CN109155234A - 具有辐照固化透镜的处理腔室 - Google Patents

Abstract

本文公开的实施方式涉及一种处理腔室，所述处理腔室中设置有透镜。在一个实施方式中，所述处理腔室包括：腔室主体、基板支撑组件、光源、和透镜。所述腔室主体限定所述处理腔室的内部容积。所述内部容积具有第一区域和第二区域。所述基板支撑组件设置在所述第二区域中。所述基板支撑组件被配置为支撑基板。所述光源设置在所述第一区域中，位于所述基板支撑组件上方。所述透镜设置在所述光源与所述基板支撑组件之间。所述透镜包括在其中形成的多个特征。所述多个特征被配置为当所述基板设置在所述基板支撑组件上时优先地将来自所述光源的光引导到所述基板上的感兴趣的区域。

Description

具有辐照固化透镜的处理腔室

背景

技术领域

本文所述的实施方式总体涉及一种处理腔室，并且更具体地涉及一种用于将薄膜UV固化在基板上的紫外(UV)固化腔室。

背景技术

诸如氧化硅、碳化硅和碳掺杂的氧化硅膜的含硅材料经常用于制造半导体器件。含硅膜可以通过各种沉积工艺沉积在半导体基板上，沉积工艺的一个示例是化学气相沉积(CVD)。例如，半导体基板可以定位在CVD腔室内，并且含硅化合物可以与氧源一起被供应以在基板上进行反应并沉积氧化硅膜。在其它示例中，有机硅源可以用于沉积具有Si-C键的膜。通过CVD工艺制造的膜层也可以堆叠以形成复合膜。在一些工艺中，紫外(UV)辐射可以用于固化、致密和/或减轻通过沉积工艺产生的膜或膜层的内部应力。另外，可以减少或消除诸如水、有机碎片或不期望的键之类的副产物。使用UV辐射来固化和致密CVD膜还可以降低单个晶片的总热预算并加速制造工艺。

薄膜的UV固化常常造成基板的表面上的径向不均匀性。诸如厚度、密度和收缩的特性可能在整个基板上有所不同。目前，处理参数的控制用于优化基板上均匀性，而不需要改变硬件部件。不幸地，这些控制无法解决在UV固化期间出现的所有均匀性问题。

因此，需要一种改进的UV固化腔室。

发明内容

本文公开的实施方式涉及一种处理腔室，所述处理腔室具有用于增强UV固化的透镜。在一个实施方式中，所述处理腔室包括：腔室主体、基板支撑组件、光源、和透镜。所述腔室主体限定所述处理腔室的内部容积。所述内部容积具有第一区域和第二区域。所述基板支撑组件设置在所述第二区域中。所述基板支撑组件被配置为支撑基板。所述光源设置在所述第一区域中，位于所述基板支撑组件上方。所述透镜包括在其中形成的多个特征。所述多个特征被配置为当所述基板定位在所述基板支撑组件上时将来自所述光源的光引导到所述基板上的感兴趣的区域。

在另一个实施方式中，本文公开一种处理腔室。所述处理腔室包括：腔室主体、基板支撑组件、光源、主反射器、副反射器、和透镜。所述腔室主体限定所述处理腔室的内部容积。所述内部容积具有第一区域和第二区域。所述基板支撑组件设置在所述第二区域中。所述基板支撑组件被配置为支撑基板。所述光源设置在所述第一区域中，位于所述基板支撑组件上方。所述主反射器设置在所述第一区域中。所述主反射器至少部分地环绕所述光源。所述副反射器设置在所述第一区域中，位于所述主反射器下方和所述基板支撑组件上方。所述副反射器被配置为将来自所述光源的光导向到所述基板的表面。所述透镜设置在所述内部容积中。所述透镜中形成有多个特征。所述特征被配置为将经导向的光从所述副反射器引导到所述基板上的感兴趣的区域。

在另一个实施方式中，本文公开一种UV处理基板的方法。所述方法包括使用反射器来导向UV光。用形成有多个特征在其中的透镜来将经导向的UV光朝向定位在UV处理腔室中的所述基板上的感兴趣的区域引导。所述方法进一步包括通过暴露于经引导的UV光来改变膜的性质。

附图说明

为了能够详细地理解本公开的上述特征所用方式，上文简要地概述的本公开的更具体的描述可以参考实施方式进行，一些实施方式在附图中示出。然而，应注意，附图仅示出了本公开的典型实施方式，并且因此不应视为限制本公开的范围，因为本公开可允许其它等效实施方式。

图1是根据一个实施方式的固化腔室的横截面图。

图2是根据一个实施方式的图1的透镜的俯视图。

图3是根据一个实施方式的沿B-B线截得的图2的透镜的横截面图。

图4是根据另一个实施方式的UV固化腔室的横截面图。

为了清楚起见，已尽可能使用相同附图标记指定各图共有的相同元件。另外，一个实施方式中的元件可有利地适于用于本文所述的其它实施方式。

具体实施方式

图1示出了根据一个实施方式的UV处理腔室100的横截面图，其中透镜128被配置为在腔室100内引导UV光。UV处理腔室100包括腔室主体102。腔室主体102包括上部壳体104和下部壳体106。上部壳体104限定上部区域108。下部壳体106限定在上部区域108下方的下部区域110。上部区域108和下部区域110共同地限定UV处理腔室100的内部容积112。

UV处理腔室100进一步包括设置在下部区域110中的基板支撑组件114。基板支撑组件114包括支撑板116和耦接到支撑板116的杆118。支撑板116被配置为在处理期间支撑基板101。

UV处理腔室100可以进一步包括光源120和设置在上部区域108中的主反射器124。光源120可以是例如UV灯。光源120包括灯泡122。灯泡122可以至少部分地被主反射器124环绕。主反射器124被配置为将光辐射朝向基板支撑组件114反射。在一个实施方式中，UV处理腔室100进一步包括设置在上部区域108中的副反射器126。副反射器126定位在主反射器124下方和基板支撑组件114上方。副反射器126具有比基板的直径小的直径。这确保了从光源120的方向看在副反射器126与基板101的外径之间没有间隙。副反射器126用于导向由灯泡122产生的光，从而反射本来将会落在主反射器的泛光图案的边界之外的光，使得辐射入射在基板101上，由此允许基板101进行UV处理。

常规地，使用若干可变工艺控制参数(即，旋钮)来调整工艺均匀性而不需要改变硬件部件。例如，这些旋钮可以包括控制基板101与光源120之间的间距，控制灯泡122的强度、主反射器124的位置和形状、以及副反射器126的位置和形状。然而，这些旋钮可能难以在基板101的整个宽度上优化基板处理结果的均匀性。然而，目前没有用于控制基板101的边缘附近的强度的旋钮。

UV处理腔室100进一步包括设置在上部壳体104与下部壳体106之间的透镜128。透镜128用作附加的旋钮以控制基板的特定区中的基板处理均匀性。在一个实施方式中，透镜128可以用作旋钮以控制在基板101的边缘附近的基板均匀性。透镜128可以由透明材料形成，诸如石英。透镜128被配置为将来自副反射器126的光引导到基板上的感兴趣的区域(或区)。例如，光线在固化期间可能会损失到腔室主体和壁上。透镜128可以被配置为将本来将会损失到腔室主体的光重定向到基板101的表面。由于附加的光线接触基板101的表面，这允许了沿着基板101的表面来实现更好的均匀性。

图4示出了根据另一个示例的UV处理腔室400。UV处理腔室400基本上类似于UV处理腔室100。图1中的透镜128的位置被石英窗402代替，石英窗402定位在UV处理腔室400中的上部壳体104和下部壳体106之间。UV处理腔室400进一步包括一个或多个透镜128。在一个实施方式中，一个或多个透镜128可以定位在主反射器124下方。在另一个实施方式中，一个或多个透镜128可以定位在副反射器126附近。如图4所示，一个或多个透镜128定位在主反射器124下方和副反射器126附近。

图2和3示出了根据一个实施方式的透镜128。图2示出了透镜128的俯视图。图3示出了沿B-B线截取的透镜128的横截面图。透镜128包括具有顶表面201和底表面203的主体202。主体202可以具有比副反射器126的直径大的直径209。在一个实施方式中，透镜128的直径209比基板101的直径大。主体可以具有约1英寸的厚度。

主体包括形成在主体202的底表面203中的多个特征204。在一个实施方式中，特征204可以形成在具有大约1英寸的厚度的透镜128中。特征204可以至少部分地延伸到主体202中。特征204可以由形成在透镜128的主体202中的同心圆圈形成。在一个实施方式中，特征204可以被蚀刻、研磨或刻划到透镜128中。在另一个实施方式中，特征204可以经加工到透镜128中。在另一个实施方式中，特征204可以形成在主体202的外部，使得特征204从主体202延伸出。

可以蚀刻特征204，使得特征204具有特定深度208、间距210和角度212以将来自灯泡的入射光引导到基板101上的特定区域。深度208、间距210和角度212可以经选择以当基板设置在基板支撑组件上时优先地将光引导到基板的外部区域或内部区域。例如，给定深度S、间距D和角度θ。当基板101设置在基板支撑组件114上时透镜128可以将入射光引导到基板101的外边缘。在另一个示例中，给定深度D₂、间距S₂和角度θ₂，透镜128可以被配置为将入射光引导到基板101的中心。在另一个示例中，调制谷部(在中心边缘之间的区域)可以用于将入射光朝向基板101上的感兴趣的区域引导。除了特征204的深度208、间距210和角度212之外，形成在主体202中的特征204的定位有助于调整光被引导到基板101上的位置。此外，透镜相对于光源的位置影响整个辐照分布。例如，透镜距光源越近，透镜128对整个辐照分布的影响越大。另外，透镜128距基板101越近，透镜128上的特征204的位置与基板101上的强度变化之间的相关性越强。例如，当特征204形成在透镜128的周边附近时，将存在朝向基板101的边缘的强度变化。然而，在透镜128可以移动得更靠近光源120时，透镜128上的特征204的位置与基板101上的强度变化之间的相关性并不那么明显。例如，如图所示，特征204形成在透镜128的周边附近，并且被配置为将光引导到基板101的外边缘。例如，特征204可以被形成为使得特征落在副反射器126的直径外。在另一个示例中，特征204可以形成为更靠近透镜128的中心，并且成角度以使得特征204将光引导到透镜128的中心附近。附加的特征204在图2A中以虚线示出，其对应于基板101上的不同的感兴趣的区域。

在操作中，使用反射器(主反射器或副反射器)来导向UV光。用形成有多个特征在其中的透镜来引导所导向的UV光。将所导向的UV光引导到定位在UV处理腔室中的基板上的感兴趣的区域。在一个实施方式中，通过暴露于直接UV光下来改变形成在基板上的膜的性质。

因此，透镜128提供附加的旋钮来用于控制基板均匀性而不需要替换附加的腔室100部件。

尽管前述内容针对特定实施方式，但是可以在不脱离本发明的基本范围的情况下构想其它和进一步实施方式，并且本发明的范围由随附权利要求书确定。

Claims (20)

1.一种处理腔室，包括：

腔室主体，限定所述处理腔室的内部容积，所述内部容积具有第一区域和第二区域；

基板支撑组件，设置在所述第二区域中，所述基板支撑组件被配置为支撑基板；

光源，设置在所述第一区域中，位于所述基板支撑组件上方；和

透镜，设置在所述光源与所述基板支撑组件之间，所述透镜中形成有多个特征，所述多个特征被配置为当所述基板设置在所述基板支撑组件上时优先地将来自所述光源的光引导到所述基板上的感兴趣的区域。

2.如权利要求1所述的处理腔室，其中所述多个特征在所述透镜的主体外部。

3.如权利要求1所述的处理腔室，其中所述多个特征包括深度、间距和角度，所述深度、所述间距和所述角度经选择以当所述基板设置在所述基板支撑组件上时优先地将光引导到所述基板的外部区域或内部区域。

4.如权利要求1所述的处理腔室，其中所述多个特征被刻在所述透镜中。

5.如权利要求1所述的处理腔室，其中所述透镜具有约1英寸的厚度。

6.如权利要求1所述的处理腔室，其中所述特征是同心的。

7.如权利要求1所述的处理腔室，其中所述透镜包括主体，并且其中所述透镜的所述特征至少部分地形成到所述主体中。

8.一种处理腔室，包括：

腔室主体，限定所述处理腔室的内部容积，所述内部容积具有第一区域和第二区域；

基板支撑组件，设置在所述第二区域中，所述基板支撑组件被配置为支撑基板；

光源，设置在所述第一区域中，位于所述基板支撑组件上方；

主反射器，设置在所述第一区域中，所述主反射器至少部分地环绕所述光源；

副反射器，设置在所述第一区域中，位于所述主反射器下方和所述基板支撑组件上方，所述副反射器被配置为将来自所述光源的光导向到所述基板的表面；和

透镜，设置在所述光源与所述基板支撑组件之间，所述透镜中形成有多个特征，所述特征被配置为当所述基板设置在所述基板支撑组件上时优先地将来自所述副反射器的光引导到所述基板上的感兴趣的区域。

9.如权利要求8所述的处理腔室，其中所述多个特征形成在所述透镜的主体外部。

10.如权利要求8所述的处理腔室，其中所述多个特征包括深度、间距和角度，所述深度、所述间距和所述角度经选择以当所述基板设置在所述基板支撑组件上时优先地将光引导到所述基板的外部区域或内部区域。

11.如权利要求8所述的处理腔室，其中所述多个特征被刻在所述透镜上。

12.如权利要求8所述的处理腔室，其中所述透镜邻近所述副反射器定位。

13.如权利要求8所述的处理腔室，其中所述透镜定位在所述主反射器下方。

14.如权利要求8所述的处理腔室，其中所述透镜包括主体，并且其中所述透镜的所述特征至少部分地形成到所述主体中。

15.如权利要求8所述的处理腔室，其中所述副反射器具有比所述基板的直径短的直径。

16.如权利要求15所述的处理腔室，其中所述透镜具有比所述副反射器的所述直径长的直径。

17.如权利要求16所述的处理腔室，其中所述透镜的所述直径比所述基板的所述直径长。

18.如权利要求15所述的处理腔室，其中所述多个特征形成在所述副反射器的所述直径外部的区域中。

19.一种固化基板的方法，包括：

将紫外(UV)光提供到处理腔室的内部容积；

用反射器来导向所述UV光；和

用有多个特征在其中的透镜来将经导向的UV光朝向基板上的感兴趣的区域引导。

20.如权利要求19所述的方法，其进一步包括：

通过暴露于经引导的UV光来改变形成在所述基板上的膜的性质。