(57)【要約】【課題】  塗工工程中のワニスの吸湿を防止でき、ひいては塗工工程後における乾燥工程での処理時間を短縮できる半導体装置用クリーニング部材の製造方法を提供する。【解決手段】  ウエハ１を回転テーブル３１に載置し、このウエハ１を回転させながら、塗布用ノズル４から吐出するワニス２０をウエハ１の中心部もしくは外周側から螺旋状に塗布をして、ウエハ１上にクリーニング層２を形成する半導体装置用クリーング部材の製造方法において、前記ワニス２０に対する加熱手段５を設ける。特に、加熱手段５として赤外線ランプ等の加熱用ランプを設ける。【選択図】  図１
2006093489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円盤形のウエハを水平に保持する回転テーブルと、この回転テーブル上に載置されたウエハの上方に配置されると共に、半径方向に沿って水平移動可能に設定されて、ワニスを前記ウエハ上に吐出する塗布用ノズルとを備えた塗布装置を用いて、前記回転テーブルによりウエハを回転させながら、前記ノズルから吐出するワニスをウエハの中心部もしくは外周側を塗布初期点として螺旋状に塗布して、前記ウエハ上にクリーニング層を形成する半導体装置用クリーング部材の製造方法において、前記ワニスに対する加熱手段を設けたことを特徴とする半導体装置用クリーニング部材の製造方法。
【請求項２】
加熱手段は、ウエハの上方に配設された加熱用ランプである請求項１に記載の半導体装置用クリーニング部材の製造方法。
【請求項３】
加熱手段として、ワニスが塗布される直前のウエハ表面もしくはウエハに塗布された直後のワニス表面を局所的に加熱する手段を含む請求項１または２に記載の半導体装置用クリーニング部材の製造方法。
【請求項４】
加熱手段として、塗布用ノズルの周辺を加熱する手段を含む請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置用クリーニング部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等を製造する半導体製造装置や半導体検査装置等をクリーニングするために使用する半導体装置用クリーニング部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程では、ウエハ固定用テーブルなどに付着するパーティクル（塵埃）を除去するため、図２に示すように、シリコンウエハ１の表面にポリイミド塗膜などからなるクリーニング層２を形成したクリーニング部材Ｍを使用している。
このクリーニング部材Ｍを搬送してウエハ固定用テーブル等に接触させ、静電吸着力やバキューム吸着力により強く密着させることにより、上記テーブル等の表面に付着するパーティクルをクリーニング層Ｎに転写して除去している。
【０００３】
このようなクリーニング部材Ｍを製造するため、ウエハ１の表面にポリアミック溶液からなるワニスを塗布する際には、半導体製造工程においてウエハ表面にレジスト材を塗布する際と同様に、スピンコータによる塗布方式が採用されてきた。
この方法は、スピンコータを高速回転させ、発生した遠心力で余剰なワニスをウエハの径方向外方へ振り飛ばすことにより、均一かつ薄膜状に塗布するものである。しかるに、この方法では、余剰となったワニスが廃棄されることから、ワニスの材料歩留まりが１０％以下と小さくなり、材料の無駄が多かった。
【０００４】
そこで、このような材料の無駄をなくすために、ワニスを吐出する塗布用ノズルを用意して、この塗布用ノズルからワニスをウエハ上に吐出させながら、このノズルを半径方向に移動させ、これを繰り返して塗布する、いわゆるノズルコーティング方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この方法によると、材料の無駄が少なく、材料を有効に利用できる。しかし、この方法では、ウエハと塗布用ノズルとのギャップ長さが塗工厚さを決める重要なパラメータとなるため、ウエハを回転テーブルに水平に支持させたり、塗布用ノズルを水平移動させる際にこのノズルをウエハに対して高精度で平行に保つことが重要となる。
【０００５】
このうち、ウエハを平面状態で支持させるには問題がある。それはウエハが製造工程のストレスで、反りなどの変形を生じているためである。この反りを矯正するには、回転テーブルに載置されるウエハに吸着力を作用させればよい。例えば、回転テ−ブルに、多数の吸着孔を全域に形成し、この回転テーブル上にウエハを載置すれば、回転テーブルにウエハが密着するため、回転テーブルの平面精度がそのままウエハ上面の平面精度となり、反り変形を矯正することが可能である。
【特許文献１】特開２００１−３１０１５５号公報（第３頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のように塗布用ノズルを用いてウエハ上にワニスを塗布する場合、ワニスとして吸湿性の高い樹脂を用いると、比較的時間のかかる塗工工程で、作業環境下の湿度等で湿気を吸収してワニス材料の分解が起き、表面層が脆弱になり、特に塗布初期点で著しい白化現象が起きやすいという問題がある。
この塗工工程中の吸湿問題を放置すると、クリーニング部材としての致命的な欠陥となることが予想され、このためには環境側の対策が必要となる。つまり、製品の品質確保の観点から、クリーン度が高くかつ温湿度を調整するための外気および室内の調整機構を設けることになるが、それでは設備費負担が大きくなる。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、塗工工程中のワニスの湿気を飛ばして白化現象を抑制でき、ひいては乾燥工程での時間短縮を図ることができる半導体装置用クリーニング部材の製造方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、ウエハ上にノズルコーティングされるワニスを加熱加温することで、ワニスの吸湿を防止でき、ひいては塗工後の乾燥時間を短縮できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、上記の課題は、以下の手段（１）〜（４）によって解決される。
（１）  円盤形のウエハを水平に保持する回転テーブルと、この回転テーブル上に載置されたウエハの上方に配置されると共に、半径方向に沿って水平移動可能に設定されて、ワニスを前記ウエハ上に吐出する塗布用ノズルとを備えた塗布装置を用いて、前記回転テーブルによりウエハを回転させながら、前記ノズルから吐出するワニスをウエハの中心部もしくは外周側を塗布初期点として螺旋状に塗布して、前記ウエハ上にクリーニング層を形成する半導体装置用クリーング部材の製造方法において、前記ワニスに対する加熱手段を設けたことを特徴とする半導体装置用クリーニング部材の製造方法。
（２）  加熱手段は、ウエハの上方に配設された加熱用ランプである前項（１）に記載の半導体装置用クリーニング部材の製造方法。
（３）  加熱手段として、ワニスが塗布される直前のウエハ表面もしくはウエハに塗布された直後のワニス表面を局所的に加熱する手段を含む前項（１）または（２）に記載の半導体装置用クリーニング部材の製造方法。
（４）  加熱手段として、塗布用ノズルの周辺を加熱する手段を含む前項（１）〜（３）のいずれかに記載の半導体装置用クリーニング部材の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
前項（１）の発明によれば、塗布用ノズルからウエハ上に吐出されるワニスを加熱することにより、塗布工程中に発生するワニスの湿気を飛して、ワニス材料成分の分解を抑制でき、これによりワニス劣化である白化現象を防止でき、ひいては塗工工程中のワニス中の溶剤揮発により乾燥工程での処理時間の短縮化も図れる。特に、前項（２）の発明によれば、加熱手段として赤外線ランプなどを導入して簡素に構成できる。
また、前項（３）の発明によれば、ワニスの塗布直前のウエハ表面を局部的、例えばウエハの中心部もしくは外周側を加熱すれば、ワニスが塗布初期点で加温され、その部位での白化現象が有効に防止され、さらに塗布直後のワニス表面を局所的に加熱しても同様にワニス中心部や外周部での白化現象が防止される。また、塗布後のワニスに対する加熱により、ワニスのレベリング効果が発揮され、膜厚均一化が達成される。
さらに、前項（４）の発明によれば、塗布用ノズルを加熱することから、吐出するワニスが加熱されて、吸湿することもないうえ、粘度が低下することにより、ワニスに対する予備熱効果で膜厚の均一化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて、説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかる半導体装置用クリーニング部材の製造方法を運用するための塗布装置、つまり、ノズルコーティング装置を示す一部破断側面図である。このノズルコーティング装置を使用して、例えば、図２，図３に示されるような、半導体製造装置をクリーングするためのクリーニング部材Ｍを製造する。
図２，図３において、クリーニング部材Ｍは、基体としてのウエハ（例えばシリコンウエハ）１と、このウエハ１上に形成されたクリーニング層２とからなる。クリーニング層２には例えばポリイミド樹脂が用いられる。ここでは、ポリイミド樹脂をウエハ１の片面に形成する例を示しているが、ウエハ１の両面に形成することもできる。
【００１２】
クリーニング層２の形成には、まず、ワニスとしてのポリアミック酸溶液を調製する。このポリアミック酸溶液からなるワニスを、図１に示すノズルコーティング装置Ａを用いてウエハ１に塗布し、溶剤を揮散除去する乾燥工程、ポリアミック酸をポリイミドに変換する硬化（キュア）工程を経て、クリーニング層２を形成する。
上記のポリアミック酸溶液からなるワニスは、公知の方法に準じて、調製できる。具体的には、テトラカルボン酸二無水物やトリメリット酸無水物あるいはこれらの誘導体と、ジアミン化合物とを、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどの適宜の有機溶媒中で、縮合反応させることにより、イミド前駆体の溶液として、調製できる。
【００１３】
上記のテトラカルボン酸二無水物としては、例えば、３，３′，４，４′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，２′，３，３′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、３，３′，４，４′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、２，２′，３，３′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、４，４′−オキシジフタル酸二無水物、２，２−ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物（６ＦＤＡ）、ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）メタン二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）メタン二無水物、ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）スルホン二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルホン二無水物、ピロメリット酸二無水物、エチレングリコールビストリメリット酸二無水物等が挙げられ、これらは単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００１４】
また、上記のジアミン化合物としては、例えば、４，４′−ジアミノジフェニルエーテル、３，４′−ジアミノジフェニルエーテル、３，３′−ジアミノジフェニルエーテル、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、４，４′−ジアミノジフェニルプロパン、３，３′−ジアミノジフェニルプロパン、４，４′−ジアミノジフェニルメタン、３，３′−ジアミノジフェニルメタン、４，４′−ジアミノジフェニルスルフィド、３，３′−ジアミノジフェニルスルフィド、４，４′−ジアミノジフェニルスルホン、３，３′−ジアミノジフェニルスルホン、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）−２，２−ジメチルプロパン、ヘキサメチレンジアミン、１，８−ジアミノオクタン、１，１２−ジアミノドデカン、４，４′−ジアミノベンゾフェノン、１，３−ビス（３−アミノプロピル）−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン等が挙げられる。
【００１５】
図１において、ノズルコーティング装置Ａは、ウエハ支持用の回転テーブル機構３と、塗布用ノズル４と、ワニスを加熱する加熱装置５とを備えている。
回転テ−ブル機構３は、中空円盤形の回転テーブル３１と、この回転テーブル３１が連結固定されかつ図示しない回転駆動装置の回転力を受けて回転する回転軸３２とを備えており、回転テーブル３１の内空部３１ａが減圧室として構成されている。
【００１６】
回転テーブル３１の上壁には、全域にウエハ１を吸着するための多数の吸引孔３１ｂが形成されており、回転テーブル３１上に載置されたウエハ１を吸着してこのウエハ１の反り変形などを是正した状態に支持するようになっている。
なお、回転テーブル３１は、ウエハ１の裏面汚染を極力防止するため、このウエハ１の下面との接触面積を極力低減させることが重要である。そのために、回転テーブル３１の上面にウエハ１の下面に対して部分的に接触する突起（図示せず）などを形成した構造を採るようにするのが望ましい。
【００１７】
塗布用ノズル４は、回転テーブル３１上に所定間隔Ｇを存して配置されると共に、回転テーブル３１の半径方向に沿って水平移動可能に設定されており、回転テーブル３１上に載置されたウエハ１にポリアミックス溶液からなるワニス２０を吐出するものであり、このウエハ１の回転に伴って水平移動しながら前記ワニス２０をウエハ１の中心部もしくは外周部から螺旋状に塗布するようになっている。
なお、塗布用ノズル４の先端と回転テーブル３１との間隔Ｇを所定値に設定できる制御手段、ワニス２０の吐出量を時々刻々と可変できる手段、回転テーブル３１の回転速度を任意に可変できる手段等を適宜導入することができる。
【００１８】
加熱装置５は、ウエハ１の上方に下向きに配設された加熱用ランプが使用されており、例えば赤外線ランプを用いて、ウエハ１の上面近くの温度が３５℃になる程度に設定して前記ワニス２０を加熱するようになっている。もちろん、赤外線ランプに限らないが、赤外線ランプの場合、比較的簡素に構成でき、望ましい。
【００１９】
つぎに、このように構成されるノズルコーティング装置Ａを用いて、図２，図３に示されるようなウエハ１上にクリーニング層２を有する半導体装置用クリーニング部材Ｍを製造する方法について、さらに詳しく説明する。
まず、塗布用ノズル４の吐出口とウエハ１の上面との間隔Ｇを調整したのち、塗布用ノズル４によりウエハ１の中心部からポリアミック酸溶液からなるワニス２０を吐出させながら、回転テーブル３１を介してウエハ１を数十ｒｐｍの速度で回転させる一方、塗布用ノズル４を、例えばウエハ１の中心部を塗布初期点として半径方向外方側へ水平に移動させて、吐出させたワニス２０が重なり合うように螺旋状に塗布を行う。もちろん、ウエハ１の外周側を塗布初期点としてもよい。
【００２０】
つぎに、ウエハ１の外周端から５mm内側のところでノズル４からの吐出を停止させる。これは、ウエハ２の外端部である未塗布部分にウエハ１のロット管理をするためのロット番号がレーザなどを用いて印字されているので、そのロット番号が読み取れなくなるのを防止するためである。
このような塗布に際し、ワニス２０の粘度に応じて、加熱用ランプ５により適正な加温を行うと、ワニス２０が加熱されて湿気が飛ばされ、ワニス材料の分解が抑止され、脆弱化などの劣化による白化現象が防止される。また、ワニス２０が加熱されることにより、粘度が低下するため、レベリング作用により膜厚を均一にすることができる。さらに、この塗布工程で、ワニス２０が加熱されてワニス中の溶剤揮発が促進されることから、後の乾燥工程での処理時間を短縮化することも可能となる。
【００２１】
また、上記の加熱用ランプ５による加熱加温に代えて、あるいは上記の加熱用ランプ５による加熱加温に加えて、ワニス２０の塗布直前のウエハ１の表面を、局部的、例えば、ウエハ１の中心部もしくは外周側を加熱すれば、ワニス２０が塗布初期点で加温されて、その部位での白化現象が有効に防止される。
さらに、塗布直後のワニス２０の表面を局所的に加熱しても、上記と同様にワニス２０の中心部や外周部での白化現象が防止される。また、塗布後のワニス２０に対する加熱により、ワニス２０のレベリング効果が発揮され、膜厚均一化が達成される。
【００２２】
また、ワニス２０の粘度が高い場合、塗布用ノズル４の周辺を加熱するようにすると、吐出時のワニス２０が加熱されることにより、その粘度が下がるため、膜厚均一化の予備加熱効果を得ることができる。さらに、回転テーブル３１の前記の吸引孔３１ｂから熱風を吹き出して、ウエハ１を下面から暖めるようにしてもよい。その場合、塗布後のワニス２０のレベリング効果が良好に発揮される。
【００２３】
このように、ワニス２０とウエハ１の両方を加熱加温することにより、高粘度のワニス２０の場合でも、膜厚均一化が図れるとともに、塗工中の吸湿作用を防止することができる。この加熱加温の度合いを調節することにより、レベリング後に溶剤揮発が促進され、乾燥処理時間を確実に短縮することが可能となる。通常、ワニス２０やウエハ１の加温を行わない場合は、乾燥工程は９０℃で１０〜２０分の時間を要するが、加温を行った場合には、１０分以内で完了させることが可能となる。
【００２４】
ポリアミック酸溶液からなるワニス２０の粘度は、１００〜１０，０００ｍＰａ／ｓｅｃを選ぶことができるが、ベース成分比と粘度の関係から考慮すると、好ましくは３００〜３，０００ｍＰａ／ｓｅｃに設定するのがよい。
また、ワニス２０の塗布厚さとしては、１０〜３００μｍの範囲に調整することができる。回転による遠心力の影響を考慮すると、薄い方が望ましく、レベリングという観点では、厚い方が有利である。これらのバランスを考慮すると、塗布厚さを１０〜２００μｍの範囲で制御するのが特に好ましい。
【００２５】
ワニス２０の塗布後の乾燥は、溶剤成分を比較的低温で揮発させることにより、その後のキュア工程での硬化の品質安定化を目的としている。７０〜１５０℃の範囲に設定することができるが、急激な昇温は膜劣化の点で好ましくない。塗布工程での乾燥効率にも影響するため、バランスを考えて、９０〜１００℃の範囲に設定するのが特に望ましい。また、乾燥時間としては、１０分以上が望ましいが、塗布工程中の乾燥度合いによっては、短縮が可能となり、１０分以内を設定することができる。
【００２６】
ポリアミック酸溶液からなるワニス２０をイミド化するために、高温でキュアを行う。ポリイミドの種類により、キュア温度や昇温プロファイルも異なってくる。通常、昇温は常温から３℃／ｍｉｎ程度で行うのがよい。キュア最高温度で２００℃以上が望ましく、ホールド時間は材料の特性に合わせて設定する。その際、膜特性が劣化することを防止するため、窒素雰囲気でキュアを行うのが望ましい。酸素濃度は１００ｐｐｍ以下に設定するのがよく、特に２０ｐｐｍまで低下させると特性の良い膜が得られる。
【００２７】
以下に、本発明の実施例を記載して、より具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例にのみ限定されるものではない。
【実施例１】
【００２８】
図１に示されるように、ノズルコーティング装置Ａの回転テーブルに設置したウエハの上方に、赤外線ランプを設置し、ウエハ上面近くの温度が約３５℃になるように、ランプ電源を調整しながら、塗布を行った。
その際、ノズルコーティング装置を設置しているクリーンルームの室温は２３℃、相対湿度は５６％、絶対湿度は１１．５ｇ／ｍ3 、露点温度は１３．８℃であった。塗布完了までの時間は約４分を要し、塗布後のウエハの温度は３２℃となっていた。
【００２９】
その後、ホットプレートでの乾燥工程に移る前にウエハケースにて約５分放置したが、塗布されたワニスの表面に材料劣化の現象である白化は発生しなかった。引き続き、乾燥工程およびキュア工程を経ることにより、ウエハ上にポリイミド樹脂からなるクリーニング層を有する半導体装置用クリーニング部材を得た。ウエハ上に形成されたクリーニング層は、良好な膜特性を有していることが確認された。
このように、本実施例では、ノズルコーティング装置の環境が静電気対策のために相対湿度５０〜６０％に調整された状態においても、吸湿しやすいポリアミク酸状態の樹脂の塗工時に発生する白化現象を防止することができ、上記雰囲気下に比較的長時間放置した状態でも吸湿を防止でき、正常な塗膜を得ることができた。
【００３０】
比較例１
実施例１と同様の環境下（湿度２３℃、相対湿度５６％、絶対湿度１１．５ｇ／ｍ3 、露点湿度１３．８℃）にて、赤外線ランプで加熱しないで塗布を行うようにした以外は、実施例１と同様にして、ウエハ上にポリイミド樹脂からなるクリーニング層を有する半導体装置用クリーニング部材を得た。
しかし、この場合、塗布完了直前の約４分経過した時点で、塗布初期点である中心付近に吸湿による白化現象が発生した。また、そのまま、ホットプレートによる乾燥工程に移る前にウエハケースにて約５分放置したところ、全面が吸湿による白化現象が発生した。さらに、乾燥工程、キュア工程と進めたが、キュア工程後のウエハ表面は、材料が劣化した白色の状態が残存しており、ベアウエハに接触させたところ、劣化物がベアウエハに転写し、パーティクル汚染が発生する可能性を示唆していた。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の半導体装置用クリーニング部材の製造方法に使用するノズルコーティング装置を示す一部破断側面図である。
【図２】上記の製造方法で得られた半導体装置用クリーニング部材を示す断面図である。
【図３】上記半導体装置用クリーニング部材を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  ウエハ
２  クリーニング層
３  回転テーブル
４  塗布用ノズル
５  加熱装置（加熱用ランプ）
２０  ワニス（ポリアミック酸溶液）
Ｍ  半導体装置用クリーニング部材
【図１】
2006093489.tif 000003
【図２】
2006093489.tif 000004
【図３】
2006093489.tif 000005