JP2004146790A

JP2004146790A - Dummy wafer

Info

Publication number: JP2004146790A
Application number: JP2003202741A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Yamanoguchi; 山之口　秀則
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2003-07-28
Publication date: 2004-05-20
Anticipated expiration: 2023-07-28
Also published as: JP4439210B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dummy comprising a sintered compact of silicon carbide and a dummy wafer that is easy to be picked up by an electrostatic chuck. <P>SOLUTION: As the dummy wafer in a semiconductor manufacturing device such as a PVD device, etc. comprising the electrostatic chuck and a laser detector, a sintered compact of silicon carbide whose volume resistivity at 20-25°C is 2×10<SP>3</SP>Ωcm or below is used. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
半導体製造装置に用いられるダミーウエハであって、特に静電チャック及びレーザー光によるウエハ検出装置をもつＰＶＤ装置等の条件を決定するための運転の際に静電チャック面を保護するダミーウエハに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ダミーウエハ３は、たとえば図１に示すＰＶＤ真空チャンバー１の静電チャック４のウエハ保持面に自動搬送されるもので、シリコンウエハとおおよそ同様形状をしており、装置稼動時にはターゲット材２から活性化された金属が印加電圧器６で誘導され静電チャック４上に載置されたダミーウエハ３の主面上に成膜される。
【０００３】
通常のプロセスではシリコンウエハに成膜するが、静電チャック４を有するＰＶＤ装置の試運転時やアイドリング時、ターゲット材２の新生面を出す必要が生じた場合には、静電チャック４面を保護するダミーウエハ３が必要となる。従来は、シリコンウエハを使用し使い捨てとしたり、シリコンウエハや絶縁体に導電体をコーティングしたダミーウエハ３等が使用されていた。
【０００４】
このダミーウエハ３として、耐食性に優れ導電性を持つセラミックス、絶縁体に金属などをドーピングして半導体の抵抗を持つようにしたもの、さらに低抵抗にする場合には、半導体である炭化珪素質セラミックスに他の組成をドーピングしたものが用いられている。
【０００５】
低抵抗の炭化珪素質焼結体を得るためには、ＳｉＣ結晶を主体とし、その粒界相にアルミニウム及びイットリアの化合物を含む焼結体にＷＳｉを１〜４重量％含有させ、非酸化性雰囲気中において１８００℃から１９５０℃で焼成し、理論密度９３％以上の焼結体を得ることにより、体積固有抵抗１０Ω・ｃｍの抵抗が得られることが知られている。
【０００６】
そこで、体積固有抵抗値がより低い半導体製造装置用部材として、カーボン等からなる基材の表面にＣＶＤ法によって炭化珪素膜を形成したものが提案されている。
【０００７】
また、プラズマの照射に対して反応生成物等によるパーティクルが発生し難い材質として、高純度炭化珪素質焼結体が提案されているが、炭化珪素質焼結体を用いた場合、炭化珪素自体は難焼結材であるため、Ｂ（ボロン）や酸化物系の焼結を促進するための助剤を添加する必要があるため、体積固有抵抗値が１×１０^４Ω・ｃｍ〜１×１０^８Ω・ｃｍと高く、ダミーウエハ３と静電チャック４間に十分な電圧を供給することができないため、十分に安定な吸着力を得ることができなかった。
【０００８】
通常のダミーウエハ３は、半導体製造工程でパーティクルの評価やプロセスの評価を行うものであり、高純度が必要なため、炭化珪素質焼結体は使用できない。しかし、上述のようなＰＶＤ装置の静電チャック４の保護ウエハはそれほどの高純度を必要とせず、また、ＰＶＤ装置では基本的にターゲット材２がウエハ上に生成されるのでプラズマでエッチングされるような用途とは違いウエハの不純物は問題とならない。
【０００９】
【特許文献１】
特公平７−３７３４０号公報
【００１０】
【特許文献２】
特開２００１−２００３６５号公報
【００１１】
【特許文献３】
特開平１０−６４７７６号広報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、このような用途のダミーウエハ３は、継続的に使用するとターゲット材２がその表面に堆積していくため、反りが生じ吸着できなくなり、交換が必要である。
【００１３】
上記ダミーウエハをアルミナ質焼結体および窒化珪素質焼結体から形成した場合、体積固有抵抗が高く静電チャック４に吸着されないという問題があった。
【００１４】
従来は、シリコンウエハを使用しているため耐食性が非常に悪く、一般的にこれらの酸で洗浄すると数分でウエハの精度、形状を著しく損なっていた。
【００１５】
また、シリコンウエハや絶縁体に導電体をコーティングしたダミーウエハは、堆積した金属を酸洗浄することは可能であるがその際、シリコン母材、あるいは導電体のコーティングもエッチングされ再利用ができなかった。エッチングのために耐食性の高いアルミナ質焼結体、窒化珪素質焼結体、炭化珪素質焼結体のダミーウエハ３が種々提案されているが、アルミナ質焼結体および窒化珪素質焼結体、炭化珪素質焼結体では一般的に体積固有抵抗が高い点が問題であった。
【００１６】
特に、炭化珪素質焼結体からなる場合には、一般に焼結体と基材上にＣＶＤ法によって炭化珪素を形成するものが用いられている。
【００１７】
しかし、焼結体の場合には体積固有抵抗が１×１０^４〜１×１０^８Ω・ｃｍと高く十分に安定な吸着力を得ることができなかった。また、炭化珪素焼結体は、シリコンウエハに対して比重が大きいため、シリコンウエハと同じ厚み、形状にすると反りが大きくなるため厚みを大きくしたものを用いていたが、ハンドリングアーム等によって搬送する際にその重量によって撓みが大きくなり、収納場所の高さが合わず、破損するという問題があった。
【００１８】
そのため、ダミーウエハの主面に成膜後の反りの防止を目的として格子状の溝加工を施していたが、炭化珪素質焼結体は、焼成の前後で、寸法が約２０％、体積で約５０％収縮し、焼成後は圧縮状態であるため、焼成過程で生じている内部応力が溝加工により部分的に開放することになり、ダミーウエハ３自体の反りがより大きくなるという問題があった。
【００１９】
また、ＣＶＤ法によって形成された炭化珪素のバルク体からなる場合には、レーザー光に対する反射率が５０％程度でダミーウエハ３をレーザー光で検知するレーザー検出器５が正常に作動しないという問題があった。さらに、基材表面に形成された炭化珪素は、体積固有抵抗値は１×１０^３Ω・ｃｍ以下の小さなものを得ることができるものの、ＣＶＤ法により形成されているため、不純物が少なく、結晶粒が比較的規則正しく成膜されていくので、レーザー光に対して透過性が高く、反射率が５０％程度と低いため、レーザー検出器５が正常に作動しないという問題があった。
【００２０】
本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであってその目的は、炭化珪素焼結体からなり、耐食性が高く、レーザー光に対して反射率が高く、静電チャックに吸着しやすいダミーウエハを提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記課題に鑑み鋭意検討の結果、本発明のダミーウエハは、半導体製造装置に用いられるダミーウエハにおいて、２０〜２５℃における体積固有抵抗を２×１０^３Ωｃｍ以下の炭化珪素質焼結体を用いたものである。
【００２２】
また、本発明のダミーウエハは、上記炭化珪素質焼結体が炭化珪素を主成分とし、酸化チタンを３〜７重量％含有するものとした。
【００２３】
さらに、本発明のダミーウエハは、波長７００ｎｍのレーザー光に対する反射率が７０％以上であるものとした。
【００２４】
またさらに、本発明のダミーウエハは、炭化珪素を主成分とし、酸化チタンを３〜７重量％含有した炭化珪素質焼結体からなることを特徴とする
さらにまた、本発明のダミーウエハは、一方の主面が平坦であり、他方の主面が周縁部から中央部に向かって厚みが漸増したことを特徴とする。
【００２５】
また、本発明のダミーウエハは、少なくとも一方の主面に１つ以上の穴部を形成したことを特徴とする。
【００２６】
これにより、炭化珪素焼結体において、耐食性が高く、レーザー光に対して透過性が低く、静電チャックに吸着しやすいダミーウエハを提供するものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２８】
本発明のダミーウエハ３は、例えば図１に示す断面図のように、ＰＶＤ真空チャンバー装置に用いられ、ＰＶＤ真空チャンバー１の中の上部にターゲット材２、下部に静電チャック４が配置され、ターゲット材２と静電チャック４の間にはプロセス時に印加電圧器６により電圧が付与される。ターゲット（陰極）と静電チャック（陽極）の間に電圧差をあたえることにより、高真空中でターゲットに衝突したＡｒイオンがそこからターゲット材２を構成する原子をスパッタリング現象によってたたき出され対向するダミーウエハ３上に堆積させる仕組みである。
【００２９】
上記静電チャック４には、ウエハの存在を感知するレーザー検出器５を備えている。通常のプロセスでは静電チャック４の上に半導体チップの基板となるシリコンウエハが配置され、シリコンウエハに成膜するが、装置のアイドリングやテスト稼動等のターゲット材２の新生面を出す必要が生じた場合には、静電チャック４面を保護するダミーウエハ３が用いられている。
【００３０】
本発明のダミーウエハ３は、上述のように静電チャック４及びレーザー検出器５をもつ、ＰＶＤ装置等の半導体製造装置に用いられ、２０〜２５℃における体積固有抵抗が２×１０^３Ω・ｃｍ以下の炭化珪素質焼結体からなることが重要である。
【００３１】
これにより、静電チャック４に十分に吸着することが可能となり、ダミーウエハ３と静電チャック４面が密着し、静電チャック４面を十分に保護することができる。さらに好ましくは、２．５×１０^２Ω・ｃｍ以下とすることによって、より強固な吸着力を得ることができる。
【００３２】
一方、上記体積固有抵抗値が２×１０^３Ω・ｃｍを超えると、２×１０^８Ω・ｃｍまでは吸着しなことはないが十分な吸着力を得られず、ダミーウエハ３と静電チャック４面との間に隙間が生じ、イオン化されたダーゲット原子が入り込み静電チャック４面を汚すことになり、これがプロセス時にウエハの吸着力を低下させ様々な問題を引き起こす。さらに、上記体積固有抵抗値が２×１０^８Ω・ｃｍを越えるとダミーウエハ３が静電チャック４面からずれて、静電チャック４の吸着面を全く保護することができない。
【００３３】
上記体積固有抵抗値を有する炭化珪素質焼結体からなるダミーウエハ３を得るには、炭化珪素を主成分とし、酸化チタン等の金属酸化物を含有させることによって得ることができる。
【００３４】
また、ダミーウエハ３やシリコンウエハが吸着される静電チャック４の吸着面は、体積固有抵抗値が１×１０^８〜１×１０^１２Ω・ｃｍとすることによって理想的な吸着力を得ることができ、この静電チャック４の吸着面の体積固有抵抗が小さすぎると静電チャック４に供給される電流のリークが起こる。この静電チャック４に吸着される被吸着材は、静電チャック４の吸着面の体積固有抵抗以下であれば吸着可能であるが、低いほど吸着力をより強くすることができる。
【００３５】
なお、上記体積固有抵抗値は、所定形状のテストピースを取り出し、電極をプリントした後、抵抗値を３端子法にて測定した。
【００３６】
また上記ダミーウエハ３は、波長７００ｎｍのレーザー光に対する反射率が７０％以上であることが好ましく、実際に用いられるシリコンウエハと同様な操作で使用することができ、レーザー検出器５により照射されたレーザー光がダミーウエハ３により反射され、その反射を検知して、ダミーウエハ３の有無を正確に検知することができる。
【００３７】
一方、反射率が７０％未満となると、ダミーウエハ３をレーザー光によって検知する装置が正常に作動しなくなってしまう。
【００３８】
一般的なダミーウエハ３は、基材にＣＶＤ法によって炭化珪素が形成されており、高純度で不純物が少ないため、多結晶であるが結晶の方向がそろっており、また結晶粒界がほとんど見受けられないため、光の透過性が高く、反射率が低いものであった。それに比べ本発明のダミーウエハ３は、炭化珪素質焼結体からなることから反射率を高いものとすることができる。炭化珪素自体は難焼結材であるため、緻密な焼結体を得るには多量の焼結助剤が必要になり、アルミニウムとイットリアの焼結助剤によって粒界を形成させていたが、炭化珪素の結晶は大きさも方向も不ぞろいのため反射率が高く、光の透過性が低いものとなる。
【００３９】
なお、上記レーザー光の反射率は、波長７００ｎｍのレーザー光を所定形状のテストピースに照射して、反射するレーザー光を分光高度計で測定し、光源とのエネルギー差を比較し反射率を求めた。
【００４０】
また、上記ダミーウエハ３は、静電チャック４面を傷つけない、密着性を高めるため、少なくとも静電チャック４面との接触面の面粗さはＲａ０．８μｍ以下が望ましい。
【００４１】
さらに、酸洗浄などを繰り返すため堆積物の除去が容易で酸洗浄液のリンスが容易にできるようにするため、炭化珪素質焼結体の酸による腐食が空孔周りのエッジ部から腐食されやすいことから、理論密度９３％以上、望ましくは９５％以上として緻密化していることが望ましい。
【００４２】
また、上記ダミーウエハ３は、図３（ａ）の正面図に示すように一方の主面３ａが周縁部から中央部に向かって厚みが漸増し、他方の主面３ｂが平坦であることが好ましい。
【００４３】
これは、ターゲット材２の金属が堆積する面を主面３ａとすることで、反りが小さく軽量なダミーウエハ３を得ることができるためである。
【００４４】
ダミーウエハ３は、できるだけシリコンウエハの重量に近いことが望ましい。しかし、炭化珪素質焼結体は、シリコンウエハの比重２．３ｇ／ｃｍ^２に比べ、炭化珪素の比重３．２ｇ／ｃｍ^２と大きく、また、シリコンウエハの厚みと同様に例えば０．７７５ｍｍに加工すると、細長い断面形状となり、曲げ応力に対し抵抗力が小さくなり、研削により開放される表面の内部応力の影響が強くなるため、反りが大きくなり、静電チャック４との接触面が小さくなり、十分な保持力が得られなくなる。そのため、厚みを１．２ｍｍとシリコンウエハの１．５５倍とする必要があった。
【００４５】
そこで、上述のように主面３ａの周縁部の厚みを薄くすることで、シリコンウエハよりも比重が大きいダミーウエハ３の反りを防止するとともに、軽量化することができる。なお、周縁部における厚みの薄い部分では反りが発生しやすいが、反りの位置が外周から近いため、全体に対する反りの影響は少ない。特に、炭化珪素質セラミックスは他のセラミックスよりも高温で焼成されるため、焼成温度と室温の差が大きく、熱膨張差が大きくなり内部応力も大きいため有効に反りを防止することができる。
【００４６】
また、このようなダミーウエハ３では、中心の厚みが最大となり、外周の厚みが最小となることが好ましく、中心の厚みが外周の厚みの２〜３倍程度とすることが好ましく、破損を防止して軽量化することができる。
【００４７】
さらに、ダミーウエハ３の最大厚みは１．０〜１．５ｍｍ、外周の最小厚みは０．５〜０．７５ｍｍとすることが好ましい。これは、外周の最小厚みをあまり薄くしすぎると破損しやすく、反りが大きくなるため、最低でも外周厚みは０．５ｍｍ以上とすることが好ましい。
【００４８】
このようなダミーウエハ３は、例えば外径が３００ｍｍ、厚み１．２ｍｍの炭化珪素質焼結体を円筒研削盤、あるいはロータリー研削盤等で研削加工することで厚みを中央に向かって漸増するように加工することで作製することができる。また、上記ダミーウエハ３は、図３（ｂ）に示す平面図に示すように、ターゲット材２の金属が堆積する主面３ａに開口する穴部１０を１つ以上形成することが好ましい。
【００４９】
これは、穴部１０によって、穴部１０以外の部分によって厚み、強度を保持し、反りに対する抵抗力を有し、穴部１０によって軽量なダミーウエハ３を得ることができる。
【００５０】
この穴部１０は、主面３ａ側にのみ開口するように設ける場合、主面３ａに開口する全ての穴部１０の開口面積の合計が主面３ａの面積の７０％以下にすることが好ましい。穴部１０の面積が７０％を越えると、反りに対する抵抗力が小さくなるためである。
【００５１】
さらに、ダミーウエハ３の重量をより軽量化して反りを少なくするために、反対側の主面３ｂ、即ち静電チャックの吸着面となる面に開口する穴部１０を設けてもよいが、その場合、静電チャックによる吸着力が十分に確保できるように、主面３ｂに開口する全ての穴部１０の開口面積を主面３ｂの面積の５０％以下とすることが好ましく、また、主面３ａに開口する穴部１０の位置と重ならないように設けることが好ましい。
【００５２】
さらに、この穴部１０は、より反りが小さく軽量なダミーウエハ３を得ることができる。規則的に穴部１０を形成することで、より反りが小さく軽量なダミーウエハ３を得ることが好ましく、重量を均一としてターゲット材２を均一にすることができる。
また、隣接する穴部１０の距離は５ｍｍ以上とすることが好ましい。なお、このような穴部１０を有するダミーウエハ３は、例えば外径３００ｍｍ、厚み１．２ｍｍの炭化珪素質焼結体のマシニングセンターにて、直径９０ｍｍ、深さ０．７ｍｍの穴部１０を合計７箇所均一に形成させることで得ることができる。
【００５３】
次いで、本発明の炭化珪素質焼結体からなるダミーウエハ３を製造する方法を説明する。
【００５４】
ここで、重要となるのは、上記体積固有抵抗を２×１０^３Ω・ｃｍ以下、反射率を７０％以上とするため、炭化珪素原料としては、主成分である炭化珪素に酸化チタン（ＴｉＯ_２）を３〜７重量％含有させることである。上記酸化チタンが３重量％未満のときは体積固有抵抗が２×１０^３Ω・ｃｍを越え、酸化チタンが７重量％を超えると炭化珪素質焼結体の緻密化が進まず十分な緻密体が得られない。
【００５５】
炭化珪素質焼結体中の酸化チタンの定量は、酸化チタンとしての定量が難し為、ＴｉをＩＣＰ発光分光分析にて定量し、酸化物換算をした。
【００５６】
換算式：酸化チタン量（重量％）＝（酸化チタン分子量／Ｔｉ原子量）×Ｔｉ含有量（重量％）
また、焼結助剤としてアルミニウム、イットリアを所定量添加する。
【００５７】
得られた原料粉末をコールドアイソスタティクプレス成形法、乾式プレス成形等によって所定形状に成形し、焼成温度約１８００〜２０００℃にて焼成する。
【００５８】
その後、得られた炭化珪素質焼結体を研削盤にて例えば外径３００ｍｍ、厚み１．２５ｍｍに加工する。
【００５９】
なお、図３（ａ）に示すように中央の厚みを大きくする場合には、得られた焼結体に円筒研削盤、あるいはロータリー研削盤等で研削加工することで厚みを中央に向かって漸増するように加工する方法によって、また、穴部１０を形成する場合には、マシニングセンターによって形成させることで得ることができる。
【００６０】
また、静電チャック４の吸着面との吸着効果を高めるため、この炭化珪素質焼結体の両面の面粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ）で０．８μｍ以下になるようラップ加工を施す。
【００６１】
これによって、表面の研削傷による凹凸がなくなり、静電チャック４との密着性を高めるとともに、静電チャック４を傷つけることなく長期間に渡って使用することができる。なお、表裏両面にラップ加工を施すことによって、どちらの面も吸着面に使えるようにすることが好ましい。
【００６２】
【実施例】
（実施例１）
先ず、炭化珪素を主成分とし、その粒界相にアルミニウム及びイットリアの化合物を含み酸化チタンを表１に示す如く添加量にて含有させ、非酸化性雰囲気中において１８００℃から１９５０℃で焼結して外径３００ｍｍ、厚み１．２５ｍｍに加工を施してダミーウエハ試料を得た。
【００６３】
また、比較例として基材の表面にＣＶＤ法によって炭化珪素を形成してなるダミーウエハ試料、アルミナ質焼結体、シリコンからなるダミーウエハ試料を作製した。
【００６４】
各試料の体積固有抵抗値は、試料より直径５０ｍｍ、厚み２ｍｍのテストピースを得、電極をプリントした後、抵抗値を測定（３端子法）した。
【００６５】
また、レーザー光に対する反射率を測定するため、波長７００ｎｍのレーザー光をテストピースに照射して、反射するレーザー光を分光高度計で測定し、光源とのエネルギー差を比較し反射率を求めた。
【００６６】
さらに、各試料の静電チャックの吸着面への吸着力、レーザー検出器による検出精度、耐食性を評価するため下記の実験を行った。
【００６７】
吸着力を測定する方法として、静電チャックに印加電圧６００Ｖを与え、各試料より直径５０ｍｍ、厚み２ｍｍのテストピースを製作し、静電チャック面に吸着させ、そのときに試料を引き上げ吸着面から試料が離れるときの力を測定し、０．０２Ｎ以上の吸着力をＯＫとし、それ以下のものをＮＧとした。
【００６８】
また、検出精度の測定する方法として、各試料を静電チャックの吸着面に載置した後、レーザー光による検出試験を各５０回行い、一度でも検出しなかったものをＮＧ、すべて検出したものをＯＫとした。
【００６９】
耐食性の評価として、図２に示すように、容器９内にＨＣｌ濃度２０％、Ｈ_２ＳＯ_４濃度９４％、ＨＮＯ_３濃度６０％、ＨＦ濃度４６％の酸７に、ダミーウエハ３を３日間浸漬し、その前後の重量差を測定し、その値をサンプルの比重と日数で割り、一日あたりに減少する重量を算出し、０．０８ｍｇ／ｃｍ^２・ｄａｙ以下をＯＫとし、それ以上をＮＧとした。
【００７０】
これらの結果を表１に示す。
【００７１】
【表１】

【００７２】
表１の結果より、本発明の炭化珪素質焼結体からなり、体積固有抵抗が２×１０^３Ω・ｃｍ以下の試料（Ｎｏ．１〜５）は、吸着力、耐食性が高くレーザー光に対する反射率が７０％以上となり、検出精度が高いことがわかった。
【００７３】
これに対し、炭化珪素質焼結体からなり、体積固有抵抗が２×１０^３Ω・ｃｍを超える試料（Ｎｏ．６〜８）は、吸着力が低下することがわかる。
【００７４】
また、ＣＶＤ法によって形成した炭化珪素からなる試料（Ｎｏ．９）は、吸着力、耐食性は高いものの、反射率が６０％と低く、検出精度が劣る。
【００７５】
さらに、アルミナ質焼結体、シリコンからなる試料（Ｎｏ．１０、１１）は、吸着力、耐食性が劣ることがわかる。
【００７６】
（実施例２）
炭化珪素を主成分とし、その粒界相にアルミニウム及びイットリアの化合物を含み酸化チタンを表１に示す如く添加量にて含有させ、非酸化性雰囲気中において１８００℃から１９５０℃で焼結した後、ロータリー研削盤にて外周、中心の厚みが表２に示す如く値となるように加工し、ダミーウエハ試料を得た。
【００７７】
このＮｏ．１２〜Ｎｏ．２１までの各試料は、それぞれ１０個製作した。
【００７８】
また、穴部を形成するものは、外径３００ｍｍ、厚み１．２ｍｍの試料にマシニングセンターにて、直径９０ｍｍ、深さ０．５ｍｍの穴部１０を合計７箇所を均一に形成した。
【００７９】
本発明の炭化珪素質ダミーウエハの構造と重量、及び反り量、吸着可否を評価した結果を表２に示す。
【００８０】
外周と中央の厚みは、外測マイクロメーターを使用して測定し、また重量計で重量を測定した。また反りの量は３次元測定器にて、平坦な面の外周と中心部を測定して反り量を求めた。
【００８１】
また、吸着が可能であるかを使用可能であるかを静電チャック上で吸着し評価した。吸着が１０個すべて問題無く吸着可能であったものを○、吸着可能であったものが５個〜９個のものを△、吸着可能なものが４個以下のものは、×とした。
【００８２】
【表２】

【００８３】
表２から明らかなように、静電チャックに問題なく吸着させるためには、反りの大きさは０．２ｍｍ以下が望ましい。試料（Ｎｏ．１２）は、厚みが大きいため、反り、吸着力に問題ないが重量が重く、シリコンウエハの２倍以上の重量となるため、搬送系のトラブルが生じる可能性がある。
【００８４】
また、試料（Ｎｏ．１３、Ｎｏ．１４）のように、単に厚みを小さくすると反りが０．２ｍｍ以上となり、吸着できないものもあった。
【００８５】
これに対し、周縁部から中央部に向かって厚みが漸増する試料（Ｎｏ．１５〜１８）は、反り量を０．２ｍｍ以下とすることができ、特に、中心の厚みを外周の厚みの２〜３倍とした試料（Ｎｏ．１６、１７）は、軽量化しても反りが０．１ｍｍ以下で、重量もシリコンウエハと同等で吸着も優れたものであった。
【００８６】
また、試料（Ｎｏ．１８）は、中心の厚みが外周の４倍としたものは、軽量化は進んでいるものの、外周が薄すぎたため反りが０．２ｍｍと大きいため、吸着ができないものがあった。
【００８７】
また、穴部を形成した試料（Ｎｏ．１９〜２１）は、重量の軽量化が達成され、反り量も０．１ｍｍ以下となっている。
【００８８】
【発明の効果】
上述のように、本発明によれば、静電チャック及びレーザー検出器をもつ、ＰＶＤ装置等の半導体製造装置において、ダミーウエハの構成部材として、２０〜２５℃における体積固有抵抗２×１０^３Ωｃｍ以下の炭化珪素質焼結体を用いたことにより、静電チャックに十分に吸着可能とすることが可能になり、抵抗値が高いと吸着されず、使用中に静電チャック面よりずれてしまい使えない。
【００８９】
また、上記炭化珪素質焼結体が炭化珪素を主成分とし、酸化チタンを３〜７重量％含有したことにより、体積固有抵抗が２×１０^３Ω・ｃｍ以下の炭化珪素質焼結体を得ることができる。
【００９０】
さらに、波長７００ｎｍのレーザー光に対する反射率が７０％以上であることにより、シリコンウエハと同様にレーザーで感知できるので検知装置を変えなくても使用できる。
【００９１】
また、一方の主面が平坦であり、他方の主面が周縁部から中央部に向かって厚みが漸増するか、または少なくとも一方の主面に１つ以上の穴部を形成したことから、炭化珪素質ダミーウエハを軽量化するために施す研削より加工部分的に開放される内部応力を極力小さくするために、中央から外周に向けて肉厚が薄くなる構造にし、あるいは、部分的に内部応力を開放しても、表面に閉じた穴部を持つ構造にすることで、ダミーウエハの剛性を高め、反りに対する抵抗大きくし、反りを極力抑えることができる。又、軽量化をはかり、使用後の搬送時のトラブルをなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のダミーウエハを用いたＰＶＤ装置を示す断面図である。
【図２】本発明のダミーウエハの耐食性の評価法を示す正面図である。
【図３】本発明のダミーウエハを示す図面であり、（ａ）は周縁部から中央部に向かって厚みが漸増したダミーウエハを示す平面図であり、（ｂ）は主面に穴部を有するダミーウエハを示す正面図である。
【符号の説明】
１：ＰＶＤ真空チャンバー
２：ターゲット材（Ｃｕ）
３：ダミーウエハ
３ａ：周縁部から中央部に向かって厚みが漸増した面
３ｂ：平坦な面
４：静電チャック
５：レーザー検出器
６：印加電圧器
７：酸（硝酸）
８：容器
９：生成膜（Ｃｕ）
１０：穴部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a dummy wafer used in a semiconductor manufacturing apparatus, and more particularly to a dummy wafer that protects an electrostatic chuck surface during an operation for determining conditions such as an electrostatic chuck and a PVD device having a wafer detection device using laser light.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a dummy wafer 3 is automatically transferred to, for example, a wafer holding surface of an electrostatic chuck 4 of a PVD vacuum chamber 1 shown in FIG. 1 and has a shape substantially similar to that of a silicon wafer. The activated metal is induced by the applied voltage generator 6 to form a film on the main surface of the dummy wafer 3 placed on the electrostatic chuck 4.
[0003]
In a normal process, a film is formed on a silicon wafer. However, when it is necessary to expose a new surface of the target material 2 during test operation or idling of the PVD apparatus having the electrostatic chuck 4, the surface of the electrostatic chuck 4 is protected. A dummy wafer 3 is required. Conventionally, a silicon wafer has been used and disposable, or a silicon wafer or a dummy wafer 3 having an insulator coated with a conductor has been used.
[0004]
As the dummy wafer 3, ceramics having excellent corrosion resistance and conductivity, a material obtained by doping a metal or the like into an insulator to have a semiconductor resistance, and a silicon carbide ceramic as a semiconductor when the resistance is further reduced. A material doped with another composition is used.
[0005]
In order to obtain a low-resistance silicon carbide sintered body, a sintered body mainly composed of SiC crystal and containing a compound of aluminum and yttria in its grain boundary phase is made to contain WSi in an amount of 1 to 4% by weight. It is known that by firing in an atmosphere at 1800 ° C. to 1950 ° C. to obtain a sintered body having a theoretical density of 93% or more, a resistance of 10 Ω · cm in volume resistivity can be obtained.
[0006]
Therefore, as a member for a semiconductor manufacturing apparatus having a lower volume resistivity, a member in which a silicon carbide film is formed on a surface of a base material made of carbon or the like by a CVD method has been proposed.
[0007]
In addition, a high-purity silicon carbide-based sintered body has been proposed as a material that is unlikely to generate particles due to reaction products or the like upon plasma irradiation. However, when a silicon carbide-based sintered body is used, silicon carbide itself is used. Is a difficult-to-sinter material, it is necessary to add an auxiliary agent for accelerating sintering of B (boron) and oxides. ⁴ Ω · cm to 1 × 10 ⁸ Since the voltage was as high as Ω · cm, a sufficient voltage could not be supplied between the dummy wafer 3 and the electrostatic chuck 4, so that a sufficiently stable suction force could not be obtained.
[0008]
The ordinary dummy wafer 3 is used to evaluate particles and processes in a semiconductor manufacturing process, and requires high purity. Therefore, a silicon carbide sintered body cannot be used. However, the protection wafer of the electrostatic chuck 4 of the PVD apparatus described above does not require such high purity, and the PVD apparatus basically etches the target material 2 on the wafer because the target material 2 is generated on the wafer. Unlike such applications, impurities in the wafer do not matter.
[0009]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 7-37340
[0010]
[Patent Document 2]
JP 2001-200365 A
[0011]
[Patent Document 3]
JP 10-64776 public information
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
In general, if the dummy wafer 3 for such an application is used continuously, the target material 2 is deposited on the surface thereof, so that the dummy wafer 3 warps and cannot be adsorbed, and needs to be replaced.
[0013]
When the dummy wafer is formed of an alumina sintered body and a silicon nitride sintered body, there is a problem that the volume resistivity is high and the dummy wafer is not attracted to the electrostatic chuck 4.
[0014]
Conventionally, since a silicon wafer is used, its corrosion resistance is very poor. In general, washing with these acids significantly impairs the accuracy and shape of the wafer within a few minutes.
[0015]
In addition, a silicon wafer or a dummy wafer having an insulator coated with a conductor can be used for acid cleaning of deposited metal, but at that time, the coating of the silicon base material or the conductor was also etched and could not be reused. . Various types of alumina-based sintered bodies, silicon nitride-based sintered bodies, and silicon carbide-based sintered wafers having high corrosion resistance for etching have been proposed. A problem is that the silicon carbide sintered body generally has a high volume resistivity.
[0016]
In particular, in the case of a silicon carbide-based sintered body, a material that forms silicon carbide by a CVD method on a sintered body and a substrate is generally used.
[0017]
However, in the case of a sintered body, the volume resistivity is 1 × 10 ⁴ ~ 1 × 10 ⁸ A sufficiently high adsorption power of Ω · cm could not be obtained. In addition, since the silicon carbide sintered body has a large specific gravity with respect to the silicon wafer, the warpage is increased when the silicon carbide sintered body has the same thickness and shape as the silicon wafer. At this time, there is a problem that the bending increases due to the weight, the height of the storage space does not match, and the storage space is damaged.
[0018]
Therefore, the main surface of the dummy wafer has been subjected to lattice-shaped groove processing for the purpose of preventing warpage after film formation. However, before and after firing, the silicon carbide sintered body has a size of about 20% and a volume of about 20%. Since it shrinks by 50% and is in a compressed state after firing, the internal stress generated in the firing process is partially released by the groove processing, and there is a problem that the warp of the dummy wafer 3 itself becomes larger.
[0019]
Further, in the case of using a silicon carbide bulk body formed by the CVD method, there is a problem that the laser detector 5 for detecting the dummy wafer 3 with the laser light does not operate normally because the reflectance to the laser light is about 50%. Was. Further, the silicon carbide formed on the surface of the base material has a volume resistivity value of 1 × 10 ³ Although a small material of Ωcm or less can be obtained, since it is formed by the CVD method, impurities are small and crystal grains are formed relatively regularly, so that it has high transparency to laser light, Since the reflectance is as low as about 50%, there is a problem that the laser detector 5 does not operate normally.
[0020]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and its object is to provide a dummy wafer made of a silicon carbide sintered body, having high corrosion resistance, high reflectance to laser light, and easily attracted to an electrostatic chuck. To provide.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies in view of the above problems, the dummy wafer of the present invention has a volume resistivity at 20 to 25 ° C. of 2 × 10 2 in a dummy wafer used in a semiconductor manufacturing apparatus. ³ A silicon carbide sintered body of Ωcm or less is used.
[0022]
In the dummy wafer of the present invention, the silicon carbide-based sintered body contains silicon carbide as a main component and contains titanium oxide in an amount of 3 to 7% by weight.
[0023]
Further, the dummy wafer of the present invention has a reflectance of 70% or more with respect to a laser beam having a wavelength of 700 nm.
[0024]
Still further, the dummy wafer of the present invention is made of a silicon carbide sintered body containing silicon carbide as a main component and containing titanium oxide in an amount of 3 to 7% by weight.
Still further, the dummy wafer of the present invention is characterized in that one main surface is flat, and the other main surface gradually increases in thickness from a peripheral portion toward a central portion.
[0025]
Further, the dummy wafer of the present invention is characterized in that at least one main surface has at least one hole formed therein.
[0026]
Thus, the present invention provides a dummy wafer having high corrosion resistance, low permeability to laser light, and easy to be attracted to an electrostatic chuck in a silicon carbide sintered body.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0028]
The dummy wafer 3 of the present invention is used in a PVD vacuum chamber apparatus, for example, as shown in the cross-sectional view of FIG. 1, in which a target material 2 is arranged in an upper part of a PVD vacuum chamber 1 and an electrostatic chuck 4 is arranged in a lower part. A voltage is applied between the material 2 and the electrostatic chuck 4 by an applied voltage generator 6 during processing. By applying a voltage difference between the target (cathode) and the electrostatic chuck (anode), Ar ions that have collided with the target in a high vacuum strike the atoms constituting the target material 2 out of the target by a sputtering phenomenon, and are opposed to each other. This is a mechanism for depositing on the dummy wafer 3.
[0029]
The electrostatic chuck 4 has a laser detector 5 for detecting the presence of a wafer. In a normal process, a silicon wafer serving as a substrate of a semiconductor chip is arranged on the electrostatic chuck 4 and a film is formed on the silicon wafer. However, it is necessary to expose a new surface of the target material 2 such as idling of the apparatus and test operation. In this case, a dummy wafer 3 for protecting the surface of the electrostatic chuck 4 is used.
[0030]
The dummy wafer 3 of the present invention is used in a semiconductor manufacturing apparatus such as a PVD apparatus having the electrostatic chuck 4 and the laser detector 5 as described above, and has a volume resistivity of 2 × 10 at 20 to 25 ° C. ³ It is important to use a silicon carbide sintered body of Ω · cm or less.
[0031]
As a result, the dummy wafer 3 and the surface of the electrostatic chuck 4 come into close contact with each other, and the surface of the electrostatic chuck 4 can be sufficiently protected. More preferably, 2.5 × 10 ² By setting the resistance to Ω · cm or less, a stronger adsorption force can be obtained.
[0032]
On the other hand, the volume resistivity is 2 × 10 ³ Ω · cm, 2 × 10 ⁸ Although it does not adhere to Ω · cm, a sufficient attraction force cannot be obtained, a gap is generated between the dummy wafer 3 and the surface of the electrostatic chuck 4, and ionized target atoms enter into the surface of the electrostatic chuck 4 to remove the surface. This causes the wafer to be attracted at the time of processing and causes various problems. Further, the volume resistivity is 2 × 10 ⁸ If it exceeds Ω · cm, the dummy wafer 3 is displaced from the surface of the electrostatic chuck 4, and the suction surface of the electrostatic chuck 4 cannot be protected at all.
[0033]
In order to obtain the dummy wafer 3 made of a silicon carbide sintered body having the above-mentioned volume specific resistance, it can be obtained by containing silicon carbide as a main component and containing a metal oxide such as titanium oxide.
[0034]
The suction surface of the electrostatic chuck 4 on which the dummy wafer 3 and the silicon wafer are sucked has a volume specific resistance of 1 × 10 ⁸ ~ 1 × 10 ¹² By setting the resistance to Ω · cm, an ideal suction force can be obtained. If the volume specific resistance of the suction surface of the electrostatic chuck 4 is too small, leakage of current supplied to the electrostatic chuck 4 occurs. The adsorbed material adsorbed by the electrostatic chuck 4 can be adsorbed as long as it is equal to or less than the volume specific resistance of the adsorbing surface of the electrostatic chuck 4, but the lower the lower, the stronger the adsorbing force.
[0035]
In addition, the said volume specific resistance value measured the resistance value by the three-terminal method, after taking out the test piece of a predetermined shape and printing an electrode.
[0036]
The dummy wafer 3 preferably has a reflectance of 70% or more with respect to a laser beam having a wavelength of 700 nm, and can be used by the same operation as a silicon wafer actually used. Light is reflected by the dummy wafer 3, and the reflection can be detected to accurately detect the presence or absence of the dummy wafer 3.
[0037]
On the other hand, if the reflectance is less than 70%, the device for detecting the dummy wafer 3 with the laser beam will not operate normally.
[0038]
A general dummy wafer 3 is formed of silicon carbide on a base material by a CVD method and has high purity and few impurities. Therefore, the dummy wafer 3 is polycrystalline but has a uniform crystal direction, and almost no crystal grain boundaries are observed. Therefore, the light transmittance was high and the reflectance was low. On the other hand, since the dummy wafer 3 of the present invention is made of a silicon carbide sintered body, it can have a high reflectance. Since silicon carbide itself is a difficult-to-sinter material, a large amount of sintering aid is required to obtain a dense sintered body, and a grain boundary was formed by aluminum and yttria sintering aid, Since silicon carbide crystals are irregular in size and direction, they have high reflectivity and low light transmittance.
[0039]
The reflectance of the laser light was obtained by irradiating a laser beam having a wavelength of 700 nm onto a test piece having a predetermined shape, measuring the reflected laser light with a spectrophotometer, comparing the energy difference with the light source, and calculating the reflectance. .
[0040]
Further, in order to prevent the dummy wafer 3 from damaging the electrostatic chuck 4 surface and to enhance the adhesion, the surface roughness of at least the contact surface with the electrostatic chuck 4 surface is desirably Ra 0.8 μm or less.
[0041]
In addition, since acid cleaning and the like are repeated, deposits can be easily removed, and the acid cleaning solution can be easily rinsed. Therefore, it is desirable that the density is increased to a theoretical density of 93% or more, preferably 95% or more.
[0042]
Further, as shown in the front view of FIG. 3A, it is preferable that the thickness of one main surface 3a of the dummy wafer 3 gradually increases from the peripheral edge toward the center, and the other main surface 3b is flat. .
[0043]
This is because by setting the surface of the target material 2 on which the metal is deposited as the main surface 3a, it is possible to obtain a lightweight dummy wafer 3 with a small warpage.
[0044]
It is desirable that the dummy wafer 3 be as close as possible to the weight of the silicon wafer. However, the silicon carbide sintered body has a specific gravity of 2.3 g / cm of the silicon wafer. ² 3.2 g / cm specific gravity of silicon carbide ² When processed to, for example, 0.775 mm in the same manner as the thickness of a silicon wafer, a long and narrow cross-sectional shape is obtained, the resistance to bending stress is reduced, and the influence of internal stress on the surface opened by grinding is increased. The warpage increases, the contact surface with the electrostatic chuck 4 decreases, and a sufficient holding force cannot be obtained. Therefore, the thickness had to be 1.2 mm, 1.55 times that of the silicon wafer.
[0045]
Therefore, by reducing the thickness of the peripheral portion of the main surface 3a as described above, it is possible to prevent the dummy wafer 3 having a larger specific gravity than the silicon wafer from warping and to reduce the weight. It should be noted that, although warpage is likely to occur at a thin portion in the peripheral portion, since the warp position is close to the outer periphery, the influence of the warp on the whole is small. In particular, since silicon carbide ceramics are fired at a higher temperature than other ceramics, the difference between the firing temperature and room temperature is large, the difference in thermal expansion is large, and the internal stress is large, so that warpage can be effectively prevented.
[0046]
Further, in such a dummy wafer 3, the thickness at the center is preferably maximum and the thickness at the outer periphery is preferably minimum, and the thickness at the center is preferably about 2 to 3 times the thickness of the outer periphery. Weight.
[0047]
Further, the maximum thickness of the dummy wafer 3 is preferably 1.0 to 1.5 mm, and the minimum thickness of the outer periphery is preferably 0.5 to 0.75 mm. If the minimum thickness of the outer periphery is too small, the outer periphery is liable to breakage and warpage is increased. Therefore, it is preferable that the outer periphery has a minimum thickness of 0.5 mm or more.
[0048]
The thickness of the dummy wafer 3 is gradually increased toward the center by grinding a silicon carbide sintered body having an outer diameter of 300 mm and a thickness of 1.2 mm with a cylindrical grinder or a rotary grinder, for example. It can be produced by processing. Further, as shown in the plan view of FIG. 3B, the dummy wafer 3 preferably has one or more holes 10 opened in the main surface 3a where the metal of the target material 2 is deposited.
[0049]
The hole 10 keeps the thickness and the strength by the portions other than the hole 10, has a resistance to warpage, and the hole 10 can provide a lightweight dummy wafer 3.
[0050]
When this hole 10 is provided so as to open only on the main surface 3a side, it is preferable that the sum of the opening areas of all the holes 10 opening on the main surface 3a is 70% or less of the area of the main surface 3a. . This is because if the area of the hole 10 exceeds 70%, the resistance to warpage is reduced.
[0051]
Furthermore, in order to further reduce the weight of the dummy wafer 3 and reduce the warpage, a hole 10 may be provided on the opposite main surface 3b, that is, on the surface serving as the suction surface of the electrostatic chuck. It is preferable that the opening area of all the holes 10 opened in the main surface 3b be 50% or less of the area of the main surface 3b so that the attraction force by the electrostatic chuck can be sufficiently secured. It is preferable to provide the hole 10 so as not to overlap with the position of the hole 10 that opens.
[0052]
Further, the hole 10 can provide the dummy wafer 3 having a smaller warpage and a lighter weight. By forming the holes 10 regularly, it is preferable to obtain a dummy wafer 3 having a smaller warpage and a light weight, and the target material 2 can be made uniform by making the weight uniform.
Further, the distance between adjacent holes 10 is preferably 5 mm or more. The dummy wafer 3 having such a hole 10 has a hole 10 having a diameter of 90 mm and a depth of 0.7 mm, for example, at a machining center of a silicon carbide sintered body having an outer diameter of 300 mm and a thickness of 1.2 mm. It can be obtained by forming the portions uniformly.
[0053]
Next, a method for manufacturing the dummy wafer 3 made of the silicon carbide sintered body of the present invention will be described.
[0054]
Here, what is important is that the volume resistivity is 2 × 10 ³ Ω · cm or less and a reflectance of 70% or more, the titanium carbide (TiO 2) is used as a silicon carbide raw material. ₂ ) Is contained in an amount of 3 to 7% by weight. When the titanium oxide is less than 3% by weight, the volume resistivity is 2 × 10 ³ If it exceeds Ω · cm and the content of titanium oxide exceeds 7% by weight, the densification of the silicon carbide sintered body does not proceed and a sufficiently dense body cannot be obtained.
[0055]
Since it is difficult to determine titanium oxide in the silicon carbide sintered body as titanium oxide, Ti was quantified by ICP emission spectroscopy and converted to oxide.
[0056]
Conversion formula: titanium oxide content (% by weight) = (molecular weight of titanium oxide / Ti atomic weight) × Ti content (% by weight)
Also, aluminum and yttria are added in predetermined amounts as sintering aids.
[0057]
The obtained raw material powder is formed into a predetermined shape by cold isostatic press molding, dry press molding or the like, and fired at a firing temperature of about 1800 to 2000 ° C.
[0058]
Thereafter, the obtained silicon carbide-based sintered body is processed to an outer diameter of 300 mm and a thickness of 1.25 mm by a grinder.
[0059]
When the thickness at the center is increased as shown in FIG. 3 (a), the thickness is gradually increased toward the center by grinding the obtained sintered body with a cylindrical grinder or a rotary grinder. In the case where the hole 10 is formed, it can be obtained by forming it with a machining center.
[0060]
Also, in order to enhance the effect of adsorbing the electrostatic chuck 4 on the adsorbing surface, lapping is performed so that the surface roughness of both surfaces of the silicon carbide sintered body is 0.8 μm or less in arithmetic average roughness (Ra). Apply.
[0061]
As a result, unevenness due to grinding scratches on the surface is eliminated, the adhesion to the electrostatic chuck 4 is improved, and the electrostatic chuck 4 can be used for a long time without being damaged. It is preferable that both surfaces be wrapped so that both surfaces can be used as suction surfaces.
[0062]
【Example】
(Example 1)
First, silicon carbide is used as a main component, the grain boundary phase contains aluminum and yttria compounds, and titanium oxide is added in the amount as shown in Table 1, and sintered at 1800 ° C. to 1950 ° C. in a non-oxidizing atmosphere. Then, processing was performed to an outer diameter of 300 mm and a thickness of 1.25 mm to obtain a dummy wafer sample.
[0063]
As comparative examples, a dummy wafer sample formed by forming silicon carbide on the surface of a base material by a CVD method, an alumina sintered body, and a dummy wafer sample formed of silicon were prepared.
[0064]
The volume specific resistance value of each sample was obtained by obtaining a test piece having a diameter of 50 mm and a thickness of 2 mm from the sample, printing the electrodes, and measuring the resistance value (three-terminal method).
[0065]
In addition, in order to measure the reflectance with respect to the laser light, the test piece was irradiated with laser light having a wavelength of 700 nm, the reflected laser light was measured with a spectrophotometer, and the reflectance was determined by comparing the energy difference with the light source.
[0066]
Further, the following experiments were performed to evaluate the attraction force of each sample to the attraction surface of the electrostatic chuck, detection accuracy by a laser detector, and corrosion resistance.
[0067]
As a method for measuring the suction force, an applied voltage of 600 V is applied to the electrostatic chuck, a test piece having a diameter of 50 mm and a thickness of 2 mm is manufactured from each sample, and the test piece is sucked to the electrostatic chuck surface. The force when the sample was separated was measured, and the adsorbing force of 0.02 N or more was regarded as OK, and the force below that was regarded as NG.
[0068]
In addition, as a method of measuring the detection accuracy, after each sample is placed on the suction surface of the electrostatic chuck, a detection test using a laser beam is performed 50 times each, and those that have not been detected even once have been NG, and all have been detected. Is OK.
[0069]
As an evaluation of corrosion resistance, as shown in FIG. ₂ SO ₄ 94% concentration, HNO ₃ The dummy wafer 3 is immersed in an acid 7 having a concentration of 60% and an HF concentration of 46% for 3 days, a weight difference before and after the immersion is measured, and the value is divided by the specific gravity of the sample and the number of days to calculate a weight that decreases per day. And 0.08 mg / cm ² ・ OK was set for the day or less, and NG was set for the day or more.
[0070]
Table 1 shows the results.
[0071]
[Table 1]

[0072]
From the results in Table 1, it is found that the silicon carbide based sintered body of the present invention has a volume resistivity of 2 × 10 ³ Samples of Ω · cm or less (Nos. 1 to 5) were found to have high adsorption power and corrosion resistance, a laser light reflectance of 70% or more, and high detection accuracy.
[0073]
On the other hand, it is made of a silicon carbide sintered body and has a volume resistivity of 2 × 10 ³ It can be seen that the samples (Nos. 6 to 8) exceeding Ω · cm have reduced adsorption power.
[0074]
In addition, the sample (No. 9) made of silicon carbide formed by the CVD method has a low adsorptivity and a low reflectance of 60% and a low detection accuracy, though it has a high adsorption force and corrosion resistance.
[0075]
Further, it can be seen that the samples (Nos. 10 and 11) made of an alumina sintered body and silicon are inferior in adsorption power and corrosion resistance.
[0076]
(Example 2)
After sintering at a temperature of 1800 ° C. to 1950 ° C. in a non-oxidizing atmosphere, containing silicon carbide as a main component, containing a compound of aluminum and yttria in a grain boundary phase, and adding titanium oxide in an additive amount as shown in Table 1. Then, processing was performed by a rotary grinder so that the thickness of the outer periphery and the center became values as shown in Table 2, and a dummy wafer sample was obtained.
[0077]
This No. 12-No. Each of the samples up to 21 was manufactured in ten pieces.
[0078]
In addition, a hole forming portion was formed by uniformly forming a total of seven holes 10 having a diameter of 90 mm and a depth of 0.5 mm on a sample having an outer diameter of 300 mm and a thickness of 1.2 mm using a machining center.
[0079]
Table 2 shows the results of evaluating the structure and weight of the silicon carbide-based dummy wafer of the present invention, the amount of warpage, and whether or not adsorption is possible.
[0080]
The thickness of the outer periphery and the center was measured using an external measurement micrometer, and the weight was measured using a weighing scale. The amount of warpage was obtained by measuring the outer periphery and the center of a flat surface with a three-dimensional measuring device to determine the amount of warpage.
[0081]
In addition, whether or not adsorption was possible was evaluated by adsorption on an electrostatic chuck. １０ indicates that all 10 pieces could be adsorbed without any problem, Δ indicates that 5 to 9 pieces could be adsorbed, and x indicates that 4 pieces or less could be adsorbed.
[0082]
[Table 2]

[0083]
As is evident from Table 2, the size of the warp is desirably 0.2 mm or less in order to adsorb the electrostatic chuck without any problem. Since the sample (No. 12) has a large thickness, there is no problem with the warpage and the suction force, but the weight is heavy and more than twice the weight of the silicon wafer, so that there is a possibility that a trouble in the transfer system may occur.
[0084]
Further, as in the case of the samples (No. 13 and No. 14), when the thickness was simply reduced, the warp became 0.2 mm or more, and there were some that could not be adsorbed.
[0085]
On the other hand, in the samples (Nos. 15 to 18) whose thickness gradually increases from the periphery to the center, the amount of warpage can be set to 0.2 mm or less. The samples (Nos. 16 and 17) which were reduced by up to three times had a warpage of 0.1 mm or less even when the weight was reduced, the weight was equivalent to a silicon wafer, and the adsorption was excellent.
[0086]
In the sample (No. 18), the thickness of the center was four times that of the outer periphery, but although the weight reduction was progressing, the outer periphery was too thin and the warpage was large at 0.2 mm. there were.
[0087]
In the samples (Nos. 19 to 21) in which the holes were formed, the weight was reduced and the warpage was 0.1 mm or less.
[0088]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a semiconductor manufacturing apparatus such as a PVD apparatus having an electrostatic chuck and a laser detector, a volume resistivity at 20 to 25 ° C. ³ The use of a silicon carbide sintered body of Ωcm or less makes it possible to sufficiently adsorb to the electrostatic chuck. If the resistance value is high, it is not adsorbed, and it is shifted from the electrostatic chuck surface during use. I can't use it.
[0089]
The silicon carbide-based sintered body contains silicon carbide as a main component and contains titanium oxide in an amount of 3 to 7% by weight. ³ A silicon carbide sintered body of Ω · cm or less can be obtained.
[0090]
Further, when the reflectance with respect to a laser beam having a wavelength of 700 nm is 70% or more, the laser beam can be sensed in the same manner as a silicon wafer, so that it can be used without changing the detecting device.
[0091]
In addition, one main surface is flat, and the other main surface gradually increases in thickness from the peripheral portion toward the central portion, or at least one of the main surfaces has at least one hole formed therein. In order to minimize the internal stress that is partially released by grinding to reduce the weight of the silicon dummy wafer, the structure is such that the thickness is reduced from the center to the outer periphery, or the internal stress is partially reduced. Even if opened, the structure having a closed hole on the surface can increase the rigidity of the dummy wafer, increase resistance to warpage, and minimize warpage. In addition, it is possible to reduce the weight and eliminate troubles during transportation after use.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a PVD apparatus using a dummy wafer according to the present invention.
FIG. 2 is a front view showing a method for evaluating the corrosion resistance of a dummy wafer according to the present invention.
3A and 3B are diagrams showing a dummy wafer of the present invention, in which FIG. 3A is a plan view showing a dummy wafer whose thickness gradually increases from a peripheral portion toward a center portion, and FIG. 3B is a dummy wafer having a hole in a main surface. FIG.
[Explanation of symbols]
1: PVD vacuum chamber
2: Target material (Cu)
3: Dummy wafer
3a: Surface whose thickness gradually increases from the periphery to the center
3b: flat surface
4: Electrostatic chuck
5: Laser detector
6: Applied voltage device
7: Acid (nitric acid)
8: Container
9: Generated film (Cu)
10: Hole

Claims

A dummy wafer used for a semiconductor manufacturing apparatus, comprising a silicon carbide sintered body having a volume resistivity at 20 to 25 ° C. of 2 × 10 ³ Ω · cm or less.

2. The dummy wafer according to claim 1, wherein the reflectance to a laser beam having a wavelength of 700 nm is 70% or more.

3. The dummy wafer according to claim 1, comprising a silicon carbide sintered body containing silicon carbide as a main component and containing 3 to 7% by weight of titanium oxide. 4.

4. The dummy wafer according to claim 1, wherein one main surface is flat and the other main surface gradually increases in thickness from a peripheral portion toward a central portion.

5. The dummy wafer according to claim 1, wherein one or more holes are formed in at least one main surface.