JPH10340833A

JPH10340833A - ダミーウェハ

Info

Publication number: JPH10340833A
Application number: JP16356197A
Authority: JP
Inventors: Keizo Tsukamoto; 恵三塚本; Mamoru Ishii; 守石井; Tomomi Kumagai; 知実熊谷; Yukio Kishi; 幸男岸
Original assignee: Nihon Ceratec Co Ltd; Chichibu Onoda Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp; NTK Ceratec Co Ltd
Priority date: 1997-06-06
Filing date: 1997-06-06
Publication date: 1998-12-22
Anticipated expiration: 2017-06-06
Also published as: JP3917240B2

Abstract

(57)【要約】【課題】透光性を示すセラミックスでは、光学系のセ
ンサを用いる半導体製造装置には、ダミーウェハとして
用いるのが難しかった。【解決手段】半導体製造工程で用いられるセラミック
ス製のダミーウェハにおいて、その片面の少なくとも一
部がカーボン膜で被覆されていることとしたダミーウェ
ハ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程で
用いられるダミーウェハに関し、特にセラミックス製の
ダミーウェハに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程で用いられるダミーウェ
ハは、成膜工程やエッチング工程などで、その成膜やエ
ッチング条件を探査するために用いられ、その探査の結
果から製造時の成膜やエッチング条件を最終的に決定し
ている。具体的には、例えば、成膜時間、成膜温度等の
成膜条件と成膜された薄膜の厚さ、成分あるいは構成相
等との関係をダミーウェハに実際に成膜して調べ、その
調べた結果を基に製造時の成膜条件を決めている。その
ダミーウェハには従来からシリコンウェハが使用されて
いた。しかし、このダミーウェハは、成膜された薄膜の
成分を分析する際、ダミーウェハからのシリコンも同時
に検出されてしまい、正確な分析ができないという問題
があった。また、ＣＶＤ等の熱処理を行なう工程では、
耐熱性が悪いため、再使用が難しいという問題もあっ
た。

【０００３】そのため、最近では、シリコンウェハの代
わりに、純度が高く、しかも耐熱性に優れたセラミック
スが、ダミーウェハとして使用されるようになってき
た。このセラミックスは、高純度にすることができるこ
とから、薄膜への汚染を防止できるとともに、耐熱性は
勿論のこと、耐食性等にも優れているので、薬品などで
洗浄することで繰り返し使用が可能となり、薄膜の成分
が正確に分析できるとともに、再使用が可能なダミーウ
ェハとなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この高
純度のセラミックスを用いたダミーウェハは、純度が高
いことに起因して透光性を有することから、以下の問題
があった。それは、半導体製造装置では、位置決めや処
理工程のタイミングを計測して制御するために、可視光
や紫外線などの光学的効果を利用した光学系のセンサが
用いられているが、そのセンサには可視光などの光波が
ダミーウェハを透過して検知され難いという問題があっ
た。

【０００５】これを解決するため、セラミックスを遮光
性とすべく、片面に金属材料を被覆することが試みられ
た。しかし、これは被覆した金属材料が成膜中に半導体
製造装置を汚染し、半導体の歩留りを低下させるなどの
多大な悪影響を及ぼすばかりでなく、このセラミックス
を再使用するために洗浄する際、その洗浄で被覆した金
属材料から金属成分が溶出し、それが元で成膜量を正確
に求められず、ダミーウェハとして再使用し難いという
問題があった。

【０００６】本発明は、上述した透光性を有するセラミ
ックスを用いたダミーウェハが有する課題に鑑みなされ
たものであって、その目的は、半導体製造装置に悪影響
を与えない、また、洗浄で金属成分が溶出しないダミー
ウェハを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成するため鋭意研究した結果、片面にカーボン膜を
被覆したセラミックスをダミーウェハとすれば、被覆材
料が金属であるときの問題を解決するダミーウェハとな
るとの知見を得て本発明を完成するに至った。

【０００８】即ち本発明は、（１）半導体製造工程で用
いられるセラミックス製のダミーウェハにおいて、その
片面の少なくとも一部がカーボン膜で被覆されているこ
とを特徴とするダミーウェハ（請求項１）とし、また、
（２）カーボン膜が、アモルファス構造を主体とするカ
ーボン膜であることを特徴とするダミーウェハ（請求項
２）とすることを要旨とする。以下さらに詳細に説明す
る。

【０００９】上記で述べたように、本発明のダミーウェ
ハとしては、その片面がカーボン膜で被覆されているこ
ととした（請求項１）。片面を金属材料に代えてカーボ
ン膜で被覆することにより、金属であるときの悪影響、
即ち半導体製造中に生ずる金属の汚染がなくなり、ま
た、繰り返し使うために洗浄しても、その洗浄で金属成
分が溶出することはない。このカーボン膜は、耐熱性、
耐食性にも優れることから、透光を防ぐ遮光材料として
は金属より格段に優れている材料である。

【００１０】このカーボン膜の種類としては、アモルフ
ァス構造を主体とするカーボン膜とした（請求項２）。
カーボン膜の種類は何でも構わないが、このアモルファ
ス構造を主体とするカーボン膜は、グラファイトと異な
り硬度が３０００〜５０００Ｈｖと非常に硬く、また、
その表面が優れた平滑性（〜１ｎｍ）を有するため、傷
つき難く、半導体装置への汚染物質（塵、粒子など）と
なることが抑えられ、より好ましい。なお、このアモル
ファス構造のカーボン膜には、１重構造（ＳＰ³混成軌
道）や２重構造（ＳＰ²混成軌道）の炭素原子が含まれ
る場合があるが、これらを含んでも特に差し支えない。

【００１１】そのカーボン膜は、化学的気相合成法（Ｃ
ＶＤ法）、あるいは物理的気相合成法（ＰＶＤ法）など
により成膜することができる。これらのどちらを選ぶか
は、必要とする膜厚などに合わせて適宜選定すればよ
く、例えば、厚膜が必要であれば、成膜速度の速いＣＶ
Ｄ法で成膜するのが好ましく、そのためには、ＣＶＤ法
は高温を必要とするので、ＳｉＣなどの耐熱性に優れた
セラミックスを基材とすべきであるし、薄膜でよいなら
ば、熱膨張差による剥離などの問題の少ない低温で成膜
できるＰＶＤ法を選べばよく、その時に使うセラミック
スは何でもよく、限定されるものではない。

【００１２】そのカーボン膜の厚さとしては、１０μｍ
以下が好ましく、１μｍ前後が最適である。１０μｍよ
り厚くても、センサの光波をある程度反射できればそれ
以上の厚さは必要なく、検出感度の向上は認められな
い。また、このカーボン膜の厚さは、厚くなるに従って
比抵抗が低くなり、厚さが１０μｍ以下であれば、比抵
抗が１０⁶〜１０¹⁴Ω・ｃｍとなるため、ウェハ自身が
電極の役割を担って一方の電極となり、単極式の静電チ
ャックでも吸着力が発現し、ウェハが吸着されるように
なるので、絶縁性のダミーウェハでは使用できない単極
式の静電チャックにも使用可能となる。

【００１３】このカーボン膜の形成する位置と大きさに
ついては、静電チャックの吸着効果も考えれば、ダミー
ウェハ片面の全面、あるいは片面全面と側面に、静電チ
ャックの吸着効果を考えなければ、片面の一部だけでも
形成することで差し支えない。また、状況に応じて、複
数個所被覆するだけでも差し支えなく、大きさも限定さ
れるものではない。要は、センサによる検知が先ず必要
であるので、そのセンサの検出位置に合わせて適宜決め
ればよく、例えば、検出器の設置位置が決まれば、それ
に合わせてカーボン膜の形成位置やその大きさを決めれ
ばよく、それにさらに単極式の静電チャックの吸着効果
も必要とするならば、それを勘案して決めればよい。

【００１４】ダミーウェハとなるセラミックスの種類と
しては、耐食性や耐熱性は勿論のこと、半導体製造工程
で多用されるプラズマに対しても耐プラズマ性を有する
セラミックスが望ましく、具体的には、酸化アルミニウ
ム、窒化アルミニウムなどのセラミックスが特に望まし
い。また、高純度なセラミックスほど耐プラズマ性に優
れることから、より不純物の少ないものが望ましく、酸
化アルミニウムでは、９９％以上、窒化アルミニウムで
は、９４％以上の純度を有していることが望ましい。こ
れより低い純度であると、セラミックスから不純物が拡
散するため、成膜量を溶出された成分量で求める工程管
理では正確な管理が難しくなる。また、このセラミック
スは、洗浄して複数回使うものなので、成膜成分が洗浄
で残存しないようにする必要があり、そのためには、成
膜成分がポアに入り込んで残ることのないよう、表面に
は少なくとも３０μｍ以上のポアのないことが好まし
く、ポア生成の少ない緻密な表面相を構成する高純度の
セラミックスが適している。

【００１５】以上述べたダミーウェハであれば、それが
透光性を示すセラミックスであっても、半導体製造装置
に悪影響を与えることのない遮光性を有するダミーウェ
ハとすることができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に挙げ、本発
明をより詳細に説明する。

【００１７】（実施例１〜６）（１）ダミーウェハの作製表１に示す種類のセラミックスを用い、φ１００ｍｍ、
厚さ０．６５ｍｍの寸法を有するセラミックス板の片面
に、単極式静電チャックも使用できるようにその全面
に、イオンプレーティングにより、表１に示す厚さのカ
ーボン膜をそれぞれ成膜時間を制御して被覆し、ダミー
ウェハを作製した。

【００１８】（２）評価得られたダミーウェハのカーボン膜の硬度をマイクロビ
ッカース法で測定し、ダミーウェハの比抵抗を三端子法
で測定した。また、得られたダミーウェハを単極式静電
チャックに載せた後、赤色ＬＥＤを発光部としたライン
センサ間に１０ｃｍ／秒の速度で通過させ、センサの検
知有無を調査した。さらに、ダミーウェハを載せたまま
静電チャックを傾け、ダミーウェハが位置ずれしたかど
うかで静電チャックの吸着の有無を調査した。それらの
結果を表１に示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】表１から明らかなように、実施例において
は、いずれもセンサに良好に応答していた。また、いず
れもダミーウェハが静電チャックに良好に吸着されてい
た。このことは、セラミックスの片面にカーボン膜を形
成すれば、セラミックスが透光性を示しても遮光性とな
り、光学系センサでも十分使用できるようになることを
示している。

【００２１】

【発明の効果】以上の通り、本発明にかかるダミーウェ
ハであれば、半導体製造装置に悪影響を与えない、ま
た、洗浄で金属成分が溶出しないダミーウェハとするこ
とができるようになった。このことにより、透光性を示
すセラミックスであっても、それを問題のない、また、
再使用可能なダミーウェハとすることができるようにな
った。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体製造工程で用いられるセラミック
ス製のダミーウェハにおいて、その片面の少なくとも一
部がカーボン膜で被覆されていることを特徴とするダミ
ーウェハ。
【請求項２】カーボン膜が、アモルファス構造を主体
とするカーボン膜であることを特徴とする請求項１記載
のダミーウェハ。