JP2007190593A - Substrate holding device and substrate working device - Google Patents

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哲也 依田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate holding device, which inhibits a holder from generating dust when working a substrate with an ion beam, and to provide a substrate working device, which enhances yield by inhibiting the holder from generating the dust. <P>SOLUTION: The substrate holding device has a stage 14, on which a substrate 100 is placed, and a holder 16 having a pawl part 15, which comes into contact with the peripheral part of the substrate 100 placed on the stage 14 and holds the substrate 100 between the stage 14 and the pawl part 15. A rigid body part 21 consisting of a material that is harder to work with an ion beam than the base material of the pawl part 15 is provided at least on the front end part of the pawl part 15 of the holder 16. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、シリコンウェハ等の基板表面を加工する際に、当該基板を保持するための基板保持装置及び、例えば、イオンミリング装置等、イオンビームを照射することによって基板表面を加工する基板加工装置に関する。   The present invention relates to a substrate holding device for holding a substrate surface such as a silicon wafer, and a substrate processing device for processing the substrate surface by irradiating an ion beam, such as an ion milling device. About.

半導体の製造には、イオンの衝突による物理的作用を利用して基板表面の加工、あるいは基板上に設けられた配線や素子の加工等を行う、例えば、イオンミリング装置等の基板加工装置が用いられている。このようなイオンビームを用いた基板加工装置は、加工に異方性が得られる点や、制御の容易な点等から半導体装置の製造等に広く用いられている。   In the manufacture of semiconductors, a substrate processing apparatus such as an ion milling apparatus is used for processing a substrate surface using a physical action caused by ion collision, or processing a wiring or an element provided on the substrate. It has been. Such a substrate processing apparatus using an ion beam is widely used in the manufacture of semiconductor devices and the like because of its anisotropy in processing and easy control.

例えば、イオンミリング装置では、ステージ上に基板、例えば、半導体ウェハを載置し、例えば、ステージを回転させながら、イオン源で発生させたイオンビームをステージ上の半導体ウェハに照射することで半導体ウェハ表面の加工を行う。すなわち、イオン源によって生成したイオン(例えば、Arイオン)を高電圧によって加速し、ターゲットである半導体ウェハ表面に衝突させる。このようにイオンを半導体ウェハに衝突させることにより、レジスト膜以外の場所の半導体ウェハ表面が削り取られて、半導体ウェハ表面が所望の形状に加工される。   For example, in an ion milling apparatus, a substrate, for example, a semiconductor wafer is placed on a stage, and for example, the semiconductor wafer on the stage is irradiated with an ion beam generated by an ion source while rotating the stage. Process the surface. That is, ions (for example, Ar ions) generated by an ion source are accelerated by a high voltage and collide with the surface of a semiconductor wafer as a target. By making the ions collide with the semiconductor wafer in this way, the surface of the semiconductor wafer other than the resist film is scraped off, and the surface of the semiconductor wafer is processed into a desired shape.

ここで、このようなイオンミリング装置等の基板加工装置では、半導体ウェハを所定の基板保持装置によって保持した状態で表面の加工を行う。基板保持装置としては、例えば、ステージ(プラテン)上に載置された半導体ウェハを、ホルダの爪部(クランプ)によって基板の周縁部をステージ上に押圧することによって固定するようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。   Here, in such a substrate processing apparatus such as an ion milling apparatus, the surface is processed in a state where the semiconductor wafer is held by a predetermined substrate holding apparatus. As a substrate holding device, for example, there is one in which a semiconductor wafer placed on a stage (platen) is fixed by pressing a peripheral portion of the substrate onto the stage by a claw portion (clamp) of a holder. (For example, refer to Patent Document 1).

このようにホルダの爪部によって半導体ウェハを固定してイオンビームを半導体ウェハに照射すると、爪部の表面にもイオンビームが照射されてしまう。このため、爪部の表面の一部が除去(ミリング)されて塵となり半導体ウェハの加工面に付着してしまう。また、爪部の半導体ウェハとの当接面は、半導体ウェハの表面に物理的に接触しているため、使用回数が増えるにつれて粗くなってしまう。そして、爪部の当接面が粗い状態で半導体ウェハを押圧していると、この爪部によって半導体ウェハの表面が削れて塵となり半導体ウェハの加工面に付着してしまう。そして、このように半導体ウェハの加工面に塵が付着すると、加工不良が発生して歩留まりが低下するという問題が生じる。   Thus, when the semiconductor wafer is fixed by the claw portion of the holder and the semiconductor wafer is irradiated with the ion beam, the surface of the claw portion is also irradiated with the ion beam. For this reason, a part of the surface of the claw portion is removed (milled) to become dust and adhere to the processed surface of the semiconductor wafer. Further, the contact surface of the claw portion with the semiconductor wafer is in physical contact with the surface of the semiconductor wafer, and therefore becomes rough as the number of uses increases. When the semiconductor wafer is pressed with the contact surface of the claw portion being rough, the surface of the semiconductor wafer is scraped by the claw portion and becomes dust and adheres to the processed surface of the semiconductor wafer. Then, when dust adheres to the processed surface of the semiconductor wafer in this way, there arises a problem that processing defects occur and the yield decreases.

特開平9−181153号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-181153

本発明は、このような事情に鑑み、イオンビームによる基板加工時にホルダからの発塵を防止することができる基板保持装置及び、ホルダからの発塵を防止して歩留まりを向上した基板加工装置を提供することを課題とする。   In view of such circumstances, the present invention provides a substrate holding device that can prevent dust generation from a holder during substrate processing by an ion beam, and a substrate processing device that prevents dust generation from the holder and improves yield. The issue is to provide.

上記課題を解決する本発明の第1の態様は、基板が載置されるステージと、該ステージ上に載置された前記基板の周縁部に当接して当該基板を前記ステージとの間に挟持可能に設けられた爪部を有するホルダとを有し、該ホルダの前記爪部の少なくとも先端部に、当該爪部の母材よりもイオンビームによって加工され難い材料からなる剛体部が設けられていることを特徴とする基板保持装置にある。
かかる第1の態様では、イオンビームによって基板を加工する際に、基板と共に爪部が加工されることによる発塵が防止される。爪部の先端部は特に加工され易く、少なくとも爪部の先端部に剛体部を有することで、このような発塵が大幅に低減される。したがって、基板表面に塵が付着することに起因する加工不良の発生を防止して、歩留まりを大幅に向上することができる。
The first aspect of the present invention that solves the above problem is that a substrate is placed on the stage, and the substrate is placed between the stage and the peripheral edge of the substrate placed on the stage. A holder having a claw portion provided in a possible manner, and at least a tip portion of the claw portion of the holder is provided with a rigid body portion made of a material that is harder to be processed by an ion beam than a base material of the claw portion. The substrate holding device is characterized in that:
In the first aspect, when the substrate is processed by the ion beam, dust generation due to processing of the claw portion together with the substrate is prevented. The tip part of the claw part is particularly easy to process, and at least the tip part of the claw part has a rigid part, so that such dust generation is greatly reduced. Accordingly, it is possible to prevent the occurrence of processing defects due to dust adhering to the substrate surface, and to greatly improve the yield.

本発明の第2の態様は、前記爪部の前記基板と当接する当接面が、前記剛体部によって構成されていることを特徴とする第1の態様の基板保持装置にある。
かかる第2の態様では、イオンビームによって加工され難い材料からなる剛体部は、硬度も比較的高いため、爪部の基板との接合面の変形(荒れ)を防止することができる。したがって、爪部が基板に接触して基板表面が削れることによる発塵をさらに防止することができる。また、爪部を長期に亘って使用することができ、コストの削減を図ることができる。
According to a second aspect of the present invention, in the substrate holding device according to the first aspect, the abutment surface of the claw portion that abuts on the substrate is constituted by the rigid body portion.
In the second aspect, since the rigid portion made of a material that is difficult to be processed by the ion beam has a relatively high hardness, deformation (roughness) of the joint surface of the claw portion with the substrate can be prevented. Therefore, it is possible to further prevent dust generation due to the claw portion coming into contact with the substrate and scraping the substrate surface. Moreover, a nail | claw part can be used over a long term, and reduction of cost can be aimed at.

本発明の第3の態様は、前記爪部の露出された表面が、前記剛体部によって構成されていることを特徴とする第1又は2の態様の基板保持装置にある。
かかる第3の態様では、イオンビームによって基板を加工する際に、基板と共に爪部が加工されることによる発塵がより確実に防止される。
According to a third aspect of the present invention, in the substrate holding apparatus according to the first or second aspect, the exposed surface of the claw portion is constituted by the rigid body portion.
In the third aspect, when the substrate is processed by the ion beam, dust generation due to the processing of the claw portion together with the substrate is more reliably prevented.

本発明の第4の態様は、前記爪部の母材が、前記剛体部よりも熱容量の大きい材料であることを特徴とする第1〜3の何れかの態様の基板保持装置にある。
かかる第4の態様では、加工時に基板の表面温度が上昇した場合でも、爪部の母材が熱容量の大きい材料であるため、爪部の温度上昇が遅く表面温度は比較的低く抑えられる。例えば、ホルダの爪部によって基板上に設けられたレジストを押圧している場合でも、爪部の温度上昇によってレジストに与える加工中の熱履歴を変化させることがなく、レジストの変質を防止できるため、基板を良好に加工することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the substrate holding apparatus according to any one of the first to third aspects, the base material of the claw portion is a material having a larger heat capacity than the rigid body portion.
In such a fourth aspect, even when the surface temperature of the substrate rises during processing, since the base material of the claw portion is a material having a large heat capacity, the temperature rise of the claw portion is slow and the surface temperature can be kept relatively low. For example, even when the resist provided on the substrate is pressed by the nail portion of the holder, the thermal history during processing given to the resist is not changed by the temperature rise of the nail portion, and the resist can be prevented from being deteriorated. The substrate can be processed satisfactorily.

本発明の第5の態様は、前記爪部の母材が、前記剛体部よりも熱伝導率の高い材料であることを特徴とする第1〜4の何れかの態様の基板保持装置にある。
かかる第5の態様では、加工時に基板の表面温度が上昇した場合でも、爪部の母材が熱伝導率の高い材料であるため、爪部は熱が逃げやすくその表面温度は比較的低く抑えられる。したがって、例えば、レジストの変質等を防止して基板を良好に加工することができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the substrate holding device according to any one of the first to fourth aspects, the base material of the claw portion is a material having a higher thermal conductivity than the rigid body portion. .
In the fifth aspect, even when the surface temperature of the substrate rises during processing, the nail portion is made of a material having high thermal conductivity, so that the nail portion easily escapes heat and its surface temperature is kept relatively low. It is done. Therefore, for example, it is possible to satisfactorily process the substrate while preventing resist deterioration and the like.

本発明の第6の態様は、前記剛体部が、チタン(Ti)又はチタン化合物からなることを特徴とする第1〜5の何れかの態様の基板保持装置にある。
かかる第6の態様では、剛体部を所定の材料で形成することで、爪部にイオンビームが照射されることによる発塵をより確実に防止することができる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the substrate holding apparatus according to any one of the first to fifth aspects, the rigid body portion is made of titanium (Ti) or a titanium compound.
In the sixth aspect, by forming the rigid body portion with a predetermined material, it is possible to more reliably prevent dust generation due to irradiation of the ion beam to the claw portion.

本発明の第7の態様は、前記爪部の母材が、ステンレス鋼(SUS)であることを特徴とする第6の態様の基板保持装置にある。
かかる第7の態様では、爪部からの発塵を防止しつつ、爪部の温度上昇による基板、あるいは基板上のレジスト等への悪影響をより確実に防止することができる。
According to a seventh aspect of the present invention, in the substrate holding device according to the sixth aspect, the base material of the claw portion is stainless steel (SUS).
In the seventh aspect, it is possible to more reliably prevent adverse effects on the substrate or the resist on the substrate due to the temperature rise of the nail portion while preventing dust generation from the nail portion.

本発明の第8の態様は、イオン源と、基板を保持する基板保持手段とを具備し、前記イオン源で発生させたイオンビームによって前記基板表面を加工する基板加工装置であって、前記基板保持手段が、前記基板が載置されるステージと、該ステージ上に載置された前記基板の周縁部に当接して当該基板を前記ステージとの間に挟持可能に設けられた爪部を有するホルダとを有し、該ホルダの前記爪部の少なくとも先端部に、当該爪部の母材よりも前記イオンビームによって加工され難い材料からなる剛体部を有することを特徴とする基板加工装置にある。
かかる第8の態様では、イオンビームによって基板を加工する際に、基板と共に爪部が加工されることによる発塵が防止される。爪部の先端部は特に加工され易く、少なくとも爪部の先端部に剛体部を有することで、このような発塵が大幅に低減される。したがって、基板表面に塵が付着することに起因する加工不良の発生を防止して、歩留まりを大幅に向上することができる。
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a substrate processing apparatus comprising: an ion source; and substrate holding means for holding the substrate, wherein the substrate surface is processed by an ion beam generated by the ion source. The holding means has a stage on which the substrate is placed, and a claw portion that is in contact with a peripheral portion of the substrate placed on the stage so as to be able to sandwich the substrate between the stage. A substrate processing apparatus comprising: a holder, and a rigid body portion made of a material that is harder to be processed by the ion beam than a base material of the claw portion at least at a tip portion of the claw portion of the holder. .
In the eighth aspect, when the substrate is processed by the ion beam, dust generation due to processing of the claw portion together with the substrate is prevented. The tip part of the claw part is particularly easy to process, and at least the tip part of the claw part has a rigid part, so that such dust generation is greatly reduced. Accordingly, it is possible to prevent the occurrence of processing defects due to dust adhering to the substrate surface, and to greatly improve the yield.

本発明の第9の態様は、前記イオンビームによる前記基板の加工が、イオンミリングであることを特徴とする第8の態様の基板加工装置にある。
かかる第9の態様では、基板の表面を所望の形状に良好に加工することができる。
According to a ninth aspect of the present invention, in the substrate processing apparatus according to the eighth aspect, the processing of the substrate by the ion beam is ion milling.
In the ninth aspect, the surface of the substrate can be satisfactorily processed into a desired shape.

本発明の第10の態様は、前記イオンビームによる前記基板の加工が、イオン注入であることを特徴とする第8の態様の基板加工装置にある。
かかる第10の態様では、基板の表面の所望の領域に、所定量のイオンを良好に注入することができる。
According to a tenth aspect of the present invention, in the substrate processing apparatus according to the eighth aspect, the processing of the substrate by the ion beam is ion implantation.
In the tenth aspect, a predetermined amount of ions can be favorably implanted into a desired region on the surface of the substrate.

以下、本発明を、実施形態に基づいて詳細に説明する。なお、図1は本発明の一実施形態に係る基板加工装置であるイオンミリング装置の概略構成図であり、図2は、本実施形態に係る基板保持手段の平面図及び断面図であり、図3は、基板保持手段を構成するホルダの拡大断面図である。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an ion milling apparatus which is a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view and a cross-sectional view of a substrate holding means according to the present embodiment. 3 is an enlarged cross-sectional view of a holder constituting the substrate holding means.

図1に示すように、本実施形態に係るイオンミリング装置1を構成する真空処理チャンバ2には、イオン源チャンバ3が接続されている。イオン源チャンバ3には、アルゴン(Ar)等の不活性ガスが導入される導入管4が接続され、例えば、真空処理チャンバ2とは反対側の面に、熱電子を放出するフィラメント5が設けられ、このフィラメント5には電源6が接続されている。また、このイオン源チャンバ3には、真空処理チャンバ2との境界側に、加速電極7と減速電極8とが設けられている。   As shown in FIG. 1, an ion source chamber 3 is connected to a vacuum processing chamber 2 constituting an ion milling apparatus 1 according to the present embodiment. The ion source chamber 3 is connected to an introduction tube 4 into which an inert gas such as argon (Ar) is introduced. For example, a filament 5 that emits thermoelectrons is provided on the surface opposite to the vacuum processing chamber 2. A power source 6 is connected to the filament 5. The ion source chamber 3 is provided with an acceleration electrode 7 and a deceleration electrode 8 on the boundary side with the vacuum processing chamber 2.

一方、真空処理チャンバ2内には、基板保持手段9が複数固定され、支持軸10によって回転自在に支持された回転ステージ11が設けられており、基板保持手段9には、詳しく後述するが、被処理部材としての複数のウェハ(基板)100が載置保持されるようになっている。例えば、本実施形態では、回転ステージ11上には、4つの基板保持手段9が、支持軸10を中心とする同一円周上に所定間隔で固定されている。また、本実施形態では、この回転ステージ11は、ウェハ100の加工時には、イオン源チャンバ3から引き出されるイオンビームの照射方向に対して、所定角度で傾斜した状態に配されるようになっている。この回転ステージ11と、イオン源チャンバ3に設けられた減速電極8との間には、シャッタ12が配置されており、イオン源チャンバ3から引き出されるイオンビームを必要に応じて遮断できるようになっている。   On the other hand, in the vacuum processing chamber 2, a plurality of substrate holding means 9 are fixed, and a rotation stage 11 is rotatably supported by a support shaft 10. The substrate holding means 9 will be described in detail later. A plurality of wafers (substrates) 100 as members to be processed are placed and held. For example, in the present embodiment, four substrate holding means 9 are fixed on the rotary stage 11 at a predetermined interval on the same circumference around the support shaft 10. In this embodiment, the rotary stage 11 is arranged in a state inclined at a predetermined angle with respect to the irradiation direction of the ion beam extracted from the ion source chamber 3 when the wafer 100 is processed. . A shutter 12 is disposed between the rotary stage 11 and the deceleration electrode 8 provided in the ion source chamber 3 so that the ion beam drawn from the ion source chamber 3 can be blocked as necessary. ing.

なお、真空処理チャンバ2又はイオン源チャンバ3には、排気系(ロータリポンプとターボモレキュラーポンプまたはクライオンポンプ等)13が接続されており、この排気系13により真空処理チャンバ2及びイオン源チャンバ3の内部が所定の圧力に減圧保持されるようになっている。なお、本実施形態では、排気系13は、真空処理チャンバ2に接続されている。   The vacuum processing chamber 2 or the ion source chamber 3 is connected to an exhaust system (a rotary pump and a turbo molecular pump or a claion pump) 13. The exhaust system 13 allows the vacuum processing chamber 2 and the ion source chamber 3 to be connected to each other. The inside is held at a predetermined pressure under reduced pressure. In the present embodiment, the exhaust system 13 is connected to the vacuum processing chamber 2.

このようなイオンミリング装置1では、まず排気系13によって真空処理チャンバ2及びイオン源チャンバ3内を所定の圧力に減圧し、この圧力を維持した状態で、イオン源チャンバ3に、不活性ガス、例えば、アルゴンガスが導入管4を介して導入する。イオン源チャンバ3内にアルゴンガスが充填された状態で、電源6からフィラメント5に電力が供給されると、イオン源チャンバ3内のアルゴンガスがイオン化される。加速電極7と減速電極8とに図示しない電源によって電圧を印加することにより、イオン化されたアルゴンガス(アルゴンイオン)が加速されて、真空処理チャンバ2内にイオンビームとして引き出される。そして、真空処理チャンバ2内に配置されているシャッタ12を開放することにより、基板保持手段9によって保持された各ウェハ100にイオンビームが照射されるようになっている。なお、このように各ウェハ100にイオンビームを照射する際には、基板保持手段9が固定された回転ステージ11は、所定速度で連続的に回転されており、これにより、回転ステージ11上に基板保持手段9によって保持された複数のウェハ100が、それぞれ均一に加工されるようになっている。   In such an ion milling apparatus 1, first, the vacuum processing chamber 2 and the ion source chamber 3 are decompressed to a predetermined pressure by the exhaust system 13, and an inert gas, For example, argon gas is introduced through the introduction tube 4. When power is supplied from the power source 6 to the filament 5 in a state where the ion source chamber 3 is filled with argon gas, the argon gas in the ion source chamber 3 is ionized. By applying a voltage to the accelerating electrode 7 and the decelerating electrode 8 with a power source (not shown), the ionized argon gas (argon ions) is accelerated and extracted into the vacuum processing chamber 2 as an ion beam. Then, by opening the shutter 12 arranged in the vacuum processing chamber 2, each wafer 100 held by the substrate holding means 9 is irradiated with an ion beam. When irradiating each wafer 100 with the ion beam in this way, the rotary stage 11 to which the substrate holding means 9 is fixed is continuously rotated at a predetermined speed, and thus, on the rotary stage 11. A plurality of wafers 100 held by the substrate holding means 9 are processed uniformly.

ここで、本実施形態に係る基板保持手段9の構成について説明する。本実施形態に係る基板保持装置である基板保持手段9は、図2に示すように、ウェハ100が載置されるウェハステージ14と、ウェハステージ14上に載置されたウェハ100の周縁部に当接してウェハ100をウェハステージ14との間に挟持可能に設けられた爪部15を有するホルダ16とを有する。   Here, the configuration of the substrate holding means 9 according to the present embodiment will be described. As shown in FIG. 2, the substrate holding unit 9, which is a substrate holding apparatus according to the present embodiment, is provided on the wafer stage 14 on which the wafer 100 is placed and on the peripheral portion of the wafer 100 placed on the wafer stage 14. And a holder 16 having a claw 15 provided so as to be able to contact and hold the wafer 100 between the wafer stage 14.

ウェハステージ14は、外形が略円形に形成されており、その周縁部近傍には、ウェハステージ14の外形に沿って溝部17が形成されており、この溝部17にはOリング18がはめ込まれている。そして、ウェハ100は、このOリング18を介してウェハステージ14上に載置されている。Oリング18は、ウェハステージ14上に載置されるウェハ100の滑り止めとしての役割や、いわゆる衝撃吸収材としての役割等を果たしている。   The wafer stage 14 has a substantially circular outer shape, and a groove portion 17 is formed in the vicinity of the periphery of the wafer stage 14 along the outer shape of the wafer stage 14. An O-ring 18 is fitted in the groove portion 17. Yes. The wafer 100 is placed on the wafer stage 14 via the O-ring 18. The O-ring 18 plays a role as a slip stopper for the wafer 100 placed on the wafer stage 14, a role as a so-called shock absorber, and the like.

一方、ホルダ16は、ウェハステージ14上のウェハ100の周縁部をウェハステージ14側に押圧して保持するためのものであり、本実施形態では、ウェハ100の周縁部に対応するリング状に形成されている。また、ホルダ16の内周側の端部近傍は、外周側の端部よりもウェハステージ14側に突出するように設けられた爪部15となっている。例えば、本実施形態では、この爪部15は、先端部側に向かって厚さが漸小するように形成されている。そして、ホルダ16はこの爪部15の先端面がウェハステージ14上に載置されたウェハ100の表面に当接可能に配置されている。すなわち、ホルダ16は、爪部15の先端面(当接面)15aがウェハステージ14上に載置されたウェハ100の周縁部に対向するように配置され、例えば、本実施形態に係るホルダ16は、その外周側の端部近傍に設けられた一対のガイド部材19がウェハステージ14に形成されたガイド孔20に挿通された状態に保持されている。   On the other hand, the holder 16 is for pressing and holding the peripheral portion of the wafer 100 on the wafer stage 14 toward the wafer stage 14, and in this embodiment, it is formed in a ring shape corresponding to the peripheral portion of the wafer 100. Has been. Further, the vicinity of the end portion on the inner peripheral side of the holder 16 is a claw portion 15 provided so as to protrude to the wafer stage 14 side from the end portion on the outer peripheral side. For example, in the present embodiment, the claw portion 15 is formed so that the thickness gradually decreases toward the tip end side. The holder 16 is arranged so that the tip surface of the claw portion 15 can come into contact with the surface of the wafer 100 placed on the wafer stage 14. That is, the holder 16 is disposed so that the tip surface (contact surface) 15a of the claw portion 15 faces the peripheral edge of the wafer 100 placed on the wafer stage 14, and for example, the holder 16 according to the present embodiment. Is held in a state in which a pair of guide members 19 provided in the vicinity of the outer peripheral end portion are inserted into guide holes 20 formed in the wafer stage 14.

このような本実施形態に係る基板保持手段9では、ウェハステージ14上の所定位置にウェハ100を載置した状態で、ホルダ16をウェハステージ14側に移動させることで、ホルダ16の爪部15の当接面15aでウェハ100が押圧され、すなわち、爪部15とウェハステージ14との間にウェハ100が挟持される。これにより、ウェハ100はウェハステージ14上に良好に保持される。   In the substrate holding unit 9 according to the present embodiment, the claw portion 15 of the holder 16 is moved by moving the holder 16 to the wafer stage 14 side with the wafer 100 placed at a predetermined position on the wafer stage 14. The wafer 100 is pressed by the contact surface 15 a, that is, the wafer 100 is sandwiched between the claw portion 15 and the wafer stage 14. Thereby, the wafer 100 is favorably held on the wafer stage 14.

また、本発明では、このような基板保持手段9を構成するホルダ16の爪部15の少なくとも先端部に、爪部15(ホルダ16)の母材よりも、イオンビームによって加工され難い材料からなる剛体部21が設けられている。例えば、本実施形態では、爪部15の先端面、すなわち、ウェハ100との当接面15aの全面が、この剛体部21によって構成されている。この剛体部21の厚さは、特に限定されないが、図3に示すように、爪部15の先端部から長さL1が、少なくとも1mm程度、好ましくは2mm程度の長さとなるような厚さとすることが望ましい。   In the present invention, at least the tip of the claw 15 of the holder 16 constituting the substrate holding means 9 is made of a material that is harder to be processed by the ion beam than the base material of the claw 15 (holder 16). A rigid body portion 21 is provided. For example, in the present embodiment, the front end surface of the claw portion 15, that is, the entire surface of the contact surface 15 a with the wafer 100 is configured by the rigid portion 21. The thickness of the rigid body portion 21 is not particularly limited. However, as shown in FIG. 3, the thickness L1 from the tip portion of the claw portion 15 is at least about 1 mm, preferably about 2 mm. It is desirable.

なお、本実施形態に係る基板加工装置は、上述したようにイオンミリング装置であるため、爪部15の母材よりもイオンミリングされ難い材料で剛体部21を形成している。このような剛体部21を形成する材料は、爪部15の母材に応じて適宜決定されればよく、特に限定されるものではない。例えば、本実施形態では、爪部15の母材としてステンレス鋼(SUS)を用いているのに対し、剛体部21を形成する材料として、ステンレス鋼(SUS)よりもイオンミリングされ難い材料であるチタン(Ti)又はチタン化合物を用いている。なお、チタン(Ti)のミリングレートは、19(nm/min)程度であるのに対し、ステンレス鋼(SUS)はその2倍程度である。すなわち、本実施形態に係る剛体部21は、爪部15の母材よりも約2倍程度イオンミリングされ難い材料で形成されていることになる。   Since the substrate processing apparatus according to the present embodiment is an ion milling apparatus as described above, the rigid body portion 21 is formed of a material that is less likely to be ion milled than the base material of the claw portion 15. The material for forming such a rigid portion 21 may be determined as appropriate according to the base material of the claw portion 15, and is not particularly limited. For example, in the present embodiment, stainless steel (SUS) is used as the base material of the claw portion 15, whereas the material forming the rigid body portion 21 is a material that is less likely to be ion milled than stainless steel (SUS). Titanium (Ti) or a titanium compound is used. The milling rate of titanium (Ti) is about 19 (nm / min), while that of stainless steel (SUS) is about twice that. That is, the rigid body portion 21 according to the present embodiment is formed of a material that is less likely to be ion milled about twice as much as the base material of the claw portion 15.

また、この剛体部21の形成方法は、特に限定されず、例えば、チタン(Ti)等の板材を爪部15の母材に接合するようにしてもよいし、勿論、爪部15の表面にチタン(Ti)等の材料をコーティングするようにしてもよい。   Moreover, the formation method of this rigid body part 21 is not specifically limited, For example, you may make it join plate | board materials, such as titanium (Ti), to the base material of the nail | claw part 15, and of course, on the surface of the nail | claw part 15. A material such as titanium (Ti) may be coated.

ホルダ16の爪部15に、このような剛体部21を設けることにより、ウェハ100の加工中に、ウェハ100の表面に、塵等の異物が付着するのを防止できる。すなわち、剛体部21を設けることで、イオンビームによってウェハ100表面を加工(イオンミリング)する際に、爪部15の表面の一部がミリングされて塵となりウェハ100に付着してしまうのを防止することができる。爪部15の先端部は、特にミリングされやすいが、先端から1mm〜2mm程度の範囲に剛体部21が形成されていれば、爪部15がミリングされることによる発塵を効果的に抑えることができる。したがって、ウェハ100への塵の付着に起因する加工不良を防止して、歩留まりを大幅に向上することができる。   By providing such a rigid body portion 21 on the claw portion 15 of the holder 16, it is possible to prevent foreign matters such as dust from adhering to the surface of the wafer 100 during the processing of the wafer 100. That is, by providing the rigid body portion 21, when the surface of the wafer 100 is processed (ion milling) by the ion beam, a part of the surface of the claw portion 15 is milled to become dust and adhere to the wafer 100. can do. The tip portion of the claw portion 15 is particularly easily milled, but if the rigid body portion 21 is formed in a range of about 1 mm to 2 mm from the tip, it effectively suppresses dust generation due to the claw portion 15 being milled. Can do. Therefore, it is possible to prevent processing defects due to the adhesion of dust to the wafer 100 and to significantly improve the yield.

また、剛体部21を構成するイオンミリングされ難い材料は、比較的剛性が高い。このため、本実施形態のように爪部15のウェハ100との当接面15aが剛体部21で構成されていることで、当接面15aがウェハ100と物理的に接触することによる当接面15aの変形(荒れ)を防止することができる。これにより、爪部15によってウェハ100表面が削れることによる発塵を防止することもできる。したがって、歩留まりをより確実に向上することができ、また爪部15(ホルダ16)を長期に亘って使用することができ、コストを削減することもできる。   Moreover, the material which is hard to be ion-milled constituting the rigid portion 21 has a relatively high rigidity. For this reason, the contact surface 15a of the claw portion 15 with the wafer 100 is configured by the rigid portion 21 as in the present embodiment, so that the contact surface 15a comes into contact with the wafer 100 physically. The deformation (roughness) of the surface 15a can be prevented. Thereby, dust generation due to the surface of the wafer 100 being scraped by the claw portion 15 can be prevented. Therefore, the yield can be improved more reliably, the claw portion 15 (holder 16) can be used over a long period of time, and the cost can be reduced.

また、このようなホルダ16の爪部15の母材は、剛体部21よりも熱容量の大きい材料であることが好ましい。さらに、ホルダ16の爪部15の母材は、剛体部21よりも熱伝導率の高い材料からなることが好ましい。ウェハ100をミリング加工する際には、ウェハ100の温度が上昇してしまう場合がり、その際、爪部15に熱が蓄積されてしまうと、蓄積された熱によって、ウェハ100、あるいはウェハ100上に形成されるレジスト等に悪影響を及ぼす虞がある。例えば、熱によりレジストが変質してしまう虞がある。しかしながら、ホルダ16の爪部15の母材として、このような材料を用いることで、ウェハ100の温度が上昇した場合でも、爪部15の温度は比較的低く抑えられる。したがって、ウェハ100を常に良好に加工することができる。   The base material of the claw portion 15 of the holder 16 is preferably a material having a larger heat capacity than the rigid body portion 21. Further, the base material of the claw portion 15 of the holder 16 is preferably made of a material having a higher thermal conductivity than the rigid body portion 21. When the wafer 100 is milled, the temperature of the wafer 100 may rise. At this time, if heat is accumulated in the claw portion 15, the accumulated heat causes the wafer 100 or on the wafer 100. There is a risk of adversely affecting the resist and the like formed on the substrate. For example, the resist may be altered by heat. However, by using such a material as the base material of the claw part 15 of the holder 16, even when the temperature of the wafer 100 rises, the temperature of the claw part 15 can be kept relatively low. Therefore, the wafer 100 can always be processed satisfactorily.

なお、上述したように、本実施形態では、爪部15の母材としてステンレス鋼(SUS)を用いているのに対し、剛体部21を形成する材料としてチタン(Ti)を用いている。そして、チタン(Ti)の熱容量は2.4×10(J/mK)であるのに対し、ステンレス鋼(SUS)の熱容量は4.0×10(J/mK)であり、ステンレス鋼(SUS)の熱容量は、チタン(Ti)の熱容量よりもかなり大きい。また、チタンの熱伝導率と、ステンレス鋼(SUS)の熱伝導率とは、ほぼ同等である。したがって、ステンレス鋼(SUS)は、爪部15の母材として好適に用いられ、剛体部21の材料としてチタン(Ti)を用いている場合には、特に好適に用いられる。 As described above, in this embodiment, stainless steel (SUS) is used as a base material of the claw portion 15, whereas titanium (Ti) is used as a material for forming the rigid portion 21. The heat capacity of titanium (Ti) is 2.4 × 10 6 (J / m 3 K), whereas the heat capacity of stainless steel (SUS) is 4.0 × 10 6 (J / m 3 K). Yes, the heat capacity of stainless steel (SUS) is much larger than that of titanium (Ti). Moreover, the thermal conductivity of titanium and the thermal conductivity of stainless steel (SUS) are substantially equal. Therefore, stainless steel (SUS) is preferably used as the base material of the claw portion 15, and particularly preferably used when titanium (Ti) is used as the material of the rigid body portion 21.

そして、このように爪部15の材料として、熱容量が比較的大きく、また熱伝導率も比較的高い材料、例えば、ステンレス鋼(SUS)等を用い、剛体部21の材料として、イオンミリングされ難い材料、例えば、チタン(Ti)等を用いることで、上述したようにホルダ16からの発塵を防止して歩留まりを防止できるという効果が得られると共に、ホルダ16(爪部15)の温度上昇を抑えてウェハ100を常に良好に加工することができるという効果も同時に得ることができる。   As described above, a material having a relatively large heat capacity and a relatively high thermal conductivity, such as stainless steel (SUS), is used as a material for the claw portion 15 and is difficult to be ion milled as a material for the rigid body portion 21. By using a material such as titanium (Ti) or the like, it is possible to prevent the dust from the holder 16 and prevent the yield as described above, and to increase the temperature of the holder 16 (claw portion 15). The effect that the wafer 100 can always be satisfactorily processed while being suppressed can also be obtained.

なお、本実施形態では、ホルダ16の爪部15のウェハ100との当接面15aが、剛体部21によって構成されているようにしたが、これに限定されず、例えば、図4に示すように、ウェハ100を押圧した状態で露出される爪部15の表面が、すなわち、イオンミリング時にイオンビームが照射される部分が、剛体部21で構成されているようにしてもよい。なお、剛体部21は、図5に示すように、少なくとも爪部15の先端部に設けられていればよい。このような構成としても、爪部15がミリングされることによる発塵が極めて少なく抑えられるため、ウェハ100を常に良好に加工することができる。   In the present embodiment, the contact surface 15a of the claw portion 15 of the holder 16 with the wafer 100 is configured by the rigid body portion 21. However, the present invention is not limited to this, and for example, as shown in FIG. In addition, the surface of the claw portion 15 exposed when the wafer 100 is pressed, that is, the portion irradiated with the ion beam at the time of ion milling may be configured by the rigid body portion 21. In addition, the rigid body part 21 should just be provided at the front-end | tip part of the nail | claw part 15 as shown in FIG. Even with such a configuration, the generation of dust due to milling of the claw portions 15 can be suppressed to an extremely low level, so that the wafer 100 can always be processed satisfactorily.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではないことは言うまでもない。例えば、上述の実施形態では、複数枚のウェハ(基板)を同時に加工するタイプのイオンミリング装置を例示したが、これに限定されず、勿論、一度に一枚の基板を加工するいわゆる枚様式の装置にも本発明を採用することができることは言うまでもない。また、例えば、上述の実施形態では、イオンミリング装置を例示して本発明を説明したが、本発明に係る基板保持装置は、例えば、イオン注入装置等、イオンビームによって基板の加工を行う他の基板加工装置に採用することができる。   As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this Embodiment. For example, in the above-described embodiment, an ion milling apparatus that processes a plurality of wafers (substrates) at the same time has been exemplified. However, the present invention is not limited to this, and of course, a so-called single-sheet processing method that processes one substrate at a time. It goes without saying that the present invention can also be adopted in an apparatus. Further, for example, in the above-described embodiment, the present invention has been described by exemplifying an ion milling apparatus. However, the substrate holding apparatus according to the present invention is, for example, an ion implantation apparatus or the like that processes a substrate by an ion beam It can be employed in a substrate processing apparatus.

一実施形態に係るイオンミリング装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the ion milling apparatus which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る基板保持手段の平面図及び断面図である。It is the top view and sectional view of a substrate holding means concerning one embodiment. 一実施形態に係るホルダを示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view showing a holder concerning one embodiment. ホルダの変形例を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view showing a modification of a holder. ホルダの変形例を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view showing a modification of a holder.

符号の説明Explanation of symbols

1 イオンミリング装置、 2 真空処理チャンバ、 3 イオン源チャンバ、 4 導入管、 5 フィラメント、 6 電源、 7 加速電極、 8 減速電極、 9 基板保持手段、 10 支持軸、11 回転ステージ、12 シャッタ、 13 排気系、 14 ウェハステージ、 15 爪部、 16 ホルダ、 17 溝部、 18 Oリング、 19 ガイド部材、 20 ガイド孔、 21 剛体部、 100 基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ion milling apparatus, 2 Vacuum processing chamber, 3 Ion source chamber, 4 Introducing tube, 5 Filament, 6 Power supply, 7 Acceleration electrode, 8 Deceleration electrode, 9 Substrate holding means, 10 Support shaft, 11 Rotating stage, 12 Shutter, 13 Exhaust system, 14 wafer stage, 15 claw part, 16 holder, 17 groove part, 18 O-ring, 19 guide member, 20 guide hole, 21 rigid body part, 100 substrate

Claims (10)

基板が載置されるステージと、該ステージ上に載置された前記基板の周縁部に当接して当該基板を前記ステージとの間に挟持可能に設けられた爪部を有するホルダとを有し、該ホルダの前記爪部の少なくとも先端部に、当該爪部の母材よりもイオンビームによって加工され難い材料からなる剛体部が設けられていることを特徴とする基板保持装置。 A stage on which the substrate is placed, and a holder having a claw portion that is in contact with a peripheral portion of the substrate placed on the stage so as to be sandwiched between the stage and the stage The substrate holding apparatus is characterized in that a rigid body portion made of a material that is harder to be processed by an ion beam than a base material of the claw portion is provided at least at a tip portion of the claw portion of the holder. 前記爪部の前記基板と当接する当接面が、前記剛体部によって構成されていることを特徴とする請求項1に記載の基板保持装置。 The substrate holding device according to claim 1, wherein a contact surface of the claw portion that contacts the substrate is configured by the rigid portion. 前記爪部の露出された表面が、前記剛体部によって構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の基板保持装置。 The substrate holding apparatus according to claim 1, wherein the exposed surface of the claw portion is configured by the rigid body portion. 前記爪部の母材が、前記剛体部よりも熱容量の大きい材料であることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の基板保持装置。 The substrate holding apparatus according to claim 1, wherein the base material of the claw part is a material having a larger heat capacity than the rigid body part. 前記爪部の母材が、前記剛体部よりも熱伝導率の高い材料であることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の基板保持装置。 The substrate holding apparatus according to claim 1, wherein a base material of the claw portion is a material having higher thermal conductivity than the rigid body portion. 前記剛体部が、チタン(Ti)又はチタン化合物からなることを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の基板保持装置。 The substrate holding apparatus according to claim 1, wherein the rigid portion is made of titanium (Ti) or a titanium compound. 前記爪部の母材が、ステンレス鋼(SUS)であることを特徴とする請求項6に記載の基板保持装置。 The substrate holding apparatus according to claim 6, wherein a base material of the claw portion is stainless steel (SUS). イオン源と、基板を保持する基板保持手段とを具備し、前記イオン源で発生させたイオンビームによって前記基板表面を加工する基板加工装置であって、
前記基板保持手段が、前記基板が載置されるステージと、該ステージ上に載置された前記基板の周縁部に当接して当該基板を前記ステージとの間に挟持可能に設けられた爪部を有するホルダとを有し、該ホルダの前記爪部の少なくとも先端部に、当該爪部の母材よりも前記イオンビームによって加工され難い材料からなる剛体部を有することを特徴とする基板加工装置。
A substrate processing apparatus comprising an ion source and a substrate holding means for holding a substrate, and processing the substrate surface with an ion beam generated by the ion source,
The substrate holding means is a stage on which the substrate is placed, and a claw portion that comes into contact with the peripheral portion of the substrate placed on the stage so that the substrate can be sandwiched between the stage. A substrate processing apparatus, characterized in that at least the tip of the claw part of the holder has a rigid part made of a material that is harder to be processed by the ion beam than the base material of the claw part. .
前記イオンビームによる前記基板の加工が、イオンミリングであることを特徴とする請求項8に記載の基板加工装置。 The substrate processing apparatus according to claim 8, wherein the processing of the substrate by the ion beam is ion milling. 前記イオンビームによる前記基板の加工が、イオン注入であることを特徴とする請求項8に記載の基板加工装置。
The substrate processing apparatus according to claim 8, wherein the processing of the substrate by the ion beam is ion implantation.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009135078A (en) * 2007-10-29 2009-06-18 Tokyo Institute Of Technology Sample holder for focused ion beam processing, and focused ion beam device
JP2014154866A (en) * 2013-02-14 2014-08-25 Fujifilm Corp Dry etching device and clamp for dry etching device
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KR101797992B1 (en) * 2012-10-12 2017-11-15 한화테크윈 주식회사 Apparatus for removing warpage of substrate

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