УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛАСТИН Советский патент 1995 года по МПК H01L21/00 

Изобретение относится к области электронной техники и предназначено для использования на операциях фотолитографии, в частности, при УФ-стабилизации (задубливании) рисунка фоторезиста, нанесенного на полупроводниковые пластины, при массовом производстве изделий микроэлектроники.

Целью изобретения является повышение производительности устройства за счет увеличения эффективности охлаждения.

На фиг. 1 схематично изображено устройство для термообработки полупроводниковых пластин; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Устройство содержит плоский резистивный нагреватель 1, электрически изолированный от теплопроводящей плиты подложкодержателя 2 и холодильника 3, в теле которого выполнен непрерывный спиралевидный канал 4 квадратного сечения, форсунку 5, предназначенную для подачи водовоздушной смеси, клапаны 6, 7 для подачи воды и воздуха соответственно, патрубок 8 для вывода хладагента из полости холодильника 3, блок 9 управления, соединенный с нагревателем и термопарой 10, установленной на подложкодержателе 2 для размещения обрабатываемой полупроводниковой пластины 11. В рассматриваемом примере реализации устройства для УФ-стабилизации фоторезиста типа ФП-051-Мк, нанесенного на кремниевую пластину диаметром 150 мм, подложкодержатель 2 и холодильник 3 изготовлены из алюминия, обладающего достаточно высокой теплопроводностью. Их суммарная масса m 800 г. Теплоемкость алюминия С 0,25 кал/г.град. Радиус холодильника 3R 8,0 см. Толщина δ ребра спиралевидного канала выбрана ≈ 1 мм из соображений наибольшей эффективности теплоотдачи. Сторона а квадрата сечения канала определена из вышеприведенного соотношения
7 мм ≅ а ≅ 12 мм В примере реализации а ≈ 10 мм.

В качестве блока управления использован прибор ПРТРА-0,05-0,001.

Работа устройства для термообработки полупроводниковых пластин происходит следующим образом. Обрабатываемая полупроводниковая пластина 11 с предварительно нанесенным фоторезистом устанавливается на подложкодержатель 2, нагреваемый с помощью резистивного нагревателя 1 до верхней (конечной) температуры Т_К и охлаждаемый с помощью холодильника 3 до базовой (начальной) температуры Т_Н, причем контроль за температурой осуществляется посредством блока 9 управления через термопару 10, являющуюся датчиком температуры. По завершении обработки при температуре Т_К полупроводниковая пластина 11 снимается с подложкодержателя 2. Цикл нагрева в процессе обработки завершен и начинается цикл охлаждения, который служит подготовкой к приему следующего изделия. По сигналу из блока 9 управления открываются клапаны 6, 7 для подачи воды и воздуха соответственно, в результате чего в холодильник 3 по спиралевидному каналу 4 направленным потоком из форсунки 5 подается водовоздушная смесь, которая равномерно заполняет канал 4 и, пройдя по нему, удаляется через патрубок 8. При высокой температуре устройства (Т_К ≥ 200^оС) водовоздушная смесь превращается в паровоздушную, и при достаточном протоке хладагента в спиралевидном канале 4 происходит быстрое охлаждение устройства. По достижении базовой температуры Т_Н фиксируемой термопарой 10, блок 9 управления формирует сигнал на прекращение охлаждения, в результате чего клапаны 6, 7 для подачи воды и воздуха закрываются одновременно или вначале закрывается клапан воды, а затем воздуха. Цикл охлаждения завершен. Далее процесс обработки повторяется вышеописанным образом.

Выполнение в холодильнике спиралевидного канала обеспечивает направленное движение хладагента в течение всего цикла охлаждения, а определенные размеры сечения канала увеличивают площадь охлаждающей поверхности. При охлаждении не происходит взрывного процесса, поскольку подается не вся партия воды сразу, что характерно для устройства-прототипа, а вода вместе с воздухом подается непрерывно в течение всего процесса охлаждения.

Таким образом техническое преимущество предложенного устройства для термообработки полупроводниковых пластин перед устройством-прототипом выражается в обеспечении направленного движения хладагента по спиралевидному каналу, размеры которого обеспечивают увеличение площади охлаждающей поверхности, что сокращает время охлаждения, т.е. увеличивает эффективность охлаждения.

Общественно полезное преимущество, производное от технического, выражается в повышении производительности устройства, что создает предпосылки для согласования его по производительности с технологическим оборудованием, применяемым на операциях фотолитографии при массовом производстве полупроводниковых приборов.

Преложенное устройство для термообработки полупроводниковых пластин использовано в опытном образце установки ультрафиолетовой стабилизации фоторезиста, который проходит опытную эксплуатацию на заводе-изготовителе полупроводниковых приборов на операции УФ-стабилизации фоторезиста в установках ГУФ-150 и МУФ-150.

Использование: изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при массовом производстве изделий микроэлектронники на операциях фотолитографии, в частности, при УФ-стабилизации (задубливании) рисунка фоторезиста, нанесенного на полупроводниковые пластины. Сущность изобретения: цель изобретения повышение производительности устройства за счет увеличения эффективности охлаждения. Основными узлами устройства являются плоский нагреватель, подложкодержатель и холодильник с полостью, сообщающейся с системой подачи хладагента. Новым в устройстве является выполнение полости в холодильнике в форме спиралевидного непрерывного канала квадратного сечения, причем сторона квадрата определяется соотношением, зависящим от массы подложкодержателя и холодильника, их теплоемкости и радиуса холодильника. 2 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛАСТИН, содержащее подложкодержатель, холодильник с полостью, соединенной с средствами для подачи хладагента, размещенный под подложкодержателем и плоский резистивный нагреватель, размещенный между подложкодержателем и холодильником, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности за счет увеличения эффективности охлаждения, полость в холодильнике выполнена в форме спиралевидного непрерывного канала квадратного сечения со стороной, определяемой из соотношения


где m масса подложкодержателя и холодильника, г;
с теплоемкость материала подложкодержателя и холодильника, кал/г.град.

R радиус холодильника, см.