一种应用于晶圆的智能化匀胶装置及匀胶工艺

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，更具体地说，涉及一种应用于晶圆的智能化匀胶装置及匀胶工艺。

背景技术

晶圆的主要加工方式为片加工和批加工，即同时加工1片或多片晶圆。随着半导体特征尺寸越来越小，加工及测量设备越来越先进，使得晶圆加工出现了新的数据特点。半导体晶圆在加工成芯片的过程中，光刻工艺是其主要的工艺之一，并且匀胶操作是光刻工艺的基本步骤之一，也被称为旋转涂胶或甩胶，成底膜处理后，硅片要立即采用旋转涂胶的方法涂上液相光刻胶材。硅片被固定在一个真空载片台上，它是一个表面上有很多真空孔以便固定硅片的平的金属或聚四氯乙烯盘。

为了得到均匀的光刻胶涂层，晶圆片必须放置在载体的中心位置，然而现有的匀胶机在放置晶圆片时很容易出现误差，导致光刻液涂覆不均匀，并且在由于光刻液在离心作用下进行涂覆的原因，会有一定的光刻液粘连在晶圆片的侧面边缘，如果不清理会影响晶圆片的产出质量，同时还有一些会粘连在承载容器内壁上，可能会影响后续晶圆片的匀胶过程。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种应用于晶圆的智能化匀胶装置及匀胶工艺，它可以实现将晶圆片准确的推送至载台的中心位置，使得形成的光刻涂胶层更加均匀，同时在涂胶完毕之后，可对晶圆片的侧面边缘以及承载容器内壁进行清理，使得晶圆片产出质量更高，同时不会对后续晶圆片的匀胶过程造成影响。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种应用于晶圆的智能化匀胶装置，包括机体、设置于机体上的控制组件、载台以及用于吸附并驱动载台旋转的吸附驱动组件，所述机体顶面中心开设有安装槽，所述吸附驱动组件安装于所述安装槽内部中心，所述载台安装于所述吸附驱动组件顶端，所述安装槽内部转动安装有承载托盘，所述承载托盘中心设置有中心套筒，所述中心套筒套接于所述吸附驱动组件外表面，所述承载托盘与所述吸附驱动组件之间设置有用于驱动所述承载托盘进行转动的自转机构，所述机体上与所述承载托盘相匹配设置有密封顶盖，所述机体四角设置有用于对晶圆片进行位置调整的限位机构以及用于对晶圆片边缘和承载托盘内壁进行清理的供液机构。

进一步的，所述自转机构包括固定安装于所述中心套筒底端外侧面的第一从动齿轮以及安装于所述安装槽内部的旋转电机，所述旋转电机动力输出端固定安装有第一驱动齿轮，所述第一驱动齿轮与所述第一从动齿轮相啮合，所述中心套筒与所述吸附驱动组件外表面之间通过设置有密封轴承转动连接。

进一步的，所述限位机构包括均匀开设于所述机体对顶角的限位滑槽，所述限位滑槽内部滑动连接有支撑滑杆，所述机体内部设置有用于驱动所述支撑滑杆滑动的第一驱动机构，所述支撑滑杆顶端固定安装有连接支座，所述连接支座通过设置有第二驱动机构转动连接有支撑旋臂，所述支撑旋臂远离所述连接支座一端固定安装有安装座，所述安装座底端对称安装有支撑管轴，所述支撑管轴外表面转动连接有吸附棉辊。

进一步的，所述第一驱动机构包括开设于所述限位滑槽底端的滑道以及设置于所述支撑滑杆底端的螺纹滑块，所述螺纹滑块滑动嵌入于所述滑道内部，所述滑道内部固定安装有第二驱动电机，所述第二驱动电机动力输出端固定安装有丝杆，所述丝杆螺纹连接于所述螺纹滑块内部。

进一步的，所述第二驱动机构包括转动安装于所述连接支座内部的支撑轴以及固定安装于所述连接支座内部的第一驱动电机，所述支撑旋臂端部固定安装于所述支撑轴上，所述支撑轴靠近所述第一驱动电机一端固定安装有第二从动齿轮，所述第一驱动电机动力输出端固定安装有第二驱动齿轮，所述第二驱动齿轮与所述第二从动齿轮相啮合。

进一步的，相邻的两个所述限位滑槽之间夹角为九十度，且对向的两个所述限位滑槽延伸方向穿过所述载台的中心轴线。

进一步的，所述供液机构包括均匀开设于所述支撑管轴表面的微型通孔以及对称安装于所述机体顶面两侧的微型水泵，所述支撑管轴在所述安装座顶面设置有进液端口，所述进液端口与所述微型水泵的出液口之间通过设置有万向软管相连通。

进一步的，所述微型水泵进液口通过管道连接有液体储存装置，所述液体储存装置内部放置有光刻液清理用的化学试剂。

一种应用于晶圆的匀胶工艺，应用于上述的一种应用于晶圆的智能化匀胶装置，包括以下步骤：

步骤S1，通过人工或者机械手臂将晶圆片放置在载台顶面，紧接着通过控制组件控制第二驱动电机同时启动，带动丝杆进行正向转动，从而带动支撑滑杆朝向承载托盘一侧移动，进而通过外侧的支撑管轴和吸附棉辊从四角将晶圆片推送至载台的中心位置，紧接着第二驱动电机反向转动进行复位；

步骤S2，通过控制组件控制第一驱动电机正向转动，利用第二从动齿轮和第二驱动齿轮相啮合，从而利用支撑轴带动支撑旋臂转动，将吸附棉辊逐渐转动脱离承载托盘内部，直至支撑旋臂旋转九十度，此时吸附棉辊完全脱离承载托盘内部；

步骤S3，通过人工或者机械臂向晶圆片表面进行光刻液滴加，紧接着关闭密封顶盖，同时启动吸附驱动组件带动载台和晶圆片在指定速度下进行转动，利用离心力将光刻液均匀涂覆，直至涂覆均匀；

步骤S4，在晶圆片光刻液涂覆完成之后，可将密封顶盖打开，同时将吸附棉辊进行复位，并通过控制组件控制将吸附棉辊再次推进至晶圆片侧边，同时启动微型水泵向支撑管轴内部进行化学试剂的供给，并启动吸附驱动组件带动晶圆片运输转动，从而利用化学试剂对晶圆片边缘多余的光刻液进行清除；

步骤S5，在晶圆片边缘光刻液清除完毕并取出之后，可将吸附棉辊进行复位，使得内侧的吸附棉辊贴合在承载托盘侧壁表面，同时启动旋转电机，利用第一从动齿轮和第一驱动齿轮相啮合，带动承载托盘进行转动，从而利用吸附棉辊对承载托盘表面粘连的光刻液进行清理。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案设置有第一驱动机构和支撑滑杆、支撑旋臂、支撑管轴相配合，可从晶圆片的圆周四角将其向载台中心位置进行推送，使其准确的放置在载台的中心位置处，从而保证晶圆片光刻涂胶层的均匀性。

(2)本方案设置有第二驱动机构，可在匀胶过程中，将支撑管轴和吸附棉辊脱离承载托盘内部，从而方便中心套筒对承载托盘内部进行密封，避免高速匀胶的过程受到外界环境的影响，使得匀胶过程更加稳定可靠，保证匀胶均匀性。

(3)本方案设置有供液机构与两组内外设置的支撑管轴和吸附棉辊相配合，可利用化学试剂分别对晶圆片侧面边缘和承载托盘内壁进行多余光刻液的清理，使得晶圆片产出质量更高，同时承载托盘内壁无光刻液，不会对后续晶圆片的匀胶过程造成影响，使得光刻涂胶层产出质量更高。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的机体结构示意图；

图3为本发明的局部立体结构示意图；

图4为图3的A局部放大结构示意图；

图5为图3的爆炸图；

图6为本发明的承载托盘底部结构示意图；

图7为本发明的承载托盘内部结构示意图；

图8为本发明的对角剖视结构示意图。

图中标号说明：

1、机体；2、控制组件；3、安装槽；4、吸附驱动组件；5、载台；6、承载托盘；7、中心套筒；8、密封轴承；9、第一从动齿轮；10、第一驱动齿轮；11、旋转电机；12、限位滑槽；13、滑道；14、支撑滑杆；15、螺纹滑块；16、连接支座；17、支撑旋臂；18、安装座；19、支撑管轴；20、微型通孔；21、吸附棉辊；22、支撑轴；23、第二从动齿轮；24、第一驱动电机；25、第二驱动齿轮；26、微型水泵；27、万向软管；28、第二驱动电机；29、丝杆；30、密封顶盖。

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。

实施例：

请参阅图1-8，一种应用于晶圆的智能化匀胶装置，包括机体1、设置于机体1上的控制组件2、载台5以及用于吸附并驱动载台5旋转的吸附驱动组件4，机体1顶面中心开设有安装槽3，吸附驱动组件4安装于安装槽3内部中心，载台5安装于吸附驱动组件4顶端，安装槽3内部转动安装有承载托盘6，承载托盘6中心设置有中心套筒7，中心套筒7套接于吸附驱动组件4外表面，承载托盘6与吸附驱动组件4之间设置有用于驱动承载托盘6进行转动的自转机构，机体1上与承载托盘6相匹配设置有密封顶盖30，机体1四角设置有用于对晶圆片进行位置调整的限位机构以及用于对晶圆片边缘和承载托盘6内壁进行清理的供液机构。

参阅图6-8，自转机构包括固定安装于中心套筒7底端外侧面的第一从动齿轮9以及安装于安装槽3内部的旋转电机11，通过在旋转电机11动力输出端固定安装有第一驱动齿轮10，同时第一驱动齿轮10与第一从动齿轮9相啮合，并且中心套筒7与吸附驱动组件4外表面之间通过设置有密封轴承8转动连接，可利用旋转电机11带动承载托盘6进行转动，方便后续其内壁光刻液的清理。

参阅图2和图3，限位机构包括均匀开设于机体1对顶角的限位滑槽12，限位滑槽12内部滑动连接有支撑滑杆14，机体1内部设置有用于驱动支撑滑杆14滑动的第一驱动机构，通过在支撑滑杆14顶端固定安装有连接支座16，同时连接支座16通过设置有第二驱动机构转动连接有支撑旋臂17，并在支撑旋臂17远离连接支座16一端固定安装有安装座18，安装座18底端对称安装有支撑管轴19，支撑管轴19外表面转动连接有吸附棉辊21，从而可利用支撑滑杆14推动经过支撑旋臂17推动支撑管轴19和吸附棉辊21，从而方便支撑管轴19和吸附棉辊21对晶圆片的位置进行调整以及对光刻液的清理。

参阅图3和图4，第一驱动机构包括开设于限位滑槽12底端的滑道13以及设置于支撑滑杆14底端的螺纹滑块15，通过将螺纹滑块15滑动嵌入于滑道13内部，可对滑动方向进行限定，同时滑动稳定不会发生倾斜，同时滑道13内部固定安装有第二驱动电机28，第二驱动电机28动力输出端固定安装有丝杆29，并且丝杆29螺纹连接于螺纹滑块15内部，从而可利用第二驱动电机28带动丝杆29进行转动来驱动支撑滑杆14在限位滑槽12内部进行滑动。

参阅图3和图4，第二驱动机构包括转动安装于连接支座16内部的支撑轴22以及固定安装于连接支座16内部的第一驱动电机24，通过将支撑旋臂17端部固定安装于支撑轴22上，同时支撑轴22靠近第一驱动电机24一端固定安装有第二从动齿轮23，第一驱动电机24动力输出端固定安装有第二驱动齿轮25，并且第二驱动齿轮25与第二从动齿轮23相啮合，从而可利用第一驱动电机24带动支撑旋臂17围绕支撑轴22进行圆周转动。

参阅图1和图2，其中，相邻的两个限位滑槽12之间夹角为九十度，且对向的两个限位滑槽12延伸方向穿过载台5的中心轴线，使得吸附棉辊21可准确的从四角将晶圆片推送至载台5顶面中心。

参阅图1和图5，供液机构包括均匀开设于支撑管轴19表面的微型通孔20以及对称安装于机体1顶面两侧的微型水泵26，同时支撑管轴19在安装座18顶面设置有进液端口，并并且进液端口与微型水泵26的出液口之间通过设置有万向软管27相连通，可利用微型水泵26将液体通过进液端口供给到支撑管轴19内部，并且穿过微型通孔20渗透至吸附棉辊21内部，方便吸附棉辊21对光刻液进行清理。

参阅图1，其中，微型水泵26进液口通过管道连接有液体储存装置，液体储存装置内部放置有光刻液清理用的化学试剂，可方便在清理光刻液时，持续的进行化学试剂的供给。

请参阅图1-8，一种应用于晶圆的匀胶工艺，应用于上述的一种应用于晶圆的智能化匀胶装置，包括以下步骤：

步骤S1，通过人工或者机械手臂将晶圆片放置在载台5顶面，紧接着通过控制组件2控制第二驱动电机28同时启动，带动丝杆29进行正向转动，从而带动支撑滑杆14朝向承载托盘6一侧移动，进而通过外侧的支撑管轴19和吸附棉辊21从四角将晶圆片推送至载台5的中心位置，紧接着第二驱动电机28反向转动进行复位；

步骤S2，通过控制组件2控制第一驱动电机24正向转动，利用第二从动齿轮23和第二驱动齿轮25相啮合，从而利用支撑轴22带动支撑旋臂17转动，将吸附棉辊21逐渐转动脱离承载托盘6内部，直至支撑旋臂17旋转九十度，此时吸附棉辊21完全脱离承载托盘6内部；

步骤S3，通过人工或者机械臂向晶圆片表面进行光刻液滴加，紧接着关闭密封顶盖30，同时启动吸附驱动组件4带动载台5和晶圆片在指定速度下进行转动，利用离心力将光刻液均匀涂覆，直至涂覆均匀；

步骤S4，在晶圆片光刻液涂覆完成之后，可将密封顶盖30打开，同时将吸附棉辊21进行复位，并通过控制组件2控制将吸附棉辊21再次推进至晶圆片侧边，同时启动微型水泵26向支撑管轴19内部进行化学试剂的供给，并启动吸附驱动组件4带动晶圆片运输转动，从而利用化学试剂对晶圆片边缘多余的光刻液进行清除；

步骤S5，在晶圆片边缘光刻液清除完毕并取出之后，可将吸附棉辊21进行复位，使得内侧的吸附棉辊21贴合在承载托盘6侧壁表面，同时启动旋转电机11，利用第一从动齿轮9和第一驱动齿轮10相啮合，带动承载托盘6进行转动，从而利用吸附棉辊21对承载托盘6表面粘连的光刻液进行清理。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。