CN115291477A - 一种半导体制造晶圆光刻设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种半导体制造晶圆光刻设备，涉及晶圆光刻技术领域，目的在于提供一种吸收灰尘，提高加工效果和加工效率的半导体制造晶圆光刻设备，其技术要点包括光刻台、曝光机箱、活动组块、传动机构和吸尘机构，传动机构用于带动活动组块沿X轴和Y轴移动吸尘机构，吸尘机构包括吸尘罩、动力电机和吸尘叶片，吸尘罩在曝光机箱的顶面安装，且吸尘罩的罩底延伸至曝光机箱的内腔，吸尘罩的外侧安装有出风管，动力电机在吸尘罩的顶部安装，且吸尘罩的输出轴驱动安装连接轴，吸尘叶片在连接轴上安装，技术效果是吸收空气中的灰尘，防止其掉落至晶圆块的表面，从而提高晶圆加工效果，避免晶圆因表面不干净造成返工，提高晶圆整体加工效率。

Description

一种半导体制造晶圆光刻设备
技术领域
本发明涉及晶圆光刻技术领域，具体为一种半导体制造晶圆光刻设备。
背景技术
在半导体的加工过程中，采用类似照片冲印的技术，把掩膜版上的精细图形通过光线的曝光印制到硅片上。
在现有技术中，一般将晶圆片粘贴固定在陶瓷盘上，再将带有陶瓷盘的晶圆块安装在光刻台上，晶圆块在传动机构的带动下沿X轴和Y轴移动，从而保证紫外线能够顺利去除晶圆表面的保护膜，但是在晶圆片加工过程中，空气的灰尘可能降落到晶圆片表面，造成显影不干净，导致返工重新光刻。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供一种吸收灰尘，提高加工效果和加工效率的半导体制造晶圆光刻设备。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种半导体制造晶圆光刻设备，包括光刻台、曝光机箱、活动组块和传动机构，活动组块在曝光机箱的下方设置，传动机构用于带动活动组块沿X轴和Y轴移动，活动组块上设有晶圆块，设备还包括：
活动腔，活动腔在光刻台的内部开设，活动组块和传动机构在活动腔的内部设置，且活动组块的顶面与光刻台的顶面位于同一水平线；
上料口，上料口在光刻台的顶面开设，上料口连通活动腔；
夹持机构，夹持机构在活动组块上固定安装，夹持机构包括传动部件和两个夹持件，传动部件带动两个夹持件相对移动，两个夹持件用于夹持固定晶圆块。
上料机构，上料机构用于将曝光机箱外部的晶圆块推动至活动组块的顶面；
吸尘机构，吸尘机构包括吸尘罩、动力电机和吸尘叶片，吸尘罩在曝光机箱的顶面安装，且吸尘罩的罩底延伸至曝光机箱的内腔，吸尘罩的外侧安装有出风管，动力电机在吸尘罩的顶部安装，且吸尘罩的输出轴驱动安装连接轴，吸尘叶片在连接轴上安装。
优选地，活动组块包括X轴块和Y轴块，传动机构包括X轴组件和Y轴组件；
X轴组件推动X轴块在活动腔的腔底沿X轴滑动，Y轴组件推动Y轴块在X轴块的顶面沿Y轴滑动。
优选地，传动部件在Y轴块的内部安装，Y轴块的顶面开设有传动孔；
传动部件包括双向螺杆、传动电机和两个连接套，传动电机在Y轴块的侧壁上安装，且传动电机的输出轴驱动连接双向螺杆，连接套在双向螺杆的外部与其螺纹套接，连接套穿过传动孔向上延伸并安装夹持件。
优选地，上料机构包括推料气缸，推料气缸的活动端安装有推料板，推料板推动晶圆块移动至Y轴块的顶部。
优选地，上料机构还包括转动盘和升降气缸；
转动盘通过动力件驱动旋转，转动盘上至少开设有两个限位孔，限位孔用于放置晶圆块，转动盘带动晶圆块沿着光刻台的顶面滑动；
升降机构在曝光机箱的顶壁安装，升降气缸的伸缩端安装有升降板，推料气缸在升降板上安装。
优选地，晶圆块包括晶圆片和陶瓷盘，晶圆片通过粘胶与陶瓷盘连接；
曝光箱体的内部设有用于分离晶圆片与陶瓷盘的拆分机构；
拆分机构包括加热部件、提取部件以及擦拭部件，加热部件用于加热陶瓷盘使粘胶熔化，提取部件用于剥离晶圆片，擦拭部件用于擦除陶瓷盘表面的粘胶；
优选地，光刻台上设有下料区、加热区、分离区以及上料区，限位孔的数量设有四个，四个限位孔分别与上料区、下料区、加热区和分离区对应；
其中，分离区和上料区位于曝光箱体的外部，下料区和加热区位于曝光箱体的内部。
优选地，加热部件在光刻台的顶面设置，加热部件为电热层，电热层通电加热陶瓷盘；
提取部件包括机械壁和吸取部，吸取部吸取晶圆片，机械壁带动晶圆片离开陶瓷盘；
擦拭部件包括擦拭部，擦拭部为擦拭轮，擦拭轮转动安装在转动盘的上方，且擦拭轮的底部与转动盘的底部抵触。
优选地，驱动件包括动力轴和驱动齿；
动力轴的底端与光刻台转动连接，转动盘与动力轴固定连接，动力轴的顶面安装有从动齿，从动齿与驱动齿相互啮合；
驱动齿为扇形齿，扇形齿在连接轴上安装，驱动齿用于带动从动齿转动。
优选地，X轴组件包括第一气缸、滑动杆和滑轨；
第一气缸在活动腔的侧壁上安装，第一气缸的伸缩端与X轴块的侧壁固定连接，滑动杆的两端与活动腔的两个侧壁固定连接，滑轨在活动腔的腔底设置，第一气缸推动X轴块沿着滑动杆和滑轨移动；
Y轴组件包括第二气缸和导轨，第二气缸在活动腔的腔壁上固定安装，第二气缸的伸缩端与Y轴块的侧壁固定连接，导轨在X轴块的顶部设置，第二气缸带动Y轴块沿着导轨滑动。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种半导体制造晶圆光刻设备，具备以下有益效果：
1、在曝光机箱内设置吸尘机构，吸收空气中的灰尘，防止其掉落至晶圆块的表面，从而提高晶圆加工效果，避免晶圆因表面不干净造成返工，提高晶圆整体加工效率，同时，在光刻台的内部设置活动腔，将活动组块和传动机构安装在活动腔内，使得上料机构能够推动外部的晶圆块至活动组块的顶面，实现晶圆块的快速上料，进一步提高工作效率。
2、设置转动盘，在转动台限位孔，在限位孔的内部放置晶圆块，转动盘旋转带动晶圆块转动，晶圆块在转动过程中，经过不同区域，将晶圆片和陶瓷盘分离，并对陶瓷盘进行擦拭，从而实现陶瓷盘的重复利用。
附图说明
图1为本发明一个实施例的侧面剖视示意图；
图2为本发明一个实施例的正面剖视示意图；
图3为本发明一个实施例的俯视半剖示意图。
图中：1、光刻台；2、曝光机箱；3、活动组块；4、晶圆块；5、活动腔；6、上料口；7、传动部件；8、夹持件；9、吸尘罩；10、动力电机；11、吸尘叶片；12、出风管；13、连接轴；14、X轴块；15、Y轴块；16、传动孔；17、双向螺杆；18、传动电机；19、连接套；20、推料气缸；21、推料板；22、转动盘；23、升降气缸；24、导轨；25、限位孔；26、升降板；27、晶圆片；28、陶瓷盘；29、加热部件；30、提取部件；31、擦拭部件；32、下料区；33、加热区；34、分离区；35、上料区；36、电热层；37、机械壁；38、吸取部；39、擦拭轮；40、动力轴；41、驱动齿；42、从动齿；43、第一气缸；44、滑动杆；45、滑轨；46、第二气缸。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参考图1，一种半导体制造晶圆光刻设备，包括光刻台1、曝光机箱2、活动组块3和传动机构，活动组块3在曝光机箱2的下方设置，传动机构用于带动活动组块3沿X轴和Y轴移动，活动组块3上设有晶圆块4，设备还包括：
活动腔5，活动腔5在光刻台1的内部开设，活动组块3和传动机构在活动腔5的内部设置，且活动组块3的顶面与光刻台1的顶面位于同一水平线；
上料口6，上料口6在光刻台1的顶面开设，上料口6连通活动腔5；
夹持机构，夹持机构在活动组块3上固定安装，夹持机构包括传动部件7和两个夹持件8，传动部件7带动两个夹持件8相对移动，两个夹持件8用于夹持固定晶圆块4。
上料机构，上料机构用于将曝光机箱2外部的晶圆块4推动至活动组块3的顶面；
吸尘机构，吸尘机构包括吸尘罩9、动力电机10和吸尘叶片11，吸尘罩9在曝光机箱2的顶面安装，且吸尘罩9的罩底延伸至曝光机箱2的内腔，吸尘罩9的外侧安装有出风管12，动力电机10在吸尘罩9的顶部安装，且吸尘罩9的输出轴驱动安装连接轴13，吸尘叶片11在连接轴13上安装。
本发明中，在曝光机箱2内设置吸尘机构，吸收空气中的灰尘，防止其掉落至晶圆块4的表面，从而提高晶圆加工效果，避免晶圆因表面不干净造成返工，提高晶圆整体加工效率，同时，在光刻台1的内部设置活动腔5，将活动组块3和传动机构安装在活动腔5内，使得上料机构能够推动外部的晶圆块4至活动组块3的顶面，实现晶圆块4的快速上料，进一步提高工作效率。
具体的，活动组块3包括X轴块14和Y轴块15，传动机构包括X轴组件和Y轴组件；
X轴组件推动X轴块14在活动腔5的腔底沿X轴滑动，Y轴组件推动Y轴块15在X轴块14的顶面沿Y轴滑动。
具体的，X轴组件包括第一气缸43、滑动杆44和滑轨45；
第一气缸43在活动腔5的侧壁上安装，第一气缸43的伸缩端与X轴块14的侧壁固定连接，滑动杆44的两端与活动腔5的两个侧壁固定连接，滑轨45在活动腔5的腔底设置，第一气缸43推动X轴块14沿着滑动杆44和滑轨45移动；
Y轴组件包括第二气缸46和导轨24，第二气缸46在活动腔5的腔壁上固定安装，第二气缸46的伸缩端与Y轴块15的侧壁固定连接，导轨24在X轴块14的顶部设置，第二气缸46带动Y轴块15沿着导轨24滑动。
设备工作时，紫外线光源不动，X轴组件和Y轴组件分别带动X轴块14和Y轴块15移动，从而保证晶圆块4能够在X轴方向和Y轴方向移动，确保顺利曝光。
具体的，传动部件7在Y轴块15的内部安装，Y轴块15的顶面开设有传动孔16；
传动部件7包括双向螺杆17、传动电机18和两个连接套19，传动电机18在Y轴块15的侧壁上安装，且传动电机18的输出轴驱动连接双向螺杆17，连接套19在双向螺杆17的外部与其螺纹套接，连接套19穿过传动孔16向上延伸并安装夹持件8。
此为夹持机构的一个具体实施例，利用传动电机18作为动力源，驱动双向螺杆17转动，使得连接套19拥有转动趋势，并被传动孔16限位，最终使得连接套19沿着双向螺杆17的轴向移动；
需要说明的是，在此实施例中，传动电机18为正反转电机，能够确保夹持件8相向移动。
具体的，上料机构包括推料气缸20，推料气缸20的活动端安装有推料板21，推料板21推动晶圆块4移动至Y轴块15的顶部。
本发明中，给出了上料机构的具体结构，直接利用推料气缸20，推动外部的晶圆块4至Y轴块15的顶部，简单方便。
实施例2
晶片在加工时，为了防止夹持机构直接对其施加压力而导致晶片受损，需要先将其粘贴在陶瓷盘28上，再对陶瓷盘28施加压力，才能保证晶片在工作时的稳定性；
而在上述实施例中，虽然实现了晶圆块4的快速上料，但是，陶瓷盘28无法与晶圆片27分离，从而导致无法在加工过程中重复使用，因此，本发明提供了另一种实施例：
具体的，参考图1-图3，上料机构还包括转动盘22和升降气缸23；
转动盘22通过动力件驱动旋转，转动盘22上至少开设有两个限位孔25，限位孔25用于放置晶圆块4，转动盘22带动晶圆块4沿着光刻台1的顶面滑动；
升降机构在曝光机箱2的顶壁安装，升降气缸23的伸缩端安装有升降板26，推料气缸20在升降板26上安装。
转动盘22的设置，可以带动限位孔25中的晶圆块4移动，并回复初始位置，在晶圆片27加工完成后，可配合用于分离晶圆片27和陶瓷盘28的拆分机构，二者分离后，实现陶瓷盘28的重复利用；
具体的，拆分机构包括加热部件29、提取部件30以及擦拭部件31，加热部件29用于加热陶瓷盘28使粘胶熔化，提取部件30用于剥离晶圆片27，擦拭部件31用于擦除陶瓷盘28表面的粘胶；
具体的，光刻台1上设有下料区32、加热区33、分离区34以及上料区35，限位孔25的数量设有四个，四个限位孔25分别与上料区35、下料区32、加热区33和分离区34对应；
其中，分离区34和上料区35位于曝光箱体的外部，下料区32和加热区33位于曝光箱体的内部；
其中，分离区34和上料区35位于曝光箱体的外部，下料区32和加热区33位于曝光箱体的内部。
晶圆片27光刻完成后，推料气缸20带动加工完成的晶圆块4回到下料区32，转动盘22旋转，带动其进入加热区33，加热区33设有加热部件29，加热部件29在光刻台1的顶面设置，加热部件29为电热层36，电热层36通电加热陶瓷盘28，使得胶体熔化，胶体熔化后，位于下料区32的晶圆片27完成加工，推料气缸20带动其回到下料区32，转动盘22继续转动，加热熔化的陶瓷盘28离开曝光机箱2，提取部件30将晶圆片27剥离，一般地，提取部件30包括机械壁37和吸取部38，吸取部38吸取晶圆片27，机械壁37带动晶圆片27离开陶瓷盘28，之后，转动盘22继续带动陶瓷盘28移动，陶瓷盘28移动过程中，擦拭部件31对其表面残留胶体进行擦拭，擦拭完成的陶瓷盘28进入上料区35，将底部带有胶体的放置在陶瓷盘28上，则实现陶瓷盘28的重复利用。
需要说明的是，若陶瓷盘28的顶面位于转动盘22的顶面下方，则擦拭部件31需要包括擦除胶体的擦拭部和带动擦拭部上升下降的升降部，此结构较为复杂，因此，本发明给中，限定了陶瓷盘28与转动盘22的顶面位于同一水平线，擦拭部件31包括擦拭部，擦拭部为擦拭轮39，擦拭轮39转动安装在转动盘22的上方，同时擦拭轮39的底部与转动盘22的底部抵触。
实施例3
在上述实施例中，转动盘22的旋转需要单独设置动力源，由于晶圆块4需要经过四个区域停留，导致动力源需要不断开启和关闭，损耗设备，因此进一步地，本发明提供了另一种实施例：
具体的，参考图1-图3，驱动件包括动力轴40和驱动齿41；
动力轴40的底端与光刻台1转动连接，转动盘22与动力轴40固定连接，动力轴40的顶面安装有从动齿42，从动齿42与驱动齿41相互啮合；
驱动齿41为扇形齿，扇形齿在连接轴13上安装，驱动齿41用于带动从动齿42转动。
本实施例中，利用吸尘机构的动力电机10作为动力源，通过扇形齿带动从动齿42间断转动，从而使得晶圆块4在不同区域停留加工，降低加工成本。
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种半导体制造晶圆光刻设备，包括光刻台(1)、曝光机箱(2)、活动组块(3)和传动机构，活动组块(3)在曝光机箱(2)的下方设置，传动机构用于带动活动组块(3)沿X轴和Y轴移动，活动组块(3)上设有晶圆块(4)，其特征在于，设备还包括：
活动腔(5)，活动腔(5)在光刻台(1)的内部开设，活动组块(3)和传动机构在活动腔(5)的内部设置，且活动组块(3)的顶面与光刻台(1)的顶面位于同一水平线；
上料口(6)，上料口(6)在光刻台(1)的顶面开设，上料口(6)连通活动腔(5)；
夹持机构，夹持机构在活动组块(3)上固定安装，夹持机构包括传动部件(7)和两个夹持件(8)，传动部件(7)带动两个夹持件(8)相对移动，两个夹持件(8)用于夹持固定晶圆块(4)；
上料机构，上料机构用于将曝光机箱(2)外部的晶圆块(4)推动至活动组块(3)的顶面；
吸尘机构，吸尘机构包括吸尘罩(9)、动力电机(10)和吸尘叶片(11)，吸尘罩(9)在曝光机箱(2)的顶面安装，且吸尘罩(9)的罩底延伸至曝光机箱(2)的内腔，吸尘罩(9)的外侧安装有出风管(12)，动力电机(10)在吸尘罩(9)的顶部安装，且吸尘罩(9)的输出轴驱动安装连接轴(13)，吸尘叶片(11)在连接轴(13)上安装。
2.根据权利要求1所述的一种半导体制造晶圆光刻设备，其特征在于：活动组块(3)包括X轴块(14)和Y轴块(15)，传动机构包括X轴组件和Y轴组件；
X轴组件推动X轴块(14)在活动腔(5)的腔底沿X轴滑动，Y轴组件推动Y轴块(15)在X轴块(14)的顶面沿Y轴滑动。
3.根据权利要求2所述的一种半导体制造晶圆光刻设备，其特征在于：传动部件(7)在Y轴块(15)的内部安装，Y轴块(15)的顶面开设有传动孔(16)；
传动部件(7)包括双向螺杆(17)、传动电机(18)和两个连接套(19)，传动电机(18)在Y轴块(15)的侧壁上安装，且传动电机(18)的输出轴驱动连接双向螺杆(17)，连接套(19)在双向螺杆(17)的外部与其螺纹套接，连接套(19)穿过传动孔(16)向上延伸并安装夹持件(8)。
4.根据权利要求3所述的一种半导体制造晶圆光刻设备，其特征在于：上料机构包括推料气缸(20)，推料气缸(20)的活动端安装有推料板(21)，推料板(21)推动晶圆块(4)移动至Y轴块(15)的顶部。
5.根据权利要求3所述的一种半导体制造晶圆光刻设备，其特征在于：上料机构还包括转动盘(22)和升降气缸(23)；
转动盘(22)通过动力件驱动旋转，转动盘(22)上至少开设有两个限位孔(25)，限位孔(25)用于放置晶圆块(4)，转动盘(22)带动晶圆块(4)沿着光刻台(1)的顶面滑动；
升降机构在曝光机箱(2)的顶壁安装，升降气缸(23)的伸缩端安装有升降板(26)，推料气缸(20)在升降板(26)上安装。
6.根据权利要求5所述的一种半导体制造晶圆光刻设备，其特征在于：晶圆块(4)包括晶圆片(27)和陶瓷盘(28)，晶圆片(27)通过粘胶与陶瓷盘(28)连接；
曝光箱体的内部设有用于分离晶圆片(27)与陶瓷盘(28)的拆分机构；
拆分机构包括加热部件(29)、提取部件(30)以及擦拭部件(31)，加热部件(29)用于加热陶瓷盘(28)使粘胶熔化，提取部件(30)用于剥离晶圆片(27)，擦拭部件(31)用于擦除陶瓷盘(28)表面的粘胶。
7.根据权利要求6所述的一种半导体制造晶圆光刻设备，其特征在于：光刻台(1)上设有下料区(32)、加热区(33)、分离区(34)以及上料区(35)，限位孔(25)的数量设有四个，四个限位孔(25)分别与上料区(35)、下料区(32)、加热区(33)和分离区(34)对应；
其中，分离区(34)和上料区(35)位于曝光箱体的外部，下料区(32)和加热区(33)位于曝光箱体的内部。
8.根据权利要求6所述的一种半导体制造晶圆光刻设备，其特征在于：加热部件(29)在光刻台(1)的顶面设置，加热部件(29)为电热层(36)，电热层(36)通电加热陶瓷盘(28)；
提取部件(30)包括机械壁(37)和吸取部(38)，吸取部(38)吸取晶圆片(27)，机械壁(37)带动晶圆片(27)离开陶瓷盘(28)；
擦拭部件(31)包括擦拭部，擦拭部为擦拭轮(39)，擦拭轮(39)转动安装在转动盘(22)的上方，且擦拭轮(39)的底部与转动盘(22)的底部抵触。
9.根据权利要求6所述的一种半导体制造晶圆光刻设备，其特征在于：驱动件包括动力轴(40)和驱动齿(41)；
动力轴(40)的底端与光刻台(1)转动连接，转动盘(22)与动力轴(40)固定连接，动力轴(40)的顶面安装有从动齿(42)，从动齿(42)与驱动齿(41)相互啮合；
驱动齿(41)为扇形齿，扇形齿在连接轴(13)上安装，驱动齿(41)用于带动从动齿(42)转动。
10.根据权利要求2所述的一种半导体制造晶圆光刻设备，其特征在于：X轴组件包括第一气缸(43)、滑动杆(44)和滑轨(45)；
第一气缸(43)在活动腔(5)的侧壁上安装，第一气缸(43)的伸缩端与X轴块(14)的侧壁固定连接，滑动杆(44)的两端与活动腔(5)的两个侧壁固定连接，滑轨(45)在活动腔(5)的腔底设置，第一气缸(43)推动X轴块(14)沿着滑动杆(44)和滑轨(45)移动；
Y轴组件包括第二气缸(46)和导轨(24)，第二气缸(46)在活动腔(5)的腔壁上固定安装，第二气缸(46)的伸缩端与Y轴块(15)的侧壁固定连接，导轨(24)在X轴块(14)的顶部设置，第二气缸(46)带动Y轴块(15)沿着导轨(24)滑动。
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