(57)【要約】【課題】  吸着支持テーブルによる円形平面基板の裏面に対する接触面積を少なくし、かつ円形平面基板の平面性を確保できる円形平面基板の吸着支持装置を提供する。【解決手段】  表面に精密塗工が施される円形平面基板Ｍを吸着支持テーブル１上に支持する吸着支持装置において、吸着支持テーブル１の上面全域に、中空部が吸着孔として設定された複数の筒形ピン４を均等に分散配置したことを特徴とする円形平面基板の吸着支持装置、また上記の中空部が吸着孔として設定された複数の筒形ピン４とともに、中実ピンを均等に分散配置してなる上記構成の円形平面基板の吸着支持装置。【選択図】  図２
2006093203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に精密塗工が施される円形平面基板を吸着支持テーブル上に支持する吸着支持装置において、吸着支持テーブルの上面全域に、中空部が吸着孔として設定された複数の筒形ピンを均等に分散配置したことを特徴とする円形平面基板の吸着支持装置。
【請求項２】
中空部が吸着孔として設定された複数の筒形ピンとともに、中実ピンを均等に分散配置してなる請求項１に記載の円形平面基板の吸着支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウエハなどの円形平面基板の表面にポリイミドなどの塗布液を精密塗工する際に使用する円形平面基板の吸着支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、シリコンウエハの表面にポリイミドなどの塗布液を塗布する際には、半導体製造工程においてシリコンウエハの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いる。
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液体（ワニス）をウエハ外周に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、ワニスの材料歩留りが１０％以下となるという、材料の無駄がある。
【０００３】
このような材料の無駄をなくすため、ワニス用噴射ノズルを用意して、このノズルからワニスを円形に吐出させながら、ノズルを移動させ、これを繰り返して塗布するという、ノズルコーティング方法が提案されている（特許文献１参照）。
この方法によると、材料の無駄がなくなり、材料を有効に利用できる。しかしながら、この方法では、ウエハとワニス用噴射ノズルとのギャップ高さが塗工平坦度を決める重要なパラメータとなるため、ウエハが吸着支持テーブルに載置されて水平に支持されていることや、ノズルを走査する場合の直進性が保持されること（ノズルをウエハに対して高精度で平行に保つ必要があること）が重要となる。
【０００４】
このうち、ウエハの平面性には問題がある。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、ウエハを平面な吸着支持テーブルに沿わして支持する、つまり吸着しながら支持することである。
たとえば、図７に示すように、搬入されたウエハを受け渡す複数の昇降用リフトピンの貫通孔１０４が形成された吸着支持テーブル１０２上に、多数の吸着孔１０１を全域に形成し、このテーブル１０２上にシリコンウエハＭを載置すれば、上記テーブル１０２とウエハＭが密着するため、上記テーブル１０２の平面精度がそのままウエハ上面の平面精度となり、前記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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記のような吸着支持テーブルでは、テーブル上面が全面でウエハ下面に直接接触するため、ウエハ下面（裏面）がパーティクルや金属の汚染に晒されるという新たな問題が生じてくる。これは、ワニスなどから発生する塵埃やクリーンルーム内の浮遊パーティクルなどが少なくなるように、いくら清浄度を向上させても、発生する汚染であり、テーブルへの接触そのものを行わない工夫が必要である。
【０００６】
シリコンウエハをケースから取り出して、半導体製造装置の固定テーブルまで搬送する場合に、エッジのみに接触することでウエハをハンドリングするエッジチャック方式のハンドリング方法や、ベルヌーイの原理を利用して吸引と浮上を同時に行う非接触のハンドリングなどを利用すると、ウエハ裏面への接触を回避できる。しかしながら、前記ノズルコーティング方法などの平面性が要求される工程には、これらのハンドリング技術では、平坦化することが難しく、採用することができない。
【０００７】
本発明は、このような事情に照らし、吸着支持テーブルによる円形平面基板の裏面に対する接触面積を少なくし、かつ円形平面基板の平面性を確保できる円形平面基板の吸着支持装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的に対して、円形平面基板の下面（底面）を、吸着支持テーブルの上面の全面に接触させるのではなく、上記テーブルの上面に部分的に接触させる構造として、たとえば、図８および図９に示す吸着支持装置が考えられる。
この吸着支持装置は、搬入されたシリコンウエハＭを受け渡す複数の昇降用リフトピンＰの貫通孔１０４が形成され、回転軸１００で回転駆動される吸着支持テーブル１０２の上面に直径の異なる複数の接触リング１０３を同心状に設けている。つまり、この構造のものは、シリコンウエハＭに対する接触面積を従来より小さくする一方、接触リング以外の領域に多数の吸着孔１０１を存在させて吸着力を高めてある。
【０００９】
しかしながら、この吸着支持装置は、上記のように吸着力を高めてあるため、付着したパーティクルがシリコンウエハの下面（裏面）に転着しやすくなり、精密塗工したのちに行う裏面洗浄でのパーティクル除去の度合いが低減してしまう。すなわち、パーティクルを激減させるほどの効果が得られない。
本発明者らは、この点を克服するために、さらに検討を続けた結果、吸着支持テーブル上に吸着孔を有する筒形ピンを分散配置するようにすると、従来の方式よりも、はるかに小さな接触面積を持つ吸着支持テーブルを実現できるとともに、シリコンウエハがその製造工程でのひずみ応力により反りや変形を生じていてもこれを十分に矯正することが可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明（請求項１）は、表面に精密塗工が施される円形平面基板を吸着支持テーブル上に支持する吸着支持装置において、吸着支持テーブルの上面全域に、中空部が吸着孔として設定された複数の筒形ピンを均等に分散配置したことを特徴とする円形平面基板の吸着支持装置に係るものである。また、本発明（請求項２）は、上記の中空部が吸着孔として設定された複数の筒形ピンとともに、中実ピンを均等に分散配置してなる上記構成の円形平面基板の吸着支持装置に係るものである。
【発明の効果】
【００１１】
このように、本発明では、吸着支持テーブルの上面全域に、吸着孔を有する複数の筒形ピンを均等に分散配置したことにより、円形平面基板を安定的に支持できるうえに、円形平面基板の裏面が吸着支持テーブル上面に接触する面積が低減され、しかも分散配置した筒形ピンで吸着孔が構成されているため、適正な吸着力が得られ、シリコンウエハの塗布工程などに適用した場合に、円形平面基板であるシリコンウエハの裏面に対するパーティクル汚染を著しく低減できる。また、上記の筒形ピンに加えて、前記中実ピンを付設することにより、円形支持基板の安定支持状態を一層良好に維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて、説明する。
図１および図２は、それぞれ、本発明の実施形態に係る円形平面基板の吸着支持装置を示す概略平面図および概略側面図である。
図１および図２において、１は、回転軸２により駆動される円形の吸着支持テーブルであり、円形平面基板としてのシリコンウエハＭを下方から支持するようになっている。
【００１３】
シリコンウエハＭは、外部からハンドラーのようなハンドリングツール（図示せず）により搬入され、搬入位置で上昇した３個のリフトピンＰに受け渡されて支持され、また、これらリフトピンＰが下降変移するに伴って吸着支持テーブル１上に載置されるようになっている。吸着支持テーブル１には、円周方向で等配された３個の位置に、それぞれリフトピンＰの上昇変移を許容するリフトピン貫通孔３が形成されている。
吸着支持テーブル１の上面には、図３に拡大して示すように、シリコンウエハＭを吸着するため、中空部が吸着孔４ａとして設定され、シリコンウエハＭの下面に接触する複数の筒形ピン４が均等的に分散配置されている。この筒形ピン４は、吸着支持テーブル１の上面よりも所定高さだけ突出する状態に形成されている。
【００１４】
吸着支持テーブル１は、シリコンウエハＭに対し接触部分からの金属汚染を防ぐため、表面の材質としてポリテトラフルオロエチレンコーティングなどで代表される樹脂コ−ティングを施しているのが望ましい。とくに好ましくは、吸着支持テーブル１の材質そのものをポリテトラフルオロエチレンやポリエーテルエーテルケトンなどの発塵性の少ない樹脂とするのがよい。また、シリコンウエハＭを搬送するハンドリングツールは、エッジチャックやベルヌーイの原理を利用した非接触ハンドラーを用いるのが望ましい。
【００１５】
このような吸着支持装置において、ハンドラーがシリコンウエハＭを吸着支持テーブル１の上方まで搬入した際に、吸着支持テーブル１からは吸着面よりも上方位置にリフトピンＰが上昇して、シリコンウエハＭを一時持ち上げる動作を行う。この後、ハンドラーは水平方向に待避し、吸着支持テーブル１から離れることになる。
その後、リフトピンＰが適当な速度で下降するに伴って、シリコンウエハＭは、吸着支持テーブル１の接触部、つまり筒形ピン４の上端に載置される。
ここで、筒形ピン４の吸着孔４ａからの吸引作用にて、シリコンウエハＭが支持され、水平方向へのすべりが防止されると同時に、筒形ピン４の高さに矯正されて、シリコンウエハＭの平面性が保持されることになる。
【００１６】
図４〜図６は、本発明の他の実施形態を示したものであり、図１〜図３と同一もしくは相当部所には、同一符号を付して、その説明を省略する。
図４〜図６において、吸着支持テーブル１の上面には、図１〜図３の場合と同様の複数個の筒形ピン５が形成されているとともに、複数個の中実ピン５、つまり内部が中空とされていないピン５が、筒形ピン５よりやや高く突出する状態に形成されている。この例は、図１〜図３における複数個の筒形ピン５の一部、具体的には、中心部の一個所ならびに外周部の等配された複数個所のものを、中実ピン５で置き換えてある。
このような吸着支持装置においても、前記の場合と同様に、筒形ピン４による吸着作用にてシリコンウエハＭを吸着し、水平方向へのすべりを防止できるとともに、中実ピン５の高さで矯正され、シリコンウエハＭの平面性が保持される。
【００１７】
つぎに、シリコンウエハ上にポリイミド皮膜を形成する方法に、上記図１〜図３に示す円形平面基板の吸着支持装置を適用した「実施例１」と、上記図４〜図６に示す円形平面基板の吸着支持装置を適用した「実施例２」とを記載する。また、比較のために、図８および図９に示す円形平面基板の吸着支持装置を適用した「比較例１」と、図７に示す円形平面基板の吸着支持装置を適用した「比較例２」とを、併せて記載する。
【実施例１】
【００１８】
吸着支持テーブルの吸着部には、ポリテトラフルオロエチレンを用いて、中心に吸着孔を設けた筒形ピンを適所に配置した。筒形ピンの直径は５mm、高さは１０mmとし、中心の吸着孔は直径１．５mmとした。この筒形ピンを、吸着支持テーブルの中心から直径２６０mmの円周上に等間隔で１２個所、直径１８０mmの円周上に等間隔で１２個所、さらに吸着支持テーブルの中心に１個所の合計２５箇所、配置させた。
この筒形ピンの接着面積は、約１０mm2 であり、直径３００mmサイズのシリコンウエハの総面積の約０．３４％であった。また、筒形ピンのシリコンウエハとの接触面は、２５個すべて同一平面上になるように加工されており、シリコンウエハの反り、ひずみを矯正することができるようになっている。
なお、筒形ピンの中心に設けられた吸着孔の直径としては、筒形ピンの直径に対して、１０〜５０％のサイズを選択するのがよい。とくに十分な吸着力を確保する点および接着面積低減という点では、２０％以上を選択するのが望ましく、平面性への矯正力を高めるという点では、３５％以下を選択するのが望ましい。
【００１９】
また、この吸着支持テーブルには、シリコンウエハの脱着を行うときに利用するリフトピンを、吸着支持テーブルの直径２００mmの円周上に３点均等に配置した。このリフトピンは、金属の上にポリテトラフルオロエチレンメッキを施したものを利用した。
このリフトピンは、昇降が１５mmのストロークで行えるようにし、エッジチャックハンドラーや非接触ハンドラーを用いることが望ましい。また、下方からすくいながらシリコンウエハをハンドリングするタイプ、つまり、落とし込み型のハンドラーのいづれでも対応できるように設計した。
【００２０】
この吸着支持テ−ブルを、以下のように、円形塗布装置に採用した。
シリコンウエハの裏面へのパーティクルの付着度合いを調べるために、まず、シリコンウエハをエッジチャックハンドラーによりハンドリングを行い、あらかじめ上昇させておいたリフトピンの上にシリコンウエハを置いた。このとき、シリコンウエハのセンタ−を規制するために、リフトピンにはガイド機構が付けられており、シリコンウエハの外周側に位置する部分に接触するように配置されている。このとき、０．５mm以内の位置精度を確保できるように設計されている。
シリコンウエハを吸着支持テーブル上に置いてからリフトピンを降下させた。その際、ガイド機構の働きにより、シリコンウエハのセンターと吸着支持テーブルのセンターとが一致するように、自動的にアライメントが行われる。
なお、この例では、センターを合わせるために、リフトピンにガイド機構を付ける構成を採用したが、センタリングする方法としては、これ以外に、ＮＣ（数値制御）によるハンドリングロボットを用いて高精度の位置決めを行うようにしてもよい。
【００２１】
リフトピンを降下させたのち、吸着動作により、シリコンウエハを吸着支持テーブル上に吸着させた。この吸着させた状態での平面性を測定するため、塗布ノズルと併設してあるレ−ザ変位計をシリコンウエハ外周から中心を通って外周まで横断させることにより、シリコンウエハの平面性を調べた。
その結果、５μｍ以内の平面精度を有していた。シリコンウエハを吸引せずに平面性を測定したところ、３０μｍの高低差があったので、吸着支持テーブルによる矯正により、かなり平面性が向上できていることがわかった。
【００２２】
つぎに、この状態で、ポリイミド形成用の塗布液を用いてノズルコーティングを行い、シリコンウエハの平面性を測定したのと同じレーザ変位計で、ウェットの状態での塗布厚さを測定した。
その結果、平均膜厚が７０μｍに対して、ばらつきが７μｍ以内、つまり、１０％以内に収まっていた。この膜厚精度は、後述する比較例２の吸着支持テーブル（接触面積が約９８％）で吸着した場合とほぼ同等のレベルであり、平面性が全面吸着の場合と同様に矯正できていることを示している。
また、この塗布工程においては、シリコンウエハの支持も着実に行われており、ノズルコーティング時には、回転速度９０ｒｐｍの速度で回転させたが、シリコンウエハが滑ってずれることもなく、正常に塗布することができた。
【００２３】
ついで、塗布が完了したシリコンウエハを、あらかじめ９０℃に熱しておいたホットプレートにより、２０分間加熱乾燥させた。その際、ホットプレートには、３点の微小突起である約５０μｍ高さの支持体が設置されており、裏面がホットプレートのヒーター部に直接、接触しないように工夫されている。
上記の加熱乾燥後、窒素雰囲気下、３００℃で２時間熱処理してキュアーさせ、厚さが１５μｍのポリイミド皮膜を形成した。窒素雰囲気としたのは酸素濃度を低下させるためである。酸素濃度が高いとポリイミドが分解され、低分子成分が逆汚染の原因になるため酸素濃度を窒素置換により低減させる必要がある。酸素濃度は低いほど好ましく、１００ｐｐｍ以下が適しており、さらに好ましくは２０ｐｐｍ以下である。
【００２４】
このようにしてシリコンウエハの表面にポリイミド皮膜を形成したのち、その裏面に対し、パーティクルカウンターで付着しているパーティクルを計数したところ、０．２μｍ以上のサイズのパーティクルが６５０個であった。
その後、枚葉形式のシリコンウエハの裏面の洗浄装置により、裏面洗浄を行った結果、裏面パーティクル数は、０．２μｍ以上のサイズで約５０個まで減少し、非常に良好な裏面状態を得ることが可能であることがわかった。
【実施例２】
【００２５】
実施例１と同様のレイアウトで筒形ピンを配置した。ただし、図４に示すように、吸着支持テーブルの中心の１個、さらに直径２６０mmおよび直径１８０mmの各円周上に配置している筒形ピンの各半分を、直径３mm、高さ１３mmの吸着孔のない円柱状の中実（支持）ピンに変更した。この例でのシリコンウエハへの接触面積は、直径３００mmのシリコンウエハの総面積の０．２９％であった。
つぎに、実施例１と同様の塗布工程、加熱乾燥工程、キュアー工程を経て、シリコンウエハの表面にポリイミド皮膜を形成したのち、その裏面に対し、パーティクルカウンターにより付着しているパーティクル数を計数した。その結果、０．２μｍ以上のサイズのパーティクル数は約５５０個であった。さらに、実施例１と同様の裏面洗浄工程を行ったところ、パーティクル数は約５０個まで低減できることがわかった。
また、この例でも、塗布工程において、シリコンウエハの支持は着実に行われており、回転数９０ｒｐｍでの回転時にかかる遠心力によっても、シリコンウエハは、位置ずれを起こすことがなかった。このため、正常に塗布することができた。この例に示すように、筒形ピンの一部を、吸着孔のない中実ピン（支持ピン）としたのは、接触面積の低減と平面性確保とのさらなる両立をはかるためである。
【００２６】
比較例１
幅が０．６mmの接触リングを１１本、同心円状に配置した吸着支持テーブルを用いた。接触リング以外の部分は、すべて吸着機構と接続されており、吸着力を高める設計となっている。上記接触リングの接触面積は、直径３００mmのシリコンウエハの総面積の約１％であり、実施例１の接触面積の約３倍となっている。
つぎに、実施例１と同様の塗布工程、加熱乾燥工程、キュアー工程を経て、シリコンウエハの表面にポリイミド皮膜を形成したのち、その裏面に対し、パーティクルカウンターにより付着しているパーティクル数を計数した。その結果、０．２μｍ以上のサイズのパーティクル数は約２，０００個であった。さらに、実施例１と同様の裏面洗浄工程を行ったところ、約４００個のパーティクルが残存していた。
【００２７】
比較例２
全面に格子状に吸着孔を配置した吸着支持テーブルを使用した。吸着孔のサイズは直径１．５mmとした。また、各吸着孔は１０mmで等間隔に配置した。吸着孔の数は約７００個である。このテーブルのシリコンウエハに対する接触面積は、直径３００mmのシリコンウエハの総面積の約９８％となり、広範囲で接触している。
つぎに、実施例１と同様の塗布工程、加熱乾燥工程、キュアー工程を経て、シリコンウエハの表面にポリイミド皮膜を形成したのち、その裏面に対し、パーティクルカウンターにより付着しているパーティクル数を計数した。その結果、０．２μｍ以上のサイズのパーティクル数は約５０，０００個であった。さらに、実施例１と同様の裏面洗浄工程を行ったところ、約１２，０００個のパーティクルが残存していた。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の円形平面基板の吸着支持装置の一例を示す概略平面図である。
【図２】図１の吸着支持装置の概略側面図である。
【図３】図２の要部を拡大して示す一部破断側面図である。
【図４】本発明の円形平面基板の吸着支持装置の他の例を示す概略平面図である。
【図５】図４の吸着支持装置の概略側面図である。
【図６】図５の要部を拡大して示す一部破断側面図である。
【図７】比較例２の円形平面基板の吸着支持装置を示す概略平面図である。
【図８】比較例１の円形平面基板の吸着支持装置を示す概略平面図である。
【図９】図８の吸着支持装置の概略側面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  吸着支持テーブル
４  筒形ピン
４ａ  吸着孔
５  中実ピン
Ｍ  円形平面基板
【図１】
2006093203.tif 000003
【図２】
2006093203.tif 000004
【図３】
2006093203.tif 000005
【図４】
2006093203.tif 000006
【図５】
2006093203.tif 000007
【図６】
2006093203.tif 000008
【図７】
2006093203.tif 000009
【図８】
2006093203.tif 000010
【図９】
2006093203.tif 000011