JPH09206655A

JPH09206655A - 試料加工装置

Info

Publication number: JPH09206655A
Application number: JP2099596A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Itou; 由規伊藤
Original assignee: MIYAGI OKI DENKI KK; Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: MIYAGI OKI DENKI KK; Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1996-02-07
Filing date: 1996-02-07
Publication date: 1997-08-12

Abstract

(57)【要約】【課題】スピンコート装置で処理される試料へのパー
ティクルの付着を防止する。ＣＶＤ装置やドライエッチ
ング装置で処理される試料の表面でのガス交換を速やか
に行わせる。【解決手段】試料Ｓを試料台１１に置いたときの試料
Ｓの縁部が位置する予定の位置の近傍に、かつ、試料Ｓ
を前記縁部に沿って囲う状態となるように吸引口１９Ｘ
を配置した排気手段１９であって、試料Ｓの中心Ｏから
試料表面に沿い縁部に向かう気流Ｐを生成するための排
気手段１９を具える試料加工装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばスピンコ
ート装置等のように試料の加工に際し試料から塗布液に
起因する気体が発生したり、またＣＶＤ装置やドライエ
ッチング装置等のように試料に原料ガスやエッチングガ
スが供給されるタイプの、試料加工装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来のスピンコート装置は、図５（Ａ）
に示した様に、試料Ｓを吸着出来かつ自身が回転可能な
試料台１１と、この試料台１１から離れた位置において
この試料台を外壁のごとく囲っているフード１３と、こ
のフード１３で囲われる空間を排気する排気手段１５
と、塗布液供給手段１７とで主に構成されている。フー
ド１３は試料上に供給された塗布液のうちの、試料が回
転された際に飛ばされる不要分の飛散を防止する。排気
手段１５は、試料に供給された塗布液から揮発する気体
を外部に排気して、作業環境がこの気体で汚染されるこ
とを防止する。

【０００３】また、従来のＣＶＤ装置およびドライエッ
チング装置は、概略的には、処理室５１と、ガス供給機
構５３と、試料台５５と、処理室内を排気する排気手段
５７とで主に構成されている。試料台５５は試料５９を
加熱し得るものであることが多い。処理室５１にガス供
給機構５３を介して、ＣＶＤ(Chemical Vapor Depositi
on) 装置の場合にあっては原料ガスが、ドライエッチン
グ装置の場合にあってはエッチングガスが供給される。
このガスの作用により、試料においては、薄膜堆積若し
くはエッチングがなされる。処理に用いたガスは、排気
手段５７により外部に排気される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
スピンコート装置では、試料Ｓ上に供給された塗布液の
うちの試料Ｓが回転された際に飛ばされる不要分がフー
ド１３の壁で跳ね返されて粒状となり、これがパーティ
クルになるという危険性があった。

【０００５】さらに、フードで囲われる空間において上
記排気手段１５により生じている気流が試料台１１を回
転させた際に生じる気流によって乱されるため、上述の
パーティクルが排気手段１５側に向かわずにフード１３
内の空間でまき上げられる場合が生じる。このため、試
料へのパーティクルの付着を助長してしまうという問題
があった。

【０００６】一方、ＣＶＤ装置やドライエッチング装置
において、成膜速度やエッチング速度を所望のものとす
るには、試料Ｓの表面付近でのガス交換、すなわち反応
の済んだガス（試料に対し作用し終えたガス）と、次々
供給されてくる新たな原料ガスやエッチングガスとの交
換が速やかに行われることが大事になる。しかし、従来
のＣＶＤ装置やドライエッチング装置では、反応が済ん
だガスを、処理室５１全体を排気するための排気手段５
７により処理室５１外部に排気しているので、反応させ
たガスは試料Ｓの表面から必ずしも満足のゆく速度で排
気されてはいなかった。

【０００７】スピンコート装置、ＣＶＤ装置、ドライエ
ッチング装置等のように、試料の加工時に該試料から気
体が発生しおよびまたは試料に気体が供給される試料加
工装置において、試料表面のパーティクルの除去や、試
料表面の気体の排気（気体の交換）が容易になされる装
置が望まれる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明によれ
ば、試料台を具え、かつ、該試料台上に置かれる試料の
加工時に該試料から気体が発生しおよびまたは該試料に
気体が供給される試料加工装置において、試料を試料台
に置いたときの該試料の縁部が位置する予定の位置の近
傍に、かつ、前記試料を前記縁部に沿って囲う状態とな
るように吸引口を配置した排気手段であって、該試料の
中心から試料表面に沿い縁部に向かう気流を生成するた
めの排気手段を具えたことを特徴とする。

【０００９】なお、この発明の実施に当たり、試料加工
装置をスピンコート装置とする場合は、前記排気手段
を、その少なくとも吸引口が前記試料台と共に回転する
ものとするのが良い。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
試料加工装置の実施の形態について説明する。しかしな
がら説明に用いる各図はこの発明を理解出来る程度に概
略的に示してあるにすぎない。また、各図において同様
な構成成分については同一の番号を付して示し、その重
複する説明を省略することもある。

【００１１】１．スピンコート装置への適用例図１は、この発明の試料加工装置の一例としての、スピ
ンコート装置１０の一構成例を示す上面図および断面図
である。ただし、上面図は発明の説明に必要な部分のみ
を示したものとしてあり、断面図は装置１０の要部のみ
を断面（ただし切り口）によって示したものとしてあ
る。さらにこの図１には、試料Ｓが試料台１１上に置か
れた状態を示してある。また、図２は図１中のＸ部分を
拡大して示した図である。

【００１２】このスピンコート装置１０は、試料台１１
と、フード１３と、排気手段１５（以下、「フード用排
気手段１５」という。）と、塗布液供給手段１７と、こ
の発明に係る排気手段１９（以下、「試料表面排気手段
１９」という。）と、回転機構２１とを具える。

【００１３】試料台１１は、例えば半導体基板などの任
意の試料Ｓを真空吸着して固定状態で置くことができ、
然も、それ自身が回転可能なものである。フード１３
は、試料台１１から離れた位置においてこの試料台１１
を外壁のごとく囲うものである。フード用排気手段１５
は、フード１３で囲われている空間を排気するためのも
のである。塗布液供給手段１７は例えばレジスト等の任
意好適な塗布液を試料Ｓ上に所定量供給するものであ
る。これらのうち、フード１３、フード用排気手段１
５、塗布液供給手段１７それぞれは従来公知のもので構
成出来る。また、試料台１１も従来のもので構成しても
良い。しかし、この実施の形態では、試料表面排気手段
１９の一部が試料台１１と共に回転するようにするため
に、試料台１１は、これを回転するための駆動手段（例
えばモータ）に直接接続することなく、試料表面排気手
段１９に後述のように接続してある。次に、この試料表
面排気手段１９の具体例について詳細に説明する。

【００１４】試料表面排気手段１９は、試料Ｓを試料台
に置いたときの該試料Ｓの縁部が位置する予定の位置の
近傍に、かつ、前記試料Ｓを前記縁部に沿って囲う状態
となるように吸引口を配置したものである。然も、該試
料Ｓの中心Ｏ（図１参照）から試料Ｓの表面に沿い該試
料Ｓの縁部に向かう気流Ｐ（図１参照。以下、「所定の
気流Ｐ」ともいう。）を、生成するものである。この例
の場合の試料表面排気手段１９は、容器１９ａと、ベア
リング１９ｂと、排気管１９ｃと、排気装置１９ｄとで
構成してある。容器１９ａは、この場合、深皿状の部分
１９ａａと、中空円柱部分１９ａｂとで構成してある。
深皿状の部分１９ａａでは、その上方が試料Ｓの平面形
状よりやや大きな開口部となっている。試料Ｓを試料台
１１に対し着脱できるようにするためである。また、試
料台１１の一部分は深皿状の部分１９ａａの一部に固定
してある。試料台１１と試料表面排気手段１９の一部と
が共に回転するようにするためである（詳細は後述す
る。）。この固定部を図１中に１１ａで示す。さらにこ
の深皿状の部分１９ａａは、その壁部分の上端Ｑ（図２
参照）が試料Ｓの縁に近接する形状（図２参照）のもの
となっている。しかも、壁の上端Ｑが試料Ｓの表面より
多少上方に突出し（例えば５ｍｍ程度突出し）かつ試料
Ｓの側に傾斜した状態となっている。こうした方が、所
望の気流Ｐを生成させ易いし、然も、パーティクルも容
器１９ａ側に取り込み易いからである。なお、壁の上端
Ｑを試料Ｓの端部にどの程度近接させるかについては、
試料表面排気手段１９の排気効率と、試料Ｓの試料台１
１に対する着脱のし易さとを主に考慮して決めれば良
い。また、容器１９ａは、スピンコート装置１０に対し
着脱自在なものとするのが良い。容器１９ａに付着した
塗布液を容易に洗浄することができるからである。ま
た、中空円柱部分１９ａｂは、深皿状の部分１９ａａの
底において深皿状の部分１９ａａと接続されている。ま
た、この中空円柱部分１９ａｂは、ベアリング１９ｂの
軸受穴に嵌合させてある。また、ベアリング１９ｂは、
排気装置１９ｄの排気管１９ｃに嵌合させてある。

【００１５】また、この実施の形態の回転機構２１は、
ベルト２１ａと、ベルト車２１ｂと、モータ２１ｃとで
構成してある。モータ２１ｃは、試料表面排気手段１９
における中空円柱部分１９ａｂから所定距離離れた位置
に固定してある。このモータ２１ｃのシャフトにベルト
車２１ｂを取りつけてある。そして、ベルト２１ａを、
ベルト車２１ｂと、中空円柱部分１９ａｂの外周の適所
との間にわたって、かけてある。

【００１６】この実施の形態のスピンコート装置１０で
は、モータ２１ｃを回転させると、ベルト伝動の原理で
その力が中空円柱部分１９ａｂに伝わる。この中空円柱
部分は、ベアリング１９ｂに嵌合させてあるので上記ベ
ルト２１ａの力により回転する。このため、容器１９ａ
が回転し、また、容器１９ａに固定されている試料台１
１も回転することになる。

【００１７】また、この実施の形態におけるスピンコー
ト装置１０では、試料表面排気手段１９における排気装
置１９ｄを動作させると容器１９ａ内は排気される。す
ると、容器１９ａの深皿状部分１９ａａにおける壁部分
の先端部と試料Ｓの端部との空隙がちょうど吸引口１９
ｘ（図２参照）となる。このため、試料Ｓの中心Ｏから
試料表面に沿って試料の縁部に向かう気流Ｐ（図１参
照）を、試料Ｓの表面に一様に生じさせることが出来
る。また上述した様に、容器１９ａ自体が試料台１１と
共に回転するから、結局、試料表面排気手段１９の吸引
口１９ｘが試料台１１と共に回転する構成が実現され
る。なお、ベアリング１９ｂのところで、排気系におけ
るリークパスが生じる。しかし、スピンコート装置につ
いての試料表面排気手段１９では、真空度は要求されな
いので、上記リークパスはスピンコート装置の発明を実
施するうえでは問題とならない。

【００１８】試料表面排気手段１９における排気装置１
９ｄの排気速度は、所望の強さの気流Ｐが生じるように
調整する。この際、排気装置１９ｄの排気力をフード排
気手段１５のそれより大きくする。こうすると、試料表
面の排気に当たり、フード排気手段１５の影響を受ける
ことがなくなるので好ましいからである。

【００１９】次に、このスピンコート装置１０の理解を
深めるためにその使用手順および動作について説明す
る。

【００２０】試料Ｓを試料台１１上に真空吸着により固
定する。塗布液を塗布液供給手段１７により試料１１上
に供給する。試料台１１を所望の回転数で回転させる。
これら一連の処理を行なうに当たり、試料表面排気手段
１９の排気装置１９ｄを、例えば試料Ｓを試料台１１に
真空吸着させたときに同期させて、動作させる。排気装
置１９ｄの動作は、例えば試料台１１の回転を終了させ
る時点で停止させる。こうすると、少なくとも、試料Ｓ
に塗布液を塗布するときから試料を回転させている間
は、試料Ｓの表面には試料表面排気手段１９に起因する
所定の気流Ｐが生じる。また、吸引口１９ｘ（図２参
照）自体が試料台１１と共に回転しているので、試料に
対し吸引口１９ｘ（すなわち図容器１９ａの壁）は止ま
った状態とみなせるから、試料Ｓの回転運動と容器１９
ａの壁とに起因する気流は生じないと考えられる。これ
は、試料表面排気手段１９により生じている所定の気流
Ｐが、試料台を回転させた際に生じる気流によって乱さ
れることを、抑制できると考えられる。よって、試料Ｓ
に塗布された塗布液から揮発する気体は試料表面排気手
段１９による良好に排気されると考えられる。また、上
記所定の気流Ｐが安定に生成されるということは、試料
上に供給された塗布液のうちの試料が回転された際に飛
ばされる不要分がフード１３で跳ね返って生じるパーテ
ィクルも、試料Ｓの表面に付着することなく、試料表面
排気手段１９により良好に外部に持ち出されるようにな
るといえる。これらのことから、塗布された塗布液から
発生する気体を良好に排気できるし、また、試料Ｓにパ
ーティクルが付着する危険を従来より軽減出来ると考え
られる。

【００２１】また、以下の様な別の効果も期待出来る。
従来のスピンコート装置により試料Ｓ上に塗布液を塗布
した場合、図３（Ａ）に示した様に、試料Ｓの縁部に塗
布物３１が溜まってしまい、いわゆる塗布物の溜り３１
ａが生じることがある。特に、試料Ｓが、図３（Ｂ）に
示した様なオリエンテーションフラット（通称オリフ
ラ）を有した半導体基板等のように縁部の形状が一部異
なるものである場合は、この部分に塗布物の溜り３１ａ
が生じ易い。塗布物の溜り３１は、塗布液の塗布中また
は塗布後において塗膜にクラックを生じさせたり、膜ハ
ガレを生じさせてこれに起因するパーティクルを生じさ
せるので、好ましくない。これに対し、この発明のスピ
ンコート装置では、試料表面排気手段１９による所定の
気流Ｐが生じるので、試料Ｓの端部での塗布液の振りき
りを従来に比べ良好にできると考えられる。このため、
塗布物の溜りの発生を抑制する効果も期待出来る。

【００２２】２．ＣＶＤ装置への適用例図４は、この発明の試料加工装置の一例としての、減圧
（ＬＰ）ＣＶＤ装置４０の一構成例を示す断面図であ
る。ただし、断面図は装置４０の要部のみを断面（ただ
し切り口）によって示したものとしてある。

【００２３】このＣＶＤ装置は、従来と同様に、処理室
５１と、ガス供給機構５３と、試料台５５と、処理室内
を排気する排気手段５７（以下、処理室用排気手段）と
を具える。そして、この発明の特徴としての、試料表面
排気手段１９０をさらに具える。この試料表面排気手段
１９０は、この発明でいう所定の気流Ｐ（図１参照）を
発生するものであれば良く、基本的には、例えば上述の
スピンコート装置の発明において例示した構造のもので
構成出来る。ただし、この場合の試料表面排気手段１９
０は、容器１９ａと排気装置１９ｄとで構成してある。
ＣＶＤ装置やドライエッチング装置の場合は、試料台５
５を回転させない場合が多く、また、試料台５５を回転
させるタイプのものであってもその回転数はスピンコー
ト装置に比べ極めて少ないから試料台の回転による不具
合はスピンコート装置の場合程は生じないと考えられる
からである。さらに、ＣＶＤ装置やドライエッチング装
置の場合は処理室内の真空度を制御することが重要とな
ることを考えると、試料表面排気手段１９０の一部を回
転させるために該手段１９０を複雑化してＣＶＤ装置に
不要なリークパスを生じさせる危険を含ませるのは、得
策ではないからである。

【００２４】次に、このＣＶＤ装置４０の理解を深める
ためにその使用手順および動作について説明する。

【００２５】試料台５５に置かれた試料Ｓは例えば静電
吸着のような好適な方法で試料台に固定される。また、
例えば試料台５５に備わる加熱手段（図示せず）により
試料Ｓは加熱される。ガス供給機構５１を介し試料Ｓの
周辺に原料ガスが供給される。この原料ガスの作用で試
料Ｓ上に所望の薄膜が形成される。この一連の処理は従
来と同様である。ただし、これら一連の処理を行なうに
当たり、この発明では試料表面排気手段１９０の排気装
置１９ｄを、例えば上記薄膜形成期間において動作させ
る。こうすると、少なくとも、薄膜形成時においては、
試料Ｓの表面には試料表面排気手段１９０に起因する所
定の気流Ｐが生じる。薄膜形成のための反応が済んだガ
スは上記所定の気流Ｐに引かれて試料表面排気装置１９
０の排気装置１９ｄから外部に効率良く排気され、ま
た、これに伴い、試料上には原料ガスが次々作用するよ
うになると考えられる。よって、反応の済んだガスと、
次々に供給される原料ガスとが、従来より速やかに交換
されると考えられる。なお、試料表面排気手段１９０に
おける排気装置１９ｄの排気速度は、薄膜形成条件など
を考慮して調整する。この際、排気装置１９ｄの排気力
を処理室用排気手段５７のそれより大きくするのが良い
と考える。こうすると、試料表面の排気に当たり、処理
室用排気手段５７の影響を受けることがなくなるので好
ましいからである。

【００２６】上述においてはこの発明のいくつかの実施
の形態について説明したがこの発明は上述の例に限られ
ない。

【００２７】例えば上述においてはこの発明をスピンコ
ート装置、ＣＶＤ装置にそれぞれ適用した例を示した
が、この発明はこれに限られない。試料台上に置かれる
試料の加工時に該試料から気体が発生しおよびまたは該
試料に気体が供給される装置であって、試料表面の排気
を制御したい装置に広く適用出来る。例えばドライエッ
チング装置はこの発明の他の適用例として挙げられる。
なお、この発明をＣＶＤ装置や、ドライエッチング装置
に適用する場合、適用装置は枚葉式のものの方が好まし
い。また、上述においてはこの発明のＣＶＤ装置への応
用例としてＬＰＣＶＤ装置の例を述べた。しかし、原料
ガスの流れが成膜速度や膜質のウエハ面内均一性に影響
を及ぼし易い常圧ＣＶＤ装置に対してもこの発明はもち
ろん適用出来る。

【００２８】また、上述において説明した試料表面排気
手段１９，１９０の構成例はあくまで一例であり、これ
らと同様な目的が得られば他の構造のものでももちろん
良い。

【００２９】

【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明の試料加工装置によれば、試料表面に、試料中心
から試料表面に沿い試料端部に向かう気流を形成出来
る。このため、試料加工装置がスピンコート装置の場合
であれば、試料に付着しようとするパーティクルは上記
気流により試料の縁部に押し出された後に外部に除去で
きる。このため、例えば、半導体装置を製造する際のス
ピンコート工程における試料へのパーティクルの付着量
を従来より低減できると考えられるから、半導体装置の
歩留り向上が期待出来る。また、塗布液の溜りに起因す
る問題の解決も期待出来る。また、試料加工装置がＣＶ
Ｄ装置やドライエッチング装置の場合であれば、試料表
面でのガス交換が従来より速やかに行われると考えられ
るので、従来に比べ、成膜速度やエッチング速度の向上
が期待出来る。このため、膜形成やエッチングのための
処理時間の短縮が期待出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のスピンコート装置の説明図である。

【図２】図１のＸ部分を拡大した図である。

【図３】この発明のスピンコート装置の一つの効果の説
明図である。

【図４】この発明のＣＶＤ装置の説明図である。

【図５】従来技術および課題の説明図である。

【符号の説明】

Ｓ：試料１０：実施の形態のスピンコート装置１１：試料台１３：フード１５：排気手段（フード用排気手段）１７：塗布液供給手段１９：この発明に係る排気手段（試料表面排気手段）１９ａ：容器１９ａａ：深皿状の部分１９ａｂ：中空円柱部分１９ｂ：ベアリング１９ｃ：排気管１９ｄ：排気装置Ｐ：試料の中心から試料表面に沿い縁部に向かう気流Ｑ：容器の壁部分の上端２１：回転機構２１ａ：ベルト２１ｂ：ベルト車２１ｃ：モータ４０：実施の形態のＣＶＤ装置５１：処理室５３：ガス供給機構５５：試料台５７：排気手段（処理室用排気手段）１９０：この発明に係る排気手段（試料表面排気手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料台を具え、該試料台上に置かれる試
料の加工時に該試料から気体が発生しおよびまたは該試
料に気体が供給される試料加工装置において、試料を試料台に置いたときの該試料の縁部が位置する予
定の位置の近傍に、かつ、前記試料を前記縁部に沿って
囲う状態となるように吸引口を配置した排気手段であっ
て、該試料の中心から試料表面に沿い縁部に向かう気流
を生成するための排気手段を具えたことを特徴とする試
料加工装置。
【請求項２】請求項１に記載の試料加工装置におい
て、前記試料加工装置をスピンコート装置とし、前記排気手段を、その少なくとも吸引口が前記試料台と
共に回転するものとしてあることを特徴とする試料加工
装置。
【請求項３】請求項１に記載の試料加工装置におい
て、前記試料加工装置をＣＶＤ装置とすることを特徴とする
試料加工装置。
【請求項４】請求項１に記載の試料加工装置におい
て、前記試料加工装置をドライエッチング装置とすることを
特徴とする試料加工装置。