JP2011100844A - Device having electrostatic chucking function and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、昇温工程を含む半導体デバイスの製造工程、検査工程プロセス等に好適に使用される静電吸着機能を有する装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an apparatus having an electrostatic attraction function which is preferably used in a semiconductor device manufacturing process including a temperature raising process, an inspection process, and the like, and a manufacturing method thereof.
従来、半導体デバイスの製造工程における半導体ウェーハの加熱には、金属線を巻いたヒーターが使用されていた。しかし、このヒーターを使用した場合には、半導体ウェーハヘの金属汚染の問題があったため、近年、セラミックス薄膜を発熱体として使用したセラミックス一体型ウェーハ加熱装置の使用が一般的となっている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a heater wound with a metal wire has been used for heating a semiconductor wafer in a manufacturing process of a semiconductor device. However, when this heater is used, there is a problem of metal contamination on the semiconductor wafer, and in recent years, the use of a ceramic integrated wafer heating apparatus using a ceramic thin film as a heating element has become common (for example, Patent Document 1).
中でも分子線エピタキシーやCVD、スパッタリング等におけるウェーハの加熱においては、基体内からのアウトガスが無く、高純度、耐熱衝撃性に優れた熱分解窒化硼素(PBN)と熱分解黒鉛(PG)の複合セラミックヒーターを用いることが有効とされており(特許文献2参照)、このようなヒーターであると従来のタンタルワイヤーヒーターに比べて装着が容易で、熱変形、断線、ショート等のトラブルを起さないので使い易く、しかも面上ヒーターであるため比較的均熱が得られ易いという利点がある。 Above all, when heating wafers in molecular beam epitaxy, CVD, sputtering, etc., there is no outgas from the inside of the substrate, and it is a composite ceramic of pyrolytic boron nitride (PBN) and pyrolytic graphite (PG) that has high purity and excellent thermal shock resistance. It is considered effective to use a heater (see Patent Document 2). Such a heater is easier to install than conventional tantalum wire heaters, and does not cause troubles such as thermal deformation, disconnection, and short circuit. Therefore, it is easy to use, and since it is a surface heater, there is an advantage that it is relatively easy to obtain soaking.
この半導体ウェーハの加熱にあたっては、ヒーター上に半導体ウェーハを固定するために、減圧雰囲気では静電吸着装置が使用されるのが一般的となっており、プロセスの高温化に伴ってその材質は樹脂からセラミックスに移行している(特許文献3、4参照)。
また最近では、これらのセラミックス一体型ウェーハ加熱装置と静電吸着装置を一体化した静電吸着機能を有する装置が提案されており、例えば、エッチング工程などの低温域では静電吸着装置の絶縁層にアルミナを用いたもの(非特許文献1参照)、CVD工程などの高温域においては静電吸着装置の絶縁層に熱分解窒化硼素を用いたものが使用されている(特許文献5、6、7、8参照)。
When heating the semiconductor wafer, an electrostatic adsorption device is generally used in a reduced-pressure atmosphere in order to fix the semiconductor wafer on the heater. To ceramics (see Patent Documents 3 and 4).
Recently, an apparatus having an electrostatic adsorption function in which these ceramic integrated wafer heating apparatus and an electrostatic adsorption apparatus are integrated has been proposed. For example, an insulating layer of an electrostatic adsorption apparatus in a low temperature region such as an etching process. In the high temperature region such as the CVD process, those using pyrolytic boron nitride as the insulating layer of the electrostatic adsorption device are used (see Patent Documents 5 and 6). 7, 8).
また、ウェーハ吸着の際の静電力の応答性を高める為に、絶縁層の表面上に微小な突起部を設けて絶縁層とウェーハとの空間を大きくしたものが提案されている(特許文献9)。さらには、このような微小な突起部に高絶縁の誘電体材料を備えて、ウェーハ裏面の組成に対する吸着力の依存性を低減したものも提案されている(特許文献10)。これらは、いずれもウェーハとの接触面積が少ない為に発塵量を抑制できるという利点も有している。 Further, in order to enhance the electrostatic force response at the time of wafer adsorption, a method has been proposed in which a minute protrusion is provided on the surface of the insulating layer to increase the space between the insulating layer and the wafer (Patent Document 9). ). Further, a proposal has been proposed in which such a minute protrusion is provided with a highly insulating dielectric material to reduce the dependency of the adsorption force on the composition of the wafer back surface (Patent Document 10). These have the advantage that the amount of dust generation can be suppressed because the contact area with the wafer is small.
例えばセラミックス製の絶縁層の表面上に微小な突起部を設け、この突起部によりウェーハを支持する静電吸着機能を有する装置が近年使われるようになってきたが、加熱吸着する場合はウェーハが熱膨張で伸びて、突起部でウェーハ裏面が擦れて傷がついたり、ウェーハ裏面側の保護膜等を破損したり、発塵等の問題が新たに発生した。 For example, a device having an electrostatic adsorption function in which a minute protrusion is provided on the surface of an insulating layer made of ceramic and the wafer is supported by this protrusion has been used in recent years. New problems such as dust growth and the like have occurred due to thermal expansion and scratching and scratching of the wafer back surface at the protrusions, damage to the protective film on the wafer back surface side, and the like.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、静電吸着により被吸着物を保持した際に、被吸着物への傷、パーティクルの発生を抑制できる静電吸着機能を有する装置及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and has an electrostatic adsorption function capable of suppressing the generation of scratches and particles on an object to be adsorbed when the object to be adsorbed is held by electrostatic adsorption. And it aims at providing the manufacturing method.
上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも、支持基板と、該支持基板上に形成された静電吸着用電極と、該静電吸着用電極を覆う絶縁層と、前記支持基板の静電吸着用電極側の前記絶縁層上に形成された窒化アルミニウム製の突起部とを含む静電吸着機能を有する装置であって、前記窒化アルミニウム製の突起部の窒化アルミニウムの相対密度が、40%〜97%であることを特徴とする静電吸着機能を有する装置を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides at least a support substrate, an electrostatic adsorption electrode formed on the support substrate, an insulating layer covering the electrostatic adsorption electrode, and a static of the support substrate. An apparatus having an electrostatic adsorption function including an aluminum nitride protrusion formed on the insulating layer on the electroadsorption electrode side, wherein the aluminum nitride relative density of the aluminum nitride protrusion is 40 An apparatus having an electrostatic attraction function is provided.
このように、絶縁層上に窒化アルミニウム製の突起部を有することで、静電力の応答性が高くなり、さらには発塵量も抑制される。そして、窒化アルミニウム製の突起部の窒化アルミニウムの相対密度が、40%〜97%であれば、突起部の強度を保って発塵を防止しながら、擦れ等による吸着物への傷やパーティクルの発生を低減できる装置となる。また、突起部のみの相対密度を調整するだけで、他の絶縁層等は密度を高く、装置全体としては強固に作製できるため、高温域まで安定して使用可能で、寿命の長い装置にできる。 Thus, by having the projection made of aluminum nitride on the insulating layer, the responsiveness of the electrostatic force is increased and the amount of dust generation is also suppressed. If the relative density of aluminum nitride in the aluminum nitride projections is 40% to 97%, the strength of the projections is maintained and dust generation is prevented, while scratches and particles on the adsorbate due to rubbing etc. It becomes an apparatus that can reduce the occurrence. In addition, by adjusting the relative density of only the protrusions, other insulating layers and the like have high density, and the entire device can be made firmly, so that it can be used stably up to a high temperature range and can be a long-life device. .
このとき、前記窒化アルミニウム製の突起部が、10ppm〜3質量%の範囲で炭素を含むものであることが好ましい。
このように、窒化アルミニウム製の突起部が、10ppm〜3質量%の範囲で炭素を含むものであれば、静電吸着力がより強くなり、被吸着物を十分に吸着、保持することができる装置となる。
At this time, it is preferable that the aluminum nitride protrusions contain carbon in the range of 10 ppm to 3 mass%.
Thus, if the aluminum nitride protrusion contains carbon in the range of 10 ppm to 3% by mass, the electrostatic adsorption force becomes stronger, and the object to be adsorbed can be sufficiently adsorbed and held. It becomes a device.
このとき、前記窒化アルミニウム製の突起部が、熱CVD法、有機金属化学気相成長法、イオンプレーティング法、及び物理蒸着法のいずれかによって形成されたものであることが好ましい。
このような、窒化アルミニウム製の突起部が、熱CVD法、有機金属化学気相成長法、イオンプレーティング法、及び物理蒸着法のいずれかによって形成されたものであれば、高純度の窒化アルミニウムを形成でき、被吸着物への汚染が少ない装置となる。
At this time, it is preferable that the aluminum nitride protrusion is formed by any one of a thermal CVD method, a metal organic chemical vapor deposition method, an ion plating method, and a physical vapor deposition method.
If such aluminum nitride protrusions are formed by any of thermal CVD, metal organic chemical vapor deposition, ion plating, and physical vapor deposition, high-purity aluminum nitride Thus, the device is less contaminated with the adsorbed material.
このとき、前記絶縁層が、窒化珪素、窒化硼素と窒化アルミニウムの混合体、アルミナ、窒化アルミニウム、及び熱分解窒化硼素のいずれかであることが好ましい。
このような、絶縁層が、窒化珪素、窒化硼素と窒化アルミニウムの混合体、アルミナ、窒化アルミニウム、及び熱分解窒化硼素のいずれかであれば、窒化アルミニウム製の突起部を良好に接合することができ、高温でもより安定して使用可能な装置となる。
At this time, it is preferable that the insulating layer is any one of silicon nitride, a mixture of boron nitride and aluminum nitride, alumina, aluminum nitride, and pyrolytic boron nitride.
If the insulating layer is any one of silicon nitride, a mixture of boron nitride and aluminum nitride, alumina, aluminum nitride, and pyrolytic boron nitride, the aluminum nitride protrusions can be bonded well. This is a device that can be used more stably even at high temperatures.
このとき、前記絶縁層が、0.001%〜20%の範囲で抵抗調整用の元素を含有するものであることが好ましい。
このような、絶縁層が、0.001%〜20%の範囲で抵抗調整用の元素を含有するものであれば、吸着力がより強くなるため、被吸着物の安定した吸着、保持が可能な装置となる。
At this time, it is preferable that the insulating layer contains a resistance adjusting element in a range of 0.001% to 20%.
If such an insulating layer contains an element for resistance adjustment in the range of 0.001% to 20%, the adsorptive power becomes stronger, so that the object to be adsorbed can be stably adsorbed and held. Device.
このとき、前記支持基板の静電吸着用電極側の前記絶縁層の露出部分が、エッチングされて凹状にされたものであることが好ましい。
このように、支持基板の静電吸着用電極側の絶縁層の露出部分が、エッチングされて凹状にされたものであれば、窒化アルミニウム製の突起部上面と、突起部が形成されていない絶縁層表面との段差を大きくでき、被吸着物が熱等により変形しても絶縁層表面に接触することを防止できるため、被吸着物への傷等の発生をより抑制できる装置となる。
At this time, it is preferable that the exposed part of the insulating layer on the electrostatic adsorption electrode side of the support substrate is etched to be concave.
In this way, if the exposed portion of the insulating layer on the electrostatic adsorption electrode side of the support substrate is etched and made concave, the upper surface of the aluminum nitride projection and the insulation on which the projection is not formed Since the level difference from the surface of the layer can be increased and the object to be adsorbed can be prevented from coming into contact with the surface of the insulating layer even if the object is deformed by heat or the like, the device can be further suppressed from causing damage to the object to be adsorbed.
また、本発明は、静電吸着機能を有する装置を製造する方法であって、少なくとも、支持基板を準備する工程と、前記準備した支持基板上に静電吸着用電極を形成する工程と、前記静電吸着用電極を覆うように絶縁層を形成する工程と、前記支持基板の静電吸着用電極側の前記絶縁層上に、窒化アルミニウム製の突起部を窒化アルミニウムの相対密度が40%〜97%の範囲になるように制御して形成する工程とを含む静電吸着機能を有する装置の製造方法を提供する。 Further, the present invention is a method for manufacturing an apparatus having an electrostatic adsorption function, at least a step of preparing a support substrate, a step of forming an electrode for electrostatic adsorption on the prepared support substrate, A step of forming an insulating layer so as to cover the electrode for electrostatic attraction, and a protrusion made of aluminum nitride on the insulating layer on the side of the electrode for electrostatic attraction of the support substrate. There is provided a method for manufacturing a device having an electrostatic attraction function including a step of controlling and forming so as to be in a range of 97%.
このように、絶縁層上に窒化アルミニウム製の突起部を形成することで、被吸着物を吸着した際の静電力の応答性が高くなり、さらには発塵量も少ない装置を製造できる。また、窒化アルミニウム製の突起部の窒化アルミニウムの相対密度を、40%〜97%の範囲になるように制御すれば、突起部の強度を保って発塵を防止しながら、擦れ等による吸着物への傷やパーティクルの発生を低減できる装置を製造することができる。また、突起部のみの相対密度を調整するだけで、他の絶縁層等は密度を高く、装置全体としては強固に作製できるため、高温域まで安定して使用可能で、寿命の長い装置を製造できる。 In this way, by forming the aluminum nitride protrusion on the insulating layer, the responsiveness of the electrostatic force when adsorbing an object to be adsorbed is increased, and a device with a small amount of dust generation can be manufactured. Also, if the relative density of aluminum nitride in the aluminum nitride protrusions is controlled to be in the range of 40% to 97%, the adsorbate due to rubbing or the like while maintaining the strength of the protrusions to prevent dust generation It is possible to manufacture a device that can reduce scratches and particle generation. Also, by adjusting the relative density of only the protrusions, other insulating layers have a high density, and the entire device can be made firmly, so that it can be used stably up to high temperatures and has a long life. it can.
このとき、前記窒化アルミニウム製の突起部を形成する工程において、予め、前記支持基板の静電吸着用電極側の前記絶縁層の前記窒化アルミニウム製の突起部を形成する部分以外の表面をマスクで覆い、その後前記窒化アルミニウム製の突起部を形成することが好ましい。
このように、予め支持基板の静電吸着用電極側の絶縁層の窒化アルミニウム製の突起部を形成する部分以外の表面をマスクで覆ってから、窒化アルミニウム製の突起部を形成することで、良好な接合で所望形状の突起部を位置精度良く簡易に形成できる。
At this time, in the step of forming the aluminum nitride projections, the surface of the insulating layer on the side of the electrostatic adsorption electrode of the support substrate other than the portion for forming the aluminum nitride projections is previously masked. It is preferable to cover and then form the aluminum nitride protrusion.
Thus, by covering the surface of the insulating layer on the electrostatic adsorption electrode side of the support substrate other than the portion for forming the aluminum nitride projections with a mask in advance, the aluminum nitride projections are formed, Protrusions having a desired shape can be easily formed with good positional accuracy with good bonding.
このとき、前記窒化アルミニウム製の突起部を形成する工程において、前記窒化アルミニウム製の突起部を10ppm〜3質量%の範囲で炭素が含まれるように形成することが好ましい。
このように、窒化アルミニウム製の突起部を10ppm〜3質量%の範囲で炭素が含まれるように形成することで、静電吸着力がより強く、被吸着物の安定した保持が可能な装置を製造できる。
At this time, in the step of forming the aluminum nitride protrusion, the aluminum nitride protrusion is preferably formed so as to contain carbon in the range of 10 ppm to 3 mass%.
Thus, by forming the protrusion made of aluminum nitride so as to contain carbon in the range of 10 ppm to 3% by mass, an apparatus having a stronger electrostatic adsorption force and capable of stably holding the object to be adsorbed. Can be manufactured.
このとき、前記窒化アルミニウム製の突起部を形成する工程において、前記窒化アルミニウム製の突起部を、熱CVD法、有機金属化学気相成長法、イオンプレーティング法、及び物理蒸着法のいずれかによって形成することが好ましい。
このように、窒化アルミニウム製の突起部を、熱CVD法、有機金属化学気相成長法、イオンプレーティング法、及び物理蒸着法のいずれかによって形成することで、高純度の窒化アルミニウムを形成でき、被吸着物への汚染の少ない装置を製造することができる。
At this time, in the step of forming the aluminum nitride protrusion, the aluminum nitride protrusion is formed by any one of a thermal CVD method, a metal organic chemical vapor deposition method, an ion plating method, and a physical vapor deposition method. It is preferable to form.
In this way, high-purity aluminum nitride can be formed by forming the protrusions made of aluminum nitride by any one of thermal CVD, metal organic chemical vapor deposition, ion plating, and physical vapor deposition. Thus, an apparatus with little contamination to the object to be adsorbed can be manufactured.
このとき、前記絶縁層を形成する工程において、前記絶縁層として、窒化珪素、窒化硼素と窒化アルミニウムの混合体、アルミナ、窒化アルミニウム、及び熱分解窒化硼素のいずれかを形成することが好ましい。
このように、絶縁層として、窒化珪素、窒化硼素と窒化アルミニウムの混合体、アルミナ、窒化アルミニウム、及び熱分解窒化硼素のいずれかを形成することで、窒化アルミニウム製の突起部を良好に接合できるため、高温でも安定して使用できる装置を製造できる。
At this time, in the step of forming the insulating layer, it is preferable to form any one of silicon nitride, a mixture of boron nitride and aluminum nitride, alumina, aluminum nitride, and pyrolytic boron nitride as the insulating layer.
Thus, by forming any one of silicon nitride, a mixture of boron nitride and aluminum nitride, alumina, aluminum nitride, and pyrolytic boron nitride as the insulating layer, it is possible to satisfactorily bond the aluminum nitride protrusions. Therefore, an apparatus that can be used stably even at high temperatures can be manufactured.
このとき、前記絶縁層を形成する工程において、前記絶縁層を0.001%〜20%の範囲で抵抗調整用の元素が含有されるように形成することが好ましい。
このように、絶縁層を0.001%〜20%の範囲で抵抗調整用の元素が含有されるように形成することで、静電吸着力をより強くでき、被吸着物の安定した保持が可能な装置を製造することができる。
At this time, in the step of forming the insulating layer, it is preferable that the insulating layer is formed so as to contain an element for resistance adjustment in a range of 0.001% to 20%.
Thus, by forming the insulating layer so that the resistance adjusting element is contained in the range of 0.001% to 20%, the electrostatic adsorption force can be increased, and the object to be adsorbed can be stably held. Possible devices can be manufactured.
このとき、前記窒化アルミニウム製の突起部を形成する工程の後に、前記支持基板の静電吸着用電極側の前記絶縁層の露出部分を、RIE(反応性イオンエッチング)によりエッチングして凹状にすることが好ましい。
このように、支持基板の静電吸着用電極側の絶縁層の露出部分を、RIE(反応性イオンエッチング)によりエッチングして凹状にすることで、突起部上面と絶縁層の露出部分との段差を容易に調節でき、被吸着物が高温で熱膨張した場合等でも絶縁層には接触しにくい装置を確実に製造できる。
At this time, after the step of forming the aluminum nitride protrusion, the exposed portion of the insulating layer on the electrostatic adsorption electrode side of the support substrate is etched into a concave shape by RIE (reactive ion etching). It is preferable.
As described above, the exposed portion of the insulating layer on the electrostatic adsorption electrode side of the support substrate is etched by RIE (reactive ion etching) to form a concave shape, whereby a step between the upper surface of the protruding portion and the exposed portion of the insulating layer is formed. Therefore, it is possible to reliably manufacture a device that does not come into contact with the insulating layer even when the adsorbed material is thermally expanded at a high temperature.
以上のように、本発明によれば、被吸着物への傷、パーティクルの発生を防止しながら、高い静電力の応答性で、高温域まで安定して被吸着物を吸着、保持することができる長寿命の装置となる。 As described above, according to the present invention, the object to be adsorbed can be stably adsorbed and held up to a high temperature range with high electrostatic force responsiveness while preventing damage to the object to be adsorbed and generation of particles. A long-life device that can be used.
以下、本発明について、実施態様の一例として、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図1は、本発明の静電吸着機能を有する装置の実施態様の一例を示す概略図である。図2は、本発明の静電吸着機能を有する装置の製造方法の実施態様の一例を示すフロー図である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail as an example of an embodiment with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.
FIG. 1 is a schematic view showing an example of an embodiment of an apparatus having an electrostatic attraction function according to the present invention. FIG. 2 is a flowchart showing an example of an embodiment of a method for manufacturing an apparatus having an electrostatic attraction function according to the present invention.
図1(a)に示す本発明の静電吸着機能を有する装置10は、支持基板11と、支持基板11上に形成された静電吸着用電極12と、静電吸着用電極12を覆う絶縁層14と、支持基板11の静電吸着用電極12側の絶縁層14上に形成された窒化アルミニウム製の突起部15とを含む静電吸着機能を有する装置10であって、窒化アルミニウム製の突起部15の窒化アルミニウムの相対密度が、40%〜97%である。
An
このように、本発明の装置は、絶縁層上に窒化アルミニウム製の突起部を有することで、被吸着物と絶縁層との間に空間ができるため、静電力の応答性が高くなり、さらには発塵量も抑制される。そして、窒化アルミニウム製の突起部の窒化アルミニウムの相対密度が、40%〜97%であれば、突起部の強度を保って発塵を防止しながら、被吸着物への傷やパーティクルの発生を低減できる装置となる。窒化アルミニウムの相対密度が40%未満の場合には、突起部の構造自体が脆くなり、突起部自体から発塵して、被吸着物に生じるパーティクルが多くなってしまう。また、窒化アルミニウムの相対密度が97%を超える場合には、突起部の構造が強固になり、被吸着物に傷等を与えやすくなってしまう。また、突起部のみの相対密度を調整するだけで、他の絶縁層等は密度を高く、装置全体としては強固に作製できるため、高温域まで安定して使用可能で、寿命の長い装置となる。
また、本発明において、窒化アルミニウム製の突起部15の窒化アルミニウムの相対密度として、好ましくは60%〜92%であれば、被吸着物への傷や、装置からの発塵もより低減できる装置となる。
As described above, the device of the present invention has a protrusion between the adsorbent and the insulating layer by having the aluminum nitride protrusion on the insulating layer, so that the responsiveness of the electrostatic force is improved. Reduces the amount of dust generated. And if the relative density of aluminum nitride in the aluminum nitride projections is 40% to 97%, it will prevent the generation of scratches and particles while maintaining the strength of the projections and preventing dust generation. The device can be reduced. When the relative density of aluminum nitride is less than 40%, the structure of the protrusion itself becomes brittle, and dust is generated from the protrusion itself to increase the number of particles generated on the object to be adsorbed. In addition, when the relative density of aluminum nitride exceeds 97%, the structure of the protruding portion becomes strong, and the object to be adsorbed is easily damaged. In addition, by adjusting the relative density of only the protrusions, other insulating layers and the like have a high density, and the entire device can be made firmly, so that it can be used stably up to high temperatures and has a long life. .
In the present invention, if the relative density of the aluminum nitride of the
ここで、窒化アルミニウムの相対密度とは、窒化アルミニウム製の突起部のかさ密度を計測し、窒化アルミニウムの理論密度3.255(g/cm3)で除した数値をパーセント表示したものである。 Here, the relative density of aluminum nitride is obtained by measuring the bulk density of protrusions made of aluminum nitride and dividing it by the theoretical density of aluminum nitride 3.255 (g / cm 3 ).
また、本発明の装置10は、図1(a)に示すように、支持基板11の静電吸着用電極12とは反対の面に加熱用ヒーターパターン13を形成して、被吸着物を加熱できる装置とすることもできる。
Further, as shown in FIG. 1A, the
また、本発明の装置10としては、図1(b)に示すような、支持基板11の静電吸着用電極12側の絶縁層14の露出部分がエッチングされて凹状されたものであることが好ましい。
このように、支持基板の静電吸着用電極側の絶縁層の露出部分が、エッチングされて凹状にされたものであれば、窒化アルミニウム製の突起部上面と、突起部が形成されていない絶縁層表面との段差を容易に大きくでき、被吸着物が熱等により変形しても絶縁層表面に接触することを防止できるため、被吸着物への傷等の発生をより抑制できる装置となる。
Moreover, as the
In this way, if the exposed portion of the insulating layer on the electrostatic adsorption electrode side of the support substrate is etched and made concave, the upper surface of the aluminum nitride projection and the insulation on which the projection is not formed The level difference from the surface of the layer can be easily increased, and even if the object to be adsorbed is deformed by heat or the like, it can be prevented from coming into contact with the surface of the insulating layer. .
このような本発明の静電吸着機能を有する装置10を製造することができる本発明の静電吸着機能を有する装置の製造方法の一例を図2に示す。
本発明の製造方法では、図2(a)に示すように、まず支持基板11を準備する。
準備する支持基板11としては、特に限定されず、耐熱性及び絶縁性を有するものであればよく、例えば、窒化硼素と窒化アルミニウムの混合焼結体からなるものや、グラファイトからなる基材に熱分解窒化硼素をコートしたもの等を用いることができる。
FIG. 2 shows an example of a method for manufacturing a device having an electrostatic attraction function according to the present invention that can manufacture the
In the manufacturing method of the present invention, as shown in FIG. 2A, first, a
The
次に、図2(b)に示すように、静電吸着用電極12を形成する。静電吸着用電極12の形状等は特に限定されず、例えば一対の内部電極をもつ双極型のものを形成することができる。
また、この静電吸着用電極12を形成する際に、例えば、支持基板11上でメタンガスを所定条件下で熱分解し、両面に熱分解グラファイト層を堆積させ、その後それぞれパターン加工することによって、静電吸着用電極12と共にその反対面に加熱用ヒーターパターン13を形成することができる。このように、本発明の装置に加熱機能を付加する場合には、裏面に加熱用ヒーターパターン13を形成することができる。
Next, as shown in FIG. 2B, the
Further, when forming the
次に、図2(c)に示すように、静電吸着用電極12を覆うように絶縁層14を形成する。
このとき、絶縁層14としては、特に限定されないが、窒化珪素、窒化硼素と窒化アルミニウムの混合体、アルミナ、窒化アルミニウム、及び熱分解窒化硼素のいずれかを形成することが好ましい。
このように、上記いずれかであれば、後工程での窒化アルミニウム製の突起部を良好に接合でき、剥がれることもほとんどないため、高温でも安定して使用可能な装置を製造できる。
Next, as shown in FIG. 2C, an insulating
At this time, the insulating
In this way, any of the above can make it possible to satisfactorily bond the aluminum nitride protrusions in the subsequent process and hardly peel them off, so that a device that can be used stably even at high temperatures can be manufactured.
この際、上記の絶縁層14に、0.001%〜20%の範囲で抵抗調整用の元素が含有されるように形成することが好ましい。
このように、絶縁層を上記範囲で抵抗調整用の元素が含有されるように形成することで、静電吸着力をより強くでき、被吸着物を安定して保持可能な装置を製造することができる。
At this time, the insulating
As described above, by forming the insulating layer so that the resistance adjusting element is contained in the above range, an electrostatic adsorption force can be further strengthened, and a device capable of stably holding an object to be adsorbed is manufactured. Can do.
絶縁層14としては、熱CVD法や焼結体を高温接着剤で接合させることで形成できるが、例えば、炭素含有の熱分解窒化硼素絶縁層を形成する場合には、支持基板の上にアンモニアと三塩化硼素、メタンと三塩化硼素の混合気体を、メタンの流量をアンモニアとの比で10%〜50%の範囲で流し、反応温度は1700℃〜1850℃の範囲、反応圧力は例えば5Torr(666Pa)の条件下で反応させて、炭素を含有させた例えば厚さ200μmの炭素含有熱分解窒化硼素絶縁層を形成することができる。
The insulating
次に、図2(d)に示すように、支持基板11の静電吸着用電極12側の絶縁層14上に、窒化アルミニウム製の突起部15を窒化アルミニウムの相対密度が40%〜97%、好ましくは60〜92%の範囲になるように制御して形成する。
Next, as shown in FIG. 2D, the
この際、窒化アルミニウム製の突起部15を、熱CVD法、有機金属化学気相成長法、イオンプレーティング法、及び物理蒸着法のいずれかによって形成することが好ましい。
このように、窒化アルミニウム製の突起部を、熱CVD法、有機金属化学気相成長法、イオンプレーティング法、及び物理蒸着法のいずれかによって形成することで、高純度の窒化アルミニウムを形成でき、被吸着物への汚染の少ない装置を製造することができる。このため、本発明により製造された装置を半導体デバイスの製造において使用することで、デバイス不良を低減できる。
At this time, the
In this way, high-purity aluminum nitride can be formed by forming the protrusions made of aluminum nitride by any one of thermal CVD, metal organic chemical vapor deposition, ion plating, and physical vapor deposition. Thus, an apparatus with little contamination to the object to be adsorbed can be manufactured. For this reason, a device defect can be reduced by using the apparatus manufactured by this invention in manufacture of a semiconductor device.
上記のような方法を用いて、形成する窒化アルミニウムを上記範囲の相対密度になるように制御する方法としては、特に限定されず、例えば、アルキルアルミニウム(TMA、TEA、TiBA、DEAC、DEAH)とNH3の混合ガスを高温下で反応させる際に、原料ガスの流量や反応温度等を、上記範囲の相対密度になるように選択して形成できる。または、例えば、イオンプレーティング法、あるいは物理蒸着法(スパッタ法)でターゲットにAlNを使用し、基板温度条件、圧力、パワー条件を上記範囲の相対密度になるように選択して作製することができる。 The method for controlling the formed aluminum nitride so as to have a relative density in the above range using the above method is not particularly limited. For example, alkyl aluminum (TMA, TEA, TiBA, DEAC, DEAH) and When the mixed gas of NH 3 is reacted at a high temperature, the flow rate of the source gas, the reaction temperature, and the like can be selected and formed so as to have a relative density in the above range. Alternatively, for example, by using an ion plating method or a physical vapor deposition method (sputtering method) using AlN as a target, the substrate temperature condition, pressure, and power condition can be selected so as to have a relative density in the above range. it can.
このとき、予め、支持基板11の静電吸着用電極12側の絶縁層14の窒化アルミニウム製の突起部15を形成する部分以外の表面をマスクで覆い、その後窒化アルミニウム製の突起部15を形成することが好ましい。例えば円形状の突起部を形成する場合には、マスク材にパンチングにより所望直径の穴を突起部を形成する位置に開けて、絶縁層表面を当該マスクで覆い、その後窒化アルミニウムを形成することで、位置精度良く、密着性良好な突起部を容易に形成することができる。
At this time, the surface of the insulating
ただし、本発明において、窒化アルミニウム製の突起部15の形成方法としては、上記に限定されず、絶縁層の表面全体に窒化アルミニウムの層を形成して、その後、突起部形成のために不要部分を、機械的に研削除去したり、マスクしてサンドブラストを行うこと等で除去することもできる。
However, in the present invention, the method for forming the
また、本発明において、窒化アルミニウム製の突起部15を、10ppm〜3質量%の範囲、より好ましくは100ppm〜2%の範囲で炭素が含まれるように形成することが好ましい。
このように、窒化アルミニウム製の突起部が炭素を10ppm〜3質量%、特には100ppm〜2質量%の範囲で含むことで、静電吸着力がより強くなり、被吸着物を十分にクランプすることができる装置を製造できる。
Moreover, in this invention, it is preferable to form the
As described above, the aluminum nitride protrusion includes carbon in the range of 10 ppm to 3% by mass, particularly 100 ppm to 2% by mass, so that the electrostatic adsorption force becomes stronger and the object to be adsorbed is sufficiently clamped. Can be manufactured.
次に、図2(e)に示すように、支持基板11の静電吸着用電極12側の絶縁層14の露出部分を、RIE(反応性イオンエッチング)によりエッチングして凹状にすることが好ましい。図4に絶縁層14の露出部分のエッチング前後の様子を示す。図4(a)に示す状態の突起部15と絶縁層14を、RIEにより、突起部15直下以外の絶縁層14、つまり絶縁層14の露出部分を、図4(b)に示すように、プラズマエッチングして絶縁層14の露出部分のみをエッチングして凹状にする。窒化アルミニウムはプラズマ下では耐蝕性良好であり、ほとんどエッチングされず、突起部の高さは維持できる。また、本工程のように、RIEにより絶縁層14の露出部分を掘りこむ場合には、エッチングされにくい窒化アルミニウム以外の絶縁層14を形成することが好ましい。
これにより、突起部上面と絶縁層の露出部分との段差を容易に調節でき、被吸着物が高温で熱膨張した場合等でも絶縁層には接触しにくくなる。
Next, as shown in FIG. 2E, the exposed portion of the insulating
Thereby, the level difference between the upper surface of the protrusion and the exposed portion of the insulating layer can be easily adjusted, and even when the object to be adsorbed thermally expands at a high temperature, it becomes difficult to contact the insulating layer.
以上のような、本発明の製造方法により製造した本発明の装置は、ウェーハ等の被吸着物への傷、装置自体からの発塵が非常に少なく、高温域まで安定して使用可能な長寿命の静電吸着機能を有する装置となる。 As described above, the apparatus of the present invention manufactured by the manufacturing method of the present invention has very little damage to an object to be adsorbed such as a wafer, dust generation from the apparatus itself, and can be used stably up to a high temperature range. It becomes an apparatus having a lifetime electrostatic adsorption function.
以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例、比較例)
直径200mm厚さ10mmのカーボン製基材の全面に、アンモニアと三塩化硼素を混合比8:1で温度2000℃圧力5Torr(666Pa)のCVD炉内にて反応させて熱分解窒化硼素を堆積させて、0.5mm厚でコーティングした支持基板を作製した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to these.
(Examples and comparative examples)
Pyrolytic boron nitride is deposited on the entire surface of a carbon substrate having a diameter of 200 mm and a thickness of 10 mm by reacting ammonia and boron trichloride at a mixing ratio of 8: 1 in a CVD furnace at a temperature of 2000 ° C. and a pressure of 5 Torr (666 Pa). A support substrate coated with a thickness of 0.5 mm was prepared.
次に、支持基板上でメタンガスを1800℃、5Torr(666Pa)の条件下で熱分解し、両面に厚さ100μmの熱分解グラファイト層を堆積させて、静電吸着用電極と加熱用ヒーターパターンをそれぞれの反対面に形成した。
次に、支持基板の上にアンモニアと三塩化硼素、メタンと三塩化硼素の混合気体を、メタンの流量をアンモニアとの比で30%で流し、反応温度1800℃、反応圧力5Torr(666Pa)の条件下で反応させて、炭素を含有させた厚さ200μmの炭素含有熱分解窒化硼素絶縁層を形成した。
Next, methane gas is pyrolyzed on a support substrate under the conditions of 1800 ° C. and 5 Torr (666 Pa), and a pyrolytic graphite layer having a thickness of 100 μm is deposited on both surfaces, thereby forming an electrostatic adsorption electrode and a heater pattern for heating. Formed on opposite sides of each.
Next, a mixed gas of ammonia and boron trichloride and methane and boron trichloride is flowed on the support substrate at a flow rate of methane of 30% in a ratio of ammonia to a reaction temperature of 1800 ° C. and a reaction pressure of 5 Torr (666 Pa). Reaction was performed under conditions to form a carbon-containing pyrolytic boron nitride insulating layer having a thickness of 200 μm and containing carbon.
次に、絶縁層上をパンチングしたマスクで覆い、有機金属化学気相成長法(MOCVD)を用いて、アルキルアルミニウムとしてTMAを流量5〜20sccmの範囲で、また、NH3を100〜5000sccmの範囲で、さらに反応温度を800〜1200℃の間で条件を種々選択することで、以下に示す表1のように、35〜99%(実施例:40%〜97%、比較例:35%、98%〜100%)の範囲でさまざまな相対密度の窒化アルミニウムの突起部を形成した。また、窒化アルミニウム製の突起部は、直径1mm、厚さ5μmで、等間隔に4mmピッチで形成した。 Next, the insulating layer is covered with a punched mask, and TMA is flown in the range of 5 to 20 sccm as alkylaluminum, and NH 3 is in the range of 100 to 5000 sccm using metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). Further, by selecting various conditions between reaction temperatures of 800 to 1200 ° C., 35 to 99% (Example: 40% to 97%, Comparative Example: 35%, as shown in Table 1 below) The protrusions of aluminum nitride having various relative densities were formed in the range of 98% to 100%. The aluminum nitride protrusions were 1 mm in diameter and 5 μm in thickness, and were formed at regular intervals of 4 mm.
次に、窒化アルミニウム製の突起部の段差を調整する為に、突起部の直下の絶縁層を除いた絶縁層表面をRIE(反応性イオンエッチング)によってエッチングした。この際、炭素含有熱分解窒化硼素絶縁層をエッチングする為にCF4ガスと酸素ガスの混合ガスを流して、そのガスのプラズマ中で200WのRFパワーでエッチングを行った。
エッチング後の絶縁層と突起部をSEM(Scanning Electron Microscopy)で観察した画像と、その部分拡大図を図3(a)、(b)に示す。図3に示すように、窒化アルミニウム突起部15はプラズマ下では耐蝕性良好でありほとんどエッチングされずに残り、周囲の炭素含有熱分解窒化硼素絶縁層14は侵食され易い為にエッチングで掘りこまれている。このような方法によって、突起部の上面と露出した絶縁層表面との段差を30μmに調整することができた。
Next, in order to adjust the level difference of the protrusion made of aluminum nitride, the surface of the insulating layer excluding the insulating layer immediately below the protrusion was etched by RIE (reactive ion etching). At this time, in order to etch the carbon-containing pyrolytic boron nitride insulating layer, a mixed gas of CF 4 gas and oxygen gas was flowed, and etching was performed with 200 W of RF power in the plasma of the gas.
FIGS. 3A and 3B show an image obtained by observing the etched insulating layer and the protruding portion with SEM (Scanning Electron Microscopy) and a partially enlarged view thereof. As shown in FIG. 3, the
また、支持基板、絶縁層、窒化アルミニウム製の突起部を全て窒化アルミニウムで一体焼結させて作製することによって、突起部の窒化アルミニウムの相対密度100%の装置も比較例として作製した。このとき、突起部の形状、大きさ等は上記で作製した装置と同様に形成した。 Further, a device having a relative density of 100% of the aluminum nitride of the protrusions was also prepared as a comparative example by integrally sintering the support substrate, the insulating layer, and the aluminum nitride protrusions with aluminum nitride. At this time, the shape, size, and the like of the protrusion were formed in the same manner as in the device manufactured above.
上記のように種々作製した静電吸着機能を有する装置の評価方法として、作製した装置を、真空N2雰囲気、圧力10−3Paの真空チャンバーで500℃に加熱して、その上に8インチSiベアウェーハの研磨面を±300Vにて2分間吸着させた。その吸着したウェーハ裏面をウェーハ欠陥検査レビュー装置MAGICS(レーザーテック社製)にて評価した。 As an evaluation method of a device having an electrostatic adsorption function produced as described above, the produced device is heated to 500 ° C. in a vacuum chamber of vacuum N 2 atmosphere and pressure of 10 −3 Pa, and 8 inches thereon. The polished surface of the Si bare wafer was adsorbed at ± 300 V for 2 minutes. The adsorbed wafer back surface was evaluated by a wafer defect inspection review apparatus MAGICS (manufactured by Lasertec Corporation).
傷の評価として検査装置で抽出された100箇所の画像から傷の有無を判断し、傷有りが5箇所以下を評価A、5箇所を超えるものを評価Bと2段階評価をした。
さらに、同検査装置でカウントされたパーティクル総数で発塵評価を行い、パーティクル総数が5000個以下を評価A、5001〜20000個以下を評価B、20001〜50000個以下を評価C、50000個を超えたものを評価Dと4段階評価した。
以上のように、装置の被吸着物への傷の評価、発塵評価をまとめたものを以下の表1に示す。傷の評価、発塵評価を合わせて考慮して最終的に総合評価としてA〜Cの3段階評価を行った。
As an evaluation of scratches, the presence / absence of scratches was judged from 100 images extracted by the inspection apparatus, and five or less scratches were evaluated as A, and those exceeding five were rated as B.
Furthermore, dust generation evaluation is performed with the total number of particles counted by the inspection apparatus, the total number of particles is 5000 or less, evaluation A, 5001 to 20000 or less is evaluation B, 20001 to 50000 or less is evaluation C, and more than 50000 The product was evaluated as D and four grades.
Table 1 below summarizes the evaluation of scratches and dust generation on the object to be adsorbed as described above. Considering both the evaluation of scratches and the evaluation of dust generation, a three-stage evaluation of A to C was finally performed as a comprehensive evaluation.
表1に示すように、突起部の窒化アルミニウムの相対密度が40%以上97%以下の装置は総合的に良好な結果となった。また、突起部の窒化アルミニウムの相対密度が60%以上92%以下の装置は、ウェーハへの傷も発塵も両方が非常に良好であった。突起部の窒化アルミニウムの相対密度が35%のものは、脆く、多量に発塵した。また、突起部の窒化アルミニウムの相対密度が98〜100%のものは、傷が多数発生し、発塵も多かった。
また、他の種類の絶縁層を形成して同様に実験した場合でも、ほぼ同等の評価結果であり、絶縁層によらずに突起部の窒化アルミニウムの相対密度に依存する結果であった。
As shown in Table 1, an apparatus in which the relative density of the aluminum nitride in the protrusions was 40% or more and 97% or less gave a good overall result. Further, the apparatus in which the relative density of the aluminum nitride at the protrusions is 60% or more and 92% or less was very good in both scratches and dust generation on the wafer. A protrusion having a relative density of aluminum nitride of 35% was brittle and generated a large amount of dust. Further, when the relative density of the aluminum nitride in the protrusions was 98 to 100%, many scratches were generated and much dust was generated.
Further, even when another type of insulating layer was formed and the same experiment was performed, the evaluation result was almost equivalent, and the result depended on the relative density of the aluminum nitride in the protruding portion regardless of the insulating layer.
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
10…静電吸着機能を有する装置、 11…支持基板、
12…静電吸着用電極、 13…加熱用ヒーターパターン、
14…絶縁層、 15…窒化アルミニウム製の突起部。
10: Device having an electrostatic adsorption function, 11: Support substrate,
12 ... Electrode for electrostatic adsorption, 13 ... Heater pattern for heating,
14 ... Insulating layer, 15 ... Projection made of aluminum nitride.
Claims (13)
前記窒化アルミニウム製の突起部の窒化アルミニウムの相対密度が、40%〜97%であることを特徴とする静電吸着機能を有する装置。 At least a support substrate, an electrode for electrostatic adsorption formed on the support substrate, an insulating layer covering the electrode for electrostatic adsorption, and formed on the insulating layer on the electrode side for electrostatic adsorption of the support substrate A device having an electrostatic adsorption function including a projected portion made of aluminum nitride,
An apparatus having an electrostatic attraction function, wherein the aluminum nitride has a relative density of 40% to 97% in the aluminum nitride protrusions.
支持基板を準備する工程と、
前記準備した支持基板上に静電吸着用電極を形成する工程と、
前記静電吸着用電極を覆うように絶縁層を形成する工程と、
前記支持基板の静電吸着用電極側の前記絶縁層上に、窒化アルミニウム製の突起部を窒化アルミニウムの相対密度が40%〜97%の範囲になるように制御して形成する工程とを含む静電吸着機能を有する装置の製造方法。 A method of manufacturing a device having an electrostatic adsorption function, at least,
Preparing a support substrate;
Forming an electrostatic chucking electrode on the prepared support substrate;
Forming an insulating layer so as to cover the electrode for electrostatic attraction;
Forming a projection made of aluminum nitride on the insulating layer on the electrostatic adsorption electrode side of the support substrate while controlling the relative density of aluminum nitride to be in the range of 40% to 97%. A method for manufacturing a device having an electrostatic adsorption function.
After the step of forming the aluminum nitride protrusion, the exposed portion of the insulating layer on the electrostatic adsorption electrode side of the support substrate is etched into a concave shape by RIE (reactive ion etching). A method for manufacturing a device having an electrostatic attraction function according to any one of claims 7 to 12.
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