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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen die Halbleiterherstellung
und insbesondere Vorrichtungen und Verfahren zur Schleuderbeschichtung
von Substraten, die in der Herstellung von Halbleiterbauteilen verwendet
werden.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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Die
Herstellung einer großen
Vielfalt von Festkörperbauelementen,
wie zum Beispiel Halbleitern erfordert die Verwendung von ebenen
Substraten, die dem Fachmann auf diesem Gebiet als Wafer bekannt
sind. Ein wichtiger Gesichtspunkt bei der Herstellung dieser Bauelemente
ist die Endanzahl (das heißt
die Ausbeute) funktionierender Chips, die von jedem hergestellten
Wafer übrig
bleiben. Die funktionierenden Chips werden verpackt, einem Test (sowohl
elektrisch, als auch anderweitig) unterzogen, und im Wesentlichen
alle von diesen verpackten Chips, welche die erforderliche Prüfung durchlaufen haben,
werden verkauft. Es ist daher für
die Hersteller dieser Produkte von äußerster Wichtigkeit, die bedeutenden
wirtschaftlichen Vorteile zu nutzen, die durch die Steigerung ihrer
Produktionsausbeute realisiert werden. Typischerweise können, abhängig von den
einzelnen Chipabmessungen mehr als 1000 oder noch mehr Chips auf
einem einzigen Wafer hergestellt werden. Diese Wafer weisen typischerweise einen
Durchmesser in der Größenordnung
von 15,24 bis 30,48 cm (6 bis 12 Inches) auf.
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Ein
typischer Herstellungsprozess erfordert zahlreiche Schritte, wobei
mehrere Materialschichten auf der Oberfläche des Wafer kumulativ aufgebracht und
strukturiert werden. Im fertigen Zustand bilden diese Schichten
die gewünschte
Halbleiterstruktur, die für
die resultierende Schaltung oder das Bauelement erforderlich ist.
Wie man erkennen kann, hängt die
Endfunktionsausbeute in kritischer Weise von der korrekten Aufbringung
jeder Schicht während
der verschiedenen Prozessschritte auf. Die korrekte Aufbringung
dieser Schichten hängt
typischerweise wiederum von der Fähigkeit ab, gleichmäßige Beschichtungen
von Material auf der Oberfläche
des Wafers in einer effizienten, umweltfreundlichen und produktionsangemessenen
Weise zu erzeugen.
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Verschiedene,
bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen implementierte Herstellungsprozesse
verwenden Photolithographie, um die gewünschten Muster auf der Oberfläche eines
Wafers auszubilden. Wie es allgemein bekannt ist, ist Photolithographie
der Prozess, bei welchem Lichtenergie durch eine Belichtungsmaske
(unter Verwendung einer Stepper-Belichtungskamera)
auf ein Photoresistmaterial aufgebracht wird, das auf den Wafer
aufgebracht ist, um Muster auszubilden, in welchen eine anschließende Ätzung stattfindet.
Diese Oberflächenmuster
stellen ein zweidimensionales Layout der gewünschten Struktur dar, die auf
der Oberfläche des
Wafers hergestellt wird. Es ist daher wichtig, dass das Photoresistmaterial
in gleichmäßig verteilten
Beschichtungen aufgebracht wird, während gleichzeitig sichergestellt
wird, dass die Feststoffteilchenerzeugung minimiert wird. Wie es
im Fachgebiet allgemein bekannt ist, ist es, wenn die Feststoffteilchenerzeugung
minimiert oder eliminiert wird, möglich, die Auflösung der
gewünschten
Muster zu steigern, sowie die Musterdichte zu vergrößern.
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Herkömmlicherweise
wird die Aufbringung von Photoresistbeschichtungen auf der Oberfläche eines
Wafers erreicht, indem man ein Photoresistfluid auf einen Wafer
gießt,
der sich bei hohen Drehzahlen innerhalb einer feststehenden, ausgepumpten
Schale bewegt. Im Allgemeinen wird die feststehende, ausgepumpte
Schale dazu verwendet, alle überschüssigen Fluide
aufzufangen und Feststoffteilchen zu entfernen. Sobald das Photoresistfluid
aufgebracht worden ist, überwindet
die sich aus der hohen Drehzahl des Wafers ergebende Zentrifugalkraft
die Oberflächenspannung
des Photoresistfluids, was eine Verteilung des Photoresistfluids über die
Oberfläche
des Wafers bewirkt.
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Ein
Nebeneffekt der Drehung des Wafers ist die Induzierung von Luftströmungen in
der Luft unmittelbar über
der und angrenzend an die Waferoberfläche. Leider hat diese Luftströmung die
Tendenz Feststoffteilchen des Photoresists zum Verlassen der Waferoberfläche an dem
Waferrand zu veranlassen. Wenn der Photoresist den Waferrand verlässt, haben die
freischwebenden Photoresistfeststoffteilchen die Möglichkeit
den Rest der Waferoberfläche
auf welcher gerade eine frische Beschichtung des Photoresists aufgebracht
worden ist, wieder zu verschmutzen. Obwohl diese Feststoffteilchen
durch ein Abpumpsystem, das Teil der feststehenden Schale sein kann,
entfernt werden können,
hat dieses Abpumpsystem den unerwünschten Effekt Photoresist-Lösungsmittelfilme
ungleichmäßig auszutrocknen
und somit eine ungleichmäßige Beschichtung
des Photoresists über
der Oberfläche
des Wafers während
des Schleuderbeschichtungsprozesses zu erzeugen. Eine Rückverschmutzung
des Photoresistfilms mit Photoresist-Feststoffteilchen und ungleichmäßiges Trocknen
des Photoresistfilms sind daher unerwünschte die Ausbeute reduzierende
Nebeneffekte des herkömmlichen
Schleuderbeschichtungsprozesses.
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Ein
weiteres Problem in Verbindung mit herkömmlichen Schleuderbeschichtungsverfahren
ist eine Photoresistfluid-Wulstbildung
an dem Außenrand
des sich schnell drehenden Wafers. Insbesondere glaubt man, dass
die während
der schnellen Drehung auftretende Oberflächenspannung und Haftung des
Photoresistfilms an der Waferoberfläche den Photoresist zur Ausbildung
einer "Zone vergrößerter Dicke" an dem Rand des
Wafers veranlasst. Diese Wulstbildung kann typischerweise zu einem
erheblichen Verlust an funktionsfähigen Chips beitragen, die
an dem oder nahe an dem Außenrand
des Wafers liegen.
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Noch
ein weiteres Problem in Verbindung mit dem Wulstbildungseffekt an
den Rändern
des Wafers besteht darin, dass die Wafer normalerweise in Kassetten
gelagert werden und die vergrößerte Dicke
an den Rändern
den ungünstigen
Effekt eines Waferbruches bewirkt, wenn sie mit der Aufbewahrungskassette
in Kontakt kommen. Natürlich
tritt, wenn Wafer in irgendeiner Form brechen, ein sofortiger Verlust
in der Ausbeute auf.
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1 ist
eine Darstellung einer herkömmlichen
Vorrichtung 10 mit offener Schale zur Schleuderbeschichtung
eines Wafers 16. Ein Wafer 16 wird typischerweise
auf eine drehbare Aufspannvorrichtung 14 gelegt, welche
starr über
eine Welle 18 mit einer sich schnell drehenden Motoreinheit 20 verbunden
ist. Gemäß Darstellung
sind diese sich schnell drehende Aufspannvorrichtung 14 und
der Wafer 16 innerhalb einer offenen feststehenden Schale 12 angeordnet.
Die offene feststehende Schale 12 kann geeignete Abpumpkanäle 22 enthalten,
die dazu verwendet werden, die Feststoffteilchen abzusaugen, die
innerhalb der offenen feststehenden Schale 12 während eines
Schleuderbeschichtungsprozesses erzeugt werden können. Leider waren herkömmliche Verfahren
zum Entfernen von Feststoffteilchen, die während der Schleuderbeschichtungsvorgänge erzeugt
wurden, weniger als angemessen.
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Während eines
Schleuderbeschichtungsvorgangs können
einige Luftströmungen 17 in
der Luft unmittelbar über
und angrenzend an die sich schnell drehende Aufspannvorrichtung 14 erzeugt
werden. Wie es vorstehend beschrieben wurde, haben die Luftströmungen 17 die
Tendenz, Feststoffteilchen des Photoresists zu erzeugen, die die
vorstehend beschriebenen Rückverschmutzungsprobleme
weiter komplizieren.
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Angesichts
des Vorstehenden besteht ein Bedarf nach Vorrichtungen und Verfahren,
die die Aufbringung von im Wesentlichen gleichmäßigen aufgeschleuderten Materialien über der
Oberfläche eines
Wafers unter gleichzeitiger Reduzierung der den Ausbeutebetrag reduzierenden
Feststoffteilchen ermöglichen.
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Insgesamt
erfüllt
die vorliegende Erfindung diesen Bedarf, indem sie ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum gleichmäßigen Aufschleudern
von Materialien auf die Oberfläche
eines Substrates, wie zum Beispiel eines Wafers, bereitstellt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Vorrichtung zum Aufschleudern von Chemikalien
auf ein Substrat gemäß Definition
des beigefügten
Anspruches 1 offenbart. Die Vorrichtung enthält eine Schale mit einer erhöhten Auflage
zur Aufnahme des Substrats. Die Schale enthält gekrümmte Wände, die einen Hohlraum definieren,
der ein Fluid in der Nähe eines äußeren Bereichs
der Schale aufnehmen kann. Die Vorrichtung enthält einen Deckel, der so beschaffen
ist, dass er auf die gekrümmten
Wände passt. Der
Deckel weist bevorzugt eine im Wesentlichen flache Unterseite auf,
die in unmittelbarer Nähe
zu einer Oberseite des Substrates positioniert ist. Ferner enthält die Vorrichtung
Fluidinjektorlöcher,
die entlang einem Injektorring ausgebildet sind, der unter dem Substrat
ausgebildet ist. Die Fluidinjektorlöcher sind auf eine Unter seite
des Substrates gerichtet, die sich in der Nähe des Äußeren Durchmessers des Substrates
befindet. Die Vorrichtung enthält
auch mehrere Abflusslöcher,
die auf einem Bodenbereich der Schale ausgebildet sind. Die mehreren
Abflusslöcher
sind in Abstand von dem Außenbereich
der Schale angeordnet, um dem Hohlraum zu ermöglichen, Fluid aufzunehmen,
während
sich die Schale mit hoher Geschwindigkeit dreht, und das Fluid abzuleiten,
wenn die Schale im Wesentlichen zum Stillstand kommt.
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Ein
Verfahren zum Schleuderbeschichten eines Substrates gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ebenfalls gemäß Definition
des beigefügten
Anspruches 28 offenbart. Das Verfahren beinhaltet das Aufbringen
einer über
einem Substrat, das in einer Schale gelagert ist, aufzuschleudernden
Chemikalie. Die Schale weist an einem äußeren Rand der Schale einen
Flüssigkeitsrückhaltehohlraum
auf. Das Verfahren beinhaltet auch das Einkapseln des Substrates
in der Schale und das schnelle Drehen der gekapselten Schale, um
das Aufschleudern der aufgebrachten Chemikalie über der Oberfläche des
Wafers zu bewirken. Ferner beinhaltet das Verfahren die Injektion
eines Lösungsmittels
an einem Unterseitenrand des Wafers, um einen überschüssigen Chemikalienwulst von
dem Rand des Wafers zu entfernen, und das Sammeln des Lösungsmittels
und des überschüssigen Chemikalienwulstes,
der von dem Substrat in den Fluidrückhaltehohlraum abfließt, während sich
die gekapselte Schale schnell dreht. Ferner beinhaltet das Verfahren
das Ableiten des überschüssigen Chemikalienwulstes
und des Lösungsmittels,
die in dem Flüssigkeitsrückhalteholraum
gesammelt werden, wenn sich die gekapselte Schale einem nicht schnell
drehenden Zustand annähert.
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Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass der Deckel
so beschaffen ist, dass er den Wafer einschließt und die Umgebung über der Waferoberfläche während eines
Schleuderbeschichtungsvorgangs ausschließt. Die mehreren in dem Boden
der sich schnell drehenden Schale ausgebildeten Injektorlöcher sind
gut für
die Aufbringung eines Lösungsmittels
auf die Unterseite des Wafers zum Spülen des Waferrandes geeignet,
um eine Randwulstbildung der aufgebrachten Chemikalien (zum Beispiel
Photoresist, SOG oder andere aufgeschleuderte Dielektrika) zu verhindern.
Im Allgemeinen wird das Lösungsmittel,
das auf die Unterseite des Wafers aufgebracht wird, durch die erzeugten
Zentrifugalkräfte
in die sich schnell drehende Schale getrieben, wenn sich die Schale
schnell dreht. Demzufolge kann das aufgebrachte Lösungsmittel
auch zum Reinigen der Innenseite der Schale nach jedem Schleuderbeschichtungsvorgang
verwendet werden, um den Chemikalienaufbau zu reduzieren, welcher
die Ausbeute reduzierende Defekte verursachen kann.
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Ferner
ist der Flüssigkeitsrückhaltevorgang gemäß der vorliegenden
Erfindung in der Schale gut dafür
geeignet, alle überschüssigen Chemikalien festzuhalten,
die über
dem Wafer aufgeschleudert werden, sowie jedes Lösungsmittelmaterial, dass auf die
Unterseite des Wafers aufgebracht wird. Bevorzugt werden im Wesentlichen
alle Fluide innerhalb des Hohlraums zurückgehalten, während die
Schale sich schnell dreht, und wenn die Schale zum Stehen kommt,
beginnen die Flüssigkeiten
durch die in dem Boden der Schale ausgebildeten Löcher abzulaufen. Als
ein zusätzlicher
Vorteil werden durch das Erfassen der Flüssigkeiten innerhalb des Hohlraums
während
eines Schleuderbeschichtungsvorgangs wesentlich weniger Ausbeute
reduzierende Feststoffteilchen erzeugt. In einer weiteren Ausführungsform
ist eine Erweiterung der Schale gut für die Ausbildung eines Labyrinthes
mit einem Spritzring eines Auffangbechers geeignet, um dadurch im
Wesentlichen die Möglichkeit
von in der Luft schwebenden Feststoffteilchen außerhalb des Schalen/Auffangbechersystems
zu reduzieren.
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Weitere
Aspekte und Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden
detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
ersichtlich, welche im Rahmen eines Beispiels die Prinzipien der
Erfindung darstellen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird ohne weiteres durch die nachstehende
Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verständlich.
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1,
welche nicht der vorliegenden Erfindung entspricht, ist eine Querschnittsansicht
eines Substrates, das in einer herkömmlichen offenen runden Schalenanordnung
schleuderbeschichtet wird.
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2A,
welche nicht der vorliegenden Erfindung entspricht, ist eine Explosionsdarstellung
einer drehbaren Schale und eines Deckels.
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2B,
welche nicht der vorliegenden Erfindung entspricht, ist eine Draufsicht
auf eine drehbare Schale.
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2C,
welche nicht der vorliegenden Erfindung entspricht, ist eine Querschnittsansicht,
welche die drehbare Schale darstellt, die einen Wafer und einen
Verriegelungsschaft enthält,
um mechanisch den Deckel auf die drehbare Schale aufzubringen und
zu entfernen.
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2D,
welche nicht der vorliegenden Erfindung entspricht, ist eine Draufsicht
auf den verwendeten Deckel.
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2E,
welche nicht der vorliegenden Erfindung entspricht, ist eine vergrößerte Seitenansicht eines
Abschnittes einer drehbaren Schale mit einem Flüssigkeitsabflussloch.
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2F,
welche nicht der vorliegenden Erfindung entspricht, ist eine schematische
Querschnittsansicht eines Wafers während eines typischen Schleuderbeschichtungsvorgangs.
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2G,
welche nicht der vorliegenden Erfindung entspricht, ist eine Querschnittsansicht
eines Wafers mit einer im Wesentlichen gleichmäßigen Beschichtungsschicht
nach einer Schleuderbeschichtungsprozedur.
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3,
welche nicht der vorliegenden Erfindung entspricht, stellt ein exemplarisches
Schleuderbeschichtungssystem mit einem Auffangbecher dar.
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4A ist
eine Explosionsdarstellung einer drehbaren Schale und eines Deckels
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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4B ist
eine Querschnittsansicht der drehbaren Schale von 4A gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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4C ist
eine vergrößerte Seitenansicht der
drehbaren Schale von 4B, die einen Hohlraum zum Zurückhalten
von Flüssigkeiten
während eines
Wafer-Schleuderbeschichtungsvorgangs gemäß der vorliegenden Erfindung
darstellt.
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5A ist
eine Querschnittsansicht des in dem Hohlraum während des Schleuderbeschichtungsvorgangs
gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgefangenen aufgebrachten Beschichtungsfluids.
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5B ist
eine Querschnittsansicht der aufgebrachten Beschichtung nachdem
ein Lösungsmittelrückspülvorgang
gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgeführt
wurde.
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6A ist
ein exemplarisches Schleuderbeschichtungssystem, das einen Auffangbecher
und Spritzringe gemäß der vorliegenden
Erfindung enthält.
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6B ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
eines Labyrinths, das durch eine Erweiterung der drehbaren Schale
und einen Spritzring des Auffangbechers von 6A gemäß der vorliegenden Erfindung
gebildet wird.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Es
wird eine Erfindung für
eine geschlossene Halbleiterverarbeitungsschale offenbart, welche
eine verbesserte Schleuderbeschichtungsgleichmäßigkeit bereitstellt. Obwohl
die vorliegende Erfindung insbesondere für die Aufbringung von Photoresistmaterialien
geeignet ist, können
weitere Chemikalien, wie zum Beispiel SOG (Spin-on-Glas) ebenfalls für den Aufbringungsprozess
zur Verbesserung der Beschichtungsgleichförmigkeit geeignet sein. Die verschiedenen
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung können
in jeder Form implementiert werden und insbesondere Anwendung bei
der Aufbringung sowohl von Materialien mit hoher als auch niedriger
Viskosität
auf die Oberfläche
eines ebenen Wafers finden. In der nachstehenden Beschreibung werden
zahlreiche spezifische Details beschrieben, um ein tiefes Verständnis der
vorliegenden Erfindung zu ermöglichen.
Es dürfte
sich jedoch für
den Fachmann auf diesem Gebiet verstehen, dass die vorliegende Erfindung
ohne einige oder alle von diesen spezifischen Details ausgeführt werden
kann. In weiteren Fällen
wurden allgemein bekannte Arbeitsschritte nicht im Detail beschrieben,
um nicht in unnötiger Weise
die vorliegende Erfindung zu verschleiern.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine geschlossene Prozessschale offenbart, in welcher Chemikalien
auf ein Substrat während
eines Herstellungsprozesses aufgeschleudert werden. In einer bevorzugten
Ausführungsform
ist das Substrat ein Wafer, der dazu verwendet werden kann, Halbleiterbauteile
herzustellen. Im Allgemeinen wird der Wafer auf eine drehbare Schale
gelegt, die starr an einer von einem Motor angetriebenen Welle befestigt
ist. Während
des Beschichtungsprozesses wird eine Chemikalie, wie zum Beispiel
ein Photoresist auf die Oberfläche
des Wafers aufgebracht, bevor ein Deckel auf der drehbaren Schale
mit gekrümmten
Wänden
befestigt wird. Die schnelle Drehung der Schale bewirkt die Verteilung
der Chemikalie über
der Oberfläche des
Wafers.
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Um
die vorstehend erwähnten
Randwulstbildungsprobleme zu bekämpfen,
wird bevorzugt ein Lösungsmittel
auf die Rückseite
des sich schnell drehenden Wafers in der Nähe seines äußeren Durchmessers aufgespritzt
(d.h., eine Rückseitenspülung durchgeführt), nachdem
sich der Photoresist über der
Oberfläche
des Wafers verteilt hat. Bevorzugt wird das Lösungsmittel durch mehrere Lösungsmittelinjektorlöcher eingespritzt,
die sich von einer Außenoberfläche der
drehbaren Schale zu einem Innenbereich der drehbaren Schale hin
erstrecken. Bei der Aufbringung wird das Lösungsmittel in der drehbaren Schale
durch die durch den schnellen Drehvorgang erzeugte Zentrifugalkraft
in die drehbare Schale gedrückt.
In einer Ausführungsform
wirkt das aufgebrachte Lösungsmittel
so, dass es wesentlich die Wulstbildung an den äußeren Bereichen des Wafers reduziert.
Ferner wirkt das aufgebrachte Lösungsmittel
auch so, dass es die Feststoffteilchenkontamination an der Unterseite
des Wafers reduziert.
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Bevorzugt
wird die den beschichteten Wafer enthaltende Schale schnell gedreht,
während
das Lösungsmittel
auf die Oberfläche
des Wafers aufgebracht wird, um die Oberseitenspülung abzuschließen. Alle
Lösungsmittelchemikalien,
die von der Oberfläche
des Wafers abgeschleudert werden, während sich die Schale schnell
dreht, können
daher die Schale durch die vorstehend erwähnten Abflusslöcher, die
unterhalb der Oberflächenhöhe des Wafers angeordnet
sind, verlassen, wenn die Schale zur Ruhe kommt. Die Rückseitenspül- und Oberseitenspülvorgänge haben
den vorteilhaften Effekt der Reinigung der inneren Bereiche der
Schale von überschüssigen Photoresist
zusätzlich
zu der Bereitstellung einer verbesserten Randwulstbeseitigung in
einer kontrollierten Umgebung.
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2A entspricht
nicht der vorliegenden Erfindung. Sie trägt jedoch zu dem Verständnis der
beanspruchten Erfindung bei und stellt eine Explosionsdarstellung
eines geschlossenen Halbleiterprozesssystems 100 mit einer
Schale 102 und einem Deckel 101 dar. Der Deckel 101 weist
bevorzugt eine runde Form mit einer angeschrägten Oberseite 110,
einer unteren ebenen Oberfläche 114 und
einem hohlen Innenbereich 111 auf, welcher über eine
obere Öffnung 113 zugänglich ist.
Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist die Schale 102 in einem Stück mit einer
motorbetriebenen axialen Welle 135 ausgebildet. Gemäß Darstellung
weist die axiale Welle 135 eine axial angeordnete Vakuumkammer 118 auf,
die sich im Wesentlichen entlang des Längsverlaufs der Welle 135 erstreckt
und in einer Vakuumöffnung 119 endet. Die
Vakuumöffnung 119 ist
bevorzugt mittig auf einer Auflagefläche 104 der Schale 102 angeordnet.
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Gemäß Darstellung
ist die Auflagefläche 104 der
Schale 102 bevorzugt dafür eingerichtet, ein geeignetes
Werkstück
festzuhalten. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Werkstück ein Silizium-Wafer,
der bei der Herstellung integrierten Halbleiterschaltungen verwendet
wird. Es dürfte
sich jedoch verstehen, dass die verschiedenen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung in gleicher Weise auf weitere Technologien
anwendbar sind, in welchen eine Präzisionsschleuderbeschichtung
von Chemikalien erwünscht
ist (zum Beispiel Photoresist, Spin-on-Glas (SOG), Kompaktdisk-Beschichtungen auf
aufzeichnungsfähigen
CD's und so weiter).
Im Allgemeinen bildet ein Auflagerand 126 den Außenumfang
der Auflageoberfläche 104 der
Schale 102 aus und ist für die Lagerung eines Wafers 130 gemäß Darstellung
in 2C eingerichtet. In diesem Beispiel besitzt der
Deckel 101 bevorzugt eine kreisrunde ausgesparte Nut 112,
die in dessen flacher Unterseite 114 ausgebildet ist. Die
kreisrunde ausgesparte Nut 112 ist bevorzugt passend zu
einer kreisrunden vorspringenden Lippe 124 ausgebildet,
die um den Außenwandabschnitt
der Schale 102 herum angeordnet ist.
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Es
sind auch mehrere Abflusslöcher 125 dargestellt,
die an dem Außenradius
der Schale 102 angeordnet sind. Bevorzugt liegen die Abflusslöcher 125 vertikal
tiefer als die Auflagefläche 104.
Auf diese Weise liegt der Wafer, wenn er auf der Auflagefläche 104 aufliegt, über den
Abflusslöchern 125.
Da Chemikalien, die auf die Oberfläche eines sich schnell drehenden
Wafers aufgebracht werden, von dem Wafer mit hoher Geschwindigkeiten
abgeschleudert werden, werden die Chemikalien bevorzugt nach unten
und entlang den gekrümmten
Wänden
zu den Abflusslöchern 125 geführt. Somit
ist diese gekrümmte Wandoberfläche gut
für das
Auffangen der von der Waferoberfläche abgelösten Chemikalien in einer Weise
geeignet, die die Chemikalien aus den geschlossenen Schalensystemen
entfernt. Bevorzugt sind etwa 8 bis etwa 16 Abflusslöcher 125 um
den Außenradius
der Schale 102 ausgebildet, um den aufgebrachten Chemikalien
einen Austritt während eines
Hauptschleuderzyklus zu ermöglichen.
In dieser Ausführungsform
haben die Abflusslöcher 125 ein
Durchmesser zwischen etwa 1 mm und etwa 3 mm. Natürlich kann
der Durchmesser in Abhängigkeit
von der Viskosität
der aufgebrachten Chemikalien und der durch die Injektorlöcher 121 eingespritzten
Lösungsmittelmaterialien
geeignet modifiziert werden. In jedem Falle sind die Abflusslöcher 125 im Allgemeinen
groß genug,
um sicherzustellen, dass ein ausreichender Pfad ausgebildet ist,
um das eingespritzte Lösungsmittel
und die gelösten
Beschichtungsmaterialien abfließen
zu lassen.
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2B ist
eine Draufsicht auf die in 2A dargestellte
Schale 102. Gemäß Darstellung
weist die Auflagefläche 104 der
Schale 102 mehrere Auflagen 128 auf, die sich
radial nach außen
von der mittig angeordneten Vakuumöffnung 119 zu dem
Auflagering 126 erstrecken. Die Auflagen 128 werden
dazu verwendet, das Substrat, das durch das durch die Vakuumöffnung 119 und
Vakuumkammer 118 erzeugte Vakuum in seiner Lage gehalten
wird, zu unterstützen.
Mehrere Verriegelungszapfen 122 sind um den oberen Abschnitt
der Schale 112 herum angeordnet dargestellt, um die Befestigung
des Deckels 101 an der Schale 102 zu unterstützen. Im
Allgemeinen sind die Verriegelungszapfen 122 so konfiguriert,
dass sie mit geeigneten ausgesparten Zapfenlöchern 122a übereinstimmen,
die an dem Deckel 101 gemäß Darstellung in der nachstehenden 2D angeordnet sind.
Natürlich
arbeiten andere Deckelbefestigungstechniken ebenso. Diese Ansicht
liefert auch eine gute Darstellung der mehreren Lösungsmittelinjektorlöcher 121,
die auf einem Lösungsmittelejektorring 127 angeordnet
sind. In einer Ausführungsform
sind etwa 100 Lösungsmittelinjektorlöcher 121 um
den Lösungsmittelejektorring 127 herum
ausgebildet, um bei Rückseitenspülvorgängen verwendete
Lösungsmittelchemikalien
aufzubringen. Die Rückseitenspülfunktion
der Lösungsmittelinjektorlöcher 121 wird
unter Bezugnahme auf 2E detaillierter beschrieben.
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2C zeigt
einen auf der Auflageoberfläche 104 der
Schale 102 gemäß den 2A und 2B aufgelegten
Wafer 130. Gemäß vorstehender
Beschreibung ist ein durch eine (nicht dargestellte) Vakuumpumpe
erzeugtes Vakuum mit der Vakuumkammer 118 verbunden, welche
zu der Auflagefläche 104 führt, um
den Wafer 130 während
des Betriebs zu befestigen. In dieser Ausführungsform wurde der Deckel 101 mit
der Schale 102 verbunden, um den Wafer 130 einzukapseln.
Bevorzugt ist die flache Unterseite 114 des Deckels 101 von
der Oberseite 132 des Wafers 130 über einen
Abstand getrennt, der klein genug ist, um die Ausbildung von Konvektionswirbeln
in der Nähe
der sich über
dem schnell drehenden Wafer liegenden Oberfläche zu verhindern. In einer
Ausführungsform
beträgt
der Abstand zwi schen etwa 1 mm und etwa 10 mm und bevorzugter zwischen
etwa 1 mm und etwa 3 mm und am bevorzugtesten etwa 2 mm.
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Während eines
Schleuderbeschichtungsvorgangs wird ein Beschichtungsmaterial bevorzugt
auf den inneren Radius der Oberseite 132 des Wafers 130 aufgebracht,
bevor der Deckel 101 auf der Schale 102 befestigt
wird. Nachdem das Beschichtungsmaterial aufgebracht worden ist,
wird der Deckel 101 auf der Schale 102 befestigt,
indem die kreisrunde ausgesparte Nut 112 mit der kreisrunden
vorstehenden Lippe 124 zusammengebracht wird, wie es vorstehend
beschrieben wurde. In einer Ausführungsform
ist die axiale Welle 135 mit einem (nicht dargestellten)
Motor verbunden, der bevorzugt die axiale Welle 135 mit
zum Verteilen der Beschichtungsmaterialien ausreichenden Betriebsdrehzahlen
dreht.
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Um
sicherzustellen, dass der Deckel 101 an der Schale 102 während der
Drehung befestigt bleibt, ist ein Verriegelungsschaft 160 auf
dem Deckel 101 befestigt. Zusätzlich wird der Verriegelungsschaft 160 dazu
genutzt, um den Deckel 101 mechanisch auf die Schale 102 während und
zwischen Schleuderbeschichtungszyklen aufzubringen und zu entfernen.
Gemäß Darstellung
durch die 2D bildet die Öffnung 113 eine
Form aus, die für
die Aufnahme des (eine ähnliche
Form aufweisenden) Verriegelungsschaftes 160 in einem hohlen
Innenbereich 111 beschaffen ist. Sobald der Verriegelungsschaft 160 in den
hohlen Innenbereich 111 abgesenkt ist, wird der Verriegelungsschaft 160 angenähert um
120° in
beliebiger Richtung gedreht. Auf diese Weise verhindern die nun
einander gegenüberliegenden
Formen des Verriegelungsschaftes 160 und der Öffnung 113, dass
sich der Deckel 101 während
des Aufschleuderns löst.
In dieser Draufsichtansicht des Deckels 101 sind die mehreren
ausgesparten Zapfenlöcher 122a entlang
dem äußeren Durchmesser
des Deckels 101 so ausgebildet dargestellt, dass die in
den 2A und 2B dargestellten
mehreren Zapfen 122 mit den mehreren Zapfenlöchern 122a übereinstimmen.
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Wie
es vorstehend beschrieben und in 2E dargestellt
wurde, enthält
die Schale 102 mehrere Lösungsmittelinjektorlöcher 121.
Die Lösungsmittelinjektorlöcher 121 weisen
ein Ende E1 auf, das sich innerhalb des
Lösungsmittelinjektorrings 123 befindet,
der in einem radialen Abstand r1 von dem
Drehmittelpunkt der Schale 102 angeordnet ist. Ferner ist
ein inneres Ende E2 der Lösungsmittelinjektorlöcher 121 etwa
bei einem radialen Abstand r2 von dem Drehmittelpunkt
der Schale 102 angeordnet. Im Allgemeinen ist der radiale
Abstand r1 kleiner als der radiale Abstand
r2, weshalb die Injektorlöcher 121 einen
abgewinkelten Leitungspfad (zum Beispiel etwa zwischen 30 und 50
Grad) durch die Schale 102 hindurch ausbilden, welche den
Lösungsmittelinjektorring 123 und
den Lösungsmittelejektorring 127 verbinden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist
der Lösungsmittelejektorring 127 einen
Durchmesser auf, der sich etwa 150 mm beträgt. Gemäß vorstehender Beschreibung
ist durch Injektorlöcher des
Wafers 130 hindurch getretenes Lösungsmittel gut dazu geeignet,
eine Rückseitenspülung des
Wafers 130 zu vervollständigen,
um dadurch die Möglichkeit
einer Randwulstausbildung zu reduzieren.
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Es
dürfte
erkennbar sein, dass der Wafer 130 in einem Abstand "Hw" über den Abflusslöchern 125 angeordnet
ist. In einer Ausführungsform
liegt der Abstand Hw wenigstens zwischen etwa 3 mm und etwa 5 mm
und bevorzugter wenigstens zwischen etwa 3 mm und etwa 4 mm und
am meisten bevorzugt wenigstens bei etwa 3 mm. Auf diese Weise werden
Chemikalien, die von der Oberfläche
des Wafers 130 abgeschleudert werden, bevorzugt nicht auf die
Oberfläche
des Wafers 130 zurückgeschleudert. Gemäß vorstehender
Beschreibung ist die Innenwandoberfläche der Schale 102 bevorzugt
ausreichend gekrümmt,
um den Chemikalien ein Abschleudern von dem Wafer 130 und
nach unten entlang der zu dem Abflusslöchern 125 gerichteten
Wandoberfläche
zu ermöglichen.
Ein weiterer Vorteil, dass die Trennlöcher 125 unterhalb
der Oberseite 132 des Wafers 130 liegen, besteht
darin, dass jede in der Nähe
des Innenrandes der Schale 112 erzeugte Turbulenzströmung bevorzugt
unterhalb des Wafers 130 gehalten wird. Wenn turbulente
Strömungen
von dem oberflächenbehandelten
Wafer 130 weg gehalten werden, werden die aufgeschleuderten
Beschichtungen mit verbesserter Gleichmäßigkeit erzeugt, und dadurch
die die Ausbeute reduzierenden Unvollkommenheiten reduziert.
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2F stellt
eine Querschnittsansicht des Wafers 130 während einer
typischen Schleuderbeschichtungsprozedur dar. Sobald sich die Schale 102 dreht,
unterstützen
die erzeugten Zentrifugalkräfte die
Verteilung des Beschichtungsmaterials über der Oberfläche 132 des
Wafers 130, um dadurch eine Beschichtungsschicht 140 auszubilden.
Leider erzeugt die typische Beschichtungsprozedur einen Wulst 150 an
dem Rand des Wafers 130. Wie es vorstehend beschrieben
wurde, präsentiert
die Wulstbildung 150 eine Reihe unerwünschter die Ausbeute reduzierender
Probleme. Um die Möglichkeit
der Wulstbildung 150 zu reduzieren, wird ein Lösungsmaterial durch
den Lösungsmittelinjektor 121 hindurch
eingespritzt und als eine temporäre
Lösungsmittelbeschichtung 141 aufgebracht.
In diesem Beispiel wird die Lösungsmittelbeschichtung 141 dazu
veranlasst, sich zu dem Wulst 150 hin durch dieselben Zentrifugalkräfte, welche
die Beschichtungsschicht 140 verteilen, zu verteilen. Demzufolge
unterstützt
die Lösungsmittelbeschichtung 141 die
Auflösung
des Wulstes 150, um einen gleichmäßiger beschichten Rand zu erzeugen.
Das aufgelöste
Beschichtungsmaterial und das überschüssige Lösungsmittel
fließen
dann aus der Schale 102 durch die Abflusslöcher 125 ab,
wie es vorstehend beschrieben wurde. 2G ist
eine schemati sche Querschnittsansicht des Wafers 130 mit
der aufgeschleuderten Beschichtungsmaterialschicht 140,
nachdem die Lösungsmittelbeschichtung 141 angewendet
wurde, um den Wulst 150 zu entfernen. Gemäß Darstellung
ist die Beschichtungsschicht 140 nun über der gesamten Oberfläche des
Wafers 130 gleichmäßiger.
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3 entspricht
nicht der vorliegenden Erfindung. Sie trägt jedoch für das Verständnis der beanspruchten Erfindung
bei. Sie stellt ein Schleuderbeschichtungssystem 180 dar,
das in Verbindung mit dem vorstehend beschriebenen geschlossenen Schalenschleuderbeschichtungssystem
verwendet werden kann. Gemäß Darstellung
sind die Schale 102 und der Deckel 101 bevorzugt
in einem Auffangbecher 182 eingebaut. Der Auffangbecher 182 kann einen
Spritzring 183 enthalten, der dazu genutzt wird, um außerhalb
der Abflusslöcher 125 erzeugte
Feststoffteilchen am Austritt aus dem Auffangbecher 182 zu
hindern. Der Auffangbecher 182 enthält auch ein Abflussloch 190,
das gut dafür
geeignet ist, die Chemikalien aus dem Auffangbecher 182 und
in einen (nicht dargestellten) Ablaufsammler zu führen. Ein Abluftsammler 188 kann
ebenfalls vorgesehen sein, um die Entfernung von in der Luft schwebenden
Feststoffteilchen zu unterstützten.
Ein (nicht dargestelltes) HEPA-Filter kann ebenfalls über dem
Schleuderbeschichtungssystem 180 angeordnet sein, um alle Feststoffteilchen
einzufangen, die aus dem Auffangbecher 182 austreten können. In
der dargestellten Ausführungsform
ist eine Sammelkammer 192 mit der Schale 102 verbunden,
um einen Kanal 194 bereitzustellen, der zum Zuführen der
vorstehend erwähnten
Lösungsmittelchemikalien
zu den Lösungsmittelinjektorlöchern 121 verwendet
wird. Zusätzlich stellt
die Sammelkammer 192 eine Oberfläche für die Aufnahme des Abluftsammlers 188 bereit.
Natürlich kann
eine beliebige Anzahl von allgemein bekannten Abluftsammlern 188 ebenso
implementiert werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine geschlossene Halbleiterprozessschale offenbart,
die eine Feststoffteilchenerzeugung reduziert und verbesserte Schleuderbeschichtungsgleichmäßigkeiten bereitstellt.
Obwohl die vorliegende Erfindung insbesondere für die Aufbringung von Photoresistmaterialien
geeignet ist, können
andere Chemikalien, wie zum Beispiel Spin-on-Glas (SOG) und Spin-on-Dielectrics
(SODs) für
die hierin beschriebenen Aufbringungsprozesse besonders vorteilhaft
zur Erzielung verbesserter Beschichtungsgleichmäßigkeiten und Reduzierung von
Feststoffteilchen sein. Ferner können
die verschiedenen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung in beliebiger Form implementiert werden
und können
insbesondere in der Aufbringung von Materialien sowohl hoher als
auch niedriger Viskosität
Verwendung finden.
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Jedes
gelöste
Beschichtungsmaterial und überschüssige Lösungsmittel,
dass während
eines Schleuderbeschichtungsprozesses erzeugt wird, wird bevorzugt
in dem konkaven Bereich, der an einem Innenrand der Schale angeordnet
ist, während des
Verlaufs des Schleuderbeschichtungsprozesses aufgefangen. Sobald
der Schleuderbeschichtungsprozess abgeschlossen ist (z.B. die Schleuderschale im
Wesentlichen zum Stehen kommt), kann das aufgefangene gelöste Beschichtungsmaterial
und überschüssige Lösungsmittel
aus der Aufschleuderschale durch die Abflusslöcher abfließen, die auf der Unterseite
der Schale angeordnet sind. Das heißt, während der schnellen Drehung
der Schale wirkt die Zentrifugalkraft so, dass sie das gelöste Beschichtungsmaterial
in dem konkaven Bereich hält.
Sobald jedoch die Zentrifugalkräfte
abnehmen, kann die Flüssigkeit
aus dem geschlossenen Schalensystem ablaufen. Es dürfte erkennbar
sein, dass im Wesentlichen alle Feststoffteilchen in vorteilhafter
Weise innerhalb des geschlossenen Schalensystems während des
Schleuderbeschichtungsvorgangs enthalten sind, und dadurch Rückseitenkontaminationsprobleme
sowie eine Umweltverschmutzung reduziert wird.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ermöglichen
Rückseiten-
und manchmal Oberseiten-Wulstentfernungs-(EBR)-Prozessschritte
die Erzeugung von im Wesentlichen gleichmäßigen Beschichtungen in einer
kontrollierten Umgebung, die eine Feststoffteilchenerzeugung reduziert.
Ferner unterstützt
der EBR-Prozess in vorteilhafter Weise eine automatische Spülung der Schale
nach jedem Beschichtungsvorgang. Natürlich ist die Reinhaltung der
Schale während
einer Beschichtung, insbesondere zum Reduzieren der Möglichkeit
einer Verschmutzung aktueller Wafer mit Feststoffteilchen aus vorherigen
Schleuderbeschichtungen wichtig.
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4A ist
eine Explosionsdarstellung einer geschlossenen Halbleiterprozessschale 200 mit
einer Schale 202 und einem Deckel 201, und 4B ist
eine Zusammenbauansicht gemäß der vorliegenden
Erfindung. In dieser Ausführungsform
weist der Deckel 201 bevorzugt eine kreisrunde Form mit
einer angeschrägten
Oberseite 210, einer flachen Unterseite 214 und
einem hohlen Innenbereich 211 auf, der über eine obere Öffnung 213 zugänglich ist.
Bevorzugt ist die Schale 202 in einem Stück mit einer motorbetriebenen
axialen Welle 235 verbunden, die eine axial angeordnete
Vakuumkammer 218 enthält, die
sich über
die Länge
der axialen Welle 235 erstreckt und in einer Vakuumöffnung 219 endet.
Die Vakuumöffnung 219 ist
bevorzugt mittig in der Schale 202 für die Befestigung von Wafern
auf einer Auflagefläche 204 angeordnet.
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Gemäß Darstellung
in 4B ist die Auflagefläche 204 der Schale 202 gut
dafür geeignet,
einen Wafer 230 während
Schleuderbeschichtungsvorgängen
festzuhalten. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Substrat
ein bei der Herstellung von integrierten Halbleiterschaltungen verwendeter Sili ziumwafer.
Es dürfte
sich jedoch verstehen, dass die verschiedenen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung in gleicher Weise auf weitere Technologien
anwendbar sind, in welcher eine Präzisionsschleuderbeschichtung
von Chemikalien (zum Beispiel Photoresist, Spin-on-Glas (SOG), Spin-on-Dielectrics (SODs)
Kompaktdisk-Beschichtungen auf aufzeichnungsfähigen CD's, Maskenplatten, Flüssigkristall-Anzeigeplatten, Multichip-Träger und
so weiter). In dieser Ausführungsform
bildet ein Auflagerand 226 den Außenumfang der Auflageoberfläche 204 aus.
In diesem Beispiel besitzt der Deckel 201 bevorzugt eine
kreisrunde ausgesparte Nut 212, die in dessen flacher Unterseite 214 ausgebildet
ist. Die kreisrunde ausgesparte Nut 212 ist bevorzugt passend
zu einer kreisrunden vorspringenden Lippe 224 ausgebildet,
die um den Außenwandabschnitt
der Schale 202 herum angeordnet ist. Ferner ist bevorzugt
ein Abstand zwischen etwa 1 mm und etwa 10 mm zwischen der flachen
Unterseite 214 des Deckels 201 und der Oberseite
des Wafers 230 und bevorzugter zwischen etwa 1 mm und etwa
3 mm und am bevorzugtesten von etwa 2 mm ausgebildet.
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Wie
es vorstehend erwähnt
wurde, enthält die
Schale 202 bevorzugt einen Hohlraum 250 zum Zurückhalten
des gesamten während
des Schleuderbeschichtungsprozesses gelösten Beschichtungsmaterials
und überschüssigen Lösungsmittels.
Daher halten, während
sich die Schale 202 und der Deckel 201 schnell
drehen, die Zentrifugalkräfte
die überschüssige Flüssigkeit
in dem Hohlraum 250, und wenn die Kräfte abnehmen, fließt die Flüssigkeit
bevorzugt durch mehrere Abflusslöcher 225 heraus. Bevorzugt
sind zwischen etwa 8 und etwa 16 Abflusslöcher 225 entlang dem
Boden der Schale 202 ausgebildet, um einen Austritt der
aufgebrachten Chemikalien nach einer Schleuderbeschichtungsaufbringung
zu ermöglichen.
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Gemäß 4B enthält die Schale 202 auch mehrere
Lösungsmittelinjektorlöcher 221,
die ein erstes Ende innerhalb eines Lösungsmittelinjektorrings 223 (in
einem radialen Abstand r1 von dem Mittelpunkt
der Schalte 202) angeordnet haben, und ein zweites Ende
haben, das angenähert
an der Mittellinie eines Lösungsmittelsejektorrings 227 (in
einem radialen Abstand r2 von dem Mittelpunkt
der Schale 202) angeordnet ist. Im Allgemeinen ist der
radiale Abstand r1 kleiner als der radiale
Abstand r2, weshalb das Lösungsmittelinjektorloch 221 einen
abgewinkelten Kanal (zum Beispiel zwischen etwa 30 und 50 Grad)
durch die Schale 202 hindurch bildet, der den Lösungsmittelinjektorring 223 und
den Lösungsmittelejektorring 227 verbindet.
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Die
Schale 202 enthält
auch eine runde Erweiterung 260, die sich von dem äußeren Bereich
der Schale 202 aus erstreckt, um die Möglichkeit einer Feststoffteilchenkontamination
zu reduzieren. Wie es nachstehend detaillierter unter Bezugnahme
auf die 6B beschrieben wird, bildet
die runde Erweiterung 260 mit einem feststehenden Auffangspritzring, ein
Labyrinth, um zu verhindern, dass im Wesentlichen alle erzeugten
Feststoffteilchen aus dem System austreten und die aufgeschleuderten
Chemikalien verschmutzen.
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Um
sicherzustellen, dass der Deckel 201 auf der Schale 202 befestigt
bleibt, ist ein Verriegelungsschaft 261 in der Nähe der Unterseite 214 des
Deckels 201 angeordnet. Beispielsweise entspricht der Verriegelungsschaft 261 in
seiner Form der Form der oberen Öffnung 213 des
Deckels 201, um dadurch in den hohlen Innenbereich 211 einzutreten.
Sobald er in den hohlen Innenraum 211 eingetreten ist,
wird der Verriegelungsschaft 261 angenähert um 120 Grad in einer beliebigen
Richtung gedreht. Auf diese Weise wird der Verriegelungsschaft 261 fest
in der Nähe
der Unterseite 214 des Deckels 201 befestigt,
um sicherzustellen, dass sich der Deckel 201 während des Schleuderbeschichtungsprozesses
nicht löst.
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Zusätzlich sind
mehrere in den 4A und 2B dargestellte
Verriegelungszapfen 122, 222 um den oberen Abschnitt
der Wände
der Schale 202 herum angeordnet, um die Befestigung des
Deckels 201 während
der Verarbeitung zu unterstützen.
Im Allgemeinen sind die Verriegelungszapfen 122, 222 so
konfiguriert, dass sie mit entsprechenden ausgesparten Zapfenlöchern übereinstimmen,
die auf der Unterseite des Deckels 201 angeordnet sind.
In einer weiteren Ausführungsform
kann der Deckel 201 (nicht dargestellte) magnetische Verriegelungen
zum Befestigen des Deckels 201 an der Schale 202 enthalten.
Im Allgemeinen können
die magnetischen Verriegelungen aus mehreren sich anziehenden Magnetflächen bestehen,
die gut ausgewogen entlang dem oberen Abschnitt der Wände der
Schale 202 und entlang der Unterseite des Deckels 201 angeordnet
sind. Auf diese Weise müssen
die Magnetflächen der
Schale 202 und des Deckels 201 nicht jedes Mal in
derselben festen Ausrichtung übereinstimmen, wenn
der Deckel 201 auf die Schale 202 aufgelegt wird.
Als ein Vorteil kann ein rascheres Verschließen der Schale 202 durchgeführt werden,
was in manchen Fällen
ein vorzeitliches Trocknen der auf den Wafer 230 aufgebrachten
Chemikalien verhindert.
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4C ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
von 4B mit den mehreren Abflusslöchern 225, die in
einem Abstand "y" von dem äußeren Rand der
Schale 202 (ausschließlich
der runden Erweiterung 260) angeordnet sind. Auf diese
Weise liegen die mehreren Abflusslöcher 225 (welche etwa
zwischen 1 und 3 mm Durchmesser aufweisen) unter dem Wafer 230,
um sicherzustellen, dass der Hohlraum 250 das überschüssige Lösungsmittel
und gelösten
Photoresist während
eines Schleuderbeschichtungsvorgangs festhält. Aus diesem Grunde ist der Hohlraum 250 bevorzugt
groß genug,
um ein Volumen zwischen etwa 10 cm3 und
etwa 20 cm3 aufzunehmen.
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5A ist
eine stärker
vergrößerte Ansicht des
Hohlraums 250, der durch die Lösungsmittelinjektorlöcher 221 zugeführte und
gelöste
Chemikalien festhält,
die sich von dem Wafer 230 gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verteilen. Wie es vorstehend beschrieben
wurde, stellen die Zentrifugalkräfte,
während
sich die Schale 202 schnell während eines Schleuderbeschichtungsprozesses
dreht, sicher, dass die überschüssigen Chemikalien
in dem Hohlraum 250 während
des Schleuderbeschichtungsprozesses festgehalten werden. Daher tritt,
wenn eine Chemikalie, wie zum Beispiel Photoresist, über eine
Oberseite 232 eines Wafers 230 aufgebracht wird,
leider eine Photoresistwulstbildung 254 an dem Rand des
Wafers 230 auf.
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Um
die Wulstbildung 254 zu beseitigen, wird ein Lösungsmittel 241 von
der Unterseite der Schale 202 gegen den Injektorring 223 durch
die Injektorlöcher 221 und
auf die Rückseite
des Wafers 230 aufgebracht. Sobald das Lösungsmittel 241 auf
eine Unterseite 231 des Wafers 230 aufgebracht
ist, verteilt sich das Lösungsmittelmaterial
aufgrund der Zentrifugalkräfte
der schnellen Drehbewegung der Schale 202 in einer nach
außen
gerichteten Weise. Man vermutet, dass, wenn das Lösungsmittel 241 den
Rand des Wafers 230 erreicht, der Lösungsmittelswulst 254 mit
dem Wulst 254 einer chemischen Beschichtung 240 in
Wechselwirkung tritt. Wenn das Lösungsmittel 241 mit
dem Wulst 241 in Kontakt kommt, beginnt der Wulst 254 sich
aufzulösen
und in den Hohlraum 250 zu fallen. In vorteilhafter Weise
werden im Wesentlichen alle überschüssigen Fluide
in dem Hohlraum 250 während
eines Schleuderbeschichtungsvorgangs erfasst und im Wesentlichen
alle unkontrollierten Lösungsmittel
und Beschichtungschemikalien an ei nem Austritt aus der Schale 202 gehindert,
in welcher unerwünscht
Feststoffteilchen erzeugt werden können.
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5B ist
eine Querschnittsansicht, der in einer im Wesentlichen gleichmäßigen Weise
auf die gesamte Oberseite des Wafers 230 gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aufgebrachten chemischen Beschichtung 240.
Wie es vorstehend beschrieben wurde, reduziert eine Schale 202 mit
einem Hohlraum 250 in vorteilhafter Weise die Menge erzeugter
Feststoffteilchen während
eines Schleuderbeschichtungsvorgangs. Ferner trägt die geschlossene Schalenkonfiguration
zur Aufrechterhaltung von Beschichtungsgleichmäßigkeiten bei, indem ein vorzeitiges
Trocknen der aufgebrachten Lösungsmittel
verhindert wird. Demzufolge kann eine chemische Beschichtung 240 gleichmäßiger aufgebracht
werden, während
im Wesentlichen die Ausbeute reduzierende Effekte in Verbindung
mit der Wulstbildung und vorzeitigen Lösungsmitteltrocknung verhindert
werden.
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6A stellt
ein exemplarisches Schleuderbeschichtungssystem 300 dar,
das zum Reduzieren einer Feststoffteilchenerzeugung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Gemäß Darstellung
sind die Schale 202 und der Deckel 201 teilweise
innerhalb eines Auffangbechers 302 enthalten, der einen
ersten Spritzring 303 und einem zweiten Spritzring 304 enthält. Der
Auffangbecher 302 enthält
auch exemplarische Bodenabflusslöcher 310,
die Chemikalien ableiten, die aus den Abflusslöchern 225 fließen und
sie dann zu einem Ablaufsammler abführen. Ferner kann ein Abluftsammler 308 dazu
verwendet werden, die Entfernung von in der Luft schwebenden Feststoffteilchen
zu unterstützen.
Natürlich
kann auch eine beliebige Anzahl allgemein bekannter Abluftsammler 308 implementiert
werden. In dieser Ausführungsform
ist der zweite Spritzring 304 bevorzugt gut dafür geeignet,
sich an die runde Erweiterung 260 anzupassen und ein Labyrinth
auszubilden, um im Wesentlichen das Entweichen von in der Luft schwebenden
Feststoffteilchen in die das Schleuderbeschichtungssystem 300 umgebende
Umwelt zu verhindern.
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6B ist
eine Explosionsdarstellung des exemplarischen Schleuderbeschichtungssystems 300,
dass das Labyrinth gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt. Gemäß Darstellung können, wenn
Chemikalien über
den Wafer schleuderbeschichtet werden, einige Chemikalien aus dem
Hohlraum 250 durch die Abflusslöcher 225 herausfliegen,
was eine Verteilung der Feststoffteilchen 320 in dem Auffangbecher 302 bewirkt.
Jedoch sind die innerhalb des Auffangbechers 302 enthaltenen
Feststoffteilchen 320 typischerweise kein Problem, da sie
durch den Abluftsammler 308 entfernt werden. Da der zweite
Spritzring 304 so ausgelegt ist, dass er nahezu die ringförmige Erweiterung 260 der
Schale 202 berührt,
müssten
Feststoffteilchen zum Entweichen einen unwahrscheinlichen Weg 350 vor
dem Austritt aus dem Schleuderbeschichtungssystem 300 durchqueren.
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Als
Folge des zwischen der Schale 202 und dem zweiten Spritzring 304 erzeugten
Labyrinths sowie des Fluidrückhaltehohlraums 250 wird
die Menge der die Ausbeute reduzierenden Feststoffteilchen im Wesentlichen
eliminiert. Daher stellt das Schleuderbeschichtungssystem 300 mit
geschlossener Schale Halbleiterherstellern ein leistungsfähiges Werkzeug zum
Steigern der Ausbeute und Aufrechterhalten im Wesentlichen feststoffteilchenfreier
gleichmäßiger Beschichtungen
zur Verfügung.