一种MEMS芯片喷匀胶设备及其工艺方法

技术领域

本发明涉及芯片加工技术领域，尤其涉及一种MEMS芯片喷匀胶设备及其工艺方法。

背景技术

目前，半导体晶片加工中的光刻工艺制程是由涂胶机、光刻机、显影机分别对晶片完成光刻胶涂布、光刻以及显影作业，随着半导体晶片加工工艺水平的提升，技术人员提出了将涂胶显影设备与光刻机连接在一起来实现整个光刻工艺过程的装置系统，这种装置系统使得能够提高光刻工艺的生产效率。涂胶显影设备是芯片制程中必不可少的处理设备，利用机械手实现晶片在各系统间的传输和加工，与光刻机达成完美配合从而完成晶片的光刻胶涂覆、固化、显影等工艺过程。

均胶显影设备是在光刻工序中与光刻机配套使用的完成涂胶和显影工序的设备，均胶工序是将需要的曝光胶均匀喷涂在硅片或者晶片表面上,显影工序则是将曝光后的曝光胶进行处理从而去除被曝光或者未曝光的部分。作为光刻机的输入即曝光前光刻胶涂覆和输出即曝光后图形的显影，均胶显影设备的性能不仅对细微曝光处的形成造成直接影响，而且其显影工艺的图形质量和误差控制对后续蚀刻、离子注入工艺中的图形转移结果也有着深刻的影响。涂胶显影设备是芯片制程中的核心工站，是实现半导体制程的重要环节。MEMS加工是通过集成电路制造而发展起来的，然而，MEMS制造涉及到各种材料的交流，MEMS制造技术更加个性化和多样化，被广泛应用于各种领域，制造工艺的这种多样化给在其工艺过程中实现标准化带来了困难，现制造技术缺乏标准的MEMS制造工艺。

目前，MEMS芯片制成中的均胶显影设备是使用集成电路芯片制造同样的工艺，集成电路芯片采用的均胶显影设备主要为旋转匀胶技术，旋转涂胶只针对平整的表面形貌，或者表面结构的起伏在纳米范围内，对于MEMS芯片表面形貌的起伏达到微米甚至毫米级别，涂胶厚度要求不同区域厚度不一样，特殊工艺部分区域光刻胶厚度甚至达到近1mm，这是现在限制MEMS研发中的痛点，也是限制MEMS生产效率提升的痛点。因此，亟需一种设备提高光刻胶精确喷涂晶片表面。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种MEMS芯片喷匀胶设备及其工艺方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种MEMS芯片喷匀胶设备及其工艺方法，包括：装配箱体以及设置在所述装配箱体上的气体供应机构以及电气控制机构，所述装配箱体内设置取放料区域，所述取放料区域设置定位轨道，所述定位轨道上智能机械手，所述智能机械手用于取放晶片，所述取放料区域周向设置若干个喷胶工位，所述喷胶工位处设置喷胶模组；

所述喷胶模组包括：安装底座以及设置在所述安装底座上的X、Y坐标轨道，所述安装底座上方设置加热软固盘，所述加热软固盘上方设置喷胶区，所述喷胶区上放置待加工晶片，所述加热软固盘一侧设置防护板，所述防护板上设置晶片进出防护口，所述X、Y坐标轨道上设置超声喷头，所述超声喷头下方设置喷嘴。

本发明一个较佳实施例中，所述X、Y坐标轨道一侧设置控制柜，所述控制柜用于控制超声喷头位置。

本发明一个较佳实施例中，所述加热软固盘通过固定架连接所述安装底座，所述加热软固盘上设置若干红外加热机构。

本发明一个较佳实施例中，所述超声喷头通过竖直轨道固定在所述X、Y坐标轨道上，且所述超声喷头与所述竖直轨道滑动连接。

本发明一个较佳实施例中，所述超声喷头上设置高精度流量控制阀，所述高精度流量控制阀用于控制超声喷头喷胶速度。

本发明一个较佳实施例中，所述装配箱体上设置对中工位，所述对中工位用于定位气体供应机构、电气控制机构以及喷胶工位。

本发明一个较佳实施例中，所述装配箱体前部方设置操作人机界面，且所述装配箱体上方设置警示灯。

本发明一个较佳实施例中，所述气体供应机构与所述电气控制机构设置在其中一个所述喷胶工位两侧。

本发明所采用的第二种技术方案为：

步骤S1：智能机械手通过晶片进出防护口将待加工晶片放置在喷胶工位上，通过操作人机界面将程序命令传输至控制柜，控制柜调整喷嘴的X坐标和Y坐标，使喷嘴位于晶片的待喷胶区域上方。

步骤S2：通过控制柜调整喷嘴Z坐标，将光刻胶均匀喷涂在晶片表面，将光刻胶均匀喷涂在晶片表面通过高精度流量控制阀控制超声喷头喷胶速度，实现微量喷胶，与此同时，通过加热软固盘对超声喷头喷出的光刻胶进行加热。

步骤S3：智能机械手通过晶片进出防护口将加工完成的晶片取出，放置在进出料工位上。

本发明一个较佳实施例中，所述加热软固盘为环形状，且所述加热软固盘不同区域能够独立控制。

本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：

（1）本发明通过红外加热机构对喷涂在晶片上的光刻胶进行加热，使加热胶能够更精确地喷涂在晶片上，利用喷胶模组和加热机构的有效结合，有效提高喷胶的效率，以及提高光刻胶喷涂的精度，避免过多使用光刻胶，进而减少光刻胶的浪费。

（2）本发明通过控制柜控制超声喷头的X坐标、Y坐标和Z坐标，能够精准定位超声喷头的位置，提高晶片加工的合格率；同时，通过在超声喷头上设置的高精度流量控制阀，实现对超声喷头喷胶速度的精准控制，实现光刻胶的精准定量输出，光刻胶使用率显著提高，浪费率得到有效减少，提升高达90%以上，突破光刻胶成本高和厚度均匀控制难的瓶颈，可实现精准微量化，实用性强。

（3）本发明通过微量喷胶工艺实现线性工作范围及增量性控制胶量及稳定均匀度，可以针对MEMS及特殊集成电路制程，针对凹凸不平的晶片表面实现厚胶匀层，并可在不同区域位置快速实现光刻胶不同厚度的需求。

（4）本发明通过在装配箱体上设置的对中工位，能够进一步保证设备精准布局，使各个设备能够合理布置在装配箱体内，同时保证智能机械手能够精密配合各个喷胶模组，实现设备的工序进程推进，进而提高晶片加工的效率，提高产品的生产速度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明优选实施例的俯视图；

图2为本发明优选实施例的正视图；

图3为本发明优选实施例的侧视图；

图4为本发明优选实施例喷膜组件的立体结构图；

图5为本发明优选实施例喷膜组件的平面示意图。

具体地，110-装配箱体，120-进出料工位，130-警示灯，140-操作人机界面，150-对中工位，160-气体供应机构，170-电气控制机构，180-智能机械手，181-定位轨道，

210-X、Y坐标轨道，220-控制柜，230-防护板，231-进出防护口，250-加热软固盘，260-固定架，270-安装底座，280-超声喷头，281-竖直轨道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1、图2和图3所示，一种MEMS芯片喷匀胶设备及其工艺方法，包括：装配箱体110以及设置在装配箱体110上的气体供应机构160以及电气控制机构170，气体供应机构160与电气控制机构170设置在其中一个喷胶工位两侧，通过气体供应机构160对设备中的气缸等装置提供动力，装配箱体110内设置取放料区域，取放料区域设置定位轨道181，定位轨道181上智能机械手180，智能机械手180用于取放晶片，取放料区域周向设置若干个喷胶工位，喷胶工位处设置喷胶模组；

如图4和图5所示，喷胶模组包括：安装底座270以及设置在安装底座270上的X、Y坐标轨道210，安装底座270上方设置加热软固盘250，加热软固盘250上方设置喷胶区，喷胶区上放置待加工晶片，加热软固盘250为环形状，且加热软固盘250不同区域能够独立控制，加热软固盘250一侧设置防护板230，防护板230上设置晶片进出防护口231。在装配箱体110前部方设置操作人机界面140，实现对各个设备的智能控制，且通过在装配箱体110上方设置警示灯130，能够提示工作人员需要注意晶体的地方，避免机器损坏，同时防止危险情况的发生。

本发明一个较佳实施例中，X、Y坐标轨道210上设置超声喷头280，X、Y坐标轨道210一侧设置控制柜220，控制柜220用于控制超声喷头280位置，超声喷头280下方设置喷嘴。通过控制柜220命令电气控制机构170驱动超声喷头280，改变超声喷头280的X坐标、Y坐标，另一方面，超声喷头280通过竖直轨道281固定在X、Y坐标轨道210上，且超声喷头280与竖直轨道281滑动连接，通过竖直轨道281改变超声喷头280Z坐标，精准定位超声喷头280的位置，提高晶片加工的合格率；同时，通过在超声喷头280上设置的高精度流量控制阀，实现对超声喷头280喷胶速度的精准控制，实现光刻胶的精准定量输出，光刻胶使用率显著提高，浪费率得到有效减少，提升高达90%以上，突破光刻胶成本高和厚度均匀控制难的瓶颈，可实现精准微量化，实用性强。

本发明一个较佳实施例中，加热软固盘250通过固定架260连接安装底座270，加热软固盘250上设置若干红外加热机构，红外加热机构可以是红外线加热器也可以是电加热管；红外加热机构对喷涂在晶片上的光刻胶进行加热，使加热胶能够更精确地喷涂在晶片上，利用喷胶模组和加热机构的有效结合，有效提高喷胶的效率，以及提高光刻胶喷涂的精度，避免过多使用光刻胶，进而减少光刻胶的浪费。

本发明一个较佳实施例中，超声喷头280上设置高精度流量控制阀，高精度流量控制阀用于控制超声喷头280喷胶速度，达到微量喷胶的工艺目的；通过微量喷胶工艺实现线性工作范围及增量性控制胶量及稳定均匀度，可以针对MEMS及特殊集成电路制程，针对凹凸不平的晶片表面实现厚胶匀层，并可在不同区域位置快速实现光刻胶不同厚度的需求。

本发明一个较佳实施例中，在装配箱体110上设置对中工位150，通过对中工位150用于定位气体供应机构160、电气控制机构170以及喷胶工位。通过在装配箱体110上设置的对中工位150，能够进一步保证设备精准布局，使各个设备能够合理布置在装配箱体110内，同时保证智能机械手180能够精密配合各个喷胶模组，实现设备的工序进程推进，进而提高晶片加工的效率，提高产品的生产速度。

本发明使用时，智能机械手180通过晶片进出防护口231将待加工晶片放置在喷胶工位上，通过操作人机界面140将程序命令传输至控制柜220，控制柜220调整喷嘴的X坐标和Y坐标，使喷嘴位于晶片的待喷胶区域上方；通过控制柜220调整喷嘴Z坐标，将光刻胶均匀喷涂在晶片表面，将光刻胶均匀喷涂在晶片表面通过高精度流量控制阀控制超声喷头280喷胶速度，实现微量喷胶，与此同时，通过加热软固盘250对超声喷头280喷出的光刻胶进行加热；智能机械手180通过晶片进出防护口231将加工完成的晶片取出，放置在进出料工位120上，完成晶片加工。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。