JP2019518594A - 照射硬化レンズを備える処理チャンバ - Google Patents

Abstract

本書に開示された実施形態は、内部に配置されたレンズを有する処理チャンバに関する。一実施形態では、処理チャンバはチャンバ本体、基板支持アセンブリ、光源、及びレンズを含む。チャンバ本体は、処理チャンバの内部空間を画定する。内部空間は、第１の領域と第２の領域を有する。基板支持アセンブリは、第２の領域内に配置される。基板支持アセンブリは、基板を支持するように構成される。光源は、第１の領域内の基板支持アセンブリの上方に配置される。レンズは光源と基板支持アセンブリとの間に配置される。レンズは内部に形成される複数の特徴を含む。複数の特徴は、基板が基板支持アセンブリの上に配置されたとき、光源からの光を基板上の関心領域へ選択的に配向するように構成されている。
【選択図】図１

Description

［０００１］ 本書に記載の実施形態は概して処理チャンバに関し、より具体的には、基板上の薄膜のＵＶ硬化のための紫外線（ＵＶ）硬化チャンバに関する。

関連技術の説明
［０００２］ 酸化ケイ素、炭化ケイ素及び炭素がドープされた酸化ケイ素膜などのシリコン含有材料は、半導体デバイスの製造に頻繁に利用される。シリコン含有膜は様々な堆積プロセスによって半導体基板上に堆積される。その一例が化学気相堆積（ＣＶＤ）である。例えば、半導体基板はＣＶＤチャンバ内に配置されてよく、シリコン含有化合物は、反応して、基板上に酸化ケイ素膜を堆積するため、酸素源に沿って供給されうる。他の実施例では、Ｓｉ−Ｃ結合を有する膜を堆積するため、有機シリコン源が使用されうる。ＣＶＤプロセスによって作られる膜層はまた、複合膜を形成するためスタックされてもよい。幾つかのプロセスでは、堆積プロセスによって作られる膜又は膜層を硬化、圧縮、及び／又はその内部応力を緩和するため、紫外線（ＵＶ）照射が利用されうる。また、水などの副生成物、有機フラグメント、或いは望ましくない結合が軽減又は除去される。ＣＶＤ膜の硬化及び圧縮のためのＵＶ照射の利用はまた、個々のウエハの熱履歴（ｔｈｅｒｍａｌ ｂｕｄｇｅｔ）の総量を低減し、製造プロセスを迅速化することができる。

［０００３］ 薄膜のＵＶ硬化は、基板表面上の半径方向の不均一性をしばしば引き起こす。厚み、密度、及び収縮などの特性は基板全体にわたって異なりうる。現時点では、処理パラメータの制御は、ハードウェア構成要素を変えることなく、基板上の均一性の最適化に使用される。残念ながら、これらの制御は、ＵＶ硬化中に生ずる一様性の問題すべてに対処できるわけではない。

［０００４］ したがって、ＵＶ硬化チャンバを改善する必要がある。

［０００５］ 本書に開示の実施形態は、ＵＶ硬化を高めるレンズを有する処理チャンバに関する。一実施形態では、処理チャンバはチャンバ本体、基板支持アセンブリ、光源、及びレンズを含む。チャンバ本体は、処理チャンバの内部空間（ｉｎｔｅｒｉｏｒ ｖｏｌｕｍｅ）を画定する。内部空間は、第１の領域と第２の領域を有する。基板支持アセンブリは、第２の領域内に配置される。基板支持アセンブリは、基板を支持するように構成される。光源は、第１の領域内の基板支持アセンブリの上方に配置される。レンズは内部に形成される複数の特徴を含む。複数の特徴は、基板が基板支持アセンブリの上に置かれたとき、光源からの光を基板の関心領域へ配向するように構成されている。

［０００６］ 別の実施形態では、処理チャンバが本書で開示される。処理チャンバはチャンバ本体、基板支持アセンブリ、光源、一次リフレクタ、二次リフレクタ、及びレンズを含む。チャンバ本体は、処理チャンバの内部空間を画定する。内部空間は、第１の領域と第２の領域を有する。基板支持アセンブリは、第２の領域内に配置される。基板支持アセンブリは、基板を支持するように構成される。光源は、第１の領域内の基板支持アセンブリの上方に配置される。一次リフレクタは、第１の領域内に配置される。一次リフレクタは、光源を少なくとも部分的に取り囲む。二次リフレクタは、一次リフレクタの下方かつ基板支持アセンブリの上方の第１の領域に配置される。二次リフレクタは、光源からの光を基板の表面に導くように構成される。レンズは、内部空間に配置される。レンズは、内部に形成される複数の特徴を有する。特徴は、第２のリフレクタから導かれた光を基板の関心領域へ配向するように構成されている。

［０００７］ 別の実施形態では、基板をＵＶ処理する方法が本書で開示される。方法は、リフレクタを用いてＵＶ光を導くことを含む。導かれたＵＶ光は、内部に形成された複数の特徴を有するレンズによって、ＵＶ処理チャンバ内に配置された基板上の関心領域へ配向される。方法は更に、配向されたＵＶ光に曝露することによって、膜の特性を変えることを含む。

［０００８］ 上述の本開示の特徴を詳細に理解しうるように、上記で簡単に要約された本開示のより具体的な説明が、実施形態を参照することによって得られ、一部の実施形態は、付随する図面に例示されている。しかしながら、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容しうることから、付随する図面はこの開示の典型的な実施形態のみを例示しており、したがって、本開示の範囲を限定すると見なすべきではないことに、留意されたい。

一実施形態による硬化チャンバの断面図である。 一実施形態による図１のレンズの上面図である。 一実施形態により、線Ｂ−Ｂに沿って得られた図２のレンズの断面図である。 別の実施形態によるＵＶ硬化チャンバの断面図である。

［００１３］ 明確にするために、適用可能である場合には、図に共通する同一の要素を示すのに同一の参照番号を使用した。加えて、一実施形態の要素を、本書に記載された他の実施形態で利用するために有利に適合させてもよい。

［００１４］ 図１は、一実施形態により、チャンバ１００内にＵＶ光を配向するように構成されたレンズ１２８を有するＵＶ処理チャンバ１００の断面図を示す。ＵＶ処理チャンバ１００は、チャンバ本体１０２を含む。チャンバ本体１０２は、上方ハウジング１０４及び下方ハウジング１０６を含む。上方ハウジング１０４は、上方領域１０８を画定する。下方ハウジング１０６は、上方領域１０８の下の下方領域１１０を画定する。上方領域１０８及び下方領域１１０は全体として、ＵＶ処理チャンバ１００の内部空間１１２を画定する。

［００１５］ ＵＶ処理チャンバ１００は更に、下方領域１１０に配置された基板支持アセンブリ１１４を含む。基板支持アセンブリ１１４は、支持プレート１１６及び支持プレート１１６に連結されたステム１１８を含む。支持プレート１１６は、処理中に基板１０１を支持するように構成される。

［００１６］ ＵＶ処理チャンバ１００は更に、上方領域１０８に配置された光源１２０及び一次リフレクタ１２４を含みうる。光源１２０は例えば、ＵＶランプであってよい。光源１２０は、バルブ１２２を含む。バルブ１２２は、一次リフレクタ１２４によって少なくとも部分的に取り囲まれうる。一次リフレクタ１２４は、光の照射を基板支持アセンブリ１１４に向けて反射するように構成されている。一実施形態では、ＵＶ処理チャンバ１００は更に、上方領域１０８に配置された二次リフレクタ１２６を含む。二次リフレクタ１２６は、一次リフレクタ１２４の下方かつ基板指示アセンブリ１１４の上方に配置される。二次リフレクタ１２６は、基板の直径よりも小さい直径を有する。これによって、光源１２０の方向から見ると、二次リフレクタ１２６と基板１０１の外径との間には間隙がないことが保証される。二次リフレクタ１２６は、バルブ１２２によって生成される光を誘導し、何もしない場合には一次リフレクタの投光パターンの境界から外れてしまう光を反射するように機能し、その結果、照射は基板１０１に当たり、これによって基板１０１のＵＶ処理が可能になる。

［００１７］ 従来は、ハードウェア構成要素の変更を必要とすることなくプロセスの均一性を調整するため、幾つかの可変なプロセス制御パラメータ（すなわち、ノブ）が使用されていた。例えば、これらのノブには、基板１０１と光源１２０との間隔を制御すること、バルブ１２２の強度、一次リフレクタ１２４の位置と形状、並びに二次リフレクタ１２６の位置と形状を制御することが含まれうる。しかしながら、これらのノブは、基板１０１の幅全体にわたって基板処理結果の均一性を最適化するのが難しいことがある。しかしながら、基板１０１のエッジ近傍で強度を制御するノブは現在利用できない。

［００１８］ ＵＶ処理チャンバ１００は更に、上方ハウジング１０４と下方ハウジング１０６との間に配置されたレンズ１２８を含む。レンズ１２８は、基板の特定のゾーン内で基板処理の均一性を制御する付加的なノブとして機能する。一実施形態では、レンズ１２８は、基板１０１のエッジ近傍で基板の均一性を制御するノブとしての役割を果たしうる。レンズ１２８は、石英のような透明材料から作製されうる。レンズ１２８は、二次リフレクタ１２６からの光を基板の関心領域（又はゾーン）へ配向するように、構成されている。例えば、光線は硬化中にチャンバ本体及び壁の中で失われることがある。レンズ１２８は、何もしない場合にはチャンバ本体の中で失われてしまう光の向きを変えて、基板１０１の表面へ向けるように、構成されうる。これにより、追加の光線が基板１０１の表面に接触するため、基板１０１の表面に沿って均一性を改善することができる。

［００１９］ 図４は、別の実施例によるＵＶ処理チャンバ４００を示している。ＵＶ処理チャンバ４００は、ＵＶ処理チャンバ１００と実質的に同様である。図１のレンズ１２８の場所は石英ウィンドウ４０２と置き換えられ、ＵＶ処理チャンバ４００内の上方ハウジング１０４と下方ハウジング１０６との間に配置される。ＵＶ処理チャンバ４００は更に、一又は複数のレンズ１２８を含む。一実施形態では、一又は複数のレンズ１２８は一次リフレクタ１２４の下方に配置されうる。別の実施形態では、一又は複数のレンズ１２８は二次リフレクタ１２６の近傍に配置されうる。図４に例示したように、一又は複数のレンズ１２８は、一次リフレクタ１２４の下方かつ二次リフレクタ１２６の近傍に配置されうる。

［００２０］ 一実施形態によれば、図２及び図３はレンズ１２８を示す。図２は、レンズ１２８の上面図を示す。図３は、線Ｂ−Ｂに沿って切り取られたレンズ１２８の断面図を示す。レンズ１２８は、上面２０１と底面２０３を有する本体２０２を含む。本体２０２は、二次リフレクタ１２６の直径よりも大きい直径２０９を有しうる。一実施形態では、レンズ１２８の直径２０９は基板１０１の直径よりも大きい。本体は１インチの厚みを有することがある。

［００２１］ 本体は、本体２０２の底面２０３に形成される複数の特徴２０４を含む。一実施形態では、特徴２０４は、約１インチの厚みを有するレンズ１２８内に形成されうる。特徴２０４は、少なくとも部分的に本体２０２まで延在しうる。特徴２０４は、レンズ１２８の本体２０２に形成される同心円から形成されうる。一実施形態では、特徴２０４はレンズ１２８にエッチング、研磨、又は刻印されうる。別の実施形態では、特徴２０４はレンズ１２８に機械加工されうる。別の実施形態では、特徴２０４が本体２０２から外へ延在するように、特徴２０４は本体２０２まで外部に形成されてもよい。

［００２２］ バルブからの入射光を基板１０１上の特定の領域へ配向するため、特徴２０４が特定の深さ２０８、間隔２１０、及び角度２１２を有するように、特徴２０４はエッチングされうる。例えば、深さＳ、間隔Ｄ、及び角度θが与えられると、基板が基板支持アセンブリ上に配置されるときには、光を基板の外部領域又は内部領域へ選択的に配向するように、深さ２０８、間隔２１０、及び角度２１２は選択されうる。レンズ１２８は、基板支持アセンブリ１１４上に配置されると、入射光を基板１０１の外側エッジへ配向しうる。別の実施例では、深さＤ_２、間隔Ｓ_２、及び角度θ_２が与えられると、レンズ１２８は入射光を基板１０１の中心へ配向するように構成されうる。別の実施例では、入射光を基板１０１上の関心領域に向けるため、谷（中心エッジ間の領域）の調節が利用されうる。特徴２０４の深さ２０８、間隔２１０、及び角度２１２に加えて、本体２０２内に形成される特徴２０４の配置は、光が配向される基板１０１上の位置の調整に役立つ。しかも、光源に対するレンズの位置は、照射プロファイル全体に影響を及ぼす。例えば、レンズが光源に近づけば近づくほど、レンズ１２８が照射プロファイル全体に及ぼす影響は大きくなる。更には、レンズ１２８が基板１０１に近づけば近づくほど、レンズ１２８上の特徴２０４の位置と基板１０１上での強度変化との相関は強くなる。例えば、特徴２０４がレンズ１２８の周辺部の近傍に形成されるときには、基板１０１のエッジに向かう強度変化が生じる。しかしながら、レンズ１２８が移動して光源１２０に近づくにつれて、レンズ１２８上の特徴２０４の位置と基板１０１上の強度変化との相関は明確ではなくなる。例えば、図示したように、特徴２０４はレンズ１２８の周辺部の近傍に形成され、光を基板１０１の外側エッジに配向するように構成される。例えば、特徴２０４は、特徴が二次リフレクタ１２６の直径から外れるように形成されうる。別の実施例では、特徴２０４はレンズ１２８の中心により接近して形成され、特徴２０４が光をレンズ１２８の中心の周りだけに配向するように角度がつけられてもよい。追加の特徴２０４は、基板１０１の異なる関心領域に対応して、図２で破線で示されている。

［００２３］ 操作中、ＵＶ光はリフレクタ（一次リフレクタ又は二次リフレクタ）を用いて導かれる。導かれたＵＶ光は、内部に形成された複数の特徴を有するレンズによって配向される。導かれたＵＶ光は、ＵＶ処理チャンバ内に配置された基板の関心領域に配向される。一実施形態では、基板上に形成された膜の性質は、直接ＵＶ光に曝露することによって変化する。

［００２４］ したがって、レンズ１２８は、チャンバ１００の追加の構成要素を交換する必要なく、基板均一性を制御するための追加のノブを提供する。

［００２５］ 以上の説明は特定の実施形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲を逸脱せずに他の実施形態及び更なる実施形態を考案してもよく、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定められる。

Claims (20)

1. 処理チャンバの内部空間であって、第１の領域と第２の領域を有する内部空間を画定するチャンバ本体と、
   前記第２の領域内に配置された基板支持アセンブリであって、基板を支持するように構成された基板支持アセンブリと、
   前記第１の領域内の前記基板支持アセンブリの上方に配置された光源と、
   前記光源と前記基板支持アセンブリとの間に配置されたレンズであって、前記基板支持アセンブリの上に配置されたとき、前記光源からの光を前記基板上の関心領域へ選択的に配向するように構成されている、内部に形成された複数の特徴を有するレンズと
   を備える処理チャンバ。
2. 前記複数の特徴は前記レンズの本体まで外へ向かって形成される、請求項１に記載の処理チャンバ。
3. 前記複数の特徴は、前記基板が前記基板支持アセンブリの上に配置されたとき、光を前記基板の外部領域又は内部領域へ選択的に配向するように選択される深さ、間隔、及び角度を含む、請求項１に記載の処理チャンバ。
4. 前記複数の特徴は前記レンズに刻印される、請求項１に記載の処理チャンバ。
5. 前記レンズは約１インチの厚みを有する、請求項１に記載の処理チャンバ。
6. 前記特徴は同心である、請求項１に記載の処理チャンバ。
7. 前記レンズは本体を含み、前記レンズの前記特徴は前記本体に少なくとも部分的に形成される、請求項１に記載の処理チャンバ。
8. 処理チャンバの内部空間であって、第１の領域と第２の領域を有する内部空間を画定するチャンバ本体と、
   前記第２の領域内に配置された基板支持アセンブリであって、基板を支持するように構成された基板支持アセンブリと、
   前記第１の領域内の基板支持アセンブリの上方に配置された光源と、
   前記第１の領域内に配置された一次リフレクタであって、前記光源を少なくとも部分的に取り囲む一次リフレクタと、
   前記一次リフレクタの下方かつ前記基板支持アセンブリの上方の前記第１の領域に配置された二次リフレクタであって、前記光源からの光を前記基板の表面へ導くように構成された二次リフレクタと、
   前記光源と前記基板支持アセンブリとの間に配置されたレンズであって、前記基板支持アセンブリの上に配置されたとき、前記二次リフレクタからの光を前記基板上の関心領域へ選択的に配向するように構成されている、内部に形成された複数の特徴を有するレンズと
   を備える処理チャンバ
9. 前記複数の特徴は、前記レンズの本体まで外へ向かって形成される、請求項８に記載の処理チャンバ。
10. 前記複数の特徴は、前記基板支持アセンブリの上に配置されたとき、光を前記基板の外部領域又は内部領域へ選択的に配向するように選択される深さ、間隔、及び角度を含む、請求項８に記載の処理チャンバ。
11. 前記複数の特徴は前記レンズに刻印される、請求項８に記載の処理チャンバ。
12. 前記レンズは前記二次リフレクタに隣接して配置される、請求項８に記載の処理チャンバ。
13. 前記レンズは前記一次リフレクタの下方に配置される、請求項８に記載の処理チャンバ。
14. 前記レンズは本体を含み、前記レンズの前記特徴は前記本体に少なくとも部分的に形成される、請求項８に記載の処理チャンバ。
15. 前記二次リフレクタは、前記基板の直径よりも小さい直径を有する、請求項８に記載の処理チャンバ。
16. 前記レンズは前記二次リフレクタの前記直径よりも大きい直径を有する、請求項１５に記載の処理チャンバ。
17. 前記レンズの前記直径は前記基板の前記直径よりも大きい、請求項１６に記載の処理チャンバ。
18. 前記複数の特徴は前記二次リフレクタの前記直径の外側の領域に形成される、請求項１５に記載の処置チャンバ。
19. 基板を硬化する方法であって、
    処理チャンバの内部空間に紫外（ＵＶ）光を提供することと、
    前記ＵＶ光をリフレクタによって導くことと、
    基板上の関心領域に向かって内部に形成される複数の特徴を有するレンズによって、前記導かれたＵＶ光を配向することと
    を含む方法。
20. 前記配向されたＵＶ光に曝露することによって、前記基板の上に形成された膜の特性を変えることを更に含む、請求項１９に記載の方法。

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