JP2018181969A

JP2018181969A - 処理装置

Info

Publication number: JP2018181969A
Application number: JP2017076439A
Authority: JP
Inventors: 勝美関口; Katsumi Sekiguchi
Original assignee: AMAYA CORP
Current assignee: AMAYA CORP
Priority date: 2017-04-07
Filing date: 2017-04-07
Publication date: 2018-11-15

Abstract

【課題】ワークを吸着面に吸着させ易くすることができ、その結果、製品を歩留まり良く製造することができる処理装置とする。【解決手段】板状のワーク１を搬送する搬送装置３０と、ワーク１を載置する載置部４２と、ワーク１を載置部４２に載置した状態から真空吸引により下側を向いた吸着面６２に吸着させる吸着部６０と、吸着部６０に設けられてワーク１を上側から加熱する上側加熱部６１と、ワーク１を吸着面６２に吸着させた状態で加工する加工手段７０，８０と、を有する処理装置１０であって、ワーク１の上面３に不活性ガスを噴射する噴射手段６３を有しており、噴射手段６３はガス発生手段と噴射路６４とで構成されており、吸着面６２にワーク１を吸着させる前に、噴射路６４からワーク１の上面３に不活性ガスを噴射して当該上面３を冷却するように構成された。【選択図】図１

Description

この発明は、板状のワークを加工処理する処理装置に関するものである。

従来、半導体ウエハのような板状のワークに対して、加熱して成膜する等の加工処理を行う処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−７４２６４号公報

ここで、加工処理を行う際に、その加工を行う面に埃等が付着するのを防ぐためには、当該加工を行う面が下側を向くように、下側を向いた吸着面にワークを吸着させた状態で成膜等の加工を行うことが考えられる。しかしながら、このようなときにワークに反りがあると、吸着面にワークを吸着させることができない虞がある。その結果、加工を行うことができず、これにより、製品の歩留まりが悪化するという虞があった。

そこで、この発明は、ワークを吸着面に吸着させ易くすることができ、その結果、製品を歩留まり良く製造することができる処理装置を提供することを課題としている。

かかる課題を達成するために、請求項１に記載の発明は、板状のワークを搬送する搬送装置と、前記ワークを載置する載置部と、前記ワークを前記載置部に載置した状態から真空吸引により下側を向いた吸着面に吸着させる吸着部と、該吸着部に設けられて前記ワークを上側から加熱する上側加熱部と、前記ワークを前記吸着面に吸着させた状態で加工する加工手段と、を有する処理装置であって、前記ワークの上面に不活性ガスを噴射する噴射手段を有しており、該噴射手段はガス発生手段と噴射路とで構成されており、前記吸着面に前記ワークを吸着させる前に、前記噴射路から前記ワークの上面に不活性ガスを噴射して当該上面を冷却するように構成された処理装置としたことを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記噴射路は、前記吸着面の平面視略中心部に配設されている処理装置としたことを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加え、前記吸着部は、前記吸着面に繋がる吸引路を有しており、該吸引路によって真空吸引を行うことで前記ワークを前記吸着面に吸着させるように構成されており、前記吸引路が前記噴射路を兼ねている処理装置としたことを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れか一項に記載の構成に加え、前記ワークが半導体ウエハであり、前記加工手段は、前記吸着面に前記半導体ウエハを吸着させた状態で、前記搬送装置と前記載置部を退避させて、前記半導体ウエハの前記下面に成膜を行う成膜手段である処理装置としたことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、ワークの上面を冷却する不活性ガスを噴射する噴射手段を有してるため、反り量の大きなワークに対して上面を冷却して当該反り量を軽減することで、下側を向いた吸着面に当該ワークを吸着させることができ、その結果、製品を歩留まり良く製造することができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、噴射手段の噴射路が吸着面に設けられているため、ワークの上面の冷却とワークの吸着を略同位置で行うことができる。そのため、ワークの移動をできるだけ少なくして装置の構造を単純化させることができる。また、噴射手段の噴射路が吸着面の平面視略中心部に配設されているため、不活性ガスが中心から外側に向けて均等に広がり、ムラなく全体にガスを行き渡らせることができる。

また、請求項３に記載の発明によれば、吸着部の吸引路が噴射手段の噴射路を兼ねているため、１つの路を吸引と不活性ガス噴射の双方の用途に用いることができ、装置を簡易化、小型化することができる。

また、請求項４に記載の発明によれば、ワークが半導体ウエハで、加工手段が半導体ウエハの下面に成膜を行う成膜手段であるときに、高価な半導体ウエハに反りがあっても、その反りを軽減させて吸着面に吸着させることができ、その結果、確実に成膜を行って歩留まりを良くすることができる。

この発明の実施の形態に係る半導体ウエハ成膜装置を示す概要図である。同実施の形態に係る半導体ウエハ成膜装置のチャンバ内を示す概要図である。同実施の形態に係る半導体ウエハ成膜装置のチャンバ内で半導体ウエハが下側に凸形状に反った状態で載置された例を示す概要図である。同実施の形態に係る半導体ウエハ成膜装置のチャンバ内で半導体ウエハが上側に凸形状に反った状態で載置された例を示す概要図である。同実施の形態に係る半導体ウエハ成膜装置のチャンバ内で半導体ウエハをサセプタに真空吸着するときの状態を示す概要図である。同実施の形態に係る半導体ウエハ成膜装置のチャンバ内で半導体ウエハに熱酸化で成膜するときの状態を示す概要図である。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１〜図６には、この発明の実施の形態を示す。以下、本発明の「処理装置」としての半導体ウエハ成膜装置１０について説明する。この実施の形態の半導体ウエハ成膜装置１０は、「ワーク」としての半導体ウエハ１を搬送装置３０で搬送して、チャンバ５０内で熱酸化処理を行って表面に熱酸化による成膜を施す装置である。なお、この実施の形態の半導体ウエハ１は、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）からなるものを使用している。

この実施の形態の半導体ウエハ成膜装置１０は、図１に示すように、壁面１２で囲まれた内部にクリーンルーム１１を有しており、このクリーンルーム１１に、ロードポート２０と、搬送装置３０と、チャンバ５０とを有している。

この実施の形態では、図１に示すように、ロードポート２０が２箇所設けられている。このロードポート２０に、ウエハカセット５が載置されるようになっており、ウエハカセット５には複数の半導体ウエハ１が収容されるようになっている。

また、図１に示すように、搬送装置３０は、半導体ウエハ成膜装置１０の内部で半導体ウエハ１を搬送する装置であり、搬送ロボット３１とロードスライダ４１とアンロードスライダ４５とを有している。

このうち、搬送ロボット３１は、半導体ウエハ１を保持して移動させることが可能な搬送アーム３２を備えており、この搬送アーム３２で半導体ウエハ１を、ロードポート２０のウエハカセット５とセンタリング部２５とロードスライダ４１の開始位置とアンロードスライダ４５の終了位置間で移動させるように動作するようになっている。また、この搬送アーム３２は、半導体ウエハ１の上下を反転させる機能を有しており、ウエハカセット５に収納されていたときの半導体ウエハ１の上下方向を反転させた上でロードスライダ４１に載置することができ、アンロードスライダ４５に載置されていたときの半導体ウエハ１の上下方向を反転させた上でウエハカセット５に収納させることができる。

また、センタリング部２５は、半導体ウエハ１の位置出しを行う部位であり、搬送ロボット３１の搬送アーム３２がここに半導体ウエハ１を一旦載置して、位置出しを行って再度取り出すことで、搬送ロボット３１の搬送アーム３２がロードスライダ４１の正確な位置に半導体ウエハ１を搬送可能となる。また、ここでは、センタリング部２５に半導体ウエハ１を一旦載置するときに、搬送アーム３２が半導体ウエハ１の上下方向を反転させるようになっている。

また、ロードスライダ４１は、チャンバ５０の外部と内部の所定位置との間を半導体ウエハ１を載せて移動する装置である。このロードスライダ４１は、レール部材４９に対してスライド移動するようになっており、その先端に設けられた「載置部」としてのスライダ載置部４２を有している。そして、このスライダ載置部４２に半導体ウエハ１を載置した状態で、レール部材４９に沿ってロードスライダ４１を移動させるようになっている。

また、この実施の形態では、半導体ウエハ１をチャンバ５０の外部から内部に移動させる際にロードスライダ４１を用い、このロードスライダ４１の下側に、半導体ウエハ１をチャンバ５０の内部から外部に移動させる際に使用するアンロードスライダ４５を有している。このアンロードスライダ４５もロードスライダ４１と同様の構成であり、レール部材４９に対してスライド移動するようになっており、その先端に設けられたスライダ載置部４６を有している。そして、このスライダ載置部４６に半導体ウエハ１を載置した状態で、レール部材４９に沿ってアンロードスライダ４５を移動させるようになっている。

このように、チャンバ５０に対しては、外部から内部と内部から外部とで異なる搬送機構（ロードスライダ４１，アンロードスライダ４６）を有している。これにより、チャンバ５０に対する半導体ウエハ１の出し入れを同時に行うことができ、作業効率を向上させることができるものである。

また、図２〜図６に示すように、ロードスライダ４１のスライダ載置部４２の下方には、「下側加熱部」としてリングヒータ４３が設けられている。このリングヒータ４３を所定の温度に制御して、半導体ウエハ１の下面２を加熱することができるようになっている。

また、チャンバ５０は、内部で半導体ウエハ１に対して成膜加工を行うものである。このチャンバ５０は、図２〜図６に示すように、吸着部６０と「加工手段，成膜手段」としてのガス供給装置７０と同じく「加工手段，成膜手段」としての半導体ウエハ回動装置８０とを有している。

また、吸着部６０において、下側を向いた「吸着面」としてのサセプタ６２が設けられており、このサセプタ６２に半導体ウエハ１を真空吸引によって吸着させるようになっている。また、「所定位置」としてのサセプタ６２の下方位置に、ロードスライダ４１でチャンバ５０の外部から半導体ウエハ１を搬送するように構成されている。また、アンロードスライダ４５でサセプタ６２の下方からチャンバ５０の外部まで半導体ウエハ１を搬送するように構成されている。

また、チャンバ５０は、図２〜図６に示すように、吸着部６０が上下方向に移動可能に構成されている。また、吸着部６０は、上側加熱部６１と、真空吸引を行う吸引装置（図示省略）の吸引路６３とを有している。この吸引路６３は吸着部６０のサセプタ６２における平面視略中心部に配設されており、吸着部６０を下方に移動させてロードスライダ４１の載置部４２に載せられた半導体ウエハ１に近づけて、吸引装置の吸引路６３により真空吸引することでサセプタ６２に半導体ウエハ１を吸着させるようになっている。

また、吸着部６０のサセプタ６２には、半導体ウエハ１をサセプタ６２に吸着させる前の状態でサセプタ６２から不活性ガスを噴射することで半導体ウエハ１の上面３を冷却する噴射手段（図示省略）が設けられている。ここでは、真空吸引を行う吸引路６３が噴射手段の噴射路を兼ねており、半導体ウエハ１が載置部４２に載せられてロードスライダ４１によりチャンバ５０の内部のサセプタ６２の下方の所定位置まで移動されてきたときには、載置部４２のリングヒータ４３で半導体ウエハ１の下面２を加熱すると共に、噴射手段の噴射路６３から不活性ガス（ここでは窒素（Ｎ_２））を噴射するようになっている。なお、この不活性ガスは、図２に示すように、サセプタ６２のサイドに設けられた排気口５１から排気されるようになっている。

また、図６に示すように、チャンバ５０には、ガス供給装置７０と半導体ウエハ回動装置８０を有している。このうちガス成膜装置７０は、ガス発生部７１からノズルプレート７２を通してガスを半導体ウエハ１の下面２に供給するものである。ここでは、中央の第１ガス発生部７３でＯ_２及びＳｉＨ_４を発生させ、第１ガス発生部７３の周囲の第２ガス発生部７４でＮ_２を発生させるようになっている。また、半導体ウエハ回動装置８０には回動機構８１が設けられており、これが吸着部６０と一体に固定されていて、成膜時にサセプタ６２を回動させるように構成されている。なお、図２〜図５において図示量略しているが、半導体ウエハ回動装置８０は常に吸着部６０の上部に固定されており、同時に上下動するようになっている。

そして、吸着面６２に真空吸引で吸着された半導体ウエハ１に対して、上側下熱部６１で当該半導体ウエハ１を加熱し、半導体ウエハ回動装置８０でサセプタ６２を回動させながら、ガス供給装置７０からＳｉＨ_４，Ｏ_２，Ｎ_２を供給することで、熱酸化処理によりサセプタ６２に吸着された半導体ウエハ１の下面２に成膜処理を行うようになっている。なお、このとき、サセプタ６２が回転するようになっているため、半導体ウエハ１を回転させながらガスを供給することができる。これにより均等に半導体ウエハ１に成膜を行うことができる。なお、このときのガスは、排気口５１を通して排気管７５より排出されるようになっている。

次に、この実施の形態の作用について説明する。

まず、図１に示すように、ロードポート２０に載置されたウエハカセット５から、搬送ロボット３１の搬送アーム３２が１枚の半導体ウエハ１を取り出す。そして、その半導体ウエハ１を反転させてセンタリング部２５に載置して位置出しを行う。

次に、位置出しを行った半導体ウエハ１をロードスライダ４１の手前側の停止位置に位置する載置部４２に載置する。それから、載置部４２の保持部（図示省略）で半導体ウエハ１が保持された状態でロードスライダ４１がチャンバ５０内にスライド移動して搬送される。

そして、吸着部６０の下方の所定位置まで到達したら、半導体ウエハ１の下面２をリングヒータ４３で加熱すると共に、噴射手段の噴射路６３から冷却用に常温の不活性ガス（窒素ガス）が噴射される。所定時間その状態を続けた後、冷却の窒素ガスを止めると同時に噴射路６３を吸引路としての役割に切り替え、真空吸引を開始し、下側を向いたサセプタ６２に半導体ウエハ１を吸着させる。このとき、図３及び図４に示すように、半導体ウエハ１に反りが生じていても、下面２を加熱するか上面３を冷却するか加熱冷却の双方を行うことで反りを軽減させ、サセプタ６２に吸着させることができるようになっている。

特に図４のように下方に沿っている場合には、そのままではサセプタ６２に接触する面積が小さいため、吸着できない場合が多いが、前記したように加熱及び／又は冷却を行って反りを軽減させることで、サセプタ６２に吸着可能となるものである。

その後、ロードスライダ４１と載置部４２をチャンバ５０の外に退避させ、図６に示すように、ガス供給装置７０に対して吸着部６０と半導体ウエハ回動装置８０を近づけるように移動させ、これらの構成により、上側加熱部６１で半導体ウエハ１を加熱し、半導体ウエハ回動装置８０でサセプタ６２を回転させながら、半導体ウエハ１の下面２にＳｉＨ_４，Ｏ_２，Ｎ_２を吹き付け、熱酸化処理による成膜を行う。

その後、吸着部６０と半導体ウエハ回動装置８０を成膜時の位置より上方に移動させ、チャンバ５０の外からアンロードスライダ４６を吸着部６０の下方に移動させ、成膜が終わった半導体ウエハ１をアンロードスライダ４５の載置部４６に載せてチャンバ５０から外に搬送する。

それから、所定時間の冷却を行った後、搬送ロボット３１の搬送アーム３２によって上下方向を反転させつつ、ロードポート２０のウエハカセット５に収納する。その後、ウエハカセット５のシャッタ（図示省略）を閉じて、次の工程を行う装置に搬送する。

次に、図４に示すような下方に沿った状態の半導体ウエハ１を加熱冷却によりサセプタ６２に吸着させて成膜を行うことができた実験例について説明する。この実験では、ＳｉＣで形成された６インチ、ｔ＝３００μｍの半導体ウエハ１を天谷製作所製フェイスダウン方式ＡＰＣＶＤ装置（Ａ２００）で、ステージ温度４００℃に設定して、成膜を行う場合について評価を行った。

ここで、半導体ウエハ１の反り量が標準（常温で８０〜１００μｍ）に対して反り量が大きいサンプル（常温で２８０〜６５０μｍ）を用意し、これをまず本発明のリングヒータ４３と噴射手段の噴射路６３からの加熱冷却を行わないでチャンバ５０のサセプタ６２に吸着できるか実験した。吸引路６３における吸引圧は８０ｋＰａ以上とした。結果は吸着不可であった。

次に、同じ反り量が大きいサンプル（常温で２８０〜６５０μｍ）に対して、本発明のリングヒータ４３を２００℃に加熱し、リングヒータ４３と半導体ウエハ１のギャップＡ（図４参照）を１ｍｍとして、半導体ウエハ１の下面２を加熱し、噴射手段の噴射路６３から常温のＮ_２を２０Ｌ／ｍｉｎで吹き掛けて、１分間の加熱冷却を行った上で、同様の吸引圧でチャンバ５０のサセプタ６２に吸着できるか実験した。結果は吸着し、その後成膜を行うことができた。

以上のように、前記した実施の形態の半導体ウエハ成膜装置１０によれば、半導体ウエハ１の上面３を冷却する不活性ガスを噴射する噴射手段を有してるため、反り量の大きな半導体ウエハ１に対して上面３を冷却して当該反り量を軽減することで、下側を向いたサセプタ６２に当該半導体ウエハ１を吸着させることができ、その結果、製品を歩留まり良く製造することができる。

また、前記した実施の形態の半導体ウエハ成膜装置１０によれば、噴射手段がサセプタ６２に設けられているため、半導体ウエハ１の上面３の冷却と半導体ウエハ１の吸着を略同位置で行うことができる。そのため、半導体ウエハ１の移動をできるだけ少なくして装置の構造を単純化させることができる。

また、前記した実施の形態の半導体ウエハ成膜装置１０によれば、吸着部６０における真空吸引の吸引路６３が噴射手段の噴射路を兼ねているため、１つの路を吸引と不活性ガス噴射の双方の用途に用いることができ、装置を簡易化、小型化することができる。

また、前記した実施の形態の半導体ウエハ成膜装置１０によれば、吸引路６３によって真空吸引を行うことで半導体ウエハ１をサセプタ６２に吸着させることができ、半導体ウエハ１をより吸着させ易くすることができる。

また、前記した実施の形態の半導体ウエハ成膜装置１０によれば、噴射手段の噴射路６３がサセプタ６２の平面視略中心部に配設されているため、不活性ガスが中心から外側に向けて均等に広がり、ムラなく全体にガスを行き渡らせることができる。

また、前記した実施の形態の半導体ウエハ成膜装置１０によれば、噴射手段に加えて、載置部４２に載置された半導体ウエハ１の下面２を加熱するリングヒータ４３を有してるため、噴射手段によって半導体ウエハ１の上面３を冷却すると共に、反り量の大きな半導体ウエハ１に対して下面２を加熱して当該反り量を軽減することで、下側を向いたサセプタ６２に当該半導体ウエハ１を吸着させることができ、その結果、製品を歩留まり良く製造することができる。

また、前記した実施の形態の半導体ウエハ成膜装置１０によれば、載置部４２がロードスライダ４１に設けられていることで、半導体ウエハ１を移し替えることなく、下面２の加熱による反りの軽減からサセプタ６２への吸着までを行うことができ、効率良く処理を行うことができる。

また、前記した実施の形態の半導体ウエハ成膜装置１０によれば、ワークが半導体ウエハ１で、加工手段が半導体ウエハ１の下面２に成膜を行う成膜手段としてのガス供給装置７０と半導体ウエハ回動装置８０であるときに、高価な半導体ウエハ１を反りがあっても、その反りを軽減させてサセプタ６２に吸着させることができ、その結果、確実に成膜を行って歩留まりを良くすることができる。

なお、以上説明した実施の形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。

例えば、前記した実施の形態では、ＳｉＣからなる半導体ウエハ１を用いるようになっていたが、これ限るものではなく、反りが問題となるものであればシリコン等の適宜の材質のものを使用することができる。また、ワークとしては半導体ウエハに限らず、その他の基板等に適用しても良い。また、前記した実施の形態では、半導体ウエハ成膜装置に対して本発明の技術を用いるようになっていたが、これに限るものではなく、成膜装置以外の装置であっても適用可能である。

また、前記した実施の形態では、下側加熱部からの加熱と噴射手段からの冷却は常に行われるようになっていたが、これに限るものではなく、センサ等によってワークの反り具合を見て、反り量が所定量以上の反りの場合には加熱又は冷却を行い、さらに反り量が大きい場合には加熱と冷却の双方を行う、というように、ワークの反り量に応じて加熱冷却を制御するようになっていても良い。

１半導体ウエハ（ワーク）
２下面
３上面
１０半導体ウエハ成膜装置（処理装置）
２０ロードポート
３０搬送装置
３１搬送ロボット（搬送装置）
４１ロードスライダ（搬送装置）
４２載置部
４３リングヒータ（下側加熱部）
４５アンロードスライダ（搬送装置）
４６載置部
５０チャンバ
６０吸着部
６１上側加熱部
６２サセプタ（吸着面）
６３吸引路，噴射路
７０ガス供給装置（成膜手段，加工手段）
８０半導体ウエハ回動装置（成膜手段，加工手段）

Claims

板状のワークを搬送する搬送装置と、
前記ワークを載置する載置部と、
前記ワークを前記載置部に載置した状態から真空吸引により下側を向いた吸着面に吸着させる吸着部と、
該吸着部に設けられて前記ワークを上側から加熱する上側加熱部と、
前記ワークを前記吸着面に吸着させた状態で加工する加工手段と、
を有する処理装置であって、
前記ワークの上面に不活性ガスを噴射する噴射手段を有しており、
該噴射手段はガス発生手段と噴射路とで構成されており、
前記吸着面に前記ワークを吸着させる前に、前記噴射路から前記ワークの上面に不活性ガスを噴射して当該上面を冷却するように構成されたことを特徴とする処理装置。
前記噴射路は、前記吸着面の平面視略中心部に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
前記吸着部は、前記吸着面に繋がる吸引路を有しており、該吸引路によって真空吸引を行うことで前記ワークを前記吸着面に吸着させるように構成されており、
前記吸引路が前記噴射路を兼ねていることを特徴とする請求項１又は２に記載の処理装置。
前記ワークが半導体ウエハであり、
前記加工手段は、前記吸着面に前記半導体ウエハを吸着させた状態で、前記搬送装置と前記載置部を退避させて、前記半導体ウエハの前記下面に成膜を行う成膜手段であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１つに記載の処理装置。