光刻曝光设备及曝光前装载晶圆的温度控制方法技术

本发明专利技术涉及半导体光刻工艺应用，具体为一种光刻曝光设备及曝光前装载晶圆的温度控制方法。一种光刻曝光设备，包括依次设置的用于暂储晶圆的等待区、用于搬移晶圆的机械手臂与用于曝光晶圆的曝光区，在等待区和曝光区之间设置有供机械手臂通行的过渡区风淋室，过渡区风淋室上方设置有风管组，风管组包括进风口、出风口一与出风口二；出风口一通过第一支管与等待区相连通，出风口二通过第二支管与过渡区风淋室相连通。本发明专利技术通过对光刻曝光设备的改进，使得晶圆在运输过程中能保持温度波动很小，晶圆自身温度均匀性变好，大大减少了热效应对晶圆表面的影响，使得后续光刻曝光步骤中晶圆叠对误差进一步减少，从而提升了晶圆良率。

Lithography Exposure Equipment and Temperature Control Method of Loading Wafer before Exposure

【技术实现步骤摘要】
光刻曝光设备及曝光前装载晶圆的温度控制方法
本专利技术涉及半导体光刻工艺应用，特别涉及光刻曝光设备组件装置构造，具体为一种光刻曝光设备及曝光前装载晶圆的温度控制方法。
技术介绍
光刻机(MaskAligner)又名：掩模对准曝光机，曝光系统，光刻系统等。常用的光刻机采用掩膜对准光刻，所以英文名叫MaskAlignmentSystem。一般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀等工序。光刻(Photolithography)意思是用光来制作一个图形；具体的，就是在硅片表面匀胶，然后将掩模版上的图形转移到光刻胶上的过程；通过光刻可以将器件或电路结构“复制”到硅片上。高端的投影式光刻机可分为步进投影和扫描投影光刻机两种，分辨率通常在十几纳米至几微米之间，高端光刻机号称世界上最精密的仪器，世界上已有7000万美金的光刻机。高端光刻机堪称现代光学工业之花，其制造难度之大，全世界只有少数几家公司能够制造。国外品牌主要以荷兰ASML，日本Nikon和日本Canon三大品牌为主。半导体光刻工艺中起到至关重要的部件是光刻曝光设备组件，目前，在光刻过程中，晶圆从等待区搬移至曝光区会产生20mK左右的温度差，由于半导体器件是由很多层电路重叠而成，需要数十次的光刻步骤，必须保证每一层与前层以及后层相对准，即叠对(Overlay)。通过实验可知，温度对叠对(Overlay)影响很大，通过较小的温度改变可以实现1nm的overlay改善。因此由于光刻过程中等待区与曝光区之间温度差的存在，导致叠对误差大，这将直接影响半导体器件的性能，甚至导致短路而使器件失效。中国专利技术专利CN101900945B公布了一种叠对误差补充方法，用于双平台曝光机台中，包括：利用曝光机台的两个工作平台的叠对补偿值之差补偿其中叠对误差较大的工作平台，其中，曝光机台的两个工作平台的叠对补偿值之差是通过线上测量晶圆叠对情况，获得原始数据；根据原始数据，计算得到叠对误差建模数据；将叠对误差建模数据分为分别对应于两个工作平台的两组数据；根据上述两组数据得到两个工作平台的叠对补偿值之差，这种方法比较复杂，也不能解决曝光机台各区域温度差对晶圆叠对误差的影响。因此，目前急需研究一种简单有效的方法来解决光刻曝光设备中温度差对晶圆叠对误差的影响。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，减少晶圆产品缺陷，本专利技术提供一种光刻曝光设备及曝光前装载晶圆的温度控制方法。为实现上述技术目的，本专利技术采取的具体的技术方案为，一种光刻曝光设备，包括依次设置的用于暂储晶圆的等待区、用于搬移晶圆的机械手臂与用于曝光晶圆的曝光区，在所述等待区和所述曝光区之间设置有供所述机械手臂通行的过渡区风淋室，所述过渡区风淋室上方设置有风管组，所述风管组包括进风口、出风口一与出风口二；所述出风口一通过第一支管与所述等待区相连通，所述出风口二通过第二支管与所述过渡区风淋室相连通；所述进风口通入用于维持所述等待区与所述过渡区风淋室温度的热风，以使晶圆由所述等待区加载至所述曝光区的过程中保持恒温。作为本专利技术改进的技术方案，所述风管组提供清洁干燥空气形成的热风至所述过渡区风淋室。作为本专利技术改进的技术方案，所述过渡区风淋室的框架材质为不锈钢，所述过渡区风淋室框架材质的密度与所述机械手臂材质的密度一致。作为本专利技术改进的技术方案，所述过渡区风淋室与所述等待区的温度一致。作为本专利技术改进的技术方案，所述等待区与所述第一支管连接处设有空气过滤网一，所述风管组传送的清洁干燥空气经过所述空气过滤网一进入所述等待区；所述过渡区风淋室与所述第二支管连接处设有空气过滤网二，所述风管组传送的清洁干燥空气经过所述空气过滤网二进入所述过渡区风淋室；所述空气过滤网一和所述空气过滤网二均采用无尘材质。作为本专利技术改进的技术方案，所述过渡区风淋室包含顶部、长边和短边，所述顶部的厚度A介于18～22mm，所述长边的内边长4a1介于580～620mm，所述长边外边长介于620～660mm，所述长边的厚度B介于18～22mm，所述短边4b的内边长介于480～520mm，所述短边的外边长介于520～560mm，所述长边和顶部交接处的对角线与顶部水平线形成的夹角C介于43～47度。作为本专利技术改进的技术方案，所述等待区还包含温度稳定单元，所述温度稳定单元用来保持温度稳定单元内晶圆温度恒定。作为本专利技术改进的技术方案，所述等待区还包含热交换器一，所述热交换器一用来保持所述等待区温度恒定；所述曝光区还包含热交换器二，所述热交换器二用来控制曝光区温度恒定。本专利技术还提供一种曝光前装载晶圆的温度控制方法，该方法提供一种上述的光刻曝光设备并包含如下步骤：步骤1、通过所述风管组送入的清洁干燥空气，经过第一支管，穿过空气过滤网一进入所述等待区1；通过所述风管组6送入的清洁干燥空气，经过第二支管，穿过空气过滤网二进入所述过渡区风淋室；步骤2、将冷却水源头的冷气分别送至卡盘一和卡盘二，再分别回转至冷却水源头处，形成冷却水循环一(S1)；步骤3、将冷却水处的冷气分别送至温度稳定单位、所述等待区、所述过渡区风淋室、以及所述曝光区，再分别回转至冷却水处，形成冷却水循环二(S2)；步骤4、通过所述等待区内设置的热交换器一同时对步骤1中经过第一支管通入的所述清洁干燥空气和步骤3中输入的冷气进行调节，维持所述等待区和所述过渡区风淋室内温度恒定；步骤5、通过所述曝光区内设置的热交换器二对步骤1中经过第二支管通入的所述清洁干燥空气进行控制，维持所述曝光区内温度恒定。有益效果本专利技术通过对光刻曝光设备的改进，使得晶圆在运输过程中能保持温度波动很小，晶圆自身温度均匀性变好，大大减少了热效应对晶圆表面的影响，使得后续光刻曝光步骤中晶圆叠对误差进一步减少，从而大幅度地提升了晶圆良率，减少生产成本。附图说明图1绘示晶圆在现有的和本专利技术的光刻曝光设备各区的温度对比图。图2绘示晶圆在现有的光刻曝光设备中的热效应图。图3绘示晶圆在本专利技术光刻曝光设备中的热效应图。图4绘示本专利技术光刻曝光设备的俯视图。图5绘示本专利技术光刻曝光设备中风淋室的俯视剖面图。图6绘示本专利技术光刻曝光设备中风淋室的局部侧面剖面图。图7绘示本专利技术光刻曝光设备中温度控制系统的流程图。图中，1、等待区；1a、温度稳定单元、1b、热交换器一；2、曝光区；2a、卡盘一；2b、卡盘二；2c、热交换器二；3、机械手臂；4、过渡区风淋室；4a、长边；4a1、长边内边长；4a2、长边外边长；4b、短边；4b1、短边内边长；4b2、短边外边长；4c、顶部；A、顶部厚度；B、长边厚度；C、夹角；5、晶圆；6、风管组；61、进风口；62、出风口一；63、出风口二；6a、第一支管；6a1、空气过滤网一；6b、第二支管；6b1、空气过滤网二；7、清洁干燥空气；8、冷却水。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本专利技术实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光刻曝光设备，包括依次设置的用于暂储晶圆的等待区、用于搬移晶圆的机械手臂与用于曝光晶圆的曝光区，其特征在于，在所述等待区和所述曝光区之间设置有供所述机械手臂通行的过渡区风淋室，所述过渡区风淋室上方设置有风管组，所述风管组包括进风口、出风口一与出风口二；所述出风口一通过第一支管与所述等待区相连通，所述出风口二通过第二支管与所述过渡区风淋室相连通；所述进风口通入用于维持所述等待区与所述过渡区风淋室温度的热风，以使晶圆由所述等待区加载至所述曝光区的过程中保持恒温。

【技术特征摘要】
2018.03.21 CN 20181023328131.一种光刻曝光设备，包括依次设置的用于暂储晶圆的等待区、用于搬移晶圆的机械手臂与用于曝光晶圆的曝光区，其特征在于，在所述等待区和所述曝光区之间设置有供所述机械手臂通行的过渡区风淋室，所述过渡区风淋室上方设置有风管组，所述风管组包括进风口、出风口一与出风口二；所述出风口一通过第一支管与所述等待区相连通，所述出风口二通过第二支管与所述过渡区风淋室相连通；所述进风口通入用于维持所述等待区与所述过渡区风淋室温度的热风，以使晶圆由所述等待区加载至所述曝光区的过程中保持恒温。2.根据权利要求1所述光刻曝光设备，其特征在于，所述风管组提供清洁干燥空气形成的热风至所述过渡区风淋室。3.根据权利要求1所述光刻曝光设备，其特征在于，所述过渡区风淋室的框架材质为不锈钢，所述过渡区风淋室框架材质的密度与所述机械手臂材质的密度一致。4.根据权利要求1所述光刻曝光设备，其特征在于，所述过渡区风淋室与所述等待区的温度一致。5.根据权利要求4所述光刻曝光设备，其特征在于，所述等待区与所述第一支管连接处设有空气过滤网一，所述风管组传送的清洁干燥空气经过所述空气过滤网一进入所述等待区；所述过渡区风淋室与所述第二支管连接处设有空气过滤网二，所述风管组传送的清洁干燥空气经过所述空气过滤网二进入所述过渡区风淋室；所述空气过滤网一和所述空气过滤网二均采用无尘材质。6.根据权利要求1所述光刻曝光设备，其特征在于，所述过渡区风淋室包含顶部、长边和短边，所述顶部的厚度A介于18～22mm，所述长边的内...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：长鑫存储技术有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34