本发明属于半导体制造设备设计领域，特别是涉及一种可有效提高加热热度均匀性的热板结构。
背景技术：
光刻工艺及其相干技术是微电子机械系统(mems)加工工艺的重要构成部门。均胶以及烘焙是光刻工艺中不成缺少的一道儿工序，为提高胶层与硅片表面粘附能力，提高在接触式曝光中胶层与掩模版接触时的耐磨性能及不变胶层的感光灵敏度，通常采用烘箱或者加热板等加热装备对光刻胶进行干燥。烘箱加热由于速率慢、且加热易造成表面以及内部受热不均匀，效验欠佳，而加热板可有效提高胶层的厚度均匀性，且易于达到快速均匀烘焙等要求，加热板逐渐成为涂胶显影机台的重要组成部分。
热板在涂胶显影机起到了重要作用，例如：1、挥发光阻中的溶剂(热板温度不均匀影响胶膜的均匀性)2、增强光刻胶的粘附性以便在显影时光刻胶可以更好的粘附。3、缓和在旋转过程中光刻胶胶膜内的应力。4、防止光刻胶沾到设备上等。所以加热板的表面温度均匀性、温度控制的精密程度、温度上升速率等是选择加热板的首要性能指标思量。
目前热板主要采用线圈加热的方式，如图1所示，其主要结构是同时在热板101中设置加热线圈102及多个探测器，加热线圈102用以对热板进行加热，探测器用以探测热板的温度是否均匀，但该方式存在一定的缺陷，线圈102直接加热热板101，温度的均匀性较差，同时对于温度的变化控制的精度相对较低，以上缺陷容易引起工艺问题。加热线圈与热板接触直接加热，因线圈自身结构问题，线圈与线圈之间存在间距，产生的热量分布不均匀，热量延如图1中的箭头方向减弱，使热板受热不均匀，而热板温度不均匀，可能影响曝光后的化学放大反应，影响晶圆上图形线宽的均匀性，导致工艺问题。
基于以上所述，提供一种可有效提高热板受热均匀性的热板结构实属必要。
技术实现要素：
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种热板结构，用于解决现有技术中热板受热均匀性不佳的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种热板结构，所述热板结构包括：热腔体，所述热腔体由底板、侧板以及加热顶板围成，所述热腔体内填充有液体传热介质；加热装置，用于对所述液体传热介质进行加热，藉由所述液体传热介质对所述加热顶板进行传热，以提高所述加热顶板的受热均匀性；以及顶板温度探测器，设置于所述加热顶板中，用以监测所述加热顶板的温度并反馈至控制器，所述控制器基于所述温度控制所述加热装置的发热功率。
优选地，所述液体传热介质充满所述热腔体，所述液体传热介质与所述加热顶板的底面无缝接触，以提高所述加热顶板的受热均匀性。
优选地，所述液体传热介质的沸点不低200℃。
进一步地，所述液体传热介质包括油类液体。
优选地，所述热板结构包括多个所述顶板温度探测器，多个所述顶板温度探测器均匀分布于所述加热顶板上并同时监测所述加热顶板的温度分布，所述控制器基于多个所述顶板温度探测器共同反馈的温度控制所述加热装置的发热功率。
优选地，所述热板结构还包括多个腔体温度探测器，均匀设置于所述热腔体内，用于监测所述液体传热介质的温度并反馈至所述控制器，所述控制器基于所述顶板温度探测器与所述腔体温度探测器的共同反馈控制所述加热装置的发热功率。
优选地，所述热板结构还包括一搅拌器，设置于所述热腔体内，用于对所述液体传热介质进行搅拌，以提高所述液体传热介质的受热均匀性。
进一步地，所述搅拌器包括旋浆式搅拌器、涡轮式搅拌器以及磁力搅拌器中的一种。
优选地，所述加热装置包括加热线圈，所述加热线圈设置于所述底板上或所述热腔体内，所述加热线圈与所述液体传热介质直接接触。
优选地，所述热板结构还包括液体外循环系统，连接于所述热腔体，所述液体外循环系统用于对所述热腔体中的所述液体传热介质进行体积调节，以降低由于所述液体传热介质受热膨胀造成所述热腔体所承受的压力。
进一步地，所述液体外循环系统还用于对所述热腔体进行液体传热介质的补充，以保证所述液体传热介质与所述加热顶板的底面无缝接触。
进一步地，所述液体外循环系统还用于对所述热腔体进行液体传热介质的抽出及补充的循环，以保证在所述液体传热介质过热时能及时通过循环进行快速降温。
如上所述，本发明的热板结构，具有以下有益效果：
1)本发明在热板中间设计一个热腔体，热腔体充满液体传热介质(高沸点液体，如油类液体等)，在该热腔体中设置加热线圈与温度控制器，通过线圈对液体传热介质加热后间接传热至加热顶板，可以使加热顶板的温度更加均匀，提高控制精度，使晶圆上的图形线宽更加均匀，提高工艺良率。
2)通过在热腔体内设置搅拌器，用于对所述液体传热介质进行搅拌，可以进一步提高液体传热介质的受热均匀性。
3)通过设置液体外循环系统，以对所述热腔体中的所述液体传热介质进行体积调节，可以有效降低由于所述液体传热介质受热膨胀造成所述热腔体所承受的压力等。同时，所述液体外循环系统可以对所述热腔体进行液体传热介质的抽出及补充的循环，可以保证在所述液体传热介质过热时能及时通过循环进行快速降温。
附图说明
图1显示为现有技术中的一种热板的结构示意图。
图2a～图2b显示为因热板受热不均导致曝光后光刻胶的线宽(cd)的变化示意图。
图3显示为本发明的热板结构的整体结构示意图。
图4显示为本发明的热板结构的俯视结构示意图。
图5显示为本发明的热板结构的热量传播模型示意图。
元件标号说明
201加热顶板
202加热线圈
203顶板温度探测器
204热腔体
205液体传热介质
206腔体温度探测器
207底板
208搅拌器
209液体外循环系统
210侧板
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图2a～图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图2a～图2b所示，热板的温度的均匀性直接会影响到曝光后线宽的均匀性，由于热板各处的温度存在不一致性，会导致曝光后的线宽存在一定的差异，如图2a所示。因此，对光刻胶进行烘烤时，一般要求晶圆上各点的温度偏差小于±0.5℃。曝光时，光子在光刻胶内激发了光化学反应，产生了酸h+，只有在一定温度下，这些酸才能激发去保护反应，使光刻胶能溶于显影液，特别是对于化学放大胶，后烘还能产生更多的酸，使光化学反应被放大，图2b显示为因热板受热不均导致曝光后光刻胶的线宽(cd)的变化表。
基于以上所述，如图3～图5所示，本实施例提供一种热板结构，所述热板结构包括：热腔体204、加热装置、顶板温度探测器203、腔体温度探测器206、搅拌器208、以及液体外循环系统209。
如图3所示，所述热腔体204由底板207、侧板210以及加热顶板201围成，所述热腔体204内填充有液体传热介质205。
所述加热顶板201选用为耐高温耐氧化的金属材质，以提高其加热的稳定性。所述底板207及侧板210的材质可以与所述加热顶板201相同，或者不同，可以依据实际需求进行选择。在本实施例中，所述加热顶板201、所述侧板210及所述底板207为一体成型，以提高其机械强度。当然，在其它的示例中，也可以采用如焊接等工艺将其组装，并不限于此处所列举的示例。
在本实施例中，所述加热顶板201及所述底板207的形状为圆形，所述侧板210的形状为圆环形。
所述液体传热介质205充满所述热腔体204，所述液体传热介质205与所述加热顶板201的底面无缝接触，以提高所述加热顶板201的受热均匀性。
所述液体传热介质205的沸点不低200℃。所述液体传热介质205包括油类液体，或其它的高沸点的液体材料。
如图3及图5所示，所述加热装置用于对所述液体传热介质205进行加热，藉由所述液体传热介质205对所述加热顶板201进行传热，以提高所述加热顶板201的受热均匀性。
如图3所示，所述加热装置包括加热线圈202，所述加热线圈202设置于所述底板207上或所述热腔体204内，所述加热线圈202与所述液体传热介质205直接接触。
如图3及图4所示，所述顶板温度探测器203，设置于所述加热顶板201中，用以监测所述加热顶板201的温度并反馈至控制器，所述控制器基于所述温度控制所述加热装置的发热功率。
如图4所示，所述热板结构包括多个所述顶板温度探测器203，多个所述顶板温度探测器203均匀分布于所述加热顶板201上并同时监测所述加热顶板201的温度分布，所述控制器基于多个所述顶板温度探测器203共同反馈的温度控制所述加热装置的发热功率。
例如，若将所述加热顶板201分为内圈、中圈及外圈，则可以在所述内圈、中圈及外圈上各均匀分布4个顶板温度探测器203，且位于所述内圈、中圈及外圈的所述顶板温度探测器203交错排布，以提高对所述加热顶板201温度分布监测的稳定性。
如图3所示，所述热板结构还包括多个腔体温度探测器206，多个所述腔体温度探测器206均匀设置于所述热腔体204内，例如，设置于所述热腔体204的中部区域，用于监测所述液体传热介质205的温度并反馈至所述控制器，所述控制器基于所述顶板温度探测器203与所述腔体温度探测器206的共同反馈控制所述加热装置的发热功率。
如图3所示，所述搅拌器208设置于所述热腔体204内，用于对所述液体传热介质205进行搅拌，以提高所述液体传热介质205的受热均匀性。所述搅拌器208包括旋浆式搅拌器208、涡轮式搅拌器208以及磁力搅拌器208中的一种。在本实施例中，所述搅拌器208选用为旋浆式搅拌器208。
如图3所示，液体外循环系统209连接于所述热腔体204，所述液体外循环系统209用于对所述热腔体204中的所述液体传热介质205进行体积调节，以降低由于所述液体传热介质205受热膨胀造成所述热腔体204所承受的压力。
所述液体外循环系统209还用于对所述热腔体204进行液体传热介质205的补充，以保证所述液体传热介质205与所述加热顶板201的底面无缝接触。
进一步地，所述液体外循环系统209还用于对所述热腔体204进行液体传热介质205的抽出及补充的循环，以保证在所述液体传热介质205过热时能及时通过循环进行快速降温。
如图5所示，本实施例的热板结构在加热的过程中，线圈产生的热量在液体传热介质205中的传播包括纵向的传播以及横向的传播，或者是纵向和横向的组合传播，传播方向如箭头所示，使得热量的传播方向具有较高的自由度，大大提高了液体传热介质205的温度均匀性。
如图3所示，本实施例的热板结构的使用过程如下：
1)向所述加热线圈202通入电流，所述加热线圈202产生热量，通过加热线圈202对所述液体传热介质205加热，同时开启所述搅拌器208，以提高所述液体传热介质205受热均匀性，同时，通过腔体温度探测器206监测所述液体传热介质205的温度，通过所述顶板温度探测器203监测所述加热顶板201的温度，通过共同反馈调节所述加热顶板201至目标温度；
2)若在加热的过程中所述液体传热介质205受热膨胀，则通过所述液体外循环系统209对所述热腔体204中的所述液体传热介质205进行体积调节，排出部分的液体传热介质205，以降低由于所述液体传热介质205受热膨胀造成所述热腔体204所承受的压力；
3)所在加热的过程中，监测到加热顶板201或液体传热介质205的温度过高，则通过所述液体外循环系统209还对所述热腔体204进行液体传热介质205进行抽出及补充的循环，以保证在所述液体传热介质205过热时能及时通过循环进行快速降温。
如上所述，本发明的热板结构，具有以下有益效果：
1)本发明在热板中间设计一个热腔体204，热腔体204充满液体传热介质205(高沸点液体，如油类液体等)，在该热腔体204中设置加热线圈202与温度控制器，通过线圈对液体传热介质205加热后间接传热至加热顶板201，可以使加热顶板201的温度更加均匀，提高控制精度，使晶圆上的图形线宽更加均匀，提高工艺良率。
2)通过在热腔体204内设置搅拌器208，用于对所述液体传热介质205进行搅拌，可以进一步提高液体传热介质205的受热均匀性。
3)通过设置液体外循环系统209，以对所述热腔体204中的所述液体传热介质205进行体积调节，可以有效降低由于所述液体传热介质205受热膨胀造成所述热腔体204所承受的压力等。同时，所述液体外循环系统209可以对所述热腔体204进行液体传热介质205的抽出及补充的循环，可以保证在所述液体传热介质205过热时能及时通过循环进行快速降温。
所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。