JP2015123409A

JP2015123409A - 基板保持部材の洗浄方法

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Publication number: JP2015123409A
Application number: JP2013269768A
Authority: JP
Inventors: 石田　弘徳; Hironori Ishida; 弘徳石田; 俊哉梅木; Toshiya Umeki
Original assignee: Nihon Ceratec Co Ltd
Current assignee: NTK Ceratec Co Ltd
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2015-07-06
Anticipated expiration: 2033-12-26
Also published as: JP6397621B2

Abstract

【課題】基板保持部材を加工する際に生じた基板保持部材に付着した金属汚れの残存を抑制できる基板保持部材の洗浄方法を提供する。【解決手段】本発明の洗浄方法は、基板Ｗを保持する静電チャック１０の表面を洗浄液で洗浄する前洗浄工程と、基板Ｗを静電チャック１０に吸着させながら、基板Ｗより静電チャック１０が高電位になるように基板Ｗ及び静電チャック１０に直流電圧を印加する電圧印加工程とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、基板を保持する基板保持部材の洗浄方法に関する。

半導体集積回路の製造において、セラミックス部材から構成される基板保持部材として、シリコンウエハ等の基板を真空吸着保持する真空チャック、そして、当該該基板を静電吸着保持する静電チャックが用いられている。基板保持部材は、直接基板と接触することから、高い清浄度が要求される。特に、配線材料に銅を使用する半導体集積回路では、基板裏面に付着した銅が基板表面のデバイス領域に拡散して信頼性を低下させる可能性があることから、基板保持部材の研削加工等に伴う、機械加工機のステージ、砥石、ジグに使用された金属との接触により発生する銅の金属汚れに対して高い清浄度が要求される。

基板保持部材の洗浄方法として、例えば、静電チャック等のアルミナ材料から構成されたセラミックス部材の洗浄方法として、セラミックス部材を洗浄液で洗浄した後、１０００℃以上の温度で加熱処理を行う方法が提案されている（特許文献１）。また、炭化珪素材料若しくは窒化珪素材料により構成されたセラミックス部材を高温酸素雰囲気中で９００℃以上の温度で加熱処理した後、当該部材に酸化珪素膜を形成し、形成した膜を酸により除去する方法が提案されている（特許文献２）

特開平９−３２８３７６号公報特開平１１−８２１６号公報

特許文献１及び２に記載された洗浄方法では、９００℃以上の温度の高温処理が行われるので、基材保持部材の寸法変化が生じ、当該部材の寸法精度を低下させる場合がある。また、基板保持部材に金属汚れが残存していると、高温処理により当該金属が基板保持部材の内部に拡散し、例えば静電チャックでは絶縁層の体積抵抗率を変化させ、基板保持部材の特性に影響を及ぼす場合がある。

そこで、本発明は、基板保持部材を加工する際に生じた基板保持部材に付着した金属汚れの残存を抑制できる基板保持部材の洗浄方法を提供することを目的とする。

本発明の基板保持部材の洗浄方法は、基板を保持するセラミックス部材である基板保持部材の表面を洗浄液で洗浄する前洗浄工程と、前記基板を前記基板保持部材に吸着させながら、前記基板と前記基板保持部材又は前記基板保持部材の吸着面と反対側に設けた導電性部材とに、前記基板より前記基板保持部材又は前記導電性部材が高電位になるように直流電圧を印加する電圧印加工程とを備えることを特徴とする。

本発明の基板保持部材の洗浄方法によれば、前洗浄工程により洗浄された基板保持部材の表面に金属汚れが残存する場合でも、電圧印加工程により、基板を基板保持部材に吸着させながら、基板より基板保持部材が高電位になるように印加された直流電圧により発生した基板と基板保持部材との間の電界により、金属汚れを形成する金属を基板保持部材から基板に移動させて付着させる。そして、金属汚れの金属を付着させた基板を基板保持部材から取り除くことにより、基板保持部材に付着した金属汚れの残存を抑制できる。

従って、本発明の基板保持部材の洗浄方法によれば、高温処理を行う必要がないことから、基材保持部材の寸法精度の低下を防止できるとともに、基板保持部材に金属汚れが極微量残存した場合であっても、金属汚れの金属が基板保持部材の内部に拡散することを防止するので、所望の基板保持部材の特性を得ることができる。

また、本発明において、前記電圧印加工程は、印加した直流電圧の差の絶対値が４ｋＶ〜１０ｋＶであり、前記基板保持部材及び前記基板を１５〜３００℃の範囲の温度で１〜６時間維持することが好ましい。

本発明の洗浄方法により洗浄された基板保持部材を用いて、基板を基板保持部材に吸着保持した場合、基板保持部材側の基板表面に付着する金属成分である銅を、１０×１０^１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２以下にすることができる。

尚、電圧印加工程において、基板保持部材及び基板の温度が１５℃未満である場合、基板保持部材に付着した金属汚れを形成する金属の基板保持部材から基板への移動が不十分になる可能性がある。一方、当該温度は高温にするほど、金属汚れの金属を基板保持部材から基板に効果的に移動させることができるが、３００℃を超える場合、高温による基板保持部材の寸法変化が生じ、当該部材の寸法精度を低下させる可能性がある。

当該温度を維持する時間が１時間未満である場合、金属汚れを形成する金属の基板保持部材から基板への移動が不十分になる可能性がある。一方、当該温度を維持する時間も長時間であるほど、金属汚れの金属を基板保持部材から基板への移動を効果的に行うことができるが、６時間を超える場合、一定時間経過後からは電圧印加工程による基板に付着する金属汚れの金属に大きな変化が見られないので、洗浄コストの低減が図れない。

さらに、印加した直流電圧の差の絶対値は基板を基板保持部材に静電吸着させる際の値より大きい値であることが要求されるが、当該絶対値が４ｋＶ未満の場合、金属汚れの金属の基板保持部材から基板への移動現象が起きない可能性がある。一方、当該絶対値も大きいほど、金属汚れの金属を基板保持部材から基板へ効果的に移動させることができるが、当該絶対値が１０ｋＶ以下を超える場合、基板保持部材と基板との間で放電する可能性がある。

さらに、本発明において、前記電圧印加工程は、前記基板保持部材及び前記基板を２００℃以上で維持することがより好ましい。本発明の洗浄方法により洗浄された基板保持部材を用いて、基板を基板保持部材の吸着面に吸着保持した場合、基板保持部材側の基板表面に付着する金属である銅を、０．４×１０^１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２以下にすることができる。

本発明の実施形態に用いられる静電チャックの概要図。本発明の実施形態に用いられる真空チャックの概要図。本発明の実施形態の電圧印加工程を説明する図。

次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

［基板保持部材の作製］
（静電チャック）
単極のモリブデン電極をセラミック粉末中に埋設し、ホットプレス焼成した後、吸着面等の平面研削加工等により所望形状の基板保持部材である静電チャック１０を作製する。作製された静電チャック１０は、基体１２と、静電チャック電極１４とを備え、基板の吸着面には複数の突起部１６から構成されるエンボスが作製されている。図１は作製した静電チャックの概要図である。図１（Ａ）は静電チャックの平面図を、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ線断面図を示す。

さらに、作製した静電チャック１０の吸着面と反対側の基体１２側から孔をあけ、静電チャック電極１４を露出させ、孔に挿入された給電端子を静電チャック電極１４にロウ材を介して接合した。

静電チャック１０の基体１２の材質は、例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、ガラス、ジルコニア、ＰＢＮ（熱分解窒化硼素）等が挙げられる。

静電チャック１０の作製は、ホットプレス焼成に限定されず、アルミナ溶射、又はイットリア溶射により絶縁性の溶射膜を静電チャック電極に被覆するようにして吸着面を作製してもよい。

エンボスが作製された静電チャック１０の吸着面には、基板と接触する接触部又は基板と接触しない被接触部に保護膜が形成されてもよい。尚、保護膜の材料として、例えば、アルミナ等の絶縁性セラミックス、炭化チタン、窒化チタン等の導電性セラミックス、アルミニウム、チタン等の金属、ＤＬＣ（ダイヤモンド状炭素）等が挙げられる。

尚、静電チャック１０の研削等の機械加工により発生する金属汚れの発生源を制限するために、作製された静電チャック１０の構成材料中における銅の含有量は５０ｐｐｍ以下が好ましく、構成材料中に銅を含有しないことがより好ましい。

（真空チャック）
炭化珪素、炭化硼素、カーボンからなるセラミックの原料混合粉末を常圧焼成した後、吸着面等の平面研削加工等により所望形状の基板保持部材である真空チャック２０を作製する。作製された真空チャック２０は、基体２２と、基板を吸着する基体２２の吸着面の中心に設けられた吸引孔２４と、吸引孔２４を中心に吸着面に同心円状に設けられた複数の円環溝２６ａ，２６ｂ，２６ｃと、吸引孔２４の位置で直交する吸着面に設けられ、線溝の両端部が円環溝２６ｃと接続する２本の線溝２８ａ，２８ｂとを備える。図２は作製した真空チャックの概要図である。図２（Ａ）は真空チャックの平面図を、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図を示す。

真空チャック２０の基体２２の材質は、例えば、炭化珪素、窒化珪素、アルミナ、石英ガラス、カーボン等が挙げられる。

真空チャック２０の吸着面には、静電チャック１０と同様、基板と接触する接触部又は基板と接触しない被接触部に保護膜が形成されてもよい。さらに、真空チャック２０の研削等の機械加工により発生する金属汚れの発生源を制限するために、作製された真空チャック２０の構成材料中における銅の含有量は５０ｐｐｍ以下が好ましく、構成材料中に銅を含有しないことがより好ましい。

［前洗浄工程］
静電チャック１０又は真空チャック２０、すなわち、基板保持部材が作製された後、基板保持部材の表面を洗浄液で洗浄する前洗浄工程が行われる。基板保持部材を作製するには、焼結後に研削加工等の機械加工が行われるので、機械加工により基板保持部材表面に付着した研削液、金属等の汚染物質を除去するためである。

前洗浄工程は、フッ酸、硝酸、硫酸等の酸性液体を用いて酸洗浄を行う。静電チャック１０を酸洗浄する場合、給電端子をシリコンゴム等の被覆材で保護する。また、銅その他の元素、及び有機物を洗浄除去するために、アルカリ洗浄と組み合わせた洗浄を行ってもよく、アルコール系溶剤、石油系溶剤を用いて洗浄してもよい。さらに、純水を用いた洗浄を行ってもよい。

また、前洗浄工程の液体洗浄は、単に基体保持部材を洗浄液に浸漬するだけでなく、液体を加温してもよく、超音波振動と組み合わせてもよい。

［電圧印加工程］
基板より基板保持部材が高電位になるように基板と基板保持部材に直流電圧を印加するために、基板保持部材と基板を直流電源に接続する。具体的には、前洗浄工程で洗浄された基板保持部材に静電チャック電極等の電極が存在する場合は当該電極を、基板保持部材の基体自体を電極として用いることができる場合は基体を正極に、一方、基板保持部材に吸着保持される基板を負極になるように接続する。尚、基体の体積抵抗率の値が大きく、基体自体を電極として用いることができない場合は基板保持部材の吸着面と反対側に電極として使用可能な導電性部材を正極になるように接続する。以下、基板保持部材の電極を正極として用いた場合を例として説明する。

基板保持部材と基板を直流電源に接続した後、基板を基板保持部材に吸着させながら、基板と基板保持部材とを１５〜３００℃の範囲の温度で１〜６時間維持するとともに、基板保持部材と基板との間の電位差が４ｋＶ〜１０ｋＶになるように、基板と基板保持部材に直流電圧を印加する電圧印加工程が行われる。

前洗浄工程により洗浄された基板保持部材の表面に金属汚れが残存する場合がある。そこで、電圧印加工程により、基板より基板保持部材が高電位になるように基板と基板保持部材に直流電圧を印加して発生させた電界により、金属汚れの金属を基板保持部材から基板保持部材に吸着した基板に移動させて付着させる。そして、金属汚れの金属を付着させた基板を基板保持部材から取り除くことにより金属汚れを除去する。

図３は、本発明の実施形態の電圧印加工程を説明する図である。図３（Ａ）は基板保持部材として静電チャック１０を用いた場合を、図３（Ｂ）は基板保持部材として真空チャック２０を用いた場合であって、基体２２の体積抵抗率が１．０×１０^１４Ω・ｃｍ未満である材料、例えばＳｉＣ等から構成される真空チャックを用いた場合を、図３（Ｃ）は基板保持部材として真空チャック２０を用いた場合であって、基体２２の体積抵抗率が１．０×１０^１４Ω・ｃｍ以上である材料、例えばアルミナ、石英ガラス等から構成される真空チャックを用いた場合を示す。

図３（Ａ）に示されるように、静電チャック１０の場合、静電チャック電極１４が正極に、基板Ｗが負極になるようにリード線３０，３１で接続し、静電チャック電極１４と基板Ｗに直流電圧を印加して、基板Ｗを静電チャック１０に吸着させるとともに、静電チャック１０の吸着面の金属汚れである金属を基板Ｗに移動させて付着させる。尚、静電チャック１０と基板Ｗとの間の電位差は、静電チャック１０の使用時における基板への金属汚れの付着を所定値以下にするために、静電チャック１０の使用時の電位差よりも大きくする。

また、図３（Ｂ）に示されるように、基体２２の体積抵抗率が１．０×１０^１４Ω・ｃｍ未満である材料、例えばＳｉＣ等から構成される真空チャック２０の場合、基体２２自体が正極になるようにリード線３１で接続し、基板Ｗが負極になるようにリード線３０で接続する。そして、図示しない真空ポンプ等の真空発生装置を介して、基板Ｗを真空チャック２０に吸着させるとともに、真空チャック２０の基体２２と基板Ｗに直流電圧を印加して、真空チャック２０の吸着面の金属汚れである金属を基板Ｗに移動させて付着させる。

図３（Ｃ）に示されるように、基体２２の体積抵抗率が１．０×１０^１４Ω・ｃｍ以上である材料、例えばアルミナ、石英ガラス等から構成される真空チャック２０’の場合、真空チャック２０’の吸着面と反対側の裏面に、導電性の板材（基板Ｗ’）を配置し、基板Ｗ’が正極になるようにリード線３１で接続し、基板Ｗが負極になるようにリード線３０で接続する。そして、図示しない真空ポンプ等の真空発生装置を介して、基板Ｗを真空チャック２０’に吸着させるとともに、導電性の板材と基板Ｗに直流電圧を印加して、真空チャック２０’の吸着面の金属汚れである金属を基板Ｗに移動させて付着させる。

尚、導電性の板材は、シリコンウエハを用いることが好ましい。アルミニウム等の金属製の導電性の板材を用いた場合、真空チャックと金属製の板材との擦れにより二次汚染が発生する可能性がある。

（実施例１）
静電チャック（静電チャックと基板との間の使用時の電位差：２ｋＶ）をホットプレス焼成法により作製した。純度９９．９％以上で銅含有量が１０ｐｐｍ以下のアルミナ粉末（平均粒径０．６μｍ）中に、単極型のモリブデン電極（銅含有量３０ｐｐｍ）を埋設し、焼成温度；１６００℃、焼成時間；２時間、プレス圧；１００ｋｇ／ｃｍ^２の条件でホットプレス焼成し、φ２００ｍｍ×１０ｍｍ（電極から吸着面までの絶縁層厚み：０．５ｍｍ）のセラミックスからなる円板状の静電チャックを得た。その後、吸着面等の平面研削加工等を行い、吸着面にエンボスを有する静電チャックを作製した（図１）。エンボスを構成する突起部はφ１ｍｍ、高さ１５μｍに、各突起部間のピッチ幅は５ｍｍになるように作製した。

さらに、吸着面と反対側の基体側からφ４．１ｍｍの孔をあけ、電極を露出させた。ニッケル給電端子（φ４ｍｍ×１５ｍｍ）を孔に嵌め込んで、銀ロウ材（ＢＡｇ−８）にチタンを加えたロウ材を介して内部電極に接合（真空雰囲気下、８２０℃）した。

次に、前洗浄工程として、作製した静電チャック１０に対して、メタノールによる超音波洗浄を１０分行った後、メタノールによる浸漬洗浄を３０分行った。硝酸（２％）洗浄を１分、超純水による洗い流しを５分行い、乾燥機で乾燥させた。

次に、図３（Ａ）に示されるように、静電チャック電極１４が正極に、シリコンウエハの基板Ｗが負極になるようにリード線３０，３１で接続した後、前洗浄工程の効果を確認した。具体的には、静電チャック１０に基板Ｗを載置し、静電チャック電極１４に＋１ｋＶ、基板Ｗに−１ｋＶの直流電圧を印加して、基板Ｗを静電チャック１０に２３℃で１分間吸着させた後、脱着した基板Ｗの裏面に対して、金属成分のＩＣＰ分析を行い、基板Ｗに付着した金属汚れの銅を分析した。

金属成分の分析は、基板Ｗ裏面をフッ化水素酸及び過酸化水素水の混酸で処理し、その一部を分取して、蒸発乾固させた。その残渣を希フッ化水素酸と希硝酸の混酸に溶解して、定容液とした。この定溶液の銅について、ＩＣＰ質量分析装置（ＳＩＩナノテクノロジー社製型式ＳＰＱ９４００）を用いたＩＣＰ質量分析法により分析を行った。その結果、銅の定量値は１５０×１０^１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２であった。

さらに、作製した静電チャック１０の吸着面の平面度を計測した。平面度は、ものの表面の平らさを表す指標であり、ＪＩＳＢ６１９１−１９９９の５．３２５に基づき３次元座標測定機を用いて測定した。具体的には、ＪＩＳＢ６１９１−１９９９の５．３１の定義に基づき、被測定体の基準平面を解析プログラムによって求め、この基準平面に対する偏差を算出し平面度とした。その際、測定点は、中心点、並びに、φ５０、φ１００、φ１５０、φ１９０の各円周に対して４等配上の位置の点を採用した。尚、図１の静電チャックにおいて、上記の位置にエンボスがない場合は、最も近傍にあるエンボス上で測定した。

次に、前洗浄工程の効果を確認するために基板Ｗが脱着された静電チャック１０に新たな基板Ｗを載置し、静電チャック電極１４に＋２ｋＶ、基板Ｗに−２ｋＶの直流電圧を印加して、基板Ｗを静電チャック１０に２３℃で１時間吸着させて、基板Ｗに付着した金属汚れの銅を移動させて付着させた（１回目の電圧印加工程）。その後、静電チャック１０の吸着面の平面度を計測するとともに、脱着した基板Ｗの裏面に対して、金属成分の分析（ＩＣＰ分析）を行った。

（実施例２）
実施例１の１回目の電圧印加工程後、基板Ｗが脱着された静電チャック１０に新たな基板Ｗを載置し、静電チャック電極１４に＋２ｋＶ、基板Ｗに−２ｋＶの直流電圧を印加して、基板Ｗを静電チャック１０に２００℃で１時間吸着させて、基板Ｗに付着した金属汚れの銅を移動させて付着させた（２回目の電圧印加工程）。その後、基板Ｗを脱着し、静電チャック１０の吸着面の平面度を計測するとともに、脱着した基板Ｗの裏面に対して、金属成分の分析（ＩＣＰ分析）を行った。

（実施例３）
実施例１と同様の静電チャック１０を作製した後、作製した静電チャック１０に対して、実施例１と同様の前洗浄工程を実施した。そして、前洗浄工程が行われた静電チャック１０に対して、図３（Ａ）に示されるように接続した後、前洗浄工程の効果をＩＣＰ質量分析法により確認した結果、銅の定量値は６１０×１０^１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２であった。

次に、前洗浄工程の効果を確認するために基板Ｗが脱着された静電チャック１０に新たな基板Ｗを載置し、実施例１と同様の１回目の電圧印加工程を実施した。

（実施例４）
実施例３の１回目の電圧印加工程後、基板Ｗが脱着された静電チャック１０に新たな基板Ｗを載置し、静電チャック電極１４に＋２ｋＶ、基板Ｗに−２ｋＶの直流電圧を印加して、基板Ｗを静電チャック１０に２５℃で６時間吸着させて、基板Ｗに付着した金属汚れの銅を移動させて付着させた（２回目の電圧印加工程）。

（実施例５）
静電チャック１０（静電チャックと基板との間の使用時の電位差：２ｋＶ）をプラズマ溶射法により作製した。静電チャックを銅含有量が公知のホットプレス焼成法により作製した。銅含有量が１０ｐｐｍ以下のアルミナ粉末（平均粒径：３０μｍ，純度９９．９％）を、φ２００×１０ｍｍのアルミニウム円板に溶射して、厚さ３００μｍのアルミナ溶射膜を形成した。その後、吸着面等の平面研削加工等を行い、吸着面にエンボスを有するφ２００×１０ｍｍの静電チャック１０を作製した（図１参照）。エンボスを構成する突起部はφ１ｍｍ、高さ３０μｍに、各突起部間のピッチ幅は５ｍｍになるように作製した。

作製した静電チャック１０に対して、実施例１と同様の前洗浄工程を実施した。そして、前洗浄工程が行われた静電チャック１０に対して、図３（Ａ）に示されるように接続した後、実施例１と同様の前洗浄工程の効果をＩＣＰ質量分析法により確認した結果、銅の定量値は２８０×１０^１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２であった。

（実施例６）
実施例５の１回目の電圧印加工程後、基板Ｗが脱着された静電チャック１０に新たな基板Ｗを載置し、実施例２と同様の２回目の電圧印加工程を実施した。

（実施例７）
静電チャック（静電チャックと基板との間の使用時の電位差：２ｋＶ）をホットプレス焼成法により作製した。ＡｌＮ粉末（平均粒径：０．８μｍ）に焼結助剤である酸化イットリウム粉末（平均粒径：４μｍ）を３重量％添加した混合粉末中に、単極型のモリブデン電極（銅含有量３０ｐｐｍ）を埋設し、焼成温度；１９００℃、焼成時間；２時間、プレス圧；１００ｋｇ／ｃｍ^２の条件でホットプレス焼成し、φ２００ｍｍ×１０ｍｍ（電極から吸着面までの絶縁層厚み：０．５ｍｍ）のセラミックスからなる円板状の静電チャックを得た。その後、吸着面等の平面研削加工等を行い、吸着面にエンボスを有する、実施例１と同じ形状の静電チャックを作製した（図１）。

作製した静電チャック１０に対して、実施例１と同様の前洗浄工程を実施した。そして、前洗浄工程が行われた静電チャック１０に対して、図３（Ａ）に示されるように接続した後、実施例１と同様の前洗浄工程の効果をＩＣＰ質量分析法により確認した結果、銅の定量値は４６０×１０^１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２であった。

（実施例８）
実施例７の１回目の電圧印加工程後、基板Ｗが脱着された静電チャック１０に新たな基板Ｗを載置し、電圧印加工程の温度を３００℃にした以外は実施例２と同様の２回目の電圧印加工程を実施した。

（実施例９）
実施例７と同様の静電チャック１０を作製した後、作製した静電チャック１０に対して、実施例１と同様の前洗浄工程を実施した。そして、前洗浄工程が行われた静電チャック１０に対して、図３（Ａ）に示されるように接続した後、実施例１と同様の前洗浄工程の効果をＩＣＰ質量分析法により確認した結果、銅の定量値は２１０×１０^１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２であった。

（実施例１０）
実施例９の１回目の電圧印加工程後、基板Ｗが脱着された静電チャック１０に新たな基板Ｗを載置し、実施例４と同様の２回目の電圧印加工程を実施した。

（実施例１１）
真空チャックを常圧焼成法により作製した。炭化珪素（平均粒径：０．７μｍ）に炭化硼素（平均粒径：０．８μｍ）を０．５重量％、カーボンブラック（平均粒径：０．０１μｍ）を２重量％、ＰＶＢバインダーを添加した原料粉末をポットミル混合して乾燥させ、セラミックスの原料混合粉末を作製した。混合粉末を１５０ＭＰａでＣＩＰ成形し、円板状成形体を得た。得られた円板状成形体を、焼成温度；２１００℃、焼成時間；６時間、常圧焼成し、φ２００ｍｍ×４ｍｍのセラミックスからなる円板を得た。その後、円板に対して、中心部にφ２ｍｍの吸引孔２４を設けるとともに、溝の幅が１ｍｍ、深さが１ｍｍの同心円状の円環溝２６ａ，２６ｂ，２６ｃと、溝の幅が１ｍｍ、深さが１ｍｍの、吸引孔２４の位置で直交する２本の線溝２８ａ，２８ｂとを、研削加工により吸着面に形成し、真空チャック２０を作製した。尚、円環溝２６ａ，２６ｂ，２６ｃはそれぞれ、φ６０ｍｍ、φ１２０ｍｍ、φ１８０ｍｍとなるように設けた。

炭化珪素は体積抵抗率が１．０×１０^６Ω・ｃｍであることから、直流電圧を印加するための電極（正極）として真空チャック２０の基体２２を用いた。

作製した真空チャック２０に対して、実施例１と同様の前洗浄工程を実施した。次に、図３（Ｂ）に示されるように、前洗浄工程が行われた真空チャック２０が正極に、基板Ｗが負極になるようにリード線で接続した後、前洗浄工程の効果を確認した。具体的には、真空チャック２０に基板Ｗを載置し、吸引孔２４の吸引圧が３０ｋＰａになるように真空ポンプで真空状態を形成し、真空チャック２０に＋１．５ｋＶ、基板Ｗに−１．５ｋＶの直流電圧を印加して、基板Ｗを真空チャック２０の吸着面に３０℃で１分間吸着させた後、脱着した基板Ｗの裏面に対して、金属成分のＩＣＰ分析を行い、基板Ｗに付着した金属汚れの銅を分析した。その結果、銅の定量値は１２００×１０^１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２であった。

次に、前洗浄工程の効果を確認するために基板Ｗが脱着された真空チャック２０に新たな基板Ｗを載置し、吸引孔２４の吸引圧が３０ｋＰａになるように真空ポンプで真空状態を形成して基板Ｗを真空チャック２０に吸着し、真空チャック２０に＋５ｋＶ、基板Ｗに−５ｋＶの直流電圧を印加して、基板Ｗを真空チャック２０に３０℃で１時間吸着させて、基板Ｗに付着した金属汚れの銅を移動させて付着させた（１回目の電圧印加工程）。その後、基板Ｗを脱着し、真空チャック２０の吸着面の平面度を計測するとともに、脱着した基板Ｗの裏面に対して、金属成分の分析（ＩＣＰ分析）を行った。

（実施例１２）
実施例１１の１回目の電圧印加工程後、基板Ｗが脱着された真空チャック２０に新たな基板Ｗを載置し、真空チャック２０に＋５ｋＶ、基板Ｗに−５ｋＶの直流電圧を印加して、基板Ｗを真空チャック２０に２００℃で１時間吸着させて、基板Ｗに付着した金属汚れの銅を移動させて付着させた（２回目の電圧印加工程）。

（実施例１３）
銅含有量が１０ｐｐｍ以下の合成石英ガラス（純度：９９．９９％以上）の円板（φ２００ｍｍ×４ｍｍ）に対して、中心部にφ１０ｍｍの吸引孔２４を設けるとともに、溝の幅が１ｍｍ、深さが１ｍｍの同心円状の円環溝２６ａ，２６ｂ，２６ｃと、溝の幅が１ｍｍ、深さが１ｍｍの、吸引孔２４の位置で直交する２本の線溝２８ａ，２８ｂとを、研削加工により吸着面に形成し、真空チャック２０’を作製した。尚、円環溝２６ａ，２６ｂ，２６ｃはそれぞれ、φ６０ｍｍ、φ１２０ｍｍ、φ１８０ｍｍとなるように設けた。その後、作製した真空チャック２０’に対して、実施例１と同様の前洗浄工程を実施した。

合成石英ガラスの体積抵抗率は１．０×１０^１７Ω・ｃｍであることから、直流電圧を印加するために、図３（Ｃ）に示されるように、前洗浄工程が行われた真空チャック２０’の吸着面と反対側の裏面に、基板Ｗと同じシリコンウエハの基板Ｗ’を配置し、基板Ｗ’が正極になるようにリード線３１で接続し、基板Ｗが負極になるようにリード線３０で接続した後、前洗浄工程の効果を確認した。具体的には、真空チャック２０’に基板Ｗを載置し、吸引孔２４の吸引圧が３０ｋＰａになるように真空ポンプで真空状態を形成し、真空チャック２０’に＋１．５ｋＶ、基板Ｗに−１．５ｋＶの直流電圧を印加して、基板Ｗを真空チャック２０’の吸着面に３０℃で１分間吸着させた後、脱着した基板Ｗの裏面に対して、金属成分のＩＣＰ分析を行い、基板Ｗに付着した金属汚れの銅を分析した。その結果、銅の定量値は８９０×１０^１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２であった。

次に、実施例１３の前洗浄工程の効果を確認するために基板Ｗが脱着された真空チャック２０’に新たな基板Ｗを載置し、基板Ｗ’に＋５ｋＶ、基板Ｗに−５ｋＶの直流電圧を印加して、基板Ｗを真空チャック２０’に３０℃で１時間吸着させて、基板Ｗに付着した金属汚れの銅を移動させて付着させた（１回目の電圧印加工程）。その後、基板Ｗを脱着し、真空チャック２０’の吸着面の平面度を計測するとともに、脱着した基板Ｗの裏面に対して、金属成分の分析（ＩＣＰ分析）を行った。

（実施例１４）
実施例１３の１回目の電圧印加工程後、基板Ｗが脱着された真空チャック２０’に新たな基板Ｗを載置し、基板Ｗ’に＋５ｋＶ、基板Ｗに−５ｋＶの直流電圧を印加して、基板Ｗを真空チャック２０に２００℃で１時間吸着させて、基板Ｗに付着した金属汚れの銅を移動させて付着させた（２回目の電圧印加工程）。

（比較例１）
実施例７と同様の条件で、静電チャック１０を作製した後、実施例７と同様の前洗浄工程を実施した。そして、前洗浄工程が行われた静電チャック１０に対して、図３（Ａ）に示されるように接続した後、前洗浄工程の効果をＩＣＰ質量分析法により確認した結果、銅の定量値は５１０×１０^１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２であった。

次に、前洗浄工程の効果を確認するために基板Ｗが脱着された静電チャック１０に新たな基板Ｗを載置し、静電チャック電極１４に＋２ｋＶ、基板Ｗに−２ｋＶの直流電圧を印加して、基板Ｗを静電チャック１０に１３℃で１時間吸着させて、基板Ｗに付着した金属汚れの銅を移動させて付着させた（１回目の電圧印加工程）。その後、基板Ｗを脱着し、静電チャック１０の吸着面の平面度を計測するとともに、脱着した基板Ｗの裏面に対して、金属成分の分析（ＩＣＰ分析）を行った。

（比較例２）
比較例１の１回目の電圧印加工程後、基板Ｗが脱着された静電チャック１０に新たな基板Ｗを載置し、静電チャック電極１４に＋２ｋＶ、基板Ｗに−２ｋＶの直流電圧を印加して、基板Ｗを静電チャック１０に１６℃で１時間吸着させて、基板Ｗに付着した金属汚れの銅を移動させて付着させた（２回目の電圧印加工程）。その後、基板Ｗを脱着し、静電チャック１０の吸着面の平面度を計測するとともに、脱着した基板Ｗの裏面に対して、金属成分の分析（ＩＣＰ分析）を行った。平面度は８μｍ、銅の定量値は１０×１０^１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２であった。

２回目の電圧印加工程後、基板Ｗが脱着された静電チャック１０に新たな基板Ｗを載置し、静電チャック電極１４に＋２ｋＶ、基板Ｗに−２ｋＶの直流電圧を印加して、基板Ｗを静電チャック１０に３５０℃で１時間吸着させて、基板Ｗに付着した金属汚れの銅を移動させて付着させた（３回目の電圧印加工程）。

（比較例３）
実施例７と同様の条件で、静電チャック１０を作製した後、実施例１と同様の前洗浄工程を実施した。そして、前洗浄工程が行われた静電チャック１０に対して、図３（Ａ）に示されるように接続した後、前洗浄工程の効果をＩＣＰ質量分析法により確認した結果、銅の定量値は３６０×１０^１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２であった。

次に、前洗浄工程の効果を確認するために基板Ｗが脱着された静電チャック１０に新たな基板Ｗを載置し、静電チャック電極１４に＋１．５ｋＶ、基板Ｗに−１．５ｋＶの直流電圧を印加して、基板Ｗを静電チャック１０に４０℃で６時間吸着させて、基板Ｗに付着した金属汚れの銅を移動させて付着させた（１回目の電圧印加工程）。

（比較例４）
１回目の電圧印加工程後、基板Ｗが脱着された静電チャック１０に新たな基板Ｗを載置し、静電チャック電極１４に＋５ｋＶ、基板Ｗに−５ｋＶの直流電圧を印加して、基板Ｗを静電チャック１０に４０℃で１時間吸着させて、基板Ｗに付着した金属汚れの銅を移動させて付着させた（２回目の電圧印加工程）。その後、基板Ｗを脱着し、静電チャック１０の吸着面の平面度を計測するとともに、脱着した基板Ｗの裏面に対して、金属成分の分析（ＩＣＰ分析）を行った。平面度は４μｍ、銅の定量値は２×１０^１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２であった。

２回目の電圧印加工程後、基板Ｗが脱着された静電チャック１０に新たな基板Ｗを載置し、４０℃で、静電チャック電極１４に＋７．５ｋＶ、基板Ｗに−７．５ｋＶの直流電圧を印加した。印加した瞬間、基板Ｗと静電チャック１０との間で放電が生じたので、電圧印加工程を終了した。

（比較例５）
実施例１１と同様の条件で、真空チャック２０を作製した後、実施例１１と同様の前洗浄工程を実施した。そして、前洗浄工程が行われた真空チャック２０に対して、図３（Ｂ）に示されるように接続した後、前洗浄工程の効果をＩＣＰ質量分析法により確認した結果、銅の定量値は９３０×１０^１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２であった。

次に、前洗浄工程の効果を確認するために基板Ｗが脱着された真空チャック２０に新たな基板Ｗを載置した状態のまま、真空吸着することなく、真空チャック２０に＋５ｋＶ、基板Ｗに−５ｋＶの直流電圧を印加して、基板Ｗを真空チャック２０に４０℃で１時間吸着させて、基板Ｗに付着した金属汚れの銅を移動させて付着させた。その後、基板Ｗを脱着し、真空チャック２０の吸着面の平面度を計測するとともに、脱着した基板Ｗの裏面に対して、金属成分の分析（ＩＣＰ分析）を行った。

（比較例６）
実施例７と同様の条件で、静電チャック１０を作製した後、実施例７と同様の前洗浄工程を実施した。そして、前洗浄工程が行われた静電チャック１０に対して、図３（Ａ）に示されるように接続した後、前洗浄工程の効果をＩＣＰ質量分析法により確認した結果、銅の定量値は４６０×１０^１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２であった。

次に、前洗浄工程の効果を確認するために基板Ｗが脱着された静電チャック１０に新たな基板Ｗを載置し、静電チャック電極１４に＋２ｋＶ、基板Ｗに−２ｋＶの直流電圧を印加して、基板Ｗを静電チャック１０に２３℃で３０分間吸着させて、基板Ｗに付着した金属汚れの銅を移動させて付着させた。その後、基板Ｗを脱着し、静電チャック１０の吸着面の平面度を計測するとともに、脱着した基板Ｗの裏面に対して、金属成分の分析（ＩＣＰ分析）を行った。

［結果］
実施例１〜１４及び比較例１〜６の各電圧印加工程に対する当該工程実施後の工程ＩＣＰ分析結果、当該工程実施前後の平面度及びその変化量（絶対値）を表１に示す。表中、印加した直流電圧の差の絶対値（電位差）、電圧印加時間，温度を示し、“＊”は本実施形態の好適数値範囲外の値であることを示す。

実施例１、３、５、７、９、１１、１３、及び、比較例１、３、５、６の前洗浄工程の効果を確認するために行ったＩＣＰ分析により分析された銅の定量値は、１５０×１０^１０〜１２００^１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２の範囲で一定化しなかった。すなわち、前洗浄工程の洗浄は液体を用いた洗浄であることから、金属汚れを効果的に除去することが困難であり、また一定化しなかった。

これに対して、表１の実施例１〜１４から、前洗浄工程後、基板を基板保持部材（静電チャック１０，真空チャック２０，２０’）に吸着させながら、基板Ｗと、基板保持部材又は基板保持部材裏面に設けた基板Ｗ’とに、基板Ｗより、基板保持部材又は基板保持部材裏面の基板Ｗ’が高電位になるように、印加した直流電圧の差の絶対値が４ｋＶ〜１０ｋＶ、１５〜３００℃の範囲の温度で１〜６時間、直流電圧を印加する電圧印加工程を実施することによって、金属汚れの金属を付着させた基板を基板保持部材から取り除き、銅の定量値を１０×１０^１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２以下に低減した。

すなわち、基板保持部材に付着した金属汚れの残存を抑制できたことがわかる。また、平面度の変化も最大４μｍであり、寸法精度の低下を防止できたことがわかる。

また、電圧印加工程での温度が２００℃以上である場合（実施例２，６，８，１２，１４）、銅の定量値は、０．４×１０^１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２以下に低減することができた。

電圧印加工程での温度が１５℃未満である場合（比較例１）、静電チャック１０に付着した金属汚れを形成する金属の静電チャックから基板Ｗへの移動が不十分となり、銅の定量値が４８０×１０^１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２となった。

電圧印加工程での温度が３００℃を超えた場合（比較例２）、銅の定量値が０．６×１０^１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２となったが、静電チャック１０に生じた寸法変化による平面度の変化量が２６μｍとなり、静電チャック１０の寸法精度を低下させた。

電圧印加工程での電位差が４ｋＶ未満である場合（比較例３）、静電チャック１０に付着した金属汚れを形成する金属の静電チャックから基板Ｗへの移動が不十分となり、銅の定量値が３４０×１０^１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２となった。

電圧印加工程での電位差が１０ｋＶを超えた場合（比較例４）、電位差１５ｋＶの電圧を印加した瞬間、静電チャック１０と基板との間で放電が発生し、放電が発生した基板表面部分と静電チャック表面部分に焦げ跡がつき、損傷した。

電圧印加工程において、基板を基板保持部材に載置したまま吸着させなかった場合（比較例５）、すなわち、基板を真空チャック吸着面に載置したのみで、真空吸着しなかった場合、銅の定量値が７２０×１０^１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２となった。これは、基板自体が極僅かな反りを有していることと、真空チャック吸着面が完全な平面ではないことから、基板を真空チャックに吸着しないまま電圧印加工程を実施すると、真空チャックと基板との間で接触しない隙間部分が発生するため、真空チャックに付着した金属汚れを形成する金属の真空チャックから基板Ｗへの移動が不十分となった。

さらに、電圧印加工程で電圧印加時間が１時間未満の場合（比較例６）、静電チャックに付着した金属汚れを形成する金属の静電チャックから基板Ｗへの移動が不十分となり、銅の定量値が１２０×１０^１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２となった。

Ｗ，Ｗ’…基板、１０…静電チャック、１２…基体、１４…静電チャック電極，２０，２０’…真空チャック、２２…基体、２４…中心孔、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ…環状溝、２８ａ，２８ｂ…線溝、３０，３１…リード線。

Claims

基板を保持するセラミックス部材である基板保持部材の表面を洗浄液で洗浄する前洗浄工程と、
前記基板を前記基板保持部材に吸着させながら、前記基板と前記基板保持部材又は前記基板保持部材の吸着面と反対側に設けた導電性部材とに、前記基板より前記基板保持部材又は前記導電性部材が高電位になるように直流電圧を印加する電圧印加工程とを備える基板保持部材の洗浄方法。
請求項１記載の基板保持部材の洗浄方法であって、
前記電圧印加工程は、印加した直流電圧の差の絶対値が４ｋＶ〜１０ｋＶであり、前記基板保持部材及び前記基板を１５〜３００℃の範囲の温度で１〜６時間維持することを特徴とする基板保持部材の洗浄方法。
請求項２記載の基板保持部材の洗浄方法であって、
前記電圧印加工程は、前記基板保持部材及び前記基板を２００℃以上で維持することを特徴とする基板保持部材の洗浄方法。