CN116072569A - 用于冷却基板的方法、系统和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供用于冷却基板的方法、系统和装置。提供了用于在将基板转移到处理室外部之前通过双向冷却处理来冷却处理室中的基板的技术和机构。将第一冷却气体从上部气体源，以向下的方向朝向基板的向上表面引入处理室。将装置放置于基板下方并接近基板。将第二冷却气体从装置，以向上的方向朝向基板的向下表面引入处理室。从装置的主体部分切出一个或更多个间隙，该间隙被构造为，在接近基板放置装置的主体部分期间装置在水平方向上被移动到基板下方的位置时，使装置能够避免与保持基板的支撑结构接触。

Description

用于冷却基板的方法、系统和装置
技术领域
本公开一般涉及半导体设备制造，更具体地涉及用于在半导体加工期间基板已经被加热到高温之后冷却该基板的技术和机构。
背景技术
在半导体加工中进行的许多处理需要半导体晶片或其他这种基板经历非常高的处理或加工温度。例如，在各种处理中加热到高温，以触发用于改善晶片的物理、光学、电气或化学特性的物理和/或化学反应，从而提高所产生的集成电路或半导体设备的性能或质量。
在图案化、等离子蚀刻、涂覆、清洗、离子注入等处理之后，可能需要高温后处理。在典型的处理过程中，通过机器人晶片处理机将晶片从室温存储设备转移到处理室或反应室中，在处理室或反应室中，对晶片进行高温处理或加工，然后通过晶片处理机将晶片从高温室转移到用于冷却晶片的室中，或者返回到相同存储设备或用于处理后晶片的单独存储设备。
在将晶片加热到高温之后，晶片在经历下一个步骤之前通常需要冷却。例如，在喷墨自适应平坦化(IAP)处理之后用于稳定基板的后处理期间，半导体晶片通常被加热到约250℃与约460℃之间的温度。作为另一示例，在快速热处理(RTP)期间，通过在一时间段内对半导体晶片应用加热处理，通常将半导体晶片短暂地加热到约400℃与约1200℃之间的温度。
通常存在机器人晶片处理机能够处理的最大晶片温度。此外，可以将晶片运送到处理室外部以进入富氧环境中而不经历大量表面氧化的最大晶片温度可能只有约230℃。
在这种情况下，例如使用自然被动辐射和/或对流处理进行冷却通常是不实际的。例如，即使在将晶片从烘烤板上移开的情况下，已经发现，使用被动冷却，在处理室中从大约460℃的温度冷却到大约230℃的温度(在该温度下，可以将晶片转移到处理室外部以进入富氧环境中而不经历大量表面氧化)的初始冷却平均需要10秒以上。
从处理时间的角度来看，这非常昂贵。集成电路或半导体设备的制造商需要使处理时间最小化，以便使产量最大化。如果没有有效的冷却处理，各晶片的总周期时间可能会变得过高，从而增加各晶片的成本。
因此，需要用于冷却晶片的改进的技术和机构。
发明内容
本公开的各种实施例涉及一种可以在处理室中进行的冷却处理，该冷却处理通过在将基板转移到处理室外部之前，将冷却气体引向基板的上表面和下表面来冷却基板。
根据本公开的一个实施例，在基板被保持在第一位置时，在处理室中将所述基板加热到高温；当被保持在所述第一位置时，所述基板位于接近热源处。接下来，使所述基板上升到所述处理室中的第二位置，所述第二位置在所述第一位置上方。所述基板在被保持在所述第二位置时，位于接近上部气体源处并被所述处理室的支撑结构保持。在所述基板被所述支撑结构保持在所述第二位置的时间段期间：(1)将第一冷却气体从所述上部气体源，以向下的方向朝向所述基板的向上表面引入所述处理室，(2)将装置放置于所述基板下方并接近所述基板，使得所述装置的主体部分的基本水平面被定位为基本平行于所述基板的向下表面(downward facing surface)的基本水平面，并在所述基板的向下表面的基本水平面下方，并且(3)将第二冷却气体从所述装置的所述主体部分，以向上的方向朝向所述基板的向下表面引入所述处理室。从所述装置的所述主体部分的所述基本水平面切出一个或更多个间隙；所述间隙被构造为，在接近所述基板放置所述装置的所述主体部分期间所述装置在水平方向上被移动到所述基板下方的位置以进行冷却时，使所述装置能够避免与保持所述基板的所述支撑结构接触。在所述装置被定位于所述基板下方并接近所述基板时，所述装置位于所述基板与所述热源之间。
通过在结合附图和提供的权利要求时对示例实施例的以下详细描述的阅读，本公开的实施例和特征和优点将变得清楚。
附图说明
图1是示出根据一个实施例的包括用于加热基板和双向冷却基板的处理室的、用于进行喷墨自适应平坦化(IAP)处理的系统的一部分的示例的示意图。
图2A是基板处于晶片装载位置的根据一个实施例的处理室的示意性截面图。
图2B是基板处于加热位置的根据一个实施例的处理室的示意性截面图。
图2C是基板处于冷却位置的根据一个实施例的处理室的示意性截面图。
图3A和图3B提供了根据一个实施例的用于晶片处理和冷却的末端执行器的视图。图3A提供了根据一个实施例的从末端执行器的上方观看的视图，并且图3B提供了根据一个实施例的当正在进行基板的双向冷却时处理室和末端执行器的构造的截面图。
图4是示出根据一个实施例的在处理室中加热基板然后双向冷却基板的处理的示例的流程图。
具体实施方式
概要
本公开的各种实施例旨在提供用于在半导体制造处理期间冷却晶片的改进的技术和机构。如在背景技术部分中讨论的，例如在晶片被移出高温处理室或被晶片处理设备拾起之前，通常期望将晶片温度从加工温度降至较低温度。同时，晶片冷却技术必须与高温处理室的环境兼容。此外，该技术必须足够简单，使得不会显著增加每个晶片的加工成本。此外，期望使晶片温度缓慢下降，以防止由于热冲击造成的变位和晶片断裂，并且期望维持晶片冷却的基本均匀性，以避免晶片在冷却期间变形。
下面将参照附图详细描述本公开的示例实施例。以下示例实施例并不旨在限制本发明的范围，并且在示例实施例和所附权利要求书中描述的特征的所有组合并不一定是本公开的解决方案所必须的。示例实施例的构造可以根据本发明所适用的装置的规格和各种条件(诸如使用条件和使用环境)进行适当的变型或改变。本发明的技术范围由权利要求书确定，并且不受以下各示例实施例的限制。
例如，虽然在单晶片、喷头气流处理室的情况下描述了示例实施例，但本领域的普通技术人员将理解，本发明的冷却机构和技术不限于任何特定类型的反应器或处理室。相反，技术人员会发现本文所公开的原理与许多不同类型的处理室或反应器(包括其他类型的垂直气流处理室、水平气流处理室、固化室、沉积室以及组合工具和批处理系统等)有关的应用。此外，虽然这些应用对于在将晶片从处理室中移出之前对晶片进行冷却具有特定的效用，但只要期望在处理或存储之前对物体进行冷却，就可以应用本文所公开的原理。
在喷墨自适应平坦化处理期间加热和冷却晶片
图1示出了根据一个实施例的包括高温处理室和EFEM末端执行器的喷墨自适应平坦化(IAP)系统的一部分。该实施例示出了可以应用本公开的技术和机构的情况。该实施例涉及在基板W经历了喷墨自适应平坦化(IAP)处理后的高温后处理之后，在高温处理室中进行的晶片冷却。
注意，虽然图1中示出的示例实施例与IAP处理有关，但本发明的实施例不限于此。本公开的实施例可应用于晶片或其他物体的冷却可能有用的任何情况。
为了提供关于IAP的某种背景，随着对越来越小的半导体设备和集成电路的持续需求，开发了越来越复杂的微制造技术。其中一种技术是纳米压印光刻。
纳米压印光刻使用图案化技术，该图案化技术涉及(使用喷射技术)将低粘度抗蚀剂逐块沉积到基板上，对抗蚀剂进行图案化，然后将抗蚀剂暴露于UV辐射或热源以实现固化。具体地，在将抗蚀剂沉积到基板上之后，图案化掩模被降低到抗蚀剂液体中。然后，抗蚀剂通过毛细作用流进掩模中的凹凸图案。在该填充步骤之后，例如通过UV辐射或加热来使抗蚀剂交联，以实现固化。然后去除掩模，在基板上留下图案化抗蚀剂。
已经发现，与通过典型的光刻技术产生的图案相比，纳米压印光刻技术可以准确地复制出具有更高的分辨率和更大的均匀性的图案。
类似的方法也可用于去除半导体晶片上的图案或其他形貌，以使基板平坦或将基板平坦化。用于创建要在其上进行图案化的平面的这种技术被称为喷墨自适应平坦化(IAP)。该技术已证明，即使在存在预先存在的基板形貌的情况下，在实现不同图案密度的平坦化方面也是有效的。
在本公开的各种实施例中，例如，光固化抗蚀剂的液滴被喷射到基板上。在一些实施例中，光固化抗蚀剂的体积分布至少部分地由预先存在的基板形貌和图案布局确定。接下来，使平坦表面从上方与所施加的成分接触，然后在接触状态下用UV光线或热源辐射抗蚀剂以固化抗蚀剂。在固化步骤之后，基板W可以在高温处理(加热)室105中进行烘烤，以稳定固化后的图案化抗蚀剂的完整性并且避免不受控制的收缩。收缩/缩小或应变松弛可根据基板W的不同部分的厚度而变化，因此可能对晶片造成损害。
如图1所示，根据第一实施例的喷墨自适应平坦化(IAP)系统100的一部分具有基板输送模块104(也称为EFEM(设备前端模块)末端执行器104)，以及围绕基板输送结构101布置的平坦化处理器R。高温处理室105和基板输送容器103与EFEM末端执行器104连接。基板输送结构101包括保持基板W的基板保持器102。基板输送结构101接收基板W，并通过使用平移、垂直和旋转移动机构将基板W输送到多个平坦化处理器R和分配器DP下方。
高温处理室105可以对基板W进行烘烤处理(加热处理)和清洗处理。高温处理室105可以形成为平坦化系统100的一部分，或者可以是与平坦化系统100不同的连接到平坦化系统100的装置。
EFEM末端执行器104可以被构造为平坦化系统100的一部分，或者可以是与平坦化系统100不同且分离的装置，该装置连接到平坦化系统100。EFEM末端执行器104将存储在基板输送容器103中的基板装载到平坦化系统100中。基板输送容器103也被称为FOUP，并且可以存储多个基板并装载和卸载基板。
平坦化处理器R在内部依次执行平坦化处理中的多个步骤。
基板W可以由玻璃、陶瓷、金属、半导体、树脂等组成。根据需要，可以在基板的表面上形成由不同于基板的材料制成的构件。更具体地，基板可以包括硅晶片、化合物半导体晶片、硅玻璃等。
高温处理室105可以包含多个高温处理室。例如，高温加热室105可以针对单个晶片执行烘烤和清洗，或者可以在垂直方向上以预定的间隔堆叠基板W时或在水平方向上以预定的间隔铺开基板W时，通过批量方案对预定数量的基板W进行处理。在完成IAP固化处理后，IAP系统100可以直接将返回到EFEM末端执行器104的基板W输送到高温处理室105，从而在IAP处理中的固化步骤完成后立即提供需要的高温后处理。处理室105可以以大约250℃至460℃烘烤基板W。
如上所述，可以将晶片运送到处理室外部以进入富氧环境中而不经历大量表面氧化的最大晶片温度可能只有约230℃。因此，期望用于在将晶片转移到处理室105外部之前主动冷却晶片的技术。
接下来，将描述用于在处理室中双向冷却基板的技术和机构的第一示例实施例。图2A-图2C和图3B提供了根据第一示例实施例构建的高温处理室105的内部的一部分的示意性截面图。图3A和图3B提供了关于根据第一示例实施例的EFEM末端执行器104和处理室105的构造和使用的更多细节。为方便起见，将用类似的附图标记来表示与前面附图中类似的元件。
高温处理室的构造
在本公开的各种实施例中，处理室105可用于加热和冷却。图2A示出了处理室105的构造，其中基板W处于晶片装载位置。图2B示出了处理室105的构造，其中基板W处于高温处理的位置。图2C示出了处理室105的构造，其中基板W处于冷却位置，并且正用来自气体分配喷头30的气体冷却。图3B示出了处理室105的构造，其中，在基板W被保持在冷却位置时，基板W正被来自上方(来自气体分配喷头30)的第一冷却气体和来自下方(来自EFEM末端执行器104)的第二冷却气体双向冷却。
高温处理室105由上壁、下壁和侧壁(未示出)限定，并且包括端口(未示出)，通过该端口可以打开和关闭高温处理室，并且通过该端口可以插入和移出基板。在一个替代性实施例中，没有端口，并且室105由上部和下部限定，上部和下部可分离以使得能够将基板插入室105和从室105中移出基板。室105还包括：两个或更多个提升销10a-10b，用于将半导体基板W提升并保持在高温处理室105中的不同位置；烘烤板20，用于加热基板W；以及上部气体源30(位于室的上壁处或上壁附近)，用于将气体以向下的方向引入处理室105。
在所示的实施例中，上部气体源是气体分配喷头30。气体分配喷头30的特征在于具有气体排出口的面板。气体排出口可以根据期望的气体分布采取圆孔和/或细长槽或通道的形式。气体分配喷头30与气体管道(未示出)连接，该气体管道又与气体流量调节器(未示出)连接，该气体流量调节器调节喷头30将气体引入处理室105的速度。
提供了用于直接支撑半导体基板W或其他处理基板或工件的提升销10a-10b。提升销10a-10b由外部驱动机构或致动器垂直平移。销10可以被提升到加热室中或向下缩回到烘烤板20(或处理室105的底壁)中，以将晶片放置于当前处理或装载步骤所需的任何位置。
虽然在图2A-图2C和图3B中，在处理室中支撑晶片的结构被显示为提升销10a-10b，但应当理解，本发明不限于使用提升销作为支撑结构。在其他实施例中，可以通过其他类型的用于保持半导体晶片的提升和/或支撑机构来提升和/或支撑晶片。例如，支撑结构可以由一个或更多个固体支撑结构组成，或者可以包括相互间隔开的多个间隔的支撑点。
然而，支撑结构通常不能包括在支撑结构支撑基板W时与基板W的向下表面的大部分接触的基座或其他此类设备。这是因为无论使用什么结构来支撑基板W，都必须使基板W的向下表面的大部分暴露(在支撑状态下)，使得在设备(例如EFEM末端执行器104)位于下方并接近基板W的情况下，该设备可以将冷却气体从下方以向上的方向引向基板W的向下表面，以冷却基板W。
在各种实施例中，在高温处理期间直接支撑基板W的相同结构(即，提升销10a-10b)在基板W移动到冷却位置时支撑基板，并且在基板W处于冷却位置时也保持基板。因此，可以进行基板W的冷却，而无需通过特殊高温处理设备来处理基板W。此外，由于不需要转移到晶片处理机来将基板W移动到冷却位置，因此可以使在基板W仍然较热的情况下掉落、划伤或以其他方式损坏基板W的风险最小化。
如上所述，也可以通过外部驱动机构或电机垂直平移提升销10a-10b。本领域的技术人员还将理解，在其他实施例中，外部电机可以驱动要升高的轴，并且垂直平移可以提升该轴和晶片。另选地，在直接提升晶片时，提升销可以通过其他支撑结构延伸。在提升期间，晶片可以保持由在处理期间支撑晶片的同一晶片支撑结构或由其他晶片支撑结构直接支撑。
用于晶片处理和冷却的EFEM末端执行器的构造
图3A和图3B是提供根据第一实施例的EFEM末端执行器104的视图的示意图。图3A提供了从末端执行器104上方观看的视图，而图3B提供了加热室105的截面图，其中，末端执行器104处于基板W下方的位置，末端执行器104从该位置处可以冷却基板W。
如图3A所示，EFEM末端执行器104具有：处理部分50，其被构造为用作来自外部气体管道(未示出)的冷却气体的导管；以及主体部分40(有时被称为桨)，其被构造为接收来自处理部分50的冷却气体并将冷却气体引入高温处理室105，以冷却正被提升销10a-10b保持的基板W。
EFEM末端执行器104被构造为，使得EFEM末端执行器104的主体部分40的基本水平面可以被定位为基本平行于基板W的向下表面的基本水平面，并在基板W的向下表面的基本水平面下方。此外，在EFEM末端执行器104的主体部分40的上表面中提供了开口阵列(未示出)，通过该开口阵列，可以将冷却气体以向上的方向朝向基板W的向下表面引入高温处理室，同时基板W由提升销10a-10b保持，并且EFEM末端执行器104的主体部分40位于基板W下方。通过这些开口或气体排出口，EFEM末端执行器可以将冷却气体向上吹到基板W的底部以进行对流冷却。
将冷却气体引入高温处理室105的开口或气体排出口的阵列连接到EFEM末端执行器104的主体部分40中的通道和/或腔体60，通道60在EFEM末端执行器104的处理部分50中连续，并最终连接到外部气体管道(未示出)和流量调节器80。用于将气体引入处理室105的开口/气体排出口可以由针孔、气体喷嘴等组成。它们可以具有圆形形状，或者被构造为间隙或通道。
如图3A所示，EFEM末端执行器104的主体部分40是盘状的，其直径略小于基板W的直径，而基板W也是盘状的。因此，在各种实施例中，基板W的水平面和EFEM末端执行器104的主体部分40的水平面在大小和形状上都相似，其中末端执行器的主体部分40的表面积略小于基板W的表面积。这可以使冷却气体更均匀地分布到基板W的向下表面，并且在基板W与烘烤板20之间提供更有效的热屏蔽。注意，在一些实施例中，EFEM末端执行器104的主体部分40的表面积被设计为略小于基板W的表面积，以使晶片处理设备在必要时能够与晶片的边缘接触。
注意，由于EFEM末端执行器104的特征，即使提升销10a-10b已经被放置于基板W的下方(将基板W保持就位)，EFEM末端执行器104也能够放置于基板W的下方并接近基板W。具体地，如图3A所示，EFEM末端执行器104被构造为，使得从EFEM末端执行器104的主体部分40的基本水平面切出一个或多个间隙。这些间隙在布置和大小方面都被构造为，在使EFEM末端执行器104的主体部分10接近基板W并放置于基板W下方期间EFEM末端执行器104在水平方向上被移动到基板W下方的位置时，使EFEM末端执行器104能够避免与保持基板W的提升销10a-10b(或其他支撑结构)接触。在一些情况下，鉴于高温处理室105的提升销10a-10b(或其他支撑结构)的位置和大小而特别设计间隙的位置和大小。
EFEM末端执行器104由具有热特性的材料组成，使得当EFEM末端执行器104位于基板W与烘烤板20之间时，EFEM末端执行器104用作热屏障，以阻挡从烘烤板20发出的辐射性和传导性热量到达基板W。
通常，虽然有必要使末端执行器具有耐热性，但由于期望末端执行器通常不会在高温处理室中经过大量时间，因此EFEM末端执行器通常由热质量较低的材料构成。这使得EFEM末端执行器能够尽可能地轻，因此能够更快地移动并使用更少的电力。
在本公开的各种实施例中，相比之下，为了使末端执行器104的主体部分40能够用作更有效的热屏蔽，EFEM末端执行器104由比热容高于基板W的比热容的材料组成，使得其能够吸收更多的热量。此外，末端执行器主体部分40的厚度可由技术人员选择，以在具有有利的高的总热容量的情况下平衡材料成本和可用空间。期望EFEM末端执行器104的主体部分40的热质量大于基板W的热质量。在一些实施例中，EFEM末端执行器104的主体部分40的热质量是基板W的热质量的2至10倍。此外，EFEM末端执行器104(装置)的主体部分的下表面被构造为，通过选择具有适当波长反射率的材料来反射辐射热。
此外，EFEM末端执行器104被构造为，将位于EFEM末端执行器104的主体部分40的上表面上的基板W从处理室105的内部转移到处理室105外部的下一个处理位置或存储位置。因此，在一些实施例中，EFEM末端执行器104(装置)的主体部分的上表面配备有真空吸盘70a-70d，真空吸盘70a-70d使得EFEM末端执行器104(装置)能够在运送基板W时，将基板W更牢固地保持在EFEM末端执行器的主体部分40上。注意，在其他实施例中，可以使用被动吸盘(passive pad)来代替真空吸盘。
图3B提供了高温处理室105的示意性截面图，其中基板W被保持在冷却位置，并且EFEM末端执行器104的主体部分40位于基板W下方并接近基板W。为方便起见，类似于图1、图2A-图2C中元件的元件将用类似的附图标记表示。图3B中的插图提供了当基板W正被来自气体分配喷头30的气体和来自EFEM末端执行器104的气体双向冷却时基板W的一部分的放大截面图。
如图3B所示，在EFEM末端执行器104的主体部分40的上表面提供了气体排出口或开口的阵列，通过该阵列可以将冷却气体以向上的方向朝向基板W的向下表面引入高温处理室。
在图3B的插图中，提供了图3B的主图像的一部分的放大图。该插图提供了路径的图示，通过该路径，第一冷却气体和第二冷却气体分别经由气体分配喷头30和EFEM末端执行器104从外部气体管道(未示出)行进到高温处理室105。这些气体在从气体分配喷头30和EFEM末端执行器104的排出口逃逸到处理室105的大气中时膨胀。因此，当气体撞击到基板W时，它们具有比气体从各自的气体排出口离开时所具有的大小更大的冲击周长(impactcircumference)。
如图3B中的插图所示，冷却气体流入EFEM末端执行器104的流速由位于EFEM末端执行器104外部和高温处理室105外部的气体流量调节器80控制。流量调节器80可以包括流量控制阀，并且调节进入EFEM末端执行器104和处理室105的气体(流体)的流量或压力。在一些实施例中，流量控制阀对由单独的设备(诸如流量计或温度计)生成的信号做出响应。
接下来，将描述用于在高温处理室105中冷却基板W的集成冷却系统的处理流程。图4是示出根据一个实施例的用于在高温处理室105中加热然后双向冷却基板W的处理中的步骤的流程图。如图4所示，单个基板W的处理流程可以包括晶片装载步骤、加热步骤、第一主动冷却步骤、第二主动冷却步骤和从处理室中移出步骤。该处理流程可以按照上述顺序执行。
晶片装载
在晶片装载步骤S100期间，提升销10a-10b从最初向下缩入烘烤板20的位置开始，然后，一旦基板输送设备将基板W放置于处理室105中的晶片装载位置，则使提升销提升，直到它们接触并随后支撑基板W为止。一旦基板W被提升销10a-10b支撑，则可以从室中移出基板输送设备，将基板W留在提升销10a-10b上，并完成转移处理。注意，在各种实施例中，基板输送设备可以是图1中描述的EFEM末端执行器104。
加热晶片
在加热步骤S200中，在基板W被装载到以上如图2A所示的提升销10a-10b上之后，接下来，提升销10a-10b向下缩回以将基板W降低到基板W接近烘烤板20的加热位置。在示出的实施例中，提升销10a-10b向下缩回到烘烤板20内部，并且在烘烤步骤期间，基板W位于烘烤板20上的多个凸起上。在烘烤期间，基板的温度被提升高到某一目标温度，然后在该温度下维持预定时间段。当基板W保持在加热位置时，基板W与烘烤板20之间只有约0.05-1.0毫米的间隙。另选地，在其他实施例中，间隙可以是不同的大小，例如，约0.1-0.3毫米之间。注意，在示出的实施例中，烘烤板被描述为热源。在其他实施例中，热源可以是不同的设备或系统。
在一些实施例中，在加热步骤期间，将氮气(作为吹扫气体)从位于高温处理室105的上壁处或高温处理室105的上壁附近的气体分配喷头30送入高温处理室105。将氮气引入处理室105可以帮助实现加热室中的均匀温度分布，并且有利于疏散从基板W蒸发的气体，否则可能会干扰半导体加工。因为引入氮气主要用于冲走从加热的基板表面消散的气体，所以通过喷头30以相对低的流速(m1)引入氮气。
在其他实施例中，可以使用在这种类型的高温反应器和处理中常规使用的任何吹扫气体，来代替氮气。适合的另选吹扫气体的示例包括氩气、氢气和氦气。在某些情况下，使用具有高导热性的吹扫气体(诸如氦气和氢气)可能是有利的。这种吹扫气体可以用作基板与气体分配喷头30之间的导热介质。
第一主动冷却
在第一主动冷却步骤S300中，将冷却氮气从气体分配喷头30引入处理室。
在第一主动冷却步骤S300期间，如图2C所示，基板W首先上升到冷却位置。可以通过使用外部驱动机构或电机将提升销10a-10b垂直平移，来进行该上升。基板在被保持在冷却位置时，被保持为接近气体分配喷头30的排出口；在该位置处，在基板W与喷头30之间可能只有大约0.2-10.0毫米的间隙。注意，在替代性实施例中，该间隙可以是不同的大小。
一旦基板W被提升销10a-10b保持在冷却位置，则喷头30的流速从在烘烤操作期间使用的流速(m1)增加到更高的流速(m2)，以提高冷却操作的效果。喷头的流速可以由作为加热室105的一部分或喷头30本身的一部分的控制器来控制。
在各种实施例中，不将氮气的温度操纵为在烘烤步骤与第一冷却步骤之间不同。相反，所使用的氮气(在此也被称为第一冷却气体)的温度是其通常温度。从喷头供应的气体通常保持在相当稳定的温度，并且通常保持为比晶片目标主体温度更低。例如，该温度主要由喷头组件的温度确定。也就是说，使用当气体从气体管道(未显示)通过气体分配喷头30流向处理室105时的气体的现有余温。该温度足以冷却晶片的原因是，当处理室105的温度在烘烤操作期间上升到高温时，氮气的温度变得比处理室105的温度低，因此氮气可以在第一主动冷却步骤和第二主动冷却步骤期间用作“冷却”气体。
第二主动冷却
在第二主动冷却步骤S400期间，如图3B所示，通过来自喷头30的第一冷却气体和来自EFEM末端执行器104的第二冷却气体对基板W进行双向冷却。
在第二主动冷却步骤中，基板W继续被两个或更多个提升销10a-10b保持，并且当基板W被提升销10a-10b保持在冷却位置时，气体分配喷头30继续将第一冷却气体以向下的方向朝向基板W的向上表面引入加热室。在一些实施例中，气体分配喷头30可以将在第二主动冷却步骤期间引入高温处理室105的冷却气体的流速(m3)从在第一主动冷却步骤期间使用的速率(m2)降低到较慢的速率(m3)。
此外，在第二主动冷却步骤期间，当基板W被保持在冷却位置时，将EFEM末端执行器104从高温处理室105的外部插入到高温处理室105的内部。然后将EFEM末端执行器104的主体部分40放置于基板W的下方并接近基板W，使得EFEM末端执行器104的主体部分40的基本水平面被定位为基本平行于基板W的向下表面的基本水平面，并在基板W的向下表面的基本水平面下方。当EFEM末端执行器104的主体部分40被定位在基板W下方时，在EFEM末端执行器104的主体部分40与基板W的向下表面之间有大约1-3毫米的间隙。
如上所述，在EFEM末端执行器104被放置于基板W下方并接近基板W之后，EFEM末端执行器104开始将第二冷却气体从EFEM末端执行器104的主体部分40，以向上的方向朝向基板W的向下表面引入高温处理室。在实施例中，在第二主动冷却步骤期间由气体分配喷头30供应的流速的力总是大于由EFEM末端执行器104供应的流速对晶片底面的力。
如上所述，提升销10a-10b(或正在使用的任何其他支撑结构)必须被构造为，使得在第二主动冷却步骤期间，这些提升销仅以一个或数量相对较少的离散点接触基板W。换句话说，(在支撑状态)必须使基板W的大部分向下表面暴露。这样使得设备(例如，EFEM末端执行器104)能够在没有障碍的情况下，将冷却气体从下方以向上的方向引向基板W的向下表面，以冷却基板W。
EFEM末端执行器104输送并引入处理室105的气体可以是与由气体分配喷头30引入的气体相同类型的气体，或者可以是其他类型的气体。与第一冷却气体一样，适合用于第二冷却气体的气体的示例包括氩气、氢气、氮气和氦气。在某些情况下，使用具有高导热性的气体(诸如氦气和氢气)可能是有利的。这种气体可以用作基板W与末端执行器104之间的导热介质。
由气体分配喷头30引入的冷却气体(在此也被称为“第一冷却气体”)的温度通常比加热的晶片的温度低，但通常比处理室105外部的环境大气温度高，这是因为如上所述，喷头组件通常随着处理室105的升温而升温。相比之下，第二冷却气体的温度通常与处理室外部的环境温度一致，这是因为EFEM末端执行器通常在处理室105外部。
显然，在各种实施例中，不对第一冷却气体或第二冷却气体的温度进行操纵。相反，第一冷却气体的温度(如上所述)与基板W的温度之间、以及第二冷却气体的温度(如上所述)与基板W的温度之间的自然温差和对比将足以实现基板W的冷却。第一冷却气体和第二冷却气体都通过近端对流实现冷却，但是第二冷却气体的对流效率通常更好，这是因为由EFEM末端执行器104引入的第二冷却气体的温度更低。
作为替代性实施例，第二冷却气体的温度可以通过在末端执行器104的主体部分40中的再循环液体而维持在一定的温度。也就是说，可以利用通过传导来冷却主体部分的循环液体，将主体部分40维持在受控的主体温度。控制EFEM末端执行器104的主体部分40的温度可以维持第二冷却气体的温度。
注意，在第二冷却气体开始由EFEM末端执行器104引入处理室105之前，第一冷却气体由上部气体源30引入处理室105。此外，第一冷却气体被引入加热室的时间段至少部分地与第二冷却气体被引入加热室的时间段交叠。对基板W的这种双向冷却持续到基板W被冷却到低于预定的第一目标温度的温度，第一目标温度例如是：基板W可以从处理室105取出以进入富氧环境中而没有大量表面氧化的风险的温度。
技术人员将认识到，与所示出的机构相结合，在高温处理室105内也可采用其他冷却方法，从而使冷却时间最小化。
从处理室中移出晶片
在晶片移出步骤S500期间，在基板W被充分冷却使得基板W可以被运送到高温处理室外部以进入富氧环境中之后，基板W被提升销10a-10b降低到基板W可以被放置在EFEM末端执行器104的主体部分40上的高度，EFEM末端执行器104的主体部分40位于处理室105中的基板W下方。然后进一步降低提升销10a-10b，以将基板W从提升销10a-10b转移到EFEM末端执行器104的主体部分40的上表面。
然后，EFEM末端执行器104接管对基板W的支持，并用作将基板W运送到其下一个目的地的晶片处理机。在一些实施例中，EFEM末端执行器104将基板W运送到高温处理室105外部，通过富氧环境，直到基板W到达冷却模块(未示出)，冷却模块与加热室105分开，而不是同一集成式外壳的一部分。然后，基板W由冷却模块冷却到第二目标温度。
在这样的实施例中，基板W在处理室105中被冷却到的第一目标温度只是用于例如在将晶片通过富氧环境运送到冷却模块的时间段期间避免表面氧化的初始冷却温度。冷却处理在冷却模块处继续进行，并且基板W的温度在冷却模块处被进一步降低到第二目标温度。
第二目标温度例如可以是以下温度中的一个：预定的处理机构可以拾取和运送基板的温度、基板可以经历预定的下一个处理的温度和基板可以存储在预定的存储设备中的温度。
如上所述，在一些实施例中，将位于EFEM末端执行器104的主体部分40的上表面上的基板W从加热室的内部转移到加热室外的下一个处理位置或存储位置。也可以在高温处理室105与下一个目的地(可以是冷却模块、其他处理室或存储盒等)之间运送时主动冷却位于装置的主体部分上的基板W。
制造半导体物品的示例方法
接下来将说明制造作为物品的设备(例如，半导体设备、磁存储介质或液晶显示元件)的示例方法。该制造方法包括使用上述压印装置在基板(例如，晶片、玻璃板或薄膜基板)上形成图案的步骤。该制造方法还包括对已形成图案的基板进行处理的步骤。该处理步骤可以包括去除图案的残余薄膜的步骤。此外，该方法还可以包括其他已知的步骤，诸如使用图案作为掩模对基板进行蚀刻的步骤。根据本实施例的制造物品的方法与现有技术相比，在物品的性能、质量、生产率和生产成本中的至少一个方面是有利的。
示例实施例及其变型
在此没有明确示出或描述但体现了本发明的原理的系统、布置和方法在本发明的精神和范围内。本领域技术人员将理解到，在不脱离本发明范围的情况下，可以进行各种变型和改变。这样的变型和改变也落在本发明的范围内。
虽然参照示例实施例对本公开进行了描述，但是应当理解，本公开并不限于所公开的示例实施例。应当对所附权利要求书的范围给予最宽的解释，以使其涵盖所有这些变型以及等同的结构和功能。

Claims (15)

1.一种在加热室中双向冷却基板的方法，所述方法包括：
在所述基板被保持在所述加热室中的第一位置时将所述基板加热到高温，其中，所述基板在被保持在所述第一位置时，位于接近热源处；
使所述基板上升到所述加热室中的第二位置，所述第二位置在所述第一位置上方，其中，所述基板在被保持在所述第二位置时，位于接近上部气体源处并被支撑结构保持；
在所述基板被所述支撑结构保持在所述第二位置的时间段期间：
将第一冷却气体从所述上部气体源，以向下的方向朝向所述基板的向上表面引入所述加热室，
将装置置于所述基板下方并接近所述基板，使得所述装置的主体部分的水平面被定位为平行于所述基板的向下表面的水平面，并在所述基板的向下表面的水平面下方，并且
将第二冷却气体从所述装置的主体部分，以向上的方向朝向所述基板的向下表面引入所述加热室，
其中，从所述装置的主体部分的所述水平面切出一个或更多个间隙，所述间隙被构造为，在接近所述基板放置所述装置的主体部分期间所述装置在水平方向上被移动到所述基板下方的位置时，使所述装置能够避免与保持所述基板的所述支撑结构接触，并且
其中，在所述装置被定位于所述基板下方并接近所述基板时，所述装置位于所述基板与所述热源之间。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中，在所述装置的主体部分的上表面中提供气体排出口的阵列，通过所述气体排出口的阵列，将所述第二冷却气体以向上的方向朝向所述基板的向下表面引入所述加热室。
3.根据权利要求1所述的方法，
其中，所述装置的主体部分具有在所述基板的热质量的2倍与10倍之间的热质量，并且用作在所述装置定位于所述基板与所述热源之间时将所述基板与来自所述热源的热量屏蔽开的热屏障。
4.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
在转移时段期间，将位于所述装置的主体部分的上表面的所述基板从所述加热室的内部转移到所述加热室外部的下一个处理位置或存储位置；以及
在所述转移时段期间，对位于所述装置的主体部分的所述基板进行主动冷却。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，
通过所述上部气体源将所述第一冷却气体以第一流速和第一温度引入所述加热室，并且通过所述装置将所述第二冷却气体以第二流速和第二温度引入所述加热室，并且
所述第二温度低于所述第一温度。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，
在通过所述装置开始将所述第二冷却气体引入所述加热室之前，通过所述上部气体源开始将所述第一冷却气体引入所述加热室，并且
所述第一冷却气体被引入所述加热室的时间段至少部分地与所述第二冷却气体被引入所述加热室的时间段交叠。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，
冷却处理将所述基板冷却到低于第一目标温度的温度，
在完成所述冷却处理之后，将所述基板运送到冷却室，以将所述基板冷却到第二目标温度，并且
所述第二目标温度是以下温度中的一个：预定的处理机构能够拾取和运送所述基板的温度、所述基板能够经历预定的下一个处理的温度以及所述基板能够存储在预定的存储设备中的温度。
8.根据权利要求1所述的方法，
其中，所述装置的主体部分为直径小于所述基板的直径的盘状，使得在所述装置定位于所述基板与所述热源之间时，所述装置的主体部分能够阻挡和反射来自所述热源的辐射热。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，
在冷却时段期间，所述第一冷却气体和所述第二冷却气体被同时引入所述加热室，通过所述上部气体源以第一流速供应所述第一冷却气体，并且通过所述装置以第二流速供应所述第二冷却气体，并且
在所述冷却时段期间通过所述上部气体源向所述基板的所述向上表面供应的第一流速的力总是大于在所述冷却时段期间通过所述装置向所述基板的向下表面供应的第二流速的力。
10.一种用于在加热室中冷却基板的装置，所述装置包括：
处理部分，其被构造为用作用于冷却气体的导管；以及
主体部分，其被构造为从所述处理部分接收所述冷却气体，并且将所述冷却气体引入所述加热室，以冷却由支撑结构保持的基板，
其中，所述装置被构造为使得：
所述装置的主体部分的水平面能够被定位为平行于所述基板的向下表面的水平面，并接近所述基板的向下表面的水平面，
在所述装置的主体部分的上表面中提供气体排出口的阵列，通过所述气体排出口的阵列，能够在所述基板被所述支撑结构保持并且所述装置的主体部分被定位在所述基板下方并接近所述基板时，将所述冷却气体以向上的方向朝向所述基板的向下表面引入所述加热室，并且
从所述装置的主体部分的所述水平面切出一个或更多个间隙，所述间隙被构造为，在接近所述基板放置所述装置的主体部分期间所述装置的主体部分在水平方向上被移动到所述基板下方的位置时，使所述装置能够避免与保持所述基板的所述支撑结构接触。
11.根据权利要求10所述的装置，
其中，所述装置由具有热特性的材料制成，使得在所述装置被定位在所述基板下方并接近所述基板时，所述装置用作所述基板与位于所述装置下方的热源之间的热屏障。
12.根据权利要求10所述的装置，
其中，所述装置的主体部分包括连接到下表面的所述上表面，并且在所述上表面与所述下表面之间提供腔体和/或通道，通过所述腔体和/或通道吹出所述冷却气体，直到所述冷却气体通过在所述主体部分的所述上表面中提供的所述气体排出口的阵列从所述装置的主体部分排出到所述加热室中。
13.根据权利要求10所述的装置，
其中，所述装置的主体部分为直径小于所述基板的直径的盘状，并且所述装置的主体部分具有在所述基板的热质量的2倍与10倍之间的热质量，使得在所述装置定位于所述基板与热源之间时，所述装置的主体部分能够阻挡和反射来自所述热源的辐射热。
14.一种用于加热然后双向冷却基板的系统，所述系统包括：
加热室，其包括上部气体源，所述上部气体源被构造为，将气体以向下的方向引入所述加热室；以及
装置，其被构造为，将气体以向上的方向引入所述加热室，
其中，所述加热室包括：
壳体，其被构造为打开和关闭；
热源，其被构造为在所述加热室中加热所述基板；
所述上部气体源；以及
支撑结构，其被构造为将所述基板保持在所述加热室中的第一位置和第二位置，
其中，所述热源、所述上部气体源和所述支撑结构容纳在所述壳体中，
其中，所述基板在被保持在所述第一位置时，位于接近热源处，并且所述基板在被保持在所述第二位置时，位于接近所述上部气体源处，所述第二位置在所述第一位置上方，
其中，在所述基板被保持在所述第一位置时将所述基板加热到高温，并且在所述基板被保持在所述第二位置的时间段期间，所述基板被所述上部气体源和所述装置双向冷却，所述上部气体源将第一冷却气体以向下的方向朝向所述基板的向上表面引入所述加热室，并且所述装置将第二冷却气体以向上的方向朝向所述基板的向下表面引入所述加热室，并且
其中，所述装置包括：
处理部分，其被构造为用作用于所述第二冷却气体的导管；以及
主体部分，其被构造为从所述处理部分接收所述第二冷却气体，并且将所述第二冷却气体引入所述加热室，所述主体部分被构造为使得：
所述装置的主体部分的水平面能够被定位为平行于所述基板的向下表面的水平面，并接近所述基板的向下表面的水平面，
在所述装置的主体部分的上表面中提供气体排出口的阵列，通过所述气体排出口的阵列，能够在所述基板被所述支撑结构保持在所述第二位置并且所述装置的主体部分被定位在所述基板下方并接近所述基板时，将所述第二冷却气体以向上的方向朝向所述基板的向下表面引入所述加热室，并且
从所述装置的主体部分的所述水平面切出一个或多个间隙，所述间隙被构造为，在接近所述基板放置所述装置期间所述装置在水平方向上被移动到所述基板下方的位置时，使所述装置能够避免与保持所述基板的所述支撑结构接触。
15.一种制造物品的方法，所述方法包括：
使用压印装置在基板上形成图案；以及
对形成有所述图案的所述基板进行处理，以制造所述物品，
其中，所述压印装置进行用于使用模具在所述基板上形成压印材料的图案的压印处理，并且在进行该压印处理之后，进行后处理，以在所述基板被保持在所述加热室中的第一位置时将所述基板加热到高温，其中，所述基板在被保持在所述第一位置时，位于接近热源处；
其中，在完成加热之后，通过处理在所述加热室中双向冷却所述基板，所述处理包括：
使所述基板上升到所述加热室中的第二位置，所述第二位置在所述第一位置上方，其中，所述基板在被保持在所述第二位置时，位于接近上部气体源处并被支撑结构保持；
在所述基板被所述支撑结构保持在所述第二位置的时间段期间：
将第一冷却气体从所述上部气体源，以向下的方向朝向所述基板的向上表面引入所述加热室，
将装置放置于所述基板下方并接近所述基板，使得所述装置的主体部分的水平面被定位为平行于所述基板的向下表面的水平面，并在所述基板的向下表面的水平面下方，并且
将第二冷却气体从所述装置的主体部分，以向上的方向朝向所述基板的向下表面引入所述加热室，
其中，从所述装置的主体部分的所述水平面切出一个或更多个间隙，所述间隙被构造为，在接近所述基板放置所述装置的主体部分期间所述装置在水平方向上被移动到所述基板下方的位置时，使所述装置能够避免与保持所述基板的所述支撑结构接触，并且
其中，在所述装置被定位于所述基板下方并接近所述基板时，所述装置位于所述基板与所述热源之间。
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JP3442253B2 (ja) 1997-03-13 2003-09-02 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置
US6073366A (en) 1997-07-11 2000-06-13 Asm America, Inc. Substrate cooling system and method
US6499777B1 (en) 1999-05-11 2002-12-31 Matrix Integrated Systems, Inc. End-effector with integrated cooling mechanism
US6832885B2 (en) 2002-09-04 2004-12-21 The Boeing Company Handling apparatus for structural members
US7274005B2 (en) 2004-12-22 2007-09-25 Sokudo Co., Ltd. Bake plate having engageable thermal mass
KR100679269B1 (ko) 2006-01-04 2007-02-06 삼성전자주식회사 멀티 챔버형 반도체 제조 장치
TW201135845A (en) 2009-10-09 2011-10-16 Canon Anelva Corp Acuum heating and cooling apparatus
JP5611152B2 (ja) 2011-08-29 2014-10-22 東京エレクトロン株式会社 基板熱処理装置
US10607866B2 (en) * 2018-08-01 2020-03-31 Boston Process Technologies, Inc Hot wall flux free solder ball treatment arrangement

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