TW201803649A - 塗佈基板的方法及塗佈系統 - Google Patents

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Abstract

所描述的是一種以塗佈材料來塗佈基板(12)的方法，尤其是以塗層或光阻劑，其中，在此方法中提供有基板(12)。塗佈材料被施加到基板(12)的上側(22)。產生氣流，此氣流從基板(12)的下側(18)被導引到基板(12)的上側(22)，其中，氣流防止塗佈材料的珠粒形成在基板(12)的上側(22)的邊緣(26)上，或是藉由氣流來移除先前存在的珠粒。此外，還描述了一種塗佈系統(10)。

Description

塗佈基板的方法及塗佈系統
本發明關於一種以塗佈材料，尤其是塗層或光阻劑，來塗佈基板的方法，且亦關於一種用於將塗層施加到基板的塗佈系統。
本發明尤其是關於一種方法及系統，其被使用來藉由光刻法去製造微結構化(microstructured)部件。微結構化部件特別是積體電路、半導體晶片或微機電系統(MEMS)。基板(亦稱為“晶圓”)被使用於光刻法，此基板被以光阻劑(亦稱為“抗蝕劑”)塗佈。被塗佈的基板接著以光罩的方式曝光，其中，光阻劑的物理及/或化學特性由於曝光而至少部分地改變。
光阻劑通常被施加到基板為光阻劑層。所施加的抗蝕劑層沒有凹凸或顆粒是非常重要的。因此，先前技術已知的是塗層藉由旋轉法(“旋轉塗佈”)的方式被施加到基板，使得此塗層盡可能均勻地分佈在基板的表面上。
然而，已經證實的是，由於塗層因為基板旋轉時的離心力而被徑向地向外推，在基板的上側的邊緣上可能會因為旋轉法而發生塗層中的珠粒。
在先前技術中，此塗層珠粒不是被手動地移除就是藉由溶劑的方式被移除，但溶劑在製造被塗佈的基板時會造成增加的耗損或是可能造成雜質。
此外，從KR 2010/0078033 A已知用於塗佈基板的方法，其中，在基板的上側之塗佈材料被曝露於來自分配在上側之流出裝置的氣流。氣流在塗佈材料上產生壓力，以防止珠粒的產生，並將已形成的塗佈材料的珠粒往外推。以此方式產生的氣流直接地撞擊在上側上。
在上面所提到的具體應用領域中，光阻劑代表塗佈材料。然而，在其他的應用領域中，可能使用其它的塗佈材料，例如，像是氣凝膠(aerogel)的流體材料。亦可能使用黏著劑、瀝青(asphalt)或黏土來在其各自的應用領域中作為塗佈材料，此塗佈材料藉由旋轉法被施加到基板。亦可能在旋轉法中施加乾燥材料，使得此乾燥材料可被使用來作為塗佈材料。
一般而言，在塗佈材料藉由旋轉法被施加的情況下，塗佈材料可能在各個基板的邊緣上形成珠粒，這是不理想的。
本發明的目的在於以有限的損耗來防止塗佈材料的珠 粒發生、或在塗佈方法的過程中使用簡單的方式有效地移除珠粒。
本發明的目的特別是藉由一種以塗佈材料(尤其是以塗層或光阻劑)來塗佈基板的方法來達成，其中，基板在一開始被提供。塗佈材料被施加到基板的上側。此外，氣流被產生，此氣流從基板的下側被導引到基板的上側，其中，氣流防止塗佈材料的珠粒形成在基板的上側的邊緣上，或是藉由氣流來移除先前存在的珠粒。
本發明的基礎概念在於防止通常發生在基板的上側的邊緣上之塗佈材料的珠粒。因此，其完全不需要在之後移除珠粒。藉由在基板的下緣導引合適氣流的事實，這以較為簡單的方式來達成。關於這方面，也不需要在另一個站中接著處理被塗佈的基板。由於沒有在基板的上側直接地導引氣流，被塗佈材料塗佈的基板之表面沒有受損。若在塗佈方法的過程中發生珠粒，此珠粒可藉由氣流被以簡單的方式移除。據此，在完成塗佈方法之後，防止亦將存在於基板的表面上的珠粒永久地形成。
本發明的一個面向提供的是，基板在施加塗佈材料時被旋轉，使得被施加的塗佈材料基本均勻地分佈在基板的上側上。因此，所提供的基板的表面盡可能地被均勻地塗佈，且沒有凹凸。
本發明的其他面向提供的是，在塗佈材料被乾燥之前產生氣流。在施加塗層的情況下，因此能夠確保其仍為濕潤的，最近施加的塗層可藉由氣流至少部分地被移除或移 動，以防止珠粒形成在基板的上側的邊緣上，或移除先前存在的珠粒。
根據一面向，提供的是氣流至少部分撞擊在基板的下側上，尤其是在基板的邊緣區域上。因此，僅管在上側的邊緣上的珠粒已被移除，氣流在基板處被導引為部分撞擊在基板的下側上。氣流的其它部分流動通過基板的側邊。
或者，整個氣流可被導引通過基板的側邊，而未部分撞擊在基板上。然而，為此目的，在被佈置的基板和氣流之間需要進行微調，以確保整個氣流以此氣流防止上側的永久珠粒的方式流動通過基板。
根據一實施例變型，氣流在基板的上側上產生負壓，尤其是在基板的邊緣區域中。珠粒因此由於所產生的負壓而被移除。應用噴射泵的原理，根據此原理，在基板的上側藉由氣流的方式產生搬運流，藉由搬運流的方式，有效地防止珠粒形成在基板的上側的邊緣上。在上側上的塗佈材料對應地表示被搬運的介質，其藉由氣流的氣體被拉出，氣流被提供作為驅動介質。若珠粒已被形成，藉由搬運流移除形成珠粒的塗佈材料，使得當塗佈基板時所發生的珠粒在塗佈過程中被移除。
此外，可產生至少部分的氣流，使得珠粒可能由於從邊緣區域向外發生的壓力而被拉入氣流中。會在基板的上側的邊緣上形成珠粒的塗佈材料因此藉由氣流被掃除，且從基板的上側的邊緣被移除。因此，有效地防止珠粒永久地形成在上側上的對應區域中。
根據另一個實施例變型，產生至少部分的氣流，使得珠粒可能由於發生的壓力而從上側的邊緣區域被拉到基板的下側。因此，接著有效地防止珠粒永久地形成在基板的上側的邊緣上。可接受的是，塗佈材料可能黏著在基板的下側，且接著可選擇性地移除此材料。
一般而言，氣流可能撞擊在基板上，使得塗佈材料由於發生的壓力而從邊緣區域被向外拉出到氣流中，且塗佈材料的部分被拉到基板的下側。
可藉由氣流的角度及速率的方式設置相對應、不同的方案，藉由此方式，氣流撞擊在基板上或流動通過基板的側邊。
另一方面提供的是當產生氣流時基板被旋轉。因此，由於基板的旋轉，其確保以均勻的方式移除基板的上側的邊緣上的珠粒，整個邊緣被暴露在氣流的效果之下。尤其是，塗佈材料可因此被施加到基板的上側分佈的更加均勻，且可有效地防止上側的邊緣上的珠粒。然而，當施加光阻劑時的基板的旋轉速率可不同於若氣流撞擊在基板上時之基板被旋轉的速率。較佳的是，相較於施加塗層時，基板在產生氣流時較慢地旋轉。特別地，當產生氣流時，基板可能不旋轉。
根據另一方面提供的是，氣流不包含溶劑及/或包含氮氣，特別是由氮氣所組成。因此，確保的是以簡單的方式使得能夠在塗佈過程中有效地防止基板的上側的邊緣上的珠粒或移除先前存在的珠粒。此外，因為腔室大致被氮 氣充斥，不會有其他物質被引入。
此外，本發明的目的藉由塗佈系統來達成，塗佈系統用於施加塗佈材料到基板的上側，此塗佈系統特別具有可旋轉的基板架及氣流的流出裝置，其中，基板架包括用於基板的支撐表面，基板以其下側在基板架的支撐表面上的方式被佈置，其中，流出裝置相對於支撐表面被佈置，使得流出裝置產生從基板的下側被導引到基板的上側的氣流，其中，流出裝置產生氣流，使得氣流防止在基板的上側的邊緣上形成塗佈材料的珠粒，及/或移除已經存在的珠粒。
由於所呈現的流出裝置產生防止珠粒在塗佈基板時形成在基板的上側的邊緣上或防止先前存在的珠粒維持在此位置之相對應的氣流，能夠以此類型的塗佈系統去執行根據本發明之塗佈基板的方法。
一般而言，流出裝置被佈置為使得流出裝置產生從支撐表面被導向的氣流。
此外，流出裝置被佈置在支撐表面的平面的下方。
10‧‧‧塗佈系統
12‧‧‧基板
14‧‧‧基板架
16‧‧‧支撐表面
18‧‧‧下側
20‧‧‧施加裝置
22‧‧‧上側
24‧‧‧流出裝置
26‧‧‧邊緣
本發明的更多優點及特徵在以下的說明及做成參照的單一圖式中為顯而易見的。
圖1顯示用於施加塗層到基板的塗佈系統。
在圖式中，顯示用於施加塗層到基板12的塗佈系統10，以製造出可實施光刻方法之被塗佈的基板，進而製造出微結構化部件，例如，積體電路、半導體晶片或微機電系統(MEMS)。
因此，在下文中參照本發明的具體應用例子來說明本發明之用於微結構化部件的塗佈系統。然而，基本的說明可以類似的方式轉移到其他應用領域。
塗佈系統10包括可旋轉的基板架14，其包括支撐表面16，且以基板12的底側18在此支撐表面上的方式佈置基板12。
此外，塗佈系統10包括施加裝置20，藉由施加裝置20，要被施加之塗層的塗佈材料被施加到基板12的上側22。要被施加的塗佈材料通常是流體形式。
此外，塗佈系統10包括流出裝置24，流出裝置24在所繪示的實施例中被體現為獨立於基板架14及施加裝置20。如同下文中進一步說明的，可藉由流出裝置24產生氣流。
基板12藉由塗佈系統10被以塗層塗佈，其中，同時地防止塗佈珠粒永久地形成在基板12的上側22的邊緣26上。
藉由施加裝置20施加塗佈材料到基板12的上側22。基板架14以預定的角速度旋轉，使得被佈置在此基板架上的基板12同樣旋轉。所施加的塗佈材料因此以均勻的方式被分佈在上側22上。
塗佈材料遷移到基板12的上側22的邊緣26，且將會因為當旋轉基板12時所發生的離心力而在此位置處形成塗佈 材料的珠粒，此離心力作用在被施加到上側22的塗佈材料。
為了防止這樣的情況，氣流，尤其是氮氣流，藉由流出裝置24被產生，且此氣流從基板12的下側18被導引到基板12的上側22。
氣流至少部分撞擊在基板12的下側18上，且部分流動通過基板12的側邊，基板12的側邊連接下側18到上側22。氣流在上側22產生負壓，尤其是在上側的邊緣區域26，且仍為軟或濕的塗佈材料至少部分藉由氣流而因為此負壓被移除。因此，有效地防止塗佈珠粒形成在邊緣26上。
若已經形成有塗佈珠粒，此珠粒因此藉由氣流而被移除。
在塗佈過程中，無論塗佈珠粒是否(暫時地)發生，由於氣流，其藉由塗佈方法確保塗佈珠粒不會出現在塗佈過程的終點。
根據氣流相對於基板12的上側22的角度，能夠設置塗佈材料至少部分地被氣流掃除，及/或塗佈材料由於壓力而至少部分地從基板12的上側22被換置到此基板的下側18上。因此，有效地防止塗佈珠粒永久地形成在上側22的邊緣26上。
例如，可提供的是，塗佈材料的一部分被掃除，且塗佈材料的其它部分被換置在下側上。
因為發生的壓力，關聯於基板12所產生之藉由流出裝置24產生的氣流的角度較佳地可被設置來產生不同的效 果。
或者，氣流亦可從流出裝置24流出，使得此氣流不會撞擊在基板12的下側18上，而是僅流動通過基板12的側邊。然而，為了在上側22的邊緣26上產生防止塗佈珠粒形成在邊緣26上或移除先前存在的塗佈珠粒之負壓，微調是必須的。
一般而言，流出裝置24被佈置在由支撐表面16所界定的平面的下方。從流出裝置24開始的氣流被定向，使得其可能從支撐表面16以一角度流動離開。
當藉由流出裝置24產生氣流時，基板12可同樣地藉由基板架14被旋轉，以確保整個邊緣26以盡可能均勻的方式暴露在氣流的效果之下，換言之，暴露在上側22上因此而產生的負壓下。然而，當產生氣流時的旋轉速率明顯地低於當藉由施加裝置20施加光阻劑時的速率。例如，當產生氣流時，旋轉速率係低於每分鐘十轉數(revolution)。
在產生氣流時的旋轉速率甚至可以為零。較佳的是，接著藉由環狀的流出裝置24產生氣流，以使得在各種情況下基本環形的氣流沿著基板12的周圍邊緣流動。
藉由根據本發明的方法及根據本發明的塗佈系統10，可能的是，塗佈珠粒不會形成在基板12的上側22的邊緣26上。
一般而言，可使用除了純氮氣以外的氣體混合物，以產生氣流。例如，氮氧混合物，即所謂的清潔乾燥空氣(clean dry air,CDA)或空氣。
氣體混合物較佳地為不包含溶劑的，以使得不會有溶劑的殘留物被沉積在基板12之被塗佈的上側22上。
較佳的是，從流出裝置24流出的氣體具有多巴的壓力。因此，特別是可影響氣流的速率，對於在基板12的上側22產生負壓而言，此速率為決定性的。
此外，可能的是，在邊緣26中的塗層藉由低旋轉速率或氣流之長的總施加時間而被均勻地移除。據此，可以說是達成了施加在邊緣26中的塗層的薄化。
流出裝置24可包括一個流出噴嘴、多個噴嘴、流出槽、所謂的空氣葉片或類似物，特別藉由此方式達成氣流的另一個輪廓。這尤其對於非圓形的基板(例如，方形基板)為重要的。
此外，可藉由流出裝置24的具體實施例來影響氣流的速率。
若塗佈材料藉由氣流被掃除，塗佈系統10可包括塗佈材料的留存槽(retention tank)，塗佈材料的留存槽被移除，以使得此塗佈材料一方面不會汙染腔室，且另一方面可再被使用。
一般而言，藉由流出裝置24所產生的氣流因此不會直接地撞擊在基板12的上側22上，而是以基本上垂直的方式撞擊在下側18上，或者，氣流基本上平行於基板架14的旋轉軸地在基板12上流動通過，以在基板12的上側22上(尤其是在上側22的邊緣26上)產生負壓或真空。
負壓確保在邊緣26上所收集的塗佈材料不會在邊緣26 上形成永久珠粒，其在塗佈過程之後將同樣存在。在塗佈過程中暫時地發生的塗佈珠粒因此藉由氣流被移除。
10‧‧‧塗佈系統
12‧‧‧基板
14‧‧‧基板架
16‧‧‧支撐表面
18‧‧‧下側
20‧‧‧施加裝置
22‧‧‧上側
24‧‧‧流出裝置
26‧‧‧邊緣

Claims (13)

  1. 一種以塗佈材料，尤其是塗層或光阻劑，來塗佈基板(12)的方法，該方法包括以下的步驟：提供該基板(12)；使該塗佈材料附著到該基板(12)的上側(22)；以及產生氣流，該氣流從該基板(12)的下側(18)被導引到該基板(12)的該上側(22)，其中，該氣流防止該塗佈材料的珠粒形成在該基板(12)的該上側(22)的邊緣(26)上，或是藉由該氣流去移除先前存在的珠粒。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該基板(12)在施加該塗佈材料時被旋轉，使得被施加的該塗佈材料基本均勻地分佈在該基板(12)的該上側(22)上。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該氣流產生於該塗佈材料被乾燥之前。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該氣流的至少部分撞擊在該基板(12)的該下側(18)上。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該氣流撞擊在該基板(12)的該邊緣區域。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該氣流在該基板(12)的該上側(22)上產生負壓。
  7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該氣流在該基板(12)的該邊緣區域產生負壓。
  8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，至少部分地產生該氣流，使得珠粒可能由於發生的壓力而從該邊緣區域被向外拉出到該氣流中。
  9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，至少部分地產生該氣流，使得珠粒可能由於發生的壓力而從該上側(22)的該邊緣區域被拉出到該基板(12)的該下側(18)上。
  10. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，當產生該氣流時，該基板(12)被旋轉。
  11. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該氣流不包含溶劑及/或包含氮氣。
  12. 如申請專利範圍第11項之方法，其中，該氣流由氮氣所組成。
  13. 一種塗佈系統(10)，用於施加塗佈材料到基板(12)的上側(22)，該塗佈系統特別具有可旋轉的基板架(14)及氣流的流出裝置(24)，其中，該基板架(14)包括用於基板(12)的支撐表面(16)，該基板(12)以其下側(18)在該基板架(14)的該支撐表面(16)上的方式被佈置，其中，該流出裝置(24)相對於該支撐表面(16)被佈置，使得該流出裝置(24)產生從該基板(12)的該下側(18)被導引到該基板(12)的該上側(22)的氣流，其中，該流出裝置(24)產生該氣流，使得該氣流防止在該基板(12)的該上側(22)的邊緣(26)上形成該塗佈材料的珠粒，及/或移除已經存在的珠粒。
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