JP2008518773A - 微細電子部品製造時に基板の外側エッジをコーティングする装置 - Google Patents

Abstract

【課題】新しいバッフルとその使用法を提案する。
【解決手段】バッフルは、組成物の流れを基板（シリコンウエハなど）のエッジに向けて案内するように構成されるエッジ壁を有する本体を備える。エッジ壁は垂直面と、垂直面に連結される湾曲側壁と、湾曲側壁に連結されるリップとを備える。好ましいバッフルは形状が環状であり、合成樹脂組成物から形成される。バッフルは金属で形成されていないことが更に好ましい。本発明の方法は、バッフルを基板に隣接して位置決めし、スピンコート処理時に、エッジ壁によって組成物が基板のエッジと好ましくは基板の後側の一部とを被覆するようにすることを含む。
【選択図】なし

Description

（関連出願）
本出願は、参照として本明細書に組み込まれる２００４年１１月８日出願の米国仮出願第６０／６２６，０３４号の優先権を主張するものである。

（技術分野）
本発明は、一般に、微細電子部品製造時にコーティング組成物を基板のエッジ方向およびエッジ全体に案内するために有用なバッフルに関する。

（背景技術）
集積回路および微細電子機械（ＭＥＭ）デバイスなどの微細電子デバイスは、通常、基板にコーティングの層を適用し、これらの層を特定のデバイス設計に必要な形および大きさに形成することにより作成される。これらの層は、通常、基板に液体組成物をスピンコートして形成されるが、コーティングが基板のエッジ方向およびエッジ全体には流れず、エッジ部分が保護されないことが多い。基板に、エッチング処理および研磨処理が順に施される。これらは比較的過酷な処理である。その結果、エッジに、コーティングのリフトオフ問題、つまり、コーティングのエッジが引っ張られて基板から取れてしまうという問題が発生することが多かった。これにより、基板のエッジが保護されないままになり、その後の処理条件の影響を受けやすくなる。基板が薄くなり割れたり壊れたりし易くなることが多かった。そのため、ウエハの歩留まりが低減し、コストが増加する。

本発明は、広くは、組成物を基板に適用する際に組成物の流れに影響を与え、その流れを基板のエッジ方向およびエッジ全体に案内し、また可能であれば後側にも案内する新しいバッフルを提供することにより上記の問題を解決する。

詳細には、このバッフルは好ましくは構造が環状である本体を有し、開口部を定義し、組成物の流れを基板エッジ方向に案内するように構成される内側エッジ壁を備える。エッジ壁は垂直面と、垂直面に連結する湾曲側壁と、湾曲側壁に連結するリップとを備える。

使用時は、基板のエッジがバッフルのエッジ壁に隣接するが、好ましくは接触しないように、バッフルと基板を位置決めする。次に組成物を通常のスピンコート法によって基板に適用する。その際、遠心力を用いて組成物が基板の外周方向に流れるようにし、その結果バッフル方向に流れるようにする。バッフルのエッジ壁によって、組成物は基板のエッジを被覆する。その後、ウエハに、後続の処理（例えば、バンキング／硬化、エッチング、他の層の適用など）が施される。

図１に先行技術に係る方法を示す。エッジ１２を有する基板１０が図示されている。保護材料１４をディスペンサーノズル１６を介して基板１０に適用し、スピンコート処理を介して膜１８を形成する。次に基板１０を加熱板２０上で加熱し、その後の処理を施す。
図１に示すように、膜１８はエッジ１２を被覆しておらず、保護されないまま、ウェットエッチングなどのその後の処理が施される。

本発明に係るバッフルは、新しい設計によりこの問題を克服する。図２および３にバッフル２２を図示する。バッフル２２は環状の基部２４および支持部材２６を備える。環状の基部２４は上側面および下側面２８、３０と、環状の外側エッジおよび内側エッジ３２、３４をそれぞれ備える。上側面２８は、エッジ３４に近づくに従って面３０方向に僅かに傾斜する。

内側エッジまたはエッジ壁３４は開口部３６を定義する。エッジ３４は垂直面３８と、下側リップ４０とを備える。垂直面３８と、外側エッジ３２は実質的に互いに平行である。垂直面３８とリップ４０とは、バイトまたは湾曲側壁４２を介して連結されている。なお、下側リップ４０は垂直面３８より先に伸びているが、この距離を制限して、組成物が湾曲側壁４２の内側に集まるようにする。しかし、それでも組成物が下側リップ４０を超えて流れてしまう。そのため、長さ「Ｌ」は長さ「ｌ」のおよそ１．５〜４倍とし、より好ましくは２〜３倍とする。ここで、図３に示すように「ｌ」は湾曲側壁４２の最も内側の点（頂点）から、垂直面３８から下側面３０方向に垂直に伸びる線４４までの最短距離であり、「Ｌ」はライン４４から下側リップ４０の端部４６までの距離である。

下側リップ４０は、好ましくは下側面３０方向に下向きに傾斜している上側リップ面４８を有する。上側リップ面４８の傾斜角は、完璧な水平線を傾斜角０度とした時に、好ましくはおよそ１〜１５度であり、更に好ましくはおよそ２〜１０度である。

バッフル２２の支持部材２６は直立部材５０とフランジ５２とを有し、フランジ５２は直立部材５０に対して実質的に直角であることが好ましい。１つの好適な実施例では、フランジ５２は少なくとも２つ、好ましくは３つの水準器５４を備える。好ましい水準器５４にはそこから突起５６が伸びており、各突起５６は、必要に応じてバッフル２２を調整するために用いられる設定ネジ（図示せず）などの調整固定具を受け入れるように構成される開口部５８を有する。なお、上記の仕様では、特定の処理条件（例えば、基板の大きさ、用いられる機器など）に合わせてバッフルの大きさを変えて、本発明のバッフルを多用途に用いることができることはいうまでもない。

バッフル２２は、その後に接触する各種装置や処理条件に依存し、多数の異なる材料で形成することができる。しかしながら、微細電子部品製造時に通常用いられる溶剤に対して抵抗性がある（つまり、反応しない、または腐蝕されない）合成樹脂組成物でバッフル２２を形成することが好ましい。そのような溶剤としては、プロピレン グリコール モノメチル エーテル アセテート、プロピレン グリコール モノメチル エーテル、乳酸エチル、メチル イソアミル ケトン、ｎ−メチル−２−ピロリドン、およびイソプロピル アルコールからなる群から選択される溶剤が含まれる。

また、バッフル２２は非金属材料で形成されることが好ましい。すなわち、バッフル２２を形成する材料の金属含有量は、バッフル全体の重量を１００重量％としたときに、５重量％未満、好ましくは１重量％未満、より好ましくは０重量％である。

特に、バッフル２２を形成する好ましい材料としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＴＥＦＬＯＮ^Ｒ）、ポリエチレン（好ましくは高密度）、ポリプロピレン、硫化ポリフェニレン、アセタール、ポリエーテル エーテル ケトン（Ｔａｎｇｒａｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社から商品名ＰＥＥＫにて入手可能）、およびこれらの混合物からなる群から選択される材料が含まれる。

図４に本発明のバッフル２２を示す。最初に基板１０をスピンコート装置内のチャック（図示せず）上に位置決めする。一般的な基板１０の例としては、ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、ヒ化ガリウムアルミニウム、リン化ガリウムインジウムアルミニウム、窒化ガリウム、ヒ化ガリウム、リン化ガリウムインジウム、窒化ガリウムインジウム、ヒ化ガリウムインジウム、酸化アルミニウム（サファイヤ）、ガラス、水晶、ポリカーボネート、ポリエステル、アクリル、ポリウレタン、紙、セラミック、および金属（銅、アルミニウム、金など）の群から選択される基板が含まれる。

次に、バッフル２２をスピンコート装置内に配置する。その際フランジ５２がスピンコート装置（図示せず）の表面に載るようにし、また基板１０のエッジ１２が開口部３６内の湾曲側壁４２に隣接してほぼ中央になるように配置する。バッフル２２が水平になり、基板１０が適切にセンタリングされるように、必要に応じて、高さ調節装置５４（図４には図示せず）を用いてバッフル２２を調節する。バッフルの大きさは、湾曲側壁４２の最も内側の点、または頂点から、基板のエッジ１２までの距離「Ｄ」が、およそ０．８５〜４ｍｍ、より好ましくはおよそ０．８５〜２ｍｍになるようにする。このように、基板とバッフルを互いに接触させないことが好ましい。

バッフル２２と基板１０とを適切に位置決めした後、ディスペンサーノズル１６を介して材料１４を分配しつつ、基板を回転させる。しかし、先行技術とは異なり、材料１４はバッフル２２内の、湾曲側壁４２によってできた窪みに蓄積し、区域６２に示されるように、基板のエッジ１２の方向と、背面６０の少なくとも１部分の方向とに材料１４が案内されることになる。このように、基板のエッジ１２と、背面６０の少なくとも１部分が保護膜１８で被覆されることになり、エッチング、薄膜化、およびその他の後続処理工程中の損傷から基板10を保護する。特に、本発明のバッフルを用いた場合、基板のエッジ１２の表面積の少なくともおよそ９０％、好ましくは少なくともおよそ９５％、より好ましくはおよそ１００％が基板に適用する組成物で被覆されることになる。

以下に実施例を挙げて本発明の好適な方法を説明する。なお、これらの実施例は説明のために例示されているものであり、本発明の全体の範囲を限定するものではない。

（実施例１）
比較例
先行技術の欠点を説明するために、本発明のバッフルを用いて先行技術の方法を実施した。

未使用のシリコンウエハのエッジは滑らかで丸い。図５はそのようなエッジを示す走査型電子顕微鏡写真である。ＰｒｏＴＥＫ ｐｒｉｍｅｒおよびＰｒｏＴＥＫ Ｂ （Ｂｒｅｗｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ社から入手可能）を含有するエッチング保護フィルムを、標準のスピンコート法を用いて、未使用のシリコンウエハ上にスピンコーティングした。図６ａはウエハ上のエッチング保護フィルムを示す。図６ｂに示すように、エッジは、完全には被覆されなかった。次に、水酸化カリウムを用いてシリコンウエハにウェットエッチング処理を施した。図７に示すように、エッチングプロセスの結果、ウエハのエッジに「ナイフエッジ」が発生した。エッチング処理によって膜が持ち上げられ、その結果ウエハのエッジに対する保護が不十分になった。そのように薄くなったウエハのエッジは、一般にウエハ上に亀裂を発生させ歩留まりを低減するという重大な取扱い上の問題を呈する。これは、薄型ウエハを取扱う場合には更に深刻な問題となる。

（実施例２）
本発明のバッフルの使用
本発明に係るバッフルを、ウエハの大きさに合わせて用いた他は、実施例１に記載の方法を繰り返した。スピン時にバッフルは余分なエッチング保護材料を集め、ウエハ上と後側にその材料をコーティングした。その結果、ウエハの上側、エッジ、および下側リムにエッチング保護材料が適用され、ウエハとそのエッジとを封入し、ウエハのエッジにおける膜のリフトが防止された。

図８ａにエッチング保護材料を示す。この保護材料はウエハのエッジの回りを包んで被覆し、ウエハの後側に続いている。図８ｂは更に、エッチング保護コーティングの端部がエッジからウエハの後側に十分到達していることを示す。

次に、適切に保護コーティングがなされたウエハに、水酸化カリウムを用いてウェットエッチング処理を施した。図９は化学エッチング後のウエハを示すもので、ウエハのエッジは無傷である。

（実施例３）
後方ディスペンサを用いて本発明のバッフルを使用
スピンボウルに後方ディスペンサを追加してウエハのウェット化学エッチングに対する保護区域を大きくした他は、実施例２のプロセスを繰り返した。ウエハを、実施例２に記載した保護材料で被覆した。後方ディスペンサを用いて、保護材料をウエハの後側にコーティングした。その際エッジから、ウエハのエッジからおよそ５ｍｍまでをコーティングした。図１０に本実施例でコーティングされた後のシリコンウエハの後側を示す。

次に、コーティングされたウエハに、水酸化カリウムを用いてウェットエッチング処理を施した。図１１および１２はエッチング後のウエハを示す。保護材料の持ち上がりは、コーティングのエッジから１ｍｍ未満であった。次に保護材料をウエハから除去し、図１３のウエハの後側の走査型電子顕微鏡写真を撮影した。ウエハの全体の外側リングはエッチングから保護され、無傷のままであった。

図１は先行技術の方法に関連する問題を示す概略図である。 図２は本発明に係るバッフルの透視図である。 図３は図２のバッフルの３−３方向の断面図である。 図４は本発明のバッフルを用いるコーティング方法を示す概略図である。 図５は未使用のシリコンウエハのエッジの様子を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。 図６ａは先行技術の方法に従って保護材料でコーティングした後のシリコン上のエッジを示す走査型電子顕微鏡写真であり、図６ｂは図６ａのエッジの拡大図である。 図７は図６ａにウェットエッチング処理を施した後の「ナイフエッジ」を示す走査型電子顕微鏡写真である。 図８ａは本発明のバッフルを用いながら、保護材料でコーティングした後のシリコンウエハのエッジを示す走査型電子顕微鏡写真であり、図８ｂは図８ａの拡大図であり、ウエハ上の保護コーティングの端部を示す。 図９はウェットエッチング処理を施した後の図８ａのウエハのエッジを示す走査型電子顕微鏡写真である。 図１０は保護材料でコーティングした後のウエハの後側面を示す走査型電子顕微鏡写真である。 図１１は図１０のウエハにウェットエッチング処理を施した後の走査型電子顕微鏡写真である。 図１２は図１１の走査型電子顕微鏡写真の拡大図である。 図１３はエッチングした後と保護コーティングを除去した後の、図９〜１２のウエハの後側面を示す走査型電子顕微鏡写真である。

Claims (35)

1. エッジを有する基板に組成物を適用する際に前記組成物の流れに影響を与えるバッフルであって、前記バッフルは前記組成物の流れを前記基板のエッジ方向に案内するように構成されるエッジ壁を有する本体を備え、前記本体の前記エッジ壁は
   垂直面と、
   前記垂直面に連結する湾曲側壁と、
   前記湾曲側壁に連結するリップとを備え、前記バッフルは合成樹脂組成物を含有することを特徴とするバッフル。
2. 前記合成樹脂組成物は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、硫化ポリフェニレン、アセタール、ポリエーテル エーテル ケトン、およびそれらの混合物からなる群から選択される請求項１のバッフル。
3. 前記リップは上側面および下側面を呈し、前記上側面は前記湾曲側壁から離れる方向に沿って、前記下側面へ向かって傾斜している請求項１のバッフル。
4. 前記傾斜は垂直位置からおよそ１〜１５度の傾斜である請求項３のバッフル。
5. 前記バッフルは、該バッフル全体の重量を１００重量％とした時におよそ５重量％未満の金属を含有する請求項１のバッフル。
6. 前記湾曲側壁は頂点を有し、前記側壁は、前記頂点から前記垂直面と同一面に沿って引いた線までの距離として定義される厚み「ｌ」を有し、
   前記リップは前記頂点から離れる方向に伸びて端部を呈し、前記リップは前記垂直面に沿って引いた線から前記リップの端部までの距離として定義される長さ「Ｌ」を有し、長さ「Ｌ」は長さ「ｌ」よりおよそ１．５〜４倍長い請求項１のバッフル。
7. 前記本体と前記エッジ壁は形状が環状である請求項１のバッフル。
8. エッジを有する基板に組成物を適用する際に前記組成物の流れに影響を与えるバッフルであって、前記バッフルが前記組成物の流れを前記基板方向に案内するように構成されるエッジ壁を有する本体を備え、前記本体の前記エッジ壁は、
   垂直面と、
   前記垂直面に連結する湾曲側壁と、
   前記湾曲側壁に連結するリップとを備え、前記バッフルは、該バッフル全体の重量を１００重量％とした時におよそ５重量％未満の金属を含有することを特徴とするバッフル。
9. 前記バッフルは、該バッフル全体の重量を１００重量％とした時におよそ０重量％の金属を含有する請求項８のバッフル。
10. 前記リップは上側面および下側面を呈し、前記上側面は前記湾曲側壁から離れる方向に沿って、前記下側面へ向かって傾斜している請求項８のバッフル。
11. 前記傾斜は垂直位置からおよそ１〜１５度の傾斜である請求項１０のバッフル。
12. 前記湾曲側壁は頂点を有し、前記側壁は、前記頂点から前記垂直面と同一面に沿って引いた線までの距離として定義される厚さ「ｌ」を有し、
    前記リップは前記頂点から離れる方向に伸びて端部を呈し、前記リップは、前記垂直面に沿って引いた線から前記リップ端部までの距離として定義される長さ「Ｌ」を有し、長さ「Ｌ」は長さ「ｌ」よりおよそ１．５〜４倍長い請求項８のバッフル。
13. 前記本体と前記エッジ壁は形状が環状である請求項８のバッフル。
14. エッジを有する基板に組成物を適用する際に前記組成物の流れに影響を与えるバッフルであって、前記バッフルが前記組成物の流れを前記基板方向に案内するように構成されるエッジ壁を有する本体を備え、前記本体の前記エッジ壁は、
    垂直面と、
    前記垂直面に連結する湾曲側壁と、
    頂点を有するリップとを備え、前記側壁は前記頂点から前記垂直面と同一面に沿って引いた線までの距離として定義される厚さ「ｌ」を有し、前記リップは前記湾曲側壁に連結し、前記頂点から離れる方向に伸びて端部を呈し、前記リップは、前記垂直面に沿って引いた線から前記リップ端部までの距離として定義される長さ「Ｌ」を有し、長さ「Ｌ」は長さ「ｌ」よりおよそ１．５〜４倍長いことを特徴とするバッフル。
15. 前記リップは上側面および下側面を呈し、前記上側面は前記湾曲側壁から離れる方向に沿って、前記下側面へ向かって傾斜している請求項１４のバッフル。
16. 前記傾斜は垂直位置からおよそ１〜１５度の傾斜である請求項１５のバッフル。
17. 前記本体と前記エッジ壁は形状が環状である請求項１４のバッフル。
18. 組成物を基板に適用する際に前記組成物の流れに影響を与えるエッジを有する本体を備えるバッフルであって、前記本体は前記基板に対して前記バッフルの位置を変更する水準器を有する外側余白を備えることを特徴とするバッフル。
19. 前記外側余白は前記本体から伸展するフランジを有し、前記水準器は前記フランジに連結する突起を有する、請求項１８のバッフル。
20. 前記突起は開口部を定義し、前記開口部は調節可能な留め具を受け入れるように構成されている請求項１９のバッフル。
21. 垂直面と、
    該垂直面に連結する湾曲側壁と、
    該湾曲側壁に連結するリップとを有するエッジ壁を有する本体を備えるバッフルと、
    前記湾曲側壁に隣接するが、バッフルに接触しないように位置決めされる基板との組み合わせ。
22. 前記本体と前記エッジ壁は形状が環状である請求項２１の組み合わせ。
23. 前記エッジ壁は開口部を定義し、前記基板は前記開口部に位置決めされる請求項２２の組み合わせ。
24. 前記バッフルは合成樹脂組成物を含有する請求項２１の組み合わせ。
25. 前記基板は微細電子基板である請求項２１の組み合わせ。
26. 前記基板は、ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、ヒ化ガリウムアルミニウム、リン化ガリウムインジウムアルミニウム、窒化ガリウム、ヒ化ガリウム、リン化ガリウムインジウム、窒化ガリウムインジウム、ヒ化ガリウムインジウム、酸化アルミニウム、ガラス、水晶、ポリカーボネート、ポリエステル、アクリル、ポリウレタン、紙、セラミック、および金属の基板からなる群から選択される請求項２５の組み合わせ。
27. 基板に組成物を適用する方法であって、
    エッジ壁を有する本体を備えるバッフルと、表面とエッジとを有する基板とを提供する工程と、
    基板が前記エッジ壁に隣接するように前記バッフルと基板とを位置決めする工程と、
    前記基板表面に組成物を適用する工程とを含み、前記エッジ壁によって前記組成物を前記基板のエッジにも接触させる方法。
28. 前記エッジ壁は、
    垂直面と、
    前記垂直面に連結する湾曲側壁と、
    前記湾曲側壁に連結するリップとを備え、前記位置決め工程は、前記基板が前記湾曲側壁に隣接するように前記基板とバッフルとを位置決めすることを含む請求項２７の方法。
29. 前記組成物は、前記接触工程中、前記湾曲側壁に接触し、前記湾曲側壁は前記組成物を前記基板エッジに接触させる請求項２８の方法。
30. 前記位置決め工程により、前記基板は前記エッジ壁に隣接するが、前記バッフルには接触しない請求項２７の方法。
31. 前記本体と前記エッジ壁は形状が環状である請求項２７の方法。
32. 前記エッジ壁は開口部を定義し、前記位置決め工程中は、前記基板は前記開口部に位置決めされる請求項２７の方法。
33. 前記バッフルは合成樹脂組成物を含有する請求項２７の方法。
34. 前記基板は微細電子基板である請求項２７の方法。
35. 前記基板は、ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、ヒ化ガリウムアルミニウム、リン化ガリウムインジウムアルミニウム、窒化ガリウム、ヒ化ガリウム、リン化ガリウムインジウム、窒化ガリウムインジウム、ヒ化ガリウムインジウム、酸化アルミニウム、ガラス、水晶、ポリカーボネート、ポリエステル、アクリル、ポリウレタン、紙、セラミック、および金属の基板からなる群から選択される請求項３４の方法。

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