CN210348199U - 一种加热装置及光刻系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种加热装置及光刻系统，该加热装置包括承载板，用于承载待加热的基板并自基板的背面对基板进行加热；位于承载板上方与承载板间隔设置的加热板，加热板自基板的正面对基板加热以进行温度补偿，加热板设置为对基板进行分区域的温度补偿。能够针对基板的不他区域进行不同的温度补偿，一方面能够提高温度补偿的效率与精度，另一方面也能够降低温度补偿的功耗。加热板包括多个放热源，并且每一个放热源均包括加热单元和控制该加热单元的控制单元，由此能够更加准确地控制需要温度补偿的区域的补偿温度，并且放热源具有聚焦部件，提高温度补偿的效率。本实用新型的加热装置能够提高光刻过程中图形的线宽均匀性。

Description

一种加热装置及光刻系统

技术领域

本实用新型涉及集成电路制备技术领域，具体涉及一种加热装置及光刻系统。

背景技术

在半导体工艺中，光刻工艺是通过一系列生产步骤将掩模版上的图形转移到晶圆上的工艺。光刻工艺一般包括在晶圆表面涂底胶、旋涂光刻胶、软烘、对准、曝光、曝光后烘焙、显影、硬烘、检测等工序。随着半导体技术的发展，晶圆表面图形的线宽不断缩小，光刻线宽精度也成为光刻工艺中的一个重要参数。影响曝光后线宽均匀性的因素较多，例如加热板本身温度的不均匀性、晶圆弯曲、光阻厚度不均匀等，其中曝光后烘焙温度的均匀性是影响光刻线宽精度问题的重要因素之一。

现有技术中改善烘焙温度均匀性的技术手段主要是对加热盘自身的改进，这种改进能够一定程度上提高烘焙温度的均匀性，但是由于现有技术中的改进仍然是在单一方向对晶圆进行烘焙，因此在提高烘焙均匀性上具有局限性，效果并不理想。

实用新型内容

针对现有技术中改善烘焙温度均匀性方面所存在的上述缺陷及不足，本实用新型提供一种加热装置及光刻系统，所述加热装置包括用于承载并自背面加热待加热的基板的承载板以及位于承载板上方与承载板间隔设置的加热板，该加热板自基板的正面对基板加热以进行温度补偿，并且该加热板能够对基板进行分区域温度补偿。通过本实用新型的所述加热装置能够在基板正面对基板进行分区域温度补充，提高基板加热温度的均匀性。该加热装置用于晶圆曝光后烘焙能够有效提高晶圆表面图形的线宽均匀度。

根据本实用新型的第一方面，本实用新型提供了一种加热装置，包括：

承载板，用于承载待加热的基板，所述承载板自所述基板的背面对所述基板进行加热；

位于所述承载板上方与所述承载板间隔设置的加热板，所述加热板自所述基板的正面对所述基板加热以进行温度补偿，所述加热板设置为对所述基板进行分区域的温度补偿。

可选地，所述加热板的热辐射面积等于或者大于所述基板的正面的面积。

所述加热板包括多个放热源，多个所述放热源均匀分布在所述加热板上。

可选地，每一个所述放热源均包括加热单元和控制单元，所述加热单元释放热量对所述基板的不同区域进行温度补偿，所述控制单元控制所述加热单元的热量释放。

可选地，每一个所述放热源还包括聚焦部件，所述聚焦部件呈辐射状，对所述放热源释放的放量进行聚焦。

可选地，所述聚焦部件的截面包括圆形或者多边形。

可选地，所述放热源的数量大于或等于所述基板上的曝光视场的数量。

可选地，所述加热板上设置有对准装置，用于将所述加热板与所述基板对准。

可选地，所述对准装置的对准精度介于0～0.1mm。

根据本实用新型的第二方面，本实用新型提供了一种光刻系统，包括曝光系统以及曝光后烘烤系统，所述曝光后烘烤系统包括本实用新型第一方面提供的加热装置。

可选地所述曝光后烘烤系统还包括：

检测单元，用于检测经所述加热装置烘烤后的基板上的图形的线宽；

计算单元，与所述检测单元及所述加热装置的控制单元通信连接，以接收所述检测单元输出的所述线宽，并根据线宽与温度的关系输出温度控制信号至所述控制单元，在下一次烘烤过程中，所述控制单元根据所述温度控制信号控制相应的放热源的加热单元的热量释放对基板上进行温度补偿。

如上所述，本实用新型的加热装置及光刻系统具有如下技术效果：

本实用新型的加热装置承载板，用于承载待加热的基板，所述承载板自所述基板的背面对所述基板进行加热，以及位于所述承载板上方与所述承载板间隔设置的加热板，所述加热板自所述基板的正面对所述基板加热以进行温度补偿，所述加热板设置为对所述基板进行分区域的温度补偿。该加热装置在由承载板自基板背面对基板进行加热的同时，由加热板自基板上方对基板进行温度补偿，使得对基板的温度补偿更加直接有效。另外，加热板设计为可以分区域对基板进行温度补偿，从而能够针对基板的不他区域进行不同的温度补偿，一方面能够提高温度补偿的效率与精度，另一方面也能够降低温度补偿的功耗。

本实用新型的加热板包括多个放热源，并且每一个放热源均包括加热单元和控制该加热单元的控制单元，由此能够更加准确地控制需要温度补偿的区域的补偿温度，并且放热源具有聚焦部件，提高温度补偿的效率。例如在光刻系统中，该加热装置用于晶圆曝光后烘焙时，由于该加热装置能够在晶圆正面进行分区域地、更加有效的温度补偿，能够显著提高晶圆的温度均匀性，从而能够显著提高晶圆表面图形的线宽均匀性，例如同一晶圆，采用该加热装置，其线宽均匀性能够提高近40％。

本实用新型的加热板上的放热源的数量可以大于或等于所述基板上的曝光视场的数量，由此所述加热板可以分别对每一个曝光视场或者甚至每一个曝光视场的不同区域进行温度补偿，进一步提高温度补偿的准确性以及补偿效率。

本实用新型的光刻系统，对经上述加热装置烘烤后的基板进行线宽检测，根据线宽检测结果，在下一此烘烤时根据线宽检测结果对加热装置的加热单元进行控制，以对基板进行有目的的温度补偿，提高基板上图形的线宽均匀度。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：

图1显示为本实用新型实施例一提供的加热装置的结构示意图。

图2显示为图1所示的加热装置中的加热板的示意图。

图3显示为图2所示的放热源的示意图。

图4显示为本实用新型的实施例二提供的加热装置的放热源的示意图。

图5显示为实施例二的一优选实施例提供的加热装置的放热源的示意图。

图6显示为本实用新型提供的光刻系统的组成示意图。

附图标记

100 加热装置

101 壳体

102 承载板

103 基板

104 加热板

1041 放热源

1041-1 加热元件

1041-2 聚焦部件

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本实用新型的下述实施例中，涉及到表示方位的词，例如，“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”、“垂直”等，仅仅是为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型，而不能被理解为限定本实用新型。

实施例一

本实施例提供一种加热装置，如图1所示，该加热装置100包括壳体101，设置在壳体101形成的腔室的底部的承载板102以及设置在腔室上方与承载板间隔设置的加热板104。

在本实施例的优选实施例中，为了保证加热装置100的加热效率，该壳体101通常由绝热材料支撑。承载板102用于承载待加热的基板103，承载板102内设置有加热元件，因此承载板102在承载基板103的同时自基板103的背面对基板103进行加热。位于承载板102上方与承载板102间隔设置的加热板104设置为自基板103的正面对基板103进行温度补偿。为了能够对整个基板进行温度补偿，加热板104的热辐射面积至少等于基板103的正面的面积，即，加热板104的热辐射面积等于或者大于基板103的正面的面积。例如，基板103可以是曝光后的晶圆，其正面为光刻胶层，曝光后将晶圆放置在承载板102上，承载板102对晶圆进行加热。众所周知，晶圆的表面通常具有多层薄膜层，光刻胶层位于薄膜层的最上方。仅仅靠承载板自晶圆背面对晶圆上方的光刻胶进行加热，首先是加热效率较低，另一方面，由于不同薄膜层的形成材料以及各层的图案不同，光刻胶层的受热并不均匀。此时，采用加热板104自晶圆正面，即光刻胶层的表面进行温度补偿。由此能够提高光刻胶的加热效率，提高其硬化效率，有利于保证晶圆线宽。

在本实施例的优选实施例中，如图2所示，加热板104包括多个放热源1041，多个放热源1041均匀分布在加热板104上，多个放热源104能够根据需要对基板103进行分区域温度补偿。放热源1041的数量可以根据具体需要具体设置。例如，对于不同尺寸(6寸、12寸)的晶圆，可以选择在加热板104的对应尺寸范围内布置放热源1041。还可以根据待加热的基板103对线宽精度的不同要求来确定放热源的数量和分布。例如，在线宽精度要求较高的基板中，设置放热源1041的数量大于或者等于基板103上曝光视场的数量，并且放热源1041在加热板104上的分布与基板上曝光视场的分布一致，这样，就可以通过控制不同的放热源分别对需要进行温度补偿的每一个曝光视场进行温度补偿，甚至可以对每一个曝光视场的不同区域进行温度补偿。由此使得基板103的温度更加均匀，提高其线宽均匀度。

如图3所示，示出了本实施例的一优选实施例中放热源1041的示意图。放热源1041包括加热单元1041-1和控制单元(未图示)，在温度补偿过程中，加热单元1041-1释放热量对基板1-3进行温度补偿，控制单元控制加热单元的热量释放，例如通过控制加热单元1041-1的放热温度和放热时间来控制其热量释放，以此实现对基板103的有目的的温度补偿。

仍然参照图3，在实施例的优选实施例中，放热源1041还包括呈辐射状的聚焦部件1041-2，聚焦部件1041-2对加热单元1041-1释放的热量起到聚焦的作用。在本优选实施例中，该聚焦部件1041-2呈漏斗状，其截面形状为圆形。该聚焦部件1041-2能够对加热单元1041-1释放的热量起到聚焦的作用，从而提高加热效率，也能够更加准确地限定温度补偿的范围。

在本实施例的另一优选实施例中，加热板104还包括对准装置(未图示)。在加热板104的安装过程中或者进行温度补偿之前，该对准装置用于与基板103边缘对齐，由此对齐加热板104和基板103，使得加热板104能够对基板103进行有效的温度补偿。

本实施例提供的加热装置，能够在由承载板自基板背面对基板进行加热的同时，由加热板自基板上方对基板进行温度补偿，使得对基板的温度补偿更加直接有效。另外，加热板设计为可以分区域对基板进行温度补偿，从而能够针对基板的不他区域进行不同的温度补偿，一方面能够提高温度补偿的效率与精度，另一方面也能够降低温度补偿的功耗。本实施例中加热板包括多个放热源，并且每一个放热源均包括加热单元和控制该加热单元的控制单元，由此能够更加准确地控制需要温度补偿的区域的补偿温度，并且放热源具有聚焦部件，提高温度补偿的效率。

实施例二

本实施例同样提供一种加热装置，与实施例一的相同之处不再赘述，不同之处在于：

如图4所示，在本实施例中，加热板104的放热源104的聚焦部件1041-2形成为棱柱形，其截面形状为四边形。基于该聚焦部件的变形，聚焦部件1041-2还可以是截面形状为多边形的棱柱，例如。如图5所示，聚焦部件1041-2的截面形状为六边形的棱柱。当然其截面形状也可以是其他科实现的多边形。

本实施例的上述聚焦部件同样能够实现对加热元件1041-1的释放的热量进行聚焦，以提高加热效率和温度补偿的有效性。

实施例三

本实施例提供一种光刻系统，如图6所示，该光刻系统包括曝光系统以及曝光后烘烤系统，该曝光后烘烤系统包括实施例一或实施例二所述的加热装置，关于加热装置的结构及性能特征均可参照上述实施例一和实施例二，因此在此不再对该加热装置进行详细描述。加热装置的承载板承载的基板包括经曝光系统曝光后的晶圆，该晶圆表面形成有薄膜层以及待硬化的光刻胶层。经加热系统加热后该晶圆表面的光刻胶层逐渐硬化，以便于后续的光刻或者其他刻蚀工艺。

本实施例的光刻系统还包括检测单元及计算单元。该检测单元用于检测晶圆表面的光刻胶图形的线宽。例如，该检测单元可以通过向晶圆表面发射电子束获得晶圆表面图像来检测晶圆表面的光刻胶图形的线宽。应该理解的是，本实施例中的检测单元可以是本领域常用的任何适用的检测单元。计算单元与检测单元及加热装置的控制单元通信连接，该计算单元可以是计算机等具有数据处理功能的任意适用的装置。计算单元接收检测单元输出的线宽，并根据线宽与温度的关系输出温度控制信号至控制单元，在下一次烘烤过程中，控制单元根据温度控制信号控制相应的放热源的加热单元的热量释放对基板，更具体地，对基板上的光刻胶进行温度补偿。基于上述检测单元、计算单元和加热装置之间的关系，该光刻系统可以基于线宽与温度的关系，根据前一批次的晶圆的线宽，得到需要补偿的温度，将该补偿温度应用到下一批次的晶圆中，以此提高晶圆的线宽均匀性。

利用本实施例的光刻系统对曝光后的晶圆进行烘烤，能够对光刻胶的不同区域有针对性地进行温度补偿，使得光刻胶的受热更加均匀，由此能够提高晶圆图案的线宽均匀性。例如，同一晶圆内，采用本实施例所述的光刻系统进行烘烤，晶圆的线宽均匀性能够提高近40％。

如上所述，本实用新型的加热装置及光刻系统具有如下技术效果：

本实用新型的加热装置承载板，用于承载待加热的基板，所述承载板自所述基板的背面对所述基板进行加热，以及位于所述承载板上方与所述承载板间隔设置的加热板，所述加热板自所述基板的正面对所述基板加热以进行温度补偿，所述加热板设置为对所述基板进行分区域的温度补偿。该加热装置在由承载板自基板背面对基板进行加热的同时，由加热板自基板上方对基板进行温度补偿，使得对基板的温度补偿更加直接有效。另外，加热板设计为可以分区域对基板进行温度补偿，从而能够针对基板的不他区域进行不同的温度补偿，一方面能够提高温度补偿的效率与精度，另一方面也能够降低温度补偿的功耗。

本实用新型的加热板包括多个放热源，并且每一个放热源均包括加热单元和控制该加热单元的控制单元，由此能够更加准确地控制需要温度补偿的区域的补偿温度，并且放热源具有聚焦部件，提高温度补偿的效率。例如在光刻系统中，该加热装置用于晶圆曝光后烘焙时，由于该加热装置能够在晶圆正面进行分区域地、更加有效的温度补偿，能够显著提高晶圆的温度均匀性，从而能够显著提高晶圆表面图形的线宽均匀性，例如同一晶圆，采用该加热装置，其线宽均匀性能够提高近40％。

本实用新型的加热板上的放热源的数量可以大于或等于所述基板上的曝光视场的数量，由此所述加热板可以分别对每一个曝光视场或者甚至每一个曝光视场的不同区域进行温度补偿，进一步提高温度补偿的准确性以及补偿效率。

本实用新型的光刻系统，对经上述加热装置烘烤后的基板进行线宽检测，根据线宽检测结果，在下一此烘烤时根据线宽检测结果对加热装置的加热单元进行控制，以对基板进行有目的的温度补偿，提高基板上图形的线宽均匀度。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型，本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (11)

1.一种加热装置，其特征在于，包括：

承载板，用于承载待加热的基板，所述承载板自所述基板的背面对所述基板进行加热；

位于所述承载板上方与所述承载板间隔设置的加热板，所述加热板自所述基板的正面对所述基板加热以进行温度补偿，所述加热板设置为对所述基板进行分区域的温度补偿。

2.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述加热板的热辐射面积等于或者大于所述基板的正面的面积。

3.根据权利要求2所述的加热装置，其特征在于，所述加热板包括多个放热源，多个所述放热源均匀分布在所述加热板上。

4.根据权利要求3所述的加热装置，其特征在于，每一个所述放热源均包括加热单元和控制单元，所述加热单元释放热量对所述基板的不同区域进行温度补偿，所述控制单元控制所述加热单元的热量释放。

5.根据权利要求3所述的加热装置，其特征在于，每一个所述放热源还包括聚焦部件，所述聚焦部件呈辐射状，对所述放热源释放的放量进行聚焦。

6.根据权利要求5所述的加热装置，其特征在于，所述聚焦部件的截面包括圆形或者多边形。

7.根据权利要求3所述的加热装置，其特征在于，所述放热源的数量大于或等于所述基板上的曝光视场的数量。

8.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述加热板上设置有对准装置，用于将所述加热板与所述基板对准。

9.根据权利要求8所述的加热装置，其特征在于，所述对准装置的对准精度介于0～0.1mm。

10.一种光刻系统，包括曝光系统以及曝光后烘烤系统，其特征在于，所述曝光后烘烤系统包括权利要求1-9中任一项所述的加热装置。

11.根据权利要求10所述的光刻系统，其特征在于，所述曝光后烘烤系统还包括：

检测单元，用于检测经所述加热装置烘烤后的基板上的图形的线宽；

计算单元，与所述检测单元及所述加热装置的控制单元通信连接，以接收所述检测单元输出的所述线宽，并根据线宽与温度的关系输出温度控制信号至所述控制单元，在下一次烘烤过程中，所述控制单元根据所述温度控制信号控制相应的放热源的加热单元的热量释放对基板上进行温度补偿。

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