JPH05253853A - 薄片吸着装置および薄片吸着装置の洗浄方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 洗浄のための格別の部材又は装置などを用い
ずに、簡単な構造で迅速且つ確実に吸着面を洗浄するこ
とができる薄片吸着装置および洗浄方法を提供する。 【構成】 薄片吸着装置は、平板の中心部に配置された
真空吸引用の吸引穴と、平板の上面に配置され、吸引穴
と接続された吸引用の溝とを有する。溝は、吸引穴から
外方に延びる渦巻形態をなす。吸引穴から洗浄液を流出
させながら平板を回転させ、溝の渦巻中心部から溝の渦
巻外端部に向かって洗浄液を送り、溝の内部を洗浄する
とともに、溝から溢れた洗浄液によって平板の表面を洗
浄する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄片吸着装置および薄
片吸着装置の洗浄方法に関するものであり、より詳細に
は、直交軸の回りに回転自在な平板を備え、直交軸に沿
って真空吸引用の吸引穴が平板の中心部を貫通し、吸引
穴と連通する吸引用の溝が平板上面に配設され、吸引孔
と溝を介して平板の上面に作用させた負圧により加工す
べき薄片を平板の上面、即ち吸着面に吸着するように構
成された薄片吸着装置およびその洗浄方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】この種の薄片吸着装置は、薄片、例えば
半導体ウエハ、ガラスフォトマスク、光ディスク用のガ
ラス基板、或いは、薄膜ヘッド用のフェライト基板など
の薄片を吸着面に緊密に保持し、薄片に表面処理等を施
す工程において使用される。例えば半導体デバイスの製
造では、フォトレジストを半導体ウエハの表面に塗布及
び現像するフォトリソグラフィ工程において、スピンコ
ータ又はコータ／デベロッパーとして、スピンチャック
と呼ばれる真空吸着方式の薄片吸着装置を備えたものが
一般に使用されている。かかるスピンチャックは、半導
体ウエハを吸着して半導体ウエハを保持する回転自在な
平板、即ちスピンヘッドと、スピンヘッドを回転する回
転駆動機構と、スピンヘッドの上面に真空を作用させる
真空導入手段とを備えている。

【０００３】この種のスピンヘッドの典型例が図５及び
図６に示されている。図５はスピンヘッドの平面図であ
り、図６はスピンヘッドの縦断面図である。図示の如
く、スピンヘッド５０の回転中心には吸引穴５２が開口
し、吸引穴５２は、回転軸６０の軸心に形成した通路６
２を介して真空源（図示せず）と連通する。真空源の真
空は、通路６２及び吸引穴５２を介してスピンヘッド上
面に導かれ、半導体ウエハを吸着し得る負圧をスピンヘ
ッドの上面に形成する。スピンヘッド５０の上面には、
吸引穴５２と連通する複数の放射状溝５４と、吸引穴５
２と同心状に配置した複数の円弧状溝５６とが設けら
れ、円弧状溝５６は、放射状溝５４と連通してスピンヘ
ッド５０の上面全体に均等な負圧を形成する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような平板を備え
た薄片吸着装置では、吸着面に付着又は滞留した汚染物
質が、薄片の裏面、即ち被吸着面に転写するという問題
が指摘されてきた。かかる転写問題は、吸着装置の吸着
面と薄片の被吸着面との接触によって発生したパーティ
クルや、既に薄片自身が担持している汚染物質又はパー
ティクルなどが、吸着装置の吸着面に付着又は滞留し、
後続する未加工の薄片の被吸着面に転移することに起因
する。半導体ウエハ等の清浄性を必須とする加工工程で
は、このような汚染物質の転写は、製品の歩留りを悪化
させる要因となるので、極力回避しなければならない。

【０００５】また、吸着装置で薄片の被吸着面に転写し
た汚染物質は、以後の加工装置においても製品の歩留り
を著しく低下させる。例えば、前述した半導体ウエハの
製造工程では、半導体ウエハはバッチ処理によるウェッ
ト洗浄工程に移行する。半導体ウエハに付着した汚染物
質は、ウェット洗浄時に遊離して洗浄液を汚染し、洗浄
液を介して他のウエハの表面に付着する。或いはウエハ
キャリヤと呼ばれるマガジンに収納された際に、汚染物
質は、上方に位置する半導体ウエハから下方に位置する
半導体ウエハの表面に落下する。この結果、洗浄工程及
び他の工程において半導体ウエハの表面が汚染されて、
最終的に製品の歩留りを悪化させる。かくて、薄片吸着
装置における吸着面の清浄度の確保が極めて重視されて
おり、本出願人は、この点に鑑みて特願平２─４９２５
８号（特開平３─２５６６７７号公報）において、薄片
と吸着面との間に介挿されるクリーンパッドを提案して
いる。しかし、この対策はクリーンパッドの維持管理を
必要とする。

【０００６】吸着装置の吸着面を清浄にするための他の
対策として、回転ブラシによって吸着面を清掃する方
法、或いは清掃用ダミー薄片を製品の製造前に予め吸着
面に吸着させ、吸着装置の吸着面に存在する汚染物質を
ダミーに転写させる方法等の手法が提案されている。し
かし、回転ブラシによって吸着面を清掃するためには、
清掃用の複雑なブラシ機構を別途に設け、それを保守点
検することが必要になる。清掃用ダミー薄片を加工薄片
の加工前に予め吸着面に吸着させるためには、清浄なダ
ミー薄片を別途に用意して都度吸着装置の吸着面に吸着
させる必要がある。いずれの提案も、複雑な装置を必要
とするのみならず、その装置を運転し、保守管理するた
めに運転コストの増大を招き、しかも吸着面全体にわた
り完全な清掃を行うのは極めて難しいので、いまだ一般
的な実用化には至っていない。本発明はかかる点に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、洗浄
のための格別の部材又は装置などを用いずに、簡単な構
造で迅速且つ確実に吸着面を洗浄することができる薄片
吸着装置およびその洗浄方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するために、本発明は、直交軸の回りに回転自在な平板
を備え、真空吸引用の吸引穴がほぼ直交軸に沿って平板
を貫通し、かつ吸引穴と連通する吸引用の溝が平板の上
面に設けられた、薄片吸着装置において、溝を一方の端
部で吸引孔に接続し、平板の外周縁近傍で終端する渦巻
き状に形成したことを特徴とする。本発明の上記構成に
よれば、洗浄液は、平板の表面に真空を導くための吸引
穴を介して流出し、平板の回転に伴う遠心力により渦巻
状の溝内を平板の半径方向外方に向かって送られる。そ
れにより、洗浄液は溝の内側を洗浄するとともに、平板
の表面に溢れ出して拡散し、平板表面を洗浄する。かく
して、上記薄片吸着装置では、洗浄のための格別の部材
又は装置などを備えずに、簡単な構造で迅速且つ確実に
吸着面を洗浄することができる。

【０００８】本発明の好ましい実施態様においては、上
記渦巻状の溝は、平板の回転方向と逆向きに外方に延び
る平面螺旋形態をなし、溝の深さを緩やかに低減させる
底面にて終端する。この構成によれば、溝内の洗浄液は
平板の回転により溝に沿って円滑に溝の終端部分に達す
るとともに、溝内に滞留することなく溝の終端部から平
板表面に溢れ出し、平板表面に円滑に拡散する。上記目
的を達成するために本発明に係る薄片吸着装置を洗浄す
る方法として、本発明は、薄片吸着装置の平板を回転さ
せながら吸引穴から洗浄液を流出させて、渦巻き状の溝
の一方の端部から終端部に向かって洗浄液を流して溝の
内部を洗浄し、同時に溝から洗浄液を溢れさせて平板の
表面を洗浄することを特徴とする洗浄方法を提供する。

【０００９】この構成によれば、平板の回転中心部に洗
浄液を供給し、渦巻状の溝によって平板上面に洗浄液を
円滑且つ均等に拡散させることができる。従って、洗浄
のための格別の部材又は装置などを使用せずに、平板上
面を迅速且つ確実に洗浄できる。本発明の好ましい実施
態様においては、上記洗浄液として、有機溶剤、例えば
キシレンが用いられる。また、本発明の更に好ましい実
施態様では、上記平板は、上記渦巻状の溝の螺旋方向と
逆向きに回転される。

【００１０】

【実施例】以下、添付図面に基づき本発明の好ましい実
施例について詳細に説明する。図１は本発明の実施例に
係る薄片吸着装置の平面図であり、図２は図１に示す薄
片吸着装置の縦断面図である。図１及び図２に示す薄片
吸着装置１０（以下、吸着装置１０と称する）は、半導
体ウエハ（図示せず）の表面にフォトレジストを塗布す
るためのスピンコータ又はコータ／デバロッパーに設け
られ、半導体ウエハを真空吸着法により吸着保持する所
謂スピンチャックを構成している。

【００１１】吸着装置１０は、半導体ウエハを載置する
ためのスピンヘッド１２と、スピンヘッド１２に一体的
に連結された垂直な回転軸１４とを備えている。スピン
ヘッド１２は、回転軸１４の回転軸線と直交する水平な
ウエハ載置平面１６を形成している。回転軸１４はスピ
ンヘッド１２から下方に延び、回転軸１４を矢印Ｒ方向
に回転させる駆動モータの出力軸（図示せず）に連結さ
れている。回転軸１４の軸芯部には流体通路１８が穿設
され、流体通路１８は軸芯に沿って下方に延び、制御弁
２０を介して真空源２２及び洗浄液圧送装置２４と連結
されている。制御弁２０は、流体通路１８を真空源２２
及び洗浄液圧送装置２４から隔絶する閉鎖位置と、流体
通路１８を真空源２２と連通させる真空供給位置と、流
体通路１８を洗浄液圧送装置２４と連通させる洗浄液供
給位置とに選択的に切替えられる。流体通路１８の上端
部分は、スピンヘッド１２の回転中心部を貫通し、上方
に向かって開口する吸引口２６にて終端する。

【００１２】図１に示されるように、スピンヘッド１２
の上面には、吸引口２６を囲む凹状中心部２８と、回転
方向Ｒと逆向きに凹状中心部２８から外方に延びる渦巻
状の溝３０とが形成されている。凹状中心部２８及び溝
３０の半径方向外方の周壁３２は、始端３４からスピン
ヘッド１２の外周部に向かって連続的に延びる平面螺旋
の形態をなし、また、溝３０の半径方向内方の周壁３６
は、始端３４から周壁３２と略平行に半径方向外方に延
びる平面螺旋の形態をなしている。

【００１３】図２に示されるように、凹状中心部２８及
び溝３０の底面はウエハ載置平面１６から所定の深さを
有する水平な帯状連続平面として形成されており、凹状
中心部２８の底面には、流体通路１８の吸引口２６が位
置している。また、周壁３２、３６の外端部分は終端３
８において収束し、凹状中心部２８から始まる全体的に
渦巻状の溝３０を完成させる。図３は、溝３０の終端３
８部分を示す部分拡大縦断面図である。溝３０の終端部
分は、上方に向かって湾曲した湾曲底面４０を有する。
湾曲底面４０は、溝３０の深さを終端３８に向かって緩
やかに低減させ、終端３８においてウエハ載置平面１６
と一致する。

【００１４】次に、上記吸着装置１０の作動について説
明する。半導体ウエハ（以下単に、ウエハと称する）
が、ウエハ搬送装置（図示せず）から既知の手段によっ
てスピンヘッド１２上に移送される。制御弁２０は、流
体通路１８と真空源２２とを連通させ、流体通路１８、
凹状中心部２６および溝３０を介してウエハの裏面に負
圧を作用させる。この負圧により、ウエハがスピンヘッ
ド１２に緊密に吸着され、ウエハの裏面がウエハ載置平
面１６に密着する。回転軸１４に連結した駆動モータ
（図示せず）が作動され、比較的高速に設定された所定
の回転数（２０００乃至６０００rpm ）で回転軸１４及
びスピンヘッド１２を回転させる。また、フォトレジス
トの供給装置（図示せず）が作動され、ウエハの表面に
フォトレジストが供給される。かくして、回転するウエ
ハの表面にフォトレジストが塗布され、ウエハのスピン
コートがなされる。

【００１５】ウエハのスピンコートが完了すると、制御
弁２０はウエハの裏面に作用する負圧を除去すべく流体
通路１８を真空源２２から遮断し、ウエハをスピンヘッ
ド１２から解放する。ウエハは既知の手段によってウエ
ハ搬送装置に移送され、新たにスピンコートすべき未塗
布ウエハがウエハ搬送装置からスピンヘッド１２上に移
送される。以下、後続する各未塗布ウエハに対し、上記
スピンコート工程が繰り返し適用される。

【００１６】ウエハ載置平面１６とウエハの裏面との接
触により発生したパーティクル、或いはウエハ自身が担
持するパーティクル又は汚染物質によって、スピンヘッ
ド１２の溝３０内及びウエハ載置平面１６が、スピンコ
ート工程中に汚染されることがある。スピンヘッド１２
の吸着面の汚染は、後続する未塗工ウエハの裏面に転写
するおそれがあり、迅速且つ確実に除去されなければな
らない。このため、上記吸着装置１０は、制御弁２０を
洗浄液供給位置に切替えることにより、流体通路１８を
洗浄液圧送装置２４と連通させる。洗浄液は、図２に矢
印で示す如く、流体通路１８を介して吸引口２６および
凹状中心部２８に供給される。吸着装置１０は又、駆動
モータ（図示せず）により回転軸１４及びスピンヘッド
１２を所定の回転数で回転させる。

【００１７】図４は洗浄液の移動方向を概略的に示す平
面図である。渦巻状の溝３０に給送された洗浄液は、ス
ピンヘッド１２の回転に伴う遠心力によって溝３０内を
半径方向外方に送られつつ、溝３０内を洗浄する。ま
た、溝３０内の洗浄液は溝３０から溢れ出してウエハ載
置平面１６上に拡散し、ウエハ載置平面１６を洗浄す
る。溝３０が回転方向Ｒと逆向きの渦巻を形成してお
り、しかも、溝３０の外端部分が湾曲底面４０を有する
ので、洗浄液は、溝３０内に滞留することなく溝３０の
終端３８部分に達し、ウエハ載置平面１６上に溢れ出し
て拡散する。ウエハ載置平面１６上の洗浄液は、スピン
ヘッド１２の外周縁から矢印で示す如くスピンヘッド１
２の接線方向に飛散する。

【００１８】かくしてスピンヘッド１２の洗浄がなされ
ると、制御弁２０は閉鎖位置に切替えられ、流体通路１
８と洗浄液圧送装置２４とが隔絶される。スピンヘッド
１２の吸着面は、引き続くスピンヘッド１２の回転によ
り高速で周囲雰囲気に接し、迅速に乾燥する。スピンヘ
ッド１２が乾燥した時点で駆動モータが停止され、スピ
ンヘッド１２が静止し、かくして吸着面洗浄工程が完了
する。なお、上記洗浄液は、スピンヘッド１２の材質、
汚染の種類、程度およびパーティクルの種類などによ
り、適宜選択されるが、半導体ウエハのレジスト塗布及
び現像工程においてはフォトレジスト片が発生し易いこ
とから、キシレン等の有機溶剤が洗浄液として好ましく
用いられる。

【００１９】このように、本実施例の吸着装置１０は、
スピンヘッド１２の凹状中心部２８に配設した吸引口２
６と、スピンヘッド１２の上面に形成され、凹状中心部
２８から渦巻状に外方に延びる溝３０とを備えている。
かかる吸着装置１０によれば、スピンヘッド１２の上面
に真空を導くための吸引口２６を介してスピンヘッド１
２の回転時に洗浄液を吐出させることができる。洗浄液
はスピンヘッド１２の半径方向外方に送られるととも
に、スピンヘッド１２のウエハ載置平面１６に溢れ出し
て拡散し、溝３０及びウエハ載置平面１６からなるスピ
ンヘッド１２の上面全体を洗浄する。従って、吸着装置
１０は、洗浄のための特別な部材又は装置をスピンヘッ
ド１２に備えずに、スピンヘッド１２の上面を洗浄する
ことができる。また、洗浄液は渦巻状の溝３０によって
スピンヘッド１２の上面に円滑且つ均等に溢出するの
で、スピンヘッド１２の上面は迅速且つ確実に洗浄され
る。

【００２０】また、上記吸着装置１０を用いたウエハの
洗浄方法においては、スピンヘッド１２の吸引口２６か
ら洗浄液を吐出させつつスピンヘッド１２を回転させ、
凹状中心部２８から溝３０の終端３８に向かって洗浄液
を送り、溝３０の内部を洗浄するとともに、溝３０から
溢れ出した洗浄液により、ウエハ載置平面１６を洗浄す
る。かかる洗浄方法では、スピンヘッド１２の回転中心
部に洗浄液を供給し、渦巻状の溝３０によってスピンヘ
ッド１２の上面全体に洗浄液を円滑且つ均等に溢出させ
ることができるので、スピンヘッド１２の上面を迅速且
つ確実に洗浄できる。しかも、この洗浄方法によれば、
短時間、例えば数１０秒程度でスピンヘッド１２の上面
を洗浄し且つ乾燥させることができる。従って、各ウエ
ハの処理工程の間のインターバルを利用して、各ウエハ
の処理毎にその処理前にスピンヘッド１２の上面を洗浄
することができ、スピンヘッド１２の頻繁な洗浄が可能
となる。

【００２１】以上、本発明の好ましい実施例について説
明したが、本発明は上記実施例に限定されることなく種
々の変更又は変形が可能であり、それらも特許請求の範
囲に記載された本発明の範囲内で本発明に包含されるも
のであることはいうまでもない。例えば、本発明は、半
導体ウエハの製造工程に用いられるスピンチャックのみ
ならず、ガラスフォトマスク、光ディスク用のガラス基
板、或いは、薄膜ヘッド用のフェライト基板などの各種
薄片を吸着する薄片吸着装置に適用することができる。
また、本発明による渦巻パターンの溝に、更に他のパタ
ーンの溝を重ねて配設することも可能である。

【００２２】

【発明の効果】本発明は、平板上面の吸引用溝を渦巻状
に形成することにより、洗浄のための格別の部材又は装
置などを備えずに、吸着面を迅速且つ確実に洗浄するこ
とが可能な簡単な構造の薄片吸着装置を実現することが
できる。。また、薄片吸着装置の平板を回転させなが
ら、平板の吸引穴から渦巻状の溝に洗浄液を流出させる
本発明に係る洗浄方法によれば、短時間、例えば数１０
秒程度で平板の吸着面を洗浄し且つ乾燥させることがで
きる。本発明に係る薄片吸着装置を使用し、本発明に係
るその洗浄方法を実施することにより、例えば各半導体
ウエハの加工工程の間のインターバルを利用して、各半
導体ウエハの処理毎にその処理前に平板の吸着面を洗浄
することができ、汚染物質の転写による製品の歩留り低
下を防止して、製品の歩留りを最終的に向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る薄片吸着装置の平面図で
ある。

【図２】図１に示す薄片吸着装置の縦断面図である。

【図３】図１に示された渦巻状の溝の外端部分の部分拡
大縦断面図である。

【図４】スピンヘッド上面に吐出した洗浄液の移動方向
を示す概略的平面図である。

【図５】従来の薄片吸着装置のスピンヘッドを例示する
平面図である。

【図６】図５に示すスピンヘッドの縦断面図である。

【符号の説明】

１０ 薄片吸着装置（吸着装置） １２ スピンヘッド １４ 回転軸 １６ ウエハ載置平面 １８ 流体通路 ２０ 制御弁 ２２ 真空源 ２４ 洗浄液圧送装置 ２６ 吸引口 ２８ 凹状中心部 ３０ 溝 ３２ 周壁 ３４ 始端 ３６ 周壁 ３８ 終端 ４０ 湾曲底面 Ｒ 回転方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ６５Ｈ 3/08 ３５０ Ａ 9148−3Ｆ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直交軸の回りに回転自在な平板を備え、
   真空吸引用の吸引穴がほぼ前記直交軸に沿って前記平板
   を貫通し、かつ前記吸引穴と連通する吸引用の溝が前記
   平板の上面に設けられた、薄片吸着装置において、前記
   溝を一方の端部で前記吸引孔に接続し、前記平板の外周
   縁近傍で終端する渦巻き状に形成したことを特徴とする
   薄片吸着装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の前記薄片吸着装置の前
   記平板を回転させながら前記吸引穴から洗浄液を流出さ
   せて、前記渦巻き状の溝の前記一方の端部から前記終端
   部に向かって洗浄液を流して溝の内部を洗浄し、同時に
   溝から洗浄液を溢れさせて前記平板の表面を洗浄するこ
   とを特徴とする薄片吸着装置の洗浄方法。