KR20130141623A - Uv 챔버에서 웨이퍼 처리 프로파일을 조절하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents
Uv 챔버에서 웨이퍼 처리 프로파일을 조절하기 위한 방법 및 장치 Download PDFInfo
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Abstract
기판의 표면에 걸친 균일한 UV 방사 방사도 프로파일을 제공하기 위한 방법 및 장치가 제공된다. 일 실시예에서, 기판 처리 툴은 처리 구역을 한정하는 처리 챔버, 상기 처리 구역 내에서 기판을 지지하기 위한 기판 지지체, 상기 기판 지지체로부터 거리를 두고 떨어지고 자외선 방사를 상기 기판 지지체 상에 위치된 상기 기판으로 투과시키도록 구성된 자외선(UV) 방사 소스, 및 상기 UV 방사 소스와 상기 기판 지지체 사이에 위치된 광 투과 윈도우 - 상기 광 투과 윈도우는 그 위에 코팅된 제 1 광 막 층을 가짐 -를 포함한다. 일 예에서, 광 막 층은 반경 방향으로 비-균일한 두께 프로파일을 갖고, 광 투과 윈도우의 주변 영역에서 광 막 층의 두께는 광 막 층의 중앙 구역에서보다 비교적 더 두껍다.
Description
본 발명의 실시예들은 일반적으로 자외선(UV) 경화 챔버에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 실시예들은 UV 경화 챔버에 배치된 기판의 표면에 걸쳐 균일한 UV 방사 방사도(irradiance) 프로파일을 제공하기 위한 방법들 및 장치들에 관한 것이다.
실리콘 산화물들(SiOx), 실리콘 탄화물(SiCx), 및 탄소 도핑된 실리콘 산화물들(SiOxCy)과 같은 저 유전율들(저-k)을 갖는 물질들은 반도체 디바이스들의 제조에서 매우 광범위하게 사용된다. 전도성 상호연결들 사이의 금속간(inter-metal) 및/또는 층간(inter-layer) 유전체로서 저-k 물질들의 이용은 용량성 효과들에 기인하여 신호 전파에서의 지연을 감소시킨다. 유전체 층의 유전율이 더 낮아질수록, 유전체의 정전 용량이 더 낮아지고 집적 회로(IC)의 RC 지연은 더 낮아진다.
현재의 노력들은 종종 초 저-k(ULK) 유전체로 지칭되며, 최첨단 기술 요구들에 대하여 2.5보다 작은 k 값들을 갖는 저-k 유전체 물질들을 개발하는데 초점이 맞추어진다. 초 저-k 유전체 물질들은 저-k 유전체 매트릭스 내에 공기 보이드들을 통합시킴으로써 획득될 수 있고, 다공성 유전체 물질을 생성할 수 있다. 다공성 유전체들을 제조하는 방법들은 일반적으로 2개의 성분들을 함유하는 "전구체 막"을 형성하는 단계를 포함한다 : 포로겐(일반적으로 탄화수소와 같은 유기 물질) 및 구조 형성자(structure former) 또는 유전체 물질(예를 들면, 실리콘 함유 물질). 전구체 막이 일단 기판에 형성되면, 포로겐 성분은 제거될 수 있고, 구조적으로 손상되지 않은 다공성 유전체 매트릭스 또는 산화물 네트워크를 남길 수 있다.
전구체 막으로부터 포로겐들을 제거하기 위한 기법들은, 예를 들면, 기판이 유기 포로겐의 분해(breakdown) 및 기화를 위해 충분한 온도로 가열되는 열적 프로세스를 포함한다. 전구체 막으로부터 포로겐들을 제거하기 위한 하나의 공지된 열적 프로세스는 CVD 실리콘 산화물 막들의 후처리를 돕기 위한 UV 경화 프로세스를 포함한다. 현재의 UV 경화 프로세스는, 도 8에 도시된 바와 같이, 하우징(14) 내에 장착된 길게 연장된 UV 전구(12)를 갖는 UV 램프(10)에 의해 수행된다. 하우징(14)은 UV 전구(12)와 대향하고 둥근 기판(20) 위의 투광 패턴(flood pattern) 안으로 UV 방사를 지향시키는 하나 또는 둘 이상의 반사기들(16)을 포함할 수 있다. 반사체(16)는 투광 패턴(18) 내에서 그것의 표면에 충돌하는 대부분의 방사를 반사하지만, 일부 방사는 반사기 표면을 벗어나고, 기판을 덮는 패턴(18)의 경계들 밖으로 낙하한다(도 8 참조). 이러한 사안을 해결하기 위한 하나의 방법은 UV 램프에 의해 생성된 실질적으로 직사각형 노출 패턴이 기판의 주변부에서 조도 손실을 보상할 수 있고, 그에 의해 기판 평면에서 조도의 균일성을 향상시킬 수 있도록 경화 동안 기판의 중앙에 대하여 UV 램프를 회전시키는 것이다. 시간이 지남에 따라, 그러나, 중앙에서의 UV 방사가 기판에 대해 더 정상적이고, 가장자리에서의 UV 방사가 더 완만하거나 약하기 때문에, 이러한 배열의 결과는 여전히 기판의 중앙에서 큰 피크를 생성한다. 피크는 반사기들(미도시, 일반적으로 UV 램프와 기판 사이에 배치됨)을 이용하여 어느 정도 조절될 수 있지만, 기판의 막 프로파일은, UV 방사가 차단되지 않으면, 여전히 중앙이 높을 것이다. 광을 확실하게 차단하는 것은 UV 소스의 전체 효율을 감소시키는데, 이는 바람직하지 않다.
게다가, 하우징(14) 및 반사기들의 사용은 불가피하게 UV 진공 윈도우의 표면상에 입사하는 광들을 생성할 수 있는데, UV 진공 윈도우는 처리 구역 내에 배치되고 진공을 유지하기 위해 하우징(14)에 밀봉된다. UV 진공 윈도우를 통하여 이동하는 광들은 대기로부터 글라스로 진행하는 경우 및 UV 진공 윈도우의 다른 측에서 글라스로부터 다시 대기로 진행하는 경우 양자 모두 반사된다. 반사된 광의 양은 "반사 손실"로서 알려지고, 이는 또한 기판상의 가장자리 처리 비-균일성에 대하여 중앙에 부정적 영향을 끼친다.
따라서 해당 기술분야에서 막 균일성 및 수율을 개선하면서 기판상에 증착된 막들을 효과적으로 경화하기 위해 사용될 수 있는 UV 챔버에 대한 필요가 있다.
본 발명의 실시예들은 일반적으로 기판의 표면에 걸친 균일한 UV 방사 방사도 프로파일을 제공하기 위한 장치들 및 방법들을 제공한다. 일 실시예에서, 기판 처리 툴이 제공된다. 상기 툴은 일반적으로 처리 구역을 한정하는 처리 챔버, 상기 처리 구역 내에서 기판을 지지하기 위한 기판 지지체, 상기 기판 지지체로부터 거리를 두고 떨어지고 자외선 방사를 상기 기판 지지체 상에 위치된 상기 기판으로 투과시키도록 구성된 자외선(UV) 방사 소스, 및 상기 UV 방사 소스와 상기 기판 지지체 사이에 위치된 광 투과 윈도우 - 상기 광 투과 윈도우는 그 위에 코팅된 제 1 광 막 층을 가짐 -를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 광 막 층은 반경 방향으로 비-균일한 두께 프로파일을 갖고, 상기 광 투과 윈도우의 주변 영역에서 상기 광 막 층의 두께는 상기 광 막 층의 중앙 구역에서 보다 비교적 더 두껍다.
다른 실시예에서, 처리 챔버에 배치된 기판의 표면에 걸친 균일한 UV 방사 방사도 프로파일을 제공하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 일반적으로 처리 구역을 한정하는 처리 챔버를 제공하는 단계 - 상기 처리 챔버는 UV 방사 소스를 가짐 -, 및 상기 UV 방사 소스로부터 방출된 자외선 방사를 광 투과 윈도우를 통하여 기판 지지체 상에 배치된 상기 기판으로 투과시키는 단계 - 상기 광 투과 윈도우는 제 1 광 막 층으로 코팅되고, 상기 제 1 광 막 층의 두께는 상기 광 투과 윈도우 아래에 배치되는 상기 기판의 주변부가 상기 기판의 중앙 구역보다 높은 UV 방사 방사도를 수용하도록 조절됨 - 을 포함한다.
또 다른 실시예에서, 자외선 처리 챔버에서 사용되는 광 투과 윈도우가 제공된다. 상기 광 투과 윈도우는 일반적으로 제 1 면 및 제 2 면을 갖는 윈도우 바디를 포함하고, 상기 제 1 면은 상기 제 2 면에 평행하고 대향하며, 상기 윈도우 바디는 상기 자외선 처리 챔버의 진공을 유지하도록 구성되며, 상기 윈도우 바디는 상기 윈도우 바디의 상기 제 1 및/또는 제 2 면들 상에 증착되는 광 막 층을 포함하고, 상기 광 막 층은 반경 방향으로 비-균일한 두께 프로파일을 가지며, 상기 윈도우 바디의 주변 영역에서 상기 광 막 층의 두께는 제 1 광 막 층의 중앙 구역에서보다 비교적 더 두껍고, 상기 광 막 층은 단일 반사 방지 코팅(ARC) 층 또는 대조적인(contrasting) 굴절률의 교번 층들을 갖는 라미네이트된 (laminated) ARC 막 스택을 포함한다.
본 발명의 위에서 열거된 특징들이 상세하게 이해될 수 있도록 하기 위해, 위에 간략히 요약된 본 발명의 더욱 구체적인 설명이 실시예들을 참조하여 이루어질 수 있고, 이들의 일부는 첨부된 도면에 도시된다. 그러나 첨부된 도면은 단지 본 발명의 일반적인 실시예들을 도시할 뿐이며, 따라서 본 발명은 다른 균등하게 효과적인 실시예들에 허용될 수 있기 때문에, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 않아야 함에 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예들이 통합될 수 있는 반도체 처리 시스템의 평면도이다.
도 2는 UV 경화를 위해 구성된 반도체 처리 시스템의 탠덤 처리 챔버의 도이다.
도 3은 2개의 처리 구역들 위에 각각 배치되는 2개의 UV 전구들을 갖는 리드 조립체를 갖는 탠덤 처리 챔버의 부분 측면도이다.
도 4는 리드 조립체가 없는 처리 챔버들 중 하나의 부분의 개략적인 등축 단면도이다.
도 5a는 윈도우 조립체가 없는 도 4에서의 처리 챔버의 개략적인 등축 단면도이다.
도 5b는 도 5a에 도시된 샤워헤드의 단면의 확대도이다.
도 6은 가스 유동 경로를 나타내는 도 5a에서의 처리 챔버의 개략적 단면도이다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 간략화된 UV 진공 윈도우 또는 그 위에 증착된 광 막 층을 갖는 투명 샤워헤드의 단면도들을 도시한다.
도 8은 둥근 기판 위에 램프에 의해 생성된 투광 패턴을 예시적으로 도시하는 종래 기술의 UV 램프의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 그 위에 증착된 광 막 층을 갖는 간략화된 UV 진공 윈도우의 상면도이다.
도 10a는 적외선 흡수 층 및 실질적으로 동일한 높이로 그 위에 증착된 ARC 층을 갖는 도 7b의 UV 진공 윈도우의 개략적 단면도이다.
도 10b는 적외선 흡수 층 및 실질적으로 동일한 높이로 그 위에 증착된 ARC 층을 갖는 UV 진공 윈도우의 개략적 단면도이다.
이해를 용이하게 하기 위해, 동일 참조 부호들이 가능하면 도면들에 공통인 동일 부재들을 명시하기 위해 사용되었다. 일 실시예에서 개시된 엘리먼트들은 특별한 설명 없이 다른 실시예들에서 유리하게 활용될 수 있음이 고려된다.
도 1은 본 발명의 실시예들이 통합될 수 있는 반도체 처리 시스템의 평면도이다.
도 2는 UV 경화를 위해 구성된 반도체 처리 시스템의 탠덤 처리 챔버의 도이다.
도 3은 2개의 처리 구역들 위에 각각 배치되는 2개의 UV 전구들을 갖는 리드 조립체를 갖는 탠덤 처리 챔버의 부분 측면도이다.
도 4는 리드 조립체가 없는 처리 챔버들 중 하나의 부분의 개략적인 등축 단면도이다.
도 5a는 윈도우 조립체가 없는 도 4에서의 처리 챔버의 개략적인 등축 단면도이다.
도 5b는 도 5a에 도시된 샤워헤드의 단면의 확대도이다.
도 6은 가스 유동 경로를 나타내는 도 5a에서의 처리 챔버의 개략적 단면도이다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 간략화된 UV 진공 윈도우 또는 그 위에 증착된 광 막 층을 갖는 투명 샤워헤드의 단면도들을 도시한다.
도 8은 둥근 기판 위에 램프에 의해 생성된 투광 패턴을 예시적으로 도시하는 종래 기술의 UV 램프의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 그 위에 증착된 광 막 층을 갖는 간략화된 UV 진공 윈도우의 상면도이다.
도 10a는 적외선 흡수 층 및 실질적으로 동일한 높이로 그 위에 증착된 ARC 층을 갖는 도 7b의 UV 진공 윈도우의 개략적 단면도이다.
도 10b는 적외선 흡수 층 및 실질적으로 동일한 높이로 그 위에 증착된 ARC 층을 갖는 UV 진공 윈도우의 개략적 단면도이다.
이해를 용이하게 하기 위해, 동일 참조 부호들이 가능하면 도면들에 공통인 동일 부재들을 명시하기 위해 사용되었다. 일 실시예에서 개시된 엘리먼트들은 특별한 설명 없이 다른 실시예들에서 유리하게 활용될 수 있음이 고려된다.
본 발명의 실시예들은 UV 경화를 위해 사용되는 처리 챔버를 제공하는데, 여기서, 탠덤 처리 챔버는 챔버 바디에서 2개의 독립된 그리고 근처의 프로세스 구역들 및 각 프로세스 구역 위에 각각 정렬된 하나 또는 둘 이상의 UV 진공 윈도우들을 갖는 리드를 제공한다. 다양한 실시예들에서, UV 진공 윈도우는 광 막 층의 조성물 및 두께를 조종함으로써 원하는 파장들의 투과를 개선하고 기판에 걸친 UV 방사의 분포를 조절하기 위해 광 막 층으로 코팅될 수 있고, 그에 의해 중앙이 높은 기존의 처리 프로파일을 보상하기 위해 기판의 가장자리-높은 방사도 프로파일을 제공할 수 있다. 광 막 층의 조성물 및 두께는 UV 방사의 입사각, 파장, 및/또는 방사도 세기에 기초하여 맞춰질 수 있다.
예시적인 하드웨어
도 1은 본 발명의 실시예들을 사용할 수 있는 반도체 처리 시스템(100)의 평면도이다. 시스템(100)은 캘리포니아 산타클라라의 Applied Materials, Inc.로부터 상업적으로 구입할 수 있는 300㎜ ProducerTM 처리 시스템의 예시적인 실시예를 도시한다. 처리 시스템(100)은 메인프레임 구조체(101) 상에 지지되는 필요한 처리 설비들을 갖는 독립된(self-contained) 시스템이다. 처리 시스템(100)은 일반적으로 기판 카세트들(109)이 지지되며, 기판들이 로드락 챔버(112) 안으로 로딩되고 로드락 챔버(112)로부터 언로딩되는 프론트 엔드 스테이징(front end staging) 영역(102), 기판 핸들러(113)를 하우징하는 이송 챔버(111), 이송 챔버(111) 상에 장착된 일련의 탠덤 처리 챔버들(106), 및 가스 패널(103)과 같은 시스템(100)의 동작을 위해 필요한 지원 설비들을 하우징하는 백 엔드(back end)(138), 및 배전 패널(105)을 포함한다.
각각의 탠덤 처리 챔버들(106)은 기판들을 처리하기 위한 2개의 프로세스 구역들을 포함한다(도 3 참조). 2개의 프로세스 구역들은 공통의 가스 공급부, 공통의 압력 제어부, 및 공통의 프로세스 가스 배출/펌핑 시스템을 공유한다. 시스템의 모듈 설계는 임의의 하나의 구성에서 임의의 다른 구성으로의 급속한 변환을 가능하게 한다. 챔버들의 배열 및 조합은 특정 프로세스 단계들을 수행하는 목적들을 위해 변경될 수 있다. 임의의 탠덤 처리 챔버들(106)은 기판상의 저 k 물질의 경화 프로세스에서 및/또는 챔버 세정 프로세스에서 사용하기 위한 하나 또는 둘 이상의 자외선(UV) 램프들을 포함하는 이하에서 설명되는 바와 같은 본 발명의 양상들에 따른 리드를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 모든 3개의 탠덤 처리 챔버들(106)은 UV 램프들을 갖고, 최대 수율을 위해 병렬로 작동하기 위한 UV 경화 챔버들로서 구성된다.
모든 탠덤 처리 챔버들(106)이 UV 경화 챔버들로서 구성되지 않는 대안적인 실시예에서, 시스템(100)은 화학적 기상 증착(CVD), 물리적 기상 증착(PVD), 식각 등과 같은 다양한 다른 공지된 프로세스들을 수용하기 위해 공지된 지원 챔버 하드웨어를 갖는 하나 또는 둘 이상의 탠덤 처리 챔버들로 적응될 수 있다. 예를 들면, 시스템(100)은 저 유전율(k) 막과 같은 물질들을 기판들 상에 증착하기 위한 CVD 챔버로서 탠덤 처리 챔버들(106) 중 하나로 구성될 수 있다. 이러한 구성은 연구 및 개발 제조 활용을 극대화하고, 바람직하다면 증착된 그대로의(as-deposited) 막들이 대기에 노출되는 것을 제거할 수 있다.
중앙 처리 유닛(CPU)(144), 메모리(142) 및 지원 회로들(146)을 포함하는 제어기(140)는 본 발명의 프로세스들의 제어를 용이하게 하기 위해 반도체 처리 시스템(100)의 다양한 컴포넌트들에 연결된다. 메모리(142)는 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 플로피 디스크, 하드 디스크, 또는 반도체 처리 시스템(100) 또는 CPU(144)에 로컬 또는 원격인 임의의 다른 형태의 디지털 스토리지와 같은 임의의 컴퓨터-판독가능 매체일 수 있다. 지원 회로들(146)은 종래의 방식으로 CPU를 지원하기 위해 CPU(144)에 연결된다. 이러한 회로들은 캐시, 전력 공급부들, 클록 회로들, 입력/출력 회로 및 서브시스템들 등을 포함한다. 메모리(142)에 저장된 소프트웨어 루틴 또는 일련의 프로그램 명령들은, CPU(144)에 의해 실행되는 경우, UV 경화 탠덤 처리 챔버들(106)이 본 발명의 프로세스들을 수행하도록 한다.
도 2는 UV 경화를 위해 구성된 반도체 처리 시스템(100)의 탠덤 처리 챔버들(106) 중 하나를 도시한다. 탠덤 처리 챔버(106)는 바디(200), 및 바디(200)에 힌지결합(hinged)될 수 있는 리드(202)를 포함한다. 챔버 바디(200)는 알루미늄으로 이루어질 수 있다. 하우징들(204)의 내부를 통하여 냉각 공기를 통과시키기 위한 배출구들(208)과 함께 유입구들(206)에 각각 연결된 2개의 하우징들(204)이 리드(202)에 연결된다. 중앙 가압형(central pressurized) 공기 소스(210)는 임의의 UV 램프 벌브들 및/또는 탠덤 처리 챔버(106)와 관련된 벌브들을 위한 전원들(214)의 적절한 동작을 보장하기 위해 충분한 유량의 공기를 유입구들(206)에 제공한다. 하우징들(204)의 각각은 전원들(214)로부터 마이크로파 전력을 수용하기 위해 전원들(214) 근처의 개구(215)를 포함한다. 배출구들(208)은 하우징들(204)로부터의 배기 공기를 수용하는데, 배기 공기는 벌브 선택에 따라, UV 벌브들에 의해 잠재적으로 생성되는 오존을 제거하기 위한 스크러버(scrubber)를 포함할 수 있는 공통의 배기 시스템(212)에 의해 수집된다.
도 3은 리드(202), 하우징들(204) 및 전원들(214)을 갖는 탠덤 처리 챔버(106)의 부분 단면도를 도시한다. 하우징들(204)의 각각은 바디(200) 내에 한정된 2개의 처리 구역들(300) 위에 각각 배치된 더 많은 UV 램프 벌브들(302) 중 각각 하나를 덮는다. 처리 구역들(300)의 각각은 처리 구역들(300) 내의 기판(308)을 지지하기 위한 페디스털(306)과 같은 가열 기판 지지체를 포함한다. 페디스털들(306)은 세라믹 또는 알루미늄과 같은 금속으로 제조될 수 있다. 페디스털들(306)은 바디(200)의 바닥부를 통해 연장되고, 처리 구역들(300)에서의 페디스털들(306)을 UV 램프 벌브들(302)을 향하여 그리고 UV 램프 벌브들(302)로부터 떨어지게 이동시키기 위해 구동 시스템들(312)에 의해 동작되는 스템(stem)들(310)에 연결된다. 구동 시스템들(312)은 또한 기판 조도의 균일성을 더 향상시키기 위해 경화 동안 페디스털들(306)을 회전 및/또는 병진시킬 수 있다.
일반적으로, 수은 마이크로파 아크 램프들, 펄스형 크세논 섬광 램프들 또는 고효율 UV 발광 다이오드 어레이들과 같은 임의의 UV 소스가 사용될 수 있다. UV 램프 벌브들(302)은 전원들(214)에 의한 여기를 위해 크세논(Xe) 또는 수은(Hg)과 같은 하나 또는 둘 이상의 가스들로 충진된 밀봉 플라즈마 벌브들이다. UV 램프 벌브들(302)이 UV 소스로서 사용되는 일 실시예에서, UV 램프 벌브들(302)은 전원들(214)이 전극에 대한 회로 및/또는 직류(DC) 또는 펄스형 DC와 같은 전류 공급부들에 해당하도록 그 안에 전극 또는 필라멘트를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 전원들(214)은 UV 램프 벌브들(302) 내에 가스들을 여기시킬 수 있는 무선 주파수(RF) 에너지 소스들을 포함할 수 있다.
기판 조도의 균일성을 향상시키기 위한 다양한 개념들은 입사광의 파장 분포, 회전 및 주기적 병진(스위핑(sweeping))을 포함하는 기판 및 램프 헤드의 상대 운동, 및 램프 반사기 형상 및/또는 위치의 실시간 수정을 변경하기 위해 또한 사용될 수 있는 램프 어레이들의 사용을 포함한다. 애플리케이션에 따라, 벌브들(302)은 170㎚ 내지 400㎚의 광대역의 파장들에 걸쳐 광을 방출하도록 선택된다. 본 발명의 일 실시예에서, 벌브들(302)은 185㎚ 내지 255㎚의 파장들에서 광을 방출한다. 벌브들(302) 내에 사용을 위해 선택된 가스들은 방출된 파장들을 결정할 수 있다. 단일 벌브들이 도시되지만, UV 램프 벌브들의 어레이가 배치될 수 있다. UV 램프들의 어레이는 단일 전원 또는 개별 전원들에 의해 전원공급되는 단지 2개의 벌브들만을 포함할 수 있다. 일 양상에서, UV 램프들의 어레이는 제 1 파장 분포를 방출하는 제 1 벌브 및 제 2 파장 분포를 방출하는 제 2 벌브를 포함한다. 경화 프로세스는 따라서, 도 7a 내지 도 7d 및 도 9와 함께 아래에 논의되는 바와 같이, 가스 유동들, 조성물, 압력, 기판 온도 및/또는 UV 진공 윈도우 또는 투명 샤워헤드 표면들 상의 다양한 코팅 프로파일들에서의 조정들 외에 주어진 경화 챔버 내에 다양한 램프들에 의한 다양한 시퀀스들의 조도를 한정함으로써 제어될 수 있다. 게다가, 다중-경화 챔버 시스템에 대하여, 경화 프로세스는 이들의 각각이 램프 스펙트럼, 기판 온도, 분위기 가스 조성물 및 이들 각각이 사용되기 위한 경화의 특정 부분에 대한 압력과 같은 파라미터들에 대하여 독립적으로 제어되는 텐뎀 경화 챔버들의 각각에서의 처리들의 시퀀스들을 한정함으로써 더 개선될 수 있다.
기판들은 기판(308) 상에 증착된 유전체 막들의 후처리 경화를 수행하기 위해 처리 구역(300) 안으로 제공된다. 막들은, 예를 들면, 막 내에서 실리콘 백본(backbone) 구조 및 탄소를 포함하는 포로겐을 갖는 저-k 유전체 막들일 수 있다. 동작시, UV 램프 벌브들(302)로부터 방출된 UV 광은 리드(202)에서의 개구들에 배치된 하나 또는 둘 이상의 UV 진공 윈도우들(314)을 통과함으로써 처리 구역들(300) 안으로 진입한다. UV 진공 윈도우(314)는 OH 없는 합성 석영 유리로 이루어질 수 있고, 균열 없이 진공을 유지하기 위한 충분한 두께(예를 들면, 1 인치)를 가질 수 있다. UV 진공 윈도우(314)는 약 200㎜ 내지 약 375㎜의 직경 및 약 25.4㎜의 두께를 가질 수 있다. UV 진공 윈도우(314)의 표면은 단일 반사 방지 코팅(ARC) 층 또는 대조적인 굴절률의 교번 층들을 갖는 라미네이트된 ARC 막 스택으로 증착될 수 있다. UV 진공 윈도우(314)의 표면은 약 1.2 내지 약 3.6 마이크로인치(μin)의 원하는 표면 피니쉬(finish)를 제공하기 위해 연마될 수 있다. 일 실시예에서, UV 진공 윈도우(314)는 대략 150㎚에 이르기까지의 UV 광을 투과시키는 용융 실리카이다. 리드(202)가 바디(200)에 대해 밀봉하고, 윈도우들(314)이 리드(202)에 대해 밀봉되기 때문에, 처리 영역들(300)은 대략 1 Torr 내지 대략 650 Torr의 압력들을 유지할 수 있는 체적들을 제공한다. 처리 또는 세정 가스들은 그 다음 2개의 유입 통로들(316) 중 각각 하나를 통하여 처리 영역들(300)에 진입하고, 공통의 배출 포트(318)를 통하여 처리 영역들(300)을 빠져나간다. 게다가, 하우징들(204)의 내부에 공급되는 냉각 공기는 벌브들(302)을 지나서 순환하지만, UV 진공 윈도우들(314)에 의해 처리 영역들(300)로부터 분리된다. UV 노출 후에, 탄소 결합들이 깨지고, 탄소는 막으로부터 빠져나가며, 실리콘 백본을 남기고, k값을 감소시키며 막의 전류 운송 능력을 감소시키는 다공성을 증가시킨다.
하우징들(204)은 이색성(dichroic) 막으로 코팅된 주조 석영 라이닝(cast quartz lining)(304)(주로 반사기로 기능함)에 의해 한정된 내부 포물선(parabolic) 또는 타원형 표면을 포함할 수 있다. UV 램프 벌브들(302)은 UV 램프 벌브들(302)로부터 방출된 UV 광을 반사시키는데 사용된 석영 라이닝들(304)에 의해 부분적으로 둘러싸인다. UV 광은 석영 라이닝들(304)에 의해 처리 구역(300) 안으로 향하는 UV 광의 패턴에 기초하여 경화 프로세스들뿐만 아니라 챔버 세정 프로세스들에 적합하도록 형상화된다. 석영 라이닝들(304)은 내부 포물선 표면의 형상을 이동 및 변경함으로써 각각의 프로세스 또는 작업에 보다 적합하도록 조절할 수 있다. 게다가, 석영 라이닝들(304)은 이색성 막으로 인해 벌브들(302)에 의해 방출된 적외선 광을 투과시키고 자외선 광을 반사시킬 수 있다. 이색성 막은 일반적으로 교번하는 높은 및 낮은 굴절률을 갖는 다양한 유전체 물질들로 구성된 주기적 다층막을 구성한다. 코팅이 비-금속성이기 때문에, 주조 석영 라이닝들(304)의 후면 상에 하향으로 입사하는 전원들(214)로부터의 마이크로파 방사는 조절된 층들과 크게 상호작용하지 않거나, 또는 조절된 층들에 의해 흡수되지 않으며, 벌브들(302)에서의 가스를 이온화하기 위해 쉽게 투과된다.
일 실시예에서, 기판 평면에서의 조도의 균일성의 향상은 UV 램프에 의해 생성된 실질적으로 직사각형 노출 패턴이 기판의 주변에서 조도 손실을 보상하도록 경화 동안 UV 램프를 기판의 중앙에 대하여 회전시킴으로써 달성될 수 있다. 다른 실시예에서, 경화 및/또는 세정 동안 석영 라이닝들(304)을 회전시키거나 그렇지 않으면 주기적으로 이동시키는 것은 또한 기판 평면에서의 조도의 균일성을 향상시킬 수 있다. 대안적으로, 석영 라이닝들(304)이 벌브들(302)에 대하여 정지되는 반면, 전체 하우징들(204)은 기판들(308) 위를 회전하거나 주기적으로 병진할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 페디스털들(306)에 의한 기판들(308)의 회전 또는 주기적인 병진은 애플리케이션의 요구조건들에 따라 조도 및 경화 균일성을 향상시키기 위해 기판들(308)과 벌브들(302) 사이의 상대 운동을 제공한다.
처리 챔버의 전반에 걸친 가스 유동 프로파일의 제어를 가능하게 하기 위해, UV 챔버, 램프 가열 챔버, 또는 "광" 에너지가 바로 기판(308) 상에 또는 위에서 막을 처리하거나 반응을 촉진시키기 위해 사용되는 다른 챔버에서 처리되고 있는 기판(308)에 걸친 특정 가스 유동 프로파일 분포를 가능하게 하는 하드웨어의 설계. 도 4에 도시된 바와 같이, 윈도우 조립체는 UV 진공 윈도우(412)를 지지하기 위해 처리 챔버(400) 내에 위치된다. 윈도우 조립체는 바디(200)의 일부 상에 위치되고, UV 광이 UV 램프 벌브들(302)로부터 통과할 수 있는 UV 진공 윈도우(412)를 지지하는 진공 윈도우 클램프(410)를 포함하는데, 이는 바디(200) 위의 리드 조립체의 일부이다. UV 진공 윈도우(412)는 UV 램프 벌브들(302)과 같은 UV 방사 소스와 페디스털(306) 사이에 위치된다. UV 방사 소스는 페디스털(306)로부터 공간을 두고 떨어지고, 자외선 방사를 생성하여 페디스털(306) 상에 위치된 기판(308)으로 투과하도록 구성된다.
일 실시예에서, 투명 샤워헤드(414)는 처리 구역(300) 내에 그리고 UV 진공 윈도우(412)와 페디스털(306) 사이에 위치된다. 투명 샤워헤드는 진공 윈도우(412)와 투명 샤워헤드(414) 사이의 상부 처리 구역(320)(도 5a)을 한정하고, 투명 샤워헤드(414)와 페디스털(306) 사이의 하부 처리 구역(322)을 더 한정한다. 투명 샤워헤드(414)는 상부 처리 구역(320)이 하부 처리 구역(322)과 유체 통신하도록 그것을 통하여 형성된 하나 또는 둘 이상의 통로들(416)을 갖는다. 통로들(416)은 거친 표면(418)을 가질 수 있고, 종종 "반투명(frosted)"으로 지칭되며 그래서 통로들(416)은 완전하게 투명하지 않은데, 이는 그렇지 않으면 잠재적으로 기판(308) 상의 새도우(shadow)를 초래하고, 막의 적합한 경화를 악화시킬 수 있다. 반투명 통로들(416)은 UV 광을 확산시키고 그래서 처리 동안 기판(308) 상의 광 패턴이 없다.
투명 샤워헤드(414)는 UV 광이 기판(308)에 도달하기 위해 통과할 수 있는 제 2 UV 윈도우로서 기능할 수 있다. 제 2 UV 윈도우로서, 샤워헤드(414)는 기판상에 막을 경화하기 위해 원하는 광의 파장들에 대해 투명할 수 있다. 투명 샤워헤드는 석영 또는 사피아어와 같은 다양한 투명 물질들로 형성될 수 있다. 통로들(416)은 처리 구역(300) 내에 적합하도록 투명 샤워헤드(414)를 형성하고 형상화하기 위해 석영 조각에 의해 홀들을 천공함으로써 형성될 수 있다. 석영 조각의 표면은 불꽃 연마될 수 있는 한편, 천공된 홀들은 거친 표면(418)(도 5b)을 형성하기 위해 식각될 수 있다. 통로들(416)의 크기 및 밀도는 기판 표면에 걸친 원하는 유동 특성들을 달성하기 위해 균일 또는 비-균일일 수 있다. 통로들(416)은 기판(308)에 걸친 반경 면적당 유동이 균일하거나 가스 유동이 기판(308)의 중앙 또는 가장자리로 차별적일 수 있는 균일 유동 프로파일을 가질 수 있다.
알루미늄 산화물로 이루어진 가스 분배 링(420)은 UV 챔버의 측벽에 근접한 처리 구역(300) 내에 위치된다. 가스 분배 링(420)은 베이스 분배 링(421) 및 가스 유입구 링(423)을 포함할 수 있다. 베이스 분배 링(421)은 하나 또는 둘 이상의 가스 분포 링 통로들(426)을 가질 수 있다. 하나 또는 둘 이상의 가스 분포 링 통로들(426)은 가스 분배 링(420)의 내부 공동(424)과 상부 처리 구역(320)을 연결하여, 투명 샤워헤드(414) 위의 내부 공동(424)과 상부 처리 구역(320) 사이의 가스 유동 경로를 형성한다. 가스 배출구 링(430)은 상대적으로 가스 분배 링(420) 및 투명 샤워헤드(414) 아래에서 UV 챔버의 측벽에 근접한 처리 구역(300) 내에 위치된다. 가스 배출구 링(430)은 또한 가스 배출구 링(430)의 내부 공동(434)과 하부 처리 구역(322)을 연결하는 하나 또는 둘 이상의 가스 배출구 통로들(436)을 갖고, 이는 하부 처리 구역(322)과 가스 배출 내부 공동(434) 사이의 가스 유동 경로를 형성한다.
도 6은 가스 유동 경로를 나타내는 도 5a에서의 처리 챔버의 개략적인 단면도를 도시한다. 퍼지 가스 또는 다른 유형들의 가스들은 투명 샤워헤드(414)를 통하여 UV 진공 윈도우(412)와 투명 샤워헤드(414) 사이의 상부 처리 구역(320) 안으로, 그리고 투명 샤워헤드(414)로부터 기판을 향해 아래로 분사될 수 있다. 통로들(416,426,436)의 크기 및 가스 유량들은 배압(back pressure)이 기판(308)을 향한 아래로의 안정된 유동을 형성하도록 조정될 수 있다. 가스 유동은 위로부터 기판으로 밀려오고, 동심으로 확산되며, 가스 배출구 통로들(436)을 통하여 그리고 펌프(610)로 하부 처리 영역(322)을 나간다. 화살표들(605)은 가스 분배 링(420)으로부터 투명 샤워헤드(414)를 통하여 기판(308) 위로, 가스 배출구 링(430)을 통하여 그리고 챔버(400)를 나가는 가스 유동 경로를 도시한다. 일 예에서, 가스는 가스 유입구 링(423)에 형성된 가스 유입구로 진입할 수 있고, 가스 분포 링 내부 채널(424)을 통하여 가스 배출구 링(430)의 통로들(426) 밖으로 유동할 수 있다. 가스는 투명 샤워헤드(414) 위의 체적, 예를 들면, 상부 처리 구역(320)을 채우고, 샤워헤드 통로(416)를 통하여 유동한다. 가스는 그 다음 기판(308)에 걸쳐 동심으로 그리고 반경 방향으로 가스 배출구 통로들(436)로 유동한다. 가스는 그 다음 하부 처리 영역(322)으로부터 배출되고, 가스 배출구 링 내부 채널(434)에 진입하며, 내부 채널(434)을 통하여 유동하고, 가스 배기 포트(317) 안으로 그리고 펌프(610)로 가스 배출구(438)를 나간다.
통로들(416,426,436)의 밀도 및 크기는 원하는 바와 같은 가스 유동 속도를 증가하거나 감소하도록 조정될 수 있다. 투명 샤워헤드(414)에서의 통로들(416)의 패턴에 따라, 유동은 균일하거나(기판 면적에 비례하여) 중앙 또는 가장자리를 향하여 차별적일 수 있다. 따라서 가스 유동 프로파일은 원하는 균일한 또는 비-균일한 분포를 제공하기 위해 기판(308)에 걸쳐 제어될 수 있다. 게다가, 기판(308)에 걸친 온도 프로파일은 또한 균일하거나 비-균일하게 되도록 제어될 수 있고, 기판에 걸친 균일한 가스 유동 및 온도 프로파일들을 생성할 뿐만 아니라, 원하는 비-균일한 가스 및 온도 프로파일을 생성 및 제어하는 능력을 제공할 수 있다. 윈도우 조립체, 특히, 투명 샤워헤드(414) 및 관련된 컴포넌트들의 더 상세한 설명/장점들은 공동으로 양도되고, Baluja 등에 의해 2011년 9월 29일자로 출원된 미국 특허 출원번호 제13/248,656호(대리인 사건 번호 15632)에 더 설명되며, 이는 그 전체가 참조로서 통합된다.
선택적으로 코팅된
UV
윈도우
앞서 나타낸 바와 같이, 종래의 UV 경화 프로세스는 기판의 일부 부분들이 프로세스 동안 UV 램프(10)에 의해 생성된 직사각형의 투광 패턴의 경계들 밖으로 떨어질 수 있다는 사실(도 8 참조)에 기인하여 기판 평면에서 비-균일한 UV 조도 세기 중앙-대-가장자리를 산출한다. 게다가, 하우징들(14) 및 반사기들의 사용은 불가피하게 UV 진공 윈도우의 표면상에 입사되는 광들을 산출할 수 있는데, 이는 광들이 UV 진공 윈도우를 통하여 이동하는 경우 인터페이스들에서의 "반사 손실"을 초래하고, 따라서 기판상의 중앙 대 가장자리 처리 비-균일성에 부정적인 영향을 끼친다. 사안을 해결하기 위해, 본 발명자들은 UV 방사의 차단 없이 기판의 가장자리-높은 방사도 프로파일을 제공하기 위한 다양한 접근법들을 제안해왔다. 도 7a 내지 도 7d에 도시된 바와 같은 광 코팅 층은 비율로 도시되지 않고 설명의 목적을 위해 과장되었음이 이해되어야 한다.
다양한 실시예들에서, 광 코팅 층은 원하는 파장들의 투과를 개선하고 기판에 걸친 UV 방사의 분포를 조절하기 위해 UV 진공 윈도우(314)의 일 측 또는 양측들 상에 선택적으로 증착된다. 일 예에서, 광 코팅 층은 UV 진공 윈도우(314)의 상측(UV 소스를 대향하는) 상에 증착된다. 광 코팅 층은 유기 또는 유전체 물질일 수 있다. 일 실시예에서, 광 코팅 층은 UV 방사가 UV 진공 윈도우(314)를 통과하는 경우 반사를 감소시키기 위해 사용되는 반사 방지 코팅(ARC)이다. 광 코팅 층은 이들 층의 양 경계들로부터 반사된 광파들이 서로 상쇄할 수 있도록 투명 층일 수 있다. ARC 층은 일반적으로 위상 소거 및 반사된 광의 흡수를 야기하기 위해 ARC 물질의 3개의 양상들 - ARC의 굴절률(n), 흡수 계수(k), 및 두께(t)에 의해 임의의 반사된 광파들을 감소시키거나 제거하도록 선택된다. 요구되는 n, k, 및 t 값들은 그 아래 물체의 두께 및 속성들에 따라 변할 수 있고, 아래에 설명되는 바와 같이, 각각의 특정 애플리케이션에 대해 조정을 필요로 할 수 있다. ARC 층은 따라서 하나의 매체로부터 다른 매체로 더 부드러운 전이를 제공하고, 심지어 선택된 파장에서 0 반사를 제공하도록 사용될 수 있다.
UV 진공 윈도우(314)를 통한 방사 전력의 분포는 방사의 입사각, 파장, 및/또는 방사도 세기에 기초하여 UV 진공 윈도우(314) 상에 증착된 ARC 층의 조성물 및 두께를 조정함으로써 제어될 수 있다. ARC 층의 두께는 방사도 세기 및 입사각에 대한 UV 방사도 프로파일을 변경하기 위해 중앙 대 가장자리 조절될 수 있다. ARC 층의 두께는 원하는 파장 스펙트럼에 걸친 흡수를 극대화하기 위해 그것의 굴절률에 적합하도록 조절될 수 있다. 일 실시예에서, ARC 층은 기판의 가장자리-높은 방사도 프로파일을 갖는 중앙-대-가장자리 처리 비-균일성을 제공하는 방식으로 UV 진공 윈도우(314) 상에 증착될 수 있다. ARC 층은 IR, 가시, 또는 UV와 같은 넓은 범위의 주파수들에서의 방사 파장(단일 또는 다수의 파장들에서)에 따라 단일막 층 또는 대조적인 굴절률의 교번 층들을 갖는 라미네이트된 ARC 막 스택일 수 있다. 즉, ARC 층은 더 넓은 통과 대역에 걸친 관심의 파장들에 대한 더 우수한 투과를 획득하기 위해 대역 통과 필터로서 기능할 수 있다. ARC 층의 코팅 속성들은 ARC 층의 정반대의 효율이 방사의 입사각에 의해 변하도록 왜곡될 수 있다. 중앙에서의 UV 방사가 UV 진공 윈도우/ARC 층에 대해 더 정상적하고, 가장자리에서의 UV 방사가 더 완곡하기 때문에, 비-균일한 코팅은 높은 중앙-대-가장자리 보상 프로파일을 초래할 것이다. 비-균일한 ARC 층 중앙-대-가장자리는 특정 입사각들에 대하여 반경을 따라 최적화될 수 있는데, 이는 결과적으로 경화 속도가 그 아래 배치된 기판에 의해 수용되는 방사의 양에 비례하기 때문에, UV 진공 윈도우를 투과하는 방사의 양, 따라서 아래에 배치되는 기판에 걸친 방사의 분포를 제어한다.
기판의 가장자리-높은 방사도 프로파일을 제공하기 위해, 도 7a에 도시된 일 실시예에서, ARC 층(702)은 가장자리에서의 ARC 층의 두께가 반경 방향으로 UV 진공 윈도우(314)의 중앙 구역에서보다 비교적 두껍게 되는 방식으로 UV 진공 윈도우(314) 상에 증착될 수 있고, 그래서, 중앙이 높은 기존의 처리 비-균일성 사안을 보상하기 위해 UV 진공 윈도우(314) 아래에 배치된 기판(미도시)의 주변부가 중앙보다 높은 UV 방사도를 수용한다. 임의의 적합한 기법이 이러한 비-균일한 두께 프로파일을 획득하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 새도우 프레임 등(미도시)이 UV 진공 윈도우(314)의 중앙 구역을 증착하는 물질로부터 마스크하기(mask) 위해 증착 동안 사용될 수 있다. 대안적으로, 마스킹 물질(미도시) 등이 UV 진공 윈도우(314) 상에 가장자리-높은 ARC 층을 달성하기 위해 ARC 층의 증착 이전에 상측(314A) 상에 그리고 UV 진공 윈도우(314)의 주변부 둘레에 배치될 수 있다. 어떠한 경우에도, ARC 층(7020)의 전체 두께는 약 50㎚ 내지 약 1000㎚와 같은 약 30㎚ 내지 약 3000㎚로 제어될 수 있다. 일 실시예에서, ARC 층(702)의 전체 두께는 UV 진공 윈도우(314)의 중앙 구역에서 약 20㎚ 내지 약 800㎚로 변경할 수 있고, 두께는 중앙 구역으로부터 전체 두께가 약 80㎚ 내지 약 2000㎚의 범위인 주변부로 점진적으로 증가할 수 있다. ARC 층(702)은 원하는 두께 프로파일 및/또는 막 거칠기를 획득하기 위해 더 연마되거나 마무리될 수 있다. ARC 층은 UV 진공 윈도우(314)의 상측(314A) 및/또는 하측(314B) 상에 증착될 수 있다.
대안적인 실시예에서, ARC 층은 도 7b에 도시된 바와 같은 코팅되지 않은 UV 진공 윈도우(314)의 중앙을 남겨두고 UV 진공 윈도우(314)의 주변부 구역에서 증착될 수 있다. 이는 종래의 리소그래피 및 식각 프로세스와 같은 임의의 적합한 기법들에 의해 실시될 수 있다. 예를 들면, 레지스트 마스크 패턴(미도시)이 적합한 화학적 부식제를 이용하여 원하는 패턴들을 현상하고 ARC 층으로 전달하기 위해, ARC 층(704)의 표면상에 도포될 수 있고, 그에 의해 ARC 층(704)의 중앙 구역에 하나 또는 둘 이상의 개구들을 획득한다. ARC 층(704)에 의해 코팅되지 않은 중앙 구역(706)을 갖는 예시적인 UV 진공 윈도우(314)의 상면도가 도 9에 도시된다. 중앙 구역(706)이 코팅되지 않은 원 형상으로 도시되지만, 중앙 구역(706)은 임의의 원하는 형상일 수 있다. UV 진공 윈도우(314)의 전체 면적에 대한 코팅이 없는 중앙 구역(706)의 비율은 약 60% 내지 약 85%와 같은 약 30% 내지 약 95%일 수 있는데, 이는 기판상의 원하는 방사도 및/또는 UV 램프의 배열에 따라 변할 수 있다. UV 진공 윈도우(314)가 약 375㎜의 직경 "B" 및 약 25.4㎜의 두께를 갖는 일 실시예에서, 코팅이 없는 중앙 구역(706)은 직경 "A"가 약 50㎜ 내지 약 100㎜, 예를 들면, 직경이 80㎜일 수 있다.
ARC 층(702,704)은 PVD, CVD, 또는 다른 적합한 증착 기법들에 의해 UV 진공 윈도우(314)의 상측(314A) 및 하측(314B) 상에 형성될 수 있다. ARC 층(702,704)은 원하는 막 투과율 및 굴절률을 갖는 임의의 물질일 수 있다. ARC 층(702,704)은 공기의 굴절률과 UV 진공 윈도우(314)의 굴절률 사이의 굴절률을 갖도록 선택될 수 있다. 일 실시예에서, ARC 층(702,704)은 약 1.1의 굴절률을 갖도록 선택된다. 다양한 실시예들에서, ARC 층(702,704)은 폴리아미드 등과 같은 유기 반사 방지 코팅, 또는 실리콘 질화물, 티타늄 산화물, 비정질 탄소 물질 등과 같은 유전체 반사 방지 코팅을 포함할 수 있는데, 이는 UV 진공 윈도우(314)를 통하여 그 아래 배치된 기판(308)으로의 광의 투과를 돕도록 사용될 수 있다. 실리콘 산질화물(SiON), 주석 산화물(SnO2), 실리콘 산화물(SiO2), 또는 이들의 조합들과 같은 다른 적합한 물질들이 또한 ARC 층(702,704)에 대해 사용될 수 있다.
ARC 층이 UV 진공 윈도우(314) 상에 형성된 후, ARC 층(702,704)의 표면은 원하는 표면 피니쉬, 예를 들면, 약 1.2마이크로인치(μin) 내지 3.6마이크로인치(μin) 피니쉬를 갖는 막을 제공하기 위해 연마될 수 있다. 바람직한 피니쉬/거칠기를 갖는 표면이 UV 진공 윈도우(314)를 통하여 그 아래 배치된 기판(308)으로 전달될 수 있는 광을 가두는 것을 도울 수 있다고 생각된다. ARC 층(702,704)의 표면은 연마 유체, 예를 들면, CeO2 또는 Al2O3에 의해 CMP 연마될 수 있다. 대안적으로, ARC 층(702,704)의 표면은 해당 기술분야에서 임의의 적합한 이용가능한 방식에 의해 기계적으로 연삭(abrade) 및/또는 연마될 수 있다. 일 실시예에서, ARC 층(702,704)은 약 25 Ra 내지 50 Ra, 예를 들면, 약 30 Ra의 평균 막 거칠기를 가지도록 표면 마무리된다.
도 7c에 도시된 또 다른 실시예에서, 상이한 굴절률의 교번 층들을 포함하는 막 스택의 ARC 층(707)은 단지 특정 스펙트럼을 갖는 광만이 통과할 수 있도록 UV 진공 윈도우(314)의 상측(314A) 상에 형성될 수 있다. ARC 층(707)은 층의 물질/굴절률이 IR을 반사시키고 UV가 통과하게 하도록(또는 그 반대로) 특별하게 선택되는 대역 통과 필터로서 기능할 수 있고, 그에 의해 UV 진공 윈도우(314)를 투과하는 광의 양을 제어함으로써 막 균일성을 조절하며, 이는 결국 경화 속도에 영향을 미친다. 경화 속도는 일반적으로 기판에 의해 수용되는 광의 양에 비례한다. 일 예에서, ARC 층(707)은 일반적으로 UV 진공 윈도우(314)의 상측(314A) 상에 형성되는 제 1 층(708) 및 제 2 층(710)을 포함한다. 제 1 및 제 2 층(708,710)은 도 7a 및 도 7b에 대하여 위에서 논의된 임의의 물질들로부터 선택될 수 있다. 제 1 층(708)은 실리콘 산화물 층(SiO2)일 수 있고 제 2 층(710)은 주석 산화물(TiO2) 층 또는 주석 산화물 층(SnO2)이며 또는 그 반대이다. 일 예에서, ARC 층(707)에 형성된 제 1 층(708)은 실리콘 산화물 층(SiO2)이고 제 2 층(710)은 티타늄 산화물(TiO2) 층이다. 다른 예에서, 막 스택은 반복된 실리콘 산화물(SiO2) 및 티타늄 산화물(TiO2) 층들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 막 스택은 UV 진공 윈도우(314) 상에 연속적으로 형성되는, 제 1 실리콘 산화물(SiO2) 층 및 제 1 티타늄 산화물(TiO2) 층의 제 1 쌍 및 제 2 실리콘 산화물 층(SiO2) 및 제 2 티타늄 산화물(TiO2) 층의 제 2 쌍을 가질 수 있다. 실리콘 산화물 층(SiO2)의 제 1 층 및 티타늄 산화물(TiO2) 층의 제 2 층은 필요한 횟수만큼 반복적으로 형성될 수 있다.
다양한 실시예들에서, ARC 층(707)의 제 1 및 제 2 층(708,710)의 두께는 그것들이 특정 방사의 1/4 또는 1/2 파장의 증분들로 도포되는 위치로 제어될 수 있다. 제 1 층(708)은 약 10㎚ 내지 약 3000㎚의 두께를 가질 수 있고 제 2 층(710)은 약 5㎚ 내지 약 2000㎚의 두께를 가질 수 있다. ARC 층의 전체 두께는 약 50㎚ 내지 약 1000㎚와 같은 약 30㎚ 내지 약 3000㎚로 제어될 수 있다. 원한다면, ARC 층의 막 스택은 비-균일성 두께 프로파일을 제공하기 위해 도 7a 및 도 7b에 대하여 위에서 언급된 바와 유사한 방식으로 형성될 수 있다.
도 7a 내지 도 7c에서 논의된 다양한 접근법들은 광들이 투명 샤워헤드(414)를 통하여 이동하는 경우 광 반사에 의해 초래되는 투과 효율 손실을 보상하기 위해 투명 샤워헤드(414)(도 4)에 유사하게 적용될 수 있다. 투명 샤워헤드(414)의 상측(414a) 및/또는 하측(414b)은, 도 7d에 도시된 바와 같이, 원하는 파장들의 투과 효율로 광 막 층(712)에 의해 코팅될 수 있다. 광 막 층(712)은, 도 7a 내지 도 7c에 대하여 위에서 논의된 바와 같이, 반사 방지 코팅(ARC) 또는 막 스택일 수 있다. 대안적으로, 광 막 층(712)은 UV를 반사하고 IR이 통과하게 하기 위한 이색성 코팅일 수 있다. 광 막 층(712)은 PVD, CVD 또는 다른 적합한 증착 기법들에 의해 형성될 수 있다.
원하는 파장들의 투과 그리고 따라서 기판에 걸친 UV 방사의 분포를 위해 사용된 다양한 접근법들에 더하여, 본 발명자들은 또한 적외선 흡수 층이 액체 기반 전구체들, 잔류물들, 또는 기판으로부터 기체를 뺀 포로겐들의 UV 경화 프로세스 동안 UV 진공 윈도우(314) 상의 액화를 방지하기 위해 UV 진공 윈도우(314)의 주변 영역에 증착될 수 있음을 발견하였다.
도 10a에서 도시된 일 실시예에서, ARC 층(704)으로 코팅되지 않은 중앙 구역(706)(도 7b 및 도 9)을 갖는 UV 진공 윈도우(314)가 제공되고 적외선 흡수 층(1002)이 ARC 층(704)의 주변 영역에 증착될 수 있다. 새도우 프레임 등(미도시)은 증착 동안 UV 진공 윈도우(314)의 중앙 영역을 ARC 층(707)의 중앙 부분(코팅되지 않은 중앙 구역(706)을 포함하는) 상에 물질을 증착하는 것으로부터 마스크하기 위해 사용될 수 있다. 적외선 흡수 층(1002)은 적외선 에너지를 흡수하여 온도가 증가하고 UV 진공 윈도우(314)를 전구체들의 또는 잔유물들의 액화 온도 위의 온도로 가열한다. 따라서 기화된 전구체들/잔유물들의 임의의 액화가 방지된다.
UV 진공 윈도우(314)가 약 375㎜의 직경을 갖는 경우, ARC 층(704)이 남아있지 않은 중앙 구역(706)은 직경이 약 50㎜ 내지 약 100㎜, 예를 들면, 직경이 80㎜일 수 있고, ARC 층(704)의 주변 영역 상에 증착된 적외선 흡수 층(1002)은 UV 진공 윈도우(314)의 원주를 따라 약 20㎜ 내지 약 80㎜의 일정한 반경 폭 "C"를 가질 수 있고, 직경이 약 75㎜ 내지 약 120㎜의 코팅되지 않은 중앙 영역 "D"를 한정할 수 있다.
도 10b에 도시된 바와 같은 대안적인 실시예에서, 적외선 흡수 층(1004) 및 ARC 층(1006)은 실질적으로 동일한 높이에서 UV 진공 윈도우(314)의 상측(314A) 상에 증착될 수 있다. ARC 층(1006)은 반경 방향으로 적외선 흡수 층(1004)의 안쪽으로 증착될 수 있고, ARC 층(1006)에 의해 코팅되지 않은 중앙 구역(1008)을 남길 수 있다. 즉, 적외선 흡수 층(1004)은 코팅되지 않은 중앙 구역(1008)을 완전하게 둘러싸고 에워싸는 ARC 층(1006)을 둘러싸도록 UV 진공 윈도우(314)의 주변 영역에서 증착된다. UV 진공 윈도우(314)가 약 375㎜의 직경을 갖는 경우, ARC 층(1006)으로 코팅되지 않는 중앙 구역(1008)은 직경이 약 50㎜ 내지 약 100㎜, 예를 들면, 직경이 약 80㎜일 수 있다. ARC 층(1006)은 UV 진공 윈도우(314)의 원주를 따라 약 20㎜ 내지 약 60㎜의 일정한 반경 폭 "E"를 가질 수 있고, 적외선 흡수 층(1004)은 UV 진공 윈도우(314)의 원주를 따라 약 20㎜ 내지 약 80㎜의 일정한 반경 폭 "F"를 가질 수 있다.
위에서 언급된 다양한 실시예들에서, 적외선 흡수 층(1002,1004)은 약 750 내지 20,000㎚ 범위의 파장으로 높은 적외선 흡수를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 적외선 흡수 층(1002,1004)은, 예를 들면, 폴리대체 프탈로시아닌(polysubstituted phthalocyanine) 화합물들, 시아닌(cyanine) 염료들, 메로시아닌(merocyanine) 염료들 등, 카본 블랙(carbon black), 그라파이트, 크롬 이산화물 등과 같은 무기 안료들, 또는 알루미늄, 구리 등과 같은 금속일 수 있다. 다른 적합한 물질들이 물질 층의 애플리케이션이 UV 진공 윈도우(314)의 온도 증가를 초래할 수 있는 한 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 UV 진공 윈도우의 표면들에서 프레넬(Fresnel) 손실들을 감소시키고, 4-10% 만큼 시스템의 효율을 개선할 수 있음이 판명되었다. 본 발명의 다양한 실시예들은 UV 방사를 차단하지 않고도 UV 진공 윈도우 상에 증착된 코팅 층의 조성물 또는 두께를 조정함으로써, 원하는 파장들의 투과 효율 및 기판상의 중앙-대-가장자리 처리 균일성을 개선한다. 제안된 본 발명은 중앙보다 높은 UV 방사도를 수용하는 기판의 주변부가 중앙이 높은 기존 처리 문제점을 보상하게 할 수 있다. 특히, 이러한 시스템의 수율은 또한 그것이 경화 프로세스의 더 높은 효율을 허용하기 때문에 증가한다.
앞서 설명한 것은 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 그리고 추가 실시예들이 그것의 기본 범위를 벗어나지 않고 창안될 수 있다.
Claims (15)
- 기판 처리 툴로서,
처리 구역을 한정하는 처리 챔버;
상기 처리 구역 내에서 기판을 지지하기 위한 기판 지지체;
상기 기판 지지체로부터 거리를 두고 떨어지고 자외선 방사를 상기 기판 지지체 상에 위치된 상기 기판으로 투과시키도록 구성된 자외선(UV) 방사 소스; 및
상기 UV 방사 소스와 상기 기판 지지체 사이에 위치된 광 투과 윈도우 - 상기 광 투과 윈도우는 그 위에 코팅된 제 1 광 막 층을 가짐 -를 포함하는, 기판 처리 툴. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 광 막 층은 상기 광 투과 윈도우의 표면상에 충분히 그리고 연속적으로 증착되는 중앙-대-가장자리(center-to-edge) 균일한 층인, 기판 처리 툴. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 광 막 층은 단일 반사 방지 코팅(ARC) 층 또는 대조적인 굴절률의 교번 층들을 갖는 라미네이트된(laminated) ARC 막 스택을 포함하는, 기판 처리 툴. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 광 막 층은 반경 방향으로 비-균일한 두께 프로파일을 갖고, 상기 광 투과 윈도우의 주변 영역에서 상기 제 1 광 막 층의 두께는 상기 제 1 광 막 층의 중앙 구역에서 보다 비교적 더 두꺼운, 기판 처리 툴. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 광 막 층은 상기 중앙 구역에서 약 20㎚ 내지 약 600㎚의 전체 두께 및 상기 주변 영역에서 약 80㎚ 내지 약 2000㎚의 전체 두께를 갖는, 기판 처리 툴. - 제 1 항에 있어서,
상기 광 투과 윈도우의 중앙 구역은 상기 제 1 광 막 층으로 코팅되지 않고, 상기 중앙 구역은 약 50㎜ 내지 약 100㎜의 직경을 갖는, 기판 처리 툴. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 광 막 층은 상기 UV 방사 소스에 대향하는 상기 광 투과 윈도우의 제 1 면, 상기 기판 지지체에 대향하는 상기 광 투과 윈도우의 제 2 면, 또는 상기 광 투과 윈도우의 상기 제 1 및 제 2 면들 모두 상에 코팅되는, 기판 처리 툴. - 제 3 항에 있어서,
상기 라미네이트된 ARC 막 스택은 제 1 층 및 제 2 층을 포함하고, 상기 제 1 층은 실리콘 산화물 층(SiO2)이고 상기 제 2 층은 티타늄 산화물(TiO2) 층 또는 주석 산화물 층(SnO2)인, 기판 처리 툴. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 광 막 층의 주변 영역에 증착되는 적외선 흡수 층을 더 포함하고,
상기 적외선 흡수 층은 상기 광 투과 윈도우의 원주를 따라 약 20㎜ 내지 약 80㎜의 일정한 반경 폭을 갖는, 기판 처리 툴. - 제 1 항에 있어서,
상기 광 투과 윈도우와 상기 기판 지지체 사이의 상기 처리 구역 내에 위치되고, 그것을 통하여 형성된 하나 또는 둘 이상의 통로들을 갖는 투명 샤워헤드를 더 포함하고,
상기 투명 샤워헤드는 단일 반사 방지 코팅(ARC) 층, 대조적인 굴절률의 교번 층들을 갖는 라미네이트된 ARC 막 스택, 또는 이색성(dichroic) 코팅을 포함하는 제 2 광 막 층으로 코팅되는, 기판 처리 툴. - 처리 챔버에 배치된 기판의 표면에 걸친 균일한 UV 방사 방사도(irradiance) 프로파일을 제공하는 방법으로서,
처리 구역을 한정하는 처리 챔버를 제공하는 단계 - 상기 처리 챔버는 UV 방사 소스를 가짐 -; 및
상기 UV 방사 소스로부터 방출된 자외선 방사를 광 투과 윈도우를 통하여 기판 지지체 상에 배치된 상기 기판으로 투과시키는 단계 - 상기 광 투과 윈도우는 제 1 광 막 층으로 코팅되고, 상기 제 1 광 막 층의 두께는 상기 광 투과 윈도우 아래에 배치되는 상기 기판의 주변부가 상기 기판의 중앙 구역 보다 높은 UV 방사 방사도를 수용하도록 조절됨 - 을 포함하는, 균일한 UV 방사 방사도 프로파일을 제공하는 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 광 막 층은 단일 반사 방지 코팅(ARC) 층 또는 대조적인 굴절률의 교번 층들을 갖는 라미네이트된 ARC 막 스택을 포함하는, 균일한 UV 방사 방사도 프로파일을 제공하는 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 광 투과 윈도우의 상기 중앙 구역은 상기 제 1 광 막 층으로 코팅되지 않는, 균일한 UV 방사 방사도 프로파일을 제공하는 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 광 막 층의 주변 영역에서 적외선 흡수 층을 증착하는 단계를 더 포함하고,
상기 적외선 흡수 층은 상기 광 투과 윈도우의 원주를 따라 약 20㎚ 내지 약 80㎚의 일정한 반경 폭을 갖는, 균일한 UV 방사 방사도 프로파일을 제공하는 방법. - 자외선 처리 챔버에서 사용되는 광 투과 윈도우로서,
제 1 면 및 제 2 면을 갖는 윈도우 바디를 포함하고,
상기 제 1 면은 상기 제 2 면에 평행하고 대향하며, 상기 윈도우 바디는 상기 자외선 처리 챔버의 진공을 유지하도록 구성되며,
상기 윈도우 바디는 상기 윈도우 바디의 상기 제 1 및/또는 제 2 면들 상에 증착되는 광 막 층을 포함하고,
상기 광 막 층은 반경 방향으로 비-균일한 두께 프로파일을 갖고, 상기 윈도우 바디의 주변 영역에서 상기 광 막 층의 두께는 상기 제 1 광 막 층의 중앙 구역에서 보다 비교적 더 두껍고, 상기 광 막 층은 단일 반사 방지 코팅(ARC) 층 또는 대조적인 굴절률의 교번 층들을 갖는 라미네이트된 ARC 막 스택을 포함하는, 광 투과 윈도우.
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