JPH08124845A - ウエハステージ - Google Patents

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
処理において、ウエハの温度が不適当あるいは不均一で
あることに起因する膜厚の不均一等の不具合を改善す
る。 【構成】 ウエハステージのステージ本体２０の周囲又
は裏面側に、吸着したウエハＷを一定温度に温度調節す
る熱交換器３０を配設する。

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
用の溝が複数形成され、これら溝内が駆動支持軸１を貫
通する吸引孔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の上面がウエハ
Ｗを吸着する真空式吸着面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。また、ステージ本体２の周囲には吸
着されたウエハＷを覆うスピンカップ３が配されて、塗
布材料等の飛散が防止され、またウエハＷ周囲の気体
（温度調節されたもの）の流れが良好なのダウンフロー
（下降流）に保持されるようになっている。

【０００４】このウエハステージによれば、例えば図５
に示すように、吸着したウエハＷの中心付近に温調され
た塗布材料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６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、ウエハの温度変化，温度の不均一によ
ってウエハ面内の膜厚不均一等の不具合が発生する可能
性が高かった。というのは、従来ウエハステージの周囲
（ウエハＷの周囲）の気流の温度や、ウエハＷに滴下さ
れる材料Ｍの温度は一定値（例えば２４℃程度）に制御
されているが、吸着後にウエハ自体を積極的に温度調整
することはできなかった。このため、前工程におけるウ
エハの処理温度によっては、吸着後にウエハと周囲の気
流等との間に温度差を生じて、ウエハ全体の温度が不適
当となったり、ウエハの温度が部位により不均一となっ
て、その状態で回転塗布等の処理を行なうと、塗布膜の
厚さが不均一になる等の問題があったのである。

【０００６】例えば、レジストの回転塗布の前工程にお
いては、ウエハ表面の吸着水を除去するためのベーキン
グ処理（処理温度２００℃程度）を行なった後、レジス
トの接着性向上のためのいわゆるＨＭＤＳ処理が短時間
（約６０秒）ウエハに施されるのが通常であり、この場
合ウエハの温度が雰囲気温度（２４℃程度）よりもかな
り高い状態で回転塗布処理が開始されることになるので
ある。

【０００７】そこで本発明は、ウエハの温度を積極的に
調節することができ、回転塗布時の膜厚の不均一等の不
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、本発明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、前記ステージ本体の周囲
又は裏面側に、吸着したウエハを一定温度に温度調節す
る熱交換器を配設したことを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明では、ステージ本体の周囲又は裏面側に
配設された熱交換器により吸着したウエハが一定温度に
温度調節されるため、前工程によらずウエハを最適かつ
均一の温度に確実に維持しつつ回転塗布等の処理を行な
うことができる。

【００１０】

【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
の上端側に設けられたステージ本体２０と、このステー
ジ本体２０の裏面側に配設された熱交換器３０と、ステ
ージ本体２０の周囲を覆うように配設されたスピンカッ
プ４０とを備える。

【００１１】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２０００〜６０００
ｒｐｍ）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。

【００１２】ステージ本体２０は、外径寸法がウエハＷ
と略同径とされた円板状部２１と、この円板状部２１の
周縁下側から熱交換器３０の外周を覆うように伸びる円
筒状部２２とよりなるもので、円板状部２１の上面がウ
エハＷの裏面を吸着する吸着面２３となっているもので
ある。吸着面２３には、中央位置から鉛直下方に伸びて
貫通孔１１に連通する吸引孔２４と、この吸引孔２４か
ら放射状に伸びる複数の径方向溝２５と、吸引孔２４を
中心とする同芯円状の複数の周方向溝２６とが形成され
ている。

【００１３】熱交換器３０は、熱伝達性能の高い材質に
より形成され、媒体循環器３１から配管３２を介して供
給される媒体（例えば水等）が内部を巡って配管３３に
より媒体循環器３１に戻るように構成されたものであ
る。そして媒体循環器３１においては、配管３３から戻
った媒体が常に一定温度に調節され配管３２から送り出
されるようになっており、これによりステージ本体２０
に吸着されたウエハＷとの間でステージ本体２０を介し
て熱交換を行ない、ウエハＷの温度を処理時の理想的温
度（例えば、雰囲気の温度と同温度）に均一に調節する
ものである。なおこの場合、熱交換器３０とステージ本
体２０との間には微小な隙間が設けられ、熱交換器３０
が静止した状態でステージ本体２０が回転できるように
なっている。

【００１４】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
３にウエハＷが中心を吸引孔２４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２４，径方向溝２５
及び周方向溝２６内が減圧され、ウエハＷの裏面が吸着
面２３に真空吸着される。この際ウエハＷは、ほぼ裏面
全面でステージ本体２０に吸着され、このステージ本体
２０を介して熱交換器３０により温度調節されて処理時
の理想的温度に均一に維持される。そしてこの吸着状態
で、駆動支持軸１０が駆動されれば、ステージ本体２０
に吸着されたウエハＷもこの理想的温度に維持された状
態で回転する。

【００１５】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の前工程の処理温度にかかわら
ず、ウエハＷの温度を理想的温度に確実かつ均一に保持
しつつ、回転塗布等の処理を行なうことができ、回転塗
布であれば均一な厚さの塗膜形成が信頼性高く実現でき
る。また、回転塗布を行なうレジストコータ等に限ら
ず、例えばスピンデベロッパやステッパ（ステップ式投
影露光装置）、あるいはこれらが組合わされた装置のよ
うに、レジストの露光や回転現像あるいは回転洗浄を行
なう装置に適用しても、ウエハＷの温度変化，温度不均
一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。

【００１６】第２実施例の構成 次に、図３，４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のようにウエハＷの中心部のみを吸着する小径
なステージ本体５０を有し、このステージ本体５０の周
囲に熱交換器３０が配設されたものである。ステージ本
体５０は、外径寸法がウエハＷよりもかなり小径とされ
た円板状のもので、上面がウエハＷの裏面を吸着する吸
着面５１となっているものである。吸着面５１には、中
央位置から鉛直下方に伸びて貫通孔１１に連通する吸引
孔５２と、この吸引孔５２から放射状に伸びる複数の径
方向溝５３と、吸引孔２４を中心とする円形の周方向溝
５４とが形成されている。

【００１７】第２実施例の動作 このような構成であると、熱交換器３０が直接微小な隙
間を介してウエハＷと熱交換を行なうから、ウエハＷの
温度制御をより確実かつ均一に行なうことができ、さら
に回転塗布における塗膜厚さの均一性等を向上させて、
さらなる半導体製造工程における歩留り向上を図ること
ができる。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、ウエハＷの前工程の処
理温度にかかわらず、ウエハＷの温度を理想的温度に確
実かつ均一に保持しつつ、回転塗布等の処理を行なうこ
とができ、回転塗布であれば均一な厚さの塗膜形成が信
頼性高く実現できる。また、回転塗布を行なうレジスト
コータ等に限らず、例えばスピンデベロッパやステッ
パ、あるいはこれらが組合わされた装置のように、レジ
ストの露光や回転現像あるいは回転洗浄を行なう装置に
適用しても、ウエハＷの温度変化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。

【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】本発明の第２実施例であるウエハステージを示
す上面図である。

【図５】従来のウエハステージの構成を示す側面図であ
る。

【図６】従来のウエハステージの動作を示す側面図であ
る。

【符号の説明】

２０，５０ ステージ本体 ２３，５１ 吸着面 ３０ 熱交換器 Ｗ ウエハ

Claims (1)

【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、 前記ステージ本体の周囲又は裏面側に、吸着したウエハ
   を一定温度に温度調節する熱交換器を配設したことを特
   徴とするウエハステージ。