JP2000223395A - 半導体製造品の回転塗布装置、および半導体製造品の回転塗布方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体製造品に対する汚染や熱の影響をでき
る限り解消し、その上、半導体製造品の表面全体にわた
って均一に塗布膜を形成できるようにする。 【解決手段】 半導体ウェハＷ表面にレジスト用の被膜
材を回転塗布する際に使用する回転塗布装置Ａであっ
て、駆動軸１１を介して半導体ウェハＷに回転駆動力を
付与するモータ１０と、駆動軸１１内部の管通路１２を
通じて真空吸引力を発生させる真空ポンプ２０と、管通
路１２に連通する内管部を有したＬ字管形状で、駆動軸
１１に対して軸径方向に沿って放射状に複数連結され、
内管部に続く先端吸入口３１ａを上方に向けた恰好とし
て、その先端吸入口３１ａにて半導体ウェハＷ下面を吸
着保持する吸着管部材３０と、吸着管部材３０を駆動軸
１１の軸径方向に沿って拡縮可能とし、半導体ウェハＷ
を回転させる際に吸着管部材３０を軸径方向外周側に拡
張させるマイクロシリンダ４０とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、たとえば半導体
ウェハ、あるいは液晶パネルなどといった平板型の半導
体製造品に対して被膜材などを回転塗布するための半導
体製造品の回転塗布装置、およびその半導体製造品の回
転塗布方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば半導体ウェハ、あるいは液晶パ
ネルなど（以下、これらを総称して「半導体製造品」と
いう）の製造工程においては、各種のプロセス処理が行
われ、そのなかの一つには、半導体製造品の表面にレジ
スト膜を形成するために、その半導体製造品を回転させ
た状態で粘性を有する感光性耐食被膜材を塗布する工程
がある。このような塗布工程においては、半導体製造品
を回転させるために回転塗布装置が使用されている。

【０００３】図３は、従来における回転塗布装置の一例
を示した外観斜視図であって、この図に示すように、従
来の回転塗布装置Ｘにおいては、たとえば半導体ウェハ
Ｗを水平面内にて保持しつつ、その半導体ウェハＷを回
転させた状態で表面にレジスト膜を形成するために、モ
ータ１００、真空ポンプ２００、および吸着回転体３０
０などを具備して構成されている。

【０００４】モータ１００の駆動軸１１０は、鉛直方向
に沿って配置され、駆動軸１１０内部には、管通路１２
０が形成されている。真空ポンプ２００は、上記管通路
１２０を通じて真空吸引力を伝えるために、モータ１０
０の駆動軸下端１１０ａに配管接続されている。さら
に、吸着回転体３００は、半導体ウェハＷを水平面内に
て吸着保持するために用いられるものであって、駆動軸
１１０の上端１１０ｂに連結されて駆動軸１１０と一体
となって回転し、その円形上面部３００ａにて半導体ウ
ェハＷの下面に当接可能としたものである。このような
吸着回転体３００の円形上面部３００ａには、駆動軸１
１０の管通路１２０に連通する吸引口３１０が中心に開
口されている。さらにその円形上面部３００ａには、半
導体ウェハＷの下面に接した状態で面全体にわたって真
空域Ｖを形成すべく、底部３００ａａより一定の高さを
有する円弧状の凸型レール３００部ａｂが同心円に沿っ
て一定間隔おきに複数設けられている。そうした円形上
面部３００ａの最外周部分には、真空域Ｖに対して外気
の侵入を防ぐために、上記凸型レール部３００ａｂと等
しい高さをもって外周全体を包囲する形状の側壁部３０
０ａｃが設けられている。

【０００５】つまり、上記構成を有する回転塗布装置Ｘ
を用いて半導体ウェハＷにレジスト膜を形成する際に
は、まず第１に、半導体ウェハＷが吸着回転体３００の
円形上面部３００ａに載せ置かれた状態とされる。次い
で、真空ポンプ２００を作動させると、吸引口３１０か
らの真空吸引力によって半導体ウェハＷの下面大部分が
上記凸型レール部３００ａｂおよび側壁部３００ａｃに
吸着した状態となる。すなわち、半導体ウェハＷ全体と
しては、水平面内にて安定した姿勢で吸着回転体３００
に吸着保持される。そうして吸着回転体３００に吸着し
た半導体ウェハＷは、その表面中心付近にレジスト膜の
原材料となる感光性耐食被膜材が塗布され（図示省
略）、その後、モータ１００の作動により駆動軸１１０
が回転することで、吸着回転体３００と一体となって半
導体ウェハＷが高速回転し始める。その結果、半導体ウ
ェハＷの表面上に塗布された被膜材は、遠心力を受けて
その表面全体にわたって展延され、最終的に乾燥・焼成
処理などを経ることにより均一な厚みのレジスト膜が完
成される。

【０００６】ここで、レジスト膜の厚みを均一にするた
めには、吸着回転体３００に吸着した半導体ウェハＷを
確実に水平姿勢に保つことが必要であり、そのため、図
３に示す回転塗布装置においては、半導体ウェハＷの下
面に接する上記凸型レール部３００ａｂおよび側壁部３
００ａｃを同心円状に多数設けることで接触面積が大き
く確保されている。

【０００７】一方、半導体ウェハＷに対する接触面積が
大きくなると、接触部分からの汚染のおそれや、モータ
１０から伝わる熱の影響が大きくなるといった問題が発
生する。そうした問題を解消するために上記吸着回転体
３００に代わり、たとえば半導体ウェハＷの外周付近に
沿った下面数箇所のみを吸着保持する複数の吸着部材を
備え、各吸着部材を一体とした状態で水平面に沿って回
転させることで半導体ウェハＷを水平面内にて回転させ
るといった装置も考えられている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先に説
明した事情からも明らかなように、図３に示すような従
来の回転塗布装置Ｘでは、同心円状に多数設けた凸型レ
ール部３００ａｂおよび側壁部３００ａｃによって半導
体ウェハＷに対する接触面積が大きくなり、半導体ウェ
ハＷを水平姿勢に保つことはできても、汚染のおそれや
熱の影響が生じてしまうという問題があった。

【０００９】一方、そのような汚染のおそれを解消する
ために吸着部材を備えた従来の回転塗布装置によれば、
半導体ウェハに対する汚染や熱の影響をできる限り少な
くすることができるが、それに相反して別の問題が生じ
る。すなわち、吸着部材によって半導体ウェハの外周付
近に沿った下面数箇所のみを吸着保持する形態では、半
導体ウェハ自体の自重によって中心付近が若干撓み変形
した状態となり、そのような状態のまま被膜材を回転塗
布すると、半導体ウェハの表面全体にわたって均一な厚
みのレジスト膜を形成することができないという問題が
生じた。

【００１０】本願発明は、上記した事情のもとで考え出
されたものであって、半導体製造品に対する汚染のおそ
れや熱の影響をできる限り解消することができ、その
上、半導体製造品の表面全体にわたって均一な厚みの塗
布膜を形成できるといった効果を併せて発揮することが
できる半導体製造品の回転塗布装置、および半導体製造
品の回転塗布方法を提供することをその課題とする。

【００１１】

【発明の開示】上記課題を解決するため、本願発明で
は、次の技術的手段を講じている。

【００１２】すなわち、本願発明の第１の側面により提
供される半導体製造品の回転塗布装置は、平板型の半導
体製造品を水平面内にて保持しつつ、その半導体製造品
を回転させた状態で表面に塗布膜を形成するために使用
される半導体製造品の回転塗布装置であって、鉛直方向
に沿う駆動軸を介して上記半導体製造品に回転駆動力を
付与する回転駆動機構と、上記駆動軸の内部に形成され
た管通路を通じて真空吸引力を発生させる吸引機構と、
上記管通路に連通する内管部を有した管形状で、上記駆
動軸に対して軸径方向に沿って放射状に複数連結され、
上記内管部に続く先端吸入口を上方に向けた恰好とし
て、その先端吸入口にて上記半導体製造品の下面所定箇
所を吸着保持する吸着管部材と、上記吸着管部材を上記
駆動軸の軸径方向に沿って拡縮可能とし、上記半導体製
造品を回転させる際に上記吸着管部材を軸径方向外周側
に拡張させる拡縮機構とを備えることを特徴としてい
る。

【００１３】上記技術的手段が講じられた第１の側面に
より提供される半導体製造品の回転塗布装置によれば、
半導体製造品の下面所定箇所を先端吸入口にて吸着保持
する複数の吸着管部材を備え、各吸着管部材が一体とし
た状態で駆動軸の回転に伴って回転するので、半導体製
造品に対する吸着管部材の接触部分となる先端吸入口に
おいては、その接触面積が半導体製造品の下面全体面積
に比べて小さく抑えられ、そうした接触部分からの半導
体製造品に対する汚染のおそれや熱の影響をできる限り
解消することができる。その上、半導体製造品が吸着保
持された状態で回転する際には、吸着管部材が拡縮機構
によって駆動軸の軸径方向外周側に拡張させられるの
で、そのような吸着管部材に吸着した半導体製造品にお
いても、回転中心から外周方向に向かう荷重がかけら
れ、すなわち、半導体製造品が若干伸張された状態とな
って平坦性が保たれることから、半導体製造品の表面全
体にわたって均一な厚みの塗布膜を形成できるといった
効果を併せて発揮することができる。

【００１４】本願発明の第２の側面により提供される半
導体製造品の回転塗布方法は、平板型の半導体製造品を
水平面内にて保持しつつ、その半導体製造品を回転させ
た状態で表面に塗布膜を形成する半導体製造品の回転塗
布方法であって、上記半導体製造品の下面複数箇所を真
空吸引力によって吸着保持しつつ、その半導体製造品を
回転させた状態で表面に塗布膜を形成する際、回転中心
から外周方向に向かう荷重を上記半導体製造品に加えた
状態で回転させることを特徴としている。

【００１５】上記技術的手段が講じられた第２の側面に
より提供される半導体製造品の回転塗布方法によれば、
上記回転塗布装置を実際に動作させることによって実現
することができ、上記第１の側面にかかるものと同様の
効果を発揮することができる。

【００１６】本願発明のその他の特徴および利点は、添
付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より
明らかとなろう。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の好ましい実施の
形態について、図面を参照して具体的に説明する。

【００１８】図１は、本願発明にかかる半導体製造品の
回転塗布装置の一実施形態を示した概略斜視図、図２
は、図１に示すＩ−Ｉ線に沿う切断面を示した断面図で
ある。これらの図に示すように、本願発明にかかる回転
塗布装置Ａは、半導体ウェハＷを水平面内にて保持しつ
つ、その半導体ウェハＷを回転させた状態で表面にレジ
スト膜を形成するために使用されるものである。そのた
め、回転塗布装置Ａは、鉛直方向に沿う駆動軸１１を介
して半導体ウェハＷに回転駆動力を付与する回転駆動機
構としてのモータ１０、真空吸引力を発生させる吸引機
構としての真空ポンプ２０、半導体ウェハＷの下面４箇
所を吸着保持して回転する４本の吸着管部材３０、およ
び吸着管部材３０を回転半径方向に沿って拡縮させる拡
縮機構としてのマイクロシリンダ４０などを具備して概
略構成されている。

【００１９】モータ１０の駆動軸１１は、鉛直方向に沿
って配置され、駆動軸１１内部には、真空ポンプ２０か
らの真空吸引力を下端１１ａから上端にわたって伝える
ための管通路１２が形成されている。この駆動軸１１
は、モータ１０の回転駆動力によって高速回転される。

【００２０】真空ポンプ２０は、上記駆動軸１１の管通
路１２を通じて真空吸引力を伝えるために、駆動軸１１
の下端１１ａに配管接続されている。なお、このような
真空ポンプ２０と上記モータ１０との接続形態は、従来
より既知のものであることから、その詳細な図示説明を
省略する。

【００２１】吸着管部材３０は、半導体ウェハＷを水平
面内にて吸着保持するために直接用いられるものであっ
て、後述するマイクロシリンダ４０を介して上記駆動軸
１１の上端１１ｂ側に連結され、高速回転する駆動軸１
１と一体となって回転可能とされている。このような吸
着管部材３０は、たとえばテフロンなどの材質によって
上記管通路１２に連通する内管部３１を有したＬ字管形
状に形成され、その内管部３１に続く先端吸入口３１ａ
が上方に向けられた恰好とされている。一方、図２に示
すように、先端吸入口３１ａに対して他端側となる吸着
管部材３０の連結部３０ａは、マイクロシリンダ４０内
にて気密性を保ちつつ往復運動するピストンと同様の形
状とされ、そうした連結部３０ａを介して吸着管部材３
０全体がマイクロシリンダ４０に取り付けられている。
この連結部３０ａにおいては、内管部３１に対して後述
するマイクロシリンダ４０の導管４１を接続するための
接続口３１ｂが開口されている。外観全体から見た各吸
着管部材３０は、駆動軸１１の軸径方向（回転半径方
向）に沿って互いに等角をなすように放射状に連結さ
れ、２本の吸着管部材３０が相対して位置する恰好とさ
れている。また、各吸着管部材３０の先端吸入口３１ａ
は、半導体ウェハＷの下面に接した吸着箇所とされるた
め、互いに鉛直方向に沿った等しい高さ位置に配置され
ている。

【００２２】マイクロシリンダ４０は、上記吸着管部材
３０を片持支持する恰好で上記駆動軸１１の上端１１ｂ
側に直結されており、その駆動軸１１と一体となって高
速回転可能とされている。また、マイクロシリンダ４０
は、高速回転時に安定した姿勢を保ちつつ吸着管部材３
０を支持する必要があることから、駆動軸１１の上端１
１ｂに一体とされたフレーム５０を支えとして固定され
ている。このようなマイクロシリンダ４０の内部には、
図２に示すように、ピストンとして機能する吸着管部材
３０の連結部３０ａが嵌め込まれているとともに、その
他に導管４１、コイルバネ４２などといった部品が内蔵
されている。

【００２３】さらに詳しく説明すると、マイクロシリン
ダ４０内の導管４１は、上記駆動軸１１の管通路１２と
上記吸着管部材３０の内管部３１とを連通させるための
ものであって、その一端が上記接続口３１ｂを介して気
密性を保ちつつ内管部３１に接続されている。一方、導
管４１の他端は、駆動軸１１の管通路１２に接続されて
いる。コイルバネ４２は、マイクロシリンダ４０内にお
ける気密室４０ａの圧力変化に応じて弾性的に変化する
ものであって、自然状態においては、弱い弾性力によっ
て上記吸着管部材３０の連結部３０ａを駆動軸１１側に
付勢した状態としている。また、気密室４０ａは、吸気
口４４、および吸気管６０を通じて駆動軸１１の管通路
１２と連通された状態にある。つまり、気密室４０ａ
は、管通路１２において真空吸引力が生じると、吸気管
６０などを通じて減圧された状態となり、その結果、コ
イルバネ４２の弾性付勢力に抗して反対側に連結部３０
ａがスライド移動することで、吸着管部材３０全体が駆
動軸１１の軸径方向外周側へと押し出された恰好とな
る。また、連結部３０ａによって気密室４０ａと分けら
れたマイクロシリンダ４０内の定圧室４０ｂには、シリ
ンダ内外の圧力を等しくするために通気口４５が設けら
れている。これにより、各吸着管部材３０の先端吸入口
３１ａに半導体ウェハＷが吸着した状態では、各吸着管
部材３０がマイクロシリンダ４０によって回転中心から
外周方向に向かう荷重がかけられた状態となり、半導体
ウェハＷは、外周方向に若干伸張された状態となって平
坦性が保たれることとなる。

【００２４】次に、上記構成を有する回転塗布装置の動
作について図面を参照して説明する。

【００２５】まず、半導体ウェハＷにレジスト膜を形成
する工程においては、図１に示すように、吸着管部材３
０の先端吸入口３１ａに下面を接した状態で半導体ウェ
ハＷが載せ置かれた状態とされる。その後、真空ポンプ
２０を作動させることにより、駆動軸１１の管通路１２
およびマイクロシリンダ４０の導管４２を通じて真空吸
引力が吸着管部材３０の内管部３１に伝えられ、半導体
ウェハＷの下面４箇所が各吸着管部材３０の先端吸入口
３１ａに吸着した状態となる。この際、各先端吸入口３
１ａは、半導体ウェハＷの下面全体において４箇所を吸
着するだけであることから、その下面全体面積に比べて
吸着管部材３０の接触面積が小さなものとされる。

【００２６】また、真空ポンプ２０を作動させると、マ
イクロシリンダ４０内の気密室４０ａが吸気口４４およ
び吸気管６０を通じて減圧され、コイルバネ４２の弾性
付勢力に抗して連結部３０ａがスライド移動することと
なる。つまり、各マイクロシリンダ４０が各吸着管部材
３０を回転中心から外周方向に向けて押し出す状態とな
り、その結果、半導体ウェハＷは、外周方向に若干伸張
されつつ、その表面全体が水平面に沿った平坦な面とし
て吸着管部材３０に吸着保持された状態となる。

【００２７】そうして吸着保持された半導体ウェハＷ
は、その表面中心付近にレジスト膜の原材料となる感光
性耐食被膜材が塗布され（図示省略）、その後、モータ
１０を作動させることにより、駆動軸１１の高速回転と
ともに半導体ウェハＷが吸着管部材３０と一体となって
高速回転し始める。そうすると、半導体ウェハＷの表面
上に塗布された被膜材は、遠心力を受けてその表面全体
にわたって展延されるが、この際、半導体ウェハＷの表
面全体は、外周方向に若干伸張されることで平坦な面と
されていることから、その表面全体にわたって均一な厚
みをもって被膜材が薄く引き延ばされた状態となる。

【００２８】被膜材が表面に形成された半導体ウェハＷ
は、最終的に乾燥・焼成処理などを経ることにより均一
な厚みのレジスト膜が完成され、さらに次のフォトリソ
グラフィ工程などへと搬送される。

【００２９】したがって、上記構成、動作を有する回転
塗布装置Ａによれば、半導体ウェハＷの下面４箇所を先
端吸入口３１ａにて吸着保持する４本の吸着管部材３０
を備え、各吸着管部材３０が一体とした状態で駆動軸１
１の回転に伴って回転するので、半導体ウェハＷに対す
る吸着管部材３０の接触部分となる先端吸入口３１ａに
おいては、その接触面積が半導体ウェハＷの下面全体面
積に比べて小さく抑えられ、そうした接触部分からの半
導体ウェハＷに対する汚染のおそれや、モータ１０から
伝わる熱の影響などをできる限り解消することができ
る。

【００３０】その上、半導体ウェハＷが吸着保持された
状態で回転する際には、吸着管部材３０がマイクロシリ
ンダ４０によって駆動軸１１の軸径方向外周側に拡張さ
せられるので、そのような吸着管部材３０に吸着した半
導体ウェハＷにおいても、回転中心から外周方向に向か
う荷重がかけられ、すなわち、半導体ウェハＷが若干伸
張された状態となって表面の平坦性が保たれることか
ら、半導体ウェハＷの表面全体にわたって均一な厚みの
レジスト膜を形成できるといった効果を併せて発揮する
ことができる。

【００３１】なお、上記実施形態においては、４本の吸
着管部材３０によって半導体ウェハＷの下面を吸着保持
する形態としたが、その本数に限る意味はなく、安定し
た姿勢を保つことができる限りにおいては、他の本数の
吸着管部材３０を備えた構成であっても良い。

【００３２】また、マイクロシリンダ４０は、代表例と
して示した真空吸引力を利用する以外に、たとえば油圧
式や機械式のアクチュエータであっても勿論良く、その
他各種の拡縮機構を適用して本願発明を構成できるのは
言うまでもない。

【００３３】さらに、マイクロシリンダ４０の内部にお
いては、高速回転する際にコイルバネ４２の弾性付勢力
に抗した遠心力が生じる。そのため、上記実施形態にお
いて構成した気密室４０ａと連通する吸気管６０などを
設けなくても、コイルバネ４２を調整することで吸着管
部材３０を高速回転とともに回転半径方向に沿って外周
側に拡張させるといった実施形態も適用可能である。

【００３４】さらにまた、回転塗布の対象となる半導体
製造品としては、半導体ウェハＷに限ることなくその他
に液晶パネルなどにも適用することができ、また、その
表面に形成する塗布膜も、レジスト膜に限ることなく他
の用途に用いられるものであっても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明にかかる半導体製造品の回転塗布装置
の一実施形態を示した概略斜視図である。

【図２】図１に示すＩ−Ｉ線に沿う切断面を示した断面
図である。

【図３】従来における回転塗布装置の一例を示した外観
斜視図である。

【符号の説明】

１０ モータ（回転駆動機構） １１ 駆動軸 １２ 管通路 ２０ 真空ポンプ（吸引機構） ３０ 吸着管部材 ３１ 内管部 ３１ａ 先端吸入口 ４０ マイクロシリンダ（拡縮機構） Ａ 回転塗布装置 Ｗ 半導体ウェハ（半導体製造品）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平板型の半導体製造品を水平面内にて保
   持しつつ、その半導体製造品を回転させた状態で表面に
   塗布膜を形成するために使用される半導体製造品の回転
   塗布装置であって、 鉛直方向に沿う駆動軸を介して上記半導体製造品に回転
   駆動力を付与する回転駆動機構と、 上記駆動軸の内部に形成された管通路を通じて真空吸引
   力を発生させる吸引機構と、 上記管通路に連通する内管部を有した管形状で、上記駆
   動軸に対して軸径方向に沿って放射状に複数連結され、
   上記内管部に続く先端吸入口を上方に向けた恰好とし
   て、その先端吸入口にて上記半導体製造品の下面所定箇
   所を吸着保持する吸着管部材と、 上記吸着管部材を上記駆動軸の軸径方向に沿って拡縮可
   能とし、上記半導体製造品を回転させる際に上記吸着管
   部材を軸径方向外周側に拡張させる拡縮機構と、 を備えることを特徴とする、半導体製造品の回転塗布装
   置。
2. 【請求項２】 平板型の半導体製造品を水平面内にて保
   持しつつ、その半導体製造品を回転させた状態で表面に
   塗布膜を形成する半導体製造品の回転塗布方法であっ
   て、 上記半導体製造品の下面複数箇所を真空吸引力によって
   吸着保持しつつ、その半導体製造品を回転させた状態で
   表面に塗布膜を形成する際、回転中心から外周方向に向
   かう荷重を上記半導体製造品に加えた状態で回転させる
   ことを特徴とする、半導体製造品の回転塗布方法。