JP2020522889A - スピンコーティング装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
スピンコーティングデバイスと方法。スピンコーティング装置は、それ自体が回転可能なシャフト（３）と、シャフト（３）の端部に固定されたチャック（２）とを備え、電磁誘導装置はチャック（２）の下に設けられる。電磁誘導装置は、チャック（２）の下に固定された環状磁石（４）、第１コイル（５）と第２コイル（６）により形成されたコイル群、及びシャフト（３）に固定された磁性バー（７）を備える。チャック（２）上の基板（１）はノッチを有し、チャック（２）の回転中の不均衡な遠心力がチャック（２）の振動を引き起こす。電磁誘導装置は、チャック（２）の回転中に生成される遠心力を前記電磁誘導装置によって生成される磁力とバランスを取り、チャック（２）の表面の水平度が調整される。本装置は手動操作を必要とせず、チャックをより安定させることができ、振動による機器の損傷を減らし、時間と労力を節約しながらフォトレジストのスピンコーティングの効果を改善するという利点を有する。【選択図】図１
Description
本出願は、半導体製造装置の分野に関し、特に、スピンコーティング装置及び方法に関する。
現在のＬＥＤ及びその他のＩＣチップ製造の業界では、ワークピース表面にフォトレジスト膜を堆積するのに、高速スピンコーティングが広く使用されている。フォトリソグラフィ及び現像プロセスによってフォトレジスト膜にマイクロパターンが形成され、膜は後続のプロセスで保護層として機能できる。
ＬＥＤチップ又は他のＩＣチップの製造に使用される直径２００ｍｍ未満のワークピースは、通常、位置合わせのためのいわゆる「フラット」形状を有している。「フラット」形状とは、円形のワークピースをその非直径の弦に沿って切断することにより形成された平坦なエッジを有するノッチを指す。フラットの存在により、ワークピースの幾何中心（ＧＣ）はその重心（ＣＧ）と一致しない。
その結果、フォトレジストコーティング及び現像プロセスにおいて、このワークピースがその幾何中心の周りを高速で回転すると、幾何中心と重心のずれにより、異なる方向に異なる遠心力が生じ、結果として生じる不均衡な遠心力は、システム、一般的には回転を駆動する電気モーターのシャフトに伝達される。これにより、システムに外乱と振動が発生する。振動は、特に基板が重い場合、フォトレジストコーティングプロセスで均一な厚膜の形成に弊害をもたらす。特定の例として、スピンコーティングプロセスにおいて、幾何中心と重心との間に大きな偏差がある６インチのサファイア基板を回転させると、激しく揺れ、ワークピースが破損したり、回転システムに損傷を与えたりする可能性がある。
上記の問題を解決するために、本出願は、スピンコーティング装置及び方法を提供し、装置内に配置された電磁誘導装置が、チャックのバランスを維持するために傾斜したチャックに対して可変の電磁力を生成する。
この目的のために、本出願は、回転可能なシャフトと、前記シャフトの端部に固定されたチャックとを備えるスピンコーティング装置を提供する。前記シャフトは、回転すると、前記チャックを回転駆動するように構成されている。電磁誘導装置が前記チャックの下に配置され、前記チャックの回転によって生成される遠心力が前記電磁誘導装置によって生成される磁力とバランスを取り、前記チャックの表面の水平度が調整される。
好ましくは、前記電磁誘導装置は、前記チャックの下面に固定された環状磁石と、前記シャフトに固定された１つ以上の磁性バーと、前記環状磁石と１つ以上の前記磁性バーとの間に配置された１つ以上のコイル群を備えてもよい。
好ましくは、シャフトの周りに均一に分布する少なくとも２つのコイル群が設けられる。
好ましくは、前記コイル群の各々は、電力が供給されると、前記環状磁石と相互作用する磁力を生成することができる第１コイルと、１つ以上の前記磁性バーと電磁誘導を生成するように構成された第２コイルとを含み、各コイル群内の前記第１コイルと前記第２コイルは電気的に結合されている。
好ましくは、前記コイル群の少なくとも１つは、前記チャックに支持された基板のノッチに位置的に対応して配置され、前記ノッチと位置的に対応して配置された前記コイル群の前記第１コイルは、前記環状磁石の一部とは反対の極性を有しており、前記ノッチと位置的に対応して配置された前記コイル群の前記第２コイルは、前記磁性バーの対応するものと反対の極性を有している。
好ましくは、１つ以上の前記コイル群は、ホルダーに固定され得る。
好ましくは、８つの前記コイル群が設けられてもよく、８つの前記コイル群はシャフトの周りに均一に分布する。
本出願は、上記で規定されたスピンコーティング装置を用いたスピンコーティング方法も提供する。前記チャック上にコーティングされる基板を用意し、前記シャフトによって駆動される前記チャックの回転時及びそれに対応して生成される遠心力により、前記チャックの異なる部分が異なる高さを有し、前記チャックの表面の水平度を調整するために、前記電磁誘導装置によって、前記チャックのより低い高さを有する部分に反発力を、より高い高さを有する前記チャックの別の部分に引力を加える。
先行技術と比較して、本出願は以下の利点を提供する：スピンコーティング装置及び方法が提供され、装置は回転可能なシャフトと、前記シャフトの端部に固定されたチャックと、前記チャックの下に配置された電磁誘導装置とを備える。回転中に、不均一な遠心力分布によりチャックの表面が水平面に対して傾くと、チャックとその下に配置された電磁誘導装置との位置関係に変化が生じ、電磁誘導装置からの電磁力が変化する。それに応じて、チャックの異なる部分に作用する反発力と電磁引力がそれに応じて変化し、それによって不均衡な遠心力を補償し、チャックのバランスを維持する。本出願で提供されるスピンコーティング装置及び方法は、人間の制御の要求なしで電磁誘導装置を構成するだけでよく、反発力及び引力を自動的に調整することができる。したがって、チャックは、ぐらつきを減らしてより安定して回転でき、フォトレジストのコーティング品質を向上させて、時間と労力を節約することができる。
これらの図において、１は基板、２はチャック、３はシャフト、４は環状磁石、５は、第１コイル、６は第２コイル、７は磁性バーである。
本発明の目的、利点及び特徴をより明確にするために、本発明の実施形態を添付の図面を参照して以下により詳細に説明する。
図１を参照すると、本願は、回転可能なシャフト３と、シャフト３の端部に固定されたチャック２とを含むスピンコーティング装置を提供する。シャフト３は、一般に、電気モーターなどの駆動手段に接続されており、この駆動手段は、シャフト３を駆動して、その自身の軸を中心に回転させる。その結果、チャック２は、シャフト３の回転とともに回転する。
図２を参照すると、基板１がチャック２上に配置されている。一般に、チャック２と基板１は両方とも円形である。通常、平坦なノッチを有するＬＥＤチップを製造するためのサファイア基板など、その幾何中心（ＧＣ）と一致しない重心を有する基板１がチャック２上に配置される場合、基板１の幾何中心はチャック２の幾何中心と一致する必要がある。この場合、基板１がチャック２とともに回転するとき、チャック２と基板１の共通の重心は、シャフト３の軸心からオフセットされ、その結果、不均衡な遠心力Ｆ１が生じる。特に、基板１のより重い部分を支持するチャック２の部分はより大きな遠心力を受け、基板１のより軽い部分を支持するチャック２の部分はより小さな遠心力を受ける。このため、チャック２はぐらつき、基板の重い部分を支える部分が下がり、基板の軽い部分を支える部分が上がる。
本願で提供されるスピン装置は、以下を含む電磁誘導装置を備える：それぞれが磁石とコイルとの間の相対運動から起電力を生成するように構成された１つ以上の複数の磁電素子；電流が流れると磁場を生成するようにそれぞれ構成された１つ以上の電磁要素。
電磁誘導装置は、上から下に配置された、以下を含む。
チャック２の下に固定された環状磁石４；
環状磁石４は、チャック２の周囲に沿って連続的又は非連続的に配置することができる。すなわち、環状磁石４は、チャック２の周囲に沿って均一に分布することが好ましいいくつかのリングセグメントを含むことができる。
チャック２の下に固定された環状磁石４；
環状磁石４は、チャック２の周囲に沿って連続的又は非連続的に配置することができる。すなわち、環状磁石４は、チャック２の周囲に沿って均一に分布することが好ましいいくつかのリングセグメントを含むことができる。
コイル群；
上から下に、第１コイル５と、第１コイル５に電気的に結合された第２コイル６とを含む。
上から下に、第１コイル５と、第１コイル５に電気的に結合された第２コイル６とを含む。
シャフト３に固定された磁性バー７；
磁性バー７は、シャフト３の円周面に固定されていても、シャフト３を横断して延びていてもよい。磁性バー７がシャフト３の円周面に固定される場合、磁性バー７の２つの端部を結合して、シャフト３を囲む環を形成することができる。磁性バー７がシャフト３を横断して延びる場合（その両端部がシャフト３の円周面から突出する場合）、シャフト３を横断して延びる複数の磁性バー７は、同じ高さでシャフト３に配置され、複数の磁性バー７の端部はシャフト３の円周面に沿って同じ高さで均一に分布する。
磁性バー７は、シャフト３の円周面に固定されていても、シャフト３を横断して延びていてもよい。磁性バー７がシャフト３の円周面に固定される場合、磁性バー７の２つの端部を結合して、シャフト３を囲む環を形成することができる。磁性バー７がシャフト３を横断して延びる場合（その両端部がシャフト３の円周面から突出する場合）、シャフト３を横断して延びる複数の磁性バー７は、同じ高さでシャフト３に配置され、複数の磁性バー７の端部はシャフト３の円周面に沿って同じ高さで均一に分布する。
磁性バー７及び第２コイル６は磁電素子を形成してもよく、一方、第１コイル５は電磁素子を形成してもよい。さらに、第１コイル５は環状磁石４（の表面の一部）に面していてもよく、一方、第２コイル６は磁性バー７（の表面の一部）に面していてもよい。
図３を参照すると、上記の電磁誘導装置において、コイル群がシャフト３の周りに複数の均一に設けられてもよい。第１コイル５は、電力が供給されると磁場を発生し得る。電力が供給された第１コイル５の端面に生じる磁場の極性は、第１コイル５の巻き方向によって決定することができる。
図１から図３を参照すると、基板１の軽い部分、すなわち基板１のノッチに対応する部分を支持するチャック２の部分で、チャック２の当該部分の下に配置された環状磁石４の部分と第１コイル５の２つの対向面は反対の極性を示し、第１コイル５に対応する第２コイル６の２つの対向面と、対応する磁性バー７の端部は反対の極性を示す。この構成により、基板１のノッチに対応するチャック２の部分に位置する環状磁石４の部分とチャック２の当該部分の下に配置された第１コイル５との間に引力Ｆ３が生成され、チャック２の上方部分を下降させて、チャック２を水平に近づける。
基板１の重い部分を支持するチャック２の部分では、チャック２の当該部分の下に配置された環状磁石４の部分と第１コイル５の２つの対向面は同じ極性を示し、第１コイル５に対応する第２コイル６の２つの対向する表面と、対応する磁性バー７の端部は同じ極性を示す。この構成により、基板１のより重い部分を支持するチャック２の部分に位置する環状磁石４の部分とチャック２の当該部分の下の第１コイル５との間に、反発力Ｆ２が生成され、チャック２の下方部分を持ち上げて、チャック２を水平に近づける。
上記のコイル群のコイルの極性は、コイルの巻き方向によって決定され得る。コイル群は、シャフト３及びチャック２に物理的に接触しないように円周ホルダーに固定されてもよい。例えば、複数のコイル群は、シャフト３を囲む環状ホルダーに固定されてもよい。さらに、環状ホルダーは、シャフト３と同軸に配置されてもよい。
図１及び図２を参照すると、本出願は、上記で定義されたスピンコーティング装置を用いたスピンコーティング方法も提供し、具体的には以下を含む。
コーティングされる基板１はチャック２上に配置され、基板１はノッチ（図示せず）を有する；シャフト３の駆動下でチャック２が回転すると、基板１の重い部分を支えるチャック２の部分が下方に移動し、その部分から対応する第１コイル５までの距離が減少する。（距離はｄ１１からｄ２１まで減少するように示されている）。その結果、シャフト３は、チャック２の上記変位に伴って必然的に変位し、基板１のより重い部分を支持するチャック２の部分に向かって傾斜し、それにより、磁性バー７から第２コイル６までの距離が（示されているようにｄ１３からｄ２３まで）減少する。この場合、第２コイル６の起電力が増加するため、流れる電流が増加する。第２コイル６は第１コイル５に電気的に結合されているため、第１コイル５も電流が増加し、この部分で第１コイル５と環状磁石４との間の磁場を強め、この部分の第１コイル５と環状磁石４との間の磁力を増強する。この部分における第１コイル５と環状磁石４の対向面は同じ極性を有するので、第１コイル５は環状磁石４により強い反発力を及ぼし、したがってチャック２の当該部分を押し上げる。
同時に、基板１のより軽い部分を支持するチャック２の部分が上方に移動して、当該部分から対応する第１コイル５までの距離が増加する（図示のように、距離はｄ１２からｄ２２に増加する）。この部分の第１コイル５と環状磁石４の対向面は反対の極性であるため、第１コイル５は互いに引き合う吸引力を及ぼす。したがって、チャック２のこの部分は上方に持ち上げられるが、吸引力はチャック２のこの部分を下方に吸引し、最終的にチャック２のバランスを維持する。
要約すると、本出願で提供される電磁誘導装置は、基板１のより重い部分を支持するチャック２の部分を押し上げる反発力と、基板１のより軽い部分を支持するチャック２の部分を押し下げる吸引力を生成することができ、回転中にチャック２の機械的バランスを維持することができる。その結果、チャック２がぐらつきにくくなり、機器に損傷を与える危険性を低くすることができる。
図４を参照すると、コイルの誘導インピーダンスは、ヒステリシスとしても知られる、対応する磁場の応答の時間遅延を引き起こす可能性がある。これは、第２コイル６と第１コイル５との間の距離、又は第２コイル６と磁性バー７との間の距離を減少させることにより排除することができる。
本願は、スピンコーティング装置及び方法を提供し、この装置は、回転可能なシャフト３と、シャフト３の端部に固定されたチャック２とを備え、電磁誘導装置は、チャック２の下に配置される。回転中に、不均一な遠心力分布により、チャックの表面が水平面に対して傾斜する（すなわち、非平行になる）と、チャック２とその下に配置される電磁誘導装置との間の位置関係に変化が生じ、その結果、電磁誘導装置からの電磁力が変化する。それに応じて、チャックの異なる部分に作用する反発力及び引力の電磁力がそれに応じて変化し、それによって不均衡な遠心力を補償し、チャックのバランスが維持される。本出願で提供されるスピンコーティング装置及び方法は、人間の制御の要求なしに電磁誘導装置を構成するだけでよく、反発力及び引力を自動的に調整することができる。したがって、チャック２は、揺れを低減し、フォトレジストコーティング品質を向上させてより安定して回転することができ、時間と労力を節約することができる。
本出願は、上述の実施形態を参照して説明されたが、これらの開示された実施形態に限定されない。当業者が、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本出願に様々な修正及び変更を加えることができることは明らかである。したがって、本発明は、それらが添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲内にある場合、すべてのそのような修正及び変形を包含することを意図している。
Claims (10)
- 回転可能なシャフトと、前記シャフトの端部に固定されたチャックとを備えるスピンコーティング装置であって、
前記シャフトは、回転すると、前記チャックを回転駆動し、
電磁誘導装置が前記チャックの下に配置され、
前記チャックの回転によって生成される遠心力が前記電磁誘導装置によって生成される磁力とバランスを取り、前記チャックの表面の水平度が調整される、
スピンコーティング装置。 - 前記電磁誘導装置は、１つ以上の電磁素子と、１つ以上の前記電磁素子に結合された１つ以上の磁電素子とを含む、請求項１に記載のスピンコーティング装置。
- 前記電磁素子は、前記チャックの下面に固定された環状磁石に対応して配置された１つ以上の第１コイルを備え、
前記磁電素子は、前記シャフトに固定された１つ以上の磁性バーと、１つ以上の前記磁性バーに対応して設けられた１つ以上の第２コイルを含む。
請求項２に記載のスピンコーティング装置。 - 前記電磁誘導装置は、前記チャックの下面に固定された環状磁石と、前記シャフトに固定された１つ以上の磁性バーと、前記環状磁石と１つ以上の磁性バーとの間に配置された１つ以上のコイル群を含む、
請求項１に記載のスピンコーティング装置。 - 前記シャフトの周りに均一に分布する少なくとも２つのコイル群が設けられる、
請求項４に記載のスピンコーティング装置。 - 前記コイル群の各々は、電力が供給されると、前記環状磁石と相互作用する磁力を生成することができる第１コイルと、１つ以上の前記磁性バーと電磁誘導を生成するように構成された第２コイルとを含み、各コイル群内の前記第１コイルと前記第２コイルは電気的に結合されている、
請求項４に記載のスピンコーティング装置。 - 前記コイル群の少なくとも１つは、前記チャックに支持された基板のノッチに位置的に対応して配置され、前記ノッチと位置的に対応して配置された前記コイル群の前記第１コイルは、前記環状磁石の一部とは反対の極性を有しており、前記ノッチと位置的に対応して配置された前記コイル群の前記第２コイルは、前記磁性バーの対応するものと反対の極性を有している、
請求項６に記載のスピンコーティング装置。 - １つ以上の前記コイル群はホルダーに固定されている、
請求項４に記載のスピンコーティング装置。 - ８つの前記コイル群が設けられ、８つの前記コイル群が前記シャフトの周りに均一に分布している、
請求項４に記載のスピンコーティング装置。 - 請求項１〜９のいずれか一項に記載のスピンコーティング装置を用いたスピンコーティング法であって、
前記チャック上にコーティングされる基板を用意し、
前記シャフトによって駆動される前記チャックの回転時及びそれに対応して生成される遠心力により、前記チャックの異なる部分が異なる高さを有し、
前記チャックの表面の水平度を調整するために、前記電磁誘導装置によって、前記チャックのより低い高さを有する部分に反発力を、より高い高さを有する前記チャックの別の部分に引力を加える、
スピンコーティング方法。
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