CN114100970A - 一种晶圆匀胶烘烤机 - Google Patents

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CN114100970A CN202111385293.6A CN202111385293A CN114100970A CN 114100970 A CN114100970 A CN 114100970A CN 202111385293 A CN202111385293 A CN 202111385293A CN 114100970 A CN114100970 A CN 114100970A
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Abstract

本发明公开了一种晶圆匀胶烘烤机，其包括机架，机架上表面设置有收供料架、机械手、匀胶模组和烘烤台，收供料架用于放置晶圆，匀胶模组包括涂胶机构和匀胶甩干机构，涂胶机构用于对晶圆进行涂胶，匀胶甩干机构用于抹匀晶圆上的胶，烘烤台用于对涂完胶的晶圆进行烘干；本发明通过机械手将晶圆从收供料架内取出后，然后放置到匀胶模组进行涂胶并抹匀，涂完胶后再将晶圆转移到烘烤台上，最后将烘干的晶圆放置到收供料架内，实现了晶圆的自动涂胶、匀胶以及烘烤，提高了设备的自动化程度，保证了涂抹的均匀度的同时，也使表面的涂胶厚度达到要求，再通过烘烤台再进行烘干，保证了烘烤质量，进一步提升了光刻胶涂覆的均匀性。

Description

一种晶圆匀胶烘烤机
技术领域
本发明涉及晶圆处理技术领域，具体为一种晶圆匀胶烘烤机。
背景技术
在半导体制备和封装过程中，主要采用光刻工艺，其中，光刻工艺是指在基板上经过光刻胶涂敷、曝光、显影等处理，将光刻掩膜板上已经设计的图案转移到基板表面的膜层中的过程，在光刻胶涂敷过程中，通过在基板表面涂敷光刻胶液并对所涂敷的光刻胶液进行加热处理形成光刻胶膜层，然后再通过曝光显影工艺在基板表面的光刻胶层中形成规定的图案结构。
目前，光刻胶涂敷工艺中，一般都是将晶圆放入专门的涂胶机中，采用旋转涂胶法完成的，其中在晶圆封装涂胶过程中，还需要对晶圆进行热处理，进行烘干，甚至部分厂家晶圆涂胶完全是手动的，将需要周边涂胶的晶圆的周边，采用小楷毛笔手动涂上胶层，手动涂胶会导致胶凃层的厚薄、覆盖区不均匀，速度慢、效率低，严重影响半导体器件的制作生产的效率，而且涂胶的厚度和宽度不固定，光刻涂胶厚度均匀性会直接影响光刻效果，随着胶厚的波动，光刻线宽也会随之波动，要保证光刻图形稳定，就必须提高光刻胶厚度均匀性，同时热处理的效果对最终的光刻胶涂覆的均匀性有很大影响，因此不仅需要提高涂胶的均匀性和烘烤的质量，还需要提高晶圆涂胶烘干的效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶圆匀胶烘烤机，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种晶圆匀胶烘烤机，其包括机架，机架上表面设置有收供料架、机械手、匀胶模组和烘烤台，机械手设置在机架的中心处，收供料架、匀胶模组和烘烤台设置在机械手的外侧，收供料架用于放置晶圆，匀胶模组包括涂胶机构和匀胶甩干机构，涂胶机构设置在匀胶甩干机构的上方，涂胶机构用于对晶圆进行涂胶，匀胶甩干机构用于抹匀晶圆上的胶，烘烤台用于对涂完胶的晶圆进行烘干，机械手将晶圆从收供料架内取出后，然后放置到匀胶模组进行涂胶并抹匀，涂完胶后再将晶圆转移到烘烤台上，最后将烘干的晶圆放置到收供料架内。
优选的，机架的上设置有防护罩，防护罩的上端设置有空气净化风机。
优选的，收供料架包括篮具架、光纤感应器和两个篮具，篮具架上开设有两个进料口，两个篮具可拆卸固定在篮具架上，篮具上等距离开设有若干个用于放置单个晶圆的储料格，储料格的开口方向朝向进料口，光纤感应器固定在篮具架上且位于篮具的下方，其用于检测篮具内的晶圆。
优选的，机械手包括安装盘、第一机械臂和第二机械臂，第一机械臂和第二机械臂上下平行设置，其安装在安装盘的上方，安装盘的下端安装有旋转升降装置，第一机械臂和第二机械臂分别和一个驱动机构相连接，其一端与接料叉固定连接。
优选的，驱动机构用于控制第一机械臂或第二机械臂的伸出或收缩，其包括第一电机、第一同步带轮、第一同步带、导轨和滑块，两个第一同步带轮转动安装在安装盘上，第一同步带套设在两个第一同步带轮上，一个第一同步带轮与第一电机的电机轴固定连接，导轨设置在两个第一同步带轮之间，滑块的下端滑动安装在导轨上，其上端与第一机械臂或第二机械臂固定连接，其中段固定在单侧的第一同步带上。
优选的，旋转升降装置用于控制安装盘的旋转和升降，其包括转盘，转盘固定在安装盘的下端，其通过同步带组件与第二电机相连接，第二电机用于控制转盘旋转，转盘的下端中心处转动安装有螺杆，其下方从上到下平行设置有第一安转板和第二安装板，第一安转板上转动安装有螺纹座，螺杆安装在螺纹座内且其下端伸出螺纹座，螺纹座的下端固定安装有一个第二同步带轮，第二同步带轮通过第二同步带与第三电机相连接。
优选的，涂胶机构包括第四电机、第三机械臂和胶枪，第三机械臂的一端固定在第四电机上，其另一端与胶枪相连接。
优选的，匀胶甩干机构包括匀胶台和旋转升降机构，所述匀胶台设置在旋转升降机构的上方，其内还设置有加热台，所述加热台与旋转升降机构相连接，匀胶台的两侧还设置有定位机构，定位机构包括第三气缸和固定在第三气缸活塞杆上的定位夹，定位夹靠近匀胶台的一侧开设有圆弧口。
优选的，烘烤台包括安装架、抽风罩、烘烤工位、顶柱、上盖和第一气缸，安装架内设置有若干个烘烤工位，其上设置有抽风罩，抽风罩的上端放置有上盖，烘烤工位的下方设置有第一气缸，第一气缸的活塞杆上端固定安装有若干根顶柱，顶柱能从下到上穿过烘烤工位，其用于托起晶圆。
优选的，涂胶机构还包括定位盘和第二气缸，定位盘上开设有弧形的导向槽，胶枪设置在导向槽内，第二气缸的活塞杆上下运动，其下端固定在定位盘的上端，定位盘上还固定安装有至少一个导向杆，导向杆上下滑动安装在轴套内，其上端固定有限位块。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明通过机械手将晶圆从收供料架内取出后，然后放置到匀胶模组进行涂胶并抹匀，涂完胶后再将晶圆转移到烘烤台上，最后将烘干的晶圆放置到收供料架内，实现了晶圆的自动涂胶、匀胶以及烘烤，提高了设备的自动化程度，产能能达到120PCS/H，提升了工作效率，减少了人力资源。
2.本发明通过机械手将晶圆放置到匀胶台后，匀胶台带动晶圆旋转，通过涂胶机构的胶枪在晶圆上进行涂胶，同时通过第四电机和第三机械臂控制胶枪在定位盘的导向槽内旋转，使晶圆在一定的旋转速度下涂胶，保证了涂抹的均匀度的同时，也使表面的涂胶厚度达到要求，能够快速高质量的完成涂胶作业。
3.本发明通过在匀胶台内设置加热台，在晶圆涂胶的同时也能进行预烘烤，然后通过机械手将晶圆送入到烘烤台再进行烘干，保证了烘烤质量，进一步提升了光刻胶涂覆的均匀性。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明另一个视角的整体结构示意图；
图3为本发明的整体结构俯视结构示意图；
图4为本发明的收供料架结构示意图；
图5为本发明的机械手结构示意图；
图6为本发明的安装盘结构示意图；
图7为本发明的机械手内部结构示意图；
图8为本发明的匀胶模组结构示意图；
图9为本发明另一个视角的匀胶模组结构示意图；
图10为本发明的匀胶甩干机构结构示意图；
图11为本发明的烘烤台结构示意图；
图12为本发明的烘烤台内部结构示意图；
图13为本发明的一种实施例结构示意图。
图中：1机架、2收供料架、21篮具架、22进料口、23篮具、24储料格、25光纤感应器、3机械手、301安装盘、302第一机械臂、303第二机械臂、304第一电机、305第一同步带、306导轨、307滑块、308转盘、309第二电机、310螺杆、311第三电机、312第二同步带、313第一安转板、314第二安装板、315螺纹座、4匀胶模组、5烘烤台、51安装架、52抽风罩、53烘烤工位、54顶柱、55上盖、56第一气缸、6涂胶机构、61第四电机、62第三机械臂、63胶枪、64定位盘、65导向槽、66第二气缸、67导向杆、68限位块、7匀胶甩干机构、71匀胶台、72旋转升降机构、73第三气缸、74定位夹、8晶圆、9防护罩、10空气净化风机。
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。
请参阅图1—13，本发明提供一种技术方案：
一种晶圆匀胶烘烤机，其包括机架1，机架1上表面设置有收供料架2、机械手3、匀胶模组4和烘烤台5，机械手3设置在机架1的中心处，收供料架2、匀胶模组4和烘烤台5设置在机械手3的外侧。如图3所示，本实施例中，收供料架2设置有两组，其分别设置在机械手3的前后两侧，匀胶模组4设置有两组，其均设置在机械手3的左侧，烘烤台5设置在机械手3的右侧。机械手3将晶圆8从收供料架2内取出后，然后放置到匀胶模组4进行涂胶并抹匀，涂完胶后再将晶圆8转移到烘烤台5上，最后将烘干的晶圆8放置到收供料架2内。
收供料架2包括篮具架21、光纤感应器25和两个篮具23，两个篮具23一个用于供料另一个用于收料，篮具架21上开设有两个进料口22，两个篮具23通过螺栓或卡槽可拆卸固定在篮具架21上，篮具23上等距离开设有若干个用于放置单个晶圆8的储料格24，储料格24的开口方向朝向进料口22，机械手3通过进料口22进出篮具23，将晶圆8取出或放入储料格2内，实现晶圆8的上下料，光纤感应器25固定在篮具架21上且位于篮具23的下方，其用于检测篮具23内的晶圆8有无，若用于供料的篮具23内无晶圆提醒工作人员补充，若用于收料的篮具23内晶圆储满提醒工作人员更换新的篮具23。
机械手3包括安装盘301、第一机械臂302和第二机械臂303，第一机械臂302和第二机械臂303上下平行设置，其安装在安装盘301的上方，安装盘301的下端安装有旋转升降装置，第一机械臂302和第二机械臂303分别和一个驱动机构相连接，其一端与接料叉固定连接。
驱动机构用于控制第一机械臂302或第二机械臂303的伸出或收缩，其包括第一电机304、第一同步带轮、第一同步带305、导轨306和滑块307，两个第一同步带轮转动安装在安装盘301上，第一同步带305套设在两个第一同步带轮上，一个第一同步带轮与第一电机304的电机轴固定连接，导轨306设置在两个第一同步带轮之间，滑块307的下端滑动安装在导轨306上，其上端与第一机械臂302或第二机械臂303固定连接，其中段固定在单侧的第一同步带305上。通过第一电机304和第一同步带轮带动第一同步带305移动，由于滑块307是固定在第一同步带305上，第一同步带305在移动的同时也能带动滑块307沿着导轨306移动，控制第一电机304的正转或反转，来实现第一机械臂302或第二机械臂303的伸出或收缩。
旋转升降装置用于控制安装盘301的旋转和升降，其包括转盘308，转盘308固定在安装盘301的下端，第二电机309用于驱动转盘308旋转，第二电机309通过同步带组件或齿轮组件与转盘308相连接，第二电机309转动即可实现安装盘301的转动。转盘308的下端中心处转动安装有螺杆310，其下方从上到下平行设置有第一安转板313和第二安装板314，第二安装板314和第一安转板313之间固定设有支撑柱，第一安转板313和转盘308之间也设置有支撑柱，但不与转盘308固定，第一安转板313上转动安装有螺纹座315，螺杆310安装在螺纹座315内且其下端伸出螺纹座315，螺纹座315的下端固定安装有一个第二同步带轮，第二同步带轮通过第二同步带312与第三电机311相连接。通过第三电机311、第二同步带轮和第二同步带312来带动螺纹座315旋转，由于螺纹的作用，螺杆310在螺纹座315内上下运动，实现了安装盘301的升降。
匀胶模组4包括涂胶机构6和匀胶甩干机构7，涂胶机构6设置在匀胶甩干机构7的上方，涂胶机构6用于对晶圆8进行涂胶，匀胶甩干机构7用于抹匀晶圆8上的胶。
涂胶机构6包括第四电机61、第三机械臂62和胶枪63，第三机械臂62的一端固定在第四电机61上，其另一端与胶枪63相连接。涂胶机构6还包括定位盘64和第二气缸66，定位盘64上开设有弧形的导向槽65，胶枪63设置在导向槽65内，第二气缸66的活塞杆上下运动，其下端固定在定位盘64的上端，定位盘64上还固定安装有至少一个导向杆67，导向杆67上下滑动安装在轴套内，其上端固定有限位块68。
匀胶甩干机构7包括匀胶台71和旋转升降机构72，匀胶台71设置在旋转升降机构72的上方，匀胶台71设置为盆状，其内还设置有加热台，加热台与旋转升降机构72相连接，旋转升降机构72包括第五电机、第三同步带轮、第三同步带和第四气缸，通过第五电机、第三同步带和第三同步带轮带动加热台旋转，通过第四气缸带动加热台升降，第五电机、第三同步带、第三同步带轮和加热台同步升降，匀胶台71的两侧还设置有定位机构，定位机构包括第三气缸73和固定在第三气缸73活塞杆上的定位夹74，定位夹74靠近匀胶台71的一侧开设有圆弧口，圆弧口的直径与晶圆8的直径相等，当晶圆8来到匀胶台71的上方时，第三气缸73活塞杆上将定位夹74推出，将晶圆8的位置校正置中，然后复位。
定位盘64设置在匀胶台71的上方，当晶圆8到达匀胶台71的上方时，旋转升降机构72带动加热台上升接取晶圆8，然后加热台复位，启动第二气缸66，带动定位盘64下移盖在匀胶台71上，旋转升降机构72带动晶圆8旋转，然后打开胶枪63的点胶阀进行点胶，同时启动第四电机61，第四电机61旋转通过第三机械臂62带动胶枪63沿着导向槽65移动，胶枪63从晶圆8的圆心位置向外匀速移动，使光刻胶均匀地涂覆在整个晶圆8的表面。
烘烤台5用于对涂完胶的晶圆8进行烘干，烘烤台5包括安装架51、抽风罩52、烘烤工位53、顶柱54、上盖55和第一气缸56，安装架51内设置有四个烘烤工位53，其上设置有抽风罩52，抽风罩52的上端放置有上盖55，烘烤工位53的下方设置有第一气缸56，第一气缸56的活塞杆上端固定安装有若干根顶柱54，顶柱54能从下到上穿过烘烤工位53，其用于托起晶圆8。，烘烤结束后，第一气缸56将顶柱54升起，等待机械手3取走晶圆8并放入新的晶圆8，然后顶柱54复位，烘烤工位53对晶圆8进行烘烤。
如图13所示，机架1的上设置有防护罩9，防护罩9的上端设置有空气净化风机10，用于对烘干光刻胶时产生的废气进行进化。
一：人工将篮具23安装到篮具架21上，两组收供料架2交替收供料，可不停机更换收供料架2；
二：采用机械手3交替取放料，节省搬运时间，提高设备自动化程度；
三：四工位烘烤工位53采用独立加热控制，可以多个晶圆8同时烘烤，提高烘烤效率，此外，在生产不同工艺的产品选择打开对应的烘烤工位53，节约用电损耗。
本发明的一个工作流程为：
第二机械臂303从用于供料的篮具23内取一片晶圆8旋转至匀胶台71的一侧，加热台上升，第一机械臂302伸出将匀胶台71内的晶圆8取出并复位，然后第二机械臂303上升并伸出将晶圆8送至匀胶台71的上方，加热台继续上升接取晶圆8后第二机械臂303复位，随后第一机械臂302旋转至烘烤台5，将晶圆8放在一个烘烤工位53上，再将另一个烘烤工位53上的晶圆8铲起，旋转至用于收料的篮具23前，将晶圆8插入储料格24内，完成晶圆8匀胶，循环以上动作。
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 (10)

1.一种晶圆匀胶烘烤机，其包括机架(1)，其特征在于：
所述机架(1)上表面设置有收供料架(2)、机械手(3)、匀胶模组(4)和烘烤台(5)，机械手(3)设置在机架(1)的中心处，所述收供料架(2)、匀胶模组(4)和烘烤台(5)设置在机械手(3)的外侧，所述收供料架(2)用于放置晶圆(8)，所述匀胶模组(4)包括涂胶机构(6)和匀胶甩干机构(7)，所述涂胶机构(6)设置在匀胶甩干机构(7)的上方，所述涂胶机构(6)用于对晶圆(8)进行涂胶，所述匀胶甩干机构(7)用于抹匀晶圆(8)上的胶，所述烘烤台(5)用于对涂完胶的晶圆(8)进行烘干，所述机械手(3)将晶圆(8)从收供料架(2)内取出后，然后放置到匀胶模组(4)进行涂胶并抹匀，涂完胶后再将晶圆(8)转移到烘烤台(5)上，最后将烘干的晶圆(8)放置到收供料架(2)内。
2.根据权利要求1所述的一种晶圆匀胶烘烤机，其特征在于：所述机架(1)的上设置有防护罩(9)，所述防护罩(9)的上端设置有空气净化风机(10)。
3.根据权利要求2所述的一种晶圆匀胶烘烤机，其特征在于：所述收供料架(2)包括篮具架(21)、光纤感应器(25)和两个篮具(23)，所述篮具架(21)上开设有两个进料口(22)，两个篮具(23)可拆卸固定在篮具架(21)上，所述篮具(23)上等距离开设有若干个用于放置单个晶圆(8)的储料格(24)，所述储料格(24)的开口方向朝向进料口(22)，所述光纤感应器(25)固定在篮具架(21)上且位于篮具(23)的下方，其用于检测篮具(23)内的晶圆(8)。
4.根据权利要求1所述的一种晶圆匀胶烘烤机，其特征在于：所述机械手(3)包括安装盘(301)、第一机械臂(302)和第二机械臂(303)，所述第一机械臂(302)和第二机械臂(303)上下平行设置，其安装在安装盘(301)的上方，所述安装盘(301)的下端安装有旋转升降装置，所述第一机械臂(302)和第二机械臂(303)分别和一个驱动机构相连接，其一端与接料叉固定连接。
5.根据权利要求4所述的一种晶圆匀胶烘烤机，其特征在于：所述驱动机构用于控制第一机械臂(302)或第二机械臂(303)的伸出或收缩，其包括第一电机(304)、第一同步带轮、第一同步带(305)、导轨(306)和滑块(307)，两个第一同步带轮转动安装在安装盘(301)上，第一同步带(305)套设在两个第一同步带轮上，一个第一同步带轮与第一电机(304)的电机轴固定连接，导轨(306)设置在两个第一同步带轮之间，滑块(307)的下端滑动安装在导轨(306)上，其上端与第一机械臂(302)或第二机械臂(303)固定连接，其中段固定在单侧的第一同步带(305)上。
6.根据权利要求4或5所述的一种晶圆匀胶烘烤机，其特征在于：所述旋转升降装置用于控制安装盘(301)的旋转和升降，其包括转盘(308)，所述转盘(308)固定在安装盘(301)的下端，其通过同步带组件与第二电机(309)相连接，所述第二电机(309)用于控制转盘(308)旋转，所述转盘(308)的下端中心处转动安装有螺杆(310)，其下方从上到下平行设置有第一安转板(313)和第二安装板(314)，所述第一安转板(313)上转动安装有螺纹座(315)，所述螺杆(310)安装在螺纹座(315)内且其下端伸出螺纹座(315)，所述螺纹座(315)的下端固定安装有一个第二同步带轮，所述第二同步带轮通过第二同步带(312)与第三电机(311)相连接。
7.根据权利要求1所述的一种晶圆匀胶烘烤机，其特征在于：所述涂胶机构(6)包括第四电机(61)、第三机械臂(62)和胶枪(63)，所述第三机械臂(62)的一端固定在第四电机(61)上，其另一端与胶枪(63)相连接。
8.根据权利要求1所述的一种晶圆匀胶烘烤机，其特征在于：所述匀胶甩干机构(7)包括匀胶台(71)和旋转升降机构(72)，所述匀胶台(71)设置在旋转升降机构(72)的上方，其内还设置有加热台，所述加热台与旋转升降机构(72)相连接，所述匀胶台(71)的两侧还设置有定位机构，所述定位机构包括第三气缸(73)和固定在第三气缸(73)活塞杆上的定位夹(74)，所述定位夹(74)靠近匀胶台(71)的一侧开设有圆弧口。
9.根据权利要求1所述的一种晶圆匀胶烘烤机，其特征在于：所述烘烤台(5)包括安装架(51)、抽风罩(52)、烘烤工位(53)、顶柱(54)、上盖(55)和第一气缸(56)，所述安装架(51)内设置有若干个烘烤工位(53)，其上设置有抽风罩(52)，所述抽风罩(52)的上端放置有上盖(55)，所述烘烤工位(53)的下方设置有第一气缸(56)，所述第一气缸(56)的活塞杆上端固定安装有若干根顶柱(54)，所述顶柱(54)能从下到上穿过烘烤工位(53)，其用于托起晶圆(8)。
10.根据权利要求7所述的一种晶圆匀胶烘烤机，其特征在于：所述涂胶机构(6)还包括定位盘(64)和第二气缸(66)，所述定位盘(64)上开设有弧形的导向槽(65)，所述胶枪(63)设置在导向槽(65)内，第二气缸(66)的活塞杆上下运动，其下端固定在定位盘(64)的上端，所述定位盘(64)上还固定安装有至少一个导向杆(67)，所述导向杆(67)上下滑动安装在轴套内，其上端固定有限位块(68)。
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