DE112009002156T5 - Substrathalteelement, Substratverarbeitungsvorrichtung und Substratverarbeitungsverfahren - Google Patents

Substrathalteelement, Substratverarbeitungsvorrichtung und Substratverarbeitungsverfahren Download PDF

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Abstract

Substratverarbeitungsvorrichtung, umfassend eine Ablage, eine Abdeckung und ein Drehgestell. Die Ablage umfasst eine Substratlagerung, die eingerichtet ist, um einen äußeren Kantenabschnitt eines Substrats zu lagern, eine Abdeckungslagerung, die an einer äußeren Umfangsseite der Substratlagerung vorgesehen ist und über die Substratlagerung hervorsteht, und eine Aussparung, die zwischen der Substratlagerung und der Abdeckungslagerung vorgesehen ist. Die Abdeckung deckt die Aussparung und die Substratlagerung der Ablage ab. Das Drehgestellt umfasst eine elektrostatische Adsorptionsoberfläche und einen Ablagehalteabschnitt, der an einer äußeren Umfangseite der elektrostatischen Adsorptionsoberfläche und unter der elektrostatischen Adsorptionsoberfläche vorgesehen ist. Der äußere Kantenabschnitt des Substrats steht von der elektrostatischen Adsorptionsoberfläche zur Seite des Ablagehalteabschnitts hervor. Die Substratlagerung ist unter dem äußeren Kantenabschnitt des Substrats beabstandet. Die Abdeckung ist über dem äußeren Kantenabschnitt des Substrats beabstandet.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Substratverarbeitungsvorrichtung und ein Substratverarbeitungsverfahren, das insbesondere geeignet ist, ein dünnes Substrat zu verarbeiten.
  • Stand der Technik
  • In der Substratverarbeitung werden Verarbeitungen, wie beispielsweise eine dünne Filmausbildung, Oberflächenmodifikation und Trockenätzen an einem Substrat in einem Vakuum durchgeführt. Solch eine Substratverarbeitung wird oft mit dem an einer Ablage platzierten Substrat durchgeführt. Beispielsweise wird bei der in der JP-A-2003-59998 offenbarten Verarbeitung ein Substrat in eine Aussparung einer Bodenablage platziert und darauf wird ferner ein Spannring platziert. In diesem Zustand wird das Substrat zusammen mit der Ablage elektrostatisch auf einer elektrostatischen Aufspannvorrichtung adsorbiert und verarbeitet.
  • Technisches Problem
  • Das zu verarbeitende Substrat kann ein Halbleiterwafer sein, der eine sehr dünne Dicke aufweist. Insbesondere ist in diesem Fall der äußere Kantenabschnitt des Wafers anfällig dafür, dass er aufgrund von einem Kontakt zwischen dem äußerem Kantenabschnitt des Wafers und der Ablage bricht. Dadurch gibt es Bedenken über folgende Probleme. Wenn ein Bruchstück des Wafers an der Überführungshand oder der elektrostatischen Aufspannvorrichtung platziert wird, wird das Bruchstück zwischen diesem und dem Wafer eingeschlossen. Das kann einen Schaden an der Einrichtungsausbildungsoberfläche des Wafers verursachen oder kann ein Brechen des Wafers verursachen. Wenn die Oberfläche der elektrostatischen Aufspannvorrichtung aus einem flexiblen Material, wie ein Polyimid hergestellt ist, gräbt sich das Bruchstück in dieses ein und erreicht die Elektrode der elektrostatischen Aufspannvorrichtung, was einen Kurzschluss verursacht.
  • Diese Erfindung wurde mit Sicht auf die oben genannten Probleme getätigt. Diese Erfindung stellt eine Substratverarbeitungsvorrichtung und ein Substratverarbeitungsverfahren bereit, die geeignet sind, um Unannehmlichkeiten zu vermeiden, die aus Substratbruchstücken resultieren.
  • Technische Lösung
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Substratverarbeitungsvorrichtung vorgesehen, umfassend: Eine ringförmige Ablage, umfassend eine Substratlagerung, die eingerichtet ist, um einen äußeren Kantenabschnitt eines Substrats zu lagern, eine Abdeckungslagerung, die an einer äußeren Umfangsseite der Substratlagerung vorgesehen ist und die über die Substratlagerung hervorsteht, und eine Aussparung, die zwischen der Substratlagerung und der Abdeckungslagerung vorgesehen ist; eine ringförmige Abdeckung, die die Aussparung und die Substratlagerung der Ablage bedeckt, wobei die Abdeckung die Abdeckungslagerung der Ablage überlagert; und ein Drehgestell, umfassend eine elektrostatische Adsorptionsoberfläche und einen Ablagehalteabschnitt, der an einer äußeren Umfangsseite der elektrostatischen Adsorptionsoberfläche und unter der elektrostatischen Adsorptionsoberfläche vorgesehen ist, wobei der äußere Kantenabschnitt des Substrats über die Ablagehalteabschnittseite der elektrostatischen Adsorptionsoberfläche hervorsteht, wobei die Substratlagerung unter dem äußeren Kantenabschnitt des Substrats beabstandet ist und die Abdeckung über dem äußeren Kantenabschnitt des Substrats beabstandet ist, wobei das Substrat auf der elektrostatischen Adsorptionsoberfläche adsorbiert ist, und wobei die Ablage an dem Ablagehalteabschnitt gehalten ist.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung gibt es ein Substratverarbeitungsverfahren, umfassend: Überführen einer ringförmigen Ablage und einer ringförmigen Abdeckung zu einem Drehgestell, wobei die Ablage eine Substratlagerung und eine Abdeckungslagerung umfasst, die an einer äußeren Umfangsseite der Substratlagerung vorgesehen ist und über die Substratlagerung hervorsteht, wobei an einem äußeren Kantenabschnitt eines Substrats, das auf der Substratlagerung gelagert ist, die Abdeckung die Abdeckungslagerung überlagert und den äußeren Kantenabschnitt des Substrats abdeckt, wobei das Drehgestell eine elektrostatische Adsorptionsoberfläche und einen Ablagehalteabschnitt umfasst, der an einer äußeren Umfangsseite der elektrostatischen Adsorptionsoberfläche und unter der elektrostatischen Adsorptionsoberfläche vorgesehen ist; Verarbeiten des Substrats während sich das Drehgestell dreht, mit dem auf der elektrostatischen Adsorptionsoberfläche adsorbierten Substrat, wobei die Ablage an dem Ablagehalteabschnitt gehalten ist, wobei die Substratlagerung, die unter dem äußeren Kantenabschnitt beabstandet ist, zu der Ablagehalteabschnittseite von der elektrostatischen Adsorptionsoberfläche hervorsteht und die Abdeckung über den äußeren Kantenabschnitt beabstandet ist; und nach der Verarbeitung des Substrats Aufheben einer elektrostatischen Adsorptionskraft, die auf das Substrat wirkt, während ein Zustand aufrechterhalten wird, in dem die Ablage an dem Ablagehalteabschnitt gehalten ist und die Abdeckung die Abdeckungslagerung überlagert.
  • Die Erfindung kann eine Substratverarbeitungsvorrichtung und ein Substratverarbeitungsverfahren bereitstellen, das jeweils geeignet ist, die Probleme zu vermeiden, die aus Substratbruchstücken resultieren.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Substrathalters gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 2 ist eine schematische Ansicht einer Substratverarbeitungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung.
  • 3A und 3B sind schematische perspektivische Ansichten eines Übertragungsroboters.
  • 4 ist eine schematische Ansicht, in der ein relevanter Teil vergrößert ist, die einen Zustand in einem Substratverarbeitungsverfahren gemäß der Ausführungsform der Erfindung darstellt, in dem ein Substrat elektrostatisch an einer elektrostatischen Adsorptionsoberfläche eines Drehgestells adsorbiert wird und in dem eine Ablage an einem blagehalteabschnitt des Drehgestells gehalten ist.
  • 5A und 5B sind schematische Ansichten, die andere spezielle Beispiele eines Ablagehalteabschnitts an dem Drehgestell darstellen, der in 2 und 4 dargestellt ist.
  • Darstellung bevorzugter Ausführungsformen
  • Ausführungsformen der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In einer Ausführungsform der Erfindung wird ein spezielles Beispiel beschrieben, in welchem ein Halbleiterwafer als Beispiel für ein zu verarbeitendes Substrat genommen wird, und ein Sputterfilmausbildungsprozess wird an dem Halbleiterwafer durchgeführt.
  • Der Halbleiterwafer, der verarbeitet werden soll, ist in dieser Ausführungsform sehr dünn. Beispielsweise ist die Dicke 10 bis 100 μm und bevorzugt etwa 50 μm. In dieser Ausführungsform wird solch ein dünner Halbleiterwafer in einer Verarbeitungskammer und aus dieser heraus in einem Zustand überführt, in dem er durch ein Halteelement gehalten wird.
  • 1 ist eine schematische Querschnittsansicht des Halteelements 10. 1 zeigt ebenfalls einen Halbleiterwafer W, der durch das Halteelement 10 gehalten ist.
  • Das Halteelement 10 ist aus einer ringförmigen Ablage 11 und einer ringförmigen Abdeckung 21 aufgebaut. Die Ablage 11 und die Abdeckung 21 werden in die Verarbeitungskammer zusammen mit dem Halbleiterwafer W übermittelt und während der Sputterfilmausbildungsverarbeitung einem Plasma, hoher Temperatur und verschiedenen Gasen ausgesetzt. Jedoch weisen die Ablage 11 und die Abdeckung 21 einen ausreichenden Wärmewiderstand und ausreichende mechanische Stärke auf, um dies auszuhalten und den Halbleiterwafer ohne Verformung oder Brechen stabil zu halten. Beispielsweise können die Ablage 11 und die Abdeckung 21 aus einem Material, wie Titanium, einer Titaniumlegierung und Aluminiumoxid bestehen.
  • Die Ablage 11 ist wie ein kreisförmiger Ring ausgebildet. Der äußere Durchmesser der Ablage 11 ist größer als der Durchmesser des Halbleiterwafers W. Der innere Durchmesser der Ablage 11 ist geringer als der Durchmesser des Halbleiterwafers W. An der oberen Oberflächenseite der Ablage 11, wo der Halbleiterwafer W gehalten wird, ist ein Stufenunterschied vorgesehen. Die untere Oberfläche an einer Seite gegenüber von dieser ist eine flache Oberfläche.
  • An der oberen Oberflächenseite der Ablage 11 sind eine Waferlagerung (Substratlagerung) 13 und eine Abdeckungslagerung 12 vorgesehen. Die Abdeckungslagerung 12 ist an der äußeren Umfangsseite der Ablage 11 vorgesehen, welche größer als der Durchmesser des Halbleiterwafers W ist. An der inneren Umfangsseite dieser Abdeckungslagerung 12 ist die Waferlagerung 13 vorgesehen.
  • Die obere Oberfläche der Waferlagerung 13 ist wie ein kreisförmiger Ring ausgebildet, übereinstimmend mit der kreisförmigen Gestalt des Halbleiterwafers W. Die obere Oberfläche der Abdeckungslagerung 12 ist ebenfalls wie ein kreisförmiger Ring ausgebildet. Die radiale Breitendimension der Abdeckungslagerung 12 ist größer als die radiale Breitendimension der Waferlagerung 13. Daher ist der Bereich der oberen Oberfläche der Abdeckungslagerung 12 größer als der Bereich der oberen Oberfläche der Waferlagerung 13.
  • Die Abdeckungslagerung 12 steht über die Waferlagerung 13 hervor. Hier wird der Begriff „über” im Gegensatz zum Begriff „unter” verwendet, welcher sich auf die Seite der flachen hinteren Oberfläche der Ablage 11 bezieht. Daher gibt es einen Höhenunterschied (Stufenunterschied) zwischen der oberen Oberfläche der Abdeckungslagerung 12 und der oberen Oberfläche der Waferlagerung 13. Die obere Oberfläche der Abdeckungslagerung 12 ist über der oberen Oberfläche der Waferlagerung 13 angeordnet.
  • Eine Aussparung 14 ist in der Ablage 11 zwischen der Waferlagerung 13 und der Abdeckungslagerung 12 vorgesehen. Die Aussparung 14 ist wie ein fortlaufender Schlitz durch den gesamten Umfang der ringförmigen Ablage 11 ausgebildet, so dass sie sich entlang der Krümmung der äußeren Kante des Halbleiterwafers W erstreckt. Der Boden der Aussparung 14 ist unter der oberen Oberfläche der Abdeckungslagerung 12 und der oberen Oberfläche der Waferlagerung 13 angeordnet.
  • Der äußere Kantenabschnitt (Umfangsabschnitt) des Halbleiterwafers W ist an der Waferlagerung 13 der Ablage 11 gehalten und dabei wird der Halbleiterwafer W an der Ablage 11 gelagert. Der Durchmesser des Halbleiterwafers W ist beispielsweise 200 mm. Der Abschnitt des Halbleiterwafers W, der in Kontakt mit der Waferlagerung 13 gelagert ist, ist ein Abschnitt von etwa 2,5 mm an der äußeren Umfangsseite.
  • Der innere Durchmesser der Abdeckungslagerung 12 ist etwas größer als der Durchmesser des Halbleiterwafers W. Der Halbleiterwafer W ist innerhalb der inneren Umfangsoberfläche 15 der Abdeckungslagerung 12 aufgenommen. Der radiale Ausrichtungsfehler des Halbleiterwafers W wird durch die innere Umfangsoberfläche 15 der Abdeckungslagerung 12 beschränkt.
  • Die Abdeckung 21 baut in Verbindung mit der vorher genannten Ablage 11 das Halteelement 10 auf. Die Abdeckung 21 ist wie ein kreisförmiger Ring ausgebildet. Der äußere Durchmesser der Abdeckung 21 ist größer als der äußere Durchmesser der Ablage 11. Der innere Durchmesser der Abdeckung 21 ist kleiner als der innere Durchmesser der Ablage 11. D. h., die radiale Breitendimension der Abdeckung 21 ist größer als die radiale Breitendimension der Ablage 11. In einem Zustand, in dem ein Teil der unteren Oberfläche der Abdeckung 21 an der Abdeckungslagerung 12 der Ablage 11 gehalten ist und die Ablage 11 überlagert, bedeckt die Abdeckung 21 die gesamte Ablage 11. Sowohl die untere Oberfläche als auch die obere Oberfläche der Abdeckung 21 sind flache Oberflächen. Die untere Oberfläche erstreckt sich radial weiter nach innen als die Ablage 11.
  • Eine Rippe 22, die nach unten hervorsteht und wie ein kreisförmiger Ring geformt ist, ist an dem äußersten Umfangsabschnitt der Abdeckung 21 vorgesehen. Die Ablage 11 ist an der inneren Umfangsseite dieser Rippe 22 so aufgenommen, dass der radiale Ausrichtungsfehler zwischen der Ablage 11 und der Abdeckung 21 begrenzt wird. Die kreisringförmige Rippe 22, die ausgebildet ist, unterdrückt daher die Verformung der Abdeckung 21. In der Ablage 11 unterdrückt die kreisringförmige Aussparung 14, die darin ausgebildet ist, die Verformung der Ablage 11. Jedoch ist die Hauptfunktion der Aussparung 14, wie unten beschrieben, die Bruchstücke durch einen Bruch von irgendeinem der äußeren Kantenabschnitte des Halbleiterwafers W resultieren, so dass die Bruchstücke nicht auf die Rückseite des Halbleiterwafers W bewegt werden.
  • In dieser Ausführungsform wird ein Metallfilm (wobei Metall nicht auf reines Metall beschränkt ist, sondern auch Legierungen umfasst), der als eine Elektrode fungiert, durch das Sputterverfahren an einer zweiten großen Oberfläche des Halbleiterwafers W an einer Seite gegenüber einer ersten großen Oberfläche ausgebildet. Der Einrichtungshauptabschnitt, wie ein Transistor, ist an der ersten großen Oberfläche ausgebildet. Mit der zweiten großen Oberfläche, d. h. der Filmausbildungsoberfläche des Halbleiterwafers W, nach oben gerichtet, wird der äußere Kantenabschnitt des Halbleiterwafers W gehalten und an der Waferlagerung 13 der Ablage 11 gelagert. Der Halbleiterwafer W ist an der Waferlagerung 13 der Ablage 11 unter seinem Eigengewicht angeordnet.
  • Die Abdeckung 21 überlagert die Abdeckungslagerung 12 der Ablage 11. Die Abdeckung 21 wird an der Abdeckungslagerung 12 der Ablage 11 unter seinem Eigengewicht gehalten. Mit der die Abdeckungslagerung 12 überlagernden Abdeckung 21, deckt die Abdeckung 21 die gesamte Ablage 11, umfassend die Waferlagerung 13, die Aussparung 14 und die Abdeckungslagerung 12 ab. In dem Fall, in dem der Halbleiterwafer an der Ablage 11 gelagert ist, deckt die Abdeckung 21 den äußeren Kantenabschnitt des Halbleiterwafers W ab. Zu dieser Zeit ist die obere Oberfläche der Waferlagerung 13 an einer Position niedriger als die obere Oberfläche der Abdeckungslagerung 12 angeordnet. Daher ist eine kleine Lücke zwischen der Filmausbildungsoberfläche des Halbleiterwafers W und der unteren Oberfläche der Abdeckung 21 ausgebildet. Deswegen steht die Abdeckung 21 nicht mit dem Halbleiterwafer W in Kontakt.
  • Im durch die Ablage 11 und die Abdeckung 21 gehaltenen Zustand, wie in 1 gezeigt, wird der Halbleiterwafer W in die Verarbeitungskammer überführt oder aus der Verarbeitungskammer nach der Verarbeitung herausgeführt.
  • Gemäß dieser Ausführungsform wird ein dünner Halbleiterwafer W an der Ablage 11 platziert, die eine ausreichende Stärke aufweist, und wird zusammen mit der Ablage 11 überführt. Daher ist beispielsweise der Hubmechanismus, welcher den Halbleiterwafer W in Bezug auf das Gestell in der Verarbeitungskammer vertikal bewegt, nicht mit dem Halbleiterwafer W in Kontakt. Das kann verhindern, dass der Halbleiterwafer W angekratzt wird. Ferner kann das Brechen des Halbleiterwafers W durch Dämpfen der Stöße auf ihn verhindert werden.
  • Ferner überlagert in dieser Ausführungsform die Abdeckung 21 die Ablage 11 so, dass der äußere Kantenabschnitt des Halbleiterwafers W mit der Abdeckung 21 bedeckt ist. Das kann den Halbleiterwafer W daran hindern, dass er springt oder von der Ablage 11 während der Überführung herunterfällt.
  • Die Verarbeitungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform ist eine Mehrkammerverarbeitungsvorrichtung, umfassend eine Vielzahl von Verarbeitungskammern, so dass die Filmausbildung einer Vielzahl von gestapelten Filmen von verschiedenen Arten, oder die Filmausbildung einer bestimmten Art, an einem Substrat durchgeführt werden kann. In jeder Verarbeitungskammer wird ein Sputterfilmausbildungsprozess beispielsweise an dem Substrat durchgeführt. Neben den Verarbeitungskammern umfasst die Mehrkammerverarbeitungsvorrichtung gemäß dieser Erfindung ebenfalls eine Substrataustauschkammer. Diese Substrataustauschkammer umfasst einen Überführungsroboter 50, der in den 3A und 3B gezeigt ist.
  • Dieser Übertragungsroboter 50 ist ein Horizontalmehrgelenkroboter, in welchem ein Arm 52 horizontal durch einen Antriebsmechanismus 51 bewegt wird. In der Substrataustauschkamme3r wird ein unverarbeiteter Halbleiterwafer W aus einer Kartusche herausgenommen, nicht gezeigt, durch den Übertragungsroboter 50 auf die Finger (Hand) 53, die an der Spitze des Arms 52 angebracht sind. Umgekehrt wird ein verarbeiteter Halbleiterwerfer W von den Fingern 53 in die Kartusche zurückgegeben. Der Halbleiterwerfer W wird an den Fingern 53 platziert nur unter seinem eigenen Gewicht und ist nicht einem Halten wie Adsorption unterworfen. Die Haltekraft ist nur die Reibungskraft, die durch das Eigengewicht in dem Bereich erzeugt wird, in dem der Halbleiterwerfer W in Kontakt mit den Fingern 53 ist.
  • Ein dünner Halbleiterwerfer W weist ein leichtes Gewicht auf. Daher kann nicht erwartet werden, dass in dem Übertragungsverfahren, das den Reibungswiderstand wie in dem vorher genannten Übertragungsroboter 50 verwendet, große Reibungswiderstände vorhanden sind, und es ist schwierig, die Übertragungsgeschwindigkeit zu erhöhen. Demgegenüber weisen die Ablage 11 und die Abdeckung 21 ausreichend größeres Gewicht als der Halbleiterwerfer W auf. Durch Platzieren des Halbleiterwerfers W an den Fingern 53 zusammen mit der Ablage 11 und der Abdeckung 21 und das gemeinsame Übertragen wird der Reibungswiderstand gesteigert. Daher kann die Übertragungsgeschwindigkeit vergrößert werden und die absolute Verarbeitungszeit kann reduziert werden.
  • 2 zeigt schematisch eine Verarbeitungskammer in der Verarbeitungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung.
  • Eine Verarbeitungskammer 30 ist durch eine Kammerwand 31 abgeschlossen. Ein Gaseinführungssystem und ein Abgassystem (nicht gezeigt) sind mit der Verarbeitungskammer 30 verbunden. Indem diese gesteuert werden, kann die Verarbeitungskammer 30 mit einem gewünschten Gas unter einem gewünschten reduzierten Druck befüllt werden.
  • In der Verarbeitungskammer 30 sind einander gegenüberliegend ein Target 34 und ein Drehgestell 32 vorgesehen. Das Target 34 wird durch beispielsweise eine Aufspannplatte gehalten und ist oben in der Verarbeitungskammer 30 vorgesehen. Das Drehgestell 32 ist am Boden in der Verarbeitungskammer 30 vorgesehen.
  • Das Drehgestell 32 umfasst eine elektrostatische Aufspannvorrichtung. Eine Elektrode 33 ist in dieser vorgesehen. Zwischen der Elektrode 33 und der Gestelloberfläche (elektrostatische Adsorptionsoberfläche 32a) ist ein Dielektrikum vorgesehen. Wenn auf die innere Elektrode 33 eine Spannung von einem Energieversorgungssystem (nicht gezeigt) wird eine elektrostatische Kraft zwischen der elektrostatischen Adsorptionsoberfläche 32a und dem Halbleiterwafer W erzeugt, der auf dieser gehalten wird. Daher wird der Halbleiterwafer W adsorbiert und an der elektrostatischen Adsorptionsoberfläche 32a befestigt.
  • Das Drehgestell 32 umfasst einen Ablagehalteabschnitt 32b an einer Position an der äußeren Umfangsseite der elektrostatischen Adsorptionsoberfläche 32a und unter der elektrostatischen Adsorptionsoberfläche 32a. Der Ablagehalteabschnitt 32b ist ringförmig vorgesehen, so dass er den Umfang der elektrostatischen Adsorptionsoberfläche 32a umgibt.
  • Wie oben beschrieben, ist die Verarbeitungsvorrichtung dieser Ausführungsform eine Mehrkammerverarbeitungsvorrichtung, umfassend eine Vielzahl von Verarbeitungskammern. Um die Anzahl der Verarbeitungskammern niedrig zu halten, so dass die gesamte Vorrichtung verkleinert werden kann, werden beispielsweise zwei Targets 34 verwendet, die einen kleinen Durchmesser haben, so dass sie sich eine Verarbeitungskammer teilen. Daher wird, um eine gleichmäßige Filmausbildung an der gesamten Filmausbildungsoberfläche des Halbleiterwafers W zu erhalten, eine Sputterfilmausbildung durchgeführt, während der Halbleiterwafer W durch das Drehgestell 32 gedreht wird. Das Drehgestell 32 ist so vorgesehen, dass es zusammen mit der inneren Elektrode 33 um die Mittelachse drehbar ist, die durch die strichgepunktete Linie in 2 angezeigt wird.
  • Der Halbleiterwafer W, der in 1 gezeigt ist, wird in diesem Zustand durch einen Überführungseingang 36, der in der Kammerwand 31 ausgebildet ist, zusammen mit dem Halteelement 10 (Ablage 11 und Abdeckung 12) in die Verarbeitungskammer 30 überführt. Nach dieser Einführung wird der Überführungseingang 36 durch beispielsweise einen Eingang, nicht gezeigt, hermetisch geschlossen. Nachfolgend wird die Verarbeitungskammer 30 mit einer gewünschten Gasatmosphäre befüllt, mit einem gewünschten Druck, der für eine Sputterfilmausbildungsverarbeitung geeignet ist.
  • Das Überführen des Halteelements 10 in/aus der Verarbeitungskammer 30 durch den Überführungseingang 36 wird zum Beispiel mittels eines Überführungsroboters durchgeführt. In der Verarbeitungskammer 30 ist ein Hubmechanismus 37, der wie ein Stift ausgebildet ist, beispielsweise wie in 4 gezeigt, vorgesehen. Die untere Oberfläche der Ablage 11 wird an dem Hubmechanismus 37 gelagert. Der Hubmechanismus 37 ist so vorgesehen, dass er in einem Führungsloch 38, das unter dem Ablagehalteabschnitt 32b des Drehgestells 32 ausgebildet ist, und in dem Raum über dem Führungsloch 38 vertikal bewegbar ist. Vorliegend ist der Hubmechanismus 37 nicht auf die Stiftgestalt beschränkt, sondern kann ebenfalls wie ein Tisch/Scheibe ausgebildet sein.
  • Das Halteelement 10, das den Halbleiterwafer W hält, wird in eine Position über dem Drehgestell 32 überführt, wie in 2 gezeigt ist. Nachfolgend wird das Halteelement 10 durch Absenken des Hubmechanismus 37, der die untere Oberfläche des Halteelements 10 lagert, zum Drehgestell 32 abgesenkt.
  • Die elektrostatische Adsorptionsoberfläche 32a ist beispielsweise in einer kreisförmigen Gestalt ausgebildet. Der innere Durchmesser der Ablage 11 ist größer als der Durchmesser der elektrostatischen Adsorptionsoberfläche 32a, so dass die elektrostatische Adsorptionsoberfläche 32a innerhalb der inneren Umfangsoberfläche der Ablage 11 aufgenommen werden kann.
  • Mit dem Absenken der Ablage 11 wird der Halbleiterwafer W, der auf der Waferlagerung 13 der Ablage 11 gelagert ist, ebenfalls abgesenkt. Wenn die Ablage 11 unter die elektrostatische Adsorptionsoberfläche 32a abgesenkt wird, ist die untere Oberfläche des Halbleiterwafers W, der von der Ablage 11 freigelegt ist, an der elektrostatischen Adsorptionsoberfläche 32a gehalten und adsorbiert und an dieser befestigt. Der äußere Kantenabschnitt des Halbleiterwafers W, welcher an der Waferlagerung 13 der Ablage 11 gelagert wurde, steht zur Seite des Ablagehalteabschnitts 32b an der äußeren Umfangsseite der elektrostatischen Adsorptionsoberfläche 32a hervor, wie in 4 gezeigt.
  • Die Ablage 11 wird an dem Ablagehalteabschnitt 32b des Drehgestells 32 gehalten. Wie in 4 gezeigt, ist in einem Zustand, in dem die Ablage 11 an dem Ablagehalteabschnitt 32b gehalten ist, die obere Oberfläche der Waferlagerung 13 unter der elektrostatischen Adsorptionsoberfläche 32a angeordnet und von dem äußeren Kantenabschnitt des Halbleiterwafers W ohne Kontakt mit diesem beabstandet.
  • Mit dem Absenken der Ablage 11 wird die Abdeckung 21, die an der Abdeckungslagerung 12 der Ablage 11 gelagert ist, ebenfalls abgesenkt. Ab dem Zeitpunkt, wenn der Halbleiterwafer W an der Waferlagerung 13 der Ablage 11 platziert ist, bedeckt der innere Umfangsabschnitt 21a der Abdeckung 21 den äußeren Kantenabschnitts des Halbleiterwafers W. Durch geeignetes Festlegen des Stufenunterschieds zwischen der Waferlagerung 13 und der Abdeckungslagerung 12 in der Ablage 11, selbst wenn die Ablage 11 von der Lagerung des Halbleiterwafers W gelöst wird und an dem Ablagehalteabschnitt 32b gehalten ist, kann der innere Umfangsabschnitt 21a der Abdeckung 21 den Zustand aufrechterhalten, dass er von dem äußeren Kantenabschnitt des Halbleiterwafers W beabstandet ist, ohne ihn zu kontaktieren.
  • In diesem Zustand, der in 4 gezeigt ist, während das Drehgestell 32 gedreht wird, wird die Sputterfilmausbildungsverarbeitung an dem Halbleiterwafer W durchgeführt. Insbesondere wird eine Spannung von einer Stromquelle 35, die in 2 gezeigt ist, auf das Target 34 aufgebracht, um eine elektrische Entladung zwischen dem Target 34 und dem Drehgestell 32 zu verursachen, so dass Plasma erzeugt wird. Ionen, die daraus resultieren, werden zum Target 34 hin durch das elektrische Feld in dem Verarbeitungsraum beschleunigt und treffen auf das Target 34. Daher werden Partikel des Targetmaterials von dem Target 34 zerstäubt und an der Filmausbildungsoberfläche des Halbleiterwafers W angebracht und abgelagert.
  • Gemäß dieser Ausführungsform ist während der Überführung mit dem Halbleiterwafer W, der durch das Halteelement 10 gehalten wird, und während der Verarbeitung, die in 4 gezeigt ist, eine Aussparung 14 unter dem äußeren Kantenabschnitt des Halbleiterwerfers W angeordnet. Daher, wenn der äußere Kantenabschnitt des dünnen Halbleiterwerfers W mit der Ablage 11 störend eingreift und feine Bruchstücke erzeugt, können diese Bruchstücke fallengelassen und in der Aussparung 14 eingefangen werden. D. h., die Bruchstücke werden nicht verstreut. Das kann helfen zu vermeiden, dass die Bruchstücke des Halbleiterwerfers W zur unteren Oberflächenseite des Halbleiterwerfers W bewegt werden und zwischen dem Halbleiterwafer W und dem Finger 53 des Überführungsroboters 50 oder der elektrostatischen Adsorptionsoberfläche 32a eingeklemmt werden. Daher ist es möglich, die Probleme, wie z. B. einen Schaden an der Einrichtungsausbildungsoberfläche des Halbleiterwerfers W und einen Kurzschluss aufgrund von Eingraben der Bruchstücke in die innere Elektrode 33 des Drehgestells 32 zu vermeiden.
  • Ferner deckt während der Verarbeitung die Abdeckung 21 die gesamte Ablage 11, umfassend die Aussparung 14 und die Waferlagerung 13, ab. Daher wird eine Filmfestsetzung an der Ablage 11 verhindert und der Instandhaltungsaufwand kann reduziert werden.
  • Nachdem die Sputterfilmausbildungsverarbeitung fertiggestellt ist, während der Zustand, der in 4 gezeigt ist, aufrechterhalten wird, wird das Spannungsaufbringen auf die innere Elektrode 33, die in 2 gezeigt ist, erst gestoppt, um die elektrostatische Adsorptionskraft, die auf den Halbleiterwafer W wirkt, zu entfernen. Zu dieser Zeit bedeckt der innere Umfangsabschnitt 21a der Abdeckung 21 den äußeren Kantenabschnitt des Halbleiterwafers W. Dies kann verhindern, dass der Halbleiterwafer W an dem Drehgestell 32 springt oder von dem Drehgestell 32 herunterfällt.
  • Nachdem der Halbleiterwafer W von der Adsorption und der Befestigung gelöst ist, wird die Ablage 11 vom Zustand in 4 durch Anheben des Hubmechanismus 37 angehoben. Der äußere Kantenabschnitt des Halbleiterwafers W wird an der Waferlagerung 13 der Ablage 11 platziert und der Halbleiterwafer W wird von der elektrostatischen Adsorptionsoberfläche 32a hoch gehoben. Dann wird der Überführungseingang 36, der in 2 gezeigt ist, geöffnet und der Halbleiterwafer W wird aus der Verarbeitungskammer 30 zusammen mit dem Halteelement 10 durch einen Überführungsmechanismus, der nicht gezeigt ist, überführt.
  • Während der Verarbeitung, während sich das Drehgestell 32 dreht, ist der Halbleiterwafer W an der elektrostatischen Adsorptionsoberfläche 32a befestigt. Jedoch ist die Ablage 11 einfach an dem Ablagehalteabschnitt 32b des Drehgestells 32 platziert. Ferner ist die Abdeckung 21 ebenfalls einfach an der Abdeckungslagerung 12 der Ablage 11 platziert. Während der Rotation des Drehgestells 32 können sich daher die Ablage 11 und die Abdeckung 21 relativ zum Halbleiterwafer W durch die Trägheitskraft verschieben. Wenn die Ablage 11 an dem Drehgestell 32 befestigt ist, oder wenn die Ablage 11 und die Abdeckung 21 aneinander befestigt sind, kann solch eine Verschiebung ausgeschaltet werden. Dies neigt jedoch dazu, die Konfiguration aufgrund des Mechanismus, der eine Drehung beinhaltet, zu komplizieren.
  • Während eine Verschiebung der Ablage 11 und der Abdeckung 21 aufgrund der Rotation des Drehgestells 32 erlaubt ist wird in dieser Ausführungsform verhindert, dass die Ablage 11 und die Abdeckung 21, die an dem Drehgestell 32 platziert sind, in Kontakt mit dem Halbleiterwafer W stehen, wie in 4 gezeigt. Daher wird der Einfluss von irgendeiner Verschiebung der Ablage 11 und der Abdeckung 21 nicht auf den Halbleiterwafer W ausgeübt. Bei einem dünnen Halbleiterwafer W ist es wahrscheinlich, dass selbst wenn geringer Kontakt mit der Ablage 11 und der Abdeckung 21 besteht dies zu einem Brechen führt. Jedoch sind in dieser Ausführungsform, wie oben beschrieben, die Ablage 11 und die Abdeckung 21 vom Halbleiterwafer W beabstandet. Dies kann ein Brechen des Halbleiterwafers W verhindern. Selbst wenn die Ablage 11 oder die Abdeckung 21 in Kontakt mit dem äußeren Kantenabschnitt des Halbleiterwafers W gebracht wird und einen äußeren Kantenabschnitt abbricht, können ferner die Bruchstücke fallengelassen und in der Aussparung 14 der Ablage 11 eingefangen werden, wie oben beschrieben. Daher können Probleme, die von diesen Bruchstücken herrühren, vermieden werden.
  • Zusätzlich kann der Ablagehalteabschnitt 32b mit einem Begrenzungsmechanismus zum Begrenzen der Gleitbewegung der Ablage 11 verbunden mit der Drehung des Drehgestells 32 versehen sein. Beispielsweise zeigt 5A ein Beispiel einer Auflage 41, die geeignet ist, die untere Oberfläche der Ablage 11 aufzunehmen. In diesem Fall kann die Radialbewegung der Ablage 11 durch die Seitenwand der Auflage 41 begrenzt werden. Ferner zeigt 5B ein Beispiel des Vorsehens von feinen Rippen 42 auf der Oberfläche des Ablagehalteabschnitts. Alternativ kann die Oberfläche des Ablagehalteabschnitts aufgeraut werden. In diesem Fall kann die Ablage 11 durch Steigern der Reibungskraft zwischen der Oberfläche des Ablagehalteabschnitts und der unteren Oberfläche der Ablage, die auf diesem gehalten ist, weniger anfällig für eine Gleitbewegung gemacht werden.
  • Es wird angemerkt, dass in der Konfiguration der JP-A-2003-59998 die hintere Oberfläche der Ablage an der elektrostatischen Adsorptionsoberfläche adsorbiert ist. Dagegen ist in dieser Ausführungsform der Halbleiterwafer W direkt an der elektrostatischen Oberfläche 32a adsorbiert. Gemäß dieser Ausführungsform wird daher beispielsweise im Fall, in dem der Halbleiterwafer durch einen Erhitzer erhitzt wird, der in dem Gestell ausgebildet ist, die Hitzeleitung von dem Gestell zum Wafer nicht blockiert, weil die Ablage nicht zwischen dem Gestell und dem Halbleiterwafer angeordnet ist. Daher kann der Halbleiterwafer auf eine gewünschte Temperatur mit einer guten Steuermöglichkeit des Erhitzens oder Abkühlens eingestellt werden. Ferner kann der Grad des Kontakts zwischen Wafer und Adsorptionsoberfläche über den gesamten Wafer gleichförmig ohne Veränderung eingestellt werden, und die Temperaturverteilung in der Waferoberfläche kann ebenfalls gleich eingestellt werden. Aus diesen Gründen kann die Qualität der Waferverarbeitung verbessert werden. Ferner ist im Fall der elektrostatischen Adsorption der Ablage die Ablage auf Isolatoren beschränkt. Jedoch ist in dieser Ausführungsform das Material der Ablage nicht auf Isolatoren beschränkt. Die Ablage ist nicht in der Wahl des Materials beschränkt.
  • Ausführungsformen der Erfindung wurden oben mit Bezugnahme auf spezielle Beispiele beschrieben. Jedoch ist die Erfindung nicht auf diese beschränkt. Verschiedene Modifikationen können innerhalb des Erfindungsgedankens gemacht werden, der durch die anhängigen Ansprüche definiert wird.
  • Das zu verarbeitende Substrat ist nicht auf einen Halbleiterwafer beschränkt. Beispielsweise können auch eine Musterübertragungsabdeckung in der Lithografie, ein scheibenförmiges Aufnahmemedium, usw. eingeschlossen sein. Ferner ist die Verarbeitung, die an dem Substrat durchgeführt wird, nicht auf die Sputterfilmausbildung begrenzt. Solche Verfahren wie Sputterätzen, CDE (chemisches Trockenätzen), CVD (chemical vapor deposition) und Oberflächenmodifikationen können eingeschlossen sein.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Halteelement
    11
    Ablage
    12
    Abdeckungslagerung
    13
    Waferlagerung
    14
    Aussparung
    21
    Abdeckung
    30
    Verarbeitungskammer
    32
    Drehgestell
    32a
    elektrostatische Adsorptionsoberfläche
    32b
    Ablagehalteabschnitt
    34
    Target
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2003-59998 A [0002, 0055]

Claims (10)

  1. Substratverarbeitungsvorrichtung, umfassend: eine ringförmige Ablage (11), umfassend eine Substratlagerung, die eingerichtet ist, einen äußeren Kantenabschnitt eines Substrats zu lagern, eine Abdeckungslagerung (12), die an einer äußeren Umfangsseite der Substratlagerung vorgesehen ist und über eine obere Oberfläche der Substratlagerung hervorsteht, und eine Aussparung (14), die zwischen der Substratlagerung und der Abdeckungslagerung (12) vorgesehen ist; eine ringförmige Abdeckung (21), die die Aussparung (14) und die Substratlagerung der Ablage (11) in einem Zustand abdeckt, in dem die Abdeckung (21) die Abdeckungslagerung (12) der Ablage (11) überlagert; und ein Drehgestell (32), umfassend eine elektrostatische Adsorptionsoberfläche (32a), die geeignet ist, eine Oberfläche des Substrats, das von der Ablage (11) und der Abdeckung (21) freigelegt ist, elektrostatisch zu adsorbieren, und einen Ablagehalteabschnitt (32b), der an einer äußeren Umfangsseite der elektrostatischen Adsorptionsoberfläche und unter der elektrostatischen Adsorptionsoberfläche vorgesehen ist, wobei der äußere Kantenabschnitt des Substrats zur Seite des Ablagehalteabschnitts (32b) von der elektrostatischen Adsorptionsoberfläche (32a) hervorsteht, wobei die Substratlagerung unter dem äußeren Kantenabschnitt des Substrats beabstandet ist und die Abdeckung über den äußeren Kantenabschnitt des Substrats beabstandet ist, mit dem an der elektrostatischen Adsorptionsoberfläche (32a) adsorbierten Substrat und der an dem Ablagehalteabschnitt (32b) gehaltenen Ablage.
  2. Substratverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei dem die Aussparung fortlaufend durch einen Umfang der ringförmigen Ablage (11) vorgesehen ist.
  3. Substratverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 3, bei der der Ablagehalteabschnitt (32b) einen Begrenzungsmechanismus umfasst, der eingerichtet ist, um eine Gleitbewegung der Ablage (11) in Verbindung mit einer Rotation des Drehgestells (32) zu begrenzen.
  4. Substratverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Drehgestell (32) in einer Verarbeitungskammer vorgesehen ist, eingeschlossen durch eine Kammerwand, die einen Überführungseingang umfasst, und das Substrat in und aus der Verarbeitungskammer durch den Überführungseingang überführt wird, wobei das Substrat an der Ablage (11) gelagert ist und die Abdeckung die Ablage (11) überlagert.
  5. Substratverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Hubmechanismus, der eingerichtet ist, um die Ablage (11) und die Abdeckung (21), die das Substrat lagern, nach oben und nach unten über das Drehgestell (32) anzuheben.
  6. Substratverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Substrat an dem Drehgestell (32) unter einem Vakuum verarbeitet wird.
  7. Substratverarbeitungsverfahren, umfassend: überführen einer ringförmigen Ablage (11) und einer ringförmigen Abdeckung (21) zu einem Drehgestell (32), wobei die Ablage (11) eine Substratlagerung und eine Abdeckungslagerung (12) umfasst, die an einer äußeren Umfangsseite der Substratlagerung vorgesehen ist und über die Substratlagerung hervorsteht, wobei ein äußerer Kantenabschnitt des Substrats an der Substratlagerung gelagert ist, die Abdeckung die Abdeckungslagerung überlagert und den äußeren Kantenabschnitt abdeckt, das Drehgestell (32) eine elektrostatische Adsorptionsoberfläche umfasst und ein Ablagehalteabschnitt an einer äußeren Umfangsseite der elektrostatischen Adsorptionsoberfläche und unter der elektrostatischen Adsorptionsoberfläche vorgesehen ist; Durchführen der Verarbeitung an dem Substrat, während sich das Drehgestell (32) mit dem auf der elektrostatischen Adsorptionsoberfläche adsorbierten Substrat dreht, wobei die Ablage (11) an dem Ablagehalteabschnitt gehalten ist, die Substratlagerung unter dem äußeren Kantenabschnitt zur Seite des Ablagehalteabschnitts von der elektrostatischen Adsorptionsoberfläche hervorsteht und die Abdeckung (21) üben den äußeren Kantenabschnitt beabstandet ist; und nach der Verarbeitung des Substrats das Aufheben einer elektrostatischen Adsorptionskraft, die auf das Substrat wirkt, während ein Zustand aufrechterhalten wird, in dem die Ablage an dem Ablagehalteabschnitt gehalten ist und die Abdeckung (21) die Abdeckungslagerung überlagert.
  8. Substratverarbeitungsverfahren nach Anspruch 7, bei dem das Substrat in und aus einer Verarbeitungskammer überführt wird, umfassend das Drehgestell mit dem auf der Ablage (11) gelagerten Substrat, und wobei die Abdeckung (21) die Ablage (11) überlagert.
  9. Substratverarbeitungsverfahren nach Anspruch 7, bei dem die Ablage (11) und die Abdeckung (21), die das Substrat lagert, zu dem Drehgestell durch einen Hubmechanismus überführt wird, der eingerichtet ist, um eine untere Oberfläche der Ablage (11) zu lagern.
  10. Substratverarbeitungsverfahren nach Anspruch 7, bei dem das Substrat an dem Drehgestell unter einem Vakuum verarbeitet wird.
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