一种晶圆涂胶设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种涂胶设备，更具体地说，涉及半导体领域中对晶圆进行涂胶的设备。
【背景技术】
[0002]在半导体生产领域，涂胶是在半导体晶片涂覆光刻胶的一种工艺，属于光刻工序，与曝光，显影系统共同构成整个半导体制造过程中最关键、重复次数最多的一道工艺过程，对于提高产品集成度和成品率有着重要影响。
[0003]涂胶设备因此成为完成此项工艺的重要设备之一。由于半导体生产对环境的要求非常高，投资和维护生产环境的成本极大，为了提高生产环境利用率，人们希望所使用的机台尽可能占用较小的空间，因此生产设备的占地面积是购买时的重要技术考核指标。半导体晶片的连续涂胶工艺一般是在不同的工艺模块中进行的，为了提高工艺效率和产品良率，在涂胶过程中通常会穿插热处理工序，其工艺步骤主要包括:从片盒中取片一晶片对中一高温涂覆粘附促进剂一冷却一涂覆光刻胶一高温加热一冷却一晶片传回片盒。每个工艺模块设计成独立的硬件单元组合后完成整个生产工艺。目前市场上的晶圆涂胶设备主要有下述两种类型:
[0004]一种类型的设备将热处理单元和涂胶腔室全部摊放在同一个水平面内，工艺机器人只需在该水平面内进动或旋转即可完成晶圆在各个机构之间的传送。采用这种设计的优势在于，对工艺机器人及其控制程序的开发要求较低，相应的机台成本会有所下降且运行比较稳定，但缺点也很明显:占地面积太大，不利于多个涂胶腔室的集成因而产能也很低下。
[0005]图1中展示了现有技术中的一种环形排布的晶圆涂胶设备。该设备包括一个机台主体101，两个涂胶腔室102a、102b，两个热处理堆栈104a、104b，一个对中装置103和一个工艺机器人105，以及两个装载端口 106a、106b。可以看到，该设备的工艺机器人105位于机台主体101的中心位置，其他机构均环绕该工艺机器人105排布。当工艺机器人105和其他机构均处于同一水平面时，工艺机器人105只需从装载端口 106a或106b抓取晶圆107，然后在平面内做水平旋转运动，即可将晶圆107分别传递至涂胶腔室102、对中装置103或热处理堆栈104中，运动方式非常简洁。但是，像该设备这样将所有机构均摊放在一个平面，占地面积将非常之大；如果想要让设备同时处理多片晶圆，集成更多的腔室和堆栈后，占地面积更是惊人。在半导体领域，这种精密的加工设备通常需要放入环境要求严苛且寸土寸金的洁净室内，单一的机台如果占据洁净室过多的空间，必然是厂商所不愿意接受的。
[0006]另一种类型的设备对热处理单元和涂胶腔室的排布则相对比较自由和松散，并不一定将二者均布置在一个平面内，从而省出了部分空间。但高度的不一致对工艺机器人提出了更高的要求，用于该设备中的工艺机器人往往需要同时具备上下升降、水平转动以及前后进动等至少三种形式的运动，才能完成晶圆的传送任务。更甚者，还需要多个工艺机器人的相互配合。这样的设备虽然更具有科技含量，产能上也有所提高，但要开发如此高智能化的工艺机器人以及其复杂的控制程序，经济方面难以压低成本，技术方面则难保复杂的机构以及程序设计能够长期稳定的运行；换个角度来看，运动形式的增加意味着类似传送晶圆这样的非工艺过程将在整个涂胶处理过程中消耗更多的时间，不利于生产效率的提高。所以这样的设备也很难成为厂商的首选。
[0007]图2揭示了现有技术中的另一种具备复杂工艺机器人的晶圆涂胶设备。其结构与图1中的涂胶设备差别并不大，也包括机台主体201，两个涂胶腔室202，一个对中装置203，两个热处理单元204以及两个装载端口 206。所不同的是该晶圆涂胶设备具有两个工艺机器人205，用于传送晶圆207。这两个工艺机器人205相互配合，由工艺机器人205a从装载端口 206中取出晶圆207，传递至工艺机器人205b，再由工艺机器人205b将晶圆207送至对中装置203校准晶圆207的位置，校准之后继续由工艺机器人205b将晶圆207传送至相应的涂胶腔室202或热处理堆栈204，处理过程结束后再由工艺机器人205b取出并送至工艺机器人205a，最后由工艺机器人205a送出机台主体201。在上述运动中，工艺机器人205不仅需要水平转动，还需要发生水平方向的平移，这就要求工艺机器人205的智能化程度非常高，而且为其编写的运动程序也将不可避免的异常复杂。如果想要集合更多的涂胶腔室202和热处理堆栈204的同时，还要求占地面积不变，那么各个热处理堆栈204和涂胶腔室202则会位于不同的平面，在这种情况下工艺机器人205仅在平面内的旋转和平移也将不能满足要求，必须增加上下升降的第三种运动方式，才能完成传送晶圆207的任务。如此一来，不仅设备的生产成本高企，复杂的开发和控制难度也会使涂胶设备长期稳定使用的性能受到影响，容易受到程序或结构的偏差而频繁故障。
[0008]为此，人们期待在半导体领域能够出现一种结构紧凑、功能便捷的涂胶设备，在生产环节中提高效率、降低成本，从而使终端产品的价格更加亲民，惠及广大的普通消费者。
【发明内容】
[0009]本发明在结构上采用更为紧凑的堆叠设计，利用可升降和旋转的工艺机器人完成了各个腔室以及机构之间晶圆的送入和取出，达到了节约空间、高效工艺的显著效果。
[0010]为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案:
[0011]—种晶圆涂胶设备，包括机台主体、涂胶腔室、热处理单元和工艺机器人，所述涂胶设备具有至少两个涂胶腔室，所述每个涂胶腔室由至少一个热处理单元对该涂胶腔室进行加热，所述每个涂胶腔室与对其进行加热的热处理单元在竖直方向上上、下堆叠排布，所述工艺机器人通过竖直方向的升降运动或水平方向的旋转运动两种方式以及这两种方式的结合完成晶圆的送入和取出。
[0012]进一步地，所述工艺机器人包括两个机械手，所述机械手可伸缩。
[0013]进一步地，其中一只机械手用于未进行热处理时，在常温状态下取放和传递晶圆，另一只机械手用于进行过热处理后，在高温状态下取放和传递晶圆。
[0014]进一步地，所述涂胶设备具有装载端口、对中装置、控制系统、供给系统和计算机。
[0015]进一步地，晶圆放置于所述装载端口、涂胶腔室、热处理单元和对中装置时，晶圆中心所在位置位于所述机械手的伸缩半径之内。
[0016]可选地，所述热处理单元为一块或一块以上的电热板构成的加热堆栈。
[0017]进一步地，所述一块以上的电热板上下堆叠排布。
[0018]优选地，所述热处理单元为集成在机台主体的抽屉式推拉机构。
[0019]进一步地，所述热处理单元具有容置腔，所述容置腔在热处理过程中存放晶圆。
[0020]进一步地，所述计算机连接至所述控制系统，所述计算机包括操作平台和显示面板。
[0021]优选地，所述工艺机器人在水平方向做旋转运动时的旋转角度范围为360°。
[0022]本发明技术方案中所给出的晶圆涂胶设备，具有占地面积小、功能简洁的技术优势，能够适应现代半导体工艺对涂胶设备的新要求、新标准，具有不可估量的市场价值。
【附图说明】
[0023]图1是现有技术中一种环形排布的晶圆涂胶设备的结构示意图；
[0024]图2是现有技术中一种具备复杂工艺机器人的晶圆涂胶设备的结构示意图；
[0025]图3是本发明所述晶圆涂胶设备具体实施例的俯视图；
[0026]图4是本发明所述晶圆涂胶设备拿开热处理单元后具体实施例的俯视图；
[0027]图5是本发明所述晶圆涂胶设备具体实施例的侧视图；
[0028]图6是本发明所述晶圆涂胶设备具体实施例的实物图；
【具体实施方式】
[0029]请参阅附图并结合下述具体实施例进一步知会本发明技术方案的要旨及特征:
[0030]图3-6披露了本发明具体实施例中晶圆涂胶设备的细节特征。
[0031]该晶圆涂胶设备包括机台主体301，两个涂胶腔室402，两个由电加热板构成的加热堆栈304a和304b，和一个工艺机器人305。该晶圆涂胶设备还包括两个装载端口 306，一个对中装置303，控制系统501，供给系统502，以及计算机。该计算机具有一个显示面板和一个操作平台308，其末端连接在涂胶设备的控制系统501上。
[0032]从机台主体301的正上方向下俯视，即得到如图3中的示意图。为了减小机台的占地面积，并实现同时加工处理尽可能多的晶圆307，该涂胶设备将各个机构围绕工艺机器人305紧凑的排布在一起，并将加热堆栈304堆叠放置在涂胶腔室402之上