JP4722006B2 - Sample holder - Google Patents

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Description

本発明は、半導体集積回路の製造に用いられるシリコンウエハや、液晶表示装置の製造に用いられるガラス基板等の各製造工程において、シリコンウエハやガラス基板等の各試料に研磨、検査、搬送などの処理を施す際に試料を保持する試料保持具に関する。   The present invention provides a polishing process, an inspection process, a transfer process, and the like for each sample such as a silicon wafer and a glass substrate in each manufacturing process such as a silicon wafer used for manufacturing a semiconductor integrated circuit and a glass substrate used for manufacturing a liquid crystal display device. The present invention relates to a sample holder that holds a sample when processing is performed.

半導体集積回路の製造に用いられるシリコンなどを原料とする半導体ウエハや、液晶表示装置の製造に用いられるガラス基板等の試料は、その製造工程において製造装置や検査装置の試料台上に複数回保持される。試料台に試料を保持する方法は、製造工程の種類に応じて様々な装置、保持方法が提案されている。試料を保持する工程とは、例えば、試料をキズの無い鏡面に研磨する工程、波長を揃えた光や電子線により試料上に塗布されたレジストと呼ばれる感光材を部分的に感光させる工程、その感光されたレジストを取り除く工程、そして各工程を終えた試料を検査する工程などがある。また、試料を保持する試料台の周囲は大気の他、窒素や酸素などの特殊な気体(ガス)雰囲気の他、その圧力も大気圧である1×10Paから高真空と呼ばれる1×10−7Paと多岐にわたる。 Samples of semiconductor wafers made of silicon or other materials used in the manufacture of semiconductor integrated circuits and glass substrates used in the manufacture of liquid crystal display devices are held multiple times on the sample stage of manufacturing equipment or inspection equipment during the manufacturing process. Is done. As a method of holding a sample on a sample stage, various apparatuses and holding methods have been proposed depending on the type of manufacturing process. The step of holding the sample is, for example, a step of polishing the sample to a mirror surface without scratches, a step of partially exposing a photosensitive material called a resist coated on the sample with light having a uniform wavelength or an electron beam, There are a process for removing the exposed resist and a process for inspecting a sample after each process. In addition to the atmosphere around the sample stage holding the sample, in addition to a special gas (gas) atmosphere such as nitrogen or oxygen, the pressure is 1 × 10 5 Pa, which is atmospheric pressure, and 1 × 10 called high vacuum. Wide range of -7 Pa.

従来の試料保持具は、これら様々な工程や雰囲気に対応して、材質として耐食性の高いものを用い、試料を保持する手段としてバネなどの機械的な力、差圧力、又は静電気力を用いて成る試料吸着装置が用いられてきた。   Conventional sample holders use materials with high corrosion resistance corresponding to these various processes and atmospheres, and use mechanical force such as a spring, differential pressure, or electrostatic force as a means to hold the sample. Sample adsorbers have been used.

最近は、半導体集積回路の更なる微細化、高密度化にともない、試料を保持する際に試料と試料保持具との間の摩擦摩耗により発生するパーティクルの試料への付着、試料保持具の表面に存在するキズなどに入り込んだパーティクルが振動などの外力により散発的に試料へ再付着するなど、様々な問題が認識されてきた。   Recently, along with further miniaturization and higher density of semiconductor integrated circuits, adhesion of particles generated by frictional wear between the sample and the sample holder when holding the sample, the surface of the sample holder Various problems have been recognized, for example, particles that have entered a scratch on the surface of the sample are reattached to the sample sporadically due to external forces such as vibration.

この問題に対し、試料と試料保持具との接触面積を小さくする方法、接触部を滑らかにすることで摩擦摩耗を低減する方法、試料との接触部を曲線状にする方法、さらに接触部の表面を砥粒や超音波を用いて研磨する方法等が用いられてきた。   To solve this problem, a method of reducing the contact area between the sample and the sample holder, a method of reducing frictional wear by smoothing the contact portion, a method of curving the contact portion with the sample, A method of polishing the surface using abrasive grains or ultrasonic waves has been used.

特許文献1では、試料保持具のピンの頂面および側面を鏡面研磨することにより、試料をリフトピンなどを用いて試料保持具から離脱する際に、試料の裏面と、ピンの頂面および側面とが接触しても接触が滑らかになり摩擦係数が小さくなるのでパーティクルの発生を防止できると提案されている。ピンの頂面および側面の表面粗さRaは、0.25Sが好ましいとされている。   In Patent Document 1, when the sample is detached from the sample holder using a lift pin or the like by mirror polishing the top surface and the side surface of the pin of the sample holder, the top surface and the side surface of the pin It has been proposed that even if a contact occurs, the contact is smooth and the friction coefficient is reduced, so that generation of particles can be prevented. The surface roughness Ra of the top and side surfaces of the pin is preferably 0.25S.

特許文献2では、平坦な頂面を有するピンを形成した後に、ピンの頂面の周辺部を丸められた滑らかな曲面とすることが提案されている。この提案によれば、ピンのエッジ部を丸められた滑らかな曲面に形成することより、ミクロンレベルでのバリを除去することが可能となり、試料保持具の拭き取り作業において、パーティクルがピンに再付着することを低減できるとされている。ピンのエッジの加工はラウンド加工が好ましいとされている。   Patent Document 2 proposes that after forming a pin having a flat top surface, the periphery of the top surface of the pin is rounded and smoothly curved. According to this proposal, it is possible to remove burrs at the micron level by forming the edge of the pin into a rounded smooth curved surface, and particles reattach to the pin when wiping the sample holder. It is said that this can be reduced. It is said that round processing is preferable for processing the edge of the pin.

特許文献3では、試料とピンとの接触に伴うパーティクル発生の低減を図るために試料とピンの接触比率を低減する手段として、ピンを円錐台形状、角錐台形状、径の異なる円柱を積み重ねた形状などにすることが提案されている。この提案によれば、ピンの剛性を高く保つことができ、ピン上に載置された試料の平面度を高精度に保つことができるとともに、試料とピンの接触比率を低減することができるのでパーティクルの発生を低減できるとされている。   In Patent Document 3, as a means for reducing the contact ratio between the sample and the pin in order to reduce the generation of particles due to the contact between the sample and the pin, the pin is formed in a truncated cone shape, a truncated pyramid shape, and cylinders having different diameters stacked. It has been proposed that According to this proposal, the rigidity of the pin can be kept high, the flatness of the sample placed on the pin can be kept highly accurate, and the contact ratio between the sample and the pin can be reduced. It is said that the generation of particles can be reduced.

半導体集積回路の製造に用いられる半導体ウエハや、液晶表示装置の製造に用いられるガラス基板等の試料の製造工程の中で、特にこれら試料に露光を施す露光工程に使用される露光装置は、上述の試料保持具により試料を保持し、投影光学系を介して所定パターンを、試料に転写するものである。   Among the manufacturing processes of a sample such as a semiconductor wafer used for manufacturing a semiconductor integrated circuit and a glass substrate used for manufacturing a liquid crystal display device, the exposure apparatus used in the exposure process for exposing the sample is described above. The sample holder is used to hold the sample, and a predetermined pattern is transferred to the sample via the projection optical system.

特許文献4には、投影光学系と試料表面との間に水を介して露光を行う方法、即ち、液浸法が示されている。これら露光装置に用いられる試料保持具は、試料を保持するための複数のピンを上面に備えた円盤状の基体からなり、この試料保持具の基体の下部にはZチルトステージが接合され、さらにZチルトステージには基体とは別の環状の部材が備えられており、環状部材の上面は試料保持具におけるピンの上面と同一平面となるように形成されている。これにより、試料保持具の基体の外周側面、Zチルトステージおよび環状部材により流路が形成され、露光中に使用する水を回収するための流路として作用するものである。
特開2003−86664号公報 特開平9−283605号公報 特開平10−242255号公報 特開2005−310933号公報
Patent Document 4 discloses a method of performing exposure through water between a projection optical system and a sample surface, that is, a liquid immersion method. The sample holder used in these exposure apparatuses is composed of a disk-shaped substrate having a plurality of pins for holding the sample on its upper surface, and a Z tilt stage is joined to the lower part of the substrate of the sample holder. The Z tilt stage is provided with an annular member different from the base, and the upper surface of the annular member is formed to be flush with the upper surface of the pin in the sample holder. Thereby, a flow path is formed by the outer peripheral side surface of the base of the sample holder, the Z tilt stage and the annular member, and acts as a flow path for collecting water used during exposure.
JP 2003-86664 A JP-A-9-283605 Japanese Patent Laid-Open No. 10-242255 JP 2005-310933 A

試料保持具に試料を載置する際に、試料裏面とピンの間にパーティクルが挟み込まれることにより試料の局所的な盛り上がりが発生することがある。この試料の局所的な盛り上がりは、例えば露光などを行う場合、露光の焦点が合わなくなり、露光パターンがぼけてしまい、試料に形成する回路パターンが短絡するなどの半導体不良が発生する。この半導体不良による歩留まり低下を軽減するために、外部から持ち込まれたパーティクルが試料表裏に残留しないように試料保持具のクリーニングが行われている。   When placing a sample on the sample holder, local swell of the sample may occur due to particles being sandwiched between the back surface of the sample and the pin. For example, in the case where exposure is performed, for example, when the exposure is performed, the focus of the exposure is lost, the exposure pattern is blurred, and a semiconductor defect such as a short circuit of a circuit pattern formed on the sample occurs. In order to reduce the yield reduction due to this semiconductor defect, the sample holder is cleaned so that particles brought in from outside do not remain on the front and back of the sample.

特に、最近の試料の広面積化に伴い、試料保持具の面積も広くなり、試料保持具を洗浄槽でクリーニングすることが困難になってきており、試料保持具をワイピングクロスと溶剤などを用いて拭き取ることによってクリーニングする作業が多用されてきている。   In particular, with the recent increase in the area of the sample, the area of the sample holder has also increased, and it has become difficult to clean the sample holder with a washing tank. The work of cleaning by wiping is often used.

特許文献1および2では、パーティクルの原因は異なるものの、パーティクルの対策においては、ピンの頂面、側面あるいは頂面の周辺部を滑らかに加工することにより、ピンから発生するパーティクルを軽減する点では共通している。   In Patent Documents 1 and 2, although the cause of the particles is different, the countermeasure against the particles is to reduce the particles generated from the pins by smoothly processing the top surface, side surface, or peripheral portion of the top surface of the pins. It is common.

しかしながら、ピンをセラミックスにて形成した場合、セラミックスは多結晶体であり、結晶の3重点に存在するボイドを完全に除去することは非常に困難である。したがって、前記の通り、ピンの頂面および側面を鏡面加工してもボイドが存在するためボイドに介在するパーティクルが振動等の外力により散発的に試料へ再付着するという問題があった。   However, when the pins are formed of ceramics, the ceramics are polycrystalline and it is very difficult to completely remove the voids present at the triple points of the crystal. Therefore, as described above, there is a problem that even if the top surface and the side surface of the pin are mirror-finished, voids are present, so that particles intervening in the voids sporadically reattach to the sample due to external forces such as vibration.

ワイピングクロスを用いた拭き取り時に、ワイピングクロスがピンの頂面を拭き取る際、ピンのエッジにワイピングクロスが接触すると、ワイピングクロスに付着していたパーティクルが掻き取られ、掻き取られたパーティクルがピンに再付着するなどの問題があった。   When the wiping cloth wipes the top surface of the pin when wiping with the wiping cloth, if the wiping cloth touches the edge of the pin, the particles adhering to the wiping cloth are scraped off, and the scraped particles are applied to the pin. There were problems such as reattachment.

特許文献3のように、ピンが円錐台、角錐台などの先細りの形状であったとしても、ピン先端がエッジ状となり、ワイピングクロスに付着したパーティクルを掻き取り、再付着させてしまうばかりでなく、ワイピングクロスの繊維をせん断し、新たにパーティクルを発生させてしまうという問題があった。   As in Patent Document 3, even if the pin has a tapered shape such as a truncated cone or a truncated pyramid, the tip of the pin has an edge shape, which not only scrapes and reattaches particles adhering to the wiping cloth. There is a problem in that the fibers of the wiping cloth are sheared to newly generate particles.

径の異なる円柱を積み重ねた形状のピンでは、円柱の上面に堆積したパーティクルを拭き取る際に、各円柱のエッジ部でワイピングクロスの繊維を切断してしまい、ワイピングクロス自体がパーティクル発生の原因となるという問題があった。   When wiping off particles accumulated on the upper surface of a cylinder, the wiping cloth fibers are cut at the edge of each cylinder, and the wiping cloth itself causes particle generation. There was a problem.

また、試料保持具を感光工程で用いる場合、特許文献4では流路が基体に形成されているものではなく、基体の外周側面、Zチルトステージおよび環状部材により形成されている。そのため、各部材の平坦面が直角状に連続したものとなっており、使用した水が角部に残存しやすく素早く回収することが困難であった。回収できなかった水は、周囲のパーティクル(空気中を浮遊する粉塵など)を吸着し、この水が試料に接触し、さらにこの水が乾燥することで試料にはウォーターマークと呼ばれるパーティクルを含んだ汚染を引き起こすという問題があった。また、流路の一部は基体の外周側面を利用して形成されているため、基体の厚みにより流路の深さが決まるため、水が回収されるまでの時間が長くなってしまい、回収前に試料保持具の上で水が乾燥し、ウォーターマークが発生するおそれもあった。   In addition, when the sample holder is used in the exposure process, in Patent Document 4, the flow path is not formed on the base, but is formed by the outer peripheral side surface of the base, the Z tilt stage, and the annular member. For this reason, the flat surfaces of the members are continuous at right angles, and the used water tends to remain in the corners and is difficult to recover quickly. The water that could not be collected adsorbs surrounding particles (such as dust floating in the air), the water comes into contact with the sample, and the water further dries so that the sample contains particles called watermarks. There was a problem of causing contamination. In addition, since a part of the flow path is formed by using the outer peripheral side surface of the base, the depth of the flow path is determined by the thickness of the base, so that it takes a long time to recover the water, There was also a risk that the water was dried on the sample holder before and a watermark was generated.

ここで前記課題に鑑み、本発明の試料保持具は、以下の構成を有する。
In view of the above problem, the sample holder of the present invention has the following configuration.

本発明の試料保持具は、セラミック基体の一主面上に、試料を保持するための複数のピンと、該複数のピンの周囲に配置され、保持される試料との間を閉鎖するためのシール部とを備えるとともに、前記セラミック基体の一主面に開口し、前記複数のピンの外側を周回するように配置された、底部に向かって先細り状の少なくとも1つの溝と、該溝の底部に連通するように開口する吸引穴と、を備えた試料保持具であって、前記ピンは、先端に向かって先細り状であり、且つ複数の傾斜面からなるショルダー部をその外周にわたって少なくとも1つ備えていることを特徴とするものである。
The sample holder of the present invention includes a plurality of pins for holding a sample on one main surface of a ceramic substrate, and a seal for closing a space between the plurality of pins arranged and held around the plurality of pins. At least one groove that opens toward one main surface of the ceramic substrate and circulates around the outside of the plurality of pins, and is tapered toward the bottom, and at the bottom of the groove A sample holder having a suction hole that opens so as to communicate with each other, wherein the pin is tapered toward the tip and includes at least one shoulder portion including a plurality of inclined surfaces over the outer periphery thereof. It is characterized by that.

本発明の試料保持具は、前記ショルダー部は、傾斜面が外方に向かって凸の曲面部と、内方に向かって凸の曲面部を有することを特徴とするものである。 The sample holder of the present invention is characterized in that the shoulder portion has a curved surface portion whose inclined surface is convex outward and a curved surface portion convex toward the inside .

本発明の試料保持具は、前記溝の開口部は、前記セラミック基体の一主面との境界部が曲面状であることを特徴とする。   The sample holder of the present invention is characterized in that a boundary portion between the opening of the groove and one main surface of the ceramic substrate is a curved surface.

本発明の試料保持具は、前記溝は、前記シール部の外側を周回するように配置されていることを特徴とする。   The sample holder of the present invention is characterized in that the groove is arranged so as to go around the outside of the seal portion.

本発明の試料保持具は、前記セラミック基体は、炭化珪素質焼結体からなることを特徴とする。   The sample holder of the present invention is characterized in that the ceramic substrate is made of a silicon carbide sintered body.

本発明の試料保持具によれば、セラミック基体の一主面上に配置された前記ピンは、先端に向かって先細り状であり、且つ複数の傾斜面からなるショルダー部をその外周にわたって少なくとも1つ備えていることから、ワイピングクロスに過剰に付着したパーティクルを掻き取った後でも、傾斜面および頂面のワイピングクロスによる拭き取りを同時に行うことが無くなるため、ピンにパーティクルが再付着することを防止できるとともに、拭き取り作業の短縮化を図ることができる。   According to the sample holder of the present invention, the pin arranged on one main surface of the ceramic base is tapered toward the tip, and at least one shoulder portion formed of a plurality of inclined surfaces is provided on the outer periphery thereof. Because it is equipped with, even after scraping off excessive particles adhering to the wiping cloth, wiping with the wiping cloth on the inclined surface and the top surface is not performed at the same time, so it is possible to prevent the particles from reattaching to the pin At the same time, the wiping operation can be shortened.

本発明の試料保持具によれば、試料とショルダー部との接触を低減することが可能となり、試料へのキズの発生もしくはピンからのパーティクルの発生を低減することができる。   According to the sample holder of the present invention, the contact between the sample and the shoulder portion can be reduced, and the generation of scratches on the sample or the generation of particles from the pins can be reduced.

本発明の試料保持具によれば、前記ショルダー部は、その傾斜面が外方に向かって凸の曲面部と、内方に向かって凸の曲面部とを有することから、ワイピングクロスが滑らかに拭き取ることになるので、ワイピングクロスの繊維の破断を防止でき、ワイピングクロス自体がパーティクルの発生原因となることを防止することができる。   According to the sample holder of the present invention, since the shoulder portion has a curved surface portion that is convex outward and a curved surface portion that protrudes inward, the wiping cloth is smooth. Since wiping is performed, the fibers of the wiping cloth can be prevented from being broken, and the wiping cloth itself can be prevented from causing particles.

本発明の試料保持具によれば、セラミック基体の一主面に開口し、前記複数のピンの外側を周回するように配置された、底部に向かって先細り状の少なくとも1つの溝と、該溝の底部に連通するように開口した吸引穴と、を備えたことから、感光工程中で水を用いた際に、試料上面から漏洩する水を先細りの溝で素早く、十分に回収し、吸引穴から効率的に回収することができる。その結果、試料には水の残存によるパーティクルの付着等がほとんど生じることはない。   According to the sample holder of the present invention, at least one groove that opens toward one main surface of the ceramic base and is arranged so as to go around the outside of the plurality of pins, and is tapered toward the bottom, and the groove And a suction hole that opens to communicate with the bottom of the sample, so that when water is used during the exposure process, water that leaks from the top surface of the sample is quickly and sufficiently collected by the tapered groove. Can be efficiently recovered. As a result, there is almost no adhesion of particles to the sample due to water remaining.

本発明の試料保持具によれば、前記溝の開口部は、前記セラミック基体の一主面との境界部が曲面状であることから、漏洩した水をこの曲面状の境界でさらに強く溝側に導くことができるため、溝の外側への水の飛散がほとんどなく、より効率良く水を回収することができる。   According to the sample holder of the present invention, the opening of the groove has a curved surface boundary with one main surface of the ceramic substrate. Therefore, there is almost no scattering of water to the outside of the groove, and water can be recovered more efficiently.

本発明の試料保持具によれば、前記溝は、前記シール部の外側を周回するように配置されていることから、半導体ウエハなどの試料の外周側のどの部分から水が漏洩しても、水を飛散させることなく回収することができる。   According to the sample holder of the present invention, since the groove is arranged so as to go around the outside of the seal portion, even if water leaks from any part on the outer peripheral side of the sample such as a semiconductor wafer, It can be recovered without splashing water.

本発明の試料保持具によれば、前記セラミック基体が炭化珪素質焼結体からなることから、基体と水との濡れ性が高くなり、試料保持具を用いた試料吸着装置において試料保持具が高速で移動しても水を飛散させることなく基体で保持することができるので、ステージ等の周辺機器への水の漏洩を防止することができる。   According to the sample holder of the present invention, since the ceramic base is made of a silicon carbide sintered body, the wettability between the base and water is increased, and the sample holder is provided in the sample adsorption device using the sample holder. Even if it moves at high speed, it can be held by the substrate without splashing water, so that leakage of water to peripheral devices such as a stage can be prevented.

以下、本発明の試料保持具について説明する。   Hereinafter, the sample holder of the present invention will be described.

図1は本発明の試料保持具の一実施形態を示す図面であり、図1(a)は試料保持具の一部を破断した斜視図を示し、(b)は同図(a)のA部の拡大斜視図および断面図である。また、図2(a)〜(c)は、本発明の試料保持具におけるピンの種々の例を示した断面図である。   FIG. 1 is a drawing showing an embodiment of a sample holder of the present invention, FIG. 1 (a) is a perspective view in which a part of the sample holder is broken, and FIG. 1 (b) is A in FIG. It is the expansion perspective view and sectional drawing of a part. 2A to 2C are cross-sectional views showing various examples of pins in the sample holder of the present invention.

図1に示すように、本発明の試料保持具100は、セラミック基体3の一主面上に、試料を保持するための複数のピン1と、複数のピン1の周囲に配置され、保持される試料との間を密閉するためのシール部2とを備えている。   As shown in FIG. 1, a sample holder 100 of the present invention is disposed on and held around a plurality of pins 1 for holding a sample and a plurality of pins 1 on one main surface of a ceramic substrate 3. And a seal portion 2 for sealing between the sample and the sample.

ピン1は、図2(a)〜(c)に示すように、先端に向かって先細り状であり、複数の傾斜面6からなるショルダー部4をピン1の外周にわたって少なくとも1つ備えているものであり、ピン1の側面7に連続してショルダー部4、頂面5と、を有するものである。なお、複数のピン1は、セラミック基体3の主面の中心から同心円状に配置されていることが好ましい。   As shown in FIGS. 2A to 2C, the pin 1 is tapered toward the tip, and includes at least one shoulder portion 4 including a plurality of inclined surfaces 6 over the outer periphery of the pin 1. It has a shoulder portion 4 and a top surface 5 continuously from the side surface 7 of the pin 1. The plurality of pins 1 are preferably arranged concentrically from the center of the main surface of the ceramic substrate 3.

ピン1に備えたショルダー部4は、ピン1の頂面5の周縁部5aからピン1の側面7上方の周縁部7aにわたる範囲をいい、図2(a)〜(c)における点線で囲まれた部分であり、複数の傾斜面6によって連続して形成されている。   The shoulder portion 4 provided on the pin 1 refers to a range extending from the peripheral portion 5a of the top surface 5 of the pin 1 to the peripheral portion 7a above the side surface 7 of the pin 1, and is surrounded by a dotted line in FIGS. And is formed continuously by a plurality of inclined surfaces 6.

ここで、図3(a)、(b)に、この試料保持具100に対し、ワイピングクロスを用いて拭き取り作業を行った際の概念図を示す。   Here, FIGS. 3A and 3B are conceptual diagrams when the wiping operation is performed on the sample holder 100 using a wiping cloth.

試料保持具100には、複数のピン1が備えられており、拭き取り作業が進行するにしたがってワイピングクロス20へのパーティクルの付着量が増すことになるが、本発明のピン1であれば、図3(a)に示すように、ワイピングクロス20は、先ずピン1のショルダー部4における側面7の周縁部7aに接触することにより、ワイピングクロス20に付着したパーティクルをこの部分で掻き取った後に、傾斜面6および頂面5を拭き取ることになるので、頂面5にパーティクルが再付着することを防止できる。一方、ショルダー部4がない従来のピン21であれば、図3(b)に示すように、ワイピングクロス20は、直接ピン21の頂面15もしくは頂面15の周縁部15aに最初に当接するため、ワイピングクロス20に過剰に付着したパーティクルの掻き取りと頂面15の拭き取りをほぼ同時に行うことになるので、頂面15上にパーティクルを再付着させやすい。   The sample holder 100 is provided with a plurality of pins 1, and the amount of particles adhering to the wiping cloth 20 increases as the wiping operation progresses. As shown in 3 (a), the wiping cloth 20 first contacts the peripheral edge portion 7a of the side surface 7 of the shoulder portion 4 of the pin 1 to scrape particles adhering to the wiping cloth 20 at this portion. Since the inclined surface 6 and the top surface 5 are wiped off, it is possible to prevent particles from reattaching to the top surface 5. On the other hand, in the case of the conventional pin 21 without the shoulder portion 4, as shown in FIG. 3B, the wiping cloth 20 first abuts directly on the top surface 15 of the pin 21 or the peripheral portion 15a of the top surface 15. Therefore, scraping of particles excessively attached to the wiping cloth 20 and wiping of the top surface 15 are performed almost simultaneously, so that the particles are easily reattached on the top surface 15.

ピン1のショルダー部4は、複数の傾斜面6からなることから、試料搬送時のチャッキングや吸着による応力によって試料に応力が加わり、試料に撓みなどの変形が生じた場合でも、試料とショルダー部4との接触を低減することが可能となり、試料へのキズの発生や、ピン1からのパーティクルの発生を低減することができる。仮に、ショルダー部4にパーティクルが堆積しても、試料との間隔を保つことができるので、試料へのパーティクルの付着を防止することが可能になる。   Since the shoulder portion 4 of the pin 1 is composed of a plurality of inclined surfaces 6, even if the sample is stressed due to chucking or adsorption stress during sample transport, and the sample is deformed such as bending, the sample and shoulder It becomes possible to reduce the contact with the part 4, and it is possible to reduce the generation of scratches on the sample and the generation of particles from the pin 1. Even if particles accumulate on the shoulder portion 4, the distance from the sample can be maintained, so that it is possible to prevent the particles from adhering to the sample.

ショルダー部4の各傾斜面6が成す角度θは90度以上であることが好ましい。これは、角度θが90度未満となると、試料保持具100をワイピングクロス20で拭き取ったときに、各傾斜面6の境界部にパーティクルが入り込みやすく、入り込んだパーティクルの拭き取りが困難になるためであり、角度θを90度以上に設定することによりパーティクルの拭き取りを容易にするとともに、拭き取り作業の短縮化を図ることができるからである。さらには角度θを120度以上とすることが好ましい。   The angle θ formed by each inclined surface 6 of the shoulder portion 4 is preferably 90 degrees or more. This is because, when the angle θ is less than 90 degrees, when the sample holder 100 is wiped with the wiping cloth 20, particles easily enter the boundary portions of the inclined surfaces 6 and it is difficult to wipe the particles that have entered. This is because setting the angle θ to 90 degrees or more facilitates wiping of particles and shortens the wiping operation. Furthermore, the angle θ is preferably set to 120 degrees or more.

図4のピン1の断面図に示すように、ショルダー部4は、その傾斜面6が外方に向かって凸の曲面部6aと、内方に向かって凸の曲面部6bを有することが好ましい。   As shown in the cross-sectional view of the pin 1 in FIG. 4, the shoulder portion 4 preferably has a curved surface portion 6 a whose inclined surface 6 is convex outward and a curved surface portion 6 b that is convex inward. .

外方に向かって凸の曲面部6aは、ピン1の側面7に連続する傾斜面6のことであり、内方に向かって凸の曲線部6bは、頂面5から連続する傾斜面6のことをいう。ピン1が外方に向かって凸の曲面部6aを有すると、拭き取り作業において、ワイピングクロス20がこの部分に当接しても、ワイピングクロス20が滑らかに拭き取ることになるので、ワイピングクロス20の繊維の破断を防止でき、ワイピングクロス20自体がパーティクルの発生原因となることを防止することができる。同時に、内方に向かって凸の曲面部6bを有すると、傾斜面6に存在するパーティクルの拭き取りを容易にすることができ、パーティクルの残留を防ぐことが可能となり、拭き取り作業の短縮化を図ることができる。   An outwardly convex curved surface portion 6 a is an inclined surface 6 that is continuous with the side surface 7 of the pin 1, and an inwardly convex curved portion 6 b is the surface of the inclined surface 6 that is continuous from the top surface 5. That means. If the pin 1 has a curved surface portion 6a that protrudes outward, even if the wiping cloth 20 comes into contact with this portion in the wiping operation, the wiping cloth 20 is wiped off smoothly. Can be prevented, and the wiping cloth 20 itself can be prevented from generating particles. At the same time, having the curved surface portion 6b that protrudes inward can facilitate wiping off the particles present on the inclined surface 6 and prevent particles from remaining, thereby shortening the wiping operation. be able to.

パーティクルの発生低減もしくは試料へのキズの発生を低減させるために試料とピン1の頂面5との接触面積を極力小さくすることが要求されているが、上述のように傾斜面6が内方に向かって凸の曲面部6bを有することにより、ピン1の機械的強度、特に試料と接触する直下の部分の剛性を保つことが可能となり、ピン1に試料が載置された際のピン1の変形を防止することができるので、試料の平坦度を精度良く保つことができるとともに頂面5の面積を小さくすることができる。さらに、外方に向かって凸の曲面部6aを有することから、ピン1上に載置された試料の撓みなどにより傾斜面6に試料が接触したとしても、試料へのキズの発生を低減でき、また、接触によるパーティクルの発生を低減することができる。   In order to reduce the generation of particles or the generation of scratches on the sample, it is required to make the contact area between the sample and the top surface 5 of the pin 1 as small as possible, but the inclined surface 6 is inward as described above. By having the curved surface portion 6b that protrudes toward the surface, it is possible to maintain the mechanical strength of the pin 1, particularly the rigidity of the portion immediately below that contacts the sample, and the pin 1 when the sample is placed on the pin 1 Therefore, the flatness of the sample can be accurately maintained and the area of the top surface 5 can be reduced. Further, since the curved surface portion 6a is convex outward, even if the sample comes into contact with the inclined surface 6 due to the bending of the sample placed on the pin 1, it is possible to reduce the occurrence of scratches on the sample. In addition, generation of particles due to contact can be reduced.

ここで、外方に向かって凸の曲面部6aおよび内方に向かって凸の曲面6bは、傾斜面6内において連続して形成されていても良く、両曲面部6a、6bの間に直線部からなる傾斜面6が形成されていても構わない。   Here, the outwardly convex curved surface portion 6a and the inwardly convex curved surface portion 6b may be formed continuously in the inclined surface 6, and a straight line between the curved surface portions 6a and 6b. The inclined surface 6 which consists of a part may be formed.

ピン1は、図1においてセラミック基体3の一主面上に複数の行列状で配置されているが、セラミック基体3の中心から放射状に配置されていることがより好ましく、試料をより安定して保持することができる。   In FIG. 1, the pins 1 are arranged in a plurality of rows on one main surface of the ceramic substrate 3, but are more preferably arranged radially from the center of the ceramic substrate 3, so that the sample can be more stable. Can be held.

本発明の試料保持具100は、図1に示すように複数のピン1を備えた領域の外周部に保持される試料との間を閉鎖するためのシール部2を備えている。   As shown in FIG. 1, the sample holder 100 of the present invention includes a seal portion 2 for closing the space between the sample held on the outer peripheral portion of the region including the plurality of pins 1.

このシール部2は、図5(a)〜(c)の断面図に示すように、複数の傾斜面26からなるショルダー部24をシール部2の外周27a側と、内周27b側にわたってそれぞれ少なくとも1つ備えていることが好ましい。   As shown in the cross-sectional views of FIGS. 5A to 5C, the seal portion 2 includes at least a shoulder portion 24 formed of a plurality of inclined surfaces 26 over the outer periphery 27a side and the inner periphery 27b side of the seal portion 2, respectively. It is preferable to provide one.

特に、図5(b)に示すように、ショルダー部24は、その傾斜面26がシール部2の外方に向かって凸の曲面部26aと内方に向かって凸の曲面部26bにより連結されていることが好ましい。   In particular, as shown in FIG. 5B, the shoulder portion 24 is connected by a curved surface portion 26 a having an inclined surface 26 that protrudes outward from the seal portion 2 and a curved surface portion 26 b that protrudes inward. It is preferable.

これらの形態における作用効果は前述のピン1において記述したことと同様であり、拭き取り作業の容易化、および拭き取り作業の短縮化を図ることができる。特に、シール部2の内周27側においては、試料の載置、離脱において試料の端部がショルダー部24bと接触する確率が高いが、ショルダー部24bを外方に向かって凸の曲面部26aと内方に向かって凸の曲面部26bにより連結させることにより、傾斜面26bに対して試料の滑りが発生するので、パーティクルの発生もしくは試料へのキズの発生を低減することができる。   The effects in these embodiments are the same as those described for the pin 1 described above, and the wiping operation can be facilitated and the wiping operation can be shortened. In particular, on the inner periphery 27 side of the seal portion 2, there is a high probability that the end portion of the sample comes into contact with the shoulder portion 24b when the sample is placed or detached, but the curved portion 26a that protrudes outward from the shoulder portion 24b. Since the sample slips with respect to the inclined surface 26b by being connected to the inwardly convex curved surface portion 26b, generation of particles or generation of scratches on the sample can be reduced.

次いで、本発明の試料保持具に於ける他の実施形態について、図6を用いて説明する。   Next, another embodiment of the sample holder of the present invention will be described with reference to FIG.

図6は、本発明の試料保持具200に於いて、他の実施形態を示す図面であり、図6(a)は試料保持具の一部を破断した斜視図、(b)は同図(a)のB部の拡大斜視図および断面図、(c)は溝近傍の断面図である。   FIG. 6 is a view showing another embodiment of the sample holder 200 of the present invention. FIG. 6A is a perspective view in which a part of the sample holder is broken, and FIG. FIG. 4A is an enlarged perspective view and a sectional view of part B in FIG.

この試料保持具200は、上述の実施形態と同様に、セラミック基体3と、セラミック基体3の一主面上に試料を保持する複数のピン1と、複数のピン1の周囲に配置され、保持される試料との間を密閉するためのシール部2とを備えており、さらに、セラミック基体3の一主面に開口し、複数のピン1の外側を周回するように配置された、底部に向かって先細り状の少なくとも1つの溝9と、溝9の底部に連通するように開口する吸引穴8と、を備えたものである。   Similar to the above-described embodiment, the sample holder 200 is arranged and held around the ceramic base 3, the plurality of pins 1 that hold the sample on one main surface of the ceramic base 3, and the plurality of pins 1. And a seal portion 2 for sealing between the sample and the sample to be measured. Further, the seal portion 2 is opened at one main surface of the ceramic base 3 and is arranged so as to go around the outside of the plurality of pins 1. At least one groove 9 that is tapered toward the bottom, and a suction hole 8 that opens to communicate with the bottom of the groove 9 are provided.

図6に示すようにセラミック基体3の一主面、即ち、ピン1、シール部2が形成された主面に開口するように溝9および吸引穴8を設けることにより、半導体ウエハなどの試料を液浸露光する工程で用いる試料保持具として有効である。液浸露光の工程では、投影光学系と試料表面との間に水等の液体を介して露光を行う。溝9および吸引孔8は、使用された水等の液体を回収する作用をなし、保持された試料上から漏洩した水を溝9により効率よく集め、吸引孔8の下方側に真空ポンプ(不図示)等の吸引手段を接続することで吸引除去することができる。吸引孔8は、図6(b)に示すように溝9の底部に間隔をおいて開口するよう複数形成されている。   As shown in FIG. 6, a sample such as a semiconductor wafer is formed by providing a groove 9 and a suction hole 8 so as to open on one main surface of the ceramic substrate 3, that is, the main surface on which the pins 1 and the seal portion 2 are formed. It is effective as a sample holder used in the liquid immersion exposure process. In the immersion exposure process, exposure is performed between the projection optical system and the sample surface via a liquid such as water. The groove 9 and the suction hole 8 function to collect used liquid such as water, and efficiently collect the water leaked from the retained sample by the groove 9, and a vacuum pump (not The suction can be removed by connecting a suction means such as the one shown in the figure. A plurality of suction holes 8 are formed so as to open at intervals at the bottom of the groove 9 as shown in FIG.

溝9の形状は、底部に向かって先細り状であるため、漏洩した水を効率よく捕捉でき、さらに溝9の底部に向かうほど回収速度を大きくすることができる。その結果、吸引穴8から効率的に液体を回収し、残存した水が試料に吸着し、乾燥することで発生するウォーターマークと呼ばれるパーティクルを含んだ汚染の問題を無くすことができる。   Since the shape of the groove 9 is tapered toward the bottom, the leaked water can be captured efficiently, and the recovery rate can be increased toward the bottom of the groove 9. As a result, it is possible to efficiently recover the liquid from the suction hole 8 and to eliminate the problem of contamination including particles called a watermark that occurs when the remaining water is adsorbed to the sample and dried.

溝9の形状は、図6(b)に示す角度θが50〜85度とすることが好ましく、さらには60〜70度とすることで、水等の液体の回収速度をより向上させることができる。また、溝9の底部は図6(b)に示すように曲面状であることが好ましく、吸引穴8から離れた位置にある溝9の底部に水が捕捉されたまま残留するおそれをなくすことができるからである。   The shape of the groove 9 is preferably such that the angle θ shown in FIG. 6B is 50 to 85 degrees, and more preferably 60 to 70 degrees, thereby further improving the recovery rate of liquid such as water. it can. Further, the bottom of the groove 9 is preferably curved as shown in FIG. 6 (b), so as to eliminate the possibility that water remains trapped at the bottom of the groove 9 at a position away from the suction hole 8. Because you can.

上述と同様に水の回収効率をより向上させることができる。 Similar to the above, the water recovery efficiency can be further improved.

溝9は、図6(a)に示すように、試料保持具200の中心から径方向の中央部に、複数のピン1の内、所定のピン1の外側を周回するように配置されている。これは、液浸露光の工程中に、試料保持具200に試料が保持された状態で移動しても、漏洩した液体を素早く回収することができるためである。さらにはシール部2の外周を周回するように配置されることがより好ましく、試料の外周側のどの部分から水が漏洩しても、水を飛散させることなく回収することができる。図6(a)に示す試料保持具200は、シール部2は2個設けられており、そのうち試料保持具200の径方向の中央部に設けられたシール部2は、保持される試料との間を閉鎖する作用を成す。また、試料保持具200の径方向の外周部に設けられたシール部2は、前記保持される試料を高精度に位置決めするための円環状の平板治具を保持するためのものであり、この平板治具に設けられた円状の空隙に保持する試料を嵌め込むように載置することで、高精度な位置決めを行うものである。この場合、吸引孔8を有する溝8は、試料保持具200の径方向の中央部に設けられたシール部2を周回するものの他、試料保持具200の径方向の外周部に設けられたシール部2を周回するように配置してもよい。   As shown in FIG. 6A, the groove 9 is arranged from the center of the sample holder 200 to the center in the radial direction so as to go around the outside of the predetermined pin 1 among the plurality of pins 1. . This is because the leaked liquid can be quickly recovered even if the sample is moved while being held in the sample holder 200 during the immersion exposure process. Further, it is more preferable that the seal portion 2 is arranged so as to circulate around the outer periphery of the seal portion 2. Even if water leaks from any portion on the outer periphery side of the sample, the water can be recovered without being scattered. In the sample holder 200 shown in FIG. 6A, two seal portions 2 are provided, and the seal portion 2 provided in the central portion in the radial direction of the sample holder 200 is connected to the sample to be held. It acts to close the gap. The seal portion 2 provided on the outer peripheral portion in the radial direction of the sample holder 200 is for holding an annular flat plate jig for positioning the held sample with high accuracy. High-accuracy positioning is performed by placing the sample to be held in a circular gap provided in the flat plate jig. In this case, the groove 8 having the suction hole 8 circulates around the seal portion 2 provided in the central portion of the sample holder 200 in the radial direction, as well as a seal provided in the outer peripheral portion of the sample holder 200 in the radial direction. You may arrange | position so that the part 2 may circulate.

溝9は、図6(b),(c)に示すように、溝9の開口部がセラミック基体3の一主面との境界部10が曲面状であることが好ましい。これは、漏洩した水を境界部10の曲面でさらに効率よく捕捉することができ、溝9の外側への水の飛散を特に防止して、水を吸引穴8から効率良く回収することができる。また、図6溝9の開口部とセラミック基体3の一主面との境界部10が曲面状の段差を形成することで、漏洩した液体が境界部10の段差に一時的に貯まることで吸引孔8から溝9内に負圧を与えやすくなるので、シール部2に付着した液体を回収しやすくできる
本発明の試料保持具100,200は、炭化珪素、アルミナ、窒化珪素等を主成分とする焼結体から形成されるが、特に、炭化珪素質焼結体からなることが好ましい。炭化珪素質焼結体は、室温における熱伝導率を180W/(m・K)以上とすることができるので、試料に局所的に熱が加わった場合でも放熱性優れ熱膨張に伴う試料の歪みが生じにくく、半導体製造の露光の発熱による精度の悪化を低減することができる。なお、室温における熱伝導率とは、測定温度を22℃から24℃の範囲内として測定した値であり、この温度範囲内のうち何れかの設定温度で測定した熱伝導率が180W/(m・K)以上であることを示す。さらに、室温を超える環境においても、熱伝導率を高い値で保持することができ、例えば600℃以上での用途でも、熱伝導率60W/(m・K)以上を保つことができる。
As shown in FIGS. 6B and 6C, the groove 9 preferably has a curved boundary portion 10 between the opening of the groove 9 and one main surface of the ceramic substrate 3. This makes it possible to capture the leaked water more efficiently with the curved surface of the boundary portion 10, particularly prevent the water from splashing outside the groove 9, and efficiently collect the water from the suction hole 8. . Further, the boundary portion 10 between the opening of the groove 9 and one main surface of the ceramic substrate 3 forms a curved step, so that the leaked liquid is temporarily stored in the step of the boundary portion 10 and sucked. Since it becomes easy to apply a negative pressure from the hole 8 into the groove 9, the liquid attached to the seal portion 2 can be easily collected. The sample holders 100 and 200 of the present invention are mainly composed of silicon carbide, alumina, silicon nitride, or the like. In particular, it is preferably made of a silicon carbide sintered body. Since the silicon carbide sintered body can have a thermal conductivity of 180 W / (m · K) or more at room temperature, it has excellent heat dissipation even when heat is locally applied to the sample. Therefore, it is possible to reduce the deterioration of accuracy due to the heat generated during exposure in semiconductor manufacturing. The thermal conductivity at room temperature is a value measured with the measurement temperature in the range of 22 ° C. to 24 ° C., and the thermal conductivity measured at any set temperature within this temperature range is 180 W / (m -K) Indicates that it is greater than Furthermore, even in an environment exceeding the room temperature, the thermal conductivity can be maintained at a high value, and for example, the thermal conductivity of 60 W / (m · K) or more can be maintained even in applications at 600 ° C. or higher.

また試料保持具を、水を用いる工程で使用する場合、炭化珪素質焼結体は水との濡れ性が高く、試料保持具100または200を搭載して試料吸着装置のステージが高速で移動しても、漏洩した水が試料保持具100または200から離れずに、ステージなどの周辺機器に漏れることを抑制できるからである。   When the sample holder is used in a process using water, the silicon carbide sintered body has high wettability with water, and the stage of the sample adsorbing device moves at a high speed with the sample holder 100 or 200 mounted. This is because the leaked water can be prevented from leaking to the peripheral device such as the stage without leaving the sample holder 100 or 200.

この炭化珪素質焼結体は、平均結晶粒径が3〜10μmの範囲が好ましい。その理由として、3μm未満であると、炭化珪素質焼結体中の結晶粒子が十分に充填していない状態になり、焼結体の機械的特性が損なわれるためである。特に、強度や剛性の面で低いものとなってしまうため、ピン1の剛性が不足し、載置された試料の平面度を精度良く保つことができなくなる。また、平均結晶粒径が10μmよりも大きいサイズの結晶となれば、結晶間に存在するボイドが潰れずに残ってしまうことがあるため、このボイド内にパーティクルが入り込み拭き取り作業の効率を低下させるとともに、残留したパーティクルが試料に付着し歩留まりの原因となったりする。したがって、平均結晶粒径は3〜10μmの範囲がよく、好ましくは3〜7μmの範囲が好ましい。   The silicon carbide sintered body preferably has an average crystal grain size in the range of 3 to 10 μm. The reason is that if it is less than 3 μm, the crystal particles in the silicon carbide sintered body are not sufficiently filled, and the mechanical properties of the sintered body are impaired. In particular, since the strength and rigidity are low, the rigidity of the pin 1 is insufficient, and the flatness of the placed sample cannot be accurately maintained. In addition, if the average crystal grain size is larger than 10 μm, voids existing between the crystals may remain without being crushed, so that the particles enter the voids, thereby reducing the efficiency of the wiping operation. At the same time, the remaining particles adhere to the sample and cause yield. Therefore, the average crystal grain size is preferably in the range of 3 to 10 μm, and more preferably in the range of 3 to 7 μm.

炭化珪素質焼結体は、その密度が3.18g/cm以上、ヤング率が440GPa以上、比剛性が135GPa・cm/g以上とすることが好ましく、ピン1の頂面5に載置された試料の平面度を精度良く保つことが可能になる。また、熱伝導率がいくら高くても、線膨張係数が室温で2.6×10−6/℃以下であることが重要であり、上述の放熱性と相まって半導体製造装置用部材として好適な材質となる。加えて平均ボイド径が1.5μm以下、最大ボイド径が5μm以下であることで、試料に直接接触する部材であってもボイドが小さく、炭化珪素質結晶間に発生するパーティクルの発生を抑制することができる。 The silicon carbide sintered body preferably has a density of 3.18 g / cm 3 or more, a Young's modulus of 440 GPa or more, and a specific rigidity of 135 GPa · cm 3 / g or more, and is placed on the top surface 5 of the pin 1. It becomes possible to maintain the flatness of the obtained sample with high accuracy. In addition, it is important that the linear expansion coefficient is 2.6 × 10 −6 / ° C. or less at room temperature no matter how high the thermal conductivity is. It becomes. In addition, since the average void diameter is 1.5 μm or less and the maximum void diameter is 5 μm or less, even if the member is in direct contact with the sample, the void is small and the generation of particles generated between silicon carbide crystals is suppressed. be able to.

次いで、上述の試料保持具100,200を得るための製造方法について説明する。   Next, a manufacturing method for obtaining the above-described sample holders 100 and 200 will be described.

先ず、主成分として炭化珪素の粉末に、添加剤として少なくともホウ素の化合物及び炭素の化合物の粉末を添加した原料粉末を得る。次いで、この原料粉末を種々の成形方法を用いて成形して成形体を得た後、この成形体を炭化珪素の粒子が粒成長するのを抑制した温度で一次焼結を終了させ一次焼結体を得た後、熱間静水圧プレス成形(HIP)処理を行うものである。   First, a raw material powder obtained by adding at least a boron compound powder and a carbon compound powder as additives to silicon carbide powder as a main component is obtained. Next, the raw material powder is molded using various molding methods to obtain a molded body, and then the primary sintering is completed at a temperature at which silicon carbide particles are suppressed from growing, and primary sintering is performed. After obtaining the body, hot isostatic pressing (HIP) treatment is performed.

以下、さらに詳細に説明する。主成分として炭化珪素粉末に、添加剤としてホウ素成分を成すホウ素の化合物として炭化ホウ素(BC)や金属ホウ素等、炭素成分を成す炭素の化合物ではカーボンブラック、グラファイト等の他に熱分解により炭素を生成しうるフェノール樹脂やコールタールピッチ等を用いることができる。これら添加剤の含有量は、原料粉末中の酸素量に依存し、炭化珪素原料中の酸素量1モルに対して0.15〜3モルのホウ素、1〜5モルの炭素が残ることが必要である。 This will be described in more detail below. Silicon carbide powder as the main component, boron carbide (B 4 C), metal boron, etc. as boron compounds that form boron components as additives, carbon compounds that form carbon components, such as carbon black, graphite, etc. A phenol resin or coal tar pitch that can generate carbon can be used. The content of these additives depends on the amount of oxygen in the raw material powder, and it is necessary that 0.15 to 3 mol of boron and 1 to 5 mol of carbon remain with respect to 1 mol of oxygen in the silicon carbide raw material. It is.

これらの原料粉末を所定の割合で秤量し、ボールミル等の混合手段により充分に混合した後、この粉末にバインダーを添加し、周知の成形方法、例えば、プレス成形、押出成形、鋳込み成形、冷間静水圧成形等により所望の形状に成形することで成形体を得る。なお、添加剤としてフェノール樹脂等を添加した場合には、600〜800℃で成形体を非酸化性雰囲気中で仮焼処理して熱分解することにより炭素を生成することができる。   These raw material powders are weighed at a predetermined ratio and mixed thoroughly by a mixing means such as a ball mill, and then a binder is added to the powder, and a known molding method such as press molding, extrusion molding, casting molding, cold A molded body is obtained by molding into a desired shape by isostatic pressing or the like. In addition, when phenol resin etc. are added as an additive, carbon can be produced | generated by carrying out the calcination process in 600-800 degreeC in a non-oxidizing atmosphere, and thermally decomposing.

次に、高熱伝導を得るために、前記のようにして得られた成形体を真空中またはAr等の不活性雰囲気中で、1900〜2100℃の比較的低温で一次焼結を行う。これにより、一次焼結の際の熱量を少なくして活性を上げずに粒成長を抑制できるため、成形体の炭化珪素粒子が粒成長するのを抑制でき、且つ結晶間に存在するボイドも小さくすることができる。一次焼結の温度が1900℃よりも低い温度となると、結晶の焼結が進まず、その後にいくらHIP処理を行っても十分なボイドの消滅が困難となる。一方、2100℃よりも高い温度となると、一次焼結体の結晶が肥大化してしまうため、さらにHIP処理を行う場合に、いくら低温で処理しても得られる炭化珪素質焼結体の結晶が大きく、ボイドの消滅が困難となってしまう。さらに、結晶の焼結が不十分であると、粒子の結合も不十分となり、この炭化珪素質焼結体を基板保持盤に使用すると、突起形成時にブラスト加工を行う際に結晶の脱粒が起きやすく、チッピングの原因となってしまう。また、結晶が肥大化した場合は、結晶1つが脱粒した際に一度に欠損部が生じるため、この場合でも突起形成時のブラスト加工時において好ましくない。   Next, in order to obtain high thermal conductivity, the sintered body obtained as described above is subjected to primary sintering at a relatively low temperature of 1900 to 2100 ° C. in a vacuum or in an inert atmosphere such as Ar. As a result, since the grain growth can be suppressed without increasing the activity by reducing the amount of heat at the time of primary sintering, it is possible to suppress the grain growth of the silicon carbide particles of the molded body, and the voids existing between the crystals are also small. can do. When the primary sintering temperature is lower than 1900 ° C., the crystal does not sinter, and it becomes difficult to eliminate sufficient voids no matter how much the HIP treatment is performed thereafter. On the other hand, when the temperature is higher than 2100 ° C., the crystals of the primary sintered body will be enlarged, so that when the HIP treatment is further performed, the crystals of the silicon carbide-based sintered body that are obtained no matter how low the temperature are processed. Large, void disappearance becomes difficult. Furthermore, if the crystals are not sufficiently sintered, the bonding of the particles will be insufficient, and if this silicon carbide sintered body is used for a substrate holding disk, the grains will be shattered during blasting during the formation of protrusions. It is easy to cause chipping. In addition, when the crystal is enlarged, a defective portion is generated at a time when one crystal is grain-removed, which is not preferable at the time of blasting when forming a protrusion.

最後に、得られた一次焼結体をHIP処理する。これにより、炭化珪素の結晶の大きさを一次焼結の終了時の大きさとほぼ同じ大きさに維持したまま、ボイド径が5μmを超えるボイドをほとんど消滅させることができる。加えて、ホウ素や炭素の化合物からなる添加剤や添加物中の陽イオンの炭化珪素への固溶を制御することが可能となり、炭化珪素粒子の粒成長を有効に抑制することができる。   Finally, the obtained primary sintered body is subjected to HIP treatment. As a result, voids having a void diameter exceeding 5 μm can be almost eliminated while maintaining the size of the silicon carbide crystal substantially the same as the size at the end of the primary sintering. In addition, it becomes possible to control the solid solution of an additive composed of a compound of boron or carbon or a cation in the additive into silicon carbide, and the grain growth of silicon carbide particles can be effectively suppressed.

焼成工程において、一次焼結は温度1900〜2100℃、真空雰囲気で行うことが、HIP処理は温度1800〜2000℃、180MPa以上の不活性ガス雰囲気にて行うことにより、得られる炭化珪素質焼結体の平均ボイド径を1.5μm以下、最大ボイド径を5μm以下にすることができ、半導体や液晶製造装置の部材である基板保持盤や、試料保持具100として用いた際に、炭化珪素質結晶間に発生するパーティクルの発生を抑制することができる。HIP処理の温度が1800℃よりも低くなると、一次焼結体を形成した温度に対して低いため、緻密化の促進が行われない。さらに、一次焼結の温度よりも100℃以下の低い温度でHIP処理の温度を設定することが好ましく、この温度範囲であれば結晶が軟化した際に高圧にすることができるため、ボイドがより消滅しやすい。一方、2000℃よりも高い温度となると、一次焼結の温度よりも高い温度範囲となるので、結晶の成長が促進されてボイドが消滅しにくく、試料保持具100として用いた際に正反射率が低くなりやすい。同時に、180MPa以上の不活性ガス雰囲気とすることで、炭化硅素粒子間に存在するボイドを押しつぶすため、さらにボイドが消滅しやすい。   In the firing step, primary sintering is performed in a vacuum atmosphere at a temperature of 1900 to 2100 ° C., and HIP treatment is performed in an inert gas atmosphere at a temperature of 1800 to 2000 ° C. and 180 MPa or higher to obtain a silicon carbide-based sintered material. The average void diameter of the body can be 1.5 μm or less, and the maximum void diameter can be 5 μm or less. When used as a substrate holder or a sample holder 100 as a member of a semiconductor or liquid crystal manufacturing apparatus, silicon carbide Generation of particles generated between crystals can be suppressed. When the temperature of the HIP process is lower than 1800 ° C., the densification is not promoted because the temperature is lower than the temperature at which the primary sintered body is formed. Furthermore, it is preferable to set the temperature of HIP treatment at a temperature lower than 100 ° C. below the temperature of primary sintering, and if this temperature range is reached, the pressure can be increased when the crystal is softened. Easily disappear. On the other hand, when the temperature is higher than 2000 ° C., the temperature range is higher than the temperature of primary sintering, so that the growth of crystals is promoted and voids hardly disappear. Tends to be low. At the same time, by setting the inert gas atmosphere to 180 MPa or more, voids existing between the silicon carbide particles are crushed, and the voids are more likely to disappear.

さらに好ましくは、前記一次焼結の温度が1950〜2050℃の真空雰囲気にて焼成するとともに、前記HIP処理の温度が1850〜1950℃、190MPa以上の不活性ガス雰囲気にて処理すればよい。   More preferably, the primary sintering temperature is fired in a vacuum atmosphere of 1950 to 2050 ° C., and the HIP treatment temperature is 1850 to 1950 ° C. and an inert gas atmosphere of 190 MPa or more.

また、添加剤として、TiC、TiN、TiO等のチタンの化合物をチタン換算で200ppm以上、且つ400ppm以下の範囲で添加することが好ましい。これは、200ppm未満となると、得られる焼結体の熱伝導率が180W/(m・K)以上、600〜800℃における熱伝導率が60W/(m・K)以上を得ることができず、400ppmを超えると、これらの金属化合物が炭化珪素結晶中に固溶しやすく、炭化珪素質焼結体の強度や剛性を劣化させてしまうためである。また、他の焼結助剤であるホウ素と化合物を生成しやすくなり、焼結性が阻害され、密度が上がらないなどの影響が出てしまう。 Further, as additives, TiC, TiN, a compound of titanium such as TiO 2 200ppm or more in terms of titanium, and is preferably added in the range 400 ppm. If it is less than 200 ppm, the thermal conductivity of the obtained sintered body is 180 W / (m · K) or higher, and the thermal conductivity at 600 to 800 ° C. cannot be 60 W / (m · K) or higher. If it exceeds 400 ppm, these metal compounds are liable to be dissolved in silicon carbide crystals, and the strength and rigidity of the silicon carbide based sintered body are deteriorated. Moreover, it becomes easy to produce | generate a boron and compound which are other sintering auxiliary agents, and sinterability will be inhibited, and influences, such as a density not going up, will come out.

HIP処理した焼結体を加工して、セラミック基体3を製造する。ピン1とシール部2は、エッチングなどの方法によりピンとシール部を形成した後、上述したワイピングクロスを用いた方法で表面加工して形成することができる。   The ceramic body 3 is manufactured by processing the HIP-processed sintered body. The pin 1 and the seal portion 2 can be formed by forming a pin and a seal portion by a method such as etching and then processing the surface by a method using the wiping cloth described above.

図6に示すような溝9を有する試料保持具200を製造する方法は、上述した製造方法によって、セラミック基体3にピン1、シール部2を形成する。次に、溝9を形成しようとする部分以外のセラミック基体3の表面を硬質部材でマスクして保護する。   In the method of manufacturing the sample holder 200 having the groove 9 as shown in FIG. 6, the pin 1 and the seal portion 2 are formed on the ceramic substrate 3 by the manufacturing method described above. Next, the surface of the ceramic substrate 3 other than the portion where the groove 9 is to be formed is masked and protected with a hard member.

溝9および吸引孔8を形成する方法として、試料保持具100を製造後、細いノズルの先端から微粒のセラミック砥粒をセラミック基体3に高速で吹き付けるいわゆるブラスト処理によってセラミック基体3の中心から見て同心円状にノズルを移動させながら溝9を形成する。この場合、底部に向かって先細り状の溝9にするためには、ノズルから放出されるセラック砥粒が、溝9の開口部両側から溝9の底部の中心に向かって、それぞれセラミック砥粒が吹き付けられるように、セラミック砥粒を吹き付ける方向を保ちながらブラスト処理を行うことが好ましい。さらに好ましくは、ブラスト処理の後、溝9の内面には凹凸があり、次いで、ワイピングクロスに微粒のダイヤモンドペーストを付けて溝9内を研磨する。これにより、溝9の表面の表面粗さが小さくなり溝9内を流れる水の抵抗が小さくなり、吸引穴8に素早く水等の液体を回収できる。   As a method of forming the groove 9 and the suction hole 8, the sample holder 100 is manufactured and then viewed from the center of the ceramic substrate 3 by a so-called blasting process in which fine ceramic abrasive grains are sprayed onto the ceramic substrate 3 at high speed from the tip of a thin nozzle. The groove 9 is formed while moving the nozzle concentrically. In this case, in order to make the groove 9 tapered toward the bottom, the shellac abrasives discharged from the nozzles are separated from the both sides of the opening of the groove 9 toward the center of the bottom of the groove 9, respectively. It is preferable to perform the blasting process while maintaining the direction in which the ceramic abrasive grains are sprayed so as to be sprayed. More preferably, after the blasting process, the inner surface of the groove 9 has irregularities, and then the inside of the groove 9 is polished by attaching a fine diamond paste to the wiping cloth. Thereby, the surface roughness of the surface of the groove 9 is reduced, the resistance of the water flowing in the groove 9 is reduced, and a liquid such as water can be quickly collected in the suction hole 8.

最後に、吸引穴8を所定位置に例えば等間隔にドリルで開けて試料保持具200を得ることができる。   Finally, the sample holder 200 can be obtained by drilling the suction holes 8 at predetermined positions, for example, at regular intervals.

このようにして製造された試料保持具100,200は、例えば、セラミック基体3の上方の主面上に電極部を形成し、試料に電位を与えるための電源部を備え、電極端子よりそれぞれ電極部と試料に電圧を印加することで、試料と電極部間とに発生する静電気力により、ピン1により試料を保持する試料吸着装置や、シール部2と載置された試料との空隙を排気するための排気手段を備え、吸引力により試料の上下間に発生する差圧力により試料を保持する試料吸着装置として、試料に研磨や感光などの各処理、搬送等の種々の工程で用いることができる。   The sample holders 100 and 200 thus manufactured include, for example, an electrode part formed on the main surface above the ceramic substrate 3 and a power supply part for applying a potential to the sample. By applying a voltage to the part and the sample, electrostatic force generated between the sample and the electrode part evacuates the sample adsorption device that holds the sample with the pin 1 and the gap between the seal part 2 and the placed sample. As a sample adsorbing device that has an evacuation means for holding the sample by a differential pressure generated between the upper and lower sides of the sample by suction force, it can be used in various processes such as polishing and photosensitivity and conveyance of the sample it can.

本発明の試料保持具の一実施形態を示し、(a)は一部を破断した斜視図であり、(b)は同図(a)のA部を示す斜視図および断面図である。One Embodiment of the sample holder of this invention is shown, (a) is the perspective view which fractured | ruptured one part, (b) is the perspective view and sectional drawing which show the A section of the same figure (a). (a)〜(b)は、本発明の試料保持具に備えられるピンの種々の形状を示す断面図である。(A)-(b) is sectional drawing which shows the various shapes of the pin with which the sample holder of this invention is equipped. (a)は、本発明の試料保持具の拭き取り作業の状態を、(b)は、従来の試料保持具の拭き取りの作業状態を示す概念図である。(A) is a conceptual diagram which shows the state of the wiping operation | work of the sample holder of this invention, (b) is the work state of the wiping off of the conventional sample holder. 本発明の試料保持具に備えられるピンの別の実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another embodiment of the pin with which the sample holder of this invention is equipped. (a)〜(c)は、本発明の試料保持具に関するシール部の種々の実施形態を示す断面図である。(A)-(c) is sectional drawing which shows various embodiment of the seal part regarding the sample holder of this invention. 本発明の試料保持具に於ける他の実施形態を示し、(a)はB部を示す斜視図および断面図であり、(c)は溝近傍を示す断面図である。The other embodiment in the sample holder of this invention is shown, (a) is the perspective view and sectional drawing which show B part, (c) is sectional drawing which shows a groove | channel vicinity.

符号の説明Explanation of symbols

1、21:ピン
2:シール部
3:セラミック基体
4、24:ショルダー部
5、25:頂面
5a:頂面の周縁部
6、26:傾斜面
6a、26a:外方に向かって凸の曲面部
6b、26b:内方に向かって凸の曲面部
7:側面、7a:側面の周縁部
27a:外周、27b:内周
8:吸引穴
9:溝
10:段差
20:ワイピングクロス
100,200:試料保持具
1, 2: 1: Pin 2: Seal portion 3: Ceramic base 4, 24: Shoulder portion 5, 25: Top surface 5a: Peripheral portion 6 of top surface, 26: Inclined surface 6a, 26a: Curved surface convex outward Portions 6b and 26b: Inwardly convex curved surface portion 7: Side surface, 7a: Side edge portion 27a: Outer periphery, 27b: Inner periphery 8: Suction hole 9: Groove 10: Step 20: Wiping cloth 100, 200: Sample holder

Claims (5)

セラミック基体の一主面上に、試料を保持するための複数のピンと、該複数のピンの周囲に配置され、保持される試料との間を閉鎖するためのシール部とを備えるとともに、前記セラミック基体の一主面に開口し、前記複数のピンの外側を周回するように配置された、底部に向かって先細り状の少なくとも1つの溝と、該溝の底部に連通するように開口する吸引穴と、を備えた試料保持具であって、前記ピンは、先端に向かって先細り状であり、且つ複数の傾斜面からなるショルダー部をその外周にわたって少なくとも1つ備えていることを特徴とする試料保持具。 On one principal surface of the ceramic base, together comprising a plurality of pins to hold the sample, it is arranged around the pin of the plurality of, and a sealing portion for closing the space between the sample to be retained, the ceramic At least one groove that tapers toward the bottom and is arranged to circulate around the outside of the plurality of pins, and a suction hole that opens to communicate with the bottom of the groove. And the pin is tapered toward the tip, and has at least one shoulder portion formed of a plurality of inclined surfaces over the outer periphery thereof. Retaining tool. 前記ショルダー部は、その傾斜面が外方に向かって凸の曲面部と、内方に向かって凸の曲面部とを有することを特徴とする請求項1に記載の試料保持具。   The sample holder according to claim 1, wherein the shoulder portion includes a curved surface portion whose inclined surface is convex outward and a curved surface portion convex inward. 前記溝の開口部は、前記セラミック基体の一主面との境界部が曲面状であることを特徴とする請求項1または2に記載の試料保持具。 The sample holder according to claim 1 or 2 , wherein the opening of the groove has a curved surface at a boundary with one main surface of the ceramic substrate. 前記溝は、前記シール部の外側を周回するように配置されていることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の試料保持具。 The sample holder according to any one of claims 1 to 3, wherein the groove is arranged so as to go around the outside of the seal portion. 前記セラミック基体は、炭化珪素質焼結体からなることを特徴とする請求項乃至の何れかに記載の試料保持具。 The sample holder according to any one of claims 1 to 4 , wherein the ceramic substrate is made of a silicon carbide sintered body.
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