CN219873423U - 一种晶圆表面微区干燥装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种晶圆表面微区干燥装置，其包括载物台，用于放置晶圆片，还包括激光加热组件及移动组件，所述激光加热组件用于发射激光以对晶圆片显影区域进行加热，所述移动组件用于使载物台与激光加热组件在水平方向相对移动，以使激光照射到晶圆片显影区域。本实用新型通过设置激光加热组件可以发射具有一定能量的激光光束，在移动组件的作用下，使载物台与激光加热组件在水平方向相对移动，从而使激光光束避开光刻胶区域，并照射到晶圆片显影区域，来实现在晶圆片表面的特定微小区域实现精准的加热干燥，该干燥方式不会对光刻胶进行加热，可以避免光刻胶受热出现异常，同时可以提高金属膜层与晶圆片显影区域的薄膜表面的附着力。
Description
技术领域
本实用新型涉及晶圆生产设备技术领域，尤其涉及一种晶圆表面微区干燥装置。
背景技术
在半导体制造领域，会在晶圆表面沉积一层SiNx或者SiO2薄膜，起到对器件表面保护或者钝化的作用。SiNx或者SiO2薄膜主要采用化学气相沉积方法制备，所生成的薄膜呈现多孔结构。多孔结构易于吸收空气中的水分，长期存放会导致薄膜表面出现变化，从而导致后续制程出现异常。例如，在成膜工序中，金属膜层需要沉积到光刻胶显影后的薄膜表面，由于薄膜处于湿润状态，金属膜层在薄膜表面的附着力会变差。
为了解决上述问题，现有技术中通常通过严格管控制程等待时间干预，此方案导致生产排产不连贯，异常处理不灵活。另外，还有一些方式是对等待时间过长的晶圆片进行加热预处理，一般采用热板或者烘箱实现，以达到去除水汽的目的，如公开号为CN111383909A的专利其是带有光刻胶的晶圆在曝光显影后放置到微波干燥腔室内，通过微波来对晶圆表面水分进行干燥，虽然可以实现对晶圆表面显影区域进行干燥，但上述方案应用于表面带光刻胶的场景时，会导致光刻胶出现异常，例如光刻胶受热黏附在SiNx或者SiO2薄膜上，后续除胶时较为困难，从而应用场景受到诸多限制。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提出了一种晶圆表面微区干燥装置，可以对晶圆表面显影区域实现干燥处理，避免光刻胶受热出现异常。
本实用新型的技术方案是这样实现的：
本实用新型提供了一种晶圆表面微区干燥装置，其包括载物台，用于放置晶圆片，还包括激光加热组件及移动组件，所述激光加热组件用于发射激光以对晶圆片显影区域进行加热，所述移动组件用于使载物台与激光加热组件在水平方向相对移动，以使激光照射到晶圆片显影区域。
在上述技术方案的基础上，优选的，所述激光加热组件包括激光发生装置，所述激光发生装置包括壳体及设置于壳体内部的激光发射器、激光整形器及会聚透镜，所述激光发射器、激光整形器及会聚透镜顺次设置于同一水平线上。
进一步，优选的，所述激光发生装置还包括设置在壳体上的激光控制器及第一调节装置，所述激光控制器和激光发射器及第一调节装置电性连接，第一调节装置用于调节会聚透镜与激光整形器之间的间距。
作为一种实施方式，所述激光发生装置位于载物台上方，所述会聚透镜出射后的激光束垂直于载物台表面。
在上述技术方案的基础上，优选的，所述移动组件设置于载物台上或激光发生装置上。
在上述技术方案的基础上，优选的，所述壳体上还设置有用于调节会聚透镜与激光整形器间距的第一调节装置。
作为另一种实施方式，所述激光加热组件还包括反射装置，所述反射装置及激光发生装置分别位于载物台水平方向两侧，且反射装置与激光发生装置相对位置固定，发射装置包括固定架及设置在固定架上的反射镜，所述发射镜用于将会聚透镜出射的激光束反射至载物台表面。
在上述技术方案的基础上，优选的，所述固定架上还设置有用于调节反射镜与会聚透镜角度的第二调节装置。
进一步，优选的，所述移动组件设置于载物台上或激光加热组件上。
在上述技术方案的基础上，优选的，所述激光加热组件还包括与激光控制器电连接的图像传感器，所述图像传感器设置在壳体靠近会聚透镜的一面，或设置在固定架靠近反射镜的一端，所述图像传感器用于获取晶圆片表面图像信息。
优选的，所述载物台顶面设置有真空吸盘，用于对晶圆片进行真空吸附。
本实用新型相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)本实用新型公开的晶圆表面微区干燥装置，通过设置激光加热组件可以发射具有一定能量的激光光束，在移动组件的作用下，使载物台与激光加热组件在水平方向相对移动，从而使激光光束避开光刻胶区域，并照射到晶圆片显影区域，来实现在晶圆片表面的特定微小区域实现加热干燥，该干燥方式不会对光刻胶进行加热，可以避免光刻胶受热出现异常，同时可以提高金属膜层与晶圆片显影区域的薄膜表面的附着力；
(2)通过第一调节装置的设置，可以调节会聚透镜与激光整形器间距，从而调节照射到晶圆片显影区域的光斑大小，可以使高能激光光斑精准的在显影区域表面进行加热干燥；
(3)通过图像传感器的设置，可以获取晶圆片表面图像信息，从而获得晶圆片显影区域尺寸信息，通过激光控制器可以灵活的控制激光光斑大小和激光输出功率，确保激光光斑在晶圆表面限定区域进行扫描，完成微区加热。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，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他的附图。
图1为本实用新型公开的晶圆表面微区干燥装置的平面结构示意图；
图2为本实用新型公开的激光加热组件的一种结构示意图；
图3为本实用新型公开的晶圆片与载物台平面装配结构示意图；
图4为本实用新型公开的激光加热组件的另一种结构示意图；
附图标记：
1、载物台；S、晶圆片；L、显影区域；2、激光加热组件；3、移动组件；21、激光发生装置；211、壳体；212、激光发射器；213、激光整形器；214、会聚透镜；215、第一调节装置；22、反射装置；221、固定架；222、反射镜；223、第二调节装置；216、激光控制器；11、真空吸盘；23、图像传感器。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，结合图2-4，本实用新型提供了一种晶圆表面微区干燥装置，包括载物台1，用来将晶圆片S水平放置到载物台1表面，本实施例所涉及的晶圆片S光刻胶曝光、显影后的晶圆片S。该干燥装置用来在成膜工序前，对晶圆片S显影区域L进行干燥，具体而言，是对光刻胶显影后的SiNx或者SiO2薄膜表面进行干燥，方便金属膜层沉积到薄膜上后，附着力更强。
相关现有技术中，一般采用热板或者烘箱来对晶圆片S进行干燥出水气，这种方式会导致光刻胶未被显影的地方受热变形，光刻胶存在将显影位置遮挡的风险，同时，光刻胶受热黏附在SiNx或者SiO2薄膜表面上，后续除胶时较为困难，因此，现阶段晶圆片S表面显影后的区域干燥方式存在诸多限制和不足。
为此，本实施例设置了激光加热组件2及移动组件3，通过设置激光加热组件2可以发射具有一定能量的激光光束，在移动组件3的作用下，使载物台1与激光加热组件2在水平方向相对移动，从而使激光光束避开光刻胶区域，并照射到晶圆片S的显影区域L，来实现在晶圆片S表面的特定微小区域实现加热干燥，该干燥方式不会对光刻胶进行加热，可以避免光刻胶受热出现异常，同时可以提高金属膜层与晶圆片S的显影区域L的薄膜表面的附着力。
本实施例公开的激光加热组件2包括激光发生装置21，激光发生装置21用来输出一定能量的激光光束，激光发生装置21包括壳体211及设置于壳体211内部的激光发射器212、激光整形器213及会聚透镜214，激光发射器212、激光整形器213及会聚透镜214顺次设置于同一水平线上。激光发射器212用来发出激光光线，激光整形器213用来将激光光束转化为能量均匀分布的平顶光束，会聚透镜214用来将平顶光束进行聚焦，从而聚焦呈一定尺寸的光斑照射到晶圆片S的显影区域L。
由于晶圆片S上的显影区域L尺寸大小不一致，因此，激光光斑需要进行大小调整，来使激光光斑刚好照射到显影区域L的表面，具体而言，是照射到显影区域L的宽度方向。本实施例的激光发生装置21还包括设置在壳体211上的激光控制器216及第一调节装置215，激光控制器216和激光发射器212及第一调节装置215电性连接，第一调节装置215用于调节会聚透镜214与激光整形器213之间的间距。
采用上述技术方案，晶圆片S在显影后的表面图像信息可以传输至激光控制器216中，激光控制器216可以根据显影尺寸来控制第一调节装置215对会聚透镜214相对于激光整形器213的间距进行调节，第一调节装置215可以是设置在壳体211内部的直线电机或其他直线移动模块，第一调节装置215采用电性控制，通过激光控制器216可以对其进行控制，在实际使用过程中，激光控制器216可以通过编程来制定其控制策略，使其按照预定的程序来控制激光发射器212的输出功率，同时调节激光光斑大小。
值得注意的是，激光控制器216的控制逻辑属于现有技术。
作为一种实施方式，参照附图1和2所示，激光发生装置21位于载物台1上方，会聚透镜214出射后的激光束垂直于载物台1表面。
在上述实施方式中，移动组件3可以设置在载物台1上或激光发生装置21上。当移动组件3设置在载物台1底面时，激光发生装置21位于载物台1上方保持不动，通过移动组件3可以驱使载物台1在水平方向进行平移。
当移动组件3设置在激光发生装置21底面时，载物台1保持不动，通过移动组件3可以驱使激光发生装置21在水平方向进行平移。
在本实施例中，移动组件3的移动方式为沿XY方向进行平移。
移动组件3的移动轨迹可以预先根据晶圆片S上的显影区域L路径进行规划设计，这些可以由控制移动组件3运动的控制器进行规划控制。当然，这些控制逻辑也属于现有技术。
在本实施例中，移动组件3可以为现有技术中常规的XY直线模组。
上述实施例中激光发生装置21位于载物台1上方，作为其他实施例，参照附图4所示，激光发生装置21可以位于载物台1一侧，这样一来，可以在水平方向进行干燥装置的结构设置，此时激光发生装置21发生的激光束平行与晶圆片S，为了能够使激光光束照射到显影区域L。
本实施例的激光加热组件2还包括反射装置22，反射装置22及激光发生装置21分别位于载物台1水平方向两侧，且反射装置22与激光发生装置21相对位置固定，发射装置包括固定架221及设置在固定架221上的反射镜222，发射镜用于将会聚透镜214出射的激光束反射至载物台1表面。
采用上述技术方案，会聚透镜214出射的平行于晶圆片S的激光束经反射镜222后，垂直向下反射到载物台1表面，在激光加热组件2和载物台1相对平移时，可以实现激光光斑照射到晶圆片S的显影区域L。
在本实施例中，固定架221上还设置有用于调节反射镜222与会聚透镜214角度的第二调节装置223。通过第二调节装置223的设置，可以对反射镜222进行微调，使反射镜222与会聚透镜214之间的夹角呈45°，从而保证激光光束经反射镜222反射后，能够垂直射入到晶圆片S的显影区域L。避免光束发生偏斜照射到光刻胶上，造成光刻胶受热异常。
本实施例的第二调节装置223为调节旋钮，可以通过旋转第二调节装置223来实现反射镜222在固定架221上的角度调节。
在上述实施例中，移动组件3设置于载物台1上或激光加热组件2上。作为优选的，移动组件3设置在载物台1底面，其原因是反射装置22及激光发生装置21分别位于载物台1水平方向两侧，如果将移动组件3设置在反射装置22及激光发生装置21底面，则会造成移动组件3体积过大，不利于设备轻量化。
作为一些其他实施例，由于同一批次的晶圆片S显影后的尺寸存在一定的差异，如果仅通过预设的显影尺寸来输入到激光控制器216中，来作为控制激光光斑大小，可能会存在一些偏差，导致光斑尺寸小使得有一些显影区域L干燥不彻底，或者光斑尺寸大使得光刻胶受热异常。
为此，本实施例的激光加热组件2还包括与激光控制器216电连接的图像传感器23，图像传感器23设置在壳体211靠近会聚透镜214的一面，或设置在固定架221靠近反射镜222的一端，图像传感器23用于获取晶圆片S表面图像信息。
本实施例的图像传感器23为CCD图像传感器23，其可以获取晶圆片S表面的图像，从而将图像信息传输至激光控制器216中，激光控制器216可以根据显影尺寸信息来在自动设定激光光斑大小。从而保证激光光斑能够在显影区域L精准的覆盖，实现微区加热的同时，不对光刻胶造成损坏。
当激光发生装置21在载物台1上方时，图像传感器23设置在壳体211靠近会聚透镜214的一面。当反射装置22及激光发生装置21分别位于载物台1水平方向两侧时，图像传感器23设置在固定架221靠近反射镜222的一端。
优选的，载物台1顶面设置有真空吸盘11，用于对晶圆片S进行真空吸附。通过真空吸盘11的设置，可以避免载物台1在平移时，晶圆片S相对于载物台1滑移。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种晶圆表面微区干燥装置，其包括载物台(1)，用于放置晶圆片(S)，其特征在于：还包括激光加热组件(2)及移动组件(3)，所述激光加热组件(2)用于发射激光以对晶圆片(S)显影区域(L)进行加热，所述移动组件(3)用于使载物台(1)与激光加热组件(2)在水平方向相对移动，以使激光照射到晶圆片(S)显影区域(L)。
2.如权利要求1所述的晶圆表面微区干燥装置，其特征在于：所述激光加热组件(2)包括激光发生装置(21)，所述激光发生装置(21)包括壳体(211)及设置于壳体(211)内部的激光发射器(212)、激光整形器(213)及会聚透镜(214)，所述激光发射器(212)、激光整形器(213)及会聚透镜(214)顺次设置于同一水平线上。
3.如权利要求2所述的晶圆表面微区干燥装置，其特征在于：所述激光发生装置(21)还包括设置在壳体(211)上的激光控制器(216)及第一调节装置(215)，所述激光控制器(216)和激光发射器(212)及第一调节装置(215)电性连接，第一调节装置(215)用于调节会聚透镜(214)与激光整形器(213)之间的间距。
4.如权利要求3所述的晶圆表面微区干燥装置，其特征在于：所述激光发生装置(21)位于载物台(1)上方，所述会聚透镜(214)出射后的激光束垂直于载物台(1)表面。
5.如权利要求4所述的晶圆表面微区干燥装置，其特征在于：所述移动组件(3)设置于载物台(1)上或激光发生装置(21)上。
6.如权利要求3所述的晶圆表面微区干燥装置，其特征在于：所述激光加热组件(2)还包括反射装置(22)，所述反射装置(22)及激光发生装置(21)分别位于载物台(1)水平方向两侧，且反射装置(22)与激光发生装置(21)相对位置固定，发射装置包括固定架(221)及设置在固定架(221)上的反射镜(222)，所述反射镜用于将会聚透镜(214)出射的激光束反射至载物台(1)表面。
7.如权利要求6所述的晶圆表面微区干燥装置，其特征在于：所述固定架(221)上还设置有用于调节反射镜(222)与会聚透镜(214)角度的第二调节装置(223)。
8.如权利要求6所述的晶圆表面微区干燥装置，其特征在于：所述激光加热组件(2)还包括与激光控制器(216)电连接的图像传感器(23)，所述图像传感器(23)设置在壳体(211)靠近会聚透镜(214)的一面，或设置在固定架(221)靠近反射镜(222)的一端，所述图像传感器(23)用于获取晶圆片(S)表面图像信息。
9.如权利要求6所述的晶圆表面微区干燥装置，其特征在于：所述移动组件(3)设置于载物台(1)上或激光加热组件(2)上。
10.如权利要求1所述的晶圆表面微区干燥装置，其特征在于：所述载物台(1)顶面设置有真空吸盘(11)，用于对晶圆片(S)进行真空吸附。
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