CN114518690A - 晶圆工作台、光刻机及晶圆工作台温度调节方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种晶圆工作台、光刻机及晶圆工作台温度调节方法，该晶圆工作台包括载台、热电模块组件和控制模块，其中，载台用于放置晶圆；热电模块组件安装在载台上，用于调节载台以及晶圆的温度；控制模块与热电模块组件通信连接。本实施例提出的晶圆工作台通过在载台上安装热电模块组件，可以利用热电模块组件调节载台的温度，以及调节放置在载台上的晶圆的温度，避免载台和晶圆温度过低，以及避免载台和晶圆的不同部位产生温度差异，从而避免产品生产时套刻误差的产生，提高产品良率，解决了现有技术中通过热水循环调节存在的无法准确调节温度的问题。

Description

晶圆工作台、光刻机及晶圆工作台温度调节方法

技术领域

本申请涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种晶圆工作台、光刻机及晶圆工作台温度调节方法。

背景技术

本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。

光刻机是通过一系列的光源能量、形状控制手段，将光束透射过画着线路图的掩模，经物镜补偿各种光学误差，将线路图成比例缩小后映射到晶圆上，然后使用化学方法显影，得到刻在晶圆上的电路图。

现有的光刻机为了提高分辨率，通常会使用在镜头和晶圆之间填充液体，即浸没式光刻，但是浸没式光刻方式在曝光时,液体会使晶圆载台以及晶圆被冷却，造成晶圆载台中心与边缘之间存在温度差异，导致产生套刻误差，影响产品良率，故需要通过调节温度以避免温差过大。

现有技术通常在晶圆载台的下方设置水管，利用水管中热水循环的方式来调节温度，但由于水管的回路较长，进水侧的温度高于出水侧的温度，导致晶圆载台的不同部位的温度仍然存在差异，难以准确调节，故温度差异会影响产品良率。

发明内容

本申请的第一方面提出了一种晶圆工作台，所述晶圆工作台包括：

载台，所述载台用于放置晶圆；

热电模块组件，所述热电模块组件安装在所述载台上，用于调节所述载台以及所述晶圆的温度；

控制模块，所述控制模块与所述热电模块组件通信连接。

本申请的第二方面提出了一种光刻机，所述光刻机包括如上所述的晶圆工作台。

本申请的第三方面提出了晶圆工作台温度调节方法，所述晶圆工作台温度调节方法利用如上所述的光刻机实施，包括：在所述光刻机曝光时，控制所述晶圆工作台的热电模块组件进行加热，使所述晶圆工作台的载台的各个位置的温度一致。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1示意性地示出了本申请实施方式的晶圆工作台的部分结构示意图；

图2示意性地示出了本申请实施方式的晶圆工作台的示意框图；

图3示意性地示出了图2中晶圆工作台的俯视图。

附图标记如下：

100、晶圆工作台；

10、载台；11、第一设定区域；12、第二设定区域；13、第三设定区域；

20、热电模块组件；

30、控制模块；

40、温度传感器；

50、晶圆。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解的是，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反的，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

如图1至图3所示，根据本申请的实施方式，本申请提出了一种晶圆工作台100，该晶圆工作台100包括载台10、热电模块组件20和控制模块30，其中，载台10用于放置晶圆50；热电模块组件20安装在载台10上，用于调节载台10以及晶圆50的温度；控制模块30与热电模块组件20通信连接。

本实施例提出的晶圆工作台100通过在载台10上安装热电模块组件20，可以利用热电模块组件20调节载台10的温度，以及调节放置在载台10上的晶圆50的温度，可以理解地，热电模块组件20既能够对载台10进行加热，也能够对载台10进行冷却。

例如，当载台10在曝光过程中温度降低时，控制模块30可以控制热电模块组件20进行加热，通过加热功能准确提高载台10的温度，进而提高晶圆50的温度，避免载台10和晶圆50温度过低，以及避免载台10和晶圆50的不同部位产生温度差异，从而避免产品生产时套刻误差的产生，提高产品良率，解决了现有技术中通过热水循环调节存在的无法准确调节温度的问题。

具体地，如图1和图2所示，本实施例提出的晶圆工作台100包括载台10、热电模块组件20和控制模块30，控制模块30与热电模块组件20通信连接，并能够控制热电模块组件20工作。示例性地，可以在控制模块30中设置一个触发调节的条件，例如设置为当曝光时，控制模块30控制开启热电模块组件20进行加热。

又如，在本申请的一些实施例中，晶圆工作台100还可以包括温度传感器40，温度传感器40设置在载台10上，温度传感器40的数量可以为多个，多个温度传感器40具体可以设置在载台10的顶面、底面、边缘等位置，用于实时检测载台10的各个部位的温度，且温度传感器40与控制模块30通信连接。

在此基础上，可以在控制模块30中设置一个设定温度值，同时利用温度传感器40实时检测载台10的温度，并将温度实时反馈给与其通信连接的控制模块30，当检测到的温度值没有达到设定温度值时，控制模块30控制热电模块组件20开启进行加热或降温，使其达到设定温度值；或者，在控制模块30中设置一个设定温度区间，当检测到的温度值低于设定温度区间的最小值时，控制模块30控制热电模块组件20开启进行加热；当检测到的温度值高于设定温度区间的最大值时，控制模块30控制热电模块组件20开启进行降温。

进一步地，热电模块组件20可以连接在载台10的底部，即连接在载台10背离晶圆50的一侧，可以理解地，载台10的顶部与晶圆50接触，本实施例中将热电模块组件20连接在载台10的底部，不仅能够快速调节载台10的温度，而且能够间接调节晶圆50的温度。

进一步地，热电模块组件20与载台10之间的连接可以设置为可拆卸连接，例如可以在载台10的下方设置容纳空腔，将热电模块组件20放置在容纳空腔内；又如可以将热电模块组件20粘接在载台10的底部。

在本申请的一些实施例中，热电模块组件20包括多个热电模块单元，需要说明的是，热电模块单元是一种能够将温差转换为电功率的温度控制装置，只要改变极性就可以进行加热或冷却，且温度控制非常精确。在一些可能的实施方式中，热电模块单元通常包括电连接的N型热电元件和P型热电元件，每个热电模块单元中N型热电元件的数量可以为一个或多个，相应地，P型热电元件的数量也可以为一个或多个。

本实施例中热电模块组件20包括多个热电模块单元，热电模块单元的数量可以根据载台10的面积进行设置。具体地，本实施例中载台10可以划分设置为多个设定区域，划分的基准可以为根据温度差异进行划分，需要说明的是，当光刻机在曝光过程中，由于使用的液体会使载台10的边缘的温度会迅速降低，从而导致载台10的边缘的温度小于载台10的中心的温度，也就是说，当载台10为圆形时，载台10的温度自中心向外逐渐降低，形成温度差异。

在上述实施方式的基础上，本实施例根据温度差异形成有多个设定区域，并将多个热电模块单元分别设置在多个设定区域中，设定区域的数量可以根据温度差异的大小进行设置，例如可以设置为两个、三个、四个等。

在本申请的一些实施例中，设定区域的数量为三个，在上述实施方式的基础上，三个设定区域自载台10的中心由内向外依次包括第一设定区域11、第二设定区域12和第三设定区域13，第一设定区域11和第三设定区域13分别与第二设定区域12邻接且不重叠。

以载台10为圆形为例进行描述，三个设定区域自载台10的圆心由内向外依次包括第一设定区域11、第二设定区域12和第三设定区域13，第二设定区域12分别与第一设定区域11和第三设定区域13邻接，而且上述三个区域互不重叠，可以理解地，本实施例中第一设定区域11、第二设定区域12和第三设定区域13可以为虚拟区域，第一设定区域11、第二设定区域12和第三设定区域13的设置用于指导热电模块单元的安装位置。

在此基础上，第一第二设定区域12和第三设定区域13内可以分别设置有多个热电模块单元，并可以分别与控制模块30通信连接，也就是说，控制模块30可以分别独立控制第一设定区域11、第二设定区域12和第三设定区域13内的热电模块单元，对第一设定区域11、第二设定区域12和第三设定区域13的温度进行分别调节。

进一步地，第一设定区域11、第二设定区域12和第三设定区域13内的热电模块单元的数量可以相同，也可以不同，优选地，可以根据第一设定区域11、第二设定区域12和第三设定区域13的面积对多个热电模块单元进行配置，从而保证温度调节的均匀性和提高调节效率。

本实施例中第一设定区域11的形状为圆形，第二设定区域12的形状为环形，第三设定区域13的形状为环形。在上述实施方式的基础上，由于载台10的形状为圆形，则当第一设定区域11的形状为圆形时，第二设定区域12和第三设定区域13的形状均设置为圆环形。需要说明的是，第一设定区域11、第二设定区域12和第三设定区域13共同覆盖载台10的面积，以保证能够调节载台10的每个部位的温度。

进一步地，在本申请的一些实施例中，热电模块单元设置为柔性热电模块单元，需要说明的是，柔性热电模块单元包括柔性基板，可以根据载台10以及各个设定区域的形状，适应性改变柔性基板的形状，从而提高热电模块单元与载台10的匹配性。

在上述实施方式的基础上，载台10的第一设定区域11的形状为圆形，第二设定区域12和第三设定区域13的形状均设置为圆环形，相应地，柔性热电模块单元的形状可以设置为弧形或环形，由此便于连接在载台10的下方，且能够尽可能地与各个设定区域的形状相匹配。

本申请第二方面的实施例提出了一种光刻机，包括上述实施方式中的晶圆工作台100。此外，光刻机还包括激光器、能量控制器以及位于密闭空间内的光束调整装置、遮光器、能量探测器、掩模板、掩模台、物镜和测量台，上述第一方面的实施例提出的晶圆工作台100用于承载晶圆50，晶圆工作台100中载台10位于物镜的下方，也就是说晶圆工作台100在光刻机中作为曝光台使用。

本实施例提出的光刻机具有与第一方面的实施例提出的晶圆工作台100相同的优点，在此不再赘述。

本申请的第三方面提出了晶圆工作台温度调节方法，晶圆工作台温度调节方法利用如上的光刻机实施，包括：在光刻机曝光时，控制晶圆工作台100的热电模块组件20进行加热，使晶圆工作台100的各个位置的温度一致，由此避免温度差异。

可以理解地，当光刻机曝光时，载台10的温度下降，控制模块30控制热电模块组件20进行加热，由此来提高载台10的温度，进而提高放置在载台10上的晶圆50的温度，本实施例中可以通过热电模块组件20加热使载台10的各个位置的温度一致，示例性地，可以使载台10的各个位置的温度与镜头和晶圆50之间填充的液体的温度相等。

示例性地，载台10的温度和液体的温度可以设置为22℃。需要说明的是，本实施例中载台10的各个部位的温度均调节至22℃，也就是说，载台10的第一设定区域11、第二设定区域12和第三设定区域13的温度均为22℃。

此外，在光刻机不曝光时，也可以控制热电模块组件20启动，利用热电模块组件20调节温度，使载台10和晶圆50维持在稳定的温度范围内。

本实施例提出的晶圆工作台温度调节方法具有与第一方面的实施例提出的晶圆工作台100相同的优点，在此不再赘述。

在以上的描述中，对于各层的构图、刻蚀等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。

另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。

以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。

Claims (10)

1.一种晶圆工作台，其特征在于，包括：

载台，所述载台用于放置晶圆；

热电模块组件，所述热电模块组件安装在所述载台上，用于调节所述载台以及所述晶圆的温度；

控制模块，所述控制模块与所述热电模块组件通信连接。

2.根据权利要求1所述的晶圆工作台，其特征在于，所述热电模块组件连接在所述载台的背离所述晶圆的一侧。

3.根据权利要求1所述的晶圆工作台，其特征在于，所述热电模块组件包括多个热电模块单元，所述载台根据温度差异形成有多个设定区域，多个所述热电模块单元分别设置在多个所述设定区域中。

4.根据权利要求3所述的晶圆工作台，其特征在于，所述设定区域的数量为三个。

5.根据权利要求4所述的晶圆工作台，其特征在于，三个所述设定区域自所述载台的中心由内向外依次包括第一设定区域、第二设定区域和第三设定区域，所述第一设定区域和所述第三设定区域分别与所述第二设定区域邻接且不重叠。

6.根据权利要求5所述的晶圆工作台，其特征在于，所述第一设定区域的形状为圆形，所述第二设定区域的形状和所述第三设定区域的形状为环形。

7.根据权利要求6所述的晶圆工作台，其特征在于，所述热电模块单元设置为柔性热电模块单元。

8.根据权利要求1所述的晶圆工作台，其特征在于，所述晶圆工作台还包括温度传感器，所述温度传感器设置在所述载台上并与所述控制模块通信连接。

9.一种光刻机，其特征在于，包括根据权利要求1至8任一项所述的晶圆工作台。

10.一种晶圆工作台温度调节方法，利用根据权利要求9所述的光刻机实施，其特征在于，包括：在所述光刻机曝光时，控制所述晶圆工作台的热电模块组件进行加热，使所述晶圆工作台的载台的各个位置的温度一致。

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