JPH04200771A - 回転処理装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、回転処理装置に関する。

（従来の技術） 回転処理装置としては、例えば、半導体素子の製造工程
において使用されるスピンコード方式のレジスト塗布装
置が知られている。これは、フォトレジスト液を半導体
ウェハの中央部に滴下した後、この半導体ウェハを所定
の回転数で回転させ、このとき生しる遠心力によって半
導体ウエノ１の表面にレジスト薄膜を均一に形成する装
置である。

かかるレジスト塗布装置は、従来、例えば第３図に示す
ように構成されている。図に示したように、半導体ウェ
ハ１を真空吸着により保持するだめのスピンチャック２
は、真空チャック部２］と、この真空チャック部２１を
支える支持軸２２とによって構成されており、この支持
軸２２は回転軸受３０を介して接続されたモータ３によ
り回転させることができる。また、真空チャック部２１
の上方には、半導体ウェハ１の表面にフォトレジスト液
を滴下するためのレジスト液供給ノズル７か配設されて
いる。

このようなレジスト塗布装置において、半導体ウェハ１
がスピンチャック２に固定されると、レジスト液供給ノ
ズル７よりフォトレジスト液が滴下し、続いてモータ３
が回転を開始する。このとき、モータ３の回転によって
、スピンチャック２と共に半導体ウェハ１も回転するの
で、この半導体ウェハ１の表面に滴下されたフォトレジ
スト液は、回転による遠心力で均一に広がり、レジスト
薄膜を形成する。

（発明か解決しようとする課題） 昨今の半導体素子の高集積度化に伴なって、半導体ウェ
ハに形成される回路パターンには高精度化が要求されて
いるため、半導体素子の製造工程における歩留まりを向
上させるためには、上述のごときレジスト塗布装置を用
いてレジスト薄膜を形成する際に、形成されるレジスト
薄膜の膜厚を所望の膜厚に正確に一致させ且つ均一にす
る必要がある。また、均一な所望の膜厚を得るためには
、半導体ウェハ１の温度を、正確に制御する必要がある
。

しかしなから、上述のことき従来のレジスト塗布装置で
は、モータ３の回転によって発生した熱がスピンチャッ
ク２を介して半導体ウェハ１に伝導されるので、この半
導体ウェハ１の温度が設定値からずれてしまい、このた
め、レジスト膜の膜厚を十分な精度で制御することがで
きない場合があった。しかも、このような熱伝導による
ウエノ＼温度はウェハ面内においてムラが大きく膜厚の
バラツキにも影響していた。

これに対して、支持軸２２の一部を断熱材で形成するこ
とによって、半導体ウェハ１に伝導される熱を軽減させ
た装置か、特開昭６３−１１０［１３７号公報により、
既に提案されている。しかし、かかる装置によっても、
半導体ウェハ１の温度上昇および膜厚のバラツキを十分
に抑えることはできなかった。

本発明は、このような従来技術の課題に鑑みて試された
ものであり、被処理体を回転させる駆動手段の発熱によ
る被処理体の温度上昇を防止することができる回転処理
装置を提供することを目的とする。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明の回転処理装置は、被処理体を支持する支持部材
と、この支持部材を回転させる駆動手段とを有し、前記
被処理体を回転させなからこの被処理体に所望の処理を
施す回転処理装置において、 前記支持部材に放熱フィンを形成したことを特徴とする
。

（作　用） 被処理体を回転させるときには、被処理体を回転支持す
る支持部材自体も回転しているので、この支持部材に設
けた放熱フィンによりモータの回転数の増加による温度
上昇を補償するように空冷する。

（実施例） 以下、本発明の１実施例として、本発明に係わる回転処
理装置をスピンコード方式のレジスト塗布装置に適用し
た場合について説明する。

第１図は、本実施例に係わるレジスト塗布装置の概略構
成を示す概念図である。

図に示すように、このレジスト塗布装置は、半導体ウェ
ハ１を吸着保持するスピンチャック２と、この半導体ウ
ェハ１およびスピンチャック２を所望の回転数で高速回
転させるためのモータ３とが設けられている。また、こ
のモータ３の回転数は、回転制御装置５により、所定の
プログラムにしたかって制御される。

ここで、スピンチャック２は、第２図（ａ）に示すよう
に、半導体ウェハ］を吸着保持する真空チャック部２１
と、この真空チャック部２１を支える支持軸２２とによ
って構成されており、それぞれ、図示していない真空装
置により半導体ウェハ１の吸着を行うための真空吸引経
路２３を有している。また、真空チャック２１の下部に
は、この真空チャック２１を空冷するための放熱フィン
２４が形成されている。この放熱フィン２４の形状はそ
の表面積か広くなるように、例えばスピンチャック２の
回転軸を中心とした同心円状て、凸部の断面が三角形状
（例えば底辺か５１１Ｉ＋１程度、頂角が４５６程度）
を成しており、これが複数個形成されている。

真空チャック部２１の吸着面には、第２図（ｂ）に示す
ように、半導体ウェハ１を支えるための支持材２５が設
けられている。本実施例では、この支持材２５として、
半導体ウェハ１との接触面の面積がその基端部の面積よ
り狭いテーパ状に形成した弾性部材を用いている。接触
面の端部をテーバ状に形成することにより、比較的接触
面積が狭いことから、スピンチャック２の回転開始時お
よび回転停止時に、半導体ウェハ１の裏面が削られてダ
ストが発生することを防止することがてきる。

ここて、テーパ面は平面であっても曲面であってもよい
。また、この支持材２５は、接触面の小さい弾性部材で
形成され、真空チャック部２１の吸着面に分散例えばマ
トリクス状に点在されている。

したがって、方形状の細長い支持材を放射状に配列した
場合と比較して、支持材の間隔が均一であるため、吸着
時に半導体ウェハ１を変形させてしまうことがなく、さ
らに、半導体ウェハ１との接触面積を小さくすることが
できるので、半導体ウェハ１へのダストの付着を少なく
することかできる。

かかるスピンチャック２には、さらにモータ３の駆動に
よって発生する熱かスピンチャック２に吸着された半導
体ウェハ１に伝達されることを防止するためのチャック
温度調節機構４か設けられている。このチャック温度調
節機構４は、例えばモータ３の取付はフランジ３ａに内
蔵された恒温水を循環させる恒温水循環パイプ４ａ、温
調器４ｂなどから構成されており、その温度は、チャッ
ク温度制御装置６によって制御される。

スピンチャック２の中央部上方には、レジスト液供給ノ
ズル７が設けられている。このレジスト液供給ノズル７
は、フォトレジスト液を収容するレジスト液収容容器８
に接続されており、これらの間には、図示しない弁機構
、フィルタ機構、泡抜き機構などが設けられている。こ
れらの各構成部は、例えば高圧窒素等のガス圧でレジス
ト液収容容器８内のフォトレジスト液を圧送し、レジス
ト液供給ノズル７からスピンチャック２上に保持された
半導体ウェハ１に所定量づつ供給するよう構成されてい
る。また、レジスト液収容部８や、このレジスト液収容
部８とレジスト液供給ノズル７とを接続する配管なとに
は、例えば恒温水を循環させる機構などから構成された
レジスト温度調節機構９が設けられている。なお、この
レジスト温度調節機構９は、レジスト温度制御装置］０
によって制御される。

また、温度調節プレート１２は、プレート温度制御装置
１１によって温度制御される。本実施例では、半導体ウ
ェハ１を、あらかじめ温度調節プレート１２に載置し、
この温度調節プレート１２によって所定温度に設定した
後、搬送機構１３によってスピンチャック２に載置する
。

上述した回転制御装置５、チャック温度制御装置６、レ
ジスト温度制御装置１０およびプレート温度制御装ＷＬ
１１は、それぞれ、主制御装置１４によって制御される
。半導体ウェハ１の温度を高精度に制御するためには、
この半導体ウェハ１の温度と、装置の雰囲気温度、スピ
ンチャック２の温度およびレジスト液供給ノズル７から
滴下されるフォトレジスト液の温度とをほぼ同一にする
ことが望ましい。このため、この主制御装置１１４は、
まず、温度センサ１５によって装置の雰囲気温度を測定
し、チャック温度制御装置６、レジスト温度制御装置１
０およびプレート温度制御装置１］に設定される制御温
度を、この測定温度と同し値に変更する。すなわち、例
えば温度センサ］５によって測定された雰囲気温度か２
３℃であれば、主制御装置］４は、チャック温度制御装
置６、レジスト温度制御装置１０およびプレート温度制
御装置１１の制御温度を２３℃に設定する。これにより
、チャック温度制御装置６、レジスト温度制御装置１０
およびプレート温度制御装置１１は、それぞれ、半導体
ウェハ１の温度、スピンチャック２の温度およびレジス
ト液供給ノズル７から滴下されるフォトレジスト液の温
度が２３℃となるように制御を行なう。

ここで、半導体ウェハ１の温度が、スピンチャック２に
よって、設定温度からずれることを防止するためには、
このスピンチャック２のうち、半導体ウェハ１との接合
面の温度が、半導体ウェハ１の温度と同じになるように
制御する必要かある。

しかし、この接合面の温度を直接制御することは、機構
的に困難であるので、本実施例では、上述したように、
チャック温度調節機構４でスピンチャック２の支持軸２
２の温度を制御すると共に、真空チャック部２１を放熱
フィン２４て空冷することにより、上記接合面の温度を
制御している。上述したように、スピンチャック２の温
度上昇はモータ３の回転で発生する熱に起因しているの
で、モータ３の回転数が大きい程、温度上昇も激しくな
る。これに対して、スピンチャック２に設けた放熱フィ
ン２４により放熱面積か増大し、且つ、モータ３により
回転されることてスピンチャック２の空冷を実現できる
。そして、放熱フィン２４による空冷の効果は、モータ
３の回転数か大きい程向上するので、モータ３の回転数
により変動する発生熱を、それに追従して効果的に放熱
できる。

また、本実施例では、半導体ウェハ１の温度およびスピ
ンチャック２の温度を雰囲気温度と同じ温度になるよう
に制御し設定することとしているので、放熱フィン２４
は、設定しようとする温度の雰囲気により冷却され、し
たがって空冷により温度制御を、より容易にすることが
可能である。二のようにして、本実施例では、半導体ウ
エノ＼］の温度を高精度に制御している。なお、モータ
３の発熱量が少ない場合には、チャック温度調節機構４
およびチャック温度調節機構６を用いずに、放熱フィン
２４のみによってスピンチャック２の温度制御を行なう
ことも可能である。

また、主制御装置１４は、データ記憶装置１６に記憶さ
れた塗布条件（ここでは、スピンチャック３０回転数を
決定する条件）から、温度センサ１５によって測定され
た雰囲気温度に対応するものを読みだし、回転制御装置
５の設定値を変更する。回転制御装置は、この設定値に
基づいて、モータ３の回転数を制御する。このように、
雰囲気温度に応じてモータ３の回転数を制御することて
、高精度の膜厚制御を実現している。

なお、以上説明した各構成部は、いづれも、クリーンル
ーム内に配置されて使用される。

次に、かかるレジスト塗布装置を用いて半導体ウェハ１
の表面にフォトレジスト液を塗布する工程について説明
する。

まず、塗布処理を行なう半導体ウェハ１を温度調節プレ
ート１２上に載置し、半導体ウエノ＼１を所定の温度に
設定する。

次に、この半導体ウェハ１を搬送機構１３によって搬送
し、スピンチャック３上に載置する。スピンチャック３
は、あらかじめ、上述のようにして、温度センサ１５の
測定温度と同じ温度に温度調節されている。

続いて、レジスト液供給ノズル７から、スピンチャック
３上の半導体ウェハ１に所定量のフォトレジスト液を滴
下する。なお、このフォトレジスト液は、あらかじめ、
上述のようにして、温度センサ１５の測定温度と同し温
度に温度調節されている。

その後、半導体ウェハ１を、モータ２によって所定の回
転数で所定時間（例えば２０００ｐｐｍ　、　３０秒）
回転させ、滴下されたフォトレジスト液を、遠心力によ
り半導体ウェハ１の全面に拡散させる。

このとき、このレジスト塗布装置を配置したクリーンル
ーム内の温度は、各種の条件によって例えば±２℃程度
の範囲で変化する。このため、本実施例では、温度セン
サ１５で測定される雰囲気温度の変化に応して、チャッ
ク温度制御装置６、レンスト温度制御装置１０およびプ
レート温度制御装置１１に設定される制御温度を、この
測定温度と同じ値に変更する。また、これに合わせて、
回転制御装置５の設定値も変更する。したかって、例え
ば、温度調節プレート１２によって温度調節さねた半導
体ウェハ１の温度が搬送機構１３による搬送中にクリー
ンルーム内のダウンフローなどの影響によって変化する
といった不都合か生しることを防止することができ、常
に適切な塗布条件で塗布処理を実施することができるの
で、レジスト膜の膜厚の精度および均一性を向上させる
ことかできる。

なお、上記実施例では、本発明をレジスト塗布装置に適
用した例について説明したが、本発明はかかる実施例に
限定されるものではなく、被処理物を回転させながら温
度を制御し、この被処理物に処理を施す装置であれば、
どのような装置にても適用することか可能である。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、本発明の回転処理装置によ
れば、被処理体の温度を高精度に制御することが可能と
なる。特に、この回転処理装置を半導体素子の製造工程
において使用されるレジスト塗布装置に適用した場合に
は、レジスト薄膜の膜厚を高精度に制御し且つ均一に形
成することかできるので、高集積度の半導体素子を歩留
まりよく製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例に係わるレジスト塗布装置の
概略構成を示す概念図、第２図（ａ）は第１図に示した
レジスト塗布装置に使用されるスピンチャックの概略構
成を示す断面図、第２図（ｂ）及び第２図（Ｃ）は第２
図（ａ）に示したスピンチャックと吸着面の構造を概略
的に示す斜視図及び断面図、第３図は従来のレジスト塗
布装置の概略構成を示す概念図である。 １・・・半導体ウェハ、２・・スピンチャック、３・・
・モータ、４・・・チャック温度調節機構、５・・・回
転制御装置、６・・チャック温度制御装置、７・・・レ
ジスト液供給ノスル、 ８・・・レジスト液収容容器、 ９・・・レジスト温度調節機構、 １０・・・レジスト温度制御装置、 １１・・・プレート温度制御装置、 １２・・・温度調節プレート、１３・・・搬送機構、１
４・・・主制御装置、１５・・温度センサ、２１・・・
真空チャック部、２２・・・支持軸、２３・・・真空吸
引経路、２４・・・放熱フィン、２５・・・支持材、３
０・・・回転軸受。 代理人　弁理士　井　　上　　　−（他］名）第１図 第　２　図（ａ） 第　２　図（ｂ） 第　２　図忙） 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被処理体を支持する支持部材と、この支持部材を
   回転させる駆動手段とを有し、前記被処理体を回転させ
   ながらこの被処理体に所望の処理を施す回転処理装置に
   おいて、 前記支持部材に放熱フィンを形成したことを特徴とする
   回転処理装置。