CN111451022A - 节约光阻液的光阻液喷涂系统 - Google Patents

Abstract

一种节约光阻液的光阻液喷涂系统，包括：储液罐，用于储存和供应光阻液；第一过滤器，用于过滤光阻液的杂质；缓冲器，用于排除光阻液的微气泡，并用于缓存和提供光阻液；所述第一过滤器设置于所述储液罐与所述缓冲器之间；光阻液泵，用于将所述缓冲器内的光阻液输送至使用端；所述缓冲器连接有回抽管，所述回抽管第一端伸入所述缓冲器内部，第二端连接至所述第一过滤器前端；所述回抽管安装有回抽泵；所述回抽管和所述回抽泵用于将所述缓冲器内的光阻液回抽至所述第一过滤器前端。所述光阻液喷涂系统能够节约光阻液，节省成本。

Description

节约光阻液的光阻液喷涂系统

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种节约光阻液的光阻液喷涂系统。

背景技术

光阻液涂布(Coating)在半导体制造的领域中，扮演着相当重要的角色。例如在蚀刻制程中，光阻层被当作被蚀刻薄膜的罩幕，用以保持所需图案不被蚀刻反应去除。又如在离子植入(离子注入)制程中，光阻层也具备罩幕的功能，使掺杂只掺入到预定的区域中。

光阻液喷涂系统主要包括：储液罐、缓冲器、光阻液泵、过滤器、控制阀以及喷嘴等结构。从储液罐供应出的光阻液，先进入缓冲器，再通过光阻液泵将缓冲器中的光阻液抽出，经由过滤器过滤后，借由控制阀来控制光阻液由喷嘴喷出所需流量。光阻液由喷嘴喷出至放至于旋转涂布机(Spin Coater)的芯片(晶圆)上，使旋转涂布机带动芯片旋转，借由离心力使光阻液能均匀的涂布于芯片表面。

然而，在光阻液涂布制程中，经常因为光阻液内产生气泡或杂质而引起芯片涂布的覆盖不良(Poor Coating)与平坦度不佳(Range too Hight)现象，这将导致芯片的蚀刻良率或可靠度降低，情况严重者甚至造成芯片报废。

因此，需要定期更换过滤器以确保过滤品质。

目前，过滤器的更换，经常是固定频率为每三个月更换一次，且过滤器更换时，都需要经过光阻液流通过的预湿程序，以排出500mL到l000mL量的光阻液，湿润过的过滤器才可以正常使用。

然而，过滤器在预湿过程中，会因速度、压力或温度的影响产生气泡。若直接进行涂布作业势必影响涂布效果。若在预湿后再进行排气作业，又会多耗费时间，并增加光阻液使用成本，使得替换过滤器成为一项耗时耗成本的程序。

发明内容

本发明解决的问题是，提供一种节约光阻液的光阻液喷涂系统，以在预湿过滤器后，在系统中就把预湿过程产生的微气泡排除，从而防止额外消耗光阻液，并节省作业时间。

为解决上述问题，本发明提供了一种节约光阻液的光阻液喷涂系统，包括：储液罐，用于储存和供应光阻液；第一过滤器，用于过滤光阻液的杂质；缓冲器，用于排除光阻液的微气泡，并用于缓存和提供光阻液；所述第一过滤器设置于所述储液罐与所述缓冲器之间；光阻液泵，用于将所述缓冲器内的光阻液输送至使用端；所述缓冲器连接有回抽管，所述回抽管第一端伸入所述缓冲器内部，第二端连接至所述第一过滤器前端；所述回抽管安装有回抽泵；所述回抽管和所述回抽泵用于将所述缓冲器内的光阻液回抽至所述第一过滤器前端。

可选的，所述回抽管安装有液体阀和回抽液体传感器的至少其中之一。

可选的，所述缓冲器连接有排气管；所述排气管安装有排气阀和气体传感器的至少其中之一。

可选的，所述系统还包括第二过滤器，所述第二过滤器与所述第一过滤器并列连接在所述储液罐与所述缓冲器之间。

可选的，所述第一过滤器和所述第二过滤器的前端通过第一三通阀连接所述储液罐，所述第一过滤器和所述第二过滤器的后端通过第二三通阀连接所述缓冲器。

可选的，所述第一过滤器的前端与所述储液罐之间具有单向控制阀；所述回抽管第二端连接在所述单向控制阀和所述缓冲器之间。

可选的，所述第一过滤器的后端与所述缓冲器之间具有过滤液体传感器。

可选的，所述缓冲器的后端还具有使用控制阀。

可选的，所述使用控制阀的后端还具有喷嘴机构。

可选的，所述缓冲器和所述喷嘴机构之间还具有供应液体传感器。

本发明技术方案的其中一个方面中，提供一种新的光阻液喷涂系统，所述系统可以在防止光阻液内部残留气泡的同时，达到节省光阻液的目的，并且，所述系统能够利用两种不同方式对过滤器进行预湿，使得系统的灵活性更高，使用性能更强。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种节约光阻液的光阻液喷涂系统示意图；

图2是本发明另一实施例提供的另一种节约光阻液的光阻液喷涂系统示意图。

具体实施方式

在光阻液涂布制程中，会产生覆盖不良与平坦度不佳等现象，这些现象的其中的一种原因在于，过滤器预湿过程导致光阻液内部残留有气泡，使光阻液不连续涂布在芯片(晶圆)表面上。然而，要避免出现上述原因，通常会造成光阻液的浪费，而光阻液又是一种昂贵的材料。

为此，本发明提供一种节约光阻液的光阻液喷涂系统，以解决上述存在的不足。为更加清楚的表示，下面结合附图对本发明做详细的说明。

本发明实施例提供一种节约光阻液的光阻液喷涂系统，请结合参考图1，所述系统包括：

储液罐100，用于储存和供应光阻液(光阻液图1中未示出)；

第一过滤器110，用于过滤光阻液的杂质；

缓冲器120，用于排除光阻液的微气泡，并用于缓存和提供光阻液；

第一过滤器110设置于储液罐100与缓冲器120之间；

光阻液泵130，用于将缓冲器120内的光阻液输送至使用端；

缓冲器120连接有回抽管160，回抽管160第一端伸入缓冲器120内部，第二端连接至第一过滤器110前端；回抽管160安装有回抽泵161；回抽管160和回抽泵161用于将缓冲器120内的光阻液回抽至第一过滤器110前端。

本实施例中，储液罐100本身是光阻液储存装置。储液罐100内的光阻液可以通过向储液罐100输入(压入)干燥空气或者氮气，从而使光阻液输出，实现光阻液的供应。可以用于输入干燥空气或者氮气的管道如图1中最左侧管道所示(此管道未标注)。

本实施例中，第一过滤器110过滤的光阻液，通常是从储液罐100输入第一过滤器110的光阻液。但同时，在一些情况下，还有从缓冲器120通过回抽管160再次抽回第一过滤器110进行预湿的光阻液，请参考后续内容。

本实施例中，缓冲器120排除的微气泡，多是来自于从第一过滤器110预湿过程中，输入缓冲器120的光阻液中。当然，使用过程中，如果从第一过滤器110产生微气泡，也能够在缓冲器120中得到排除。

如图1所示，本实施例提供的系统中，回抽管160安装有液体阀162。液体阀162用于进一步控制回抽操作，使得当液体阀162打开且回抽泵161工作时，才进行光阻液的回抽，从而保证操作安全可靠。

如图1所示，本实施例提供的系统中，缓冲器120连接有排气管170，排气管170用于气体的排放，排气管170可以从缓冲器120上方引出。气体密度小，向上逸出，设置排气管170连接在缓冲器120上方，以利于气体排出。

如图1所示，排气管170安装有排气阀172和气体传感器171。排气阀172用于控制排气管170的导通和关闭，排气阀172可以同时有气体流量流速监测功能。气体传感器171则用于进一步确认在缓冲器120排气过程中，相应的系统排气状态是否正常。

需要说明的是，其它实施例中，排气管170可以安装有相应的抽气装置(未示出)，如抽气泵，以实现更好的排气作用。

如图1所示，本实施例中，第一过滤器110的前端与储液罐100之间具有单向控制阀111。单向控制阀111用于配合实现储液罐100对第一过滤器110的光阻液供应。单向控制阀111打开时，光阻液能够从储液罐100注入(压入)第一过滤器110，而当单向控制阀111关闭时，可以利用这样的关闭状态，实现对第一过滤器110的更换，或者实现对储液罐100(如用尽光阻液之后)的更换。

同时，本实施例中，回抽管160第二端连接在单向控制阀111和缓冲器120之间。此时，单向控制阀111可以同时用于防止回抽管160输送过来的回抽光阻液向储液罐100一侧流回，从而确保回抽出来的光阻液，全部用于输入第一过滤器110，以全部用于对第一过滤器110进行预湿，同时实现对这部分光阻液的再次过滤，请结合参考本实施例后续内容。

本实施例中，第一过滤器110的后端与缓冲器120之间具有过滤液体传感器112。过滤液体传感器112可以用于检测从第一过滤器110过滤后的光阻液是否正常输入缓冲器120。

如图1，本实施例中，缓冲器120的后端还具有使用控制阀140。使用控制阀140用于进一步控制光阻液到使用端的流动状态，即便光阻液泵130停止输送(压送)光阻液时，通过使用控制阀140的关闭操作，也可以进一步防止光阻液向使用端流动(如泄漏)。

如图1，使用控制阀140的后端还具有喷嘴机构150。喷嘴机构150控制最终光阻液的喷出流量和喷出状态，以用于半导体产品(如芯片)的制造。

由图1所示的系统结构可知，光阻液泵130在将光阻液输送至使用端时，是经过将缓冲器120内缓存的光阻液，泵压至后端的喷嘴机构150实现的，即喷嘴机构150是使用端对应的结构。

本实施例提供的系统，在正常使用时，可以通过各种方式，将储液罐100内的光阻液引出(压出)，并借由输送管(未标注)，输送至第一过滤器110内。由第一过滤器110进行杂质过滤。而后，过滤出的光阻液再经由后段输送管(未标注)输送至缓冲器120。缓冲器120是为了避免当储液罐100的光阻液使用完后，使用端仍持续工作而没有光阻液喷出(即空转)，而造成损坏。缓冲器120在运作过程中，还能排除空气，因此，能够借由缓冲器120，将在前面过程中产生的微气泡排除，再送至喷嘴机构150喷出。

第一过滤器110在过滤一段时间的光阻液之后，是需要更换的。

第一过滤器110的更换时机多为固定频率，约每三个月更换一次。实际状况中，每个过滤器因光阻液的使用率及粘滞性等因素，需要更换的情况(如阻塞情况)不同。为了取得整个系统的安全使用寿命，通常控制过滤器更换时机为最短的三个月。然而，当发生异常状况时，也经常需要在更短的时间内更换过滤器。

光阻液主要是由树脂、感光剂及溶剂依不同比例混合而成，故光阻液的粘滞性常因树脂、感光剂及溶剂三者的混合比例不同产生变化。所以，目前的过滤器在更换之后，都需要经过光阻液流通过，且排出500mL到l000mL量的光阻液，湿润过的过滤器才可以正常使用。这一过程称为过滤器的预湿。

对半导体制造而言，光阻液相当昂贵。在过滤器的预湿过程中，可能会因为过滤器过滤表面进行完全湿润的过程中而自然产生微气泡，或者可能因为预湿过滤速度、输送光阻液时因输送管弯曲及转折以及供应光阻液时其它因素的影响而产生微气泡。若依照已知的系统结构设计，将过滤器设置在缓冲器之后，在进行过滤器的更换作业后，需要花费时间和光阻液进行预湿操作，并且还需要花费时间以及使用多余的光阻液对预湿过程中所产生的微气泡进行排除，因此，会造成光阻液使用上的浪费，增加制造成本。

而在本实施例提供的系统中，在更换新的第一过滤器110后，欲以光阻液对第一过滤器110进行预湿作业时，可以采用两种方式进行。

在第一种方式下，可以由储液罐100引出光阻液，光阻液先在第一过滤器110进行预湿以及排除杂质，而预湿过程中光阻液所产生的微气泡，会在光阻液离开第一过滤器110而到达缓冲器120时，在缓冲器120中被排出(而无须在预湿后，使用额外的光阻液进行气泡排除作业)，因此，不但节省时间，而且更能节省光阻液的使用量(节省了预湿过程使用的光阻液及后续排除微气泡过程使用的光阻液)，达到节省成本的目的。

在第二种方式下，可以由缓冲器120中回抽光阻液，这部分回抽的光阻液再次流回第一过滤器110，一方面对第一过滤器110进行预湿，另一方面这部分光阻液得到再次的杂质过滤；而在这个预湿过程中光阻液所产生的微气泡，同样会在光阻液重新离开第一过滤器110而回到缓冲器120时，在缓冲器120中被排出(而无须在预湿后，使用额外的光阻液进行气泡排除作业)，因此，这种方式同样节省时间，同样更能节省光阻液的使用量(节省了预湿过程使用的光阻液及后续排除微气泡过程使用的光阻液)，达到节省成本的目的。

根据上述两种预湿操作方式可知，本实施例提供的系统在进行预湿操作时，当采用第一种方式时，有以下过程：

新的第一过滤器110被换至光阻液喷涂系统的输送管线上后，随即进行预湿作业，首先将储液罐100内的光阻液引出，并借由输送管输送至第一过滤器110内，由第一过滤器110进行预湿作业以及过滤杂质；而后，过滤出的光阻液再经由输送管输送至缓冲器120；缓冲器120在运作过程能排除空气，因此能够借由缓冲器120将在过滤器的预湿过程中产生的微气泡排除，再送至喷嘴机构150喷出，从而使得第一过滤器110因预湿所产生的微气泡都被挡在缓冲器120内，不会引响光阻液涂布。

当采用第二种方式时，有以下过程：

新的第一过滤器110被换至光阻液喷涂系统的输送管线上后，随即进行预湿作业，首先将单向控制阀111关闭，并借由回抽管160和回抽泵161，从缓冲器120中抽取光阻液回到第一过滤器110前端，并通过输送管输送至第一过滤器110内，由第一过滤器110进行预湿作业以及过滤杂质；而后，过滤出的光阻液再经由输送管输送至缓冲器120；缓冲器120在运作过程能排除空气，因此能够借由缓冲器120将在过滤器的预湿过程中产生的微气泡排除，再送至喷嘴机构150喷出，从而使得第一过滤器110因预湿所产生的微气泡都被挡在缓冲器120内，不会引响光阻液涂布。

需要说明的是，本实施例欲采用第二种方式进行对第一过滤器110的预湿操作，其前提是：缓冲器120中具有足够的光阻液。足够表示两个方面的意思：一方面，缓冲器120内的光阻液足够一直供应给使用端使用；另一方面，缓冲器120内的光阻液还足够同时提供用于相应的整个预湿操作步骤。两个方面通常需要同时满足。

本实施例中，可以通过在缓冲器120中设置相应的液位传感器，来确定缓冲器120内的光阻液是否足够满足上述两个方面的需求。

由上述第二种过滤器预湿方式可知，本实施例中，可以通过缓冲器120中的光阻液，对第一过滤器110预湿，并利用缓冲器120，对第一过滤器110预湿过程中产生的微气泡进行排除。

对于上述第二种过滤器预湿方式，存在这样一种优势：此时，预湿操作可以并不涉及储液罐100，因此，储液罐100可以同时在这个操作时间窗口进行更换。

对于上述第二种过滤器预湿方式，还存在另一个优势：此时，被用于预湿操作的光阻液，是原来旧第一过滤器110最后阶段过滤的光阻液，这部分光阻液的过滤质量很可能并不理想；因此，通过本实施例这种回抽用于预湿操作，还能够同时再次对这部分光阻液进行再次过滤，从而可以更好地保证光阻液的杂质被有效地过滤。

本发明另一实施例提供另一种节约光阻液的光阻液喷涂系统，请结合参考图2，所述系统包括：

储液罐200，用于储存和供应光阻液(光阻液在图2中未示出)；

第一过滤器210，用于过滤光阻液的杂质；

缓冲器220，用于排除光阻液的微气泡，并用于缓存和提供光阻液；

第一过滤器210设置于储液罐200与缓冲器220之间；

光阻液泵230，用于将缓冲器220内的光阻液输送至使用端；

缓冲器220连接有回抽管260，回抽管260第一端伸入缓冲器220内部，第二端连接至第一过滤器210前端；回抽管260安装有回抽泵261；回抽管260和回抽泵261用于将缓冲器220内的光阻液回抽至第一过滤器210前端。

如图2所示，本实施例提供的系统中，缓冲器220连接有排气管270，排气管270安装有排气阀272和气体传感器271。

如图2所示，本实施例中，第一过滤器210的前端与储液罐200之间具有单向控制阀211。回抽管260第二端连接在单向控制阀211和缓冲器220之间。

本实施例中，第一过滤器210的后端与缓冲器220之间具有过滤液体传感器212。

如图2，本实施例中，缓冲器220的后端还具有使用控制阀240。

如图2，使用控制阀240的后端还具有喷嘴机构250。喷嘴机构250控制最终光阻液的喷出流量和喷出状态，以用于半导体产品(如芯片)的制造。

由图2所示的系统结构可知，光阻液泵230在将光阻液输送至使用端时，是经过将缓冲器220内缓存的光阻液，泵压至后端的喷嘴机构250实现的，即喷嘴机构250是使用端对应的结构。

本实施例所提供系统的上述结构与前述实施例相应结构基本相同，因此，上述结构的性质、特点、优势、工作状态、工作原理和可能的变化方式等内容可以参考前述实施例相应内容。

与前述实施例不同的是，本实施例中，回抽管260除了安装有液体阀262，还安装有回抽液体传感器263。回抽液体传感器263可以用于在后续采用回抽光阻液进行过滤器预湿操作时，监测相应的光阻液是否被正常进行回抽，进一步确保了上述第二种过滤器预湿方式的安全性和可靠性。

与前述实施例不同的是，本实施例中，还包括第二过滤器2100，第二过滤器2100与第一过滤器210并列连接在储液罐200与缓冲器220之间。

参考图2可知，第二过滤器2100同样位于单向控制阀211的后端。第二过滤器2100的后端同样连接过滤液体传感器212，即过滤液体传感器212设置在第一过滤器210和第二过滤器2100两者共同的后端。

为配合上述第二过滤器2100的使用，本实施例中，第一过滤器210和第二过滤器2100的前端通过第一三通阀281连接储液罐200，第一过滤器210和第二过滤器2100的后端通过第二三通阀282连接缓冲器220。

通过设置第二过滤器2100、第一三通阀281和第二三通阀282，本实施例可以使得过滤器的更换变得更加迅速和及时。具体的，只需要第一三通阀281和第二三通阀282配合切换相应的输送管路，即可以快速将使用中的第二过滤器2100替换为新的第一过滤器210，或者将使用中的第一过滤器210替换为新的第二过滤器2100。

由上述内容也可以知道，本实施例中，第一过滤器210和第二过滤器2100是平等的，在初次使用时，如果两个过滤器都是新的中，则可以选择先使用其中的任何一个过滤器。之后，当一个过滤器使用完成需要更换时，则可以通过第一三通阀281和第二三通阀282进行相应的输送管路切换。切换后，备用的新过滤器即投入使用，此时可以再及时将需要更换的过滤器更新，继续备用。这种方式能够使得相应的过滤器更换更加快速和便捷。

与前述实施例不同的是，本实施例中，缓冲器220和喷嘴机构250之间还具有供应液体传感器290。液体传感器290可以用于进一步时时监测缓冲器220对使用端的光阻液供应情况。

本实施例中，液体传感器290位于光阻液泵230和使用控制阀240之间。其它实施例中，液体传感器可以有更多选择位置，只需要位于缓冲器和喷嘴机构之间即可。

需要说明的是，本发明各实施例的各个液体传感器，可以进一步是具有流量传感监测功能的传感器，即为液体流量传感器；相应的，本发明各实施例中的气体传感器，也可以有具有气体流量传感监测作用的气体传感器；相应的，本发明各实施例的各个(控制)阀，可以进一步是具有气体或液体流量控制作用的控制阀。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种节约光阻液的光阻液喷涂系统，其特征在于，包括：

储液罐，用于储存和供应光阻液；

第一过滤器，用于过滤光阻液的杂质；

缓冲器，用于排除光阻液的微气泡，并用于缓存和提供光阻液；

所述第一过滤器设置于所述储液罐与所述缓冲器之间；

光阻液泵，用于将所述缓冲器内的光阻液输送至使用端；

所述缓冲器连接有回抽管，所述回抽管第一端伸入所述缓冲器内部，第二端连接至所述第一过滤器前端；所述回抽管安装有回抽泵；所述回抽管和所述回抽泵用于将所述缓冲器内的光阻液回抽至所述第一过滤器前端。

2.如权利要求1所述的光阻液剂涂布系统，其特征在于，所述回抽管安装有液体阀和回抽液体传感器的至少其中之一。

3.如权利要求2所述的光阻液剂涂布系统，其特征在于，所述缓冲器连接有排气管；所述排气管安装有排气阀和气体传感器的至少其中之一。

4.如权利要求3所述的光阻液剂涂布系统，其特征在于，还包括第二过滤器，所述第二过滤器与所述第一过滤器并列连接在所述储液罐与所述缓冲器之间。

5.如权利要求4所述的光阻液剂涂布系统，其特征在于，所述第一过滤器和所述第二过滤器的前端通过第一三通阀连接所述储液罐，所述第一过滤器和所述第二过滤器的后端通过第二三通阀连接所述缓冲器。

6.如权利要求5所述的光阻液剂涂布系统，其特征在于，所述第一过滤器的前端与所述储液罐之间具有单向控制阀；所述回抽管第二端连接在所述单向控制阀和所述缓冲器之间。

7.如权利要求1或6所述的光阻液剂涂布系统，其特征在于，所述第一过滤器的后端与所述缓冲器之间具有过滤液体传感器。

8.如权利要求7所述的光阻液剂涂布系统，其特征在于，所述缓冲器的后端还具有使用控制阀。

9.如权利要求8所述的光阻液剂涂布系统，其特征在于，所述使用控制阀的后端还具有喷嘴机构。

10.如权利要求9所述的光阻液剂涂布系统，其特征在于，所述缓冲器和所述喷嘴机构之间还具有供应液体传感器。

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