光刻導軌設備中分立式熱板系統的製作方法

2023-06-07 19:18:51 1

專利名稱：光刻導軌設備中分立式熱板系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體製造中的光刻導軌設備，尤其涉及一種光刻導 軌設備中分立式熱板系統。
背景技術：
在半導體製造中，現有的光刻導軌設備往往配備有各種對矽片進行 加熱或冷卻的熱板，分別應用於矽片塗膠的軟烘，顯影的後烘和硬烘， 對矽片的冷卻等等工藝步驟。而矽片的溫度和旋塗的光阻膜厚，顯影后 的關鍵尺寸，光阻形貌，光刻工藝窗口等等對光刻工藝有關鍵性的影響， 因此如何提高熱板的均勻性和控制精度對光刻工藝至關重要，同時對設 備工程師和設備廠商來說，這也是衡量光刻導軌設備好壞的決定性因素 之一。現有的熱板通常使用一體化設計，然後通過加熱針(pin)對熱板進 行接觸式加熱，同時通過風冷系統配合對溫度進行控制。這種熱板的溫 度控制能力通常在+/-0.5i: 2'C之間，但是由於是接觸式加熱，矽片面 內均勻性較差。而且對於日益增加的從4寸，6寸，8寸到12寸等矽片 尺寸的加大，日後甚至需要18寸或更大的矽片尺寸，此時採用單一熱板 很難保證矽片面內均勻性的要求。同時，由於矽片曝光前工程的影響(如薄膜成長，化學機械拋光等)， 矽片並非絕對平整，而是有一定厚度分布的，此時在現有的光刻工藝中往往通過增加光刻工藝窗口，矽片水平度檢測和自動反饋等手段來消除 襯底層的影響，制約了小尺寸光刻工藝的發展。而現有的熱板溫度分布 控制能力差，而且對矽片加熱條件只能單一設定，因此無法通過熱板的 調整來降低襯底層的影響。發明內容本發明要解決的技術問題是提供一種光刻導軌設備中分立式熱板系 統，該熱板系統可以形成對矽片加熱的溫度空間分布控制，同時提高大尺 寸矽片溫度控制的面內均勻性。為解決上述技術問題，本發明提供一種光刻導軌設備中分立式熱板 系統，該分立式熱板系統由數個各自能被加熱或冷卻的分立的熱板組成。 所述數個分立的熱板採用同心圓或同心多邊形，或者採用非同心的 多邊形。所述數個分立的熱板採用同心圓或同心多邊形，指各分立熱板的中 心一致，其形狀是圓形，或者是多邊形。所述數個分立的熱板採用非同心的多邊形，指各分立熱板的中心不 一致，能無缺損地拼合併覆蓋所要加熱的區域。所有的分立熱板均能被獨立的加熱與冷卻，以被單獨控制溫度。該分立式熱板系統通過將各分立熱板分別設定不同的溫度，能實現 矽片加熱的溫度分布。所述的分立式熱板系統能用做塗膠時的前烘、軟烘的熱板和冷卻矽 片的冷板，或用做顯影時的後烘、硬烘的熱板和冷卻矽片的冷板。和現有技術相比，本發明具有以下有益效果使用了本發明的分立式熱板系統後，可以大大提高光刻工藝中塗膠、顯影工藝的矽片面內均一性， 尤其對于越大尺寸的矽片效果越明顯。同時通過分立式熱板系統可以分區 域控溫，通過加熱冷卻來升高或降低熱板溫度以影響光刻工藝的特性，可 以通過在光刻工藝中引入溫度分布來降低前工程(如薄膜成長，化學機械 拋光等)引入的矽片不均勻導致的光刻工藝窗口縮小，從而增加了光刻工 藝窗口。


圖1是本發明光刻導軌設備中分立式熱板系統的示意圖，圖1 (a) 是採用同心圓設計的分立式熱板系統的示意圖，圖1 (b)是採用非同心多邊形設計的分立式熱板系統的示意圖；圖2是熱板溫度對光刻工藝的影響示意圖，圖2 (a)是熱板溫度對 光阻膜厚的影響示意圖，圖2 (b)是熱板溫度對關鍵尺寸的影響示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的說明。本發明提供一種光刻導軌設備中分立式熱板系統，將對矽片進行加熱 或冷卻的熱板設計成由 一些分立的各自可以加熱或冷卻的小的熱板組成。如圖1所示，本發明分立式熱板系統的組成方式可以有兩種。 一種 是採用同心圓或同心多邊形設計，另一種是採用非同心多邊形設計。如圖1 (a)所示，當採用同心圓設計時，所有的分立熱板(包括分 立熱板a、分立熱板b和分立熱板c)的中心一致。當然其形狀可以是圓 形(同心圓)，也可以是三角形、矩形等多邊形(同心多邊形)。如圖1 (b)所示，當採用非同心多邊形設計時，所有的分立熱板(包括分立熱板a、分立熱板b和分立熱板c)的中心不一致，各多邊形的分 立熱板可以無缺損地拼合(多邊形分立熱板的邊與邊相接拼合)並覆蓋 所要加熱的矽片加熱區域，其形狀可以是正六邊形，也可以是三角形、 矩形等多邊形。本發明的分立式熱板系統可以用做塗膠時的前烘、軟烘的熱板和冷卻 矽片的冷板，也可以用做顯影時的後烘、硬烘的熱板和冷卻矽片的冷板。 所有的分立熱板均可以獨立的加熱與冷卻，以單獨控制溫度。在實際光刻 工藝建立時，通過調整分立熱板各自設定不同的溫度，可以做到熱板加熱 的溫度空間分布控制，來提高塗膠，顯影的均勻性，同時由於單個的分立 熱板面積可以做的很小，比大熱板的溫度控制能力更強。本發明和現有的普通單一熱板不同，用許多分立的可以單獨控制溫度 的熱板組合形成。因為光刻工藝的表現和熱板溫度有直接聯繫，矽片的溫 度和旋塗的光阻膜厚、顯影后的關鍵尺寸、光阻形貌、光刻工藝窗口等等 對光刻工藝有關鍵性的影響。如圖2 (a)所示，在不同的矽片位置，隨 著軟烘熱板溫度的升高，光阻膜厚也相應受到影響。如圖2 (b)所示， 隨著後烘熱板溫度的升高，顯影后的關鍵尺寸也隨之增大。本發明通過分 立式熱板對矽片不同區域分別加熱，局部控溫精度更好而且整體分布可 控。
權利要求
1、一種光刻導軌設備中分立式熱板系統，其特徵在於，該分立式熱板系統由數個各自能被加熱或冷卻的分立的熱板組成。
2、 根據權利要求1所述的光刻導軌設備中分立式熱板系統，其特徵 在於，所述數個分立的熱板採用同心圓或同心多邊形，或者採用非同心 的多邊形。
3、 根據權利要求2所述的光刻導軌設備中分立式熱板系統，其特徵 在於，所述數個分立的熱板採用同心圓或同心多邊形，指各分立熱板的 中心一致，其形狀是圓形，或者是多邊形。
4、 根據權利要求2所述的光刻導軌設備中分立式熱板系統，其特徵 在於，所述數個分立的熱板採用非同心的多邊形，指各分立熱板的中心 不一致，能無缺損地拼合併覆蓋所要加熱的區域。
5、 根據權利要求卜4任一項所述的光刻導軌設備中分立式熱板系 統，其特徵在於，所有的分立熱板均能被獨立的加熱與冷卻，以被單獨 控制溫度。
6、 根據權利要求1-4任一項所述的光刻導軌設備中分立式熱板系 統，其特徵在於，該分立式熱板系統通過將各分立熱板分別設定不同的 溫度，能實現矽片加熱的溫度分布。
7、 根據權利要求1所述的光刻導軌設備中分立式熱板系統，其特徵 在於，所述的分立式熱板系統能用做塗膠時的前烘、軟烘的熱板和冷卻 矽片的冷板，或用做顯影時的後烘、硬烘的熱板和冷卻矽片的冷板。
全文摘要
本發明公開了一種光刻導軌設備中分立式熱板系統。和現有的普通單一熱板不同，本發明由許多分立的可以單獨控制溫度的熱板組合形成。因為光刻工藝的表現和熱板溫度有直接聯繫，通過分立式熱板對矽片不同區域分別加熱，局部控溫精度更好而且整體分布可控。使用了本發明的分立式熱板系統後，可以大大提高光刻工藝中塗膠、顯影工藝的矽片面內均一性，尤其對于越大尺寸的矽片效果越明顯。同時通過分立式熱板系統可以分區域控溫，通過加熱冷卻來升高或降低熱板溫度以影響光刻工藝的特性，可以通過在光刻工藝中引入溫度分布來降低前工程(如薄膜成長，化學機械拋光等)引入的矽片不均勻導致的光刻工藝窗口縮小，從而增加了光刻工藝窗口。
文檔編號G03F7/38GK101408738SQ20071009413
公開日2009年4月15日 申請日期2007年10月12日 優先權日2007年10月12日
發明者雷 王, 瑋 黃 申請人:上海華虹Nec電子有限公司