JP2002289675A

JP2002289675A - 真空吸着装置

Info

Publication number: JP2002289675A
Application number: JP2001083748A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Nakahori; 安浩中堀
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-03-22
Filing date: 2001-03-22
Publication date: 2002-10-04

Abstract

(57)【要約】【課題】ステージ板を介してウエハに熱を短時間で均一
に伝えるとともに、高精度な保持を行う。【解決手段】ステージ板１の一主面Ａをウエハ吸着面と
する真空吸着装置であって、前記ステージ板１は熱伝導
率が９０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の窒化アルミニウム質焼結体か
ら成り、かつ少なくとも一主面Ａ上に純度９８．５重量
％以上のニッケルからなる導電膜２が被着されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置
や、半導体ウエハ検査装置等において、半導体ウエハ等
を真空吸着によって精度よく保持することができる真空
吸着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体製造装置や、半導体ウ
エハ上に形成されたＩＣ、ＬＳＩ等の電子回路の電気的
特性を評価する検査装置において、ウエハを精度よく保
持する真空吸着装置が用いられている。

【０００３】かかる真空吸着装置は、図２に示すように
アルミナ質焼結体からなる円盤状のステージ板１１と、
該ステージ板１１の主面上に、ニッケルからなる導電膜
１２が被着されており、前記ステージ板１１に多数の吸
着孔を備えたものであり、導電膜１２の上面にウエハ１
３を載置するとともに吸着孔を介して真空吸着する仕組
みである（実開昭６２−１８０９４４号公報参照）。

【０００４】また、ステージ板１１をアルミナ質焼結体
や炭化珪素質焼結体からなる多孔質セラミックスで形成
し、その主面上に導電膜１２を形成してなり、ステージ
板１１の微小空孔を介してウエハ１３を吸着保持するも
のである（特開平４−３５８２７号公報参照）。

【０００５】これら真空吸着装置のステージ板１１は、
ウエハ１３を精度よく保持するため、また、ステージ板
１１の主面上に被着する導電膜１２との密着強度を高い
ものとするため、機械的特性の優れたアルミナ質焼結体
や炭化珪素質焼結体により形成されており、その主面上
に電気的特性や耐食性に優れるニッケルからなる導電膜
１２を被着することによってウエハ１３との導通を確保
し、その上面に半導体ウエハ等を精度良く保持するもの
である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】近年、ウエハの電気的
特性の評価は、様々な温度条件のもとで行われるように
なり、例えば、ウエハを１５０℃程度の高温に加熱して
評価する場合には、ステージ板の下面にヒータを備え、
このヒータを介してステージ板及びその上面に保持され
たウエハを所定温度まで加熱することによって行われ
る。

【０００７】しかしながら、従来の図２に示すような真
空吸着装置では、ステージ板１１と、その主面上に被着
するニッケルからなる導電膜１２との密着強度を高いも
のとするため、アルミナ質焼結体や炭化珪素質焼結体か
らなるステージ板１１が用いられており、これらアルミ
ナ質焼結体や炭化珪素質焼結体からなるステージ板１１
は、熱伝導率が小さく、ステージ板１１を所定温度（例
えば１５０℃）まで加熱するのに長時間を要してしま
い、ウエハ１３の検査にも長時間を要するという欠点を
有していた。

【０００８】また、ステージ板１１の熱伝導率が低い
（アルミナ質焼結体の熱伝導率：３０Ｗ／ｍ・Ｋ、炭化
珪素質焼結体の熱伝導率：６０Ｗ／ｍ・Ｋ）ため、ウエ
ハ１３の面内温度が均一になり難く、正確な電気的特性
の評価を行うことができないという欠点を有していた。

【０００９】さらに、高温下での検査に用いる際、ステ
ージ板１１の温度上昇にともないステージ板１１と導電
膜１２との熱膨張係数の差に起因して、導電膜１２の密
着強度が低下し、剥離しやすいという欠点を有してい
た。

【００１０】本発明は、上述の欠点に鑑み案出されたも
のであって、その目的は、ステージ板を介してウエハに
熱を短時間で均一に伝えるとともに、高精度な検査を行
うことができる真空吸着装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、ステージ板の
一主面をウエハ吸着面とする真空吸着装置であって、前
記ステージ板は熱伝導率が９０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の窒化ア
ルミニウム質焼結体から成り、かつ少なくとも一主面上
に純度９８．５重量％以上のニッケルからなる導電膜が
被着されていることを特徴とするものである。

【００１２】また、本発明は、前記導電膜にボロンを含
有することを特徴とするものである。

【００１３】さらに、前記導電膜の厚みが５μｍ以下で
あることを特徴とするものである。

【００１４】またさらに、前記導電膜の上面に、さらに
金膜を被着させたことを特徴とするものである。

【００１５】本発明の真空吸着装置によれば、ステージ
板が熱伝導率、剛性の高い窒化アルミニウム質焼結体か
ら成ることから、ステージ板を短時間で所定温度まで加
熱し、ウエハの面内温度を均一として正確な評価を行う
ことができ、且つ耐食性や機械的強度等が優れているた
め、ウエハを高精度に保持することができる。また、窒
化アルミニウム質焼結体から成るステージ板の主面上に
純度９８．５重量％以上のニッケルからなる導電膜を被
着させたことから、導電膜のステージ板に対する被着強
度が強いものとなり、様々な温度条件の下でも導電膜が
ステージ板より剥離することはない。

【００１６】また、本発明の真空吸着装置によれば、前
記導電膜にボロンを含有させたり、厚みを５μｍ以下と
しておくと導電膜のステージ板に対する被着強度がより
一層強いものとなり、真空吸着装置としての信頼性が極
めて高いものとなる。

【００１７】さらに、前記導電膜の上面に、金膜を被着
させておくと、導電膜上に保持するウエハに金属汚染が
生じるのを有効に防止することができ、これによって例
えば、ウエハの電気的特性の評価を極めて正確となすこ
とができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図を用いて説明する。

【００１９】図１（ａ）は本発明の真空吸着装置の一実
施形態を示す平面図、（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ線に
おける断面図であり、真空吸着装置は、一主面Ａ側がウ
エハ吸着面となっているステージ板１と、該ステージ板
１の一主面Ａ側に被着された導電膜２とで構成されてい
る。

【００２０】前記ステージ板１は、熱伝導率が９０Ｗ／
ｍ・Ｋ以上の窒化アルミニウム質焼結体で形成されてお
り、該熱伝導率が９０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の窒化アルミニウ
ム質焼結体は、例えば、主原料としての窒化アルミニウ
ム９１〜９９．５重量％に、焼結助剤としてＹ₂Ｏ₃、Ｅ
ｒ₂Ｏ₃、Ｙｂ₂Ｏ₃などの周期律表３ａ族元素の酸化物を
０．５〜９重量％の割合で添加混合するとともに有機バ
インダーを添加して原料粉末を調整し、しかる後、この
原料粉末を金型プレス、冷間静水圧プレス、ドクターブ
レード法、圧延法等のテープ成形法、押し出し成形等に
より所定形状に成形して成形体を得、最後に真空中また
は窒素中で脱脂するとともに窒素等の非酸化雰囲気中、
１７００℃〜１９５０℃、特に１７５０℃〜１９００℃
で１〜数時間焼成することによって製作される。

【００２１】前記ステージ板１を形成する窒化アルミニ
ウム質焼結体は、剛性や機械的強度が高く、かつハロゲ
ンガスやプラズマに対して優れた耐食性を有することか
ら、ハロゲンガスやプラズマを使用する半導体製造装置
でのウエハを保持する真空吸着装置として好適に使用で
きる。

【００２２】また、前記ステージ板１を形成する窒化ア
ルミニウム質焼結体はその熱伝導率が９０Ｗ／ｍ・Ｋ以
上であり、熱を伝え易いことから、ステージ板１の上
面、即ち、ウエハ吸着面に保持されたウエハ３をステー
ジ板１の下面に配したヒーター等によって加熱する際、
そのヒーター等による熱はステージ板１の全面に速やか
に伝達して、ウエハ３を短時間に、かつ面内温度を均一
温度として加熱することができ、これによってウエハ３
の電気的特性を評価する際にはその評価を極めて正確と
なすことができる。

【００２３】なお、前記ステージ板１を形成する窒化ア
ルミニウム質焼結体はその熱伝導率が９０Ｗ／ｍ・Ｋ未
満であると熱の伝達が悪く、また熱の伝達にばらつきが
発生し易くなり、ステージ板１のウエハ吸着面に保持さ
れたウエハ３をステージ板１の下面に配したヒーター等
によって加熱する際、ウエハ３の加熱に時間を要した
り、ウエハ３の面内温度が不均一となってウエハ３の電
気的特性を評価する際にその評価が不正確なものとなっ
てしまう。従って、前記ステージ板１を形成する窒化ア
ルミニウム質焼結体はその熱伝導率が９０Ｗ／ｍ・Ｋ以
上のものに特定される。

【００２４】また前記ステージ板１の熱伝導率は、レー
ザーフラッシュ法により測定することができる。

【００２５】さらに前記ステージ板１はウエハ吸着面と
なる一主面Ａに導電膜２が被着されており、該導電膜２
は、その上面に保持されるウエハ３の電気的特性を検査
する際、ウエハ３に電気を流すための電極として作用す
る。

【００２６】前記導電膜２はニッケル等の金属材料で形
成されており、メッキ法等によってステージ板１のウエ
ハ吸着面となる一主面Ａに所定厚みに被着される。

【００２７】前記導電膜２は、メッキ法によって形成し
た場合、該メッキ法は、施工温度が低いため、ステージ
板１をなす窒化アルミニウム質焼結体と導電膜２との熱
膨張係数の差より生じる熱応力によって導電膜２が剥離
するのを防止することができ、ステージ板１に強固に被
着させることができる。

【００２８】なお、前記導電膜２をステージ板１のウエ
ハ吸着面となる一主面Ａに被着させる際、ステージ板１
の一主面Ａの表面をダイヤモンド加工やブラスト処理等
により表面粗さが（Ｒａ）で０．８〜２．０μｍとなる
ように若干粗しておくと導電膜２の被着強度が強いもの
となる。

【００２９】但し、ブラスト処理によってステージ板１
のウエハ吸着面の平坦度が低下する恐れがあるため、番
手の低いダイヤモンドツール等を用いて平坦度を保った
まま表面を加工するのが好ましい。従って、導電膜２を
ステージ板１のウエハ吸着面となる一主面Ａに強固に被
着させるためには、前記ステージ板１の一主面Ａの表面
を表面粗さが（Ｒａ）で０．８〜２．０μｍとなるよう
に、例えばステージ板１の一主面Ａを、＃６０のダイヤ
モンドツールにて加工することによって行われる。

【００３０】さらに、前記導電膜２はこれを純度が９
８．５重量％以上のニッケルで形成しておくと、純度が
９８．５％以上のニッケルは窒化アルミニウム質焼結体
に対する密着性が良いことからステージ板１に導電膜２
を極めて強固に被着させることができ、これによって様
々な温度条件の下でも導電膜２がステージ板１より剥離
することはなくなる。従って、前記導電膜２はこれを純
度が９８．５重量％以上のニッケルで形成しておくこと
が好ましい。

【００３１】またさらに、前記導電膜２はその内部にボ
ロンを０．２〜１．０重量％含有させておくとステージ
板１に対する導電膜２の被着強度をより一層高くするこ
とができる。従って、前記導電膜２はその内部にボロン
を０．２〜１．０重量％含有させて置くことが好まし
い。

【００３２】なお、前記導電膜２に含まれるニッケル、
ボロンはＩＣＰ発光分光分析で確認することができる。

【００３３】前記導電膜２は、またその厚みが５μｍを
越えると導電膜２を形成する際に発生する内部応力が大
きくなり、該内部応力によって導電膜２がステージ板１
より剥離しやすくなる傾向がある。従って、導電膜２を
ステージ板１に強固に被着させておくには導電膜２の厚
みを５μｍ以下、好適には３μｍ以下としておくことが
好ましく、ウエハ３に対する電気伝導および導電膜２を
被着させる作業性を考慮すると導電膜２は１μm〜５μ
ｍ、好適には１μm〜３μｍの厚みとしておくのがよ
い。

【００３４】さらに、前記導電膜２はその上面に金膜を
形成することが好ましい。これは導電膜２の上面に保持
されたウエハ３への金属汚染を防止し、ウエハ３の電気
的特性の評価を極めて正確となすためである。金膜の厚
みとしては、導電膜２を完全に被覆し、導電膜２のウエ
ハ３に対する汚染を防止し得るに必要な１μｍ以上とし
ておくことが好ましい。この金膜は、例えば、メッキ法
を採用することによって導電膜２の上面に形成される。

【００３５】またさらに前記導電膜２を被着したステー
ジ板１は、図１に示すようにウエハ３を吸着保持するウ
エハ吸着面に複数の吸着孔４および同心円状に吸着溝５
が形成されている。

【００３６】前記吸着孔４は、ステージ板１の内部に設
けられた横方向からの貫通穴もしくは止まり穴からなる
吸着用横穴４Ａと、直接ウエハ吸着面に形成された吸着
溝５と、吸着用横穴４Ａと吸着溝５とをつなぐ吸着用縦
穴４Ｂとからなり、吸着孔４の径は０．３〜１ｍｍ、吸
着溝５の幅は０．３〜１ｍｍとすることが好ましい。前
記吸着孔４の径および吸着溝５の幅が０．３ｍｍ未満と
なると、空気抵抗が大きくなり過ぎ、充分な吸引力を得
ることができず、１ｍｍを超えると吸着孔４によって吸
着される部分のみ窪んで平坦度が低下する恐れがあるた
めである。

【００３７】前記ウエハ吸着面上に保持されるウエハ３
は、非常に薄く、高精度なプロービング精度（電気特性
を検査するために、配線が形成されたウエハにピンを接
触させる際の位置決め精度）が要求されるため、複数の
吸着溝５を同心円状に設けることによってウエハ３全体
を均一に吸着することが好ましい。

【００３８】なお、前記導電膜２が被着されたステージ
板１は、そのウエハ吸着面の平坦度が５μm以下である
ことが好ましい。ウエハ吸着面の平坦度が５μｍを超え
ると、ウエハ３を真空吸着する際、リークが発生しやす
く、十分な吸着力を得ることができないため、ウエハ３
の固定が不十分となり、プロービング時の位置ずれを生
じる恐れがある。前記ウエハ吸着面の平坦度を５μｍ以
下とすることによって、吸着孔４および吸着溝５を介し
て真空吸着されるウエハ３を精度よく保持することがで
きる。

【００３９】なお、本発明の真空吸着装置は、上述の実
施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱
しない範囲であれば、種々の変更は可能である。

【００４０】

【実施例】（実施例１）先ず、図１に示すような直径１
００ｍｍ、厚み１０ｍｍのステージ板を窒化アルミニウ
ム質焼結体によって形成し、その一主面上に表１に示す
如く各種ニッケルからなる導電膜を所定の厚みにメッキ
法により被着した。

【００４１】その後、上述のステージ板を大気中で２０
０℃の温度で２４時間熱処理を行い、ステージ板の一主
面に被着された導電膜の様子を目視および実体顕微鏡に
て観察し、さらにテープテストを行った。

【００４２】その結果を表１に示す。

【００４３】

【表１】

【００４４】表１より明らかなように、導電膜を形成す
るニッケルの純度が９８．５重量％未満であるもの（試
料Ｎｏ．７〜９）は、導電膜の厚みが３μｍの薄いもの
においても、熱処理後に腫れが発生したものや、テープ
テストによって導電膜が剥離、または一部剥離している
ことが判る。

【００４５】これに対し、ニッケルの純度が９８．５重
量％以上のもの（試料Ｎｏ．１〜６）は、熱処理後に脹
れが発生することはなく、密着強度が高いことが判る。

【００４６】さらに、ニッケルの純度が９８．５重量％
以上の試料のうち導電膜の厚みが５μｍ以下の（試料Ｎ
ｏ．１、２、４、５）ものは、テープテストにおいても
剥離が発生することはなく、より密着強度が高くなって
いることが判る。

【００４７】

【発明の効果】本発明の真空吸着装置によれば、ステー
ジ板が熱伝導率、剛性の高い窒化アルミニウム質焼結体
から成ることから、ステージ板を短時間で所定温度まで
加熱し、ウエハの面内温度を均一として正確な評価を行
うことができ、且つ耐食性や機械的強度等が優れている
ため、ウエハを高精度に保持することができる。また、
窒化アルミニウム質焼結体から成るステージ板の主面上
に純度９８．５重量％以上のニッケルからなる導電膜を
被着させたことから、導電膜のステージ板に対する被着
強度が強いものとなり、様々な温度条件の下でも導電膜
がステージ板より剥離することはない。

【００４８】また、本発明の真空吸着装置によれば、前
記導電膜にボロンを含有させたり、厚みを５μｍ以下と
しておくと導電膜のステージ板に対する被着強度がより
一層強いものとなり、真空吸着装置としての信頼性が極
めて高いものとなる。

【００４９】さらに、前記導電膜の上面に、金膜を被着
させておくと、導電膜上に保持するウエハに金属汚染が
生じるのを有効に防止することができ、これによって例
えば、ウエハの電気的特性の評価を極めて正確となすこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の真空吸着装置の一実施形態を
示す上面図であり、図（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ線断
面図である。

【図２】従来の真空吸着装置を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１：ステージ板２：導電膜３：ウエハ４：吸着孔５：吸着溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステージ板の一主面をウエハ吸着面とする
真空吸着装置であって、前記ステージ板は熱伝導率が９
０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の窒化アルミニウム質焼結体から成
り、かつ少なくとも一主面上に純度９８．５重量％以上
のニッケルからなる導電膜が被着されていることを特徴
とする真空吸着装置。
【請求項２】前記導電膜にボロンを含有することを特徴
とする請求項１に記載の真空吸着装置。
【請求項３】前記導電膜の厚みが５μｍ以下であること
を特徴とする請求項１または２記載の真空吸着装置。
【請求項４】前記導電膜の上面に、さらに金膜を被着さ
せたことを特徴とする請求項１乃至３に記載の真空吸着
装置。