CN108855773B - 电脑式hmds涂胶机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电脑式HMDS涂胶机，箱体、箱门、腔体、控制器、真空系统、供药液系统、温度控制系统、常闭型继电器、光电开关、加热元件、测温元件、触摸屏、蜂鸣器和指示灯，真空系统包括有真空泵、充气泵和真空度检测元件，供药液系统包括有药液蒸汽罐，温度控制系统包括有温控仪。本发明具有安全防护功能，通过设置该烘箱，并设定烘箱HMDS预处理过程的工作温度、处理时间、处理时保持时间等参数，可以在硅片、基片表面均匀涂布一层HMDS，降低了HMDS处理后的硅片接触角，降低了光刻胶的用量，提高了光刻胶与硅片的黏附性。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，具体是一种电脑式HMDS涂胶机。
背景技术
在半导体生产工艺中，光刻是集成电路图形转移重要的一个工艺环节，涂胶质量直接影响到光刻的质量，涂胶工艺也显得尤为重要。光刻涂胶工艺中绝大多数光刻胶是疏水的，而硅片表面的羟基和残留的水分子是亲水的，这造成光刻胶和硅片的黏合性较差，尤其是正胶，显影时显影液会侵入光刻胶和硅片的连接处，容易造成漂条、浮胶等，导致光刻图形转移的失败，同时湿法腐蚀容易发生侧向腐蚀。
增黏剂HMDS（六甲基二硅氮烷）可以很好地改善这种状况。将HMDS涂到硅片表面后，经烘箱加温可反应生成以硅氧烷为主体的化合物。它成功地将硅片表面由亲水变为疏水，其疏水基可很好地与光刻胶结合，起着偶联剂的作用。
因此，在匀胶前的硅片等基片表面均匀涂布一层HMDS，能够降低HMDS处理后的硅片接触角，进而降低匀胶时光刻胶在硅片表面铺展开的难度，提高光刻胶与硅片的黏附性，降低光刻胶的用量。
发明内容
本发明的目的是提供一种电脑式HMDS涂胶机，具有安全防护功能，通过设置该涂胶机，并设定工作温度、处理时间、处理时保持时间等参数，可以在硅片、基片表面均匀涂布一层HMDS，以降低HMDS处理后的硅片接触角，降低光刻胶的用量，并提高光刻胶与硅片的黏附性。
本发明的技术方案如下：
一种电脑式HMDS涂胶机，包括有箱体、箱门、腔体、控制器、真空系统、供药液系统、温度控制系统和连接在供电回路中的常闭型继电器，其特征在于：所述箱门内的开启侧安装有光电开关，所述的箱体内固定有与所述光电开关相配合的金属片，所述的控制器一方面与所述光电开关相连接，另一方面与所述常闭型继电器相连接；
所述的腔体设置于所述箱体内，腔体的内部安装有多层托盘，所述腔体外的两侧和底部分别安装有加热元件，腔体内安装有测温元件，腔体的后侧分别设有抽真空接口、充气接口、真空度检测接口和供药液接口；
所述的真空系统包括有真空泵、充气泵和真空度检测元件，所述的真空泵和充气泵通过管路分别对应与所述抽真空接口和充气接口相连接，所述的真空度检测元件与所述真空度检测接口相连接，其探头延伸到所述腔体的内部；所述的真空泵与所述抽真空接口之间的连接管路上安装有电磁压差充气阀，所述的充气泵与所述充气接口的连接管路上安装有第一电磁阀；所述的控制器一方面与所述真空度检测元件相连接，另一方面分别与所述真空泵、充气泵和第一电磁阀相连接；
所述的供药液系统包括有药液蒸汽罐，所述的药液蒸汽罐通过管路分别与所述供药液接口和充气泵相连接，药液蒸汽罐与所述的供药液接口和充气泵之间的连接管路上分别安装有第二、三电磁阀，所述的控制器分别与所述第二、三电磁阀相连接；
所述的温度控制系统包括有与所述控制器相连接的温控仪，所述的温控仪一方面与所述测温元件相连接，另一方面通过固态继电器与所述加热元件相连接；
所述箱体上在所述箱门的一侧安装有操作面板，所述的操作面板上分别安装有触摸屏、蜂鸣器和指示灯，所述的触摸屏与所述控制器相连接，所述温控仪的报警信号输出端分别与所述的蜂鸣器和指示灯相连接；
所述的加热元件采用不锈钢电加热管；所述的测温元件采用镍铬-镍硅热电偶；所述的真空度检测元件采用电阻真空计；
所述的操作面板上分别安装有“电源”按钮、“急停”按钮和“消音”按钮，所述的“消音”按钮连接在所述温控仪的报警信号输出端与所述蜂鸣器之间；
所述的充气泵与所述充气接口之间的连接管路上分别安装有调速阀和压力表。
所述的电脑式HMDS涂胶机，其特征在于：所述的箱体由主体框架和内外表面均采用喷塑工艺的挂板组装焊接而成。
所述的电脑式HMDS涂胶机，其特征在于：所述的箱门上设有通孔并通过法兰安装有窥镜，所述法兰的四周设有硅橡胶密封圈。
所述的电脑式HMDS涂胶机，其特征在于：所述箱门的内侧和所述腔体的四周分别安装有用于保温隔热的陶瓷纤维板。
所述的电脑式HMDS涂胶机，其特征在于：所述的腔体为采用不锈钢密封焊接的立方体结构。
所述的电脑式HMDS涂胶机，其特征在于：所述的控制器采用PLC。
所述的电脑式HMDS涂胶机，其特征在于：所述药液蒸汽罐的一侧旁通有药液瓶。
本发明的工作过程如下：
涂胶过程：
1、真空泵开启，电磁压差充气阀打开，腔体进入抽真空状态；
2、达到一定真空度后，电磁压差充气阀关闭，真空泵停止，充气泵开启，第一电磁阀打开，向腔体内充入氮气；
3、达到一定低真空度后，第一电磁阀关闭，充气泵停止，真空泵开启，电磁压差充气阀打开，腔体进入再次抽真空状态；
4、按照上述步骤进行多次的抽真空、充入氮气过程，直至达到设定的真空值；
5、第二电磁阀打开，利用腔体的负压作用，吸收药液蒸汽罐内的HMDS药液蒸汽，进入腔体后均匀吸附在产品（硅片、基片）的表面，达到设定的吸附时间后，第二电磁阀关闭；
6、充气泵再次开启，第三电磁阀打开，向药液蒸汽罐内补充氮气，药液蒸汽罐内的压力回到正常值后，第三电磁阀关闭，充气泵停止。
烘干过程：
1、加热元件开启，三面加热腔体，使其内部温度达到150℃左右；
2、进入保持阶段，使得产品（硅片、基片）表面的OH与HMDS反应，在产品（硅片、基片）的表面生成硅醚，消除氢键，从而使极性表面变成非极性表面；
3、达到设定的保持时间后，真空泵开启，电磁压差充气阀打开，腔体进入抽真空状态，此时腔体内多余的HMDS药液蒸汽（尾气）由真空泵抽出，排放到专用废气收集管道（在无专用废气收集管道时需做专门处理）；
4、充气泵开启，第一电磁阀打开，向腔体内充入氮气。
本发明的有益效果：
本发明具有安全防护功能，通过设置该涂胶机，并设定工作温度、处理时间、处理时保持时间等参数，可以在硅片、基片表面均匀涂布一层HMDS，降低了HMDS处理后的硅片接触角，降低了光刻胶的用量，提高了光刻胶与硅片的黏附性。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明中真空系统和供药液系统的结构原理图。
图3为本发明电气控制原理图。
具体实施方式
参见附图，一种电脑式HMDS涂胶机，包括有箱体1、箱门2、腔体7、PLC3、真空系统、供药液系统、温度控制系统和连接在供电回路中的常闭型继电器4，箱门2内的开启侧安装有光电开关5，箱体1内固定有与光电开关5相配合的金属片6，PLC3一方面与光电开关5相连接，另一方面与常闭型继电器4相连接；
腔体7设置于箱体1内，腔体7的内部安装有二层托盘8，二层托盘8将腔体7的内部空间分隔成二个相独立的可供盛放产品（硅片、基片）的小夹腔，腔体7外的两侧和底部分别安装有不锈钢电加热管9，腔体7内安装有镍铬-镍硅热电偶10，腔体7的后侧分别设有抽真空接口11、充气接口12、真空度检测接口13和供药液接口32；
真空系统包括有真空泵14、充气泵15和电阻真空计16，真空泵14和充气泵15通过管路17分别对应与抽真空接口11和充气接口12相连接，电阻真空计16与真空度检测接口13相连接，其探头延伸到腔体7的内部，真空泵14与抽真空接口11之间的连接管路上安装有电磁压差充气阀18，充气泵15与充气接口12的连接管路上安装有第一电磁阀33；PLC3一方面与电阻真空计16相连接，另一方面分别与真空泵14、充气泵15和第一电磁阀33相连接；
供药液系统包括有药液蒸汽罐34，药液蒸汽罐34通过管路38分别与供药液接口32和充气泵15相连接，药液蒸汽罐34与供药液接口32和充气泵15之间的连接管路上分别安装有第二、三电磁阀35、36，PLC3分别与第二、三电磁阀35、36相连接；
温度控制系统包括有与PLC3相连接的温控仪19，温控仪19一方面与镍铬-镍硅热电偶10相连接，另一方面通过固态继电器20与不锈钢电加热管9相连接；
箱体1上在箱门2的一侧安装有操作面板21，操作面板21上分别安装有触摸屏22、蜂鸣器24和指示灯25，触摸屏22与PLC3相连接，温控仪19的报警信号输出端分别与蜂鸣器24和指示灯25相连接。
本发明中，箱体1由主体框架和内外表面均采用喷塑工艺的挂板组装焊接而成，具有结构牢固、不易变形、重量较轻等特点。
箱门2上设有通孔并通过法兰26安装有窥镜27，法兰26的四周设有硅橡胶密封圈，起到很好的密封作用。
箱门2的内侧和腔体的四周分别安装有用于保温隔热的陶瓷纤维板，以达到保温隔热作用。
腔体为采用不锈钢（SUS316）密封焊接的立方体结构。
操作面板21上分别安装有“电源”按钮28、“急停”按钮29和“消音”按钮23，其中“消音”按钮23连接在温控仪19的报警信号输出端与蜂鸣器24之间。
充气泵15与充气接口12之间的连接管路上分别安装有调速阀30和压力表31，通过调节调速阀30可调节当前通入腔体内的气体流量。
药液蒸汽罐34的一侧旁通有药液瓶37，以实时药液蒸汽罐34向补充药液。
涂胶过程：
1、真空泵14开启，电磁压差充气阀18打开，腔体7进入抽真空状态；
2、达到一定真空度后，电磁压差充气阀18关闭，真空泵14停止，充气泵15开启，第一电磁阀33打开，向腔体7内充入氮气；
3、达到一定低真空度后，第一电磁阀33关闭，充气泵15停止，真空泵14开启，电磁压差充气阀18打开，腔体7进入再次抽真空状态；
4、按照上述步骤进行多次的抽真空、充入氮气过程，直至达到设定的真空值；
5、第二电磁阀35打开，利用腔体7的负压作用，吸收药液蒸汽罐34内的HMDS药液蒸汽，进入腔体7后均匀吸附在产品（硅片、基片）的表面，达到设定的吸附时间后，第二电磁阀35关闭；
6、充气泵15再次开启，第三电磁阀36打开，向药液蒸汽罐34内补充氮气，药液蒸汽罐内34的压力回到正常值后，第三电磁阀36关闭，充气泵15停止。
烘干过程：
1、不锈钢电加热管9开启，三面加热腔体7，使其内部温度达到150℃左右；
2、进入保持阶段，使得产品（硅片、基片）表面的OH与HMDS反应，在产品（硅片、基片）的表面生成硅醚，消除氢键，从而使极性表面变成非极性表面；
3、达到设定的保持时间后，真空泵14开启，电磁压差充气阀18打开，腔体7进入抽真空状态，此时腔体7内多余的HMDS药液蒸汽（尾气）由真空泵抽出，排放到专用废气收集管道（在无专用废气收集管道时需做专门处理）；
4、充气泵15开启，第一电磁阀33打开，向腔体7内充入氮气。
以下结合附图对本发明作进一步的说明：
箱门2采用特殊铰链与箱体1相连。箱门2的关闭由光电开关5保护，当箱门2被误打开时，被光电开关5检测到并反馈至PLC3，PLC3输出电平信号至常闭型继电器4线圈，其线圈得电，其常闭触点断开，切断供电回路，起到断电保护作用，避免发生意外事故。
不锈钢电加热管9贴附式安装在腔体7外的两侧和底部，以便形成均匀热辐射对产品进行加热干燥。腔体7通过安装在其外部四周的陶瓷纤维板进行保温隔热，外部引出线全部采用窑炉和真空设备专用的密封材料密封。
真空系统的所有管道的连接方式均采用的是真空设备专用的快卸式接头，方便拆卸，密封性能好。真空泵14的作用是对腔体7内部进行抽真空；充气泵15的作用是在抽真空前向腔体7内冲入一定量的氮气，以提高真空泵14的抽真空效果；电阻真空计16的作用是测量腔体7（真空室）内的真空度并达到集成显示的要求。真空泵14采用直连旋片式真空泵，电磁压差充气阀18控制真空管路的通断，电磁压差充气阀18在断电时使腔体7（真空室）保持真空的同时将大气充入泵腔内，从而避免真空泵油逆向流动而污染腔体7（真空室）。
温度控制系统采用DCS集散控制系统，上位为触摸屏22，下位为PLC3。两种控制相互独立但相互间可通信，增加了设备运行的可操作性。温控仪19具有自整定功能、偏差报警、P.I.D.参数设置和锁定、高温上限报警等多项报警保护等功能。温控仪19将测温点的温度和设定温度进行比较、处理，输出电平至控制固态继电器20的通断，从而控制对不锈钢电加热管9的通电和断电，以达到控温的目的，实现了平衡加热，并减少了对电网和周边设备的干扰，延长了控制器件的寿命。温控仪19同时通过PLC3将测温点的温度信号通过送至触摸屏22进行显示，实现温度的跟踪、监控。
触摸屏22实现了数据采集、记录、状态分析、参数调节和曲线记忆等功能，并可实现温度控制等的统一管理。
触摸屏22可主要实现如下功能：
（1）、温度采集与记录：便于质量管理和烧结状况追踪；
（2）、曲线存储与自动调出：客户可针对不同产品，设定多种使用曲线，并可随时调出使用；
（3）、参数调整：包括温度、控制参数等下位机（PLC）可调参数，均可在上位机（触摸屏）实现控制。
本发明的温度控制系统还具有如下特点：
（1）、功能齐全：本机对工作过程中的超温等故障均发出报警信号，并自动完成保护动作。操作者可以通过声音报警和信号灯指示工作状态二种形式来确定报警的内容。
（2）、操作简单：直接在触摸屏操作界面完成设定功能后，以后的工作自动完成。
（3）、全触摸屏操作监视，工作状态一目了然。
温镍铬-镍硅热电偶10实时监测温区温度并反馈至温控仪19，温度一旦超过设定值，则不锈钢电加热管9停止工作。
本发明采用声光联合报警方式，当温度超过设定值时，指示灯25点亮，同时蜂鸣器24发出警报声，维护人员可按下“消音”按钮23来暂时消除报警声。
各按钮的具体说明如下：
“电源”按钮28：设备上电或断电。
“急停”按钮29：断开设备上所有电器。
“消音”按钮23：关闭设备蜂鸣器的声音。
以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方案进行描述，并非对本发明的保护范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的变形和改进，均应落入本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种电脑式HMDS涂胶机，包括有箱体、箱门、腔体、控制器、真空系统、供药液系统、温度控制系统和连接在供电回路中的常闭型继电器，其特征在于：所述箱门内的开启侧安装有光电开关，所述的箱体内固定有与所述光电开关相配合的金属片，所述的控制器一方面与所述光电开关相连接，另一方面与所述常闭型继电器相连接；
所述的腔体设置于所述箱体内，腔体的内部安装有多层托盘，所述腔体外的两侧和底部分别安装有加热元件，腔体内安装有测温元件，腔体的后侧分别设有抽真空接口、充气接口、真空度检测接口和供药液接口；
所述的真空系统包括有真空泵、充气泵和真空度检测元件，所述的真空泵和充气泵通过管路分别对应与所述抽真空接口和充气接口相连接，所述的真空度检测元件与所述真空度检测接口相连接，其探头延伸到所述腔体的内部；所述的真空泵与所述抽真空接口之间的连接管路上安装有电磁压差充气阀，所述的充气泵与所述充气接口的连接管路上安装有第一电磁阀；所述的控制器一方面与所述真空度检测元件相连接，另一方面分别与所述真空泵、充气泵和第一电磁阀相连接；
所述的供药液系统包括有药液蒸汽罐，所述的药液蒸汽罐通过管路分别与所述供药液接口和充气泵相连接，药液蒸汽罐与所述的供药液接口和充气泵之间的连接管路上分别安装有第二、三电磁阀，所述的控制器分别与所述第二、三电磁阀相连接；
所述的温度控制系统包括有与所述控制器相连接的温控仪，所述的温控仪一方面与所述测温元件相连接，另一方面通过固态继电器与所述加热元件相连接；
所述箱体上在所述箱门的一侧安装有操作面板，所述的操作面板上分别安装有触摸屏、蜂鸣器和指示灯，所述的触摸屏与所述控制器相连接，所述温控仪的报警信号输出端分别与所述的蜂鸣器和指示灯相连接；
所述的加热元件采用不锈钢电加热管；所述的测温元件采用镍铬-镍硅热电偶；所述的真空度检测元件采用电阻真空计；
所述的操作面板上分别安装有“电源”按钮、“急停”按钮和“消音”按钮，所述的“消音”按钮连接在所述温控仪的报警信号输出端与所述蜂鸣器之间；
所述的充气泵与所述充气接口之间的连接管路上分别安装有调速阀和压力表。
2.根据权利要求1所述的电脑式HMDS涂胶机，其特征在于：所述的箱体由主体框架和内外表面均采用喷塑工艺的挂板组装焊接而成。
3.根据权利要求1所述的电脑式HMDS涂胶机，其特征在于：所述的箱门上设有通孔并通过法兰安装有窥镜，所述法兰的四周设有硅橡胶密封圈。
4.根据权利要求1所述的电脑式HMDS涂胶机，其特征在于：所述箱门的内侧和所述腔体的四周分别安装有用于保温隔热的陶瓷纤维板。
5.根据权利要求1所述的电脑式HMDS涂胶机，其特征在于：所述的腔体为采用不锈钢密封焊接的立方体结构。
6.根据权利要求1所述的电脑式HMDS涂胶机，其特征在于：所述的控制器采用PLC。
7.根据权利要求1所述的电脑式HMDS涂胶机，其特征在于：所述药液蒸汽罐的一侧旁通有药液瓶。
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