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JP5949171B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、半導体成膜装置、金属成膜装置、エッチング装置、又はめっき装置などの半導体製造装置及びそれを用いた半導体装置の製造方法に関する。
半導体製造装置を用いて半導体装置を製造する際に、支持台に載せた単結晶基板の複数のコンタクト領域にそれぞれ複数のコンタクトピンを接触させる場合がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００９−２９５８４９号公報
従来の装置では、３つのコンタクトピンの接触面の長手方向が単結晶基板の中央を向いており、そのうち１つのコンタクトピンの接触面の長手方向が単結晶基板の上面と単結晶基板のへき開面との交線に対して平行になっていた。このため、へき開面に応力が加わって単結晶基板にクラックが生じるという問題があった。
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は単結晶基板にクラックが生じるのを防ぐことができる半導体装置の製造方法及び半導体製造装置を得るものである。
本発明に係る半導体装置の製造方法は、上面の外周部に複数のコンタクト領域を持つ単結晶基板を前記単結晶基板の結晶方位の向きを一定に保持しながら支持台に載せる工程と、前記支持台に載せた前記単結晶基板の前記複数のコンタクト領域にそれぞれ複数のコンタクトピンの直線状の接触面を接触させる工程とを備え、全ての前記コンタクトピンの前記接触面の長手方向は、前記単結晶基板の前記上面と前記単結晶基板のへき開面との交線に対して平行ではないことを特徴とする。
本発明により、単結晶基板にクラックが生じるのを防ぐことができる。
本発明の実施の形態１に係る半導体製造装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態１に係るコンタクトピンと単結晶基板の位置関係を示す平面図である。 比較例に係るコンタクトピンと単結晶基板の位置関係を示す平面図である。 本発明の実施の形態２に係る半導体製造装置を示す断面図である。
本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法及び半導体製造装置について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体製造装置を示す断面図である。この半導体製造装置は、カップ構造の電解めっき装置である。支持台１に単結晶基板２が載せられる。支持台１に載せた単結晶基板２の上面の外周部にコンタクトピン３ａ，３ｂ，３ｃが接触される。めっき液注入口４から注入されためっき液５がアノードメッシュ６を介して単結晶基板２の表面に供給される。その後、めっき液５はめっき液送出口７から送出される。めっき液５として、Ａｕ，Ｎｉ，Ｃｕイオンなどの金属や半導体の原料を含むものを用いることができる。
図２は、本発明の実施の形態１に係るコンタクトピンと単結晶基板の位置関係を示す平面図である。単結晶基板２は、面方位が（１００）のＧａＡｓ基板（以下、ＧａＡｓ（１００）基板と表記する）である。単結晶基板２には結晶方向を示す２つのオリフラ８ａ，８ｂが設けられている。ＧａＡｓ（１００）基板は面方位が異なる２つのへき開面（０１１）面と（０−１１）面を有し、それらと単結晶基板２の上面との交線がそれぞれ交線９ａ，９ｂである。単結晶基板２は、上面の外周部にコンタクト領域１０ａ，１０ｂ，１０ｃを持つ。
コンタクト領域１０ａ，１０ｂ，１０ｃの配置が決まっているため、単結晶基板２の向きを一定にする必要がある。そこで、単結晶基板２の形に合わせた基板保持機構１１により、支持台１に対して単結晶基板２のオリフラ８ａ，８ｂ（結晶方位）の向きを一定に保持する。そして、支持台１に載せた単結晶基板２のコンタクト領域１０ａ，１０ｂ，１０ｃにコンタクトピン３ａ，３ｂ，３ｃが接触される。安定な接触を得るため、コンタクトピン３ａ，３ｂ，３ｃの先端は、断面が円のワイヤである。このため、単結晶基板２に接触するコンタクトピン３ａ，３ｂ，３ｃの接触面は直線状になる。製造装置に対してコンタクトピン３ａ，３ｂ，３ｃの向きを調整できるため、コンタクトピン３ａ，３ｂ，３ｃの接触面の長手方向は可変である。
各コンタクトピン３ａ，３ｂ，３ｃの接触面の長手方向は単結晶基板２の中央を向いていない。このため、全てのコンタクトピン３ａ，３ｂ，３ｃの接触面の長手方向は交線９ａ，９ｂに対して平行ではない。
続いて、本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を説明する。まず、単結晶基板２を単結晶基板２のオリフラ８ａ，８ｂ（結晶方位）の向きを一定に保持しながら支持台１に載せる。次に、支持台１に載せた単結晶基板２のコンタクト領域１０ａ，１０ｂ，１０ｃにそれぞれコンタクトピン３ａ，３ｂ，３ｃを接触させる。次に、コンタクトピン３ａ，３ｂ，３ｃから単結晶基板２に電流を流しながら、めっき液注入口４から注入されためっき液５がアノードメッシュ６を介して単結晶基板２の表面に供給して、単結晶基板２に電解めっきを行なう。その後、めっき液５はめっき液送出口７から送出され、ポンプによりめっき液を循環して、電解めっきを行なう。
続いて、本実施の形態の効果を比較例と比較して説明する。図３は、比較例に係るコンタクトピンと単結晶基板の位置関係を示す平面図である。比較例では、各コンタクトピン３ａ，３ｂ，３ｃの接触面の長手方向は単結晶基板２の中央を向いている。このため、コンタクトピン３ａ，３ｂ，３ｃのうち１つのコンタクトピンの接触面の長手方向が交線９ａ，９ｂに対して平行になっている。従って、へき開面に応力が加わって単結晶基板２にクラックが生じる。
一方、本実施の形態では、各コンタクトピン３ａ，３ｂ，３ｃの接触面の長手方向は単結晶基板２の中央を向いていない。このため、全てのコンタクトピン３ａ，３ｂ，３ｃの接触面の長手方向は交線９ａ，９ｂに対して平行ではない。この結果、へき開面に働く応力を低減できるため、単結晶基板２にクラックが生じるのを防ぐことができる。
表１は、ＧａＡｓ（１００）基板の上面とへき開面との交線に対するコンタクトピンの接触面の長手方向の角度を変化させてクラック発生率を測定した結果である。基板は直径１００ｍｍの円形、基板厚１００μｍとし、基板をワックス材で単結晶サファイア基板に固定した。この測定の結果、０°ではクラック発生率が１．８６％だったが、４５°では０％に低減した。よって、コンタクトピンの接触面の長手方向が交線に対して平行でなければ、単結晶基板にクラックが生じるのを防ぐことができることが確認された。
Figure 0005949171
また、全てのコンタクトピン３ａ，３ｂ，３ｃの接触面の長手方向が同じ方向であることが好ましい。これにより、交線９ａ，９ｂと異なる角度を取りやすい。さらに、装置設計者がコンタクトピン３ａ，３ｂ，３ｃの向きを設計しやすい。
また、コンタクトピン３ａ，３ｂ，３ｃの接触面の長手方向がそれぞれなす角度は、交線９ａと交線９ｂがなす角度の倍数であることが好ましい。この場合には何れか１つのコンタクトピン３ａ，３ｂ，３ｃの接触面の長手方向が交線９ａ，９ｂとずれていれば、全てのコンタクトピン３ａ，３ｂ，３ｃの接触面の長手方向が交線９ａ，９ｂとは異なる方向を向くことになる。従って、コンタクトピン３ａ，３ｂ，３ｃの角度を容易に調整することができる。ここで、各種基板のへき開面、基板表面とへき開面との交線同士がなす角を表２に示す。
Figure 0005949171
表２に示すように、単結晶基板２がＳｉＣ（０００１）基板の場合には交線９ａ，９ｂ同士がなす角は３０°であるため、コンタクトピン３ａ，３ｂ，３ｃの接触面の長手方向がそれぞれなす角度を３０°の倍数にする。単結晶基板２がＧａＮ（０００１）基板又はＳｉ（１１１）基板の場合には交線同士がなす角は６０°であるため、コンタクトピン３ａ，３ｂ，３ｃの接触面の長手方向がそれぞれなす角度を６０°の倍数にする。単結晶基板２がＳｉ（１００）基板、ＧａＡｓ（１００）基板、ＩｎＰ（１００）基板の何れかの場合には交線同士がなす角は９０°であるため、コンタクトピン３ａ，３ｂ，３ｃの接触面の長手方向がそれぞれなす角度を９０°の倍数にする。
また、コンタクトピン３ａ，３ｂ，３ｃの材質は、バネ性ではなく、導電性とめっきの析出具合で選択する。導電性はＳＵＳ＜Ｐｔ＜Ａｕの順で高くなるが、ＰｔやＡｕはめっきの析出がしやすく、且つ析出しためっきとの付着性が強いため扱いが難しい。一方、ＳＵＳはめっきの析出が起こり難く、析出物との密着性が弱く、析出物が剥がれやすいため、装置の維持・管理が非常にやりやすくなり、コンタクトピンの材料として適している。
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２に係る半導体製造装置を示す断面図である。コンタクトピン３ａ，３ｂ，３ｃが基板固定部１２に取り付けられている。この半導体製造装置は、実施の形態１のようなめっき装置に限らず、半導体成膜装置、金属成膜装置、エッチング装置などに用いることができる。その他の構成は実施の形態１と同様であり、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
１ 支持台
２ 単結晶基板
３ａ，３ｂ，３ｃ コンタクトピン
９ａ 交線（第１の交線）
９ｂ 交線（第２の交線）
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ コンタクト領域

Claims (10)

  1. 上面の外周部に複数のコンタクト領域を持つ単結晶基板を前記単結晶基板の結晶方位の向きを一定に保持しながら支持台に載せる工程と、
    前記支持台に載せた前記単結晶基板の前記複数のコンタクト領域にそれぞれ複数のコンタクトピンの直線状の接触面を接触させる工程とを備え、
    全ての前記コンタクトピンの前記接触面の長手方向は、前記単結晶基板の前記上面と前記単結晶基板のへき開面との交線に対して平行ではないことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 各接触面の前記長手方向は前記単結晶基板の中央を向いていないことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 前記複数のコンタクトピンから前記単結晶基板に電流を流しながら前記単結晶基板に電解めっきを行なう工程を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 前記へき開面は、面方位が異なる第１及び第２のへき開面を有し、
    前記単結晶基板の前記上面と前記第１及び第２のへき開面との交線がそれぞれ第１及び第２の交線であり、
    前記複数のコンタクトピンの前記接触面の前記長手方向がそれぞれなす角度は、前記第１の交線と前記第２の交線がなす角度の倍数であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 前記単結晶基板は、面方位が（０００１）のＳｉＣ基板であり、
    前記複数のコンタクトピンの前記接触面の前記長手方向がそれぞれなす角度は３０°の倍数であることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
  6. 前記単結晶基板は、面方位が（０００１）のＧａＮ基板、又は面方位が（１１１）のＳｉ基板であり、
    前記複数のコンタクトピンの前記接触面の前記長手方向がそれぞれなす角度は６０°の倍数であることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
  7. 前記単結晶基板は、面方位が（１００）のＳｉ基板、面方位が（１００）のＧａＡｓ基板、面方位が（１００）のＩｎＰ基板の何れかであり、
    前記複数のコンタクトピンの前記接触面の前記長手方向がそれぞれなす角度は９０°の倍数であることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
  8. 全ての前記コンタクトピンの前記接触面の前記長手方向は同じ方向であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  9. 前記複数のコンタクトピンの前記接触面の前記長手方向は可変であることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  10. 前記複数のコンタクトピンの材質はＳＵＳであることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
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