CN112420591A - 加热板及控制晶圆表面温度的方法 - Google Patents
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Abstract
该发明涉及一种加热板及控制晶圆表面温度的方法,其中加热板包括:至少两个加热子板,用于分别对放置至加热子板的晶圆进行温度控制,且由所有的加热子板对同一晶圆单独进行温度控制;驱动器,数目与加热子板的数目一致,每一驱动器对应连接至一加热子板,用于分别驱动各个加热子板在垂直于晶圆表面的方向上运动,使晶圆贴合加热子板。本发明的加热板及控制晶圆表面温度的方法具有至少两个加热子板,分别给放置在加热子板上的晶圆加热,可以避免温度梯度问题。且由于各加热子板可在垂直于晶圆表面方向上做伸缩运动,可以使晶圆发生翘曲的区域也能够尽可能的贴合到调节温度的加热子板,晶圆受热均匀,晶圆关键尺寸的均匀性得以改善。
Description
技术领域
本发明涉及晶圆加工处理领域,具体涉及一种加热板及控制晶圆表面温度的方法。
背景技术
在半导体制造中,现有的光刻导轨设备往往配备有各种对晶圆进行加热或冷却的加热板,分别应用于晶圆涂胶的软烘,显影的后烘和硬烘,对晶圆的冷却等等工艺步骤。而晶圆的温度和旋涂的光阻膜厚,显影后的关键尺寸,光阻形貌,光刻工艺窗口等等对光刻工艺有关键性的影响,因此如何提高加热板的均匀性和控制精度对光刻工艺至关重要,同时对设备工程师和设备厂商来说,这也是衡量光刻导轨设备好坏的决定性因素之一。
现有技术中经常出现加热板对晶圆的加热不均匀的问题,这会严重影响晶圆的关键尺寸的均匀性,从而影响晶圆加工生成良率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种加热板及控制晶圆表面温度的方法,能够补偿晶圆翘曲,使晶圆各部分受热均匀,改善晶圆关键尺寸的均匀性。
为了解决上述技术问题,以下提供了一种加热板,用于对晶圆进行温度控制,包括:至少两个加热子板,用于分别对放置至所述加热子板的晶圆进行温度控制,且由所有所述的加热子板对同一晶圆单独进行温度控制;驱动器,数目与所述加热子板的数目一致,每一驱动器对应连接至所述一加热子板,用于分别驱动各个加热子板在垂直于所述晶圆表面的方向上运动,使所述晶圆贴合所述加热子板。
可选的,还包括控制器,分别连接至所述驱动器及所述加热子板,以控制所述驱动器对所述加热子板的驱动,以及控制所述加热子板对晶圆的温度单独控制。
可选的,还包括:调平传感器,连接至所述控制器,用于检测所述晶圆的调平情况,并将所述晶圆的调平情况提供给所述控制器。
可选的,还包括:吸附单元,设置至所述加热子板,连接至所述控制器,用以根据所述控制器的控制,给所述晶圆提供吸附力,且所述吸附单元的数目与所述加热子板的数目一致,每一吸附单元对应设置至一加热子板,由所述控制器分别对各个吸附单元进行控制。
可选的,所述吸附单元还包括抽气泵,所述抽气泵连接至所述控制器,所述抽气泵的抽气口朝向所述加热子板的上表面设置。
可选的,所述加热子板包括弧形加热子板,设置于所述加热板的边缘,以适应所述晶圆边缘发生的翘曲。
可选的,所述加热子板包括:一圆形加热子板,位于所述加热板的中心位置;两个第一弧形加热子板,弧度为180°,且所述两个第一弧形加热子板拼接成第一圆环,所述圆形加热子板被所述第一圆环环绕在内;四个第二弧形加热子板,弧度为90°,且所述四个第二弧形加热子板拼接成第二圆环,将所述第一圆环环绕在内。
为了解决上述技术问题,以下还提供了一种控制晶圆表面温度的方法,包括以下步骤:将晶圆放置到加热板,所述加热板包括至少两个加热子板,所有所述加热子板用于对同一晶圆进行温度控制;所有所述的加热子板分别对所述晶圆单独进行温度控制;控制所述加热子板在垂直于所述晶圆表面的方向上运动,使所述晶圆贴合所述加热子板。
可选的,将晶圆放置到加热板后,还包括以下步骤:获取晶圆的调平情况,从而获取晶圆表面的各个区域的翘曲情况。
可选的,控制各个加热子板在垂直于所述晶圆表面的方向上运动,对晶圆发生翘曲的区域,控制与该区域对应的加热子板在垂直于晶圆表面的方向上伸缩,使所述晶圆的表面贴合所述加热子板。
可选的,还包括以下步骤:给所述晶圆提供吸附力,使所述晶圆和所述加热子板相贴合。
可选的,各加热子板分别给所述晶圆提供吸附力,使所述晶圆和所述加热子板相贴合。
本发明的加热板及控制晶圆表面温度的方法具有至少两个加热子板,多个加热子板分别给放置在加热子板上的晶圆加热,可以实现加热板整体的温度均匀,避免出现加热板一体化时给晶圆加热导致的温度梯度问题。进一步的,由于各加热子板可在垂直于所述加热板所在平面的方向上做伸缩运动,因此当放置至所述加热板的晶圆为表面有翘曲情况的晶圆时,可以通过控制所述加热子板的运动,改变所述加热子板的位置,从而控制所述加热子板尽可能的贴到所述晶圆表面,使晶圆发生翘曲的区域也能够尽可能的贴合到调节温度的加热子板,晶圆受热均匀,晶圆关键尺寸的均匀性得以改善。
附图说明
图1为本发明的一种具体实施方式中加热板的连接关系示意图。
图2为本发明的一种具体实施方式中加热板的侧视示意图。
图3为本发明的一种具体实施方式中加热板的俯视示意图。
图4为本发明的一种具体实施方式中控制晶圆表面温度的方法的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的一种加热板及控制晶圆表面温度的方法作进一步详细说明。
研究发现,加热板对晶圆的加热不均匀多是由于现有技术中采用单一的加热器件对晶圆进行温度控制,可能导致出现温度梯度,对整个晶圆的表面的温度控制不均匀。并且,由于晶圆在生长各种材料后存在应力,容易产生翘曲,因此往往在将晶圆放置到加热板上时,晶圆无法完全贴合到所述加热板表面,这也导致了晶圆的加热不均的问题,影响了晶圆的关键尺寸的均匀性,从而影响了晶圆生产加工的良率。
请参阅图1至3,其中图1为本发明的一种具体实施方式中加热板的结构示意图,图2为本发明的一种具体实施方式中加热板的侧视示意图,图3为本发明的一种具体实施方式中加热板的俯视示意图。
在该具体实施方式中,提供了一种加热板100,用于对晶圆201进行温度控制,包括:至少两个加热子板101,用于分别对放置至所述加热子板101的晶圆201进行温度控制,且由所有所述的加热子板101对同一晶圆201单独进行温度控制;驱动器102,数目与所述加热子板101的数目一致,每一驱动器102对应连接至所述一加热子板101,用于分别驱动各个加热子板101在垂直于所述晶圆201表面的方向上运动,使所述晶圆201贴合所述加热子板101。
该具体实施方式中的加热板100具有至少两个加热子板101,多个加热子板101分别给放置在加热子板101上的晶圆201加热,可以实现加热板整体的温度均匀,避免出现加热板100一体化时给晶圆201加热导致的温度梯度问题。进一步的,各加热子板101可以在垂直于晶圆201表面的方向上运动,因此在将表面有翘曲的晶圆201放置到所述加热板100表面时,可通过单独驱动某一块加热子板101,调节该加热子板101相对于晶圆201的位置,来使晶圆201完全贴附到所述加热子板101。这样,晶圆201发生翘曲的区域也能够与所述加热子板101相接触(请参阅图2),晶圆201受热均匀,晶圆201关键尺寸的均匀性得以改善。
在一种具体实施方式中,所述加热子板101包括弧形加热子板,设置于所述加热板100的边缘,以适应所述晶圆201边缘发生的翘曲。这是因为,晶圆201的边缘发生翘曲时,通常翘曲的区域也呈环形,且与晶圆201同心,弧形加热子板与晶圆201表面的环形翘曲的形状相适应,在发生垂直于晶圆201表面的方向的运动后,弧形加热子板可以很好的贴合到所述晶圆201表面的环形翘曲区域。
在一种具体实施方式中,所述加热子板101包括:一圆形加热子板204,位于所述加热板100的中心位置;两个第一弧形加热子板202,弧度为180°,且所述两个第一弧形加热子板拼接成第一圆环,所述圆形加热子板204被所述第一圆环环绕在内;四个第二弧形加热子板203,弧度为90°,且所述四个第二弧形加热子板203拼接成第二圆环,将所述第一圆环环绕在内。
这7个加热子板101构成一个圆形加热板,晶圆201置于所述圆形加热板的上表面,由各加热子板分别对同一晶圆201进行加热。当晶圆201的边缘发生翘曲时,发生翘曲的区域通常是环绕晶圆201的圆心、位于晶圆201的边缘的,因此可通过与翘曲区域的形状相适应的第一弧形加热子板202和第二弧形加热子板203的升降,来使加热板100可以完全贴合至所述晶圆201。
在一种更优的具体实施方式中,还可以设置第三弧形加热子板、第四弧形加热子板等,所有第N弧形加热子板将360度的圆周均分,并拼凑成圆环状,并将第N-1弧形加热子板形成的圆环环绕在其中,如此层层包围。通过设置第N类弧形加热子板的个数更多、将360度的圆周均分为更多分,使得所述加热板100越往边缘,就越能够细致的贴合至发生翘曲的晶圆201。
实际上,所述第N弧形加热子板也可不将360度的圆周均分,而是根据需要设置每一N弧形加热子板所对应的弧度大小。
实际上,也可根据需要设置所述加热子板101的形状,如设置成足够小的方形、圆形或三角形,并根据所述加热子板101的形状排布所述加热子板101,使所述加热子板101共同形成的加热板100的形状也能与晶圆201相匹配。这样,也能实现对加热板100和晶圆201的贴合情况的控制。
在一种具体实施方式中,所述加热子板101由半导体制冷片构成。在这种情况下,所述加热子板101既能实现对晶圆201的加热控制,又能实现对晶圆201的冷却控制。
实际上,可以根据需要设置所述加热子板101的具体结构。如设置所述加热子板101的主要加热部件为电阻丝。在这种情况下,加热子板101只能实现对晶圆201的加热控制。
在一种具体实施方式中,所述加热板100还包括控制器104,分别连接至所述驱动器102及所述加热子板101,以控制所述驱动器102对所述加热子板101的驱动,以及控制所述加热子板101对晶圆201的温度单独控制。具体的,控制各个驱动器102对各个加热子板101的驱动,从而控制各个加热子板101的位置,以及控制各个加热子板101的温度控制状态,包括开启控温,以及目标控温温度。
在一种具体实施方式中,所述控制器104包括微控制器104、可编辑逻辑器件和单片机等中的至少一种。实际上可根据需要设置所述控制器104的具体结构。
在一种具体实施方式中,所述加热板100还包括:调平传感器,连接至所述控制器104,用于检测所述晶圆201的调平情况,并将所述晶圆201的调平情况提供给所述控制器104。在一种具体实施方式中,所述调平传感器为光学的调平传感器,通过出射、入射光线来检测所述晶圆201的调平情况。
在该具体实施方式中,将调平传感器获取到的调平情况提供给所述控制器104后,所述控制器104可以根据晶圆201的调平情况控制各个加热子板101的具体升降情况,以适应到不同的使用情况。
在该具体实施方式中,所述驱动器102包括马达403。所述马达403的输出精度高达0.1um,以适应晶圆201发生翘曲的尺寸。实际上,可根据需要设置所述驱动器102的具体构成和输出精度。
在该具体实施方式中,所述马达403的输出轴连接至所述加热子板101。通过控制所述马达403的输出轴的输出量,来控制所述加热子板101的位置。
在一种具体实施方式中,所述马达403为直线电机。实际上,所述马达403也可以是旋转电机。此时,所述马达403的输出轴通过滚珠、丝杠、螺母副等连接至所述加热子板101,将马达403的旋转输出量转换成直线方向上的位移量。
在一种具体实施方式中,所述加热板100还包括:吸附单元103,设置至所述加热子板101,连接至所述控制器104,用以根据所述控制器104的控制,给所述晶圆201提供吸附力,且所述吸附单元103的数目与所述加热子板101的数目一致,每一吸附单元103对应设置至一加热子板101,由所述控制器104分别对各个吸附单元103进行控制。在一种具体实施方式中,所述吸附单元103还包括抽气泵,连接至所述控制器104,所述抽气泵的抽气口朝向所述加热子板101的上表面设置,以给放置到所述加热子板101上表面的晶圆201以吸附力。
在该具体实施方式中,所述晶圆201放置到所述加热子板101上时,晶圆201在一侧的正常大气压和另一侧的负压的共同作用下,牢牢的附着在所述加热子板101的上表面,不会发生脱落。
在每一个加热子板101上设置吸附单元103,使得在加热子板101尺寸稍大、晶圆201发生翘曲的区域无法与所述加热子板101完全贴合时,有一吸附力可以使得晶圆201牢牢贴附到所述加热子板101表面。
在该具体实施方式中,所述控制器104根据需要分别控制每一吸附单元103对晶圆201的吸附作用,以满足更多的吸附要求。实际上,所述控制器104也可以下发同一个控制命令给所述加热子板101,使各个加热子板101都给所述晶圆201提供一样大小的吸附力,有效防止某一吸附单元103对晶圆201的某一翘曲区域的过度吸附,导致晶圆201整体发生单侧的翘起。
在一种具体实施方式中,所述加热板100还包括电源,连接至所述控制器104,且所述电源的数目与所述加热子板101的数目一致,各电源一一对应连接至各个加热子板101。
在一种具体实施方式中,所述控制器104中存储有各个加热子板101在所述加热板100上的位置、各个驱动器102的当前输出值,以及所述吸附单元103当前工作情况。在所述调平传感器将调平情况发送给所述控制器104后,控制器104可以根据调平情况,控制对应区域的加热子板101上升或下降,以符合调平情况,使得晶圆201表面的翘曲、凹陷位置,都能够贴合到所述加热子板101,以实现更好的加热效果。
在一种更优的具体实施方式中,所述控制器104对加热子板101以及吸附单元103的控制,是依托于所述控制器104内存储的命令集来实现的。所述命令集内包括多种与不同的调平情况相适应的加热子板101和吸附单元103的控制指令。在所述控制器104将所述调平情况匹配到该控制器104内存储的调平情况中的一种后,就根据该被匹配的调平情况所对应的加热子板101和吸附单元103的控制指令,控制所述加热子板101和吸附单元103。具体的,控制所述加热子板101的驱动器102的输出值,以及控制所述吸附单元103的工作状态。
实际上,所述控制器104也可在根据不同的调平情况按需调整所述加热子板101的高度,以及吸附单元103的吸附状态,并不被所述命令集所拘束。
请参阅图4,为本发明的一种具体实施方式中控制晶圆201表面温度的方法的流程示意图。
在该具体实施方式中,还提供了一种控制晶圆201表面温度的方法,包括以下步骤:S41将晶圆201放置到加热板100,所述加热板100包括至少两个加热子板101,所有所述加热子板101用于对同一晶圆201单独进行温度控制;S42所有所述的加热子板101分别对所述晶圆201进行温度控制;S43控制所述加热子板101在垂直于所述晶圆201表面的方向上运动,使所述晶圆201贴合所述加热子板101。
该具体实施方式中的控制晶圆201表面温度的方法具有至少两个加热子板101,多个加热子板101分别给放置在加热子板101上的晶圆201加热,可以实现加热板整体的温度均匀,避免出现加热板100一体化时给晶圆201加热导致的温度梯度问题。进一步的,由于各加热子板101可在垂直于所述晶圆表面的方向上做伸缩运动,因此当放置至所述加热板100的晶圆201为表面有翘曲情况的晶圆201时,可以通过控制所述加热子板101的运动,改变所述加热子板101的位置,从而控制所述加热子板101尽可能的贴到所述晶圆201表面,使晶圆201发生翘曲的区域也能够尽可能的贴合到调节温度的加热子板101,晶圆201受热均匀,晶圆201关键尺寸的均匀性得以改善。
在一种具体实施方式中,所述加热子板101由半导体制冷片构成。在这种情况下,所述加热子板101既能实现对晶圆201的加热控制,又能实现对晶圆201的冷却控制。
实际上,可以根据需要设置所述加热子板101的具体结构。如设置所述加热子板101的主要加热部件为电阻丝。在这种情况下,加热子板101只能实现对晶圆201的加热控制。
在一种具体实施方式中,所述加热子板101的位置由驱动器102来决定。所述驱动器102与加热子板101相连接,分别控制各个加热子板101的运动,以使具有翘曲情形的晶圆201表面也能与加热子板101贴合,从而获取更均匀的温度控制效果。
在一种具体实施方式中,所述驱动器102包括马达403。所述马达403的输出精度高达0.1um,以适应晶圆201发生翘曲的尺寸。实际上,可根据需要设置所述驱动器102的具体构成和输出精度。
在该具体实施方式中,所述马达403通过一伸缩轴404连接至所述加热子板101。通过所述马达403控制所述伸缩轴404的伸缩量,从而控制所述加热子板101在垂直于加热板100表面方向上的运动,使得加热板100的位置发生变化。
在一种具体实施方式中,所述马达403为直线电机。实际上,所述马达403也可以是旋转电机。此时,所述马达403的输出轴通过滚珠、丝杠、螺母副等连接至所述加热子板101,将马达403的旋转输出量转换成直线方向上的位移量。
在一种具体实施方式中,将晶圆201放置到加热板100后之前,还包括以下步骤:获取晶圆201的调平情况,从而获取晶圆201表面的各个区域的翘曲情况。
在一种具体实施方式中,控制各个加热子板101在垂直于所述晶圆201表面的方向上运动,对晶圆201发生翘曲的区域,控制与该区域对应的加热子板101在垂直于晶圆201表面的方向上伸缩,使所述晶圆201的表面贴合所述加热子板101。
具体的,使用所述调平传感器对放置到晶圆201载台的晶圆201进行调平,获取调平图(Leveling map)。所述调平图会将晶圆201的形貌体现出来,所述控制器104可以通过判断所述调平图来控制所述加热子板101的运动。
在一种具体实施方式中,还包括以下步骤:给所述晶圆201提供一吸附力,使所述晶圆和所述加热子板101相贴合。
具体的,通过吸附单元103给所述晶圆201提供吸附力,使所述晶圆201与所述加热子板101相贴合。
在一种具体实施方式中,各加热子板101分别给所述晶圆201提供吸附力,使所述晶圆201和所述加热子板101相贴合。
以上所述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,在不脱离本发明原理的前提下,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 (12)
1.一种加热板,用于对晶圆进行温度控制,其特征在于,包括:
至少两个加热子板,用于分别对放置至所述加热子板的晶圆进行温度控制,且由所有所述的加热子板对同一晶圆单独进行温度控制;
驱动器,数目与所述加热子板的数目一致,每一驱动器对应连接至所述一加热子板,用于分别驱动各个加热子板在垂直于所述晶圆表面的方向上运动,使所述晶圆贴合所述加热子板。
2.根据权利要求1所述的加热板,其特征在于,还包括控制器,分别连接至所述驱动器及所述加热子板,以控制所述驱动器对所述加热子板的驱动,以及控制所述加热子板对晶圆的温度单独控制。
3.根据权利要求2所述的加热板,其特征在于,还包括:
调平传感器,连接至所述控制器,用于检测所述晶圆的调平情况,并将所述晶圆的调平情况提供给所述控制器。
4.根据权利要求2所述的加热板,其特征在于,还包括:
吸附单元,设置至所述加热子板,连接至所述控制器,用以根据所述控制器的控制,给所述晶圆提供吸附力,且所述吸附单元的数目与所述加热子板的数目一致,每一吸附单元对应设置至一加热子板,由所述控制器分别对各个吸附单元进行控制。
5.根据权利要求4所述的加热板,其特征在于,所述吸附单元还包括抽气泵,所述抽气泵连接至所述控制器,所述抽气泵的抽气口朝向所述加热子板的上表面设置。
6.根据权利要求4所述的加热板,其特征在于,所述加热子板包括弧形加热子板,设置于所述加热板的边缘,以适应所述晶圆边缘发生的翘曲。
7.根据权利要求4所述的加热板,其特征在于,所述加热子板包括:一圆形加热子板,位于所述加热板的中心位置;
两个第一弧形加热子板,弧度为180°,且所述两个第一弧形加热子板拼接成第一圆环,所述圆形加热子板被所述第一圆环环绕在内;
四个第二弧形加热子板,弧度为90°,且所述四个第二弧形加热子板拼接成第二圆环,将所述第一圆环环绕在内。
8.一种控制晶圆表面温度的方法,其特征在于,包括以下步骤:
将晶圆放置到加热板,所述加热板包括至少两个加热子板,所有所述加热子板用于对同一晶圆进行温度控制;
所有所述的加热子板分别对所述晶圆单独进行温度控制;
控制所述加热子板在垂直于所述晶圆表面的方向上运动,使所述晶圆贴合所述加热子板。
9.根据权利要求8所述的控制晶圆表面温度的方法,其特征在于,将晶圆放置到加热板后,还包括以下步骤:
获取晶圆的调平情况,从而获取晶圆表面的各个区域的翘曲情况。
10.根据权利要求9所述的控制晶圆表面温度的方法,其特征在于,控制各个加热子板在垂直于所述晶圆表面的方向上运动,对晶圆发生翘曲的区域,控制与该区域对应的加热子板在垂直于晶圆表面的方向上伸缩,使所述晶圆的表面贴合所述加热子板。
11.根据权利要求8所述的控制晶圆表面温度的方法,其特征在于,还包括以下步骤:
给所述晶圆提供吸附力,使所述晶圆和所述加热子板相贴合。
12.根据权利要求11所述的控制晶圆表面温度的方法,其特征在于,各加热子板分别给所述晶圆提供吸附力,使所述晶圆和所述加热子板相贴合。
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