(57)【要約】【課題】リブ付きウエハを吸着プレートにリブ側を下にして吸着させる際に、リブ付きウエハの位置ズレを起こし難い吸着プレートを提供すること。【解決手段】裏面の外周部がリング状に厚く、内周部が凹部状に薄いリブ付き半導体ウエハを、前記凹部に嵌まる凸状部（１４）表面で吸着支持する機構を有する吸着プレート（１０）が、前記凸状部（１４）表面の外周に沿って通気用切り欠き（１８）を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
裏面の外周部がリング状に厚く、内周部が凹部状に薄いリブ付き半導体ウエハを、前記凹部に嵌まる凸状部表面で吸着支持する機構を有する吸着プレートが、前記凸状部表面の外周に沿って通気用切り欠きを備えることを特徴とする吸着プレート。
【請求項２】
前記吸着プレートが前記リブ付き半導体ウエハを支持して上下させるための複数のピンと該ピンをそれぞれ通すピン孔を備えていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の吸着プレート。
【請求項３】
前記通気用切り欠きが前記吸着プレートの凸状部の外周に複数個配置されていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の吸着プレート。
【請求項４】
前記複数の通気用切り欠きは、対称的に配置もしくは均等な間隔で配置されていることを特徴とする請求の範囲第３項記載の吸着プレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円形状の半導体基板（以降半導体ウエハまたは単にウエハと記すことがある）を出発材料として半導体装置を製造するために所要のプロセス処理を施す際に、半導体ウエハを支持し固定する吸着プレートに関する。特には、直径８インチ以上で厚さが１５０μｍ程度以下の薄ウエハの取り扱いを容易にするために、ウエハ裏面の外周部をリング状に厚くした補強リブを形成したウエハに適した吸着プレートに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のウエハの吸着プレート１を図３（ａ）、（ｂ）の平面図に示す。図３（ａ）は吸着孔２を複数個表面に形成することにより、面内で均一にウエハ（図示せず）を吸着する機構を備える吸着プレート１ａである。図３（ａ）はたとえば、ウエハの加熱用の吸着プレートである。表面には複数の吸着孔２と３個のウエハの脱着用ピン孔６が設けられている。図３（ｂ）は（ａ）より少ない吸着孔２であるが、吸着孔２を表面に設けた接続溝３により、吸着面積を面内均一に広げてウエハを吸着する機構を有する吸着プレート１ｂである。たとえば、レジストのスピンコート用の吸着プレートとして用いられる。図３（ｃ）は（ａ）の一点鎖線Ｂ−Ｂ’線断面図である。（ａ）に対して（ｂ）では、吸着プレートの凸状部４表面に設けられるウエハの吸着孔２とこの吸着孔２を表面に形成した接続溝３で接続して吸着面を広くしている。図３では吸着孔２に接続される真空ポンプは省略されている。このような円形状であって、通常、静電吸着、真空吸着などの方法により吸着プレート上に載置されたウエハを吸着支持し固定し、所要のウエハプロセス処理が施される。そのようなプロセス処理として、フォトレジストのスピン塗布、ベーキング処理や有機パッシベーション膜の硬化処理などがある。これらの処理ではウエハが吸着プレート上にできる限り密着することにより水平面に保持され、吸着プレートの回転軸に対してウエハの中心が同心円状に合わせられている必要がある。【０００３】
最近、パワー半導体装置用のシリコン半導体ウエハにも直径８インチのウエハの採用が検討されてきている。さらに、縦型パワー半導体装置ではオン電流が厚さ方向に流れるので、ウエハの厚さは耐圧が許容できる範囲で薄いほど抵抗が小さく損失が少なくなり、好ましい。しかし、ウエハの厚さを薄くすると、ウエハ径が大きくなるほど、プロセス中のウエハ割れ、カケや反りが大きくなり、その後のプロセス処理、良品率に悪影響を及ぼすので、たとえば、８インチ径のウエハを１５０μｍ以下の厚さに薄くして複数のウエハプロセス処理をすることは容易なことではない。【０００４】
このような薄ウエハのプロセス中のウエハ割れ、カケや反りを防ぐために、ウエハの裏面を研削してウエハの厚さを薄くする際に、図２に示すように、ウエハの外周部をリング状に厚いまま残して、中央部のみを凹部状に研削して薄くして厚い外周部に補強部（リブ５ａ）を形成するリブ付きウエハ５とする半導体ウエハの製造方法が知られている（特許文献１）。このリブ付きウエハ５を前述の吸着プレート１ａ上に適正に保持させるには吸着プレート１ａを前記リブ付きウエハ５裏面の凹部に嵌め込まれる凸状部４を有する形状の吸着プレート１ａが必要となる（特許文献２、４）。【０００５】
また、リブ付きウエハ５を吸着プレート１ａ上に載置する方法として吸着プレート１ａの表面に設けられるピン孔６を通して上下する３本以上のピン７で支持したリブ付きウエハ５を下降して吸着プレート１ａ表面に載置させる方法が知られている。その際、図２（ｂ）に示すように、ピン７の下降速度によっては、リブ付きウエハ５と吸着プレート１ａ間の空気が圧縮される。その反発により、図２（ｃ）に示すように、特にリブ付きウエハ５は薄くて軽いので、吸着プレート１ａ上の正しい位置からズレてリブが凸状部４表面に乗る状態で載置され、適正に吸着されないという課題が示されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１２１３８４号公報
【特許文献２】特開２００９−２４６１９９号公報
【特許文献３】特開平１１−１６３１０７号公報
【特許文献４】特開２００９−２０６４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記特許文献３にも記載されるように、吸着プレート１ａ上へウエハを載置させる際に位置ズレを起こすと、特にリブ付きウエハ５では、裏面の凹部に吸着プレート１ａの凸状部４が嵌らず、裏面リブ部が吸着プレート１ａの凸状部４表面に乗り上げ易くなる（図２（ｂ）、（ｃ））。この場合、リブ付きウエハ５と吸着プレート１ａの間に隙間が生じて密着不足になる。その結果、吸着プレート１ａが加温機能を有する場合は、リブ付きウエハ５の温度の上昇が適正にされず、また、フォトレジストのベーキング処理が不十分になり、露光工程は焦点が合わせ難くなり、解像度低下などの不具合が生じる。【０００８】
また、前記特許文献３の記載にもあるように、通常、吸着プレート１ａの最表面には、ピン７が上下するための複数のピン孔６が設けられている。リブ付きウエハ５を裏面側の凹部を下にして載せると、そのピン孔６をピン７が上下することでリブ付きウエハ５を吸着プレート１ａから脱着させる機構となっている。さらに、リブ付きウエハ５を吸着プレート１ａに固定させるために、真空吸着機構や、静電吸着機構（図示せず）が設けられている。真空吸着機構では空気を吸い込む吸着孔２が設けられている。その吸着孔２を通してリブ付きウエハ５を吸着固定する。その際、リブ付きウエハ５を吸着プレート１ａに吸着固定するために、リブ付きウエハ５を下降させて吸着プレート１ａに近づけていくと、リブ付きウエハ５と吸着プレート１ａ間の隙間にある空気が抜けようとする。リブ付きウエハ５の下降速度に対して、この空間の空気の抜ける速度が不充分の場合、リブ付きウエハ５と吸着プレート１ａとの間に吸気が閉じこめられる。すると、リブ付きウエハ５がこの閉じ込められた空気層に乗ってしまい、横滑りをおこし、位置ズレを起こす。【０００９】
静電吸着機構では吸着孔２は無いが、リブ付きウエハ５を静電吸着機構へ載置する際の下降速度が速いと、リブ付きウエハ５と静電吸着機構との間に吸気が閉じこめられる。すると、リブ付きウエハ５がこの閉じ込められた空気層に乗ってしまい、横滑りをおこし、位置ズレを起こす。【００１０】
そこで、リブ付きウエハ５の吸着時に、前述の横滑りを起こさないために、吸着プレート１ａの表面に吸着孔２を多くしたり、あるいは吸着孔２の径を大きくすることがある。
吸着プレート１ａが加温機構を備えている場合、吸着孔２の部分はリブ付きウエハ５に充分に熱が伝達できない。また吸着孔２の径が大きいと、径の大きな吸着孔２の付近でリブ付きウエハ５に局所的に過度なウエハたわみが発生するので好ましくない。【００１１】
また、前述の横滑りを起こさないために、リブ付きウエハ５と吸着プレート１ａとの間の空気を排出する能力を強くすると、排気能力に応じて真空ポンプが大型化したり、吸着力が強すぎると、吸着孔２の付近でリブ付きウエハ５に局所的なたわみが発生し、その力によっては割れが発生したりする。【００１２】
また、リブ付きウエハ５と吸着プレート１ａとの間に滞留する空気が抜けるのを待つためにウエハの上下速度を遅くすると、ウエハ処理時間が長くなり、一定時間内の処理可能枚数が減少する。【００１３】
また、空気を逃がす目的で吸着プレート１ａの径を小さくする、すなわち、リブ付きウエハ５のリブ部と吸着プレート１ａとの隙間を大きくすることがある。しかしながら、吸着プレート１ａで支持されないリブ付きウエハ５の表面は、リブ付きウエハ５の温度の上昇が適正にされず、フォトレジストのベーキング処理が不十分となる。また、露光工程は焦点が合わせ難くなり、解像度低下などの不具合が生じる。従って、リブ付きウエハ５の表面に無効領域が増えるので好ましくない。【００１４】
本発明は、以上説明した点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、リブ付きウエハを吸着プレートにリブ側を下にして吸着させる際に、リブ付きウエハの位置ズレを起こし難い吸着プレートを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記本発明の目的を達成するために、請求の範囲第１項に記載の発明では、裏面の外周部がリング状に厚く、内周部が凹部状に薄いリブ付き半導体ウエハを、前記凹部に嵌まる凸状部表面で吸着支持する機構を有する吸着プレートが、前記凸状部表面の外周に沿って通気用切り欠きを備える吸着プレートとする。前記吸着プレートがリブ付き半導体ウエハを支持して上下させるための複数のピンと該ピンをそれぞれ通すピン孔を備えていることが好ましい。前記通気用切り欠きが吸着プレートの凸状部の外周に複数個、対称的に配置されていることも好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、リブ付きウエハを吸着プレートにリブ側を下にして吸着させる際に、リブ付きウエハの位置ズレを起こし難い吸着プレートを提供することができる。
本発明の上記および他の目的、特徴および利点は本発明の例として好ましい実施の形態を表す添付の図面と関連した以下の説明により明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の吸着プレートの平面図（ａ）、（ｂ）と（ａ）のＡ−Ａ’線断面図（ｃ）である。
【図２】従来の吸着プレートでのウエハ吸着の不具合を説明するための断面図である。
【図３】従来の吸着プレートの平面図である。
【図４】本発明の吸着プレートに設けた切り欠きの位置とウエハ上の有効チップの位置関係を示す平面図である。
【図５】静電吸着の原理を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の吸着プレートの実施例について、図面を参照して詳細に説明する。本発明はその要旨を超えない限り、以下に説明する実施例の記載に限定されるものではない。
【実施例１】
【００１９】
図１は本発明の吸着プレートの実施例１を示す、異なる吸着孔パターンの平面図（ａ）、（ｂ）と、（ａ）の一点鎖線Ａ−Ａ’線断面図（ｃ）である。図１（ａ）、（ｂ）はリブ付きウエハを吸着するために、吸着プレート１０の凸状部１４表面に設けられている吸着孔１１の配置と吸着孔１１から接続される接続溝１３のパターンが異なる。材料は真空吸着方式ならば、ステンレスなどの金属であり、静電吸着ならば、内部に電極が埋め込まれた絶縁樹脂の成型品である。真空吸着のための負圧は吸着孔に接続される図示しない真空ポンプにより行われる。静電吸着では、図５のように、絶縁樹脂からなる吸着樹脂プレート３０の内部に埋め込まれた金属電極３１と吸着樹脂プレート３０上に載置されるウエハ３２間に電圧印加される際に、ウエハ３２と吸着樹脂プレート３０表面に生じる互いに異なる極性の静電気により吸着され固定される。【００２０】
吸着プレート１０は凸状部１４と、その下部にあるベース１５部分から構成される。凸状部１４とベース１５部分は図１のように一体化形状でも良いし、上下に分離されていても良い。凸状部１４の厚さはリブ付きウエハのリブと凹部との段差より厚くする必要がある。直径８インチのウエハでは当初のウエハ厚は７５０μｍ程度であるので、凹部のウエハ厚が１００μｍの場合リブの段差は６５０μｍとなるので、凸状部１４の厚さは１ｍｍ程度以上であれば良い。この凸状部１４はリブ付きウエハの裏面に設けられているリブ部の内径にできるだけ近い外径、たとえば、直径２００ｍｍウエハの裏面の外周に幅３ｍｍのリング状リブが設けられ、その内径が１９４ｍｍの場合、凸状部１４の外径は１９３ｍｍ程度にされる。このように、ウエハ裏面のリブの内径と吸着プレート１０の凸状部１４の外径の差は数ｍｍ以下の近い径にされるので、少しの位置ズレでも、リブ付きウエハ２０のリブが吸着プレート上に乗り易くなり、特に本発明の効果が有効となる。静電吸着方式の場合は真空吸着方式に必要な吸着孔１１は不要である。いずれの方式でも、リブ付きウエハを吸着プレート上に脱着させるためのピン１７とこのピンを通すピン孔１６は必要である。ピン孔１６とピン１７は少なくとも３個は必要である。【００２１】
図１（ｃ）の断面図ではピン孔１６とピンは１個しか示されていないが、図１（ａ）、（ｂ）に示すように３個が吸着プレート１０の表面に配置され、ピン孔１６は吸着プレート１０を貫通している。この貫通した３個のピン孔１６を通る３本のピンの上にリブ付きウエハ（図示せず）を載せ、ピン１７を下降させてリブ付きウエハを吸着プレート１０上に載せる。【００２２】
図１に示す例では、吸着プレート１０の凸状部１４の外周に、挟まれた空気を逃がすための切り欠き１８が４箇所設けられている。このため、下降するウエハが吸着プレート１０に近づいた際に、吸着プレート１０とリブ付きウエハとの間に挟まれる空気は、切り欠き１８から速やかに排出され、吸着プレート１０とリブ付きウエハとの間に挟まれて滞留する空気層が生じない。【００２３】
よって、リブ付きウエハが吸着プレート１０とリブ付きウエハとの間に挟まれて滞留する空気層に乗って横ズレしたり、位置ズレを起こすことはない。
この切り欠き１８は１箇所でも効果があるが、吸着プレート１０の凸状部１４の円周に対して対称的な複数配置がより好ましい。【００２４】
なお、リブ付きウエハの切り欠き１８の上に載置される部分は、吸着プレート１０による支持が無いため、所望の加温や吸着力が得られない惧れがある。
したがって、切り欠き１８は、ウエハからのチップの取れ数に影響を与えない場所に設けることが望ましい。【００２５】
図４は、吸着プレートに設けた切り欠きの位置とウエハ上の有効チップの位置関係を示す平面図である。図４に示すように、吸着プレートの凸状部１４と、その上に載置されたリブ付きウエハ２０の表面に形成される矩形状のチップの配置を示している。矩形上のチップは破線で示し、形状的に良品となるチップ（有効チップ）を破線の丸印で示す。【００２６】
切り欠き１８を、図４に示すように、ノッチＮの近くに１箇所（１８−１）設けるとよい。さらに、吸着プレートの中心に対して点対称となる位置（１８−２）に、対称的に配置させることでバランスよく排気することができる。図４の例では、ノッチＮ付近、吸着プレートの中心に対して点対称となる位置、これらを結ぶ直径に直交する位置（１８−３，１８−４）の計４箇所に切り欠き１８が設けられている。【００２７】
これらの位置は、リブ付きウエハ２０上に形成される半導体素子のチップサイズが変更されて、図４の点線で示されているチップの位置が変更された場合であっても、有効チップの領域に重なりにくい位置である。あるいは、図４の左右の位置（１８−３，１８−４）の２箇所としてもよい。【００２８】
また、切り欠き１８は、有効チップの領域に重ならない位置に設ければよい。バランスよく排気するためには、切り欠き１８を複数個所に設けることが望ましい。
切り欠き１８を複数個所に設ける場合は、上述の例のように、２箇所または４箇所としてもよい。例えば、オリエンテーションフラットが設けられているウエハの場合は、オリエンテーションフラットの近くに１箇所、そのほかは上記と同様に設けるとよい。【００２９】
あるいは、切り欠き１８を３箇所に設けてもよいし、更に多数設けてもよい。バランスよく排気するという観点からは、切り欠き１８は、吸着プレートの外周に対称的もしくは均等に配置されるのが望ましい。【００３０】
また、切り欠き１８の大きさは、できる限りチップの取れ数に悪影響を及ぼさない大きさが好ましい。たとえば、吸着プレートの直径方向には２ｍｍ以下で、円周方向には１０ｍｍ程度の寸法にすることが好ましい。【００３１】
また、切り欠き１８の形状は、排気を妨げず、吸着プレートの加工がしやすい形状であればよい。図１の例では、吸着プレートの吸着面と平行な面の断面は、円弧（楕円弧）状である。あるいは、三角形の２辺による切り欠きや、方形、台形の３辺による切り欠きとしてもよい。【００３２】
また、これと直交する断面は、図１（ｃ）のごとくテーパー状である。このほか吸着面に対して垂直に切り欠いてもよいし、曲線的に切り欠いてもよい。
これまでは、真空吸着方式を例に説明したが、静電吸着方式における吸着プレートについても同様に適用することができる。【００３３】
以上実施例１に説明した本発明によれば、８インチ径の大口径の半導体ウエハであって、１５０μｍ以下の厚さの薄ウエハであっても、リブ付きウエハの位置ズレを起こし難い吸着プレートとすることができ、その後のプロセス処理の良品率を高くすることができる。【００３４】
上記については単に本発明の原理を示すものである。さらに、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではなく、対応するすべての変形例および均等物は、添付の請求項およびその均等物による本発明の範囲とみなされる。
【符号の説明】
【００３５】
１、１０        吸着プレート
２、１１        吸着孔
３、１３        接続溝
４、１４        凸状部
５、２０        リブ付きウエハ
６、１６        ピン孔
７、１７        ピン
１５            ベース
１８            切り欠き
３０            吸着樹脂プレート
３１            金属電極
３２            ウエハ
Ａ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’    切断線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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