JP2001271166A - 真空ピンセット - Google Patents
真空ピンセットInfo
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Abstract
のウェーハを真空吸着して真空破壊するときに、ウェー
ハ面に応力やキズを発生させることなく剥離できるよう
にする。 【解決手段】被吸着物を吸着する真空ピンセットの開口
部を含む面を表面平滑性を有する硬質皮膜であるDLC
(ダイヤモンド・ライク・カーボン)膜で被覆する。D
LC膜は石英ガラスと熱膨張係数がほぼ等しく、膜スト
レスが発生せず、均一で強固な皮膜を形成する。
Description
吸着物を吸着する真空ピンセットに関し、さらに詳しく
は、半導体製造装置、液晶製造装置におけるウェーハの
保持や、半導体等の製造過程における熱処理工程、研磨
工程、洗浄工程、乾燥工程などの工程間でウェーハを移
送する際に使用する真空ピンセットに関する。
スの高集積度化、高性能化に伴ない、半導体基板上に構
成される回路は益々微細化している。こうした微細化の
流れに従って、半導体基板の汚染、パーティクル、及び
微小欠陥などの発生がより大きな問題となってきてい
る。こうした背景から、ウェーハを保持、または、移送
する際に直接接触する真空ピンセットは、その材質がセ
ラミックや樹脂等から、高純度でパーティクル発生が少
なく、洗浄工程においても使用可能である耐薬品性に優
れた石英ガラスが使用されるようになってきている。
ットを組み込む場合は、高寸法精度が要求されるため、
加工性に優れた石英ガラス製とするのが好ましい。さら
に半導体ウェーハの大型化、高集積度化が進み、直接ウ
ェーハに接触する真空ピンセット表面は、塵埃が付着し
にくいように滑らかな面(鏡面)とするなど、材質自体
の純度を高めると同時に、真空ピンセット自体の表面へ
の汚染物の付着・混入を極力防止したものが求められて
いる。このため、真空ピンセットの石英ガラス表面を光
学研磨して鏡面とし、汚染物の付着を防止することがお
こなわれている。さらに、吸引対象物の半導体ウェーハ
は、片面研磨から両面研磨へと移行してきている。 従
来はウェーハの研磨面でない方の粗面を真空ピンセット
で吸着して保持、または、移送をおこなっていたので、
真空吸引を解除すればウェーハの粗面空隙から空気が侵
入し、真空ピンセットがウェーハから簡単に剥離した。
磨となり、ウェーハ、真空ピンセット共に光学研磨面
(鏡面)であるため両者の密着度が増大し、吸引を解除
しても剥離できず、また、吸引解除後に微小加圧して真
空破壊をおこなっても剥離できないケースが発生し、無
理に剥がそうとして力をかけると、ウェーハにキズ、ク
ラックが発生するなどの問題が生ずる。剥離性を良くす
るために、真空ピンセットの吸着面を段差加工したり、
テーパー加工するなど被吸着物との接触面積を小さくす
る試みもなされているが、微小キズを発生させずに剥離
性を改善するという要求は解決できなかった。
ずに研削面などの粗面としてウェーハ鏡面との密着性を
悪くしたり、吸引力を高めた状態から真空を解除すると
共に、微小加圧による真空破壊よりさらに大きな内圧を
かけて差圧を大きくすることで剥離性を高めることがで
きる。しかしながら、表面を研磨しない状態では汚染物
の付着性が増大し、ウェーハ性能に悪影響がでる恐れが
ある。また、研削面としたり、吸引解除後の加圧により
脱着圧力を高めると、ウェーハの吸着面が鏡面状である
ため、微小なキズが発生することが認められた。
を容易に剥離することができる脱着性に優れ、汚染物が
付着せず、かつ、キズやパーティクル等の汚染物が発生
することのない石英ガラス製の真空ピンセットを提供す
ることにある。
セットの吸引口を表面平滑性を有する硬質皮膜で被覆す
ることにより、吸着された鏡面加工面を有する半導体基
板等の剥離性を改善した。より具体的には、表面平滑性
を有する硬質皮膜としてダイヤモンド・ライク・カーボ
ン(DLC)膜を使用した。DLC膜で被覆する石英ガ
ラス面を表面粗さRa0.5μm以下とすることが石英
ガラスと皮膜との密着性と被吸着物に与える応力との兼
ね合いから最適である。こうすることにより、被吸着物
が鏡面加工されたものであっても、応力、キズの発生が
なく、真空解除時の剥離性が格段に向上する。
硬質皮膜は、低摩擦係数のものが効果的で、ダイヤモン
ド膜やダイヤモンド・ライク・カーボン(DLC)膜が
好ましい。特に、表面がRa<4nmと平滑性があり、
化学的に不活性で、耐薬品性、耐摩耗性に優れたDLC
膜が好ましい。DLCは、ダイヤモンドに似た特性を有
するアモルファス状の炭素材料で、DLC膜は、ダイヤ
モンドに似たビッカース硬度が3000以上という高い
硬度を有し、表面が非常に平滑で摩擦係数が0.13程
度と小さい特性を有する。
の発生要因となるため、石英ガラスの表面粗さは、GC
#500相当であるRa0.5μm以下が好ましい。F
O#1000相当であるRa0.2μm以下がさらに好
ましいが、この表面粗さでも石英ガラスとDLC膜の熱
膨張係数の相性の良さから剥がれることはなく、強固な
密着性が保持される。石英ガラスは熱膨張係数が5×1
0-7と極めて低いことが知られているが、DLC膜も8
×10-7と低く、石英ガラスと殆ど等しい膨張係数を示
す。
るには、サンドブラスト処理、通常の砥粒によるラップ
加工、ポリッシング加工または化学処理等でおこなう。
表面を荒らすサンドブラスト処理及びラップ加工は、石
英ガラス表面に鋭利な突起部を形成するので、このまま
の面では被吸着物表面を損傷する恐れがあり、キズの発
生要因となる危険性があるため好ましくないが、石英ガ
ラス表面にDLC膜を形成することでその発生を緩和す
ることができる。
た形で均一に皮膜が形成されるので、石英ガラス表面の
多少のうねりは構わないが、表面粗さで示される表面性
状としての平滑面に修正しておくことが望ましい。DL
C膜の石英ガラス表面への形成方法は、CVD法やスパ
ッタ法が好ましい。特にスパッタ法は、ターゲットにイ
オンを衝突させ、はじき飛ばされたターゲット原子を対
象物に衝突させて皮膜を形成するもので、真空ピンセッ
ト本体である石英ガラスの表面粗さをほとんど変化させ
ることなく、そのままの状態で皮膜形成が可能であり、
石英ガラスの表面状態に応じた形で、均一に表面粗さR
a2〜3nmという非常に平滑な表面を得ることができ
る。
5μmが好ましい。0.1μmよりも小さいと不連続な
膜となり膜強度が低下する。スパッタ処理条件により膜
厚は調整できるが、実用的には0.3〜2μmがより好
ましい。石英ガラスを鏡面研磨した面上に、または、未
研磨の粗面上に直接DLC膜を設けてもよく、また、中
間層としてSi化合物膜を設けてその上にDLC膜を形
成してもよいし、中間層を複数層の皮膜としてもよい。
ス基板など、特に吸着面が鏡面状の表面を有するものに
対して有効である。DLC膜はこれまで、硬質、耐摩耗
性などの性質から切削加工具やセラミック部品のコーテ
ィング膜などとして使用されてきたが、石英ガラスとの
密着性の良さ、鏡面状物品との剥離性の良さから真空脱
着時に被吸着物に応力やキズを与えることがないなど、
石英ガラスと組み合わせて真空ピンセットとするには最
適である。
に近い硬質性との組み合わせが被吸着物のキズの発生を
防止し、かつ、剥離性を優れたものとしている。さら
に、表面が平滑であることから塵埃の付着が防止される
と共に、硬質で耐摩耗性を有するため被吸着物との接触
によるパーティクルの発生が防止される。
囲は、熱によるDLC膜の酸化消失が認められるように
なる約500℃までであるが、DLC膜特性の劣化を考
慮して400℃以下の温度で使用することが好ましく、
実用的には350℃以下である。また、真空ピンセット
の開口部は、ピンセットの大きさ、形状により任意の場
所へ形成でき、少なくとも一つあればよく、複数個を適
宜の配列で任意に設けることができる。
1の一例を示す。真空ピンセット1は石英ガラス製であ
り、底面に開口11が2個設けてある。この開口11
は、内部に設けた空孔13を介して吸引装置(図示しな
い)に連結されている。そして、開口11を設けた面を
含めて全体にDLC膜をスパッタ装置を使用して形成す
るものである。
1000の砥粒でラッピング加工して表面粗さRa0.
2μmに仕上げた二種類を作成した。膜面を十分に洗浄
した石英ガラス製真空ピンセットを、スパッタ装置の真
空チャンバ内にセットし、2×10-3Pa以下の高真空
に排気後、石英ガラスの表面やチャンバ内表面からの脱
ガスのためチャンバを予備加熱する。
ス電圧を印加すると共に、圧力1PaのArガス雰囲気
中で、熱フィラメント型プラズマ源を動作させ、生成し
たArイオンを石英ガラスに衝突させるボンバード工程
をおこなう。この工程は高エネルギーイオンにより石英
ガラス表面をエッチングしてクリーニングすると共に、
石英ガラスの温度を上昇させることで、この後に形成さ
れるDLC膜の密着をより強固にする。この工程を20
分程度おこなう。
に入る。スパッタリングターゲットとしては、固体グラ
ファイトターゲットを使用する。Arガス圧力を0.5
Pa程度のスパッタ圧力に変更し、石英ガラスにバイア
ス電圧100V程度を印加しながら、スパッタ源に電力
3KW程度を供給して、グロー放電させる。こうしてグ
ラファイトターゲットにイオンを衝突させ、はじき飛ば
された炭素原子により、石英ガラス表面をDLC膜でコ
ーティングする。スパッタ電力とコーティング時間を調
節して、設定膜厚が0.5μmに達した時点で、スパッ
タ源への電力供給を止め、コーティングを終了する。
後、真空チャンバから取り出し、2種類の真空ピンセッ
トの膜の状態を、有機溶剤などの液中でのシール性テス
ト、粘着剥がれ度テスト、経時変化テストをおこない、
表面を顕微鏡観察したが、いずれも剥がれやキズはな
く、DLC膜が石英ガラス全面にわたって、均一にかつ
強固に形成されていた。
し、表面が鏡面状の半導体シリコンウェーハを用いて、
真空吸着・脱着の繰り返しテストをおこなったが、繰り
返しテスト全てにおいて真空解除時の剥離性が非常によ
いことが確認された。また、テスト終了後の観察でも、
ウェーハ上のキズの発生は認められなかった。
は、ウェーハと接触する吸着面がDLC膜などの平滑性
を有する硬質皮膜で被覆されており、石英ガラスに強固
に密着しており、DLC膜は石英ガラスと熱膨張係数が
ほぼ等しく、膜ストレスが発生せず、均一で強固な皮膜
となる。また、DLCは潤滑性があるため、鏡面状の半
導体ウェーハの吸着・剥離がスムースにおこなえ、無理
な応力がウェーハに発生しないのでウェーハにキズを付
けることがない。また、石英ガラスをDLC膜で被覆し
てあるのでパーティクル等の汚染物の発生が少ない。さ
らに、石英ガラスは、高寸法精度加工が可能であるの
で、種々の形状にも対応可能であり、半導体ウェーハに
限らず応用可能である。
Claims (4)
- 【請求項1】吸引によって被吸着物を吸着する石英ガラ
ス製の真空ピンセットであって、少なくとも吸引口を1
つ有し、吸引口の面が表面平滑性を有する硬質皮膜で被
覆されている真空ピンセット。 - 【請求項2】請求項1において、表面平滑性を有する硬
質皮膜がダイヤモンド・ライク・カーボン膜である真空
ピンセット。 - 【請求項3】請求項2において、ダイヤモンド・ライク
・カーボン膜の下に中間層が設けてある真空ピンセッ
ト。 - 【請求項4】請求項2または3において、ダイヤモンド
・ライク・カーボン膜で被覆する石英ガラス面が、表面
粗さRa0.5μm以下である真空ピンセット。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2000084226A JP4676589B2 (ja) | 2000-03-24 | 2000-03-24 | 真空ピンセット |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2012041589A (ja) * | 2010-08-17 | 2012-03-01 | Yamatake Corp | 表面構造 |
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-
2000
- 2000-03-24 JP JP2000084226A patent/JP4676589B2/ja not_active Expired - Fee Related
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