一种晶圆烘干设备及方法与流程

1.本发明涉及半导体生产技术领域，尤其是涉及一种晶圆烘干设备及方法。


背景技术：

2.光刻工艺是半导体器件制造工艺中的一个重要步骤，光刻工艺是一种图形复印技术，简单来说，光刻受到照相技术的启发，利用光刻胶的感光特性，将光刻掩膜板上的图形，精确地复印到涂于晶圆的光刻胶上。
3.为了保证产品质量，在将光刻胶涂于晶圆之前，先要清洗晶圆的表面，待烘干晶圆的表面后，再涂光刻胶。
4.然而，目前的烘干装置，大多仅依靠热辐射这一种方式对晶圆进行烘干，烘干的效率并不是很高。


技术实现要素：

5.针对上述情况，本发明提供一种晶圆烘干设备及方法，旨在解决目前的烘干装置，大多仅依靠热辐射这一种方式对晶圆进行烘干，烘干的效率并不是很高的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：第一方面，本发明提供一种晶圆烘干设备，其主要可以包括：罩体，固定设置且下部开口，罩体具有相互连通的进气口和出气口；底板，活动设置在罩体的下方，并能够封堵罩体的下部开口；加热件，设置在罩体的内壁上；旋转机构，包括变频电机和转轴，转轴的中部与底板转动连接；支撑件，一端固定于转轴、另一端沿转轴的径向延伸；底板和支撑件能够同步地纵向移动；装夹机构，包括弧形板和限位柱；弧形板固定于支撑件，弧形板的内侧分布有多个限位凸起，限位凸起上开设有与晶圆边缘匹配的卡槽，在多个限位凸起的共同配合下，晶圆只能沿靠近转轴的方向移动；限位柱纵向地滑动连接在支撑件上，限位柱能够在复位弹簧的作用下上移并抵接在晶圆的圆周上，以限制晶圆沿靠近转轴的方向的移动；升降机构，用于纵向移动底板和支撑件，以使晶圆能够进出罩体。
7.在本发明的一些实施例中，支撑件上开设有缺口，缺口的侧壁上固定有导向块，限位柱上开设有与导向块匹配的导向槽，复位弹簧安装在导向槽内。
8.在本发明的一些实施例中，支撑件的上部相对的两侧通过连接轴分别连接有一转动杆，转动杆上固定有擦渍板，擦渍板的一侧能够与晶圆的表面相接触。
9.在本发明的一些实施例中，连接轴与限位柱传动连接，限位柱纵向移动时，连接轴能够顺时针或逆时针转动。
10.在本发明的一些实施例中，支撑件上固定有齿板，限位柱内具有第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮的一侧与齿板啮合、另一侧与第二齿轮啮合，第二齿轮固定在连接轴的中
部。
11.在本发明的一些实施例中，限位柱上固定有第一挡块和第二挡块，第一挡块用于限制连接轴沿顺时针方向的旋转，第二挡块用于限制连接轴沿逆时针方向的旋转，第一挡块和第二挡块在竖直平面上的投影之间的夹角为90度。
12.在本发明的一些实施例中，进气口连接有除尘器。
13.在本发明的一些实施例中，罩体的侧壁内设有空腔，出气口与空腔的顶部连通，罩体外安装有排风机，排风机的入口与罩体的内部连通、出口与空腔的下部连通。
14.在本发明的一些实施例中，出气口上安装有限压阀。
15.第二方面，本发明提供一种晶圆烘干方法，其主要可以包括如下步骤：s1：按压限位柱，使两个擦渍板立起来，再将待烘干晶圆从两个擦渍板之间穿过，随后，将待烘干晶圆边缘部分地卡入多个限位凸起的卡槽中，再松开限位柱，使限位柱在复位弹簧的作用下上移并抵接在待烘干晶圆的圆周上，从而将待烘干晶圆固定在支撑件上；s2：上移底板和支撑件，使底板封堵罩体的下部开口，并使被固定在支撑件上的待烘干晶圆移动至罩体内；s3：启动除尘器、排风机和变频电机并保持预定的时长，以烘干待烘干晶圆表面和擦渍板上残留的水；变频电机能够通过转轴带动待烘干晶圆快速旋转，以甩落待烘干晶圆表面和擦渍板上的水，除尘器能够过滤外界空气中的粉尘，排风机能够将罩体内的湿热空气引导至罩体的空腔内，当空腔内的压力超过预设值时，出气口上的限压阀打开；s4：在烘干待烘干晶圆表面和擦渍板上残留的水后，下移底板和支撑件，使支撑件上的被烘干晶圆移动至罩体外，同时，使加热件持续工作，关闭除尘器、排风机和变频电机；s5：先按压限位柱，使两个擦渍板立起来，再沿靠近转轴的方向移动被烘干晶圆，使被烘干晶圆从两个擦渍板之间穿过，以擦去被烘干晶圆表面上的水渍；s6：将被烘干晶圆放置于指定位置；s7：另取待烘干晶圆，重复上述步骤。
16.本发明实施例至少具有如下优点或有益效果：1.本发明实施例通过机械和热辐射两种方式的共同作用，能够有效提高去除晶圆表面的水的效率。
17.2.装夹机构能够在尽可能减少其与晶圆的接触面积的前提下，实现对晶圆的固定，这有助于提高对晶圆的烘干效果。
18.3.罩体内的温度较高，通过升降机构纵向移动底板和支撑件，能够使晶圆进出罩体，以便于在罩体外取放晶圆。
19.本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
附图说明
20.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为晶圆烘干设备的结构示意图；图2为卡槽的结构示意图；图3为图1中a位置的局部放大图；图4为限位柱、转动杆和擦渍板的结构示意图。
22.图标：1-罩体，11-进气口，12-出气口，121-限压阀，13-空腔，14-排水管，141-排水阀，2-底板，3-加热件，41-变频电机，42-转轴，5-支撑件，51-缺口，52-导向块，6-装夹机构，61-弧形板，611-限位凸起，612-卡槽，62-限位柱，621-导向槽，622-第一挡块，623-第二挡块，63-复位弹簧，64-连接轴，65-转动杆，66-擦渍板，67-齿板，68-第一齿轮，69-第二齿轮，7-升降机构，71-升降气缸，72-安装板，73-支杆，8-除尘器，9-排风机，91-第一导管，92-第二导管。
具体实施方式
23.在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。
24.在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“中部”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。
25.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
26.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
27.下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
实施例
28.请参照图1-图4，第一方面，本实施例提供一种晶圆烘干设备，其主要可以包括：罩
体1、底板2、加热件3、旋转机构、支撑件5、装夹机构6和升降机构7。
29.罩体1固定设置且其下部开口，罩体1具有相互连通的进气口11和出气口12，以便于从出气口12排出罩体1内的湿热空气。
30.加热件3设置在罩体1的内壁上，其能够将电能转化为热能，并通过热辐射的方式烘干晶圆表面的水。
31.底板2活动设置在罩体1的下方，并能够封堵罩体1的下部开口，以在烘干晶圆时，减少热能的散失。
32.旋转机构主要可以包括传动连接的变频电机41和转轴42，转轴42的中部与底板2转动连接。
33.支撑件5可以有多个，支撑件5横向设置，其一端固定于转轴42、另一端沿转轴42的径向延伸；底板2和支撑件5能够同步地纵向移动，变频电机41能够带动支撑件5快速地旋转。
34.装夹机构6主要可以包括弧形板61和限位柱62；弧形板61固定于支撑件5，弧形板61的内侧分布有多个限位凸起611，限位凸起611上开设有与晶圆边缘匹配的卡槽612，在多个限位凸起611的共同配合下，晶圆只能沿靠近转轴42的方向移动；限位柱62位于弧形板61和转轴42之间，限位柱62纵向地滑动连接在支撑件5上，限位柱62能够在复位弹簧63的作用下上移并抵接在晶圆的圆周上，以限制晶圆沿靠近转轴42的方向的移动。装夹机构6能够在尽可能减少其与晶圆的接触面积的前提下，实现对晶圆的固定，这有助于提高对晶圆的烘干效果。
35.升降机构7用于纵向地移动底板2和支撑件5，以使晶圆能够进出罩体1。罩体1内的温度较高，通过升降机构7纵向移动底板2和支撑件5，能够使晶圆进出罩体1，以便于在罩体1外取放晶圆。
36.本实施例通过机械和热辐射两种方式的共同作用，能够有效提高去除晶圆表面的水的效率，具体而言，旋转机构的变频电机41能够先带动晶圆在罩体1内快速地旋转，利用离心力甩掉晶圆上的大多数的水，以减少加热件3通过热辐射烘干晶圆所需的时间，再使晶圆在罩体1内缓慢且匀速地旋转，以使各个晶圆均匀受热，从而提高对晶圆的烘干效果。
37.上文大体上描述了晶圆烘干设备的主要部件和作用原理，下文将对晶圆烘干设备做更为详细的阐述。
38.为了便于同步地纵向移动底板2和支撑件5，升降机构7主要可以包括升降气缸71、安装板72和支杆73，变频电机41安装于安装板72，安装板72通过支杆73与底板2连接，升降气缸71能够上移或下移安装板72。
39.为了便于将限位柱62纵向地滑动连接在支撑件5上，支撑件5上开设有缺口51，缺口51的侧壁上固定有导向块52，限位柱62上开设有与导向块52匹配的导向槽621，复位弹簧63安装在导向槽621内。
40.在不使用纯水清洗晶圆的情况下，晶圆在被烘干后，其表面可能有水渍，需要将水渍擦掉。为了便于擦掉晶圆上的水渍，支撑件5的上部的前后两侧（图1所示前后方向）通过连接轴64分别连接有一转动杆65，转动杆65上固定有擦渍板66，擦渍板66的一侧能够与晶圆的表面相接触。在烘干晶圆需要从装夹机构6上取下晶圆时，可先按压限位柱62，使两个擦渍板66立起来，再沿靠近连接轴64的方向移动被烘干晶圆，使被烘干晶圆从两个擦渍板
66之间穿过，以擦去被烘干晶圆表面上的水渍。
41.在本实施例中，优选地，连接轴64与限位柱62传动连接，限位柱62纵向移动时，连接轴64能够顺时针或逆时针转动，具体而言，支撑件5上固定有齿板67，限位柱62内具有第一齿轮68和第二齿轮69，第一齿轮68的一侧与齿板67啮合、另一侧与第二齿轮69啮合，第二齿轮69固定在连接轴64的中部。第一齿轮68起到换向的作用，按压限位柱62，在限位柱62向下移动的过程中，连接轴64带动两个转动杆65和两个擦渍板66逆时针转动，以将两个擦渍板66立起来。由于，在取放晶圆的过程中按压限位柱62，两个擦渍板66均会立起来，因此，将待烘干晶圆放入装夹机构6时，也可通过擦渍板66擦去位于晶圆前后两侧（图1所示前后方向）的水，再通过旋转离心作用，可进一步甩掉晶圆和擦渍板66上的水，再通过加热件3烘干晶圆和擦渍板66即可。
42.更具体的是，限位柱62上固定有第一挡块622和第二挡块623，第一挡块622用于限制连接轴64沿顺时针方向的旋转（图1所示损伤针方向），第二挡块623用于限制连接轴64沿逆时针方向的旋转，第一挡块622和第二挡块623在竖直平面上的投影之间的夹角为90度。
43.进气口11连接有除尘器8，以免在烘干晶圆时，含尘气体由进气口11进入罩体1内而附着在晶圆上。
44.罩体1的侧壁内设有空腔13，出气口12与空腔13的顶部连通，罩体1外安装有排风机9，排风机9的入口通过第一导管91与罩体1的内部连通、出口通过第二导管92与空腔13的下部连通。排风机9可将罩体1内的湿热空气导入空腔13内，以排出罩体1内的湿热空气。此外，由于空腔13内充满湿热空气，因此，空腔13可起到一定的保温作用。
45.出气口12上安装有限压阀121，通过限压阀121的设置，使得空腔13内的气压和温度较高，这一方面能够增强空腔13的保温作用，另一方面，由于空腔13内的气压和温度较高，使得罩体1内侧的温度较高，当水在离心作用下被甩到罩体1内侧上后，这些水能够被快速地烘干。
46.由于空腔13内的湿热空气含水量高，湿热空气遇冷后会冷凝并汇集至空腔13的底部，因此空腔13的底部连接有排水管14，排水管14上安装有排水阀141，以便于排出空腔13底部的冷凝水。
47.第二方面，本实施例提供一种晶圆烘干方法，其应用了上述晶圆烘干设备，该方法主要可以包括如下步骤：s1：按压限位柱62，使两个擦渍板66立起来，再将待烘干晶圆从两个擦渍板66之间穿过，随后，将待烘干晶圆边缘部分地卡入多个限位凸起611的卡槽612中，再松开限位柱62，使限位柱62在复位弹簧63的作用下上移并抵接在待烘干晶圆的圆周上，从而将待烘干晶圆固定在支撑件5上；s2：上移底板2和支撑件5，使底板2封堵罩体1的下部开口，并使被固定在支撑件5上的待烘干晶圆移动至罩体1内；s3：启动除尘器8、排风机9和变频电机41并保持预定的时长，以烘干待烘干晶圆表面和擦渍板66上残留的水；变频电机41能够通过转轴42带动待烘干晶圆快速旋转，以甩落待烘干晶圆表面和擦渍板66上的水，除尘器8能够过滤外界空气中的粉尘，排风机9能够将罩体1内的湿热空气引导至罩体1的空腔13内，当空腔13内的压力超过预设值时，出气口12上的限压阀121打开；
s4：在烘干待烘干晶圆表面和擦渍板66上残留的水后，下移底板2和支撑件5，使支撑件5上的被烘干晶圆移动至罩体1外，同时，使加热件3持续工作，关闭除尘器8、排风机9和变频电机41；s5：先按压限位柱62，使两个擦渍板66立起来，再沿靠近转轴42的方向移动被烘干晶圆，使被烘干晶圆从两个擦渍板66之间穿过，以擦去被烘干晶圆表面上的水渍；s6：将被烘干晶圆放置于指定位置；s7：另取待烘干晶圆，重复上述步骤。
48.由上述内容可知，本实施例提供的晶圆烘干方法，不仅能够有效地提高去除晶圆表面的水的效率，还能去除晶圆表面的水渍。
49.最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。