CN103331243A - 涂布设备的热处理腔室 - Google Patents

Abstract

一种涂布设备的热处理腔室，包括：热处理基板，所述热处理基板用于对置于热处理基板上的晶圆进行加热或冷却，所述热处理基板中具有贯穿热处理基板厚度的若干通孔；若干支撑顶针，所述支撑顶针位于热处理基板的下方，所述支撑顶针包括针体和位于针体下端的凸部，每个支撑顶针的针体穿过热处理基板内对应的通孔；底部平板，位于热处理基板下方，所述底部平板内具有若干从底部平板的一端面向另一端面延伸的凹槽，支撑顶针的凸部卡在底部平板的凹槽内；驱动装置，驱动装置的运动端与底部平板相连接，用于驱动底部平板上下运动，使支撑顶针的针体在通孔中上下移动，以顶起和放下热处理基板上的晶圆。支撑顶针能正常上下移动，并且安装方便。

Description

涂布设备的热处理腔室

技术领域

本发明涉及半导体制作领域，特别涉及一种涂布设备的热处理腔室。

背景技术

通常，在半导体器件的制作过程中，会在晶圆上的的导电层或者介质层上采用旋涂工艺形成光刻胶层，然后采用曝光和显影工艺图形化所述光刻胶，再利用图形化的光刻胶为掩膜，没有覆盖光刻胶的部分导电层或者介质层会在刻蚀工艺中被去除，或者在离子注入工艺中被注入杂质离子。

现有形成光刻胶层的设备主要为涂布（或者涂胶）设备，将晶圆置于涂布设备的涂胶腔室的吸盘（chuck）上，然后喷胶头从晶圆上方喷入光刻胶，吸盘带动晶圆旋转，使光刻胶均匀的涂覆在晶圆上。

由于光刻胶是由感光树脂、增感剂和溶剂三种主要成分组成的对光敏感的混合液态物质，质地较为疏松柔软，在涂覆在晶圆上后需要对其进行加热处理以蒸发光刻胶中的部分溶剂，坚固形成的光刻胶，在热处理后，需要对晶圆进行冷却处理以进行后续的工艺。

参考图1，图1为现有的涂布设备的热处理腔室的结构示意图，所述热处理腔室包括：热处理基板100，所述热处理基板100用于对置于热处理基板100上的晶圆108进行加热或冷却，所述热处理基板100中具有若干贯穿其厚度的第一通孔101；限位基板103，位于热处理基板100的下方，限位基板103具有若干第二通孔110，第二通孔110位置与第一通孔101的位置相对应；支撑顶针102，所述支撑顶针102穿过所述第一通孔101和第二通孔110，支撑顶针102的底端置于平板105上，平板105的一端与驱动装置107的滑动块106固定连接，支撑顶针102的下部分固定有卡扣109，卡扣109和限位基板103的底端表面之间具有回位弹簧104，支撑顶针102可在驱动装置107的作用下向上运动，以顶起晶圆108使其远离热处理基板100表面，或者在接收到晶圆108后，支撑顶针109在回位弹簧104的作用下向下运动，将晶圆108置于热处理基板100的表面。

现有的热处理腔室在长期使用后，回位弹簧104容易发生磨损或断裂，造成支撑顶针109不能正常上下移动。

发明内容

本发明解决的问题是现有热处理腔室的回位弹簧发生磨损或断裂带来的支撑顶针不能正常上下移动。

为解决上述问题，本发明提供一种涂布设备的热处理腔室，包括：

热处理基板，所述热处理基板用于对置于热处理基板上的晶圆进行加热或冷却，所述热处理基板中具有贯穿热处理基板厚度的若干通孔；若干支撑顶针，所述支撑顶针位于热处理基板的下方，所述支撑顶针包括针体和位于针体下端的凸部，每个支撑顶针的针体穿过热处理基板内对应的通孔；底部平板，位于热处理基板下方，所述底部平板内具有若干从底部平板的一端面向另一端面延伸的凹槽，支撑顶针的凸部卡在底部平板的凹槽内；驱动装置，驱动装置的运动端与底部平板相连接，用于驱动底部平板上下运动，使支撑顶针的针体在通孔中上下移动，以顶起和放下热处理基板上的晶圆。

可选的，所述支撑顶针的凸部的宽度大于针体的宽度，针体位于凸部的上表面的中心位置。

可选的，所述凹槽贯穿底部平板的一端面，并沿直线向另一端面延伸，所述凹槽包括位于底部平板中部的槽体以及位于底部平板上部的开口，所述开口贯穿底部平板上部并与槽体相互贯穿，并且所述开口的宽度小于所述槽体的宽度。

可选的，所述凹槽贯穿底部平板的一端面，并沿直线向另一端面延伸，贯穿底部平板的另一端面。

可选的，所述凹槽的开口的宽度与针体的宽度相等，所述凹槽的槽体的宽度与凸部的宽度相等，所述支撑顶针的凸部卡在凹槽的槽体内，支撑顶针的部分针体卡在凹槽的开口内。

可选的，所述支撑顶针的凸部的剖面形状为等腰梯形、矩形或者具有偶数条边的多边形。

可选的，所述凹槽的槽体的剖面形状与凸部的剖面形状相同。

可选的，所述支撑顶针的凸部包括第一部分和位于第一部分下的第二部分，第一部分与针体相连，第一部分的宽度大于针体的宽度，第一部分的宽度和第二部分的宽度不同。

可选的，所述第一部分的剖面形状为矩形、正方向或等腰梯形。

可选的，所述第二部分的剖面形状与第一部分的剖面形状相同或不同。

可选的，所述凹槽的槽体的剖面形状与第一部分和第二部分的剖面形状相同。

可选的，所述针体的靠近凸部的部分表面上具有螺纹。

可选的，所述螺纹底端与凸部顶端之间的距离小于凹槽的开口的深度，螺纹底端到顶端的长度大于凹槽的开口的深度。

可选的，所述针体上还具有螺母，所述螺母咬合所述螺纹。

可选的，所述底部平板通过一中间连接件与驱动装置的运动端相邻接。

可选的，所述驱动装置为双作用汽缸，双作用汽缸的活塞为驱动装置的运动端。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

热处理腔室包括底部平板和支撑顶针，底部平板内具有若干从底部平板的一端面向另一端面延伸的凹槽，支撑顶针的凸部卡在底部平板的凹槽内，除了可以防止采用弹簧的磨损和断裂造成的支撑顶针运动不方便外，而且支撑顶针的安装较为方便。

进一步，所述支撑顶针包括针体和位于针体下端的凸部，所述凸部的宽度大于针体的宽度，针体位于凸部的上表面的中心位置，所述凹槽贯穿底部平板的一端面，并沿直线向与断面相对的另一端面延伸，所述凹槽的开口的宽度等于支撑顶针针体的宽度，所述凹槽的槽体的宽度等于支撑顶针凸部的宽度。使得支撑顶针的凸部可以从底部平板的一端面滑入凹槽的槽体内，使得支撑顶针的凸部卡在凹槽的槽体内，支撑顶针的部分针体卡在凹槽的开口内，能较为方便的实现支撑顶针安装和固定，并能极为方便的调节支撑顶针在凹槽内沿凹槽延伸方向的位置。

进一步，所述支撑顶针的凸部的剖面形状为正方形、矩形或者具有偶数条边的多边形，相应的所述凹槽的槽体的剖面形状与支撑顶针的凸部的剖面形状相同，从而凸部与槽体实现多个面相互接触，提高了凸部与槽体之间的接触应力，当支撑顶针收到外力的作用时，有效的防止了支撑顶针在凹槽中滑动和摆动。

进一步，所述支撑顶针的针体靠近凸部的部分表面上具有螺纹，所述螺纹的底端与凸部顶端之间的距离小于凹槽的开口的深度，螺纹底端到顶端的长度大于凹槽的开口的深度，所述针体上还具有螺母，支撑顶针的凸部卡在凹槽相应的位置后，所述螺母咬合所述螺纹，使得支撑顶针与底部平板之间进一步固定，并且螺母所述螺纹咬合不需要额外的对准等操作，安装极为方便。

附图说明

图1现有技术热处理腔室的结构示意图；

图2～图7为本发明实施例涂布设备的热处理腔室的结构示意图。

具体实施方式

参考图1，现有技术中，热处理基板100和限位基板103中的第一通孔101和第二通孔110限定了支撑顶针102的只能上下移动，为了安装和维护的方便，支撑顶针102的底端与平板105表面为非固定连接，并通过回位弹簧104使得支撑顶针102始终与平板105表面保持接触。当支撑顶针102接收到需要加热或冷却处理的晶圆108时，驱动装置107的滑块106向下运动，带动平板105向下运动，支撑顶针102在回位弹簧104的作用下也向下运动，直至支撑顶针102的顶端位于第一通孔101内，将晶圆108置于热处理基板100的表面；当对晶圆108热处理过程结束时，驱动装置107的滑块相上运动，带动平板105向上运动，支撑顶针102在平板的支撑作用下向上移动，从而将晶圆108撑起远离热处理基板100表面，此时回位弹簧104处于压缩状态。在热处理腔室的持续使用过程中，回位弹簧104由于反复处理压缩和伸长的状态，使得回位弹簧104容易磨损和断裂，造成支撑顶针102不能正常的上下。

发明人通过研究发现，虽然可以采用焊接或者螺母和螺杆的形式将支撑顶针102和平板105固定在一起，以解决现有的回位弹簧104容易磨损和断裂的问题，但是由于热处理腔室的部件与部件之间的空间较为狭小并且支撑顶针102本身的尺寸较小，使得维护人员对支撑顶针102维护、更换以及位置调整等带来极大的不便。

为此，本发明的发明人提出一种涂布设备的热处理腔室，热处理腔室的底部平板内具有若干从底部平板的一端面向另一端面延伸的凹槽，支撑顶针的凸部卡在底部平板的凹槽内，除了可以防止采用弹簧的磨损和断裂造成的支撑顶针运动不方便外，而且支撑顶针的安装较为方便。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。在详述本发明实施例时，为便于说明，示意图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明的保护范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

图2～图7为本发明实施例热处理腔室的结构示意图。

参考图2，所述涂布设备的热处理腔室，包括：热处理基板200，所述热处理基板200用于对置于热处理基板200上的晶圆208进行加热或冷却，所述热处理基板200中具有贯穿热处理基板厚度的若干通孔201；

若干支撑顶针202，所述支撑顶针202位于热处理基板200的下方，所述支撑顶针202包括针体21和位于针体21下端的凸部22，每个支撑顶针202的针体21穿过热处理基板200内对应的通孔201；

底部平板205，位于热处理基板200下方，所述底部平板205内具有若干从底部平板的一端面向另一端面延伸的凹槽209，支撑顶针202的凸部22卡在底部平板205的凹槽209内；

驱动装置207，驱动装置207的运动端206与底部平板209相连接，用于驱动底部平板205上下运动，使支撑顶针202的针体21在通孔201中上下移动，以顶起和放下热处理基板200上的晶圆208。

具体的，本发明实施例的所述涂布设备的热处理腔室可以是加热腔室，用于对涂布有光刻胶后的晶圆进行加热，以坚固晶圆上的光刻胶，相应的所述热处理基板200内部具有加热丝；所述涂布设备的热处理腔室还可以是冷却腔室，用于对加热后的晶圆进行冷却，相应的所述热处理基板200内具有热交换装置。

所述热处理基板200内的通孔201的数量大于等于三个，所述通孔201在以热处理基板200的中心为圆心的圆上呈等角度分布，相应的，所述支撑顶针202的数量等于通孔201的数量，每个支撑顶针202穿过对应的通孔201。

本实施例中，所述热处理基板200的下方还具有限位基板203，位于热处理基板200的下方，并以热处理基板200的固定连接，所述限位基板203中具有若干贯穿其厚度的通孔204，限位基板203中的通孔204的数量与热处理基板200中的通孔201的数量相等，且限位基板203中的通孔204位于热处理基板200中的通孔201的正下方，从而限定了支撑顶针202的针体21只能穿通孔204和通孔201，在通孔204和通孔201限制下上下运动。

在本发明的其他实施例中，支撑顶针202针体在穿过热处理基板200的通孔201后，支撑顶针202的水平位置和垂直位置只跟底部平板205水平位置和垂直位置相关，由于支撑顶针202的凸部22卡在底部平板205的凹槽209内，支撑顶针202与底部平板205之间是固定连接，因此不需要限位基板203对支撑顶针202限位作用，从而节省限位基板203占据的空间，并且有利于支撑顶针202安装、维护和位置调节。

所述底部平板205上具有从一端面向另一端面延伸的凹槽209，所述支撑顶针202的凸部22可以很方便的从底部平板205的一端面滑入凹槽209内，从而使得支撑顶针202的凸部22卡在凹槽209的某一位置，安装过程非常简单，并且支撑顶针202的位置可以在凹槽209中左右调节，既满足了支撑顶针202安装和位置调节的便利性，又可以防止采用限位弹簧磨损和折断后带来的支撑顶针202运动不便的问题。底部平板205中凹槽的结构以及支撑顶针202的凸部22结构后续会做详细的介绍。需要说明的是图2为沿凹槽209延伸方向的剖面结构示意图，图中虚线部分表示凹槽209的开口的一部分。

所述支撑顶针202的针体21的材料为绝缘材料，比如陶瓷等，以使支撑顶针202具有良好的热绝缘性，并且在受热时不容易发生形变。所述支撑顶针202的凸部22的材料为金属，比如不锈钢等，使支撑顶针202保持一定的韧性，防止支撑顶针202的凸部22卡在底部平板205的凹槽209中后发生断裂，提高使用寿命。较佳的，所述支撑顶针202的针体21与凸部22相连接的部分材料也为金属。在本发明的其他实施例中，所述支撑顶针针体21材料也可以为金属。

所述底部平板205通过一中间连接件210与驱动装置207的运动端206相邻接，中间连接件210一端固定在底部平板205上，另一端固定在运动端206。所述驱动装置207为双作用汽缸，双作用汽缸的活塞为驱动装置的运动端206，双作用汽缸的活塞能在气流的驱动下做上下运动，所述双作用汽缸上具有上下两个限位装置，以限定双作用汽缸的活塞上下运动的终点，双作用汽缸上下运动时气流的通断可以通过电磁阀控制。

在本发明的其他实施例中，所述驱动装置还可以为电机和丝杆的组合，驱动装置的运动端固定在丝杆上，丝杆在电机的带动下旋转，运动端随着丝杆的旋转向上或向下运动；所述驱动装置还可以为电机和皮带的组合，驱动装置的运动端固定在皮带上，皮带在电机的带动下旋转，运动端随着皮带的旋转上下运动。

下面将结合图3到图7对本发明实施例的支撑顶针和底部平板的具体实施方式进行详细的描述。

在第一实施例中，请参考图3和图4，图4为图3沿切割线DD1方向的剖面结构介意图，所述底部平板205上具有若干平行的凹槽209，相邻凹槽209之间相互平行，所述凹槽209贯穿底部平板205的一端面31，并沿直线向与断面31相对的另一端面32延伸，所述凹槽209包括位于底部平板205中部的槽体24（参考图4）以及位于底部平板205上部的开口23，所述开口23贯穿底部平板上部并与槽体24相互贯穿，开口23位于槽体24的中部上方，并且所述开口23的宽度小于所述槽体24的宽度。

所述支撑顶针202包括针体21和位于针体下端的凸部22，所述凸部22的宽度W1大于针体21的宽度W2，针体21位于凸部22的上表面的中心位置，所述W2的范围为3毫米～8毫米，W1的范围为5毫米～15毫米。所述凹槽209的开口23的宽度W3等于或略大于支撑顶针202针体21的宽度W2，所述凹槽209的槽体24的宽度W4等于或略大于支撑顶针202凸部22的宽度W1，所述支撑顶针202的凸部22可以从底部平板205的一端面31滑入凹槽209的槽体24内，使得支撑顶针202的凸部22卡在凹槽209的槽体24内，支撑顶针202的部分针体22卡在凹槽209的开口23内，能较为方便的实现支撑顶针202安装和固定，并能极为方便的调节支撑顶针202在凹槽209内沿凹槽延伸方向的位置。

所述支撑顶针202的凸部22的剖面形状为正方形或矩形，相应的所述凹槽209的槽体24的剖面形状与支撑顶针202的凸部22的剖面形状相同，所述凹槽209的槽体24的剖面形状为正方形或矩形，凸部22与槽体24实现多个面相互接触，提高了凸部22与槽体24之间的接触应力，当支撑顶针202收到外力的作用时，有效的防止了支撑顶针202在凹槽209中滑动和摆动。

所述凹槽209的数量大于等于2个，每个凹槽209的长度（沿y轴方向的尺寸）相等或不相等，每个凹槽209中至少可以固定一个支撑顶针202的凸部22，以两个凹槽209用来固定3个支撑顶针202为例，参考图3中，其中一个凹槽209的A和B两个位置可以分别固定一个支撑顶针202，另一个凹槽209的C位置固定一个支撑顶针202。本实施例中，所述凹槽209仅贯穿底部平板205的一个端面31，在本发明的其他实施例中，所述凹槽209贯穿底部平板205的一端面31，并沿直线向另一端面32延伸，贯穿底部平板的另一端面32，因此在安装时，支撑顶针202的凸部22可以从底部平板205的两个端面（31和32）滑入凹槽209内，当热处理腔室的空间较为狭小时，给支撑顶针202的安装带来极大的便利性。在本发明的其他实施例中，相邻凹槽的槽体可以在底部平板内相关贯通。

本实施例中，所述底部平板205由第一底部平板25和第二底部平板26构成，凹槽209位于第二底部平板26中，且贯穿第二底部平板26，所述凹槽209可以通过现有的先进的机械加工方式形成在第二底部平板26中，然后将第一底部平板25和第二底部平板26通过不可拆卸连接如：焊接、铆接等；或者可拆卸连接，如：螺纹连接等固定在一起，实现特殊性质凹槽209（开口23宽度小于槽体24）在底部平板205中的准确加工。在本发明的其他实施例中，所述底部平板205也可以为一整块平板，然后再其中加工形成凹槽209。

在优选的实施例中，所述支撑顶针202的针体21靠近凸部22的部分表面上具有螺纹211（参考图3），所述螺纹211的底端与凸部22顶端之间的距离小于凹槽209的开口23的深度，螺纹211底端到顶端的长度大于凹槽209的开口23的深度，所述针体21上还具有螺母（图中未示出），螺母可以直接套在针体21上，支撑顶针202的凸部22卡在凹槽209相应的位置后，所述螺母咬合所述螺纹21，使得支撑顶针202与底部平板205之间进一步固定，并且螺母所述螺纹21咬合不需要额外的对准等操作，安装极为方便。

在第二实施例中，参考图5，所述支撑顶针202的凸部22的剖面形状为等腰梯形，相应的，所述凹槽209的槽体24的剖面形状与也为等腰梯形。

在第三实施例中，参考图6，所述支撑顶针202的凸部22的剖面形状为具有偶数条边的多边形，比如六边形，相应的，所述凹槽209的槽体24的剖面形状为具有偶数条边的多边形，比如六边形。

在第四实施例中，参考图7，所述支撑顶针202的凸部22包括第一部分22a和位于第一部分22a下的第二部分22b，第一部分22a与针体21相连，第一部分22a的宽度大于针体21的宽度，第一部分22a的宽度和第二部分22b的宽度不同，第一部分22a的宽度可以大于第二部分22b的宽度，第一部分22a的宽度也可以小于第二部分22b的宽度，所述凹槽209的槽体24的剖面形状与第一部分22a和第二部分22b的剖面形状相同，使得支撑顶针202的凸部22与槽体24接触面增多，多个接触面能缓冲支撑顶针202受到的外力的作用，防止支撑顶针202在凹槽209中移动或摆动。所述第一部分22a的剖面形状为矩形、正方向或等腰梯形。所述第二部分22b的剖面形状与第一部分22a的剖面形状相同或不同。

需要说明的是，第二实施例、第三实施例和第四实施例中，关于支撑顶针202和凹槽209其他的限定在此不再赘述，请参考第一实施例部分相应的描述。

综上，本发明实施例的热处理腔室包括底部平板和支撑顶针，底部平板内具有若干从底部平板的一端面向另一端面延伸的凹槽，支撑顶针的凸部卡在底部平板的凹槽内，除了可以防止采用弹簧的磨损和断裂造成的支撑顶针运动不方便外，而且支撑顶针的安装较为方便。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (16)

1.一种涂布设备的热处理腔室，其特征在于，包括：

热处理基板，所述热处理基板用于对置于热处理基板上的晶圆进行加热或冷却，所述热处理基板中具有贯穿热处理基板厚度的若干通孔；

若干支撑顶针，所述支撑顶针位于热处理基板的下方，所述支撑顶针包括针体和位于针体下端的凸部，每个支撑顶针的针体穿过热处理基板内对应的通孔；

底部平板，位于热处理基板下方，所述底部平板内具有若干从底部平板的一端面向另一端面延伸的凹槽，支撑顶针的凸部卡在底部平板的凹槽内；

驱动装置，驱动装置的运动端与底部平板相连接，用于驱动底部平板上下运动，使支撑顶针的针体在通孔中上下移动，以顶起和放下热处理基板上的晶圆。

2.如权利要求1所述的涂布设备的热处理腔室，其特征在于，所述支撑顶针的凸部的宽度大于针体的宽度，针体位于凸部的上表面的中心位置。

3.如权利要求1所述的涂布设备的热处理腔室，其特征在于，所述凹槽贯穿底部平板的一端面，并沿直线向另一端面延伸，所述凹槽包括位于底部平板中部的槽体以及位于底部平板上部的开口，所述开口贯穿底部平板上部并与槽体相互贯穿，并且所述开口的宽度小于所述槽体的宽度。

4.如权利要求3所述的涂布设备的热处理腔室，其特征在于，所述凹槽贯穿底部平板的一端面，并沿直线向另一端面延伸，贯穿底部平板的另一端面。

5.如权利要求2或3所述的涂布设备的热处理腔室，其特征在于，所述凹槽的开口的宽度与针体的宽度相等，所述凹槽的槽体的宽度与凸部的宽度相等，所述支撑顶针的凸部卡在凹槽的槽体内，支撑顶针的部分针体卡在凹槽的开口内。

6.如权利要求5所述的涂布设备的热处理腔室，其特征在于，所述支撑顶针的凸部的剖面形状为等腰梯形、矩形或者具有偶数条边的多边形。

7.如权利要求6所述的涂布设备的热处理腔室，其特征在于，所述凹槽的槽体的剖面形状与凸部的剖面形状相同。

8.如权利要求1所述的涂布设备的热处理腔室，其特征在于，所述支撑顶针的凸部包括第一部分和位于第一部分下的第二部分，第一部分与针体相连，第一部分的宽度大于针体的宽度，第一部分的宽度和第二部分的宽度不同。

9.如权利要求8所述的涂布设备的热处理腔室，其特征在于，所述第一部分的剖面形状为矩形、正方向或等腰梯形。

10.如权利要求9所述的涂布设备的热处理腔室，其特征在于，所述第二部分的剖面形状与第一部分的剖面形状相同或不同。

11.如权利要求2或8所述的涂布设备的热处理腔室，其特征在于，所述凹槽的槽体的剖面形状与第一部分和第二部分的剖面形状相同。

12.如权利要求1或3所述的涂布设备的热处理腔室，其特征在于，所述针体的靠近凸部的部分表面上具有螺纹。

13.如权利要求12所述的涂布设备的热处理腔室，其特征在于，所述螺纹底端与凸部顶端之间的距离小于凹槽的开口的深度，螺纹底端到顶端的长度大于凹槽的开口的深度。

14.如权利要求12所述的涂布设备的热处理腔室，其特征在于，所述针体上还具有螺母，所述螺母咬合所述螺纹。

15.如权利要求1所述的涂布设备的热处理腔室，其特征在于，所述底部平板通过一中间连接件与驱动装置的运动端相邻接。

16.如权利要求15所述的涂布设备的热处理腔室，其特征在于，所述驱动装置为双作用汽缸，双作用汽缸的活塞为驱动装置的运动端。

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