涂胶显影设备和方法与流程

本发明涉及晶圆处理领域，尤其涉及一种涂胶显影设备和方法。

背景技术：

1、现有半导体加工的光刻工艺中，涂胶设备、光刻设备和显影设备分别完成光刻胶涂布工艺流程、光刻工艺流程以及显影工艺流程。随着半导体加工工艺水平的提升，市场主流将涂胶显影设备与光刻设备连接在一起从而完成整套光刻工艺流程，其中通常把涂胶工艺流程和显影工艺流程集成在同一设备上，同时需要涂胶显影设备的产能大于光刻设备的产能。

2、目前，通常采用线式(inline)架构的流片(flow)方式，仅适应流水线式的工艺流程，难以适用于多种工艺流程。重复的工艺应用到线式架构的流片方式时需要同样的工艺设备重复串联，使流水线冗长，占地面积大；由于线式架构的工艺设备的复用率低下，一旦其中一处的工艺设备损坏，整条流水线均停止运转，不利于提升产能。因此，亟需一种新型的涂胶显影设备和方法以改善上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种涂胶显影设备和方法，该设备用于提升涂胶显影设备的产能。

2、第一方面，本发明提供一种涂胶显影设备，应用于晶圆的涂胶显影的工艺场景，包括片盒模块、层间工艺模块、层内工艺模块和穿墙单元组；所述片盒模块和所述层内工艺模块分别设于所述层间工艺模块的两侧；所述片盒模块用于装载和传输晶圆传送盒，所述晶圆传送盒用于装载晶圆；所述层间工艺模块内设有层间机械手组，所述层间机械手组用于在所述层间工艺模块内传输晶圆；所述层内工艺模块内设有l层工艺层，l为任意大于1的整数；每层工艺层均包括层内机械手和层内工艺组，所述层内机械手用于在所述工艺层内传输晶圆；所述穿墙单元组设于所述层内工艺模块和所述层间工艺模块之间；l个所述穿墙单元组与所述l层工艺层一一对应设置；每个所述穿墙单元组用于将晶圆从层间工艺模块传输向所述工艺层，或/和将晶圆从所述工艺层传输向层间工艺模块。

3、本发明的方法有益效果为：本发明通过设置的片盒模块和所述层内工艺模块分别设于所述层间工艺模块的两侧适用于多种工艺流程。通过设置的l层工艺层，每层工艺层均包括层内机械手和层内工艺组，无需工艺设备重复串联，使设备占地面积缩小没有利于节约成本；即便某一工艺层的层内工艺组损坏，也可以复用其余工艺层的层内工艺组，不会停止晶圆处理，提升了设备的复用率，有利于提升产能。通过设置的穿墙单元组，使晶圆在层内工艺模块和层间工艺模块之间传输，能够避免晶圆同时占用层内机械手和层间机械手的情况，有利于提升涂胶显影设备整体的工作效率。

4、可选的，所述层内工艺模块内设有在竖直方向设置的第一工艺层、第二工艺层和第三工艺层；所述层间机械手组用于在竖直方向上运输晶圆，以使所述晶圆能够转移到所述第一工艺层、所述第二工艺层或所述第三工艺层；每个所述穿墙单元组均设有穿墙机械手，所述穿墙机械手用于装载晶圆，将晶圆从层间工艺模块传输向所述工艺层，或/和将晶圆从所述工艺层传输向层间工艺模块。

5、可选的，所述片盒模块设有片盒机械手和片盒缓存位；所述片盒机械手用于装载所述晶圆传送盒，以将所述晶圆传送盒置于所述片盒缓存位；所述片盒缓存位与所述晶圆传送盒一一对应设置。

6、可选的，所述片盒模块还包括片盒装载单元，用于开启或闭合晶圆传送盒；所述片盒模块设有晶圆机械手组；所述晶圆机械手组用于从所述晶圆传送盒中取出晶圆，或将晶圆放置于所述晶圆传送盒中。

7、可选的，所述层间工艺模块或所述层内工艺模块内还设有预处理单元，用于在液处理前对晶圆表面进行预处理，以使晶圆表面增粘。

8、可选的，所述层内工艺模块内还设有冷却单元和光学对中处理单元；所述冷却单元用于对热处理后的晶圆进行冷却处理；所述光学对中处理单元用于校准晶圆的摆放位置。

9、可选的，所述层间机械手组和层内机械手均具有两组朝向相反的末端执行器，每组所述末端执行器的数量为m，m为大于或等于2的整数。

10、可选的，还包括控制单元，用于控制所述层间机械手组和所述层内机械手的工作状态，以使晶圆在所述设备内先后进行不同的处理工艺。

11、第二方面，本发明提供一种涂胶显影方法，用于对晶圆进行涂胶显影工艺，包括：s1，控制片盒机械手将晶圆传送盒放到片盒装载单元，所述片盒装载单元将晶圆传送盒打开；控制晶圆机械手组将晶圆从片盒模块送到层间工艺模块的晶圆放置位置；s2，层间机械手组将所述晶圆放到目标层对应的穿墙单元组，所述穿墙单元组装载晶圆后将所述晶圆送到目标层；s3，所述目标层的层内机械手装载晶圆，并使晶圆先后经过层内工艺组，以使晶圆经过包含烘烤、冷却、涂胶或光学对中在内的至少一种处理；s4，层内机械手将晶圆放到目标层对应的穿墙单元组，所述穿墙单元组装载晶圆后将所述晶圆传送回层间工艺模块后更新目标层；s5，重复步骤s2-s4，直至所述晶圆的涂胶显影工艺完成；s6，层间机械手组将传过来的晶圆放到晶圆传输位置；晶圆机械手组从所述晶圆传输位置获取所述晶圆，将所述晶圆放入晶圆传送盒。

12、可选的，所述层内机械手将晶圆放到目标层对应的穿墙单元组，所述穿墙单元组装载晶圆后将所述晶圆传送回层间工艺模块后更新目标层，包括：所述层内机械手将晶圆放到目标层对应的穿墙单元组，所述穿墙单元组装载晶圆后将所述晶圆传送回层间工艺模块后将目标层从第二工艺层更新为第一工艺层；或所述层内机械手将晶圆放到目标层对应的穿墙单元组，所述穿墙单元组装载晶圆后将所述晶圆传送回层间工艺模块后将目标层从第一工艺层更新为第三工艺层；或所述层内机械手将晶圆放到目标层对应的穿墙单元组，所述穿墙单元组装载晶圆后将所述晶圆传送回层间工艺模块后将目标层从第二工艺层更新为第三工艺层。

13、可选的，所述目标层的层内机械手装载晶圆，并使晶圆先后经过层内工艺组，以使晶圆依次经过包含烘烤、冷却、涂胶或光学对中在内的至少一种处理，包括：所述目标层的层内机械手装载晶圆，并使晶圆先后经过层内工艺组，以使晶圆依次经过第一次烘烤、冷却、涂胶和第二次烘烤处理；或所述目标层的层内机械手装载晶圆，并使晶圆先后经过层内工艺组，以使晶圆依次经过烘烤和冷却处理；或所述目标层的层内机械手装载晶圆，并使晶圆先后经过层内工艺组，以使晶圆依次经过涂胶、烘烤、冷却和光学对中处理。

技术特征：

1.一种涂胶显影设备，应用于晶圆的涂胶显影的工艺场景，其特征在于，包括片盒模块、层间工艺模块、层内工艺模块和穿墙单元组；

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述层内工艺模块内设有在竖直方向设置的第一工艺层、第二工艺层和第三工艺层；

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述片盒模块设有片盒机械手和片盒缓存位；

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述片盒模块还包括片盒装载单元，用于开启或闭合晶圆传送盒；所述片盒模块设有晶圆机械手组；所述晶圆机械手组用于从所述晶圆传送盒中取出晶圆，或将晶圆放置于所述晶圆传送盒中。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述层间工艺模块或所述层内工艺模块内还设有预处理单元，用于在液处理前对晶圆表面进行预处理，以使晶圆表面增粘。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述层内工艺模块内还设有冷却单元和光学对中处理单元；

7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述层间机械手组和层内机械手均具有两组朝向相反的末端执行器，每组所述末端执行器的数量为m，m为大于或等于2的整数。

8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括控制单元，用于控制所述层间机械手组和所述层内机械手的工作状态，以使晶圆在所述设备内先后进行不同的处理工艺。

9.一种涂胶显影方法，用于对晶圆进行涂胶显影工艺，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述层内机械手将晶圆放到目标层对应的穿墙单元组，所述穿墙单元组装载晶圆后将所述晶圆传送回层间工艺模块后更新目标层，包括：

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述目标层的层内机械手装载晶圆，并使晶圆先后经过层内工艺组，以使晶圆依次经过包含烘烤、冷却、涂胶或光学对中在内的至少一种处理，包括：

技术总结
本发明提供一种涂胶显影设备和方法，该设备包括片盒模块、层间工艺模块、层内工艺模块和穿墙单元组；片盒模块和层内工艺模块分别设于层间工艺模块的两侧；片盒模块用于装载和传输晶圆传送盒，晶圆传送盒用于装载晶圆；层间工艺模块内设有层间机械手组，层间机械手组用于在层间工艺模块内传输晶圆；层内工艺模块内设有L层工艺层；每层工艺层均包括层内机械手和层内工艺组，层内机械手用于在工艺层内传输晶圆；穿墙单元组设于层内工艺模块和层间工艺模块之间；L个穿墙单元组与L层工艺层一一对应设置；每个穿墙单元组用于将晶圆从层间工艺模块传输向工艺层，或/和将晶圆从工艺层传输向层间工艺模块。该设备用于提升涂胶显影设备的产能。

技术研发人员：张建,程虎,陈兴隆
受保护的技术使用者：上海芯源微企业发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15