[发明专利]温度梯度可控的晶片前烘方法及其热盘式前烘装置

摘要

一种温度梯度可控的晶片前烘方法及其热盘式前烘装置。方法是采用模糊控制理论，通过热盘温度、晶片位置及晶片温度三闭环方式，来精确控制晶片在热盘中位置的变化、跟踪温度场中不同温度值，控制晶片上胶膜的温度梯度和变化过程。装置包括：炉体，设有带抽风口的上盖及晶片进出用的门；热盘本体，安在炉体中；加热器及温度检测装置，设于热盘本体中，与热盘温度控制器电连接；晶片顶杆，于热盘本体上，底部穿过热盘本体与升降机构相连；升降机构，用电机与伺服控制器相连，其输出轴装有编码器，经丝杠接顶杆底端。本发明能严格控制温度时间和升温速率，获得最优良的胶膜特性及最优良的光刻效果，最终制造出高集成度、高可靠性的半导体器件。

主权项

1.一种温度梯度可控的晶片前烘方法，其特征在于：通过精确控制晶片在热盘本体中位置的变化、跟踪温度场中不同温度值，来控制晶片上胶膜的温度梯度和变化过程，包括下列步骤：①在热盘温度控制器上设定烘焙工艺要求相适应的温度值，待热盘盘面温度达到该值并稳定；在晶片高出热盘盘面最小距离处的温度值高于或等于晶片烘焙工艺要求的最高温度值；②顶针杆处于最高位即晶片为最低温度时将晶片放入炉体内，以顶针杆处于最高位处的温度为前烘工艺起始温度；然后开始前烘工艺过程；③烘焙，采用接近式烘焙方式，在热盘本体和上盖之间形成温度随高度变化的温度场；具体是：采用模糊控制理论，将用户对前烘温度的要求转换为温度与位置的曲线，将晶片温度控制分为三个闭环控制步骤：第一个闭环为热盘的温度闭环，它是晶片热量的来源，由恒定的给定热盘温度与反馈的热盘温度检测值作差，给晶片提供稳定的温度，作热源；第二个闭环为晶片的位置闭环，它通过反馈的晶片的位置检测，由晶片的位置调节与控制，即将以热盘温度作热源的晶片的温度与前烘的时间的关系转换为晶片温度对晶片在热盘中到达的位置的关系，来完成晶片在热盘中到达的不同位置对应不同温度的计算；第三个闭环是晶片的温度闭环，它由晶片温度曲线给定，即通过接收来自用户要求的晶片温度与时间的前烘工艺参数，再以晶片离线实测温度对位置的数据为反馈值，经晶片温度调节与控制的插补计算，即将晶片在热盘中到达的温度对位置的关系转换为晶片在热盘中到达的位置对时间的关系，最后通过所述位置对时间的曲线关系控制升降机构，以实现晶片胶膜温度的实时控制；其中位置指热盘本体离开晶片的高度；④烘焙过程中的挥发物由顶盖的抽风口排出，保证排风气流恒定；⑤烘焙过程结束后，在顶针杆处于最高位时将晶片从炉体中取出。