(57)【要約】【課題】  繰り返し使用されるウェハによってその挙動が異なることなく、正確な評価を行うことのできる、静電チャックの評価方法を提供する。【解決手段】  ウェハを使用して静電チャックの特性を評価する方法において、該ウェハの清浄度を評価し、清浄度が高いと評価したウェハを静電チャックの評価に使用することを特徴としている。なお、ウェハの清浄度の判断基準は、ウェハに対する水の接触角が45°以下である場合に、該ウェハの清浄度が高いと判断し、45°を超える場合には、清浄度が低いと判断する。この清浄度が低いと判断したものについては、ウェハの清浄度を高めた後に静電チャックの評価に使用する。ウェハの清浄度を高める方法には、紫外線照射、オゾン水洗浄及び温度300〜700℃における真空中での熱処理等が挙げられる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンウェハを使用して静電チャックの特性を評価する方法において、該シリコンウェハの清浄度を評価し、清浄度が高いと評価したシリコンウェハを静電チャックの評価に使用することを特徴とする静電チャックの評価方法。
【請求項２】
シリコンウェハに対する水の接触角が45°以下である場合に、該シリコンウェハの清浄度が高いと判断する、請求項１に記載の静電チャックの評価方法。
【請求項３】
シリコンウェハに対する水の接触角が45°を超え、清浄度が低いと判断したものについては、シリコンウェハの清浄度を高めた後に静電チャックの評価に使用する請求項１に記載の静電チャックの評価方法。
【請求項４】
シリコンウェハの清浄度を高める方法が、紫外線照射により行われる請求項３に記載の静電チャックの評価方法。
【請求項５】
シリコンウェハの清浄度を高める方法が、オゾン水洗浄により行われる請求項３に記載の静電チャックの評価方法。
【請求項６】
シリコンウェハの清浄度を高める方法が、温度300〜700℃における真空中での熱処理により行われる請求項３に記載の静電チャックの評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造用成膜装置などに用いられる静電チャックの評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハに所定の加工を施したり、顕微鏡下でこれを検査するときには、加工または検査中に半導体ウェハが試料台上を移動したり転落したりすることのないように、固定手段で保持する必要がある。従来、保持手段としてメカニカルチャックが用いられてきたが、中でも試料の表面を遮蔽することがない利点を有することから、真空チャックが多用されてきた。しかし、減圧下ないし真空中で半導体ウェハを保持する必要がある場合には、真空チャックを用いることができず、代わりに静電チャックが開発され、使用されている。
静電チャックは、絶縁膜の下に静電チャック電極が設けられており、この絶縁膜で静電チャック電極と試料との間が隔てられている。
【０００３】
半導体用のデバイスを作製する際には、シリコンウェハ（以下、単にウェハと称する）上にポリシリコン膜や酸化膜、導体膜、誘電体膜等をＣＶＤ装置やスパッタ装置で形成したり、逆にエッチング装置により、これらの薄膜をエッチングしたりすることにより製造される。
ウェハの加工には、バッチ式と枚葉式とがある。枚葉式は、バッチ式と比較して処理量の面で劣っているが、基板温度の均一化や、成膜速度、膜組成の安定化をはかるために、枚葉式スパッタリングが用いられている。
【０００４】
搬送装置にて処理されたウェハは、次の工程に進められるが、枚葉式では、静電チャックからウェハを取り外し（デチャック）リフトアップする際に、ウェハに残っている残留電荷等の影響でウェハが揺れ、位置ずれを生じて搬送装置にうまく乗らずに工程を止めざるを得ないときがある。また、ずれが小さくうまく搬送できた場合でも、次工程で微妙な位置ずれが生じ、所望の特性が得られないことがある。
従って、静電チャックに要求される特性のなかでも、ウェハのデチャック時にウェハの位置ずれが生じないことが必須条件である。このため、静電チャックのデチャック特性は正確に評価する必要があった。
【０００５】
また、ヒーター機能を有する静電チャックの場合は、デチャック特性に加えてチャッキング時のウェハの温度分布、昇温速度が重要となってくる。
静電チャックの検査方法は、実機に使用するウェハと同じものを使用して静電チャックにウェハをチャッキングした後、デチャックしてリフトアップする際のウェハの挙動を観察する、というのが一般的である。温度特性を評価するときは、静電チャックを加熱してウェハの温度分布及び昇温速度を評価する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
評価に使用されるウェハは、静電チャックを評価するにあたって繰り返し使用される。しかし、繰り返し使用していると、同じような特性の静電チャックを評価しても、ウェハの挙動が異なることがあった。
本発明は、繰り返し使用されるウェハによってその挙動が異なることなく、正確な評価を行うことのできる、静電チャックの評価方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の静電チャックの評価方法は、ウェハを使用して静電チャックの特性を評価する方法において、該ウェハの清浄度を評価し、清浄度が高いと評価したウェハを静電チャックの評価に使用することを特徴としている。
なお、ウェハの清浄度の判断基準は、ウェハに対する水の接触角が45°以下である場合に、該ウェハの清浄度が高いと判断し、45°を超える場合には、清浄度が低いと判断する。この清浄度が低いと判断したものについては、ウェハの清浄度を高めた後に静電チャックの評価に使用する。ウェハの清浄度を高める方法には、紫外線照射、オゾン水洗浄及び温度300〜700℃における真空中での熱処理等が挙げられる。
【発明の効果】
【０００８】
繰り返し使用されるウェハの清浄度を管理し、正確な評価のできる清浄度を規定することにより、常に安定して正確に静電チャックを評価することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明者等による鋭意研究の結果、このウェハ表面の汚染と静電チャックのデチャック特性とは密接な関係があり、汚染が進行するとデチャック特性が悪くなり、汚染の進んだウェハを使用して静電チャックを評価しても正当な評価ができないことが判明した。そこで、静電チャックの特性を評価する際に使用する検査用ウェハの清浄度を管理し、水に対する接触角が45°以下であるウェハを使用することにより、常に安定した静電チャックの特性評価ができることを知見し、本発明をなすに至った。
【００１０】
検査用ウェハは使用される毎にその清浄度が下がり、静電チャックのデチャック特性や温度特性などが正確に評価できなくなってくる。その原因は、ウェハの静電チャックへの接着面の汚染であり、この汚染の度合いにより印加した電圧が有効にかからなかったり、印加を停止しても帯電が残り、すみやかに除電されないためである。
【００１１】
そのため、静電チャックを正しく評価するには、表面の清浄度の高いウェハを用いて評価する必要がある。検査用ウェハの清浄度を評価するには、水に対する接触角を調べるのが簡易かつ正確であり、表面が清浄であれば通常20°程度である。しかし、測定を繰り返し、処理回数が増していくとその清浄度は落ちていく。正しい評価をするにはその接触角は45°以下、より好ましくは40°以下とし、45°を超えると清浄度が低いと判断する。清浄度の低い45°を超えるウェハを使用すると、静電チャックの正確な評価ができない。すなわち、デチャック後のウェハリリースの際に、一部に静電吸着力が残ることがあり、ウェハの位置ずれを生じ、静電チャックに誤まった評価を与える。
【００１２】
また、ヒーター付き静電チャックの場合は、ウェハの清浄度が低いとチャック力が弱くなり、温度分布が不均一になったり、昇温速度が遅くなるという現象が現れ、正確な温度分布評価ができない。よって、ヒーター付き静電チャックの場合においても、検査用ウェハの水に対する接触角は45°以下とし、常に清浄度の高いウェハを使用して評価を行う必要がある。なお、静電チャックのウェハ温度分布特性及び昇温速度特性の評価は、ウェハの所望のポイントに熱電対を埋設することで行うことができる。
【００１３】
ウェハの繰り返し使用によってウェハの清浄度が低下する原因として、被検査物である静電チャックからの汚染や、人による取り扱い時の汚染などが挙げられる。ウェハは、クリーンルーム用のグローブを使用して取り扱われるが、このグローブとの接触による汚染、あるいは人の汗等による汚染が最も大きいと考えられる。そのため検査用として繰り返し使用されるウェハは、充分注意を払って取り扱われているが、それでも清浄度は次第に低下する。
【００１４】
従来、静電チャックの評価に使用されるウェハは、その都度、イソプロピルアルコール、メチルアルコール、エチルアルコール等の有機溶剤を含浸させたクリーンワイパーで拭かれていたが、ウェハを初期状態の清浄度に戻すことは困難で、表面の汚染は蓄積されていく。
これを清浄度の高い初期状態にまで回復させる必要があるが、これには、UV照射、オゾン水洗浄などによりウェハ表面に付着している有機物を分解させる方法が有効である。その他に、温度300〜700℃における高温真空中での熱処理により有機物を分解させる方法も有効である。
【実施例】
【００１５】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではなく、様々な態様が可能である。
【００１６】
（実施例１）
直径300mm、厚さ20mmのグラファイト基材上にPBN絶縁体層、その上にパイロリティックグラファイト（PG）の導電体層、さらにその上に厚さ約100μmのPBN誘電体層が形成されたヒーター機能付き静電チャックのデチャック特性及び温度特性を、以下の手順で評価した。
直径300mm、厚さ0.7mm、水に対する接触角19°の検査用ウェハを準備し、このウェハの５箇所に温度分布測定用の熱電対を埋設した。
【００１７】
先ず、温度300℃、印加電圧0.3kVにて静電チャックのチャッキング特性を測定した。その結果、検査用ウェハの温度上昇速度、熱電対を埋設した５ポイント間の温度分布も良好で、デチャック後、リリースする際のウェハの動きもスムーズであった。測定終了後、一度ウェハと静電チャックの表面をイソプロピルアルコールで拭き、同様の測定を繰り返した。15回目の測定後にウェハとの水の接触角を測定すると35°で、UV照射を行って接触角を測定すると22°に回復した。さらに、30回目の測定後に測定すると接触角は36°で、UV照射後は24°になった。
【００１８】
このように、測定15回目、30回目の測定後に検査用ウェハの清浄度を回復させ、合計40回の測定を行ったが、常に安定した測定値を得ることができた。なお、図１に（１）測定１回目（初期状態）、（２）16回目（清浄化直後）、（３）40回目での印加直後からの温度上昇曲線を示したが、図からは、温度上昇速度が測定回数を重ねても安定していることが分かる。
【００１９】
（実施例２）
ヒーター機能付き静電チャックのデチャック特性及び温度特性の測定を行った。検査用ウェハの清浄度の回復を温度500℃、30分程度の熱処理により行った以外は、実施例１に従って測定を行い、測定15回目、30回目の測定後にウェハの熱処理を行い、計40回の測定を行った。実施例１と同様に常に安定した測定結果が得られた。
【００２０】
（実施例３）
ヒーター機能付き静電チャックのデチャック特性及び温度特性の測定を行った。検査用ウェハの清浄度の回復をオゾン水（オゾン濃度0.3ppm）に60分間浸漬して行った以外は、実施例１に従って測定を行い、測定15回目、30回目の測定後にオゾン水によるウェハの清浄化を行い、計40回の測定を行った。実施例１と同様に常に安定した測定結果が得られた。
【００２１】
（比較例１）
測定15回目、30回目の測定後に検査用ウェハの清浄化を行わなかった以外は、実施例１に従って測定を繰り返し、デチャック後、リリースする際のウェハの動きを観察した。
測定33回目に達すると、ウェハをリリースする際に吸着力が残り、スムースに剥がれなかった。このウェハの接触角を測定すると47°と高く、清浄度が低くなっていた。
【００２２】
（比較例２）
測定15回目、30回目の測定後に検査用ウェハの清浄化を行わなかった以外は、実施例１に従って測定を繰り返し、温度特性を評価した。
（１）測定１回目、（２）16回目及び（３）30回目における、印加直後からの温度上昇曲線を図２に示した。測定回数を重ねる毎に温度上昇速度が低下しているのが認められ、清浄化しないと16回目では昇温速度が落ち、30回目の測定値では、充分な昇温速度ではなく、静電チャックの特性に問題があると判断を下されてしまうほどの数値であった。測定30回目終了時のウェハの接触角を測定すると47°と高く、清浄度が低くなっていた。
【００２３】
（実施例４）
比較例２で30回測定した検査用ウェハをUV照射したところ、水に対する接触角は25°に低下した。さらに、この清浄化したウェハで温度特性を測定をしたところ、温度上昇曲線は図３のようになり、初期状態に回復させることができた。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
検査用ウェハを繰り返し使用しても、常に静電チャックの正しい評価を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施例１における静電チャックの温度特性を評価するグラフであり、（１）は測定１回目、（２）は測定16回目、（３）は測定40回目である。
【図２】比較例２における静電チャックの温度特性を評価するグラフであり、（１）は測定１回目、（２）は測定16回目、（３）は測定30回目である。
【図３】実施例３における静電チャックの温度特性を評価するグラフである。
【図１】
2006351726.tif 000002
【図２】
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【図３】
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