TWI645265B - 烘烤設備及烘烤方法 - Google Patents

Abstract

本發明實施例提供一種烘烤設備。烘烤裝置包括一加熱板。烘烤裝置更包括一第一導引襯套。第一導引襯套圍繞加熱板設置。烘烤裝置還包括一第二導引襯套。第二導引襯套位於加熱板與第一導引襯套之間。一氣流流道定義於第一導引襯套與第二導引襯套之間。氣流流道至少部分沿朝向加熱板的一延伸方向延伸。

Description

烘烤設備及烘烤方法

本發明係有關於一種烘烤設備及烘烤方法，特別為有關於應用於半導體製造過程中的烘烤設備及烘烤方法。

半導體積體電路產業歷經快速的成長，積體電路材料及設計技術的進步產生了數個世代的積體電路，每一世代的積體電路具有比前一世代更小且更複雜的電路。在積體電路的發展過程中，每晶片面積內的元件數量增加，且幾何圖形尺寸縮小。為了確保形成電路的元件具有正確的尺寸(亦即，彼此之間沒有錯誤的重疊或連接)，通常使用設計規則來定義設計電路時的參數。舉例來說，臨界尺寸(critical dimension，CD)係定義電路的最小線寬或兩元件之間的最小距離，且可用來在積體電路製程中評估及控制製程的圖形處理精確度。臨界尺寸也可稱為關鍵尺寸或最小特徵尺寸。

積體電路製程中通常包括在半導體基板上沉積介電層、導電層或半導體層等材料層，且對材料層進行圖案化製程(例如，微影製程及/或蝕刻製程)，以在半導體基板上形成積體電路元件。微影製程一般包括塗佈光阻、曝光、顯影等主要步驟。具體而言，元件所需的圖案先製作在光罩上，利用曝光製程使光阻中未被光罩圖案遮蔽的區域產生光化學反應(例如，產生光酸)，改變此部份光阻的性質，接著進行顯影製程，在正型光阻的情況下可利用適當顯影劑溶解去除經曝光部分的光阻，而在負型光阻的情況下，則溶解去除未曝光部分的光阻，進而留下與光罩圖案相同的光阻圖案。之後，利用蝕刻製程將光阻圖案轉移至需要圖案化的材料層，以形成積體電路元件。

在進行顯影製程之前，通常會對經過曝光的光阻進行曝光後烘烤製程，使得經過曝光的光阻內的光酸擴散，以增加或降低光阻在後續的顯影製程中的溶解度。當溶解度改變，光阻圖案的幾何尺寸也隨之改變，因此曝光後烘烤製程將會影響積體電路元件的臨界尺寸。

有鑒於此，需要尋求能夠精確地控制曝光後烘烤製程的烘烤方法，以利於製造出具有良好的臨界尺寸均勻度(critical dimension uniformity，CDU)之積體電路元件。

本發明部分實施例提供一種烘烤装置。上述烘烤裝置包括一加熱板。上述烘烤裝置更包括一第一導引襯套。第一導引襯套圍繞加熱板設置。上述烘烤裝置還包括一第二導引襯套。第二導引襯套位於加熱板與第一導引襯套之間。一氣流流道定義於第一導引襯套與第二導引襯套之間。氣流流道至少部分沿朝向加熱板的一延伸方向延伸。

本發明部分實施例提供一種烘烤方法。上述烘烤方法包括放置一基板於一加熱板上方。上述烘烤方法更包括關閉位於加熱板上的一蓋體。上述烘烤方法還包括加熱基板。另 外，上述方法包括自位於加熱板外側的一氣流流道引入一氣流並通過位於蓋體上的一排氣口排除氣流。在氣流通過氣流流道的過程中，氣流流道導引氣流沿朝向加熱板的一延伸方向流動。

5‧‧‧基板

10‧‧‧烘烤設備

51‧‧‧半導體層

52‧‧‧材料層

53‧‧‧光阻層

100、200、300‧‧‧烘烤單元

110‧‧‧承載元件

111‧‧‧移動手臂

112‧‧‧載板

120、120a、120b‧‧‧加熱元件

121‧‧‧加熱板

122‧‧‧支撐銷

123‧‧‧間隔銷

125‧‧‧外側表面

130‧‧‧蓋體

131‧‧‧排氣通道

132‧‧‧排氣口

133‧‧‧遮蔽板

140、140a、140b‧‧‧第一導引襯套

141、141a‧‧‧第一外環次段部

142、142a‧‧‧第二外環次段部

150、150a、150b‧‧‧第二導引襯套

151、151a‧‧‧第一內環次段部

152、152a‧‧‧第二內環次段部

160、160a、160b‧‧‧氣流導引模組

165、165a、165b‧‧‧氣流流道

166、166b‧‧‧氣流入口(開口)

166a‧‧‧氣流入口(排氣孔)

168、168a、168b‧‧‧氣流出口(開口)

400‧‧‧真空來源

D0‧‧‧外徑

D1‧‧‧第一內徑

D2‧‧‧第二內徑

E‧‧‧延伸方向

g‧‧‧氣流

H1‧‧‧高度

H2‧‧‧高度

Z‧‧‧軸線

第1圖顯示根據一些實施例的烘烤設備的示意圖。

第2圖顯示根據一些實施例的烘烤單元的上視圖。

第3圖顯示根據一些實施例的烘烤單元的剖面示意圖。

第4圖顯示根據一些實施例的烘烤單元的氣流導引模組的剖面圖。

第5圖顯示根據一些實施例的烘烤單元的氣流導引模組的剖面圖。

第6圖顯示根據一些實施例的烘烤單元的剖面示意圖。

第7A至7F圖顯示根據一些實施例的烘烤方法的剖面示意圖。

以下的揭露內容提供許多不同的實施例或範例，以實施本發明的不同特徵。而本說明書以下的揭露內容是敘述各個構件及其排列方式的特定範例，以求簡化發明的說明。當然，這些特定的範例並非用以限定本發明。例如，若是本說明書以下的揭露內容敘述了將一第一特徵形成於一第二特徵之上或上方，即表示其包含了所形成的上述第一特徵與上述第二特徵是直接接觸的實施例，亦包含了可將附加的特徵形成於上 述第一特徵與上述第二特徵之間，而使上述第一特徵與上述第二特徵可能未直接接觸的實施例。另外，本發明的說明中不同範例可能使用重複的參考符號及/或用字。這些重複符號或用字係為了簡化與清晰的目的，並非用以限定各個實施例及/或所述外觀結構之間的關係。

再者，為了方便描述圖式中一元件或特徵部件與另一(複數)元件或(複數)特徵部件的關係，可使用空間相關用語，例如“在...之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”及類似的用語等。可以理解的是，除了圖式所繪示的方位之外，空間相關用語涵蓋使用或操作中的裝置的不同方位。所述裝置也可被另外定位(例如，旋轉90度或者位於其他方位)，並對應地解讀所使用的空間相關用語的描述。可以理解的是，在所述方法之前、期間及之後，可提供額外的操作步驟，且在一些方法實施例中，所述的一些操作步驟可被替代或省略。

以下所述實施例可能討論特定的內容，例如所述烘烤方法應用於微影製程中的曝光後烘烤製程(Post Exposure Baking,PEB)，然而所屬技術領域中具有通常知識者閱讀所揭露內容可輕易理解在其他實施例中可考慮其他各種應用，例如所述烘烤方法可以應用於光阻塗佈後(Post Apply Baking,PAB)或任何適用的加熱製程，而不限定於曝光後烘烤製程。應注意的是，此處所討論的實施例可能未必敘述出用於烘烤方法的每一個操作步驟，且可能以特定的進行順序來討論烘烤方法，然而在其他方法實施例中，可以以任何合理的順序進行。以下所述實施例可以應用於任何適合的科技世代，例如7奈米 (或7奈米以上)及5奈米(或5奈米以下)。

在本發明實施例中描述的先進微影製程、方法及材料可以適用於許多應用中，包括鰭式場效電晶體(fin-type field effect transistor，FinFET)。例如，鰭結構可能被圖案化以在複數結構之間產生相對較小的間隔，而本發明實施例係適合應用於此。再者，本發明實施例可以應用在用來形成鰭式場效電晶體之鰭結構的間隙壁(spacer)的製程。

在具體說明實施例之前，簡要地說明本發明實施例的一些有益的特徵及樣態。一般而言，在基板烘烤過程中污染粒子可能會在高溫中產生，若污染粒子落於接受烘烤製程的基板上方，基板後續製程將因為污染粒子而產生的負面影響。另一方面，在基板加熱過程中，部分有毒物質也可能在基板的加熱過程中生成，並且基板上的材料可能受到上述有毒物質影響而受到侵蝕。有鑒於此，本發明實施例提供一種烘烤方法，透過對加熱腔體進行抽氣的方式，使得基板烘烤過程中所產生的污染粒子以及/或者有毒物質可以加以排除，進而增加基板的生產良率。

以下具體描述本發明的一些實施例。第1圖繪示出根據一些實施例之烘烤設備的示意圖。

第1圖繪示出一烘烤設備10。烘烤設備10為應用於曝光後烘烤製程的加熱設備，亦即烘烤設備10是裝設於黃光微影系統中的加熱設備，然而本發明實施例並不限定於此。烘烤設備10包括複數烘烤單元，例如第1圖所示之烘烤單元100、烘烤單元200及烘烤單元300。為了簡化圖式，第1圖主要繪示出 三個烘烤單元，但本發明實施例並無限定，烘烤設備10可包括三個以上或三個以下的烘烤單元。舉例來說，烘烤設備10內的烘烤單元的數量可能總共為兩個至十五個。

在一些實施例中，烘烤單元100、烘烤單元200及烘烤單元300可以共同連結至一真空來源400。烘烤單元100、烘烤單元200及烘烤單元300內的氣體藉由上述共同真空來源400所產生的真空加以排除。然而本發明實施例並不僅此為限，每一烘烤單元100、烘烤單元200及烘烤單元300可以各別連結至一真空來源，烘烤單元100、烘烤單元200及烘烤單元300內的氣體藉由藉由各自的真空來源所產生的真空加以排除。

第2圖顯示根據本發明部分實施例的烘烤單元100的部份元件的上視圖，第3圖顯示顯示根據本發明部分實施例的烘烤單元100的側視圖。為清楚顯示加熱元件120與氣流導引模組160的相對關係，在第2圖中，蓋體150省略繪製。

請參照第2圖及第3圖，烘烤單元100的腔室內包括一承載元件110、一加熱元件120、一蓋體130、一氣流導引模組160。第2圖及第3圖繪示出烘烤單元100作為範例，但本發明的實施例具有許多變化，並不受限於第2圖及第3圖，烘烤單元100內部的元件數量可以依照需求增加或減少。

在一些實施例中，承載元件110具有一移動手臂111及連接移動手臂111的一載板112。移動手臂111可以沿著承載元件110內的軌道(圖未示)水平地沿箭頭a的方向來回移動，例如可朝著接近加熱元件120的方向移動以及朝著遠離加熱元件120的方向移動。載板112固定於移動手臂111上，且載 板112用來承載等待加熱的基板(例如，晶圓)，也用來承載經過加熱的基板。在一些實施例中，載板112具有開口或溝槽，如第2圖所示，以供支撐銷122穿設其間。

如第2圖及第3圖所示，在一些實施例中，加熱元件120具有一加熱板121、複數支撐銷122及複數間隔銷(gap pin)123，其中支撐銷122及間隔銷123也可分別稱為支撐針腳及間隔針腳。加熱板121用來烘烤需要被加熱的基板，例如透過加熱器(圖未示)提供熱能。在一些實施例中，加熱器為紅外線加熱器、電磁加熱器或其他可適用的加熱器。在一些實施例中，加熱器的數量為7個。在一些實施例中，加熱板121包括金屬材料、陶瓷材料或其他適合的材料。

支撐銷122用來支撐等待加熱的基板，且支撐銷122可連結於一升降構件(圖未示)，以相對於加熱板121上下移動，例如可從加熱板121內抬升到加熱板121上以及從加熱板121上調降到加熱板121內。在一些實施例中，支撐銷122包括金屬材料、陶瓷材料或其他適合的材料。間隔銷123固定於加熱板121的表面，且間隔銷123用來在進行烘烤製程期間將加熱中的基板與加熱板121分隔而不直接接觸。在一些實施例中，間隔銷123包括金屬材料、陶瓷材料或其他適合的材料。

在一些實施例中，支撐銷122及間隔銷123具有大致上為圓形的上視輪廓，如第2圖所示。然而，本發明的實施例並不限定於此，支撐銷122及間隔銷123可能具有矩形或其他形狀的上視輪廓。在一些實施例中，間隔銷123的高度小於支撐銷122的高度，如第3圖所示。第2圖及第3圖繪示出烘烤單元 100作為範例，但本發明的實施例具有許多變化，並不受限於第2圖及第3圖，可以根據實際需求改變支撐銷122及間隔銷123的形狀、尺寸、數量、位置及排列方式。

蓋體130設置於加熱元件120上方。在一些實施例中，蓋體130配置可相對於加熱元件120垂直升降移動於一開啟位置(第7A圖)與一閉合位置(第3圖)之間。在開啟位置上，蓋體130面對加熱板121，且一間距形成於蓋體130與加熱板121之間。上述間距可依照承載元件110移動基板時所需的作業空間而定。於是，當蓋體130位於開啟位置時，承載元件110可移動至加熱板121上方放置欲被加熱的基板或移除已加熱完成的基板。在閉合位置上，如第3圖所示，蓋體130面對加熱板121並相當靠近加熱板121，但蓋體130與加熱板121並未直接接觸。

在一些實施例中，蓋體130具有一排氣通道131形成於其中，以供氣流通過。排氣通道131藉由管線連結至真空來源400(第1圖)。一排氣口132形成於蓋體130相對加熱板121的下表面並連結排氣通道131。在一些實施例中，排氣口132位於蓋體130的下表面的實質中心。排氣口132的面積為定值。在真空來源400維持相同的真空條件下，自排氣口132排出的氣流流量為固定。

在一些實施例中，蓋體130更包括一遮擋板133。遮擋板133相對排氣口132連結於蓋體130的下表面134。遮擋板133遮蔽排氣口131面對加熱板121的至少部分面積。在一些實施例中，排氣口132受遮蔽板133所遮蔽的面積是依照單位時間內期望的氣流流量決定。例如，遮蔽板133遮蔽排氣口132一半以上的面積，以減少一半以上的氣流通過排氣口132進入至排氣通道131。在一些實施例中，遮蔽板133通過任何適當的方式(例如：鎖附)固定於排氣口132上。在一些實施例中，遮蔽板133是以可滑動的方式固定於排氣口132上。在一些實施例中，蓋體130內部更設置有一加熱器，以加熱蓋體130。

氣流導引模組160配置用於導引一氣流進入加熱板121上方。在一實施例中，氣流導引模組160包括一第一導引襯套140與第二導引襯套150，至少一氣流流道165定義於第一導引襯套140與第二導引襯套150之間，以供氣流通過。

關於氣流導引模組160的結構特徵在第4圖中進一步顯示。

在一些實施例中，第一導引襯套140為一環形結構且包括一第一外環次段部141與一第二外環次段部142，如第4圖所示。在一些實施例中，第一外環次段部141在平行軸線Z的延伸方向E上延伸一既定長度。並且，第一外環次段部141具有一第一內徑D1(第3圖)，第一內徑D1大於加熱板121的外徑D0。然而，本發明實施例並不僅此為限，在另一些實施例中，第一外環次段部141在相對於延伸方向E傾斜延伸一既定長度。

另一方面，第二外環次段部142自第一外環次段部141的下端(靠近加熱板121的一端)朝加熱板121延伸。第二外環次段部142遠離第一外環次段部141的一端緊鄰加熱板121徑向上的外側表面125(第3圖)。第二外環次段部142與第一外環次段部141可夾設一直角。或者，第二外環次段部142相對 第一外環次段部141傾斜延伸，並與第一外環次段部141間夾設一銳角，藉此導引氣流朝蓋體130方向流動。在一些實施例中，第二外環次段部142與第一外環次段部141間通過一弧形結構連結，藉此減少在氣流流道165內的氣流擾動。

在一些實施例中，第一導引襯套140的第一外環次段部141與第二外環次段部142為一體成形的方式製程。在一些實施例中，第一導引襯套140的第一外環次段部141與第二外環次段部142是以具有快速導熱特性的材質製程，例如：金屬材料、陶瓷材料或其他適合的材料。

在一些實施例中，第二導引襯套150為一環形結構且包括一第一內環次段部151與一第二內環次段部152，如第4圖所示。第一內環次段部151在延伸方向E上延伸一既定長度。第一內環次段部151具有一第二內徑D2(第3圖)。第二內徑D2小於第一內徑D1，但大於或實質相等於加熱板121的外徑D0。第一內環次段部151的上端與第一外環次段部141的上端具有一高度差。上述高度差可實質相等於第二內徑D2與第一內徑D1的差值，於是位於第一導引襯套140與第二導引襯套150之間的氣流流道165具有一致的寬度。第一內環次段部151的下端與第二外環次段部142相隔一間距。上述間距可實質相等於第二內徑D2與第一內徑D1的差值。然而，本發明實施例並不僅此為限，在另一些實施例中，第一內環次段部151相對於延伸方向E傾斜延伸一既定長度。

第二內環次段部152自第一內環次段部141的上端(靠近蓋體130的一端)朝遠離加熱板121的方向延伸。在一些 實施例中，第二內環次段部152與第一外環次段部141的上端相隔一間距。上述間距可實質相等於第二內徑D2與第一內徑D1的差值。

在一些實施例中，第二內環次段部152的延伸長度是大於第一內環次段部151與第一外環次段部141的間距，藉此增加第二內環次段部152與蓋體130(第3圖)之間的接觸面積，以避免氣流自第二內環次段部152與蓋體130間的間隙通過。在另一些實施例中，第二內環次段部152的延伸長度是等於第一內環次段部151與第一外環次段部141的間距。第二內環次段部152遠離第一內環次段部151的一端是與第一外環次段部141位於平行軸線Z的相同平面上。

第二內環次段部152與第一內環次段部151可夾設一直角。或者，第二內環次段部152相對第一內環次段部151傾斜延伸，並與第一內環次段部151間夾設一鈍角，藉此導引氣流向沿著延伸方向E流動。在一些實施例中，第二內環次段部152與第一內環次段部151間通過一弧形結構連結，藉此減少在氣流流道165內的氣流擾動。

在一些實施例中，第二導引襯套150的第一內環次段部151與第二內環次段部152為一體成形的方式製程。在一些實施例中，第二導引襯套150的第一內環次段部151與第二內環次段部152是以具有快速導熱特性的材質製程，例如：金屬材料、陶瓷材料或其他適合的材料。

在一些實施例中，如第4圖所示，氣流導引模組160的氣流流道165起始於第一外環次段部141的上端與第二內環 次段部152間的開口166(以下稱作氣流入口)，並在第一外環次段部141與第一內環次段部151之間的通道朝加熱板121(第3圖)延伸，最後終止於第一內環次段部151的下端與第二外環次段部142間的開口168(以下稱作氣流出口)。

在一些實施例中，第一導引襯套140的第一外環次段部141與第二外環次段部142的形狀是互補於第二導引襯套150的第一內環次段部151與第二內環次段部152的形狀。於是，氣流流道165維持相同的寬度。在一些實施例中，氣流流道165具有寬度的變化。舉例而言，氣流流道165在氣流入口166朝氣流出口168的方向上寬度漸縮，藉此增加氣流壓力。

在一些實施例中，如第3圖所示，上述氣流入口166相對加熱板121的高度大於氣流出口168相對加熱板121的高度，氣流流道165在延伸方向E具有一高度差。舉例而言，氣流入口166與加熱板121相隔高度H2，且氣流出口168與加熱板121相隔高度H1。高度H2大於高度H1。在一些實施例中，高度H2與高度H1的差值介於約40mm至60mm之間。但本發明實施例並不僅此為限，高度H2與高度H1的差值可為任意值，只要通過氣流流道165的氣體可以充分被加熱至預定溫度即可。

在一些實施例中，高度H2約略相等於蓋體130與加熱板121間的高度。在一些實施例中，高度H1小於氣流流道165的寬度。氣流出口168的部份或全部直接面對加熱板121的外側表面。氣流離開氣流出口168後經由第二環形結構151與加熱板121的外側表面125間的間隙往上流動。

氣流導引模組160的第一導引襯套140與第二導引 襯套150可以利用任合適當的方式結合，並可連結於一升降構件(圖未示)以相對於加熱板121上下移動，例如可從加熱板121下方抬升到加熱板121上以及從加熱板121上調降到加熱板121下方。然而，本發明實施例並不受限，在一些其他實施例中，第一導引襯套140可透過一升降構件(圖未示)相對加熱板121沿平行軸線Z的既定方向來回移動，但第二導引襯套150固定於蓋體130之上。

應當理解的是，氣流導引模組160的結構特徵並不以上述實施例所限，以下示範性的說明氣流導引模組的多個實施例。

第5圖顯示一氣流導引模組160a的剖面示意圖。在一些實施例中，氣流導引模組160a包括一第一導引襯套140a與第二導引襯套150a。第一導引襯套140a為一環形結構且包括一第一外環次段部141a與一第二外環次段部142a。在一些實施例中，第一外環次段部141a在平行延伸方向E延伸一既定長度。並且，第一外環次段部141a的內徑大於加熱板121的外徑D0(第3圖)。然而，本發明實施例並不僅此為限，在另一些實施例中，第一外環次段部141a在相對於延伸方向E傾斜延伸一既定長度。

另一方面，第二外環次段部142a自第一外環次段部141a的下端朝加熱板121(第3圖)延伸。第二外環次段部142a遠離第一外環次段部141a的一端緊鄰加熱板121徑向上的外側表面125(第3圖)。第二外環次段部142a與第一外環次段部141a可夾設一直角。或者，第二外環次段部142a相對第一外環次段 部141a傾斜延伸，並與第一外環次段部141a間夾設一銳角，藉此導引氣流向蓋體130方向流動。在一些實施例中，第二外環次段部142a與第一外環次段部141a間通過一弧形結構連結，藉此減少氣流擾動。

在一些實施例中，第一導引襯套140a的第一外環次段部141a與第二外環次段部142a為一體成形的方式製成。在一些實施例中，第一導引襯套140a的第一外環次段部141a與第二外環次段部142a是以具有快速導熱特性的材質製成，例如：金屬材料、陶瓷材料或其他適合的材料。

在一些實施例中，多個排氣孔166a形成於第一外環次段部141a之上。多個排氣孔166a彼此相鄰設置，且不直接面對氣流出口168a。亦即，多個排氣孔166a位於第一外環次段部141a遠離第二外環次段部142a的區域。

在一些實施例中，第二導引襯套150a為一環形結構且包括一第一內環次段部151a與一第二內環次段部152a。在一些實施例中，第一內環次段部151a在平行軸線Z的延伸方向E上延伸一既定長度。第一內環次段部151a的內徑大於或實質相等於加熱板121的外徑D0(第3圖)。第一內環次段部151a的上端與第一外環次段部141a等高。第一內環次段部151a的下端與第二外環次段部142a相隔一間距。然而，本發明實施例並不僅此為限，在另一些實施例中，第一內環次段部151a相對於延伸方向E傾斜延伸一既定長度。

第二內環次段部152a自第一內環次段部151a的上端朝遠離加熱板121(第3圖)的方向延伸並連結至第一內環次 段部141a的上端。在一些實施例中，第二內環次段部152a與第一外環次段部141a的上端相隔一間距。上述間距可實質相等於第一內環次段部141與第一內環次段部151a的間距。

第二內環次段部152a與第一內環次段部151a可夾設一直角。或者，第二內環次段部152a相對第一內環次段部151a傾斜延伸，並與第一內環次段部151a間夾設一鈍角，藉此導引氣流向沿著延伸方向E流動。在一些實施例中，第二內環次段部152a與第一內環次段部151a間通過一弧形結構加以連結，藉此減少氣流擾動。

在一些實施例中，第二導引襯套150a的第一內環次段部151a與第二內環次段部152a為一體成形的方式製成。在一些實施例中，第二導引襯套150a的第一內環次段部151a與第二內環次段部152a是以具有快速導熱特性的材質製成，例如：金屬材料、陶瓷材料或其他適合的材料。

在一些實施例中，第一導引襯套140a與第二導引襯套150a為一體成形的方式製成，但本發明實施例並不僅此為限。第一導引襯套140a與第二導引襯套150a亦可透過適當的方式進行組裝，例如透過螺絲鎖合。

至少一氣流流道165a定義於氣流導引模組160a的第一導引襯套140a與第二導引襯套150a之間，以供氣流通過。氣流流道165a起始於排氣孔166a，並通過第一外環次段部141a與第一內環次段部151a之間的通道，最後終止於第一內環次段部151a的下端與第二外環次段部142a間的開口168a。

在一些實施例中，第一導引襯套140a的第一外環 次段部141a與第二外環次段部142a的形狀是對應於第二導引襯套150a的第一內環次段部151a與第二內環次段部152a的形狀，致使氣流流道165a維持相同的寬度。在一些實施例中，氣流流道165a具有寬度的變化。舉例而言，氣流流道165a在氣流入口166a朝氣流出口168a的方向上寬度漸縮，藉此增加氣流壓力。

在一些實施例中，上述氣流入口166a相對加熱板121(第3圖)的高度大於氣流出口168a相對加熱板121(第3圖)的高度，氣流流道165a在延伸方向E具有一高度差H3，高度差H3定義於氣流入口166a上緣與氣流出口168a上緣之間。

第6圖顯示一加熱元件120b的剖面示意圖。在一些實施例中，在第6圖所示的實施例中與第3圖相同或相似的元件將施予相同的符號，且其特徵將不再詳述以簡化說明內容。加熱元件120b與加熱元件120的差異包括，氣流導引模組160b取代氣流導引模組160。

在一些實施例中，氣流導引模組160b包括一第一導引襯套140b與第二導引襯套150b。第一導引襯套140b與第二導引襯套150b皆為截面為L形的環形結構。第一導引襯套140b可透過一升降構件(圖未示)相對加熱板121沿平行軸線Z的方向來回移動。第二導引襯套150b固定於蓋體130之上。第一導引襯套140b的內徑大於第二導引襯套150b的內徑。在蓋體130位於閉合位置時。第一導引襯套140b環繞第二導引襯套150b。

至少一氣流流道165b定義於第一導引襯套140b與第二導引襯套150b之間，以供氣流通過。氣流流道165b起始於 排氣孔166b，並通過第一外環次段部141b與第一內環次段部151b之間的通道，最後終止於第一內環次段部151b的下端與第二外環次段部142b間的開口168b。在一些實施例中，上述氣流入口166b相對加熱板121的高度大於氣流出口168b相對加熱板121的高度，氣流流道165b在延伸方向E具有一高度差H4，高度差H4定義於氣流入口166b上緣與氣流出口168b上緣之間。

以下說明使用烘烤設備10的烘烤單元100進行烘烤製程的步驟。首先，將需要被加熱的基板移入烘烤設備10的烘烤單元100內。

在一些實施例中，一基板5(例如，晶圓)包括一半導體層51，半導體層51可包括矽或其他半導體材料。一材料層52沉積於半導體層51上，材料層52可包括介電材料、導電材料或半導體材料。為了使得材料層52形成所需的圖案，在材料層52上進行微影製程。在一些實施例中，微影製程可包括塗佈光阻、軟烘烤(soft baking)、曝光、曝光後烘烤、顯影、硬烘烤(hard baking)及其他適合的操作步驟。

舉例來說，在材料層52上塗佈一光阻層53，光阻層53可包括正型光阻材料或負型光阻材料。在一些實施例中，光阻層53包括感光劑(sensitizer)、高分子材料(例如，樹脂)及溶劑。在一些實施例中，光阻層53可包括光酸產生劑、光分解鹼或其組合。在一些實施例中，可對光阻層53進行軟烘烤的步驟，以去除及減少光阻層53中的溶劑，並硬化光阻層53。

接著，進行曝光的步驟，使用具有材料層52所需圖案的光罩，將光能量透過光罩施加於光阻層53上，以定義出 光阻圖案。光能量的範例可包括離子束、X射線、深紫外光(deep ultraviolet，DUF紫外光(extreme ultraviolet，EUV)及電子束直寫(electron-beam writing)。

詳細而言，在曝光的步驟中，光阻層53暴露於光能量下，光阻層53未被光罩遮蔽的區域產生光化學反應而形成曝光部分，而光阻層53被光罩遮蔽的區域形成未曝光部分。光阻層53的曝光部分由於光能量的照射而產生光酸(photoacid)，光酸(或稱為酸)將會影響在後續的顯影步驟中光阻層53的曝光部分對顯影劑的溶解度(可溶性)。舉例來說，當光阻層53由正型光阻材料所構成時，酸將正型光阻材料裂解且破壞鍵結，使得光阻層53的曝光部分具較高的親水性而變得更可溶，因此可使用適當的顯影劑溶解去除光阻層53的曝光部分。另一方面，當光阻層53由負型光阻材料所構成時，酸催化負型光阻材料相互交聯，使得光阻層53的曝光部分具較高的疏水性(親油性)而變得較不可溶，因此可使用適當的顯影劑溶解去除光阻層53的未曝光部分。

在基板5移入烘烤單元100內部後，如第7A圖所示，基板5設置於載板112之上。此時，蓋體130位於開啟位置，並未正對加熱板121。另外，氣流導引模組160位於加熱板121的下方。接著，移動手臂111沿著軌道朝向加熱元件120移動，使得載板112及等待烘烤的基板移動到加熱元件120正上方。

接著，如第7B圖所示，支撐銷122從加熱板121內抬升到加熱板121上，且支撐銷122穿過載板112的開口直到支撐住等待烘烤的基板5，使得等待烘烤的基板5與載板112分 離。之後，移動手臂111朝著遠離加熱元件120的方向移動，以將載板112移開。接著，如第7C圖所示，支撐銷122往下調降到加熱板121內，使得等待烘烤的基板5與支撐銷122分離且變成被加熱板121表面上的間隔銷123所支撐。基板被間隔銷123所支撐，也可視為基板被放置於加熱板121上。

接著，如第7D圖所示，關閉蓋體130，使蓋體130位於加熱板121上方。在一些實施例中，在關閉蓋體130的期間，氣流導引模組160朝蓋體130上升，使第一導引襯套140放置於加熱板121徑向方向上的外側，並且使第二導引襯套150位於第一導引襯套140與加熱板121之間。在一些實施例中，氣流導引模組160持續上升直至氣流導引模組160抵靠蓋體130為止。在氣流導引模組160上升之後，實質為封閉的一加熱腔170定義於加熱板121、蓋體130與氣流導引模組160所定義的空間，加熱板121、蓋體130與氣流導引模組160隔絕加熱腔170內外的空氣。

接著，加熱放置在加熱板121上的基板5。已經升溫至烘烤溫度的加熱板121對放置在間隔銷123上的基底5提供熱能，加熱板121主要是以輻射的方式提供熱能，因此加熱板121與基底5之間的間隔距離(亦即，間隔銷123的高度)將會影響基底5從加熱板121所吸收到的熱能，例如，加熱板121與基底5之間的距離越遠，基底5從加熱板121所吸收到的熱能越少。在一些實施例中，加熱基板5的時間介於30秒(s)至150秒的範圍。此烘烤時間係指基底210放置在間隔銷115上的時間。

在加熱基板5的期間，真空來源400同時產生一真空，以自位於加熱板121外側的氣流流道165引入一氣流g並通過位於蓋體130上的排氣口132以及排氣通道131排除氣流g。詳而言之，在真空來源400產生一真空時，位於加熱腔170外部的空氣自氣流流道165的氣流入口166進入至氣流流道165內，並經由氣流出口168流入加熱腔170內部。由於氣流入口166相對加熱板121的高度大於氣流出口168相對加熱板121的高度，氣流g進入氣流流道165內後是沿著延伸方向E朝加熱板121前進。在氣流g離開氣流出口168之後，氣流g逐漸在加熱腔170當中升高高度並朝加熱腔170的中心移動。之後，氣流g經由排氣口132以及排氣通道131朝真空來源400流動，藉此排除加熱腔170內部在基板5加熱過程中所產生的污染粒子或者有毒物質。

在一些實施例中，大部分由排氣通道131抽離的氣流g是通過氣流流道165進入至加熱腔170當中。由於氣流流道165增加氣流g進入加熱腔170的路徑長度，因此氣流g需經過較長的時間才能進入至加熱腔170內部。於是，氣流g可以在氣流流道165當中充分加熱，使得自各個方向進入至加熱腔170的氣流g無論原始溫度為何皆可被加熱至一設定溫度後再排入加熱腔170內部。於是，光阻層53及材料層52所形成的圖案的臨界尺寸均勻度不會因為自不同方向進入加熱腔170的氣流g具有相異溫度影響而降低。上述設定溫度可能低於或等於加熱基板5的溫度。

在一些實施例中，氣流g通過排氣通道131的流速是根據光阻層53的特性所決定。在一些實施例中，基板5上的 光阻層53對溫度的敏感度(溫度每改變1℃，基板310中的光阻層的臨界尺寸比基板5中的光阻層53的臨界尺寸的變化)較高，例如，溫度升高1℃時，基板310中的光阻層的臨界尺寸可能減少6.8nm(亦即，對溫度的敏感度為大約-6.8nm/℃)。光阻材料對溫度的敏感度越大，氣流溫度不均勻對光阻圖案及材料層52所形成的圖案的臨界尺寸影響越大。一般而言，負型光阻材料對溫度的敏感度大於正型光阻材料，因此相對於正型光阻材料，曝光後烘烤步驟對負型光阻材料的光阻圖案的臨界尺寸影響較大。

在此狀況下，為了使自不同方向進入加熱腔170的氣流g均被加熱至預設溫度，於是調降氣流g通過排氣通道131的流速。在一示範性實施例中，基板5的加熱溫度約為攝氏200度，且氣流g通過排氣通道131的流速介於約20公升每分鐘至約30公升每分鐘之間。如此一來，進入加熱腔170的氣流g均被加熱至預設溫度，基板5上不同區域所接收的氣流g的溫度相同，基板5上的光阻圖案及材料層52所形成的圖案的臨界尺寸差異得以降低。

在一些實施例中，基板5上的光阻層53對濕度的敏感度較高，但對溫度敏感度較低。在此狀況下，為了降低加熱腔170內部的濕度，於是調高氣流g通過排氣通道131的流速。在一示範性實施例中，氣流g通過排氣通道131的流速介於約70公升每分鐘至約90公升每分鐘之間。在氣流g快速通過氣流流道165的狀況下，可以額外對氣流導引模組160進行加熱，以提高熱交換速率，以避免過低的溫度進入至加熱腔170內部。然 而，本揭露並不僅此為限，在一些實施例中，藉由延長氣流進入加熱腔的時間，氣流受加熱後的溫度已足以避免光阻層53所形成的圖案因溫度差異影響而具有不同臨界尺寸差異。

根據本發明一些實施例，可透過調整真空來源400的製程配方(recipe)的參數來控制氣流g通過排氣通道131的流速。然而，本發明的實施例具有許多變化。在一些其他實施例中，烘烤單元100本身具有遮擋板133相對排氣口132固定於蓋體130的下表面。藉由調整遮擋板133遮蔽排氣口132的面積，藉此達到改變氣流g通過排氣通道131的流速的目的，而無須改變配方，因此能夠簡化製程管理。

結束烘烤製程之後，如第7E圖所示，蓋體130移動至開啟位置，並且氣流導引模組160下降至加熱板121下方。另一方面，支撐銷122從加熱板121內抬升到加熱板121上直到支撐住經過烘烤的基板5，使得經過烘烤的基板5與間隔銷123分離且變成被支撐銷122所支撐。接著，移動手臂111朝向加熱元件120移動，使得載板112移動到加熱元件120正上方。之後，支撐銷122往下調降到加熱板121內，使得經過烘烤的基板與支撐銷122分離且變成被載板112所承載。

接著，如第7F圖所示，移動手臂111朝著遠離加熱元件120的方向移動，將經過烘烤的基板從加熱元件120移開。經過烘烤的基板後續從烘烤設備10的烘烤單元100移出，以繼續進行其他的製程。

舉例而言，在對基板5進行曝光後烘烤的步驟之後，利用正型或負型顯影劑對光阻層53進行顯影的步驟(圖未 示)，去除光阻層53的曝光部分或是未曝光部分，以形成圖案化的光阻層53。接著，對圖案化的光阻層53進行硬烘烤的步驟(圖未示)，以去除光阻層53中的溶劑，並增加光阻層53的附著性及抗蝕刻性。在完成前述各種步驟的微影製程之後，可藉由圖案化的光阻層53作為遮罩，對光阻層53下方的材料層52進行蝕刻製程(圖未示)，將圖案轉移至材料層52，以形成所需的積體電路元件。

烘烤設備10的烘烤單元200及烘烤單元300的結構大致上相同於上述烘烤單元100的結構，因此可參照第2-6圖的說明，而不再重複描述。再者，使用烘烤設備10的烘烤單元200及烘烤單元300進行烘烤製程的步驟大致上相同於上述使用烘烤單元100進行烘烤製程的步驟，因此可參照前述實施例的說明，而不再重複描述。

本揭露多個實施例提供一種烘烤設備，基板烘烤過程中加熱腔內部的污染粒子或者有毒物質可藉由一氣流加以排除，藉此避免基板加熱過程中因污染粒子或者有毒物質影響而報廢。氣流在通過一氣流導引模組以適當的方向進入加熱腔當中，因此氣流不會在加熱腔內部產生擾流(turbulence)。另一方面，由於氣流導引模組延長了氣流進入加熱腔的路徑，氣流在進入加熱腔之前可以充分近進行加熱。於是，基板上各個位置的積體電路元件可以均勻受熱，而不受外部引進氣流具有溫度的上的變異而造成臨界尺寸均勻度的降低，以提昇基板的生產量率。

本發明部分實施例提供一種烘烤装置。上述烘烤 裝置包括一加熱板。上述烘烤裝置更包括一第一導引襯套。第一導引襯套圍繞加熱板設置。上述烘烤裝置還包括一第二導引襯套。第二導引襯套位於加熱板與第一導引襯套之間。一氣流流道定義於第一導引襯套與第二導引襯套之間。氣流流道至少部分沿朝向加熱板的一延伸方向延伸。

在上述實施例中，第二導引襯套固定於第一導引襯套之上，並且第一導引襯套與第二導引襯套配置為可平行延伸方向來回移動。

在上述實施例中，第二導引襯套固定於蓋體之上，並且第一導引襯套配置為可平行延伸方向來回移動。

在上述實施例中，第一導引襯套包括具有第一內徑的環形結構，並且第二導引襯套包括具有第二內徑的環形結構，其中，第一內徑大於第二內徑。

在上述實施例中，氣流流道包括一氣流入口及一氣流出口。在加熱板的徑向方向上，相較氣流入口靠近加熱板。並且，氣流入口相對加熱板的高度大於氣流出口相對加熱板的高度。

在上述實施例中，烘烤装置更包括一遮擋板相對排氣口設置，其中遮擋板遮蔽至少部分排氣口的開口。

本發明部分實施例提供一種烘烤方法。上述烘烤方法包括放置一基板於一加熱板上方。上述烘烤方法更包括關閉位於加熱板上的一蓋體。上述烘烤方法還包括加熱基板。另外，上述方法包括自位於加熱板外側的一氣流流道引入一氣流並通過位於蓋體上的一排氣口排除氣流。在氣流通過氣流流道 的過程中，氣流流道導引氣流沿朝向加熱板的一延伸方向流動。

在上述實施例中，烘烤方法更包括放置一第一導引襯套位於加熱板的外側。並且，烘烤方法還包括放置一第二導引襯套位於第一導引襯套與加熱板之間。氣流流道定義於第一導引襯套與第二導引襯套之間。

在上述實施例中，基板加熱溫度大於攝氏200度，且氣流通過排氣口的流速介於約20公升每分鐘至約30公升每分鐘之間。

在上述實施例中，一金屬光阻阻劑塗佈於基板，且氣流通過排氣口的流速介於約70公升每分鐘至約90公升每分鐘之間。

以上概略說明了本發明數個實施例的特徵，使所屬技術領域中具有通常知識者對於後續本發明的詳細說明可更為容易理解。任何所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解到本說明書可輕易作為其它結構或製程的變更或設計基礎，以進行相同於本發明實施例的目的及/或獲得相同的優點。任何所屬技術領域中具有通常知識者也可理解與上述等同的結構或製程並未脫離本發明之精神和保護範圍內，且可在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作更動、替代與潤飾。

Claims (10)

1. 一種烘烤設備，包括：一加熱板；一第一導引襯套，圍繞該加熱板設置；一第二導引襯套，其中該第一導引襯套係配置為可平行一延伸方向移動，使該第二導引襯套位於該加熱板與該第一導引襯套之間，並定義一氣流流道於該第一導引襯套與該第二導引襯套之間，該氣流流道至少部分沿該延伸方向延伸；以及一蓋體，相對該加熱板設置，並位於該第一導引襯套與該第二導引襯套上方，其中一排氣口定義於該蓋體。
2. 如申請專利範圍第1項所述之烘烤設備，其中該第二導引襯套固定於該第一導引襯套之上，並且該第一導引襯套與該第二導引襯套配置為可平行該延伸方向來回移動。
3. 如申請專利範圍第1項所述之烘烤設備，其中該第二導引襯套固定於該蓋體之上，並且該第一導引襯套配置為可平行該延伸方向來回移動。
4. 如申請專利範圍第1項所述之烘烤設備，其中該第一導引襯套包括具有一第一內徑的環形結構，並且該第二導引襯套包括具有一第二內徑的環形結構，其中，該第一內徑大於該第二內徑。
5. 如申請專利範圍第1項所述之烘烤設備，其中該氣流流道包括：一氣流入口；以及 一氣流出口，在該加熱板的徑向方向上，相較該氣流入口靠近該加熱板；其中，該氣流入口相對該加熱板的高度大於該氣流出口相對該加熱板的高度。
6. 如申請專利範圍第1項所述之烘烤設備，更包括一遮擋板相對該排氣口設置，其中該遮擋板遮蔽至少部分該排氣口的開口。
7. 一種烘烤方法，包括：放置一基板於一加熱板上方；關閉位於該加熱板上的一蓋體；沿一延伸方向移動一第一導引襯套，使一第二導引襯套位於該第一導引襯套與該加熱板之間，並定義一氣流流道在該第一導引襯套與該第二導引襯套之間；加熱該基板；以及自該氣流流道引入一氣流並通過位於該蓋體上的一排氣口排除該氣流；其中，在該氣流通過該氣流流道的過程中，該氣流流道導引該氣流沿該延伸方向流動。
8. 如申請專利範圍第7項所述之烘烤方法，更包括沿該延伸方向同時移動該第一導引襯套與該第二導引襯套。
9. 如申請專利範圍第7項所述之烘烤方法，其中該基板加熱溫度大於攝氏200度，且該氣流通過該排氣口的流速介於約20公升每分鐘至約30公升每分鐘之間。
10. 如申請專利範圍第7項所述之烘烤方法，其中一金屬光阻阻 劑塗佈於該基板，且該氣流通過該排氣口的流速介於約70公升每分鐘至約90公升每分鐘之間。