CN105977195A - 一种快速降低热板温度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种快速降低热板温度的方法，通过从上、下方向对热板表面同时进行冷却，可以使光刻显影涂布机台内的各热板快速降温，缩短机台停止等待作业的时间，从而提高了机台产能。

Description

一种快速降低热板温度的方法
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造技术领域，更具体地，涉及一种可快速降低光刻机台中热板温度的方法。
背景技术
在半导体制造产业中，光刻制造工艺的大致流程包括：抗反射层涂布(或HMDS涂布)-光刻胶涂布-曝光-显影；其中每个工艺环节都设有烘烤过程：即在抗反射层涂布后进行烘烤、在光刻胶涂布后进行烘烤(PAB)、在曝光后进行烘烤(PEB)以及在显影后进行烘烤(hard bake)。
不同的光刻工艺需要对应使用不同的光刻胶，所需求的烘烤温度也各不相同。因此，在光刻显影涂布机台连续跑货时，如果上一批次与下一批次执行的光刻工艺不同，则用于烘烤的烘烤装置中各热板的烘烤温度就不同，这需要在批次间对各热板进行温度切换。为等待热板的温度升降，机台将暂停作业，待热板温度达到预定温度后，再开始作业，从而影响了机台的连续跑货效率，造成了产能损失。
目前光刻显影涂布机台热板的升温是通过电热丝加热完成，并通过热电偶控制温度，比较快速。而其降温有两种方法，一种是自然冷却降温，该方法非常耗时，一般需要10到30分钟，目前应用于光刻低端机台；另一种方法是使用22(或23)摄氏度净化后的空气或氮气，从下方对热板进行吹拂冷却，以达到快速降温的目的。
请参阅图1，图1是现有的一种烘烤装置结构示意图。如图1所示，烘烤装置中至少设有一个热板2，热板2设置在基座1上；在热板2下方设有降温管路6，降温时阀门5关闭，阀门7打开，向管路通入22(或23)摄氏度净化后的空气或氮气，通过管路6到达热板2下方，之后从废弃回收管路8排出。在热板上方设有上盖3，晶圆被烘烤时阀门7关闭，阀门5打开，烘烤时挥发的气体通过上盖3中的管路4排出。该方法比较节约时间，一般3到5分钟即可达到降温目的，目前应用到光刻高端机台。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种快速降低热板温度的方法，可以使光刻显影涂布机台内的各热板快速降温。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种快速降低热板温度的方法，包括以下步骤：
步骤01：在光刻工艺中，当热板需要降温时，将第一晶圆从热板上移出，然后，从上、下方向对热板表面同时进行冷却；
步骤02：对热板进行测温，当热板达到预定冷却温度时，停止对热板的冷却；
步骤03：将第二晶圆放置在热板上进行烘烤。
优选地，步骤01中，利用一与热板对应的冷却板，将冷却板覆盖在热板的上表面上，并形成紧密接触，利用冷却板与热板之间的温差，对热板的上表面进行冷却；在热板达到预定冷却温度时，移开冷却板。
优选地，在所述冷却板内部设置冷却循环水管路，利用通入的循环冷却水对热板的上表面进行冷却。
优选地，所述循环冷却水温度为22-23摄氏度。
优选地，使所述冷却板下表面的粗糙度不高于热板上表面的粗糙度。
优选地，利用光刻工艺中设置的用于对烘烤后晶圆进行冷却的冷板作为所述冷却板，并驱动其覆盖在热板上进行冷却。
优选地，步骤01中，利用在热板下方设置的冷却气体管路，通入净化后的空气或氮气，从下方对热板下表面进行吹拂冷却。
优选地，所述净化后的空气或氮气温度为22-23摄氏度。
优选地，利用废弃回收管路，将进行吹拂冷却使用后的净化后的空气或氮气排出。
优选地，步骤02中，采用热电偶对热板进行测温。
从上述技术方案可以看出，本发明通过从上、下方向对热板表面同时进行冷却，可以使光刻显影涂布机台内的各热板快速降温，缩短机台停止等待作业的时间，从而提高了机台产能。
附图说明
图1是现有的一种烘烤装置结构示意图；
图2是本发明一较佳实施例的一种快速降低热板温度的方法流程图；
图3-图4是根据图2的方法对热板进行快速降温的工作状态示意图；
图5是本发明一较佳实施例的一种冷却板的冷却循环水管路设置示意图；
图6是本发明另一较佳实施例的一种冷却板的冷却循环水管路设置示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本发明的实施方式时，为了清楚地表示本发明的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本发明的限定来加以理解。
本发明的一种快速降低热板温度的方法，应用在光刻工艺中，当热板需要降温时，将第一晶圆从热板上移出，然后，从上、下方向对热板表面同时进行冷却；在冷却过程中对热板不断进行测温，当热板达到预定冷却温度时，停止对热板的冷却；冷却完成后将第二晶圆放置在热板上进行烘烤。可以使光刻显影涂布机台内的各热板快速降温，缩短机台停止等待作业的时间，从而提高了机台产能。
在以下本发明的具体实施方式中，请参阅图2，图2是本发明一较佳实施例的一种快速降低热板温度的方法流程图。如图2所示，本发明的一种快速降低热板温度的方法，包括以下步骤：
步骤01：在光刻工艺中，当热板需要降温时，将第一晶圆从热板上移出，然后，从上、下方向对热板表面同时进行冷却。
请参阅图3。本发明可利用光刻显影涂布机台的一种烘烤装置，装置内设有至少一个热板14，热板14设置在基座11上。在热板14下方设有冷却气体管路18，在热板14上方设有上盖15，上盖15设有烘烤气体回收管路16。冷却气体管路18设有电子阀门17、19，并通过电子阀门17与烘烤气体回收管路16进行隔离。
请继续参阅图3。本发明在烘烤装置中还设有冷却板12，冷却板的数量与热板一一对应设置，大小相当。将冷却板12设置在热板14附近，并可通过移动驱动机构(图略)实现将冷却板12移动至热板14上方，并可下放覆盖在热板上表面上。可在所述冷却板12内部设置冷却循环水管路13，利用通入的循环冷却水对热板的上表面进行冷却。
请参阅图5，图5是本发明一较佳实施例的一种冷却板的冷却循环水管路设置示意图。如图5所示，可将冷却板12的冷却循环水管路13设计为围绕冷却板周边的三角形结构，并设置有进水口21和出水口22。
请参阅图6，图6是本发明另一较佳实施例的一种冷却板的冷却循环水管路设置示意图。如图6所示，还可将冷却板12的冷却循环水管路13设计为围绕冷却板周边的多层环形结构，并同样设置有进水口21和出水口22。
冷却循环水管路13分布越密集、对热板14的降温效果就越明显，降温时间也就越短。
优选地，应使得冷却板12底部表面充分光滑，这样，在将其放置在热板14上接触热板后，才不会划伤热板表面。可通过在制作冷却板时，使所述冷却板下表面的粗糙度不高于热板上表面的粗糙度来实现此目的。
在光刻工艺中的不同工艺环节，当热板14需要降温时，根据对热板的降温指令，先将热板上完成烘烤后的晶圆(即第一晶圆)从热板上移出。然后，打开冷却板冷却循环水管路13，通入温度例如在22-23摄氏度之间的循环冷却水。接着，如图4所示，通过移动驱动机构将冷却板12移动至热板14上方，并下放覆盖在热板上表面上，形成紧密接触，利用冷却板12与热板14之间的温差，对热板14的上表面进行冷却。
与此同时，将电子阀门17关闭，并将电子阀门19打开，向冷却气体管路18中通入净化后的空气或氮气，其温度例如可在22-23摄氏度之间。净化后的空气或氮气通过冷却气体管路18的各个喷口到达热板14下方喷出，从下方对热板14下表面进行吹拂冷却。同时，打开废弃回收管路20，将进行吹拂冷却使用后的净化后的空气或氮气排出。
通过上述步骤，可从上、下方向对热板14的上、下表面同时进行冷却。
作为一优选的实施方式，可利用光刻工艺中光刻显影涂布机台设置的用于对烘烤后晶圆进行冷却的冷板作为所述冷却板12，并可通过移动驱动机构驱动冷板12覆盖在热板14上进行冷却。冷板12内部可设置有与冷却板同样的冷却循环水管路13。
步骤02：对热板进行测温，当热板达到预定冷却温度时，停止对热板的冷却。
在热板的冷却过程中，可利用热电偶对热板14不断进行测温，并与设定的预定冷却温度进行比对。当热板14达到预定冷却温度时，通过移动驱动机构可迅速移开冷却板(冷板)12，并进行归位；同时，关闭电子阀门19，停止喷射空气或氮气。此时即可完全停止对热板的冷却。
步骤03：将第二晶圆放置在热板上进行烘烤。
在热板14达到预定冷却温度后，即可切换烘烤工艺步骤，并将涂布有不同光刻胶的晶圆(即第二晶圆)放置在热板14上，然后采用与预定冷却温度符合的工艺温度进行烘烤。
晶圆被烘烤时，将阀门19关闭，阀门17打开，烘烤时挥发的气体通过上盖15中连接的烘烤气体回收管路16排出。
本发明的上述方法适用于各种不同的光刻显影涂布机台，例如：G-line，I-line，Krf，Arf，Immersion光刻机台等等；也适用于其他模块工艺中热板需快速降温的机台。
采用本发明的上述方法，对热板进行降温只需短短60秒以内的时间，可大大缩短因热板降温而导致机台停止的时间。
综上所述，本发明通过从上、下方向对热板表面同时进行冷却，可以使光刻显影涂布机台内的各热板快速降温，缩短机台停止等待作业的时间，从而提高了机台产能。
以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种快速降低热板温度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤01：在光刻工艺中，当热板需要降温时，将第一晶圆从热板上移出，然后，从上、下方向对热板表面同时进行冷却；
步骤02：对热板进行测温，当热板达到预定冷却温度时，停止对热板的冷却；
步骤03：将第二晶圆放置在热板上进行烘烤。
2.根据权利要求1所述的快速降低热板温度的方法，其特征在于，步骤01中，利用一与热板对应的冷却板，将冷却板覆盖在热板的上表面上，并形成紧密接触，利用冷却板与热板之间的温差，对热板的上表面进行冷却；在热板达到预定冷却温度时，移开冷却板。
3.根据权利要求2所述的快速降低热板温度的方法，其特征在于，在所述冷却板内部设置冷却循环水管路，利用通入的循环冷却水对热板的上表面进行冷却。
4.根据权利要求3所述的快速降低热板温度的方法，其特征在于，所述循环冷却水温度为22-23摄氏度。
5.根据权利要求2或3所述的快速降低热板温度的方法，其特征在于，使所述冷却板下表面的粗糙度不高于热板上表面的粗糙度。
6.根据权利要求2或3所述的快速降低热板温度的方法，其特征在于，利用光刻工艺中设置的用于对烘烤后晶圆进行冷却的冷板作为所述冷却板，并驱动其覆盖在热板上进行冷却。
7.根据权利要求1所述的快速降低热板温度的方法，其特征在于，步骤01中，利用在热板下方设置的冷却气体管路，通入净化后的空气或氮气，从下方对热板下表面进行吹拂冷却。
8.根据权利要求7所述的快速降低热板温度的方法，其特征在于，所述净化后的空气或氮气温度为22-23摄氏度。
9.根据权利要求7所述的快速降低热板温度的方法，其特征在于，利用废弃回收管路，将进行吹拂冷却使用后的净化后的空气或氮气排出。
10.根据权利要求1所述的快速降低热板温度的方法，其特征在于，步骤02中，采用热电偶对热板进行测温。
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