CN114815528A - 一种一体化加工设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种一体化加工设备，包括基台、旋转装置和导流装置。旋转装置包括倾角调节单元和转动单元，倾角调节单元设于基台上，转动单元与倾角调节单元连接，转动单元用于承载工件并能带动工件绕第一轴线转动；倾角调节单元用于驱动转动单元绕与第一轴线具有夹角的第二轴线转动。导流装置包括架体、储液件和导流件，架体与倾角调节单元连接，储液件以及导流件均与架体连接，储液件用于输送液体至导流件，液体能通过导流件流动至定位于转动单元上的工件上。能够按需调整工件相对于水平面的倾角，从而调整流体到达工件表面的距离，减小冲击力；也能够调整流体在工件表面流动的速率，从而便于控制加工质量，提高成品良率。

Description

一种一体化加工设备

技术领域

本发明涉及加工技术领域，具体而言，涉及一种一体化加工设备。

背景技术

显影工艺是光刻工艺中的中间工序,其目的是去除晶圆上部分光刻胶,形成三维的物理图形,从而将掩膜版上的电路结构准确地复制到硅片的光刻胶层上。显影过程中,流体与曝光区域的光刻胶会发生酸碱中和反应,显影后要通过去离子水清除反应中的残留物。显影的重点是保证特征尺寸(集成电路制造中半导体器件的最小线条宽度)达到要求,特征尺寸达到了要求,则认为加工中产生的所有几何特征都是符合要求的。传统的显影工艺有三种:浸没式显影、连续喷雾显影和旋转浸没式显影。现有的连续喷雾显影是将流体以雾状形式喷洒到晶圆上,同时晶圆以100r/min～500r/min的速度旋转。

经发明人研究发现，现有的显影设备存在如下缺点：

适用范围窄，成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一体化加工设备，其能够满足不同尺寸的工件的加工，适应能力强，适用范围广，成本低。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明提供一种一体化加工设备，包括：

基台；

旋转装置，所述旋转装置包括倾角调节单元和转动单元，所述倾角调节单元设于所述基台上，所述转动单元与所述倾角调节单元连接，所述转动单元用于承载工件并能带动所述工件绕第一轴线转动；所述倾角调节单元用于驱动所述转动单元绕与所述第一轴线具有夹角的第二轴线转动；

以及导流装置，所述导流装置包括架体、储液件和导流件，所述架体与所述倾角调节单元连接，所述储液件以及所述导流件均与所述架体连接，所述储液件用于输送液体至所述导流件，所述液体能通过所述导流件流动至定位于所述转动单元上的工件上。

在可选的实施方式中，所述倾角调节单元包括第一驱动器和安装台，所述第一驱动器与所述基台连接，所述安装台与所述第一驱动器连接，所述第一驱动器用于驱动所述安装台绕所述第一轴线转动；

所述转动单元以及所述架体均与所述安装台连接。

在可选的实施方式中，所述安装台设有集液槽以及与所述集液槽连通的排液口；所述基台设置有集液腔，所述排液口与所述集液腔连通；所述转动单元设于所述集液槽中；所述集液槽用于收集从所述工件上落下的液体，并能从所述排液口进入所述集液腔内。

在可选的实施方式中，所述转动单元包括第二驱动器、转动盘和定位组件，所述第二驱动器与所述安装台连接，所述转动盘与所述第二驱动器连接，所述第二驱动器用于驱动所述转动盘绕所述第二轴线转动；所述定位组件与所述转动盘连接，所述定位组件用于定位于位于所述转动盘上的工件。

在可选的实施方式中，所述定位组件包括多个夹持块，所述多个夹持块均与所述转动盘连接，所述多个夹持块共同限定出用于夹持工件的夹持区域，所述多个夹持块中的至少一个能相对于所述转动盘移动，以调节所述夹持区域的大小。

在可选的实施方式中，所述导流件设置有出液侧，所述导流件与所述架体活动连接，用于调节所述出液侧与所述架体的距离，从而调节所述出液侧与定位于所述转动单元上的工件的距离。

在可选的实施方式中，所述导流件与所述架体在所述第二轴线的延伸方向上可滑动地连接，以调节所述出液侧与所述架体的距离。

在可选的实施方式中，所述导流装置还包括锁紧单元，所述锁紧单元同时连接于所述导流件和所述架体，所述锁紧单元具有相互切换的锁定状态和解锁状态，处于所述锁定状态时，所述导流件与所述架体在所述第二轴线的延伸方向上相对固定；处于所述解锁状态时，所述导流件能相对于所述架体在所述第二轴线的延伸方向上滑动。

在可选的实施方式中，所述储液件与所述架体在所述第二轴线的延伸方向上可滑动地连接，以调节所述储液件相对于所述导流件的距离。

在可选的实施方式中，所述储液件设置有相互独立的第一腔室和第二腔室，所述第一腔室具有第一出口，所述第一腔室用于储存流体；所述第二腔室具有第二出口，所述第二腔室用于储存清洗液。

本发明实施例的有益效果是：

综上所述，本实施例提供的一体化加工设备，能够应用于显影场景，具体的，在对工件进行显影作业时，将工件定位于转动单元上，然后，根据工件的厚度尺寸通过倾角调节单元相应调节工件相对于水平面的倾角，也即，调整了工件相对于导流件的倾角，从导流件上流向工件表面的流体对于工件表面的冲击力小，不易损伤工件表面，显影质量高。由于根据工件厚度尺寸的不同，能够按需调整工件与导流件之间的角度，如此，能够适应不同尺寸工件的显影作业，且能保证显影质量，适用范围广，不需要针对不同尺寸工件设计专门的显影设备，降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例的一体化加工设备的一视角结构示意图；

图2为本发明实施例的一体化加工设备的另一视角的结构示意图；

图3为本发明实施例的一体化加工设备的部分结构示意图；

图4为本发明实施例的转动盘和定位组件的结构示意图；

图5为本发明实施例的架体和锁紧单元的结构示意图；

图6为本发明实施例的锁紧单元的结构示意图；

图7为本发明实施例的导流件的结构示意图；

图8为本发明实施例的储液件的结构示意图。

图标:

001-第一轴线；002-第二轴线；100-基台；110-集液腔；120-水泵；130-安装块；200-旋转装置；210-倾角调节单元；211-第一驱动器；212-安装台；2121-基体；2122-板体；2123-集液槽；2124-排液口；220-转动单元；221-第二驱动器；222-转动盘；223-定位组件；300-导流装置；310-架体；311-固定板；312-固定杆；313-调节杆；320-储液件；321-第一出口；322-第二出口；330-导流件；331-出液侧；332-卡孔；3321-第一孔段；3322-第二孔段；340-锁紧单元；341-卡接杆；342-环形凸起。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

目前，半导体加工领域中，对于工件进行显影时，一般将工件定位在转盘上，然后，将流体引导至工件的表面，工件持续转动从而实现整个圆周方向上的显影。工件与转盘定位后，由于转盘的角度固定，工件相对于水平面的角度固定，不能调整，当工件尺寸不同时，工件与流体的流出侧的高度会发生改变，流体到达工件表面时，冲击力会发生改变，且该冲击力容易损伤工件，降低成品良率。

请结合图1-图8，鉴于此，设计者设计了一种一体化加工设备，可以应用于显影领域，能够按需调整工件相对于水平面的倾角，从而调整流体到达工件表面的距离，减小冲击力；也能够调整显影液在工件表面流动的速率，从而便于控制显影质量，提高成品良率。

请参阅图1-图3，本实施例中，一体化加工设备包括基台100、旋转装置200和导流装置300。基台100用于固定于支撑面上，支撑面可以是工作台或地面。旋转装置200包括倾角调节单元210和转动单元220，倾角调节单元210设于基台100上，转动单元220与倾角调节单元210连接，转动单元220用于承载工件并能带动工件绕第一轴线001转动；倾角调节单元210用于驱动转动单元220绕与第一轴线001具有夹角的第二轴线002转动。导流装置300包括架体310、储液件320和导流件330，架体310与倾角调节单元210连接，储液件320以及导流件330均与架体310连接，储液件320用于输送液体至导流件330，液体能通过导流件330流动至定位于转动单元220上的工件上。

需要说明的是，本实施例中，第一轴线001与第二轴线002垂直，并且第二轴线002基本与水平面重合，显然，在其他实施例中，第一轴线001和第二轴线002还可以是不为0°和90°的其他夹角。同时，第二轴线002可以与水平面具有不为零的夹角。

本实施例中，可选的，基台100设置为方形台，基台100具有相对的第一板面和第二板面，第一板面用于固定在支撑面上，第二板面朝上，第二板面上设置有两个安装块130，两个安装块130均为方形块，两个安装块130间隔排布。每个安装块130上设置有轴承孔，两个安装块130上的两个轴承孔同轴设置。进一步的，基台100上设置有集液腔110，集液腔110具有位于第二板面上的敞口，集液腔110中设置有水泵120。

请参阅图2，本实施例中，可选的，倾角调节单元210包括第一驱动器211、安装台212和轴承(图未示)，第一驱动器211设置为电机，第一驱动器211固定在第二板面上，轴承的数量为两个，两个轴承分别嵌设在两个安装块130上的轴承孔内，第一驱动器211的输出轴同时穿设于两个轴承的内圈中，如此，第一驱动器211的输出轴通过两个轴承与两个安装块130绕第二轴线002可转动地连接。安装台212固定在第一驱动器211的输出轴上，并能随输出轴一起转动，也就是说，安装台212安装在输出轴上后，安装台212与输出轴在输出轴的周向上相对固定。例如，安装台212可以通过花键或销轴与输出轴固定连接。进一步的，安装台212包括相连的基体2121和板体2122，基体2121套接在输出轴外且与输出轴固定连接。板体2122上设置有集液槽2123以及与集液槽2123连通的排液口2124，集液槽2123的中部设置有通孔，通孔为圆柱形孔，通孔内设置有密封轴承。集液槽2123中的液体能通过排液口2124排入集液腔110中。

在其他实施例中，可选的，倾角调节单元210还包括角度测量器，角度测量器与第一驱动器211连接，用于检测第一驱动器211的输出轴的转动角度，从而能获取安装台212转动的角度，进而获取安装台212相对于水平面的角度，最终能得到工件相对于水平面的夹角。

请参阅图1和图4，本实施例中，可选的，转动单元220包括第二驱动器221、转动盘222和定位组件223，第二驱动器221设置为电机。第二驱动器221固定在基体2121上，并且第二驱动器221的输出轴穿设于密封轴承中，并且第二驱动器221的输出轴伸入集液槽2123中。转动盘222可以为圆盘，转动盘222位于集液槽2123中转动盘222与输出轴固定连接，转动盘222的轴线与输出轴的轴线共线。定位组件223设于转动盘222上，定位组件223用于定位位于转动盘222上的工件，使工件在显影过程中不会相对于转动盘222移动。

可选的，定位组件223包括多个定位块，多个定位块均与转动盘222连接，并且，多个定位块中的至少一个定位块能沿转动盘222的径向相对于转动盘222滑动，从而调节定位块相对于转动盘222的位置。应当理解，多个定位块用于共同配合夹持工件，多个定位块共同围成了夹持区域，当定位块相对于转动盘222移动时，夹持区域的大小改变，从而能够适应不同工件的夹持，使用范围广，成本低。

需要说明的是，多个定位块中的每一个定位块都可以设置为能相对于转动盘222滑动，调节范围广，调节灵活，能够夹持的工件的类型更多。显然，在其他实施例中，可以仅将多个定位块中的一个定位块设置为可相对于转动盘222移动，同样能实现调节夹持区域大小的功能。

此外，定位块可以通过螺钉固定于转动盘222上，转盘上可以设置多个螺纹孔，螺钉旋入不同的螺纹孔时，定位块相对于转动盘222在转动盘222的径向上的位置能发生改变，从而在调节夹持区域大小后能够保持夹持区域的大小不变，以稳定地夹持工件。

请参阅图5，本实施例中，可选的，架体310包括固定板311、固定杆312和调节杆313。固定板311设置为矩形板，固定板311通过螺钉固定在基体2121上。固定杆312的一端与固定板311连接，另一端与调节杆313连接，固定杆312和调节杆313的数量均为两根，两根固定杆312的第一端均与基体2121连接，两根固定杆312的另一端分别与两根调节杆313固定连接。两根调节杆313均与第二轴线002垂直，且在第二轴线002的延伸方向上间隔排布。

进一步的，每根调节杆313均与对应的固定杆312可滑动地连接，调节杆313与固定杆312的滑动方向平行于导流件330引导液体流向工件的引导方向，如此，当转动盘222上定位的工件尺寸较小时，可以通过调整调节杆313相对于固定杆312的位置，进而使导流件330相对于工件靠近或远离，使得从导流件330上流出的液体能够顺利落在工件上。

本实施例中，可选的，导流件330通过锁紧单元340与架体310可滑动地配合，锁紧单元340具有相互切换的锁定状态和解锁状态，处于锁定状态时，导流件330与架体310在第二轴线002的延伸方向上相对固定；处于解锁状态时，导流件330能相对于架体310在第二轴线002的延伸方向上滑动，如此，导流件330能相对于架体310移动，从而相对于转动盘222运动，实现导流件330与转动盘222之间的距离的调整，最终实现导流件330与位于转动盘222上的工件表面之间的距离的调整。这样设计，使得导流件330能够根据不同厚度的工件进行位置调整，使导流件330与工件之间的距离始终保持在合理距离范围中，经导流件330的引导并从导流件330的出液侧331流向工件表面的液体能够均匀地覆盖工件表面，提高作业质量。

请参阅图6，可选的，锁紧单元340包括多根卡接杆341，每根调节杆313上均设置有至少一根卡接杆341，每根卡接杆341上设置有在卡接杆341的轴线延伸方向上均匀间隔排布的环形凸起342。卡接杆341与调节杆313垂直设置。每根调节杆313上的卡接杆341的数量可以是一个、两个或三个等。

请参阅图7，可选的，导流件330设置为方形板，导流件330的一侧设置为出液侧331。导流件330上设置有在其厚度方向上贯穿导流件330的卡孔332，卡孔332包括连通的第一孔段3321和第二孔段3322，第一孔段3321和第二孔段3322均为圆弧孔段，第一孔段3321的孔径大于第二孔段3322的空间。导流件330上的卡孔332的数量根据卡接杆341的数量设计，卡孔332的数量与卡接杆341的数量相等且一一对应，每根卡接杆341能插接在对应的一个卡孔332中。并且，卡接杆341能够在第一孔段3321和第二孔段3322之间移动，当卡接杆341位于第一孔段3321中时，此时，锁紧单元340处于解锁状态，卡接杆341能够在第一孔段3321的轴线延伸方向上相对于导流件330运动，从而调整导流件330的位置，并且，在移动至设定位置后，将卡接杆341滑动至第二孔段3322中，利用环形凸起342与导流件330卡接，此时，锁紧单元340处于锁定状态，从而使导流件330与卡接杆341在卡接杆341的轴线延伸方向上保持固定。导流件330相对于架体310的位置的调节操作方便灵活。

显然，在其他实施例中，导流件330还可以设置为与架体310转动，同样可以实现出液侧331与工件之间的距离的调整。

请参阅图8，本实施例中，可选的，储液件320设有相互独立的第一腔室和第二腔室，第一腔室具有第一出口321和第一进口，第一腔室用于储存流体，流体可以是显影液等；第二腔室具有第二出口322和第二进口，第二腔室用于储存清洗液。实际作业时，需要进行显影时，第一腔室中通过第一进口补充流体，流体从第一出口321排出并落在导流件330上，并且从导流件330的出液侧331流动至工件表面。当显影完成后，需要对工件进行清洗时，将第二腔室中的清洗液从第二出口322排出，从而经由导流件330流向工件表面。

进一步的，第一出口321和第二出口322均为条形口，并且第一出口321和第二出口322均沿第二轴线002的延伸方向延伸。如此，第一出口321和第二出口322流出的液体能呈水幕状，进而能更加均匀地流向导流件330。

本实施例中，一体化加工设备的工作方式包括，例如：

将工件放置于转动盘222上，并且通过移动定位块将工件夹持于转动盘222上。然后，调整利用倾角调节单元210带动安装台212转动，进而带动转动盘222、工件、转动单元220和导流装置300同时改变与水平面的倾角。当倾角调节完成后，再调整导流板相对于工件的高度，而后，进行显影、清洗作业。显然，在其他步骤中，可以先调整导流板与工件的距离，再调整工件的倾角，都是可行的。

本实施例提供的一体化加工设备，能够加工不同形状大小的工件，其中，工件大小包括工件的外轮廓尺寸和厚度等，工件的形状可以是圆形、方形等，加工范围广，使用范围广，成本低。同时，能够根据工件要求调整工件相对于导流板的倾角和距离，满足多需求的加工，且加工质量高。

需要说明的是，该一体化加工设备还可以应用于其他作业场景下，例如，应用于涂酸或镀膜等作业场景。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种一体化加工设备，其特征在于，包括：

基台；

旋转装置，所述旋转装置包括倾角调节单元和转动单元，所述倾角调节单元设于所述基台上，所述转动单元与所述倾角调节单元连接，所述转动单元用于承载工件并能带动所述工件绕第一轴线转动；所述倾角调节单元用于驱动所述转动单元绕与所述第一轴线具有夹角的第二轴线转动；

以及导流装置，所述导流装置包括架体、储液件和导流件，所述架体与所述倾角调节单元连接，所述储液件以及所述导流件均与所述架体连接，所述储液件用于输送液体至所述导流件，所述液体能通过所述导流件流动至定位于所述转动单元上的工件上。

2.根据权利要求1所述的一体化加工设备，其特征在于：

所述倾角调节单元包括第一驱动器和安装台，所述第一驱动器与所述基台连接，所述安装台与所述第一驱动器连接，所述第一驱动器用于驱动所述安装台绕所述第一轴线转动；

所述转动单元以及所述架体均与所述安装台连接。

3.根据权利要求2所述的一体化加工设备，其特征在于：

所述安装台设有集液槽以及与所述集液槽连通的排液口；所述基台设置有集液腔，所述排液口与所述集液腔连通；所述转动单元设于所述集液槽中；所述集液槽用于收集从所述工件上落下的液体，并能从所述排液口进入所述集液腔内。

4.根据权利要求2所述的一体化加工设备，其特征在于：

所述转动单元包括第二驱动器、转动盘和定位组件，所述第二驱动器与所述安装台连接，所述转动盘与所述第二驱动器连接，所述第二驱动器用于驱动所述转动盘绕所述第二轴线转动；所述定位组件与所述转动盘连接，所述定位组件用于定位于位于所述转动盘上的工件。

5.根据权利要求4所述的一体化加工设备，其特征在于：

所述定位组件包括多个夹持块，所述多个夹持块均与所述转动盘连接，所述多个夹持块共同限定出用于夹持工件的夹持区域，所述多个夹持块中的至少一个能相对于所述转动盘移动，以调节所述夹持区域的大小。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的一体化加工设备，其特征在于：

所述导流件设置有出液侧，所述导流件与所述架体活动连接，用于调节所述出液侧与所述架体的距离，从而调节所述出液侧与定位于所述转动单元上的工件的距离。

7.根据权利要求6所述的一体化加工设备，其特征在于：

所述导流件与所述架体在所述第二轴线的延伸方向上可滑动地连接，以调节所述出液侧与所述架体的距离。

8.根据权利要求7所述的一体化加工设备，其特征在于：

所述导流装置还包括锁紧单元，所述锁紧单元同时连接于所述导流件和所述架体，所述锁紧单元具有相互切换的锁定状态和解锁状态，处于所述锁定状态时，所述导流件与所述架体在所述第二轴线的延伸方向上相对固定；处于所述解锁状态时，所述导流件能相对于所述架体在所述第二轴线的延伸方向上滑动。

9.根据权利要求6所述的一体化加工设备，其特征在于：

所述储液件与所述架体在所述第二轴线的延伸方向上可滑动地连接，以调节所述储液件相对于所述导流件的距离。

10.根据权利要求9所述的一体化加工设备，其特征在于：

所述储液件设置有相互独立的第一腔室和第二腔室，所述第一腔室具有第一出口，所述第一腔室用于储存流体；所述第二腔室具有第二出口，所述第二腔室用于储存清洗液。

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