JP5597524B2

JP5597524B2 - 載置用部材およびその製造方法

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Publication number: JP5597524B2
Application number: JP2010265332A
Authority: JP
Inventors: 徹彌井上
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2010-11-29
Filing date: 2010-11-29
Publication date: 2014-10-01
Anticipated expiration: 2030-11-29
Also published as: JP2012119378A

Description

本発明は、例えば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処理を施す際に試料を載置する載置用部材およびその製造方法に関する。

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試料は、その製造工程において、製造装置や検査装置の載置用部材に載置され、処理が施される。

近年では、半導体集積回路の更なる微細化、高密度化にともない、例えば、載置用部材の載置面に存在するキズ等に入り込んだダストやパーティクルが、振動などの外力により散発的に試料へ再付着する問題が認識されている。例えば、載置面がセラミックスからなる場合、ボイド等の微小な凹凸が載置面に多数存在し、これらに入り込んだダスト等が試料へ再付着するという問題がある。

例えば、従来の載置用部材には、載置面全体を多孔質構造でないコーティング層で覆ったものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平４−８３３２８号公報

この構成によれば、載置面全体をコーティング層で覆うことにより、その凹凸を減少させようとしているが、試料と当接する部位の平坦性が高くなって、試料を取り外そうとした時に、試料が載置面の当接部位に密着して離れない現象（いわゆるリンキング現象）を起こす可能性がある。

よって、載置面にダストが入り込むことを抑制することができるとともに、試料とのリンキング現象を抑えることが可能な載置用部材およびその製造方法が求められている。

本発明の一態様に係る載置用部材によれば、試料を載置するための、複数の凸部を有する載置面を備えた、セラミックスからなる載置用部材であって、前記凸部は、前記試料が当接する上面と該上面から下方に向かう側面とを有し、該側面は前記上面よりも気孔率が小さい。

本発明の一態様に係る載置用部材の製造方法によれば、載置用部材となるセラミックスからなる基体を準備する準備工程と、試料を載置する載置面となる前記基体の表面にレーザ光を照射して、前記基体の前記載置面をエッチングするエッチング工程とを有し、該エッチング工程は、前記基体の表面に、所定領域を取り囲むように前記レーザ光を照射して、このレーザ光を照射した領域を除去しつつ表面側から改質させるとともに、前記所定領域を突出させて凸部とする。

本発明の一態様に係る載置用部材によれば、側面については比較的気孔率が小さいことから、全体として載置面にダストが入り込んで試料に再付着することを抑制することができるとともに、凸部の上面については比較的気孔が大きいことから、試料とのリンキング現象を抑えることができる。

本発明の一態様に係る載置用部材の製造方法によれば、載置面にダストが入り込むことを抑制することができるとともに、試料とのリンキング現象を抑えることが可能な載置用部材を製造することができる。

本発明の一実施形態による載置用部材の構成例を示す図であり、（ａ）は、載置用部材の一部を破断した斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ１部の部分拡大断面図である。図１の載置用部材の製造方法を説明する図であり、載置用部材となる基体をレーザ加工している状態を示す図である。（ａ）は、載置面におけるレーザ加工された部位を示す上面図であり、（ｂ）は、図２のＡ２部の部分拡大断面図である。載置面の構成の変形例を示す部分拡大断面図である。図４の載置面を有する載置用部材の製造方法を説明する図であり、（ａ）は、基体の表面にＵＶシートを配置した状態を示す図、（ｂ）は、（ａ）のＵＶシートに紫外線を照射した状態を示す図である。図４の載置面を有する載置用部材の製造方法を説明する図であり、（ａ）は、ＵＶシートに紫外線を照射した後、マスクを外した状態を示す図であり、（ｂ）は、保護層を形成した状態を示す図である。図４の載置面を有する載置用部材の製造方法を説明する図であり、載置面となる基体の表面をブラスト加工した状態を示す図である。本発明の一実施形態にかかる載置用部材の製造方法を説明するフローチャートである。実施例の載置用部材の載置面をＳＥＭで撮影した画像を示す図である。実施例の載置用部材の凹凸部をＥＤＳ分析した結果を示すマッピング画像を示す図であり、（ａ）は、凸部の上面における酸素（Ｏ）に関するマッピング画像、（ｂ）は、凸部の上面におけるケイ素（Ｓｉ）に関するマッピング画像、（ｃ）は、凸部の側面における酸素（Ｏ）に関するマッピング画像、（ｄ）は、凸部の側面におけるケイ素（Ｓｉ）に関するマッピング画像を示している。

以下に、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１に示すように、本発明の実施形態による載置用部材１は、試料を載置するための、複数の凸部２を有する載置面３を備えている。シリコンウエハ等の試料Ｗは、載置面３に載置される場合に、複数の凸部２によって支持される。載置面３は、例えばセラミックスからなる本体の表面であり、この場合、凸部２もセラミックスから形成されてよい。このセラミックスは、例えば炭化珪素（ＳｉＣ）である。複数の凸部２は、載置面３全体に渡って設けられてもよいし、載置面３の中心から同心円状に設けられていてもよい。

各凸部２は、試料Ｗが当接する上面５と該上面５から下方に向かう側面６とを有している。そして、凸部２の側面６は、凸部２の上面５よりも気孔率が小さい。凸部２は、側面６の内側に、酸素、窒素、および硼素からなる群から選択された少なくとも１種以上の成分が上面５よりも多く含まれた表面領域７ａが形成されている。この表面領域７ａは、外気に接する表面から所定の深さ領域に形成されており、例えば、側面６を溶融することによって形成された、表面側から改質された領域である。

凸部２が、例えばＳｉＣからなる場合、この表面領域７ａは、例えば珪素（Ｓｉ）および酸素（Ｏ）を含む。このとき、凸部２の上面５には、ＳｉＣが露出し、側面６は、珪素（Ｓｉ）および酸素（Ｏ）を含む領域が存在することになる。なお、表面領域７ａにおいて酸素等が存在することは、ＥＤＳ（エネルギー分散型X線分光分析）マッピングにて容
易に測定することができ、さらに定量的には、例えばＩＣＰ発光分光分析方法により測定が可能である。

凸部２の側面６は、表面領域７ａが形成されているために、気孔率が比較的小さく、セラミックスがそのまま露出している場合と比較して脱粒が生じ難い。また、側面６は、セラミックスがそのまま露出している場合と比較して、ボイド、クラック等が低減されているために、それらのボイド等に入り込んだダストやパーティクルが、振動などの外力により散発的に試料へ再付着するといった問題を抑制することができる。結果として、ダスト等が試料Ｗに付着して試料Ｗが汚染されることを抑制することができる。

凸部２の気孔率の大小は、凸部２の上面および側面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて同倍率で撮影し、この撮影したＳＥＭ写真を観察することによって判断することができる。また、気孔率の具体的な値は、ＳＥＭ写真における所定領域中の気孔の総面積を当該所定領域の面積によって割ることによって求めることができる。例えば、凸部２の上面および側面をそれぞれ倍率１０００〜５０００倍で観察した視野の面積５００〜１００００μｍ^２を、写真の総面積４００〜１０００ｍｍ^２程度でＳＥＭ写真に撮り、この写真の総面積に対する気孔の総面積を求めることにより得られる。

なお、本実施の形態による載置用部材１のように、凸部２の側面６が溶融することにより改質されている場合には、セラミックスのボイド等がその改質層によって埋められるため、ボイドが減少し、気孔率が効果的に低減されるため、より好ましい。

また、表面領域７ａの厚みは、好ましくは、５〜４０μｍであり、より好ましくは、２０〜３０μｍである。５μｍ以上であれば、セラミックスのボイドを埋めて、パーティクル等がボイドに入りこむことを抑制することができ、４０μｍ以下であれば、熱伝導率の特性において、表面領域７ａの影響を小さくすることができる。例えば、凸部２がＳｉＣからなる場合、試料Ｗに対する処理において発生した熱を、熱伝導率の高い凸２を介して効率良く放熱することが可能になる。

また、この構成によれば、試料Ｗに当接する凸部２の上面５は、セラミックスの焼成面またはその焼成面を研削若しくは研磨して得られる面（研削面若しくは研磨面）がそのまま露出していることから、気孔率が比較的高く、結果として、表面粗さが大きくなるので、試料Ｗが当接する部位、すなわち凸部２の上面５に密着して離れない現象（いわゆるリンキング現象）が起こることを抑制することができる。

さらに、この構成によれば、試料Ｗに当接する凸部２の上面５には、熱伝導率が高いＳｉＣが露出しているため、試料Ｗの温度が上昇した場合にも、この凸部２の上面５から放熱が行われる。よって、試料Ｗの温度上昇によって、例えば露光条件等が変化し、試料に形成される回路パターンに誤差が生じるといったことを抑制することができる。

なお、本実施の形態による載置用部材１では、側面６に表面領域７ａを形成したが、表面領域７ａの代わりに、例えばセラミックスからなるコーティング層を別途被覆してもよい。しかし、表面領域７ａを形成した場合には、凸部２の側面からコーティング層が剥がれるといったことは起こりにくいため、試料Ｗの汚染抑制効果を安定して長時間持続することができる。

さらに、表面領域７ａが凸部２の内部と同じ金属元素を有している場合には、凸部２の内部と表面領域７ａとの間で接合力がより大きくなり、表面領域７ａが剥離するといったことをさらに抑制することができる。

また、載置面３の凸部２を取り囲む部位において、該部位の深さ領域に、酸素、窒素、および硼素からなる群から選択された少なくとも１種以上の成分が上面５よりも多く含まれた表面領域７ｂ（以下、「載置面表面領域」ともいう。）が形成されていてもよい。この場合には、凸部２を取り囲む部位においてもダスト等の発生を抑制することができるため、そのようなダスト等が試料Ｗに付着して試料Ｗが汚染されることをさらに抑制することができる。この場合、凸部２を取り囲む部位は、凸部２の上面５よりも気孔率が小さい。

このような載置用部材１は、以下のようにして製造することができる。まず、載置用部材１となるセラミックスからなる基体１０を準備する。そして、図２に示すように、レーザ光源ＬＳから載置面３となる基体１０の表面に、レーザ光Ｌを照射して、基体１０の表面をエッチングする。このエッチング工程においては、図３（ａ）に示すように、基体１０の表面に、所定領域を取り囲むようにレーザ光Ｌを照射する。このようにレーザ光Ｌを照射すると、レーザ光Ｌを照射した領域が除去されて、そのレーザ光照射領域の内側、すなわち上記所定領域が突出するため、凸部２を形成することができる。また、図３（ｂ）に示すように、レーザ光Ｌを照射したレーザ光照射領域は、レーザ光Ｌによって溶融され、基体１０が表面側から改質された改質領域となる。この場合、凸部２の側面６も、レーザ光Ｌによって溶融され、改質される。これら改質された領域は、表面領域７ａ，７ｂとなる。

基体１０がＳｉＣからなる場合、レーザ光Ｌが照射された領域は昇華して、その領域から炭素（Ｃ）が放出され、代わりに、雰囲気中に含まれる成分、例えば、大気中でレーザ加工を行う場合には、酸素（Ｏ）が領域中に取り込まれる。これにより、レーザ光Ｌが照射された領域は、レーザ光Ｌが照射されない領域と比較して酸素成分が多く含まれた表面領域７ａ，７ｂとなる。なお、レーザ加工を行う雰囲気に応じて、領域に取り込まれる成分は変化する。この成分は、上述した酸素の他、窒素（Ｎ）やホウ素（Ｂ）といった成分がある。

また、レーザ光Ｌを照射して基体１０の表面を加工するとき、エッチングパターンに合わせてレーザ光源ＬＳを移動させてもよいが、図２に示すように、基体１０をステージＳに載置して、そのステージＳを移動させてもよい。ステージＳを移動させる場合には、ステージＳをレーザ光Ｌに直交する平面方向、すなわちＸ、Ｙ方向に移動させることができるため、レーザ光源ＬＳを移動させる場合と比較して、レーザ光Ｌの焦点がＺ方向（Ｘ，Ｙ方向に直交する方向）にぶれることを抑制することができる。これにより、レーザ光Ｌの焦点を該レーザ光Ｌに直交する平面方向において一定に保つことができるため、レーザ加工の精度が上がり、複数の凸部２を比較的簡単に同じ高さに揃えることができる。

このようにレーザ加工によって凸部２を形成する場合、例えばブラスト加工によって凸部２を形成する場合と比較して、凸部２の径を小さくすることができる。これは、ブラスト加工の場合には、ブラスト砥粒を高圧で吹きつけて凸部２を形成するため、凸部２の径が小さいと凸部２に欠け等が生じるが、レーザ加工によって凸部２を形成する場合には、このような問題が生じにくいからである。レーザ加工によって凸部２を形成する場合、凸部２の径は、例えばφ０．０５ｍｍまで小さくすることができる。

また、レーザ加工によって凸部２を形成する場合は、ブラスト加工によって凸部２を形
成する場合と比較して、安価に凸部２を形成することができる。これは、ブラスト加工においては、マスクの貼り付けや洗浄工程が必要であるが（後述する）、レーザ加工においては、このような工程が省略できるからである。

また、図４および図１の点線に示すように、載置面３は、各凸部２を取り囲むように、複数の凸部２に対応して環状に設けられた複数の凹部８を有していてもよい。このように凹部８を形成すると、載置用部材１を、凸部２に試料Ｗを載置して試料Ｗを真空吸着する、いわゆる真空チャックとして使用する場合には、凹部８内に空気を溜めて、これを吸引することになるため、凹部８を形成せずに凸部２間の微小な空間に存在する空気のみを吸引する場合と比較して、吸引の際の圧力損失を小さくすることができ、より円滑で早い吸着が可能になる。また、載置面３の面積を大きくすることなく、凹部８の容量を大きくするために、凹部８の深さは、凸部２の高さよりも高いことが好ましい。

このように凸部２の周囲に凹部８を設ける場合の載置用部材１の製造方法を、図５〜図８を用いて、以下に説明する。なお、基体１０をステージＳに載置する工程（Ｓ１）およびステージＳを駆動させながら基体１０の表面にレーザ光を照射して凸部２を形成する工程（Ｓ２）までは、図３を用いて述べた内容と同様であるので、説明を省略する。

次に、上述したエッチング工程の後に、レーザ光を照射した領域およびその領域によって囲まれる領域、すなわち凸部２を覆う保護層を形成する。この保護層は、例えば以下のように形成される。まず、図５（ａ）に示すように、載置面となる基体１０の表面に、紫外線を照射すると硬化する光硬化性シート（以下、「ＵＶシート」という。）１１を貼付けて、ＵＶシート１１を基体１０の表面上に配置する（Ｓ３）。そして、図５（ｂ）に示すように、この光硬化性シート１１上にマスク１２を配置する（Ｓ４）。このマスク１２は、例えば樹脂からなる。

さらに、マスク１２の上方に紫外線の光源１３を配置し、この光源１３からマスク１２を介して光硬化性シート１１に紫外線を照射して、光硬化性シート１１を露光する（Ｓ５）。このとき、紫外線が、マスク１２の開口部１２ａを通って光硬化性シート１１に照射されると、その照射された領域が硬化する。一方、マスク１２の開口部１２ａ以外の部位１２ｂによって覆われ、紫外線が照射されなかった光硬化性シート１１の領域は、硬化されずにそのままの状態である。ここで、上述の保護層を形成するためには、上記レーザ光照射領域およびそのレーザ光照射領域によって囲まれる領域に紫外線が照射されるように、マスク１２に開口部１２ａを形成する。なお、マスク１２を外した状態を図６（ａ）に示す。図６（ａ）では、光硬化性シート１１の硬化部１４が示されている。

次に、図６（ａ）の基体１０の表面に炭酸ナトリウム等のアルカリ性の溶液を供給して、光硬化性シート１１の硬化部１４以外の部位を除去する。これにより、凸部２を形成するためにレーザ光を照射した環状領域およびその環状領域によって囲まれる領域を覆う保護層１５が得られる。

次に、図６（ｂ）の基体１０の表面に対してブラスト加工を行う（Ｓ６）。具体的には、図７に示すように、基体１０の表面にブラスト砥粒２０を吹き付け、保護層１５で覆われない領域を破砕して、その部位を深さ方向に彫り込んでいく。これにより、基体１０の表面に形成した凸部２の間に凹部８を形成する。最後に、酸性溶液等を使用して、基体１０の表面を洗浄し、保護層１５を除去する（Ｓ７）。これにより、図４に示した載置面３を有する載置用部材１を製造することができる。

以上のような製造方法により得られた載置用部材１は、表面領域７ｂが凸部２と凹部８との間に設けられ、凹部８の内面には設けられない。凹部８の内面は、載置面に試料Ｗを
載置した場合に、試料Ｗの裏面から離れた位置にあるため、表面領域７を設けなくても、ダスト等の影響は少ないと考えられる。ただし、凹部８の内面にレーザ加工を施して、表面領域７ａ，７ｂと同様の表面領域を設け、試料Ｗに対してダスト等が付着することをさらに抑制することができる。また、表面領域を設ける代わりに、凹部８の内面にコーティング層を設けてもよい。

以下、本発明の実施例を説明する。まず、外径１００ｍｍ、厚み１０ｍｍの円板状の炭化珪素セラミック焼結体を準備した。そして、この焼結体の外周面を円筒加工、厚みを平面研削加工によって整えた後、円形状の主面に対して粒径１０μｍ以下のダイヤモンド砥粒を用いてラッピング加工を施すことにより、基体１０を作製した。

次に、基体１０をＸ，Ｙ方向に制御可能なステージの載置台に載置し、基体１０の一方主面にレーザ光Lを照射して凸部２を形成した。具体的には、基体１０の一方主面におけ
る所定の位置に、５００ｎｍ付近にピーク波長を有するレーザ光Lを照射し、直径０．０
５ｍｍ及び高さ０．０８ｍｍの凸部２を形成した。この際、レーザ光Lは走査させず、載
置させたステージをＸ，Ｙ方向に移動させた。本実施例では凸部２が円筒形状であるため、ステージを円周運動させた。なお、レーザ加工は、酸化雰囲気の環境で行った。
これにより、レーザ加工面が変質し、凸部２の側面内側に珪素および酸素を含有する表面領域が形成された。

次に、凹部８を形成するため、以下の手順でブラスト加工を行った。まず、凸部２を形成した基体１０の一方主面（被加工面）に、ラミネート式のＵＶシートを貼付した。その後、レーザ加工で加工したい箇所に透光部１２ａが位置するように、被加工面にマスク１２を載置した。そして、マスク１２上方から紫外線を照射して、透光部１２ａを透過する紫外線によりＵＶシートの一部を硬化させた。このときの紫外線の波長は、３６５ｎｍであった。

さらに、基体１０の被加工面に向かって、噴射流量０．５ｍ^３／分および噴射圧力を０．５ＭＰａの条件でブラスト砥粒を噴射し、被加工面に凹部８を形成した。

以上のようにして作製した載置用部材１の載置面を、ＳＥＭによって加速電圧を１５ｋＶとして測定した。図９は、載置面をＳＥＭによって撮影することにより得られた画像を示している。図９（ａ）は、撮影倍率は７０倍としたときの凸部２全体の画像であり、（ｂ）は、撮影倍率を７５０倍としたときの拡大画像である。なお、（ｃ）は、（ｂ）との比較のために、載置面における凸部２が形成されていない部位（レーザ加工されていない部位）を（ｂ）と同じ倍率で撮影した画像である。

また、図１０は、上記載置面をＥＤＳ法により組成分析した結果を示している。図１０（a），（ｂ）は、凸部２の上面におけるＳｉおよびＯのマッピング画像であり、（ｃ）
，（ｄ）は、凸部２の側面におけるＳｉおよびＯのマッピング画像である。この画像の撮影倍率は７５０倍であり、元素の含有量が濃淡によって表されている。すなわち、これらのマッピング画像において、白い領域ほど元素の含有量が多いことを示す。

図１０（ｂ），（ｄ）を観察すると、両者とも全体が白くなっており、凸部２の上面および側面のいずれにおいても元素Ｓｉが多量に存在していることがわかる。一方、図１０（ａ），（ｃ）を観察すると、図１０（ａ）よりも図１０（ｃ）が白い領域が目立つことから、凸部２の上面には酸素Ｏがほとんど存在していないのに対し、側面にはある程度の量の酸素Ｏが存在していることがわかる。

１載置用部材
２凸部
３載置面
５（凸部の）上面
６（凸部の）側面
７ａ，７ｂ表面領域
８凹部
１０基体
１１ＵＶシート
１２マスク
１３ＵＶ光源
１５保護層
Ｗウェハ
ＬＳレーザ光源
Ｌレーザ光
Ｓステージ

Claims

試料を載置するための、複数の凸部を有する載置面を備えた、セラミックスからなる載置用部材であって、
前記凸部は、前記試料が当接する上面と該上面から下方に向かう側面とを有し、該側面は前記上面よりも気孔率が小さい載置用部材。
前記凸部は、前記側面の内側に、酸素、窒素および硼素からなる群から選択された少なくとも１種以上の成分が前記上面よりも多く含まれた表面領域が形成されている請求項１に記載の載置用部材。
前記表面領域は、前記凸部の内部と同じ金属元素を有する請求項２に記載の載置用部材。
前記凸部は炭化珪素からなり、前記表面領域は珪素および酸素を含有している請求項３に記載の載置用部材。
前記表面領域は、前記凸部の側面が表面側から改質された領域である請求項２から請求項４のいずれかに記載の載置用部材。
前記載置面の前記凸部を取り囲む部位における所定の深さ領域に、酸素、窒素および硼素からなる群から選択された少なくとも１種以上の成分が前記凸部の上面よりも多く含まれた載置面表面領域が形成されている請求項１から請求項５のいずれかに記載の載置用部材。
前記載置面は、前記各凸部を取り囲むように、前記複数の凸部に対応させて環状に設けられた複数の凹部を有しており、前記凸部と前記凹部との間に前記載置面表面領域が形成されている請求項６に記載の載置用部材。
試料を載置するための、複数の凸部を有する載置面を備えた、セラミックスからなる載置用部材であって、
前記凸部は、前記試料が当接する上面と該上面から下方に向かう側面とを有し、該側面の内側に、酸素、窒素および硼素からなる群から選択された少なくとも１種以上の成分が前記上面よりも多く含まれた表面領域が形成されている載置用部材。
前記表面領域は、前記凸部の内部と同じ金属元素を有する請求項８に記載の載置用部材。
前記凸部は炭化珪素からなり、前記表面領域は珪素および酸素を含有している請求項９に記載の載置用部材。
前記凸部の側面は、前記凸部の上面よりも気孔率が小さい請求項８から請求項１０のいずれかに記載の載置用部材。
前記表面領域は、前記凸部の側面が表面側から改質された領域である請求項８から請求項１１のいずれかに記載の載置用部材。
前記載置面の前記凸部を取り囲む部位における所定の深さ領域に、酸素、窒素および硼素からなる群から選択された少なくとも１種以上の成分が前記凸部の上面よりも多く含まれた載置面表面領域が形成されている請求項８から請求項１２のいずれかに記載の載置用
部材。
前記載置面は、前記各凸部を取り囲むように、前記複数の凸部に対応させて環状に設けられた複数の凹部を有しており、前記凸部と前記凹部との間に前記載置面表面領域が形成されている請求項１３に記載の載置用部材。
載置用部材となるセラミックスからなる基体を準備する準備工程と、
試料を載置する載置面となる前記基体の表面にレーザ光を照射して、前記基体の前記載置面をエッチングするエッチング工程とを有し、
該エッチング工程は、前記基体の表面に、所定領域を取り囲むように前記レーザ光を照射して、このレーザ光を照射した領域を除去しつつ表面側から改質させるとともに、前記所定領域を突出させて凸部とする載置用部材の製造方法。
前記エッチング工程の後に、前記レーザ光が照射されたレーザ光照射領域および該レーザ光照射領域によって囲まれた前記所定領域を覆う保護層を形成する保護層形成工程と、前記載置面の前記保護層で覆われた領域以外の領域を除去して前記載置面に凹部を形成する凹部形成工程と
を有する請求項１５に記載の載置用部材の製造方法。