(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体設置面を有する窒化アルミニウム製サセプターを洗浄する方法であって、
機械加工および仕上げ加工後の前記サセプターをサンドブラスト処理する工程、および
次いで前記サセプターをエチレンジアミン４酢酸およびシュウ酸の混合物によって洗浄することによって、前記半導体設置面におけるアルミニウムを除く各金属の原子数をそれぞれ１×１０１１  ａｔｏｍｓ/ｃｍ２以下とする工程
を有することを特徴とする、窒化アルミニウム製サセプターを洗浄する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化アルミニウム製サセプターおよびその洗浄方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、半導体ウエハーの搬送、露光、ＣＶＤ、スパッタリング等の成膜プロセス、微細加工、洗浄、エッチング、ダイシング等の工程において、半導体ウエハーを吸着し、保持するために、静電チャックが使用されている。また、半導体ウエハーを加熱処理するためのセラミックヒーターや、高周波発生用の電極装置が実用化されている。
【０００３】
最近、半導体の配線ルールが更に微細化されてきており、例えば０．１３μｍ以下の微細配線が採用されてきている。このために、従来は問題とならなかったような水準の金属汚染（メタルコンタミネーション）が問題になってきている。即ち、セラミック部材の表面にシリコンウエハーを設置し、高温、例えば５００℃以上の温度で保持したときに、セラミック部材の表面に存在する微量の金属元素がシリコンウエハーに移行、拡散すると、半導体欠陥を引き起し、不良品の原因となる。
【０００４】
セラミック部材の金属汚染を防止するための従来の洗浄方法としては、有機溶剤および純水を用いて超音波洗浄する方法が知られている。
【０００５】
しかし、配線ルールの微細化に伴い、シリコンウエハー裏面への金属汚染量を大きく低減することが求められている。一例を挙げると、１２インチウエハーについて、金属原子数を１×１０１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下とすることが求められている。
本出願人は、この問題を解決するために、特許文献１において、セラミック製サセプターの表面をブラスト処理し、次いで有機酸または弱酸によって洗浄することを開示した。
【特許文献１】特開平２００３−１３６０２７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の純水洗浄によるセラミックヒーターでは、ヒーター表面の金属コンタミネーション量は、Feが１×１０１４ａｔｏｍｓ/ｃｍ２ほどあり、高温時（500℃以上）使用において、シリコンウエハーに拡散する金属量は１×１０１２ａｔｏｍｓ/ｃｍ２以上であることが分かった。
【０００７】
更に、特許文献１に記載の方法では、セラミック製サセプター表面における金属原子数を著しく低減することに成功したが、それでもシリコンウエハー表面に移行する金属原子数は１×１０１０ａｔｏ ｍｓ／ｃｍ２を超えることが判明してきた。
【０００８】
高温におけるこのような微細な金属量でのセラミック製サセプターからシリコンウエハーへの金属原子の移行は研究されてきておらず、またこれほど高度にセラミック製サセプター表面の金属原子数を低減する洗浄技術は未だ提供されてこなかった。
【０００９】
また、本発明の課題は、セラミック製サセプターの表面における金属原子数を著しく低減する洗浄方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、半導体設置面を有する窒化アルミニウム製サセプターを洗浄する方法に係るものである。
【００１１】
すなわち、本発明は、機械加工および仕上げ加工後のサセプターをサンドブラスト処理する工程、および
次いでサセプターをエチレンジアミン４酢酸およびシュウ酸の混合物によって洗浄することによって、前記半導体設置面におけるアルミニウムを除く各金属の原子数をそれぞれ１×１０１１  ａｔｏｍｓ/ｃｍ２以下とする工程
を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明者は、機械加工および仕上げ加工後の窒化アルミニウム製サセプターを洗浄する際に、金属原子を錯体化して再付着を防ぐ効果のある錯化剤、例えばエチレンジアミン４酢酸（EDTA）を用いた。
【００１３】
これと共に、サセプターを最初にブラスト加工すると共に、ＥＤＴＡをシュウ酸と併用することによってセラミック製サセプター表面の金属原子数を１×１０１１ａｔｏｍｓ/ｃｍ２以下まで著しく減少させることに成功した。
【００１４】
このような原子数は従来技術においては達成されていない水準である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、半導体保持装置１上に半導体ウエハーＷを設置した状態を模式的に示す図である。半導体保持装置１は、セラミック製サセプター２と、サセプター２を保持する円筒状の保持部３と、基部４とを備えている。保持部３の端面３ａはサセプター２の背面２ｂに接合されている。保持部３の端面３ｂは基部４に接合されている。サセプター２の半導体設置面２ａに半導体ウエハーＷが設置されている。２ｃはサセプター２の側面である。サセプター２の内部には、例えば抵抗発熱体や静電チャック電極を埋設できる。
【００１６】
半導体ウエハーＷをサセプター２の半導体設置面２ａに設置した状態で、半導体ウエハーＷを、高温、例えば５００℃以上の温度に加熱すると、サセプター２の半導体設置面２ａ側から半導体ウエハーＷの表面領域Ｗａへと金属元素が拡散する。本発明においては、このような金属元素の移行、拡散を抑制することができる。
【００１７】
本発明では、半導体設置面を有するセラミック製サセプターの種類は特に限定されない。本発明のサセプターが適用可能な半導体製造装置は、半導体の金属汚染が懸念されるような、幅広い半導体製造プロセスにおいて使用される装置のことを意味している。これには、成膜装置の他、エッチング装置、クリーニング装置、検査装置が含まれる。
【００１８】
セラミック製サセプターは、静電チャック、真空チャック、プラズマを発生させるための高周波電極、ヒーターであってよい。
【００１９】
サセプターを構成するセラミックは窒化アルミニウムである。
【００２０】
半導体設置面において、セラミックを構成する金属原子を除く各金属の原子数がそれぞれ１×１０１１  ａｔｏｍｓ/ｃｍ２以下である。「セラミックを構成する金属原子」とは、セラミック化合物の構成単位となっている金属原子のことである。具体的にはアルミニウムである。
【００２１】
まだ半導体設置面において、各金属の原子数をそれぞれ１×１０１１  ａｔｏｍｓ/ｃｍ２以下とする必要がある。この金属は、具体的には、周期律表のＩａ〜ＶＩＩａ、ＶＩＩＩ、Ｉｂ、ＩＩｂに属する金属元素およびＩＩＩｂ、ＩＶｂに属する元素の一部（Ｓｉ、Ｇａ、Ｇｅ）である。
【００２２】
半導体設置面における各金属の量は、ＩＣＰ−ＭＳ法（誘導結合プラズマ−質量分析法）、半導体表面における各金属の量は、ＴＸＲＦ法（全反射蛍光Ｘ線分析法）によって後述のように測定する。
【００２３】
また、本発明の方法においては、金属原子と錯体を生成する錯化剤を用いて洗浄する。このような錯化剤が結合する金属原子としては、特に半導体汚染に影響の大きい銅と鉄とが重要であり、銅、鉄を本方法によって効果的に極微量にまで除去することができる。
【００２４】
このような錯化剤としては、エチレンジアミン４酢酸（ＥＤＴＡ）を用いる。
【００２５】
また、錯化剤によってセラミック製サセプターを洗浄する際には、シュウ酸を混合する。
【００２６】
本発明においては，サセプターをサンドブラスト処理した後に、錯化剤を用いて洗浄を行う。
【００２７】
サンドブラストにおけるブラスト材としては、炭化珪素、アルミナ等のセラミックが好ましく、金属はメタルコンタミネーション源となるので好ましくない。
【００２８】
ブラスト材の粒径は、♯１８０以上の細かいものが、セラミックスの表面へのダメージを低減でき、ダメージ部のメタル成分残留量を低減できるため、好ましい。  
【００２９】
ブラストノズル材はセラミックスが好ましい。湿式、乾式のいずれであってもよい。
【実施例】
【００３０】
（測定方法）
平板形状のセラミックヒーターを製造した。具体的には、還元窒化法によって得られた窒化アルミニウム粉末を使用し、この粉末にアクリル系樹脂バインダーを添加し、噴霧造粒装置によって造粒し、造粒顆粒を得た。３層のシート状成形体を順次一軸加圧成形し、３層の成形体を積層し、一体化した。この一軸加圧成形体の中には、モリブデン製のコイル状の抵抗発熱体を埋設した。
【００３１】
この成形体をホットプレス型中に収容し、密封した。この温度を上昇させる際、室温〜１０００℃の温度範囲で減圧を行った。この温度の上昇と同時に圧力を上昇させた。最高温度を１８００℃とし、最高温度で４時間保持し、圧力を２００ｋｇｆ／ｃｍ２とし、窒素雰囲気下で焼成し、焼結体を得た。この焼結体を機械加工し、更に仕上げ加工してヒーターを得た。このヒーター２の直径を３３０ｍｍとし、厚さを１５ｍｍとした。次いで、後述するような各方法に従って、半導体設置面を洗浄した。
【００３２】
次いで、ヒーター２を、図１に示すように装備し、ヒーター２の半導体設置面２ａに、１２インチのシリコンウエハーＷの鏡面を設置した。次いで、抵抗発熱体に電力を供給し、セラミック製サセプター２の半導体設置面２ａの平均温度を約６００℃にした。チャンバー内の圧力は１×１０−３Ｔｏｒｒとした。６００℃で２０分間保持し、次いで降温し、ヒーター２からシリコンウエハーを取り外した。
【００３３】
次いで、ＴＸＲＦ法によって、１２インチシリコンウエハーへの金属元素の拡散量を測定した。即ち、微小液滴をシリコンウエハー上に滴下して、Ｘ線を全反射条件で照射したときに発生する蛍光Ｘ線を検出する。この蛍光Ｘ線の波長から金属元素の種類、波長から量を検出することができる。
【００３４】
この際、前記ヒーターの半導体設置面は、後述する実験例のようにして洗浄した。また、これと同時に、上記の試料から切り出した、縦５０ｍｍ、横５０ｍｍ、厚さ４ｍｍのテストピースにも同じ洗浄を施し、表面上の金属元素をICP−MS法を用いて測定した。即ち、シリコンウエハー表面Ｗａ、Ｗｂを、１ｃｍ３のフッ化水素酸および過酸化水素水の混酸によって処理し、得られた試料溶液を分取し、蒸発乾固させる。この残滓をフッ化水素水に溶解し、霧吹き状にＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合プラズマ−質量分析）装置に散布する。散布された溶液は、装置中でプラズマによりイオン化される。このイオンをイオンレンズに通すことによって、余分な元素を除去する。次いで、４重極の＋、−電極で、質量数の小さい元素から順にイオンの進行方向を９０°曲げ、そのイオン数をカウントする。これによって、質量数ごとのイオンのカウント数を検出することができる。
【００３５】
（実験例１）
セラミックヒーターのウエハー設置面をブラスト処理した後、塩酸で洗浄し、更にシュウ酸の水溶液によって洗浄した。シュウ酸の濃度は１Nとし、常温で洗浄時間を10分間とした。
【００３６】
この結果、テストピースのFeのカウント数は１．５×１０１２ａｔｏｍｓ/ｃｍ２、Cuのカウント数は７．０×１０１１ａｔｏｍｓ/ｃｍ２であった。アルミニウムを除く他の金属原子のカウント数は、いずれも１．０×１０１０                        ａｔｏｍｓ/ｃｍ２以下であった。
シリコンウエハーのFeのカウント数は９．５×１０１０ａｔｏｍｓ/ｃｍ２であり、Cuのカウント数は８．０×１０１０ａｔｏｍｓ/ｃｍ２であった。
【００３７】
（実験例２）
セラミックヒーターのウエハー設置面をブラスト処理した後、塩酸で洗浄し、更にシュウ酸の水溶液によって洗浄した。シュウ酸の濃度は１Nとし、50℃で洗浄時間を10分間とした。
【００３８】
この結果、  テストピースのFeのカウント数は４．５×１０１１ａｔｏｍｓ/ｃｍ２であり、Cuのカウント数は５．０×１０１０ａｔｏｍｓ/ｃｍ２であった。アルミニウムを除く他の金属原子のカウント数は、いずれも１．０×１０１０                          ａｔｏｍｓ/ｃｍ２以下であった。シリコンウエハーのFeのカウント数は５．５×１０１０ａｔｏｍｓ/ｃｍ２であり、Cuのカウント数は２．０×１０１０ａｔｏｍｓ/ｃｍ２であった。
【００３９】
（実験例３）
セラミックヒーターのウエハー設置面をブラスト処理した後、シュウ酸の水溶液にエチレンジアミン４酢酸（EDTA）を加えて洗浄した。シュウ酸の濃度は１N、EDTAは０．１％とし、50℃で洗浄時間を10分間とした。
【００４０】
この結果、テストピースのFeのカウント数は１．５×１０１１ａｔｏｍｓ/ｃｍ２であり、Cuのカウント数は８．０×１０１０ａｔｏｍｓ/ｃｍ２であった。アルミニウムを除く他の金属原子のカウント数は、いずれも１．０×１０１０                              ａｔｏｍｓ/ｃｍ２以下であった。シリコンウエハーのFeのカウント数は１．５×１０１０ａｔｏｍｓ/ｃｍ２であり、Cuのカウント数は１．０×１０１０ａｔｏｍｓ/ｃｍ２であった。
このように、実験例１、２と比較すると、テストピース上での金属原子のカウント数は著しく低減することに成功した。
【００４１】
（実験例４）
セラミックヒーターのウエハー設置面をブラスト処理した後、シュウ酸の水溶液にエチレンジアミン４酢酸（EDTA）を加えて洗浄した。シュウ酸の濃度は１N、EDTAは０．１％とし、50℃で洗浄時間を10分間とした。これを2回繰返し洗浄した。
【００４２】
この結果、テストピースのFeのカウント数は７．５×１０１０ａｔｏｍｓ/ｃｍ２であり、Cuのカウント数は５．０×１０１０ａｔｏｍｓ/ｃｍ２であった。アルミニウムを除く他の金属原子のカウント数は、いずれも１．０×１０１０                                  ａｔｏｍｓ/ｃｍ２以下であった。シリコンウエハーのFeのカウント数は５．０×１０９ａｔｏｍｓ/ｃｍ２であり、Cuのカウント数は３．０×１０９ａｔｏｍｓ/ｃｍ２であった。
【００４３】
このように、実験例１、２と比較すると、テストピース上での金属原子のカウント数を著しく低減することに成功した。更に、テストピース上での各金属原子のカウント数を１．０×１０１１ａｔｏｍｓ/ｃｍ２以下とすることによって、シリコンウエハー上での金属原子のカウント数を１．０×１０１０ａｔｏｍｓ/ｃｍ２以下とできることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】セラミック製サセプター２上に半導体Ｗを設置した状態を模式的に示す正面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  半導体保持装置          ２  セラミック製サセプター          ２ａ  半導体設置面        Ｗ  半導体
【図１】
0004632290.tif 000002