(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程を全て含む半導体装置の製造方法：
（ａ）表面側のデバイス形成処理が完了した半導体ウエハの裏面に対して、研削処理を実行することにより、前記半導体ウエハを薄膜化する工程；
（ｂ）前記工程（ａ）の後、サセプタ上に、前記半導体ウエハをその表面が下を向いて、その自重によって保持した状態で、前記半導体ウエハに対して予熱処理を実行することにより、室温よりも高い温度に昇温する工程；
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記昇温状態を維持し、前記サセプタ上に、前記半導体ウエハをその表面が下を向いて、その自重によって保持した状態で、前記半導体ウエハの裏面に対して、スパッタリング成膜により、第１のメタル膜を成膜する工程、
ここで、前記サセプタは円環状の形状を呈し、その円環の放射状垂直断面は、以下の各上側表面を有する：
（ｘ１）前記半導体ウエハの前記表面の周辺部を重力に対して保持する第１の上側表面；
（ｘ２）前記第１の上側表面に続いて、その外側にあって、前記第１の上側表面よりも垂直に近い傾きを有し、前記半導体ウエハの側面を横ずれに対して保持する第２の上側表面、
ここで更に、前記第２の上側表面と垂直面のなす第１の角度は、０度以上、且つ、２０度以下である。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、前記第１の角度は、５度以上、且つ、１５度以下である。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体装置の製造方法において、前記サセプタは、石英製である。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体装置は、パワー系半導体装置である。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体ウエハは、シリコン系ウエハである。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体装置の製造方法において、更に以下の工程を含む：
（ｄ）前記工程（ｃ）の後、前記サセプタ上に、前記半導体ウエハをその表面が下を向いて、その自重によって保持した状態で、熱処理を施すことによって、前記第１のメタル膜をシリサイド化する工程。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体装置の製造方法において、更に以下の工程を含む：
（ｅ）前記工程（ｄ）の後、前記半導体ウエハを前記サセプタ内に収容した状態において、前記半導体ウエハの前記表面を吸着ステージに吸着させる工程；
（ｆ）前記工程（ｅ）の後、前記半導体ウエハを前記サセプタ内に収容し、前記半導体ウエハの前記表面を吸着ステージに吸着させた状態で、前記半導体ウエハの前記裏面に対して、スパッタリング成膜により、第２のメタル膜を成膜する工程。
【請求項８】
請求項７に記載の半導体装置の製造方法において、前記工程（ａ）の後の前記半導体ウエハの厚さは、２８０マイクロメートル以下である。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体装置の製造方法において、前記工程（ｂ）から（ｆ）においては、前記半導体ウエハは、補強板に貼り付けられていない。
【請求項１０】
請求項９に記載の半導体装置の製造方法において、前記サセプタの円環の放射状垂直断面は、以下の上側表面を有する：
（ｘ３）前記第２の上側表面に続いて、その外側にあって、前記第２の上側表面よりも水平に近い傾きを有する第３の上側表面。
【請求項１１】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、前記工程（ｂ）から（ｃ）においては、前記半導体ウエハは、補強板に貼り付けられていない。
【請求項１２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、前記予熱処理により昇温された温度は、摂氏２５０度以上である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置（または半導体集積回路装置）の製造方法におけるスパッタリング成膜技術に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本特開２００７−２６６３４７号公報（特許文献１）には、表面のダイオード等のデバイス形成処理が完了したウエハの裏面に対して、グラインディング等により、薄膜化した後のウエハの裏面に対して、スパッタリング成膜および熱処理を実行するプロセスおよび装置が開示されている。ここで、そのウエハホールダは、下からウエハの表面を支えるリング状の石英製下部保持体と、ウエハの周辺を上から押さえる複数のウエハ押さえ爪から構成されており、ウエハの上方にスパッタリングターゲットが配置され、石英製下部保持体の円形開口の下方に熱処理用ランプが配置されている。
【０００３】
日本特開２００６−５２７１号公報（特許文献２）および、これに対応する国際公開第２００５／１２４８４８号パンフレット（特許文献３）には、ウエハの熱処理等に用いる円環状のＳｉＣ製サセプタが開示されている。ここで、このサセプタのウエハを指示する部分の断面は、上に凸の局面形状を呈している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２６６３４７号公報
【特許文献２】特開２００６−５２７１号公報
【特許文献３】国際公開第２００５／１２４８４８号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
パワーＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ等のパワー系半導体装置の製造工程に於いて、半導体ウエハの裏面にメタル電極をスパッタリング成膜等により形成する際に、ガラス補強板等の補強部材をウエハに貼り付けることなく、円環状のサセプタにウエハを収容し、そのウエハをその自重により安定保持して予熱処理、成膜処理等の一連の処理を実行するプロセスが実行されている。
【０００６】
しかし、これらの連続処理について、本願発明者らが検討したところによると、薄膜化されたウエハは、熱処理等により反りやすく、反りによりウエハが振動して、サセプタ上でずれて、一連の処理の過程で、搬送ミスやウエハクラックを惹起する可能性が高いことが明らかとなった。
【０００７】
本願発明は、これらの課題を解決するためになされたものである。
【０００８】
本発明の目的は、信頼性の高い半導体装置の製造プロセスを提供することにある。
【０００９】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
【００１１】
すなわち、本願の一つの発明は、半導体ウエハの裏面研削後に、ウエハを予熱した状態でスパッタリング成膜によりメタル膜を成膜するに際して、ウエハを円環状のサセプタに非束縛状態で収容して処理するものであって、その円環の放射状垂直断面は、半導体ウエハの表面の周辺部を重力に対して保持する第１の上側表面と、第１の上側表面に続いて、その外側にあって、第１の上側表面よりも垂直に近い傾きを有し、半導体ウエハの側面を横ずれに対して保持する第２の上側表面を有し、この第２の上側表面と垂直面のなす角度は、０度以上、且つ、２０度以下とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。
【００１３】
すなわち、半導体ウエハの裏面研削後に、ウエハを予熱した状態でスパッタリング成膜によりメタル膜を成膜するに際して、ウエハを円環状のサセプタに非束縛状態で収容して処理するものであって、その円環の放射状垂直断面は、半導体ウエハの表面の周辺部を重力に対して保持する第１の上側表面と、第１の上側表面に続いて、その外側にあって、第１の上側表面よりも垂直に近い傾きを有し、半導体ウエハの側面を横ずれに対して保持する第２の上側表面を有し、この第２の上側表面と垂直面のなす角度は、０度以上、且つ、２０度以下とするので、処理中におけるウエハのずれを有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用するウエハ裏面多層メタル成膜装置の上面図である。
【図２】本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用するウエハ裏面多層メタル成膜装置の上面図（図１においてターゲット切替機構を透明化して、その下の部分を見やすくしたもの）である。
【図３】図１および図２に示すウエハ裏面多層メタル成膜装置におけるウエハの移動の仕方を説明するための内部搬送ロボット、各ウエハステージ、ステージ上のウエハ、およびウエハサセプタの斜視図である。
【図４】図３のウエハサセプタの上面図である。
【図５】図４のＸ−Ｘ’断面に対応するウエハサセプタの断面図（内部搬送ロボットに保持されているとき）である。
【図６】図１および図２に示すウエハ裏面多層メタル成膜装置の冷却ウエハステージ６３ｂ、６３ｃの正断面構造図である。
【図７】図１および図２に示すウエハ裏面多層メタル成膜装置のランプ加熱ウエハステージ６３ａの正断面構造図である。
【図８】図１および図２に示すウエハ裏面多層メタル成膜装置のロードロック室６１の正断面構造図（脱ガス処理中）である。
【図９】図１および図２に示すウエハ裏面多層メタル成膜装置を見やすいように横長に展開したときの模式断面図である。
【図１０】図９のウエハ裏面多層メタル成膜装置におけるマルチターゲット成膜処理領域６２ｂ部分周辺の拡大断面図である。
【図１１】図９および図１０に示すマグネトロン用マグネット群の下面拡大図である。
【図１２】図９および図１０に示すターゲット切替機構５９の拡大断面図である。
【図１３】本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるウエハ裏面多層メタル層成膜プロセスのプロセスブロックフロー図である。
【図１４】本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法により製造されたパワーＭＯＳＦＥＴの一例を示すデバイス上面図である。
【図１５】本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるトレンチゲートセル部のデバイス断面フロー図（ソースコンタクト溝形成用レジストパターン形成工程）である。
【図１６】本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるトレンチゲートセル部のデバイス断面フロー図（ソースコンタクト溝形成工程）である。
【図１７】本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるトレンチゲートセル部のデバイス断面フロー図（ソースコンタクト溝形成用レジストパターン除去工程）である。
【図１８】本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるトレンチゲートセル部のデバイス断面フロー図（ソースコンタクト溝延長工程）である。
【図１９】本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるトレンチゲートセル部のデバイス上面図（ｐ＋ボディコンタクト領域導入工程）である。
【図２０】本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるトレンチゲートセル部（図１９のＸ−Ｘ’断面に対応する）のデバイス断面フロー図（ｐ＋ボディコンタクト領域導入工程）である。
【図２１】本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるトレンチゲートセル部のデバイス断面フロー図（バリアメタル膜成膜工程）である。
【図２２】本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるトレンチゲートセル部のデバイス断面フロー図（アルミニウム系メタル膜成膜工程）である。
【図２３】本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるトレンチゲートセル部のデバイス断面フロー図（バックグラインディング工程）である。
【図２４】本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるトレンチゲートセル部のデバイス断面フロー図（裏面多層メタル膜成膜工程）である。
【図２５】図７のランプ加熱ウエハステージ６３ａおよびその周辺の更に詳細を説明するための装置断面図である。
【図２６】図２５の加熱用ステージ端部切り出し部Ｃの拡大断面図である。
【図２７】ランプ加熱ウエハステージ６３ａ上におけるウエハとウエハサセプタの各部の関係を説明するためのウエハおよびその周辺のサセプタの平面図である。
【図２８】本願の前記前記一実施の形態の半導体装置の製造方法における成膜および加熱プロセスに使用するリング状ウエハサセプタの放射状垂直断面（図２６のサセプタ周辺切り出し部Ｐおよび図２７のＡ−Ａ’断面すなわち放射状垂直断面に対応する）の主要角度および主要寸法の一例を示すサセプタ部分断面図（一部に平坦なウエハをその自重によって保持した状態を示す。ここでは、エッジトリミングしたウエハを示す）である。
【図２９】本願の前記前記一実施の形態の半導体装置の製造方法における成膜および加熱プロセスに使用するリング状ウエハサセプタの放射状垂直断面（図２６のサセプタ周辺切り出し部Ｐおよび図２７のＡ−Ａ’断面すなわち放射状垂直断面に対応する）の断面構造の一例を示すサセプタ部分断面図（一部に平坦なウエハをその自重によって保持した状態を示す。ここでは、エッジトリミングしていないウエハを示す）である。
【図３０】ウエハのずれによって起こる問題を説明するための図２７のＡ−Ｆ断面に対応する冷却ウエハステージ６３ｃ上におけるサセプタ等の全体断面図である。
【図３１】本願の前記前記一実施の形態の半導体装置の製造方法における成膜および加熱プロセスに使用するリング状ウエハサセプタの放射状垂直断面（図２６のサセプタ周辺切り出し部Ｐおよび図２７のＡ−Ａ’断面すなわち放射状垂直断面に対応する）の断面構造の一例を示すサセプタ部分断面図（一部に湾曲したウエハをその自重によって保持した状態を示す。ここでは、エッジトリミングしていないウエハを示す）である。
【図３２】ベンド量が６ミリメートルの２００Φウエハを例にとり、側方内面（第２の上側表面）と垂直面のなす角Θ１（テーパ角度）と湾曲したウエハ端部とサセプタ内面のクリアランスＣＢの関係を例示した説明図である。
【図３３】各ベンド量および側方内面（第２の上側表面）と垂直面のなす角Θ１（テーパ角度）に対するサセプタ内面のクリアランスＣＢの関係を整理した相互関係説明図である。
【図３４】ベンド量が６ミリメートルの２００Φウエハを例にとり、側方内面（第２の上側表面）と垂直面のなす角Θ１（テーパ角度）と湾曲したウエハ端部とサセプタ内面のクリアランスＣＢの関係をプロットしたデータプロット図（図３２に対応）である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
〔実施の形態の概要〕
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。
【００１６】
１．以下の工程を含む半導体装置の製造方法：
（ａ）表面側のデバイス形成処理が完了した半導体ウエハの裏面に対して、研削処理を実行することにより、前記半導体ウエハを薄膜化する工程；
（ｂ）前記工程（ａ）の後、サセプタ上に、前記半導体ウエハをその表面が下を向いて、その自重によって保持した状態で、前記半導体ウエハに対して予熱処理を実行することにより、室温よりも高い温度に昇温する工程；
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記昇温状態を維持し、前記サセプタ上に、前記半導体ウエハをその表面が下を向いて、その自重によって保持した状態で、前記半導体ウエハの裏面に対して、スパッタリング成膜により、第１のメタル膜を成膜する工程、
ここで、前記サセプタは円環状の形状を呈し、その円環の放射状垂直断面は、以下の各上側表面を有する：
（ｘ１）前記半導体ウエハの前記表面の周辺部を重力に対して保持する第１の上側表面；
（ｘ２）前記第１の上側表面に続いて、その外側にあって、前記第１の上側表面よりも垂直に近い傾きを有し、前記半導体ウエハの側面を横ずれに対して保持する第２の上側表面、
ここで更に、前記第２の上側表面と垂直面のなす第１の角度は、０度以上、且つ、２０度以下である。
【００１７】
２．前記１項の半導体装置の製造方法において、前記第１の角度は、５度以上、且つ、１５度以下である。
【００１８】
３．前記１または２項の半導体装置の製造方法において、前記サセプタは、石英製である。
【００１９】
４．前記１から３項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記半導体装置は、パワー系半導体装置である。
【００２０】
５．前記１から４項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記半導体ウエハは、シリコン系ウエハである。
【００２１】
６．前記５項の半導体装置の製造方法において、更に以下の工程を含む：
（ｄ）前記工程（ｃ）の後、前記サセプタ上に、前記半導体ウエハをその表面が下を向いて、その自重によって保持した状態で、熱処理を施すことによって、前記第１のメタル膜をシリサイド化する工程。
【００２２】
７．前記６項の半導体装置の製造方法において、更に以下の工程を含む：
（ｅ）前記工程（ｄ）の後、前記半導体ウエハを前記サセプタ内に収容した状態において、前記半導体ウエハの前記表面を吸着ステージに吸着させる工程；
（ｆ）前記工程（ｅ）の後、前記半導体ウエハを前記サセプタ内に収容し、前記半導体ウエハの前記表面を吸着ステージに吸着させた状態で、前記半導体ウエハの前記裏面に対して、スパッタリング成膜により、第２のメタル膜を成膜する工程。
【００２３】
８．前記１から７項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程（ａ）の後の前記半導体ウエハの厚さは、２８０マイクロメートル以下である。
【００２４】
９．前記７または８項の半導体装置の製造方法において、前記工程（ｂ）から（ｆ）においては、前記半導体ウエハは、補強板に貼り付けられていない。
【００２５】
１０．前記１から９項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記サセプタの円環の放射状垂直断面は、以下の上側表面を有する：
（ｘ３）前記第２の上側表面に続いて、その外側にあって、前記第２の上側表面よりも水平に近い傾きを有する第３の上側表面。
【００２６】
１１．前記１から８および１０項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程（ｂ）から（ｃ）においては、前記半導体ウエハは、補強板に貼り付けられていない。
【００２７】
１２．前記１から１１項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記予熱処理により昇温された温度は、摂氏２５０度以上である。
【００２８】
〔本願における記載形式、基本的用語、用法の説明〕
１．本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクションに分けて記載する場合もあるが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しを省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。
【００２９】
更に、本願において、「半導体装置」というときは、主に、各種トランジスタ（能動素子）などの単体デバイスや、これらを中心に、抵抗、コンデンサ等を半導体チップ等（たとえば単結晶シリコン基板）上に集積したものをいう。なお、単体といっても、実際は、微小な素子を複数集積したものもある。ここで、各種トランジスタの代表的なものとしては、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）に代表されるＭＩＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を例示することができる。また、「ＭＯＳ」といっても、絶縁膜を酸化物に限定しているわけではない。
【００３０】
２．同様に実施の態様等の記載において、材料、組成等について、「ＡからなるＸ」等といっても、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかに、そうでない場合を除き、Ａ以外の要素を主要な構成要素のひとつとするものを排除するものではない。たとえば、成分についていえば、「Ａを主要な成分として含むＸ」等の意味である。たとえば、「シリコン部材」等といっても、純粋なシリコンに限定されるものではなく、SiGe合金やその他シリコンを主要な成分とする多元合金、その他の添加物等を含む部材も含むものであることはいうまでもない。同様に、「酸化シリコン膜」、「酸化シリコン系絶縁膜」等と言っても、比較的純粋な非ドープ酸化シリコン(Undoped Silicon Dioxide)だけでなく、FSG（Fluorosilicate Glass）、TEOSベース酸化シリコン(TEOS-based silicon oxide)、SiOC(Silicon Oxicarbide)またはカーボンドープ酸化シリコン(Carbon-doped Silicon oxide)またはOSG(Organosilicate glass)、PSG(Phosphorus Silicate Glass)、BPSG(Borophosphosilicate Glass)等の熱酸化膜、CVD酸化膜、SOG(Spin ON Glass)、ナノクラスタリングシリカ（Nano-Clustering Silica:NSC）等の塗布系酸化シリコン、これらと同様な部材に空孔を導入したシリカ系Low-k絶縁膜（ポーラス系絶縁膜）、およびこれらを主要な構成要素とする他のシリコン系絶縁膜との複合膜等を含むことは言うまでもない。
【００３１】
また、酸化シリコン系絶縁膜と並んで、半導体分野で常用されているシリコン系絶縁膜としては、窒化シリコン系絶縁膜がある。この系統の属する材料としては、ＳｉＮ，ＳｉＣＮ，ＳｉＮＨ，ＳｉＣＮＨ等がある。ここで、「窒化シリコン」というときは、特にそうでない旨明示したときを除き、ＳｉＮおよびＳｉＮＨの両方を含む。同様に、「ＳｉＣＮ」というときは、特にそうでない旨明示したときを除き、ＳｉＣＮおよびＳｉＣＮＨの両方を含む。
【００３２】
なお、ＳｉＣは、ＳｉＮと類似の性質を有するが、ＳｉＯＮは、むしろ、酸化シリコン系絶縁膜に分類すべき場合が多い。
【００３３】
３．同様に、図形、位置、属性等に関して、好適な例示をするが、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、厳密にそれに限定されるものではないことは言うまでもない。
【００３４】
４．さらに、特定の数値、数量に言及したときも、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、その特定の数値を超える数値であってもよいし、その特定の数値未満の数値でもよい。
【００３５】
５．「ウエハ」というときは、通常は半導体装置（半導体集積回路装置、電子装置も同じ）をその上に形成する単結晶シリコンウエハを指すが、エピタキシャルウエハ、ＳＯＩ基板、ＬＣＤガラス基板等の絶縁基板と半導体層等の複合ウエハ等も含むことは言うまでもない。
【００３６】
６．本願において、ウエハに対する処理を「連続的に実行する」とは、たとえば、バッチを２５枚として、バッチ単位で処理するとすれば、第１番目のウエハがロードロック室からスパッタリング成膜室へ移動すると同時又はその後続いて、第２番目のウエハがロードロック室に導入され、第２番目のウエハがロードロック室からスパッタリング成膜室へ移動すると同時又はその後続いて、第３番目のウエハがロードロック室に導入される言う具合に、できるだけロードロック室やスパッタリング成膜室の各成膜領域の利用率を高めるように連続的又は断続的に処理することを言う。なお、種々の都合で適宜、処理の間隙や待機時間等を設けてもよい。
【００３７】
７．本願において、処理チャンバ、ロードロック室等に関して、「空間的に独立」とは、真空室としたときに独立していることであり、幾何学的には、当該チャンバ（空間領域１）とそれ以外の領域（空間領域２）間にマクロな断面積を有する空間通路（「マクロ空間通路」という）がないことを言う。また、「空間的に一体」とは、真空室としたときに、実質的に連結した一つの真空室を成し、全体の気圧が定常状態ではほぼ均一であることをいい、幾何学的には、当該空間領域内の任意の２点がその内部のみを通過するマクロ空間通路により連結可能なことを言う。ただし、これらの場合において、マクロ空間通路の途中には、真空ポンプ等の両端に顕著な圧力差を生ずる要素がないことを条件とする。
【００３８】
８．本願において、「パワー系半導体装置」とは、たとえば、パワーＭＯＳＦＥＴ，ＩＧＢＴ，ＬＤＭＯＳＦＥＴ（Ｌａｔｅｒａｌｌｙ  Ｄｉｆｆｕｓｅｄ  ＭＯＳＦＥＴ）等、および、これらのうち少なくとも一つを有する集積回路を指す。「パワーＭＯＳ系半導体装置」、「ＩＧＢＴ系半導体装置」、「ＬＤＭＯＳ系半導体装置」等についても同様である。
【００３９】
９．本願において、「ウエハをサセプタ内に収容した状態」とは、ウエハがサセプタに接触して保持されている状態及びウエハがサセプタに接触していないが、ウエハがサセプタ内にある状態を言う。すなわち、ウエハの主要部がサセプタのウエハ載置部と上端部の間にあることをいう。すなわち、「サセプタへの収容状態」である。なお、サセプタに接触して収容されている状態を特に「サセプタへの載置状態」という。
【００４０】
また、「ウエハをサセプタ上に、その自重によって保持した状態」とは、ウエハがサセプタ内に収容され、そのウエハがサセプタに接触して保持され、且つ、上方からのウエハ押さえ爪、ウエハ押さえ治具等の機械的固定手段や、下方からの真空チャック、静電チャック等の吸着手段によって強制的に固定されていない状態を言う。すなわち、「自由載置状態」である。
【００４１】
更に、サセプタへの載置状態か、単なるサセプタへの収容状態かに係らず、機械的固定手段や吸着手段によってウエハが束縛されている状態を「束縛状態」という。ここで、機械的固定手段による束縛を「機械束縛」と、吸着手段による束縛を「吸着束縛」という。
【００４２】
従って、「自由載置状態」は、「サセプタへの非束縛載置状態」ということができる。
【００４３】
１０．本願に於いて、円環状又はリング状ウエハサセプタ（または単にサセプタ）について、「円環の放射状垂直断面」というときは、図４のＸ−Ｏ断面をいう。すなわち、円環の中心から放射状に延びる直線を含む半平面で円環を切断したときに断面をいう。なお、円環状又はリング状といっても、完全性を要求しないのはいうまでもない。
【００４４】
１１．本願に於いて、「薄膜化されたウエハ」または「薄膜ウエハ」というときのウエハの厚さは、２８０マイクロメートル以下である。また、薄膜ウエハについて、「補強板」というときは、ウエハと同様な面積と形状を有する板状部材であって、薄膜化された時点のウエハの厚さよりも厚いものをいう。
【００４５】
〔実施の形態の詳細〕
実施の形態について更に詳述する。各図中において、同一または同様の部分は同一または類似の記号または参照番号で示し、説明は原則として繰り返さない。
【００４６】
また、添付図面においては、却って、煩雑になる場合または空隙との区別が明確である場合には、断面であってもハッチング等を省略する場合がある。これに関連して、説明等から明らかである場合等には、平面的に閉じた孔であっても、背景の輪郭線を省略する場合がある。更に、断面でなくとも、空隙でないことを明示するために、ハッチングを付すことがある。
【００４７】
なお、ウエハの裏面に対するメタル成膜技術について開示した先行特許出願としては、たとえば日本特願第２００９−２９９０７２号（日本出願日：２００９年１２月２９日）がある。
【００４８】
１．本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法により製造したパワーＭＯＳＦＥＴの一例の説明（主に図１４）
ここでは、パワー系半導体装置の一例としてパワーＭＯＳＦＥＴ（用途の一例を挙げるとすれば、たとえば、ＰＣ電源用ＤＣ−ＤＣコンバータのハイサイドスイッチ）を例に取り具体的に説明するが、本願の発明はそれに限定されることなく、たとえば、ＩＧＢＴ等にも適用できることは言うまでもない。
【００４９】
ここでは、チップサイズが、縦２ミリメートル、横３ミリメートル程度のデバイスを例にとり具体的に説明するが、本願発明はそれに限定されるものではなく、正方形又は長方形等の各種のサイズのチップ形状のデバイスに適用できることは言うまでもない。
【００５０】
図１４は、本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法により製造されたパワーＭＯＳＦＥＴの一例を示すデバイス上面図である。これに基づいて、本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法により製造したパワーＭＯＳＦＥＴの一例を説明する。
【００５１】
図１４に示すように、正方形又は長方形の板状のシリコン系半導体基板（個々のチップに分割する前はウエハである）上に素子を形成したパワーＭＯＳＦＥＴ素子チップ８（トレンチゲートパワーＭＯＳ型半導体装置）は中央部にあるソースパッド領域１１（アルミニウム系パッド）が主要な面積を占めている。その下には、それらの幅（またはピッチ）よりも十分長く延びる帯状ゲート電極（柱状トレンチゲート電極に対応）と帯状ソースコンタクト領域が交互に多数形成された帯状繰り返しデバイスパターン領域Ｒ（リニアセル領域）がある。より正確には、リニアセル領域Ｒは、ソースパッド領域１１の下方のほぼ全体に広がっており、破線で囲った部分はその一部である。このリニアセル領域Ｒの周辺には、ゲート電極を周辺から外部に引き出すゲートパッド領域１３がある。更にその周りには、アルミニウムガードリング１９が設けられている。そして、チップ８の最外周部はウエハをダイシング等により分割する際の領域、すなわち、スクライブ領域１４である。
【００５２】
２．本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法における関連するデバイス断面プロセスフローの概要説明（主に図１５から図２４）
このセクションでは、０．１５マイクロメートルプロセスのリニアトレンチゲート型パワーＭＯＳＦＥＴの例について、図１５から図２４に基づいて、セクション１における図１４の帯状繰り返しデバイスパターン領域切り出し部分（リニアセル領域）Ｒに対応するデバイス断面等について、プロセスフローを説明する。
【００５３】
以下では、パワーＭＯＳＦＥＴの一例として、トレンチゲート型パワーＭＯＳＦＥＴを例に取り具体的に説明するが、本願の発明はそれに限定されることなく、たとえば、プレーナ型Ｖｅｒｔｉｃａｌ−ＭＯＳＦＥＴ、ＬＤ−ＭＯＳＦＥＴ（用途の一例を挙げるとすれば、たとえば、携帯電話等のアンテナモジュール等のハイパワーアンプ）等にも適用できることは言うまでもない。
【００５４】
図１５は、本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるトレンチゲートセル部のデバイス断面フロー図（ソースコンタクト溝形成用レジストパターン形成工程）である。図１６は本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるトレンチゲートセル部のデバイス断面フロー図（ソースコンタクト溝形成工程）である。図１７は本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるトレンチゲートセル部のデバイス断面フロー図（ソースコンタクト溝形成用レジストパターン除去工程）である。図１８は本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるトレンチゲートセル部のデバイス断面フロー図（ソースコンタクト溝延長工程）である。図１９は本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるトレンチゲートセル部のデバイス上面図（ｐ＋ボディコンタクト領域導入工程）である。図２０は本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるトレンチゲートセル部（図１９のＸ−Ｘ’断面に対応する）のデバイス断面フロー図（ｐ＋ボディコンタクト領域導入工程）である。図２１は本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるトレンチゲートセル部のデバイス断面フロー図（バリアメタル膜成膜工程）である。図２２は本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるトレンチゲートセル部のデバイス断面フロー図（アルミニウム系メタル膜成膜工程）である。図２３は本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるトレンチゲートセル部のデバイス断面フロー図（バックグラインディング工程）である。図２４は本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるトレンチゲートセル部のデバイス断面フロー図（裏面多層メタル膜成膜工程）である。
【００５５】
ここでは、２００ファイのｎ＋型シリコン単結晶ウエハ（シリコン系ウエハ）にｎ型エピタキシャル層（たとえばエピタキシャル層の厚さは、４マイクロメートル程度）を形成したｎ型エピタキシャルウエハ１を原材料ウエハとして使用する例を説明するが、ウエハの径は３００ファイでも４５０ファイでも、その他（たとえば、ｎ型シリコン単結晶ウエハにバックグラインディング後に裏面にｎ＋型を形成してもよい）でもよい。また、ウエハの導電型はｐ型等でもよい。更に、ウエハの形式はエピタキシャルウエハに限らず、他の半導体基板や絶縁性基板等であってもよい。また、必要があれば、シリコン系以外の半導体ウエハ又は基板であってもよい。
【００５６】
図１５に示すように、半導体ウエハ１は、主にｎ＋シリコン基板部１ｓとエピタキシャル層１ｅからなり、エピタキシャル層１ｅ内には、もともとのｎ型エピタキシャル層であるｎ型ドリフト領域２があり、その上部には、ｐ型チャネル領域（ｐ型ベース領域）３、ｎ＋ソース領域４等が形成されている。エピタキシャル層１ｅから上部が突出するように、複数のトレンチゲート電極（ポリシリコン電極）６が周期的に設けられており、各トレンチゲート電極６の中下部周辺には、ゲート絶縁膜７が設けられている。半導体ウエハ１のデバイス面側１ａには、層間絶縁膜２１が形成されており、各トレンチゲート電極６を完全にカバーしている。この層間絶縁膜２１としては、下層から、たとえば６０ｎｍ程度の厚さを有する窒化シリコン膜（窒化シリコン系絶縁膜）、３００ｎｍ程度の厚さを有するＰＳＧ膜（酸化シリコン系絶縁膜）、９５ｎｍ程度の厚さを有するＳＯＧ膜（酸化シリコン系絶縁膜）等からなる多層絶縁膜を例示することができる。
【００５７】
層間絶縁膜２１上には、加工のためのレジスト膜９が形成されている。このレジスト膜９をエッチングマスクとして、ドライエッチングを実行すると、図１６に示すように、凹部（ソースコンタクト溝）２２が形成される。次に、不要になったレジスト膜９を除去すると図１７に示すように状態となる。
【００５８】
次に、パターニングされた層間絶縁膜２１をエッチングマスクとして、更にドライエッチングを実行すると、図１８に示すように、凹部（ソースコンタクト溝）２２がｐ型チャネル領域３の上端まで延長される。
【００５９】
この時点の図１８に対応する（図２０にも対応している）デバイス上面（ウエハ上面）を図１９に示す。図１９において、セル繰り返し単位領域Ｇを図２０にも対応して示す。
【００６０】
図１８に続き、図２０に示すように、ソースコンタクト溝２２（たとえば溝底幅３００ｎｍ程度、深さ８５０ｎｍ程度、アスペクト比２以上、５以下程度であり、平均的には、２．８程度である）を通して、イオン注入により、ｐ型チャネル領域３の表面領域に、ｐ＋ボディコンタクト領域５を導入する。
【００６１】
次に、図２１に示すように、半導体ウエハ１のデバイス面側１ａのほぼ全面に、バリアメタル膜２３を形成する。なお、バリアメタル膜２３は、たとえば、下層バリアメタル膜、上層バリアメタル膜等で構成され、下層バリアメタル膜（一部はシリサイド化メタル）としては、チタンのほか、ＴｉＷ，Ｔａ，Ｗ，ＷＳｉ等が使用可能である。また、上層バリアメタル膜としては、窒化チタンのほか、ＴｉＷ，ＴａＮ等が使用可能である。
【００６２】
続いて、シリサイデーションアニールを実施する。シリサイデーションアニールを実施すると、シリコン部材と接しているチタン膜部分が、その全厚にわたりチタンシリサイド化するが、図示が煩雑になるので、これらの変化は表示しない。
【００６３】
次に、図２２に示すように、バリアメタル膜２３上のほぼ全面に、ソース電極となるアルミニウム系メタル膜２４を成膜する。なお、ソース電極材料としては、ここで説明するシリコン添加アルミニウム系メタル（ＡｌＳｉ）のほか、ＡｌＣｕ，純Ａｌ、銅系メタル部材等が使用可能である。
【００６４】
その後、アルミニウム系メタル膜２４をパターニングし、その上に、ファイナルパッシベーション絶縁膜（たとえば２マイクロメータ程度の厚さを有する塗布系ポリイミド樹脂膜等の有機系絶縁膜）を形成して、必要な開口を形成する。
【００６５】
次に、図２３に示すように、バックグラインディング処理（研削処理）を施し、元のウエハ厚さ（たとえば７５０マイクロメートル程度）をたとえば１００から２８０マイクロメートル程度（すなわち、３００マイクロメートル未満）まで薄くする。なお、薄膜化するウエハの厚さは、後の処理が可能であれば、更に薄くすることができる。
【００６６】
次に、図２４に示すように、ウエハ１の裏面１ｂに多層メタル膜１５（裏面メタル電極膜）をスパッタリング成膜により、成膜する。裏面メタル電極膜１５は、ウエハ１に近い側から、たとえば、ニッケルシリサイド膜１５ｓ（たとえば、組立工程でも強度確保等のために形成される）、裏面チタン膜１５ａ（金およびニッケルの拡散防止層）、裏面ニッケル膜１５ｂ（チップボンディング材との接着層）、裏面金膜１５ｃ（ニッケルの酸化防止層）等からなる。その後、個々のチップに分割すると、図１４に示すようなデバイスとなる。
【００６７】
このウエハ裏面多層メタル成膜プロセスは、次セクションにおいて、詳しく説明する。
【００６８】
３．本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用するメタル成膜装置等の説明（主に図１から図１２）
このセクションでは、前セクションの図２４で説明したウエハ裏面多層メタル成膜プロセスに使用するウエハ処理装置（多層スパッタリング成膜装置）について更に説明する。なお、２００φウエハ用の市販の好適な装置としては、株式会社アルバック（ＵＬＶＡＣ，Ｉｎｃ．）の多層スパッタリング成膜装置ＳＲＨ−４２０等を例示することができる。
【００６９】
以下に説明する装置の特徴は、通常、薄膜ウエハ（厚さ２８０マイクロメートル程度以下のウエハ）の処理で使用するウエハを貼り付けて補強するための薄膜化されたウエハよりも厚いガラス板等の補強板を使用せず、多層金属膜形成プロセス等を実行できるところにある。また、加熱処理等を非束縛状態で処理できるため、押さえ爪や押さえ治具等の仕様による温度分布の不均一を回避できるメリットもある。
【００７０】
図１は本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用するウエハ裏面多層メタル成膜装置の上面図である。図２は本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用するウエハ裏面多層メタル成膜装置の上面図（図１においてターゲット切替機構を透明化して、その下の部分を見やすくしたもの）である。図３は図１および図２に示すウエハ裏面多層メタル成膜装置におけるウエハの移動の仕方を説明するための内部搬送ロボット、各ウエハステージ、ステージ上のウエハ、およびウエハサセプタの斜視図である。図４は図３のウエハサセプタの上面図である。図５は図４のＸ−Ｘ’断面に対応するウエハサセプタの断面図（内部搬送ロボットに保持されているとき）である。図６は図１および図２に示すウエハ裏面多層メタル成膜装置の冷却ウエハステージ６３ｂ、６３ｃの正断面構造図である。図７は図１および図２に示すウエハ裏面多層メタル成膜装置のランプ加熱ウエハステージ６３ａの正断面構造図である。図８は図１および図２に示すウエハ裏面多層メタル成膜装置のロードロック室６１の正断面構造図（脱ガス処理中）である。図９は図１および図２に示すウエハ裏面多層メタル成膜装置を見やすいように横長に展開したときの模式断面図である。図１０は図９のウエハ裏面多層メタル成膜装置におけるマルチターゲット成膜処理領域６２ｂ部分周辺の拡大断面図である。図１１は図９および図１０に示すマグネトロン用マグネット群の下面拡大図である。図１２は図９および図１０に示すターゲット切替機構５９の拡大断面図である。図１３は本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるウエハ裏面多層メタル層成膜プロセスのプロセスブロックフロー図である。これらに基づいて、本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用するメタル成膜装置およびそれを用いたウエハ裏面多層メタル層成膜プロセス等を説明する。
【００７１】
まず、図１から図１２により、ウエハ裏面多層メタル成膜プロセスに使用する単一チャンバ型多層スパッタリング成膜装置５１の構造等を説明する。図１または図２に示すように、単一チャンバ型多層スパッタリング成膜装置５１は、ロードポート部５２と成膜処理部５３から構成されている。このロードポート部５２には、被処理ウエハ１を収容したウエハ搬送容器またはウエハカセット５４が置けるようになっており、被処理ウエハ１は、外部ロボット５６の先端部５６ａ（上面は弾性体パッドとなっている）によって、そのデバイス面１ａを保持されて、リフトステージ５０上に置かれ、その後、リフトステージ５０が降下して、ウエハ１をウエハサセプタ６５（金属または耐熱性無機材料）にセットする。ここで、必要であれば、ウエハ１の方位（ノッチまたはオリエンテーションフラットの方向）を合わせる。なお、サセプタ６５の材質については、ステンレス等の金属または、石英、シリコン、ＳｉＣ等の耐熱性無機材料が可能であるが、セクション４のような摂氏２５０度以上の加熱を伴うプロセスに於いては、ウエハ状の熱分布の均一化等の観点から耐熱性無機材料が好適である。また、耐熱性無機材料の中では、石英（耐熱性絶縁体）が、熱伝導率が低い点で特に有効である。従って、本願に於いては、特に、そうでない旨記載した場合を除き、サセプタ６５は石英製である。
【００７２】
成膜処理部５３内には、ロードロック室６１とスパッタリング成膜処理室５７が設けられており、ロードロック室６１は、その外部と空間的に独立可能となっている。スパッタリング成膜処理室５７内には、単一ターゲット成膜処理領域６２ａ、６２ｃおよびマルチターゲット成膜処理領域６２ｂが設けられており、これらに対応して、ランプ加熱ウエハステージ６３ａおよび冷却ウエハステージ６３ｂ、６３ｃが設けられている。また、スパッタリング成膜処理室５７内には、ロードロック室６１に対応して、真空フランジ付きウエハステージ６３ｄが設けられており、この真空フランジ付きウエハステージ６３ｄおよびウエハステージ６３ａ、６３ｂ、６３ｃ間でウエハ１をウエハサセプタ６５とともに移送する内部搬送ロボット５８が設けられている。
【００７３】
更に、成膜処理部５３には、マルチターゲット成膜処理領域６２ｂのターゲットを切り替えるターゲット切替機構５９（上部電極又はカソード）が設けられており、そこには、たとえば、チタンターゲット６４ｔ（非磁性ターゲット）、ニッケルターゲット６４ｎ（磁性ターゲット）等がセットされている。通常、このターゲット切替機構５９、すなわち、ターゲット保持回転テーブルには、３枚のターゲットがセット可能となっており、ここでは、一つの空きポジション６４ｘがある。
【００７４】
次に、図３により、内部搬送ロボット５８、ウエハサセプタ６５、ウエハステージ６３ａ、６３ｂ、６３ｃ等を更に説明する。図３に示すように、内部搬送ロボット５８は、上下移動および両方向に回転可能となっており、４つのウエハサセプタ６５（ウエハ１がセットされた）を同時に搬送可能となっている。このとき、ウエハ１は、その裏面１ｂを上にして、ウエハサセプタ６５内に収容されている。各ステージ支持台５５上のウエハステージ６３ａ、６３ｂ、６３ｃは、必要に応じて種々の構造をしており、たとえば、ロードロック室６１（脱ガス室）用のウエハステージ６３ｄには、Ｏリング６０をセットできるフランジ部があり、ウエハ１の高さを上げるための金属ステージ９９等が設けられている。
【００７５】
次に、図４および図５（図４のＸ−Ｘ’断面）により、ウエハサセプタ６５の詳細構造等を説明する。図４に示すように、ウエハサセプタ６５は円環状の金属（たとえば、ステンレススチール）または耐熱性無機材料（たとえば、石英）で構成され、周辺に位置ずれ防止ノッチ６５ｎが設けられており、搬送時および成膜処理時の位置ずれを防止している。ここでは、多層成膜プロセスが、全体として摂氏２５０度以上の処理を伴う場合には、たとえば石英ウエハ製のサセプタ６５を用い、摂氏２５０度以上の処理を伴わない場合には、たとえばステンレススチール製（たとえばオーステナイト系非磁性ステンレススティール製）のサセプタ６５を用いている。
【００７６】
図５に内部搬送ロボット５８によって保持された状態のウエハ１を保持したウエハサセプタ６５の断面を示す。図５に示すように、ウエハ１はその裏面１bを上にむけた状態でウエハサセプタ６５の内部平坦部により、その周辺部を保持されており、ウエハサセプタ６５はその周辺部を内部搬送ロボット５８の先端部によって保持されている。
【００７７】
次に、非加熱ステージ６３ｂ、６３ｃの断面構造を図６により説明する。図６に示すように、たとえば銅製の水冷ホルダ部６６（冷却用ベース金属板）上の同じくたとえば銅製の金属スペーサ６７を介して、内部に電極を有するセラミック製の静電チャック（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  ｃｈｕｃｋ）６８が設けられており、その上に、ウエハ１のデバイス面１ａを傷つけないように、たとえばポリイミドフィルム等のウエハ表面保護層７０が設けられている。ウエハサセプタ６５はサセプタ位置決め用絶縁リング６９ａを介して冷却用ベース金属板６６上に保持されており、その状態では、ウエハ１はウエハサセプタ６５から離れて、ウエハ表面保護層７０によって支えられている。
【００７８】
次に、ランプ加熱ウエハステージ６３ａの断面構造を図７により説明する。図７に示すように、ステージ支持台５５上に反射板７３があり、この周辺には金属製のウエハホルダベース７１があり、このウエハホルダベース７１の開口部の上に石英窓９８が設けられている。この石英窓９８と反射板７３の間には、ランプヒータ７２が設けられている。ウエハホルダベース７１上にはサセプタ位置決め用絶縁リング６９ｂを介してウエハサセプタ６５が置かれており、その中にウエハ１がその裏面１bを上に向けて保持されている。
【００７９】
次に、ロードロック室６１の断面構造（外部と遮断されている状態）を図８（図３参照）により説明する。図８に示すように、ロードロック室６１は、それ以外の部分とＯリング６０を有するウエハゲート７７と同様にＯリング６０を有する真空フランジ付きウエハステージ６３ｄによって、遮断されている。ロードロック室６１の上方には、ガス供給ライン７６（ガス供給ノズル）が設けられており、その直下には反射板７３、ランプヒータ７２、石英窓９８等から構成されたウエハ裏面加熱機構８０も設けられている。真空フランジ付きウエハステージ６３ｄ上には、金属ステージ９９を介して、ウエハサセプタ６５が置かれている。このとき、ウエハ１はウエハサセプタ６５に保持されており、ウエハ１と金属ステージ９９は離れている。
【００８０】
次に、図９により、ウエハ処理装置５１（多層スパッタリング成膜装置）の真空系、ロードロック室（脱ガス室）６１、各スパッタリング成膜処理室５７、成膜処理領域６２ａ、６２ｂ、６２ｃ等を更に説明する。図９に示すように、各ウエハステージ６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄの主要部はスパッタリング成膜処理室５７内にあり、昇降可能となっており、ロードロック室６１はウエハステージ６３ｄの上昇によって、成膜処理室５７と空間的に独立になるようにされている。一方、成膜処理領域６２ａ、６２ｂ、６２ｃもそれぞれ各ウエハステージ６３ａ、６３ｂ、６３ｃが上昇することによって、ウエハ１に対する処理が実施可能な状態になるが、各成膜処理領域６２ａ、６２ｂ、６２ｃと成膜処理室５７のその他の部分は、空間的に独立ではなく、基本的にほぼ同一の気圧となっている。
【００８１】
次に真空系について説明する。図９（なお、図９及び図１０においては、図示の都合上、ウエハサセプタ６５を省略している）に示すように、ロードロック室６１はターボ分子ポンプ８１、ドライ粗引きポンプ７８等で構成された真空系（ロードロック真空系）で真空引きされる。このロードロック真空系が動作中は、ロードロック排気バルブ８７および分子ポンプバルブ８２が開状態である。このとき、通常、成膜処理室５７の真空系（成膜処理室真空系）も動作状態である。成膜処理室真空系は主にクライオポンプ７９で構成されており、このポンプの動作中は、メイン排気バルブ８６が開状態であり、粗引きバルブ８４、クライオポンプ排気バルブ８５、ドライポンプバルブ８３等は閉状態である。なお、クライオポンプ７９による排気開始時の粗引きにおいては、メイン排気バルブ８６およびクライオポンプ排気バルブ８５を閉状態として、粗引きバルブ８４、ドライポンプバルブ８３等を開状態として、排気管８８（真空排気系）を介してドライ粗引きポンプ７８により粗引きを実行する。ここで、通常の状態では、分子ポンプバルブ８２とドライポンプバルブ８３は同時に開状態としない。
【００８２】
次に、各成膜処理領域６２ａ、６２ｂ、６２ｃの構造を説明する。図９に示すように、成膜処理領域６２ａ、６２ｃは、成膜処理室５７の内壁９１が外部に向けて一部突出して円筒状の下方が開放された部屋状の区画（部屋状区画または円筒状区画）をその主要部としている。この円筒状区画内には、膜付着防止シールド７５（使用時は接地電位にされる）が設けられており、円筒状区画の上部内側には、たとえばシリサイド膜形成用ニッケルターゲット６４ｓ（磁性ターゲット）、金ターゲット６４ａ（非磁性ターゲット）、またはそれを取り付ける上部電極（カソード電極）が、それぞれ設けられている。更に、円筒状区画の上部外側には、マグネトロン用マグネット群（マグネット搭載回転板）７４がそれぞれ設けられている。
【００８３】
これと同様に、図９に示すように、成膜処理領域６２ｂは、成膜処理室５７の内壁９１が外部に向けて一部突出して円筒状の下方が開放された部屋状の区画（部屋状区画または円筒状区画）をその主要部としている。この円筒状区画内には、同様に膜付着防止シールド７５（使用時は接地電位にされる）が設けられている。ここで、成膜処理領域６２ｂは、複数のターゲットを切り替えて使用するため、円筒状区画に空間的に連結して、ターゲット切替機構５９（上部電極又はカソード）を収容するための拡張区画９０が設けられている。ここには、先と同様に、マグネトロン用マグネット群（マグネット搭載回転板）７４や、カソードを構成するチタンターゲット６４ｔ（非磁性ターゲット）、ニッケルターゲット（磁性ターゲット）６４ｎが設置されているが、構造が複雑であるので、拡大した図１０により説明する。
【００８４】
図１０に示すように、この部分の成膜処理室５７の壁面（たとえばアルミニウム系金属製）は、内壁９１と外壁８９の２重構造となっており、その間にターゲット切替機構５９が収容され、水平に回転可能となっている。ターゲット切替機構５９は、複数のターゲットをその下面に保持して回転可能なターゲット保持板、その回転機構等から構成されている。外壁８９の外側には、マグネット-ターゲット間隔壁９２を介して、マグネトロン用マグネット群７４（マグネット搭載回転板）が設けられており、ウエハ処理時には回転機構により回転するようになっている。マルチターゲット成膜処理領域６２ｂの円筒状区画の上方側面側には、ガス供給用のノズル７６（ガス供給ライン）が設けられている。
【００８５】
なお、他の成膜処理領域６２ａ、６２ｃの構造も図１０の単一ターゲット成膜処理領域周辺部Ｌとほぼ同様の構造をしている。ただし、他の成膜処理領域６２ａ、６２ｃの場合は、ターゲットは移動せず、固定されている。その他の部分、すなわち、膜付着防止シールド７５、ガス供給用のノズル７６、マグネトロン用マグネット群７４、マグネット-ターゲット間隔壁９２（たとえばオーステナイト系非磁性ステンレススティール製）等はほぼ同様の構造をしている。
【００８６】
次に、図１０その他のマグネトロン用マグネット群７４（図９の各マグネトロン用マグネット群７４について同じ）の詳細構造を図１１（マグネット搭載回転板の下面拡大図）により説明する。図１１に示すように、金属板７４（たとえばオーステナイト系非磁性ステンレススティール製）上に円形の永久磁石９４ｎ，９４ｎが、たとえば回転中心９３を共有する２つの同心円上に”Ｃ”の字状に配列されている。このとき、永久磁石９４ｎ，９４ｎは、同心円の円周に沿って、表面が交互にＮ極、Ｓ極となることによって封じ込め磁場を形成するように配列されている。
【００８７】
次に、図１０のターゲット切替機構５９の主要部であるターゲット搭載回転板の詳細断面構造を図１２により説明する。図１２に示すように、ターゲット搭載回転板５９（たとえば銅製）には、たとえば３個の円形開口が設けられており、必要に応じて、そこにターゲットを取り付ける。ここでは、磁性ターゲットとしてニッケルターゲット６４ｎ（たとえば直径２９０ミリメートル程度、厚さ５ミリメートル程度）を、非磁性ターゲットとしてチタンターゲット６４ｔ（たとえば直径３０４ミリメートル程度、厚さ１２ミリメートル程度）を取り付けている。各ターゲットはバッキングメタルプレート９５（第１及び第２のバッキングプレートであり、たとえば銅製、直径３６０ミリメートル程度、厚さ５ミリメートル程度）を介して、取り付けられている。マグネットターゲット間距離Ｄ（マグネトロン用マグネット群の下端からターゲットの下面までの距離）は、ニッケルターゲット６４ｎ（磁性ターゲット）については、たとえば２２ミリメートル程度、チタンターゲット６４ｔ（非磁性ターゲット）については、たとえば２９ミリメートル程度を例示することができる。
【００８８】
なお、磁性ターゲット６４ｎにおいては、周辺で磁場が弱くなる場合があるので、その場合はターゲットの径をバッキングプレートの径よりも小さめにするとそのような問題を回避することができる。また、そのように径を小さくしたターゲットの周辺には、不所望な膜が付着する場合があるので、その場合は膜付着防止のため付着防止リング９７（たとえばオーステナイト系非磁性ステンレススティール製）を設けるとそのような問題を回避することができる。もちろん、これらの対策は必須ではない。
【００８９】
また、磁性ターゲット６４ｎ側の下面において、磁場を十分に確保しようとすると、非磁性ターゲット６４ｔ側の下面において、磁場が強くなりすぎる場合があるので、その場合はバッキングプレート９５と非磁性ターゲット６４ｔの間にスペーサ板９６（スペーサプレートであり、たとえば銅製、直径３０４ミリメートル程度、厚さ０．５ミリメートル程度）を介在させるとそのような問題を回避することができる。もちろん、これらの対策は必須ではない。
【００９０】
４．本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるウエハ裏面多層メタル層成膜プロセス（パワーＭＯＳ系デバイスの例）等の説明（主に図１３により、図１から図１２、図２３および図２４を参照）
このセクションでは、セクション３で説明した多層スパッタリング成膜装置５１を使用したウエハ裏面多層メタル層成膜プロセスについて、パワーＭＯＳ系デバイス（裏面電極構造は図２４に示す）を例にとり説明する。
【００９１】
図１３は本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるウエハ裏面多層メタル層成膜プロセスのプロセスブロックフロー図である。これに基づいて、本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるウエハ裏面多層メタル層成膜プロセス等を説明する。
【００９２】
図１３および図１に示すように、図２３の状態の被処理ウエハ１がウエハ搬送容器５４（たとえば、ウエハ１の裏面１ｂを上に向けて収容されている）に収容された状態で、多層スパッタリング成膜装置５１のロードポート部５２に受け入れられると、処理対象ウエハ１は外部ロボット５６によって、ウエハ搬送容器５４から取り出されて、その裏面を上に向けた状態でリフトステージ５０上に置かれる。その後、リフトステージ５０が降下して、ウエハ１をウエハサセプタ６５内に収容する（サセプタへの搭載工程１０１）。この時点のウエハ１のサセプタ６５への収容状態は、自由載置状態である。
【００９３】
次に、図８に示すように、ウエハ１を載せたウエハサセプタ６５は、ウエハゲート７７を介して、外部ロボット５６によって、ロードロック室６１内に導入され、ウエハ１の裏面１ｂを上にむけた状態で、ウエハステージ６３ｄ上に置かれる（ロードロック室への導入工程１０２）。この時点のウエハ１のサセプタ６５への収容状態も、自由載置状態である。このとき、ロードロック室６１内に先行して処理された別のウエハがあるときは、その別のウエハの取出しを先に行う。以上のサセプタおよびロードロック室へのセット並びにサセプタおよびロードロック室からの取り出しに要する時間は、たとえば、１分４０秒程度である。
【００９４】
次に、ウエハゲート７７が閉じて、ロードロック室６１の真空引きが開始されることにより、脱ガス処理１０３が実行される。具体的には、先ず、真空引きにより、真空度を、たとえば５ｘ１０−３パスカル程度以上に上昇させる（所要時間３０秒程度）。続いて、ランプ７２が点灯して、ウエハ１の温度を摂氏２００度程度まで上昇させる。この状態（ランプ加熱および真空引きは継続）で脱ガス処理（ウエハ上の水分を除去する処理）をたとえば５０秒程度実行する。脱ガス処理１０３が終了すると、ランプ７２が消灯する。以上より、ロードロック室６１に関する処理時間は、ウエハ当たり、たとえば３分程度（「ロードロック関連単位処理時間」という）である。
【００９５】
次に、図８において、ウエハステージ６３ｄが降下して（このとき他のステージ６３ａ、６３ｂ、６３ｃも同時に降下する）、図３に示す要領で、内部搬送ロボット５８によって、ウエハ１を載せたウエハサセプタ６５は、ウエハステージ６３ａ（この場合は待機ステージ）に移送される。このとき、各ウエハステージ６３ａ、６３ｂ、６３ｃに他のウエハを載せたウエハサセプタ６５がある場合は、それらも同時に次のステージに移送される。
【００９６】
図７および図９に示すように、ウエハサセプタ６５上に載せられたウエハ１がランプ加熱ウエハステージ６３ａ上に置かれると、ウエハステージ６３ａが上昇して、ランプヒータ７２が点灯して、予備過熱工程（ウエハ温度は、たとえば摂氏３５０度程度（摂氏２５０度より高い温度）、予備加熱時間６０秒程度）が実行される。なお、通常、この時点でウエハ１の反りが最大となる。この時点のウエハ１のサセプタ６５への収容状態は、自由載置状態である。
【００９７】
続いて、そのままの状態でシリサイド形成用のニッケル膜（第１のメタル膜）をスパッタリング成膜するＮｉ成膜工程１１１（図１３）が実行される。成膜条件としては、たとえば、膜厚５０ｎｍ程度，処理時間１０秒程度、ＤＣパワー４キロワット程度、アルゴン流量１０ｓｃｃｍ程度、ガス圧０．４パスカル程度、ウエハ温度摂氏３５０度程度を例示することができる。
【００９８】
続いて、ＤＣパワーがオフされる外はそのままの状態で、アロイ処理１１２（図１３）すなわち、ニッケルシリサイド膜１５ｓ（図２４）のシリサイド化処理が実行される。アロイ処理条件としては、たとえば、処理時間６０秒程度、アルゴン流量１０ｓｃｃｍ程度、ガス圧０．４パスカル程度、ウエハ温度摂氏３５０度程度を例示することができる。
【００９９】
アロイ処理１１２が終了すると、ランプヒータ７２が消灯され、その状態で他のウエハの処理が完了するのを待つ（「予備待機工程」という）。この予備待機工程の間、アルゴンガス等のプロセスガスを停止すると、スパッタリング成膜処理室５７の全体としての真空度が上昇することがある。このような場合は、必須ではないが、成膜プロセス中と同程度のアルゴンガス等のプロセスガス（たとえば、この場合は、アルゴン流量１０ｓｃｃｍ程度）を流し続けると、そのような問題を回避することができる。予備待機工程が終了すると、先と同様に、他の処理中のウエハの移送と同時に、ウエハサセプタ６５に載せられた状態でウエハ１は、内部搬送ロボット５８によって、冷却ウエハステージ６３ｂ上へ移送される。
【０１００】
次に、図９に示す冷却ウエハステージ６３ｂが上昇して、マルチターゲット成膜処理領域６２ｂでのスパッタリング成膜によるチタン膜の成膜が実行される（図１３のチタン成膜工程１０５）。成膜条件としては、たとえば、膜厚１００ｎｍ程度，処理時間１５秒程度、ＤＣパワー８キロワット程度、アルゴン流量１５ｓｃｃｍ程度、ガス圧０．３パスカル程度を例示することができる。ここで、ウエハステージ等の設定は、静電チャックオフ、室温で水冷状態である。チタン成膜工程１０５が終了すると、ＤＣパワーは一度オフされる。
【０１０１】
続いて、ウエハステージ等の設定を室温で水冷状態のまま、静電チャックをオン状態（印加電圧はたとえば２キロボルト程度）にするとともに、ターゲットをニッケルターゲット６４ｎに切り替えて、スパッタリング成膜によるニッケル膜（第２のメタル膜）の成膜を実行する（図１３のニッケル成膜工程１０６）。成膜条件としては、たとえば、膜厚２００ｎｍ程度，処理時間３５秒程度、ＤＣパワー４キロワット程度、アルゴン流量１０ｓｃｃｍ程度、ガス圧０．４パスカル程度を例示することができる。この時点のウエハ１のサセプタ６５への収容状態は、束縛状態である。
【０１０２】
このニッケル成膜工程１０６においては、図６に示すように、正常であれば、サセプタ６５から、少し浮き上がった状態で（ウエハ１はサセプタ６５に収容されている）、冷却ウエハステージ６３ｂの静電チャックにより、吸着される。このとき、サセプタ６５におけるウエハ１の配置が正常でないと、この吸着動作によって、ウエハが破壊される恐れがある（図３０参照）。
【０１０３】
ニッケル成膜工程１０６が終了すると、ＤＣパワー、静電チャックの印加電圧はオフされ、その状態で他のウエハの処理が完了するのを待つ（「予備待機工程」という）。この予備待機工程の間、アルゴンガス等のプロセスガスを停止すると、スパッタリング成膜処理室５７の全体としての真空度が上昇することがある。このような場合は、必須ではないが、成膜プロセス中と同程度のアルゴンガス等のプロセスガス（たとえば、この場合は、アルゴン流量１５ｓｃｃｍ程度）を流し続けると、そのような問題を回避することができる。なお、この点は、先の単一ターゲット成膜処理領域６２ａ（待機領域）における待機工程１０４でも同じで、たとえばアルゴン流量１０ｓｃｃｍ程度を流し続けると、同様にそのような問題を回避することができる。マルチターゲット成膜処理領域６２ｂにおける予備待機工程が終了すると、先と同様に、他の処理中のウエハの移送と同時に、ウエハサセプタ６５に載せられた状態でウエハ１は、内部搬送ロボット５８によって、冷却ウエハステージ６３ｃ上へ移送される。
【０１０４】
次に、図９に示すように、冷却ウエハステージ６３ｃが上昇して、単一ターゲット成膜処理領域６２ｃにおけるスパッタリング成膜による金成膜工程１０７（図１３）が実行される。成膜条件としては、たとえば、膜厚１００ｎｍ程度，処理時間１５秒程度、ＤＣパワー２キロワット程度、アルゴン流量１５ｓｃｃｍ程度、ガス圧０．６パスカル程度を例示することができる。金成膜工程１０７が終了すると、ＤＣパワーはオフされ、その状態で他のウエハの処理が完了するのを待つ（「予備待機工程」という）。この予備待機工程の間、アルゴンガス等のプロセスガスを停止すると、スパッタリング成膜処理室５７の全体としての真空度が上昇することがある。このような場合は、必須ではないが、先と同様に、成膜プロセス中と同程度のアルゴンガス等のプロセスガス（たとえば、この場合は、アルゴン流量１５ｓｃｃｍ程度）を流し続けると、そのような問題を回避することができる。単一ターゲット成膜処理領域６２ｃにおける予備待機工程が終了すると、先と同様に、他の処理中のウエハの移送と同時に、ウエハサセプタ６５に載せられた状態でウエハ１は、内部搬送ロボット５８によって、ロードロック室６１で使用するウエハステージ６３ｄ上へ移送される。
【０１０５】
次に、図８に示すように、ウエハステージ６３ｄが上昇して、ロードロック室６１が外部から空間的に独立した状態になると、ガス供給ライン７６からエアが供給されて、外気と同一気圧になる。そこで、ウエハゲート７７が開き、図１に示す外部ロボット５６がウエハ１を載せたウエハサセプタ６５をロードポート部５２上へ排出する（図１３のロードロック室からの排出工程１０８）。そこで、リフトステージ５０が上昇して、ウエハ１を持ち上げた状態で、外部ロボット５６がウエハ１をウエハ搬送容器５４へ移送する（図１３のサセプタからの取り出し工程１０９）。これで、多層メッキ単位サイクル１００（図１３）を一巡して、サセプタへ搭載工程１０１の開始前に戻ったことになる。
【０１０６】
通常の量産工程では、このようなサイクルを順次繰り返して、多数のウエハの処理をできるだけ各ステージ６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄの空き時間が短くなるように、連続的に実行する。
【０１０７】
５．本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるウエハ裏面多層メタル層成膜プロセス等に使用する装置構造の詳細説明（主に図２５から図３４）
このセクションでは、セクション４のプロセスを実行するに当たり、ウエハ１のベンドによる各種トラブルを回避するためのセクション３で説明した成膜等装置、特に図４および図５のウエハサセプタ６５（サセプタ）の断面形状の工夫について説明する。
【０１０８】
なお、以下では、主に２００Φ（径が２００ミリメートル程度）ウエハついて、説明するが、ベンド量の管理は、ウエハの径に依存せず管理すべきものであるので、以下の論議は、ウエハの径に係らず当てはまると考えられる。
【０１０９】
このセクションでは、主にナイフエッジウエハ（エッジトリミングしていないウエハ）を主に扱うが、エッジトリミングしたウエハでもよいことは言うまでもない。
【０１１０】
図２５は図７のランプ加熱ウエハステージ６３ａおよびその周辺の更に詳細を説明するための装置断面図である。図２６は図２５の加熱用ステージ端部切り出し部Ｃの拡大断面図である。図２７はランプ加熱ウエハステージ６３ａ上におけるウエハとウエハサセプタの各部の関係を説明するためのウエハおよびその周辺のサセプタの平面図である。図２８は本願の前記前記一実施の形態の半導体装置の製造方法における成膜および加熱プロセスに使用するリング状ウエハサセプタの放射状垂直断面（図２６のサセプタ周辺切り出し部Ｐおよび図２７のＡ−Ａ’断面すなわち放射状垂直断面に対応する）の主要角度および主要寸法の一例を示すサセプタ部分断面図（一部に平坦なウエハをその自重によって保持した状態を示す。ここでは、エッジトリミングしたウエハを示す）である。なお、長さの単位はミリメートルで、角度の単位は度で表示する。図２９は本願の前記前記一実施の形態の半導体装置の製造方法における成膜および加熱プロセスに使用するリング状ウエハサセプタの放射状垂直断面（図２６のサセプタ周辺切り出し部Ｐおよび図２７のＡ−Ａ’断面すなわち放射状垂直断面に対応する）の断面構造の一例を示すサセプタ部分断面図（一部に平坦なウエハをその自重によって保持した状態を示す。ここでは、エッジトリミングしていないウエハを示す）である。図３０はウエハのずれによって起こる問題を説明するための図２７のＡ−Ｆ断面に対応する冷却ウエハステージ６３ｃ上におけるサセプタ等の全体断面図である。図３１は本願の前記前記一実施の形態の半導体装置の製造方法における成膜および加熱プロセスに使用するリング状ウエハサセプタの放射状垂直断面（図２６のサセプタ周辺切り出し部Ｐおよび図２７のＡ−Ａ’断面すなわち放射状垂直断面に対応する）の断面構造の一例を示すサセプタ部分断面図（一部に湾曲したウエハをその自重によって保持した状態を示す。ここでは、エッジトリミングしていないウエハを示す）である。図３２はベンド量が６ミリメートルの２００Φウエハを例にとり、側方内面（第２の上側表面）と垂直面のなす角Θ１（テーパ角度）と湾曲したウエハ端部とサセプタ内面のクリアランスＣＢの関係を例示した説明図である。図３３は各ベンド量および側方内面（第２の上側表面）と垂直面のなす角Θ１（テーパ角度）に対するサセプタ内面のクリアランスＣＢの関係を整理した相互関係説明図である。図３４はベンド量が６ミリメートルの２００Φウエハを例にとり、側方内面（第２の上側表面）と垂直面のなす角Θ１（テーパ角度）と湾曲したウエハ端部とサセプタ内面のクリアランスＣＢの関係をプロットしたデータプロット図（図３２に対応）である。これらに基づいて、本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるウエハ裏面多層メタル層成膜プロセス等に使用する装置構造の詳細を説明する。
【０１１１】
図７のランプ加熱ウエハステージ６３ａおよびその周辺の更に詳細構造を図２５に示す。図２５に示すように、ステージ支持台５５上に反射板７３があり、この周辺には金属製のウエハホルダベース７１があり、このウエハホルダベース７１の開口部の上に石英窓９８が設けられている。この石英窓９８と反射板７３の間には、ランプヒータ７２が設けられている。ウエハホルダベース７１上にはサセプタ位置決め用絶縁リング６９ｂを介してウエハサセプタ６５が置かれており、その中にウエハ１がその裏面１bを上に向けて保持されている。すなわち、ウエハ１はサセプタ６５上において、自由載置状態にある。
【０１１２】
ウエハ１の側方は、一定の距離を置いて成膜処理室の内壁９１で取り巻かれており、ウエハ１の上方は、一定の距離を置いて成膜処理室の外壁８９で覆われている。成膜処理室の外壁８９の内側には、バッキングメタルプレート９５を介して、シリサイド膜形成用ニッケルターゲット６４ｓが取り付けられており、バッキングメタルプレート９５と成膜処理室の外壁８９の間には、マグネトロン用マグネット群７４が取り付けられている。シリサイド膜形成用ニッケルターゲット６４ｓの周辺に取り付けられた膜付着防止シールド７５は、リング状サセプタ６５の全域外周近傍にまで延びている。更に図２５の加熱用ステージ端部切り出し部Ｃの詳細を図２６に示す。図２６に示すように、リング状サセプタ６５は、その下半部内側が、リング状のサセプタ位置決め用絶縁リング６９ｂの上半部外側面とかみ合うことにより、リング状サセプタ６５等の自重により固定される。
【０１１３】
次に、サセプタ６５上において、自由載置状態にあるウエハ１とサセプタ６５との平面的関係を図２７（サセプタ６５上に裏向きに置かれたウエハ１を下から、すなわち、表面１ａ側から見たもの）に示す。図２７に示すように、ウエハ１には、通常、方位を確認するためにノッチ２０が設けられており、ウエハ１（たとえば２００Φウエハ）の表面１ａの周辺から、たとえば２ミリメートル程度の領域は、周辺デバイス非形成領域１６とよばれ、この領域にはチップ領域８は、形成されない。一方、ウエハ１の内部領域、すなわちデバイス形成領域１０には、マトリクス状にチップ領域８がはみ出さない範囲で敷き詰められる。この図では、図を見やすくするために、一部にものチップ領域８を描いた。このデバイス形成領域１０と周辺デバイス非形成領域１６の境界１７を一点鎖線で示す。ここで、最外部の一点鎖線は、サセプタ６５のウエハ保持部４１（第１の上側表面またはウエハ載置部）の最外周４１ｐであり、正常な場合、ウエハ保持部最内周４１ｉは、デバイス形成領域１０と周辺デバイス非形成領域１６の境界１７よりも外側にある。また、通常、リング状のサセプタ６５の中心とウエハ１の中心を一致させて載置した場合、ウエハ１の外周とサセプタ６５のウエハ保持部４１の最外周４１ｐとの間には、たとえば、０．２５ミリメートル程度（図２８参照）の余裕ＣＦ（平坦なウエハ端部とサセプタ内面のクリアランス）が設けられている。
【０１１４】
次に、本願の前記一実施の形態の半導体装置の製造方法における多層メタル成膜プロセスに使用するリング状サセプタ６５の図４のＸ−Ｏ断面に対応する断面、すなわち、円環の放射状垂直断面（図２６のサセプタ周辺切り出し部Ｐにほぼ対応する）を図２８に示し、その寸法、主要部の角度等の一例を示す。ここでは、ウエハの厚さを、たとえば、１２０マイクロメートル程度（０．１２ミリメートル程度）とした。他の図では、主にエッジトリミングしていないウエハを図示したが、この図に於いては、参考として、エッジトリミングしたウエハを図示した。
【０１１５】
次に、図２８にほぼ対応する図２６のサセプタ周辺切り出し部Ｐの拡大断面図を図２９（図示したのは、エッジトリミングしていないウエハである）に示す。なお、リング状サセプタ６５の円環の放射状垂直断面は、この回転角で切っても、外周の一部（図４の位置ずれ防止ノッチ６５ｎ）を除いて、基本的に同一である。図２９に示すように、リング状サセプタ６５の内、ウエハ１と必ず接触する部分は、ウエハ保持部またはウエハ載置部４１（第１の上側表面）であり、通常、水平に近い面を構成している。
【０１１６】
このウエハ載置部４１（第１の上側表面）に続いて、この外側にある上側表面が側方内面４２（第２の上側表面）であり、ウエハ載置部４１よりも垂直に近い傾斜を持っている。この側方内面４２（第２の上側表面）と垂直面のなす角をテーパ角度Θ１（または第１の角度）という。
【０１１７】
この側方内面４２（第２の上側表面）は、サセプタ６５の上端部６５ｔ（上端水平面）まで続いても良い。その場合は、上方内面がない場合の輪郭Ｔのようになる。
【０１１８】
一方、中間に、上方内面４３（第３の上側表面）のように、側方内面４２（第２の上側表面）よりも水平に近い付加的な面を介在させることもできる。このような付加的な面を介在させると、ウエハ１の周辺部におけるスパッタリング成膜時の膜厚の低下を防止することができる。また、この場合に於いて、更に、側方内面４２（第２の上側表面）と上方内面４３（第３の上側表面）の間に、側方内面と上方内面に面取りがある場合の輪郭Ｓで示すようにラウンド部（面取り部）を設けても良い。このような、上方内面４３（第３の上側表面）と水平面のなす角を上方切り取り角度Θ２という。上方切り取り角度Θ２は、たとえば、１３度程度（範囲としては、８度から４０度程度）とすることができるが、上記の効果を達成するには、上端部６５ｔ（上端水平面）と上方内面４３（第３の上側表面）の境界を膜付着防止シールド７５の内端７５ｉ付近に位置させることが有効である。一方、側方内面４２（第２の上側表面）と上方内面４３（第３の上側表面）の境界の高さと、上端部６５ｔ（上端水平面）の高さの差は、最大ベンド量を６ミリメートルとすると、ウエハ載置部４１（第１の上側表面）を基準とする側方内面４２（第２の上側表面）と上方内面４３（第３の上側表面）の境界の高さを最大ベンド量以上に確保する必要から、１ミリメートル程度（上限値は、２ミリメートル程度）とするのが好適である。
【０１１９】
なお、ウエハ載置部４１（第１の上側表面）の下方の下方内側面４４は、ウエハ載置部４１の強度を確保（強度確保）するために、下からの加熱光の分布を乱さない範囲（加熱光強度分布）で、ウエハ載置部４１（第１の上側表面）の下方を厚くすることが有効である。ここでは、たとえば下方内側面４４の上半部をほぼ垂直として、下半部を後退するようにテーパを付けている。しかし、この部分は、強度確保と加熱光強度分布を考慮して種々変更可能である。
【０１２０】
次に、図２７のＡ−Ｆ断面に対応した断面図を図３０に示し、ベンドしたウエハ１のサセプタ上位置シフトの様子を説明する。これは例えば、以下のような状況を想定している。すなわち、図２４に示した多層メタル膜形成プロセスに於いて、ウエハ湾曲に起因するサセプタ上位置シフトが発生するのは、ほぼ第１のメタル膜の成膜工程１１１（シリサイド形成用ニッケル膜成膜工程又はそのための予熱工程）に於いてであると考えられる。このサセプタ上位置シフトが発生したウエハは、そのサセプタに収容されたまま、次々にその工程に移送される。そのようにして、たとえば、冷却ウエハステージ６３ｂによる第２のメタル膜成膜工程１０６（図１３）に来ると、静電チャックによるチャッキング、すなわち、束縛状態となる。このとき、ウエハにサセプタ上位置シフトがあると問題が発生する可能性が高くなる。これを以下に説明する。
【０１２１】
まず、このようにシリサイド形成用ニッケル膜成膜工程又はそのための予熱工程で発生したウエハのサセプタ上位置シフトの態様を図３０に例示する。図３０に示すように、第１のメタル膜の成膜工程１１１（ランプ加熱ウエハステージ６３ａ）において、ウエハ１のベンド量が大きく、且つテーパ角度Θ１が比較的なだらかであると、側方内面４２（第２の上側表面）とウエハ１との接触角Θ３が小さくなり、滑りやすくなる。このとき、機械的振動等が加わるとウエハ１は容易にずれて側方内面４２（第２の上側表面）を這い上がることとなる。
【０１２２】
この這い上がった状態で、冷却ウエハステージ６３ｂにおいて第２のメタル膜成膜工程１０６に移行すると、ウエハ１は、図３０に示すように、冷却ウエハステージ６３ｂによってウエハ載置部４１（第１の上側表面）より若干、上に持ち上げられた状態で、静電チャックによって吸着束縛されることとなる（このときウエハ１は、まだ、サセプタに収容された状態である）。しかし、ウエハ１の一方の端部は、サセプタ６５の側方内面４２（第２の上側表面）に乗り上げたままなので、吸着時に、機械的に破壊される結果となる。
【０１２３】
次に、ベンドしているが、サセプタ上でシフトしていないウエハ１についての図２７のＡ−Ａ’断面を図３１および図３２に示して、ウエハのベンド量、湾曲したウエハ端部とサセプタ内面のクリアランスＣＢ、テーパ角度Θ１（第１の角度）、サセプタ上位置シフト等の関係を説明する。図３１に示すように、湾曲したウエハ端部とサセプタ内面のクリアランスＣＢは、平坦なウエハ端部とサセプタ内面のクリアランスＣＦにウエハ反り量Ｂに対応して増加する側方内面４２（第２の上側表面）の後退分とウエハのベンドによる後退分を加えたものということになる。
【０１２４】
図３２には、テーパ角度Θ１（第１の角度）を０度、５度、１０度、１５度、２０度、２５度、３０度、３７度（従来の標準仕様）の各値に対するクリアランスＣＢを平坦ウエハからベンド量Bが、６ミリメートルのウエハまで、１ミリメートル刻みに図式的に表示したものである。各テーパ角度Θ１に対するクリアランスＣＢ（Θ１）をミリメートル単位で示すと以下の通りである。すなわち、ＣＢ（０）＝０．４２、ＣＢ（５）＝０．９８、ＣＢ（１０）＝１．５、ＣＢ（１５）＝２．０６、ＣＢ（２０）＝２．６５、ＣＢ（２５）＝３．２９、ＣＢ（３０）＝３．９８、ＣＢ（３７）＝５．０６である。
【０１２５】
このクリアランスＣＢは、機械的振動がウエハ１に作用した場合のウエハの初期振幅とほぼ等しいと考えられる。この初期振幅が大きいと、ウエハは、容易に図３０のような状態になると考えられる。図２９に示すように、平坦ウエハ１（シフトしていない場合）の周辺部とウエハ載置部４１（第１の上側表面）の「重なり長さ」は、図２８から、１．５ミリメートル程度であるが、初期振幅が重なり長さを超えるとサセプタ上位置シフトが発生する可能性が出てくる。そして、初期振幅が重なり長さの２倍（３ミリメートル程度）を超えると、サセプタ上位置シフトの発生が急速に増加すると考えられる。
【０１２６】
従って、図３４に示すように、テーパ角度Θ１（第１の角度）は、０度以上で且つ２０度程度以下に設定するのが好適である。しかし、下限については、０度程度でも良いが、０度程度の場合は、ウエハ周辺の成膜厚さが減少する恐れがあるので、ウエハの周辺近傍までデバイス形成領域１０（図２７）としたい場合は、下限を５度程度とするのが特に好適である。また、図３３に示すように、上限についても、２０度程度でも良いが、量産プロセスの安定性を特に重視する場合は、１５度程度とするのが特に好適である。
【０１２７】
６．本願の全般に関する考察並びに各実施の形態に関する補足的説明
薄膜ウエハの処理は、ハンドリングの容易さから、ウエハの被処理対象面と逆の面に硝子板やシリコンウエハ等の補強板を貼り付けた状態で実行されることがある。しかし、このような補強板方式は、比較的高価なプロセスとして知られている。そこで、前記実施の形態では、このような補強板を使用せず、比較的ベンド量が大きい場合であっても、薄膜ウエハをリング状のサセプタ上に自由載置状態で保持して、加熱および成膜処理が可能な方法を検討したものである。
【０１２８】
これによって、前記各説明に示したように、主にサセプタのウエハの横方向の移動を制限する側壁の傾斜を適正化（急峻化）することで、サセプタ上位置シフトの発生が有効に防止できることが明らかとなった。
【０１２９】
前記説明では、サセプタ上位置シフトに起因する搬送ミスやウエハ割れについては、主に加熱成膜プロセスの後に行われるサセプタに収容した状態での吸着束縛等の過程で発生するものを例に取り具体的に説明したが、搬送ミスやウエハ割れは、ウエハの主要部はサセプタに収容されているが、ウエハの一部が外部にはみ出している場合等では、搬送時に他の構造物に触れて破壊する等の問題が発生する。また、トリミングしていないウエハでは、僅かのずれであっても、サセプタや他の構造物、ハンドリング装置との接触等によって、クラックが発生する恐れがある。
【０１３０】
７．サマリ
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本願の発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【０１３１】
例えば、前記実施の形態では、パワーＭＯＳＦＥＴを例にとり具体的に説明したが、本願の発明はそれに限定されるものではなく、ＩＧＢＴ，ＬＤＭＯＳＦＥＴ等のその他の単体や、それらを含む集積回路素子その他に広く適用できることは言うまでもない。
【０１３２】
また、前記実施の形態では、Ｎチャネル型パワーＭＯＳＦＥＴ等のＮチャネル型デバイスについて具体的に説明したが、本願の発明はそれに限定されるものではなく、Ｐチャネル型パワーＭＯＳＦＥＴ等のＰチャネル型デバイスにも適用できることは言うまでもない。その場合には、前記実施の形態において、ＰとＮを総入れ替えするＰＮ反転操作を実行すればよい。
【０１３３】
更に、前記実施の形態では、ウエハ等の基板の裏面の多層金属膜の形成に適用した例を具体的に説明したが、本願の発明はそれに限定されるものではなく、ウエハ等の基板の裏面の絶縁膜と金属膜から構成された多層膜、ウエハ等の基板のデバイス面（第１主面）の多層金属膜および絶縁膜と金属膜から構成された多層膜の形成にも適用できることは言うまでもない。
また、前記実施の形態では、主にシリコン系基板を用いたパワー系ＭＯＳＦＥＴおよびＩＧＢＴを具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、ＳｉＣ系基板、ＧａＮ基板、ＧａＡｓ基板、ＩｎＰ基板等を用いたものにも適用できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１３４】
１  半導体ウエハ（エピタキシャルウエハ）
１ａ  ウエハのデバイス面（第1の主面）
１ｂ  ウエハの裏面
１ｅ  エピタキシャル層（ｎ型エピタキシャル層）
１ｓ  ｎ＋シリコン基板部
２  ｎ型ドリフト領域
３  ｐ型チャネル領域（ｐ型ベース領域）
４  ｎ＋ソース領域
５  ｐ＋ボディコンタクト領域
６  トレンチゲート電極（ポリシリコン電極）
７  ゲート絶縁膜
８  チップ又はチップ領域
９  レジスト膜
１０  デバイス形成領域
１１  ソースパッド
１３  ゲートパッド
１４  スクライブ領域（ダイシング領域）
１５  裏面メタル電極膜
１５ａ  裏面チタン膜
１５ｂ  裏面ニッケル膜（第２のメタル膜）
１５ｃ  裏面金膜
１５ｓ  ニッケルシリサイド膜
１６  周辺デバイス非形成領域
１７  デバイス形成領域と周辺デバイス非形成領域の境界
１９  ガードリング
２０  ノッチ
２１  層間絶縁膜
２２  凹部（ソースコンタクト溝）
２３  バリアメタル膜
２４  アルミニウム系メタル膜（ソース電極）
４１  ウエハ保持部またはウエハ載置部（第１の上側表面）
４１ｉ  ウエハ保持部最内周
４１ｐ  ウエハ保持部最外周
４２  側方内面（第２の上側表面）
４３  上方内面（第３の上側表面）
４４  下方内側面
５０  リフトステージ
５１  ウエハ処理装置（多層スパッタリング成膜装置）
５２  ロードポート部
５３  成膜処理部
５４  ウエハカセット（ウエハ搬送容器）
５５  ステージ支持台
５６  外部ロボット
５６ａ  外部ロボット先端部
５７  スパッタリング成膜処理室
５８  内部搬送ロボット
５９  ターゲット切替機構（上部電極又はカソード）
６０  Ｏリング
６１  ロードロック室（脱ガス室）
６２ａ  単一ターゲット成膜処理領域
６２ｂ  マルチターゲット成膜処理領域
６２ｃ  単一ターゲット成膜処理領域
６３ａ  ランプ加熱ウエハステージ
６３ｂ  冷却ウエハステージ
６３ｃ  冷却ウエハステージ
６３ｄ  真空フランジ付きウエハステージ
６４ａ  金ターゲット（非磁性ターゲット）
６４ｎ  ニッケルターゲット（磁性ターゲット）
６４ｓ  シリサイド膜形成用ニッケルターゲット（磁性ターゲット）
６４ｔ  チタンターゲット（非磁性ターゲット）
６４ｘ  ターゲット切替機構の空きポジション
６５  ウエハサセプタ
６５ｎ  （ウエハサセプタの）位置ずれ防止ノッチ
６５ｔ  （ウエハサセプタの）上端部（上端水平面）
６６  水冷ホルダ部（冷却用ベース金属板）
６７  金属スペーサ
６８  ＥＳＣセラミック板（内部に電極あり）
６９ａ，６９ｂ  サセプタ位置決め用絶縁リング
７０  ウエハ表面保護層（ポリイミドフィルム）
７１  ウエハホルダベース
７２  ランプヒータ
７３  反射板
７４  マグネトロン用マグネット群（マグネット搭載回転板）
７５  膜付着防止シールド
７５ｉ  膜付着防止シールドの内端
７６  ガス供給ライン（ガス供給ノズル）
７７  ウエハゲート
７８  ドライ粗引きポンプ
７９  クライオポンプ
８０  ウエハ裏面加熱機構
８１  ターボ分子ポンプ
８２  分子ポンプバルブ
８３  ドライポンプバルブ
８４  粗引きバルブ
８５  クライオポンプ排気バルブ
８６  メイン排気バルブ
８７  ロードロック排気バルブ
８８  排気管（真空排気系）
８９  成膜処理室の外壁
９０  ターゲット切替機構収納用拡張区画
９１  成膜処理室の内壁
９２  マグネット-ターゲット間隔壁
９３  マグネットの回転中心
９４ｎ  磁石のＮ極
９４ｓ  磁石のＳ極
９５  バッキングメタルプレート
９６  スペーサ板
９７  付着防止リング
９８  石英窓
９９  金属ステージ
１００  多層メッキ単位サイクル
１０１  サセプタへ搭載工程
１０２  ロードロック室への導入工程
１０３  脱ガス処理工程（真空処理）
１０５  Ｔｉ/Ｎｉ成膜領域でのＴｉ成膜工程
１０６  Ｔｉ/Ｎｉ成膜領域でのＮｉ成膜工程（第２のメタル膜成膜工程）
１０７  金成膜工程
１０８  ロードロック室からの排出工程
１０９  サセプタからの取り出し工程
１１１  Ｎｉ成膜領域でのＮｉ成膜工程（第１のメタル膜の成膜工程）
１１２  アロイ処理工程（シリサイド化工程）
Ｂ  ウエハ反り量
Ｃ  加熱用ステージ端部切り出し部
ＣＢ  湾曲したウエハ端部とサセプタ内面のクリアランス
ＣＦ  平坦なウエハ端部とサセプタ内面のクリアランス
Ｄ  マグネットターゲット間距離
Ｌ  単一ターゲット成膜処理領域周辺部
Ｇ  セル繰り返し単位領域
Ｐ  サセプタ周辺切り出し部
Ｒ  帯状繰り返しデバイスパターン領域切り出し部分
Ｓ  側方内面と上方内面に面取りがある場合の輪郭
Ｔ  上方内面がない場合の輪郭
Θ１  側方内面（第２の上側表面）と垂直面のなす角（テーパ角度、第１の角度）
Θ２  上方内面（第３の上側表面）と水平面のなす角（上方切り取り角度）
Θ３  ベンドしたウエハと側方内面（第２の上側表面）の接触角
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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