专利名称：具有旋转式遮光器的脱气腔室的uv灯总成的制作方法
具有旋转式遮光器的脱气腔室的UV灯总成
背景技术：
在半导体衬底的等离子体处理过程中，其中半导体衬底被暴露于含卤素的工艺气体中，所述工艺气体的残余物会残留在半导体衬底的表面上。这样的残余物会导致下游处理阶段中的半导体衬底中的瑕疵，且会污染处理管道中的其他半导体衬底。因此，期望从脱气腔室中的半导体衬底移除这样的残余物。
发明内容
包括多个平行UV灯和旋转式遮光器的脱气腔室的UV灯总成，每个旋转式遮光器包括包围UV灯的凹壁和自所述凹壁的纵向边缘向外延伸的两个法兰，所述旋转式遮光器被配置为在打开位置和关闭位置之间旋转，其中处于打开位置的所述旋转式遮光器被布置于所述UV灯上方以便不阻挡所述UV灯的UV光线进入所述脱气腔室；且处于关闭位置的所述旋转式遮光器被布置于所述UV灯下方以便阻挡所述UV灯的UV光线进入所述脱气腔室， 在所述关闭位置，相邻旋转式遮光器的所述法兰重叠以防止UV光线泄漏。
图I示出了包括UV灯总成的脱气腔室的示意性横截面。图2a示出了旋转式遮光器的透视图。图2b示出了图2a中的旋转式遮光器的端部的放大顶视图。图3示出了图I的UV灯总成的示意性横截面，其中旋转式遮光器处于打开位置。图4示出了图I的UV灯总成的示意性横截面，其中旋转式遮光器处于关闭位置。图5a示出了 UV灯总成的透视图，其中旋转式遮光器处于打开位置。图5b示出了 UV灯总成的透视图，其中旋转式遮光器处于关闭位置。图6示出了根据一实施方式的UV灯总成的局部分解图。图7示出了根据另一实施方式的UV灯总成的局部分解图。图8示出了图7的UV灯总成的透视图，其中旋转式遮光器处于关闭位置。图9示出了图7的UV灯总成的透视图，其中旋转式遮光器处于打开位置。
具体实施例方式图I示出了示例性脱气腔室100的示意性横截面。脱气腔室100包括由诸如铝等金属材料制成的室壁10。石英窗30被多个夹具40固定于室壁10的顶部。石英窗30优选地由合成石英制成，由于合成石英的UV光线高透射率。合成石英通常在热压罐中经热液工艺被解开(untwine)和生产。石英窗30和室壁10之间的连续0型环35提供真空密封。UV灯总成80被设置在石英窗30上方，中间优选地有间隙。真空泵60与脱气腔室100通过排气口相连接，所述排气口可被阀65关闭。气体源70与脱气腔室100通过输气管道相连接，所述输气管道可被另一阀75关闭。石英窗30被配置为安装在脱气腔室100的顶部上，其中，来自UV灯总成80的UV光线被传播通 过石英窗30，同时，诸如臭氧或氧气之类的气体流入脱气腔室100，以从被支撑于脱气腔室100中的诸如300mm晶片等半导体衬底50上移除诸如蚀刻副产品之类的含卤素的残余物。石英窗30的细节在共同转让的美国专利申请12/607,659中被公开，在此将其作为参考引入。但是，UV灯总成80能以不同于图I中所示的方式和脱气腔室系统一起被使用。参考图I，在脱气腔室100中的处理过程中，半导体衬底50通过室壁10中的加载门20被移动并被放置于多个衬底支撑销(support pin)55上。脱气腔室100被真空泵60排空且来自气体源70的臭氧或氧气流入脱气腔室100。脱气腔室100中的气压优选地维持在IOmTorr到lOTorr。UV灯总成80用UV光线(优选波长254nm且强度在0. 05到5W/cm2之间的)穿过石英窗30照射半导体衬底50达10钞到I分钟的时间。臭氧或氧气吸收UV光线并分解为0自由基(原子氧)，0自由基与半导体衬底50上的含卤素的残余物起反应。反应产物是气态的并被真空泵60排出脱气腔室100。在输送半导体衬底50进出脱气腔室100的过程中，期望防止UV灯总成80的UV光线逸出脱气腔室100，以保护附近的人类操作员以及设备。但是，为了使处理衬底时的延迟减到最少以及为了防止UV灯85的过早损坏，期望UV灯总成80中的UV灯85保持上电状态而不是在每个衬底输送过程中被开和关。UV灯总成80包括旋转式遮光器90，旋转式遮光器90可被旋转到关闭位置以在脱气腔室100中不需要UV灯时(比如在输送衬底50进出脱气腔室100的过程中)阻挡来自UV灯85的UV光线。当来自UV灯85的UV光线被脱气工艺需要时，UV灯总成80中的旋转式遮光器90可被旋转到打开位置并允许UV光线到达脱气腔室100中的衬底50。图2a示出了根据一实施方式的旋转式遮光器90的透视图。旋转式遮光器90包括凹(例如，半圆柱形、半棱柱形)壁95和沿着凹壁95的纵向边缘向外延伸的两个优选共面的法兰93和94。法兰93和94优选地具有大约0. 07到0. 09英寸的宽度。旋转式遮光器90由不透UV光线的材料制成，比如铝。凹壁95的凹面91优选地是反射面(比如抛光的裸露铝表面)。脱气腔室100暴露于UV灯总成80的UV光线的内表面优选地被制成€黑的(例如通过铝表面上的阳极处理)以减少UV光线的不期望的反射。优选地，法兰93和94不到凹壁95的末端以在纵向上提供离凹壁95的每个末端边缘至少大约0. I英寸的间隙，这允许凹壁95被接收在支撑构件的沟槽中。图2b示出了旋转式遮光器90的端部的放大顶视图。图3示出了根据一实施方式的UV灯总成80的横截面示意图，其中旋转式遮光器90处于打开位置。UV灯总成80包括设置为彼此平行的多个UV灯85。UV灯85可被布置为互相平行且优选地覆盖石英窗30的大体上整个区域以实现该腔室中的衬底上方的均匀的UV光线强度。UV灯85可具有与覆盖石英窗30相比所需长度相同或不同的长度。一个旋转式遮光器90包围一个UV灯85。每个UV灯85可具有管状、双管状或其他合适的形状。在打开位置，旋转式遮光器90被布置在UV灯85上方而来自UV灯85的UV光线可直接穿过石英窗30进入脱气腔室100。每个旋转式遮光器90的凹面91向下反射UV光线以增加UV光线的强度和均匀度。旋转式遮光器90在脱气工艺过程中被维持在打开位置。图4示出了根据一实施方式的UV灯总成80的横截面示意图，其中旋转式遮光器90处于关闭位置。在关闭位置，旋转式遮光器90被布置在UV灯85下方并阻挡来自UV灯85的UV光线的很大一部分(优选地大于99%)穿过所述窗30。在关闭位置，一个旋转式遮光器90的法兰93的下侧面与相邻旋转式遮光器的法兰94的上侧面重叠优选大约0. 03到0. 05英寸,更优选地大约0. 04英寸以使UV光线的泄漏减到最少。
通过围绕UV灯85同时旋转所有的旋转式遮光器90大约180°，可将旋转式遮光器90从打开位置旋转到关闭位置。通过按相反方向同时旋转所有的旋转式遮光器90大约180°，可将旋转式遮光器90从关闭位置旋转到打开位置。旋转式遮光器90可在打开位置和关闭位置之间被任何合适的装置驱动。当旋转式遮光器90从关闭位置移动到打开位置时，UV灯85优选地保持固定且不旋转。对于双管状UV灯85来说，最外面的UV灯85a可以是有角度的以便将双管中的一者置为较靠近石英窗30且将双管中的另一者置为较远离石英窗30。图5a示出了包括设置为彼此平行的6个UV灯85的示例性UV灯总成80的透视图。旋转式遮光器90处于打开位置。UV灯85可以是任何管状UV灯，比如White-RodgersUVP-06207Germicidal UV灯。两个最外面的UV灯85a在长度上可以更短以适应特定形状的石英窗30 (未图示)。例如，最外面的灯可延伸为它们之间的其他四个灯的长度的30-90%。图5b示出了图5a的UV灯总成80的透视图，其中旋转式遮光器90处于关闭位置。图6示出了根据一实施方式的UV灯总成80。旋转式遮光器90的一端被附着(粘附、系结、焊接，等等)到可旋转环形遮光器支撑件601的较小外径表面601a而遮光器90的相对端被附着到有柄的遮光器支撑件602的外部周界602a。遮光器支撑件601的较大外径表面601b被可旋转地安装在支承块603的内表面中的圆柱形凹槽(未图示)中，支承块603包括多个横向间隔开的安装孔603a以固定地支撑一系列平行的UV灯85。具有中心孔605a的凸缘轴承605被安装在布置为与支承块603平行且间隔开的支承块604中的多个横向间隔开的孔604a中的一者中。有柄的遮光器支撑件602的柄602b被可旋转地支撑在凸缘轴承605的中心孔605a中。UV灯85被设置为穿过支承块603中的安装孔603a并通过遮光器支撑件601的中心。所述灯85的相对端被支撑销608的一个轴端所支撑。支撑销608具有被可旋转地支撑于有柄的遮光器支撑件602的中心孔602c中的柄。利用该安装装置，每个UV灯85保持固定而同时旋转式遮光器90在打开位置和关闭位置之间旋转。电气插口 620被连接到UV灯85以为其提供电源。柄602b被附着到位于支承块604的外表面上的传动皮带轮606且传动皮带轮606的外表面啮合传动皮带(未图示)。所述传动皮带被适当的驱动装置来回移动使得传动皮带轮606通过传动皮带的移动影响有柄的遮光器支撑件602的旋转以将遮光器旋转到打开位置和关闭位置。支承块603和凸缘轴承605可由诸如TorIon 之类的耐热聚合物材料制成。支承块604和遮光器支撑件602可由诸如铝之类的金属材料制成。在如图7-9中所示的另一实施方式中，每个UV灯85的一端具有电气连接用于从插口 620接收电。所述端通过由Torlon 制成的插口板651中的多个横向间隔开的孔661中的一者被支撑。UV灯85的另一端被由Teflon 制成的有柄的支撑销653支撑。对于双管状UV灯来说，销653包括具有与该双管状UV灯的外表面配对的曲面的配件。包围UV灯85的旋转式遮光器90被附着到由Torlon 制成的环形轴承652以及具有柄655b和中心孔655a的驱动轴(spindle) 655。UV灯85穿过轴承652的中心孔且轴承652被可旋转地安装在插口板651的内表面中的圆柱形凹槽中。具有中心孔656a的凸缘轴承656被安装在布置为与插口板651平行的支撑板654中的多个横向间隔开的孔662中的一者中。驱动轴655的柄655b延伸穿过并被可旋转地安装在凸缘轴承656的中心孔656a中。有柄的支撑销653的柄653a被可旋转地支撑在驱动轴655的中心孔655a中参考图8-9，悬臂式驱动臂657被固定地附着于支撑板654的外表面向外的每个驱动轴655的柄655b。驱动臂657的端部被可旋转地附着于横向来回移动以按顺时针方向和逆时针方向同时旋转驱动臂657从而打开和关闭旋转式遮光器的横向伸展臂连杆672的垂直臂。臂连杆672具有可旋转地附着于旋转式致动器680的旋转臂681的一端的垂直致动臂671，旋转式致动器680在横向偏移位置之间旋转旋转臂681。旋转式致动器680可操作来驱动臂连杆672使得臂连杆672的端673啮合两个停止件(在图8、9中分别示出)。在每个停止件，臂连杆672的端673触发位置开关670，位置开关670发信号通知旋转式致动器680停止旋转并防止过度驱动臂连杆672。虽然参考具体实施方式
对UV灯总成和旋转式遮光器进行了详细描述，但是对本领域技术人员来说，显然可以有各种变化和修改，还可以采用等同实施方式，而不会背离所附权利要求书的保护范围。例如，UV灯可被其他类型的灯替代。
权利要求
1.用于脱气腔室的UV灯总成，包括多个平行UV灯和旋转式遮光器，每个旋转式遮光器包括包围UV灯的凹壁和自所述凹壁的纵向边缘向外延伸的两个法兰，所述旋转式遮光器被配置为在打开位置和关闭位置之间旋转，其中处于所述打开位置的所述旋转式遮光器被布置于所述UV灯上方以便不阻挡所述UV灯的UV光线进入所述脱气腔室；且处于所述关闭位置的所述旋转式遮光器被布置于所述UV灯下方以便阻挡所述UV灯的UV光线进入所述脱气腔室，在所述关闭位置，相邻旋转式遮光器的所述法兰重叠以防止UV光线泄漏。
2.如权利要求I所述的UV灯总成，其中所述凹壁的凹面是反射面。
3.如权利要求I所述的UV灯总成，其中所述凹壁是半圆柱形的。
4.如权利要求I所述的UV灯总成，其中每个旋转式遮光器的所述法兰是共面的；具有大约0. 07到0. 09英寸的宽度；且所述法兰的纵向末端离所述凹壁的纵向末端空出至少大约0. I英寸。
5.如权利要求I所述的UV灯总成，其中每个旋转式遮光器的所述法兰与相邻旋转式遮光器的所述法兰在关闭位置重叠大约0. 03到0. 05英寸。
6.如权利要求I所述的UV灯总成，进一步包括 具有用于每个旋转式遮光器的孔的支撑块； 具有用于每个旋转式遮光器的柄的轴； 驱动装置；以及 其中 所述旋转式遮光器被附着到所述轴； 所述轴的所述柄被可旋转地支撑在所述支撑块的所述孔中；以及所述轴的所述柄被所述驱动装置驱动使得附着的所述旋转式遮光器在所述打开和关闭位置是可旋转的。
7.如权利要求I所述的UV灯总成，其中每个UV灯包括绑在一起的成对的平行的圆柱形管。
8.如权利要求I所述的UV灯总成，包括具有第一长度的四个UV灯和具有比所述第一长度短至少10%的第二长度的两个UV灯，所述四个较长长度的灯位于所述两个较短长度的灯之间，六个所述灯上的所述旋转式遮光器同时被操作。
9.包括如权利要求I所述的UV灯总成的脱气腔室。
10.如权利要求9所述的脱气腔室，其中所述脱气腔室暴露于所述UV灯总成的UV光线的内表面被制成黑的以减少UV光线的反射。
11.使用如权利要求9所述的脱气腔室处理半导体衬底的方法，包括 将所述旋转式遮光器旋转到所述关闭位置； 将半导体衬底输送到所述脱气腔室中； 将所述旋转式遮光器旋转到所述打开位置； 将臭氧或氧气供应到所述脱气腔室中，同时将所述腔室中的真空压强维持在IOmTorr到 IOTorr ； 通过用UV光线穿过石英窗照射所述脱气腔室中的所述臭氧或氧气产生0自由基； 通过与所述0自由基的反应移除所述半导体衬底上的含卤素的残余物； 将所述旋转式遮光器旋转到所述关闭位置；从所述脱气腔室移除所述半导体 衬底。
全文摘要
具有旋转式遮光器的UV灯总成，每个旋转式遮光器具有有反射凹面的凹壁。旋转式遮光器可在打开位置和关闭位置之间共同地旋转。在打开位置，旋转式遮光器不阻挡UV灯的UV光线离开UV灯总成，而在关闭位置，旋转式遮光器阻挡UV光线离开UV灯总成。
文档编号H01L21/302GK102656669SQ201080057454
公开日2012年9月5日 申请日期2010年12月6日 优先权日2009年12月17日
发明者威廉·T·哈特, 弗雷德·丹尼斯·埃格雷 申请人:朗姆研究公司