JPWO2020079795A1 - 石英ガラス製ダミーウエハ - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1および特許文献2に示されるように、複数枚のシリコンウエハにおける成膜厚のバラツキ低減を目的として、半導体素子を形成するシリコンウエハと同等の表面積を持つダミーウエハを装置内に配置する手法が知られている。
本発明は、金属不純物の少ない清浄な半導体素子製造用ダミーウエハを提供することを目的とするものである。
更に、突起の周期が100〜2500μm、突起の平坦な頂面の幅が50〜2450μm、凹凸の高低差が50〜700μm、突起の側面の傾斜角度が鉛直に対して5〜25度、突起と凹部の表面粗さがRa1.6μm以下である半導体素子製造用ダミーウエハである。
石英ガラス基板1の表面に形成する凹凸の大きさを変更することにより、ダミーウエハの表面積を変更することが可能である。凹凸の形成により、石英ガラス基板表面が平坦な場合に比べ、形成した凹凸の側面部分の面積が増加する。
頂面2aが平坦な突起2を周期的に設けた凹凸を反転した場合も同様にサンドブラスト加工部と非加工部で表面粗さが異なる場合もあるが、いずれの部位も表面粗さがRa1.6μm以下であれば良い。
フォトレジスト膜形成後、石英ガラス基板1表面全面にサンドブラスト加工を行うことにより、フォトレジスト膜が存在しない部位が選択的に削り取られて凹部が形成されるので、フォトレジスト膜を除去して所定の凹凸形状を得る。サンドブラストによって石英ガラス基板1の表面から削られるため、サンドブラストによって切削される下側の切削量が少ないので突起2または凹部3の側面は傾斜面4に形成される。
また、サンドブラストに使用する砥粒サイズを変更することにより、加工面の表面粗さを変更することができる。
凹凸形状を砥石を用いた切削加工、研削加工で形成した場合、凹凸側面は、ほぼ垂直となり、また、工具精度および機械精度の影響により刃先のぶれが起こるため、凹凸側面の傾斜角度を所定の角度で加工することが難しい。
凹凸形状をCO2レーザ加工により形成する場合、CO2レーザにより溶解した石英ガラススートの吸引除去が完全でない場合、残存したスートがレーザ光を遮ることにより、凹凸形状斜面の傾斜が所定の角度にならない部位ができやすい。
フォトリソグラフィに用いる感光性材料の現像液はアルカリ性水溶液が好ましい。感光性材料の膨潤や溶出が少なく、部材表面への高い密着性が得られる。
窒化ケイ素系砥粒、およびダイヤモンド系砥粒も、成分中に金属不純物となり得る不純物を含まず、清浄な加工ができる。
サンドブラスト加工は全加工を1種類の砥粒で行っても良いし、加工の途中で砥粒を切り替え、2種類以上を組み合わせて使用しても良い。
実施例1
両面を鏡面研磨した厚さ1.5mm、直径300mmの円板状石英ガラス基板を用意した。
基板の片面に感光性材料を厚さ100μmのサンドブラスト用ドライフィルムレジスト(三菱製紙製MS7100)をラミネートした後、フィルムマスクを用いてUV露光を行い、その後、炭酸ナトリウムを溶解したアルカリ性水溶液による現像を行い、周期的なパターンのフォトレジスト膜を形成した。
乾燥後に表面に形成した台形状の突起2の欠損を目視により検査した結果、欠損は6カ所であった。
実施例1と同じ手順で、サンドブラストに#400の炭化ケイ素系砥粒を用いて、石英ガラス基板の片側表面の外周縁から7mmを除く部分に、格子パターンで表面が平らな突起を周期的に設けた凹凸形状を形成した。
突起2の周期aは500μm、突起2の平坦頂面2aの幅bは370μm、突起の平坦な頂面2aから凹部3の平坦な底面3aまでの高さcは350μm、凹凸側面の平均傾斜角度θは7.3度であった。
実施例1と同じ手順で洗浄を行い、乾燥後に表面に形成した突起2の欠損を目視により検査した結果、11カ所であった。
実施例1と同じ手順で、石英ガラス基板の片側表面の外周縁から6mmを除く部分に、格子パターンで頂面が平坦な突起を周期的に設けた凹凸形状を形成した。
突起2の周期aは2,500μm、突起2の平坦頂面2aの幅bは2,320μm、突起2の平坦な頂面2aから凹部3の平坦底面3aまでの高さcは700μm、凹凸側面の平均傾斜角度θは6.9度であった。
実施例1と同じ手順で洗浄を行い、乾燥後に表面に形成した台形状の突起の欠損を目視により検査した結果、欠損は2カ所であった。
実施例1と同じ手順で、残存レジスト膜の剥離除去後に再度、全面にサンドブラスト加工を行い、ウエハの片側表面の石英ガラス基板1の外周縁から7mmを除く部分に、格子パターンで表面が平坦な頂面の突起2を周期的に設けた凹凸形状を形成したダミーウエハを得た。
実施例1と同じ手順で洗浄を行い、乾燥後に表面に形成した台形状の突起の欠損を目視により検査した結果、欠損は2カ所であった。
実施例1と同じ手順で、石英ガラス基板1の片側表面の外周縁から7mmを除く部分に、格子パターンで表面が平らな突起を周期的に設けた凹凸形状を形成した。
突起2の周期aは500μm、突起2の平坦頂面2aの幅bは390μm、突起2の平坦頂面2aから凹部の平坦な底面3aまでの高さcは200μm、凹凸側面の平均傾斜角度θは9.9度であった。
実施例1と同じ手順で洗浄を行い、乾燥後に表面に形成した台形状の突起の欠損を目視により検査した結果、欠損は5カ所であった。
実施例1と同じ手順で、石英ガラス基板1の片側表面の外周縁から7mmを除く部分に、格子パターンで表面が平らな突起を周期的に設けた凹凸形状を形成した。
突起2の周期aは200μm、突起2の平坦な頂面2aの幅bは70μm、突起の平坦な頂面2aから凹部の平坦な底面3aまでの高さcは500μm、凹凸側面の平均傾斜角度θは5.7度であった。
実施例1と同じ手順で洗浄を行い、乾燥後に表面に形成した突起2の欠損を目視により検査した結果、欠損は23カ所であった。
実施例1と同じ手順で、感光性材料の厚さが50μmであるサンドブラスト用ドライフィルムレジスト(三菱製紙製MS7050)を用いて、石英ガラス基板の片側表面の外周縁から7mmを除く部分に、格子パターンで表面が平らな突起を周期的に設けた凹凸形状を形成した。
突起2の周期aは200μm、突起の平坦な頂面2aの幅bは140μm、突起の平坦な頂面から凹部の平坦な底面までの高さcは200μm、凹凸側面の平均傾斜角度θは7.1度であった。
実施例1と同じ手順で洗浄を行い、乾燥後に表面に形成した台形状の突起の欠損を目視により検査した結果、欠損は11カ所であった。
実施例1と同じ手順で、石英ガラス基板1の片側表面の外周縁から7mmを除く部分に、格子パターンで底面3aが平坦な凹部3を周期的に設けた凹凸形状を形成した。
凹部3の周期aは、500μm、凹部3の平坦な底面3aの幅dは390μm、凸部2の平坦な頂面2aから凹部の平坦な底面3aまでの高さcは、200μm、凹凸側面の平均傾斜角度θは9.8度であった。
実施例1と同じ手順で洗浄を行い、乾燥後に表面に形成した凹部を除く平坦な部分の欠損を目視により検査した結果、欠損は3カ所であった。
実施例1と同じ手順で、石英ガラス基板1の片側表面の外周縁から7mmを除く部分に、格子パターンで平坦な頂面2aを有する突起2を周期的に設けて凹凸面を形成した。
突起2の周期aは500μm、突起2の平坦な頂部2aの幅bは370μm、突起2の平坦な頂部2aから凹部3の平坦な底面3aまでの高さcは350μm、凹凸側面の平均傾斜角度θは3.3度であった。
実施例1と同じ手順で洗浄を行い、乾燥後に表面に形成した突起2の欠損を目視により検査した結果、欠損は10カ所であった。
両面を鏡面研磨した厚さ1.5mm、直径150mmの石英ガラス基板を用意した。
石英ガラス基板1をマイクロスライサーに設置し、#800のダイヤ砥石を用いて、石英ガラス基板の片面に格子パターンで頂面が平坦な突起2を周期的に設けて凹凸形状を形成した。
突起2の周期aは、500μm、突起2の平坦な頂面2aの幅bは350μm、突起2の平坦な頂面2aから凹部3の平坦な底面3aまでの高さcは800μm、凹凸側面4の平均傾斜角度θは1.1度であった。
実施例1と同じ手順で洗浄を行い、乾燥後に表面に形成した突起2の欠損を目視により検査した結果、外周部を除く欠損は8カ所であった。
実施例1と同じ手順で、サンドブラストに#320のアルミナ系砥粒を用いて、ウエハの片側表面のウエハ外周縁から7mmを除く部分に、格子パターンで頂面が平らな突起2を周期的に設けた凹凸形状を形成した。
突起の周期aは500μm、突起2の平坦な頂部2aの幅bは370μm、突起の平坦頂部2aから凹部3の平坦な底面3aまでの高さcは350μm、凹凸側面の平均傾斜角度θは8.1度であった。
実施例1と同じ手順で洗浄を行い、乾燥後に表面に形成した突起の欠損を目視により検査した結果、欠損は19カ所であった。
実施例及び比較例の石英ガラス製ダミーウエハの凹凸の諸元、及び金属不純物量と表面粗さの測定結果を表1に示す。
2 突起
2a 突起の平坦な頂面
3 凹部(溝)
3a 凹部の底面
E 凹凸を形成する境界を示す線
4 傾斜面(側面)
a 突起の周期(間隔)
b 突起の平坦な頂部の幅
c 突起と凹部の高低差
d 凹部の幅
θ 傾斜面の角度
Claims (5)
- 半導体素子の製造において反応性ガスを吸着させることを目的とした石英ガラス製のダミーウエハであって、石英ガラス基板の少なくとも一面に、平坦な頂面を有し側面が傾斜面である突起が周期的に配列されており、突起の周期が100〜2500μm、平坦な頂面の幅が50〜2450μm、頂面から溝の平坦な部分までの高さが50〜700μm、突起の側面の傾斜角度θが鉛直に対し5〜25度であり、突起及び凹部の表面粗さがRa1.6μm以下であることを特徴とする半導体素子製造用ダミーウエハ。
- 半導体素子の製造において反応性ガスを吸着させることを目的とした石英ガラス製のダミーウエハであって、石英ガラス基板の少なくとも一面に、平坦な底面を有し側面が傾斜面である凹部が周期的に配列されており、凹部の周期が100〜2500μm、凹部の底面の幅が50〜2450μm、凹部の深さが50〜700μm、凹部の側面の傾斜角度θが鉛直に対し5〜25度であり、表面粗さがRa1.6μm以下であることを特徴とする半導体素子製造用ダミーウエハ。
- 石英ガラス基板表面に周期的に配列された凹凸を形成するパターンのフォトレジスト膜を形成し、サンドブラストによって傾斜面を有する凹凸を形成する半導体素子製造用ダミーウエハの製造方法。
- 請求項3の製造方法において、フォトレジスト膜の厚さが50〜100μm、現像液がアルカリ性水溶液であり、サンドブラストに用いる砥粒がアルミナ系砥粒、炭化ケイ素系砥粒、窒化ケイ素系砥粒、ダイヤモンド系砥粒のいずれか若しくはそれらの混合物であることを特徴とする半導体素子製造用ダミーウエハの製造方法。
- 請求項4の製造方法において、サンドブラストに用いる砥粒の番手が#400〜#2000の範囲であることを特徴とする半導体素子製造用ダミーウエハの製造方法。
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