JP3917240B2

JP3917240B2 - ダミーウェハ

Info

Publication number: JP3917240B2
Application number: JP16356197A
Authority: JP
Inventors: 恵三塚本; 守石井; 知実熊谷; 幸男岸
Original assignee: Nihon Ceratec Co Ltd; Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp; NTK Ceratec Co Ltd
Priority date: 1997-06-06
Filing date: 1997-06-06
Publication date: 2007-05-23
Anticipated expiration: 2017-06-06
Also published as: JPH10340833A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造工程で用いられるダミーウェハに関し、特にセラミックス製のダミーウェハに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程で用いられるダミーウェハは、成膜工程やエッチング工程などで、その成膜やエッチング条件を探査するために用いられ、その探査の結果から製造時の成膜やエッチング条件を最終的に決定している。具体的には、例えば、成膜時間、成膜温度等の成膜条件と成膜された薄膜の厚さ、成分あるいは構成相等との関係をダミーウェハに実際に成膜して調べ、その調べた結果を基に製造時の成膜条件を決めている。そのダミーウェハには従来からシリコンウェハが使用されていた。しかし、このダミーウェハは、成膜された薄膜の成分を分析する際、ダミーウェハからのシリコンも同時に検出されてしまい、正確な分析ができないという問題があった。また、ＣＶＤ等の熱処理を行なう工程では、耐熱性が悪いため、再使用が難しいという問題もあった。
【０００３】
そのため、最近では、シリコンウェハの代わりに、純度が高く、しかも耐熱性に優れたセラミックスが、ダミーウェハとして使用されるようになってきた。このセラミックスは、高純度にすることができることから、薄膜への汚染を防止できるとともに、耐熱性は勿論のこと、耐食性等にも優れているので、薬品などで洗浄することで繰り返し使用が可能となり、薄膜の成分が正確に分析できるとともに、再使用が可能なダミーウェハとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この高純度のセラミックスを用いたダミーウェハは、純度が高いことに起因して透光性を有することから、以下の問題があった。それは、半導体製造装置では、位置決めや処理工程のタイミングを計測して制御するために、可視光や紫外線などの光学的効果を利用した光学系のセンサが用いられているが、そのセンサには可視光などの光波がダミーウェハを透過して検知され難いという問題があった。
【０００５】
これを解決するため、セラミックスを遮光性とすべく、片面に金属材料を被覆することが試みられた。しかし、これは被覆した金属材料が成膜中に半導体製造装置を汚染し、半導体の歩留りを低下させるなどの多大な悪影響を及ぼすばかりでなく、このセラミックスを再使用するために洗浄する際、その洗浄で被覆した金属材料から金属成分が溶出し、それが元で成膜量を正確に求められず、ダミーウェハとして再使用し難いという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述した透光性を有するセラミックスを用いたダミーウェハが有する課題に鑑みなされたものであって、その目的は、半導体製造装置に悪影響を与えない、また、洗浄で金属成分が溶出しないダミーウェハを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記目的を達成するため鋭意研究した結果、片面にカーボン膜を被覆したセラミックスをダミーウェハとすれば、被覆材料が金属であるときの問題を解決するダミーウェハとなるとの知見を得て本発明を完成するに至った。
【０００８】
即ち本発明は、（１）半導体製造工程で用いられるセラミックス製のダミーウェハにおいて、その片面の少なくとも一部がアモルファス構造を主体とする厚さ１０μｍ以下のカーボン膜で被覆されていることを特徴とするダミーウェハとし、また、（２）前記カーボン膜で被覆された片面の硬度が２０００〜４０００Ｈｖであることを特徴とする請求項１記載のダミーウェハとすることを要旨とする。以下さらに詳細に説明する。
【０００９】
上記で述べたように、本発明のダミーウェハとしては、その片面がアモルファス構造を主体とするカーボン膜で被覆されていることとした。片面を金属材料に代えてカーボン膜で被覆することにより、金属であるときの悪影響、即ち半導体製造中に生ずる金属の汚染がなくなり、また、繰り返し使うために洗浄しても、その洗浄で金属成分が溶出することはない。このアモルファス構造を主体とするカーボン膜は、耐熱性、耐食性にも優れることから、透光を防ぐ遮光材料としては金属より格段に優れている材料である。
【００１０】
このカーボン膜の種類としては、アモルファス構造を主体とするカーボン膜とした。このアモルファス構造を主体とするカーボン膜は、グラファイトと異なり硬度が３０００〜５０００Ｈｖと非常に硬く、また、その表面が優れた平滑性（〜１ｎｍ）を有するため、傷つき難く、半導体装置への汚染物質（塵、粒子など）となることが抑えられる。なお、このアモルファス構造のカーボン膜には、１重構造（ＳＰ^３混成軌道）や２重構造（ＳＰ^２混成軌道）の炭素原子が含まれる場合があるが、これらを含んでも特に差し支えない。
【００１１】
そのカーボン膜は、化学的気相合成法（ＣＶＤ法）、あるいは物理的気相合成法（ＰＶＤ法）などにより成膜することができる。これらのどちらを選ぶかは、必要とする膜厚などに合わせて適宜選定すればよく、例えば、厚膜が必要であれば、成膜速度の速いＣＶＤ法で成膜するのが好ましく、そのためには、ＣＶＤ法は高温を必要とするので、ＳｉＣなどの耐熱性に優れたセラミックスを基材とすべきであるし、薄膜でよいならば、熱膨張差による剥離などの問題の少ない低温で成膜できるＰＶＤ法を選べばよく、その時に使うセラミックスは何でもよく、限定されるものではない。
【００１２】
そのカーボン膜の厚さとしては、１０μｍ以下が好ましく、１μｍ前後が最適である。１０μｍより厚くても、センサの光波をある程度反射できればそれ以上の厚さは必要なく、検出感度の向上は認められない。また、このカーボン膜の厚さは、厚くなるに従って比抵抗が低くなり、厚さが１０μｍ以下であれば、比抵抗が１０⁶〜１０¹⁴Ω・ｃｍとなるため、ウェハ自身が電極の役割を担って一方の電極となり、単極式の静電チャックでも吸着力が発現し、ウェハが吸着されるようになるので、絶縁性のダミーウェハでは使用できない単極式の静電チャックにも使用可能となる。
【００１３】
このカーボン膜の形成する位置と大きさについては、静電チャックの吸着効果も考えれば、ダミーウェハ片面の全面、あるいは片面全面と側面に、静電チャックの吸着効果を考えなければ、片面の一部だけでも形成することで差し支えない。また、状況に応じて、複数個所被覆するだけでも差し支えなく、大きさも限定されるものではない。要は、センサによる検知が先ず必要であるので、そのセンサの検出位置に合わせて適宜決めればよく、例えば、検出器の設置位置が決まれば、それに合わせてカーボン膜の形成位置やその大きさを決めればよく、それにさらに単極式の静電チャックの吸着効果も必要とするならば、それを勘案して決めればよい。
【００１４】
ダミーウェハとなるセラミックスの種類としては、耐食性や耐熱性は勿論のこと、半導体製造工程で多用されるプラズマに対しても耐プラズマ性を有するセラミックスが望ましく、具体的には、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムなどのセラミックスが特に望ましい。また、高純度なセラミックスほど耐プラズマ性に優れることから、より不純物の少ないものが望ましく、酸化アルミニウムでは、９９％以上、窒化アルミニウムでは、９４％以上の純度を有していることが望ましい。これより低い純度であると、セラミックスから不純物が拡散するため、成膜量を溶出された成分量で求める工程管理では正確な管理が難しくなる。また、このセラミックスは、洗浄して複数回使うものなので、成膜成分が洗浄で残存しないようにする必要があり、そのためには、成膜成分がポアに入り込んで残ることのないよう、表面には少なくとも３０μｍ以上のポアのないことが好ましく、ポア生成の少ない緻密な表面相を構成する高純度のセラミックスが適している。
【００１５】
以上述べたダミーウェハであれば、それが透光性を示すセラミックスであっても、半導体製造装置に悪影響を与えることのない遮光性を有するダミーウェハとすることができる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を具体的に挙げ、本発明をより詳細に説明する。
【００１７】
（実施例１〜６）
（１）ダミーウェハの作製表１に示す種類のセラミックスを用い、φ１００ｍｍ、厚さ０．６５ｍｍの寸法を有するセラミックス板の片面に、単極式静電チャックも使用できるようにその全面に、イオンプレーティングにより、表１に示す厚さのアモルファス構造を主体とするカーボン膜をそれぞれ成膜時間を制御して被覆し、ダミーウェハを作製した。
【００１８】
（２）評価得られたダミーウェハのアモルファス構造を主体とするカーボン膜の硬度をマイクロビッカース法で測定し、ダミーウェハの比抵抗を三端子法で測定した。また、得られたダミーウェハを単極式静電チャックに載せた後、赤色ＬＥＤを発光部としたラインセンサ間に１０ｃｍ／秒の速度で通過させ、センサの検知有無を調査した。さらに、ダミーウェハを載せたまま静電チャックを傾け、ダミーウェハが位置ずれしたかどうかで静電チャックの吸着の有無を調査した。それらの結果を表１に示す。
【００１９】
【表１】

【００２０】
表１から明らかなように、実施例においては、いずれもセンサに良好に応答していた。また、いずれもダミーウェハが静電チャックに良好に吸着されていた。このことは、セラミックスの片面にアモルファス構造を主体とするカーボン膜を形成すれば、セラミックスが透光性を示しても遮光性となり、光学系センサでも十分使用できるようになることを示している。
【００２１】
【発明の効果】
以上の通り、本発明にかかるダミーウェハであれば、半導体製造装置に悪影響を与えない、また、洗浄で金属成分が溶出しないダミーウェハとすることができるようになった。このことにより、透光性を示すセラミックスであっても、それを問題のない、また、再使用可能なダミーウェハとすることができるようになった。

Claims

半導体製造工程で用いられるセラミックス製のダミーウェハにおいて、その片面の少なくとも一部がアモルファス構造を主体とする厚さ１０μｍ以下のカーボン膜で被覆されていることを特徴とするダミーウェハ。
前記カーボン膜で被覆された片面の硬度が２０００〜４０００Ｈｖであることを特徴とする請求項１記載のダミーウェハ。