专利名称：一种涂层形成装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将涂层液体供应到各种基片如半导体晶片、用于液晶显示器的玻璃基片或用于光掩模的标线基片上，从而在基片的表面上形成涂层液体薄膜的技术。
为了适应近来对电路图案微型化越来越高的要求，必须减小抗蚀膜的厚度。在旋涂方法中，已经提高了晶片的转动次数来满足这种要求。然而，如果晶片以高速旋转，在晶片表面上就有可能出现湍流，尤其是当晶片尺寸较大时。湍流将使整个晶片上的薄膜厚度不均匀，因此难以减小图案的尺寸。于是，本发明人研究出不使用旋涂方法的涂层形成装置。
图23示出了一种喷嘴单元的实例，其中喷嘴和用来沿X方向(从一侧到另一侧)移动喷嘴的驱动机构是整体形成的。图23中所示的壳体11是由前面部分12和后面部分13构成的。前面部分12的上下表面中分别设有狭缝14(底面侧的未示出)，用来限定从狭缝14中穿过的涂层液体输送管15的移动方向。向下排出涂层液体的喷嘴部分16安装在涂层液体输送管15的末端。涂层液体输送管15和喷嘴部分16设计成通过设在后面部分13的皮带传动部分17的驱动可以在由狭缝14限定的区域中往复运动。
在涂覆过程中，喷嘴部分16沿上述X方向前后移动(进行扫描)，同时位于喷嘴部分16下面的晶片W沿Y方向间歇送进。而且，每一次沿Y方向间歇送进时，使沿X方向移动的宽度根据所要供应涂层液体的区域宽度改变，使得涂层液体能够以所谓的单行程涂刷方式供应到晶片表面上。
然而，由于上述方法是通过并排排列直线涂覆区域在整个晶片表面上形成液体薄膜，所以必须缩短喷嘴部分16的每一行扫描时间以减少所需要的总时间。为了减少时间，使喷嘴部分16高速移动是有效的。然而，这样的操作会使比如皮带传动部分17产生较大的振动，并传播给涂层液体输送管15中的涂层液体，涂层液体的脉动使涂层液体输送管15内的压力发生变化。涂层液体输送管15中压力的变化直接反映在喷嘴部分16处涂层液体的排出压力上，结果使喷嘴部分16的排出口16a不均匀地输送涂层液体，如图26所示。
为了解决上述问题，已经提出了各种方法，比如在皮带传动部分17上配置一可移动的减震体(平衡块)，沿与喷嘴部分16相反并对称的方向移动，或者施加高压空气到喷嘴部分16导向件(未示出)的周围，以减少喷嘴部分16移动时的机械摩擦。然而，由于很难完全消除传播到喷嘴部分16的振动，所以利用这些方法不能完全减少排出压力的变化。于是，本发明者一直在寻找其原因，并尝试在上述装置中以1米/秒移动喷嘴部分16在晶片表面上形成一行涂层液体，然后在所涉及部分测量这一行相对于时间的表面高度，从而发现在频率为如200赫兹时表面上带有规则的凹下和凸起部分。这被认为是产生振动的一个原因，因为该频率对应于图27A和27B所示皮带传动部分17中皮带18表面上的凹槽18a与凸轮19表面上的齿19a相啮合的周期。如图所示，凹槽18a和齿19a都是平行的，可以推测当齿19a的顶端接触凹槽18a的内表面时产生振动，且振动过程是重复进行的。
根据本发明的一个方面，提供了一种涂层形成装置，包括基片固定部分，用来固定基片；喷嘴部分，通过设在其末端的排出口将涂层液体输送到由基片固定部分固定的基片上；涂层液体输送通道，用来将涂层液体输送到喷嘴部分；管道，用来连接排出口和喷嘴部分的涂层液体输送通道，且其中一段的直径大于排出口的直径；压降部分，可使涂层液体流经管道时产生压降；第一驱动部分，可使所述喷嘴部分沿第一方向(左右方向)在基片表面上移动；和第二驱动部分，用来使所述喷嘴部分间歇地相对于基片沿与所述第一方向交叉的第二方向(前后方向)移动。沿左右方向移动喷嘴部分使涂层液体直线地涂到基片表面上，并相对于基片间歇地移动喷嘴部分，因此直线涂覆区域沿前后方向排列起来。
在这种结构中，即使由于第一驱动部分在左右移动喷嘴部分时产生振动而使涂层液体输送通道出现脉动，喷嘴部分的压降部分也可以吸收脉动，从而防止振动传播到排出口侧。因此，可以使排出口处涂层液体的排出压力保持稳定，于是在基片表面上可以形成薄膜厚度具有高平面均匀度的涂层。对于压降部分来说，最好使用过滤件，具体地说，可以使用通过层叠若干多孔体而形成的一端开口的管状体。除了上述作用之外，这种结构使涂层液体在通过过滤件时可以除去其中的杂质，因此可以在基片上形成高纯度的涂层以提高成品合格率。
此外，喷嘴部分可以是圆球，设置了带有圆形截面部分的管道，圆形部分用压降部分封闭，圆球表面上带有细微的凹进部分，因此在圆球和圆形部分之间形成细微的间隙。喷嘴部分也可以设计成带有管道，管道从排出口侧按照顺序依次设有直径大于排出口的第一液池部分、直径小于第一液池部分的连接通道、和直径大于连接通道的第二液池部分。每一结构都可以吸收在涂层液体输送通道侧产生的脉动，因而可以防止振动传播到排出口侧。注意到过滤件和圆球可以更加有效地布置在设于管道内的液池部分，该液池部分的直径大于排出口上端的直径和涂层液体输送通道末端的直径。
涂层形成装置最好还包括将压力施加到涂层液体上以输送涂层液体到喷嘴部分的涂层液体供给部分，和用来测量从涂层液体供给部分到喷嘴部分的管道中涂层液体流量的流量计。从涂层液体供给部分到喷嘴部分的流量根据流量计测得的涂层液体流量进行调整。
根据本发明的另一个特征，提供了一种涂层形成装置，包括基片固定部分，用来固定基片；喷嘴部分，将涂层液体供应到由基片固定部分固定的基片上；第一驱动部分，使喷嘴部分沿第一方向(左右方向)在基片表面上移动；振动吸收装置，设在第一驱动部分和喷嘴部分之间以抑制第一驱动部分产生的振动传播至喷嘴部分；和第二驱动部分，用来使喷嘴部分间歇地相对于基片沿与第一方向交叉的第二方向(前后方向)移动。沿左右方向移动喷嘴部分使涂层液体直线地涂到基片表面上，并相对于基片间歇地移动喷嘴部分，因此直线涂覆区域沿前后方向排列起来。
这种结构使得振动吸收装置可以吸收第一驱动部分产生的振动，从而防止振动传播到喷嘴部分侧。该振动吸收装置最好包括由第一驱动部分和喷嘴部分之间的弹性体构成的部分，弹性体可以是橡胶、薄片弹簧或类似的部件。
涂层形成装置最好还包括将压力施加到涂层液体上以输送涂层液体到喷嘴部分的涂层液体供给部分，和测量从涂层液体供给部分到喷嘴部分的管道中涂层液体流量的流量计。从涂层液体供给部分到喷嘴部分的流量根据流量计测得的涂层液体流量进行调整。
根据本发明的还有一个特征，提供了一种涂层形成装置，包括基片固定部分，用来固定基片；喷嘴部分，可将涂层液体供应到由基片固定部分固定的基片上；第一驱动部分，可使喷嘴部分沿第一方向(左右方向)在基片表面上移动；和第二驱动部分，用来使喷嘴部分间歇地相对于基片沿与第一方向交叉的第二方向(前后方向)移动。第一驱动部分包括沿左右方向设置以对应于喷嘴部分移动区域的环形皮带，其内表面上设有许多平行延伸并与第一方向成锐角的凹槽和齿，还包括一对皮带轮，其整个圆周侧面上带有可与环形皮带凹槽和齿相啮合的凹槽和齿，因此可以使环形皮带转动。沿左右方向移动喷嘴部分使涂层液体成直线状地涂到基片表面上，并相对于基片间歇地移动喷嘴部分，因此直线涂覆区域沿前后方向排列起来。这种结构可以防止振动在振动源处发生，使得喷嘴部分排出的涂层液体可以保持稳定的排出压力。
涂层形成装置最好还包括将压力施加到涂层液体上以输送涂层液体到喷嘴部分的涂层液体供给部分，和测量从涂层液体供给部分到喷嘴部分的管道中涂层液体流量的流量计。从涂层液体供给部分到喷嘴部分的流量根据流量计测得的涂层液体流量进行调整。
本发明还包括以下结构。涂层形成装置包括基片固定部分，用来固定基片；喷嘴部分，通过设在其末端的排出口将涂层液体输送到由基片固定部分固定的基片上；涂层液体输送通道，用来将涂层液体输送到喷嘴部分中；第一驱动部分，用来沿左右方向移动喷嘴部分；和第二驱动部分，用来使喷嘴部分间歇地相对于基片沿前后方向移动。
通过沿左右方向移动喷嘴部分使涂层液体直线地涂到基片表面上，并相对于基片间歇地移动喷嘴部分，使直线涂覆区沿前后方向排列起来。涂层形成装置还包括如下所述(A)至(C)部件中的至少两个部件
(A)压降部分，连接排出口与喷嘴部分上的涂层液体输送通道，可使涂层液体流经管道时在直径大于排出口的管道部分产生压降，(B)振动吸收装置，设在第一驱动部分和喷嘴部分之间，以防止第一驱动部分产生的振动传播至喷嘴部分，和(C)第一驱动部分，沿第一方向设置以对应于喷嘴部分的移动区域；环形皮带，其内表面上设有许多平行延伸并与第一方向成锐角的凹槽和齿；和一对皮带轮，其整个圆周侧面上带有可与环形皮带凹槽和齿相啮合的凹槽和齿，以便使环形皮带转动。
这种结构可以进一步提高排出口处涂层液体排出压力的稳定性，这是上述部件的共同目的。
通过下面结合附图的详细说明将使本发明的上述和其它的目的、特点、特征和优点变得更加清楚。
图11是示出了第二个实施例的主要部分的分解透视图；图12是示出了第二个实施例的另一个示例的垂直剖视图；图13是示出了第二个实施例的还有一个示例的示意性透视图；图14示出了第二个实施例的还有一个实例；图15示出了第二个实施例还有的另一个实例；图16是示出了第三个实施例中的主要部分的示意性透视图；图17是示出了带有涂层形成装置的图案形成设备的一个示例的平面图，；图18是根据本发明第四个实施例的涂层形成装置的示意图；图19是根据本发明第五个实施例的涂层形成装置的示意图；图20是根据本发明第六个实施例的涂层形成装置中使用的X方向驱动部分的示意图；图21是沿图20中XXI-XXI剖面的剖视图；图22A至22D示出了在实例中得到的结果；图23是示出了设在传统的涂层形成装置中的喷嘴单元的示意性透视图；图24示出了传统的涂层形成装置的涂覆过程；图25是示出了传统方法中发生的振动的特性图；图26示出了供应涂层液体的传统技术；和图27A和27B示意性地示出了设在传统的涂层形成装置中的皮带传动部分的结构。
第一个实施例首先，根据本实施例的涂层形成装置包括构成图1所示外壳的机壳21，其内部空间被水平隔板22分成上下两部分。作为基片的半导体晶片(下面简称为晶片)W由设在隔板22下面的基片固定部分23水平固定，并通过设在隔板22上沿X方向延伸的狭缝22a将涂层液体从喷嘴部分5供应到基片上，其中喷嘴部分5设置在隔板22上方的喷嘴单元4中。
基片固定部分23将晶片W水平固定在其顶端，基片固定部分23的下部支承在可移动体25上，可移动体25沿Y方向(前后方向)延伸的导轨24导向移动。可移动体25的上面设有包围基片固定部分23及由基片固定部分23支承的晶片W的掩模支承件26，其向上升起到略微高于晶片W表面的水平。掩模件27以可更换的方式安装在掩模支承件26的顶端，掩模件是有开口的，使得从上侧供应的抗蚀液体只能粘附到晶片W的涂层形成区域W1上(见图2)。
此外，如图2所示，沿可移动体25中的导轨24设有贯穿的滚珠丝杠28，通过设在机壳21外壁表面上的马达29能够使可移动体25前后移动。导轨24、可移动体25、滚珠丝杠28和马达29构成所附权利要求书所述的第二驱动部分。通过设在比如机壳21外面的控制部分3对马达29的驱动控制，可以将晶片W移动到任意位置上。注意到图2所示的贮存器20中贮存有与抗蚀液体中所含溶剂类型相同的溶剂，如稀释剂。
现在介绍喷嘴单元4。如前面所述，喷嘴单元4的下端支承在隔板22上，由喷嘴部分5和用来驱动喷嘴部分5的第一驱动部分构成，其中第一驱动部分将在下面介绍(未在图1和2中示出)。喷嘴单元4包含在壳体40中，壳体40的上表面带有狭缝4a、4b和4c，其中沿X方向(从一侧到另一侧的方向、第一方向)延伸的狭缝4a用来供形成了连接喷嘴部分5涂层液体输送通道的涂层液体输送管61移动，而狭缝4b、4c供将在下面介绍的两个空气输送管62、63移动。壳体40的下表面中也带有一狭缝(未示出)，以免妨碍喷嘴部分5施放抗蚀液体。
图3和4是透视图，示出了移去壳体40时喷嘴单元4的内部结构，并将在下面的说明中引用参考。构成第一驱动部分的X方向驱动部分41包括沿X方向延伸的矩形底座42、设在底座42两端的主动皮带轮43、从动皮带轮44、以及装在每个皮带轮43和44上的环形皮带45。当主动皮带轮43由设在主动皮带轮43顶部的马达M带动转动时，环形皮带45与主动皮带轮43一起转动。
装在皮带轮43、44上的环形皮带45中的两段平行皮带部分分别用45a、45b来表示。其中一侧的皮带部分45a上带有喷嘴部分5，其间加入喷嘴支座46；而另一侧的皮带部分45b上带有重物48，其间加入平衡块47，用来与喷嘴部分5(喷嘴支座46)侧达到平衡以消除振动。当环形皮带45转动时，皮带部分45a、45b沿相反的方向对称移动。在主动皮带轮43和从动皮带轮44之间布置两个都沿X方向延伸的平行导向轴49a和49b，并设计成可沿X方向对喷嘴支座46和平衡块47进行导向。注意到为了方便起见，在图3中未示出重物48。
喷嘴支座46和平衡块47除了对称地面对以外具有相同的内部结构。如图4的垂直剖视图中所示，喷嘴支座46(平衡块47)固定在皮带部分45a(45b)上。在导向轴49a(49b)从中穿过的喷嘴支座46(平衡块47)的通孔46a(47a)中，设有可使空气流过导向轴49a(49b)周围的间隙，构成了空气导向机构。通孔46a(47a)通过气流通道46b(47b)连接到空气输送管62(63)上，并设计成可接收来自设在如本装置外面的供气部分64(见图1、2)的压缩空气。
接下来，将详细介绍作为本实施例主要部分的喷嘴部分5及其周边部件。如图3和4所示，喷嘴部分5包括后侧支承在喷嘴支座46上的连接部分51；连接到连接部分51前侧的接头部分52，带有从上侧插入的涂层液体输送管61；和连接到接头部分52下侧的喷嘴壳体53，可设计成能够自由更换。在喷嘴壳体53的末端设有内径小于涂层液体输送管61内径的排出口54。在接头部分52和喷嘴壳体53中设有使涂层液体输送管61的末端与排出口54相连的流体管道55。流体管道55其中一段的内径大于涂层液体输送管61的内径。这里，该段称作液池部分7。液池部分7设有用来使流经该段的涂层液体降压并对涂层液体进行过滤的过滤件71。在液池部分7的下端设有可嵌入该段侧壁中的O形环70。
参考图4至6来介绍过滤件71的结构。如图5所示，过滤件71的外部构造包括定位底座73，在其中间设有开口72；和连接到底座73上部的管状体74，管状体只在下侧开口以便与开口72连通。管状体74是通过将具有不同孔径的多孔体层叠在一起形成的。举例来说，设置三层多孔体使得从外到内的孔径是减小的。具体地说，外层74a的孔径为200微米，中间层74b的孔径为50微米，而内层74c的孔径为0.65微米。而且，过滤件71设置成，如图4所示，底座73安装在液池部分7的下端以阻断流径55。因此，从涂层液体输送管61供应的涂层液体必须流经管状主体74中的某些部分再流到排出口54。
再参见图1，现在介绍喷嘴部分5的涂层液体输送通道。涂层液体输送管61的一端连接到喷嘴部分5，另一端连接到比如设在外壳21外面的涂层液体供给部分65，并设计成可通过控制部分3控制涂层液体供给部分65来调整涂层液体的供给量。此外，供气部分64和马达M也连接到控制部分3，因此这些部件可与前面介绍的马达29一起工作。
现在将介绍本实施例的工作过程。首先，利用传送臂(未示出)将晶片W送入外壳21中。接着通过比如提升销(未示出)或基片固定部分23的上下操作将晶片W从传送臂传递到基片固定部分23上。在马达29和滚珠丝杠28的作用下通过可移动体25使晶片W沿Y方向移动而定位，从而使喷嘴部分5的X方向移动区域位于晶片W的一端。将喷嘴部分5移动到X方向驱动部分41中移动区域的一端，准备开始进行涂覆过程。
然后，控制部分3将启动信号发送给涂层液体供给部分65，开始从喷嘴部分5排出涂层液体，并在晶片W保持不动的情况下使喷嘴部分5沿X方向从一端移动到另一端。使得涂层液体可以成直线地供应到晶片W的表面。这里，涂层液体从涂层液体输送管61流动到喷嘴部分5的液池部分7。涂层液体被液池部分7中的管状体74(过滤件71)过滤而将颗粒除去，因此只有净化的涂层液体供应到晶片W上。
在喷嘴部分5的抗蚀液体的排放流量依据目标薄膜厚度而不同，比如大约为0.3-1.0立方厘米/分钟。在喷嘴部分5完成单向扫描而从晶片W的一端折回并在返回时到达晶片W的涂层液体供给区域W1上方期间，使晶片W沿Y方向(前后方向、第二方向)朝另一端移动少量距离如1毫米，在根据涂层液体供给区域W1的宽度改变往复运动范围时不断重复这一过程，从而在晶片W的表面上形成涂层液体的薄膜(涂层)，图7所示。
如上所述，根据本实施例，在喷嘴部分5沿X方向进行往复扫描的情况下将涂层液体供应到晶片W上的装置，其在喷嘴部分5内的液池部分7中带有构成压降部分的过滤件71，使通过涂层液体输送管61输送的涂层液体产生压降。因此，即使由于喷嘴部分5扫描过程中驱动部分侧产生振动和涂层液体输送管61的摆动而使涂层液体输送管61中出现脉动，这些脉动也可以在涂层液体通过过滤件71(管状体74)时被吸收，因此涂层液体能够稳定地从排出口54排出并以稳定的排出压力供应到晶片W的表面上。
图8A和8B是特性图，示出了涂层液体输送管61内管压力变化和排出口54处排出压力变化的示例。可以发现涂层液体输送管61内管压力的变化在排出口54处减轻了。注意其细节将在下面介绍的“实例”部分中加以比较和研究。
因为涂层液体曾经贮存在液池部分7中，所以液池部分7可造成压降，虽然作用比较轻微。而且，过滤件71通过由三层多孔材料形成的管状体74能够捕获包含在涂层液体中的杂质，同时还能减轻上面所介绍的脉动。因此，除了提高薄膜厚度的均匀性之外，可以在晶片W的表面上形成杂质污染度非常低的涂层，结果使合格率显著提高。
喷嘴部分5的压降部分的结构并不限于上面所介绍的那一种，其它具有类似效果的结构都可以使用。按照图9所示的实施例，上述实施例中管道55的上方依次设有直径大于排出口54直径的第一液池部分100和第二液池部分101，通过直径小于液池部分100和101直径的连接通道102相互连接。在这种结构中，从涂层液体输送管61供应到管道55侧的涂层液体首先贮存在第一液池部分100中，然后通过连接通道102慢慢向第二液池部分101流动，而其中一定量的涂层液体在逐渐流向排出口54之前也贮存在第二液池部分101中。因此，即使涂层液体输送管61中产生脉动，第一和第二液池部分100和101也可以减轻脉动，从而使排出压力保持稳定。
图10示出了另一个实施例，其中圆球103封闭在液池部分7下端的圆形截面的开口55a，以替代设在液池部分7中的过滤件71。此处使用的圆球103在其表面上带有细纹或凹痕，或者圆球103形状是变形的，因此在圆球103和开口55a之间产生细微的间隙。与上述两个实例一样，在本实施例中，涂层液体在通过窄隙流向排出口54之前曾贮存在液池部分7中，使涂层液体到达排出口54前可以减轻涂层液体输送管61中的脉动，从而使排出压力保持稳定。
第二个实施例本实施例通过与第一个实施例中不同的方法来抑制影响排出压力的振动。具体地说，在第一个实施例中的连接部分51处，即喷嘴支座46和喷嘴部分5之间设有振动吸收装置，以防止在X方向驱动部分中发生的振动传播到喷嘴部分5。所以，除振动吸收装置以外的部件都与第一个实施例中的类似，因此在这里不再示出。
图11是示出本实施例的主要部分的分解透视图。图11中一端连接到喷嘴支座46的水平杆件110紧密地装配在构成振动吸收装置的圆筒形橡胶件111中，使得当喷嘴部分5移动时，装配孔112与杆件110之间不会产生移动。橡胶件111的顶端面设有喷嘴固定板113，可以用四个螺丝114将其固定到橡胶件111上。另外，喷嘴固定板113上与橡胶件111相反的前表面通过固定装置(未示出)与喷嘴部分5相连。
这种结构使得橡胶件111可以吸收涂覆过程中因喷嘴支座46高速移动而引起的振动，以防止振动传播到喷嘴部分5侧。因此，可以稳定涂层液体的排出压力，从而可以如下面实施例中所要介绍的那样得到厚度均匀的涂层。最好根据喷嘴部分5的移动方式和振动幅度来适当地改变橡胶件111使其具有最佳的弹性。此外，振动吸收装置并不一定限于橡胶，而可以是另一种弹性体，如聚亚安酯弹性体。
本实施例中的振动吸收装置并不限于使用上述橡胶件111的这种结构，而是可以用别的结构代替以取得类似的效果。其实例将在下面列出。首先，图12中的实例示出了使用设在喷嘴支座46和喷嘴部分5之间的块体115的结构，其中构成振动吸收装置的片状橡胶件116(116a、116b)分别粘贴在块体115的后表面与喷嘴支座46的前表面之间以及喷嘴部分5的后表面与块体115的前表面之间。
图13示出了在喷嘴支座46的前表面上设有凹进部分117的另一个实例，块体119的两侧带有构成振动吸收装置的橡胶件118，在使橡胶件118压缩的情况下将块体119装配到凹进部分117中，利用橡胶件118的回弹力压在侧壁上来固定块体119。在这种结构中，喷嘴部分5连接在块体119的前面部分。在图12和13所示的实例中，振动吸收装置设在喷嘴支座46和喷嘴部分5之间。所以这种结构也可以减少振动。
图14和15示出了用其它部件代替图11所示实施例中橡胶件111的实例。图14示出了利用薄片弹簧121来防止振动从喷嘴支座46传播到喷嘴部分5侧，比如可以通过调整薄片弹簧121的强度至最佳而具有较低的刚性。图15示出了振动吸收装置是由薄片弹簧122和铰链123构成的一种结构，通过调整这些部件来避免振动。
第三个实施例本实施例是要防止振动本身的发生，而不是防止在X方向驱动部分中发生的振动的传播。除皮带轮和皮带之外的部件可以具有与上述两个实施例中类似的结构，因此在图16中只示出了主要部分。如图所示，设在环形皮带45表面上的凹槽部分131向前侧倾斜，好象向前倒下，且沿主动皮带轮43(从动皮带轮44)圆周面上的螺旋线轨迹设有可与凹槽131啮合的齿132。
根据这种结构，当凹槽131与齿132按常规情形相啮合时，每个凹槽的下端首先被接合，然后接合部分继续朝上移动。也就是说，当沿主动皮带轮43圆周表面的垂直线看时，每一接合段始终都保持点接触。比如，从图16中用A1表示的截面可以看出，在沿X坐标的每一行中，凹槽131与齿132只在一点接触(图16中总共有四个点)。因此，在接合处产生的振动十分细微，从而可以提高涂层的厚度均匀性，这从下面的实施例中可以清楚地看到。
应当认识到上述第一至第三个实施例可以互相结合起来，既可以全部结合在一起，也可以只把其中任意两个结合起来，从而使涂覆过程取得比只按照其中一个实施例更好的效果。比如，在第一和第三个实施例的结合方式中，可以减少当环形皮带45与X方向驱动部分41中的皮带轮43(44)接合时所产生的常规振动，而且可以消除喷嘴部分5中因残留细微振动而在涂层液体输送管61中可能产生的脉动，使其几乎不能传播到排出口54中，从而将涂层液体稳定地供应到晶片W的表面上。
此外，举例来说，如果环形皮带45的振动频率与喷嘴支座46或喷嘴部分5共振，那么可以通过比如增大环形皮带45的宽度、在喷嘴部分5上放置重物、以及增加喷嘴部分5本身的重量来使环形皮带45的振动频率偏离要产生共振的频率。具体地说，最好将环形皮带45的振动频率设置为与共振体的振动频率相差大约±20％，从而进一步提高涂层厚度的平面均匀度。当利用重量来防止共振时，从环形皮带45到喷嘴部分5的任何部分都可以用来增加/减少重量。
此外，在本实施例中使用的基片可以是用于液晶显示器的玻璃基片或用于光掩模的标线基片。而且，对于涂层液体来说，层间绝缘材料、低介电材料、铁电材料、布线材料、有机金属材料、金属膏等类似的材料都可以使用，而不限于抗蚀液体。
下面将参考图17来简要地介绍将上述涂层形成装置配置到涂覆单元中的图案形成设备。该设备带有片匣单元81，包括片匣安装部分82，装有比如25张晶片W的片匣C安装在其中；和交接装置83，用来从所安装的片匣C中接收晶片W和将晶片W传递到片匣C中。在交接装置83的后面连接着外壳84内的处理部分S1。主输送装置85设在处理部分S1的中心，周围布置有将涂覆和显影(developing)单元结合而成的液体处理单元86，其位于图中右侧；和分别布置在左侧、前侧和后侧的包括多级堆叠的加热和冷却单元等类似的单元的支架单元U1、U2和U3。
支架单元U1、U2和U3是通过将在液体处理单元86前后进行处理的各种单元结合起来而构成的，比如可以包括减压和干燥单元、加热单元、以及冷却单元。对于支架单元U2和U3来说，还结合了设有传递晶片W的交接台的交接单元。而且，上述主输送装置85设计成可以上下、前后移动，并可以绕竖轴旋转，使得能够在包含液体处理单元86和支架单元U1、U2和U3的各个单元间交接晶片W。曝光单元S3通过界面单元S2连接在处理部分S1的后面。界面单元S2通过可上下、左右、前后移动并可绕竖轴转动的交接装置87在处理单元S1和曝光单元S3之间进行晶片W的交接。
第四个实施例图18是根据本发明第四个实施例的涂层形成装置的示意图。如图18所示，根据本发明第四个实施例的涂层形成装置200还包括用泵施加压力到涂层液体202上从而将涂层液体202输送到喷嘴部分5的涂层液体供给部分65，和用来测量从涂层液体供给部分65到喷嘴部分5的管道中涂层液体流量的流量计203。从涂层液体供给部分65到喷嘴部分5的流量是根据流量计203测得的涂层液体流量进行调整的。
涂层液体202贮存在容器201中，并通过涂层液体供给部分65和流量计203从喷嘴部分5排出。流量计203测量从涂层液体供给部分65到喷嘴部分5的涂层液体流量，所测得的流量数据被传送到控制部分3。控制部分3根据流量数据调整要由涂层液体供给部分65供应的涂层液体数量。
涂层形成装置200的其它部分与根据第一至第三个实施例的涂层形成装置中的类似。
在按上述布置的涂层形成装置中，涂层液体的流量被监控，且其结果作为反馈被输送回泵(涂层液体供给部分65)，以减少涂覆过程中排出数量的变化。
另外，当喷嘴部分5堵塞时，流量降低。这可以被流量计203检测到并反馈给涂层液体供给部分65。结果，可以使流量保持不变。
而且，当喷嘴部分5完全堵塞而没有任何流量时，流量计203可以检测到这一情况并发出警告信号。
第五个实施例图19是根据本发明第五个实施例的涂层形成装置的示意图。如图19所示，根据本发明第五个实施例的涂层形成装置200还包括用泵施加压力到涂层液体202上从而将涂层液体202输送到喷嘴部分5的涂层液体供给部分65，和用来测量从涂层液体供给部分65到喷嘴部分5的管道中涂层液体流量的流量计203。从涂层液体供给部分65到喷嘴部分5的流量是根据流量计203测得的涂层液体流量进行调整的。
涂层液体202贮存在容器201中，并通过涂层液体供给部分65、流量计203和阀门204从喷嘴部分5排出。流量计203测量从涂层液体供给部分65到喷嘴部分5的涂层液体流量，所测得的流量数据传送到控制部分3。控制部分3根据流量数据通过调整阀门204的开启程度来调整涂层液体的数量。
涂层形成装置200的其它部分与根据第一至第三个实施例的涂层形成装置中的类似。
在按上述布置的涂层形成装置中，涂层液体的流量被监控，且其结果作为反馈被输送回阀门204，以减少涂覆过程中排出数量的变化。
第六个实施例图20是在根据本发明第六个实施例的涂层形成装置中使用的X方向驱动部分的示意图。如图20所示，第六个实施例中的涂层形成装置与根据第一个实施例的涂层形成装置不同，因为作为第一驱动部分的X方向驱动部分41带有直线电动机301和321。两个直线电动机301和321互不相连，并在轨道313和333上沿相反方向移动。
图21是沿图20中XXI-XXI剖面的剖视图。如图21所示，轨道313和333设在底座42上。空气滑块311和331设置成可以在轨道313和333上移动。在空气滑块311和331中设有孔312和332。通过从孔312和332喷射气体，可以使空气滑块311和331从轨道313和333上浮起。
直线电动机301和321安装在空气滑块311和331上。直线电动机301由线圈302、线圈固定部分304、磁铁303和磁铁固定部分305构成。直线电动机321由线圈322、线圈固定部分324、磁铁323和磁铁固定部分325构成。
线圈固定部分304和324安装在空气滑块311和331上，而线圈固定部分304和324固定线圈302和322。磁铁303和323对着线圈302和322布置。磁铁固定部分305和325固定磁铁303和323。线圈302和322与磁铁303和323的吸引和排斥使构成直线电动机301和321的线圈固定部分304和324移动。盖子351用来盖住直线电动机301和321。喷嘴部分5安装在线圈固定部分304上。
注意到图21中示出的盖子351和底座42的上部未在图20中示出。
在这样布置的带有X方向驱动部分41的涂层形成装置中，直线电动机301和321不会产生振动，因此可以消除振动的不利影响，并由于排出稳定而可以提高薄膜厚度的分布均匀性。
实例为了确认本发明的效果，首先使用在图23中示出的传统的涂层形成装置，接着使用根据本实施例的涂层形成装置，用来直线地供给涂层液体，对于每一种装置都将涂层液体的排出量设置为大约0.4立方厘米/分钟，并将喷嘴部分的移动速度设置为大约1000毫米/秒。对表面中心部分上沿涂层液体直线纵向的高度差进行测量，得到如图22A至22D所示的结果。
图22A示出了在使用传统的涂层形成装置的情况下所得到的结果，涂层液体的表面高度差大约为2500埃。如图所示，涂层液体的表面上带有许多凹进和凸起部分，并具有较大的高度差。图22B采用图1至6中所示第一个实施例的装置，图22C采用图11中所示第二个实施例的装置，而图22D采用基于图1至6所示第一个实施例并带有如图11所示第二个实施例中连接部分51的装置。图22B中的表面高度差大约为1500埃，图22C中大约为1300埃，而图22D中大约为1200埃。而且，从图中可以看出，根据本实施例的任何一种装置都具有比图22A中所示装置更小的凹进和凸起部分频率以及更小的高度差。
从上述结果知道，根据本发明的实施例可以使表面上的高度差减小大约一半，而且还可以大大减小凹进和凸起部分的出现频率。尤其是，在图22D所示将第一和第二个实施例结合起来的情况下，涂层的高度差减小到等于或低于一半的值，这比起单独使用一个实施例更加有效。
所以，根据本发明，在来回移动喷嘴部分将涂层液体供应到基片表面上以形成涂层的过程中，可以使涂层液体的排出保持稳定，从而可以形成薄膜厚度具有很高均匀度的涂层。
虽然已经对本发明作了详细介绍和说明，但是应当清楚地认识到这只是作为说明和示例而不能限定本发明，本发明的精神和范围只由所附权利要求项限定。
权利要求
1.一种涂层形成装置，包括基片固定部分，用来固定基片；喷嘴部分，通过设在其末端的排出口将涂层液体供应到由所述基片固定部分固定的所述基片上；涂层液体输送通道，用来将所述涂层液体输送到所述喷嘴部分；管道，连接所述排出口和所述喷嘴部分的所述涂层液体输送通道，且其中一段的直径大于所述排出口的直径；压降部分，用来使所述涂层液体流经所述管道时产生压降；第一驱动部分，使所述喷嘴部分沿第一方向在基片表面上移动；和第二驱动部分，用来使所述喷嘴部分间歇地相对于所述基片沿与所述第一方向交叉的第二方向移动，沿所述第一方向移动的所述喷嘴部分使所述涂层液体直线地涂到所述基片表面上，所述喷嘴部分相对于所述基片的间歇移动使所述直线涂覆区域沿所述第二方向排列起来。
2.根据权利要求1所述的涂层形成装置，其特征在于，所述压降部分是设在所述管道中的过滤件。
3.根据权利要求2所述的涂层形成装置，其特征在于，所述过滤件是由多孔体构成，是只有单端开口的管状体。
4.根据权利要求2所述的涂层形成装置，其特征在于，所述过滤件是通过层叠若干多孔体而形成，各所述多孔体的孔径从管道侧到排出口侧变小。
5.根据权利要求1所述的涂层形成装置，其特征在于，所述管道包括圆形截面的部分，和所述压降部分是用来封闭所述管道中所述圆形部分的圆球，并带有细微的凹进部分，因而在所述圆球和所述圆形部分之间形成细微的间隙。
6.根据权利要求1所述的涂层形成装置，其特征在于，所述管道的中游设有液池部分，其直径大于所述排出口上端的直径和所述涂层液体输送通道末端的直径。
7.根据权利要求1所述的涂层形成装置，其特征在于，所述压降部分包括设在所述管道中直径大于所述排出口的第一液池部分、直径小于所述第一液池部分的连接通道、和直径大于所述连接通道的第二液池部分，其从所述排出口侧按照所述第一液池部分、所述连接通道和所述第二液池部分的顺序排列。
8.根据权利要求1所述的涂层形成装置，还包括涂层液体供给部分，可向涂层液体施加压力，从而将所述涂层液体供应到所述喷嘴部分；和流量计，测量从所述涂层液体供给部分到所述喷嘴部分的管道中涂层液体的流量，从所述涂层液体供给部分到所述喷嘴部分的流量是根据所述流量计测得的所述涂层液体流量进行调整。
9.一种涂层形成装置，包括基片固定部分，用来固定基片；喷嘴部分，用来将涂层液体供应到由所述基片固定部分固定的所述基片上；第一驱动部分，可使所述喷嘴部分沿第一方向在基片表面上移动；振动吸收装置，设所述第一驱动部分和所述喷嘴部分之间以抑制所述第一驱动部分产生的振动传播至所述喷嘴部分；和第二驱动部分，使所述喷嘴部分间歇地相对于所述基片沿与所述第一方向交叉的第二方向移动，沿所述第一方向移动的所述喷嘴部分使所述涂层液体直线地涂到所述基片表面上，所述喷嘴部分相对于所述基片的间歇移动，使所述直线涂覆区域沿所述第二方向排列起来。
10.根据权利要求9所述的涂层形成装置，其特征在于，所述第一驱动部分包括沿所述第一方向设置以对应于所述喷嘴部分移动范围的环形皮带，和设在所述环形皮带和所述喷嘴部分之间的所述振动吸收装置。
11.根据权利要求9所述的涂层形成装置，其特征在于，所述振动吸收装置包括由设在所述第一驱动部分和所述喷嘴部分之间的弹性体构成的部分。
12.根据权利要求11所述的涂层形成装置，其特征在于，所述弹性体包括橡胶或薄片弹簧。
13.根据权利要求9所述的涂层形成装置，其特征在于，所述振动吸收装置包括由设在所述第一驱动部分和所述喷嘴部分之间的铰链构成的部分。
14.根据权利要求9所述的涂层形成装置，还包括涂层液体供给部分，可向涂层液体施加压力，从而将所述涂层液体供应到所述喷嘴部分；和流量计，用来测量从所述涂层液体供给部分到所述喷嘴部分的管道中涂层液体的流量，从所述涂层液体供给部分到所述喷嘴部分的流量是根据所述流量计测得的所述涂层液体流量进行调整。
15.一种涂层形成装置，包括基片固定部分，用来固定基片；喷嘴部分，用来将涂层液体供应到由所述基片固定部分固定的所述基片上；第一驱动部分，用来使所述喷嘴部分沿第一方向在基片表面上移动；和第二驱动部分，使所述喷嘴部分间歇地相对于所述基片沿与所述第一方向交叉的第二方向移动，所述第一驱动部分包括环形皮带，沿所述第一方向设置以对应于所述喷嘴部分的移动区域，且其内表面上设有许多平行延伸的并与所述第一方向成锐角的凹槽和齿，和一对皮带轮，其整个圆周侧面上带有可与所述环形皮带的所述凹槽和齿相啮合的凹槽和齿，从而使所述环形皮带转动；沿所述第一方向移动所述喷嘴部分使所述涂层液体直线地涂到所述基片表面上，所述喷嘴部分相对于所述基片间歇地移动，因此所述直线涂覆区域沿所述第二方向排列起来。
16.根据权利要求15所述的涂层形成装置，还包括涂层液体供给部分，可向涂层液体施加压力，从而将所述涂层液体供应到所述喷嘴部分；和流量计，用来测量从所述涂层液体供给部分到所述喷嘴部分的管道中涂层液体的流量，从所述涂层液体供给部分到所述喷嘴部分的流量是根据所述流量计测得的所述涂层液体流量进行调整。
全文摘要
一种基片由可沿Y方向自由移动的基片固定部分(23)水平固定，在基片上方设有对着基片的喷嘴部分(5)，喷嘴部分(5)可沿对应于基片上涂层液体供给区域的X方向移动。排出口设在喷嘴部分(5)的下端，在排出口内设有将排出口(54)与连接到喷嘴部分上端的涂层液体输送管(61)相连的管道。在所述管道的中游设有直径大于排出口的液池部分，其内部设有由阻塞所述管道的多孔体构成的过滤件(71)。所述过滤件(71)形成压降部分，使涂层液体输送管中产生的脉动在到达排出口之前被吸收。
文档编号H01L21/00GK1421281SQ02154348
公开日2003年6月4日 申请日期2002年11月26日 优先权日2001年11月26日
发明者北野高广, 古闲法久, 武井利亲, 川渊义行 申请人:东京毅力科创株式会社