JP6141756B2 - 保持部材 - Google Patents
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
本発明は、半導体製造工程の露光装置などにおいて、露光処理時における被処理物である基板の保持に用いられる保持部材に関する。
半導体素子や液晶ディスプレイ（ＦＰＤ）を製造するための露光装置において、露光処理時における被処理物である基板（例えば、ウエハ）の保持部材には、光の反射を抑制して露光精度を向上させるために、反射率の低い着色されたセラミックスが用いられている。
このようなセラミックスとして、例えば、特許文献１に、Ｍｎ、Ｔｉ、及びＦｅの３種類の金属元素をそれぞれ少なくとも酸化物換算で0.5％以上含み、３種類の元素の合計が
酸化物換算で２〜11％、Ｓｉ、Ｃａ、及びＭｇの３種類の元素を、Ｓｉを酸化物換算で少なくとも４％以上、Ｃａ及びＭｇをそれぞれ少なくとも酸化物換算で0.4％以上含み、３
種類の元素の合計が、酸化物換算で６〜９％含み、残部が酸化物換算で１％以下の不純物とＡｌの酸化物とからなるセラミックスが提案されている。
酸化物換算で２〜11％、Ｓｉ、Ｃａ、及びＭｇの３種類の元素を、Ｓｉを酸化物換算で少なくとも４％以上、Ｃａ及びＭｇをそれぞれ少なくとも酸化物換算で0.4％以上含み、３
種類の元素の合計が、酸化物換算で６〜９％含み、残部が酸化物換算で１％以下の不純物とＡｌの酸化物とからなるセラミックスが提案されている。
今般の露光処理時における被処理物である基板の保持に用いられる保持部材には、反射率が低く、且つ比剛性が高いことが求められているが、特許文献１に記載のセラミックスは、比剛性が高いものは、350〜440ｎｍの波長領域における反射率（累積反射率）が10％を超えており、反射率が10％未満のものは比剛性が低かった。
本発明は、上記要求を満たすべく案出されたものであり、反射率が低く、かつ比剛性の高い保持部材を提供することを目的とする。
本発明の保持部材は、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｒを含むアルミナ質焼結体からなり、該アルミナ質焼結体を構成する全成分100質量％のうち、ＡｌをＡｌ２Ｏ３換算した含有量が85質量
％以上90質量％以下であり、ＭｎをＭｎＯ２換算、ＦｅをＦｅ２Ｏ３換算、ＣｒをＣｒ２Ｏ３換算した値の合計に対するＣｒ２Ｏ３換算した値の割合が％以上80％以下であり、表面粗さＲａが0.1μｍ以上1.8μｍ以下であることを特徴とするものである。
％以上90質量％以下であり、ＭｎをＭｎＯ２換算、ＦｅをＦｅ２Ｏ３換算、ＣｒをＣｒ２Ｏ３換算した値の合計に対するＣｒ２Ｏ３換算した値の割合が％以上80％以下であり、表面粗さＲａが0.1μｍ以上1.8μｍ以下であることを特徴とするものである。
本発明の保持部材は、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｒを含むアルミナ質焼結体からなり、該アルミナ質焼結体を構成する全成分100質量％のうち、ＡｌをＡｌ２Ｏ３換算した含有量が85質量
％以上90質量％以下であり、ＭｎをＭｎＯ２換算、ＦｅをＦｅ２Ｏ３換算、ＣｒをＣｒ２Ｏ３換算した値の合計に対するＣｒ２Ｏ３換算した値の割合が50％以上80％以下であり、表面粗さＲａが0.1μｍ以上1.8μｍ以下であることにより、反射率が低く、且つ高い比剛性を有している。
％以上90質量％以下であり、ＭｎをＭｎＯ２換算、ＦｅをＦｅ２Ｏ３換算、ＣｒをＣｒ２Ｏ３換算した値の合計に対するＣｒ２Ｏ３換算した値の割合が50％以上80％以下であり、表面粗さＲａが0.1μｍ以上1.8μｍ以下であることにより、反射率が低く、且つ高い比剛性を有している。
以下、本実施形態の保持部材の一例について説明する。
本実施形態の保持部材は、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｒを含むアルミナ質焼結体からなり、アルミナ質焼結体を構成する全成分100質量％のうち、ＡｌをＡｌ２Ｏ３換算した含有量が85質
量％以上90質量％以下であり、ＭｎをＭｎＯ２換算、ＦｅをＦｅ２Ｏ３換算、ＣｒをＣｒ２Ｏ３換算した値の合計に対するＣｒ２Ｏ３換算した値の割合が50％以上80％以下であり、表面粗さＲａが0.1μｍ以上1.8μｍ以下である。
量％以上90質量％以下であり、ＭｎをＭｎＯ２換算、ＦｅをＦｅ２Ｏ３換算、ＣｒをＣｒ２Ｏ３換算した値の合計に対するＣｒ２Ｏ３換算した値の割合が50％以上80％以下であり、表面粗さＲａが0.1μｍ以上1.8μｍ以下である。
本実施形態の保持部材は、上記構成を満たしていることにより、低い反射率と高い比剛性とを備えている。具体的には、350〜440ｎｍの波長領域における反射率が10％以下であり、比剛性が85ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ以上となる。なお、本実施形態の保持部材において、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｒ以外の遷移金属を含んでいてもよい。
なお、本実施形態の保持部材の350〜440ｎｍの波長領域における反射率は、例えば、分光測色計（コニカミノルタ製 ＣＭ−3700Ａ）を用いて、基準光源Ｄ65、視野10°、照明径３×５ｍｍの条件で測定し、350〜440ｎｍの波長領域における反射率を確認すればよい。
また、比剛性については、ＪＩＳ Ｒ 1602−1995に記載の超音波パルス法に基づいて室温におけるヤング率を測定し、ＪＩＳ Ｒ 1634−1998に基づいて比重を測定し、ヤング率の値を比重の値で除算することで算出できる。
また、表面粗さＲａについては、ＪＩＳ Ｂ 0601−2001に準拠して測定すればよい。さらに、アルミナ質焼結体中のＡｌをＡｌ２Ｏ３換算、ＭｎをＭｎＯ２換算、ＦｅをＦｅ２Ｏ３換算、ＣｒをＣｒ２Ｏ３換算した含有量については、アルミナ質焼結体の一部を粉砕し、得られた粉体を塩酸などの溶液に溶解した後、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分光分析装置（例えば、島津製作所製：ＩＣＰＳ−8100）を用いて、Ａｌ、Ｍｎ、ＦｅおよびＣｒの含有量を測定し、それぞれ上述した酸化物に換算すればよい。
また、ＭｎをＭｎＯ２換算、ＦｅをＦｅ２Ｏ３換算、ＣｒをＣｒ２Ｏ３換算した値の合計に対するＣｒ２Ｏ３換算した値の割合が50％以上80％以下であるか否かについては、それぞれの酸化物換算値を用いて、Ｃｒ２Ｏ３換算した値を、ＭｎをＭｎＯ２換算、ＦｅをＦｅ２Ｏ３換算、ＣｒをＣｒ２Ｏ３換算した値の合計で除して百分率で表した値で確認すればよい。
また、本実施形態の保持部材の色調は、ＣＩＥ1976Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間における明度指数Ｌ＊で30〜42の値を示すものである。なお、ＣＩＥ1976Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間における明度指数Ｌ＊の測定方法は、反射率の測定時と同様に、例えば、分光測色計（コニカミノルタ製 ＣＭ−3700ｄ等）を用い、光源をＣＩＥ標準光源Ｄ65、視野角を10°、測定範囲を５ｍｍ×７ｍｍに設定して測定すればよい。
また、本実施形態の保持部材は、ＭｎＯ２換算での含有量が1.5質量％以上３質量％以
下であり、Ｆｅ２Ｏ３換算での含有量が0.7質量％以上２質量％以下であり、Ｃｒ２Ｏ３
換算での含有量が5.5質量％以上8.2質量％以下であることが好適である。上記構成を満たしている保持部材は、350〜440ｎｍの波長領域における反射率がさらに低くなる。
下であり、Ｆｅ２Ｏ３換算での含有量が0.7質量％以上２質量％以下であり、Ｃｒ２Ｏ３
換算での含有量が5.5質量％以上8.2質量％以下であることが好適である。上記構成を満たしている保持部材は、350〜440ｎｍの波長領域における反射率がさらに低くなる。
また、本実施形態の保持部材は、表面に酸化珪素膜を有していることが好適である。このように、表面に酸化珪素膜を有しているときには、酸化珪素膜と、酸化珪素膜の下方において最も多く存在するアルミナ結晶との屈折率の差および、アルミナ質焼結体の表面の微小亀裂や気孔等による反射の抑制により、350〜440ｎｍの波長領域における反射率がさ
らに低くなる。
なお、酸化珪素膜の確認方法は、表面に垂直な断面を観察し、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）を用いて、Ｓｉ（珪素）とＯ（酸素）のマッピングを確認し、アルミナ質焼結体の表面側において、ＳｉおよびＯの線状の分布が確認されればよい。
らに低くなる。
なお、酸化珪素膜の確認方法は、表面に垂直な断面を観察し、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）を用いて、Ｓｉ（珪素）とＯ（酸素）のマッピングを確認し、アルミナ質焼結体の表面側において、ＳｉおよびＯの線状の分布が確認されればよい。
次に、本実施形態の保持部材の製造方法の一例について説明する。
まず、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）粉末と、Ｍｎ源、Ｆｅ源、Ｃｒ源として、炭酸マンガン（ＭｎＣＯ３）粉末、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）粉末、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）粉末を準備する。また、焼結助剤として、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）粉末、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）粉末および酸化珪素（ＳｉＯ２）粉末を準備する。
次に、これらの粉末を所定量秤量して１次原料粉末とする。具体的には、アルミナ質焼結体を構成する全成分100質量％のうち、ＡｌをＡｌ２Ｏ３換算した含有量が85〜90質量
％となるようにアルミナ粉末を秤量し、焼結助剤は、それぞれＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｉＯ２換算した合計で0.6〜２質量％となるように秤量する。そして、残部がＭｎ源、Ｆｅ源、
Ｃｒ源の粉末となるが、このとき、アルミナ質焼結体を構成する全成分100質量％のうち
、ＭｎをＭｎＯ２換算、ＦｅをＦｅ２Ｏ３換算、ＣｒをＣｒ２Ｏ３換算した値の合計に対するＣｒ２Ｏ３換算した値の割合が50％以上80％以下となるように秤量する。
％となるようにアルミナ粉末を秤量し、焼結助剤は、それぞれＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｉＯ２換算した合計で0.6〜２質量％となるように秤量する。そして、残部がＭｎ源、Ｆｅ源、
Ｃｒ源の粉末となるが、このとき、アルミナ質焼結体を構成する全成分100質量％のうち
、ＭｎをＭｎＯ２換算、ＦｅをＦｅ２Ｏ３換算、ＣｒをＣｒ２Ｏ３換算した値の合計に対するＣｒ２Ｏ３換算した値の割合が50％以上80％以下となるように秤量する。
次に、この秤量した１次原料粉末100質量部に対し、１〜1.5質量部のＰＶＡ（ポリビニールアルコール）などのバインダと、100質量部の溶媒と、0.1〜0.5質量部の分散剤とを
秤量して準備し、１次原料粉末とともに攪拌機内に入れて混合・攪拌してスラリーを得る。
秤量して準備し、１次原料粉末とともに攪拌機内に入れて混合・攪拌してスラリーを得る。
その後、噴霧造粒装置（スプレードライヤー）を用いてスラリーを噴霧造粒して顆粒を得た後、粉末プレス成形法や静水圧プレス成形法（ラバープレス法）により所定形状の成形体を成形する。
次に、得られた成形体に必要に応じて切削加工を施し、大気（酸化）雰囲気の焼成炉を用いて、1350〜1700℃の最高温度で所定時間保持して焼成し焼結体を得る。そして、得られた焼結体に研削加工を施した後、1000〜1300℃の温度で熱処理することにより、本実施形態の保持部材を得ることができる。
また、表面に酸化珪素膜を有する保持部材を得るには、研削加工後に、酸化珪素を含む溶剤を塗布し、500〜700℃の温度で熱処理すればよい。
以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
組成等を種々異ならせた試料を作製し、比剛性および反射率の確認を行なった。まず、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）粉末と、Ｍｎ源として炭酸マンガン（ＭｎＣＯ３）粉末、Ｆｅ源として酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）粉末、Ｃｒ源として酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）粉末を準備した。また、焼結助剤として、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）粉末、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）粉末および酸化珪素（ＳｉＯ２）粉末を準備した。
そして、これらの粉末を用いて、アルミナ質焼結体を構成する全成分100質量％のうち
の含有量が、表１に示す値となるように秤量して１次原料粉末とした。
の含有量が、表１に示す値となるように秤量して１次原料粉末とした。
次に、この秤量した１次原料粉末100質量部に対し、１質量部のＰＶＡと、100質量部の溶媒と、0.2質量部の分散剤とを秤量し、１次原料粉末とともに攪拌機内に入れて混合・
攪拌してスラリーとした。その後、噴霧造粒装置（スプレードライヤー）を用いてスラリーを噴霧造粒して顆粒を得た。
攪拌してスラリーとした。その後、噴霧造粒装置（スプレードライヤー）を用いてスラリーを噴霧造粒して顆粒を得た。
次に、得られた顆粒を金型内に充填してプレスし、その後、切削加工を施して所定形状の成形体を得た。次に、得られた成形体を焼成炉に入れて大気雰囲気中1600℃の最高温度で焼成した。そして、表１に示す表面粗さＲａとなるように砥石の番手を異ならせて、得られた焼結体の表面に研削加工を施した。その後、大気雰囲気中において、1200℃の温度で熱処理することにより、試料Ｎｏ．１〜36を得た。なお、試料は各５個作製した。
そして、分光測色計（コニカミノルタ製 ＣＭ−3700Ａ）を用いて、基準光源Ｄ65、視野10°、照明径３×５ｍｍの条件で測定し、５個の試料の350〜440ｎｍの波長領域における反射率の平均値を算出した。
また、ＪＩＳ Ｒ 1602−1995に記載の超音波パルス法に基づいて室温におけるヤング率を測定し、ＪＩＳ Ｒ 1634−1998に基づいて比重を測定し、ヤング率の値を比重の値で除算することにより算出した。
また、各試料の一部を粉砕し、得られた粉体を塩酸などの溶液に溶解した後、ＩＣＰ発光分光分析装置（島津製作所製：ＩＣＰＳ−8100）を用いて、Ａｌ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃａ、ＭｇおよびＳｉの含有量を測定し、それぞれ表１に示す酸化物に換算して、酸化物換算での含有量を求めた。なお、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｉについては、酸化物換算した含有量の合計を他成分合計欄に示した。
結果を表１に示す。
表１から、試料Ｎｏ．１，５，６，10，11，17〜19が、350〜440ｎｍの波長領域における反射率が10％を超える、若しくは比剛性が85ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ未満であったのに対し、試料Ｎｏ．２〜４，７〜９，12〜16，20〜36は、350〜440ｎｍの波長領域における反射率が10％以下、且つ比剛性が85ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ以上であった。この結果より、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｒを含むアルミナ質焼結体からなり、アルミナ質焼結体を構成する全成分100質
量％のうち、ＡｌをＡｌ２Ｏ３換算した含有量が85質量％以上90質量％以下であり、Ｍｎ
をＭｎＯ２換算、ＦｅをＦｅ２Ｏ３換算、ＣｒをＣｒ２Ｏ３換算した値の合計に対するＣｒ２Ｏ３換算した値の割合が50％以上80％以下であり、表面粗さＲａが0.1μｍ以上1.8μｍ以下である保持部材は、反射率が低く、且つ高い比剛性を有していることがわかった。
量％のうち、ＡｌをＡｌ２Ｏ３換算した含有量が85質量％以上90質量％以下であり、Ｍｎ
をＭｎＯ２換算、ＦｅをＦｅ２Ｏ３換算、ＣｒをＣｒ２Ｏ３換算した値の合計に対するＣｒ２Ｏ３換算した値の割合が50％以上80％以下であり、表面粗さＲａが0.1μｍ以上1.8μｍ以下である保持部材は、反射率が低く、且つ高い比剛性を有していることがわかった。
また、試料Ｎｏ．３，４，８，21〜23，27〜29，32〜35は、反射率が9.3％未満となっ
ており、ＭｎＯ２換算での含有量が1.5質量％以上３質量％以下であり、Ｆｅ２Ｏ３換算
での含有量が0.7質量％以上２質量％以下であり、Ｃｒ２Ｏ３換算での含有量が5.5質量％以上8.2質量％以下であることにより、さらに低い反射率の保持部材となることがわかっ
た。
ており、ＭｎＯ２換算での含有量が1.5質量％以上３質量％以下であり、Ｆｅ２Ｏ３換算
での含有量が0.7質量％以上２質量％以下であり、Ｃｒ２Ｏ３換算での含有量が5.5質量％以上8.2質量％以下であることにより、さらに低い反射率の保持部材となることがわかっ
た。
試料Ｎｏ．３を作製したときと同じ方法により、焼結体の研削加工まで施し、その後、酸化珪素を含む溶剤を塗布し、600℃の温度で熱処理した試料を作製した。そして、試料
の表面に垂直な断面を観察し、電子線マイクロアナライザを用いて、Ｓｉ（珪素）とＯ（酸素）のマッピングを確認したところ、表面側にＳｉおよびＯの線状の分布が確認されたため、本実施例において作製した試料が酸化珪素膜を有していることを確認した。
の表面に垂直な断面を観察し、電子線マイクロアナライザを用いて、Ｓｉ（珪素）とＯ（酸素）のマッピングを確認したところ、表面側にＳｉおよびＯの線状の分布が確認されたため、本実施例において作製した試料が酸化珪素膜を有していることを確認した。
そして、実施例１と同じ方法により、350〜440ｎｍの波長領域における反射率の測定を行なった。
結果、350〜440ｎｍの波長領域における反射率は、試料Ｎｏ．３よりも低い値であった。そのため、表面に酸化珪素膜を有していることにより、露光精度を向上可能な保持部材となることがわかった。
Claims (3)
- Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｒを含むアルミナ質焼結体からなり、該アルミナ質焼結体を構成する全成分１００質量％のうち、ＡｌをＡｌ２Ｏ３換算した含有量が８５質量％以上９０質量％以下であり、ＭｎをＭｎＯ２換算、ＦｅをＦｅ２Ｏ３換算、ＣｒをＣｒ２Ｏ３換算した値の合計に対するＣｒ２Ｏ３換算した値の割合が５０％以上８０％以下であり、表面粗さＲａが０．１μｍ以上１．８μｍ以下であることを特徴とする保持部材。
- ＭｎＯ２換算での含有量が１．５質量％以上３質量％以下であり、Ｆｅ２Ｏ３換算での含有量が０．７質量％以上２質量％以下であり、Ｃｒ２Ｏ３換算での含有量が５．５質量％以上８．２質量％以下であることを特徴とする請求項１に記載の保持部材。
- 表面に酸化珪素膜を有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の保持部材。
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