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温度调控系统及温度调控方法与流程

时间:2022-01-23 阅读: 作者:专利查询

温度调控系统及温度调控方法与流程

1.本发明涉及半导体领域,特别涉及一种温度调控系统及温度调控方法。


背景技术:

2.由于集成电路是由很多层电路版重叠组成,因此必须保证每一层电路版与前一层电路版或后一层电路版的对准精度(即套准精度ovl)在预设范围内;如果套准精度(ovl)值超出预设范围,可能造成整个集成电路不能完成设计工作,因此在集成电路每一层电路板的制作的过程中,要对本层电路板与前一层电路板的套准精度进行测量。
3.然而发明人发现,在对晶圆进行ovl测量时,由于温度会造成的热胀冷缩效应,当晶圆的温度分布不均匀时,测量获取的ovl值并不准确。


技术实现要素:

4.本发明实施例提供一种温度调控系统及温度调控方法,通过多个位点实现对晶圆具体位置的温度的精确调控,从而保证晶圆的温度均匀分布。
5.为解决上述技术问题,本发明的实施例提供了一种温度调控系统,包括:承载台用于承载晶圆,承载台包括中心载台以及多个边缘载台,多个边缘载台围绕中心载台设置;多个温控模块,每个温控模块都连接一个边缘载台,温控模块用于调节边缘载台上晶圆对应区域的温度;参数获取模块,用于获取承载台上的晶圆的温度;处理模块,基于晶圆的温度,获取晶圆的温度异常区域,并调节与温度异常区域对应的温控模块的温度。
6.与现有技术相比,通过参数获取模块获取承载台上的晶圆的温度,以获取晶圆的温度异常区域,即获取晶圆存在温度较高的具体位置或者温度较低的具体位置;然后处理模块基于温度异常区域位置,获取对应的温控模块;通过温控模块调节晶圆的温度异常区域的温度,实现对晶圆具体位置的温度的精确调控,从而保证晶圆的温度均匀分布。
7.另外,边缘载台包括:支撑部件,支撑部件内具有气体流通区域;温控模块基于处理模块发送的信号,向气体流通区域中通入预设温度的气体。另外,支撑部件包括:与气体流通区域相连通的抽气孔以及进气孔;抽气孔用于抽出气体流通区域内的气体;进气孔用于向气体流通区域通入预设温度的气体。通过在气体流通区域中预设温度的气体,对晶圆进行温度调节,成本较低且方案环保。
8.另外,支撑部件包括:边缘支撑部、第一支撑部和多个分立的第二支撑部;边缘支撑部环绕第一支撑部设置,且边缘支撑部与第一支撑部之间存在空隙;第二支撑部位于空隙中,且边缘支撑部、第一支撑部与第二支撑部之间围成气体流通区域。温控模块仅对对应区域的晶圆进行温度调节,以调高对晶圆温度调整的精确性。
9.另外,围绕中心载台环绕设置的边缘载台形成以中心载台为中心的多个同心环。通过环绕形成同心环的分布方式设置边缘载台,边缘载台的排布紧密,增加温控模块对晶圆进行温度调控的位点。
10.另外,位于不同半径的同心环中的边缘载台连接的温控模块的温度调节速率不
同,随着同心环半径的增大,温控模块温度调节的速率减缓。
11.另外,还包括:恒温管道,恒温管道中通有恒温液或恒温气体。另外,恒温管道位于多个边缘载台之间的间隙中。另外,恒温液或恒温气体的温度范围为20℃~25℃。通过恒温管道和恒温液对晶圆进行温度调整,使得晶圆整体温度具有趋向于恒温液或恒温气体改变的趋势。
12.另外,参数获取模块包括间隔设置的多个温度传感器或者红外温度传感器,用于获取承载台上的晶圆多个位置的温度;处理子模块,基于获取的晶圆多个位置的温度,获取晶圆的温度分布图。
13.本发明实施例还提供了一种温度调控方法,应用于上述温度调控系统,包括:获取承载台上晶圆的温度;基于晶圆的温度,获取晶圆需要进行温度调整的区域;获取与晶圆需要进行温度调整的区域对应的边缘载台;通过边缘载台连接的温控模块对晶圆需要进行温度调整的区域进行温度调整。
14.另外,还包括:通过恒温液或恒温气体调整承载台上晶圆的温度于预设温度。
15.另外,位于不同半径的同心环中的边缘载台连接的温控模块的温度调节速率不同,随着同心环半径的增大,温控模块温度调节的速率减缓。
16.另外,随着同心环半径的增大,温控模块温度调节的速率减缓,包括:位于不同半径的同心环中的温控模块的注气流量相同、抽气流量不同,且随着同心环半径的增大,温控模块的抽气流量减小。
17.相比于现有技术而言,通过获取承载台上的晶圆的温度,以获取晶圆的温度异常区域,即获取晶圆存在温度较高的具体位置或者温度较低的具体位置;然后基于晶圆的温度,获取与晶圆的温度异常区域位置对应的边缘载台;通过边缘载台连接的温控模块调节晶圆的温度异常区域的温度,实现对晶圆具体位置的温度的精确调控,从而保证晶圆的温度均匀分布。
附图说明
18.一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明,除非有特别申明,附图中的图不构成比例限制。
19.图1至图5为本发明第一实施例提供的温度调控系统的结构示意图;
20.图6为本发明第二实施例提供的温度调控方法的流程示意图。
具体实施方式
21.目前,在对晶圆进行ovl测量时,由于温度会造成的热胀冷缩效应,当晶圆的温度分布不均匀时,测量获取的ovl值并不准确。
22.为解决上述问题,本发明第一实施例提供了一种温度调控系统,包括:承载台用于承载晶圆,承载台包括中心载台以及多个边缘载台,多个边缘载台围绕中心载台设置;多个温控模块,每个温控模块都连接一个边缘载台,温控模块用于调节边缘载台上晶圆对应区域的温度;参数获取模块,用于获取承载台上的晶圆的温度;处理模块,基于晶圆的温度,获取晶圆的温度异常区域,并调节与温度异常区域对应的温控模块的温度。
23.本发明第一实施例通过多个位点实现对晶圆具体位置的温度的精确调控,从而保
证晶圆的温度均匀分布。
24.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的各实施例进行详细的阐述。然而,本领域的普通技术人员可以理解,在本发明各实施例中,为了使读者更好地理解本技术而提出了许多技术细节。但是,即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改,也可以实现本技术所要求保护的技术方案。以下各个实施例的划分是为了描述方便,不应对本发明的具体实现方式构成任何限定,各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合,相互引用。
25.图1至图5为本发明实施例提供的温度调控系统的结构示意图,下面对本实施例的温度调控系统进行具体说明。
26.参考图1,温度调控系统,应用于曝光机台。
27.具体地,曝光机台用于测量晶圆的套准精度(ovl),在曝光机台测量晶圆的套准精度的过程中,晶圆首先被运送到承载台上,承载台包括中心载台103和多个边缘载台102,多个边缘载台102围绕中心载台103设置,中心载台103用于承载晶圆并携带晶圆转动,晶圆在转动的过程中,预对准装置104用于获取晶圆的偏心率,通过偏心率获取晶圆放置在承载台上的位置,并通过晶圆的偏心率对后续晶圆放置在承载台上的位置进行校正。
28.在一个例子中,预对准装置104包括边缘传感器;在中心载台103承载晶圆转动的过程中,边缘传感器用于获取晶圆边缘的位置与边缘传感器之间的距离,从而获取晶圆转动角度和晶圆边缘的位置与边缘传感器之间的距离的曲线图,根据曲线图中晶圆边缘的位置与边缘传感器之间的距离的最大距离和最小距离对应的晶圆转动角度,获取晶圆放置在承载台上的偏移距离和偏移角度,即获取晶圆的偏心率。
29.承载台包括中心载台103,中心载台103用于承载晶圆并携带晶圆转动。在一个例子中,参考图2,中心载台103包括第一支撑台113、第一气孔123、第二支撑台133和第二气孔143。其中,第一支撑台113高于第二支撑台133,用于承载晶圆;当中心载台103承载晶圆时,第一支撑台113、第二支撑台133和晶圆的底部表面构成密闭空间,第一气孔123和第二气孔143用于抽取密闭空间中的气体或先密闭空间中通入气体;具体地,当晶圆放置在中心载台103上时,通过第一气孔123和第二气孔143抽取密闭空间中的部分气体,密闭空间与外部环境形成压强差,在大气压的作用下将晶圆固定在中心载台103上;当需要取走晶圆时,通过第一气孔123和第二气孔143向密闭空间中补充气体,从而恢复密闭空间与外部环境形成的压强差,从而将晶圆取走。
30.需要说明是的,抽取密闭空间中气体的量根据实际应用过程中密闭空间的大小确定,目的是通过大气压将晶圆固定在中心载台103上,本实施例并不对通过第一气孔123和第二气孔143抽取密闭空间中的气体的量进行限定。
31.还需要说明的是,附图2中的第二气孔143的数量为三个,为对第二气孔143数量的举例说明;在具体应用,可以根据气体的抽取速度设置气孔143的数量,例如2个、4个、5个等,气孔143设置的数量越多,通过气孔143抽取密闭空间中气体的速率越快。
32.继续参考图1,承载台还包括多个边缘载台102,每个边缘载台102都连接至少一个温控模块(未图示),用于调节承载台上晶圆对应区域的温度。
33.具体地,边缘载台102可以分布在曝光机台表面的任意位置。在本实施例中,多个边缘载台102围绕中心载台103环绕设置,围绕中心载台103环绕设置的边缘载台102形成以
承载台为中心的多个同心环,参考图1,本实施例中以同心环为3个进行举例说明,靠近中心载台103的同心环为内环,远离中心载台103的同心环为外环,内环与外环之间的同心环为次外环。环绕形成同心环的分布方式设置边缘载台102,边缘载台102的排布紧密,以增加边缘载台102连接的温控模块对晶圆进行温度调控的位点。
34.参考图3和图4,在本实施例中,边缘载台102包括支撑部件。
35.支撑部件内具有气体流通区域142;在一个例子中,参考图3,支撑部件包括:边缘支撑部122、第一支撑部112和多个分立的第二支撑部132,其中边缘支撑部122环绕第一支撑部112设置,且边缘支撑部122与第一支撑部112之间存在空隙,第二支撑部132位于空隙中,且边缘支撑部122、第一支撑部112与第二支撑部132之间围成气体流通区域142。
36.与边缘载台102连接的温控模块用于向气体流通区域142中通入预设温度的气体。其中,预设温度为调整晶圆温度的目标温度。在本实施例中,预设温度为22.5℃,因为曝光机台在对晶圆进行曝光时,晶圆的最佳温度为22.5℃。在其他实施例中,预设温度可以为接近曝光最佳温度的一个温度范围,例如20℃~25℃。
37.在一个例子中,参考图4,支撑部件还包括:与气体流通区域相连通的抽气孔162以及进气孔152,抽气孔162用于抽出气体流通区域142内的气体,进气孔152用于向气体流通区域142中通入预设温度的气体。具体地,进气孔152连接进气管道105,进气管道105用于向进气孔152提供气体,进气管道105上设置有温控模块106,用于加热气体至预设温度。
38.需要说明的是,附图3和附图4中的进气孔152的数量为三个,为对进气孔152数量的举例说明;在具体应用,可以根据气体的抽取速度设置进气孔152的数量,例如2个、4个、5个等,进气孔152设置的数量越多,通过进气孔152抽取气体流通区域142中气体的速率越快,且通过温控模块106进行温度调控的效果更加均匀。
39.在本实施例中,位于不同半径的同心环中的边缘载台102连接的温控模块106的温度调节速率不同,随着同心环的半径增大(依次为内环、次外环和外环),边缘载台102连接的温控模块106温度调节的速率减缓。在一个例子中,通过预设温度气体的循环速率来控制温度调节的速率,具体地,内环的注气流量为145000pa、内环的抽气流量为22000pa;次外环的注气流量为145000pa、次外环的抽气流量为21850pa;外环的注气流量为145000pa、外环的抽泣流量为21700pa。
40.需要说明的是,上述对各同心环抽气流量和注气流量的值仅为举例说明,目的在于体现本实施例中不同半径的同心环中,边缘载台102连接的温控模块106温度调节的速率不同,并不构成对本发明实施例的限定。另外,本实施例对气体的循环速率的改变通过固定注气流量改变抽气流量的方式实现,在其他实施例中还可以通过固定抽气流量改变注气流量的方式实现,或者注气流量和抽气流量同时改变的方式进行实现。
41.温度调控系统还包括:参数获取模块以及处理模块。
42.参数模块用于获取中心载台103上的晶圆的温度,处理模块用于基于温度,获取晶圆的温度异常区域,并调节承载台上与温度异常区域对应的边缘载台102连接的温控模块106的温度,通过改变温控模块106的温度间接调控温度异常区域的晶圆的温度。
43.具体地,参数获取模块包括间隔设置的多个温度传感器或者红外温度传感器,用于获取承载台上的晶圆多个位置的温度。即参数获取模块可以通过以下两种方式进行实现:
44.方式一:参数获取模块为红外温度传感器。通过红外温度传感器获取承载台上晶圆的温度,由于红外温度传感器的热敏感特征,可以直接获取晶圆的温度分布图。方式二:参数模块为间隔设置的多个温度传感器。多个温度传感器用于获取位于承载台上的晶圆的多个位置的温度。此时处理模块还包括处理子模块,用于基于获取的晶圆多个位置的温度,获取晶圆的温度分布图。通过获取晶圆分布图的方式可以准确获取晶圆的具体温度分布,可以更加准确的获取晶圆的温度异常区域。
45.另外,参考图5,在本实施例中,温度调控系统还包括:恒温管道107,恒温管道107种通有恒温液或恒温气体,用于定向改变位于承载台上承载台的晶圆的温度,晶圆的温度向恒温液或恒温气体的方向改变。具体地,在一个例子中,恒温管道107位于多个边缘载台之间的间隙中,即恒温管道107围绕边缘载台设置,极大的覆盖了承载台上的晶圆的面积,对晶圆整体的温度调控效果更好。其中,恒温液或恒温气体的温度范围为20℃~25℃,例如,21℃、22℃、23℃和24℃。在本实施例中,恒温液或恒温气体的温度为22.5℃,因为曝光机台在对晶圆进行曝光时,晶圆的最佳温度为22.5℃,将晶圆整体的温度向22.5℃的方向改变,使得晶圆在曝光时处于最佳温度,提高后续进行晶圆曝光的效率。
46.与现有技术相比,通过参数获取模块获取承载台上的晶圆的温度,以获取晶圆的温度异常区域,即获取晶圆存在温度较高的具体位置或者温度较低的具体位置;然后处理模块基于温度异常区域位置,获取对应的温控模块;通过温控模块调节晶圆的温度异常区域的温度,实现对晶圆具体位置的温度的精确调控,从而保证晶圆的温度均匀分布。
47.值得一提的是,本实施例中所涉及到的各单元均为逻辑单元,在实际应用中,一个逻辑单元可以是一个物理单元,也可以是一个物理单元的一部分,还可以以多个物理单元的组合实现。此外,为了突出本发明的创新部分,本实施例中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入,但这并不表明本实施例中不存在其它的单元。
48.本发明第二实施例涉及一种温度调控方法。
49.温度调控方法,应用于上述温度调控系统,包括:获取承载台上晶圆的温度;基于晶圆的温度,获取晶圆需要进行温度调整的区域;获取与晶圆需要进行温度调整的区域对应的边缘载台;通过边缘载台连接的温控模块对晶圆需要进行温度调整的区域进行温度调整。
50.参考图6,以下将结合附图对本实施例提供的温度调控方法进行详细说明,与第一实施例相同或相应的部分,以下将不做详细赘述。
51.步骤201,获取参数获取模块测量的晶圆的温度。
52.在本实施例中,还包括:步骤202,获取晶圆的温度分布图。
53.具体地,通过参数获取模块测量的晶圆的温度,参数获取模块包括间隔设置的多个温度传感器或者红外温度传感器,用于获取承载台上的晶圆多个位置的温度。即参数获取模块可以通过以下两种方式进行实现:
54.方式一:参数获取模块为红外温度传感器。通过红外温度传感器获取承载台上晶圆的温度,由于红外温度传感器的热敏感特征,可以直接获取晶圆的温度分布图。
55.方式二:参数模块为间隔设置的多个温度传感器。多个温度传感器用于获取位于承载台上的晶圆的多个位置的温度。此时处理模块还包括处理子模块,用于基于获取的晶圆多个位置的温度,获取晶圆的温度分布图。
56.步骤203,获取晶圆需要进行温度调整的区域。
57.本实施例通过获取晶圆分布图的方式可以准确获取晶圆的具体温度分布,可以更加准确的获取晶圆的温度异常区域。在其他实施例中也可以通过步骤201直接进入步骤203,即通过参数获取模块获取的晶圆温度直接获取晶圆需要进行温度调整的区域。
58.步骤204,获取与晶圆需要进行温度调整的区域对应的边缘载台。
59.步骤205,通过边缘载台连接的温控模块对晶圆进行温度调整。
60.具体地,处理模块用于基于温度分布图,获取晶圆的温度异常区域,即晶圆需要进行温度调整的区域,并且根据晶圆需要进行温度调整的区域获取与该区域对应的温控模块,调节承载台上与温度异常区域对应的温控模块的温度,通过改变温控模块的温度间接调控温度异常区域的晶圆的温度。
61.在一个例子中,边缘载台包括支撑部件。支撑部件内具有气体流通区域,与边缘载台连接的温控模块用于向气体流通区域中通入预设温度的气体。其中,预设温度为调整晶圆温度的目标温度。在本实施例中,预设温度为22.5℃,因为曝光机台在对晶圆进行曝光时,晶圆的最佳温度为22.5℃。在其他实施例中,预设温度可以为接近曝光最佳温度的一个温度范围,例如20℃~25℃。
62.具体地,支撑部件包括:与气体流通区域相连通的抽气孔以及进气孔,抽气孔用于抽出气体流通区域内的气体,进气孔用于向气体流通区域中通入预设温度的气体。具体地,进气孔连接进气管道,进气管道用于向进气孔提供气体,进气管道上设置有温控模块,用于加热气体至预设温度。
63.在本实施例中,位于不同半径的同心环中的边缘载台连接的温控模块的温度调节速率不同,随着同心环的半径增大(依次为内环、次外环和外环),温控模块温度调节的速率减缓。
64.具体地,随着同心环半径的增大,温控模块温度调节的速率减缓,包括:位于不同半径的同心环中的边缘载台连接的温控模块的注气流量相同、抽气流量不同,且随着同心环半径的增大,温控模块的抽气流量减小。在一个例子中,通过预设温度气体的循环速率来控制温度调节的速率,同心环包括内环、次外环和外环;其中,内环的注气流量为145000pa、内环的抽气流量为22000pa;次外环的注气流量为145000pa、次外环的抽气流量为21850pa;外环的注气流量为145000pa、外环的抽泣流量为21700pa。
65.步骤205执行完毕后,即完成了一轮对承载台上晶圆的温度调控,继续执行步骤202,直至晶圆不存在温度异常区域。
66.需要说明的是在对上述方式的执行过程中还包括:通过恒温液或恒温气体调整承载台上晶圆的温度于预设温度。
67.具体地,通过预设温度的恒温液或恒温气体,将承载台上的晶圆的温度向靠近预设温度的方向进行改变。在一个例子中,预设温度的温度范围为20℃~25℃,例如,21℃、22℃、23℃和24℃。在本实施例中,预设温度为22.5℃,因为曝光机台在对晶圆进行曝光时,晶圆的最佳温度为22.5℃,将晶圆整体的温度向22.5℃的方向改变,使得晶圆在曝光时处于最佳温度,提高后续进行晶圆曝光的效率。
68.相比于现有技术而言,通过获取承载台上的晶圆的温度,以获取晶圆的温度异常区域,即获取晶圆存在温度较高的具体位置或者温度较低的具体位置;然后基于晶圆的温
度,获取与晶圆的温度异常区域位置对应的边缘载台;通过边缘载台连接的温控模块调节晶圆的温度异常区域的温度,实现对晶圆具体位置的温度的精确调控,从而保证晶圆的温度均匀分布。
69.由于第一实施例与本实施例相互对应,因此本实施例可与第一实施例互相配合实施。第一实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效,在第一实施例中所能达到的技术效果在本实施例中也同样可以实现,为了减少重复,这里不再赘述。相应地,本实施例中提到的相关技术细节也可应用在第一实施例中。
70.上面各种步骤划分,只是为了描述清楚,实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分,分解为多个步骤,只要包括相同的逻辑关系,都在本专利的保护范围内;对流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计,但不改变其流程的核心设计都在该专利的保护范围内。
71.本领域的普通技术人员可以理解,上述各实施例是实现本发明的具体实施例,而在实际应用中,可以在形式上和细节上对其作各种改变,而不偏离本发明的精神和范围。