JP4611292B2 - 半導体製造装置 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体製造装置に関し、特に、半導体基板の処理に関する。
半導体基板（半導体ウェハ）の第一主面と第二主面との間に電流を流す縦型半導体装置においては、特性改善（例えばオン電圧低減）のために半導体基板の薄厚化が進んでいる。このような半導体基板は、一般的な枚葉処理型半導体製造装置内においては、金属からなりほぼフラットな表面を有するステージまで搬送された後に、吸着によりステージ上に載置される。
ところが、例えば口径が６インチで厚みが２００μｍ以下と薄い半導体基板では、半導体基板自身の強度が低下している。また、半導体基板の裏面にダストやＳｉ屑などからなる異物が付着していた場合には、半導体基板が加工または検査処理のためにステージ上に載置されるときに、この異物が半導体基板とステージとの間に挟まることになる。この異物が所定以上の硬度を有している場合には、この異物を基点として半導体基板に大きな応力がかかるので、半導体基板が破損されたり変形されたりする場合があるという問題点があった。
このような問題を解決するために、特許文献１には、半導体基板とステージとの間に弾性体からなるバッファを介在させた半導体製造装置の例が開示されている。また、特許文献２〜４には、ステージの表面に孔等を形成させた半導体製造装置の例が開示されている。
特開昭５５−４３８５３ 特開昭６２−１９９０３０ 特開昭５９−１３５７４２ 特開平４−１５２５１２
特許文献１に開示された半導体製造装置においては、ステージとは別にバッファを介在させるので、処理における操作性が低下してしまう場合があるという問題点があった。また、特許文献２〜４に開示された半導体製造装置においては、ステージの表面に形成された孔等から半導体基板を吸着させている。このため、孔等が大きい場合には、この孔等を基点として半導体基板に大きな応力がかかるので、半導体基板が破損されたり変形されたりする場合があるという問題点があった。
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、処理における操作性を低下させることなく半導体基板の破損や変形を防止できる半導体製造装置を提供することを目的とする。
本発明に係る半導体製造装置の第１の態様は、半導体基板を載置するステージを備える半導体製造装置であって、ステージは、金属からなり、載置された半導体基板に当接する第１金属部と、導電性弾性体からなり、載置された半導体基板に当接する導電性弾性体部とを有する。
本発明に係る半導体製造装置の第１の態様によれば、半導体基板をステージに載置させる場合においても、半導体基板の裏面に付着した異物により半導体基板にかかる応力を低減でき半導体基板をフラットに保つことができる。従って、処理における操作性を低下させることなく半導体基板の破損や変形を防止することができる。
本発明に係る半導体製造装置の第２の態様は、半導体基板を載置するステージを備える半導体製造装置であって、ステージは、表面に無数の窪みを形成する処理が施されていない金属からなり、載置された半導体基板に当接する第１金属部と、表面に無数の窪みを形成する処理が施された金属からなり、載置された半導体基板に当接する第２金属部とを有する。
本発明に係る半導体製造装置の第２の態様によれば、半導体基板をステージに載置させる場合においても、半導体基板の裏面に付着した異物により半導体基板にかかる応力を低減でき半導体基板をフラットに保つことができる。従って、処理における操作性を低下させることなく半導体基板の破損や変形を防止することができる。

この発明の目的、特徴、局面、及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
本発明の実施の形態１に係るステージの上面図である。 ステージの断面図である。 ステージの断面図である。 ステージの断面図である。 ステージの上面図である。 ステージの上面図である。 ステージの上面図である。 ステージの上面図である。 ステージの上面図である。 本発明の実施の形態２に係るステージの上面図である。 ステージの断面の一部の拡大図である。 ステージの断面の一部の拡大図である。 ステージの断面の一部の拡大図である。 ステージの上面図である。 ステージの上面図である。 ステージの上面図である。 ステージの上面図である。 ステージの上面図である。 ステージの断面の一部の拡大図である。 ステージの断面の一部の拡大図である。 ステージの断面の一部の拡大図である。 ステージの断面の一部の拡大図である。 ステージの断面の一部の拡大図である。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体製造装置が備えるステージ１００を示す上面図である。また、図２は、図１におけるＡ−Ａ’断面図である。
図１〜２に示されるように、ステージ１００は、金属からなるフラットな金属部（第１金属部）１０ａ〜１０ｂと導電性シリコンゴム等からなるフラットな導電性弾性体部２０とからなる。金属部１０ａ〜１０ｂおよび導電性弾性体部２０は、ステージ１００に載置される１枚の半導体基板に密着する。なお、ステージ１００が真空吸着型である場合には、金属部１０ａ〜１０ｂには吸着のための孔が多数形成されているが、図１〜２においては省略されている。あるいは、この孔は、導電性弾性体部２０にも形成されてもよい。
図３は、図２に示されるステージ１００において、ダストやＳｉ屑などからなる異物４０が裏面に付着した半導体基板（半導体ウェハ）３０を載置させる直前の様子を示す断面図である。図４は、図３において半導体基板３０を真空吸着によりステージ１００に載置させた様子を示す断面図である。図４に示されるように、異物４０はステージ１００の導電性弾性体部２０に埋没される。従って、ステージ１００に半導体基板３０を真空吸着により載置させた場合においても、異物４０により半導体基板３０にかかる応力を低減でき半導体基板３０をフラットに保つことができるので、半導体基板３０の破損や変形を防止することができる。
図１に示されるステージ１００において、金属部１０ａ〜１０ｂの表面積と導電性弾性体部２０の表面積との比は任意であるが、ステージ１００の表面積のうち導電性弾性体部２０の表面積が占める割合が高いほど、半導体基板３０の破損率を低くできる。特に、導電性弾性体部２０の表面積がステージ１００の表面積の５０％以上を占める場合に、半導体基板３０の破損率を大きく低減できることが分かっている。
図１においては、ステージ１００の中心に円形状の金属部１０ａを、ステージ１００の周囲に環状の金属部１０ｂを、金属部１０ａと金属部１０ｂとの間に導電性弾性体部２０を、それぞれ形成させた場合が示されている。このように形成することにより、ステージ１００と半導体基板３０と間の導電性を確保しつつ、ステージ１００の表面積において導電性弾性体部２０の表面積が占める割合を高め半導体基板３０の破損率を低減することができる。
また、導電性をより高める必要がある場合や、半導体基板３０が反っておりステージ１００では導電性を確保できない場合等には、以下で図５〜７に示すように、金属部１０が占める表面積を高めてもよい。
図５には、図１に示されるステージ１００において、中心から放射状に四方向に広がる金属部１０ｃを形成させたステージ１０１が示されている。
また、図６には、図１に示されるステージ１００において、金属部１０ａに代えて中心から放射状に十二方向に広がる金属部１０ｄを形成させたステージ１０２が示されている。
また、図７には、図１に示されるステージ１００において、金属部１０ａと金属部１０ｂとの間に環状の金属部１０ｅを形成させたステージ１０３が示されている。
図５〜７にそれぞれ示されるステージ１０１〜１０３は、図１に示されるステージ１００に比べて、金属部１０が占める表面積の割合が高い。従って、ステージ１００に比べて導電性をより高めることができるので、半導体基板３０が反っておりステージ１００では導電性を確保できない場合等に用いることができる。
図８には、図１に示されるステージ１００において、中心に金属部１０ａに代えて金属部１０ａより小さい円形状の金属部１０ｆを形成させ、金属部１０ｂに代えて８個の金属部１０ｆを環状に形成させたステージ１０４が示されている。
また、図９には、９個の金属部１０ｆを十字形に形成させたステージ１０５が示されている。
図８〜９にそれぞれ示されるステージ１０４〜１０５は、図１に示されるステージ１００に比べて、導電性弾性体部２０が占める表面積の割合が高い。従って、ステージ１００に比べて破損率をより低減することができる。
すなわち、金属部１０および導電性弾性体部２０の形状を、任意に定めることにより、半導体基板３０における導電性および破損率を調節することができる。
このように、本実施の形態に係るステージ１００〜１０５は、導電性シリコンゴム等からなるフラットな導電性弾性体部２０を有するので、真空吸着や静電チャック等により半導体基板３０を載置させる場合においても、半導体基板３０の裏面に付着した異物４０により半導体基板３０にかかる応力を低減でき半導体基板３０をフラットに保つことができる。従って、加工または検査処理における操作性を低下させることなく半導体基板３０の破損や変形を防止することができる。
なお、上述においては、導電性弾性体部２０が導電性シリコンゴムからなる場合について説明したが、導電性弾性体部２０は、導電性シリコンゴムに限らず導電性を有する弾性体からなればよい。
（実施の形態２）
実施の形態１に係るステージ１００〜１０５においては、導電性シリコンゴムからなるフラットな導電性弾性体部２０を部分的に形成することにより、異物４０を埋没させ半導体基板３０にかかる応力を低減する。しかし、導電性弾性体部２０に代えて、疎面処理を施された金属からなる金属部を形成させてもよい。
図１０は、本発明の実施の形態２に係る半導体製造装置が備えるステージ２００を示す上面図である。また、図１１は、図１０におけるＢ−Ｂ’断面の一部の拡大図である。
図１０は、図１において、導電性弾性体部２０に代えて、疎面処理を施された金属からなる金属部（第２金属部）５０を形成させたものである。図１１に示されるように、金属部５０の表面には、無数の凹部（窪み）５１および凸部５２が形成されている。金属部１０ａ〜１０ｂおよび凸部５２は、ステージ２００に載置される１枚の半導体基板３０に密着する。なお、ステージ２００が真空吸着型である場合には、金属部１０ａ〜１０ｂには吸着のための孔が多数形成されているが、図１０〜１１においては省略されている。吸着のための孔を、凹部５１には形成せず金属部１０ａ〜１０ｂにのみ形成することにより、吸着の際に凹部５１においてこの孔を基点として半導体基板３０に大きな応力がかかり半導体基板３０が破損または変形されることを防止することができる。
図１２は、図１１に示されるステージ２００において、異物４０が裏面に付着した半導体基板３０を載置させる直前の様子を示す断面図である。図１３は、図１２において半導体基板３０を真空吸着によりステージ２００に載置させた様子を示す断面図である。図１２において、異物４０が凹部５１の上方で半導体基板３０の裏面に付着していた場合には、図１３に示されるように、異物４０は、ステージ２００の凹部５１に入り込む。従って、実施の形態１と同様に、ステージ２００に半導体基板３０を真空吸着により載置させた場合においても、異物４０により半導体基板３０にかかる応力を低減でき半導体基板３０をフラットに保つことができるので、半導体基板３０の破損や変形を防止することができる。
また、図１２において、異物４０が凹部５１の上方ではなく凸部５２の上方で半導体基板３０の裏面に付着していた場合においても、吸着に伴い生じる空気流により異物４０は凹部５１に向かって押し出されるので、異物４０を凹部５１に入り込ませることが可能となる。
図１０に示されるステージ２００において、金属部１０ａ〜１０ｂの表面積と金属部５０の表面積との比は任意であるが、実施の形態１と同様に、ステージ１００の表面積のうち金属部５０の表面積が占める割合が高いほど、半導体基板３０の破損率を低くできる。特に、金属部５０の表面積がステージ１００の表面積の５０％以上を占める場合に、半導体基板３０の破損率を大きく低減できることが分かっている。
図１０においては、ステージ２００の中心に円形状の金属部１０ａを、ステージ２００の周囲に環状の金属部１０ｂを、金属部１０ａと金属部１０ｂとの間に金属部５０を、それぞれ形成させた場合が示されている。このように形成することにより、実施の形態１と同様に、ステージ２００と半導体基板３０と間の導電性を確保しつつ、ステージ２００の表面積において金属部５０の表面積が占める割合を高め半導体基板３０の破損率を低減することができる。
また、実施の形態１と同様に、導電性をより高める必要がある場合や、半導体基板３０が反っておりステージ２００では導電性を確保できない場合等には、以下で図１４〜１６に示すように、金属部１０が占める表面積を高めてもよい。
図１４〜１６は、図５〜７において、導電性弾性体部２０に代えて、金属部５０を形成させたものである。
図１４〜１６にそれぞれ示されるステージ２０１〜２０３は、図１０に示されるステージ２００に比べて、金属部１０が占める表面積の割合が高い。従って、ステージ２００に比べて導電性をより高めることができるので、半導体基板３０が反っておりステージ２００では導電性を確保できない場合等に用いることができる。
図１７〜１８は、図８〜９において、導電性弾性体部２０に代えて、金属部５０を形成させたものである。
図１７〜１８にそれぞれ示されるステージ２０４〜２０５は、図１０に示されるステージ２００に比べて、金属部５０が占める表面積の割合が高い。従って、ステージ２００に比べて破損率をより低減することができる。
すなわち、金属部１０および金属部５０の形状を、任意に定めることにより、半導体基板３０における導電性および破損率を調節することができる。
また、図１１〜１３においては、金属部５０の凹部５１が断面において矩形状である場合が示されているが、図１９に示されるように、矩形状の凹部５１に代えて、断面において曲線状である凹部５３を形成させてもよい。あるいは、図２０に示されるように、凹部５１，５３の両方を形成させてもよい。すなわち、この孔や凹部５１，５３においては、深さ、広さ、形状、および位置は任意に定めてよい。なお、凹部５１，５３においては、広さが１〜１００００μｍ2で深さが１〜１００μｍである場合に、半導体基板３０の破損率をより大きく低減できることが分かっている。
また、図１１，１９〜２０に示される凹部５１，５３には、図２１〜２３に示されるように、導電性弾性体６０が埋め込まれてもよい。すなわち、図２１〜２３は、それぞれ、図１１，１９〜２０において、凹部５１，５３に導電性弾性体６０を埋め込んだものである。凹部５１，５３に導電性弾性体６０を埋め込むことにより、半導体基板３０の第一主面と第二主面との間もしくは半導体基板３０の第一主面上に形成された上部電極とステージ２００との間に高電圧を印加させた場合における異常放電を低減することができる。
このように、本実施の形態に係るステージ２００〜２０５は、実施の形態１に係るステージ１００〜１０５において、導電性弾性体部２０に代えて疎面処理を施された金属からなる金属部５０を形成されている。従って、実施の形態１と同様に、加工または検査処理における操作性を低下させることなく半導体基板３０の破損や変形を防止することができる。
なお、上記においては、金属部５０が疎面処理を施された金属からなる場合について説明したが、疎面処理に限らず、金属部５０の表面に無数の窪みが形成されていればよい。
この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、全ての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

Claims (3)

  1. 半導体基板を載置するステージを備える半導体製造装置であって、
    前記ステージは、
    表面に無数の窪みを形成する処理が施されていない金属からなり、載置された前記半導体基板に当接する第１金属部と、
    表面に無数の窪みを形成する処理が施された金属からなり、載置された前記半導体基板に当接する第２金属部と
    を有し、
    前記第１金属部には吸着のための複数の孔が形成され、
    前記窪みには前記孔が形成されない
    半導体製造装置。
  2. 半導体基板を載置するステージを備える半導体製造装置であって、
    前記ステージは、
    表面に無数の窪みを形成する処理が施されていない金属からなり、載置された前記半導体基板に当接する第１金属部と、
    表面に無数の窪みを形成する処理が施された金属からなり、載置された前記半導体基板に当接する第２金属部と、
    前記窪みに埋め込まれた導電性弾性体と
    を有する半導体製造装置。
  3. 請求項２記載の半導体製造装置であって、
    前記窪みは、広さが１〜１００００μｍ 2 で深さが１〜１００μｍである
    半導体製造装置。
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