WO2007076739A2 - Beschichtungsanlage für wafer - Google Patents

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WO2007076739A2
WO2007076739A2 PCT/DE2006/001980 DE2006001980W WO2007076739A2 WO 2007076739 A2 WO2007076739 A2 WO 2007076739A2 DE 2006001980 W DE2006001980 W DE 2006001980W WO 2007076739 A2 WO2007076739 A2 WO 2007076739A2
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Klaus Thiel
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Bohnet, Hans
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/6715—Apparatus for applying a liquid, a resin, an ink or the like
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/16—Coating processes; Apparatus therefor
    • G03F7/162—Coating on a rotating support, e.g. using a whirler or a spinner

Definitions

  • the invention relates to a coating system for wafers.
  • a wafer coating machine is used in the manufacture of integrated circuits, in particular in connection with the application of photopolymer solutions, also called photoresist, to a wafer.
  • the typical integrated circuit fabrication process uses one or more photolithographic steps to define structures on the surface of a silicon wafer or similar substrate. These structures are used in subsequent steps to realize a plurality of elements that together form active devices and an integrated circuit interconnection circuit.
  • the substrate is normally formed as a circular wafer.
  • a checkerboard structure of square or rectangular chips is formed by lines along which the chips can be separated as soon as the processing steps performed on the wafer are completed.
  • the substrate is placed in a coating device with a turntable. Then, the upper substrate surface on which the Circuit features are to be formed, cleaned by a liquid solvent.
  • the solvent may include a suitable bonding agent to aid in the adhesion of a photopolymer layer which is subsequently applied to the substrate surface.
  • the turntable is operated to rotate the wafer. This rotational motion hurls excess solvent until the substrate surface appears to be dry. Then the turntable is turned off. After the wafer has stopped, a predetermined amount of a photopolymer solution is applied to the substrate surface. Subsequently, the turntable is put into operation to disperse the liquid photopolymer solution on the substrate surface.
  • the photopolymer solution is selectively exposed, either using a mask or using a direct write technique, to pattern each chip in accordance with the desired configurations of a layer of the overall layout of the integrated circuit design. Subsequent steps, such as etching, doping, oxidizing, or various precipitation steps, are performed using these and subsequently formed and patterned photopolymer layers.
  • the photopolymer layer formed will be of such a quality that accurate photoreproduction of all microscopic details of the mask first in the photopolymer layer - also called a photoresist layer - and then on the physical circuit elements to be formed using this photopolymer layer.
  • the known coating systems have the problem that the various liquid substances, in particular the photopolymer solutions, are not applied in such sufficient quality that the physical circuit elements of the chips can be realized with sufficient reliability, which means that the quality of the production process is too poor.
  • the coating system for wafers according to the invention shows a coating device for applying liquid substances, in particular photopolymer solutions, which are important in the context of the photolithographic process, either for cleaning or for forming the photopolymer layer, also called a photoresist layer.
  • the wafer In a rotating recording, which is often referred to as a turntable, the wafer is introduced and this is applied either in the static or dynamic, rotating state of the liquid material, in particular the photopolymer solution via a feed- From the rotating wafer, the excess liquid, in particular the photopolymer solution, centrifuged and removed from the housing of the coating device of the coating system.
  • the coating device is realized with a housing which makes it possible to fill the coating space, ie the volume in which the rotating wafer is arranged, and the feed and removal with an inert gas, through which the liquid substance, in particular the photopolymer solution , is protected from contact with interfering substances of the ambient air in particular oxygen or humidity.
  • the coating space ie the volume in which the rotating wafer is arranged
  • the feed and removal with an inert gas through which the liquid substance, in particular the photopolymer solution , is protected from contact with interfering substances of the ambient air in particular oxygen or humidity.
  • interfering substances of the ambient air in particular oxygen or humidity.
  • the quality of the liquid used in particular the photopolymer solutions is increased, which leads to an improvement in the overall process or the quality of the chips produced.
  • the coating space does not have to cover the entire interior of the housing of the coating device.
  • the housing of the coating device is preferably gas-tight, so closed, in particular realized from V4A steel or glass and thereby designed so that the entire interior of the housing is provided with an inert gas atmosphere so with inert gas.
  • the feeding of the wafer or wafers preferably takes place via a lock.
  • several wafers are simultaneously introduced into the coating device via the lock and individually applied to the receptacle within the coating device or removed therefrom.
  • the finished coated wafers are again collected and removed from the coating device via a particularly further lock.
  • the device according to the invention particularly suitable glass Duran glass has proven that proved to be particularly resistant to the liquid and gaseous substances used in the device and in particular gas-tight, which proves to be very beneficial.
  • This is preferably realized with the aid of a molecular sieve which removes the residual moisture in the inert gas with the aid of zeolites.
  • a purity of 99.99999% of molecular nitrogen which is achieved by the use of a suitable molecular sieve, has proven particularly advantageous. Both interfering larger molecules and the remaining residual moisture in the molecular nitrogen are retained by the zeolites present in the molecular sieve.
  • the humidity is particularly ensured that a harmful effect can be prevented by the air and moisture to the liquid substances used.
  • Coating device to surround by an annular drip tray, which receives the thrown off from the wafer liquid substances.
  • the annular collecting tray is formed so that it surrounds the receptacle with the wafer thereon annularly, wherein the inner diameter is larger, in particular a few cm larger (in particular about 1 cm larger) than the diameter of the wafer to be coated is selected. Furthermore, the annular drip tray presents a wall against which it is thrown off the rotating wafer Liquid substances bounce and then run off the wall and collected in the lower part drip tray.
  • the drip tray in the shape of a hollow torus having an annular gap surrounding the torus.
  • the gap in the wall of the torus is arranged so that it faces the center of the torus and surrounds this center in a circle.
  • the center of the torus is positioned so that it is positioned in the region of the axes of rotation of the receptacle for the wafer. This ensures that the liquid substances thrown off by the rotating wafer pass unerringly through the gap in the wall of the torus and are collected and collected inside the torus which forms the drip tray.
  • the torus preferably made of glass, is reminiscent of a car tire without a rim.
  • this drip tray which is preferably made of glass or is also formed of V4A steel, not adversely affected by the inert gases used in the coating chamber. This makes it possible, the invention
  • the annular drip tray is provided with a sampling device that removes the liquid collected in the annular drip tray and carries it into a storage vessel.
  • the storage vessel for storing the liquid substances which are realized in particular as dehumidified and degassed liquids, designed so that these liquid substances, especially the photopolymer solutions are not adversely affected by harmful gases of the environment, in particular by oxygen or humidity .
  • the storage vessel and the transport line are made of V4A steel or glass and preferably the storage vessel is designed so that an inert gas atmosphere is permanently arranged above the supply of liquid material.
  • the transport line ends preferably in the region of the liquid collection volume of the collecting tray and sucks there by means of negative pressure, which is realized in particular by a connected pump, the collected liquid substances from the drip tray and conveys them via the gas-tight transport line into the storage vessel.
  • liquid substances collected separately from one another in different storage vessels and used in the production process can then be returned to the production process in the coating installation. If necessary, these collected in a storage vessel various liquid substances are transferred to a corresponding reservoir, out of the rest of the coating system is supplied. This transfer takes place by means of gas-tight transport lines.
  • one or more storage containers are provided for the supply of liquid substances, which in particular contain polymer solutions. From this or these storage containers leads one or more transport lines, which are gas-tight, to the
  • Coating device in which the liquid substances are used to produce the wafers in a photolithography process.
  • the storage container according to the invention are designed so that they are suitable for storage of degassed or degassed and dehumidified liquid substances, in particular photopolymer solutions.
  • the production of the reservoir or reservoirs by means of V4A steel or glass has proven particularly useful.
  • the storage container is preferably realized in such a way that an atmosphere of inert gases, in particular dehumidified, inert gases, is always arranged above the supply of liquid substances.
  • the molecular nitrogen or the noble gas which consists in particular of helium, neon and / or argon or a combination thereof, before being fed via a feed line with the aid of a dehumidifying step, which is in particular formed as a molecular sieve, which in particular zeolites freed of residual moisture contained in the gas supplied.
  • a dehumidifying step which is in particular formed as a molecular sieve, which in particular zeolites freed of residual moisture contained in the gas supplied.
  • the storage vessel as well as the reservoir (s) is provided with a degassing device and in particular with a dehumidifying device, whereby it is possible to remove the liquid substances, in particular the photopolymers, contaminated by the production process with undesired gas or moisture To free gaseous or liquid impurities, which is analogous to the degassing or dehumidification in the reservoir.
  • the quality of the liquid substances can be determined by means of viscosity measuring devices and optionally adjusted by adding solvents and / or resins, the desired viscosity before they are fed to the further manufacturing process. It has proven particularly useful to optionally filter the liquid substances removed from the storage vessel into a microfiltration through filters having a pore size of about 0.01 ⁇ m or below. Particularly suitable filters here have so-called nanoshield filters, there are nanotube filters, proven. This makes it possible to remove extremely small interfering particles and gel particles from the liquid substances, in particular from the photopolymer solutions, and thereby to keep the quality of the liquid substances, in particular the photopolymer solutions, to a very high quality standard. This special method according to the invention makes it possible to realize a quality in the sub-ppb range. Additionally or alternatively, the use of molecular sieves or filters with manganese oxide and / or turf iron ore has been proven.
  • a particularly preferred embodiment of the coating system shows a solvent container for a solvent for dissolving the applied liquid substances after they have dried or dried on the wafer, and a Device for the targeted application of the solvent to the wafer coated with the liquid substance, in particular with photopolymer solutions, in order to partially remove it from the coating. Due to the solvent applied from the solvent container, the coating is partially dissolved and the mixture of solvent and coating is supplied from the coating device via the removal, which is typically arranged below the receptacle, a collecting vessel.
  • this special design of the coating system is realized so that even when applying the solvent, the inert atmosphere is maintained, so as to ensure that the coating room is not contaminated by interfering gases or disturbing humidity of ümbuchs Kunststoff and in other manufacturing processes, the quality of the application of
  • This coating system according to the invention makes it possible on the one hand to uphold the quality of the application of the liquid substances during the entire photolithographic process and thereby to maintain the quality of the overall manufacturing process at a high level.
  • the collecting vessel and the extraction line which connects the collecting vessel with the removal, gas-tight. This is realized in particular by the fact that they are made of V4A steel or coated and therefore light-tight glass.
  • the sampling line in particular in the area of the connection to the collecting vessel to provide a nanoshield filter.
  • the pore diameter is selected such that e it is adapted to the respectively used solvent so that the solvent as well as the dissolved coating can pass through the Nanoshield filter therethrough, whereas heavy metal contamination or other larger molecules, for example, gel-like macromolecules through the Nanoshield filter be retained.
  • the collecting vessel is preferably formed so that it shows above the liquid collecting material an inert atmosphere, in particular of molecular nitrogen and / or noble gas, in particular as a dried gas.
  • This inert, in particular dried inert atmosphere ensures that the collecting material, which is composed of the solvent and the coating residues, is not decomposed by the damaging effects of the ambient atmosphere.
  • the collecting material is removed from the collecting vessel and fed to a vacuum distillation device.
  • This vacuum distillation apparatus separates the solvent or solvents in the receiving material from the
  • the vacuum distillation is preferably carried out so that the distillation temperature is kept appreciably below 70 0 C. This is achieved in particular by working under an underpressure in the range of a few mbar, in particular in the range of 10 to 20 mbar. In these Selective distillation conditions succeeds, the solvents used there safely from the
  • This coating system according to the invention makes it possible to recycle the liquid substances which have been dissolved out of the coating of the wafer by the use of solvents and to recycle them in a quality that enables the dissolved ones to be produced , vacuum-distilled liquid substances, in particular the photopolymers, can be returned to the production process. This is preferably done by feeding into one of the storage container according to the invention.
  • the recycled liquids in particular the photopolymers
  • resins or solvents it has been proven to clean the liquid substances before being fed into the storage container with a molecular sieve of impurities, in particular of dissolved moisture.
  • the liquid substances used in the coating device by means of one or more filters of undesirable substances.
  • the liquid substances are cleaned before use or after their use, in particular before the storage vessel or in particular after the removal vessel by means of the filter.
  • Ion exchangers in particular anionic ion exchangers and filters with manganese dioxide or lawn iron ore (Fe 3 ⁇ 4 ) proven due to its extremely pronounced absorption capacity.
  • alkaline developers such as tetramethylammonium hydroxide
  • This design makes it possible to realize the entire coating system according to the invention gastight but also light-tight, whereby the harmful atmosphere of the environment, in particular their oxygen and humidity can not lead to damage or deterioration of the liquid substances, in particular the photopolymers or solvents, and it also not an unwanted photo-induced reaction due to the ambient light can come.
  • This makes it possible to keep the quality of the materials used and thus the quality of the manufacturing process for chips at a high level, thereby making the manufacturing process very efficient.
  • the coating apparatus is provided with a feed lock, which is connected to a gas-tight and, in addition, to a wafer storage container filled with inert gas.
  • a feed lock which is connected to a gas-tight and, in addition, to a wafer storage container filled with inert gas.
  • the coating device according to the invention with a removal lock.
  • This is connected to a gas-tight, in particular filled with inert gas wafer receptacle so that coated wafers can be removed from the coating apparatus without the influence of interfering gases or other contaminants and stored.
  • the wafers can be removed individually or in groups sequentially one behind the other. This protected supply and removal of the wafers in or out of the coating apparatus on the one hand enables a very safe and reliable process with a very low reject rate and, moreover, a very resource-saving and thus cost-effective operation of the coating process, in particular with regard to the inert gases used.
  • the wafer coating system according to the invention is formed with a coating device which is provided with a plurality of rotating receptacles for wafers to be coated.
  • the recordings are about a Transfer unit connected to one another so that the wafers can be transferred sequentially from one recording to another recording.
  • Each recording is assigned one or more process steps, which differ regularly from the process steps of the other recordings.
  • This makes a very reliable and very cost-effective process possible and realizes a very cost-effective and reliable coating system according to the invention. This is characterized by a reduction of costs, especially for liquid substances used.
  • the collecting receptacles according to the invention are at least partially associated with the plurality of receptacles, which surround the receptacles annularly and collect the centrifuged liquid substances and remove them via optionally formed removal devices from the receptacles and transfer them gas-tight into assigned storage vessels.
  • This inventive design the productivity of the coating system can be significantly increased because at the same time for the different shots Different process steps can take place, in particular with different liquid substances, without these interfering with each other.
  • the respectively assigned collecting trays prevent an inappropriate and disturbing penetration of liquid substances into the area of adjacent receptacles. This makes it possible, despite arrangement in a single gas-tight housing of the coating device to process the wafer very efficiently and reliably, without substantial error rates can be achieved.
  • FIG. 1 and FIG. 2 respectively.
  • the invention is not limited to the exemplified realizations of the coating system according to the invention, but the invention also encompasses deviating solutions, which will be apparent to a person skilled in the art from the entirety of the available documents with the exemplary solutions.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a selected wafer coating system according to the invention.
  • the coating apparatus 3 constitutes the central component of the coating installation for wafers
  • a receptacle 4 in the coating chamber 7 is arranged, which is enclosed by the housing 3, which is made of V4A steel and thus gas-tight.
  • an atmosphere of inert gas 8 is present according to the invention. If the receptacle 4 is equipped with a wafer to which a photopolymer solution is supplied via the feed 5, the photopolymer solution is distributed by the rotating receptacle 4 over the flat wafer due to the rotation thereof. The excess photopolymer solution is thereby thrown off the rotating wafer.
  • Coating device 2 with the atmosphere of inert gas 8 succeeds in preventing damage or destruction of the supplied photopolymer solution and thereby upholding the quality of the production process, which depends essentially on the quality of the solutions used, in particular the photopolymer solutions.
  • the inert atmosphere 8 is realized by dehumidified molecular nitrogen, which prevents contact of oxygen, in particular from the ambient air, or moisture from the üm styless Kunststoff.
  • the oxygen leads to damage of the photopolymer solution due to the oxidation of the highly polar hydrogen bonds and the conversion of the hydroxyl groups into quinoidal systems.
  • An undesired saponification of the photopolymer solutions due to the moisture in particular from the ambient air can be successfully prevented by the selected inert atmosphere.
  • a reservoir 14 which is realized even as a closed, formed from V4A steel container.
  • This one is made of V4A steel realized that it is gas-tight against the ambient air.
  • a supply of photopolymer solution is present, which is supplied via a supply line.
  • a nanoshield filter 22 is arranged, which ensures that interfering particles in the photopolymer solution, in particular gel particles do not get into the storage vessel 14.
  • the nanoshield filter used is designed so that the nanotubes contained therein have a pore size in the range of 0.01 microns. This choice ensures that the desired photopolymer solution can pass through the nanoshield filter, whereas larger particles, particularly gel particles or other larger complexes, are retained.
  • the storage vessel 14 is provided with a degassing and dehumidifying device, which is realized by a sieve 18 in the bottom region of the storage vessel 14.
  • This screen which features a V4A steel mesh screen with openings between 100 and 1000 ⁇ m in size, introduces extremely dry molecular nitrogen into the photopolymer solution.
  • the gas bubbles formed by the screen 18 rise through the photopolymer solution and flush out the other dissolved gases present in the photopolymer solution from the photopolymer solution.
  • a substantial portion of the moisture present in the photopolymer solution is also removed from the solution as part of the degasification.
  • This special design of the degassing and dehumidifying device makes it possible to realize the supply of photopolymer solution particularly dry and low in gas, in particular low in oxygen.
  • This molecular sieve 19 contains zeolites, which dehumidify the molecular nitrogen particularly effectively. This dehumidification makes it possible to obtain an extremely dry and pure nitrogen, which shows a purity of 99.99999%.
  • This purified, extremely dry nitrogen is also called inert gas in the
  • Coating device 2 and used in other containers or vessels with an inert atmosphere are used in other containers or vessels with an inert atmosphere.
  • the photopolymer solution spun from the wafer is collected by a collecting tray 9.
  • This drip tray 9 is made of glass. It shows the shape of a vehicle tire without rim, so the shape of a hollow torus, showing an annular, the torus surrounding gap. In this case, the gap is formed and aligned so that it faces the center of the torus and encloses this circular.
  • the collecting tray 9 is arranged around the rotating wafer in such a way that the gap is located in the same plane as the wafer and additionally formed so that only a small distance in the range of
  • Dehumidifying device and the coating device 2 with inert atmosphere in the coating chamber 7 and the collecting tray 9 with Entnahr ⁇ evoriques 10 and the gas-tight storage vessel 11 with degassing and Entfeu ⁇ htungsvoriques succeeds in the storage vessel 11 to collect a photopolymer solution in the quality of the ' photopolymer solution in the Reservoir 14 corresponds.
  • this solution is additionally passed through the nanoshield filter 22 before the photopolymer solution is conveyed from the storage vessel 11 into the storage container 14.
  • This realization of the storage container 14 and the storage vessel 11 ensures the quality of the photopolymer solution for the production process of chips in the coating system according to the invention at a particularly high level.
  • a so-called edge decoating or backwashing is carried out. In this case, areas of the coated wafer are freed from the photopolymer layer.
  • solvents are used which are suitable for use as solvents for the coating formed with the photopolymer solution.
  • PGMEA propylene glycol monomethyl ether acetate
  • EL ethyl lactate
  • MMP methyl 3-methoxypropionate
  • EEP ethyl 3-ethoxypropionate
  • the solvent is conveyed from the solvent container 30, which, like the storage container 14 or the storage vessel 11, is formed from gas-tight V4A steel and is provided with an inert gas atmosphere of inert, dried nitrogen.
  • the delivered solvent is conveyed via a delivery line into the coating apparatus.
  • the coating of the wafer coated with the dried photopolymer solution is partially removed, and the mixture of the solvent and the dissolved coating is then removed from the coating device 2 via the removal 6.
  • the removal 6 of the coating device 2 is connected to the collecting vessel 32 via a removal line 33. This too is made gas-tight from V4A steel.
  • a nanoshield filter 34 having a pore diameter of the nanotube in the range of 0.1 ⁇ m or in particular in the range of 0.01 ⁇ m is realized. This ensures that both the solvent and the dissolved photopolymers can pass safely, whereas larger complexes, in particular gelatinous particles, are retained.
  • the collecting material 35 is collected as a mixture of solvent and coating and stored under an inert atmosphere of dried, molecular nitrogen. From here, it is then, as soon as a sufficient amount of collecting material 35 is collected, fed to a vacuum distillation device 40.
  • This vacuum distillation device operates at a temperature of about 65 0 C and at a pressure of about 10 to 20 mbar.
  • the vacuum distillation device 40 shows a distillation capacity of 500 l / h.
  • the coating system with the vacuum distillation device 40 Only by this design of the coating system with the vacuum distillation device 40 is the use of the solvent nMethylpyrrolidon (NMP) for the solution of titanocenes as a photoinitiator in a particularly cost-effective manner possible.
  • NMP solvent nMethylpyrrolidon
  • the use of nitrogen as the inert gas is omitted and another alternative inert gas is used. In this particular case, this can be formed by oxygen.
  • the coating device is tempered to this effect. that the solvent and the solutes are not decomposed. In this case, an operating temperature well below 140 0 C is used.
  • the solvents are then transferred to the solvent container 30, whereas the photopolymer solutions are transferred to the container 41, from which after adjustment of the desired viscosity, which is of particular importance for the coating process, they are transferred to the reservoir 14.
  • the viscosity is adjusted by adding solvents for reducing the viscosity or of resins for increasing the viscosity.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a selected wafer coating apparatus 2 according to the invention.
  • This coating device 2 shows two locks, a feed lock xl and a removal lock x2.
  • the feed lock xl is connected to a gas-tight, filled with inert gas wafer storage container yl.
  • inert gas wafer storage container yl By means of this, stored wafers to be coated are introduced into the coating apparatus 2 and coated there. This is due to the gas- and light-tight design of the feed lock xl and the wafer supply container yl including the connecting line, without disturbing gases or contaminants can adversely affect the wafer to be coated.
  • the exemplary coating device 2 is provided with four juxtaposed receptacles 4.
  • the recordings are connected to one another via a transfer unit, not shown, in such a way that wafers can be transferred step by step from one receptacle 4 to another receptacle 4.
  • the transfer of the wafers through the transfer unit between the receptacles 4 is indicated by arrows.
  • Each of the four receptacles 4 is associated with a collecting tray 9 according to the invention, which surrounds the respective receptacle 4 in a ring shape and absorbs centrifugal liquid substances and transfers them via the respectively assigned removal device 10 into an associated storage vessel.
  • the four shots will be processed sequentially.
  • the formation of the coating device 2 with the four receptacles 4 enables the parallel processing and coating of wafers in different production states.
  • the parallel coating option enables particularly efficient production of wafers.
  • a bonding agent is applied to a wafer, while at the same time a BARC, a bottom anti-reflective coating, is applied in a sequential and production-related recording.
  • a lithography resist is applied at the same time in a further recording and, in parallel, a TARC, a top anti-reflective coating, is applied. This takes place under an atmosphere of inert gas in the gas-tight coating apparatus. This leads to a temporally and spatially advantageous and cost-effective, since efficient manufacturing process, which is made possible by the coating system according to the invention.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beschichtungsanlage für Wafer. Diese zeigt eine Beschichtungsvorrichtung (2) zum Aufbringen von flüssigen Stoffen, insbesondere von Fotopolymerlösungen, auf rotierende Wafer, mit einem Gehäuse (3), mit einer rotierenden Aufnahme (4) für den zu beschichtenden Wafer, mit einer Zuführung (5) für aufzubringende flüssige Stoffe und mit einer Entnahme (6) für nicht auf dem Wafer verbleibende flüssige Stoffe. Dabei ist das Gehäuse (3) der Beschichtungsvorrichtung mit einem inerten Gas (8), das insbesondere als getrockneter, molekularer Stickstoff oder als Edelgas oder ein Gemisch daraus realisiert ist, angefüllt. Die weiteren Behältnisse und Leitungen der Beschichtungsanlage sind gasdicht ausgebildet und darüber hinaus so realisiert, dass über ihren flüssigen Inhalten jeweils eine inerte Atmosphäre aus molekularem Stickstoff oder Edelgasen realisiert ist. Durch diese Realisierung der Beschichtungsanlage gelingt es, die Qualität des Herstellüngsprozesses für Wafer respektive Chips deutlich zu erhöhen und darüber hinaus die Kosten für den Prozess deutlich zu senken, indem eine erhebliche Einsparquote an Fotopolymeren und anderen flüssigen Stoffen, die für den Herstellungsprozess notwendig sind, erreicht wird.

Description

Beschichtungsanlage für Wafer
Die Erfindung bezieht sich auf eine Beschichtungsanlage für Wafer. Eine solche Beschichtungsanlage für Wafer wird bei der Herstellung integrierter Schaltungen insbesondere im Zusammenhang mit dem Aufbringen von Fotopolymerlösungen, auch Fotoresist genannt, auf einen Wafer verwendet.
Der typische Herstellungsprozess für Integrierte Schaltungen verwendet einen oder mehrere fotolithographische Schritte, um Strukturen auf der Oberfläche eines Siliziumwafers oder eines ähnlichen Substrats zu definieren. Diese Strukturen werden in nachfolgenden Schritten verwendet, um eine Vielzahl von Elementen, die zusammen aktive Bauelemente und eine Verbindungsschaltung einer integrierten Schaltung bilden, zu realisieren.
Das Substrat ist normalerweise als kreisförmiger Wafer ausgebildet. Eine Schachbrettstruktur aus quadratischen oder rechteckförmigen Chips ist durch Linien gebildet, entlang derer die Chips getrennt werden können, sobald die Verarbeitungsschritte, die auf dem Wafer durchgeführt werden, beendet sind.
Die herkömmliche Fotolithographie umfasst eine Anzahl von gut bekannten Schritten. Dabei wird das Substrat in eine Beschichtungsvorrichtung mit einem Drehtisch gegeben. Dann wird die obere Substratoberfläche, auf der die Schaltungsmerkmale gebildet werden sollen, durch ein flüssiges Lösungsmittel gereinigt. Das Lösungsmittel kann ein geeignetes Bond-Agens einschließen, um die Anhaftung einer Fotopolymerschicht, die nachfolgend auf die Substratoberfläche aufgebracht wird, zu unterstützen.
Als nächstes wird der Drehtisch betrieben, um den Wafer zu drehen. Diese Drehbewegung schleudert überschüssiges Lösungsmittel ab, bis die Substratoberfläche trocken zu sein scheint. Dann wird der Drehtisch ausgeschaltet. Nachdem der Wafer zum Stillstand gekommen ist, wird eine vorbestimmte Menge einer Fotopolymerlösung auf der Substratoberfläche aufgebracht. Anschließend wird der Drehtisch in Betrieb genommen, um die flüssige Fotopolymerlösung auf der Substratoberfläche zu verteilen.
Sobald die Fotopolymerlösung getrocknet ist, wird sie auswahlmäßig belichtet, entweder unter Verwendung einer Maske oder unter Verwendung einer Direktschreibtechnik, um jeden Chip in Übereinstimmung mit den erwünschten Konfigurationen einer Schicht des Gesamtlayouts des integrierten Schaltungsentwurfs zu strukturieren. Nachfolgende Schritte, wie zum Beispiel Ätzen, Dotieren, Oxidieren oder verschiedene Ausscheidungsschritte werden unter Verwendung dieser und nachfolgend gebildeter und strukturierter Fotopolymerschichten durchgeführt .
Viele unterschiedliche Faktoren können die Qualität, Gleichmäßigkeit und Zuverlässigkeit der fotolithographischen Techniken, wie sie in bekannten Herstellungsprozessen für Integrierte Schaltungen verwendet werden, nachteilhaft beeinflussen. Diese Faktoren schließen die Materialien, Techniken und Bedingungen des Aufbringens der flüssigen Stoffe insbesondere der Fotopolymerlösungen ein. Idealerweise wird die gebildete Fotopolymerschicht von einer solchen Qualität sein, dass eine genaue Fotoreproduktion aller mikroskopischen Details der Maske zuerst in der Fotopolymerschicht - auch Fotoresistschicht genannt - und dann bei den physikalischen Schaltungselementen, die unter Verwendung dieser Fotopolymerschicht zu bilden sind, ermöglicht ist.
Alle physikalischen, chemischen und Umgebungsfaktoren müssen vorsichtig gesteuert werden, damit keiner der Strukturierungsschritte bezüglich eines Wafers oder der Proportionen der einzelnen Chips fehlschlagen. Manchmal können einzelne Faktoren allein nicht ausreichend sein, um Probleme zu bewirken, aber diese werden in Kombination die Qualität insbesondere der Fotopolymerschicht und anschließend die Qualität der sich ergebenden Schaltungselementen nachteilhaft beeinflussen.
Aus dem europäischen Patent EP 0 403 0 086 Bl ist eine Beschichtungsanlage für Wafer bekannt. Eine solche Beschichtungsanlage wurde zur Bildung des Oberbegriffs des geltenden Patentanspruchs 1 herangezogen.
Die bekannten Beschichtungsanlagen zeigen das Problem, dass die verschiedenen flüssigen Stoffe, insbesondere die Fotopolymerlösungen nicht in so ausreichender Qualität aufgebracht werden, dass in ausreichender Verlässlichkeit die physikalischen Schaltungselemente der Chips realisiert werden können, weshalb die Qualität des Herstellungsprozesses zu schlecht ist.
Folglich besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Beschichtungsanlage für Wafer anzugeben, durch die die Qualität des fotolithografischen Herstellprozesses merklich erhöht wird. Diese Aufgabe wird durch eine Beschichtungsanlage für Wafer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Beschichtungsanlage für Wafer sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Beschichtungsanlage für Wafer zeigt eine Beschichtungsvorrichtung zum Aufbringen von flüssigen Stoffen, insbesondere von Fotopolymerlösungen, die im Rahmen des Fotolithographieprozesses sei es zur Reinigung oder auch zur Bildung der Fotopolymerschicht, auch Fotoresistschicht genannt, von Bedeutung sind.
In eine rotierende Aufnahme, die häufig als Drehteller bezeichnet wird, wird der Wafer eingebracht und auf diesen wird entweder im statischen oder im dynamischen, rotierenden Zustand der flüssige Stoff insbesondere die Fotopolymerlösung über eine Zuführung aufgebracht- Von dem rotierenden Wafer wird der überschüssige flüssige Stoff, insbesondere die Fotopolymerlösung, abgeschleudert und aus dem Gehäuse der Beschichtungsvorrichtung der Beschichtungsanlage entnommen.
Erfindungsgemäß wird die Beschichtungsvorrichtung mit einem Gehäuse realisiert, das es ermöglicht, den Beschichtungsraum, das heißt das Volumen, in dem der rotierende Wafer angeordnet ist, und die Zuführung sowie die Entnahme mit einem inerten Gas anzufüllen, durch welches der flüssige Stoff, insbesondere die Fotopolymerlösung, von einem Kontakt mit störenden Substanzen der Umgebungsluft insbesondere Sauerstoff oder Luftfeuchtigkeit geschützt wird. Dabei gelingt es den erfindungsgemäß erkannten störenden Einfluss von Sauerstoff, der bei den Fotopolymerlösungen zu einer Oxidation der stark polaren Wasserstoffbrücken führt, sowie Hydroxylgruppen in chinoide Systeme umwandelt, zu vermeiden. Weiterhin gelingt es, störende Verseifungsreaktionen der Fotopolymerlösungen aufgrund der Luftfeuchtigkeit in der Luft zu verhindern, wodurch die Fotoinitiatoren ihre Reaktionsfähigkeit gegenüber den Photonen in den folgenden Belichtungsschritten im Rahmen des Fotolithographieprozesses verlieren.
Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung der
Beschichtungsvorrichtung mit einem Beschichtungsraum, der mit einem inerten Gas angefüllt ist, wird die Qualität der verwendeten flüssigen Stoffe insbesondere der Fotopolymerlösungen erhöht, was zu einer Verbesserung des Gesamtprozesses beziehungsweise der Qualität der hergestellten Chips führt. Dabei muss der Beschichtungsraum nicht den ganzen Innenraum des Gehäuses der Beschichtungsvorrichtung umfassen .
Dabei wird das Gehäuse der Beschichtungsvorrichtung vorzugsweise gasdicht, also geschlossen, insbesondere aus V4A-Stahl oder Glas realisiert und dabei so ausgebildet, dass der ganze Innenraum des Gehäuses mit einer Schutzgasatmosphäre also mit inertem Gas versehen ist. Die Zuführung des oder der Wafer erfolgt dabei bevorzugt über eine Schleuse. Insbesondere werden zeitgleich mehrere Wafer gemeinsam über die Schleuse in die Beschichtungsvorrichtung eingeführt und innerhalb der Beschichtungsvorrichtung einzelnen auf die Aufnahme aufgebracht beziehungsweise von dieser entnommen. Dabei werden die fertig beschichteten Wafer wiederum gesammelt und über eine insbesondere weitere Schleuse aus der Beschichtungsvorrichtung entnommen. Durch die Verwendung der Schleusen gelingt es, die Inertatmosphäre dauerhaft und verlässlich zu erhalten.
Als für die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders geeignetes Glas hat sich Duran-Glas erwiesen, das sich als besonders widerstandsfähig gegen die in der Vorrichtung verwendeten flüssigen und gasförmigen Stoffe und in besonderem Maße gasdicht erwiesen, was sich sehr vorteilhaft für erweist. Als besonders vorteilhaft erweist es sich, das Inertgas, das ■bevorzugt als molekularer Stickstoff oder als Edelgas insbesondere als Helium, Neon oder Argon oder einer Kombination daraus gebildet ist, vor der Verwendung in der Beschichtungsanlage zu entfeuchten. Dies wird bevorzugt mit Hilfe eines Molekularsiebs realisiert, das mit Hilfe von Zeolithen die vorhandene Restfeuchtigkeit in dem inerten Gas entfernt. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Reinheit von 99,99999 % an molekularem Stickstoff bewährt, die durch die Verwendung eines geeigneten Molekularsiebes erreicht wird. Dabei werden sowohl störende größere Moleküle als auch die verbleibende Restfeuchtigkeit in dem molekularen Stickstoff durch die in dem Molekularsieb vorhandenen Zeolithe zurückgehalten.
Durch die besondere Verwendung einerseits des inerten Gases zur Verhinderung der störenden Einflüsse einerseits des Luftsauerstoffes und andererseits der Luftfeuchtigkeit ist in besonderem Maße sichergestellt, dass eine schädigende Wirkung durch die Luft und durch Feuchtigkeit auf die verwendeten flüssigen Stoffe verhindert werden kann.
Als besonders bevorzugte Ausbildung der Erfindung hat es sich bewährt, die Aufnahme in dem Gehäuse der
Beschichtungsvorrichtung durch eine ringförmige Auffangschale zu umschließen, die die von dem Wafer abgeschleuderten flüssigen Stoffe aufnimmt.
Um dies besonders vorteilhaft zu realisieren, ist die ringförmige Auffangschale so ausgebildet, dass sie die Aufnahme mit dem darauf befindlichen Wafer ringförmig umschließt, wobei deren Innendurchmesser größer, insbesondere wenige cm größer (insbesondere etwa 1 cm größer) , als der Durchmesser des zu beschichtenden Wafers gewählt ist. Weiterhin zeigt die ringförmige Auffangschale eine Wand, gegen die die von dem rotierenden Wafer abgeschleuderten flüssigen Stoffe prallen und anschließend an der Wand ablaufen und in dem unteren Teil Auffangschale gesammelt werden.
Durch diese Ausbildung der Auffangschale und Anordnung dieser gelingt es sehr effizient abgeschleuderte flüssige Stoffe, insbesondere Fotopolymere aufzufangen, ohne dass sie durch die schädigende Wirkung der Umgebungsatmosphäre, insbesondere des Luftsauerstoffs oder der Luftfeuchtigkeit, in ihrer Wirksamkeit Schaden nehmen. Dadurch ist es möglich, die in der Auffangschale aufgefangenen flüssigen Stoffe, insbesondere die aufgefangenen Fotopolymerlösungen, ohne aufwändige Reinigungs- oder Bearbeitungsprozessschritte der Wiederverwendung in der erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage zuzuführen.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, die Auffangschale in der Gestalt eines hohlen Torus zu realisieren, der eine ringförmige den Torus umfassende Lücke aufweist. Dabei ist die Lücke in der Wand des Torus so angeordnet, dass sie dem Mittelpunkt des Torus zugewandt ist und diesen Mittelpunkt kreisförmig umschließt. Dabei ist der Mittelpunkt des Torus so positioniert, dass er im Bereich der Rotationsachsen der Aufnahme für den Wafer positioniert ist. Dadurch ist sichergestellt, dass die vom rotierenden Wafer abgeschleuderten flüssigen Stoffe zielsicher durch die Lücke in der Wandung des Torus hindurch treten und im Inneren des Torus, der die Auffangschale bildet, aufgefangen und gesammelt werden. Der vorzugsweise aus Glas gebildete Torus erinnert in seiner Gestalt an einen Autoreifen ohne Felge.
Durch diese Ausbildung insbesondere aus Glas ist einerseits eine sehr wirkungsvolle Auffangschale realisiert und zum anderen sichergestellt, dass diese Auffangschale durch die verwendeten flüssigen Stoffe nicht geschädigt wird. Im Übrigen wird diese Auffangschale, die bevorzugt aus Glas oder auch aus V4A-Stahl gebildet wird, nicht durch die verwendeten inerten Gase in dem Beschichtungsraum negativ beeinflusst. Hierdurch gelingt es, die erfindungsgemäße
Beschichtungsanlage dauerhaft eine hohe Fertigungsqualität zu realisieren.
Vorzugsweise wird die ringförmige Auffangschale mit einer Entnahmevorrichtung versehen, die die in der ringförmigen Auffangschale gesammelten flüssigen Stoffe entnimmt und in ein Lagergefäß befördert. Dabei ist das Lagergefäß zur Lagerung der flüssigen Stoffe, die insbesondere als entfeuchtete und entgaste flüssige Stoffe realisiert sind, so ausgebildet, dass diese flüssigen Stoffe, insbesondere die Fotopolymerlösungen, nicht durch schädigende Gase der Umgebung, insbesondere durch Sauerstoff oder durch Luftfeuchtigkeit, negativ beeinflusst werden. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass das Lagergefäß und die Transportleitung aus V4A-Stahl oder aus Glas realisiert sind und vorzugsweise das Lagergefäß so ausgebildet ist, dass über dem Vorrat an flüssigem Stoff dauerhaft eine Atmosphäre aus Inertgas angeordnet ist. Dabei endet die Transportleitung bevorzugt im Bereich des Flüssigkeitssammelvolumens der Auffangschale und saugt dort mittels Unterdrück, der insbesondere durch eine angeschlossene Pumpe realisiert wird, die aufgefangenen flüssigen Stoffe aus der Auffangschale ab und fördert sie über die gasdichte Transportleitung in das Lagergefäß .
Von dort können dann die in unterschiedlichen Lagergefäßen von einander getrennt gesammelten, im Herstellungsprozess verwendeten, flüssigen Stoffe wieder dem Herstellungsprozess in der Beschichtungsanlage zugeführt werden. Gegebenenfalls werden diese in einem Lagergefäß gesammelten verschiedenen flüssigen Stoffe in einem entsprechenden Vorratsbehälter überführt, aus dem heraus die restliche Beschichtungsanlage versorgt wird. Dabei erfolgt diese Überführung mittels gasdichter Transportleitungen.
In einer besonders bevorzugten Ausbildung der erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage sind ein beziehungsweise mehrere Vorratsbehälter für die Zuführung von flüssigen Stoffen vorgesehen, welche insbesondere Polymerlösungen enthalten. Von diesem oder diesen Vorratsbehältern führt eine oder mehrere Transportleitungen, welche gasdicht ausgebildet sind, zu der
Beschichtungsvorrichtung, in der die flüssigen Stoffe zur Herstellung der Wafer in einem Fotolithographieverfahren verwendet werden. Dabei sind die Vorratsbehälter erfindungsgemäß so ausgebildet, dass sie zur Lagerung von entgasten oder von entgasten und entfeuchteten flüssigen Stoffen, insbesondere von Fotopolymerlösungen, geeignet sind. Dabei haben sich insbesondere die Herstellung des oder der Vorratsbehälter mittels V4A-Stahl oder Glas besonders bewährt. Durch diese Realisierung gelingt es, die in dem Herstellungsprozess verwendeten flüssigen Stoffe in dem Vorratsbehälter sicher vor dem schädigenden Einfluss der Ümweltatmosphäre insbesondere vor Sauerstoff und vor Luftfeuchtigkeit zu schützen.
Hierdurch gelingt es, die Qualität der verwendeten flüssigen Stoffe insbesondere der Fotopolyruere über einen längeren Zeitraum auf hohem Niveau zu halten und dadurch die Qualität des Herstellungsprozesses der Wafer zu gewährleisten. Dabei hat es sich besonders bewährt, den oder die Vorratsbehälter einerseits mit einer Entgasungsvorrichtung und fakultativ oder ergänzend mit einer Entfeuchtungsvorrichtung zu versehen, wodurch es gelingt, in dem Vorratsbehälter eventuell eingebrachte störende Gase oder Feuchtigkeit zu entfernen und dadurch die Qualität der flüssigen Stoffe, welche zur Herstellung der Wafer verwendet werden, zielgerichtet zu erhöhen. Dabei wird der Vorratsbehälter vorzugsweise so realisiert, dass über dem Vorrat an flüssigen Stoffen stets eine Atmosphäre aus inerten Gasen insbesondere aus entfeuchteten, inerten Gasen angeordnet ist.
Aus den bekannten Möglichkeiten eine Entgasungsvorrichtung oder eine Entfeuchtungsvorrichtung zu realisieren hat es sich besonders bewährt, diese dadurch zu realisieren, dass im Bodenbereich des Vorratsbehälters ein flächig ausgebildetes Sieb realisiert ist, das Öffnungen aufweist, durch die zur Entgasung und insbesondere zur Entfeuchtung der flüssigen Stoffe, insbesondere der Fotopolymerlösungen, molekularer Stickstoff und/oder Edelgase hinaus treten und anschließend durch den Vorrat an flüssigen Stoffen, insbesondere Fotopolymerlösungen, aufsteigen und dabei die in den flüssigen Stoffen enthaltenen anderen Gase und insbesondere Restfeuchtigkeit lösen und aus den flüssigen Stoffen entfernen. Anschließend werden die Gase mit der in den Gasen gelösten Restfeuchtigkeit gesammelt und abgepumpt. Dabei wird der molekulare Stickstoff bzw. das Edelgas, das insbesondere aus Helium, Neon und/oder Argon oder einer Kombination daraus besteht, vor der Zuführung über eine Zuführleitung mit Hilfe einer Entfeuchtungsstufe, die insbesondere als Molekularsieb ausgebildet ist, welches insbesondere Zeolithe aufweist, von der in dem zugeführten Gas befindlichen Restfeuchtigkeit befreit. Durch die Verwendung von gereinigtem und entfeuchtetem Gas in dem Vorratsgefäß zur Entgasung und Entfeuchtung der flüssigen Stoffe, insbesondere der Fotopolymere, gelingt es, die für den Herstellungsprozess notwendigen flüssigen Stoffe in hoher Reinheit und Qualität zur Verfügung zu stellen und dadurch die Qualität der hergestellten Chips zu hochzuhalten. Nach einer bevorzugten Ausbildung der erfindungsgerαäßen Beschichtungsanlage ist das Lagergefäß ebenso wie der oder die Vorratsbehälter mit einer Entgasungsvorrichtung und insbesondere mit einer Entfeuchtungsvorrichtung versehen, wodurch es möglich ist, die durch den Herstellungsprozess mit unerwünschtem Gas oder Feuchtigkeit verunreinigten flüssigen Stoffe, insbesondere die Fotopolymere, von den gasförmigen oder flüssigen Verunreinigungen zu befreien, was analog zu der Entgasung beziehungsweise Entfeuchtung in dem Vorratsbehälter erfolgt.
Danach kann die Qualität der flüssigen Stoffe mithilfe von Viskositätsmessgeräten bestimmt werden und gegebenenfalls durch Zusatz von Lösungsmitteln und/oder Harzen die gewünschte Viskosität eingestellt werden, bevor sie dem weiteren Herstellungsprozess zugeführt werden. Dabei hat es sich besonders bewährt, die aus dem Lagergefäß entnommenen flüssigen Stoffe fakultativ einer Feinstfiltration durch Filter mit einer Porengröße von etwa 0,01 μm oder darunter zu filtrieren. Als besonders geeignete Filter haben sich hier so genannte Nanoshield-Filter, da sind Nanotube-Filter, bewährt. Hierdurch gelingt es, extrem kleine störende Partikel und Gelpartikel aus den flüssigen Stoffen, insbesondere aus den Fotopolymerlösungen, zu entfernen und dadurch die Qualität der flüssigen Stoffe, insbesondere der Fotopolymerlösungen, auf einem sehr hohen Qualitätsstandard zu halten. Durch dieses besondere erfindungsgemäße Verfahren gelingt es, eine Qualität im Sub-ppb-Bereich zu realisieren. Ergänzend oder alternativ hat sich der Einsatz von Molekularsieben oder Filtern mit Manganoxid und/oder Raseneisenerz bewährt.
Eine besonders bevorzugte Ausbildung der Beschichtungsanlage zeigt einen Lösungsmittelbehälter für ein Lösungsmittel zum Lösen der aufgebrachten flüssigen Stoffe, nachdem diese auf dem Wafer angetrocknet oder getrocknet sind, und eine Vorrichtung zum zielgerichteten Aufbringen des Lösungsmittels auf den mit dem flüssigen Stoff, insbesondere mit Fotopolymerlösungen, beschichteten Wafer, um diesen partiell von der Beschichtung zu befreien. Durch das aus dem Lösungsmittelbehälter aufgebrachte Lösungsmittel wird die Beschichtung partiell gelöst und das Gemisch aus Lösungsmittel und Beschichtung wird aus der Beschichtungsvorrichtung über die Entnahme, die typischerweise unterhalb der Aufnahme angeordnet ist, einem Auffanggefäß zugeführt. Dabei ist diese besondere Ausbildung der Beschichtungsanlage so realisiert, dass auch beim Aufbringen des Lösungsmittel die inerte Atmosphäre bewahrt ist, so dass sichergestellt ist, dass der Beschichtungsraum nicht durch störende Gase oder störende Luftfeuchtigkeit der ümgebungsluft verseucht wird und in weiteren Herstellungsprozessen die Qualität der Aufbringung von flüssigen Stoffen, insbesondere von Fotopolymerlösungen, beeinträchtigt wird- Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung der Beschichtungsanlage gelingt es einerseits, die Qualität bei der Aufbringung der flüssigen Stoffe während des gesamten Fotolithographieprozesses hochzuhalten und dadurch die Qualität des Herstellungsprozesses insgesamt auf hohem Niveau zu bewahren. Zudem gelingt es, den Aufwand für die Herstellung einer inerten Atmosphäre im Bereich des Beschichtungsraumes durch den Erhalt der inerten Atmosphäre klein zu halten und dadurch die Betriebskosten beziehungsweise Herstellungskosten der Chips zusätzlich zu verringern.
Dabei hat es sich besonders bewährt, das Auffanggefäß und die Entnahmeleitung, die das Auffanggefäß mit der Entnahme verbindet, gasdicht zu fertigen. Dies wird insbesondere dadurch realisiert, dass diese aus V4A-Stahl oder auch aus beschichteten und damit lichtdichtem Glas realisiert sind. Darüber hinaus hat es sich bewährt, in der Entnahmeleitung insbesondere im Bereich des Anschlusses an das Auffanggefäß einen Nanoshield-Filter vorzusehen. Dies ist ein Filter, der Nanotube-Elemente zur Filterung enthält, die insbesondere Poren mit einem Durchmesser im Bereich von 0,1 μm oder darunter insbesondere im Bereich von 0,01 μm zeigen. Dabei ist der Porendurchmesser so gewählte dass er an das jeweils verwendete Lösungsmittel so angepasst ist, dass das Lösungsmittel wie auch die gelöste Beschichtung durch den Nanoshield-Filter hindurch treten kann, wogegen Schwermetallkontaminationen oder andere größere Moleküle z.B, gelartige Makromoleküle durch den Nanoshield-Filter εurückgehalten werden.
Dabei wird das Auffanggefäß bevorzugt so ausgebildet, dass es über dem flüssigen Auffanggut eine inerte Atmosphäre insbesondere aus molekularem Stickstoff und/oder Edelgas, insbesondere als getrocknetes Gas, zeigt. Durch diese inerte, insbesondere getrocknete inerte Atmosphäre ist sichergestellt, dass das Auffanggut, das sich aus dem Lösungsmittel und den Beschichtungsrückständen zusammensetzt, nicht durch die schädigenden Einflüsse der Umgebungsatmosphäre zersetzt.
Nach einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung wird das Auffanggut aus dem Auffanggefäß entnommen und einer Vakuumdestillationsvorrichtung zugeführt. Diese Vakuumdestillationsvorrichtung trennt das oder die Lösungsmittel in dem Auffanggut von den
Beschichtungsbestandteilen, die anschließend jeweils in zugeordnete gasdichte Behälter überführt werden. Dabei erfolgt die Vakuumdestillation vorzugsweise so, dass die Destillationstemperatur merklich unter 700C gehalten wird. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass unter einem Unterdrück im Bereich von wenigen mbar insbesondere im Bereich von 10 bis 20 mbar gearbeitet wird. Bei diesen gewählten Destillationsbedingungen gelingt es, die dort verwendeten Lösungsmittel sicher von den
Beschichtungsbestandteilen, die aus den verwendeten flüssigen Stoffen, insbesondere den Fotopolymeren, hervorgehen, zu trennen, ohne dass diese flüssigen Stoffe, insbesondere die Fotopolymere, durch die Destillation zersetzt werden oder anderweitig Schaden nehmen.
Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung der Beschichtungsanlage gelingt es, die flüssigen Stoffe, die durch die Verwendung von Lösungsmitteln aus der Beschichtung des Wafers gelöst wurden, wieder zu recyceln und aufgrund der erfindungsgemäßen Realisierung der Anlage in einer Qualität zu recyceln, die es ermöglicht, dass die gelösten, vakuumdestillierten, flüssigen Stoffe, insbesondere die Fotopolymere, wieder dem Herstellungsprozess zugeführt werden können. Dies erfolgt bevorzugt durch Zuführung in einen der erfindungsgemäßen Vorratsbehälter .
Vorzugsweise werden die recycelten flüssigen Stoffe, insbesondere die Fotopolymere, durch Zuführung unter anderem von Harzen oder Lösungsmitteln in ihrer Viskosität so eingestellt, dass sie im Herstellungsprozess wirksam und effektiv verwendet werden können. Darüber hinaus hat es sich bewährt, die flüssigen Stoffe vor der Zuführung in den Vorratsbehälter mit einem Molekularsieb von Verunreinigungen, insbesondere von gelöster Feuchtigkeit, zu reinigen.
Darüber hinaus hat es sich besonders bewährt, die flüssigen Stoffe, die in der Beschichtungsvorrichtung verwendet werden mittels eines oder mehrerer Filter von unerwünschten Stoffen zu reinigen. Vorzugsweise werden die flüssigen Stoffe vor der Verwendung oder auch nach ihrer Verwendung, insbesondere vor dem Lagergefäß oder insbesondere nach dem Entnahmegefäß mittels der Filter gereinigt. Dabei haben sich neben den Nanoshield-Filtern oder den Molekularsieben auch Ionenaustauscher insbesondere anionenaktive Ionenaustauscher sowie Filter mit Mangandioxid beziehungsweise Raseneisenerz (Fe3θ4) aufgrund seiner extrem ausgeprägten Absorptionsfähigkeit bewährt.
Gerade bei der Verwendung von alkalischen Entwicklern wie zum Beispiel Tetramethylammoniumhydroxid hat es sich bewährt, die unerwünschten Substanzen, die beim Entwicklungsprozess entstanden sind und einen sehr starken chromophoren Charakter haben, mit Hilfe eines anionenaktiven Ionenaustauschers aus dem verunreinigten Entwickler herauszufiltern und den gereinigten Entwickler dem Beschichtungs- und Entwicklungsprozess wieder zuzuführen.
Da die unerwünschten Substanzen regelmäßig einen hohen Massenwert insbesondere im Bereich von 1000 haben, hat sich der Einsatz von Molekularsieben zur Reinigung der verwendeten flüssigen Stoffe insbesondere der verwendeten Lösungsmittel im besonderen Maße bewährt. Auf aufwändige Destillationen oder andere Recyclingsmaßnahmen kann dabei in weitem Maße verzichtet werden.
Nach einer besonders bevorzugten Ausbildung der Erfindung sind das Gehäuse der Beschichtungsvorrichtung, das Lagergefäß, der Vorratsbehälter, das Auffanggefäß und/oder der Lösungsmittelbehälter sowie die Förderleitungen für flüssige Stoffe zwischen, diesen lichtdicht insbesondere aus V4A-Stahl oder aus lichtdicht beschichtetem Glas ausgebildet. Durch diese Ausbildung gelingt es, die gesamte erfindungsgemäße Beschichtungsanlage gasdicht aber auch lichtdicht zu realisieren, wodurch die schädliche Atmosphäre der Umgebung insbesondere deren Sauerstoff und die Luftfeuchtigkeit nicht zu einer Schädigung oder Beeinträchtigung der flüssigen Stoffe insbesondere der Fotopolymere oder der Lösungsmittel führen kann, und es zudem nicht zu einer unerwünschten fotoinduzierten Reaktion aufgrund des ümgebungslichtes kommen kann. Hierdurch gelingt es, die Qualität der verwendeten Stoffe und damit die Qualität des Herstellungsprozesses für Chips auf hohem Niveau zu halten und dadurch den Herstellungsprozess sehr effizient zu gestalten.
Bei einer besonders bevorzugten Beschichtungsanlage für Wafer ist die Beschichtungsvorrichtung mit einer Zuführschleuse versehen, die mit einem gasdichten und darüber hinaus mit einem mit inertem Gas gefüllten Wafervorratsbehältnis verbunden ist. Mit Hilfe dieser werden die zu beschichtenden Wafer einzeln nach Bedarf ohne störenden Einfluss von unerwünschten Gasen oder Verschmutzungen in die Beschichtungsvorrichtung eingebracht, um dort beschichtet werden zu können.
Darüber hinaus hat es sich bewährt, insbesondere ergänzend, die erfindungsgemäße Beschichtungsvorrichtung mit einer Entnahmeschleuse zu versehen. Diese ist mit einem gasdichten insbesondere mit inertem Gas gefüllten Waferentnahmebehältnis so verbunden, dass beschichtete Wafer aus der Beschichtungsvorrichtung ohne Einfluss störender Gase oder anderer Verschmutzungen entnommen und gelagert werden können. Dabei können die Wafer einzeln oder in Gruppen sequentiell hintereinander entnommen werden. Diese geschützte Zufuhr und Entnahme der Wafer in oder aus der Beschichtungsvorrichtung ermöglicht einerseits einen sehr sicheren und verlässlichen Prozess mit einer sehr geringen Ausschussrate und darüber hinaus eine sehr resourcenschonende und damit kostengünstige Betriebsführung des Beschichtungsprozesses insbesondere hinsichtlich der verwendeten inerten Gase.
Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Beschichtungsanlage für Wafer mit einer Beschichtungsvorrichtung ausgebildet, die mit mehreren rotierenden Aufnahmen für zu beschichtende Wafer versehen ist. Die Aufnahmen sind dabei über eine Transfereinheit dahingehend miteinander verbunden, dass die Wafer sequentiell von einer Aufnahme zu einer anderen Aufnahme überführt werden können. Jeder Aufnahme sind ein oder mehrere Prozessschritte zugeordnet, die sich von den Prozessschritten der anderen Aufnahmen regelmäßig unterscheiden. Nach dem sequentiellen Durchlauf durch die Aufnahmen ist zumindest ein wesentlicher Teil der Prozessschritte in der Beschichtungsanlage abgeschlossen. Dies erfolgt erfindungsgemäß, ohne dass die Wafer die gasdichte Beschichtungsvorrichtung verlassen. Hierdurch ist ein sehr verlässlicher und sehr kostengünstiger Prozess ermöglicht und eine sehr kostengünstige und verlässliche erfindungsgemäße Beschichtungsanlage realisiert. Diese zeichnet sich durch eine Reduktion der Kosten insbesondere für flüssige verwendete Substanzen aus.
Neben der Möglichkeit, die Aufnahmen nebeneinander anzuordnen, hat es sich in besonderem Maß bewährt, die Aufnahmen übereinander insbesondere vertikal übereinander anzuordnen, wodurch eine sehr kompakte Anordnung aus Aufnahmen gegeben ist und eine einfache wenig raumgreifende Transfereinheit realisiert werden kann. Diese bevorzugte Transfereinheit versetzt, unterstützt durch die Gravitationskraft, die Wafer von einer Aufnahe zur nachgeordneten Aufnahme.
Vorzugsweise sind den mehreren Aufnahmen zumindest teilweise die erfindungsgemäßen Auffangschalen zugeordnet, die die Aufnahmen ringförmig umschließen und die abgeschleuderten, flüssigen Substanzen auffangen und über fakultativ ausgebildete Entnahmevorrichtungen aus den Auffangschalen entnehmen und gasdicht in zugeordnete Lagergefäße überführen. Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung kann die Produktivität der Beschichtungsanlage erheblich gesteigert werden, da zeitgleich für die verschiedenen Aufnahmen unterschiedliche Prozessschritte insbesondere mit unterschiedlichen flüssigen Substanzen ablaufen können, ohne dass diese sich wechselseitig stören. Die jeweils zugeordneten Auffangschalen verhindern dabei ein unangemessenes und störendes Eindringen von flüssigen Stoffen in den Bereich benachbarter Aufnahmen. Hierdurch gelingt es, trotz Anordnung in einem einzigen gasdichten Gehäuse der Beschichtungsvorrichtung die Wafer sehr effizient und verlässlich zu verarbeiten, ohne dass wesentliche Fehlerquoten erreicht werden.
Dabei hat es sich besonders bewährt, den mehreren Aufnahmen jeweils eine Auffangschale und eine Entnahmevorrichtung insbesondere mit zugeordnetem, separiertem Lagergefäß zuzuordnen. Hierdurch ist eine sehr verlässliche Trennung der verwendeten flüssigen Stoffe gegeben, wodurch eine negative wechselseitige Beeinflussung oder Schädigung im besonderen Maße ausgeschlossen ist. Dies ermöglicht eine sehr verlässliche und effiziente Prozessführung.
Nachfolgend ist in Figur 1 bzw. in Figur 2 jeweils eine beispielhafte Ausführung der Erfindung dargestellt. Die Erfindung ist nicht auf die beispielhaft dargestellten Realisierungen der erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage begrenzt, vielmehr umfasst die Erfindung auch davon abweichende Lösungen, die sich einem Fachmann aus der Gesamtheit der vorliegenden Unterlagen mit den beispielhaften Lösungen erschließen.
In der Figur 1 ist eine schematische Darstellung einer ausgewählten erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage für Wafer dargestellt.
Neben einer Vielzahl anderer, nicht dargestellter Komponenten der Beschichtungsanlage stellt die Beschichtungsvorrichtung 3 die zentrale Komponente der Beschichtungsanlage für Wafer dar. In ihr ist eine Aufnahme 4 in dem Beschichtungsraum 7 angeordnet, der durch das Gehäuse 3, welches aus V4A-Stahl und damit gasdicht ausgebildet ist, umschlossen ist. In dem Beschichtungsraum 7 ist erfindungsgemäß eine Atmosphäre aus inerten Gas 8 vorhanden. Wird die Aufnahme 4 mit einem Wafer bestückt, auf den über die Zuführung 5 eine Fotopolymerlösung zugeführt wird, so wird durch die rotierende Aufnahme 4 die Fotopolymerlösung über den flächigen Wafer aufgrund der Rotation desselben verteilt. Die überschüssige Fotopolymerlösung wird dabei von dem rotierenden Wafer abgeschleudert .
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der
Beschichtungsvorrichtung 2 mit der Atmosphäre aus Inertgas 8 gelingt es, eine Beschädigung oder Zerstörung der zugeführten Fotopolymerlösung zu verhindern und dadurch die Qualität des Herstellungsprozesses, der wesentlich von der Qualität der verwendeten Lösungen insbesondere der Fotopolymerlösungen abhängt, hochzuhalten. Dabei ist die inerte Atmosphäre 8 durch entfeuchteten molekularen Stickstoff realisiert, der einen Kontakt von Sauerstoff, insbesondere aus der Umgebungsluft, oder von Feuchtigkeit aus der ümgebungsluft verhindert .
Der Sauerstoff führt zu einer Schädigung der Fotopolymerlösung aufgrund der Oxidation der stark polaren Wasserstoffbrücken und der Umwandlung der Hydroxylgruppen in chinoide Systeme. Auch eine unerwünschte Verseifung der Fotopolymerlösungen aufgrund der Feuchtigkeit insbesondere aus der Umgebungsluft kann erfolgreich durch die gewählte Inertatmosphäre verhindert werden.
Dabei hat es sich besonders bewährt, die zugeführten Fotopolymerlösungen aus einem Vorratsbehälter 14 zu fördern, der selbst als geschlossener, aus V4A- Stahl gebildeter Behälter realisiert ist. Dieser ist dabei aus V4A-Stahl so realisiert, dass er gasdicht gegen die Umgebungsluft ausgebildet ist. In diesem Vorratsbehälter 14 ist ein Vorrat an Fotopolymerlösung vorhanden, der über eine Zuführleitung zugeführt wird. In dieser Zuführleitung ist ein Nanoshield- Filter 22 angeordnet, der gewährleistet, dass störende Partikel in der Fotopolymerlösung insbesondere Gelpartikel nicht in das Vorratsgefäß 14 gelangen. Der verwendete Nanoshield-Filter ist dabei so ausgebildet, dass die darin enthaltenen Nanotubes eine Porengröße im Bereich von 0,01 μm aufweisen. Durch diese Wahl ist gewährleistet, dass die gewünschte Fotopolymerlösung durch den Nanoshield-Filter hindurch treten kann, wohingegen größere Partikel insbesondere Gelpartikel oder andere größere Komplexe zurückgehalten werden.
Das Vorratsgefäß 14 ist mit einer Entgasungs- und Entfeuchtungsvorrichtung versehen, die durch ein Sieb 18 im Bodenbereich des Vorratsgefäßes 14 realisiert ist. Durch dieses Sieb, das ein Metallsieb aus V4A-Stahl mit Öffnungen von einer Größe zwischen 100 und 1000 μm dargestellt, wird extrem trockener molekularer Stickstoff in die Fotopolymerlösung eingeführt. Die von dem Sieb 18 gebildeten Gasblasen steigen durch die Fotopolymerlösung auf und spülen die dabei in der Fotopolymerlösung vorhandenen anderen gelösten Gase aus der Fotopolymerlösung heraus. Zusätzlich wird auch ein wesentlicher Anteil der in der Fotopolymerlösung vorhandenen Feuchtigkeit aus der Lösung im Rahmen der Entgasung entnommen. Durch diese spezielle Ausbildung der Entgasungs- und Entfeuchtungsvorrichtung gelingt es, den Vorrat an Fotopolymerlösung besonders trocken und gasarm insbesondere sauerstoffarm zu realisieren.
Dies wird im besonderen Maße dadurch erreicht, dass der dem Sieb 18 zugeführte molekulare Stickstoff beim Durchtritt durch die Zuführleitung 17 durch ein Molekularsieb 19 geführt wird. Dieses Molekularsieb 19 enthält Zeolithe, die den molekularen Stickstoff besonders wirkungsvoll entfeuchten. Durch diese Entfeuchtung gelingt es, einen extrem trockenen und reinen Stickstoff zu erhalten, der eine Reinheit von 99,99999% zeigt. Dieser gereinigte, extrem trockene Stickstoff wird auch als Inertgas in der
Beschichtungsvorrichtung 2 und in anderen Behältnissen oder Gefäßen mit einer Inertatmosphäre verwendet.
Erfindungsgemäß wird die von dem Wafer abgeschleuderte Fotopolymerlösung durch eine Auffangschale 9 aufgefangen. Diese Auffangschale 9 ist aus Glas realisiert. Sie zeigt die Gestalt eines Fahrzeugreifens ohne Felge, also die Gestalt eines hohlen Torus, der eine ringförmige, den Torus umlaufende Lücke zeigt. Dabei ist die Lücke so ausgebildet und ausgerichtet, dass sie dem Mittelpunkt des Torus zugewandt ist und diesen kreisförmig umschließt. Durch diese Lücke wird die abgeschleuderte Fotopolymerlösung in die Auffangschale geschleudert und von der Wand des Torus aufgefangen und nach unten in eine Rinne der Auffangschale 9 abgeleitet. Dort wird die abgeschleuderte Fotopolymerlösung gesammelt. Die Auffangschale 9 ist dabei so um den rotierenden Wafer angeordnet, dass sich die Lücke in derselben Ebene wie der Wafer befindet und zusätzlich so ausgebildet, dass nur ein geringer Abstand im Bereich von
1 cm zwischen dem Durchmesser der Lücke und dem Außendurchmesser des Wafers, der auf der rotierenden Aufnahme 4 aufgebracht ist, vorliegt.
In diese Lücke zwischen Wafer und Auffangschale 9 greift eine Entnahmevorrichtung 10 ein, mit der die aufgefangene und gesammelte Fotopolyrnerlösung aus der Beschichtungsvorrichtung
2 entnommen und in ein Lagergefäß 11 über eine gasdichte Transportleitung 12 gefördert wird. In dem Lagergefäß 11, das wie die Transportleitung 12 aus gasdichtem V4A-Stahl gefertigt ist, wird die abgeschleuderte und geförderte Fotopolymerlösung gesammelt. Über dem flüssigen Sammelgut ist eine inerte Atmosphäre 13 aus dem getrockneten, molekularen Stickstoff angeordnet. Diese Atmosphäre 13 wird mit Hilfe einer Entfeuchtungs- und Entgasungsvorrichtung 21 realisiert, die der Entgasungs- und Entfeuchtungsvorrichtung 17, 18, 19 in dem Vorratsbehälter 14 entspricht.
Mithilfe dieser erfindungsgemäßen Anordnung aus Vorratsbehälter 14 mit Entgasungs- und
Entfeuchtungsvorrichtung sowie der Beschichtungsvorrichtung 2 mit inerter Atmosphäre im Beschichtungsraum 7 und der Auffangschale 9 mit Entnahrαevorrichtung 10 sowie dem gasdicht ausgebildeten Lagergefäß 11 mit Entgasungs- und Entfeuσhtungsvorrichtung gelingt es, in dem Lagergefäß 11 eine Fotopolymerlösung zu sammeln, die in der Qualität der' Fotopolymerlösung in dem Vorratsbehälter 14 entspricht. Um die Qualität noch zu erhöhen, wird zusätzlich vor einer Förderung der Fotopolymerlösung aus dem Lagergefäß 11 in den Vorratsbehälter 14 diese Lösung durch den Nanoshield-Filter 22 geführt. Durch diese Realisierung des Vorratsbehälters 14 und des Lagergefäßes 11 ist die Qualität der Fotopolymerlösung für den Herstellungsprozess von Chips in der erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage auf besonders hohem Niveau gewährleistet.
Auch ist es nun möglich, einen geschlossenen Fotopolymerlösungskreislauf zu realisieren, der, beginnend mit dem Vorratsgefäß 14, der Beschichtungsvorrichtung 2 und dem Lagergefäß 11 mit den zugehörigen Transport- und Zuleitungen, ein geschlossenes, gasdichtes und insbesondere inertgasgefülltes System bildet, das insgesamt eine sehr dauerhafte hohe Qualität der Fotopolymerlösung gewährleistet. Hierdurch ist ein sehr effizientes und qualitativ hoch stehendes Herstellungsverfahren von Chips durch die erfindungsgemäße Beschichtungsanlage gewährleistet.
Nach der Beschichtung mit der Fotopolymerlösung wird eine so genannte Randentlackung bzw. Rückseitenspülung durchgeführt. Hierbei werden Bereiche des beschichteten Wafers von der Fotopolymerschicht befreit. Hierzu werden Lösungsmittel verwendet, die geeignet sind, als Lösungsmittel für die mit der Fotopolymerlösung gebildete Beschichtung verwendet zu werden. Als besonders vorteilhaft hat sich hierbei PGMEA (Propylen Glykol Monomethyl Ether Acetate) , EL (Ethyl Lactate) , MMP (Methyl 3-Methoxypropionate) oder EEP (Ethyl 3- Ethoxypropionate) bewährt.
Das Lösungsmittel wird aus dem Lösungsmittelbehälter 30, das ebenso wie der Vorratsbehälter 14 oder das Lagergefäß 11 aus gasdichtem V4A-Stahl gebildet ist und mit einer Schutzgasatmosphäre aus inertem, molekularem, getrocknetem Stickstoff versehen ist, gefördert. Das geförderte Lösungsmittel wird über eine Förderleitung in die Beschichtungsvorrichtung gefördert .
Dort wird es über eine Vorrichtung 31 zum zielgerichteten Aufbringen des Lösungsmittels, welche mit einer Düse versehen ist und in den Randbereich des Wafers zielt, aufgebracht. Im Rahmen dieses Prozessschrittes wird die Beschichtung des mit der getrockneten Fotopolymerlösung beschichteten Wafers partiell entfernt und die Mischung aus dem Lösungsmittel und der gelösten Beschichtung dann über die Entnahme 6 aus der Beschichtungsvorrichtung 2 entnommen. Durch die in der Beschichtungsvorrichtung 2 vorhandene inerte Atmosphäre 8 ist sichergestellt, dass das Lösungsmittel nicht durch störende Partikel der Umgebungsluft, insbesondere durch Sauerstoff oder Feuchtigkeit verunreinigt wird, was in folgenden Recyclingprozessen zu einer Schädigung der Lösungsmittel bzw. der Fotopolymerlösung führt. Die Entnahme 6 der Beschichtungsvorrichtung 2 ist über eine Entnahmeleitung 33 mit dem Auffanggefäß 32 verbunden. Auch dieses ist aus V4A-Stahl gasdicht realisiert- Im Verbindungsbereich des Auffanggefäßes 32 mit der Entnahmeleitung 33 ist ein Nanoshield-Filter 34 mit einem Porendurchmesser der Nanotubes im Bereich von 0,1 μm oder insbesondere im Bereich von 0,01 μm realisiert. Hierdurch ist gewährleistet, dass sowohl das Lösungsmittel wie auch die gelösten Fotopolymere sicher durchtreten können, wohingegen größere Komplexe insbesondere gelartige Partikel zurück gehalten werden.
In dem Auffanggefäß 32 wird das Auffanggut 35 als Gemisch aus Lösungsmittel und Beschichtung aufgefangen und unter einer inerten Atmosphäre aus getrocknetem, molekularem Stickstoff zwischengelagert. Von hier aus wird es anschließend, sobald eine ausreichende Menge an Auffanggut 35 gesammelt ist, einer Vakuumdestillationsvorrichtung 40 zugeführt. Diese Vakuumdestillationsvorrichtung arbeitet bei einer Temperatur von etwa 65 0C und bei einem Druck von etwa 10 bis 20 mbar. Mithilfe dieser Vakuumdestillationsvorrichtung 40 gelingt es, Polymerlösung von 100 bis 500 mpas aus dem Auffanggut 35 zu trennen und die davon wiederum getrennten Lösungsmittel sehr rein zu gewinnen. Die Vakuumdestillationsvorrichtung 40 zeigt dabei eine Destillationsleistung von 500 l/h.
Erst durch diese Ausbildung der Beschichtungsanlage mit der Vakuumdestillationsvorrichtung 40 ist die Verwendung des Lösungsmittels nMethylpyrrolidon (NMP) zur Lösung von Titanocene als Fotoinitator auf besonders kostengünstige Weise ermöglicht. In diesem Fall wird auf die Verwendung von Stickstoff als inertes Gas verzichtet und ein anderes alternatives inertes Gas verwendet. In diesem speziellen Fall kann dieses durch Sauerstoff gebildet werden. Darüber hinaus wird die Beschichtungsvorrichtung dahingehend temperiert. dass das Lösungsmittel und die gelösten Stoffe nicht zersetzt werden. In diesem Fall wird eine Betriebstemperatur deutlich unter 1400C verwendet.
Die Lösungsmittel werden anschließend in den Lösungsmittelbehälter 30 überführt, wohingegen die Fotopolymerlösungen in den Behälter 41 überführt werden, von dem aus nach einer Einstellung der gewünschten Viskosität, die von besonderer Bedeutung für den Beschichtungsprozess ist, diese in den Vorratsbehälter 14 überführt werden. Die Einstellung der Viskosität erfolgt durch Zugabe von Lösungsmittel zur Verringerung der Viskosität bzw. von Harzen zur Erhöhung der Viskosität.
Auch hat es sich bewährt, bis zu 1 % Imidazol zuzugeben, das die Temperaturstabilität und die Plasmaätzstabilität des beschichteten Wafers verbessert. Auch hat es sich bewährt, temperaturbeständige Nanopartikel beispielsweise als Fullerene oder Rutheniumoxid mit einem Durchmesser von ca. 25 nm zuzugeben, die wiederum die Temperaturbeständigkeit und die Widerstandskraft beim Plasmaätzen oder bei der Ionenimplantation des beschichteten Wafers verbessern.
Dabei erfolgt die Vakuumdestillation in der
Vakuumdestillationsvorrichtung 40 sowie die Lagerung in dem Lösungsrαittelbehälter 30 sowie in dem Behälter 41 in einer Weise, dass ein wirkungsvoller Schutz gegen den Einfluss der Umgebungsatmosphäre insbesondere durch Sauerstoff oder durch Luftfeuchtigkeit in besonderer Weise gegeben ist.
Durch diese erfindungsgemäße Art der Realisierung der Beschichtungsanlage gelingt es, eine Einsparquote für die Fotopolymere größer 90 bis 95 % und auch eine Einsparquote von nahezu 99,5 % für die verwendeten Lösungsmittel zu erreichen. Diese Lösungsmittel wie auch die Fotopolymere stellen kostenintensive Faktoren für die Herstellung von Chips dar, weshalb es durch die erfindungsgemäße Beschichtungsanlage gelingt, die Kosten für die Herstellung von Chips einerseits durch die Verringerung der verwendeten Materialien aufgrund des doppelten Recyclingprozesses wie auch die Qualität der verwendeten Materialien insbesondere der Fotopolyinerlösungen wie auch der Lösungsmittel zu erhöhen.
In der Figur 2 ist eine scheiαatische Darstellung einer ausgewählten erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung 2 für Wafer dargestellt. Diese Beschichtungsvorrichtung 2 zeigt zwei Schleusen, eine Zuführschleuse xl und eine Entnahmeschleuse x2. Die Zuführschleuse xl ist mit einem gasdichten, mit inertem Gas gefüllten Wafervorratsbehältnis yl verbunden. Mittels dieser werden gelagerte, zu beschichtende Wafer in die Beschichtungsvorrichtung 2 eingebracht und dort beschichtet. Dies erfolgt aufgrund der gas- und lichtdichten Ausbildung der Zuführschleuse xl sowie des Wafervorratsbehältnisses yl einschließlich der Verbindungsleitung, ohne dass störende Gase oder Verschmutzungen die zu beschichtenden Wafer negativ beeinflussen können. Entsprechendes gilt für die Entnahmeschleuse x2, die entsprechend mit einem gasdichten, mit inertem Gas gefüllten Waferentnahmebehältnis y2 zur Aufnahme der aus der Beschichtungsvorrichtung 2 entnommenen Wafer verbunden ist.
Die erfindungsgemäße beispielhafte Beschichtungsvorrichtung 2 ist mit vier nebeneinander angeordneten Aufnahmen 4 versehen. Dabei sind die Aufnahmen über eine nicht dargestellte Transfereinheit dahingehend miteinander verbunden, dass Wafer von einer Aufnahme 4 zu einer anderen Aufnahme 4 schrittweise hintereinander überführt werden können. Der Transfer der Wafer durch die Transfereinheit zwischen den Aufnahmen 4 ist durch Pfeile angedeutet. Jeder der vier Aufnahmen 4 ist eine erfindungsgemäße Auffangschale 9 zuordnet, die die jeweilige Aufnahme 4 ringförmig umschließt und abgeschleuderte, flüssige Stoffe auffängt und über die jeweils zugeordnete Entnahmevorrichtung 10 in ein zugeordnetes Lagergefäß überführt.
Im Rahmen des gesamten Fertigungsprozesses werden die vier Aufnahmen sequentiell durchlaufen. Die Ausbildung der Beschichtungsvorrichtung 2 mit den vier Aufnahmen 4 ermöglicht das parallele Bearbeiten und Beschichten von Wafern in unterschiedlichen Fertigungszuständen. Durch die parallele Beschichtungsmöglichkeit ist eine besonders effiziente Produktion von Wafern ermöglicht.
In der ersten Aufnahme wird auf einen Wafer ein Haftvermittler aufgebracht, während zeitgleich in einer sequentiell und fertigungstechnisch nachgeordneten Aufnahme ein BARC, ein bottom anti reflective coating, aufgebracht wird. Darüber hinaus wird in einer weiteren Aufnahme zeitgleich ein Lithographie-Resist aufgebracht und zudem parallel dazu ein TARC, ein top anti reflective coating, aufgebracht. Dies erfolgt unter einer Atmosphäre aus inertem Gas in der gasdicht ausgebildeten Beschichtungsvorrichtung. Dies führt zu einem zeitlich sowie räumlich vorteilhaften und kostengünstigen, da effizienten Fertigungsprozeß, der durch die erfindungsgemäße Beschichtungsanlage ermöglicht ist.

Claims

Ansprüche
1. Beschichtυngsanlage für Wafer mit
Beschichtungsvorrichtung (2) zum Aufbringen von flüssigen Stoffen, insbesondere von Photopol.ymerlösungen, auf rotierende Wafer, mit einem Gehäuse (3), mit einer rotierenden Aufnahme (4) für einen zu beschichtenden Wafer, mit einer Zuführung (5) für aufzubringende flüssige Stoffe und mit einer Entnahme (6) für nicht auf dem Wafer verbliebene flüssige Stoffe, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) einen Beschichtungsraum (7) mit der darin angeordneten Aufnahme (4) umschließt und dieser Beschichtungsraum (7) mit einem inerten Gas (8) angefüllt ist.
2. Beschichtungsanlage für Wafer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) gasdicht insbesondere aus V4A-Stahl oder Glas ausgebildet ist.
3. Beschichtungsanlage für Wafer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das inerte Gas (8) entfeuchtet ist.
4. Beschichtungsanlage für Wafer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das inerte Gas (8) Stickstoff und/oder Edelgas insbesondere Helium, Neon und/oder Argon enthält.
5. Beschichtungsanlage für Wafer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (4) in dem Gehäuse (3) durch eine ringförmigen Auffangschale (9) umschlossen ist, deren Innendruchmesser größer als der Durchmesser eines zu beschichtenden Wafers gewählt ist und die eine Wand aufweist, gegen die von einem rotierenden Wafer abgeschleuderte flüssige Stoffe prallen und in der Auffangschale (9) gesammelt werden.
6. Beschichtungsanlage für Wafer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangschale (9) eine Gestalt eines hohlen Torus aufweist, der eine ringförmige den Torus umfassende Lücke in seiner Hülle aufweist, die dem Mittelpunkt des Torus zugewandt ist und diesen umschließt .
7. Beschichtungsanlage für Wafer nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Entnahmevorrichtung (10) vorgesehen ist, die in der ringförmigen Auffangschale (9) gesammelten flüssige Stoffe in ein Lagergefäß (11) fördert, wobei das Lagergefäß (11) zur Lagerung von entgasten und insbesondere zusätzlich entfeuchteten flüssigen Stoffen, insbesondere von Photopolymerlösungen, geeignet und insbesondere aus V4A-Stahl oder Glas gefertigt ist und über eine gasdichte Transportleitung (12) mit der Beschichtungsvorrichtung (3) verbunden ist.
8. Beschichtungsanlage für Wafer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergefäß (11) so ausgebildet ist, dass er über dem Vorrat an flüssigem Stoff, insbesondere an einer Photopolymerlösungen, eine Atmosphäre (13) aus inertem Gas insbesondere aus getrocknetem inertem Gas, insbesondere aus molekularem Stickstoff und/oder Edelgas, angeordnet ist.
9. Beschichtungsanlage für Wafer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorratsbehälter (14) für die Zuführung der flüssigen Stoffe, insbesondere von Photopolymerlösungen, zu der Beschichtungsvorrichtung (2) über gasdichte Transportleitungen (15) vorgesehen ist, und dass der Vorratsbehälter (14) zur Lagerung von entgasten und insbesondere zusätzlich entfeuchteten flüssigen Stoffen, insbesondere von Photopolymerlösungen, geeignet und insbesondere aus V4A-Stahl oder Glas gefertigt ist.
10. Beschichtungsanlage für Wafer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (14) mit einer Entgasungsvorrichtung (16) und insbesondere mit einer Entfeuchtungsvorrichtung (16) versehen ist.
11. Beschichtungsanlage für Wafer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Entgasungsvorrichtung (16) eine Zuführleitung (17) für inertes Gas insbesondere für molekularen Stickstoff und/oder Edelgas insbesondere Helium, Neon oder Argon und ein im Bodenbereich des Vorratsbehälters (14) angeordnetes Sieb (18) aufweist, durch dessen Öffnungen zur Entgasung und insbesondere zur Entfeuchtung der flüssigen Stoffen, insbesondere von Photopolymerlösungen, das inerte Gas insbesondere als getrocknetes Gas strömt.
12. Beschichtungsanlage für Wafer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführleitung (17) mit einem Molekularsieb (19) zur Entfeuchtung des durchströmenden inerten Gases versehen ist.
13. Beschichtungsanlage für Wafer nach einem der Ansprüche 9- bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (14) so ausgebildet ist, dass er über dem Vorrat an flüssigem Stoff, insbesondere an einer Photopolymerlösung, eine Atmosphäre (20) aus inertem Gas insbesondere aus molekularem Stickstoff und/oder Edelgas insbesondere Helium, Neon oder Argon, insbesondere als getrocknetes inertes Gas, angeordnet ist.
14. Beschichtungsanlage für Wafer nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergefäß (11) mit einer Entgasungsvorrichtung (16) und insbesondere mit einer Entfeuchtungsvorrichtung (16) versehen ist.
15. Beschichtungsanlage für Wafer nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lösungsmittelbehälter (30) für ein Lösungsmittel zum Lösen einer aus dem aufgebrachten flüssigen Stoff gebildeten Beschichtung, dass eine Vorrichtung (31) zum zielgerichteten Aufbringen des Lösungsmittels auf den beschichteten Wafer zur partiellen Entfernung der Beschichtung des Wafers, und dass ein Auffanggefäß (32) für das Gemisch aus Lösungsmittel und Beschichtung vorgesehen ist, das mit der Entnahme (6) über eine Entnahmeleitung (33) verbunden ist.
16. Beschichtungsanlage für Wafer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass' das Auffanggefäß (32) und die Entnahmeleitung (33) gasdicht insbesondere aus V4A- Stahl oder -Glas gefertigt sind und dass ein Nanoshield-Filter (34) im durch die Entnahmeleitung (33) und dem Auffanggefäß (32) definierten Entnahmeweg angeordnet ist.
17. Beschichtungsanlage für Wafer nach einem der Ansprüche 15 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Auffanggefäß (32) so ausgebildet ist, dass eine Atmosphäre aus inertem Gas insbesondere aus molekularem Stickstoff und/oder Edelgas, insbesondere als getrocknetes inertes Gasr über dem flüssigen Auffanggut (35) angeordnet ist.
18. Beschichtungsanlage für Wafer nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Vakuumdestillationsvorrichtung (40) vorgesehen ist, die mit dem Auffanggefäß (32) verbunden ist und die das flüssige Auffanggut (35) durch Destillation in seine Bestandteile insbesondere in Lösungsmittel und flüssigen Stoffe, insbesondere in die Photopolymerlösungen, trennt und die getrennte Bestandteile in gasdichte Behälter (41) insbesondere Versorgungsbehälter (14), Lagergefäß (11), Lösungsmittelbehälter (30) überführt, wobei diese insbesondere mit einer Atmosphäre aus inertem Gas versehen sind.
19. Beschichtungsanlage für Wafer nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (14), das Lagergefäß (11) , das Gehäuse (3) , das Auffanggefäß (32, der Lösungsmittelbehälter (30) und/oder der Behälter (41) sowie die Förderleitungen für flüssige Stoffe, insbesondere für Photopolymerlösungen, lichtdicht und gasdicht ausgebildet sind.
20. Beschichtungsanlage für Wafer nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsvorrichtung (2) mit einer Zuführschleuse (xl) versehen ist, die mit einem gasdichten, insbesondere mit inertem Gas gefüllten Wafervorratsbehältnis (yl) verbunden ist und mittels welchem zu beschichtende Wafer in die
Beschichtungsvorrichtung (2) eingebracht werden und dort beschichtet werden können.
21. Beschichtungsanlage für Wafer nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsvorrichtung (2) mit einer Entnahmeschleuse (x2) versehen ist, die mit einem gasdichten insbesondere mit inertem Gas gefüllten Waferentnahmebehältnis (y2) verbunden ist und mittels welchem beschichtete Wafer aus der
Beschichtungsvorrichtung (2) entnommen und gelagert werden können.
22. Beschichtungsanlage für Wafer nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsvorrichtung (2) mit mehreren Aufnahmen (4) versehen ist und die Aufnahmen über eine Transfereinheit dahingehend miteinander verbunden sind, dass Wafer von einer Aufnahme (4) zu einer anderen Aufnahe (4) überführt werden können.
23. Beschichtungsanlage für Wafer nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass mehreren Aufnahmen (4) insbesondere jeder Aufnahme (4) eine Auffangschale (9) gemäß dem Anspruch 5 oder 6 zugeordnet ist.
24. Beschichtungsanlage für Wafer nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass mehreren Auffangschalen (9) insbesondere jeder Auffangschale (9) eine oder mehrere Entnahmevorrichtungen (10) gemäß Anspruch 7 oder 8 zugeordnet ist.
25. Beschichtungsanlage für Wafer nach einein der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsvorrichtung (2) mit einem oder mehreren Molekularsieben, Mangandioxid- oder Raseneisenerz-Filtern zur Filterung von verwendeten flüssigen Stoffen versehen ist.
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