大口径基板表面光刻胶膜均匀烘烤设备制造技术

一种大口径基板表面光刻胶膜均匀烘烤设备，该设备主要包括烘烤系统、基板上下样系统及控制系统。所述的烘烤系统主要由循环风机、加热元件、高效过滤器、烘烤腔室、腔室密封圈、风向导流片、进风端口、回风端口和循环风道、气体输入端口及排气端口构成，具有百级洁净度、温度控制范围20℃～200℃，腔室温度均匀性优于

【技术实现步骤摘要】
大口径基板表面光刻胶膜均匀烘烤设备


[0001]本专利技术涉及大口径衍射光栅
，特别涉及一种大口径基板(双向米量级)表面光刻胶膜均匀烘烤设备及使用方法。

技术介绍

[0002]脉宽压缩光栅的研制进展推动着啁啾脉冲放大技术在超短、超强激光系统中的应用发展。随着激光系统输出功率增强到数拍瓦、数十拍瓦甚至百拍瓦量级，受材料与工艺的限制，光栅的抗激光损伤能力在短时间内很难再有较大跨度提升，因此只能不断扩大光束口径使辐照在光栅表面的激光能量密度降至光栅损伤阈值以下，因此脉宽压缩光栅的尺寸不断增加。目前国内正在设计的拍瓦系统所需光栅的对角线长度已接近2m。
[0003]脉宽压缩光栅的制备工艺流程主要有衬底加工、光刻胶涂布、烘烤、曝光、显影和金属膜镀制。在大口径基板表面上得到厚度均匀的光刻胶膜是研制该类光栅的关键工艺之一。大口径基板表面光刻胶膜均匀烘烤设备成功研发为高功率脉宽压缩光栅的研制提供了硬件条件保障，为我国高能拍瓦系统的研制添砖加瓦。
[0004]目前光刻胶烘烤方法多数情况下仍采用热板式烘烤方法，基底与热板相互接触，热量由热板传递至基板的上表面烘烤光刻胶膜。采用热板式烘烤的优点是循环时间短、温度精度控制高、可使残留光刻胶溶剂最小；缺点是适用于薄片式基板烘烤、烘烤基板口径受限米量级以内、易受外部环境波动影响。因此热板式烘烤方式不再适用于米量级尺寸、超厚基板的光刻胶膜烘烤。也有专家学者提出采用加热箱式烘烤方式，具体实施方法：在基板涂胶后，采用机械臂将基板转运至热板上方，采用数根顶针从上往下运动接住基板，在水平放置于热板的定位块上，经过烘烤结束后，顶针升起基板，最后采用机械臂转运放置固定位置，这种方式前烘工艺存在洁净度差，容易污染表面，烘烤后光刻胶膜厚均匀性差，生产效率低，不适用于烘烤膜厚均匀性要求较高的基板光刻胶烘烤。

技术实现思路

[0005]为了解决上述的技术问题，本专利技术提供一种大口径基板表面光刻胶膜均匀烘烤设备及使用方法，该设备能够实现双向米量级尺寸、超厚基板的光刻胶膜烘烤，在旋涂光刻胶膜厚均匀性基础上可进一步提升其膜厚的均匀性。
[0006]为了达到以上目的，本专利技术的解决方案如下：
[0007]一种大口径基板表面光刻胶膜均匀烘烤设备，其特点在于，包括：
[0008]烘烤系统，用于以风流循环加热方式实现对基板的烘烤，以及容纳基板升降装置；
[0009]基板水平移动部件，用于固定所述的基板，并可移动至所述的基板升降装置上，并具有倾斜角度调节功能，使基板在烘烤时处于倾斜状态，实现流场的均匀分布；
[0010]导流装置，设置于所述基板前方，前部呈子弹头或三角状，用于减少所述基板的边缘风阻；
[0011]基板升降装置，设置于所述烘烤系统的下方，当承接所述基板水平移动部件后，可
自动上升，使所述的烘烤系统的上部形成密闭的烘烤腔；
[0012]控制系统，用于控制所述的基板水平移动部件的水平移动、基板升降装置的上下移动和所述烘烤系统的启动和关闭。
[0013]所述的基板水平移动部件，包括转运小车、传动轴、传动电机、支撑条、支撑结构、定位器、传动螺杆、旋转支杆、支撑结构升降杆和供所述转运小车移动的导轨；
[0014]所述的导流装置，包括导流板和导流板支撑块；
[0015]所述的传动轴和传动电机设置于所述的转运小车的下方，所述的传动电机通过传动轴将动力作用于传动螺杆，实现所述的转运小车的水平移动；
[0016]所述的支撑结构放置在所述的转运小车上，该支撑结构的前端经所述的旋转支杆与所述的转运小车固定连接，该支撑结构的后端经所述的支撑结构升降杆与所述的转运小车连接，当所述的支撑结构升降杆升降时，以所述的旋转支杆为中心，可实现所述的支撑结构的小角度倾斜；
[0017]在所述的支撑结构上设置有用于固定所述导流板的导流板支撑块，以及用于固定所述基板的支撑条。
[0018]所述的转运小车的水平传动和上下升降除采用机械传动方式外，还可采用气动式、气动和机械结合方式实现。
[0019]所述的进风端口前设有风向导流片，便于调节循环气流进入烘烤腔室时的方向。
[0020]所述的烘烤腔室具有保护气体(惰性气体)输入端口和排气端口，排气端口中可设置尾气过滤装置。
[0021]所述的烘烤系统具有百级洁净度、温度控制范围20℃～200℃，腔室温度均匀性优于
±
3℃，温度精度为
±
0.5℃。
[0022]所述的基板下表面的面积略大于所述的支撑条的区域，这种结构的目的在于方便拆卸基板的工装夹具；当烘烤腔室处于封闭状态时，所述的基板上表面的高度位于所述的烘烤腔室高度的1/2处。
[0023]本专利技术大口径基板表面光刻胶膜均匀烘烤设备的使用方法，包括下列步骤：
[0024]1)在烘烤系统电源未开启前，基板升降装置支撑所述的转运小车的支撑结构的上台面与腔室密封圈贴合，使转运小车的上台面构成所述的烘烤腔室的下端面，使烘烤腔室处于封闭状态，以确保烘烤环境洁净度；启动所述的烘烤系统电源，所述的基板升降装置支撑所述的转运小车缓慢向下移动，当转运小车下降到一定高度后触碰到所述的光电开关，基板升降装置停止下降，同时水平传动系统开始工作，将运转小车由左向右移动，水平传动一定距离后会触碰水平位置的光电开关而停止水平移动，表明此时转运小车已到达上样区，该上样区是在所述的烘烤腔室的右侧；
[0025]2)通过吊装或其他基板转运设备将旋涂光刻胶膜后的基板放置在所述的转运小车的聚四氟乙烯板和支撑条的上方，并确保基板的下表面完全贴合在所述的聚四氟乙烯板上，基板下表面的面积略大于支撑条区域，这种设计目的方便拆卸基板的工装夹具；
[0026]3)所述的导流板剖面形状呈子弹头形状或三角形状，固定所述的导流板支撑块，将所述的导流板贴合于所述的基板的前侧面并固定在所述的导流板支撑块上，调节所述的支撑结构升降杆，使所述的基板相对于水平方向旋转一个小角度(0～5
°
)；
[0027]4)在所述的控制系统的面板上设定合适的烘烤参数，例如第1阶段烘烤温度T1、升
温时间t1、第2阶段烘烤温度T2、恒温时间t2、第3阶段烘烤温度T3及相应烘烤时间t3参数，确保满足烘烤工艺要求。在确定烘烤参数后需考虑所述的烘烤腔室是否要充入保护性气体，如需通入保护气体，打开保护气体阀门，在所述的控制系统面板中启用保护气体。
[0028]5)启动所述的控制系统面板中上样程序：所述的水平传动系统作用下使所述的运转小车由右向左移动，直到移动至所述的基板升降装置的上方触碰到水平位置的光电开关，水平运动停止，同时竖直移动触发，所述的基板升降装置支撑所述的转运小车向上移动至烘烤腔体的下方，闭合所述的烘烤腔室，此时保护气体开始充入循环风道中，所述的循环风机工作，一段时间后加热元件开始工作，按照步骤4设定的烘烤参数执行烘烤；
[0029]6)烘烤结束后，所述的基板升降装置支撑所述的转运小车缓慢向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大口径基板表面光刻胶膜均匀烘烤设备，其特征在于，包括：烘烤系统，用于以风流循环加热方式实现对基板的烘烤，以及容纳基板升降装置；基板水平移动部件，用于固定所述的基板，并可移动至所述的基板升降装置上，并具有倾斜角度调节功能，使基板在烘烤时处于倾斜状态，实现流场的均匀分布；导流装置，设置于所述基板前方，前部呈子弹头或三角状，用于减少所述基板的边缘风阻；基板升降装置，设置于所述烘烤系统的下方，当承接所述基板水平移动部件后，可自动上升，使所述的烘烤系统的上部形成密闭的烘烤腔；控制系统，用于控制所述的基板水平移动部件的水平移动、基板升降装置的上下移动和所述烘烤系统的启动和关闭。2.根据权利要求1所述的大口径基板表面光刻胶膜均匀烘烤设备，其特征在于，所述的基板水平移动部件，包括转运小车(2)、传动轴(16)、传动电机(17)、支撑条(22)、支撑结构(23)、定位器(25)、传动螺杆(26)、旋转支杆(27)、支撑结构升降杆(28)和供所述转运小车(2)移动的导轨(31)；所述的导流装置，包括导流板(18)和导流板支撑块(19)；所述的传动轴(16)和传动电机(17)设置于所述的转运小车(2)的下方，所述的传动电机(17)通过传动轴(16)将动力作用于传动螺杆(26)，实现所述的转运小车(2)的水平移动；所述的支撑结构(23)放置在所述的转运小车(2)上，该支撑结构(23)的前端经所述的旋转支杆(27)与所述的转运小车(2)固定连接，该支撑结构(23)的后端经所述的支撑结构升降杆(28)与所述的转运小车(2)连接，当所述的支撑结构升降杆(28)升降时，以所述的旋转支杆(27)为中心，可实现所述的支撑结构(23)的小角度倾斜；在所述的支撑结构(23)上设置有用于固定所述导流板(18)的导流板支撑块(19)，以及用于固定所述基板的支撑条(22)。3.根据权利要求2所述的大口径基板表面光刻胶膜均匀烘烤设备，其特征在于，所述的导流板(18)紧邻所述的基板(20)的前侧面，所述的导流板(18)的高度与所述的基板(20)的厚度一致。4.根据权利要求2所述的大口径基板表面光刻胶膜均匀烘烤设备，其特征在于，所述的支撑条(22)通过螺钉固定在所述的支撑结构(23)的上表面。5.根据权利要求2或4所述的大口径基板表面光刻胶膜均匀烘烤设备，其特征在于，所述的支撑条(22)上表面的面积小于所述的基板(20)下表面的面积。6.根据权利要求2或4所述的大口径基板表面光刻胶膜均匀烘烤设备，其特征在于，在所述的支撑条(22)和基板(20)之间还设有聚四氟乙烯板(21)，用于防止支撑条(22)刮伤所述的基板(20)。7.根据权利要求2所述的大口径基板表面光刻胶膜均匀烘烤设备，其特征在于，在所述的转运小车(2)的尾部还设有把手(24)，用于实现手动推动转运小车(2)水平传动。8.根据权利要求1所述的大口径基板表面光刻胶膜均匀烘烤设备，其特征在于，所述的基板升降装置采用机械螺杆顶升平台结构或者采用气动式、气动和机械结合方式。9.根据权利要求1所述的大口径基板表面光刻胶膜均匀烘烤设备，其特征在于，所述的烘烤系统分为上下两部分，上部分由支架和外壳包裹而形成的下开口的烘烤腔室(8)，用于
基板的烘烤，下部分由支架组成，用于容纳所述的基板升降装置和基板水平移动部件；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：晋云霞，张辉，王云坤，彭亚，曹红超，张益彬，汪瑞，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：