CN103038874A - 静电吸盘 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种静电吸盘,是具备电介体基板的静电吸盘,该电介体基板具有:突起部,形成在载放被吸附物侧的主面上;及平面部,形成在所述突起部的周围,其特征在于,所述电介体基板由多晶陶瓷烧结体形成,所述突起部的顶面为曲面,在所述顶面上形成有第1凹部,所述平面部具有平坦部,在所述平坦部上形成有第2凹部,所述第1凹部的深度尺寸比所述第2凹部的深度尺寸大。可抑制产生颗粒,同时容易使静电吸盘表面的清洁状态恢复。
Description
技术领域
本发明方式涉及一种通常的静电吸盘。
背景技术
在进行蚀刻、CVD(Chemical Vapor Deposition:化学气相沉积)、溅射、离子注入、灰化、曝光、检查等的基板处理装置中,作为吸附保持被吸附物(半导体晶片、玻璃基板等)的单元使用静电吸盘。
在此,当静电吸盘的载置面和被吸附物互相摩擦时有可能会产生颗粒。而且,当静电吸盘的载置面和被吸附物的接触面积变大时被吸附物的吸附脱离响应性有可能会变差。
因此,公知有如下技术,通过在静电吸盘的载置面侧设置突起部而减小接触面积,从而实现抑制颗粒污染并提高被吸附物的吸附脱离响应性。
而且,提出有如下技术,在静电吸盘的载置面侧设置突起部的同时,对突起部的顶面进行抛光,从而在顶面上形成表面粗糙度Ra为0.25S以下的平坦面(参照专利文献1)。
该专利文献1所公开的技术通过对突起部的顶面、侧面以及突起部周围的平面部(凹部的底面)进行镜面研磨,从而即使在被吸附物的背面与这些部分接触时也能抑制产生颗粒(参照专利文献1的[0008]、[0029]、[0035]等)。
但是,如果使突起部的顶面为平坦面,则由于平坦面的顶面与被吸附物的背面摩擦反而有可能使颗粒增加。尤其是近年存在如下倾向,即附着于被吸附物背面等的颗粒数的限制变得严格,使突起部的顶面为平坦面时,则有可能无法应对颗粒数的限制。
另外,如果使突起部的顶面为平坦面,则被吸附物的吸附脱离响应性也有可能变差。
而且,提出有如下技术,在静电吸盘的载置面侧设置突起部的同时,对突起部的顶面进行喷丸加工,从而在顶面上形成中心线平均粗糙度Ra为0.5μm以上的粗糙面区域(参照专利文献2的[0035]、[0043])。
该粗糙面区域是为了提高被吸附物的面内温度的均匀性、提高被吸附物的吸附脱离响应性等而设置的。而且,由于粗糙面区域为不与被吸附物的背面接触的非接触面,因此可抑制粗糙面区域与被吸附物的背面摩擦(参照专利文献2的[0011]、[0014])。
但是,在粗糙面区域的周围形成有中心线平均粗糙度Ra为0.5μm以下的平滑区域。即,与专利文献1所公开的技术的情况一样,有可能由于顶面的平滑区域与被吸附物的背面摩擦而使颗粒增加。尤其是近年存在如下倾向,即附着于被吸附物背面等的颗粒数的限制变得严格,有可能由于在突起部的顶面设置平滑区域而无法应对颗粒数的限制。
另外,如果在突起部的顶面上设置平滑区域,则被吸附物的吸附脱离响应性也有可能变差。
而且,利用喷砂法等形成突起部时,有时在突起部的表面区域、平面部的表面区域内产生裂纹等的缺陷部。这种缺陷部内在于表面区域内时,则表面区域的一部分有可能以缺陷部为基点而脱离从而产生颗粒。
这种内在于表面区域内的缺陷部无法用抛光法除去,利用磨具加工法、激光雕刻法、喷丸法等时还有可能进一步使缺陷部增加。
而且,没有考虑关于构成突起部的顶面、侧面以及突起部周围的平面部的材料的晶粒径,还有可能使颗粒增加。
而且,如果利用磨具加工法、激光雕刻法、喷丸法等形成专利文献2所公开的粗糙面区域,则形成又细又深的孔。被这种孔捕捉的微小的异物很难用清扫除去,有可能无法容易地使静电吸盘表面的清洁状态恢复。
另外,所捕捉的微小的异物有可能因静电吸盘动作时产生的电场而从粗糙面区域浮起,并附着在被吸附物的背面上。即,由于被粗糙面区域捕捉的微小的异物很难用清扫除去,因此残留的异物迟早有可能变成颗粒。
专利文献1:日本国特开2003-86664号公报
专利文献2:日本国特开2001-341043号公报
发明内容
本发明方式是基于上述课题的认识而进行的,提供一种静电吸盘,可抑制产生颗粒,同时容易使静电吸盘表面的清洁状态恢复。
第1发明是一种静电吸盘,是具备电介体基板的静电吸盘,该电介体基板具有:突起部,形成在载放被吸附物侧的主面上;及平面部,形成在所述突起部的周围,其特征在于,所述电介体基板由多晶陶瓷烧结体形成,所述突起部的顶面为曲面,在所述顶面上与露出在表面上的晶粒相对应地形成有第1凹部,所述平面部具有平坦部,在所述平坦部上形成有第2凹部,所述第1凹部的深度尺寸比所述第2凹部的深度尺寸大。
根据该静电吸盘,除去被第1凹部、第2凹部的内部捕捉的异物变得容易。即,即使在异物附着于静电吸盘表面的情况下,也能容易地使静电吸盘表面的清洁状态恢复。
顶面为曲面且形成有第1凹部。因此,可以使顶面和被吸附物背面的接触部分的面积大幅度减少。还可以在第1凹部的内部捕捉细微的异物。
而且,由于在平坦部上形成有第2凹部,因此假使被吸附物挠曲而致使被吸附物的背面与平面部接触,也能够使接触部分的面积大幅度减少。还可以在第2凹部的内部捕捉细微的异物。
即,由于可以使与被吸附物背面的接触部分的面积减少,因此可抑制产生颗粒。而且,通过在第1凹部、第2凹部的内部捕捉细微的异物,而能够抑制产生颗粒。
第2发明是一种静电吸盘,在第1发明中,其特征在于,所述顶面具有比因吸附力而弯曲的所述被吸附物的挠曲曲线的曲率半径小的曲率半径。
根据该静电吸盘,可以使顶面的形状对应于板状被吸附物被静电吸附时的挠曲形状。因此,可以使顶面和被吸附物背面的接触部分上的表面压力下降,因此,可抑制产生颗粒。
第3发明是一种静电吸盘,在第1发明中,其特征在于,所述第1凹部的深度尺寸和所述第2凹部的深度尺寸比所述多晶陶瓷烧结体的晶粒的平均粒径小。
根据该静电吸盘,可抑制产生颗粒,同时更容易恢复静电吸盘表面的清洁状态。
第4发明是一种静电吸盘,在第1发明中,其特征在于,所述第1凹部的侧面为斜面,所述第1凹部的底面和所述第1凹部的侧面所成的角度为钝角,所述第1凹部的侧面与所述顶面相交的部分以及所述第1凹部的侧面与所述第1凹部的底面相交的部分呈带有连续圆角的形状。
根据该静电吸盘,在对静电吸盘表面进行清洁时可以消除成为死角的部分,因此,可以更加切实且容易地恢复静电吸盘表面的清洁状态。
即,由于深度浅的第1凹部的侧面部分为连续平缓的形状,因此可以增大与无纺布等清扫工具的接触面积。因此,即使是用含有有机溶剂的无纺布擦拭程度的清扫,也能顺畅地除去微小的异物。
第5发明是一种静电吸盘,在第1发明中,其特征在于,所述第2凹部的侧面为斜面,所述第2凹部的底面和所述第2凹部的侧面所成的角度为钝角,所述第2凹部的侧面与所述平坦部相交的部分以及所述第2凹部的侧面与所述第2凹部的底面相交的部分呈带有连续圆角的形状。
根据该静电吸盘,在对静电吸盘表面进行清洁时可以消除成为死角的部分,因此,可以更加切实且容易地恢复静电吸盘表面的清洁状态。
即,由于深度浅的第2凹部的侧面部分为连续平缓的形状,因此可以增大与无纺布等清扫工具的接触面积。因此,即使是用含有有机溶剂的无纺布擦拭程度的清扫,也能顺畅地除去微小的异物。
第6发明是一种静电吸盘,在第1发明中,其特征在于,所述平面部具有在所述平面部上开口的多个孔,所述平坦部形成在所述孔的周围。
根据该静电吸盘,由于可以在平面部上开口的多个孔中捕捉异物,因此可抑制产生颗粒。
第7发明是一种静电吸盘,在第6发明中,其特征在于,所述孔的深度尺寸比所述多晶陶瓷烧结体的晶粒的平均粒径小。
根据该静电吸盘,除去被孔捕捉的异物变得容易。
第8发明是一种静电吸盘,在第1发明中,其特征在于,所述突起部的高度尺寸比所述多晶陶瓷烧结体的晶粒的平均粒径大。
根据该静电吸盘,假使多晶陶瓷烧结体的晶粒脱落,也能抑制突起部的形状改变。
第9发明是一种静电吸盘,在第1发明中,其特征在于,所述电介体基板由多晶氧化铝烧结体形成,所述平均粒径为1.5μm以下,粒径分布的标准偏差为1μm以下。
根据该静电吸盘,由于可以使作为基底的多晶氧化铝烧结体成为致密的组织,因此可以用CMP法均匀且稳定地形成第1凹部、第2凹部。其结果,可使颗粒的产生大幅度减少。
第10发明是一种静电吸盘,在第9发明中,其特征在于,所述电介体基板的氧化铝含有率为99.9wt%以上,假密度为3.96以上,体积电阻率在静电吸盘的使用温度区域内为1014Ωcm以上。
这种静电吸盘利用库仑力吸附被吸附物。如果利用库仑力则能够显现较强的吸附力,但是即使在这种静电吸盘的情况下,也能够使颗粒的产生大幅度减少。
第11发明是一种静电吸盘,在第1发明中,其特征在于,所述顶面的曲率半径为20毫米以下。
根据该静电吸盘,可以使顶面的曲率半径比因吸附力而弯曲的板状被吸附物的挠曲曲线的曲率半径小。
第12发明是一种静电吸盘,在第1发明中,其特征在于,所述第1凹部的深度尺寸为30nm以上、150nm以下,所述第2凹部的深度尺寸为5nm以上、30nm以下。
根据该静电吸盘,除去被第1凹部、第2凹部的内部捕捉的异物变得容易。即,即使在异物附着于静电吸盘表面的情况下,也能容易地使静电吸盘表面的清洁状态恢复。
第13发明是一种静电吸盘,在第9发明中,其特征在于,所述电介体基板的体积电阻率在静电吸盘的使用温度区域内为108Ωcm以上、1013Ωcm以下。
这种静电吸盘利用约翰逊·拉别克力吸附被吸附物。如果利用约翰逊·拉别克力,则与利用库仑力时相比吸附力变强,但是即使在这种静电吸盘的情况下,也能够使颗粒的产生大幅度减少。
第14发明是一种静电吸盘,在第13发明中,其特征在于,所述电介体基板的氧化铝含有率为99.4wt%以上。
如果是由这种高纯度的氧化铝形成的电介体基板,则可以抑制氧化铝以外的物质引起的污染。
根据本发明方式,提供一种静电吸盘,可抑制产生颗粒,同时容易使静电吸盘表面的清洁状态恢复。
附图说明
图1(a)是用于例示静电吸盘的模式剖视图,(b)是(a)中的A部分的模式放大图。
图2是用于例示突起部和平面部的表面特性、截面形状等的曲线图。
图3是用于例示形成在突起部的顶面上的细微凹部的激光显微镜照片。
图4是用于例示形成在平坦部上的细微凹部的扫描型电子显微镜照片。
图5是用于例示使顶面为平坦面时的激光显微镜照片。
图6是用于例示形成在顶面3a1上的凹部13a的形状的图;(a)是凹部13a的三维图像,(b)、(c)是用于例示凹部13a的轮廓的图。
图7是用于例示形成在平坦部3b2上的凹部13b的形状的图;(a)是凹部13b的三维图像,(b)、(c)是用于例示凹部13b的轮廓的图。
图8是用于例示在平面部上开口的孔的深度尺寸的曲线图。
图9是用于例示细微凹部的长度测定的激光显微镜照片。
图10是用于例示露出在多晶陶瓷烧结体表面上的晶粒的长度测定的激光显微镜照片。
图11是用于例示电介体基板的表面区域中产生的裂纹的扫描型电子显微镜照片。
图12是用于例示表面区域的一部分将要脱离的状态的扫描型电子显微镜照片。
图13(a)是用于例示缺陷部所内在的部分上产生的干涉条纹的激光显微镜照片,(b)是(a)中的B-B线截面的扫描型电子显微镜(SEM;Scanning Electron Microscope)照片,而且,(c)是(b)中的D部分的放大照片,(d)是与(a)相同的部分的扫描型电子显微镜照片。
图14(a)是用于例示缺陷部所内在的部分上产生的干涉条纹的激光显微镜照片,(b)是(a)中的C-C线截面的扫描型电子显微镜照片。
图15是用于例示进行了二值化处理的图像的照片。
图16是用于例示用CMP法除去缺陷部的状态的曲线图。
图17是用于例示用CMP法除去缺陷部之前的状态的曲线图。
图18是用于例示用CMP法除去缺陷部的状态的曲线图。
图19是用于例示用CMP法除去缺陷部之前的状态的曲线图。
图20(a)是晶粒的平均粒径为1.8μm左右的情况,(b)是晶粒的平均粒径为1.4μm左右的情况。
图21是用于例示通过激光显微镜拍摄的多晶陶瓷烧结体的照片。
图22是用于例示晶粒的平均粒径和粒径分布的标准偏差的曲线图。
图23是用于例示晶粒的平均粒径和粒径分布的标准偏差的曲线图。
图24是用于例示细微凹部的深度测定的图;(a)是用于例示测定值曲线的曲线图,(b)是用于例示测定位置的激光显微镜照片。
图25是表示形成在顶面3a1上的细微凹部13a的深度尺寸与附着在被吸附物背面上的颗粒数的关系的曲线图。
图26(a)是晶粒的平均粒径为20μm~50μm、假密度为3.7、氧化铝含有率为90wt%的情况,(b)是晶粒的平均粒径为1.5μm以下、假密度为3.96、氧化铝含有率为99.9wt%的情况。
图27是用于例示附着在半导体晶片背面上的颗粒数的模式图;另外,(a)是作为基底的多晶氧化铝烧结体为图26(a)所示的状态的情况,(b)是作为基底的多晶氧化铝烧结体为图26(b)所示的状态的情况。
图28(a)是用于例示其它实施方式所涉及的静电吸盘的模式剖视图,(b)是(a)中的F部分的模式放大图。
图29是用于例示静电吸盘的制造方法的流程图。
具体实施方式
以下,参照附图例示本发明的实施方式。另外,对各附图中相同的构成要素标注相同的符号并适当省略详细的说明。
图1是用于例示本实施方式所涉及的静电吸盘的模式剖视图。另外,图1(a)是用于例示静电吸盘的模式剖视图,图1(b)是图1(a)中的A部分的模式放大图。
如图1(a)、(b)所示,在静电吸盘1中设置有基台2、电介体基板3、电极4。
在基台2的一侧的主面(电极4侧的表面)上形成有由无机材料构成的绝缘体层5。而且,电介体基板3具有:突起部3a,形成在载放被吸附物侧的主面(载置面侧)上;及平面部3b,形成在突起部3a的周围。该突起部3a的顶面在载放半导体晶片等的被吸附物时成为载置面。另外,关于突起部3a、平面部3b的表面特性、截面形状等的详细内容在后面进行说明。
而且,用绝缘性粘结剂粘结设有电极4的电介体基板3的主面和设有绝缘体层5的基台2的主面。该绝缘性粘结剂固化后成为接合层6。
电极4和电源10a、电源10b通过电线9连接。另外,电线9以贯穿基台2的方式被设置,但是电线9与基台2绝缘。图1所例示的是使正极、负极的电极相互邻接而形成在电介体基板3上的所谓的双极型静电吸盘。但是,并未限定于此,也可以是使一个电极形成在电介体基板3上的所谓的单极型静电吸盘,还可以是三极型、其它多极型。而且,电极的数量、形状、配置也可以适当变更。
而且,以贯穿静电吸盘1的方式设置有贯穿孔11。贯穿孔11的一端在平面部3b上开口,另一端介由未图示的压力控制单元、流量控制单元而与也未图示的气体供给单元连接。未图示的气体供给单元供给氦气体或氩气体等。而且,通过形成平面部3b而设置的空间3c成为所供给的气体的通路。空间3c彼此分别连通,使所供给的气体遍布全部空间。
而且,在载放半导体晶片等的被吸附物时支撑被吸附物外周部的位置上配设未图示的环状突起部,还可以避免前述气体漏出。而且,当设置有前述气体供给用贯穿孔11以外的贯穿孔时,在该贯穿孔周围配设未图示的环状突起部,也可以避免前述气体漏出。
上述未图示的环状突起部的表面特性、截面形状等也可以与突起部3a一样。
而且,可以在平面部3b上设置与贯穿孔11连通的放射状、同心圆状的未图示的气体分配槽(凹状槽)。如果设置这种气体分配槽,则可以加快气体分配速度。
基台2例如可以由如铝合金、铜等的热传导率高的金属形成。而且,可以在其内部设置流过冷却液或加热液的流路8。另外,不是一定需要流路8,但是从被吸附物的温度控制的观点出发则优选设置。
而且,设置在基台2的一侧的主面上的绝缘体层5例如可以由氧化铝(Al2O3)、氧化钇(Y2O3)等的多晶体形成。而且,优选绝缘体层5的热传导率比接合层6的热传导率大。此时,更优选使绝缘体层5的热传导率为2W/mK以上。据此,热传递性比接合层单独存在时更为良好,可以使被吸附物的温度控制性和面内温度的均匀性更加提高。
在接合层6中,优选提高其热传导率。例如,优选使热传导率为1W/mK以上,如果为1.6W/mK以上则更加优选。上述热传导率例如可以通过作为填充物在硅树脂等中添加氧化铝、氮化铝而得到。而且,还可以通过添加的比率来调节热传导率。
如果考虑热传递性,则优选接合层6的厚度尽量薄。另一方面,如果考虑由于基台2的热膨胀率与电介体基板3的热膨胀率的差所引起的热剪切应力而使接合层6剥离等,则优选接合层6的厚度尽量厚。因此,考虑上述情况,优选接合层6的厚度为0.1mm以上、0.3mm以下。
电介体基板3可以根据静电吸盘所要求的各种要求而使用各种材料。此时,考虑热传导率、电绝缘的可靠性时,优选为多晶陶瓷烧结体。作为多晶陶瓷烧结体,例如可以例示由氧化铝、氧化钇、氮化铝、碳化硅等构成的多晶陶瓷烧结体。
电介体基板3的材料的体积电阻率在静电吸盘的使用温度区域内可以为108Ωcm以上。
另外,本说明书中的体积电阻率是用JIS规格(日本工业标准)(JIS C2141:1992电绝缘用陶瓷材料试验方法)所示的方法测定的值。此时,测定可以在静电吸盘的使用温度区域(例如室温(25℃左右))内进行。
而且,优选电介体基板3由晶粒的平均粒径为0.8μm以上、1.5μm以下的多晶陶瓷烧结体构成。而且,更优选电介体基板3由晶粒的平均粒径为1μm以上、1.5μm以下的多晶陶瓷烧结体构成。如果由晶粒的平均粒径为0.8μm以上、1.5μm以下的多晶陶瓷烧结体构成,则可以更加切实地抑制晶粒从电介体基板3脱落。而且,假使晶粒脱落,也能抑制突起部3a的形状改变。另外,关于构成电介体基板3的多晶陶瓷烧结体的晶粒的平均粒径的详细内容在后面进行说明。
作为电极4的材料,可以例示氧化钛、钛单体或钛和氧化钛的混合物、氮化钛、碳化钛、钨、金、银、铜、铝、铬、镍、金-白金合金等。
下面,关于突起部3a、平面部3b的表面特性、截面形状等进一步进行例示。
突起部3a的顶面在载放被吸附物时成为载置面。因此,为了减少颗粒的产生,以往使突起部的顶面为平坦面,通过进行抛光、镜面研磨而避免在顶面上形成细微的凹凸(例如参照专利文献1、专利文献2)。
但是,通过本发明人的研讨,结果判明了如果使突起部的顶面为平坦面,而不在顶面上形成细微凹部,则颗粒数反而增加。
因此,在本实施方式中,在使突起部3a的顶面3a1为曲面的同时,在顶面3a1上形成细微的凹部13a(第1凹部)(参照图2、图3、图4)。
细微的凹部13a的深度是基于晶粒径的尺寸。此时,优选细微的凹部13a的深度尺寸为30nm以上、150nm以下(参照图25)。
在此,通过用喷砂法等削去成为突起部3a的部分的周围而形成突起部3a和平面部3b的大致形状。因此,在平面部3b上形成在平面部3b上开口的多个孔3b1。而且,如后所述,在平面部3b上开口的孔3b1的开口周围形成有平坦部3b2。
而且,在本实施方式中,在平坦部3b2上也形成细微的凹部13b(第2凹部)。
细微的凹部13b的深度尺寸为30nm以下,优选为20nm以下,更优选为5nm以上、20nm以下。
图2是用于例示突起部和平面部的表面特性、截面形状等的曲线图。
另外,图2是用接触式粗糙度测量仪测定突起部和平面部的表面的图。
如图2所示,突起部3a的顶面3a1具有向外侧突出的曲面。而且,在突起部3a的顶面3a1上形成有细微的凹部13a。
而且,在平面部3b上设置有在平面部3b上开口的多个孔3b1以及形成在孔3b1的开口周围的平坦部3b2。而且,在平坦部3b2上形成有细微的凹部13b。
在此,对本说明书中的“顶面”进行说明。
如图2所示,本说明书中的“顶面”是指从突起部3a的中心轴左右分开而在L2的长度范围内所具有的部分。在此,L2是突起部3a的底部长度L1的80%的长度。
另外,突起部3a的顶面3a1具有曲面即可,顶面3a1的外侧既可以是曲面,也可以是直线状的面。
下面,对本说明书中的曲面的“曲率半径R”进行说明。
如图2所示,使顶面3a1两端部分的位置为P1、P3,使顶面3a1的中心位置(顶面3a1与突起部3a的中心轴的交点位置)为P2。经过P1、P2、P3的圆的半径是本说明书中的曲面的“曲率半径R”。
另外,经过P1、P2、P3的圆的中心位置为连接P1和P2的线段的垂直二等分线与连接P3和P2的线段的垂直二等分线的交点。因此,根据P1、P2、P3的位置求出经过P1、P2、P3的圆的中心位置,通过求出圆的中心位置到P1、P2、P3任意一个的距离而能够得到曲面的“曲率半径R”。
根据本发明人所得到的见解,优选顶面3a1的曲率半径R比因吸附力而弯曲的板状被吸附物的挠曲曲线的曲率半径小。
据此,可以使顶面3a1的形状对应于板状被吸附物被静电吸附时的挠曲形状。因此,可以使顶面3a1和被吸附物背面的接触部分上的表面压力下降,因此,可抑制产生颗粒。
此时,如果使曲率半径R为20毫米以下,则可以使顶面3a1的曲率半径比因吸附力而弯曲的板状被吸附物的挠曲曲线的曲率半径小。
下面,对形成在顶面3a1、平坦部3b2上的细微凹部进行说明。
图3是用于例示形成在突起部的顶面上的细微凹部的激光显微镜照片。
图4是用于例示形成在平坦部上的细微凹部的扫描型电子显微镜照片。
图5是用于例示使顶面3a1为平坦面时的激光显微镜照片。
如图3所示,在突起部3a的顶面3a1上形成有细微的凹部13a。
而且,如图4所示,在平坦部3b2上形成有细微的凹部13b。
而且,在图5所示的情况下,在顶面3a1上未形成细微的凹部13b。
在图3、图4所例示的状态的情况下,顶面3a1为曲面且还形成有凹部13a。因此,可以使顶面3a1和被吸附物背面的接触部分的面积大幅度减少。还可以在凹部13a的内部捕捉细微的异物。
与此相对,在图5所例示的状态的情况下,由于在顶面3a1上未形成细微的凹部13b,因此顶面3a1和被吸附物背面的接触部分的面积变大。而且,还无法捕捉细微的异物。
而且,由于在平坦部3b2上形成有凹部13b,因此假使被吸附物挠曲而致使被吸附物的背面与平面部3b接触,也能够使接触部分的面积大幅度减少。还可以在凹部13b的内部捕捉细微的异物。
即,由于可以使与被吸附物背面的接触部分的面积减少,因此可抑制产生颗粒。而且,通过在凹部13a、凹部13b的内部捕捉细微的异物,而可以抑制产生颗粒。
表1、表2用于例示抑制产生颗粒的效果。
另外,表1是图3、图4所例示的状态的情况,表2是图5所例示的状态的情况。
另外,表1、表2如下,使被吸附物为半导体晶片,按颗粒的粒径统计附着在半导体晶片背面上的颗粒数。
表1、表2中的颗粒数如下,计测规定面积中的颗粒数,将该值换算为直径300mm的半导体晶片中的颗粒数。
表1
0.15~0.2μm | 0.2~0.3μm | 0.3~0.5μm | 0.5μm以上 | 合计 | |
洗净后 | 50 | 56 | 27 | 79 | 212 |
10次吸附后 | 25 | 18 | 25 | 47 | 115 |
100次吸附后 | 36 | 29 | 32 | 58 | 155 |
200次吸附后 | 18 | 27 | 20 | 23 | 88 |
300次吸附后 | 29 | 16 | 14 | 16 | 75 |
400次吸附后 | 23 | 16 | 14 | 16 | 69 |
500次吸附后 | 25 | 11 | 14 | 14 | 64 |
表2
0.15~0.2μm | 0.2~0.3μm | 0.3~0.5μm | 0.5μm以上 | 合计 | |
洗净后 | 79 | 56 | 9 | 266 | 410 |
1次吸附后 | 232 | 83 | 23 | 387 | 725 |
5次吸附后 | 140 | 45 | 11 | 263 | 459 |
10次吸附后 | 122 | 56 | 9 | 257 | 444 |
15次吸附后 | 140 | 59 | 14 | 189 | 402 |
由表1可知,在图3、图4所例示的形成有细微凹部的情况下,清扫静电吸盘表面,其后,即使反复吸附半导体晶片,也能抑制产生颗粒。
而且,形成在顶面3a1上的凹部13a的深度尺寸比形成在平坦部3b2上的凹部13b的深度尺寸大。
而且,凹部13a、凹部13b的面积宽且深度浅,凹部13a、凹部13b的侧面为斜面。
因此,除去被凹部13a、凹部13b的内部捕捉的异物变得容易。即,即使在异物附着于静电吸盘表面的情况下,也能容易地使静电吸盘表面的清洁状态恢复。
与此相对,由表2可知,在图5所例示的未形成细微凹部的情况下,清扫静电吸盘表面,其后,如果反复吸附半导体晶片,则颗粒数较多而趋于稳定。
另外,关于凹部13a、凹部13b的深度尺寸、侧面形状等的详细内容在后面进行说明。
表3、表4用于例示静电吸盘表面清洁状态的恢复。
另外,表3是图3、图4所例示的状态的情况,表4是图5所例示的状态的情况。
表3、表4如下,使被吸附物为半导体晶片,按颗粒的粒径统计附着在半导体晶片背面上的颗粒数。
表3、表4中的颗粒数如下,计测规定面积中的颗粒数,将该值换算为直径300mm的半导体晶片中的颗粒数。
而且,“初始状态”是在异物附着于静电吸盘表面的状态下吸附半导体晶片的情况。而且,“No.1~No.5”是清扫静电吸盘表面,其后,吸附半导体晶片的情况。另外,清扫是通过用含有有机溶剂的无纺布擦拭静电吸盘表面来进行的。
表3
0.15~0.2μm | 0.2~0.3μm | 0.3~0.5μm | 0.5μm以上 | 合计 | |
初始状态 | 2455 | 2441 | 10676 | 15784 | 31356 |
No.1 | 47 | 27 | 54 | 63 | 191 |
No.2 | 56 | 25 | 36 | 29 | 146 |
No.3 | 34 | 29 | 34 | 32 | 129 |
No.4 | 25 | 25 | 27 | 23 | 100 |
No.5 | 11 | 14 | 9 | 11 | 45 |
表4
0.15~0.2μm | 0.2~0.3μm | 0.3~0.5μm | 0.5μm以上 | 合计 | |
初始状态 | 1577 | 2084 | 9295 | 16135 | 29091 |
No.1 | 146 | 79 | 54 | 303 | 582 |
No.2 | 101 | 70 | 41 | 299 | 511 |
No.3 | 124 | 77 | 47 | 266 | 514 |
No.4 | 100 | 69 | 40 | 200 | 409 |
No.5 | 90 | 77 | 66 | 184 | 417 |
在图3、图4所例示的形成有细微凹部的情况下,由表3的No.1可知,即使是用含有有机溶剂的无纺布擦拭静电吸盘表面程度的清扫,也能使附着在半导体晶片背面上的颗粒数大幅度减少。这意味着即使在异物附着于静电吸盘表面的情况下,也能容易地使静电吸盘表面的清洁状态恢复。
而且,凹部13a的深度尺寸及凹部13b的深度尺寸比构成电介体基板3的多晶陶瓷烧结体的晶粒的平均粒径小。
据此,可抑制产生颗粒,同时静电吸盘表面清洁状态的恢复变得更容易。
通过使用后述的CMP法而形成以下说明的细微的凹部13a、13b。
图6是用于例示形成在顶面3a1上的凹部13a的形状的图。图6(a)是凹部13a的三维图像,图6(b)、(c)是用于例示凹部13a的轮廓的图。
图7是用于例示形成在平坦部3b2上的凹部13b的形状的图。图7(a)是凹部13b的三维图像,图7(b)、(c)是用于例示凹部13b的轮廓的图。
如图6所示,凹部13a的侧面为斜面,凹部13a的底面和凹部13a的侧面所成的角度(斜面的角度)为钝角。凹部13a的侧面与顶面3a1相交的部分以及凹部13a的侧面与凹部13a的底面相交的部分为带有连续圆角的形状。
如图7所示,凹部13b的侧面为斜面,凹部13b的底面和凹部13b的侧面所成的角度(斜面的角度)为钝角。凹部13b的侧面与平坦部3b2相交的部分以及凹部13b的侧面与凹部13b的底面相交的部分为带有连续圆角的形状。
另外,在本说明书中钝角是指大于90度且小于180度的角度。
而且,带有连续圆角的形状是指,在使用后述的CMP法时通过化学侵蚀而使角发圆,凹部13a的侧面与顶面3a1相交的部分、凹部13a的侧面与凹部13a的底面相交的的部分、凹部13b的侧面与平坦部3b2相交的部分、凹部13b的侧面与凹部13b的底面相交的部分平缓相连的状态。
因此,在对静电吸盘表面进行清洁时可以消除成为死角的部分,因此,可以更加切实且容易地恢复静电吸盘表面的清洁状态。
即,由于深度浅的凹部13a、凹部13b的侧面部分为连续平缓的形状,因此可以增大与无纺布等清扫工具的接触面积。因此,即使是用含有有机溶剂的无纺布擦拭程度的清扫,也能顺畅地除去微小的异物。
与此相对,由表4可知,在图5所例示的未形成细微凹部的情况下,用含有有机溶剂的无纺布擦拭静电吸盘表面程度的清扫无法使颗粒数大幅度减少。
而且,在本实施方式所涉及的静电吸盘1中,突起部3a的侧面与顶面3a1相交的部分以及突起部3a的侧面与平面部3b相交的部分为带有连续圆角的形状。即,突起部3a的侧面与顶面3a1以曲面平滑地连接。而且,突起部3a的侧面与平面部3b以曲面平滑地连接。
(基于CMP法的加工)
利用抛光法、磨具加工法、激光雕刻法、喷丸法、喷砂法等的机械加工法无法在顶面3a1、平坦部3b2上形成具有如以上说明的形状的凹部13a、凹部13b。而且,利用这些机械加工法无法形成具有如以上说明的形状的突起部3a。
以下,对突起部3a、平面部3b、平坦部3b2、孔3b1、凹部13a、凹部13b等的形成方法进行说明。
首先,形成突起部3a、平面部3b的大致形状。
例如,遮盖成为突起部3a的部分,通过用喷砂法削去未被遮盖的部分而形成突起部3a和平面部3b的大致形状。此时,在平面部3b上形成在平面部3b上开口的多个孔3b1。如果形成这种孔3b1,则能够在多个孔3b1中捕捉异物,因此,可抑制产生颗粒。
此时,优选孔3b1的深度尺寸比后述的多晶陶瓷烧结体的晶粒的平均粒径(0.8μm以上、1.5μm以下)小。如果是那种浅孔,则除去被孔3b1捕捉的异物变得容易。另外,针对多晶陶瓷烧结体的晶粒的平均粒径的详细内容在后面进行说明。
图8是用于例示在平面部3b上开口的孔3b1的深度尺寸的曲线图。
如图8所示,孔3b1的深度尺寸小于1μm,即使从多晶陶瓷烧结体脱落的晶粒进入孔3b1的内部时,也能容易地除去。另外,孔3b1的深度尺寸可以通过喷砂法等的工艺条件(例如所使用的研磨材料的大小等)来进行控制。
接下来,除去掩模,将突起部3a加工为前述的形状。而且,此时,在平面部3b上开口的多个孔3b1的开口周围形成平坦部3b2。然后,在突起部3a的顶面3a1上形成前述的细微的凹部13a,同时在平坦部3b2上形成前述的细微的凹部13b。
此时,根据本发明人所得到的见解,如果使用CMP(ChemicalMechanical Polishing:化学机械研磨)法,则能够一次性形成前述的突起部3a、平坦部3b2、凹部13a、凹部13b。
CMP法通常在进行平坦化加工时使用。因此,可以认为无法形成具有如前所述的形状的突起部3a,更不用说无法形成细微的凹部13a、凹部13b。
但是,根据本发明人所得到的见解,如果利用研磨液(料浆)所包含的化学成分的作用,则能够形成细微的凹部13a、凹部13b。
即,通过利用多晶陶瓷烧结体所具有的针对蚀刻速度的晶面取向依赖性,可以形成细微的凹部13a、凹部13b。也就是说,在多晶陶瓷烧结体的表面区域中,呈现容易被蚀刻的晶面取向的部分先被蚀刻,因此,可以形成细微的凹部13a、凹部13b。
而且,通过研磨液所包含的磨粒的机械研磨效果以及研磨液所包含的化学成分的化学研磨效果可以形成突起部3a、平坦部3b2。此时,平坦部3b2形成在孔3b1周围。
在此,例示CMP法中的工艺条件。
研磨布例如可以是硬泡聚氨酯研磨布等。研磨机的旋转速度可为60rpm,载荷可为0.2kg/cm2等。研磨液所包含的磨粒可以由SiO2(氧化硅)、CeO2(氧化铈)、TiO2(氧化钛)、MgO(氧化镁)、Y2O3(氧化钇)、SnO2(氧化锡)等构成。而且,磨粒相对于研磨液的比率可以为10~20wt%左右。作为研磨液所包含的化学成分,可以为pH调节剂、磨粒的分散剂、表面活性剂等。此时,考虑前述的结晶各向异性蚀刻时,优选研磨液为碱性。因此,研磨液的氢离子指数为pH8~13左右。另外,研磨液的供给量例如可以为20cc/分左右。
而且,根据本发明人所得到的见解,加工时间是重要的要素。
即,如果加工时间短则变为平坦化加工,无法形成具有如前所述的形状的突起部3a,而且,也无法形成细微的凹部13a、凹部13b。例如,几分钟左右的加工时间则变为平坦化加工。
另一方面,如果是几小时左右的加工时间,则可以形成具有如前所述的形状的突起部3a,而且,还可以形成细微的凹部13a、凹部13b。
而且,由于突起部3a的顶面3a1比平面部3b容易被加工,因此可以构成前述的凹部13a的深度尺寸和凹部13表的深度尺寸的关系。即,形成在顶面3a1上的凹部13a的深度尺寸比形成在平坦部3b2上的凹部13b的深度尺寸大。
另外,前述的加工时间可以根据CMP法中的其它工艺条件(例如研磨液的氢离子指数等)而适当变更。
而且,还可以考虑后述的干涉条纹占有面积率。即,不仅仅是形成凹部13a、凹部13b,可以进行CMP法的加工直至后述的干涉条纹占有面积率变为小于1%。另外,关于干涉条纹占有面积率等的详细内容在后面进行说明。
而且,突起部3a的高度尺寸可以比后述的多晶陶瓷烧结体的晶粒的平均粒径大。或者,多晶陶瓷烧结体的晶粒的平均粒径可以比突起部3a的高度尺寸小。
据此,可抑制晶粒从电介体基板3脱离。而且,假使晶粒脱落,也能抑制突起部3a的形状改变。
图9是用于例示细微凹部的长度测定的激光显微镜照片。
图10是用于例示露出在多晶陶瓷烧结体表面上的晶粒的长度测定的激光显微镜照片。
图9、图10中的数值示出测定位置及测定号。
而且,表5是表示图9中的测定结果的表,表6是表示图10中的测定结果的表。
表5
测定号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 平均 |
长度(μm) | 3.187 | 2.684 | 1.854 | 1.825 | 1.563 | 1.351 | 1.233 | 1.643 | 1.334 | 0.631 | 1.498 | 0.875 | 0.709 | 1.252 | 0.554 | 0.699 | 0.698 | 3.145 | 2.835 | 0.656 | 0.789 | 0.889 | 2.657 | 1.666 | 1.509 |
表6
测定号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 平均 |
长度(μm) | 4.66 | 6.106 | 0.848 | 1.016 | 1.804 | 1.201 | 0.437 | 0.647 | 1.249 | 1.11 | 1.374 | 2.407 | 0.656 | 0.708 | 0.563 | 0.898 | 2.186 | 1.633 | 1.406 | 1.047 | 2.88 | 2.404 | 1.032 | 0.832 | 1.629 |
由表5、表6可知,可以说细微凹部的长度与露出在多晶陶瓷烧结体表面上的晶粒的长度为相同程度。
这表示细微凹部与露出在多晶陶瓷烧结体表面上的晶粒相对应地形成。
根据本实施方式所涉及的CMP法,可以容易并切实地形成突起部3a、平坦部3b2、凹部13a、凹部13b。而且,还可以使后述的干涉条纹占有面积率小于1%。
(针对缺陷部的定量评价法)
下面,对针对内在于电介体基板3的表面区域内的裂纹等的缺陷部的定量评价法进行说明。
首先,对内在于电介体基板3的表面区域内的裂纹等的缺陷部进行说明。
图11是用于例示电介体基板3的表面区域内产生的裂纹的扫描型电子显微镜照片。
图12是用于例示表面区域的一部分将要脱离的状态的扫描型电子显微镜照片。
利用喷砂法等的机械加工法形成突起部3a、平面部3b时,如图11所示,有时在电介体基板3的表面区域内产生裂纹等的缺陷部。
而且,当这种缺陷部内在于表面区域内时,如图12所示,表面区域的一部分变得将要脱离,有时会最终脱离。
另外,作为所产生的裂纹,有产生在晶界上的裂纹、以贯穿晶界内的方式产生的裂纹、不规则地连接它们的裂纹等。
由于如此脱离的表面区域的一部分成为颗粒,因此优选将缺陷部除去至规定比率。因此,需要对缺陷部的产生位置、产生程度(产生比率)等进行定量评价。
然而,无法从外部直接看到内在于电介体基板3的表面区域内的裂纹等的缺陷部。即,以往针对缺陷部的非破坏性的定量评价较为困难。
下面,对本实施方式所涉及的针对缺陷部的定量评价法进行说明。
根据本发明人所得到的见解,通过激光显微镜拍摄电介体基板3的表面时,在缺陷部所内在的部分上产生干涉条纹。即,根据来自电介体基板3的表面和缺陷部的面这两个界面的反射光的光程差而产生干涉条纹。
图13是用于例示缺陷部内在于突起部3a的顶面3a1内时的激光显微镜照片。另外,图13(a)是用于例示缺陷部所内在的部分上产生的干涉条纹的激光显微镜照片,图13(b)是图13(a)中的B-B线截面的扫描型电子显微镜(SEM;Scanning Electron Microscope)照片。而且,图13(c)是图13(b)中的D部分的放大照片,图13(d)是与图13(a)相同的部分的扫描型电子显微镜照片。
图14是用于例示缺陷部内在于突起部3b的平坦部3b2内时的激光显微镜照片。另外,图14(a)是用于例示缺陷部所内在的部分上产生的干涉条纹的激光显微镜照片,图14(b)是图14(a)中的C-C线截面的扫描型电子显微镜照片。
此时,如图13(d)所示,在使用扫描型电子显微镜的观察中无法特定内在于表面区域内的缺陷部。
另一方面,根据本实施方式所涉及的定量评价法,如图13(a)~(c)、图14(a)、(b)所示,可以通过干涉条纹特定无法从外部直接看到的裂纹等的缺陷部。这意味着可以非破坏性地对缺陷部的产生、产生的程度等进行定量评价。
而且,还可以根据干涉条纹的大小、方向、周期数等掌握缺陷部的状态。
而且,这种利用干涉条纹的定量评价可以在生产线中按各静电吸盘来进行。因此,可以实现静电吸盘的品质、可靠性、生产效率的提高等。
下面,进一步对利用干涉条纹的针对缺陷部的定量评价进行说明。
首先,用激光显微镜拍摄干涉条纹。
作为激光显微镜可以使用以下的显微镜。
扫描型共聚焦激光显微镜(奥林巴斯OLS-1100)
激光类型:Ar
波长:488nm
拍摄透镜:×50物镜zoom1
光学模式:非共聚焦
激光强度:100
探测灵敏度:442
偏离值:-16
拍摄图像:亮度图像
拍摄:快照 累计8张
首先,将电介体基板3或设置在静电吸盘1上的电介体基板3载放在激光显微镜的载物台上。然后,使想要计测的区域(想要拍摄的区域)移动至物镜的正下方。接下来,选择物镜的倍率等以决定拍摄视野。
然后,用“非共聚焦模式”的快照(累计8张)进行拍摄。这是因为使用“共聚焦模式”时,产生亮度不均,在图像处理计测时,用于抽出干涉条纹的阈值设定变得困难。另外,“非共聚焦模式”也能得到的足够的分辨率。
接下来,对用激光显微镜拍摄的图像进行图像处理(二值化处理)计测。
图15是用于例示进行了二值化处理的图像的照片。
另外,照片中的明亮的点状部分E是存在干涉条纹的部分。
图像处理计测可以使用以下的图像处理软件来进行。
图像处理软件:Win-ROOF(三谷商事)
二值化处理:2800-4095
图像处理:削除0.2μm>、孔洞填充
测定:面积率
下面,根据图像处理计测的结果进行针对缺陷部的定量评价。
针对缺陷部的定量评价可以根据干涉条纹占有面积率(干涉条纹部分面积相对于图像面积的比)来进行。例如,图15的情况下,干涉条纹占有面积率为0.97%左右。
根据本发明人所得到的见解,如果用激光显微镜求出的载放被吸附物侧的主面中的干涉条纹占有面积率小于1%,则可以使因表面区域的一部分脱离而产生的颗粒数大幅度下降。
此时,内在于电介体基板3的表面区域内的缺陷部无法用抛光法除去。而且,使用磨具加工法、激光雕刻法、喷丸法等时,缺陷部有可能会进一步增加。
因此,在本实施方式中,使用前述的CMP法,在形成突起部3a、平坦部3b2、凹部13a、凹部13b的同时,除去内在的缺陷部直至干涉条纹占有面积率变为小于1%。
图16是用于例示用CMP法除去缺陷部的状态的曲线图。
图17是用于例示用CMP法除去缺陷部之前的状态的曲线图。
另外,图16、图17是利用库仑力的静电吸盘所使用的电介体基板3的情况。
作为利用库仑力的静电吸盘所使用的电介体基板3,可以例示由多晶陶瓷烧结体形成,氧化铝含有率为99.9wt%以上,假密度为3.96以上,体积电阻率在静电吸盘的使用温度区域内为1014Ωcm以上的电介体基板。
另外,本说明书中的假密度是通过JIS规格(JISR1634)中所示的阿基米德法测定的值。此时,水饱和方法可以是真空法,溶剂可以使用蒸馏水。
如图17所示,即使在干涉条纹占有面积率为最大3.5%左右的状态时,也能通过使用本实施方式所涉及的CMP法,如图16所示,使干涉条纹占有面积率变为小于1%的状态。
图18是用于例示用CMP法除去缺陷部的状态的曲线图。
图19是用于例示用CMP法除去缺陷部之前的状态的曲线图。
另外,图18、图19是利用约翰逊·拉别克(Johnsen-Rahbeck)力的静电吸盘所使用的电介体基板3的情况。
作为利用约翰逊·拉别克力的静电吸盘所使用的电介体基板3,可以例示由多晶陶瓷烧结体形成,氧化铝含有率为99.4wt%以上,体积电阻率在静电吸盘的使用温度区域内为108Ωcm以上、1013Ωcm以下的电介体基板。
如图19所示,即使在干涉条纹占有面积率为最大5%左右的状态时,也能通过使用本实施方式所涉及的CMP法,如图18所示,使干涉条纹占有面积率变为小于1%的状态。
即,即使电介体基板3的组成改变,也能通过使用前述的CMP法,使干涉条纹占有面积率变为小于1%的状态。
在此,电介体基板3的体积电阻率可以在烧成时进行控制。
下面,说明电介体基板3的制造方法。
首先,作为原料准备氧化铝和氧化钛。优选所使用的氧化铝及氧化钛为微粒,氧化铝粉末使用平均粒径0.3μm以下,更优选0.2μm以下的粉末。另一方面,氧化钛粉末使用平均粒径0.1μm以下,更优选0.05μm以下的粉末。通过在原料中使用微粒粉末从而分散性变好,则不容易形成粒径大的钛化合物的偏析物。
另外,优选的氧化铝粉末的平均粒径的下限值为10nm。而且,优选的氧化钛粉末的平均粒径的下限值为5nm。
接下来,进行料浆调节、造粒、生坯加工。
称量规定量的前述原料,进而添加分散粒、粘结剂、分型剂并用球磨机进行粉碎搅拌混合。优选混合时使用离子交换水等,避免混入杂质。混合后进行基于喷雾干燥器的造粒,通过对所得到的造粒粉末进行冲压成形,从而可以制作生坯成形体。而且,优选前述生坯成形体进行CIP成形。通过进行CIP成形,生坯成形体的密度上升,可以提高烧成体的密度。另外,成形不限于干式成形,利用挤压成形、注射成形、压延成形、注浆成形、凝胶注模成形等的成形方法也能得到生坯成形体。
接下来,进行烧成。
通过在氮、氢气体还原气氛下对前述生坯成形体进行烧成,可以制造电介体基板3。
通过进行还原烧成,氧化钛成为非化学计量组成,可控制体积电阻率。
例如通过进行如下的烧成,可以制造体积电阻率在静电吸盘的使用温度区域内为108Ωcm以上、1013Ωcm以下的电介体基板3。
作为烧成温度可以为1150~1350℃,更优选1150~1200℃的温度范围。通过以低温进行烧成,可抑制氧化铝粒子的粒子生长,还能抑制偏析的钛化合物的生长。因此,可以使氧化铝粒子的最大粒径更小。而且,为了使烧成体的物理参数稳定,希望烧成的最高温度下的保持时间为2小时以上,更优选为4小时以上。
另外,优选对所得到的烧结体进一步实施HIP处理。由此,可以得到致密质地的电介体基板3。
如上,可以制造电介体基板3。
根据本实施方式所涉及的针对缺陷部的定量评价法,可以非破坏性地对缺陷部的产生、产生的程度等进行定量评价。而且,根据该定量评价可以使干涉条纹占有面积率小于1%。并且,该定量评价可以在生产线中按各静电吸盘来进行。因此,可以使因表面区域的一部分脱离而产生的颗粒数大幅度下降。而且,可以实现静电吸盘的品质、可靠性、生产效率的提高等。
另外,虽然例示了对内在于电介体基板3的表面区域内的裂缝等的缺陷部进行定量评价的情况,但是也可以对内在于其它方式所涉及的电介体基板的表面区域内的裂缝等的缺陷部进行定量评价。例如,也可以对内在于如下电介体基板的表面区域内的裂缝等的缺陷部进行定量评价,即:形成有突起部、平面部的电介体基板,该突起部、平面部未形成凹部13a、凹部13b;或未形成突起部、平面部的平板状电介体基板等。
(多晶陶瓷烧结体的晶粒的平均粒径)
下面,对构成电介体基板3的多晶陶瓷烧结体的晶粒的平均粒径进行说明。
首先,对晶粒的平均粒径的测定进行说明。
将成为测定对象的多晶陶瓷烧结体的表面加工成没有瑕疵的镜面。镜面加工可以通过金刚石研磨法来进行。然后,对镜面加工后的面进行热蚀刻。热蚀刻的条件可以为,温度为1330℃左右,时间为2小时左右。
接下来,在表面上溅射涂覆Au(金)。涂覆的厚度可以为20nm左右。Au(金)的溅射涂覆的目的在于,当使用激光显微镜时,使晶界的对比度鲜明。即,Au(金)的溅射涂覆是为了防止激光侵入多晶陶瓷烧结体内部而实施的。Au(金)的溅射涂覆可以使用离子溅射装置(日立制作所制造,E-105)等来进行。
接下来,用激光显微镜拍摄热蚀刻后的多晶陶瓷烧结体。
将多晶陶瓷烧结体载放在激光显微镜的载物台上。然后,使想要计测的区域(想要拍摄的区域)移动至物镜的正下方。接下来,选择物镜的倍率等以决定拍摄视野。
然后,用“非共聚焦模式”的快照(累计8张)进行拍摄。这是因为使用“共聚焦模式”时,激光产生亮度不均,在图像处理计测时,用于抽出晶界的阈值设定变得困难。另外,“非共聚焦模式”也能得到的足够的分辨率。
作为激光显微镜可以使用以下的显微镜。
扫描型共聚焦激光显微镜(奥林巴斯OLS-1100)
激光类型:Ar
波长:488nm
拍摄透镜:×100物镜zoom1
光学模式:非共聚焦
激光强度:100
探测灵敏度:400
偏离值:-30
拍摄图像:亮度图像
拍摄:快照 累计8张
图20是用于例示通过激光显微镜拍摄的多晶陶瓷烧结体的照片。另外,图20是利用库仑力的静电吸盘所使用的电介体基板3的情况。而且,图20(a)是晶粒的平均粒径为1.8μm左右的情况,图20(b)是晶粒的平均粒径为1.4μm左右的情况。
图21是用于例示通过激光显微镜拍摄的多晶陶瓷烧结体的照片。另外,图21是利用约翰逊·拉别克力的静电吸盘所使用的电介体基板3的情况。
而且,图21是晶粒的平均粒径为1μm左右的情况。
下面,根据用激光显微镜拍摄的图像,求出多晶陶瓷烧结体的晶粒的平均粒径。
晶粒的平均粒径的运算可以使用以下软件来进行。
图像处理软件:Win-ROOF(三谷商事)
标定:0.125μm/pixel
背景处理:12.5μm/100pixel
二值化处理:2100-2921
圆形分离:自动处理
计测:当量圆直径
图22是用于例示晶粒的平均粒径和粒径分布的标准偏差的曲线图。
图23也是用于例示晶粒的平均粒径和粒径分布的标准偏差的曲线图。
另外,图22是利用库仑力的静电吸盘所使用的电介体基板3的情况,图23是利用约翰逊·拉别克力的静电吸盘所使用的电介体基板3的情况。
根据本发明人所得到的见解,如果使晶粒的平均粒径为0.8μm以上、1.5μm以下,则能够抑制晶粒从电介体基板3的表面脱落。其结果,可抑制产生颗粒。而且,假使发生颗粒脱落,也由于粒径小,因此不容易被保持在凹凸部中,可容易地除去。而且,可抑制因颗粒脱落而致使突起部3a等的形状改变。
而且,如果使粒径分布的标准偏差为1μm以下,则可以进一步抑制晶粒从电介体基板3的表面脱落。而且,假使晶粒脱落,也能抑制突起部3a的形状改变。此时,可通过控制烧成条件来控制晶粒的平均粒径的范围。例如,通过控制烧成温度(例如1370℃左右)、温度曲线等来阻碍晶粒生长即可。
(细微凹部的深度尺寸)
下面,对细微凹部的测定进行说明。
作为激光显微镜可以使用以下的显微镜。
扫描型共聚焦激光显微镜(奥林巴斯OLS-1100)
拍摄条件可如下所示。
激光类型:Ar
波长:488nm
拍摄透镜:×100物镜zoom4.0
光学模式:共聚焦
激光强度:100
探测灵敏度:400
偏离值:0
图像读取模式:三维读取(上下限)
步进量:0.01μm
拍摄图像:亮度图像
拍摄:快照 累计8张
拍摄可通过以下步骤来进行。
首先,将电介体基板3或设置在静电吸盘1上的电介体基板3载放在激光显微镜的载物台上。
使想要测定的区域(想要拍摄的区域)移动至物镜的正下方。
接下来,选择物镜的倍率等以设定拍摄倍率。
将光学模式设定为共聚焦,设定高度方向的读取条件,从而进行图像拍摄。
细微凹部的深度测定条件可如下所示。
测定模式:高度差测定
截面方向:水平及垂直
平均模式:线
截面宽度:1
测点:波形位置
图24是用于例示细微凹部的深度测定的图。另外,图24(a)是用于例示测定值曲线的曲线图,图24(b)是用于例示测定位置的激光显微镜照片。
细微凹部的深度测定可通过以下步骤来进行。
首先,在拍摄的图像中设定测定条件。
如图24(a)、(b)所例示,移动水平方向及垂直方向的测定值曲线,计测12个测点以上的图像内凹凸较大的位置。但是,排除缺陷部100(因颗粒脱落而形成的部分)。
在所测定的12个测点以上的高度差中,将最大的高度差作为凹凸MAX。
在此,形成在顶面3a1上的细微的凹部13a是通过以下的步骤求出的。
从电介体基板3或静电吸盘1的中心向外周以3等间隔(测定图像为4张)以上来进行。
在各测定位置的凹凸高度差的MAX值中使最大值为形成在顶面3a1上的细微的凹部13a的深度尺寸。
图25是表示形成在顶面3a1上的细微的凹部13a的深度尺寸与附着在被吸附物背面上的颗粒数的关系的曲线图。
在前述的拍摄条件、测定条件下测定样本1~3中的凹部13a的深度尺寸。
样本1中的凹部13a的深度尺寸为150nm左右,样本2中的凹部13a的深度尺寸为30nm左右,样本3中的凹部13a的深度尺寸为20nm左右。
凹部13a的深度尺寸为20nm左右时,附着在被吸附物背面上的颗粒数为600个。
与此相对,如果使凹部13a的深度尺寸为30nm以上、150nm以下,则能够使附着在被吸附物背面上的颗粒数为250个以下。而且,如果凹部13a的深度尺寸超过150nm,则很难除去进入凹部13a内部的颗粒。
因此,优选细微的凹部13a的深度尺寸为30nm以上、150nm以下。
(多晶氧化铝烧结体的假密度和氧化铝含有率)
由于使用前述的CMP法形成凹部13a、凹部13b,因此作为基底的多晶陶瓷烧结体的假密度和纯度(含有率)则变得重要。
在此,作为一个例子,对多晶氧化铝烧结体的情况进行说明。
图26是多晶氧化铝烧结体表面的扫描型电子显微镜照片。另外,图26(a)是晶粒的平均粒径为20μm~50μm、假密度为3.7、氧化铝含有率为90wt%的情况。图26(b)是晶粒的平均粒径为1.5μm以下、假密度为3.96、氧化铝含有率为99.9wt%的情况。
由图26(a)和图26(b)的对比可知,如果使假密度为3.96以上,使氧化铝含有率为99.9wt%以上,则可以使作为基底的多晶氧化铝烧结体成为致密的组织,因此可以更加切实地抑制晶粒从电介体基板3脱落。
此时,如果使晶粒的平均粒径为0.8μm以上、1.5μm以下,则能够成为更加致密的组织。另外,如果使假密度及纯度(含有率)的至少任意一个处于规定范围内,则能够成为致密的组织。但是,如前所述,优选使假密度及纯度(含有率)双方处于规定范围内。而且,优选使晶粒的平均粒径为0.8μm以上、1.5μm以下。此时,如前所述,优选粒径分布的标准偏差为1μm以下。
如果使作为基底的多晶陶瓷烧结体成为致密的组织,则能够使用前述的CMP法均匀且稳定地形成细微的凹部13a、凹部13b。其结果,可使颗粒的产生大幅度减少。此时,假密度可以通过进行HIP处理(热等静压)等来进行控制。而且,晶粒的平均粒径如前所述,可以通过烧成条件(烧成温度、温度曲线等)来进行控制。
图27是用于例示附着在半导体晶片背面上的颗粒数的模式图。另外,图27(a)是作为基底的多晶氧化铝烧结体为图26(a)所示的状态的情况,图27(b)是作为基底的多晶氧化铝烧结体为图26(b)所示的状态的情况。
在图27(a)的情况下,附着在8英寸半导体晶片背面上的颗粒数为1058个,在图27(b)的情况下,附着在8英寸半导体晶片背面上的颗粒数为67个。
(静电吸盘的其它实施方式)
图28是用于例示其它实施方式所涉及的静电吸盘1a的模式剖视图。另外,图28(a)是用于例示静电吸盘的模式剖视图,图28(b)是图28(a)中的F部分的模式放大图。
在本实施方式所涉及的静电吸盘1a中,在电介体基板30的内部埋入有电极4。
这种静电吸盘1a例如可以用生片印刷叠层法等来制造。
例如,首先通过将钨浆网板印刷在由多晶陶瓷烧结体(例如多晶氧化铝烧结体)构成的生片上,而形成电极。其后,以埋设电极的方式,加压层叠多张生片,形成烧成前的叠层体。将该叠层体切削加工为所希望的形状,通过在还原气氛中进行烧成,而可以制造在内部埋设有电极的电介体基板30。
(静电吸盘的制造方法)
下面,对本实施方式所涉及的静电吸盘的制造方法进行例示。
另外,设置在静电吸盘上的电介体基板3可以如前述那样进行制造。而且,关于电极4等的各要素的形成、接合、安装等的工序可以应用已知的技术,因此,省略它们的说明,仅说明具有特征的工序。
图29是用于例示本实施方式所涉及的静电吸盘的制造方法的流程图。
首先,使用已知的喷砂法等,在载放电介体基板3的被吸附物侧的主面上形成突起部3a、平面部3b的大致形状。
接下来,如图29所示,使用前述的CMP法形成突起部3a、平坦部3b2、凹部13a、凹部13b。
此时,使用前述的针对缺陷部的定量评价法求出缺陷部所占的比率,持续进行基于CMP法的加工直至缺陷部所占的比率变为规定值以下。
即,持续进行前述主面的加工直至用激光显微镜求出的前述主面中的干涉条纹占有面积率变为小于1%。
另外,关于CMP法、针对缺陷部的定量评价法等的详细内容可以与前述内容一样,因此,省略详细的说明。
如以上详细说明的那样,根据本发明,可提供一种静电吸盘,可抑制产生颗粒,同时容易使静电吸盘表面的清洁状态恢复,工业上的优点很大。
符号说明
1-静电吸盘;1a-静电吸盘;2-基台;3-电介体基板;3a-突起部;3a1-顶面;3b-平面部;3b1-孔;3b2-平坦部;3c-空间;4-电极;10a-电源;10b-电源;13a-凹部;13b-凹部;30-电介体基板。
Claims (14)
1.一种静电吸盘,是具备电介体基板的静电吸盘,该电介体基板具有:突起部,形成在载放被吸附物侧的主面上;及平面部,形成在所述突起部的周围,其特征在于,
所述电介体基板由多晶陶瓷烧结体形成,
所述突起部的顶面为曲面,在所述顶面上与露出在表面上的晶粒相对应地形成有第1凹部,
所述平面部具有平坦部,在所述平坦部上形成有第2凹部,
所述第1凹部的深度尺寸比所述第2凹部的深度尺寸大。
2.根据权利要求1所述的静电吸盘,其特征在于,所述顶面具有比因吸附力而弯曲的所述被吸附物的挠曲曲线的曲率半径小的曲率半径。
3.根据权利要求1所述的静电吸盘,其特征在于,所述第1凹部的深度尺寸和所述第2凹部的深度尺寸比所述多晶陶瓷烧结体的晶粒的平均粒径小。
4.根据权利要求1所述的静电吸盘,其特征在于,
所述第1凹部的侧面为斜面,所述第1凹部的底面和所述第1凹部的侧面所成的角度为钝角,
所述第1凹部的侧面与所述顶面相交的部分以及所述第1凹部的侧面与所述第1凹部的底面相交的部分呈带有连续圆角的形状。
5.根据权利要求1所述的静电吸盘,其特征在于,
所述第2凹部的侧面为斜面,所述第2凹部的底面和所述第2凹部的侧面所成的角度为钝角,
所述第2凹部的侧面与所述平坦部相交的部分以及所述第2凹部的侧面与所述第2凹部的底面相交的部分呈带有连续圆角的形状。
6.根据权利要求1所述的静电吸盘,其特征在于,所述平面部具有在所述平面部上开口的多个孔,所述平坦部形成在所述孔的周围。
7.根据权利要求6所述的静电吸盘,其特征在于,所述孔的深度尺寸比所述多晶陶瓷烧结体的晶粒的平均粒径小。
8.根据权利要求1所述的静电吸盘,其特征在于,所述突起部的高度尺寸比所述多晶陶瓷烧结体的晶粒的平均粒径大。
9.根据权利要求1所述的静电吸盘,其特征在于,所述电介体基板由多晶氧化铝烧结体形成,所述平均粒径为1.5μm以下,粒径分布的标准偏差为1μm以下。
10.根据权利要求9所述的静电吸盘,其特征在于,所述电介体基板的氧化铝含有率为99.9wt%以上,假密度为3.96以上,体积电阻率在静电吸盘的使用温度区域内为1014Ωcm以上。
11.根据权利要求1所述的静电吸盘,其特征在于,所述顶面的曲率半径为20毫米以下。
12.根据权利要求1所述的静电吸盘,其特征在于,
所述第1凹部的深度尺寸为30nm以上、150nm以下,
所述第2凹部的深度尺寸为30nm以下。
13.根据权利要求9所述的静电吸盘,其特征在于,所述电介体基板的体积电阻率在静电吸盘的使用温度区域内为108Ωcm以上、1013Ωcm以下。
14.根据权利要求13所述的静电吸盘,其特征在于,所述电介体基板的氧化铝含有率为99.4wt%以上。
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