一種能充分利用顯影液的新型自動顯影機的製作方法

2023-05-28 07:33:36 2

本發明涉及顯影技術領域，特別涉及一種能充分利用顯影液的新型自動顯影機。

背景技術：

目前我國的半導體功率器件生產過程的光刻工藝流程中的溼法顯影工藝，正在從手工操作過渡到半自動和全自動生產。但是在全自動工藝流程中，由於工藝的要求，矽片必須依次在三個到十二個顯影缸裡進行顯影。這就造成了這幾個缸裡的顯影液溶解的光刻膠的濃度會有很大的差異，就是說第一個缸裡的顯影液由於光刻膠的濃度太高已經不能再用了，而後邊的第五個缸裡的顯影液還是很好用的、它溶解進的光刻膠還很少，如果這五個缸裡的顯影液同時更換，後邊的幾個缸就浪費的太可惜了。針對這一個問題，我們設計了一款能夠自動或半自動地根據顯影缸裡顯影液的濃度依次逐個更換顯影液的設備，這樣既解決了顯影液過於浪費的問題，又減少了對環境的汙染，對低碳環保做出了一定的貢獻。

技術實現要素：

本發明的目的是能夠在光刻顯影的過程中，設備可以方便地完成顯影工藝所要求的所有的動作和適時地依次根據顯影液中溶進的光刻膠的濃度逐個顯影缸更換新的顯影液。並且具備不停電電源，當主電源停電時，利用備用電源可以將已經上架的工件順利地顯影完畢。當設備內意外出現燃燒時，有煙霧傳感器和溫度控制器進行監控，並根據監控結果自動啟動滅火裝置，以保證安全。

為實現以上目的本專利提供的主要技術方案是：

本發明分上下兩部分組成，包括上部和下部；上部是矽晶片裝置的懸掛機構，它承擔顯影矽片更換顯影缸的顯影順序的功能。上部包括設備外殼，設備外殼頂部設有軸流風機與消防活門，軸流風機與消防活門旁邊設有煙霧傳感器和溫度測控儀，設備外殼內設有懸掛臂旋轉盤，懸掛臂旋轉盤兩端設有懸掛臂與矽片掛架；懸掛臂旋轉盤與平面軸承和旋轉軸連接，平面軸承下端設有齒輪副，齒輪副下端設有旋轉步進電機；平面軸承與上下移動機架連接，上下移動機架通過燕尾滾珠滑道安裝於固定機架上；上下移動機架下端設有滾珠螺母，滾珠螺母通過精密絲槓和上下移動步進電機連接；固定機架設於固定工作檯上，固定工作檯上設有光幕傳感器和對應下部顯影缸的顯影缸連接口。下部承擔顯影槽的旋轉。下部包括顯影缸承載圓盤連接顯影缸，顯影缸上刻有換液位置；顯影缸承載圓盤與平面軸承和轉軸連接，平面軸承和轉軸與設備結構安裝盤連接，設備結構安裝盤與齒輪副連接，齒輪副與步進電機連接。

懸掛臂設置為按一定角度步進旋轉並作上下往復運動的複合運動的結構。

懸掛臂的上下往復運動設置成上慢下快的變速運動。

夾持矽片的懸掛臂設計了可以逆時針旋轉步進固定角度的運動模式，所以可以實現被顯影的矽片從含有光刻膠濃度由高到低依次換缸顯影的過程，被顯影的矽片最後是從質量最高的顯影液的顯影缸中取出，這樣就能夠使矽片的顯影質量達到較高的水平。

本發明還設計了顯影缸可以按順時針方向作固定角度旋轉步進的功能，所以當第一個顯影缸中的顯影液中溶解的光刻膠濃度太高，影響矽片的顯影質量時，可以將顯影缸進一步，使第一個顯影缸轉到更換顯影液的位置，準備更換顯影液。而此時原來的第二個缸到了第一個缸的位置，作為第一個顯影缸，同時，最後一個顯影缸也更換成了全新的顯影液。這樣既保證了矽片的顯影質量，又每次只更換一個缸的顯影液，極大的節約了顯影液的用量。並且還減少了環境汙染，實現了低碳環保的目標。

煙霧和溫度的報警和滅火的功能，使設備的安全性得到了保證。

附圖說明

圖1為本發明上部結構示意圖

圖2為本發明下部結構示意圖

圖1中，1.懸掛臂旋轉盤，2.平面軸承，3.齒輪副，4.旋轉步進電機，5.上下移動機架，6.固定機架，7.燕尾滾珠滑道，8.滾珠螺母，9.緊密絲槓，10.懸掛臂，11.上下移動步進電機，12.光幕傳感器，13.固定工作檯，14.對應下部顯影缸的開口,15.旋轉軸，16.煙霧傳感器，17.溫度測控儀，18.軸流風機與消防活門，19.設備外殼，26，矽片掛架。

圖2中，20.顯影缸，21.顯影缸承載圓盤，2.平面軸承，22.轉軸，23.設備結構安裝盤，3.齒輪副，24.步進電機,25.換液位置。

具體實施方式

如圖1所示，上部是矽晶片裝置的懸掛機構，它承擔顯影矽片更換顯影缸的顯影順序的功能。上部包括設備外殼19，設備外殼19頂部設有軸流風機與消防活門18，軸流風機與消防活門18旁邊設有煙霧傳感器16和溫度測控儀17，煙霧傳感器16和溫度測控儀17檢測煙霧濃度和溫度的升高，一旦出現異常，設備會第一時間內將火焰撲滅，以避免意外火警造成大的損失。設備外殼19內設有懸掛臂旋轉盤1，懸掛臂旋轉盤1兩端設有懸掛臂10與矽片掛架26；懸掛臂旋轉盤1與平面軸承2和旋轉軸15連接，平面軸承2下端設有齒輪副3，齒輪副3下端設有旋轉步進電機4；平面軸承2與上下移動機架5連接，上下移動機架5與機器的固定機架6之間設有精密燕尾滾珠滑道7，保證此懸掛機構動作平穩；上下移動機架5下端設有滾珠螺母8，滾珠螺母8通過精密絲槓9和上下移動步進電機11連接；固定機架6設於固定工作檯13上，固定工作檯13上設有光幕傳感器12和對應下部顯影缸20的顯影缸連接口14。如果在下料結束時段光幕傳感器12檢到懸掛臂10上有掛架時，懸掛臂10將不再進行將矽片掛架26送入顯影液的動作並發出報警，等待和催促操作工完成下料，以免沾汙已經完成顯影的矽片。如果在上料時段結束時光幕傳感器12檢到懸掛臂10上沒有掛架時，掛架也不再移動並報警以等待和催促操作工迅速上料，此功能在矽片顯影結束前有掛架走空時可以暫時關閉。具體過程是當第一缸顯影達到設定時間時，此懸掛機構就會將矽片裝置提出顯影缸20，然後逆時針步進旋轉六十度，再將矽片下降放入顯影缸20。在將矽片提出顯影缸20和放入顯影缸20的過程中，旋轉步進電機4的精密絲槓9轉動帶動滾珠螺母8做平動，實現懸掛臂10上下的運動。在矽片的顯影過程中，此懸掛臂10還要始終作上下的運動，以便矽片在顯影過程中保持與顯影液的相對運動，從而保證矽片顯影的均勻和迅速，懸掛臂10在做上述上下運動時，還要設定上慢下快的變速運動，使矽片在動作區間的下端能夠稍微脫離一下矽片的裝置，以保證不在矽片上留下因裝置夾持位置造成顯影的死角，上慢下快的變速運動用plc編程來控制實現。而且將懸掛臂10設計成可以逆時針旋轉步進固定角度的運動模式，可以實現被顯影的矽片從含有光刻膠濃度由高到低依次換缸顯影的過程，被顯影的矽片最後是從質量最高的顯影液的顯影缸中取出，使矽片的顯影質量達到較高的水平。

如圖2所示，下部承擔顯影槽的旋轉。包括顯影缸承載圓盤21，顯影缸承載圓盤21上裝有顯影缸20，顯影缸20上刻有換液位置25，所有顯影缸20到達換液位置25時更換顯影液。顯影缸承載圓盤21與轉軸22連接，轉軸22與設備結構安裝盤23連接，為了使旋轉步進的動作能夠平穩進行，顯影缸承載盤21與設備結構安裝盤23之間，設平面軸承2。設備結構安裝盤23與齒輪副3連接，齒輪副3與步進電機24連接。步進電機24帶動裝有顯影槽的圓盤按定角度旋轉步進，以完成在在顯影過程中顯影的矽片定時依次根據顯影槽中顯影液濃度進行換缸的要求。