(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体基板の反りを抑制することが可能な半導体製造装置を提供する。【解決手段】半導体製造装置１は、蓋部材１２と、支持部材１３と、耐酸化性部材１６と、酸化系ガス導入部材２１と、を備える。蓋部材は、半導体基板１００の表面１００ａに対向する。支持部材は、蓋部材を支持する。耐酸化性部材は、半導体基板の裏面に対向する。酸化系ガス導入部材２１は、半導体基板の裏面を酸化させる酸化系ガス２０１を導入する。不活性ガス導入部材２３による蓋部材と表面側への不活性ガス２０３導入により、裏面酸化時に表面側が酸化しないようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の表面に対向する蓋部材と、
前記蓋部材を支持する支持部材と、
前記半導体基板の裏面に対向する耐酸化性部材と、
前記半導体基板の前記裏面を酸化させる酸化系ガスを導入する酸化系ガス導入部材と、
を備える半導体製造装置。
【請求項２】
前記耐酸化性部材が石英またはクロムを含んでいる、請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項３】
前記蓋部材の上方から前記半導体基板を加熱する光源をさらに備え、
前記蓋部材が光透過性部材である、請求項１または２に記載の半導体製造装置。
【請求項４】
前記光源の光を反射する反射板をさらに備え、
前記耐酸化性部材が前記反射板上に設けられている、請求項３に記載の半導体製造装置。
【請求項５】
前記支持部材が、前記蓋部材を支持する上端部と、前記半導体基板を支持する下端部と、を有する、請求項１乃至４のいずれか１項記載の半導体製造装置。
【請求項６】
前記支持部材を介して前記半導体基板および前記蓋部材を回転させる回転体をさらに備える、請求項５に記載の半導体製造装置。
【請求項７】
前記支持部材が、前記半導体基板の前記裏面に部分的に接触するマスクを支持する溝部を有する、請求項１乃至４のいずれか１項記載の半導体製造装置。
【請求項８】
複数の前記マスクが、互いに離れて前記溝部に支持され、
前記溝部におけるマスク間に配置されたスペーサと、前記複数のマスクを固定する固定台と、の少なくとも一方をさらに備える、請求項７に記載の半導体製造装置。
【請求項９】
前記蓋部材上に不活性ガスを導入する不活性ガス導入部材をさらに備える、請求項１乃至８のいずれか１項記載の半導体製造装置。
【請求項１０】
半導体基板の表面に対向する蓋部材を支持部材で支持し、
前記半導体基板の裏面に対向する耐酸化性部材を配置し、
前記裏面に部分的に接触するマスクを前記支持部材に設けられた溝部で支持し、
前記裏面と前記耐酸化性部材との間に酸化系ガスを導入することによって、前記裏面における前記マスクに非接触な部分を酸化させる、
半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体製造装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置には、半導体基板の表面を酸化する熱処理装置がある。このとき、半導体基板の表面のみを酸化すると、半導体基板の表面側が厚くなる。その結果、半導体基板の反りが大きくなることが懸念される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５２７１６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、半導体基板の反りを抑制することが可能な半導体製造装置および半導体装置の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本実施形態に係る半導体製造装置は、蓋部材と、支持部材と、耐酸化性部材と、酸化系ガス導入部材と、を備える。蓋部材は、半導体基板の表面に対向する。支持部材は、蓋部材を支持する。耐酸化性部材は、半導体基板の裏面に対向する。酸化系ガス導入部材は、半導体基板の裏面を酸化させる酸化系ガスを導入する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１実施形態に係る半導体製造装置の構成を概略的に示す模式図である。
【図２】第１実施形態に係る半導体製造装置の熱処理のフロー図である。
【図３】第１実施形態における半導体基板の搬送方法の一例を示す模式図である。
【図４】第１実施形態における蓋部材の搬送方法の一例を示す模式図である。
【図５】第１実施形態における蓋部材の搬送方法の一例を示す模式図である。
【図６】第２実施形態に係る半導体製造装置の要部の構成を示す側面図および平面図である。
【図７】（ａ）はマスクの変形例を示す側面図であり、（ｂ）はマスクの別の変形例を示す側面図である。
【図８】固定台の要部の構造を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。
【０００８】
(第１実施形態)
図１は、第１実施形態に係る半導体製造装置の構成を概略的に示す模式図である。図１に示す半導体製造装置１は、半導体基板１００の表面１００ａおよび裏面１００ｂを酸化するための枚葉式熱処理装置である。具体的には、半導体製造装置１は、熱源１１と、蓋部材１２と、支持部材１３と、回転体１４と、駆動機構１５と、耐酸化性部材１６と、反射板１７と、チャンバ１８と、温度計１９と、制御部２０と、ガス導入部材２１〜２４と、弁３１〜３４と、を備える。
【０００９】
熱源１１は、半導体基板１００に熱を加える。本実施形態では、熱源１１は、半導体基板１００に向けてランプ光を照射する光源である。ただし、熱源１１は、光源に限定されず、例えば発熱体であってもよい。
【００１０】
蓋部材１２は、半導体基板１００の表面に対向する。換言すると、蓋部材１２は、熱源１１と半導体基板１００との間に位置する。蓋部材１２は、裏面１００ｂを酸化するときに、表面１００ａの酸化を防ぐための部材である。そのため、蓋部材１２の平面積は、半導体基板１００の平面積よりも大きい。また、熱源１１が光源である場合、蓋部材１２は、その光源の光を透過する光透過性部材である。
【００１１】
支持部材１３は、半導体基板１００を支持する下端部１３ａと、蓋部材１２を支持する上端部１３ｂと、を有する。下端部１３ａおよび上端部１３ｂの平面形状は、例えば、環状である。この場合、上端部１３ｂの開口径は、下端部１３ａの開口径よりも大きい。
【００１２】
回転体１４は、支持部材１３に取り付けられている。駆動機構１５が、制御部２０の制御に基づいて回転体１４を回転移動させると、回転体１４の回転力が支持部材１３を介して半導体基板１００および蓋部材１２に伝達する。これにより、半導体基板１００および蓋部材１２が回転する。本実施形態では、駆動機構１５は、磁力を発生することによって、回転体１４を駆動している。しかし、回転体１４の駆動原理は、例えばガス等の磁力以外であってもよい。
【００１３】
耐酸化性部材１６は、半導体基板１００の裏面１００ｂに対向する。耐酸化性部材１６は、例えば、石英またはクロム（Ｃｒ）を含んでいる。本実施形態では、耐酸化性部材１６は、反射板１７上に設けられている。そのため、裏面１００ｂの酸化時に反射板１７の酸化を回避することができる。
【００１４】
反射板１７は、光源である熱源１１から照射された光を半導体基板１００に向けて反射する。そのため、光源の光を効率良く半導体基板１００の加熱に用いることができる。なお、半導体基板１００の裏面１００ｂ側で耐酸化性部材１６に覆われる部材は、反射板１７に限らず、ランプや電熱線等の熱源であってもよい。この場合も、半導体基板１００を効率よく加熱できる。
【００１５】
チャンバ１８は、蓋部材１２と、支持部材１３と、回転体１４と、駆動機構１５と、耐酸化性部材１６と、反射板１７と、を収容する。温度計１９は、反射板１７の温度を計測し、計測結果を制御部２０へ出力する。なお、本実施形態では複数の温度計１９を用いるが、温度計１９の本数は、特に制限されない。制御部２０は、種々の制御動作を行う。
【００１６】
ガス導入部材２１（酸化系ガス導入部材）は、酸化系ガス２０１をチャンバ１８内へ導入する。酸化系ガス２０１は、半導体基板１００の裏面１００ｂと耐酸化性部材１６との間を流れる。これにより、裏面１００ｂが酸化される。ガス導入部材２１には、弁３１が取り付けられている。酸化系ガス２０１は、例えば、酸素（Ｏ２）、水蒸気、酸素ラジカル（Ｏ）、ヒドロキシルラジカル（ＯＨ）等の酸化種を含む。酸素ラジカルおよびヒドロキシルラジカルは、チャンバ１８内で生成されてもよいし、チャンバ１８外で生成されてもよい。
【００１７】
ガス導入部材２２は、不活性ガス２０２をチャンバ１８内へ導入する。不活性ガス２０２も、半導体基板１００の裏面１００ｂと耐酸化性部材１６との間を流れる。不活性ガス２０２は、半導体基板１００の表面１００ａの酸化時に、裏面１００ｂの酸化を防ぐために導入される。不活性ガス２０２には、例えば窒素ガスを適用することができる。
【００１８】
ガス導入部材２３（不活性ガス導入部材）は、不活性ガス２０３をチャンバ１８内へ導入する。不活性ガス２０３は、熱源１１と蓋部材１２との間を流れる。不活性ガス２０３は、半導体基板１００の裏面１００ｂの酸化時に、表面１００ａの酸化を防ぐために導入される。不活性ガス２０３には、例えば窒素ガスを適用することができる。
【００１９】
ガス導入部材２４は、酸化系ガス２０４をチャンバ１８内へ導入する。酸化系ガス２０４は、半導体基板１００の表面１００ａ上を流れる。これにより、表面１００ａが酸化される。なお、酸化系ガス２０４も、酸化系ガス２０１と同様に、例えば、酸素、水蒸気、酸素ラジカル、ヒドロキシルラジカル等の酸化種を含む。また、酸素ラジカルおよびヒドロキシルラジカルは、チャンバ１８内で生成されてもよいし、チャンバ１８外で生成されてもよい。
【００２０】
上述した各ガス導入部材には、弁３１〜弁３４がそれぞれ設置されている。各弁は、制御部２０の制御に基づいて開閉する。各弁の開閉動作によって、各ガスの導入が制御される。
【００２１】
図２は、本実施形態に係る半導体製造装置１の熱処理のフロー図である。まず、半導体基板１００をチャンバ１８内に搬送する（ステップＳ１）。ここで、図３を参照してステップＳ１について説明する。
【００２２】
図３は、半導体基板１００の搬送方法の一例を示す模式図である。本実施形態では、搬送アーム４０が、半導体基板１００を保持したまま下降する。このとき、リフトピン４１が耐酸化性部材１６から突出している。リフトピン４１の先端部は、支持部材１３よりも高い位置にある。搬送アーム４０は、リフトピン４１が半導体基板１００と接触する位置まで下降する。その後、リフトピン４１は、半導体基板１００の自重で下降あるいは収縮する。その結果、半導体基板１００は、支持部材１３の下端部１３ａに支持される。なお、半導体基板１００の搬送方法は、上記方法に限定されない。
【００２３】
次に、半導体基板１００の表面１００ａを酸化する表面酸化処理を行う（ステップＳ２）。ステップＳ２では、熱源１１の熱によって、反射板１７の温度が上昇する。この温度は、温度計１９に測定されて制御部２０に入力される。温度計１９の測定温度が所定値に達すると、制御部２０は、弁３２および弁３４を開く。これにより、酸化系ガス２０４がガス導入部材２４からチャンバ１８内に導入され、半導体基板１００の表面１００ａが酸化される。このとき、不活性ガス２０２もガス導入部材２２からチャンバ１８内に導入されるので、半導体基板１００の裏面１００ｂの酸化を回避できる。
【００２４】
次に、蓋部材１２をチャンバ１８内に搬送する（ステップＳ３）。ここで、図４および図５を参照してステップＳ３について説明する。
【００２５】
図４および図５は、蓋部材１２の搬送方法の一例を示す模式図である。本実施形態では、図４に示すように、搬送アーム４０が、蓋部材１２を保持したまま下降する。このとき、リフトピン４２が支持部材１３の上端部１３ｂから突出している。搬送アーム４０は、リフトピン４２が蓋部材１２と接触する位置まで下降する。その後、リフトピン４２は、蓋部材１２の自重で下降あるいは収縮する。その結果、図５に示すように、蓋部材１２は、支持部材１３の上端部１３ｂに支持される。なお、蓋部材１２の搬送方法は、上記方法に限定されない。
【００２６】
次に、半導体基板１００の裏面１００ｂを酸化する裏面酸化処理を行う（ステップＳ４）。ステップＳ４では、ステップＳ２と同様に、温度計１９の測定温度が所定値に達すると、制御部２０は、弁３１および弁３３を開く。これにより、酸化系ガス２０１がガス導入部材２１からチャンバ１８内に導入され、半導体基板１００の裏面１００ｂが酸化される。このとき、半導体基板１００の表面１００ａは、蓋部材１２に覆われている。さらに、不活性ガス２０３が蓋部材１２上を流れる。そのため、半導体基板１００の表面１００ａの酸化を回避できる。
【００２７】
以上説明した本実施形態によれば、半導体基板１００の表面１００ａだけでなく裏面１００ｂも酸化できる。これにより、半導体基板１００の反りを抑制することが可能となる。
【００２８】
また、本実施形態では、表面１００ａおよび裏面１００ｂの酸化を１台の半導体製造装置１で実現している。そのため、半導体基板１００の裏面１００ｂを酸化するときに、半導体基板１００を装置外へ搬出する必要がない。そのため、工程時間を短縮することができる。加えて、異物が半導体基板１００に付着するといった不具合の発生も回避することができる。
【００２９】
さらに、本実施形態では、従来の熱処理装置に対する改造は、蓋部材１２および耐酸化性部材１６の追加という最小限の改善に抑えることができる。これにより、装置の大型化を抑えることができる。
【００３０】
(第２実施形態)
図６は、第２実施形態に係る半導体製造装置の要部の構成を示す側面図および平面図である。平面図では、蓋部材１２の記載を省略している。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００３１】
図６に示すように、本実施形態では、支持部材６０の上段部分に蓋部材１２が支持されている。また、支持部材６０の中段部分には、半導体基板１００が支持されている。さらに、支持部材６０の下段部分には溝部６１が形成されている。溝部６１には、複数のマスク１０１が半導体基板１００の裏面１００ｂに接触した状態で支持されている。
【００３２】
本実施形態では、複数のマスク１０１は、環状である支持部材６０の中心に設けられた開口部を跨ぐようにＸ方向に延びている。また、複数のマスク１０１は、Ｙ方向に互いに離れて配列されている。ここで、Ｘ方向およびＹ方向は、半導体基板１００の裏面１００ｂに平行な面内方向であって、互いに直交する２つの方向を示す。
【００３３】
各マスク１０１は、例えば石英等の耐熱性材料で形成されている。各マスク１０１は、半導体基板１００の裏面１００ｂを酸化する裏面酸化処理を行うときに用いられる。なお、裏面酸化処理の温度条件が高温でない場合、各マスク１０１の材料は耐熱性材料でなくてもよい。
【００３４】
裏面酸化処理を行うと、裏面１００ｂでは、マスク１０１と接触部分は酸化されず、マスク１０１と非接触部分が酸化される。そのため、例えば図６に示すように半導体基板１００が上に凸になっているとき、マスク１０１を用いて裏面１００ｂを部分的に酸化すると、Ｘ方向およびＹ方向に関して裏面１００ｂの酸化量を制御できる。これにより、Ｘ方向とＹ方向との間における反り量の差を軽減できる。
【００３５】
上記反り量の差をより軽減するためには、マスク１０１の凸形状は、裏面酸化処理前の基板１００の形状とマッチングしていることが望ましい。すなわち、裏面酸化処理を行う前の半導体基板１００の凸形状が上に凸である場合、図６に示すようにマスク１０１の凸形状も上に凸であることが望ましい。反対に、半導体基板１００の形状が下に凸である場合、図７（ａ）に示すようにマスク１０１の凸形状も下に凸であることが望ましい。なお、半導体基板１００の形状がフラットである場合には、図７（ｂ）に示すように、マスク１０１の形状もフラットであることが望ましい。
【００３６】
本実施形態では、複数のマスク１０１が、互いに離れて溝部６１に載置される。このとき、各マスク１０１が溝部６１に固定されていないと、各マスク１０１は、Ｙ方向に自由に移動できるので、位置ずれが起こり得る。
【００３７】
そこで、本実施形態では、スペーサ７０が、溝部６１におけるマスク１０１の間に設置されている。スペーサ７０は、例えば直方体または立方体等のブロックである。さらに、本実施形態では、各マスク１０１を固定する固定台８０が設けられている。ここで、図８を参照して固定台８０の構造について説明する。
【００３８】
図８は、固定台８０の要部の構造を示す斜視図である。図８に示す固定台８０は、台座８１および複数のストッパ８２を有する。台座８１には、マスク１０１が載置される。複数のストッパ８２は、台座８１上でＹ方向に間隔を置いて設けられている。マスク１０１は、ストッパ８２の間に配置される。
【００３９】
上述したスペーサ７０および固定台８０によって、マスク１０１のＹ方向の移動が制限される。これにより、マスク１０１の位置ずれを回避することができる。なお、マスク１０１の固定を確保できる場合には、スペーサ７０および固定台８０の両方を設置する必要はなく、いずれか一方のみを設置してもよい。
【００４０】
以上説明した本実施形態においても、第１実施形態と同様に、半導体基板１００の表面１００ａだけでなく裏面１００ｂも酸化できる。これにより、表面１００ａと裏面１００ｂとの間における厚さの差に起因する反りを抑制することが可能となる。さらに、本実施形態では、マスク１０１を半導体基板１００の裏面１００ｂに部分的に接触させた状態で裏面酸化処理を行っている。これにより、半導体基板１００の面内方向における反り量の差も軽減することができる。
【００４１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４２】
１  半導体製造装置、１１  熱源、１２  蓋部材、１３、６０  支持部材、１３ａ  下端部、１３ｂ  上端部、１４  回転体、１６  耐酸化性部材、１７  反射板、２１  ガス導入部材（酸化系ガス導入部材）、２３  ガス導入部材（不活性ガス導入部材）、６１  溝部、７０  スペーサ、８０  固定台、１０１  マスク、２０１  酸化系ガス、２０３  不活性ガス
【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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【図６】
2019149536.tif 000008
【図７】
2019149536.tif 000009
【図８】
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