專利名稱：熱盤及應用其的硅片加熱系統的制作方法
技術領域：
本發明有關于一種硅片加熱技術，特別是有關于一種熱盤及應用其的硅片加熱系統。
背景技術：
在半導體芯片生產的圖形轉移工藝中，光刻膠的涂敷、軟烘以及后烘是一個非常重要的步驟。軟烘是將涂好的光刻膠中的溶劑蒸發掉，以提高它的黏附性、均勻性、抗刻蝕性，從而提高線寬的控制。目前，193nm和248nm光刻機用的光刻膠都是光學放大光刻膠。光學放大光刻膠曝光后會產生光酸(H+)，而后烘可以將產生的H+擴散到光刻膠的內部，使曝光部分的光刻膠變成堿性可溶的材料。通常，后烘時間的長短以及均勻性會嚴重影響線寬的大小與均勻性。在烘培過程中，如果處于光刻膠表面的溶劑揮發速度比光刻膠內部的溶劑揮發速度快，當表面的光刻膠已經固化時，若再繼續進行烘培，光刻膠表面將變得粗糙， 產生所謂的“夾心”后果。為此，上世紀八十年代，熱盤式烘焙裝置應運而生，以完成硅片涂膠后的烘培工藝。這種形式的烘焙裝置是采用一片接一片的單獨烘焙方式。從熱學原理的觀點出發，它是通過硅片與熱盤的接觸表面，將熱能傳導到硅片背面，光刻膠內的有機溶劑則是由內向表面移動而離開光刻膠的。然而，熱盤式烘焙裝置皆為接觸式的，經常會因為硅片放置位置不佳或者硅片背面或熱盤上有顆粒而產生硅片受熱不均勻的問題，從而導致線寬不均勻。并且，如果某些硅片背面比較臟的話，還會污染熱盤，進而導致后續進行烘培工藝的其他硅片背面也會受到熱盤的污染。尤其當近年來先進封裝工藝得到廣泛使用時，該工藝需求膠厚很厚，有的高達 150um，軟烘時間一般需要十幾分鐘。若采用上述直接接觸的方式，嚴重時會造成某些特殊硅片如鈮酸鋰基片的爆裂。如圖1所示者為一種熱盤式前烘裝置，其包括熱盤本體4、加熱器11a、溫度檢測裝置9、爐體、具有三個垂直針桿的頂桿3、驅動頂桿3承載著硅片2上下運動的升降機構(包括絲桿5、電機7以及編碼器6)以及伺服驅動器8。圖1所示的此種熱盤式前烘裝置，其特點是能嚴格控制溫度時間的長短和升溫速率，可以獲得優良的膠膜特性，從而可得到優良的光刻效果。然而，其也帶來了新的問題。隨著工藝的不斷提高，硅片尺寸變得越來越大， 現在主流是12寸的硅片，不久會發展到18寸。若采用圖1所示的熱盤式前烘裝置，由于硅片12邊緣得不到支撐，硅片12加熱時會造成彎曲形變，進而會影響硅片12以及光刻膠的平坦度。另外，三個頂桿3之間高度稍有差別就會引起硅片12的傾斜，造成受熱不均勻。而且由于頂桿3與硅片12直接接觸，接觸的部分也會受熱不均勻，從而最終影響線寬的均勻性。

發明內容
本發明的目的在于提供一種熱盤及應用其的硅片加熱系統，以改善現有技術的缺失。為解決所述技術問題，本發明提供一種熱盤，設置于容置本體內且分別連接抽風機與進風機。熱盤具有多組呈均勻分布的加熱區，且每一加熱區內具有出氣孔與進氣孔。出氣孔連接于抽風機，進氣孔圍繞出氣孔設置且連接于進風機，進風機提供熱空氣。在本發明的一實施例中，熱盤還具有至少一個穿孔。在本發明的一實施例中，穿孔的數量為三個，且呈三角形分布。本發明還提供一種硅片加熱系統，包括容置本體、抽風機、進風機以及熱盤。熱盤設置于容置本體內。熱盤具有多組呈均勻分布的加熱區，且每一加熱區內具有出氣孔與進氣孔。出氣孔連接于抽風機，進氣孔圍繞出氣孔設置且連接于進風機，進風機提供熱空氣。
在本發明的一實施例中，硅片加熱系統還包括第一加熱裝置，連接于熱盤。在本發明的一實施例中，硅片加熱系統還包括第二加熱裝置，連接于進風機。在本發明的一實施例中，硅片加熱系統還包括第一溫度檢測裝置與溫度控制器。 第一溫度檢測裝置設置于進氣孔，溫度控制器連接于第一溫度檢測裝置與第二加熱裝置。在本發明的一實施例中，硅片加熱系統還包括第二溫度檢測裝置，設置于第二加熱裝置，并連接于溫度控制器。在本發明的一實施例中，硅片加熱系統還包括多個自動調壓閥，分別設置于每一加熱區的出氣孔與進氣孔。在本發明的一實施例中，硅片加熱系統還包括硅片保護裝置，設置于所述熱盤上方，以圍繞熱盤上方的硅片。在本發明的一實施例中，硅片加熱系統還包括多個位置傳感器，設置于所述熱盤上方，以感測熱盤上方的硅片的位置。在本發明的一實施例中，熱盤還具有至少一個穿孔。在本發明的一實施例中，穿孔的數量為三個，且呈三角形分布。在本發明的一實施例中，硅片加熱系統還包括至少一個頂桿與驅動裝置。頂桿可活動地設置于穿孔內，驅動裝置連接于頂桿。在本發明的一實施例中，容置本體的頂部具有抽氣孔。與現有技術相比，本發明的有益效果可以是本發明提供的熱盤以及硅片加熱系統中，熱盤具有多個加熱區，且每一加熱區內具有出氣孔與進氣孔，以使硅片在加熱時處于受力平衡的狀態，從而可懸浮在熱盤的上方而不與熱盤直接接觸，避免了硅片背面受熱盤污染，也不會發生硅片爆裂的問題。并且，由于加熱區呈均勻分布，因此，可確保整個硅片受熱均勻，避免硅片邊緣彎曲形變的問題。為讓本發明的所述和其它目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例， 并配合附圖，作詳細說明如下。


圖1為一種已知的熱盤裝置的結構示意圖；圖2為本發明一較佳實施例的硅片加熱系統的示意圖；圖3為本發明一較佳實施例的熱盤的俯視圖；圖4為本發明一較佳實施例的熱盤的溫度檢測器的示意圖5為應用本發明一較佳實施例的硅片加熱系統進行烘培加熱的流程圖。
具體實施例方式圖2為本發明一較佳實施例的硅片加熱系統的示意圖。圖3為本發明一較佳實施例的熱盤的俯視圖。請參考圖2與圖3。在本實施例中，硅片加熱系統1用于加熱硅片2，其包括容置本體10、熱盤11、進風機12、抽風機13、第一加熱裝置14、第一溫度檢測裝置15、 溫度控制器16、第二溫度檢測裝置(未圖示)、自動調壓閥(未圖示)、硅片保護裝置19、位置傳感器20、頂桿21、驅動裝置22以及第二加熱裝置23。然而，本發明對此不作任何限定。在本實施例中，容置本體10即為硅片加熱系統1的爐體，且其四壁具有框架環繞。 硅片2可放置于容置本體10內以進行烘培工藝。容置本體10的頂部具有抽氣孔101，以在硅片2的烘焙加熱過程中及時將揮發物抽走。另外，容置本體10的側壁上可設有供硅片2 進出的門(圖未示)，以方便機械手取放硅片2。然而，本發明對此不作任何限定。在本實施例中，熱盤11設置于容置本體10內。如圖3所示，熱盤11具有多組呈均勻分布的加熱區110。每一加熱區110內具有出氣孔1101與進氣孔1102，進氣孔1102 圍繞出氣孔1101設置。于此，出氣孔1101可為圓孔，進氣孔1102可為圍繞圓孔設置的圓環。在本實施例中，出氣孔1101連接于抽風機13。由此，可利用抽風機13對熱盤11 的各個出氣孔1101抽真空，以對熱盤11上方的硅片2產生向下的真空吸力。另外，進氣孔 1102連接于進風機12，以向上輸送熱空氣。由此，上方的硅片2即受到經由進氣孔1102輸入的熱空氣向上的浮力。在本實施例中，此熱空氣的浮力大小等于真空吸力與硅片2自身的重力，從而使得在整個烘培加熱過程中，硅片2可懸浮于熱盤11的上方，而不與熱盤11 接觸。在本實施例中，進氣孔1102處可設置有第一溫度檢測裝置15，以對加熱硅片2的熱空氣進行溫度檢測，從而便于控制硅片2的溫度。于此，第一溫度檢測裝置15可為PtlOO 熱電阻或熱電偶。然而，本發明對此不作任何限定。另外，各個進氣孔1102與出氣孔1101 處還分別設置有自動調壓閥(圖中未示)，以確保硅片2可以保持懸浮狀態，即熱空氣的浮力大小始終等于真空吸力與硅片2自身的重力。然而，本發明對此不作任何限定。在本實施例中，由于加熱區110呈均勻分布，因此，在加熱過程中，硅片2不會出現上下擺動的狀況，受熱也會比較均勻。另外，為能更好地托住硅片2以防止其滑動，位于熱盤11中間位置的加熱區110可相對較大，即中間的加熱區110的出氣孔1101與進氣孔 1102的尺寸相比其它加熱區110的出氣孔1101與進氣孔1102的尺寸要大。然而，本發明對此不作任何限定。在本實施例中，熱盤11在其中間位置可具有呈三角形分布的三個穿孔1103。于此，頂桿21可對應地為三個，分別可活動地設置于對應的穿孔1103內，以更穩固地上載、下載以及烘培加熱過程中升降硅片2。然而，本發明對穿孔1103以及對應的頂桿21的數目及位置不作任何限定。在其它實施例中，其數目也可僅為一個或三個以上。在本實施例中，頂桿21可分別連接于驅動裝置22，以在驅動裝置22的驅動下工作。然而，本發明對此不作任何限定。在其它實施例中，頂桿21的升降可直接由人員手動控制。
在本實施例中，熱盤11可連接第一加熱裝置14。于此，第一加熱裝置14可為棒狀或片狀結構，并設置于熱盤11內，以加熱熱盤11。然而，本發明對第一加熱裝置14的結構與設置位置不作任何限定。另外，請參考圖4。圖4為本發明一較佳實施例的熱盤的溫度檢測器的示意圖。在本實施例中，溫度檢測器M可選擇用于半導體工藝測量的探頭。該溫度檢測器M實際上為一個表面均勻地鑲嵌著多個微型熱電阻探測器241的硅片，。測試時，可將此溫度檢測器 24(即硅片)氣浮在熱盤11的上方，并使探頭的圓心和熱盤11的圓心在同一個垂直軸線上，從而測得熱盤11不同位置處的溫度。然而，本發明對此不作任何限定。請繼續參考圖2與圖3。在本實施例中，第二加熱裝置23用于加熱空氣，且第二加熱裝置23連接于進風機12，以將加熱后的熱空氣通過進風機12送入進氣孔1102。然而，本發明對此不作任何限定。在其它實施例中，當有熱空氣源時，也可不設置第二加熱裝置23， 而直接將熱空氣源的熱空氣通過進風機12送入進氣孔1102。 在本實施例中，第二加熱裝置23內可設置有第二溫度檢測裝置(圖中未示)，其用于檢測第二加熱裝置23內熱空氣的溫度，即進入進風機12前熱空氣的溫度。由此，在本實施例中通過同時檢測第二加熱裝置23與進氣孔1102內的熱空氣溫度，可提供更精確的溫度控制。另外，在本實施例中，第二溫度檢測裝置也可為PtlOO熱電阻或熱電偶。然而，本發明對此不作任何限定。在本實施例中，溫度控制器16可為一微處理器，其具有多個接腳，分別連接至圖4 的溫度檢測器M、第一溫度檢測裝置15、第二溫度檢測裝置(圖中未示)、第一加熱裝置14 以及第二加熱裝置23。具體而言，溫度控制器16可根據溫度檢測器M檢測到的溫度值， 來控制第一加熱裝置14的加熱溫度。同時，根據第一溫度檢測裝置15與第二溫度檢測裝置(圖中未示)檢測到的熱空氣的溫度值，溫度控制器16可控制第二加熱裝置23的加熱溫度。于本實施例中，溫度控制器16可通過控制第一加熱裝置14與第二加熱裝置23的加熱溫度來確保熱盤11與熱空氣的溫度保持一致。由此，熱空氣經過熱盤11時即不會有熱量損失，從而可確保硅片2受熱更均勻。在本實施例中，硅片保護裝置19圍繞熱盤11設置，其圍繞形成的表面積大小與硅片2的表面積大致相等，從而在氣浮出現異常時，可防止硅片2滑落。于此，硅片保護裝置 19可為一體成型。然而，本發明對此不作任何限定。在其它實施例中，其也可由四個部分組合而成。在本實施例中，多個位置傳感器20分別設置于熱盤11的四周，以從四個方向上偵測硅片2的位置，確保硅片2在熱盤11上方的位置保持不變。于此，位置傳感器20可為紅外線傳感器。然而，本發明對位置傳感器20的類型和數目不作任何限定。圖5為應用本發明一較佳實施例的硅片加熱系統進行烘培加熱的流程圖。請一并參考圖2與圖5。在應用本實施例提供的硅片加熱系統1對硅片2進行烘培加熱時，可先調節第一加熱裝置14與第二加熱裝置23的加熱溫度，使得熱盤11與熱空氣穩定在設定的溫度值。隨后，可打開容置本體10的側壁上的門，利用機械手將硅片2送入容置本體10 內，并放置于三個頂桿21上。此時，頂桿21處于最高位置。在本實施例中，在硅片2放置于處于最高位置的頂桿21上后，可利用驅動裝置22驅動頂桿21下降至距離熱盤11非常近的位置。此時，可將打開的門關上。同時，打開進風機12與抽風機13，控制硅片2保持懸浮狀態。之后，可下降頂桿21，以進行硅片2的烘培加熱工藝。在此過程中產生的揮發物可由容置本體10頂部的抽氣孔101排出。在本實施例中，當硅片2的烘培加熱工藝結束后，驅動裝置22驅動頂桿21上升以頂住硅片2。隨后，通過調壓閥關閉熱空氣與真空，并打開容置本體10側壁的門，利用機械手將硅片2取走，重復上述步驟可進行下一片硅片的加熱。根據本發明較佳實施例提供的硅片加熱系統，在加熱硅片時可以避免硅片與熱盤直接接觸，也不用頂桿頂著硅片，從而可以使硅片受熱更加均勻，不會造成硅片的彎曲形變。硅片背面也不會受熱盤污染。另外，由于熱盤本身也可被加熱，并保持與熱空氣相同的溫度，因此可確保熱空氣經過熱盤時不會有熱量損失，從而使硅片的溫度均勻一致。雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作些許的更動與潤飾，因此本發明的保護范圍當視權利要求書所界定者為準。
權利要求
1.一種熱盤，設置于容置本體內且分別連接抽風機與進風機，其特征是，所述熱盤具有多組呈均勻分布的加熱區，且每一所述加熱區內具有出氣孔與進氣孔，所述出氣孔連接于所述抽風機，所述進氣孔圍繞所述出氣孔設置且連接于所述進風機，所述進風機提供熱空氣。
2.根據權利要求1所述的熱盤，其特征是，所述熱盤還具有至少一個穿孔。
3.根據權利要求2所述的熱盤，其特征是，所述穿孔的數量為三個，且呈三角形分布。
4.一種硅片加熱系統，其特征是，包括 容置本體；抽風機； 進風機；以及熱盤，設置于所述容置本體內，所述熱盤具有多組呈均勻分布的加熱區，且每一所述加熱區內具有出氣孔與進氣孔，所述出氣孔連接于所述抽風機，所述進氣孔圍繞所述出氣孔設置且連接于所述進風機，所述進風機提供熱空氣。
5.根據權利要求4所述的硅片加熱系統，其特征是，所述硅片加熱系統還包括第一加熱裝置，連接于所述熱盤。
6.根據權利要求4所述的硅片加熱系統，其特征是，所述硅片加熱系統還包括第二加熱裝置，連接于所述進風機。
7.根據權利要求6所述的硅片加熱裝置，其特征是，所述硅片加熱系統還包括第一溫度檢測裝置與溫度控制器，所述第一溫度檢測裝置設置于所述進氣孔，所述溫度控制器連接于所述第一溫度檢測裝置與所述第二加熱裝置。
8.根據權利要求7所述的硅片加熱裝置，其特征是，所述硅片加熱系統還包括第二溫度檢測裝置，設置于所述第二加熱裝置，并連接于所述溫度控制器。
9.根據權利要求4所述的硅片加熱系統，其特征是，所述硅片加熱系統還包括多個自動調壓閥，分別設置于每一所述加熱區的所述出氣孔與所述進氣孔。
10.根據權利要求4所述的硅片加熱系統，其特征是，所述硅片加熱系統還包括硅片保護裝置，設置于所述熱盤上方，以圍繞所述熱盤上方的硅片。
11.根據權利要求4所述的硅片加熱系統，其特征是，所述硅片加熱系統還包括多個位置傳感器，設置于所述熱盤上方，以感測所述熱盤上方的硅片的位置。
12.根據權利要求4所述的硅片加熱系統，其特征是，所述熱盤還具有至少一個穿孔。
13.根據權利要求12所述的硅片加熱系統，其特征是，所述穿孔的數量為三個，且呈三角形分布。
14.根據權利要求12所述的硅片加熱系統，其特征是，所述硅片加熱系統還包括至少一個頂桿與驅動裝置，所述頂桿可活動地設置于所述穿孔內，所述驅動裝置連接于所述頂桿。
15.根據權利要求4所述的硅片加熱系統，其特征是，所述容置本體的頂部具有抽氣孔。
全文摘要
本發明提供一種熱盤及應用其的硅片加熱系統。熱盤設置于容置本體內且分別連接抽風機與進風機。熱盤具有多組呈均勻分布的加熱區，且每一加熱區內具有出氣孔與進氣孔。出氣孔連接于抽風機，進氣孔圍繞出氣孔設置且連接于進風機，進風機提供熱空氣。由此，硅片在加熱時可懸浮在熱盤的上方而不與熱盤直接接觸，避免了硅片背面受熱盤污染，也不會發生硅片爆裂的問題。
文檔編號H01L21/00GK102543662SQ20101061837
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月30日 優先權日2010年12月30日
發明者張俊, 閔金華 申請人:上海微電子裝備有限公司