CN112216634A - 一种渐进式晶圆烘烤方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种渐进式晶圆烘烤方法，涉及半导体技术领域，该方法通过在晶圆放入加热盘加热时，首先将晶圆通过升降机构限位在高位，使得其与加热盘的发热源远离；在加热盘加热晶圆直至加热完成的过程中，升降机构将晶圆下降使得其与加热盘的发热源逐渐靠近，直至晶圆停止；在晶圆加热完成后，升降机构将晶圆上升至初始高度位置，然后通过机械手将其夹持脱离加热盘。本发明渐进式晶圆烘烤方法保证了烘烤过程中的温度连续稳定升降，避免了薄晶圆在烘烤中翘曲、碎片的问题。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其是一种渐进式晶圆烘烤的方法。
背景技术
半导体晶圆加工制程中，涂胶、显影工艺前后对晶圆有烘烤的步骤，在晶圆被加热或冷却的过程中，随着晶圆本身的温度的急剧变化，晶圆会产生相应的翘曲，晶圆在此形变中，材料内部伴随产生了一定的残留应力，在外界温度在此发生变化，或受外力作用时，晶圆极易碎裂。
发明内容
一、要解决的技术问题
本发明是针对现有技术所存在的上述缺陷，特提出一种渐进式晶圆烘烤方法。
二、技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供了一种渐进式晶圆烘烤方法，在晶圆放入加热盘加热时，首先将晶圆通过升降机构限位在高位，使得其与加热盘的发热源远离；
在加热盘加热晶圆直至加热完成的过程中，升降机构将晶圆下降使得其与加热盘的发热源逐渐靠近，直至晶圆停止；
在晶圆加热完成后，升降机构将晶圆上升至初始高度位置，然后通过机械手将其夹持脱离加热盘。
上述技术方案中，所述升降机构包括多组支撑晶圆用的顶针以及驱动顶针在竖直方向升降的驱动源。
上述技术方案中，升降机构将晶圆下降过程中，晶圆以速度逐渐减小的变加速直线运动进行位移。
上述技术方案中，升降机构将晶圆上升过程中，晶圆以速度逐渐减小的变加速直线运动进行位移。
其中，在晶圆放置于升降机构的高位时，在初始位置处晶圆距离加热盘1表面的的高度为k1，k1大于等于13mm，随后升降机构带动晶圆持续下降，晶圆最终被降低最低位置，最低位置距离加热盘1表面的最小高度为k2，k2小于等于0.5mm。
其中，晶圆下降过程的持续时间为t1，t1大于等于100S。
其中，在下降过程中，晶圆的翘曲程度逐渐增加，翘曲变形量为k3，k3大于等于2.5mm。
其中，在升降机构带动晶圆上升过程中，晶圆从最低位置运动到初始位置，晶圆的翘曲程度保持不变。
其中，在升降机构带动晶圆上升过程中，晶圆从最低位置运动到初始位置，整个晶圆上升过程的持续时间为t2，t2大于等于100S。
三、有益效果
本发明与现有技术相比，有益效果是：本发明晶圆渐进式烘烤方法，能有效的利用热盘表面不同高度下的温度场，来对晶圆进行加热烘烤，切实的避免了晶圆因温度变化引起翘曲过程中的碎片可能性，且在晶圆加热烘烤完毕后，降温的过程中，在机械手取片之前，可以实现晶圆温度的连续温度下降，从而避免了温度骤降时应力释放带来的晶圆碎裂的现象。
附图说明
图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明的晶圆翘曲变化的示意图。
图中：1、加热盘，2、升降机构，100、晶圆。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
实施例1：
请参阅图1，本发明提供的一种实施例：一种渐进式晶圆烘烤方法，该方法通过在晶圆100放入加热盘1加热时，首先将晶圆100通过升降机构2限位在高位，使得其与加热盘1的发热源远离；
在加热盘1加热晶圆直至加热完成的过程中，升降机构2将晶圆100下降使得其与加热盘1的发热源逐渐靠近，直至晶圆100停止；
在晶圆100加热完成后，升降机构2将晶圆上升至初始高度位置，然后通过机械手(附图未示出)将其夹持脱离加热盘1。
本发明的上述方法，在晶圆被机械手送进顶针后，可以实现晶圆本体材料温度的连续稳定上升，避免热冲击引起的应力不均匀，导致晶圆碎裂；且在晶圆加热烘烤完毕后，在机械手取片之前，可以实现晶圆温度的连续温度下降，这样可以保证晶圆翘曲缓慢变化，从而避免了温度骤降时应力释放带来的晶圆碎裂的现象，如图2所示，升降机构2带动晶圆100随烘烤时间进行上下运动，晶圆100在加热烘烤过程中，晶圆100的翘曲变化。
本发明中，所述升降机构2包括多组支撑晶圆用的顶针20以及驱动顶针20在竖直方向升降的驱动源21。当然升降机构也可以是任何合适支撑并保持晶圆的机构。
实施例2：
在本实施例中，相较于实施例1，升降机构2将晶圆100下降和上升过程中，晶圆均以速度逐渐减小的变加速直线运动进行位移，因此顶针可实现在升降过程中的柔性停顿，本实施例中，升降机构2包括伺服电机和精密运动控制模块，具体来说，伺服电机在精密运动控制模块的控制下，通过变加速或变减速运动的方式，实现柔性停顿，避免晶圆100在速度减小为0的时候，而带来的冲击现象，从而避免了升降运动过程中对晶圆的机械冲击作用，在这个过程中，加速度是变化的，不是恒定的，在晶圆100速度减小为0的过程中，加速度是逐渐减小的，这样就能避免了晶圆在翘曲的状态下，因机械冲击作用而造成的碎片现象。
如图2所示：图2中示出了实施例2中晶圆翘曲变化的示意图。其中横坐标包含整个升温以及降温过程。在晶圆放置于升降机构的高位时，所述晶圆距离所述加热盘1表面的高度为15mm，在整个晶圆下降过程中，晶圆最终被降低至与加热盘1表面的高度0.2mm位置停止，整个晶圆下降过程的时间持续150S。
具体来说，在晶圆放置于升降机构的高位时，在初始位置处晶圆距离加热盘1表面的的高度为k1，k1大于等于13mm，随后升降机构带动晶圆持续下降，晶圆最终被降低最低位置，最低位置距离加热盘1表面的最小高度为k2，k2小于等于0.5mm；晶圆下降过程的持续时间为t1，t1大于等于100S；在下降过程中，晶圆的翘曲程度逐渐增加，翘曲变形量为k3，k3大于等于2.5mm。
并且，在升降机构带动晶圆上升过程中，晶圆从最低位置运动到初始位置，晶圆的翘曲程度保持不变；在升降机构带动晶圆上升过程中，晶圆从最低位置运动到初始位置，整个晶圆上升过程的持续时间为t2，t2大于等于100S，如图2所示，在本实施例中，在晶圆从高度15mm位置下降至高度11mm位置，从高度11mm位置下降至高度7mm位置，从高度7mm位置下降至高度5mm位置，均分别用时10S；在晶圆从高度高度5mm位置下降至高度0.2mm位置，用时120S。
在整个晶圆上升过程中，晶圆被从与加热盘1的表面的高度为0.2mm位置抬升至距离所述加热盘1表面的高度为15mm位置，整个晶圆上升过程持续200S。
其中在晶圆从高度0.2mm位置上升至高度5mm位置，从高度5mm位置上升至高度7mm位置，均分别用时20S；在晶圆从高度7mm位置上升至高度11mm位置，用时40S；在晶圆从高度11mm位置上升至高度15mm位置，用时120S。
可以得到，在上述持续时间内的烘烤过程中，晶圆翘曲量控制在3mm，翘曲量得到了有效的抑制。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种渐进式晶圆烘烤方法，其特征在于：在晶圆放入加热盘加热时，首先将晶圆通过升降机构限位在高位，使得其与加热盘的发热源远离；
在加热盘加热晶圆直至加热完成的过程中，升降机构将晶圆下降使得其与加热盘的发热源逐渐靠近，直至晶圆停止；
在晶圆加热完成后，升降机构将晶圆上升至初始高度位置，然后通过机械手将其夹持脱离加热盘。
2.如权利要求1所述的一种渐进式晶圆烘烤方法，其特征在于：所述升降机构包括多组支撑晶圆用的顶针以及驱动顶针在竖直方向升降的驱动源。
3.如权利要求1所述的一种渐进式晶圆烘烤方法，其特征在于：升降机构将晶圆下降过程中，晶圆以速度逐渐减小的变加速直线运动进行位移。
4.如权利要求1所述的一种渐进式晶圆烘烤方法，其特征在于：升降机构将晶圆上升过程中，晶圆以速度逐渐减小的变加速直线运动进行位移。
5.如权利要求1所述的一种渐进式晶圆烘烤方法，其特征在于：在晶圆放置于升降机构的高位时，在初始位置处所述晶圆距离所述加热盘1表面的的高度为k1，k1大于等于13mm，随后升降机构带动晶圆持续下降，晶圆最终被降低最低位置，最低位置距离加热盘1表面的最小高度为k2，k2小于等于0.5mm。
6.如权利要求5所述的一种渐进式晶圆烘烤方法，其特征在于：所述晶圆下降过程的持续时间为t1，t1大于等于100S。
7.如权利要求5所述的一种渐进式晶圆烘烤方法，其特征在于：在下降过程中，所述晶圆的翘曲程度逐渐增加，所述翘曲变形量为k3，k3大于等于2.5mm。
8.如权利要求7所述的一种渐进式晶圆烘烤方法，其特征在于：在升降机构带动晶圆上升过程中，晶圆从最低位置运动到初始位置，所述晶圆的翘曲程度保持不变。
9.如权利要求6所述的一种渐进式晶圆烘烤方法，其特征在于：在升降机构带动晶圆上升过程中，晶圆从最低位置运动到初始位置，整个晶圆上升过程的持续时间为t2，t2大于等于100S。
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