CN116755302A - 浸入式直边边胶去除装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了浸入式直边边胶去除装置，涂覆光刻胶并带有直边的基片安装在所述基片固定臂上；所述视觉识别系统用于采集基片固定臂上基片的轮廓图像，并将采集的基片轮廓图像信息输送给信号处理模块进行计算处理，旋转组件和升降组件根据信号处理模块的计算结果响应相应的动作，使得基片的直边旋转至水平并定量下降浸入溶剂槽内液面；基片各直边厚胶得以溶解去除；自动化程度高，边胶去除尺寸可控程度高，对光刻胶面污染风险小，同时基片侧壁残胶得到同步溶解去除，降低后道工艺操作中侧壁残胶带来的污染风险。
Description
技术领域
本发明涉及浸入式直边边胶去除装置，属于半导体光刻工艺技术领域。
背景技术
半导体工艺作为微纳结构制造的基本技术手段，已从熟知的高级芯片精密制造、常规集成电路生产应用，延伸至几乎所有需要制造微小单元的光电器件上，这也使得光刻工艺对象从标准尺寸的晶圆圆片，拓展到由产品自身决定的各种规格的基底材料，如磷酸氧钛钾(简称KTP)极化前金属电极的制作，目前就是在尺寸较小的方形基片上进行光刻曝光完成；精密光学器件上多功能膜层的分区镀膜工艺、光学材料超构表面的制作等，均需要在形状规格各异的产品尺寸基片上进行镀膜前光刻曝光工艺。
众所周知，光刻曝光时，减少掩模版图案面与光刻胶面的间隙是获得理想图案尺寸的关键。光刻胶在基片上旋涂后，会在基片边缘形成较厚的胶边，即边胶。特别是，旋转涂覆光刻胶的方形基片尖角处存在奇高的光刻胶堆积区，该尖角光刻胶较之直边部位边胶厚度，至少高出一个数量级，这将导致在光刻曝光过程中，边胶会在正常光刻胶层和掩模板之间作为垫高物，阻止图案面与光刻胶面的进一步贴合，从而光刻胶曝光的图案分辨率低、尺寸误差异常增大，故而去除光刻胶基片边缘处的厚胶堆积，是提高图案尺寸精度的首要措施。针对各种形状规格的基片工艺需求，也迫切需要开发工艺匹配的边胶去除设备进行生产配合。
已商业化应用的晶圆边胶去除设备，其主要方法是将晶圆置于静止或旋转的水平夹台上，微型喷枪以一定的倾斜角由内往外喷射溶剂，作用于晶圆表面周边胶区域，边缘光刻胶被溶解并被气流带走；
比如：专利CN105137727B提到一种多芯片边胶去除装置，通过对芯片边胶进行定位UV曝光、显影的方式去除边胶，此方法工艺上仅适合正性光刻胶使用，同时也无法处理基底侧壁上残胶。
发明内容
本发明的目的在于提供浸入式直边边胶去除装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明的技术方案如下：
浸入式直边边胶去除装置，包括：
基片固定臂，涂覆光刻胶并带有直边的基片安装在所述基片固定臂上；
旋转组件，所述旋转组件用于驱动与其连接的基片固定臂上的基片旋转；
溶剂槽；
升降组件，所述升降组件用于驱动基片固定臂上的基片直边相对浸入溶剂槽内的溶剂或脱离；
视觉识别系统，所述视觉识别系统用于采集基片固定臂上基片的轮廓图像，并将采集的基片轮廓图像信息输送给信号处理模块进行计算处理，旋转组件和升降组件根据信号处理模块的计算结果响应相应的动作，使得基片的直边旋转至水平并定量下降浸入溶剂槽内液面。
优选的，所述溶剂槽内腔通过隔板分隔为主液槽和副液槽，所述主液槽设置有补液口，所述副液槽设置低于隔板顶部的排液口。
优选的，所述基片相对垂直于溶剂槽的液面。
优选的，所述基片固定臂包括真空发生器、吸盘以及与吸盘连接的转杆，所述真空发生器与吸盘一侧的连通沟槽连通，所述转杆与旋转组件输出端传动连接。
优选的，所述基片轮廓大于吸盘轮廓。
优选的，所述升降组件采用丝杆螺母副传动结构并直立设置，所述旋转组件安装在升降组件输出端。
优选的，所述升降组件包括导轨、滑块平台、升降电机以及与升降电机输出端传动连接的丝杆，所述滑块平台与丝杆螺纹连接配合，所述滑块平台在导轨上滑动。
优选的，还包括有与信号处理模块电连接的控制界面，所述控制界面用于控制以及显示所述视觉识别系统对应的内容。
优选的，所述信号处理模块预设零位参考线，视觉识别系统采集基片初始轮廓图像，信号处理模块计算轮廓图像的直边与零位参考线之夹角，夹角数值由信号处理模块换算成输出信号输出至旋转组件。
优选的，所述信号处理模块预设零位参考线，零位参考线与溶剂槽内液面距离为H；
视觉识别系统采集基片经过调平后的转向后轮廓图像，信号处理模块计算转向后轮廓图像直边与零位参考线之距离ΔH；
信号处理模块计算获得直边与液面距离Ha＝H+ΔH；
信号处理模块将Ha数值由信号处理模块换算成输出信号输出至升降组件。
本发明具有如下有益效果：
本发明公开的浸入式直边边胶去除装置，与溶剂射流喷射边胶去除方法、机械刀刮胶方法相比，适合用于各种多边形基片边胶去除的生产应用，自动化程度高，边胶去除尺寸可控程度高，装置工作过程对光刻胶面污染风险小，同时基片侧壁残胶得到同步溶解去除，降低后道工艺操作中侧壁残胶带来的污染风险。
通过将基片各直边调整水平、定量浸入溶剂面，达到去除基片边胶之目的。
该装置适应各种方形基片边胶去除生产应用，自动化程度高，边胶去除尺寸可控程度高，装置工作过程对光刻胶面污染风险小，同时基片侧壁残胶得到同步溶解去除，降低后道工艺操作中侧壁残胶带来的污染风险。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2为本发明基片固定臂结构示意图；
图3是本发明吸盘上的连通沟槽结构示意图；
图4是本发明工作流程的示意图；
图5是本发明视觉识别系统工作方式的示意图。
图中附图标记表示为：
101、溶剂槽；102、副液槽；103、主液槽；104、排液口；105、丝杆；106、导轨；107、旋转组件；108、滑块平台；109、升降电机；110、基片固定臂；111、基片；112、视觉识别系统；201、吸盘；202、气通道；203、转杆；204、软管接口；205、连通沟槽；301、信号处理模块；302、控制界面；401、初始轮廓图像；402、转向后轮廓图像。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。
实施例：如图1-5所示：
基片111为至少包含一直边的结构。
溶剂槽101内装有去边溶剂。
溶剂槽101通过隔板分为主液槽103及副液槽102，主液槽103包含补液口，通过补液口对主液槽103内补充新的去边溶剂；隔板的高度即主液槽103内去边溶剂液面控制高度，副液槽102设有低于隔板顶部的排液口104，以此保持主液槽103液面高度。
基片111直边与主液槽103内的去边溶剂接触后，由于溶剂及光刻胶表面张力的相互作用，溶剂将沿基片111表面爬升。相对于溶剂槽液面：设基片111直边在溶剂内初始浸入深度为q，溶剂在光刻胶面爬升速率为Δc，浸入时长为t，则边胶最终去除尺寸D为：
D＝q+Δc*t
控制浸入深度q及浸入时长t，即可对边胶的去除尺寸D进行定量控制。去除尺寸D通常允许较宽松的公差，故生产应用时，容易通过实际样片确定q及t。
升降组件包括导轨106、滑块平台108、升降电机109以及与升降电机109输出端传动连接的丝杆105，滑块平台108与丝杆105螺纹连接配合，滑块平台108在导轨106上竖直直线滑动；升降电机109可采用伺服电机，升降电机109带动丝杆105旋转，丝杆105旋转带动滑块平台108在导轨106上竖直直线滑动实现升降。
旋转组件107可采用伺服电机水平安装在滑块平台108，旋转组件107输出端与转杆203同轴(水平设置)固定连接；基片固定臂110包括真空发生器、吸盘201以及与吸盘201连接的转杆203，吸盘201一侧设置有连通沟槽205，转杆203上设置有软管接口204，转杆203内设置有气通道202，气通道202两端分别与软管接口204、连通沟槽205连通；软管接口204通过软管与真空发生器连接；
吸盘201相对垂直于主液槽103的液面；
同时，基片111的轮廓大于吸盘201轮廓，避免基片111浸入主液槽103内时吸盘201也浸入主液槽103的液面下；
真空发生器(真空泵)依次通过软管、软管接口204、气通道202使得连通沟槽205产生真空负压，从而将基片111吸附固定在吸盘201侧壁。
采集基片111轮廓图像的视觉识别系统112(视觉模块)；计算输出两电机(旋转组件107和升降电机109)工作脉冲信号的信号处理模块301(中央处理器)；用于基片111轮廓图像同步显示、基本工作指令设定的控制界面302；液面恒高的溶剂槽101。
视觉识别系统112、旋转组件107和升降电机109及控制界面302各自与信号处理模块301连接。基片111由视觉识别系统112采集其初始轮廓图像401，经由信号处理模块301与预先设定的水平方向零位参考线比对形成角度旋转量脉冲信号；旋转组件107带动基片111水平调整后，视觉识别系统112采集其转向后轮廓图像402，经由信号处理模块301计算获得直边与零位参照线比对之差值，形成升降电机109的下降脉冲信号。
旋转组件107脉冲信号获得方法：
视觉识别系统112采集基片111的初始轮廓图像401，图像同步显示于控制界面302，信号处理模块301计算直边a与零位参考线之夹角Δθ，夹角数值Δθ由信号处理模块301换算成脉冲信号个数，输出至旋转组件107，使得直边a与零位参考线平行；
升降电机109脉冲信号获得方法：
零位参考线与主液槽103内液面距离为H；
视觉识别系统112采集基片111的转向后轮廓图像402，图像同步显示于控制界面302，信号处理模块301计算直边a与零位参考线之距离ΔH；
信号处理模块301计算获得直边a与液面距离Ha＝H+ΔH；
信号处理模块301将Ha数值转换为脉冲信号个数，输出至升降电机109，基片111其它直边b、c及d在去胶工作流程中，依次按照上述方法获得相应的电机脉冲信号。
实施例一：
30*60mm长方形基片111边胶去除：
(1)更换安装尺寸为20*20mm吸盘201；
(2)控制界面302设定基片固定臂110的安全的初始高度值为100mm(相对于主液槽103液面)，避免基片固定臂110旋转过程基片111触碰液面；激发升降电机109带动基片固定臂110运行至相应设定高度位置；
(3)取30*60mm长方形基片111，选取长直边朝下(此直边即下表“边1”)、光刻胶面朝外、大致居中贴紧于吸盘201面，居中公差<5mm；开启真空泵，基片111被真空吸附固定在吸盘201；
(4)视觉识别系统112光学镜头高度、焦距，使得“边1”在控制界面302呈现居中、清晰的轮廓像；
(5)在控制界面302上设定工作过程参数，见下表：
| 边1 | 边2 | 边3 | 边4 | |
| 边高补偿(mm) | 0 | +15 | 0 | +15 |
| 浸入深度q(mm) | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
| 浸入时长(s) | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 挥发等待(s) | 30 | 30 | 30 | 30 |
| 寻边转角(°) | 0 | 90 | 90 | 90 |
控制界面302指令说明：
边高补偿：基片固定臂110回复至初始高度值、旋转至对应直边后，升降电机109执行该补偿值，使得各直边均处于同一高度，使得对应直边在控制界面302呈现居中、清晰的轮廓像；
浸入深度q(mm)：对应直边在溶剂内初始浸入深度值；
浸入时长(s)：对应直边浸入溶剂的持续时长；
挥发等待(s)：对应直边完成浸入时长，基片固定臂110抬升后、旋转至下一直边前，旋转组件107和升降电机109静止等待溶剂挥发的时长；
寻边转角(°)：升降电机109驱使基片固定臂110下降前，为使得待去胶直边呈朝下状态，旋转组件107旋转的角度值。
(6)在控制界面302上激活执行指令，装置按设定依次对“边1”、“边2”、“边3”及“边4”完成边胶去除；基片固定臂110回复至设定初始高度值；
(7)夹持好基片111、关闭真空泵，取下基片111。
实施例二：
边长40mm正六边缘基片111边胶去除：
实施步骤同实施例1；控制界面302上工作过程参数设定如下表：
| 边1 | 边2 | 边3 | 边4 | 边5 | 边6 | |
| 边高补偿(mm) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 浸入深度q(mm) | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
| 浸入时长(s) | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 挥发等待(s) | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 |
| 寻边转角(°) | 0 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 |
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.浸入式直边边胶去除装置，其特征在于，包括：
基片固定臂(110)，涂覆光刻胶并带有直边的基片(111)可拆卸安装在所述基片固定臂(110)上；
旋转组件(107)，所述旋转组件(107)用于驱动与其连接的基片固定臂(110)上的基片(111)旋转；
溶剂槽(101)；
升降组件，所述升降组件用于驱动基片固定臂(1100)上的基片(111)直边相对浸入溶剂槽(101)内的溶剂或脱离；
视觉识别系统(112)，所述视觉识别系统(112)用于采集基片固定臂(110)上基片(111)的轮廓图像，并将采集的基片轮廓图像信息输送给信号处理模块(301)进行计算处理，旋转组件(107)和升降组件根据信号处理模块(301)的计算结果响应相应的动作，使得基片(111)的直边旋转至水平并定量下降浸入溶剂槽(101)内液面。
2.如权利要求1所述的浸入式直边边胶去除装置，其特征在于：所述溶剂槽(101)内腔通过隔板分隔为主液槽(103)和副液槽(102)，所述主液槽(103)设置有补液口，所述副液槽(102)设置低于隔板顶部的排液口(104)。
3.如权利要求1所述的浸入式直边边胶去除装置，其特征在于：所述(111)相对垂直于溶剂槽(101)的液面。
4.如权利要求1所述的浸入式直边边胶去除装置，其特征在于：所述基片固定臂(110)包括真空发生器、吸盘(201)以及与吸盘(201)连接的转杆(203)，所述真空发生器与吸盘(201)一侧的连通沟槽(205)连通，所述转杆(203)与旋转组件(107)输出端传动连接。
5.如权利要求4所述的浸入式直边边胶去除装置，其特征在于：所述基片(111)轮廓大于吸盘(201)轮廓。
6.如权利要求1所述的浸入式直边边胶去除装置，其特征在于：所述升降组件采用丝杆螺母副传动结构并直立设置，所述旋转组件(107)安装在升降组件输出端。
7.如权利要求6所述的浸入式直边边胶去除装置，其特征在于：所述升降组件包括导轨(106)、滑块平台(108)、升降电机(109)以及与升降电机(109)输出端传动连接的丝杆(105)，所述滑块平台(108)与丝杆(105)螺纹连接配合，所述滑块平台(108)在导轨(106)上滑动。
8.如权利要求1所述的浸入式直边边胶去除装置，其特征在于：还包括有与信号处理模块(301)电连接的控制界面(302)，所述控制界面(302)用于控制以及显示所述视觉识别系统(112)对应的内容。
9.如权利要求1所述的浸入式直边边胶去除装置，其特征在于：所述信号处理模块(301)预设零位参考线，视觉识别系统(112)采集基片初始轮廓图像(401)，信号处理模块(301)计算轮廓图像(401)的直边与零位参考线之夹角，夹角数值由信号处理模块(301)换算成输出信号输出至旋转组件(107)。
10.如权利要求1所述的浸入式直边边胶去除装置，其特征在于：所述信号处理模块(301)预设零位参考线，零位参考线与溶剂槽(101)内液面距离为H；
视觉识别系统(112)采集基片经过调平后的转向后轮廓图像(402)，信号处理模块(301)计算转向后轮廓图像(402)直边与零位参考线之距离ΔH；
信号处理模块(301)计算获得直边与液面距离Ha＝H+ΔH；
信号处理模块(301)将Ha数值由信号处理模块(301)换算成输出信号输出至升降组件。
Priority Applications (1)
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