[发明专利]热板及半导体装置的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造装置，特别涉及加热由静电吸盘保持的半导体衬底的热板和使用该热板的半导体装置的制造方法。

背景技术

以前，制造半导体装置的工序是在硅等的半导体衬底上，通过溅射和CVD(化学汽相淀积)等形成绝缘膜和导电膜，蚀刻那些成膜并反复制作布线图案的工序，从而形成半导体电路。膜的淀积和蚀刻利用化学反应，其速度受温度影响。淀积膜的膜质因温度而变化。因此，对于稳定、再现性良好的处理，控制处理中半导体衬底的温度是重要的。

以前，半导体衬底的加热大多采用向半导体衬底的表面或背面照射红外线灯的类型，但用红外线灯时，由于红外线吸收效率随半导体衬底上的成膜种类而不同，所以不能正确控制温度，不能冷却，就有处理中温度上升等的问题。

因此，最近很多采用将内装电阻加热器的热板固定在带有冷却机构的载物台上，在该热板上装载半导体衬底。通过热传导或加热半导体衬底或冷却的方式。这时，对于热板和半导体衬底的密合，有利用背面排气固定半导体衬底的方法、利用静电吸力电固定半导体衬底的方法或利用夹子机械压紧等的固定方法。其中，背面排气不能在真空中使用。利用机械压紧时，使机模压紧件与半导体衬底机械接触，就有因施加外力、产生摩擦等形成粉末的发生源的问题。

因此，最近在用静电吸力的静电吸盘热板上使半导体衬底吸着并进行加热、冷却。

但是，在用已有的静电吸盘热板将室温的半导体衬底吸持在高温的热板时，会再三发生半导体衬底破裂、搬运滑动引起的问题。图16和图17分别是已有静电吸盘热板的剖面图，图16表示吸持时的状态，图17表示减持时的状态。静电吸盘热板有板本体100，板本体100例如将氧化铝作为材料。由钨丝等组成的加热器电极(发热电极)101被配置在板本体厚度方向大致中央区域。静电吸盘电极102被配置在装有晶片103表面附近的区域。

将室温的半导体衬底103装置在高温热板上并吸持时，半导体衬底103随着温度上升会引起热膨胀但静电吸持力会使半导体衬底103整个面密合在板本体100上，所以如图10所示，不能充分膨胀最终因压缩应力而使晶片破裂。特别热板温度高时，因热膨胀也变大而使破裂容易。这样，用已有的静电吸盘热板将室温的半导体衬底吸持在高温的热板时，产生因压缩压力而使晶片破损。有摩擦引起的粉末产生、晶片滑动而引起的搬运错误等的问题。由于在半导体衬底的背面形成的膜的种类而使静电吸持力变化，所以由背面成膜种类而发生破裂的次数不同。在不吸持时，因成膜种类而使除电容易程度也不同，如图17所示，即使残存着吸持力，因搬运力继续而引起搬运偏差(跳起)。作为这些的对策，采用在加吸持电压之前，使半导体衬底保持在热板上，将半导体衬底升温到某程度使其热膨胀后吸持的方法，或使减持时变长的方法。然而，这些方法仍有生产率大幅降低的问题。如Al回流工艺方法那样，在必须从半导体衬底升温途中开始成膜时，Al的埋入性恶化，成品率下降。

发明内容

本发明是根据这样的问题而研制的，提供在装载于半导体制造装置中的静电吸盘热板吸持半导体衬底时用于制造防止半导体衬底破损的半导体装置的热板，提供能自动调整吸持力和除电时间等并防止晶片破损和搬运偏差的半导体装置的制造方法。

本发明的特征(1)是在装载于蚀刻装置、CVD装置、溅射装置等的半导体制造装置的静电吸盘热板上吸持半导体衬底时，从半导体衬底中央部向外周依次施加吸持力。因此，将静电吸盘电极从中央部沿外周方向至少分成2部分，从中央的内周部向外周部依次施加吸持电力。或者热板板本体的与晶片(半导体衬底)接触的表面成为中心突出的凸状面，使吸持前的晶片与板本体表面之间的距离从板本体的中心部分向外周方向变长，因此，从中央部向外周方向增加吸持力。

本发明的特征(2)是用该热板监控晶片背面状态，检测成膜种类、膜厚，调整吸持电压。

根据本发明，从晶片中央施加吸持力开始升温。这时晶片外周部因吸持力较弱而顺利地引起晶片的热膨胀，应力保持低的状态，能防止晶片的破损。并且能事前感知晶片背面的状态，选择预先规定的升压、除电参数，自动调整吸持力、除电时间，能防止晶片的破损和搬运偏差。

附图说明

图1是装载了第一实施例的晶片的静电吸盘型热板的剖面图和表示在热板表面形成的静电吸盘电极的热板平面图。

图2是表示将吸持电压施加到第一实施例的晶片之后到被吸持之前的时间变化的特性图和表示晶片吸持之前的晶片温度的时间变化的特性图。

图3是表示将吸持电压施加到第一实施例的晶片以后到被吸持之前的时间变化的特性图。