TW201709985A - 用於將塗料施加到基板的方法及裝置 - Google Patents

Abstract

本發明關於一種用於將塗料施加到基板(3)的裝置，其包括：計量裝置(5)，塗料流體(2)可藉由計量裝置作為噴流而被施加到基板(3)；以及溶劑分配器(10)，以預定量的溶劑(14)可被施用到計量裝置(5)的前端的這種方式，其被偏心地佈置且被佈置到計量裝置(5)的前端的側邊。本發明亦關於一種用於藉由前述申請專利範圍任一項的裝置來將塗料施加到基板(3)的方法，其中，在塗料流體(2)被施加之前，以溶劑(14)接觸位在那裡的塗料流體(2)的這種方式，預定量的溶劑(14)被帶到計量裝置(5)的前端，以及，在等待期間之後，接著藉由計量裝置(5)將塗料流體(2)施加到基板(3)。

Description

用於將塗料施加到基板的方法及裝置

本發明關於一種裝置，藉由此裝置，塗料流體可作為噴流被施加到基板，以及關於一種用於將塗料施加到基板的方法。

基板可以特別地為晶圓，例如，晶片或微機電系統(MEMS,microelectromechanical system)接著從晶圓被製造出來。為此目的，例如，可使用光刻製程。在此情況下，塗料為要被均勻地施加到基板的光阻劑(抗蝕劑)。用來施加光阻劑的製程的一個例子為旋轉塗佈(spin-coating)，其中，在光阻劑要被施加的同時旋轉基板。在離心力(centrifugal force)的作用之下，光阻劑被均勻地分佈在基板的表面上。

然而，根據本發明的裝置及根據本發明的方法不侷限在以光阻劑塗佈晶圓，而是原則上關於塗料流體作為噴流被施加到基板的任何塗料，以其在上面形成具有盡可能均勻的層厚度和盡可能平坦的表面之均質(homogeneous) 的塗料的這種方式。

已發現的是，塗佈製程的開始之問題是，當塗料流體噴流撞擊在基板上時可能會發生氣泡(或在氣體氣氛下之用於塗佈的其它氣泡)，氣泡接著被定位在塗料中。依據塗料流體的黏性以及其他的製程步驟(例如，閒置期間(idle period))，無法總是確保這些氣泡上升到被施加的塗料的表面且被消除。若氣泡留在塗料中，它們會在塗料中形成不均勻性(inhomogeneity)。此外，具有的風險是，由於氣泡佔據一些體積，它們可能導致塗料的表面中的局部升高。

本發明的目的在於提供一種用於將塗料施加到基板的裝置和方法，當塗料流體噴流撞擊在基板上時，其防止空氣或氣體氣泡的發生。

為達成此目的，本發明提供一種裝置，其包括：計量裝置，塗料流體可藉由計量裝置作為噴流而被施加到基板；以及溶劑分配器，以預定量的溶劑可被施用到計量裝置的前端的這種方式，溶劑分配器被偏心地佈置且被佈置到計量裝置的前端的側邊。在根據本發明的方法中，在塗料流體要被施加之前，以溶劑接觸位在那裡的塗料流體的這種方式，預定量的溶劑被帶到計量裝置的前端。在等待期間之後，接著藉由計量裝置將塗料流體施加到基板。

本發明係基於藉由溶劑稍微地稀釋撞擊在基板上的塗 料流體的噴流的前面部分的基本概念。一方面，這減少了塗料流體在其撞擊在基板上時形成氣泡的傾向。溶劑在這種情況下似乎是作用為潤滑劑(lubricant)。另一方面，溶劑導致塗料流體的稍微稀釋，使得確實發生的氣泡可更輕易地上升到塗料的表面且被消除。由於溶劑分配器被偏心地佈置，且被佈置到計量裝置的前端的側邊，溶劑分配器不會打斷正常的塗佈製程。此外，其僅佔據非常小的空間，且使得足夠的空間繞著計量裝置被保留下來，以用於任何其他需要的零件。“被偏心地佈置且被佈置到計量裝置的前端的側邊”意指溶劑分配器未被整合到計量裝置或作為計量裝置的一部分之噴嘴中，而是與它們分開地被佈置。

在本發明的一個實施例中，溶劑分配器為噴嘴，其被導引朝向計量裝置的前端且可將溶劑噴塗到計量裝置的前端上。這具有可將溶劑分配器佈置在與計量裝置的前端相隔一段距離之處的優點。

較佳地，噴嘴在實質上與由計量裝置的前端所界定的平面平行的方向上噴塗溶劑。因此，溶劑在切線方向上被施加到位在計量裝置中的塗料流體，使溶劑作為液滴保留在塗料流體上，且溶劑由於噴塗壓力的關係不會以小水滴的形式滲入到塗料流體中。

在另一個實施例中，溶劑分配器係形成為施用臂(administering arm)，其可將溶劑的液滴供應到計量裝置。在此實施例中，溶劑的液滴在溶劑分配器的前端被產 生，與計量裝置的前端接觸，且接著在毛細管力(capillary force)的作用下朝向位在計量裝置中的塗料流體移動。

在本發明的一個實施例中，計量裝置與溶劑分配器為可相對於彼此調整的。這使得其能夠藉由使溶劑分配器與計量裝置相互靠近來使在溶劑分配器處所產生的液滴與計量裝置接觸，並接著移動兩個零件再次分開，使得溶劑分配器不會中斷塗佈製程。

在較佳的實施例中，塗料流體在計量裝置的前端形成凹陷的彎液面(meniscus)，且溶劑進入到彎液面。若彎液面沒有因為塗料流體的表面張力而自動地發生，則可在先前的塗佈製程的結束之後，藉由稍微地將塗料流體往回拉入到計量裝置中而產生此類型的彎液面。彎液面使得溶劑較容易地將其自身均勻地施加到被容納在計量裝置中的塗料流體的前端上，且因此施加到於塗佈過程中撞擊在基板上之塗料流體噴流的前面部分上。

等待期間可被設定為塗料流體和溶劑的特徵之函數，從而以最佳的方式防止氣泡的發生。在測試中，已發現適合的是在10秒到120秒的範圍內的等待期間，較佳地約20秒到60秒的等待期間。

塗料流體可為光阻劑。在此情況下，作為溶劑，一般使用來稀釋及/或處理此類型的光阻劑之所有材料(例如，丙酮)為合適的。

2‧‧‧塗料流體

3‧‧‧基板

4‧‧‧計量系統

5‧‧‧計量裝置

7‧‧‧彎液面

10‧‧‧溶劑分配器

12‧‧‧供應系統

14‧‧‧溶劑

20‧‧‧氣泡

22‧‧‧區域

在下文中，本發明參照顯示在所附圖式中的各個實施例而被詳細地揭露，其中：-圖1為用於將塗料施加到基板的裝置在初始狀態的示意圖；-圖2顯示當溶劑要被施加到計量裝置的前端時之圖1的裝置；-圖3為用於將塗料施加到基板的裝置之第二實施例的示意圖；-圖4為塗料流體噴流於撞擊在基板上的瞬間之示意剖面圖，塗料流體已使用根據本發明的裝置及根據本發明的方法而被處理；-圖5為使用圖4之塗料流體噴流在基板上所得到的塗料之示意剖面圖；-圖6顯示按時間順序之在先前技術的塗佈製程中的塗料流體噴流於撞擊在基板上的瞬間的數個示意剖面圖；以及-圖7為使用圖6的塗佈製程所得到之對應於圖5的視圖的塗料之視圖。

圖1示意性地顯示一種裝置，藉由此裝置，塗料流體2可被施加到基板3。塗料流體2可為，例如，光阻劑(抗蝕劑)。

塗料流體2經由計量系統4而被提供，且可藉由計量 裝置5以噴流的形式被施加到基板3。在施加過程中，計量裝置和基板可相對於彼此被適當地調整。

可執行使用所顯示的裝置，尤其是一般習知為旋轉塗佈的塗佈方法。

圖1顯示在兩個塗佈製程之間的裝置。在先前的塗佈製程的結束之後，塗料流體2被稍微地往回吸入，且因此位在計量裝置5中的塗料流體的端面形成凹陷的彎液面7。

塗佈裝置設有溶劑分配器10，藉由溶劑分配器10，由供應系統12所提供之預定量的溶劑可被施用到計量裝置5的前端。溶劑分配器10被偏心地佈置，且被佈置到計量裝置5的前端的側邊，換言之為塗料流體2從計量裝置5到基板3的路徑之外部。

在圖1及2所顯示的第一實施例中，溶劑分配器10為噴嘴，藉由噴嘴，溶劑可從計量裝置10的側邊被噴塗到該計量裝置上及/或彎液面7上。溶劑可以其在毛細管力的作用下進入彎液面7的這種方式被噴塗到計量裝置上，或者溶劑可沿切線方向被直接地噴塗到彎液面7中。

決定性的重要性在於，藉由溶劑分配器10施加適量的溶劑14，且將適量的溶劑14定位在彎液面7的區域中(參見圖2)，換言之在位於計量裝置5內的塗料流體之管柱的端面上。

圖3顯示第二實施例。相同的標號被用於已從第一實施例得知的零件，且在這方面，對於上述說明作成參照。

與第一實施例的差異在於，在第二實施例中，溶劑分配器10被配置為施用臂，在其前端處可產生溶劑14的液滴。此液滴接著被與計量裝置5的前端接觸，或與在位於計量裝置5中的塗料流體2之管柱的前端之彎液面7接觸。為此目的，計量裝置5與溶劑分配器10相對於彼此被適當地調整，例如，使用徑向和垂直移動的組合。

當基板3要被以塗料流體2塗佈時，首先將溶劑14施加到位在計量裝置5中的塗料流體2之管柱的端面。這可藉由噴塗(參見圖2)、或藉由機械性地將溶劑的液滴轉移到計量裝置5上(參見圖3)來完成。

在塗佈製程的開始之前，溶劑以預定長度的時間被施加，使得在塗料流體2以噴流的形式被施加到基板3之前可經過理想的等待期間。

當塗料流體2的噴流之前端撞擊在基板3上的瞬間被示意性地顯示於圖4當中。圖4亦顯示圍繞塗料流體2的噴流之前端的溶劑14。已發現的是，藉由使用溶劑，可防止在塗料流體2的噴流之前端撞擊在基板3上時形成氣泡。由於藉由溶劑而被改變的黏性，這是可能的。溶劑亦可能以潤滑劑的方式產生作用。

圖5示意性地顯示塗料流體2，其已作為塗料被施加到基板3。可看出的是，此處沒有被隔絕在塗料中的氣泡，且塗料具有固定的層厚度以及平坦的表面。

圖6示意性地顯示在基板3上之塗料流體2的噴流之前端的撞擊，在噴流的前端處沒有任何的溶劑。

當塗料流體噴流的前端撞擊在基板3上時，空氣膜被形成(參見圖6a)，其被塗料流體2側向地圍繞。此空氣收縮使得，經過中間環形狀態(參見圖6b)，其形成氣泡(參見圖6c)，其接著作為氣泡20留在所形成的塗料中(參見圖7)。此類型的氣泡不僅僅在塗料中形成不均勻性，且還導致在塗料的表面中的局部隆起(參見區域22)。

2‧‧‧塗料流體

3‧‧‧基板

4‧‧‧計量系統

5‧‧‧計量裝置

7‧‧‧彎液面

10‧‧‧溶劑分配器

12‧‧‧供應系統

Claims (11)

1. 一種用於將塗料施加到基板(3)的裝置，該裝置包括：計量裝置(5)，塗料流體(2)可藉由該計量裝置(5)作為噴流而被施加到該基板(3)；以及溶劑分配器(10)，其被偏心地佈置且被佈置到該計量裝置(5)的前端的側邊，使得預定量的溶劑(14)可被施用到該計量裝置(5)的該前端。
2. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中，該溶劑分配器為噴嘴(10)，該噴嘴被導引朝向該計量裝置(5)的該前端。
3. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中，該溶劑分配器係形成為施用臂(10)，該施用臂可將溶劑的液滴供應到該計量裝置。
4. 如申請專利範圍第3項所述之裝置，其中，該計量裝置(5)與該溶劑分配器(10)為可相對於彼此調整的。
5. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中，該塗料流體(2)為光阻劑。
6. 一種用於藉由根據申請專利範圍第1至5項任一項所述之裝置將塗料施加到基板(3)的方法，其中-在該塗料流體(2)要被施加之前，預定量的溶劑(14)被帶到該計量裝置(5)的該前端，使得該溶劑(14)接觸位在那裡的該塗料流體(2)；-在等待期間之後，接著藉由該計量裝置(5)將該 塗料流體(2)施加到該基板(3)。
7. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中，該塗料流體(2)在該計量裝置(5)的該前端形成凹陷的彎液面(7)，且該溶劑(14)進入該彎液面(7)。
8. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中，該溶劑(14)被噴塗到該計量裝置(5)的該前端上。
9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中，該溶劑(14)以實質上與由該計量裝置(5)的該前端所界定之平面平行的方向被噴塗。
10. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中，以該溶劑(14)到達該計量裝置(5)的該前端的這種方式，該計量裝置(5)與該溶劑分配器(10)相對於彼此被調整。
11. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中，該等待期間為約10秒到120秒，較佳地為約20秒到60秒。