TW550662B - Workpiece stage of a resist curing device - Google Patents

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550662 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _____ B7五、發明説明（1 ) 【發明領域】 本發明係關於將塗佈有光阻劑的半導體晶圓等的工件 保持於工作台上，加熱以及紫外線照射以進行其硬化處理 的光阻劑硬化裝置的工作台，更詳細爲在半導體積體電路 的製程中，藉由加熱升溫同時進行紫外線照射使塗佈於矽 等的晶圓之光阻劑硬化的光阻劑處理所使用的光阻劑硬化 裝置的工作台。 本發明的工作台特別是作爲對應晶圓的大小爲大口徑 化的新的高性能的工作台爲較適合使用者。 【發明背景】 【習知技藝之說明】 習知在半導體積體電路的製程中，塗佈於半導體晶圓 的光阻劑的處理方法對顯影後的光阻劑加熱升溫同時照射 紫外線，藉由硬化光阻劑以提高其耐熱性或耐電漿 (Plasma)性的方法被提供（例如日本特公平4-7 8982號公報） 。上述處理例如每片晶圓照射紫外線同時控制晶圓處理台 (工作台（Work stage))的溫度，重複進行如以下的升降溫 〇 即上述光阻劑的處理方法例如由50〜100°C開始處理 ，照射紫外線上升到200〜250°C，停止紫外線的照射，再 度冷卻到50〜100°C完成冷卻。進行一連的處理。此情形 升溫速度因製程上的理由需要1〜/sec。而且，降溫速 度爲了使產能（T h r ◦ u g h p u t)良好起見，更快者較佳，惟實 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -4 - 550662 Α7 Β7 五、發明説明（2) 際上爲3 °C /sec左右。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 爲了確實地傳達如上述的急速的升降溫到晶圓，最好 採用利用真空吸附以保持晶圓於熱傳導性優良的金屬製的 工作台上的方法。具體上此工作台使用具備由加熱手段與 冷卻手段所構成的溫度控制手段的工作台，藉由加熱器 (Heater)加熱此工作台，而且，藉由冷卻水冷卻以進行上 述升降溫的控制。 關於這種工作台的習知技術，圖1係顯示通常的工作 台的全體斜視圖。工作台WS的形狀係配合晶圓的形狀爲 圓形。在工作台WS的表面有圓環狀的複數個真空吸附溝 槽A以供給真空，被載置的晶圓藉由真空吸附保持於工 作台WS的表面。而且，在工作台內部插入有匣式加熱器 (Cartridge heater)B。工作台的表面被進行無電場鍍鎳處 理。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖6係顯示工作台WS的側面圖以及匣式加熱器（鞘 (Sheath)加熱的剖面圖。在工作台WS的側面設有複 數個加熱器插入用貫通孔3，依照貫通孔的長度插入有由 匣7以及加熱器線8所構成的棒狀匣式加熱器（鞘加熱器 )Β。若對匣式加熱器Β通電加熱的話，藉由熱傳導使工 作台WS被加熱。 而且，在插入加熱器的貫通孔3與貫通孔3之間的工 作台內部形成有供給流過冷卻水的冷卻水用的管道用孔4 、真空吸附溝槽5真空的真空供給道（未圖示）。 流過冷卻水的管道彼此在工作台WS底面側藉由橋式 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） -5- 550662 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（3) (Bridge)配管6連接。冷卻水係由兩個位置的導入口 E導 入，由兩個位置的排水口 F排出。 然而，近年來晶圓的大小有由4 200mm朝0 300mm大 口徑化的傾向。對應此傾向也變成工作台的直徑必須變大 的狀況。 當工作台的直徑變大時，特別是有以下的問題。 習知上述光阻劑硬化裝置的工作台的材質係使用熱傳 導性優良的無氧銅。但是，爲了對應大口徑的4 300mm晶 圓，增大台的直徑後，在重複升降溫的過程台發生大的翹 曲，引起晶圓無法被真空吸附的問題。 例如如圖2所示，在直徑320mm、厚度17mm的無氧 銅製的工作台WS中，約重複100次由5(TC到250°C的升 降溫（升溫速度2.1/°Csec、降溫速度3/°Csec)後，對工作 台的中央部發生在周邊部產生1.2mm的翹曲之問題。 若依照本發明者們的實驗獲知對工作台的中央部的周 邊部的翹曲若不是0.5mm以下的話，就無法確實地真空 吸附晶圓。若無法真空吸附晶圓於工作台的話，就無法正 確地將台的溫度傳導到晶圓，在光阻劑的硬化處理中有發 生情況不佳的可能性。 【發明槪要】 對於這種狀況下，本發明係鑒於上述習知技術以開發 即使晶圓的大小大口徑化，也無發生工作台的翹曲之問題 的新的高性能的工作台爲課題而進行。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -6 - 550662 A7 _ B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（4) 即本發明其目的係提供在加熱同時紫外線照射硬化處 理塗佈有大口徑的0 300mm的晶圓之光阻劑的光阻劑硬化 裝置的工作台中，即使對對應大口徑的晶圓的直徑32〇mm 的工作口重複由5 0 C到2 5 0 °C的升降溫，也能使對載置晶 圓的台的中央部的周邊部的翹曲爲〇· 5ιηιη以下的新的高 性能的光阻劑硬化裝置的工作台。 爲了解決上述課題的本發明係由以下的技術手段所構 成。 (1) 、一種光阻劑硬化裝置的工作台，係藉由真空吸 附來將塗佈有光阻劑的工件保持於工作台上，持續升溫照 射紫外線，且在紫外線照射後進行冷卻，藉此來進行該光 阻劑的硬化處理之光阻劑硬化裝置之具備加熱手段與冷卻 手段的工作台，其特徵爲： 5亥台係由滿足（7 / (7 y$3.1 (此處，σ係熱應力由以下的式子求得， σ α Δ T Ε: 200°C中的楊氏係數（N/mm2) α : 200°C中的線膨脹係數（1/°C ) △ T:溫度差 rc ) = 120°C 而且，σ “系200°C中的降伏點） 的材質的鋁合金或銅合金所構成。 (2) 、如前述（1)項所述之光阻劑硬化裝置的工作台’ 其中工作台的材質係由鋁合金A6061P或A5052P所構成 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X297公釐） A7 B7 五、發明説明（5) 【_式之簡單說明】 圖1係顯示工作台的全體斜視圖。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖2係顯示工作台的剖面圖。 圖3係顯示台的表面溫度與由冷卻開始的時間的關係 〇 圖4係顯示升降溫的重複次數與台的翹曲量的關係。 圖5係顯示升降溫的1 00次重複時的台的翹曲量與 σ / σ y的關係。 圖6係顯示工作台的側面圖以及匣式加熱器（鞘加熱 器）的剖面圖。 【符號說明】 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1〜9、Γ、•溫度測定點 A:真空吸附溝槽 B :匣式加熱器 WS:工作台 D :台的厚度 1 ··無氧銅 2：鍍鎳 3 :加熱器插入用貫通孔 4:冷卻水用的管道用孔 5:真空吸附溝槽 6:橋式配管 7:匣 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X297公釐） -8 - 550662 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（6) 8 :加熱器線 B:匣式加熱器（鞘加熱器） E:冷卻水導入口 F:冷卻水排水口 【較佳實施例之詳細說明】 以下更詳細地說明本發明。 本發明者們如以下考慮光阻劑硬化裝置的工作台中的 對台的中央部的周邊部的翹曲的原因，檢討了種種不發生 翹曲的條件。 本發明者們考慮在進行實驗中，工作台翹曲係升降溫 時台所產生溫度差，據此，局部熱應力產生，若此局部熱 應力超過台的金屬降伏點（彈性界限）的話，發生局部永久 變形，此局部永久變形造成台的翹曲。 特別是降溫時相當於自來水的冷卻水流過全體爲 200〜25 0°C的直徑3 20mm、厚度17mm的台，惟如圖6所 示即使由兩個位置供給冷卻水，在剛供給後在冷卻水供給 口附近與由冷卻水供給口分離的部分產生大的溫度差。因 此，工作台產生大的溫度斜率。 因此，爲了調查工作台中的溫度斜率，令約20°C的 冷卻水流過加熱到250°C的台，測定台的各部分的溫度。 其結果顯示於圖3。圖中縱軸爲表面溫度，橫軸爲自冷卻 開始的時間。溫度測定點爲圖1的箭頭1〜9的部分。如同 圖所示獲知產生最大約120°C的溫度差△ T。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210'〆297公釐） -9- 550662 A7 B7_ 五、發明説明（7) 根據上述結果計算台所產生的應力σ。應力σ係由以 下的式子求得。 σ 二 Εε =Εα ΔΤ a :應力（N/mm2) E:楊氏係數（N / m m2) ε :應變 線膨脹係數（1厂C) ΔΤ:溫度差（°C) 藉由由上式求出的應力σ對降伏點σ y爲多大而知道 台的易變形度。此處，因應該評價在高溫狀態下的易變形 度，故代入上式的楊氏係數E、線膨脹係數α係採用在 20CTC的値，溫度差△ Τ係採用圖3的實測値120°C。 表1係顯示根據上述進行各種材質的金屬的計算結果 。σ / σ y係顯示台所產生的應力σ爲200°C的降伏點（彈性 界限）σ y的幾倍。 [表1] (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 材質(ns的型號） a (1/°〇 Ε (N/mm2) ο (N/mm2) σ y (N/mm2) σ 1 Ο y 無氧銅 C1020P 18.4χ10'6 lllxlO3 227 30 7.6 _ 銘合金 A5052P 24.4xl〇·6 62χ103 182 59 3.1 —---------- A6061P 24.4xl〇·6 60χ103 176 84 2.2一 A2024P 24.4xl〇·6 64χ103 188 62 3.1 一 A2219P 24.4xl〇·6 64χ103 188 158 1.2 ---—- 銅合金 C6140P 18.4χ10*6 114χ103 252 198 1.3 —--一 C7060P Ιό.ΟχΙΟ'6 117χ103 225 88 2.5 一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -10- 550662 A7 B7 i、發明説明（8) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 如上述，線膨脹係數α、楊氏係數E、降伏點a y係 在20(TC的物性値，應力σ係由其線膨脹係數α、楊氏係 數Ε與溫度差△ T=120°C計算。 如表1所示，習知所使用的無氧銅（C1020P)的情形係 所產生的熱應力對降伏點爲大到7倍以上。因此，可考慮 台爲產生翹曲量1.2mm的大永久變形。 在習知的裝置中雖然也產生翹曲，惟習知係對應 0 200mm以下的晶圓的裝置，台的直徑也小到4 220mm。 因此，對台中央部的周邊部的翹曲也小，由於爲0.5mm 以下，故爲不成爲問題的水平。 根據上述可考慮爲若令σ / σ y的値儘可能小而選擇材 質的話，可減小台所產生的變形。 因此，本發明者們製作由銘合金A6061P(cr/(7y = 2.2) 與Α505 2Ρ(σ / σ y = 3.1)所構成的台，與上述一樣，重複50 °C-> 250°C — 50°C的升降溫，以測定對台中央部的周邊部 的翹曲量。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖4係顯示對升降溫次數的台的翹曲量。圖中縱軸爲 台的翹曲量（mm)，橫軸爲升降溫的反覆次數。 在圖4中•爲材質使用無氧銅（C1020P)的習知的台的 情形。翹曲量的增加係在反覆升降溫約1 00次附近爲約 1.2mm，然後微增。 而且在同圖中，〇爲材質使用A6061P的台的情形， △爲材質使用A5052P的台的情形。 得知A6061P的台在100次以及200次的升降溫的反 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -11 - 550662 A7 ___B7_ 五、發明説明（9 ) 覆中，台的翹曲量爲0.1mm以下，不產生像晶圓無法吸 附的大翹曲量。 得知A505 2P的台也在45次以及100次的升降溫的反 覆中，台的翹曲量爲0· 1 mm以下，不產生像晶圓無法吸 附的大翹曲量。 熱應力若a/ay爲2以下的話，有不產生大的變形之 經驗，惟此結果係不與此經驗則矛盾。 如圖4所示，無氧銅（C1020P)的工作台其翹曲量的增 加在約重複1 00次升降溫的附近大致飽和。因此，重複 1 〇〇次的升降溫若不產生大翹曲的話，判定不會產生更大 的翹曲，故無問題。 圖5係顯示重複升降溫1 00次時的對σ σ y的（ 4 300mm晶圓用）工作台的翹曲量。此爲由上述計算的 σ / σ y的値求得上述無氧銅（C1020P)製工作台與鋁合金 (A505 2P、A6061P)製工作台的實驗結果。此外，熱應力σ 係由200°C中的楊氏係數、200°C中的熱膨脹係數、溫度 差120°C算出。σ y係200°C中的物性値。 如上述，得知若工作台的翹曲量爲〇. 5 mm以下的話 ’因可藉由真空吸附保持晶圓故無問題。因此，若 的値爲3 · 1以下的話，可作爲台的材質而採用。 在表1中除無氧銅（C1020P)以外都爲σ / σ 3.1，可 作爲台的材質而採用。 由本發明的特定材質所構成的光阻劑硬化裝置的工作 台係藉由真空吸附保持塗佈有光阻劑的工件（W 〇 r k)於工作 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） " ' -12- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 550662 A7 B7 五、發明説明（1C) 台上，可適用於進行光阻劑處理的所有裝置。這種裝置可 舉例說明例如工作台（晶圓處理台）採用由加熱器導線通電 藉由加熱器加熱，或者藉由使冷卻水流過設置於台內部的 冷卻孔以冷卻水冷卻，藉由此加熱以及冷卻機構，進行載 置於台上的晶圓的溫度控制的方式的紫外線光阻劑硬化裝 置係較佳者。 本發明的光阻劑硬化裝置的工作台雖然特別對對應晶 圓的4 300mm的大口徑化的工作台較適合使用，惟並非限 制於此，對應所有種類的工件的工作台仍可使用。而且， 關於工作台也並非限制於上述方式的工作台，具備由加熱 手段與冷卻手段所構成的溫度控制手段的工作台的話均成 爲對象。 如前述，在本發明中由滿足σ / σ y的値爲3 .1以下的 條件的錦合金或銅合金構成台的材質很重要，若滿足上述 條件的話可使用適宜的材質。 在本發明中台的材質較佳係舉例說明表1所示的鋁合 金、銅合金。 【作用】 光阻劑硬化裝置的工作台在升降溫時於台產生溫度斜 率’產生局部熱應力。此時，此局部熱應力若超過台的材 質的金屬降伏點（彈性界限）的話，產生局部永久變形，此 局部永久變形成爲台的通曲。特別是對於對應大口徑的 4 3 00mm的晶圓的工作台，產生大的溫度斜率所造成的翹 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -13- 55〇662 Α7 Β7 i、發明説明（11) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 曲，據此’藉由真空吸附以保持晶圓於台表面變的困難， 但是藉由本發明，藉由工作台的材質使用σ / a y的値爲 3·1以下者，可使對台的中央部的周邊部的翹曲爲〇.5mm 以下，據此，可確實地藉由真空吸附保持晶圓於工作台表 面。 本發明者們進行實驗後得知若工作台的翹曲爲〇. 5mm 以下的話’可藉由真空吸附保持晶圓於台的表面，若台的 材質爲σ / σ y値爲3.1以下的話，滿足上述條件，台的材 質可較適合地使用。 這些條件在光阻劑硬化裝置的工作台所屬的該技術領 域係在整合於被期待的通常的技術條件的範圍被設定。 本發明在光阻劑硬化裝置的工作台中，台係以由滿足 σ / σ y S 3· 1的材質的鋁合金或銅合金所構成的爲特徵的 光阻劑硬化裝置的工作台，藉由採用這種構成，使對應晶 圓的大口徑化的較佳工作台的提供爲可能。 【發明的功效】 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如以上所詳述的，本發明其特徵爲在光阻劑硬化裝置 的工作台中’台係以由滿足Q·/ (7 y $ 3 · 1的材質的絕合金 或銅合金所構成，藉由本發明可完成以下的功效。 (1 )、可確實防止在光阻劑硬化裝置的工作台中，因 升降溫的重複所造成的台的大翹曲。 (2)、藉由由滿足σ / σ 3·1的材質（例如鋁合金 (Α606 1Ρ、Α5052Ρ)構成光阻劑硬化裝置的工作台，例如即 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -14 - 550662 A7 __ B7_ 五、發明説明（1弓 使重複50°C到25(TC的升降溫，也可使對台的中央部的周 邊部的翹曲爲0.5mm以下。 '行 nm進 00地 3 常 4正 的能 徑也 口圓 大晶 持的 保徑 地口 實大 確對 附， 吸此 空康 真 3 ο 由台理 藉作處 可工化 )'於硬 (3圓劑 晶阻 的光 Η 的 匕匕 Ann 性 高 的 化 徑 P 大 小 大 的 圓 晶 應 對 供 提 可 Λ 4 台 作 (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 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐）

Claims (1)

1. 550662 A8 B8 C8 D8 夂、申請專利範圍 1 1. 一種光阻劑硬化裝置的工作台，係藉由真空吸附來 將塗佈有光阻劑的工.件保持於工作台上，持續升溫照射紫 外線’且在紫外線照射後進行冷卻，藉此來進行該光阻劑 的硬化處理之光阻劑硬化裝置之具備加熱手段與冷卻手段 的工作台，其特徵爲： 該台係由銘合金或銅合金所構成， 其材質係200°c之熱應力（σ)爲20(TC之降伏點（ σ y )的3 · 1倍以下。 2. 如申請專利範圍第1項所述之光阻劑硬化裝置的工 作台，其中工作台的材質係由鋁合金A6061P或A5052P 所構成。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -16-