涂胶显影设备及晶片透递传输工艺方法

摘要

本发明涉及用以在半导体晶片上获得均布光刻胶及光刻胶图形的涂胶显影设备的结构及晶片传输工艺方法，涂胶显影设备的结构是由平行的晶片盒站、盒站机器人、工艺墙、工艺机器人、工艺站组成的；半导体晶片的传输是通过透递传输方式穿过由多个工艺单元装置组成的工艺墙，晶片可以多口进入工艺墙，晶片也可以从工艺墙多口输出。本发明的设备结构满足了大规模、高产能涂胶显影工艺的生产要求，应用本发明的结构设备，占地面积小，有效地减少了环境对晶片在传输过程中的污染；透递传输工艺方式的实施对于多轨道叠加生产注入了强心剂，有效地减少了设备的投资成本，生产效率得以提高。

权利要求

1.一种涂胶显影设备，具有晶片盒站、工艺墙、工艺站，其特征是：晶片盒站、工艺墙、工艺站是平行并列排布的，盒站机器人置于晶片盒站和工艺墙之间，在晶片盒站和工艺墙的之间移动，工艺机器人置于工艺墙和工艺站之间，在工艺墙和工艺站的之间移动；

所述工艺墙是由两个或两个以上的烘炉单元和晶片边部处理单元组成的；工艺墙内烘炉单元的子工艺单元具有通透结构，称为通透工艺单元，该单元有两个相对的进出口。

2.一种采用权利要求1所述设备的晶片透递传输工艺方法，其特征是：晶片通过盒站机器人从晶片盒站中取出后，传递到工艺墙内的通透工艺单元中，再由工艺机器人将晶片分别取出，送往其它工艺单元进行工艺处理，盒站机器人辅助工艺机器人完成晶片在工艺墙内的通透工艺单元间的传递，经过整个涂胶显影工艺处理后的晶片由工艺机器人送回到工艺墙内的通透工艺单元中，再由盒站机器人分别取出，送回晶片盒站。

3.按权利要求2所述的晶片透递传输工艺方法，其特征是：盒站机器人在晶片盒站和工艺墙的之间传递晶片，工艺机器人在工艺墙和工艺站的之间传递晶片，工艺墙内的通透工艺单元实现晶片的双向传递流动。

说明书

技术领域

本发明涉及用以在半导体晶片上获得均布光刻胶及光刻胶图形的涂胶显影工艺处理设备的结构及晶片传递工艺方法，具体为晶片盒站、工艺墙、工艺站是平行并列排布的，工艺墙内有通透结构的工艺单元；在工艺处理过程中，半导体晶片的传递是通过透过工艺墙的透递方式进行双向晶片的传输。

背景技术

目前，涂胶显影TRACK设备主要由涂胶单元(或称COT)和/或显影单元(或称DEV)、烘炉单元(或称OVEN)、边部曝光装置(或称WEE)、工艺机器人(或称PS-R)、临时载体、对中单元(或称CA)、盒站机器人(或称CS-R)、晶片盒站等部分组成的，晶片通过盒站机器人从晶片盒传送到对中单元或中间载体，再由工艺机器人从对中单元或中间载体中取出后送到各工艺单元；经工艺处理后的晶片由工艺机器人传送到对中单元或中间载体，再由盒站机器人从对中单元或中间载体中取出后送回到晶片盒。
随着产能加大的要求，TRACK设备的离心单元(或称SPIN)要增加，烘炉单元的冷盘(或称CP)、热盘(或称HP及HHP)、增粘单元(或称AD)也须相应增加，晶片进出的对中单元，及工艺机器人工作量加大。
现在，要满足加大产能和质量提高的要求，方法一是增加TRACK设备；方法二是设备结构调整，在工艺段使用增加工艺机器人数量，或应用新型高效工艺机器人。

发明内容

本发明提供一种涂胶显影设备的结构及晶片透递传输工艺，为了克服现有技术的不足，对设备结构进行了调整，将工艺墙设计为通透式机构；同时，我们更改晶片的传送路线，采用晶片透过工艺墙多口进入工艺段，晶片在工艺段透过工艺墙多口输出的工艺路线，满足加大产能和质量提高的需要。
本发明的功能是这样实现的：
一种涂胶显影设备的结构，具有晶片盒站、工艺墙、工艺站，晶片盒站、工艺墙、工艺站是平行并列排布的，盒站机器人置于晶片盒站和工艺墙之间，在晶片盒站和工艺墙的之间移动，工艺机器人置于工艺墙和工艺站之间，在工艺墙和工艺站的之间移动。
所述工艺墙是由两个或两个以上的烘炉单元和/或晶片边部处理单元组成的；工艺墙内烘炉单元的子工艺单元具有通透结构，称为通透工艺单元，该单元有两个相对的进出口，盒站机器人和工艺机器人都可以实施对于通透工艺单元的晶片取送。
每个烘炉单元内分别由子工艺单元：冷盘装置、热盘装置、超热盘装置、对中装置、增粘装置叠加组成。
所述工艺站是由两个或两个以上的涂胶和/或显影工艺单元组成的。
一种在涂胶显影设备中晶片透递传输工艺方法，晶片通过盒站机器人从晶片盒站中取出后，传递到工艺墙内的通透工艺单元中，再由工艺机器人将晶片分别取出，送往其它工艺单元进行工艺处理，盒站机器人有时可以辅助工艺机器人完成晶片在工艺墙内的某些通透工艺单元间的传递，经过整个涂胶显影工艺处理后的晶片回到工艺墙内的通透工艺单元中，再由盒站机器人分别取出，送回晶片盒站。
盒站机器人在晶片盒站和工艺墙的之间传递晶片，工艺机器人在工艺墙和工艺站的之间传递晶片，工艺墙内的通透工艺单元可以实现晶片的双向传递流动。
本发明的优点及有益效果是：
1、本发明的透递传输工艺方式突破了涂胶显影设备传统的晶片传输方式，减少了晶片传输路径中的“喉节”，也减少了工艺段机器人的工作工位，使得整个设备的各工艺单元活跃起来。
2、本发明透递传输工艺方式带来了设备结构的飞跃，穿过由多个工艺单元装置组成的工艺墙，晶片可以多口进入工艺墙，晶片也可以从工艺墙多口输出。本发明的设备结构满足了大规模、高产能涂胶显影工艺的生产要求。
3、应用本发明的结构设备，占地面积小，有效地减少了环境对晶片在传输过程中的污染；透递传输工艺方式的实施对于多轨道叠加生产注入了强心剂，有效地减少了设备的投资成本，生产效率得以提高。

附图说明

图1是本发明的设备结构示意图。
图2是图1的侧视结构示意图。
其中，1-离心单元工艺站(SPIN)、2-离心单元进风装置(FFU及THC)、3-工艺机器人(PS-R)、4-工艺墙、5-边部曝光装置(WEE)、6-晶片盒站(CS)、7-盒站机器人(CS-R)、8-盒站段框架机构、9-工艺段框架机构、a-涂胶单元(COT)、b-显影单元(DEV)、c-冷盘装置(CP)、d-热盘装置(HP)、e-超热盘装置(HHP)、f-对中装置(CA)、g-增粘装置(AD)、h-晶片盒等。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细描述。
如图1-2所示，本设备由以下几部分组成：离心单元工艺站1、离心单元进风装置2、工艺机器人(PS-R)3、工艺墙4、边部曝光装置(WEE)5、晶片盒站6、盒站机器人(CS-R)7、盒站段框架机构8、工艺段框架机构9等。上面提及到的离心单元工艺站1是由涂胶单元(COT)a和显影单元(DEV)b两种工艺单元组成的，根据具体情况进行配置；工艺墙4由不同配置的烘炉单元组成的，每个烘炉单元内分别由冷盘装置(CP)c、热盘装置(HP)d、超热盘装置(HHP)e、对中装置(CA)f、增粘装置(AD)g等叠加组成，也是根据具体情况进行不同配置；晶片盒站6是由载片台和晶片盒h组成的，数量配置是根据具体情况而定的。共知的设备操作台，各种控制系统装置，框架机构防护板，化学品供应站等未列在图中。晶片通过CS-R从晶片盒中取出，传送到AD或HP，再由CS-R和/或PS-R从AD或HP中取出后送到各工艺单元，如CP、CA、SPIN、HP、HHP、WEE等，经过涂胶显影工艺处理后的晶片由PS-R或CS-R传送到HP或CA，再由CS-R从HP或CA中取出后送回到晶片盒。所述SPIN为4-10个，分别是COT和DEV，为重叠放置；所述CA、HP、AD、WEE的数量根据实际情况来配置；所述WEE、COT、DEV只有一个进出口；所述AD、CP、CA、HP、HHP有相对的两个进出口。
本实施例是以6-SPIN(2C4D)模式为例进行描述，配置为：涂胶单元2个、显影单元4个、烘炉单元6个(每个单元内有4个工艺单元位置，其中3个AD、5个CP、4个HP、8个HHP、2个CA)、边部曝光装置(边部处理单元)2个、工艺机器人和盒站机器人各1个、晶片盒站6个。
如图1和图2所示，当进行涂胶工艺加工时，盒站机器人(CS-R)7将从晶片盒站6中取出晶片，送到工艺墙4的对中装置(CA)f中，工艺机器人(PS-R)3从对中装置(CA)f的另一侧进/出口将对中后的晶片取出，送到工艺墙4的增粘装置(AD)g中，增粘处理后的晶片被工艺机器人(PS-R)3取出，送到工艺墙4的冷盘装置(CP)c中，冷却处理后的晶片被工艺机器人(PS-R)3取出，送到涂胶离心单元(COT)a中进行处理，涂胶处理后的晶片被工艺机器人(PS-R)3取出，送到工艺墙4的超热盘装置(HHP)e中，坚膜处理后的晶片被工艺机器人(PS-R)3取出，送到边部曝光装置(WEE)5中，曝光处理后的晶片被工艺机器人(PS-R)3取出，送到工艺墙4的超热盘装置(HHP)e中，后烘处理后的晶片被盒站机器人(CS-R)7从超热盘装置(HHP)e的另一侧进/出口取出，送回到晶片盒站6中，完成单片涂胶工艺加工。
当进行显影工艺加工时，盒站机器人(CS-R)7将从晶片盒站6中取出晶片，送到工艺墙4的热盘装置(HP)d中，工艺机器人(PS-R)3从热盘装置(HP)d的另一侧进/出口将软烘后的晶片取出，送到工艺墙4的冷盘装置(CP)c中，冷却处理后的晶片被工艺机器人(PS-R)3取出，送到工艺墙4的对中装置(CA)f中，工艺机器人(PS-R)3从对中装置(CA)f的另一侧进/出口将对中后的晶片取出，送到显影离心单元(DEV)b中进行处理，显影处理后的晶片被工艺机器人(PS-R)3取出，送到工艺墙4的超热盘装置(HHP)e中，后烘处理后的晶片被盒站机器人(CS-R)7从超热盘装置(HHP)e的另一侧进/出口取出，送回到晶片盒站6中，完成单片显影工艺加工。
本发明热盘、超热盘装置是用于涂胶前的软烘、显影前的预烘及显影后的坚膜烘焙等，加热温度选定在85-140℃之间的一个值，超热盘温度是相对于热盘温度略高一些，也选定在85-140℃之间的一个值。
本发明冷盘装置的作用有两个，一是确保晶片进入涂胶、显影、边部处理等工艺单元前的温度在20-25℃之间的一个值，如23℃；另一个是确保从高温工艺单元出来的晶片，在进入到下一个工艺单元前的温度在20-25℃之间的一个值，如23℃。
本发明对中装置是确保晶片进入离心单元工艺站前，晶片处于相对的中心位置，在晶片放在离心单元中时，晶片的垂直中心线与离心机中心轴线重合。
本发明增粘装置是确保晶片进入离心单元工艺站前，晶片上表面有一层薄而均匀的化学溶剂，该化学溶剂有增加胶膜与晶片沾粘作用，及与胶液有化学反应等作用。
本发明离心单元进风装置的作用有三个，一是确保离心工艺单元内的温度恒定在20-25℃之间的一个值，如23℃；另一个是确保离心工艺单元内的湿度恒定在35-65％RH之间的一个值，如45％RH；三是确保离心工艺单元内的压力大于其它单元。
本发明边部曝光装置用光学曝光原理对晶片的环状或直线状边缘进行0-5mm的胶膜深曝光，以便在显影工艺单元中去除掉多余而略微突起的胶膜。
以上的工艺路线作为例子来说明本发明的设备机构与传输工艺，实际工艺路线可能有所不同。
由于各半导体生产厂的涂胶显影设备选型及工艺不同，那么加工工艺路线就不同，产能也就有所不同，这与设备的结构、工艺路线、物流配送管理等因素有关。因此，为满足高产能的需求，考虑半导体厂净化区域的限制，减少晶片在非工艺处理时的污染，集多轨设备于一体的大型设备就有所需要。本发明所提及的设备结构与加工工艺路线是解决该问题的方案之一，本发明不仅适于涂胶与显影混合加工的工艺设备，还适于单一涂胶工艺的多轨道设备与单一显影工艺的多轨道设备。