JPH08186077A - 真空処理装置および半導体ウェハーの処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体ウェハーの全表面箇所において所定の真
空処理を行うことができ、真空処理において半導体ウェ
ハーが不所望に飛ばされることなく、かつ真空処理完了
後の半導体ウェハーをスムースにまた安全に搬送するこ
とが可能な真空処理装置および半導体ウェハーの処理方
法を提供する。 【構成】半導体ウェハー１０の裏面１６に加熱もしくは
冷却されたガス２７を吹き付けて半導体ウェハー１０を
加熱もしくは冷却し、減圧状態の半導体ウェハー１０の
表面１５に所定の処理を行う真空処理装置および半導体
ウェハーの処理方法において、リング状板材１２の上面
の内周側を半導体ウェハー１０の裏面１６の周辺に固着
し、半導体ウェハー１０よりも外側に位置するリング状
板材１２の上面の外周側をリングチャック２２でガス２
７を吹き付ける孔２４が設けられたホルダー２３上に押
し付けて固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は真空処理装置および半導
体ウェハーの処理方法に係わり、特に真空チャンバーを
有する、スパッタ、ＣＶＤ、エッチング等用いることが
できる真空熱処理装置およびこの装置を用いた半導体ウ
ェハーの処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェハーを所定の温度に加熱して
減圧状態でスパッタ、ＣＶＤ、エッチング等の処理を行
なう真空熱処理装置において、上記加熱の手段としてラ
ンプヒート法やセラミックヒート法等があるが、半導体
ウェハー内の温度を均一にするためにはガス加熱法が一
番優れている。

【０００３】図４はガス加熱法を用いた従来技術の真空
処理装置を示す図である。外壁２１内の減圧室である真
空チャンバー２０に処理される表面１５を露出させた半
導体ウェハー１０がその裏面１６をホルダー２３の上板
上に載置され、表面１５の周辺部をリングチャック４２
で押えられている。

【０００４】ホルダー２３内にアルゴン等のガス２７が
ガス導入管２８から導入され、図示していないガス導出
管から導出される。ホルダー２３はヒーター２６を設け
て高温にされたヒーターブロック２５上に載置され、こ
れにより高温となったガス２７が上板に形成された多数
の孔２４を通して半導体ウェハー１０の裏面１６に吹付
けて半導体ウェハー１０を高温にし、この状態で所定の
真空処理を行う。

【０００５】図５はガス加熱法を用いた他の従来技術を
示す図であり、図４と同一もしくは類似の箇所は同じ符
号で示してある。

【０００６】図５はホルダー２３内に静電チャックとし
ての作用を行なう電極板４５を設け、ホルダーの外壁を
絶縁ブッシュ（図示省略）を介して導入された電源線４
６により電源４７から電極板４５にプラス電位を印加し
て半導体ウェハー１０をホルダー２３に吸着させてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、図４
の装置では半導体ウェハー１０の表面１５の周辺部をリ
ングチャック４２で押さえることにより半導体ウェハー
裏面からのガス加熱を可能にしている。

【０００８】このようにリングチャック４２で押える理
由は、もし仮りに半導体ウェハーを押さえないでガス加
熱を行った場合、成膜プロセス中の真空チャンバー内圧
力（半導体ウェハー表面側）は４〜５ｍｍＴｏｒｒであ
るのに対して、半導体ウェハー裏面からのガス加熱の圧
力は約１００ｍｍＴｏｒｒ程度であるから、半導体ウェ
ハーがホルダー（ステージ）２３から飛んでしまうから
である。

【０００９】その為に半導体ウェハーの表面周辺部をリ
ングチャックで押えるのだが、これによりエッジ（半導
体ウェハーの端）から２〜３ｍｍ非スパッタ領域となっ
てしまう。更にエッジから５〜６ｍｍまでは中心部に比
べて成膜が困難な領域となり、この領域の膜厚は中心部
の膜厚の９０％に達しない値、例えば１０％〜８０％と
なる。このように成膜された膜厚が中央部の所定の膜厚
より薄くなり、製品を形成するために利用できないエッ
ジから５〜６ｍｍまでの領域は、６インチウェハーにお
いて約２７ｃｍ² と大きな面積となってしまう。

【００１０】一方、図５のように、リングチャックの代
りに静電チャックを用いて半導体ウェハー１０をホルダ
ー２３に押えて半導体ウェハーの裏面から加熱ガス２７
を吹き付ける方法では、ＣＶＤやエッチングプロセスに
おいては半導体ウェハーの表面圧力（真空チャンバー内
圧力）が５００ｍｍＴｏｒｒ〜１００ｍｍＴｏｒｒであ
るからこれは半導体ウェハーの裏面のガス加熱のガス圧
力１００ｍｍＴｏｒｒよりわずかに高く、したがって、
吸着力の不安定な静電チャック方式でもガス加熱が可能
である。

【００１１】しかしながらスパッタプロセスのように半
導体ウェハーの表面圧力（真空チャンバー内圧力）が数
ｍｍＴｏｒｒであるプロセスの場合は、吸着力が弱くな
った際に半導体ウェハーが飛んでしまう。このように現
在の静電チャックでは、使用雰囲気などの条件変化によ
りチャック機能が無くなってしまう場合が発生する。ま
たスパッタ終了後の静電残留吸着力により半導体ウェハ
ーがホルダーから離れなくなり、半導体ウェハーの搬送
時の障害が発生する。さらにリングチャックなどの裏面
回り込み防止策が無いために半導体ウェハーとホルダー
間に膜が癒着することにより、半導体ウェハー搬送時に
半導体ウェハーが割れを発生する問題も生じる。

【００１２】したがって本発明の目的は、半導体ウェハ
ーの全表面箇所において所定の真空処理を行うことがで
き、真空処理において半導体ウェハーが不所望に飛ばさ
れることなく、かつ真空処理完了後の半導体ウェハーを
スムースにまた安全に搬送することが可能な真空処理装
置を提供することである。

【００１３】本発明の他の目的は、上記真空処理装置を
用いた有効な半導体ウェハーの処理方法を提供すること
である。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、半導体
ウェハーの裏面に加熱もしくは冷却されたガスを吹き付
けて前記半導体ウェハーを加熱もしくは冷却し、減圧状
態の前記半導体ウェハーの表面に所定の処理を行う真空
処理装置において、リング状板材の上面の内周側を前記
半導体ウェハーの裏面の周辺に固着し、前記半導体ウェ
ハーより外側に位置する前記リング状板材の上面の外周
側をリングチャックで前記ガスを吹き付ける孔が設けら
れたホルダー上に押し付けて固定するようにした真空処
理装置にある。

【００１５】本発明の他の特徴は、真空チャンバー内で
所定の温度に維持された半導体ウェハーの表面を処理す
る半導体ウェハーの処理方法において、前記半導体ウェ
ハーの裏面周辺をリング状板材の上面に固着し、前記リ
ング状板材の裏面をホルダー上に固定し、前記ホルダー
に設けられた孔から加熱もしくは冷却したガスを前記半
導体ウェハーの裏面に吹き付けることにより前記半導体
ウェハーを前記所定の温度にし、これにより前記半導体
ウェハーの表面の全ての箇所が前記真空チャンバーの減
圧雰囲気に露出した状態で前記処理を行ない、その後、
前記ホルダー上から前記リング状板材と固着した前記半
導体ウェハーを搬送する半導体ウェハーの処理方法にあ
る。

【００１６】

【作用】このように本発明では、リング状板材の上面の
内周側を半導体ウェハーの裏面の周辺に固着し、半導体
ウェハーより外側に位置するリング状板材の上面の外周
側をリングチャックでホルダーに固定したものであるか
ら、全表面箇所において所定の真空処理を行うことがで
き、かつ半導体ウェハーが不所望に飛ばされるこがな
い。

【００１７】また処理後に半導体ウェハーが固着された
状態のリング状板材がホルダーから搬送する。処理中は
リング状板材はリングチャックでホルダーに固定されて
いるから、このリングチャックによりリング状板材の裏
面に膜が回り込むことが防止され、リング状板材とホル
ダー間に膜が癒着することがないから、リング状板材と
ともに半導体ウェハーのスムースかつ安全な搬送が可能
となる。

【００１８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明を説明する。

【００１９】図１は本発明の発明の一実施例を示す図で
ある。外壁２１内の減圧室である真空チャンバー２０に
処理される表面１５を露出させた半導体ウェハー１０を
ホルダー２３上に載置させて、この表面１５にスパッ
タ、ＣＶＤ、エッチング等の処理を減圧状態で行う。

【００２０】一方、ヒ−ター２６により加熱されたヒー
ターブロック２５上にホルダー２３を設け、これにより
ガス導入管２８からホルダー２３内に導入された窒素あ
るいはアルゴン等のガス２７が加熱されて、この処理中
に半導体ウェハー１０を所定の高温に維持するために半
導体ウェハー１０を載置するホルダー２３の上板に形成
された多数の孔２４から加熱された窒素あるいはアルゴ
ン等のガス２７を半導体ウェハー１０の裏面１６に吹き
付ける。またこのガス２７は図示していないガス導出管
から導出される。先に述べたようにこのようなガス加熱
法により半導体ウェハー１０面内全体の温度が均一とな
る。

【００２１】この実施例において、半導体ウェハー１０
の裏面１６の周辺部が一周にわたり、紫外線を照射する
ことにより硬化して接着剤となる紫外線硬化シリコン１
１によりリング状板材１２の上面の内周側に固着し、半
導体ウェハー１０よりも外側に位置するリング状板材１
２の上面の外周側を一周にわたりリングチャック２２で
ガスを吹き付ける孔２４が多数設けられたホルダー２３
上に押しつけて固定している。

【００２２】このような構成により、半導体ウェハ−１
０の表面１５の全箇所が真空チャンバ−２０の処理雰囲
気にさらされるから、半導体ウェハーの表面１５に非処
理領域が発生しない。また半導体ウェハー１０を固着し
たリング状板材１２をリングチャック２２によりホルダ
ー２３に固定しているから、真空チャンバーの減圧状態
とガス２７の吹き付け圧力との関係にかかわらず半導体
ウェハー１０が飛ばされることはない。

【００２３】所定の処理が完了した後、リングチャック
２２による押しつけ固定を解除してホルダー２３上から
リング状板材１２とともにそこに固着している半導体ウ
ェハハーをこの処理装置の外に搬送する。リング状板材
１２の上面外周側が一周にわたりリングチャック２２で
ホルダー２３に固定されて減圧処理、例えばスパッタに
よる膜形成処理を行なっているから、リングチャック２
２によりリング状板材１２の裏面にスパッタ膜が回り込
むことが防止され、リング状板材１２とホルダー２３間
にスパッタ膜が癒着することがないから、リング状板材
１２とともに半導体ウェハー１０がスムースかつ安全に
搬送される。

【００２４】そしてこの真空処理装置の外に搬送された
後、赤外線もしくはＸ線を照射することにより紫外線硬
化シリコン１１の接着力を弱めて半導体ウェハー１０を
リング状板材１２から分離する。あるいはリング状板材
１２を使い捨て治具とする場合は、半導体ウェハーの裏
面研磨の際に削り取ることもできる。

【００２５】次に図２を参照して半導体ウェハー１０を
リング状板材１２に固着する工程を説明する。ステージ
３１に上下駆動３６が可能な第１の支持棒３３および上
下駆動３７が可能な第２の支持棒３４が設けられてい
る。また斜め方向に伸縮駆動３５が可能なノズル３２が
設けられている。第２の支持棒３４を下げた状態でリン
グ状板材１２をステージ３１上に載置し、ノズル３２を
伸ばしてそこから紫外線硬化シリコン液をリング状板材
１２の上面の内周側に滴下塗布する。その後、ノズル３
２を縮め、第１の支持棒３３を上昇させてその上に搬送
ア−ム３８から半導体ウェハー１０を載置する。搬送ア
−ム３８を移動除去した後、第１の支持棒３３を下降さ
せて、リング状板材１２の上面の内周側に塗布された紫
外線硬化シリコン液を介して半導体ウェハー１０の裏面
の周辺を当接し、紫外線を照射することにより紫外線硬
化シリコン液を硬化させてリング状板材１２の上面の内
周側に半導体ウェハー１０の裏面の周辺を固着させる。
その後、第１の支持棒３３もしくは第２の支持棒３４を
上昇させて、搬送ア−ム３８により真空処理装置のホル
ダー２３（図１）上に載置する。

【００２６】次の式は紫外線照射による紫外線硬化シリ
コンの反応機構を示す。

【００２７】

【００２８】図３は他の実施例を示す図である。尚、図
３において図１と同一もしくは類似の箇所は同じ符号で
示してあるから重複する説明は省略する。

【００２９】図１の実施例のヒーター２６を載置したヒ
ーターブロック２５の代わりに図３の実施例では、冷却
液を流す冷却管２６′を載置した冷却ブロック２５′を
用いている。これによりガス２７は冷却され、冷却され
たガス２７を裏面１６に吹き付けられた半導体ウェハー
１０は所定の低温に維持されて所定の減圧処理が行われ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、リ
ング状板材の上面の内周側を半導体ウェハーの裏面の周
辺に固着し、半導体ウェハーよりも外側に位置するリン
グ状板材の上面の外周側をリングチャックでホルダーに
固定したものであるから、半導体ウェハ−の表面の全箇
所が真空チャンバ−の処理雰囲気にさらされ半導体ウェ
ハーの表面に非処理領域が発生しない。

【００３１】また半導体ウェハーを固着したリング状板
材をリングチャックによりホルダーに固定しているか
ら、真空チャンバーの減圧状態とガスの吹き付け圧力と
の関係にかかわらず半導体ウェハーが飛ばされることは
ない。

【００３２】さらにリング状板材の上面外周側が一周に
わたりリングチャックでホルダーに固定されて減圧処
理、例えばスパッタによる膜形成処理を行なっているか
ら、リングチャックによりリング状板材の裏面にスパッ
タ膜が回り込むことが防止され、リング状板材とホルダ
ー間にスパッタ膜が癒着することがない。したがって、
所定の処理が完了しリングチャックによる押しつけ固定
を解除した後、リング状板材とともに半導体ウェハーが
スムースかつ安全にこの真空処理装置の外に搬送するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図である。

【図２】本発明において半導体ウェハーをリング状板材
に固着する工程の一例を説明する図である。

【図３】本発明の他の実施例を示す図である。

【図４】従来技術を示す図である。

【図５】他の従来技術を示す図である。

【符号の説明】

１０ 半導体ウェハー １１ 紫外線硬化シリコン １２ リング状板材 １５ 半導体ウェハ−の表面 １６ 半導体ウェハーの裏面 ２０ 真空チャンバー ２１ 真空チャンバーの外壁 ２２，４２ リングチャック ２３ ホルダー ２４ ガスを吹きつける孔 ２５ ヒーターブロック ２５′ 冷却ブロック ２６ ヒーター ２６′ 冷却管 ２７ ガス ２８ ガス導入管 ３１ ステージ ３２ ノズル ３３ 第１の支持棒 ３４ 第２の支持棒 ３５，３６，３７ 駆動方向 ３８ 搬送ア−ム ４５ 電極板 ４６ 電源線 ４７ 電源

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウェハーの裏面に加熱もしくは冷
   却されたガスを吹き付けて前記半導体ウェハーを加熱も
   しくは冷却し、減圧状態の前記半導体ウェハーの表面に
   所定の処理を行う真空処理装置において、リング状板材
   の上面の内周側を前記半導体ウェハーの裏面の周辺に固
   着し、前記半導体ウェハーより外側に位置する前記リン
   グ状板材の上面の外周側をリングチャックで前記ガスを
   吹き付ける孔が設けられたホルダー上に押し付けて固定
   するようにすることを特徴とする真空処理装置。
2. 【請求項２】 真空チャンバー内で所定の温度に維持さ
   れた半導体ウェハーの表面を処理する半導体ウェハーの
   処理方法において、前記半導体ウェハーの裏面周辺をリ
   ング状板材の上面に固着し、前記リング状板材の裏面を
   ホルダー上に固定し、前記ホルダーに設けられた孔から
   加熱もしくは冷却したガスを前記半導体ウェハーの裏面
   に吹き付けることにより前記半導体ウェハーを前記所定
   の温度にし、これにより前記半導体ウェハーの表面の全
   ての箇所が前記真空チャンバーの減圧雰囲気に露出した
   状態で前記処理を行ない、その後、前記ホルダー上から
   前記リング状板材と固着した前記半導体ウェハーを搬送
   することを特徴とする半導体ウェハーの処理方法。