CN114260139B - 一种半导体晶圆加工用高效匀胶装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种半导体晶圆加工用高效匀胶装置，包括机箱，所述机箱内安装有控制单元、用于承载半导体晶圆的真空载台、用于驱动真空载台旋转的旋转驱动机构以及用于向半导体晶圆滴胶的滴胶单元；其特征在于，所述机箱内安装有电机座、丝杆和两个滑座，滑座处安装有升降板，每个升降板处具有两个定位杆，在所述电机的驱动下，机箱内的4个定位杆能够从半导体晶圆的两侧向半导体晶圆靠近并抵接所述半导体晶圆，从而对半导体晶圆进行定位。本申请的均胶装置能够实现更好地对晶圆的定位以及匀胶。

Description

一种半导体晶圆加工用高效匀胶装置

技术领域

本申请涉及半导体领域，具体涉及一种半导体晶圆加工用高效匀胶装置。

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。一定数量的液体光刻胶滴在硅片上，然后硅片旋转得到一层均匀的光刻胶图层，胶的厚度可以通过旋转的速度控制。为了得到均匀的光刻胶涂层，因此载台的水平性、载台旋转的稳定性以及晶圆放置在载台上的位置的精确性都非常重要，一点偏差都可能导致匀胶效果不好。现有的匀胶机，晶圆的放置往往由机械手完成，虽然机械手的运动精度很高，但是偶尔还是会存在放置出现偏差的情况。

发明内容

发明目的：本申请旨在克服现有技术的缺陷，提供一种半导体晶圆加工用高效匀胶装置。

技术方案：一种半导体晶圆加工用高效匀胶装置，包括机箱，所述机箱内安装有控制单元、用于承载半导体晶圆的真空载台、用于驱动真空载台旋转的旋转驱动机构以及用于向半导体晶圆滴胶的滴胶单元；所述机箱内安装有电机座，电机座处安装有电机，所述电机的电机轴两端伸出，电机轴的两端均连接有丝杆，所述机箱的两个侧板之间安装有滑轨，且所述机箱的两个侧板处均安装有与所述丝杆配合的第一轴承，所述机箱内具有两个定位单元，两个定位单元位于所述真空载台的两侧，所述定位单元包括滑座、安装于滑座处的电动升降杆、由电动升降杆驱动的升降板以及与所述升降板固定的导杆，所述滑座具有与所述滑轨配合的滑槽以及与所述丝杆配合的螺纹孔，所述滑座还具有与所述导杆配合的导向孔；每个升降板处具有两个定位杆，在所述电机的驱动下，机箱内的4个定位杆能够从半导体晶圆的两侧向半导体晶圆靠近并抵接所述半导体晶圆，从而对半导体晶圆进行定位。

进一步地，所述定位杆包括第一竖杆、水平杆、第二竖杆、连接第一竖杆和水平杆的第一弧形杆以及连接水平杆和第二竖杆的第二弧形杆；所述第二竖杆处还连接有支撑杆，所述支撑杆呈L形，所述支撑杆和第二竖杆均穿过所述升降板，所述支撑杆和第二竖杆均穿过固定座且与固定座固定连接，所述固定座与所述升降板固定连接。

支撑杆和固定座的设置使得定位杆的固定更加稳定，不易产生变形；并且定位杆的这样的结构有利于在刮胶操作时使得定位杆和晶圆不接触。

进一步地，所述机箱包括背板、底板、罩部和两个侧板，所述机箱处还安装有控制面板；两个侧板之间具有两个所述滑轨，两个滑轨相互平行；所述机箱内具有两个电机座和两个电机，每个电机的电机轴的两端均连接有丝杆，每个滑座具有两个所述滑槽和两个所述螺纹孔；每个升降板处具有4个所述导杆。

从而使得两个滑座以及相应的升降板移动更加稳定，精确。

进一步地，所述升降板处安装有第一安装板和第二安装板，所述第一安装板处安装有旋转气缸，旋转气缸的活动端连接有转动杆，所述第二安装板处安装有与所述转动杆配合的第二轴承，所述旋转气缸的活动端还连接有L形杆，所述L形杆包括刮胶杆和连接刮胶杆和旋转气缸的连接杆；在刮胶杆处于竖直状态且刮胶杆远离连接杆的端部高于连接杆的情况下，当4个定位杆的第一竖杆抵接所述半导体晶圆时，所述刮胶杆远离连接杆的端部低于所述半导体晶圆的下表面，当刮胶杆处于能够对半导体晶圆进行刮胶操作的位置时，所述第二竖杆的顶端高于所述半导体晶圆的上表面，且第二竖杆与半导体晶圆之间不接触。

进一步地，所述升降板处具有限位座，所述限位座的顶端具有限位凹槽，所述限位凹槽的底部具有限位平面以及与限位平面连接的下料斜面，所述限位座处还连接有位于下料斜面下方的接料容器，当刮胶杆处于竖直状态且刮胶杆远离连接杆的端部高于连接杆时，所述连接杆抵接所述限位平面。

从而使得如果存在落料，落料会顺着下料斜面下料至接料容器内。

进一步地，所述限位座包括座体以及固定于座体上方的两个限位侧板，两个限位侧板之间形成所述限位凹槽，所述限位侧板的顶端具有弧面状的倒角。

从而在旋转气缸驱动时，L形杆更容器嵌入所述限位凹槽内。

进一步地，所述机箱的侧板处安装有清洗单元、烘干单元以及伸缩气缸，所述清洗单元包括清洗容器，所述烘干单元包括气嘴，所述伸缩气缸的活动端安装有活动板，所述活动板处安装有图像采集装置；所述旋转气缸能够驱动所述L形杆的刮胶杆伸入所述清洗容器内，当刮胶杆伸入清洗容器内时，所述刮胶杆处于竖直状态且刮胶杆远离连接杆的端部低于所述连接杆；所述气嘴能够对所述L形杆进行烘干。

进一步地，所述清洗单元还包括清洗液储液容器、注液泵、向清洗容器内注液的注液管路以及将清洗容器内清洗液下液的下液管路；所述烘干单元还包括气泵、加热单元和出气管路。

出气管路连接气泵和气嘴，加热单元位于出气管路处。

注液泵位于注液管路处。

从而清洗液容器内的清洗液可以换液。并且烘干单元能够利用气嘴吹扫热风实现快速烘干。

进一步地，所述清洗容器处具有超声清洗单元。

有益效果：本申请的匀胶装置能够实现对放置于载台处的晶圆的精确定位，从而使得后续的旋转匀胶操作更加均匀，并且能够刮除晶圆圆周处的多余的胶，并且刮胶杆能够自动化清洗，且刮胶的操作能够被监控，如果出现错误能够及时反馈。

附图说明

图1为准备放置晶圆时示意图；

图2为放置了晶圆并利用定位杆进行定位示意图；

图3为进行刮胶操作示意图；

图4为对刮胶杆进行清洗，并同时采集接料容器图像示意图；

图5为对刮胶杆烘干示意图。

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。

附图标记：1机箱；1.1、1.2侧板；1.3底板；1.4控制面板；1.5真空载台；1.6旋转驱动机构；1.7滴胶单元；2.1电机座；2.2电机；2.3丝杆；2.4滑轨；2.5滑座；2.6升降板；2.7导杆；2.8电动升降杆；3.1固定座；3.2支撑杆；3.3.1第一竖杆；3.3.2第一弧形杆；3.3.3水平杆；3.3.4第二弧形杆；3.3.5第二竖杆；4.1第一安装板；4.2第二安装板；4.3旋转气缸；4.4转动杆；4.5L形杆；4.5.1刮胶杆；4.5.2连接杆；4.6限位座；4.6.1限位平面；4.6.2下料斜面；4.7接料容器；5.1清洗容器；5.2气嘴；5.3伸缩气缸；5.4活动板；10半导体晶圆。

下面结合附图作具体说明：一种半导体晶圆加工用高效匀胶装置，包括机箱1，所述机箱1内安装有控制单元、用于承载半导体晶圆的真空载台1.5、用于驱动真空载台1.5旋转的旋转驱动机构1.6以及用于向半导体晶圆10滴胶的滴胶单元1.7；所述机箱1内安装有电机座2.1，电机座2.1处安装有电机2.2，所述电机2.2的电机轴两端伸出，电机轴的两端均连接有丝杆2.3，所述机箱1的两个侧板之间安装有滑轨2.4，且所述机箱1的两个侧板1.、1.2处均安装有与所述丝杆2.3配合的第一轴承，所述机箱1内具有两个定位单元，两个定位单元位于所述真空载台1.5的两侧，所述定位单元包括滑座2.5、安装于滑座2.5处的电动升降杆2.8、由电动升降杆2.8驱动的升降板2.6以及与所述升降板2.6固定的导杆2.7，所述滑座2.5具有与所述滑轨2.4配合的滑槽以及与所述丝杆2.3配合的螺纹孔，所述滑座2.4还具有与所述导杆2.7配合的导向孔；每个升降板2.6处具有两个定位杆，在所述电机2.2的驱动下，机箱1内的4个定位杆能够从半导体晶圆10的两侧向半导体晶圆10靠近并抵接所述半导体晶圆10，从而对半导体晶圆10进行定位。

所述定位杆包括第一竖杆3.3.1、水平杆3.3.3、第二竖杆3.3.5、连接第一竖杆3.3.1和水平杆3.3.3的第一弧形杆3.3.2以及连接水平杆3.3.3和第二竖杆3.3.5的第二弧形杆3.3.4；所述第二竖杆3.3.5处还连接有支撑杆3.2，所述支撑杆3.2呈L形，所述支撑杆和第二竖杆均穿过所述升降板2.6，所述支撑杆和第二竖杆均穿过固定座3.1且与固定座3.1固定连接，所述固定座3.1与所述升降板2.6固定连接。所述机箱1包括背板、底板1.3、罩部(未画出)和两个侧板1.1、1.2，所述机箱1处还安装有控制面板1.4；两个侧板1.1、1.2之间具有两个所述滑轨2.4，两个滑轨2.4相互平行；所述机箱1内具有两个电机座2.1和两个电机2.2，每个电机2.2的电机轴的两端均连接有丝杆2.3，每个滑座2.5具有两个所述滑槽和两个所述螺纹孔；每个升降板2.6处具有4个所述导杆2.7。

所述升降板2.6处安装有第一安装板4.1和第二安装板4.2，所述第一安装板4.1处安装有旋转气缸4.3，旋转气缸4.3的活动端连接有转动杆4.4，所述第二安装板4.2处安装有与所述转动杆4.4配合的第二轴承，所述旋转气缸4.3的活动端还连接有L形杆4.5，所述L形杆4.5包括刮胶杆4.5.1和连接刮胶杆4.5.1和旋转气缸4.3的连接杆4.5.2；在刮胶杆4.5.1处于竖直状态且刮胶杆4.5.1远离连接杆4.5.2的端部高于连接杆4.5.2的情况下，当4个定位杆的第一竖杆3.3.1抵接所述半导体晶圆10时，所述刮胶杆4.5.1远离连接杆4.5.2的端部低于所述半导体晶圆10的下表面，当刮胶杆4.5.1处于能够对半导体晶圆10进行刮胶操作的位置时，所述第二竖杆3.3.5的顶端高于所述半导体晶圆10的上表面，且第二竖杆3.3.5与半导体晶圆10之间不接触。所述升降板2.6处具有限位座，所述限位座4.6的顶端具有限位凹槽，所述限位凹槽的底部具有限位平面4.6.1以及与限位平面4.6.1连接的下料斜面4.6.2，所述限位座4.6处还连接有位于下料斜面4.6.2下方的接料容器4.7，当刮胶杆4.5.1处于竖直状态且刮胶杆4.5.1远离连接杆4.5.2的端部高于连接杆4.5.2时，所述连接杆4.5.2抵接所述限位平面4.6.1。

所述限位座4.6包括座体以及固定于座体上方的两个限位侧板，两个限位侧板之间形成所述限位凹槽，所述限位侧板的顶端具有弧面状的倒角。所述机箱1的侧板处安装有清洗单元、烘干单元以及伸缩气缸5.3，所述清洗单元包括清洗容器5.1，所述烘干单元包括气嘴5.2，所述伸缩气缸5.3的活动端安装有活动板5.4，所述活动板5.4处安装有图像采集装置；所述旋转气缸4.3能够驱动所述L形杆的刮胶杆4.5.1伸入所述清洗容器5.1内，当刮胶杆4.5.1伸入清洗容器5.1内时，所述刮胶杆4.5.1处于竖直状态且刮胶杆4.5.1远离连接杆4.5.2的端部低于所述连接杆4.5.2；所述气嘴5.2能够对所述L形杆4.5进行烘干。所述清洗单元还包括清洗液储液容器、注液泵、向清洗容器内注液的注液管路以及将清洗容器内清洗液下液的下液管路；所述烘干单元还包括气泵、加热单元和出气管路。

如图所示，在图1中，机械手(未画出)将半导体晶圆放置于真空载台(此时真空载台不提供吸力)处，电机驱动两个滑座相互靠近，并且此时第一竖杆的高度对应晶圆的高度，如图2所示，4个第一竖杆将晶圆的位置进行精确定位，接着真空载台提供吸力，将晶圆固定住。滑座向远离晶圆的方向移动，4个定位杆远离晶圆。进行滴胶操作并且驱动载台旋转，从而实现对晶圆的旋转，从而实现匀胶，接着，升降板上升，并且滑座向晶圆靠近，使得刮胶杆能够对晶圆刮胶，如图3所示的状态，定位杆的第一竖杆处于晶圆上方实现对晶圆的避让，并且此时只使用一侧的刮胶杆(设置两个刮胶杆，可以轮流着使用，一次只使用一个)。匀胶操作完毕后，如图4所示，可以对刮胶杆进行清洗，滑座向侧板方向移动，并利用旋转气缸将刮胶杆转动至清洗容器内进行清洗，清洗完毕后，如图5所示，可以对刮胶杆进行烘干操作，从而刮胶杆洁净，能够用于下一次的刮胶。并且如图4-5所示，限位座一方面是用于对刮胶杆的限位，使得处于刮胶位置时更加稳定精确，另一方面，如果多余的胶存在落料会顺着下料斜面下料至接料容器内，未烘干的清洗液也会下料至接料容器内，正常情况下，刮胶杆沾到的胶是很少的，由于滴胶的量以及载体的旋转是精确计算并控制的，因此实际需要刮除的胶的量很少，因此正常情况下，接料容器内不会有胶或者非常少，也不会存在清洗液，因此对接料容器采集图像，如果其中接料的量异常增多，说明程序(滴胶程序、旋转驱动程序或烘干程序)或者硬件(滴胶硬件、旋转驱动硬件或烘干硬件)出现了异常，可以马上进行维护，从而当匀胶机出现异常时可以及时发现。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管本发明就优选实施方式进行了示意和描述，但本领域的技术人员应当理解，只要不超出本发明的权利要求所限定的范围，可以对本发明进行各种变化和修改。

Claims (6)

1.一种半导体晶圆加工用高效匀胶装置，包括机箱，所述机箱内安装有控制单元、用于承载半导体晶圆的真空载台、用于驱动真空载台旋转的旋转驱动机构以及用于向半导体晶圆滴胶的滴胶单元；其特征在于，所述机箱内安装有电机座，电机座处安装有电机，所述电机的电机轴两端伸出，电机轴的两端均连接有丝杆，所述机箱的两个侧板之间安装有滑轨，且所述机箱的两个侧板处均安装有与所述丝杆配合的第一轴承，所述机箱内具有两个定位单元，两个定位单元位于所述真空载台的两侧，所述定位单元包括滑座、安装于滑座处的电动升降杆、由电动升降杆驱动的升降板以及与所述升降板固定的导杆，所述滑座具有与所述滑轨配合的滑槽以及与所述丝杆配合的螺纹孔，所述滑座还具有与所述导杆配合的导向孔；每个升降板处具有两个定位杆，在所述电机的驱动下，机箱内的4个定位杆能够从半导体晶圆的两侧向半导体晶圆靠近并抵接所述半导体晶圆，从而对半导体晶圆进行定位；所述定位杆包括第一竖杆、水平杆、第二竖杆、连接第一竖杆和水平杆的第一弧形杆以及连接水平杆和第二竖杆的第二弧形杆；所述第二竖杆处还连接有支撑杆，所述支撑杆呈L形，所述支撑杆和第二竖杆均穿过所述升降板，所述支撑杆和第二竖杆均穿过固定座且与固定座固定连接，所述固定座与所述升降板固定连接；所述升降板处安装有第一安装板和第二安装板，所述第一安装板处安装有旋转气缸，旋转气缸的活动端连接有转动杆，所述第二安装板处安装有与所述转动杆配合的第二轴承，所述旋转气缸的活动端还连接有L形杆，所述L形杆包括刮胶杆和连接刮胶杆和旋转气缸的连接杆；在刮胶杆处于竖直状态且刮胶杆远离连接杆的端部高于连接杆的情况下，当4个定位杆的第一竖杆抵接所述半导体晶圆时，所述刮胶杆远离连接杆的端部低于所述半导体晶圆的下表面，当刮胶杆处于能够对半导体晶圆进行刮胶操作的位置时，所述第二竖杆的顶端高于所述半导体晶圆的上表面，且第二竖杆与半导体晶圆之间不接触。

2.根据权利要求1所述的半导体晶圆加工用高效匀胶装置，其特征在于，所述机箱包括背板、底板、罩部和两个侧板，所述机箱处还安装有控制面板；两个侧板之间具有两个所述滑轨，两个滑轨相互平行；所述机箱内具有两个电机座和两个电机，每个电机的电机轴的两端均连接有丝杆，每个滑座具有两个所述滑槽和两个所述螺纹孔；每个升降板处具有4个所述导杆。

3.根据权利要求1所述的半导体晶圆加工用高效匀胶装置，其特征在于，所述升降板处具有限位座，所述限位座的顶端具有限位凹槽，所述限位凹槽的底部具有限位平面以及与限位平面连接的下料斜面，所述限位座处还连接有位于下料斜面下方的接料容器，当刮胶杆处于竖直状态且刮胶杆远离连接杆的端部高于连接杆时，所述连接杆抵接所述限位平面。

4.根据权利要求3所述的半导体晶圆加工用高效匀胶装置，其特征在于，所述限位座包括座体以及固定于座体上方的两个限位侧板，两个限位侧板之间形成所述限位凹槽，所述限位侧板的顶端具有弧面状的倒角。

5.根据权利要求3所述的半导体晶圆加工用高效匀胶装置，其特征在于，所述机箱的侧板处安装有清洗单元、烘干单元以及伸缩气缸，所述清洗单元包括清洗容器，所述烘干单元包括气嘴，所述伸缩气缸的活动端安装有活动板，所述活动板处安装有图像采集装置；所述旋转气缸能够驱动所述L形杆的刮胶杆伸入所述清洗容器内，当刮胶杆伸入清洗容器内时，所述刮胶杆处于竖直状态且刮胶杆远离连接杆的端部低于所述连接杆；所述气嘴能够对所述L形杆进行烘干。

6.根据权利要求5所述的半导体晶圆加工用高效匀胶装置，其特征在于，所述清洗单元还包括清洗液储液容器、注液泵、向清洗容器内注液的注液管路以及将清洗容器内清洗液下液的下液管路；所述烘干单元还包括气泵、加热单元和出气管路。

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