涂胶显影装置的制作方法

本技术涉及涂胶显影设备领域，尤其涉及一种涂胶显影装置。

背景技术：

1、相关技术中，涂胶显影装置通常采用液处理与热处理单元混布或上下堆叠的集成式结构，高温烘烤工艺产生的热量易传导至液处理区域，引起涂胶环境温度波动，导致光刻胶粘度变化、膜厚不均，影响工艺稳定性。此外，传统结构的工艺层数有限，机械手调度路径长，难以满足高产能需求，且缺乏对返回晶圆的有效温控机制，晶圆在高温处理后直接进入液处理区，易造成温度不匹配问题。因此，亟需一种涂胶显影装置以改善上述问题。

技术实现思路

1、本实用新型提供一种涂胶显影装置，该装置用于在半导体光刻工艺中实现通过模块化设计与热隔离结构提升工艺稳定性和整机产能。

2、根据本实用新型实施例的第一方面，提供一种涂胶显影装置，包括：第一工艺模块、层间模块和第二工艺模块；第一工艺模块包括n个第一工艺层，n为大于4的正整数，每个第一工艺层包括第一工艺机械手和m个第一工艺单元，m为正偶数；第一工艺机械手用于将晶圆送入第一工艺单元后移出；第一工艺单元用于对晶圆执行涂胶工艺、显影工艺和光学检测工艺中的一种工艺；m个第一工艺单元对称设于第一工艺机械手的两侧；第二工艺模块包括n个第二工艺层，每个第二工艺层包括第二工艺机械手和m个第二工艺单元；第二工艺机械手用于将晶圆送入第二工艺单元后移出；第二工艺单元用于对晶圆执行烘烤工艺和边缘曝光工艺中的一种工艺；m个第二工艺单元对称设于第二工艺机械手的两侧；层间模块位于第一工艺模块和第二工艺模块之间，层间模块包括层间机械手和层间制冷单元，层间机械手用于将经过第二工艺模块的晶圆送入层间制冷单元后移出；层间制冷单元用于将晶圆降温至预设温度以满足第一工艺单元的工艺要求。

3、在一种实施方式中，层间机械手的数量为2；2个层间机械手、m个第一工艺单元、m个第二工艺单元和关于对称面对称分布为两列；对称面经过第一工艺机械手的轴心与第二工艺机械手的轴心的连线。

4、在一种实施方式中，第一工艺机械手和第二工艺机械手均包括平移单元和p个执行器，p为大于1的正整数；所述p个执行器用于同时绕其所在机械手的轴心旋转；所述平移单元用于推动机械手轴心沿垂直于所述对称面的方向或沿所述连线的方向平移；其中一个执行器用于抓取已处理的晶圆时，另一个执行器用于释放待处理的晶圆。

5、在一种实施方式中，涂胶显影装置还包括接口模块，接口模块位于第二工艺模块背离层间模块的一端；接口模块内设有背洗单元和接口机械手；接口机械手用于将晶圆送入背洗单元后移出至光刻机；背洗单元用于对晶圆进行背洗工艺。

6、在一种实施方式中，接口模块内设有正洗单元；接口机械手用于将晶圆送入光刻机后移出至正洗单元；正洗单元用于对晶圆进行正洗工艺。

7、在一种实施方式中，接口模块内还设有接口暂存单元；接口暂存单元用于在不同工位存储待送入光刻机的晶圆、待背洗工艺的晶圆、和经过背洗的晶圆；接口机械手用于将晶圆送入接口暂存单元后移出。

8、在一种实施方式中，层间模块还包括层间工位；层间工位用于存放晶圆；层间机械手还用于将晶圆送入或移出层间工位。

9、在一种实施方式中，每个第一工艺层中的第一工艺机械手的数量为大于1的正整数，用于在第一工艺层中并行传输晶圆。

10、在一种实施方式中，n个第一工艺层包括至少2个涂胶层、至少2个显影层和至少1个光学检测层；每个涂胶层内包括第一涂胶单元和第二涂胶单元；第一涂胶单元用于对晶圆进行第一次涂胶工艺；第二涂胶单元用于对晶圆进行第二次涂胶工艺；显影层内包括显影单元，用于对晶圆进行显影工艺；光学检测层内包括光学检测单元，光学检测单元用于对晶圆进行光学检测工艺。

11、在一种实施方式中，n个第二工艺层包括至少2个第一烘烤层、至少2个第二烘烤层和至少1个边缘曝光层；每个第一烘烤层内包括第一烘烤单元和第二烘烤单元；第一烘烤单元用于对晶圆进行第一次烘烤工艺；第二烘烤单元用于对晶圆进行第二次烘烤工艺；每个第二烘烤层内包括第三烘烤单元和第四烘烤单元；第三烘烤单元用于对晶圆进行第三次烘烤工艺；第四烘烤单元用于对晶圆进行第四次烘烤工艺；边缘曝光层内包括边缘曝光单元，边缘曝光单元用于对晶圆进行边缘曝光工艺。

12、在一种实施方式中，涂胶显影装置还包括片盒模块；片盒模块位于第一工艺模块背离层间模块的一端；片盒模块包括载入单元，用于存储晶圆；片盒模块还包括片盒机械手，用于将晶圆送入载入单元或将载入单元中的晶圆移出。

13、在一种实施方式中，片盒模块还包标记识别单元，标记识别用于检测晶圆边缘的对准标记，对准标记包括缺口或平边。

14、在一种实施方式中，片盒模块还包括增粘单元，增粘单元用于在晶圆表面喷施增粘层，以增强光刻胶与晶圆表面的附着力。

15、根据本实用新型实施例的第二方面，提供一种涂胶显影装置的控制方法，包括：提供涂胶显影装置，涂胶显影装置包括第一工艺模块、层间模块和第二工艺模块；其中，第一工艺模块包括n个第一工艺层，每个第一工艺层设有第一工艺机械手和m个对称分布的第一工艺单元；第二工艺模块包括n个第二工艺层，每个第二工艺层设有第二工艺机械手和m个对称分布的第二工艺单元；层间模块包括层间机械手和层间制冷单元；监测第一工艺模块中各第一工艺单元的工艺状态，调度第一工艺机械手在第一工艺层内的m个第一工艺单元之间并行传送晶圆，执行涂胶、显影和光学检测中的至少一种工艺；监测第二工艺模块中各第二工艺单元的工艺状态，调度第二工艺机械手在第二工艺层内的m个第二工艺单元之间并行传送晶圆，执行烘烤和边缘曝光中的至少一种工艺；当晶圆完成第二工艺模块的处理后，控制层间机械手将其从第二工艺模块取出，并送入层间制冷单元进行降温，使晶圆温度降至满足第一工艺模块工艺要求的预设温度；基于各工艺模块的工艺节拍动态调度层间机械手移动晶圆或暂存晶圆的时序，以提升晶圆在各工艺模块间并行处理的效率。

16、在一种实施方式中，提供的层间模块配置有两个层间机械手，两个层间机械手、m个第一工艺单元和m个第二工艺单元关于一对称面对称分布为两列；控制方法还包括：协调两个层间机械手在对称面两侧并行作业，分别处理不同列的晶圆，以使第一工艺模块和第二工艺模块的双列并行处理节拍相匹配；对称面经过第一工艺机械手的轴心与第二工艺机械手的轴心的连线。

17、在一种实施方式中，第一工艺机械手和第二工艺机械手均包括平移单元和p个执行器；控制方法还包括：控制p个执行器各自独立绕其所在机械手的轴心旋转，以使多个晶圆被同时抓取或释放；控制平移单元推动机械手轴心沿对称面连线方向平移，以使机械手作业范围扩展，实现跨列或跨单元的灵活调度。

18、在一种实施方式中，涂胶显影装置还包括接口模块，位于第二工艺模块背离层间模块的一端；控制方法还包括：控制接口模块中的接口机械手将完成边缘曝光工艺的晶圆送入背洗单元进行背洗，并在背洗完成后将晶圆移出至光刻机，以使晶圆完成背洗后进入光刻工序。

19、在一种实施方式中，控制方法还包括：控制接口机械手在将晶圆送入光刻机后，将其从光刻机取出并送入正洗单元进行正洗工艺。

20、在一种实施方式中，接口模块内设有接口暂存单元；控制方法还包括：控制接口机械手将待送入光刻机的晶圆、待背洗晶圆或已完成背洗的晶圆暂存于接口暂存单元；基于光刻机和背洗单元的空闲状态，动态调度接口机械手从接口暂存单元取出晶圆，以使晶圆在接口模块内的传输与光刻机的处理状态同步。

21、在一种实施方式中，层间模块还包括层间工位；控制方法还包括：当第一工艺模块当前无法接收晶圆时，控制层间机械手将已完成降温的晶圆暂存于层间工位；在第一工艺模块空闲时，控制层间机械手从层间工位取出晶圆并送入第一工艺模块，以使晶圆在层间模块中完成临时存储与后续传输。

22、在一种实施方式中，每个第一工艺层配置多个第一工艺机械手；控制方法还包括：控制多个第一工艺机械手在本层内协同作业，分别调度晶圆进入涂胶单元、显影单元或光学检测单元，以使单层内的多个工艺单元并行运行。

23、在一种实施方式中，n个第一工艺层包括至少两个涂胶层；每个涂胶层内设有第一涂胶单元和第二涂胶单元；n个第二工艺层包括至少两个第一烘烤层和至少一个边缘曝光层；每个第一烘烤层内设有第一烘烤单元和第二烘烤单元；层间模块还包括层间工位；边缘曝光层内设有烘烤单元；控制方法还包括：控制第一工艺机械手、第二工艺机械手和层间机械手传输晶圆，以使晶圆依次在第一涂胶单元中涂敷抗反射涂层、在第一个层间工位中存放、在第一烘烤单元中固化抗反射涂层、在第一个层间制冷单元中冷却、在第二涂胶单元中涂敷光刻胶层、在第二个层间工位中存放、在第二烘烤单元中固化光刻胶层、在第二个层间制冷单元中冷却、在边缘曝光单元中边缘曝光处理。

24、在一种实施方式中，n个第一工艺层包括至少两个显影层和一个光学检测层；每个显影层内设有显影单元；每个光学检测层内设有光学检测单元；n个第二工艺层包括至少两个第二烘烤层；每个第二烘烤层内设有第三烘烤单元和第四烘烤单元；控制方法还包括：控制第一工艺机械手、第二工艺机械手和层间机械手传输晶圆，以使晶圆依次在第三烘烤单元中烘烤、在第三个层间制冷单元中冷却、在显影单元中进行显影处理、在第三个层间工位中存放、在第四烘烤单元中烘烤、在第四个层间制冷单元中冷却、在第四个层间工位中存放、在光学检测单元中进行光学检测。

25、在一种实施方式中，涂胶显影装置还包括片盒模块，位于第一工艺模块背离层间模块的一端；控制方法还包括：控制片盒机械手将晶圆从载入单元取出并送入第一工艺模块进行初始处理；或将在第一工艺模块处理完成的晶圆送回载入单元，以使晶圆在片盒模块与工艺模块之间进行双向传输。

26、在一种实施方式中，控制方法还包括：在晶圆进入第一工艺模块前，控制标记识别单元检测晶圆边缘的对准标记，获得检测结果；基于检测结果，控制片盒机械手或第一工艺机械手对晶圆进行旋转对准，以使晶圆以目标方向进入后续工艺单元。

27、在一种实施方式中，控制方法还包括：控制增粘单元在晶圆表面喷施增粘剂；喷施完成后，控制片盒机械手或第一工艺机械手将晶圆送入涂胶单元进行涂胶工艺，以使增粘工艺与涂胶工艺依次执行。

28、根据本实用新型实施例的第三方面，提供一种涂胶显影设备，包括控制模块、第一工艺模块、层间模块和第二工艺模块；控制模块电连接第一工艺模块、层间模块和第二工艺模块中的机械手和工艺单元，用于实现如第二方面中任一项的方法。

29、根据本实用新型实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，当存储介质中的可执行的计算机程序由处理器执行时，能够实现第二方面中任一项的控制方法。

30、根据本实用新型实施例的第五方面，提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现第二方面中任一项的方法。

31、与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：通过将执行液处理工艺的第一工艺模块与执行热处理工艺的第二工艺模块分离设置，并在两者之间配置包含层间制冷单元的层间模块，有效实现了液处理区与热处理区的热隔离，减少了高温工艺对液处理环境的热干扰；同时，第一工艺模块和第二工艺模块均采用大于4层的结构，每层配备对称分布的偶数个工艺单元和中心机械手，支持多层并行处理与高效传片，提升了设备吞吐量；层间机械手可将完成热处理的晶圆送入层间制冷单元降温至满足液处理要求的预设温度，保障了晶圆返回第一工艺模块前的温度一致性，从而提高了涂胶工艺的稳定性和重复性。