JPH08264452A - 単一チャンバ内での半導体基板の回転調心且つデガス装置及び方法 - Google Patents
単一チャンバ内での半導体基板の回転調心且つデガス装置及び方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 同じ真空チャンバ内で半導体基板のデガスと
基板の配向決めが可能な半導体処理装置及び方法。 【解決手段】 装置は、真空チャンバ内で半導体基板の
下面全面がそれとの熱的連通を維持するための静電クラ
ンピング構造体と、静電クランピング構造体内部に配置
されて、クランプされた基板を加熱してデガスするため
のヒータと真空チャンバ内で基板に回転運動を与える回
転機構と、基板の回転に応じて基板の回転調心を検出す
る検出器とを有している。好ましい具体例示される具体
例では、基板は回転されて回転調心がなされると同時
に、加熱されてデガスされる。
基板の配向決めが可能な半導体処理装置及び方法。 【解決手段】 装置は、真空チャンバ内で半導体基板の
下面全面がそれとの熱的連通を維持するための静電クラ
ンピング構造体と、静電クランピング構造体内部に配置
されて、クランプされた基板を加熱してデガスするため
のヒータと真空チャンバ内で基板に回転運動を与える回
転機構と、基板の回転に応じて基板の回転調心を検出す
る検出器とを有している。好ましい具体例示される具体
例では、基板は回転されて回転調心がなされると同時
に、加熱されてデガスされる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板の処理
に関する。特に、本発明は、同一の真空チャンバ内で半
導体基板を回転調心しデガスする(degassing)ための装
置及び方法に関する。
に関する。特に、本発明は、同一の真空チャンバ内で半
導体基板を回転調心しデガスする(degassing)ための装
置及び方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体基板やウエハの上に集積回路を形
成する処理においては、ウエハを完全にデガスして、吸
収されたガス、水分等をウエハから除去することを、例
えば、真空処理チャンバ内でターゲットをスパッタリン
グすることによりウエハ上に物質を堆積させる物理気相
堆積(PVD)を行う前に、行うことが重要である。先
進の化学気相堆積(CVD)処理等のその他のプロセス
でも、ウエハのデガスないし脱ガスが要求されている。
PVD処理の前になされる従来のデガスは、350℃を
越える温度で約40秒〜約2分の間の時間行われ、ウエ
ハから充分なガスを除去してスパッタリングによる堆積
が満足になされることを確保する。基板のアウトガスの
発生(outgassing)は、アルミニウムPVDを行っている
間の方が従来のCVDステップの間よりも深刻であり、
なぜなら、PVDプロセスはより高真空及び高い基板温
度の条件で行われ、この2つの条件は、アウトガスを大
きく誘発するからである。従って、アウトガス発生を防
止しPVDプロセスの汚染から防止するため、最初のP
VDステップの前に行われるウエハのデガスは、CVD
ステップを行う前に行われる前のデガスよりも徹底して
行われなければならない。
成する処理においては、ウエハを完全にデガスして、吸
収されたガス、水分等をウエハから除去することを、例
えば、真空処理チャンバ内でターゲットをスパッタリン
グすることによりウエハ上に物質を堆積させる物理気相
堆積(PVD)を行う前に、行うことが重要である。先
進の化学気相堆積(CVD)処理等のその他のプロセス
でも、ウエハのデガスないし脱ガスが要求されている。
PVD処理の前になされる従来のデガスは、350℃を
越える温度で約40秒〜約2分の間の時間行われ、ウエ
ハから充分なガスを除去してスパッタリングによる堆積
が満足になされることを確保する。基板のアウトガスの
発生(outgassing)は、アルミニウムPVDを行っている
間の方が従来のCVDステップの間よりも深刻であり、
なぜなら、PVDプロセスはより高真空及び高い基板温
度の条件で行われ、この2つの条件は、アウトガスを大
きく誘発するからである。従って、アウトガス発生を防
止しPVDプロセスの汚染から防止するため、最初のP
VDステップの前に行われるウエハのデガスは、CVD
ステップを行う前に行われる前のデガスよりも徹底して
行われなければならない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ウエハのデガスは、従
来は2つの方法があり、そのどちらか片方で行われてき
た。デガスに用いられる一方の方法では、ウエハを内包
する真空チャンバの外に設けられ、透明なウィンドウの
隣に置かれた熱ランプを用いてウエハを放射加熱する工
程があり、ランプからの熱がウィンドウを介してウエハ
へ放射される。この方法は比較的低コストであり、まず
まず迅速であり、真空チャンバ内においてウエハ支持体
へのウエハのクランピングを要さない。しかし、放射加
熱の方法は、350℃を越える温度に対して充分な方法
ではなく、その理由は、ウエハの温度の制御が容易では
なく、また、加熱は必ずウエハ全体に対して均一となる
とは限らないからである。ウエハ全体にわたった典型的
な温度の不均一は、プラスマイナス30℃を越える。更
に、デガスのステップ中にウエハの回転の配向(orienta
tion)の調心(aligning)をいつもできるとは限らず、な
ぜなら、従来の回転調心に用いられる光学手段の動作を
熱ランプからの放射エネルギーが妨害するからである。
来は2つの方法があり、そのどちらか片方で行われてき
た。デガスに用いられる一方の方法では、ウエハを内包
する真空チャンバの外に設けられ、透明なウィンドウの
隣に置かれた熱ランプを用いてウエハを放射加熱する工
程があり、ランプからの熱がウィンドウを介してウエハ
へ放射される。この方法は比較的低コストであり、まず
まず迅速であり、真空チャンバ内においてウエハ支持体
へのウエハのクランピングを要さない。しかし、放射加
熱の方法は、350℃を越える温度に対して充分な方法
ではなく、その理由は、ウエハの温度の制御が容易では
なく、また、加熱は必ずウエハ全体に対して均一となる
とは限らないからである。ウエハ全体にわたった典型的
な温度の不均一は、プラスマイナス30℃を越える。更
に、デガスのステップ中にウエハの回転の配向(orienta
tion)の調心(aligning)をいつもできるとは限らず、な
ぜなら、従来の回転調心に用いられる光学手段の動作を
熱ランプからの放射エネルギーが妨害するからである。
【0004】ウエハのデガスに用いられる従来の方法の
もう一方は、特にその後350℃を越える温度において
デガスが必要なPVDプロセスが行われる場合では、真
空チャンバ内でウエハをウエハ支持体へ物理的(機械
的)にクランピングするステップと、その後、ウエハ支
持体の上に置かれたウエハの下面に隣接するようにウエ
ハ支持体内に配置された抵抗ヒータを用いてウエハを加
熱するステップとを有している。しかし、ウエハは通常
は、クランピングされているウエハの外縁又はエッジで
ウエハ支持体と物理的に接しているに過ぎず、また、ウ
エハ支持体内のヒータからウエハへ真空内の伝導により
移動される熱は少ないため、通常は、ウエハ支持体とウ
エハの下面との間の空間に熱伝導ガスが流され、ウエハ
のクランピングエッジがこの空間へガスを少なくとも一
部保持させるために機能する。この加熱の方法では、約
500〜600℃程度のデガスの温度が可能となる。
もう一方は、特にその後350℃を越える温度において
デガスが必要なPVDプロセスが行われる場合では、真
空チャンバ内でウエハをウエハ支持体へ物理的(機械
的)にクランピングするステップと、その後、ウエハ支
持体の上に置かれたウエハの下面に隣接するようにウエ
ハ支持体内に配置された抵抗ヒータを用いてウエハを加
熱するステップとを有している。しかし、ウエハは通常
は、クランピングされているウエハの外縁又はエッジで
ウエハ支持体と物理的に接しているに過ぎず、また、ウ
エハ支持体内のヒータからウエハへ真空内の伝導により
移動される熱は少ないため、通常は、ウエハ支持体とウ
エハの下面との間の空間に熱伝導ガスが流され、ウエハ
のクランピングエッジがこの空間へガスを少なくとも一
部保持させるために機能する。この加熱の方法では、約
500〜600℃程度のデガスの温度が可能となる。
【0005】従って、この方法は、350℃を越えるデ
ガス温度の使用を可能にし、ウエハ温度測定及び適正な
制御を可能にする。しかし、デガスのステップの間に回
転配向の調心を必ず行うことができるわけではなく、な
ぜなら、熱伝導ガスのための導管がチャックの回転を妨
害するからである。クランピングリングも、その重量の
ため回転を妨害する。クランピングされたウエハが回転
することによっても、ウエハの破壊や粒子の発生が生じ
る。従って、ウエハの回転配向の調心は、デガスのステ
ップに先立って別のチャンバで行われなければならなか
った。更に、このデガスの形態は、PVDチャンバとほ
ぼ同様のチャンバ(例えば、クライオポンプ、加熱され
るチャック、ウエハリフト組立体、クライオ遮断弁、移
送チャンバ、遮断弁、クランピングリング等を備えてい
る必要が有る)内で行わなければならないので、この解
決法は非常に高価なものである。また、このタイプのデ
ガス装置を用いて実現されるウエハ全体に対する典型的
な温度の均一性は、約プラスマイナス10〜15℃であ
る。先進のデバイスには、プラスマイナス5℃の均一性
が必要である。
ガス温度の使用を可能にし、ウエハ温度測定及び適正な
制御を可能にする。しかし、デガスのステップの間に回
転配向の調心を必ず行うことができるわけではなく、な
ぜなら、熱伝導ガスのための導管がチャックの回転を妨
害するからである。クランピングリングも、その重量の
ため回転を妨害する。クランピングされたウエハが回転
することによっても、ウエハの破壊や粒子の発生が生じ
る。従って、ウエハの回転配向の調心は、デガスのステ
ップに先立って別のチャンバで行われなければならなか
った。更に、このデガスの形態は、PVDチャンバとほ
ぼ同様のチャンバ(例えば、クライオポンプ、加熱され
るチャック、ウエハリフト組立体、クライオ遮断弁、移
送チャンバ、遮断弁、クランピングリング等を備えてい
る必要が有る)内で行わなければならないので、この解
決法は非常に高価なものである。また、このタイプのデ
ガス装置を用いて実現されるウエハ全体に対する典型的
な温度の均一性は、約プラスマイナス10〜15℃であ
る。先進のデバイスには、プラスマイナス5℃の均一性
が必要である。
【0006】更に、どちらの方法を用いたにかかわら
ず、PVD処理に先立つデガスのために要する時間が余
計にかかるため、このデガスのステップはプロセスのス
ループットを低下させる。この特定の問題を解決するた
めに考え出された、従来技術の1つのアプローチは、並
列なデガスチャンバを与えることであり、即ち、各PV
D処理チャンバに対して2つのデガスチャンバが、半導
体ウエハ処理装置に与えられる。しかし、このこのこと
は、装置に対して大きなコストの割り増しを加えてしま
う。更に、ウエハの回転配向も別のチャンバ内で行われ
る必要があるため、3〜4台の処理チャンバがそれぞれ
用いられて(2台の並列デガスチャンバのそれぞれが別
々の回転配向チャンバへ接続されるか否かによる)、こ
れが装置の全出費に対して大きな付加となる。
ず、PVD処理に先立つデガスのために要する時間が余
計にかかるため、このデガスのステップはプロセスのス
ループットを低下させる。この特定の問題を解決するた
めに考え出された、従来技術の1つのアプローチは、並
列なデガスチャンバを与えることであり、即ち、各PV
D処理チャンバに対して2つのデガスチャンバが、半導
体ウエハ処理装置に与えられる。しかし、このこのこと
は、装置に対して大きなコストの割り増しを加えてしま
う。更に、ウエハの回転配向も別のチャンバ内で行われ
る必要があるため、3〜4台の処理チャンバがそれぞれ
用いられて(2台の並列デガスチャンバのそれぞれが別
々の回転配向チャンバへ接続されるか否かによる)、こ
れが装置の全出費に対して大きな付加となる。
【0007】従って、ウエハの回転調心及びデガスを1
つのチャンバ内で統合することを可能にして、別々のチ
ャンバのための出費並びにチャンバからチャンバへとウ
エハを移送するために費やされる時間の付加を排除する
ことが望ましい。ウエハをウエハ支持体へ機械的にクラ
ンピングせず、また、ウエハへの均一且つ制御的な加熱
を維持しつつ、高温、即ち約350℃を越える温度でデ
ガスを行うことができれば、更に有利である。高温下で
ウエハをウエハ支持体へ機械的にクランピングせずに、
同じチャンバ内でウエハのデガスと回転配向を同時に行
うことができればなお望ましい。
つのチャンバ内で統合することを可能にして、別々のチ
ャンバのための出費並びにチャンバからチャンバへとウ
エハを移送するために費やされる時間の付加を排除する
ことが望ましい。ウエハをウエハ支持体へ機械的にクラ
ンピングせず、また、ウエハへの均一且つ制御的な加熱
を維持しつつ、高温、即ち約350℃を越える温度でデ
ガスを行うことができれば、更に有利である。高温下で
ウエハをウエハ支持体へ機械的にクランピングせずに、
同じチャンバ内でウエハのデガスと回転配向を同時に行
うことができればなお望ましい。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に従えば、500
℃もの温度での半導体基板のデガスが可能で、また、機
械的クランピングリングと熱伝導ガスを用いずに同じ真
空チャンバ内で基板の回転調心が可能な、半導体処理シ
ステムが提供される。この半導体処理システムの装置
は、真空チャンバ内で、熱的に連通しつつ半導体ウエハ
を支持し基板を維持するための被加熱静電クランピング
構造体と、静電クランピング構造体の内部にあって静電
的にクランピングされた基板を加熱してデガスするため
のヒータと、同じ真空チャンバ内で基板に回転運動を与
えるための回転機構と、真空チャンバ内で基板の回転に
対応して基板の回転調心をを検出するための検出器とを
備えている。好ましい具体例では、基板は回転されて回
転調心されつつ同時に、加熱されて、機械クランピング
装置を用いて基板を基板支持体へ固定することなしに、
デガス(脱ガス)がなされる。別の具体例では、基板
は、デガスの前又は後であっても同じチャンバ内で、調
心のために回転されてもよい。
℃もの温度での半導体基板のデガスが可能で、また、機
械的クランピングリングと熱伝導ガスを用いずに同じ真
空チャンバ内で基板の回転調心が可能な、半導体処理シ
ステムが提供される。この半導体処理システムの装置
は、真空チャンバ内で、熱的に連通しつつ半導体ウエハ
を支持し基板を維持するための被加熱静電クランピング
構造体と、静電クランピング構造体の内部にあって静電
的にクランピングされた基板を加熱してデガスするため
のヒータと、同じ真空チャンバ内で基板に回転運動を与
えるための回転機構と、真空チャンバ内で基板の回転に
対応して基板の回転調心をを検出するための検出器とを
備えている。好ましい具体例では、基板は回転されて回
転調心されつつ同時に、加熱されて、機械クランピング
装置を用いて基板を基板支持体へ固定することなしに、
デガス(脱ガス)がなされる。別の具体例では、基板
は、デガスの前又は後であっても同じチャンバ内で、調
心のために回転されてもよい。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明は、半導体基板ないしウエ
ハのデガスを、ウエハ上に既に存在している他の物質の
温度感応性にもよるが500℃あるいはそれ以上高い温
度で行うことが可能で、且つ、機械クランピングリング
も熱伝導ガスも用いずに、同じ真空チャンバ内でウエハ
の回転配向を調心することが可能な、半導体処理システ
ムを備えている。このシステムは、真空チャンバ内でウ
エハのウエハ支持体との熱的な連通を維持しつつ、ウエ
ハ支持体内部のヒータによってウエハを加熱してデガス
するための、静電クランピング手段を利用する。また、
真空チャンバ内でウエハへ回転運動を与えるための回転
機構と、ウエハの回転に応じてウエハの回転調心を検出
するための検出器とが与えられる。好ましい具体例で
は、ウエハは、加熱によりデガスされると同時に、回転
が与えられて回転調心がなされる。
ハのデガスを、ウエハ上に既に存在している他の物質の
温度感応性にもよるが500℃あるいはそれ以上高い温
度で行うことが可能で、且つ、機械クランピングリング
も熱伝導ガスも用いずに、同じ真空チャンバ内でウエハ
の回転配向を調心することが可能な、半導体処理システ
ムを備えている。このシステムは、真空チャンバ内でウ
エハのウエハ支持体との熱的な連通を維持しつつ、ウエ
ハ支持体内部のヒータによってウエハを加熱してデガス
するための、静電クランピング手段を利用する。また、
真空チャンバ内でウエハへ回転運動を与えるための回転
機構と、ウエハの回転に応じてウエハの回転調心を検出
するための検出器とが与えられる。好ましい具体例で
は、ウエハは、加熱によりデガスされると同時に、回転
が与えられて回転調心がなされる。
【0010】図1に戻れば、本発明のシステムの1つの
具体例が概略的に例示され、ここで、真空チャンバ2に
はウエハ支持体10が具備され、このウエハ支持体10
は、ペデスタル12上に載置されるステンレス鋼の材料
を備えていてもよい。ウエハ支持体10の頂面には、静
電クランピング手段ないしチャック20が形成され、例
示される具体例では、この静電クランピング手段は、ウ
エハ支持体10の頂面上に、酸化アルミニウム、窒化ア
ルミニウム又はその他セラミック材料等の絶縁材料24
を備え、また、導線28及び29を介して真空チャンバ
2の外側の高電圧ソース(図示されず)に接続される金
属電極26及び27が埋め込まれている。また、チャッ
ク20内部には、抵抗ヒータ等のヒータ14が埋め込ま
れているが、これは導線16を介して真空チャンバ2の
外側の電圧ソース(図示されず)に接続されていてもよ
い。ウエハ支持体1お及びペデスタル12の内側は、大
気圧となっている。ウエハ支持体10は、セラミックチ
ャック20に鑞付けされて、真空シール性が与えられ
る。
具体例が概略的に例示され、ここで、真空チャンバ2に
はウエハ支持体10が具備され、このウエハ支持体10
は、ペデスタル12上に載置されるステンレス鋼の材料
を備えていてもよい。ウエハ支持体10の頂面には、静
電クランピング手段ないしチャック20が形成され、例
示される具体例では、この静電クランピング手段は、ウ
エハ支持体10の頂面上に、酸化アルミニウム、窒化ア
ルミニウム又はその他セラミック材料等の絶縁材料24
を備え、また、導線28及び29を介して真空チャンバ
2の外側の高電圧ソース(図示されず)に接続される金
属電極26及び27が埋め込まれている。また、チャッ
ク20内部には、抵抗ヒータ等のヒータ14が埋め込ま
れているが、これは導線16を介して真空チャンバ2の
外側の電圧ソース(図示されず)に接続されていてもよ
い。ウエハ支持体1お及びペデスタル12の内側は、大
気圧となっている。ウエハ支持体10は、セラミックチ
ャック20に鑞付けされて、真空シール性が与えられ
る。
【0011】デガス及び回転調心されるべきウエハ30
は、高電圧、例えば約500〜5000ボルトのDCに
よってエネルギーが与えられる静電チャック20及び電
極26と27上に置かれ、ウエハ30を静電チャック2
0へ静電的にクランピングする。ウエハ30は、静電チ
ャック20上への配置のため(並びにその後の除去のた
め)、支持プレート51に付けられているリング(図示
されず)上のリフトピンないしフィンガ(図示されず)
によって、システム移送ロボット(図示されず)から除
去される。この支持プレート51は、真空遮断ベローズ
54を介して、ニューマティック又はモータ駆動リフト
モータ48及びシャフト50に接続されている。
は、高電圧、例えば約500〜5000ボルトのDCに
よってエネルギーが与えられる静電チャック20及び電
極26と27上に置かれ、ウエハ30を静電チャック2
0へ静電的にクランピングする。ウエハ30は、静電チ
ャック20上への配置のため(並びにその後の除去のた
め)、支持プレート51に付けられているリング(図示
されず)上のリフトピンないしフィンガ(図示されず)
によって、システム移送ロボット(図示されず)から除
去される。この支持プレート51は、真空遮断ベローズ
54を介して、ニューマティック又はモータ駆動リフト
モータ48及びシャフト50に接続されている。
【0012】ヒータ14は、エネルギーが与えられて、
静電チャック20を加熱し、直接の熱伝導によってウエ
ハ30を加熱する。ウエハの加熱中にウエハをウエハ支
持体の上面へ固定する従来技術の様式とは異なり、ウエ
ハの外縁だけで静電チャック20への熱的な接触(これ
らの間への熱的な結合を与えるための)をしているので
はなく、静電チャック20の表面全体にわたった静電力
が均一であるため、ウエハ30の下面全ても静電チャッ
ク20と機械的に接触し、よって静電チャック20に熱
的な結合をなしている。ウエハ支持体30を静電チャッ
ク20へ静電的にクランピングする前に、ヒータ14に
エネルギーが与えられて静電チャック20を予備加熱
し、加熱プロセスを促進すれば、有利である。加熱され
ている静電チャックへウエハが密着しているので、ウエ
ハとチャックの間にガスを必要としない。
静電チャック20を加熱し、直接の熱伝導によってウエ
ハ30を加熱する。ウエハの加熱中にウエハをウエハ支
持体の上面へ固定する従来技術の様式とは異なり、ウエ
ハの外縁だけで静電チャック20への熱的な接触(これ
らの間への熱的な結合を与えるための)をしているので
はなく、静電チャック20の表面全体にわたった静電力
が均一であるため、ウエハ30の下面全ても静電チャッ
ク20と機械的に接触し、よって静電チャック20に熱
的な結合をなしている。ウエハ支持体30を静電チャッ
ク20へ静電的にクランピングする前に、ヒータ14に
エネルギーが与えられて静電チャック20を予備加熱
し、加熱プロセスを促進すれば、有利である。加熱され
ている静電チャックへウエハが密着しているので、ウエ
ハとチャックの間にガスを必要としない。
【0013】また、ウエハ30も、真空チャンバ2内で
回転調心される。当該技術分野の通常の知識を有する者
には周知の如く、処理チャンバ内で半導体ウエハの回転
調心を正すためには、半導体ウエハの回転又は角度の配
向の調心が必要である。ウエハに何等かの調心のしるし
を与えることにより、このような回転調心を容易に行う
ことができるようになる。一般的な調心の手段は、略円
形のウエハの円周の一部に平坦部又はノッチを与えるこ
とである。そして通常、光ソースから光のビームがウエ
ハの面に対して垂直に向けられ、ウエハのエッジ附近に
よって遮られる。ウエハが回転すれば、平坦部又はノッ
チ部に来ない限り光はソースに反射し返され、その平坦
部又はノッチ部の点では、光ビームはウエハの他方の側
に置かれた光検出器(photo detector)へと通過する。
回転調心される。当該技術分野の通常の知識を有する者
には周知の如く、処理チャンバ内で半導体ウエハの回転
調心を正すためには、半導体ウエハの回転又は角度の配
向の調心が必要である。ウエハに何等かの調心のしるし
を与えることにより、このような回転調心を容易に行う
ことができるようになる。一般的な調心の手段は、略円
形のウエハの円周の一部に平坦部又はノッチを与えるこ
とである。そして通常、光ソースから光のビームがウエ
ハの面に対して垂直に向けられ、ウエハのエッジ附近に
よって遮られる。ウエハが回転すれば、平坦部又はノッ
チ部に来ない限り光はソースに反射し返され、その平坦
部又はノッチ部の点では、光ビームはウエハの他方の側
に置かれた光検出器(photo detector)へと通過する。
【0014】図1に示されているように、真空チャンバ
2内でウエハ30を回転させてウエハを回転調心するた
めに、リング40が与えられてもよい。ウエハ30を回
転させることが望ましい場合は、ウエハは回転可能なリ
ング40上まで下げられる。図1に示されているよう
に、ペデスタル12内部で中央に載置されたシャフト9
2へ接続された流体動力モータ90にエネルギーを与え
ることによりウエハ30は降下される。シャフト92
は、クロスバー94によってペデスタル12の上側部分
に結合される。ペデスタル12のベローズ13により、
ペデスタル12の上側部分は、これに接続された支持体
10及び静電チャック20と共に、チャンバ2内の真空
を維持したまま昇降することが可能となる。よって、こ
の事により、望まれていた、回転可能なリング40上ま
でのウエハ30の降下が可能となり、続いて、配向のス
テップが完結したときには、ウエハ30を上昇させてリ
ング40から離すことが可能となる。
2内でウエハ30を回転させてウエハを回転調心するた
めに、リング40が与えられてもよい。ウエハ30を回
転させることが望ましい場合は、ウエハは回転可能なリ
ング40上まで下げられる。図1に示されているよう
に、ペデスタル12内部で中央に載置されたシャフト9
2へ接続された流体動力モータ90にエネルギーを与え
ることによりウエハ30は降下される。シャフト92
は、クロスバー94によってペデスタル12の上側部分
に結合される。ペデスタル12のベローズ13により、
ペデスタル12の上側部分は、これに接続された支持体
10及び静電チャック20と共に、チャンバ2内の真空
を維持したまま昇降することが可能となる。よって、こ
の事により、望まれていた、回転可能なリング40上ま
でのウエハ30の降下が可能となり、続いて、配向のス
テップが完結したときには、ウエハ30を上昇させてリ
ング40から離すことが可能となる。
【0015】リング40には、アーム42が具備され、
順に、このアームは、中央シリンダ44へ接続され、こ
の中央シリンダは、磁気カプリング機構52の一部をな
す第1のマグネットの組46に接着している。ペデスタ
ル12内部に配置される中空のシャフト60は、その上
に載置されてマグネット磁気カプリング機構52の他方
の部分を形成する、第2のマグネットの組62を有す
る。モータ64が、ベルト66を介してシャフト60を
回転させ、この回転が磁気カプリング機構52を介し
て、シリンダ44及びリング40へと伝達されてウエハ
30を回転させる。
順に、このアームは、中央シリンダ44へ接続され、こ
の中央シリンダは、磁気カプリング機構52の一部をな
す第1のマグネットの組46に接着している。ペデスタ
ル12内部に配置される中空のシャフト60は、その上
に載置されてマグネット磁気カプリング機構52の他方
の部分を形成する、第2のマグネットの組62を有す
る。モータ64が、ベルト66を介してシャフト60を
回転させ、この回転が磁気カプリング機構52を介し
て、シリンダ44及びリング40へと伝達されてウエハ
30を回転させる。
【0016】モータ64によってリング40上でウエハ
30が回転されるため、真空チャンバ2の外部にある光
ソース70は、真空チャンバ2の頂部壁の第1のウィン
ドウ4を介してウエハの頂面の円周に近いところの方へ
光ビームを向ける。図2に示されるように、ウエハ30
の平坦部ないしノッチ32が巡ってきたときには、光ビ
ーム72は、真空チャンバ2の底壁に配置された第2の
ウィンドウ6を通過して光検出器80に向けられ、ウエ
ハ30の平坦部ないしノッチ部32の回転中の位置を知
らせる。
30が回転されるため、真空チャンバ2の外部にある光
ソース70は、真空チャンバ2の頂部壁の第1のウィン
ドウ4を介してウエハの頂面の円周に近いところの方へ
光ビームを向ける。図2に示されるように、ウエハ30
の平坦部ないしノッチ32が巡ってきたときには、光ビ
ーム72は、真空チャンバ2の底壁に配置された第2の
ウィンドウ6を通過して光検出器80に向けられ、ウエ
ハ30の平坦部ないしノッチ部32の回転中の位置を知
らせる。
【0017】図1及び2に示された具体例では、ウエハ
30の回転調心は、ウエハ30のデガスと同じチャンバ
内で行われる。しかし、回転調心とデガスは、同時に行
われるのではなく、続けて行われている。回転調心は、
ウエハ30のデガスの前後いずれかに行われてもよい。
30の回転調心は、ウエハ30のデガスと同じチャンバ
内で行われる。しかし、回転調心とデガスは、同時に行
われるのではなく、続けて行われている。回転調心は、
ウエハ30のデガスの前後いずれかに行われてもよい。
【0018】しかし、同じチャンバをウエハの回転配向
及びデガスの双方に用いることに加えて、双方のステッ
プが同時に行うことができれば、更に有利である。図3
は、本発明の別の具体例を例示し、これは、ウエハ支持
体と静電チャックをそれにクランプされたウエハととも
に回転させることにより、ウエハの加熱が継続してデガ
スされつつも、ウエハの回転配向が光ソースと光検出器
によって実施され、半導体ウエハの回転配向とデガスを
同時に行うことが可能となる。
及びデガスの双方に用いることに加えて、双方のステッ
プが同時に行うことができれば、更に有利である。図3
は、本発明の別の具体例を例示し、これは、ウエハ支持
体と静電チャックをそれにクランプされたウエハととも
に回転させることにより、ウエハの加熱が継続してデガ
スされつつも、ウエハの回転配向が光ソースと光検出器
によって実施され、半導体ウエハの回転配向とデガスを
同時に行うことが可能となる。
【0019】同様の要素に同様の符号が付されている図
3に示されているように、ウエハ支持体10の下にある
ペデスタルは、中空のシリンダ112を備え、このシリ
ンダの円筒壁は、磁気カプリング機構又はクラッチ15
2を介して、真空チャンバ2の外側の中空の円筒シャフ
ト160へと磁力により接続されている。順に、円筒シ
ャフト160は、モータ164に接続されてこのモータ
が円筒シャフト160を回転し、この回転が磁気カプリ
ング152を介して円筒ペデスタル112へと伝達さ
れ、ウエハ支持体10、静電チャック20及びそれにク
ランプされたウエハ支持体30を回転する。
3に示されているように、ウエハ支持体10の下にある
ペデスタルは、中空のシリンダ112を備え、このシリ
ンダの円筒壁は、磁気カプリング機構又はクラッチ15
2を介して、真空チャンバ2の外側の中空の円筒シャフ
ト160へと磁力により接続されている。順に、円筒シ
ャフト160は、モータ164に接続されてこのモータ
が円筒シャフト160を回転し、この回転が磁気カプリ
ング152を介して円筒ペデスタル112へと伝達さ
れ、ウエハ支持体10、静電チャック20及びそれにク
ランプされたウエハ支持体30を回転する。
【0020】真空チャンバ2内部では、フレキシブルな
ヒータリード線116がヒータリード線16を外部のヒ
ーターリード線へと接続させ;一方で、フレキシブルな
高電圧リード線128及び129が高電圧リード線28
及び29を外部の高電圧リード線138及び139へと
接続させる。このようにフレキシブルなリード線を与え
ることにより、ヒータ14及び静電チャック電極26及
び27それぞれへの電気的な接触を維持しつつも、ウエ
ハ支持体10の回転、例えば双方に180゜づつ回転す
ることが可能になる。
ヒータリード線116がヒータリード線16を外部のヒ
ーターリード線へと接続させ;一方で、フレキシブルな
高電圧リード線128及び129が高電圧リード線28
及び29を外部の高電圧リード線138及び139へと
接続させる。このようにフレキシブルなリード線を与え
ることにより、ヒータ14及び静電チャック電極26及
び27それぞれへの電気的な接触を維持しつつも、ウエ
ハ支持体10の回転、例えば双方に180゜づつ回転す
ることが可能になる。
【0021】前出の具体例で説明したように、ウエハ支
持体30はモータ164により回転しているため、真空
チャンバ2の外側の光ソース70は、真空チャンバ2の
頂部壁の第1のウィンドウ4を介してウエハ支持体30
の頂面の外周の附近へと、光ビームを向ける。ウエハ3
0の平坦な部分32が巡ってきたときは、以前に図2に
示されて説明されたように、光ビーム72は真空チャン
バ2の底壁に配置された第2のウィンドウ6に進入しこ
れを通過して、光検出器30によって検出されて、平坦
部ないしノッチ部32の回転中の位置を知らせる。
持体30はモータ164により回転しているため、真空
チャンバ2の外側の光ソース70は、真空チャンバ2の
頂部壁の第1のウィンドウ4を介してウエハ支持体30
の頂面の外周の附近へと、光ビームを向ける。ウエハ3
0の平坦な部分32が巡ってきたときは、以前に図2に
示されて説明されたように、光ビーム72は真空チャン
バ2の底壁に配置された第2のウィンドウ6に進入しこ
れを通過して、光検出器30によって検出されて、平坦
部ないしノッチ部32の回転中の位置を知らせる。
【0022】
【発明の効果】本発明の半導体ウエハ処理システムは、
ウエハをウエハ支持体へ機械的にクランピングせずに、
350℃を越える温度で同じチャンバの中での半導体ウ
エハのデガス及び回転調心を可能にする。好ましい具体
例で示されたように、半導体ウエハの回転調心及びデガ
スを、同じチャンバ内で同時に行うこともできる。
ウエハをウエハ支持体へ機械的にクランピングせずに、
350℃を越える温度で同じチャンバの中での半導体ウ
エハのデガス及び回転調心を可能にする。好ましい具体
例で示されたように、半導体ウエハの回転調心及びデガ
スを、同じチャンバ内で同時に行うこともできる。
【図1】リフトリングを用いて真空チャンバ内部で基板
が回転調心されて基板が回転される本発明の具体例を備
える、半導体処理装置のデガス及び回転調心チャンバの
断面図である。
が回転調心されて基板が回転される本発明の具体例を備
える、半導体処理装置のデガス及び回転調心チャンバの
断面図である。
【図2】基板の回転調心のための、図1に示された光学
配向装置の斜視図である。
配向装置の斜視図である。
【図3】基板支持体及び静電チャックを回転させること
により基板が回転調心されて基板が回転される本発明の
別の具体例を備える、半導体処理装置のデガス及び回転
調心チャンバの断面図である。
により基板が回転調心されて基板が回転される本発明の
別の具体例を備える、半導体処理装置のデガス及び回転
調心チャンバの断面図である。
2…真空チャンバ、4…第1のウィンドウ、6…第2の
ウィンドウ、10…ウエハ支持体、12…ペデスタル、
14…ヒータ、16…導線、20…チャック、24…絶
縁材料、26,27…電極、28,29…導線、30…
ウエハ、40…リング、42…アーム、44…シリン
ダ、46…第1のマグネットの組、48…リフトモー
タ、50…シャフト、51…支持プレート、52…磁気
カプリング機構、54…真空遮断ベローズ、60…シャ
フト、70…光ソース、72…光ビーム、62…第2の
マグネットの組、64…モータ、66…ベルト、70…
光ソース、90…流体動力モータ、92…シャフト、9
4…クロスバー、112…シリンダ、116…フレキシ
ブルヒータリード線、160…円筒シャフト、164…
モータ。
ウィンドウ、10…ウエハ支持体、12…ペデスタル、
14…ヒータ、16…導線、20…チャック、24…絶
縁材料、26,27…電極、28,29…導線、30…
ウエハ、40…リング、42…アーム、44…シリン
ダ、46…第1のマグネットの組、48…リフトモー
タ、50…シャフト、51…支持プレート、52…磁気
カプリング機構、54…真空遮断ベローズ、60…シャ
フト、70…光ソース、72…光ビーム、62…第2の
マグネットの組、64…モータ、66…ベルト、70…
光ソース、90…流体動力モータ、92…シャフト、9
4…クロスバー、112…シリンダ、116…フレキシ
ブルヒータリード線、160…円筒シャフト、164…
モータ。
Claims (14)
- 【請求項1】 半導体基板をデガスすることが可能で、
且つ、同じチャンバ内で基板の回転調心を行うことが可
能な、半導体処理装置であって、 a)真空チャンバと、 b)前記真空チャンバ内で半導体基板が基板支持体と熱
的な連通することを維持するための、基板支持体として
機能する被加熱静電クランピング構造体と、 c)静電的にクランプされた前記基板を加熱して前記基
板をデガスするための、前記静電クランピング構造体内
部のヒータと、 d)前記真空チャンバ内で前記基板へ回転を与える回転
機構と、 e)前記基板の前記回転に応じて、前記基板の回転調心
を検出するための検出器とを備える半導体処理装置。 - 【請求項2】 前記ヒータが、前記静電クランピング構
造体内に、前記基板支持体に隣接して前記基板と熱的に
連通する抵抗ヒータを備える請求項1に記載の半導体処
理装置。 - 【請求項3】 前記静電クランピング構造体が、前記基
板の下面に面する基板上の絶縁部と、前記絶縁部内の1
つ以上の電極とを備える請求項1に記載の半導体処理装
置。 - 【請求項4】 前記回転機構が、前記真空チャンバ内部
に回転可能なリングを備える請求項3に記載の半導体処
理装置。 - 【請求項5】 前記回転機構が、前記回転リングを前記
真空チャンバの外側の回転のソースへ結合させる磁気カ
プリングを更に備える請求項4に記載の半導体処理装
置。 - 【請求項6】 前記回転機構が、前記基板を回転調心し
つつ前記基板を加熱して前記基板をデガスすることを可
能にする、回転可能な静電クランピング機構を更に備え
る請求項3に記載の半導体処理装置。 - 【請求項7】 半導体基板をデガスすることが可能で、
且つ、同じチャンバ内で基板の回転調心を行うことが可
能な、半導体処理装置であって、 a)真空チャンバと、 b)前記真空チャンバ内で半導体基板が基板支持体と熱
的に連通することを維持するための、前記真空チャンバ
内部の基板支持体上の静電クランピング機構であって、
前記静電クランピング機構は、前記基板の下面に面する
前記基板支持体上の絶縁部と、前記絶縁部内の高電圧電
極とを備える、前記静電クランピング機構と、 c)静電的にクランプされた前記基板を加熱して前記基
板をデガスするための、前記静電クランピング機構内部
のヒータと、 d)前記真空チャンバ内で前記基板へ回転を与える回転
機構であって i)前記基板を持ち上げて前記基板支持体から離すこと
が可能な、前記真空チャンバ内部の回転可能なリング
と、 ii)前記回転可能なリングを、前記真空チャンバの外
側の回転のソースへと結合させる磁気カプリングと、を
備える、前記回転機構と、 e)前記基板の前記回転に応じて、前記基板の回転調心
を検出するための検出器とを備える半導体処理装置。 - 【請求項8】 半導体ウエハをデガスすることが可能
で、且つ、同じチャンバ内でウエハの回転調心を行うこ
とが可能な、半導体処理装置であって、 a)真空チャンバと、 b)前記真空チャンバ内で半導体ウエハがそれと熱的に
連通することを維持するための、前記真空チャンバ内部
のウエハ支持体上の静電クランピング構造体であって、
前記静電クランピング構造体は、前記ウエハの下面に面
するその上の絶縁部と、前記絶縁部内の高電圧電極とを
備える、前記静電クランピング構造体と、 c)静電的にクランプされた前記ウエハを加熱して前記
ウエハをデガスするための、前記静電クランピング構造
体内部のヒータと、 d)前記真空チャンバ内で前記ウエハ支持体へ回転を与
える回転機構と、 e)前記ウエハの前記回転に応じて、前記ウエハの回転
調心を検出するための検出器とを備え、前記半導体ウエ
ハが回転調心されつつ、同時に加熱されて前記ウエハ支
持体をデガスすることが可能である半導体処理装置。 - 【請求項9】 同じ真空チャンバ内で、半導体基板をデ
ガスし、また基板の配向を与えるためのプロセスであっ
て、 a)真空チャンバを与えるステップと、 b)前記真空チャンバ内で、半導体基板を静電クランピ
ング構造体と熱的に連通させるステップと、 c)静電的にクランピングされた前記基板をデガスする
ために、前記静電クランピング構造体内部にヒーターを
与えることによって前記基板を加熱するステップと、 d)前記真空チャンバ内で前記基板を回転させるステッ
プと、 e)前記基板の前記回転に応じて、前記基板の回転調心
を検出するステップとを備えるプロセス。 - 【請求項10】 前記基板を加熱する前記ステップc)
が、抵抗ヒータを、前記静電クランピング構造体内に、
その表面に隣接して前記基板と熱的に連通するように与
える工程を更に備える請求項9に記載の半導体基板をデ
ガスするためのプロセス。 - 【請求項11】 前記静電クランピング構造体が、前記
基板の下面に面する基板上の絶縁部と、前記絶縁部内の
1つ以上の電極とを備える請求項9に記載の半導体基板
をデガスするためのプロセス。 - 【請求項12】 前記基板を回転させる前記ステップ
d)が、前記真空チャンバ内部で、回転可能なリングを
用いて前記基板を持ち上げて前記基板支持体から離す工
程を更に有する請求項11に記載の半導体基板をデガス
するためのプロセス。 - 【請求項13】 前記基板を回転させる前記ステップ
d)が、前記回転リングを前記真空チャンバの外側の回
転のソースに結合させる工程を更に有する請求項12に
記載の半導体基板をデガスするためのプロセス。 - 【請求項14】 前記基板を回転させる前記ステップ
d)が、前記静電クランピング構造体を回転させて、前
記基板の回転調心を検出する前記ステップe)を、前記
基板をデガスする前記加熱のステップc)の際中に実施
することを可能とする工程を更に備える請求項11に記
載の半導体基板をデガスするためのプロセス。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/383112 | 1995-02-03 | ||
| US08/383,112 US5982986A (en) | 1995-02-03 | 1995-02-03 | Apparatus and method for rotationally aligning and degassing semiconductor substrate within single vacuum chamber |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08264452A true JPH08264452A (ja) | 1996-10-11 |
Family
ID=23511774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8018945A Pending JPH08264452A (ja) | 1995-02-03 | 1996-02-05 | 単一チャンバ内での半導体基板の回転調心且つデガス装置及び方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5982986A (ja) |
| EP (1) | EP0725427A2 (ja) |
| JP (1) | JPH08264452A (ja) |
| KR (1) | KR100371991B1 (ja) |
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| US7207766B2 (en) | 2003-10-20 | 2007-04-24 | Applied Materials, Inc. | Load lock chamber for large area substrate processing system |
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