JP2021141125A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本開示は、ウエハ裏面への突起物の付着を抑制することができる半導体製造装置を提供することを目的とする。【解決手段】同じ高さに環状に設けられた複数のウエハ支持部を有する縦型ウエハボートと、該複数のウエハ支持部のうち最近接する２つのウエハ支持部の間の距離より大きい幅となる太幅部を有する搬送アームと、を備え、平面視で該複数のウエハ支持部で囲まれた領域に該搬送アームがあるとき、該太幅部は該複数のウエハ支持部に囲まれることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本開示は半導体製造装置に関する。

半導体装置の製造プロセスを用いて製造された表面加工型半導体加速度センサが用いられている。この加速度センサの可動構造体は、例えば縦型拡散炉を用いた厚い多結晶シリコン膜を積層させることで形成される。縦型拡散炉では、複数の半導体ウエハを縦方向に積載する縦型ウエハボートが用いられている。特許文献１には、縦型ウエハボートに挿入されたウエハが確実に均等な３点で支持されるようにしてウエハに加わる剪断応力を最小にするウエハボート技術が開示されている。

特開平０８−１０７０８０号公報

ウエハの裏面を複数のウエハ支持部で支持した状態でウエハに成膜を施すと、ウエハとウエハ支持部の接触部近傍に、特に膜厚の厚い部分が形成される。この膜厚が厚い部分をデポ溜まりということがある。成膜後のウエハをウエハ移載機で搬出する際、このデポ溜まりがウエハ裏面に突起物として付着し、ウエハの平坦性を低下させる問題があった。ウエハ平坦性の低下は様々な弊害を引き起こす。例えば露光工程において、当該突起物周辺のウエハ表面側でデフォーカスによるパターン不具合が生じる。

本開示は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ウエハ裏面への突起物の付着を抑制することができる半導体製造装置を提供することを目的とする。

本開示に係る半導体製造装置は、同じ高さに環状に設けられた複数のウエハ支持部を有する縦型ウエハボートと、該複数のウエハ支持部のうち最近接する２つのウエハ支持部の間の距離より大きい幅となる太幅部を有する搬送アームと、を備え、平面視で該複数のウエハ支持部で囲まれた領域に該搬送アームがあるとき、該太幅部は該複数のウエハ支持部に囲まれることを特徴とする。

本開示のその他の特徴は以下に明らかにする。

本開示によれば、搬送アームと、縦型ウエハボートのすべてのウエハ支持部とが近接する構成を採用したことで、ウエハ移載時にウエハ裏面への突起物の付着が抑制される。

半導体製造装置の構成例を示す図である。 搬送アームの構成例を示す平面図である。 縦型ウエハボートの構成例を示す図である。 ウエハ支持部の構成例を示す図である。 半導体製造装置の使用方法を示す図である。 半導体製造装置の使用方法を示す図である。 搬送アームとウエハ支持部の位置関係を示す図である。 搬送アームとウエハ支持部の位置関係を示す図である。 比較例を示す図である。 デポ溜まりを示す図である。 比較例に係るウエハの断面図である。 搬送アームの別の構成例を示す平面図である。 搬送アームの別の構成例を示す平面図である。 搬送アームの別の構成例を示す平面図である。

実施の形態に係る半導体製造装置について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態１．
図１は、半導体製造装置の構成例を示す図である。この半導体製造装置は、縦型拡散炉として提供される。この半導体製造装置はウエハ移載機４を備えている。一例によれば、ウエハ移載機４は、軸４Ｃと、軸４Ｃに固定された本体部４Ａと、本体部４Ａに固定された搬送アーム４Ｂを備えている。搬送アーム４Ｂの材料は例えばアルミナである。一例によれば、同一形状の搬送アーム４Ｂが縦方向に間隔を開けて複数設けられている。ウエハ移載機４は搬送ロボットによって任意の位置に移動可能となっている。

図２は、搬送アーム４Ｂの平面図である。搬送アーム４Ｂは、先端部４ａ、太幅部４ｂ及び固定部４ｃを備えている。太幅部４ｂは平面視で円形状である。固定部４ｃは本体部４Ａに固定される部分である。この例では、太幅部４ｂは、先端部４ａと固定部４ｃよりも幅の大きい部分を有している。φ１２５ｍｍの５インチウエハを移載する場合、先端部４ａと固定部４ｃの幅は例えば７０ｍｍ程度とすることができる。この場合、太幅部４ｂの幅は７０ｍｍより大きい。

図１の説明に戻る。縦型ウエハボート５は、複数のウエハを縦方向に並べた状態に維持するものである。図１には、複数のウエハ１が縦型ウエハボート５に格納されたことが図示されている。

図３は、縦型ウエハボート５の構成例を示す図である。複数の溝を有する柱状構造の１つ１つがウエハ支持部である。左側の柱状構造は、縦方向に複数のウエハ支持部３ａを有する。他の３つの柱状構造も、それぞれ縦方向に複数のウエハ支持部３ｂ、複数のウエハ支持部３ｃ、複数のウエハ支持部３ｄを有している。任意の高さに着目すれば、複数のウエハ支持部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが環状に設けられている。言いかえれば、同じ高さに複数のウエハ支持部が環状に設けられている。この例では同じ高さに４つのウエハ支持部が提供されるが、ウエハを支持できるのであれば、ウエハ支持部の数は特に限定されない。図３には、ウエハ支持部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに１枚のウエハ１が載せられたことが図示されている。このような縦型ウエハボート５の材料は例えば、石英又は炭化ケイ素である。

図４は、ウエハ支持部３ａの例を示す断面図である。一例によれば、ウエハ支持部３ａの先端部は面取りされることでＲがついた形状を有している。ウエハ支持部３ｂ、３ｃ、３ｄも同様の形状とすることができる。この場合、複数のウエハ支持部の先端上部は曲面である。

図１の説明に戻る。拡散炉内のプロセスチューブは、例えば石英製の外管１０と内管１１の二重構造になっている。プロセスチューブの周りにはヒータ９が設置されている。プロセスチューブの下側には、ガス導入管７とポンプ８が接続されている。このプロセスチューブは縦型成膜炉となっている。図１に両方向矢印で示されるように、縦型ウエハボート５は、縦型成膜炉の中に格納されることができる。

次に、このような半導体製造装置の利用例を説明する。まず、ウエハ移載機４に少なくとも１枚のウエハを搭載する。具体的には、搬送アーム４Ｂの上にウエハ１をのせる。図５には、ウエハ１が搬送アーム４Ｂによって保持された状態が示されている。そして、ウエハ移載機４を移動することで、ウエハを縦型ウエハボート５の上に並べる。例えば、図５に矢印で示す方向にウエハ移載機４を移動させ、図６に矢印で示す方向にウエハ移載機４を移動させることで、ウエハ支持部３ａ及び他のウエハ支持部によってウエハ１を支持する。

図７は、ウエハ移載機４によってウエハ１をウエハ支持部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに乗せたときの平面図である。搬送アーム４Ｂの太幅部４ｂは、ウエハ１の下にあるので破線で示している。太幅部４ｂが平面視で円形状になっているので、太幅部４ｂはウエハ１の形状に沿った形状となっている。そのため、搬送アーム全体が先端部４ａ又は固定部４ｃと同じ幅である場合と比べて、すべてのウエハ支持部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄと、搬送アーム４Ｂが近接している。

図８は、図７の構成におけるウエハ支持部３ａ、３ｂを含む位置の断面図である。太幅部４ｂとウエハ支持部３ａ、３ｂは近接している。図９は、比較例に係る搬送アームを示す図である。図９の搬送アームは、図８に対応するものであるが、太幅部４ｂではなく、先端部４ａ及び固定部４ｃと同じ幅の非太幅部４ｂ´を有する。図８の例と比較して、非太幅部４ｂ´とウエハ支持部３ａ、３ｂは離れている。

図５、６を参照しつつ説明した方法で、全てのウエハを縦型ウエハボート５へ移載すると、縦型ウエハボート５をプロセスチューブ内に導入する。次いで、ウエハに対して成膜処理を施す。一例によれば、減圧状態で多結晶ポリシリコンを気相反応させてデポジションを行うと、ウエハの表裏の他に、ウエハ支持部とウエハとの接触部及びその近辺にもデポジョションされる。別の例によれば、別の方法で成膜処理が行われる。１回の成膜処理で成膜される膜の厚さは例えば１μｍ以上である。このような厚膜のポジションは、例えば加速度センサの可動構造体を形成するために行われる。

図１０は、成膜処理後のウエハ支持部３ａとウエハ１の接触部分及びその近傍を示す断面図である。成膜された多結晶シリコン膜２０、２２は、ウエハ支持部３ａとウエハ１の接触部近辺に、他の部分より厚いデポ溜り部２１を有している。デポ溜り部２１は、図４に示したとおりウエハ支持部３ａの先端が丸い場合に生じやすい。１回の成膜で成膜される膜の厚みが大きいほどデポ溜り部２１が厚くなる。成膜処理が終わると、ウエハ移載機４を用いて縦型ウエハボート５からウエハを取り出す。

図１１は、図９に示す比較例の搬送アームを用いた場合に基板の裏面に突起物２３が生じることを示す図である。突起物２３はデポ溜り部２１に起因する。比較例の搬送アームは、図９を参照しつつ前述したとおりウエハ支持部３ａ、３ｂから離れている。そのため、搬送アームをウエハ１の下面に接触させてウエハを持ち上げる際に、特にウエハ支持部３ａ、３ｂの近辺においてウエハ１が撓る。そのため、比較例の場合、ウエハ移載機でウエハを搬出する際に、デポ溜り部２１の多結晶シリコン膜の一部がウエハ裏面側に突起物２３として付着することがある。突起物２３は例えば後続の工程における写真製版においてデフォーカスを生じさせる。

これに対し、実施の形態１に係る半導体製造装置によれば、搬送アーム４Ｂが太幅部４ｂを有することで、比較例に比べて搬送アーム４Ｂはすべてのウエハ支持部に近接している。一例によれば、平面視で複数のウエハ支持部で囲まれた領域に搬送アームがあるとき、搬送アームと複数のウエハ支持部の距離は略均一となる。しかも、搬送アーム４Ｂとウエハ１の接触面積が大きい。そのため、ウエハ支持部に支持されたウエハを取り出す際に、ウエハの撓りが軽減される。ウエハ撓りの軽減は突起物２３の発生を抑制する。

このように、搬送アーム４Ｂに太幅部４ｂを設けることは、ウエハ裏面への突起物を抑制することに貢献する。太幅部４ｂの形状は、ウエハ支持部と近接させることができるものであれば、特に限定されない。つまり、太幅部４ｂの形状は平面視で円形状に限定されない。図７の例でいえば、太幅部４ｂの幅は、複数のウエハ支持部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄのうち最近接する２つのウエハ支持部の間の距離より大きい。この特徴によって、太幅部４ｂとウエハ支持部３ａ、３ｂをある程度近接させることができる。他方、太幅部４ｂの大きさはウエハ支持部によって制限される。具体的には、図７のように平面視で複数のウエハ支持部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄで囲まれた領域に搬送アーム４Ｂがあるとき、太幅部４ｂは複数のウエハ支持部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに囲まれる。

以下の実施の形態に係る半導体製造装置は、実施の形態１との共通点が多いので、実施の形態１との相違点を中心に説明する。実施の形態１で説明した変形は、以下の実施の形態にも応用できる。

実施の形態２．
図１２は、実施の形態２に係る搬送アームの構成例を示す図である。搬送アームの太幅部４ｄは平面視で四角形である。その結果、搬送アームは平面視で十字型になっている。図７の円形状の太幅部４ｂはウエハ１の外縁に沿う形状となっているのに対して、図１２の太幅部４ｄは、ウエハ支持部３ａ、３ｂの方向に突き出た形状となっている。搬送アームに太幅部４ｄを設けることによって、搬送アームとすべてのウエハ支持部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄとの距離を小さくすることができるので、上述の効果を得ることができる。

実施の形態３．
図１３は、実施の形態３に係る搬送アームの構成例を示す図である。搬送アームの太幅部４ｅは平面視で多角形である。この例では太幅部４ｅは平面視で八角形である。言いかえれば、太幅部４ｅはウエハ支持部３ａ、３ｂの方向に台形状の突出部を有している。その結果、太幅部４ｅは、ウエハ支持部３ｃの近傍とウエハ支持部３ａの近傍を結び、ウエハ支持部３ｄの近傍とウエハ支持部３ｂの近傍を結ぶ形状を有している。したがって、搬送アームとウエハ１の接触面積が大きく、ウエハ移載の安定性を確保できる。搬送アームに太幅部４ｅを設けることによって、搬送アームとすべてのウエハ支持部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄとの距離を小さくすることができるので、上述の効果を得ることができる。

実施の形態４．
図１４は、実施の形態４に係る搬送アームの構成例を示す図である。太幅部４ｆに貫通孔４ｈが形成されている。貫通孔４ｈを設けることで貫通孔４ｈがない場合と比べて搬送アームを軽量化できるので、搬送ロボットの負荷の軽減が期待できる。なお、上述した様々な形状の太幅部に貫通孔を形成してもよい。

３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ ウエハ支持部、 ４ ウエハ移載機、 ４Ｂ 搬送アーム、 ４ｂ 太幅部、 ５ 縦型ウエハボート

Claims (8)

1. 同じ高さに環状に設けられた複数のウエハ支持部を有する縦型ウエハボートと、
   前記複数のウエハ支持部のうち最近接する２つのウエハ支持部の間の距離より大きい幅となる太幅部を有する搬送アームと、を備え、
   平面視で前記複数のウエハ支持部で囲まれた領域に前記搬送アームがあるとき、前記太幅部は前記複数のウエハ支持部に囲まれることを特徴とする半導体製造装置。
2. 前記太幅部は平面視で円形状である請求項１に記載の半導体製造装置。
3. 前記太幅部は平面視で四角形である請求項１に記載の半導体製造装置。
4. 前記太幅部は平面視で多角形である請求項１に記載の半導体製造装置。
5. 前記太幅部に貫通孔が形成された請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
6. 平面視で前記複数のウエハ支持部で囲まれた領域に前記搬送アームがあるとき、前記搬送アームと前記複数のウエハ支持部の距離は略均一となる請求項１から５のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
7. 前記複数のウエハ支持部の先端上部は曲面であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
8. 前記縦型ウエハボートを格納する縦型成膜炉を備えた請求項１から７のいずれか１項に記載の半導体製造装置。

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