(57)【要約】      （修正有）【課題】蓄積した電荷をウェハに悪影響を与えることなく逃がして安定した支持ができるリフトピンを提供する。【解決手段】半導体製造装置等に用いられ、ウェハを支持するリフトピン３であって、半導電性セラミックスからなり、ウェハと接触する先端部５と、金属からなり上記先端部５の後端面より径が大きい接続部６と、金属からなりネジ形状をなす後端部７とからなる。また、リフトピン３は上記先端部５が接続部６に圧入されており、上記半導体セラミックスは炭化珪素であることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体製造装置等に用いられ、ウェハを支持するリフトピンであって、半導電性セラミックスからなり、ウェハと接触する先端部と、金属からなり、上記先端部の後端面より径が大きい接続部と、金属からなり、ネジ形状をなす後端部とからなることを特徴とするリフトピン。
【請求項２】
上記先端部が接続部に圧入によって接合されていることを特徴とする請求項１に記載のリフトピン。
【請求項３】
上記半導電性セラミックスは、体積固有抵抗が１０３〜１０７Ω・ｃｍの炭化珪素であることを特徴とする請求項１または２に記載のリフトピン。
【請求項４】
上記接続部および後端部は、表面に安定化処理が施された金属からなることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のリフトピン。
【請求項５】
ウェハ表面に光を照射し、散乱する光量を測定することによってウェハのパーティクル、欠陥等を検査する半導体検査装置に用いることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のリフトピン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置等の製造工程において、静電チャックやサセプタ等に設置されたウェハを支持するためのリフトピンに関し、特にウェハの表面に発生するパーティクルや欠陥を測定する半導体検査装置に用いるリフトピンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体製造装置等において、ウェハに成膜するための成膜装置や微細加工を施すためのエッチング装置、さらには電子ビーム露出処理を施すための露光装置等にて、ウェハを静電吸着によって高精度に保持するための静電チャックが使用されている。
【０００３】
静電チャックの一般的な構造を説明するに、図４（ａ）の斜視図、（ｂ）の断面図に示すように、絶縁基板１４の内部上方に静電電極１５を、内部下方に抵抗発熱体１６をそれぞれ埋設してなり、絶縁基板１４の上面を吸着面１６としてある。そして、上記吸着面１７に載置したウェハ１２と静電電極１５との間に通電することによりウェハ１２と静電電極１５との間にある絶縁基体１４を誘電体層１４ａとして作用させ、ウェハ１２と吸着面１７との間に生じる誘電分極によるクーロン力や微小な漏れ電流によるジョンソン・ラーベック力により吸着面１７にウェハ１２を平坦に吸着保持するとともに、抵抗発熱体１６に通電して発熱させることにより吸着面１７上のウェハ１２を均一に加熱するようになっている。
【０００４】
さらに、各種のプロセス処理を終えたウェハ１２を吸着面１７より取り外すため、ウェハ１２やガラス基板を持ち上げ搬送し易くするためのリフトピン１３を備えた機構として、絶縁基体１４の周縁に複数個の貫通孔１８を穿設し、該貫通孔１８よりリフトピン１３を突出させることにより吸着面１７上のウェハ１２を持ち上げて取り外すようにしたものである。
【０００５】
このリフトピン１３は、全体をＳＵＳやアルミニウム等の金属で構成したもの、または全体をアルミナ、ジルコニア、窒化珪素、窒化アルミニウム等のセラミックスで構成したものが一般的であった。
【０００６】
しかし、金属製のリフトピン１３の場合、ウェハ１２と直接接触するため、その表面にアルマイト処理等をしているため、絶縁体であるウェハ１２に溜まった電荷を逃がすことができずにウェハ１２がリフトピン１３から浮くという問題があった。
【０００７】
そこで、半導体装置や液晶基板等の製造工程において、静電チャック１１やサセプタ等に設置されたウェハ１２を持ち上げ搬送し易くするためのリフトピン１３として、プラズマの発生を抑止し、ウェハ１２等に対しプラズマの悪影響を与えないようにするため、図５（ａ）に示すように、リフトピン１３の外周部３１を絶縁性セラミックスで構成するとともに、内部に導電体３２を内蔵し、リフトピン１３の少なくとも上端、下端のいずれかにメタライズして、導通を取りやすくし、その上から金属をロー付けして金属部３３を設け、導通を取りやすくするものがあった（特許文献１参照）。
【０００８】
さらに、図５（ｂ）に示すように、リフトピン１３の上部１３ａを絶縁体より形成し、リフトピン１３の下部１３ｂを導電材料より形成し、ドライエッチングの際にリフトピン１３の下部１３ｂまでプラズマが回り込まない形状にすることでリフトピンの導電部がプラズマにさらされることがなくなり、異常放電を防止するものがあった（特許文献２参照）。
【０００９】
〔特許文献１〕
特開平１１−３４３０９号公報
〔特許文献２〕
特開２０００−１９５９３５号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に示すようなリフトピン１３の場合、リフトピン１３自体が小さいため、後端部にネジを加工することが困難であり、またセラミックスは脆性材料であるため、ネジ止めの際に後端部の付け根部分から折れやすいという問題があった。
【００１１】
また、プラズマを装置内で発生させる際、本来プラズマ帯電させておく必要の無いリフトピン１３の周辺にもプラズマが滞留してしまい、ウェハ１２や周辺部品にも悪影響を及ぼすことがあった。
【００１２】
近年、ウェハサイズの拡大に伴い、条件制御の精度向上が要求されてきていることから、これを満たすため、装置のより一層のコンパクト化が求められており、リフトピン１３も作動距離を小さくすることが求められている。そのため、現状でも、プラズマ時のウェハ１２とリフトピン１３の距離は数ｍｍ程度に設定されており、リフトピン１３のプラズマによる影響も無視できないものとなってきた。
【００１３】
このようなプラズマによる影響の程度はプロセス条件（キャリアガスの種類、処理温度、高周波電圧等）によっても変化するものであるが、全てのプロセス条件においてリフトピン１３のプラズマ帯電による悪影響が防止できないという問題があった。
【００１４】
特許文献２に示すようなリフトピン１３においても、上部１３ａが絶縁材料から形成されているため、プラズマの影響を防止できるものの、ウェハ１２との接触面が大きくなってしまい、ウェハ２にスクラッチ傷等がつきやすいという問題があった。
【００１５】
本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであってその目的は、ウェハ上に貯まった電荷をこれに悪影響を及ぼすことなくスムーズに外部に流し、安定した支持をすることにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明のリフトピンは、半導体製造装置等に用いられ、ウェハを支持するリフトピンであって、半導電性セラミックスからなり、ウェハと接触する先端部と、金属からなり上記先端部の後端面より径が大きい接続部と、金属からなりネジ形状をなす後端部とからなることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明のリフトピンは、上記先端部が接続部に圧入によって接合されていることを特徴とする。
【００１８】
さらに、本発明のリフトピンは、上記半導電性セラミックスは、体積固有抵抗が１０３〜１０７Ω・ｃｍの炭化珪素であることを特徴とする。
【００１９】
またさらに、本発明のリフトピンは、上記接続部および後端部は、表面に安定化処理が施された金属からなることを特徴とする。
【００２０】
さらにまた、本発明のリフトピンは、ウェハ表面に光を照射し、散乱する光量を測定することによってパーティクル、欠陥を検査する半導体検査装置に用いることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基き説明する。
【００２２】
本発明のリフトピンは、図１（ａ）の斜視図、（ｂ）の断面図に示すように、ウェハの表面の欠陥を検査する半導体検査装置等において、リフトピン３を基体９に固定して、ウェハ２をウェハ載置面から離隔させて支持する作用をなすものである。
【００２３】
例えば、半導体製造装置にける静電チャックとして用いる場合、図１（ｃ）に示すように絶縁基板４の内部上方に静電電極１０を、内部下方に抵抗発熱体１１をそれぞれ埋設してなり、絶縁基板４の上面を吸着面Ａとしている。そして、吸着面Ａに載置したウェハ２と静電電極１０との間に通電することによりウェハ２と静電電極１０との間にある絶縁基体４を誘電体層４ａとして作用させ、ウェハ２と吸着面７との間に生じる誘電分極によるクーロン力や微小な漏れ電流によるジョンソン・ラーベック力により吸着面７にウェハ２を平坦に吸着保持するとともに、抵抗発熱体１１に通電して発熱させることにより吸着面Ａ上のウェハ２を均一に加熱するようになっている。
【００２４】
さらに、各種のプロセス処理を終えたウェハ２を吸着面Ａより取り外すため、ウェハ２やガラス基板を持ち上げ搬送し易くするためのリフトピン３を備えている。このリフトピン３は、後端部を基体９に固定し、絶縁基体４の周縁に設けた複数個の貫通孔８よりリフトピン３の先端部を突出させることにより、ウェハ２を吸着面Ａから離隔するものである。
【００２５】
図２（ａ）は、本発明のリフトピンの一実施形態を示す斜視図であり、（ｂ）はそのＸ−Ｘ線における断面図である。
【００２６】
本発明のリフトピン３は、図２に示すようにウェハ２と接触する側から先端部５、接続部６、後端部７とからなり、先端部５は、炭化珪素、ジルコニア、アルミナ等を主成分とする半導電性セラミックスからなり、ウェハ２に蓄積した電荷を外部に効率よく流すことができるため、ウェハ２がリフトピン３から浮き上がることを防止し、安定して支持することができる。またウェハ２との接触部にウェハ２への金属汚染を防止することができる。
【００２７】
なお、上記半導電性セラミックスとは、体積固有抵抗が１０−３〜１０１０Ω・ｃｍのセラミックスである。
【００２８】
また、上記先端部５は、上記半導電性セラミックスのうち、特に体積固有抵抗が１０３〜１０７Ω・ｃｍの炭化珪素から形成することが好ましく、ウェハ２に蓄積した電荷をより効率よく外部に流すことができ、ウェハ２がリフトピン３より浮き上がることを有効に防止することができる。また、炭化珪素は他の導電性セラミックに比較して母材自体に導電性のカーボンを含んでいるため、導電性を付与するために添加する金属元素の添加量を少なくすることができ、コンタミネーションを極力抑えることができる。
【００２９】
上記体積固有抵抗が１０７Ω・ｃｍを越えると、絶縁性が強く、蓄積した電荷を外部に流すことができない。一方、１０３Ω・ｃｍ未満となると一度に多くの電荷が流れ、スパークが生じてウェハ２に形成した電気回路に悪影響を及ぼすことになる。
【００３０】
なお、先端部５を上記体積固有抵抗の炭化珪素とするには、炭化珪素に極微量の４Ａ族の金属を混合することで得ることができる。
【００３１】
また、上記体積固有抵抗は、ＪＩＳ  ２１４１に基づき測定することができる。
【００３２】
さらに、上記先端部５は、ウェハ２と接触する先端面の不純物の混入を抑制するためにウェハ２との接触面積が小さい方が良く、ウェハ２にスクラッチ傷をつけないように先端部５を曲面状にした円錐形状とすることが好ましい。
【００３３】
上記先端部５は、圧入や導電性接着剤によって接続部６に接合されており、接続部６の後端面側には連続してネジ形状をなす後端部７を備えており、接続部６および後端部７は一体的に金属から形成されている。
【００３４】
上記接続部６は、金属からなり、その先端部５側の端面の径が上記先端部５の後端面の径（＝接続部６側の径）より大きい径を有するものに特定される。これによって、半導電性セラミックスからなる先端部５を金属からなる接続部６に圧入によって強固に接合することができる。先端部５と接続部６の接合に圧入を用いることによって、接着剤で接合した場合に比較してより強固に、且つリフトピン３全体の導電性を失うことなく接合することができる。
【００３５】
また、上記接続部６の径は、先端部５の径の１．４〜１．６倍とすることによって、圧入をより効率良く行うことができる。
【００３６】
さらに、接続部６の形状は、円柱状とし、その外周に２ヶ所の平坦部を設けることが好ましく、リフトピン３をネジ止めする際に、より強固に固定することができる。
【００３７】
なお、接着剤を用いて接合する場合には、導電性接着剤を用いることが好ましく、有機接着剤を使用する場合と比較して、リフトピン３全体の導電性を失うことがなくウェハ２に蓄積した静電気を外部に逃がすことができる。
【００３８】
また、上記後端部７は、ネジ形状をなし、図１に示すように基体９にネジ止めによって固定される。
【００３９】
このとき、後端部７は金属からなるため、基体９にネジ止めする際のトルクによる破壊を防止して、強固なネジ止めを行なうことができる。リフトピン３全体を導電性セラミックスで形成した場合にはリフトピン３自体が小さいため、ネジ加工するのが非常に困難であることから製作コストが非常に高くなる。また、セラミックスは脆性材料であることから、絶縁基体４へネジ止めするときのトルクでネジの付け根の部分から破断する危険性が非常に高い。このため後端部７は、ＳＵＳやアルミニウム等の金属から形成することに特定される。
【００４０】
また、上記接続部６、後端部７は、表面に安定化処理が施された金属からなることが好ましく、プラズマが発生する雰囲気で用いた場合においても、表面には化学的に安定な防食層を生成するため、表面から金属成分が拡散することはなく、ウェハ２への金属汚染を防止できる。
【００４１】
具体的には、表面にアルマイト処理を施したアルミニウムや、表面に酸化処理を施したＳＵＳを用いることが好ましい。
【００４２】
なお、安定化処理とは、金属の表面に不動態（金属が熱力学的には腐食する条件にありながら腐食を起こさない状態）皮膜とよばれる数ｎｍの厚さの耐食性に優れた酸化皮膜を生成させる処理のことであり、金属材料を電解質水溶液の電気分解による陽極化で表面を酸化させる方法、酸化剤に浸漬させる方法によって処理できる。
【００４３】
ただし、先端部５からの電荷を受け取るために、先端部５を圧入する接続部６の端面の座繰り部内壁６ａには安定化処理を施してはならない。
【００４４】
また、上記接続部６、後端部７を形成する金属は、ＳＵＳ、アルミニウムの他Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、ＣＲ、Ｔｉ、Ｎｂ等を主体とする合金等が好ましく、安定化処理の際に上述のような不動態化現象がおこるため、表面から金属成分が拡散することはなく、ウェハ２への金属汚染を有効に防止することができる。
【００４５】
さらに、上記後端部７は、ウェハ２が高い水平度で載置されるようナイロン製等の回り止め８を設けることが好ましい。
【００４６】
このようなリフトピン３は、特に半導体検査装置に好適に用いられる。この半導体検査装置は、図３に示すような仕組みを有し、光源２０から発せられたレーザーはウェハ２上をスキャンする。入射光２１はウェハ２に異常がなければ反射光２２として反射するが、ウェハ２上にパーティクルや欠陥があると散乱光２３として集光部２４で検出される。
【００４７】
このように上記半導体検査装置では、プラズマを用いないため、静電チャック等でウェハ２を固定する必要がない。このため、リフトピン３を上下させるような複雑なウェハ２の搬送機構が必要ないが、図１（ｂ）に示すようにリフトピン３をネジ止めによって固定することが必要となるため、上記リフトピン３を用いることによって水平度を高いものとして、かつ強固に固定することができ、高精度な検査を行うことができる。
【００４８】
以上、本発明の実施形態として半導体製造装置の製造工程に用いるリフトピン３について例示したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の目的を逸脱しない限り、種々の変更は可能であり、例えば、本発明のリフトピン３は、液晶基板を構成するガラス基板や他の物品等を吸着保持するための静電チャック１に用いられても良く、或いは、静電チャック１以外にも、サセプタの構成部材として用いることができる。
【００４９】
【実施例】
次いで、本発明の実施例を説明する。
【００５０】
本発明のリフトピンを備えたウェハ検査装置として高性能薄膜測定装置を用意し、リフトピンによるウェハへの静電気の影響を調べた。
【００５１】
本実験には８インチウェハを使用した。先ず、図２に示すようなリフトピン３試料を作製した。先端部５の材質として表１に示す如く体積固有抵抗の炭化珪素を、接続部６および後端部７の材質として表１に示す如くＳＵＳ３１６またはアルミニウムを用い、後端部７にはＭ３のネジ形状とした。
【００５２】
また、比較例として炭化珪素一体品、アルミアルマイト一体品、ＳＵＳ３１６一体品をそれぞれ作製した。
【００５３】
各リフトピンを装置に装着し、１枚のウェハに対して１０回の繰り返し検査を行い、ウェハ上に電荷が帯電するかどうか、ウェハに浮きが生じないかどうか観察した。
【００５４】
電荷が帯電しなかったものは“○”、電荷の帯電が若干見られたもの、長期的に考えた場合に腐食等によりウェハへの悪影響が懸念されるものは“△”、電荷の帯電が見られその他の悪影響もあったものは“×”とし、その現象を確認した。
【００５５】
この結果を表１に示す。
【００５６】
【表１】
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【００５７】
表１から明らかなように、先端部を体積固有抵抗１０−３〜１０１０Ω・ｃｍの半導電性セラミックスで形成し、先端部の径を接続部より小さくした試料（Ｎｏ．２〜１２、１４〜１８）は、貯まった電荷がうまく絶縁基体に流れ、ウェハが浮くことはなく安定な支持ができた。
特に、体積固有抵抗１０３〜１０７Ω・ｃｍの炭化珪素によって先端部を形成し、さらに接続部に圧入によって接合し、接続部および後端部をアルミニウムまたはＳＵＳの表面に酸化処理を施した試料（Ｎｏ．５〜７、９、１０）は、電荷の帯電が全く生じることはなく、表面から金属成分が拡散することはなく、ウェハへの金属汚染も防止することができる。
【００５８】
これに対し、先端部を体積固有抵抗が１０−４Ω・ｃｍの炭化珪素で形成した試料（Ｎｏ．１）は、貯まった電荷が一気に流れたためにウェハと先端部との間でスパークが生じ、ウェハに悪影響を及ぼした。また、先端部を体積固有抵抗が１０１１Ω・ｃｍの炭化珪素で形成した試料（Ｎｏ．２０）は、基板への取り付け時にトルクを大きくすると後端部の付け根部分から破断した。
【００５９】
また、アルミニウムにアルマイト処理を施した試料、ＳＵＳに酸化処理を施した試料（Ｎｏ．２１、２２）は、ウェハに貯まった電荷が逃げ切れずにウェハが浮き、安定した支持ができないことがわかった。
【００６０】
【発明の効果】
本発明のリフトピンは、ウェハと接触し、半導電性セラミックスからなる先端部と、金属からなり上記先端部の後端面より径が大きい接続部と、金属からなりネジ形状をなす後端部とからなることから、リフトピンによって電荷を有効に逃がすことができるため、静電気によりウェハがリフトピンから浮くのを防止して安定した支持ができる。
【００６１】
また、本発明のリフトピンは、上記先端部が接続部に圧入によって接合されていることから、強固に接合でき、接着剤によって導電性に影響を与えることはなく安定した支持ができる。
【００６２】
さらに、本発明のリフトピンは、先端部が体積固有抵抗１０３〜１０７Ω・ｃｍの炭化珪素であることから、導電性を失わずかつスパークを発生させることがない。
【００６３】
またさらに、本発明のリフトピンは、上記接続部および後端部は、表面に安定化処理が施された金属からなることから、締め付けトルクが作用したときの根本からの破断を防ぐとともに、防食効果を付与することができる。
【００６４】
さらにまた、本発明のリフトピンは、ウェハ表面に光を照射し、散乱する光量を測定することによってパーティクル、欠陥を検査する半導体検査装置に用いることから、リフトピンを水平度を保持して固定でき、ウェハを安定して支持することができ、高精度な検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明のリフトピンを用いてウェハを支持する様子を模式的に示す斜視図、（ｂ）はその断面図、（ｃ）は本発明のリフトピンを用いてなる静電チャックを示す断面図である。
【図２】本発明のリフトピンの一実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図３】本発明のリフトピンを用いる半導体検査装置の構造を示す説明図である。
【図４】（ａ）は従来のリフトピンを備えた静電チャックを示す斜視図、（ｂ）はその断面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は従来のリフトピンの一実施形態を示す正面図である。
【符号の説明】
１、１１：静電チャック
２、１２：ウェハ
３、１３：リフトピン
４：絶縁基体
５：先端部
６：接続部
７：後端部
８：回り止め
９：基体
１０：静電電極
１１：抵抗発熱体
１４：絶縁基体
１４ａ：誘電体層
１５：静電電極
１６：抵抗発熱体
１７：吸着面
１８：貫通孔
２０：光源
２１：入射光
２２：反射光
２３：散乱光
２４：集光部
３１：外周部
３２：導電部
３３：金属キャップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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