TW459073B - Photoresist dispensing device - Google Patents

Description

459073 A7 B7 五、發明說明（丨） 本發明之領域 本發明乃關於在半導體晶片之製造過程中採甩於矽晶 圚上施加光阻劑薄膜之光阻劑塗布裝置。 習知技藝之描沭 如技藝中眾所周知，半導體晶片可以經由一系列之製 造方法以製造，其包括石版印刷術，其中光阻劑薄膜係施 加在砂晶圓上。該光阻劑薄膜係然後以光線或光束經由光 罩曝光以留下電路圖案，其係依序地經由選擇性化學蝕刻 以除去= 在石版印刷方法之過程中以均勻之厚度施加光阻劑薄 膜以確保提昇半導體晶片的產量係最重要的。此光阻劑施 加方法係藉光阻劑塗布裝置以進行。 圖示於圖1中者爲習知技藝之光阻劑塗布裝置，其係 使用加壓空氣以作爲動力來源。習知技藝之光阻劑塗布裝 置包括含有液體光阻劑之儲槽1以及連結至儲槽1之風箱 泵2、當操作時其可以吸入且經由洪應管線以強制輸送儲 槽1中之光阻劑。在風箱泵2之下游側，其係裝置一過濾 器3以移除可能存在於光阻劑物流中之不相容物質。—排 放閥3a係用以將聚積於過濾器3中之空氣排放至外部。 在過濾器3之下游側係提供一氣動調節單向閥4，其 功能爲抑制光阻劑之任何逆流且同時調節流經其中之光阻 劑之壓力。氣動調節單向閥4係藉回吸閥5以連結至噴嘴 6。噴嘴6係採用於將光阻劑噴灑至藉旋轉之旋壓車床用夾 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） f靖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -^1 I ·1 t— ^ r Η 0 ff— -•s * 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 __I__________ 453〇73 a7 _ B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（入） 頭11以緊密固定之矽晶圓10上=回吸閥5係操作以將黏 在噴嘴6尖端之殘留光阻劑吸回，以避免任何殘留之光阻 劑滴落在矽晶圓上。所有的風箱泵2、氣動調節單向閥4 與回吸閥5皆係氣動操作且經由空氣壓力管線8以及電磁 閥9與空氣壓力來源(未示)連結。 根據前述所提之習知技藝之光阻劑塗布裝置，其有一 傾向爲不相容之物質將隨著操作時間之經過而聚積於過瀘 器3中’此將造成過濾器3至少部份被堵塞。即使風箱泵 2操作在正常之條件’但在堵塞之過濾器3之下游處之光 阻劑之壓力仍將顯著地降低，此將導致飼入調節單向閥4 之光阻劑量之明顯減少。此意請其不再能夠在定壓下供應 定量之光阻劑至噴嘴6，此將造成在晶圓上之光阻劑薄膜 厚度不規則與不均与。主要是因爲矽晶圖10係藉旋壓車床 用夾頭11以旋轉，在晶圓10上生成之光阻劑薄膜當所噴 灑之光阻劑之量與壓力無法維維固定時將承受所謂之”快艇 (speed boat ) ”。 當然操作者可以定期地檢查過濾器3之污染程度且儘 可能頻繁地以新品來更換任何高污染之過濾器。不過，此 將造成製造力之降低，因爲每一次進行過濾器更換時都必 須停止製造系統。相反地，可以考慮足夠地增加光阻劑之 供應量以防止壓力降低，在此例子中，由於主要是昂貴之 光阻劑之大量使用將使製造半導體晶片之費用較高。 5 本紙張尺度適用_國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣 iri ------------------------ 459073 經濟部智慧財產局員工湞費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（））

本發明之AML 所以’本發明之目標係提供一光阻劑塗布裝置，其可 以在計量之方式且在控制之壓力下將光阻劑施加至矽晶圓 上以藉此在晶圓上生成均勻厚度之光阻劑薄膜。 本發明之另一目標係提供一光阻劑塗布裝置，其具有 易於修理、結構簡潔與可在準確地控制欲塗佈之光阻劑之 量與壓力之方式下操作之供料單元。 爲了這些目標，本發明提供一用於在晶圖上施加計量 之光阻劑之光阻劑塗布裝置，其包括光阻劑儲槽'用於在 晶圓上噴灑光阻劑之噴嘴、用於從儲槽吸出計量之光阻劑 且經由噴嘴以排放出光阻劑之供料單元、藉著加壓空氣之 使用以控制供料單元之操作之氣動控制單元、以及一配置 在儲槽與供料單元間甩於移除存在於光阻劑中之不相容物 質之過濾器。該供料單元包括：一底座，其具有引導至儲 槽之入口、引導至噴嘴之出口以及互相連結入口與出口之 第一至第三中間通路；在入口與第一中間通路間之位置處 安裝在底座上之第一切斷閥；在第一與第二中間通路間之 位置處連結至底座之隔膜泵；在第二與第三中間通路間之 位置處固定至底座之第二切斷閥；以及在第三中間通路與 出口間之位置處固定至底座之回吸閥。 附圖之簡要說明 從下述與附加之圖示有關之較佳具體實施例之詳細描 述之觀察’本發明之上述與其他目標、特性、優點將更爲 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） <請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣·---I----訂------- 45 9073 A7 B7 五、發明說明（火） 明顯’其中： 圖1係說明習知技藝之光阻劑塗布裝置之範例之圖示 電路圖； 圖2係顯示根據本發明之光阻劑塗布裝置之電路圖， 其具有以截面之方式表示以更能瞭解其操作之供料單元； 圖3係倂入根據本發明之光阻劑塗布裝置中之供料單 元之俯視圖； 圖4係沿著圖3之IV-IV線之剖視圖、其可最佳地顯 示供料單元之底座、隔膜泵與回吸閥，以及 圖5係沿著圖3之V-V線之剖視圖、其可最佳地說明 底座、第一切斷閥、第二切斷閥與回吸閥。 @住亘體窨施例之細節說明 參考圖2，可以瞭解所採用之根據本發明之光阻劑塗 布裝置係使用加壓空氣以作爲動力來源且係提供儲槽2〇以 儲存欲塗布之光阻劑。儲槽20係經由供應管線22以維持 與供料單元24之流體連通。供料單元24係藉排放管線26 以引導至噴嘴28，噴嘴28之朝向是使其可以將光阻劑施 加至藉旋轉之旋壓車床用夾頭32以緊密固定之矽晶圓30 之表面上。 在儲槽20與供料單元24間係提供一用於移除例如可 能存在於流經供應管線22之光阻劑中之微粒狀物質與空氣 氣泡之不相容物質之過濾器34。爲了確保具有增高之產率 之半導體晶片之製造，從光阻劑中完全移除不相容物質係 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)ZVl規格（210 X 297公釐） (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) '·衣---- -訂i:-------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 459073 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（<) 非常重要的。在過濾器34之下游側係提供一空氣偵測器 36以便當儲槽2〇乾涸、使空氣而非光阻劑從儲槽20供應 時，可以產生一入口切斷信號。經由排氣管線4〇連結至過 濾器34者係排氣閥38，其通常係維持在關閉之位置且可 以在氣動壓力之作用下切換至開放之位置，以使聚積在過 濾器34中之空氣可以排放至外部》 藉著參考圖2至5，可以看出供料單元24係提供一底 座42，其具有經供應管線22以引導至儲槽20之入口 44、 經由排放管線26以引導至噴嘴28之出口 46、以及互相連 結入口 44與出口 46之第一至第三中間通路48、50、52。 供料單元24係進一步提供在入口 44與第一中間通路 48間之位置處安裝在底座42上之第一切斷閥54、在第一 與第二中間通路48、50間之位置處連結至底座42之隔膜 栗56、在第二與第三中間通路50、52間之位置處固定至 底座42之第二切斷閥58、以及在第三中間通路52與出口 46間之位置處固定至底座42之回吸閥60。 將要注意的是第一切斷閥54係包括一具有空氣壓力室 64之閥罩62 ’可延伸地裝進閥罩62以在閥杆66關閉底座 42之入口 44之延伸位置與閥杆66打開入口 44之縮回位 置間移動之閥杆6 6、以及用於正吊地將閥杆6 6偏向縮回 位置以打開入口 44之壓縮彈簧68。第一切斷閥54操作之 方式係使加壓空氣飼入閥罩62之空氣壓力室以使閥杆 66反抗壓縮彈簧68之彈力而移動至延伸之位置，以因此 關閉底座42之入口 44。 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) *衣—----訂--Ί I-----線丨 45 907 3 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（b ) 如圖2與4中所淸楚地顯示，隔膜泵56係包括一具有 第一與第二空氣壓力室72、74之泵罩70、可延伸地裝進 泵罩70以在延伸位置與縮回位置間移動之活塞76、以及 固定在活塞76之中央處與底座42之邊緣之隔膜78。若加 壓空氣進入泵罩70之第一空氣壓力室72，泵罩70將因此 移動至延伸之位置，藉此使隔膜78向下彎曲以將充滿於泵 穴80中之光阻劑強制排向噴嘴28。相反地，將加壓空氣 飼入第二室74將使活塞76回至縮回之位置，藉此使隔膜 78向上彎曲以將儲存於儲槽20中之光阻劑經入口 44吸入 栗穴8 0中。 如前述所提之第一切斷閥54，第二切斷閥58係包括 一具有空氣壓力室84之閥罩82、可延伸地裝進閥罩82以 在閥杆86關閉底座42之第三中間通路52之延伸位置與閥 杆86打開第三中間通路52之縮回位置間移動之閥杆86、 以及用於正常地將閥杆86偏向縮回位置以打開第三中間通 路52之壓縮彈簧88。當使加壓空氣飼入閥罩82之空氣壓 力室84時，閥杆86反抗壓縮彈簧88之彈力而移動至延伸 之位置，以因此關閉第三中間通路52。 在同時，回吸閥6〇係包括一具有空氣壓力室92之閥 罩90、可延伸地裝進閥罩90以在延伸位置與縮回位置間 移動之閥杆94、以及固定在閥杆94之中央處與底座42之 供料單元24之邊緣之隔膜96以及用於正常地將閥杆94偏 向縮回位置之壓縮彈簧98。當加壓空氣飼入閥罩90之空 氣壓力室92時，閥杆94反抗壓縮彈簧叫之彈力而移動至 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210 X 297公釐> ----》----------^-------^訂-ΙΪ---I---線--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 5 9 〇 7 3 ^ A7 B7 五、發明說明（q) 延伸之位置，以使隔膜96向下彎曲。相反地，若加壓空氣 從空氣壓力室92中釋出，則閥杆94將在壓縮彈簧％之作 用下而回至縮回之位置，使隔膜96向上彎曲以在噴嘴28 之尖端處產生真空。 應該注意的是，前述所提之供料單元24之操作係藉只 說明於圖2中之氣動控制單元100以控制，其含有第一至 第四電磁控制閥102、104、106、108以及壓力調節閥11〇 〇 第一控制閥102係在活塞縮回位置及活塞延伸位置間 切換，於該活塞縮回位置之中，隔膜泵56之第一室72與 空氣排放管線112連通而其之第二室74與空氣供應管線 114連通以使隔膜泵56之活塞76縮回，而在該活塞延伸 位置之中，隔膜泵56之第一室72與空氣供應管線1H連 通而其之第二室74與空氣排放管線112連通以使隔膜泵 56之活塞76延伸輕由空氣供應管線II4以飼進隔膜泵％ 的空氣壓力係藉壓力調節閥110以保持定値。 第二控制閥104係在空氣吸入位置與空氣排放位置間 切換且通常係維持在空氣吸入位置。當第二控制閥1〇4.維 持在空氣吸入位置時，第一切斷閥54之空氣壓力室64將 與空氣供應管線114連通以便藉加壓空氣使閥杆66延伸。 不過，若第二控制閥104切換至空氣排放位置，第一切斷 閥54之空氣壓力室64將與空氣排放管線Π2連通，以便 藉壓縮彈簧68之彈力使閥杆66縮回。 第三控制閥106係在空氣吸入位置與空氣排放位置間 10 本紙張尺度適用中國國家標準<CNS)A4規格（210 x 297公f )

·-----------— II --------.訂----------線—-Y (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁J 459073 A7 ____B7___ 五、發明說明（$ ) 切換且通常係維持在空氣吸入位置。當第三控制閥1〇6維 持在空氣吸入位置時，第二切斷閥58之空氣壓力室84將 與空氣供應管線II4連通以便藉加壓空氣使閥杆86延伸。 若第三控制閥106切換至空氣排放位置，第二切斷閥^之 空氣壓力室84將與空氣排放管線112連通，以便藉壓縮彈 簧88使閥杆86縮回。 同樣地，第四控制閥108係在空氣吸入位置與空氣排 放位置間切換且通常係維持在空氣排放位置，其中回吸閥 6〇之空氣壓力室92係與空氣排放管線112連通，以便藉 壓縮彈簧98使閥杆94縮回。若第四控制閥1〇8切換至空 氣吸入位置，則回吸閥60之空氣壓力室92將與空氣供應 管線1 Η連通，以便藉加壓空氣之作用使閥杆94延伸& 根據本發明之光阻劑塗布裝置之操作現將特別參考圖 2以描述。 爲了強迫地使儲槽20中之光阻劑輸送至噴嘴28,其 必須將氣動控制單元100之第二控制閥104切換至空氣排 放位置且維持第三控制閥106在空氣吸入位置。此係藉壓 縮弾賛6 8之纟早力使弟一切斷閥5 4之閥杆6 6縮回，以因此 打開底座42之入口 44。在同時，第二切斷閥58之閥杆86 係在加壓空氣之作用下延伸以藉此關閉底座42之第三中間 通路52。 第一控制閥1〇2然後係切換至活塞延伸位置以使隔膜 泵56之活塞76延伸，藉此隔膜78係如圖2中之虛線所示 般向下彎曲以使泵穴80之體積最小化。且第四控制閥1〇8 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 褒--------「訂ί:-------線— 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 45 9〇7 3 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（1 ) 係切換至空氣吸入位置以將加壓空氣飼入回吸閥60中。此 將使回吸閥60之閥杆94延伸，因此使隔膜96如圖2中之 虛線所示般向下彎曲。 在前述所提之準備好之條件下，氣動控制單元100之 第一控制閥102係切換至活塞縮回位置，使隔膜泵56之活 塞76在縮回位置，以使隔膜78係如圖2中之實線所示般 向上彎曲以使泵穴8〇之體積最大化。因此儲槽20中之光 阻劑將經由供應管線22、入口 44以及第一中間通路48而 被吸入泵穴80中。 在將光阻劑從儲槽20吸出之過程中，過濾器34係用 於移除與聚積存在於光阻劑中之例如爲微粒與空氣氣泡之 不相容物質。每一個當排氣閥38啓動以打開排氣管線40 時，收集於過濾器34中之空氣氣泡將被排放至外部。若儲 槽20中之光阻劑用盡且空氣從儲槽20供應出，空氣偵測 器36將產生一空氣偵測信號且使第二控制閥1〇4切換至空 氣吸入位置以使第一切斷閥54可以關閉底座42之入口 44 〇 一旦計量之光阻劑以此方式從儲槽20吸進隔膜泵56 之泵穴80後，氣動控制單元100之第二控制閥1〇4將然後 切換至空氣吸入位置以使第一切斷閥54可以關閉入口 44 。同時第三控制閥106係切換至空氣排放位置以藉此使第 二切斷閥58打開第三中間通路50。 下一步是將第一控制閥102切換至活塞縮回位置，以 反應加壓空氣被飼入隔膜泵56之第一空氣壓力室72中以 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4规格（210 x 297公釐） ---.------------------，訂 i,— —----- >\|/ (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 元件符號說明 1 2 3 3 a 4 5 6 8 4Ss〇?3 A7 _B7_ 五、發明說明（β) 使活塞76延伸移動。此將使隔膜78如圖2中之虛線所示 般向下彎曲以減小泵穴80之體積。結果，充滿於泵穴80 中之光阻劑係經由第二中間通路50、第三中間通路52、出 口 46與排放管線26以送至噴嘴28，以使噴嘴28可以在 晶圓30上施加均勻厚度之光阻劑。 在光阻劑經由噴嘴28以噴灑在晶圓30上後，第四控 制閥108係切換至空氣排放位置，以便使回吸閥60之閥杆 94藉壓縮彈簧9δ之彈力以縮回，因此使回吸閥60之隔膜 96向上彎曲。此將在噴嘴28之尖端處產生真空，以使殘 留之光阻劑可以吸回至噴嘴28中，而不會意外地掉落在晶 圓30上。 雖然本發明已參考較佳之具體實施例以描述，但許多 變化與改變可以在不偏離定義於申請專利範圍中之本發明 之範疇下進行，對熟習該項技藝之人士是顯而易見的。 儲槽 風箱泵 過濾器 排放閥 氣動調節單向閥 回吸閥 噴嘴 空氣壓力管線 13 I--.1------I I ^ - -------『訂--Ί------, V {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 5 9 07 3 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（丨丨） 9 10 11 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 電磁閥 矽晶圓 旋轉之旋壓車床用夾頭 儲槽 供應管線 供料單元 排放管線 噴嘴 矽晶圓 旋轉之旋壓車床用夾頭 過濾器 空氣偵測器 排氣閥 排氣管線 底座 入口 出口 第一中間通路 第二中間通路 第三中間通路 第一切斷閥 隔膜泵 第二切斷閥 回吸閥 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) d ----訂il —---I -線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 459073 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（β) 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 100 102 104 106 108 閥罩 空氣壓力室 閥杆 壓縮彈簧 泵罩 第一空氣壓力室 第二空氣壓力室 活塞 隔膜 泵穴 閥罩 空氣壓力室 閥杆 壓縮彈簧 閥罩 空氣壓力室 閥杆 隔膜 壓縮彈簧 氣動控制單元 第一控制閥 第二控制閥 第三控制閥 第四控制閥 ---------------------訂 ---I----線' ^ (請先閱讀背面之沒意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 459073 A7 B7 五、發明說明 110 112 114 壓力調節閥 空氣排放管線 空氣供應管線 」---^--------- 衣--------訂-------線* (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 16 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. A8 B8 C8 公告本 459073 /、、申請專利範圍 L一種用於在晶圓上施加計量之光阻劑之光阻劑塗布 裝置，其包括 光阻劑儲槽： 用於在晶圓上噴灑光阻劑之噴嘴： 用於從儲槽吸出計量之光阻劑且經由噴嘴以排放出光 阻劑之供料單元： 藉著加壓空氣之使用以控制供料單元之操作之氣動控 制單元；以及 一配置在儲槽與供料單元間用於移除存在於光阻劑中 之不相容物質之過濾器，其中該供料單元包括：一底座， 其具有引導至儲槽之入口、引導至噴嘴之出口以及互相連 結入口與出口之第一至第三中間通路；在入口與第一中間 通路間之位置處安裝在底座上之第一切斷閥；在第一與第 二中間通路間之位置處連結至底座之隔膜泵；在第二與第 三中間通路間之位置處固定至底座之第二切斷閥；以及在 第三中間通路與出口間之位置處固定至底座之回吸閥。 2. 根據申請專利範圍第1項之光阻劑塗布裝置，其進 一步含有經由排氣管線連結至過濾器且可操作將聚積在過 濾器.中之空氣釋放至外部之排氣閥。 3. 根據申請專利範圍第1項之光阻劑塗布裝置，其進 一步含有配置在過濾器與供料單元間之空氣偵測器，其係 用於當空氣從儲槽供應時，使第一切斷閥關閉供料單元之 底座之入口。 4. 根據申請專利範圍第1項之光阻劑塗布裝置，其中 -----------— 裝--------^訂---------線. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公龙） 459073 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 該泵係包括具有第一與第二空氣壓力室之泵罩，可延伸地 裝進泵罩之活塞，以及固定在活塞之中央處與供料單元之 底座之邊緣之隔膜。 5. 根據申請專利範圍第4項之光阻劑塗布裝置，其中 該第一切斷閥係包括一具有空氣壓力室之閥罩，可延伸地 裝進第一切斷閥之閥覃以在閥杆關閉底座之入口之延伸位 置與閥杆打開入口之縮回位置間移動之閥杆，以及用於正 常地將閥杆偏向縮回位置以打開入口之壓縮彈簧。 6. 根據申請專利範圍第5項之先阻劑塗布裝置，其中 該第二切斷閥係包括一具有空氣壓力室之閥罩，可延伸地 裝進第二切斷閥之閥罩以在第二切斷閥之閥杆關閉第三中 間通路之延伸位置與第二切斷閥之閥杆打開第三中間通路 之縮回位置間移動之閥杆，以及用於正常地將第二切斷閥 之閥杆偏向縮回位置以打開第三中間通路之壓縮彈簧。 7. 根據申請專利範圍第5項之光阻劑塗布裝置，其中 該回吸閥係包括一具有空氣壓力室之閥罩，可延伸地裝進 回吸閥之閥罩，以及固定在閥杆之中央處與供料單元之底 座之邊緣之隔膜。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) y哀--------訂-------!線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制^ 2 本紙張尺度適用中國國家標f(CNS〉A4規格（210x 297 /H)