TW473873B - Method and apparatus for heating a wafer, and method and apparatus for baking a photoresist film on a wafer - Google Patents

Description

473873 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（） 發明背景 1 ·發明範疇 本發明係關於一種方法用以加熱一晶圓、一種方法用以 烘乾一晶圓上之一光阻薄膜·、一種裝置用以加熱一晶圓、 以及一種裝置用以烘乾一晶圓上之一光阻薄膜。尤其，本 發明俘關於一種方法用以於形成光阻圖案之照相製版過程 中，均勻的加熱一晶圓、一種方法用以均勻的烘乾一晶圓 上之一光阻薄膜，以便形成一光阻圖案、用以完成此種加 熱方法之裝置、以及用以完成此種洪乾方法之裝置。 2·相關技術之説明 半導體裝置之製造過程中通常包括一照相製版過程，其 中一晶圓係塗覆以液態之光阻光阻蝕刻劑（PR)用以形成一 光阻薄膜。該光阻薄膜係藉由曝光於一光源所製造之光線 中，並通過一遮罩或光罩，而形成圖樣。然後該圖樣被顯 像’該晶圓被加熱至一預定之溫度，並且多次重複這些步 驟〇 用以完成此種照相製版過程的裝置，因此便需要一光阻 塗覆器、一曝光裝置、一顯像器、以及一烘乾單元。於此 種技術中現行的趨勢，係使用將該光阻塗覆器、該顯像 器以及该烘乾單元叢集在一起的一種裝置，藉此於各個 裝置間移動該晶圓所需要的距離，以及因此於其間移動晶 圓所需要的時間，可以減到最小。換言之，該叢集的系統 能夠以高度的效率完成傳統的照相製版加工過程。 該光阻塗覆器通常係爲旋塗方式的型式，其中該晶圓係 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -----訂---------.線— 473873 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ____B7__ 2 ' " 五、發明說明Γ ) 以預定之速度旋轉，且光阻劑溶液會嘴灑在該旋轉的晶圓 上。進而，使得該光阻劑藉由離心力均勻的塗布在晶圓 上0 於半導體裝置的製造過程中，該晶圓的加熱一般的考量 包括四個步驟。第一個步驟係將一晶圓加熱至一預定溫度 之預烘步驟（pre_baking)，以便使有機物物質或外來物質2 該晶圓表面蒸發。該第二個步驟係恰於該晶圓塗覆該光阻 劑之後’加熱該晶圓之軟烘（soft-baking)步驟，以便將該 光阻劑乾燥，且牢固的將該光阻劑之薄膜附著於該晶圓之 該表面上。該弟二個步驟伯:加熱該已曝光之.光阻劑之後曝 光烘（post-exposure-baking ;PEB，將於下文中説明）步驟。 該第四個步驟係恰於該光阻薄膜已顯像之後，加熱該晶圓 之硬烘（hard-baking)步驟，以便牢固的將該所產生之光阻 圖案附著於該晶圓表面上。 當該曝光裝置包括一紫外線（UV)以及深紫外線（Duv) 光源時，該光線會根據其所照射之諸如晶圓之類的基質之 反射性或反射係數，以及該光阻薄膜的光學吸收性，而繞 射或產生干擾。干涉的現象，依序使得該光阻劑之圖案之 輪廓產生變形，且該圖案之臨界尺寸將會不均勻。進行弟 PEB步驟係用以補償這些問題。於該PEB步驟中，該暴露 之光阻薄膜.係被加熱至一預定之溫度，以便再配置該樹 脂，其會由於熱擴散而光解析，藉此整理該曝光圖案之輪 廓的橫剖面。當曝光光線爲DUV光線時，一化學增強阻劑 係用作爲該光阻劑。爲熱處理所曝光之一部份的化學增強 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21G X 297公 _____________k--------t---------•線 — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 473873

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 阻劑，將變換爲酸，且可溶於顯影溶液中。又，該化學增 強阻劑之义化係由連鎖反應所造成，如此使得於該p E b步 樣中施於該整個晶圓上的熱量的平衡，對於該光阻圖案之 該臨界尺寸的均勻性具有最大的影響力。 因此，該晶圓的整個表面的均勻加熱，對於增加產量係 非常重要的。傳統烘乾單元之加熱裝置，如圖i所示，包 括一底板2，其中安裝有一電熱源，亦即，一加熱器2 i。 該加熱器2 1恰位於一頂板丨之下部表面的下方，一晶圓1〇〇 被支撑於該頂板1上。參考圖2及3，一螺旋狀凹槽22成形 於茲底板2之上部表面上，且該加熱器21係密封於該凹槽 2 2中。於此結構中，由該加熱器2丨所產生的熱量係由該底 板2輸送至該頂板i，以便將位於該頂板】上之該晶圓1〇〇加 熱。又，該加熱器21之動力係藉由使用安裝於該底板2上 之一溫度感應器（未顯示），偵測該頂板i之溫度所回授控制 的，如此使得該溫度得以保持於一預定的範圍中。於傳統 的加熱裝置中，熱量係爲該頂板丨及底板2之本體所傳導。 所以，如同下文之討論，於該頂板1之該表面上會產生不 均勻的熱分佈。 圖4係爲一溫度分佈圖，顯示一晶圓爲該傳統之加熱裝置 所加熱時該表面之溫度，其中相鄰等溫線間溫度的差異爲 0.02 °C。如圖4所示，該溫度的分佈係不規則且不正常的扭 曲，又於該最冷與最熱區域間溫度的差異係大約i 76°c。 於此圖中，通過晶圓之中心之加粗的等溫線A標示145.3 1 °C的溫度，等溫線B標示146.28 °C的溫度，且等溫線C標示 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

一SJ ---------.線— 1 n I n n -I n 1 - -n n n n ϋ n - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ⑽73 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明r4 ) 144·32 C的溫度。由此種溫度的分佈可得知，該晶圓之表 面的溫度通常在該加粗等溫線A的一侧逐漸增加，且於該 9曰圓之周邊部份到達146.28 C，又通常在該加粗等溫線 -氕另 側逐漸減小’且於荡晶圓之另一周邊部份到達 144.32 X：。此種不規則的溫度分佈以及廣大的溫度差異， 如前所述將對產率造成相當大的影響。因此，由於加熱晶 圓所造成的該溫度分佈必定要加以改進。 圖5係爲一溫度時間圖，顯示當一晶圓爲該傳統之加熱裝 置所加熱時，該晶圓上各個區域溫度的變化情形，且圖6 顯示測量該晶圓表面之溫度的位置。這些位置包括該晶圓 表面之中央，以及與該晶圓表面之中心同心之兩個圓上的 不同位置點。 參考於前述的點上所讀取的溫度，所獲得溫度的變化， 如圖5所示，，在任一指定的時間上於該測量點之間，該 溫度具有極大的差異。再者，經過預定時間之後，該溫度 會急速的下降（圖中之區域D)。此種溫度上的極大差異， 不僅對該晶圓，同時對該成形於該晶圓上之光阻薄膜，接 皆會導致嚴重的熱衝擊。此種熱衝擊會對該光阻薄膜之物 化特性造成不良的影響。 因此，前述之該傳統加熱裝置會妨礙照相製版過程中， 於一晶圓上形成具有規則的圖案以及均勻的臨界尺寸之光 阻劑的成果。隨著回應增加積體電路之水平之需求，而越 形細微的圖案設計規則（舉例而言，〇·25μιη、〇·18μιη、以 及0·15μιη)，此一問題變的更加嚴重。因此，該傳統之加 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) f ί 訂----- .·線丨 473873 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（3 ) 熱裝置對於增加產率而言是一種障礙。 發明概述 有鑑於前文所述，本發明之第一目的係提供一種方法及 裝置，用以均勻的加熱一物件，諸如一晶圓。 本發明疋另一目的在於提供一種方法及裝置，用以均勻 的加熱一晶圓，以避免對該晶圓以及對成形於該晶圓上之 光阻薄膜之熱衝擊的作用，或至少將該作用減至最小。 —本發明之再另一目的在於提供一種方法及裝置，用以均 勻的烘乾一晶圓上之光阻薄膜，以避免熱衝擊的作用，或 至少將眾作用減至最小，如此以減少其所導致之臨界尺寸 的變化。 根據本發明之一觀點，在用以均勻加熱一物件之方法 =，係將熱量供給予一第一固體熱傳介質。該熱量係由該 第固體熱傳介質傳送至一流體熱傳介質，其被間隔以進 入父互連接的多個蒸發腔中，每個腔中皆含有液體。該熱 量使1¾個別的多個蒸發腔中該液體蒸發爲多個蒸汽部份， 且孩多個的蒸汽部份會以平行的方式向上的方向，導向至 該物件。该蒸汽部份與一第二固體熱傳介質相接觸，用以 加熱孩第二固體熱傳介質，藉此將該熱量傳遞至該第二固 體熱傳介質。該第二固體熱傳介質與該物件於熱量上相接 觸，以便將該熱量由該第二固體熱傳介質傳遞至該物件。 根據本發明之另一觀點，在用以烘乾一晶圓上冬一光阻 薄膜之方法中，一光阻劑溶液係塗覆於一晶圓上用以形成 孩光阻薄膜。在該光阻薄膜於一光線中曝光之後，該晶圓 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21G x 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

473873 A7 --—____ B7 五、發明說明（-6 ) 係傳送至一熱板上。於該熱板中，係將熱量供給予一第一 固體熱傳介質。該熱量係由該第一固體熱傳介質傳遞至一 泥體熱傳介質，其被間隔以進入交互連接的多個蒸發腔 中’每個腔中皆含有液體。該熱量使該個別的多個蒸發腔 中孩液體备發爲多個蒸汽部份，且該多個的蒸汽部份會以 I订的方式向上的方向，導向至該晶圓。該蒸汽部份與一 罘二固體熱傳介質相接觸，用以加熱該第二固體熱傳介 質，藉此將該熱量傳遞至該第二固體熱傳介質。該第二固 體熱傳介質與該物件於熱量上相接觸，以便將該熱量由該 第二固體熱傳介質傳遞至該晶圓。 根據本發明之另一觀點，用以加熱一晶圓之該前述的方 法，可用以形成一光阻圖案。於光阻劑溶液塗覆於一晶圓 以形成光阻薄膜之後，該光阻薄膜係於光線中，諸如深紫 外線光線中曝光。該曝光之光阻薄膜會顯像以形成一第一 光阻圖案，具有一第一尺寸之第一開口。該晶圓係爲該前 述之加熱方法加熱至一預定溫度，如此以使該第一光阻圖 案再流動，以形成一第二光阻圖案，具有一第二尺寸之第 二開口，該第二尺寸係小於該第一尺寸。 根據本發明之又另一觀點，用以加熱一物件之一裝置包 括一第一固體熱傳介質以及一流體熱傳介質流，熱量上與 該第一固體熱傳介質相聯結，其定位於交互連揍之多個蒸 發腔中。該裝置進一步包括一第二固體熱傳介質，熱量上 與該泥體熱傳介質相聯結，用以與該物件間產生熱接觸。 該多個的蒸發腔延伸於該第一及第二固體熱傳介質間之一 -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） f睛先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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五、 發明說明（ 共同平面中。 括 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 之又另一觀點’用以加熱，之-裝置包 件、第二二=體熱傳介質熱量上聯結該加熱構 -上；表Γ 聯結該下部固體熱傳介質之 面且L旦？、以及一第二固體熱傳介質具有-晶圓固定表 結至與該晶圓固定表面相對之該第-固體教 二：夕裝置進一步包括一流體熱傳介質，由安置於該 定。及力-固體熱傳介質間之多個交互連接之蒸發腔所界 附圖之概略說明 本發明上述之目的及其他的優點，將藉由實施例以及參 考附圖的詳細説明，而能夠更加清楚的顯示，其中： 圖1係一傳統烘乾單元之晶圓加熱裝置之_示意橫剖面視 圖； 圖2係該傳統晶圓加熱裝置之該熱源之_正視圖； 圖3係該傳統晶圓加熱裝置之該熱源之一放大視圖； 圖4係一晶圓表面爲該傳統晶圓加熱裝置所加熱之一溫度 分佈圖； & 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖5係烏一圖形顯示一晶圓上之不同區域的溫度對應時間 的變化，同時，該晶圓係爲該傳統晶圓加熱裝置所加熱； 圖6顯示該傳統晶圓加熱裝置所加熱之一晶圓之該表面溫 度所測量的位置，用以產生圖5所示之溫度分佈圖； 圖7係根據本發明之該晶圓加熱裝置之一第一實施例之侧 面示意圖； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 473873 A7 B7 五、發明說明（ -8 8係根豕本發明之該晶圓加熱裝置之該熱源之橫剖面示 意圖； 圖9係該熱源之邵分放大視圖； 圖1 〇係根據本發明之該晶圓加熱裝置之一第二實施例之 側面示意圖； ' 、圖1_1 A係冑-格子框架之透視示意目，該格子框架可用 於根據本發明之該晶圓加熱裝置之該第：實施例中； 圖11B係爲該格子框架的另一種型式之透視示意圖，該 格子框1適用於根據本發明之該晶圓加熱裝置之該第二實 施例中； 、 圖1 2係根據本發明之兮曰圓 笼月夂d阳圓加熱裝置炙一第三實施例之 側面示意圖； 圖13係根據本發明〈該晶圓加熱裝置之 侧面示意圖； s κ 圖1 4係根據本發明之該 晶圓加熱裝置之一第五實施例之 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 橫剖面示意圖；可：於I:太固體加熱介質之下部視圖，該固體加熱介質 發明之該晶圓加熱裝置之該第五 圖I6係根據本發明之_ Θ圓★勃费英、橫剖面示意圖； 加熱裝第六實施例又、圖17係根據本發明之該晶圓加熱裝置 部份橫剖面視圖； 之一第七實施例之 圖1 8係一冠狀本體係根據本發明之該’㈣狀本體可用於 阳囡加熱裝置之該第七實施例中； -----------------------^---------.線 C請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -11 473873 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 一9 、圖19係爲根據本發明之該晶圓加熱裝置所加熱之 之表面溫度分佈圖； 圖20係爲根據本發明之該晶圓加熱裝置所加熱之另1 圓之表面溫度分钸圖； " 、圖21係爲-圖形’顯示爲根據本發明之該晶圓加熱裝置 所加熱t 一晶圓，其不同區域之溫度隨著時間的變化 形； 月 圖22係一透視示意圖，顯示根據本發明之該晶圓加熱 置之一第八實施例； # ' 圖2 3爲圖2 2所示之該晶圓加熱裝置沿著剖面線E _ £，之剖 面視圖； 圖24爲圖23中區域F之放大視圖； 圖2 5係该主熱傳本體之一實施例之該内側隔間壁之佈局 之一剖面平面視圖； 圖2 6係該主熱傳本體之另一實施例之該内侧隔間壁之佈 局之一剖面平面視圖； 圖2 7該下部固體熱傳介質之底侧透視圖； 圖28爲一傳統熱傳介質之剖面視圖，一熱源座係加裝於 其下，且包括等溫線圖形用以顯示溫度的分佈； 圖2 9爲根據本發明之一實施例之熱傳介質之剖面視圖， 一熱源座係加裝於其下，且包括等溫線圖形用以顯示溫度 的分佈； 圖3 0爲根據本發明之另一實施例之熱傳介質之剖面視 圖’ 一熱源座係加裝於其下，且包括等溫線圖形用以顯示 晶圓 r清先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

JaT·. ··線· -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（―10) 溫度的分佈； 圖31爲一圖圖形，顯示圖28至3〇所示之該主熱傳本體之 頂部表面溫度； 圖32 A至3 2〇係剖面視圖，顯示根據本發明之一實施 J利用本發明之該加熱裝置，以形成一光阻圖案之一種 方法； 圖33係爲一等溫線圖形，顯示藉由使用圖25所示之該主 熱傳本體所加熱之一晶圓之該表面溫度的分佈； 圖34係爲一等溫線圖形，顯示藉由使用圖26所示之該主 熱傳本體所加熱之一晶圓之該表面溫度的分佈； 圖35係爲第一開口之臨界尺寸（critical dimension ; CD) 分佈圖，該第一開口係利用圖2 2及2 6之該主熱傳介質進行 後烘之該曝光光阻薄膜，經顯像以後所獲得； 圖36係爲該第二開口之臨界尺寸（criticai dimension ; CD) 分佈圖，該第.二開口係藉由使用圖1及2之該主熱傳介質所 獲得；以及 圖37係爲該第二開口之臨界尺寸（critical dimension ; CD) 分佈圖，該第二開口係藉由使用圖22及2 6之該主熱傳介質 所獲得。 較佳實施例之詳細説明 本發明之較佳實施例現將詳細説明如下。 首先參考圖7，根據本發明第一實施例之該晶圓加熱裝置 包括一固體熱傳介質10，其以直接接觸的方式支撑一晶圓 100、一熱源2 〇、以及一流體熱傳介質3 0 ’其置放於該固 -13 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮） I-----------I I . I I-----訂·--II---1. 丨 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^_I_____ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 473873 Α7 Β7 發明說明r1) 體介質1 0與該熱源2 0之間。該流體介質3 0之狀態可藉由 該熱源2 0加熱該介質，以及使該介質冷卻，而於蒸汽及液 體狀態之間變換。於此，於該固體熱傳介質1 〇及該熱源2 0 上之箭頭標示出熱量的移動方向，且該流體熱傳介質3 0上 之箭頭標示出該流體介質的移動方向。與該固體熱傳介質 10相鄰之部份的該流體熱傳介質30係處於蒸汽狀態，且與 該熱源2 0相鄰之部份的該流體熱傳介質3 0係處於液體狀 態。該流體熱傳介質3 0由該熱源2 0吸收熱量，且向該固體 熱傳介質1 0移動，同時被蒸發。當該流體熱傳介質3 0之蒸 汽接觸該固體熱傳介質10時，其將熱量傳送至該固體熱傳 介質10。該熱量的傳送使該蒸汽冷卻，造成冷凝，藉此所 產生的液體會向該熱源20移動。當該流體熱傳介質30之相 變化連續發生的期間，藉由該流體熱傳介質3 0由該該熱源 20吸收熱量，以及將熱量傳送至該固體介質1〇便爲一種連 續的循環。該流體熱傳介質的相變化係取決於該流體介質 之臨界溫度與壓力。 根據本發明該熱傳的循環係發生於一封閉的空間内，且 與該傳統加熱裝置所產生之熱傳循環相比係非常快速的。 本發明之該流體介質將該熱量快速且平均的傳送至該該/固 體熱傳介質10之表面，於是該熱量可均勻的傳送至該固體 介質10所支撑之該晶圓100上。因此，該晶圓100之表面可 藉由平均分佈通過該固體熱傳介質10之熱量，快速且均勻 的所加熱。 如圖8及9所示，該熱源2 0包括一加熱器203包含一電熱 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------—---------------.線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 473873 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明Γ2) 線圈、以及上部及下部加熱器座201及202，其容納該加熱 器203。更精確而言，該加熱器2〇3係容納於一凹槽2〇4 中，該凹槽成形於該上部加熱器座2〇1之下部表面中，或 於該下部加熱器座202之上部表面中。 根據本發明之一第二實施例，容納該流體熱傳介質3〇之 該二間可間隔爲多個區域，如圖1 〇所示。 現參考圖10，多個的隔間301係裝於該固體熱傳介質10 與邊熱源2 0之間。故而，於該區域中所存在之該流體熱傳 介I 3 0會爲該多個的隔間3 〇 1所間隔，且相變化會發生於 該多個的隔間301所劃定之獨立空間内。 该隔間301可構成一格子框架302，具有一矩形或或蜂巢 狀之單元’如圖11Α及11Β所示。最好，該格子框架302之 設計’能夠使該單元對該流體熱傳介質3〇之作用如同毛細 管。 參考圖1 2，根據本發明之第三實施例，具有不連續部份 之一財熱的多孔本體303係提供於該該格子框架302之該單 元中’且與該熱源20相接觸。該流體熱傳介質30因此填滿 該多孔本體303之孔穴。因此容納於該耐熱之多孔本體3〇3 之孔穴内之該流體熱傳介質3 〇，將被快速的加熱及蒸發。 又，該孔穴之作用如同毛細管，其可促進該流體熱傳介質 3 0的流動性.。 再者’如圖1 3所示，本發明一第四實施例之該_熱之多 孔本體303係爲一單一件之本體，置放於該該固體熱傳介 質1 0與該熱源2 0之間。於此情況下，該耐熱之多孔本體 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂----------線丨

雇 MM W·· MB ΜΜ MM I -1 n n I If n n ϋ -ϋ n - 473873 A7 B7 五、發明說明r13) 303緊密的附著於該熱源2 〇及該固體熱傳介質〗〇兩者之内 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 部表面上，或者附著於該熱源2〇或該固體熱傳介質中任 一者之内部表面上。 圖1 4及1 5顯τι：根據本發明之該加熱裝置之第五實施例。 於此實施例中，該固體熱傳介質1〇附著於該熱源2〇上，且 容納該泥體熱傳介質3 0之一凹槽1〇 i，成形於該該固體熱 傳介質1 0及該熱源2 0間之介面中。 尤其，該凹槽101係成形於該固體熱傳介質1〇之底部表 面中’但於某些情況中亦可成形於該熱源2〇之表面中。該 凹槽101與該該固體熱傳介質1〇該熱源2〇間之介面上形成 一封閉的迴圈，該流體熱傳介質3 〇循環通過其中。該凹槽 101之末端l〇la係於該固體熱傳介質1 〇或該熱源2〇之側面 表面上開啓，如此使該流體熱傳介質3〇能夠放置於該凹槽 101中。一柱塞10a能夠封閉該凹槽1(Π之開口末端1〇la。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於此結構中，當該流體熱傳介質30沿該凹槽1〇1循環 時，該流體熱傳介質30的相狀態，如前所述會由於吸收熱 量與傳遞熱量而改變。於該流體熱傳介質3〇之該迴圈的其 餘部份上，該固體熱傳介質10與該熱源2〇將直接相互接 觸。故而’經由該固體熱傳介質1 〇與該熱源2〇的接鱗部 份，熱量亦會由該熱源2 0傳送至該固體熱傳介質i 〇。 然而，經由該流體介質3 0於該凹槽1〇 1中循環之熱傳， 與經由該固體介質1 0及該熱源2 0接觸部份之直接熱傳相 較，會產生較快的速率。 另一方面’該凹槽101可具有與單一封閉迴圈不同的外 -16 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 以873 A7

五、發明說明（―14 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 >。亦即’多個的凹槽101可成形於該固體熱傳介質10之 下部表面中’或於該熱源20之該表面中。該多個的凹槽 1〇1可於橫過該該固體熱傳介質10及該熱源20間之介面的 規則區間内佈局。該獨立的凹槽形成分離的封閉空間，該 成體熱傳介質3 0可於其中改變相狀態。 圖1 6顯示本發明之一第六實施例，如前所述其中該凹槽 1形成夕個獨义的空間。現參考圖i 6，多個的凹槽^係 成形於該熱源20之上部表面中。相互隔離該凹槽1〇1之壁 具有二角形的外形。每個三角形之壁104之頂點與該固 to熱傳；丨I 1 0之下郅表面相接觸。如此該壁i 〇4及該固體 熱傳介質10間最小的接觸，使得由前者至後者具有最小的 熱傳。 圖17顯π顯示本發明之一第七實施例，其中一冠狀（管狀） 本體102延伸於該凹槽1〇1中。該流體熱傳介質係包含於該 該冠狀本體102中。於此結構中，該凹槽1〇1延伸於該固體 熱傳介質10及該熱源20間之介面中之一封閉之迴圈内。 參考圖18，該冠狀本體102包括鰭片1〇3，其與該流體熱 傳介質30相接觸，以促進該流體熱傳介質3〇之相變化。該 鰭片103以該流體熱傳介質3 〇沿著該冠狀本體1〇2之移動方 向軸向的延伸。於該鰭片103之替代者中，可以預定厚度 之夕孔層可成形於該冠狀本體1〇2之内壁上。 根據本發明如前所述，該流體熱傳介質必須於一溫度預 定範圍内其相狀態可於蒸汽及液體間變換，該溫度預定範 圍之目標係用以於一半導體製造過程中，例如於該照相製 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I — I-------------------------,·^ I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _ 473873 A7 五、發明說明Γ15) 版k秸中，加熱一晶圓。當考量一晶圓所需加熱之該目標 溫度爲200。(：至300。(：之間時，該流體熱傳介質可爲，但非 用以限制，水、乙醇、甲醇、丙酮、氨、或Fre〇n。 尤其，於本發明之不同實施例中選择所使用的液體，係 主要取決於物件所需加熱之該溫度範圍。雖然本發明並不 如此加以限制，但下表中舉例顯示不同液體，可於該標定 之溫度範圍中使用。 -273。(：至-120。。 -120X：至 470°C 450〇C 至 2700〇C — 氦 水 絶 氬 乙醇 鈉 氮 曱醇 鋰 丙酮 氨 一一............... Freon 同樣的，對於該固體熱傳介質的選擇將主要取決於所使 用之該液體。雖然本發明並不如此加以限制，但下表中舉 例顯系該標定流體之建議及不建議之材料。 訂---------·_1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 建議 μ—___不建議 鋁、碳鋼、 不銹鋼、鎳 銅 1 ------------ 一一^酮 鋁、銅、 不銹鋼、氧化矽 一^?醇 銅、不鐵鋼、 鎳、氧化矽 鋁 -18- 297公餐） 應規格(210: 473873 A7 B7 -16 五、發明說明（） 水 銅、347不銹鋼、 鋁、不銹鋼、 鎳、碳鋼鋁、 英高鎳(Inconel)、 氧化矽 Thermex 銅、氧化矽、 不銹鋼 表面溫度分佈 圖1 9及2 0係等溫線圖，顯示根據本發明之一實施例之該 加熱裝置所加熱之一晶圓上之表面溫度的分佈。如同這些 圖形中所不該等溫線係ί哀狀的’該晶圓之中心具有取南 的溫度，且該溫度以一種均勻的型式，由該晶圓之中心開 始，移向該晶圓之周邊逐漸減少。其中亦清楚的顯示出圖 2 0中所示之該等溫線分佈，較圖1 9中所示者佳。 於圖19之等溫線圖中，該最高及最低之溫度差異爲0.73 °C，該加粗之等溫線標示155.63 °C之溫度，該晶圓中心之 溫度爲156.00°C，且該晶圓周邊之最低溫度爲155.26°C。 於圖20之等溫線圖中，該最高及最低之溫度差異爲0.72 °C，該加粗之等溫線標示155.63 °C之溫度，該晶圓中心之 溫度爲155.96°C，且該晶圓周邊之最低溫度爲155.32°C。 如圖1 9及2 0所示，晶圓之溫度於該晶圓之表面上具有平 坦的分佈，且尤其，0.73 °C及0.72 °C之該最高及最低溫度 的偏差，係非常良好的結果，且藉由該傳統的晶圓加熱裝 置並不能獲得同樣的結果。 圖2 1係一顯示溫度-時間的變化之圖形，該圖形係於根據 本發明一實施例之該加熱裝置加熱之一晶圓時，由多個測 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) k. ---f I--訂--------.* - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 473873 A7 五、發明說明（ 量點上所獲得。如圖2 1所示， ^ ^ 於開如加熱又後，該溫度迅 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 速^加，且熱震動’亦即’隨時間過程的溫度變化，係 平緩的。尤其，當使用該傳統之加熱裝㈣，所產生的溫 度心 <,,千於實仃本發明疋實施例時，並不會發生。於 該晶圓上此種微小的溫度變化，以及該小的熱震動，顯示 出僅非常微弱的熱衝擊會作用於該晶圓，以及該晶圓上所 成形之該光阻薄膜上。 如前所述根據本發明之該實施例，會以十分微小的溫度 差異穩足的將一晶圓加熱，將大量的減少該晶圓以及該晶 圓上所成形之該光阻薄膜上之熱衝擊的強度，尤其，該晶 圓可以規則且均勻的溫度分佈加熱。故而，本發明能夠使 用更加細微的圖案，甚至當該設計準則中該臨界尺寸爲 0·25μιη、〇·18μπι、或〇·15μιη時，亦能成功的成形，而增加 電路的積體程度，因此大大的增加生產率。 圖2 2係一透視示意圖，顯示根據本發明用以加熱一晶圓 之裝置之第八實施例。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^ ^ s t J EA ) - - i· - > / : 參考圖2 2，該熱板500之功能如同一晶圓加熱裝置，包 扣一主熱傳本體510以及一下部固體熱傳介質520，每一者 之結構皆爲一相同尺寸之圓形板，且該尺寸大於欲加熱之 晶圓。該下部固體熱傳介質520係安置於該主熱傳本體510 之下部表面之下。 於該主熱傳本體510之上部表面部份上，形成一圓形且淺 的渠5 12，用以容納一欲加熱之晶圓。又，多個晶圓導桿 5 13係提供於該上部表面部份之周邊區域上。當一晶圓放 -20 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 473873 A7 B7 -18 五、發明說明（） 置於該渠512上時，該晶圓導桿513可引導該晶圓。該渠 512減少導入該晶圓上之周界空氣，藉此降低該周界空氣 之不良影響。 圖2 3係爲熱板500沿著圖2 2所示之剖面線E - E ^之剖面視 圖。圖24爲圖23中區域F之放大視圖。 參考圖2 3，該主熱傳本體5 10包括一第一固體熱傳介質 514以及第二固體熱傳介質516。最好，該介質514及5 16係 一體成形，且具有一圓形板之結構，其大於晶圓之尺寸。 該第一固體熱傳介質5 14係位於該主熱傳本體5 10之下部部 份上，且該第二固體熱傳介質516係位於該主熱傳本體510 之上部部份上。如前文所述，用以容納一晶圓之該渠5 12 係位於第二固體熱傳介質5 16之上部部份上。 如附圖所示，具有環狀外形之一外側側壁518係成形於該 第一固體熱傳介質5 14及該第二固體熱傳介質5 16之外側周 邊上。亦即，該第一固體熱傳介質514及該第二固體熱傳 介質516係藉由該外側側壁518 —體成形。又，一腔515， 其形成一流體熱傳介質，係界定於該第一及第二固體熱傳 介質514及516之間。 該腔5 15係定位於該渠5 12之下，且其外側區域亦具夸一 大致上圓形之輪廓。若該腔515之直徑2r小於該主熱傳本 體510(或第一及第二固體熱傳介質514及516)之直徑2R〇之 大約0.9倍，於烘乾塗覆於一晶圓上之光阻薄膜哼，會發生 不良的熱傳。若該腔515之直徑2r超過該主熱傳本體51〇之 直徑2R〇之0.98倍，則具有該腔515之該主熱傳本體51〇之 -21 - 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) n n K— an n an 訂---------線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 473873 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 — ___ B7_ 19 " ~' - 五、發明說明（） 製造會變得相當困難。因此，該該腔515之直徑2r最好爲 該主熱傳本體510之直徑2RG之大約〇·9至〇·98倍，且更佳者 爲大約0.94至0.98倍。最好，當用以加熱一 8吋晶圓之該主 熱傳本體510具有240mm之直徑2RG時，該腔515之直徑2r 係大約225至235mm，且更佳者爲大約230mm。 於該腔5 15中，具有多個内側隔間壁53〇用以將該腔5 15 區分爲相互連接之多個較小的蒸發腔515a、515b、515c等 等’藉此’多個的蒸汽部份係以平行的方式由該第一固體 熱傳介質514導向至該第二固體熱傳介質516。 如圖24所示，一液體540係放置於該腔515中。形成該腔 5 15之每個該蒸發腔515&、515b、5 15c等等，於其上部部 份具有一彎曲的橫剖面外形。該液體540在接收來自該第 一固體介質514之熱量後蒸發。該蒸發後的液體，亦即蒸 汽542，於該蒸發腔515a、515b、515c等等中被平行的導 向該第二固體熱傳介質5 16。於每個該腔之頂部，該蒸汽 542會與該第二固體熱傳介質516相接觸，進而部份冷凝爲 液體狀態，同時將該蒸汽542之潛熱傳送至該第二固體熱 傳介質5 16。該冷凝之液體544沿著該内侧隔間壁530之内 側表面（該彎曲的頂板及側壁）上所形成之路徑，返回該第 一固體熱傳介質514。 由該第一固體熱傳介質514至該第二固體熱傳介質516之 熱傳係連續進行的，同時該液體540蒸發且該蒸汽542冷 凝’藉此均勻的將熱量由該第一固體熱傳介質514傳送至 該第二固體熱傳介質516。 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------ ----------^--------- 霍 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 473873 A7 ____ B7 五、發明說明（） 如前所述，該腔5 15藉由多個内側隔間壁53〇，區分爲多 個較小的条發腔515a、5 15b、5 15c等等，用以將該蒸汽542 平行的導向該第二固體熱傳介質516。 當該液體540所佔據的體積小於該腔5 15之體積的大約 1 5 %時’該矣汽的產生可能會有所不足。另一方面而言， 當該瘃體540所佔據的體積超過該腔5 15之體積的大約2 5 0/〇 時，該液體與該產生蒸汽的混合會因由該液體54〇至該第 二固體熱傳介質5 16間過短的距離，故造成不均勻的熱 傳，而亦有不足之處。因此，該液體54〇所佔據的體積最 好爲該腔5 15之體積的大約1 5 %至2 5 %，但最佳者爲 2 0%。 作爲一液體介質，於本發明中最好使用過氟氯碳化物型 式的惰性溶劑。該過氟氯碳化物型式的惰性溶劑舉例而言 包括 FC-72、FC-40、FC-43、FC-70(3M Korea Co. Ltd. 所製造之商品名）等等。於這些溶劑之中，最好的溶劑係具 有高於該標的溫度外加100 °C的臨界溫度（於一大氣壓下）。 舉例而言’ F C - 4 0溶劑具有155 °C的沸點，以及270 °C的臨 界點。 該主熱傳本體500之厚度係大約1〇至i2mm，最好，爲 11mm。當該主熱傳本體5〇〇之厚度爲iimm時，爲該内側 隔間壁530所界定之該蒸發腔515a、515b、515c等等，具有 一寬度W爲5至7 mm，最好爲6 mm，以及一高度Η爲5至6 mm ’最好爲5.5mm。 因爲該蒸發腔515a、515b、515c等等的存在，故該第一 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^--------^----------線 — 473873 A7 B7 五、發明說明（d) 固體熱傳介質514的厚度可於2至4 mm的範圍内變動，且該 第二固體熱傳介質516之厚度可於1至2mm的範圍内變動， 最好於一渠512上爲l.5mm。又，該内側隔間壁530之厚度 W p可於大約2至3 m m的範園内變動。 於此實施例中，該第一及第二固體熱傳介質514及516之 厚度並不爲前文所限制，只要該主熱傳本體51()能夠製即 可。該隔離翌間515的高度最好爲該主熱傳本體51〇之厚度 T的〇·4至0.6倍。 圖2 5係該主熱傳本體5 1 〇之一實施例之剖面平面視圖， 尤其顯示該内側隔間壁530之佈局。 參考圖2 5，該腔5 15之水平面積係環狀的，如同爲該外 側側壁5 18所界定。又，多個的内側隔間壁53〇係位於該腔 515中，如此以於徑向上及螺旋上（或環形上）將該腔515區 分爲多個蒸發腔515a、515b、515c等等。 尤其’該内側隔間壁5 3 0係先於該腔5 15中，以螺旋的結 構成形。然後，該内側隔間壁530在徑向方向上截斷，如 此以形成五個徑向混合路徑，由該主熱傳本體5 1〇之中心 至周邊。因此’如圖2 5所示，每個螺旋線被區分爲五個經 向的扇形部份，其每個皆具有大約7 2度的角度Θ !。 參照數字505用以標示螺紋孔，其可提供以將該主熱傳本 體5 10連結至該下部固體熱傳介質520。 圖2 6係該主熱傳本體5 10之另一實施例之剖面平面視 圖，尤其顯示該内侧隔間壁530之另一佈局。 參考圖2 6，該内侧隔間壁530如同心圓一般配置，且與 -24· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） (清先閱璜背面之法意事項再填寫本頁) ^ ^-------------線 — 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 473873 A7 B7 - 22 五、發明說明（) 圖2 5中所示之實施例相較，於該腔5 15中提供更高的稠密 度。亦即，於此實施例中，該蒸發腔S15a、51%、；515c等 等的每個圓係區分爲二十四個徑向的扇形部扮，每個皆具 有大約1 5度的角度Θ 2。 更精確而言，該腔5 15於環形方向上係區分爲多個同心的 圓形形狀的蒸發腔515ca、515cb、515cc等等。再者，每個 該圓形形狀之蒸發腔515ca、515cb、515cc進一步於徑向方 向上區分爲多個圓弧形狀的蒸發腔5i5Cal、515ca2、…、 515cbl、515cb2、...、515ccl、515cc2、· · ·等等。 圖2 7係該下邵固體熱傳介質520之一底部透視視圖。如 圖所示，一螺旋狀凹槽522係於該下部固體熱傳介質之下 部表面上成形。於該螺旋狀凹槽522中，具有一加熱器 524，諸如一加熱線圈。該加熱器524連接至一電源（未顯 示）。當電流作用於該加熱器524時，會產生熱量而首先將 該下部固體熱傳介質520加熱。 於該主熱傳本體510之周邊區域，由於與周界空氣相接 觸，故會發生較大量的熱損失。因此，於本發明之一較佳 實施例中，於該下部固體熱傳介質52〇之底部表面之外側 周邊區域（此處該半徑r係大於大約〇 75 r〇，且其中r〇係 該主熱傳本體510之半徑）上之該間距p〇，係較中央部份上 之該間距Ρσ小。此種結構係用以補償該周邊區域上之熱掼 失。根據本發明人之經驗，該外側周邊區域之該間距ρ〇最 好爲該中央部份之該間距pc的〇 1至〇 5倍。 在下文中，將詳細説明一晶圓之該加熱機構。 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) k--------訂--------.·線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 473873 A7 B7 五、發明說明Γ ) 首先，電流係供給予該加熱器524，其位於該下部固體熱 傳介質520之底部表面上之該螺旋狀凹槽522中，用以藉此 產生熱量。該熱量係傳送至該下部固體熱傳介質520，其 與該第一固體熱傳介質514相接觸。 然後，該熱量由該下部固體熱傳介質520傳送至該第一固 體熱傳介質514。 於該第一固體熱傳介質5 14上，具有一腔515，其包含有 液體540、一外側側壁5 18、以及多個内側隔間壁530。 由該第一固體熱傳介質5 14，藉由通過該外侧側壁5 18以 及該内側隔間壁530的傳導，該熱量可傳送至該第二固體 介質5 16上。然而，此種熱量的傳導，當與經由包含於該 腔5 15中之該液體540的熱傳相比，係非常小的。 亦即，該第一固體熱傳介質5 14的大部分熱量係用以加熱 該液體540，藉此將該液體540蒸發爲蒸汽。該蒸汽以向上 的方向平形的導向至該第二固體熱傳介質516，藉此將該 熱量傳送至該第二固體熱傳介質516，其具有該渠5 12用以 容納一晶圓。 參考圖2 5及2 6，形成該内側隔間壁530，以便具有圓弧 狀之外形。該内側隔間壁530於徑向及環狀（或螺旋）的兩>個 方向上，將該腔515區分爲多個蒸發腔515a、515b、515c等 等。因此，當該蒸汽以向上的方向移動時，該於該蒸發腔 5 15a、5 15b、5 15c等等中之該蒸汽，部份的與來自相鄰蒸 發腔之蒸汽混合，因此有助於均勻的溫度分佈，且藉此均 勻的將該熱量傳送至該第二固體熱傳介質516。 -26 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱) ------------- --------t---------線 — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 473873 A7 B7 -24 五、發明說明（） 又，每個該蒸發腔515a、515b、51:5c等等具有一上部表 面，其於橫剖面上係彎曲的（或圓形的）。當該内側隔間壁 530導向的每個蒸汽部份，到達該蒸發腔515a、515b、515c 等等之上部表面，且與該第二固體熱傳介質516相接觸 時，該蒸汽部份冷凝爲液體，以將潛熱傳送至該第二固體 熱傳介質5 16，藉此將該第二固體熱傳介質5 16加熱。然 後，該冷凝之液體544返回至該第一固體熱傳介質514上， 且由該第一固體熱傳介質5 14接收熱量。 於此期間，未冷凝之蒸汽，僅單純的冷卻，亦循環向該 第一固體熱傳介質5 14。然後，該返回之蒸汽接觸該第一 固體熱傳介質5 14，以便再次吸收熱量，且向上導向至該 第二固體熱傳介質5 16。亦即，亦藉由對流進行熱傳。 如圖2 5及2 6所示，該蒸汽之混合路徑係由該中心至該周 邊且以環狀之方向，以徑向的圖樣成形。因爲於該徑向方 向上該蒸汽的方向混合，係由該主熱傳本體510之該中心 向外至該周邊，所以於該主熱傳本體5 10之中心部份與該 主熱傳本體5 10之周邊部份的蒸汽間之溫度差異可大量的 減低。 如前所述，該第二固體熱傳介質516係經由該蒸發腔接收 來自該第一固體熱傳介質5 14之熱量。該因此而被加熱之 固體熱傳介質516係與一晶圓相接觸，該晶圓係定位於該 渠5 12中。如此，該熱量係由該均勻加熱的固體熱傳介質 516傳送至該晶圓，以便均勻的將該晶圓加熱至預定之溫 度。 -27- 本紙張尺度適用中國g標準（CNS)A4規& (21() x 297公爱） _______________ W--------^--------I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 473873 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 __B7______ 五、發明說明（_25) 圖2 8至3 0係該熱傳介質之剖面視圖，一熱源座係加裝於 其下，且特別以等溫線圖形以顯示顯示溫度的分佈。 圖2 8顯示如圖1及2所示之一傳統熱傳介質。如圖2 8所 示，該所觀察之最高溫度爲152.447 °C，且該最低溫度爲 151.566。。。 圖2—9顯示本發明之一實施例，其中該腔係成形於該渠之 下，且該加熱線圈安置於一凹槽中，該凹槽具有規則的間 距。如此圖所示，該所觀察之最高溫度爲152.769X，且該 最低溫度爲151.259°C。 圖30顯示本發明之另一實施例，其中所形成之該腔具有 一直徑，等於該主熱傳本體直徑之大約0.96倍，且加熱線 圈安置於一凹槽中，其中位於周邊區域上該凹槽之間距係 較位於中心區域上該凹槽之間距短。如此圖所示，該所觀 察之最高溫度爲152.765°C，且該最低溫度爲151.492X：。 如這些圖中所示，圖30中之該熱板之溫度分佈係最均句 的’圖29之該熱板次之，且圖28之該熱板再次之。 圖3 1係爲一圖形，顯示圖28至3 0之該主熱傳本體之頂部 表面溫度的分佈。於圖3 1中，該三角形所交互連接的線條 係得自於圖28之該主熱傳本體。該圓形所交互連接的線條 係得自於圖29之該主熱傳本體。該矩形所交互連接的線條 係得自於圖30之該主熱傳本體。 如圖3 1中所示，於本發明中可於該主熱傳本體之該頂部 表面上獲得更均勻之溫度分佈。又，於周邊區域中藉由择 加以及藉由減少該加熱構件之間距，該頂部表面之溫度= 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 ---------------,於--------^-------I .1 ^ . (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -28 - 473873 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（ 佈可以進一步改善。 光阻圖案之成形 圖32A至32D係邵份剖面視圖，顯示一方法用以根據本 發明之一實施例，利用t述之加熱裝置，以形成_光=圖 案。 參考圖32A，包含n〇v〇lak樹脂之一正片型式之光阻劑組 成物，係利用旋塗塗覆器，塗覆於一矽晶圓61〇上，以形 成一光阻薄膜612。然後，該光阻薄膜612利用一傳統之熱 板於90- 120°C下軟烘60秒。該光阻薄膜612之厚度係爲〇 8 至 〇·9μηι。 參考圖32Β，該光阻薄膜612係藉由一步進器及一光遮罩 (未顯示）選擇性的曝光於深紫外線光線614中。其後，該曝 光之光阻薄膜612係利用根據本發明之一加熱方法，以及 圖22及26中所示包括一主熱傳本體51〇之一熱板，進行後 烘。於140 C至15CTC的溫度下，保持3〇至9〇秒，以完成該 後烘。 參考圖3 2 C，該曝光之光阻薄膜612係利用一顯像器顯像 分鐘’然後以水清洗大約3 〇秒，且之後乾燥以去除該光 阻薄膜的曝光部份。便形成一第一光阻圖案612a，具有,,第 一尺寸之開口邵份616，以暴露該石夕晶圓61〇的一部份。 參考圖32D，該第一光阻圖案6123係被加熱至大約140至 大約160°C的溫度大約一至三分鐘。於此時期，亦使用根據 本發明之一加熱方法，以及圖22及26中所示包括一主熱傳 本體510之一熱板。然後，該第一光阻圖案612a係再流 29- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---；---------- ^----K----^---------· «^ ’ C請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 473873 A7 —__B7__________ 五、發明說明（―27 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 動，以形成最終之光阻圖案612b (如同點線所示），具有一 第二尺寸之第二開口部份616a，其係小於該第^光阻圖案 612a之該第一開口的尺寸。 晶圓表面溫度的測量 圖3 3係一等溫線圖形，顯示一晶圓之表面溫度的分佈， 該晶圓係藉由使用圖2 5中所示之該主熱傳本體所加熱。於 圖3 3中，兩相鄰之等溫線間溫度的差異爲〇 〇4。於此圖 形中’該最高溫度係155.02 °C位於該晶圓之中心部份，該 最低溫度係153.91 °C位於該晶圓之周邊區域。該溫度的範 圍（該最高溫度於該最低溫度間之差異）爲0.97 X：。該平均 溫度由一加粗之等溫線所標示，係爲154.65 T：，且該表面 溫度之標準差爲〇 31°C。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖3 4係一等溫線圖形，顯示一晶圓之表面溫度的分佈， 該晶圓係藉由使用圖2 6中所示之該主熱傳本體所加熱。於 圖3 4中，兩相鄰之等溫線間溫度的差異爲〇 〇3 。於此圖 形中，該最高溫度係137.97 °C位於該晶圓之中心部份，該 最低溫度係13 7.42 °C位於該晶圓之周邊區域。該溫度的範 圍（該最高溫度於該最低溫度間之差異）爲〇.55。(：。該平均 溫度由一加粗之等溫線所標示，係爲137 68 ，且該表面 溫度乏標準差爲0.15。(：。 由藉由比較圖33及3 4可得知，當該腔515如圖26—般， 於徑向方向上以該内侧隔間壁更加稠密的分隔後，將可獲 得更加均勻的溫度分佈。根據許多實驗的結果，可以決定 該蒸發腔515a、515b、515c等等係被徑向的區分爲十八或 -30- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 473873 A7 ^------- 五、發明說明（28) 二十六個徑向的扇形部份，其每個具有10至20度的角度， 而最佳者爲1 5度，該溫度範圍係小於0.6 °C，且因此獲得 更加均勻的溫度分佈。 於光阻圖案後曝光烘之後該臨界尺寸的測量 再參考圖32A，一光阻劑溶液係塗覆於一晶圓610上，以 形成一光阻層612，且該藉此獲得之光阻層612係預烘至 ll〇°C的溫度大約60秒。 然後，如圖3 2B所示，該光阻層612係於深紫外光射線 614中曝光。於此時期，使用一具有圖案之遮罩，以形成 一 135nm之接觸孔。對該曝光之光阻層612進行後烘。於此 時期，使用一熱板，該熱板係如圖2 2及2 6中所示，包括一 主熱傳本體510。對於該主熱傳本體510的製造而言，該第 一及第二固體熱傳介質5 14及5 16 '該外側侧壁5 18、以及 該内側隔間壁530係使用鋁合金製造。同樣的對該液體540 而T ’係選定FC - 4 0 (3M Korea LTD所販售之商品名），其 分別具有大約155 °C及270 °C的沸點及臨界溫度。當該主熱 傳本體510 ’成形之後，該腔515係抽氣至1〇7T〇n：，然後該 腔515體積之大約20%填充該液體54〇。之後密封該腔 515。 其後，如圖32C所示，該曝光之光阻層612係顯像，以形 成一第一光阻圖案612a，具有一第一開口部份616。 圖3 5係該曝光之光阻薄膜顯像之後所獲得之一第一開口 之臨界尺寸（CD)分佈圖，該曝光之光阻薄膜係使用如圖 22及26中所示之該主熱傳介質進行後烘。 -31 - 表紙張尺度適用中闕家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐)------ --I--------— I - ! I I -----訂---------·1 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 473873 A7 B7 五、發明說明（―9) 當使用根據本發明該熱板時，該最大及最小之C D分別爲 140nm及129nm。又，該平均CD爲135nm，且該尺度範圍 僅爲llnm。當可接受的尺度範圍設定於12〇至15〇ηιη時， 所有測量的接觸孔所具有之尺寸，皆位於可接受之尺度範 圍内。 於光阻圖案再流動後該光阻圖案之臨界尺寸的測量 又再參考圖32A，一光阻劑溶液係塗覆於一晶圓61〇上， 以形成一光阻層612，且該藉此獲得之光阻層612係預烘至 110 C的溫度大約6 0秒。 然後，如圖3 2 B所示，該光阻層612係於深紫外光射線 614中曝光。於此時期，使用一具有圖案之遮罩，以形成 一 185nm之接觸孔。對該曝光之光阻層612進行後烘。於此 時期’使用一熱板，該熱板係如圖2 2及2 6中所示，包括一 主熱傳本體。此一熱板與前述於光阻圖案後曝光烘之後該 C D的測量中所用者相同。 該曝光之光阻層612係顯像，以形成一第一光阻圖案 612a，具有一第一開口部份616，如圖32C所示。然後，該 第一光阻圖案會被加熱至15〇 兩分鐘。於此時期，使用 該相同的熱板。結果，如圖32D所示，獲得一第二光阻圖 案612b，具有第二開口部份616a，與該第一開口部份616 相比其尺寸.係較小的。 就比較而言，於後烘及再流動之兩步驟中，使用一傳統 的熱板可芫成該相同的程序。亦即，圖1及2中之該熱板可 用以取代根據本發明之熱板。 -32 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂--------.線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 473873 A7 一 B7 - 30 五、發明說明（） 該第二開口之臨界尺度（尺寸）係透過整個晶圓測量每個 單一的圖形。 圖3 6係爲藉由使用圖1及2所示之該傳統主熱傳介質，所 獲得之該第二開口之臨界尺度（CD)之分佈圖形。圖37係 爲藉由使用圖22及26所示本發明之該主熱傳介質，所獲得 之臨界尺度（CD)之分佈圖形。 鏗於圖36中所令人注意者，當使用該傳統之熱板時，該 取大及取小之C D係分別爲20 lnm及159nm。又，該平均C D 爲177nm，且該尺度範圍爲42ηιη。 當使用根據本發明之該熱板時，該最大及最小之CD係分 別爲205nm及182nm。又，該平均（^爲194nm，且該尺度 範圍爲23nm，如圖37中所示。 藉由前文所述，請注意該臨界尺度範圍係由42 nm改進至 23 nm 0 如前文所述，當該晶圓藉由本發明之該加熱方法所加熱 時’該晶圓可均勻的被加熱，其溫度差異小於丨。[，且更 進一步可小於〇.6°C。 因此，可能會作用至該晶圓上，以及塗覆於該晶圓之光 阻薄膜上之該熱衝擊將可大量的減低。所以，當於該後曝 光烘步驟中，使用本發明之該加熱方法及裝置的情況下， 於該晶圓上可形成具有均勾尺寸之一光阻圖案。又，本發 明之該加熱方法及裝置係適用於將該光阻圖案再流動，如 此以形成一更細微之光阻圖案。 本發明之該加熱方法及裝置可科其他^，用以將最 -33 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐"7 1-----------i)^--------^-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 473873 A7 B7 五、發明說明（） 2具有平板外形之-物件均勻的加熱。當然，於半導體範 疇中，需要將一晶圓均勻的加熱，使用本發明之該加熱方 去及裝置係有助益的。 雖然本發明已藉由參考其特定之實施例，加以詳細的顯 示及説明，但經於本技藝者將可暸解，^[式及細節中可進 行多種的改變，且不致背離本發明於附加之申請專利範圍 中所界定之精神及範圍。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) — 訂---------線丨 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -34- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐)

Claims (1)

1. 473873 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 申請專fi範圍 Λ 1 · 一種丨芽用以均句的加熱一物括： 提第一固體熱傳介質，具有熱量； 將孩熱量由該第一固體熱傳介質傳送至一流體熱傳介 質，其間隔爲相互連接的多個蒸發腔，每個該腔包含一 液體，其中該熱量造成該液體蒸發，於該個別的多個蒸 發腔中备發爲多個漆汽郅份，且其中該蒸汽部扮以向上 的方向平行的導向至該物件； 將該蒸汽部份與一第二固體熱傳介質相接觸，用以加 熱該第二固體熱傳介質，藉此將該熱量傳送至該第二固 體熱傳介質；以及 熱量上將該第二固體熱傳介質與該物件相接觸，用以 將該熱量由該第二固體熱傳介質傳送至該物件。 2 .根據申請專利範圍第1項加熱一物件之方法，進一步包 括：產生該熱量； 將該熱量傳送至下部固體熱傳介質，以便加熱該下部 固體熱傳介質；以及 熱量上將該下邵固體熱傳介質與該第一固體熱傳介質 相接觸，用以將該熱量傳送至該第一固體熱傳介質。 3.根據申請專利範圍第1項加熱一物件之方法，其中每個 該夕個的蒸發腔之上部部份具有一彎曲橫剖面的結構， 且其中該多個的蒸發邵份於該多個蒸發腔之個別的上部 部份上，接觸該第二固體熱傳介質。4 ·根據申請專利範圍第3項加熱一物件之方法，其中該多 -35 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) k >aj. '線

   六、申請專利範 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 個的蒸Ά郅份的冷凝，以產生潛熱，傳送至該第二固體 熱傳介質。 5·根據申請專利範圍第i項加熱一物件之方法，進一步包 括冷凝該多個的蒸汽部份，以形成該液體，其中該液體 反覆的蒸發爲該蒸汽部份，且該蒸汽部份反覆的冷凝爲 該液體，如此於該流體熱傳介質之每個該蒸發腔中循 環。 6. 根據申請專利範圍第i項加熱一物件之方法，其中每個 孩蒸發部份，係部份的與位於該流體熱傳介質之相鄰蒸 發腔中所谷納之蒸汽邵份相混合，且同時被導向至該物 件。 7. 根據申請專利範圍第6項加熱一物件之方法，其中該流 體熱傳介質具有一圓環狀之外側周邊，且其中每個該蒸 仏邵份，係與徑向上或環形上相鄰之蒸發腔中所容納之 蒸汽部份相混合。 8. 根據申請專利範圍第丨項加熱一物件之方法，其中該流 體熱傳介質具有一圓環狀之外側周逢，且其中該多個的 瘵發腔係間隔爲多個同心或螺旋的圓形，且其區分爲多 個徑向的扇形部份。 9 ·根據申请專利範圍第8項加熱一物件之方法，其中毒’個 該多個的徑向的扇形部份之扇形角度爲大約1〇至2〇度。 1 〇.根據申請專利範圍第丨項加熱—物件之方法’其中該物 件係爲塗覆於一晶圓上之一光阻薄膜。 ， 11·根據申請專利範圍第丨項加熱一物件之方法，其中該液 — — — — — — — — — — — — — — — — — ——II ^---— II-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 36- 473873 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 體係爲一種惰性之過氟氣碳化物型式的溶劑，其於一大 氣壓;I#具有之臨界溫度，高於該物件矣一標的溫度外 加ιο&ό的總和。 ' 12, 一種秦法用以烘乾一晶圓上之一光阻薄栝： 於一晶圓上塗覆一光阻劑溶液，用以形成該光阻薄 膜； 將該光阻薄膜曝光至一光線中； 供給熱量予一第一固體熱傳介質； 將該熱量由該第一固體熱傳介質傳送至一流體熱傳介 質，其間隔爲相互連接的多個蒸發腔，每個該腔包含一 液體，其中該熱量於該個別的多個蒸發腔中，導致該液 體条發爲多個蒸汽部份，且其中該多個的蒸汽部份以向 上的方向平行的導向至該晶圓； 將孩蒸汽邵份與一第二固體熱傳介質相接觸，用以加 熱該第二固體熱傳介質，藉此將該熱量傳送至該第二固 體熱傳介質；以及 熱量上將該第二固體熱傳介質與該晶圓相接觸，用以 將該熱量由該第二固體熱傳介質傳送至該晶圓，藉此烘 乾該晶圓上之該光阻薄膜。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 丨線· 13·根據申請專利範圍第丨2項烘乾一晶圓上之一光阻薄膜之 方法，其中該光線係爲深紫外光光線。 14·根據申請專利範圍第丨2項烘乾一晶圓上之一光阻薄膜之 方法，其中該光阻薄膜係於大約14〇至15(rc的溫产， 乾0.5至1.5分鐘。 " 37- 本紙張尺度適用中_家標準（CNS)A4規格（21G X 297公釐） 473873 A8 B8 C8 D8 六、申請專ii範圍 15. —種方讀·用以形成一光阻圖#<包括於一晶圓上塗覆一 光阻劑溶液，.用以形成該光阵薄膜、將該光阻薄膜曝光 至一光線中、將該曝光之光阻薄膜顯像，以形成一第一 光阻圖案，具有一第一尺寸之第一開口、以及將該第一 光阻圖案再流動，以形成一第二光阻圖案，具有一第二 尺寸之第二開口，該第二尺寸小於該第一尺寸，其中該 第一光阻圖案之該再流動包括： 供給熱量予一第一固體熱傳介質； 將該熱量由該第一固體熱傳介質傳送至一流體熱傳介 質，其間隔爲相互連接的多個蒸發腔，每個該腔包含一 液體，其中該熱量於該個別的多個蒸發腔中，導致該液 體蒸發爲多個蒸汽部份，且其中該多個的蒸汽部份以向 上的方向平行的導向至該晶圓； 將該蒸汽部份與一第二固體熱傳介質相接觸，用以加 熱該第二固體熱傳介質，藉此將該熱量傳送至該第二固 體熱傳介質；以及 熱量上將該第二固體熱傳介質與該晶圓相接觸，用以 將該熱i由該第二固體熱:傳介算j專送至該晶圓，藉此將 該第一光阻圖案加熱，。 16. —種g用以加熱一物裝置包括： —’， ….：‘二,、 一第4固體熱傳介質3 、 一流體熱傳介質，熱量上聯結至該第一固體熱傳介 質，其間隔爲互相連接的多個蒸發腔； • 一第二固體熱傳介質，熱量上聯結至該流體熱傳介 -38 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------i -----r---^ ---------l (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

   申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 質用，與该物件形成熱接觸； 暂ΐ中Γ多個的蒸發腔延伸於該第—及第二固體熱傳介 處間 < 相同的平面中。 17 :::请專利範圍第16項用以加熱-物件蕾裝置，進 /i括一液體，密封於該流體熱傳介質之^多 發腔中。 * J ^ —— ·. 根據申明專利範圍第16項用以加熱一物件之蟑裝置，進 步包括一加熱構件，以及一下部固體熱傳介質熱量上 聯結於該加熱構件與該第一固體熱傳介質之間。 19·根據申請專利範圍第18項用以加熱一物件之_置，其 中孩加熱構件至少部份的包含在該下部固體熱秦介質之 下部表面上所成形之一凹槽中。 a 2〇·根據申请專利範圍第丨9項用以加熱一物件之讀裝置，其 中該凹槽具有螺旋狀之結構，且其中位於該下部表面之 外侧周邊區域上之該螺旋狀結構之間距，係較該下部表 面之中央區域上之該間距小。 21.根據申請專利範圍第1 6項用以加熱一物件令_裝置，其 中該第二固體熱傳介質與該第一固體熱介質一體成 形。 ’ 22·根據申請專利範圍第1 6項用以加熱一物件之’諸裝置，其 中每個該第一及第二固體熱傳介質以及該流體熱傳介質 皆具有一圓形且平坦的結構。 m 23.根據申請專利範圍第22項用以加熱一物件之钱；袭置，其 •中該流體熱傳介質之直徑係等於該第一及第二自體熱傳 39- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 1------------V-----r---訂---------·線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 473873

   經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 '中請專利範圍 介質之直徑的大約0.9至0.98倍。 24·根據申請專利.範圍第2 2項用以加熱_物件尤錢裝置，其 中該流體熱傳介質具有一圓形之外侧周邊，且其中該多 個的蒸發腔係間隔爲多個同心的或螺旋的圓:.，其區分爲 多個徑向的扇形部份。 25·根據申請專利範圍第1 7項用以加熱一物件之置，其 中該流體熱傳介質之中該液體所佔據的體gill該流體 熱傳介質之體積之大約1 5至2 5 %。 26·根據申請專利範圍第丨6項用以加熱一物件之該裝置，其 中該流體熱傳介質之厚度，係該第一及第二固體熱傳介 夤以及该 >瓦體熱傳介質之結合厚度的大約4 〇滅·墓6 〇 %。 27.根據申請專利範圍第1 7項用以加熱一物件4疼袭置，其 中該/荒體係爲一種惰性之過氟氣碳化物型式的溶劑，其 於一太.氣壓下所具有之廣卩聲溫度，高於一物件之一標的 溫度:外加1〇〇。(：的總和。|^^ 汉一種;_用以加熱一晶裝置包括： 一加熱構件； 一下部固體熱傳介質，熱量上聯結至該加熱構件； 一第一固體熱傳介質，熱量上聯結至該下部固體熱傳 介質之一上部表面； 〃 一第二固體熱傳介質具有一晶圓固定表面，且與該晶 圓固定表面相對，熱量上聯結至該第一固體熱傳介質·， 一流體熱傳介質，係藉由多個的相互連接之蒸發腔所 •界定，安置於該第一及第二固體熱傳介質之間。 -40- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------^h衣·----r---訂---------I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 473873 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 ，： 29·根據申請專利範圍第28項用以加熱一晶圓之魏裝置，其 中該多個的蒸發腔係間隔爲多個同心或螺旋:的圓，其徑 向上被區分爲多個徑向的扇形部份。 _ 30·根據申請專利範圍第2 9項用以加熱一晶圓裝置，進 一步包括一液體，密封於該多個的蒸發腔之务。 31·根據申請專利範圍第2 9項用以加熱一晶圓卷讀裝置，其 中該第一及第二固體熱傳介質係圓形的，且其具有一直 徑大於該晶圓固定表面之直徑。 32·根據申請專利範圍第3 1項用以加熱一晶圓乏缚裝置，其 中該第一及第二固體熱傳介質係一體成形的。 33·根據申請專利範圍第2 8項用以加熱一晶圓之該裝置，其 中該加熱構件係定位在該下部固體熱傳介質之下部表面 上所成形之一凹槽中。 ，: ν：; 34·根據申请專利範圍弟2 8項用以加熱一晶圓之該裝置，其 中每個該多個的蒸發腔之上部部份具有一彎曲的橫剖面 結構。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -41 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）