JP2002203761A - ウェハーのベーキング装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ウェハーの縁部に残留物を付着することがなく
ウェハーの良品率を向上させるし、均質なポリイミド層
を形成するし、設備の使用率を向上させ生産コストを低
減するウェハーのベーキング装置及び方法を提供する。 【解決手段】 材料層を被覆されたウェハーをホットプ
レートの上に載せてベーキングプロセスを行うものであ
って、ウェハーとホットプレートが直接接触すること及
びウェハーの縁部とスペーサが直接接触することを回避
するために、ウェハーとホットプレートとの間に且つウ
ェハーの内側に位置するように複数のスペーサを取付け
る。スペーサはホットプレートにある複数のネジ孔（サ
イズのより小さい他のウェハーに応じるもの）の中に取
り付けられ、且つウェハーが安定的にホットプレートの
上に載せられるようにスペーサの数を設定する。また、
ウェハー表面の材料層の温度が均一となるために、スペ
ーサは例えばセラミック又はエンジニアリングプラスチ
ックのような高温層及び低い熱伝導率を有する非金属材
質から構成されるし、ウェハーの裏面との接触面積が非
常に小さくするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体製造方法，特
にウェハーのベーキング装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）は、
良好な絶縁性及び高粘着性を有するため、例えば保護
層、緩衝層や誘電層等として半導体製造工程において使
用されている。現在の半導体製造工程においては、普段
ポリイミド層はポリイミドの前駆体に溶剤を加入してな
る溶液を基板に塗布することにより形成されるものであ
る．ここで、ポリイミドの前駆体は光照射によって直接
架橋反応を発生しパターン化することができる特性を有
するため、基板に形成されるポリイミド層は前記のよう
な機能だけでなく、フォトレジスト層をパターン化する
機能をも有する．従って、製造工程に用いられる段階の
減縮に寄与するばかりか、また、例えば、ヒューズパタ
ーンの形成等に関する半導体製造工程においての応用が
図られる。

【０００３】ポリイミド層は液態で存在するため、基板
表面にポリイミド層を被覆させた後に、その後の露光や
現像等の段階が順調に行われるために、ポリイミド内の
溶剤を熱蒸発により除去するようにウェハーをソフトベ
ークでベーキングするプロセスを施すことがある。

【０００４】周知のウェハーのベーキング方法はホット
プレートによる熱を以ってポリイミド内の溶剤を除去す
るものである。図１(A)に示すように、ベーキングプロ
セスを行う際、先ずネジ孔１０２を設けたホットプレー
トを提供する。様々なサイズのウェハー１０６における
処理に応じるために、これらのネジ孔１０２はホットプ
レート１００の上にホットプレート１００の中心を円心
とする径の異なる複数の同心円を形成するように配置さ
れている。次に、ウェハーのサイズに合う位置にあるネ
ジ孔１０２に金属またはセラミック材質のスペーサ１０
４を固定する上に、ポリイミド層１０８を被覆されたウ
ェハー１０６をスペーサ１０４上に載せる。そして、ポ
リイミド層１０８をやや凝固させるようにウェハー１０
６に対してベーキングプロセスを実施する。ここで、ス
ペーサ１０４とウェハー１０６との接触位置は図１(B)
に示されている。即ち、ポリイミド層１０８を形成した
ウェハー１０６の縁部の裏面がスペーサ１０４の表面の
一部分しか接触していないが、スペーサ１０４の表面の
他の部分はウェハー１０６の縁部より露出されている。

【０００５】しかしながら、前記ウェハーのベーキング
方法には以下の欠点がある。

【０００６】スペーサが金属材質である場合、ポリイミ
ドがかなり高い粘性を有するし、スペーサの熱伝導率が
より高いため、ベーキングプロセスを行う際、スペーサ
が高温となると、スペーサとウェハーとが接続する所の
上方のポリイミドが熱を受けウェハー縁部に沿って流下
し、スペーサに付着することがある。これにより、しば
らくの操作を経てから、スペーサの上に累積してなるポ
リイミドの残留物が現われる。ベーキングプロセスを行
う際該残留物がスペーサを介してウェハーの周辺に付着
することがある。ウェハー周辺に付着される該残留物に
より、例えば、機械誤作動の問題や真空吸着できない問
題、及びウェハーにおける心合わせは行われるときその
周辺の残留物が合わせマークとして誤認されるため正確
に行われない問題が生じられる。スペーサがセラミック
材質である場合、金属のスペーサについての前記問題を
有するばかりか、またセラミックの砕け易い性質により
スペーサが亀裂しウェハーの裏に付着することもよくあ
る。

【０００７】ポリイミドの残留物はしばらくの操作を経
てからスペーサに累積してなるものであるため、一定の
期間（約一週間）を経ると、全てのスペーサを更新する
必要がある、且つ毎回に必ず更新するスペーサが６個も
ある。従って、設備の使用率が低下するばかりか、メン
テナンスによるコストも高くなる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記のような問題点を
解決するため、本発明の目的は、ウェハーの縁部に残留
物を付着することがなく、ウェハーの良品率を向上させ
るウェハーのベーキング装置及び方法を提供することに
ある。

【０００９】また、本発明の目的は、ベーキングする際
ポリイミド層の温度分布にばらつきのあることが回避さ
れ、均質なポリイミド層を形成することができるウェハ
ーのベーキング装置及び方法を提供することにある。

【００１０】更に、本発明の目的は、設備の使用率を向
上させ、生産コストを低減することができるウェハーの
ベーキング装置及び方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明はウェハーのベー
キング装置及び方法を提供した。該方法は材料層を被覆
されたウェハーをホットプレートの上に載せてベーキン
グプロセスを行うものであって、ウェハーの縁部とスペ
ーサとが直接接触することを回避するために、ウェハー
を支持するスペーサのホットプレートにおける位置をウ
ェハーの縁部よりウェハーの内側に移し、且つ接触面積
を非常に小さくするものである。スペーサはホットプレ
ートにある複数のネジ孔の中に取り付けられ、且つウェ
ハーが安定的にホットプレートの上に載せられるように
スペーサの数を設定する。また、ウェハーの裏面と接触
するスペーサは耐高温及び低い熱伝導性を有する非金属
材質から構成される。

【００１２】要するに、本発明は、スペーサがウェハー
を支持する位置をウェハーの縁部よりウェハーの内側に
移してなるものである。このため、スペーサの表面とウ
ェハーの縁部との接触により残留物がスペーサの上に累
積し更にウェハーの縁部に付着することが回避される。

【００１３】また、本発明に用いられるスペーサは耐高
温及び低い熱伝導性を有する非金属材質から構成される
ため、ウェハーとスペーサが接触する所には温度が格別
高いことがなく、ウェハー上の材料層の温度が均一とな
り、局所温度が格別高いことにより温度分布にばらつき
があることが避けられる。

【００１４】また、本発明ではスペーサの数は従来の方
法のそれより少ないし、残留物がスペーサに付着するこ
とがないため、スペーサはその使用寿命が顕著に増加さ
れるばかりか、定期的更新する必要もなくなる。従っ
て、スペーサの使用率を向上させると共にスペーサの更
新によるコストが大幅に低減される。

【００１５】更に、本発明のスペーサを円錐体構造に
し、且つ円錐体の頂点をウェハーの裏面に接触させるこ
ともできる。これにより、スペーサとウェハーとの接触
面積は最小となり、べーキングプロセスを行う際材料層
の温度にばらつきがある現象が更に減少される。

【００１６】

【発明の実施の形態】図２(A)と図２(B)は本発明の実施
の形態のウェハーのベーキング方法の一例を示す正面図
と断面図である。

【００１７】図２(A)によれば、材料層２０８を被覆さ
れたウェハー２０６に対しベーキングプロセスを行う
際、ウェハー２０６をホットプレート２００に載せてベ
ーキングプロセスを行う。ここで、ウェハー２０６とホ
ットプレート２００との間に、且つウェハー２０６の内
側、即ち、ウェハー２０６の縁部より離れる所に位置す
るように複数のスペーサ２０４を取付けた。これにより
ウェハー２０６とホットプレート２００が直接接触する
ことが避けられた。スペーサ２０４とウェハー２０６と
の接触に関する位置関係においては、図２(B)に示すよ
うに、例えば、ウェハー２０６が８インチのウェハーで
ある場合、スペーサ２０４はホットプレート２００上の
６インチ位置にあるネジ孔２０２の中に取付けられる。
ここで、ウェハー２０６が安定的にホットプレート２０
０上に載せられるようにスペーサの数及び位置を設定す
る。また、様々なサイズのウェハー２０６における処理
に応じるために、例えば、これらのネジ孔２０２はホッ
トプレート２００の上にホットプレート２００の中心を
円心とする径の異なる複数の同心円を形成するように配
置されている。スペーサ２０４は耐高温且つ低い熱伝導
性を有する非金属材質から構成される。スペーサ２０４
はウェハー２０６の内側、即ち、縁部より離れる所に位
置するように取付けられているため、スペーサ２０４の
表面が全部でウェハー２０６の内側の裏面と接触する。
従って、スペーサ２０４がウェハー２０６の縁部に位置
して取付けられる場合材料層２０８が熱を受け流下し、
スペーサ２０４表面に残留物が生成され、しばらくの期
間を経てからスペーサ２０４に累積して、更にウェハー
２０６の周辺に付着することがなくなる。

【００１８】図３(A)は本発明の実施の形態のウェハー
のスペーサ構造の一例を示す断面図である。

【００１９】図３(A)によれば、スペーサ２０４は被覆
部２０４ａとネジ２０４ｂからなり、被覆部２０４ａは
厚さが約0.5ｍｍ、ウェハー２０６の裏面に接触する面
積が約0.025ｃｍ²、ホットプレート２００の平面上に取
付けられるものである。スペーサ２０４のネジ２０４ｂ
は、図２(B)に示すように、ネジ孔２０２に挿入しスペ
ーサ２０４をホットプレート２００に固定するためのも
のである。スペーサ２０４の被覆部２０４ａとネジ２０
４ｂは耐高温及び低い熱伝導性を有する非金属材質、例
えば、セラミック又はエンジニアリングプラスチックか
ら構成され、且つ一体に形成されても良い。スペーサ２
０４のウェハー２０６裏面と接触する部分が耐高温及び
低い熱伝導性を有する非金属材質であり、且つその面積
が非常に小さいため、スペーサ２０４の表面とウェハー
２０６の裏面が接触する所に温度が格別高くて材料層２
０８の温度分布にばらつきがあることが避けられる。従
って、ベーキングプロセスを行う際温度が均一の材料層
２０８が形成される。また、本発明の良い実施例とし
て、図３(B)に示すような円錐体スペーサ３０４を用い
ることもできる。円錐体スペーサ３０４は同じく耐高温
及び低い熱伝導性を有する非金属材質から構成される。
円錐体スペーサ３０４はその頂点でウェハー２０６の裏
面と接触するため、円錐体スペーサ３０４とウェハー２
０６との接触面積は最小となり、円錐体スペーサ３０４
の表面とウェハー２０６の裏面とが接触する所の温度が
格別高いことにより材料層２０８における温度分布にば
らつきがあることが避けられる。従って、温度が均一の
材料層２０８を形成することができる。

【００２０】図３(C)は本発明実施形態のウェハーのス
ペーサ構造の他の例を示す断面図である。

【００２１】また、本発明の良い実施例として、図３
(C)に示すような円錐体スペーサを用いることもでき
る。図３(C)によれば、スペーサ２２０は耐高温層２２
０ａと金属層２２０ｂとネジ２２０ｃとの三つの部分か
らなる。耐高温層２２０ａは金属層２２０ｂと連結、金
属層２２０ｂはネジ２２０ｃと連結する。耐高温層２２
０ａは耐高温及び低い熱伝導性を有する非金属材質、例
えば、セラミックにより構成され、厚さ約0.1ｍｍのも
のである。金属層２２０ｂは厚さが約0.4ｍｍ、ウェハ
ー２０６の裏面と接触する面積が約0.025ｃｍ²である。
ネジ２２０ｃは加工し易い金属材質を用いて構成され
る。耐高温層２２０ａと金属層２２０ｃによりスペーサ
２２０のホットプレート２００の表面に取付けられる部
分が形成される。ネジ２２０ｃは、図２(B)に示すよう
に、ネジ孔２０２に挿入しスペース２２０をホットプレ
ート２００に固定させるためのものである。スペーサ２
２０のウェハー２０６裏面と接触する部分が耐高温層２
２０ａであり、且つその接触面積が非常に小さいため、
スペーサ２０４の表面とウェハー２０６の裏面が接触す
る所に温度が格別高くて材料層２０８の温度分布にばら
つきがあることが避けられる。従って、ベーキングプロ
セスを行う際温度が均一の材料層２０８が形成される。
また、本発明の良い実施例として、図３(D)に示すよう
な円錐体スペーサ３２０を用いても良い。円錐体スペー
サ３２０は耐高温層３２０ａと金属層３２０ｂとネジ３
２０ｃとの三つの部分からなる。耐高温層３２０ａは同
じく耐高温及び低い熱伝導性を有する非金属材質から構
成される。円錐体スペーサ３２０はその頂点の耐高温層
３２０ａでウェハー２０６の裏面と接触するため、円錐
体スペーサ３２０とウェハー２０６との接触面積は最小
となり、円錐体スペーサ３２０の表面とウェハー２０６
の裏面とが接触する所の温度が格別高いことにより材料
層２０８における温度分布にばらつきがあることが避け
られる。従って、温度が均一の材料層２０８を形成する
ことができる。

【００２２】本発明は前記実施例の如く提示されている
が、これは本発明を限定するものではなく、当業者は本
発明の要旨と範囲内において変形と修正をすることがで
きる。従って、本発明の権利範囲は特許請求の範囲に準
じるものである。

【００２３】

【発明の効果】前記のように、本発明の特徴はスペーサ
をウェハーの内側に取り付けることにある。このため、
スペーサの表面が全部でウェハーの裏面と接触する。従
って、スペーサの表面とウェハーの縁部との接触により
残留物がスペーサに累積し更にウェハーの縁部に付着す
ることが避けられる。

【００２４】また、本発明に用いられるスペーサは耐高
温及び低い熱伝導性を有する材質から構成され、且つウ
ェハーの裏面との接触面積が非常に小さいため、スペー
サ側の温度が格別高いことがなく、べーキングプロセス
を行う際ウェハー上にある材料層の温度が均一となり、
局所温度が格別高いことにより材料層の温度にばらつき
がある現象が回避される。

【００２５】また、本発明ではスペーサの数は従来の方
法のそれより少ないし、残留物がスペーサに付着するこ
とがないため、スペーサはその使用品質が顕著に向上さ
れるばかりか、定期的更新する必要もなくなる。従っ
て、スペーサの更新によるコストが大幅に低減される
し、スペーサの使用率も向上される。

【００２６】更に、本発明のスペーサを円錐体スペーサ
にし、且つ該円錐体の頂点をウェハーの裏側に接触させ
ることもできる。このようなスペーサを用いると、スペ
ーサとウェハーとの接触面積は最小となり、べーキング
プロセスを行う際材料層の温度にばらつきがある現象が
更に減少される。

【図面の簡単な説明】

【図１】(A)と(B)は夫々従来の一種のウェハーのベーキ
ング方法を示す上面図と断面図である。

【図２】(A)と(B)は夫々本発明の実施の形態のウェハー
のベーキング方法の一例を示す正面図と断面図である。

【図３】(A)、(B)、(C)、(D)は夫々本発明の実施の形態
の四種のウェハーのスペーサ構造の例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１００、２００ ホットプレート １０２、２０２ ネジ孔 １０４、２０４、２２０、３０４、３２０ スペーサ １０６、２０６ ウェハー １０８ ポリイミド層 ２０４ａ、３０４ａ 被覆層 ２０４ｂ、２２０ｃ、３０４ｂ、３２０ｃ ネジ ２０８ 材料層 ２２０ａ、３２０ａ 耐高温層 ２２０ｂ、３２０ｂ 金属層

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１４年３月１５日（２００２．３．１
５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】要するに、本発明は、スペーサがウェハー
を支持する位置をウェハーの縁部よりウェハーの内側に
移してなるものであって、且つ、スペーサはネジを有
し、ネジとホットプレートの上にある複数のネジ孔との
螺接によりホットプレートの上に取り付けられるように
構成される。このため、スペーサの表面とウェハーの縁
部との接触により残留物がスペーサの上に累積し更にウ
ェハーの縁部に付着することが回避される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F031 CA02 HA08 HA09 HA10 HA37 5F046 KA04 KA10

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 材料層を形成されたウェハーをホットプ
   レートの上に載せてベーキングプロセスを行うウェハー
   のベーキング方法であって、該ウェハーと該ホットプレ
   ートとの間において、該ウェハーの縁部より離れるよう
   に複数のスペーサを該ウェハーの内側に取付けることを
   特徴とするウェハーのベーキング方法。
2. 【請求項２】 前記材料層の材質はポリイミドを含むこ
   とを特徴とする請求項１に記載のウェハーのベーキング
   方法。
3. 【請求項３】 前記スペーサは前記ホットプレートの上
   にある複数のネジ孔の中に取り付けられていることを特
   徴とする請求項１に記載のウェハーのベーキング方法。
4. 【請求項４】 前記スペーサは耐高温及び低い熱伝導性
   を有する材質から構成されることを特徴とする請求項１
   に記載のウェハーのベーキング方法。
5. 【請求項５】 前記スペーサの材質はセラミック又はエ
   ンジニアリングプラスチックのいずれかを含むことを特
   徴とする請求項４に記載のウェハーのベーキング方法。
6. 【請求項６】 前記スペーサは被覆層と、 前記ネジ孔に挿入するための、該被覆層の下方に取付け
   られ且つ該被覆層と連結するネジとからなることを特徴
   とする請求項４に記載のウェハーのベーキング方法。
7. 【請求項７】 前記被覆層の厚さは約0.5ｍｍであるこ
   とを特徴とする請求項６に記載のウェハーのベーキング
   方法。
8. 【請求項８】 前記スペーサは耐高温層と、 該耐高温層の下方に取付けられ且つ該耐高温層と連結す
   る金属層と、 前記ネジ孔に挿入するための、該金属層の下方に取付け
   られ且つ該金属層と連結するネジとからなることを特徴
   とする請求項１に記載のウェハーのベーキング方法。
9. 【請求項９】 前記耐高温層はセラミック材質を含むこ
   とを特徴とする請求項８に記載のウェハーのベーキング
   方法。
10. 【請求項１０】 前記耐高温層は前記ウェハーの裏面と
    接触することを特徴とする請求項８に記載のウェハーの
    ベーキング方法。
11. 【請求項１１】 前記耐高温層の厚さは約0.1ｍｍであ
    ることを特徴とする請求項８に記載のウェハーのベーキ
    ング方法。
12. 【請求項１２】 前記金属層の厚さは約0.4ｍｍである
    ことを特徴とする請求項８に記載のウェハーのベーキン
    グ方法。
13. 【請求項１３】 前記耐高温層と金属層は前記ホットプ
    レートの表面に位置することを特徴とする請求項８に記
    載のウェハーのベーキング方法。
14. 【請求項１４】 前記複数のスペーサは複数の円錐体ス
    ペーサを含むことを特徴とする請求項１に記載のウェハ
    ーのベーキング方法。
15. 【請求項１５】 前記複数の円錐体スペーサの複数の頂
    点は前記ウェハーの裏面と接触することを特徴とする請
    求項１４に記載のウェハーのベーキング方法。
16. 【請求項１６】 ウェハーのベーキングに適し、複数の
    ネジ孔を有するホットプレートと、 前記ウェハーを載せるための、前記複数のネジ孔に挿入
    し、且つ該ウェハーの縁部より離れるウェハーの内側に
    位置するようにホットプレートの上に取付けられる複数
    のスペーサとからなるウェハーのベーキング装置。
17. 【請求項１７】 前記スペーサは耐高温及び低い熱伝導
    性を有する材質から構成されることを特徴とする請求項
    １６に記載のウェハーのベーキング装置。
18. 【請求項１８】 前記スペーサの材質はセラミック又は
    エンジニアリングプラスチックのいずれかを含むことを
    特徴とする請求項１７に記載のウェハーのベーキング装
    置。
19. 【請求項１９】 前記スペーサは耐高温層と、該耐高温
    層の下方に取付けられ且つ該耐高温層と連結する金属層
    とを有することを特徴とする請求項１６に記載のウェハ
    ーのベーキング装置。
20. 【請求項２０】 前記耐高温層はセラミック材質を含む
    ことを特徴とする請求項１９に記載のウェハーのベーキ
    ング装置。
21. 【請求項２１】 前記耐高温層は前記ウェハーの裏面と
    接触することを特徴とする請求項１９に記載のウェハー
    のベーキング装置。
22. 【請求項２２】 ウェハーのベーキングに適し、複数の
    ネジ孔を有するホットプレートと、 前記ウェハーを載せるための、前記複数のネジ孔に挿入
    し、且つ該ウェハーの縁部より離れる該ウェハーの内側
    に位置するようにホットプレートの上に取付けられる複
    数の円錐体スペーサとからなるウェハーのベーキング装
    置。
23. 【請求項２３】 前記円錐体スペーサは耐高温及び低い
    熱伝導性を有する材質から構成されることを特徴とする
    請求項２２に記載のウェハーのベーキング装置。
24. 【請求項２４】 前記円錐体スペーサは耐高温材質と金
    属材質から構成されることを特徴とする請求項２２に記
    載のウェハーのベーキング装置。
25. 【請求項２５】 前記複数の円錐体スペーサの複数の頂
    点は前記ウェハーの裏面と接触することを特徴とする請
    求項２２に記載のウェハーのベーキング装置。