一种替代光刻工艺的印刷设备的制作方法

本申请属于GPP生产技术领域，具体地说，涉及一种替代光刻工艺的印刷设备。

背景技术：

半导体硅片光刻工艺是半导体器件制作过程中的重要工艺，用于将晶元表面薄膜的特定部分除去的工艺。在晶元的制造过程中，晶体三极管、二极管、电容、电阻和金属层的各种物理部件在晶元表面或表层内构成。这些部件是每次在一个掩膜层上生成的，并且结合生成薄膜及去除特定部分，通过光刻工艺过程，最终在晶元上保留特定图形的部分。光刻生产的目标是根据电路设计的要求，生成尺寸精确的特征图形，并且在晶元表面的位置正确且与其它部件(parts)的关联正确。传统的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀、检测等工序。整个过程需用到涂胶机、烘干炉、光刻机、显影机等设备。过程中要用到大量有机、易燃、易挥发的产品。

目前市面上的半导体器件制作过程中的光刻工艺存在以下缺点：

1、需用到涂胶机，涂胶机采用旋转涂布的方式，会浪费大量的光刻胶胶液；

2、光刻机对准曝光效率极低，普通光刻机单台产能仅为20片/小时；

3、显影工序需使用显影液，显影液为易燃易挥发有机溶液，危险性高；

4、显影液消耗量大，产品制作成本高，显影均匀性较差。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请所要解决的技术问题是提供一种替代光刻工艺的印刷设备，能够缩短原生产的流程，提高半导体生产效率，减少化工原料使用量，降低成本。

为了解决上述技术问题，本申请公开了一种替代光刻工艺的印刷设备，并采用以下技术方案来实现。

一种替代光刻工艺的印刷设备，依次包括片篮上载机、第一翻转机构、第一预定准单元、第一旋转印刷台、第一链式炉上载机、第一链式炉、第一链式炉下载机、第二翻转机构、第二预定准单元、第二旋转印刷台、第二链式炉上载机、第二链式炉、第二链式炉下载机、片篮下载机，且每两个相邻装置之间均通过传送皮带进行连接或对接。

进一步的，所述第二链式炉下载机与所述片篮下载机之间设有第三翻转机构。

进一步的，所述第一翻转机构和/或第二翻转机构包括主控端、识别端和翻转端；所述识别端和所述翻转端均与所述主控端电连接。

进一步的，所述识别端包括摄像头，所述主控端包括控制电路板；所述摄像头与所述控制电路板电连接。

进一步的，所述第一预定准单元和/或第二预定准单元内部设有相机，所述相机位于硅片放置位上方，所述硅片放置位的四周设有若干MARK点；所述相机与对准控制端电连接，所述对准控制端与拨杆动力连接，所述拨杆设置在所述硅片放置位的四周。

进一步的，第一旋转印刷台和/或所述第二旋转印刷台包括转台，所述转台上方设有印刷机；所述转台上设有四个工位，当所述转台转动时，所述四个工位依次转到所述印刷机的印刷头下；所述转台由DD马达驱动。

进一步的，所述第一链式炉上载机和/或所述第二链式炉上载机的输入端为一条轨道，输出端轨道条数为大于等于2的整数。

进一步的，所述第一链式炉下载机和/或所述第二链式炉下载机的输入端轨道条数为大于等于2的整数，输出端为1条轨道。

进一步的，所述第一链式炉上载机和/或所述第二链式炉上载机的输出端轨道条数与所述第一链式炉下载机和/或所述第二链式炉下载机的输入端轨道条数相同。

优选的，所述第一链式炉上载机和/或所述第二链式炉上载机的输出端轨道条数与所述第一链式炉下载机和/或所述第二链式炉下载机的输入端轨道条数均为3。

相较于现有技术使用光刻工艺，本申请可以获得包括以下技术效果：能够缩短工艺的流程，提高半导体生产效率；减少原流程中化工原料的使用量，有效降低生产成本。

当然，实施本申请的任一产品必不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请印刷设备俯视图。

图2是本申请片篮上载机俯视图。

图3是本申请翻转机构正视、俯视图。

图4是本申请旋转印刷台俯视图。

图5是本申请链式炉上载机俯视图。

图6是本申请链式炉下载机俯视图。

图7是本申请片篮下载机俯视图。

其中，图中：

1、片篮上载机；2、第一翻转机构；3、第一预定准单元；4、第一旋转印刷台；5、第一链式炉上载机；6、第一链式炉；7、第一链式炉下载机；8、第二翻转机构；9、第二预定准单元；10、第二旋转印刷台；11、第二链式炉上载机；12、第二链式炉；13、第二链式炉下载机；14、第三翻转机构；15、片篮下载机。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，藉此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

如图1所示，一种替代光刻工艺的印刷设备，依次包括片篮上载机1、第一翻转机构2、第一预定准单元3、第一旋转印刷台4、第一链式炉上载机5、第一链式炉6、第一链式炉下载机7、第二翻转机构8、第二预定准单元9、第二旋转印刷台10、第二链式炉上载机11、第二链式炉12、第二链式炉下载机13、第三翻转机构14、片篮下载机15。各独立单元之间均通过传送皮带进行连接或对接，使硅片在整个印刷设备上顺序运送。

片篮指的是装有硅片的容器，通常四周设有孔，方便在半导体生产过程中需要药液浸泡或者清洗的各工位时液体浸入和流出。片篮上载机和片篮下载机用于将装有待印刷硅片的片篮运送到印刷设备上以及将装有印刷完成后硅片的片篮送下印刷设备。除此之外，片篮上载机还负责将叠放的硅片进行分片，使之单片的运送到第一翻转机构。片篮上载机还负责将印刷完全后的单片硅片进行垒叠，将叠放的硅片放入片篮中，在送下印刷设备。本实施例片篮是底部可拆除的容器，并被架设在片篮上载机的皮带上，片篮与皮带上表面的距离略大于一片硅片的厚度。片篮底部被拆除后，叠放的硅片置于皮带上，随着皮带的滚动，使得最底下的一片硅片被穿送出去，原第二位的硅片称为新的最下方硅片，从而将叠放的硅片分片。

片篮下载机传送皮带的末端设有支架，支架架设一个支撑板，支撑板的高度低于皮带的高度，高度差为1-2个硅片厚度。支架由精准的丝杠电机支撑，控制支架的上升和下降。下载机里设有电路板，电路板与电机电连接，用于控制电机的转停。传送皮带上的硅片到达末端后，由于传动皮带的推动作用使得硅片移动到支撑板上。支撑板上硅片的高度增高时，支架在电机的作用下下降，每次下降高度为1个硅片厚度从而保证叠放硅片的上表面与传送皮带之间稳定的高度差。支架下降可以按一定的时间间隔进行，该时间间隔为传动皮带传送一个硅片的时间间隔。如果硅片摆放整齐度有差异，则可以在支架旁边与原始支撑板等高处设置红外感应装置，用于实时感应叠放硅片的高度。红外感应装置与电路板电连接，感应到的高度信息被输送至电路板的芯片中，芯片将高度信息与预设在芯片内的标准高度信息做对比，判断是否需要将支架降低，若需要则控制丝杠电机做下降运动，从而将支架和支撑板降低。叠放好的硅片可由人工放入片篮中，也可通过机械臂将叠放好的硅片放入片篮中。

片篮上载机1的出片端通过传送皮带与第一翻转机构对接，将待印刷硅片输送到翻转机构。在第一翻转机构执行翻转识别后经传送皮带进入第一预对准单元。第一翻转机构对硅片表面进行识别，保证硅片的第一表面朝上。

第一翻转机构2包括主控端、识别端和翻转端；识别端和翻转端均与主控端电连接。识别端包括摄像头，主控端包括控制电路板。硅片的特定面设有标记，第一翻转机构识别端对硅片的识别主要靠拍照识别，即在第一翻转机构前设有摄像头，摄像头正对硅片进行拍照。摄像头与控制电路板电连接，控制电路板与第一翻转机构的翻转端电连接，当摄像头将拍的照片传送至控制电路板后，控制电路板对照片和预设在电路板中的照片进行对比，再进行判断。若判定硅片摆放正确，则对翻转端输送不进行翻转的电信号；若判定硅片摆放不正确，则对翻转端输送进行翻转的电信号，使得翻转机构对硅片进行翻转。翻转端优选精密性高的机械手，机械手的控制技术已经有很多，专利文献也有很多，这里不再赘述。

第二翻转机构8、第三翻转机构14与第一翻转机构2为相同的装置。

第一预对准单元3内部设有高精度、高像素的摄像头，摄像头位于硅片放置位上方，能自动识别硅片四周4个MARK点，通过任意3个MARK点对硅片进行粗对准，并将拍摄的图片传送给对准控制端。对准控制端包括控制电路板，控制电路板对图像进行分析，判断是否对准以及偏差的距离。预对准单元硅片四周设有拨杆，拨杆与对准控制端动力连接，即拨杆与高精度的电机传动连接，电机与控制电路板电连接。控制电路板判定偏差方向以及距离后，通过电路信号控制拨杆拨动硅片，使之与MARK点对准。

预对准单元对硅片进行预对准后，硅片经传送带输送至第一旋转印刷台，如图4所示。第一旋转印刷台按预设的图形对硅片的一个面进行印刷。旋转印刷台有一个高精度转台，转台上方设有印刷机。转台由DD马达驱动，转台上共4个工位，每次印刷后转台旋转90°，硅片依次从入料位、印刷位、出料位进行流转。印刷机的印刷头正对印刷位，当硅片流转至此位时，对硅片表面进行印刷。至于印刷机的具体结构及工作方式，目前已经有很多适用于硅片表面印刷的印刷机，例如专利文献CN201420328307，这里不再赘述。第二旋转印刷台与第一旋转印刷台是相同的装置。

完成印刷工作后硅片经传送皮带进入第一链式炉上载机，第一链式炉上载机的输出轨道变为三条，同样进入链式炉上载机的硅片经上载机内的分拨装置进行分拨后，被依次摆放在三条轨道上进行输出。输出后的硅片进入第一链式炉进行烘干。第一链式炉的出口处与第一链式炉下载机对接，下载机入口为三条轨道，出口为一条轨道，且内设合片装置，将三条轨道上的硅片按一定的间距合并到一条轨道上。第一链式炉下载机的出口端与第二翻转机构对接，第二翻转装置将硅片进行翻转，使印刷好的一面朝下，待印刷的一面朝上，以便后续的印刷。第二预对准机构、第二旋转印刷台、第二链式炉上载机、第二链式炉、第二链式炉下载机与前述印刷过程和连接方式一致。第二链式炉下载机的输出端依次连接第三翻转机构和片篮下载机，用于将印刷好的硅片再进行翻转后收集输送下印刷设备。第三翻转机构对硅片进行的翻转是为了与半导体生产的后续工艺相对应，若后续步骤需要第二表面朝上或者对哪面朝上无要求，则不需要此装置。则第二链式炉下载机的输出端与片篮下载机直接相连，以完成印刷后的硅片收集工作。

本实施例中所提到的摄像头为目前市售的摄像头，优选摄像头像素比较高的。链式炉用来对印刷后的硅片进行烘干，市售的最高温度在400～500 摄氏度的链式炉均可作为本实施例的型号选择。

本申请的有益效果是：能够缩短原光刻工艺的流程，提高半导体生产效率；减少原流程中化工原料的使用量，有效降低生产成本。

以上对本申请实施例所提供的一种替代光刻工艺的印刷设备，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，不同厂商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。