CN116130383A - 一种用于晶圆高级制程工艺的热板单元结构 - Google Patents

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Abstract

本发明属于半导体制造技术领域,特别涉及一种用于晶圆高级制程工艺的热板单元结构。该热板单元结构包括控制舱、升降驱动机构、pin组件、工艺舱、升降导轨及滑块,其中升降驱动机构和升降导轨设置于控制舱内,pin组件通过滑块与升降导轨滑动连接,滑块与升降驱动机构连接;工艺舱设置于pin组件的上方,工艺舱的内侧底部设有加热装置和传感器,加热装置的上方设置盘面,传感器用于检测盘面的加热温度;pin组件通过升降完成盘面上方的晶圆的抬起和落下。本发明实现对晶圆的进行均匀加热,提高晶圆的关键尺寸的均匀性,从而提供晶圆加工生成良率。

Description

一种用于晶圆高级制程工艺的热板单元结构
技术领域
本发明属于半导体制造技术领域,特别涉及一种用于晶圆高级制程工艺的热板单元结构。
背景技术
在半导体制造领域中,随着晶圆制程技术的升级,对芯片行业自主要求越来越高,尤其在涂胶、显影等工艺后胶膜成型的稳定性,具有较高的要求。在晶圆的高级制程工艺中,需要对晶圆进行加热或冷却的加热装置,但是目前的加热装置在加热时往往都是通过加热板进行接触式加热,而这种加热方式在工作时由于外界缺少保温措施,加热板散热快,需要持续不断的加热才能维持加热板的温度,耗能高且容易影响距离较近的其它步骤。同时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
针对上述问题,本发明的目的在于提供一种用于晶圆高级制程工艺的热板单元结构,以解决现有加热装置的加热板对晶圆的加热不均匀,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的问题。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
本发明提供一种用于晶圆高级制程工艺的热板单元结构,包括控制舱、升降驱动机构、pin组件、工艺舱、升降导轨及滑块,其中升降驱动机构和升降导轨设置于控制舱内,pin组件通过滑块与升降导轨滑动连接,滑块与升降驱动机构连接;工艺舱设置于pin组件的上方,pin组件通过升降完成工艺舱内晶圆的抬起和落下。
在一种可能实现的方式中,所述工艺舱的内侧底部设有加热装置和传感器,加热装置的上方设置盘面,传感器用于检测盘面的加热温度。
在一种可能实现的方式中,所述工艺舱的后端设有舱口及用于封闭舱口的舱室门组件,所述保温壳体的两侧各设置有一组与舱室门组件连接的舱室门控制机构,舱室门控制机构用于控制舱室门组件的开启或闭合。
在一种可能实现的方式中,所述舱室门组件包括舱室门和平行连杆机构,舱室门的两端通过平行连杆机构与所述保温壳体铰接,各平行连杆机构与相对应的所述舱室门控制机构连接,平行连杆机构使舱室门在开启或闭合过程中始终保持平动。
在一种可能实现的方式中,所述舱室门控制机构包括水平设置的舱室门控制气缸,舱室门控制气缸的输出端与所述平行连杆机构铰接。
在一种可能实现的方式中,所述加热装置包括保护板及设置于保护板上的云母加热片。
在一种可能实现的方式中,所述工艺舱的上部和下部分别设有进气口和排风组件;所述控制舱的前端设有进气接头,进气接头通过进气管路与所述工艺舱的进气口连接,进气管路上设有流量计。
在一种可能实现的方式中,所述升降驱动机构包括伺服电机、同步带组件、滚珠丝杠及丝母,其中滚珠丝杠转动安装在所述控制舱内,且与所述升降导轨平行,丝母与滚珠丝杠螺纹连接,且丝母通过连接件与所述滑块连接;伺服电机的输出轴通过同步带组件与滚珠丝杠传动连接。
在一种可能实现的方式中,所述控制舱的前端设有PID温控表,PID温控表用于显示所述加热装置的加热温度。
本发明的优点及有益效果是:本发明提供的一种用于晶圆高级制程工艺的热板单元结构,实现对晶圆的进行均匀加热,提高晶圆的关键尺寸的均匀性,从而提供晶圆加工生成良率。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1为本发明一种用于晶圆高级制程工艺的热板单元结构的剖视图;
图2为本发明一种用于晶圆高级制程工艺的热板单元结构的主视图;
图3为图2的左视图;
图4为图2的俯视图;
图中:1为伺服电机,2为同步带组件,3为滚珠丝杠,4为pin组件,5为盘面,6为云母加热片,7为PID温控表,8为传感器,9为保温盖体,10为舱室门控制气缸,11为舱室门,12为流量计,14为排风组件,15为控制舱,16为工艺舱,17为保温壳体,18为丝母,19为升降导轨,20为滑块,21为进气接头,23为连杆,24为第一平行杆,25为第二平行杆,26为保护板。
具体实施方式
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明提供的一种用于晶圆高级制程工艺的热板单元结构,实现对晶圆的进行均匀加热,提高晶圆的关键尺寸的均匀性,从而提供晶圆加工生成良率。如图1-4所示,该用于晶圆高级制程工艺的热板单元结构,包括控制舱15、升降驱动机构、pin组件4、工艺舱16、升降导轨19及滑块20,其中升降驱动机构和升降导轨19设置于控制舱15内,pin组件4通过滑块20与升降导轨19滑动连接,滑块20与升降驱动机构连接;工艺舱16设置于pin组件4的上方,pin组件4通过升降驱动机构的驱动沿升降导轨19进行升降,从而完成工艺舱16内晶圆的抬起和落下。
如图1所示,本发明的实施例中,工艺舱16的内侧底部设有加热装置和传感器8,加热装置的上方设置盘面5,传感器8用于检测盘面5的加热温度;pin组件4通过升降驱动机构的驱动沿升降导轨19进行升降,从而完成盘面5上方的晶圆的抬起和落下。
如图1所示,本发明的实施例中,工艺舱16包括保温壳体17和保温盖体9,其中保温壳体17设置于pin组件4的上方,保温盖体9密封连接在保温壳体17的顶部。加热装置包括保护板26及设置于保护板26上的云母加热片6,其中保护板26设置于保温壳体17的内侧底部,云母加热片6可以实现盘面5整体的温度均匀,避免出现加热存在温度梯度的问题,使晶圆受热均匀,保证晶圆关键尺寸的均匀性。保护板26能够将云母加热片6的热量进行储存和传递,在加热工作结束后还能够保持短时间的保温效果,避免温度过快的下降。
本发明的实施例中,工艺舱16的后端设有舱口及用于封闭舱口的舱室门组件,保温壳体17的两侧各设置有一组与舱室门组件连接的舱室门控制机构,舱室门控制机构用于控制舱室门组件的开启或闭合。
具体地,如图3、图4所示,舱室门组件包括舱室门11和平行连杆机构,舱室门11的两端通过平行连杆机构与保温壳体17铰接,各平行连杆机构与相对应的舱室门控制机构连接,平行连杆机构使舱室门11在开启或闭合过程中始终保持平动。
本发明的实施例中,平行连杆机构包括连杆23、第一平行杆24及第二平行杆25,其中第一平行杆24为L型结构,第一平行杆24和第二平行杆25与保温壳体17铰接,且第二平行杆25与第一平行杆24的一边平行,第一平行杆24的另一边的末端通过连杆23与舱室门控制机构的输出端铰接;舱室门11与第一平行杆24和第二平行杆25的末端铰接,第一平行杆24和第二平行杆25使舱室门11始终处于竖直状态下进行平移。
本发明的实施例中,舱室门控制机构包括水平设置的舱室门控制气缸10,舱室门控制气缸10的输出端与连杆23的一端铰接。舱室门控制气缸10伸缩,通过连杆23带动第一平行杆24和第二平行杆25上下摆动,从而带动舱室门11平动,实现工艺舱16的封闭和打开。
进一步地,工艺舱16的上部和下部分别设有进气口和排风组件14;控制舱15的前端设有进气接头21,进气接头21通过进气管路与工艺舱16的进气口连接,进气管路上设有流量计12。晶圆在涂胶和显影工艺后,进行烘烤会产生有机挥发物。通过流量计12调节进气量,由保温壳体17上部的进气内接头13进入氮气,通过排风组件14连接保温壳体17的排放口和厂务排风,将挥发物按特定管路排出,可以避免挥发物污染晶圆,保障工艺稳定。
如图1所述,本发明的实施例中,升降驱动机构包括伺服电机1、同步带组件2、滚珠丝杠3及丝母18,其中滚珠丝杠3转动安装在控制舱15内,且与升降导轨19平行,丝母18与滚珠丝杠3螺纹连接,且丝母18通过连接件与滑块20连接;伺服电机1的输出轴通过同步带组件2与滚珠丝杠3传动连接。伺服电机1通过同步带组件2驱动滚珠丝杠3转动,滚珠丝杠3通过丝母18带动pin组件4沿升降导轨19进行升降运动,pin组件4通过探针将放置于盘面5上的晶圆抬起或落下,从而使工艺舱16内的晶圆按工艺要求的速度去升降,对很多厚胶烘烤工艺性,保证稳定的烘烤距离和升降速度。
进一步地,如图2所示,控制舱15的前端设有PID温控表7,PID温控表7与传感器8连接,PID温控表7用于显示加热装置的加热温度。优选地,传感器8采用铂金电阻传感器。按工艺要求设置PID温控表7的参数,晶圆落在盘面5的上方后,通过舱室门控制气缸10关闭舱室门11,通过铂金电阻传感器和PID温控表7控制云母加热片的加热和补偿,达到工艺制程要求的稳定温度。保温壳体和舱室门11可以有效的减少热损失小和热辐射,使用此结构晶圆表面的温度精度R为:在50~120℃时,R≤±0.2℃;在21~150℃时,R≤±0.4℃;在151~180℃时,R≤±0.6℃。
本发明的实施例中,通过保温壳体17与保温盖体9合并来起到保温作用,降低加热装置周围的热量散失,从而使得云母加热片无需持续快速加热,减少了对云母加热片持续加热所造成的能量损耗,同时因为云母加热片对外界的热量散失减少,也使得云母加热片对相邻工序的温度影响减小。
本发明为解决涂胶、显影等工艺后胶膜成型稳定性的高要求,提供一种用于晶圆高级制程工艺的热板单元结构,该结构烘烤均匀性稳定,热损失小,热辐射扩散控制稳定,保证晶圆的高级制程工艺性。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种用于晶圆高级制程工艺的热板单元结构,其特征在于,包括控制舱(15)、升降驱动机构、pin组件(4)、工艺舱(16)、升降导轨(19)及滑块(20),其中升降驱动机构和升降导轨(19)设置于控制舱(15)内,pin组件(4)通过滑块(20)与升降导轨(19)滑动连接,滑块(20)与升降驱动机构连接;工艺舱(16)设置于pin组件(4)的上方,pin组件(4)通过升降完成工艺舱(16)内晶圆的抬起和落下。
2.根据权利要求1所述的用于晶圆高级制程工艺的热板单元结构,其特征在于,所述工艺舱(16)的内侧底部设有加热装置和传感器(8),加热装置的上方设置用于放置晶圆的盘面(5),传感器(8)用于检测盘面(5)的加热温度。
3.根据权利要求2所述的用于晶圆高级制程工艺的热板单元结构,其特征在于,所述工艺舱(16)的后端设有舱口及用于封闭舱口的舱室门组件,所述保温壳体(17)的两侧各设置有一组与舱室门组件连接的舱室门控制机构,舱室门控制机构用于控制舱室门组件的开启或闭合。
4.根据权利要求3所述的用于晶圆高级制程工艺的热板单元结构,其特征在于,所述舱室门组件包括舱室门(11)和平行连杆机构,舱室门(11)的两端通过平行连杆机构与所述保温壳体(17)铰接,各平行连杆机构与相对应的所述舱室门控制机构连接,平行连杆机构使舱室门(11)在开启或闭合过程中始终保持平动。
5.根据权利要求4所述的用于晶圆高级制程工艺的热板单元结构,其特征在于,所述舱室门控制机构包括水平设置的舱室门控制气缸(10),舱室门控制气缸(10)的输出端与所述平行连杆机构铰接。
6.根据权利要求1所述的用于晶圆高级制程工艺的热板单元结构,其特征在于,所述加热装置包括保护板(26)及设置于保护板(26)上的云母加热片(6)。
7.根据权利要求1所述的用于晶圆高级制程工艺的热板单元结构,其特征在于,所述工艺舱(16)的上部和下部分别设有进气口和排风组件(14);所述控制舱(15)的前端设有进气接头(21),进气接头(21)通过进气管路与所述工艺舱(16)的进气口连接,进气管路上设有流量计(12)。
8.根据权利要求1所述的用于晶圆高级制程工艺的热板单元结构,其特征在于,所述升降驱动机构包括伺服电机(1)、同步带组件(2)、滚珠丝杠(3)及丝母(18),其中滚珠丝杠(3)转动安装在所述控制舱(15)内,且与所述升降导轨(19)平行,丝母(18)与滚珠丝杠(3)螺纹连接,且丝母(18)通过连接件与所述滑块(20)连接;伺服电机(1)的输出轴通过同步带组件(2)与滚珠丝杠(3)传动连接。
9.根据权利要求1所述的用于晶圆高级制程工艺的热板单元结构,其特征在于,所述控制舱(15)的前端设有PID温控表(7),PID温控表(7)用于显示所述加热装置的加热温度。
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