(57)【要約】【課題】本発明は、表裏両面に所定の機能集積デバイスが形成される半導体、ガラス、金属、プラスチック等のウエハの加工工程で薄膜を形成する薄膜形成装置に関し、表裏両面に所定処理がなされるウエハ上への薄膜形成の均一化を図り、品質向上、歩留り向上を図ることを目的とする。【解決手段】吸引固定回転部１２の回転ステージ１２Ａ上に設けられる載置部１３の周縁部分に所定数の突部載置部材１５，１６が形成され、当該突部載置部材１５，１６上に、搬送されるウエハをその周縁で載置させ、吸引固定した後に回転させて当該ウエハ上に供給ノズル１７より薄膜形成材を供給させる構成とする。【選択図】  図１
2006313816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハ加工工程のうち、所定の搬送手段で搬送されるウエハに対し、表裏両面に回転により薄膜を形成させる処理に使用される薄膜形成装置であって、
端部に回転ステージを有し、前記ウエハをエア吸引により保持固定するための吸引孔を備えて所定回転数で回転する回転保持手段と、
前記ウエハを載置させるものであり、前記回転保持手段の吸引孔と連通する吸引孔が形成されて前記回転ステージ上に設けられ、周縁部分に、当該ウエハをその周縁で載置させる所定数の突部載置部材を備える載置手段と、
前記載置手段上に載置されて前記回転保持手段で保持回転される前記ウエハ上に薄膜形成材を供給する薄膜形成材供給手段と、
を有することを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の薄膜形成装置であって、前記載置手段は、前記ウエハを載置させるために搬送する前記搬送手段の保持部分を受容する空間領域が形成されることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項３】
請求項２記載の薄膜形成装置であって、前記ウエハが載置された前記載置手段が前記回転保持手段により回転されたときに、回転時の遠心力で回動して当該載置手段の前記空間領域を側面側より塞ぐ所定数の回転蓋体が設けられることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項４】
請求項１〜３の少なくとも何れかに記載の薄膜形成装置であって、前記ウエハは、少なくとも半導体、ガラス、金属またはプラスチックの簿板であることを特徴とする薄膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表裏両面に所定の機能集積デバイスが形成される半導体、ガラス、金属、プラスチック等のウエハの加工工程で薄膜を形成する薄膜形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体製造プロセスによる微細加工技術の発展により、ウエハ上に機械、電子、光、化学などに関する種々の機能を集積したデバイスを形成することができるようになってきている。このような半導体デバイスは、マイクロマシンまたはＭＥＭＳ（ｍｉｃｒｏ  ｅｌｅｃｔｒｏ  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍｓ）と称され、ウエハの表裏両面に所望のデバイスを形成するための種々の製造プロセスのうち、薄膜形成においても品質向上が望まれる。
【０００３】
図６に、従来の薄膜形成におけるウエハのスピンコーティングの説明図を示す。図６（Ａ）は、一般的な半導体製造プロセスの中で、ウエハ上にスピンコーティングによりレジスト材等による薄膜を形成する場合を示したもので、回転ステージ１０１の中央部分に吸引孔１０２が形成され、図示しない吸引手段に連結されたものである。この回転ステージ１０１の載置部上に処理対象のウエハ１０３が載置され、吸引孔１０２を介して吸引固定される。この場合の載置部は、ウエハ１０３に対して小径のものとされる。そして、回転ステージ１０１上にウエハ１０３を吸引固定させた状態で所定回転数により回転させ、このときに当該ウエハ１０３上に薄膜形成のための、例えばレジスト材１０４を滴下させることで回転遠心力により均一に塗布させるというものである。
【０００４】
また、図６（Ｂ）は、シリコンウエハなどの基板を非接触状態で高速回転させる基板処理装置に関するもので、下記特許文献に開示されている。すなわち、ユニット支持回転装置１１１内に、中央部を貫通する開口部が形成された保持ユニット１１２が配置され、当該開口部の一の部分に設けられた把持部１１３によりウエハ１０３の縁部が把持される。このとき、保持ユニット１１２には磁石が埋め込まれ、またユニット支持回転装置１１１には、スラスト支持コイル、ラジアル支持コイルおよびステータコイルが設けられることでいわゆるモータ構造として保持ユニット１１２を回転させる構成としている。これによって、ウエハ１０３の主要な両面を他と非接触で回転させることができ、回転中にレジスト材１０４を滴下させて塗布させるものである。
【０００５】
さらに、図６（Ｃ）は、ウエハ１０３の両面主要部分を他と非接触で回転させるものとして想定される構成のスピンコータを示したもので、回転ステージ１２１上に内部開口であって、周縁段差構造の載置部１２２が設けられ、周縁段差部分にウエハ１０３の周縁を載置させる構成のものである。すなわち、回転ステージ１２１を回転させることでウエハ１０３を回転させ、このときにレジスト材１０４を滴下させて回転遠心力により全面に塗布させるものである。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３５４６１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述のように、マイクロマシンやＭＥＭＳのような半導体デバイスを製造する場合、ウエハ１０３の両面にそれぞれ対応の薄膜を形成させなければならないが、当該ウエハ１０３の厚みが薄く、高速回転に耐えうるような外周側面での保持固定ができない。すなわち、図６（Ａ）に示すスピンコーティングでは、ウエハ１０３（例えば約７インチ）の裏面が回転ステージ１０１の載置部（例えば４０ｍｍ径）と接触することとなって、品質上好ましくない。
【０００８】
また、図６（Ｂ）に示す構造のものは、ウエハ１０３の両面主要部には接触状態とはならないが、把持部１１３の先端と当該ウエハ面とに段差１１４が生じ、これが高速回転時に乱気流を発生させることとなって当該ウエハ１０３の周縁部分にいわゆるフリンジと称するレジスト材の厚盛を形成させ、品質低下、歩留りの低下を招くという問題がある。さらに、図６（Ｃ）に示す構造のものは、同様に、ウエハ面と周縁段差構造の載置部１２２とに段差１２４が生じて乱気流を発生させることとなり、同様のフリンジが生じて品質低下、歩留りの低下を招くという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は上記課題に鑑みなされたもので、表裏両面に所定処理がなされるウエハ上への薄膜形成の均一化を図り、品質向上、歩留り向上を図る薄膜形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、請求項１の発明では、ウエハ加工工程のうち、所定の搬送手段で搬送されるウエハに対し、表裏両面に回転により薄膜を形成させる処理に使用される薄膜形成装置であって、端部に回転ステージを有し、前記ウエハをエア吸引により保持固定するための吸引孔を備えて所定回転数で回転する回転保持手段と、前記ウエハを載置させるものであり、前記回転保持手段の吸引孔と連通する吸引孔が形成されて前記回転ステージ上に設けられ、周縁部分に、当該ウエハをその周縁で載置させる所定数の突部載置部材を備える載置手段と、前記載置手段上に載置されて前記回転保持手段で保持回転される前記ウエハ上に薄膜形成材を供給する薄膜形成材供給手段と、を有する構成とする。
【００１１】
請求項２〜４の発明では、「前記載置手段は、前記ウエハを載置させるために搬送する前記搬送手段の保持部分を受容する空間領域が形成される」構成であり、
「前記ウエハが載置された前記載置手段が前記回転保持手段により回転されたときに、回転時の遠心力で回動して当該載置手段の前記空間領域を側面側より塞ぐ所定数の回転蓋体が設けられる」構成であり、
「前記ウエハは、少なくとも半導体、ガラス、金属またはプラスチックの簿板」とする構成である。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１および４の発明によれば、回転保持手段上に設けられる載置手段の所定数の突部載置部材上に、搬送される半導体、ガラス、金属またはプラスチック等のウエハをその周縁で載置させ、当該回転保持手段により吸引固定して回転させ、当該ウエハ上に薄膜形成材を供給させる構成とすることにより、ウエハの薄膜が形成される面上で回転による乱気流を発生させる原因が排除されることとなってフリンジの発生が回避されて形成膜厚を均一化させることができ、ひいては品質を向上させて歩留りを向上させることができるものである。
【００１３】
請求項２および３の発明によれば、載置手段に空間領域を形成させることで処理対象のウエハを当該載置手段の突部載置部材上に搬送手段による自動搬送を可能とさせることができ、当該空間領域を回転遠心力で回動する回転蓋体で塞ぐ構成とすることから、当該空間領域のエッジ部分で生じる乱気流の発生が防止されることとなってフリンジの発生が回避されて形成膜厚を均一化させることができ、ひいては品質を向上させて歩留りを向上させることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の最良の実施形態を図により説明する。本実施形態では、薄膜形成材をその一例としてのレジスト材で説明するが、レジスト材はリソグラフィ処理のレジスト膜形成で使用される他、保護層形成のためのコーティング材をも含む概念である。また、加工対象のウエハは、半導体、ガラス、金属またはプラスチック等のおよそ薄膜形成の基材となる部材が含まれるものである。
【００１５】
図１に、本発明の薄膜形成装置に係る第1実施形態の構成図を示す。図１（Ａ）〜（Ｄ）において、薄膜形成装置１１は、ウエハ加工工程のうち、ウエハに対して表裏両面に回転により薄膜を形成させる処理に使用されるもので、回転保持手段の一部を構成する吸引固定回転部１２が、端部に回転ステージ１２Ａを有し、ウエハをエア吸引により保持固定するための吸引孔１２Ｂを備える。この吸引孔１２Ｂは、図１（Ｃ）に示すように、基部より回転ステージ１２Ａ内を連通して当該回転ステージ１２Ａの周縁上まで形成される。当該吸引固定回転部１２は、吸引孔１２Ｂが図示しない吸引手段（例えばコンプレッサ）と連通し、当該胴部分が図示しないモータ等の回転駆動手段に連結されて所定回転数で回転する。
【００１６】
上記吸引固定回転部１２の回転ステージ１２Ａ上には、載置手段である載置部１３が設けられる。この載置部１３は、ウエハを載置させるものであり、周縁には当該吸引固定回転部１２の吸引孔１２Ｂと連通する吸引孔１４が例えば等間隔で８個形成される。周縁に吸引孔１４を形成することによって、ウエハの吸引固定時の撓みを最小限とすることができるものである。また、載置部１３の周縁部には、ウエハをその周縁で載置させる環状の突部載置部材１５，１６が同心円状に、例えば埋め込みにより設けられる。当該突部載置部材１５，１６は、例えば上記吸引孔１４を挟むように配置される。なお、突部載置部材１５，１６としては、例えば柔軟な部材のシリコーンゴム等が採用される。当該シリコーンゴムは、薬剤に強く、ウエハと適度な摩擦力を有している。
【００１７】
上記突部載置部材１５，１６は、処理対象のウエハの大きさが例えば略７インチとして、例えば図１（Ｄ）に示すように、共に幅１ｍｍのものが使用され、突部載置部材１６は載置部１３の外周端部より１ｍｍの距離で設けられ、突部載置部材１５は突部載置部材１６より３ｍｍの距離で設けられる。
【００１８】
なお、突部載置部材１５，１６で載置面上からの距離が、当該ウエハの吸引による撓みの範囲以内であれば上記載置部１３の内側に凹部を形成させることとしてもよい。また、突部載置部材１５，１６は、上記例で２つとした場合を示したが、ウエハの回転時の安定性に応じて適宜設定することができる。さらに、上記例では環状とした場合を示したが、特に環状としなくとも分断させたものや、個片体として適宜配置させたものであってもよい。さらにまた、当該突部載置部材１５，１６は、上記例では柔軟な部材とした場合を示したが、硬い部材であってもよい。これらは、要するに載置させるウエハを固定、回転させるのに対してその安定性を確保するためのものとして設計、選択されたものである。これらのことは、以下の実施形態においても同様である。
【００１９】
そして、載置部１３の上方には、載置されるウエハに対して対応のレジスト薄膜を形成させるためのレジスト材を供給するレジスト材供給ノズル１７が配置される。このレジスト材供給ノズル１７は、レジスト材供給手段の一部を構成するもので、図示しないレジスト材供給部と連通されている。
【００２０】
そこで、図２に、図１の薄膜形成装置におけるウエハのスピンコーティングの説明図を示す。図２（Ａ）、（Ｂ）において、図１に示す薄膜形成装置１１の載置部１３の突部載置部材１５，１６上にウエハ２１が所定の搬送手段（例えばウエハの縁端部分を爪等で載置保持）で搬送され、位置決めされて載置される。すなわち、上記の例でいえば、内側の突部載置部材１５がウエハ２１のデバイスが形成された外周端より５ｍｍの距離で接触して載置される。
【００２１】
上記載置部材１５の突部載置部材１５，１６上に載置されたウエハ２１は、吸引固定回転部１２の吸引孔１２Ｂおよび載置部１３周縁の各吸引孔１４と連通された図示しない吸引手段によって吸引されることにより保持固定される。そこで、図示しない回転駆動手段により所定回転数で回転され、このときにレジスト材供給ノズル１７よりレジスト材１８が滴下される。そして、回転するウエハ２１上に滴下されたレジスト材１８は遠心力によって広がってレジスト薄膜が形成されるものである。
【００２２】
このように、ウエハ２１上の薄膜形成面には、回転による乱気流を発生させる原因が排除されることとなってフリンジ（厚膜部分）の発生を回避させができることで形成膜厚を均一化させることができ、ひいては品質を向上させて歩留りを向上させることができるものである。
【００２３】
次に、図３に、本発明の薄膜形成装置に係る第２実施形態の構成図を示す。図３（Ａ）、（Ｂ）において、図１の載置部１３を分割して載置部１３−１，１３−２としたものである。上記載置部１３−１，１３−２によって空間領域３１が形成される。上記空間領域３１は、ウエハ２１を載置させるために搬送する搬送手段の保持部分を受容するためのものである（図４で説明する）。
【００２４】
また、各載置部１３−１，１３−２の周縁部分には環状の突部載置部材１５Ａ，１６Ａが例えば埋め込みにより設けられる。この場合、各載置部１３−１，１３−２の円弧周縁部には、各突部載置部材１５Ａ，１６Ａに挟まれるように、例えばそれぞれ４個の吸引孔１４が等間隔に形成され、図１と同様に吸引固定回転部１２の吸引孔１２Ｂと連通される。なお、突部載置部材１５Ａ，１６Ａは、上記同様に、必ずしも環状でなく個片部材を並べてもよく、また環状２列でなくともよい。
【００２５】
そこで、図４に、図２の薄膜形成装置における載置部上へのウエハ搬送の説明図を示す。図４（Ａ）において、図示しない搬送手段の保持手段である搬送アーム４１には、保持爪可動溝４２Ａ，４２Ｂが形成され、当該保持爪可動溝４２Ａ，４２Ｂに保持爪４３Ａ，４３Ｂが可動自在に設けられる（可動機構は従前のものとして図示しない）。そして、先端部分に固定された保持爪４４Ａ，４４Ｂが形成されている。すなわち、搬送されるウエハ２１が先端の保持爪４４Ａ，４４Ｂと、形状に沿って可動した保持爪４３Ａ，４３Ｂによって保持される。
【００２６】
上記ウエハ２１を保持した搬送アーム４１は、図４（Ｂ）に示すように、上記載置部１３−１，１３−２の当該ウエハ２１を上面より高い位置で保持し、形成された上記空間領域３１内に入り込んでいき、定められた位置に搬送したときに所定量下降する。このことによって、ウエハ２１は、載置部１３−１，１３−２の各突部載置部材１５Ａ，１６Ａ上に接触して載置されることとなる。そして、当該空間領域３１より搬送アーム４１が抜かれ、各吸引孔１４を介してウエハ２１の周縁が吸引固定されることで回転可能状態となるものである。
【００２７】
このように、処理対象のウエハ２１を当該載置部１３−１，１３−２の突部載置部材１５Ａ，１６Ａ上に自動搬送を可能とさせることができるものである。すなわち、これによって、従前の搬送手段の機構を変更することなく適用することができるものである。
【００２８】
次に、図５に、本発明の薄膜形成装置に係る第３実施形態の構成図を示す。図５（Ａ）において、図３に示された載置部１３−１，１３−２にウエハ２１が載置されて吸引固定回転部１２により回転されたときに、回転時の遠心力で回動して当該載置部１３−１，１３−２で形成される空間領域３１を側面側より塞ぐ所定数の回転蓋体５３Ａ，Ｂが設けられたものである。
【００２９】
すなわち、吸引固定回転部１２の回転ステージ１２Ａの縁端下方であって、上記空間領域３１に対応した部分に固定部５１Ａ，５１Ｂが設けられ、当該固定部５１Ａ，５１Ｂに回転軸５２Ａ，５２Ｂにより回動自在（フリー状態）に回転蓋体５３Ａ，５３Ｂが取り付けられたものである。この回転蓋体５３Ａ，５３Ｂはそれぞれ蓋部５４Ａ，５４Ｂが形成されている。
【００３０】
そこで、図５（Ｂ）において、載置部１３-１，１３−２にウエハ２１が載置、吸引固定されて回転されると、固定部５１Ａ，５１Ｂに垂れ下がった状態（図５（Ａ）の状態）の回転蓋体５３Ａ，５３Ｂが、回転遠心力により回動し、それぞれの蓋部５４Ａ，５４Ｂが当該載置部１３-１，１３−２で形成される空間領域３１の開放されている側面側を塞ぐものである。なお、回転蓋体５３Ａ，５３Ｂは、回転数による回転遠心力に対応して回動可能な重量で形成される。
【００３１】
これによって、当該空間領域２１のエッジ部分で生じる乱気流の発生が防止されることとなり、この乱気流によるフリンジの発生を回避させることができるもので、形成膜厚を均一化させることができ、ひいては品質を向上させて歩留りを向上させることができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の薄膜形成装置は、ウエハの加工処理工程で形成される薄膜を回転によって形成する場合などに適する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の薄膜形成装置に係る第1実施形態の構成図である。
【図２】図１の薄膜形成装置におけるウエハのスピンコーティングの説明図である。
【図３】本発明の薄膜形成装置に係る第２実施形態の構成図である。
【図４】図２の薄膜形成装置における載置部上へのウエハ搬送の説明図である。
【図５】本発明の薄膜形成装置に係る第３実施形態の構成図である。
【図６】従来の薄膜形成におけるウエハのスピンコーティングの説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１１            薄膜形成装置
１２            吸引固定回転部
１３            載置部
１５，１６      突部載置部材
１７            レジスト材供給ノズル
１８            レジスト材
２１            ウエハ
３１            空間領域
５１            固定部
５２            回転軸
５３            回転蓋体
５４            蓋部
【図１】
2006313816.tif 000003
【図２】
2006313816.tif 000004
【図３】
2006313816.tif 000005
【図４】
2006313816.tif 000006
【図５】
2006313816.tif 000007
【図６】
2006313816.tif 000008