JP2657392B2 - 回転処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、回転処理装置に関する。

（従来の技術） 半導体製造装置例えばスピン方式のレジスト塗布・現
像装置では、一般に、第５図（ａ）に示すように真空吸
引口（１）を有する回転保持体例えばスピンチャック
（２）により半導体ウェハ（３）を吸着保持し、上記ス
ピンチャック（２）をモータ（４）等により回転するこ
とが行われている。

この回転は、例えば回転数が最大8.000rpm程度、回転
加速度が10.000〜50.000rpm/sec程度と高速回転が用い
られる。

また、上記スピンチャック（２）は、半導体ウェハ
（３）を吸着したまま上記のように高速・高加速度回転
させるので、その吸着の信頼性を高くするために、上記
スピンチャック（２）の吸着面の構造は非常に重要であ
る。従来、例えば第５図（ｂ）及び（ｃ）に示すよう
に、スピンチャック（５）（６）の中央部分に真空吸引
口（７）を設け、周縁部に環状の台部（８）、半導体ウ
ェハ（３）を支える環状の台部（９）（10）を同心円状
に設ける。また、上記台部（９）（10）のそれぞれの中
間には、環状の溝（11）、放射状の溝（12）が形成され
ており、真空吸引口（７）に連通されて真空吸引通路を
形成する。なお、第５図（ｃ）の環状の台部（10）は、
第５図（ｂ）の環状の台部（９）を変形したもので、半
導体ウェハ（３）とスピンチャック（６）の接触面積を
下げるために肉厚を薄く形成したものである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述の従来装置には次のような問題が
ある。

スピンチャック（２）は半導体ウェハ（３）を吸着し
た状態で高速・高加速度で回転するので、上記スピンチ
ャック（２）と半導体ウェハ（３）裏面間で接触圧が高
い状態の摩擦を生じる。この摩擦によりダストが発生
し、このダストが連続する処理工程において半導体ウェ
ハ（３）のパターン形成面に付着してパターン欠陥を発
生したり、また半導体ウェハ（３）の裏面に異物として
付着し例えば露光工程での焦点ずれを発生したりして、
半導体素子の製造工程において歩留りを下げる原因の一
つとなっていた。

上記点を解決する方法として、ダスト発生の原因であ
る半導体ウェハ（３）とスピンチャック（２）との接触
面圧を低減させる方法、スピンチャック（２）の回転数
・加速度を下げる方法、スピンチャック（２）を洗浄す
る方法、スピンチャック（２）の静電気を除去して発生
したダストの付着を防止する方法等が試みられている
が、何れも十分な効果は得られていない。

すなわち、半導体製造工程における例えばレジスト処
理プロセスには、上述したような回転数・加速度が必要
不可決であり、この条件を満たさないと所望する均一な
レジスト膜厚が得られない。

一方、上記高速回転数・高加速度を得るには、半導体
ウェハ（３）とスピンチャック（２）との接触面積・面
圧共に大きくすればよいが、半導体ウェハ（３）は一般
に厚さが0.5mm程度と薄く、面圧が大きいと機械的歪を
受けて変形したりする不都合がある。又、スピンチャッ
ク（２）に付着するダストを減少させるために、スピン
チャック（２）の洗浄を行う場合は、洗浄の頻度を上げ
ないと効果が薄い。

本発明は上述の従来事情に対処してなされたもので、
ダストの発生が少なく半導体の歩留りが高い半導体製造
装置を提供しようとするものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） すなわち本発明は、回転支持面に被処理体を吸着した
状態で回転する回転体を有し、前記被処理体に所定の処
理を施す回転処理装置であって、前記回転支持面には、
弾性変形可能な支持部材が部分的に設けられており、前
記被処理体が前記支持部材に接触した状態で前記回転支
持面に吸着され前記回転体が回転した際に、前記支持部
材が回転方向に弾性変形することを特徴とする回転処理
装置を提供するものである。また、上記装置において、
前記支持部材が前記回転支持面に放射状に設けられてい
ることを特徴とする回転処理装置を提供するものであ
る。

（作 用） このような構成を有する本発明によれば、被処理体が
支持部材に接触した状態で前記回転支持面に吸着され前
記回転体が回転した際に、回転支持面に部分的に設けら
れている支持部材が回転方向に弾性変形し、被処理体と
回転支持面との間の滑り発生を防止することができる。
また、支持部材を放射状に設けることによりこのような
滑り発生防止機能が一層高まる。

（実施例） 以下、本発明回転処理装置をレジスト塗布装置に適用
した一実施例を第１図を参照して説明する。基台（13）
にはモータ（14）が立設されている。このモータ（14）
の回転軸部分には被処理体例えば半導体ウェハ（15）を
真空（負圧）により回転支持面に吸着保持して回転する
回転支持体例えばスピンチャック（16）が取着されてい
る。そして、上記モータ（14）を回転制御することによ
り、上記半導体ウェハ（15）を回転例えば最大回転数80
00rpm程度、回転加速度5000〜50.000rpm/sec程度で回転
可能に構成されている。

一方、上記スピンチャック（16）の回転中心付近の上
方には、半導体ウェハ（15）に向ってレジスト（17）を
滴下するノズル（18）が配置され、また上記半導体ウェ
ハ（15）の周辺部を取囲む如くカバー（19）が設けられ
ている。

そして、半導体ウェハ（15）上にレジスト（17）を滴
下した後、上記半導体ウェハ（15）を回転して遠心力に
より上記レジスト（17）を広げて半導体ウェハ（15）表
面にレジスト膜（20）を形成し、また上記半導体ウェハ
（15）の外周より外方向に飛散した余分のレジストの飛
散を防止するように構成されている。

次に、上記スピンチャック（16）の吸着面側には、第
２図第３図に示すように、中央上部付近に真空吸引口
（21）を設け、周縁部に環状をなす台部（22）が設けら
れている。また、上記スピンチャック（16）の半導体ウ
ェハ（15）支持面には弾性変形する支持部材（23）が部
分的に、かつ放射状に設けられている。この支持材（2
3）は半導体ウェハ（15）を回転させる際、半導体ウェ
ハ（15）裏面と支持面との摩擦の発生を吸収する作用を
呈する弾性材が用いられる。

例えば、半導体ウェハ（15）との接触部が巾Ｔの帯状
弾性片を支持材（23）として第２図に示す如く配置す
る。すなわち、上記半導体ウェハ（15）を支える台部の
役目をする複数の回転方向に弾性変形する支持材例えば
ポリアセタール樹脂製の支持材（23）が、スピンチャッ
ク（16）の中心を通る直線に添う如く接着剤その他の手
段を用いて配置固着されている。上記支持材（23）は支
持面から突出してもよいし、機能を失なわない程度に埋
め込まれてもよいし、また、一様な面を形成してもよ
い。

そして、上記支持材（23）間には、スピンチャック
（16）の中心から放射状に溝（24）が複数形成され、ま
た同心円状に溝（25）が複数形成されており、上記溝
（24）（25）は真空吸引口（21）に連通し、半導体ウェ
ハ（15）を吸着保持可能に構成されている。なお、真空
吸引口（21）の周囲に設けた４個の突起（26）も半導体
ウェハ（15）の支持材である。

上記スピンチャック（16）を例えばポリアセタール樹
脂で製作する場合には、上記支持材（23）とスピンチャ
ック（16）は一体物として製作される。

次に、動作作用について説明する。

先ず、搬送アーム機構等からなる搬送機構（図示せ
ず）によりレジスト塗布前の半導体ウェハ（15）をスピ
ンチャック（16）に載置し吸着保持する。次に、ノズル
（18）から上記半導体ウェハ（15）に向けてレジスト
（17）を所定量滴下した後、モータ（14）を回転制御し
て半導体ウェハ（15）を低速回転して、上記レジスト
（17）を広げる。一定時間上記低速回転を行った後、モ
ータ（14）を回転制御して半導体ウェハ（15）を高速回
転させて塗布処理する。

このとき、スピンチャック（16）は急激に回転加速さ
れ高速回転するので、このスピンチャック（16）に吸着
されている半導体ウェハ（15）との接触部において滑り
が発生するのは避け難く、摩擦によるダストのようなパ
ーティクルが発生し易い。

従来のスピンチャックにおいては、半導体ウェハ（1
5）と接触する台部は回転方向に長い、すなわち滑り方
向に長く弾性の全んどない構成の台部であり、半導体ウ
ェハ（15）と上記台部とが著しく高い加速度を受けた場
合に微少の滑りを生じ摩擦によりダスト発生の原因とな
っていた。

これに比べて本発明の場合には、上記台部の役目をす
る支持材（23）は、半導体ウェハ（15）との接触部が巾
の狭い帯状であり、且つスピンチャック（16）の中心を
通る直線に沿う如く上記支持材（23）を設けているの
で、半導体ウェハ（15）とスピンチャック（16）間に滑
りが発生しても上記支持材（23）が回転方向に微少変形
可能である。したがって、上記滑りが支持材（23）に吸
収される如く機能するのでこの支持材（23）と半導体ウ
ェハ（15）間の摩擦によるダストの発生を防止すること
ができる。

例えば、第４図に示すように、パーティクル数は、半
導体ウェハ（15）の支持材（23）又は台部の巾Ｔが1.0m
m程度以下の領域において、従来の場合よりも減少して
いる。

なお、支持材（23）の巾Ｔが薄くなるほど半導体ウェ
ハ（15）との接触面積が減少するため、パーティクル数
は減少している。

しかし、半導体ウェハ（15）を吸着する吸着力を一定
とすれば、接触面積を小さくした場合接触面圧が上るた
め接触部での摩擦が大きくなり、逆に接触面積を大きく
した場合には接触面圧は下るが摩擦面が大きくなり且つ
支持材（23）の弾性機能は低下するので、接触部分での
ダストの発生がありパーティクル数が減少せず、どうし
ても有効範囲が制限される。

半導体ウェハ（15）を高速回転させて所望の厚さの膜
厚になるとモータ（14）の回転を停止し、半導体ウェハ
（15）を搬送機構（図示せず）によりスピンチャック
（16）から取出してレジスト塗布装置外に搬出する。

なお、上記実施例では、スピンチャック、半導体ウェ
ハの支持材として、上記半導体ウェハとの断熱性を高く
し且つ一般に上記半導体ウェハの材質がシリコンであり
硬さのバランスを考慮して、ポリアセタール樹脂を使用
したが、同一硬度を有する例えば三弗化エチレン樹脂系
およびこれに炭素を添化した導電性樹脂等を使用して
も、ポリアセタール樹脂の場合とほぼ同等の効果を上げ
ることができる。

また、上記実施例のスピンチャックは、上記のように
ダストの発生が少ないので、吸着保持して回転処理する
他の装置、例えば半導体製造におけるスピン式現像装
置、洗浄装置、イオン注入装置、レーザ熱処理装置等に
使用しても有効である。

さらに、被処理体は半導体ウェハに限らず、回転処理
する装置であれば何れでもよく例えば液晶駆動回路、プ
リント基板等何れでもよい。

さらに、上記実施例ではレジスト塗布について説明し
たが、処理であれば何れでもよく、例えば現像液の塗布
に適用してもよい。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明装置によれば、ダストの発生
が少く半導体など被処理体の歩留りを高くすることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明半導体製造装置をレジスト塗布装置に適
用した一実施例を示す構成図、第２図は第１図の主要部
の説明図、第３図は第２図縦断面図、第４図は第１図の
一特性例図、第５図は従来例の説明図である。 14……モータ、15……半導体ウェハ、 16……スピンチャック、21……真空吸引口、 22……台部、23……支持材、 24、25……溝。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転支持面に被処理体を吸着した状態で回
   転する回転体を有し、前記被処理体に所定の処理を施す
   回転処理装置であって、前記回転支持面には、弾性変形
   可能な支持部材が部分的に設けられており、前記被処理
   体が前記支持部材に接触した状態で前記回転支持面に吸
   着され前記回転体が回転した際に、前記支持部材が回転
   方向に弾性変形することを特徴とする回転処理装置。
2. 【請求項２】前記支持部材は、前記回転支持面に放射状
   に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の回
   転処理装置。