JP2016001690A - 半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】十分な吸着力を維持しつつ、半導体基板の離脱速度を向上可能な半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置を提供する。
【解決手段】半導体装置の製造方法は以下の工程を備えている。吸着用電極３を含み、かつ基板支持面５を有する基板支持部２が準備される。基板支持面５上に半導体基板１が配置される。吸着用電極３に電圧を印加することにより、半導体基板１が基板支持面５に吸着される。半導体基板１が基板支持面５に吸着された状態で、半導体基板１が処理される。半導体基板１を処理する工程の後、半導体基板１が基板支持部２から取り外される。基板支持面５は、第１部材２ａと、第１部材２ａと電気抵抗率の異なる第２部材２ｂとにより構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置に関し、特定的には、吸着用電極を用いた半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置に関する。

半導体装置製造工程において、ウエハを保持するための一つの手段として静電チャックが広く用いられている。静電チャックは、主に単極方式および双極方式の２つのタイプを有する。単極方式の静電チャックの場合は、ウエハと吸着用電極との間に電圧を印加することによって、ウエハと基板支持部との間に静電気力（クーロン力）発生させることにより、ウエハを基板支持部に吸着することができる。双極方式の静電チャックの場合は、複数の吸着用電極との間に電圧を印加することによって、ウエハと基板支持部との間に静電気力（ジョンソン・ラーベック力）を発生させることにより、ウエハを基板支持部に吸着することができる。

たとえば特開２００３−２８２６８８号公報（特許文献１）には、一対の吸着用電極を覆うように誘電体層と、誘電体層上に設けられたセラミックス製の凸部とを有し、凸部の頂面が基板吸着面となる静電チャックが開示されている。当該静電チャックによれば、凸部を形成するセラミックスの抵抗を１０¹⁵Ω・ｍ以上とすることが好ましいことが記載されている。

特開２００３−２８２６８８号公報

しかしながら、上記に記載の静電チャックによれば、十分な吸着力を維持しつつ、半導体基板の離脱速度を向上することが困難であった。

本発明の一態様の目的は、十分な吸着力を維持しつつ、半導体基板の離脱速度を向上可能な半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置を提供することである。

本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法は以下の工程を備えている。吸着用電極を含み、かつ基板支持面を有する基板支持部が準備される。基板支持面上に半導体基板が配置される。吸着用電極に電圧を印加することにより、半導体基板が基板支持面に吸着される。半導体基板が基板支持面に吸着された状態で、半導体基板が処理される。半導体基板を処理する工程の後、半導体基板が基板支持部から取り外される。基板支持面は、第１部材と、第１部材と電気抵抗率の異なる第２部材とにより構成される。

本発明の一態様に係る半導体装置の製造装置は、基板支持部と、電圧印加部と、基板処理部とを備える。基板支持部は、吸着用電極を含み、かつ基板支持面を有する。電圧印加部は、吸着用電極に電圧を印加可能に構成されている。基板処理部は、半導体基板に対して処理を実行可能に構成されている。基板支持面は、第１部材と、第１部材と電気抵抗率の異なる第２部材とにより構成される。

本発明の一態様によれば、十分な吸着力を維持しつつ、半導体基板の離脱速度を向上可能な半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造装置を概略的に示す一部断面模式図である。 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造装置の基板支持面の構成を概略的に示す平面模式図である。 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造装置の吸着用電極の構成を概略的に示す平面模式図である。 基板支持部の第１部材および第２部材の電気抵抗率と、温度との関係を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造装置の第１の変形例を概略的に示す一部断面模式図である。 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造装置の第１の変形例の基板支持面の構成を概略的に示す平面模式図である。 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造装置の第２の変形例の基板支持面の構成を概略的に示す平面模式図である。 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造装置の第３の変形例の基板支持面の構成を概略的に示す平面模式図である。 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造装置の第４の変形例の基板支持面の構成を概略的に示す平面模式図である。 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造装置の第５の変形例の基板支持面の構成を概略的に示す平面模式図である。 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造装置の第６の変形例の基板支持面の構成を概略的に示す平面模式図である。 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を概略的に示すフロー図である。 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の第１工程を概略的に示す一部断面模式図である。 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の第２工程を概略的に示す一部断面模式図である。 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の第３工程を概略的に示す一部断面模式図である。 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の第４工程を概略的に示す一部断面模式図である。

［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。

発明者は、十分な吸着力を維持しつつ、半導体基板の離脱速度を向上する方策について鋭意研究の結果、以下の知見を得て、本発明の一態様を見出した。

たとえば、半導体基板の反る方向は、半導体基板を構成する材料、サイズ、厚みなどの条件によって決定されると考えられる。そのため、量産時などにおいて同じ種類の半導体基板を連続的に処理する場合において、静電チャックの基板支持面に半導体基板を配置すると、半導体基板に接触する基板支持面の部分と、半導体基板に接触しない基板支持面の部分とは、毎回ほぼ同じ位置になる。たとえば、半導体基板に接触しやすい基板支持面の部分を、低電気抵抗率を有する材料によって構成することにより、基板支持面からチャージが抜けやすくなるので、半導体基板を基板支持面から迅速に離脱させることができる。また半導体基板に接触しづらい基板支持面の部分を、高電気抵抗率を有する材料によって構成することにより、半導体基板が強固に基板支持面に吸着される。以上のように、基板支持面を、電気抵抗率が異なる２種類の部材により構成することにより、吸着力（チャッキング力）を高く維持しつつ、半導体基板の離脱速度（デチャック速度）を向上することが可能となる。

（１）本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法は以下の工程を備えている。吸着用電極３を含み、かつ基板支持面５を有する基板支持部２が準備される。基板支持面５上に半導体基板１が配置される。吸着用電極３に電圧を印加することにより、半導体基板１が基板支持面５に吸着される。半導体基板１が基板支持面５に吸着された状態で、半導体基板１が処理される。半導体基板１を処理する工程の後、半導体基板１が基板支持部２から取り外される。基板支持面５は、第１部材２ａと、第１部材２ａと電気抵抗率の異なる第２部材２ｂとにより構成される。これにより、電気抵抗率の高い部材で半導体基板の吸着力を高く維持しつつ、電気抵抗率の低い部材によりチャージが迅速に抜けることで半導体基板の離脱速度を向上することができる。

（２）上記（１）に係る半導体装置の製造方法において好ましくは、半導体基板を処理する工程は、半導体基板１を加熱しながら半導体基板１を処理する工程を含む。これにより、高温において、半導体基板の吸着力を高く維持しつつ、半導体基板の離脱速度を向上することができる。

（３）上記（２）に係る半導体装置の製造方法において好ましくは、半導体基板を処理する工程は、半導体基板１を加熱しながら半導体基板１にイオン注入が実施される。これにより、イオン注入時において半導体基板を強固に基板支持部の基板支持面に吸着させることができる。半導体基板の離脱時間を短縮することにより、イオン注入工程のスループットを向上することができる。

（４）上記（１）〜（３）のいずれかに係る半導体装置の製造方法において好ましくは、半導体基板を処理する工程は、室温で半導体基板１を基板支持面５に吸着しながら半導体基板１を処理する工程を含む。これにより、室温において、半導体基板の吸着力を高く維持しつつ、半導体基板の離脱速度を向上することができる。

（５）上記（４）に係る半導体装置の製造方法において好ましくは、半導体基板を処理する工程は、室温で半導体基板１を基板支持面５に吸着しながら半導体基板１にイオン注入が実施される。これにより、イオン注入時において半導体基板を強固に基板支持部の基板支持面に吸着させることができる。半導体基板の離脱時間を短縮することにより、イオン注入工程のスループットを向上することができる。

（６）上記（１）〜（５）のいずれかに係る半導体装置の製造方法において好ましくは、第２部材２ｂは、３００℃において第１部材２ａよりも電気抵抗率が低い。第２部材２ｂを用いることにより、高温における半導体基板の離脱速度を向上することができる。

（７）上記（６）に係る半導体装置の製造方法において好ましくは、第２部材２ｂは、２５℃において第１部材よりも電気抵抗率が高い。これにより、半導体基板の吸着力を高く維持することができる。

（８）上記（１）〜（７）のいずれかに係る半導体装置の製造方法において好ましくは、第１部材２ａはｐＢＮを含む。これにより、効果的に半導体基板の吸着力を高く維持することができる。

（９）上記（１）〜（８）のいずれかに係る半導体装置の製造方法において好ましくは、第２部材２ｂはＡｌＮを含む。これにより、効果的に半導体基板の離脱速度を向上することができる。

（１０）上記（１）〜（９）のいずれかに係る半導体装置の製造方法において好ましくは、基板支持面５に対して垂直な方向から見た場合、第２部材２ｂは第１部材２ａを取り囲むように配置されている。これにより、半導体基板が基板支持面５に向かって突出するように反っている場合において、効果的に半導体基板の反りの大きさを低減することができる。

（１１）上記（１）〜（９）のいずれかに係る半導体装置の製造方法において好ましくは、基板支持面５に対して垂直な方向から見た場合、第１部材２ａは第２部材２ｂを取り囲むように配置されている。これにより、半導体基板から見て、半導体基板が基板支持面５と反対側に向かって突出するように反っている場合において、効果的に半導体基板の反りの大きさを低減することができる。

（１２）本発明の一態様に係る半導体装置は、基板支持部２と、電圧印加部４と、基板処理部８とを備える。基板支持部２は、吸着用電極３を含み、かつ基板支持面５を有する。電圧印加部４は、吸着用電極３に電圧を印加可能に構成されている。基板処理部８は、半導体基板１に対して処理を実行可能に構成されている。基板支持面５は、第１部材２ａと、第１部材２ａと電気抵抗率の異なる第２部材２ｂとにより構成される。これにより、電気抵抗率の高い部材で半導体基板の吸着力を高く維持しつつ、電気抵抗率の低い部材によりチャージが迅速に抜けることで半導体基板の離脱速度を向上することができる。

（１３）上記（１２）に係る半導体装置において好ましくは、基板支持部２は、半導体基板１を加熱可能に構成された加熱部９を含む。これにより、半導体基板１を加熱した状態において、半導体基板の吸着力を高く維持しつつ、半導体基板の離脱速度を向上することができる。

（１４）上記（１２）または（１３）に係る半導体装置において好ましくは、基板処理部８は、イオン注入部である。これにより、イオン注入時において半導体基板を強固に基板支持部の基板支持面に吸着させることができる。半導体基板の離脱時間を短縮することにより、イオン注入工程のスループットを向上することができる。

（１５）上記（１２）〜（１４）のいずれかに係る半導体装置において好ましくは、第２部材２ｂは、３００℃において第１部材２ａよりも電気抵抗率が低い。第２部材２ｂを用いることにより、高温における半導体基板の離脱速度を向上することができる。

（１６）上記（１２）〜（１５）のいずれかに係る半導体装置において好ましくは、第２部材２ｂは、２５℃において第１部材２ａよりも電気抵抗率が高い。これにより、半導体基板の吸着力を高く維持することができる。

（１７）上記（１２）〜（１６）のいずれかに係る半導体装置において好ましくは、第１部材２ａはｐＢＮを含む。これにより、効果的に半導体基板の吸着力を高く維持することができる。

（１８）上記（１２）〜（１７）のいずれかに係る半導体装置において好ましくは、第２部材２ｂはＡｌＮを含む。これにより、効果的に半導体基板の離脱速度を向上することができる。

（１９）上記（１２）〜（１８）のいずれかに係る半導体装置において好ましくは、基板支持面５に対して垂直な方向から見た場合、第２部材２ｂは第１部材２ａを取り囲むように配置されている。これにより、半導体基板が基板支持面５に向かって突出するように反っている場合において、効果的に半導体基板の反りの大きさを低減することができる。

（２０）上記（１２）〜（１８）のいずれかに係る半導体装置において好ましくは、基板支持面５に対して垂直な方向から見た場合、第１部材２ａは第２部材２ｂを取り囲むように配置されている。これにより、半導体基板から見て、半導体基板が基板支持面５と反対側に向かって突出するように反っている場合において、効果的に半導体基板の反りの大きさを低減することができる。
［本発明の実施形態の詳細］
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。また、本明細書中の結晶学的記載においては、個別方位を［］、集合方位を＜＞、個別面を（）、集合面を｛｝でそれぞれ示している。また、負の指数については、結晶学上、”−”（バー）を数字の上に付けることになっているが、本明細書中では、数字の前に負の符号を付けている。

本発明の一実施の形態に係る半導体装置の製造装置の構成について説明する。
図１を参照して、本実施の形態に係る半導体装置の製造装置１０は、基板支持部２と、電圧印加部４と、基板処理部８と、チャンバ２０とを主に有している。

基板支持部２は、基板支持部２は、半導体基板１が配置される基板支持面５を有しており、静電気の力により半導体基板１を基板支持面５に吸着して支持するための静電チャックである。基板支持部２は、内部に吸着用電極３と加熱部９とを含んでいる。吸着用電極３は、たとえば第１吸着用電極３ａと、第２吸着用電極３ｂとを有している。第１吸着用電極３ａは、第２吸着用電極３ｂから離間して設けられている。第１吸着用電極３ａおよび第２吸着用電極３ｂの各々は、基板支持面５に対向して設けられている。基板支持部２の内部に設けられた加熱部９は、たとえば基板支持面５に対向して設けられており、基板支持面５上に配置される半導体基板１を加熱可能に構成されている。加熱部９は、基板支持部２の外部に設けられた電源７に接続されている。電源７により加熱部９に対して電流または電圧が印加されることにより、加熱部９は、たとえば熱伝導により半導体基板１を加熱することができる。

電圧印加部４は、吸着用電極３に電圧を印加可能に構成されている。電圧印加部４の正極および負極の一方は第１吸着用電極３ａと電気的に接続されており、他方は第２吸着用電極３ｂに電気的に接続されており、第１吸着用電極３ａおよび第２吸着用電極３ｂに対して電圧を印加可能に構成されている。たとえば第１吸着用電極３ａに対して正の電圧を印加し、かつ第２吸着用電極３ｂに対して負の電圧を印加することにより、半導体基板１と基板支持面５との間に静電気力（ジョンソン・ラーベック力）を発生させることにより、半導体基板１を基板支持面５に吸着することができる。

基板処理部８は、半導体基板１に対して処理を実行可能に構成されている。基板処理部８は、たとえばイオン注入部である。イオン注入部は、半導体基板１に対して、たとえばアルミニウムイオンまたはリンイオンなどを注入可能に構成されている。基板処理部８は、たとえば半導体基板１の第１の主面１ａに対して対向して配置されている。基板処理部８および基板支持部２の各々は、たとえばチャンバ２０の内部に配置されている。チャンバ２０は、たとえば真空ポンプ（図示せず）に接続されており、基板処理部８によって半導体基板１に対して処理を行う際に、チャンバ２０の内部が減圧可能に構成されている。基板処理部８は、たとえば半導体基板１上に成膜を行う成膜部であってもよいし、半導体基板１上に配置されたレジストなどの露光をおこなう露光部であってもよい。

図１を参照して、基板支持部２は、たとえば第１部材２ａと、第２部材２ｂと、第３部材２ｃとにより構成される。第３部材２ｃは、基板支持部２の本体部分を構成する。第３部材２ｃの厚みは、たとえば１０ｍｍ以上である。第１部材２ａおよび第２部材２ｂの各々は、第３部材２ｃを覆うコーティング部分である。第１部材２ａおよび第２部材２ｂの各々の厚みは、第３部材２ｃの厚みよりも小さい。第１部材２ａおよび第２部材２ｂの各々の厚みは、たとえば１ｍｍ程度である。第３部材２ｃは、たとえばアルミナなどの絶縁体材料により構成される。第３部材２ｃの内部には、第１吸着用電極３ａと、第２吸着用電極３ｂと、加熱部９とが埋め込まれている。第２部材２ｂの電気抵抗率は、第１部材２ａと異なっている。第２部材２ｂは、使用温度域内のある温度において、第１部材２ａと異なった電気抵抗率を有していればよい。つまり、第１部材２ａを構成する材料は、第２部材２ｂを構成する材料とは異なる。第３部材２ｃを構成する材料の電気抵抗率は、第１部材２ａおよび第２部材２ｂの各々を構成する材料の電気抵抗率よりも高くてもよい。

図１を参照して、第２部材２ｂは、第１部材２ａよりも外周側に設けられている。第１部材２ａは、基板支持面５の一部を構成する第１支持面部分２ａ１を有し、第２部材２ｂは、基板支持面５の一部を構成する第２支持面部分２ｂ１を有する。つまり、基板支持面５は、第１部材２ａの第１支持面部分２ａ１と、第１部材２ａと電気抵抗率の異なる第２部材２ｂの第２支持面部分２ｂ１とにより構成される。好ましくは、第１部材２ａは、ｐＢＮ（Ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ Ｂｏｒｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ）を含み、より好ましくは、ｐＢＮにより構成される。好ましくは、第２部材２ｂはＡｌＮ（Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｎｉｔｒｉｄｅ）を含み、より好ましくはＡｌＮにより構成される。

図２を参照して、基板支持面５に対して垂直な方向から見た場合、第２部材２ｂは、第１部材２ａを取り囲むように配置されていてもよい。基板支持面５に対して垂直な方向から見た場合、第２部材２ｂはリング状を有しており、かつ第１部材２ａは、円形を有している。第２部材２ｂの内周部は、第１部材２ａの外周部と接している。基板支持面５の径方向において、第１部材２ａと第２部材２ｂとの境界線と基板支持面５の中心との距離は、当該境界線と基板支持面５の外周との距離よりも長くてもよい。

第２部材２ｂを構成する材料の電気抵抗率が、第１部材２ａを構成する材料の電気抵抗率よりも高い場合、第２部材２ｂが半導体基板１を吸着する力は、第１部材２ａが半導体基板１を吸着する力よりも強くなる。つまり、基板支持面５の外周部が半導体基板１を吸引する力は、基板支持面５の中心部が半導体基板１を吸引する力よりも強い。そのため、図１に示すように、半導体基板１の中心から外周に向かうにつれて、半導体基板１の第２の主面１ｂと、基板支持面５との距離が広がるように半導体基板１が反っている場合において、効果的に半導体基板１を基板支持面５に対して吸着することができる。

図１および図３を参照して、第１吸着用電極３ａは、第１部材２ａに対向して配置され、かつ第２吸着用電極３ｂは、第２部材２ｂに対向して配置されている。基板支持面５に対して垂直な方向から見た場合、第２吸着用電極３ｂは、たとえば第１吸着用電極３ａを取り囲むように設けられている。第２吸着用電極３ｂは、たとえばリング状を有しており、かつ第１吸着用電極３ａは、たとえば円形を有している。第１吸着用電極３ａの外周部は、第２吸着用電極３ｂの内周部と周方向に沿って一定の間隔で離間している。第１吸着用電極３ａは、第１部材２ａの第１支持面部分２ａ１の全面に対向していてもよいし、第１支持面部分２ａ１の一部に対向していてもよい。第２吸着用電極３ｂは、第２部材２ｂの第２支持面部分２ｂ１の全面に対向していてもよいし、第２支持面部分２ｂ１の一部に対向していてもよい。

図４を参照して、第１部材２ａおよび第２部材２ｂを構成する材料の電気抵抗率の温度依存性について説明する。

図４に示すように、第１部材２ａを構成する材料（たとえばｐＢＮ）の電気抵抗率は、温度がたとえば２５℃（室温）から３００℃まで変化する場合において、ほぼ一定の値を示す。たとえば２５℃における第１部材２ａの電気抵抗率Ｒ２は、１．０×１０¹⁵Ω・ｃｍである。一方、第２部材２ｂを構成する材料（たとえばＡｌＮ）の電気抵抗率は、温度がたとえば２５℃（室温）から３００℃まで変化する場合において、単調に減少する。たとえば２５℃における第２部材２ｂの電気抵抗率Ｒ１は１．０×１０¹⁶Ω・ｃｍであり、たとえば３００℃における第２部材２ｂの電気抵抗率Ｒ３は１．０×１０¹⁴Ω・ｃｍである。第２部材２ｂは、３００℃において第１部材２ａよりも電気抵抗率が低いことが好ましい。第２部材２ｂは、２５℃において第１部材２ａよりも電気抵抗率が高いことが好ましい。

次に、基板支持部の第１の変形例の構成について説明する。
図５および図６を参照して、基板支持面５に対して垂直な方向から見た場合、第１部材２ａは第２部材２ｂを取り囲むように配置されていてもよい。この場合、第１部材２ａに対向して配置される第１吸着用電極３ａは、第２部材２ｂに対向して配置される第２吸着用電極３ｂよりも外側に配置されてもよい。つまり、基板支持面５に対して垂直な方向から見た場合、第１吸着用電極３ａは、第２吸着用電極３ｂを取り囲むように配置されてもよい。

第１部材２ａは第２部材２ｂを取り囲むように配置されている場合、基板支持面５の第１支持面部分２ａ１は、第２支持面部分２ｂ１を取り囲むように配置される。第２部材２ｂを構成する材料の電気抵抗率が第１部材２ａを構成する材料の電気抵抗率よりも高い場合、基板支持面５の中心部が半導体基板１を吸引する力は、基板支持面５の外周部が半導体基板１を吸引する力よりも強い。結果として、図５に示すように、半導体基板１の外周部から中心部に向かうにつれて、半導体基板１の第２の主面１ｂと、基板支持面５との距離が広がるように半導体基板１が反っている場合において、効果的に半導体基板１を基板支持面５に対して吸着することができる。

次に、基板支持部の第２の変形例の構成について説明する。
図７を参照して、基板支持面５の中心部から外周部に向かう方向において、第１部材２ａと、第２部材２ｂとが交互に位置するように、第１部材２ａおよび第２部材２ｂの各々が配置されていてもよい。この場合、基板支持面５に対して垂直な方向から見た場合、基板支持面５は、同心円状を有する複数（たとえば６つ）の領域に分割されており、当該領域に第１部材２ａと第２部材２ｂとが交互に配置されていてもよい。基板支持面５の中心は、第１部材２ａによって構成されていてもよいし、第２部材２ｂによって構成されていてよい。

基板支持部が上記の構成を有している場合、基板支持面５の中心部から外周部に向かう方向において、半導体基板１を吸引する力の大小が交互に変化する。そのため、半導体基板１が径方向において波打つように反っている場合において、半導体基板１を効果的に基板支持面５に対して吸着することができる。

次に、基板支持部の第３の変形例の構成について説明する。
図８を参照して、基板支持面５の周方向において、第１部材２ａと、第２部材２ｂとが交互に位置するように、第１部材２ａおよび第２部材２ｂの各々が配置されていてもよい。この場合、基板支持面５に対して垂直な方向から見た場合、第１部材２ａおよび第２部材２ｂの各々は、たとえば基板支持面５の中心から基板支持面５の外周全体の一部に向かって放射状に広がる形状を有する。たとえば基板支持面５を周方向に４等分した領域の内、対角線状に位置する２つの領域を第１部材２ａが占め、残りの２つの領域を第２部材２ｂが占めるように、第１部材２ａおよび第２部材２ｂの各々が配置されていてもよい。

基板支持部が上記の構成を有している場合、基板支持面５の周方向において、半導体基板１を吸引する力の大小が交互に変化する。そのため、半導体基板１が周方向において波打つように反っている場合において、半導体基板１を効果的に基板支持面５に対して吸着することができる。

次に、基板支持部の第４の変形例の構成について説明する。
図９を参照して、基板支持面５に平行なある一つの方向に沿って、第１部材２ａと、第２部材２ｂとが交互に位置するように、第１部材２ａおよび第２部材２ｂの各々が配置されていてもよい。基板支持面５に平行なある一つの方向に沿って、基板支持面５をたとえば７等分した領域を、第１部材２ａと第２部材２ｂとが交互に占めるように、第１部材２ａおよび第２部材２ｂの各々が配置されていてもよい。基板支持面５から垂直な方向から見た場合、第１部材２ａおよび第２部材２ｂの各々は、長軸方向と短軸方向とを有する長尺状の形状を有する。基板支持面５から垂直な方向から見た場合、第１部材２ａおよび第２部材２ｂは、縞模様を構成する。

基板支持部が上記の構成を有している場合、基板支持面５に平行なある一つの方向に沿って、半導体基板１を吸引する力の大小が交互に変化する。そのため、半導体基板１が、半導体基板１の第１の主面１ａが、第１の主面１ａに平行なある一つの方向に波打つように反っている場合において、半導体基板１を効果的に基板支持面５に対して吸着することができる。

次に、基板支持部の第５の変形例の構成について説明する。
図１０を参照して、基板支持面５に対して垂直な方向から見た場合、第１部材２ａおよび第２部材２ｂの各々が格子状に配置されていてもよい。基板支持面５から垂直な方向から見た場合、基板支持面５をたとえば多数（たとえば５０以上）の正方形領域に分割し、正方形領域を構成するある一辺に沿った方向において第１部材２ａと第２部材２ｂとが交互に占め、上記ある一辺に垂直な他の一辺に沿った方向において第１部材２ａと第２部材２ｂとが交互に占めるように、第１部材２ａおよび第２部材２ｂの各々が配置されていてもよい。つまり、正方形状の第１部材２ａの４つの辺の各々において、正方形状の第２部材２ｂが接するように、第１部材２ａおよび第２部材２ｂの各々が配置される。

基板支持部が上記の構成を有している場合、基板支持面５の径方向に沿って、半導体基板１を吸引する力の大小が交互に変化するが、その変化量は小さい。そのため、半導体基板１が、半導体基板１が反っておらず、比較的平坦な場合において、電気抵抗率の高い部材によって十分な吸着力を維持しつつ、電気抵抗率の低い第１部材によって半導体基板の離脱速度を向上することができる。

次に、基板支持部の第６の変形例の構成について説明する。
図１１を参照して、基板支持面５に対して垂直な方向から見た場合、第１部材２ａおよび第２部材２ｂの各々が渦巻き状に配置されていてもよい。基板支持面５に対して垂直な方向から見た場合、第１部材２ａが、旋回するにつれて中心から遠ざかるように伸長する渦巻き形状を有しており、第２部材２ｂは、基板支持面５の内、第１部材２ａ以外の領域を占めるように配置された渦巻き形状を有していてもよい。

基板支持部が上記の構成を有している場合、基板支持面５の径方向に沿って、半導体基板１を吸引する力の大小が交互に変化するが、その変化量は小さい。そのため、半導体基板１が、半導体基板１が反っておらず、比較的平坦な場合において、電気抵抗率の高い部材によって十分な吸着力を維持しつつ、電気抵抗率の低い第１部材によって半導体基板の離脱速度を向上することができる。

次に、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
まず、基板支持部を準備する工程（Ｓ１０：図１２）が実施される。具体的には、図１で示されるように、吸着用電極３と加熱部９とを含み、かつ基板支持面５を有する基板支持部２を備えた半導体装置の製造装置１０が準備される。基板支持面５は、第１部材２ａの第１支持面部分２ａ１と、第１部材２ａと電気抵抗率の異なる第２部材２ｂの第２支持面部分２ｂ１とにより構成される。第１部材２ａは、たとえばｐＢＮを含み、第２部材２ｂは、たとえばＡｌＮを含む。図４に示すように、第２部材２ｂは、３００℃において第１部材２ａよりも電気抵抗率が低いことが好ましい。第２部材２ｂは、２５℃において第１部材よりも電気抵抗率が高いことが好ましい。基板支持面５に対して垂直な方向から見た場合、第２部材２ｂは第１部材２ａを取り囲むように配置されている。図２に示すように、基板支持面５に対して垂直な方向から見た場合、第２部材２ｂは第１部材２ａを取り囲むように配置されている。製造装置１０のその他の構成は上述の通りである。

次に、半導体基板を配置する工程（Ｓ２０：図１２）が実施される。図１３を参照して、半導体基板１は、たとえば単結晶基板１１と、単結晶基板１１上に形成されたエピタキシャル層１２とを有する。単結晶基板は、たとえばポリタイプ４Ｈの六方晶炭化珪素単結晶から構成される。エピタキシャル層１２は、たとえば炭化珪素から構成されるエピタキシャル層である。単結晶基板１１およびエピタキシャル層１２の各々は、たとえば窒素などのｎ型不純物を含んでおり、ｎ型の導電型を有する。単結晶基板１１が含む窒素などのｎ型不純物の濃度は、エピタキシャル層１２が含む窒素などのｎ型不純物の濃度よりも高くてもよい。

半導体基板１は、第１の主面１ａと、第１の主面１ａとは反対側の第２の主面１ｂとを有する。たとえば、エピタキシャル層１２が半導体基板１の第１の主面１ａを構成し、単結晶基板１１が半導体基板１の第２の主面１ｂを構成する。半導体基板１の第１の主面１ａの最大径は、たとえば１００ｍｍより大きく、好ましくは１５０ｍｍ以上である。半導体基板１の第１の主面１ａは、たとえば｛０００１｝面または｛０００１｝面から８°以下オフした面である。具体的には、第１の主面１ａは、たとえば（０００−１）面または（０００−１）面から８°以下程度オフした面であり、第２の主面１ｂは、（０００１）面または（０００１）面から８°以下程度オフした面であってもよい。半導体基板１の厚みは、たとえば６００μｍ以下であり、好ましくは３００μｍ以下である。なお、半導体基板１は、窒化ガリウムなどの化合物半導体を含んでいてもよい。

図１４を参照して、半導体基板１の第２の主面１ｂが、基板支持部２の基板支持面５に接するように、半導体基板１が基板支持面５上に配置される。断面視（基板支持面５の径方向に沿って見た視野）において、半導体基板１は、基板支持面５に対して突出するように湾曲している。半導体基板１が、たとえば炭化珪素を含む場合、基板支持面５と接触する半導体基板１の第２の主面１ｂは、炭素面または炭素面から８°以下オフした面である。図１４に示すように、半導体基板１の外周部は、基板支持部２の第２部材２ｂの上方に位置し、半導体基板１の中央部は、基板支持部２の第１部材２ａの上方に位置するように、半導体基板１が基板支持面５上に配置される。半導体基板１の第２の主面１ｂの中央部が第１部材２ａの第１支持面部分２ａ１に接し、かつ半導体基板１の第２の主面１ｂの外周部が第２部材２ｂの第２支持面部分２ｂ１から離間するように、半導体基板１が基板支持部２の基板支持面５上に配置される。半導体基板１を基板支持面５上に載せる前に、加熱部９によって基板支持面５が、たとえば３００℃程度に加熱されていてもよい。この場合、半導体基板１を基板支持面５上に載せる直前における、半導体基板１の温度は、基板支持面５の温度よりも低い。

次に、半導体基板を吸着する工程（Ｓ３０：図１２）が実施される。具体的には、吸着用電極３に電圧を印加することにより、半導体基板１が基板支持面５に吸着される。たとえば第１吸着用電極３ａに対して第１の極性（たとえば正の極性）の電圧を印加し、かつ第２吸着用電極３ｂに対して第２の極性（たとえば負の極性）の電圧を印加することにより、静電気力により半導体基板１が基板支持部２の基板支持面５に吸着される。好ましくは、図１５に示すように、半導体基板１の第２の主面１ｂの外周部が第２部材２ｂの第２支持面部分２ｂ１に接し、かつ半導体基板１の第２の主面１ｂの中心部が第１部材２ａの第１支持面部分２ａ１に接するように、半導体基板１が基板支持部２の基板支持面５に吸着されて支持される。これにより、半導体基板１の反りが低減されて、半導体基板１の第１の主面１ａが平坦化される。

次に、半導体基板を処理する工程（Ｓ４０：図１２）が実施される。具体的には、半導体基板１の第２の主面１ｂが基板支持部２の基板支持面５に吸着された状態で、半導体基板１の第１の主面１ａが処理される。より具体的には、半導体基板１が基板支持面５に吸着されて支持された状態において、半導体基板１の第１の主面１ａに対してイオン注入が行われる。好ましくは、半導体基板１が加熱されながら半導体基板１の第１の主面１ａが処理される。たとえば、半導体基板１の第２の主面１ｂが基板支持面５に吸着されて支持された状態で、半導体基板１が加熱部９によりたとえば３００℃に加熱されながら、半導体基板１の第１の主面１ａ上にイオン注入マスク２１が形成される。次に、半導体基板１が加熱部９によりたとえば３００℃に加熱されながら、半導体基板１の第１の主面１ａに対して、たとえばアルミニウムなどのｐ型不純物がイオン注入されることにより、エピタキシャル層１２にｐ型の導電型を有する第１の不純物領域１３が形成される（図１６参照）。また半導体基板１が加熱部９によりたとえば３００℃に加熱されながら、半導体基板１の第１の主面１ａに対して、たとえばリンなどのｎ型不純物がイオン注入されることにより、エピタキシャル層１２にｎ型の導電型を有する第１の不純物領域１３が形成されてもよい。

なお本実施の形態の半導体装置の製造方法において製造される半導体装置は、たとえばＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。半導体装置がＭＯＳＦＥＴである場合、第１の不純物領域１３は、たとえばベース領域、ソース領域、コンタクト領域およびガードリング領域などである。また半導体装置は、ダイオード、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）およびＪＦＥＴ（Ｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などであってもよい。

また半導体基板を処理する工程は、イオン注入工程以外の工程であってもよい。半導体基板を処理する工程は、たとえば半導体基板１上に成膜を行う工程であってもよいし、半導体基板１上に配置されたレジストなどに対して露光を行う工程であってもよい。

次に、半導体基板を取り外す工程（Ｓ５０：図１２）が実施される。具体的には、半導体基板１を処理する工程の後、半導体基板１が基板支持部２の基板支持面５から取り外される。より具体的には、加熱部９により基板支持部２を加熱した状態で、吸着用電極３に対する電圧の印加を停止する。これにより、基板支持部２の基板支持面５に吸着していた半導体基板１の第２の主面１ｂの一部が基板支持面５から離脱する。基板支持面５は、第１部材２ａと、第２部材２ｂとにより構成されている。図４に示すように、第２部材２ｂは、たとえば３００℃において、第１部材２ａよりも電気抵抗率が低い。そのため、第２部材２ｂにおける電荷は、第１部材２ａにおける電荷よりも迅速に抜けていく。第１部材２ａおよび第２部材２ｂの各々から電荷がある程度抜けた後、半導体基板１が基板支持面５から取り外される。

次に、室温で半導体基板が処理されてもよい。たとえば、半導体基板１が室温にまで冷却された後、半導体基板１に対して、上記半導体基板を処理する工程（Ｓ４０：図１２）とは異なる処理が室温で行われてもよい。具体的には、図１４を参照して、半導体基板１が、基板支持部２の基板支持面５上に配置される。基板支持部２の加熱部９はオフの状態であるため、基板支持部２の温度はほぼ室温である。図１４に示すように、基板支持面５は、第１部材２ａの第１支持面部分２ａ１と、第２部材２ｂの第２支持面部分２ｂ１とにより構成されている。第２部材２ｂが、室温においてほとんど半導体基板１を吸着する力を有しない場合であっても、第１部材２ａによって半導体基板１を吸着することができる。次に、室温で半導体基板１を基板支持面５に吸着しながら半導体基板１が処理される。具体的には、室温で半導体基板１を基板支持部２の基板支持面５に吸着しながら半導体基板１の第１の主面１ａに対してイオン注入が実施される。

たとえば、半導体基板１の第２の主面１ｂが基板支持面５に吸着されて支持された状態で、半導体基板１の第１の主面１ａにイオン注入マスク２１が形成される。次に、半導体基板１の第１の主面１ａに対して、室温において、たとえばアルミニウムまたはリンなどのｎ型不純物がイオン注入されることにより、エピタキシャル層１２にｎ型の導電型を有する第２の不純物領域（図示せず）が形成されてもよい。第２の不純物領域は、第１の不純物領域１３よりも不純物濃度が低くてもよい。半導体基板１の第１の主面１ａに対して垂直な方向から見て、第２の不純物領域は、第１の不純物領域１３を取り囲むように配置されるフィールドストップ領域であってもよい。

なお、上記半導体装置の製造方法において、図５および図６に示すように、基板支持面５に対して垂直な方向から見た場合、第１部材２ａは第２部材２ｂを取り囲むように配置されていてもよい。また第１部材２ａおよび第２部材２ｂの各々は、図７〜図１１の各々に示すような構成を有していてもよい。

次に、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置の作用効果について説明する。

本実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、基板支持面５は、第１部材２ａと、第１部材２ａと電気抵抗率の異なる第２部材２ｂとにより構成される。これにより、電気抵抗率の高い部材で半導体基板の吸着力を高く維持しつつ、電気抵抗率の低い部材によりチャージが迅速に抜けることで半導体基板の離脱速度を向上することができる。

また本実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、半導体基板を処理する工程は、半導体基板１を加熱しながら半導体基板１を処理する工程を含む。これにより、高温において、半導体基板の吸着力を高く維持しつつ、半導体基板の離脱速度を向上することができる。

さらに本実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、半導体基板を処理する工程は、半導体基板１を加熱しながら半導体基板１にイオン注入が実施される。これにより、イオン注入時において半導体基板を強固に基板支持部の基板支持面に吸着させることができる。半導体基板の離脱時間を短縮することにより、イオン注入工程のスループットを向上することができる。

さらに本実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、半導体基板を処理する工程は、室温で半導体基板１を基板支持面５に吸着しながら半導体基板１を処理する工程を含む。これにより、室温において、半導体基板の吸着力を高く維持しつつ、半導体基板の離脱速度を向上することができる。

さらに本実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、半導体基板を処理する工程は、室温で半導体基板１を基板支持面５に吸着しながら半導体基板１にイオン注入が実施される。これにより、イオン注入時において半導体基板を強固に基板支持部の基板支持面に吸着させることができる。半導体基板の離脱時間を短縮することにより、イオン注入工程のスループットを向上することができる。

さらに本実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、第２部材２ｂは、３００℃において第１部材２ａよりも電気抵抗率が低い。第２部材２ｂを用いることにより、高温における半導体基板の離脱速度を向上することができる。

さらに本実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、２５℃において第１部材よりも電気抵抗率が高い。これにより、半導体基板の吸着力を高く維持することができる。

さらに本実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、第１部材２ａはｐＢＮを含む。これにより、効果的に半導体基板の吸着力を高く維持することができる。

さらに本実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、第２部材２ｂはＡｌＮを含む。これにより、効果的に半導体基板の離脱速度を向上することができる。

さらに本実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、基板支持面５に対して垂直な方向から見た場合、第２部材２ｂは第１部材２ａを取り囲むように配置されている。これにより、半導体基板が基板支持面５に向かって突出するように反っている場合において、効果的に半導体基板の反りの大きさを低減することができる。

さらに本実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、基板支持面５に対して垂直な方向から見た場合、第１部材２ａは第２部材２ｂを取り囲むように配置されている。これにより、半導体基板から見て、半導体基板が基板支持面５と反対側に向かって突出するように反っている場合において、効果的に半導体基板の反りの大きさを低減することができる。

本実施の形態に係る半導体装置の製造装置によれば、基板支持面５は、第１部材２ａと、第１部材２ａと電気抵抗率の異なる第２部材２ｂとにより構成される。これにより、電気抵抗率の高い部材で半導体基板の吸着力を高く維持しつつ、電気抵抗率の低い部材によりチャージが迅速に抜けることで半導体基板の離脱速度を向上することができる。

また本実施の形態に係る半導体装置の製造装置によれば、基板支持部２は、半導体基板１を加熱可能に構成された加熱部９を含む。これにより、半導体基板１を加熱した状態において、半導体基板の吸着力を高く維持しつつ、半導体基板の離脱速度を向上することができる。

さらに本実施の形態に係る半導体装置の製造装置によれば、基板処理部８は、イオン注入部である。これにより、イオン注入時において半導体基板を強固に基板支持部の基板支持面に吸着させることができる。半導体基板の離脱時間を短縮することにより、イオン注入工程のスループットを向上することができる。

さらに本実施の形態に係る半導体装置の製造装置によれば、第２部材２ｂは、３００℃において第１部材２ａよりも電気抵抗率が低い。第２部材２ｂを用いることにより、高温における半導体基板の離脱速度を向上することができる。

さらに本実施の形態に係る半導体装置の製造装置によれば、第２部材２ｂは、２５℃において第１部材２ａよりも電気抵抗率が高い。これにより、半導体基板の吸着力を高く維持することができる。

さらに本実施の形態に係る半導体装置の製造装置によれば、第１部材２ａはｐＢＮを含む。これにより、効果的に半導体基板の吸着力を高く維持することができる。

さらに本実施の形態に係る半導体装置の製造装置によれば、第２部材２ｂはＡｌＮを含む。これにより、効果的に半導体基板の離脱速度を向上することができる。

さらに本実施の形態に係る半導体装置の製造装置によれば、基板支持面５に対して垂直な方向から見た場合、第２部材２ｂは第１部材２ａを取り囲むように配置されている。これにより、半導体基板が基板支持面５に向かって突出するように反っている場合において、効果的に半導体基板の反りの大きさを低減することができる。

さらに本実施の形態に係る半導体装置の製造装置によれば、基板支持面５に対して垂直な方向から見た場合、第１部材２ａは第２部材２ｂを取り囲むように配置されている。これにより、半導体基板から見て、半導体基板が基板支持面５と反対側に向かって突出するように反っている場合において、効果的に半導体基板の反りの大きさを低減することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 半導体基板
１ａ 第１の主面
１ｂ 第２の主面
２ 基板支持部
２ａ１ 第１支持面部分
２ａ 第１部材
２ｂ１ 第２支持面部分
２ｂ 第２部材
２ｃ 第３部材
３ 吸着用電極
３ａ 第１吸着用電極
３ｂ 第２吸着用電極
４ 電圧印加部
５ 基板支持面
７ 電源
８ 基板処理部
９ 加熱部
１０ 製造装置
１１ 単結晶基板
１２ エピタキシャル層
１３ 第１の不純物領域
２０ チャンバ
２１ イオン注入マスク
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ 電気抵抗率

Claims (20)

1. 吸着用電極を含み、かつ基板支持面を有する基板支持部を準備する工程と、
   前記基板支持面上に半導体基板を配置する工程と、
   前記吸着用電極に電圧を印加することにより、前記半導体基板を前記基板支持面に吸着する工程と、
   前記半導体基板が前記基板支持面に吸着された状態で、前記半導体基板を処理する工程と、
   前記半導体基板を処理する工程の後、前記半導体基板を前記基板支持部から取り外す工程とを備え、
   前記基板支持面は、第１部材と、前記第１部材と電気抵抗率の異なる第２部材とにより構成される、半導体装置の製造方法。
2. 前記半導体基板を処理する工程は、前記半導体基板を加熱しながら前記半導体基板を処理する工程を含む、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記半導体基板を処理する工程は、前記半導体基板を加熱しながら前記半導体基板にイオン注入が実施される、請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記半導体基板を処理する工程は、室温で前記半導体基板を前記基板支持面に吸着しながら前記半導体基板を処理する工程を含む、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記半導体基板を処理する工程は、室温で前記半導体基板を前記基板支持面に吸着しながら前記半導体基板にイオン注入が実施される、請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記第２部材は、３００℃において前記第１部材よりも電気抵抗率が低い、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記第２部材は、２５℃において前記第１部材よりも電気抵抗率が高い、請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
8. 前記第１部材はｐＢＮを含む、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
9. 前記第２部材はＡｌＮを含む、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
10. 前記基板支持面に対して垂直な方向から見た場合、前記第２部材は前記第１部材を取り囲むように配置されている、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
11. 前記基板支持面に対して垂直な方向から見た場合、前記第１部材は前記第２部材を取り囲むように配置されている、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
12. 吸着用電極を含み、かつ基板支持面を有する基板支持部と、
    前記吸着用電極に電圧を印加可能に構成された電圧印加部と、
    半導体基板に対して処理を実行可能に構成された基板処理部とを備え、
    前記基板支持面は、第１部材と、前記第１部材と電気抵抗率の異なる第２部材とにより構成される、半導体装置の製造装置。
13. 前記基板支持部は、半導体基板を加熱可能に構成された加熱部を含む、請求項１２に記載の半導体装置の製造装置。
14. 前記基板処理部は、イオン注入部である、請求項１２または請求項１３に記載の半導体装置の製造装置。
15. 前記第２部材は、３００℃において前記第１部材よりも電気抵抗率が高い、請求項１２〜請求項１４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造装置。
16. 前記第２部材は、２５℃において前記第１部材よりも電気抵抗率が高い、請求項１２〜請求項１５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造装置。
17. 前記第１部材はｐＢＮを含む、請求項１２〜請求項１６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造装置。
18. 前記第２部材はＡｌＮを含む、請求項１２〜請求項１７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造装置。
19. 前記基板支持面に対して垂直な方向から見た場合、前記第２部材は前記第１部材を取り囲むように配置されている、請求項１２〜請求項１８のいずれか１項に記載の半導体装置の製造装置。
20. 前記基板支持面に対して垂直な方向から見た場合、前記第１部材は前記第２部材を取り囲むように配置されている、請求項１２〜請求項１８のいずれか１項に記載の半導体装置の製造装置。

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