JP6659493B2

JP6659493B2 - 載置用部材

Info

Publication number: JP6659493B2
Application number: JP2016150018A
Authority: JP
Inventors: 昌浩原田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2016-07-29
Filing date: 2016-07-29
Publication date: 2020-03-04
Anticipated expiration: 2036-07-29
Also published as: JP2018019017A

Description

本開示は、半導体製造工程の露光処理で、被処理物である光透過性基板を載置するための真空チャック等、載置用部材に関する。

液晶ディスプレイ製作用基板等の光透過性基板を製造するための露光装置では、光透過性基板の載置用部材として、光の反射を抑制して露光精度を向上させるために、黒色を呈するセラミックスからなる低反射部材が用いられている。

このような低反射部材に用いられるセラミックスとして、特許文献１では、アルミナを８０〜８８質量％含有し、且つＣｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、及びＴｉの中から選ばれる１種以上を酸化物換算で８〜２０質量％含有するアルミナ焼結体が提案されている。

特開２０１１−１６８４２０号公報

特許文献１で提案されたアルミナ焼結体は、波長域４００ｎｍ〜６００ｎｍにおける反射率が最も低い値でも７％である。今般の露光処理で用いられる載置用部材は、露光精度の更なる向上のため、さらに低い反射率が求められている。

本開示の載置用部材は、板状体における第１面に、載置面を有する突出部を複数備え、マンガンの酸化物、コバルトの酸化物および珪素の酸化物を含む酸化アルミニウム質セラミックスからなる。そして、前記マンガンの酸化物の含有量は２質量％以上６質量％以下であり、前記コバルトの酸化物の含有量は０．６質量％以上２質量％以下であり、前記珪素の酸化物は０．０２質量％以上３質量％以下であり、前記第１面は、粗さ曲線における２５％の負荷長さ率と７５％の負荷長さ率との間の切断レベル差（Ｒδｃ）が１．１μｍ以上２．４２μｍ以下である。

本実施形態の載置用部材は、波長域４００ｎｍ〜６００ｎｍにおける反射率が低いため、露光精度の更なる向上に対応することができる。

本実施形態の載置用部材の一例を示す斜視図である。

以下、図面を参照して、本実施形態の載置用部材について詳細に説明する。
図１に示す載置用部材１０は、板状体１の第１面１ａ（以下、主面１ａと記載する。）に、載置面２ａを有する突出部２を複数備える。そして、板状体１は、厚み方向に貫通する吸引孔３を複数備えており、この吸引孔３は真空吸引装置（図示しない）に接続され、真空吸引装置で吸引孔３を介して吸引することにより、被処理物（図示しない）を吸着固定することができる。この場合、主面１ａおよび被処理物によって挟まれる空間は、気体を吸引する流路となる。

また、突出部２はピン状の突起であり、その載置面２ａには光透過性基板等の被処理物
が載置されるようになっている。そして、図１に示す形状の載置面２ａに被処理物を載置することにより、突起を有していない平坦な面に載置するときよりも、被処理物と載置する面との間に塵埃が挟まるおそれが低減する。

本実施形態の載置用部材１０は、マンガンの酸化物、コバルトの酸化物および珪素の酸化物を含む酸化アルミニウム質セラミックスからなる。ここで、酸化アルミニウム質セラミックスとは、セラミックスを構成する全成分の合計１００質量％のうち、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）の含有量が８９質量％以上であるセラミックスのことを指す。

そして、本実施形態の載置用部材１０を構成する酸化アルミニウム質セラミックスに含まれるマンガンの酸化物およびコバルトの酸化物は、着色成分である。そして、マンガンの酸化物の含有量は２質量％以上６質量％以下であり、コバルトの酸化物の含有量は０．６質量％以上２質量％以下である。本実施形態の載置用部材１０はこのような着色成分を含むことによって、色調を暗色（黒色）にすることができるため、波長域４００ｎｍ〜６００ｎｍにおける反射率が低くなる。それ故、本実施形態の載置用部材１０は、露光精度を向上させることができる。なお、ここでいう反射率とは、拡散反射率のことであり、以下においては単に反射率と記載する。

さらに、本実施形態の載置用部材１０は、波長が３６０ｎｍにおける反射率も、例えば、５．５％以下と低く、近年、要求が高くなっている低波長の紫外線による露光にも用いることができる。

ここで、マンガンの酸化物は、光を吸収し、着色成分がマンガンの酸化物のみである酸化アルミニウム質セラミックスの場合には、赤色を呈する。また、コバルトの酸化物は、光を吸収し、着色成分がコバルトの酸化物のみである酸化アルミニウム質セラミックスの場合には、酸化度によって青色や緑色を呈する。マンガンの酸化物およびコバルトの酸化物の含有量をそれぞれ上記範囲とすることで、主面１ａや載置面２ａを反射率の低い黒色とすることができる。

具体的に、本実施形態の載置用部材１０における主面１ａおよび載置面２ａは、ＣＩＥ１９７６Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間における明度指数Ｌ^＊が３２以下であって、クロマティクネス指数ａ^＊，ｂ^＊がいずれも−４以上４以下である。

本実施形態の載置用部材１０における主面１ａおよび載置面２ａは、波長域３６０ｎｍ〜４４０ｎｍだけでなく、可視光線領域全般に亘って黒色系の無彩色化の傾向が強くなるので、反射率を低減することができる。さらに、無彩色化の傾向が強くなることにより、色むらが抑制される。

明度指数Ｌ^＊およびクロマティクネス指数ａ^＊，ｂ^＊の値は、ＪＩＳＺ８７２２：２００９に準拠して求めることができる。例えば、分光色差計（日本電色工業(株)製ＮＦ７７７またはその後継機種）を用い、測定条件としては、光源をＣＩＥ標準光源Ｄ６５、視野角を２°に設定すればよい。

また、珪素の酸化物は、結晶同士を結合する粒界相を形成して破壊靭性を向上させ、着色成分であるマンガンの酸化物やコバルトの酸化物と結合して、着色剤の脱色を抑制する成分である。珪素の酸化物の含有量は、０．０２質量％以上３質量％以下である。珪素の酸化物の含有量が、０．０２質量％以上とすることにより結晶同士を結合する粒界相を形成して破壊靭性を向上させ、着色成分であるマンガンの酸化物やコバルトの酸化物と結合して、着色剤の脱色を抑制するが、３質量％を超えると、シミとなって主面１ａや載置面２ａに残りやすいアルミノケイ酸塩が生成されるおそれがある。

また、酸化アルミニウム質セラミックスは、上記成分以外に、焼結助剤としての作用をなし、主に粒界相を構成する成分として、マグネシウムの酸化物およびカルシウムの酸化物を含んでいてもよい。マグネシウムの酸化物およびカルシウムの酸化物の含有量の合計は、酸化アルミニウム質セラミックスを構成する全成分の合計１００質量％のうち、例えば、０．１質量％以上０．２質量％以下である。

上述した各成分の含有量は、酸化アルミニウム質セラミックスの一部を粉砕し、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（ＩＣＰ例えば、(株)島津製作所製（ＩＣＰＳ−８１００））を用いて得られる金属成分の含有量からそれぞれ酸化物に換算することによって求められる。例えば、Ａｌの含有量からＡｌ_２Ｏ_３に換算し、Ｃｏの含有量からＣｏ_３Ｏ_４に換算する。

また、本実施形態の載置用部材１０では、基板１の主面１ａは、粗さ曲線における２５％の負荷長さ率と７５％の負荷長さ率との間の切断レベル差（Ｒδｃ）が１．１μｍ以上であることが好適である。

ここで、切断レベル差（Ｒδｃ）とは、ＪＩＳＢ０６０１：２００１で規定されている粗さ曲線における負荷長さ率Ｒｍｒ１、Ｒｍｒ２にそれぞれ一致する切断レベルＣ（Ｒｒｍ１）、Ｃ（Ｒｒｍ２）の高さ方向の差である。切断レベル差（Ｒδｃ）が大きい場合、測定の対象とする表面の凹凸は大きくなり、小さい場合には、その表面の凹凸は小さくなる。切断レベル差（Ｒδｃ）が１．１μｍ以上であるときには、反射率を低くすることができるとともに、パーティクルの飛散を抑制することができる。

また、基板１の主面１ａにおける切断レベル差（Ｒδｃ）は、２．４２μｍ以下であることが好適である。主面１ａにおける切断レベル差（Ｒδｃ）が２．４２μｍ以下であるときには、主面１ａに生じる凸部が急峻になりにくいため、凸部先端からパーティクルが発生しにくくなる。

さらに、本実施形態の載置用部材１０における板状体１の主面１ａは、二乗平均平方根粗さ（Ｒｑ）が１．１１μｍ以上２．０４μｍ以下であってもよい。主面１ａの二乗平均平方根粗さ（Ｒｑ）が１．１１μｍ以上２．０４μｍ以下であるときには、反射率を低くすることができるとともに、パーティクルの飛散を抑制することができる。

また、本実施形態の載置用部材１０における板状体１の主面１ａは、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．８１μｍ以上１．５２μｍ以下であってもよい。主面１ａの算術平均粗さ（Ｒａ）が０．８１μｍ以上１．５２μｍ以下であるときには、反射率をさらに低くすることができるとともに、パーティクルの発生を抑制することができる。

さらに、本実施形態の載置用部材１０における突出部２の載置面２ａは、粗さ曲線における２５％の負荷長さ率と７５％の負荷長さ率との間の切断レベル差（Ｒδｃ）が１．１μｍ以上であってもよい。切断レベル差（Ｒδｃ）が１．１μｍ以上であるときには、反射率を低くすることができるとともに、パーティクルの飛散を抑制することができる。

また、突出部２の載置面２ａにおける切断レベル差（Ｒδｃ）は、２．４２μｍ以下であってもよい。載置面２ａにおける切断レベル差（Ｒδｃ）が２．４２μｍ以下であるときには、載置面２ａに生じる凸部が急峻になりにくいため、凸部先端からパーティクルが発生しにくくなるとともに、被吸着物に損傷を与えにくくなる。

さらに、本実施形態の載置用部材１０における突出部２の載置面２ａは、二乗平均平方
根粗さ（Ｒｑ）が１．１１μｍ以上２．０４μｍ以下であってもよい。載置面２ａの二乗平均平方根粗さ（Ｒｑ）が１．１１μｍ以上２．０４μｍ以下であるときには、反射率を低くすることができるとともに、パーティクルの発生を抑制することができる。また、被処理物へ損傷を与えにくくなる。

また、本実施形態の載置用部材１０における突出部２の載置面２ａは、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．８１μｍ以上１．５２μｍ以下であってもよい。載置面２ａの算術平均粗さ（Ｒａ）が０．８１μｍ以上１．５２μｍ以下であるときには、反射率をさらに低くすることができるとともに、パーティクルの発生を抑制することができる。また、被処理物へ損傷を与えにくくなる。

主面１ａおよび載置面２ａの粗さ曲線における２５％の負荷長さ率と７５％の負荷長さ率との間の切断レベル差（Ｒδｃ）、二乗平均平方根粗さ（Ｒｑ）および算術平均粗さ（Ｒａ）は、いずれもＪＩＳＢ０６０１：２００１に準拠し、レーザー顕微鏡（例えば、(株)キーエンス社製（ＶＫ−９５１０））を用いて求めればよい。レーザー顕微鏡ＶＫ−９５１０を用いる場合、例えば、測定モードをカラー超深度、測定倍率を１０００倍、１箇所当りの測定範囲を２８１μｍ×２１０μｍ、測定ピッチを０．０５μｍ、λｓ輪郭曲線フィルタを２．５μｍ、λｃ輪郭曲線フィルタを０．０８ｍｍとして求めればよい。

次に、載置用部材の製造方法の一例について説明する。
まず、主成分の原料である酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）粉末、焼結助剤として酸化珪素（ＳｉＯ_２）粉末、着色成分として酸化マンガン（ＭｎＯ_２）粉末および酸化コバルト（Ｃｏ_３Ｏ_４）粉末を準備する。

次に、これらの粉末を所望量秤量して１次原料粉末とする。例えば、焼結助剤は、セラミック焼結体を構成する全成分１００質量％のうち、珪素をＳｉＯ_２に換算した含有量の合計が０．０２質量％以上３質量％以下となるように秤量する。また、着色成分は、セラミック焼結体を構成する全成分１００質量％のうち、マンガンをＭｎＯ_２に換算した含有量が２質量％６質量％以下、コバルトをＣｏ_３Ｏ_４に換算した含有量が０．６質量％以上２質量％以下となるように秤量する。そして、残部が酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）粉末となるように秤量する。着色成分の含有量をこのような範囲とすることにより、主面１ａおよび載置面２ａのＣＩＥ１９７６Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間における明度指数Ｌ^＊が３２以下であって、クロマティクネス指数ａ^＊，ｂ^＊がいずれも−４以上４以下である載置用部材とすることができる。

次に、１次原料粉末１００質量部に対し、０．１質量部以上１質量部以下のＰＥＧ（ポリエチレングリコール）などのバインダと、１００質量部の溶媒とを秤量し、１次原料粉末とともに混合・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）により所望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）雰囲気中、例えば、１４００℃以上１５００℃以下で所望時間保持して焼成することにより、板状の焼結体の一方の表面に複数の突出部を備えてなる載置用部材の前駆体を得ることができる。そして、得られた前駆体の表面にブラスト加工を施した後、ガラスビーズ、セラミックビーズ等の精密研磨用微粉によるショットピーニングを施すことによって主面を所望の表面性状とすることができる。また、得られた前駆体の突出部の頂面に順次、ブラスト加工、平面研削盤による研削加工を施した後、上述したショットピーニングを施すことによって載置
面を所望の表面性状とすることができる。

なお、主面の切断レベル差（Ｒδｃ）を１．１μｍ以上、また、載置面の切断レベル差（Ｒδｃ）を１．１μｍ以上とするには、ＪＩＳＲ６００１：１９９８の沈降試験法で規定する粒度が＃５００以上＃１０００以下の精密研磨用微粉を適宜選択してショットピーニングを施せばよい。

本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良、組合せ等が可能である。

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。

まず、主成分の原料である酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）粉末と、焼結助剤として酸化珪素（ＳｉＯ_２）粉末、着色成分として酸化マンガン（ＭｎＯ_２）粉末および酸化コバルト（Ｃｏ_３Ｏ_４）粉末を準備した。

次に、これらの粉末を所望量秤量して１次原料粉末とした。ここで、焼結助剤は、セラミック焼結体を構成する全成分１００質量％のうち、珪素をＳｉＯ_２に換算した含有量の合計が１．５質量％となるように秤量した。また、着色成分は、セラミック焼結体を構成する全成分１００質量％のうち、マンガンをＭｎＯ_２に換算した含有量が４質量％、コバルトをＣｏ_３Ｏ_４に換算した含有量が１．３質量％となるように秤量した。そして、残部が酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）となるように秤量した。

次に、この１次原料粉末１００質量部に対し、０．５質量部のＰＥＧ（ポリエチレングリコール）などのバインダと、１００質量部の溶媒とを秤量し、１次原料粉末とともに混合・攪拌してスラリーを得た。

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後、静水圧プレス成形法（ラバープレス法）により成形体を成形した。

次に、得られた成形体に切削加工を施し、大気（酸化）雰囲気中、１４５０℃で保持して焼成することにより、基板と、基板の一方の表面に、複数の突出部とを備えてなる載置用部材の前駆体である試料Ｎｏ．１を得た。

また、比較例として、主成分の原料である酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）粉末と、着色成分として、酸化コバルト（Ｃｏ_３Ｏ_４）粉末、酸化マンガン（ＭｎＯ_２）粉末、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）粉末および酸化チタン（ＴｉＯ_２）粉末を準備した。

次に、これらの粉末を所望量秤量して１次原料粉末とした。ここで、セラミック焼結体を構成する全成分１００質量％のうち、アルミニウムをＡｌ_２Ｏ_３に換算した含有量が８３質量％、着色成分は、コバルトをＣｏ_３Ｏ_４に換算した含有量が３．９質量％、マンガンをＭｎＯ_２に換算した含有量が３．９質量％、鉄をＦｅ_２Ｏ_３に換算した含有量が３．９質量％、チタンをＴｉＯ_２に換算した含有量が１．３質量％となるように秤量した。なお、残部は不可避不純物である。

次に、この１次原料粉末１００質量部に対し、５０質量部のポリエステル樹脂エマルション（固形分３０質量％）と、合計２質量部の分散剤および増粘剤と、１５質量部の溶媒とを秤量し、１次原料粉末とともに混合・攪拌してスラリーを得た。

その後、スラリーを成形型に流し込み、乾燥して硬化させることによって、成形体を得た。

次に、得られた成形体に切削加工を施し、大気（酸化）雰囲気中、１４５０℃で保持して焼成することにより、基板と、基板の一方の表面に、複数の突出部とを備えてなる載置用部材の前駆体である試料Ｎｏ．２を得た。そして、試料Ｎｏ．１および試料Ｎｏ．２の基板の表面にブラスト加工をそれぞれ施して主面とした。
そして、ハンディ型分光色差系（日本電色工業（株）製ＮＦ７７７）を用いて、光源をＣＩＥ標準光源Ｄ６５、視野角を２°、測定径を２ｍｍとして４００〜６００ｎｍの波長領域における主面の反射率の測定を行った。なお、ここでいう反射率とは、各波長における拡散反射率のことである。結果を表１に示す。
また、各試料を構成する成分の含有量は、主面を含む基板の一部を粉砕し、得られた粉体を塩酸に溶解した後、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分光分析装置（(株)島津製作所製（ＩＣＰＳ−８１００））を用いて得られる金属成分の含有量からそれぞれ酸化物に換算することによって求め、その組成式および含有量を表１に示した。

表１に示す結果から、試料Ｎｏ．１は、マンガンの酸化物、コバルトの酸化物および珪素の酸化物を含む酸化アルミニウム質セラミックスからなり、マンガンの酸化物の含有量が２質量％以上６質量％以下であり、コバルトの酸化物の含有量が０．６質量％以上２質量％以下であり、珪素の酸化物の含有量が０．０２質量％以上３質量％以下であることを満たすことから、主面の拡散反射率の最大値が６．６％と低く、露光精度を向上させられることがわかった。

また、上述したような方法で、各酸化物を上限、下限に設定した載置用部材を作製して、主面の反射率を測定した結果、反射率の最大値はいずれも７％未満であった。

実施例１で示した方法と同じ方法で載置用部材の前駆体を作製した。

そして、この前駆体の基板の表面にブラスト加工を施した後、ガラスビーズによるショットピーニングを施すことによって載置用部材を構成する板状体の第１面とした。ここで、ガラスビーズの粒度およびショットピーニングを施す時間は適宜調整した。

主面の粗さ曲線における２５％の負荷長さ率と７５％の負荷長さ率との間の切断レベル差（Ｒδｃ）は、ＪＩＳＢ０６０１：２００１に準拠し、レーザー顕微鏡（(株)キー
エンス社製（ＶＫ−９５１０））を用いて求め、その値を表２に示した。ここで、測定条件は、測定モードをカラー超深度、測定倍率を１０００倍、測定範囲を２８１μｍ×２１０μｍ、測定ピッチを０．０５μｍ、λｓ輪郭曲線フィルタを２．５μｍ、λｃ輪郭曲線フィルタを０．０８ｍｍとした。

また、実施例１で示した方法と同じ方法により、波長が５００ｎｍにおける主面の拡散反射率を測定し、拡散反射率の最大値を表２に示した。

表２に示す結果から、試料Ｎｏ．４〜７は、基板の主面の切断レベル差（Ｒδｃ）が１．１μｍ以上であることから、主面の拡散反射率が６．３７％以下と低く、露光精度を向上させられることがわかった。

そして、この前駆体の突出部の頂面に順次、ブラスト加工、平面研削盤による研削加工を施した後、上述したショットピーニングを施すことによって載置用部材を構成する突出部の載置面とした。ここで、ガラスビーズの粒度およびショットピーニングを施す時間は適宜調整した。

載置面の粗さ曲線における２５％の負荷長さ率と７５％の負荷長さ率との間の切断レベル差（Ｒδｃ）は、実施例２で示した方法と同じ方法で求め、その値を表３に示した。
また、測定面を載置面としたこと以外は、実施例１で示した方法と同じ方法により、波長が５００ｎｍにおける載置面の拡散反射率を測定し、拡散反射率の最大値を表３に示した。

表３に示す結果から、試料Ｎｏ．９〜１２は、突出部の載置面の切断レベル差（Ｒδｃ）が１．１μｍ以上であることから、載置面の拡散反射率が６．２５％以下と低く、露光精度を向上させられることがわかった。

１板状体
１ａ主面
２突出部
２ａ載置面
３吸引孔
１０載置用部材

Claims

板状体における第１面に、載置面を有する突出部を複数備え、マンガンの酸化物、コバルトの酸化物および珪素の酸化物を含む酸化アルミニウム質セラミックスからなり、前記マンガンの酸化物の含有量が２質量％以上６質量％以下であり、前記コバルトの酸化物の含有量が０．６質量％以上２質量％以下であり、前記珪素の酸化物の含有量が０．０２質量％以上３質量％以下であり、前記第１面は、粗さ曲線における２５％の負荷長さ率と７５％の負荷長さ率との間の切断レベル差（Ｒδｃ）が１．１μｍ以上２．４２μｍ以下であることを特徴とする載置用部材。
前記載置面は、粗さ曲線における２５％の負荷長さ率と７５％の負荷長さ率との間の切削レベル差（Ｒδｃ）が１．１μｍ以上２．４２μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の載置用部材。