TWI814188B - 夾持用輔助具、夾持用輔助具的製造方法及洗淨裝置 - Google Patents

夾持用輔助具、夾持用輔助具的製造方法及洗淨裝置 Download PDF

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Abstract

本揭示之夾持用輔助具係包含:支柱部;位於支柱部的一端的端部,用以把持基板的外周部之把持部;以及位於支柱部的另一端的端部,用以支持前述支柱部之基部。支柱部、把持部及基部係包含以碳化矽、碳氮化矽或碳化硼為主成分之陶瓷。把持部的基板接觸面以及選自由把持部的外側面、支柱部的外側面、支柱部的基板相向面及支柱部的基板相向面的相反側的面所組成的群組中的至少一處的面係具有導電性,且把持部的基板接觸面係具有最高的表面電阻值。

Description

夾持用輔助具、夾持用輔助具的製造方法及洗淨裝置
本發明係關於夾持用輔助具、夾持用輔助具的製造方法及洗淨裝置。
以往,為了去除附著於半導體基板的粒子、有機汚染物、金屬雜質等的污染物、蝕刻處理後的聚合物等,會使用洗淨裝置,以預定的藥液、純水等的洗淨液來洗淨半導體基板。
就此種包含洗淨裝置之液體處理裝置而言,專利文獻1已揭示一種液體處理裝置,此液體處理裝置係具備將基板保持成水平之保持手段,此保持手段係具有保持基板的端面之爪部。就將基板保持成水平之保持手段而言,專利文獻2已揭示一種從上壓住基板之夾持器,夾持器的材質為碳化矽。另外,專利文獻3已揭示一種夾持用輔助具,此夾持用輔助係在與基板接觸的接觸面側,具有抑制阻劑材料的附著之附著防止層(導電層)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利公報特許第5726686號
[專利文獻2]日本專利公開公報特開平4-130627號
[專利文獻3]日本專利公開公報特開2014-154866號
如上所述,以往的洗淨裝置若使用含有氫氟酸之酸類作為洗淨液,則隨著進行的基板的洗淨次數增多,氫氟酸的濃度會變低。結果,當有大電流瞬間流向此接觸面時,會有接觸面的周邊部受到其衝撃而破損的情形。
本揭示的課題在於提供一種夾持用輔助具,即使發生急遽的靜電放電,電流瞬間流向把持部的基板接觸面,把持部的基板接觸面的周邊部也不易破損。
本揭示之夾持用輔助具係包含:支柱部;位於支柱部的一端的端部,用以把持基板的外周部之把持部;以及位於支柱部的另一端的端部,用以支持前述支柱部之基部。支柱部、把持部及基部係包含以碳化矽、碳氮化矽或碳化硼為主成分之陶瓷。把持部的基板接觸面以及選自由把持部的外側面、支柱部的外側面、支柱部的基板相向面及支柱部的基板相向 面的相反側的面所組成的群組中的至少一處之面係具有導電性,且把持部的基板接觸面係具有最高的表面電阻值。
本揭示之夾持用輔助具的製造方法係包含下述步驟:對於將顆粒加壓成形而成的成形體,使選自由石墨(graphite)、石墨烯(graphene)、奈米碳管(carbon nanotube)、富勒烯(fullerene)及無定形碳(amorphous carbon)所組成的群組中的至少一種粉末,附著於該成形體的選自由相當於把持部的外側面之部分、相當於支柱部的外側面之部分、相當於支柱部的基板相向面之部分及相當於前述支柱部的相當於基板相向面之部分的相反側的面之部分所組成的群組中的至少一處的部分;對於附著了粉末之成形體進行燒製而得到燒結體;對於燒結體的相當於把持部的基板接觸面之部分進行研磨;以及在經過研磨的相當於前述把持部的基板接觸面之部分形成以類鑽碳(Diamond-Like Carbon;DLC)為主成分的膜。
再者,本揭示之洗淨裝置係包含複數個上述夾持用輔助具。
本揭示之夾持用輔助具係如上所述,把持部的基板接觸面以及選自由把持部的外側面、支柱部的外側面、支柱部的基板相向面及支柱部的基板相向面的相反側的面所組成的群組中的至少一處的面係具有導電性。而且,把持部的基板接觸面係具有最高的表面電阻值。結果,本揭示之夾持用輔助具即使發生急遽的靜電放電,電流瞬間流向基板接觸面,也可使電荷通過把持部的基板接觸面、把持部的外側面及支柱部的外側面而慢慢排掉。因此,本揭示之夾持用輔助具其把持部的基板接觸面的周邊部不易破損。
1:殼體
2:腔室
3:第一窗部
4:第一閘門
5:搬送臂
6:第二窗部
7:第二閘門
8:旋轉夾器
9:氣體供給部
10:處理杯
10a:排放部
11:下側板
12:旋轉板
13:圓筒體
14:帶體
15:馬達
16:上側板
17:第二軸體
18:第二水平板
19:馬達
20:第二升降機構
21:第二流路
22:夾持用輔助具
22a:支柱部
22a1:基板相向面
22a2:外側面
22a3:基板相向面的相反側的面
22b:把持部
22b1:基板接觸面
22b2:外側面
22c:基部
221:銷
23:第一流路
24:第一軸體
25:水平板
26:第一升降機構
30:洗淨裝置
W:基板
圖1係顯示安裝了本揭示一實施型態的夾持用輔助具之洗淨裝置的概略構成示意圖。
圖2係顯示本揭示一實施型態的夾持用輔助具之放大圖。
以下根據圖1及圖2,詳細說明本揭示的夾持用輔助具。圖1係顯示安裝了本揭示一實施型態的夾持用輔助具22之洗淨裝置30的概略構成示意圖。
圖1所示的洗淨裝置30係具備殼體1及腔室2。腔室2係在殼體1的內部提供用以洗淨半導體晶圓、液晶顯示器(LCD)用基板等各種基板W的空間。
殼體1係具有第一窗部3。第一窗部3係用以供基板W搬入殼體1內,並且供基板W從殼體1內搬出。第一窗部3係藉由第一閘門4進行開閉。搬送臂5係承載基板W,並通過第一窗部3將基板W搬入殼體1內或將基板W從殼體1內搬出。基板W的搬入搬出以外時,第一窗部3係藉由第一閘門4關閉。第一閘門4係設置於殼體1的內部,成為從殼體1的內部開閉第一窗部3。
腔室2係具有第二窗部6。第二窗部6係用以供基板W搬入腔室2內,並且供基板W從腔室2內搬出。第二窗部6係藉由第二閘門7 進行開閉。搬送臂5係設置成為通過第二窗部6進入腔室2內或從腔室2退出,而對於設置在腔室2的內部之旋轉夾器8進行基板W的授受。第二閘門7係設置於腔室2的內部,成為從腔室2的內部開閉第二窗部6。
腔室2的頂板設有將氮氣等乾燥氣體供給至腔室2內之氣體供給部9。氣體供給部9係將乾燥氣體朝向下方供給以防止供給至保持於旋轉夾器8的基板W之洗淨液(例如氫氟酸、次氟酸等的含氟的酸類)蒸發而充滿於腔室2內。若向下供給乾燥氣體,則液漬之污染物將難以生成於基板W的表面。
腔室2內設有處理杯10、旋轉夾器8、下側板11及上側板16。處理杯10係收容基板W。旋轉夾器8係將基板W保持於處理杯10內。下側板11係位於與基板W的背面隔離的位置。上側板16係位於與基板W的表面隔離的位置。
處理杯10係上部具備傾斜部而於底部具備排放部10a。形成傾斜部的處理杯10的上部,係於較旋轉夾器8所保持的基板W更上方之位置(圖1中實線所示的位置,以下亦有稱為「處理位置」之情形),以及其上部低於旋轉夾器8所保持的基板W之位置(圖1中二點鎖鏈線所示的位置,以下亦有稱為「退避位置」之情形)之間升降自如。
搬送臂5與旋轉夾器8之間要授受基板W時,處理杯10係保持在退避位置以不妨礙搬送臂5的進入、退出。另一方面,要洗淨保持在旋轉夾器8的基板W時,處理杯10係保持在處理位置。保持在處理位置之處理杯10係防止供給到基板W之洗淨液往周圍飛散,且將已用於基板W的洗淨的洗淨液導引到排放部10a。
排放部10a係連接到洗淨液回收管線及排氣管(皆未圖示)。排放部10a係設置成為將處理杯10內產生的霧化微粒液滴等廢棄,並且回收腔室2內的洗淨液。
旋轉夾器8係具有圓板狀的旋轉板12、以及與旋轉板12連接之圓筒狀的圓筒體13。旋轉板12的外周部係安裝有支持基板W之支持具(未圖示)及固定基板W之夾持用輔助具22。支持具係沿著圓周方向等間隔地配置於至少三處,從基板W的背面側支持基板W。
夾持用輔助具22係沿著圓周方向等間隔地配置於至少三處,從基板W的外周面側固定基板W。圓筒體13的外周面係繞有帶體14。藉由馬達15驅動帶體14使圓筒體13及旋轉板12旋轉,而可使藉由夾持用輔助具22所固定的基板W旋轉。
下側板11係連接至第一軸體24。第一軸體24係貫通旋轉板12的中央部及圓筒體13內。第一軸體24係固定於水平板25,水平板25係設置成為能夠與第一軸體24藉由氣缸等的第一升降機構26一起升降。下側板11及第一軸體24係設有向基板W供給洗淨液、乾燥氣體之第一流路23。
位於腔室2的頂板附近之圓板狀的上側板16係連接於圓筒狀的第二軸體17的下端。上側板16係設置成為可藉由設於水平板18的馬達19而旋轉。第二軸體17係旋轉自如地被支持在第二水平板18的下表面。此第二水平板18可藉由固定於腔室2的頂板之氣缸等的第二升降機構20而沿鉛直方向升降。上側板16與第二軸體17分別於內部設有沿著軸向供給洗淨液、乾燥氣體的第二流路21。
旋轉夾器8與搬送臂5之間要授受基板W時,上側板16係保持在靠近腔室2的頂板之位置,以避免與搬送臂5相衝突。要洗淨基板W的表面(上表面)時,上側板16係下降到接近由夾持用輔助具22所保持的基板W的表面之位置,通過第二流路21向基板W供給洗淨液等。
要同時洗淨基板W的表背面(上下表面)時,在如上所述地洗淨基板W的表面的同時,使用下側板11及第一流路23來洗淨基板W的背面。就此基板W的背面的洗淨方法而言,可舉例如下述的方法。首先,先使下側板11接近基板W的背面。然後,從第一流路23將洗淨液供給到基板W與下側板11之間而形成洗淨液層,並保持預定時間,進行洗淨液處理。接著,從第一流路23將純水等供給到基板W與下側板11之間,使藥液流出,進行沖洗處理。接著,從第一流路23將乾燥氣體供給到基板W與下側板11之間,且同時使基板W高速旋轉。
洗淨液可舉例如氫氟酸、次氟酸等的含氟之酸類等。
將基板W保持於夾持用輔助具22之後,進行基板W的洗淨。此時,係在處理杯10上升之後,將使用過的藥液、純水等從排放部10a排出。
基板W的洗淨結束後,使處理杯10及下側板11下降。在上側板16已上升的狀態下,使基板W從夾持用輔助具22移置到支持具。接著,開啟第一閘門4及第二閘門7,並使搬送臂5進入腔室2內。在此狀態下,藉由前面說明之從搬送臂5將基板W移置到旋轉夾器8的順序的相反順序,將基板W從旋轉夾器8移置到搬送臂5,而將基板W從洗淨裝置30搬出。
接著,說明本揭示的一實施型態之夾持用輔助具22。如圖2所示,夾持用輔助具22係包含:支柱部22a;位於支柱部22a的一端的端部,用來把持基板W的外周部之把持部22b;以及位於支柱部22a的另一端的端部,用來支持支柱部22a之基部22c。
本揭示的一實施型態之夾持用輔助具22係包含以碳化矽、碳氮化矽或碳化硼為主成分之陶瓷。具體而言,本揭示的一實施型態之夾持用輔助具22,其支柱部22a、把持部22b及基部22c係由以碳化矽、碳氮化矽或碳化硼為主成分之陶瓷所形成。本說明書中所謂的「主成分」,係指構成陶瓷的成分的合計100質量%之中佔80質量%以上之成分。「主成分為碳氮化矽之陶瓷」係指包含碳化矽、氮化矽及碳氮化矽且此等成分的含量的合計為80質量%以上之複合陶瓷。不論主成分為碳化矽、碳氮化矽及碳化硼的任一者,主成分以外的成分都可包含例如硼、遊離碳等。
構成陶瓷之成分可藉由使用了CuKα射線之X射線繞射裝置來鑑別。各成分的含量可藉由例如感應耦合電漿(Inductively Coupled Plasma;ICP)發光光譜分析裝置或螢光X射線分析裝置來求出。
支柱部22a係用以連接後述的把持部22b與基部22c之構件。把持部22b係用以由基板接觸面22b1來把持基板W的外周部之構件。把持部22b係位於支柱部22a的一端的端部。圖2中雖未具體顯示,惟把持部22b係加工成易於把持基板W的外周部之形狀。具體而言,把持部22b係形成有狹縫、溝槽等。圖2所示的基板接觸面22b1為平面狀,但基板接觸面22b1的形狀亦可為彎曲面或曲折面。把持部22b係由基板接觸面22b1、以及位於基板接觸面22b1的外周側之部位所構成。
基部22c係位於支柱部22a的另一端的端部,亦即位於把持部22b的相反端。夾持用輔助具22係具備例如用以供金屬製的銷221插入之插入孔,銷221係插入於該插入孔。銷221若為金屬製品,則即使發生了後述的急遽的靜電放電,也可使電荷通過銷221而慢慢排掉。結果,使得把持部22b的基板接觸面22b1的周邊部不易破損。
一實施型態之夾持用輔助具22中,把持部22b的基板接觸面22b1以及選自由把持部22b的外側面22b2、支柱部22a的外側面22a2、支柱部22a的基板相向面22a1及支柱部22a的基板相向面22a1的相反側的面22a3所組成的群組中的至少一處的面,係具有導電性。本說明書中所謂的「具有導電性」,係指在20±2℃時的表面電阻值為104Ω以下。
一實施型態之夾持用輔助具22中,此等面之中的把持部22b的基板接觸面22b1係具有最高的表面電阻值。若把持部22b的基板接觸面22b1具有最高的表面電阻值,則即使發生急遽的靜電放電,電流瞬間流向把持部22b的基板接觸面22b1,也可使電荷從把持部22b的基板接觸面22b1通過選自由把持部22b的外側面22b2、支柱部22a的外側面22a2、支柱部22a的基板相向面22a1及支柱部22a的基板相向面22a1的相反側的面22a3所組成的群組中的至少一處的面而慢慢地排掉。結果,使得把持部22b的基板接觸面22b1的周邊部不易破損。
特別是,把持部22b的基板接觸面22b1的表面電阻值與選自由把持部22b的外側面22b2、支柱部22a的外側面22a2、支柱部22a的基板相向面22a1及支柱部22a的基板相向面22a1的相反側的面22a3 所組成的群組中的至少一處的面的表面電阻值之差,以50Ω以上為佳。進一步地,其差以90Ω以上更佳。
例如,較佳係把持部22b的基板接觸面22b1的表面電阻值為100Ω以上1000Ω以下左右,且選自由把持部22b的外側面22b2、支柱部22a的外側面22a2、支柱部22a的基板相向面22a1及支柱部22a的基板相向面22a1的相反側的面22a3所組成的群組中的至少一處的面的表面電阻值為-10Ω以上10Ω以下左右。若各面的表面電阻值在如此的範圍,則把持部22b的基板接觸面22b1的周邊部就更不易破損。在此,任一面的表面電阻值皆為20±2℃之量測值。
把持部22b的外側面22b2、支柱部22a的外側面22a2、支柱部22a的基板相向面22a1及支柱部22a的基板相向面22a1的相反側的面22a3的各表面電阻值的最小值(RSmin)相對於最大值(RSmax)的比率(RSmin/RSmax),以0.82以上0.99以下為佳。若比率(RSmin/RSmax)在此範圍,則各面的表面電阻值的差較小,而可使電荷慢慢地,且各面間的差較小而大致均等地排掉。表面電阻值可用例如表面電阻計(例如HIOKI E.E.CORPORATION製品,HiTESTER-3127-10)來量測。
為了使各面的表面電阻值在如上所述的範圍,例如可在把持部22b的基板接觸面22b1被覆以類鑽碳(DLC)為主成分的膜。所謂的類鑽碳(DLC),係指具有屬於石墨結構的sp2鍵結及屬於鑽石結構的sp3鍵結之非晶質(amorphous)結構的碳。
本說明書中所謂的「以類鑽碳(DLC)為主成分的膜」,係指在拉曼光譜上,具有在波數1500~1640cm-1的範圍內觀測到G峰(G band)及 在波數1300~1400cm-1的範圍內觀測到的D峰(D band)之膜。拉曼光譜上,將存在於波數1500~1640cm-1的範圍內的波峰之中強度最強的波峰強度記為HG,將存在於波數1300~1400cm-1的範圍內的波峰之中強度最強的波峰強度記為HD時,以HG>HD為佳。若滿足此關係,則可維持膜的緻密性。
膜除了類鑽碳(DLC)之外,亦可包含例如0.05質量ppm以下的鐵(Fe)、0.01質量ppm以下的鎳(Ni)。以DLC為主成分的膜的厚度,例如為0.1μm以上1μm以下,特別以0.4μm以上0.8μm以下為佳。
膜的表面可在把持部22b的外側面22b2的至少基板接觸面22b1側,而隨著離開基板接觸面22b1而減少。膜的表面可在支柱部22a的外側面22a2的至少把持部22b的外側面22b2側,而隨著離開把持部22b的外側面22b2而減少。
選自由把持部22b的外側面22b2、支柱部22a的外側面22a2、支柱部22a的基板相向面22a1及支柱部22a的基板相向面22a1的相反側的面22a3所組成的群組中的至少一處的面,以包含選自由石墨、石墨烯、奈米碳管、富勒烯及無定形碳所組成的群組中的至少一種為佳。
在把持部22b的基板接觸面22b1中,把持部22b的基板接觸面22b1的粗糙度曲線中的25%的負荷長度率時的橫截程度(cut level)、與粗糙度曲線中的75%的負荷長度率時的橫截程度的差之橫截程度差(Rδc)的平均值,以例如0.01μm以上0.06μm以下為佳。
若橫截程度差(Rδc)的平均值為0.01μm以上,則純水及超純水相對於把持部22b的基板接觸面22b1之接觸角較小,把持部22b的基板接觸面22b1顯現親水性。因此,在經過酸類洗淨之後以純水等進行洗淨 時,可更減少氣泡的附著。結果,可更抑制氣泡中含有的微小的髒汚的附著。在此,酸類係氫氟酸、次氟酸等的含氟之酸類。純水及超純水相對於基板接觸面22b1之接觸角,可依據日本工業規格JIS R 3257:1999中記載的靜滴法來求出。接觸角可用例如接觸角計(Kyowa Interface Science Co.,Ltd.製品,CA-X150型)而測出。另一方面,若橫截程度差(Rδc)的平均值為0.06μm以下,則氟相對於把持部22b的基板接觸面22b1的錨固效果較小。結果,可抑制氟在把持部22b的基板接觸面22b1上的附著。
橫截程度差(Rδc)可依據JIS B 0601:2001,使用雷射顯微鏡(Keyence Co.,Ltd.製品,超深度彩色3D形狀量測顯微鏡(VK-X1000或其後續機種))來測出。就量測條件而言,可將照明方式設為同軸落射,量測倍率設為480倍,截止值λs設為「無」,截止值λc設為0.08mm,截止值λf設為「無」,終端效果的修正設為「有」,從把持部22b的基板接觸面22b1的總共兩處,分別將一處的量測範圍設為710μm×533μm而設定量測範圍。
於各個量測範圍,沿著長度方向大致等間隔地標示四條成為量測對象之線,而進行線粗糙度計測。成為量測對象之線的一條的長度為560μm。橫截程度差(Rδc)的平均值可使用從成為量測對象之總共八條線得到的橫截程度差(Rδc)而算出。
把持部22b的基板接觸面22b1中,粗糙度曲線的均方根斜率(root mean square slope)(R△q)的平均值以例如0.12以下為佳。若均方根斜率(R△q)的平均值為0.12以下,則把持部22b的基板接觸面22b1的凹凸會更小。因此,即使與基板W接觸,也可使基板W不易損傷。均方根斜率(R△q)的量測條件係與橫截程度差(Rδc)的量測條件相同。
接著,說明本揭示之夾持用輔助具的製造方法的一實施型態。一實施型態之夾持用輔助具的製造方法係包含下述步驟(a)~(d)。
步驟(a),在以碳化矽為主成分之成形體中,使選自由石墨、石墨烯、奈米碳管、富勒烯及無定形碳所組成的群組中的至少一種的粉末,附著於選自由相當於把持部的外側面之部分、相當於支柱部的外側面之部分、相當於支柱部的基板相向面之部分及相當於前述支柱部的相當於基板相向面之部分的相反側的面之部分所組成的群組中的至少一處的部分。
步驟(b),對於附著了粉末之成形體進行燒製而得到燒結體。
步驟(c),對於燒結體的相當於把持部的基板接觸面之部分進行研磨。
步驟(d),在經研磨的相當於把持部的基板接觸面之部分形成以DLC為主成分的膜(以下亦有將以DLC為主成分的膜稱為「DLC膜」之情形)。
首先,說明包含以碳化矽為主成分的陶瓷之夾持用輔助具的製造方法的一實施型態。
關於步驟(a),首先,例如以下述步驟調製以碳化矽為主成分的顆粒。就碳化矽粉末而言,準備粗粒狀粉末及微粒狀粉末,藉由球磨機或珠磨機,將離子交換水與因應需要的分散劑粉碎混合40~60小時來作成漿料。就微粒狀粉末與粗粒狀粉末的質量比率而言,例如微粒狀粉末可為85質量%以上94質量%以下,粗粒狀粉末可為6質量%以上15質量%以下。粉碎混合後的微粒狀粉末及粗粒狀粉末個別的粒徑的範圍分別為0.4μm以上4μm以下以及11μm以上34μm以下。粗粒狀粉末及微粒狀粉末可為α型、β型之任一者。
接著,在所得到的漿料中添加混合碳化硼粉末及由非晶質狀的碳粉末或酚樹脂組成的燒結助劑以及黏結劑,然後,藉由噴霧乾燥而得到主成分包含碳化矽之顆粒。就黏結劑而言,可舉例如丙烯酸乳膠、丙烯酸醇、聚乙烯醇、聚乙二醇等。
要調整RSmin/RSmax時,可將氮氣源添加入漿料,酚樹脂可使用含氮之可溶性酚醛樹脂型)酚樹脂。為了得到RSmin/RSmax為0.82以上0.99以下之夾持用輔助具,例如相對於碳化矽粉末100質量部,可使氮的含量成為0.0001質量部以上0.0015質量部以下。
接著,將所得到的顆粒充填於成形模具,以例如49MPa以上147MPa左右的壓力加壓而得到成形體。接著,對所得到的成形體,使選自由石墨、石墨烯、奈米碳管、富勒烯及無定形碳所組成的群組中的至少一種的粉末,附著於選自由相當於把持部的外側面之部分、相當於支柱部的外側面之部分及相當於支柱部的基板相向面之部分所組成的群組中的至少一處的部分。
具體而言,係使用噴塗裝置來噴附含有此等的粉末之IPA溶液。在此,選擇石墨的粉末時,其平均粒徑例如可為10μm以上100μm以下。相對於IPA溶液100質量部,石墨的粉末的含量例如可為1質量部以上5質量部以下。
對於附著了粉末之成形體實施步驟(b)。具體而言,將附著了粉末之成形體於氮氣環境中,以450℃以上650℃以下的溫度下保持2小時以上10小時以下以進行脫脂,而得到脫脂體。接著,將此脫脂體於氬氣 等惰性氣體的減壓環境中,以1800℃以上2200℃以下的溫度下保持3小時以上6小時以下,藉此得到燒結體。
接著,說明包含以碳氮化矽為主成分的陶瓷之夾持用輔助具的製造方法的一實施型態。
藉由球磨機或珠磨機,將平均粒徑0.5μm以上10μm以下的碳化矽粉末、離子交換水及因應需要的分散劑進行40小時以上60小時以下的粉碎混合而作成漿料。碳化矽粉末可為α型、β型的任一者。碳化矽粉末100質量%中的不可避免的雜質的含量以在200質量ppm以下,特別以150質量ppm以下為佳。
接著,以與上述相同的方法依序進行混合、噴霧乾燥、成形、石墨等粉末的噴塗、脫脂之後,進行氮化處理。氮化處理係在1MPa以上100MPa以下的氮氣分壓中,以1500℃以上1950℃以下的溫度進行。藉由此氮化處理,成形體中的碳化矽的一部分係與氮反應而產生氮化矽及遊離碳,碳化矽係藉由氮化矽而成為牢固地結合之氮化體。碳化矽的一部分係因氮固溶而成為碳氮化矽。隨著氮化矽之生成,會變得緻密化。惟,隨著氮化矽與遊離碳的生成,會產生陶瓷的表面與內部的濃度差。為了要減低此濃度差,可將氮化處理的氮氣分壓設定為1MPa以上50MPa以下,將溫度設定為1550℃以上1950℃以下。
特別是構成陶瓷的成分的總計100質量%之中,使氮化矽為28質量%以上,使遊離碳為7質量%以上時,可使陶瓷的相對密度為80%以上。為了做出氮化矽為28重量%以上,遊離碳為7質量%以上之陶瓷,例如可使氮化處理的時間為3小時以上5小時以下。
使脫脂體在1600℃以上2100℃以下,特別是1700℃以上2000℃以下的溫度及1333Pa以下的壓力下進行煆燒(Calcination)處理,可更減低脫脂體中的不可避免的雜質的含量,煆燒處理的時間越長純度越高。實用上,煆燒處理的時間以0.5小時以上12小時以下為佳。碳化矽粉末100質量%中,不可避免的雜質的含量在200質量ppm以下時,藉由煆燒處理,可使陶瓷中含有的不可避免的雜質的含量降為50質量ppm以下。
接著,說明包含以碳化硼為主成分的陶瓷之夾持用輔助具的製造方法的一實施型態。
首先,準備組成式表示為例如BxC(x=3.5~10)之碳化硼粉末。碳化硼粉末的平均粒徑為0.5μm以上2μm以下。對此碳化硼粉末添加石墨粉末及碳化矽粉末。相對於碳化硼粉末100質量部,石墨粉末的添加量係例如1質量部以上20質量部以下,碳化矽粉末的添加量係例如0.1質量部以上10質量部以下。石墨粉末係例如高定向熱解石墨(HOPG)粉末。
另外,為了促進燒結,可添加選自週期表第四族、五族、六族的元素的硼化物及選自週期表第三族的元素的氧化物之中的至少一者作為燒結助劑。添加的硼化物係例如二硼化鋯(ZrB2)、二硼化鈦(TiB2)、二硼化鉻(CrB2)。添加的氧化物係例如氧化釔(Y2O3)。
接著,以與上述相同的方法依序進行混合、噴霧乾燥、成形、石墨等粉末的噴塗、脫脂。接著,將此脫脂體於氬氣等惰性氣體的減壓環境或真空環境中進行燒製。燒製係包含:熔解步驟,係在2100℃以上2300℃以下的第一基準溫度的溫度域保持10分鐘以上10小時以下,使石墨熔解;以及析出步驟,係以1000℃/小時以上1200℃/小時以下的升溫速度升 溫到2200℃以上2350℃以下的第二基準溫度,並在第二基準溫度的溫度域保持10分鐘以上20小時以下之後,進行降溫,以使已熔解的石墨析出。
為了進一步促進緻密化,可進行燒結,在開氣孔率成為5%以下的階段,以高壓氣體進行加壓。例如,可採用氣壓燒結(GPS:Gas Pressure Sintering)法、熱等靜壓(HIP:hot isostatic press)法,使氣壓在1MPa以上300MPa以下。藉由使氣壓在此範圍內,陶瓷的相對密度係成為95%以上。亦可因應需要而如熱壓燒結(hot press)法、火花電漿燒結(SPS:Spark Plasma Sintering)法般地於施加機械性的壓力的同時進行燒結。
接著,對於所得到的燒結體實施步驟(c)。具體而言,對所得的燒結體的相當於把持部的基板接觸面之部分(以下,亦有將此部分稱為基板接觸面相當部之情形)實施研磨加工。研磨加工可舉例如拋光研磨。拋光輪的基材並無限制,可舉例如毛氈、綿帶體、木綿帶體等。所使用的研磨劑,可舉例如鑽石粉末、綠色金剛砂(green carborundum;GC)粉末等。可將此等研磨劑添加到油脂類中,以糊狀狀態來使用。
研磨劑的平均粒徑係例如0.5μm以上6μm以下。基材的外徑為150mm,其旋轉速度為例如28m/分鐘以上170m/分鐘以下。研磨時間係例如0.5分鐘以上5分鐘以下。為了要得到表示把持部的基板接觸面的粗糙度曲線中的25%的負荷長度率時的橫截程度與前述粗糙度曲線中的75%的負荷長度率時的橫截程度的差之橫截程度差(Rδc)的平均值為0.01μm以上0.06μm以下之夾持用輔助具,研磨劑的平均粒徑可為0.5μm以上6μm以下。
為了要得到把持部的基板接觸面的粗糙度曲線的均方根斜率(R△q)的平均值為0.12以下之夾持用輔助具,研磨時間可為3分鐘以上。
接著,對於實施過研磨加工的燒結體實施步驟(d)。具體而言,於經實施研磨加工的燒結體的基板接觸面相當部形成DLC膜。DLC膜係例如藉由以下的步驟而形成。
首先,將燒結體配置於電漿處理容器內的預定位置,排氣後,在氬氣、氮氣等的非氧化性氣體環境中或高真空中,以100℃以上450℃以下的溫度加熱燒結體。然後,在非氧化性氣體環境中或惰性氣體環境中對燒結體施加高頻電力及負的偏壓電壓,使放電電漿產生,使離子照射到相當於把持部的基板接觸面之部分。藉由此離子照射,可去除基板接觸面相當部的氧化被膜、附著物等。將DLC膜形成用原料氣體供給到電漿處理容器內並使放電電漿產生,而在基板接觸面相當部形成DLC膜。DLC膜形成用原料氣體係例如甲烷、乙炔、甲苯等碳氫化合物氣體,因應需要可加入氫氣。
以上述製造方法製得的本揭示的夾持用輔助具係於把持部的基板接觸面以及選自由把持部的外側面、支柱部的外側面、支柱部的基板相向面及支柱部的基板相向面的相反側的面所組成的群組中的至少一處的面具有導電性。而且,把持部的基板接觸面具有最高的表面電阻值。結果,本揭示之夾持用輔助具即使發生急遽的靜電放電,電流瞬間流向基板接觸面,也可使電荷通過把持部的基板接觸面、把持部的外側面及支柱部的外側面而慢慢排掉。因此,本揭示之夾持用輔助具的把持部的基板接觸面的周邊部不易破損。
[實施例]
(實施例1)
準備粗粒狀粉末及微粒狀粉末之碳化矽粉末,並藉由球磨機進行50小時的碳化矽粉末及離子交換水的粉碎混合而作成漿料。微粒狀粉末與粗粒狀粉末的質量比率為微粒狀粉末89.5質量%,粗粒狀粉末10.5質量%。粉碎混合後的微粒狀粉末粒徑的範圍為0.4μm以上4μm以下,粉碎混合後的粗粒狀粉末的範圍為11μm以上34μm以下。
接著,在所得到的漿料中,添加混合碳化硼粉末及由非晶質狀的碳粉末或酚樹脂所構成的燒結助劑、黏結劑。然後,進行噴霧乾燥而得到包含以碳化矽作為主成分之顆粒。黏結劑係採用丙烯酸乳膠、丙烯酸醇、聚乙烯二醇及聚乙二醇。
接著,將所得到的顆粒充填於成形模具,以98MPa的壓力加壓而得到成形體。對於成形體,用噴塗裝置將包含石墨的粉末之IPA溶液,噴在相當於把持部的外側面之部分、相當於支柱部的外側面之部分及相當於支柱部的基板相向面之部分。石墨的粉末的平均粒徑為50μm。相對於IPA溶液100質量部,石墨的粉末的含量為3質量部。
將附著了石墨的粉末之成形體於氮氣環境中,在550℃的溫度下保持6小時進行脫脂而得到脫脂體。接著,將此脫脂體於氬氣的減壓環境中,在2000℃的溫度下保持5小時而得到燒結體。
對於燒結體的基板接觸面相當部實施拋光研磨。拋光輪的基材為毛氈。研磨劑採用平均粒徑為表1所示的鑽石粉末,將此鑽石粉末添 加到油脂類中,以糊狀狀態來使用。基材的外徑為150mm,其旋轉速度設為100m/分鐘。研磨時間為2分鐘。
首先,將對於把持部的基板接觸面相當部實施拋光研磨後的燒結體配置於電漿處理容器內的預定位置。排氣後,在氬氣環境中將燒結體加熱到300℃。接著,在氬氣中對燒結體施加高頻電力及負的偏壓電壓,使放電電漿產生,使離子照射到基板接觸面相當部。將乙炔供給到電漿處理容器內並使放電電漿產生,而在基板接觸面相當部形成DLC膜,得到夾持用輔助具之試料1~6。另外,以對燒結體的基板接觸面相當部實施拋光研磨但未在基板接觸面相當部形成DLC膜之夾持用輔助具作為試料7。
量測各試料的把持部的基板接觸面、把持部的外側面、支柱部的外側面、支柱部的基板相向面及基板相向面的相反側的面的表面電阻值。表面電阻值係用表面電阻計(HIOKI E.E.CORPORATION製品,HiTESTER-3127-10)量測出,量測的環境溫度為20±2℃。
各試料的基板接觸面的橫截程度差(Rδc)係依據JIS B 0601:2001,用雷射顯微鏡(Keyence Co.,Ltd.製品,超深度彩色3D形狀量測顯微鏡(VK-X1000或其後續機種))量測出。就量測條件而言,可將照明方式設為同軸落射,量測倍率設為480倍,截止值λs設為「無」,截止值λc設為0.08mm,截止值λf設為「無」,終端效果的修正設為「有」,從把持部的基板接觸面的總共兩處,分別將一處的量測範圍設為710μm×533μm,而設定量測範圍。
於各個量測範圍,沿著長度方向大致等間隔地標示四條成為量測對象之線,而進行線粗糙度計測。成為量測對象之線的一條的長度為 560μm。橫截程度差(Rδc)的平均值係使用從成為量測對象之總共八條線得到的橫截程度差(Rδc)而算出。
純水相對於基板接觸面之接觸角係用接觸角計(Kyowa Interface Science Co.,Ltd.製品,CA-X150型),依據JIS R 3257:1999記載的靜滴法求出。將各試料浸在氫氟酸中48小時後取出,再依序進行水洗、使用純水之超音波洗淨。以能量分散型X光分析裝置(EDS)進行元素分析,檢測超音波洗淨後的各試料的基板接觸面是否有氟。藉由上述方法得到的各試料的量測結果如表1所示。
[表1]
Figure 110148465-A0202-12-0022-1
如表1所示,試料1~6,其把持部的基板接觸面、把持部的外側面、支柱部的外側面、支柱部的基板相向面及支柱部的基板相向面的相反側的面係具有導電性,且把持部的基板接觸面係具有最高的表面電阻值。結果,試料1~6即使發生急遽的靜電放電,電流瞬間流向基板接觸面,也可從把持部的基板接觸面,使電荷通過把持部的外側面、支柱部的外側面、支柱部的基板相向面及支柱部的基板相向面的相反側的面而慢慢地排掉。
特別是,試料2~5其橫截程度差(Rδc)的平均值在0.01μm以上0.06μm以下,相對於純水的接觸角較小而顯示親水性。因此,用酸類洗淨後再以純水等洗淨時,可更減少氣泡的附著,而更抑制氣泡中含有的微小的髒污的附著。再者,試料2~5也都未觀察到氟,顯示為良好。
(實施例2)
對於以與實施例1的試料4相同的方法製作出的燒結體的把持部的基板接觸面相當部實施拋光研磨。拋光研磨的方法除了研磨時間之外,係與實施例1所示的方法相同。各試料的研磨時間如表2所示。
以與實施例1相同的方法,在把持部的基板接觸面相當部形成DLC膜,得到夾持用輔助具之試料8~11。
量測各試料的基板接觸面的均方根斜率(R△q),算出其平均值。其平均值如表2所示。均方根斜率(R△q)的量測條件係與實施例1揭示的橫截程度差(Rδc)的量測條件相同。使用各試料,以沿著圓周方向的三點來支持圓板狀的基板,並且進行基板的替換,每經過支持100個基板時, 觀察基板的外緣是否產生傷痕。觀察係用光學顯微鏡,以100倍的倍率進行。支持2000個基板後的有無傷痕之觀察結果係如表2所示。
[表2]
Figure 110148465-A0202-12-0024-2
從表2可知,均方根斜率(R△q)的平均值在0.12以下之試料9~11即使與基板接觸,也不易對基板W造成損傷。
1:殼體
2:腔室
3:第一窗部
4:第一閘門
5:搬送臂
6:第二窗部
7:第二閘門
8:旋轉夾器
9:氣體供給部
10:處理杯
10a:排放部
11:下側板
12:旋轉板
13:圓筒體
14:帶體
15:馬達
16:上側板
17:第二軸體
18:第二水平板
19:馬達
20:第二升降機構
21:第二流路
22:夾持用輔助具
23:第一流路
24:第一軸體
25:水平板
26:第一升降機構
30:洗淨裝置

Claims (6)

  1. 一種夾持用輔助具,係包含:支柱部;把持部,係位於該支柱部的一端的端部,用以把持基板的外周部;以及基部,係位於前述支柱部的另一端的端部,用以支持前述支柱部;前述支柱部、前述把持部及前述基部係包含以碳化矽、碳氮化矽或碳化硼為主成分之陶瓷;前述把持部的基板接觸面以及選自由前述把持部的外側面、前述支柱部的外側面、前述支柱部的基板相向面及前述支柱部的基板相向面的相反側的面所組成的群組中的至少一處的面係具有導電性,且前述把持部的基板接觸面係具有最高的表面電阻值,前述把持部的基板接觸面的橫截程度差(Rδc)的平均值係0.01μm以上0.06μm以下,該橫截程度差(Rδc)係表示前述把持部的基板接觸面的粗糙度曲線中的25%的負荷長度率時的橫截程度與前述粗糙度曲線中的75%的負荷長度率時的橫截程度的差。
  2. 一種夾持用輔助具,係包含:支柱部;把持部,係位於該支柱部的一端的端部,用以把持基板的外周部;以及基部,係位於前述支柱部的另一端的端部,用以支持前述支柱部; 前述支柱部、前述把持部及前述基部係包含以碳化矽、碳氮化矽或碳化硼為主成分之陶瓷;前述把持部的基板接觸面以及選自由前述把持部的外側面、前述支柱部的外側面、前述支柱部的基板相向面及前述支柱部的基板相向面的相反側的面所組成的群組中的至少一處的面係具有導電性,且前述把持部的基板接觸面係具有最高的表面電阻值,前述把持部的基板接觸面的粗糙度曲線的均方根斜率(R△q)的平均值係0.12以下。
  3. 如請求項1或2所述之夾持用輔助具,其中,前述把持部係具備以DLC為主成分的膜,該膜之與前述基板相向的表面的至少一部為基板接觸面。
  4. 如請求項1或2所述之夾持用輔助具,其中,選自由前述把持部的外側面、前述支柱部的外側面、前述支柱部的基板相向面及前述支柱部的基板相向面的相反側的面所組成的群組中的至少一處的面,係包含選自由石墨、石墨烯、奈米碳管、富勒烯及無定形碳所組成的群組中的至少一種。
  5. 一種夾持用輔助具的製造方法,係製造請求項1至4中任一項所述的夾持用輔助具,該製造方法係包含下述步驟:對於將顆粒加壓成形而成的成形體,使選自由石墨、石墨烯、奈米碳管、富勒烯及無定形碳所組成的群組中的至少一種的粉末,附著於該成形體的選自由相當於把持部的外側面之部分、相當於支柱部的外側面之部分、 相當於支柱部的基板相向面之部分及相當於前述支柱部的相當於基板相向面之部分的相反側的面之部分所組成的群組中的至少一處的部分;對於附著了該粉末之前述成形體進行燒製而得到燒結體;對於該燒結體的相當於前述把持部的基板接觸面之部分進行研磨;以及在經過研磨的相當於前述把持部的基板接觸面之部分形成以DLC為主成分的膜。
  6. 一種洗淨裝置,係包含複數個請求項1至4中任一項所述的夾持用輔助具。
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