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コーター装置と環境微振動の影響？

実績｜コーター装置と環境微振動の影響？

環境微振動の影響はすぐには現れず、気付きにくいものです。しかし、それは装置、プロセス、製品品質の関係に深く影響します。「人為的な振動干渉」や「環境要因」による品質への影響をどのように防ぐことができるでしょうか？

半導体分野におけるコーター装置

半導体工場では、フォトレジスト塗布工程は常に歩留まりの重要な要素です。フォトレジストの一滴一滴、回転加速の一回一回が安定かつ正確でなければ、均一で平滑な薄膜を形成できません。ウェハーは回転チャック上で真空吸着されていますが、このとき床や台が微振動を起こすと、吸着位置がずれてわずかな偏心回転を引き起こす可能性があります。高精度プロセスでは、このような微振動が後工程の露光や現像に不安定をもたらすことがあります。

無視できない環境微振動
注目すべきは、見過ごされがちな要因——環境微振動です。

「環境微振動」とは、振幅が非常に小さく（通常ナノメートルからマイクロメートルの範囲）、周波数が約0.1 Hzから100 Hzの低周波振動現象を指します。この範囲には、人の活動、機械の動作、建物構造の共振など、精密プロセスの安定性に影響を与える主要な干渉源が含まれます。主な発生源は以下の通りです：
• 外部干渉：地上の車両走行、エレベーターの起動、空調システムの振動；
• 内部干渉：隣接装置の動作（ポンプ、ロボットアーム）、風管の気流変動；
• 人為活動：人の歩行、カートの移動、床のわずかな変形。

環境微振動の影響はすぐには現れず、「統計的な偏差」として長期的に存在し、製品品質に影響を及ぼす可能性があります。

影響の側面	現象の表れ	後続結果
膜厚の不均一	スピンチャックが振動の影響を受け、フォトレジストが非対称に分布	露光エネルギー分布がずれ、ライン幅誤差が発生
エッジの波紋	液体表面の周期的な揺れで波紋が発生	フォトレジストのエッジビーディングや流痕が形成
微小気泡と粒子の集積	微振動によりレジストの流動が不安定になる	欠陥密度が増加
再現性の低下	各バッチの塗布結果のばらつきが増大	プロセス Cpk が低下
現像後の欠陥	膜厚差が露光・現像段階に影響	パターンの歪みや剥離が発生

これらの振動の加速度は通常 0.001～0.05 g にすぎませんが、ナノメートルレベルの薄膜プロセスでは、わずかな動きでも塗布の安定性を損なう可能性があります。

人の歩行と床の微振動の重畳効果
実際の工場では、クリーンルーム内の作業員の歩行でも低周波の微振動（2～5 Hz）が発生します。振動エネルギー自体は小さいものの、床剛性が不足していたり、プラットフォームの共振周波数が低すぎる場合、振動は鋼構造を通じて装置のベースへ伝達されます。

実測では、作業員がコーター区域を通過する際、スピンチャック上の加速度が瞬時に 0.01 g から 0.02 g に上昇し、フォトレジスト膜の端にわずかな厚み変動が生じることが確認されました。この「人為的振動干渉」は、高スループット連続プロセスで特に顕著であり、装置精度の問題と誤認されることもあります。

監測説明

VMS-EM 環境微振動解析器

VMS-EM 環境微振動解析器を用いて測定を行いました。コーター装置のプラットフォーム下および床面に三つの三軸加速度センサーを配置し、複数の条件下で連続記録を行い、A・B 領域間の比較分析を実施しました。