[发明专利]集成热单元

说明书

技术领域

本发明一般而言涉及衬底处理设备领域。更具体地，本发明涉及用于控制衬底温度的方法和装置，该衬底是诸如半导体衬底，并且在形成集成电路中使用。

背景技术

现代集成电路包含几百万个个体元件，这些元件通过对诸如硅、金属和/或介电层的材料进行图案化而形成，从而将集成电路的尺寸制成微米的几分之一。整个工业中用于形成这种图案的技术是光刻。通常的光刻处理序列一般包括在衬底的表面上沉积一个或者多个均匀的光阻材料(光阻)层、对沉积层进行干燥和固化、通过将光阻层曝光于电磁辐射而对衬底进行图案化，其中电磁辐射适合于改性曝光层，然后对图案化的光阻层进行显影。

在半导体工业中常见的是，与光刻处理有关的许多步骤将要在多室处理系统(例如，组合工具)中执行，其中多室处理系统具有以受控方式依次处理半导体晶片的能力。用来沉积(即，涂覆)和显影光阻材料的组合工具的一个示例通常是指匀胶显影光刻工具(track lithography tool)。

匀胶显影光刻工具通常包括容纳多个室(此处有时称为平台)的主机架，这些室专用于执行与前光刻处理和后光刻处理有关的各种任务。在匀胶显影光刻工具内通常都有湿处理室和干处理室。湿室包括涂覆和/或显影杯，而干室包括容纳烘烤板和/或冷却板的热控制单元。匀胶显影光刻工具还常常包括一个或者多个晶舟/晶盒安装装置(诸如工业标准FOUP(前开式标准舱))，以从清洁室接收衬底或者将衬底返回至清洁室，其还包括多个衬底传送机械手，以将衬底在匀胶显影光刻工具的各种室/平台和允许该工具可操作地连接到光刻曝光工具的接口之间传送，以将衬底传送进入曝光工具和在曝光工具内处理衬底之后从曝光工具接收衬底。

这么多年，在半导体工业内，已经有很强推动力来缩小半导体器件尺寸。构件尺寸的减小导致处理变化性的工业公差减小，随后其导致了半导体制造规格对处理均匀性和可重复性具有更严格的要求。在匀胶显影光刻处理序列过程中，减小处理变化性的重要因素是确保针对特定应用在匀胶显影光刻工具内处理的每个衬底具有相同的“晶片历史”。一般由处理工程师监视和控制衬底的晶片历史，以确保控制所有器件制造处理变量，使得总是以相同的方式处理相同批次中的所有衬底，其中该器件制造处理变量会在后面会影响器件的性能。

为了确保每个衬底具有相同的“晶片历史”，要求每个衬底经历相同的可重复衬底处理步骤(例如，一致的涂覆处理、一致的硬烘烤(hardbake)处理、一致的冷却处理等)，并且对于每个衬底，各处理步骤之间的时间要相同。光刻型器件制造处理尤其对处理配方变量和配方步骤之间的时间敏感，这直接影响处理变化性，最终影响器件性能。

鉴于这些要求，半导体工业对能够提高匀胶显影光刻和其它类型的组合工具的晶片历史的一致性的方法和显影设备和技术进行了持续的研究。

发明内容

根据本发明，提供了关于半导体制造设备的方法和装置。更具体地，本发明实施例涉及用于以较高可控的方式对衬底进行加热和/或冷却。本发明实施例设想以较高可控的方式根据相同的加热和冷却序列处理衬底因而有助于针对每个衬底确保一致的晶片历史。尽管本发明一些实施例在匀胶显影光刻工具的室或者平台中对衬底进行加热和/或冷却方面尤其有用，但是本发明的其它实施例能够用在期望以较高可控的方式对衬底进行加热和冷却的其它应用中。

本发明的某些实施例属于集成热单元。根据一个这样的实施例，集成热单元包括烘烤板，其构造成对支撑在烘烤板的表面上的衬底进行加热；冷却板，其构造成对支撑在冷却板的表面上的衬底进行冷却；和衬底传送梭，其构造成将衬底从烘烤板传送到冷却板，衬底传送梭具有控温衬底保持表面，保持表面能够对由烘烤板加热的衬底进行冷却。

根据本发明另一个实施例，集成热单元包括烘烤平台，烘烤平台包括烘烤板，烘烤板构造成保持和加热衬底；冷却平台，冷却平台包括冷却板，冷却板构造成保持和冷却衬底；和衬底传送梭，其构造成将衬底沿着热单元内的水平直线路径从烘烤板传送到冷却板，并且沿着集成热单元内的垂直路径升高和降低衬底。

根据本发明另一个实施例，集成热单元包括烘烤板，烘烤板具有衬底保持表面，其构造成在烘烤的位置保持和加热衬底；冷却板，冷却板具有衬底保持表面，其构造成在冷却的位置保持和冷却衬底；其中，当烘烤板在烘烤位置时，烘烤板的衬底保持表面位于第一基本水平平面，当冷却板在冷却位置时，冷却板的衬底保持表面位于第二基本水平平面，第二基本水平平面在第一平面下方。