JP5933724B2 - 支持ウェハを被覆する装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１及び９に記載の形式の支持ウェハ（キャリアウェハ）の被覆面の内側円形面を被覆材料で被覆する装置及び方法に関する。

半導体技術においては、ますます薄くかつ大面積になる構造ウェハを最良に取り扱うことができるように、テンポラリーボンディング（仮ウェハ接合）のための方法がますます重要になっている。構造ウェハの取り扱いは先行技術では特に、構造ウェハの一部のみを、特に周縁部を支持ウェハにテンポラリーボンディングすることにより改善されている。これにより、構造ウェハの構造化された面に接着剤が与えられることをできるだけ阻止している。このことは先行技術では、支持ウェハの被覆面の縁部区域だけを接着するように形成することによって行っている。特にこの場合、ウェハの内側円形面に、接着力を減じる被覆材料を被覆している。接着力のない被覆材料は、これに限定するものではないが好適には、例えば３Ｍ社のＥａｓｙ Ｃｌｅａｎ Ｃｏａｔ１０００のような抗付着層材料（ＡＳＬ）である。

先行技術は製造のために今のところ、以下のようなステップを有している。まず、支持ウェハの縁部区域Ｂをラッカ、例えばフォトレジストで被覆する。フォトレジストを炉内又は加熱プレート上で硬化させる。次いでＡＳＬを全面的に塗布する。ＡＳＬ材料は、フォトレジストによって被覆された支持ウェハの表面には達しない。フォトレジストで被覆されていない支持ウェハの中央領域に分子層が形成されるまでの所定の作用時間後に、残りのＡＳＬ材料を振り飛ばす。次いでフォトレジストを例えばアセトンによって除去する。この時点で、ＡＳＬ被覆を有さない縁部区域と、ＡＳＬ被覆されたコア区域との２つの区域から成る支持ウェハが生じる。その後、接着剤を支持ウェハ全体に塗布する。接着剤は、ＡＳＬ材料によって被覆されていない縁部区域に極めて良好に付着する。ＡＳＬ材料が被覆されたコア区域における接着剤の付着強度は極めて弱い。コア区域では接着剤は、後で支持ウェハにボンディングされる構造ウェハの構造を支える働きを主に持つ。先行技術により、２つの区域を製造するためには複数のステップが必要であることがはっきりと判る。第１にフォトレジストの塗布、第２にフォトレジストの硬化、第３にＡＳＬ材料の塗布、第４にフォトレジストの除去、第５に接着剤の塗布である。

支持ウェハへの被覆材料及び接着剤の塗布はこの場合、できるだけ安価かつ迅速に、しかしながら同時に高品質に、即ち特にできるだけ均一な層厚さとなるように行われるのが望ましい。

そこで本発明の課題は、塗布を迅速かつ安価であると同時にしかも高品質で行うことができるように、支持ウェハを被覆する装置及び方法を改良することである。

この課題は、請求項１及び９の特徴部に記載の構成により解決される。本発明の有利な別の構成は従属請求項に記載されている。明細書、請求の範囲及び／又は図面に記載された少なくとも２つの特徴から成る全ての組み合わせも本発明の範疇にあるものである。規定された値範囲では、記載した範囲内にある値も、制限値として開示されたとみなすべきであって、任意の組み合わせで請求の範囲とすることができる。

本発明の根底を成す思想は、支持ウェハへの被覆材料の被覆を、支持ウェハの被覆面の種々異なる区域において、（特に、内側円形面と、該内側円形面の周りの、好適には該内側円形面を取り囲む外側円環面とから成る）区域における、被覆が行われるべきではない被覆面（外側円環面）の被覆材料による被覆の抑制、好適には阻止と、少なくともほぼ同時に行うことにある。被覆材料は特に、構造ウェハ又は塗布される接着剤の支持ウェハへの付着を、支持ウェハの被覆面上の被覆材料が塗布された領域ではできるだけ阻止する抗付着材料であって良い。支持ウェハの被覆面は主として、構造ウェハの構造面の支持が行われる支持ウェハの面側であり、特に全面的に、好適にはほぼ同じ面及び面輪郭を有している。構造ウェハは、２つの構造面を有したウェハであっても良い。被覆材料の塗布は好適には支持ウェハに対して同心的に行われるので、被覆材料は好適には、支持ウェハの回転中に塗布され、支持ウェハの回転により支持ウェハ上に均一かつ均質に分散される。構造ウェハの被覆すべきではない領域に、即ち特に接着領域に、被覆材料を溶かす溶剤をほぼ同時に塗布することにより、この領域における被覆面の被覆材料による被覆は少なくともほぼ、特に完全に阻止される。縁部区域（特に外側円環面）の被覆は、被覆材料を縁部で溶剤を介して外方に動かすことによっても阻止することもできる。別の構成では、被覆材料を外方に動かすことができるものは必ずしも溶剤である必要はなく任意の液体であって良い。この上記手段は、これが塗布された領域（外側円環面）において被覆を抑制する、又は特に完全に阻止する。従ってここではそれは被覆抑制剤と言われる。

被覆面の被覆すべき領域における被覆材料の硬化後、及び、特に支持ウェハの回転又は気化による被覆抑制剤の除去後、部分的にのみ被覆された被覆面を有する支持ウェハが得られ、これは本発明の継続的かつ１段階のプロセスで製造可能なものである。次いで、被覆されていない領域で、特に、溶剤を塗布する第２の塗布手段によって、被覆面の被覆されていない領域に接着剤を塗布し、分散させることができる。接着剤は、先行技術により公知であるように、全面的に、基板全体にわたって塗布することができ、この場合接着剤は、付着強度が低い領域及び付着強度が高い領域に同様に被覆される。従って本発明によれば、構造ウェハを支持するための、複数の区域を有する被覆面を備えた支持ウェハを、本発明による２段階の製造法で製造することができる。被覆抑制剤及び被覆材料は好適には同時に塗布される。作動シーケンスでは、溶剤は好適には遅くとも被覆材料が到達するまでに、さらに好適には被覆材料と同時に、極めて好適には被覆材料より前に塗布される。停止シーケンスでは、被覆材料による被覆は溶剤による被覆の前に終了される。

好適には、溶剤と被覆材料とが混合することは殆どない。境界層では被覆材料は溶剤によって最も迅速に気化される。被覆材料と被覆抑制剤、特に溶剤との混合は、本発明によれば僅かであるので、被覆すべきではない区域に被覆材料が被覆されることはない。中央領域（特に内側円形面）の被覆が効果的に行われた後、任意の測定法により、好適には接触角測定装置により、この条件が後からチェックされる。好適には、被覆されるべきではない領域の接触角は、本発明のプロセスによれば、最大１５°、好適には最大１０°、さらに好適には最大５°、最も好適には０°変化した。

これまで行われていた別個のプロセスステップによりウェハの縁部における材料を除去することは、本発明によれば、被覆と特に同時に行われる縁部洗浄の１つのプロセスに変換され、これにより被覆材料による被覆を抑制、又は好適には完全に阻止することができる。特に全面的な接着剤の塗布は必ずしも本発明による方法及び装置の構成要素ではないが、本発明による方法及び装置の構成要素に入れることができる。

好適な構成によれば、第１の塗布手段は、前記被覆材料の塗布が回転の回転軸線の領域で、特に前記支持ウェハに対して同心的に行われるように、配置されている又は配置可能である。これにより、被覆材料の分散は特に一定の回転速度で被覆面に沿って極めて均質に行われるので、被覆面全体において被覆材料の均質な分散が得られる。支持ウェハの回転は、支持ウェハを回転可能な支持部、特にチャックで支持し、位置固定することにより行われる。この場合、支持ウェハの支持及び位置固定は、支持装置の回転軸線に対してできるだけ正確に同心的となるように位置合わせされて行われる。

第２の塗布手段が、被覆抑制剤の塗布が外側円環面の少なくとも周区分で、外側円環面の半径方向内側に位置する縁部の領域で行われるように配置されている又は配置可能であることにより、この場合も、支持ウェハの回転による被覆抑制剤の分散の原理が利用可能であるので、本発明によれば少なくともほぼ同時に、被覆抑制剤と被覆材料とを塗布することができる。これらは被覆面における塗布個所だけが互いに異なっており、この場合、支持ウェハへの溶剤の塗布は、被覆材料の塗布よりも回転軸線Ｒから離されて行われる。

この場合、第１の塗布手段及び／又は第２の塗布手段の塗布量及び／又は塗布圧及び／又は塗布速度及び／又は塗布角度及び／又は塗布時点及び／又は塗布位置を制御する本発明による制御手段が設けられているならば好適である。上記パラメータが調節可能であるように形成されているならば、本発明による装置及び本発明による方法を、被覆材料及び対応する被覆抑制剤の種々様々な組み合わせに合わせて調整することができる。被覆抑制剤が大量に供給される場合、一方では被覆材料は効果的に剥離若しくは溶解され、若しくは、被覆材料は被覆抑制剤によりより強力に、外側の縁部区域を覆う若しくは被覆するのを防止されるが、他方ではより多くの被覆抑制剤が消費される。塗布圧又は塗布速度の上昇若しくは適切な塗布角度の選択により、被覆抑制剤及び被覆材料の放出は、特に塗布量を増大させることなく最良にすることができる。

被覆材料を硬化させる硬化手段が設けられているならば、被覆材料の硬化を特に被覆面への被覆材料の分散と同時に行うことができるので、本発明による１段階の又は２段階のプロセスをさらに良好にすることができる。ＡＳＬ材料に関連して、硬化中に単分子層若しくは多分子層が形成されることが理解される。本発明による構成では、このような層は、表面における分離効果により形成される。さらに「硬化」とは、以下のテキストでは、接着性のない層の形成であると理解されたい。

本発明の別の好適な構成によれば、第２の塗布手段は、出口端部が前記外側円環面に向けられて配置可能な少なくとも１つの管路を有している。従って、被覆材料の分散の際に被覆材料が特別に溶解されるべき、又は一般的に分離されるべき被覆面の領域、ひいてはそこでは硬化されない（上記「硬化」参照）領域に、被覆抑制剤を方向付けて噴射し、所望のように塗布することができる。

この場合、第２の塗布手段は、特に各出口端部に、特に制御可能なノズルを有しているならば特に好適である。内側ノズルは典型的には０．１２５インチの開口直径を有しており、外側ノズルは典型的には０．２５インチの開口直径を有している。より小さな又は大きな開口直径を有するノズルも考えられる。開口直径は、０．００１インチよりも大きく、好適には０．０１インチよりも大きく、さらに好適には０．１インチよりも大きく、特に１インチよりも小さい。このような手段により、本発明による装置は、種々様々な被覆材料・溶剤組み合わせに合わせて調整可能であるだけでなく、種々異なるサイズの支持ウェハ又は抗付着区域に対する接着区域の大きさの所望の比についても調整可能である。

装置に関して開示された特徴が、方法的特徴を含む場合は、これは方法的にも開示されているとみなされるべきであり、逆のことも同様である。

図面には本発明によるさらなる利点、特徴、実施の形態が開示されている。

被覆材料塗布前の本発明による装置の実施例を示した斜視図である。 本発明による２段階プロセス実行後の図１の実施の形態を示した図である。

図面において同じ又は同じ機能を有する構成部分には同じ符号を付与する。

支持ウェハ３の被覆面３ｂの内側円形面７ｉを被覆材料９で被覆する本発明による装置の図示した構成は、図面においては概略的にしか示されておらず、本発明の説明のために主要な構成部分に限定している。従って、図面には例えば、図示した構成部分を保持するフレームや以下に記載する本発明による構成部分を制御する本発明による制御装置は示されていない。

支持ウェハ３は、支持ウェハ３が回転軸線Ｒに対してアライメントされた後で、支持体２（例えばチャック）上に、被覆面３ｂとは反対側の下面３ｕで支持され位置固定される。回転軸線Ｒは、本発明によれば支持ウェハ３の中心点（回転対称中心）に位置している。回転は、（制御装置によって制御されながら）図示していない駆動手段によって駆動される回転軸６により行われる。支持体２と回転軸６と制御装置とは一緒に本発明による回転手段を形成する。被覆面３ｂの上方には、管路５ｌの形の第１の塗布手段５が配置されている又は配置可能である。この場合、第１の塗布手段５は回転軸線Ｒに対して位置固定されて又は位置固定可能に配置されている。図示の構成では、管路５ｌの出口端部５ｅはノズル５ｄを有していて、支持ウェハ３の中心点（回転軸線と被覆面３ｂとの交点）の方向に向けられている。

管路５ｌは、被覆材料９用の貯え容器（図示せず）に接続されていて、貯え容器からノズル５ｄへの被覆材料９の供給及び被覆面３ｂへの塗布は、制御装置によって制御されるポンプ（図示せず）を介して行われる。上記特徴が第１の塗布手段５を形成している。被覆材料９はポンプによって付与する必要はなく、高いところにある容器から、重力作用によってのみ付与することができる。さらに、高圧又は高速で液体を付与することが考えられる。当業者には、被覆材料を塗布することだけが重要であることが明らかである。

第１の塗布手段５により、被覆材料９が内側円形面７ｉに、特に回転軸線Ｒと内側円形面７ｉの交点（支持ウェハ３の中心点）に塗布され、特に、回転軸線Ｒを中心とした回転手段の回転により加速されながら、内側円形面７ｉ上に分散される。

回転及び回転により被覆面３ｂに生じる遠心力により、被覆材料９が、支持ウェハ３の中心点から半径方向かつ同心的に外側に送られて、内側円形面７ｉを離れて外側円環面７ａにまで入ることは容易に想像がつく。被覆材料９による被覆面３ｂの摩擦により、被覆材料９は、回転手段の回転方向でも加速されて、これにより被覆材料９は円弧状の軌道に沿って、支持ウェハ３の中心点から周縁部７ｅへと加速される。さらなる回転により、被覆材料９はさらにほぼ半径方向外側に向かって周縁部７ｅへと送られ、ここで被覆材料９は支持ウェハ３を離れ、捕集装置（図示せず）に捕集される。

被覆面３ｂに沿って被覆材料９が動いている間に、被覆材料９は硬化手段によって硬化され（上述した硬化）、これにより、さらなる措置なしに、被覆面３ｂ全体において被覆材料９の均一な層が生じる。

被覆材料９を溶かすことができる、被覆抑制剤としての溶剤を、内側円形面７ｉを取り囲む外側円環面７ａに供給するための第２の塗布手段４は図示の実施例では、支持ウェハ３の上側に配置されている若しくは配置可能である。好適には、塗布手段若しくは、第２の塗布手段４の被覆面３ｂへの供給場所は、アライメント手段によって調節可能であり、特に、被覆面３ｂに対して平行に塗布手段４を調節することにより調節可能である。

第２の塗布手段４による塗布は、第１の塗布手段５による塗布よりも、支持ウェハ３の中心点からさらに離れて行われる。

第２の塗布手段４の構成は、第１の塗布手段５と同様であって良く、特に管路４ｌと、出口端部４ｅと、ノズル４ｄと、溶剤のための貯え容器（図示せず）と、（制御装置によって制御される）ポンプとを有している。

第２の塗布手段４による溶剤の塗布は、周区分７ｕの領域で行われ、これにより図示の実施例では、全周における１つの個所だけで溶剤の塗布が行われる。回転手段による支持ウェハ３の回転により初めて、支持ウェハ３が１回転した後に外側円環面７ａに完全に溶剤が供給される。

第２の塗布手段４は、溶剤が、外側円環面７ａの内側に位置する縁部７ｒに、即ち支持ウェハ３の中心点に向かって塗布されるように配置されている。ここから、被覆剤９と同様に、半径方向外側に向かって回転方向で加速され、これにより、外側円環面７ａ全体に継続的に溶剤が供給され、この溶剤により被覆材料９は溶かされ、かつ／又は外側円環面７ａ上の被覆材料９が硬化するのが防止され、かつ／又は、被覆材料９が被覆抑制剤を越えて振り飛ばされるようにすることにより、被覆材料９が被覆面３ｂから分離される。

従って、第１の塗布手段５により被覆材料９を所定量塗布した後、内側円形面７ｉ上には被覆材料９の硬化した部分が均一な抗付着層として残るが、外側円環面７ａにおいては被覆材料９の硬化は、溶剤によって阻止又は少なくとも抑制される。

従って、被覆材料９と被覆抑制剤の同時的な塗布により一段階のプロセスで、内側円形面７ｉにのみ被覆材料９（抗付着層）が被覆された支持ウェハ３が生じる。

特に本発明の装置では、第２ステップで、接着層を外側円環面７ａに、特に被覆面３ｂ全体に（即ち、内側円形面７ｉにおける被覆材料９上にも）塗布することができる。このために、第１の塗布手段５及び／又は第２の塗布手段４又は別個の第３の塗布手段（図示せず）を使用することができる。

さらに、被覆後に支持ウェハ３をクリーニングするために、本発明によれば第４の塗布手段４を設けることができる。

内側円形面７ｉの半径Ｘは被覆抑制剤の塗布個所と、被覆面３ｂ上の回転軸線Ｒとの間の間隔によって規定される。これにより自動的に外側円環面７ａのリング幅Ｂも規定される。リング幅Ｂは、１０ｍｍよりも、好適には５ｍｍよりも、さらに好適には２ｍｍよりも、最も好適には１ｍｍよりも小さい。ノズル４ｄの形状により、溶剤の塗布は方向付けられた噴流として、特にフラットジェットとして行うことができ、これにより内側に位置する縁部７ｒはできるだけ明確に画成され、支持ウェハ３に対して同心的に延在している。

本発明の好適な構成では、周囲に分配された複数の管路４ｌを、複数の周区分７ｕに溶剤を塗布するために設けることができる。好適な構成では、塗布角度（図示の実施例では、回転軸線Ｒに対して平行）は、ノズル４ｄが、外側に向かって傾斜するように傾けられて配置されている。このような措置により、被覆抑制剤が内側円形面７ｉ上へ入ることが阻止される。

２ 支持体
３ 支持ウェハ
３ｂ 被覆面
３ｕ 下面
４ 第２の塗布手段
４ｌ 管路
４ｄ ノズル
４ｅ 出口端部
５ 第１の塗布手段
５ｌ 管路
５ｄ ノズル
５ｅ 出口端部
６ 回転軸
７ａ 外側円環面
７ｉ 内側円形面
７ｅ 周縁部
７ｒ 内側に位置する縁部
７ｕ 周区分
８ 接着剤
９ 被覆材料
Ｒ 回転軸線
Ｘ 半径
Ｂ リング幅

Claims (11)

1. 支持ウェハ（３）の被覆面（３ｂ）の内側円形面（７ｉ）を、抗付着材料として形成された被覆材料（９）で被覆する装置であって、
   前記内側円形面（７ｉ）に、該内側円形面（７ｉ）を被覆すべき被覆材料（９）を塗布する第１の塗布手段（５）と、
   回転軸線（Ｒ）を中心として前記支持ウェハ（３）を支持し、回転させ、前記被覆面（３ｂ）上に前記被覆材料を分散させる回転手段（２，６）とを有する装置において、
   第２の塗布手段（４）が、前記内側円形面（７ｉ）を取り囲む外側円環面（７ａ）に、前記被覆材料（９）の分散中における前記外側円環面（７ａ）の被覆を少なくとも抑制する被覆抑制剤を供給する制御手段を有しており、
   前記被覆抑制剤と前記被覆材料（９）とが混合することは殆どないことを特徴とする、支持ウェハ（３）の被覆面（３ｂ）の内側円形面（７ｉ）を、抗付着材料として形成された被覆材料（９）で被覆する装置。
2. 前記被覆抑制剤は、前記被覆材料（９）を溶解可能な溶剤である、請求項１記載の装置。
3. 前記第１の塗布手段（５）は、前記被覆材料（９）の塗布が回転の回転軸線（Ｒ）の領域で、前記支持ウェハ（３）に対して同心的に行われるように、配置されている、請求項１又は２記載の装置。
4. 前記第２の塗布手段は、前記被覆抑制剤の塗布が前記外側円環面（７ａ）の少なくとも周区分（７ｕ）で、前記外側円環面（７ａ）の半径方向内側に位置する縁部（７ｒ）の領域で行われるように配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
5. 前記第１の塗布手段（５）又は第２の塗布手段（４）の塗布量又は塗布圧又は塗布速度又は塗布角度又は塗布時点を制御する制御手段が設けられている、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
6. 前記被覆材料（９）を硬化させる硬化手段が設けられている、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
7. 前記第２の塗布手段（４）は、出口端部（４ｅ）を前記外側円環面（７ａ）に向けて配置可能な少なくとも１つの管路（４ｌ）を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
8. 前記第２の塗布手段（４）は、各出口端部（４ｅ）に制御可能なノズル（４ｄ）を有している、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
9. 支持ウェハ（３）の被覆面（３ｂ）の内側円形面（７ｉ）を、抗付着材料として形成された被覆材料（９）で被覆する方法であって、
   第１の塗布手段（５）によって前記内側円形面（７ｉ）に前記被覆材料（９）を塗布し、回転手段（２，６）による回転軸線（Ｒ）を中心とした支持ウェハ（３）の回転により前記被覆材料（９）を分散させる、ステップを有している方法において、
   前記被覆材料（９）の分散中に、第２の塗布手段（４）によって、前記内側円形面（７ｉ）を取り囲む外側円環面（７ａ）に、該外側円環面（７ａ）の被覆を少なくとも抑制する被覆抑制剤を供給することを含み、
   前記被覆抑制剤と前記被覆材料（９）とが混合することは殆どないことを特徴とする、支持ウェハ（３）の被覆面（３ｂ）の内側円形面（７ｉ）を、抗付着材料として形成された被覆材料（９）で被覆する方法。
10. 前記被覆材料（９）の塗布を、回転軸線（Ｒ）の領域で、前記支持ウェハ（３）に対して同心的に行う、請求項９記載の方法。
11. 前記被覆抑制剤の塗布を、外側円環面（７ａ）の少なくとも周区分（７ｕ）で、外側円環面（７ａ）の半径方向内側に位置する縁部（７ｒ）の領域において、前記被覆材料（９）の塗布と時間をずらして行う、請求項９又は１０記載の方法。

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