[发明专利]用于涂覆有含溶剂涂层的晶圆的烘烤装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于涂覆有含溶剂涂层的晶圆的烘烤装置，其具有烘烤室， 用于晶圆的支持件，用于吹扫气体的入口，和用于带有从涂层蒸发的溶剂的吹 扫气体的排出口。

背景技术

在用于制造微结构化装置，例如半导体芯片的工艺中，最初步骤之一是用 含溶剂(在某些应用中为光刻胶)的涂层涂覆晶圆。这可通过旋涂，喷涂或其 他涂覆工艺来完成。

在涂覆步骤之后，预烘烤或软烘烤(softbaked)带有涂层的晶圆以从涂层除去 过量的溶剂。例如，在晶圆被放置在热的支持件上时，将其暴露于90至100℃ 的温度下30至60秒。如果需要，进行软烘烤的室中的压力可略微降低到大气 压力以下。

在软烘烤步骤中，溶剂从涂层蒸发。溶剂必须从进行软烘烤的室中被除去， 因为不然的话它可能在室内凝结。这可能导致溶剂的液滴落到晶圆表面上，这 将导致涂层均匀性的扰乱或甚至破坏晶圆上所设的三维结构。

然而，简单地以避免凝结的方式从室中除去溶剂是不够的。此外，还必须 使即刻在晶圆上溶剂的浓度尽可能地均匀，因为这里溶剂的量对溶剂的蒸发速 度有影响。因此，沿着晶圆表面即刻在其表面上的溶剂浓度的梯度将导致软烘 烤步骤之后涂层厚度的局部偏差。

已知的是在烘烤室中用吹扫气体(通常是空气或N₂)建立流，其将与溶剂 混合并且将它朝向排出开口运送。然而，现有技术的装置在建立晶圆上蒸发溶 剂的均匀浓度中存在某些缺陷。

当然烘烤过程也可以经过较长时间和/或在较高温度下进行，这样它不再被 称为“软烘烤”而是“烘烤”。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于涂覆有含溶剂涂层的晶圆的烘烤装置，这确 保了溶剂从涂层中以均匀一致的方式蒸发并且这避免了溶剂凝结的问题。

为了达到上述目的，本发明提供一种上述类型的烘烤装置，其中入口的形 式为布置在晶圆之上的扩散元件，以便吹扫气体均匀地达到晶圆的基本上整个 表面上，并且排出口的形式为径向围绕扩散元件的排出环并且被布置在烘烤室 的顶部。本发明是基于使吹扫气体进入在其被排出的室的同一侧(即在室的上 面)的原理。因此，建立了吹扫气体流，其首先通常向下且径向向外然后向上 朝向排出口。这种吹扫气体流的第一个优点是，它可以在接近晶圆的表面上建 立均匀的溶剂浓度。第二个优点是，与所述室的外壁隔开地排出含溶剂的吹扫 气体，使得没有凝结的风险。更进一步地，在晶圆上的顶部，溶剂的浓度最小， 因为在此处引入了新鲜的吹扫气体，从而避免了该处溶剂凝结的有关问题。

根据一个优选的实施方案，扩散元件具有大量分布在扩散元件的表面上的 入口开口。这确保了吹扫气体以均匀的方式进入到室中。

扩散元件可为具有限定的气体孔隙度的烧结板。这样的板对于吹扫气体具 有均匀的渗透性，这允许建立进入室的均匀吹扫气体流。

扩散元件也可为在其中通过蚀刻、激光钻孔或机械钻孔形成入口开口的板。 这样的板可以由金属板形成，并且入口开口可根据所期望的图案和/或具有预定 的横截面布置，从而可以以期望的方式建立进入室的吹扫气体流。

根据一个优选实施方案，分配室可配置在扩散元件的后面。所述分配室建 立一个容积，其中由吹扫气体源提供的吹扫气体的压力均衡，以便通过扩散元 件建立均匀的吹扫气体流。“后面”在此指的是扩散元件背离晶圆支持件的一侧。

优选地，晶圆的径向朝向排出环的外侧，从而确保在吹扫气体在室的顶部 被排出之前在整个晶圆之上径向流动。

排出环的直径可大约与晶圆支持件的直径一致。这导致了紧凑的设计。

根据一个优选的实施方案，在排出环后面形成环形排出通道。排出通道用 作建立排出环后面的低压，其沿着排出环的整个圆周上是均匀的，从而确保含 溶剂的吹扫气体的排出速度沿着晶圆支持件的周长是均匀的。“后面”在此指的 是排出环背离晶圆支持件的一侧。

优选地，排放系统将排出通道与排气系统连接，排放系统包括多个在均匀 分布的位置处连接到排出通道的排放通道。在此，术语“排放”指的是将含溶 剂的吹扫气体从排出通道运送到排气系统的系统，并且其包括管道，通道和可 能的泵。

在多个位置将排气系统连接到排出通道确保了朝向最近的排放通道的排出 通道内的流动路径的最大长度相当小，防止沿着从朝向最近的排放通道的排出 环的某个开口的流动路径形成压力梯度。