JP2009010275A - ウエハ吸着板及びその製作方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、熱可塑性プラスチック材料を射出成形して製作した突起部を有するウエハ吸着原板に、さらにナノインプリントを施すことにより、切削作業をすることなく所定の精度を出せるウエハ吸着板の製作方法に係る。
【選択図】図1
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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版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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
試験品4〜6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。
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。
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。
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。
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。
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)
Claims (13)
- 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。
(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。 - 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。
(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。 - 前記熱可塑性プラスチック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請求項1あるいは2に記載のウエハ吸着板の製作方法。
- 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請求項3に記載のウエハ吸着板の製作方法。
- 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、前記固定材料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請求項1あるいは2に記載のウエハ吸着板の製作方法。
- 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請求項1あるいは2に記載のウエハ吸着板の製作方法。
- 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請求項6に記載のウエハ吸着板の製作方法。
- 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請求項5に記載のウエハ吸着板の製作方法。
- 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。
- 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。
- 前記熱可塑性プラスチック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請求項9あるいは10に記載のウエハ吸着板。
- 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請求項11に記載のウエハ吸着板。
- 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請求項9あるいは10に記載のウエハ吸着板。
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