JP2008147591A - 半導体製造装置及び半導体製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体の真空チャックによる保持において、静電気が製品に影響することを防ぐ。
【解決手段】半導体製造装置は、ＣＭＰ装置から受け渡された半導体ウエハ６を支持する支持部８と、半導体ウエハ６の中心から所定の半径よりも外側の領域２０のみで支持部８側から真空引きする真空引き部１２とを備える。その外側の領域２０は、半導体ウエハ６の製品が形成される領域２１に接する領域よりも外周側に接する領域である。真空引き部１２に空気を供給して吸着を解除するとき、静電気の放電が発生したとしても製品が形成されない領域であるため、製品への影響は少ない。
【選択図】図４

Description

本発明は、半導体ウエハを真空チャックによって支持する技術に関する。

半導体装置の製造工程において、半導体ウエハを保持するために、真空チャックが用いられている。

図１は、真空チャックが用いられる半導体製造工程の一部を示す。ウエハカセットに半導体ウエハが載置される（ステップＳ１）。中継機構がウエハカセットから半導体ウエハを取り出し、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）装置に受け渡す（ステップＳ２）。ＣＭＰ装置の研磨ヘッドに半導体ウエハが取り付けられる。半導体ウエハにＣＭＰ処理が施される（ステップＳ３）。中継機構はＣＭＰ処理が施された半導体ウエハを受け取って洗浄装置に搬送する（ステップＳ４）。洗浄装置は半導体ウエハを洗浄する（ステップＳ５）。洗浄され乾燥された半導体ウエハは、ウエハカセットに戻される（ステップＳ６）。

図２は、ステップＳ２とＳ４において半導体ウエハを搬送する中継機構の側面図である。中継機構１０７は、支持部１０８と、真空系統１１４と、空気供給系統１１６と、切り替えバルブ１１８とを備える。支持部１０８の上側の面は、半導体ウエハ２を水平に支持するための平坦な吸着面１１０である。吸着面１１０にはウエハ吸着穴１１２が形成されている。ウエハ吸着穴１１２は、切り替えバルブ１１８を介して真空系統１１４と空気供給系統１１６とに繋がっている。

図３は、吸着面１０を上から見たときのウエハ吸着穴１１２の配置の一例を示す。半導体ウエハ２を吸着するために適切な位置にウエハ吸着穴１１２が形成される。

ステップＳ２において、半導体ウエハ２がウエハカセットから取り出されて吸着面１１０の上に置かれる。真空系統１１４はウエハ吸着穴１１２の真空引きを行う。半導体ウエハ２は真空チャックによって固定される。

中継機構７は、吸着面１１０に固定された半導体ウエハ２をＣＰＭ装置の方に移動する。ＣＭＰ装置の研磨ヘッドが下がり、もしくは中継機構が上昇し、ウエハ裏面６が研磨ヘッドに接触する。研磨ヘッドは半導体ウエハ２を真空吸着し、研磨テーブルへ半導体ウエハ２を運ぶ。

回転する研磨パッド上にスラリーが流され、研磨ヘッドは半導体ウエハ２のデバイス面（ウエハ表面４）を研磨パッドに回転しながら押し付ける。所定の量の研磨処理が行われた後、半導体ウエハ２は研磨ヘッドに真空吸着され、研磨パッドから離れる。半導体ウエハ２を吸着した研磨ヘッドは、中継機構１０７の上に移動する。研磨ヘッドが下がり、または中継機構が上昇し、半導体ウエハ２のウエハ表面４が中継機構１０７の吸着面１１０に接触する。研磨ヘッドは半導体ウエハ２をリリースする。中継機構１０７はステップＳ２と同様に真空チャックによって半導体ウエハ２を固定する。

搬送ロボットが半導体ウエハ２を保持し、中継機構１０７が真空吸着を解放することで、半導体ウエハ２が搬送ロボットに受け渡される。搬送ロボットは半導体ウエハ２をウエハカセットに戻す。洗浄装置がシステムに組み込まれている場合には、半導体ウエハ２は洗浄装置に送られて洗浄された後、ウエハカセットに戻される。

装置の処理能力を上げるため、研磨処理は装置構成によっては複数の研磨テーブル上で行われる。複数の研磨テーブルで研磨される際に、半導体ウエハ２は研磨ヘッドから中継機構に戻され、他の中継機構を介して別の研磨ヘッドで処理される。

真空吸着装置の例として、特許文献１を挙げる。この文献には、加工液が真空吸着面と試料の裏面との間に流入するのを防止する真空吸着装置が記載されている。
特開平７−３０２８３２号公報

本願発明の発明者は、背景技術に記載したような中継機構について、次のような問題が発生しうることに新たに注目した。

中継機構において、条件によっては吸着面１１０に静電気が発生し、その静電気によってウエハ表面４がダメージを受けて回路が不良となる可能性がある。何らかの対策を講じることが望まれる。

より詳しくは、以下のような状況で問題が発生する可能性がある。半導体ウエハ２が中継機構１０７に真空吸着された状態から研磨ヘッドまたは搬送ロボットに移される際に、空気供給系統１１６は半導体ウエハ２を解放するために空気を供給し、ウエハ吸着穴１１２から空気が噴出する。噴出した空気には、研磨終了後の半導体ウエハ２を吸着面１０に吸着した際に吸い込まれた水が混じっており、その水がデバイスの形成されるウエハ表面４に吹き付けられる。

ウエハ表面に吹き付けられる空気と水は、ウエハ吸着穴１１２に接続する配管内を高速で通過する際に静電気により帯電している。そのため、ウエハ表面４の水混じりの空気が吹き付けられた箇所に静電気がたまる。この静電気により、配線上の酸化膜の平坦化工程では配線上の絶縁膜が破壊される可能性がある。さらに、溝や穴に埋め込まれた金属膜の余剰分を研磨する工程では、窪みの金属が電荷により溶解する可能性がある。このような現象により、半導体ウエハ２におけるゲート酸化膜の破壊、配線層膜間の破壊、埋め込みメタルの破壊が発生して歩留まりが低下する可能性がある。

以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明による半導体製造装置は、ＣＭＰ装置から受け渡された半導体ウエハ（２）を支持する支持部（８）と、半導体ウエハの中心から所定の半径よりも外側の領域（２０）のみで支持部側から真空引きする真空引き部（１４）とを備える。その外側の領域は、半導体ウエハの製品が形成される領域（２１）に接する領域よりも外周側に接する領域である。

本発明により、半導体の真空チャックによる保持において、静電気が製品に影響することを防ぐことができる。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について説明する。図４は、実施の第１形態における中継機構７の側面図である。中継機構７は、支持部８と、真空系統１４と、空気供給系統１６と、切り替えバルブ１８とを備える。支持部８の形状は、鉛直方向に平行な中心軸に対して回転対称である。支持部８の上部の面は、半導体ウエハ２を水平に支持するための平坦な吸着面１０である。

吸着面１０にウエハ吸着穴１２が形成される。ウエハ吸着穴１２は、切り替えバルブ１８を介して真空系統１４と空気供給系統１６とに選択的に連通する。半導体ウエハ２が吸着面１０に圧し付けられたとき、ウエハ吸着穴１２と支持部８の環境大気とは連通しない。

図４と５を参照して、半導体ウエハ２は、非製品領域２０と、それ以外の領域である製品領域２１とを有する。半導体ウエハ２の回転中心から所定半径の円の内部が製品領域２１である。製品領域２１の外部の半導体ウエハ２の周縁領域、すなわち所定の幅の円環形状の領域が非製品領域２０である。製品領域２１の内部にトランジスタ等の回路が形成される。非製品領域２０には回路が形成されない。半導体ウエハ２の半径方向の非製品領域２０の幅は２ｍｍ〜３ｍｍ程度である。

ウエハ吸着穴１２はすべて非製品領域２０に形成される。すなわちウエハ吸着穴１２は、半導体ウエハ２の外周に対応する位置から内側に３ｍｍ以内、または２ｍｍ以内の幅の円環形状の領域に並んで形成される。半導体ウエハ２のウエハ表面４と吸着面１０とが面接触するとき、ウエハ吸着穴１２は環境大気と連通せず、且つ製品領域２１と連通しない。

こうした中継機構７を中継機構１０７の代わりに用いて、背景技術の図１に示したような工程が実行される。ステップＳ４において、研磨ヘッドは中継機構７の方に半導体ウエハ２を移動する。半導体ウエハ２は中継機構からリリースされて吸着面１０の上に置かれる。

ウエハ吸着穴１２と真空系統１４が連通するように切り替えバルブ１８が設定される。真空系統１４はウエハ吸着穴１２の真空引きを行う。半導体ウエハ２は真空チャックによって固定される。すなわち、環境大気とウエハ吸着穴１２との気圧差によって吸着面１０に密着することにより安定的に固定される。

中継機構７は、搬送ロボットは、半導体ウエハ２を洗浄装置に移動し、所定位置で停止する。ウエハ吸着穴１２と空気供給系統１６とが連通するように切り替えバルブ１８が設定される。空気供給系統１６はウエハ吸着穴１２に空気を供給し、真空チャックが解除される。搬送ロボットによって半導体ウエハ２が吸着面１０から引き離され、洗浄装置またはウエハカセットに搬送される。この際、空気供給系統１６が供給する気体に二酸化炭素が積極的に添加されると、静電気を抑制する効果が得られる。

以上の工程において、ウエハ吸着穴１２の付近に静電気による放電が発生した場合、その場所は非製品領域２０であるため、製品（回路）の機能に影響を及ぼす可能性が小さい。

図６は、実施の第２形態における中継機構の側面図である。図７は、中継機構の上面図である。中継機構７ａは、支持部８ａと、真空系統１４ａと、空気供給系統１６ａと、切り替えバルブ１８ａとを備える。実施の第１形態と比べて、支持部８ａの上面である吸着面１０ａの形状が異なっている。吸着面１０ａは、上に置かれる半導体ウエハ２の非製品領域２０に概ね対応する円環形状をしている。すなわち支持部８ａは、回転対称軸から所定の半径の領域に、半導体ウエハ２が置かれる方向に開口する窪みを有する。ウエハ吸着穴１２は、吸着面１０ａに開口する。ウエハ吸着穴１２の半導体ウエハ２に対する相対的な位置は、実施の第１形態と同様である。

こうした構成の中継機構は、実施の第１形態と同様に動作する。ＣＭＰ処理後のウェット状態の半導体ウエハ２が真空チャックが解除されて吸着面１０から引き離されるとき、実施の第２形態においては、半導体ウエハ２と吸着面１０との接触面積が小さいため、表面張力が小さく、より小さい力で引き離すことができる。

図１は、半導体製造工程を示す。 図２は、半導体ウエハを搬送する中継機構の側面図である。 図３は、中継機構のウエハ吸着穴の配置を示す。 図４は、実施の第１形態における中継機構の側面図である。 図５は、実施の第１形態における中継機構のウエハ吸着穴の配置を示す。 図６は、実施の第２形態における中継機構の側面図である。 図７は、実施の第２形態における中継機構のウエハ吸着穴の配置を示す。

符号の説明

２…半導体ウエハ
４…ウエハ表面
６…ウエハ裏面
７…中継機構
８…支持部
１０…吸着面
１２…ウエハ吸着穴
１４…真空系統
１６…空気供給系統
１８…切り替えバルブ
２０…非製品領域
１０７…中継機構
１０８…支持部
１１０…吸着面
１１２…ウエハ吸着穴
１１４…真空系統
１１６…空気供給系統
１１８…切り替えバルブ

Claims (8)

1. ＣＭＰ装置から受け渡された半導体ウエハを支持する支持部と、
   前記半導体ウエハの中心から所定の半径よりも外側の領域のみで前記支持部側から真空引きする真空引き部
   とを具備する
   半導体製造装置。
2. 請求項１に記載された半導体製造装置であって、
   前記外側の領域は、前記半導体ウエハの製品が形成される領域に接する領域よりも外周側に接する領域である
   半導体製造装置。
3. 請求項１または２に記載された半導体製造装置であって、
   前記支持部は下側から前記半導体ウエハの製品が形成される面を支持する
   半導体製造装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載された半導体製造装置であって、
   前記所定の半径は、前記半導体ウエハの表面の半径よりも３ｍｍ小さい半径である
   半導体製造装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載された半導体製造装置であって、
   前記支持部と前記半導体ウエハとは、前記所定の半径よりも内側の領域で接触しない
   半導体製造装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載された半導体製造装置であって、
   更に、気体を供給することにより前記真空引きによって前記支持部に吸着した半導体ウエハをリリースする気体供給部
   を具備する
   半導体製造装置。
7. 請求項６に記載された半導体製造装置であって、
   前記気体は二酸化炭素を含む
   半導体製造装置。
8. ＣＭＰ装置から受け渡された半導体ウエハを支持部材に載せて支持するステップと、
   前記半導体ウエハの中心から所定の半径よりも外側の領域のみで前記支持部材側から真空引きするステップ
   とを具備する
   半導体製造方法。

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