(57)【要約】【課題】半導体基板に関し成膜材料が堆積してなる膜との溶着を抑制するとともにステージに対する位置ずれを抑制し得る半導体製造装置を提供する。【解決手段】ステージ２０は、半導体ウエハ３０を支持する支持部２１と、この支持部２１を囲うように環状に形成される環状溝部２２と、この環状溝部２２を囲うように配置されて半導体ウエハ３０を支持部２１上に案内するようにテーパ状に形成される案内部２３と、を備えている。そして、環状溝部２２は、支持部２１に支持された半導体ウエハ３０の外縁により内周側が覆われて外周側が露出するように配置されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板（３０）が収容される処理室（１１）と、
前記処理室内に設けられて前記半導体基板が載置されるステージ（２０，２０ａ〜２０ｃ）と、
前記ステージ上の前記半導体基板の表面に成膜材料を堆積させることで薄膜（３２）を成膜する成膜手段（１２）と、を備え、
前記ステージは、
前記半導体基板を支持する支持部（２１）と、
前記支持部を囲うように環状に形成される環状溝部（２２）と、
前記環状溝部を囲うように配置されて前記半導体基板を前記支持部上に案内するようにテーパ状に形成される案内部（２３）と、を備え、
前記環状溝部は、前記支持部に支持された前記半導体基板の外縁により内周側が覆われて外周側が露出するように配置されることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
前記ステージは、前記環状溝部の外縁（２２ｂ）と前記案内部の内縁とを連結する連結壁部（２４）を備え、
前記連結壁部は、前記半導体基板が接触する前記支持部の支持面（２１ａ）に対する傾斜が前記案内部の傾斜よりも大きく、上縁（２４ａ）が前記支持部に支持された前記半導体基板の上面よりも高くなるように形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項３】
前記連結壁部は、下縁（２４ｂ）が上縁（２４ａ）よりも前記半導体基板の側面（３１）から離れるように形成されることを特徴とする請求項２に記載の半導体製造装置。
【請求項４】
前記連結壁部には、外周方向に凹む凹部（２４ｃ）が形成されることを特徴とする請求項２または３に記載の半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板、例えば、半導体ウエハ等の製造工程において、半導体ウエハ等に薄膜を成膜する物理的気相成長法（ＰＶＤ）や化学的気相成長法（ＣＶＤ）等の設備では、生産性を考慮しロボットアーム等を利用した半導体ウエハ等の処理室への搬入および処理室からの搬出が繰り返される。半導体ウエハ等の搬入時には、半導体ウエハ等をロボットアーム等にて成膜処理用の処理室内に設けられるステージ上に載置する。また、成膜処理終了後の搬出時には、ステージ上にて成膜処理された半導体ウエハ等を、ステージ内方に設けられる突き上げピンなどの機構を利用してステージから浮かせた後に、ロボットアーム等にて処理室から搬出する。
【０００３】
ステージは処理室内にあるため、繰り返しなされる成膜処理に応じて半導体ウエハ等が載置されるステージの部位と異なる部位にも成膜材料からなる膜（以下、堆積膜ともいう）が堆積する。この堆積膜は成膜処理時の熱等により半導体ウエハ等の側面等に溶着して貼り付いてしまう場合がある。このような場合には、成膜処理終了後にステージから半導体ウエハ等を浮かせる際に半導体ウエハ等が傾いてしまい、このためにロボットアーム等に対して半導体ウエハ等が位置ずれすると、搬送エラー等が生じる可能性がある。
【０００４】
この問題を解決するための技術として、例えば、下記特許文献１に開示される熱処理装置が知られている。この熱処理装置は、チャンバー内にて半導体ウエハを載置して水平姿勢に保持する保持プレートを備えており、この保持プレートの上面には、３個のプロキシミティボールが微少量だけ突出するように配設されている。これにより、各プロキシミティボールによって半導体ウエハを支持したときには、半導体ウエハの下面と保持プレートの上面との間にギャップが形成されて、上記堆積膜と半導体ウエハとの溶着が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１０４８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、半導体基板の下面を複数の突起等で支持する構成では、各突起等と半導体基板との接触面積が小さくなる。そうすると、反り等が生じた半導体基板では、上記堆積膜との溶着が抑制されたとしても、ステージ上の所定の位置からずれて載置される可能性があるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、半導体基板に関し成膜材料が堆積してなる膜との溶着を抑制するとともにステージに対する位置ずれを抑制し得る半導体製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、特許請求の範囲の請求項１に記載の発明は、半導体基板（３０）が収容される処理室（１１）と、前記処理室内に設けられて前記半導体基板が載置されるステージ（２０，２０ａ〜２０ｃ）と、前記ステージ上の前記半導体基板の表面に成膜材料を堆積させることで薄膜（３２）を成膜する成膜手段（１２）と、を備え、前記ステージは、前記半導体基板を支持する支持部（２１）と、前記支持部を囲うように環状に形成される環状溝部（２２）と、前記環状溝部を囲うように配置されて前記半導体基板を前記支持部上に案内するようにテーパ状に形成される案内部（２３）と、を備え、前記環状溝部は、前記支持部に支持された前記半導体基板の外縁により内周側が覆われて外周側が露出するように配置されることを特徴とする。
なお、特許請求の範囲および上記手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明では、ステージは、半導体基板を支持する支持部と、この支持部を囲うように環状に形成される環状溝部と、この環状溝部を囲うように配置されて半導体基板を支持部上に案内するようにテーパ状に形成される案内部と、を備えている。そして、環状溝部は、支持部に支持された半導体基板の外縁により内周側が覆われて外周側が露出するように配置されている。
【００１０】
このため、成膜手段により繰り返しなされる成膜処理に応じて堆積する成膜材料からなる堆積膜がステージ上に堆積する場合でも、半導体基板の側面近傍では、上記堆積膜は環状溝部内に堆積する。これにより、半導体基板の側面等に対する上記堆積膜の溶着を抑制することができる。特に、支持部および環状溝部を囲うようにテーパ状の案内部が配置されるため、反り等が生じた半導体基板であってもステージへの載置時における支持部に対する位置ずれを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係る半導体製造装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１のステージの一部を拡大して示す拡大断面図である。
【図３】突き上げピンにより半導体ウエハが支持部から離された状態を示す断面図である。
【図４】図２のステージ上に堆積膜が堆積した状態を示す拡大断面図である。
【図５】第２実施形態に係る半導体製造装置の要部を示す断面図である。
【図６】図５のステージ上に堆積膜が堆積した状態を示す拡大断面図である。
【図７】第２実施形態の第１変形例に係る半導体製造装置の要部を示す断面図である。
【図８】第２実施形態の第２変形例に係る半導体製造装置の要部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［第１実施形態］
以下、本発明に係る半導体製造装置を具現化した第１実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る半導体製造装置１０は、半導体基板の表面に薄膜を成膜する製造装置である。具体的には、半導体製造装置１０は、例えば、略円形状に形成される半導体ウエハ３０を成膜対象とするスパッタリング装置として構成されている。図１に示すように、半導体製造装置１０は、半導体ウエハ３０を収容するための処理室を構成するチャンバー１１と、半導体ウエハ３０が載置されるステージ２０とを備えている。
【００１３】
チャンバー１１には、ガス導入口および排気ポートが設けられており、ガス導入口からチャンバー１１にＡｒ等の各種ガスが所定の流量で導入され、排気ポートに設けられる真空ポンプによってチャンバー１１の内圧が真空状態等に調整される。
【００１４】
また、チャンバー１１には、当該チャンバー１１内の上方に配置されるターゲット材１２を所定の雰囲気中にてプラズマでスパッタする成膜手段（図示略）が設けられている。成膜処理として、スパッタされたターゲット材１２から飛散したスパッタ粒子がステージ２０上に載置された半導体ウエハ３０の表面に堆積することで、半導体ウエハ３０の表面に所望の薄膜が形成される。本実施形態では、成膜材料を構成するターゲット材１２としてアルミニウム（Ａｌ）が採用されているが、これに限らず、形成すべき薄膜に応じてＡｌ−Ｓｉやチタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）等を採用することもできる。
【００１５】
ステージ２０は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等により、略円形状の半導体ウエハ３０を下方から支持するために略円環状に形成されている。図２に示すように、ステージ２０は、半導体ウエハ３０を支持する支持部２１と、この支持部２１を囲うように環状に形成される環状溝部２２と、この環状溝部２２を囲うように配置される案内部２３とを備えている。
【００１６】
支持部２１は、その支持面２１ａが半導体ウエハ３０の下面のうち外縁から内側に位置する外縁近傍を下方から支持するように略円環状に形成されている。支持部２１の貫通孔２１ｂの内径は、半導体ウエハ３０の外径よりも僅かに小さくなるように設定されている。貫通孔２１ｂの内方には、支持部２１に支持された半導体ウエハ３０を上方に突き上げて浮かせるための突き上げピン１３が配置されている（図１参照）。
【００１７】
環状溝部２２は、上方に向けて円環状に開口し、その内縁２２ａの上端が支持面２１ａの外縁に円環状に連結するとともに、その外縁２２ｂの上端が案内部２３の内縁に円環状に連結するように形成されている。本実施形態では、図２からわかるように、環状溝部２２は、内縁２２ａの上端と外縁２２ｂの上端とが同一平面上に位置するように形成されている。なお、環状溝部２２の詳細形状については後述する。
【００１８】
案内部２３は、半導体ウエハ３０を支持部２１の支持面２１ａ上に案内するように、その内側がテーパ状に形成されている。このため、半導体ウエハ３０が図略のロボットアーム等によりステージ２０中心（貫通孔２１ｂの中心）からずれるように搬入されたとしても、半導体ウエハ３０がその自重により案内部２３のテーパに案内されて支持面２１ａと平行となるように移動する。これにより、半導体ウエハ３０がその外縁近傍にて支持部２１の支持面２１ａに支持されることとなる。
【００１９】
このように構成されるステージ２０には、後述するように繰り返しなされる成膜処理に応じて半導体ウエハ３０が載置される部位と異なる部位、具体的には、環状溝部２２や案内部２３にもスパッタ粒子が堆積膜として堆積するため、この堆積膜を除去するメンテナンスが必要となる。このため、ステージ２０等に対して、所定のメンテ間隔にて定期的にメンテナンスが実施される。
【００２０】
本実施形態では、上記メンテナンスがなされるまでの期間（以下、堆積期間ともいう）において、堆積膜の半導体ウエハの側面３１等への溶着を防止するため、環状溝部２２の深さＨは、上記堆積期間にて堆積する堆積膜の厚さをｔ（図４参照）とするとき、以下の式（１）の関係が成立するように設定されている。
Ｈ＞ｔ                                                      ・・・（１）
【００２１】
また、環状溝部２２の幅Ｗは、図２に示すように、支持面２１ａの外縁から突出する半導体ウエハ３０の突出長さの平均を、片側ウエハ平均突出長さＬとするとき、以下の式（２）の関係が成立するように設定されている。なお、片側ウエハ平均突出長さＬは、半導体ウエハ３０の径と支持面２１ａの外縁の径との差の１／２に相当する。
ｔ＜Ｗ−Ｌ＜Ｌ                                              ・・・（２）
【００２２】
このため、環状溝部２２は、半導体ウエハ３０がステージ２０中心からずれるように載置されたとしても、常に支持部２１に支持された半導体ウエハ３０の外縁により内周側（片側ウエハ平均突出長さＬに相当する部分）が覆われて外周側（Ｗ−Ｌに相当する部分）が露出することとなる（図２参照）。
【００２３】
なお、半導体ウエハ３０の下面のうち堆積膜への接触を抑制すべき部位がある場合には、半導体ウエハ３０がステージ２０中心からずれるように載置されたとしても上記接触抑制部位が環状溝部２２を覆わないように、片側ウエハ平均突出長さＬを設定することができる。例えば、半導体ウエハ３０の下面のうち外縁から２ｍｍよりも内側が上記接触抑制部位であれば、片側ウエハ平均突出長さＬを２ｍｍ未満に設定する必要がある。
【００２４】
次に、上述のように構成される半導体製造装置１０のステージ２０の作用効果について、図３および図４を用いて説明する。なお、図３は、突き上げピン１３により半導体ウエハ３０が支持部２１から離された状態を示す断面図である。図４は、図２のステージ２０上に堆積膜４０が堆積した状態を示す拡大断面図である。
半導体製造装置１０では、前工程を終えた半導体ウエハ３０がロボットアーム等によりチャンバー１１内のステージ２０上まで搬入される。その際、半導体ウエハ３０は、案内部２３のテーパに案内されて支持面２１ａと平行となるように支持部２１の支持面２１ａに載置される（図１参照）。
【００２５】
そして、上記成膜処理がなされることで、半導体ウエハ３０の上面にスパッタ粒子が付着して薄膜３２が形成される。この成膜処理時には、半導体ウエハ３０だけでなく環状溝部２２や案内部２３にもスパッタ粒子が付着する。この成膜処理が終了すると、図３に示すように、突き上げピン１３が上方に移動することで半導体ウエハ３０が突き上げられて支持部２１から離される。そして、半導体ウエハ３０は、ロボットアーム等によりチャンバー１１から搬出されて後工程に搬送される。
【００２６】
上記成膜処理が繰り返しなされることで、環状溝部２２や案内部２３にて累積付着したスパッタ粒子からなる堆積膜４０の厚さｔが徐々に大きくなる。一方、半導体ウエハ３０の側面３１近傍では、図４に示すように、堆積膜４０は環状溝部２２内にて堆積する。このため、半導体ウエハ３０の側面３１近傍にて堆積した堆積膜４０がその側面３１等に接触することもないので、堆積膜４０に起因して突き上げピン１３による突き上げ時に半導体ウエハ３０が傾くこともなく、ロボットアーム等に対する半導体ウエハ３０の位置ずれが抑制される。
【００２７】
以上説明したように、本実施形態に係る半導体製造装置１０では、ステージ２０は、半導体ウエハ３０を支持する支持部２１と、この支持部２１を囲うように環状に形成される環状溝部２２と、この環状溝部２２を囲うように配置されて半導体ウエハ３０を支持部２１上に案内するようにテーパ状に形成される案内部２３と、を備えている。そして、環状溝部２２は、支持部２１に支持された半導体ウエハ３０の外縁により内周側が覆われて外周側が露出するように配置されている。
【００２８】
このため、上述のように繰り返しなされる成膜処理に応じて堆積膜４０がステージ２０上に堆積する場合でも、半導体ウエハ３０の側面３１近傍では、上記堆積膜４０は環状溝部２２内に堆積する。これにより、半導体ウエハ３０の側面３１等に対する上記堆積膜４０の溶着を抑制することができる。特に、支持部２１および環状溝部２２を囲うようにテーパ状の案内部２３が配置されるため、反り等が生じた半導体ウエハ３０であってもステージ２０への載置時における支持部２１に対する位置ずれを抑制することができる。
【００２９】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る半導体製造装置１０について、図５および図６を用いて説明する。図５は、第２実施形態に係る半導体製造装置１０の要部を示す断面図である。図６は、図５のステージ２０ａ上に堆積膜４０が堆積した状態を示す拡大断面図である。
本第２実施形態では、半導体ウエハ３０の側面３１等と堆積膜４０との溶着を確実に抑制するため、ステージ２０に代えてステージ２０ａを採用する点が主に上記第１実施形態と異なる。このため、第１実施形態と実質的に同様の構成部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００３０】
図５に示すように、ステージ２０ａは、上述したステージ２０に対して、環状溝部２２の外縁２２ｂと案内部２３の内縁とを環状に連結する連結壁部２４を備えている。この連結壁部２４は、支持面２１ａに対して直交することで支持面２１ａに対する傾斜が案内部２３の傾斜よりも大きく、上縁２４ａが支持部２１に支持された半導体ウエハ３０の上面よりも高くなるように環状に形成されている。すなわち、ステージ２０ａは、案内部２３が支持部２１の支持面２１ａに対して連結壁部２４の高さＨａ分だけ高くなるように形成されている。
【００３１】
このように構成される半導体製造装置１０では、上記成膜処理が繰り返しなされることで、案内部２３等に累積付着したスパッタ粒子により堆積膜４０が堆積するだけでなく、連結壁部２４に対して直交する方向（図６の左右方向）にも堆積膜４０が堆積する。その際、スパッタ粒子は垂直方向に移動しやすいため、図６に示すように、連結壁部２４に堆積する堆積膜４０の厚さｔａは、案内部２３等の堆積膜４０の厚さｔよりも小さくなる。
【００３２】
このため、連結壁部２４に堆積する堆積膜４０が半導体ウエハ３０の側面３１に接触するまでの時間が長くなり、上記メンテナンスが必要となるまでの期間が上記ステージ２０を採用する場合と比較して延長されるので、メンテナンス費用をより削減することができる。
【００３３】
図７は、第２実施形態の第１変形例に係る半導体製造装置１０の要部を示す断面図である。図８は、第２実施形態の第２変形例に係る半導体製造装置１０の要部を示す断面図である。
連結壁部２４は、支持面２１ａに対して直交するように形成されることに限らず、少なくとも支持面２１ａに対する傾斜が案内部２３の傾斜よりも大きくなるように形成されることでも、上記メンテナンスが必要となるまでの期間を延長することができる。
【００３４】
特に、第２実施形態の第１変形例として、連結壁部２４は、図７に示すステージ２０ｂのように、その下縁２４ｂが環状溝部２２の外縁２２ｂとともに上縁２４ａよりも半導体ウエハ３０の側面３１から離れるように形成することができる。このため、支持部２１の支持面２１ａに対する案内部２３の相対位置を変えることなく、連結壁部２４や環状溝部２２内に堆積する堆積膜４０と半導体ウエハ３０の側面３１との距離をより長くすることができる。これにより、上記メンテナンスが必要となるまでの期間を延長することができる。
【００３５】
また、第２実施形態の第２変形例として、図８に示すステージ２０ｃのように、連結壁部２４には、外周方向（半導体ウエハ３０から離れる方向）に凹む凹部２４ｃが形成されてもよい。この凹部２４ｃ内に堆積膜４０が堆積することで環状溝部２２内に堆積する堆積膜４０の量が減るため、このようにしても、支持部２１の支持面２１ａに対する案内部２３の相対位置を変えることなく、連結壁部２４や環状溝部２２内に堆積する堆積膜４０と半導体ウエハ３０の側面３１との距離をより長くすることができる。なお、凹部２４ｃは、連結壁部２４に対して、半導体ウエハ３０の側面３１に沿うように環状に形成されてもよいし、断続的に複数箇所形成されてもよい。
【００３６】
なお、本発明は上記各実施形態および変形例に限定されるものではなく、例えば、以下のように具体化してもよい。
（１）本発明に係るステージ（２０，２０ａ〜２０ｃ）の構成は、上述したようなスパッタ装置に採用されることに限らず、真空蒸着などの他の物理的気相成長法（ＰＶＤ）、化学的気相成長法（ＣＶＤ）やスピンコード等、半導体ウエハ等の半導体基板の表面に薄膜を成膜する製造装置に採用することができる。この場合でも、半導体基板に関し成膜材料が堆積してなる膜との溶着を抑制するとともにステージに対する位置ずれを抑制することができる。
【００３７】
（２）本発明に係るステージ（２０，２０ａ〜２０ｃ）は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等により形成されることに限らず、薄膜を成膜する製造装置として適した材料により形成されてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１０…半導体製造装置
１１…チャンバー（処理室）
２０，２０ａ〜２０ｃ…ステージ
２１…支持部  ２１ａ…支持面
２２…環状溝部
２３…案内部
２４…連結壁部
３０…半導体ウエハ（半導体基板）
３１…側面
３２…薄膜
４０…堆積膜
【図１】
2015103692.tif 000003
【図２】
2015103692.tif 000004
【図３】
2015103692.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2015103692.tif 000008
【図７】
2015103692.tif 000009
【図８】
2015103692.tif 000010