JP2014086579A

JP2014086579A - 真空チャンバ用反射部材

Info

Publication number: JP2014086579A
Application number: JP2012234584A
Authority: JP
Inventors: Shin Kitamura; 伸北村; Yuji Aoki; 裕司青木
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2012-10-19
Filing date: 2012-10-24
Publication date: 2014-05-12

Abstract

【課題】半導体製造システム等の真空チャンバ内で使用可能な真空チャンバ用反射部材を提供する。
【解決手段】真空チャンバ内で光の反射に用いられる反射部材は、クオーツ基板と、クオーツ基板上に形成され、真空チャンバの内部を構成する金属材料と同一材料で形成された金属反射層と、金属反射層上に形成された二酸化ケイ素層の透明保護層とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は真空チャンバ用反射部材に係り、特に、半導体製造装置等の真空チャンバ内で光の反射に用いられる真空チャンバ用反射部材に関する。

近年、半導体デバイスを製造するための半導体ウェハの処理には、複数のチャンバが一体化されたマルチチャンバ式の半導体製造システムが用いられている。

図４は、このような半導体製造システムの一例を示す。この半導体製造システム１００は、真空状態である内部に設けられた搬送ロボット１０４により、半導体ウェハを各チャンバに搬送する搬送チャンバ１０２と、搬送チャンバ１０２内に半導体ウェハを搬送するために、チャンバ内部の圧力を大気圧状態から真空状態に変化させるロードロックチャンバ１０６と、搬送ロボット１０４上に載置された半導体ウェハの位置や向きの検出、調整等を行うオリエンタチャンバ１０８と、半導体ウェハに物理気相蒸着（ＰＶＤ）法、化学気相蒸着（ＣＶＤ）法による成膜や、エッチング等の処理を施すプロセスチャンバ１１０が設けられている。

この半導体製造システム１００において、搬送ロボット１０４によってロードロックチャンバ１０６から搬送されてきた半導体ウェハＷは、オリエンタチャンバ１０８内で搬送ロボット１０４に対する向きや位置が調整される。オリエンタチャンバ１０８を経た半導体ウェハＷは搬送ロボット１０４によりプロセスチャンバ１１０へ搬送され、ここで所定の処理が行われる。その後、半導体ウェハＷは搬送ロボット１０４によりロードロックチャンバ１０６へ搬送される。半導体ウェハＷを収容したロードロックチャンバ１０６では、内部の圧力が真空状態から大気圧状態に復圧された後、密閉状態が解除される。これによって、半導体ウェハＷに対する一連の処理が完了する。

上記の半導体製造システムにおいて、半導体ウェハは複数のチャンバ間で搬送され、処理を受けることになる。そこで、各々のチャンバにおいて、半導体ウェハが存在しているか否かや、ウェハが正しい位置や方向に配置されているかを確認する必要がある。従来より、このような確認は光学システムを用いて行われていた。

しかしながら、この光学システムにおいては、反射部材として通常の鏡を用いることができないため、システムの設計上、大きな制約があった。即ち、通常の鏡は、ガラス基板と、ガラス基板上に形成された銀の反射層と、反射層上に形成された反射層保護塗料を有している。このような鏡を上記の半導体製造システム内で用いると、反射層の銀や反射層保護塗料の飛散により、半導体ウェハ内が汚染されてしまいう。この汚染を防止するためには、チャンバ内部を構成する金属材料と同一金属（例えば、アルミニウム）で反射板を形成し、これを研磨して鏡の代用とすることも考えられるが、必要な精度が得られないという問題があった。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、半導体製造装置等の真空チャンバ内で光の反射に用いられる真空チャンバ用反射部材を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の真空チャンバ内で光の反射に用いられる反射部材は、クオーツ基板と、クオーツ基板上に形成され、真空チャンバの内部を構成する金属材料と同一材料で形成された金属反射層と、金属反射層上に形成された二酸化ケイ素層の透明保護層とを備える。

上記の真空チャンバ用部材では、入射光は透明保護層を通ってクオーツ基板上に形成された金属反射層に到達し、金属反射層で反射されて、透明保護層を通って出射される。この真空チャンバ用反射部材によれば、クオーツ、真空チャンバの内部を構成する金属材料と同一金属材料、二酸化ケイ素といった半導体製造装置の真空チャンバで汎用されている材料、真空状態で飛散され難い材料で形成されているので、これらの材料により半導体ウェハが汚染されることがない。

この真空チャンバ用反射部材を用いることにより、真空チャンバ内における光学システムの設計、使用の自由度を増大させることができる。

本発明に係る真空チャンバ用反射部材の概略を示す断面図である。本発明に係る真空チャンバ用反射部材を用いたオリエンタチャンバの概略を示す図である。本発明に係る真空チャンバ用反射部材を用いたウェハ検出装置概略の概略を示す図である。半導体製造システムの概略を示す平面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明に係る真空チャンバ用反射部材を示す。図１において、真空チャンバ用反射部材１０は、クオーツ基板１２と、クオーツ基板１２上に形成された金属反射層１４と、金属反射層１６を覆う二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の透明保護層１６を備えている。

クオーツ基板１２としては、基板を取り扱い使用するのに十分な程度の厚さのものを用いることができる。クオーツ基板の表面は表面粗さＲａ０．０２μｍ以下に研磨されていることが好ましい。

金属反射層１４は、厚さ１３０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度のものを用いることができる。この金属反射層１４としては、使用される真空チャンバ内部を構成する金属材料と同一金属で形成される。一般に半導体製造用の真空チャンバでは内壁部はアルミニウムで形成されていることが多い。従って、本実施形態では金属反射層としてアルミニウムを用いる場合を例として説明する。

クオーツ基板１２上にアルミニウムの金属反射層１４を形成するには、アルミニウムを高真空状態で電子ビームや高周波誘導等によって加熱蒸発させ、その蒸気をクオーツ基板１２に付着させる蒸着法が用いられる。具体的な蒸着方法としては、既存の蒸着装置を用いた物理蒸着（ＰＶＤ）法や化学蒸着（ＣＶＤ）法を用いることができる。

透明保護層１６としては、厚さ１６０ｎｍ〜１８０ｎｍ程度のものを用いることができる。この二酸化ケイ素コーティング層は、例えば、ＣＶＤ法あるいはその他の好適な蒸着法など、二酸化ケイ素層の蒸着に関して公知の手法で形成することができる。

上記の真空チャンバ用反射部材１０では、入射光は透明保護層１６を通ってクオーツ基板１２上に形成された金属反射層１４に到達し、金属反射層１４で反射され、透明保護層１６を通って出射される。上記の真空チャンバ用反射部材１０によれば、クオーツ、アルミニウム、二酸化ケイ素といった半導体製造装置の真空チャンバで汎用されている材料、真空状態で飛散され難い材料で形成されているので、これらの材料により半導体ウェハが汚染されることがない。

次に、本願発明に係る真空チャンバ用反射部材を用いた真空チャンバの例について説明する。

図２は本願発明に係る真空チャンバ用反射部材を用いたオリエンタチャンバの一実施形態を示す。このオリエンタチャンバ２０は、例えば、図４に示される半導体製造システム１００を構成するチャンバとして用いられる。

図２において、オリエンタチャンバ２０は、内部を真空状態に保持することが可能なハウジング２２を備えている。ハウジング２２内部には、半導体ウェハＷが載置される円板状のステージ２４が水平に設けられている。このステージ２４の下面の中心部には回転軸２６が連結されており、ステージ２４を矢印方向に回転させることができる。

ハウジング２２内部のステージ２４の上方には、半導体ウェハＷの外周部に光を照射するための光源２８が設けられている。この光源２８としては、例えば、６５０ｎｍの波長の光を出射するレーザー光源を用いることができる。この光源２８から出射される光は、半導体ウェハＷの外周部から上方に延びる垂線から前記ウェハの中心方向に向かって所定の傾斜角で傾斜している。この傾斜角は、好ましくは５５°〜７５°、より好ましくは６０°〜７０°である。

ハウジング２２の内部には半導体ウェハＷの外周部に照射された光を反射する反射部材１０と、反射部材１０により反射された光を受光する受光部３０が設けられている。受光部３０は、光を受ける受光面３０ａが水平となるように配置されている。受光部３０の受光面３０ａには、多数の受光素子（例えば、ＣＣＤ素子、図示せず）が配列されており、受光面３０ａのどの位置で光を受光し、又は受光しなかったか判別することができる。

また、オリエンタチャンバ１０には、受光部３０が受光した光を解析して、ステージ２４上におけるウェハＷの向き、位置を解析するための解析部３２が設けられている。

以下、上記のオリエンタチャンバ１０の作用について説明する。

図４に示される半導体製造システム１００において、ウェハＷは、搬送ロボット１０４によってロードロックチャンバ１０６からオリエンタチャンバ２０へ搬送される。このウェハＷはステージ２４上に載置される。そして、ステージ２４が回転され、光源２８からの光が半導体ウェハＷの外周部に照射される。光源２８からの光のうちウェハＷの外周部に到達した光はウェハＷの外周部で反射、散乱されて、受光面３０ａに受光される。この光は受光部３０により影部と認識される。また、光源からの光のうち、ウェハの外側を通過する光はそのまま受光面３０ａに受光され、この光は受光部３０により通過部と認識される。半導体ウェハＷの外周部の形状変化（例えば、オリフラ部やノッチ部）やウェハの偏心は、受光部３０において影部が生じる位置の変化として現れる。光源２８から光の照射は、ウェハＷが最低一回転するまで行われ、受光部３０が受けた影部と通過部の情報は解析部３２に送られ、保存、解析される。

本実施形態のオリエンタチャンバによれば、傾斜させた光源２８から発せられる光を反射部材１０で水平方向に配置された受光部に反射するため、各部材のアライメントが容易になり、チャンバの省スペース化を図ることが容易になるという効果を奏する。

図３は本願発明に係る真空チャンバ用反射部材を用いたウェハ検出装置の一実施形態を示す。このウェハ検出装置４０は、図４に示される半導体製造システム１００の搬送チャンバ１０２内での、ウェハの存否やウェハ位置の確認に用いられる。

このウェハ検出装置４０は、搬送チャンバ内で半導体ウェハＷが載置される搬送ロボット１０４の上方に設けられた光源４２及び受光部４４と、搬送ロボット１０４の下方に設けられた真空チャンバ用反射部材１０を備えている。搬送ロボット１０４上に半導体ウェハＷが載置されていない場合、光源４２から発せられた光は反射部材１０で反射され、受光部４４で受光される。搬送ロボット１０４に半導体ウェハＷが載置されている場合、光源４２から反射部材１０を介して受光部４４に至る光路が遮断される。これによって、搬送チャンバ１０２内での、半導体ウェハＷの存否や位置の確認を行うことが可能になる。

上記の説明から明らかなように、本発明の真空チャンバ用反射部材は、真空チャンバで汎用されている材料、真空状態で飛散され難い材料で形成されているので、これらの材料により半導体ウェハが汚染されることがない。この真空チャンバ用反射部材を用いることにより、真空チャンバ内における光学システムの設計、使用の自由度を増大させることが可能になる。

１０真空チャンバ用反射部材
１２クオーツ基板
１４金属反射層
１６透明保護層
２０オリエンタチャンバ
３０ウェハ検出装置
１００半導体製造システム

Claims

真空チャンバ内で光の反射に用いられる反射部材であって、
クオーツ基板と、
クオーツ基板上に形成され、真空チャンバの内部を構成する金属材料と同一材料で形成された金属反射層と、
金属反射層上に形成された二酸化ケイ素層の透明保護層とを備えた真空チャンバ用反射部材。
前記金属材料はアルミニウムである請求項１記載の真空チャンバ用反射部材。
前記金属反射層は蒸着層である請求項１又は２記載の真空チャンバ用反射部材。