TW201434098A - 紫外線固化系統及處理一晶圓之方法 - Google Patents

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Abstract

一種紫外線固化系統，包括一圍住物、一紫外線發射源、一第一窗洞、一第二窗洞、一氣體入口及一氣體出口。圍住物係界定一內部。紫外線發射源係設置於圍住物之內。第一窗洞係設置於圍住物之內，用以產生分隔紫外線發射源與一處理室之一阻障。第二窗洞係以一距離相隔於第一窗洞而設置於圍住物之內，用以界定一氣體通道於第一窗洞與第二窗洞之間。第二窗洞係界定複數個開口，以使氣體通道流體連通於處理室。氣體入口係流體連通於氣體通道，用以將一冷卻氣體引入至氣體通道之中。氣體出口係流體連通於處理室，係用以從處理室移除氣體。

Description

紫外線固化系統及處理一晶圓之方法
本發明是有關於一種半導體處理，特別是有關於一種用於半導體處理之紫外線固化系統及方法。
半導體處理典型地包括有多種步驟去處理一晶圓。在處理過程中，介電材料通常是被沉積於一半導體晶圓之上。許多這些介電材料及其他的材料是利用紫外線光來被固化。當晶圓是被設置於一紫外線固化室之中時，紫外線光乃是導向於一晶圓。如此之紫外線固化室包括有一窗洞，而紫外線光是經由此窗洞被放射。由於石英對於紫外線照射是高度透光的，故窗洞典型地是由一單片石英所製成。
本發明基本上採用如下所詳述之特徵以為了要解決上述之問題。
本發明之一實施例提供一種紫外線固化系統，其包括一圍住物，係界定一內部；一紫外線發射源，設置於該圍住物之該內部之內；一第一窗洞，設置於該圍住物之該內部之內，係用以產生分隔該紫外線發射源與一處理室之一阻障；一第二窗洞，以一距離相隔於該第一窗洞而設置於該圍住物之該內部之內，用以界定一氣體通道於該第一窗洞與該第二窗洞之 間，其中，該第二窗洞係界定複數個開口，以使該氣體通道流體連通於該處理室；一氣體入口，流體連通於該氣體通道，係用以將一冷卻氣體引入至該氣體通道之中；以及一氣體出口，流體連通於該處理室，係用以從該處理室移除氣體。
根據上述之實施例，該等開口具有以一陣列被配置之複數個孔洞。
根據上述之實施例，一第一數量之該等孔洞具有一第一直徑，一第二數量之該等孔洞具有一第二直徑，以及該第二直徑係大於該第一直徑。
根據上述之實施例，該第二數量之該等孔洞與一氣體入口導管間之距離係大於該第一數量之該等孔洞與一氣體入口導管間之距離。
根據上述之實施例，該等開口具有複數個狹槽。
根據上述之實施例，該第一窗洞與該第二窗洞係由石英所製成。
根據上述之實施例，該氣體入口係結合於用以提供該冷卻氣體之一氣體源。
根據上述之實施例，該氣體通道係設置於該處理室之上，以及該氣體出口係設置於該處理室之一底部處。
本發明之另一實施例提供一種處理一晶圓之方法，其包括：將一冷卻氣體引入至一氣體通道之中，其中，該氣體通道係被界定於一第一窗洞與一第二窗洞之間，該第一窗洞係鄰接於一紫外線發射源，該第二窗洞係以一距離相隔於該第一窗洞被設置，該第二窗洞係界定複數個開口，以使被引入 至該氣體通道中之該冷卻氣體係被接收於一處理室之內；藉由通電該紫外線發射源而固化設置於該處理室內之一晶圓上之一薄膜，以使得紫外線通過該第一窗洞與該第二窗洞朝向該晶圓之一上表面；以及透過流體連通於該處理室之一氣體出口從該處理室移除氣體。
根據上述之實施例，該等開口具有以一陣列被配置之複數個孔洞。
根據上述之實施例，一第一數量之該等孔洞具有一第一直徑，一第二數量之該等孔洞具有一第二直徑，以及該第二直徑係大於該第一直徑。
根據上述之實施例，該第二數量之該等孔洞與該氣體入口間之距離係大於該第一數量之該等孔洞與該氣體入口間之距離。
根據上述之實施例，該等開口具有複數個狹槽。
根據上述之實施例，該第一窗洞與該第二窗洞係由石英所製成。
根據上述之實施例，引入該冷卻氣體之步驟包括：從一氣體源提供該冷卻氣體至流體連通於該氣體通道之一氣體入口導管。
本發明之又一實施例提供一種紫外線固化系統，其包括一圍住物，係界定一內部；一紫外線發射源，設置於該內部之一上端處；一第一窗洞，設置於鄰接該紫外線發射源之該圍住物之該內部之內，係用以產生分隔該紫外線發射源與一處理室之一阻障，其中，該處理室係設置於該紫外線發射源之 下；一第二窗洞，以一距離相隔於該第一窗洞而設置於該圍住物之該內部之內，用以界定一氣體通道於該第一窗洞與該第二窗洞之間，其中，該第二窗洞係界定複數個開口，以使該氣體通道流體連通於該處理室；一氣體入口，係用以將一冷卻氣體引入至該氣體通道之中；以及一氣體出口，設置於該處理室之一底部處，係用以從該處理室移除氣體。
根據上述之實施例，該氣體出口係設置於用於支撐一或多個晶圓之一平台之下。
根據上述之實施例，該第一窗洞與該第二窗洞係允許紫外線照射穿透。
根據上述之實施例，該等開口具有複數個孔洞。
根據上述之實施例，該等開口具有複數個狹槽。
為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例並配合所附圖式做詳細說明。
100‧‧‧紫外線固化系統
102‧‧‧圍住物
104‧‧‧紫外線照射處理室
106‧‧‧晶圓負載室、進入負載室
108‧‧‧晶圓負載室、離開負載室
110、112、114‧‧‧晶圓
116、118‧‧‧晶圓處理機器人
120‧‧‧紫外線發射源、燈單元
122‧‧‧紫外線燈
124‧‧‧反射器
126‧‧‧平台、移動之皮帶輸送帶
128‧‧‧皮帶
130‧‧‧第一紫外線透光窗洞
132‧‧‧入口導管
134‧‧‧氣體源
136‧‧‧第二紫外線透光窗洞
136-1、136-2‧‧‧石英窗洞
136-3、136-4、136-5、136-6‧‧‧窗洞
138、138-1、138-2、138-3、154‧‧‧孔洞
140‧‧‧冷卻氣體通道
142、142-1、142-2、142-3、142-4‧‧‧狹槽
144、146、148、150‧‧‧區域
152‧‧‧出口管頭
156‧‧‧出口導管
158‧‧‧氧氣感測器
160‧‧‧滑輪
162‧‧‧噴嘴
第1圖係顯示根據一些實施例之一紫外線固化系統之一範例之剖面示意圖；第2圖係顯示根據第1圖之紫外線固化系統之一石英窗洞之一範例之平面示意圖；第3圖係顯示根據第1圖之紫外線固化系統之一石英窗洞之另一範例之平面示意圖；第4A圖及第4B圖係顯示根據第1圖之紫外線固化系統之石英窗洞之其他範例之平面示意圖； 第5A圖及第5B圖係顯示根據第1圖之紫外線固化系統之石英窗洞之其他範例之平面示意圖；第6圖係顯示根據一些實施例之使用一紫外線固化系統去處理一晶圓之方法之一範例之流程圖；第7A圖係顯示使用一習知之紫外線固化爐固化一晶圓之損耗圖；以及第7B圖係顯示使用本發明之一紫外線固化系統固化一晶圓之損耗圖。
茲配合圖式說明本發明之較佳實施例。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。
第1圖係顯示根據一些實施例之一紫外線固化系統100之一範例之剖面示意圖。紫外線固化系統100包括有一圍住物102。圍住物102係界定一紫外線照射處理室104。晶圓負載室106及108是被設置於圍住物102之相對側邊處，其是用以裝載晶圓110至紫外線照射處理室104之中以及從紫外線照射處理室104卸載晶圓110。在一些實施例之中，晶圓負載室106是一進入負載室，而晶圓負載室108是一離開負載室。
晶圓負載室106及108皆包括有一外殼體。外殼體具有兩個相對之存取門(未顯示)：一個外存取門是通於大氣， 以用於從一外部源接收晶圓110；而另一個內存取門是通於紫外線照射處理室104，以用於從負載室裝載晶圓至紫外線照射處理室104之中。在一些實施例之中，一自動化材料處理系統(AMHS)是被使用去傳遞一晶圓盒或載體(例如，固持複數個未被處理之晶圓112之前開口通用盒(FOUP))至進入負載室106。另一個空的晶圓載體可以被定位於離開負載室108處，以接收被紫外線處理過之晶圓114。
對於圍住物102之內存取門是可開啟/關閉的，並且其包括有密封物。密封物係密封圍住物102，以允許一受控制之製程環境被建立於圍住物102之內。被提供於晶圓負載室106及108中之外存取門可以是開啟/關閉的，並且其包括有適當之密封物。密封物係允許晶圓負載室106及108隔離於外部周圍設施環境。在一些實施例之中，外部定位之存取門可以停靠一晶圓載體(例如，固持複數個晶圓之一前開口通用盒(FOUP))。
晶圓負載室106及108皆包括有一個別的晶圓處理機器人116及118。晶圓處理機器人116及118可接收及裝載晶圓110至紫外線照射處理室104之中以及從紫外線照射處理室104之中移除已被紫外線固化之晶圓。晶圓處理機器人乃是商業可得的，以及其特定細節不在此揭露。在一些實施例之中，晶圓處理機器人116及118能夠包括有一磁浮馬達、一可延伸與機械接合機器進給手臂以及設置於進給手臂之一端上之一晶圓抓取葉片，用以抓取及釋放一晶圓110。
在一些實施例之中，如第1圖所示，紫外線照射處理室104是隧道形狀的，其具有一較大之長度於晶圓處理流動 之方向之中。在一些實施例之中，紫外線照射處理室104具有一圓形之形狀，並且因此不是隧道形狀的，在隧道形狀的實施例之中，隧道形狀會增加晶圓110對於紫外線之曝光時間，以藉由產生更為均勻之晶圓照射與加熱改善固化表現。紫外線固化系統100是被建構去一次處理超過一個晶圓。在其他實施例之中，紫外線固化系統100能被建構去一次只處理一個晶圓。
仍如第1圖所示，紫外線固化系統100更包括有一紫外線發射源120。紫外線發射源120具有一列或複數個紫外線燈122，其可發出紫外線波長之光線。晶圓110是被定位於圍住物102內之燈單元120之光學視角中，以接收紫外線照射用於薄膜固化。紫外線燈122可以藉由適當之燈固持器而被固定，燈固持器是被圍住物102之一部分所支撐。在一些實施例之中，燈單元120是固定的。在一些實施例之中，反射器124是被定位於上，並且具有垂直延伸之部分，以將紫外光反射向下朝向紫外線照射處理室104，因而可增進一介電膜(例如，藉由任何適當方式沉積於晶圓110上之一低k值薄膜)之照射與固化。
反射器124是被定位靠近紫外線燈122，以使得紫外線照射之反射最大化。反射器124可以具有任何適當之形狀。在本實施例之中，反射器124具有一鋸齒形的圖案。個別之紫外線燈122是被定位於由反射單元所形成之凹入部之內。在其他實施例之中，反射器可以是凹入形的反射器，類似於角反射器配置。反射器124可以是由任何適當之塗佈或非塗佈金屬所製成，而此塗佈或非塗佈金屬具有一反射表面能反射紫外線輻射。在一些實施例之中，反射器可以是由鋁所製成，但不 以此為限。
任何適當形式之紫外線燈122或光源能被使用，其包括水銀與準分子燈、汞微波弧電燈、脈衝氙燈以及紫外線發光二極體。在一些實施例之中，舉例來說，紫外線燈122是伸長之管形紫外線燈，其是被配置平行於彼此，沿著紫外線照射處理室104之長度與縱向方向。如同熟習本技術領域之人士所週知，紫外線燈122能夠被任何適當之電源供應器所供給電力，並且是被選擇去產生具有任何適當波長之紫外線發光。在一些實施例之中，舉例來說，被使用之紫外線發光波長是介於193nm與500nm之間。
反射器124與紫外線燈122之結合會產生一紫外線照射圖案(參見向下光線箭頭)，其會覆蓋大多數之平台126，如第1圖所示，採取一移動之皮帶輸送帶126。紫外線照射圖案係覆蓋皮帶128(或平台)之至少部分，如此一來，晶圓110之所有部分是被均勻地照射。在一些實施例之中，紫外線照射圖案係形成一直線的發光照明輪廓於皮帶128之上，其在一些實施例之中至少是與皮帶128相同尺寸的。舉例來說，至少兩個紫外線燈122是被提供於各種實施例之中以形成一列之燈，其是縱向延伸於皮帶128之大部分長度之上。紫外線燈122是以管形燈之長度被配置，以延伸跨過紫外線照射處理室104之寬度。此種配置可使紫外線燈122之長度最小化。在一些實施例之中，紫外線照射圖案能夠是圓形的或具有另外之幾何形狀，此幾何形狀是對應於紫外線照射處理室104及平台126之形狀，其中，晶圓110是被設置於平台126之上。
一第一紫外線透光窗洞130，例如，一石英窗洞，係分離與隔離主動之紫外線照射處理室104與紫外線燈單元120。第一紫外線透光窗洞130因此是被定位於在晶圓110上之圍住物102之中，以密封紫外線照射處理室104。第一紫外線透光窗洞130係防止來自於晶圓110之釋放氣體到達及污染紫外線燈122。第一紫外線透光窗洞130係允許來自於燈單元120之紫外線波長照射被傳送與通過窗洞及定位於窗洞下之一晶圓110。在一範例之中，第一紫外線透光窗洞130是由合成石英所製成。在一些實施例之中，由石英所製成之第一紫外線透光窗洞130具有一尺寸足夠去覆蓋燈單元120之所有區域，以將燈單元120分離於紫外線照射處理室104。
紫外線固化系統100亦包括有一氣體冷卻系統。氣體冷卻系統提供一惰性氣體至紫外線照射處理室104。冷卻氣體係保持紫外線照射處理室104中之溫度於一理想之程度，其在一些實施例之中可以是低於攝氏450度。冷卻氣體亦是做為一清洗氣體，以在紫外線處理過程中幫助移除各種有機化合物或從晶圓110所排出之其他物質。在一些實施例之中，氮氣是被使用做為冷卻氣體。然而，其他適當之惰性氣體也可以被使用。
冷卻氣體是透過一或多個入口導管132從氣體源134被引入至紫外線照射處理室104。入口導管132是被設置於紫外線照射處理室104之一上部區域處，如此一來，入口導管132是被設置鄰接於第一紫外線透光窗洞130。一第二紫外線透光窗洞136是以一距離相隔於第一紫外線透光窗洞130而被設 置於紫外線照射處理室104之上部區域處，以界定一冷卻氣體通道140。第二紫外線透光窗洞136係界定複數個開口，以使冷卻氣體通道140流體連通於紫外線照射處理室104。成型於第二紫外線透光窗洞136中之孔洞138之數目、尺寸、形狀及圖案可以變化。舉例來說，石英窗洞136-1之一範例之一平面示意圖包括有複數個孔洞138，這些孔洞138乃是校直於彼此。在一些實施例之中，孔洞138具有2mm之直徑，並且孔洞138是以15mm之距離間隔於彼此。
孔洞138能具有其他的尺寸與間隔去提供一均勻的冷卻氣體流動經由第二紫外線透光窗洞136至紫外線照射處理室104之中。舉例來說，第3圖係顯示根據本發明之具有不同尺寸之複數個孔洞138之一石英窗洞136-2。如第3圖所示，孔洞138-1，被定位於石英窗洞136-2之左側以及最接近於入口導管132，具有一第一直徑，此第一直徑是小於孔洞138-2及孔洞138-3之直徑。由石英窗洞136-2之中段所界定之孔洞138-2具有一直徑，此直徑是大於孔洞138-1之直徑以及是小於孔洞138-3之直徑。藉由定位較靠近入口導管132之較小孔洞138-1以及較遠離入口導管132之較大孔洞138-3，冷卻氣體是更均勻地被分佈於晶圓110之上。雖然第二紫外線透光窗洞136是被顯示於第1圖之中，但根據紫外線固化室之結構，第二紫外線透光窗洞136能具有其他的幾何形狀。
在一些實施例之中，孔洞138能被具有其他幾何構造之開口所取代。舉例來說，第4A圖及第4B圖係分別顯示窗洞136-3及窗洞136-4，其中，孔洞138是被狹槽142所取代。在 第4A圖中之狹槽142具有延伸於一方向中之一長度，其是平行於窗洞136-3之寬度方向，以及在第4B圖中之狹槽142具有延伸於一方向中之一長度，其是平行於窗洞136-4之長度方向。
就像孔洞138一樣，狹槽142能夠具有不同的幾何形狀以及尺寸，以促進在紫外線照射處理室104中之冷卻氣體之均勻分佈。第5A圖係顯示界定複數個狹槽142-1、狹槽142-2、狹槽142-3及狹槽142-4之一窗洞136-5之一範例，其中，狹槽142-1、狹槽142-2、狹槽142-3及狹槽142-4具有不同之尺寸。狹槽142-1是延伸於平行窗洞136-5之一寬度方向之一方向之中。狹槽142-1之大部分是設置於窗洞136-5之左側處之區域144之中，如此一來，狹槽142-1是最靠近於入口導管132。狹槽142-2是設置於區域146之中、延伸平行於狹槽142-1以及具有大於狹槽142-1之長度與小於狹槽142-3及狹槽142-4之長度之一長度。
區域148具有狹槽142-3及狹槽142-1。狹槽142-3及狹槽142-1是延伸於平行窗洞136-5之一寬度方向之一方向之中。狹槽142-3包括有大於狹槽142-1及狹槽142-2之長度與小於狹槽142-4之長度之一長度。狹槽142-4是設置於窗洞136-5之區域150之中，其是離氣體入口導管132最遠以及具有最常之長度。
第5B圖係顯示界定複數個狹槽142-1及狹槽142-2之一窗洞136-6之一範例，其中，狹槽142-1及狹槽142-2係包括有不同之尺寸。狹槽142-1及狹槽142-2是被配置於窗洞136-6之上，如此一來，狹槽142-1及狹槽142-2之長度方向是平行於 窗洞136-6之長度方向。狹槽142-1是被設置於窗洞136-6之左側處，如此一來，狹槽142-1是被設置較靠近於氣體入口導管132。狹槽142-2是被設置於窗洞136-6之右側處，並且狹槽142-2包括有大於狹槽142-1之長度之長度。被第二紫外線透光窗洞136所界定之開口能包括有孔洞、狹槽及/或開口之結合，其可促進氣體傳遞於冷卻氣體通道140與紫外線照射處理室104之間。
不管第二紫外線透光窗洞136之施行，冷卻氣體是藉由氣體入口導管132被引入至圍住物102之中，並且更是直接被引入至冷卻氣體通道140之中而由冷卻氣體通道140所接收。冷卻氣體是藉由一出口管頭152而被抽入至紫外線照射處理室104之中以及從紫外線照射處理室104中所移除掉，其中，出口管頭152含有連接於一出口導管156之複數個孔洞154。在紫外線固化過程中來自於晶圓110之釋出氣體與惰性冷卻氣體是經由出口導管156從紫外線照射處理室104被移除掉。
在一些實施例之中，出口導管156是連接於一真空源(例如，一真空幫浦)，如此一來，紫外線照射處理室104係以低於大氣壓力之一壓力運作。舉例來說，紫外線照射處理室104能夠被保持於一真空、大氣或正壓力。
紫外線固化製程是對於紫外線照射處理室104中之氧氣靈敏的。如上所述，在一些實施例之中，一或多個氧氣感測器158，如第1圖所示，可以被提供去在固化製程中監測氧氣程度。
在一些實施例之中，紫外線固化系統100包括有一 皮帶輸送帶126。皮帶輸送帶126是用於使晶圓110移動通過紫外線固化系統100。皮帶輸送帶126具有一皮帶128。皮帶128是被固定與行進於至少兩個滑輪160之間。至少一個滑輪160是一驅動滑輪，其是由一適當之電動馬達(未顯示)所驅動。皮帶輸送帶126係運作去直線移動晶圓110通過紫外線固化系統100，沿著其長度於一縱向方向中從進入負載室106至離開負載室108。
皮帶輸送帶126可以是由任何適當之材料所製成，其能夠抵抗紫外線照射。在一些實施例之中，舉例來說，一彈性金屬線網狀輸送帶材料可以被使用。金屬網狀皮帶包括有開放之區域，而冷卻氣體可以經由該開放之區域流動於晶圓110之間。在一些實施例之中，被使用於一金屬線網狀皮帶128之材料可以是鋁、鈦、鋼(包含不鏽鋼)、鎳、銅、鉑、金屬合金或其他適當之金屬與合金。在一些實施例之中，一鋁或鋁合金網狀皮帶是被使用。
如第1圖所示，紫外線固化系統100包括有一氣體清潔系統。在運作過程中，有機材料沉積物會成型在紫外線照射處理室104中之壁、第一紫外線透光窗洞130、第二紫外線透光窗洞136及皮帶輸送帶126之上。固化會產生來自於晶圓110之含有有機化合物之釋放氣體以及低k值介電薄膜。在紫外線固化循環之間，遠端電漿清洗(RPC)是藉由透過複數個噴嘴162引入一清潔氣體(例如，氧氣)至紫外線照射處理室104之中而被執行。氣體與紫外線照射之反應會產生臭氧，其可從紫外線照射處理室104中移除有機沉積物。骯髒的清潔氣體可以經由出 口導管156從紫外線照射處理室104被移除掉。
被執行於紫外線固化系統100中之紫外線固化製程可以任何適當之壓力與溫度被進行。在一些實施例之中，介於攝氏300度與攝氏410度之一運作溫度是被採用。一般來說，高於攝氏410度之溫度是不被推薦採用。在一些實施例之中，對於較佳的固化均勻性控制而言，操作壓力是介於1至10托爾(Torr)之間。
在一些實施例之中，紫外線固化系統100之運作是被一控制器(未顯示)所控制。此種控制器可以致動紫外線發射源120、皮帶輸送帶126、氣體流動、晶圓裝載/卸載運作以及清潔循環等。為了確保紫外線發射源120之強度是在控制限制之內，一即時紫外線強度監測系統是被使用去提供反饋於系統。倘若紫外線燈強度掉落至95%，舉例來說，一警報系統會通知操作者停止生產。在95%至100%紫外線強度之內，舉例來說，紫外線燈功率是被一功率控制器或單元(未顯示)所控制，以確保固化晶圓表現是均勻的。
用於在紫外線固化系統中固化晶圓之一示範方法現在是以第1圖及第6圖所呈現，其中，第6圖係為一紫外線固化製程之一方法600之一範例之流程圖。在一些實施例之中，紫外線照射處理室104是在一真空狀態下被運作。
如第6圖所示，一真空係被形成於進入晶圓負載室106之中，於方塊602。真空係被形成於進入晶圓負載室106之中，其具有一或多個未被處理之晶圓110。
於方塊604，一晶圓110是透過內存取門被裝載至 紫外線照射處理室104之中以及是藉由機器人116被裝載至皮帶輸送帶126之上。機器人116能夠被使用於步驟602，以裝載晶圓110至進入晶圓負載室106之中。
紫外線發射源120以及冷卻氣體流動是被初始於方塊606。如上所述，冷卻氣體是由氣體源134所提供，並且冷卻氣體是被引入至冷卻氣體通道140之中，其中，冷卻氣體通道140是被氣體入口導管132界定於第一紫外線透光窗洞130與第二紫外線透光窗洞136之間。冷卻氣體是透過孔洞138(或狹槽142)從氣體通道140被導引至紫外線照射處理室104之中，其中，孔洞138(或狹槽142)是由第二紫外線透光窗洞136所界定。冷卻氣體是藉由一出口管頭152而被抽入至紫外線照射處理室104之中以及從紫外線照射處理室104中所移除掉，其中，出口管頭152含有連接於一出口導管156之複數個孔洞154。在紫外線固化過程中來自於晶圓110之釋出氣體與惰性冷卻氣體是經由出口導管156從紫外線照射處理室104被移除掉。
將冷卻氣體透過孔洞138(或狹槽142)導引至紫外線照射處理室104之中可有利地改善在紫外線照射處理室104內之冷卻氣體之均勻度，其還可改善紫外線固化之均勻度。舉例來說，第7A圖係繪示被固化於一習知之紫外線固化爐中之一晶圓的收縮，其中，該習知之紫外線固化爐不具有穿孔的石英窗洞。固化時間是200秒，以及薄膜收縮均勻度量測是2.1%。第7B圖係繪示被固化於根據本發明之實施例之一紫外線固化爐中之一晶圓的收縮。固化時間是170秒，以及薄膜收縮均勻度量測是1.5%。孔洞之尺寸大約是2mm，並且1100個孔洞是被 直徑為370mm之一第二紫外線透光窗洞136所界定。製程是使用16,000sccm氦氣及1,600氬氣去固化於6.5托爾(Torr)，其會產生如第7A圖及第7B圖所示之結果。
在如第6圖所示，晶圓是被處理於方塊610。在一些實施例之中，例如第1圖所示，皮帶輸送帶126係使晶圓110移動通過圍住物102。在紫外線固化系統不具有一皮帶輸送帶126之實施例之中，晶圓110能夠被處理於一底座之上，此底座可以是一加熱器。如上所述，一控制器(未顯示)係致動紫外線發射源120、皮帶輸送帶126以及氣體流動於方塊610。控制器亦監測及控制紫外線發射源120之強度。
於方塊612，一真空是被形成於出口晶圓負載室108之中。被處理過之晶圓110是從紫外線照射處理室104被移動至離開晶圓負載室108之中，於步驟614。如同熟習本技術領域之人士所週知，機器人118能夠移動一被處理過之晶圓110至離開晶圓負載室108之中，並且提供一堆疊之被處理過之晶圓114。被處理過之晶圓114然後是從離開晶圓負載室108卸載，於方塊616。
綜上所述，本發明所揭露之紫外線固化系統及方法係採用具有複數個開口之一第二石英窗洞，其可有利地使冷卻氣體去更均勻地被分佈於處理室之內。冷卻氣體之均勻分佈可以導致晶圓之更為均勻的紫外線固化效果。
雖然本發明已以較佳實施例揭露於上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範 圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧紫外線固化系統
102‧‧‧圍住物
104‧‧‧紫外線照射處理室
106‧‧‧晶圓負載室、進入負載室
108‧‧‧晶圓負載室、離開負載室
110、112、114‧‧‧晶圓
116、118‧‧‧晶圓處理機器人
120‧‧‧紫外線發射源、燈單元
122‧‧‧紫外線燈
124‧‧‧反射器
126‧‧‧平台、移動之皮帶輸送帶
128‧‧‧皮帶
130‧‧‧第一紫外線透光窗洞
132‧‧‧入口導管
134‧‧‧氣體源
136‧‧‧第二紫外線透光窗洞
138、154‧‧‧孔洞
140‧‧‧冷卻氣體通道
152‧‧‧出口管頭
156‧‧‧出口導管
158‧‧‧氧氣感測器
160‧‧‧滑輪
162‧‧‧噴嘴

Claims (10)

  1. 一種紫外線固化系統，包括：一圍住物，係界定一內部；一紫外線發射源，設置於該圍住物之該內部之內；一第一窗洞，設置於該圍住物之該內部之內，係用以產生分隔該紫外線發射源與一處理室之一阻障；一第二窗洞，以一距離相隔於該第一窗洞而設置於該圍住物之該內部之內，用以界定一氣體通道於該第一窗洞與該第二窗洞之間，其中，該第二窗洞係界定複數個開口，以使該氣體通道流體連通於該處理室；一氣體入口，流體連通於該氣體通道，係用以將一冷卻氣體引入至該氣體通道之中；以及一氣體出口，流體連通於該處理室，係用以從該處理室移除氣體。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之紫外線固化系統，其中，該等開口具有以一陣列被配置之複數個孔洞。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之紫外線固化系統，其中，一第一數量之該等孔洞具有一第一直徑，一第二數量之該等孔洞具有一第二直徑，以及該第二直徑係大於該第一直徑。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之紫外線固化系統，其中，該氣體入口係結合於用以提供該冷卻氣體之一氣體源。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之紫外線固化系統，其中，該氣體通道係設置於該處理室之上，以及該氣體出口係設置於該處理室之一底部處。
  6. 一種處理一晶圓之方法，包括：將一冷卻氣體引入至一氣體通道之中，其中，該氣體通道係被界定於一第一窗洞與一第二窗洞之間，該第一窗洞係鄰接於一紫外線發射源，該第二窗洞係以一距離相隔於該第一窗洞被設置，該第二窗洞係界定複數個開口，以使被引入至該氣體通道中之該冷卻氣體係被接收於一處理室之內；藉由通電該紫外線發射源而固化設置於該處理室內之一晶圓上之一薄膜，以使得紫外線通過該第一窗洞與該第二窗洞朝向該晶圓之一上表面；以及透過流體連通於該處理室之一氣體出口從該處理室移除氣體。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之處理一晶圓之方法，其中，該等開口具有以一陣列被配置之複數個孔洞，一第一數量之該等孔洞具有一第一直徑，一第二數量之該等孔洞具有一第二直徑，以及該第二直徑係大於該第一直徑。
  8. 一種紫外線固化系統，包括：一圍住物，係界定一內部；一紫外線發射源，設置於該內部之一上端處；一第一窗洞，設置於鄰接該紫外線發射源之該圍住物之該內部之內，係用以產生分隔該紫外線發射源與一處理室之一阻障，其中，該處理室係設置於該紫外線發射源之下；一第二窗洞，以一距離相隔於該第一窗洞而設置於該圍住物之該內部之內，用以界定一氣體通道於該第一窗洞與該第二窗洞之間，其中，該第二窗洞係界定複數個開口，以使該氣 體通道流體連通於該處理室；一氣體入口，係用以將一冷卻氣體引入至該氣體通道之中；以及一氣體出口，設置於該處理室之一底部處，係用以從該處理室移除氣體。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之紫外線固化系統，其中，該氣體出口係設置於用於支撐一或多個晶圓之一平台之下。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之紫外線固化系統，其中，該等開口具有複數個孔洞或狹槽。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9287154B2 (en) * 2012-06-01 2016-03-15 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. UV curing system for semiconductors
DE102014104851B4 (de) * 2014-04-04 2017-03-30 Heraeus Noblelight Gmbh Vorrichtung zur Entkeimung mittels ultravioletter Strahlung
US9433973B1 (en) * 2015-06-15 2016-09-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. UV curing apparatus
ES2924991T3 (es) * 2016-02-12 2022-10-13 Lightweight Labs Llc Dispositivo de incidencia de aire, sistema y método para procesamiento térmico y consolidación
JP6770887B2 (ja) * 2016-12-28 2020-10-21 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理装置および基板処理システム
US10994449B2 (en) * 2017-02-13 2021-05-04 Lightweight Labs, Llc Air impingement device, system and method for thermal processing and consolidation
CN112351841B (zh) 2018-05-04 2023-08-15 泽农公司 提供均匀光能的反射器
KR102563925B1 (ko) * 2018-08-31 2023-08-04 삼성전자 주식회사 반도체 제조 장치
KR102666133B1 (ko) * 2019-01-14 2024-05-17 삼성전자주식회사 초임계 건조 장치 및 그를 이용한 기판 건조방법
CN113695204B (zh) * 2020-05-21 2022-10-18 长鑫存储技术有限公司 膜层固化装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5644135A (en) 1996-02-20 1997-07-01 Matheson; Derek S. Ultraviolet curing chamber with improved sealing device and tool
US6126095A (en) 1998-09-09 2000-10-03 Fusion Uv Systems, Inc. Ultraviolet curing apparatus using an inert atmosphere chamber
US20060251827A1 (en) * 2005-05-09 2006-11-09 Applied Materials, Inc. Tandem uv chamber for curing dielectric materials
US7476291B2 (en) * 2006-09-28 2009-01-13 Lam Research Corporation High chamber temperature process and chamber design for photo-resist stripping and post-metal etch passivation
KR101928348B1 (ko) * 2011-04-08 2018-12-12 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 자외선 처리, 화학적 처리, 및 증착을 위한 장치 및 방법
JP2015529395A (ja) * 2012-08-23 2015-10-05 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ Ｕｖチャンバを洗浄するための方法及びハードウェア

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