DE19818529B4

DE19818529B4 - Photoresistbeschichtungsverfahren und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE19818529B4
Application number: DE19818529A
Authority: DE
Inventors: Moon-Woo Kim; Byung-Joo Youn
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1997-07-25
Filing date: 1998-04-24
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2018-04-25
Also published as: DE19818529A1; KR19990011924A; CN1206933A; TW367540B; KR100271759B1; US6652911B2; GB9808476D0; GB2327629A; JP3613586B2; CN1115714C; GB2327629B; US6113697A; US20020031604A1; JPH1154430A

Abstract

Photoresistbeschichtungsvorrichtung zur Beschichtung eines Wafers (24), der auf einer rotierenden Einspannvorrichtung (22) rotiert und über eine Düse (26) mit Photoresist besprüht wird, mit folgenden Bauteilen:
– eine Düsen-Antriebseinrichtung (30), um die Düsen (26) vom Rand des Wafers (24) aus zur Mitte hin zu bewegen und nach dem Abtastverfahren eine Beschichtung aufzubringen;
– ein Motor (20) zur Versorgung der rotierenden Einspannvorrichtung (22) mit Rotationsenergie, wobei die Energiemenge in Abhängigkeit von der Stellung der Düse (26) variiert; und
– eine Steuereinrichtung (36) zur allmählichen Erhöhung der Drehgeschwindigkeit des Motors (20) durch Erfassung der Düsenstellung, wenn die Düse (26) durch die Düsen-Antriebseinrichtung (30) vom Rand des Wafers (24) aus zu dessen Mittelpunkt hin bewegt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Photoresistbeschichtungsverfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Sie betrifft insbesondere eine Photoresistbeschichtungsvorrichtung zur Minimierung der zur Beschichtung eines Wafers verwendeten Photoresistmenge. Die Beschichtung wird mittels eines Scanning- oder Abtastverfahrens aufgebracht, wobei die Rotationsgeschwindigkeit des Wafers jeweils in Abhängigkeit von der Stellung verändert wird, in der das Photoresist aufgesprüht wird.

Bei Herstellungsverfahren für Halbleiterbauelemente, bei denen Wafer als Halbleiterbauelemente mit elektrischen Eigenschaften verarbeitet und hergestellt werden, ist die Verwendung von Photoresists unerläßlich, die als Maskierungsschicht für ein Ätzverfahren oder für ein Ionenimplantationsverfahren usw. verwendet werden.

Die Photoresistbeschichtung wird mittels einer Schleuderbeschichtungseinrichtung aufgebracht, die ein Pumpteil oder eine Pumpeinrichtung und ein Beschichtungsteil oder Beschichtungseinrichtung umfaßt. Die Pumpeinrichtung wird von einer Versorgungsquelle oder einer Versorgungseinrichtung aus mit Photoresist versorgt, das durch die Beschichtungseinrichtung aufgesprüht wird.

Das Photoresist wird in der Pumpeinrichtung mittels eines Stickstoffdruckverfahrens gepumpt. Wie in 1 zu erkennen ist, wird das Photoresist in dem Beschichtungsabschnitt durch eine Düse 14 aufgesprüht, die an einer bestimmten Stelle über dem Wafer 12 befestigt ist. Der Wafer 12 ist hierbei auf einer rotierenden Einspannvorrichtung 10 angebracht, die mit einer üblichen Geschwindigkeit rotiert. Die Dicke der aufgesprühten Photoresistschicht wird über die Rotationsgeschwindigkeit gesteuert.

Wie in 1 zu erkennen ist, breitet sich das auf den oberen Mittelteil des Wafers 12 aufgesprühte Photoresist in Richtung auf den Rand des rotierenden Wafers aus, der auf diese Art und Weise mit dem Photoresist beschichtet wird.

Zum Besprühen und Beschichten eines Wafers mit Photoresist werden jedoch pro Wafer 7 bis 9 Kubikzentimeter (7 – 9 × 10^–6m³) an Photoresist verwendet. Diese Photoresistmenge ist höher als die Menge, die eigentlich zur Beschichtung eines Wafers erforderlich ist (weniger als 1 Kubikzentimeter).

Zum Beschichten eines Wafers mit der erforderlichen Menge an Photoresist wird das Photoresist somit in so großen Mengen aufgetragen, dass ein großer Teil des Photoresists vergeudet wird. Dies ist nicht nur unwirtschaftlich sondern führt auch zu Umweltproblemen bei der Nachbehandlung des Photoresists.

Aus der EP 0454314 A2 ist eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Aufbringen einer gleichmäßigen Schicht eines Fluides, beispielsweise eines Photoresist auf die Oberfläche eines rotierenden Werkstücks, wie beispielsweise einen Halbleiterwafer bekannt geworden.

Die US 4,451,507 zeigt eine automatische Beschichtungseinrichtung zur Beschichtung einer rotierenden Oberfläche, wie z. B. die Oberfläche eines Halbleiterwafers mit einer viskosen Flüssigkeit.

Es besteht daher ein großer Bedarf an der Entwicklung eines Verfahrens zum Aufsprühen von Photoresist, mit dem sich die beschriebene Vergeudung von Photoresist vermeiden lässt, so dass die angegebenen ökologischen und ökonomischen Probleme nicht auftreten.

Die vorliegende Erfindung betrifft die Schaffung eines Photoresistbeschichtungsverfahrens und einer Photoresistbeschichtungsvorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Das Photoresist wird hierbei zur Bildung einer Maskierungsschicht mittels eines Aufschleuderverfahrens auf einen Wafer aufgesprüht bzw. aufgebracht, wobei die Düsen zum Aufsprühen des Photoresists den Wafer überstreichen oder abtasten bzw. scannen und wobei die Rotationsgeschwindigkeit der rotierenden Einspannvorrichtung für den Wafer so verändert wird, dass der Abfall an verwendetem Photoresist verringert wird bzw. ein geringerer Teil des verwendeten Photoresists vergeudet wird.

Eine erfindungsgemäße Photoresistbeschichtungsvorrichtung, mit der sich diese und andere Vorteile auf die nachstehend noch ausführlicher beschriebene Art erreichen lassen, umfasst folgende Bauteile:
Eine Düsen-Antriebseinrichtung, um Düsen vom Rand eines Wafers aus zu seinem Mittelpunkt hin zu bewegen und beim Überstreichen oder Abtasten des Wafers eine Photoresistbeschichtung, ein sogenanntes Scan-Coating, aufzubringen; einen Motor, um der rotierenden Einspannvorrichtung in Abhängigkeit von der Stellung der Düse unterschiedlich viel Rotationsenergie zuzuführen; und eine Steuereinrichtung zur allmählichen Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit des Motors durch Erfassung der Düsenstellung, wenn die Düse durch die Düsen-Antriebseinrichtung vom Rand des Wafers aus zu dessen Mittelpunkt hin bewegt wird.

Die Steuereinrichtung ist so gestaltet, dass die Rotationsgeschwindigkeit des Motors allmählich linear oder nichtlinear erhöht wird, während die Düse den Wafer von seinem Rand aus zum Mittelpunkt hin überstreicht oder abtastet.

Bei dem Photoresistbeschichtungsverfahren für Wafer wird das Photoresist aufgesprüht während die Düse den Wafer von seinem Rand aus zum Mittelpunkt hin überstreicht oder abtastet, wobei die Rotationsgeschwindigkeit des Wafers während des Überstreichens oder Abtastens erhöht wird.

Es sei bemerkt, dass sowohl die obige allgemeine Beschreibung als auch die nachstehend erfolgende ausführliche Beschreibung lediglich beispielhaft sind und zur näheren Erläuterung der beanspruchten Erfindung dienen.

In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Photoresistbeschichtungsvorrichtung;
2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Photoresistbeschichtungsvorrichtung;
3 die zu beschichtende Oberfläche eines Wafers, dessen Rotationsgeschwindigkeit beim Aufsprühen des Photoresists in Abhängigkeit von den dargestellten Abschnitten verändert wird; und
4 ein Blockdiagramm, das eine erfindungsgemäße Ausführungsform zeigt.
Die zugehörigen Zeichnungen zeigen beispielhafte erfindungsgemäße Ausführungsformen, die nachstehend ausführlicher beschrieben werden.
Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Photoresistbeschichtungsvorrichtung ist die Vorrichtung so gestaltet, daß ein Wafer 24 auf einer rotierenden Einspannvorrichtung 22 eingespannt ist, die durch einen Motor 20 angetrieben wird, der die zum Drehen erforderliche Energie liefert. Über der Einspannvorrichtung 22 befindet sich eine Düse 26, die den Wafer 24 vom Rand aus zur Mitte hin überstreicht oder abtastet bzw. scannt.
Die Rotationsgeschwindigkeit der rotierenden Einspannvorrichtung 22 verändert sich jeweils mit der Stellung der Düse 26, d.h. in Abhängigkeit von der Sprühposition der Düse 26, wobei die Antriebskraft oder Antriebsenergie durch den Motor 20 auf die rotierende Einspannvorrichtung 22 übertragen wird. Die Rotationsgeschwindigkeit wird hierbei durch den Motor 20 als vorher festgelegter Sollwert bestimmt, wobei der Abstand zwischen dem Mittelpunkt der Sprühstellung und dem Motor 20 berücksichtigt wird. Dies bedeutet, daß die Antriebsenergie so von dem Motor 20 auf die rotierende Einspannvorrichtung 22 übertragen wird, daß die Rotationsgeschwindigkeit höher ist, wenn sich die Düse 26 nicht am Rand des Wafers sondern in dessen Mitte befindet. Der Wafer 24 dreht sich hierbei aufgrund der Drehung der rotierenden Einspannvorrichtung 22.
In diesem Stadium bzw. Abschnitt wird die Rotationsgeschwindigkeit linear oder nichtlinear erhöht, während die Düse 26 so bewegt wird, daß sie den Wafer 24 entsprechend den Plänen des Herstellers vom Rand aus zur Mitte hin überstreicht bzw. scannt. Bei dem in 3 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist die ebene Oberfläche des Wafers 24 in Abschnitte A, B, C und D unterteilt, wobei die Rotationsgeschwindigkeit des Wafers 24 so gesteuert wird, daß sie bezogen auf die einzelnen Abschnitte Schritt für Schritt nichtlinear zunimmt.
Bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird ein Photoresist zur Beschichtung des Wafers 24 aufgesprüht, wobei die Düse 26 den Wafer 24 überstreicht oder abtastet und die Rotationsgeschwindigkeit des Wafers 24 gemäß dem in 4 dargestellten Blockdiagramm verändert wird. Das heißt, daß die Steuerung des Antriebsmotors 20 und der Düse 26 ansprechend auf die Düsenstellung erfolgt.
Ausführlicher dargestellt sind ein Düsen-Antriebsteil oder eine Düsenantriebseinrichtung 30, ein Motor 20 und ein Waferlademechanismus 34, die über ein Steuerteil oder eine Steuereinrichtung 36 betriebsmäßig miteinander verbunden sind. An der Steuereinrichtung 36 liegt ein Erfassungssignal einer Düsenstellungserfassungseinrichtung 38 an, die die Stellung der Düse 26 erfaßt.
Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels wird nachstehend ausführlicher beschrieben.
Die Wafer werden durch einen Waferlademechanismus 34 einzeln zu der drehbaren Einspannvorrichtung 22 befördert und dort so angebracht, daß sie eingespannt sind. Der auf der drehbaren Einspannvorrichtung 22 eingespannte Wafer 24 wird nun mittels des Steuerteils 36 mit einer üblichen Anfangsgeschwindigkeit gedreht. Beim Erreichen einer gängigen Geschwindigkeit wird unter Steuerung des Düsenantriebsteils 30 mit dem eigentlichen Abtast- oder Scanningbeschichtungsverfahren begonnen.
Zu Beginn des Abtast- oder Scanningbeschichtungsverfahrens wird die Düse 26 vom Rand des Wafers aus (Abschnitt A in 3) zur Mitte des Wafers hin bewegt (Abschnitt D in 3), wobei die Stellung der sich bewegenden Düse durch die Düsenstellungserfassungseinrichtung 38 erfaßt wird.
Die Düsenstellungserfassungseinrichtung 38 übermittelt in Abhängigkeit von der Stellung der Düse 26 ein Erfassungssignal an die Steuereinrichtung 36, die so gestaltet ist, daß die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 20 in Abhängigkeit von der Stellung der Düse 26 erhöht wird, die den Wafer von seinem Rand aus zum Mittelpunkt hin überstreicht. Die Rotationsgeschwindigkeit des auf der rotierenden Einspannvorrichtung 22 eingespannten Wafers 24 wird somit erhöht.
Wenn sich die Photoresistsprüheinrichtung für den Wafer 24 vom Rand des Wafers aus zu seinem Mittelpunkt hin bewegt, verringert sich die zur Beschichtung erforderliche Photoresistmenge, wenn der Wafer 24 mit der üblichen Geschwindigkeit rotiert. Die Beschaffenheit der Beschichtung am Rand des Wafers und in der Mitte ist jedoch unterschiedlich. Dies beruht auf dem mechanischen Zusammenhang zwischen den Teilen, wie z.B. der Rotationsgeschwindigkeit in den einzelnen Punkten des Wafers, der Zentrifugalkraft und der Oberflächenspannung. So werden Wafer häufig beispielsweise nur teilweise oder schlecht beschichtet, da das Photoresist in der Mitte eines Wafers nicht anhaftet und über die Oberfläche abgleitet. Zudem ist auch die Gleichmäßigkeit der Photoresistbeschichtung verringert.
Zur Lösung des oben genannten Problems wird die von dem Motor 20 auf die sich drehende Einspannvorrichtung 22 übertragene Rotationsenergie verändert, so dass sich die Rotationsgeschwindigkeit des Wafers 24 unter Berücksichtigung des mechanischen Zusammenhangs zwischen den Teilen bzw. Elementen, wie z. B. der Zentrifugalkraft und der Oberflächenspannung, gemäß den in 3 dargestellten einzelnen Abschnitten erhöht.
Da die Rotationsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung unter Berücksichtigung der Zentrifugalkraft und der Oberflächenspannung des Photoresists erhöht wird, wenn die Düsen 26 das Photoresist vom Rand des Wafers aus zu seinem Mittelpunkt hin auf den Wafer 24 aufsprühen, wird verhindert, dass das Photoresist keine Schicht ausbildet und abgleitet. Zudem werden auch Fehler in der Beschichtung verhindert, so dass sich auf der gesamten Waferoberfläche eine gleichmäßige Photoresistschicht ausbildet, da der Wafer 24 mit der maximalen Geschwindigkeit für die Beschichtung rotiert.
Um in der Wafermitte eine gleichmäßigere Schicht zu erzeugen, wird zudem die Zeit zum Aufsprühen auf die Mitte des Wafers mittels der Düse 26 um 0,2 Sekunden erhöht, so dass man eine Photoresistschicht mit der gewünschten Gleichmäßigkeit erhält.
Bei einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird die Photoresistmenge auf weniger als 4 Kubikzentimeter (4 × 10^–6m³) verringert, d. h. weniger als die Hälfte der üblicherweise verwendeten Photoresistmenge.
Hierdurch verringern sich nicht nur die Kosten für das Photoresist sondern auch die dadurch verursachten Umweltprobleme.
Da die für die Beschichtung des Wafers verwendete Photoresistmenge auf weniger als die Hälfte verringert wird, werden die oben genannten ökonomischen und ökologischen Probleme durch die vorliegende Erfindung vermieden.
Zudem erhöht sich auch die Gleichmäßigkeit der auf den Wafer aufgebrachten Photoresistschicht.

Claims

Photoresistbeschichtungsvorrichtung zur Beschichtung eines Wafers (24), der auf einer rotierenden Einspannvorrichtung (22) rotiert und über eine Düse (26) mit Photoresist besprüht wird, mit folgenden Bauteilen: – eine Düsen-Antriebseinrichtung (30), um die Düsen (26) vom Rand des Wafers (24) aus zur Mitte hin zu bewegen und nach dem Abtastverfahren eine Beschichtung aufzubringen; – ein Motor (20) zur Versorgung der rotierenden Einspannvorrichtung (22) mit Rotationsenergie, wobei die Energiemenge in Abhängigkeit von der Stellung der Düse (26) variiert; und – eine Steuereinrichtung (36) zur allmählichen Erhöhung der Drehgeschwindigkeit des Motors (20) durch Erfassung der Düsenstellung, wenn die Düse (26) durch die Düsen-Antriebseinrichtung (30) vom Rand des Wafers (24) aus zu dessen Mittelpunkt hin bewegt wird.
Photoresistbeschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (36) so gestaltet ist, dass die Rotationsgeschwindigkeit des Motors (20) allmählich nichtlinear erhöht wird, wenn die Düse (26) den Wafer (24) von seinem Rand aus zur Mitte hin abtastet.
Photoresistbeschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (36) so gestaltet ist, dass die Rotationsgeschwindigkeit des Motors (20) allmählich linear erhöht wird, wenn die Düse (26) den Wafer (24) von seinem Rand aus zur Mitte hin abtastet.
Photoresistbeschichtungsverfahren für Wafer, wobei ein Photoresist auf einen Wafer (24) aufgesprüht wird während eine Düse (26) den Wafer (24) von seinem Rand aus zur Mitte hin abtastet und wobei die Rotationsgeschwindigkeit des Wafers (24) während des Abtastens erhöht wird.