TWI564668B - 產生光阻劑圖案的方法和裝置及其預烘裝置 - Google Patents
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Description
本發明涉及光刻工藝，尤其涉及產生光阻劑圖案的方法和預烘裝置。
目前，基板或基材可用以製造各種電子產品，例如玻璃基板透光基板可用以製造顯示面板。以大尺寸的有機發光顯示器（Organic LE Display, OLED）面板為例，其可切割成多個有機發光顯示單元。有機發光顯示單元至少包括一陽極電極板、一發光層與一陰極電極板；其中，發光層夾于陽機電極板以及陰極電極板之間形成一“三明治”（sandwich）結構。在正向電壓驅動下，陽極電極板向發光層注入電洞，陰極電極板向發光層注入電子。注入的電洞和電子在發光層中相遇結合，使電子由激發態降回基態，並將多餘能量以光波的形式輻射釋出。
具體地，在有機發光顯示器的製造中，在光刻工序中，對半導體晶片等的基板依次進行例如塗布處理工序、曝光工序、熱處理工序、顯影處理工序等多個工序，在基板上形成規定的光阻劑圖案。在塗布處理工藝中，對基板進行清洗並塗布光阻劑來形成光阻劑，並對基板進行預烘處理以減少光阻劑中溶劑的含量並固化光阻劑。在曝光工序中，對光阻劑進行曝光形成規定的圖案。在熱處理工序中，在曝光後促進光阻劑的化學反應。在顯影處理工序中，將曝光後的光阻劑進行顯影。這一系列的處理，在搭載有塗布處理裝置、熱處理裝置和顯影處理裝置等各種處理裝置和基板的搬送裝置等的塗布顯影系統中進行。另外，在這樣的塗布顯影處理系統中，連續搬送例如相同處理方案的多片基板來進行處理。
進一步地，顯影液塗布方式受限於設備硬體機構，顯影液噴嘴開始塗布顯影液至塗布結束存在一時間差。開始塗布區域光阻劑接觸顯影液的時間比塗布結束區域時間長，光阻劑接觸顯影液的時間不同。塗布開始區域光阻劑接觸顯影液時間長，造成線寬較細；塗布結束區域光阻劑接觸顯影液時間短，造成線寬較粗，最後導致光阻劑線寬不佳。
本發明提供一種產生光阻劑圖案的預烘裝置，包括：加熱板；加熱控制器，與所述加熱板耦接並控制所述加熱板的溫度；以及支撐板，通過連接部與所述加熱板連接並與所述加熱板成一定角度，一塗布光阻劑後的基板置於支撐板上並由所述加熱板產生的熱量預烘，其中，由於所述支撐板與所述加熱板成一定角度，所述支撐板的兩端所受到的加熱板的熱量產生差異。
優選地，還包括一溫度感測器，所述溫度感測器連接在所述加熱板與所述加熱控制器之間，用於測量所述加熱板的溫度並傳遞給所述加熱控制器。
優選地，所述加熱板設置有電阻絲。
優選地，所述加熱控制器將所述加熱板的加熱溫度範圍控制在80攝氏度至135攝氏度。
優選地，所述支撐板的兩端與所述加熱板之間的距離之差的範圍為0.1毫米至0.5毫米。
優選地，所述支撐板的兩端與所述加熱板之間的最短距離的範圍為0.1毫米至0.3毫米。
優選地，所述連接部為處於同一豎直面的多個所述連接釘。
優選地，所述連接部為形成多個豎直面的多個所述連接釘。
優選地，所述連接部為多個連接板，多個所述連接板與所述加熱板接觸的部分的長度與所述加熱板的長度相同。
根據本發明的另一方面，還提供一種產生光阻劑圖案的方法，其特徵在於，包括：利用光阻劑噴嘴在基板上塗布光阻劑；利用本發明提供的預烘裝置對所述基板進行加熱，其中，所述基板各區域的受熱溫度不相同，並且所述基板的受熱溫度從所述基板的一端至另一端依次降低；將加熱後的基板進行曝光以固化所述光阻劑；以及從所述基板的受熱溫度高的一端開始利用顯影液噴嘴在所述基板塗布有所述光阻劑的一側面上塗布顯影液並顯影。
優選地，所述利用光阻劑噴嘴在基板上塗布光阻劑之前還包括：對所述基板進行清洗烘乾。
優選地，利用光阻劑噴嘴在基板上塗布光阻劑是靜態塗膠或者動態塗膠中的一種。
優選地，所述光阻劑為正性光阻劑或者負性光阻劑。
優選地，加熱後所述基板上的光阻劑的溶劑濃度降低為加熱之前的3%至7%。
優選地，所述將加熱後的基板進行曝光以固化所述光阻劑還包括：控制曝光能量和曝光焦距。
優選地，利用紫外線或者電子射線將加熱後的基板進行曝光以固化所述光阻劑。
優選地，所述紫外線的波長為1納米至30納米。
優選地，所述將加熱後的基板進行曝光以固化所述光阻劑之後，塗布顯影液之前還包括：對所述基板進行後烘。
優選地，所述從所述基板的受熱溫度高的一端開始利用顯影液噴嘴在所述基板塗布有所述光阻劑的一側面上塗布顯影液並顯影後還包括：對所述基板進行硬烘。
優選地，所述基板為玻璃基板。
根據本發明的又一方面，還提供一種產生光阻劑圖案的裝置，其特徵在於，包括：光阻劑塗布裝置，利用光阻劑噴嘴在基板上塗布光阻劑；本發明提供的預烘裝置，對所述基板進行加熱，其中，所述基板各區域的受熱溫度不相同，並且所述基板的受熱溫度從所述基板的一端至另一端依次降低；曝光裝置，將加熱後的基板進行曝光以固化所述光阻劑；以及顯影裝置，從所述基板的受熱溫度高的一端開始利用顯影液噴嘴在所述基板塗布有所述光阻劑的一側面上塗布顯影液並顯影。
本發明利用預烘製程中支撐板與加熱板之間的不同距離控制放置在支撐板上的基板的加熱溫度，並通過不同的加熱溫度使得光阻劑溶劑的蒸發速率不同，進而使得光阻劑與顯影液的顯影反應速度不同，以減少顯影液塗布的時間差產生的影響，使得最後光阻劑線寬相同。
現在將參考附圖更全面地描述示例實施方式。然而，示例實施方式能夠以多種形式實施，且不應被理解為限於在此闡述的實施方式；相反，提供這些實施方式使得本發明將全面和完整，並將示例實施方式的構思全面地傳達給本領域的技術人員。在圖中相同的附圖標記表示相同或類似的結構，因而將省略它們的詳細描述。
圖1示出本發明提供的產生光阻劑圖案的方法的流程圖。具體地，本圖共示出四個步驟。
首先是步驟S101，利用光阻劑噴嘴在基板上塗布光阻劑。
優選地，在執行步驟S101之前還需要對基板進行清洗。清洗製程可以除去基板表面的污染物（顆粒、有機物、工藝殘餘、可動離子）和水蒸氣，使基板表面由親水性變為憎水性，增強表面的黏附性。
優選地，基板為一玻璃基板。
在一實施例中，光阻劑的塗布可以是靜態塗膠，也即是在基板靜止的情況下塗布光阻劑。
在一個變化例中，光阻劑的塗布可以是動態塗膠，也即是在基板移動的情況下塗布光阻劑。
其中，光阻劑可以是正性光阻劑也可以是負性光阻劑。不同類型的光阻劑在後續製程中所塗布的顯影液以及加熱溫度都不相同，在此不予贅述。
步驟S102，利用本發明所提供的預烘裝置對基板進行加熱。
具體地，本發明所提供的預烘裝置包括加熱板、加熱控制器、支撐板以及連接支撐板與加熱板的多個連接釘。加熱控制器與加熱板連接並控制加熱板的溫度。支撐板通過多個連接釘與加熱板連接並與加熱板成一定角度。優選地，加熱板設置有電阻絲並連接一溫度感測器，溫度感測器還與加熱控制器連接。加熱控制器通過溫度感測器測得的加熱板的即時溫度對加熱板的控制進行調整使得加熱板的加熱溫度範圍為80攝氏度至135攝氏度。
具體地，基板置於支撐板上並由加熱板產生的熱量預烘，其中，由於支撐板與加熱板成一定角度，支撐板的兩端所受到的加熱板的熱量產生差異。並且基板的受熱溫度從基板一端至另一端依次降低。也即是基板的受熱溫度從支撐板與加熱板的距離最小的一端至支撐板與加熱板距離最大的一端依次降低。
更具體地，經過預烘製程後基板上的光阻劑的溶劑濃度降低為預烘之前的3%至7%。
步驟S103，將加熱後的基板進行曝光以固化光阻劑。
具體地，曝光中最重要的兩個參數是：曝光能量（Energy）和焦距（Focus）。如果能量和焦距調整不好，就不能得到要求的解析度和大小的圖形。表現為圖形的關鍵尺寸超出要求的範圍。因此需要在曝光製程中控制曝光能量和曝光焦距。
在一個實施例中，利用紫外線將加熱後的基板進行曝光以固化光阻劑，其中，紫外線的波長為1納米至30納米。
在一個變化例中，還可以利用電子束將加熱後的基板進行曝光以固化光阻劑。
具體地，在曝光之後還需要對基板進行後烘製程。
後烘製程可以利用加熱板對基板進行加熱，加熱板的溫度控制在110攝氏度至130攝氏度，後烘的時間控制在1分鐘左右。
後烘製程可以減少駐波效應並激發化學增強光阻劑G產生的酸與光阻劑上的保護基團發生反應並移除基團使之能溶解於顯影液。
步驟S104，從基板的受熱溫度高的一端開始利用顯影液噴嘴在基板塗布有光阻劑的一側面上塗布顯影液並顯影。
由於塗布光阻劑後基板在本發明所提供的預烘裝置中進行預烘製程，而本發明所提供的預烘裝置使得基板兩側的溫度不同，並且溫度高的一側光阻劑溶劑蒸發速率快，進而使光阻劑與顯影液的反應速度較慢；溫度低的一側光阻劑溶劑蒸發速率慢，進而使光阻劑與顯影液的反應較快。另外，因為顯影液噴嘴基板的一側移動至基板的另一側，顯影液與光阻劑的反應時間在先塗布的基板的一側要明顯長於最後塗布的基板的一側。因此顯影液起始的塗布位置是基板在預烘製程中溫度最高的一側，也就是支撐板與加熱板距離最小的一側。
具體地，在顯影製程後，還對基板進行硬烘。
其中，硬烘製程可以利用加熱板對基板進行加熱。加熱溫度控制在100攝氏度至130攝氏度。加熱時間控制在1至2分鐘。
對基板進行硬烘可以完全蒸發掉光阻劑裡面的溶劑（以免在污染後續的離子注入環境）。還可以提高光阻劑在離子注入或刻蝕中保護下表面的能力並進一步增強光阻劑與基板表面之間的黏附性。以及再進一步減少駐波效應。
圖2示出本發明提供的產生光阻劑圖案的裝置的結構圖。產生光阻劑圖案的裝置100包括光阻劑塗布裝置102、預烘裝置200、曝光裝置104以及顯影裝置106。
光阻劑塗布裝置102利用光阻劑噴嘴在基板上塗布光阻劑。預烘裝置200對基板進行加熱。具體地，本發明所提供的預烘裝置包括加熱板、加熱控制器、支撐板以及連接支撐板與加熱板的多個連接釘。加熱控制器與加熱板連接並控制加熱板的溫度。支撐板通過多個連接釘與加熱板連接並與加熱板成一定角度。優選地，加熱板設置有電阻絲並連接一溫度感測器，溫度感測器還與加熱控制器連接。加熱控制器通過溫度感測器測得的加熱板的即時溫度對加熱板的控制進行調整使得加熱板的加熱溫度範圍為80攝氏度至135攝氏度。具體地，基板置於支撐板上並由加熱板產生的熱量預烘，其中，由於支撐板與加熱板成一定角度，支撐板的兩端所受到的加熱板的熱量產生差異。並且基板的受熱溫度從基板一端至另一端依次降低。也即是基板的受熱溫度從支撐板與加熱板的距離最小的一端至支撐板與加熱板距離最大的一端依次降低。更具體地，經過預烘製程後基板上的光阻劑的溶劑濃度降低為預烘之前的3%至7%。曝光裝置104將加熱後的基板進行曝光以固化光阻劑。顯影裝置106從基板的受熱溫度高的一端開始利用顯影液噴嘴在基板塗布有光阻劑的一側面上塗布顯影液並顯影。
由於塗布光阻劑後基板在本發明所提供的預烘裝置中進行預烘製程，而本發明所提供的預烘裝置使得基板兩側的溫度不同，並且溫度高的一側光阻劑溶劑蒸發速率快，進而使光阻劑與顯影液的反應速度較慢；溫度低的一側光阻劑溶劑蒸發速率慢，進而使光阻劑與顯影液的反應較快。另外，因為顯影液噴嘴基板的一側移動至基板的另一側，顯影液與光阻劑的反應時間在先塗布的基板的一側要明顯長於最後塗布的基板的一側。因此顯影液起始的塗布位置是基板在預烘製程中溫度最高的一側，也就是支撐板與加熱板距離最小的一側。
圖3示出本發明提供的第一實施例的產生光阻劑圖案的預烘裝置的立體圖。預烘裝置200包括加熱板202、加熱控制器208、支撐板204以及連接支撐板204與加熱板202的連接部206。加熱控制器208與加熱板202連接並控制加熱板202的溫度。支撐板204通過連接部206與加熱板202連接並與加熱板202成一定角度。
優選地，加熱板202設置有電阻絲並連接一溫度感測器216，溫度感測器216還與加熱控制器208連接。加熱控制器208通過溫度感測器216測得的加熱板202的即時溫度對加熱板的控制進行調整使得加熱板202的加熱溫度範圍為80攝氏度至135攝氏度。
在本實施例中，連接部206包括兩排連接釘。兩排連接釘分別置於支撐板204兩個相對的邊緣。兩排連接釘中處於相對位置的兩個連接釘的高度相同。其中，最高的連接釘的高度為0.4毫米，最低的連接釘的高度為0.2毫米。也就是說，支撐板204兩端與加熱板202之間的距離之差為0.2毫米。在一個變化例中，最高的連接釘的高度為0.5毫米，最低的連接釘的高度為0.1毫米。支撐板204兩端與加熱板202之間的距離之差的範圍為0.4毫米。在又一變化例中，最高的連接釘的高度為0.4毫米，最低的連接釘的高度為0.3毫米。也就是說，支撐板204兩端與加熱板202之間的距離之差的範圍為0.1毫米。本領域技術人員還可以實現更多的變化例，在此不予贅述。
具體地，一塗布光阻劑後的基板置於支撐板204上並由加熱板202產生的熱量預烘，其中，由於支撐板204與加熱板202成一定角度，支撐板204的兩端所受到的加熱板202的熱量產生差異。
更具體地，由於產生光阻劑的圖案的製造需要經過塗布光阻劑、預烘、曝光、塗布顯影液並顯影等製程，而塗布顯影液時顯影液與光阻劑的反應時間最先塗布的地方總是比最後塗布的地方要久（具體的顯影液的塗布過程參見圖6A、圖6B以及圖6C）。本發明通過預烘時對基板加熱的溫度差控制對顯影液與光阻劑的反應速度，使得最先塗布顯影液的部分反應速度小於最後塗布顯影液的地方。因此使用本發明提供的預烘裝置能避免產生的光阻劑圖案線寬不均的問題。
圖4示出本發明提供的第二實施例的產生光阻劑圖案的預烘裝置的立體圖。與圖3所示的第一實施例類似，第二實施例的預烘裝置200包括加熱板202、加熱控制器208以及支撐板204。支撐板204與加熱板202通過連接部210連接。
與第一實施例不同的是，在本實施例中，連接部210只包括一排連接釘。一排連接釘置於支撐板204與加熱板202相對的表面靠近中間的部分。其中，最高的連接釘的高度為0.4毫米，最低的連接釘的高度為0.2毫米。在一個變化例中，最高的連接釘的高度為0.5毫米，最低的連接釘的高度為0.1毫米。在又一變化例中，最高的連接釘的高度為0.4毫米，最低的連接釘的高度為0.3毫米。本領域技術人員還可以實現更多的變化例，在此不予贅述。
優選地，加熱板202設置有電阻絲並連接一溫度感測器216，溫度感測器216還與加熱控制器208連接。加熱控制器208通過溫度感測器216測得的加熱板202的即時溫度對加熱板的控制進行調整使得加熱板202的加熱溫度範圍為80攝氏度至135攝氏度。
具體地，一塗布光阻劑後的基板置於支撐板204上並由加熱板202產生的熱量預烘，其中，由於支撐板204與加熱板202成一定角度，支撐板204的兩端所受到的加熱板202的熱量產生差異。
圖5示出本發明提供的第三實施例的產生光阻劑圖案的預烘裝置的立體圖。與圖3所示的第一實施例以及圖4所示第二實施例類似，第三實施例的預烘裝置200包括加熱板202、加熱控制器208以及支撐板204。支撐板204與加熱板202通過連接部212連接。
與前兩個實施例不同的是，在本實施例中，連接部212包括多個連接板，每個連接板與加熱板202的接觸部分的長度與加熱板202的長度相同。連接板從支撐板204的一端至另一端由低到高依次排列。其中，最高的連接板的高度為0.4毫米，最低的連接板的高度為0.2毫米。在一個變化例中，最高的連接板的高度為0.5毫米，最低的連接板的高度為0.1毫米。在又一變化例中，最高的連接板的高度為0.4毫米，最低的連接板的高度為0.3毫米。本領域技術人員還可以實現更多的變化例，在此不予贅述。
優選地，加熱板202設置有電阻絲並連接一溫度感測器216，溫度感測器216還與加熱控制器208連接。加熱控制器208通過溫度感測器216測得的加熱板202的即時溫度對加熱板的控制進行調整使得加熱板202的加熱溫度範圍為80攝氏度至135攝氏度。
具體地，一塗布光阻劑後的基板置於支撐板204上並由加熱板202產生的熱量預烘，其中，由於支撐板204與加熱板202成一定角度，支撐板204的兩端所受到的加熱板202的熱量產生差異。
連接部的實現方式並不僅限於圖3至圖5所示出的三個實施例，本領域技術人員還可以實現更多的不同的連接部的實現方式，具體地，在此不予贅述。
圖6A、6B以及6C分別示出本發明提供的顯影裝置塗布顯影液的過程中的變化的示意圖。其中，由於塗布光阻劑後基板306在本發明所提供的預烘裝置中進行預烘製程，而本發明所提供的預烘裝置使得基板306兩側的溫度不同，並且溫度高的一側光阻劑溶劑蒸發速率快，進而使光阻劑與顯影液的反應速度較慢；溫度低的一側光阻劑溶劑蒸發速率慢，進而使光阻劑與顯影液的反應較快。另外，根據圖6A至圖6C所示，顯影塗布控制器302控制顯影液噴嘴304將顯影液塗布在基板306上。因為，顯影液噴嘴304從圖6A所示基板306的一側移動至基板306的另一側（如圖6C所示），顯影液與光阻劑的反應時間在先塗布的基板306的一側要明顯長於最後塗布的基板306的一側。因此顯影液起始的塗布位置是基板306在預烘製程中溫度最高的一側，也就是支撐板與加熱板距離最小的一側。
以上具體地示出和描述了本發明的示例性實施方式。應該理解，本發明不限於所公開的實施方式，相反，本發明意圖涵蓋包含在所附申請專利範圍的精神和範圍內的各種修改和等效佈置。
100‧‧‧產生光阻劑圖案的裝置
102‧‧‧光阻劑塗布裝置
104‧‧‧曝光裝置
106‧‧‧顯影裝置
200‧‧‧預烘裝置
202‧‧‧加熱板
204‧‧‧支撐板
206、210、212‧‧‧連接部
208‧‧‧加熱控制器
302‧‧‧顯影塗布控制器
304‧‧‧顯影液噴嘴
306‧‧‧基板
102‧‧‧光阻劑塗布裝置
104‧‧‧曝光裝置
106‧‧‧顯影裝置
200‧‧‧預烘裝置
202‧‧‧加熱板
204‧‧‧支撐板
206、210、212‧‧‧連接部
208‧‧‧加熱控制器
302‧‧‧顯影塗布控制器
304‧‧‧顯影液噴嘴
306‧‧‧基板
通過參照附圖詳細描述其示例實施方式，本發明的上述和其它特徵及優點將變得更加明顯。 圖1示出本發明提供的產生光阻劑圖案的方法的流程圖； 圖2示出本發明提供的產生光阻劑圖案的裝置的結構圖； 圖3示出本發明提供的第一實施例的產生光阻劑圖案的預烘裝置的立體圖； 圖4示出本發明提供的第二實施例的產生光阻劑圖案的預烘裝置的立體圖； 圖5示出本發明提供的第三實施例的產生光阻劑圖案的預烘裝置的立體圖； 圖6A示出本發明提供的產生光阻劑圖案的裝置的顯影液塗布裝置塗布顯影液的過程中的變化的示意圖； 圖6B示出本發明提供的產生光阻劑圖案的裝置的顯影裝置塗布顯影液的過程中的變化的示意圖；以及 圖6C示出本發明提供的產生光阻劑圖案的裝置的顯影裝置塗布顯影液的過程中的變化的示意圖。
S101~S104‧‧‧步驟
Claims (9)
- 一種產生光阻劑圖案的預烘裝置，包括：加熱板；加熱控制器，與所述加熱板耦接並控制所述加熱板的溫度；以及支撐板，通過連接部與所述加熱板連接並與所述加熱板成一定角度，一塗布光阻劑後的基板置於所述支撐板上並由所述加熱板產生的熱量預烘，其中，由於所述支撐板與所述加熱板成一定角度，所述支撐板的兩端所受到的加熱板的熱量產生差異，其中，所述支撐板的兩端與所述加熱板之間的距離之差的範圍為0.1毫米至0.5毫米。
- 如申請專利範圍第1項所述的預烘裝置，還包括，一溫度感測器，所述溫度感測器連接在所述加熱板與所述加熱控制器之間，用於測量所述加熱板的溫度並傳遞給所述加熱控制器。
- 如申請專利範圍第1項所述的預烘裝置，所述加熱板設置有電阻絲。
- 如申請專利範圍第1項所述的預烘裝置，所述加熱控制器將所述加熱板的加熱溫度範圍控制在80攝氏度至135攝氏度。
- 如申請專利範圍第1項所述的預烘裝置，所述支撐板的兩端與所述加熱板之間的最短距離的範圍為0.1毫米至0.3毫米。
- 如申請專利範圍第1項所述的預烘裝置，所述連接部為處於同一豎直面的多個連接釘。
- 如申請專利範圍第1項所述的預烘裝置，所述連接部為形成多個豎直面的多個連接釘。
- 如申請專利範圍第1項所述的預烘裝置，所述連接部為多個連接板，多個所述連接板與所述加熱板接觸的部分的長度與所述加熱板的長度相同。
- 一種產生光阻劑圖案的方法，包括：利用光阻劑噴嘴在基板上塗布光阻劑；利用申請專利範圍第1項所述的預烘裝置對所述基板進行加熱，其中，所述基板各區域的受熱溫度不相同，並且所述基板的受熱溫度從所述基板的一端至另一端依次降低；將加熱後的基板進行曝光以固化所述光阻劑；以及從所述基板的受熱溫度高的一端開始利用顯影液噴嘴在所述基板塗布有所述光阻劑的一側面上塗布顯影液並顯影。
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