CN109143799B - 烘烤设备及烘烤方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种烘烤设备及烘烤方法。烘烤设备包括一加热板。烘烤设备还包括一第一导引衬套。第一导引衬套围绕加热板设置。烘烤设备还包括一第二导引衬套。第二导引衬套位于加热板与第一导引衬套之间。一气流流道定义于第一导引衬套与第二导引衬套之间。气流流道至少部分沿朝向加热板的一延伸方向延伸。

Description

烘烤设备及烘烤方法

技术领域

本发明涉及一种烘烤设备及烘烤方法，特别涉及应用于半导体制造过程中的烘烤设备及烘烤方法。

背景技术

半导体集成电路产业历经快速的成长，集成电路材料及设计技术的进步产生了数个世代的集成电路，每一世代的集成电路具有比前一世代更小且更复杂的电路。在集成电路的发展过程中，每晶片面积内的元件数量增加，且几何图形尺寸缩小。为了确保形成电路的元件具有正确的尺寸(亦即，彼此之间没有错误的重叠或连接)，通常使用设计规则来定义设计电路时的参数。举例来说，临界尺寸(critical dimension，CD)是定义电路的最小线宽或两元件之间的最小距离，且可用来在集成电路制程中评估及控制制程的图形处理精确度。临界尺寸也可称为关键尺寸或最小特征尺寸。

集成电路制程中通常包括在半导体基板上沉积介电层、导电层或半导体层等材料层，且对材料层进行图案化制程(例如，光刻制程及/或蚀刻制程)，以在半导体基板上形成集成电路元件。光刻制程一般包括涂布光致抗蚀剂、曝光、显影等主要步骤。具体而言，元件所需的图案先制作在掩模上，利用曝光制程使光致抗蚀剂中未被掩模图案遮蔽的区域产生光化学反应(例如，产生光酸)，改变此部分光致抗蚀剂的性质，接着进行显影制程，在正型光致抗蚀剂的情况下可利用适当显影剂溶解去除经曝光部分的光致抗蚀剂，而在负型光致抗蚀剂的情况下，则溶解去除未曝光部分的光致抗蚀剂，进而留下与掩模图案相同的光致抗蚀剂图案。之后，利用蚀刻制程将光致抗蚀剂图案转移至需要图案化的材料层，以形成集成电路元件。

在进行显影制程之前，通常会对经过曝光的光致抗蚀剂进行曝光后烘烤制程，使得经过曝光的光致抗蚀剂内的光酸扩散，以增加或降低光致抗蚀剂在后续的显影制程中的溶解度。当溶解度改变，光致抗蚀剂图案的几何尺寸也随之改变，因此曝光后烘烤制程将会影响集成电路元件的临界尺寸。

有鉴于此，需要寻求能够精确地控制曝光后烘烤制程的烘烤方法，以利于制造出具有良好的临界尺寸均匀度(critical dimension uniformity，CDU) 的集成电路元件。

发明内容

本发明部分实施例提供一种烘烤设备。上述烘烤设备包括一加热板。上述烘烤设备还包括一第一导引衬套。第一导引衬套围绕加热板设置。上述烘烤设备还包括一第二导引衬套。第二导引衬套位于加热板与第一导引衬套之间。一气流流道定义于第一导引衬套与第二导引衬套之间。气流流道至少部分沿朝向加热板的一延伸方向延伸。

本发明部分实施例提供一种烘烤方法。上述烘烤方法包括放置一基板于一加热板上方。上述烘烤方法还包括关闭位于加热板上的一盖体。上述烘烤方法还包括加热基板。另外，上述方法包括自位于加热板外侧的一气流流道引入一气流并通过位于盖体上的一排气口排除气流。在气流通过气流流道的过程中，气流流道导引气流沿朝向加热板的一延伸方向流动。

附图说明

图1显示根据一些实施例的烘烤设备的示意图。

图2显示根据一些实施例的烘烤单元的上视图。

图3显示根据一些实施例的烘烤单元的剖面示意图。

图4显示根据一些实施例的烘烤单元的气流导引模块的剖面图。

图5显示根据一些实施例的烘烤单元的气流导引模块的剖面图。

图6显示根据一些实施例的烘烤单元的剖面示意图。

图7A至图7F显示根据一些实施例的烘烤方法的剖面示意图。

其中，附图标记说明如下：

5～基板

10～烘烤设备

51～半导体层

52～材料层

53～光致抗蚀剂层

100、200、300～烘烤单元

110～承载元件

111～移动手臂

112～载板

120、120a、120b～加热元件

121～加热板

122～支撑销

123～间隔销

125～外侧表面

130～盖体

131～排气通道

132～排气口

133～遮蔽板

140、140a、140b～第一导引衬套

141、141a～第一外环次段部

142、142a～第二外环次段部

150、150a、150b～第二导引衬套

151、151a～第一内环次段部

152、152a～第二内环次段部

160、160a、160b～气流导引模块

165、165a、165b～气流流道

166、166b～气流入口

166a～气流入口

168、168a、168b～气流出口

400～真空来源

D0～外径

D1～第一内径

D2～第二内径

E～延伸方向

g～气流

H1～高度

H2～高度

Z～轴线

具体实施方式

以下的公开内容提供许多不同的实施例或范例，以实施本发明的不同特征。而本说明书以下的公开内容是叙述各个构件及其排列方式的特定范例，以求简化发明的说明。当然，这些特定的范例并非用以限定本发明。例如，若是本说明书以下的公开内容叙述了将一第一特征形成于一第二特征之上或上方，即表示其包含了所形成的上述第一特征与上述第二特征是直接接触的实施例，亦包含了可将附加的特征形成于上述第一特征与上述第二特征之间，而使上述第一特征与上述第二特征可能未直接接触的实施例。另外，本发明的说明中不同范例可能使用重复的参考符号及/或用字。这些重复符号或用字是为了简化与清晰的目的，并非用以限定各个实施例及/或所述外观结构之间的关系。

再者，为了方便描述附图中一元件或特征部件与另一(多)元件或(多) 特征部件的关系，可使用空间相关用语，例如“在...之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”及类似的用语等。可以理解的是，除了附图所绘示的方位之外，空间相关用语涵盖使用或操作中的装置的不同方位。所述装置也可被另外定位(例如，旋转90度或者位于其他方位)，并对应地解读所使用的空间相关用语的描述。可以理解的是，在所述方法之前、期间及之后，可提供额外的操作步骤，且在一些方法实施例中，所述的一些操作步骤可被替代或省略。

以下所述实施例可能讨论特定的内容，例如所述烘烤方法应用于光刻制程中的曝光后烘烤制程(Post Exposure Baking,PEB)，然而所属技术领域中技术人员阅读所公开内容可轻易理解在其他实施例中可考虑其他各种应用，例如所述烘烤方法可以应用于光致抗蚀剂涂布后(Post Apply Baking,PAB) 或任何适用的加热制程，而不限定于曝光后烘烤制程。应注意的是，此处所讨论的实施例可能未必叙述出用于烘烤方法的每一个操作步骤，且可能以特定的进行顺序来讨论烘烤方法，然而在其他方法实施例中，可以以任何合理的顺序进行。以下所述实施例可以应用于任何适合的科技世代，例如7纳米(或7纳米以上)及5纳米(或5纳米以下)。

在本发明实施例中描述的先进光刻制程、方法及材料可以适用于许多应用中，包括鳍式场效晶体管(fin-type field effect transistor，FinFET)。例如，鳍结构可能被图案化以在多结构之间产生相对较小的间隔，而本发明实施例是适合应用于此。再者，本发明实施例可以应用在用来形成鳍式场效晶体管的鳍结构的间隙壁(spacer)的制程。

在具体说明实施例之前，简要地说明本发明实施例的一些有益的特征及样态。一般而言，在基板烘烤过程中污染粒子可能会在高温中产生，若污染粒子落于接受烘烤制程的基板上方，基板后续制程将因为污染粒子而产生的负面影响。另一方面，在基板加热过程中，部分有毒物质也可能在基板的加热过程中生成，并且基板上的材料可能受到上述有毒物质影响而受到侵蚀。有鉴于此，本发明实施例提供一种烘烤方法，通过对加热腔体进行抽气的方式，使得基板烘烤过程中所产生的污染粒子以及/或者有毒物质可以加以排除，进而增加基板的生产良率。

以下具体描述本发明的一些实施例。图1绘示出根据一些实施例的烘烤设备的示意图。

图1绘示出一烘烤设备10。烘烤设备10为应用于曝光后烘烤制程的加热设备，亦即烘烤设备10是装设于黄光光刻系统中的加热设备，然而本发明实施例并不限定于此。烘烤设备10包括多烘烤单元，例如图1所示的烘烤单元100、烘烤单元200及烘烤单元300。为了简化附图，图1主要绘示出三个烘烤单元，但本发明实施例并无限定，烘烤设备10可包括三个以上或三个以下的烘烤单元。举例来说，烘烤设备10内的烘烤单元的数量可能总共为两个至十五个。

在一些实施例中，烘烤单元100、烘烤单元200及烘烤单元300可以共同连结至一真空来源400。烘烤单元100、烘烤单元200及烘烤单元300内的气体通过上述共同真空来源400所产生的真空加以排除。然而本发明实施例并不仅此为限，每一烘烤单元100、烘烤单元200及烘烤单元300可以各别连结至一真空来源，烘烤单元100、烘烤单元200及烘烤单元300内的气体通过各自的真空来源所产生的真空加以排除。

图2显示根据本发明部分实施例的烘烤单元100的部分元件的上视图，图3显示显示根据本发明部分实施例的烘烤单元100的侧视图。为清楚显示加热元件120与气流导引模块160的相对关系，在图2中，盖体150省略绘制。

请参照图2及图3，烘烤单元100的腔室内包括一承载元件110、一加热元件120、一盖体130、一气流导引模块160。图2及图3绘示出烘烤单元 100作为范例，但本发明的实施例具有许多变化，并不受限于图2及图3，烘烤单元100内部的元件数量可以依照需求增加或减少。

在一些实施例中，承载元件110具有一移动手臂111及连接移动手臂111 的一载板112。移动手臂111可以沿着承载元件110内的轨道(图未示)水平地沿箭头a的方向来回移动，例如可朝着接近加热元件120的方向移动以及朝着远离加热元件120的方向移动。载板112固定于移动手臂111上，且载板112用来承载等待加热的基板(例如，晶圆)，也用来承载经过加热的基板。在一些实施例中，载板112具有开口或沟槽，如图2所示，以供支撑销122穿设其间。

如图2及图3所示，在一些实施例中，加热元件120具有一加热板121、多支撑销122及多间隔销(gap pin)123，其中支撑销122及间隔销123也可分别称为支撑针脚及间隔针脚。加热板121用来烘烤需要被加热的基板，例如通过加热器(图未示)提供热能。在一些实施例中，加热器为红外线加热器、电磁加热器或其他可适用的加热器。在一些实施例中，加热器的数量为7个。在一些实施例中，加热板121包括金属材料、陶瓷材料或其他适合的材料。

支撑销122用来支撑等待加热的基板，且支撑销122可连结于一升降构件(图未示)，以相对于加热板121上下移动，例如可从加热板121内抬升到加热板121上以及从加热板121上调降到加热板121内。在一些实施例中，支撑销122包括金属材料、陶瓷材料或其他适合的材料。间隔销123固定于加热板121的表面，且间隔销123用来在进行烘烤制程期间将加热中的基板与加热板121分隔而不直接接触。在一些实施例中，间隔销123包括金属材料、陶瓷材料或其他适合的材料。

在一些实施例中，支撑销122及间隔销123具有大致上为圆形的上视轮廓，如图2所示。然而，本发明的实施例并不限定于此，支撑销122及间隔销123可能具有矩形或其他形状的上视轮廓。在一些实施例中，间隔销123 的高度小于支撑销122的高度，如图3所示。图2及图3绘示出烘烤单元100 作为范例，但本发明的实施例具有许多变化，并不受限于图2及图3，可以根据实际需求改变支撑销122及间隔销123的形状、尺寸、数量、位置及排列方式。

盖体130设置于加热元件120上方。在一些实施例中，盖体130配置可相对于加热元件120垂直升降移动于一开启位置(图7A1)与一闭合位置(图3)之间。在开启位置上，盖体130面对加热板121，且一间距形成于盖体130与加热板121之间。上述间距可依照承载元件110移动基板时所需的作业空间而定。于是，当盖体130位于开启位置时，承载元件110可移动至加热板121上方放置欲被加热的基板或移除已加热完成的基板。在闭合位置上，如图3所示，盖体130面对加热板121并相当靠近加热板121，但盖体130与加热板121并未直接接触。

在一些实施例中，盖体130具有一排气通道131形成于其中，以供气流通过。排气通道131通过流水线连结至真空来源400(图1)。一排气口132 形成于盖体130相对加热板121的下表面并连结排气通道131。在一些实施例中，排气口132位于盖体130的下表面的实质中心。排气口132的面积为定值。在真空来源400维持相同的真空条件下，自排气口132排出的气流流量为固定。

在一些实施例中，盖体130还包括一遮挡板133。遮挡板133相对排气口132连结于盖体130的下表面。遮挡板133遮蔽排气口131面对加热板121 的至少部分面积。在一些实施例中，排气口132受遮蔽板133所遮蔽的面积是依照单位时间内期望的气流流量决定。例如，遮蔽板133遮蔽排气口132 一半以上的面积，以减少一半以上的气流通过排气口132进入至排气通道 131。在一些实施例中，遮蔽板133通过任何适当的方式(例如：锁附)固定于排气口132上。在一些实施例中，遮蔽板133是以可滑动的方式固定于排气口132上。在一些实施例中，盖体130内部更设置有一加热器，以加热盖体130。

气流导引模块160配置用于导引一气流进入加热板121上方。在一实施例中，气流导引模块160包括一第一导引衬套140与第二导引衬套150，至少一气流流道165定义于第一导引衬套140与第二导引衬套150之间，以供气流通过。

关于气流导引模块160的结构特征在图4中进一步显示。

在一些实施例中，第一导引衬套140为一环形结构且包括一第一外环次段部141与一第二外环次段部142，如图4所示。在一些实施例中，第一外环次段部141在平行轴线Z的延伸方向E上延伸一既定长度。并且，第一外环次段部141具有一第一内径D1(图3)，第一内径D1大于加热板121的外径D0。然而，本发明实施例并不仅此为限，在另一些实施例中，第一外环次段部141在相对于延伸方向E倾斜延伸一既定长度。

另一方面，第二外环次段部142自第一外环次段部141的下端(靠近加热板121的一端)朝加热板121延伸。第二外环次段部142远离第一外环次段部141的一端紧邻加热板121径向上的外侧表面125(图3)。第二外环次段部142与第一外环次段部141可夹设一直角。或者，第二外环次段部142 相对第一外环次段部141倾斜延伸，并与第一外环次段部141间夹设一锐角，借此导引气朝盖体130方向流动。在一些实施例中，第二外环次段部142与第一外环次段部141间通过一弧形结构连结，借此减少在气流流道165内的气流扰动。

在一些实施例中，第一导引衬套140的第一外环次段部141与第二外环次段部142为一体成形的方式制程。在一些实施例中，第一导引衬套140的第一外环次段部141与第二外环次段部142是以具有快速导热特性的材质制程，例如：金属材料、陶瓷材料或其他适合的材料。

在一些实施例中，第二导引衬套150为一环形结构且包括一第一内环次段部151与一第二内环次段部152，如图4所示。第一内环次段部151在延伸方向E上延伸一既定长度。第一内环次段部151具有一第二内径D2(图3)。第二内径D2小于第一内径D1，但大于或实质相等于加热板121的外径D0。第一内环次段部151的上端与第一外环次段部141的上端具有一高度差。上述高度差可实质相等于第二内径D2与第一内径D1的差值，于是位于第一导引衬套140与第二导引衬套150之间的气流流道165具有一致的宽度。第一内环次段部151的下端与第二外环次段部142相隔一间距。上述间距可实质相等于第二内径D2与第一内径D1的差值。然而，本发明实施例并不仅此为限，在另一些实施例中，第一内环次段部151相对于延伸方向E倾斜延伸一既定长度。

第二内环次段部152自第一内环次段部141的上端(靠近盖体130的一端)朝远离加热板121的方向延伸。在一些实施例中，第二内环次段部152 与第一外环次段部141的上端相隔一间距。上述间距可实质相等于第二内径 D2与第一内径D1的差值。

在一些实施例中，第二内环次段部152的延伸长度大于第一内环次段部 151与第一外环次段部141的间距，借此增加第二内环次段部152与盖体130 (图3)之间的接触面积，以避免气流自第二内环次段部152与盖体130间的间隙通过。在另一些实施例中，第二内环次段部152的延伸长度是等于第一内环次段部151与第一外环次段部141的间距。第二内环次段部152远离第一内环次段部151的一端是与第一外环次段部141位于平行轴线Z的相同平面上。

第二内环次段部152与第一内环次段部151可夹设一直角。或者，第二内环次段部152相对第一内环次段部151倾斜延伸，并与第一内环次段部151 间夹设一钝角，借此导引气流向沿着延伸方向E流动。在一些实施例中，第二内环次段部152与第一内环次段部151间通过一弧形结构连结，借此减少在气流流道165内的气流扰动。

在一些实施例中，第二导引衬套150的第一内环次段部151与第二内环次段部152为一体成形的方式制程。在一些实施例中，第二导引衬套150的第一内环次段部151与第二内环次段部152是以具有快速导热特性的材质制程，例如：金属材料、陶瓷材料或其他适合的材料。

在一些实施例中，如图4所示，气流导引模块160的气流流道165起始于第一外环次段部141的上端与第二内环次段部152间的开口166(以下称作气流入口)，并在第一外环次段部141与第一内环次段部151之间的通道朝加热板121(图3)延伸，最后终止于第一内环次段部151的下端与第二外环次段部142间的开口168(以下称作气流出口)。

在一些实施例中，第一导引衬套140的第一外环次段部141与第二外环次段部142的形状是互补于第二导引衬套150的第一内环次段部151与第二内环次段部152的形状。于是，气流流道165维持相同的宽度。在一些实施例中，气流流道165具有宽度的变化。举例而言，气流流道165在气流入口 166朝气流出口168的方向上宽度渐缩，借此增加气流压力。

在一些实施例中，如图3所示，上述气流入口166相对加热板121的高度大于气流出口168相对加热板121的高度，气流流道165在延伸方向E具有一高度差。举例而言，气流入口166与加热板121相隔高度H2，且气流出口168与加热板121相隔高度H1。高度H2大于高度H1。在一些实施例中，高度H2与高度H1的差值介于约40mm至60mm之间。但本发明实施例并不仅此为限，高度H2与高度H1的差值可为任意值，只要通过气流流道165的气体可以充分被加热至预定温度即可。

在一些实施例中，高度H2约略相等于盖体130与加热板121间的高度。在一些实施例中，高度H1小于气流流道165的宽度。气流出口168的部分或全部直接面对加热板121的外侧表面。气流离开气流出口168后经由第二环形结构151与加热板121的外侧表面125间的间隙往上流动。

气流导引模块160的第一导引衬套140与第二导引衬套150可以利用任合适当的方式结合，并可连结于一升降构件(图未示)以相对于加热板121 上下移动，例如可从加热板121下方抬升到加热板121上以及从加热板121 上调降到加热板121下方。然而，本发明实施例并不受限，在一些其他实施例中，第一导引衬套140可通过一升降构件(图未示)相对加热板121沿平行轴线Z的既定方向来回移动，但第二导引衬套150固定于盖体130之上。

应当理解的是，气流导引模块160的结构特征并不以上述实施例所限，以下示范性的说明气流导引模块的多个实施例。

图5显示一气流导引模块160a的剖面示意图。在一些实施例中，气流导引模块160a包括一第一导引衬套140a与第二导引衬套150a。第一导引衬套140a为一环形结构且包括一第一外环次段部141a与一第二外环次段部 142a。在一些实施例中，第一外环次段部141a在平行延伸方向E延伸一既定长度。并且，第一外环次段部141a的内径大于加热板121的外径D0(图 3)。然而，本发明实施例并不仅此为限，在另一些实施例中，第一外环次段部141a在相对于延伸方向E倾斜延伸一既定长度。

另一方面，第二外环次段部142a自第一外环次段部141a的下端朝加热板121(图3)延伸。第二外环次段部142a远离第一外环次段部141a的一端紧邻加热板121径向上的外侧表面125(图3)。第二外环次段部142a与第一外环次段部141a可夹设一直角。或者，第二外环次段部142a相对第一外环次段部141a倾斜延伸，并与第一外环次段部141a间夹设一锐角，借此导引气流向盖体130方向流动。在一些实施例中，第二外环次段部142a与第一外环次段部141a间通过一弧形结构连结，借此减少气流扰动。

在一些实施例中，第一导引衬套140a的第一外环次段部141a与第二外环次段部142a为一体成形的方式制成。在一些实施例中，第一导引衬套140a 的第一外环次段部141a与第二外环次段部142a是以具有快速导热特性的材质制成，例如：金属材料、陶瓷材料或其他适合的材料。

在一些实施例中，多个排气孔166a形成于第一外环次段部141a之上。多个排气孔166a彼此相邻设置，且不直接面对气流出口168a。亦即，多个排气孔166a位于第一外环次段部141a远离第二外环次段部142a的区域。

在一些实施例中，第二导引衬套150a为一环形结构且包括一第一内环次段部151a与一第二内环次段部152a。在一些实施例中，第一内环次段部 151a在平行轴线Z的延伸方向E上延伸一既定长度。第一内环次段部151a 的内径大于或实质相等于加热板121的外径D0(图3)。第一内环次段部 151a的上端与第一外环次段部141a等高。第一内环次段部151a的下端与第二外环次段部142a相隔一间距。然而，本发明实施例并不仅此为限，在另一些实施例中，第一内环次段部151a相对于延伸方向E倾斜延伸一既定长度。

第二内环次段部152a自第一内环次段部151a的上端朝远离加热板121 (图3)的方向延伸并连结至第一内环次段部141a的上端。在一些实施例中，第二内环次段部152a与第一外环次段部141a的上端相隔一间距。上述间距可实质相等于第一内环次段部141与第一内环次段部151a的间距。

第二内环次段部152a与第一内环次段部151a可夹设一直角。或者，第二内环次段部152a相对第一内环次段部151a倾斜延伸，并与第一内环次段部151a间夹设一钝角，借此导引气流向沿着延伸方向E流动。在一些实施例中，第二内环次段部152a与第一内环次段部151a间通过一弧形结构加以连结，借此减少气流扰动。

在一些实施例中，第二导引衬套150a的第一内环次段部151a与第二内环次段部152a为一体成形的方式制成。在一些实施例中，第二导引衬套150a 的第一内环次段部151a与第二内环次段部152a是以具有快速导热特性的材质制成，例如：金属材料、陶瓷材料或其他适合的材料。

在一些实施例中，第一导引衬套140a与第二导引衬套150a为一体成形的方式制成，但本发明实施例并不仅此为限。第一导引衬套140a与第二导引衬套150a亦可透过适当的方式进行组装，例如通过螺丝锁合。

至少一气流流道165a定义于气流导引模块160a的第一导引衬套140a 与第二导引衬套150a之间，以供气流通过。气流流道165a起始于排气孔 166a，并通过第一外环次段部141a与第一内环次段部151a之间的通道，最后终止于第一内环次段部151a的下端与第二外环次段部142a间的开口 168a。

在一些实施例中，第一导引衬套140a的第一外环次段部141a与第二外环次段部142a的形状是对应于第二导引衬套150a的第一内环次段部151a 与第二内环次段部152a的形状，致使气流流道165a维持相同的宽度。在一些实施例中，气流流道165a具有宽度的变化。举例而言，气流流道165a在气流入口166a朝气流出口168a的方向上宽度渐缩，借此增加气流压力。

在一些实施例中，上述气流入口166a相对加热板121(图3)的高度大于气流出口168a相对加热板121(图3)的高度，气流流道165a在延伸方向E具有一高度差H3，高度差H3定义于气流入口166a上缘与气流出口 168a上缘之间。

图6显示一加热元件120b的剖面示意图。在一些实施例中，在图6所示的实施例中与图3相同或相似的元件将施予相同的符号，且其特征将不再详述以简化说明内容。加热元件120b与加热元件120的差异包括，气流导引模块160b取代气流导引模块160。

在一些实施例中，气流导引模块160b包括一第一导引衬套140b与第二导引衬套150b。第一导引衬套140b与第二导引衬套150b皆为截面为L形的环形结构。第一导引衬套140b可通过一升降构件(图未示)相对加热板121 沿平行轴线Z的方向来回移动。第二导引衬套150b固定于盖体130之上。第一导引衬套140b的内径大于第二导引衬套150b的内径。在盖体130位于闭合位置时。第一导引衬套140b环绕第二导引衬套150b。

至少一气流流道165b定义于第一导引衬套140b与第二导引衬套150b 之间，以供气流通过。气流流道165b起始于排气孔166b，并通过第一外环次段部141b与第一内环次段部151b之间的通道，最后终止于第一内环次段部151b的下端与第二外环次段部142b间的开口168b。在一些实施例中，上述气流入口166b相对加热板121的高度大于气流出口168b相对加热板121 的高度，气流流道165b在延伸方向E具有一高度差H4，高度差H4定义于气流入口166b上缘与气流出口168b上缘之间。

以下说明使用烘烤设备10的烘烤单元100进行烘烤制程的步骤。首先，将需要被加热的基板移入烘烤设备10的烘烤单元100内。

在一些实施例中，一基板5(例如，晶圆)包括一半导体层51，半导体层51可包括硅或其他半导体材料。一材料层52沉积于半导体层51上，材料层52可包括介电材料、导电材料或半导体材料。为了使得材料层52形成所需的图案，在材料层52上进行光刻制程。在一些实施例中，光刻制程可包括涂布光致抗蚀剂、软烘烤(soft baking)、曝光、曝光后烘烤、显影、硬烘烤(hard baking)及其他适合的操作步骤。

举例来说，在材料层52上涂布一光致抗蚀剂层53，光致抗蚀剂层53可包括正型光致抗蚀剂材料或负型光致抗蚀剂材料。在一些实施例中，光致抗蚀剂层53包括感光剂(sensitizer)、高分子材料(例如，树脂)及溶剂。在一些实施例中，光致抗蚀剂层53可包括光酸产生剂、光分解碱或其组合。在一些实施例中，可对光致抗蚀剂层53进行软烘烤的步骤，以去除及减少光致抗蚀剂层53中的溶剂，并硬化光致抗蚀剂层53。

接着，进行曝光的步骤，使用具有材料层52所需图案的掩模，将光能量通过掩模施加于光致抗蚀剂层53上，以定义出光致抗蚀剂图案。光能量的范例可包括离子束、X射线、深紫外光(deep ultraviolet，DUF紫外光 (extreme ultraviolet，EUV)及电子束直写(electron-beam writing)。

详细而言，在曝光的步骤中，光致抗蚀剂层53暴露于光能量下，光致抗蚀剂层53未被掩模遮蔽的区域产生光化学反应而形成曝光部分，而光致抗蚀剂层53被掩模遮蔽的区域形成未曝光部分。光致抗蚀剂层53的曝光部分由于光能量的照射而产生光酸(photoacid)，光酸(或称为酸)将会影响在后续的显影步骤中光致抗蚀剂层53的曝光部分对显影剂的溶解度(可溶性)。举例来说，当光致抗蚀剂层53由正型光致抗蚀剂材料所构成时，酸将正型光致抗蚀剂材料裂解且破坏键结，使得光致抗蚀剂层53的曝光部分具较高的亲水性而变得更可溶，因此可使用适当的显影剂溶解去除光致抗蚀剂层53的曝光部分。另一方面，当光致抗蚀剂层53由负型光致抗蚀剂材料所构成时，酸催化负型光致抗蚀剂材料相互交联，使得光致抗蚀剂层53的曝光部分具较高的疏水性(亲油性)而变得较不可溶，因此可使用适当的显影剂溶解去除光致抗蚀剂层53的未曝光部分。

在基板5移入烘烤单元100内部后，如图7A所示，基板5设置于载板 112之上。此时，盖体130位于开启位置，并未正对加热板121。另外，气流导引模块160位于加热板121的下方。接着，移动手臂111沿着轨道朝向加热元件120移动，使得载板112及等待烘烤的基板移动到加热元件120正上方。

接着，如图7B所示，支撑销122从加热板121内抬升到加热板121上，且支撑销122穿过载板112的开口直到支撑住等待烘烤的基板5，使得等待烘烤的基板5与载板112分离。之后，移动手臂111朝着远离加热元件120 的方向移动，以将载板112移开。接着，如图7C所示，支撑销122往下调降到加热板121内，使得等待烘烤的基板5与支撑销122分离且变成被加热板121表面上的间隔销123所支撑。基板被间隔销123所支撑，也可视为基板被放置于加热板121上。

接着，如图7D所示，关闭盖体130，使盖体130位于加热板121上方。在一些实施例中，在关闭盖体130的期间，气流导引模块160朝盖体130上升，使第一导引衬套140放置于加热板121径向方向上的外侧，并且使第二导引衬套150位于第一导引衬套140与加热板121之间。在一些实施例中，气流导引模块160持续上升直至气流导引模块160抵靠盖体130为止。在气流导引模块160上升之后，实质为封闭的一加热腔170定义于加热板121、盖体130与气流导引模块160所定义的空间，加热板121、盖体130与气流导引模块160隔绝加热腔170内外的空气。

接着，加热放置在加热板121上的基板5。已经升温至烘烤温度的加热板121对放置在间隔销123上的基底5提供热能，加热板121主要是以辐射的方式提供热能，因此加热板121与基底5之间的间隔距离(亦即，间隔销123的高度)将会影响基底5从加热板121所吸收到的热能，例如，加热板 121与基底5之间的距离越远，基底5从加热板121所吸收到的热能越少。在一些实施例中，加热基板5的时间介于30秒(s)至150秒的范围。此烘烤时间是指基底210放置在间隔销115上的时间。

在加热基板5的期间，真空来源400同时产生一真空，以自位于加热板 121外侧的气流流道165引入一气流g并通过位于盖体130上的排气口132 以及排气通道131排除气流g。详而言之，在真空来源400产生一真空时，位于加热腔170外部的空气自气流流道165的气流入口166进入至气流流道 165内，并经由气流出口168流入加热腔170内部。由于气流入口166相对加热板121的高度大于气流出口168相对加热板121的高度，气流g进入气流流道165内后是沿着延伸方向E朝加热板121前进。在气流g离开气流出口168之后，气流g逐渐在加热腔170当中升高高度并朝加热腔170的中心移动。之后，气流g经由排气口132以及排气通道131朝真空来源400流动，借此排除加热腔170内部在基板5加热过程中所产生的污染粒子或者有毒物质。

在一些实施例中，大部分由排气通道131抽离的气流g是通过气流流道 165进入至加热腔170当中。由于气流流道165增加气流g进入加热腔170 的路径长度，因此气流g需经过较长的时间才能进入至加热腔170内部。于是，气流g可以在气流流道165当中充分加热，使得自各个方向进入至加热腔170的气流g无论原始温度为何皆可被加热至一设定温度后再排入加热腔 170内部。于是，光致抗蚀剂层53及材料层52所形成的图案的临界尺寸均匀度不会因为自不同方向进入加热腔170的气流g具有相异温度影响而降低。上述设定温度可能低于或等于加热基板5的温度。

在一些实施例中，气流g通过排气通道131的流速是根据光致抗蚀剂层 53的特性所决定。在一些实施例中，基板5上的光致抗蚀剂层53对温度的敏感度(温度每改变1℃，基板310中的光致抗蚀剂层的临界尺寸比基板5 中的光致抗蚀剂层53的临界尺寸的变化)较高，例如，温度升高1℃时，基板310中的光致抗蚀剂层的临界尺寸可能减少6.8nm(亦即，对温度的敏感度为大约-6.8nm/℃)。光致抗蚀剂材料对温度的敏感度越大，气流温度不均匀对光致抗蚀剂图案及材料层52所形成的图案的临界尺寸影响越大。一般而言，负型光致抗蚀剂材料对温度的敏感度大于正型光致抗蚀剂材料，因此相对于正型光致抗蚀剂材料，曝光后烘烤步骤对负型光致抗蚀剂材料的光致抗蚀剂图案的临界尺寸影响较大。

在此状况下，为了使自不同方向进入加热腔170的气流g均被加热至预设温度，于是调降气流g通过排气通道131的流速。在一示范性实施例中，基板5的加热温度约为摄氏200度，且气流g通过排气通道131的流速介于约20公升每分钟至约30公升每分钟之间。如此一来，进入加热腔170的气流g均被加热至预设温度，基板5上不同区域所接收的气流g的温度相同，基板5上的光致抗蚀剂图案及材料层52所形成的图案的临界尺寸差异得以降低。

在一些实施例中，基板5上的光致抗蚀剂层53，例如：金属 光致抗蚀剂层(metalresist)，对湿度的敏感度较高，但对温度敏感度较低。在此状况下，为了降低加热腔170内部的湿度，于是调高气流g通过排气通道131的流速。在一示范性实施例中，气流g通过排气通道131的流速介于约70公升每分钟至约90公升每分钟之间。在气流g快速通过气流流道165的状况下，可以额外对气流导引模块160进行加热，以提高热交换速率，以避免过低的温度进入至加热腔170内部。然而，本公开并不仅此为限，在一些实施例中，通过延长气流进入加热腔的时间，气流受加热后的温度已足以避免光致抗蚀剂层53所形成的图案因温度差异影响而具有不同临界尺寸差异。

根据本发明一些实施例，可通过调整真空来源400的制程配方(recipe) 的参数来控制气流g通过排气通道131的流速。然而，本发明的实施例具有许多变化。在一些其他实施例中，烘烤单元100本身具有遮挡板133相对排气口132固定于盖体130的下表面。通过调整遮挡板133遮蔽排气口132的面积，借此达到改变气流g通过排气通道131的流速的目的，而无须改变配方，因此能够简化制程管理。

结束烘烤制程之后，如图7E所示，盖体130移动至开启位置，并且气流导引模块160下降至加热板121下方。另一方面，支撑销122从加热板121 内抬升到加热板121上直到支撑住经过烘烤的基板5，使得经过烘烤的基板 5与间隔销123分离且变成被支撑销122所支撑。接着，移动手臂111朝向加热元件120移动，使得载板112移动到加热元件120正上方。之后，支撑销122往下调降到加热板121内，使得经过烘烤的基板与支撑销122分离且变成被载板112所承载。

接着，如图7F所示，移动手臂111朝着远离加热元件120的方向移动，将经过烘烤的基板从加热元件120移开。经过烘烤的基板后续从烘烤设备10 的烘烤单元100移出，以继续进行其他的制程。

举例而言，在对基板5进行曝光后烘烤的步骤之后，利用正型或负型显影剂对光致抗蚀剂层53进行显影的步骤(图未示)，去除光致抗蚀剂层53 的曝光部分或是未曝光部分，以形成图案化的光致抗蚀剂层53。接着，对图案化的光致抗蚀剂层53进行硬烘烤的步骤(图未示)，以去除光致抗蚀剂层53中的溶剂，并增加光致抗蚀剂层53的附着性及抗蚀刻性。在完成前述各种步骤的光刻制程之后，可通过图案化的光致抗蚀剂层53作为遮罩，对光致抗蚀剂层53下方的材料层52进行蚀刻制程(图未示)，将图案转移至材料层52，以形成所需的集成电路元件。

烘烤设备10的烘烤单元200及烘烤单元300的结构大致上相同于上述烘烤单元100的结构，因此可参照图2-图6的说明，而不再重复描述。再者，使用烘烤设备10的烘烤单元200及烘烤单元300进行烘烤制程的步骤大致上相同于上述使用烘烤单元100进行烘烤制程的步骤，因此可参照前述实施例的说明，而不再重复描述。

本公开多个实施例提供一种烘烤设备，基板烘烤过程中加热腔内部的污染粒子或者有毒物质可通过一气流加以排除，借此避免基板加热过程中因污染粒子或者有毒物质影响而报废。气流在通过一气流导引模块以适当的方向进入加热腔当中，因此气流不会在加热腔内部产生扰流(turbulence)。另一方面，由于气流导引模块延长了气流进入加热腔的路径，气流在进入加热腔之前可以充分近进行加热。于是，基板上各个位置的集成电路元件可以均匀受热，而不受外部引进气流具有温度的上的变异而造成临界尺寸均匀度的降低，以提升基板的生产量率。

本发明部分实施例提供一种烘烤设备。上述烘烤设备包括一加热板。上述烘烤设备还包括一第一导引衬套。第一导引衬套围绕加热板设置。上述烘烤设备还包括一第二导引衬套。第二导引衬套位于加热板与第一导引衬套之间。一气流流道定义于第一导引衬套与第二导引衬套之间。气流流道至少部分沿朝向加热板的一延伸方向延伸。

在上述实施例中，第二导引衬套固定于第一导引衬套之上，并且第一导引衬套与第二导引衬套配置为可平行延伸方向来回移动。

在上述实施例中，第二导引衬套固定于盖体之上，并且第一导引衬套配置为可平行延伸方向来回移动。

在上述实施例中，第一导引衬套包括具有第一内径的环形结构，并且第二导引衬套包括具有第二内径的环形结构，其中，第一内径大于第二内径。

在上述实施例中，气流流道包括一气流入口及一气流出口。在加热板的径向方向上，相较气流入口靠近加热板。并且，气流入口相对加热板的高度大于气流出口相对加热板的高度。

在上述实施例中，烘烤设备还包括一遮挡板相对排气口设置，其中遮挡板遮蔽至少部分排气口的开口。

本发明部分实施例提供一种烘烤方法。上述烘烤方法包括放置一基板于一加热板上方。上述烘烤方法还包括关闭位于加热板上的一盖体。上述烘烤方法还包括加热基板。另外，上述方法包括自位于加热板外侧的一气流流道引入一气流并通过位于盖体上的一排气口排除气流。在气流通过气流流道的过程中，气流流道导引气流沿朝向加热板的一延伸方向流动。

在上述实施例中，烘烤方法还包括放置一第一导引衬套位于加热板的外侧。并且，烘烤方法还包括放置一第二导引衬套位于第一导引衬套与加热板之间。气流流道定义于第一导引衬套与第二导引衬套之间。

在上述实施例中，基板加热温度大于摄氏200度，且气流通过排气口的流速介于约20公升每分钟至约30公升每分钟之间。

在上述实施例中，一金属光致抗蚀剂涂布于基板，且气流通过排气口的流速介于约70公升每分钟至约90公升每分钟之间。

以上概略说明了本发明数个实施例的特征，使所属技术领域中技术人员对于后续本发明的详细说明可更为容易理解。任何所属技术领域中技术人员应了解到本说明书可轻易作为其它结构或制程的变更或设计基础，以进行相同于本发明实施例的目的及/或获得相同的优点。任何所属技术领域中技术人员也可理解与上述等同的结构或制程并未脱离本发明的精神和保护范围内，且可在不脱离本发明的精神和范围内，当可作变动、替代与润饰。

Claims (8)

1.一种烘烤设备，包括：

一加热板；

一第一导引衬套，围绕该加热板设置；

一第二导引衬套，位于该加热板与该第一导引衬套之间，其中一气流流道定义于该第一导引衬套与该第二导引衬套之间，该气流流道至少部分沿朝向该加热板的一延伸方向延伸，其中该延伸方向平行该加热板的一轴线；以及

一盖体，相对该加热板设置，并位于该第一导引衬套与该第二导引衬套上方，其中一排气口定义于该盖体；

其中，该气流流道包括：

一气流入口；以及

一气流出口，在该加热板的径向方向上，相较该气流入口靠近该加热板；

其中，该气流入口相对该加热板的高度大于该气流出口相对该加热板的高度。

2.如权利要求1所述的烘烤设备，其中该第二导引衬套固定于该第一导引衬套之上，并且该第一导引衬套与该第二导引衬套配置为可平行该延伸方向来回移动。

3.如权利要求1所述的烘烤设备，其中该第二导引衬套固定于该盖体之上，并且该第一导引衬套配置为可平行该延伸方向来回移动。

4.如权利要求1所述的烘烤设备，其中该第一导引衬套包括具有第一内径的环形结构，并且该第二导引衬套包括具有第二内径的环形结构，其中，该第一内径大于该第二内径。

5.如权利要求1所述的烘烤设备，还包括一遮挡板相对该排气口设置，其中该遮挡板遮蔽至少部分该排气口的开口。

6.一种烘烤方法，包括：

放置一基板于一加热板上方；

关闭位于该加热板上的一盖体；

加热该基板；

自位于该加热板外侧的一气流流道引入一气流并通过位于该盖体上的一排气口排除该气流；

放置一第一导引衬套位于该加热板的外侧；以及

放置一第二导引衬套位于该第一导引衬套与该加热板之间；

其中，在该气流通过该气流流道的过程中，该气流流道导引该气流沿朝向该加热板的一延伸方向流动，其中该延伸方向平行该加热板的一轴线；

其中，该气流流道定义于该第一导引衬套与该第二导引衬套之间。

7.如权利要求6所述的烘烤方法，其中该基板加热温度大于摄氏200度，且该气流通过该排气口的流速介于20公升每分钟至30公升每分钟之间。

8.如权利要求6所述的烘烤方法，其中一金属光致抗蚀剂涂布于该基板，且该气流通过该排气口的流速介于70公升每分钟至90公升每分钟之间。

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