CN105573067B - 一种显影液的温度控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种显影液的温度控制装置，包括：显影槽，循环泵，以及，温度调节管；温度调节管为集成有电热棒和通水管的双层设计的螺旋管；所述温度调节管横穿所述显影槽，并在所述显影槽的连接处对电热棒和通水管进行管路分离；所述显影槽边沿设置有两个分别用于连接至所述循环泵的接液端口，以在所述循环泵的驱动下，循环运输显影槽中的显影液。实施本发明实施例提供的显影液的温度控制装置，简化了装置的结构，同时因较强的温控能力能够适用于不同体积的显影槽，可以有效消除显影液局部浓度差和温度差，降低生产成本。

Description

一种显影液的温度控制装置
技术领域
本发明涉及显影液恒温控制技术领域，尤其涉及一种显影液的温度控制装置。
背景技术
Photolithography(中文译为光刻微影，简称“光刻”或“Photo”)是FPD(FlatPanel Display，平板显示)制造业的核心制程之一，其工序是将膜层电路结构复制到后续需要蚀刻的玻璃基板或者金属基板上，实现图形信息转移目的。
Photo制程常用到显影液是TMAH(四甲基氢氧化铵)和KOH(氢氧化钾)，前者常用浓度通常为2.38％。因显影液与显影光刻胶(Photo Resist，简称PR)的混合属于酸碱中和的化学反应，反应溶液的温度不同，会引起的溶液活性离子浓度不同，以致反应速率发生变化，最终引起显影后的PR膜层线宽不同，严重的会导致曝光区PR残留、非曝光区PR过刻等不良。故显影液温度属于Photo制程管控的因素之一。实际上，不管采用哪种显影液，显影机中存储显影液的显影槽(Developer Tank，简称Dev.Tank)均会安装一个显影液温度控制装置，以保证显影液的温度维持在规定的标准(Temperature Specification，一般为23±1℃)内。管控显影液的浓度和温度，一定程度上可提升高精细LTPS(Low Temperature Poly-silicon，低温多晶硅技术)光刻制程的良品率。
目前常见的显影液温度控制装置主要有两种设计：
参见图1，是现有技术中的加热棒和PCW冷凝管结合方案的结构示意图。在该设计中，其主要将加热棒11和PCW(Process Cooling Water，制程冷却水)冷凝管12组建成冷却系统：在显影槽13底部安装加一个电热棒11，中下部安装PCW冷凝管12。该设计适用于容量较小的显影槽中，因显影槽内部显影液流动偏少，可能引起显影液局部浓度差和温差。
参看图2，是现有技术提供的循环通水管技术方案的结构示意图。在第二种设计中，通过在循环通水管21中通入冷水或温水，外加循环泵(Recycle Pump)22循环显影液与
Chiller(制冷/制热装置)23热交换控制。具体地，在显影槽24的中下部安装通水管21，通过显影槽24的显影液液位下的两个连接端口25连接管路至Chiller 23。Chiller23内部可针对不同情况直接对显影液加热或者冷却(主要用于辅助加热)。但是，由于该设计通过温水加热，加热功能偏弱，所以需要在显影槽外部追加一个Chiller辅助加热，适用于容量较大的显影槽中。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种显影液的温度控制装置，简化了装置的结构，通过较强的温控能力以适用于不同体积的显影槽，有效消除显影液局部浓度差和温度差，降低生产成本。
为解决以上技术问题，本发明实施例提供一种显影液的温度控制装置，包括：显影槽，循环泵，以及，温度调节管；
所述温度调节管为集成有电热棒和通水管的双层设计的螺旋管；所述温度调节管横穿所述显影槽，并在所述显影槽的连接处对电热棒和通水管进行管路分离；
所述显影槽边沿设置有两个分别用于连接至所述循环泵的接液端口，以在所述循环泵的驱动下，循环运输显影槽中的显影液；所述电热棒内含电热丝；所述通水管为环绕设置在所述电热丝外部的空心通水管，所述螺旋管通过三通分叉管在与所述显影槽的连接处，对所述电热丝和所述通水管进行管路分离。
优选地，所述电热丝与空心通水管之间涂覆有绝缘导热材料。
进一步地，所述绝缘导热材料的膨胀系数与所述通水管的膨胀系数相匹配；所述绝缘导热材料的厚度与所述电热丝的功率和电热丝横截面直径的尺寸相对应。优选地，所述空心通水管的内径根据所述显影槽的容量进行设定，并且，所述空心通水管内壁与外壁之间通过圆形支撑杆进行固定。
进一步地，所述空心通水管内壁与外壁之间设有多对圆形支撑杆；相邻的两对圆形支撑杆等距离安装。
进一步地，所述显影槽内设有测温器件，用于对所述显影槽中的显影液温度进行实时测量。
再进一步地，所述的显影液的温度控制装置，还包括控制器；所述控制器，用于根据所述测温器件反馈的温度数据，实时控制对所述螺旋管的电热丝进行通电发热，或者，实时启动外部设备向所述螺旋管中的通水管通入冷水。
优选地，其中一个接液端口设置在所述显影槽的上部位置；另一个接液端口设置在所述显影槽的下部位置。
本发明实施例提供的显影液的温度控制装置，通过将电热棒和通水管集成在双层环绕的温度调节管中，电热棒和通水管之间涂覆绝缘导热性能较好的材料，并将温度调节管安装在显影槽内，可以在显影液温度过低时，通过螺旋管中的电热棒进行快速加热；在显影液温度过高时，可以通过外部制冷设备向螺旋管中的通水管通入冷却水进行降温；并且，通过循环泵对显影槽中的显影液不断循环运输，可以有效消除显影液的局部浓度差和温度差；由于本发明提供的技术方案无需额外增加外部制冷/制热设备(Chiller)，在一定程度上节省装置的空间，简化显影机的结构和降低生产成本；此外，由于本发明提供的技术方案不受显影槽的体积的限制，因而能够广泛应用至不同容量的显影槽中，对高精细的光刻制程良品率有较大的改善。
附图说明
图1是现有技术中的加热棒和PCW冷凝管结合方案的结构示意图。
图2是现有技术提供的循环通水管技术方案的结构示意图。
图3是本发明提供的显影液的温度控制装置的一个实施例的结构示意图。
图4是本发明提供的用于显影液温度调节的螺旋管的横截面结构示意图。
图5是本发明提供的螺旋管进行管路分离的结构示意图。
图6是本发明提供的显影液的温度控制装置的又一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。
参看图3，是本发明提供的显影液的温度控制装置的一个实施例的结构示意图。参看图4，是本发明提供的用于显影液温度调节的螺旋管的横截面结构示意图。
在本实施例中，所述的显影液的温度控制装置，主要包括：显影槽31，循环泵32，以及，温度调节管33。其中，所述温度调节管33为集成有电热棒331和通水管332的双层设计的螺旋管；所述温度调节管33横穿所述显影槽31，并在与所述显影槽31的连接处对电热棒331和通水管332进行管路分离；分离后电热棒331连接用于供电的电源连接端A；通水管332引出冷却水连接端B；
所述显影槽31边沿设置有两个分别用于连接至所述循环泵32的接液端口34、35，以在所述循环泵32的驱动下，循环运输显影槽31中的显影液。
优选地，其中一个接液端口34设置在所述显影槽31的上部位置(接近显影液液位)；另一个接液端口35设置在所述显影槽31的下部位置(接近显影槽31底部)。循环泵32通过接液端口34、35从上往下或者从下往上不断循环运输显影槽31中的显影液，可以有效消除显影槽中的各个局部位置的显影液浓度差和温度差。具体实施时，两个接液端口34、35可以采用PVF管(聚氟乙烯管)连接至循环泵32。
具体实施时，所述电热棒331为实心电热棒，内含电热丝；所述通水管332为环绕设置在所述电热丝外部的空心通水管；所述电热丝与空心通水管332之间涂覆有绝缘导热材料333。电热棒331优选为可挠性强的电热材料；绝缘导热材料333采用绝缘性、导热性均非常好特殊材料，如现有的特种陶瓷材料、氮化硅、导热硅脂等，也可以采用具备导热、绝缘性能的新研发材料；而通水管332优选为在外部紧贴绝缘导热材料设置的SUS(日本工业标准的不锈钢)空心通水管。良好的绝缘性可以防止漏电至其外围SUS空心通水管332中；而良好的导热性可以非常迅速导热至SUS空心通水管332。该绝缘导热材料333膜层厚度依据电热丝尺寸和实际功率对应设计。
在本实施例中，通过螺旋管加热丝加热或者PCW(Process Cooling Water，制程冷却水)循环切换、显影液不断循环的三种控制方式结合，有效实现对显影液的温度控制。
与上述图1实施例相比，本实施例能够更有效地消除显影液局部浓度差和温度差，同时一定程度上节省显影槽空间；与上述图2实施例相比，本实施例的结构更为巧妙，无需额外增加一个装置(Chiller)进行辅助控温，一定程度节省了显影机的空间，简化显影机的结构，而且该控温装置能够对应不同体积的显影槽，严格管控显影液温度，对于高精细的LTPS光刻制程良品率有较大的改善，并降低生产成本。
所述绝缘导热材料333的膨胀系数与所述通水管332的膨胀系数相匹配；所述绝缘导热材料333的厚度与所述电热丝的功率和电热丝横截面直径的尺寸相对应。具体实施时，绝缘导热材料333的膨胀系数与所述通水管332膨胀系数基本保持一致，可以有效防止两种材料受热膨胀的程度不一致而导致材料发生皲裂。螺旋管33最内层为实心电热丝，可挠性强，其尺寸(即直径)和电热功率依据显影槽31的体积进行设计。
所述空心通水管332的内径根据所述显影槽31的容量进行设定，并且，所述空心通水管332内壁与外壁之间通过圆形支撑杆334进行固定。具体地，所述空心通水管332内壁与外壁之间设有多对圆形支撑杆334；相邻的两对圆形支撑杆334等距离安装。加热棒332紧贴中空的SUS通水管332，SUS通水管332作为PCW循环水的通道，可以由其他外部设备提供循环水，例如，由厂务端供应。其中，如图4所示，SUS空心通水管332内壁通过一对圆形支撑杆334与SUS空心通水管332外壁固定。如图5所示，支撑杆334对称设置，相邻的两对支撑杆的距离数值一定，优选为螺旋管总长度的十分之一。
参看图5，是本发明提供的螺旋管进行管路分离的结构示意图。
进一步地，所述螺旋管33通过三通分叉管在与所述显影槽31的连接处，对所述电热丝和所述通水管332进行管路分离。三通分叉管呈T型，该处SUS空心通水管332内套管弯曲，含有用于连接电热棒的导线；SUS空心通水管332的内套管与外套管呈90°(呈L型)弯曲；外套管设有电线引出孔335，通过电源连接端A将电线引出至外部电源装置。SUS空心通水管332外套管的未弯曲方向用于连接外部设备供给的冷却水端B。
进一步地，如图6所示，是本发明提供的显影液的温度控制装置的又一个实施例的结构示意图。所述显影槽31内设有测温器件36，用于对所述显影槽31中的显影液温度进行实时测量。所述的显影液的温度控制装置，还包括控制器37。所述控制器37，用于根据所述测温器件36反馈的温度数据，实时控制对所述螺旋管33的电热丝进行通电发热，或者，实时启动外部设备向所述螺旋管33中的通水管332通入冷水。
具体地，显影槽31内设有温度传感器或其他测温器件，即时反馈显影液的温度情况，将相关信号传输到控制器37，进行针对性自动化处理。
需要说明的是，不管显影液温度异常与否，循环泵32一直正常工作，调和显影液浓度，消除显影槽31内显影液局部浓度差和温度差。
在本实施例中，显影液处于温度标准(所需的目标温度)内，电热棒331和SUS空心通水管332均不工作，处于待命状态；若显影液温度偏高信号传送至控制器37，电热棒331停止加热功能，并启动PCW循环水(温度比显影液低)阀门打开，循环水在SUS空心通水管332中流动，通过热传递效应将显影液冷却到特定的温度标准内，再停止工作，重新处于待命状态；若显影液温度偏低信号传送至控制器37，PCW循环水(温度比显影液低)阀门关闭，循环水停止进入SUS空心通水管332，电热棒331加热功能开启，热传递依次传达至绝缘导热材料333、SUS空心通水管332和显影液，将显影液冷却到特定的温度标准内再停止工作，重新处于待命作态。
本发明实施例提供的显影液的温度控制装置，通过将电热棒和通水管集成在双层环绕的温度调节管中，电热棒和通水管之间涂覆绝缘导热性能较好的材料，并将温度调节管安装在显影槽内，可以在显影液温度过低时，通过螺旋管中的电热棒进行快速加热；在显影液温度过高时，可以通过外部制冷设备向螺旋管中的通水管通入冷却水进行降温；并且，通过循环泵对显影槽中的显影液不断循环运输，可以有效消除显影液的局部浓度差和温度差；由于本发明提供的技术方案无需额外增加外部制冷/制热设备(Chiller)，在一定程度上节省装置的空间，简化显影机的结构和降低生产成本；此外，由于本发明提供的技术方案不受显影槽的体积的限制，因而能够广泛应用至不同容量的显影槽中，对高精细的光刻制程良品率有较大的改善。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种显影液的温度控制装置，其特征在于，包括：显影槽，循环泵，以及，温度调节管；
所述温度调节管为集成有电热棒和通水管的双层设计的螺旋管；所述温度调节管横穿所述显影槽，并在所述显影槽的连接处对电热棒和通水管进行管路分离；
所述显影槽边沿设置有两个分别用于连接至所述循环泵的接液端口，以在所述循环泵的驱动下，循环运输显影槽中的显影液；
所述电热棒内含电热丝；所述通水管为环绕设置在所述电热丝外部的空心通水管，所述螺旋管通过三通分叉管在与所述显影槽的连接处，对所述电热丝和所述通水管进行管路分离；
所述显影槽内设有测温器件，用于对所述显影槽中的显影液温度进行实时测量；
所述温度控制装置装置还包括控制器；所述控制器，用于根据所述测温器件反馈的温度
数据，实时控制对所述螺旋管的电热丝进行通电发热，或者，实时启动外部设备向所述螺旋管中的通水管通入冷水。
2.如权利要求1所述显影液的温度控制装置，其特征在于，所述电热丝与空心通水管之间涂覆有绝缘导热材料。
3.如权利要求2所述的显影液的温度控制装置，其特征在于，所述绝缘导热材料的膨胀系数与所述通水管的膨胀系数相匹配；所述绝缘导热材料的厚度与所述电热丝的功率和电热丝横截面直径的尺寸相对应。
4.如权利要求2所述的显影液的温度控制装置，其特征在于，所述空心通水管的内径根据所述显影槽的容量进行设定，并且，所述空心通水管内壁与外壁之间通过圆形支撑杆进行固定。
5.如权利要求4所述的显影液的温度控制装置，其特征在于，所述空心通水管内壁与外壁之间设有多对圆形支撑杆；相邻的两对圆形支撑杆等距离安装。
6.如权利要求1所述的显影液的温度控制装置，其特征在于，其中一个接液端口设置在所述显影槽的上部位置；另一个接液端口设置在所述显影槽的下部位置。
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