JPH0430417A - 半導体ウエハ保持回転装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体ウェハ用のフォトレジスト回転塗布、現
像処理装置等の半導体ウェハ保持回転装置に係り、特に
、ウェハを真空吸着チャックによって吸着保持して回転
させる装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、レジスト塗布、現像装置等用のウェハ保持回転装
置として、例えば、実開昭６３−３３６３１号公報に開
示されるように、ウェハを保持する真空吸着チャックの
、保持ウェハとの対向面の中央部にウェハとの接触を逃
げる四部を備え、この凹部の周囲に、ウェハの外形に一
致する外形形状を持つ環状の吸着面を備えたものかある
。

〔発明が解決しようとする課題〕

半導本製造の今後のサブミクロン・プロセス実現のため
には、ウェハ裏面をも表面と同程度のクリーン度に保つ
ことが必要であり、ウェハ裏面付着異物低減のためにウ
ェハと各種装置との接触の面積を小さくする対策が進め
られている。しかし、レジスト塗布、現像装置等用のウ
ェハ保持回転装置では、大きな回転トルクを保持ウェハ
に伝えることが必要であるために大面積のウェハ吸着面
を持つ真空吸着チャックが必要であり、従って、ウェハ
裏面への多量の塵埃付着が避けきれず、早急に解決すべ
き重大な課題としてウェハ保持回転装置のクリーン化が
強く望まれている。

この要求に対し、従来技術では、真空吸着チャックのウ
ェハ吸着面がウェハの外周部寄りに設けられているので
、従来より小さい吸着面面積で所定の回転トルクをウェ
ハに伝達することが可能であり、従って、ウェハ裏面付
着異物を低減することが可能であるが、真空吸着チャッ
クがウェハ裏面の全面をおおう構造となっているため、
ウェハ裏面を吸着保持あるいは支持するハンドリング装
置によってウェハを真空吸着チャックに搬入したり、ま
た、真空吸着チャックからウェハを搬出したりすること
ができないという問題点があった。

また、真空吸着チャックに回転位置決め機構が備えられ
ていないので、真空吸着チャックを所定の位置に位置決
めして停止させることができず、従ってオリフラ部をも
つウェハの外形と同一外形形状の真空吸着チャック吸着
面にオリフラ部を一致させてウェハを吸着することは不
可能であるという問題点があった。さらに、吸着面が凹
部を取り囲んで環状に設けられ、この環状の吸着面に負
圧が導かれる環状の溝が設けられているので、凹部の内
部の圧力が負圧となり、保持したウェハが凹部に引き込
まれて変形するという問題点があった。

本発明の目的は、保持ウェハの裏面への塵埃の付着を防
ぐために小さい吸着面面積でウェハを吸着保持すること
によって保持ウェハ裏面への塵埃の付着を低減すること
ができ、このとき、ウェハ裏面を吸着あるいは支持する
ウェハ・ハンドリング装置によってウェハを搬入、搬呂
することができ、また、保持ウェハの変形が生じること
がない半導体ウェハ保持回転装置を提供することにある
。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために１本発明は半導体ウェハを吸
着保持して回転させるレジスト塗布、現像装置等のウェ
ハ保持回転装置において、ウェハを吸着保持する真空吸
着チャックと、チャックを回転させる回転機構と、チャ
ックを所定の位置に位置決めして停止させる回転位置決
め機構とを備え、前記真空吸着チャックは一面以上の吸
着面を備え、この吸着面はウェハ裏面の外周部寄りを吸
着するようにウェハ外周部付近に配置され、かつ、前記
真空吸着チャックは、保持されたウェハの裏面の一部を
外部に露出させるための切り込み部、あるいは、窓部を
備えている構成にする。

〔作用〕

真空吸着チャックは真空の吸着力によってウェハをチャ
ックに吸着保持する。回転機構は真空吸着チャックを保
持ウェハと共に回転させる。回転位置決め機構は真空吸
着チャックを所定の位置に位置決めして停止させる。真
空吸着チャックの吸着面はウェハの外周部付近に配置さ
れているので、吸着面がチャックの回転中心部付近に配
置されている従来の真空吸着チャックと比較して小さい
吸着面面積で所定の回転トルクをウェハに伝達すること
ができる。吸着面面積が小さいので、保持ウェハの裏面
に付着する塵埃数が従来装置と比較して低減される。ま
た、真空吸着チャックは保持ウェハの裏面の一部を外部
に露出されるための切り込み部、あるいは、窓部を備え
ているので、この露出したウェハ裏面を用いて、ウェハ
裏面を吸着保持、あるいは、支持するハンドリング装置
によってウェハを真空吸着チャックに搬入、搬出するこ
とができる。このとき、回転位置決め機構によって真空
吸着チャックは所定の位置に位置決めして停止されるの
で、真空吸着チャックにウェハを搬入、搬出するハンド
リング装置と真空吸着チャックとが干渉することを防ぐ
ことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図ないし第８図は本発明の装置の一実施例を示す。

これらの図において、２は吸着保持すべき、例えば、半
導体ウェハを示す。装置はウェハ２を真空吸着によって
保持するチャック１と、チャックを回転させるモータ等
の回転機構３と、チャック１を所定の位置に位置決めし
て停止させるロータリエンコーダ等の回転位置決め機構
４とを備えている。チャック１には、ウェハ２の裏面を
吸着する吸着面ＩＡが設けられており、この吸着面ＩＡ
は、ウェハ２の裏面の外周部寄りを吸着するようにウェ
ハ外局部付近に配置されている。吸着面ＩＡのには、第
１図ないし第８図に示すように、溝６が設けられており
、溝には、溝内の気体を吸引するための気体吸引孔８が
開口している。今の場合、吸着面ＩＡは二面設けられ、
二面の吸着面１Ａの溝６は、二面の吸着面ＩＡを結び、
吸着面と同一平面からなる連絡面ＩＢに設けられた連絡
溝７で連結され、この連絡溝７で連結された二面の吸着
面ＩＡの溝６に対して、−個の気体吸引孔８が設けられ
ている。チャック１には保持したウェハ２の裏面の一部
を外部に露出させるための露出部が設けられており、今
の場合、露出部は切り込み部２０で形成されている。

次に、その動作を説明する。

第２図および第３図において、ウェハ２をチャック１の
吸着面ＩＡに接触させた状態で気体吸引孔８から溝６内
の気体を吸引すると、ウェハ２によって上面を塞がれた
溝６内の圧力は大気圧以下となり、溝６内の負圧と大気
圧との間の差圧によってウェハ２はチャック１の吸着面
ＩＡに吸着保持される。この状態で、第１図に示すモー
タ等の回転機構を作動させると、ウェハ２はチャック１
と共に回転する・ このとき、レジスト塗布、現像装置等用のウェハ保持回
転装置では、ウェハ２を保持したチャック１の回転の立
ち上がりは非常に急峻である。例えば、レジスト塗布の
シーケンスでは、０．０３秒間で回転数１５００ｒｐｍ
から４５０Ｏｒｐｍに加速。

すなわち、加速度に直すと元方ｒｐｍ／ｓｅｅにまで達
する回転立ち上げ動作が行われる。この回転加速度を実
現するために、チャック１は大面積の吸着面ＩＡを備え
、これによりウェハ２に所定の回転トルクをウェハ２に
伝える。実現すべき回転力ａ速度を（ｄ２ｆｔ／ｄ　ｔ
２）　、ウェハ２の慣性モーメントをＴ、チャック１か
ら吸着面ＩＡを通してウェハ２に伝えるべき伝達回転ト
ルクをＴ、吸着面ＩＡの面積をＳとすると、 Ｔ＝μｐ　ｆａｒ　ｄ　ａ　　　　　　　　　　−（１
）Ｓ　＝　ｆ　ａｄ　ａ　　　　　　　　　　　　　　
−（２）Ｔ〉　■　（ｄ２θ　／ｄｔ　２）　　　　　
　　　　　　　　　　　　・・・（３）ここでμ：吸着
面ＩＡとウェハ２との間の摩擦係数 ｐ：大気圧と溝６内の負圧との間の差圧ａ：吸着面領域
（有効部） と表される。

式（１）９式（２）より、−例として８インチ・ウェハ
用レジスト塗布装置のチャックについて従来装置の場合
と本発明の装置の場合のチャック吸着面面積を比較して
みると、以下の通りである。

〈従来装置〉 吸着面形状：半径ｒｏ＝４０ｏｎ＋の円形伝達トルク：
Ｔｐ　＝２／３πμｐ　ｒｏ３＝１３４．Ｏμｐｋｇ′
釦 吸着面面積：　Ｓｐ　＝ｘ　ｒｏ２＝５０．３ｃｉく本
発明の一実施例〉 吸着面形状：外周半径ｒ２＝９０ｎｗｎ＋内周半径ｒｒ
＝８５鼎ｎ 中心角α２１００度の環状扇型領 域が２面 伝達トルク： Ｔｎ＝　２／　３　ｘ　μｐ　（ｒｚ３−　ｒｘ’）Ｘ
　２　α／３６０＝　１３３．７μｐｋｇ−ｃｍ 吸着面酊積： ５ｎ＝ｘ（ｒ２２−ｒｚ２）Ｘ２α／３６０＝１５．３
ｃｎ（ ここに示すように、真空吸着チャック１の吸着面ＩＡを
ウェハ２の外周部付近に配置するの゛Ｃ１従来装置の３
０％程度の小さい吸着面面積で所定の回転トルクをウェ
ハ２に伝えることができる。

真空吸着チャックの場合、ウェハ裏面付着異物数は吸着
面の面積に比例するので、吸着面積が３０％に減少する
ことにより、ウェハ２の裏面に付着する塵埃数も従来装
置の３０％程度に減少する。

また、チャック１の切り込み部３０は、ウェハ２を吸着
保持した際、保持したウェハ２の裏面の一部を外部に露
出させる。チャック１へのウェハ２の搬入、搬出は、通
常、ウェハ裏面を保持、あルイは、支持するウェハ・ハ
ンドリング装置を使用するが、チャック１は切り込み部
２０を備えているので、ウェハ裏面を保持、あるいは、
支持するハンドリング装置を使用することができる。こ
のとき、回転位置決め機構４は、チャック１が停止する
際、チャック１の回転位置を所定の位置に位置決めして
停止させる。これよりチャック１の切り込み部２ｏの停
止位置が位置決めされることになり、搬入、搬呂用のハ
ンドリング装置とチャック１とが干渉することが防止さ
れる。

また、本装置の場合、チャック１を位置決めして停止さ
せることができるので、チャック１にウェハを搬入する
とき事前↓こオリフラの位置を定めて搬入することによ
り、レジスト塗布用チャック１、現像装置用チャック１
等、複数のチャック１にウェハ２を吸着に保持しても、
ウェハ２の裏面の常に同じ領域が吸着面すこ保持される
ことによりウェハ２の裏面に付着する塵埃の量を低減す
ることができる。

また、第９図および第１０図は、回転位置決め機構４の
他の構成例を示す。ロータリエンコーダの代わりにチャ
ック１あるいはモータ等の回転機構３の回転軸５に切り
欠き１０を備えた円板を取り付け、この円板を挟んで投
光部１２．受光部１３を持つフォトセンサ１１が設置さ
れている。

フォトセンサ１１によって切り欠き部を感知してこの信
号に応じてチャック１を停止させることにより、チャッ
ク１の位置を定めて停止させることができる。

第１１図および第１２図は本発明の装置の他の実施例を
示す。この実施例は気体吸引孔８がチャック１の構造内
部に設けられた連通管路１５を通して溝６に連通し、二
つの吸着面ＩＡはウニノー２の外周部付近にのみ別個に
設けられている場合である。

この実施例によれば、伝達トルクの発生が小さい回転軸
中心付近に吸着面が存在しないので、第一の実施例と比
較してさらに小さい吸着面面積で所定の回転トルクを保
持したウェハ２に伝達することができる。

第１３図および第１４図は本発明の装置のさらに他の実
施例を示す。この実施例は、チャック１に保持されたウ
ェハ２の裏面の一部を外部に露出させるために設ける切
り込み部２０に代わって窓部２１を設け、吸着面ＩＡは
ウェハ２の外周部付近に全周にわたって設けた場合であ
る。

この実施例によれば、ウェハ２の外周部に沿って全周し
こわたって吸着面ＩＡが設けられているので、第一の実
施例の場合と比較してさらに小さい吸着面面積で所定の
回転トルクをウェハ２に伝えることができる。

このとき、吸着面１Ａの外径はウェハ２の外径より小さ
く形成されており、ウェハ２の裏面を保持、あるいは、
支持する搬入、搬出用ウェハ・ハンドリング装置は、チ
ャック１の外側のウェハ２の裏面を保持あるいは支持す
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば所定の回転トルクを保持したウェハに伝
えるために必要なチャックの吸着面面積が小さくて済む
ので、保持したウェハの裏面に付着する塵埃の数を低減
することができる。また、チャックを位置決めして停止
させることができるので、ウェハ裏面を保持、あるいは
、支持するウェハ・ハンドリング装置によってウェハを
チャックに搬入、搬出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の一実施例の斜視図、第２図はそ
の平面図、第３図は同じくその縦断正面図、第４図は同
しく縦断正面図、第５図および第６図は吸着面付近を示
す部分拡大縦断面図、第７図および第８図は気体吸引孔
付近を示す部分縦断面図、第９図は回転位置決め機構の
他の実施例を示す平面図、第１０図はその正面図、第１
１図は本発明の装置の他の実施例を示す平面図、第１２
図はその縦断正面図、第１３図は本発明の装置のさらに
他の実施例を示す平面図、第１４図はその縦断正面図で
ある。 １・・・チャック、ＩＡ・・・吸着面、２・・・ウェハ
、３・・回転機構、４　回転位置決め機構、６・・・溝
、８・・気体吸引孔、１５・・・連通管路、２０・・・
切り込み部、２１・・窓部。 代理人　弁理士　小川勝男゛、。 〈 茅 ■ ’　−−−＋ｔ、、　７ ｉｒｑ　−−−−ｏ＞　、１面 Ｚ−−−−ウェハ ５−一−−ロ季が磯愼 ’＠　　−−一−［Ｅｌ　啼ｉ、イ虹、ｊ【ン大８　＋
槃叶４判町５ｍ−−−Ｏ転釉 ＺＯ−−−−−ｊηり込与たＰ 茅 口 第 図 茅Ｓ口 ／Ａ 茅 乙 ■ 茅 第 図 ’Ｙ−′１０ 茅１０の ９−一一日１ｋ ＩＱ−−ｊηリスつ ／／−−−１オド２〉プ ／Ｚ−−−一投尤部 ／３−一一一受先紳 茅 口 ￥−１２の ／Ｓ−一−・浬通箋路、 算 １′５ ■ ｌさ 茅１１−１　　口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体ウェハを吸着保持して回転させるレジスト塗
   布、現像装置を含むウェハ保持回転装置において、 前記ウェハを吸着保持する真空吸着チャックと、前記チ
   ャックを回転させる回転機構と、前記チャックを所定の
   位置に位置決めして停止させる回転位置決め機構とを備
   え、前記真空吸着チャックは１面以上の吸着面を備え、
   この吸着面は前記ウェハの裏面の外周部寄りを吸着する
   ように前記ウェハの外周部付近に配置され、かつ、前記
   真空吸着チャックは、保持された前記ウェハの裏面の一
   部を外部に露出させるための露出部、切り込み部、ある
   いは窓部を備えていることを特徴とする半導体ウェハ保
   持回転装置。