CN216622959U - 一种双面光刻机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于光刻机技术领域，公开了一种双面光刻机，机架上设有第一机械臂，第一机械臂的外围沿圆周分布有上料工位、预对位工位、曝光工位和下料工位，上料工位处设有上料盒，预对位工位处设有预对位装置，曝光工位处设有工件台和曝光机构，下料工位处设有下料盒。本实用新型所提供的一种双面光刻机，通过机械臂实现硅片在各个工位的转运，硅片从上料盒取出后先放到预对位装置找到硅片的切边以及初步的定中心，然后再将硅片放到已经对好位的工件台上，曝光机构进行曝光，曝光后的硅片被取出放入到下料盒内，重复上述循环即可实现自动化的光刻作业。

Description

一种双面光刻机

技术领域

本实用新型属于光刻机技术领域，具体涉及一种双面光刻机。

背景技术

光刻是半导体制造过程中一道非常重要的工序，它是将一系列掩模板上的芯片图形通过曝光依次转移到硅片相应层上的工艺过程，被认为是大规模集成电路制造中的核心步骤。半导体制造中一系列复杂而耗时的光刻工艺主要由相应的光刻机来完成。现有的光刻机自动化程度不高，需要大量的人工操作，导致光刻效率低。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。为此，本实用新型目的在于提供一种双面光刻机。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种双面光刻机，包括机架，机架上设有第一机械臂，第一机械臂的外围沿圆周分布有上料工位、预对位工位、曝光工位和下料工位，上料工位处设有上料盒，预对位工位处设有预对位装置，曝光工位处设有工件台和曝光机构，下料工位处设有下料盒；工件台包括XYY平台、固定安装在XYY平台上的下安装台以及位于下安装台上方的上安装台，上安装台安装在升降机构上，上安装台上安装有上掩膜版，下安装台上安装有下掩膜版；XYY平台和下安装台之间设有第一摄像头。

优选地，所述下安装台上设有朝向上安装台的吹气孔，上安装台上也设有朝向下安装台的吹气孔；吹气孔均与正压气源相连，吹气孔和正压气源之间设有气压表，气压表与升降机构电性连接。

优选地，所述下掩膜版的四个侧面上均设有压紧块，下安装台上相对压紧块的位置设有推块，其中两相邻侧位置的推块安装在压紧气缸的自由端上，压紧气缸固定安装在下安装台上。

优选地，所述第一摄像头安装在XYZ三轴运动机构上，XYZ三轴运动机构包括X轴直线滑台、安装在X轴直线滑台的自由端上的Y轴直线滑台、安装在Y轴直线滑台的自由端上的Z轴直线滑台、安装在Z轴直线滑台的固定端上的安装座，第一摄像头安装在安装座上。

优选地，所述预对位工位和曝光工位之间设有第二机械臂，曝光工位和下料工位之间设有第三机械臂。

优选地，所述第二机械臂包括电机、安装在电机自由端上的直臂，以及安装在直臂上的负压吸盘，负压吸盘与负压气源相连。

优选地，所述预对位装置包括预对位台，预对位台的两侧分别设有第一气缸和第二气缸，第一气缸的自由端上设有第一推爪，第二气缸的自由端上设有第二推爪；预对位台的上方设有第二摄像头。

优选地，所述第一推爪上设有第三气缸，第三气缸的自由端上设有第三推爪，第二推爪上设有第四气缸，第四气缸的自由端上设有第四推爪。

优选地，所述机架上设有支撑杆，支撑杆上安装有第五气缸，第二摄像头安装在第五气缸的自由端上。

优选地，所述机架的外围设有保护罩，保护罩上设有检修门。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型所提供的一种双面光刻机，通过机械臂实现硅片在各个工位的转运，硅片从上料盒取出后先放到预对位装置找到硅片的切边以及初步的定中心，然后再将硅片放到已经对好位的工件台上，曝光机构进行曝光，曝光后的硅片被取出放入到下料盒内，重复上述循环即可实现自动化的光刻作业。

附图说明

图1是本实用新型保护罩的结构示意图。

图2是本实用新型双面光刻机的立体图。

图3是本实用新型双面光刻机的俯视图。

图4是本实用新型第二机械臂的结构示意图。

图5是本实用新型预对位装置的结构示意图。

图6是本实用新型工件台的结构示意图。

图7是本实用新型工件台另一角度的结构示意图。

图8是本实用新型下安装台的结构示意图。

图中：1-机架；2-第一机械臂；3-上料盒；4-预对位装置；401-预对位台；402-第一气缸；403-第一推爪；404-第二摄像头；405-第三气缸；406-第三推爪；407-支撑杆；408-第五气缸；5-工件台；501-XYY平台；502-下安装台；503-上安装台；504-升降机构；505-上掩膜版；506-下掩膜版；507-第一摄像头；508-吹气孔；509-压紧块；510-推块；511-压紧气缸；512-X轴直线滑台；513-Y轴直线滑台；514-Z轴直线滑台；515-安装座；6-曝光机构；7-下料盒；8-第二机械臂；801-电机；802-直臂；803-负压吸盘；9-第三机械臂；10-保护罩；11-检修门。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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实用新型中的具体含义以及实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行进一步的说明。

如图1至图8所示，本实施例的一种双面光刻机，包括机架1，机架1上设有第一机械臂2，第一机械臂2的外围沿圆周方向顺时针分布有上料工位、预对位工位、曝光工位和下料工位，上料工位处设有两个上料盒3，预对位工位处设有预对位装置4，曝光工位处设有工件台5和曝光机构6，曝光机构6位于工件台5上方，下料工位处设有两个下料盒7；预对位工位和曝光工位之间设有第二机械臂8，曝光工位和下料工位之间设有第三机械臂9。

上料盒3内层叠的放置有同一规格的硅片，第一机械臂2将硅片取出后先放到预对位装置4，预对位装置4用于找硅片的切边以及初步的定中心，然后第二机械臂8再将硅片放到已经对好位的工件台5上，曝光机构6进行曝光，曝光后的硅片被第三机械臂9取出，最后第一机械臂2将硅片放入到下料盒7内，上述即为双面光刻机的一个工作循环，重复上述循环即可实现自动化的光刻作业。

为了实现双面光刻，工件台5包括上掩膜版505和下掩膜版506，具体的，工件台5还包括XYY平台501、下安装台502、上安装台503和升降机构504，下安装台502固定安装在XYY平台501上，上安装台503位于下安装台502上方，上安装台503安装在升降机构504上，上掩膜版505安装在上安装台503上，下掩膜版506安装在下安装台502上；XYY平台501和下安装台502之间设有第一摄像头507。

XYY平台501、曝光机构和升降机构504均为现有技术，摄像头的图像识别也为现有技术。

下安装台502上设有朝向上安装台503的多个吹气孔508，吹气孔508与正压气源相连，吹气孔508和正压气源之间设有气压表，气压表与升降机构504电性连接。

上安装台503上也设有朝向下安装台502的吹气孔，且上安装台503的吹气孔与下安装台502的吹气孔一一对应设置。

XYY平台501先自动找平，然后上安装台503在升降机构504的作用下向下与下安装台502贴合，在上安装台503的下降过程中，吹气孔向外吹气，此时气压表监测到的气压正常，当上安装台503和下安装台502贴合后，上安装台503的吹气孔和下安装台502的吹气孔对应上，导致气体不能顺利吹出，此时气压表监测到的气压增加，当达到预设值时，升降机构504停止运动，此时代表上安装台503和下安装台502已经贴合。

贴合后通过第一摄像头507对上掩膜版505和下掩膜版506进行对位识别，如果没有对位成功，则通过XYY平台501对下安装台502进行微调，直到第一摄像头507识别到上掩膜版505和下掩膜版506对位成功，对位成功后，升降机构504驱动上掩膜版505上升，第二机械臂8将硅片放到下掩膜版506上，第二机械臂8收回后，升降机构504再次驱动上掩膜版505下降与下掩膜版506夹住硅片进行曝光(此次下降的行程即为第一次下降的高度减去硅片的厚度，硅片的厚度为根据硅片型号预设好的值)。曝光结束后升降机构504再次驱动上掩膜版505上升，第三机械臂9伸入将硅片取出。

需要说明的是，实际应用中并非每次均需要进行上掩膜版505和下掩膜版506的对位，由于硅片为规格统一的标件，因此可以在一次对位进行多个硅片的曝光后再进行一次对位进行校正即可。

下掩膜版506的四个侧面上均设有压紧块509，下安装台502上相对压紧块509的位置设有推块510，其中两相邻侧位置的推块510安装在压紧气缸511的自由端上，压紧气缸511固定安装在下安装台502上，压紧气缸511推出时，推块作用将下掩膜版506固定在下安装台502上。同理，压紧气缸511缩回时，推块松开，可以取下下掩膜版506。上掩膜版505在上安装台503也为相同的可拆卸设置。

第一摄像头507安装在XYZ三轴运动机构上，为了保证第一摄像头507图像识别的准确性，可通过XYZ三轴运动机构精确调整第一摄像头507的位置。XYZ三轴运动机构包括X轴直线滑台512、安装在X轴直线滑台512的自由端上的Y轴直线滑台513、安装在Y轴直线滑台513的自由端上的Z轴直线滑台514、安装在Z轴直线滑台514的固定端上的安装座515，第一摄像头507安装在安装座515上。通过X轴直线滑台512、Y轴直线滑台513和Z轴直线滑台514可以分别实现第一摄像头507在X轴位方向、Y轴方向和Z轴方向的调节。

第二机械臂8包括电机801、安装在电机801自由端上的直臂802，以及安装在直臂802上的负压吸盘803，负压吸盘803与负压气源相连。通过负压吸盘吸住硅片后，电机801驱动直臂802转动设定角度即可实现硅片的转运。第三机械臂9的结构与第二机械臂8相同，为了便于第一机械臂2对硅片的转运，第三机械臂9下方设有用于放置硅片的临时承载台。相对于第一机械臂2，第二机械臂8和第三机械臂9可以更快和更平稳的实现硅片沿着圆弧方向的转运。

预对位装置4包括预对位台401，预对位台401的两侧分别对称设有第一气缸402和第二气缸，第一气缸402的自由端上设有第一推爪403，第二气缸的自由端上设有第二推爪，第一推爪403和第二推爪相对设置；预对位台401的上方设有第二摄像头404。

第一推爪403上设有第三气缸405，第三气缸405的自由端上设有第三推爪406，第二推爪上设有第四气缸，第四气缸的自由端上设有第四推爪，第三推爪406和第四推爪相对设置。

第一推爪403、第二推爪、第三推爪406和第四推爪朝向对位台401的一端均为圆弧形，使用时，第三气缸405驱动第三推爪406下降，第四气缸驱动第四推爪下降，使得第三推爪406和第四推爪相对的同时，保证第三推爪406和第四推爪的位置低于第一推爪403和第二推爪的位置。当第一气缸402和第二气缸启动后，第三推爪406和第四推爪靠近，第一推爪403和第二推爪靠近，第三推爪406和第四推爪与预对位台401的两侧接触，第一推爪403和第二推爪与硅片的两侧接触，从而推动硅片的中心与预对位台401的中心重叠，然后第二摄像头404对硅片的位置进行识别。

机架1上设有支撑杆407，支撑杆407上安装有第五气缸408，第二摄像头404安装在第五气缸408的自由端上。第五气缸408的伸缩运动可以调整第二摄像头404的位置，保证第二摄像头404位于预对位台401正上放，当硅片的中心与预对位台401的中心重叠后，第二摄像头404进行图像识别，找到硅片切边，然后第二机械臂8将硅片准确的放到工件台5上。

机架1的外围设有保护罩10，保护罩10对双面光刻机整体起到保护作用，保护罩10上设有多个检修门11，便于检查维修。

本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双面光刻机，其特征在于：包括机架(1)，机架(1)上设有第一机械臂(2)，第一机械臂(2)的外围沿圆周分布有上料工位、预对位工位、曝光工位和下料工位，上料工位处设有上料盒(3)，预对位工位处设有预对位装置(4)，曝光工位处设有工件台(5)和曝光机构(6)，下料工位处设有下料盒(7)；工件台(5)包括XYY平台(501)、固定安装在XYY平台(501)上的下安装台(502)以及位于下安装台(502)上方的上安装台(503)，上安装台(503)安装在升降机构(504)上，上安装台(503)上安装有上掩膜版(505)，下安装台(502)上安装有下掩膜版(506)；XYY平台(501)和下安装台(502)之间设有第一摄像头(507)。

2.根据权利要求1所述的双面光刻机，其特征在于：所述下安装台(502)上设有朝向上安装台(503)的吹气孔，上安装台(503)上也设有朝向下安装台(502)的吹气孔；吹气孔均与正压气源相连，吹气孔和正压气源之间设有气压表，气压表与升降机构(504)电性连接。

3.根据权利要求1所述的双面光刻机，其特征在于：所述下掩膜版(506)的四个侧面上均设有压紧块(509)，下安装台(502)上相对压紧块(509)的位置设有推块(510)，其中两相邻侧位置的推块(510)安装在压紧气缸(511)的自由端上，压紧气缸(511)固定安装在下安装台(502)上。

4.根据权利要求1所述的双面光刻机，其特征在于：所述第一摄像头(507)安装在XYZ三轴运动机构上，XYZ三轴运动机构包括X轴直线滑台(512)、安装在X轴直线滑台(512)的自由端上的Y轴直线滑台(513)、安装在Y轴直线滑台(513)的自由端上的Z轴直线滑台(514)、安装在Z轴直线滑台(514)的固定端上的安装座(515)，第一摄像头(507)安装在安装座(515)上。

5.根据权利要求1所述的双面光刻机，其特征在于：所述预对位工位和曝光工位之间设有第二机械臂(8)，曝光工位和下料工位之间设有第三机械臂(9)。

6.根据权利要求5所述的双面光刻机，其特征在于：所述第二机械臂(8)包括电机(801)、安装在电机(801)自由端上的直臂(802)，以及安装在直臂(802)上的负压吸盘(803)，负压吸盘(803)与负压气源相连。

7.根据权利要求1所述的双面光刻机，其特征在于：所述预对位装置(4)包括预对位台(401)，预对位台(401)的两侧分别设有第一气缸(402)和第二气缸，第一气缸(402)的自由端上设有第一推爪(403)，第二气缸的自由端上设有第二推爪；预对位台(401)的上方设有第二摄像头(404)。

8.根据权利要求7所述的双面光刻机，其特征在于：所述第一推爪(403)上设有第三气缸(405)，第三气缸(405)的自由端上设有第三推爪(406)，第二推爪上设有第四气缸，第四气缸的自由端上设有第四推爪。

9.根据权利要求7所述的双面光刻机，其特征在于：所述机架(1)上设有支撑杆(407)，支撑杆(407)上安装有第五气缸(408)，第二摄像头(404)安装在第五气缸(408)的自由端上。

10.根据权利要求1-9任一所述的双面光刻机，其特征在于：所述机架(1)的外围设有保护罩(10)，保护罩(10)上设有检修门(11)。

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