一种晶圆传递装置及具有其的光阻涂布显影设备
阅读说明：本技术 一种晶圆传递装置及具有其的光阻涂布显影设备 (Wafer transfer device and photoresist coating and developing equipment with same ) 是由 许志雄 于 2020-06-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种晶圆传递装置,其利用第一机械臂传递处于高温状态的晶圆,利用第二机械臂传递处于冷却状态的晶圆,这样避免了同一个机械臂既传递处于高温状态的晶圆又传递处于冷却状态的晶圆,进而提高晶圆在各工艺步骤过程中的温度稳定性和均一性；同时减少了一个任务周期内单个机械臂运转的次数,从而延长了单个机械臂的使用期限,也即延长了整个晶圆传递装置的使用期限,提升了半导体生产的稳定性、效率及产品良率；将该晶圆传递装置运用到光阻涂布显影设备中,与光阻涂布显影设备的多层机架配合,多层机架上沿竖直方向设有冷却盘单元、热盘单元,对应第一机械臂和第二机械臂,配合作业,实现了设备整体的高契合度。(The invention discloses a wafer transfer device, which utilizes a first mechanical arm to transfer a wafer in a high-temperature state and utilizes a second mechanical arm to transfer a wafer in a cooling state, so that the condition that the same mechanical arm transfers the wafer in the high-temperature state and the wafer in the cooling state is avoided, and the temperature stability and the uniformity of the wafer in the process of each process step are further improved; meanwhile, the running times of a single mechanical arm in one task period are reduced, so that the service life of the single mechanical arm is prolonged, the service life of the whole wafer transfer device is prolonged, and the stability, the efficiency and the product yield of semiconductor production are improved; the wafer transfer device is applied to photoresist coating and developing equipment and matched with a multi-layer rack of the photoresist coating and developing equipment, a cooling disc unit and a hot disc unit are arranged on the multi-layer rack in the vertical direction and correspond to a first mechanical arm and a second mechanical arm, and high integrating degree of the whole equipment is realized through matching operation.)
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种晶圆传递装置及具有其的光阻涂布显影设备。
背景技术
半导体晶圆(wafer)的处理工艺包括光学显影制程，光学显影是在光阻上经过曝光和显影的程序，通常借助光阻涂布显影设备完成，把光罩上的图形转换到光阻下面的薄膜层或硅晶上。由于光学上的需要，此段制程之照明采用偏黄色的可见光，因此俗称此区为黄光区，此过程也称黄光制程。
黄光制程中，半导体晶圆需要经过烘烤、冷却、软烤、硬烤、涂布和显影等多段过程，从而产生大量的晶圆传递工作。经过烘烤等热处理后的晶圆处于高温状态，经过冷却处理后的晶圆处于冷却状态，现有技术中，通常利用同一个机械臂传递处于高温状态的晶圆和处于低温状态等各种不同状态的晶圆，这样容易导致机械臂的温度与晶圆的温度差异大，影响各个工艺处理步骤的温度稳定性和均一性，降低相应芯片产品的良率。
发明内容
本发明的目的是，提供一种晶圆传递装置及具有其的光阻涂布显影设备。
本发明要解决的是现有技术中利用同一个机械臂传递处于高温状态的晶圆和处于低温状态等各种不同状态的晶圆，容易导致机械臂的温度与晶圆的温度差异大，影响半导体生产工艺处理步骤的温度稳定性和均一性，降低相应芯片产品良率的问题。
为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案是：
提供一种晶圆传递装置，所述晶圆传递装置包括用于传递晶圆的传递台本体，所述传递台本体上滑设有第一机械臂、第二机械臂，所述第一机械臂用于传递处于冷却状态的晶圆，所述第二机械臂用于传递处于高温状态的晶圆。
可选地，所述传递台本体上还滑设有第三机械臂，所述第一机械臂、第二机械臂及第三机械臂沿竖直方向依次布设，所述第三机械臂用于传递处于高温状态的晶圆。
可选地，所述传递台本体设有分别与第一机械臂、第二机械臂和第三机械臂滑动连接的第一滑槽、第二滑槽及第三滑槽，以使所述第一机械臂、第二机械臂和第三机械臂可沿水平方向移动。
可选地，所述第一机械臂和第二机械臂之间还夹设有散热组件。
可选地，所述散热组件包括第一散热板、第二散热板及连接架，所述第一散热板、连接架和第二散热板由上至下依次叠装连接，所述连接架中空，以使所述第一散热板和第二散热板之间形成空腔。
本发明还提供了一种光阻涂布显影设备，其包括上述的晶圆传递装置；还包括若干机架，所述机架包含分隔设置的若干冷却层和若干加热层，所述冷却层设有所述冷却盘单元，所述加热层设有所述热盘单元。
可选地，所述机架沿竖直方向依次设有冷却盘单元、第一热盘单元及第二热盘单元。
可选地，所述机架的数量为两个，其对称设置在所述晶圆传递装置的两侧。
可选地，还包含升降旋转装置，所述升降旋转装置位于晶圆传递装置的底部，可以对晶圆传递装置进行升降和旋转操作。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明提供的晶圆传递装置，利用第一机械臂传递处于高温状态的晶圆，利用第二机械臂传递处于冷却状态的晶圆，这样避免了同一个机械臂既传递处于高温状态的晶圆又传递处于冷却状态的晶圆，进而避免因机械臂的温度影响晶圆而导致晶圆不同位置温度不稳定，从而提高晶圆在各工艺步骤过程中的温度稳定性和均一性，同时减少了一个任务周期内单个机械臂运转的次数，延长了单个机械臂的使用期限，也即延长了整个晶圆传递装置的使用期限，提升了半导体生产的稳定性、效率及相应的芯片产品良率；
2、本发明提供的晶圆传递装置，还设有也用于传递处于高温状态晶圆的第三机械臂，且第一机械臂、第二机械臂和第三机械臂之间沿竖直方向依次布置，单次可以执行例如两个热盘单元和一个冷却盘的任务组，进一步提高了生产效率；
3、本发明提供的晶圆传递装置，第一机械臂、第二机械臂和第三机械臂之间沿竖直方向依次布置，第一机械臂和第二机械臂之间设有散热组件，从而可以有效调节第一机械臂和第二机械臂之间不窜温，从而能够将冷却盘单元和热盘单元温控系统延伸至机械臂和半导体晶圆上，有效区分两个独立的温控系统，进一步改良了晶圆的处理工艺，提高了半导体的生产稳定性和工艺良率；且该散热组件的连接架中空，从而在第一散热板和第二散热板中间形成一空腔，进而让第一散热板和第二散热板相互传递温度的能力进一步减弱，以达到更佳的散热效果；
4、本发明提供的晶圆传递装置运用到光阻涂布显影设备中，与光阻涂布显影设备的多层机架配合，多层机架上沿竖直方向设有冷却盘单元、第一热盘单元及第二热盘单元，对应第一机械臂、第二机械臂及第三机械臂，配合作业，实现了设备整体的高契合度；
5、本发明提供的光阻涂布显影设备，晶圆传递装置底部设有升降旋转装置，机械臂可水平移动，从而可以实现不同高度和不同方向的传递作业，可同时配合多个具有热盘单元和冷却盘单元的机架作业，大大提高了光阻涂布显影设备的整体生产效率。
附图说明
图1：实施例1的立体示意图；
图2：实施例1另一方向的立体示意图；
图3：实施例1中的散热组件的示意图；
图4：实施例1散热组件第二散热板在上方，第一散热板在下方时的示意图；
图5：实施例1图4所示E-E方向的剖视图；
图6：实施例1的散热组件的连接架和第二散热板为一体式结构的***图；
图7：实施例1的散热组件的连接架和第二散热板为分体式结构的***图；
图8：实施例2的结构示意图；
图9：实施例2的机架立体示意图。
图中：
1、传递台本体，11、第一滑槽，12、第二滑槽，13、第三滑槽，14、支撑架；21、第一机械臂，22、第二机械臂，23、第三机械臂；3、散热组件，31、第一散热板，311、第一散热孔，312、第一安装槽，32、第二散热板，321、第二散热孔，322、第二安装槽，33、连接架，331、空腔，332、第三安装槽；4、机架，41、冷却层，42、加热层，51、冷却盘单元，52、第一热盘单元，53、第二热盘单元，6、涂布显影装置，7、机台壳体。
具体实施方式
现有技术中存在利用利用同一个机械臂传递处于高温状态的晶圆和处于低温状态等各种不同状态的晶圆，容易导致机械臂的温度与晶圆的温度差异大，影响半导体生产工艺处理步骤的温度稳定性和均一性，降低产品良率的问题。所以本发明提出新的方案，为更加清楚的表示，下面结合附图对本发明做详细的说明。
实施例1：
配合图1-图2所示，本实施例公开了一种晶圆传递装置，该装置包括传递台本体1，传递台本体1开设有第一滑槽11(图2)、第二滑槽12及第三滑槽13，配合图1和图2所示，第一滑槽11可以开设在传递台本体1的一侧，第二滑槽12可以开设在传递台本体1的另一侧，第三滑槽13可以开设在传递台本体1的中间。
第一滑槽11、第二滑槽12及第三滑槽13分别对应滑动连接有第一机械臂21、第二机械臂22和第三机械臂23，从而第一机械臂21、第二机械臂22和第三机械臂23可以分别沿着第一滑槽11、第二滑槽12及第三滑槽13移动。传递台本体1内可以设有驱动第一机械臂21、第二机械臂22和第三机械臂23移动的动力单元(图中未示出)。
参照图2所示，以第一机械臂21为例，第一机械臂21包括滑动部211、连接部212以及机械爪213，连接部212一端连接滑动部211，另一端连接机械爪213。本实施例中，滑动部211与连接部212为固定连接，机械爪213与连接部212也为固定连接，使得机械爪213最终只能沿水平方向内的一个方向(即机械爪的中心轴线方向)移动。
作为可选的，滑动部211与连接部212也可以为活动连接，机械爪213与连接部212也可以为活动连接，从而使机械爪213可以沿水平平面内和竖直平面内的各个方向移动。
本实施例中，第二机械臂22和第三机械臂23的基本结构与第一机械臂21示例的相同。
参照图1所示，第一机械臂21、第二机械臂22和第三机械臂23的机械爪移动方向分别为X1、X2和X3，三个方向相互平行。需要说明的是，每个方向上，相应机械爪是可以来回运动的，即每个移动方向表示的是一种同一直线上的双向。
参照图1和图2所示，第一机械臂21、第二机械臂22和第三机械臂23沿竖直方向依次设置。具体的，沿竖直方向由上至下，第一机械臂21、第二机械臂22和第三机械臂23依次分层设置。第一机械臂21用于传递(包括传递和取放)处于冷却状态(可以是温度为18℃-28℃)的晶圆，第二机械臂22和第三机械臂23用于传递处于高温状态(可以是温度为50℃-180℃)的晶圆。这样避免了同一个机械臂既传递处于高温状态的晶圆又传递处于冷却状态的晶圆，进而避免因机械臂的温度影响晶圆而导致晶圆不同位置温度不稳定，从而提高晶圆在各工艺步骤过程中的温度稳定性和均一性；同时减少了一个任务周期(例如为一组晶圆进行涂布和/或显影的过程)内单个机械臂运转的次数，也就是说，本实施例中，每个任务周期里，单个机械臂(第一机械臂21或第二机械臂22或第三机械臂23)的使用时间缩短(或单个机械臂的使用次数减少)，从而使得本实施例中，单个机械臂能参与的任务周期总数增多，从而延长了单个机械臂的使用期限，也即延长了整个晶圆传递装置的使用期限，提升了半导体生产的稳定性、效率及产品良率。
参照图1和图2所示，第一机械臂21和第二机械臂22之间还夹设有散热组件3，具体的，传递台本体1上设有支撑架14，支撑架14可以为2个，散热组件3通过支撑架14固定在传递台本体1上，散热组件3位于第一机械臂21和第二机械臂22之间，散热组件3可以有效调节第一机械臂21和第二机械臂22之间不窜温，同时还可以帮助第一机械臂21和第二机械臂22快速散热。
配合图3-图7所示，散热组件3包括第一散热板31、第二散热板32及连接架33，配合图1和图7所示，第一散热板31、连接架33和第二散热板32依次叠装在一起，三者形状、大小相适配，连接架33中空，其边缘与第一散热板31的边缘及第二散热板32的边缘贴合，因此第一散热板31和第二散热板32之间形成一空腔331，可以让第一散热板31和第二散热板32相互传递温度的能力进一步减弱，以达到更佳的散热效果。
本实施例之中，第一散热板31、第二散热板32可以为马蹄形的板状结构，连接架33可以为边缘为马蹄形，中间空腔为圆形的圈架结构。
作为可选的，本实施例中，连接架33的厚度为4mm，也即空腔的高度为4mm，此厚度适中，可以满足散热需求，又不会使整个散热组件3需要占用更多空间。
参照图5和图6所示，第二散热板32和连接架33可以为一体式结构，第二散热板32的边缘与连接架33的边缘融为一体，其可通过常见的一次成型工艺加工成型。第一散热板31和连接架33可以通过螺接、焊接或胶接等方式连接。
在本实施例中，参照图6，第一散热板31的边缘上设有第一安装槽312，连接架33的边缘上设有第一安装槽332，第一安装槽312、第一安装槽332位置适配，一螺栓(图中未示出)穿设在所述第一安装槽312、第一安装槽332中以将第一散热板31、连接架33和第二散热板32叠装在一起，并配合用一螺母锁紧。相互配合的第一安装槽312、第一安装槽332共用一个螺栓、螺母紧固，此称为一组安装固定件，散热组件3可包含一组安装固定件，也可以包含多组，以使连接更稳固。
参照图7所示，连接架33与第二散热板32也可以不为一体式结构，两者可以通过螺接、焊接或胶接等方式连接。这样更利于散热组件3的加工，且装配时无需区分第一散热板31和第二散热板32，便于批量化生产。具体的，本实施例中，参照图7，第一散热板31的边缘上设有第一安装槽312，第二散热板32的边缘上设有第二安装槽322，连接架33的边缘上设有第三安装槽332，第一安装槽312、第二安装槽322和第三安装槽332位置适配，一螺栓(图中未示出)穿设在所述第一安装槽312、第二安装槽322及第三安装槽332中以将第一散热板31、连接架33及第二散热板32叠装在一起，并配合利用一螺母进行锁紧。相互配合的第一安装槽312、第二安装槽322和第三安装槽332共用一个螺钉、螺栓紧固，此称为一组安装固定件，散热组件3可包含一组安装固定件，也可以包含多组，以使连接更稳固。
参照图3、图4、图6、图7所示，第一散热板31上设有若干个第一散热孔311，第二散热板32上设有若干个第二散热孔321，这一方面有利于第一散热板31和/或第二散热板32有更大面积与空气接触进行散热，另一方面可以减轻第一散热板31和/或第二散热板32的重量使传递台本体1运动更轻便。第一散热孔311可以是均匀分布在第一散热板31上，也可以是非均匀分布，第二散热孔321亦是如此。第一散热孔311的数量、形状、大小以及开设位置可以与第二散热孔321的相对应，两者对称设置在第一散热板31和第二散热板32上。这样可使得整个散热组件3更加对称、美观。
第一散热板31、第二散热板32、连接架33可以由常见的任一种散热材料制成，作为可选的，本实施例中第一散热板31、第二散热板32和连接架33均由铝材料制成，且可以为铝6061-T6材质，该材料热导率为166.9W/(m·K)，其对周边温度的吸收和传递能力适中，可对局部环境发挥有效的恒温作用。
实施例2：
本实施例提供了一种光阻涂布显影设备，其包括实施例1提供的晶圆传递装置。本实施例所述的光阻涂布显影设备是包括光阻涂布设备、显影设备或同时具备光阻涂布和显影的设备的总称。
参照图8所示，该光阻涂布显影设备包含机台壳体7，机台壳体7内设有机架4、所述晶圆传递装置以及涂布显影装置6。此处的涂布显影装置6是能实现涂布或显影功能的装置，或者同时具备实现涂布和显影功能的装置。
参照图9所示，机架4为多层结构，其包含沿竖直方向分隔设置的冷却层41和加热层42，冷却层41和加热层42的数量可以根据需要设置，例如冷却层41一个，加热层42一个，或者冷却层41二个，加热层42三个等等。本实施例中，机架4包含一个冷却层41，两个加热层42。冷却层41位于机架4的底层，2个加热层42分别设置在位于冷却层41上方的中间层和顶层。
作为可选的，也可以将冷却层41设置在顶层，两个热层42分别设置在位于冷却层41下方的中间层和底层。
本实施例中，位于机架4底层的冷却层41中设置有冷却盘单元51，位于顶层的热层42中设有第一热盘单元52，位于中间层的热层42中设有第二热盘单元53。冷却盘单元51、第一热盘单元52、第二热盘单元53对应第一机械臂21、第二机械臂22及第三机械臂23，配合作业，实现了设备整体的高契合度。第一机械臂21用于传递经冷却盘单元51冷却后，处于冷却状态的晶圆；第二机械臂22和第三机械臂23用于传递经第一热盘单元52和第二热盘单元53加热(如烘烤，软烤或硬烤工序)处理后，处于高温状态的晶圆，不会出现过热的机械臂传递处于冷却状态的晶圆时对晶圆的质量造成破坏的情况，保证晶圆加热和冷却后不会因机械臂的局部温度变化而导致最终的芯片产品不稳定。本实施例中，冷却盘单元的冷却处理温度可以为18℃-28℃，第一热盘单元52和第二热盘单元53的加热处理温度可以为50℃-180℃。
下面以涂布过程为例描述本实施例利用第一机械臂21传递处于冷却状态的晶圆和第二机械臂22传递处于高温状态的晶圆的具体优势。
涂布过程是指利用喷涂装置在经冷却盘单元处理后，对处于冷却状态的晶圆表面喷涂光阻材料的处理过程。通常晶圆被旋转以使光阻材料能喷涂均匀。
现有技术中，利用同一个机械臂传递处于高温状态的晶圆或处于冷却状态的晶圆，由于机械臂经常连续作业，所以往往会出现前一次传递高温状态的晶圆后，马上传递冷却状态的晶圆，此时机械臂还保持着因传递前一次高温状态的晶圆而处于高温的状态，也即机械臂还处于过热状态，利用该过热的机械臂传递和取放处于冷却状态的晶圆时，会造成晶圆与机械臂接触的附近处温度过高，从而导致涂布在该处的光阻材料快速挥发，光阻材料会变得更粘稠，更不容易均匀分布，以致最终导致相应芯片产品的质量不稳定。
本实施例中，利用第一机械臂21传递处于冷却状态的晶圆和第二机械臂22传递处于高温状态的晶圆，则不会出现利用该过热的机械臂传递和取放处于冷却状态的晶圆的情况，从而保证了晶圆加热和冷却后不会因机械臂的局部温度变化而导致相应芯片产品不稳定。
本实施例提供的光阻涂布显影设备中，所述晶圆传递装置的底部还设有升降旋转装置(图中未示出)，所述升降旋转装置可以带动晶圆传递装置进行升降和旋转，从而使所述晶圆传递装置可以在不同方向、不同高度进行晶圆传递作业。
机架4的数量可以根据需要设置，例如，设置为一个或者多个。本实施例中，参照图8所示，两个机架4对称设置在传递台本体1的两侧，通过所述晶圆传递装置的旋转、升降，所述机械爪的移动，可以配合两个机架4、涂布显影装置6作业，大大提高了所述光阻涂布显影设备的整体生产效率。
以上实施例仅用以解释说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管上述实施例对本发明进行了具体的说明，相关技术人员应当理解，依然可对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改和等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围之中。