JP3602901B2 - Wafer holding member and method of manufacturing the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体や液晶の製造装置において、半導体ウェハや液晶用ガラス等のウェハを保持・搬送するために使用するウェハ保持部材に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体製造工程で、半導体ウェハに成膜を施すCVD装置やそのウェハに微細加工処理を施すドライエッチング装置において、半導体ウェハの保持部材としてサセプターや静電チャックが用いられている。
【0003】
例えば図3に示すように、サセプター20はセラミックス等の基体21の載置面21aにウェハ30を載置して各種加工処理を施すものである。
【0004】
また、静電チャックは、上記基体21に内部電極を備え、この内部電極とウェハ30間に電圧を印加して、静電吸着力により、ウェハ30を載置面21aに吸着固定した状態で、各種加工処理を施すものである。
【0005】
上記ウェハ保持部材を成す基体21の材質としてはセラミックスが用いられており、例えばアルミナにチタンを添加して還元性雰囲気で焼成したもの(特開昭62−264638号公報参照)、チタン酸バリウム等の強誘電体材料で形成したもの(特開平2−339325号公報参照)等がある。
【0006】
また、特にハロゲン系ガスのプラズマ雰囲気中で使用される場合には、基体21として焼結助剤を添加した窒化アルミニウム質セラミックスを用いることも提案されている(特開平5−251365号公報参照)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記ウェハ30をウェハ保持部材で保持して加工した場合、ウェハ30にパーティクルと呼ばれる微小な粒子が付着し、これがウェハ30上に形成する配線パターンに悪影響を及ぼすという問題があった。特に、近年の半導体回路の高密度化に伴って、上記パーティクルの付着が大きな問題となってきた。
【0008】
一般に、ウェハに付着するパーティクルの付着原因としては、ウェハ自体の引っかき傷等によるSi等の付着と、ウェハ保持部材の載置面からの付着の2種類があることが知られている。そのため、ウェハ保持部材からの付着を防止することが望まれているが、従来のウェハ保持部材ではこの要求を満たすことができなかった。
【0009】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は、ウェハの載置面を有する基体をセラミックスで形成し、上記載置面の中心線平均粗さ(Ra)を0.1μm以下とするとともに、載置面のボイド中の残留物を除去してウェハ保持部材を構成したものである。即ち、上記載置面における0.01mm2 の範囲中に、0.1μm以上の残留物が存在するボイドの個数を100個以下、または0.1μm以上の大きさの残留物の個数を500個以下としたことを特徴とする。
【0010】
また本発明は、セラミックスからなる基体に形成した載置面を中心線平均粗さ(Ra)が0.1μm以下となるように研磨した後、この載置面を酸処理してボイド中の残留物を除去する工程からウェハ保持部材を製造したことを特徴とする。
【0011】
即ち、本発明者が検討の結果、ウェハ保持部材を構成するセラミックス製基体の表面に存在する微小なボイドに、セラミックス粒子のかけらや研削・研磨粉等の残留物が存在しており、この残留物がウェハに付着してパーティクルとなることを見出した。
【0012】
そこで、本発明では、セラミックス製の基体のウェハ載置面を中心線平均粗さ(Ra)が0.1μm以下となるように滑らかに研磨してボイドを小さくするとともに、この面を酸処理することによって、ボイド中の残留物を溶かして除去し、ウェハへのパーティクルの付着を防止するようにしたのである。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下本発明のウェハ保持部材の実施形態を図によって説明する。
【0014】
図1に示す静電チャックは、セラミックス製の基体11の表面を載置面11aとし、内部に電極12と発熱抵抗体13を備えたものである。また必要があれば、この基体11の下面をベース板(不図示)に接合することもできる。
【0015】
ここで、上記電極12は静電吸着用電極であり、基体11の載置面11aに載置したウェハ30と、上記電極12間に電源14より直流電圧を印加すると、単極型の静電チャックとして作用し、ウェハ30を吸着することができる。また、発熱抵抗体13は不図示の電源より通電することによって発熱させ、ウェハ30を加熱することができる。
【0016】
そして、本発明では、上記基体11の載置面11aの中心線平均粗さ(Ra)を0.1μm以下とするとともに、この載置面11aのボイド中の残留物を除去したことを特徴とする。
【0017】
また、このような載置面11aは、まず中心線平均粗さ(Ra)が0.1μm以下となるように研磨した後、この載置面11aを酸処理し、ボイド中の残留物を溶かして除去することによって得ることができる。
【0018】
即ち、本発明ではまず載置面11aを中心線平均粗さ(Ra)が0.1μm以下となるように研磨して、表面のボイド11bを小さくする。この時点では、図2(a)に示すようにボイド11b中には、セラミックス粒子のかけらや研削・研磨粉等の残留物11cが存在している。その後、この載置面11aを酸処理することによって、上記残留物11cを溶かして除去し、図2(b)に示すようにボイド11b内に残留物11cが実質的に存在しない状態とするのである。
【0019】
そのため、この載置面11aにウェハ30を載置すると、パーティクルの原因となる残留物11cが存在しないため、ウェハ30へのパーティクル付着を防止するとができるのである。
【0020】
なお、本発明において、ウェハ載置面11aの中心線平均粗さ(Ra)を0.1μm以下としたのは、中心線平均粗さ(Ra)が0.1μmよりも大きいとボイド11bが大きいままであり、酸処理しても残留物11cが除去しにくくなるためである。
【0021】
また、本発明において、載置面11aのボイド11bに実質的に残留物11cが存在しないとは、ウェハ30への付着が問題となるような大きさの残留物11cがほとんど存在しないことを言う。具体的には、載置面11aの任意の箇所を電子顕微鏡(SEM)で観察したとき、0.01mm2 の範囲中に、0.1μm以上の大きさの残留物11cが存在するボイド11bの数が100個以下、又は0.1μm以上の大きさの残留物11cの個数が500個以下のいずれかを満たしていれば良い。
【0022】
さらに、載置面11aを酸処理する場合は、HF、HNO3 等の酸中に載置面11aを浸漬し、所定時間経過した後で洗浄すれば良い。このとき、浸漬時間が長すぎると基体11自体を溶かしてしまうため、適度な時間となるように制御する必要がある。
【0023】
また、図示していないが上記載置面11aには溝等を形成することもできる。この場合は、載置面11aのうちウェハ30と接触する面を、中心線平均粗さ(Ra)が0.1μm以下で、ボイド中に実質的に残留物が存在しない状態としておけば良く、溝の内側表面はこのような状態となっていなくても良い。そして、上記溝中にHeガス等を流すことによって、基体11とウェハ30間の熱伝達を高めることができる。
【0024】
さらに、図1の例では、基体11中に電極12と発熱抵抗体13を備えたものを示したが、さらにプラズマ発生用電極を備えたり、または電極12のみを備えた構造の静電チャック10とすることもできる。
【0025】
あるいは、図3に示すようなサセプタ20についても同様に本発明を適用するとができ、基体21の載置面21aを中心線平均粗さ(Ra)が0.1μm以下で、ボイド中に実質的に残留物が存在しない状態とすれば良い。また、このサセプタ20に発熱抵抗体やプラズマ発生用電極を備えることもできる。
【0026】
このように、本発明のウェハ保持部材とは、ウェハを載置して、搬送・加工を行うためのサセプターや静電チャックを指している。また本発明のウェハとは、上述した半導体ウェハに限らず、液晶用ガラス基板やその他のさまざまな板状体のものであれば良い。
【0027】
以上の実施例において、基体11、21を成すセラミックスとしては、Al2 O3 ,AlN,ZrO2 ,SiC,Si3 N4 等の一種以上を主成分とするセラミックスを用いる。これらの中でも特に耐プラズマ性の点から、99重量%以上のAl2 O3 を主成分としSiO2 ,MgO,CaO等の焼結助剤を含有するアルミナセラミックスや、AlNを主成分とし周期律表2a族元素酸化物や3a族元素酸化物を0.5〜20重量%の範囲で含有する窒化アルミニウム質セラミックス、あるいは99重量%以上のAlNを主成分とする高純度窒化アルミニウム質セラミックスのいずれかが好適である。
【0028】
【実施例】
本発明のウェハ保持部材として、図1に示す静電チャックを試作した。窒化アルミニウム質セラミックスの原料をシート状に成形し、導電ペーストを塗布して電極12や発熱抵抗体13を形成し、各シート状成形体を積層した後、所定の雰囲気、温度で焼成して基体11を得た。
【0029】
この載置面11aを切削等により所定の平面度、平行度となるように加工した後、SiO2 を主成分とする研磨剤を用いてラップ機で研磨加工を行い、研磨条件を変化させて、中心線平均粗さ(Ra)を0.05〜0.3μmの範囲で変化させた。その後、載置面11aに対して、HF−HNO3 の混酸を用いて酸処理を施しボイド11b内の残留物11cを除去した。なお比較例として、この酸処理を施さないものも用意した。
【0030】
このようにして得られた各静電チャック10の載置面11aに直径8インチのシリコンのウェハ30を載置し、電源14より通電して吸着した。その後、ウェハ30を取り外し、載置面11aと接触していた側の全面に付着した0.1μm以上のパーティクルの数をパーティクルカウンターで測定し、パーティクル数が2000個以下のものを○、2000個を越えるものを×で評価した。
【0031】
結果は表1に示す通りである。この結果より、酸処理を施さなかったもの(No.5〜8)ではパーティクル数が4000個以上と大きかった。また、酸処理を施したものでも、中心線平均粗さ(Ra)が0.1μmより大きい(No.3,4)とパーティクル数が5000以上と大きかった。
【0032】
これらに対し、中心線平均粗さ(Ra)が0.1μm以下で、酸処理を施した本発明実施例(No.1,2)ではパーティクル数を2000以下と極めて小さくできることがわかった。
【0033】
【表1】
【0034】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ウェハの載置面を有する基体をセラミックスで形成し、上記載置面のの中心線平均粗さ(Ra)を0.1μm以下とするとともに、載置面のボイド中の残留物を除去してウェハ保持部材を構成したことによって、ウェハに付着するパーティクルの数を極めて少なくするとができ、優れたウェハを歩留り良く加工することが可能となる。
【0035】
また、本発明によれば、セラミックスからなる基体に形成いた載置面を中心線平均粗さ(Ra)が0.1μm以下となるように研磨した後、この載置面を酸処理してボイド中の残留物を除去する工程からウェハ保持部材を製造したことによって、載置面のボイド中に実質的に残留物の存在しないウェハ保持部材を簡単な工程で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のウェハ保持部材を示す概略断面図である。
【図2】本発明のウェハ保持部材の載置面を示す拡大断面図である。
【図3】ウェハ保持部材の一例であるサセプターを示す断面図である。
【符号の説明】
10:静電チャック
11:基体
11a:載置面
11b:ボイド
11c:残留物
12:電極
13:発熱抵抗体
14:電源
20:サセプター
21:基体
21a:載置面
30:ウェハ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a wafer holding member used for holding and transporting a wafer such as a semiconductor wafer or a liquid crystal glass in a semiconductor or liquid crystal manufacturing apparatus.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In a semiconductor manufacturing process, a susceptor or an electrostatic chuck is used as a semiconductor wafer holding member in a CVD apparatus for forming a film on a semiconductor wafer or a dry etching apparatus for performing fine processing on the wafer.
[0003]
For example, as shown in FIG. 3, the
[0004]
Further, the electrostatic chuck includes an internal electrode on the
[0005]
Ceramics are used as a material of the
[0006]
It has also been proposed to use an aluminum nitride ceramic to which a sintering aid has been added as the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the
[0008]
In general, it is known that there are two types of adhesion of particles adhering to a wafer, namely, adhesion of Si or the like due to a scratch on the wafer itself, and adhesion from a mounting surface of a wafer holding member. Therefore, it is desired to prevent the adhesion from the wafer holding member, but the conventional wafer holding member cannot satisfy this requirement.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
Accordingly, the present invention provides a substrate having a mounting surface of a wafer formed of ceramics, the center line average roughness (Ra) of the mounting surface is set to 0.1 μm or less, and the residue in the void of the mounting surface is reduced. Is removed to form a wafer holding member. That is, within the range of 0.01 mm 2 on the mounting surface, the number of voids having a residue of 0.1 μm or more is 100 or less, or the number of residues having a size of 0.1 μm or more is 500 It is characterized by the following.
[0010]
Further, according to the present invention, after a mounting surface formed on a substrate made of ceramics is polished so that a center line average roughness (Ra) is 0.1 μm or less, the mounting surface is subjected to an acid treatment to leave residual in voids. The wafer holding member is manufactured from the step of removing the object.
[0011]
That is, as a result of the study by the present inventor, residues such as fragments of ceramic particles and grinding / polishing powder are present in minute voids present on the surface of the ceramic base constituting the wafer holding member. It has been found that the object adheres to the wafer and becomes particles.
[0012]
Accordingly, in the present invention, the wafer mounting surface of the ceramic base is smoothly polished so that the center line average roughness (Ra) is 0.1 μm or less to reduce voids and acid-treat this surface. This dissolves and removes the residues in the voids to prevent particles from adhering to the wafer.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a wafer holding member of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0014]
The electrostatic chuck shown in FIG. 1 includes a
[0015]
Here, the
[0016]
In the present invention, the center line average roughness (Ra) of the
[0017]
The
[0018]
That is, in the present invention, the
[0019]
Therefore, when the
[0020]
In the present invention, the center line average roughness (Ra) of the
[0021]
Further, in the present invention, the fact that substantially no
[0022]
Further, if the acid treatment the mounting
[0023]
Although not shown, a groove or the like may be formed on the mounting
[0024]
Further, in the example of FIG. 1, the
[0025]
Alternatively, the present invention can be similarly applied to a
[0026]
As described above, the wafer holding member of the present invention refers to a susceptor or an electrostatic chuck for carrying a wafer and carrying and processing the wafer. Further, the wafer of the present invention is not limited to the above-described semiconductor wafer, but may be any one having a glass substrate for liquid crystal or other various plate-like bodies.
[0027]
In embodiments described above, as the ceramic constituting the substrate 11,21, Al 2 O 3, AlN , ZrO 2, SiC, use ceramics as a main component one or more of such Si 3 N 4. Among them, particularly from the viewpoint of plasma resistance, alumina ceramics containing 99% by weight or more of Al 2 O 3 as a main component and a sintering aid such as SiO 2 , MgO, CaO, or a periodic rule containing AlN as a main component. Either aluminum nitride ceramics containing Group 2a element oxides or Group 3a element oxides in the range of 0.5 to 20% by weight, or high-purity aluminum nitride ceramics containing 99% by weight or more of AlN as a main component. Is preferred.
[0028]
【Example】
As a wafer holding member of the present invention, an electrostatic chuck shown in FIG. 1 was prototyped. The raw material of the aluminum nitride ceramics is formed into a sheet, a conductive paste is applied to form the
[0029]
After processing the mounting
[0030]
The
[0031]
The results are as shown in Table 1. From these results, the particles not subjected to the acid treatment (Nos. 5 to 8) had a large number of particles of 4000 or more. In addition, even in the case of the acid treatment, when the center line average roughness (Ra) was larger than 0.1 μm (Nos. 3 and 4), the number of particles was as large as 5000 or more.
[0032]
On the other hand, it was found that the number of particles can be extremely reduced to 2000 or less in the examples (Nos. 1 and 2) of the present invention in which the center line average roughness (Ra) is 0.1 μm or less and subjected to the acid treatment.
[0033]
[Table 1]
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the base having the wafer mounting surface is formed of ceramics, the center line average roughness (Ra) of the mounting surface is set to 0.1 μm or less, and the mounting surface is formed. By forming the wafer holding member by removing the residue in the voids, the number of particles adhering to the wafer can be extremely reduced, and an excellent wafer can be processed with good yield.
[0035]
Further, according to the present invention, the mounting surface formed on the ceramic substrate is polished so that the center line average roughness (Ra) is 0.1 μm or less, and then the mounting surface is subjected to an acid treatment to remove voids. Since the wafer holding member is manufactured from the step of removing the residue therein, the wafer holding member substantially free of the residue in the void of the mounting surface can be manufactured by a simple process.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a wafer holding member of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a mounting surface of a wafer holding member of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view showing a susceptor as an example of a wafer holding member.
[Explanation of symbols]
10: electrostatic chuck 11:
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