JPH08124844A - ウエハステージ - Google Patents

ウエハステージ

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JPH08124844A
JPH08124844A JP28731794A JP28731794A JPH08124844A JP H08124844 A JPH08124844 A JP H08124844A JP 28731794 A JP28731794 A JP 28731794A JP 28731794 A JP28731794 A JP 28731794A JP H08124844 A JPH08124844 A JP H08124844A
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JP
Japan
Prior art keywords
wafer
stage
suction
wafer stage
suction surface
Prior art date
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Application number
JP28731794A
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English (en)
Inventor
Nobuhiro Yamaguchi
宜洋 山口
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体製造工程におけるウエハへの回転塗布
やウエハの回転乾燥等の処理において、ウエハステージ
の吸着形態に起因する膜厚の不均一や乾燥むら等の不具
合を改善する。 【構成】 ステージ本体20は、外径寸法がウエハWと
同径とされた円板状のもので、下面中央に駆動支持軸1
0の上端及びキー12が嵌入される嵌合穴21が形成さ
れ、上面がウエハWの裏面を吸着する吸着面22となっ
ている。ここで、ウエハステージの吸着面22をウエハ
Wと略同径とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造工程におけ
るウエハへのレジストの回転塗布等の処理において、ウ
エハを保持して回転させるウエハステージに関する。
【0002】
【従来の技術】半導体製造工程において、ウエハを回転
させて行なう処理は多種あるが、この際ウエハを損傷さ
せずに保持して回転させる手段として、従来例えば図
4,5に示すようなウエハステージが使用されている。
これは、駆動支持軸1の上端に水平に固設された円板状
のステージ本体2を有し、このステージ本体2の上面に
吸引用の周方向溝3と径方向溝4が形成され、 これら
周方向溝3及び径方向溝4内が駆動支持軸1を貫通する
吸引孔5を介して図示省略した吸引手段により真空引き
されることにより、ステージ本体2の上面が真空式吸着
面2aとして機能するものである。
【0003】なお駆動支持軸1は、図示省略したモータ
により回転駆動されるようになっている。また吸引手段
としては、例えばロータリージョイントを介して前記吸
引孔5に接続された真空タンクと、この真空タンク内の
圧力を一定の負圧に保持する真空ポンプと、前記吸引孔
と真空タンクとの連通を制御する電磁弁とより構成され
たものが使用される。
【0004】このウエハステージによれば、例えば図6
に示すように、洗浄等の処理の後に液体Lで濡れたウエ
ハWを吸着して駆動支持軸1を回転させれば、図7に示
すように液体Lを遠心力により飛ばしていわゆる回転乾
燥処理を行なうことができる。また、図8に示すように
吸着したウエハWの中心付近に塗布しようとする材料M
(レジスト,SOG等)を滴下した後、駆動支持軸1を
回転させれば、図9に示すように遠心力により材料Mを
ウエハWの表面全体に広げていわゆる回転塗布処理を行
なうことができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のウエ
ハステージでは、ウエハWの中心部のみが吸着されるの
で、ウエハWの中心部が図10のように吸着時にくぼむ
ように変形し、回転塗布処理の場合に塗布された材料の
膜厚(塗布厚)が不均一になったり、回転乾燥処理の場
合に乾燥むら(液残り)が発生したりする恐れがあっ
た。また、ウエハWの表面が平面のままなので、ウエハ
Wの外周部における液はけが悪く、特に高粘度材料の回
転塗布の場合、図11の如く外周部の膜の盛り上がり現
象を生じてやはり膜厚の不均一が生じたり、回転乾燥処
理においては外周部に液残りが発生したりすることがあ
った。さらに回転乾燥処理において、ウエハWの表面に
図12の如く浅い段差W1があった場合には、遠心力に
より段差内の液Lが飛び散り易いが、図13のように深
い段差W2の場合には、遠心力により液Lが飛散らずこ
の段差W2内に液残りが発生し易かった。
【0006】なお、半導体製造工程においてウエハを回
転させて行なう処理としては、他にスピンエッチング等
があるが、これらの処理においてもやはり同様の理由で
薄膜加工厚さの不均一等の不具合が発生する恐れがあっ
た。そして、これら各処理における膜厚の不均一や乾燥
むら等の不具合は、結果として半導体製造工程における
歩留りの低下を招いていた。特に、0.5μm世代以降
のプロセスにおけるデバイス構造の多層化に伴い、段差
やコンタクトのアスペクトが大きくなると、上記問題が
顕著になっていた。
【0007】そこで本発明は、これら回転塗布時の膜厚
の不均一や、回転乾燥時の乾燥むら等の不具合を改善で
きるウエハステージを提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載のウエハステージは、一面に吸着面が
形成され回転自在に支持されたステージ本体を有し、半
導体製造工程におけるウエハを前記吸着面に吸着させて
回転させるウエハステージにおいて、前記吸着面を前記
ウエハと略同径としたことを特徴とする。
【0009】また、請求項2記載のウエハステージは、
一面に吸着面が形成され回転自在に支持されたステージ
本体を有し、半導体製造工程におけるウエハを前記吸着
面に吸着させて回転させるウエハステージにおいて、前
記吸着面を凸状の曲面としたことを特徴とする。
【0010】また、請求項3記載のウエハステージは、
一面に吸着面が形成され回転自在に支持されたステージ
本体を有し、半導体製造工程におけるウエハを前記吸着
面に吸着させて回転させるウエハステージにおいて、前
記吸着面を前記ウエハと略同径とするとともに凸状の曲
面としたことを特徴とする。
【0011】また、請求項4記載のウエハステージは、
前記ステージ本体を脱着可能としたこと特徴とする。
【0012】
【作用】本発明では、ステージ本体の吸着面をウエハと
略同径とした場合、ウエハの略全面を吸着して回転させ
回転塗布等の処理が行なえるから、吸着時にウエハ中心
部がくぼむように変形することが回避され、この変形に
よる塗布厚の不均一や乾燥むら等が生じなくなる。
【0013】また、ステージ本体の吸着面を凸状の曲面
とした場合には、吸着時にウエハが吸着面に沿って凸曲
面状に変形し、この変形状態のまま(外周に向って下方
に傾斜する形状に保たれたまま)回転塗布等の処理が行
なわれるから、ウエハ外周部における液はけが良くな
り、回転塗布時におけるウエハ外周部の膜厚均一性の向
上、あるいは回転乾燥時のウエハ外周部の乾燥むら低減
等が図れる。
【0014】さらに、ステージ本体を脱着可能とした場
合には、用途に応じて適宜最適な形状寸法のステージ本
体に交換できる。
【0015】
【実施例】第1実施例の構成 以下、本発明の第1実施例を図1,2に基づいて説明す
る。この実施例のウエハステージは、図1に示す如く、
鉛直に配された駆動支持軸10と、この駆動支持軸10
の上端に取付けられて水平に支持されたステージ本体2
0とを備える。駆動支持軸10は、図示省略した可変速
モータ等により所定の回転数(例えば2000〜600
0rpm)で駆動されるもので、内部には軸方向に貫通
する貫通孔11が形成され、この貫通孔11が吸引手段
により真空引きされるようになっている。なおここで、
吸引手段としては、例えばロータリージョイントを介し
て前記貫通孔11に接続された真空タンクと、この真空
タンク内の圧力を一定の負圧に保持する真空ポンプと、
前記貫通孔11と真空タンクとの連通を開閉制御する電
磁弁とより構成されたものが使用できる。またこの駆動
支持軸10の上端部外周には、この場合ステージ本体2
0との連結のためのキー12がはめ込まれている。
【0016】ステージ本体20は、外径寸法がウエハW
と同径とされた円板状のもので、下面中央に駆動支持軸
10の上端及びキー12が嵌入される嵌合穴21が形成
され、上面がウエハWの裏面を吸着する吸着面22とな
っているものである。吸着面22には、中央位置から鉛
直下方に伸びて嵌合穴21に嵌入された駆動支持軸10
の貫通孔11に連通する吸引孔23と、この吸引孔23
から放射状に伸びる複数の径方向溝24と、吸引孔23
を中心とする同芯円状の複数の周方向溝25とが形成さ
れている。なお、駆動支持軸10の上端及びキー12
と、嵌合穴21とのはめ合いは、例えば隙間嵌めとさ
れ、ステージ本体20が容易に駆動支持軸10に対して
脱着できるようになっている。また図示省略している
が、嵌合穴21内には例えばOリングが装着され、この
Oリングが駆動支持軸10に密着することで、この嵌合
部のシールが保持されるよう構成されている。
【0017】第1実施例の動作 次に、上述したウエハステージにおける動作を説明す
る。以上の構成において、ステージ本体20の吸着面2
2にウエハWが中心を吸引孔23に合わせて載置され、
前述の吸引手段により駆動支持軸10の貫通孔11が吸
引されると、これに連通する吸引孔23,径方向溝24
及び周方向溝25内が減圧され、ウエハWの裏面が吸着
面22に真空吸着される。この際、ウエハWは裏面全面
で吸着されるため、吸着時にウエハ中心部がくぼむよう
に変形することが回避される。そしてこの吸着状態で、
駆動支持軸10が駆動されれば、キー12により回転力
が伝達されてステージ本体20も駆動支持軸10ととも
に回転し、ステージ本体20に吸着されたウエハWも回
転する。
【0018】したがって、この第1実施例のウエハステ
ージによれば、ウエハWを変形させないで平面度を高く
維持したままチャックして所定の回転数で水平回転さ
せ、回転塗布や回転乾燥等の処理を行なうことができ、
回転塗布であれば均一な膜形成が、回転乾燥であれば完
全な乾燥等を信頼性高く実現できる。また、例えば本ウ
エハステージにより、ウエハの回転研削又は回転研磨
(CMP;ケミカルミカニカルポリシング等)を行なえ
ば、加工精度の向上(平坦化)を図ることができる。ま
たスピンデベロッパのように、レジストの回転現像や回
転洗浄を行なう装置に適用しても、ウエハWの変形によ
る不具合の発生を防止して、結果的に半導体製造工程に
おける歩留りを向上できる。なおステージ本体20は、
着脱自在であるから、ウエハの外径等に応じて適宜交換
して最適なものに変更することは容易である。
【0019】第2実施例の構成 次に、図3により本発明の第2実施例であるウエハステ
ージについて説明する。なお、前記第1実施例のウエハ
ステージと同様の構成要素については、同一符合を付し
その説明を省略する。この実施例のウエハステージは、
図3のように湾曲したステージ本体30を有し、このス
テージ本体30が駆動支持軸10に脱着自在に取付けら
れてなるものである。ステージ本体30は、上面の吸着
面32に前記第1実施例における吸引孔23,径方向溝
24及び周方向溝25と同様の孔及び溝が形成され、こ
れらが駆動支持軸10内の貫通孔11を介して真空引き
されるようになっている。そして、このステージ本体3
0の吸着面32は、この場合ステージ本体30全体が湾
曲することにより、上側に凸の曲面(例えば球面)とさ
れ、その湾曲高さhは、6インチのウエハの場合、例え
ば1〜2mm程度に設定されている。
【0020】第2実施例の動作 このような構成であると、吸着時にウエハWが吸着面に
沿って凸曲面状に変形し、この変形状態のまま(外周に
向って下方に傾斜する形状に保たれたまま)回転塗布等
の処理が行なわれるから、ウエハ外周部における液はけ
が良くなり、回転塗布時におけるウエハ外周部の膜厚均
一性の向上、あるいは回転乾燥時のウエハ外周部の乾燥
むら低減等を図ることができ、半導体製造工程における
歩留りをさらに向上できる。なおステージ本体30は、
着脱自在であるから、使用される処理の種類あるいはウ
エハの外径等に応じて適宜交換して最適なものに変更す
ることは容易である。
【0021】他の実施例 なお、本発明は上記実施例に限られず各種の態様があり
得る。例えば、ステージ本体の吸着面の溝は渦巻き状の
溝であってもよい。また、ステージ本体を多孔質金属等
のポーラスな材質により構成し、材料自体の通気性によ
り吸着面を吸引する構造とすることができる。また、ス
テージ本体を脱着自在に取付ける構造は、上記のような
キーによるものではなく、例えばスプライン等よりなる
構造でもよい。また、ウエハを吸着する方式は、上記実
施例のような真空吸着に限られず、静電吸着によるもの
でもよい。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、ステージ本体の吸着面
をウエハと略同径とした場合、ウエハの略全面を吸着し
て回転させ回転塗布等の処理が行なえるから、吸着時に
ウエハ中心部がくぼむように変形することが回避され、
この変形による塗布厚の不均一や乾燥むら等が生じなく
なり、半導体製造工程における歩留りの向上に貢献でき
る。
【0023】また、ステージ本体の吸着面を凸状の曲面
とした場合には、吸着時にウエハが吸着面に沿って凸曲
面状に変形し、この変形状態のまま回転塗布等の処理が
行なわれるから、ウエハ外周部における液はけが良くな
り、回転塗布時におけるウエハ外周部の膜厚均一性の向
上、あるいは回転乾燥時のウエハ外周部の乾燥むら低減
等を図ることができ、半導体製造工程における歩留りの
向上にさらに貢献できる。
【0024】さらに、ステージ本体を脱着可能とした場
合には、用途に応じて適宜最適な形状寸法のステージ本
体に交換することが容易にできるため、半導体製造ライ
ンの処理効率あるいはフレキシビリティが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例であるウエハステージを示
す側面図である。
【図2】本発明の第1実施例であるウエハステージを示
す上面図である。
【図3】本発明の第2実施例であるウエハステージを示
す側面図である。
【図4】従来のウエハステージを示す側面図である。
【図5】従来のウエハステージを示す上面図である。
【図6】ウエハの回転乾燥処理を示す側面図である。
【図7】ウエハの回転乾燥処理を示す側面図である。
【図8】ウエハの回転塗布処理を示す側面図である。
【図9】ウエハの回転塗布処理を示す側面図である。
【図10】従来のウエハステージによるウエハの回転塗
布処理を示す側面図である。
【図11】従来のウエハステージによるウエハの回転塗
布処理を示す側面図である。
【図12】ウエハの回転乾燥処理における浅い段差部の
液の状態を示す側面図である。
【図13】ウエハの回転乾燥処理における深い段差部の
液の状態を示す側面図である。
【符号の説明】
20,30 ステージ本体 22,32 吸着面 W ウエハ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一面に吸着面が形成され回転自在に支持
    されたステージ本体を有し、半導体製造工程におけるウ
    エハを前記吸着面に吸着させて回転させるウエハステー
    ジにおいて、 前記吸着面を前記ウエハと略同径としたことを特徴とす
    るウエハステージ。
  2. 【請求項2】 一面に吸着面が形成され回転自在に支持
    されたステージ本体を有し、半導体製造工程におけるウ
    エハを前記吸着面に吸着させて回転させるウエハステー
    ジにおいて、 前記吸着面を凸状の曲面としたことを特徴とするウエハ
    ステージ。
  3. 【請求項3】 一面に吸着面が形成され回転自在に支持
    されたステージ本体を有し、半導体製造工程におけるウ
    エハを前記吸着面に吸着させて回転させるウエハステー
    ジにおいて、 前記吸着面を前記ウエハと略同径とするとともに凸状の
    曲面としたことを特徴とするウエハステージ。
  4. 【請求項4】 前記ステージ本体を脱着可能としたこと
    特徴とする請求項1,2又は3記載のウエハステージ。
JP28731794A 1994-10-27 1994-10-27 ウエハステージ Pending JPH08124844A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005236279A (ja) * 2004-01-30 2005-09-02 Asm America Inc 半導体ウェーハホルダ用垂直軸及び支持構造間の回転滑り防止装置及び方法
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