晶圆烘干机的制作方法

本公开一般涉及烘干机，更具体来说涉及芯片制造过程中所要使用的晶圆烘干机。

背景技术

在芯片制造的许多流程中都需要对晶圆进行烘干，例如在光刻工艺过程就需要对晶圆进行烘干。

在芯片的制造过程中，需要图形转移工艺，其中包括光刻工艺。光刻工艺是一种图形复印技术，是芯片制造工艺中一项关键的技术。简单来说，光刻受到照相技术的启发，利用光刻胶感光特性，将光刻掩膜板的图形精确地复印到涂在晶圆上的光刻胶上。在将光刻胶旋涂到晶圆之前，因为晶圆表面容易吸附潮气，从而会影响光刻胶的粘附性，所以需要对晶圆表面进行烘干。在将光刻胶旋涂到晶圆后，由于光刻胶是流体状态，需要对光刻胶进行软烘和硬烘，从而使光刻胶成为固体；在对光刻胶进行显影之后，还要对图案化的光刻胶进行烘烤，从而对光刻胶的各个图案细节进行加固。

在用于光刻的涂胶显影机台中，包括对晶圆进行烘干处理的晶圆烘干机。但是，在烘干机的烘干过程中，烘干机的腔体温度较高，外界的冷空气接触到烘干机的侧壁时，由于腔体的侧壁温度较高，骤然接触到冷空气会导致烘干机内部的热空气凝结产生颗粒(水滴或者其他杂质颗粒)，这些颗粒会对芯片的成品质量产生不利影响；另外，由于烘干机的腔体需要频繁开启和关闭从而放置晶圆，腔体的密封圈o-ring老化、损坏甚至逐渐失效从而导致外部的冷空气进入到烘干机内，也会不利地影响烘干机内部环境的稳定性。

以上只是以光刻为例进行说明。在芯片制造过程中，几乎每一工艺步骤中都会涉及到清洗步骤，使得晶圆表面以及内部含有水分；每个清洗步骤之后几乎都需要对晶圆进行彻底烘干，才能顺利进行下一工艺步骤。

因此，本发明旨在提供一种改进的晶圆烘干机，从而降低或者甚至避免外界冷空气对烘干机产生的不利影响。

技术实现要素：

为了解决现有技术中所存在的一个或多个缺陷，本公开提供一种本领域的新技术。

由于在烘干机的烘干过程中，烘干机内部的温度较高(例如通常为一百摄氏度左右)。而烘干机所处于的芯片制造机台限于制程需要，通常需要维持一个比较低的温度。因此，当外界的冷空气接触烘干机的侧壁时，由于侧壁温度较高，烘干机内部的热空气被外界的冷空气降温后会凝结产生水滴或者其他杂质颗粒，这些水滴或者杂质颗粒降落沉积在晶圆上会对芯片的成品质量造成不利影响；而且，由于烘干机需要频繁开启和关闭腔体以将待处理的晶圆放置其中，对烘干机起到密封作用的o-ring由于腔体频繁的开启和闭合会容易老化、损伤甚至失效，这样外部的冷空气会通过密封不严的o-ring进入到烘干机内，也会不利地影响烘干机内部环境的稳定性。

因此本发明提出了一种改进的烘干机，改进的方向是围绕烘干机的腔体的侧壁形成气体屏障以将烘干机的腔体侧壁与外界的环境相隔离。这样减少了腔体与外界低温气体接触的机会和概率。具体来说，围绕烘干机的侧壁在烘干机的腔体外形成多个导气孔，所述导气孔以基本垂直于所述底盘的方向排出气体，所述气体围绕所述侧壁形成气体屏障。

本发明涉及一种晶圆烘干机，包括底盘；腔体，所述腔体包括侧壁，所述腔体设置在所述底盘上；多个导气孔，所述多个导气孔围绕所述侧壁形成在所述腔体外，所述导气孔以基本垂直于所述底盘的方向排出气体，所述气体围绕所述侧壁形成气体屏障，所述气体的温度与所述腔体内的温度之差小于30摄氏度。

本发明涉及一种利用以上所述的晶圆烘干机来烘干晶圆的方法，包括开启腔体；将待烘干的晶圆放置在所述腔体内；关闭所述腔体；利用腔体内的加热源烘干所述晶圆；在烘干所述晶圆的过程中，围绕所述腔体的侧壁在所述腔体外形成的导气孔以基本垂直于所述底盘的方向排出气体，所述气体围绕所述侧壁形成气体屏障。

本发明还涉及一种涂胶显影机，所述涂胶显影机包括根据以上所述的晶圆烘干机。

本发明还涉及一种制造芯片的方法，所述方法包括使用根据以上所述的晶圆烘干机来制造芯片。

本发明还涉及一种制造芯片的方法，所述方法包括使用根据以上所述的涂胶显影机来制造芯片。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1示出了现有技术中的烘干机以及其操作模式；

图2a和图2b示出了根据本发明的一个实施例的晶圆烘干机；

图3示出了操作根据本发明的一个实施例的晶圆烘干机的步骤。

注意，在以下说明的实施方式中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在本说明书中，使用相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。因此，所公开的发明并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为本说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

图1示出了现有技术中的烘干机以及其操作模式。

参见图1，现有技术中的烘干机100包括底盘101，以及腔体102，该腔体102包括侧壁103。腔体102设置在底盘101上。烘干机还包括加热源104，所述加热源104位于所述腔体101内，辐射能量以烘干置于腔体101内的晶圆。

在烘干晶圆的过程中，腔体102中的温度较高，通常在100摄氏度左右。由于烘干机100通常处于另一个较大的芯片制造设备之中，限于芯片制程的需要，芯片制造设备中的温度不能太高。因此，与烘干机内部的温度相比，烘干机外部的温度要低得多。因此，烘干机外部的冷空气如果接触到腔体102的侧壁，会使得腔体102内部的热空气冷凝从而形成液滴，或者使得其他气态物质冷凝从而形成杂质颗粒，无论是液滴还是杂质颗粒都有可能会最终降落沉积到晶圆上，从而影响最终成品的质量。

另外，为了将晶圆放置在烘干机内，需要将腔体102打开。在有些烘干机中，腔体102的侧壁103和顶盖105不是一体的，顶盖105是静止的，而侧壁103可以相对于顶盖105向上或者向下移动从而提供晶圆进入的入口。因此，在晶圆进入时，需要将侧壁103抬起或者降下从而允许晶圆进入。这样随着侧壁103的抬起和降下，处于腔体102的侧壁103与底盘101之间起着密封作用的o-ring(或者位于侧壁103与顶盖105之间的o-ring(图中未示出))会频繁地遭受挤压，o-ring会因此老化、损伤甚至失效，这会导致外部的冷空气在烘干晶圆的过程中进入到腔体中，从而也会影响腔体内部环境的稳定。

图2a-图2b示出了根据本发明的一个实施例的晶圆烘干机。所述晶圆烘干机包括底盘101以及腔体102，所述腔体102包括侧壁103，所述腔体102设置在底盘101上。优选地，晶圆烘干机100还包括加热源104，所述加热源104位于所述腔体102内，辐射热量从而烘干置于所述腔体102内的晶圆。图2a中所述晶圆是平放于烘干机内的，但是本发明不限于此，晶圆可以以各种取向置于烘干机内。所述晶圆为芯片制造过程中进行清洗之后的晶圆，所述晶圆不仅包括单晶硅片，还包括单晶硅片上形成有介质层、器件层、金属互连层等单层或多层结构的晶圆。优选地，所述晶圆烘干机还包括晶圆架106，所述晶圆架106用于承载所述晶圆。

在本发明的一个实施例中，所述加热源104为烘干台，在烘干过程中，所述晶圆被放置在烘干台之上被进行烘干。优选地，通过支撑机构(例如，晶圆架)将所述晶圆置于烘干台之上。加热源104还可以是能够辐射能量(例如，微波)的其他器件。所述晶圆不是必须要与加热源104接触。加热源104也不是必须要放置在晶圆之下，加热源104可以处于腔体102内可以对晶圆进行烘干的任何位置处。

所述晶圆烘干机100还包括多个导气孔107，所述多个导气孔107围绕所述侧壁103形成在所述腔体102外，所述导气孔107以基本垂直于所述底盘101的方向排出气体，所述气体围绕所述侧壁103形成气体屏障(图2a中向上的箭头所示)，由所述导气孔107排出的气体的温度追踪所述腔体内的温度。之所以要让由导气孔107排出的气体的温度追踪腔体102内的温度，是为了避免腔体102的侧壁103接触到与腔体102内的温度相差太大的冷空气，进而避免腔体102内冷凝形成液滴或者其他不期望的颗粒。例如，在晶圆烘干的过程中，腔体102内部的温度通常保持在110摄氏度左右，导气孔107中排出的气体的温度与腔体102内部的温度之差小于30摄氏度(例如，90摄氏度)，该气体屏障能够将腔体的侧壁与外界冷空气环境有效隔绝。优选地，导气孔107中排出的气体的温度与腔体102内部的温度基本相同。优选地，由所述导气孔排出的气体为氮气。但本发明不限于氮气。优选地，由所述导气孔排出的气体为干燥的。

在本发明的一个实施例中，参见图2a，所述多个导气孔围绕所述侧壁形成在所述腔体外的所述底盘101中，所述导气孔以基本垂直于所述底盘的方向向上排出气体。所述多个导气孔形成在底盘101中，底盘101的横截面图在图2a中示出。在图2a中示出底盘101为圆形的，并且腔体的横截面也为圆形的(因为导气孔为围绕腔体形成的)，但是本发明不限于此，具有任何形状横截面的腔体以及底盘均适于本发明。从导气孔向上排出气体从而在腔体侧壁外形成从下至上的气体屏障。图2a中可见所述底盘101上的导气孔的横截面。虽然图2a中所示的导气孔的横截面为圆形，但是本发明不限于圆形横截面的导气孔，其他任何形状的导气孔均适于本发明。

为了使得该气体屏障有效地腔体侧壁与外界环境相隔离，该气体屏障的温度被设置为跟踪腔体内部的温度。在本发明的一个实施例中，在晶圆烘干的过程中，腔体内部的温度通常保持在110摄氏度左右，导气孔中排出的气体的温度与腔体内部温度之差小于30摄氏度(例如，所述导气孔中排出的气体的温度例如为90摄氏度)，该气体屏障因此能够将腔体侧壁与外界冷空气环境有效隔绝。

在本发明的一个实施例中，所述导气孔连接有管路，在所述管路中包括温度传感器以感测气体温度，另外腔体内也设置有温度传感器，通过比较以上温度传感器的温度从而实时调节导气孔中所排出的气体的温度。

优选地，一圈或者多圈的导气孔围绕所述腔体的侧壁布置在所述底盘中。虽然在图2a中仅示出了一圈的导气孔，但是本发明不限于此，可以有多圈的导气孔围绕所述腔体的侧壁布置在所述底盘中。与一圈导气孔相比，多圈导气孔排出的气体屏障的厚度更厚，从而更好地将腔体侧壁与外界的环境隔离。

在本发明的另一个实施例中，参见图2b，所述多个导气孔107围绕所述侧壁形成在所述腔体外的所述底盘的上方，所述导气孔以基本垂直于所述底盘的方向向下排出气体(由图2b中向下的箭头所示)。与图2a中所述多个导气孔形成在所述底盘1中不同的是，在图2b中，所述多个导气孔107形成在所述底盘101的上方，并且所述导气孔107向下朝向所述底盘101，从导气孔向下朝向所述底盘101排出的气体在腔体侧壁外形成从上至下的气体屏障。与图2a的实施例类似的是，由于由导气孔107排出的气体的温度与腔体102内的温度之差小于30摄氏度，该气体屏障同样能够将腔体侧壁与外界冷空气环境有效隔绝。图2b与图2a的区别在于，图2b的实施例中气体屏障是由从上吹到下的气体所形成的，而图2a的实施例中气体屏障是由从下吹倒上的气体所形成的。

优选地，一圈或者多圈的导气孔围绕所述腔体的侧壁布置在所述底盘之上。虽然在图2b中仅示出了一圈的导气孔，但是本发明不限于此，可以有多圈的导气孔围绕所述腔体的侧壁布置在所述底盘之上。

优选地，所述导气孔与所述腔体的侧壁的水平距离在0至3毫米之间。例如，所述导气孔可以紧贴所述腔体的侧壁设置。需要根据所述导气孔与腔体的侧壁之间的水平距离来调节气体流速。如果导气孔与腔体的侧壁之间的水平距离较宽，可以适当提高气体流速；反过来，如果导气孔与腔体的侧壁之间的水平距离较窄，可以适当减小气体流速。

优选地，所述导气孔连接有管路，在所述管路中包括温度传感器以感测气体温度、包括流速传感器以感测气体流速以及包括湿度传感器以感测气体湿度。

为了使得该气体屏障有效地将腔体的侧壁与外界环境相隔离，该气体屏障的温度被设置为跟踪腔体内部的温度，例如，所述气体的温度与所述腔体内的温度之差小于30摄氏度，因此通过温度传感器来感测气体的温度从而使得导气孔排出的气体可以有效跟踪腔体内部的温度；由导气孔排出的气体优选地是干燥的，通过湿度传感器来感测气体湿度从而调节由导气孔排出的气体湿度；由导气孔排出的气体的流速与所述导气孔与腔体的侧壁的水平的距离有关，通过流速传感器感测气体流速从而根据导气孔与侧壁的水平距离来调节气体流速。如果导气孔与腔体的侧壁之间的水平距离较宽，可以适当提高气体流速；反过来，如果导气孔与腔体的侧壁之间的水平距离较窄，可以适当减小气体流速。

优选地，所述腔体还包括位于侧壁与底盘之间的用于密封的o-ring；可替代地，所述腔体还包括位于侧壁与顶盘之间的用于密封的o-ring。通过在侧壁之外形成气体屏障，可以有效地减少通过o-ring从外界进入到腔体内的冷空气。

图3示出了操作根据本发明的一个实施例的晶圆烘干机的步骤。

在步骤s301中，开启腔体。在开启所述腔体时，腔体的顶盖和侧壁一起移动；可替代地，在开启所述腔体时，顶盖保持不动，所述侧壁相对于所述顶盖移动；可替代地，在开启所述腔体时，所述侧壁保持不动，所述顶盖相对于所述侧壁移动。

在步骤s302中，将待烘干的晶圆放置在所述腔体内。优选地，晶圆通过机械手臂被传送到所述腔体内的晶圆架上；在被放置到所述晶圆架上之后，为了使机械手臂与晶圆脱离从而顺利退出烘干机，晶圆被晶圆架上的顶针向上顶起从而与机械手臂脱离；机械手臂与晶圆脱离后退出烘干机。

在步骤s303中，关闭所述腔体。在关闭所述腔体时，腔体的顶盖和侧壁一起移动；可替代地，在关闭所述腔体时，顶盖保持不动，所述侧壁相对于所述顶盖移动；还可替代地，在关闭所述腔体时，所述侧壁保持不动，所述顶盖相对于所述侧壁移动。

在步骤s304中，利用腔体内的加热源烘干所述晶圆。优选地，晶圆烘干方法包括通过加热源辐射微波能量从而烘干晶圆。微波加热处理，通过微波加热处理对晶圆内部以及表面的水分进行加热，提高晶圆内部水分向外蒸发的效率。优选地，晶圆烘干方法还包括通过加热源辐射热量从而烘干晶圆。通过辐射热量来从外向内地烘干晶圆的水分。

在步骤s305中，在烘干晶圆的过程中，围绕所述腔体的侧壁在所述腔体外形成的导气孔以基本垂直于所述底盘的方向排出气体，所述气体围绕所述侧壁形成气体屏障。在本发明的一个实施例中，围绕所述腔体的侧壁在所述腔体外在底盘中形成的导气孔以基本垂直于所述底盘的方向向上排出气体，所述气体围绕所述侧壁形成气体屏障。在本发明的另一个实施例中，围绕所述腔体的侧壁在所述腔体外在底盘之上形成的导气孔以基本垂直于所述底盘的方向向下排出气体，所述气体围绕所述侧壁形成气体屏障。

可选地，在步骤s306中，开启腔体，从晶圆烘干机取出晶圆。

可选地，在步骤s307中，将晶圆放置在冷盘上冷却。

本发明涉及一种晶圆烘干机，包括底盘；腔体，所述腔体包括侧壁，所述腔体设置在所述底盘上；多个导气孔，所述多个导气孔围绕所述侧壁形成在所述腔体外，所述导气孔以基本垂直于所述底盘的方向排出气体，所述气体围绕所述侧壁形成气体屏障，所述气体的温度与所述腔体内的温度之差小于30摄氏度。

优选地，所述多个导气孔围绕所述侧壁形成在所述腔体外的所述底盘中，所述导气孔以基本垂直于所述底盘的方向向上排出气体。

优选地，所述多个导气孔围绕所述侧壁形成在所述腔体外的所述底盘的上方，所述导气孔以基本垂直于所述底盘的方向向下排出气体。

优选地，所述晶圆烘干机还包括加热源，位于所述腔体内，辐射热量以烘干置于腔体内的晶圆

优选地，所述加热源为烘干台，所述晶圆被放置在所述烘干台上进行烘干。

优选地，所述加热源通过辐射微波来烘干晶圆。

优选地，所述多个导气孔分别连接有管路。

优选地，所述管路中包括温度传感器以感测气体温度。

优选地，所述管路中包括流速传感器以感测气体流速。

优选地，所述导气孔的管路中包括湿度传感器以感测气体湿度。

优选地，一圈或者多圈的导气孔围绕所述腔体的侧壁布置在所述腔体外的所述底盘中。

优选地，一圈或者多圈的导气孔围绕所述腔体的侧壁布置在所述腔体外的所述底盘的上方。

优选地，所述导气孔与所述腔体的侧壁的水平距离在0mm至3mm之间。

优选地，由所述导气孔排出的气体为氮气。

优选地，所述腔体还包括顶盖，开启或者关闭所述腔体时，所述顶盖和所述侧壁一起移动。

优选地，所述腔体还包括顶盖，开启或者关闭所述腔体时，所述顶盖保持不动，所述侧壁相对所述顶盖移动。

优选地，所述晶圆烘干机还包括晶圆架，所述晶圆架用于承载所述晶圆。

优选地，所述气体的温度基本等于所述腔体内的温度。

本发明涉及一种利用以上所述的晶圆烘干机来烘干晶圆的方法，包括开启腔体；将待烘干的晶圆放置在所述腔体内；关闭所述腔体；利用腔体内的加热源烘干所述晶圆；在烘干所述晶圆的过程中，围绕所述腔体的侧壁在所述腔体外形成的导气孔以基本垂直于所述底盘的方向排出气体，所述气体围绕所述侧壁形成气体屏障。

优选地，围绕所述腔体的侧壁在所述腔体外形成在所述底盘中的导气孔以基本垂直于所述底盘的方向向上排出气体。

优选地，围绕所述腔体的侧壁在所述腔体外形成在所述底盘之上的导气孔以基本垂直于所述底盘的方向向下排出气体。

本发明还涉及一种涂胶显影机，所述涂胶显影机包括根据以上所述的晶圆烘干机。

本发明还涉及一种制造芯片的方法，所述方法包括使用根据以上所述的晶圆烘干机来制造芯片。

本发明还涉及一种制造芯片的方法，所述方法包括使用根据以上所述的涂胶显影机来制造芯片。

在说明书及权利要求中的词语“前”、“后”、“顶”、“底”、“之上”、“之下”等，如果存在的话，用于描述性的目的而并不一定用于描述不变的相对位置。应当理解，这样使用的词语在适当的情况下是可互换的，使得在此所描述的本公开的实施例，例如，能够在与在此所示出的或另外描述的那些取向不同的其它取向上操作。

如在此所使用的，词语“示例性的”意指“用作示例、实例或说明”，而不是作为将被精确复制的“模型”。在此示例性描述的任意实现方式并不一定要被解释为比其它实现方式优选的或有利的。而且，本公开不受在上述技术领域、背景技术、发明内容或具体实施方式中所给出的任何所表述的或所暗示的理论所限定。

如在此所使用的，词语“基本上”意指包含由设计或制造的缺陷、器件或元件的容差、环境影响和/或其它因素所致的任意微小的变化。词语“基本上”还允许由寄生效应、噪音以及可能存在于实际的实现方式中的其它实际考虑因素所致的与完美的或理想的情形之间的差异。

上述描述可以指示被“连接”或“耦合”在一起的元件或节点或特征。如在此所使用的，除非另外明确说明，“连接”意指一个元件/节点/特征与另一种元件/节点/特征在电学上、机械上、逻辑上或以其它方式直接地连接(或者直接通信)。类似地，除非另外明确说明，“耦合”意指一个元件/节点/特征可以与另一元件/节点/特征以直接的或间接的方式在机械上、电学上、逻辑上或以其它方式连结以允许相互作用，即使这两个特征可能并没有直接连接也是如此。也就是说，“耦合”意图包含元件或其它特征的直接连结和间接连结，包括利用一个或多个中间元件的连接。

另外，仅仅为了参考的目的，还可以在下面描述中使用某种术语，并且因而并非意图限定。例如，除非上下文明确指出，否则涉及结构或元件的词语“第一”、“第二”和其它此类数字词语并没有暗示顺序或次序。

还应理解，“包括/包含”一词在本文中使用时，说明存在所指出的特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件以及/或者它们的组合。

在本公开中，术语“提供”从广义上用于涵盖获得对象的所有方式，因此“提供某对象”包括但不限于“购买”、“制备/制造”、“布置/设置”、“安装/装配”、和/或“订购”对象等。

本领域技术人员应当意识到，在上述操作之间的边界仅仅是说明性的。多个操作可以结合成单个操作，单个操作可以分布于附加的操作中，并且操作可以在时间上至少部分重叠地执行。而且，另选的实施例可以包括特定操作的多个实例，并且在其它各种实施例中可以改变操作顺序。但是，其它的修改、变化和替换同样是可能的。因此，本说明书和附图应当被看作是说明性的，而非限制性的。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。在此公开的各实施例可以任意组合，而不脱离本公开的精神和范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本公开的范围和精神。本公开的范围由所附权利要求来限定。