用于制造半导体器件的烘烤系统技术方案

本发明专利技术提供了一种烘烤系统，包括：加热管，在其顶表面上装载了将被烘烤的晶片，其中填充了预定量的工作流体，在其侧面和顶面上形成提供工作流体的芯子；加热器，其用于通过加热工作流体来加热顶表面；辅助冷却系统，其包含液体冷却液，所述液体冷却液通过循环将与来自热管的工作流体交换；连接管，用于连接加热管和辅助冷却系统以使工作流体和液体冷却液循环；和控制单元，其安装在连接管上控制经由连接管的流体流动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于制造半导体器件的烘烤系统，更具体地讲，涉及一种带有作为冷却单元的加热管的烘烤系统。
技术介绍
光刻工艺为在制造半导体器件中执行的一种工艺类型，其包括一把光刻胶层涂敷到晶片上的涂敷工艺、一在曝光之前烘烤涂敷的光刻胶层的前烘烤工艺和一在曝光之后烘烤光刻胶层的后曝光烘烤工艺，以形成预定图案的光刻胶层。在光刻工艺中，烘烤温度根据光刻胶层的类型和烘烤工艺的类型而变化。例如，可以根据环境在150℃或90℃的温度进行烘烤工艺。因此，广泛使用的烘烤设备包括一加热系统和一冷却系统，以便根据环境调节烘烤温度。图1至3是传统烘烤设备冷却系统(在下文中称作“传统冷却系统”)的剖面图。在韩国专利申请No.2001-0015371中公开了图1所示的传统冷却系统。在该冷却系统中，在板54中安装了冷却液流通的冷却液路径56和57，冷却液循环通过并冷却加热板51。在图1中，附图标记52和53分别是加热器和顶杆，附图标记55是冷却板。附图标记60和61是冷却液供应路径，62和63是开关阀，64至69分别是排放口、温度传感器、单元控制器、温度调节器、电磁阀和电源。而且，附图标记80是用于控制整个系统运行的系统控制器。在日本专利No.11-227512(日本特开公报No.2001-118789A)中公开了图2所示的传统冷却系统。在该冷却系统中，在对应烘烤板的加热板70之下安装多个喷嘴74。通过经由喷嘴74把流体喷射到加热板70上来冷却加热板70。在图2中，附图标记71、83、85、87、93和96分别是加热器、导管、内壳、运动环(sport ring)、冷却板和黑板。在韩国专利申请No.2001-0051755中公开的图3所示的传统冷却系统包括其中埋置珀耳帖(Peltier)器件101的冷却板99。珀耳帖器件101把冷却板99调节到预定温度。冷却系统30还包括向珀耳帖器件101提供电能的电能控制器102、调节珀耳帖器件101温度的温度调节器103和PID控制参数变化单元105。而且，冷却系统30包括用于辐射在珀耳帖器件101中产生的热的流道111。在图3中，附图标记90、91和92分别是用于提升晶片W的预杆，穿透杆和用于支撑晶片W的邻近杆，104是用于检测冷却板99温度的温度传感器。在传统冷却系统中，尽管它们有优点，但是烘烤板不同区之间的温度差是非常大的。也就是说，不能均匀地冷却整个烘烤板。而且，在冷却开始之后直到温度均匀地分布花费很长的时间。这些不利之处降低了半导体器件制造产量。随着传统冷却系统的这些问题变得显著，提出了各种替代形式。其中之一就是在冷却系统中安装设置到不同温度的多个烘烤板。在这种情况中，虽然可以减少冷却时间，但是单个旋转器包括多个烘烤板，由此旋转器变得不合要求地大。
技术实现思路
本专利技术提供了一种烘烤系统，其能均匀地冷却热板的整个顶表面并能有效地缩短冷却时间。按照本专利技术的一个方面，提供了一种烘烤系统，包括一加热管，在其顶表面(top surface)上装载了将被烘烤的晶片，其中填充了预定量的工作流体，在其侧面和顶面(ceiling)上形成用于提供所述的工作流体的芯子；一加热器，其用于通过加热所述的工作流体来加热所述的顶表面；一辅助冷却系统，其包含经由循环与来自所述的加热管的工作流体交换的液体冷却液；一连接管，其用于连接所述的加热管和所述的辅助冷却系统，以使所述的工作流体和所述的液体冷却液循环；和一控制单元，其安装在所述的连接管上，以控制经由所述的连接管的流体流动。在一个实施例中，所述连接管包括连接所述加热管和所述辅助冷却系统的一第一连接管和一第二连接管。而且，辅助冷却系统包括一用于存储液体冷却液的冷却液存储槽，在其内部形成一芯子执行一加热管功能；一安装在所述冷却液存储槽上的冷却单元，其用于冷却所提供的工作流体；和一加压单元，其用于在所述顶表面冷却期间对所述液体冷却液加压。这里，因为在所述冷却液存储槽的内部形成所述芯子，所以所述辅助冷却系统基本上具有与所述加热管相同的构造。在另一个实施例中，所述连接管包括用于连接所述加热管一侧和所述辅助冷却系统一侧的一第一连接管和用于连接所述加热管另一侧和所述辅助冷却系统另一侧的一第二连接管。而且，所述辅助冷却系统包括用于存储所述液体冷却液的一第一冷却液存储槽和安装在所述第一冷却液存储槽上用于冷却工作流体的一冷却单元。所述控制单元可以是一泵或一阀。可以在所述加热管另一侧和所述辅助冷却系统之间的所述连接管上安装一辅助加热器，以加热经由连接管流动的一流体。而且，可以在所述第一冷却液存储槽安装另一个辅助加热器，以加热提供到所述加热管中的一流体。按照本专利技术的另一方面，提供了一种烘烤系统，包括一加热管，在其顶表面上装载了将被烘烤的一晶片，其中填充了一预定量的工作流体，在其侧面和顶面上形成用于提供工作流体的芯子；一加热器，用于通过加热所述工作流体来加热所述顶表面；一连接管，其一端与从其中提供工作流体的所述加热管一侧连接，其另一端与提供的工作流体流入的所述加热管另一侧连接；一冷却系统，安装在所述连接管上，用于冷却经由所述连接管流动的工作流体；和一控制单元，用于控制所述工作流体。安装所述冷却单元，以卷绕(wrap around)部分连接管。而且，所述控制单元包括安装在所述加热管一侧和所述冷却单元之间的一泵或阀和安装在所述加热管另一侧和所述冷却单元之间的另一泵或阀。本专利技术的烘烤系统能够以少量的时间均匀地冷却所述热板的整个区，以稳定所述热板的温度。而且，使用一辅助加热器能够缩短加热所述热板花费的时间，由此提高了半导体器件制造产量。附图说明通过参照附图详细介绍其优选实施例，本专利技术的上述和其它特征和优点将变得更明显，其中图1至3是带热板的传统冷却系统的剖面图；图4至9是按照本专利技术的第一至第六实施例烘烤系统的局部剖面图；图10是显示使用自然冷却的传统烘烤系统的冷却效率的模拟结果曲线图；图11至13是显示传统烘烤系统的冷却效率的模拟结果曲线图，其中在一热板中埋置了一冷却管路；图14是显示传统烘烤系统的冷却效率的模拟结果曲线图，其中在一加热器之下安装了一冷却管路；图15和16分别是带在热板中埋置的冷却管路的传统烘烤系统的局部前视图和顶平面图；图17是带有安装在所述加热器之下的冷却管路的传统烘烤系统的局部前视图；和图18至20是显示按照本专利技术实施例的烘烤系统的冷却效率的模拟结果曲线图。具体实施例方式实施例1如图4所示，按照第一实施例的烘烤系统包括一主体P1和一辅助冷却系统P2。主体P1包括一加热管100和接触加热管100底部的一加热器102。辅助冷却系统P2包括一第一冷却液存储槽106，其中部分填充液体冷却液104b；一第一冷却单元110，用于液体冷却液104b；和一加压单元109，用于强制液体冷却液104经由加热管100循环。在第一冷却液存储槽106的内部，特别是在第一冷却液存储槽106的内侧和顶面上形成芯子，使得流到第一冷却液存储槽106中的高温工作流体由于芯子的毛细引力能够沿着第一冷却液存储槽106的侧面移动到其顶面并蒸发。在这种工艺中，流到第一冷却液存储槽106中的高温工作流体被冷却。换句话说，辅助冷却系统P2包括起加热管功能的第一冷却液存储槽106。加压单元109加热包含在第一冷却本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烘烤系统，包括：一加热管，在其顶表面上装载了将被烘烤的晶片，其中填充了一预定量的工作流体，在其侧面和顶面上形成用于提供所述的工作流体的芯子；一加热器，其用于通过加热所述的工作流体来加热所述的顶表面；一辅助冷却系统，其包含将通过循环与来自所述的加热管的所述的工作流体交换的一液体冷却液；一连接管，其用于连接所述的加热管和所述的辅助冷却系统，以使所述的工作流体和所述的液体冷却液循环；和一控制单元，其安装在所述的连接管上，以控制通过所述的连接管的流体的流动。

【技术特征摘要】
KR 2003-4-8 21920/031.一种烘烤系统，包括一加热管，在其预表面上装载了将被烘烤的晶片，其中填充了一预定量的工作流体，在其侧面和顶面上形成用于提供所述的工作流体的芯子；一加热器，其用于通过加热所述的工作流体来加热所述的顶表面；一辅助冷却系统，其包含将通过循环与来自所述的加热管的所述的工作流体交换的一液体冷却液；一连接管，其用于连接所述的加热管和所述的辅助冷却系统，以使所述的工作流体和所述的液体冷却液循环；和一控制单元，其安装在所述的连接管上，以控制通过所述的连接管的流体的流动。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述的连接管包括用于连接所述的加热管和所述的辅助冷却系统的一第一流动路径和一第二流动路径。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述的连接管包括用于连接所述的加热管的一侧和所述的辅助冷却系统的一侧的一第一连接管和用于连接所述的加热管的另一侧和所述的辅助冷却系统的另一侧的一第二连接管。4.根据权利要求2所述的系统，其中所述的辅助冷却系统包括一冷却液存储槽，其用于存储所述的液体冷却液，在其内部形成一芯子，以完成一加热管功能；一冷却单元，其安装在所述的冷却液存储槽上，用于冷却所提供的工作流体；和一加压单元，其用于在所述的顶表面冷却期间对所述的液体冷却液加压。5.根据权利要求3所述的系统，其中所述的辅助冷却系统包括一第一冷却液存储槽，其用于存储所述的液体冷却液；和一第一冷却系统，其安装在用于冷却所提供的工作流体的第一冷却液...

【专利技术属性】
技术研发人员：李瞳雨，李晋成，金商甲，申东和，金兑圭，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]