(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板からなる搬送用ベース部に、この搬送用ベース部よりも小口径の、又は前記搬送用ベース部と異型の小基板を保持可能とする加工を施して構成される半導体プロセス用キャリアにおいて、
前記搬送用ベース部に開口部が形成され、この開口部を覆うようにして底面にポリイミドフィルムが装着されてなり、
前記ポリイミドフィルムの厚さが５０ミクロン以下であり、
前記ポリイミドフィルムを介して１ｋＶ以上の高電圧がかけられることにより、９０［ｇｆ／ｃｍ2］以上の吸着力で、前記開口部に保持した前記小基板とともに半導体製造装置内の所定位置に静電チャックされる構造を有し、
電界の遮断後に前記静電チャックが維持される、
ことを特徴とする半導体プロセス用キャリア。
【請求項２】
前記開口部は、前記小基板の結晶方位に沿って形成されているオリエンテーションフラット面を支持する第１支点、この第１支点に対して直角となる位置から前記小基板を支持する第２支点及び、この第２支点が支持する方向と１８０度逆の方向から前記小基板に対して点で支持する第３支点を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体プロセス用キャリア。
【請求項３】
前記開口部は、エアスピンドル方式の研削法又は超音波加工法により形成される、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体プロセス用キャリア。
【請求項４】
前記開口部の前記ポリイミドフィルムが装着されている側と反対側に、前記小基板を着脱可能に挿入して収容し、前記半導体製造装置内での搬送又は回転によって落下させない基板挿入部及び基板収容部からなる構造体を有する、
ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の半導体プロセス用キャリア。
【請求項５】
前記構造体は、前記小基板の結晶方位に沿って形成されているオリエンテーションフラット面を支持する第１支点、この第１支点に対して直角となる位置から前記小基板を支持する第２支点及び、この第２支点が支持する方向と１８０度逆の方向から前記小基板に対して点で支持する第３支点を有する、
ことを特徴とする請求項４に記載の半導体プロセス用キャリア。
【請求項６】
前記基板挿入部及び基板収容部からなる構造体は、エアスピンドル方式の研削法、または、超音波加工法により形成される、
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の半導体プロセス用キャリア。
【請求項７】
前記基板挿入部及び基板収容部からなる構造体と前記搬送用ベース部は、プラズマ照射による表面活性化接合を用いて接合することにより形成される、
ことを特徴とする請求項４〜請求項６の何れか１項に記載の半導体プロセス用キャリア。
【請求項８】
前記基板挿入部及び基板収容部からなる構造体がシリコンからなる、
ことを特徴とする請求項４〜請求項７の何れか１項に記載の半導体プロセス用キャリア。
【請求項９】
前記搬送用ベース部及び基板挿入部、基板収容部からなる構造体がシリコンとは異なる化合物半導体材料からなる、
ことを特徴とする請求項４〜請求項７の何れか１項に記載の半導体プロセス用キャリア。
【請求項１０】
前記小基板を真空吸着固定又は冷却するための孔が形成されている、
ことを特徴とする請求項１〜請求項９の何れか１項に記載の半導体プロセス用キャリア。
【請求項１１】
前記小基板を保持可能とする加工は、半導体プロセスにより実現される、
ことを特徴とする請求項１〜請求項１０の何れか１項に記載の半導体プロセス用キャリア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小口径又は異型の半導体基板（小基板）の各種プロセスを、大口径シリコン基板に対応する半導体製造装置において行うための半導体プロセス用キャリアに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス及び回路の製造において、微細化を始めとする生産技術の高度化は、主としてシリコンデバイスに対して行われてきた。シリコンデバイスの生産技術の高度化は、基板サイズの拡大と加工寸法の微細化が一体として推進され、技術の高度化と製造コストの低減が同時に進んできた。
【０００３】
シリコン以外の化合物半導体の産業規模は２０００年まで、シリコンデバイスに対して１％以下に留まっていたが、２０１０年を越えるとＧａＮ系材料を用いたＬＥＤ産業の成長や、ＳｉＣ系材料を用いたパワーデバイスの実用化、ＧａＡｓ系材料を用いたスマートフォンに代表される無線デバイス市場が拡大することにより、シリコンデバイスに対して１％を越え、今後はその割合が拡大することが予想されている。これらの化合物半導体デバイス用半導体基板の寸法は今後、６インチ化や８インチ化が視野に入るようになるものの、通常４インチ以下であり、このため小口径基板に対応出来る高度な生産技術が必要とされている。また、マイクロマシンシステムやナノマシンシステムでは、旧世代の６インチ以下の小口径のウエハに対応する製造装置が多用されている。さらに３次元実装等の後工程における長方形の半導体基板のような異型ウエハやチップに対応できるセンサ技術も必要とされている。
【０００４】
しかし現状、基板寸法を変更する度に、装置の搬送系や加工系の交換または改造を必要とし、しかも１台の半導体製造装置の改造では留まらず、全ての製造工程装置の搬送系と加工系を改造する必要があり、改造コストは大きな負担となる。
【０００５】
このような状況を鑑み、半導体製造装置の搬送系や加工系の交換または改造をすること無く、小口径の半導体基板、あるいは異型の基板に対してプロセスを行うことが可能な手段が、経済面においても、汎用性においても、強く求められている。
【０００６】
現在までに、プロセス装置の搬送系に適応している基板にザグリ加工等のポケット形状を形成して、その中に小口径半導体基板を搭載して装置搬送系に適応させる工夫がなされている（例えば、特開平１０−７９４１８号公報：特許文献１）。その他、多種仮固定剤、粘着材、簡易的にワックス等で適応基板上へ貼り付けるなどの工夫もなされている。
【０００７】
特許文献１に提案されている発明は、露光用の基板またはフォトマスクの搬送に関するものであり、また基板が搬送用アダプタの上に「載置」された状態で搬送される状況に対応するものであり、また位置精度を実現するために、「基板の周囲を規制する規制部材を備える」ことが要件とされていることから、一般の半導体製造装置に適用することが困難である。なぜなら、一般の半導体製造装置においては、半導体基板に対して、真空吸着や静電チャックを用いて搬送やプロセス、加工を行うが、「周囲を規制する」ことでは、その途中で、基板が垂直方向や上下が反転する場合に、設置した半導体基板が落下することになり、あるいは高温に耐えることも必要な場合があるからである。
【０００８】
ポリイミドフィルムを用いた半導体製造と搬送に関する特許に関しては、特開平５−１１４６１８号公報（特許文献２）は、ポリイミド製フィルムを用いたデバイス封止法に関する特許であり、特開平９−１６２２４７号公報（特許文献３）は、ポリイミドテープを用いた実装手法に関する特許であり、特開２００２−１３４５６７号公報（特許文献４）は、実装に用いるポリイミドベースフィルムに関する特許であり、特開２００３−３４７３６号公報（特許文献５）は、ポリイミドフィルムを用いたＴＡＢテープに関する特許であり、特開２００４−７１６０号公報（特許文献６）は、チップをポリイミドテープ上に実装する手法に関する特許であり、特開２００６−５１８９３０号公報（特許文献７）は、ポリイミドフィルムと導電性膜の複合基板を装置内に設置して静電チャックをする手法に関する特許であり、本発明が解決しようとする課題であるところの半導体製造装置における一般的な搬送やプロセス、加工を対象とするものは無い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−７９４１８号公報
【特許文献２】特開平５−１１４６１８号公報
【特許文献３】特開平９−１６２２４７号公報
【特許文献４】特開２００２−１３４５６７号公報
【特許文献５】特開２００３−３４７３６号公報
【特許文献６】特開２００４−７１６０号公報
【特許文献７】特表２００６−５１８９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、これらのことに鑑み、小口径または異型の半導体基板（小基板）を搬送して加工するなどのプロセスを、大口径シリコン基板に対応した半導体製造装置で、改造無しに行うことを可能とし、あるいは近年注目を浴び、半導体材料として期待されているＳｉＣやＧａＮ等の高温プロセスを可能として、一般的な半導体製造プロセスに用いることができる半導体プロセス用キャリアを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は、半導体基板からなる搬送用ベース部に、この搬送用ベース部よりも小口径の、又は前記搬送用ベース部と異型の小基板を保持可能とする加工を施して構成される半導体プロセス用キャリアにおいて、前記搬送用ベース部に開口部が形成され、この開口部を覆うようにして底面にポリイミドフィルムが装着されてなり、前記ポリイミドフィルムの厚さが５０ミクロン以下であり、前記ポリイミドフィルムを介して１ｋＶ以上の高電圧がかけられることにより、９０［ｇｆ／ｃｍ2］以上の吸着力で、前記開口部に保持した前記小基板とともに半導体製造装置内の所定位置に静電チャックされる構造を有し、電界の遮断後に前記静電チャックが維持されることを特徴とする。
【００１２】
上記半導体プロセス用キャリアにおいて、前記開口部は、前記小基板の結晶方位に沿って形成されているオリエンテーションフラット面を支持する第１支点、この第１支点に対して直角となる位置から前記小基板を支持する第２支点及び、この第２支点が支持する方向と１８０度逆の方向から前記小基板に対して点で支持する第３支点を有する、ことを特徴とする。
【００１３】
上記開口部は、エアスピンドル方式の研削法又は超音波加工法により形成されることを特徴とする。
【００１４】
上記ポリイミドフィルムは、その厚さが５０ミクロン以下であることを特徴とする。
【００１５】
また、上記半導体プロセス用キャリアにおいて、開口部の前記ポリイミドフィルムが装着されている側と反対側に、前記小基板を着脱可能に挿入して収容し、前記半導体製造装置内での搬送又は回転によって落下させない基板挿入部及び基板収容部からなる構造体を有することを特徴とする。
【００１６】
また、上記構造体は、前記小基板の結晶方位に沿って形成されているオリエンテーションフラット面を支持する第１支点、この第１支点に対して直角となる位置から前記小基板を支持する第２支点及び、この第２支点が支持する方向と１８０度逆の方向から前記小基板に対して点で支持する第３支点を有することを特徴とする。
【００１７】
上記基板挿入部及び基板収容部からなる構造体は、エアスピンドル方式の研削法、または、超音波加工法により形成されることを特徴とする。
【００１８】
上記基板挿入部及び基板収容部からなる構造体は、この構造体により形成される空間を部分的に覆って、前記小基板を斜め上方から着脱可能とする着脱部構造を含んでいることを特徴とする。
【００１９】
ここで、上記基板挿入部及び基板収容部からなる構造体と搬送用ベース部は、プラズマ照射による表面活性化接合を用いて接合することにより形成されることを特徴とする。
【００２０】
また、上記基板挿入部及び基板収容部からなる構造体がシリコンからなることを特徴とする。または、上記搬送用ベース部及び基板挿入、基板収容部からなる構造体がシリコンとは異なる化合物半導体材料からなることも特徴とする。
【００２１】
そして、本発明は、上記半導体プロセス用キャリアにおいて、小基板を真空吸着固定又は冷却するための孔が形成されていることを特徴とする。前記小基板を保持可能とする加工は、半導体プロセスにより実現される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る半導体プロセス用キャリアを用いることにより、小基板に対する搬送系や加工などのプロセスを、大口径のシリコン基板あるいは高温半導体プロセスに対応した半導体製造装置において改造無しに適用することが可能となり、半導体製造装置の特殊改造が不要となる。また、搬送系と加工系のプロセスにおいて、本発明を構成する搬送用ベース部に対する真空チャックや静電チャックによって、小基板に対しても吸着固定また覆いによる固定が可能となることから、搬送中の落下や位置ずれを防止することができ、高温プロセスも可能になる。これらの利点を活かすことにより、大口径シリコン基板に対応する半導体製造装置や高温に対応する半導体製造装置を、改造無しに小基板を用いたプロセスに適用することが容易になり、生産コストの削減と生産効率の向上をもたらすことができる。
【００２３】
本発明に係る半導体プロセス用キャリアは、半導体製造装置の対象として実績のある６，８インチ等の大口径シリコンウエハをベースとしたシリコン基板で構成すれば、セラミック材料や金属材料、一般のガラスを初めとするシリコンや半導体以外の材料を用いる場合に比べ、弾性率や比重、熱膨張係数等の物理定数がシリコンとほとんど変わらず、したがって搬送系や加工系でのトラブルが発生しにくい。さらに、シリコン表面の反射条件をそのまま使用できる為、半導体プロセス用キャリア上の位置決めの基準となるマーカーの検出が容易であるなどの利点がある。更に、不純物を含んでいないので汚染の問題も発生しない利点がある。加えて、真空吸着固定のための孔を具備する構成により、小基板が搬送アームと搬送時に固定され、また、プロセスや加工する際にステージと固定できるため、脱落・落下を防止することができ、露光時等の精度低下も防止することができる。そして、位置決めの基準となるマーカー位置をベース基板のノッチやオリフラに対して、高精度位置（Ｘ，Ｙ＜±２００μｍ、Θ＜１度）にすることで、自動アライメントによるバッチ処理が可能となり、プロセスのスループットが大幅に上げられる。
【００２４】
本発明において、搬送用ベース部にポリイミドフィルムを装着した構成では、ポリイミドフィルムをほとんど絶縁体と見なせる為、小基板を静電チャックの静電気力で直接吸着固定させる事ができる。吸着力は、１．０ｋＶ印加時、シリコンと静電チャックの距離により、次の様な数値が実験で確かめられている。５０μｍで９０［ｇｆ／ｃｍ２］、１００μｍで１２．６［ｇｆ／ｃｍ２］、２００μｍで４．４［ｇｆ／ｃｍ２］、３００μｍで２．７［ｇｆ／ｃｍ２］である。吸着力は、エッチング装置の様にＨｅ冷却機能を必要とする装置において、経験的に１５［ｇｆ／ｃｍ２］以上の力が必要と言われているので、安定的な固着力を保持することが必要な場合には、ポリイミドフィルムの厚さを、５０μｍ以下にすることが有効である。
【００２５】
本発明に係る半導体プロセス用キャリアは、プラズマ照射による表面活性化接合を用いて接合することで、基板挿入部及び基板収容部からなる構造体を、ベースとした搬送用ベース部に接合することができるため、小基板を固定／着脱する機構を具備することができる。この構造体を具備する構成により、半導体基板を円盤状の回転体に同心円状に置き、回転しながらイオンを注入するイオン注入装置やウエハを上下に動かしながらイオンを注入するイオン注入装置に対しても、改造無しで使用することが可能となる。この回転では、当該半導体基板に遠心力（３００ｍｍ未満の場合は、ｒ＝５０ｃｍ、１２００ｒｐｍで回転、３００ｍｍの場合は、ｒ＝７５０ｍｍ、７５０ｒｐｍで回転等）が加わり、これに耐えられる固定方法が必要となる。また、ＳｉＣを用いたパワートランジスター製造では、６００℃等の高温でイオン注入する工程も有ることから、耐熱性を有し且つ遠心力に耐えられる固定方法を持ったキャリアが有効となる。
【００２６】
ここで、研削でざぐり加工を施したキャリアを高温プロセス工程に使用すると残留歪の為、シリコンキャリアが割れる問題が発生する。また、ポリイミドを使用したシリコンキャリアでは、５００℃程度までの耐熱性しかない。そこで、例えば、シリコン基板上にＣ形にくり抜き加工した構造体を、当該技術で接合して本発明に係る半導体プロセス用キャリア（図５参照）を製作し、加熱サイクル試験（加熱温度１０００℃で１時間保持）を１１回行っても、赤外線像による接合部（白色領域）の面積と分布に変化が起きないことを確認した。また、可視光によるキャリア部の干渉縞の本数も約２０本（凹凸は約６μｍ程度）で変化しないことから、加熱温度１０００℃におけるサイクル試験に起因する反りや割れが発生しないことが確認された。これらの結果から、本発明に係る半導体プロセス用キャリアの一例として実験したシリコンキャリアが、アニールプロセスに十分耐えることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る半導体プロセス用キャリアの第１実施形態について説明する断面図である。
【図２】本発明に係る半導体プロセス用キャリアの第１実施形態に、試料が搭載され、吸着している状態を断面で説明する断面説明図である。
【図３】本発明に係る半導体プロセス用キャリアの第１実施形態についての平面図である。
【図４】本発明に係る半導体プロセス用キャリアの第２実施形態に関し、小基板が製造装置内の搬送あるいは回転等によって落下しないように、また、小基板の装着及び脱着を可能にする構造体ついて示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は基板挿入部の形態を示すＢ位置における断面図、（ｃ）は基板収容部の形態を示すＣ位置における断面図である。
【図５】本発明に係る半導体プロセス用キャリアの第３実施形態に関し、小基板が製造装置内の搬送あるいは回転等によって落下しないように、また、小基板の装着及び脱着にし、且つ、高温で使用可能な構造体ついて示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は基板挿入部の形態を示すＢ位置における断面図、（ｃ）は基板収容部の形態を示すＣ位置における断面図である。
【図６】本発明に係る半導体プロセス用キャリアの第４実施形態に関し、小基板が製造装置内の搬送あるいは回転等によって落下しないように、また、小基板の装着及び脱着にし、且つ、高温で使用可能な構造体ついて示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は基板挿入部の形態を示すＢ位置における断面図、（ｃ）は基板収容部の形態を示すＣ位置における断面図、（ｄ）は開閉片部の動きを説明するＡ位置における縦断面図である。
【図７】本発明に係る半導体プロセス用キャリアにおける開口部又は構造体内側に形成される空間の加工に関する実験結果を示す説明図である。
【図８】本発明に係る半導体プロセス用キャリアにおける開口部又は構造体内側に形成される空間の加工例であって、（ａ）は一辺接触、（ｂ）は二辺接触、（ｃ）および（ｄ）は三辺接触の例について示す説明図である。
【図９】本発明に係る半導体プロセス用キャリアにおける更に他の形態であって、小基板を保持可能とするための機構が、半導体プロセスで実現された絶縁体、電極、絶縁体、電荷蓄積層、絶縁体の順に積層された上で具備される説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明のいくつかの実施形態を図に基づいて説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の例示に過ぎず、本発明は特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。
【００２９】
（第１実施形態）
本発明は、洗浄における耐薬品性、耐熱性、耐摩耗性、アウトガスの少ないことから、半導体プロセス用として優れた特性を有するポリイミドフィルム２と、大口径シリコン基板に対応した半導体製造装置で利用される６，８インチ等の大口径シリコン基板について加工した搬送用ベース部１とから構成される。大口径シリコン基板を搬送用ベース部１として用いることから、後述する小基板として例示されるサファイア基板４を備える構成であっても、半導体製造装置の搬送システムとプロセス、加工システムにおいて大口径シリコン基板と認識され、搬送用ベース部１とともに小基板が吸着または静電チャックで固定されることから、小基板について落下させることなく搬送とプロセス、加工を行うことが可能となる。
【００３０】
本発明に係る半導体プロセス用キャリアは、例えば、図１に示すように、５０μｍ以下の厚みで絶縁体のポリイミドフィルム２上に、小基板（例えば、後述するサファイア基板４）が収容される所定形状の開口部１０を形成した枠体であるシリコン基板からなる搬送用ベース部１が載置されて構成されている。ポリイミドフィルム２と搬送用ベース部１とは、３００〜４００℃に加熱されることで接着される。接着剤としては、熱硬化型または溶融接着型または熱可塑型の性質を有しており、例えばエポキシまたは溶剤可溶性のポリイミド材等をはじめとする耐熱性を有する接着剤からなる接着部３により接着されている。ポリイミドフィルム２には、小基板を半導体製造装置内の所定位置に真空吸着固定したり、または半導体製造装置内で冷却したりするための孔５が形成されている。
【００３１】
搬送用ベース部１は、例えば、径が６〜１２インチサイズの規格品のシリコンウエハであることが、汎用性の観点から好ましい。小基板は、搬送用ベース部１よりも小口径又は、搬送用ベース部１のウエハ形状とは異なる異型（例えば、矩形状）の構成のものをいう。小基板には、本実施形態で例示するサファイア基板４のほか、ＧａＮ基板、ＳｉＣ基板、ＧａＡｓ基板等が例示される。
【００３２】
そして、図２及び図３に示すように、小基板として例示するサファイア基板４は、搬送用ベース部１に形成された所定形状の開口部１０に収容される。特に、図３に示すように、搬送用ベース部１に形成された開口部１０は、サファイア基板４の結晶方位に沿って形成されているオリエンテーションフラット面を支持する第１支点１１及び、この第１支点１１に対して直角となる位置からサファイア基板４を支持する第２支点１２を有している。また、サファイア基板４を第２支点１２が支持する方向と１８０度逆の方向から、サファイア基板４に対して点で支持する第３支点１３を有することが、アラインメント機構の確実性から好ましい。なお、図３に示すように、搬送用ベース部１上には、ステージ上に吸着される位置の基準となる搬送用ベース部１の基準点１４がオリフラまたはノッチの位置に形成されることが、均一な表面処理の観点から好ましい。
【００３３】
そして、図２に示すように、本発明では、搬送用ベース部１の開口部１０に、サファイア基板４が収容されると、サファイア基板４が含まれていても、搬送用ベース部１はシリコン基板からなるので、半導体製造装置内の電界発生部としての静電チャックステージ６へ、電界を印加することで静電チャックにより吸着される。
【００３４】
静電チャックのために印加する電界は、例えば、１ｋＶとすればよい。本発明では、電界の遮断後にも、残留する静電気力により、静電チャックステージ６への吸着が維持される。また、半導体製造装置で所定のプロセスを行った後には、逆電界を印加することで、残留する静電気力を相殺することにより、静電チャックステージ６から剥離することができる。
【００３５】
ここで、ポリイミドは通常、芳香族化合物が直接イミド結合で連結された芳香族ポリイミドを指し、芳香族がイミド結合を介して共役構造を持つため、剛直で強固な分子構造を持ち、且つイミド結合が強い分子間力を持つために、高分子中で最高レベルの高い熱的、機械的、化学的性質を持つことから、本発明を構成する部材として用いるのに適している。例えば、デユポン社製のカプトン（登録商標）系ポリイミドフィルムは、芳香族四塩基酸と芳香族ジアミンとの縮重合によって得られ、下記のような特徴を有していることから、本発明を構成する部材として用いるのに適している。
【００３６】
１）常温での機械特性が高温領域においてもほとんど変わらない。
２）融点がなく、５００℃以上でなければ炭化をはじめず、非延焼性である。
３）ほとんど全ての有機溶剤に溶けず、高温においても高い耐化学薬品性を有する。
４）高い絶縁破壊電圧、小さな誘電損失などの優れた電気特性を、広い温度範囲おいて有する。
【００３７】
一方、ユーピレックス（登録商標）系ポリイミドフィルムは宇部興産（株）の製品であり、カプトン系とは異なる芳香族四塩基酸二無水物が原料として用いられているが、カプトン系と同様な優れた機械的特性、電気絶縁性、耐薬品性、耐熱性を有している。また、同様の原料からなるＵ−ワニスは、基材に塗布し、高温で焼きつけることにより溶媒が除去されるとともに、イミド化反応が進み、フィルムと類似の特性を有するポリイミド被膜となるため、ポリイミド薄膜の形成が容易である。これらのことから、フィルムとワニス共に、本発明を構成する部材として用いるのに適している。
【００３８】
その他、高い耐熱特性を示すスーパーエンプラとも呼ばれている耐熱性プラスチックの代表的なものとして、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリエステル（ＬＣＰ）を挙げることができ、本発明を構成する部材として用いることが可能である。一般的には短期的耐熱性が２００℃以上、長期的耐熱性が１５０℃以上の耐熱性プラスチックが本発明を構成する部材として用いることができる。
【００３９】
ここで、搬送用ベース部１の開口部１０の加工は、エアスピンドル法、超音波法、その他の各種方法により達成される。例えば、半導体製造装置による加工、プロセスの為に、平坦度、寸法精度が要請されるが、それらを実現する有力なエアスピンドル法があり、図７に示すように、この方法による高さ方向の寸法精度は１０ミクロン以下であり、表面粗さは０．２ミクロン以下である。また、精度が落ちるが、超音波による加工も用途によっては有力な方式である。
【００４０】
他方、マイクロマシンシステム（ＭＥＭＳ）の製造において、基板に垂直な断面の高いアスペクト比を実現するＢｏｓｃｈ法と呼ばれるエッチング方法が使われているものの、この方法は、エッチング速度は速いが、深さ方向の寸法精度に関しては形状依存性がある。一般に、形状に応じて５００ミクロンのエッチング深さに対して３０ミクロン程度のばらつきがあることから、エッチング法に加えて、上記エアスピンドル法または超音波加工法を用いることにより、スループットをあげながら、寸法精度を確保することができる。
【００４１】
図８において、エアスピンドル法による開口部１０加工の例とし、一辺接触によって位置精度を保証する構造、二辺接触によって位置精度を保証する構造、および複雑な形状の加工例等を示している。
【００４２】
（第２実施形態）
また、本発明は、図４に示すように、第１実施形態の構成に加え、開口部１０のポリイミドフィルム２が装着されている側と反対側に、小基板（図示省略）を着脱可能に挿入して収容し、半導体製造装置内での搬送又は回転によって落下させない基板挿入部７ｂ及び基板収容部７ｃからなる構造体７を有する半導体プロセス用キャリアである。
【００４３】
基板挿入部７ｂ及び基板収容部７ｃからなる構造体７は、例えば、シリコンからなる材料から、カバー部７１及びスペーサ部７２の２部材を所定形状に加工しつつ組み合わせ、図４（ａ）に示すような平面視略Ｃ字状に形成される。具体的には、小基板の着脱可能な挿入口となる基板挿入部７ｂや、小基板を構造体７内部に収容する基板収容部７ｃを有する平面視略Ｃ字状の構造を形成するには、第１実施形態において搬送ベース部１を形成した手法であるエアスピンドル方式の研削法、または、超音波加工法により形成することができる。さらに、基板挿入部７ｂにおいて、構造体７により形成される空間をカバー部７１によって部分的に覆うとともに、スペーサ部７２を加工して小基板を斜め上方から着脱可能とするような着脱部構造（例えば、図４（ｂ）参照）を含ませて構成することがプロセスの確実の観点から好ましい。なお、構造体７は、シリコンとは異なる化合物半導体材料であるサファイア、ＧａＮ、ＳｉＣ、ＧａＡｓ等から構成することもできる。
【００４４】
また、搬送ベース部１上へは、シリコン表面のプラズマ照射による表面活性化接合を通じて、切片等を接合することができる。具体的には、構造体７と搬送ベース部１に対してプラズマ照射による表面活性化処理を行い、その後に加圧または加熱して密着させることにより接合する。
【００４５】
そして、構造体７は、第１実施形態における搬送ベース部１の開口部１０と同様に、小基板の結晶方位に沿って形成されているオリエンテーションフラット面を支持する第１支点及び、この第１支点に対して直角となる位置から支持する第２支点を有する構成とすることが好ましい。また、第２支点が支持する方向と１８０度逆の方向から点で支持する第３支点を有することが、アラインメント機構の確実性からさらに好ましい。構造体７上に、装置内プロセスが行われるステージに吸着される位置の基準となる目印が形成されることが、均一な表面処理の観点から好ましい。
【００４６】
（第３実施形態）
また、本発明は、図５に示すように、大口径シリコン基板からなる搬送用ベース部１ａと、この搬送ベース部１ａ上に形成され、小基板（図示省略）を着脱可能に挿入して収容し、半導体製造装置内での搬送又は回転によって落下させない基板挿入部７ｂ及び基板収容部７ｃからなる平面視略Ｃ字状の構造体７と、から構成される半導体プロセス用キャリアである。
【００４７】
第３実施形態において、第１実施形態及び第２実施形態における半導体プロセス用キャリアの構成と異なる点は、ポリイミドフィルム２を不要としたことであり、搬送用ベース部１ａを開口部１０を設けることなく構成している点である。第３実施形態に係る半導体プロセス用キャリアは、ポリイミドフィルム２を不要としたことにより、小基板を半導体製造装置内の所定位置に真空吸着固定したり、または半導体製造装置内で冷却したりするための孔５を搬送用ベース部１ａに形成している。なお、小基板を着脱可能に挿入して収容し、半導体製造装置内での搬送又は回転によって落下させない基板挿入部７ｂ及び基板収容部７ｃからなる構造体７の構造を形成する方法、及び搬送用ベース部１への接合方法は、第２実施形態と同じ方法で実現することができる。また、第２実施形態と同様に、構造体７上に、収容する小基板の位置精度を確保するための第１支点〜第３支点を設けることが好ましい。本実施形態においても、構造体７は、シリコンのほか、シリコンとは異なる化合物半導体材料であるサファイア、ＧａＮ、ＳｉＣ、ＧａＡｓ等から構成することができる。
【００４８】
（第４実施形態）
また、本発明は、図６に示すように、第３実施形態における平面視略Ｃ字状の構造体７に代えて、金属バネ８等の弾性部材を備えて介して開閉可能にしたリング状の構造体７ａにより構成される半導体プロセス用キャリアである。これにより、半導体製造装置内での搬送又は回転が、任意方向にされるといった特殊なプロセスが行われる場合でも、開閉可能にしたリング状の構造体７ａにより、半導体プロセス用キャリアに収納した小基板を落下させないようにすることができる。
【００４９】
なお、小基板を着脱可能に挿入して収容し、半導体製造装置内での搬送又は回転によって落下させない基板挿入部及び基板収容部からなる構造体７ａと開閉片部７ａ１の構造を形成する方法、及び搬送用ベース部１への接合方法は、第２実施形態又は第３実施形態と同じ方法で実現することができる。また、第２実施形態、第３実施形態と同様に、構造体７ａ上に、収容する小基板の位置精度を確保するための第１支点〜第３支点を設けることが好ましい。本実施形態においても、構造体７ａは、シリコンのほか、シリコンとは異なる化合物半導体材料であるサファイア、ＧａＮ、ＳｉＣ、ＧａＡｓ等から構成することができる。特に、構造体７ａの開閉可能にする開閉片部７ａ１は、プラスチックで構成することも可能である。
【００５０】
本発明では、上述のように第１実施形態〜第４実施形態までの複数種の半導体プロセス用キャリアを実現したことにより、露光、イオン注入、エッチング、デポ、接合等といった半導体製造装置での搬送とともにされるプロセスから求められる要件に柔軟に対応することができる。
【００５１】
１）露光装置は、搬送時の加速度や回転は小さいが、最終的にシビアな位置精度が求められる。したがって、半導体プロセス用キャリアの位置の基準となるマークに対して、開口部の位置精度及び、その中での小基板の固定方法に位置精度が達成できる必要があり、開口部を有する第１実施形態、第２実施形態の半導体プロセス用キャリアが有効であることが理解される。
２）イオン注入装置は、一般に面内均一性を達成するために、イオン注入時に種々の回転ができる機構が備えられている。さらに、そのプロセスにおいて加速度及び遠心力が加わること場合が多い。したがって、小基板が開口部に載置されるだけでなく、構造体により小基板を覆い、固定する構造が有力であり、第２実施形態、第３実施形態及び第４実施形態の半導体プロセス用キャリアが有効であることが示された。
３）エッチング装置は、シリコンキャリアの保持に通常静電チャックが用いられるので、キャリア自体が静電チャックに対応できることが必要である。その上で、加工、プロセスにおいても、保持状態が維持される必要がある。したがって、ポリイミドフィルムを介して小基板を静電チャックする構造が有力であり、第１実施形態、第２実施形態の半導体プロセス用キャリアが有効であることが理解される。
４）ＣＶＤ、スパッタ等の薄膜デポ装置は、搬送系と、デポ時の温度に堪えることが必要であり、ポリイミドフィルムの耐高温特性が生きる。したがって、第１実施形態及び第４実施形態の半導体プロセス用キャリアはいずれも有効であることが理解される。
５）高温アニール等の高温の炉は、ＳｉＣにおいては、不純物の導入に、イオン注入の後に高温アニールが伴う。ＧａＮにおいては、高温の結晶成長プロセスがある。シリコンにおいても、不純物の拡散や酸化膜の形成、結晶成長等に高温の炉を用いる。これらの高温プロセスに堪えるには、搬送系も含めて、高温において癒着や剥離の無い材料と構造体の形成が必要である。したがって、第３実施形態、第４実施形態の半導体プロセス用キャリアが有効であることが理解される。
【００５２】
また、半導体製造のためのプロセスでは、製造過程の要所で寸法測定のための電子顕微鏡による観察や、光学顕微鏡による観察測定、あるいはＸ線蛍光分析などの計測分析装置を配し、品質の維持と不具合の早期発見体制が採用されている。これらの計測装置において、搬送のための静電チャックと小基板の位置精度の確保が必要となるが、第１実施形態、第２実施形態の半導体プロセス用キャリアは、これに対して有効であることが理解される。
【実施例】
【００５３】
以下、いくつか実施例をあげて本発明を詳しく説明する。試料の種類と大きさ、ポリイミドフィルムの種類と厚さ、接着剤の種類と接着方法は多種多様なため、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００５４】
（実施例１）
＜プロセス１＞
搬送ベース部の作製するにあたり、エアスピンドル法による穴加工を施した。このとき、ベース基板の基準（ノッチ又はオリフラ）と搭載ウエハの基準（オリフラ）が位置精度でＸ，Ｙ＜±２００μｍ、Θ＜１度を実現できるように、刳り貫き面に、少なくとも二つの支点を加工する。二つの支点とは、オリフラ面の支点とこのオリフラ面に直行する支点である（図３参照）。
【００５５】
＜プロセス２＞
ポリイミドフィルムの加工にあたり、レーザ加工を施した。
【００５６】
＜プロセス３＞
接着剤溶液の調整にあたり、溶剤可溶性のポリイミド溶液を入れて希釈して、自転公転ミキサーで混合しポリイミド接着溶液の濃度調整を行った。
【００５７】
＜プロセス４＞
接着剤のスピンコート法による塗布（全面張り）にあたり、ＳＥＭＩ規格の６インチシリコン基板上に、研磨プロセスで用いる両面テープをはりつけ、その上に熱剥離シートを貼り付け、その上に、上述のようにして作製した搬送用搬送ベース部を洗浄して貼り付けた。スピンコーターで接着用の溶媒可溶ポリイミドを塗布した。塗布後、ホットプレートを用いて加熱乾燥し、最後に高温乾燥させた。溶媒は、加熱により揮発する。
【００５８】
＜プロセス５＞
大気雰囲気中で加熱加圧によりプレスした。
【００５９】
＜プロセス６＞
本実施例に係る半導体プロセス用キャリアについて、ガスエッチング装置で評価したところ、小基板に対して問題なくエッチングプロセスを行うことができた。
【００６０】
（実施例２）
＜プロセス１＞
搬送ベース部の作製するにあたり、エアスピンドル法による穴加工を施した。
【００６１】
＜プロセス２＞
ポリイミドフィルムの加工にあたり、レーザ加工を施した。
【００６２】
＜プロセス３＞
接着剤溶液の調整にあたり、溶剤可溶性のポリイミド溶液を入れて希釈して、自転公転ミキサーで混合しポリイミド接着溶液の濃度調整を行った。
【００６３】
＜プロセス４＞
接着剤のスクリーン印刷法による塗布（部分張り）を施した。
【００６４】
＜プロセス５＞
真空中または大気雰囲気中での加熱加圧によりプレスした。ポリイミドフィルムとベース部の接着強度に関して、引張試験機にて１８０度方向へポリイミドフィルムを引き剥がすことにより測定したピール強度は２５０ｇｆ／ｃｍ以上であった。
【００６５】
＜プロセス６＞
本実施例に係る半導体プロセス用キャリアについて、水銀ランプのｉ線（３６５ｎｍ）を光源とした露光装置（ニコン製ＮＳＲ２２０５ｉ１２Ｄ）用いて評価した。具体的には、３インチシリコン基板にポジ型フォトレジスト（ＡＺ社製ＧＸＲ６０２）を全面にスピンコートして構成した小基板を設置し、露光装置内で、静電チャックで吸着固定し、露光ステージ上で真空チャックをした状態で、露光量８０ｍＪ／ｃｍ２の条件で露光し、パターンを焼き付けた。その後２．３８％濃度の水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液にてパドル現像を行った。その結果、目的のレジストパターンが形成され、しかも現像液による仮固定剤への侵食も無く、３インチシリコン基板への接着強度は保たれていた。
【００６６】
また、吸着後の小基板の表面のフラットネスを測定した結果、５μｍ内のフラットネスが得られていることから、通常のウエハの搬送と同等の平坦度が実現されていることが判明した。リソグラフィープロセスの検証では、ライン幅とスペース幅が、１．０μｍと１．２μｍのパターンが良好に形成されていることが確認された。また、Ｌパターンの検証では、０．６μｍ、０．５μｍ、 ０．４μｍ、 ０．３μｍ、０．２μｍのパターンの形成を行い０．３μｍまでパターンが良好に形成されていることが確認された。これらの結果から、シリコンキャリアを用いずに、通常のＳＥＭＩ規格の８インチシリコン基板を用いた場合と同等の結果であり、本発明を用いた露光プロセスが有効である事がわかった。
【００６７】
（実施例３：特に耐熱シリコンキャリアの製作であり、図５、図６を参照のこと）
＜プロセス１＞
基板挿入部及び基板収容部からなる構造体の作製にあたり、エアスピンドル法による穴加工を施し、シリコン基板をＣ型に切り抜いた。このとき、ベース基板の基準（ノッチ又はオリフラ）と搭載ウエハの基準（オリフラ）が位置精度でＸ，Ｙ＜±２００μｍ、Θ＜１度を実現できるように、刳り貫き面に、少なくとも二つの支点を加工する。二つの支点とは、オリフラ面の支点とこのオリフラ面に直行する支点である（例えば、図３参照）。また、搬送用ベース基板には、吸着用孔を形成した。
【００６８】
＜プロセス２＞
構造体を搬送用ベース部へ接合する為に、搬送用ベース部のシリコン基板、基板挿入部及び基板収容部からなる構造体の表面を洗浄し、研削時のパークル等を洗浄した。なお、表面に１μｍ以上のダストがないようにする。
【００６９】
＜プロセス３＞
シリコン表面のイオン化にあたり、搬送用ベース部のシリコン基板と構造体の特に基板収容部の表面をイオンで活性化させた。
【００７０】
＜プロセス４＞
搬送用ベース基板と基板収容部を加熱加圧し、さらに、プラズマ接合を行った。このとき、専用冶具を作成することで、アライメント精度を上げることができる。
【００７１】
＜プロセス５＞
さらに、シリコン表面のイオン化として、構造体の特に基板収容部及び基板挿入部の表面をイオンで活性化させた。
【００７２】
＜プロセス６＞
基板収容部及び基板挿入部を加熱加圧し、さらに、プラズマ接合を行った。このとき、専用冶具を作成することで、アライメント精度を上げることができる。
【００７３】
ここで、耐熱キャリア等は、導体（シリコン、化合物ウエハ）で構成している為、半導体装置（静電チャック）から小基板を吸着でない。つまり、導体があるとその上の小基板に電界が届かない為、吸着できない。半導体装置（静電チャック）と小基板の間に、導体（シリコン、化合物ウエハ）ではなく、ポリイミド以上の耐熱温度を持ち且つ５０μｍ以下の薄膜材を貼る方法も考えられるが、ガラス等は割れてしまう為、使用できない。
【００７４】
したがって、本発明は、図９に示すように、搬送用ベース部１０１としてのシリコン基板上に誘電体材料１０６を含んでなる電荷蓄積層１０３や配線層１０４，１０５を積層した上に、構造体１０８を接合して構成する半導体プロセス用キャリアも、その範囲に含まれるものである。具体的には、搬送用ベース部１０１としてのシリコン基板上に、ＳｉＯ２等の絶縁層１０２を介して電荷蓄積層１０３を積層し、この電荷蓄積層１０３にＶ＋及びＶ−の外部端子を含む配線層１０４，１０５を設け、さらに電荷蓄積層１０３上に基板挿入部及び基板収容部からなる構造体１０８を接合して構成するのである。これにより、Ｖ＋及びＶ−の外部端子を含む配線層１０４，１０５に電圧を加えることで、小基板１０７が薄い誘電体１０６を介して、配線層１０４，１０５に吸着される。外部からの電圧が遮断された後も、電荷蓄積層１０３の蓄積電荷によって吸着力は維持される。シリコンキャアと半導体製造装置内は、静電チャックステージで吸着できるので、結果的に小基板が半導体装置に吸着される構造となる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
大口径シリコン基板用の半導体製造装置において、小径半導体基板を用いる化合物半導体基板のプロセスを、本発明に係る半導体プロセス用キャリアで実現することにより、ラインの改造が不要と成る。さらに、基板寸法の変更も、本発明に係る半導体プロセス用キャリアを変更することで対応することができる。ラインの改造の場合は、数千万円から１億円以上の大きな費用と、装置の改造期間として、発注から納品・動作確認まで３ヶ月以上の期間が、通常必要となる。したがって、本発明に係る半導体プロセス用キャリアを用いることにより、製造期間と大幅な費用削減に繋がる。
【００７６】
また、本発明は、半導体部品に関してのみならず、実装部品や機械部品等の加工に際しても加工部材に影響のない範囲で適用することも可能である。
【００７７】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、上述の実施形態は、本発明の例示に過ぎず、本発明は特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。例えば、本発明を構成する半導体基板からなる搬送用ベース部には、大口径シリコン基板をベースにして構成するほか、化合物半導体基板等をベースに構成することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１・・・搬送用ベース部
１０・・開口部
１１・・第１支点
１２・・第２支点
１３・・第３支点
１４・・基準点
１ａ・・搬送用ベース部
２・・・ポリイミドフィルム
３・・・接着部
４・・・サファイア基板（小基板）
５・・・孔
６・・・静電チャックステージ
７・・・構造体
７ｂ・・基板挿入部
７ｃ・・基板収容部
７１・・カバー部
７２・・スペーサ部
７ａ・・構造体
７ａ１・開閉片部
８・・・金属バネ
１０１・搬送用ベース部
１０２・絶縁層
１０３・電荷蓄積層
１０４・配線層（Ｖ＋）
１０５・配線層（Ｖ−）
１０６・誘電体材料
１０７・小基板
１０８・構造体
【図１】
0005621142.tif 000002
【図２】
0005621142.tif 000003
【図３】
0005621142.tif 000004
【図４】
0005621142.tif 000005
【図５】
0005621142.tif 000006
【図６】
0005621142.tif 000007
【図８】
0005621142.tif 000008
【図７】
0005621142.tif 000009
【図９】
0005621142.tif 000010