CN117855020A - 一种温度可调的晶圆等离子体去胶装置 - Google Patents

Abstract

本说明书实施例提供一种温度可调的晶圆等离子体去胶装置，包括：腔体；内圈加热器，内圈加热器包括第一加热盘和第一加热盘承载件，第一加热盘设置于腔体内，第一加热盘承载件的第一端与第一加热盘之间相连接；外圈加热器，外圈加热器包括第二加热盘和第二加热盘承载件，第二加热盘设置于腔体内，第二加热盘与第一加热盘之间存在着第一距离，第二加热盘承载件的第一端与第二加热盘之间相连接。内圈加热器和外圈加热器之间存在着一定的距离，能够实现对晶圆不同区域的不同加热温度，同时通过第一加热盘承载件和第二加热盘承载件分别对第一加热盘和第二加热盘通入不同温度冷却液，可以提高第一加热盘和第二加热盘的极限温差。

Description

一种温度可调的晶圆等离子体去胶装置

技术领域

本说明书涉及半导体等离子去胶技术领域，具体涉及一种温度可调的晶圆等离子体去胶装置。

背景技术

现有等离子去胶腔体结构中的加热盘通常为一体化设计，难以实现晶圆中心与边缘区域温度的独立控制从而对边缘中心区域去胶速率实现单独调控，难以通过温度调节进一步提升去胶速率均匀性。

发明内容

有鉴于此，本说明书实施例提供一种温度可调的晶圆等离子体去胶装置，通过设置内圈加热器和外圈加热器，内圈加热器和外圈加热器之间存在着一定的距离，能够实现对晶圆不同区域的不同加热温度，避免了一体化设计时隔热效果较差，且不同区域受热膨胀应力限制导致温差不能拉大的问题，同时通过第一加热盘承载件和第二加热盘承载件分别对第一加热盘和第二加热盘通入不同温度或不同种类的冷却液，可以提高第一加热盘和第二加热盘的极限温差。

本说明书实施例提供以下技术方案：一种温度可调的晶圆等离子体去胶装置，包括：

腔体；

内圈加热器，所述内圈加热器包括第一加热盘和第一加热盘承载件，所述第一加热盘设置于所述腔体内，所述第一加热盘承载件的第一端与所述第一加热盘之间相连接，所述第一加热盘承载件的第二端穿过所述腔体；

外圈加热器，所述外圈加热器包括第二加热盘和第二加热盘承载件，所述第二加热盘设置于所述腔体内，所述第二加热盘与所述第一加热盘之间存在着第一距离，所述第二加热盘承载件的第一端与所述第二加热盘之间相连接，所述第二加热盘承载件的第二端穿过所述腔体；

其中，所述晶圆至少部分与所述第二加热盘相接触，所述第一加热盘和所述第二加热盘分别对所述晶圆的不同区域进行加热，以使得所述晶圆不同区域存在温差。

优选的，沿着远离所述晶圆的方向，所述第一加热盘外周逐渐远离所述第二加热盘；

和/或，沿着远离所述晶圆的方向，所述第二加热盘外周逐渐远离所述第一加热盘。

优选的，所述第一加热盘上表面的面积大于所述第一加热盘下表面的面积，所述第一加热盘的横截面为梯形、弧形或者阶梯型中的一种；

和/或，所述第二加热盘上表面的面积大于所述第二加热盘下表面的面积，所述第二加热盘的横截面为梯形、弧形或者阶梯型中的一种。

优选的，所述第二加热盘为环形加热盘，所述第二加热盘环绕所述第一加热盘设置。

优选的，所述第一距离为1mm~30mm。

优选的，所述装置还包括升降机构，所述升降机构与所述外圈加热器和/或所述内圈加热器之间相连接，所述升降机构用于带动所述外圈加热器和/或所述内圈加热器做升降运动，以使得所述晶圆与所述第一加热盘和/或第二加热盘之间的距离发生改变。

优选的，所述晶圆的下表面与所述第一加热盘之间的距离不大于20mm。

优选的，所述升降机构采用电机驱动或气缸升降。

优选的，所述腔体内为真空环境，以实现所述第一加热盘和所述第二加热盘之间的真空隔热。

优选的，所述第一加热盘承载件内设置有第一冷却管通道，所述第二加热盘承载件内设置有第二冷却管通道，可分别向所述第一冷却管通道和所述第二冷却管通道通入不同温度或不同种类冷却液，以提升所述第一加热盘和所述第二加热盘之间的温差。

与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：

通过设置内圈加热器和外圈加热器，内圈加热器和外圈加热器之间存在着一定的距离，能够实现对晶圆不同区域的不同加热温度，避免了一体化设计时隔热效果较差，且不同区域受热膨胀应力限制导致温差不能拉大的问题，同时通过第一加热盘承载件和第二加热盘承载件分别对第一加热盘和第二加热盘通入不同温度或不同种类的冷却液，可以提高第一加热盘和第二加热盘的极限温差。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本申请提供的温度可调的晶圆等离子体去胶装置的结构示意图；

图2是本申请提供的温度可调的晶圆等离子体去胶装置的晶圆与第一加热器分离时的结构示意图；

图3是本申请提供的温度可调的晶圆等离子体去胶装置的晶圆与第二加热器分离时的结构示意图；

图4是本申请提供的温度可调的晶圆等离子体去胶装置的俯视图；

图5是现有技术中的晶圆等离子体去胶装置的结构示意图。

图中，1、腔体；2、内圈加热器；21、第一加热盘；22、第一加热盘承载件；3、外圈加热器；31、第二加热盘；32、第二加热盘承载件；4、晶圆。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

术语解释：

等离子去胶：等离子去胶机是一种利用等离子技术去除表面物质的设备。去胶是一种表面处理技术，用于去除晶圆表面残留的光刻胶，为后续工序提供干净的晶圆表面。等离子去胶机的原理是通过放电产生等离子体，并将其引入去胶区域，材料表面的有机物与活化的等离子体反应被氧化分解成气体，从而达到对晶圆表面光刻胶去除的目的。

现有等离子去胶腔体结构中的加热盘通常为一体化设计，如图5所示，难以实现晶圆中心与边缘区域温度的独立控制从而对边缘中心区域去胶速率实现单独调控，难以通过温度调节进一步提升去胶速率均匀性。

发明人经过了广泛和深入的试验，设计出一种温度可调的晶圆等离子体去胶装置。

更具体的，本发明采用的解决方案包括：通过设置内圈加热器和外圈加热器，内圈加热器和外圈加热器之间存在着一定的距离，能够实现对晶圆不同区域的不同加热温度，避免了一体化设计时隔热效果较差，且不同区域受热膨胀应力限制导致温差不能拉大的问题，同时通过第一加热盘承载件和第二加热盘承载件分别对第一加热盘和第二加热盘通入不同温度或不同种类的冷却液，可以提高第一加热盘和第二加热盘的极限温差。

以下结合附图，说明本申请各实施例提供的技术方案。

如图1所示，一种温度可调的晶圆等离子体去胶装置，包括：

腔体1，腔体1顶部中心处设置有气体进入口，射频激励产生的等离子体通过腔体1的上部进入腔体1内；

内圈加热器2，所述内圈加热器2包括第一加热盘21和第一加热盘承载件22，所述第一加热盘21设置于所述腔体1内，所述第一加热盘承载件22的第一端与所述第一加热盘21之间相连接，所述第一加热盘承载件22的第二端穿过所述腔体1；

外圈加热器3，所述外圈加热器3包括第二加热盘31和第二加热盘承载件32，所述第二加热盘31设置于所述腔体1内，所述第二加热盘31与所述第一加热盘21之间存在着第一距离，所述第二加热盘承载件32的第一端与所述第二加热盘31之间相连接，所述第二加热盘承载件32的第二端穿过所述腔体1；

其中，所述晶圆4至少部分与所述第二加热盘31相接触，所述第一加热盘21和所述第二加热盘31分别对所述晶圆4的不同区域进行加热，以使得所述晶圆4不同区域存在温差。

通过设置内圈加热器2和外圈加热器3，内圈加热器2设置于腔体1中心位置处，外圈加热器3设置于内圈加热器2外侧，内圈加热器2和外圈加热器3之间存在着一定的距离，内圈加热器2和外圈加热器3分别对晶圆4不同的区域进行加热，能够实现对晶圆4不同区域的不同加热温度，避免了一体化设计时不同区域受热膨胀应力限制温差不能拉大的问题，同时通过第一加热盘承载件22和第二加热盘承载件32分别对第一加热盘21和第二加热盘31通入不同温度冷却液，可以提高第一加热盘21和第二加热盘31的极限温差。

需要说明的是，第一加热盘承载件22顶端与第一加热盘21底部相连接，第一加热盘承载件22对第一加热盘21进行冷却，第二加热盘承载件32顶端与第一加热盘21底部相连接，第二加热盘承载件32对第二加热盘31进行冷却，第二加热盘承载件32设置有多个，多个第二加热盘承载件32成圆周均匀分布。

还需要说明的是，第一加热盘21和第二加热盘31内均设置有加热丝，通过加热丝实现第一加热盘21和第二加热盘31的加热工作。

如图1所示，在一些实施方式中，沿着远离所述晶圆4的方向，所述第一加热盘21外周逐渐远离所述第二加热盘31，从上向下方向，第一加热盘21的外周向内侧（即靠近腔体中心）倾斜，使得第一加热盘21逐渐远离第二加热盘31，可以拉大第一加热盘21和第二加热盘31之间的距离，使得第一加热盘21的加热区域热辐射间距较大，降低第一加热盘21和第二加热盘31的温度互扰，提升极限温差；

沿着远离所述晶圆4的方向，所述第二加热盘31外周逐渐远离所述第一加热盘21，从上向下方向，第二加热盘31的内侧（即靠近第一加热盘的一侧）向外侧（即靠近腔体内壁的一侧）倾斜，使得第二加热盘31逐渐远离第一加热盘21，可以拉大第二加热盘31和第一加热盘21之间的距离，使得第二加热盘31的加热区域热辐射间距较大，降低第二加热盘31和第一加热盘21的温度互扰，提升极限温差。

如图1所示，在一些实施方式中，所述第一加热盘21上表面的面积大于所述第一加热盘21下表面的面积，所述第一加热盘21的横截面为梯形、弧形或者阶梯型中的一种，通过将第一加热盘21的上表面的面积设置成大于下表面的面积，第一加热盘21上表面和下表面之间连接结构为斜线、阶梯型线或者弧线，保证沿着从上往下方向，第一加热盘21和第二加热盘31之间的距离逐渐的增大；

所述第二加热盘31上表面的面积大于所述第二加热盘31下表面的面积，所述第二加热盘31的横截面为梯形、弧形或者阶梯型中的一种，第二加热盘31上表面和下表面之间连接结构为斜线、阶梯型线或者弧线，保证沿着从上往下方向，第二加热盘31和第一加热盘21之间的距离逐渐的增大。

需要说明的是，在本实施方式中，第一加热盘21和第二加热盘31的横截面均为梯形状，方便生产制造。在其他实施方式中，第一加热盘21和第二加热盘31的横截面也可以为其它形状，只需要保证沿着从上往下方向，第一加热盘21和第二加热盘31之间的距离逐渐的增大即可。

如图1和图4所示，在一些实施方式中，所述第二加热盘31为环形加热盘，所述第二加热盘31环绕所述第一加热盘21设置，通过将第二加热盘31设置成环形加热盘，第一加热盘21处于第二加热盘31的环形圈中，第二加热盘31不与第一加热盘21相接触，在保证避免第二加热盘31和第一加热盘21之间温度串扰，同时保证第一加热盘21和第二加热盘31可以对晶圆4的不同区域进行加热。

如图1所示，在一些实施方式中，所述第一距离为1mm~30mm，第一加热盘21和第二加热盘31之间的距离为1mm~30mm，在此范围内，能保证第一加热盘21和第二加热盘31可以对晶圆4的不同区域进行加热的同时保证第一加热盘21和第二加热盘31之间不产生温度串扰。

如图2-图3所示，在一些实施方式中，所述装置还包括升降机构，所述升降机构与所述外圈加热器3和/或所述内圈加热器2之间相连接，所述升降机构用于带动所述外圈加热器3和/或所述内圈加热器2做升降运动，以使得所述晶圆4与所述第一加热盘21和/或第二加热盘31之间的距离发生改变，通过设置升降机构，升降机构可带动外圈加热器3和/或内圈加热器2沿着竖直方向运动，晶圆4随着外圈加热器3或内圈加热器2一起运动，从而实现晶圆4与第一加热盘21或者第二加热盘31之间的距离发生改变，进一步提高极限温差，从而提高去胶速率和均匀性。

需要说明的是，通过设置升降机构，可以实现对晶圆4和外圈加热器3或内圈加热器2之间的距离进行调节，通过改变晶圆4和加热器之间的距离使得不同区域传热不同，从而调节并提高晶圆4实际边缘和中心区域温度差拉大。

如图2所示，在一些实施方式中，所述晶圆4的下表面与所述第一加热盘21之间的距离不大于20mm，当第二加热盘31的上表面与第一加热盘21的上表面相平齐时，晶圆4下表面与第一加热盘21和第二加热盘31同时接触，当第二加热盘31的上表面高于第一加热盘21的上表面时，晶圆4不再与第一加热盘21相接触，由于距离越远，温度传递的效果越差，因此可以改变晶圆4与第一加热盘21之间的距离，从而调节并提高晶圆边缘与中心区域实际温度差，当距离过远时，温度难以传递，因此，晶圆4的下表面与第一加热盘21之间的距离不大于20mm，在保证第一加热盘21可对晶圆4中心区域加热的基础上提高极限温差。

需要说明的是，如图3所示，在其他一些实施方式中，晶圆4的下表面与第二加热盘31之间的距离不大于20mm，当第二加热盘31的上表面低于第一加热盘21的上表面时，晶圆4不再与第二加热盘31相接触，由于距离越远，温度传递的效果越差，因此可以改变晶圆4与第二加热盘31之间的距离，从而调节并提高晶圆边缘与中心区域实际温度差，当距离过远时，温度难以传递，因此，晶圆4的下表面与第二加热盘31之间的距离不大于20mm，在保证第二加热盘31可对晶圆4边缘区域加热的基础上提高极限温差。

进一步的，所述升降机构采用电机驱动或气缸升降，通过采用电机驱动或者气缸升降的方式带动外圈加热器3做升降运动，保证外圈加热器3在升降运动过程中的稳定性。

需要说明的是，在其他实施方式中，也可以采用其它驱动升降方式，如电动升降杆等升降方式，可以根据实际情况进行选择。

如图1-图3所示，在一些实施方式中，所述腔体1内为真空环境，以实现所述第一加热盘21和所述第二加热盘31之间的真空隔热，腔体1内为真空环境，由于第一加热盘21和第二加热盘31之间存在着一定的距离，因此第一加热盘21和第二加热盘31之间可以通过真空隔热，避免第一加热盘21和第二加热盘31之间热量串扰，保证晶圆4不同区域的温差。

如图1-图3所示，在一些实施方式中，所述第一加热盘承载件22内设置有第一冷却管通道，所述第二加热盘承载件32内设置有第二冷却管通道，可分别向所述第一冷却管通道和所述第二冷却管通道通入不同温度或不同种类冷却液；通过向第一加热盘承载件22和第二加热盘承载件32内通入不同温度的冷却液（冷却液可以为水或者其它冷却液体，可以根据实际情况进行选择），使得第一加热盘21和第二加热盘31与不同温度或不同种类的冷却液相接触，从而提高第一加热盘21和第二加热盘31之间的极限温差。

本说明书中的各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例侧重说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于后面说明的方法实施例而言，由于其与系统是对应的，描述比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种温度可调的晶圆等离子体去胶装置，其特征在于，包括：

腔体；

内圈加热器，所述内圈加热器包括第一加热盘和第一加热盘承载件，所述第一加热盘设置于所述腔体内，所述第一加热盘承载件的第一端与所述第一加热盘之间相连接，所述第一加热盘承载件的第二端穿过所述腔体；

外圈加热器，所述外圈加热器包括第二加热盘和第二加热盘承载件，所述第二加热盘设置于所述腔体内，所述第二加热盘与所述第一加热盘之间存在着第一距离，所述第二加热盘承载件的第一端与所述第二加热盘之间相连接，所述第二加热盘承载件的第二端穿过所述腔体；

其中，所述晶圆至少部分与所述第二加热盘相接触，所述第一加热盘和所述第二加热盘分别对所述晶圆的不同区域进行加热，以使得所述晶圆不同区域存在温差。

2.根据权利要求1所述的温度可调的晶圆等离子体去胶装置，其特征在于，沿着远离所述晶圆的方向，所述第一加热盘外周逐渐远离所述第二加热盘；

和/或，沿着远离所述晶圆的方向，所述第二加热盘外周逐渐远离所述第一加热盘。

3.根据权利要求2所述的温度可调的晶圆等离子体去胶装置，其特征在于，所述第一加热盘上表面的面积大于所述第一加热盘下表面的面积，所述第一加热盘的横截面为梯形、弧形或者阶梯型中的一种；

和/或，所述第二加热盘上表面的面积大于所述第二加热盘下表面的面积，所述第二加热盘的横截面为梯形、弧形或者阶梯型中的一种。

4.根据权利要求1所述的温度可调的晶圆等离子体去胶装置，其特征在于，所述第二加热盘为环形加热盘，所述第二加热盘环绕所述第一加热盘设置。

5.根据权利要求4所述的温度可调的晶圆等离子体去胶装置，其特征在于，所述第一距离为1mm~30mm。

6.根据权利要求1-5任一项所述的温度可调的晶圆等离子体去胶装置，其特征在于，所述装置还包括升降机构，所述升降机构与所述外圈加热器和/或所述内圈加热器之间相连接，所述升降机构用于带动所述外圈加热器和/或所述内圈加热器做升降运动，以使得所述晶圆与所述第一加热盘和/或第二加热盘之间的距离发生改变。

7.根据权利要求6所述的温度可调的晶圆等离子体去胶装置，其特征在于，所述晶圆的下表面与所述第一加热盘之间的距离不大于20mm。

8.根据权利要求7所述的温度可调的晶圆等离子体去胶装置，其特征在于，所述升降机构采用电机驱动或气缸升降。

9.根据权利要求1所述的温度可调的晶圆等离子体去胶装置，其特征在于，所述腔体内为真空环境，以实现所述第一加热盘和所述第二加热盘之间的真空隔热。

10.根据权利要求1所述的温度可调的晶圆等离子体去胶装置，其特征在于，所述第一加热盘承载件内设置有第一冷却管通道，所述第二加热盘承载件内设置有第二冷却管通道，可分别向所述第一冷却管通道和所述第二冷却管通道通入不同温度或不同种类冷却液，以提升所述第一加热盘和所述第二加热盘之间的温差。