CN102197466A - 具微筛孔网屏的紫外线传送微波反射器 - Google Patents

具微筛孔网屏的紫外线传送微波反射器 Download PDF

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T·A·恩古耶
Y-H·杨
S·巴录佳
T·诺瓦克
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Abstract

一种用于一基板处理室的紫外线传送微波反射器包含一延伸于金属框架上的微筛孔网屏。在一个版本中，该微筛孔网屏包含至少一个电铸成形层。一种制造该微波反射器的方法包含电铸成形一围绕一微筛孔网屏的金属框架并使得该微筛孔网屏包含一大于总面积的80％的开口面积。

Description

具微筛孔网屏的紫外线传送微波反射器
技术领域
本发明的设备的实施例关于一种用于基板的紫外线处理中的微波反射器。
背景技术
在集成电路、显示器及太阳能面板的制造中，需将介电材料、半导体材料及导电材料的层形成于诸如半导体晶圆、玻璃面板或金属面板的基板上。接着处理此等层以形成诸如电互连、介电层、栅极及电极的特征结构。在随后工艺中，可用紫外线辐射来处理形成于基板上的层或特征结构。紫外线辐射具有小于500nm的波长，例如10nm至500nm。紫外线辐射可用于快速热处理(RTP)中以快速地加热形成于基板上的层。紫外线辐射亦用以促进聚合物的固化或缩合聚合反应；产生应力薄膜层；及活化气体以清洁腔室。
在一应用中，紫外线(UV)辐射用以处理氧化硅、碳化硅或掺碳氧化硅薄膜。举例而言，共同让渡的美国专利第6,566,278号及第6,614,181号(两者以引用的方式全部并入本文中)描述了在硅-氧-碳薄膜处理中使用紫外光。在半导体装置制造中，可将诸如氧化硅(SiOx)、碳化硅(SiC)及硅-氧-碳(SiOCx)薄膜的材料用作介电层。化学气相沉积(CVD)方法常常用以沉积此等薄膜，且包括促进CVD腔室中硅供应源与氧供应源之间的热能型或等离子体型反应。在一些工艺中，在使用包括至少一个Si-C键的有机硅烷源时，硅-氧-碳薄膜的沉积中有水形成。此水可在实体上吸收到薄膜中及/或作为Si-OH化学键并入经沉积的薄膜中，此两种情况皆为不宜。紫外线辐射已用以处理此等CVD薄膜以固化及密化经沉积的薄膜，同时减少个别晶圆的总体热预算且加速制造过程，如(例如)2005年5月9日申请的标题为「High Efficiency ultraviolet Curing System」的美国专利申请案第11/124,908号所描述，该案让渡给应用材料公司(Applied Materials)且以引用的方式全部并入本文中。
在此等及其它紫外线工艺中，需要增加紫外线辐射的强度以提供较好或较快的工艺。微波产生的紫外线等离子体光源能有效地产生UV辐射且具有良好的输出功率。然而，用以产生UV光的微波辐射应包含在紫外线产生区域中。若微波泄露出此区域外将减少可用以产生UV光的微波的量，且亦可导致潜在不良效应，例如，可由处理区中的氧产生臭氧。微波亦可加热基板上或腔室侧壁中的微波吸收材料。
因此，已使用窗口将微波产生区域自处理区中分离出来，且将微波限制在紫外线源产生区域内。举例而言，可使用石英窗口阻止处理气体自处理区进入微波产生区中，或反的亦然。亦可在两个区域之间使用丝线筛网状导电网屏来反射微波，同时允许紫外线辐射穿过筛孔的孔口。
出于包括此等及其它缺陷的各种理由，尽管各种UV处理技术已取得发展，但人们仍在不断地探寻UV处理技术的进一步改良。
发明内容
一种用于基板处理腔室的紫外线传送微波反射器包含延伸横越金属框架上的微筛孔网屏。在一个版本中，该微筛孔网屏包含一或多个电铸成形层。
一种制造用于基板处理腔室的紫外线传送微波反射器的方法，其包含电铸成形围绕微筛孔网屏的金属框架并使得该微筛孔网屏包含大于总面积的80％的开口面积。
在另一版本中，该紫外线传送微波反射器包含紫外线透明板及延伸横越紫外线透明板上的微筛孔网屏。
制造紫外线传送微波反射器的另一方法包含形成紫外线透明板，及将微筛孔网屏电铸成形于紫外线透明板上，其中该微筛孔网屏包含大于总面积的80％的开口面积。
在又一版本中，一种紫外线传送微波反射器包含一包含固体区段的栅格的微筛孔网屏，及覆盖固体区段的涂层介质。
制造紫外线传送微波反射器的另一方法包含电铸成形包含固体区段的栅格的微筛孔网屏，及为固体区段涂布涂层介质。
附图说明
参考图标说明了本发明实例的下列描述、附加申请专利范围及随附图式，将更容易理解本发明的此等特征、方面及优势。然而，应理解，该等特征中的每一者可全面用于本发明中而不仅仅是在特定图式的情形下，且本发明包括此等特征的任何组合。
图1为基板处理室的一实施例的侧视示意性横截面图，其包含紫外线传送微波反射器、紫外线灯及为灯供电的微波源；
图2A为紫外线传送微波反射器的一实施例的透视图；
图2B为图1的微波反射器的局部透视图；
图3A为微波反射器的另一实施例的侧视横截面图，其展示了在微筛孔网屏的宽度上具有不同横截面面积的固体区段；
图3B为微波反射器的另一实施例的侧视横截面图，其展示了具有圆形横截面的固体区段；
图3C为微筛孔网屏的固体区段的一实施例的横截面图，其横截面尺度在固体区段的长度上变化。
图4为在微筛孔网屏周围具有锥形框架的微波反射器的侧视横截面图；
图5为制造包含微筛孔网屏的微波反射器的电铸成形工艺的一实施例的流程图；
图6为微波反射器的另一实施例的透视图，其包含由紫外线透明板支撑的固体区段的栅格；
图7为微波反射器的又一实施例的透视图，其包含嵌入涂层介质中的线栅；
图8为框架组件的一实施例，其可用以支撑具有微筛孔网屏的微波反射器；
图9为紫外线(UV)灯模块的一实施例的俯视透视图，其包含由反射器组件围绕的紫外线灯模块且展示紫外线传送微波反射器；
图10为包含数个基板处理室的基板工艺设备的一实施例的示意性俯视平面图；及
图11为基板处理室的一实施例的串行式版本的示意性横截面图。
具体实施方式
如图1所示，紫外线(UV)处理可用以在基板处理腔室12中处理基板10(诸如半导体晶圆、显示器或太阳能面板)上的层及材料。基板处理腔室12可为紫外线处理腔室、组合化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(PVD)与紫外线处理腔室，或执行组合处理任务的任何其它腔室。腔室12包含封闭处理区14的壁13，处理区14固持用于支撑基板10的基板支撑件16。可在基板10上方的紫外线产生区18中产生紫外线辐射。
UV灯模块20用以在UV产生区18中产生UV辐射。灯模块20包含发射UV辐射的UV灯22。UV灯22可为任何UV源，诸如汞微波弧光灯、脉冲氙气闪光灯或高效UV发光二极管阵列。在一个版本中，UV灯22包含填充一或多种气体(诸如氙(Xe)或汞(Hg))的密封等离子体灯泡，其经由功率源23(诸如产生微波25的微波源)的激发。在另一实施例中，UV灯22包括由功率源23(示意性地展示)供电的细丝，其中功率源23将直流电供应至细丝。UV灯22亦可由包含可激发UV灯22内的气体的射频(RF)能源的功率源23供电。为说明的目的，将UV灯22展示为狭长圆柱形灯泡；然而，一般熟习此项技术者易了解，亦可使用具有其它形状的UV灯，诸如球形灯或灯的阵列。适合的UV灯22可购自(例如)Nordson公司(位于Westlake，Ohio)；或购自Miltec UV公司(位于Stevenson，Md)。在一个实施例中，UV灯22包括来自Miltec UV公司的单个狭长UV H+灯泡。在其它实施例中，UV灯22可包括两个或两个以上间隔开的狭长灯泡。
UV透明板24使UV灯模块20与下方处理区14隔离，且使UV产生区18与下方处理区14分隔。板24亦消除自基板10至UV灯22的微粒污染，且允许使用气体冷却UV灯22及/或微波源。在处理气体不干扰UV灯22操作的情况下，板24亦允许将处理气体用于处理区14中。在一个实施例中，板24由透光度对所需UV波长大体透明的石英材料制成。此石英材料的实例可购自Dynasil公司(位于West Berlin，NJ)商标名Dynasil 1000旗下的产品。可使用其它材料来产生具有不同波长(诸如低于220nm的波长)的紫外线辐射。板24亦可涂布抗反射涂层以最小化进入UV产生区18中的UV辐射的背反射。举例而言，板24可涂布氟化镁、硅、氟及其它涂层。
紫外线传送微波反射器25置于UV灯模块20前方以允许紫外线(UV)辐射26经透射穿过微波反射器25，同时反射回产生于UV灯22上方的微波27，经反射的微波由箭头27a图示。微波反射器25可用于将微波27a反射回至紫外线产生区18中。同时，产生于UV产生区28中的紫外线辐射26经透射穿过微波反射器25以处理位于腔室12的处理区14中的基板10。
在一个实施例中，如图2A及图2B中所示，微波反射器25包含微筛孔网屏28，其提供大开口面积，可允许由UV灯22产生的大百分比紫外线辐射穿过网屏28。微筛孔网屏28中的开口29的尺寸愈大，由开口29之间的实心区反射的紫外线辐射26的衰减愈低。因此，微筛孔网屏28包含大于网屏的总面积的80％的开口面积，该开口面积为由固体区段30的栅格覆盖的面积。然而，微筛孔网屏28甚至可具有使开口面积大于总面积的95％的开口29。在所图标的实例中，微筛孔网屏28包含矩形开口29。然而，开口29可具有一般熟习栅格制造的技术者可理解的其它形状。
在此版本中，亦可设计微筛孔网屏28的开口29的尺寸，使得微波被网屏28「弹回」，同时仍最大化穿过微筛孔网屏28的紫外线辐射26的量(如图1中所示)。如图1中箭头27a所示，设计开口29的尺寸，使得微波27(或用以激发UV灯22的其它辐射)被微筛孔网屏28「弹回」。用以反射微波的适合开口在任一方向上具有至少为微波波长的约1/4的尺度。对于具有2GHz的频率的微波辐射(150mm波长)而言，微筛孔网屏28包含尺寸大致为25mm2的开口29。应理解，若该网屏用以反射其它类型的辐射，或具有不同波长的微波辐射，则如一般熟习此项技术者显见，应对应地设计开口29的尺寸。
在一个版本中，微筛孔网屏28包含界定开口29的固体区段30的栅格。在图2A及图2B中所示的版本中，固体区段30在厚度上大体上均匀且界定具有相同尺寸的开口29，然而，固体区段30的厚度亦可在整个栅格上或在栅格开口的长度上变化。在一个版本中，例如，当经由沉积工艺(诸如电铸成形、PVD或CVD)制造网屏28时，一固体区段30的连续层彼此交叉以形成微筛孔网屏28。在沉积的版本中，网屏28本质上为固体材料的连续层，其具有由直线状或非直线状固体区段30的交叉图案形成的开口29的图案。然而，网屏28亦可由个别导线所制成，或由在相交处接合在一起以界定固体区段30之间的开口29的固体部分的图案所制成。尽管将开口29的示范性版本展示为具有矩形形状，但应理解开口29可具有其它形状，诸如弧形形状，例如圆形或椭圆形形状。
开口29之间的固体区段30的尺度或宽度将影响微筛孔网屏28的强度。若开口29之间的固体材料具有太小或太精细的尺度，则微筛孔网屏28可能难以处理，且可能在予以安装或自UV灯模块20予以移除以便清洁时发生断裂。因此，固体区段30的尺寸可限制固体区段30之间的开口29的尺寸。在一个版本中，经由图案化开口29之间的固体区段30以使得每一开口具有小于5mm2的开口面积，来形成具有良好机械强度的微筛孔网屏28。
在图2A及图2B中所示的版本中，微筛孔网屏28包含各高度宽度具有矩形横截面的固体区段30的栅格。矩形固体区段30控制固体区段30的尺度的空间定向。举例而言，具有高横向强度的微筛孔网屏28可由高度高于宽度的固体区段30制成。较高高度在垂直方向上提供较大厚度，同时在水平方向上最小化厚度，从而为微筛孔网屏28提供改良的机械强度的同时允许较高量的UV辐射穿过开口29。固体区段30的较小宽度提供面向紫外线灯的更多开口面积以允许灯的较大百分比辐射穿过网屏。在一个版本中，固体区段30包含至少约1.5，或甚至约2至约5的高度宽度比。举例而言，区段30可具有约10至约100微米的宽度，及约2至约500微米的高度。
在另一版本中，如图3A中所图示，固体区段30包含不同尺度的矩形。举例而言，固体区段30可在微筛孔网屏28的周边区域31a、31b处具有较大第一横截面区域，且在微筛孔网屏之中心区域31c处具有较小第二横截面区域。此版本可最小化UV灯22之中心处的固体区段30的尺度，同时仍保持网屏28的周边边缘处足够强度。相反，且视特定UV灯22或UV灯模块20的紫外线辐射输出的光谱强度分布而定，可另外选择固体区段30的横截面轮廓以平衡甚至抵消灯模块20上的紫外线强度辐射分布。在一个实例中，固体区段30可在周边区域31a、31b处具有约0.01mm至约0.5mm的第一直径或宽度，且固体区段30可在中心区域31c处具有约0.002mm至约0.1mm的第二直径。固体区段30的尺度可以逐步方式或以连续方式自周边区域31a、31b减小至中心区域31c，或反的亦然。
在又一版本中，如图3B中所示，微筛孔网屏28的固体区段30具有圆形横截面。圆形横截面意谓圆形、椭圆形或卵形形状。该圆形横截面剖面轮廓提供较大压缩强度，且当压缩应力在组装或使用期间施加于微波反射器25及微筛孔网屏28上时为所要。在一个版本中，具有圆形横截面轮廓的固体区段30具有约10至约100微米之间的直径。具有圆形横截面的固体区段30亦可为挤压导线，其按所要图案彼此重迭布置并在其搭接处用黏着剂(未图示)接合。举例而言，可将黏着剂喷射于固体区段30上以锁住接头于适当位置中以形成栅格。
如图3C中所示，固体区段30亦可具有在其长度上变化的尺度。在此版本中，横截面尺度(诸如直径或宽度的尺度)在固体区段30的长度上变化。举例而言，该横截面尺度可朝微筛孔网屏28之中心逐渐减小。在此版本中，固体区段30的横截面尺度包含其周边边缘处的第一较大尺度，及其中心区域处的第二较小尺度，或反的亦然。举例而言，该横截面尺度可自至少约100微米的第一尺度逐渐减小至小于约20微米的第二尺度。
制造微筛孔网屏28的材料可任何适合的微波反射材料所制成，其可经由诸如电镀/电铸成形、铸造、射出成形或其它制造技术的工艺制成所需结构。在一个版本中，微筛孔网屏28由导电金属制成。具有至少约13或更高的高原子序的金属较好的，因为其更稳定。金属材料亦可具有高密度，诸如至少约19g/cm3或更高。举例而言，微筛孔网屏28可由诸如镍、镍-铁、铜、银、金、铅、钨、铀或其合金的金属制成。
在图2A及图2B中所示的实施例中，微波反射器25亦包含围绕微筛孔网屏28的金属框架32。例如，当微筛孔网屏28具有精细横截面尺度时，提供金属框架32用以强化易碎的微筛孔网屏28。此版本在微筛孔网屏28包含尺寸在微米范围中的固体区段30时特别有用。然而，在固体区段30由具有较大尺度的开口29间隔开从而提供低机械强度或刚性的网屏时，亦可使用金属框架32。此等版本常常可在其安装至紫外线处理腔室12中期间断裂或弯曲。
金属框架32围绕微筛孔网屏28以使得网屏28拉伸以延伸于金属框架32上。在所展示的版本中，金属框架32包含各具有一矩形横截面轮廓的纵向边界33a及横向边界33b。纵向边界33a与横向边界33b的横截面尺度可相同，或纵向边界33a可具有尺寸与横向边界33b的第二矩形横截面不同的第一矩形横截面。在一个版本中，金属框架32的纵向边界33a及横向边界33b包含至少约20mm的宽度，及约10微米至约100微米的厚度或甚至约30微米至约80微米。
在另一版本中，如图4中所示，金属框架32包含锥形横截面。在此版本中，金属框架32具有纵向边界33a，其具有具第一厚度的外周边34a，及具有低于第一厚度的第二厚度的内周边34b。此方法在减少制造框架所用的材料的量的同时为金属框架32提供了结构刚性。当适于制造此框架横截面所用框架的材料昂贵，或用于建置框架的厚度的工艺耗时，如此的框架截面积是适合的。经选择用于金属框架32的金属可为与经选择用于微筛孔网屏28的金属相同的材料或不同材料，且可为元素金属或金属合金。
在一个实施例中，如图5中所图示，微筛孔网屏28由电铸成形工艺制得，且包含一或多个电铸成形层。在此方法中，需清洁金属、塑料、陶瓷或玻璃的光滑预成型坯。预成型坯的适合材料为(例如)铜、镍或不锈钢。抛光预成型坯以提供光滑抛光面以允许容易地剥离经电铸成形的筛孔。当预成型坯不导电时(诸如玻璃预成型坯)，亦可将导电材料层涂覆于预成型坯上；或在沉积材料下方提供基层。为预成型坯的表面涂布呈薄片形式的感光光阻剂层，亦可将其层压至预成型坯的抛光导电表面。将具有所要微筛孔网屏的图案的微筛孔图案的光罩置放于光阻剂上并使用光源将微筛孔图案的影像压印于光阻剂上。接着，将经曝光的光阻剂置于各种显影剂溶液中漂洗，显影剂溶液用于固化、溶解及/或移除光阻剂的曝光或未曝光部分。由此，在预成型坯上将形成对应于微筛孔网屏的填充开口的凸起抗蚀剂特征结构的图案(未图标)。
接着将来自电解溶液的导电材料沉积于图案化抗蚀剂特征结构之间的凹槽区域上以形成界定微筛孔网屏28的互连固体区段30。在此工艺中，将预成型坯的背侧以非导电材料覆盖，用以防止金属沉积于此侧上。接着，将预成型坯浸入含金属的电铸成形溶液中，该溶液包含镍或铜盐，例如，胺基磺酸镍或硫酸铜。使电流穿过溶液，其将导电预成型坯表面用作阴极且待沉积的金属的电极用作阳极。较佳阳极材料包含镍或铜。当有电位穿过溶液时，金属将以非导电抗蚀剂特征结构界定的图案沉积于经曝光的导电心轴表面上。继续电铸成形工艺直至获得微筛孔网屏28的固体区段30的所要厚度。在电铸成形之后，将微筛孔网屏28从预成型坯剥离。在微筛孔具有极精细的接线的应用中，可在将电铸成形的微筛孔网屏28提升离开预成型坯之前，经由将其置于溶解性溶液中冲洗从而首先移除残留光阻剂。
在一个版本中，亦可将金属框架32与微筛孔网屏28制成一体式的整体结构。一确知事实：经由将金属框架32的图案与微筛孔网屏28的开口30的图案合并至单一图案化光罩中，电铸成形工艺可在同一时间形成金属框架32与微筛孔网屏28。该电铸成形工艺形成金属框架32及为连续电铸成形层的微筛孔网屏28。
有利地，该电铸成形工艺允许微筛孔网屏28具有高质量、精细图案。经由电铸成形工艺制造的微波反射器25对频率大于20GHz的微波辐射具有大于98％的反射率，且其UV透射率大于80％。该工艺亦允许在相对低的单位成本下以良好的工艺可重复性及控制性提供优质品生产。电铸成形亦产生包含极精细接线的固体区段30的微筛孔网屏28，且可用以形成弧形区段或其它图案的固体区段30。以摄影方式复制图案所获得的精密度及分辨率，将允许微筛孔网屏具有精细的接线几何形状及更强耐受度。然而，电铸成形制造的示范性方法提供来以图标说明制造方法，可用其它方法形成微波反射器25及微筛孔网屏28。又，如一般熟习此项技术者显见，可使用不同电铸成形材料及溶液。
如图6中所示，紫外线传送微波反射器25的另一实施例包含延伸于UV透明板24上且由UV透明板24支撑的微筛孔网屏28。适合的紫外线透明材料对入射于该材料上的紫外线辐射具有至少约80％的紫外线透射率。举例而言，可用以形成UV透明板24的紫外线传送材料包括二氧化硅(例如，石英)。适合的石英板可具有约1/4″至约2″的厚度。在腔室12中，亦可使用包含重迭的微筛孔网屏28的UV透明板24替代先前描述的单独的UV透明板24。可将微筛孔网屏28电铸成形为单独结构且接着将其黏附或者以其它方式接合至UV透明板24。在另一版本中，将微筛孔网屏28直接电铸成形于UV透明板24上。在后者情况下，经由铸造石英板材并对该板材进行机械加工，来形成具有所要形状及尺度的板来形成石英板。可使用习知抛光方法抛光该板材的平整表面以形成光滑表面。其后，使用上文所描述的光阻剂方法将对应于微筛孔网屏28的导电栅格图案形成于石英板上。将所得结构浸入电铸成形溶液中以将微筛孔网屏28直接电铸成形于UV透明板24上。
在又一版本中，如图7中所示，为包含固体区段30的栅格的微筛孔网屏28涂布涂层介质38以使得该涂层介质覆盖固体区段30。涂层介质38亦可为紫外线传送介质。在一个版本中，该涂层介质包含约2微米至约10微米的厚度。在此方法中，经由电铸成形来形成包含固体区段30的栅格的微筛孔网屏28。其后，为固体区段30涂布涂层介质38。举例而言，可将包含聚合物的涂层介质38散布于固体区段30上。在一个版本中，将聚合物提供为液体，且涂覆于固体区段30的栅格上。接着，经由加热或其它处理来固化聚合物以形成嵌入聚合物结构中的丝线筛网。
在图8中展示了可用以在UV灯22之前方支撑框架式微筛孔网屏28的框架组件40的实施例。在此版本中，框架组件40包含外部框架42，其包含与微波反射器25的金属框架32配合的边界43及自边界43的顶部及底部区段向上延伸的向上延伸凸缘44。微波反射器25的金属框架32定位于外部框架42的边界43上且覆盖外部框架42的边界43。将包含围绕矩形开孔48的纵向边缘47a及横向边缘47b的框架座架46装配于微波反射器25的金属框架32上用以固持框架，以减轻微筛孔网屏28上的应力。外部框架42及框架座架46将微波反射器25的框架32夹于中间，用以为精细微筛孔网屏28提供机械强度及刚性。一对侧面密封垫49a、49b各包含在内部及外部边缘上具有柱51a、51b的纵向条带50a、50b，且定位于框架座架46的纵向边缘47a上。一对顶部密封垫52a及底部密封垫52b各包含具有垂直延伸的外部凸缘54a、54b的纵向条带53a、53b。框架陷阱55安装于密封垫49a、49b及52a、52b上以固持及封闭整个框架组件40。在此版本中，微波反射器25具有矩形形状，因此，框架组件40的各组件亦经定形以具有与微波反射器25的微筛孔的矩形形状匹配的开孔，亦可使用其它框架形状及组态。
在图9中展示了包括UV灯22、微波反射器25及反射器组件62(其包括部分地围绕UV灯22的主要反射器63)的UV灯模块20。主要反射器63包含一组反射器，其中可包括位于UV灯22后方中央且与UV灯22相隔离之中央反射器64。中央反射器64包含具有弯曲反射表面67的纵向条带66，该弯曲反射表面67面向UV灯22的背部用以将UV灯22发射的紫外线辐射的向后射线反射向基板10。数个通孔68提供于纵向条带66中以允许冷却剂气体69自外部冷却剂气体源导向UV灯22。主要反射器63亦可包括第一侧面反射器70及第二侧面反射器72，该等反射器各位于中央反射器64的一侧。主要反射器63，以及第一侧面反射器70及第二侧面反射器72亦可由铸造石英制成，且具有分别为弧形反射表面74、76的内表面。中央反射器64及侧面反射器70、72中的任一者可分别为椭圆形或抛物面反射器，或包括椭圆形与抛物面反射部分的组合。视需要，可将二向色涂层(未图示)涂覆于中央反射器64或侧面反射器70、72的反射表面中的任一者上，二向色涂层36为薄膜滤光器，其选择性地通过具有较小波长范围的光同时反射其它波长。
如图9中所示，反射器组件62亦可包括除主要反射器63的外的次要反射器90。次要反射器90进一步引导及复位向原本将超出主要反射器的淹没式图案的边界的UV辐射，以使得此经反射的辐射冲击待处理的基板10，用以增加辐射基板10的能量强度。次要反射器90将UV灯22的淹没式图案由大体呈矩形的区域变为大体呈圆形的形状92，其对应于大体呈圆形的待曝光半导体基板10。次要反射器90包括上部部分94及下部部分96，二者会合于沿反射器90的内部周边延伸的顶点98处。上部部分94包括半圆形开孔100以允许冷却空气畅通无阻地流至UV灯22。上部部分94亦包括两个相对的且(自顶部)大体向内倾斜的纵向表面102a、102b及两个相对的横向表面102c、102d。横向表面102b大体上垂直且具有沿横向方向的凸起表面。纵向表面102a沿纵向方向大体上凹入。紧邻于上部部分94下方的下部部分96包括两个相对的且(自顶部)大体向外倾斜的表面104a及两个相对的大体向外倾斜的横向表面104b。在所展示的实施例中，表面10b的角度(相对于垂线)小于表面102a。纵向表面102a沿纵向方向大体上凹入，而表面102b沿横向方向大体上凸起(其中显著例外为表面102a的下部部分与表面102b的下部部分会合所在的角落108)。
本文中所描述的紫外线灯模块20可用于许多不同类型的基板工艺设备中，包括(例如)半导体工艺设备、太阳能面板工艺设备及显示器工艺设备。在图10及图11中展示了可用以处理半导体晶圆(诸如硅或化合物半导体晶圆)的示范性基板工艺设备200。设备200图示了可购自Applied Materials，Inc.(位于Santa Clara，Calif)的ProducerTM处理系统的一个实施例。如图5中所示，设备200为独立的系统，其具有支撑于主机架结构202上的必需的处理实用工具。设备200大致包括：盒装载室204，其支撑基板盒206a、206b以允许将基板10装载至负载锁定室208或自负载锁定室208卸载；容纳基板机械手214的移送室210；及一列安装于移送室210上的串行式处理腔室216a-216c。实用工具端220容纳设备200的操作所需的支撑实用工具，诸如气体控制板222及配电板224。
串行式处理腔室216a-216c中的每一者包括能够分别处理基板10a、10b的处理区218a、218b(如对于腔室216b所展示)。两个处理区218a、218b共享共同气体供应、共同压力控制及共同处理气体排气/泵送系统，从而允许不同组态之间的快速转换。为执行特定处理步骤，可改变腔室216a-216c的配置及组合。串行式处理腔室216a-216c中的任一者可包括下文所描述的盖，且包括一或多个UV灯22以用以处理基板10上的材料及/或用于腔室清洁工艺。在所展示的实施例中，所有三个串行式处理腔室216a-216c皆具有UV灯22且经组态为UV固化腔室，用以并行运作以达成最大产量。然而，在替代实施例中，并非所有串行式处理腔室216a-216c皆组态为UV处理腔室，且设备200可经调适以具有执行其它工艺(诸如化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、蚀刻或此等工艺的组合)的腔室，且在同一腔室中执行UV处理。举例而言，设备200可经组态以具有串行式处理腔室216a-216c中的一者作为CVD腔室，用于在基板10上沉积材料(诸如低介电常数(K)薄膜)。
在图6中展示了设备200的经组态用于基板10(诸如半导体晶圆)的UV处理的串行式处理腔室216的实施例。处理腔室216包括主体230及可铰接至主体230的盖234。两个外壳238a、238b耦接至盖234，外壳238a、238b各耦接至入口240a、240b以及出口242a、242b，以便使冷却剂气体穿过外壳238a、238b的内部空间。经由管246a、246b及流量控制器248a、248b自冷却剂气体源244获得冷却剂气体，且冷却剂气体可为室温或更低，诸如约22℃。冷却剂气体源244将冷却剂气体以足够压力及流率提供至入口240a、240b以确保正确操作UV灯22及/或与串行式处理腔室216a-216c相关联的灯的功率源。可结合串行式处理腔室216使用的冷却模块的细节可在2006年11月3日申请的标题为「Nitrogen Enriched Cooling Air Module for UV Curing System」的共同让渡的美国申请案第11/556,642号中找到，该案以引用的方式全部并入本文中。经由用无氧冷却剂气体(例如，氮、氩或氦)来冷却灯可避免形成臭氧。在一个版本中，冷却剂气体源244以约200至2000sccm的流率提供含氮冷却剂气体。出口242a、242b自外壳238a、238b接收排出的冷却剂气体，该冷却剂气体由共同排气系统(未图标)收集，该排气系统可包括洗涤器，用以移除UV灯泡可能产生的臭氧(取决于灯泡的选择)。
外壳204各覆盖二UV灯22中的一者，二UV灯22分别安置于界定于主体230内的两个处理区218a、218b上方。尽管每一处理区218a、218b上方各展示了单个UV灯22，但应注意可使用多个UV灯以增加总辐射，如(例如)在2007年3月15日申请的标题为「APPARATUS AND METHOD FOR TREATING A SUBSTRATE 10 WITH UV RADIATION USING PRIMARY AND SECONDARY REFLECTORS」的美国专利公开案第20070257205A1号中所描述，该案以引用的方式全部并入本文中。外壳238a、238b各包含放置UV灯22的上部外壳252a、252b，及置放次要反射器90的下部外壳256a、256b。在所展示的版本中，圆盘255a、255b分别具有数个齿257a、257b，该数个齿紧夹一相应带(未图示)，该带将圆盘耦接至主轴(未图示)，该主轴又操作性地耦接至马达(未图示)。圆盘255a、255b、带、主轴及马达允许上部外壳252a、252b(及安装于其中的UV灯22)相对于定位于基板支撑件254a、254b上的基板进行旋转。每一次要反射器90由托架(未图示)附接至各圆盘255a、255b的底部，该托架允许次要反射器在下部外壳256a、256b内连同上部外壳252a、252b及UV灯22一起旋转。使UV灯22相对于待曝光的基板10a、10b旋转可改良基板表面上的曝光均匀性。在一个实施例中，UV灯22可相对于待曝光的基板10a、10b旋转至少180度，且在其它实施例中，UV灯22可旋转270度或甚至整整360度。
处理区218a、218b中各包括基板支撑件254a、254b，用于在处理区218a、218b内支撑基板10a、10b。支撑件254a、254b可受热，且可由陶瓷或金属(诸如铝)制成。较佳地，支撑件254a、254b耦接至杆258a、258b，杆258a、258b延伸穿过主体230的底部，且由驱动系统260a、260b操作以使处理区250a、250b中的支撑件254a、254朝向UV灯22及远离UV灯22移动。驱动系统260a、260b亦可在固化期间使支撑件254a、254b旋转及/或平移以进一步增强基板照明的均匀性。支撑件254a、254b的可调整定位除能够潜在精调基板10a、10b上的入射UV辐照度级(取决于光输送系统设计考虑的性质，诸如焦距)之外，亦能够控制挥发性固化副产物及纯化清洁气流型态及停留时间。
在所展示的版本中，UV灯22为填充汞的狭长圆柱形密封等离子体灯泡，汞受到功率源(未图示)激发，该功率源包含将微波供应至UV灯22的微波源。在一个版本中，该微波源包括磁控管及用以激发磁控管的细丝的变压器。在一个版本中，产生微波的千瓦微波功率源邻近外壳238a、238b中的一孔(未图示)且经由该孔将微波传送至UV灯22。提供高达6000瓦特微波功率的微波源可自UV灯22中的每一者产生高达约100W的UV光。在一个版本中，UV灯22发射处于170nm至400nm的波长宽带中的UV光。UV灯22中的气体决定所发射的波长，且因为在氧存在时，较短波长倾向于产生臭氧，所以可调整UV灯22发射的UV光以主要产生超过200nm的宽带UV光，从而在UV处理工艺期间避免臭氧产生。
自每一UV灯22发射的UV光经由穿过安置于盖234中的孔中的窗口264a、264b而进入处理区250a、250b中的一者。在一个版本中，窗口264a、264b包含紫外线透明板(诸如合成的石英玻璃板)，且具有足够厚度以保持真空而不发生裂化。举例而言，窗口264a、264b可由不含氢氧基的熔融硅石制成，其将UV光向下透射至约150nm。盖234密封至主体230以使得窗口264a、264b密封至盖234，从而提供处理区218a，其具有能够保持约1托至约650托的压力的容积。处理气体经由两个入口通道262a、262b中的一者进入处理区218a、218b且经由共同排气口266退出处理区218a、218b。又，供应至外壳238a、238b的内部空间的冷却剂气体循环经过UV灯22，但经由窗口264a、264b而与处理区218a、218b隔离。
现将描述示范性紫外线处理工艺，在此工艺中固化包含硅-氧-碳的低k介电材料。对于此等固化工艺，将支撑件254a、254b加热至350℃与500℃之间，且将处理区258a、258b保持在约1至约10托耳的气体压力下，以增强自支撑件254a、254b至基板10的热传递。在固化工艺中，经由入口通道262a、262b中的每一者以8托耳的压力14slm的流率将氦引入串行式腔室216a-216c中的每一者中(每对的一侧为7slm)。对于一些实施例，固化工艺亦可替代地使用氮(N2)或氩(Ar)或作为与He的混合物。纯化气体将移除固化副产物、促进基板10a、10b上的均匀热传递，及将处理区250a、250b内表面上形成的残留物减到最少。亦可添加氢以自基板10上的薄膜移除一些甲基族及清除固化期间释放的氧。
在另一实施例中，固化工艺使用脉冲UV灯22，该脉冲UV灯22可使用脉冲氙气闪光灯。将处理区218a、218b保持在约10毫托耳至约700托耳压力的真空下，同时将基板10a、10b曝露于来自UV灯22的UV光的脉冲下。对于各种应用，脉冲UV灯22可提供紫外光的调谐输出频率。
亦可在处理区218a、218b中执行清洁工艺。在此工艺中，可将支撑件254a、254b的温度升高至约100℃至约600℃之间。在清洁工艺中，元素氧与存在于处理区250a、250b的表面上的烃及碳类物质反应，形成可经由排气口266抽空或排出的一氧化碳及二氧化碳。可将清洁气体(诸如氧)曝露于选定波长的UV辐射下以在原地产生臭氧。当清洁气体为氧时，可接通功率源以提供来自UV灯22的所需波长的紫外光发射，较佳约184.9nm及约253.7nm。此等UV辐射波长增强利用氧进行的清洁，因为氧吸收184.9nm波长且产生臭氧及元素氧，且253.7nm波长由臭氧吸收，化为氧气以及元素氧。在清洁工艺的一个版本中，使包含5slm的臭氧及氧(氧中含13重量％臭氧)的处理气体流入串行式腔室216a、216b中，在每一处理区218a、218b内均匀地分开以产生足够氧基，用以清洁来自处理区218a、218b内表面的沉积物。O3分子亦可腐蚀各种有机残留物。残余O2分子并不移除处理区250a、250b内表面上的烃沉积物。可在固化六对基板10a、10b之后，在8托耳下用二十分钟清洁工艺来执行充分清洁工艺。
尽管展示及描述了本发明的示范性实施例，但一般熟习此项技术者可设计并入本发明且亦在本发明的范畴内的其它实施例。此外，参照图式中的示范性实施例展示的词汇下方、上方、底部、顶部、向上、向下、第一及第二及其它相关或位置词汇可互换。因此，不应将权利要求书限于本文为说明本发明而描述的较佳版本、材料或空间排列。

Claims (15)

1.一种用于一基板处理室的紫外线传送微波反射器，该反射器包含：
(a)一金属框架；
(b)一微筛孔网屏，其延伸于该金属框架上，该微筛孔网屏包含一或多个电铸成形层。
2.如权利要求1所述的反射器，其中该微筛孔网屏包含下列特征中的至少一者：
(i)一大于总面积的80％的开口面积；
(ii)数个具有最小面积为1mm2的开口；
(iii)数个具有面积小于10mm2的开口；
(iv)一高度宽度比至少为约1.5的矩形横截面；及
(v)一高度宽度比在约2至约5之间的矩形横截面。
3.如权利要求1所述的反射器，其中该微筛孔网屏包含固体区段的一栅格，该等固体区段包含下列特征中的至少一者：
(i)一矩形横截面，其宽度在约10至约100微米之间且高度在2至约500微米之间；
(ii)一圆形横截面，其直径在约10至约100微米之间。
4.如权利要求1所述的反射器，其包含下列特征中的至少一者：
(i)至少一个电铸成形层；
(ii)一宽度，至少约20mm；及
(iii)一厚度，其自约20微米至约100微米。
5.一种制造一紫外线传送微波反射器的方法，其用于一基板处理室，该方法包含电铸成形一围绕一微筛孔网屏的金属框架以使得该微筛孔网屏包含一大于该总面积的80％的开口面积。
6.如权利要求5所述的方法，其包含经由执行下列各项步骤以电铸成形围绕该微筛孔网屏的该框架：
(a)清洁一预成型坯的一表面；
(b)将一光阻剂层施加于该预成型坯的一表面上；
(c)将一具有一微筛孔图案的光罩置放于该光阻剂层上；
(d)将该光阻层曝露于光下，该光穿过该光罩以将该光罩的该微筛孔图案的一影像压印于该光阻剂层上；
(e)显影该经曝光的光阻剂以形成凸起抗蚀剂特征结构的一图案；
(f)将来自一电解溶液的材料沉积于该等抗蚀剂特征结构之间的凹槽区域上以形成界定一微筛孔网屏的互连固体区段；及
(g)将该框架及微筛孔网屏从该预成型坯剥离。
7.如权利要求7所述的方法，其中(f)包含以下步骤：
(i)将该预成型坯的该表面浸入一含有金属的电铸成形溶液中；
(ii)使一电流穿过该溶液。
8.一种紫外线传送微波反射器，其用于一基板处理室，该反射器包含：
(a)一紫外线透明板；及
(b)一微筛孔网屏，其延伸于该紫外线透明板上。
9.如权利要求8所述的反射器，其中该紫外线透明板包含一石英板。
10.如权利要求8所述的反射器，其中该石英板包含一约1/4″至约2″的厚度。
11.一种制造一紫外线传送微波反射器的方法，其用于一基板处理室，该方法包含以下步骤：
(a)形成紫外线透明板；及
(b)于该紫外线透明板上电铸成形一微筛孔网屏，其中该微筛孔网屏包含一大于该总面积的80％的开口面积。
12.如权利要求11所述的方法，其经由执行下列各项步骤以电铸成形一或多个图案化层而形成该微筛孔网屏：
(a)清洁一预成型坯的一表面；
(b)将一光阻剂层施加于该预成型坯的一表面上；
(c)将一具有一微筛孔图案的光罩置放于该光阻剂层上；
(d)将该光阻层曝露于光下，该光穿过该光罩以将该光罩的该微筛孔图案的一影像压印于该光阻剂层上；
(e)显影该经曝光的光阻剂以形成凸起抗蚀剂特征结构的一图案；及
(f)将来自一电解溶液的材料沉积于该等抗蚀剂特征结构之间的凹槽区域上以形成界定一微筛孔网屏的互连固体区段。
13.一种紫外线传送微波反射器，其用于一基板处理室，该反射器包含：
(a)一微筛孔网屏，其包含固体区段的一栅格；及
(b)一涂层介质，其覆盖该等固体区段。
14.如权利要求13所述的反射器，其中该涂层介质包含下列各项中的至少一者：
(i)一紫外线传送介质；
(ii)一聚合物；及
(iii)具有一厚度，其约2微米至约10微米。
15.一种制造一紫外线传送微波反射器的方法，其用于一基板处理室，该方法包含以下步骤：
(a)电铸成形一微筛孔网屏，该微筛孔网屏包含固体区段的一栅格；及
(b)为该等固体区段涂布一涂层介质。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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