JPH03185806A - 半導体ウエハ冷却方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体ウェハ冷却方法および装置、特に、半
導体ｉｔの製造工程において、半導体ウェハ（以下、単
に、ウェハという、）にパターンを形成するホトリソグ
ラフィ工程に利用して有効なものに関する。

〔従来の技術〕

半導体装置の製造工程において、ウェハ上にパターンを
作る場合にホトリソグラフィ技術が用いられる。このホ
トリソグラフィ技術は、ウェハ上にレジストを塗布し、
露光ｉｘにより回路パターン等を露光した後、現像装置
を用いてレジストを１１倣し、ウェハ上にレジストパタ
ーンを形成する方法であり、その後のエツチング工程で
はこのレジストパターンがエツチングマスクとして用い
られている。

したがって、ホトリソグラフィ工程で作られるレジスト
パターンの寸法バラツキは、ウェハ上に作るパターン寸
法のバラツキとなり、半導体装置の特性バラツキの原因
となる。

そして、レジストパターン寸法のバラツキ要因の一つに
レジスト塗布ａｕｇのバラツキがある。この膜厚バラツ
キを少なくするために、塗布直前のウェハを冷却プレー
ト上に保持し一定温度に安定させた後に、レジストの塗
布処理を実施する技術が用いられている。

なお、ホトリソグラフィ工程において、冷却プレート上
でウェハを冷却する技術を述べである例としては、特開
昭５９−１９５８２８号公報および特開昭５９−１９５
８２９号公報、がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、前記従来技術は、ウェハをプレート上に面接触
させ、ウェハとプレート間の熱伝導によりウェハを所望
の温度に安定させているため、接触時にウェハ裏面に異
物が付着するという問題点がある。

ウェハ裏面に付着した異物は、例えば、ステッパ等の露
光装置における露光処理時に露光用チャキングステージ
とウェハとの間に存在するため、局部的なウェハの反り
を生しさせる。このウェハの反りは、デフォーカスを生
しさせ、寸法精度が低下する原因となる。また、ウェハ
裏面に付着した異物の成分によっては、後工程における
熱処理の際にウェハ内部へ拡散し、半導体装置の特性不
良を発生させる原因になる。

本発明の目的は、ウェハ裏面に付着する異物を低減させ
ることができる半導体ウェハ冷却方法および装置を提供
することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば、次の通りである。

すなわち、半導体ウェハを半導体ウェハ自身の温度より
も低い温度の雰罪気中に点接触ムニて保持して冷却する
ことを特徴とする。

〔作用〕

前記した手段によれば、半導体ウェハが点接触にて保持
された状態で冷風により強制冷却されるため、半導体ウ
ェハ裏面への異物の付着を低減させつつ、半導体ウェハ
をきわめて効果的に冷却することができる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例である半導体ウェハ冷却装置
を示す縦断面図、第２図はその作用を説明するための縦
断面図である。

本実施例において、本発明に係る半導体ウェハ冷却装置
は互いに開閉自在な上カップｌおよび下カン１２を備え
ており、上カップ１と下カップ２とが合わせられた状態
で、冷却室３が形成されるようになっている。上カップ
１と下カップ２とが合わせられた面間にはシールリング
４が挟設されるようになっており、このシールリング４
により冷却室３の気密が維持されるようにｔ１１威され
ている。

下カップ２の中央部にはウェハ７を保持する保持手段と
しての保持ビン５が複数本（例えば、３本または４本）
、下方から冷却室３に挿入されるように挿通され、冷却
室３内においてウェハ７を水平に支持し得るように構成
されている。各保持ビン５の上端部には、石英ガラスま
たは弗素系樹脂等のようなウェハを重金属汚染させない
材料から構成されている受は部６が被着されており、保
持ビン５群はこの受は部６がウニハフ下面に点接触する
ことにより、ウェハ７を点接触にて水平に支持するよう
に構成されている。保持ビン５群は下カップ２が上カッ
プ１から離れるように下降作動された時に、下カップ２
と相対的に上昇することにより、ウェハ７の側方を開放
させ得るようになっている。

また、下カップ２の側面には吸込口８が冷却室３におい
て径方向に開口するように開設されでおり、この吸込口
８は下カップ２の下面に開設された排気口９に連通され
ている。さらに、下カップ２および上カップｌの中心線
上には吹出口ｌ０１１１が上下方向にそれぞれ開設され
ており、両吹出口１Ｏ１１１には冷風供給手段としての
冷風発生器１２．１３がそれぞれ流体的に接続されてい
る。冷風発生器Ｉ２．１３は、例えば室温よりも若干低
くめの温度（２０℃）に温度ＩＩＪｆｉされた清浄なド
ライエアを発生して、所望の風量、風速および風圧をも
って送気し得るようにｔ＊＊されている。冷風発生器１
２．１３は冷却室３内に取り付けられて当該室内温度を
監視する温度センサ（図示せず）のデータに基づいてフ
ィードバック制御されるように構威されており、冷却室
３内の温度を、例えば室温（２３℃）程度に維持管理す
るようになっている。

次に、前記構成に係る半導体ウェハ冷却装置の作用を説
明することにより、本発明の一実施例である半導体ウェ
ハの冷却方法を説明する。

ホトリソグラフィ工程において、レジストが塗布される
直前のウェハＩが送られて来ると、第２図に示されてい
るように、下カップ２が下降作動されて上刃、ブｌと下
カップ２との間が開放される。

下刃ンブ２が下降されると、相対的に保持ビン５群が上
昇され、保持ビン５群が下カップ２から露出されるため
、垂直および水平運動されるアームａ構からｔｉ或され
たハンドラ等（図示せず）により、ウェハ７が保持ビン
５群の受は部６上に載置される。

この保持状態において、ウェハ７は保持ビン５群に点接
触にて保持されでいるため、当該保持によって、ウェハ
７の裏面に異物が付着することはない、また、ウェハ７
は非金属材料から成る受は部６に接触しているため、保
持ビン５がたとえステンレス餌等のような金属材料によ
り製作されていたとしても、金属汚染されることはない
。

ウェハ７が保持ビン５群により保持されると、下カップ
２が上昇されて、第１図に示されているように、上カッ
プ１と下カップ２とが合わせら振もって、シールリング
４により気密を維持された冷却室３が形成される。

一方、冷風発生器１２．１３からは温度制御された冷風
１４が常時送風されている。そして、冷却室３が形成さ
れると、冷風発生器１２．１３からの冷風１４は吹出口
１０．１１からそれぞれ吹き出され、ウェハ７に緩やか
に吹き付けられる。

ウェハ７に吹き付けられた冷風１４は吸込口８から吸い
込まれ、排気口９から排気される。このとき、ウェハ７
に吹き付けられる冷風１４が乱流を起こしたり、停滞流
（Ｒみ）を発生せずに１５層流を維持し得るように、冷
風発生器１２．１３“や排気口９Ｌこ接続された排気＊
Ｍ（図示せず）による流れ制御が実施される。

ウェハ７に冷風１４が接触すると、ウェハ７はこの冷風
１４により熱を奪われるため、冷却される。ウェハ７の
冷却温度の制御は冷風１４についての温度ｉｔｑｍおよ
び冷却室３内にウェハ７が存置される時間により実行さ
れる。

ウェハ７が所定の温度、例えば室温（２３℃程度）に冷
却されると、下カップ２が下降作動されることにより、
上カップｌと下カップ２との間が開放され、ウェハ７が
ハンドラにより保持ビン５群上から下ろされて、下カッ
プ２から寂出される。

前記実施例によれば次の効果が得られる。

（１）　　ウェハが点接触にて保持された状態で冷風に
より強制冷却されるため、ウェハ裏面への異物の付着を
低減させつつ、ウェハをきわめて効果的に冷却すること
ができる。

（２）　ウェハを保持する保持ピンにおけるウェハとの
接触部を非金属材料を用いて構成することにより、ウェ
ハの金属による汚染を防止することができるため、金属
汚染による半導体装置の特性低下を未然に回避すること
ができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

例えば、冷却室はウェハを枚葉処理するように構成する
に限らず、複数枚のウェハを同時に収容してバッチ処理
するように構威してもよい。

また、ウェハ保持手段は水平に保持するように構威する
に限らず、立てた状態で保持するように構成してもよい
。

さらに、ウェハ保持手段は、複数本の保持ピンによりｔ
ｉ或するに限らず、ベルト搬送ｍ横等のような点接触に
て保持可能な構造により構威しもよい。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるレジスト塗布直前の
冷却技術について適用した場合について説明したが、そ
れ番こ限定されるものではなく、レジスト塗布後の冷却
技術、レジストベーク後の冷却技術、さらには、ホトリ
ソグラフィ工程以外の工程における半導体ウェハの冷却
技術全般に通用することができる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を１！Ｊ単に説明すれば、次の通りであ
る。

半導体ウェハが点接触にて保持された状態で冷風により
強制冷却されるため、半導体ウェハ裏面への異物の付着
を低減させつつ、半導体ウェハをきわめて効果的に冷却
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である半導体ウェハ冷却装置
を示す縦断面図、 第２図はその作用を説明するための縦断面図である。 ■・・・上カップ、２・・・下カップ、３・・・冷却室
、４・・・シールリング、５・・・保持ビン、６・・・
受は部、７・・・半導体ウェハ、８・・・吸込口、９・
・・排気口、１０、】】・・・吹出口、１２、】３・・
・冷風発生器（冷風供給手段）、１４−・・冷風。 ［１ 図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体ウェハを半導体ウェハ自身の温度よりも低い
   温度の雰囲気中に点接触にて保持して冷却することを特
   徴とする半導体ウェハ冷却方法。 ２、半導体ウェハが収容される冷却室と、この冷却室に
   おいて半導体ウェハを点接触にて保持する保持手段と、
   冷却室に冷風を供給する冷風供給手段と、冷却室から冷
   風を排出する排気口とを備えていることを特徴とする半
   導体ウェハ冷却装置。 ３、前記保持手段が、半導体ウェハとの接触部を非金属
   材料により構成されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項記載の半導体ウェハ冷却装置。