TW202414739A - 一種熱處理裝置 - Google Patents

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李康植
吳均
暉 王
程成
鄭敦宇
孫永成
王文軍
邵乾
王俊
王德云
金泳律
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大陸商盛美半導體設備（上海）股份有限公司
韓商盛美半導體設備韓國有限公司
香港商清芯科技有限公司
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Abstract

本發明涉及半導體生產中的設備，具體為一種熱處理裝置。裝置包括冷卻單元、加熱單元和傳輸單元。冷卻單元包括用於冷卻基板的冷卻板，加熱單元包括用於加熱基板的加熱板；傳輸單元包括傳輸臂、升降模組和直線模組，傳輸臂承托基板並在冷卻單元和加熱單元之間傳輸基板；傳輸臂設置在升降模組上，升降模組驅動傳輸臂上升和下降，直線模組驅動傳輸臂在冷卻板和加熱板之間傳輸基板。本發明優化了裝置的內部空間。

Description

一種熱處理裝置
本發明涉及半導體生產中的設備，具體為一種熱處理裝置。
當前，通過執行例如薄膜沉積製程、光刻製程、蝕刻製程和清洗製程等一系列製程，在諸如晶片的半導體襯底上製造半導體器件。光刻製程以圖案化沉積在基板上的薄膜，包括通過塗布設備在基板上施加光致抗蝕劑液體來形成光致抗蝕劑膜的製程、用於將具有預定圖案的光輻射到基板上的曝光製程、通過顯影設備將顯影溶液施加到光致抗蝕劑膜上來形成光致抗蝕劑圖案的顯影製程等。
塗布設備包括熱處理裝置，用於在將光致抗蝕劑液塗敷在基板上的處理之前和之後對基板進行熱處理。此外，顯影設備也包括熱處理裝置，用於在對基板執行顯影處理之前和之後對基板進行熱處理。
現有技術中，熱處理裝置包括用於基板加熱的加熱單元和用於基板冷卻的冷卻單元。熱處理裝置的內部空間有限，如何在有限空間內佈局各裝置是急需要解決的問題。
針對上述存在的問題，本發明的目的在於提供一種熱處理裝置，優化各部件的佈局和結構。
為實現上述目的，本發明提供如下技術方案： 一種熱處理裝置，包括冷卻單元、加熱單元和傳輸單元；所述冷卻單元包括用於冷卻基板的冷卻板，所述加熱單元包括用於加熱基板的加熱板；所述傳輸單元包括傳輸臂、升降模組和直線模組，所述傳輸臂活動設置在所述升降模組上，所述升降模組設置在所述直線模組上；所述升降模組驅動所述傳輸臂上升和下降，所述傳輸臂用於承托基板，所述直線模組驅動所述傳輸臂在所述冷卻板和所述加熱板之間傳輸基板。
本發明的熱處理裝置與現有技術相比，本發明具有以下有益效果： 冷卻單元與加熱單元集成在一個熱處理裝置中，通過設置直線模組使得傳輸臂可在冷卻單元與加熱單元之間移動從而移動基板，無需移動冷卻單元，且通過升降模組的驅動使得傳輸臂能夠上升和下降以取放基板，避免了在冷卻單元、加熱單元位置處各自設置取放裝置，減少了空間的佔用，優化了熱處理裝置的內部空間。
為使得本發明的目的、特徵、優點能夠更加的明顯和易懂，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而非全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本發明保護的範圍。
在本發明的描述中，需要理解的是，當一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中設置的元件。當一個元件被認為是“設置在”另一個元件，它可以是直接設置在另一個元件上或者可能同時存在居中設置的元件。
下面結合附圖並通過具體實施方式來進一步說明本發明的技術方案。
實施例一
請參閱圖1-3，本實施例提供一種熱處理裝置，裝置1000包括殼體、冷卻單元200、加熱單元300、傳輸單元400和控制單元500。
殼體上開設有開口110，基板經開口110進入裝置1000內或通過開口110移出裝置1000外。冷卻單元200、加熱單元300和傳輸單元400均與控制單元500連接並設置在殼體內，控制單元500用於控制冷卻單元200、加熱單元300和傳輸單元400工作。
冷卻單元200包括冷卻板210，冷卻板210用於承托基板並對基板進行冷卻。加熱單元300包括加熱板310，加熱板310用於承托基板並對基板進行加熱。
傳輸單元400設置在殼體內並安裝在冷卻單元200遠離加熱單元300的一側。傳輸單元400包括有傳輸臂410、升降模組和直線模組，傳輸臂410活動設置在升降模組上，升降模組活動設置在直線模組上，傳輸臂410用於承托基板，並在直線模組的驅動下能夠在冷卻單元200和加熱單元300之間移動。
工作過程中，控制單元500控制升降模組和直線模組工作。傳輸臂410設置在升降模組上，升降模組驅動傳輸臂410上升和下降。直線模組驅動傳輸臂410在冷卻板210上方和加熱板310上方之間直線運動。
具體的，升降模組包括第一驅動單元450、第一滑動件481以及第一導軌480，第一滑動件481滑動設置在第一導軌480上。直線模組包括第一移動件430、第二驅動單元440、傳送帶460、第二導軌490、第二移動件431和一條輔助導軌420。第二導軌490設置在殼體內，第一移動件430活動安裝在第二導軌490上且設置在傳送帶460上。第一驅動單元450設置在第一移動件430上。輔助導軌420設置在第二導軌490的一側，且與第二導軌490間隔設置。第二移動件431活動設置在輔助導軌420上。第一導軌480設置在第二移動件431上。本實施例中，第一驅動單元450為滑台氣缸，滑台氣缸包括L型的第二滑動件和驅動件，驅動件為氣缸元件，氣缸元件內設軌道，驅動件驅動第二滑動件在軌道上運動。
第二驅動單元440驅動傳送帶460工作，傳送帶460帶動第一移動件430在第二導軌490上滑動，第一移動件430帶著升降模組、傳輸臂410以及第二移動件431一起運動，第二驅動單元440驅動第二移動件431在輔助導軌420上以及第一移動件430在第二導軌490上同時滑動。輔助導軌420的設置提升了傳輸臂410的移動速率以及增強裝置的穩定性。
傳輸單元400還包括兩個支撐件412a、412b。兩個支撐件412a、412b分別設置在傳輸臂410上。支撐件412a的一側設置在第一驅動單元450的第二滑動件上。支撐件412b的一側設置在第一滑動件481上。第二滑動件受驅動移動時，支撐件412a隨第二滑動件移動從而帶動傳輸臂410以及另一個支撐件412b一起運動，即傳輸臂410通過支撐件412a、412b共同滑動從而實現上升和下降。採用一個第一驅動單元450驅動兩個支撐件412a、412b同步運動使得兩側的支撐件412a、412b升降速率一致。
支撐件412a在第一驅動單元450驅動下升降從而驅動傳輸臂410升降，傳輸臂410在豎直方向上升可裝載基板並承托基板，在豎直方向下降可卸載基板。
可選地，去掉第一移動件430，第一驅動單元450直接活動設置在第二導軌490上，第一驅動單元450在第二導軌490上直線運動。
在一個可選的實施方式中，支撐件412a、412b和傳輸臂410一體成型。進一步地，直線模組還包括底座470，底座470設置在殼體內的底面上。傳送帶460連接到底座470上。
可選地，升降模組包括兩個第一驅動單元450。兩個第一驅動單元450驅動各自的支撐件412a、412b運動。
在一個可選的實施方式中，殼體上開設有導向槽120。導向槽120是引導支撐件412a或412b的移動路徑。
本實施例中，殼體包括主殼體100和上板130，上板130蓋在主殼體100上。主殼體100上開設有兩個導向槽120。兩個導向槽120設置在上板130的兩側，分別引導支撐件412a和412b移動。可選地，主殼體100上開設一個導向槽120。在其他實施方式中，導向槽120也可以開設在上板130上。
本實施例中，上板130設置在冷卻板210下方且覆蓋升降模組和直線模組。上板130用於防止傳輸單元400（例如第二驅動單元440）工作中產生的顆粒附著到放置在冷卻板210上的基板上。
在一個可選的實施方式中，傳輸臂410包括一對弧形支撐部415。每個支撐部415包括從支撐部415內側突出的至少兩個凸起411。冷卻板210沿著外圓周邊緣設有至少兩個凹槽220。傳輸臂410放置或取基板的過程中凸起411容納在凹槽220內。此外，凸起411上設有支撐銷413，支撐銷413支撐基板。本實施例中，一對弧形支撐部415具有四個凸起411，冷卻板210對應設有四個凹槽220。
在基板的移送過程中，基板容易出現滑動。進一步地，支撐銷413上設有阻擋部414，阻擋部414與基板的外邊緣接觸，阻擋部414可防止基板從支撐銷413上偏離出去。
進一步地，加熱單元300包括蓋板320，蓋板320蓋設在加熱板310上並形成密閉空間，在密閉空間內加熱基板，避免加熱過程中的熱損失。當基板被傳送至加熱板310上方前，第三驅動單元（未示出）驅動蓋板320上升至預設高度，待將基板放置在加熱板310上，第三驅動單元驅動蓋板320下降，對基板進行加熱處理。
本申請中的第一驅動單元450、第二驅動單元440和第三驅動單元可以為氣缸或馬達。
進一步地，加熱單元300具有三個頂針330，頂針330與第四驅動單元（未示出）連接，第四驅動單元驅動頂針330伸出加熱板310並支撐基板，或承托基板的同時向下移動至加熱板310的下方使得基板轉移至加熱板310上。
本發明中，直線模組驅動傳輸單元400在冷卻單元200與加熱單元300之間移動，升降模組驅動傳輸單元400上升和下降，避免了在冷卻單元200和加熱單元300位置處各自設置基板接收裝置，減少了空間的佔用，優化了熱處理裝置的內部空間。
實施例二
如圖4所示，本實施例提供一種熱處理裝置，與實施例一相比，區別在於傳輸單元400的結構。
傳輸單元400包括傳輸臂410、升降模組、直線模組和兩個支撐件412。升降模組包括第一驅動單元450和兩個第一導軌480，直線模組包括第二驅動單元440和傳送帶460。
直線模組還包括有兩條平行排列的第二導軌490和兩個第一移動件430，兩條第二導軌490分別設置在傳送帶460的兩側，兩個第一移動件430分別活動安裝在各自的第二導軌490上。連接件432兩端設置在兩個第一移動件430上，且中部設置在傳送帶460上以將傳送帶460的動力傳遞到兩個第一移動件430，從而使得第二驅動單元440驅動兩個第一移動件430分別在各自的第二導軌490上移動。第一驅動單元450設置在連接件432上，兩個第一導軌480分別設置在連接件432兩端，每個支撐件412通過第一滑動件481滑動設置在對應的第一導軌480上，第一驅動單元450驅動兩個支撐件412升降進而帶動傳輸臂410升降。
第二驅動單元440通過兩個第一移動件430驅動升降模組、支撐件412和傳輸臂410沿兩個第二導軌490移動。
在此實施例中，兩個支撐件412形成在一個框架上。
本實施例的其他設置與實施例一相同，在此不再贅述。
實施例三
如圖5所示，本實施例提供一種熱處理裝置，與實施例二相比，區別在於：
傳輸臂410包括一對長條狀的支撐部415。直線模組包括一條第二導軌490。每個支撐部415包括至少兩個支撐銷413，支撐銷413上設有阻擋部414。冷卻板210開設有兩條用於容納支撐銷413的狹縫（圖未示）。第一移動件430在第二導軌490上移動時，支撐銷413在冷卻板210的狹縫內移動。
此外，支撐件412的形態與實施例二不一樣，本實施例的支撐件412為條形板狀結構，支撐件412的兩端分別與對應的支撐部415連接。
本實施例的其他設置與實施例二相同，在此不再贅述。
實施例四
如圖6所示，本實施例提供一種熱處理裝置，與實施例三相比，區別在於：
傳輸臂410為C型結構，C型結構包括對稱的兩部分。直線模組和升降模組集中設置在其中一部分的下方。傳輸臂410另一部分的下方留有更多空間以放置裝置1000的其他部件，同時避免了傳輸單元400與其他部件干涉。傳輸單元沒有設置支撐件412，傳輸臂410直接設置在第一滑動件481上。
第二導軌490和傳送帶460平行設置，升降模組設置在第二導軌490遠離傳送帶460和第二驅動單元440的一側。升降模組包括兩條第一導軌480，第一驅動單元450驅動第一滑動件481沿第一導軌480升降。第二驅動單元440驅動升降模組和傳輸臂410在第一導軌490上直線運動。
傳輸臂410包括從其內側突出的至少兩個凸起411。冷卻板210沿著外圓周邊緣設有至少兩個凹槽220。傳輸臂410放置或取基板的過程中凸起411容納在凹槽220內。此外，凸起411上設有支撐銷413，支撐銷413支撐基板。本實施例中，傳輸臂410具有四個凸起411，冷卻板210對應設有四個凹槽220。
實施例五
如圖7-8所示，針對實施例一至四的熱處理裝置，本實施例提供了一示例性的熱處理裝置的傳輸方式，圖8中，（a）圖表示裝置未工作狀態。（b）圖表示傳輸臂410上升裝載並承托基板W的工作狀態。（c）圖表示傳輸單元400運輸基板W至加熱單元300的工作狀態。（d）圖表示加熱單元300接收基板W後傳輸單元400退回的工作狀態。（e）圖表示傳輸臂410回到初始位置後加熱單元300烘烤基板W的工作狀態。
結合參考圖1-2、7-8所示，具體步驟包括：
S1：第一驅動單元450驅動傳輸臂410上升至預設位置，基板W經開口110傳輸至裝置1000內，基板W放置在支撐銷413上，參考(b)圖；
S2：第三驅動單元（未示出）驅動蓋板320上升至預設高度，第二驅動單元440驅動第一移動件430直線運動，從而將基板W移動到加熱單元300處，參考(c)圖；
S3：頂針330上升並伸出至加熱板310的上方接收傳輸臂410上的基板W，第二驅動單元440驅動第一移動件430返回從而使傳輸臂410回到初始位置，頂針330下降至加熱板310的下方將基板W轉移至加熱板310上，參考(d)圖；
S4：第三驅動單元驅動蓋板320下降，蓋板320蓋設在加熱板310上，加熱板310開始烘烤基板W，參考(e)圖；
S5：烘烤完成後，第三驅動單元驅動蓋板320上升，頂針330上升從而將基板W頂至加熱板310的上方，第二驅動單元440驅動傳輸臂410移動至加熱單元300，並接收烘烤後的基板W；
S6：第二驅動單元440驅動傳輸臂410和基板W移動到冷卻單元200處；
S7：傳輸臂410下降到冷卻板210上表面的下方，冷卻板210上表面接收基板W，冷卻板210冷卻基板W；
S8：基板W冷卻之後，第一驅動單元450驅動傳輸臂410上升，先是支撐銷413承托基板W，後傳輸臂410繼續上升至預設高度，基板W被取走並傳送到裝置1000的外部。
下一片基板W重複上述S1-S8步驟。
上述方法僅示例性的描述了本發明熱處理裝置的基板傳輸方式，可以理解的是，根據不同的製程需求，基於本發明的熱處理裝置，基板可以有不同的傳輸方式。
以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和範圍。
100:主殼體 110:開口 120:導向槽 130:上板 200:冷卻單元 210:冷卻板 220:凹槽 300:加熱單元 310:加熱板 320:蓋板 330:頂針 400:傳輸單元 410:傳輸臂 411:凸起 412:支撐件 412a:支撐件 412b:支撐件 413:支撐銷 414:阻擋部 415:支撐部 420:輔助導軌 430:第一移動件 431:第二移動件 432:連接件 440:第二驅動單元 450:第一驅動單元 460:傳送帶 470:底座 480:第一導軌 481:第一滑動件 490:第二導軌 500:控制單元 1000:裝置 W:基板 S1～S8:步驟
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。 圖1為本發明實施例一提供的熱處理裝置的透視圖； 圖2為本發明實施例一提供的熱處理裝置的俯視圖； 圖3為本發明實施例一提供的傳輸單元的結構示意圖； 圖4為本發明實施例二提供的傳輸單元的結構示意圖； 圖5為本發明實施例三提供的傳輸單元的結構示意圖； 圖6為本發明實施例四提供的傳輸單元的結構示意圖； 圖7為本發明實施例五提供的一示例性的基板傳輸方法的流程示意圖； 圖8為本發明實施例五提供的基板傳輸方法的結構示意圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
100:主殼體
120:導向槽
130:上板
200:冷卻單元
210:冷卻板
220:凹槽
300:加熱單元
320:蓋板
400:傳輸單元
410:傳輸臂
413:支撐銷
500:控制單元
1000:裝置

Claims (14)

  1. 一種熱處理裝置，包括冷卻單元（200）、加熱單元（300）和傳輸單元（400）； 所述冷卻單元（200）包括用於冷卻基板的冷卻板（210），所述加熱單元（300）包括用於加熱基板的加熱板（310）； 所述傳輸單元（400）包括傳輸臂（410）、升降模組和直線模組，所述傳輸臂（410）活動設置在所述升降模組上，所述升降模組設置在所述直線模組上； 所述傳輸臂（410）用於承托基板，所述升降模組用於驅動所述傳輸臂（410）上升和下降，所述直線模組用於驅動所述傳輸臂（410）在所述冷卻板（210）和所述加熱板（300）之間傳輸基板。
  2. 如請求項1所述之熱處理裝置，其中所述直線模組包括第二驅動單元（440）和第二導軌（490），所述第二驅動單元（440）用於驅動所述升降模組和所述傳輸臂（410）在所述第二導軌（490）上滑動。
  3. 如請求項2所述之熱處理裝置，其中所述直線模組還包括第一移動件（430），所述升降模組設置在所述第一移動件（430）上，所述第一移動件（430）活動安裝在所述第二導軌（490）上，所述第二驅動單元（440）驅動所述第一移動件（430）在所述第二導軌（490）上滑動。
  4. 如請求項3所述之熱處理裝置，其中所述傳輸單元（400）包括一支撐件（412a），所述支撐件（412a）的一側設置在傳輸臂(410)上； 所述升降模組包括第一驅動單元（450），所述第一驅動單元（450）包括第二滑動件和驅動件，所述支撐件（412a）的另一側設置在所述第二滑動件上，所述驅動件驅動所述第二滑動件上下滑動從而帶動所述傳輸臂（410）上升和下降。
  5. 如請求項4所述之熱處理裝置，其中所述直線模組還包括第二移動件（431）和輔助導軌（420），所述升降模組還包括第一滑動件（481）和第一導軌（480），第一滑動件（481）滑動設置在第一導軌（480）上，所述第一導軌（480）設置在所述第二移動件（431）上，所述傳輸單元（400）還包括另一支撐件（412b），所述另一支撐件（412b）的兩側分別設置在所述傳輸臂(410)和第一滑動件（481）上； 所述輔助導軌（420）與所述第二導軌（490）間隔設置，所述第二移動件（431）活動設置在所述輔助導軌（420）上，所述第二驅動單元（440）驅動所述第二移動件（431）在所述輔助導軌（420）上、所述第一移動件（430）在所述第二導軌（490）上同時滑動。
  6. 如請求項1所述之熱處理裝置，其中所述傳輸臂（410）上設有至少兩個凸起（411）； 所述冷卻板（210）沿著外圓周邊緣設有至少兩個凹槽（220），所述傳輸臂（410）放置或承托基板的過程中所述凸起（411）容納在所述凹槽（220）內，所述凸起（411）上設有支撐銷（413），所述支撐銷（413）用於支撐基板。
  7. 如請求項6所述之熱處理裝置，其中所述支撐銷（413）上設有阻擋部（414），所述阻擋部（414）與基板的外邊緣接觸用於防止基板從所述支撐銷（413）上偏離出去。
  8. 如請求項3所述之熱處理裝置，其中所述直線模組包括有連接件（432）、兩條平行排列的所述第二導軌（490）、兩個所述第一移動件（430），所述傳輸單元（400）包括兩個支撐件（412），兩個支撐件（412）的一側設置在傳輸臂(410)上，所述升降模組包括第一驅動單元（450）、兩個第一滑動件（481）和兩個第一導軌（480）； 所述連接件（432）的兩端分別設置在兩個所述第一移動件（430），兩個所述第一移動件（430）分別活動安裝在各自的所述第二導軌（490）上，所述第二驅動單元（440）驅動所述兩個第一移動件（430）直線運動； 所述第一驅動單元（450）設置在所述連接件（432）上，兩個所述第一導軌（480）分別設置在所述連接件（432）的兩端，所述支撐件（412）通過所述第一滑動件（481）滑動安裝在對應的所述第一導軌（480）上。
  9. 如請求項1所述之熱處理裝置，其中所述傳輸臂（410）包括一對長條狀的支撐部（415），所述支撐部（415）設置在所述冷卻板（210）下方，每個所述支撐部（415）包括至少兩個支撐銷（413），所述支撐銷（413）用於支撐基板，所述冷卻板（210）包括兩條用於容納所述支撐銷（413）的狹縫。
  10. 如請求項6所述之熱處理裝置，其中所述傳輸臂（410）包括一對弧形支撐部（415），每個所述支撐部（415）包括從所述支撐部（415）內側突出的至少兩個所述凸起（411）。
  11. 如請求項1所述之熱處理裝置，進一步包括上板（130），所述上板（130）設置在所述冷卻板（210）下方且覆蓋所述升降模組和所述直線模組。
  12. 如請求項1所述之熱處理裝置，進一步包括殼體，所述冷卻單元（200）、加熱單元（300）和傳輸單元（400）設置在所述殼體內，所述殼體具有至少一個導向槽（120），所述傳輸單元（400）沿著所述導向槽（120）移送基板。
  13. 如請求項3所述之熱處理裝置，其中所述傳輸臂（410）為C型結構，所述C型結構包括對稱的兩部分，所述直線模組和所述升降模組集中設置在其中一部分的下方，所述升降模組設置在所述第二導軌（490）遠離所述第二驅動單元（440）的一側。
  14. 如請求項13所述之熱處理裝置，其中所述升降模組包括第一驅動單元（450）、兩個第一滑動件（481）和兩條第一導軌（480），傳輸臂（410）設置在第一滑動件（481）上，所述第一驅動單元（450）驅動所述第一滑動件（481）沿所述第一導軌（480）升降。
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