KR20080058336A - 탈착가능 가장자리 확장 엘리먼트를 갖는 마이크로전자기판 - Google Patents

Abstract

마이크로 전자기판을 포함하는 물품(106)이 마이크로 전자기판의 처리공정동안에 이용될 수 있는 물품으로서 제공된다. 상기 물품에는 전면부, 전면부에 대향하는 후면부, 및 전면부와 후면부의 경계에서의 주변 가장자리부를 갖는 마이크로 전자기판을 포함한다. 전면부는 본 물품의 주면이다. 전면부, 후면부, 전면부와 후면부사이에서 연장하는 내부 가장자리부를 갖는 탈착가능 환상형 가장자리 확장 엘리먼트(108)는 마이크로 전자기판의 주변 가장자리부(114)에 결합된 내부 가장자리부를 갖는다. 이와 같이, 연속면이 가장자리 확장 엘리먼트의 전면부(120)와 마이크로 전자기판의 전면부(130)를 포함하도록 형성되며, 상기 연속면은 주변 가장자리부가 내부 가장자리부와 결합되는 곳으로서 사실상 동일면상에 있고 평평하다.

마이크로, 전자기판, 전면부, 몰드, 후면, 주변 가장자리, 공동, 폴리머, 경화.

Description

탈착가능 가장자리 확장 엘리먼트를 갖는 마이크로 전자기판{MICROELECTRONIC SUBSTRATE HAVING REMOVABLE EDGE EXTENSION ELEMENT}

본 발명은 마이크로 전자기판 처리공정에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 상기 처리공정에서의 가장자리 확장 엘리먼트 보조물에 관한 것이다.

반도체 산업의 성장에 필요한 조건 중의 하나는 집적회로(IC)상에 아주 작은 소자들을 인쇄하는 능력에 있다. 하지만, 최근에, 광학적 포토리소그래피는 반도체 기술의 보다 나은 개발을 방해할 수 있는 몇 가지 난제들에 직면하고 있다. 전통적인 광 리소그래피의 대체물로서 X선 리소그래피와 전자빔 리소그래피와 같은 기술들에 투자가 행해져왔다. 하지만, 소규모 소자를 인쇄하기 위한 개선된 반도체 기술의 요구를 충족시켜줄 수 있는 것으로서 광 액침 리소그래피(optical immersion lithography)가 관심을 끌어왔다.

광 리소그래피 시스템을 통해 인쇄될 수 있는 소자의 최소 크기(W)는 다음의 등식에 의해서 결정된다:

W = k₁λ/NA

여기서, k₁ 은 해상도 계수이고, λ는 노출 방사광(radiation)의 파장이며, NA 는 계면매질의 개구수로서, 여기서 노출 방사광은 인쇄되는 소자에 대한 계면에서 이 계면매질을 통과한다.

소자의 최소 크기(W)가 반도체 장치의 개발로 인하여 축소됨에 따라, 노출 방사광의 파장 또한 축소되어 왔다. 하지만, 이러한 축소된 파장원으로부터의 광을 투과시키고 포커싱하는데에 필요한 광학 설계에서의 개선이 많은 난제들에 직면하고 있기 때문에, 보다 축소된 파면을 갖는 신규의 노광원(optical exposure sources)의 개발은 많은 난제에 직면하고 있다.

[수학식 1]을 다시 살펴보면, 최소 크기(W)는 또한 개구수(NA)의 함수로서, 이 개구수가 커지면 이 최소 크기(W)는 작아지는 것을 알 수가 있다. 개구수는 nsinα에 의해 정량화되는데, 여기서 n 은 인쇄되는 소자와 렌즈사이의 계면매질의 굴절지수이고, α는 렌즈의 수광각(acceptance angle)이다. 임의의 각을 갖는 sine 은 항상 1 보다 작거나 또는 1이 되며, 계면매질이 공기인 경우 n 은 대략 1 이 되는데, 그 결과 공기가 계면매질이 되는 한 개구수는 1을 넘을 수 없다. 공기를 다른 매질로 교체하면 시스템의 유효 개구수를 증가시킬 수 있다. 1 보다 큰 굴절지수를 필요로 하는 계면매질에 더하여, 상기 매질은 또한 다른 수많은 요구조건들을 만족해야한다. 예를 들어, 계면매질은 낮은 광흡수율을 가져야 하며, 포토레지스트 및 렌즈재료에 대해 친화적이고 비오염성을 가져야 하고, 균일한 매질을 제공해야 한다. 이와 같은 요구조건들은 노광원의 파장이 193 nm 인 경우에 물에 의해 충족 되는 것으로 나타나지만, 여전히 광 액침 리소그래피와 관련한 수많은 실용적 문제들이 해결될 필요가 있다.

일 예로서, 수용할만한 처리율을 달성하기 위하여 노광툴은 웨이퍼에 걸쳐 신속하게 위치이동을 할 수 있어야만 한다. 하지만, 유액을 통한 급속한 움직임은 유액내의 섭동(perturbation)과 기포의 형성을 야기시킬 수 있다. 상기 문제점들을 해결하기 위하여 여러 해결방안들이 강구되어왔다. 하지만, 각각의 방안들은 단점을 갖는다. 제1 해결방안에서, 웨이퍼 및 렌즈는 물웅덩이내에 침수된다. 하지만, 상술한 바와 같이, 물을 통한 급속한 움직임은 노광 품질을 방해하는 섭동 및 기포 형성을 일으킬 수 있다. 다른 해결방안에서, 물이 노즐에 의해 웨이퍼와 렌즈사이의 계면에만 분사되어 표면장력에 의해 상기 계면에서 물이 보존된다. 상기 툴은 이동 렌즈의 앞부분의 웨이퍼 한정영역에 대하여 물을 분사하는 "샤워 헤드"로서 호칭되는 장치를 포함하며, 렌즈가 지나간 후에 웨이퍼 표면으로부터 물을 제거하는 진공 기반 제거 엘리먼트 또는 기타 제거 엘리먼트를 포함한다.

하지만, 이 해결방안은 자체적으로 여러 난제들을 떠안고 있다. 하나의 난제는 웨이퍼의 가장자리에 위치된 소자를 인쇄하는 능력을 구비하는 것이다. 생산성을 극대화하기 위하여, 웨이퍼의 가장자리는 칩들로 가득히 채워질 필요가 있다. 이 해결방안(또는 다른 해결방안)에서 사용된 액침 리소그래피 툴은 웨이퍼의 가장자리에서 리소그래피 노광을 수행하는데에 어려움을 가질 수 있다. 액침액이 웨이퍼 가장자리에서 흘러나올 수 있거나, 또는 웨이퍼를 탑재하고 유액의 이동을 저지시키는데에 사용된 웨이퍼 척(wafer chuck)은 웨이퍼 가장자리에서의 적절한 웨이 퍼 처리를 방해할 수 있다.

예를 들어, 하나의 기술에서는 웨이퍼 척으로부터 물이 새어나가는 것을 방지하는 융기링을 갖는 척을 이용한다. 이와 유사한 가장자리 관련 문제점들이 기계 화학적 연마(CMP)에서도 존재하는데, 여기서 침식 공정은 여러 것들 중에서, 웨이퍼를 지지하는 캐리어의 형상, 웨이퍼 두께, 웨이퍼의 (일반적으로 비패턴화된) "뒷면" 또는 후면상에 존재하는 막의 수명, 웨이퍼의 가장자리와 중앙사이의 수분흡수의 흡수량 차이에 따라 웨이퍼 중앙과 가장자리에서 서로 다른 침식율을 갖는다.

결과적으로, 웨이퍼 가장자리 근처에서 광학 액침 리소그래피에 의한 리소그래픽 인쇄 소자 문제점들을 해결하는 방법 및 구조가 요망된다.

본 발명은 청구항 제8항에서 청구된 장치를 제공한다.

바람직하게, 본 장치는 마이크로 전자기판의 주변 가장자리부를 가장자리 확장 엘리먼트의 내부 가장자리부에 결합시켜주는 릴리즈층을 포함한다. 상기 릴리즈층은 적어도 사실상 물에 용해되지 않으며, 적어도 사실상 물 이외의 용매에는 용해되는 것이 바람직하다.

마이크로 전자기판은 반도체 웨이퍼를 포함하는 것이 바람직하다. 가장자리 확장 엘리먼트는 폴리머를 포함하는 것이 바람직하다. 폴리머는 열경화 폴리머인 것이 바람직하다. 폴리머는 빛에 의해 경화될 수 있는 폴리머일 수 있다. 본 발명의 바람직한 특정 실시모습에 따르면, 가장자리 확장 엘리먼트는 폴리이미드, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리비닐 알콜과 멜라민의 조합체, 및 폴리카보네이트들로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 물질을 필수구성요소로서 갖는다.

가장자리 확장 엘리먼트는 대략 0.25 cm 와 2.5 cm 사이의 범위를 갖는 폭을 갖는 것이 바람직하다. 가장자리 확장 엘리먼트는 마이크로 전자기판의 전면부(front surface)와 후면부(rear surface)사이의 마이크로 전자기판의 두께보다 큰 가장자리 확장 엘리먼트의 전면부와 후면부사이의 두께를 갖는 것이 바람직하다.

가장자리 확장 엘리먼트는 마이크로 전자기판의 전면부와 후면부사이의 두께와 사실상 동일한 가장자리 확장 엘리먼트의 전면부와 후면부사이의 두께를 갖는 것이 바람직하다.

가장자리 확장 엘리먼트는, 폴리머를 포함하며, 가장자리 확장 엘리먼트의 전면부로부터 윗방향으로 연장된 댐을 포함하는 것이 바람직하다.

가장자리 확장 엘리먼트는 가장자리 확장 엘리먼트의 전면부 위에 특정 높이까지 윗방향으로 연장된 가요성 시트를 포함하며, 가요성 시트는 물품의 연속면에서 유액이 흘러나오는 것을 방지하도록 구성되는 것이 바람직하다.

가장자리 확장 엘리먼트는 마이크로 전자기판의 주변 가장자리부와 직접 접촉하며, 가장자리 확장 엘리먼트는 적어도 사실상 물에 용해되지는 않지만 물 이외의 용매에서는 적어도 용해될 수 있는 하나 또는 그 이상의 물질을 필수구성요소로서 갖는 것이 바람직하다.

마이크로 전자기판의 후면부 전체가 사실상 노광되는 것이 바람직하다.

본 장치는 전면부, 전면부에 대향하는 후면부 및 전면부와 후면부의 경계부에서의 주변 가장자리부를 갖는 반도체 웨이퍼를 포함하도록 제공된다. 전면부는 물품의 주면이다. 본 장치는 또한 열에 의해 경화될 수 있는 폴리머와 빛에 의해 경화될 수 있는 폴리머로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 물질을 필수구성요소로서 갖는 탈착가능 환상형 가장자리 확장 엘리먼트를 포함한다. 가장자리 확장 엘리먼트는 전면부, 후면부, 및 전면부와 후면부사이의 내부 가장자리 확장부를 갖는다. 내부 가장자리부는 가장자리 확장 엘리먼트의 전면부와 반도체 웨이퍼의 전면부를 포함하는 연속면을 형성하기 위하여 반도체 웨이퍼의 주변 가장자리부와 결합되고, 연속면은 주변 가장자리부와 내부 가장자리부 사이에서 사실상 동일면상에 있고 평면이 되도록 하며, 가장자리 확장 엘리먼트의 전면부는 반도체 웨이퍼의 주변 가장자리부로부터 횡방향으로 약 0.25 cm 와 2.5 cm 사이에서 연장된다.

본 발명은 또한 청구항 제1항에서 청구된 방법을 제공한다.

공동에 인접하고 내면에 대향하는 몰드 후측부는 적어도 부분적으로 자외선이 투과되도록 구성되며, 폴리머를 경화시키는 단계는 공동내에서 폴리머를 경화시키기 위하여 적어도 자외선의 일부가 몰드의 후측부를 통과하도록 하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

자외선을 투과시키는 단계동안에, 마이크로 전자기판은 적어도 자외선이 마이크로 전자기판의 전면부에 도달하는 것을 사실상 차단하는 것이 바람직하다.

탈착가능 가장자리 확장 엘리먼트를 형성하기 위하여 폴리머를 경화시키는 단계는 마이크로 전자기판의 주변 가장자리부를 접촉하도록 선구층(precursor layer)을 증착하는 단계, 선구층의 가장자리에 접촉하도록 폴리머를 도포하는 단계, 및 릴리즈층을 형성하기 위하여 폴리머를 경화시킬 때에 선구층을 동시적으로 경화시키는 단계를 포함한다.

릴리즈층은 적어도 사실상 물에 용해되지 않는 것이 바람직하다. 마이크로 전자기판은 반도체 웨이퍼를 포함하는 것이 바람직하다.

가장자리 확장층은 가장자리 확장 엘리먼트의 전면부와 후면부사이의 두께를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 상기 가장자리 확장 엘리먼트의 두께는 마이크로 전자기판의 전면부와 후면부사이의 마이크로 전자기판의 두께보다 크다.

몰드의 내면은 전면부를 규정하는 평면을 사실상 가로지르는 수직방향으로 연장된 환상형 트렌치를 포함하는 것이 바람직하다. 폴리머를 증착하는 단계는 적어도 트렌치를 부분적으로 폴리머로 충진시키는 단계를 포함하는데, 여기서 폴리머를 경화시키는 단계는 가장자리 확장 엘리먼트의 전면부로부터 돌출된 댐을 생성한다.

상기 방법은 가장자리 확장 엘리먼트의 전면부 위에 일정 높이까지 윗방향으로 연장된 가요성 시트를 결합시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하며, 가요성 시트는 가장자리 확장 엘리먼트의 전면부에서 유액이 흘러나오는 것을 방지하도록 구성된다.

본 방법은 마이크로 전자기판을 처리하는 단계를 제공한다. 본 방법은 탈착가능 환상형 가장자리 확장 엘리먼트를 마이크로 전자기판의 주변 가장자리상에서 형성하는 단계를 포함한다. 가장자리 확장 엘리먼트는 전면부, 후면부, 및 전면부와 후면부사이에서 연장되는 내부 가장자리 확장부를 갖는다. 가장자리 확장 엘리먼트의 전면부와 마이크로 전자기판의 전면부를 포함하는 연속면을 형성하기 위하여, 내부 가장자리부는 마이크로 전자기판의 주변 가장자리부와 결합되며, 연속면은 사실상 주변 가장자리부와 내부 가장자리부 사이에서 동일면상에 있고 평평하다. 유액은 주변 가장자리부에 인접한 마이크로 전자기판의 전면부의 일부 및 내부 가장자리부에 인접한 가장자리 확장 엘리먼트의 전면부의 일부에 도포된다. 마이크로 전자기판의 전면부의 일부는 유액의 존재하에서 처리된다. 이후, 가장자리 확장 엘리먼트는 마이크로 전자기판으로부터 제거된다. 이와 같이, 마이크로 전자기판의 일부가 주변 가장자리부에 대하여 근접함에도 불구하고 유액의 존재하에서 전자기판의 일부가 사실상 균일하게 처리된다.

가장자리 확장 엘리먼트를 형성하는 단계는 마이크로 전자기판의 전면부가 몰드의 내부평면과 평평하게 접촉하도록 마이크로 전자기판을 몰드에서 위치시키는 단계, 내부면에 의해 적어도 한쪽면이 한정되는 몰드의 공동내로 폴리머를 증착하는 단계, 및 폴리머를 경화시키는 단계를 포함한다.

폴리머는 자외선에 의해 경화가능한 것이 바람직하다. 적어도 몰드의 후측부는 적어도 부분적으로 자외선이 투과되도록 구성된다. 하나 또는 그 이상의 실시모습에 따라, 폴리머를 경화시키는 단계는 적어도 자외선의 일부가 몰드의 후측부를 통과함으로써 폴리머를 경화시키는 단계를 포함한다. 본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시모습에 따르면, 자외선을 투과시키는 단계동안에, 마이크로 전자기판은 적어도 사실상 자외선이 마이크로 전자기판의 전면부에 도달하는 것을 차단하는 것이 바람직하다. 본 발명의 바람직한 특정 실시모습에서, 가장자리 확장 엘리먼트를 형성하는 단계는 마이크로 전자기판의 주변 가장자리부를 접촉하도록 선구층을 증착하는 단계, 폴리머를 선구층의 가장자리에 접촉하도록 도포하는 단계, 릴리즈층을 형성하기 위하여 폴리머를 경화시킬 때에 선구층을 동시적으로 경화시키는 단계를 포함하며, 가장자리 확장 엘리먼트를 제거하는 단계는 용매에 의해 릴리즈층을 적어도 부분적으로 용해시키는 단계를 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 마이크로 전자기판을 처리하는 예시적인 액침 포토리소그래피 노광 시스템의 구성부를 도시하는 도면이다.

도 2는 본 발명의 특정 실시예에 따라 마이크로 전자기판의 가장자리부상에 가장자리 확장부를 형성하는 방법 및 가장자리 확장부를 포함하는 마이크로 전자기판을 도시하는 단면도이다.

도 3은 본 발명의 특정 실시예에 따라 마이크로 전자기판의 가장자리부상에 가장자리 확장부를 형성하는 방법 및 가장자리 확장부를 포함하는 마이크로 전자기판을 도시하는 단면도이다.

도 4는 본 발명의 특정 실시예에 따라 마이크로 전자기판의 가장자리부상에 가장자리 확장부를 형성하는 방법 및 가장자리 확장부를 포함하는 마이크로 전자기판을 도시하는 단면도이다.

도 5는 본 발명의 특정 실시예에 따라 마이크로 전자기판의 가장자리부상에 가장자리 확장부를 형성하는 방법 및 가장자리 확장부를 포함하는 마이크로 전자기판을 도시하는 단면도이다.

도 6은 본 발명의 특정 실시예에 따라 마이크로 전자기판의 가장자리부상에 가장자리 확장부를 형성하는 방법 및 가장자리 확장부를 포함하는 마이크로 전자기판을 도시하는 단면도이다.

도 7은 본 발명의 특정 실시예에 따라 마이크로 전자기판의 가장자리부상에 가장자리 확장부를 형성하는 방법 및 가장자리 확장부를 포함하는 마이크로 전자기판을 도시하는 단면도이다.

도 1a는 마이크로 전자기판, 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따라 수행되는 반도체 웨이퍼를 처리하는 방법을 갖는 예시적인 액침 광 리소그래피 시스템을 도시하는 단면도이다. 도 1a에서 도시된 바와 같이, 액침 리소그래피 시스템은 광원과 렌즈를 갖는 광 투사 시스템(101)을 포함한다. 반도체 웨이퍼는 광 투사 시스템에 대한 이동을 가지면서 탑재된다. 예를 들어, 구체적으로, 이동 스테이지(104)가 고정기단부(102)에 탑재되고, 스테이지(104)는 일반적으로 기저부와 광 투사 시스템(101)에 대하여 둘 또는 그 이상의 방향으로 이동가능하다. 탈착가능한 가장자리 확장 엘리먼트, 예컨데, 엘리먼트(108)(도 1b)가 부착된 반도체 웨이퍼(106)는 광 투사 시스템에 대하여 이동 스테이지(104)와 함께 움직이도록 웨이퍼 척(110)에 탑재된다. 가장자리 확장 엘리먼트가 부착된 웨이퍼를 "확장된 웨이퍼"(106)로서 호칭한다. 가장자리 확장 엘리먼트는 바람직하게는 반도체 웨이퍼의 전면부를 포함한 사실상 동일면상의 연속평면을 형성하기 위하여 면상으로 폴리머가 몰딩되는 공정을 통해서 반도체 웨이퍼의 주변 가장자리부에 부착된다. 액침액(111), 예를 들 어, 투사 시스템(101)과 확장된 웨이퍼(106)사이의 계면영역을 충진시키도록 정화수가 제공되고, 이로써 투사 시스템의 렌즈로부터의 빛이 액침액을 통과하도록 하고 확장된 웨이퍼(106)의 일부분을 통해 포커싱되도록 한다. 투사 시스템에 대한 웨이퍼의 이동으로 인해 투사 시스템과 웨이퍼 사이의 계면영역이 액침액으로 충진되도록 하기 위하여 액침액은 일반적으로 투사 시스템측에만 분사된다. 일반적으로, 액침 리소그래피 시스템(100)은 또한 액침액이 분사된 투사 시스템 가장자리측에 대향하는측의 투사 시스템의 가장자리에서의 액침액을 제거하기 위하여 진공 또는 기타 힘을 이용하는 메카니즘(미도시)를 포함한다. 반도체 웨이퍼의 리소그래피 공정동안, 가장자리 확장 엘리먼트는 반도체 웨이퍼의 주변 가장자리부에 부착된 채로 있게된다. 이와 같이, 위 배경기술에서 상술된 여러가지 문제점들이 발생될 수 있는 주변 가장자리부에 인접한 영역에서일지라도 반도체 웨이퍼는 균일하게 처리된다. 가장자리 확장 엘리먼트가 더이상 필요없게 되는 경우, 예컨데, 액침 리소그래피 공정이 종료된 후에는, 가장자리 확장 엘리먼트는 반도체 웨이퍼의 주변 가장자리부에서 제거된다. 그 후, 웨이퍼를 개별적인 칩들로 절단하는 기타 공정들이 수행될 수 있다.

도 1b, 1c 및 1d는 액침 리소그래피 시스템(100)의 웨이퍼와 웨이퍼 척 엘리먼트의 일부를 도시하는 확대도이다. 도 1b에서 도시된 바와 같이, 가장자리 확장 엘리먼트(108)를 포함하는 확장된 웨이퍼(106)는 웨이퍼 척에 탑재된다. 반도체 웨이퍼(106)의 전면부(130)와 가장자리 확장 엘리먼트(108)의 전면부(120)는 웨이퍼의 주변 가장자리부(114)와 가장자리 확장 엘리먼트의 내측 가장자리부(또한 114) 사이에서 사실상의 동일면상의 연속평면을 형성한다. 클램프(116)는 웨이퍼(106)를 척(110)에 대해 고정시켜 지지해주면서 가장자리 확장 엘리먼트(108)의 전면부(120)상으로 연장된다.

도 1c에서 도시된 대체 구성에서, 확장된 웨이퍼(106)는 진공 또는 전자기력의 수단을 통해 다양한 종류의 척(122)에 지지되는데, 이에 따라 웨이퍼의 전면부 또는 가장자리 확장 엘리먼트와 접촉하는 클램프의 필요성을 없애준다. 도 1d는 또 다른 구성을 도시하는데, 여기서는 확장된 웨이퍼(106)가 진공 또는 전자기력의 수단을 통해 척(124)에 지지되지만, 여기서 척은 액침액을 함유하는 림(rim)부(126)를 포함하며, 액침액은 가장자리 확장 엘리먼트의 외부 가장자리(128)로부터 흘러나와 척(124)상으로 흐른다.

따라서, 확장된 웨이퍼는 액침액을 공급하고 이 확장된 웨이퍼의 전면부에 존재하는 액침액을 처리하는 다양한 메카니즘을 갖는 액침 리소그래피 시스템에서 사용될 수 있다. 다른 예시에서, 확장된 웨이퍼(106)가 도 1b 내지 도 1d 중 임의의 하나에 따른 척에 탑재되고, 기계적 또는 기계 화학적 연마공정 동안에, 확장된 웨이퍼와 연마면사이에 상대적 이동이 가해져서 웨이퍼의 전면부를 연마한다.

연마면과 접촉한 베어 웨이퍼를 지지하는 것 대신으로 가장자리 확장 엘리먼트가 부착된 확장된 웨이퍼를 연마함으써, 반도체 웨이퍼의 주변 가장자리부에서 개선된 연마결과가 획득될 수 있다.

도 2는 페이스 다운위치로 도시된 확장된 웨이퍼(200)의 단면도로서, 여기서의 확장된 웨이퍼에는 웨이퍼 제조시에 사용되는 몰드의 전면부(250)에 얹혀있는 전면부(210)를 가진 반도체 웨이퍼와 같은 마이크로 전자기판(202)이 포함된다. 마이크로 전자기판에서 장치를 형성하는 후속 공정 동안에, 도 1a 내지 도 1d를 참조로 서술된 바와 같이, 전면부(210)는 포토리소그래피처리를 받게 된다. 도 2에서 도시된 바와 같이, 전면부(210)는 주변 가장자리(214)에 의해 한정된다. 일반적으로, 전면부(210)는 반도체 웨이퍼의 주면(major surface)이며, 이것은 평평하고 적어도 실질적으로 평면이다. 주변 가장자리(214)에서, 반도체 웨이퍼(202)는 릴리즈층(releasable layer)(205)에 의해 가장자리 확장 엘리먼트(206)의 내부 가장자리(216)에 부착된다. 가장자리 확장 엘리먼트는 이것을 웨이퍼의 주변 가장자리상에서 몰딩하여 사실상 동일면상의 연속평면의 전면부를 갖는 완전한 확장 웨이퍼를 형성하는 몰딩공정에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

릴리즈층은 적어도 액침액에서 사실상 용해되지 않지만, 액침액 이외의 용매에서는 사실상 용해되는 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 릴리즈층은 지정 공정동안에 가장자리 확장층이 반도체 웨이퍼에 부착되도록 유지시켜주며, 그런 다음 지정된 공정이 종료되면 다시 이 두 개가 분리되도록 해준다. 하나의 예시에서, 릴리즈층은 사실상 물(액침액)에 용해되지 않지만, 현상액 또는 알려진 에칭후 웨이퍼 세정처리절차에 의해 효과적으로 제거될 수 있는 포토레지스트와 같은 물질을 포함한다. 도포과정 및 도포 이후에 비보호상태로 유지되는 포토레지스트 폴리머는 후속 공정동안에 제거될 수 있다. 바람직하게, 상기 포토레지스트 물질은 "스핀 온(spin-on)" 공정을 거쳐 반도체 웨이퍼의 주변 가장자리부(214)에 도포되고, 그 후 "도포 후 베이크(post apply bake)"로서 호칭되는 제어가능 열처리를 거 쳐 적어도 부분적으로 경화된다. 이 공정 동안에 포토레지스트 물질을 가열하는 온도가 낮을 수록, 후속의 제거단계동안에 포토레지스트 물질을 제거하는 경우 이 포토레지스트 물질은 보다 잘 용해되고 보다 손쉽게 제거된다.

하나의 예시에서, 릴리즈층은 "리프트 오프층(lift-off layer)"으로서 통상 알려진 물질을 포함할 수 있다. 리프트 오프층의 예로서는 포토레지스트 제조업자인 Shipley 에 의해 "LOL-2000" 명칭으로서 판매되는 제품이 있다. LOL-2000 제품은 포토레지스트 물질내에 포함된 화학적 활성 자외선("UV") 민감성 폴리머와는 반대로, UV 광에 민감하지 않는 "불활성" 폴리머이다. 상기 리프트 오프층의 한가지 특징은 포토레지스트 물질과 기타 폴리머가 리프트 오프층에 빠르게 점착된다는 점이다. 기타 특징은 일반적으로 포토리소그래픽 노광이후 LOL-2000 층 위에 있는 노광된 포토레지스트 패턴을 현상하는데에 사용되는 용매뿐만이 아니라 기타 용매와도 접촉함으로써 LOL-2000 층이 제거될 수 있다라는 점이다. 이와 같이, 액침 포토리소그래피 공정들이 종료된 후, 가장자리 확장 엘리먼트는 릴리즈층을 적절한 용매에 접촉시킴으로써, 릴리즈층과 함께 제거될 수 있다. 이것은 바람직하게 비노광된 포토레지스트 패턴의 제거 및 적절한 용매를 사용한 릴리즈층의 분리로 이루워진 사후 리소그래픽 세정공정에 의해 수행된다.

LOL-2000 제품이 포토레지스트와 함께 사용되는 현상액에 용해되기 때문에, LOL-2000 와 같은 리프트 오프층 제품을 포함하는 릴리즈층은 다음과 같은 방법으로 포토리소그래픽 공정동안의 층분리(delamination)로부터 보호된다. 확장된 웨이퍼를 뒤덮는 포토레지스트층은 확장된 웨이퍼의 반도체 부분의 가장자리에서 릴리 즈층을 뒤덮는다. 반도체 웨이퍼의 실제 가장자리부는 웨이퍼의 포토리소그래픽 노광동안에 UV 광에 노출되지 않기 때문에, 릴리즈층은 포토리소그래픽 영상광에 반도체 웨이퍼를 노출시킨 후의 포토레지스트 패턴의 현상 동안에 보호된다. 릴리즈층이 LOL-2000 와 같은 리프트 오프층인 경우, 도포 후 베이크 단계는 반도체 웨이퍼에 대한 릴리즈층의 초기 도포 이후에 리프트 오프층을 경화시키기 위하여 200℃ 또는 그 이하의 온도에서 수행되는 것이 바람직하다.

다른 예시에서, 릴리즈층은 포토레지스트층의 액침 리소그래피 패턴화 동안에 반도체 웨이퍼(202)의 전면부(210)상의 포토레지스트층을 뒤덮는데에 일반적으로 사용되는 "탑 코트"를 포함한다. 상기 탑 코트는 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드(TMAH)를 함유하는 용액에서 용해된다. 상기 탑 코트의 예로서는 JSR(일본 합성고무 회사)에 의해 제조된 TCX007 로서 확인된 제품이 있다. 이 탑 코트는 통상적인 탑 코트로서의 기능과 상술한 바와 같은 릴리즈층으로서의 기능을 모두 할 수 있도록 웨이퍼의 전면부상의 포토레지스트층과 주변 가장자리(214)에 동시적으로 도포되는 것이 바람직하다.

도포 후 베이크 공정을 거쳐 릴리즈층을 도포하고 경화시킨 후, 환상형의 착탈가능 가장자리 확장 엘리먼트가 릴리즈층에 부착된 채로 형성된다. 가장자리 확장 엘리먼트는 반도체 웨이퍼의 주변 가장자리부와 가장자리 확장 엘리먼트의 내부 가장자리부(216)가 만나는 사실상의 동일면상의 연속평면내로 폴리머를 증착하고 몰딩하는 공정에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 가장자리 확장 엘리먼트의 제조물질(폴리머)의 강도는 후속하는 리소그래피 공정들에서의 처리에 의해 가장자리 확장 엘리먼트가 손상이 되지 않을 정도로 충분해야한다. 가장자리 확장 엘리먼트는 약 0.25 cm 내지 5 cm 사이의 범위의 폭을 갖는 것이 바람직하며, 가장 바람직하게는 약 1.5 cm 의 폭을 갖는 것이 좋다. 바람직하게, 가장자리 확장 엘리먼트는 반도체 웨이퍼의 전면부(210)와 후면부(212)사이의 두께와 동일한 전면부(220)와 후면부(222)사이의 두께를 갖는 것이 좋다. 이 두께는 일반적으로 300 밀리미터(mm)의 공칭직경을 갖는 웨이퍼에 대하여 약 775 나노미터(nm)가 된다. 가장자리 확장 엘리먼트의 후면부(222)는 반도체 웨이퍼(202)의 후면부(212)에 대하여 연속적이고, 동일면상이며, 평평한 것이 바람직하다. 하지만, 특정 실시예에서, 후면부(222)는 도 4를 참조하여 후술되는 바와 같이, 웨이퍼의 전면부 처리를 지원하기 위하여 상기 특성을 가질필요는 없다.

가장자리 확장 엘리먼트를 형성하는데에는 다양한 형태의 폴리머가 선호되어 사용된다. 열경화성 폴리머 및 빛에 의해 경화될 수 있는 폴리머들이 선호된다. 자외선에 의해 경화될 수 있는 폴리머가 보다 선호된다. 반도체 웨이퍼, 특히 실리콘으로 제조된 웨이퍼는 사실상 자외선파장을 통과시키지 않는데, 이것은 후술되는 바와 같이 일부 유리한 결과를 획득하도록 해준다. 가장자리 확장 엘리먼트를 형성하는데에 사용되는 것으로서, 폴리이미드, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리비닐 알콜과 멜라민의 조합체, 및 폴리카보네이트들이 적합하고 선호되는 것으로 간주된다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 확장된 반도체 웨이퍼(200)와 같은 확장된 마이크로 전자기판을 형성하는 방법이 도시된다. 상기 방법에서, 릴리 즈층(205)은 상술한 하나 또는 그 이상의 기술들에 따라 반도체 웨이퍼(202)의 주변 가장자리부(214)상에 형성된다. 반도체 웨이퍼(202)의 전면부(210)가 내면과 평평하게 접촉하도록, 반도체 웨이퍼(202)의 전면부(210)는 적어도 몰드(250)의 내평면상에 위치된다. 폴리머는 내면에 의해 한정되는 몰드의 공동내에서 증착된다. 폴리머는 상술한 바와 같은 물질, 예컨데, 폴리이미드, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리비닐 알콜과 멜라민의 조합체, 및 폴리카보네이트들로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 그 후, 폴리머는 탈착가능 환상형 가장자리 확장 엘리먼트를 형성하기 위하여 열, 조사, 또는 경화제와의 접촉에 의해 경화되는 것과 같이 응고된다. 경화된 폴리머는 반도체 웨이퍼의 전면부를 포함하는 연속면을 형성하기 위하여 반도체 웨이퍼의 주변 가장자리부로부터 횡방향으로 연장된 전면부를 갖는다.

도 3은 특정 실시예를 도시하는 단면도로서, 여기서 몰드(310)에는 폴리머가 가장자리 확장 엘리먼트를 형성하도록 경화될 때에 반도체 웨이퍼의 전면부(210)에 대향하는 후면부(212)에 접촉하는 후측 엘리먼트(350)가 포함된다. 본 실시예에서, 폴리머가 가장자리 확장 엘리먼트를 형성하도록 경화될 때에, 반도체 웨이퍼(202) 및 가장자리 확장 엘리먼트에 포함된 폴리머는 몰드(310)내에서 완전히 에워싸여진다. 몰드는 사실상의 평평한 내평면(320)을 포함한다. 몰드는 내면에 플루오루폴리머, 예컨데, "테프롱®"(듀퐁사의 상표)으로서 통상적으로 알려져있는 폴리테트라플루오루에틸렌("PTFE")과 같은 무점착성(non-stick) 코팅재, 또는 기타 코팅재을 포함하는 것이 바람직하다. 대안책으로서, 몰드는 몰딩되는 폴리머에 점착되지 않 는 다른 물질로 제조될 수 있다. 내면(320)은 몰드내의 공동(300)을 한정한다. 릴리즈층(205)이 웨이퍼(202)의 주변 가장자리부(214)상에 형성된 후, 웨이퍼의 전면부(210)는 몰드의 내면(320)상에 위치된다. 폴리머는 릴리즈층(205)과 몰드의 내면(320)과 접촉하는 공동내로 증착되거나 주입된다.

몰드의 후측 엘리먼트(350)는 폴리머를 경화시키는데에 사용되는 광원에 대해 투광성을 갖는 것이 바람직하다. 바람직하게, 후측 엘리먼트(350)는 자외선에 대해 투광성을 가지며, 폴리머는 자외선과 함께 후측 엘리먼트(350)를 통해 폴리머를 조사함으로써 경화되는 것이 바람직하다. 반도체 웨이퍼, 특히 실리콘을 필수 구성요소로서 갖는 웨이퍼는 자외선에 대해 사실상 불투광성을 가지기 때문에, 웨이퍼는 적어도 자외선이 웨이퍼의 전면부(210)에 도달하는 것을 사실상 차단한다. 이와 같이, 만약 자외선이 폴리머를 경화시킬 때에 임의의 증착된 폴리머 물질이 웨이퍼의 전면부(210)와 접촉하는 경우, 자외선은 전면부(210)에 도달하지 않을 것이다. 따라서, 자외선은 전면부(210)에서 폴리머를 경화시키지 않을 것이다. 반도체 웨이퍼와 이에 부착된 가장자리 확장 엘리먼트를 포함하는 확장된 웨이퍼는 액침 리소그래피 응용뿐만이 아니라, 웨이퍼의 화학 기계적 연마("CMP")에서의 사용에 잘 들어맞는 형상을 갖는다. 반도체 웨이퍼와 함께 부착된 가장자리 확장 엘리먼트를 포함하는 확장된 웨이퍼는 확장된 웨이퍼의 전면부와 후면부사이의 기계적 압력에 의해서 척에서 지지된다. 확장된 웨이퍼의 전면부와 후면부 모두는 반도체 웨이퍼 부분과 가장자리 확장 엘리먼트사이에 연속면들을 형성하기 때문에, 확장된 웨이퍼는 균일한 기계적 압력을 받게 되고, 이로써 이와 같은 기계적 압력하에서는 웨이퍼가 휘어지거나 구부러질 가능성이 적게 된다.

다른 실시예에서(미도시), 자외선 노광은 몰드의 전측 엘리먼트(250)를 거쳐 반도체 웨이퍼의 전면부(210)를 향하는 방향으로 수행될 수 있다. 본 실시예에서는, 어떠한 증착된 폴리머 물질도 웨이퍼의 후면부상에서 남아있지 않을 것이다. 본 구성은 확장된 웨이퍼가 웨이퍼의 후면부(212)에 대해 균일한 물리적 또는 전기적 접촉을 제공하도록 요구되는 경우에 바람직할 수 있다.

도 4는 가장자리 확장 엘리먼트가 웨이퍼의 후면부와 동일면상에 있는 후면부를 가질필요가 없을 때에 이용되는 대체적인 실시예를 도시한다. 본 방법에서, 몰드는 폴리머를 경화시키는데에 사용되는 광원, 예컨데 자외선("UV")에 대하여 사실상 투광성을 갖는 전측 엘리먼트(410)를 포함한다. 바람직한 공정단계 시퀀스에 따라, 릴리즈층(205)이 부착된 웨이퍼의 전면부(210)는 전측 엘리먼트(410)의 내면(420)상에 위치된다. 그 후, 폴리머가 몰드의 내면(420)상으로 증착되고, 릴리즈층(205)과 접촉하게 된다. 그 후, 웨이퍼(202)에 의해 차단되지 않은 영역의 폴리머(430)를 경화시키기 위하여 노출 UV 광(440)은 몰드의 전측 엘리먼트를 통과한다. 하지만, 노출 UV 광으로부터 차단되는 웨이퍼(202)의 후면부(212) 위의 영역에서의 폴리머(435)는 비경화 상태로 남아 있다. 그러므로, 비경화 폴리머(435)는 가장자리 확장 엘리먼트를 형성하는 경화된 폴리머(430)의 제거없이 웨이퍼의 후면부로부터 선택적으로 제거될 수 있다. 공정이 종료될 때에 확장된 웨이퍼(400)의 결과적인 후면부(422)는 웨이퍼(202)의 후면부(212)와 동일면상에 놓여 있지 않을 수 있다.

도 5는 또 다른 실시예를 도시하는데, 여기서 가장자리 확장 엘리먼트(510)는 웨이퍼(202)의 전면부(210) 위로 높이(515)를 가지면서 돌출된 댐(509)을 포함하도록 몰딩된다. 댐은 웨이퍼의 둘레주위로 연장된 환상형 구조로서 형성되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서, 몰드의 전측 엘리먼트(550)는 전측 엘리먼트 둘레주위로 연장된 환상형 트렌치(512)를 포함함으로써 폴리머가 몰드내로 증착되어 경화될 때에 댐(509)이 형성되도록 한다.

도 6은 다른 실시예를 도시하는데, 여기서는 가요성(flexible) 시트(609)가 가장자리 확장 엘리먼트(610)에 부착되거나 또는 가장자리 확장 엘리먼트내로 합체된다. 공정동안에 액침액을 포함하는데에 사용되는 장치로서, 가요성 시트는 웨이퍼의 전체 주변의 둘레에서 연장된다. 가요성 시트(609)는 웨이퍼(202)의 전면부(210)로부터 액침액이 흘러나오는 것을 방지하는 불투과성의 멤브레인으로서 기능을 한다. 그러므로, 가요성 시트(609)는 액침 리소그래피 공정동안에 처리장비의 동작에 방해가 될 수 있는 위치로 액침액이 웨이퍼로부터 흘러나오는 것을 방지한다. 하나의 실시예에서, 가장자리 확장 엘리먼트의 완전한 일부로서 가요성 시트가 합체되도록 가요성 시트의 한쪽 가장자리(612)는 폴리머를 경화시키기 이전에 몰드의 공동내로 위치된다. 다른 실시예에서, 가장자리(612)는 외부면, 예컨데, 가장자리 확장 엘리먼트의 형성 이후의 가장자리 확장 엘리먼트(610)의 후면부(614) 또는 측면부(616)에 부착된다.

도 7은 다른 실시예에 따른 확장된 웨이퍼(720)를 도시하며, 이 실시예에서는 가장자리 확장 엘리먼트(700)가 반도체 웨이퍼(710)의 주변 가장자리부(706)와 직접 접촉하도록 형성된다. 이와 같이, 중간 릴리즈층에 대한 필요성은 제거된다. 본 실시예에서, 가장자리 확장 엘리먼트는 반도체 처리공정동안에 사용되는 물과 기타 물체내에서 견고한 상태로 남아있게 되지만, 일정 조건하에서는 제거될 수 있게 되는 물질로부터 형성된다. 바람직하게, 가장자리 확장 엘리먼트는 적어도 물에는 사실상 용해되지 않고, 물 이외의 용매, 예컨데 후에 반도체 웨이퍼로부터 가장자리 확장 엘리먼트를 제거하는데에 사용되는 용매에서는 적어도 사실상 용해될 수 있는 하나 또는 그 이상의 물질들을 필수구성요소로서 갖는 것이 좋다. 특정 실시예에서, 가장자리 확장 엘리먼트는 반응 이온 에칭이 확장된 웨이퍼(720)의 후면부(722)에 가해지는 산소 회분화(oxygen ashing)와 같은 건식 공정에 의해 제거될 수 있다. 상기 공정에서, 웨이퍼(710)를 그대로 남겨둔 채, 가장자리 확장 엘리먼트가 선택적으로 에칭될 때에 웨이퍼(710)는 전면부(712)가 침식당하는 것을 막아준다.

특정 실시예에서, 가장자리 확장 엘리먼트는 상술했던 LOL 2000 제품 등과 같은 "리프트 오프층"으로서 사용되는 폴리머 물질로부터 형성된다. 상기 필름은 포토리소그래피에서 사용되는 현상액에서 다소 용해될 수 있기 때문에, LOL 2000 로부터 형성된 상기 확장 엘리먼트와 물 사이의 연결은 가장자리 확장 엘리먼트가 물에서 제거될 때까지 현상액에 의해 천천히 와해될 수 있다.

본 발명은 특정의 바람직한 실시예들에 따라 서술되었지만, 본 발명분야의 당업자는 아래에서 첨부된 청구범위에 의해서만 오로지 한정되는 본 발명의 범위를 이탈하는 것 없이 수 많은 변경과 개선이 취해질 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

1. 마이크로 전자기판의 전면부가 몰드의 사실상 평평한 내면과 평평하게 접촉하도록 하기 위하여 상기 마이크로 전자기판의 전면부를 상기 몰드의 사실상 평평한 내면상으로 위치시키는 단계로서, 상기 마이크로 전자기판은 상기 전면부에 대향하는 후면부와 상기 전면부와 상기 후면부사이에서 연장된 주변 가장자리부를 갖는 것인, 상기 전면부를 위치시키는 단계;

   상기 몰드의 공동내로 폴리머를 증착시키는 단계로서, 상기 공동은 적어도 일면이 상기 내면에 의해 한정되는 것인, 상기 증착 단계;

   상기 마이크로 전자기판의 주변 가장자리부로부터 횡방향으로 연장하는 전면부를 갖는 탈착가능 환상형 가장자리 확장 엘리먼트를 형성하기 위하여 상기 폴리머를 경화시키고, 상기 마이크로 전자기판의 전면부와 상기 가장자리 확장 엘리먼트의 전면부가 사실상의 동일면상에 있는 연속평면을 형성하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 적어도 상기 공동에 인접하고, 상기 내면에 대향하는 상기 몰드의 후측부는 자외선을 적어도 부분적으로 투과시키도록 구성되며, 상기 폴리머를 경화시키는 단계는 상기 자외선의 적어도 일부가 상기 몰드의 후측부를 통과하도록 하여 상기 공동내의 폴리머를 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 자외선을 투과시키는 단계동안에, 상기 마이크로 전자기판은 적어도 상기 자외선이 상기 마이크로 전자기판의 전면부에 도달하는 것을 사실상 차단하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 탈착가능 가장자리 확장 엘리먼트를 형성하기 위하여 상기 폴리머를 경화시키는 단계는, 상기 마이크로 전자기판의 주변 가장자리부와 접촉하도록 선구층(precusor layer)을 증착하는 단계, 상기 선구층의 가장자리부와 접촉하도록 상기 폴리머를 도포하는 단계, 및 릴리즈층을 형성하기 위하여 상기 폴리머를 경화시킬 때에 상기 선구층을 동시적으로 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 릴리즈층은 적어도 사실상 물에 용해되지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 몰드의 내면은 상기 전면부를 규정하는 평면을 가로질러 사실상 수직방향으로 연장되는 환상형 트렌치를 포함하며, 상기 폴리머를 증착하는 단계는 상기 트렌치를 상기 폴리머로 적어도 부분적으로 충진시키는 단계를 포함하며, 상기 폴리머를 경화시키는 단계는 상기 가장자리 확장 엘리먼트의 전면부로부터 돌출된 댐을 생성하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 가장자리 확장 엘리먼트의 전면부 위에 일정 높이까지 윗방향으로 연장되는 가요성(flexible) 시트를 결합시키는 단계를 더 포함하며, 상기 가요성 시트는 상기 가장자리 확장 엘리먼트의 전면부에서 유액이 흘러나오는 것을 방지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 전면부, 상기 전면부에 대향하는 후면부 및 상기 전면부와 상기 후면부의 경계부분에서의 주변 가장자리부를 갖는 마이크로 전자기판(상기 전면부가 주면을 이룸); 및

   전면부, 후면부, 및 상기 전면부와 후면부 사이에서 연장된 내부 가장자리부를 갖는 탈착가능 환상형 가장자리 확장 엘리먼트

   를 포함하며,

   상기 내부 가장자리부는 상기 가장자리 확장 엘리먼트의 전면부와 상기 마이크로 전자기판의 전면부를 포함하는 연속면을 형성하기 위하여 상기 마이크로 전자기판의 상기 주변 가장자리부에 결합되며, 상기 연속면은 상기 주변 가장자리부와 상기 내부 가장자리가 결합되는 곳으로서 사실상 동일면상에 있고 평면이 되는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 마이크로 전자기판의 주변 가장자리부를 상기 가장자리 확장 엘리먼트의 내부 가장자리부와 결합시켜주는 릴리즈층을 더 포함하는 것 을 특징으로 하는 장치.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 마이크로 전자기판은 반도체 웨이퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.

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