專利名稱：一種光刻膠涂敷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于光刻工藝(photolithography)中的光刻膠涂敷裝置(photoresist coating device)，特別是涉及一種具有冷卻與升溫系統(tǒng)的光刻膠涂敷裝置，該裝置可低溫保存未使用過的光刻膠溶劑，以避免光刻膠溶劑變質(zhì)，并可隨時(shí)將輸出的光刻膠溶劑加熱至室溫，以供生產(chǎn)所需。
背景技術(shù)：
光刻工藝的應(yīng)用非常廣泛，例如凡半導(dǎo)體元件、光電元件等，都需要用到光刻工藝以將所需的電子零件和線路，一層一層的轉(zhuǎn)移到襯底(substrate)，例如晶片(wafer)或玻璃基板上。一般而言，光刻的基本工藝是由光刻膠涂敷、曝光(exposure)及顯影(development)等三大步驟所構(gòu)成的。由于光刻膠內(nèi)含有溶劑，使得光刻膠本身能以液態(tài)的形式存在，因此在光刻膠涂敷工序中大多利用高速旋轉(zhuǎn)的方式，借助離心力(centrifugal force)將光刻膠均勻的涂敷于襯底上，以期于襯底表面形成一層厚度均勻、附著性強(qiáng)，且無任何缺陷的光刻膠層。此外，所形成的光刻膠層性質(zhì)除了與光刻膠溶劑本身的粘性有關(guān)外，涂敷時(shí)的轉(zhuǎn)速、光刻膠溫度、濕度，及抽風(fēng)量等變因均會(huì)影響到所形成光刻膠層的質(zhì)量。
參考圖1與圖2，圖1為公知光刻膠涂敷裝置10的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為在不同的光刻膠溫度下的光刻膠粘度與其存放時(shí)間的關(guān)系圖。如圖1所示，一般工藝上常用的光刻膠涂敷裝置10，為因應(yīng)不同的工序需求，通常會(huì)放置兩種不同的光刻膠溶劑，以利隨時(shí)切換，因此公知的光刻膠涂敷裝置10主要包括一儲(chǔ)存槽(chemical tank)12，該儲(chǔ)存槽用來放置兩個(gè)光刻膠瓶(resistbottle)14a與14b，而光刻膠瓶14a與14b是分別用來存放不同工序所需的光刻膠溶劑16a與16b；以及一分配泵(dispense pump)20，該分配泵利用吸推的原理以將光刻膠瓶14a與14b內(nèi)的光刻膠溶劑16a與16b吸出，再利用一噴嘴(nozzle)22推至一旋轉(zhuǎn)組系統(tǒng)(gyrate system)24上，以進(jìn)行光刻膠涂敷工序。一般而言，旋轉(zhuǎn)組系統(tǒng)24主要包括一襯底26，一可隨襯底26直徑更換尺寸的夾具(chuck)28，一夾具支承(chunk holder)29，以及一馬達(dá)(spindle motor)電連接于一速度產(chǎn)生器(均未顯示于圖1中)，用來提供高速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力。
公知光刻膠涂敷裝置10的工作原理是先將欲涂敷光刻膠層的襯底26放置于夾具28上，接著利用分配泵20所產(chǎn)生的負(fù)壓，視不同工序的需要，以抽取光刻膠瓶14a內(nèi)的光刻膠溶劑16a，或光刻膠瓶14b內(nèi)的光刻膠溶劑16b，而光刻膠溶劑16a或16b主要是利用管線(pipe)18來進(jìn)行輸送，然后分配泵20再利用其推的原理，亦即所產(chǎn)生的正壓，以將所吸取的光刻膠溶劑16a或16b，經(jīng)由噴嘴22以滴入的方式添加至襯底26的表面，同時(shí)旋轉(zhuǎn)組系統(tǒng)24會(huì)以高速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以均勻地涂敷一光刻膠層(未顯示于圖1中)于襯底26的表面。
值得注意的是，由于公知常用的光刻膠溶劑大多為有機(jī)(organic)光刻膠溶劑，而有機(jī)光刻膠溶劑的特性為保存在約5℃左右時(shí)，可具有最佳的粘性以利生產(chǎn)所需，如圖2所示，由于公知的光刻膠涂敷裝置10中并沒有溫度控制的設(shè)計(jì)，因此無法使未使用的光刻膠溶劑保持在低溫狀態(tài)，若是光刻膠內(nèi)的溶劑較易揮發(fā)，或光刻膠本身較不穩(wěn)定，則在室溫(約25℃)下放置一段時(shí)間后，例如約40天，光刻膠的粘度會(huì)從最初的27CPS增加為29.5CPS，若是將光刻膠溶劑存放于冷凍環(huán)境(約-15℃)中約40天時(shí)，光刻膠粘度的變化量較小，但是若是放置太久也會(huì)對光刻膠粘度有所影響，只有當(dāng)光刻膠溶劑存放于約5℃的環(huán)境下時(shí)，光刻膠溶劑可以存放超過120天也不會(huì)影響到光刻膠粘度。
由于當(dāng)光刻膠溶劑的粘度變化過大時(shí)，會(huì)造成光刻膠溶劑的變質(zhì)，造成所形成的光刻膠層其膜厚與均勻度很大的影響，若是利用此膜厚不均的光刻膠層進(jìn)行光刻工藝則會(huì)嚴(yán)重影響到半導(dǎo)體元件或光電元件的臨界尺寸(critical dimension，CD)，進(jìn)而降低產(chǎn)品的優(yōu)良率。此外，當(dāng)光刻膠溶劑在光刻膠瓶內(nèi)放置過久(亦即置放于室溫下超過一段時(shí)間)，或是欲變更工序需使用不同光刻膠溶劑時(shí)，必須將之前的變質(zhì)光刻膠溶劑去除掉，由于光刻膠的價(jià)錢昂貴，因此不但會(huì)增加工序成本，且無法馬上進(jìn)行工序的切換，因而造成時(shí)間的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種具有冷凍與升溫系統(tǒng)的光刻膠涂敷裝置，可以對光刻膠溶劑進(jìn)行溫度控制，以利光刻膠涂敷工序的進(jìn)行。
在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中公開了一種光刻膠涂敷裝置，該光刻膠涂敷裝置主要包括一儲(chǔ)存槽，該儲(chǔ)存槽用來放置至少一光刻膠瓶，且該光刻膠瓶用來存放該光刻膠涂敷裝置運(yùn)作所需的光刻膠溶劑；一冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)用來冷卻該光刻膠瓶內(nèi)的光刻膠溶劑，使該光刻膠瓶內(nèi)的光刻膠溶劑保持低溫；一升溫系統(tǒng)，該升溫系統(tǒng)用來加熱由該光刻膠瓶輸出的光刻膠溶劑至適當(dāng)溫度，以及一自動(dòng)供墨系統(tǒng)，該自動(dòng)供墨系統(tǒng)用來吸取與輸送該光刻膠溶劑。
由于本發(fā)明的光刻膠涂敷裝置具冷卻系統(tǒng)與升溫系統(tǒng)，可將未使用的光刻膠溶劑保持在低溫的環(huán)境下，以延長光刻膠溶劑的保存期限，并可將由光刻膠瓶輸出的光刻膠溶劑加熱至室溫，以利隨時(shí)切換使用不同的光刻膠溶劑，因此本發(fā)明的光刻膠涂敷裝置不但可以減少因變更工序時(shí)，切換光刻膠溶劑所需的時(shí)間，還可大幅減少光刻膠溶劑的用量，以降低工序成本。


圖1為公知光刻膠涂敷裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為在不同的光刻膠溫度下的光刻膠粘度與其存放時(shí)間的關(guān)系圖。
圖3為本發(fā)明的光刻膠涂敷裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖示的符號(hào)說明10 光刻膠涂敷裝置 12 儲(chǔ)存槽14a，14b 光刻膠瓶 16a，16b 光刻膠溶劑18 管線 20 分配泵22 噴嘴 24 旋轉(zhuǎn)組系統(tǒng)26 襯底 28 夾具29 夾具支承 30 光刻膠涂敷裝置32 儲(chǔ)存槽 34a，34b 光刻膠瓶36a，36b 光刻膠溶劑 40 冷卻系統(tǒng)42 升溫系統(tǒng) 44 光刻膠吸推裝置45 自動(dòng)供墨裝置 46 光刻膠過濾器48 排出口 50 噴嘴51 襯底 52 旋轉(zhuǎn)組系統(tǒng)
53 夾具54 夾具支承56 氣體輸送與排氣系統(tǒng) 58 廢液收集系統(tǒng)60 氣泡捕捉槽 62 排氣口64 氮?dú)鈨?chǔ)槽具體實(shí)施方式
參考圖3，圖3為本發(fā)明的光刻膠涂敷裝置30的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，本發(fā)明的光刻膠涂敷裝置30主要包括一儲(chǔ)存槽32，可視工序所需以放置多個(gè)光刻膠瓶，在本發(fā)明最佳實(shí)施例中，是以兩個(gè)光刻膠瓶34a與34b來說明，光刻膠瓶34a與34b是分別用來存放光刻膠涂敷裝置30運(yùn)作所需的光刻膠溶劑36a與36b，并包括一冷卻系統(tǒng)(cooling system)40，該冷卻系統(tǒng)用來冷卻光刻膠瓶34a與34b內(nèi)的光刻膠溶劑36a與36b；一升溫系統(tǒng)42，該升溫系統(tǒng)用來加熱由光刻膠瓶34a與34b輸出的光刻膠溶劑36a與36b；一自動(dòng)供墨系統(tǒng)45，該自動(dòng)供墨系統(tǒng)用來吸取與輸送光刻膠溶劑36a與36b；以及一旋轉(zhuǎn)組系統(tǒng)52，該旋轉(zhuǎn)組系統(tǒng)用來放置與控制一襯底5 1的旋轉(zhuǎn)。
另外，本發(fā)明的自動(dòng)供墨系統(tǒng)45主要包括一光刻膠吸推裝置44，其利用吸推的原理，例如以氮?dú)饣蚋煽諝?dry air)加壓的方式來吸取與推送光刻膠瓶34a與34b內(nèi)的光刻膠溶劑36a與36b；一光刻膠過濾器(filter)46，其具有一排出口48，用來排出光刻膠溶劑36a與36b內(nèi)的雜質(zhì)；以及一噴嘴50，其以滴入的方式將光刻膠溶劑36a與36b添加至旋轉(zhuǎn)組系統(tǒng)52上。此外，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)組系統(tǒng)52主要包括一可隨襯底51直徑更換尺寸的夾具53；一夾具支承54；一馬達(dá)；該馬達(dá)電連接于一速度產(chǎn)生器(均未顯示于圖3中)，該速度產(chǎn)生器用來提供旋轉(zhuǎn)所需的電功率；以及一氣體輸送與排氣系統(tǒng)56，該氣體輸送與排氣系統(tǒng)56用以導(dǎo)入氣體至光刻膠涂敷裝置30中，并散布?xì)怏w至襯底51表面，并抽出流經(jīng)經(jīng)襯底51表面的氣體，有利于工序操作以得到膜厚均勻的光刻膠層。
值得注意的是，本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)40可以任何型式來冷卻光刻膠瓶34a與34b內(nèi)的光刻膠溶劑36a與36b，例如為一水冷式冷卻系統(tǒng)，其主要包括一冷卻劑、一水套(water jacket)、一水泵(water pump)、一水箱、或一恒溫器等(均未顯示于圖3中)，借助冷卻劑的循環(huán)，將多余的熱量移出儲(chǔ)存槽32外，以將未使用的光刻膠溶劑36a與36b保持于低溫狀態(tài)，例如介于-5至-20℃之間；同樣地，本發(fā)明的升溫系統(tǒng)42也可以為任何型式的加熱器，例如為一熱交換器(heat exchanger)，熱交換器的數(shù)量可視升溫效率而定，以將低溫的光刻膠溶劑36a與36b加熱至室溫，約介于20至25℃之間，以利工序操作。再者，本發(fā)明的光刻膠涂敷裝置30還可包括至少一溫度檢測器(未顯示于圖3中)，該溫度檢測器用來檢測光刻膠溶劑36a與36b的溫度；以及一控制電路(未顯示于圖3中)，該控制電路電連接于該溫度檢測器、冷卻系統(tǒng)40，及升溫系統(tǒng)42，用來進(jìn)行溫度控制。
參考圖3，本發(fā)明的光刻膠涂敷裝置30可另包括兩檢測器(sensor)38a與38b，分別用來檢測光刻膠瓶34a與34b內(nèi)的光刻膠溶劑36a與36b的含量，亦即檢測光刻膠溶劑36a與36b是否用完，以及一氣泡捕捉槽(bubbble traptank)60，其具有一排氣口62，用來排放空氣，以確保當(dāng)光刻膠溶劑使用完需要換光刻膠瓶時(shí)，空光刻膠瓶內(nèi)的空氣不會(huì)滯留于光刻膠涂敷裝置30的輸送管線中。
本發(fā)明的光刻膠涂敷裝置30的工作原理主要是先利用光刻膠吸推裝置44，來吸取光刻膠瓶34a內(nèi)的光刻膠溶劑36a或是光刻膠瓶34b內(nèi)的光刻膠溶劑36b，由于本發(fā)明的光刻膠涂敷裝置30具有冷卻系統(tǒng)40，可將未使用的光刻膠溶劑36a與36b保存于低溫狀態(tài)中，以利光刻膠溶劑36a與36b的保存。當(dāng)光刻膠瓶34a或34b內(nèi)的光刻膠溶劑36a或36b被抽完時(shí)，即更換光刻膠瓶34a與34b前，感應(yīng)器38a與38b會(huì)檢測到從光刻膠瓶34a與34b內(nèi)抽出的空氣，并傳送一終止運(yùn)作訊號(hào)至光刻膠涂敷裝置30，此時(shí)可將氣體捕捉槽60的排氣口62的閥打開，借此排出以抽入至感應(yīng)器38a與38b內(nèi)的空氣。接著光刻膠吸推裝置44會(huì)繼續(xù)將光刻膠瓶34a或34b內(nèi)的光刻膠溶劑36a或36b抽至升溫系統(tǒng)42內(nèi)，以加熱至室溫。然后光刻膠吸推裝置44再利用其推的原理，將吸入的光刻膠溶劑36a或36b經(jīng)由光刻膠過濾器46過濾之后，光刻膠溶劑36a或36b內(nèi)的雜質(zhì)可由排出口48排出，再由噴嘴50滴入至襯底5 1表面，同時(shí)旋轉(zhuǎn)組系統(tǒng)52會(huì)以高速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以均勻地涂敷一光刻膠層(未顯示于圖3中)于襯底51的表面。
值得注意的是，本發(fā)明的光刻膠涂敷裝置30還可包括一廢液收集系統(tǒng)58與防護(hù)導(dǎo)流板(deflector，未顯示于圖3中)，該廢液收集系統(tǒng)58與防護(hù)導(dǎo)流板用來回收進(jìn)行光刻膠涂敷工序30時(shí)，旋轉(zhuǎn)組系統(tǒng)52旋轉(zhuǎn)時(shí)所噴出的多余的光刻膠溶劑，并避免光刻膠溶劑回濺到襯底51表面。此外，為了預(yù)防儲(chǔ)存槽32表面結(jié)露的問題，可由氮?dú)鈨?chǔ)槽64打入微量氮?dú)庵羶?chǔ)存槽32的內(nèi)部。
綜上所述，與公知光刻膠涂敷裝置相比，本發(fā)明的光刻膠涂敷裝置具有冷卻系統(tǒng)與升溫系統(tǒng)，可以低溫保存未使用的光刻膠溶劑，確保光刻膠質(zhì)量穩(wěn)定，延長保存期限，并可隨時(shí)將由光刻膠瓶輸出的光刻膠溶劑的溫度提升至室溫，以供光刻膠涂敷工序使用。因此本發(fā)明的光刻膠涂敷裝置不但可以避免因工序切換時(shí)，光刻膠溶劑的浪費(fèi)，以降低工序成本，且可隨時(shí)切換使用不同的光刻膠溶劑，縮短光刻膠切換時(shí)間，以利工序的進(jìn)行。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求書范圍所作的等同變化與修飾，均應(yīng)屬本發(fā)明權(quán)利要求書的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種光刻膠涂敷裝置，該光刻膠涂敷裝置包括一儲(chǔ)存槽，該儲(chǔ)存槽用來放置至少一光刻膠瓶，該光刻膠瓶是用來存放該光刻膠涂敷裝置運(yùn)作所需的光刻膠溶劑；一冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)用來冷卻該光刻膠瓶內(nèi)的光刻膠溶劑；一升溫系統(tǒng)，該升溫系統(tǒng)用來加熱該光刻膠溶劑；以及一自動(dòng)供墨系統(tǒng)，該自動(dòng)供墨系統(tǒng)用來吸取與輸送該光刻膠溶劑。
2.如權(quán)利要求1所述的光刻膠涂敷裝置，其特征在于該光刻膠涂敷裝置還包括至少一檢測器，該檢測器用來檢測該光刻膠瓶內(nèi)的光刻膠溶劑的含量。
3.如權(quán)利要求1所述的光刻膠涂敷裝置，其特征在于該光刻膠涂敷裝置還包括至少一溫度檢測器，該溫度檢測器用來檢測該光刻膠瓶內(nèi)的光刻膠溶劑的溫度；以及一控制電路，該控制電路電連接于該溫度檢測器、該冷卻系統(tǒng)，及該升溫系統(tǒng)，用來進(jìn)行溫度控制。
4.如權(quán)利要求1所述的光刻膠涂敷裝置，其特征在于該冷卻系統(tǒng)的溫度約介于-5至-20℃之間。
5.如權(quán)利要求1所述的光刻膠涂敷裝置，其特征在于該升溫系統(tǒng)的溫度約介于20至25℃之間。
6.如權(quán)利要求1所述的光刻膠涂敷裝置，其特征在于該冷卻系統(tǒng)包括一冷卻劑、一水套、一水泵、一水箱，或一恒溫器。
7.如權(quán)利要求1所述的光刻膠涂敷裝置，其特征在于該升溫系統(tǒng)包括至少一熱交換器。
8.如權(quán)利要求1所述的光刻膠涂敷裝置，其特征在于該自動(dòng)供墨裝置包括一光刻膠吸推裝置，該光刻劑吸推裝置利用吸推的原理將該光刻膠瓶內(nèi)的光刻膠溶劑吸出，并經(jīng)由一噴嘴推至一襯底的表面上。
9.如權(quán)利要求1所述的光刻膠涂敷裝置，其特征在于該光刻膠涂敷系統(tǒng)還包括一氣泡捕捉槽，該氣泡捕捉槽用來收集該光刻膠溶劑內(nèi)的氣泡。
10.如權(quán)利要求1所述的光刻膠涂敷裝置，其特征在于該光刻膠涂敷系統(tǒng)還包括一廢液收集系統(tǒng)，該廢液收集系統(tǒng)用來回收涂敷時(shí)散出的光刻膠溶劑。
全文摘要
本發(fā)明是提供一種光刻膠涂敷裝置，該光刻膠涂敷裝置主要包括一用來放置至少一光刻膠瓶的儲(chǔ)存槽，該光刻膠瓶是用來存放該光刻膠涂敷裝置運(yùn)作所需的光刻膠溶劑；一冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)用來冷卻該光刻膠瓶內(nèi)的光刻膠溶劑，使該光刻膠瓶內(nèi)的光刻膠溶劑保持低溫；一升溫系統(tǒng)，該升溫系統(tǒng)用來加熱由該光刻膠瓶輸出的光刻膠溶劑至適當(dāng)溫度，以及一自動(dòng)供墨系統(tǒng)，該自動(dòng)供墨系統(tǒng)用來吸取與輸送該光刻膠溶劑。
文檔編號(hào)G03F7/16GK1570766SQ03147269
公開日2005年1月26日 申請日期2003年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月11日
發(fā)明者陳望生, 曾增魁 申請人:友達(dá)光電股份有限公司