JP4980156B2 - Wafer suction plate and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、半導体製造プロセスに用いられるウエハ吸着板に関する。
半導体製造プロセスにおいては、ウエハを吸着板に真空吸着した状態で、ウエハ上へのコーティング、ウエハの洗浄、エッチング、めっき等の各種作業が実施される。
例えば、ウエハをウエハ吸着板に吸着した状態で高速回転させ、このウエハ上にフォトレジストを垂らして、この材料を薄く延ばして膜を形成するスピンコーティングと呼ばれる工程がある。
The present invention relates to a wafer suction plate used in a semiconductor manufacturing process.
In the semiconductor manufacturing process, various operations such as coating on the wafer, cleaning of the wafer, etching, and plating are performed in a state where the wafer is vacuum-sucked on the suction plate.
For example, there is a process called spin coating in which a wafer is rotated at a high speed while adsorbed on a wafer adsorption plate, a photoresist is hung on the wafer, and the material is thinly formed to form a film.
半導体製造技術の向上に伴い、ウエハに転写される回路線幅が微細化され、直径200 mmのウエハでは、回路線幅が130 nm程度であったものが、直径300 mmのウエハでは、回路線幅が90 nm、65 nm程度まで微細化されている。それに従って、許容されるパーティクル（塵埃）の大きさも小さくなっている。
また、ウエハが大きくなるにつれて、そのウエハ吸着板に対する吸着性能の向上も要求されることとなり、ウエハを支える吸着板の、突起部の高さの許容誤差（ばらつき）も小さくなってきている。本発明は、このような状況の下でなされたものである。
With the improvement of semiconductor manufacturing technology, the circuit line width transferred to the wafer has been miniaturized. For a wafer with a diameter of 200 mm, the circuit line width was about 130 nm, but for a wafer with a diameter of 300 mm, The width is reduced to about 90 nm and 65 nm. Accordingly, the allowable size of particles (dust) is also reduced.
Further, as the wafer becomes larger, it is required to improve the suction performance with respect to the wafer suction plate, and the tolerance (variation) of the height of the protrusion of the suction plate that supports the wafer is also reduced. The present invention has been made under such circumstances.
特許文献１には、ウエハＷをスピンチャック２に吸着させて回転させ、基板中央から基板上にフォトレジストを滴下して、ウエハＷにレジストコーティングをする、ウエハ吸着板の一つの利用態様が示されている（特許文献１の図１）。 Patent Document 1 shows one usage mode of a wafer suction plate in which a wafer W is attracted to a spin chuck 2 and rotated, and a photoresist is dropped onto the substrate from the center of the substrate to coat the wafer W with a resist. (FIG. 1 of Patent Document 1).
特許文献２には、平坦度を高めた真空チャック用吸着板が紹介されている。多数の透孔を有する多孔質体で形成されたウエハ吸着板の吸着面側を、フライス用カッタで平面切削して吸着面１ａを形成する工程が示されている。この場合、切削は、荒切削、中切削、及び仕上切削からなる方法が紹介されている。この３段階の切削により、切削面にある透孔部分に発生するバリの大きさを徐々に小さくできると記載されている。 Patent Document 2 introduces a vacuum chuck suction plate with improved flatness. A process is shown in which a suction surface side of a wafer suction plate formed of a porous body having a large number of through holes is cut by a milling cutter to form a suction surface 1a. In this case, as the cutting, a method comprising rough cutting, medium cutting, and finishing cutting is introduced. It is described that the size of the burr generated in the through hole portion on the cutting surface can be gradually reduced by this three-stage cutting.
また特許文献３には、プラスチック多孔質体で構成される、直径65 mm程度の直径の円盤形状をした真空チャック部２が提案されている。本真空チャック部には真空吸引室８が設けられている（特許文献３の図１）。
この真空吸引室８は、複数列の同心円状の溝11と、これらの溝に放射状に交叉する複数の溝12からなっている。なお、同心円状の溝11の深さは20 mm程度、溝幅４mm程度、溝ピッチは８mm程度であると記載されている。
The vacuum suction chamber 8 includes a plurality of rows of concentric grooves 11 and a plurality of grooves 12 that radially intersect these grooves. It is described that the concentric groove 11 has a depth of about 20 mm, a groove width of about 4 mm, and a groove pitch of about 8 mm.
ウエハ吸着板として、例えば、熱可塑性プラスチックを射出成形することにより成形された円盤形状をしたウエハ吸着板であって、そのウエハ吸着面に同心円状に複数の溝部を設けたものが使用されている。
これら同心円状に設けられた溝には、放射状に交叉する形で別の溝が設けられている。同心円状の溝及びこれに交叉する溝は真空吸引する為の通気穴を構成する。
すなわち、円盤形状の中央部あるいは円盤形状の複数箇所に設けられた孔に真空吸引装置を連結し、ウエハ吸着板にウエハを載置した後、真空吸引を行うことによりウエハをウエハ吸着板に吸着させる。
ウエハは、ウエハ吸着板の上に載置して吸着する方法だけでなく、ウエハ上部からウエハ吸着板で吸引、吸着する方法もある。
As the wafer suction plate, for example, a wafer suction plate having a disk shape formed by injection molding of a thermoplastic plastic and having a plurality of grooves concentrically formed on the wafer suction surface is used. .
The grooves provided in the concentric circles are provided with other grooves that cross radially. The concentric groove and the groove intersecting this constitute a vent hole for vacuum suction.
That is, a vacuum suction device is connected to a disk-shaped central portion or a plurality of disk-shaped holes, and after placing the wafer on the wafer suction plate, the wafer is sucked to the wafer suction plate by vacuum suction. Let
In addition to the method of placing the wafer on the wafer suction plate and sucking it, there is a method of sucking and sucking the wafer from the upper part of the wafer with the wafer suction plate.
ウエハを吸着させた状態でウエハ吸着板共々回転させ、ウエハ上へのコーティング、ウエハの洗浄、エッチング、めっき等の各種作業が実施される。
上述したレジストコーティング作業においては、ウエハ吸着板（スピンチャックとも呼ぶ）でウエハを真空吸着した状態で、約3000回転/分させてレジストコーティング作業を行う。
ウエハが平坦な状態で吸着されないと、ウエハ上に形成される薄膜の厚さが不均一になる。薄膜の厚さが不均一となると、製造される半導体集積回路のばらつきが大きくなり製品歩留が低下する。
The wafer suction plate is rotated together with the wafer being sucked, and various operations such as coating on the wafer, cleaning of the wafer, etching, and plating are performed.
In the resist coating operation described above, the resist coating operation is performed at about 3000 revolutions / minute while the wafer is vacuum-sucked by a wafer suction plate (also called a spin chuck).
If the wafer is not attracted in a flat state, the thickness of the thin film formed on the wafer becomes non-uniform. If the thickness of the thin film is not uniform, the variation in the semiconductor integrated circuit to be manufactured becomes large, and the product yield decreases.
昨今、生産されるウエハのサイズは200 mmから300 mmと大きくなり、それに伴ってウエハ吸着板の吸着性能の向上が要請されている。ウエハ吸着板によるウエハ吸着性能を向上させるためには、ウエハ吸着面に設けられた溝の壁（突起部）の頂点、すなわちウエハを支持する部分の平坦度が求められる。
ウエハ吸着板の上の突起部の高さにばらつきがあると、ウエハとウエハ吸着板の間に隙間を生じることによりウエハ吸着性能が落ちることとなる。現在要求されているウエハ吸着面の突起部の、頂点の高さの許容ばらつきは±20μｍ以下である。
In recent years, the size of wafers to be produced has increased from 200 mm to 300 mm, and accordingly, the suction performance of the wafer suction plate is required to be improved. In order to improve the wafer adsorption performance by the wafer adsorption plate, the apex of the groove wall (projection) provided on the wafer adsorption surface, that is, the flatness of the portion supporting the wafer is required.
If there is variation in the height of the protrusion on the wafer suction plate, a gap is formed between the wafer and the wafer suction plate, thereby reducing the wafer suction performance. The allowable variation in the height of the apex of the protrusion on the wafer suction surface currently required is ± 20 μm or less.
この要求される精度を出す為に従来技術においては、熱可塑性プラスチックを射出成形してウエハ吸着板を成形したあと、成形されたウエハ吸着板の表面突起部（すなわち溝部の壁）の頂点を、切削加工等により所定の高さにそろえる作業が行われている。
一方、上述したように半導体製造技術の向上に伴いウエハに転写される回路線幅が微細化され、直径300 mmのウエハでは回路線幅が90 nm、65 nm程度まで微細化されている。それに従って、許容されるパーティクル（塵埃）の大きさも小さくなってきている。
In order to obtain the required accuracy, in the prior art, after molding a wafer suction plate by injection molding a thermoplastic plastic, the apex of the surface protrusion (that is, the groove wall) of the molded wafer suction plate, Work to align to a predetermined height by cutting or the like.
On the other hand, as described above, the circuit line width transferred to the wafer is miniaturized with the improvement of the semiconductor manufacturing technology, and the circuit line width is reduced to about 90 nm and 65 nm in the wafer having a diameter of 300 mm. Accordingly, the allowable size of particles (dust) is becoming smaller.
ウエハ吸着板の突起部の高さのばらつきを少なくするために、機械加工等により所定の寸法に切削すると、その切削屑あるいは切削工具の微粒子が吸着板に付着する。その結果、ウエハの製造工程においてこれら微細な切削屑、切削工具の微粒子がパーティクルとして舞い上がり、ウエハの表面及び裏面に付着し、半導体製造工程の次工程での汚染原因となる。
また、切削したウエハ吸着面は切削により表面が荒れている為に、研磨、洗浄作業が必要となる。従ってウエハ吸着板の製造工程が複雑となる。
In order to reduce the variation in the height of the protrusions of the wafer suction plate, when cutting to a predetermined size by machining or the like, the cutting scraps or fine particles of the cutting tool adhere to the suction plate. As a result, in the wafer manufacturing process, these fine cutting chips and fine particles of the cutting tool rise as particles and adhere to the front and back surfaces of the wafer, causing contamination in the next process of the semiconductor manufacturing process.
In addition, since the cut wafer suction surface is roughened by cutting, polishing and cleaning operations are required. Therefore, the manufacturing process of the wafer suction plate becomes complicated.
上記課題を解決するために、発明者は以下の工程からなるウエハ吸着板の製作方法を発明した。すなわち、
（１）ウエハを支持する突起部原型を有する熱可塑性プラスチックからなるウエハ吸着原板を、射出成形等により製作し、
（２）次に、このウエハ吸着原板を更にナノインプリントすることにより、突起部原型を精細突起部に成形する。
ここで、ナノインプリントとは原板を基板に押し当てることで、微細加工を実現する技術である。例えば、100 nm以下の線幅のパターンを基板に転写することができると言われている。
通常、ナノインプリントによりパターン転写する際に原板を基板に押し当てて、基板にパターン成形を施す深さは約10 nm程度である。
In order to solve the above-mentioned problems, the inventor has invented a method for manufacturing a wafer suction plate comprising the following steps. That is,
(1) A wafer adsorbing original plate made of a thermoplastic having a protrusion prototype that supports the wafer is manufactured by injection molding or the like,
(2) Next, the wafer adsorption original plate is further nano-imprinted to form the protrusion prototype into a fine protrusion.
Here, the nanoimprint By pressing the original plate to the substrate, a technique to realize a fine processing. For example, it is said that a pattern having a line width of 100 nm or less can be transferred to a substrate.
Usually, when transferring a pattern by nanoimprint, the depth of applying a pattern to the substrate by pressing the original plate against the substrate is about 10 nm.
本発明は、具体的には以下の工程により実施される。
本発明の第１の実施態様は、熱可塑性プラスチック材料で構成され、表面にウエハを支持する複数の突起部を有し、下記の工程により製作されることを特徴とするウエハ吸着板の製作方法である。
（１）前記熱可塑性プラスチック材料から構成される、突起部原型を有するウエハ吸着原板を製作する工程と、
（２）前記ウエハ吸着原板を、更にナノインプリントすることにより当該ウエハ吸着原板の前記突起部原型を精細突起部に成形して前記ウエハ吸着板を製作する工程。
The present invention is specifically carried out by the following steps.
A first embodiment of the present invention is a method for manufacturing a wafer suction plate, which is made of a thermoplastic material, has a plurality of protrusions for supporting a wafer on the surface, and is manufactured by the following steps. It is.
(1) A step of producing a wafer adsorption original plate having a protrusion prototype made of the thermoplastic material,
(2) A step of manufacturing the wafer suction plate by further nanoimprinting the wafer suction master plate to form the protrusion prototype of the wafer suction master plate into a fine projection portion.
本発明の第２の実施態様は、熱可塑性プラスチック材料で構成され、表面にウエハを支持する複数の突起部を有し、下記の工程により製作されることを特徴とするウエハ吸着板の製作方法である。
（１）前記熱可塑性プラスチック材料から構成される平板をナノインプリントすることにより、当該平板の表面に精細突起部を成形する工程と、
（２）射出成形により成形されたウエハ吸着板に、表面に精細突起部が成形された前記平板を固定することにより前記ウエハ吸着板を製作する工程。
According to a second embodiment of the present invention, there is provided a wafer suction plate manufacturing method comprising a plurality of protrusions made of a thermoplastic material, having a plurality of protrusions for supporting the wafer on the surface, and manufactured by the following steps. It is.
(1) forming a fine protrusion on the surface of the flat plate by nanoimprinting the flat plate made of the thermoplastic material;
(2) A step of manufacturing the wafer suction plate by fixing the flat plate having fine protrusions formed on the surface of the wafer suction plate formed by injection molding.
本発明の第３の実施態様は、前記熱可塑性プラスチック材料がポリエーテルエーテルケトン（PEEK）であり、更に、当該PEEKにはカーボンナノチューブが含有されていることを特徴とするウエハ吸着板の製作方法である。 In a third embodiment of the present invention, the thermoplastic material is polyetheretherketone (PEEK), and the PEEK contains carbon nanotubes. It is.
本発明の第４の実施態様は、前記PEEKには、４重量％〜５重量％のカーボンナノチューブが含有されていることを特徴とするウエハ吸着板の製作方法である。 A fourth embodiment of the present invention is a method for manufacturing a wafer suction plate, wherein the PEEK contains 4% by weight to 5% by weight of carbon nanotubes.
本発明の第５の実施態様は、前記ウエハ吸着原板を製作する工程が、前記ウエハ吸着板の固定部材を配置した金型に、前記熱可塑性プラスチック材料を注入して、前記固定部材と一体化された前記ウエハ吸着原板を製作する工程からなり、更に、前記ナノインプリントにより前記精細突起部を成形したあとの、前記ウエハ吸着板の前記固定部材を切削することにより、当該固定部材の基準面から当該ウエハ吸着板の前記精細突起部の最上部までの寸法を所定の寸法に調整することを特徴とするウエハ吸着板の製作方法である。 According to a fifth embodiment of the present invention, in the step of manufacturing the wafer suction original plate, the thermoplastic material is injected into a mold in which the wafer suction plate fixing member is disposed, and is integrated with the fixing member. The wafer adsorbing original plate is manufactured, and further, by cutting the fixing member of the wafer adsorbing plate after forming the fine protrusion by the nanoimprint, the wafer adsorbing original plate is cut from the reference surface of the fixing member. A method for producing a wafer suction plate, wherein a dimension of the wafer suction plate up to the uppermost portion of the fine protrusion is adjusted to a predetermined size.
本発明の第６の実施態様は、前記ウエハ吸着原板あるいは前記平板をナノインプリントする工程が、当該吸着原板あるいは当該平板を予め230℃近辺までプリヒートした上で、加圧力約250 KN、上金型温度約230℃、下金型温度約230℃でナノインプリントする工程であることを特徴とするウエハ吸着板の製作方法である。 In a sixth embodiment of the present invention, in the step of nanoimprinting the wafer adsorption original plate or the flat plate, the adsorption original plate or the flat plate is preheated to around 230 ° C. in advance, the pressing force is about 250 KN, the upper mold temperature is This is a method for producing a wafer suction plate, which is a step of nanoimprinting at about 230 ° C. and a lower mold temperature of about 230 ° C.
本発明の第７の実施態様は、前記ウエハ吸着原板あるいは前記平板をナノインプリントする工程が、処理時間６分、冷却時間３分でナノインプリントする工程であることを特徴とするウエハ吸着板の製作方法である。 A seventh embodiment of the present invention is a method for producing a wafer suction plate, wherein the step of nanoimprinting the wafer suction original plate or the flat plate is a step of nanoimprinting with a processing time of 6 minutes and a cooling time of 3 minutes. is there.
本発明の第８の実施態様は、前記固定部材が、前記吸着板をウエハ回転装置等に取り付けるための部材であり、金属あるいは金属と同等の硬さを有する部材からなることを特徴とするウエハ吸着板の製作方法である。 In an eighth embodiment of the present invention, the fixing member is a member for attaching the suction plate to a wafer rotating device or the like, and is made of a metal or a member having a hardness equivalent to that of the metal. This is a manufacturing method of the suction plate.
本発明の第９の実施態様は、ウエハを吸着する面に複数の突起部を有するウエハ吸着板であって、当該ウエハ吸着板が、熱可塑性プラスチック材料から構成されるウエハ吸着原板を、更にナノインプリントしたことにより成形された精細突起部を有していることを特徴とするウエハ吸着板である。 According to a ninth embodiment of the present invention, there is provided a wafer suction plate having a plurality of protrusions on a wafer suction surface, wherein the wafer suction plate further comprises a wafer suction original plate made of a thermoplastic material, and a nanoimprint. A wafer suction plate having fine protrusions formed by the above process.
本発明の第１０の実施態様は、ウエハを吸着する面に複数の突起部を有するウエハ吸着板であって、当該ウエハ吸着板が、熱可塑性プラスチック材料から構成される平板に、ナノインプリントにより成形された精細突起部を有し、当該平板が前記ウエハ吸着板に固定されていることを特徴とするウエハ吸着板である。 A tenth embodiment of the present invention is a wafer suction plate having a plurality of protrusions on a surface for sucking a wafer, wherein the wafer suction plate is formed on a flat plate made of a thermoplastic material by nanoimprinting. The wafer suction plate is characterized in that it has a fine projection and the flat plate is fixed to the wafer suction plate.
本発明の第１１の実施態様は、前記熱可塑性プラスチック材料がポリエーテルエーテルケトン（PEEK）であり、更に、当該PEEKにはカーボンナノチューブが含有されていることを特徴とするウエハ吸着板である。 An eleventh embodiment of the present invention is the wafer adsorption plate, wherein the thermoplastic material is polyetheretherketone (PEEK), and the PEEK contains carbon nanotubes.
本発明の第１２の実施態様は、前記PEEKには、４重量％〜５重量％のカーボンナノチューブが含有されていることを特徴とするウエハ吸着板である。 A twelfth embodiment of the present invention is the wafer adsorption plate, wherein the PEEK contains 4% by weight to 5% by weight of carbon nanotubes.
本発明の第１３の実施態様は、前記吸着板が円盤状の吸着板であって、前記突起部が約60°の傾斜を有する溝の壁で構成され、当該溝が前記ウエハ吸着板の吸着面にほぼ同心円状に形成されていることを特徴とするウエハ吸着板である。 In a thirteenth embodiment of the present invention, the suction plate is a disk-like suction plate, and the protrusion is configured by a groove wall having an inclination of about 60 °, and the groove is the suction of the wafer suction plate. The wafer suction plate is characterized by being formed substantially concentrically on the surface.
本発明によれば、ナノインプリントによりウエハ吸着面に精細突起部が成形される。
ナノインプリントにより精細突起部が成形されることにより、切削作業等をすることなく突起部高さのばらつきを抑えることができるので、以下の効果を発揮することができる。すなわち、
（１）ウエハ吸着面の突起部高さのばらつきを、切削作業をすることなく±20μｍ以下とすることができる。
（２）ウエハ吸着面の突起部高さを調整する為の機械切削作業が不要となり、ウエハ吸着板の製造工程が簡略化される。
（３）機械切削したウエハ吸着面を研磨する作業が不要となり、ウエハ吸着板の製造工程が簡略化される。
（４）ウエハ吸着面の切削屑等によるパーティクルの発生、ウエハ表面あるいは裏面へのパーティクルの付着を防止することができる。
それに伴って、ウエハ吸着板の吸着性能を高め、ウエハ吸着板製作工程の作業効率の向上が図れる。
According to the present invention, the fine protrusion is formed on the wafer suction surface by nanoimprint.
Since the fine protrusion is formed by nanoimprinting, variation in the height of the protrusion can be suppressed without performing a cutting operation or the like, and the following effects can be exhibited. That is,
(1) The variation in the height of the protrusion on the wafer suction surface can be made ± 20 μm or less without performing a cutting operation.
(2) A machine cutting operation for adjusting the height of the protrusion on the wafer suction surface is not required, and the manufacturing process of the wafer suction plate is simplified.
(3) The work of polishing the wafer suction surface that has been machine-cut becomes unnecessary, and the manufacturing process of the wafer suction plate is simplified.
(4) It is possible to prevent generation of particles due to cutting scraps or the like on the wafer suction surface and adhesion of particles to the wafer front surface or back surface.
Accordingly, the suction performance of the wafer suction plate can be improved, and the work efficiency of the wafer suction plate manufacturing process can be improved.
本発明者は、以下の手段によって上述した問題を解決した。
すなわち、ウエハ回転装置に連結するための固定部材を金型内に配置した後、熱可塑性プラスチック材料を金型内に注入し、射出成形により固定部材と一体化されたウエハ吸着板の原型（以下、ウエハ吸着原板と呼ぶ）を成形した。
このウエハ吸着原板の吸着面すなわちウエハと接触する部分には、上述した射出成形により同心円状の溝部が成形される。
The present inventor has solved the above-described problem by the following means.
That is, after a fixing member to be connected to the wafer rotating device is placed in the mold, a thermoplastic material is injected into the mold, and an original wafer suction plate integrated with the fixing member by injection molding (hereinafter referred to as a mold) Called a wafer adsorption original plate).
A concentric groove portion is formed on the suction surface of the wafer suction original plate, that is, a portion in contact with the wafer, by the above-described injection molding.
溝部の壁の頂点がウエハと接触してウエハを支持する。溝部はウエハを真空吸着する為の通気穴を構成する。同心円状に設けられた溝部にはこれと交叉する形で放射線状に別の溝部が成形されている。同じく真空吸着する為の通気穴を構成する。
ウエハ吸着板の中央部あるいは複数箇所に、吸引する為の吸引孔が設けられている。この吸引孔は吸引装置に連結され、吸着板の上に載置されたウエハを吸引、吸着する。
The apex of the groove wall contacts the wafer to support the wafer. The groove portion constitutes a vent hole for vacuum-sucking the wafer. Another groove is radially formed in the concentric groove so as to intersect with the groove. Similarly, a vent hole for vacuum suction is formed.
A suction hole for suction is provided in the central portion or a plurality of locations of the wafer suction plate. The suction hole is connected to a suction device, and sucks and sucks the wafer placed on the suction plate.
熱可塑性プラスチック材料としては、特にポリエーテルエーテルケトン（PEEK）が好適である。融点が高く、低温から高温まで広範囲の温度領域でその強度を発揮することができる。PEEKは約300℃の高温に耐えられ、優れた耐熱性を有する。収縮率が少なく、成形された製品の寸法が安定する。また、濃硫酸以外のほとんどの薬品に優れた耐薬品性を有する。 Polyether ether ketone (PEEK) is particularly suitable as the thermoplastic material. It has a high melting point and can exhibit its strength in a wide temperature range from low temperature to high temperature. PEEK can withstand high temperatures of about 300 ° C and has excellent heat resistance. The shrinkage rate is low and the dimensions of the molded product are stable. In addition, it has excellent chemical resistance to most chemicals other than concentrated sulfuric acid.
ウエハ吸着板は、ウエハが帯電することを防ぐために導電性を有する必要があり、炭素材料を熱可塑性プラスチックに含有させることが行われている。本発明では、通常の炭素材料の代わりにカーボンナノチューブを含有させた熱可塑性プラスチックをウエハ吸着板の材料として採用するのが好適である。
一般の炭素材料に比べて高い導電性を有し、導電性の調整も容易である。また、ナノインプリントした時の転写される形状の細密度も向上することが期待できる。
The wafer adsorption plate needs to have conductivity in order to prevent the wafer from being charged, and a carbon material is contained in a thermoplastic. In the present invention, it is preferable to employ a thermoplastic plastic containing carbon nanotubes as a material for the wafer suction plate instead of a normal carbon material.
Compared with a general carbon material, it has high conductivity, and the adjustment of conductivity is easy. It can also be expected that the fine density of the transferred shape when nanoimprinting is improved.
例えば、フォトレジストコーディング工程において、帯電した静電気の減衰時間を適正にするためには、ウエハ吸着板の表面抵抗は104Ω〜106Ωの範囲が望ましい。この表面抵抗を実現するためには、カーボンナノチューブの含有量は４％〜５％（重量％）が好ましい。 For example, in the photoresist coding process, the surface resistance of the wafer suction plate is preferably in the range of 10 4 Ω to 10 6 Ω in order to make the decay time of charged static electricity appropriate. In order to realize this surface resistance, the content of carbon nanotubes is preferably 4% to 5% (% by weight).
(実施例１)
本発明の一つの実施態様について以下、図を用いて説明する。
図１（ａ）は、本発明の実施例の一つであるウエハ吸着板３の断面図である。固定部材５と吸着板３は、熱可塑性プラスチックの射出成形によって一体化されている。ウエハ吸着板の固定部材５は金属材料で構成され、図示しないウエハ（あるいはウエハ吸着板）回転装置と連結される。
ウエハ吸着板の吸着面２上に図示しないウエハを載置して吸着する。
(Example 1)
One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1A is a cross-sectional view of a wafer suction plate 3 according to one embodiment of the present invention. The fixing member 5 and the suction plate 3 are integrated by thermoplastic injection molding. The wafer suction plate fixing member 5 is made of a metal material and is connected to a wafer (or wafer suction plate) rotating device (not shown).
A wafer (not shown) is placed on the suction surface 2 of the wafer suction plate for suction.
図１（ｂ）はそのウエハ吸着板のウエハ吸着面２を上から見た平面図である。
本実施例による、ウエハ吸着板は円盤形状の吸着板であり、その直径は約80 mm、高さも約80 mmである。ウエハ吸着面２には、図１（ｂ）に示すように同心円状の溝が形成されている。この溝には、放射線状に交叉する形で別の溝が図中位置番号４と10を結ぶ線上に形成されている。
吸着面２の一部を、図２（ａ）（ｂ）に示す。図２（ａ）は、図１（ａ）のＡ部を拡大表示したものである。図２（ａ）（ｂ）に示すように、本実施例では溝の壁９は角度約60度の楔型となっている。楔形の壁と壁の間隔、すなわち溝の底部７の幅は約３mmである。
FIG. 1B is a plan view of the wafer suction surface 2 of the wafer suction plate as viewed from above.
The wafer suction plate according to the present embodiment is a disk-shaped suction plate having a diameter of about 80 mm and a height of about 80 mm. Concentric grooves are formed on the wafer suction surface 2 as shown in FIG. In this groove, another groove is formed on the line connecting the position numbers 4 and 10 in the figure so as to cross radially.
A part of the suction surface 2 is shown in FIGS. FIG. 2A is an enlarged view of the portion A in FIG. As shown in FIGS. 2A and 2B, in this embodiment, the groove wall 9 has a wedge shape with an angle of about 60 degrees. The distance between the wedge-shaped walls, that is, the width of the bottom 7 of the groove is about 3 mm.
図１（ｂ）に示す、縁部、溝部の内、１〜30までの番号は、縁部（１〜12）及び壁部の頂点（13〜30）の高さ測定場所を示す。これらの測定点での高さを測定し、そのばらつきが所定の数値以内になるようにウエハ吸着板は製作される。
図１（ｂ）に示すように、本実施例では溝は同心円状に計３本設けられている。位置番号でいうと、13、18、19等で示す溝が、一番外側の溝、14、17、20等で示す溝が中の溝、そして15、16、21等で示す溝が、一番内側の溝である。それぞれの溝の間隔は約８mmである。
The numbers from 1 to 30 in the edge and the groove shown in FIG. 1B indicate the height measurement locations of the edge (1 to 12) and the apex (13 to 30) of the wall. The wafer suction plate is manufactured so that the heights at these measurement points are measured and the variation is within a predetermined value.
As shown in FIG. 1B, in this embodiment, a total of three grooves are provided concentrically. In terms of position numbers, the grooves indicated by 13, 18, 19, etc. are the outermost grooves, the grooves indicated by 14, 17, 20, etc. are the inner grooves, and the grooves indicated by 15, 16, 21, etc. This is the innermost groove. The interval between the grooves is about 8 mm.
吸着面の外周部には、図２（ａ）に示す縁部８が設けられている。図２（ａ）のＢ部の拡大図が、図２（ｂ）である。すなわち溝の壁９の拡大図である。溝の壁９の最上部には平らな頂点10が設けられている。
この縁部８及び壁の頂点（突起部頂点）10でウエハを支えるために、これらの高さのばらつきがウエハ吸着板の吸着性能に影響する。
An edge 8 shown in FIG. 2A is provided on the outer periphery of the suction surface. FIG. 2B is an enlarged view of a portion B in FIG. That is, it is an enlarged view of the groove wall 9. A flat apex 10 is provided at the top of the groove wall 9.
Since the wafer is supported by the edge 8 and the apex (projection apex) 10 of the wall, these height variations affect the adsorption performance of the wafer adsorption plate.
溝の本数、間隔、溝の底部７の幅、壁９の形状等は、吸着するウエハの大きさ、材質等により決定される。また、本実施例は、円盤形状のウエハ吸着板であるが、吸着板の形状は円盤形状に限定されるものではなく、正方形、長方形など、製作するウエハに適した形状のウエハ吸着板であってもよい。
本実施例では、吸着板の形状が円盤状であるために、溝部は同心円状に形成されているが、溝部の形状は同心円形状に限らず、渦巻状等他の形状でも良い。
吸着板の形状が正方形、あるいは長方形である場合には、その形状に応じて、様々な形状の溝部を形成することが可能である。
The number of grooves, the interval, the width of the bottom 7 of the groove, the shape of the wall 9 and the like are determined by the size and material of the wafer to be adsorbed. In addition, the present embodiment is a disk-shaped wafer suction plate, but the shape of the suction plate is not limited to the disk shape, and is a wafer suction plate having a shape suitable for a wafer to be manufactured, such as a square or a rectangle. May be.
In the present embodiment, since the shape of the suction plate is a disc shape, the groove portion is formed concentrically. However, the shape of the groove portion is not limited to the concentric shape, and may be other shapes such as a spiral shape.
When the shape of the suction plate is square or rectangular, various shapes of groove portions can be formed according to the shape.
要はウエハを支持することが出来、真空状態を作り出せる通気穴が形成されるものであれば、どのようなものであっても良い。ウエハ吸着板の吸着性能を決めるのはウエハを支持する突起部の高さのばらつきであり、これが所定の範囲内に収まるものであれば適宜決めることができる。 In short, any material can be used as long as it can support the wafer and can form a vent hole capable of creating a vacuum state. The suction performance of the wafer suction plate is determined by the variation in the height of the protrusions that support the wafer, and can be determined as appropriate as long as this is within a predetermined range.
図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に、本実施例によるウエハ吸着板の突起部頂点の高さ測定方法を示す。
図３（ａ）は、本実施例の一つである円盤形状のウエハ吸着板３に、吸引するウエハ１を載置した様子（側面図）を示す。ウエハ吸着板３の下部には、射出成形によって一体化された固定部材５が設けられている。この固定部材が図示しないウエハ吸着板回転装置に連結される。通常、この固定部材は金属で構成されるが、セラミックスなど金属と同等の固さを有する他の材料であっても良い。
3A, 3B, and 3C show a method for measuring the height of the apex of the protrusion of the wafer suction plate according to this embodiment.
FIG. 3A shows a state (side view) in which the wafer 1 to be sucked is placed on a disk-shaped wafer suction plate 3 which is one of the embodiments. A fixing member 5 integrated by injection molding is provided below the wafer suction plate 3. This fixing member is connected to a wafer suction plate rotating device (not shown). Usually, the fixing member is made of a metal, but may be another material having a hardness equivalent to that of the metal, such as ceramics.
固定部材５の底面を基準面として、この基準面からウエハ吸着板の突起部頂点までの高さｈを、図１（ｂ）の各点（１〜30）で測定する。基準面は、本実施例では図３（ｃ）に示すように固定部材の底面としているが、場所を特定できるのであれば、固定部材の底面に限る必要はなく、例えば、ウエハ吸着板の基準点あるいは溝部７等であってもよい。 Using the bottom surface of the fixing member 5 as a reference surface, the height h from this reference surface to the apex of the protrusion of the wafer suction plate is measured at each point (1-30) in FIG. In this embodiment, the reference surface is the bottom surface of the fixing member as shown in FIG. 3C. However, the location need not be limited to the bottom surface of the fixing member as long as the location can be specified. It may be a point or a groove 7 or the like.
図３（ｂ）は、図３（ａ）図のＣ部の拡大図である。上述したように溝の壁９は、本実施例では約60度の楔型形状に成形されている。この壁の頂点と上記基準面との高さｈを測定する。図３（ｃ）は、図３（ａ）図のＤ部の拡大図である。 FIG.3 (b) is an enlarged view of the C section of Fig.3 (a) figure. As described above, the groove wall 9 is formed in a wedge shape of about 60 degrees in this embodiment. The height h between the apex of the wall and the reference plane is measured. FIG.3 (c) is an enlarged view of the D section of Fig.3 (a) figure.
表１は、本実施例によるウエハ吸着板の試験品（No１〜８）での試験結果である。各試験品のウエハ吸着原板を製作し、さらにこのウエハ吸着原板を所定の温度に設定した金型によりナノインプリントして、突起部原型を精細突起部に成形する。
いずれも、ウエハ吸着品のサイズは直径約80 mm、高さ約80 mmである。予め試験品を230℃でプリヒートした後、ナノインプリントの加圧力を変え、また上金型、下金型の設定温度を変えて実験した。
Table 1 shows the test results of the test pieces (Nos. 1 to 8 ) of the wafer suction plate according to this example. A wafer adsorption original plate for each test product is manufactured, and the wafer adsorption original plate is nano-imprinted with a mold set at a predetermined temperature to form the projection original in a fine projection.
In both cases, the size of the wafer adsorption product is about 80 mm in diameter and about 80 mm in height. After preheating the test sample at 230 ° C. in advance, the experiment was performed by changing the pressure applied to the nanoimprint and changing the set temperature of the upper mold and the lower mold.
ナノインプリントの処理時間は６分、冷却時間は３分で試験した。試験品No.４、５では、下金型の温度を設定しないで（すなわち室温のままで）試験した。
ウエハ吸着板の吸着面２の各部（図１（ｂ））において、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す基準面から突起部頂点までの高さｈを測定した。その測定値の最大値と最小値間のばらつきを測定した。
なお、ナノインプリント前の突起部の高さと、ナノインプリント後の突起部の高さの違いは概ね0.05〜0.15 mmであった。すなわち、ナノインプリントにより、ウエハ吸着板の突起部頂点は、0.05〜0.15 mm程度圧縮された。
The nanoimprint processing time was 6 minutes and the cooling time was 3 minutes. In the test products No. 4 and 5 , the test was performed without setting the temperature of the lower mold (that is, at room temperature).
In each part (FIG. 1B) of the suction surface 2 of the wafer suction plate, the height h from the reference surface shown in FIGS. 3A, 3B, and 3C to the projection vertex was measured. The variation between the maximum and minimum values was measured.
The difference between the height of the protrusion before nanoimprinting and the height of the protrusion after nanoimprinting was approximately 0.05 to 0.15 mm. That is, the top of the protrusion of the wafer suction plate was compressed by about 0.05 to 0.15 mm by nanoimprint.
試験品１、２では、金型温度を同じ条件としてナノインプリントの加圧力を150 KNから200 KNに変化させた。その結果、測定点１〜30における基準面から突起部頂点までの高さｈの最大値と最小値のばらつきは0.46 mm〜0.62 mmであった。
試験品３〜５では、ナノインプリント加圧力を250 KNとして、上金型の温度を230℃、下金型の温度を200℃及び室温（温度設定せず）変えて試験した。その結果、0.76 mm〜0.93 mmのばらつきが生じた。下金型の温度設定がナノインプリント後の突起部の高さのばらつきに影響することが判明した。
In test samples 1 and 2 , the pressure of nanoimprint was changed from 150 KN to 200 KN under the same mold temperature. As a result, the variation in the maximum value and the minimum value of the height h from the reference surface to the projection vertex at the measurement points 1 to 30 was 0.46 mm to 0.62 mm .
In test products 3 to 5 , the nanoimprint pressure was set to 250 KN, the temperature of the upper mold was changed to 230 ° C., the temperature of the lower mold was changed to 200 ° C., and room temperature (no temperature setting) was tested. As a result, a variation of 0.76 mm to 0.93 mm occurred. It was found that the temperature setting of the lower mold affects the variation in the height of the protrusion after nanoimprinting.
試験品６〜８では、ナノインプリント加圧力を250 KNとして上金型、下金型共に設定温度を230℃としたところ、そのばらつきは0.02 mm〜0.07 mmに収まる事が分かった。
以上の実験結果より、予めウエハ吸着面に溝（突起）を射出成形しプリヒートしたウエハ吸着原板を、加圧力を250 KN近辺、上金型、下金型共に設定温度を約230℃、ナノインプリント処理時間６分、冷却時間３分としたときに突起部高さのばらつきが0.02 mm〜0.07 mm以内となる、ウエハ吸着板が製作できることがわかった。
In the test products 6 to 8 , when the nanoimprint pressure was set to 250 KN and the set temperature was set to 230 ° C. for both the upper mold and the lower mold, the variation was found to be within 0.02 mm to 0.07 mm.
Based on the above experimental results, a wafer adsorption base plate that has been pre-heated with grooves (protrusions) pre-heated on the wafer adsorption surface is applied at a pressure of around 250 KN, the upper and lower molds have a set temperature of about 230 ° C, and nanoimprint processing It was found that when the time is 6 minutes and the cooling time is 3 minutes, a wafer suction plate can be manufactured in which the variation in protrusion height is within 0.02 mm to 0.07 mm.
なお、ウエハ吸着板の実際の製作においては、ウエハ吸着板の突起部の高さのばらつきを少なくすると同時に、ウエハ吸着板を正確に水平にウエハ回転装置に装着する必要がある。
そのため、上記ウエハ吸着板をナノインプリントにて製作した後で、ウエハ吸着板の固定部材を水平に切削加工する必要がある。
すなわち、ウエハ吸着板の固定部材５の底面を切削することにより、固定部材の基準面からウエハ吸着板の精細突起部の最上部までの寸法を所定の寸法に調整する。
In the actual manufacture of the wafer suction plate, it is necessary to reduce the variation in the height of the protrusions of the wafer suction plate and to attach the wafer suction plate to the wafer rotation device accurately and horizontally.
Therefore, after the wafer suction plate is manufactured by nanoimprinting, it is necessary to cut the fixing member of the wafer suction plate horizontally.
That is, by cutting the bottom surface of the fixing member 5 of the wafer suction plate, the dimension from the reference surface of the fixing member to the uppermost portion of the fine protrusion of the wafer suction plate is adjusted to a predetermined size.
（実施例２）
上記実施の態様に於いては、まずウエハを支持する突起部原型を有する熱可塑性プラスチックからなるウエハ吸着原板を射出成形等により製作し、その後、このウエハ吸着原板を更にナノインプリントすることにより突起部原型を精細突起部に成形する方法でウエハ吸着板を製造したが、その他の製造方法も可能である。
すなわち、平板にナノインプリントにより直接精細突起部を成形し、この平板をウエハ吸着板の表面に固定する方法である。
(Example 2)
In the above embodiment, first, a wafer adsorption original plate made of a thermoplastic having a projection original pattern for supporting a wafer is manufactured by injection molding or the like, and then this wafer adsorption original plate is further nanoimprinted to produce a projection original pattern. Although the wafer adsorbing plate is manufactured by the method of forming the fine projections on the fine protrusions, other manufacturing methods are possible.
That is, a fine projection is directly formed on a flat plate by nanoimprinting, and this flat plate is fixed to the surface of the wafer suction plate.
具体的には、図１に示すウエハ吸着面２とほぼ同等の半径を有する熱可塑性プラスチック材料から構成される平板（すなわち厚さが均等な平らな板）を、ナノインプリントすることにより平板の上面に所定の精細突起部を成形し、この精細突起部が成形された平板を、射出成形によって成形されたウエハ吸着板の表面に接着剤等により固定する。
本実施例２によるウエハ吸着板の製造方法によれば、平板の下面が平面であるため、ナノインプリントにより平板の上面に精細突起部を成形する際、平板に均等に圧力を加えることができるという利点がある。
Specifically, a flat plate (that is, a flat plate having a uniform thickness) made of a thermoplastic material having a radius substantially equal to that of the wafer adsorption surface 2 shown in FIG. 1 is nanoimprinted on the upper surface of the flat plate. A predetermined fine protrusion is formed, and the flat plate on which the fine protrusion is formed is fixed to the surface of the wafer suction plate formed by injection molding with an adhesive or the like.
According to the method of manufacturing the wafer suction plate according to the second embodiment, since the lower surface of the flat plate is a flat surface, when the fine protrusion is formed on the upper surface of the flat plate by nanoimprint, it is possible to apply pressure evenly to the flat plate. There is.
１：ウエハ
２：ウエハ吸着面
３：ウエハ吸着板
５：固定部材
７：ウエハ吸着面の溝
８：ウエハ吸着面の縁
９：溝の壁
10：溝の壁の頂点（突起部頂点）
1: Wafer 2: Wafer suction surface 3: Wafer suction plate 5: Fixing member 7: Groove of wafer suction surface 8: Edge of wafer suction surface 9: Wall of groove
10: Apex of groove wall (protrusion apex)
Claims (8)
前記熱可塑性プラスチック材料がポリエーテルエーテルケトン（PEEK）であり、更に、前記PEEKには４重量％〜５重量％のカーボンナノチューブが含有され、下記の工程により製作されることを特徴とするウエハ吸着板の製作方法。
（１）前記熱可塑性プラスチック材料から構成される、突起部原型を有するウエハ吸着原板を製作する工程と、
（２）前記ウエハ吸着原板を予め230℃近辺までプリヒートした上で、加圧力約250 KN、上金型温度約230℃、下金型温度約230℃でナノインプリントすることにより当該ウエハ吸着原板の前記突起部原型を精細突起部に成形して前記ウエハ吸着板を製作する工程。 Consists of a thermoplastic material, having a plurality of protrusions on the surface that support the wafer,
Wafer adsorption, wherein the thermoplastic material is polyetheretherketone (PEEK), and the PEEK contains 4% to 5% by weight of carbon nanotubes and is manufactured by the following process. How to make a board.
(1) A step of producing a wafer adsorption original plate having a protrusion prototype made of the thermoplastic material,
(2) The wafer adsorption master plate is preheated to around 230 ° C. and nanoimprinted at a pressurizing force of about 250 KN, an upper mold temperature of about 230 ° C., and a lower mold temperature of about 230 ° C. A step of forming the wafer suction plate by forming a projection prototype into a fine projection.
前記熱可塑性プラスチック材料がポリエーテルエーテルケトン（PEEK）であり、更に、当該PEEKには４重量％〜５重量％のカーボンナノチューブが含有され、下記の工程により製作されることを特徴とするウエハ吸着板の製作方法。
（１）前記熱可塑性プラスチック材料から構成される平板を予め230℃近辺までプリヒートした上で、加圧力約250 KN、上金型温度約230℃、下金型温度約230℃でナノインプリントすることにより、当該平板の表面に精細突起部を成形する工程と、
（２）射出成形により成形されたウエハ吸着原板に、表面に精細突起部が成形された前記平板を固定することにより前記ウエハ吸着板を製作する工程。 Consists of a thermoplastic material, having a plurality of protrusions on the surface that support the wafer,
Wafer adsorption, wherein the thermoplastic material is polyetheretherketone (PEEK), and the PEEK contains 4 wt% to 5 wt% of carbon nanotubes and is manufactured by the following process. How to make a board.
(1) By preheating a flat plate made of the above thermoplastic material to around 230 ° C in advance, and then nanoimprinting at a pressing force of about 250 KN, an upper mold temperature of about 230 ° C, and a lower mold temperature of about 230 ° C. , Forming a fine projection on the surface of the flat plate,
(2) A step of manufacturing the wafer adsorption plate by fixing the flat plate having fine projections formed on the surface thereof to a wafer adsorption original plate formed by injection molding.
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