(57)【要約】【課題】ウェハのより均一な押さえ込みができ、成膜粒子による貼り付きを防止するクランプリング、半導体製造装置及び半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】クランプリング１０は、載置台Ｓに載置されたウェハＷａｆの外周縁部分を押さえる。クランプリング１０は、その内周部１１がウェハＷａｆの外周縁部分上方に伸びている。内周部１１にはウェハＷａｆ外周縁部との適当なギャップを与える段差１２がある。段差１２のウェハＷａｆ外周縁部に一番近いステップ１２１に、押圧部材１３の一方端が固定されている。押圧部材１３の他方端はステップ１２２側に突出している。押圧部材１３は、例えば短冊状の板バネで構成され一方端がピンやネジ等により固定されている。押圧部材１３押圧部材１３は、内周部１１に等間隔で複数設けられている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
載置台に載置されたウェハの外周縁部分を押さえるクランプリングであって、
前記外周縁部分上方に伸びた内周部と、
前記内周部下側の所定部に取付けられ、前記ウェハの外周縁部分を押さえ付ける際には相当のたわみを伴い、前記ウェハの外周縁部分から離脱する際には前記たわみの反動を利用する押圧部材と、
を具備したことを特徴とするクランプリング。
【請求項２】
前記内周部下側は段差が設けられ、前記押圧部材はその一方端が前記段差の一方面側に固定され、他端が前記段差の他方面側へ空中に突出した形態となっていることを特徴とする請求項１記載のクランプリング。
【請求項３】
処理室内の載置台に置かれたウェハが固定部材により保持され、前記処理室内に導入されるガスをプラズマ化して前記ウェハに所望の処理が施される半導体製造装置であって、
前記固定部材は、前記ウェハ外周縁部分上方に伸びる内周部と、前記内周部下側の所定部に取付けられ、前記ウェハの外周縁部分を押さえ付ける際には相当のたわみを伴い、前記ウェハの外周縁部分から離脱する際には前記たわみの反動を利用する押圧部材と、を具備したことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項４】
前記固定部材における前記内周部下側は段差が設けられ、前記押圧部材はその一方端が前記段差の一方面側に固定され、他端が前記段差の他方面側へ空中に突出した形態となっていることを特徴とする請求項４記載の半導体製造装置。
【請求項５】
処理室内のウェハに関し、前記処理室内に導入されるガスのプラズマ化を伴い所望の処理が施される半導体装置の製造方法であって、
前記処理中の前記ウェハの固定が、前記ウェハ外周縁部分を弾性部材で押さえ付ける方法を含み、前記ウェハの固定を外すとき前記弾性部材の反動を利用することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記処理は前記ウェハへの成膜処理であることを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置製造に係り、ウェハへの成膜等所定の処理のためウェハの固定に必要な、クランプリング、半導体製造装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造装置等に使用される成膜装置のクランプリングは、処理ウェハのより均一な温度制御のために重要である。クランプリングは、ウェハを適当な圧力で均一に載置台に押さえ付ける必要があるが、成膜面積を稼ぐためにあまり大きくウェハ上に張り出すことはできない。すなわち、クランプリングを用いつつ成膜面積を大きくしなければならない。従来、クランプリングとウェハとは面を介して接触させる構成が一般的であった。しかしながら、金属等を成膜するスパッタリング処理において、スパッタ粒子の接触部分への付着、集積を防ぐことが難しく、点接触型クランプが対策される場合も有る（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１４５０８２（第３頁、図３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、クランプリングとウェハとのギャップが大きいとスパッタ粒子の回り込みが大きくなり、またギャップが小さい場合にはスパッタ粒子の集積で貼り付きが起こるのという問題は払拭されていない。クランプリングの加工精度も十分とはいえず、僅かなひずみによりウェハの均一な押さえ込みが困難になる。
【０００５】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたもので、ウェハのより均一な押さえ込みができ、成膜粒子による貼り付きを防止するクランプリング、半導体製造装置及び半導体装置の製造方法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るクランプリングは、載置台に載置されたウェハの外周縁部分を押さえるクランプリングであって、前記外周縁部分上方に伸びた内周部と、前記内周部下側の所定部に取付けられ、前記ウェハの外周縁部分を押さえ付ける際には相当のたわみを伴い、前記ウェハの外周縁部分から離脱する際には前記たわみの反動を利用する押圧部材と、を具備したことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るクランプリングによれば、ウェハの押さえ付けは押圧部材のたわみを利用し、ウェハの保護、より均一な押え込みに寄与する。かつ、押圧部材のたわみの反動を利用することにより確実なウェハからの離脱を実現する。
なお、上記本発明に係るクランプリングのより好ましい実施態様として、前記内周部下側は段差が設けられ、前記押圧部材はその一方端が前記段差の一方面側に固定され、他端が前記段差の他方面側へ空中に突出した形態となっていることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る半導体製造装置は、処理室内の載置台に置かれたウェハが固定部材により保持され、前記処理室内に導入されるガスをプラズマ化して前記ウェハに所望の処理が施される半導体製造装置であって、前記固定部材は、前記ウェハ外周縁部分上方に伸びる内周部と、前記内周部下側の所定部に取付けられ、前記ウェハの外周縁部分を押さえ付ける際には相当のたわみを伴い、前記ウェハの外周縁部分から離脱する際には前記たわみの反動を利用する押圧部材と、を具備したことを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る半導体製造装置によれば、押圧部材のたわみを利用してウェハが押さえ付けられる。これにより、ウェハの保護、より均一な押え込みに寄与する。かつ、押圧部材のたわみの反動を利用することによりウェハからの離脱を確実にする。
なお、上記本発明に係る半導体製造装置のより好ましい実施態様として、前記固定部材における前記内周部下側は段差が設けられ、前記押圧部材はその一方端が前記段差の一方面側に固定され、他端が前記段差の他方面側へ空中に突出した形態となっていることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、処理室内のウェハに関し、前記処理室内に導入されるガスのプラズマ化を伴い所望の処理が施される半導体装置の製造方法であって、前記処理中の前記ウェハの固定が、前記ウェハ外周縁部分を弾性部材で押さえ付ける方法を含み、前記ウェハの固定を外すとき前記弾性部材の反動を利用することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、ウェハの固定、開放が弾性部材による押さえ付け、その反動を利用する方法を含む。これにより、ウェハの固定ではウェハを保護すると共により均一な押え込みを達成し、ウェハの固定を外すときには、弾性部材の反動を利用することによりウェハからの離脱を確実にする。
なお、上記本発明に係る半導体装置の製造方法についてより好ましい実施態様として、前記処理は前記ウェハへの成膜処理であることを特徴とする。成膜粒子の付着からウェハと離脱し難くなるのを防止する効果を発揮する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１（ａ），（ｂ）は、それぞれ本発明の第１実施形態に係るクランプリングの要部構成を示す断面図である。クランプリング１０は、載置台Ｓに載置されたウェハＷａｆの外周縁部分を押さえる。クランプリング１０は、その内周部１１がウェハＷａｆの外周縁部分上方に伸びている。内周部１１にはウェハＷａｆ外周縁部との適当なギャップを与える段差１２がある。段差１２のウェハＷａｆ外周縁部に一番近いステップ１２１は、内周部１１の所定箇所で奥にえぐられるように形成されており、押圧部材１３の一方端が固定されている。破線は押圧部材１３のない箇所の内周部１１の形態を示しており、ステップ１２１は設けられず、テーパー面となっている。押圧部材１３の他方端はステップ１２２側に突出している。
【００１３】
押圧部材１３は、例えば短冊状の板バネで構成される。板バネは厚さ０．１ｍｍ程度、またはそれ以下で一方端がピンやネジ等により固定され、全体の長さは２．５〜３ｍｍ程度あればよい。この数値はウェハＷａｆの径が１５０ｍｍ程度のものを想定し、ウェハＷａｆの外周縁部分３ｍｍ程度またはそれ以下が内周部１１に隠れるようにした構成にしている。押圧部材１３押圧部材１３は、内周部１１に等間隔で複数設けられている。
【００１４】
上記構成のクランプリング１０は、ウェハＷａｆの外周縁部分を押さえ付ける際にはクランプリング１０とウェハＷａｆが適当な距離に近付く。これにより、押圧部材１３の相当のたわみを伴い、略均等な圧力でウェハを固定する（図１（ｂ））。その際、押圧部材１３の板バネはステップ１２２に接触してもよいが、接触しない方がより好ましい。ウェハＷａｆを固定から外す場合、クランプリング１０とウェハＷａｆが適当な距離に遠ざかる（図１（ａ））。ウェハＷａｆの外周縁部分から離脱する際には押圧部材１３のたわみの反動が作用する。
【００１５】
上記第１実施形態の構成によれば、ウェハＷａｆの押さえ付けは押圧部材１３のたわみを利用し、ウェハＷａｆの保護、より均一な押え込みに寄与する。押圧部材１３のたわみにより、ウェハＷａｆの外周縁部分とのギャップが小さくなり、成膜粒子等の入り込みが大幅に低減される。かつ、ウェハＷａｆとの離脱は押圧部材１３のたわみの反動を利用する。これにより、成膜粒子等の入り込みが原因でウェハＷａｆとクランプリング（押圧部材１３）が貼り付きそうになっても確実なウェハからの離脱を実現する。
【００１６】
図２（ａ），（ｂ）は、それぞれ本発明の第２実施形態に係るクランプリングの要部構成を示す断面図である。クランプリング２０は、図１のクランプリング１０の構成に比べて押圧部材の配設が逆向きになっている。内周部２１にはウェハＷａｆ外周縁部との適当なギャップを与える段差２２がある。段差２２の途中のステップ２２１に、押圧部材２３の一方端が固定されている。押圧部材２３の他方端はステップ２２２側に突出している。押圧部材２３は、第１実施形態と同様に例えば短冊状の板バネで構成され一方端がピンやネジ等により固定されている。押圧部材２３は、内周部２１に等間隔で複数設けられている。
【００１７】
上記構成のクランプリング２０においても、第１実施形態と同様である。ウェハＷａｆの外周縁部分を押さえ付ける際にはクランプリング２０とウェハＷａｆが適当な距離に近付く。これにより、押圧部材２３の相当のたわみを伴い、略均等な圧力でウェハを固定する（図２（ｂ））。その際、押圧部材２３の板バネはステップ２２２に接触してもよいが、接触しない方がより好ましい。ウェハＷａｆを固定から外す場合、クランプリング２０とウェハＷａｆが適当な距離に遠ざかる（図２（ａ））。ウェハＷａｆの外周縁部分から離脱する際には押圧部材２３のたわみの反動が作用する。
【００１８】
上記第２実施形態の構成においても、前記第１実施形態と同様の効果が得られる。ウェハＷａｆの押さえ付けは押圧部材２３のたわみを利用し、ウェハＷａｆの保護、より均一な押え込みに寄与する。押圧部材２３のたわみにより、ウェハＷａｆの外周縁部分とのギャップが小さくなり、成膜粒子等の入り込みが大幅に低減される。かつ、ウェハＷａｆとの離脱は押圧部材２３のたわみの反動を利用する。これにより、成膜粒子等の入り込みが原因でウェハＷａｆとクランプリング（押圧部材２３）が貼り付きそうになっても確実なウェハからの離脱を実現する。
【００１９】
なお、上記第１または第２実施形態の構成において、押圧部材１３（２３）の配する数や大きさ等は様々考えられる。押圧部材１３（２３）が板バネの例を示したが、その素材はステンレス、その他が考えられる。あるいは板バネでない代替品を考えてもよい。押圧部材１３（２３）がクランプリング１０（２０）に沿うリング状であるという構成も考えられる。また、クランプリング１０の内周部１１の形態は上記構成に限らない。ステップの数の増減、あるいはテーパー面を形成する構成等が考えられる。
【００２０】
図３は、本発明の第３実施形態に係る半導体製造装置の要部を示す構成図であり、本発明に係るクランプリングを含むスパッタリング装置を示している。半導体装置の製造方法を踏まえて説明する。真空チャンバー３５内部には下部電極部となるウェハＷａｆの載置台（ヒータ）３６及び上部電極部となるターゲット３７が配備されている。クランプリング３０は、前記第１実施形態または第２実施形態に示す押圧部材と同等、またはそれに準ずる弾性部材３３を有する。ターゲット３７は、載置台３６と共に高周波電源３８に接続されている。載置台３６は図示しない昇降制御機構につながり昇降する。チャンバー３５内部への不活性ガスなどの処理ガスの導入、また、チャンバー３５外部への排気は矢印で示す。
【００２１】
ウェハＷａｆは載置台３６がクランプリング３０に近付くことで前記第１実施形態または第２実施形態に示すのと同様な押圧部材（弾性部材３３）に接触し、保持される。すなわち、弾性部材３３がたわむことによってウェハＷａｆは略均等に押さえ付けられ、固定される。チャンバー３５内に導入された処理ガスは電源３８の電力によりプラズマ化され、ウェハにスパッタ成膜処理が施される。成膜処理後、スパッタ粒子が僅かながらクランプリング３０とウェハＷａｆの間に入り込んでいたとしても貼り付きの懸念は解消される。すなわち、ウェハＷａｆとの離脱は弾性部材３３のたわみの反動を利用する。これにより、成膜粒子等の入り込みが原因でウェハＷａｆとクランプリング（弾性部材３３）が貼り付きそうになっても確実なウェハからの離脱を実現する。
【００２２】
上記第３実施形態に係る半導体製造装置、それに伴う半導体装置の製造方法によれば、ウェハＷａｆの固定、開放が弾性部材３３による押さえ付け、その反動を利用する方法を含む。これにより、ウェハＷａｆの固定ではウェハ保護と共により均一な押え込みを達成し、ウェハの固定を外すときには、弾性部材３３の反動を利用することによりウェハからの離脱を確実にする。なお、弾性部材３３は上述したような第１、第２実施形態に係る押圧部材の他、この半導体製造装置のチャンバー３５内に用いることのできる金属、または金属以外の物質で構成してもよい。
【００２３】
以上説明したように、本発明によれば、押圧部材またはそれに準ずる弾性部材のたわみを利用してウェハが押さえ付けられる。これにより、ウェハの保護、より均一な押え込みに寄与する。かつ、押圧部材またはそれに準ずる弾性部材のたわみの反動を利用することによりウェハからの離脱を確実にする。これにより、ウェハとクランプリングが貼り付きそうになってもウェハからの離脱は容易である。この結果、ウェハのより均一な押さえ込みができ、成膜粒子による貼り付きを防止するクランプリング、半導体製造装置及び半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るクランプリングの要部構成を示す各図。
【図２】第２実施形態に係るクランプリングの要部構成を示す各図。
【図３】第３実施形態に係る半導体製造装置の要部を示す構成図。
【符号の説明】
１０，２０…クランプリング、１１，２１…内周部、１２，２２…段差、１２１〜１２３，２２１，２２２…ステップ、１３，２３…押圧部材、３３…弾性部材、３５…真空チャンバー、３６，Ｓ…載置台（ヒータ）、３７…ターゲット、３８…電源、Ｗａｆ…半導体ウェハ。
【図１】
2005044923.tif 000003
【図２】
2005044923.tif 000004
【図３】
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