TW394974B - Method and apparatus for uniformly spin-coating a photoresist material - Google Patents

Description

、發明説明（ 經濟部中央梯率局貝工消费合作社印*. 《發明之範圍》 ' 本發明係有關均勻地旋轉被覆一光致抗餘材料於半導 體晶元之方法與裝置，尤特指械後進㈣統刻處理之 前，能均勻地被覆一層光致抗蝕材料於晶元上之方法與裝 置。 《發明之背景》 半導體元件之製造均須經過一系列的處理過程。其中 之一過程乃將光致抗蝕材料沈積於半導體晶元表面上，'以 準備隨後的蝕刻處理過程。在晶元上施加光致抗蝕材料有 很多方法可以採用，但均有其缺點。 可採用的方法中包含浸入法、喷霧法、滚壓法等，大 抵配合液狀光致抗蝕材料而採用者。由於在進行浸入與喷 霧方法時，晶元的後侧可能被塗佈到光致抗蝕材料。上揭 兩種方法乃不適用於半導體器件。滚壓方法通常採用於印 刷電路板，但由於使用此法時甚難控制光致抗蝕材料層的 厚度，因此亦不適用於半導體器件。所以為了克服上揭種 種缺點，乃須採用一種旋轉被覆的方法。 上旋轉被覆方法在嚴謹的控制光致抗祛材料層厚度上而 言，是較佳方法中之一。例如説，假定光致抗蝕層的厚度 為0.5以m，使用旋轉被覆方法時厚度的變動可控制小於 。一g旋轉器件，通常以轂蓋之名而被人知悉者可 在旋轉被覆方法中被採用，傳統式的旋轉被覆裝置如第工 圖所示。 . 本纸張纽適用中圏國家椟丰（CNS)八4胁（2_297公着） n-1— I I I n n n I n n T (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 發明説明（） 參照第1圖，晶元1 〇以真空吸引力被固定於真空卡 盤7上，且被轂蓋5旋轉。一碗8設罝於真空卡盤7之上空 藉以防止當晶元10旋轉時其所配到的光致抗蝕材料之飛 散。在碗8侧邊的既定位置上形成一排出口 9。一擋杯" 裝設在本裝置的底部，用來收集從碗8漏出之光致抗蝕 料。 旋轉被覆裝置的運作情形如下丨首先，操控一异降機 I2來提异裝有晶元1G的卡盒2達於i空卡盤7之高度。在 卡盒2内的晶元1〇於是連績的被移入真空卡盤7。經過濾 ^^通過一管路供應於晶元1〇表面以吹去晶元10上的 其次’經管路將底漆3施加於晶元1〇，以加強光 餘材料4對晶元1G之枯著力。底漆3可以旋轉法或蒸著法 = 亦可採用底漆蒸著處理或底漆真空 蒸著處理等。 當底漆處理過程完成時，將光致抗储料4經一管路 分配於晶元IGh分配過程可採用雙果系統。在第 系統中錄聽糾的歧抗靖料錄於管路末端 ^從推出，係利用乾燥的氮氣來增加容器内的壓力。

Si 系統，其中使用—仲縮囊經管路的尖 刼壓迫且推出光致抗蝕神料。被覆於晶元1〇上1 層的特定厚度在處理過程的參數中並不具有太大的 影響力。但是，假如施加不足量的光致抗 _表面無法完全為光致触材料層所被覆:。、另一= A7 B7 能 五、發明説明（ ，面，假如施加過量縣致紐材料時，就的背側 被光致抗歸料顺覆，如此則會影響晶元 : 非所欲者。 干實乃 旋轉被覆光致抗餘材料過程係以動力分配遇期 在動力分配週期，光致抗餘材料施加於晶元1G時: 卿j大約以500 RPM的低轉速旋轉。施加光致抗餘= 後，晶元10則以較雨轉速旋轉，而使光致抗蝕材鉍 均勻地分佈於晶元10上。 约 在光致抗蝕材料完成沈積積後，晶元10被從真空卡 盤7上卸下而儲藏於卡盒2以便輪送到爐中繼績其後=處 理過程，亦即軟焙過程。 旋轉被覆過程使用轂蓋5，儘管如此仍有其缺蘇。尤 其是在晶元10上甚難獲得一層光致抗餘材料的均勻厚 度。轂蓋5旋轉而產生的離心力使光致抗蝕材料徙轉轴離 去。由於離心力大小與離轉轴的距離有關，光致抗蝕材料 的移程依其在晶元上所在位置而變動。這使光致抗蝕劑被 覆層在晶元10上的分佈不均勻。 為克服上揭缺點，曾有幾種嘗試與裝置之揭示。其中 之一種裝置為公開於韓國專利公報以(_1〇497號者，其包 含一内碗，設置於轂蓋與包覆轂蓋的外碗之間。當晶元停 止旋轉時，内碗藉一昇降機構同時上异。當内碗上异而包 覆晶片時，晶元中心的空氣的移動係與晶元周圍者相同。 在韓國專利公報93-8859號中揭示一種加強晶元上光 致抗蝕劑厚度均勻性的旋轉被覆方法。其方法中包含三個 表纸張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210χ297公釐） ---裝-------訂------線 (請先閲讀背面之注f項再填寫本頁) 經濟部中央揉準局貞工消费合作社印装 五 、發明説明（） -追加的-步驟，俟將光致抗蝕劑在晶元表·面上分配完成後才 進行。首先，晶元以第一轉速旋轉一設定的時間。然後 元以較快的第一轉速旋轉另一指定的時間。在以第二轉 旋轉時，晶元以比第二轉速較快的第三轉速間歇旋轉 2秒。在第二旋轉步驟中第三旋轉步驟最好重複二次^ 上。結果在晶元上伴隨不同轉速的旋轉形成風面。人 雖然如，b，上難置與方法未__光致抗蚀材 旱度之所以不均勾乃因沿徑方向變動的離心力所致者 離心力造成光致抗蹄料延徑方向厚度的賴^換含之所 ί配的光致抗⑽料在當轂蓋旋轉而光致餘材料i佈於 整個晶兀表面上時其分配情形會受變動的離心力的影響。' 對光致抗餘材料的分佈有影響的離心力大小丄 轉^上所處崎徑的平方。因此離心力的水 ^抗===離心力最大。這樣不同的離心 厚度不同於晶元其致錄材料層 大半徑 不同於在㈤-晶元其他部位的厚度― ° 目前通狀&^敎差乃大於 “ 4 ’在晶元令心離心力等於零的部位的厚度 本祕纽適用中固國家樣 7公羞） 現象無法澈底的消

裝— --訂— • I — H - · ί請先閑讀背面之注§項再填寫本.頁〕 五 、發明説明（ A7 B7 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 《發明之蟪論》' . … 曰本發明提供一種均勾地旋轉被覆一光致抗蝕材料層於 晶元整個表面的方法與裝置，乃藉使晶元中心的離心力大 於零而得者。 、ϋ常如安排晶元在以其本身中心軸回轉同時晶元中心 亦繞其他不同轴旋轉時可增加晶元中心的離心力，晶元的 中…轴的定義係緊靠晶元幾何中心的雜且垂錢義元平 面者。 ： 更明確地説，晶元上均勾分佈的光致抗餘材料層可藉 同方式的組合而完成——其中之—是速同晶元在其 〜軸的回轉’其二是連同晶元環繞其他不同轴的旋 轉，而其轴乃平行於晶元本▲中心軸者。 ^了達成這些與其他伽，本發㈣提供 :被覆光致抗蝕材料層於晶元上之裝置包含第一轉動： 構，用以轉動一轉動連接器環繞第一轴轉動，及一 動機構，其係連接频轉動連接器的外部，當轉動: 環繞第-轴轉動時，第二轉動料可使 轉。第-及第二軸實質上互成平行且相隔trf—轴旋 ，發明在其他方面而言，轉動機構包括g，：：： 接器則包括-轉盤，-轉樑，—環狀轉動鲭二 樑。第-及第二轉動器件可以相同或喊方鳇轉動十子 有連接於轉動連接器外部的多數第二轉動機&轉動。亦可 —.1 ^—1 !| 訂— — I I 1.1、線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 五 、發明説明（ ^ _第二轴間的指定 更，例如-隻螺絲，連接 猎满整構件來變 轉動機構相料。_動輕器，域械上與第二 經濟部中央揉準局貝工消费合作杜印*. 餘材料；^元上之2 ’雜提供❸均自鱗被覆光致抗 動連接器Γ第含的㈣有··使轉 動，及用尸私，、 第既疋轉速環繞第一軸轉 繞第二轴旋轉：動=部的第二轉動機構將晶元環 轉動連接器上:動:=第二既 施行方法與裝置’、晶元環繞兩轴回轉係同時 題產生上有離心力接近零的位置這樣的基本問 璉產生。因此本發明乃提供在半導 致抗飯被覆法的方.千㈣晶兀上械均勾的光 《圖示之簡單説明》 下有瞭解本發明之雜及技1 軸容，請參閲以 下有關本發明之詳細説明與附圖。唯所_示乃僅供參 與説明之用，而並非絲對本發賴任何限制者「附圖 第1圖為傳統式旋轉被覆裝置的構造示意圖； 第2圖為本發明旋轉被覆裝置在—實2例中的侧面 第3Α及3S圖為本發明中經修正之轉敗連接器之谓视 為 圖 圖 本纸浪尺度適用中國國家標準（CNS > Μ规格（210X297公m -----------rt—----τιιτ------織 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部中央橾卑局貝工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（） 第4A至4C圖為本發明之光致抗蝕被覆層連同各轉軸 的剖面輪廓圖； 第5圖為本發明之旋轉被覆裝置在另一實施例中之侧 視圖；及 第6圖為本發明之旋轉被覆裝置在又一實施例中之侧 視圖。 《圖示中元件名稱與符f虎對照》 第1圖：? 10 :晶元 7:真空卡盤 5 :轂蓋 8 :碗 9 :排出口 11 :槽杯 2 :卡盒 6 :過濾氮氣 4:光致抗蝕材料 3':底漆 第2··圖： 22 :轉轴 20 :第一轂蓋 24 :轉動連接器 30 :第二轂蓋 32 :轉軸 34 :真空卡盤 40 :晶兀 第3A與3B圖： 24 :轉動連接器 A :轴 B :轴 第 4A，4B，4C 圖： B :晶元40本身的中心轴 B :晶元環繞的旋轉軸

T:表示光致抗蝕層厚度的座標 L R:表示光致抗蝕層半徑的座標 * 第5圖： 50 第二轂蓋 C :轴 ~~裝 III訂— I 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） A7 B7 五、發明説明（） ―第6圖： 45 :螺絲臂 46 :突出部 經濟部中央秦準局負工消费合作社印*. 《較佳具體實施例之詳細描述》 第2圖為本發明旋轉被覆裝置在一實施例中之示意 圖，在此實施例中，第一轂蓋20的轉軸22係速接於轉動 連接器24。在轉動連接器24之邊緣裝有第二轂蓋3〇，其 轉轴32係承裝一真空卡盤34之用。真空卡盤32係以真空 吸引力保持晶元40。轉動連接器24將第一轂蓋2〇的轉動 力傳給第二轂蓋30。轉動連接器形狀可以為圓形，如第 3A圖所示之盤狀。當然轉動連接器在本發明之範圍内可 有很多的形狀，例如在第3B圖中之轉動樑24，或十字 架。第一及第二轂蓋20與3〇可用一般的步進馬達。 旋轉被覆裝置的運轉參照第2與第3调説明如下。 當第一轂蓋20環繞第一轴A以既定的轉速回轉時，裝 置有第二轂蓋30的轉動連接器24, 24’也同時環繞A軸轉 動。因此連接器24, 24·的轉動造成第二轂蓋3〇環 轉。同時第二轂蓋30亦回轉於通過晶元中心的a轴。= 意A轴與B轴乃平行但相隔一段距離。轂蓋2〇與⑽同乂 回轉，或互相反向回轉。 、 〇问 假如只考慮第二轂蓋30的回轉，在B轴處靠近晶 中心的離心力幾乎為零，而晶元4G則真空卡盤Μ 一轂蓋2〇的回轉使整個晶元4〇環繞轉勘連 24的a軸旋轉。其结果晶元4❻中心的離心力乃大 C請先閲讀背面之注項#填寫本頁) 裝· 、1Τ A. 本紙張纽逋用中關家榡率（CNS)从胁（训χ297々^ 龌 «中 央 一橾 牟 局 貝 费 合 作 杜 印 裝 五、發明説明（) 使用傳統式的旋轉被覆以求均勾的光致抗蚀層有其 限制，此乃因晶元以其本身的中心為轉轴而回轉時 f中央部份幾乎沒有或甚少離心力。本發明則提供一種 =40環繞另-a轴旋轉的方法，該八轴係平行於晶元二 ^的中心轴，即B轴，但有移位，同時晶元40亦對本身 B轴回轉。 习 第4八至4C圖為本發明在晶元上之光致抗餘被覆 圖，座標T、R分別代表光致抗餘層的厚度與半徑 了説明的方便相對於半徑的厚度尺寸乃被放大。 首先，當第二轂蓋3〇使晶元40對其产身的中心轴細 轉田(以垂直虚線表示），可獲得在第^中的光致抗餘層 的厚度輪廓。該輪廓主要表示針對對稱轴的兩個對稱的& 分，該對稱轴即相當於圖中的虚線，為8轴。光致抗蝕^ 料層的厚度隨距離虚線愈遠而愈減小，亦即從晶元4〇中 心轴B向晶元40的邊緣距離愈大愈減少。在邊緣區域，厚 度再增加。在使用8吋晶元時，光致抗蝕材料層的參考厚 度，即以水平虚線Η表示者，大約為1以m。從參考厚度 變動的程度大約為15A，如第4A圖所示。特別在晶元 中心部份與邊緣的光致抗蝕材料層厚度可能大到參考厚度 ，但在中心與邊緣之間的光致抗蝕材料層厚度 •於參考厚度到Aa。 拿48圖表示光致抗蝕材料層的輪廓，其乃轉動連接 器24, 24’時理論上可能得到的，但須假定光致抗蝕材料係 直接施加於被第一轂蓋20環繞A轴轉動.的轉動連接器24 為 I ----- ..... —H - - I H ' - -I - _ _ 1^1 I I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 11 本紙張纽適用中家棣準（CNS )从胁（21()><297公董） A7 B7 輕濟部中央揉準局負工消費合作社印製 五、發明説明（ -24’時才有可能。在第4B：圖中，A轴係以虚線表示於輪廓 的右侧。因此第4B圖的輪廓剛好代表兩個對稱部份的一 個’其可形成於A轴周圍者。第48圖中的輪廓形狀乃相同 於第4A圖中左侧對稱部分的形狀。 由於晶元的邊緣一般不被使用，所以在半導體製造過 程中在晶元邊緣區域的厚度變化並無重大影響。 是以本發明的焦點放晶元4〇鄰近中心轴B的中心區域 厚度的控制。依照本發明，第一轂g2〇以既定之轉速環 繞A轴-旋轉，同時第二轂蓋30以B轴為中心回轉。第二轂 蓋30裝置於靠近轉動連接器24,24，邊緣區域的位置，而亦 被第一轂蓋20的回轉所轉動。藉第一與第二轂蓋20, 30的 同時回轉，裝裁於第二轂蓋3〇上的晶元4〇以第二轂蓋3〇 的轉軸32(B轴)為中心回轉，同時環繞第一轂蓋2〇的轉轴 22(A轴)旋轉。因此晶元4〇乃承受來自其以中心轴B回轉 並環繞A轴旋轉的離心力影響。 如在第4C圖^描繪者，综合離心力造成的光致抗蝕 材料層的輪廓乃相同於第4A與4B圖相組合者。所應注意 者光致抗储料層在整個晶元表賴成均句，只有在邊g 區域嚴重㈣厚，但此部分並不驗用。加之射於此方 面技，人士應知道第4C圖所示的光致抗蝕材料層的厚产 =不等於第4A與4B圖中所示厚度相加者，雖財描 提到其為兩輪廓的組合。此乃因第48圖所示者係基於 设性的光致抗兹材料沈積於轉動連接器24, 上者。 12 各紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（2丨〇χ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝. 、ττ· A7 A7 ½¾中央標率局員工消费合作杜印«. 發明説明（ •'第5圖説明本發明旋轉被覆裝置在另—實施例中的應 用，其中包含複數的第二轂蓋3〇與5〇各對其中心轴B#c 回轉，藉此可以同時對數個晶元施加被覆層。 第6圖説明本發明旋轉被覆裝置在又一個實施例中的 應用。此實施例中，有複數的螺絲臂45沿徑方向與轉動 連接器24, 24相結合，其範圍涵蓋自中心至週邊。螺絲臂 45的一端可轉動式的固定於轉動連接器24, 24,的突部 46。因此第二轂蓋30可與螺絲臂45的螺紋移動一同移 動，結果轉動連接器24, 24*的中心轴(a轴)與第二轂蓋3〇 的中心轴(B轴）間之距離可以調整。亦即第二轂蓋如的旋 轉半徑可藉螺絲臂45予以調整。其特定距離的調整係基 於第紙4B，扣圖中所描述之综合厚度輪賴得被覆廣的 均勻性予以評估後才做決定。 _ 因此如依本發明的裝置可消除晶元上施加光致抗蝕材 料時在晶元上出的幾乎無離心力的區域，其法為將晶元對 其中心轴回轉，同時環繞平行於其中心轴的另一轴旋轉。 以上以數個實施例詳述了本發明的内容，熟習於此方 面技藝的人士可能對本發明的形式與細節做各種變更，但 不脱離本發明申請專利範圍的精神範疇。例如説包覆第二 轂蓋，碗可以沿轉動連接器的周邊裝置，如此則其他晶& 可免受光致抗蝕材料的飛濺。轉動連接器亦可改變其型式 為環狀，這樣飛散的光致抗蝕材料可經環狀轉動連接器的 中央開口區更為容易的排放。 ^^1 ^^1 t^i - - 1 ϋ -- - - - - --I---- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 申請專利範圍 1, 括 及 動 第 轉勾地婦觀紐餘#抑^元上躲置，包 Λ動連輯環繞第一轴; :二轉動機構，連接於該_連接器的錄，含· =環繞該第-轴轉動時使馮:护 _與第，實肚互為平行 2.如申請專利範圍第i項所述备第-轉動機構包括一第一轂與該讀 經濟部中央標率局工消费合作社印製 合，該第一轂蓋以一既定轉速回轉 3,如申請專利範園第1項所述 轉動連接器包括一轉盤。 述之釋_置:其中所述 5===;?_置，其中所述利範_ 1項所述之^置， 轉動連接器包括一轉動環狀構件。 n專利範备第4項所述 糸二轉動機構包括：』其中所述 二第二轂蓋陳於該賴連接器，其 合，且實質上與晶元中心轴相合，4軸轴相 文轉速回轉；及… 縣-轂盘以第二既 ..._______ :置 其中所述 其中所述 -裝------、玎------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} \

   8 8 8^ ABCD 經濟部中央揉率局負工*.费合作社印製 真空卡盤以可轉動方式連接於該第二轂蓋，-以·真空吸 引力保持該晶死。 申請專利範15第1賴述置，其中所述 轉動機構及第二轉動機構以同二茨向轉動。 :申請專利範圈第1項所述裝置，其中所球 ίο 動機裱及第二轉動機構以相反夜向轉動。 •二申請專利範園第1項所述置，更每括 二數的第二轉機構，連接於該轉動渗赛器的外部!。 .=請專利範圍^項所述赛其中所 述指定距離係可變者。 ：/: 12.如申請專利範圍第11項所述置 ，更包括 —調整構件，㈤來變倾銳轉 13’如，請專利範圍第12項所述之餐置，其中所 『述調，構件包括一螺絲，該螺絲鎢一端速接於該轉動 ，接器’而該螺絲係以脉設螺紋之運作機構上可與該 第二轉動機構相連絡。 々 14. 如申請專利範爾f 1項所述之旋轉被^裝1，其中所 述晶元為8吋晶元。 15. 如申請專利範圍第1項所述之旋梓被養裝置，其中所 ^元為12吋晶元。 V 16.1句地旋轉被覆先致抗蝕林料於晶元上之裝置，包 栝： - 一第」轉_蓋以轉動一盤以一既定轉速環繞第一 轴；- . 15 --------，裝------訂------.A (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張从適用中國國家樣丰（CNS) A4规格（210x29 ) A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 一第二轉動轂蓋，連接於該盤之外部，用以轉動晶元 ! 瓖繞實質上與該晶元中心板相合之第二軸，該轂蓋以 第二既定轉速回轉，而該盤環繞該第一轴轉動，該第 一與第二軸實質上互相平行但間隔一指定距離； 一真空卡盤以可轉動方式連接於該第二轂蓋而以真空 吸引力保持該晶元；及 一調整構件以變更該指定距離，該調整構件包括一螺 紋，該螺絲之一端連接於該轉盤而該螺絲係以所設螺 紋之運作機構上可與該第二轂蓋相連結。 句地轉被覆光致抗蝕材料於晶元上之方法，包 將轉動連接器用第一轉動機構以第一既定轉速環繞第 一軸轉動； 以位於該轉動連接器外部的第二轉動機構轉動晶元環 繞第二轴，該第二轉動機構以第二既定轉速轉動，而 一方面轉動該連接器環繞該第一轴，該第二轴實質上 與該晶元之中心轴相合，而該第一與第二軸實質上互 相平行但相隔一指定距離。 經濟部中央揉準局另工消費合作社印装 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 如申請專利範圍第17項所述：^|N«方法，其中所 述-動連接器與晶元互相之間@'方向轉、動者。 19.如^請專利範圍第17項所述之，其中所 述轉動連接器與晶元互相之間^向轉動者。 1 - 16 本紙張尺度逋用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A8 B8 C8 D8

   394974 六、申請專利範圍 20.如申請專利範圍第1了項所述之方法，更包括 一步驟，其為在該轉動步驟之調整該指定距離 者0 — — — — — I I 裝— — I I I 訂— I I I I I 务 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央揉率局員工消費合作社印策 17 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）