物質(zhì)。
除氣致孔劑也可聚集在室的其它區(qū)域中，導(dǎo)致顆粒的產(chǎn)生并且最終襯底的 污染。由于氣體在泵襯里的進(jìn)氣和出氣溝道之間流動(dòng)，該物質(zhì)的大部分可發(fā)生 在^f里的接收狹槽的附近。減少襯里上該物質(zhì)量的方法是提高并保持襯里的溫 度，從而污染物不太可能粘附或冷凝在襯里的表面上。
并且，加熱的襯里在清潔工序過(guò)程中更容易清潔。在一個(gè)示例中，臭氧用 作固化后處理的清潔劑，從而不需要破壞室的真空完整性。臭氧可通過(guò)熱量增 加或應(yīng)用來(lái)激活以與有機(jī)物質(zhì)分離和結(jié)合。在一個(gè)應(yīng)用中，臭氧與基于碳的物 質(zhì)反應(yīng)并且隨后泵送出該室。隨后可優(yōu)選地保持該襯里的溫度在所需激活臭氧
反應(yīng)的溫度范圍中，該溫度由臭氧蝕刻率數(shù)據(jù)證實(shí)為諸如120到200。C的溫度
范圍。在一個(gè)實(shí)施方式中，襯里的溫度范圍從約i2(rc改變?yōu)榧s75x:。為了提
高該系統(tǒng)的MWBC，熱量建模設(shè)計(jì)可有助于選擇狹槽的位置、形狀和尺寸。
在一個(gè)實(shí)施方式中，至少120。C的襯里溫度發(fā)現(xiàn)足夠用于室中的CIP鋁襯 里，其中在處理期間，該襯里保持在約6(TC到約7(TC之間(如在出氣和泵送 口澳U量的)。臭氧清潔的效率在這些溫度時(shí)急劇增加，從而可顯著延緩該室的 濕清潔。在一個(gè)示例中，濕清潔間隔從每200晶片增加到每2000晶片。在另 一示例中，在100晶片之后的襯里上的殘留物基本上清除。
在一個(gè)實(shí)施方式中，窗口通過(guò)來(lái)自加熱元件的熱量應(yīng)用而加熱。用于加熱 窗口或其它這樣的元件的合適的加熱元件和方法在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)公知并且 在此不在詳細(xì)描述。在一個(gè)示例中，加熱窗口可將清潔間隔增加到約每10， 000晶片之后。然而，充分加熱窗口而同時(shí)保持最優(yōu)處理?xiàng)l件的額外成本和復(fù) 雜'性并非對(duì)于所有應(yīng)用或制造商均可接受。
在一個(gè)實(shí)施方式中，襯里的溫度通過(guò)被動(dòng)加熱來(lái)提高。襯里可接收來(lái)自固 化光源以及氣體通過(guò)正在固化的晶片的熱量。同時(shí)，大量的熱量將來(lái)自對(duì)流， 來(lái)自UV輻射的額外的熱量可有助于增加處理過(guò)程中襯里的溫度。為了進(jìn)一步
改進(jìn)襯里的加熱，可修改襯里和/或室的物理設(shè)計(jì)。
在第一示例中，襯里接觸室體的量可以最小化。如圖2 (b)所示，例如，
下襯里部分200可包括至少三個(gè)配置用于接觸室體并支撐襯里部分的接觸部 件216。通過(guò)利用較小接觸部件而不允許襯里較大部分接觸室體，周圍室體的 傳導(dǎo)路徑可最小化，從而可顯著減少對(duì)于周圍環(huán)境的導(dǎo)熱損失。應(yīng)該理解，這 樣的接觸部分可替換或附加地放置在室體上或室與襯里之間。根據(jù)包含在此的 教導(dǎo)，如對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員顯然的，其它諸如金屬環(huán)或其它這樣的部 件的接觸部件可用于襯里與室體之間。
在另一示例中，室泵送襯里的外部表面的至少一部分可陽(yáng)極化或者涂覆或 處理以顯著增加外部表面的發(fā)射率，從而允許來(lái)自諸如陶瓷加熱器和/或UV 燈的現(xiàn)有功率源的增加的輻射熱傳輸。在一個(gè)實(shí)施方式中，陽(yáng)極化的泵襯里具 有相比于拋光的鋁的0.3而言0.9的發(fā)射率。鋁的增加的發(fā)射率允許襯里捕獲 來(lái)自諸如陶瓷加熱器和/或UV燈的現(xiàn)有能量源的輻射能量。例如，鋁襯里可 反射來(lái)自光源的高達(dá)70%的光輻射，而陽(yáng)極化的襯里可吸收約85% 90%的 光能量，從而允許由于光能量而顯著加熱襯里。陽(yáng)極化層的厚度例如可最小化 至0.001到0.003英寸級(jí)別，從而增加從外部的陽(yáng)極化層到鋁襯里剩余部分的 熱傳導(dǎo)。襯里可使用本領(lǐng)域公知的任何合適的陽(yáng)極化工藝進(jìn)行陽(yáng)極化。在一個(gè) 示例中，通過(guò)蝕刻或溶劑的使用對(duì)鋁進(jìn)行清潔，隨后放置在諸如含硫或草酸溶 液的溶液中，其中應(yīng)用電流產(chǎn)生較厚的氧化層(約0.002英寸級(jí)別)以形成在 襯里上，其具有高于未進(jìn)行陽(yáng)極化工藝的堅(jiān)固性和厚度。
在另一示例中，在燈與襯底支架之間的電介質(zhì)窗口可在寬度/直徑上擴(kuò)展， 從而來(lái)自光源的光可直接輻射到至少一部分襯里上。這對(duì)于該襯里提供了額外 的熱量，而不需要任何未包括在該工序中的組件。該加寬的窗口在與可吸收大 部分輻射的光能量的陽(yáng)極化襯里一起使用時(shí)特別有效。
在一個(gè)示例性系統(tǒng)中，電介質(zhì)窗口的直徑從13.25英寸增加到14.75英寸， 其中處理室設(shè)計(jì)用于固化具有12英寸直徑的晶片。這通過(guò)允許來(lái)自UV固化 源的更多的IR到達(dá)泵送襯里，增加了該襯里的加熱。可選擇泵送襯里的內(nèi)徑， 從而使得主要?dú)饬魅莘e在頂部上的窗口 ，底部上的晶片加熱器(以及因此晶片) 與泵送環(huán)的內(nèi)徑之間。該室的其它區(qū)域?yàn)橛行У乃廊莘e，其中諸如致孔劑的材 料在泵送出去之前不能顯著地冷凝。 圖5所示為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的使用502表示的使用凈化氣體流 的晶片性能以及使用504表示的未使用層狀凈化氣流的晶片性能(6x)的曲線 500。如圖所見，諸如可使用在此所述的泵襯里引入的使用層狀氣流502的處 理，所示在通過(guò)70個(gè)晶片以上的可接受的收縮量。未使用層狀流動(dòng)的處理所 示在收縮量上有顯著的變化，約第10個(gè)晶片，并且基本上約第30個(gè)晶片。
圖6所示為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的處理工件的方法600的步驟。該 方^4關(guān)于UV固化處理進(jìn)行描述，雖然應(yīng)該理解，該方法僅為示例性的并且與 在該方法中引用的那些類似的步驟可與根據(jù)包括在此的教導(dǎo)和建議，對(duì)于本領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員顯而易見的其它的這樣的處理一起使用。在該方法中，泵襯 里位于處理室602中的晶片支架附近。該泵襯里可具有用于接收凈化氣體源的 進(jìn)氣室，用于排出凈化氣體的排氣室，以及用于引導(dǎo)凈化氣體流通過(guò)工件表面 的至少一對(duì)狹槽或其它氣口。為了最小化來(lái)自襯里的熱流，泵襯里也可設(shè)計(jì)具 有與室體的最小化的接觸。為了增加工件處理過(guò)程中襯里的溫度，泵襯里也可 陽(yáng)極化或涂覆或處理。
待處理的工件放置在室中604。在該示例中，半導(dǎo)體晶片放置在UV固化
室中。在該示例中，為環(huán)形襯里的泵襯里定位在晶片外圍周圍。為了將凈化氣 體引導(dǎo)進(jìn)入襯里的溝道中，凈化氣體源隨后引導(dǎo)到泵送部分606?？蛇x擇凈化 氣體源，使得通過(guò)晶片的凈化氣體流動(dòng)具有足夠的質(zhì)量和/或動(dòng)量以在固化過(guò) 程中將從晶片除氣的任何物質(zhì)或污染物載出。為了直接輻射在晶片上，可激活 諸如UV燈的輻射源608。為了進(jìn)一步在固化處理過(guò)程中加熱襯里，輻射源也 可定位為直接輻射至少部分泵襯里。
在晶片的固化過(guò)程中，凈化氣體的流動(dòng)可引導(dǎo)通過(guò)，并且與之距離較小距 離的正在固化的晶片的表面610。泵襯里可設(shè)計(jì)為使得氣流從一系列狹槽或其 它注入口排出襯里，定位、成形和尺寸以提供基本上均勻的流通通過(guò)晶片的表 面，以流動(dòng)中最小化的湍流。在凈化氣體流動(dòng)通過(guò)晶片表面之后，并且收集了 從晶片除氣的任何物質(zhì)，已污染的凈化氣體可通過(guò)多個(gè)接收口引導(dǎo)返回泵襯里 中612。這些口或狹槽可再次設(shè)計(jì)為允許基本上均勻的流動(dòng)通過(guò)晶片表面，并 且提供襯里接收狹槽附近的最小化的湍流量。已污染的凈化氣體可通過(guò)至少一 個(gè)排氣室排出襯里，并且引導(dǎo)出系統(tǒng)614。在固化處理的最后，晶片隨后從系 統(tǒng)中移出。如果有額外的晶片需要處理618，則隨后另一晶片放置在室中。如
果沒(méi)有，則處理可結(jié)束620。在一個(gè)實(shí)施方式中，已污染的氣體從襯里的排氣 口收集，并且通過(guò)可去除已污染的凈化氣體流動(dòng)中基本上所有的除氣物質(zhì)的至 少一個(gè)顆粒過(guò)濾器。該已過(guò)濾的氣流隨后可引導(dǎo)返回通過(guò)襯里并且通過(guò)晶片， 減少了所用的氣體源的量并且減少了對(duì)于設(shè)備的排氣需求。氣體的回流可減少
運(yùn)行成本，但是在一些實(shí)施方式中，也會(huì)減少M(fèi)WBC，因?yàn)樵诨亓鞯膬艋瘹?體中也會(huì)有一定量的污染物聚集在泵襯里上。
雖然泵襯里的被動(dòng)加熱可為有效的相對(duì)成本高效的方法，但是在襯里到達(dá) 所需的溫度之前，接近處理室的起動(dòng)仍然需要一定時(shí)間。如圖5所示，少量晶 片的平均處理可以顯著地影響性能。由此，為了在第一晶片處理之前，將襯里 預(yù)加熱到所需溫度，為了進(jìn)一步防止諸如致孔劑的材料在襯里上的冷凝，某些 實(shí)施方式結(jié)合加熱器，或者在泵襯里中，或者在與襯里的熱連接中(例如，襯 里上)。
在閱讀以上描述之后，使用中心快速沉積的其它配方對(duì)于本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見。在不偏離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，其它變化也將是顯而易 見的。這些等同物和替代物意欲包括在本發(fā)明的范圍中。所以，本發(fā)明的范圍 不應(yīng)該僅限于所述的實(shí)施方式，而應(yīng)該由以下權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.一種用于固化工件的系統(tǒng)，包括室外殼；在所述室外殼中用于支持工件的襯底支架；輻射源，其用于將輻射引導(dǎo)到所述襯底支架上支撐的工件，以固化所述工件；以及泵襯里，其具有用于接收和排出凈化氣流的氣體進(jìn)氣室和氣體排氣室，所述泵襯里具有用于引導(dǎo)基本上層狀的凈化氣流通過(guò)由所述輻射正在進(jìn)行固化的所述工件的表面的多個(gè)注入狹槽，所述泵襯里還具有與所述多個(gè)注入狹槽相對(duì)的用于接收引導(dǎo)通過(guò)所述晶片的氣流的多個(gè)接收狹槽，所述接收狹槽進(jìn)一步用于在所述固化處理期間接收從所述工件除氣的任何物質(zhì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括 凈化氣體源，其用于將所述凈化氣流引導(dǎo)到所述泵襯里。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述凈化氣流具有足夠的質(zhì)量和動(dòng)量以載出固化期間從所述工件除氣的 物質(zhì)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述泵襯里具有多個(gè)用于接觸所述室外殼的接觸部件，其中為了減小從所 述泵襯里到所述室外殼的熱量流動(dòng)的能力，所述接觸部件最小化所述泵襯里與 所述室外殼之間的接觸區(qū)域。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述輻射源進(jìn)一步將輻射引導(dǎo)到所述泵襯里的至少一部分，從而增加所述 泵襯里的溫度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括設(shè)置在所述輻射源與所述工件支架之間的窗口 ，所述窗口具有足夠大的直 徑，從而所述輻射源可將輻射引導(dǎo)到待固化的整個(gè)工件的表面和所述泵襯里的 至少一部分，其中所述凈化氣流使得在所述窗口上除氣物質(zhì)的聚集基本上減少到最小。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括與所述泵襯里熱接觸的加熱元件，所述加熱元件用于在所述凈化氣流引導(dǎo) 通過(guò)所述工件的所述表面之前，將所述泵襯里加熱到預(yù)定溫度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括 所述輻射源包括至少一個(gè)紫外(UV)燈。
9. 一種用于在處理室中將凈化氣流引導(dǎo)通過(guò)工件的泵襯里，包括 具有適于配合工件外圍的中心開口的環(huán)形元件，所述環(huán)形元件具有用于接收凈化氣流進(jìn)入所述環(huán)形元件中的第一溝道的進(jìn)氣室，以及用于將所述凈化氣 流引導(dǎo)出所述環(huán)形元件中的第二溝道的排氣室；多個(gè)注入口，其位于所述環(huán)形元件的所述中心開口附近，并且用于引導(dǎo)所 述凈化氣流，通過(guò)所述進(jìn)氣室從所述第一溝道接收并且通過(guò)所述工件的表面， 所述注入口用于引導(dǎo)基本上層狀的所述凈化氣流通過(guò)所述表面；以及多個(gè)接收口，其位于所述環(huán)形元件的所述中心開口附近，所述接收口與所 述注入口基本上相對(duì)，并且用于接收引導(dǎo)通過(guò)所述工件的所述表面的所述凈化 氣流，以及由所述氣流載送的從所述工件除氣的任何物質(zhì)，并且引導(dǎo)所述氣流 和除氣物質(zhì)通過(guò)所述第二溝道并且通過(guò)所述排氣室排出所述環(huán)形元件。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的泵襯里，其特征在于 所述泵襯里由鋁形成。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的泵襯里，其特征在于 所述泵襯里的暴露表面的至少一部分進(jìn)行陽(yáng)極化。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的泵襯里，其特征在于所述多個(gè)注入口和多個(gè)接收口每個(gè)包括在所述環(huán)形元件中的多個(gè)狹槽。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的泵襯里，其特征在于所述環(huán)形元件還具有用于接觸室外殼的多個(gè)接觸部件，其中為了減小從所 述環(huán)形元件到所述室外殼的熱量流動(dòng)的能力，所述接觸部件最小化所述環(huán)形元 件與所述室外殼之間的接觸區(qū)域。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的泵襯里，其特征在于 所述環(huán)形元件包括第一和第二配合部分。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的泵襯里，其特征在于所述多個(gè)注入口和多個(gè)接收口每個(gè)為至少一種形狀、尺寸和定位，從而提 供基本上層狀的流動(dòng)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的泵襯里，其特征在于所述多個(gè)注入口包括至少一個(gè)不同形狀和不同尺寸的多個(gè)注入口 。
17. —種用于固化工件的方法，包括 將待固化的工件定位在處理室中的工件支架上；將輻射引導(dǎo)到所述工件支架上的所述工件的表面，所述輻射所選為固化在 所述表面上的至少一層材料；提供凈化氣流通過(guò)所述工件的受輻射的表面，所述凈化氣流由泵襯里發(fā)射 出，該泵襯里具有用于引導(dǎo)基本上層狀的凈化氣流通過(guò)所述工件的受輻射的表 面的多個(gè)注入狹槽和多個(gè)接收狹槽，所述凈化氣流足夠傳輸從所述工件的受輻射表面除氣的任何物質(zhì)；以及在所述氣流通過(guò)所述受輻射表面并且由所述泵襯里的所述接收狹槽接收 之后，將所述凈化氣流和所述除氣物質(zhì)排出。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，還包括 選擇所述多個(gè)注入狹槽和多個(gè)接收狹槽其中至少之一的至少一種形狀、尺寸、位置以及數(shù)量，從而提供基本上層狀的氣流。 .
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，還包括將所述輻射的一部分引導(dǎo)到所述泵襯里的一部分，從而增加所述泵襯里的 工作溫度。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，還包括最小化所述泵襯里與所述處理室的主體之間的接觸區(qū)域，從而最小化從所 述泵襯里到所述主體的熱量流動(dòng)量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于引導(dǎo)層狀凈化氣流通過(guò)工件以去除除氣或產(chǎn)生自處理期間的工件的污染物或物質(zhì)的泵襯里。為了提供層狀氣流，該泵襯里可采用環(huán)形，其具有諸如各種尺寸和/或形狀的狹槽的多個(gè)注入狹槽以及相對(duì)的多個(gè)接收狹槽。為了防止污染物在室的組件上的聚集，凈化氣流足夠載送來(lái)自處理室的污染物或除氣物質(zhì)。為了防止物質(zhì)在襯里上的冷凝，泵襯里可通過(guò)來(lái)自輻射源的傳導(dǎo)和輻射進(jìn)行加熱。為了增加襯里的發(fā)射率，泵襯里還可進(jìn)行陽(yáng)極化或其它處理。
文檔編號(hào)H01L21/00GK101174544SQ20071011243
公開日2008年5月7日 申請(qǐng)日期2007年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月26日
發(fā)明者安德茲·卡祖巴, 恩德卡·O·米科蒂, 托馬斯·諾瓦克, 胡安·卡洛斯·羅奇-阿爾維斯, 薩尼夫·巴魯賈 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料股份有限公司