CN117389118A - 一种冷却板及基于其的涂胶显影机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷却板，包括冷却基板、定位组件和设置在所述冷却基板上的气动悬浮组件；所述定位组件包括标准定位件和限位件，标准定位件和限位件均设置在所述冷却基板外周，所述标准定位件活动设置。所述气动悬浮组件包括呈周向嵌设在所述冷却基板上的若干个带孔吸盘和用于通过气孔向吸盘外吹气的供气模块，若干个所述带孔吸盘的出气量相同，由带孔吸盘输出的气体支撑力与晶圆的自重平衡。本申请的技术方案中，在冷却板处对晶圆进行定位，保证晶圆处于标准位置上，机械臂可将晶圆精准的放置到合适的位置，本方案中可省去光栅尺的结构，使设备的成本降低，同时提升加工速率。

Description

一种冷却板及基于其的涂胶显影机

技术领域

本发明涉及冷却板技术领域，更具体地说，涉一种冷却板及基于其的涂胶显影机。

背景技术

冷板是一块板，其上有若干定位柱，有机械臂叉手的预留孔位，在机械臂将晶圆移送至冷板进行冷却时，机械臂叉手通过预留孔位，将晶圆运送到定位柱围成的空间中，随后机械臂降低，晶圆至少低于定位柱顶端所在的平面，机械臂抽出，晶圆与定位柱接触，被留在冷板上进行冷却。

由于晶圆在涂胶后需要边缘曝光，而曝光装置设置在固定位置，若晶圆在吸盘上不处于居中状态，则在其旋转过程中，曝光装置覆盖的晶圆的边缘会发生变化，导致晶圆边缘不均匀，为后续生产造成困扰。为解决这一问题，现有技术中常常在旋转单元中增加旋转单元位移导轨、光照发生器与光栅尺，通过记录晶圆旋转一圈在光栅尺上的位置，来判断晶圆是否居中，然后调整旋转单元在位移导轨上位移来实现居中定位。

冷板上的若干定位柱围成的区域大于晶圆的大小，因此，晶圆在冷板上的位置不能确定，这进一步导致了晶圆在冷却后，机械手获取晶圆时，晶圆不处于居中状态，从而在边缘曝光时需要重新进行居中定位，而边缘曝光装置中，旋转单元位移导轨、光照发生器、光栅尺的技术要求与制造成本非常高，且流程上需要经过转动、计算、比较、转动、位移等流程，较为繁琐。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冷却板及基于其的涂胶显影机，用以解决上述背景技术中存在的技术问题。

本发明技术方案提供一种冷却板，包括冷却基板、定位组件和设置在所述冷却基板上的气动悬浮组件；

所述定位组件包括标准定位件和限位件，所述标准定位件上相对设置有两个弧形定位口，所述限位件上相对设置有两个弧形限位口；两个所述弧形定位口之间的距离与晶圆直径相同，两个所述弧形限位口之间的距离略大于晶圆直径，标准定位件和限位件均设置在所述冷却基板外周，所述标准定位件活动设置；

所述气动悬浮组件包括呈周向嵌设在所述冷却基板上的若干个带孔吸盘和用于通过气孔向吸盘外吹气的供气模块，若干个所述带孔吸盘的出气量相同，由带孔吸盘输出的气体支撑力与晶圆的自重平衡。

在一个优选地实施例中，所述标准定位件包括设在所述冷却基板上的定位块一和与所述定位块一相对设置的定位块二，所述定位块二连接有驱动机构，所述驱动机构驱动所述定位块二沿靠近或远离所述定位块一方向运动。

在一个优选地实施例中，所述驱动机构包括微型电机，所述微型电机的输出轴与所述定位块二连接。

在一个优选地实施例中，所述限位件包括限位块一和与所述限位块一相对设置的限位块二，所述限位块一和所述限位块二位于所述定位块一和所述定位块二交叉设置。

在一个优选地实施例中，所述冷却基板外周设置有用于机械臂叉手托盘插入的取放缺口。

在一个优选地实施例中，所述供气模块包括依次设置在气路上的洁净空气接口、球阀、带表头的减压阀、电磁阀、过滤器、带流量计的节流阀和多通器，所述多通器向所述带孔吸盘等量输送洁净空气。

在一个优选地实施例中，所述带孔吸盘为伯努利吸盘。

在一个优选地实施例中，晶圆气动悬浮时，与冷却基板之间的距离为0.5mm。

在一个优选地实施例中，所述冷却基板包括冷却下板和冷却上板，所述冷却上板上设置有水流循环通道。

本发明技术方案的有益效果是：

1.本申请的技术方案中，在冷却板处对晶圆进行定位，保证晶圆处于标准位置上，机械臂可将晶圆精准的放置到合适的位置，本方案中可省去光栅尺的结构，使设备的成本降低，同时提升加工速率。

2.晶圆在冷却基板上移动定位时，通过气动悬浮模块将其悬浮，避免晶圆与基座摩擦对晶圆产生磨损。

附图说明

图1为现有技术中的校准结构图，

图2为本发明整体结构示意图，

图3为本发明部分结构示意图，

图4为本发明图3中A部放大图，

图5为本发明部分结构拆解图，

图6为本发明供给模块图。

附图标记说明：

100晶圆、200光刻结构、300光线、400光栅尺；

1冷却基板、11冷却上板、12冷却下板、13水流循环通道、14取放缺口、15气流通道、2标准定位件、21定位块一、22定位块二、23弧形定位口、24微型电机、3限位件、31限位块一、32限位块二、33弧形限位口、4带孔吸盘、5供气模块、51洁净空气接口、52球阀、53带表头的减压阀、54电磁阀、55过滤器、56带流量计的节流阀、57多通器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明的实施例是为了示例和描述方便起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

现有方案中，晶圆加工过程中一个完整的涂胶工艺流程包括如下步骤：

(1)晶圆盒进入晶圆盒站，晶圆盒站机械臂将晶圆取出，送入到TRS；(2)工艺机械臂将晶圆取出，送入到涂胶单元，晶圆在涂胶单元内由旋转支撑抓取并旋转，喷嘴涂覆光刻胶，使光刻胶在晶圆表面旋涂完整；(3)晶圆旋涂后，由工艺机械臂将晶圆送入到热板中，在热板内进行烘烤；(4)烘烤完成后，由工艺机械臂将晶圆送入到冷板中进行冷却；(5)冷却完成后，将晶圆进行边缘曝光处理，然后送入到光刻机中进行曝光工艺；当涂胶显影机与光刻机连接时，直接送入接口站，光刻机从接口站获取晶圆，又或者无接口站结构，将晶圆送入到晶圆盒，由外部结构转移到光刻机中进行曝光；(6)曝光完成后的晶圆由工艺机械臂将晶圆送入到涂胶显影机中的处理液工艺单元进行显影工艺；(7)显影完成后，由工艺机械臂将晶圆放入热板进行烘烤；(8)烘烤完成后，由工艺机械臂将晶圆送入到冷板中进行冷却。

如图1所示，在工艺流程中第(5)步的边缘曝光处理中，也是旋转支撑结构抓取晶圆并旋转，在晶圆100边缘位置设置有光刻结构200、位置校准结构，光刻结构200产生光线300，位置校准结构一般为光栅尺400，用于判断晶圆是否在处于合适的位置，若不在，计算偏移距离，使旋转支撑运动进行距离补偿；在晶圆处于合适的位置后，利用光刻结构在晶圆边缘进行曝光。

本申请的技术方案中，在冷却板处对晶圆进行定位，保证晶圆处于标准位置上，机械臂可将晶圆精准的放置到合适的位置，本方案中可省去光栅尺的结构，使涂胶显影机的成本降低，同时提升加工速率，节省成本体现在：光栅尺系统上万的成本，本方案的成本处于百元级别。

如图2-6所示，本发明技术方案提供一种冷却板，包括冷却基板1、定位组件和设置在所述冷却基板1上的气动悬浮组件。冷却基板1用于对晶圆进行支撑和冷却，同时在冷却基板1上完成晶圆的定位，其中气动悬浮组件对放置在冷却基板1上的晶圆给予向上的气体推力，该推力用于平衡晶圆的自重，以保证在后续定位组件推动晶圆定位时，晶圆不会与冷却基板1之间产生摩擦，避免对晶圆表面的磨损。

所述定位组件包括标准定位件2和限位件3，所述标准定位件2上相对设置有两个弧形定位口23，所述限位件3上相对设置有两个弧形限位口33；两个所述弧形定位口23之间的距离与晶圆直径相同，两个所述弧形限位口33之间的距离略大于晶圆直径。标准定位件2和限位件3均设置在所述冷却基板1外周，所述标准定位件2活动设置。弧形限位口33和弧形定位口23均对晶圆侧面进行隔挡，其中略大于晶圆尺寸的弧形限位口33便于晶圆放置在冷却基板1上，避免晶圆放置时因定位组件干扰出现倾斜的情况，与晶圆尺寸相同的弧形定位口23可以对晶圆进行准确定位。

所述气动悬浮组件包括呈周向嵌设在所述冷却基板1上的若干个带孔吸盘4和用于通过气孔向吸盘外吹气的供气模块5，若干个所述带孔吸盘4的出气量相同，由带孔吸盘4输出的气体支撑力与晶圆的自重平衡。供气模块5将洁净空气输送至带孔吸盘4中，然后通过带孔吸盘4排出并对带动吸盘上方的晶圆提供一个上推的推力，若干个吸盘中的进气量相同(本方案中给出的是四个，但是不限于四个，可以设置更多个)，保证晶圆各位点受力均匀，进而确保晶圆的水平度，便于后续晶圆定位工作顺利进行。

所述标准定位件2包括设在所述冷却基板1上的定位块一21和与所述定位块一21相对设置的定位块二22，所述定位块二22连接有驱动机构，所述驱动机构驱动所述定位块二22沿靠近或远离所述定位块一21方向运动。所述驱动机构包括微型电机24，所述微型电机24的输出轴与所述定位块二22连接。所述限位件3包括限位块一31和与所述限位块一31相对设置的限位块二32，所述限位块一31和所述限位块二32位于所述定位块一21和所述定位块二22交叉设置。

机械臂叉手将晶圆放置到冷却基板1上，冷却基板1外周设置有用于机械臂叉手托盘插入的取放缺口14。取放缺口14与机械叉手上的托盘相对应，且略大于托盘的尺寸，机械臂叉手将晶圆移送到冷板正上方，然后开始下降通过冷却基板1，将晶圆放置在冷却基板1上。放置后的晶圆位于定位块一21、定位块二22、限位块一31和限位块二32限定的区域内，然后气动悬浮模块对晶圆吹气并控制气体压力，使其满足可以将晶圆浮起，且不脱离冷板，晶圆气动悬浮时，与冷却基板1之间的距离为0.5mm。由于本方案中的微型电机设置于冷板上，且其推动的是悬浮的晶圆，对其的推力要求不高，因此，本方案中的电机选用的是微型电机24，特别的，选用的是Akribis MBV20。在晶圆悬浮后，电机开始驱动定位块二22运动一定距离，到预设的标准位置。

在定位过程中需要判定微型电机24运行情况，以判断晶圆是否进入标准位置，判断方式为：(1)实时监测微型电机24电流是否处于合适的区间范围内，若是，监控微型电机24位置反馈是否正常，若否，说明微型电机24存在问题，进行报错；(2)监控微型电机24位置通过电机自带的编码器查看位移距离是否到预设位置，若是，则晶圆定位成功，否则的话，设备出现问题，停止，报警。

本方案中采用供气模块5对带孔吸盘4进行供气，所述带孔吸盘4为伯努利吸盘。所述供气模块5包括依次设置在气路上的洁净空气接口51、球阀52、带表头的减压阀53、电磁阀54、过滤器55、带流量计的节流阀56和多通器57，所述多通器57向所述带孔吸盘4等量输送洁净空气。

晶圆落在冷却基板1上后，供气模块5的球阀52打开，使清洁气体进入到气供气模块5。由于直接进入供气模块的气体压力较大，在此压力下，晶圆容易脱离冷却基板1，因此需要使用减压阀，控制气流的压力，使其满足可以将晶圆浮起，且不脱离冷板。电磁阀54用于控制系统的开闭，由于净化器吹入的清洁气体在气体通道中流动，而气体通道又与其他工艺腔体，如机械臂腔体相连，机械臂运动过程中产生的杂质可能混入到气体通道中，因此，本方案中使用过滤器55用于过滤清洁气体。同时，设置多通器57用于向各个吸盘分配同样流量的气体，使晶圆与带孔吸盘相对位置的受力与其自身重力相平衡，维持晶圆悬浮的稳定性。

所述冷却基板1包括冷却下板12和冷却上板11，所述冷却上板11上设置有水流循环通道13。通过通入水流至水流循环通道13，在水循环过程中带走热量，实现对晶圆的冷却。冷却基板1上穿过设置有与带孔吸盘4对应的气流通道15，以便于供气模块5对带孔吸盘4供气。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。

Claims (10)

1.一种冷却板，其特征在：包括冷却基板、定位组件和设置在所述冷却基板上的气动悬浮组件；

所述定位组件包括标准定位件和限位件，所述标准定位件上相对设置有两个弧形定位口，所述限位件上相对设置有两个弧形限位口；两个所述弧形定位口之间的距离与晶圆直径相同，两个所述弧形限位口之间的距离略大于晶圆直径，所述标准定位件和限位件均设置在所述冷却基板外周，所述标准定位件活动设置。

2.根据权利要求1所述的一种冷却板，其特征在：所述标准定位件包括设在所述冷却基板上的定位块一和与所述定位块一相对设置的定位块二，所述定位块二连接有驱动机构，所述驱动机构驱动所述定位块二沿靠近或远离所述定位块一方向运动。

3.根据权利要求2所述的一种冷却板，其特征在：所述驱动机构包括微型电机，所述微型电机的输出轴与所述定位块二连接。

4.根据权利要求2所述的一种冷却板，其特征在：所述限位件包括限位块一和与所述限位块一相对设置的限位块二，所述限位块一和所述限位块二位于所述定位块一和所述定位块二交叉设置。

5.根据权利要求1所述的一种冷却板，其特征在：所述冷却基板外周设置有用于机械臂叉手托盘插入的取放缺口。

6.根据权利要求1所述的一种冷却板，其特征在：所述气动悬浮组件包括呈周向嵌设在所述冷却基板上的若干个带孔吸盘和用于通过气孔向吸盘外吹气的供气模块，若干个所述带孔吸盘的出气量相同，由带孔吸盘输出的气体支撑力与晶圆的自重平衡。

7.根据权利要求6所述的一种冷却板，其特征在：所述供气模块包括依次设置在气路上的洁净空气接口、球阀、带表头的减压阀、电磁阀、过滤器、带流量计的节流阀和多通器，所述多通器向所述带孔吸盘等量输送洁净空气。

8.根据权利要求1所述的一种冷却板，其特征在：所述带孔吸盘为伯努利吸盘。

9.根据权利要求1所述的一种冷却板，其特征在：所述冷却基板包括冷却下板和冷却上板，所述冷却上板上设置有水流循环通道。

10.一种涂胶显影机，其特征在于：包含权利要求1-9中任一项所述的冷却板。