TW202021676A - 消除擾流之液氣分離式塗佈機結構 - Google Patents

Abstract

本發明為一種消除擾流之液氣分離式塗佈機結構，其包括：一杯體，其為一杯底部及一環繞杯壁，又杯底部包括：一第一凹部，其由環繞杯壁、一第一環繞內壁、及一第一底部所形成，又第一底部與一液體回收管相連通；及一第二凹部，其由第一環繞內壁、一第二環繞內壁、及一第二底部所形成，又第二底部與至少一排氣管相連通；一塗佈模組，其包括：一旋轉驅動單元，其具有一旋轉軸心；至少一升降驅動單元；及一載盤；一第一杯罩；以及一第二杯罩。藉由本發明之實施，可以達成消除沉流氣體之擾流並使氣體壓力均勻分佈之功效。

Description

消除擾流之液氣分離式塗佈機結構

本發明為一種消除擾流之液氣分離式塗佈機結構，特別為一種應用半導體晶圓片進行光阻劑…等塗佈部之消除擾流之液氣分離式塗佈機結構。

如美國專利US5,962,193所示，其揭露了一種用於通過提供可調節殼體來控制液體塗佈設備中的空氣流動的方法和設備，所述可調節殼體包括上隔室和下隔室，使得可以調節容納在其中腔室的高度。隨後，可以適當地調節待塗覆的基材和上隔室的內壁之間的間隔，以​​允許所需量的空氣流過。可以防止在旋塗過程中從基板表面拋出的液體塗層顆粒再沉積，然後從上隔室的內壁反彈回到基板表面上。

如US6,165,267所示，揭露了一種比現有的旋塗設備需要更少的潔淨室空氣流之旋轉塗佈設備，以使潔淨室污染最小化。當潔淨室空氣流的需求降低時，旋轉塗佈機成形的排氣管維持了製程質量。排氣管可以降低從晶圓片所延伸的擾流並最小化氣流漩渦的形成。排氣管道可以符合夾帶流線，以使渦流的形成最小化，並在最小的潔淨室空氣流速下減少過程間污染，在最小潔淨室空氣流量下減少過程間污染。

本發明為一種消除擾流之液氣分離式塗佈機結構，其主要是要解決半導體晶圓片進行光阻劑塗佈時，因為下降氣流之擾流及氣體壓力不均勻造成塗佈不佳，以致影響後續半導體元件製作品質不佳的問題。

本發明提供一種消除擾流之液氣分離式塗佈機結構，其包括：一杯體，其為一杯底部及由杯底部端部向上延伸的一環繞杯壁所形成，其中杯底部包括：一第一凹部，其係由環繞杯壁、位於環繞杯壁內側之一第一環繞內壁、及連接於環繞杯壁底部及第一環繞內壁底部之一第一底部所形成，又第一底部與一液體回收管相連通；及一第二凹部，其係由第一環繞內壁、位於第一環繞內壁內側之一第二環繞內壁、及連接於第一環繞內壁底部及第二環繞內壁底部之一第二底部所形成，又第二底部與至少一排氣管相連通；一塗佈模組，其包括：一旋轉驅動單元，其具有一旋轉軸心，又旋轉軸心貫穿第二環繞內壁所形成的一中央穿孔；至少一升降驅動單元，其驅動旋轉驅動單元進行升降動作；及一載盤，結合於旋轉軸心之頂部，又載盤用以承載一待塗佈件；一第一杯罩，其具有一第一開口，第一杯罩之端部與環繞杯壁結合為一體；以及一第二杯罩，其具有一第二開口，第二杯罩位於第二開口側之端部係結合於第二環繞內壁上，又第二杯罩跨越第一環繞內壁後形成於環繞杯壁與第一環繞內壁間；其中第一底部之位置係低於第二底部之水平高度；其中載盤之頂面係高於第二杯罩之頂端，又載盤之週邊與第二開口壁面間形成有一間隙。

藉由本發明之實施，至少可以達成下列之進步功效： 一、   可以有效消除下降氣流之擾流現象。 二、   可以使塗佈腔室之氣體壓力或氣流均勻。 三、   可以提升光阻塗佈之均勻性。

為了使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易的理解本發明相關之目的及優點，因此將在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點。

如第1圖所示，本實施例為一種消除擾流之液氣分離式塗佈機結構100，其包括：一杯體10；一塗佈模組20；一第一杯罩30；以及一第二杯罩40。

如第2圖所示，液氣分離式塗佈機結構100係設置於一塗佈機腔室900中，塗佈機腔室900進氣端，在一第一控制器910之調節控制下，提供一下降氣流；又於至少一排氣管123端，在一第二控制器920之調節控制下，控制排出塗佈機腔室900內之氣體。藉由第一控制器910及第二控制器920之制器，可以有效的調節塗佈機腔室900內之氣體流速及壓力。

如第3圖所示，杯體10，其為消除擾流之液氣分離式塗佈機結構100之基座。為了符合旋轉運作之特性，因此杯體10係為一杯底部101及由杯底部101端部向上延伸的一環繞杯壁102所形成。又有關杯底部101之設計，其包括了一第一凹部103及一第二凹部104。

第一凹部103，其為一環繞狀溝槽。具體而言、第一凹部103係由環繞杯壁102、位於環繞杯壁102內側之一第一環繞內壁111、及連接於環繞杯壁102底部及第一環繞內壁111底部之一第一底部112所形成。

如第3B圖所示，為了有效的回收光阻劑，因此將第一底部112與一液體回收管113相連通，如此光阻劑就可以藉由液體回收管113進行回收；又為了使光阻劑能夠有效的集中，因此可以將第一底部112設計成為一斜面；又為了使光阻劑能有效的被回收，因此可以將液體回收管113設置於上述斜面之最低處。

又如第3A圖所示，第二凹部104，其亦為一環狀溝槽。第二凹部104係由第一環繞內壁111、位於第一環繞內壁111內側之一第二環繞內壁121、及連接於第一環繞內壁111底部及第二環繞內壁121底部之一第二底部122所形成。

如第3C圖所示，為了有效的調節下降氣流，因此將第二底部122與至少一排氣管123相連通；又上述之至少一排氣管123係可以為複數個排氣管123且彼此等間距排列，如此可以避免氣流過於集中，造成氣流或氣壓分佈不均勻的問題。

如第4A圖及第4B圖所示，塗佈模組20，其主要是要使晶圓片能有效的完成取、放，然後再完成旋轉塗佈，因此塗佈模組20包括：一旋轉驅動單元210；至少一升降驅動單元220；及一載盤230。

旋轉驅動單元210，其可以為一馬達之驅動單元，因此旋轉驅動單元210具有一旋轉軸心211，又旋轉軸心211貫穿第二環繞內壁121所形成的一中央穿孔。又旋轉驅動單元210可以有效的支撐載盤230並提供載盤230旋轉之動能。

升降驅動單元220，其是在旋轉驅動單元210停止驅動的請況下，用以驅動旋轉驅動單元210進行升、降動作。藉此、可以有效的對載盤230進行頂升及下降動作。當載盤230頂升時，可以配合機械牙叉臂進行置片或取片的動作，又置片後，載盤230下降至定位，接著可以進行旋轉塗佈動作。

載盤230，結合於旋轉軸心211之頂部，又載盤230用以承載一待塗佈件，例如承載一晶圓片。除了承載外，載盤230也要在旋轉狀態下，使晶圓片獲得穩固的支撐。

第一杯罩30，除了用以避免光阻劑四處的噴濺，以便有效回收光阻劑，另外也具有引導下降氣流之功效。此外、為了使晶圓片能完成升降的動作，又為了能有效的引入下降氣流，因此第一杯罩30具有一第一開口310。

如第5圖所示，設置時，第一杯罩30之端部係與環繞杯壁102結合為一體，形成一氣密及防水滲透之水密結構；又為了引導下降氣流，第一杯罩30係設計成具有一第一斜面311及一第一垂直面312，又第一垂直面312係由第一斜面311向外延伸形成，且第一斜面311及第一垂直面312結合處係形成一弧狀結構。

第二杯罩40，為了使旋轉軸心211能進行上升及下降動作，因此第二杯罩40具有一第二開口410。又第二杯罩40可用以避免被光阻劑滲入旋轉驅動單元210及升降驅動單元220。為了增加防滲入的效果，於第二開口410之開口壁，可進一步設有向上延伸之一環繞凸緣420。

又為了不妨礙晶圓片的選轉，因此設置時係將載盤230之頂面高於第二杯罩40之頂端也就是環繞凸緣420之頂端，此外，載盤230之週邊與第二開口410之壁面間形成有一間隙。

除了用以保護旋轉驅動單元210及升降驅動單元220，第二杯罩40也與第一杯罩30相互作用形成一氣體及液體流道。第二杯罩40亦可設計成具有一第二斜面431及一第二垂直面432，又第二垂直面432係由第二斜面431向外延伸形成。同樣的，第二斜面431及第二垂直面432之結合處亦可以為一弧狀結構，以有效引導下降氣流及光阻劑。

設置時，第二杯罩40係將位於第二開口410側之端部結合於第二環繞內壁121上，以使第二杯罩40獲得支撐，又為了形成氣體流L1與液體流L2分離之液、氣分離的流道，因此第二杯罩40在非接觸的跨越第一環繞內壁111後，懸空的形成於環繞杯壁102與第一環繞內壁111間。

為了產生液、氣分離，杯體10中的第一底部112設置之位置係低於第二底部122之水平高度，又搭配第二杯罩40其第二垂直面432之底部係低於第一環繞內壁111之頂部，使得第二垂直面432之底部與第一底部112間形成有氣體流通之一排氣間隙510。

具體使用方式，當光阻劑及下降氣體在第一杯罩30及第二杯罩40的引導下往下流動時，光阻劑流入第一凹部103後，接著就會透過液體回收管113被回收，但此時，下降氣體將經由光阻劑的液面，透過排氣間隙510進入第二凹部104，最後再透過至少一排氣管123將氣體排出。

為了方便液氣分離式塗佈機結構100之清洗，因此可於杯底部101下方可設有複數個結合插銷520，藉由結合插銷520的設置，可以插拔方式使杯體10與塗佈機基座快速的結合或分離，如此當要進行清洗或維修作業時，可以更有效的完成組裝或分離。

惟上述各實施例係用以說明本發明之特點，其目的在使熟習該技術者能瞭解本發明之內容並據以實施，而非限定本創作之專利範圍，故凡其他未脫離本發明所揭示之精神而完成之等效修飾或修改，仍應包含在以下所述之申請專利範圍中。

100:消除擾流之液氣分離式塗佈機結構10:杯體101:杯底部102:環繞杯壁103:第一凹部104:第二凹部111:第一環繞內壁112:第一底部113:液體回收管121:第二環繞內壁122:第二底部123:排氣管20:塗佈模組210:旋轉驅動單元211:旋轉軸心220:升降驅動單元230:載盤30:第一杯罩310:第一開口311:第一斜面312:第一垂直面40:第二杯罩哀甩410:第二開口420:環繞凸緣431:第二斜面432:第二垂直面510:排氣間隙520:結合插銷900:塗佈機腔室910:第一控制器920:第二控制器L1:氣體流L2:液體流

[第1圖]為本發明之一種消除擾流之液氣分離式塗佈機結構分解實施例圖； [第2圖]為本發明液氣分離式塗佈機結構設置於一塗佈機腔室實施例圖； [第3A圖]為本發明之一種杯體實施例圖； [第3B圖]為本發明之一種第一底部為斜面之實施例圖； [第3C圖]為本發明之一種排氣管配置之實施例圖； [第4A圖]為本發明之一種塗佈模組頂升狀態實施例圖； [第4B圖]為本發明之一種塗佈模組下降狀態實施例圖；以及 [第5圖]為本發明之一種液氣分離式塗佈機結構剖視實施例圖。

100:消除擾流之液氣分離式塗佈機結構

10:杯體

101:杯底部

102:環繞杯壁

103:第一凹部

104:第二凹部

111:第一環繞內壁

112:第一底部

113:液體回收管

121:第二環繞內壁

122:第二底部

123:排氣管

20:塗佈模組

210:旋轉驅動單元

211:旋轉軸心

220:升降驅動單元

230:載盤

30:第一杯罩

310:第一開口

40:第二杯罩

410:第二開口

Claims (10)

1. 一種消除擾流之液氣分離式塗佈機結構，其包括： 一杯體，其為一杯底部及由該杯底部端部向上延伸的一環繞杯壁所形成，其中該杯底部包括： 一第一凹部，其係由該環繞杯壁、位於該環繞杯壁內側之一第一環繞內壁、及連接於該環繞杯壁底部及該第一環繞內壁底部之一第一底部所形成，又該第一底部與一液體回收管相連通；及 一第二凹部，其係由該第一環繞內壁、位於該第一環繞內壁內側之一第二環繞內壁、及連接於該第一環繞內壁底部及該第二環繞內壁底部之一第二底部所形成，又該第二底部與至少一排氣管相連通； 一塗佈模組，其包括： 一旋轉驅動單元，其具有一旋轉軸心，又該旋轉軸心貫穿該第二環繞內壁所形成的中央穿孔； 至少一升降驅動單元，其驅動該旋轉驅動單元進行升降動作；及 一載盤，結合於該旋轉軸心之頂部，又該載盤用以承載一待塗佈件； 一第一杯罩，其具有一第一開口，該第一杯罩之端部與該環繞杯壁結合為一體；以及 一第二杯罩，其具有一第二開口，該第二杯罩位於該第二開口側之端部係結合於該第二環繞內壁上，又該第二杯罩跨越該第一環繞內壁後形成於該環繞杯壁與該第一環繞內壁間； 其中該第一底部之位置係低於該第二底部之水平高度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之液氣分離式塗佈機結構，其係設置於一塗佈機腔室中，該塗佈機腔室進氣端，在一第一控制器之調節控制下，提供一下降氣流；又於該至少一排氣管端，在一第二控制器之調節控制下，排出腔室內之氣體。
3. 如申請專利範圍第1項所述之液氣分離式塗佈機結構，其中該第一底部為一斜面，又該液體回收管係設置於該斜面之最低處。
4. 如申請專利範圍第1項所述之液氣分離式塗佈機結構，其中該至少一排氣管係為複數個排氣管且彼此等間距排列。
5. 如申請專利範圍第1項所述之液氣分離式塗佈機結構，其中該第一杯罩具有一第一斜面及一第一垂直面，由該第一斜面向外延伸形成。
6. 如申請專利範圍第1項所述之液氣分離式塗佈機結構，其中該第二杯罩具有一第二斜面及一第二垂直面，由該第二斜面向外延伸形成。
7. 如申請專利範圍第6項所述之液氣分離式塗佈機結構，其中該第二垂直面之底部係低於該第一環繞內壁之頂部，又該第二垂直面之底部與該第一底部間形成有一排氣間隙。
8. 如申請專利範圍第1項所述之液氣分離式塗佈機結構，其中該第二杯罩於該第二開口壁設有向上延伸之一環繞凸緣，且該載盤之頂面係高於該環繞凸緣。
9. 如申請專利範圍第1項所述之液氣分離式塗佈機結構，其中該第一開口之直徑係大於該第二開口之直徑。
10. 如申請專利範圍第1項所述之液氣分離式塗佈機結構，其中該杯底部下方設有複數個結合插銷。

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