JP2021115500A - ターンテーブル、アタッチメント、及び成膜方法 - Google Patents

Abstract

【課題】チップの裏面へのフォトレジスト等の回り込みを抑制するターンテーブル、アタッチメント、及び成膜方法を提供する。【解決手段】本開示に係るターンテーブル１００は、中心軸線Ｏ周りに回転するテーブル本体１０と、テーブル本体１０のテーブル上面に配置される板状のアタッチメント２０とを備え、アタッチメント２０の上面に配置された成膜対象基板（角型チップ５０）を吸着しつつ回転させるターンテーブル１００であって、テーブル本体１０は、テーブル上面と吸気手段とを連通させる吸気孔１３を有し、アタッチメント２０は、アタッチメント２０の上面と吸気孔１３とを連通させる連通孔２３を有し、アタッチメント２０は、ゴム部材で形成されていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本開示は、レジスト等を基板に成膜するためのターンテーブル、アタッチメント、及び成膜方法に関する。

半導体製造プロセスに用いられるフォトリソグラフィーでは、シリコン等のウェハをターンテーブル上に真空吸着し、ターンテーブルを回転させつつウェハ上にフォトレジストを供給することで、フォトレジスト層を成膜している。例えば、特許文献１には、有機溶媒をスピンチャックに吹き付けるノズルと、スピンチャックを洗浄するブラシを設けることで、ウェハの裏面に付着する異物の量を少なくすることができるレジスト塗布装置が開示されている。

特開平４−２４９３４２号公報

ところで、ウェハは通常略円形状を有するが、ウェハから切り出した角型チップにフォトレジストを回転塗布する場合、ウェハの裏面にフォトレジストが回り込んでしまうことがあった。より具体的には、図６Ａに示すように、角型チップよりも小さいサイズのターンテーブルで角型チップを吸着固定した場合、図６Ｂに示すように、角型チップの裏面における角部にレジストが回り込んでしまう。これは、ターンテーブルが回転したときの遠心力によって角型チップの角部にフォトレジストが集中してしまうからである。裏面にフォトレジストが回り込んでしまうと、フォトレジスト塗布後にマスク露光を行う際に、角型チップが傾き、正常な露光ができないことがあった。

また、角型チップよりも大きなターンテーブルで固定すると、図７に示すように、角型チップの吸着により僅かな隙間から空気が流れ、これに伴ってフォトレジストが吸引されてしまい、同様に角型チップの裏面に回り込むと共に、ターンテーブルの上面にフォトレジストが付着しチップが貼り付く虞があった。また、フォトレジストを塗布した後にチップをターンテーブルから取り外すときには、ピンセットでチップ側面を固定して取り外すため、ハンドリングが難しくチップを傷つけてしまう虞があった。

上記いずれの場合にも、角型チップの固定は、チップの裏面からの吸着により行われるが、ターンテーブルは、例えばポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標））やポリアセタール（デルリン（登録商標））などの硬い合成樹脂等で形成されているため、チップとターンテーブルとが完全に密着しておらず、ターンテーブルからの吸引によりフォトレジストが吸い込まれチップ裏面を汚染すると共に、空気の吸い込み口からフォトレジストが入り込み、吸引を行う真空ポンプが故障することがあった。また、通常のシリコンウェハから切り出した角型チップでは裏面が梨地状となっているため、チップとターンテーブルとの密着性が良いとは言えず、この点からも隙間にフォトレジストが入り込み易かった。

従って、上述した課題を解決するためになされた本開示の目的は、チップの裏面へのフォトレジスト等の回り込みを抑制するターンテーブル、アタッチメント、及び成膜方法を提供することにある。

上述した諸課題を解決すべく、本開示に係るターンテーブルは、
中心軸線周りに回転するテーブル本体と、
該テーブル本体のテーブル上面に配置される板状のアタッチメントと
を備え、該アタッチメントの上面に配置された成膜対象基板を吸着しつつ回転させるターンテーブルであって、
前記テーブル本体は、テーブル上面と吸気手段とを連通させる吸気孔を有し、
前記アタッチメントは、該アタッチメントの上面と前記吸気孔とを連通させる連通孔を有し、
前記アタッチメントは、ゴム部材で形成されていることを特徴とする。

また、本開示に係るターンテーブルは、上記構成において、前記ゴム部材は、シリコンゴムであることが好ましい。

また、上述した諸課題を解決すべく、本開示に係るアタッチメントは、
成膜対象基板を吸着しつつ回転させるターンテーブルに用いられる板状のアタッチメントであって、該ターンテーブルのテーブル本体の上面に配置されており、
前記テーブル本体に形成された、テーブル上面と吸気手段とを連通させる吸気孔を更に前記アタッチメントの上面と連通させる連通孔を有し、ゴム部材で形成されていることを特徴とする。

また、上述した諸課題を解決すべく、本開示に係る成膜方法は、
ターンテーブルに吸着された成膜対象基板への成膜方法であって、
前記ターンテーブルは、
中心軸線周りに回転するテーブル本体と、
前記テーブル本体のテーブル上面に配置される板状のアタッチメントと
を備え、
前記テーブル本体は、テーブル上面と吸気手段とを連通させる吸気孔を有し、
前記アタッチメントは、該アタッチメントの上面と前記吸気孔とを連通させる連通孔を有し、該アタッチメントは弾性部材で形成されており、
前記アタッチメントの上面に成膜対象基板を配置するステップと、
前記吸気手段の作動により成膜対象基板を吸着させて、該成膜対象基板の下面高さを吸着前の前記アタッチメントの上面高さよりも下方に変位させるステップと
を含むことを特徴とする。

本開示によれば、チップの裏面へのフォトレジスト等の回り込みを抑制するターンテーブル、アタッチメント、及び成膜方法を提供することが可能となる。

本開示の一実施形態に係るターンテーブルの分解斜視図である。 本開示の一実施形態に係るターンテーブルの正面断面図である。 本開示の一実施形態に係る成膜方法の手順を示すフローチャートである。 本開示の一実施形態に係る成膜方法の手順（ａ）から（ｄ）を示す図である。 本開示の一実施形態に係る成膜方法の手順（ｅ）から（ｈ）を示す図である。 本開示の一実施形態に係るターンテーブルと角型チップとの境界部分の拡大図である。 従来技術による、ターンテーブルと角型チップを示す図である。 従来技術による、角型チップの裏面におけるフォトレジストの回り込みの状態を示す図である。 従来技術による、ターンテーブルと角型チップとの境界部分を示す図である。

以下、本開示に係る実施形態について、図面を参照して説明する。

図１及び図２は、それぞれ本開示の一実施形態に係るターンテーブル１００の分解斜視図及び正面断面図である。ターンテーブル１００は、中心軸線Ｏ周りに回転するテーブル本体１０と、テーブル本体１０のテーブル上面に配置される板状のアタッチメント２０とを備えている。

なお、本明細書、特許請求の範囲、及び図面においては、上下方向は、図２に示すターンテーブル１００の使用状態における上方、下方を意味するものとする。また、径方向外側とは、図２におけるターンテーブル１００の中心軸線Ｏを通り中心軸線Ｏに垂直な直線に沿って中心軸線Ｏから離れる方向であり、径方向内側とは、当該直線に沿って中心軸線Ｏに向かう方向を意味するものとする。また、周方向とは、中心軸線Ｏ周りの回転方向である。

テーブル本体１０は、図１及び図２に示すように、略円板形状を備え、ウェハから切り出された角型チップ５０（成膜対象基板）を吸着するチャック部１１と、チャック部１１の下面から垂下する筒状部１７とを備えている。本実施形態では、チャック部１１の直径が角型チップ５０の対角線長さよりも大きくなるように形成されている。これによって、角型チップ５０の外縁部はチャック部１１の上面（テーブル上面）上に配置されている。チャック部１１における上面には、径方向に延びる溝部１５が周方向の６か所に設けられている。また、チャック部１１の径方向中央には、テーブル上面と吸気手段（吸気ポンプ）とを連通させる吸気孔１３が設けられている。吸気孔１３は、チャック部１１の上面（テーブル上面）から筒状部１７の下端部まで延在している。

テーブル本体１０は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標））やポリアセタール（デルリン（登録商標））等の合成樹脂製とすることができる。また、テーブル本体１０は、例えば金属製としてもよい。

アタッチメント２０は、円板形状を備え、径方向中央部に上下方向に貫通する連通孔２３が設けられている。図２に示すように、連通孔２３を設けることにより、アタッチメント２０の上面とテーブル本体１０の吸気孔１３とが連通している。

本実施形態では、アタッチメント２０の直径が角型チップ５０の対角線長さよりも大きく、テーブル本体１０のチャック部１１の直径と略同一とされている。アタッチメント２０の材料には、例えばシリコンゴムを用いることが望ましい。シリコンゴムを用いることにより、アタッチメント２０の表面の平坦性、部材の弾力性を確保することができる。これによって、後述するように、吸気ポンプにより角型チップ５０を吸引すると、角型チップ５０がアタッチメント２０に押し付けられ、アタッチメント２０の上面が角型チップ５０の下面に密着することで角型チップ５０の裏面へのフォトレジストの回り込みを抑制することができる。また、アタッチメント２０にシリコンゴムを用いることでフォトレジストをはじく性質を有することができるので、ターンテーブル１００を回転させてフォトレジストを塗布した後に、アタッチメント２０上にフォトレジストが残りにくいため、角型チップ５０がアタッチメント２０に貼り付くことを抑制することができる。

なお、アタッチメント２０の材料は、シリコンゴムに限定されず、天然ゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、プロピレンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム等の他のゴム材料を用いてもよい。また、アタッチメント２０の材料は、ゴム部材に限定されず、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、軟質ポリ塩化ビニル、軟質ポリエチレン等の熱可塑性エラストマー又は軟質プラスチック等であってもよい。すなわち、アタッチメント２０は、ゴム部材ではなくても、吸気ポンプによる吸引により、角型チップ５０の裏面をアタッチメント２０の上面に密着させることができる弾性部材で形成されていればよい。さらに、アタッチメント２０の材料は、使用するフォトレジスト剤に含まれる薬品に対して耐薬品性を備えるとともに、フォトレジスト剤に対しての撥水性を持っている材料であれはよく、使用するフォトレジストの種類によって使い分けをすればよい。

次に、本実施形態に係る成膜方法について、図３に示すフローチャート等を用いて説明する。

成膜方法の実施に際しては、まず、テーブル本体１０のテーブル上面にアタッチメント２０を配置する（ステップＳ１０１及び図４Ａ（ａ））。本実施形態では、テーブル本体１０とアタッチメント２０の外径が略同一とされているので、両者の外周面を揃えることによりアタッチメント２０の位置決めを行うようにしてもよい。また、図示しない位置決め冶具等を用いて両者を位置決めしてもよい。

そして、角型チップ５０をアタッチメント２０の上面に連通孔２３を覆うように配置する（ステップＳ１０２及び図４Ａ（ｂ））。角型チップ５０の配置に際しては、アタッチメント２０の径方向中央部に角型チップ５０を載せることができるように、アタッチメント２０の上面に位置合わせマークを設けるか、位置合わせ冶具を用いるようにしてもよい。

次に、吸気ポンプを作動させ、吸気孔１３及び連通孔２３を通じて角型チップ５０をターンテーブル１００に吸着する（ステップＳ１０３及び図４Ａ（ｃ））。本実施形態では、アタッチメント２０がゴム部材、すなわち弾性部材で形成されているため、角型チップ５０を吸着することによって、図５に示すように、角型チップ５０の下面高さが吸着前のアタッチメント２０の上面高さよりも僅かに下方に位置するように変位する。角型チップ５０の下方への変位量としては、例えば、角型チップ５０裏面の粗さ分布の標準偏差に対して少なくとも３倍以上変位させることが望ましい。これによって、角型チップ５０下面の角部におけるアタッチメント２０との密着性が高まるため、フォトレジストが角型チップ５０の裏面に回り込むのを抑制することができる。このとき、アタッチメント２０は、溝部１５を通じてチャック部１１に吸着される。なお、角型チップ５０の変位量は、上記の態様に限定されず、例えば、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１３に規定される、角型チップ５０の裏面の最大高さ粗さＲｚや算術平均粗さＲａ等に対応させてもよい。また、角型チップ５０の裏面に加えて、アタッチメント２０上面の表面粗さを考慮するようにしてもよい。

次に、ターンテーブル１００を中心軸線Ｏ周りに回転させ（ステップＳ１０４及び図４Ａ（ｄ））、角型チップ５０の上面にフォトレジストを滴下する。

フォトレジストを滴下した後、ターンテーブル１００を所定の回転数で所定時間だけ回転させる。これによって、フォトレジストが均一な所定の膜厚で角型チップ５０上に成膜される（ステップＳ１０５及び図４Ｂ（ｅ））。このとき、余剰のフォトレジストはアタッチメント２０上に移るが、アタッチメント２０は、上述のようにフォトレジストをはじく性質を有しているため、フォトレジストはアタッチメント２０に付着しないで、遠心力の作用により径方向外側に飛ばされる。

フォトレジストを成膜した後、ターンテーブル１００の回転を停止させ（ステップＳ１０６）、吸気ポンプの作動を停止し、角型チップ５０の吸着を停止させる（ステップＳ１０７及び図４Ｂ（ｆ））。このとき、テーブル本体１０のチャック部１１上面に形成された溝部１５を通して径方向外側から空気が供給されることでチャック部１１とアタッチメント２０との間の負圧が解放される。

次に、角型チップ５０を載せた状態のアタッチメント２０をテーブル本体１０から取り外す（ステップＳ１０８及び図４Ｂ（ｇ））。上述のように、チャック部１１とアタッチメント２０との間の負圧が解放されているため、アタッチメント２０の側面を把持することにより、アタッチメント２０及び角型チップ５０をテーブル本体１０から容易に取り外すことができる。

最後に、テーブル本体１０から取り外した弾性部材であるアタッチメント２０を上に凸形状となるように曲げることによって、角型チップ５０の外縁部とアタッチメント２０との間に隙間を形成して、ピンセット等を用いて角型チップ５０の裏面をすくい上げる。これによって、角型チップ５０をアタッチメント２０から容易に取り外すことができる（ステップＳ１０９及び図４Ｂ（ｈ））。特に本実施形態では、上述のように、アタッチメント２０上にフォトレジストが残っていないので、角型チップ５０がアタッチメント２０に貼り付くことを効果的に抑制することができる。また、角型チップ５０を裏面からすくい上げることによって、角型チップ５０の側面をピンセット等で挟む方法と比較して、チップの取り外しが容易になると共に、チップ側面に欠けを生じさせるリスクを低減することができる。

また、本実施形態では、上述のように、角型チップ５０の裏面へのフォトレジストの回り込みを効果的に抑制することができるので、フォトレジスト塗布後にマスク露光を行う際に、角型チップ５０が傾いてしまうことがない。また、チップ裏面に付着したフォトレジストが吸気ポンプにより吸引されてしまうことがないので、吸気ポンプの故障を抑制することができる。

以上述べたように、本実施形態は、中心軸線Ｏ周りに回転するテーブル本体１０と、テーブル本体１０のテーブル上面に配置される板状のアタッチメント２０とを備え、アタッチメント２０の上面に配置された成膜対象基板（角型チップ５０）を吸着しつつ回転させるターンテーブル１００であって、テーブル本体１０は、テーブル上面と吸気手段とを連通させる吸気孔１３を有し、アタッチメント２０は、アタッチメント２０の上面と吸気孔１３とを連通させる連通孔２３を有し、アタッチメント２０は、ゴム部材で形成されるように構成した。このような構成の採用によって、吸着時における角型チップ５０の下面とアタッチメント２０との密着性が高まるため、フォトレジストが角型チップ５０の裏面に回り込むのを抑制することができる。従って、フォトレジスト塗布後にマスク露光を行う際に角型チップ５０が傾いてしまうことがない。また、アタッチメント２０を上に凸となるように曲げつつ角型チップ５０を裏面からすくい上げることによって、角型チップ５０の取り外しが容易になると共に、チップ側面に欠けを生じさせるリスクを低減することができる。更に、角型チップ５０の裏面に付着したフォトレジストが吸気ポンプにより吸引されてしまうことがないので、吸気ポンプの故障を抑制することができる。

また、本実施形態では、ゴム部材は、シリコンゴムであるように構成した。このような構成の採用によって、アタッチメント２０は、フォトレジストをはじく性質を有しているので、フォトレジストを角型チップ５０に塗布した後に、アタッチメント２０上にフォトレジストが残らない。従って、角型チップ５０がアタッチメント２０に貼り付くことを効果的に抑制することができる。

また、本実施形態は、成膜対象基板（角型チップ５０）を吸着しつつ回転させるターンテーブル１００に用いられる板状のアタッチメント２０であって、ターンテーブル１００のテーブル本体１０の上面に配置されており、テーブル本体１０に形成された、テーブル上面と吸気手段とを連通させる吸気孔１３を更にアタッチメント２０の上面と連通させる連通孔２３を有し、ゴム部材で形成されるように構成した。このような構成の採用によって、吸着時における角型チップ５０の下面とアタッチメント２０との密着性が高まるため、フォトレジストが角型チップ５０の裏面に回り込むのを抑制することができる。従って、フォトレジスト塗布後にマスク露光を行う際に角型チップ５０が傾いてしまうことがない。また、アタッチメント２０を上に凸となるように曲げつつ角型チップ５０を裏面からすくい上げることによって、角型チップ５０の取り外しが容易になると共に、チップ側面に欠けを生じさせるリスクを低減することができる。更に、角型チップ５０の裏面に付着したフォトレジストが吸気ポンプにより吸引されてしまうことがないので、吸気ポンプの故障を抑制することができる。

また、本実施形態は、ターンテーブル１００に吸着された成膜対象基板（角型チップ５０）への成膜方法であって、ターンテーブル１００は、中心軸線Ｏ周りに回転するテーブル本体１０と、テーブル本体１０のテーブル上面に配置される板状のアタッチメント２０とを備え、テーブル本体１０は、テーブル上面と吸気手段とを連通させる吸気孔１３を有し、アタッチメント２０は、アタッチメント２０の上面と吸気孔１３とを連通させる連通孔２３を有し、アタッチメント２０は弾性部材で形成されており、アタッチメント２０の上面に成膜対象基板を配置するステップと、吸気手段の作動により成膜対象基板を吸着させて、成膜対象基板の下面高さを吸着前のアタッチメント２０の上面高さよりも下方に変位させるステップとを含むように構成した。変位量としては、角型チップ５０裏面の粗さ分布の標準偏差に対して少なくとも３倍以上あることが望ましい。このような構成の採用によって、吸着時における角型チップ５０の下面とアタッチメント２０との密着性が高まるため、フォトレジストが角型チップ５０の裏面に回り込むのを抑制することができる。従って、フォトレジスト塗布後にマスク露光を行う際に角型チップ５０が傾いてしまうことがない。また、アタッチメント２０を上に凸となるように曲げつつ角型チップ５０を裏面からすくい上げることによって、角型チップ５０の取り外しが容易になると共に、チップ側面に欠けを生じさせるリスクを低減することができる。更に、角型チップ５０の裏面に付着したフォトレジストが吸気ポンプにより吸引されてしまうことがないので、吸気ポンプの故障を抑制することができる。

本開示を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部に含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。

例えば、本実施形態では、成膜対象基板として図１等に示す角型チップ５０を用いるように構成したが、この態様には限定されない。成膜対象基板は、角型チップ５０以外の例えば略円板形状のウェハ等であってもよい。

また、本実施形態では、テーブル本体１０のチャック部１１上面に溝部１５を設けるように構成したが、この態様には限定されず、溝部１５を設けない構成としてもよい。

また、本実施形態では、成膜対象基板（角型チップ５０）上にフォトレジストを成膜する場合を例に説明したが、この態様には限定されない。例えば、酸化物半導体である成膜対象基板上に、有機膜を形成するようにしてもよい。この場合、アタッチメント２０には、当該有機膜をはじく性質と有機膜に対する耐薬品性を有する材料を用いることが好ましい。

本開示によれば、チップの裏面へのフォトレジスト等の回り込みを抑制するターンテーブル１００、及び成膜方法を提供する。

１０ テーブル本体
１１ チャック部
１３ 吸気孔
１５ 溝部
１７ 筒状部
２０ アタッチメント
２３ 連通孔
５０ 角型チップ（成膜対象基板）
１００ ターンテーブル
Ｏ 中心軸線

Claims (4)

1. 中心軸線周りに回転するテーブル本体と、
   該テーブル本体のテーブル上面に配置される板状のアタッチメントと
   を備え、該アタッチメントの上面に配置された成膜対象基板を吸着しつつ回転させるターンテーブルであって、
   前記テーブル本体は、テーブル上面と吸気手段とを連通させる吸気孔を有し、
   前記アタッチメントは、該アタッチメントの上面と前記吸気孔とを連通させる連通孔を有し、
   前記アタッチメントは、ゴム部材で形成されていることを特徴とするターンテーブル。
2. 前記ゴム部材は、シリコンゴムである、請求項１に記載のターンテーブル。
3. 成膜対象基板を吸着しつつ回転させるターンテーブルに用いられる板状のアタッチメントであって、該ターンテーブルのテーブル本体の上面に配置されており、
   前記テーブル本体に形成された、テーブル上面と吸気手段とを連通させる吸気孔を更に前記アタッチメントの上面と連通させる連通孔を有し、ゴム部材で形成されていることを特徴とするアタッチメント。
4. ターンテーブルに吸着された成膜対象基板への成膜方法であって、
   前記ターンテーブルは、
   中心軸線周りに回転するテーブル本体と、
   前記テーブル本体のテーブル上面に配置される板状のアタッチメントと
   を備え、
   前記テーブル本体は、テーブル上面と吸気手段とを連通させる吸気孔を有し、
   前記アタッチメントは、該アタッチメントの上面と前記吸気孔とを連通させる連通孔を有し、該アタッチメントは弾性部材で形成されており、
   前記アタッチメントの上面に成膜対象基板を配置するステップと、
   前記吸気手段の作動により成膜対象基板を吸着させて、該成膜対象基板の下面高さを吸着前の前記アタッチメントの上面高さよりも下方に変位させるステップと
   を含むことを特徴とする成膜方法。

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