JP2007201139A - チャックの研磨方法および製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の裏面へのパーティクル付着を大幅に低減することができるチャックの製造方法を提供する。
【解決手段】半導体ウェハ等の基板を真空吸着することによって固定保持するチャックを製造するときに、まず樹脂材料のインゴットから切削加工によってチャックの形状出しＳ１を行う。次に、切削後のチャックの表面を研磨するのであるが、このときに粒径１μｍ以下の研磨剤を使用して仕上げの表面研磨Ｓ２を行う。その後、アルコールや中性洗剤を使用してチャックの表面を洗浄Ｓ３した後、チャックの吸着面が非接触となるようにチャックケース中に収容Ｓ４する。そして、チャックを収容したチャックケースごと真空密閉Ｓ５する。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等（以下、単に「基板」と称する）を真空吸着することによって固定保持するチャックの研磨方法および製造方法に関する。

半導体や液晶ディスプレイなどの製品は、上記基板に対して洗浄、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、層間絶縁膜の形成、熱処理、ダイシングなどの一連の諸処理を施すことにより製造されている。これらの諸処理のうちには、例えば回転式レジスト塗布やエッジ露光のように、基板を回転させつつ行う処理も多く含まれている。基板を回転させるときには、スピンチャック（以下、単に「チャック」とする）によって基板を確実に固定保持する。基板を保持するチャックとして、例えば特許文献１には、半導体ウエハの裏面を真空吸着するタイプのものが開示されている。このような真空吸着タイプのチャックは、基板の裏面を吸着面に当接させた状態にて、吸着面の一部から真空吸引することによって該基板を固定保持する。

特開平５−１３６０３９号公報

しかしながら、上記真空吸着タイプのチャックは、基板の裏面に多数のパーティクルを付着させてしまうという問題があった。真空吸着タイプのチャックは、樹脂材料を切削加工した後に特に吸着面を研磨することによって製作されるが、製作完了後の吸着面には樹脂に含まれる成分の粒子、加工時の削り粉や研磨材等の種々の異物が埋まった状態となっている。そして、そのような吸着面に基板の裏面が当接して真空吸引によって押圧されると、それら種々の異物がパーティクルとして付着することとなっていたのである。

従来は、パターンを形成しない基板の裏面に多少のパーティクルが付着したとしてもそれ程大きな問題として認識されていなかったが、近年はパターンの微細化の進展に伴って基板裏面にわずかなパーティクルを付着させることさえも極力防止することが強く望まれている。すなわち、近年はパターンの微細化に伴って露光時における焦点深度の精度がシビアなものとなりつつあるが、基板裏面にわずかでもパーティクルの如き異物が付いていると露光時の基板の高さ位置が微妙に狂い、その結果露光機の焦点ずれを生じることがある。このため、真空吸着タイプのチャックによって基板を保持するときにもパーティクルを極力残さないことが強く要望されているのである。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、基板の裏面へのパーティクル付着を大幅に低減することができるチャックの製造方法および研磨方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板を真空吸着することによって固定保持するチャックの製造方法であって、樹脂材料から切削加工によってチャックの形状出しを行う切削工程と、粒径１μｍ以下の研磨材を使用して前記チャックの表面を研磨する研磨工程と、前記チャックの表面を洗浄する洗浄工程と、前記チャックの吸着面が非接触となるように収納容器中に前記チャックを収容する収容工程と、を備える。

また、請求項２の発明は、基板を真空吸着することによって固定保持するチャックの研磨方法であって、粒径１μｍ以下の研磨材を使用してチャックの表面を研磨している。

請求項１の発明によれば、粒径１μｍ以下の研磨材を使用してチャックの表面を研磨しているため、チャック表面を平滑にすることができ、その結果、当該チャックによって吸着保持した基板の裏面へのパーティクル付着を大幅に低減することができる。

また、請求項２の発明によれば、粒径１μｍ以下の研磨材を使用してチャックの表面を研磨しているため、チャック表面を平滑にすることができ、その結果、当該チャックによって吸着保持した基板の裏面へのパーティクル付着を大幅に低減することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明にかかる製造方法によって製作されたチャックの外観を示す斜視図である。また、図２は、チャックの縦断面図である。チャック１０は、円板形状のプレート部２０の下面側中心部に回転シャフト３０を垂設して構成されている。チャック１０は、導電性を有する樹脂材料に形成されており、本実施形態ではカーボン粒子を分散して含有するＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）にて形成されている。ＰＥＥＫ材にカーボン粒子を含有させて導電性を確保しているのは、チャック１０によって保持される半導体ウェハＷが高速回転することによって空気との摩擦により帯電するのを防止するためである。

円板形状のプレート部２０の上面周縁部に沿って円環状の当接部２１が形成されている。チャック１０によって半導体ウェハＷを吸着保持するときには、半導体ウェハＷの裏面が当接部２１に当接することによって、その裏面とプレート部２０の上面との間に密閉空間が形成されることとなる。

プレート部２０上面の当接部２１によって囲まれる内側領域には複数の突起部２２が凸設されている。複数の突起部２２は、例えばプレート部２０の回転中心を中心とする同心円状に配置される。プレート部２０上面の底面２３を基準とした複数の突起部２２の高さと当接部２１の高さとは等しくなるようにされている。

また、プレート部２０上面の中心部（回転中心部）には、吸引口２４が穿設されている。吸引口２４は、回転シャフト３０の中空部分と連通されている。当該中空部分は、チャック１０が例えば回転式塗布処理ユニット（スピンコータ）等の処理ユニットに装着されたときに、真空吸引機構（例えば真空ポンプ）と連通接続されることとなる。半導体ウェハＷの裏面をプレート部２０の上面に当接（正確には当接部２１および突起部２２に当接）させた状態にて回転シャフト３０の中空部分を真空吸引することにより、半導体ウェハＷの裏面とプレート部２０上面との間に形成された密閉空間から吸引口２４を介して空気が排気され、当該密閉空間が負圧となって半導体ウェハＷがプレート部２０に真空吸着されることとなる。このときに、複数の突起部２２のそれぞれも半導体ウェハＷの裏面に当接しているため、真空吸着時に半導体ウェハＷの中央部が凹状に撓むことが防止される。このようにして、半導体ウェハＷはチャック１０に真空吸着されて固定保持される。

次に、チャック１０の製造方法について説明する。図３は、チャック１０の製造手順を示すフローチャートである。まず、カーボン粒子を分散含有するＰＥＥＫ材のインゴットから切削加工によって図１，２に示したような形状のチャックを切り出す（ステップＳ１）。すなわち、チャック１０の形状出しは切削加工によって行われる。切削加工のみでは、チャック１０の表面にカーボン粒子が露出していたり、加工時の削り屑が付着していたりする。特にチャック１０の上面にこれらカーボン粒子や削り屑等の異物が付着していると、半導体ウェハＷの裏面へのパーティクル付着の原因となることは既述した通りである。

そこで、チャック１０の表面を研磨するのであるが、本実施形態においては、粒径３μｍの研磨剤を使用して研磨した後、粒径１μｍ以下の研磨剤（例えば、粒径０．１μｍ）を使用して仕上げの表面研磨を行っている（ステップＳ２）。具体的には、粒径１μｍ以下のダイヤモンド砥粒を含むダイヤモンドスラリーを使用して仕上げの研磨を行っている。なお、粒径３μｍの研磨材を使用した研磨についてもダイヤモンドスラリーによる研磨である。また、本明細書での「粒径」とは、スラリー中に含まれる粒径の分布の中心粒径のことである。

チャック１０の研磨に際しては、表面に付着しているカーボン粒子や削り屑等の異物を除去するとともに、当接部２１のエッジが丸くなったりしないようにすることが重要である。当接部２１のエッジが丸くなるとチャック１０の真空吸着機能が損なわれるおそれがあるためである。

チャック１０の表面を研磨することによって、切削後に表面に露出していた異物は概ね取り除かれるが、なお研磨材等の微小な異物が付着していることもある。このため、次の工程としてチャック１０の表面を洗浄するようにしている（ステップＳ３）。この洗浄工程では、例えばＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を使用した脱脂のための洗浄および中性洗剤とスポンジとを使用した表面洗浄が行われる。ステップＳ３の洗浄によってチャック１０の表面の異物はほぼ完全に取り除かれる。

その後、ステップＳ４に進んでチャック１０をチャックケース５０に収容し、さらにステップＳ５に進んでそのチャックケース５０ごとビニール（塩化ビニル）袋に入れて真空密閉する。図４は、チャック１０を収容したチャックケース５０ごと真空密閉する様子を示す図である。

チャックケース５０は、ケース本体５１とケース蓋５２とで構成されている。ケース本体５１には、チャック１０の回転シャフト３０が嵌合する穴部５３が形成されている。この穴部５３に回転シャフト３０を嵌め込んだ状態にてケース蓋５２をケース本体５１に装着することにより、チャックケース５０内にチャック１０を収容することができる。なお、ピン５５によって穴部５３に嵌め込んだチャック１０を固定することが可能である。

穴部５３に回転シャフト３０を嵌め込んだ状態にてケース蓋５２をケース本体５１に装着しても、チャック１０の上面（つまり吸着面）がチャックケース５０の部材に接触することはない。すなわち、チャックケース５０は、チャック１０をその吸着面が非接触となるように収容することができる。このため、ステップＳ３の洗浄後にチャック１０の上面が何かに接触して汚染されることが防止される。

そして、さらに本実施形態では、チャック１０を収容したチャックケース５０ごとビニール袋６０内に真空密閉するようにしている。このため、チャック１０の吸着面に外部雰囲気中に漂うパーティクルが付着することが防止され、チャック１０を清浄な状態のまま保存することができる。

ところで、本実施形態の研磨工程（ステップＳ２）においては、粒径１μｍ以下の研磨剤を使用して仕上げの表面研磨を行っている。図５は、研磨剤の粒径によるパーティクル減少効果を示す図である。同図において、横軸に示すのは、研磨工程にて仕上げの表面研磨に使用する研磨材の粒径である。また、縦軸に示すのは、チャック１０によって吸着した半導体ウェハＷの裏面に付着していたパーティクルの数である。なお、図５の実線にて示しているのは粒径０．２μｍ〜０．３μｍのパーティクル数であり、点線にて示しているのは粒径０．３μｍ〜０．５μｍのパーティクル数であり、一点鎖線にて示しているのは粒径０．５μｍ〜１．０μｍのパーティクル数である。

図５に示すように、仕上げの表面研磨を行う研磨剤の粒径が細かくなるほどチャック１０によって吸着された半導体ウェハＷの裏面に付着するパーティクル数も少なくなっており、特に粒径１．０μｍ以下の研磨剤を使用してチャック１０の表面の研磨を行えばウェハ裏面へのパーティクル付着が大幅に低減している。例えば、仕上げの表面研磨を行う研磨剤の粒径が３．０μｍの場合には、半導体ウェハＷの裏面に０．２μｍ〜０．３μｍの比較的小さなパーティクルが７００個以上付着するのに対して、粒径０．１μｍの研磨剤を使用して表面研磨を行えば付着するパーティクル数が６０個程度にまで減少する。これは、仕上げの表面研磨を行う研磨剤の粒径が細かくなるほど、チャック１０の表面もより平滑となって異物が付着しにくい状態になっていることによるものと考えられる。

そして、本実施形態においては、粒径１μｍ以下の研磨剤を使用して仕上げの表面研磨を行ったチャック１０を洗浄した後に、さらに吸着面が非接触となるようにチャックケース５０に収容しているため、チャック１０の表面を清浄な状態のまま維持することができ、その結果、ウェハ裏面へのパーティクル付着低減効果を確実に得ることができるのである。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、チャック１０の形状は図１，２に示したものに限定されず、回転シャフト３０を有さない平板形状のプレート部２０のみであっても良い。この場合、チャックケース５０の形状もチャック１０の形状に応じたものとし、チャック１０にネジ穴を穿設して収容時にはチャック１０をチャックケース５０にネジ止めするようにする。

また、本発明に係る方法によって製造されるチャックの保持対象となる基板は半導体ウエハに限定されるものではなく、液晶ガラス基板であっても良い。

本発明にかかる製造方法によって製作されたチャックの外観を示す斜視図である。 図１のチャックの縦断面図である。 図１のチャックの製造手順を示すフローチャートである。 チャックを収容したチャックケースごと真空密閉する様子を示す図である。 研磨剤の粒径によるパーティクル減少効果を示す図である。

符号の説明

１０ チャック
２０ プレート部
２１ 当接部
２２ 突起部
２４ 吸引口
３０ 回転シャフト
５０ チャックケース
Ｗ 半導体ウェハ

Claims (2)

1. 基板を真空吸着することによって固定保持するチャックの製造方法であって、
   樹脂材料から切削加工によってチャックの形状出しを行う切削工程と、
   粒径１μｍ以下の研磨材を使用して前記チャックの表面を研磨する研磨工程と、
   前記チャックの表面を洗浄する洗浄工程と、
   前記チャックの吸着面が非接触となるように収納容器中に前記チャックを収容する収容工程と、
   を備えることを特徴とするチャックの製造方法。
2. 基板を真空吸着することによって固定保持するチャックの研磨方法であって、
   粒径１μｍ以下の研磨材を使用してチャックの表面を研磨することを特徴とするチャックの研磨方法。
   

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