(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
突起部形成箇所にマスク材が貼り付けられた平板状のセラミックス基材表面にサンドブラスト加工処理を施し、該セラミックス基材に突起部を形成した後、さらに前記セラミックス基材の突起部が形成された部分に砥粒を付着させたブラシを用いてブラシ研磨処理を施すことにより、突起部の上部を細くすることを特徴とするウエハ保持台用セラミックス部材の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はウエハ保持台用セラミックス部材とその作製方法に関し、より詳細にはＳｉウエハ、化合物半導体ウエハ、液晶基板（以下、液晶基板を含めてウエハと記す）の回路形成工程又は検査工程等に使用されるウエハ保持台用セラミックス部材とその作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集積回路の高集積化に伴い、超微細パターン形成への要求が高まり、露光装置は高解像投影レンズを搭載した投影露光装置が主流になりつつある。投影レンズの高解像化に伴い、焦点深度は浅くなる傾向にあり、露光の対象となるウエハの平面性を厳密に維持する必要がある。特にウエハとウエハ保持面との間に介在する塵埃は１μｍ程度であってもウエハに凹凸が形成されて露光不良が生じるため無視することができない。そこで、このような塵埃の問題の解決を図るために、ウエハとウエハ保持台の接触面積を減少させることが考えられており、例えばウエハと接触する面の一部に溝部が形成されたウエハ保持台（特開平３−２０２２４６号公報）や、ピンコンタクト方式のウエハ保持台（特開昭６２−２４６３９号公報）が考案されている。
【０００３】
しかし、前記溝部が形成されたウエハ保持台においては、ウエハと接触する面の面積が十分に小さいとは言えないため、塵埃等がウエハとウエハ保持台との間に存在する確率が高く、ウエハの露光不良が生じ易かった。
【０００４】
そこで、通常はピンコンタクト方式のウエハ保持台、すなわちウエハ保持台の表面に均一な高さの突起部（ピン）が形成され、前記ウエハ保持台の一部に形成された貫通孔を介してウエハを真空引きすることにより吸引保持するウエハ保持台が使用されており、このウエハ保持台の突起部の形成方法として従来より様々な方法が考えられている。
【０００５】
その第一の方法は、ウエハ保持台にマスクを貼り付けてエッチング処理を施し、マスクが貼り付けられた表面の一部だけが残るように前記エッチング処理を施すことによりウエハ保持台に突起部（ピン）を形成する方法である（例えば特開昭６０−９９５３８号公報、特開昭５９−５０５３７号公報、特公昭６３−３０７８１号公報、特公平３−４３４１号公報等）。
【０００６】
しかし、形成する突起部の高さは数百μｍ程度になるので、セラミックス材料をエッチングすることによりそのような高さの突起部を形成しようとすればかなりの時間を要し、作製されたウエハ保持台は高価なものとなってしまう。従って通常は、比較的エッチングが容易なＳｉや金属等にエッチング処理を施して突起部を形成するが、これらの部材はセラミックスに比べて軟らかいために耐久性に欠け、何回も使用することにより突起部の先端が摩耗したり、欠損したりし、ウエハ保持台に載置したウエハの平面性を保てないという問題があった。
【０００７】
そこで、機械的特性に優れた材料であるセラミックス基材の表面にマスクを貼り付け、砂等を前記セラミックス基材表面に吹きつけることにより突起部（ピン）を形成するサンドブラスト加工方法が提案されている（特開昭６２−２４６３９号公報等）。
【０００８】
図４（ａ）は前記サンドブラスト加工により形成されたピンコンタクト方式のウエハ保持台を模式的に示した平面図であり、（ｂ）はその断面図である。
【０００９】
ウエハ保持台４１の上部の周縁部分にはリム４５が形成され、その内側には上記したサンドブラスト加工による多数の突起部４２が形成されている。リム４５の上面と突起部４２の先端部分は同一平面に仕上げられており、その上にウエハ４３が載置されるようになっている。また、ウエハ保持台４１には減圧排気用貫通孔４４が上面から側面を貫通するように形成されており、側面に形成された減圧排気用貫通孔４４の出口にはニップル４７が接続されている。そして、このニップル４７は図示しない排気管を介して真空ポンプに接続されている。
【００１０】
従って、図示しているようにウエハ４３をウエハ保持台４１に載置した後、真空ポンプを作動させ、ニップル４７から排気を行うと、ウエハ４３とウエハ保持台との間が減圧室４６となり、この減圧室４６が減圧され、ウエハ４３は平面状態で保持される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記したサンドブラスト加工により作製されたウエハ保持台４１には以下のような課題があった。
【００１２】
すなわち、前記したセラミックス基材表面にマスクを貼り付けてサンドブラスト加工を行う方法では、マスクの面積を余り小さくすることができないため、ウエハ４３と接触する突起部４２の先端部分の面積が大きくなってしまうという課題があった。すなわちセラミックス基材表面に貼り付けるマスクの面積を余り小さくしすぎると、サンドブラスト加工の途中でマスク自体が剥れてしまい、突起部４２が一部形成されないからである。
【００１３】
また、サンドブラスト加工により突起部４２を形成すると、突起部４２の上端と底部付近の太さを大きく変えることが難しく、突起部４２が円柱状に近い形状となり、折れ易いという課題もあった。
【００１４】
そこで本発明者らは、ウエハと接触する先端の面積が小さく、かつ折れにくい形状の突起部を形成することを目的として検討を重ねた結果、突起部の先端部分を先鋭化させることができ、かつ折れにくい形状のものとすることができる方法を見出し、本発明を完成するに至った。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係るウエハ保持台用セラミックス部材の作製方法は、突起部形成箇所にマスク材が貼り付けられた平板状のセラミックス基材表面にサンドブラスト加工処理を施し、該セラミックス基材に突起部を形成した後、さらに前記セラミックス基材の突起部が形成された部分に砥粒を付着させたブラシを用いてブラシ研磨処理を施すことを特徴としている。
【００１６】
【作用】
本発明において作製の対象となるセラミックス部材の材料は、耐摩耗性等の機械的特性に優れたものであれば特に限定されるものではないが、その具体例としては、例えばアルミナ、ジルコニア等の酸化物系セラミックス、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム等の非酸化物系セラミックス等が挙げられる。
【００１７】
本発明に係るウエハ保持台用セラミックス部材の作製方法においては、まず初めに、突起部形成箇所にマスク材が貼り付けられた平板状のセラミックス基材表面にサンドブラスト加工処理を施す。
【００１８】
前記マスク材の貼り付け方法は特に限定されるものではないが、従来から行われているゴムシート等をセラミックス基材の表面に貼り付けた後、人間の手により加工を行う方法では、その精度に限界があり、量産も不可能である。従って、最近その技術が発達してきた凸版印刷用の写真製版の技術を応用する方法を採用することが好ましい。
【００１９】
凸版印刷用の写真製版の技術を応用したマスク材の貼り付け方法の一例を、以下に示す。すなわち、まずポジ型又はネガ型の紫外線感光性樹脂を用いて板状体を形成した後この板状体をベースフィルムに貼り付け、次に、ネガフィルムを用いてマスク形成部分が残るように紫外線による感光を行い、未硬化の樹脂を溶剤で洗い出す。前記工程により、ベースフィルム上にマスク形成パターン状の紫外線感光性樹脂の硬化物が残る。このマスク形成パターン状の樹脂硬化物を有するベースフィルムの上に接着材シートを貼り付け、続いて前記シート状積層体をマスク形成部分が正確に重なるようにセラミックス基材表面に接着し、前記ベースフィルムを剥すことによりマスクの貼り付けを完了する。
【００２０】
マスク形成用の紫外線感光性樹脂は、サンドブラスト加工により削られにくい弾性の大きなものである必要があり、具体例としては、例えばウレタン系樹脂、アクリル系樹脂等が挙げられる。マスクの形状は特に限定されるものではないが、円形が好ましく、その直径は０．３〜０．５ｍｍ程度が好ましい。また、その厚さは０．０５〜０．２ｍｍ程度が好ましい。
【００２１】
マスクを貼り付けるセラミックス基材の表面は、高精度の平坦性が必要とされ、その精度は約０．００５ｍｍ以下が好ましい。このような高精度の平坦面を形成するためには、前もって研削及びラッピング加工処理を行っておく必要がある。
【００２２】
次に、マスク材が貼り付けられたセラミックス基材表面にサンドブラスト加工処理を施す。前記サンドブラスト加工処理では、従来から石やガラス等に文字や絵柄等を彫りつけるときに使用される方法を採用することができる。
【００２３】
具体的には、研磨剤として、例えばアルミナ、炭化珪素等の平均粒径が７μｍ〜２５０μｍ程度の粒子を１０〜２００ｍ／秒程度の速度でセラミックス基材表面に吹きつけ、前記セラミックス基材の表面の研磨を行うのが好ましい。
【００２４】
これにより、マスク材が貼り付けられた部分は研磨されず、マスク材が貼り付けられた部分を残してセラミックス基材の表面が一定の深さに研磨され、突起部が形成される。突起部の高さは  ０．１〜０．６ｍｍ程度が好ましい。
【００２５】
前記方法によりサンドブラスト加工処理を施した後、前記セラミックス基材の突起部が形成された部分に砥粒を付着させたブラシを接触、移動させることによりブラシ研磨処理を施し、前記突起部を先鋭化させる。
【００２６】
前記ブラシに付着させる砥粒は特に限定されるものではないが、その具体例としては、例えばダイヤモンド、アルミナ、立方晶窒化ホウ素、炭化珪素等が挙げられ、前記砥粒の平均粒径は１〜５０μｍ程度が好ましい。
【００２７】
前記ブラシに用いる毛は、高耐久性等の特性を有するものが好ましく、その材質としては、例えば耐熱ナイロン、ピアノ線、シンチュウ等の金属等が挙げられる。毛の直径は０．１〜１ｍｍ程度が好ましく、その長さは５〜３０ｍｍ程度が好ましい。また、ブラシに植えられた毛の密度は１００〜１０００本／ｃｍ３  程度が好ましい。
【００２８】
ブラシへの砥粒の供給方法も、特に限定されるものではないが、例えば料理用の油（ラード）と前記砥粒とを混ぜ合わせ、ブラシ研磨処理を行う前にブラシの毛に塗り込む方法を採るのが好ましい。ラードを使用するのは、水性や通常用いられている油性の研磨液を使用すると、加工熱により研磨処理中に研磨液が蒸発し、そのために、常に研磨液を供給する必要があるが、ラードを使用した場合には、加工熱によりラードが適当な粘度を有する液となり、蒸発せず、長時間の研磨においても砥粒や研磨液を供給する必要がないからである。
【００２９】
ブラシ研磨の方法としては、前記条件を満足するブラシを、突起を有するセラミックス基材の上に移動させた後、ブラシの毛が突起部全体に接触する程度の位置に固定し、ブラシとセラミックス基材の相対速度が、例えば０．５〜１０ｍ／秒の速度になるように回転又は往復運動させる方法を採ることができる。
【００３０】
図１（ａ）〜（ｃ）は前記ブラシ研磨処理により、どのように突起部の形状が変化したかを模式的に示した断面図であり、（ａ）はサンドブラス加工を施した直後の形状を示したもの、（ｂ）はブラシ研磨の途中の形状を示したもの、（ｃ）はブラシ研磨処理及びその後の研削処理が終了した後の形状を示したものである。
【００３１】
図１（ａ）に示したように、サンドブラスト加工直後では、マスク材が貼り付けられた面とサンドブラスト加工により形成された突起部１１ａの側面とのなす角度（α）が７０〜８０°程度の比較的大きな角度になるようにサンドブラスト加工がなされている。次に、図１（ｂ）に示したように、ブラシ研磨処理を施すことにより、主に突起部１１ａの上部が研磨され、上端部に曲面が形成されると共に突起部１１ｂの上部が細くなっている。図１（ｃ）は、前記研削加工により上端にごく小面積の平面が形成されると共に、さらに突起部１１ｃの上部が細くなった状態を示している。
【００３２】
前記方法により形成される突起部の上面の直径は０．２ｍｍ以下が好ましく、０．１５〜０．２ｍｍ程度がより好ましい。
【００３３】
上記構成のウエハ保持台用セラミックス部材の作製方法によれば、突起部形成箇所にマスク材が貼り付けられた平板状のセラミックス基材表面にサンドブラスト加工処理を施し、該セラミックス基材に突起部を形成した後、さらに前記セラミックス基材の突起部が形成された部分に砥粒を付着させたブラシを用いてブラシ研磨処理を施し、前記突起部を先鋭化するので、ウエハと接触する突起部の先端部分の平面の直径が０．２ｍｍ以下と小さくなり、かつ円柱形状に近い突起と異なり、下部になるに従って水平方向の断面積が次第に大きくなる形状、すなわち裾野の広い山形の形状を有する突起部が形成されるので、前記突起部は折れにくいという特性を有する。このときの突起部形状としては、図１（ｃ）に示すごとく、先端部分からの平面の直径をＤ１  、根本の直径をＤ２  、根元から先端までの高さをｈとした場合、Ｄ１  ＜ｈ＜Ｄ２  が望ましい。
【００３４】
このような突起部が形成されたウエハ保持台用セラミックス部材を使用すると、ウエハとの接触面積がより小さくなる為、ウエハとウエハ保持台との間に入り込む塵埃が原因となる半導体装置の回路形成の際の露光不良が大きく低減される。
【００３５】
【実施例】
以下、本発明に係るウエハ保持台用セラミックス部材の作製方法の実施例を図面に基づいて説明する。
【００３６】
図２はマスクが貼り付けられたウエハ保持台用セラミックス部材（以下、セラミックス部材ともいう）を模式的に示した平面図であり、図中、２１はセラミックス部材、２２（黒点）はマスクを示している。
【００３７】
図２に示したような形状に、ウレタン系の紫外線硬化樹脂の硬化体からなるマスク２２が貼り付けられたセラミックス部材２１の表面に、サンドブラスト加工機により＃１８０（平均粒径８０μｍ）の研磨剤用アルミナ粉末を吹きつけ、サンドブラスト加工処理を施した。サンドブラスト加工の条件は、圧力４ｋｇ／ｃｍ２  、アルミナ粉末の速度は５０ｍ／秒であり、このサンドブラスト加工処理を２時間続けて行うことにより、加工深さ（突起部高さ）が０．５ｍｍになるまで研磨した。形成された突起部上端の平面部分の直径は０．４ｍｍであった。
【００３８】
前記研磨処理が施されたウエハ保持台用セラミックス部材２１をブラシ研磨装置にかけ、ブラシ研磨処理を行った。
【００３９】
図３（ａ）はブラシ研磨装置を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）はその側面図である。
【００４０】
このブラシ研磨装置では、テーブル支持台３５の上に回転テーブル３１が配設され、この回転テーブル３１の上にはセラミックス部材２１が固定されている。一方、回転テーブル２１の上方にはブラシ移動用部材３４に接続されたブラシ３３が配設されている。このブラシ移動用部材３４にはモータが内蔵されており、前記モータとブラシ３３の柄とが連結され、モータを回転させることによりブラシ３３が一定速度が回転するようになっている。また、ブラシ移動用部材３４は上下方向に移動が可能であり、これによりセラミックス部材２１とブラシ３３との距離を調整することができる。ブラシ３３には０．３ｍｍの直径を有する耐熱ナイロン製の毛が植毛されており、毛の長さは２０ｍｍで密度は４００本／ｃｍ２  である。また、ブラシ３３の毛の部分にはラードと混合されたダイヤモンド砥粒（平均粒径：５μｍ）を０．１ｇ／ｃｍ３  の密度で付着させておいた。
【００４１】
このようなブラシ研磨装置を使用してセラミックス部材２１のブラシ研磨を行う際には、まず回転テーブル３１の上にセラミックス部材２１を固定し、回転テーブル３１を一定速度で回転させる。一方、前記ダイヤモンド砥粒が付着したブラシ３３を、図示している位置からさらに下方に移動させ、ブラシ３３の毛の部分がサンドブラストにより形成された突起部の全面に接触する位置に設定した後、一定速度で回転させる。図３（ｂ）に示したように、回転テーブル３１の回転軸とブラシ３３の回転軸とをずらしてあり、セラミックス部材２１がブラシ３３の下側に存在するときにブラシ研磨が行われるようになっている。回転テーブル３１の上には、複数個のセラミックス部材２１を固定することができるので、一度に複数個のセラミックス部材２１のブラシ研磨処理を行うことができる。
【００４２】
上記ブラシ研磨装置を使用し、セラミックス部材２１とブラシ３３の毛との相対的な移動速度が１．５〜２ｍ／秒になるように回転テーブル３１及びブラシ３３の回転速度を調節し、２０時間ブラシ研磨処理を行った。
【００４３】
このブラシ研磨処理の後、セラミックス部材２１の表面に短時間研削加工処理を施すことにより、図１（ｃ）に示したような形状の突起部１１ｃを形成した。突起部１１ｃ上端の平面の直径（Ｄ１  ）は０．１ｍｍ、根元の直径（Ｄ２  ）は１．８ｍｍ、根元より先端までの高さ（ｈ）は０．５ｍｍであった。
【００４４】
その後、真空吸引用の貫通孔等を形成することによりウエハ保持台用セラミックス部材２１の作製を完了した。
【００４５】
なお、比較例として、上記実施例の場合と同様にサンドブラスト加工を行った後、ブラシ研磨処理は行わずに、その後は実施例の場合と同様にしてウエハ保持台用セラミックス部材を作製した。
【００４６】
次に、実施例及び比較例に係るウエハ保持台用セラミックス部材をウエハ保持台に配設し、ウエハー露光作業を数千枚連続して行なった結果、実施例に係るウエハー保持台の場合は比較例に係るウエハ保持台の場合と比較して約２％のウエハー露光不良率の向上が可能となった。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明に係るウエハ保持台用セラミックス部材の作製方法にあっては、突起部形成箇所にマスク材が貼り付けられた平板状のセラミックス基材表面にサンドブラスト加工処理を施し、該セラミックス基材に突起部を形成した後、さらに前記セラミックス基材の突起部が形成された部分に砥粒を付着させたブラシを用いてブラシ研磨処理を施し、前記突起部を先鋭化するので、ウエハと接触する突起部の先端部分の平面の直径を０．２ｍｍ以下と小さくすることができ、かつ下部になるに従って水平方向の断面積が次第に大きくなる形状、すなわち裾野の広い山形の、折れにくい形状を有する突起部を形成することができる。
【００４８】
前記突起部が形成されたウエハ保持台用セラミックス部材を使用することにより、ウエハとの接触面積を小さくすることができ、ウエハとウエハ保持台との間に入り込む塵埃が原因となる半導体装置の回路形成の際の露光不良を大きく低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｃ）はブラシ研磨処理により、どのように突起部の形状が変化したかを模式的に示した断面図であり、（ａ）はサンドブラス加工を施した直後の形状を示したもの、（ｂ）はブラシ研磨の途中の形状を示したもの、（ｃ）はブラシ研磨処理及びその後の研削処理が終了した後の形状を示したものである。
【図２】マスクが貼り付けられたウエハ保持台用セラミックス部材を模式的に示した平面図である。
【図３】（ａ）はブラシ研磨装置を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）はその側面図である。
【図４】（ａ）は従来のサンドブラスト加工方法により形成されたピンコンタクト方式のウエハ保持台を模式的に示した平面図であり、（ｂ）はその断面図である。
【符号の説明】
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ  突起部
２１  セラミックス部材
２２  マスク
３３  ブラシ
【図１】
0003582116.tif 000002
【図２】
0003582116.tif 000003
【図３】
0003582116.tif 000004
【図４】
0003582116.tif 000005