JP7412824B1

JP7412824B1 - 半導体製造装置及び方法

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Publication number: JP7412824B1
Application number: JP2023091789A
Authority: JP
Inventors: 勝美関口
Original assignee: 株式会社天谷製作所
Priority date: 2023-06-02
Filing date: 2023-06-02
Publication date: 2024-01-15
Anticipated expiration: 2043-06-02

Abstract

【課題】半導体ウエハを平坦化するための作業時間を短縮し、吸着面に半導体ウエハを吸着させ易くし、その結果、製品の歩留まりを向上させることができる半導体製造装置を提供する。【解決手段】載置部４２に半導体ウエハ１を載置して搬送装置３０により吸着面まで搬送するまでの間、下側加熱部によって半導体ウエハ１の下面を加熱して該半導体ウエハ１を下方に湾曲させるように制御し、下側加熱部及び上側加熱部で半導体ウエハ１の下面及び上面を加熱するとともに、噴射吸着手段で半導体ウエハ１の上面に不活性ガスを噴射して半導体ウエハ１を下方に湾曲した状態から平坦化するように制御し、この平坦化した半導体ウエハ１と吸着面とを接近手段により相対的に接近させて噴射吸着手段で吸着面に半導体ウエハ１を吸着させて半導体ウエハ１を加工手段で加工するように制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、板状の半導体ウエハを用いた半導体製造装置及び方法に関する。

従来、半導体製造装置には、例えば特許文献１に記載された技術がある。この半導体製造装置は、サファイア基板を大気中で昇温させるホットプレートと、ホットプレートと所定の間隔を隔てて設置された支持板と、サファイア基板をホットプレートと支持板との間に所定の間隔を隔てて支持すると共に、ホットプレートとサファイア基板の裏面とが対向するように支持する支持部を設けた支持台と、支持台を昇降させる昇降装置と、支持板上に、サファイア基板と所定の間隔を隔てると共に、サファイア基板のおもて面と対向するように配置され、ホットプレートからの輻射熱を吸収する輻射熱吸収プレートと、を備える。

特開２００８－２１９４５号公報

ところで、特許文献１に記載された技術は、ホットプレートからサファイア基板を透過した輻射熱を輻射熱吸収プレートで吸収してサファイア基板の周囲の空気をサファイア基板の表裏の面から加熱するようにしている。すなわち、特許文献１に記載された技術は、空気を介した熱伝達によってサファイア基板を予熱してサファイア基板の反りを抑制するようにしているため、サファイア基板を平坦化するための作業時間が長くかかるとともに、サファイア基板の望ましい平坦度が得られないという問題がある。その結果、半導体ウエハを吸着面に吸着させにくい不具合がある。

そこで、本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、半導体ウエハを平坦化するための作業時間を短縮し、吸着面に半導体ウエハを吸着させ易くし、その結果、製品の歩留まりを向上させることができる半導体製造装置及び方法を提供することを課題とする。

かかる目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、板状の半導体ウエハを載置する載置部を有し、該載置部に載置した前記半導体ウエハを搬送する搬送装置と、前記載置部に載置した状態で前記半導体ウエハを下側から加熱する下側加熱部と、前記載置部に載置した前記半導体ウエハと吸着面とを相対的に接近させる接近手段と、前記半導体ウエハの上面に不活性ガスを噴射する一方、前記接近手段により前記半導体ウエハと前記吸着面とを相対的に接近させた前記吸着面に前記半導体ウエハを吸着させる噴射吸着手段と、前記半導体ウエハを上側から前記下側加熱部よりも高い温度で加熱する上側加熱部と、前記半導体ウエハを前記吸着面に吸着させた状態で加工する加工手段と、前記搬送装置、前記接近手段、前記下側加熱部、前記噴射吸着手段、前記上側加熱部、及び加工手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記載置部に前記半導体ウエハを載置して前記搬送装置により前記吸着面まで搬送するまでの間、前記下側加熱部によって前記半導体ウエハの下面を加熱して該半導体ウエハを下方に湾曲させるように制御し、前記下側加熱部及び前記上側加熱部で前記半導体ウエハの下面及び上面を加熱するとともに、前記半導体ウエハの径が小さい場合、それよりも径が大きい場合に比べて前記不活性ガスの噴射量が多くなるように前記噴射吸着手段で前記半導体ウエハの上面に不活性ガスを噴射して前記半導体ウエハを下方に湾曲した状態から平坦化するように制御し、前記平坦化した前記半導体ウエハと前記吸着面とを前記接近手段により相対的に接近させて前記噴射吸着手段で前記吸着面に前記半導体ウエハを吸着させて該半導体ウエハを前記加工手段で加工する制御を行うように構成されていることを特徴とする。

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、前記制御手段は、前記接近手段によって前記半導体ウエハと前記吸着面とを相対的に接近させた状態で、前記下側加熱部及び前記上側加熱部で前記半導体ウエハの下面及び上面を所定時間加熱するように制御するとともに、前記噴射吸着手段で前記半導体ウエハの上面に不活性ガスを噴射するように制御することを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記接近手段は、前記載置部に前記半導体ウエハを載置した状態で前記半導体ウエハと前記吸着面との隙間を０．１ｍｍ／ｓｅｃの速度で前記半導体ウエハと前記吸着面が密着するまで相対移動するように前記制御手段によって制御されることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の構成に加え、前記半導体ウエハがＳｉＣであることを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、板状の半導体ウエハを載置部に載置する載置部を有し、該載置部に載置した前記半導体ウエハを搬送装置により搬送する搬送工程と、前記載置部に載置した前記半導体ウエハを下側から下側加熱部で加熱する下側加熱工程と、前記載置部に載置した前記半導体ウエハと吸着面とを接近手段により相対的に接近させる接近工程と、前記半導体ウエハの上面に不活性ガスを噴射吸着手段で噴射する一方、前記接近手段により前記半導体ウエハと前記吸着面とを相対的に接近させた前記吸着面に前記半導体ウエハを前記噴射吸着手段により吸着させる噴射吸着工程と、前記半導体ウエハを上側から前記下側加熱部よりも高い温度で上側加熱部により加熱する上側加熱工程と、前記半導体ウエハを前記吸着面に吸着させた状態で加工手段により加工する加工工程と、前記搬送装置、前記接近手段、前記下側加熱部、前記噴射吸着手段、前記上側加熱部、及び加工手段を制御する制御工程と、を有し、前記制御工程は、前記載置部に前記半導体ウエハを載置して前記搬送装置により前記吸着面まで搬送するまでの間、前記下側加熱部によって前記半導体ウエハの下面を加熱して該半導体ウエハを下方に湾曲させるように制御し、前記下側加熱部及び前記上側加熱部で前記半導体ウエハの下面及び上面を加熱するとともに、前記半導体ウエハの径が小さい場合、それよりも径が大きい場合に比べて前記不活性ガスの噴射量が多くなるように前記噴射吸着手段で前記半導体ウエハの上面に不活性ガスを噴射して前記半導体ウエハを下方に湾曲した状態から平坦化するように制御し、前記平坦化した前記半導体ウエハと前記吸着面とを前記接近手段により相対的に接近させて前記噴射吸着手段で前記吸着面に前記半導体ウエハを吸着させて該半導体ウエハを前記加工手段で加工する制御を行うように構成されていることを特徴とする。

請求項１及び請求項５に記載の発明によれば、載置部に半導体ウエハを載置して搬送装置により吸着面まで搬送するまでの間、下側加熱部によって半導体ウエハの下面を加熱して該半導体ウエハを下方に湾曲させるように制御し、下側加熱部及び上側加熱部で半導体ウエハの下面及び上面を加熱するとともに、噴射吸着手段で半導体ウエハの上面に不活性ガスを噴射して半導体ウエハを下方に湾曲した状態から平坦化するように制御し、この平坦化した半導体ウエハに接近手段により半導体ウエハと吸着面とを相対的に接近させて噴射吸着手段で吸着面に半導体ウエハを吸着して加工手段で加工する制御を行うように構成されたことにより、半導体ウエハを平坦化するための作業時間を短縮し、吸着面に半導体ウエハを吸着させ易くし、その結果、製品の歩留まりを向上させることができる。
また、請求項１に記載の発明によれば、噴射吸着手段は、半導体ウエハの径が小さい場合、それよりも径が大きい場合に比べて不活性ガスの噴射量が多くなるように制御手段によって制御することにより、半導体ウエハの破損を未然に防止することが可能となる。

また、請求項２に記載の発明によれば、制御手段は、接近手段によって半導体ウエハと吸着面とを相対的に接近させた状態で、下側加熱部及び上側加熱部で半導体ウエハの下面及び上面を所定時間加熱するように制御するとともに、噴射吸着手段で半導体ウエハの上面に不活性ガスを噴射するように制御することにより、半導体ウエハを高精度に平坦化することができる。

また、請求項３に記載の発明によれば、接近手段は、載置部に半導体ウエハを載置した状態で半導体ウエハと吸着面との隙間を０．１ｍｍ／ｓｅｃの速度で半導体ウエハと吸着面が密着するまで相対移動するように制御手段によって制御されることにより、半導体ウエハと吸着面が密着するまで低速度で相対移動させるため、半導体ウエハの破損を未然に防止することが可能となる。

また、請求項４に記載の発明によれば、半導体ウエハがＳｉＣであることから、半導体ウエハに反りがあっても、その反りを軽減させるための材料として好適である。

本発明の一実施形態に係る半導体製造装置を示す概略平面図である。同実施形態に係る半導体製造装置のチャンバ内の構造を示す概略縦断面図である。同実施形態に係る半導体製造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略縦断面図である。同実施形態に係る半導体製造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略縦断面図である。同実施形態に係る半導体製造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略縦断面図である。同実施形態に係る半導体製造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略縦断面図である。同実施形態に係る半導体製造装置の制御系の構成を示すブロック図である。同実施形態に係る半導体製造装置の動作１を示すフローチャートである。同実施形態に係る半導体製造装置の動作２を示すフローチャートである。同実施形態の変形例に係る半導体製造装置のチャンバ内の構造を示す概略縦断面図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
［一実施形態］
図１～図６には、本発明の一実施形態を示す。図１は、本発明の一実施形態に係る半導体製造装置を示す概略平面図である。図２は、同実施形態に係る半導体製造装置のチャンバ内の構造を示す概略縦断面図である。図３は、同実施形態に係る半導体製造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略縦断面図である。図４は、同実施形態に係る半導体製造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略縦断面図である。図５は、同実施形態に係る半導体製造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略縦断面図である。図６は、同実施形態に係る半導体製造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略縦断面図である。

以下、本実施形態の半導体製造装置１０について説明する。

本実施形態の半導体製造装置１０は、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、本実施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。

図１に示すように、本実施形態の半導体製造装置１０は、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内には、ロードポート２０と、搬送装置３０と、チャンバ５０とが設置されている。

本実施形態では、図１に示すように、ロードポート２０が１つの壁面に２箇所設けられている。これらのロードポート２０には、それぞれウエハカセット５が載置され、各ウエハカセット５に複数の半導体ウエハ１が収容されている。

また、図１に示すように、搬送装置３０は、半導体製造装置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を備えている。この搬送アーム３２は、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の終了位置との間において移動可能に構成されている。

また、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いる。そのため、搬送アーム３２は、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る一方、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。

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。そして、本実施形態では、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構成されている。

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で半導体ウエハ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可能に構成されており、その先端に「載置部」としてのスライダ載置部（以下、載置部ともいう。）４２が設けられている。そして、ロードスライダ４１は、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に沿って移動する。

また、本実施形態では、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可能に構成されており、その先端にスライダ載置部４６が設けられている。そして、アンロードスライダ４５は、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に沿って移動する。

このように本実施形態では、チャンバ５０に対して外部から内部と、この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）が設けられている。これにより、本実施形態によれば、チャンバ５０に対する半導体ウエハ１の出し入れの動作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。

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、例えば２００℃に制御して、半導体ウエハ１の下面２を加熱する。

チャンバ５０は、その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、「噴射吸着手段」としての噴射吸着部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、を備えている。

噴射吸着部６０には、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。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。一方、アンロードスライダ４５でサセプタ６２の下方位置からチャンバ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。

チャンバ５０は、図２～図６に示すように、噴射吸着部６０が「接近手段」としての上下動機構８２によって上下方向に移動可能に構成されている。噴射吸着部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、噴射吸着部６０のサセプタ６２における平面視略中心部に配設されている。本実施形態では、噴射吸着部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に密着させて、図示しない吸引装置の吸引路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を吸着する。

本実施形態では、真空吸引を行う吸引路６３が不活性ガス（本実施形態では窒素（Ｎ_２）ガス）を噴射する噴射装置（図示省略）の噴射路を兼ねている。この噴射路は、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。なお、この不活性ガスは、図２に示すように、サセプタ６２の周囲に配設された排気口５１から排気される。

本実施形態は、半導体ウエハ１が載置部４２に載せられた状態で、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るときに、載置部４２のリングヒータ４３で半導体ウエハ１の下面２が加熱される。このとき、リングヒータ４３は例えば２００℃程度に加熱される。

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とが設けられている。このうちガス供給装置７０は、ガス発生部７１から発生したガスを、ノズルプレート７２を通して半導体ウエハ１の下面２に供給する。具体的に、本実施形態では、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。

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、この回動機構８１が噴射吸着部６０と一体に固定され、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。また、半導体ウエハ回動装置８０は、常に噴射吸着部６０の上部に固定されており、噴射吸着部６０、排気管７５及び半導体ウエハ回動装置８０は、固定状態のガス供給装置７０に対し上下動機構８２によって同時に上下動可能に構成されている。

そして、本実施形態では、吸着面であるサセプタ６２に真空吸引で吸着された半導体ウエハ１に対して、上側加熱部６１で半導体ウエハ１を例えば４００℃程度に加熱し、半導体ウエハ回動装置８０の回動機構８１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。

なお、この成膜処理時には、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、半導体ウエハ１に均等に成膜を行うことができる。また、この成膜処理時のガスは、排気口５１を通して排気管７５より排出される。

次に、本実施形態の制御系について説明する。

図７は、同実施形態に係る半導体製造装置の制御系の構成を示すブロック図である。

図７に示すように、制御装置９０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）からなる記憶部９１、Ｉ／Ｏ(Input / Output)等を備えた周知のマイクロコンピュータを中心に構成され、タイマー９２も備えている。

このうち、上記ＲＯＭは、電源を切断しても記憶内容を保持する必要のあるデータやプログラムを記憶する。上記ＲＡＭは、データを一時的に格納する。上記ＣＰＵは、上記ＲＯＭにインストールされているプログラムを実行することで各機能を実現する。記憶部９１には、ＲＯＭ以外に例えば、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ハードディスク等のコンピュータ読み取り可能な電子媒体を含む。なお、上記データは、上記ＲＯＭに記憶することなく、別途設けたデータベースに記憶するようにしてもよい。

制御装置９０は、入力部９３からの各種入力信号を得る一方、センタリング部２５、搬送装置３０、リングヒータ４３、噴射吸着部６０、上下動機構８２、半導体ウエハ回動装置８０の回動機構８１、上側加熱部６１、及びガス供給装置７０等の各部の動作を制御する。

制御装置９０は、スライダ載置部４２に半導体ウエハ１を載置して搬送装置３０によりサセプタ６２の下方位置まで搬送するまでの間、リングヒータ４３によって半導体ウエハ１の下面２を例えば２００℃に加熱して半導体ウエハ１を下方に湾曲させるように制御する。ここで、スライダ載置部４２に順次載置される半導体ウエハ１において、その反りは一様ではなく、互いに複雑な反りの形状に形成されている。

そこで、本実施形態の制御装置９０は、スライダ載置部４２に半導体ウエハ１を載置してサセプタ６２の下方位置まで搬送するまでの間、リングヒータ４３によって半導体ウエハ１の下面２を加熱することで、半導体ウエハ１を一様に下方に湾曲させるように制御する。

また、制御装置９０は、リングヒータ４３及び上側加熱部６１で半導体ウエハ１の下面２を約２００℃、上面３を約４００℃に加熱するとともに、噴射吸着部６０で半導体ウエハ１の上面３に不活性ガスを噴射して半導体ウエハ１を下方に湾曲した状態から平坦化するように制御する。

さらに、制御装置９０は、平坦化した半導体ウエハ１に上下動機構８２を駆動することにより半導体ウエハ１にサセプタ６２を接近させて噴射吸着部６０でサセプタ６２に半導体ウエハ１を吸着してガス供給装置７０及び半導体ウエハ回動装置８０を作動することで半導体ウエハ１を成膜加工するように制御する。

次に、本実施形態の半導体製造装置１０の動作について説明する。

図８は、同実施形態に係る半導体製造装置の動作１を示すフローチャートである。図９は、同実施形態に係る半導体製造装置の動作２を示すフローチャートである。

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（図８のステップＳ１）。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（ステップＳ２）。

次に、位置出しを行った半導体ウエハ１がロードスライダ４１の手前側の開始位置に位置するスライダ載置部４２に載置された場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、スライダ載置部４２の保持部（図示省略）で半導体ウエハ１が保持され、半導体ウエハ１の下面２をリングヒータ４３で加熱して図３に示すように半導体ウエハ１を下方に湾曲させるように制御した状態で、ロードスライダ４１がチャンバ５０内にスライド移動して噴射吸着部６０の下方の所定位置、すなわちサセプタ６２の下方位置まで搬送される（ステップＳ４）。

このように本実施形態では、半導体ウエハ１を搬送している間に半導体ウエハ１の下面２をリングヒータ４３で約２００℃に加熱することで、半導体ウエハ１の反りが様々に形成されていたとしても、半導体ウエハ１を一様に下方に湾曲させるようにしている。

そして、半導体ウエハ１が噴射吸着部６０のサセプタ６２の下方位置まで到達したかを判定する（ステップＳ５）。半導体ウエハ１がサセプタ６２の下方位置まで到達した状態（ステップＳ５：Ｙｅｓ）では、半導体ウエハ１とサセプタ６２との間隔が本実施形態において３ｍｍである。この状態で上下動機構８２を駆動してその間隔ｄが３ｍｍから１ｍｍになるように噴射吸着部６０を下降させる（ステップＳ６）。

次いで、半導体ウエハ１とサセプタ６２との間隔ｄが１ｍｍになったら（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、「所定時間」としての６０秒間半導体ウエハ１の上面３を上側加熱部６１で約４００℃に加熱するとともに、噴射吸着部６０の噴射吸引路６３から冷却用に常温の不活性ガス（窒素ガス）を噴射する（ステップＳ８）。この状態では、半導体ウエハ１の下面２はリングヒータ４３で上記温度に加熱されたままである。

これにより半導体ウエハ１は、下方に湾曲した状態から平坦化される。すなわち、図４に示すように、半導体ウエハ１は、下方に湾曲した状態から上方に湾曲するような反りが生じるようになり、上記のように下面２を加熱するとともに上面３を加熱及び冷却することで反りを軽減させて平坦化させることができる。

ここで、噴射吸引路６３から噴射される噴射量は、半導体ウエハ１の径が小さい場合、それよりも径が大きい場合に比べて不活性ガスの噴射量が多くなるように制御装置９０によって制御される。また、噴射吸引路６３から噴射される噴射量は、半導体ウエハ１の反り量をあらかじめ検出手段によって検出し、この検出手段によって得られた反り量に基づいて制御装置９０によって制御するようにしてもよい。具体的には、反り量が大きい場合には、小さい場合に比べて噴射量が多くなるように制御される。

上記の６０秒間経過した後（ステップＳ９：Ｙｅｓ）は、冷却用の窒素ガスの供給を停止すると同時に、上下動機構８２を駆動して半導体ウエハ１とサセプタ６２とのとの間の１ｍｍ間隔ｄを１０秒かけて半導体ウエハ１にサセプタ６２が密着するまで噴射吸着部６０を下降させる（ステップＳ１０）。

すなわち、本実施形態では、噴射吸着部６０を０．１ｍｍ／ｓｅｃの速度、すなわち極めて遅い速度で下降させることにより、半導体ウエハ１が破損するのを未然に防止しつつ、平坦化させることができる。この場合、噴射吸着部６０を０．１ｍｍ／ｓｅｃを超える速度で下降させると、不活性ガスを噴射させたとしても半導体ウエハ１が破損することがある。なお、上記と同様に反り量をあらかじめ検出手段によって検出し、この検出手段によって得られた反り量に基づいて制御装置９０によって半導体ウエハ１にサセプタ６２が密着するまでの時間を制御するようにしてもよい。

そして、半導体ウエハ１にサセプタ６２が密着する（図９のステップＳ１１：Ｙｅｓ）と、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、図５に示すように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（ステップＳ１２）。

なお、図４のように下方に反っている場合には、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、本実施形態のように加熱及び冷却を行って半導体ウエハ１を平坦化させることで、サセプタ６２に確実に吸着することが可能となる。

その後、ステップＳ１３において、ロードスライダ４１と載置部４２をチャンバ５０の外部に退避させ、図６に示すように、固定状態のガス供給装置７０に対して噴射吸着部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（ステップＳ１４）、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（ステップＳ１５）。

半導体ウエハ１の下面２への成膜が終了する（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）と、上下動機構８２を駆動させ、噴射吸着部６０及び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（ステップＳ１７）、チャンバ５０の外部からアンロードスライダ４６を噴射吸着部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から外部に搬送する（ステップＳ１８）。

その後、所定時間の冷却を行った（ステップＳ１９：Ｙｅｓ）後、搬送ロボット３１の搬送アーム３２によって半導体ウエハ１の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（ステップＳ２０）。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。

以上のように、本実施形態の半導体製造装置１０によれば、載置部４２に半導体ウエハ１を載置してロードスライダ４１によりサセプタ６２まで搬送するまでの間、リングヒータ４３によって半導体ウエハ１の下面２を加熱して半導体ウエハ１を下方に湾曲させるように制御し、リングヒータ４３及び上側加熱部６１で半導体ウエハ１の下面２及び上面３を加熱するとともに、噴射吸着部６０で半導体ウエハ１の上面３に不活性ガスを噴射して半導体ウエハ１を下方に湾曲した状態から平坦化するように制御し、この平坦化した半導体ウエハ１に上下動機構８２によりサセプタ６２を下降して接近させて噴射吸着部６０でサセプタ６２に半導体ウエハ１を吸着してガス供給装置７０及び半導体ウエハ回動装置８０で加工するように制御することにより、半導体ウエハ１を平坦化するための作業時間を短縮し、サセプタ６２に半導体ウエハ１を吸着させ易くし、その結果、製品の歩留まりを向上させることができる。

また、本実施形態の半導体製造装置１０によれば、噴射吸着部６０は、半導体ウエハ１の径が小さい場合、それよりも径が大きい場合に比べて不活性ガスの噴射量が多くなるように制御装置９０によって制御することにより、半導体ウエハ１の破損を未然に防止することが可能となる。

また、本実施形態の半導体製造装置１０によれば、制御装置９０は、上下動機構８２によって半導体ウエハ１にサセプタ６２を下降して接近させた状態で、リングヒータ４３及び上側加熱部６１で半導体ウエハ１の下面２及び上面３を所定時間加熱するように制御するとともに、噴射吸着部６０で半導体ウエハ１の上面３に不活性ガスを噴射するように制御することにより、半導体ウエハ１を高精度に平坦化することができる。

また、本実施形態の半導体製造装置１０によれば、上下動機構８２は、載置部４２に半導体ウエハ１を載置した状態でサセプタ６２を０．１ｍｍ／ｓｅｃの速度で半導体ウエハ１とサセプタ６２が密着するまで移動するように制御装置９０によって制御されることにより、半導体ウエハ１とサセプタ６２が密着するまで低速度で移動させるため、半導体ウエハ１の破損を未然に防止することが可能となる。

また、本実施形態の半導体製造装置１０によれば、半導体ウエハ１がＳｉＣであることから、半導体ウエハ１に反りがあっても、その反りを軽減させるための材料として好適である。
［一実施形態の変形例］
図１０は、同実施形態の変形例に係る半導体製造装置のチャンバ内の構造を示す概略縦断面図である。

上記実施形態では、噴射吸着部６０の中心部分に設けた噴射吸引路６３から不活性ガスを噴射するように構成した。本変形例では、図１０に示すように噴射吸着部６０の外周側から不活性ガス（窒素（Ｎ_２）ガス）を噴射するように構成している。

このように構成することにより、半導体ウエハ１の上面３の隅々まで不活性ガスが行き届くように噴射されるので、半導体ウエハ１の反りを効果的に軽減させることが可能となる。

なお、本変形例では、噴射吸着部６０の外周側から不活性ガスを噴射するように構成し、また上記実施形態では、噴射吸着部６０の中心部分に設けた噴射路６３から噴射するようにしたが、これらに限定することなく、噴射吸着部６０の任意の位置又は噴射吸着部６０の外周側の少なくとも一方から不活性ガスを噴射するように構成してもよい。
［他の実施形態の変形例］
なお、以上説明した実施形態は、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、上記実施形態では、ＳｉＣからなる半導体ウエハ１を用いた例について説明したが、これに限定するものではなく、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も適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よい。また、上記実施形態では、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、成膜装置以外の半導体製造装置であっても適用可能である。

また、上記実施形態では、接近手段としての上下動機構８２によって半導体ウエハ１にサセプタ６２を接近させるように構成したが、これに限らずロードスライダ４１とスライダ載置部４２との間に上下動機構を設置し、上記とは逆にサセプタ６２に半導体ウエハ１を接近させるように構成してもよい。加えて、半導体ウエハ１にサセプタ６２を接近させると同時に、サセプタ６２に半導体ウエハ１を接近させるようにしてもよい。つまり、半導体ウエハ１及びサセプタ６２の少なくとも一方を相対的に接近させるように構成すればよい。

１半導体ウエハ
２下面
３上面
１０半導体製造装置
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噴射吸着部
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）
８１回動機構
８２上下動機構（接近手段）
９０制御装置（制御手段）
９１記憶部
９２タイマー

Claims

板状の半導体ウエハを載置する載置部を有し、該載置部に載置した前記半導体ウエハを搬送する搬送装置と、
前記載置部に載置した状態で前記半導体ウエハを下側から加熱する下側加熱部と、
前記載置部に載置した前記半導体ウエハと吸着面とを相対的に接近させる接近手段と、
前記半導体ウエハの上面に不活性ガスを噴射する一方、前記接近手段により前記半導体ウエハと前記吸着面とを相対的に接近させた前記吸着面に前記半導体ウエハを吸着させる噴射吸着手段と、
前記半導体ウエハを上側から前記下側加熱部よりも高い温度で加熱する上側加熱部と、
前記半導体ウエハを前記吸着面に吸着させた状態で加工する加工手段と、
前記搬送装置、前記接近手段、前記下側加熱部、前記噴射吸着手段、前記上側加熱部、及び加工手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記載置部に前記半導体ウエハを載置して前記搬送装置により前記吸着面まで搬送するまでの間、前記下側加熱部によって前記半導体ウエハの下面を加熱して該半導体ウエハを下方に湾曲させるように制御し、
前記下側加熱部及び前記上側加熱部で前記半導体ウエハの下面及び上面を加熱するとともに、前記半導体ウエハの径が小さい場合、それよりも径が大きい場合に比べて前記不活性ガスの噴射量が多くなるように前記噴射吸着手段で前記半導体ウエハの上面に不活性ガスを噴射して前記半導体ウエハを下方に湾曲した状態から平坦化するように制御し、
前記平坦化した前記半導体ウエハと前記吸着面とを前記接近手段により相対的に接近させて前記噴射吸着手段で前記吸着面に前記半導体ウエハを吸着させて該半導体ウエハを前記加工手段で加工する制御を行うように構成されていることを特徴とする半導体製造装置。
前記制御手段は、前記接近手段によって前記半導体ウエハと前記吸着面とを相対的に接近させた状態で、前記下側加熱部及び前記上側加熱部で前記半導体ウエハの下面及び上面を所定時間加熱するように制御するとともに、前記噴射吸着手段で前記半導体ウエハの上面に不活性ガスを噴射するように制御することを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
前記接近手段は、前記載置部に前記半導体ウエハを載置した状態で前記半導体ウエハと前記吸着面との隙間を０．１ｍｍ／ｓｅｃの速度で前記半導体ウエハと前記吸着面が密着するまで相対移動するように前記制御手段によって制御されることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
前記半導体ウエハがＳｉＣであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体製造装置。
板状の半導体ウエハを載置部に載置する載置部を有し、該載置部に載置した前記半導体ウエハを搬送装置により搬送する搬送工程と、
前記載置部に載置した前記半導体ウエハを下側から下側加熱部で加熱する下側加熱工程と、
前記載置部に載置した前記半導体ウエハと吸着面とを接近手段により相対的に接近させる接近工程と、
前記半導体ウエハの上面に不活性ガスを噴射吸着手段で噴射する一方、前記接近手段により前記半導体ウエハと前記吸着面とを相対的に接近させた前記吸着面に前記半導体ウエハを前記噴射吸着手段により吸着させる噴射吸着工程と、
前記半導体ウエハを上側から前記下側加熱部よりも高い温度で上側加熱部により加熱する上側加熱工程と、
前記半導体ウエハを前記吸着面に吸着させた状態で加工手段により加工する加工工程と、
前記搬送装置、前記接近手段、前記下側加熱部、前記噴射吸着手段、前記上側加熱部、及び加工手段を制御する制御工程と、を有し、
前記制御工程は、
前記載置部に前記半導体ウエハを載置して前記搬送装置により前記吸着面まで搬送するまでの間、前記下側加熱部によって前記半導体ウエハの下面を加熱して該半導体ウエハを下方に湾曲させるように制御し、
前記下側加熱部及び前記上側加熱部で前記半導体ウエハの下面及び上面を加熱するとともに、前記半導体ウエハの径が小さい場合、それよりも径が大きい場合に比べて前記不活性ガスの噴射量が多くなるように前記噴射吸着手段で前記半導体ウエハの上面に不活性ガスを噴射して前記半導体ウエハを下方に湾曲した状態から平坦化するように制御し、
前記平坦化した前記半導体ウエハと前記吸着面とを前記接近手段により相対的に接近させて前記噴射吸着手段で前記吸着面に前記半導体ウエハを吸着させて該半導体ウエハを前記加工手段で加工する制御を行うように構成されていることを特徴とする半導体製造方法。