CN1265246C - 一种光刻胶涂敷装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是提供一种光刻胶涂敷装置，该光刻胶涂敷装置主要包括：一用来放置至少一光刻胶瓶的储存槽，该光刻胶瓶是用来存放该光刻胶涂敷装置运作所需的光刻胶溶剂；一冷却系统，该冷却系统用来冷却该光刻胶瓶内的光刻胶溶剂，使该光刻胶瓶内的光刻胶溶剂保持低温；一升温系统，该升温系统用来加热由该光刻胶瓶输出的光刻胶溶剂至适当温度，以及一自动供墨系统，该自动供墨系统用来吸取与输送该光刻胶溶剂。

Description

一种光刻胶涂敷装置
技术领域
本发明涉及一种应用于光刻工艺(photolithography)中的光刻胶涂敷装置(photoresist coating device)，特别是涉及一种具有冷却与升温系统的光刻胶涂敷装置，该装置可低温保存未使用过的光刻胶溶剂，以避免光刻胶溶剂变质，并可随时将输出的光刻胶溶剂加热至室温，以供生产所需。
背景技术
光刻工艺的应用非常广泛，例如凡半导体元件、光电元件等，都需要用到光刻工艺以将所需的电子零件和线路，一层一层的转移到衬底(substrate)，例如晶片(wafer)或玻璃基板上。一般而言，光刻的基本工艺是由光刻胶涂敖、曝光(exposure)及显影(development)等三大步骤所构成的。由于光刻胶内含有溶剂，使得光刻胶本身能以液态的形式存在，因此在光刻胶涂敷工序中大多利用高速旋转的方式，借助离心力(centrifugal force)将光刻胶均匀的涂敷于衬底上，以期于衬底表面形成一层厚度均匀、附着性强，且无任何缺陷的光刻胶层。此外，所形成的光刻胶层性质除了与光刻胶溶剂本身的粘性有关外，涂敷时的转速、光刻胶温度、湿度，及抽风量等变因均会影响到所形成光刻胶层的质量。
参考图1与图2，图1为公知光刻胶涂敷装置10的结构示意图，图2为在不同的光刻胶温度下的光刻胶粘度与其存放时间的关系图。如图1所示，一般工艺上常用的光刻胶涂敷装置10，为因应不同的工序需求，通常会放置两种不同的光刻胶溶剂，以利随时切换，因此公知的光刻胶涂敷装置10主要包括：一储存槽(chemical tank)12，该储存槽用来放置两个光刻胶瓶(resistbottle)14a与14b，而光刻胶瓶14a与14b是分别用来存放不同工序所需的光刻胶溶剂16a与16b；以及一分配泵(dispense pump)20，该分配泵利用吸推的原理以将光刻胶瓶14a与14b内的光刻胶溶剂16a与16b吸出，再利用一喷嘴(nozzle)22推至一旋转组系统(gyrate system)24上，以进行光刻胶涂敷工序。一般而言，旋转组系统24主要包括一衬底26，一可随衬底26直径更换尺寸的夹具(chuck)28，一夹具支承(chunk holder)29，以及一马达(spindle motor)电连接于一速度产生器(均未显示于图1中)，用来提供高速旋转的动力。
公知光刻胶涂敷装置10的工作原理是先将欲涂敷光刻胶层的衬底26放置于夹具28上，接着利用分配泵20所产生的负压，视不同工序的需要，以抽取光刻胶瓶14a内的光刻胶溶剂16a，或光刻胶瓶14b内的光刻胶溶剂16b，而光刻胶溶剂16a或16b主要是利用管线(pipe)18来进行输送，然后分配泵20再利用其推的原理，亦即所产生的正压，以将所吸取的光刻胶溶剂16a或16b，经由喷嘴22以滴入的方式添加至衬底26的表面，同时旋转组系统24会以高速进行旋转，以均匀地涂敷一光刻胶层(未显示于图1中)于衬底26的表面。
值得注意的是，由于公知常用的光刻胶溶剂大多为有机(organic)光刻胶溶剂，而有机光刻胶溶剂的特性为保存在约5℃左右时，可具有最佳的粘性以利生产所需，如图2所示，由于公知的光刻胶涂敷装置10中并没有温度控制的设计，因此无法使未使用的光刻胶溶剂保持在低温状态，若是光刻胶内的溶剂较易挥发，或光刻胶本身较不稳定，则在室温(约25℃)下放置一段时间后，例如约40天，光刻胶的粘度会从最初的27CPS增加为29.5CPS，若是将光刻胶溶剂存放于冷冻环境(约-15℃)中约40天时，光刻胶粘度的变化量较小，但是若是放置太久也会对光刻胶粘度有所影响，只有当光刻胶溶剂存放于约5℃的环境下时，光刻胶溶剂可以存放超过120天也不会影响到光刻胶粘度。
由于当光刻胶溶剂的粘度变化过大时，会造成光刻胶溶剂的变质，造成所形成的光刻胶层其膜厚与均匀度很大的影响，若是利用此膜厚不均的光刻胶层进行光刻工艺则会严重影响到半导体元件或光电元件的临界尺寸(critical dimension，CD)，进而降低产品的优良率。此外，当光刻胶溶剂在光刻胶瓶内放置过久(亦即置放于室温下超过一段时间)，或是欲变更工序需使用不同光刻胶溶剂时，必须将之前的变质光刻胶溶剂去除掉，由于光刻胶的价钱昂贵，因此不但会增加工序成本，且无法马上进行工序的切换，因而造成时间的浪费。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种具有冷冻与升温系统的光刻胶涂敷装置，可以对光刻胶溶剂进行温度控制，以利光刻胶涂敷工序的进行。
在本发明的最佳实施例中公开了一种光刻胶涂敷装置，该光刻胶涂敷装置主要包括一储存槽，该储存槽用来放置至少一光刻胶瓶，且该光刻胶瓶用来存放该光刻胶涂敷装置运作所需的光刻胶溶剂；一冷却系统，该冷却系统用来冷却该光刻胶瓶内的光刻胶溶剂，使该光刻胶瓶内的光刻胶溶剂保持低温；一升温系统，该升温系统用来加热由该光刻胶瓶输出的光刻胶溶剂至适当温度，以及一自动供墨系统，该自动供墨系统用来吸取与输送该光刻胶溶剂。
由于本发明的光刻胶涂敷装置具冷却系统与升温系统，可将未使用的光刻胶溶剂保持在低温的环境下，以延长光刻胶溶剂的保存期限，并可将由光刻胶瓶输出的光刻胶溶剂加热至室温，以利随时切换使用不同的光刻胶溶剂，因此本发明的光刻胶涂敷装置不但可以减少因变更工序时，切换光刻胶溶剂所需的时间，还可大幅减少光刻胶溶剂的用量，以降低工序成本。
附图说明
图1为公知光刻胶涂敷装置的结构示意图。
图2为在不同的光刻胶温度下的光刻胶粘度与其存放时间的关系图。
图3为本发明的光刻胶涂敷装置的结构示意图。
图示的符号说明：
10光刻胶涂敷装置    12储存槽
14a，14b光刻胶瓶    16a，16b光刻胶溶剂
18管线              20分配泵
22喷嘴              24旋转组系统
26衬底              28夹具
29夹具支承          30光刻胶涂敷装置
32储存槽            34a，34b光刻胶瓶
36a，36b光刻胶溶剂  40冷却系统
42升温系统          44光刻胶吸推装置
45自动供墨装置      46光刻胶过滤器
48排出口            50喷嘴
51衬底              52旋转组系统
53夹具                54夹具支承
56气体输送与排气系统  58废液收集系统
60气泡捕捉槽          62排气口
64氮气储槽
具体实施方式
参考图3，图3为本发明的光刻胶涂敷装置30的结构示意图。如图3所示，本发明的光刻胶涂敷装置30主要包括一储存槽32，可视工序所需以放置多个光刻胶瓶，在本发明最佳实施例中，是以两个光刻胶瓶34a与34b来说明，光刻胶瓶34a与34b是分别用来存放光刻胶涂敷装置30运作所需的光刻胶溶剂36a与36b，并包括：一冷却系统(cooling system)40，该冷却系统用来冷却光刻胶瓶34a与34b内的光刻胶溶剂36a与36b；一升温系统42，该升温系统用来加热由光刻胶瓶34a与34b输出的光刻胶溶剂36a与36b；一自动供墨系统45，该自动供墨系统用来吸取与输送光刻胶溶剂36a与36b；以及一旋转组系统52，该旋转组系统用来放置与控制一衬底51的旋转。
另外，本发明的自动供墨系统45主要包括一光刻胶吸推装置44，其利用吸推的原理，例如以氮气或干空气(dry air)加压的方式来吸取与推送光刻胶瓶34a与34b内的光刻胶溶剂36a与36b；一光刻胶过滤器(filter)46，其具有一排出口48，用来排出光刻胶溶剂36a与36b内的杂质；以及一喷嘴50，其以滴入的方式将光刻胶溶剂36a与36b添加至旋转组系统52上。此外，本发明的旋转组系统52主要包括：一可随衬底51直径更换尺寸的夹具53；一夹具支承54；一马达；该马达电连接于一速度产生器(均未显示于图3中)，该速度产生器用来提供旋转所需的电功率；以及一气体输送与排气系统56，该气体输送与排气系统56用以导入气体至光刻胶涂敷装置30中，并散布气体至衬底51表面，并抽出流经经衬底51表面的气体，有利于工序操作以得到膜厚均匀的光刻胶层。
值得注意的是，本发明的冷却系统40可以任何型式来冷却光刻胶瓶34a与34b内的光刻胶溶剂36a与36b，例如为一水冷式冷却系统，其主要包括一冷却剂、一水套(water jacket)、一水泵(water pump)、一水箱、或该冷却系统包括一恒温器等(均未显示于图3中)，借助冷却剂的循环，将多余的热量移出储存槽32外，以将未使用的光刻胶溶剂36a与36b保持于低温状态，例如介于-5至-20℃之间；同样地，本发明的升温系统42也可以为任何型式的加热器，例如为一热交换器(heat exchanger)，热交换器的数量可视升温效率而定，以将低温的光刻胶溶剂36a与36b加热至室温，约介于20至25℃之间，以利工序操作。再者，本发明的光刻胶涂敷装置30还可包括：至少一温度检测器(未显示于图3中)，该温度检测器用来检测光刻胶溶剂36a与36b的温度；以及一控制电路(未显示于图3中)，该控制电路电连接于该温度检测器、冷却系统40，及升温系统42，用来进行温度控制。
参考图3，本发明的光刻胶涂敷装置30可另包括两检测器(sensor)38a与38b，分别用来检测光刻胶瓶34a与34b内的光刻胶溶剂36a与36b的含量，亦即检测光刻胶溶剂36a与36b是否用完，以及一气泡捕捉槽(bubbble traptank)60，其具有一排气口62，用来排放空气，以确保当光刻胶溶剂使用完需要换光刻胶瓶时，空光刻胶瓶内的空气不会滞留于光刻胶涂敷装置30的输送管线中。
本发明的光刻胶涂敷装置30的工作原理主要是先利用光刻胶吸推装置44，来吸取光刻胶瓶34a内的光刻胶溶剂36a或是光刻胶瓶34b内的光刻胶溶剂36b，由于本发明的光刻胶涂敷装置30具有冷却系统40，可将未使用的光刻胶溶剂36a与36b保存于低温状态中，以利光刻胶溶剂36a与36b的保存。当光刻胶瓶34a或34b内的光刻胶溶剂36a或36b被抽完时，即更换光刻胶瓶34a与34b前，感应器38a与38b会检测到从光刻胶瓶34a与34b内抽出的空气，并传送一终止运作讯号至光刻胶涂敷装置30，此时可将气体捕捉槽60的排气口62的阀打开，借此排出以抽入至感应器38a与38b内的空气。接着光刻胶吸推装置44会继续将光刻胶瓶34a或34b内的光刻胶溶剂36a或36b抽至升温系统42内，以加热至室温。然后光刻胶吸推装置44再利用其推的原理，将吸入的光刻胶溶剂36a或36b经由光刻胶过滤器46过滤之后，光刻胶溶剂36a或36b内的杂质可由排出口48排出，再由喷嘴50滴入至衬底51表面，同时旋转组系统52会以高速进行旋转，以均匀地涂敷一光刻胶层(未显示于图3中)于衬底51的表面。
值得注意的是，本发明的光刻胶涂敷装置30还可包括一废液收集系统58与防护导流板(deflector，未显示于图3中)，该废液收集系统58与防护导流板用来回收进行光刻胶涂敷工序30时，旋转组系统52旋转时所喷出的多余的光刻胶溶剂，并避免光刻胶溶剂回溅到衬底51表面。此外，为了预防储存槽32表面结露的问题，可由氮气储槽64打入微量氮气至储存槽32的内部。
综上所述，与公知光刻胶涂敷装置相比，本发明的光刻胶涂敖装置具有冷却系统与升温系统，可以低温保存未使用的光刻胶溶剂，确保光刻胶质量稳定，延长保存期限，并可随时将由光刻胶瓶输出的光刻胶溶剂的温度提升至室温，以供光刻胶涂敷工序使用。因此本发明的光刻胶涂敷装置不但可以避免因工序切换时，光刻胶溶剂的浪费，以降低工序成本，且可随时切换使用不同的光刻胶溶剂，缩短光刻胶切换时间，以利工序的进行。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求书范围所作的等同变化与修饰，均应属本发明权利要求书的涵盖范围。

Claims (11)

1.一种光刻胶涂敷装置，该光刻胶涂敷装置包括：
一储存槽，该储存槽用来放置至少一光刻胶瓶，该光刻胶瓶是用来存放该光刻胶涂敷装置运作所需的光刻胶溶剂；
一冷却系统，该冷却系统用来冷却该光刻胶瓶内的光刻胶溶剂；
一升温系统，该升温系统用来加热该光刻胶溶剂；以及
一自动供墨系统，该自动供墨系统用来吸取与输送该光刻胶溶剂。
2.如权利要求1所述的光刻胶涂敷装置，其特征在于：该光刻胶涂敷装置还包括至少一检测器，该检测器用来检测该光刻胶瓶内的光刻胶溶剂的含量。
3.如权利要求1所述的光刻胶涂敷装置，其特征在于：该光刻胶涂敷装置还包括至少一温度检测器，该温度检测器用来检测该光刻胶瓶内的光刻胶溶剂的温度；以及一控制电路，该控制电路电连接于该温度检测器、该冷却系统，及该升温系统，用来进行温度控制。
4.如权利要求1所述的光刻胶涂敷装置，其特征在于：该冷却系统的温度约介于-5至-20℃之间。
5.如权利要求1所述的光刻胶涂敷装置，其特征在于：该升温系统的温度约介于20至25℃之间。
6.如权利要求1所述的光刻胶涂敷装置，其特征在于：该冷却系统包括一水冷式冷却系统或一恒温器。
7.如权利要求6所述的光刻胶涂敷装置，其特征在于：该水冷式冷却系统包括一冷却剂、一水套、一水泵和一水箱。
8.如权利要求1所述的光刻胶涂敷装置，其特征在于：该升温系统包括至少一热交换器。
9.如权利要求1所述的光刻胶涂敷装置，其特征在于：该自动供墨装置包括一光刻胶吸推装置，该光刻剂吸推装置利用吸推的原理将该光刻胶瓶内的光刻胶溶剂吸出，并经由一喷嘴推至一衬底的表面上。
10.如权利要求1所述的光刻胶涂敷装置，其特征在于：该光刻胶涂敷系统还包括一气泡捕捉槽，该气泡捕捉槽用来收集该光刻胶溶剂内的气泡。
11.如权利要求1所述的光刻胶涂敷装置，其特征在于：该光刻胶涂敷系统还包括一废液收集系统，该废液收集系统用来回收涂敷时散出的光刻胶溶剂。
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