KR102055014B1

KR102055014B1 - Measuring in-situ uv intensity in uv cure tool

Info

Publication number: KR102055014B1
Application number: KR1020120029915A
Authority: KR
Inventors: 유진 스마기아시; 보아즈 케난; 제임스 리; 지아올란 첸
Original assignee: 노벨러스 시스템즈, 인코포레이티드
Priority date: 2011-03-23
Filing date: 2012-03-23
Publication date: 2020-01-22
Also published as: KR20120109390A

Abstract

복사 처리를 위한 개선된 장치 및 방법이 제공된다. 일부 실시예에서, 복사 경화를 위한 반도체 처리 장치는, 프로세스 챔버와, 프로세스 챔버 외부의 복사 조립체를 포함한다. 복사 조립체는 챔버 윈도를 통해 기판 홀더 상에 챔버 내로 복사선을 투과시킨다. 복사 검출기는 때때로 복사 강도를 측정한다. 조립체는 복사 조립체를 통해 복사-활성화 냉매 가스를 유동시키도록 작동가능한 가스 유입구 및 배기부를 포함한다. An improved apparatus and method for copy processing are provided. In some embodiments, a semiconductor processing apparatus for radiation curing includes a process chamber and a radiation assembly outside the process chamber. The radiation assembly transmits radiation into the chamber on the substrate holder through the chamber window. The radiation detector sometimes measures the radiation intensity. The assembly includes a gas inlet and an exhaust operable to flow radiation-activated refrigerant gas through the radiation assembly.

Description

Co-position UV intensity measurement of UV curing tool {MEASURING IN-SITU UV INTENSITY IN UV CURE TOOL}

관련 출원의 상호 참조Cross Reference of Related Application

본 출원은 2011년 3월 23일자 미국특허출원 제13/070,306호(발명의 명칭: "Measuring In-situ UV Instensity In UV Cure Tool")에 기초하여 우선권을 주장하며, 그 내용는 본 발명에 포함된다.This application claims priority based on US patent application Ser. No. 13 / 070,306, filed March 23, 2011, entitled "Measuring In-situ UV Instensity In UV Cure Tool," the contents of which are incorporated herein. .

기술 분야Technical field

본 발명은 박막의 복사 처리를 포함한 복사 처리 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a radiation treatment apparatus and method including radiation treatment of a thin film.

집적 회로를 제조하기 위해 많은 박막층들이 사용되고 있다. 집적 회로 제조는 회로를 설계한 대로 기능하도록 하기 위해 소정의 성질을 갖는 박막을 필요로한다. 예를 들어, 낮은 유전 상수(저-k)를 갖는 물질이 일반적으로 필요하다. 저-k 물질을 금속간 유전체(즉, 전도성 금속 인터커넥트의 일련의 레벨들을 분리시키는 절연층)로 이용함으로써, RC 지연이라고도 알려진, 용량성 효과로 인한 신호 전파 지연이 감소된다. 낮은 유전 상수를 갖는 유전 물질은 낮은 커패시턴스를 가질 것이며, 따라서, 이러한 물질로 구성된 집적 회로의 RC 지연이 마찬가지로 낮을 것이다. Many thin film layers are used to fabricate integrated circuits. Integrated circuit fabrication requires a thin film with certain properties to make the circuit function as designed. For example, materials with low dielectric constants (low k) are generally needed. By using a low-k material as an intermetallic dielectric (ie, an insulating layer that separates a series of levels of conductive metal interconnects), signal propagation delay due to capacitive effects, also known as RC delay, is reduced. Dielectric materials with low dielectric constants will have low capacitances, and therefore, the RC delay of integrated circuits composed of these materials will be similarly low.

다른 예로서, 특정 인장 또는 압축 응력을 갖는 물질이 일반적으로 필요하다. STI(Shallow Trench Isolation) 필름 인장 응력은 전자 및 정공 이동성이 높기 때문에 트랜지스터 드레인 전류 및 소자 성능을 증가시킨다. 다른 응용 분야에서는 유전 필름이 압축 응력을 갖는 것을 요구한다. 이러한 성질 및 그외 다른 성질은, 증착되었을 때, 또는 처리 이후에, 필름 상에서 충족될 수 있다. As another example, materials with specific tensile or compressive stresses are generally needed. Shallow Trench Isolation (STI) film tensile stress increases transistor drain current and device performance due to high electron and hole mobility. Other applications require the dielectric film to have a compressive stress. These and other properties can be met on the film when deposited or after treatment.

이러한 한가지 처리는 소정의 시간동안 소정의 온도로 기판이 가열되는 가열 프로세스일 수 있다. 가열 처리는 필름으로부터 원하지 않는 입자를 제거하거나, 그 응력 또는 다른 성질을 변경시킬 수 있다. 그런, 이러한 가열 프로세스는 일부 문제점을 갖는다. 특히, 기판 온도는 일반적으로 수시간 수준의 노출 시간동안 높아야 한다(즉, 섭씨 약 500도 이상). 당 분야에 잘 알려진 바와 같이, 이러한 조건은 특히, 저-k 유전체가 경화되고 있고 긴 노출 시간이 대량 제작에 적합하지 않은 응용 분야에서, 구리 함유 소자를 손상시킬 수 있다. 또한, 온도 감지 니켈 실리사이드의 이용은, 400℃ 이상의 온도를 이용함으로써 필름 응력의 유도를 배제하며, 일부 SiN 필름은 480℃까지의 경화 온도를 갖는다. One such treatment may be a heating process in which the substrate is heated to a predetermined temperature for a predetermined time. The heat treatment may remove unwanted particles from the film or change their stress or other properties. However, this heating process has some problems. In particular, the substrate temperature should generally be high for several hours of exposure time (ie, above about 500 degrees Celsius). As is well known in the art, such conditions can damage copper containing devices, particularly in applications where low-k dielectrics are being cured and long exposure times are not suitable for high volume manufacturing. In addition, the use of temperature sensitive nickel silicide excludes the induction of film stress by using a temperature of 400 ° C. or higher, and some SiN films have a curing temperature of up to 480 ° C.

가열 처리의 이러한 단점을 극복하기 위해, 자외선 복사를 이용한 필름 경화를 이용하는 다른 기술이 개발되고 있다. 저-k 또는 스페이서 나이트라이드 필름을 조사하면, 저온에서 유전 상수나 필름 응력과 같은 요망 필름 성질을 변화시킬 수 있다. 그러나, 이러한 프로세스에서 자외선 복사를 이용할 때, 정밀한 양의 복사를 전달하면서 기판 온도를 최적 레벨로 유지하기 위해 특별한 노력을 기울이지 않을 경우 해로운 부작용을 일으킬 수 있다. 정밀한 양의 복사 전달은, 자외선 램프 강도가 시간에 따라 표류하고 자외선 노출이 광학적 부분에 영향을 미칠 때, 복잡해질 수 있다. To overcome these disadvantages of heat treatment, other techniques have been developed that utilize film curing with ultraviolet radiation. Irradiation of low-k or spacer nitride films can change desired film properties such as dielectric constant or film stress at low temperatures. However, the use of ultraviolet radiation in such a process can have deleterious side effects if no special effort is made to maintain the substrate temperature at an optimal level while delivering a precise amount of radiation. Precise amounts of radiation transfer can be complicated when the UV lamp intensity drifts over time and the UV exposure affects the optical portion.

다른 응용 분야에서, 복사 처리는 적외선(IR), X-선, 및 마이크로파 복사를 포함한, 전자기 스펙트럼의 일부분으로부터의 전자기 복사를 이용하여 수행될 수 있다. In other applications, radiation processing can be performed using electromagnetic radiation from portions of the electromagnetic spectrum, including infrared (IR), X-ray, and microwave radiation.

일 형태에서, 자외선 경화용 반도체 처리 장치는 프로세스 챔버와 프로세스 챔버 외부의 자외선 복사 조립체를 포함한다. 자외선 복사 조립체는 챔버 윈도를 통해 기판 홀더 상에 챔버 내로 복사선을 투과시킨다. 자외선 검출기가 때때로 자외선 강도를 측정한다. 조립체는 복사 조립체를 통해 복사-활성화 냉매 가스를 유동시키도록 작동가능한 가스 유입구 및 배기부를 포함한다. In one form, an ultraviolet curing semiconductor processing apparatus includes a process chamber and an ultraviolet radiation assembly outside the process chamber. The ultraviolet radiation assembly transmits radiation into the chamber on the substrate holder through the chamber window. Ultraviolet detectors sometimes measure ultraviolet intensity. The assembly includes a gas inlet and an exhaust operable to flow radiation-activated refrigerant gas through the radiation assembly.

다른 형태에서, 본 발명은 프로세스 챔버와 프로세스 챔버 상에 장착된 자외선 복사 조립체를 포함하는 자외선 장치에 관련된다. 자외선 복사 조립체는 하나 이상의 자외선 복사 광원과, 윈도를 통해 기판 홀더를 향해 자외선 복사의 일부분을 지향시키도록 작동하는 하나 이상의 반사기와, 자외선 복사 검출기를 포함한다. 이 검출기는 자외선 램프 아래에 장착되고, 상기 챔버의 외부에 배치된다. 검출기는 윈도를 향해 배향되고, 윈도 위에 배치되는 미러 또는 교정 기판 상에서 반사된 광을 검출한다. 커버, 가령, 셔터 또는 홍채는, 사용중이 아닐 때 자외선 복사로부터 검출기를 보호한다. 자외선 강도 검출기는 자외선의 고에너지에 견딜 수 있다. 자외선 검출기는 실리콘 카바이드(SiC) 포토다이오드 또는 포토검출기일 수 있다. 자외선 검출기가 디퓨저를 또한 포함할 수 있다. 자외선 검출기는 복사 조립체를 통해 자외선-활성화 냉매 가스를 유동시키도록 작동하는 가스 유입구 및 배기부를 또한 포함할 수 있다. In another aspect, the present invention relates to an ultraviolet device comprising a process chamber and an ultraviolet radiation assembly mounted on the process chamber. The ultraviolet radiation assembly includes one or more ultraviolet radiation light sources, one or more reflectors operable to direct a portion of the ultraviolet radiation through the window toward the substrate holder, and an ultraviolet radiation detector. This detector is mounted under an ultraviolet lamp and is arranged outside of the chamber. The detector is oriented toward the window and detects the light reflected on the mirror or calibration substrate disposed over the window. A cover, such as a shutter or iris, protects the detector from ultraviolet radiation when not in use. The ultraviolet intensity detector can withstand the high energy of ultraviolet light. The ultraviolet detector can be a silicon carbide (SiC) photodiode or photodetector. The ultraviolet detector can also include a diffuser. The ultraviolet detector can also include a gas inlet and an exhaust that operate to flow ultraviolet-activated refrigerant gas through the radiation assembly.

미러는 검출기를 향해 배향되고 검출기를 향해 자외선 복사를 반사시킨다. 미러는 자외선 복사 조립체로부터 탈착가능하고, 또는, 기판 처리 중 챔버에 대한 자외선 전달과 간섭하지 않도록 구성될 수 있다. 미러는 고온 자외선 코팅 또는 금속 코팅(가령, 알루미늄 코팅)으로 코팅될 수 있다. 교정 기판은 관심 파장의 자외선 광을 반사시킨다. 기판은 순수 실리콘 웨이퍼, 고온 자외선 코팅으로 코팅된 웨이퍼, 또는, 알루미늄과 같은 다른 적절한 코팅으로 코팅될 웨이퍼일 수 있다. The mirror is oriented towards the detector and reflects ultraviolet radiation towards the detector. The mirror may be removable from the ultraviolet radiation assembly, or may be configured to not interfere with ultraviolet transmission to the chamber during substrate processing. The mirror may be coated with a high temperature ultraviolet coating or a metal coating (eg aluminum coating). The calibration substrate reflects ultraviolet light of the wavelength of interest. The substrate may be a pure silicon wafer, a wafer coated with a high temperature ultraviolet coating, or a wafer to be coated with another suitable coating such as aluminum.

장치는 한 세트의 명령을 실행하도록 구성된 컨트롤러를 또한 포함할 수 있다. 컨트롤러는 1) 자외선 복사 파워에서 자외선 강도를 측정하고, 2) 측정치와 기준 강도에 기초하여 편차를 연산하며, 3) 자외선 복사 파워 또는 노출 시간을 조정하여 편차를 보상하기 위한 명령들을 실행함으로써 측정된 강도를 보상한다. 컨트롤러는 커버, 가령, 셔터 또는 홍채를 열어 자외선 검출기를 자외선 복사에 노출시키고, 셔터 또는 홍채를 닫아 자외선 복사로부터 자외선 검출기를 분리시키는 명령을 실행함으로써 커버 이동을 또한 지시할 수 있다. The apparatus may also include a controller configured to execute a set of instructions. The controller measures measured by 1) measuring ultraviolet intensity at ultraviolet radiation power, 2) calculating deviations based on measurements and reference intensity, and 3) executing commands to compensate for deviations by adjusting ultraviolet radiation power or exposure time. Compensate for the intensity. The controller may also direct cover movement by opening a cover, such as a shutter or iris, to expose the ultraviolet detector to ultraviolet radiation, and executing a command to close the shutter or iris to separate the ultraviolet detector from the ultraviolet radiation.

다른 형태에서, 본 발명은 자외선 장치 교정 방법에 관련된다. 이 방법은 측정된 자외선 강도의 간단한 보상, 경보 또는 경고 발생, 또는 관리 또는 교정 작용의 결정일 수 있다. 자외선 장치 교정은 받침대를 고온 상태로 챔버를 진공 상태로 유지하면서(즉, 시스템을 셧다운시키거나 시스템이나 챔버를 서비스로부터 제거하지 않으면서) 수행될 수 있다. 이 방법은 교정 표시를 수신하거나 교정 요구를 결정하는 단계와, 교정 기판을 기판 홀더 상에 배치하는 단계와, 자외선 복사 파워를 제 1 파워로 설정하는 단계와, 자외선 검출기 출력을 소정의 지속 시간에 걸쳐 측정하는 단계와, 교정 기판을 제거하는 단계를 포함한다. In another aspect, the present invention relates to a method of calibrating an ultraviolet device. This method can be a simple compensation of the measured ultraviolet intensity, an alarm or an alert, or a determination of management or corrective action. Ultraviolet device calibration may be performed while maintaining the chamber in vacuum with the pedestal at high temperature (ie, without shutting down the system or removing the system or chamber from service). The method includes receiving a calibration indication or determining a calibration request, placing a calibration substrate on a substrate holder, setting the ultraviolet radiation power to the first power, and setting the ultraviolet detector output at a predetermined duration. Measuring over and removing the calibration substrate.

교정 표시는 노출 지속 시간, 총 강도, 경과 시간, 처리되는 웨이퍼의 수, 등에 의해 소프트웨어적으로 트리거링될 수 있고, 또는, 조작자에 의해 수동으로 트리거링될 수 있다. 교정 기판이 기판 홀더 상에서 챔버에 제공된다. 이러한 교정 기판은 플랜트의 기판 저장소 시스템 또는 저장 라커(storage locker) 내의 FOUP(Front Opening Unified Pod)에서 유지될 수 있다. 교정 기판은 소정의 자외선 반사율을 갖는 순수 실리콘 웨이퍼일 수도 있고 코팅될 수도 있다. 적절한 코팅은 자외선 반사율의 최소 변화를 갖는 주기적 자외선 노출에 견딜 수 있는 코팅이다. 적절한 코팅은 고온 자외선 코팅 및 증착 금속(가령, 알루미늄)을 포함할 수 있다.The calibration indication can be triggered in software by exposure duration, total intensity, elapsed time, number of wafers processed, or the like, or manually triggered by an operator. A calibration substrate is provided to the chamber on the substrate holder. Such calibration substrates may be held in a front opening unified pod (FOUP) in the plant's substrate storage system or storage locker. The calibration substrate may be a pure silicon wafer with a predetermined ultraviolet reflectance or may be coated. Suitable coatings are coatings that are able to withstand periodic ultraviolet exposure with minimal changes in ultraviolet reflectance. Suitable coatings can include high temperature ultraviolet coatings and deposited metals (eg, aluminum).

교정 기판이 기판 홀더 상에 배치된 후, 기판이, 조작자에 의해 선택될 수 있는, 제 1 파워에서 자외선 복사에 노출된다. 제 1 파워는 50%, 75%, 또는 100% 파워일 수 있다. 자외선 복사는 교정 기판으로부터 다시 윈도를 통해 반사되며, 소정의 지속 시간동안 자외선 검출기에 의해 측정된다. 측정 지속 시간 종료시, 자외선 파워가 오프될 수 있고, 자외선 검출기가 복사선으로부터 차단되거나, 신호 측정이 단순히 중단될 수 있다. 교정 기판은 측정 지속시간 이후 제거될 수 있다. After the calibration substrate is placed on the substrate holder, the substrate is exposed to ultraviolet radiation at a first power, which can be selected by the operator. The first power may be 50%, 75%, or 100% power. Ultraviolet radiation is reflected back through the window from the calibration substrate and measured by the ultraviolet detector for a predetermined duration. At the end of the measurement duration, the ultraviolet power may be turned off and the ultraviolet detector may be blocked from radiation or the signal measurement may simply be stopped. The calibration substrate can be removed after the measurement duration.

이 방법은 정상 작동 중 자외선 복사에 대한 연속적 노출의 결과로부터 자외선 검출기를 보호하는 커버를 열고 닫는 작동을 또한 포함할 수 있다. 이 커버는 컨트롤러를 이용하여 열린 위치 또는 닫힌 위치로 원격으로 작동될 수 있다. The method may also include opening and closing a cover that protects the ultraviolet detector from the consequences of continuous exposure to ultraviolet radiation during normal operation. The cover can be operated remotely in an open or closed position using a controller.

이 방법은 측정되는 자외선 검출기 출력에 기초하여 자외선 강도를 연산하는 단계와, 연산된 자외선 강도 및 기준 강도에 기초하여 편차를 연산하는 단계와, 자외선 복사 파워 또는 노출 시간을 조정하여 편차를 보상하는 단계를 또한 포함할 수 있다. 램프에 의해 발생된 자외선 복사는 우선, 챔버 윈도를 통해 기판에 도달하고, 복사선 중 일부가 기판으로부터 윈도를 통해 반사되어, 자외선 검출기에 의해 검출되게 된다. 따라서, 검출기에서 검출되는 복사 강도는 기판에서 나타나는 복사 강도와 다르다. 컨트롤러는 소정의 자외선 강도에 도달하기 위해 여러 자외선 파장에서 기판의 반사율을 고려하도록 프로그래밍될 수 있다. 이 강도는 테스트마다 비교가능하기만 하면 된다. 강도는 소정의 최대값에 기초하여 정규화된 값일 수 있고, W/cm² 단위의 절대값일 수도 있다. 일부 경우에, 순수 검출기 출력이 강도 표시 수단으로 사용될 수 있다. 측정된 자외선 강도는 요망 값과 비교되고, 교정 작용을 행하여 편차를 보상하게 된다. 예를 들어, 측정된 자외선 강도가 요망 값보다 낮을 경우, 자외선 파워가 증가될 수 있고, 자외선 파워를 더 이상 증가시킬 수 없을 경우, 노출 시간을 증가시킬 수 있다. 측정된 자외선 강도가 요망하는 바보다 클 경우, 자외선 파워 및 노출 시간이 이에 따라 조정될 수 있다. The method includes calculating ultraviolet intensity based on the measured ultraviolet detector output, calculating deviation based on the calculated ultraviolet intensity and reference intensity, and adjusting the ultraviolet radiation power or exposure time to compensate for the deviation. It may also include. Ultraviolet radiation generated by the lamp first reaches the substrate through the chamber window, and some of the radiation is reflected from the substrate through the window and detected by the ultraviolet detector. Thus, the radiation intensity detected at the detector is different from the radiation intensity seen at the substrate. The controller can be programmed to account for the reflectivity of the substrate at various ultraviolet wavelengths to reach a given ultraviolet intensity. This strength only needs to be comparable from test to test. The intensity may be a normalized value based on a predetermined maximum value, or may be an absolute value in units of W / cm ² . In some cases, pure detector output may be used as the strength indicating means. The measured ultraviolet intensity is compared with the desired value and a corrective action is made to compensate for the deviation. For example, when the measured ultraviolet intensity is lower than the desired value, the ultraviolet power can be increased, and when the ultraviolet power can no longer be increased, the exposure time can be increased. If the measured ultraviolet intensity is greater than desired, the ultraviolet power and exposure time can be adjusted accordingly.

소정의 실시예에서, 이 방법은 프로세스 챔버와 자외선 검출기 사이에 미러를 배치하는 단계와, 반사된 자외선 복사를 측정하는 단계와, 미러와 기판 사이의 프로세스 윈도가 세정을 요하는 지를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 미러로부터 반사된 자외선 복사와 기판으로부터 반사된 자외선 복사 간의 차이가 경로다. 기판으로부터 반사된 자외선 복사는 챔버 윈도를 두번 통과하지만, 미러로부터 반사된 자외선 복사는 그렇지 않다. 미러 및 기판의 반사율을 알면, 컨트롤러는 윈도로 인한 차이를 연산한다. 상술한 바와 같이, 일부 자외선 경화는 윈도 상에 증착되어 윈도를 흐리게 하는 가스성 부산물을 야기한다. 윈도로 인한 차이가 지정 양보다 클 경우, 윈도 세정 신호가 시스템 제어부를 통해 자동적으로, 또는 조작자에 대한 경보나 경고를 통해 수동으로, 발생된다. In certain embodiments, the method includes disposing a mirror between the process chamber and the ultraviolet detector, measuring the reflected ultraviolet radiation, and determining whether a process window between the mirror and the substrate requires cleaning. It may further include. The path is the difference between the ultraviolet radiation reflected from the mirror and the ultraviolet radiation reflected from the substrate. Ultraviolet radiation reflected from the substrate passes through the chamber window twice, while ultraviolet radiation reflected from the mirror is not. Knowing the reflectivity of the mirror and the substrate, the controller calculates the difference due to the window. As noted above, some ultraviolet curing results in gaseous byproducts that deposit on the window and obscure the window. If the difference due to the window is greater than the specified amount, a window cleaning signal is generated either automatically through the system control or manually via an alarm or warning to the operator.

다른 요구되는 유지 관리 또는 교정 활동이 결정될 수 있다. 이러한 결정은 조작자에 대한 경보나 경고의 형태를 취할 수도 있고, 심지어, 처리되는 웨이퍼의 배치(batch)와 연계된 로그의 형태를 취할 수도 있다. 특히, 이 활동은, 측정된 자외선 강도가 연장된 처리 시간으로 보상하기에 너무 낮을 경우, 자외선 램프를 교체하는 것일 수 있다. 윈도 세정에 추가하여, 챔버 자체가 세정을 요할 수 있고, 또는 검출기가 교체될 필요가 없을 수 있다. Other required maintenance or calibration activities can be determined. Such a decision may take the form of an alert or warning to the operator, or even in the form of a log associated with a batch of wafers being processed. In particular, this activity may be to replace the ultraviolet lamp if the measured ultraviolet intensity is too low to compensate for the prolonged treatment time. In addition to window cleaning, the chamber itself may require cleaning, or the detector may not need to be replaced.

본 발명의 이러한 및 그외 다른 특징 및 장점이 관련도면을 참조하여 아래에서 상세하게 설명될 것이다. These and other features and advantages of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

장치는 한 세트의 명령을 실행하도록 구성된 컨트롤러를 또한 포함할 수 있다. 컨트롤러는 1) 소정의 자외선 복사 파워에서 자외선 강도를 측정하고, 2) 측정치와 기준 강도에 기초하여 편차를 연산하며, 3) 자외선 복사 파워 또는 노출 시간을 조정하여 편차를 보상하기 위한 명령들을 실행함으로써 측정된 강도를 보상한다. 컨트롤러는 커버를(가령, 셔터 또는 홍채를) 열어서 자외선 검출기를 자외선 복사에 노출시키고 셔터 또는 홍채를 닫아서 자외선 복사로부터 자외선 검출기를 분리시키기 위한 명령을 실행함으로써 커버 이동을 지시할 수도 있다. The apparatus may also include a controller configured to execute a set of instructions. The controller 1) measures the ultraviolet intensity at a given ultraviolet radiation power, 2) calculates the deviation based on the measured value and the reference intensity, and 3) executes the commands to compensate for the deviation by adjusting the ultraviolet radiation power or exposure time. Compensate for the measured intensity. The controller may direct cover movement by opening a cover (eg, opening a shutter or iris) to expose the ultraviolet detector to ultraviolet radiation and executing a command to close the shutter or iris to separate the ultraviolet detector from the ultraviolet radiation.

다른 형태에서, 본 발명은 자외선 장치의 교정 방법에 관련된다. 이 방법은, 측정된 자외선 강도의 단순한 보상, 경고 또는 경보의 발생, 또는 유지 관리나 교정 작용의 결정일 수 있다. 자외선 장치 교정은 받침대를 고온 상태로 유지하고 챔버를 진공 하에 유지시키면서(즉, 시스템을 셧다운시키지 않고 또는 시스템이나 챔버를 서비스로부터 제거하지 않으면서) 수행될 수 있다. 이 방법은 교정 표시를 수신하거나 교정 요구를 결정하는 단계와, 기판 홀더 상에 교정 기판을 배치하는 단계와, 자외선 검출기 출력을 소정의 지속 시간동안 측정하는 단계와, 교정 기판을 제거하는 단계를 포함한다. In another aspect, the present invention relates to a method of calibrating an ultraviolet device. This method may be a simple compensation of the measured ultraviolet intensity, the generation of a warning or alarm, or the determination of maintenance or corrective action. Ultraviolet device calibration can be performed while keeping the pedestal at a high temperature and keeping the chamber under vacuum (ie, without shutting down the system or removing the system or chamber from service). The method includes receiving a calibration indication or determining a calibration request, placing a calibration substrate on a substrate holder, measuring the ultraviolet detector output for a predetermined duration, and removing the calibration substrate. do.

교정 표시는 노출 지속 시간, 총 강도, 경과 시간, 처리된 웨이퍼 수, 등에 의해 소프트웨어적으로 트리거링될 수 있고, 또는, 조작자에 의해 수동으로 트리거링될 수 있다. 교정 기판은 기판 홀더 상에서 챔버에 제공된다. 이러한 교정 기판은 플랜트의 기판 보관 시스템 또는 저장 라커 내의 FOUP에 유지될 수 있다. 교정 기판은 소정의 자외선 반사율을 갖는 순수 실리콘 웨이퍼일 수도 있고 코팅될 수도 있다. 적절한 코팅은 자외선 반사율의 최소 변화를 갖는 주기적 자외선 노출에 견딜 수 있는 코팅이다. 적절한 코팅은 고온 자외선 코팅 및 증착 금속(가령, 알루미늄)을 포함할 수 있다.The calibration indication may be software triggered by exposure duration, total intensity, elapsed time, number of wafers processed, or the like, or manually triggered by an operator. The calibration substrate is provided to the chamber on the substrate holder. Such a calibration substrate may be held in a FOUP in a substrate storage system or storage locker of the plant. The calibration substrate may be a pure silicon wafer with a predetermined ultraviolet reflectance or may be coated. Suitable coatings are coatings that are able to withstand periodic ultraviolet exposure with minimal changes in ultraviolet reflectance. Suitable coatings can include high temperature ultraviolet coatings and deposited metals (eg, aluminum).

다른 요구되는 유지 관리 또는 교정 활동이 결정될 수 있다. 이러한 결정은 조작자에 대한 경보나 경고의 형태를 취할 수도 있고, 심지어, 처리되는 웨이퍼의 배치(batch)와 연계된 로그의 형태를 취할 수도 있다. 특히, 이 활동은, 측정된 자외선 강도가 연장된 처리 시간으로 보상하기에 너무 낮을 경우, 자외선 램프를 교체하는 것일 수 있다. 윈도 세정에 추가하여, 챔버 자체가 세정을 요할 수 있고, 또는 검출기가 교체될 필요가 없을 수 있다.
다른 형태에서, 자외선 장치는 기판 홀더 및 윈도를 포함하는 프로세스 챔버와, 상기 프로세스 챔버 외부에 위치하고, 상기 윈도를 통해 상기 기판 홀더를 향해 자외선 복사를 지향시키도록 작동하는 자외선 복사 조립체와, 상기 프로세서 챔버 외부에 위치하는 검출기 조립체로서, 상기 검출기 조립체는 가스가 하나 이상의 가스 유입구들로부터 가스 유출구까지 자외선 복사 검출기의 하나 이상의 광학 표면들에 걸쳐 유동하도록 배치되는, 상기 자외선 복사 검출기, 상기 하나 이상의 가스 유입구들, 및 상기 가스 유출구를 포함하는, 상기 검출기 조립체와, 컨트롤러를 포함하며, 상기 컨트롤러는, 상기 자외선 복사 검출기의 작동 중 하나 이상의 가스 유입구들 내로 비활성 가스 및 분자 산소를 포함하는 가스 혼합물을 유동시키기 위한 명령(instruction)을 포함한다. 상기 가스 혼합물은 에어를 포함할 수 있다. 상기 가스 혼합물은 에어 및 N₂를 포함할 수 있다. 상기 가스 혼합물은 에어 및 하나 이상의 비활성 가스들로 구성될 수 있다. 분자 산소는 상기 가스 혼합물의 5 % 내지 20 %일 수 있다. 에어는 상기 가스 혼합물의 20 % 내지 100 %일 수 있다. 상기 검출기 조립체로부터 상기 가스 유출구를 통해 가스를 펌핑하도록 작동하는 배기 펌프를 더 포함할 수 있다. 상기 자외선 복사 조립체는 160 ㎚ 내지 200 ㎚의 파장을 갖는 자외선 복사를 방출하도록 작동하는 자외선 광원을 포함할 수 있다.
다른 형태에서, 자외선 장치 구동 방법은 프로세스 챔버 외부에 위치한 자외선 복사 광원으로부터의 자외선 복사를 프로세스 챔버 윈도를 통해 지향시키는 단계와, 상기 프로세스 챔버 외부의 검출기 조립체에 위치한 자외선 복사 검출기를 이용하여 상기 프로세스 챔버 내의 기판으로부터 반사되는 자외선 복사를 측정하는 단계와, 냉매 가스가 자외선 복사 검출기의 광학 표면과 접촉하도록 자외선 복사를 측정하면서 검출기 조립체를 통해 냉매 가스를 유동시키는 단계를 포함하고, 상기 냉매 가스는 분자 산소를 포함한다. 상기 냉매 가스로부터 상기 검출기 조립체 내에서 오존을 발생시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 측정 중 상기 검출기 조립체 내에 5 내지 15 ppm의 오존 농도를 유지하는 단계를 포함할 수 있다. 분자 산소는 상기 냉매 가스의 5 % 내지 20 %일 수 있다. 상기 냉매 가스는 에어를 포함할 수 있다. 상기 에어는 상기 냉매 가스의 20 % 내지 100 %일 수 있다. 상기 검출기 조립체를 통해 냉매 가스를 유동시키는 단계는, 상기 검출기 조립체로부터 외부로 오존을 포함하는 가스 혼합물을 펌핑하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 자외선 복사는 160 ㎚ 내지 250 ㎚의 파장을 갖는 자외선 복사를 포함할 수 있다. Other required maintenance or calibration activities can be determined. Such a decision may take the form of an alert or warning to the operator, or even in the form of a log associated with a batch of wafers being processed. In particular, this activity may be to replace the ultraviolet lamp if the measured ultraviolet intensity is too low to compensate for the prolonged treatment time. In addition to window cleaning, the chamber itself may require cleaning, or the detector may not need to be replaced.
In another form, an ultraviolet apparatus includes a process chamber comprising a substrate holder and a window, an ultraviolet radiation assembly located outside the process chamber and operative to direct ultraviolet radiation through the window toward the substrate holder, and the processor chamber An externally located detector assembly, wherein the detector assembly is disposed such that gas flows from one or more gas inlets to the gas outlet over one or more optical surfaces of the ultraviolet radiation detector. And a detector assembly, and a controller, comprising a gas outlet, wherein the controller is configured to flow a gas mixture comprising inert gas and molecular oxygen into one or more gas inlets during operation of the ultraviolet radiation detector. Instruction It includes. The gas mixture may comprise air. The gas mixture may comprise air and N ₂ . The gas mixture may consist of air and one or more inert gases. Molecular oxygen may be 5% to 20% of the gas mixture. Air can be 20% to 100% of the gas mixture. The apparatus may further include an exhaust pump operative to pump gas from the detector assembly through the gas outlet. The ultraviolet radiation assembly may comprise an ultraviolet light source operative to emit ultraviolet radiation having a wavelength of 160 nm to 200 nm.
In another aspect, a method of driving an ultraviolet device comprises directing ultraviolet radiation from an ultraviolet radiation light source located outside a process chamber through a process chamber window, and using the ultraviolet radiation detector located at a detector assembly outside the process chamber. Measuring ultraviolet radiation reflected from the substrate within the substrate and flowing the refrigerant gas through the detector assembly while measuring the ultraviolet radiation such that the refrigerant gas contacts the optical surface of the ultraviolet radiation detector, the refrigerant gas being molecular oxygen It includes. The method may further include generating ozone in the detector assembly from the refrigerant gas. Maintaining an ozone concentration of 5 to 15 ppm in the detector assembly during the measurement. Molecular oxygen may be 5% to 20% of the refrigerant gas. The refrigerant gas may include air. The air may be 20% to 100% of the refrigerant gas. Flowing refrigerant gas through the detector assembly may include pumping a gas mixture comprising ozone from the detector assembly to the outside. The ultraviolet radiation may include ultraviolet radiation having a wavelength of 160 nm to 250 nm.

이러한, 및 그외 다른 특징 및 장점이 관련 도면을 참조하여 아래에서 상세하게 설명될 것이다. These and other features and advantages will be described in detail below with reference to the associated drawings.

도 1A 내지 1D는 동-위치(in-situ) 자외선 검출기 조립체 및 미러를 갖는 자외선 램프 조립체의 다양한 위치에서의 개략도다.
도 2A 및 도 2B는 본 발명의 소정의 실시예에 따른 프로세스를 나타내는 프로세스 순서도다.
도 3A-3D는 본 발명의 소정의 실시예에 따른 자외선 검출기 조립체의 개략도다.
도 4는 본 발명의 소정의 실시예에 따른 자외선 램프 조립체 및 챔버의 개략도다.
도 5A 및 5B는 본 발명의 소정의 실시예에 따른 멀티-스테이션 자외선 경화 챔버의 개략도다.
도 6은 청정 N₂만의 냉매 가스 및 오존-발생 냉매 가스를 비교하는, 램프의 이용 경로에 대한 검출된 자외선 신호 %의 그래프를 나타내는 그래프다. 1A-1D are schematic diagrams at various locations of an ultraviolet lamp assembly having an in-situ ultraviolet detector assembly and a mirror.
2A and 2B are process flow diagrams illustrating a process according to some embodiments of the inventions.
3A-3D are schematic diagrams of an ultraviolet detector assembly in accordance with certain embodiments of the present invention.
4 is a schematic diagram of an ultraviolet lamp assembly and chamber in accordance with certain embodiments of the present invention.
5A and 5B are schematic diagrams of a multi-station ultraviolet curing chamber in accordance with certain embodiments of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing a graph of% detected ultraviolet signal versus path of use of a lamp, comparing refrigerant gas of clean N ₂ only and ozone-generating refrigerant gas.

다음의 설명에서, 수많은 구체적 세부사항들이 본 발명의 완전한 이해를 돕기 위해 제시된다. 본 발명은 이러한 구체적 세부사항 중 일부 또는 전부없이 실시될 수 있다. 다른 예에서, 본 발명의 본질을 불필요하게 흐리지 않기 위해, 잘 알려진 프로세스 작동들은 세부적으로 설명되지 않는다. 본 발명이 구체적 실시예와 연계하여 설명되지만, 이는 본 발명을 이러한 실시예만으로 제한하고자 함이 아니다. In the following description, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of the present invention. The present invention may be practiced without some or all of these specific details. In other instances, well known process operations have not been described in detail in order not to unnecessarily obscure the nature of the present invention. Although the present invention is described in connection with specific embodiments, it is not intended to limit the present invention to these embodiments only.

첨부 도면에 도시되는 바와 같은 본 발명의 구현예들을 세부적으로 참조할 것이다. 동일한 도면 부호가 도면 및 상세한 설명 전체에서 동일한 또는 유사한 부분을 표시하는 데 사용될 것이다. 본 출원에서, "워크피스", "웨이퍼", 및 "기판"은 상호교환가능하게 사용될 것이다. 다음의 상세한 설명은 본 발명이 웨이퍼 상에서 구현됨을 가정한다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 워크피스는 다양한 형태, 크기, 및 물질(가령, 다양한 크기의 디스플레이)의 워크피스일 수 있다. Reference will be made in detail to embodiments of the invention as shown in the accompanying drawings. The same reference numerals will be used to denote the same or similar parts throughout the drawings and detailed description. In this application, "workpiece", "wafer", and "substrate" will be used interchangeably. The following detailed description assumes that the invention is implemented on a wafer. However, the present invention is not limited thereto. The workpiece can be a workpiece of various shapes, sizes, and materials (eg, displays of various sizes).

본 발명은 반도체 기판을 처리하기 위한 자외선 복사 장치에 관한 것이다. 자와선 복사는 다양한 성질 변화를 달성하기 위해 기판 상에 박막을 처리하는데 사용된다. 자외선 복사는 화학적 결합을 파괴할 수 있고, 물질 조성을 변경시킬 수 있으며, 화학적 반응을 일으킬 수 있고, 밀도 및 응력에 영향을 미칠 수 있으며, 그렇지 않을 경우 기판에 파워를 제공할 수 있다. The present invention relates to an ultraviolet radiation apparatus for processing a semiconductor substrate. Java radiation is used to treat thin films on substrates to achieve various property changes. Ultraviolet radiation can destroy chemical bonds, change material composition, cause chemical reactions, affect density and stress, or otherwise provide power to the substrate.

자외선 조사 장치의 전형적인 구현예는 기판을 조사하기 위해 다수의 자외선 램프를 갖는다. 자외선 램프는 넓은 범위의 파장에서 자외선광을 발생시키는 투광 램프(flood lamp), 또는, 더 작은 스펙트럼에서 자외선 복사를 방출하는 고강도 발광등일 수 있다. 소정의 레이저와 같은 자외선 복사의 단색 광원이 사용될 수도 있다. 전극 또는 마이크로파 에너지에 의한 여기를 통해 램프에 파워가 공급될 수 있고, 유도적으로 연결될 수 있다. Typical embodiments of ultraviolet irradiation devices have multiple ultraviolet lamps for irradiating the substrate. Ultraviolet lamps may be flood lamps that generate ultraviolet light at a wide range of wavelengths, or high intensity light emitting lamps that emit ultraviolet radiation in a smaller spectrum. Monochromatic light sources of ultraviolet radiation, such as certain lasers, may be used. The excitation by the electrode or the microwave energy can be powered and the inductive connection.

소정의 구현예에서, 2개의 개별 수은 벌브가 2개의 개별 램프 조립체에 사용된다. 2-전등 구조를 이용하면, 원형 기판에 대한 벌브의 상대적 배향은 시간에 따라 변화하여 각각의 회전 섹션에 대해 균일한 노출을 달성한다. 다양한 반사기가 램프 조립체에 또한 사용되어, 발생된 자외선 복사를 기판을 향하여 지향시키게 된다. 선형 벌브는 모든 방향으로 광을 발생시키지만, 기판 표면은 벌브의 한 측부에만 놓인다. 따라서, 반사기들을 이용하여 팸프 조립체로부터 탈출할 자외선 복사를 기판을 향하도록 지향시키게 된다. 이러한 방식으로, 램프 파워가 더욱 효율적으로 사용된다. 다른 구현예에서, 벌브는 다른 형상, 가령, 광 벌브 형상 또는 토로이드 형상을 가질 수 있다. In certain embodiments, two separate mercury bulbs are used in two separate lamp assemblies. Using a two-light structure, the relative orientation of the bulb with respect to the circular substrate changes over time to achieve uniform exposure for each rotating section. Various reflectors are also used in the lamp assembly to direct the generated ultraviolet radiation towards the substrate. Linear bulbs generate light in all directions, but the substrate surface lies on only one side of the bulb. Thus, reflectors are used to direct ultraviolet radiation towards the substrate, which will escape from the pamp assembly. In this way, lamp power is used more efficiently. In other embodiments, the bulb can have other shapes, such as light bulb shapes or toroidal shapes.

기판 상에서 다양한 필름 성질 변화를 얻기 위해, 자외선 복사에 대한 노광의 결과로 나타나는 경화 정도는 요망되는 변화된 성질의 정도에 대응하여야 한다. 따라서, 일부 성질 변화의 경우, 작은 정도의 경화가 요구되고, 다른 경우, 많은 정도의 경화가 요구된다. 자외선 경화 정도는 자외선 복사 강도, 기판 온도, 그리고 일부 경우에는 챔버 내의 압력 및 가스의 함수다. 필름 성질 변화의 정도가 기판마다 일정함을 보장하기 위해, 웨이퍼간 균일도를 보장하도록 경화 정도가 시간에 따라 제어되어야 한다. In order to obtain various film property changes on the substrate, the degree of cure resulting from exposure to ultraviolet radiation must correspond to the desired degree of changed property. Thus, for some property changes, a small degree of curing is required, in other cases, a large degree of curing is required. The degree of ultraviolet curing is a function of ultraviolet radiation intensity, substrate temperature, and in some cases pressure and gas in the chamber. In order to ensure that the degree of film property change is constant from substrate to substrate, the degree of curing must be controlled over time to ensure uniformity between wafers.

기판 온도, 챔버 압력, 및 챔버 내에 존재하는 가스를 제어하기 위해 신뢰할 수 있는 방법들이 알려져 있다. 기판은 자외선 노광 중 가열되거나 냉각될 수 있다. 이러한 가열이나 냉각은 기판이 위치한 받침대의 온도를 제어함으로써, 또는, 소정의 온도에서 챔버 내로 가스를 추가함으로써 이루어질 수 있다. 챔버 압력은 진공 펌프 또는 공동 진공 포어라인(forelines) 및 압력 게이지를 통해 제어된다. 챔버 내 가스는 우선 챔버를 배기시킨 후 요망되는 가스를 유입시킴으로써 제어될 수 있다. 일부 자외선 처리 중, 챔버 내 가스는 필름과 반응함으로써 필름 성질 변화에 능동적으로 참가할 수 있다. Reliable methods are known for controlling substrate temperature, chamber pressure, and gases present in the chamber. The substrate may be heated or cooled during ultraviolet exposure. Such heating or cooling can be accomplished by controlling the temperature of the pedestal on which the substrate is located, or by adding gas into the chamber at a predetermined temperature. Chamber pressure is controlled via a vacuum pump or common vacuum forelines and pressure gauges. The gas in the chamber can be controlled by first evacuating the chamber and then introducing the desired gas. During some ultraviolet treatment, gases in the chamber can actively participate in film property changes by reacting with the film.

자외선 복사 강도 역시 제어된다. 기판에 나타나는 자외선 복사 강도는 여러 가지 요인에 따라 좌우된다. 자외선 램프에 인가되는 파워는 소스에서 얼마나 많은 복사가 발생되는지를 결정한다. 자외선 램프의 조건은, 자외선 복사를 발생시키는 데 전력이 얼마나 효과적으로 사용되는 지를 결정한다. 자외선 램프 조립체 내 냉각 가스의 타입은 얼마나 많은 복사가 흡수되는지를 결정한다. 반사기 및 반사율의 설계는 얼마나 많은 복사가 챔버 윈도를 통해 지향되는 지를 결정한다. 챔버 윈도 및 그 청정도를 위해 사용되는 물질의 타입은, 윈도로 지향되는 복사 중 얼만큼이 통과하는 지를 결정한다. 마지막으로, 복사는 소정의 강도로 기판에 도달한다. Ultraviolet radiation intensity is also controlled. Ultraviolet radiation intensity appearing on a substrate depends on several factors. The power applied to the ultraviolet lamps determines how much radiation is generated at the source. The condition of the ultraviolet lamp determines how effectively the power is used to generate ultraviolet radiation. The type of cooling gas in the ultraviolet lamp assembly determines how much radiation is absorbed. The design of the reflector and reflectance determines how much radiation is directed through the chamber window. The type of material used for the chamber window and its cleanliness determines how much of the radiation directed to the window passes. Finally, the radiation reaches the substrate with a certain intensity.

자외선 램프 조립체 및 챔버의 다양한 부분이 시간에 따라 과노출(solarization)될 수 있기 때문에 시간에 따라 부분적으로 이러한 요인들의 기여도가 변화한다. 과노출은 자외선광과 같은 고에너지 전자기 복사에 노출된 후 물질이 변화하는 현상을 의미한다. 청정 가스 및 많은 플라스틱들이 사막에서의 장기간 태양광 노출 후 청색으로 변하거나 및/또는 분해될 것이다. 과노출은 칼라 센터라 불리는 내부 결함의 형성에 의해 야기된다고 판단되며, 이는 가시광 스펙트럼의 일부분을 선택적으로 흡수한다. 과노출은 물질의 물리적 또는 기계적 성질을 영구적으로 변형할 수 있고, 환경 내 플라스틱의 항복(break down)과 관련된 메커니즘 중 하나다. 자외선 경황에서와 같이 고강도 자외선광에서의 노광을 지속하면, 챔버 부분이 손상되고, 특히, 유기 폴리머로 만들어진 것들을 손상시키며, 시간에 따른 반사율에 영향을 미치게 된다. 테플론, PTFE, 및 PFA와 같은 일부 물질은 자외선-유도 손상에 대해 내성을 가질 수 있다. The contribution of these factors changes in part over time because the various parts of the ultraviolet lamp assembly and chamber may be overexposed over time. Overexposure refers to the phenomenon of material change after exposure to high-energy electromagnetic radiation such as ultraviolet light. Clean gases and many plastics will turn blue and / or decompose after prolonged solar exposure in the desert. It is believed that overexposure is caused by the formation of internal defects called color centers, which selectively absorb a portion of the visible light spectrum. Overexposure can permanently modify the physical or mechanical properties of a material and is one of the mechanisms associated with breakdown of plastics in the environment. Continued exposure to high-intensity ultraviolet light, as in ultraviolet light conditions, damages the chamber portion, particularly those made of organic polymers, and affects reflectance over time. Some materials, such as Teflon, PTFE, and PFA, may be resistant to UV-induced damage.

기판에서 시간에 따른 자외선 강도에 영향을 미치는 2개의 주요 요인은 챔버 윈도와 자외선 벌브의 조건이다. 경화에 사용되는 자외선 램프 벌브는 예를 들어, 1W/cm²까지의 강도를 위해, 높은 파워를 받으며, 높은 사이클링에 견딘다. 벌브 성능은 시간에 따라 저하된다. 동일한 파워 입력이 주어졌을 때, 출력 강도는 시간에 따라 감소한다. 동일한 강도 출력을 유지하기 위해, 성능 저하 감소를 위해 시간에 따라 천천히 증가하도록, 최초에 낮은 파워를 받게 된다. 일부 시점에서, 벌브가 교체된다. 벌브는 성능에 관계없이 소정의 트리거링 이벤트 시에 교체될 수 있다. 이러한 이벤트들은 다수의 사이클, 총 경화 시간, 총 시간, 경화된 기판 수, 총 파워 등일 수 있다. 벌브는, 예를 들어, 벌브가 기대 강도를 출력하지 못할 경우, 성능에 근거하여 교체될 수도 있다. 예를 들어, 벌브 교체를 위해, 벌브 및 시스템 다운타임(downtime)의 효율적 이용은 성능 기반 방법이 선호됨을 제안한다. 그러나, 계획 용도로, 벌브의 유효 수명보다 짧게 설계된 주기적 교체를 갖는 것은, 자외선 벌브의 원활한 작동을 보장하고 예정되지 않은 다운타임의 횟수를 감소시킨다. Two major factors affecting UV intensity over time in a substrate are the conditions of the chamber window and the UV bulb. The ultraviolet lamp bulbs used for curing receive high power and withstand high cycling, for example for strengths up to 1 W / cm ² . Bulb performance degrades with time. Given the same power input, the output intensity decreases with time. In order to maintain the same intensity output, it is initially subjected to low power, increasing slowly over time to reduce performance degradation. At some point, the bulb is replaced. The bulb may be replaced at any triggering event, regardless of performance. These events can be multiple cycles, total curing time, total time, number of substrates cured, total power, and the like. The bulb may be replaced based on performance, for example, if the bulb fails to output the expected strength. For example, for bulb replacement, the efficient use of bulb and system downtime suggests that performance based methods are preferred. However, for planned purposes, having periodical replacements designed to be shorter than the useful life of the bulb ensures smooth operation of the ultraviolet bulb and reduces the number of unscheduled downtimes.

챔버 윈도 역시 기판에서의 자외선 강도에 영향을 미친다. 일부 자외선 프로세스는 가스성 부산물을 방출하는 반응 또는 솔벤트의 변화를 포함한다. 일례는 포로젠(porogen) 제거다. 포로젠은 자외선 복사를 이용하여, 증착된 초저-k(ULK)층으로부터 제거되고, 가스성 부산물이 챔버로부터 제거된다. 가끔 부산물(통상적으로 유기 오염물)은 제거되기 전에 챔버 부분 상에 증착된다. 챔버 윈도 상에 증착될 경우, 부산물은 시간에 따라 축적되고 윈도를 가려, 통과하는 자외선 복사를 감소시키게 된다. 이러한 원하지 않는 증착물, 가령, 윈도 아래의 비활성 가스 커튼 또는 높은 퍼지 가스 흐름을 감소시키려는 노력은, 이들을 근절하지 못한다. 따라서, 자외선 벌브가 잘 작동하고 있음에도 불구하고, 기판에서의 자외선 강도가 여전히 감소될 수 있다. The chamber window also affects the ultraviolet intensity at the substrate. Some ultraviolet processes involve changes in the reaction or solvent that release gaseous byproducts. One example is porogen removal. Porogen is removed from the deposited ultra low-k (ULK) layer using ultraviolet radiation and gaseous by-products are removed from the chamber. Sometimes by-products (usually organic contaminants) are deposited on the chamber portion before they are removed. When deposited on the chamber window, the by-products accumulate over time and cover the window, reducing the ultraviolet radiation passing through. Efforts to reduce these unwanted deposits, such as inert gas curtains under windows or high purge gas flows, do not eradicate them. Thus, although the ultraviolet bulb is working well, the ultraviolet intensity at the substrate can still be reduced.

웨이퍼간 경화 균일도를 해결하려는 한가지 시도는 기판 위에서 자외선 강도를 측정하는 것이다. 받침대 또는 기판 지지부에 설치된 광파이프는 가끔씩 자외선 복사를 측정할 수 있다. 광파이프가, 통상적으로 사파이어로 만들어진, 팁에서 복사를 수광하여, 광섬유를 통해 광검출기로 전송한다. 시간에 따른 광파이프 측정의 변화는 기판에서 나타나는 값에 근사한다. 그러나, 가스성 오염물이 광파이프에 증착될 수 있고, 이러한 오염물은 계속적으로 일관되게 세정되어야 한다. 일정한 고파워 자외선 노광은 광파이프 물질을 과노출시킬 수 있고 그 감도를 변경시킬 수 있다. 광파이프는 받침대에 설치되어, 가열 사이클을 거치게 되어 가열된 받침대를 도출하며, 이는 전송되는 값을 변화시킨다. 가열된 받침대는 측정되는 광과 간섭하는 적외선 복사를 또한 방출한다. 마지막으로, 광파이프로부터 연결되는 광섬유 역시 과노출되어 신호를 저하시킨다. One attempt to solve the wafer-to-wafer uniformity is to measure the ultraviolet intensity on the substrate. Light pipes mounted on pedestals or substrate supports can occasionally measure ultraviolet radiation. The light pipe receives radiation at the tip, typically made of sapphire, and sends it through the optical fiber to the photodetector. The change in light pipe measurement over time approximates the value seen on the substrate. However, gaseous contaminants can be deposited on the light pipe, and these contaminants must be cleaned continuously and consistently. Constant high power ultraviolet exposure can overexpose the lightpipe material and change its sensitivity. The light pipe is installed in the pedestal and undergoes a heating cycle to produce a heated pedestal, which changes the transmitted value. The heated pedestal also emits infrared radiation that interferes with the light being measured. Finally, the optical fiber connected from the light pipes is also overexposed to degrade the signal.

광파이프는 시간에 따라 측정치가 변화함에 따라 주기적으로 교정된다. 광파이프는 챔버 환경에 의해 영향을 받는 복사 온도를 측정한다. 시간에 따른 광파이프 및 환경의 변화는 주기적으로 교정되지 않을 경우 측정치의 해석에 영향을 미친다. 상술한 바와 같이, 기판 위치에서 자외선 강도를 알면 그 원인을 분석하지 않을 수 있다 - 낮은 자외선 강도는 벌브 성능이 불량하거나 및/또는 윈도가 청결하지 않음을 의미할 수 있다. 일 형태에서, 본 발명은 챔버 내 조건에 의해 영향받지 않는 광파이프의 주기적 교정을 가능하게 한다. The light pipe is periodically calibrated as the measurement changes over time. The light pipe measures the radiant temperature affected by the chamber environment. Changes in light pipe and environment over time affect the interpretation of the measurements unless periodically corrected. As mentioned above, knowing the UV intensity at the substrate location may not analyze the cause—low UV intensity may mean poor bulb performance and / or window cleanness. In one aspect, the present invention enables periodic calibration of light pipes that are not affected by conditions in the chamber.

다른 형태에서, 본 발명은 자외선 장치를 교정하는 방법이다. 본 발명의 동-위치 자외선 검출기로부터의 측정치는 광파이프에 독립적으로 자외선 장치를 교정하는 데 사용될 수 있다. 동-위치 검출 및 검출기 조립체 장치는 광파이프의 여러 문제점들을 방지한다. 동-위치 검출기는 챔버 외부에 장착되고, 따라서, 검출기 상에 증착되는 임의의 가스성 오염물에 대해 영향을 받지 않는다. 소정의 실시예에서, 검출기는 측정중에만 개방되는 셔터 메커니즘에 의해 과노출 효과로부터 보호된다. 검출기는 질소 퍼지 가스에 의해 가열 사이클링으로부터 보호되고, 교정 기판에 의해 방출되는 받침대-방출 적외선 복사로부터 차폐된다. 일부 실시예에서, 측정된 값은 청결하지 않은 윈도의 효과가 분리될 수 있기 때문에, 요구되는 정확한 치료적/관리 작용을 결정하는데 작용할 수 있다. 자외선 복사를 외부 자외선 검출기로 반사시키는 것은, 정규 자외선 경화 작동 조건 하에서 수행될 수 있기 때문에, 유리하다. 교정 기판은 400℃ 이상의 기판 지지 온도에 견딜 수 있고, 시스템 제어를 이용하여 자동적으로 삽입될 수 있다. 교정은 자외선 처리 직후 이루어질 수 있고, 받침대의 냉각이나 챔버의 열림을 기다릴 필요가 없다. 챔버 진공 및 온도가 유지되기 때문에, 챔버를 서비스 상태로 되돌리는 데 걸리는 시간이 또한 단축된다. In another form, the present invention is a method of calibrating an ultraviolet device. Measurements from the co-position ultraviolet detector of the present invention can be used to calibrate the ultraviolet device independently of the light pipe. The co-position detection and detector assembly device avoids various problems of the light pipe. The co-position detector is mounted outside the chamber and therefore is not affected by any gaseous contaminants deposited on the detector. In certain embodiments, the detector is protected from overexposure effects by a shutter mechanism that opens only during measurement. The detector is protected from heat cycling by nitrogen purge gas and shielded from pedestal-emitting infrared radiation emitted by the calibration substrate. In some embodiments, the measured value may act to determine the exact therapeutic / management action required because the effects of the unclean window may be separated. Reflecting ultraviolet radiation to an external ultraviolet detector is advantageous because it can be performed under normal ultraviolet curing operating conditions. The calibration substrate can withstand a substrate support temperature of 400 ° C. or higher and can be automatically inserted using system control. The calibration can be done immediately after the UV treatment and there is no need to wait for the cooling of the pedestal or the opening of the chamber. Since the chamber vacuum and temperature are maintained, the time taken to return the chamber to service is also shortened.

도 1A는 본 발명의 일 실시예를 이용하여 2개의 램프 조립체의 일 구현예의 단면도를 도시한다. 도 1A의 개략도는 자외선 측정이 이루어질 때의 구조를 도시한다. 램프 조립체들은 윈도(108)에 걸쳐 프로세스 챔버(112) 위에 장착된다. 선형 벌브(102)가 모든 방향으로 자외선 복사선을 발생시킨다. 발생된 복사선 중 일부는 기판 지지부(114)에 의해 지지되는 교정 기판(110)에 직접 조사된다. 복사선 중 일부는 기판을 조사하기 전에 다양한 반사기로부터 반사된다. 오버헤드 반사기(104)는 벌브를 둘러싸고 기판을 향해 복사선을 리디렉션시킨다. 링 반사기(106)는 프로세스 챔버 윈도(108) 위의 공간을 둘러싼다. 자외선 검출기(122)는 검출기 조립체(120) 내부에 위치한다. 도 1A에 도시되는 바와 같이, 벌브(102)로부터의 광선은 교정 기판(110)으로부터 자외선 검출기(120)를 향해 반사된다. 광선은, 광선(118)과 같이, 기판에 도달하기 전에 반사기로부터 먼저 반사될 수도 있다. 광선(116, 118)은 검출기(122)에 의해 모두 검출된다. 검출기에 도달하기 전에, 광선은 윈도(108)를 두 번 통과한다. 1A shows a cross-sectional view of one embodiment of two lamp assemblies using one embodiment of the present invention. The schematic diagram of FIG. 1A shows the structure when the ultraviolet measurement is made. The lamp assemblies are mounted above the process chamber 112 over the window 108. Linear bulb 102 generates ultraviolet radiation in all directions. Some of the generated radiation is irradiated directly to the calibration substrate 110 supported by the substrate support 114. Some of the radiation is reflected from various reflectors before irradiating the substrate. Overhead reflector 104 surrounds the bulb and redirects radiation towards the substrate. Ring reflector 106 surrounds the space above process chamber window 108. The ultraviolet detector 122 is located inside the detector assembly 120. As shown in FIG. 1A, light rays from bulb 102 are reflected from calibration substrate 110 toward ultraviolet detector 120. The light ray may be first reflected from the reflector before reaching the substrate, such as light ray 118. Rays 116 and 118 are both detected by detector 122. Before reaching the detector, the light beam passes through window 108 twice.

도 1B는 도 1A와 동일한 램프 조립체의 평면도를 도시한다. 램프 조립체 하우징(124)은 관형 벌브(102) 및 오버헤드 반사기(104)를 에워싸고, 장방형 형상을 갖는다. 이들은 프로세스 챔버(112) 위에 안착되는 링 반사기(106) 위에 장착된다. 검출기(122)는 램프 조립체 하우징 사이와 벌브 아래에 배치된다. FIG. 1B shows a top view of the same lamp assembly as FIG. 1A. The lamp assembly housing 124 surrounds the tubular bulb 102 and the overhead reflector 104 and has a rectangular shape. They are mounted on a ring reflector 106 seated above the process chamber 112. The detector 122 is disposed between the lamp assembly housings and below the bulb.

도 1C는 닫힌 위치에서 검출기 조립체(120)를 도시한다. 도 1A에서와 마찬가지로, 교정 기판(110)으로부터 반사된 자외선 광이 검출기 조립체에 도달하지만, 광이 검출기(122)에 도달하지는 않는다. 검출기 조립체(120)는 예를 들어, 기판의 자외선 경화 중, 반사되는 복사선으로부터 자외선 검출기를 보호하는, 닫힌 커버를 갖는다. 요구되는 바와 같이, 측정이 이루어질 때, 그 후 커버는 자외선 복사선에 검출기를 노출시키기 위해 열릴 수 있다. 1C shows the detector assembly 120 in a closed position. As in FIG. 1A, ultraviolet light reflected from the calibration substrate 110 reaches the detector assembly, but the light does not reach the detector 122. The detector assembly 120 has a closed cover that protects the ultraviolet detector from reflected radiation, for example, during ultraviolet curing of the substrate. As required, when the measurement is made, the cover can then be opened to expose the detector to ultraviolet radiation.

도 1D에서, 미러(126)가 프로세스 윈도 위에 위치하여 또 다른 특정을 행한다. 이 측정을 위해, 미러로부터 반사된 자외선 광만이, 예를 들어, 광선(124)만이, 측정된다. 이러한 측정은 광선(124)이 검출 전에 윈도(108)를 전혀 통과하지 않기 때문에, 결과로부터 윈도 청결성의 효과를 제거한다. 일례로서, 광선(128)은 그 경로 중의 미러(108) 때문에 검출기에 도달하지 못하게 된다. 따라서, 윈도의 통과율이 이러한 측정으로부터 제거된다. In FIG. 1D, mirror 126 is located above the process window to perform another specification. For this measurement, only the ultraviolet light reflected from the mirror, for example only the ray 124, is measured. This measurement eliminates the effect of window cleanliness from the result, since the light ray 124 does not pass through the window 108 at all prior to detection. As an example, the light ray 128 will not reach the detector because of the mirror 108 in its path. Thus, the pass rate of the window is eliminated from this measurement.

시간에 따른 도 1A의 측정으로부터의 결과는, 교정 기판에 의해 확인되는 바와 같이 자외선 강도에 대응한다. 그러나, 이 강도가 한번 더 윈도 통과가 포함되기 때문에, 상술한 광파이프와 다르다. 시간에 따른 도 1A의 측정으로부터의 결과는 자외선 벌브(102)의 조건에 대응한다. 윈도 증착물의 효과가 제거되기 때문에, 이러한 측정은 벌브가 예측한 바와 같이 실행되는지 여부에 관한 우수한 표시를 제공한다. 도 1A의 측정에 대한 시간 A 및 시간 B와 도 1D의 측정에 대한 시간 A 및 시간 B 사이의 시간에 대한 변위 차이는 챔버 윈도가 자외선 투과를 얼만큼 감소시키느냐를 표시한다. 예를 들어, 도 1A의 측정치가 소정 시간 주기 동안 75% 감소를 나타내고 도 1A의 측정치는 동일 시간 주기 동안 90% 감소를 나타낼 경우, 추가적인 15%는 윈도 통과로부터 나타나야만 한다. 그 후 트리거가 설정될 수 있고, 설정치 아래에서는 윈도를 세정해야 한다. The results from the measurement of FIG. 1A over time correspond to the ultraviolet intensity as confirmed by the calibration substrate. However, this intensity is different from the above-described light pipe because the window pass is included once again. The results from the measurements of FIG. 1A over time correspond to the conditions of the ultraviolet bulb 102. Since the effect of window deposits is eliminated, these measurements provide a good indication as to whether the bulb is performing as expected. The time difference in displacement between time A and time B for the measurement of FIG. 1A and time A and time B for the measurement of FIG. 1D indicates how much the chamber window reduces ultraviolet transmission. For example, if the measurement of FIG. 1A shows a 75% reduction over a period of time and the measurement of FIG. 1A shows a 90% reduction over the same time period, an additional 15% must appear from window passing. The trigger can then be set, and below the set point the window must be cleaned.

프로세스process

일 형태에서, 본 발명은 반도체 자외선 경화 장치를 교정하는 방법에 관한 것이다. 도 2A 및 2B는 본 발명의 소정의 실시예를 보여주는 프로세스 순서도다. 교정은 일반적으로 트리거링 이벤트 이후 나타난다. 단계(201)에서, 교정 표시가 수신되거나 교정 요건이 결정된다. 교정 표시는 수용불가능한 웨이퍼간 균일성을 결정한 하류 프로세스로부터의 시스템 또는 조작자로부터 교정 표시가 수신된다. 조작자로부터의 표시는 예방적 관리의 일부분으로, 또는, 자외선 강도 손실을 분석하기 위한 트러블-슈팅(trouble-shootings)의 일부분으로 개시될 수 있다. In one aspect, the present invention relates to a method for calibrating a semiconductor ultraviolet curing device. 2A and 2B are process flow diagrams illustrating certain embodiments of the present invention. Calibration usually occurs after a triggering event. In step 201, a calibration indication is received or a calibration requirement is determined. The calibration indication is received from the system or operator from a downstream process that has determined unacceptable inter-wafer uniformity. Indications from the operator may be initiated as part of preventive care or as part of trouble-shootings for analyzing ultraviolet intensity loss.

대안으로서, 트리거링 이벤트가 발생하였음을 제어 시스템이 결정하는 등과 같은, 교정 요건이 결정될 수 있다. 트리거링 이벤트는 광파이프로부터의 자외선 강도, 또는 처리되는 기판이나 시간의 절대 수치와 같은, 소모-기반 변수, 성능-기반 측정치의 누적치에 근거할 수 있다. 자외선 벌브의 소모를 표시하는 변수는 총 전력일 수 있다. 자외선 벌브는 총 전력 측면에서 측정되는 수명 기대치를 가질 수 있다. 가변 이벤트의 누적치의 예는 램프 조립체로부터의 총 전력 소모량일 수 있다. 소모되는 총 전력은 긴 지속시간동안, 또는 매우 짧은 시간동안 처리되는, 많은 또는 수개에 불과한 기판에 걸쳐 이루어질 수 있다. 이러한 종류의 표시는 소모가능한 수명의 소모를 반영하지만, 다른 종류의 표시에 비해 추적이나 계산이 어렵다. 다른 종류의 표시는 성능을 표시하는 측정치다. 이러한 경우에 측정치는 광파이프로부터의 자외선 강도일 수 있다. 처리되는 수 개의 기판, 또는 수 시간 내의 광파이프 측정치 변화는 자외선 벌브의 성능 변화 또는 윈도 투과율의 변화를 표시할 수 있다. 상술한 바와 같이, 다른 변수는 광파이프 측정치에 영향을 미쳐서, 그 단독으로는 치료적 작용를 결정하는데 사용될 수 없다. 마지막 종류의 표시는 처리되는 기판의 수 또는 시간의 경과일 수 있다. 이러한 종류의 표시는 기대 수명의 소모에 직접 관련성은 없으나, 대신에, 소모-기반 변수가 측정이나 계산이 어려울 때 사용될 수 있다. 설명을 위해, 교정 트리거는 어떤 기판이 처리되었는지 여부에 관계없이 매 8시간마다 발생할 수 있다. 교정 트리거는 또한, 처리가 15분 동안 또는 15초 동안 이루어졌는지 여부에 관계없이 매 100개의 기판 처리 후에 발생할 수 있다. Alternatively, calibration requirements may be determined, such as the control system determining that a triggering event has occurred. The triggering event may be based on an accumulation of consumption-based variables, performance-based measurements, such as ultraviolet intensity from the light pipe, or an absolute number of substrates or times being processed. The variable that indicates the consumption of the ultraviolet bulb may be the total power. Ultraviolet bulbs can have life expectancy measured in terms of total power. An example of a cumulative value of the variable event may be the total power consumption from the lamp assembly. The total power consumed can be over many or only a few substrates, processed for long durations or for very short times. This kind of marking reflects the consumption of the consumable life, but is difficult to track or calculate compared to other kinds of marking. Another kind of indication is a measure of performance. In this case the measurement may be the ultraviolet intensity from the light pipe. Changes in light pipe measurements within several substrates, or hours, processed may indicate a change in performance or window transmittance of the ultraviolet bulb. As mentioned above, other variables affect light pipe measurements and, by themselves, cannot be used to determine therapeutic action. The last kind of indication may be the number of substrates processed or the passage of time. This kind of indication is not directly related to the consumption of life expectancy, but instead can be used when consumption-based variables are difficult to measure or calculate. For illustrative purposes, a calibration trigger may occur every 8 hours regardless of which substrate has been processed. A calibration trigger may also occur after every 100 substrate treatments, whether or not the treatment has been done for 15 minutes or 15 seconds.

교정은 단계(203)에서 기판 홀더 상에 교정 기판을 배치함으로써 개시된다. 교정 기판은 측정 중 검출기 내로 자외선 복사선을 반사시킨다. 다양한 자외선 파장에서 기판의 반사율은 알려져 있고 시간에 따라 거의 변하지 않는다. 동일 기판으로부터의 자외선 검출기 측정치는 비교될 수 있고, 자외선 강도 차이가 결정될 수 있다. 기판은 단순한 실리콘 웨이퍼일 수도 있고 코팅된 실리콘 웨이퍼일 수도 있다. 코팅은 예를 들어, 금속이나 금속 옥사이드와 같은, 자외선 복사 및 고온에 대해 내성을 갖는 고온 자외선 코팅일 수 있다. ION 빔을 이용하여 도포되는 유전체 코팅은 400℃ 작동 온도에 견딜 수 있고, 본 발명에 적합할 수 있다. Calibration is initiated by placing a calibration substrate on the substrate holder in step 203. The calibration substrate reflects ultraviolet radiation into the detector during the measurement. The reflectivity of the substrate at various ultraviolet wavelengths is known and hardly changes over time. Ultraviolet detector measurements from the same substrate can be compared and ultraviolet intensity differences can be determined. The substrate may be a simple silicon wafer or a coated silicon wafer. The coating can be, for example, a high temperature ultraviolet coating that is resistant to ultraviolet radiation and high temperatures, such as metals or metal oxides. Dielectric coatings applied using ION beams can withstand 400 ° C. operating temperatures and may be suitable for the present invention.

일 실시예에서, 관심 대역의 자외선 파장에서 서로 다른 반사율을 갖는 2개 이상의 교정 기판이 사용된다. 2개의 기판으로부터 측정되는 강도를 비교하여, 자외선 파장 또는 관심 파장에서의 강도 측정치를 분리시킨다. 간단한 예에서, 2개의 동일한 기판이 만들어질 수 있으나, 한 기판은 250nm 파장의 자외선 복사를 흡수하도록 설계된 유전 코팅을 가질 수 있다. 측정된 강도를 비교함으로써, 250nm 파장의 UV 강도가 분리될 수 있다. 이 기술은 2개 이상의 관심 파장에서 자외선 강도를 측정하도록 확장될 수 있고, 심지어, 3개 이상의 교정 기판을 채택할 수도 있다. 일부 자외선 경화 프로세스에서, 요망되는 반응은 특정 파장의 복사선을 이용하여 발생된다. 이러한 프로세스의 경우, 특정 파장에서 강도를 파악하는 것이 중요할 수 있다. In one embodiment, two or more calibration substrates are used that have different reflectances at the ultraviolet wavelengths of the band of interest. The intensities measured from the two substrates are compared to separate the intensity measurements at the ultraviolet wavelength or wavelength of interest. In a simple example, two identical substrates may be made, but one substrate may have a dielectric coating designed to absorb ultraviolet radiation at 250 nm wavelength. By comparing the measured intensities, the UV intensities of the 250 nm wavelength can be separated. This technique can be extended to measure ultraviolet intensity at two or more wavelengths of interest, and may even employ three or more calibration substrates. In some ultraviolet curing processes, the desired reaction is generated using radiation of a particular wavelength. For these processes, it may be important to know the intensity at a particular wavelength.

사용 중이 아닐 때, 교정 기판은 반도체 처리 시스템 내에서, 또는 시스템 외부에서 유지될 수 있다. 예를 들어, 기판은 제작 플랜트의 웨이퍼 저장 시스템에, 또는 반도체 처리 장치에 가까운 FOUP(Front Opening Unified Pod)에 저장될 수 있다. 추가적으로, 장치는 시스템 로봇 암에 접근할 수 있는 교정 기판을 저장하기 위한 슬롯을 포함할 수 있다. When not in use, the calibration substrate may be maintained within the semiconductor processing system or outside the system. For example, the substrate may be stored in a wafer storage system of a manufacturing plant or in a front opening unified pod (FOUP) close to a semiconductor processing device. In addition, the device may include a slot for storing a calibration substrate accessible to the system robotic arm.

자외선 복사 파워는 단계(205)에서 제 1 파워 값으로 설정된다. 이러한 제 1 파워는 100% 파워일 수 있다. 자외선 강도 측정치가 비교의 용이성을 위해 동일한 파워 값에서 취해진다. 자외선 램프는 교정 기판이 위치할 때 온 또는 오프될 수 있고, 일부 경우에, 자외선 램프가 제 1 파워 값으로 이미 설정되어 있을 수 있다. The ultraviolet radiation power is set at step 205 to the first power value. This first power may be 100% power. UV intensity measurements are taken at the same power value for ease of comparison. The ultraviolet lamp can be turned on or off when the calibration substrate is located, and in some cases, the ultraviolet lamp can already be set to the first power value.

소정의 실시예에서, 자외선 검출기는, 순차적으로 자외선을 검출하고 검출기를 자외선 복사로부터 분리시키기 위해 커버를 열고 닫는 조립체에 의해 보호된다. 이 커버는 셔터 또는 홍채(iris)일 수 있다. 선택적인 단계(207)에서, 셔터가 열려서 자외선 검출기를 자외선 복사에 노출시킨다. 커버나 셔터가 열려 있는 동안, 자외선 검출기는 단계(209)에서 복사선을 측정하고 출력을 제공한다. 이러한 출력은 소정의 지속 시간에 걸쳐 판독되거나 측정된다. 측정이 완료되면, 셔터가 닫혀서 자외선 검출기를 자외선 복사로부터 분리시킨다(단계(211)). In certain embodiments, the ultraviolet detector is protected by an assembly that opens and closes the cover to sequentially detect ultraviolet light and separate the detector from ultraviolet radiation. This cover may be a shutter or an iris. In optional step 207, the shutter is opened to expose the ultraviolet detector to ultraviolet radiation. While the cover or shutter is open, the ultraviolet detector measures radiation at step 209 and provides an output. This output is read or measured over a predetermined duration. When the measurement is complete, the shutter is closed to separate the ultraviolet detector from ultraviolet radiation (step 211).

단계(203-211)들은 교정 중 반복될 수 있다. 상술한 바와 같이, 2개 이상의 교정 기판이 사용도리 수 있고, 따라서, 측정 단계의 반복을 요할 수 있다. 측정은 자외선 검출기와 챔버 윈도 사이에서 미러를 이용하여 또한 반복될 수 있고, 이는 아래의 단계(219, 221)에서 더 설명될 것이다.Steps 203-211 may be repeated during calibration. As mentioned above, two or more calibration substrates may be used and thus may require repetition of the measurement step. The measurement can also be repeated using a mirror between the ultraviolet detector and the chamber window, which will be further explained in steps 219 and 221 below.

도 2A는 도 2B로 이어진다. 단계(213)에서, 단계(209)에서 측정된 검출기 출력에 기초하여 자외선 강도가 연산된다. 자외선 검출기 출력은 전류 또는 전압일 수 있다. 전류 또는 전압은 동등한 자외선 강도로 변환되고, 이는 W/cm² 또는 단순히 최대값의 백분율일 수 있다. 단계(215)에서, 연산된 자외선 강도와 기준 강도 사이의 편차가 연산된다. 기준 강도는 해당 파워 레벨에 대한 기대값이다. 이 편차에 기초하여, 자외선 경화 프로세스 파라미터의 조정이 이루어질 수 있다. 편차가 매우 작거나 없을 경우, 조정이 이루어질 필요가 없다. 그러나, 자외선 복사 파워 또는 노출 시간의 조정이 이러한 편차를 효율적으로 보상할 수 있는 범위 내에 이러한 편차가 있을 경우, 단계(217)에서 조정이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 측정된 강도가 기대 기준 강도보다 높을 경우, 자외선 복사 파워는 감소하여 동일한 자외선 강도에 영향을 미치게 된다. 더욱 일반적으로는, 측정된 강도가 기대 기준 강도보다 낮다. 바람직한 조정은, 파워가 최대값에 아직 놓이지 않은 경우 자외선 복사 파워를 증가시키는 것일 수 있다. 파워가 이미 최대 파워에 있을 경우, 노출 시간을 증가시켜서 편차를 보상할 수 있다. 노출 시간 증가는 시스템 처리량을 감소시키며, 이는 바람직하지 않다. 따라서, 이러한 조정은 결과적인 처리량이 요망 한도 내에 있을 경우 의도적으로 이루어질 수 있다. 2A continues to FIG. 2B. In step 213, the ultraviolet intensity is calculated based on the detector output measured in step 209. The ultraviolet detector output can be a current or a voltage. The current or voltage is converted into equivalent ultraviolet intensity, which can be W / cm ² or simply a percentage of maximum. In step 215, the deviation between the calculated ultraviolet intensity and the reference intensity is calculated. Reference strength is an expected value for that power level. Based on this deviation, adjustment of the ultraviolet curing process parameters can be made. If the deviation is very small or absent, no adjustments need to be made. However, if the deviation is within a range in which the adjustment of the ultraviolet radiation power or exposure time can effectively compensate for this deviation, an adjustment may be made at step 217. For example, if the measured intensity is higher than the expected reference intensity, the ultraviolet radiation power is reduced to affect the same ultraviolet intensity. More generally, the measured intensity is lower than the expected reference intensity. A desirable adjustment may be to increase the ultraviolet radiation power if the power is not yet at its maximum. If the power is already at full power, the exposure time can be increased to compensate for the deviation. Increasing exposure time reduces system throughput, which is undesirable. Thus, such adjustments can be made intentionally if the resulting throughput is within desired limits.

챔버 윈도 증착물의 효과를 분리시키기 위해 미러를 이용하는 선택적인 측정이, 연산 단계와 교정 기판 측정과 동시에, 또는 그 이후에 이루어질 수 있다. 미러는 단계(219)에서 공정 챔버와 자외선 검출기 사이에 위치할 수 있다. 일부 실시예에서, 미러 배치는 로봇 암 또는 솔레노이드를 이용함으로써 기계적으로 수행될 수 있다. 다른 실시예에서, 조작자는 자외선 벌브가 오프 상태일 때 이러한 미러 배치를 수행할 수 있다. 예를 들어, 램프 조립체의 측부 상의 도어가 열리고 미러가 슬롯 내로 삽입될 수 있다. 미러는 자외선광에 대해 고도의 반사성을 갖는다. 소정의 실시예에서, 미러는 챔버 내부에 사용되는 것과 동일한 교정 기판의 일부분일 수 있다. 다른 실시예에서, 미러는 반사성 물질로 코팅된 금속 또는 글래스의 일부분일 수 있다. Optional measurements using mirrors to separate the effect of the chamber window deposits may be made at the same time as or after the computational step and the calibration substrate measurement. The mirror may be located between the process chamber and the ultraviolet detector at step 219. In some embodiments, mirror placement can be performed mechanically by using a robot arm or solenoid. In another embodiment, the operator may perform this mirror arrangement when the ultraviolet bulb is off. For example, a door on the side of the lamp assembly can be opened and a mirror can be inserted into the slot. The mirror is highly reflective to ultraviolet light. In certain embodiments, the mirror may be part of the same calibration substrate used inside the chamber. In other embodiments, the mirror may be part of a metal or glass coated with a reflective material.

단계(221)에서, 자외선 강도 측정을 행하여 미러로부터 반사된 자외선 복사를 측정한다. 이 단계는 단계(205-211)를 반복함으로써 수행될 수 있다. 측정 중, 교정 기판이 기판 홀더 상에 있는지 여부는 중요하지 않은 데, 이는 기판으로부터 반사된 광이 측정되지 않기 때문이다. 자외선 강도가 측정된 후, 단계(223)에서 미러가 제거될 수 있다. 배치 단계와 유사하게, 미러는 조작자에 의해, 또는, 기계적으로 제거될 수도 잇고, 자동적으로 또는 수동으로 제거될 수도 있다. In step 221, ultraviolet intensity measurement is performed to measure the ultraviolet radiation reflected from the mirror. This step can be performed by repeating steps 205-211. During the measurement, it is not important whether the calibration substrate is on the substrate holder because the light reflected from the substrate is not measured. After the ultraviolet intensity is measured, the mirror may be removed at step 223. Similar to the placement step, the mirror may be removed by an operator, or mechanically, and may be removed automatically or manually.

상술한 바와 같이, 미러로부터 반사된 자외선 강도는 프로세스 윈도의 청결도를 결정하는데 사용될 수 있다. 윈도 청결도로부터, 그리고 단계(215)에서 연산된 편차로부터, 다수의 관리 활동이 실행될 수 있다. 단계(225)에서, 수행될 활동이 결정된다. 예를 들어, 윈도 청결도가 대부분의 편차에 관련될 경우, 원격 플라즈마 세정을 실시하거나 챔버를 분리하여 내부를 수동으로 세정하는 방식으로 윈도가 세정된다. 다른 예에서, 편차의 원인이 윈도 청결도가 아닐 경우, 자외선 벌브가 교체될 수 있다. 챔버 분리는 전체 시스템의 전원 차단을 요하고 상당한 시간이 걸리기 때문에, 가능하다면 회피한다. 편차를 알고 윈도가 청결하지 않은지 여부를 안다면, 다운타임을 최소화시키는 최적의 유지관리 활동을 시스템이나 조작자가 결정할 수 있다. As mentioned above, the ultraviolet intensity reflected from the mirror can be used to determine the cleanliness of the process window. From the window cleanliness, and from the deviation computed in step 215, a number of management activities can be performed. In step 225, the activity to be performed is determined. For example, if window cleanliness is involved in most variations, the windows are cleaned by performing remote plasma cleaning or manually cleaning the interior by separating the chamber. In another example, if the cause of the deviation is not window cleanliness, the ultraviolet bulb may be replaced. Chamber separation is avoided if possible because it requires powering down the entire system and takes considerable time. Knowing the deviations and whether the windows are not clean, the system or operator can determine the optimal maintenance activities to minimize downtime.

도 2A 및 도 2B의 단계에 추가하여 다른 단계들이 수행될 수 있다. 예를 들어, 상술한 바와 같이 여러 교정 기판을 이용하여 측정된 자외선 강도의 비교를 행하여, 특정 파장에서 자외선 강도를 분석할 수 있고, 이는 프로세스에 있어 중요하다. 특정 파장에서 자외선 강도를 분석하기 위한 다른 방법은 파장 특정 검출기를 이용하여 검출기와 윈도 사이에 필터를 추가하는 단계를 포함한다. 당 업자는 여기서 개시되는 개념을 이용하여 특정 파장에서 또는 여러 대역에서 자외선 강도를 전체적으로 측정하기 위한 다양한 방식을 설계할 수 있을 것이다. Other steps may be performed in addition to the steps of FIGS. 2A and 2B. For example, as described above, a comparison of the measured UV intensities using various calibration substrates can be made to analyze the UV intensity at a particular wavelength, which is important for the process. Another method for analyzing ultraviolet intensity at a particular wavelength includes adding a filter between the detector and the window using a wavelength specific detector. One of ordinary skill in the art will be able to design various ways to measure the UV intensity as a whole at a particular wavelength or at various bands using the concepts disclosed herein.

일부 실시예에서, 센서 오염을 방지하거나 감소시키는 방법 및 조립체가 제공된다. 오염물은 검출기 및/또는 윈도의 면 상에 누적되어 자외선 광을 흐리게 할 수 있다. 이는 검출되는 자외선 신호의 하향 드리프트를 일으키게 된다. 드리프트는 센서를 흐리게 할 때 나타나는 부작용이며, 센서 면에 도달한 자외선 광을 표시하지 않는다. 오염은 검출기 인근의 잠재적 오염 표면으로부터 아웃가스로부터의 아웃가스 및/또는 비활성 가스 흐름에서 유기 불순물의 자외선-유도 분해에 의해 야기될 수 있다. 자외선광은 자외선광에 노출된 유기 화합물을 분해하여, 검출기의 광학적 표면 상에서 탄화수소 아웃가스 및 응축을 일으킨다. 누적된 응축 탄화수소는 자외선광을 흡수하여, 검출된 신호의 하향 드리프트를 야기한다. In some embodiments, methods and assemblies are provided to prevent or reduce sensor contamination. Contaminants can accumulate on the face of the detector and / or window to dim the ultraviolet light. This causes downward drift of the detected ultraviolet signal. Drift is a side effect of blurring the sensor and does not indicate ultraviolet light reaching the sensor plane. Contamination may be caused by ultraviolet-induced decomposition of organic impurities in the outgass and / or inert gas flows from the outgass from the potential contaminating surface near the detector. Ultraviolet light decomposes organic compounds exposed to ultraviolet light, causing hydrocarbon outgass and condensation on the optical surface of the detector. Accumulated condensed hydrocarbons absorb ultraviolet light, causing downward drift of the detected signal.

방법은 검출기의 광학적 표면 위에 분자 산소(O₂)를 포함하는 가스 혼합물을 유동시키는 단계를 포함한다. 예를 들어, 소정의 실시예에서, 설비 소스로부터 가용한 청정 건조 에어(CDA: Clean Dry Air)가 헬륨(He), 아르곤(Ar), 또는 질소(N₂)와 같은 하나 이상의 비활성 가스와의 혼합물로 공급된다. 분자 산소는 짧은 파장(대략 160-250nm)의 자외선 존재하여 반응하여 오존(O₃)을 형성한다. 오존은 광학적 표면 상의 유기 오염물과 반응하여, 퍼징될 수 있는 가스성 산물을 형성한다. 일부 실시예에서, CDO 또는 다른 O₂ 함유 가스를 포함하는 냉매 가스의 일정한 흐름이 단계를 통해 사용된다. 일부 실시예에서, 냉매 가스는 본질적으로 분자 산소 및 하나 이상의 비활성 가스로 구성된다. 도 6은 램프의 이용 경로에 걸쳐 검출되는 자외선 신호 백분율을 나타내는 그래프로서, 청정 N₂만을 함유한 냉매 가스(데이터 시리즈(603))와 오존-발생 냉매 가스(데이터 시리즈(601))를 비교한다. 청정 N₂ 유동은 신호의 드리프트로 나타나는 바와 같이 소정 양의 유기 오염물을 함유한다. 오존 퍼징은 어떤 드리프트도 나타내지 않는다. 오염을 일으키는 동일한 자외선광은 오염물을 계속적으로 세정하고 부작용을 제거한다. The method includes flowing a gas mixture comprising molecular oxygen (O ₂ ) over the optical surface of the detector. For example, in certain embodiments, clean dry air (CDA) available from a plant source may be combined with one or more inert gases, such as helium (He), argon (Ar), or nitrogen (N ₂ ). Supplied as a mixture. Molecular oxygen reacts in the presence of ultraviolet light of short wavelengths (approximately 160-250 nm) to form ozone (O ₃ ). Ozone reacts with organic contaminants on the optical surface to form gaseous products that can be purged. In some embodiments, a constant flow of refrigerant gas, including CDO or other O ₂ containing gas, is used throughout the step. In some embodiments, the refrigerant gas consists essentially of molecular oxygen and one or more inert gases. FIG. 6 is a graph showing the percentage of ultraviolet signal detected over the usage path of a lamp, comparing refrigerant gas containing only clean N ₂ (data series 603) with ozone-generating refrigerant gas (data series 601). . The clean N ₂ flow contains a certain amount of organic contaminants as indicated by the signal drift. Ozone purging shows no drift. The same ultraviolet light that causes contamination continues to clean the contaminants and eliminate side effects.

가스 혼합물 내 분자의 양을 제어하여, 발생되는 오존의 양을 제어할 수 있다. 너무 많은 오존이 검출기 조립체 내에 존재할 경우, 오존이 자외선을 흡수하여 자외선 강도를 부정확하게 측정할 수 있다. 이는 또한 검출기 인근의 유기 물질(가령, 케이블, 인쇄 회로 보드)을 손상시킬 수 있다. 소정의 실시예에서, 냉매 가스는 검출기 조립체로부터 능동적으로 펌핑되어 조립체 내 오존의 양을 제어할 수 있다. 비활성 가스(가령, N₂) 첨가를 이용하여 O₂ 함유 가스를 희석시키고 오존의 총 양을 감소시킬 수 있다. O₂ 함유 가스의 양에 추가하여, 존재하는 오존의 양은 배출 하드웨어의 제거 속도에 또한 영향을 받는다. 40-50 SLM을 배출할 수 있는 오존 배출 하드웨어를 이용하는, 일례의 유동이 아래에 제시된다. By controlling the amount of molecules in the gas mixture, the amount of ozone generated can be controlled. If too much ozone is present in the detector assembly, the ozone may absorb ultraviolet light and inaccurately measure the ultraviolet intensity. It can also damage organic materials (eg cables, printed circuit boards) near the detector. In certain embodiments, the refrigerant gas may be actively pumped from the detector assembly to control the amount of ozone in the assembly. The addition of an inert gas (eg N ₂ ) can be used to dilute the O ₂ containing gas and reduce the total amount of ozone. In addition to the amount of O ₂ containing gas, the amount of ozone present is also affected by the removal rate of the exhaust hardware. An example flow is shown below, using ozone emission hardware capable of venting 40-50 SLMs.

일부 실시예에서, 약 5ppm 내지 15pmm 오존 사이의 오존 레벨이 사용된다. 일부 실시예에서, O₂는 총 가스 유동의 약 5-15%다. 따라서, O₂ 함유 가스로 에어가 사용될 경우, 총 가스 흐름의 약 20% 내지 100% 사이의 에어 유동 기여분이 나타난다. 낮은 O₂ 기여분(가령, 1%-5%)은, 필요할 경우, 상술한 이유로 오존 레벨을 낮추는 데 사용될 수 있다. In some embodiments, ozone levels between about 5 ppm and 15 ppm mm ozone are used. In some embodiments, O ₂ is about 5-15% of the total gas flow. Thus, when air is used as the O ₂ containing gas, air flow contributions between about 20% and 100% of the total gas flow appear. Low O ₂ contributions (eg 1% -5%) can be used to lower ozone levels if necessary for the reasons mentioned above.

장치Device

도 3A 및 도 3B는 여러 각도에서 본 검출기 조립체의 일 구현예를 상세하게 도시한다. 도 3A에서, 자외선 검출기(301)는 조립체(300) 내부에 위치한다. 검출기(301)는 반사된 자외선 복사선이 조립체에 유입될 수 있도록 하는 개구 또는 슬롯(305)에 면한다. 커버(303)는 이동하여 개구 또는 슬롯(305)을 커버할 수 있어서, 반사된 자외선 복사로부터 자외선 검출기(301)를 분리시킬 수 있다. 자외선 램프 작동 중, 아르곤 또는 질소와 같은 비활성 기체(약 1-10slm)가 유입구(307)를 통해 조립체 내로 유동하여 조립체를 냉각시키고 이동하는 커버로부터 나타나는 임의의 입자를 제거할 수 있다. 비활성 가스는, 상온에 놓이거나 냉각될 수 있는, 일부 구현예에서 질소를 포함한다. 아래 추가적으로 설명되는 바와 같이, 일부 실시예에서, 산소 함유 가스는 비활성 가스 대신에 또는 비활성 가스에 추가하여, 산소 함유 가스가 조립체를 통해 유동된다. 예를 들어, 질소 및 청정 건조 에어(CDA)의 혼합물이 조립체를 통해 유동할 수 있다. 3A and 3B detail one embodiment of the detector assembly seen from different angles. In FIG. 3A, the ultraviolet detector 301 is located inside the assembly 300. Detector 301 faces an opening or slot 305 that allows reflected ultraviolet radiation to enter the assembly. Cover 303 may move to cover openings or slots 305 to separate ultraviolet detector 301 from reflected ultraviolet radiation. During ultraviolet lamp operation, an inert gas (about 1-10 slm), such as argon or nitrogen, may flow through the inlet 307 into the assembly to cool any assembly and remove any particles that appear from the moving cover. The inert gas includes nitrogen in some embodiments, which may be placed at room temperature or cooled. As will be further described below, in some embodiments, the oxygen containing gas is flowed through the assembly instead of or in addition to the inert gas. For example, a mixture of nitrogen and clean dry air (CDA) can flow through the assembly.

도 3B는 도 3A의 조립체의 측면도다. 자외선 검출기(301)는 그 표면 상에 설치된 디퓨저(311)를 또한 포함한다. 디퓨저는 여러 방향으로부터의 광을 통합하며, 당 분야에 잘 알려져 있다. 유입구(307)로부터 분사되는 비활성 가스는 커버(303) 아래에서 조립체를 빠져나간다. 도시되는 바와 같이, 작은 갭이 자외선 검출기 조립체의 하부와 커버 사이에 존재한다. 3B is a side view of the assembly of FIG. 3A. The ultraviolet detector 301 also includes a diffuser 311 installed on its surface. Diffusers integrate light from various directions and are well known in the art. Inert gas injected from the inlet 307 exits the assembly under the cover 303. As shown, a small gap exists between the bottom of the ultraviolet detector assembly and the cover.

도 3B에 도시되는 실시예에서, 솔레노이드(309)는, 반사된 자외선 복사에 검출기(301)를 노출시키도록 바깥쪽으로 멀리, 또는, 검출기(301)를 분리시키기 위해 개구(305)를 커버하기 위해 제 자리에서 커버(303)를 회전시킨다. 다른 실시예에서, 다른 기계적 수단이 개구를 덮고 여는 작업을 수행하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 커버 또는 셔터가 리드 스크루(lead screw) 또는 스테퍼 모터(stepper motor)에 의해 이동할 수 있다. 커버가 동시에 회전하는 복수의 조각들을 갖는 홍채일 수도 있다. 적절한 메커니즘이 램프 조립체의 외부로부터 기계적으로 또는 전자적으로, 원격으로 제어가능하다. In the embodiment shown in FIG. 3B, the solenoid 309 is farther outward to expose the detector 301 to reflected ultraviolet radiation, or to cover the opening 305 to separate the detector 301. Rotate the cover 303 in place. In other embodiments, other mechanical means can be used to perform the operation of covering and opening the opening. For example, the cover or shutter can be moved by a lead screw or stepper motor. The cover may be an iris with a plurality of pieces that rotate at the same time. Suitable mechanisms are remotely controllable mechanically or electronically from the exterior of the lamp assembly.

도 3C는 검출기 조립체의 다른 구현예의 개략도다. 검출기(301)는 자외선 복사가 조립체에 유입될 수 있도록 하는 개구 또는 슬롯(305)에 면한다. 가스는 유입구(307)에 유입되어 광학 표면(315a, 315b, 317)에 걸쳐 유동하고, 유출구(319)에서 빠져나간다. 광학적 표면은 렌즈, 윈도, 필터, 등일 수 있다. 유출구(319)에 연결된 배기 펌프(321)는 가스를 외부로 펌핑한다. 일부 실시예에서, 복수의 유입구 및/또는 유출구가 구성되어, 오염물이 발생할 수 있는 광학적 표면 또는 다른 표면 위에 유동 경로를 구축하게 된다. 도 3D는 자외선 검출기(301)를 포함하는, 광파이프 센서 구조의 개략도다. 자외선 광은 개구(305)를 통해 유입되어, 광파이프(330)를 통해 검출기(301)에 전달된다. 가스는 유입구(307)에서 유입되어 유출구(319)로 빠져나간다. 3C is a schematic diagram of another embodiment of a detector assembly. Detector 301 faces an opening or slot 305 that allows ultraviolet radiation to enter the assembly. Gas enters inlet 307 and flows over optical surfaces 315a, 315b, 317 and exits outlet 319. The optical surface may be a lens, window, filter, or the like. An exhaust pump 321 connected to the outlet 319 pumps gas to the outside. In some embodiments, a plurality of inlets and / or outlets are configured to establish a flow path over an optical surface or other surface where contaminants may occur. 3D is a schematic diagram of a light pipe sensor structure, including an ultraviolet detector 301. Ultraviolet light enters through the opening 305 and is transmitted to the detector 301 through the light pipe 330. Gas enters inlet 307 and exits outlet 319.

도 4는 본 발명을 실시하기에 적합한 공정 챔버의 개략도다. 자외선 램프 조립체(401)는 공정 챔버(413) 위에 장착된다. 각각의 램프 조립체(401)는 마이크로파 에너지를 램프, 자외선 벌브(405), 및 반사기(407) 내로 펌핑하는 변압기 및 마그네트론(도시되지 않음)을 포함한다. 도시되는 바와 같이, 자외선 검출기 조립체(409)는 2개의 램프 조립체(401) 사이에서 아래에 장착된다. 챔버 윈도(411)는 벌브(405)로부터 챔버 아래의 기판(417)까지 자외선 복사를 통과시킨다. 기판(417)은 기판 지지부(415) 상에 안착되며, 기판 지지부는 가열 및/또는 냉각될 수 있다. 도시되는 바와 같이, 히터 코일(419)이 기판 지지부(415) 내에 설비된다. 4 is a schematic diagram of a process chamber suitable for practicing the present invention. The ultraviolet lamp assembly 401 is mounted above the process chamber 413. Each lamp assembly 401 includes a transformer and a magnetron (not shown) that pumps microwave energy into the lamp, ultraviolet bulb 405, and reflector 407. As shown, the ultraviolet detector assembly 409 is mounted below between the two lamp assemblies 401. The chamber window 411 passes ultraviolet radiation from the bulb 405 to the substrate 417 under the chamber. The substrate 417 is seated on the substrate support 415, which may be heated and / or cooled. As shown, a heater coil 419 is installed in the substrate support 415.

일부 실시예에서, 공정 챔버는 기판 지지부, 챔버 윈도, 및 자외선 램프 조립체를 각기 구비한 복수의 스테이션을 포함한다. 도 5A 및 도 5B는 본 발명을 실시하기에 적합한 멀티-스테이션 챔버의 개략도다. 챔버(501)는 4개의 스테이션(503, 505, 507, 509)을 포함한다. 각각의 스테이션은 기판 지지부(513)를 포함한다. 기판 지지부(513) 내에 핀(519)이 설비된다. 4개의 캐리어 링이, 축 주위로 회전하는 스핀들(511)에 연결된다. 새 기판이 챔버 내로, 예를 들어, 스테이션(507)에서, 삽입될 때, 기판이 로봇 암 상에 위치한다. 캐리어 링은 기판을 기판 지지부까지 하강시켜서, 기판이 핀(519) 상에 안착된다. 기판 공정이 일 스테이션에서 완료된 후, 캐리어 링은 기판을 리프팅하고 다음 스테이션까지 90도 회전하여, 처리를 위해 기판을 다시 하강시킨다. 따라서, 기판은 스테이션(507)에서 챔버에 유입된 후, 차례로 4개의 스테이션 각각을 통과한 후, 챔버를 빠져나가게 된다. In some embodiments, the process chamber includes a plurality of stations, each having a substrate support, a chamber window, and an ultraviolet lamp assembly. 5A and 5B are schematic diagrams of multi-station chambers suitable for practicing the present invention. Chamber 501 includes four stations 503, 505, 507, 509. Each station includes a substrate support 513. The pin 519 is installed in the substrate support 513. Four carrier rings are connected to a spindle 511 that rotates about an axis. When a new substrate is inserted into the chamber, for example at station 507, the substrate is placed on the robotic arm. The carrier ring lowers the substrate to the substrate support so that the substrate rests on the pins 519. After the substrate process is completed at one station, the carrier ring lifts the substrate and rotates 90 degrees to the next station, lowering the substrate again for processing. Thus, the substrate enters the chamber at station 507 and then passes through each of the four stations, and then exits the chamber.

도 5B는 각각의 스테이션 위에 자외선 램프 조립체(515)를 갖는 동일한 멀티스테이션 챔버의 평면도를 도시한다. 자외선 검출기 조립체(517)는 2개의 램프 조립체 사이에서 중앙 근처에 위치한다. 램프 조립체는 기판이 각 스테이션을 통해 이동함에 따라 기판에 대해 서로 다른 상대적 배향을 갖는다. 이러한 상대적 배향 차이는 기판의 각각의 원형 단면이 동일한 양의 자외선 복사에 노출됨을 보장한다. 자외선 벌브가 관형이고 기판은 둥글기 때문에, 각 스테이션에서 기판의 서로 다른 부분들이 서로 다른 양의 자외선 복사를 조사받게 된다. 기판에 대한 벌브의 상대적 배향을 변화시킴으로써, 이러한 차이가 극복된다. 일반적으로, 배향을 달리하는 4개의 스테이션의 구성은 비교적 균일한 자외선 조사를 보장하기에 충분하다. 물론, 상대적 배향은 도 5B에 도시되는 것만으로 제한되지 않으며, 웨이퍼 처리 균일도를 최적화시키기 위해 램프 축의 복수의 배향이 선택될 수 있다. 균일한 노광은 자외선 경화 중 기판이나 램프 조립체를 회전시킴으로써 달성될 수도 있다. 5B shows a top view of the same multistation chamber with ultraviolet lamp assembly 515 above each station. The ultraviolet detector assembly 517 is located near the center between the two lamp assemblies. The lamp assembly has a different relative orientation with respect to the substrate as the substrate moves through each station. This relative difference in orientation ensures that each circular cross section of the substrate is exposed to the same amount of ultraviolet radiation. Because the ultraviolet bulb is tubular and the substrate is round, different parts of the substrate are irradiated with different amounts of ultraviolet radiation at each station. By varying the relative orientation of the bulb with respect to the substrate, this difference is overcome. In general, the configuration of four stations with different orientations is sufficient to ensure relatively uniform ultraviolet irradiation. Of course, the relative orientation is not limited to that shown in FIG. 5B, and a plurality of orientations of the lamp axis may be selected to optimize wafer processing uniformity. Uniform exposure may be achieved by rotating the substrate or lamp assembly during ultraviolet curing.

소정의 실시예에서, 시스템 컨트롤러(521)를 이용하여, 자외선 경화, 교정, 기판 삽입 및 제거, 등을 하는 동안 공정 조건을 제어할 수 있다. 컨트롤러는 일반적으로 하나 이상의 메모리 소자 및 하나 이상의 프로세서를 포함한다. 프로세서는 CPU 또는 컴퓨터, 아날로그 및/또는 디지털 입/출력 연결, 스테퍼 모터 컨트롤러 보드, 등을 포함할 수 있다. In certain embodiments, system controller 521 may be used to control process conditions during UV curing, calibration, substrate insertion and removal, and the like. The controller generally includes one or more memory elements and one or more processors. The processor may include a CPU or computer, analog and / or digital input / output connections, stepper motor controller board, and the like.

소정의 실시예에서, 컨트롤러는 장치의 모든 활동을 제어한다. 시스템 컨트롤러는 타이밍, 가스 혼합물, 가스 분사 속도, 챔버 압력, 챔버 온도, 기판 온도, 자외선 파워 레벨, 자외선 냉각 가스 및 유동, 원격 플라즈마 세정, 및 특정 프로세스의 다른 파라미터를 제어하기 위한 명령 세트를 포함하는 시스템 제어 소프트웨어를 실행한다. 컨트롤러에 연계된 메모리 소자에 저장된 다른 컴퓨터 프로그램도 일부 실시예에서 이용될 수 있다. In certain embodiments, the controller controls all activity of the device. The system controller includes a set of instructions for controlling timing, gas mixture, gas injection rate, chamber pressure, chamber temperature, substrate temperature, ultraviolet power level, ultraviolet cooling gas and flow, remote plasma cleaning, and other parameters of a particular process. Run the system control software. Other computer programs stored in memory elements associated with the controller may also be used in some embodiments.

일반적으로, 컨트롤러(521)와 상관된 사용자 인터페이스가 존재할 것이다. 사용자 인터페이스는 디스플레이 스크린, 장치 및/또는 프로세스 조건의 그래픽 소프트웨어 디스플레이, 및 사용자 입력 장치(가령, 포인팅 장치, 키보드, 터치스크린, 마이크로폰, 등)을 포함할 수 있다. In general, there will be a user interface associated with the controller 521. The user interface may include a display screen, a graphical software display of the device and / or process conditions, and a user input device (eg, pointing device, keyboard, touch screen, microphone, etc.).

자외선 경화 및 교정 프로세스를 제어하기 위한 컴퓨터 프로그램 코드는 종래의 컴퓨터 판독형 프로그래밍 언어(가령, 어셈블리어, C, C++, 파스칼, 포트란, 등)으로 기록될 수 있다. 컴파일된 객체 코드 또는 스크립트가 프로세스에 의해 실행되어 프로그램에 식별된 작업을 수행할 수 있다. Computer program code for controlling the ultraviolet curing and calibration process may be written in conventional computer readable programming languages (eg, assembly language, C, C ++, Pascal, Fortran, etc.). Compiled object code or script can be executed by a process to perform the tasks identified in the program.

컨트롤러 파라미터는 자외선 파워, 자외선 냉각 가스 및 유량, 프로세스 지속 시간, 프로세스 가스 조성 및 유량, 온도, 압력, 및 기판 온도와 같은 프로세스 조건에 관련된다. 이러한 파라미터는 처방 형태로 사용자에 의해 제공되며, 사용자 인터페이스를 이용하여 입력될 수 있다. 노출 지속 시간, 측정을 위한 자외선 파워 세팅, 및 교정 기판의 위치와 같은 교정 조건에 관련된 컨트롤러 파라미터 역시, 사용자 인터페이스를 이용하여 입력될 수 있다. 자외선 강도에 대한 자외선 검출기 출력의 변환 공식, 벌브 교체 및 윈도 세정을 위한 편차 한도, 및 특정 파장에서의 자외선 강도의 결정 여부와 같은, 추가적인 파라미터는 자외선 검출기 조립체의 셋업 또는 설치 중에 입력될 수 있다. 이러한 추가적인 파라미터는 시스템 유지관리 중 때대로 변할 수 있다. Controller parameters relate to process conditions such as ultraviolet power, ultraviolet cooling gas and flow rate, process duration, process gas composition and flow rate, temperature, pressure, and substrate temperature. These parameters are provided by the user in the form of a prescription and can be entered using the user interface. Controller parameters related to calibration conditions such as exposure duration, ultraviolet power setting for measurement, and the location of the calibration substrate may also be entered using the user interface. Additional parameters may be entered during setup or installation of the ultraviolet detector assembly, such as the conversion formula of the ultraviolet detector output to the ultraviolet intensity, deviation limits for bulb replacement and window cleaning, and whether to determine the ultraviolet intensity at a particular wavelength. These additional parameters may change from time to time during system maintenance.

프로세스 모니터링을 위한 신호가, 시스템 컨트롤러의 아날로그 및/또는 디지털 입력 연결에 의해 제공될 수 있다. 프로세스를 제어하기 위한 신호가 자외선 경화 장치의 아날로그 및 디지털 출력 연결 상에서 출력된다. Signals for process monitoring may be provided by analog and / or digital input connections of the system controller. Signals for controlling the process are output on the analog and digital output connections of the ultraviolet curing device.

시스템 소프트웨어가 여러 가지 방식으로 설계 또는 구성될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 자외선 강도 측정 및 교정 프로세스를 수행하는데 필요한 챔버 구성요소의 작동을 제어하기 위해 다양한 챔버 구성요소 서브루틴 또는 제어 객체가 기록될 수 있다. 이 용도를 위한 프로그램 또는 프로그램의 섹션의 예는, 기판 위치설정 코드, 프로세스 가스 제어 코드, 압력 제어 코드, 히터 제어 코드, 및 자외선 램프 제어 코드를 포함한다. System software can be designed or configured in various ways. For example, various chamber component subroutines or control objects may be recorded to control the operation of the chamber components needed to perform the ultraviolet intensity measurement and calibration process of the present invention. Examples of programs or sections of programs for this use include substrate positioning codes, process gas control codes, pressure control codes, heater control codes, and ultraviolet lamp control codes.

자외선 램프 제어 프로그램은 자외선 램프에 대한 파워 레벨 설정, 램프 파워의 초기 상승(ramping up), 및 램프 파워의 최종 하강(ramping down)을 위한 코드를 포함할 수 있다. 기판 위치설정 프로그램은 받침대 또는 척에 기판을 로딩하는데 사용되는 챔버 구성요소를 제어하기 위한 프로그램 코드를 포함할 수 있다. 프로세스 가스 제어 프로그램은 챔버 내 압력을 안정시키기 위해, 자외선 경화 이전에 가스 조성 및 유량을 제어하고, 선택적인 사항으로서, 챔버 내로 가스를 유동시키기 위한 코드를 포함할 수 있다. 압력 제어 프로그램은 예를 들어, 챔버의 배기 시스템 내 스로틀 밸브를 조절함으로써, 챔버 내 압력을 제어하기 위한 코드를 포함할 수 있다. 히터 제어 프로그램은 기판 가열에 사용되는 가열 유닛에 대한 전류를 제어하기 위한 코드를 포함할 수 있다. 대안으로서, 히터 제어 프로그램은 웨이퍼 척에 대한 헬륨과 같은 열 전달 가스의 전달을 제어할 수 있다. The ultraviolet lamp control program may include code for setting a power level for an ultraviolet lamp, initial ramping up of lamp power, and final ramping down of lamp power. The substrate positioning program may include program code for controlling the chamber components used to load the substrate into the pedestal or chuck. The process gas control program may include code to control the gas composition and flow rate prior to ultraviolet curing and, optionally, to flow the gas into the chamber to stabilize the pressure in the chamber. The pressure control program may include code for controlling the pressure in the chamber, for example by adjusting the throttle valve in the chamber's exhaust system. The heater control program may include code for controlling the current for the heating unit used to heat the substrate. Alternatively, the heater control program may control the delivery of heat transfer gas, such as helium, to the wafer chuck.

자외선 경화 및 교정 중 모니터링될 수 있는 챔버 센서의 예는 매스 플로 컨트롤러(mass flow controller), 압력 센서(가령, 압력계), 받침대 또는 척에 위치한 서모커플, 등과, 자외선 검출기 조립체와 받침대의 자외선 검출기를 포함한다. 적절하게 프로그래밍된 피드백 및 제어 알고리즘이, 요망 프로세스 조건을 관리하기 위해 이러한 센서로부터의 데이터와 함께 이용될 수 있다. Examples of chamber sensors that can be monitored during UV curing and calibration include mass flow controllers, pressure sensors (eg, pressure gauges), thermocouples located on pedestals or chucks, and ultraviolet detector assemblies and pedestal ultraviolet detectors. Include. Appropriately programmed feedback and control algorithms can be used with data from these sensors to manage desired process conditions.

일 실시예에서, 컨트롤러는 상술한 방법에 따라 교정, 프로세스 파라미터 조정, 및 관리 활동 결정을 수행하기 위한 명령을 포함한다. 예를 들어, 이러한 명령은 자외선 경화 및 교정을 수행하는데 필요한 파라미터를 명시할 수 있다. 이러한 명령은 사용자-제공 공식 또는 변환 표를 이용한 측정과, 시간에 따른 측정 결과 통합(예를 들어, 노출 시간에 대한 자외선 강도 측정치의 통합)에 기초한 결과 연산을 포함할 수 있고, 이 결과를 지정된 임계 값과 비교할 수 있다. 비교 결과는 경보 또는 경고가 발생되는, 프로세스 파라미터가 변화하는, 또는, 시스템이 셧다운되는, 로직 시퀀스에서 사용될 수 있다. In one embodiment, the controller includes instructions for performing calibration, process parameter adjustment, and management activity determination in accordance with the method described above. For example, such an instruction may specify the parameters needed to perform ultraviolet curing and calibration. Such commands may include measurement using a user-provided formula or conversion table, and calculation of results based on integration of measurement results over time (eg, integration of UV intensity measurements over exposure time), It can be compared with a threshold. The comparison result can be used in a logic sequence in which an alarm or warning is issued, in which process parameters change, or in which the system is shut down.

적절한 반도체 공정 툴이 하나 이상의 자외선 프로세스 챔버를 이용하여 구성될 수 있다. 적절한 반도체 공정 툴은 미국, 캘리포니아주, San Jose에 소재한 Novellus Systems, Inc. 사의 SOLA 및 변형 VECTOR를 포함한다. 다른 적절한 반도체 처리 툴은 미국, 캘리포니아주, Santa Clara에 소재한 Applied Materials, Inc. 사에서 판매하는 Centura and Producer를 포함한다. Suitable semiconductor processing tools can be constructed using one or more ultraviolet process chambers. Suitable semiconductor process tools are Novellus Systems, Inc., San Jose, California, USA. Company SOLA and modified VECTOR. Another suitable semiconductor processing tool is Applied Materials, Inc., Santa Clara, California. Includes Centura and Producer sold by the company.

자외선 램프 조립체, 반사기, 공정 챔버 윈도, 및 기판 홀더 상의 온도 제어부에 관한 세부사항은 함께 계류 중인 미국특허출원 제11/688,695호(발명의 명칭: "Multi-Station Sequential Curing of Dielectric Films")에 제시되어 있고, 그 내용은 본 발명에 포함된다. Details regarding the ultraviolet lamp assembly, reflector, process chamber window, and temperature control on the substrate holder are presented in co-pending US patent application Ser. No. 11 / 688,695, entitled "Multi-Station Sequential Curing of Dielectric Films." The contents are included in the present invention.

편의를 위해, 자외선 램프 조립체 및 동-위치 자외선 검출기 조립체에 대한 논의는 자외선 광원을 위한 2개의 선형 벌브 구조를 대상으로 하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 동-위치 자외선 검출기는 임의의 종류의 구조(가령, 병렬, 단부간 연결, 등)로 임의의 개수의 벌브(가령, 3개, 4개, 5개)를 이용하여 작동할 수 있다. 동-위치 자외선 검출기는 선형 벌브만이 아니라, 다른 타입의 벌브와도 작용한다. 자외선 벌브가 개선되고 자외선 램프 조립체를 구성하기 위한 기술이 진보함에 따라, 벌브 성능을 모니터링하기 위한 동-위치 자외선 검출기의 이용도 계속하여 적용된다. For convenience, the discussion of the ultraviolet lamp assembly and the in-situ ultraviolet detector assembly targeted two linear bulb structures for the ultraviolet light source, but the invention is not so limited. For example, a co-positioned UV detector can operate with any number of bulbs (eg, three, four, five) in any kind of structure (eg parallel, end-to-end connection, etc.). have. Co-located ultraviolet detectors work with other types of bulbs as well as linear bulbs. As ultraviolet bulbs improve and techniques for constructing ultraviolet lamp assemblies advance, the use of co-positioned ultraviolet detectors for monitoring bulb performance continues to apply.

본 발명이 여러 실시예를 들어 설명되었으나, 발명의 범위 내에서 수많은 변형이 가능하다. 본 발명의 방법 및 장치를 구현하는 많은 대안의 방식들이 존재할 수 있다. 따라서, 다음의 청구범위는 본 발명의 진실한 사상 및 범위 내에서 모든 이러한 변형 및 치환, 수정을 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 청구 범위에서 단수 형태의 표현은, 달리 명시하지 않을 경우, "단 하나"를 의미하는 것이 아니라 "하나 이상"을 의미한다.
While the invention has been described with reference to various embodiments, many variations are possible within the scope of the invention. There may be many alternative ways of implementing the methods and apparatus of the present invention. Accordingly, the following claims are to be construed as including all such variations, substitutions, and modifications within the true spirit and scope of the present invention. In the claims, the singular forms “an”, “an”, and “an”, unless otherwise specified, mean “one or more”.

Claims

A process chamber comprising a substrate holder and a window;
An ultraviolet radiation assembly external to the process chamber and operative to direct ultraviolet radiation through the window toward the substrate holder;
A detector assembly located outside the process chamber, wherein the detector assembly is disposed such that gas flows over one or more optical surfaces of the ultraviolet radiation detector from one or more gas inlets to the gas outlet. The detector assembly comprising gas inlets and the gas outlet;
Includes a controller,
Wherein the controller includes instructions for flowing a gas mixture comprising inert gas and molecular oxygen into one or more gas inlets during operation of the ultraviolet radiation detector.

The method of claim 1,
Air is used to provide molecular oxygen to the gas mixture.

The method of claim 2,
And the inert gas comprises N ₂ .

The method of claim 2,
And the inert gas is at least two kinds of inert gases.

The method of claim 1,
The flow contribution of molecular oxygen is between 5% and 20% of the gas mixture.

The method of claim 2,
The flow contribution of air is from 20% to 100% of the gas mixture.

The method of claim 1,
And an exhaust pump operative to pump gas from the detector assembly through the gas outlet.

The method of claim 1,
Wherein the ultraviolet radiation assembly comprises an ultraviolet light source operative to emit ultraviolet radiation having a wavelength between 160 nm and 200 nm.

(a) a process chamber comprising a substrate holder and a window,
(b) an ultraviolet radiation assembly located outside the process chamber,
The ultraviolet radiation assembly includes one or more ultraviolet lamps, one or more reflectors operable to direct a portion of the ultraviolet radiation from the one or more ultraviolet lamps through the window toward the substrate holder, and through the window. An ultraviolet intensity detector positioned to receive ultraviolet radiation from the reflected one or more ultraviolet lamps, a gas inlet, and a gas outlet, wherein a gas flow path from the gas inlet to the gas outlet is defined by the ultraviolet intensity detector. Wherein the gas inlet and the gas outlet are positioned to include an optical surface.

The method of claim 9,
And a cover configured to separate the ultraviolet intensity detector from the one or more ultraviolet lamps.

Directing ultraviolet radiation through the process chamber window from an ultraviolet radiation light source located outside the process chamber;
Measuring ultraviolet radiation reflected from a substrate in the process chamber using an ultraviolet radiation detector located at a detector assembly outside the process chamber;
Flowing the refrigerant gas through the detector assembly while measuring the ultraviolet radiation such that the refrigerant gas contacts the optical surface of the ultraviolet radiation detector,
The refrigerant gas comprises molecular oxygen.

The method of claim 11,
Generating ozone in the detector assembly from the refrigerant gas.

The method of claim 12,
Maintaining an ozone concentration of 5 to 15 ppm in the detector assembly during the measurement.

The method of claim 11,
The flow contribution of the molecular oxygen is between 5% and 20% of the refrigerant gas.

The method of claim 11,
Air is used to provide molecular oxygen in the refrigerant gas.

The method of claim 15,
The flow contribution of the air is 20% to 100% of the refrigerant gas.

The method of claim 11,
Flowing a refrigerant gas through the detector assembly comprises pumping a gas mixture comprising ozone from the detector assembly to the outside.

The method of claim 11,
The ultraviolet radiation comprises ultraviolet radiation having a wavelength between 160 nm and 250 nm.