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光阻烘烤设备

2021-02-01 18:43:57

光阻烘烤设备

  技术领域

  本公开涉及半导体技术领域,具体而言,涉及一种光阻烘烤设备。

  背景技术

  光阻是半导体制造领域常用的一种材料,在使用时,一般需要对其进行烘烤,以降低溶剂含量并提高附着力。以存储器等半导体器件的制造为例,通常有多道工序都需要对基材上的光阻进行烘烤,以便进行光刻等工艺,但是,不同工序中所需的烘烤温度不同。

  现有技术中,一般是通过调节同一烘烤设备的加热温度,从而以不同的加热温度对基材上的光阻进行烘烤,但由于温度的上升或下降较慢,需要等待较长时间,才能由一个指定的加热温度调节至另一指定的加热温度,效率较低;或者,还可设置多个加热温度不同的烘烤设备,将基材依次置于特定烘烤设备,实现多温度加热,但烘烤设备的数量较多,使得成本较高。

  需要说明的是,在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解,因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

  发明内容

  本公开的目的在于提供一种光阻烘烤设备,可提高工作效率,并降低成本。

  根据本公开的一个方面,提供一种光阻烘烤设备,包括:

  烘烤炉;

  加热盘,设于所述烘烤炉内,且具有相背的加热面和背面;

  支撑针,可滑动地穿过所述加热盘,且具有支撑端和连接端,所述支撑端用于支撑基材;

  第一驱动装置,与所述支撑针的连接端连接,用于驱动所述支撑针往复直线移动;

  测温装置,设于所述烘烤炉内,且与所述加热面相对设置,用于检测所述基材的温度,并输出检测温度;

  第二驱动装置,设于所述烘烤炉内,且与所述测温装置连接,用于驱动所述测温装置朝向或背向所述加热盘移动;

  第一控制装置,用于响应一控制信号,并根据所述检测温度控制所述第一驱动装置调节所述支撑端伸出所述加热面的距离,直至所述检测温度满足预设条件;以及,控制所述第二驱动装置使所述测温装置与所述支撑针同步移动,以使所述测温装置与所述支撑端在垂直于加热面方向上的距离为大于所述基材厚度的预设间距。

  在本公开的一种示例性实施例中,所述测温装置包括:

  安装架,与所述第二驱动装置连接,且与所述加热面正对设置;

  多个温度检测器件,固定于所述安装架,用于检测所述基材的多个区域的温度,并输出多个检测温度;

  所述检测温度满足预设条件包括:

  各所述检测温度的平均值等于目标温度;或者,与目标温度相等的检测温度的数量不小于一阈值。

  在本公开的一种示例性实施例中,多个所述温度检测器件包括中心温度检测器件和多个边缘温度检测器件,所述边缘温度检测器件围绕所述中心温度检测器件呈多圈同心圈状分布。

  在本公开的一种示例性实施例中,所述安装架为网状结构。

  在本公开的一种示例性实施例中,所述第二驱动装置包括:

  底座,固定于所述烘烤炉内,且位于所述测温装置远离所述加热面的一侧,并与所述加热面正对设置;

  动力件,固定于所述底座上;

  连接件,同时与所述动力件和所述测温装置连接;所述动力件能驱动所述连接件带动所述测温装置朝向或背向所述加热盘移动。

  在本公开的一种示例性实施例中,所述光阻烘烤设备还包括:

  第二控制装置,用于响应一包含所述目标温度的启动信号后,根据所述目标温度和预设对应关系确定对应所述目标温度的高度值,并根据所述高度值控制所述第一驱动装置使所述支撑端与所述加热面的距离为所述高度值,并生成所述控制信号;

  所述预设对应关系包括对多个互不相同的目标温度和多个互不相同的高度值,多个所述目标温度和多个所述高度值一一对应;且任意两个所述高度值中,对应较大目标温度的高度值小于对应较小目标温度的高度值。

  在本公开的一种示例性实施例中,所述光阻烘烤设备还包括:

  排气管,所述排气管与所述烘烤炉连通,用于排出所述烘烤炉内的气体。

  在本公开的一种示例性实施例中,所述加热盘由多个加热部拼接而成,且各所述加热部分别独立发热。

  在本公开的一种示例性实施例中,所述支撑针的数量至少为三个,且围绕所述加热盘的中心均匀分布。

  在本公开的一种示例性实施例中,所述测温装置与所述基材的距离大于0且小于1mm。

  本公开的光阻烘烤设备,在不改变加热盘的加热温度的情况下,可通过调节支撑针伸出加热面的距离,改变基材与加热面之间的距离,实现以不同温度对基材进行烘烤,避免调节加热盘的温度或者设置多个烘烤设备,从而提高工作效率,降低成本。同时,可通过测温装置对支撑针的支撑端上的基材进行测温,输出检测温度,并根据该检测温度调节所述支撑端伸出所述加热面的距离,直至检测温度满足预设条件,从而根据基材的温度对支撑针进行调节,使基材的温度始终符合要求,以提升烘烤效果。此外,第一控制装置可控制支撑针和测温装置同步运动,使测温装置与基材间的距离恒定,保证测温的准确性。

  应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本公开。

  附图说明

  此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本公开的实施例,并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

  图1为本公开实施方式光阻烘烤设备在第一状态下的示意图。

  图2为本公开实施方式光阻烘烤设备在第二状态下的示意图。

  图3为本公开实施方式光阻烘烤设备在第三状态下的示意图。

  图4为本公开实施方式光阻烘烤设备的电路原理框图。

  图5为本公开实施方式光阻烘烤设备的加热盘和支撑针的俯视图。

  图6为本公开实施方式光阻烘烤设备的测温装置的仰视图。

  图7为本公开实施方式光阻在一加热温度下的支撑针的高度和目标温度的关系示意图。

  图8为本公开实施方式光阻烘烤设备和转运装置的示意图。

  附图标记说明:

  100、基材;1、烘烤炉;2、加热盘;21、加热面;22、背面;3、支撑针;4、第一驱动装置;5、测温装置;51、安装架;511、环形条;512、连接条;52、温度检测器件;6、第二驱动装置;61、底座;62、动力件;63、连接件;7、第一控制装置;8、第二控制装置;9、排气管;10、托架;11、挡块;12、转运装置。

  具体实施方式

  现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而,示例实施方式能够以多种形式实施,且不应被理解为限于在此阐述的实施方式;相反,提供这些实施方式使得本公开将全面和完整,并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构,因而将省略它们的详细描述。此外,附图仅为本公开的示意性图解,并非一定是按比例绘制。

  虽然本说明书中使用相对性的用语,例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系,但是这些术语用于本说明书中仅出于方便,例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是,如果将图标的装置翻转使其上下颠倒,则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时,有可能是指某结构一体形成于其它结构上,或指某结构“直接”设置在其它结构上,或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。

  用语“一个”、“一”、“该”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等;用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等;用语“第一”、“第二”等仅作为标记使用,不是对其对象的数量限制。

  本公开实施方式提供了一种光阻烘烤设备,用于对一基材上的光阻进行烘烤,该基材可为用于制造存储器等半导体器件的晶圆,在此不对基材做特殊限定,只要用于承载需要烘烤的光阻即可。

  如图1和图4所示,该光阻烘烤设备包括烘烤炉1、加热盘2、支撑针3、第一驱动装置4、测温装置5、第二驱动装置6和第一控制装置7,其中:

  加热盘2设于烘烤炉1内,且具有相背的加热面21和背面22。支撑针3可滑动地穿过加热盘2,且具有支撑端和连接端,支撑端用于支撑基材100。第一驱动装置4与支撑针3的连接端连接,用于驱动支撑针3往复直线移动。测温装置5设于烘烤炉1内,且与加热面21相对设置,用于检测基材100的温度并输出检测温度。

  第二驱动装置6设于烘烤炉1内,且与测温装置5连接,用于驱动测温装置5朝向或背向加热盘2移动。第一控制装置7用于响应一控制信号,根据检测温度控制第一驱动装置4调节支撑端伸出加热面21的距离,直至检测温度满足预设条件;以及,控制第一驱动装置4和第二驱动装置6同步移动,以使测温装置5与基材100的距离为预设间距。

  为了便于描述,本说明书中,将支撑针3的支撑端伸出加热面21的距离定义为支撑针3的高度;加热盘2的加热温度为加热盘2的加热面21的温度;检测温度为检测到的基材100的温度。

  本公开实施方式的光阻烘烤设备,在不改变加热盘2的加热温度的情况下,可通过调节支撑针3的高度,改变基材100与加热面21之间的距离,实现以不同温度对基材100进行烘烤,避免调节加热盘2的温度或者设置多个烘烤设备,从而提高工作效率,降低成本。同时,可通过测温装置5对支撑针3的支撑端上的基材100进行测温,并输出检测温度,并根据检测温度调节支撑针3的高度,直至满足检测温度预设条件,从而根据基材100的温度对支撑针3进行调节,使基材100的温度始终符合要求,以提升烘烤效果。此外,在支撑针3移动时,第一控制装置7可控制测温装置5和支撑针3同步运动,使测温装置5与基材100间的距离恒定,保证测温的准确性。

  如图1-图3所示,图1中示出了光阻烘烤设备的第一状态,其中,支撑针3的高度为h1,即基材100与加热面21的距离为h1;测温装置5与基材100的距离为L;此时,假定测温装置5检测到的基材100的温度,即检测温度为T1。

  图2中示出了光阻烘烤设备的第二状态,其中,支撑针3的高度为h2,即基材100与加热面21的距离为h2;测温装置5与基材100的距离仍为L;此时,假定测温装置5检测到的基材100的温度,即检测温度为T2。

  图3中示出了光阻烘烤设备位于第三状态,其中,支撑针3的高度为0,即基材100贴合于加热面21;测温装置5与基材100的距离仍为L;此时,假定测温装置5检测到的基材100的温度,即检测温度为T3。

  其中,加热面21的发热温度不变,L不变,T3>T2>T1。

  下面对本公开实施方式光阻烘烤设备的各部分进行详细说明:

  如图1-图3所示,烘烤炉1可具有炉腔,其形状和尺寸在此不做特殊限定。烘烤炉1的炉腔内可容纳加热盘2和基材100等,且烘烤炉1具有可打开和关闭的开口,以便运入或运出基材100。

  为了便于排出烘烤炉1内的气体,可在烘烤炉1上设置排气管9,该排气管9可与炉腔连通,用于引导炉腔内的气体排出,可通过一排气泵或其它抽吸装置,对烘烤炉1内的气体进行抽吸。

  为了便于转运基材100,如图8所示,可在光阻烘烤设备的一侧设置转运装置12,通过该转运装置12可将基材100放入炉腔内的加热盘2上,还可将加热盘2上的基材100移出炉腔,转运装置12的具体结构在此不做特殊限定,只要能实现上述基材100的转运即可。

  如图1-图3以及图5所示,加热盘2可设于烘烤炉1内,并可发热,以对基材100进行烘烤。为了便于固定加热盘2,可在烘烤炉1内设置托架10,加热盘2可固定于该托架10上,托架10的具体结构在此不做特殊限定,只要能安装加热盘2即可。

  加热盘2的形状可为圆形、矩形或其它形状,在此不做特殊限定。同时,加热盘2具有相背的加热面21和背面22,在加热时,基材100可与加热面21相对设置,即基材100设于加热面21远离背面22的一侧,且基材100在加热面21所在平面的正投影位于加热面21内,使加热面21向基材100散热。在将加热盘2水平固定于烘烤炉1时,加热面21为加热盘2的上表面,背面22为其下表面,基材100可位于加热面21的上方。

  加热盘2的具体结构和加热原理在此不做特殊限定,只要能实现加热功能即可,例如,加热盘2可包括外壳和外壳内的加热电路,加热电路通电后,可上外壳发热。此外,加热盘2的温度可调,例如通过调节输入电流或电压,可调节加热盘2的加热温度,其加热温度可为90℃-400℃,当然,也可以大于400℃或小于90℃。

  加热盘2可由多个加热部拼接而成,且各加热部可分别独立发热,从而可同时输出多个加热温度,在将基材100贴合于加热面21时,可对基材100的不同区域以不同的温度进行加热。当然,加热盘2也可为整体式结构,即同一时间只能输出一个加热温度。

  此外,如图3所示,在支撑针3的支撑端完全缩入加热盘2内时,基材100贴合于加热面21,为了对基材100进行限位,防止基材100沿加热面21偏移,可在加热面21上设置多个挡块11,各个挡块11围绕于基材100的侧边,以对基材100进行限位,同时,为了便于基材100的取、放,挡块11与加热盘2可伸缩的连接,可通过一伸缩装置驱动挡块11伸出或缩入加热面21。

  如图1-图3以及图5所示,支撑针3可具有支撑端和连接端,且支撑针3穿过加热盘2,且垂直于加热盘2;可使支撑针3与加热盘2滑动配合,从而可相对加热盘2往复移动,使得支撑针3的高度可调,从而可调节基材100和加热盘2间的距离。具体而言,支撑针3的长度大于加热盘2的厚度,随着支撑针3的移动,其支撑端向加热盘2的加热面21一侧延伸,连接端可向加热盘2的背面22一侧延伸,且随着支撑针3的移动,其支撑端可穿出加热面21的距离可大于0或等于0,即伸出或缩入加热盘2,在支撑端伸出加热面21时,其可支撑基材100,在支撑端缩入加热盘2内时,加热面21可支撑基材100。

  如图5所示,支撑针3的数量至少为三个,例如三个、四个等,各个支撑针3可围绕加热盘2的中心均匀分布,且各个支撑针3的支撑端伸出加热面21的具体相等,以使基材100与加热面21平行,保证基材100各处受热均匀。当然,支撑针3的数量也可以为两个或一个,只要能支撑基材100即可。

  如图1-图3所示,第一驱动装置4可与支撑针3的连接端连接,并能驱动支撑针3往复直线移动,以调节基材100与加热面21间的距离,且通过对第一驱动装置4的控制可使支撑针3停留在多个位置。

  举例而言,第一驱动装置4可包括连接架和直线电机,该直线电机可通过连接架与支撑针3连接,并可驱动支撑针3往复移动。当然,第一驱动装置4还可以是其它结构,只要能实现支撑针3的往复直线移动,并可停留在多个位置即可。

  如图1-图3所示,测温装置5可设于烘烤炉1内,且与加热面21相对设置,基材100可位于测温装置5和加热盘2之间,通过测温装置5可检测基材100的温度,并输出检测温度。举例而言,如图6所示,测温装置5可包括安装架51和多个温度检测器件52,其中:

  安装架51可与加热面21正对设置。安装架51还可以是网状结构,使得气流可通过安装架51,便于烘烤炉1排气,举例而言,安装架51可包括多个环形条511和多个连接条512,多个环形条511的直径各不相同,且同心设置,各个连接条512以环形条511的中心为中心呈辐射状设置,且汇聚于环形条511的中心,且每个连接条512同时与各个环形条511交叉连接。或者,安装架51也可为开设有多个通孔的平板结构。

  当然,安装架51也不是网状结构,而可以是实心结构,例如,安装架51为实心平板。

  各个温度检测器件52均可固定于安装架51,对应于基材100的多个不同区域,可检测基材100的多个区域的温度,每个温度检测器件52均可输出一个检测温度,使得测温装置5可输出多个检测温度。温度检测器件52可为温度传感器,例如红外温度传感器、热电阻温度传感器等,只要能检测基材100温度即可。

  如图6所示,多个温度检测器件52可包括中心温度检测器件和多个边缘温度检测器件,边缘温度检测器件围绕中心温度检测器件呈多圈同心圆状分布。举例而言,对于上述包括环形条511和连接条512的安装架51而言,中心温度检测器件可设于连接条512汇聚的一点,各个边缘温度检测器件52可一一对应的设于环形条511与连接条512的交叉点。

  当然,多个温度检测器件52也可以按照其它方式分布,例如,多个温度检测器件52可呈矩形阵列分布等。

  如图1-图3所示,第二驱动装置6设于烘烤炉1内,并与测温装置5连接,可驱动测温装置5朝向或背向加热盘2移动,在加热盘2水平放置时,第二驱动装置6驱动测温装置5竖直往复移动。举例而言,第二驱动装置6包括底座61、动力件62和连接件63,其中:

  底座61可固定于烘烤炉1内,且位于测温装置5远离加热面21的一侧,并与加热面21正对设置,底座61的具体结构在此不做特殊限定。

  动力件62可固定于底座61上,且动力件62可为直线电机、气缸液压缸或其它能输出直线运动的器件,在此不再一一列举,当然,动力件62也可以包括旋转电机和传动组件,该传动组件可将旋转电机输出的转动转化为直线移动,例如,该传动组件可为丝杠螺母机构等。

  连接件63可同时与动力件62和测温装置5连接,例如与测温装置5的安装架51连接,使得动力件62能通过连接件63带动测温装置5朝向或背向加热盘2移动。连接件63可以是刚性的连接杆等,也可以是柔性的链条等,只要带动测温装置5移动即可。

  当然,第二驱动装置6还可以是其它结构,例如,第二驱动装置6可以是气缸或液压缸等,其可直接与测温装置5连接,驱动测温装置5朝向或背向加热盘2移动。

  如图4所示,第一控制装置7可接收测温装置5输出的检测温度和一控制信号,且响应该控制信号,根据检测温度控制第一驱动装置4调节支撑针3的支撑端伸出加热面21的距离,即调节支撑针3的高度,直至检测温度满足预设条件,此时,说明基材100的温度符合要求。第一控制装置7可以是单片机、可编程逻辑控制器等控制器件,也可以是计算机等设备,只要能实现上述功能即可。

  在一实施方式中,测温装置5包括多个温度检测器件52,检测温度满足预设条件包括:各检测温度的平均值等于目标温度。目标温度为在根据烘烤标准设定的烘烤光阻所需的温度,若各检测温度的平均值等于目标温度,可判定加热温度符合要求。具体而言,若各检测温度的平均值大于目标温度,第一控制装置7可控制第一驱动装置4,增大支撑针3的高度增大,使基材100远离加热面21,以使检测温度降低,直至等于目标温度;若各检测温度的平均值小于目标温度,第一控制装置7可控制第一驱动装置4,减小支撑针3的高度,使基材100靠近加热面21,以使检测温度增大,直至等于目标温度。

  在另一实施方式中,预设条件包括:与目标温度相等的检测温度的数量不小于一阈值。例如,目标温度为100℃,检测温度的数量为10个,该阈值为8;若有8个检测温度等于100℃,则判定检测温度满足预设条件;若有7个检测温度等于100℃,则判定检测温度不满足预设条件。

  如图1-图3所示,第一控制装置7在控制支撑针3移动的同时,可控制第二驱动装置6使测温装置5与支撑针3同步移动,以使测温装置5与支撑端在垂直于加热面21方向上的距离始终保持预设间距,该预设间距大于基材100的厚度,例如,基材100为晶圆,该预设间距大于晶圆的厚度,从而保证检测温度的准确性。在不影响基材100表面的前提下,应使测温装置5尽可能的靠近基材100,测温装置5与基材100的距离大于0,且不大于1mm,例如0.5mm、1mm等,当然,该测温装置5与基材100的距离也可大于1mm。

  为了进一步提高工作效率,如图4所示,在一实施方式中,本公开的光阻烘烤设备还可包括第二控制装置8,第二控制装置8接收一启动信号,该启动信号可由一外部设备发出或由用户通过输入设备直接向光阻烘烤设备输入,该启动信号包含目标温度。

  第二控制装置8可响应启动信号,根据上述的目标温度和一预设对应关系确定对应该目标温度的高度值,并根据该高度值控制第一驱动装置4使支撑针3的高度为该高度值,并生成上述向第一控制装置7输入的控制信号。第二控制装置8可以是单片机、可编程逻辑控制器等控制器件,也可以是计算机等设备,只要能实现上述功能即可。同时,第二控制装置8与第一控制装置7可集成于同一单片机、可编程逻辑控制器等控制器件,或集成于同一计算机等设备。

  该预设对应关系可包括多个互不相同的目标温度和多个互不相同的高度值,多个目标温度和多个高度值一一对应,且任意两个高度值中,对应较大目标温度的高度值小于对应较小目标温度的高度值。同时,预设对应关系中的高度值包括0,在某一预设温度下,支撑针3的支撑端可完全缩入加热面21,0对应的目标温度可为加热面21的温度。如图7所示,图7中示出了一加热温度下的目标温度T和高度值h的关系,可以看出,每个目标温度T对应于一个高度值h,例如:目标温度T为300℃,相应的目标高度h为0,此时,如图3所示,支撑针3的支撑端缩入加热盘2内,基材100贴合于加热面21。再例如:目标温度T为100℃,相应的目标高度h为20mm,此时,支撑针3的高度为20mm,即支撑针3伸出加热面21的距离为20mm,使得基材100与加热面21的距离为20mm。

  在工作时,可先由第二控制装置8驱动第一驱动装置4使支撑针3移动,使支撑针3的高度为根据目标温度确定的高度值,并生成控制信号,然后,第一控制装置7可根据测温装置5的检测温度,对第一驱动装置4和第二驱动装置6进行控制,微调支撑针3的高度,以便使基材100的检测温度符合预设条件。由此,可进一步提高工作效率。

  预设关系可通过实验确定,举例而言,可选择一加热温度,在该加热温度下,基材100的温度达到多个目标温度时,支撑针3的高度值,从而将目标温度和高度值关联起来。需要说明的是,对于不同的加热温度,对应于同一目标温度的高度值不同。

  在另一实施方式中,本公开的光阻烘烤设备不包括上述的第二控制装置8,控制信号可由用户通过输入设备发出,或由其他外部设备发出,而不用由第二控制装置8输出。可直接通过第一控制装置7根据测温装置5的检测温度对第一驱动装置4进行控制,调节支撑针3的支撑端伸出加热面21的距离,直至检测温度满足预设条件,预设条件已在上文中说明,在此不再赘述。

  本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后,将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

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