CN111324021A - 光刻胶剥离设备及晶圆处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种光刻胶剥离设备，包括腔室、前后端模块、上载模块及传送模块，上载模块与前后端模块相连，用于从晶圆盒中上载晶圆至前后端模块，传送模块分别与腔室及前后端模块相连，用于在前后端模块与腔室之间传送晶圆，光刻胶剥离设备还包括设于前后端模块内的冷却机构，冷却机构包括主体及热电模组，主体用于承载晶圆，热电模组与主体连接，热电模组包括至少一个n型热电元件和至少一个p型热电元件。本发明的光刻胶剥离设备利用所述前后端模块内的冷却机构冷却晶圆，提高了设备处理晶圆的效率。本发明还提供一种晶圆处理方法。

Description

光刻胶剥离设备及晶圆处理方法
技术领域
本发明涉及半导体加工领域，具体涉及一种光刻胶剥离设备及晶圆处理方法。
背景技术
半导体工艺主要是指在晶圆的器件面上制作半导体器件。具体地，首先，在晶圆的器件面上涂覆一层光刻胶，然后经过曝光、显影等光刻工艺步骤在所述光刻胶上形成光刻图案。在后续的离子注入过程中，对于光刻图案下方的部分半导体器件，由于光刻图案的遮蔽，离子注入过程中产生的离子仅仅注入到光刻图案中而不会进入光刻图案下方的部分半导体器件中，离子注入过程中产生的离子则会注入到半导体器件内部。在离子注入完成后，还需要去除经过离子注入的光刻图案，称为光刻胶(photoresist，PR)剥离。
目前PR剥离方法是在设备的腔室中干法刻蚀以去除经过离子注入的光刻图案胶层。干法刻蚀常使用氧气与光刻胶发生反应，此过程又称为灰化(ashing)，且反应时可使晶圆的温度达到350摄氏度左右。执行PR剥离前需要对晶圆升温处理，执行PR剥离后的晶圆则需要降温处理。一般利用腔室的夹盘的加热机构加热晶圆，以及冷却流路冷却晶圆，则腔室随着制程的推移温差变化较大，可能会对设备产生不良影响，且设备处理晶圆的效率不高。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种解决上述问题的光刻胶剥离设备及晶圆处理方法。
一种光刻胶剥离设备，包括至少一腔室、一前后端模块、上载模块及传送模块，所述上载模块与所述前后端模块相连，用于从晶圆盒中上载晶圆至所述前后端模块，所述传送模块分别与所述腔室及所述前后端模块相连，用于在所述前后端模块与所述腔室之间传送所述晶圆，所述光刻胶剥离设备还包括设于所述前后端模块内的冷却机构，所述冷却机构包括主体及热电模组，所述主体用于承载所述晶圆，所述热电模组与所述主体连接，所述热电模组包括至少一个n型热电元件和至少一个p型热电元件。
一种晶圆处理方法，应用于所述的光刻胶剥离设备，所述方法包括：
在所述处理腔室内剥离所述晶圆上的光刻胶；
将所述晶圆从所述处理腔室内传送至所述前后端模块内的所述冷却机构上；
向所述冷却机构通电流使所述晶圆冷却至预定温度；
将所述晶圆传送至所述上载模块的晶圆盒内。
本发明的光刻胶剥离设备利用所述前后端模块内的冷却机构冷却晶圆，而不是在处理腔室内冷却晶圆，提高了设备处理晶圆的效率；本发明的晶圆处理方法，可以不必在所述处理腔室内冷却所述晶圆后再讲所述晶圆移出，而是利用所述晶圆在往所述上载模块内的路径上的时段冷却所述晶圆，并且进一步通过所述冷却机构的热电模组冷却所述晶圆提高冷却效率，从而提高处理所述晶圆的效率，节省了生产成本。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的光刻胶剥离设备的示意图。
图2是图1所示的光刻胶剥离设备的冷却机构的示意图。
图3是图2所示的光刻胶剥离设备的冷却机构的热电模组的示意图。
图4是图2所示的光刻胶剥离设备的冷却机构的主体的区域划分示意图。
图5是图4所述的旋涂装置的溶剂喷嘴向基板涂覆溶剂的状态示意图。
图6是本发明一实施例提供的晶圆处理方法的流程图。
主要元件符号说明
光刻胶剥离设备 200
处理腔室 210
传送模块 220
前后端模块 230
机械手 231
上载模块 240
缓冲模块 260
冷却机构 100
主体 101
升降销 102,103,104
热电模组 105
子流路 106
n型热电元件 303
p型热电元件 304
第一绝缘层 305
第一导电层 306
第二导电层 307
第二绝缘层 308
晶圆 400
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当一个元件或组件被认为是“连接”另一个元件或组件，它可以是直接连接到另一个元件或组件或者可能同时存在居中设置的元件或组件。当一个元件或组件被认为是“设置在”另一个元件或组件，它可以是直接设置在另一个元件或组件上或者可能同时存在居中设置的元件或组件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参见图1至图2，本发明的实施例提供一种光刻胶剥离设备200，用于剥离晶圆400上的光刻胶。所述光刻胶剥离设备200包括至少一处理腔室210、传送模块220、前后端模块230及上载模块240。所述上载模块240与所述前后端模块230相连，所述晶圆400从定位于所述上载模块240的晶圆盒内上载至所述前后端模块230。所述传送模块220分别与所述处理腔室210及所述前后端模块230相连，所述晶圆400经所述传送模块220在所述前后端模块230与所述处理腔室210之间被传送。所述前后端模块内设有冷却机构100。所述冷却机构100包括主体101及热电模组105。所述主体101用于承载所述晶圆400，所述热电模组105与所述主体101连接以冷却所述晶圆400。
所述主体101大致呈圆板状，用于承载所述晶圆400。在本实施例中，所述主体101由由耐化学腐蚀且导热的金属(例如铝或铝合金)制成。
所述主体101内穿设有多个可升降的升降销。在本实施例中，所述升降销的数量为三个，分别为102、103、104。所述升降销102、103、104接收所述晶圆400并使所述晶圆400下降至所述主体101以及从所述主体101顶起所述晶圆400。
进一步地，所述前后端模块内设置一转移所述晶圆400的机械手231。
请参见图3，所述热电模组105包括至少一个n型热电元件303、至少一个p型热电元件304、第一绝缘层305、第一导电层306、第二导电层307及第二绝缘层308。所述第一绝缘层305、第一导电层306、第二导电层307及第二绝缘层308依次层叠设置。所述n型热电元件303和所述p型热电元件304位于所述第一导电层306与所述第二导电层307之间。所述n型热电元件303与所述p型热电元件304交替设置。所述第一绝缘层305与所述第二绝缘层308均由导热且绝缘的材料制成，例如氮化铝和金刚石衬底。所述第一导电层306与所述n型热电元件303及所述p型热电元件304相连。所述第二导电层307与所述n型热电元件303及所述p型热电元件304相连。具体地，所述第一导电层306每间隔一个所述n型热电元件303及相邻的所述p型热电元件304被分割，所述第二导电层307每间隔一个所述p型热电元件304及相邻的所述n型热电元件303被分割。上述设置，使得所述n型热电元件303与所述p型热电元件304以串联的方式电连接，以并联的方式热连接。
所述n型热电元件303指的是n型掺杂的半导体元件，所述p型热电元件304指的是p型掺杂的半导体元件。所述半导体元件为基于帕尔帖(Peltier)原理制冷的热电元件。所述帕尔帖原理为电荷载体在导体中运动形成电流，由于电荷载体在不同的材料中处于不同的能级，当它从高能级向低能级运动时，就会释放出多余的热量；反之，就需要从外界吸收热量(即表现为制冷)。当电流流过第一导电层或第二导电层时，电流的方向决定所述热电元件冷却或加热所述第一导电层或所述第二导电层，由此形成每个热电元件的热侧和冷侧，使每个热电元件可加热或冷却所述主体101的相对应部分，从而加热或冷却所述晶圆400的相对应的部分。
进一步地，所述冷却机构100还包括温度传感器(图未示)及控制机构(图未示)。所述温度传感器感测位于所述主体101上的所述晶圆400的温度。所述控制机构与所述温度传感器、所述热电模组105电性连接。所述控制机构根据所述温度传感器感测到的所述晶圆400的温度调整通过所述热电模组105的电流。
请参见图4，所述主体101至少分成三个区域a、b、c。在本实施例中，多个所述区域呈同心圆排布，但不限于此。对应每个所述区域分别设有所述n型热电元件303与所述p型热电元件304，且每个所述区域的所述n型热电元件303与所述p型热电元件304独立受所述控制机构所控制，从而所述晶圆400的温度分区域受控，以便使整个所述晶圆400的温度分布更均衡。可以理解，所述晶圆400常见的一种温度分布情况为从周围到中心温度越来高，因此在这种情况下，控制对应中心的区域的所述热电模组105温度较低、对应周围的区域的所述热电模组105温度较高能使所述晶圆400的温度分布更均衡，降低了所述晶圆400的破裂风险。
请参见图5，所述冷却机构100还包括冷却流路。所述冷却流路包括多条由所述主体101的中心向所述主体101的周围延伸的子流路106。所述冷却流路内通入冷却剂，可以理解，所述冷却剂从温度较高端流向温度较低端时，冷却均衡度更高，进一步降低所述晶圆400的破裂风险。
进一步地，所述光刻胶剥离设备200还可以包括缓冲模块260，设于所述前后端模块230与所述传送模块220之间。所述晶圆400在所述前后端模块230与所述传送模块220之间传送时还经过所述缓冲模块260进行环境转换。
请参见图6，本发明的另一实施例还提供一种晶圆400处理方法，应用于上述的光刻胶剥离设备200。所述光刻胶剥离设备200包括至少一处理腔室210、传送模块220、前后端模块230及上载模块240。所述上载模块240与所述前后端模块230相连，所述晶圆400从定位于所述上载模块240的晶圆盒内上载至所述前后端模块230。所述传送模块220分别与所述处理腔室210及所述前后端模块230相连，所述晶圆400经所述传送模块220在所述前后端模块230与所述处理腔室210之间被传送。所述前后端模块内设有冷却机构100。所述冷却机构100包括主体101及热电模组105。所述主体101用于承载所述晶圆400，所述热电模组105与所述主体101连接以冷却所述晶圆400。
所述晶圆400处理方法包括以下步骤：
步骤S1：在所述处理腔室内剥离所述晶圆400上的光刻胶。
在本步骤中，优选用干法刻蚀剥离去除所述晶圆400上经过离子注入的光刻图案胶层。干法刻蚀常使用氧气与光刻胶发生反应，此过程又称为灰化(ashing)，且反应时可使所述晶圆400的温度达到350摄氏度左右。
步骤S2：将所述晶圆400从所述处理腔室内传送至所述前后端模块内的所述冷却机构100上。
在本步骤中，可以理解，所述晶圆400在传送的过程中已经有热量损失，即已经开始冷却化。所述传送模块220将所述晶圆400传送至所述前后端模块内，所述升降销102,103,104上升至高于所述主体101的上表面的高度，且接收所述晶圆400后，所述升降销102,103,104下降使所述晶圆400降落至所述主体101的上表面上。
步骤S3：向所述冷却机构100通电流使所述晶圆400冷却至预定温度。
在本步骤中，向所述冷却机构100的热电模组105通电。优选地，可分区域控制所述热电模组105的电流使所述晶圆400的温度分布更均衡，从而降低所述晶圆400的温度应力，减小所述晶圆400破裂的风险。在本实施例中，若所述晶圆400的起始温度为60-100摄氏度，通过所述热电模组105的制冷，所述晶圆400能在20秒内达到室温(22-23摄氏度)。
步骤S4：将所述晶圆400传送至所述上载模块的晶圆盒内。
本发明的晶圆处理方法相较于现有技术，可以不必在所述处理腔室210内冷却所述晶圆400后再讲所述晶圆400移出，而是利用所述晶圆400在往所述上载模块内的路径上的时段冷却所述晶圆400，并且进一步通过所述冷却机构的热电模组冷却所述晶圆400提高冷却效率，从而提高处理所述晶圆的效率，节省了生产成本。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种光刻胶剥离设备，包括至少一腔室、一前后端模块、上载模块及传送模块，所述上载模块与所述前后端模块相连，用于从晶圆盒中上载晶圆至所述前后端模块，所述传送模块分别与所述腔室及所述前后端模块相连，用于在所述前后端模块与所述腔室之间传送所述晶圆，其特征在于：所述光刻胶剥离设备还包括设于所述前后端模块内的冷却机构，所述冷却机构包括主体及热电模组，所述主体用于承载所述晶圆，所述热电模组与所述主体连接，所述热电模组包括至少一个n型热电元件和至少一个p型热电元件。
2.如权利要求1所述的光刻胶剥离设备，其特征在于：所述热电模组还包括层叠设置的第一绝缘层、第一导电层、第二导电层及第二绝缘层，所述n型热电元件和所述p型热电元件位于所述第一导电层与所述第二导电层之间。
3.如权利要求2所述的光刻胶剥离设备，其特征在于：所述冷却机构还包括温度传感器，感测位于所述主体上的所述晶圆的温度。
4.如权利要求3所述的光刻胶剥离设备，其特征在于：所述冷却机构还包括控制机构，所述控制机构与所述温度传感器、所述热电模组电性连接，所述控制机构根据所述温度传感器感测到的所述晶圆的温度调整通过所述热电模组的电流。
5.如权利要求4所述的光刻胶剥离设备，其特征在于：所述主体至少分成三个区域，每个所述区域内分别设有所述n型热电元件与所述p型热电元件，且每个所述区域的所述n型热电元件与所述p型热电元件独立受所述控制机构所控制。
6.如权利要求5所述的光刻胶剥离设备，其特征在于：多个所述区域呈同心圆排布。
7.如权利要求1所述的光刻胶剥离设备，其特征在于：所述冷却机构还包括冷却流路，所述冷却流路包括多条由所述主体的中心向所述主体的周围延伸的子流路。
8.一种晶圆处理方法，应用于如权利要求1-7任一项所述的光刻胶剥离设备，其特征在于：所述方法包括：
在所述处理腔室内剥离所述晶圆上的光刻胶；
将所述晶圆从所述处理腔室内传送至所述前后端模块内的所述冷却机构上；
向所述冷却机构通电流使所述晶圆冷却至预定温度；
将所述晶圆传送至所述上载模块的晶圆盒内。
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