专利名称：用于在uv腔室中调节晶圆处理轮廓的方法及装置的利记博彩app
用于在UV腔室中调节晶圆处理轮廓的方法及装置发明背景发明领域本发明的实施例大体上关于紫外线(UV)硬化腔室。更特定地说，本发明的实施例关于用以提供遍布基板的表面的均匀UV辐射照射轮廓的方法与装置，其中该基板被放置在UV硬化腔室中。
背景技术：
描述具有低介电常数(低k)的材料，诸如氧化硅(SiOx)、碳化硅(SiCx)和掺杂碳的氧化硅(SiOxCy)，在半导体器件的制造中有极广泛的应用。用低k材料作为导电互连之间的金属间和/或层间电介质会减少由于电容效应导致的信号传播的延迟。介电层的介电常数越低，则电介质的电容越低且集成电路(IC)的RC延迟越低。目前的努力着重在针对大部分先进技术需求而发展k值小于2.5的低k介电材料(时常称为超低k(ULK)电介质)。可藉由将空气空隙并入到低k电介质母体(low-kdielectric matrix)内而产生多孔介电材料来获得超低k介电材料。制造多孔电介质的方法通常涉及形成“前驱物膜”，“前驱物膜”含有两个部分:成孔剂(通常是有机材料，诸如碳氢化合物)与结构前体或介电材料(例如含硅材料)。一旦在基板上形成前驱物膜，可移除成孔剂部分，留下结构上完整的多孔电介质母体或氧化物网络。用以从前驱物膜移除成孔剂的技术包括例如热工艺，其中基板被加热到足以使有机成孔剂分解与蒸发的温度。用以从前驱物膜移除成孔剂的一个已知热工艺包括UV硬化过程，UV硬化过程有助于CVD氧化硅膜的后处理。目前的UV硬化过程是藉由UV灯10来执行，UV灯10具有被装设在壳体14内的狭长UV灯泡12，如图8所示。壳体14可包括一或更多个反射件16， 反射件16面对UV灯泡12且将UV辐射引导成圆形基板20上方的泛流图案18。尽管反射件16会反射在泛流图案18内撞击反射件表面的大部分的辐射,一些辐射会逃离反射件表面并落到覆盖住基板的图案18的边界的外面(参见图8)。解决此问题的一种方式是在硬化期间将UV灯绕着基板的中心旋转，以致由UV灯所产生的实质上矩形的曝光图案可补偿基板周边处的照明损失，藉此提升基板平面中的照明均匀性。然而，随着时间演进，此配置的输出仍在基板的中心处产生大尖峰，这是因为在中心处的UV辐射更正交于基板，且在边缘处的UV辐射更倾斜或更弱。尽管可使用反射件(未图示，通常设置在UV灯与基板之间)来稍微地调节尖峰，基板的膜轮廓仍将是中心高的，除非UV辐射被阻隔掉。将光阻隔会明显地降低UV源的总效率，这不是令人所乐见的。此外，壳体14与反射件的使用将无可避免地产生入射到UV真空窗口的表面上的光，其中UV真空窗口设置在处理区域内且被密封到壳体14以维持真空。行进穿过UV真空窗口的光，在光从空气到玻璃且位于UV真空窗口的另一侧处时以及在光从玻璃回到空气时，皆会被反射。所反射的光的量即是已知的“反射损失”，“反射损失”亦会负面地影响基板上的中心至边缘处理非均匀性。所以，此技艺中存在一种UV腔室的需求，该UV腔室可用以有效地硬化被沉积在基板上的膜，同时可改善膜均匀性与产能。
发明概要本发明的实施例大体上提供用以提供遍布基板表面的均匀UV辐射照射轮廓的装置与方法。在一实施例中，提供一种基板处理工具。该工具大体上包括:处理腔室，该处理腔室定义处理区域；基板支撑件，该基板支撑件用以支撑基板在该处理区域内；紫外线(UV)辐射源，该UV辐射源和该基板支撑件隔离，且该UV辐射源被配置成朝向设置在该基板支撑件上的该基板传输紫外线辐射；以及光透射窗口，该光透射窗口设置在该UV辐射源与该基板支撑件之间，该光透射窗口具有被涂覆在该光透射窗口上的光学膜层。在一不例中，该光学膜层在径向方向上具有非均匀厚度轮廓，其中该光学膜层在该光透射窗口的周边区域处的厚度比在该光学膜层的中心区域处的厚度相对更厚。在另一实施例中，提供一种提供遍布基板的表面的均匀UV辐射照射轮廓的方法，该基板被放置在处理腔室中。该方法大体上包括以下步骤:提供处理腔室，该处理腔室定义处理区域，该处理腔室具有UV辐射源；以及将从该UV辐射源被放射的紫外线辐射传输通过光透射窗口而朝向设置在基板支撑件上的该基板，其中该光透射窗口被涂覆有第一光学膜层，且该第一光学膜层的厚度被调节成以致设置在该光透射窗口下方的该基板的周边接收比该基板的中心区域更高的UV照射。 在又另一实施例中，提供一种用在紫外线处理腔室中的光透射窗口。该光透射窗口大体上包括:窗口主体，该窗口主体具有第一表面与第二表面，该第一表面平行于该第二表面且和该第二表面相对，且该窗口主体被配置成维持该紫外线处理腔室的真空，该窗口主体包含:光学膜层，该光学膜层被沉积在该窗口主体的该第一与/或该第二表面上，该光学膜层在径向方向上具有非均匀厚度轮廓，其中该光学膜层在该窗口主体的周边区域处的厚度比在该第一光学膜层的中心区域处的厚度相对更厚，以及其中该光学膜层包含单一抗反射涂层(ARC)或具有多个交替对比折射率层的压合ARC膜堆栈。附图简述 可藉由参考本发明的实施例来详细理解本发明的上述特征，本发明的详细说明简短地在前面概述过，其中一些实施例在附图中示出。但是应注意的是，附图仅示出本发明的典型实施例，因此附图不应被视为会对本发明范畴构成限制，这是因为本发明可允许其它等效实施例。
图1是半导体处理系统的平面图，本发明的实施例可被并入到该半导体处理系统中。图2是配置用于UV硬化的半导体处理系统的串接处理腔室的示意图。图3是具有盖组件的串接处理腔室的部分剖视图，盖组件具有分别设置在两个处理区域上方的两个UV灯泡。图4是不具有盖组件的处理腔室之一的一部分的示意等尺寸剖视图。图5A是图4中的不具有窗口组件的处理腔室的示意等尺寸剖视图。图5B是被显示在图5A中的喷头的剖视局部放大图。图6是图5A中的处理腔室的示意剖视图，该图显示气体流动路径。图7A-7D图示根据本发明的各种实施例的简化的UV真空窗口或透明喷头的剖视图，该简化的UV真空窗口或透明喷头具有被沉积在该简化的UV真空窗口或透明喷头上的光学膜层。图8是现有技术UV灯的透视图，该图示意地绘示由圆形基板上方的灯所产生的泛流图案。图9是根据本发明的一实施例的简化的UV真空窗口的俯视图，该简化的UV真空窗口具有被沉积在该简化的UV真空窗口上的光学膜层。图1OA是图7B的UV真空窗口的示意剖视图，该UV真空窗口具有被沉积在ARC层的周边区域处的红外线吸收层。图1OB是UV真空窗口的示意剖视图，该UV真空窗口具有被沉积在该UV真空窗口上的而位在实质上相同高度的红外线吸收层与ARC层。为促进了解，在可能时使用相同的组件符号来表示该等图式共有的相同组件。应了解，在一实施例中被揭示的组件可有利地被利用到其它实施例上而不需特别详述。具体描述本发明的实施例提供用于UV硬化的处理腔室，其中串接处理腔室提供两个分离且邻近的处理区域在腔室主体中以及盖，该盖具有分别在各个处理区域上方对准的一或更多个UV真空窗口。在各种实施例中，UV真空窗口可以被涂覆有光学膜层，以藉由操纵光学膜层的组成和厚度，而改善期·望波长的透射并调节遍布基板的UV辐射分布，藉此提供基板的边缘高照射轮廓而补偿现存的中心高的处理轮廓。可基于UV辐射的入射角、波长与/或照射强度而订制光学膜层的组成与厚度。示例性硬件图1显示可使用本发明的实施例的半导体处理系统100的平面图。系统100图示可从美国加州圣大克劳拉市的应用材料公司商业上获得的300mmProducerTM处理系统的示范性实施例。处理系统100是具有必要的处理设施被支撑在主框架结构101上的自容系统(self-contained system)。处理系统100大体上包括前端平台区域102、传送腔室111、一系列的串接处理腔室106与背端138，前端平台区域102是基板匣109被支撑及基板被装载到负载闭锁腔室112内与从负载闭锁腔室112被卸载之处，传送腔室111容纳有基板处置器113，该系列的串接处理腔室106被装设在传送腔室111上，背端138容纳有需要用于系统100的操作的支持设施(诸如气体面板103与功率分布面板105)。各个串接处理腔室106包括用以处理基板的两个处理区域(图3)。这两个处理区域共享公共的气体供应、公共的压力控制和公共的工艺气体排放/泵送系统。系统的模块化设计使得从任何一组态迅速转换成任何其它组态成为可能。可为了执行特定工艺步骤的目的而改变腔室的配置与组合。根据以下所述的本发明的方面，串接处理腔室106的任一个可包括盖，该盖包括一或更多个紫外线(UV)灯以用于基板上的低k材料的硬化过程与/或用于腔室清洁过程。在一实施例中，所有三个串接处理腔室106具有UV灯，并且所有三个串接处理腔室106配置作为UV硬化腔室而能并行地运行以达到最大产能。在串接处理腔室106没有全部配置作为UV硬化腔室的一替代性实施例中，系统100可适合一或更多个串接处理腔室所用，该一或更多个串接处理腔室具有已知可容纳各种其它已知过程(诸如化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、蚀刻与诸如此类者)的支持腔室硬件。例如，系统100可配置成使串接处理腔室106的一个作为用以在基板上沉积材料(诸如低介电常数(k)膜)的CVD腔室。此类组态可将研发制造利用率予以最大化，并且若希望的话，可去除所沉积的膜暴露至空气。控制器140 (包括中央处理单元(CPU) 144、存储器142与支持电路146)耦接到半导体处理系统100的各种部件，以促进本发明的过程的控制。存储器142可以是任何的计算机可读媒体，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、软盘、硬盘或任何其它形式的数字储存器，无论对于半导体处理系统100或CPU144是本地的或远程的皆可。支持电路146耦接到CPU144而用于以传统方式支持CPU。该等电路包括高速缓存、电源、时钟电路、输入/输出电路与子系统及诸如此类者。当被储存在存储器142中的软件例程或一系列的程序指令被CPU144执行时，该软件例程或该系列的程序指令会使UV硬化串接处理腔室106执行本发明的过程。图2图示配置用于UV硬化的半导体处理系统100的串接处理腔室106的一个。串接处理腔室106包括主体200与盖202，盖202可枢接至主体200。腔室主体200可由铝制成。耦接到盖202的是两个壳体204，各个壳体204耦接到入口 206以及出口 208以使冷却空气通过壳体204内部。中央加压空气源210提供足够流率的空气到入口 206，以确保与串接处理腔室106相关联的任何UV灯灯泡与/或灯泡的功率源214的适当操作。各个壳体204包括穿孔215，穿孔215邻近功率源214，以从功率源214接收微波功率。出口 208接收来自壳体204的排放气体，排放气体被公共的排放系统212收集，排放系统212可包括洗涤器以移除由UV灯泡潜在地产生的臭氧(取决于灯泡选择)。图3显示具有盖202、壳体204与功率源214的串接处理腔室106的部分剖视图。各个壳体204覆盖住各自的一或更多个UV灯灯泡302，各自的一或更多个UV灯灯泡302分别设置在被定义在主体200内的两个处理区域300上方。各个处理区域300包括加热基板支撑件(诸如载座306)以支撑处理区域300内的基板308。载座306可由陶瓷或金属(诸如铝)制成。载座306可耦接到杆310，其中杆310延伸穿过主体200的底部且载座306由驱动系统312来操作以在处理区域300中将载座306朝向和远离UV灯灯泡302移动。驱动系统312还可在硬化期间将载座306旋转与/或平移，以进一步提升基板照明的均匀性。大体上，可使用任何UV源，诸如汞微波弧灯、脉冲式氙闪光灯或高效率UV发光二极管阵列。UV灯灯泡302是密封的等离子灯泡，该密封的等离子灯泡被填充有通过功率源214激发的一或更多种气体(诸如氙(Xe)或汞(Hg))。在UV灯灯泡302作为UV源的一实施例中，UV灯灯泡302可在UV灯灯泡302内包括电极或灯丝，以致功率源214代表到电极的电路与/或电流供应(诸如直流(DC)或脉冲式DC)。在特定实施例中，功率源214可包括射频(RF)能量源，RF能量源能够激发UV灯灯泡302内的气体以通过产生等离子体而增加灯泡亮度。用以提升基板照明的均匀性的各种构思包括灯阵列的使用(灯阵列的使用亦可用以改变入射光的波长分布)、基板与灯头的相对运动(包括旋转与周期性平移(扫掠))与灯反射件形状与/或位置的实时变更。取决于应用，灯泡302经选择以放射从170nm到400nm的宽带波长的光。在本发明的一实施例中，灯泡302放射从185nm到255nm的波长的光。经选择用于灯泡302内的气体可决定所放射的波长。尽管图上图示单一灯泡，可设置UV灯灯泡阵列。UV灯阵列可包括少至两个灯泡，该两个灯泡由单一功率源或分开的功率源来供应功率。在一方面，该U V灯阵列包括用以放射第一波长分布的第一灯泡以及用以放射第二波长分布的第二灯泡。因此，除了调整气体流量、组成、压力、基板温度与/或UV真空窗口或透明喷头表面上的各种涂覆轮廓(将在下文参照图7A-7D与图9讨论)以外，可通过在给定的硬化腔室内以各种灯定义各种照明序列来控制硬化过程。此外，在多硬化腔室系统上，可通过定义各个串接硬化腔室中的处理序列来将硬化过程予以进一步完美化，其中在参数(诸如供各个处理序列所用的用于特定部分的硬化的灯光谱、基板温度、外界气体组成与压力)方面独立地控制各个处理序列。基板被送进到处理区域300内，以执行被沉积在基板308上的介电膜的后处理硬化。膜可以是具有成孔剂的低k介电膜，该膜包括例如硅骨干结构与碳在膜内。在操作中，从UV灯灯泡302被放射出的UV光藉由通过一或更多个UV真空窗口 314而进入处理区域300，其中该些UV真空窗口 314设置在盖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够的厚度(例如I英寸)以维持真空而不会破裂。UV真空窗口 314可具有约200mm到约375mm的直径以及约25.4mm的厚度。UV真空窗口 314的表面可被沉积有单一抗反射涂层(ARC)或具有多个交替对比折射率层的压合ARC膜堆栈。UV真空窗口 314的表面可被研磨以提供约1.2到约3.6微英寸的期望表面光洁度。在一实施例中，UV真空窗口 314是能够透射低至约150nm的UV光的熔融石英(fused silica)。因为盖202密封到主体200，并且窗口 314被密封到盖202，处理区域300提供能够维持从约I托到约650托的压力的容积。处理或清洁气体接着经由两个入口通道316的相应通道进入处理区域300且经由公共的出口端口 318离开处理区域300。此外，被供应到壳体204的内部的冷却空气循环越过灯泡302，但通过UV真空窗口 314和处理区域300隔离。在UV曝光之后，碳键断裂且碳从膜去 气，留下硅骨干并增加孔隙度，这会降低k值且降低膜的电流承载能力。壳体204可包括由浇铸石英衬里304(作为主要反射件)所定义的内部拋物线或椭圆表面，其中浇铸石英衬里304被涂覆有二色性膜。UV灯灯泡302被石英衬里304部分地环绕，石英衬里304用以反射从UV灯灯泡302被放射的UV光。根据由石英衬里304所引导到处理区域300内的UV光的图案，UV光被成形为适合用于硬化过程以及腔室清洁过程。通过移动与改变内部拋物线表面的形状，石英衬里304可调整，以更佳地适合用在各个过程或任务。此外，由于二色性膜，石英衬里304可透射红外线光并反射由灯泡302放射的紫外线光。二色性膜通常构成周期性多层膜，该周期性多层膜由具有交替的高与低折射率的不同介电材料所组成。由于涂层是非金属的，向下入射到浇铸石英衬里304的背侧上的来自功率源214的微波辐射不会和经调节的层显著地起交互作用或被经调节的层所吸收，且可容易地被透射以将灯泡302中的气体离子化。在一实施例中，可在硬化期间通过绕着基板中心来旋转UV灯，以达到基板平面中的照明均匀性的提升，以致由UV灯所产生的实质上矩形的曝光图案可补偿在基板周边处的照明损失。在另一实施例中，在硬化与/或清洁期间，旋转或周期性地移动石英衬里304亦可提升在基板平面中的照明均匀性。或者，整个壳体204可在基板308上方周期性地旋转或平移，同时石英衬里304相对于灯泡302是静止的。在又另一实施例中，取决于应用的需求，经由载座306的基板308的旋转或周期性平移系提供基板308与灯泡302之间的相对运动，以提升照明与硬化均匀性。为了控制贯通处理腔室的气体流动轮廓，硬件的设计使得特定的气体流动轮廓分布能遍布UV腔室、灯加热的腔室或其它腔室(其中“光”能用以处理膜或催化反应)中被处理的基板308，无论是直接地在基板308上或在基板308上方皆可。如图4所示，窗口组件设置在处理腔室400内，以固持住UV真空窗口 412。窗口组件包括真空窗口夹件410，真空窗口夹件410座落在主体200的一部分上且支撑UV真空窗口 412，UV光可从UV灯灯泡302通过UV真空窗口 412，UV真空窗口 412是主体200上方的盖组件的一部分。UV真空窗口 412设置在UV辐射源(诸如UV灯灯泡302)与载座306之间。UV辐射源和载座306隔离，并且UV辐射源配置成产生且传输紫外线辐射到设置在载座306上的基板308。在一实施例中，透明喷头414设置在处理区域300内且位于UV真空窗口 412与载座306之间。透明喷头定义介于真空窗口 412与透明喷头414之间的上处理区域320 (第5A图)，并且进一步定义介于透明喷头414与载座306之间的下处理区域322。透明喷头414具有一或更多个通道416被形成穿过透明喷头414，以致上处理区域320和下处理区域322流体连通。通道416可具有粗糙表面418 (有时称为“霜状(frosted) ”)，以致通道416不是完全透明的，此会在基板308上潜在地造成阴影且损害适当的膜硬化。霜状通道416将UV光漫射，因此处理期间在基板308上没有光图案。透明喷头414可作为第二 UV窗口，UV光可通过该第二 UV窗口而抵达基板308。作为第二 UV窗口，喷头414对于期望用于基板308上的膜的硬化的光波长可以是透明的。透明喷头可由各种透明材料(诸如石英或蓝宝石)形成。可通过钻孔穿过石英片来形成通道416，以将透明喷头414形成为且塑形为嵌设在处理区域300内。石英片的表面可经热研磨(flame polish)，而钻孔可经蚀刻以形成粗糙表面418 (第5B图)。通道416的尺寸与密度可以是均匀的或非均匀的，以达成期望的遍布基板表面的流动特性。通道416可具有均匀流动轮廓(其中遍布基板308的每个径向面积的流量为一致的)，或气体流动可较佳地到基板308的中心或边缘。由氧化铝制成的气体分布环420设置在处理区域300内且靠近UV腔室的侧壁。气体分布环420可包含基底分布环421与气体入口环423。基底分布环421可具有一或更多个气体分布环通道426。该一或更多个气体分布环通道426将气体分布环420的内腔424和上处理区域320耦接，在透明 喷头414上方于内腔424与上处理区域320之间形成了气体流动路径。气体出口环430在处理区域300内相对地设置在气体分布环420与透明喷头414下方且靠近UV腔室的侧壁。气体出口环430亦具有一或更多个气体出口信道436，气体出口信道436将气体出口环430的内腔434和下处理区域322耦接，在下处理区域322与气体出口内腔434之间形成了气体流动路径。图6图示图5A中的处理腔室的示意剖视图，该剖视图显示气体流动路径。净化气体或其它类型的气体可被注射到介于UV真空窗口 412与透明喷头414之间的上处理区域320内、通过透明喷头414、且从透明喷头414向下朝向基板。可调整通道416、426、436的尺寸与气体流速，以致背压形成能将向下朝向基板308的流动均匀化。气体流动从上方在基板之上冲洗、同心地向外散布并经由气体出口通道436离开下处理区域322且到泵610。箭头605描绘从气体分布环420、通过透明喷头414、越过基板上方308、通过气体出口环430且离开腔室400的气体流动路径。在一实例中，气体可进入被形成在气体入口环423中的气体入口且流动通过气体分布环内部通道424并离开气体出口环430的通道426。气体填充透明喷头414上方的体积(例如上处理区域320)且流动通过喷头通道416。接着，气体同心地且径向地流动越过基板308到气体出口通道436。气体接着从下处理区域322被排出、进入气体出口环内部通道434、流动通过内部通道434并离开气体出口 438进入到气体排放埠317内且到泵610。可调整通道416、426、436的密度与尺寸，以增加或减少所期望的气体流动速度。取决于喷头414中的通道416的图案，流动可以是均匀的(与基板区域成比例)或较佳地朝向中心或边缘。因此，气体流动轮廓可被控制成遍布基板308而能提供期望的均匀或非均匀分布。此外，遍布基板308的温度轮廓亦可被控制成均匀或非均匀的，而提供不仅产生遍布基板的均匀气体流动与温度轮廓的能力，也提供产生且控制期望的非均匀气体与温度轮廓的能力。窗口组件(尤其是透明喷头414与相关的部件)的更详细描述/优点进一步被描述在公元2011年9月29日由Baluja等人提出申请的共同受让的美国专利申请案第13/248，656号(代理人卷号15632)中，此案件在此通过引用的方式整体地被并入到本文。选择性地被涂覆的U V窗口如上所指出，由于基板的一些部分在传统的UV硬化过程期间可能落到由UV灯10所产生的矩形泛流图案的边界的外面的事实，传统的UV硬化过程在基板平面中产生中心-至-边缘的非均匀UV照明强度(参见图8)。此外，壳体14与反射件的使用可能无可避免地产生入射到UV真空窗口的表面上的光，此在当光行进通过UV真空窗口时会在界面处造成“反射损失”且因此负面地影响基板上的中心至边缘处理非均匀性。为了解决此问题，本申请案发明人已经提出各种方式来提供边缘高的基板照射轮廓，而不会阻隔UV辐射。应了解的是，如图7A-7D所示的光学涂层没有依比例绘制且为了说明目的已经被夸张化。在各种实施例中，光学涂层选择性地被沉积在UV真空窗口 314的一侧或两侧上，以改善期望波长的透射并调节遍布基板的UV辐射分布。在一实例中，光学涂层被沉积在UV真空窗口 314的顶侧(面对UV源)上。光学涂层可以是有机或介电材料。在一实施例中，光学涂层是抗反射涂层(ARC)，抗反射涂层用以当UV辐射通过UV腔室窗口 314时减少反射。光学涂层可以是透明层，以致从此层的两边界被反射的光波能彼此抵消。通常藉由ARC材料的下列三个方面来选择ARC层以减少或去除任何反射光波一ARC的折射率(n)、吸收率(k)与厚度(t)，以产生反射光的相位抵消和吸收。所需要的n、k与t值可取决于下方物体的厚度与性质而改变，并且需要针对各个特定应用而调整，如下文所将讨论。所以，ARC层提供从一媒介到另一媒介的更平顺过渡，并且可甚至用以提供在选择波长上的零反射。可根据辐射的入射角、波长与/或照射强度，通过操纵被沉积在UV真空窗口 314上的ARC层的组成与厚度来控制通过UV真空窗口 314的辐射功率的分布。可调节ARC层从中心到边缘的厚度，以变更相对于照射强度与入射角的UV照射轮廓。可针对ARC层的折射率适当地调整ARC层的厚度，以将期望波长光谱的吸收最大化。在一实施例中，ARC层能够以提供具有边缘高基板照射轮廓的中心-至-边缘处理非均匀性的方式被沉积在UV真空窗口 314的表面上。ARC层可以是单一膜层或具有交替对比折射率层的压合ARC膜堆栈，这取决于在广大频率范围(诸如IR、可见光或UV)中的辐射波长(在单一或多个波长上)。即，ARC层可作为带通滤波器以获得对于较广带通的感兴趣波长的较佳透射。可将ARC层的涂层性质予以偏离，以致ARC层的直径效率随着辐射的入射角而改变。因为在中心处的UV辐射更正交于UV真空窗口 /ARC层，且在边缘处的UV辐射更倾斜，非均匀涂层将造成高的中心-至-边缘的补偿轮廓。可针对特定入射角沿着半径将非均匀ARC层中心-至-边缘进行优化，这进而能控制透射通过UV真空窗口的辐射的量以及因而能控制遍布设置在下方的基板的辐射的分布，因为硬化速率正比于设置在下方的基板所接收的辐射的量。为了提供边缘高的基板照射轮廓，在图7A所示的一实施例中，可以ARC层于径向方向上在UV真空窗口 314的边缘处的厚度比在UV真空窗口 314的中心区域处相对更厚的方式，将ARC层702沉积在UV真空窗口 314上，从而使设置在UV真空窗口 314下方的基板(未图示)的周边接收比中心更高的UV照射，以补偿现存的中心高的处理非均匀问题。可使用任何适当的技术来获得此类非均匀厚度轮廓。例如，可在沉积期间使用屏蔽框或诸如此类(未图示)，以将UV真空窗口 314的中心区域掩挡住而免于沉积材料。或者，掩模材料(未图示)或诸如此类可在沉积ARC层之前设置在UV真空窗口 314的顶侧314A上且环绕周边，以在UV真空窗口 314上达成边缘高的ARC层。在任一种情况中，ARC层的总厚度可被控制在介于约30nm与约3000nm之间，诸如约50nm与约lOOOnm。在一实施例中，ARC层702的总厚度在UV真空窗口 314的中心区域处可在介于约20nm与约800nm之间变化，并且厚度可从中心区域向周边逐渐地增加，而周边处的总厚度在介于约80nm与约2000nm之间。ARC层702可进一步被研磨与/或研光，以获得期望的厚度轮廓与/或膜粗糙度。ARC层可被沉积在UV真空窗口 314的顶侧314A与/或底侧314B上。在一替代性实施例中，ARC层可被沉积在UV真空窗口 314的周边区域处，留下UV真空窗口 314的中心未涂覆，如图7B所示。这可以通过任何适当的技术(诸如传统的光刻与蚀刻过程)来实现。例如，阻剂掩模图案(未图标)可被施用到ARC层704的表面上，以使用适当的化学蚀刻剂将期望的图案显影且转移到ARC层，藉此在ARC层704的中心区域处获得一或更多个开口。图9显示示例性UV真空窗口 314的俯视图，该UV真空窗口 314具有未被涂覆ARC层704的中心区域706。尽管图上显示中心区域706具有未被涂覆的圆形，中心区域706可以具有任何期望的形状。缺乏涂层的中心区域706对UV真空窗口 314的总面积的比例可以介于约30%与约95%之间，诸如介于约60%与约85%之间，此比例可取决于基板上的期望照射轮廓与/或UV灯的安排而改变。在UV真空窗口 314具有约375mm的直径“B”以及约25.4mm的厚度的实施例中，缺乏涂层的中心区域706的直径“A”可以介于约50mm与约IOOmm之间，例如直径为约80mm。可通过PVD、CVD或其它适当的沉积技术将ARC层702、704形成在UV真空窗口 314的顶侧314A与/或底侧314B上。ARC层702、704可以是具有期望膜透射率与折射率的任何材料。ARC层702、704可经选择而具有介于空气的折射率与UV真空窗口 314的折射率之间的折射率。在一实施例中，ARC层702、704经选择而具有约1.1的折射率。在各种实施例中，ARC层702、704可包含有机抗反射涂层(诸如聚酰胺或诸如此类)或介电抗反射涂层(诸如氮化硅、氧化钛、非晶碳材料等)，这些材料有助于将光透射通过UV真空窗口 314到UV真空窗口 314下方的基板308。其它适当的材料(诸如氮氧化硅(SiON)、氧化锡(SnO2)、氧化硅(SiO2)或以上者的组合)亦可用于ARC层702、704。在ARC层被形成在UV真空窗口 314之后，ARC层702、704的表面可被研磨以提供具有期望表面光洁度(例如约1.2到约3.6微英寸的光洁度)的膜。相信，具有期望光洁度/粗糙度的表面可有助于捕获通过UV真空窗口 314被输送到设置在UV真空窗口 314下方的基板308的光。可用包括例如CeO2或Al2O3的研磨流体将ARC层702、704的表面进行CMP研磨。或者，可通过本 领域中可获得的任何适当方式将ARC层702、704的表面予以机械地磨耗与/或研磨。在一实施例中，ARC层702、704被表面研光成具有介于约25Ra与50Ra之间的平均膜粗糙度，例如约30Ra。在图7C所示的又另一实施例中，可在UV真空窗口 314的顶表面314A上形成包含有交替的不同折射率层的膜堆栈的ARC层707，以致仅具有特定光谱的光能通过。ARC层707可作为带通滤波器，其中此层的材料/折射率特定地被选择以反射IR且容许UV通过(或反之)，藉此通过控制透过UV真空窗口 314的光的量(其中光的量会进而影响硬化速率)而调节膜均匀性。硬化速率大体上正比于由基板所接收的光的量。在一实例中，ARC层707大体上包括第一层708与第二层710，第一层708与第二层710被形成在UV真空窗口 314的顶表面314A上。可从如上参照图7A和7B所讨论的任何材料来选择第一与第二层708、710。第一层708可以是氧化硅(SiO2)层且第二层710是氧化钛(TiO2)层或氧化锡(SnO2)层，或反之。在一示例中，被形成在ARC层707中的第一层708是氧化硅(SiO2)层且第二层710是氧化钛(TiO2)层。在另一示例中，膜堆栈可包括重复的氧化硅(SiO2)与氧化钛(TiO2)层。例如,膜堆栈可具有第一对的第一氧化娃(SiO2)层与第一氧化钛(TiO2)层以及第二对的第二氧化硅(SiO2)层与第二氧化钛(TiO2)层，这些层依序地被形成在UV真空窗口 314上。可依需要多次地重复形成第一氧化硅(SiO2)层与第二氧化钛(TiO2)层。在各种实施例中，可将ARC层707的第一与第二层708、710的厚度控制到第一与第二层708、710被施用成特定辐射的波长的四分之一或二分之一的增量的程度。第一层708可具有约IOnm到约3000nm的厚度，并且第二层710可具有约5nm到约2000nm的厚度。ARC层的总厚度可被控制在介于约30nm与约3000nm之间,诸如介于约50nm与约IOOOnm之间。若期望如此，可以类似如上参照图7A和7B所讨论的方式来形成ARC层的膜堆栈，以提供非均匀厚度轮廓。图7A-7C中所讨论的各种方式可类似地被应用到透明喷头414(图4)，以补偿当光行进通过透明喷头 414时由光反射造成的透射效率损失。透明喷头414的顶侧414a与/或底侧414b可被涂覆有光学膜层712以改善期望波长的透射效率，如图7D所示。光学膜层712可以是抗反射涂层(ARC)或膜堆栈，如上参照图7A-7C所讨论。或者，光学膜层712可以是二色性涂层以反射UV且容许IR通过。可通过PVD、CVD或其它适当的沉积技术来形成光学膜层712。除了用于期望波长的透射以及因而遍布基板的UV辐射分布的各种方式，本案发明人亦已发现到红外线吸收层可被沉积在UV真空窗口 314的周边区域处，以避免基于流体的前驱物、残余物或成孔剂在UV硬化过程期间从UV真空窗口 314上的凝结从基板被去气。在图1OA所示的一实施例中，提供中心区域706未被涂覆ARC层704的UV真空窗口 314 (图7B和9)，并且红外线吸收层1002可被沉积在ARC层704的周边区域处。可在沉积期间使用屏蔽框或诸如此类(未图示)，以将UV真空窗口 314的中心区域遮挡住而避免沉积材料沉积在ARC层704的中心部分(包括未涂覆的中心区域706)上。红外线吸收层1002通过吸收红外线能量而增加温度且将UV真空窗口 314加热到高于前驱物或残余物的凝结温度的温度。因此，可避免气化的前驱物/残余物的任何凝结。在UV真空窗口 314的直径为约375mm的情况中，维持缺乏ARC层704的中心区域706的直径可介于约50mm与约IOOmm之间(例如直径为约80mm)，并且被沉积在ARC层704的周边区域上的红外线吸收层1002沿着UV真空窗口 314的圆周可具有约20mm到约80mm的恒定径向宽度“C”，而定义了未涂覆的中心区域“D”的直径在约75mm到约120mm。在如图1OB所示的一替代性实施例中，红外线吸收层1004与ARC层1006可被沉积在UV真空窗口 314的顶侧314A上而具有实质上相同的高度。ARC层1006可被沉积在红外线吸收层1004的径向向内处，而留下中心区域1008未被涂覆ARC层1006。S卩，红外线吸收层1004以环绕ARC层1006的方式被沉积在UV真空窗口 314的周边区域处，ARC层1006完全地环绕且包围住未涂覆的中心区域1008。在UV真空窗口 314的直径为约375mm的情况中，未被涂覆ARC层1006的中心区域1008的直径可以介于约50mm与约IOOmm之间(例如直径为约80mm)。ARC层1006沿着UV真空窗口 314的圆周可具有约20mm到约60mm的恒定径向宽度“E”，并且红外线吸收层1004沿着UV真空窗口 314的圆周可具有约20mm到约80mm的恒定径向宽度“F”。在如上所讨论的各种实施例中，红外线吸收层1002、1004可包含在波长范围介于750nm与20000nm之间具有高红外线吸收的材料。红外线吸收层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)、无机颜料(诸如碳黑、石墨、二氧化铬等)或金属(诸如铝、铜等)。可使用其它适当的材料，只要材料层的施用能造成UV真空窗口 314的温度增加。已经证实本发明的实施例能够减少在UV真空窗口的表面处的菲涅耳损耗，而能改善系统的效率高达4 -10%。本发明的各种实施例可通过调整被沉积在UV真空窗口上的涂层的组成或厚度来改善期望波长的透射效率与基板上的中心-至-边缘处理均匀性，而不会阻隔UV辐射。提出的发明可使得基板的周边接收比中心更高的UV照射以补偿现存的中心高的处理问题。特别地，此系统的产能亦会增加，这是因为此系统容许更高效率的硬化过程。尽管上述说明是针对本发明的实施例，可在不悖离本发明的基本范畴下设想出本发明的其它与进一步实施例。
权利要求
1.一种基板处理工具，包含: 处理腔室，该处理腔室定义处理区域； 基板支撑件，该基板支撑件用以支撑一基板在该处理区域内； 紫外线(UV)辐射源，该UV辐射源和该基板支撑件隔离，且该UV辐射源配置成朝向设置在该基板支撑件上的该基板传输紫外线辐射；以及 光透射窗口，该光透射窗口设置在该UV辐射源与该基板支撑件之间，该光透射窗口具有被涂覆在该光透射窗口上的第一光学膜层。
2.如权利要求1所述的处理工具，其中该第一光学膜层是中心-至-边缘的均匀层，该中心-至-边缘的均匀层完全地且连续地被沉积在该光透射窗口的表面上。
3.如权利要求2所述的处理工具，其中该第一光学膜层包含单一抗反射涂层(ARC)或具有多个交替对比折射率层的压合ARC膜堆栈。
4.如权利要求1所述的处理工具，其中该第一光学膜层在径向方向上具有非均匀厚度轮廓，其中该第一光学膜层在该光透射窗口的周边区域处的厚度比在该第一光学膜层的中心区域处的厚度相对更厚。
5.如权利要求4所述的处理工具，其中该第一光学膜层在该中心区域处具有约20nm到约600nm的总厚度，并且该第一光学膜层在该周边区域处具有约SOnm到约2000nm的总厚度。
6.如权利要求1所述的处理工具，其中该光透射窗口的该中心区域未被涂覆该第一光学膜层，且该中心区域具有约50mm到IOOmm的直径。
7.如权利要求1所述的处理工具，其中该第一光学膜层被涂覆在该光透射窗口面对该UV福射源的第一表面上、在该光透射窗口面对该基板支撑件的第二表面上或在该光透射窗口的该第一和第二表面两者上。
8.如权利要求3所述的处理工具，其中该压合ARC膜堆栈包含第一层与第二层，该第一层是氧化硅(Si02)层且该第二层是氧化钛(Ti02)层或氧化锡(Sn02)层。
9.如权利要求6所述的处理工具，还包含: 红外线吸收层，该红外线吸收层被沉积在该第一光学膜层的该周边区域处，其中该红外线吸收层沿着该光透射窗口的该圆周具有约20mm到约80mm的恒定径向宽度。
10.如权利要求1所述的处理工具，更包含: 透明喷头，该透明喷头设置在该处 理区域内且位于该光透射窗口与该基板支撑件之间，并且该透明喷头具有一或更多个通道被形成穿过该透明喷头，其中该透明喷头被涂覆有第二光学膜层，该第二光学膜层包含单一抗反射涂层(ARC)、具有多个交替对比折射率层的压合ARC膜堆栈、或二色性涂层。
11.一种提供遍布基板的表面的均匀UV辐射照射轮廓的方法，该基板被放置在处理腔室中，该方法包含以下步骤: 提供处理腔室，该处理腔室定义处理区域，该处理腔室具有UV辐射源；及 将从该UV辐射源被放射的紫外线辐射传输通过光透射窗口而朝向设置在基板支撑件上的该基板，其中该光透射窗口被涂覆有第一光学膜层，且该第一光学膜层的厚度被调节成以致设置在该光透射窗口下方的该基板的周边接收比该基板的中心区域更高的UV照射。
12.如权利要求11所述的方法，其中该第一光学膜层包含单一抗反射涂层(ARC)或具有多个交替对比折射率层的压合ARC膜堆栈。
13.如权利要求11所述的方法，其中该光透射窗口的该中心区域未被涂覆该第一光学膜层。
14.如权利要求11所述的方法，还包含以下步骤: 沉积红外线吸收层在该第一光学膜层的该周边区域处，其中该红外线吸收层沿着该光透射窗口的该圆周具有一约20mm到约80mm的恒定径向宽度。
15.一种用在紫外线处理腔室中的光透射窗口，包含: 窗口主体，该窗口主体具有第一表面与第二表面，该第一表面平行于该第二表面且和该第二表面相对，且该窗口主体被配置成维持该紫外线处理腔室的真空，该窗口主体包含: 光学膜层，该光学膜层被沉积在该窗口主体的该第一与/或该第二表面上，该光学膜层在径向方向上具有非均匀厚度轮廓，其中该光学膜层在该窗口主体的周边区域处的厚度`比在该第一光学膜层的中心区域处的厚度相对更厚，以及其中该光学膜层包含单一抗反射涂层(ARC)或具有多个交替对比折射率层的压合ARC膜堆栈。
全文摘要
提供用以提供遍布基板表面的均匀UV辐射照射轮廓的方法与装置。在一实施例中，一种基板处理工具包括处理腔室，该处理腔室定义处理区域；基板支撑件，该基板支撑件用以支撑基板在该处理区域内；紫外线(UV)辐射源，该UV辐射源和该基板支撑件隔离，且该UV辐射源被配置成朝向设置在该基板支撑件上的该基板传输紫外线辐射；以及光透输窗口，该光透射窗口设置在该UV辐射源与该基板支撑件之间，该光透射窗口具有被涂覆在该光透射窗口上的光学膜层。在一示例中，该光学膜层在径向方向上具有非均匀厚度轮廓，其中该光学膜层在该光透射窗口的周边区域处的厚度比在该光学膜层的中心区域处的厚度相对更厚。
文档编号H01L21/3105GK103229277SQ201180056998
公开日2013年7月31日 申请日期2011年11月21日 优先权日2010年11月30日
发明者S·巴录佳, J·C·罗查-阿尔瓦雷斯, A·T·迪莫斯 申请人:应用材料公司