CN112204470B - 用于工件的曝光后烘烤加工的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了曝光后烘烤方法。在一个示例中，该方法包括将具有光刻胶层的工件放置在设置于加工室中的工件支撑体上。该方法包括通过光掩模将光刻胶曝光于具有一定波长的光子。该方法包括对具有光刻胶加热层的工件进行曝光后烘烤加热过程。曝光后烘烤加热过程可以包括利用辐射热源和设置在工件支撑体中的第二热源两者来加热工件，直到工件的温度达到曝光后烘烤设定点温度。

Description

用于工件的曝光后烘烤加工的方法和装置
优先权声明
本申请要求在2018年9月24日提交的名称为“用于工件的曝光后烘烤加工的方法和装置”的美国临时申请第62735244号的优先权，其通过引用并入本文。本申请要求在2018年6月15日提交的名称为“用于工件的曝光后烘烤加工的方法和装置”的美国临时申请第62685608号的优先权，其通过引用并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及例如在与半导体处理相关的光刻过程期间用于工件的曝光后烘烤加工的方法。
背景技术
在半导体处理中，设备制造可以包括数个光刻步骤。此外，工件的临界尺寸(CD)持续缩小，深紫外和极紫外(EUV)光刻已成为最先进的设备生产和开发的主流技术。最先进的光刻方法(例如，深紫外和极紫外)采用化学增幅型抗蚀剂(CAR)。对CAR的化学增幅基于曝光后产生化学状态稳定的催化化合物。在随后的曝光后烘烤(PEB)过程中，光生催化剂可引发链反应(例如，一次光化学转化可导致数个化学反应)，从而显著提高光刻胶的敏感度。
在高级光刻应用中，达到曝光后烘烤温度设定点所需的时间可能是控制CAR层中酸扩散长度的关键参数。缩短曝光后烘烤过程中的加热时间可以改善临界尺寸控制，例如线边缘粗糙度(LER)控制。传统的电阻加热块设计可包括嵌入在具有高导热率材料的加热器基座中的电阻加热元件。常规的电阻加热块设计可能会对高级光刻中的曝光后烘烤过程产生一些限制。在加热器基座材料的热质量低的情况下，将冷工件放置在热的加热块表面上时，加热块的初始温度可能会下降几度。此外，传统的加热块控制采用动态温度控制算法用于电阻加热元件的功率输入，该算法需要在快速响应和精确控制之间取得平衡。结果，在校正放置冷工件时产生的加热块初始温度下降方面，常规加热块可能响应得慢而不能超出曝光后烘烤温度设定点。另外，在工件与加热块之间仅物理接触的情况下，工件与电阻加热块达到热平衡可能要花费一些时间。结果，用于曝光后烘烤过程的常规电阻加热器技术需经过相对较长的时间(例如，大于15秒)才能将工件加热至所需的温度设定点。将工件温度升高至CAR激活的设定点的过程缓慢，这不仅会限制曝光后烘烤工具的产能，而且还会导致临界尺寸控制的劣化，包括高级光刻中的线边缘粗糙度控制的劣化。
发明内容
将在下面的描述中部分地阐述本公开的实施例的各方面和优点，或者可以从描述中获悉本公开的实施例的各方面和优点，或者可以通过实施例的实施而获知本公开的实施例的各方面和优点。
本公开的一个示例性方面涉及一种用于加工工件的方法。该方法包括将具有光刻胶层的工件放置在设置在加工室中的工件支撑体上。该方法包括通过光掩模将光刻胶曝光于具有一定波长的光子。该方法包括对具有光刻胶加热层的工件执行曝光后烘烤加热过程。该曝光后烘烤加热过程包括利用辐射热源和设置在工件支撑体中的第二热源两者来加热工件，直到工件的温度达到曝光后烘烤设定点温度。
本公开的另一个示例性方面涉及一种用于加工工件的方法。该方法包括通过光掩模将工件上的光刻胶层曝光于具有一定波长的光子。该方法包括将具有化学增幅型抗蚀剂层的工件放置在设置在加工室内的工件支撑体上。工件支撑体包括一个或多个基于流体的加热元件。该方法包括在曝光后烘烤设定点温度下，对工件支撑体上的工件上的化学增幅型抗蚀剂层进行曝光后烘烤加热过程。
参考下面的描述和所附权利要求，将更好地理解各种实施例的这些和其他特征、方面和优点。结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与说明书一起用于解释相关原理。
附图说明
针对本领域普通技术人员，在说明书中阐述了实施例的详细讨论，说明书参考附图，附图中：
图1示出了根据本公开示例性实施例的示例性工件加工装置；
图2示出了根据本公开示例性实施例的示例性方法的流程图；
图3示出了根据本公开示例性实施例的在基于流体的曝光后烘烤过程期间的工件支撑体温度的图示；
图4示出了根据本公开示例性实施例的示例性工件加工装置；
图5示出了根据本公开示例性实施例的不同波长的辐射透射通过示例性滤波器的图示；
图6示出了根据本公开示例性实施例的示例性方法的流程图；
图7示出了根据本公开示例性实施例的在混杂型曝光后烘烤过程期间的工件温度的图示；和
图8示出了根据本公开示例性实施例的示例性工件加工装置。
具体实施方式
现在将详细地参考实施例，在附图中示出了实施例的一个或多个示例。每个示例的提供是为了解释说明实施例而不是限制本公开。实际上，对于本领域技术人员将清楚明白的是，在不脱离本公开的范围或精神的情况下，可以对实施例进行各种修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征，可以与另一实施例一起使用，以产生又一实施例。因此，本公开的各方面旨在涵盖这样的修改和变化。
本公开的示例性方面涉及用于对具有光刻胶层(例如，化学增幅型抗蚀剂(CAR)层)的工件实施曝光后烘烤(PEB)过程的方法。在一些实施例中，PEB过程可以是半导体器件制造过程中的光刻过程的一部分。
在一些实施例中，该方法可以包括结合工件支撑体实施流体加热器，以对具有CAR层的工件实施PEB过程。例如，用于加工工件的方法可以包括将工件放置在加工室内的工件支撑体上。工件支撑体可包括一个或多个流体加热元件。PEB加热过程可以包括通过工件支撑体内部的一个或多个流体加热元件(例如，流体通道)传输诸如液体之类的加热后流体。
在一些实施例中，该方法可以包括将工件加热到大约PEB设定点温度。PEB设定点温度可以是在工艺配方、控制例程、操作员输入等中指定用于在工件上进行PEB过程的温度。在一些实施例中，PEB设定点温度可以在大约60℃至大约150℃之间。该方法可以包括使用工件支撑体中的一个或多个流体加热元件将工件的温度保持在大约PEB设定点温度达一个PEB加工周期。该方法可以包括在完成PEB加工周期之后，从加工室取出工件。
在一些实施例中，一个或多个流体加热元件可被构造成从设置在加工室外部的热交换器接收加热后的流体。流体可以是工作液体流体，例如水、油、二醇(例如，乙二醇)或它们的混合物。例如，当PEB设定点温度在约60℃至约80℃的范围内时，工作液体流体可以是水。可以基于任何期望或要求的PEB设定点温度来选择其他合适的工作液体流体。
流体可以穿过与工件支撑体相关联的流体加热元件以加热工件，并且可以被输出回到热交换器以进行重新加热。这种流体加热方法可受益于热交换器具有多个可用且可互换的热源，包括从等离子体过程回收的热、电阻加热、辐射加热或其他可用热。以这种方式，流体(例如，以液体形式)可以在流体加热元件和热交换器之间循环。
根据本公开的这些示例性实施例的方法可以具有许多技术效果和益处。例如，根据本公开的示例性实施例的PEB加热过程可以通过工件支撑体改善加热均匀性。工件支撑体的温度还可以具有更高的稳定性，因为循环通过工件支撑体的加热流体的热质量更高。与常规的电阻加热块设计相比，将工件放置在工件支撑体上后，工件支撑体的初始温度下降会很小。另外，在将工件放置在工件支撑体上，工件支撑体初始温度下降之后，基于加热流体的工件支撑体设计可以使工件支撑体温度更快地返回到PEB设定点温度(例如，小于约15秒)。最后，与传统加热块设计中的动态温度控制不同，使用基于加热流体的工件支撑体设计，还可减少PEB过程中工件支撑体或工件的任何温度超调的问题。
本公开的另一示例性实施例将辐射热源(例如，灯或其他辐射热源)与第二热源(例如，设置在工件支撑体内的热源)结合使用，以至少部分地对具有光刻胶层(例如，CAR层)的工件实施PEB加热过程。例如，该方法可以包括将工件放置在设置在加工室内的工件支撑体上。在一些实施例中，工件支撑体可包括一个或多个加热源，例如电阻加热元件或基于液体流体的加热元件。该方法可以包括对具有CAR层的工件执行PEB加热过程。PEB加热过程可包括使用与工件支撑体相关联的加热源和辐射热源(例如，一个或多个灯)加热具有CAR层的工件，直到工件的温度达到PEB设定点温度。在一些实施例中，PEB设定点温度可以在大约60℃至大约150℃之间。
一旦工件的温度达到PEB设定点温度，该方法可以包括主要使用与工件支撑体相关联的一个或多个加热源将工件的温度保持在大约PEB设定点温度达一个PEB加工周期。一旦工件的温度达到PEB设定点温度，就可以将辐射热源部分或全部断电。在一些实施例中，可以在小于约15秒的时间内成功达到PEB设定点温度。在一些实施例中，可以在少于约5秒的时间内成功达到PEB设定点温度。
辐射热源可以包括一个或多个灯，例如闪光灯、弧光灯、卤素灯、白炽灯或其他灯热源(例如，发光二极管(LED)灯热源)。出于说明和讨论的目的，参考灯对本公开的各方面进行讨论。可以使用其他辐射热源作为辐射热源，例如但不限于，热气流、一个或多个激光器、产生粒子束的热源、产生射频的热源、产生微波的热源等，而不脱离本公开的保护范围。
在一些实施例中，与工件支撑体相关联的一个或多个热源可以是电阻加热元件。在一些其他实施例中，与工件支撑体相关联的一个或多个热源可包括一个或多个基于流体的加热元件。一个或多个基于流体的加热元件可被构造成从设置在加工室外部的热交换器接收加热后的流体。流体可以是工作液体流体，例如油、水、二醇(例如乙二醇)或它们的混合物(例如，水与二醇的混合物)。例如，当PEB设定点温度在约60℃至约80℃的范围内时，工作液体流体可以是水。可以基于任何期望或要求的PEB加热设定点温度来选择其他合适的工作液体。
根据本公开各示例性方面的方法提供了许多技术益处。例如，与不存在辐射加热元件的情况相比，除了与工件支撑体相关联的热源之外，还使用辐射加热元件，可以导致将工件更快地加热到PEB设定点温度。在一些实施例中，可以在不到15秒的时间内将工件温度升高到PEB设定点。在一些实施例中，工件温度可以在不到5秒的时间内升高到PEB设定点。因此，可以在PEB过程期间更严格地控制CAR层的酸扩散长度。
出于说明和讨论目的，参考“晶片”或半导体晶片讨论了本公开的各方面。使用本文提供的公开内容，本领域普通技术人员将理解，本公开内容的示例性方面可以与任何半导体衬底或其他合适的衬底结合使用。应当理解，工件可以包括设备侧表面，该设备侧表面可以包括一个或多个设备结构、膜或层。工件还可包括相对的非设备侧表面，该相对的非设备侧表面可不包括设备结构。如本文所使用的，术语“约”或“大约”与数值结合使用，是指在所述数值的百分之十(10％)范围内。
图1示出了根据本公开的示例性实施例的示例性工件加工装置100，其可用于对具有光刻胶层(例如，CAR层)的工件进行PEB加热过程。工件加工装置100可以包括加工室110。加工室110可以包括工件支撑体120，该工件支撑体120可操作以支撑待加工的工件130，例如半导体晶片。工件支撑体120可以包括一个或多个用于调节工件支撑体120的温度的基于液体流体的加热元件125。在一些实施例中，可以将工件130放置在基于液体流体的加热元件125上，使得工件130的非设备侧表面132接触基于液体流体的加热元件125。如图进一步所示，工件130包括设置在工件130的设备侧面134上的CAR层136。
在一些实施例中，工件加工装置100还可以包括与基于流体的加热元件125流体连通的热交换器126。热交换器126可被构造成将加热流体传输到流体加热元件125的流体入口122。类似地，热交换器可以被构造成从流体加热元件125的流体出口124接收流体。以这种方式，流体(例如，以液体形式)可以在流体加热元件125和热交换器126之间循环。
在一些实施例中，流体是选自水、油、二醇或它们的混合物的工作液体流体。在一些实施例中，工作液体流体是乙二醇。在一些实施例中，针对PEB设定点温度的特定目标操作温度，专门选择工作液体流体。例如，当PEB设定点温度在大约60℃至大约80℃的范围内时，工作流体可以是水。可以基于任何期望或要求的PEB加热设定点温度来选择其他合适的工作流体。
在一些实施例中，工件加工装置100可以包括可操作地联接到热交换器126的控制设备160。控制设备160可以被配置为控制热交换器126的操作和/或控制一个或多个控制阀，以控制流体流向一个或多个流体加热元件125的流动，包括例如升高或降低工作流体的温度。
控制设备160还可选择性地控制向热交换器126提供热量的热源127。在一些实施例中，热源127包括电阻加热元件。在一些实施例中，热源127提供废热或(例如，来自等离子体源)回收的热。可以使用其他热源127，而不脱离本公开的保护范围。
在一些实施例中，控制设备160可以基于从温度传感器165接收到的指示工件130和/或工件支撑体120的温度的信号来进行控制操作(例如，本文讨论的任何操作)。温度传感器165可以是被配置为获取温度测量值的任何合适的传感器(例如，接触式或非接触式)，该温度测量值可以经过处理以估计工件130和/或工件支撑体120的温度。可以使用来自温度传感器165的信号，用于在曝光后烘烤(PEB)过程中对工件130的温度进行闭环控制。
在一些实施例中，控制设备160可以包括被配置为执行各种计算机实现的功能的处理器和相关联的存储器。如本文所使用的，术语“处理器”不仅指本领域所指的包括在计算机中的集成电路，还指控制器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程控制器门阵列(FPGA)和其他可编程电路。另外，存储器可以包括存储器元件，该存储器元件包括但不限于计算机可读介质(例如，随机存取存储器(RAM))、计算机可读非易失性介质(例如，闪存)和/或其他合适的存储器元件或其组合。另外，控制设备160可以包括通信接口。在一些实施方式中，通信接口可以包括用于发送和接收数据的相关联的电子电路。
图2示出了根据本公开示例性实施例的用于对工件的CAR层实施基于流体的PEB加热过程的示例性方法200的流程图。出于说明和讨论的目的，图2示出了按特定顺序进行的步骤。使用本文提供的公开内容，本领域普通技术人员将理解，可以以各种方式省略、扩展、同时执行、重新设置和/或修改本文描述的多循环热处理过程的各个步骤，而不脱离本公开的保护范围。另外，可以进行各种附加步骤(未示出)，而不脱离本公开的保护范围。
在(202)，方法200可以包括将工件放置在设置在加工室内的工件支撑体上。例如，工件130可以被放置在工件支撑体120上。工件支撑体120可以包括一个或多个基于流体的加热元件125。每个基于流体的加热元件125可以包括例如用于流体(例如，液体流体)流动的通道。
在(204)，方法200可包括通过光掩模对工件上的抗蚀剂层进行曝光。例如，光掩模可以包括要在工件的至少一部分上蚀刻的图案。光掩模可以包括与要蚀刻到工件上的图案相同比例的图案。另外和/或可替代地，光掩模可以包括与要蚀刻到工件上的图案不同比例的图案，例如较大的图案和/或较小的图案。可以使光掩模和抗蚀剂层曝光于辐射，以将光掩模上的图案蚀刻到抗蚀剂层上。可以避免光刻胶在PEB过程中过多曝光于选定波长的辐射(例如，避免在并非是用于将光掩模上的图案转移至光刻胶层的选定波长的辐射的辐射下曝光)。
在(206)，方法200可包括使用工件中的一个或多个流体加热元件进行基于流体的PEB加热过程。例如，PEB加热过程可以包括将加热后的流体传输通过与工件支撑体相关联的流体加热元件，直到工件的温度达到PEB设定点温度。在一些实施例中，PEB设定点温度可以在大约60℃至大约150℃之间。在一些实施例中，可以在小于大约15秒，例如小于大约5秒的时间内将工件加热到PEB设定点温度。
作为示例，参考图1，热交换器126可以与工件支撑体中的流体加热元件125流体连通。热交换器126可被构造成将加热流体传输至流体加热元件125的流体入口122。类似地，热交换器被构造成从流体加热元件125的流体出口124接收流体。以这种方式，流体可以在流体加热元件125和热交换器126之间的流体连通中循环。
在一些实施例中，流体是选自水、油、二醇或它们的混合物的工作液体流体。在一些实施例中，工作液体流体是乙二醇。在其他实施例中，针对PEB设定点温度的特定目标操作温度，专门选择工作流体。例如，当PEB设定点温度可以在大约60℃至大约80℃的范围内时，工作流体可以是水。可以基于任何期望或要求的PEB加热设定点温度来选择其他合适的工作流体。
在一些实施例中，热交换器126从电阻加热元件接收热量。在一些实施例中，热交换器126接收废热或回收的热。热交换器126的其他热源(例如，等离子体热源)也是适用的。
在(208)，方法200可包括使用流体加热器保持工件的PEB设定点温度。例如，流体加热器可以使经过加热的流体在基本一致的温度下循环一个PEB加工周期。PEB加工周期的持续时间可以基于层136的类型和各种其他因素而变化。在(210)，一旦PEB加工周期完成，方法200可包括从加工室取出工件。
图3示出了根据本公开示例性实施例的在基于流体的PEB加热过程期间工件支撑体温度随时间变化的图示。图3沿横轴绘制时间，沿纵轴绘制工件支撑体温度。曲线410示出了结合有电阻加热元件的工件支撑体的工件支撑体温度。如上所述，当较冷的工件首次接触工件支撑体的热表面时，工件支撑体的温度可能会有较大的下降。这可能会导致需要较长的加热时间才能达到PEB设定点温度。较长的加热时间会导致工件上CAR层的酸扩散长度较长，并可能导致临界尺寸控制不良。
曲线412示出了根据本公开示例性实施例的结合有一个或多个流体加热元件的工件支撑体的工件支撑体温度。与结合有电阻加热元件的工件支撑体的工件支撑体温度的曲线410相比，在结合有一个或多个流体加热元件的工件支撑体的曲线412中，工件首次接触工件支撑体时工件支撑体温度的初始下降有所减小。这可以使工件的温度达到PEB设定点温度所需的时间更短(例如，小于约15秒)。相应地，可以更严格地控制工件上的CAR层的酸扩散长度。
图4示出了根据本公开示例性实施例的可用于对具有光刻胶层(例如，CAR层)的工件进行PEB过程的工件加工装置300。如图所示，工件加工装置300包括加工室110。加工室110可包括可操作以支撑待加工的工件的工件支撑体320。工件支撑体320可包括一个或多个加热元件325，例如电阻加热元件。在一些实施例中，可以将工件130放置在工件支撑体320上，使得工件130的非设备侧表面132接触加热器320。如进一步所示，工件130包括设置在工件130的设备侧表面134的CAR层136。
在一些实施例中，工件加工装置300可以包括一个或多个灯340，其被配置为向工件130上发射能量。更具体地，一个或多个灯340可以将光发射到工件130的CAR层136上，以在CAR层上至少部分地实现PEB过程。
每个灯340可以是例如弧光灯、卤素灯、白炽灯或其他灯热源(例如，发光二极管(LED)灯热源)。出于说明和讨论的目的，参考灯340对本公开的各方面进行讨论。使用本文提供的公开内容，本领域普通技术人员将理解，可以使用任何辐射热源来代替灯340。
在光刻中，通过带有图案的光掩模将工件上的光刻胶层(例如，CAR层)曝光于选定波长的辐射，以将光掩模上的图案转移至光刻胶层。例如，光掩模可以包括要在工件的至少一部分上蚀刻的图案。光掩模可以包括与要蚀刻到工件上的图案相同比例的图案。另外和/或可替代地，光掩模可以包括与要蚀刻到工件上的图案不同比例的图案，例如较大的图案和/或较小的图案。应当避免光刻胶在PEB过程中过多曝光于选定波长的辐射(例如，避免在并非是用于将光掩模上的图案转移至光刻胶层的选定波长的辐射的辐射下曝光)。
在一些实施例中，可以将滤波器350放置在灯340和工件130之间。该滤波器对于某一波长带内的辐射可以至少部分不透光的。例如，滤波器可以阻止入射在滤波器上的具有该波长带内的波长的光子的至少一部分(例如，来自灯340的光子)透射通过滤波器。因此，滤波器可以至少部分地阻挡该波长带内的辐射，从而防止光刻胶层曝光于该波长带内的辐射。
图5示出了作为光波长的函数的通过示例性滤波器的光透射的图示400。例如，波长可以表示在纵坐标上，并且透射率(例如，以入射辐射百分比的形式)可以表示在横坐标上。从图5中可以看出，滤波器可以对某一波长的辐射基本透明(例如，靠近纵坐标的右端的辐射)，而对其他波长基本不透明(例如，靠近纵坐标的左端的辐射)。
在一些实施例中，工件加工装置300可以包括控制设备160，该控制设备160可操作地联接到工件支撑体320中的一个或多个灯340和/或一个或多个加热元件325。控制设备160可以被配置为控制一个或多个灯340和/或一个或多个加热元件325的操作。
控制设备160还可以选择性地控制向热交换器126提供热量的热源127。在一些实施例中，热源127包括电阻加热元件。在一些实施例中，热源127提供废热或(例如，来自等离子体源)回收的热。可以使用其他热源127，而不脱离本公开的保护范围。
在一些实施例中，控制设备160可以基于从温度传感器165接收到的指示工件130和/或工件支撑体120的温度的信号来进行控制操作(例如，本文讨论的任何操作)。温度传感器165可以是被配置为进行温度测量的任何合适的传感器(例如，接触式或非接触式)，该温度测量可以经过处理以估计工件130和/或工件支撑体120的温度。可以使用来自温度传感器165的信号，用于在曝光后烘烤过程中对工件130的温度进行闭环控制。例如，当来自温度传感器的信号指示工件130的温度达到PEB设定点温度时，控制装置160可以将一个或多个灯340断电。
在一些实施例中，控制设备160可以包括被配置为执行各种计算机实现的功能的处理器和相关联的存储器。如本文所使用的，术语“处理器”不仅指本领域所指的包括在计算机中的集成电路，还指控制器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程控制器门阵列(FPGA)和其他可编程电路。另外，存储器可以包括存储器元件，该存储器元件包括但不限于计算机可读介质(例如，随机存取存储器(RAM))、计算机可读非易失性介质(例如，闪存)，和/或其他合适的存储器元件或其组合。另外，控制设备160可以包括通信接口。在一些实施方式中，通信接口可以包括用于发送和接收数据的相关联的电子电路。
图6示出了根据本公开示例性方面的用于加工工件的示例性方法500的流程图。可以使用以上参考图4讨论的工件加工装置300来实施方法500。然而，应当理解的是，可以使用其他方法来实施方法500，而不脱离本发明的保护范围。
应该理解的是，出于说明和讨论目的，图6示出了按特定顺序执行的步骤。然而，使用本文提供的公开内容，本领域普通技术人员将理解，可以以各种方式省略、扩展、同时执行、重新设置和/或修改本文描述的方法500的各个步骤，而不脱离本公开的保护范围。另外，可以进行各种附加步骤(未示出)，而不脱离本公开的保护范围。
在(502)，方法500可包括将工件放置在设置在加工室内的加热元件上。例如，工件130可被放置在工件支撑体320上。工件支撑体320可包括一个或多个加热元件325(例如，电阻加热元件或基于流体的加热元件)。
在(504)，方法500可以包括通过光掩模对工件上的抗蚀剂层进行曝光。例如，光掩模可以包括要在工件的至少一部分上蚀刻的图案。光掩模可以包括与要蚀刻到工件上的图案相同比例的图案。另外和/或可替代地，光掩模可以包括与要蚀刻到工件上的图案不同比例的图案，例如较大的图案和/或较小的图案。可以使光掩模和抗蚀剂层曝光于辐射，以将光掩模上的图案蚀刻到抗蚀剂层上。应当避免光刻胶在PEB过程中过多曝光于选定波长的辐射(例如，避免在并非是用于将光掩模上的图案转移至光刻胶层的选定波长的辐射的辐射下曝光)。
在(506)，方法500可以包括在工件上进行混杂型PEB加热过程。混杂型PEB加热过程可包括在工件温度初始升高到PEB设定点温度期间，同时使用与工件支撑体相关联的加热元件和辐射加热(例如，灯)。一旦工件温度达到大约PEB设定点温度，就可以使用与工件支撑体相关联的加热元件将工件的温度保持在大约PEB设定点温度。
例如，在工件温度初始升高到PEB设定点温度期间，加热元件325(图4)和灯热源340均可用于加热工件。一旦工件的温度达到大约PEB设定点温度，就可以使用加热元件325将工件温度保持在大约PEB设定点温度。
在这方面，在(508)，方法500可包括使用第二热源将工件的PEB设定点温度保持一个PEB加工周期。在一些实施例中，可以将灯340断电，并且可以操作第二热源，使得在整个PEB过程中保持PEB设定点温度。
在(510)，方法500可以包括在PEB加工周期已经完成之后，从加工室取出工件。PEB加工周期可以基于抗蚀剂的类型(例如，CAR层136)和各种其他因素而变化。
图7示出了根据本公开示例性实施例的在混杂型PEB加热过程期间工件温度随时间变化的图示。图7沿横轴绘制时间，沿纵轴绘制工件温度。曲线610示出了仅使用结合到工件支撑体中的加热元件来加热工件时的工件温度。曲线620示出了根据本公开示例性实施例的在混杂型PEB加热过程期间的工件温度。如图所示，混杂型PEB加热过程可以导致工件的温度达到PEB设定点温度所需的时间更短(例如，不到15秒，比如不到5秒)。相应地，可以更严格地控制CAR层的酸扩散长度。
已经参考混杂型PEB加热过程讨论了图6和图7，该混杂型PEB加热过程除了使用辐射热源(例如，灯)之外，还使用工件支撑体中的加热元件。可以使用工件支撑体中的电阻加热元件来实施根据本公开示例性实施例的混杂型PEB加热过程。还可以使用工件支撑体中的基于流体的加热元件来实施根据本公开示例性实施例的混杂型PEB加热过程。
图8示出了可以用于进行根据本公开示例性实施例的过程的工件加工装置700。工件加工装置700可包括加工室110。加工室110可包括可操作以支撑待加工的工件130(例如，半导体晶片)的工件支撑体120。工件支撑体120可包括一个或多个用于调节工件支撑体120的温度的基于流体的加热元件125。在一些实施例中，工件130可被放置在基于流体的加热元件125上，使得工件130的非设备侧表面132接触工件支撑体120。如进一步所示，工件130包括设置在工件130的设备侧面134上的CAR层136。
在一些实施例中，工件加工装置700还可包括与基于流体的加热元件125流体连通的热交换器126。热交换器126可被构造成将加热流体传输至基于流体的加热元件125的流体入口122。类似地，热交换器可以被构造成从基于流体的加热元件125的流体出口124接收流体。以这种方式，流体(例如，以液体形式)可在流体加热元件125和热交换器126之间的流体连通中循环。
在一些实施例中，流体是选自水、油、二醇或它们的混合物的工作液体流体。在一些实施例中，工作液体流体是乙二醇。在一些实施例中，针对PEB设定点温度的特定目标操作温度，专门选择工作流体。例如，当PEB设定点温度在大约60℃至大约80℃的范围内时，工作流体可以是水。可以基于任何期望或要求的PEB加热设定点温度来选择其他合适的工作流体。
灯340可以是例如弧光灯、卤素灯、白炽灯或其他灯热源(例如，发光二极管(LED)灯热源)。出于说明和讨论的目的，参考灯340对本公开的各方面进行了讨论。可以使用其他热源，例如但不限于热壁环境、热板或感应器、热气流，和辐射热源(例如，激光器、产生粒子束的热源、产生射频的热源或产生微波的热源)，而不脱离本公开的保护范围。
在一些实施例中，将滤波器350放置在灯340与工件130之间。该滤波器可以对某一波长带内的辐射至少部分透光的。例如，滤波器可以阻止入射在滤波器上的具有该波长带中的波长的光子的至少一部分(例如，来自灯340的光子)透射通过滤波器。因此，滤波器可以至少部分地阻挡该波长带中的辐射，从而防止光刻胶层曝光于该波长带中的辐射。
在一些实施例中，工件加工装置300可以包括控制设备160，该控制设备160可操作地联接到一个或多个灯340和热交换器126。以这种方式，控制设备160可以控制一个或多个灯340的操作。控制设备160还可被配置为控制热交换器126的操作，包括例如升高或降低工作流体的温度。控制设备还可以选择性地控制向热交换器126提供热量的热源。
控制设备160还可以选择性地控制向热交换器126提供热量的热源127。在一些实施例中，热源127包括电阻加热元件。在一些实施例中，热源127提供废热或(例如，来自等离子体源)回收的热。可以使用其他热源127，而不脱离本公开的保护范围。
在一些实施例中，控制设备160可以基于从温度传感器165接收的信号来进行控制操作(例如，本文讨论的任何操作)。温度传感器165可以是被配置为获取温度测量值的任何合适的传感器(例如，接触式或非接触式)，该温度测量值可以经过处理以估计工件130和/或工件支撑体120的温度。可以使用来自温度传感器165的信号，用于在曝光后烘烤过程中对工件130的温度进行闭环控制。例如，当来自温度传感器的信号指示工件130的温度达到PEB设定点温度时，控制设备160可以将一个或多个灯340断电。
在一些实施例中，控制设备160可以包括被配置为执行各种计算机实现的功能的处理器和相关联的存储器。如本文所使用的，术语“处理器”不仅指本领域所指的包括在计算机中的集成电路，还指控制器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程控制器门阵列(FPGA)和其他可编程电路。另外，存储器可以包括存储器元件，该存储器元件包括但不限于计算机可读介质(例如，随机存取存储器(RAM))、计算机可读非易失性介质(例如，闪存)，和/或其他合适的存储器元件或其组合。另外，控制设备160可以包括通信接口。在一些实施方式中，通信接口可以包括用于发送和接收数据的相关联的电子电路。
尽管已经针对本主题的特定示例性实施例进行了详细描述，但是应当理解，本领域技术人员在理解前述内容后，可以容易地做出这类实施例的替代、变型和等同形式。因此，本公开的保护范围是作为示例而不是作为限制，并且本公开不排除包括对本主题的这种修改、变型和/或添加，这对于本领域普通技术人员是清楚明白的。

Claims (19)

1.一种用于加工工件的方法，所述方法包括：
将具有光刻胶层的工件放置在工件支撑体上，所述工件支撑体设置在加工室内；
通过光掩模使所述光刻胶层曝光于具有一定波长的光子；
对具有所述光刻胶层的所述工件进行曝光后烘烤加热过程，其中，所述曝光后烘烤加热过程包括利用设置在所述工件支撑体中的辐射热源和第二热源两者来加热所述工件，直到所述工件的温度达到曝光后烘烤设定点温度；以及
一旦所述工件达到所述曝光后烘烤设定点温度，则将所述辐射热源断电，同时保持所述第二热源对所述工件的加热。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述曝光后烘烤加热过程在小于约15秒的时间内将所述工件加热到大约所述曝光后烘烤设定点温度。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述曝光后烘烤加热过程在小于约5秒的时间内将所述工件加热至大约所述曝光后烘烤设定点温度。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述曝光后烘烤设定点温度在大约60℃至大约150℃之间。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述辐射热源包括一个或多个白炽灯。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述曝光后烘烤加热过程中，在所述辐射热源与所述工件之间放置滤波器，所述滤波器对于来自所述辐射热源的第二光子的透射是至少部分地不透光的。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述辐射热源包括一个或多个发光二极管。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二热源包括设置在所述工件支撑体中的一个或多个电阻加热元件。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二热源包括设置在所述工件支撑体中的一个或多个基于流体的加热元件。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第二热源中的所述一个或多个基于流体的加热元件与热交换器流体连通，并且在所述曝光后烘烤加热过程中，流体在所述第二热源中的所述一个或多个基于流体的加热元件与所述热交换器之间循环。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述流体是包括水、油和二醇中的一种或多种的工作液体流体。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光刻胶层是化学增幅型抗蚀剂层。
13.一种用于加工工件的方法，所述方法包括：
通过光掩模使工件上的光刻胶层曝光于具有一定波长的光子；
将具有所述光刻胶层的所述工件放置在设置于加工室内的工件支撑体上，所述工件支撑体包括一个或多个基于流体的加热元件；
对所述工件支撑体上的所述工件上的所述光刻胶层进行曝光后烘烤加热过程，包括：利用所述基于流体的加热元件和辐射热源加热所述工件直到大约曝光后烘烤设定点温度，其中，在所述工件达到所述曝光后烘烤设定点温度的情况下，所述辐射热源被断电，同时保持所述基于流体的加热元件对在所述工件上的所述光刻胶层的加热。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述工件支撑体中的所述基于流体的加热元件与热交换器流体连通，并且在所述曝光后烘烤加热过程中，流体在所述工件支撑体中的所述基于流体的加热元件与所述热交换器之间循环。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述流体是包括水、油和二醇中的一种或多种的工作液体流体。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，所述曝光后烘烤设定点温度在大约60℃至大约150℃的范围内。
17.根据权利要求13所述的方法，其中，所述曝光后烘烤加热过程在小于约15秒的时间内将所述工件加热至大约所述曝光后烘烤设定点温度。
18.根据权利要求13所述的方法，其中，所述曝光后烘烤加热过程在小于约5秒的时间内将所述工件加热至大约所述曝光后烘烤设定点温度。
19.根据权利要求13所述的方法，其中，所述光刻胶层是化学增幅型抗蚀剂层。
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