JPH10163303A - 半導体デバイス製造装置のウェーハ用ステージ - Google Patents

半導体デバイス製造装置のウェーハ用ステージ

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JPH10163303A
JPH10163303A JP9114780A JP11478097A JPH10163303A JP H10163303 A JPH10163303 A JP H10163303A JP 9114780 A JP9114780 A JP 9114780A JP 11478097 A JP11478097 A JP 11478097A JP H10163303 A JPH10163303 A JP H10163303A
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heating
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェーハへの粒子の堆積を防止するために、
ステージとそれに載置されるウェーハを加熱できるよう
にした半導体製造装置のウェーハ用ステージを提供す
る。 【解決手段】 ウェーハホルダー４と共にウェーハ６を
載置して移送するための半導体デバイス製造装置のウェ
ーハ用ステージ５であって、ステージを加熱可能にした
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス製
造装置のウェーハ用ステージに関し、特に、ウェーハ上
に空気中の粒子が堆積するのを防止するために、ステー
ジ上のウェーハを加熱可能とした半導体デバイス製造装
置のウェーハ用ステージに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、半導体デバイスの製造工程は、
ウェーハを製造装置に導入してから製品が完成するまで
に、ウェーハ表面に高品質の薄膜を形成して熱処理する
拡散工程と、ウェーハ表面上に予め設定されたパターン
を形成するフォト工程と、露光によって形成されたパタ
ーンに従ってパターンを具体的に形状化するエッチング
工程と、薄膜内に不純物イオンを注入して所望の電気的
な特性を持たせるようにするイオン注入工程と、薄膜を
平坦化する薄膜平坦化工程とを含む。そして、これらの
それぞれの工程が行われた後、所定の工程が正確に行わ
れたかを確認する検査／測定工程がなされる。
【０００３】特に、検査／測定工程を行う設備の大部分
は、その特性上、一個ずつステージ上に載せられたウェ
ーハを検査するように設計されており、ウェーハはステ
ージに載せられた状態で移送され、検査及び測定され
る。
【０００４】検査／測定工程で使用されるステージの１
つの具体例として、このような設備の一部であるロード
ロック室（ｌｏａｄｌｏｃｋ ｃｈａｍｂｅｒ）を図１
に示す。検査チャンバーのバッファとしてのロードロッ
ク室は、ロードチャンバー１内にウェーハホルダー４と
その下側に位置するステージ５とを備える。ロードチャ
ンバー１は、１つのインナーゲート２と、１つのアウタ
ーゲート３とを有する。ロードロック室は、真空検査チ
ャンバーに連結されて、ウェーハ６を一個ずつ検査チャ
ンバー内に搬入するか、または、検査が終了したウェー
ハ６を検査チャンバーから取り出す際に、検査チャンバ
ーが外気に露出しないようにするためのものである。ウ
ェーハ６を一個ずつ検査チャンバー内に搬入する際に
は、インナーゲート２を閉鎖した状態でアウターゲート
３を開放し、ウェーハ６をロードチャンバー１内に導入
してステージ５の上に載せる。その後、アウターゲート
３を閉鎖して、残った空気を外部に排出する。検査チャ
ンバーのための所定の真空度が実現された後、インナー
ゲート２を開放して、ロードチャンバー１のステージ５
上に置かれたウェーハ６を検査チャンバーに移送する。
【０００５】しかしながら、ロードロック室はクリーン
ルームの一種であるが、各ウェーハ６は検査チャンバー
内に搬入される前に大気中に露出されているので、クリ
ーンルーム内のフレッシュエア中に存在している粒子、
または、設備及び／または作業者から出て浮遊している
粒子がウェーハ６上に堆積または付着して、ウェーハ６
を汚染するという問題があった。そして、これは直接的
に製品の欠陥の原因となり、結果的に半導体デバイスの
収率を低下させる原因となっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、このようなウェーハの汚染を防止するために、ウェ
ーハが載せられるステージを加熱可能にした半導体デバ
イス製造装置のウェーハ用ステージを提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明に基づく半導体デバイス製造装置のウェーハ
用ステージは、ウェーハホルダーと共にウェーハを載置
して移送するための半導体デバイス製造装置のウェーハ
用ステージであって、前記ステージを加熱可能にしたこ
とを特徴とする。
【０００８】前記ステージは、加熱されて周辺温度より
高い温度に、好ましくは周辺温度より５〜７０℃高い温
度に、より好ましくは周辺温度より１０〜６０℃高い温
度に維持される。
【０００９】前記ステージは、最低加熱温度から１００
℃までの温度範囲、好ましくは３０〜８０℃の温度範囲
で加熱される。なお、前記最低加熱温度は、周辺温度よ
りも５℃高く設定される。
【００１０】前記ステージの加熱は、ステージに埋め込
まれた熱線、ステージ内部を通過する高温の流体、誘導
加熱、紫外線のような高エネルギーの電磁波の照射また
はその他の間接加熱が可能な熱源あるいはこれらの組み
合わせによってなされるが、好ましくは熱線や誘導加熱
が用いられる。
【００１１】さらに、前記加熱可能なステージの周り
に、周辺温度よりも低い温度に維持された低温粒子収集
器を設置することが好ましい。前記低温粒子収集器とし
て、周辺温度よりも低い温度に維持される表面を有する
金属または非金属物質を用いることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】本発明は、加熱された物体の周辺から発生
する熱泳動（ｔｈｅｒｍｏｐｈｏｒｅｓｉｓ）によっ
て、空気中に浮遊する粒子が、加熱された物体に接近す
ることができないという原理に基づいたものである。こ
こで、熱泳動とは、加熱された物体の周辺における温度
勾配、加熱された空気の対流及び密度差によって、粒子
を高温領域から低温領域に移動させることを意味する。
加えて、加熱された物体の周辺において粒子または浮遊
物質の特性によって、空気の移動が引き起こされる。従
って、加熱された物体の周辺に、粒子が存在しない無塵
層が形成される。図１に示すように、ステージ５を加熱
して周辺温度よりも高い温度に維持することによって、
ステージ５とそこに載せられるウェーハ６とに粒子が付
着しまた堆積することがない。すなわち、ウェーハ６が
一個ずつ載せられるステージ５を、周辺温度より高い温
度となるように加熱することによって、ウェーハ６に粒
子が付着しまたは堆積されないようにしている。本発明
によるステージ５は、加熱によって周辺温度より高い温
度に維持されるので、熱泳動効果を期待することができ
る。ここで、周辺温度とは、実際に半導体デバイスが製
造されるクリーンルーム内の調節された温度を意味す
る。熱泳動が温度差及び温度勾配に起因することに鑑み
て、ステージ５及びそこに載せられたウェーハ６は、実
際に測定される周辺温度より高い温度で加熱される。
【００１４】好ましくは、ステージ５は周辺温度より５
〜７０℃高い温度に維持される。ステージ５と周辺温度
との温度差が５℃未満の場合には、熱泳動効果が十分に
発揮できないので、ウェーハ６上への粒子の付着または
堆積を防止することが困難である。また、ステージ５と
周辺温度との温度差が７０℃を超過する場合には、不必
要な加熱によるエネルギーの浪費となり、ウェーハ６が
過熱されてウェーハ６が損傷する恐れがある。さらに好
ましくは、ステージ５と周辺温度との温度差は、１０〜
６０℃の範囲である。
【００１５】ステージ５は、最低加熱温度から１００℃
の範囲で加熱することができる。ここで、最低加熱温度
とは、ステージが周辺温度よりも５℃高い温度を有する
ようにする温度であり、これによって熱泳動効果を発揮
し得る。最低加熱温度は、周辺温度が一般に２０〜２５
℃であると仮定すると、大略３０℃程度に設定される。
従って、周辺温度が２０℃以下であれば、最低加熱温度
も３０℃以下となる。好ましくは、ステージ５は、経験
によって選択された３０〜８０℃の範囲で加熱される。
【００１６】ステージ５は、通常の多様な加熱方法によ
って加熱することができ、例えば、ステージ５に熱線８
を埋め込んで加熱する方法、ステージ５の内部に高温の
流体を通過させて加熱する方法、誘導加熱による方法、
紫外線等の高エネルギーの電磁波の照射によって加熱す
る方法、その他の直接燃焼ではない間接的な加熱が可能
な熱源によって加熱する方法等が挙げられる。本発明に
よるステージ５は、これらの加熱方法のいずれか１つの
加熱方法またはこれらの加熱方法のいくつかを組み合わ
せた方法で加熱することができるが、制限された空間内
で効率的にかつ迅速に加熱することが可能な熱線８や誘
導加熱を用いて加熱する方法が好ましい。
【００１７】図２に示すように、ステージ５に埋め込ま
れた熱線８を用いて加熱する方法は、ニクロム線のよう
な熱線８に電気的エネルギーを加えることによってジュ
ール熱を容易に発生させるものである。誘導加熱は、誘
導コイル等による電子誘導によって誘導される加熱電流
の伝導によって加熱するものである。また、高温の流体
をステージ５内に通過させて加熱する方法は、図３に示
すように、ステージ５内に形成された加熱チューブ９に
加熱された空気や加熱された窒素ガスのような流体を通
過させて、加熱チューブ９からステージ５への熱伝導に
よって加熱する方法である。
【００１８】さらに、図７に示すように、ステージ５の
周りに、周辺温度より低い温度に維持された低温粒子収
集器１０を設けることが好ましい。この低温粒子収集器
１０は、周辺温度より低い温度の表面を有する金属また
は非金属とし、特別な形態を要しない不定形（アモルフ
ァス）のものを用いることができる。低温粒子収集器１
０は周辺温度より低い温度に維持されているので、熱泳
動によって移動する空気中の粒子は、低温粒子収集器１
０の表面に堆積し、従ってウェーハ６を汚染する粒子や
空気中を浮遊する粒子の数が減少する。このような低温
粒子収集器１０の表面における粒子の堆積について理論
的に説明することは難しいが、実験的に立証されてい
る。すなわち、浮遊する粒子を含む気体が任意の物体の
表面に接触したとき、高温に維持された物体よりも低温
に維持された物体の表面に、より多くの粒子が付着する
ことは、肉眼でまたは顕微鏡的に観察し確認することが
できる。
【００１９】低温粒子収集器１０の温度は、好ましくは
−１０℃〜１５℃の温度範囲であり、さらに好ましくは
０℃〜１０℃の温度範囲である。−１０℃未満の温度
は、不必要に低温であって、エネルギーの浪費を招来す
るものであり、１５℃を超える温度は、低温による粒子
の収集効果が低下する。
【００２０】従って、上記のような構成を有する本発明
による半導体デバイス製造装置のウェーハ用ステージ
は、ステージ５とそこに載せられるウェーハ６を加熱す
ることによって、ステージ５を含むウェーハ６の周辺に
無塵層７を形成して、粒子がウェーハ６に付着または堆
積することを防止できる。
【００２１】本発明による加熱可能なステージ５によっ
て粒子の堆積または付着が防止されたことを確認するた
めに、クラス１０００以下の一般的なクリーンルーム内
において、非加熱ステージ５と、３０℃から９０℃まで
１０℃ずつの温度差を有するようにそれぞれ加熱したス
テージ５とに、パターンが形成されないウェーハ６をそ
れぞれ一個ずつ１時間の間載せて放置した。その後、こ
れらのウェーハ６を全部収集して、それぞれのウェーハ
６の表面に付着または堆積した０．１μｍ以上の大きさ
の粒子の数を計算した。その結果を図６のグラフに示
す。
【００２２】図６のグラフに示すように、３０℃〜９０
℃の範囲で加熱されたステージに載せられたウェーハ６
の表面に付着または堆積した粒子の数は、非加熱ステー
ジのものと比較して、粒子の数が著しく低くなってい
る。特に５０℃と８０℃で最大の効果を示しており、全
体的に３０乃至８０℃の温度範囲で明らかな粒子数の差
を示している。なお、図６のグラフにおいて、非加熱ス
テージに関するデータは、非加熱ステージの周辺温度を
３０℃から９０℃まで１０℃ずつ上昇させて非加熱ステ
ージの温度を周辺温度と熱平衡させた状態で測定したも
のである。また、図６のグラフに示すデータは、低温粒
子収集器を設置しない状態で測定したものである。
【００２３】
【発明の効果】従って、本発明によれば、ウェーハ６に
粒子等が付着または堆積するのを防止できるので、汚染
による製品の欠陥発生を防止でき、ひいては半導体デバ
イスの収率を増大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるウェーハ用ステージを含むロード
ロック室を概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明によるウェーハ用ステージの１つの実施
形態を概略的に示す側断面図である。
【図３】本発明によるウェーハ用ステージの他の実施形
態を概略的に示す側断面図である。
【図４】本発明によるウェーハ用ステージによって無塵
層が形成された状態を示す平面図である。
【図５】本発明によるウェーハ用ステージによって無塵
層が形成された状態を示す側面図である。
【図６】本発明によるウェーハ用ステージ上に置かれた
ウェーハと従来の非加熱ステージ上に置かれたウェーハ
とに付着した粒子の数を比較したグラフである。
【図７】本発明によるウェーハ用ステージと低温粒子収
集器とを含むロードロック室を概略的に示す斜視図であ
る。
【符号の説明】
１ ロードチャンバー ２ インナーゲート ３ アウターゲート ４ ウェーハホルダー ５ ステージ ６ ウェーハ ７ 無塵層 ８ 熱線 ９ 加熱チューブ １０ 低温粒子収集器

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ウェーハホルダーと共にウェーハを載置
    して移送するための半導体デバイス製造装置のウェーハ
    用ステージであって、前記ステージを加熱可能にしたこ
    とを特徴とするステージ。
  2. 【請求項２】 前記ステージは、加熱されて周辺温度よ
    り高い温度に維持されることを特徴とする請求項１記載
    のステージ。
  3. 【請求項３】 前記ステージは、加熱されて周辺温度よ
    り５〜７０℃高い温度に維持されることを特徴とする請
    求項２記載のステージ。
  4. 【請求項４】 前記ステージは、加熱されて周辺温度よ
    り１０〜６０℃高い温度に維持されることを特徴とする
    請求項２記載のステージ。
  5. 【請求項５】 前記ステージは、最低加熱温度から１０
    ０℃までの温度範囲で加熱されることを特徴とする請求
    項１記載のステージ。
  6. 【請求項６】 前記ステージの最低加熱温度は、周辺温
    度よりも５℃高く加熱される温度であることを特徴とす
    る請求項５記載のステージ。
  7. 【請求項７】 前記ステージは、３０〜８０℃の温度範
    囲で加熱されることを特徴とする請求項５記載のステー
    ジ。
  8. 【請求項８】 前記ステージの加熱は、ステージに埋め
    込まれた熱線によってなされることを特徴とする請求項
    １記載のステージ。
  9. 【請求項９】 前記ステージの加熱は、ステージ内部に
    高温の流体を通過させることによってなされることを特
    徴とする請求項１記載のステージ。
  10. 【請求項１０】 前記ステージの加熱は、誘導加熱によ
    ってなされることを特徴とする請求項１記載のステー
    ジ。
  11. 【請求項１１】 前記ステージの加熱は、紫外線のよう
    な高エネルギーの電磁波の照射によってなされることを
    特徴とする請求項１記載のステージ。
  12. 【請求項１２】 前記ステージの加熱は、間接加熱が可
    能な熱源によってなされることを特徴とする請求項１記
    載のステージ。
  13. 【請求項１３】 前記加熱可能なステージの周りに、周
    辺温度よりも低い温度に維持された低温粒子収集器がさ
    らに設置されたことを特徴とする請求項１記載のステー
    ジ。
  14. 【請求項１４】 前記低温粒子収集器は、周辺温度より
    も低い温度に維持される表面を有する金属または非金属
    の不定形の物質からなることを特徴とする請求項１３記
    載のステージ。
  15. 【請求項１５】 前記低温粒子収集器の温度は、−１０
    ℃〜１５℃の温度範囲に維持されることを特徴とする請
    求項１３または請求項１４記載のステージ。
  16. 【請求項１６】 前記低温粒子収集器の温度は、０〜１
    ０℃の温度範囲に維持されることを特徴とする請求項１
    ３または請求項１４記載のステージ。
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