[发明专利]作为UV光栅或可调UV滤镜用于清洁半导体衬底的臭氧充气室

说明书

背景技术

在半导体衬底的等离子体处理过程中，其中半导体衬底暴露于含卤素的工艺气体，诸如含溴的残留物等工艺气体的残留物会保留在半导体衬底的表面上。这样的残留物会造成半导体衬底在下游的处理步骤中产生缺陷，并且会污染处理管线中的其他半导体衬底。因此，在脱气腔室中将这样的残留物从半导体衬底上去除是合乎期望的。

发明内容

一种脱气腔室的石英窗，在该脱气腔室中使用含臭氧的气体在UV光照射下清洁半导体衬底，该石英窗包括：底表面，顶表面以及在该底表面和顶表面之间延伸的侧壁；位于该顶表面和底表面之间的充气室(plenum)；以及与该充气室流体连通的至少一个气体通道。该石英窗可安装在该脱气腔室的顶壁中的开口的上方。该充气室掩盖该石英窗的至少覆盖该开口的整个区域。可以用具有合适的臭氧分压的含臭氧的气体供应该充气室，以阻挡和/或调节通过该石英窗的UV光透射率。

附图说明

图1为根据一实施方式所示出的具有石英窗的脱气腔室的横截面示意图。

图2为根据另一实施方式所示出的具有石英窗的脱气腔室的横截面示意图。

图3所示为充气室中的臭氧分压与该充气室的高度的积与穿过该充气室的UV(波长254nm)的透射率的函数关系图。

具体实施方式

这里所描述的是一种石英窗，在该石英窗的上部表面和下部表面之间具有作为UV光栅或可调的UV滤镜运行的气体充气室。在一实施方式中，具有充气室的石英窗在外部尺寸和形状以及安装在脱气腔室上的方式与共同转让的美国的公布专利申请No.US-2011/0097900中的石英窗是相同的，其公开的内容通过引用并入本文。

如图1所示，脱气腔室100包括由金属材料制成的真空腔室壁10，该金属材料如铝。石英窗130通过诸如多个夹具40等任何合适的装置被夹持在腔室壁10的顶壁，以便覆盖在该顶壁中的顶部开口，该开口比将在该腔室中进行清洁的诸如晶片等半导体衬底大。石英窗130优选由合成石英制成，因为其具有高的UV光透射率。合成石英通常是非双晶的(untwinned)，并通过水热工艺在高压釜中产生。在石英窗130和腔室壁10之间的连续O形环35提供真空密封。UV灯组件80配置在石英窗130的上方，UV灯组件80包括多个平行的UV灯85。

石英窗130被配置为安装在脱气腔室100的顶部，来自UV灯组件80的UV光能透过石英窗130进入脱气腔室100，同时臭氧气体流入脱气腔室100以从支承在脱气腔室100中的诸如300mm晶片之类半导体衬底50去除含卤素的残留物。

在脱气腔室100中进行处理的期间，脱气腔室100通过真空泵60排空，并且半导体衬底50通过在腔室壁10中的装载门20传送以及放置在合适的支撑件上，如放置在多个衬底支撑销55上。含臭氧的气体流从臭氧源70流入脱气腔室100。该气体优选包含少量的氮气(例如，0.1至0.5wt％)。脱气腔室100中的气体压强优选维持从100毫乇至10乇，更优选从0.5至1.5乇，并且臭氧的分压优选为0.0005至1乇，更优选为0.0025至0.33乇，最优选从0.05至0.08乇。UV灯组件80通过石英窗130用优选波长为254nm和强度在0.05和5之间W/cm²的UV光照射半导体衬底50持续10秒至1分钟的一段时间。臭氧气体吸收UV光，并分解成O自由基(氧原子)，该O自由基与半导体衬底50上的诸如溴或氯等含卤素的残留物反应。该反应的产物是气态的，并通过真空泵60从脱气腔室100排空。

在将半导体衬底50运进和运出脱气腔室100的过程中，阻挡灯组件80的UV光进入脱气腔室100是合乎期望的。然而，为了减少处理衬底的延迟和防止UV灯85过早失效，合乎期望的是，将UV灯组件80中的UV灯85维持在开通状态，而不是针对每个衬底的运输将其开通和关闭。