JP6867149B2 - 基板保持部材 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体ウェハなど基板を吸着保持するために用いられる基板保持部材に関する。
半導体製造装置、特に露光機において、露光に際しウェハを保持するための部材として、例えば、基体の表面に複数の突起が形成されている基板保持部材が用いられる。このような基板保持部材は、極めて高い平面度と、静電気による回路破壊を防ぐため導電性であることが要求される。そのため、炭化珪素（以下「ＳｉＣ」とも称する。）のような導電性があり、かつ高剛性な素材が用いられる。特に、基板保持部材の突起の材質としては炭化珪素質焼結体（以下、「ＳｉＣ焼結体」とも称する。）が用いられる。また、ウェハとの接触による磨耗等を抑制するためＳｉＣ焼結体からなる突起にＳｉＣ膜（保護層）をコーティングし、コーティング後はブラスト加工や研磨加工により表面加工が施される。そして、このようなＳｉＣコーティングは基板保持部材全面になされる（例えば、特許文献１、２参照）。
特許第４７８２７４４号公報 特許第５０６３７９７号公報
半導体製造プロセス、特に回路パターンを作製する露光プロセス装置は、パーティクル抑制の要求が大きい。従って、基板保持部材からもパーティクルが発生しないことが要求される。
しかしながら、特許文献１、２のように、基板保持部材の全面にＳｉＣ膜をコーティングすると、表面に形成された突起において、ＳｉＣ焼結体からなる基部とＳｉＣ膜（保護層）との物性のわずかな差から長期間使用すると基部とＳｉＣ膜との間に剥離やクラックが発生する場合があった。これは、同じ素材であっても製法が異なるため線膨張係数、弾性率、密度、硬さ、結晶性など物性がわずかに異なり、温度変化に伴う膨張率の差異に起因する応力や、ウェハの吸着及び脱離が行われる際に発生する応力が原因と考えられる。すなわち、その応力は、基部のＳｉＣ膜の下部にまで伝搬し、剥離やクラックの原因となる。このようなＳｉＣ膜の剥離やクラックがパーティクルの発生の原因となることがあり改善が求められていた。
本発明は、上記従来の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、基体の表面に形成されている複数の突起を備える基板保持部材において、突起に形成された保護層の剥離やクラックに起因するパーティクルを抑制し得る基板保持部材を提供することにある。
本発明の第１態様の基板保持部材は、基体と、前記基体の表面に形成されている複数の突起とを備える基板保持部材であって、前記突起は、上端面が平坦に形成された、炭化珪素質焼結体からなる基部と、炭化珪素からなる保護層とを有し、前記保護層は、前記基部の上端面の縁部から下端までの少なくとも一部において、全周にわたり露出している領域を有することを特徴とする。
本発明の第２態様の基板保持部材は、基体と、前記基体の表面に形成されている複数の突起とを備える基板保持部材であって、前記突起は、上端面が平坦に形成された、炭化珪素質焼結体からなる基部と、炭化珪素、ダイヤモンドライクカーボン、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＯ2、ＣｒＮ、Ｙ2Ｏ3およびＡｌ2Ｏ3から選択される少なくとも１種からなる保護層とを有し、前記保護層は、前記基部の上端面の縁部から下端までの少なくとも一部において、全周にわたり露出している領域を有することを特徴とする。
本発明の基板保持部材は、基体の表面に形成される複数の突起において、炭化珪素質焼結体からなる基部の表面に形成される、保護層を、基部の上端面の縁部から下端までの一部において、全周にわたり露出している領域を有する。すなわち、基部の上端面の縁部から下端までの間の一部で保護層が分断されている。そのように構成することで、基板保持部材の全面に保護層を形成する場合と比較して、保護層に発生する応力の伝搬が抑えられ、保護層の剥離やクラックが生じにくくなり、それらに起因するパーティクルを抑えることができる。
本発明の基板保持部材において、前記保護層は、前記基部の上端面を含む上部の少なくとも一部のみを覆うように形成されていることが好ましい。このように構成することで、基部と保護層との接触面積をより小さくすることができ、上記効果を効率的に発揮することができる。また、保護層の材料自体が少なくそれに起因するパーティクルをより抑えることができる。
この場合、前記保護層は、前記基部の上端面のみを覆うように形成することもできるし、前記基部の上端面を覆い、かつ上端面に連なる側面の一部を全周にわたり覆うように形成することもできる。
本発明の一実施形態の基板保持部材を示す斜視図。 図１に示す基板保持部材の突起部分を拡大して示す断面図。 図２に示す突起とは別の形態を示す断面図。 図２に示す突起とは別の形態を示す断面図。 図２に示す突起とは別の形態を示す断面図。 図２に示す突起とは別の形態を示す断面図。
本発明の基板保持部材は、基体と、前記基体の表面に形成されている複数の突起とを備える基板保持部材であって、前記突起は、上端面が平坦に形成された、炭化珪素質焼結体からなる基部と、保護層とを有し、前記保護層は、前記基部の上端面の縁部から下端までの少なくとも一部において、全周にわたり露出している領域を有することを特徴とする。
以下に、本発明の基板保持部材の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の基板保持部材の一実施形態の斜視図である。図１に示す基板保持部材１は、炭化珪素質焼結体からなる円盤状の基体１０と、基体１０の表面に形成された複数の突起２０とを有する。
図２は、基体１０の表面に形成された複数の突起２０のうち１つのみを示す断面図である。図２に示す突起２０は、炭化珪素質焼結体からなる基部２２と、保護層２４とからなる。図２の形態では、基部２２は、円柱状の下基部２２Ａと、下基部２２Ａの上方に突出した、下基部２２Ａよりも径が小さい円柱形状の上基部２２Ｂとからなる。そして、上基部２２Ｂの上端面は平坦に形成されている。なお、図２においては、突起２０は、実際の形状及び寸法比を考慮せず誇張して描いている。従って、実際の突起の形状及び寸法比とは必ずしも一致しない。後述する図３〜図６も同様である。
基部２２（上基部２２Ｂ）の上端面全体には ウェハとの接触による磨耗等を抑制することを目的として、保護層２４が形成されている。保護層２４は、炭化珪素、ダイヤモンドライクカーボン、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＯ2、ＣｒＮ、Ｙ2Ｏ3およびＡｌ2Ｏ3から選択される少なくとも１種からなる。図２に示す形態では、保護層２４は基部２２の上端面全体にのみ形成されており、基部２２の側面及び基体１０の表面（突起２０が形成されていない部分）には形成されていない。保護層２４は基部２２の上端面のみに形成されているため、上述の通り、基板保持部材の全面に保護層を形成する場合と比較して、保護層の剥離やクラックが生じにくくなり、それらに起因するパーティクルを抑えることができる。
以上の図２に示す突起２０における保護層２４は上端面全体にのみ形成したが、保護層２４は、図３に示すように、基部２２の上端面を覆い、かつ上端面に連なる側面の一部を全周にわたり覆うように形成することが好ましい。特に、上端面に形成された保護層２４は基板との物理的な接触により応力を受けるが、図３に示すように、端面に連なる側面の一部にまで形成することで、保護層２４と基部２２との接触面積が大きくなり、保護層２４の剥離の防止効果をより大きくすることができる。
以上の図２及び図３において、保護層２４は、基部２２の上端面を含む上部の少なくとも一部のみを覆うように形成されている。ここで、当該「上部」とは、上端と下端の中間部よりも上に位置していることをいう。具体的には、当該「上部」は、突起２０の頂点を高さの基準として１〜１００μｍの高さまでが好ましく、更に好ましくは５〜３０μｍの高さまでが好ましい。
以上、基体１０の表面に形成された突起２０は、径が異なる円柱形状の上基部と下基部とからなるものを示したが、本発明においてはその形状に限定されることはない。例えば、図４、図５に示すように、基部を円錐台形状とすることもできる。図４、図５においては、図２の構成要素と実質的に同じ構成要素には同じ符号を付している。また、図示しないが単純な円柱形状や角柱形状としてもよい。いずれの形状でも、保護層を、基部の上端面を含む上部の一部のみを覆うように形成されることで上記本発明の効果を発揮することができる。
以上の本発明の基板保持部材は、例えば、以下のようにして製造することができる。
先ず、炭化珪素からなる略円盤状の成形体を作製し、この成形体を１９００〜２１００［℃］、Ａｒガス雰囲気において焼結することにより略円盤状の炭化珪素質焼結体が作製する。次いで、炭化珪素質焼結体の上側表面に対して研削加工、サンドブラスト加工または放電加工などを施すことにより複数の基部２２を形成する。さらに、例えば、炭化珪素からなる保護層２４を、化学的気相成長法（ＣＶＤ）、物理的気相成長法（ＰＶＤ）、めっき、蒸着、プラズマイオン注入法またはイオンプレーティング法にしたがって基体１０の上側表面および基部２２の表面を覆うように形成する。中でも、保護層２４は製膜プロセス温度が相対的に低く、基部２２への熱による変形が抑制されるＰＶＤで形成することが好ましい。このようにして形成された保護層２４は、基体１０の上側表面及び基部２２の表面の全面を覆う状態である。本発明においては、保護層２４は、（１）基部の上端面全体のみに形成された状態、又は（２）基部の上端面全体と当該上端面に連なる側面の途中にまで延設させる状態とするため、（１）又は（２）に対応する領域以外の領域をブラスト加工などにより除去する。さらに、少なくとも突起２０の頂面が平坦になるように保護層２４に対して研磨加工を施す。
以上の本発明の基板保持部材において、例えば、半導体ウェハなどの平板状の被吸着物たる基板が複数の突起２０のそれぞれに当接するように基板保持部材１により支持される。基体１０に形成された真空吸引用の経路に接続された真空ポンプ等の真空吸引装置により、基板保持部材１と被吸着物とにより画定される空間の空気が吸引されることにより、当該吸引力をもって被吸着物たる基板が基板保持部材１に吸着する。
１‥基板保持部材、１０‥基体、２０‥突起、２２‥基部、２４‥保護層。

Claims (2)

  1. 基体と、前記基体の表面に形成されている複数の突起とを備える基板保持部材であって、
    前記突起は、上端面が平坦に形成された、炭化珪素質焼結体からなる基部と、炭化珪素からなる保護層とを有し、
    前記保護層は、前記基部の上端面の縁部から下端までの少なくとも一部において、全周にわたり露出している領域を有することを特徴とし、
    前記保護層は、前記基部の上端面を含む上部の少なくとも一部のみを覆うように形成されていることを特徴とし、
    前記保護層は、前記基部の上端面を覆い、かつ上端面に連なる側面の一部を全周にわたり覆うように形成されていることを特徴とする基板保持部材。
  2. 基体と、前記基体の表面に形成されている複数の突起とを備える基板保持部材であって、
    前記突起は、上端面が平坦に形成された、炭化珪素質焼結体からなる基部と、炭化珪素、ダイヤモンドライクカーボン、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＯ2、ＣｒＮ、Ｙ2Ｏ3およびＡｌ2Ｏ3から選択される少なくとも１種からなる保護層とを有し、
    前記保護層は、前記基部の上端面の縁部から下端までの少なくとも一部において、全周にわたり露出している領域を有することを特徴とし、
    前記保護層は、前記基部の上端面を含む上部の少なくとも一部のみを覆うように形成されていることを特徴とし、
    前記保護層は、前記基部の上端面を覆い、かつ上端面に連なる側面の一部を全周にわたり覆うように形成されていることを特徴とする基板保持部材。
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