一种自动匀胶设备的制作方法

本实用新型实施例涉及半导体工艺技术领域，尤其涉及一种自动匀胶设备。

背景技术：

图形化蓝宝石衬底因具备提高LED的发光与出光效率的优点已实现产业化并被业界普遍采用，目前图形化蓝宝石衬底是在蓝宝石平片衬底表面通过光刻等工艺制作微结构图形，具体包括匀胶、曝光、显影、蚀刻等制程。

匀胶制程是图形化蓝宝石衬底制作的主要流程之一，其中膜厚均匀性为考量匀胶制程的重要指标之一。匀胶制程常规流程为旋布涂胶使光刻胶均匀涂布于衬底表面、热盘烘烤使光刻胶成分固化。衬底晶片通过真空陶瓷的机械手臂在涂胶模块、固化模块等各模块间循环流转，而陶瓷的机械手臂进入热盘单元取片时难以避免经热传导作业加热升温，陶瓷的机械手臂进一步将热量通过热传递作用使旋布涂胶前的衬底局部升温，未待衬底晶片完全冷却即进行旋布涂胶直接导致该衬底晶片膜厚局部异常，膜厚均匀性极差。并且，常规工艺方法在涂胶前予以衬底晶片一定的高速空转时间，进行简单散热冷却衬底晶片。该工艺方法冷却耗时长、散热效果差，直接影响了匀胶的生产效率，同时该工艺方法匀胶的膜厚均匀性改善效果并不显著。

技术实现要素：

本实用新型提供一种自动匀胶设备，以保证衬底在匀胶前温度的均匀，提高自动匀胶设备匀胶的膜厚均匀性。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种自动匀胶设备，包括：

匀胶模块，包括匀胶吸片台和滴胶管，所述匀胶吸片台用于承载并吸附放置于所述匀胶吸片台上的衬底，还用于旋转所述衬底使所述衬底的涂胶面匀胶；所述滴胶管位于所述匀胶吸片台的上方，用于滴胶至所述匀胶吸片台上的所述衬底上；

匀胶冷却模块，包括冷却喷嘴，所述冷却喷嘴设置于所述匀胶吸片台上放置的衬底的下方，用于喷射冷却液体至所述衬底朝向所述匀胶吸片台的一面，进行匀胶冷却。

可选地，所述冷却喷嘴以预设角度向所述衬底朝向所述匀胶吸片台的一面喷射冷却液体。

可选地，所述冷却喷嘴为管状结构；

所述冷却喷嘴包括相互贯通的第一导管和第二导管，所述第一导管的第一端与所述第二导管的第一端连接，所述第一导管的第二端为冷却液体接入口，所述第二导管的第二端为喷嘴口；所述第一导管的轴线垂直于所述匀胶吸片台，所述第二导管的轴线与所述第一导管的轴线之间的夹角为所述预设角度。

可选地，所述第一导管上设置有开关控制阀门、流量控制阀门以及流量表头；

所述开关控制阀用于控制所述冷却喷嘴的开启和关闭，所述流量控制阀门用于控制所述冷却液体的流量，所述流量表头用于显示所述冷却液体的当前流量。

可选地，所述预设角度的取值范围为20°-70°。

可选地，所述喷嘴口与所述衬底朝向所述匀胶吸片台的一面的距离为2mm-8mm。

可选地，还包括清洗模块，所述清洗模块包括有机溶剂喷嘴，所述有机溶剂喷嘴设置于所述匀胶吸片台上放置的衬底的下方，用于喷射有机溶剂至所述衬底朝向所述匀胶吸片台的一面，清洗所述衬底朝向所述匀胶吸片台的一面上的胶体。

可选地，所述有机溶剂喷嘴复用为所述冷却喷嘴。

可选地，该自动匀胶设备还包括：上料模块和机械手臂；

所述上料模块用于存储待匀胶的衬底；所述机械手臂用于传递所述待匀胶的衬底至所述匀胶模块中的匀胶吸片台上。

可选地，该自动匀胶设备还包括：固化模块，所述固化模块包括热盘和冷盘；

所述机械手臂还用于将所述衬底在所述匀胶吸片台、所述热盘和所述冷盘之间传递，所述热盘用于烘烤固化所述衬底上的胶体，所述冷盘用于冷却所述热盘固化完成的衬底。

本实用新型提供的自动匀胶设备，通过在自动匀胶设备中设置匀胶冷却模块，其中设置冷却喷嘴，冷却喷嘴设置于匀胶吸片台放置的衬底的下方，用于喷射冷却液体至衬底朝向匀胶吸片台的一面，在衬底匀胶之前，可以对匀胶吸片台进行冷却，解决了自动匀胶设备中匀胶吸片台上衬底由于热传导导致的不同区域温度存在差异，而影响匀胶的膜厚均匀性的问题，保证了衬底在匀胶前温度的均匀，提高了自动匀胶设备的匀胶的膜厚均匀性，同时，可大幅缩短冷却时间，提升生产效率，提高匀胶设备产能。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种自动匀胶设备的结构示意图；

图2是图1所示的自动匀胶设备的俯视图；

图3是本实用新型实施例提供的自动匀胶装置的局部放大图；

图4是本实用新型实施例提供的一种匀胶方法的流程图；

图5是本实用新型实施例提供的另一种匀胶方法的流程图；

图6是本实用新型实施例提供的又一种匀胶方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1为本实用新型实施例提供的一种自动匀胶设备的结构示意图，图2是图1所示的自动匀胶设备的俯视图，参考图1和图2，该自动匀胶设备包括：匀胶模块11，包括匀胶吸片台111和滴胶管112，匀胶吸片台111用于承载并吸附放置于匀胶吸片台111上的衬底10，还用于旋转衬底10使衬底10的涂胶面匀胶；滴胶管112位于匀胶吸片台111的上方，用于滴胶至匀胶吸片台111上的衬底10上；匀胶冷却模块(图中未示出)，包括冷却喷嘴121，冷却喷嘴121设置于匀胶吸片台111上放置的衬底10的下方，用于喷射冷却液体至衬底10朝向匀胶吸片台111的一面，进行匀胶冷却。

其中，衬底10放置于匀胶吸片台111上，匀胶吸片台111的中心区域可设置吸附孔，在吸附孔中通入真空以吸附衬底10，从而对衬底10在静置状态和旋转匀胶状态下进行固定，同时匀胶吸片台111可连接电机，由电机驱动进行旋转匀胶。其中，示例性地，在蓝宝石图形化工艺中，衬底10为蓝宝石衬底。滴胶管112则可设置于匀胶吸片台111的正上方，用于滴胶至衬底10的中心，以保证匀胶时胶体扩散均匀，示例性地，胶体可包括用于光刻刻蚀的正性光刻胶或负性光刻胶。如图1所示，匀胶冷却模块中的冷却喷嘴121设置在衬底10的下方，冷却喷嘴121的冷却液体喷射位置应对应衬底10下表面中非匀胶吸片台111接触的区域，并且可根据实际情况，将冷却液体喷射位置设置在衬底温度不均的局部，其中，冷却液体可采用纯水、乙醇、异丙醇或丙酮溶液等比热容较大和/或易挥发吸热的液体，此处不做限制。

下面参考图1，对该自动匀胶设备的匀胶方法进行简单介绍，该匀胶方法包括：首先，将待匀胶的衬底10放置于匀胶模块11中的匀胶吸片台111上，并由匀胶吸片台111吸附固定衬底10；继而控制匀胶冷却模块中的冷却喷嘴121喷射冷却液体至衬底10朝向匀胶吸片台111的一面，同时旋转匀胶吸片台111，进行衬底冷却；由滴胶管112滴胶至衬底10上，旋转匀胶吸片台111对衬底10上的胶体进行匀胶。

本实用新型实施例还对设置有匀胶冷却模块的自动匀胶设备的膜厚均匀性进行了考察，表1是常规自动匀胶设备的匀胶膜厚数据表，表2是采用本实用新型实施例提供的自动匀胶设备的匀胶膜厚数据表，对比表1和表2，其中，表格中分别测量了衬底采用常规自动匀胶设备和本实用新型实施例提供的自动匀胶设备制备的匀胶衬底上不同位置的6组膜厚数据，且分别计算了每组数据的膜厚均值和极差，根据极差数据可知，常规的自动匀胶设备中，极差在0.044～0.060微米的范围内，而采用本实用新型实施例提供的自动匀胶设备，其每组数据的极差范围在0.020～0.027微米的范围内，显然，相比于常规的自动匀胶设备，本实用新型实施例提供的自动匀胶设备，其衬底匀胶的膜层厚度更加均匀。

表1

表2

本实用新型提供的自动匀胶设备，通过设置匀胶冷却模块，其中设置冷却喷嘴，冷却喷嘴设置于匀胶吸片台放置的衬底的下方，用于喷射冷却液体至衬底朝向匀胶吸片台的一面，在衬底匀胶之前，可以对匀胶吸片台进行冷却，解决了自动匀胶设备中匀胶吸片台上衬底由于热传导导致的不同区域温度存在差异，而影响匀胶的膜厚均匀性的问题，保证了衬底在匀胶前温度的均匀，提高了自动匀胶设备的匀胶的膜厚均匀性，同时，可大幅缩短冷却时间，提升生产效率，提高匀胶设备产能。

继续参考图1，可选地，冷却喷嘴121以预设角度向衬底10朝向匀胶吸片台111的一面喷射冷却液体。其中，冷却喷嘴121以一定地倾斜角度喷射冷却液体时，可以将冷却液体尽可能多地覆盖匀胶吸片台未接触的区域，保证整个衬底上的不同区域的温度均匀。

进一步地，本实用新型实施例还提供了一种冷却喷嘴，图3是本实用新型实施例提供的自动匀胶装置的局部放大图，参考图3，其中，冷却喷嘴为管状结构；冷却喷嘴包括相互贯通的第一导管21和第二导管22，第一导管21的第一端与第二导管22的第一端连接，第一导管21的第二端为冷却液体接入口211，第二导管22的第二端为喷嘴口221；第一导管21的轴线垂直于匀胶吸片台，第二导管22的轴线与第一导管的轴线之间的夹角为预设角度。

优选地，该预设角度的取值范围可设为20°-70°；优选地，喷嘴口与衬底10朝向匀胶吸片台111的一面的距离为2mm-8mm。

通过精确地控制冷却液体的喷射角度以及喷嘴口与衬底的距离，可以保证冷却液体有效覆盖衬底下表面与匀胶吸片台未接触的区域，实现衬底不同区域的温度均匀。

继续参考图3，在该冷却喷嘴中，第一导管21上还设置有开关控制阀门211、流量控制阀门212以及流量表头213；开关控制阀211用于控制冷却喷嘴的开启和关闭，流量控制阀门212用于控制冷却液体的流量，流量表头213用于显示冷却液体的当前流量。

通过调节流量控制阀门212和观察流量表头213实时显示的流量，可以对冷却液体的喷射流量进行控制，可以以确定的冷却流量进行冷却，实现固定冷却效果；另外，可通过调节保证冷却喷嘴在达到冷却效果的同时，避免冷却液体的浪费，提高冷却液体的利用率。

继续参考图1和图2，该自动匀胶设备中，还可设置清洗模块(图中未示出)，清洗模块包括有机溶剂喷嘴131，有机溶剂喷嘴131设置于匀胶吸片台111上放置的衬底10的下方，用于喷射有机溶剂至衬底10朝向匀胶吸片台111的一面，清洗衬底10朝向匀胶吸片台111的一面上的胶体。

有机溶剂喷嘴中的有机溶剂通常可采用丙酮等易于溶解胶体的有机溶剂，通过设置有机溶剂喷嘴，可以将衬底10在匀胶过程中导致的下表面残留的胶体清洗掉，以保证衬底10的清洁。可选地，该有机溶剂喷嘴可复用为冷却喷嘴，其中在匀胶冷却阶段，可以由该有机溶剂喷嘴中喷射冷却液体，在清洗阶段，可以由该有机溶剂喷嘴中喷射有机溶剂。除此之外，冷却液体和有机溶剂可选择相同或不同的液体，本领域技术人员可根据实际情况进行设计和选择。

继续参考图1和图2，该自动匀胶设备还可包括：上料模块14和机械手臂15；上料模块14用于存储待匀胶的衬底10；机械手臂15用于传递待匀胶的衬底10至匀胶模块11中的匀胶吸片台111上。

进一步可选地，该自动匀胶设备中还可包括：固化模块16，固化模块16包括热盘161和冷盘162；机械手臂15还用于将衬底10在匀胶吸片台111、热盘161和冷盘162之间传递，热盘161用于烘烤固化衬底10上的胶体，冷盘162用于冷却热盘161固化完成的衬底10。

本实用新型提供的自动匀胶设备中，通过机械手臂15在上料模块14中取片放置于匀胶模块11的匀胶吸片台111上，将匀胶后的衬底传递至热台161进行烘烤固化，在放置到冷盘162进行冷却，实现了衬底的自动化匀胶，大大简化和提高了衬底的生产效率，同时可以改善匀胶的膜厚均匀性，保证衬底的匀胶质量。

本实用新型实施例还提供了一种匀胶方法，采用如本实用新型实施例提供的自动匀胶设备，图4是本实用新型实施例提供的一种匀胶方法的流程图，参考图1、图2和图4，该匀胶方法包括：

S110、将待匀胶的衬底放置于匀胶模块中的匀胶吸片台上，并由匀胶吸片台吸附固定衬底；

其中，匀胶吸片台上设置的吸附孔通入真空，以吸附固定放置在匀胶吸片台上的衬底，保证衬底的位置固定和匀胶过程中的稳定。吸附孔的大小通常与衬底的大小有关，并且吸附孔的形状或形式也存在多种多样，此处不做限制。

S120、控制匀胶冷却模块中的冷却喷嘴喷射冷却液体至衬底朝向匀胶吸片台的一面，同时旋转匀胶吸片台，进行衬底冷却；

匀胶冷却的步骤中，需要冷却喷嘴喷射冷却液体和匀胶吸片台旋转同步进行，以在衬底旋转的过程中，冷却液体喷射到衬底上，冷却衬底上未与匀胶吸片台接触的区域上均可进行冷却。

S130、由滴胶管滴胶至衬底上，旋转匀胶吸片台对衬底上的胶体进行匀胶。

滴胶管滴胶的过程通常需要进行滴量的控制，一方面避免滴胶过多浪费胶体，一方面可以从滴胶量上来初步地进行膜厚的控制，避免滴入过多胶体时膜厚变厚。并且，在旋转匀胶的过程中，需要持续一定时间，以稳定匀胶后的膜厚。

本实用新型实施例提供的自动匀胶设备的匀胶方法，通过在将待匀胶的衬底放置于匀胶吸片台上之后，在滴胶至衬底进行匀胶之前，由匀胶冷却模块中的冷却喷嘴喷射冷却液体，且通过旋转匀胶吸片台使衬底上未与匀胶吸片台上接触的区域喷射上冷却液体，保证了冷却液体的涂布效果，从而实现了衬底在匀胶前的冷却，解决了自动匀胶设备中匀胶吸片台上衬底由于热传导导致的不同区域温度存在差异，而影响匀胶的膜厚均匀性的问题，保证了衬底在匀胶前温度的均匀，提高了自动匀胶设备的匀胶的膜厚均匀性，同时，可大幅缩短冷却时间，提升生产效率，提高匀胶设备产能。

继续参考图1，S120、控制匀胶冷却模块中的冷却喷嘴喷射冷却液体至衬底朝向匀胶吸片台的一面的步骤中，还可包括：

S121、控制冷却喷嘴以20g/cm³-70g/cm³的流量喷射冷却液体至衬底朝向匀胶吸片台的一面。

其中，20g/cm³-70g/cm³的冷却液体的流量范围，可以保证冷却液体喷射至衬底的下表面，并且，能够保证冷却液体在喷射至衬底下表面展开并涂覆于衬底下表面未被匀胶吸片台接触的区域；除此之外，通过限制冷却液体的流量范围，可避免冷却液体的浪费，一定程度上减少冷却成本。

进一步地，该S120、控制匀胶冷却模块中的冷却喷嘴喷射冷却液体至衬底朝向匀胶吸片台的一面的步骤中，包括：

S122、控制匀胶冷却模块中的冷却喷嘴以20°-70°的预设夹角喷射纯水、乙醇、异丙醇或丙酮溶液至衬底朝向匀胶吸片台的一面。

其中，纯水、乙醇、异丙醇和丙酮溶液均为比热容较大或易挥发吸热的溶液，可以吸收衬底热量，对衬底进行有效的冷却。

进一步地，在向衬底朝向匀胶吸片台的一面上喷射冷却液体的过程中，同时旋转匀胶吸片台，包括：

S124、以5000RPM/S-10000RPM/S的旋转加速度，以2000RPM-4000RPM的旋转速度旋转匀胶吸片台，进行衬底冷却。

具体地，在设置匀胶吸片台的旋转速度时，设定旋转加速度和旋转速度后，还可设置旋转时间在4s-10s的范围内，以充分冷却衬底。喷射冷却液体的过程中，将衬底以5000RPM/S-10000RPM/S的旋转加速度，以2000RPM-4000RPM的旋转速度旋转，一方面可保证冷却液体喷射在衬底上的喷射点形成圆周，喷射液体覆盖未与匀胶吸片台接触的圆周区域，保证冷却液体的涂布效果；另一方面在将冷却液体喷射至衬底上后，可以通过旋转将冷却液体甩走，或者增加冷却液体的挥发，避免衬底下表面残留冷却液体。

继续参考图1和图2，其中，该自动匀胶设备中设置有清洗模块，针对该具备清洗模块的自动匀胶设备，本实用新型实施例还提供了一种匀胶方法，图5是本实用新型实施例提供的另一种匀胶方法的流程图，参考图5，该匀胶方法包括：

S110、将待匀胶的衬底放置于匀胶模块中的匀胶吸片台上，并由匀胶吸片台吸附固定衬底；

S120、控制匀胶冷却模块中的冷却喷嘴喷射冷却液体至衬底朝向匀胶吸片台的一面，同时旋转匀胶吸片台，进行衬底冷却；

S130、由滴胶管滴胶至衬底上，旋转匀胶吸片台对衬底上的胶体进行匀胶；

S140、控制清洗模块中的有机溶剂喷嘴喷射有机溶剂至衬底朝向匀胶吸片台的一面，清洗衬底朝向匀胶吸片台的一面上的胶体。

进一步地，继续参考图1，在衬底匀胶完成后，衬底上的胶体需要进行快速固化，以加快生产进程。针对匀胶完成的衬底上胶体的固化，本实用新型实施例还提供了一种自动匀胶设备的匀胶方法，图6是本实用新型实施例提供的又一种匀胶方法的流程图，参考图6，该匀胶方法包括：

S110、将待匀胶的衬底放置于匀胶模块中的匀胶吸片台上，并由匀胶吸片台吸附固定衬底；

S120、控制匀胶冷却模块中的冷却喷嘴喷射冷却液体至衬底朝向匀胶吸片台的一面，同时旋转匀胶吸片台，进行衬底冷却；

S130、由滴胶管滴胶至衬底上，旋转匀胶吸片台对衬底上的胶体进行匀胶；

S140、控制清洗模块中的有机溶剂喷嘴喷射有机溶剂至衬底朝向匀胶吸片台的一面，清洗衬底朝向匀胶吸片台的一面上的胶体；

S150、将清洗完成的衬底移至固化模块中的热盘上，进行胶体烘烤固化；

S160、将固化完成的衬底移至固化模块中的冷盘上，进行衬底的冷却。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。