CN112185861A - 一种半导体晶圆的涂膜装置及涂膜方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种半导体晶圆的涂膜装置及涂膜方法，该涂膜装置包括收集底壳，所述收集底壳顶部设置有过滤机构，所述过滤机构的外侧套接有位于收集底壳顶部的加热外罩，所述过滤机构的顶部设置有三个涂膜装置，所述过滤机构与涂膜装置之间连接有导流管，所述加热外罩的顶部贯穿设置有送料管，所述加热外罩内腔的两侧均固定安装有加热烘干装置，所述收集底壳的前侧开设有排出孔，所述排出孔的内腔设置有密封塞，所述收集底壳的内腔设置有双坡面导流板。该涂膜装置的结构紧凑，集成度高，可有效提高晶圆的涂膜效率，且涂膜厚度可调。采用该涂膜装置的涂膜方法可实现晶圆表面光阻剂的均匀摊涂，可有效提高晶圆的涂膜效率和涂膜质量。

Description

一种半导体晶圆的涂膜装置及涂膜方法
技术领域
本发明涉及晶圆技术领域，具体为一种半导体晶圆的涂膜装置及涂膜方法。
背景技术
晶圆是芯片的制作原料，因此在制作芯片时，需要先对晶圆进行加工，以满足芯片的制作需求，而晶圆涂膜就是其中一道工序，但是传统的晶圆涂膜设备存在以下缺陷：
一、晶圆涂膜一般是液体的，因此在通过设备进行涂膜时，设备上无法调节晶圆涂膜的厚度，这样会使得晶圆涂膜在晶圆的表面覆盖不均匀，最后影响芯片的制作；
二、在将液体涂膜涂覆在晶圆的表面时，传统的手法只是简单的将液体涂膜包裹覆盖在晶圆表面，但是并不能够控制调节其表面涂膜的厚度，因此当晶圆表面涂膜的厚度过薄或者过厚时，也会对芯片的后期生产造成影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种半导体晶圆的涂膜装置及涂膜方法，该涂膜装置的结构紧凑，集成度高，可有效提高晶圆的涂膜效率，并可根据需要对涂膜厚度进行调节。采用该涂膜装置的涂膜方法可实现晶圆表面光阻剂的均匀摊涂，可有效提高晶圆的涂膜效率和涂膜质量。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种半导体晶圆的涂膜装置，它包括收集底壳，所述收集底壳顶部设置有过滤机构，所述过滤机构的外侧套接有位于收集底壳顶部的加热外罩，所述过滤机构的顶部设置有三个涂膜装置，所述过滤机构与涂膜装置之间连接有导流管，所述加热外罩的顶部贯穿设置有送料管，所述加热外罩内腔的两侧均固定安装有加热烘干装置，所述收集底壳的前侧开设有排出孔，所述排出孔的内腔设置有密封塞，所述收集底壳的内腔设置有双坡面导流板。
优选地，所述涂膜装置包括固定安装在过滤机构上的工作台，所述工作台的前侧固定安装有调节机构，所述调节机构的表面活动安装有摊平机构，所述工作台的顶部焊接有收集槽，所述收集槽的上方设置有晶圆本体，所述工作台的右侧设置有转动机构，所述收集槽的左端固定连接有挡板。
优选地，所述调节机构包括固定安装在工作台前侧的安装架，所述安装架的前端固连有固定框，所述固定框的后侧焊接有导向柱，所述导向柱上贯穿开设有条形通孔，所述条形通孔贯通至导向柱的前端，所述条形通孔的后端固连有铰接支座，所述条形通孔内设置有翻转杆，所述翻转杆的左端与铰接支座铰接、右端向下折弯并垂直固连有限位拉杆，所述翻转杆与铰接支座之间安装有扭簧，所述限位拉杆的左右两端与固定框的左右两端滑动接触，所述翻转杆的顶部均匀固连有多个卡销，且当扭簧处于自然状态时，所述卡销的上端高于导向柱的最高点。
优选地，所述摊平机构包括与导向柱滑动配合的滑动块，所述滑动块后侧的顶部固定连接有摊平块，所述摊平块的后侧开设有与晶圆本体相适配的摊平槽，所述滑动块的底部开设有与导向柱相适配的通孔，所述滑动块上位于通孔顶部的位置开设有与卡销上端配合的限位槽。
优选地，所述转动机构包括固定安装在工作台上的托板，所述托板的顶部固定安装有电机，所述电机的输出轴上固定安装有与晶圆本体的一端配合的放置套，所述放置套的顶部螺纹连接有螺杆，所述螺杆的底端贯穿至放置套的内腔并固定连接有定位板。
优选地，所述过滤机构包括焊接在收集底壳顶部的壳体，所述壳体内腔的底部固定安装有集流板，所述壳体内腔两侧的顶部均设置有安装机构，所述壳体内腔的顶部通过两个安装机构可拆卸安装有过滤网。
优选地，所述安装机构包括焊接在壳体左右两内侧壁上的插块，所述插块上设置有与过滤网配合的凹槽，所述过滤网的左右两侧分别插入到左右两侧插块上的凹槽内部，所述插块的底部焊接有固定架二，所述固定架二的底部贯穿设置有插销，所述插销的顶部贯穿至插块上的凹槽内，且过滤网的底部开设有与插销配合的限位盲孔，所述插销中位于固定架二内的一段上套设有弹簧，所述弹簧的两端分别焊接在固定架二和插销上。
优选地，所述双坡面导流板的顶面为自四周向中间凹陷的球面结构，且球面结构的中心位置开设有通孔。
优选地，所述集流板的顶面为自四周向中间凹陷的球面结构，且球面结构的中心位置开设有通孔。
本发明还提供了一种半导体晶圆的涂膜方法，它包括如下步骤：
(1)安装晶圆本体：反向转动螺杆，螺杆带动定位板向上移动，将晶圆本体的一端插入到放置套内，然后正向转动螺杆，螺杆带动定位板向下移动并压紧晶圆本体；
(2)确定涂膜厚度：向下拉动限位拉杆，限位拉杆带动翻转杆的右端向下移动，使翻转杆绕其与铰接支座的铰接点转动，翻转杆带动卡销向下移动，当卡销完全进入到导向柱的内腔后，推动滑动块沿导向柱的表面滑动，滑动块带动摊平块同步移动，当摊平块调节到合适的位置后，松开限位拉杆，在扭簧的作用下，翻转杆及其上的导向柱复位，其中一个卡销的上端伸入滑动块上的限位槽内，将滑动块的位置进行固定；
(3)进料：启动与送料管连接的送料设备，光阻剂通过送料管进入到加热外罩的内腔，并滴落在晶圆本体上；
(4)涂膜：启动电机，电机带动放置套及晶圆本体转动，晶圆本体转动时，摊平块将晶圆本体表面的光阻剂摊涂涂匀，在加热烘干装置的作用下光阻剂在晶圆本体的表面成膜；
(5)多余光阻剂收集：晶圆本体表面多余的光阻剂被摊平块刮下并滴落至收集槽内，并通过导流管输送至过滤机构中，光阻剂滴落在过滤网上，通过过滤网过滤后的光阻剂汇集至集流板的中部并通过集流板上的通孔进入收集底壳内进行集中收集。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明中半导体晶圆的涂膜装置结构简单，具有进料、光阻剂摊涂、光阻剂成膜、多余光阻剂的过滤和收集功能，结构紧凑，集成度高，可有效提高晶圆的涂膜效率，并可根据需要对涂膜厚度进行调节。采用该涂膜装置的涂膜方法可实现晶圆表面光阻剂的均匀摊涂，可有效提高晶圆的涂膜效率和涂膜质量。
附图说明
图1为本发明中半导体晶圆的涂膜装置的结构示意图；
图2为涂膜装置的结构示意图；
图3为摊平机构的结构示意图；
图4为调节机构的结构示意图；
图5为转动机构的结构示意图；
图6为过滤机构与收集底壳的连接结构示意图；
图7为图6中A点的放大图；
图8为收集底壳的局部结构示意图。
图中：1、收集底壳；2、过滤机构；3、加热外罩；4、涂膜装置；5、导流管；6、送料管；7、加热烘干装置；8、排出孔；9、双坡面导流板；21、壳体；22、集流板；23、安装机构；24、过滤网；41、工作台；42、摊平机构；43、收集槽；44、晶圆本体；45、转动机构；46、调节机构；47、挡板；421、滑动块；422、摊平块；423、摊平槽；424、通孔；461、安装架；462、固定框；463、导向柱；464、固定架；465、翻转杆；467、卡销；468、限位拉杆；451、托板；452、电机；453、放置套；454、螺杆；455、定位板；231、插块；232、固定架；233、插销；234、弹簧。
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。
一种半导体晶圆的涂膜装置，它包括收集底壳1，收集底壳1的前侧开设有排出孔8，排出孔8的内腔设置有密封塞，收集底壳1的内腔设置有双坡面导流板9，双坡面导流板9的顶面为自四周向中间凹陷的球面结构，且球面结构的中心位置开设有通孔，这种结构形式的双坡面导流板9可保证收集底壳1内的光阻剂能够沿双坡面导流板9全部排出。收集底壳1顶部设置有过滤机构2，过滤机构2包括焊接在收集底壳1顶部的壳体21，壳体21内腔的底部固定安装有集流板22，集流板22的顶面为自四周向中间凹陷的球面结构，且球面结构的中心位置开设有通孔，这种结构形式可使光阻剂向集流板22的中部汇集，便于光阻剂通过集流板22排入收集底壳1内进行集中收集。壳体21内腔两侧的顶部均设置有安装机构23，壳体21内腔的顶部通过两个安装机构23可拆卸安装有过滤网24，所述安装机构23包括焊接在壳体21左右两内侧壁上的插块231，所述插块231上设置有与过滤网24配合的凹槽，所述过滤网24的左右两侧分别插入到左右两侧插块231上的凹槽内部，所述插块231的底部焊接有固定架二232，所述固定架二232的底部贯穿设置有插销233，所述插销233的顶部贯穿至插块231上的凹槽内，且过滤网24的底部开设有与插销233配合的限位盲孔，所述插销233中位于固定架二232内的一段上套设有弹簧234，所述弹簧234的两端分别焊接在固定架二232和插销233上。通过安装机构23的设置，在拆除或者更换过滤网24时，使用者向下拉动插销233，从而将插销233的顶端从过滤网24的内腔拉出，同时压缩弹簧234，如此即可将过滤网24拆下，更换时，在上述步骤的基础上，保持插销233不动，将清洗或更换后的过滤网24的两端插入插块231上的凹槽内，然后松开插销233，在弹簧234的作用下，插销233的顶端插入到过滤网24上的限位盲孔内，对过滤网24的两端进行固定，从而方便使用者清洗或者更换过滤网24。
所述过滤机构2的外侧套接有位于收集底壳1顶部的加热外罩3，加热外罩3的顶部贯穿设置有送料管6，加热外罩3内腔的两侧均固定安装有加热烘干装置7，过滤机构2的顶部设置有三个涂膜装置4，所述过滤机构2与涂膜装置4之间连接有导流管5，涂膜装置4包括固定安装在过滤机构2上的工作台41，工作台41的前侧固定安装有调节机构46，所述调节机构46包括固定安装在工作台41前侧的安装架461，所述安装架461的前端固连有固定框462，所述固定框462的后侧焊接有导向柱463，所述导向柱463上贯穿开设有条形通孔，所述条形通孔贯通至导向柱463的前端，所述条形通孔的后端固连有铰接支座464，所述条形通孔内设置有翻转杆465，所述翻转杆465的左端与铰接支座464铰接、右端向下折弯并垂直固连有限位拉杆468，所述翻转杆465与铰接支座464之间安装有扭簧，所述限位拉杆468的左右两端与固定框462的左右两端滑动接触，所述翻转杆465的顶部均匀固连有多个卡销467，且当扭簧处于自然状态时，所述卡销467的上端高于导向柱463的最高点。
所述调节机构46的表面活动安装有摊平机构42，所述摊平机构42包括与导向柱463滑动配合的滑动块421，所述滑动块421后侧的顶部固定连接有摊平块422，所述摊平块422的后侧开设有与晶圆本体44相适配的摊平槽423，所述滑动块421的底部开设有与导向柱463相适配的通孔424，所述滑动块421上位于通孔424顶部的位置开设有与卡销467上端配合的限位槽。
所述工作台41的顶部焊接有收集槽43，收集槽43的上方设置有晶圆本体44，工作台41的右侧设置有转动机构45，转动机构45包括固定安装在工作台41上的托板451，托板451的顶部固定安装有电机452，电机452的输出轴上固定安装有与晶圆本体44的一端配合的放置套453，放置套453的顶部螺纹连接有螺杆454，螺杆454的底端贯穿至放置套453的内腔并固定连接有定位板455，收集槽43的左端固定连接有挡板47。
本发明还提供了一种半导体晶圆的涂膜方法，它包括如下步骤：
(1)安装晶圆本体44：反向转动螺杆454，螺杆454带动定位板455向上移动，将晶圆本体44的一端插入到放置套453内，然后正向转动螺杆454，螺杆454带动定位板455向下移动并压紧晶圆本体44，实现晶圆本体44的固定；
(2)确定涂膜厚度：向下拉动限位拉杆468，限位拉杆468带动翻转杆465的右端向下移动，使翻转杆465绕其与铰接支座464的铰接点转动，翻转杆465带动卡销467向下移动，当卡销467完全进入到导向柱463的内腔后，推动滑动块421沿导向柱463的表面滑动，滑动块421带动摊平块422同步移动，以此调节摊平块422与晶圆本体44之间的间距，如此便能够调节晶圆本体44表面的涂膜厚度，当摊平块422调节到合适的位置后，松开限位拉杆468，在扭簧469的作用下，翻转杆465及其上的导向柱463复位，其中一个卡销467的上端伸入滑动块421上的限位槽内，将滑动块421的位置进行固定；
(3)进料：启动与送料管6连接的送料设备，光阻剂会通过送料管6进入到加热外罩3的内腔，并滴落在晶圆本体44上；
(4)涂膜：启动电机452，电机452带动放置套453及晶圆本体44转动，晶圆本体44转动时，摊平块422将晶圆本体44表面的光阻剂摊涂涂匀，在加热烘干装置7的作用下光阻剂在晶圆本体44的表面成膜；
(5)多余光阻剂收集：晶圆本体44表面多余的光阻剂被摊平块422刮下并滴落至收集槽43内，并通过导流管5输送至过滤机构2中，光阻剂滴落在过滤网24上，通过过滤网24过滤后的光阻剂汇集至集流板22的中部并通过集流板22上的通孔进入收集底壳1内进行集中收集，可定期通过排出孔8将收集底壳1内的光阻剂排出。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种半导体晶圆的涂膜装置，它包括收集底壳(1)，其特征在于：所述收集底壳(1)顶部设置有过滤机构(2)，所述过滤机构(2)的外侧套接有位于收集底壳(1)顶部的加热外罩(3)，所述过滤机构(2)的顶部设置有三个涂膜装置(4)，所述过滤机构(2)与涂膜装置(4)之间连接有导流管(5)，所述加热外罩(3)的顶部贯穿设置有送料管(6)，所述加热外罩(3)内腔的两侧均固定安装有加热烘干装置(7)，所述收集底壳(1)的前侧开设有排出孔(8)，所述排出孔(8)的内腔设置有密封塞，所述收集底壳(1)的内腔设置有双坡面导流板(9)。
2.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆的涂膜装置，其特征在于：所述涂膜装置(4)包括固定安装在过滤机构(2)上的工作台(41)，所述工作台(41)的前侧固定安装有调节机构(46)，所述调节机构(46)的表面活动安装有摊平机构(42)，所述工作台(41)的顶部焊接有收集槽(43)，所述收集槽(43)的上方设置有晶圆本体(44)，所述工作台(41)的右侧设置有转动机构(45)，所述收集槽(43)的左端固定连接有挡板(47)。
3.根据权利要求2所述的一种半导体晶圆的涂膜装置，其特征在于：所述调节机构(46)包括固定安装在工作台(41)前侧的安装架(461)，所述安装架(461)的前端固连有固定框(462)，所述固定框(462)的后侧焊接有导向柱(463)，所述导向柱(463)上贯穿开设有条形通孔，所述条形通孔贯通至导向柱(463)的前端，所述条形通孔的后端固连有铰接支座(464)，所述条形通孔内设置有翻转杆(465)，所述翻转杆(465)的左端与铰接支座(464)铰接、右端向下折弯并垂直固连有限位拉杆(468)，所述翻转杆(465)与铰接支座(464)之间安装有扭簧，所述限位拉杆(468)的左右两端与固定框(462)的左右两端滑动接触，所述翻转杆(465)的顶部均匀固连有多个卡销(467)，且当扭簧处于自然状态时，所述卡销(467)的上端高于导向柱(463)的最高点。
4.根据权利要求3所述的一种半导体晶圆的涂膜装置，其特征在于：所述摊平机构(42)包括与导向柱(463)滑动配合的滑动块(421)，所述滑动块(421)后侧的顶部固定连接有摊平块(422)，所述摊平块(422)的后侧开设有与晶圆本体(44)相适配的摊平槽(423)，所述滑动块(421)的底部开设有与导向柱(463)相适配的通孔(424)，所述滑动块(421)上位于通孔(424)顶部的位置开设有与卡销(467)上端配合的限位槽。
5.根据权利要求4所述的一种半导体晶圆的涂膜装置，其特征在于：所述转动机构(45)包括固定安装在工作台(41)上的托板(451)，所述托板(451)的顶部固定安装有电机(452)，所述电机(452)的输出轴上固定安装有与晶圆本体(44)的一端配合的放置套(453)，所述放置套(453)的顶部螺纹连接有螺杆(454)，所述螺杆(454)的底端贯穿至放置套(453)的内腔并固定连接有定位板(455)。
6.根据权利要求5所述的一种半导体晶圆的涂膜装置，其特征在于：所述过滤机构(2)包括焊接在收集底壳(1)顶部的壳体(21)，所述壳体(21)内腔的底部固定安装有集流板(22)，所述壳体(21)内腔两侧的顶部均设置有安装机构(23)，所述壳体(21)内腔的顶部通过两个安装机构(23)可拆卸安装有过滤网(24)。
7.根据权利要求6所述的一种半导体晶圆的涂膜装置，其特征在于：所述安装机构(23)包括焊接在壳体(21)左右两内侧壁上的插块(231)，所述插块(231)上设置有与过滤网(24)配合的凹槽，所述过滤网(24)的左右两侧分别插入到左右两侧插块(231)上的凹槽内部，所述插块(231)的底部焊接有固定架二(232)，所述固定架二(232)的底部贯穿设置有插销(233)，所述插销(233)的顶部贯穿至插块(231)上的凹槽内，且过滤网(24)的底部开设有与插销(233)配合的限位盲孔，所述插销(233)中位于固定架二(232)内的一段上套设有弹簧(234)，所述弹簧(234)的两端分别焊接在固定架二(232)和插销(233)上。
8.根据权利要求7所述的一种半导体晶圆的涂膜装置，其特征在于：所述集流板(22)的顶面为自四周向中间凹陷的球面结构，且球面结构的中心位置开设有通孔。
9.一种半导体晶圆的涂膜方法，它包括如下步骤：
(1)安装晶圆本体(44)：反向转动螺杆(454)，螺杆(454)带动定位板(455)向上移动，将晶圆本体(44)的一端插入到放置套(453)内，然后正向转动螺杆(454)，螺杆(454)带动定位板(455)向下移动并压紧晶圆本体(44)；
(2)确定涂膜厚度：向下拉动限位拉杆(468)，限位拉杆(468)带动翻转杆(465)的右端向下移动，使翻转杆(465)绕其与铰接支座(464)的铰接点转动，翻转杆(465)带动卡销(467)向下移动，当卡销(467)完全进入到导向柱(463)的内腔后，推动滑动块(421)沿导向柱(463)的表面滑动，滑动块(421)带动摊平块(422)同步移动，当摊平块(422)调节到合适的位置后，松开限位拉杆(468)，在扭簧(469)的作用下，翻转杆(465)及其上的导向柱(463)复位，其中一个卡销(467)的上端伸入滑动块(421)上的限位槽内，将滑动块(421)的位置进行固定；
(3)进料：启动与送料管(6)连接的送料设备，光阻剂通过送料管(6)进入到加热外罩(3)的内腔，并滴落在晶圆本体(44)上；
(4)涂膜：启动电机(452)，电机(452)带动放置套(453)及晶圆本体(44)转动，晶圆本体(44)转动时，摊平块(422)将晶圆本体(44)表面的光阻剂摊涂涂匀，在加热烘干装置(7)的作用下光阻剂在晶圆本体(44)的表面成膜；
(5)多余光阻剂收集：晶圆本体(44)表面多余的光阻剂被摊平块(422)刮下并滴落至收集槽(43)内，并通过导流管(5)输送至过滤机构(2)中，光阻剂滴落在过滤网(24)上，通过过滤网(24)过滤后的光阻剂汇集至集流板(22)的中部并通过集流板(22)上的通孔进入收集底壳(1)内进行集中收集。
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