JP2009117440A - クリーニングウエハ - Google Patents

Abstract

【課題】半導体ウエハ等の保持面から剥がれ易く且つ低コストで製造することができ、しかもパーティクル吸着性能が高いクリーニングウエハを提供する。
【解決手段】クリーニングウエハ１は、基板２と吸着フィルム３とを備える。基板２は、半導体ウエハ等に対応した円板体であり、反りが発生し難いポリカーボネートを使用する。吸着フィルム３は、接着剤４を介して、基板２の表面２ａのほぼ全面に貼り付けられている。かかる吸着フィルム３は、保持面に接触させた際に、保持面上のパーティクルをファンデルワールス力で吸着することができる表面構造と柔軟性とを有している。好ましくは、吸着フィルム３をシリコーンゴムで形成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、露光装置やプラズマエッチング処理装置等の各種半導体製造装置において生じるパーティクルを半導体ウエハ等の保持面から取り除くためのクリーニングウエハに関するものである。

パーティクルが、半導体製造装置内の半導体ウエハの保持面に存在すると、保持面に載置された半導体ウエハの平坦性が損なわれて、露光不良等の製造欠陥を引き起こし、半導体素子の歩留まりを低下させる要因となる。特に、近年、パターンの微細化が進み、露光処理時における半導体ウエハの平坦性が厳格に要求されている。さらに、業界が、シリコン資源の「エコ対策」として、シリコンの半導体ウエハを薄くする方向に動いており、直径３００ｍｍのシリコンウエハの厚さを現状の０．８ｍｍから０．２ｍｍ程度まで薄くしようとしている。このように半導体ウエハを薄くすると、ウエハの硬性が低下する。このため、パーティクルが保持面に存在すると、半導体ウエハがその影響をもろに受けて、平坦性を損ない、うねった状態になる。また、半導体ウエハの冷却性能や恒温性能を上げるために、半導体ウエハ保持面と半導体ウエハの裏面との接触圧力を均一にする必要があるが、パーティクルが保持面に存在すると、この接触圧力が不均一になり、冷却性能や恒温性能が低下してしまう。
以上のような理由から、半導体ウエハ保持面上のパーティクルの除去する必要性があり、その除去用器具として、クリーニングウエハが提案されている。

従来、この種のクリーニングウエハとしては、例えば、特許文献１及び特許文献２に開示の技術がある。
特許文献１に開示の技術は、粘着性の物質を固着した基板をクリーニングウエハとし、このクリーニングウエハを、半導体製造装置内に空搬送することにより、搬送系及び処理ユニットにおける半導体ウエハ保持面上のパーティクルを吸着除去するものである。
一方、特許文献１に開示の技術は、電石（エレクトレット）化したクリーニングウエハや表面電位が０．１〜１０ｋＶの範囲であるクリーニングウエハを、半導体ウエハ保持面上に載置し、保持面上のパーティクルをその静電気力によって吸着するものである。

特開平１０−１５４６８６号公報 特開２００２−０２８５９４号公報

しかし、上記した従来のクリーニングウエハでは、次のような問題がある。
特許文献１に開示のクリーニングウエハでは、粘着性物質と保持面との接触力が強すぎて、クリーニングウエハが保持面から剥れないおそれがあり、このため、クリーニングウエハを確実に搬送できなくなるおそれがあった。
これに対して、特許文献２に開示のクリーニングウエハは、保持面上のパーティクルをその静電気力によって吸着するものであるので、クリーニングウエハが保持面から剥れないという事態が生じるおそれはない。しかしながら、このクリーニングウエハでは、ウエハを大気下にて電極間に挿入し、一定の電圧を印加した後、電圧をかけたまま所定温度まで冷却した後、電圧印加を終了してエレクトレット化させるという処理とそのための高価な装置が必要であるので、クリーニングウエハの製造コストが高く付くという問題がある。

この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、半導体ウエハ等の保持面から剥がれ易く且つ低コストで製造することができ、しかもパーティクル吸着性能が高いクリーニングウエハを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、半導体ウエハ等の保持面に接触させて、保持面上のパーティクルを吸着するクリーニングウエハであって、少なくとも表面が平坦な基板と、基板の表面のほぼ全面に貼り付けられ、保持面に接触させた際に、保持面上のパーティクルをファンデルワールス力で吸着可能な表面構造と柔軟性とを有した吸着フィルムとを備える構成とした。
かかる構成により、吸着フィルムを半導体ウエハ等の保持面に向けて、クリーニングウエハを保持面側に移動させると、吸着フィルムが保持面に接触する。すると、吸着フィルムの表面が保持面上のパーティクルに従って変形して、吸着フィルムの表面の分子とパーティクルの分子との距離が近接し、パーティクルがファンデルワールス力によって吸着フィルムの表面に吸着される。かかる状態で、クリーニングウエハを保持面から離反させる。このとき、クリーニングウエハと保持面との間には、力がほとんど働いていないので、クリーニングウエハを保持面から離反させる方向に移動させることで、クリーニングウエハの吸着フィルムがパーティクルを吸着した状態で保持面から容易に剥離される。

請求項２の発明は、請求項１に記載のクリーニングウエハにおいて、吸着フィルムは、空気中に曝すとその表面に正電荷を帯電する性質を有する構成とした。
かかる構成により、クリーニングウエハを空気に曝すだけで、吸着フィルムの表面に正電荷が帯電する。このとき、パーティクルは負電荷に帯電しているので、パーティクルは、吸着フィルムのファンデルワールス力だけでなく、静電気力によっても、吸着フィルムに吸着される。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のクリーニングウエハにおいて、吸着フィルムは、シリコーンゴムのフィルムである構成とした。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のクリーニングウエハにおいて、基板は、ポリカーボネートの板体である構成とした。

請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のクリーニングウエハにおいて、基板を貫通して、一方端が吸着フィルムに電気的に接触すると共に他方端が基板の裏面から露出した電圧供給端子を設けた構成とする。
かかる構成により、電圧供給端子に電圧を加えることで、吸着フィルムの表面を所望の電位に帯電させることができる。

以上詳しく説明したように、この発明のクリーニングウエハによれば、クリーニングウエハを保持面から離反させる方向に移動させることで、クリーニングウエハの吸着フィルムを保持面から容易に剥離することができるので、以後の工程にクリーニングウエハを確実に搬送することができるという優れた効果がある。

また、請求項２の発明のよれば、クリーニングウエハを空気に曝すだけで、吸着フィルムを帯電させることができるので、帯電させるための高価な装置が不必要になり、その分、クリーニングウエハを低コストで製造することができるという効果がある。

さらに、請求項５の発明によれば、パーティクルに対する吸着フィルムの吸着力をさらに高めることができるという効果がある。

以下、この発明の最良の形態について図面を参照して説明する。

図１は、この発明の第１実施例に係るクリーニングウエハを示す分解斜視図であり、図２は、クリーニングウエハの断面図であり、図３は、クリーニングウエハの平面図である。
クリーニングウエハ１は、半導体ウエハ等の保持面（図示省略）に接触させて、保持面上のパーティクルを吸着するための器具であり、図１に示すように、基板２と吸着フィルム３とを備える。

基板２は、半導体ウエハ等に対応した円板体であり、その直径φは３００ｍｍ、厚さＴは０．８ｍｍに設定されている。
このクリーニングウエハ１は、平坦な保持面上のパーティクルを吸着するための器具であるので、基板２の少なくとも表面２ａは、平坦に形成されている。この実施例では、基板２の材料として、反りが発生し難いポリカーボネートを使用する。

吸着フィルム３は、その直径が基板２と同様に３００ｍｍに設定され且つ厚さｔが０．３ｍｍに設定されたフィルム状部材であり、接着剤４を介して、基板２の表面２ａのほぼ全面に貼り付けられている。
かかる吸着フィルム３は、保持面に接触させた際に、保持面上のパーティクルをファンデルワールス力で吸着することができる表面構造と柔軟性とを有している。

ここで、吸着フィルム３の表面構造と柔軟性について説明する。
図４は、吸着フィルム３の表面構造と柔軟性を説明するための部分拡大概略図である。
物質とパーティクルとの間にファンデルワールス力が働くためには、物質とパーティクルとの分子間距離が１〜５Åになる必要がある。
しかし、図４の（ａ）に示すように、通常の物質２００では、その表面が、μオーダーの微視的な世界においても、微小な凹凸２１０が存在する。このため、物質２００をパーティクル１００が存在する保持面上に押し付けると、パーティクル１００が凹凸２１０に引っかかり、パーティクル１００と物質２００とが点接触状態になる。したがって、パーティクル１００の分子と物質２００の分子との距離が１〜５Å迄近づいている部分の面積が非常に小さい。このため、パーティクル１００に対する物質２００のファンデルワールス力はほとんど働かず、パーティクル１００が物質２００に吸着されることはない。
これに対して、図４の（ｂ）に示すように、物質２００の表面が、イモリの手の剛毛のように、例えば、長さ１μｍで直径２００ｎｍ程度のピラー（pillar）２２０を多数生植毛した構造をとると、物質２００をパーティクル１００が存在する保持面上に押し付けた際に、ピラー２２０がパーティクル１００の形状に応じて撓み、パーティクル１００と物質２００のピラー２２０とが面接触状態になる。したがって、パーティクル１００の分子と物質２００の分子との距離が１〜５Å迄近づいている部分の面積が非常に大きくなり、パーティクル１００に対する物質２００のファンデルワールス力が働いて、パーティクル１００が物質２００に吸着されることとなる。

この実施例の吸着フィルム３の表面３ａは、上記のようなピラー２２０を有した構造に限るものではないが、少なくとも、吸着フィルム３を保持面上に押し付けると、表面３ａがパーティクル１００の形状に対応して変形し、パーティクル１００との接触面積が大きくなって、ファンデルワールス力がパーティクル１００に対して働く構造になっている。
この実施例では、吸着フィルム３を、上記のようなファンデルワールス力を生じさせることができる表面構造と柔軟性とを有するシリコーンゴムを用いて形成した。
また、シリコーンゴムは、帯電性に優れており、空気中に曝すとその表面に正電荷を帯電する。すなわち、ほとんどの樹脂は、負極に帯電するが、シリコーンゴムでは正極に帯電する特徴がある。例えば、樹脂であるカプトンの表面電位は、−０．１４ｋＶで、シリコーンゴムの表面電位は、＋０．１１ｋＶとなる。

次に、この実施例のクリーニングウエハ１が示す作用及び効果について説明する。
図５は、このクリーニングウエハ１の使用例を示す概略図であり、図６は、吸着フィルム３とパーティクル１００との接触状態を説明するための模式図であり、図７は、吸着フィルム３からパーティクル１００に働く力を説明するための部分拡大概略図であり、図８は、クリーニングウエハ１の離反させる状態を示す概略図である。
図５の実線で示すように、クリーニングウエハ１を、チャック等のウエハ保持装置３００の真上に位置させ、吸着フィルム３側を、半導体ウエハ等を保持する保持面３００ａに向けて下降させる。そして、破線で示すように、クリーニングウエハ１の吸着フィルム３の表面３ａを保持面３００ａに押し付けると、吸着フィルム３の表面３ａが、保持面３００ａ上のパーティクル１００に接触する。

すると、図６に示すように、吸着フィルム３の表面３ａがパーティクル１００の形状に対応して変形し、表面３ａとパーティクル１００とが広面積で接触する。この結果、吸着フィルム３からのファンデルワールス力がパーティクル１００に対して働く。また、吸着フィルム３が空気に曝されて、正極に帯電しているので、静電気力が負極に帯電しているパーティクル１００に対して働く。
具体的には、図７に示すように、吸着フィルム３の分子３１からのファンデルワールス力Ｆ１と吸着フィルム３内の正電荷３２からの静電気力Ｆ２とがパーティクル１００に対して働き、パーティクル１００がこれらの力によって吸着フィルム３の表面３ａに吸着されることとなる。

かかる状態で、図８に示すように、クリーニングウエハ１を保持面３００ａの上方に離反させる。
このとき、クリーニングウエハ１と保持面３００ａとの間には、ほとんど力が働いていないので、クリーニングウエハ１を保持面３００ａから上昇させることで、パーティクル１００を吸着フィルム３で吸着した状態で、クリーニングウエハ１を保持面３００ａから容易に剥離することができる。

このように、この実施例のクリーニングウエハ１によれば、ファンデルワールス力と静電気力とで、パーティクル１００を高効率で除去することができると共に、クリーニングウエハ１をウエハ保持装置３００の保持面３００ａから容易に剥がすことができる。しかも、吸着フィルム３を基板２に貼るだけの構造であるので、低コストで大量に製造することができ、また、製品の再生も可能である。

次に、この発明の第２実施例について説明する。
図９は、この発明の第２実施例に係るクリーニングウエハ１を示す断面図である。
この実施例は、帯電性能を高めた点が、上記第１実施例と異なる。
すなわち、図９に示すように、電圧供給端子５を、基板２の中央部で貫通させ、その先端５ａを吸着フィルム３に電気的に接触させた。そして、電圧供給端子５の後端５ｂを基板２の裏面２ｂから露出させた。

図１０は、電圧供給状態を示す断面図である。
図１０に示すように、電源５０の正極を電圧供給端子５の後端５ｂに接続することができる。かかる状態で、電圧を電圧供給端子５に加えることにより、吸着フィルム３の表面３ａを所望の電位に帯電させることができる。
これにより、パーティクル１００に対する吸着フィルム３の吸着力をさらに高めることができる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１実施例と同様であるので、その記載は省略する。

なお、この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
例えば、上記実施例では、基板２の材料として、ポリカーボネートを用いた例を示したが、その他に、ベークライト、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ＭＣナイロン、アクリル、アルミニウム板、セラミック板、汎用エンジニアリングプラスチック、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタラレート（ＰＢＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、変形ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）、スーパーエンプラ、ポリフエニレンスルフイド（ＰＰＳ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）等も、基板２の材料として用いることができる。

この発明の第１実施例に係るクリーニングウエハを示す分解斜視図である。 クリーニングウエハの断面図である。 クリーニングウエハの平面図である。 吸着フィルムの表面構造と柔軟性を説明するための部分拡大概略図である。 このクリーニングウエハの使用例を示す概略図である。 吸着フィルムとパーティクルとの接触状態を説明するための模式図である。 吸着フィルムからパーティクルに働く力を説明するための部分拡大概略図である。 クリーニングウエハの離反させる状態を示す概略図である。 この発明の第２実施例に係るクリーニングウエハを示す断面図である。 電圧供給状態を示す断面図である。

符号の説明

１…クリーニングウエハ、 ２…基板、 ２ａ，３ａ…表面、 ２ｂ…裏面、 ３…吸着フィルム、 ４…接着剤、 ５…電圧供給端子、 ５ａ…先端、 ５ｂ…後端、 ３１…分子、 ３２…正電荷、 ５０…電源、 １００…パーティクル、 ３００ａ…保持面。

Claims (5)

1. 半導体ウエハ等の保持面に接触させて、当該保持面上のパーティクルを吸着するクリーニングウエハであって、
   少なくとも表面が平坦な基板と、
   上記基板の表面のほぼ全面に貼り付けられ、上記保持面に接触させた際に、当該保持面上のパーティクルをファンデルワールス力で吸着可能な表面構造と柔軟性とを有した吸着フィルムと
   を備えることを特徴とするクリーニングウエハ。
2. 請求項１に記載のクリーニングウエハにおいて、
   上記吸着フィルムは、空気中に曝すとその表面に正電荷を帯電する性質を有する、
   ことを特徴とするクリーニングウエハ。
3. 請求項１又は請求項２に記載のクリーニングウエハにおいて、
   上記吸着フィルムは、シリコーンゴムのフィルムである、
   ことを特徴とするクリーニングウエハ。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のクリーニングウエハにおいて、
   上記基板は、ポリカーボネートの板体である、
   ことを特徴とするクリーニングウエハ。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のクリーニングウエハにおいて、
   上記基板を貫通して、一方端が上記吸着フィルムに電気的に接触すると共に他方端が当該基板の裏面から露出した電圧供給端子を設けた、
   ことを特徴とするクリーニングウエハ。

Images