CN111380331A - 一种微波干燥装置 - Google Patents

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李勇滔
景玉鹏
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    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/32—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by development of heat within the materials or objects to be dried, e.g. by fermentation or other microbiological action
    • F26B3/34—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by development of heat within the materials or objects to be dried, e.g. by fermentation or other microbiological action by using electrical effects
    • F26B3/347—Electromagnetic heating, e.g. induction heating or heating using microwave energy

Abstract

本发明提供一种微波干燥装置，包括腔体，在所述腔体内设有载片台和微波耦合器，所述载片台用于承载已显影置换后的晶圆，所述微波耦合器通过微波传输导线与微波功率源相连接，所述腔体内还设有开口，所述开口通过导管与外部的真空泵组相连，将所述腔体内的水汽排出至所述腔体外；所述腔体内设有紫外固化灯。本发明微波干燥装置，能够有效地清除晶圆上的水分，进而固化纳米图形结构，并且干燥过程不会导致这些结构塌陷。

Description

一种微波干燥装置
技术领域
本发明涉及干燥装置技术领域，特别涉及一种用于固化晶圆上的纳米图形结构的微波干燥装置。
背景技术
现代集成电路工艺不断向着更小特征尺寸和更大晶圆尺寸方向发展，例如特征尺寸进入10纳米以及晶圆直径大于12寸，这对微电子器件制作工艺提出了更大的挑战。因为在微电子器件的制造过程中，随着特征尺寸的进一步减小和结构复杂程度的进一步提高，晶圆上的纳米图形结构的塌陷已成为日益严重的问题。结构塌陷的原因有很多，例如受到外界力的作用、结构自身的应力、较弱的结构材料以及干燥过程中的表面张力等。其中，由于湿法工艺的存在，晶圆上的纳米图形结构内可能存留少量的水分，特别是深沟深槽内，这些水分在干燥过程往往会因表面张力作用而造成纳米图形结构的塌陷，因此如何去除这些水分是避免上述塌陷的关键。
传统的干燥装置，例如离心甩干机，它是利用离心力将水分从晶圆内甩出从而实现干燥，这样方式对宏观结构是有效的，然而对纳米图形结构很难彻底清除其内附着的水分。
又如氮气枪，它是利用喷出的氮气对晶圆上结构进行吹扫，这样方式对宽浅槽结构是有效的，但是对于高深宽比的光刻胶深槽基本无效，甚至还有可能因吹扫力过大而将这些结构吹塌。
此外，还有一些复合干燥装置，即在上述这些装置的基础上增加高温干燥模块，利用烘烤的方式来干燥，然而由于上述装置无法彻底清除水分，在烘烤过程中，会因附着在纳米图形结构内的水分的表面张力作用，不可避免地会使得纳米图形从内部塌陷，造成整个晶圆报废，损失很大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种微波干燥装置，能够有效地清除晶圆上的水分，进而固化纳米图形结构，并且干燥过程不会导致这些结构塌陷。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种微波干燥装置，包括腔体，在所述腔体内设有载片台和微波耦合器，所述载片台用于承载已显影置换后的晶圆，所述微波耦合器通过微波传输导线与微波功率源相连接，所述腔体内还设有开口，所述开口通过导管与外部的真空泵组相连，用于将所述腔体内的水汽排出至所述腔体外。
进一步地，所述腔体内还设有紫外固化灯。
进一步地，所述载片台具有真空吸附装置，通过所述真空吸附装置将所述晶圆固定在所述载片台上。
进一步地，所述微波功率源的频率范围为900MHz至13GHz。
进一步地，所述微波功率源的额定输出功率范围为100W至5000W。
本发明提供的微波干燥装置，利用微波使得晶圆上的纳米图形结构内存留的水分进入一种旋转的超临界状态，从而打破水分子团簇结构，消除水的表面张力，所以解决了纳米图形结构在干燥过程中发生的断裂、倒伏或粘连等问题，能够有效彻底地清除晶圆上的水分。此外，本发明提供的微波干燥装置还设有紫外固化灯，可以对纳米图形结构进行辅助固化，有助于增强干燥固化效果。
附图说明
图1为本发明实施例提供的微波干燥装置的结构示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明实施例提供的一种微波干燥装置，包括腔体1、紫外固化灯2、微波耦合器3、微波传输导线4、微波功率源5、载片台7、晶圆6、真空泵组8和导管9。
其中，腔体1一般由铝材料制成，可以采用纯铝或铝合金材料。
在腔体1的侧壁，设置有微波耦合器3，腔体1外的微波功率源5通过微波传输导线4与微波耦合器3相连接，并将微波功率输送至微波耦合器3，微波耦合器3包括有微波天线，利用微波天线将微波功率施加至腔体1内部。微波功率源5的频率范围为900MHz至13GHz，优选915MHz至10GHz，特别是915MHz至3GHz；微波功率源5的额定输出功率范围为100W至5000W，优选200W至3500W，特别是200W至2000W。微波传输导线4可采用波导带或同轴电缆。
在腔体1的侧壁，设置有开口，其通过导管9与外部的真空泵组8相连，用于将腔体1内因干燥过程而产生的水汽排出至腔体1外。
在腔体1内的底部，设置有载片台7，载片台7用于承载已显影置换后的晶圆6，载片台7还具有真空吸附装置，以便于将晶圆6固定在载片台7上。
在腔体1内的顶部，设置有紫外固化灯2，用于对放置在其下方且吸附在载片台上的晶圆的纳米图形结构进行辅助固化。
利用电磁波进行干燥的基本物理原理如下：由于水属于极性分子，极性分子在没有外加电场时不显示极性。在外加交变电磁场的条件下，水分子会迅速极化，外加交变电磁场越强，极化作用也越强。此时，分子热运动的动能增大，也就是热量增加，水的温度也随之升高，实现了电磁能向热能的转换。因此，水分子能够吸收电磁波，将电磁波能量转换成为热量而吸收。随着外加交变电磁场方向不断改变，水分子的极性也随之不断翻转，最终在交变电场中，快速旋转，动能增加，从液态快速升温汽化，避免气液界面的产生，达到良好的干燥效果，实现无损伤干燥。
本发明微波干燥装置的工作原理及过程如下：具有纳米图形结构的晶圆6经过显影后，再利用去离子水将显影液置换出来，由此得到含有一定水分的晶圆6。然后，将此晶圆6放入本发明微波干燥装置的腔体1内，搁置在载片台7上，关闭腔体1，上电启动微波干燥装置。此时，载片台7的真空吸附装置启动，将晶圆6贴紧在载片台7上，微波功率源5通过微波传输导线4将一定功率的微波能量输送至微波耦合器3，微波耦合器3借助于微波天线将微波能量施加至腔体1内部，使得晶圆6上的纳米图形结构内的水分吸收相应的微波能量，实现水分子的极化，进入一种旋转的超临界状态，从而打破水分子团簇结构，消除水的表面张力，并且将电磁波能量转换为热量，从液态快速升温汽化，与此同时，外部的真空泵组8也启动，通过导管9将汽化产生的水汽不断地排出至腔体1外，达到干燥效果。另外，根据需要，可开启紫外固化灯2，开启紫外固化灯2能够辅助固化纳米图形结构，进一步加快干燥过程。因此，采用本发明微波干燥装置，解决了纳米图形结构在干燥过程中发生的断裂、倒伏或粘连等问题，能够有效彻底地清除晶圆上的水分。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例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者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种微波干燥装置，其特征在于，包括腔体，在所述腔体内设有载片台和微波耦合器，所述载片台用于承载已显影置换后的晶圆，所述微波耦合器通过微波传输导线与微波功率源相连接，所述腔体内还设有开口，所述开口通过导管与外部的真空泵组相连，将所述腔体内的水汽排出至所述腔体外。
2.根据权利要求1所述的微波干燥装置，其特征在于：所述腔体内还设有紫外固化灯。
3.根据权利要求1所述的微波干燥装置，其特征在于：所述载片台具有真空吸附装置，通过所述真空吸附装置将所述晶圆固定在所述载片台上。
4.根据权利要求1所述的微波干燥装置，其特征在于：所述微波功率源的频率范围为900MHz至13GHz。
5.根据权利要求1所述的微波干燥装置，其特征在于：所述微波功率源的额定输出功率范围为100W至5000W。
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