JP2007281325A - ウエハ保持治具およびウエハ保持方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のウエハ保持治具においては、成膜処理後に、半導体ウエハを容易に取り出せないことがある。
【解決手段】ウエハ保持治具１は、オリエンテーションフラットを有する半導体ウエハＷを保持するウエハ保持治具であって、半導体ウエハＷが載置される段部１０（載置部）と、段部１０に載置された半導体ウエハＷを包囲するフランジ２０と、を備えている。フランジ２０の内壁のうち半導体ウエハＷのオリエンテーションフラットに対向する部分は、平面視で上記オリエンテーションフラットよりも短い略直線状をしたフラット部２２となっている。フランジ２０の内壁のうちフラット部２２に隣接する部分は、フラット部２２に対して窪んだ凹部となっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウエハに薄膜を形成するための成膜装置に用いるウエハ保持治具およびウエハ保持方法に関し、特に、成膜の際に半導体ウエハを表裏両面から挟んで保持するウエハ保持治具およびウエハ保持方法に関する。

図６は、特許文献１に記載されたウエハ保持治具を示す平面図である。図７および図８は、図６のウエハ保持治具のVII-VII線に沿った断面を示す断面図である。図７は半導体ウエハＷ上に蓋１０４が置かれる直前の状態を示し、図８は半導体ウエハＷ上に蓋１０４が置かれた後の状態を示している。なお、図６においては、蓋１０４の図示を省略している。

ウエハ保持治具１００は、半導体ウエハＷ上に薄膜を形成するための成膜装置において半導体ウエハＷを表裏両面から挟んで保持する治具である。このウエハ保持治具１００は、半導体ウエハＷが載置される段部１０３と、段部１０３に載置された半導体ウエハＷを包囲するフランジ１０２とを有している。フランジ１０２の下方に位置する段部１０３には、成膜処理のための開口部が設けられている。この開口部は、図６において破線で示されている。

フランジ１０２の内壁は、平面視で、半導体ウエハＷの外形に沿った形状をしている。したがって、フランジ１０２の内壁のうち半導体ウエハＷのオリエンテーションフラットに対向する部分１０７は、平面視で略直線状をしている。これにより、半導体ウエハＷは、フランジ１０２の内側にすっぽり収まっている。半導体ウエハＷの周縁とフランジ１０２の内壁との間の間隔は、大変狭い。例えば、半導体ウエハＷが６インチウエハである場合、その間隔は０．７５ｍｍ程度である。

半導体ウエハＷ上には、図７および図８に示すように、取っ手１０６が設けられた蓋１０４が載せられる。これにより、蓋１０４の縁に設けられた凸部１０５によって、半導体ウエハＷの周縁部付近が押さえられる。成膜処理時には、この状態のウエハ保持治具１００が成膜装置内にセットされる。成膜処理後は、成膜装置からウエハ保持治具１００が取り外される。蓋１０４が取られた後、真空チャックを用いてウエハ保持治具１００から半導体ウエハＷが取り出される。

なお、本発明に関連する先行技術文献としては、特許文献１の他に、特許文献２が挙げられる。
特開２００２−２８０４４１号公報 特開平８−２５５７５７号公報

ところで、成膜処理装置には、ウエハ保持治具１００を成膜処理装置に入れて公転させて行われるものがある。そのような場合、成膜処理時、図９に示すように、半導体ウエハＷが遠心力により反時計回り（図中に矢印Ａ１で示す向き）に動く。それにより、半導体ウエハＷのオリエンテーションフラットの端部１０８が、フランジ１０２の内壁のフラットな部分１０７に接触する。また、半導体ウエハＷの上記端部１０８と反対側の部分１０９が、フランジ１０２の内壁に接触する。これにより、半導体ウエハＷは、フランジ１０２の内壁に固定される。

このように半導体ウエハＷが固定された状態で、成膜処理が続き、反時計回りの力が半導体ウエハＷに継続的に加わる。このため、上記端部１０８とフラットな部分１０７との接触部、および上記部分１０９とフランジ１０２の内壁との接触部のそれぞれで、半導体ウエハＷががっちりと固定される。すなわち、半導体ウエハＷがフランジ１０２の内壁に噛み込んだ状態となる。

それゆえ、成膜処理後に、ウエハ保持治具１００から半導体ウエハＷを容易に取り出せないことがある。強引に取り出そうとすると、半導体ウエハＷに、割れや傷等の損傷を与えてしまう危険性がある。

本発明によるウエハ保持治具は、オリエンテーションフラットを有する半導体ウエハを保持するウエハ保持治具であって、上記半導体ウエハが載置される載置部と、上記載置部に載置された上記半導体ウエハを包囲するフランジと、を備え、上記フランジの内壁のうち上記半導体ウエハの上記オリエンテーションフラットに対向する部分は、平面視で上記オリエンテーションフラットよりも短い略直線状をしたフラット部となっており、上記フランジの上記内壁のうち上記フラット部に隣接する部分は、当該フラット部に対して窪んだ凹部となっていることを特徴とする。また、本発明によるウエハ保持方法は、上記ウエハ保持治具の上記載置部に上記半導体ウエハを載置して保持することを特徴とする。

このウエハ保持治具およびウエハ保持方法においては、フランジの内壁のフラット部に隣接する部分に、凹部が設けられている。これにより、このウエハ保持治具内で半導体ウエハが回転した場合であっても、当該半導体ウエハのオリエンテーションフラットの端部が上記凹部に入り込むため、半導体ウエハががっちりと固定されるのを防ぐことができる。

本発明によれば、半導体ウエハを容易に取り出すことが可能なウエハ保持治具およびウエハ保持方法が実現される。

以下、図面を参照しつつ、本発明によるウエハ保持治具およびウエハ保持方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明によるウエハ保持治具の一実施形態を示す平面図である。図２および図３は、図１のウエハ保持治具のII-II線に沿った断面を示す断面図である。図２は半導体ウエハＷ上に蓋３０が置かれる直前の状態を示し、図３は半導体ウエハＷ上に蓋３０が置かれた後の状態を示している。なお、図１においては、蓋３０の図示を省略している。

ウエハ保持治具１は、オリエンテーションフラットを有する半導体ウエハＷを保持するウエハ保持治具であって、半導体ウエハＷが載置される段部１０（載置部）と、段部１０に載置された半導体ウエハＷを包囲するフランジ２０と、を備えている。フランジ２０の下方に位置する段部１０には、成膜処理のための開口部が設けられている。この開口部は、図１において破線で示されている。

フランジ２０の内壁のうち半導体ウエハＷのオリエンテーションフラットに対向する部分は、平面視で上記オリエンテーションフラットよりも短い略直線状をしたフラット部２２となっている。すなわち、フラット部２２の長さＮは、半導体ウエハＷのオリエンテーションフラットの長さよりも短い。なお、このオリエンテーションフラットの長さは、後述する凹部２４ａのフラット部２２と反対側の端部から凹部２４ｂのフラット部２２と反対側の端部までの長さＬに略等しい。

また、フランジ２０の内壁のうちフラット部２２に隣接する部分は、フラット部２２に対して窪んだ凹部となっている。すなわち、この部分は、半導体ウエハＷから遠ざかる向きに窪んでいる。本実施形態においては、平面視でフラット部２２の両端に隣接する部分の各々に凹部が設けられている。すなわち、フラット部２２の一端２３ａに隣接して凹部２４ａが設けられるともに、フラット部２２の他端２３ｂに隣接して凹部２４ｂが設けられている。各凹部２４ａ，２４ｂは、ウエハ保持治具１内で半導体ウエハＷが回転した場合に、その半導体ウエハＷのオリエンテーションフラットの端部が当該各凹部２４ａ，２４ｂに入り込むように設けられている。

このように、フランジ２０の内壁は、凹部２４ａ，２４ｂが設けられた部分を除いて、平面視で、半導体ウエハＷの外形に沿った形状をしている。半導体ウエハＷの周縁とフランジ２０の内壁との間の間隔は、例えば、半導体ウエハＷが６インチウエハである場合、０．７５ｍｍ程度である。

本実施形態に係るウエハ保持方法においては、段部１０に半導体ウエハＷが載置される。半導体ウエハＷ上には、図２および図３に示すように、取っ手３２が設けられた蓋３０が載せられる。これにより、蓋３０の縁に設けられた凸部３４によって、半導体ウエハＷの周縁部付近が押さえられる。成膜処理時には、この状態のウエハ保持治具１が成膜装置内にセットされる。成膜処理後は、成膜装置からウエハ保持治具１が取り外される。蓋３０が取られた後、真空チャックを用いてウエハ保持治具１から半導体ウエハＷが取り出される。

本実施形態の効果を説明する。ウエハ保持治具１においては、フランジ２０の内壁のフラット部２２に隣接する部分に、凹部２４ａ，２４ｂが設けられている。これにより、ウエハ保持治具１内で半導体ウエハＷが回転した場合であっても、半導体ウエハＷのオリエンテーションフラットの端部が上記凹部に入り込むため、半導体ウエハＷががっちりと固定されるのを防ぐことができる。よって、半導体ウエハを容易に取り出すことが可能なウエハ保持治具１およびそれを用いたウエハ保持方法が実現されている。

図４および図５を参照しつつ、本実施形態の効果をより詳細に説明する。図５は、図４のウエハ保持治具１の一部（フラット部２２を含む部分）を示している。成膜処理時、半導体ウエハＷが遠心力により、時計回りまたは反時計回りに動く。ここでは、反時計回り（図中に矢印Ａ１で示す向き）に動くものとする。それにより、半導体ウエハＷのオリエンテーションフラットの端部４２付近に、フラット部２２の一端２３ａが接触する。このとき、半導体ウエハＷがフランジ２０の内壁に固定される場合がある。しかし、成膜処理が続き、反時計回りの力が半導体ウエハＷに継続的に加わっても、半導体ウエハＷがフランジ２０の内壁にがっちりとは固定されない。すなわち、いわゆる噛み込みは発生しない。

それゆえ、成膜処理後に、ウエハ保持治具１から半導体ウエハＷを容易に取り出すことができる。このため、取り出し時に、半導体ウエハＷに、割れや傷等の損傷を与えてしまう危険性を回避することができる。さらに、半導体ウエハＷの取り出しに要する作業時間を短縮することができる。

平面視でフラット部２２の両端に隣接する部分の各々に凹部が設けられている。これにより、半導体ウエハＷが時計回りまたは反時計回りの何れの向きに回転した場合であっても、半導体ウエハＷがフランジ２０の内壁にがっちりと固定されるのを防ぐことができる。

ところで、図９に示したウエハ保持治具１００内においては、半導体ウエハＷが、オリエンテーションフラットの端部１０８とフランジ１０２の内壁との間で、がっちりと固定される。ここで点１０９の位置は、フランジ１０２を図中の上下に２等分するVII-VII線と、フランジ１０２のフラットな部分１０７と反対側の内壁との交点の付近にある。ここで、端部１０８と点１０９との間の直線距離をＰとする。６インチウエハ用のウエハ保持治具１００の場合、実測したＰは、１４９ｍｍであった。また、VII-VII線と上記部分１０７との交点をＳとした場合、点Ｓと点１０９との間の距離Ｓ９の実測値は、１４７．５ｍｍであった。

一方、図４および図５に示したウエハ保持治具１内においては、半導体ウエハＷが、フランジ２０のフラット部２２の一端２３ａとフランジ２０の内壁との間で、固定されているとしても、がっちりとは固定されていない。ここで、半導体ウエハＷとフランジ２０の内壁との接触部である点４４の位置は、フランジ２０を図中の上下に２等分するII-II線と、フランジ２０のフラット部２２と反対側の内壁との交点４６よりも図中上側にある。フラット部２２の一端２３ａと点４４との間の直線距離をＱとする。６インチウエハ用のウエハ保持治具１の場合、実測したＱは、１４６ｍｍであった。また、II-II線とフラット部２２との交点をＵとした場合、点Ｕと点４６との間の距離Ｕ９の実測値は、１４７．５ｍｍであった。この距離Ｕ９は、従来技術に係るウエハ保持治具１００における上記距離Ｓ９に等しい。

以上からわかるように、距離Ｑ、Ｓ９、Ｕ９、Ｐは、Ｑ<Ｓ９＝Ｕ９<Ｐという関係にある。Ｐ>Ｓ９となることは、図９において、端部１０８、点Ｓおよび点１０９を頂点とする三角形の各片の関係から明らかである。Ｕ９>Ｑとなる理由は、図４および図５において、半導体ウエハＷのオリエンテーションフラットの端部４２が凹部２４ａにわずかに入り込み、且つ、フランジ２０のフラット部２２の反対側の内壁と半導体ウエハＷとの接触点が、フラット部２２により近い点４４になるためである。

よって、図９に示すように、従来技術に係るウエハ保持治具１００内の半導体ウエハＷが距離Ｐで固定された状態でさらに反時計回りの力を継続して受けると、距離Ｐが距離Ｓ９へと短くなろうとする。そのため、オリエンテーションフラットの端部１０８が下方へ進もうとするが進みきれず、いわゆる噛み込みが発生する。それにより、半導体ウエハＷは、端部１０８と点１０９との間でがっちりと固定されることになる。

一方、図４のように、本実施形態に係るウエハ保持治具１内の半導体ウエハＷは、距離Ｑで一旦停止する。さらに反時計回りの力を継続して受けると、オリエンテーションフラットの端部４２が下方へ進もうとする。このとき、Ｑ<Ｕ９の関係であるから、距離Ｑが距離Ｕ９へと長くなる、言わば、半導体ウエハＷが開放される状態となる。したがって、半導体ウエハＷは、フランジ２０の内壁でがっちりと固定されることがない。

実際、本実施形態によるウエハ保持治具１を使って半導体ウエハ上に成膜を行った後、ウエハ保持治具１から当該半導体ウエハを取り出したところ、容易に取り出すことができた。すなわち、従来技術に係るウエハ保持治具で発生していた、半導体ウエハが取り出しにくいという問題を解消することができた。

本発明によるウエハ保持治具およびウエハ保持方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態においてはフラット部の両端にそれぞれ凹部が設けられた例を示したが、フラット部の一端にのみ凹部が設けられていてもよい。

本発明によるウエハ保持治具の一実施形態を示す平面図である。 図１のウエハ保持治具のII-II線に沿った断面を示す断面図である。 図１のウエハ保持治具のII-II線に沿った断面を示す断面図である。 実施形態の効果を説明するための平面図である。 図４のウエハ保持治具の一部を示す平面図である。 特許文献１に記載されたウエハ保持治具を示す平面図である。 図６のウエハ保持治具のVII-VII線に沿った断面を示す断面図である。 図６のウエハ保持治具のVII-VII線に沿った断面を示す断面図である。 図６のウエハ保持治具の問題点を説明するための平面図である。

符号の説明

１ ウエハ保持治具
１０ 段部
２０ フランジ
２２ フラット部
２３ａ フラット部の一端
２３ｂ フラット部の他端
２４ａ 凹部
２４ｂ 凹部
３０ 蓋
３２ 取っ手
３４ 凸部
４２ オリエンテーションフラットの端部
Ｗ 半導体ウエハ

Claims (3)

1. オリエンテーションフラットを有する半導体ウエハを保持するウエハ保持治具であって、
   前記半導体ウエハが載置される載置部と、
   前記載置部に載置された前記半導体ウエハを包囲するフランジと、を備え、
   前記フランジの内壁のうち前記半導体ウエハの前記オリエンテーションフラットに対向する部分は、平面視で前記オリエンテーションフラットよりも短い略直線状をしたフラット部となっており、
   前記フランジの前記内壁のうち前記フラット部に隣接する部分は、当該フラット部に対して窪んだ凹部となっていることを特徴とするウエハ保持治具。
2. 請求項１に記載のウエハ保持治具において、
   前記凹部は、平面視で前記フラット部の両端に隣接する部分の各々に設けられているウエハ保持治具。
3. 請求項１または２に記載のウエハ保持治具の前記載置部に前記半導体ウエハを載置して保持することを特徴とするウエハ保持方法。

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