CN115415096A - 一种具有平整涂胶功能的涂胶显影机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及涂胶显影机领域，尤其涉及一种具有平整涂胶功能的涂胶显影机。要解决的问题是：现有涂胶显影机利用旋涂方式涂胶，晶圆边缘处会聚集光刻胶，容易剥落，在涂胶完成后需要对晶圆进行软烘去除溶剂，工序复杂繁琐，且效果一般。本发明的技术实施方案为：一种具有平整涂胶功能的涂胶显影机，包括有支脚和底板等；支脚设置有三个；三个支脚上表面安装有底板。本发明实现了通过设置第一半圆形密封器和第二半圆形密封器配合，对晶圆涂胶空间进行密封，相比于现有的涂胶不密封的方式，减少了晶圆受到外界影响的可能性，通过设置为螺旋状环体的气泡消除器，且环体上设置有若干凸块，对光刻胶胶体进行细致挤压分离，然后通过凸块对气泡进行破裂。

Description

一种具有平整涂胶功能的涂胶显影机
技术领域
本发明涉及涂胶显影机领域，尤其涉及一种具有平整涂胶功能的涂胶显影机。
背景技术
晶圆在进行光刻之间需要进行光刻胶涂覆，现有涂胶显影机普遍采用旋转涂覆的方式，旋转涂胶又分为静态涂胶和动态涂胶，静态涂胶是在晶圆静止状态下进行滴胶，然后快速旋转让光刻胶在离心力下均匀涂覆满整个晶圆面，动态涂胶是在晶圆低速转动时滴胶然后快速转动甩胶、挥发溶剂，在旋转涂覆光刻胶的过程中会出现两个普遍存在的问题：首先，两种方式都是依靠离心力使光刻胶散开，晶圆边缘处会聚集光刻胶，容易剥落，为了让光刻胶的整体厚度均匀需要去除边缘过厚的光刻胶；其次，光刻胶的有效成分是树脂、光引发剂和添加剂，为了让光刻胶具有更好的流动性、易挥发，添加了溶剂，溶剂仅增加光刻胶的流动性，对胶体的化学性质基本没有影响，在滴胶时溶剂含量约占光刻胶整体的65-85%，旋转涂胶完成后还剩余少量的溶剂，需要对晶圆进行软烘去除溶剂以增加光刻胶的粘附力，工序复杂繁琐，且效果一般。
发明内容
为了克服现有涂胶显影机利用旋涂方式涂胶，晶圆边缘处会聚集光刻胶，容易剥落，在涂胶完成后需要对晶圆进行软烘去除溶剂，工序复杂繁琐，且效果一般的缺点，本发明提供一种具有平整涂胶功能的涂胶显影机。
本发明的技术实施方案为：一种具有平整涂胶功能的涂胶显影机，包括有支脚、底板、伺服电机、空心转轴和吸盘；支脚设置有三个；三个支脚上表面安装有底板；底板下表面中心点安装有伺服电机；伺服电机输出端连接有空心转轴，并且空心转轴贯穿底板中心点，与底板转动连接；空心转轴顶部安装有吸盘；还包括有密封机构、气泡消除机构和雾化机构；底板上表面安装有对晶圆进行涂胶时，对晶圆进行密封处理的密封机构；密封机构接触空心转轴；底板上表面左侧安装有用于对光刻胶进行气泡消除的气泡消除机构；气泡消除机构上安装有用于对光刻胶进行物化处理的雾化机构。
作为本发明的一种优选技术方案，密封机构包括有驱动件、第一半圆形密封器、第二半圆形密封器、进气管和锥形出气口；底板上表面固接有两个左右对称的驱动件；两个驱动件输出端固接有第一半圆形密封器，并且第一半圆形密封器与空心转轴滑动连接；底板上表面安装有第二半圆形密封器；第二半圆形密封器顶部中心点连通有进气管；进气管下侧固接有锥形出气口。
作为本发明的一种优选技术方案，第一半圆形密封器和第二半圆形密封器相互配合，形成密闭球体空间。
作为本发明的一种优选技术方案，气泡消除机构包括有空心外管、电热环、进胶管、流通管、气泡消除器和滤板；底板上表面左侧固接有空心外管；空心外管内侧安装有电热环；空心外管内侧固接有流通管，并且电热环位于流通管和空心外管之间；流通管下侧连通有进胶管；流通管内侧上部固接有滤板；滤板上开设有若干个圆孔，且每个圆孔内均设置有一个气泡消除器；空心外管连接雾化机构。
作为本发明的一种优选技术方案，气泡消除器设置为螺旋状环体，且环体上设置有若干凸块。
作为本发明的一种优选技术方案，雾化机构包括有分隔凹板、圆台出雾器、出雾管、喷雾管、锥台管、氮气管、斜口胶管和分气板；空心外管上侧固接有圆台出雾器；圆台出雾器内侧下部固接有分隔凹板；圆台出雾器上侧连通有出雾管；出雾管右侧连通有四个从左至右设置的喷雾管；分隔凹板中心点设置有锥台管；分隔凹板上固接有两个前后对称的斜口胶管；锥台管底部连通有氮气管，并且氮气管贯穿圆台出雾器；圆台出雾器内侧上部安装有分气板，并且分气板位于锥台管正上方。
作为本发明的一种优选技术方案，锥台管为底部开口大，上部设置有小喷气口。
作为本发明的一种优选技术方案，两个斜口胶管与锥台管腰线呈平形状设置。
作为本发明的一种优选技术方案，分气板为倒V形板，且倒V形板中部下侧安装有一块分隔块。
作为本发明的一种优选技术方案，还包括有回收管和收集筒；圆台出雾器上连通有回收管，并且回收管贯穿空心外管上侧。
有益效果：本发明实现了通过设置第一半圆形密封器和第二半圆形密封器配合，对晶圆涂胶空间进行密封，相比于现有的涂胶不密封的方式，减少了晶圆受到外界影响的可能性，提高了涂胶效果；
通过设置为螺旋状环体的气泡消除器，且环体上设置有若干凸块，对光刻胶胶体进行细致的挤压分离，然后通过凸块对气泡进行破裂，与此同时，通过电热环对光刻胶进行加热，以加快气泡破裂的速率，提高气泡消除效率；
锥台管设置为底部开口大，上部有小喷气口的状态，根据喷射原理，使得氮气通过小喷气口后，形成高速气流，高速氮气在分气板的阻挡和引流作用下，自动向两个斜口胶管两侧扩散，进而使得高速氮气与两个斜口胶管流出的光刻胶直接接触，高速氮气产生的负压使得斜口胶管流出的光刻胶一起喷射到圆台出雾器内侧面，在高速撞击下，光刻胶向周围飞溅，由液态变成雾状微粒，经过雾化的光刻胶更容易挥发，也更容易均匀覆盖到晶圆表面，不会产生局部堆积的情况，并且通过将光刻胶雾化后再喷射到晶圆上，雾化后的光刻胶中的溶剂在常态下即可挥发，相比旋转涂胶的方式省去了软烘的过程，且雾化光刻胶液滴能均匀地喷洒到晶圆表面，不存在边缘光刻胶堆积的情况，具有简化晶圆制作工艺流程的优点。
附图说明
图1为本发明的第一种立体结构示意图；
图2为本发明的第二种立体结构示意图；
图3为本发明的涂胶打开图；
图4为本发明的第一种部分立体结构示意图；
图5为本发明的第一种部分剖视图；
图6为本发明的第二种部分剖视图；
图7为本发明的第二种部分立体结构示意图；
图8为本发明的A放大图；
图9为本发明的第三种部分剖视图。
图中标记为：1-支脚，2-底板，201-伺服电机，202-空心转轴，203-吸盘，204-驱动件，205-第一半圆形密封器，301-第二半圆形密封器，302-进气管，303-锥形出气口，401-空心外管，402-电热环，403-进胶管，404-流通管，405-气泡消除器，406-滤板，407-分隔凹板，408-圆台出雾器，409-出雾管，4010-喷雾管，4011-锥台管，4012-氮气管，4013-斜口胶管，4014-回收管，4015-收集筒，4016-分气板。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
实施例1
一种具有平整涂胶功能的涂胶显影机，如图1-图9所示，包括有支脚1、底板2、伺服电机201、空心转轴202和吸盘203；支脚1设置有三个；三个支脚1上表面安装有底板2；底板2下表面中心点安装有伺服电机201；伺服电机201输出端连接有空心转轴202；空心转轴202顶部安装有吸盘203；
还包括有密封机构、气泡消除机构和雾化机构；底板2上表面安装有密封机构；密封机构接触空心转轴202；底板2上表面左侧安装有气泡消除机构；气泡消除机构上安装有雾化机构。
密封机构包括有驱动件204、第一半圆形密封器205、第二半圆形密封器301、进气管302和锥形出气口303；底板2上表面固接有两个左右对称的驱动件204；两个驱动件204输出端固接有第一半圆形密封器205，并且第一半圆形密封器205与空心转轴202滑动连接；底板2上表面安装有第二半圆形密封器301；第二半圆形密封器301顶部中心点连通有进气管302；进气管302下侧固接有锥形出气口303；通过吸盘203将晶圆固定，然后利用雾化机构对晶圆上表面喷涂光刻胶。
驱动件204是电动推杆。
第一半圆形密封器205和第二半圆形密封器301相互配合，形成密闭球体空间。
气泡消除机构包括有空心外管401、电热环402、进胶管403、流通管404、气泡消除器405和滤板406；底板2上表面左侧固接有空心外管401；空心外管401内侧安装有用于预热光刻胶的电热环402；空心外管401内侧固接有流通管404，并且电热环402位于流通管404和空心外管401之间；流通管404下侧连通有进胶管403；流通管404内侧上部固接有滤板406；滤板406上开设有若干个圆孔，且每个圆孔内均设置有一个用于消除光刻胶内部气泡的气泡消除器405；空心外管401连接雾化机构；光刻胶通过进胶管403进入流通管404，利用电热环402对光刻胶预热，然后气泡消除器405对光刻胶内部气泡进行消除。
气泡消除器405设置为螺旋状环体，且环体上设置有若干凸块。
雾化机构包括有分隔凹板407、圆台出雾器408、出雾管409、喷雾管4010、锥台管4011、氮气管4012、斜口胶管4013和分气板4016；空心外管401上侧固接有圆台出雾器408；圆台出雾器408内侧下部固接有分隔凹板407；圆台出雾器408上侧连通有出雾管409；出雾管409右侧连通有四个从左至右设置的喷雾管4010；分隔凹板407中心点设置有锥台管4011；分隔凹板407上固接有两个前后对称的斜口胶管4013；锥台管4011底部连通有氮气管4012，并且氮气管4012贯穿圆台出雾器408；圆台出雾器408内侧上部安装有分气板4016，并且分气板4016位于锥台管4011正上方；通过锥台管4011喷射出高压氮气对两个斜口胶管4013喷出的光刻胶进行雾化，雾化之后，经过四个喷雾管4010将光刻胶喷涂到晶圆上表面。
锥台管4011为底部开口大，上部设置有小喷气口。
两个斜口胶管4013与锥台管4011腰线呈平形状设置。
分气板4016为倒V形板，且倒V形板中部下侧安装有一块分隔块。
还包括有回收管4014和收集筒4015；圆台出雾器408上连通有回收管4014，并且回收管4014贯穿空心外管401上侧；底板2上表面固接有收集筒4015；收集筒4015顶部连通回收管4014；通过回收管4014对未完全雾化的光刻胶进行收集，并且利用收集筒4015暂存。
晶圆在进行光刻之间需要进行光刻胶涂覆，现有涂胶显影机普遍采用旋转涂覆的方式，旋转涂胶又分为静态涂胶和动态涂胶，静态涂胶是在晶圆静止状态下进行滴胶，然后快速旋转让光刻胶在离心力下均匀涂覆满整个晶圆面，动态涂胶是在晶圆低速转动时滴胶然后快速转动甩胶、挥发溶剂，在旋转涂覆光刻胶的过程中会出现两个普遍存在的问题：首先，两种方式都是依靠离心力使光刻胶散开，晶圆边缘处会聚集光刻胶，容易剥落，为了让光刻胶的整体厚度均匀需要去除边缘过厚的光刻胶；其次，光刻胶的有效成分是树脂、光引发剂和添加剂，为了让光刻胶具有更好的流动性、易挥发，添加了溶剂，溶剂仅增加光刻胶的流动性，对胶体的化学性质基本没有影响，在滴胶时溶剂含量约占光刻胶整体的65-85%，旋转涂胶完成后还剩余少量的溶剂，需要对晶圆进行软烘去除溶剂以增加光刻胶的粘附力，软烘时间在30-60s不等，因此，为了使得喷出的胶体更均匀地附着在晶圆表面，并且溶剂很快挥发，省去软烘过程和边缘除胶过程，本发明通过将低溶剂含量的光刻胶进行雾化后喷涂，雾化后的光刻胶中的溶剂在常态下即可挥发，相比旋转涂胶的方式省去了软烘的过程，且雾化光刻胶液滴能均匀地喷洒到晶圆表面，不存在边缘光刻胶堆积的情况，具有简化晶圆制作工艺流程的优点。
在开始工作时，该涂胶显影机处于图三所示状态，通过机械手将晶圆放置在吸盘203上，且使得晶圆的中心点与吸盘203的中心点一致，便于后续对晶圆的涂胶，防止晶圆错位，吸盘203对晶圆固定不稳，固定完成后，两个驱动件204推动第一半圆形密封器205向上运动，使得第一半圆形密封器205运动至与第二半圆形密封器301接触，如图一所示状态，使得晶圆处于被密封状态，通过进胶管403外接光刻胶存储器，然后使得光刻胶通过进胶管403进入到流通管404内，同步控制电热环402开始工作，对流经流通管404内的光刻胶进行加热，由于在光刻胶中，无法避免存在气泡，当光刻胶薄层中含有气泡时，会使得光刻胶喷涂在晶圆表面时，存在不均匀，成品率下降，还会导致光刻胶的实际涂布量变少，形成的光刻胶薄层的厚度变薄，导致成像缺陷，气泡的表现同颗粒类似，因此，需要对光刻胶中的气泡进行消除，避免气泡通过光刻胶运送管路到达晶圆表面，当光刻胶通过流通管404，流经滤板406上开设的若干个圆孔时，通过若干个圆孔内设置的气泡消除器405对光刻胶内部的气泡进行细致的消除，即通过设置为螺旋状环体的气泡消除器405，且环体上设置有若干凸块，对光刻胶胶体进行细致的挤压分离，然后通过凸块对气泡进行破裂，与此同时，通过电热环402对光刻胶进行加热，以加快气泡破裂的速率，提高气泡消除效率。
经过气泡消除的光刻胶然后再从两个斜口胶管4013进入到圆台出雾器408内部，与此同时，通过氮气管4012外接高压氮气通入管，使得高压氮气经过氮气管4012之后，再进入到锥台管4011，锥台管4011设置为底部开口大，上部有小喷气口的状态，根据喷射原理，使得氮气通过小喷气口后，形成高速气流，高速氮气在分气板4016的阻挡和引流作用下，自动向两个斜口胶管4013两侧扩散，进而使得高速氮气与两个斜口胶管4013流出的光刻胶直接接触，高速氮气直接作用于两个斜口胶管4013流出的光刻胶射流表面，使得斜口胶管4013流出的光刻胶一起喷射到圆台出雾器408内侧面，在高速撞击下，光刻胶向周围飞溅，由液态变成雾状微粒，并且从出雾管409喷出，然后再从四个喷雾管4010喷出到晶圆表面，与此同时，同步控制伺服电机201开始工作，通过伺服电机201驱动空心转轴202转动，然后通过空心转轴202驱动吸盘203转动，进而通过吸盘203带动晶圆转动，以实现对晶圆表面整体的涂胶工作，而经过雾化的光刻胶更容易挥发，也更容易均匀覆盖到晶圆表面，不会产生局部堆积的情况，并且通过将光刻胶雾化后再喷射到晶圆上，雾化后的光刻胶中的溶剂在常态下即可挥发，相比旋转涂胶的方式省去了软烘的过程，且雾化光刻胶液滴能均匀地喷洒到晶圆表面，不存在边缘光刻胶堆积的情况，具有简化晶圆制作工艺流程的优点，对于少量未完全物化，无法跟随气流从喷雾管4010喷出的光刻胶，为了减少浪费，未完全雾化的光刻胶在自身重力的作用下，自动下落到圆台出雾器408内部，并且从回收管4014收集，最终收集到收集筒4015内，减少浪费，降低成本，更加符合绿色环保的生产理念。
而在晶圆涂胶时，通过第一半圆形密封器205和第二半圆形密封器301两者相互配合，对晶圆所处的空间进行密封，经过雾化的光刻胶在密闭空间内，有效抑制了物化光刻胶的扩散，减少浪费，保证工作环境的整洁度，与此同时，通过进气管302外接风机，通过风机将气流通过进气管302通入到密封空间内，然后通过锥形出气口303在密封空间内吹出向下的风，防止雾化后的光刻胶向上飘散，造成大量损失，同时向下的风，使得雾化后的光刻胶更加快速且充分的涂敷到晶圆表面，缩短涂胶时间，加快效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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)

1.一种具有平整涂胶功能的涂胶显影机，包括有支脚（1）、底板（2）、伺服电机（201）、空心转轴（202）和吸盘（203）；支脚（1）设置有三个；三个支脚（1）上表面安装有底板（2）；底板（2）下表面中心点安装有伺服电机（201）；伺服电机（201）输出端连接有空心转轴（202），并且空心转轴（202）贯穿底板（2）中心点，与底板（2）转动连接；空心转轴（202）顶部安装有吸盘（203）；其特征是，还包括有密封机构、气泡消除机构和雾化机构；底板（2）上表面安装有对晶圆进行涂胶时，对晶圆进行密封处理的密封机构；密封机构接触空心转轴（202）；底板（2）上表面左侧安装有用于对光刻胶进行气泡消除的气泡消除机构；气泡消除机构上安装有用于对光刻胶进行物化处理的雾化机构。
2.按照权利要求1所述的一种具有平整涂胶功能的涂胶显影机，其特征是，密封机构包括有驱动件（204）、第一半圆形密封器（205）、第二半圆形密封器（301）、进气管（302）和锥形出气口（303）；底板（2）上表面固接有两个左右对称的驱动件（204）；两个驱动件（204）输出端固接有第一半圆形密封器（205），并且第一半圆形密封器（205）与空心转轴（202）滑动连接；底板（2）上表面安装有第二半圆形密封器（301）；第二半圆形密封器（301）顶部中心点连通有进气管（302）；进气管（302）下侧固接有锥形出气口（303）。
3.按照权利要求2所述的一种具有平整涂胶功能的涂胶显影机，其特征是，第一半圆形密封器（205）和第二半圆形密封器（301）相互配合，形成密闭球体空间。
4.按照权利要求2所述的一种具有平整涂胶功能的涂胶显影机，其特征是，气泡消除机构包括有空心外管（401）、电热环（402）、进胶管（403）、流通管（404）、气泡消除器（405）和滤板（406）；底板（2）上表面左侧固接有空心外管（401）；空心外管（401）内侧安装有电热环（402）；空心外管（401）内侧固接有流通管（404），并且电热环（402）位于流通管（404）和空心外管（401）之间；流通管（404）下侧连通有进胶管（403）；流通管（404）内侧上部固接有滤板（406）；滤板（406）上开设有若干个圆孔，且每个圆孔内均设置有一个气泡消除器（405）；空心外管（401）连接雾化机构。
5.按照权利要求4所述的一种具有平整涂胶功能的涂胶显影机，其特征是，气泡消除器（405）设置为螺旋状环体，且环体上设置有若干凸块。
6.按照权利要求4所述的一种具有平整涂胶功能的涂胶显影机，其特征是，雾化机构包括有分隔凹板（407）、圆台出雾器（408）、出雾管（409）、喷雾管（4010）、锥台管（4011）、氮气管（4012）、斜口胶管（4013）和分气板（4016）；空心外管（401）上侧固接有圆台出雾器（408）；圆台出雾器（408）内侧下部固接有分隔凹板（407）；圆台出雾器（408）上侧连通有出雾管（409）；出雾管（409）右侧连通有四个从左至右设置的喷雾管（4010）；分隔凹板（407）中心点设置有锥台管（4011）；分隔凹板（407）上固接有两个前后对称的斜口胶管（4013）；锥台管（4011）底部连通有氮气管（4012），并且氮气管（4012）贯穿圆台出雾器（408）；圆台出雾器（408）内侧上部安装有分气板（4016），并且分气板（4016）位于锥台管（4011）正上方。
7.按照权利要求6所述的一种具有平整涂胶功能的涂胶显影机，其特征是，锥台管（4011）为底部开口大，上部设置有小喷气口。
8.按照权利要求6所述的一种具有平整涂胶功能的涂胶显影机，其特征是，两个斜口胶管（4013）与锥台管（4011）腰线呈平形状设置。
9.按照权利要求6所述的一种具有平整涂胶功能的涂胶显影机，其特征是，分气板（4016）为倒V形板，且倒V形板中部下侧安装有一块分隔块。
10.按照权利要求9所述的一种具有平整涂胶功能的涂胶显影机，其特征是，还包括有回收管（4014）和收集筒（4015）；圆台出雾器（408）上连通有回收管（4014），并且回收管（4014）贯穿空心外管（401）上侧。
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