(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体の上面に備えられた複数の凸部により試料を保持する試料保持具であって、前記凸部は、少なくとも試料との接触面が単結晶または非晶質材料からなる球状面により構成されるとともに、ガラスからなる接合層を介して前記基体に固定されており、前記接合層は、前記基体の上面のうち前記凸部が配置された部位の周囲において、前記凸部に接触するように設けられていることを特徴とする試料保持具。
【請求項２】
前記凸部に保持される試料と、前記接合層との間に空隙が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の試料保持具。
【請求項３】
前記接合層は、前記基体の上面のうち前記凸部が配置された面以外の面に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の試料保持具。
【請求項４】
前記接合層は、前記凸部の球状面からなだらかな曲面で形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の試料保持具。
【請求項５】
前記接合層は、前記基体の主面のうち前記凸部が配置されていない面に存在する開気孔の少なくとも一部を埋めていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の試料保持具。
【請求項６】
前記接合層は、表面粗さが局部山頂平均間隔（Ｓ）で０．１μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の試料保持具。
【請求項７】
前記接合層は、表面における開気孔率が０．１％以下であるとともに、開気孔の長径が０．１μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の試料保持具。
【請求項８】
前記球状面は、表面粗さが最大高さ（Ｒｙ）で０．１μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の試料保持具。
【請求項９】
前記基体は、アルミナ質焼結体からなることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の試料保持具。
【請求項１０】
前記基体は、イットリア粒子が分散されてなるアルミナ焼結体からなることを特徴とする請求項９に記載の試料保持具。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の試料保持具を用いた試料吸着装置であって、前記基体上面の外縁部に前記基体と保持される試料との間を密閉する空間を形成するためのシール壁と、前記空間を排気するための排気手段とを備え、前記試料を前記空間外部との差圧により吸着させたことを特徴とする試料吸着装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の試料保持具を用いた試料吸着装置であって、前記基体上面に電極部を形成し、前記基体と保持する試料との間に静電気力を発生させることにより前記試料を吸着させたことを特徴とする試料吸着装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の試料保持具を用いた試料吸着装置であって、前記凸部及び接合層上面に電極部、誘電体部を順次積層して形成し、前記電極部又は誘電体部と保持する試料との間に静電気力を発生させることにより前記試料を吸着することを特徴とする試料吸着装置。
【請求項１４】
請求項１１乃至１３のいずれかに記載の試料吸着装置を用いて試料の処理を行なう方法であって、前記試料保持具に試料を吸着させる吸着工程と、研磨、検査、搬送の少なくとも何れかの処理を施す処理工程と、前記試料保持具から試料を脱離させる脱離工程とからなる試料処理方法。
【請求項１５】
請求項１に記載の試料保持具の製造方法であって、
前記基体を準備する工程と、
前記基体の上面の前記凸部を配置する部分にマスクを設ける工程と、
前記基体の上面にガラスペーストを塗布する工程と、
前記マスクを除去する工程と、
前記基体の上面の前記ガラスペーストが塗布されていない部分に前記凸部を配置する工程と、
前記ガラスペーストを加熱して、前記接合層を形成する工程と
を有する試料保持具の製造方法。
【請求項１６】
試料保持具を用いた試料吸着装置であって、
前記試料保持具は、基体の上面に備えられた複数の凸部により試料を保持する試料保持具であって、前記凸部は、少なくとも試料との接触面が単結晶または非晶質材料からなる球状面により構成されるとともに、非晶質材料からなる接合層を介して前記基体に固定されており、
前記基体上面に電極部を形成し、前記基体と保持する試料と間に静電気力を発生させることにより前記試料を吸着させたことを特徴とする試料吸着装置。
【請求項１７】
試料保持具を用いた試料吸着装置であって、
前記試料保持具は、基体の上面に備えられた複数の凸部により試料を保持する試料保持具であって、前記凸部は、少なくとも試料との接触面が単結晶または非晶質材料からなる球状面により構成されるとともに、非晶質材料からなる接合層を介して前記基体に固定されており、
前記凸部及び接合層上面に電極部、誘電体部を順次積層して形成し、前記電極部又は誘電体部と保持する試料との間に静電気力を発生させることにより前記試料を吸着することを特徴とする試料吸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路の製造に用いられるシリコンウエハや、液晶表示装置の製造に用いられるガラス基板等の各製造工程において、試料を保持する試料保持具とこれを用いた試料吸着装置、および試料吸着装置を用いて試料に研磨、検査、搬送などの処理を施す試料処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の製造工程において、シリコンなどを原料とする半導体ウエハなどの試料は製造装置や検査装置の試料台上に複数回保持される。試料台に試料を保持する方法は、製造工程の種類に応じて様々な装置、保持方法が提案されている。試料を保持する工程とは、例えば、試料をキズの無い鏡面に研磨する工程、波長を揃えた光や電子線により試料上に塗布されたレジストと呼ばれる感光材を部分的に感光させる工程、その感光されたレジストを取り除く工程、そして各工程を終えた試料を検査する工程などがある。また、試料を保持する試料台の周囲は大気の他、窒素や酸素などの特殊な気体（ガス）雰囲気の他、その圧力も大気圧である1×１０5Ｐａから高真空と呼ばれる１×１０-7Ｐａと多岐にわたる。【０００３】
従来の試料保持具は、これら様々な工程や雰囲気に対応して、材質として耐食性の高いものを用い、試料を保持する手段としてバネなどの機械的な力、差圧力、又は静電気力を用いて成る試料吸着装置が用いられてきた。【０００４】
最近は、半導体集積回路の更なる微細化、高密度化にともない、試料を保持する際に試料と試料保持具との間の摩擦摩耗により発生するパーティクルの試料への付着、試料保持具の表面に存在するキズなどに入り込んだパーティクルが振動などの外力により散発的に試料へ再付着するなど、様々な問題が認識されてきた。【０００５】
この問題に対し、従来、試料と試料保持具との接触面積を小さくする方法、接触部を滑らかにすることで摩擦摩耗を低減する方法、試料との接触部を曲線状にする方法、さらに接触部の表面を砥粒や超音波を用いて研磨する方法等が用いられてきた。【０００６】
特許文献１では、セラミックスからなる基台の一主面に凹欠部を有し、該凹欠部の底面に複数の突起を備えた真空吸着装置が提案されている。この突起は、種々の形状を成し、根本部から頂面に向かって先細り状をした円錐台、角錐台、半球、あるいは径の異なる円柱を積み合わせた形状などがあり、突起の先端面の面積を小さくしたり、突起の先端面の幅を０．１ｍｍとすることにより、試料との接触によるパーティクルやコンタミネーションの発生を大幅に低減することが示されている。【０００７】
特許文献２では、試料を保持する固定面は、基体に突起または溝が形成された凹凸面となっており、凹凸面の凸部の頂面および側面と、凹凸面の凹部の底面とがともに砥粒を用いた研磨されている試料吸着装置が示されている。これにより、固定面における試料との接触部分には尖角部が減少し、パーティクル発生を抑制することができる。また、固定面に保持した試料をリフトピンにより固定面から離脱する際にパーティクルの再付着を防止できることが示されている。【０００８】
特許文献３では、試料を保持する保持部は、回転などの移動を可能として、この移動中に保持部に吸着したパーティクルが除去できる試料吸着装置が示されている。この試料吸着装置では、保持部を球体又は回転ローラとしてリテーナで狭持し、そのリテーナを直動することで保持部を回転させて保持部に付着したパーティクルを除去する方法が示されている。【０００９】
特許文献４では、基体の表面に厚さ３〜４０μｍのＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜を形成した試料吸着装置が示されており、このＤＬＣ膜により基体の欠陥部や尖角部を覆い隠し、尖角部での試料の摩耗によるパーティクルの発生を抑制としている。【００１０】
特許文献５では、セラミックス製の基体の表面上に１層で配列され、基体に直接接合された多数のセラミックス製球体によりチャック面が形成された真空チャックが示されている。セラミックス製球体の隙間に吸気孔を備え、この吸気孔の開口部のエッジにパーティクルが付着しても、基体に形成した吸気孔からの吸引により容易に除去されることが示されている。
【特許文献１】特開平１０−２４２２５５号公報
【特許文献２】特開２００３−８６６６４号公報
【特許文献３】特開平１０−７０１７９号公報
【特許文献４】特開２００５−１０１２４７号公報
【特許文献５】特開平５−２８５７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１では、突起の先端面の面積を小さくしたり、先端面の幅を０．１ｍｍとするため、製造上数多くの工程が必要となる上、これら製造過程において接触部の接触面積を小さく加工することには限界がある。【００１２】
特許文献２では、凹凸面の凸部の頂面および側面と、凹凸面の凹部の底面とがともに砥粒を用いた研磨を行っている。しかし、細かい凸部が多数存在する場合、凸部の周縁部におけるキズや尖角部を低減させることは難しく、試料摩耗によるパーティクルの発生を十分に抑制することはできない。【００１３】
また、凹凸面の凸部の縁周部の研磨に合わせて、凹部の底面も研磨し、その表面粗さＲａを０．２５μｍ以下にするとしている。しかし、基体がセラミックスからなる場合、研磨による加工変質層などの影響で粒子の脱落によるパーティクルの発生や、セラミックスの表面にあるボイドに詰まったパーティクルが遊離し、試料に付着するなどの問題が依然として生じていた。【００１４】
特許文献３では、保持部を球体又は回転ローラとしてリテーナで狭持しているため、リテーナに付着したパーティクルの除去が困難である。また、長期間使用した場合に保持部が移動するため、保持部にパーティクルが再付着するという問題があった。【００１５】
特許文献４では、基体の表面のＤＬＣ膜は、その厚みの大きさ程度に基体の試料保持部の平面度が悪化し、試料が正確に保持できないという問題があった。また、ＤＬＣ膜を厚さ３〜４０μｍに形成することが困難であり、形成できたとしてもＤＬＣ膜が剥離しやすい問題があった。【００１６】
特許文献５では、セラミックス製の球体の表面に開気孔が存在しており、その開気孔はエッジを有している。試料と球体との摩擦摩耗により、開気孔のエッジからのパーティクルが発生しやすい。また、基体および球体の表面にある開気孔に詰まったパーティクルが遊離し、試料へ付着する問題があった。【００１７】
半導体集積回路の回路配線におけるパターン幅は現在１００ｎｍ程度に微細化されている。これは、半導体集積回路の製造工程中に例えば０．１μｍの程度のパーティクルが試料に付着すると完成した半導体回路に影響を及ぼすこととなる。パターン幅はさらに微細化される傾向にあり、発生するパーティクルは、より径の小さいものが要求される。一方、クリーンルームなどに用いるパーティクルカウンターの最小可測粒径は０．１μｍ程度であり、０．１μｍより小さい粒径のパーティクルの測定は不可能である。そのため、現在では粒径０．１μｍ程度以上のパーティクルの半導体集積回路用の試料への付着を抑制することが求められている。【００１８】
本発明の課題は、試料との摩擦摩耗などを原因とするパーティクルの発生や、パーティクルがキズや空孔内部に入り込み散発的に試料へ再付着することを低減した試料保持具とこれを用いた試料吸着装置およびこれを用いた試料処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の試料保持具は、基体の上面に備えられた複数の凸部により試料を保持する試料保持具であって、前記凸部は、少なくとも試料との接触面が単結晶または非晶質材料からなる球状面により構成されるとともに、ガラスからなる接合層を介して前記基体に固定されており、前記接合層は、前記基体の上面のうち前記凸部が配置された部位の周囲において、前記凸部に接触するように設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の構成によれば、複数の凸部が単結晶又は非晶質からなる球状面であることから、凸部の球状面自体にはボイド等の欠陥が少なく、砥粒による研磨加工により表面を潤滑にできるため、試料と凸部との接触部における試料の摩擦摩耗が低減でき、パーティクルの発生を抑制することができる。また、接合層は非晶質材料からなるため、試料保持具上に飛散したパーティクルが詰まる欠陥を低減でき、洗浄により容易に清浄な状態に保つことが可能となり、試料へのパーティクル再付着を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の試料保持具の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は本発明の試料保持具に試料を載置した際の部分断面図であり、（ｂ）〜（ｄ）は、本発明の試料保持具に用いる凸部を示す斜視図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は図２の詳細を説明するための断面図である。
【図４】本発明の試料保持具を用いた試料吸着装置の一実施形態を示す断面図である。
【図５】本発明の試料保持具を用いた試料吸着装置の他の実施形態を示す断面図である。
【図６】本発明の試料保持具を用いた試料吸着装置のさらに他の実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（試料保持具）
本発明の試料保持具の実施形態について説明する。【００２３】
図１は、本発明の試料保持具の一実施形態を示す斜視図であり、図２（ａ）は本発明の試料保持具の部分断面図である。【００２４】
本発明の試料保持具１００は、基体２の主面上(上面)に試料４を載置や固定により保持する複数の凸部１を備えている。その凸部１の少なくとも試料４との接触面が単結晶または非晶質材料からなる球状面１ａにより構成されている。その凸部１は、非晶質の接合層３を介して基体２の上面に固定されている。【００２５】
前記凸部１に保持される試料４と前記接合層３との間には空隙が形成されているのが好ましい。前記試料４と前記接合層３との間に空隙が形成されていることにより、試料４は凸部１にのみ接触することとなり、保持される試料４の表面の平面度が良くなるため、試料４の加工や観察の精度の向上に寄与できる。【００２６】
上記基体２は、円形状もしくは多角形状の板状体などを成したセラミック焼結体などから形成される。特に本発明の試料保持具１００をプラズマを用いる工程などに用いる場合は、耐プラズマ性を有する必要があるため、アルミナ質焼結体、イットリア質焼結体、ＹＡＧ質焼結体、窒化珪素質焼結体により形成することが好ましい。【００２７】
特に、イットリア質焼結体は、高い耐プラズマ性を有しており工程中にプラズマ照射が原因となるパーティクルの発生を抑制することができる。また、アルミナ質焼結体は、イットリア質焼結体に次ぐ耐プラズマ性を有しているため半導体製造装置に用いられる試料保持具として好適である。さらに、アルミナ質焼結体は、３点曲げ強度が３００ＭＰａ以上、ヤング率が２５０ＧＰａ以上と優れた機械的特性を有しているため、広面積の試料４を安定、かつ精度良く保持することが可能となる。特に近年の液晶表示装置用の基板の広面積化に対する液晶製造装置に用いられる試料保持具として好適である。さらに、イットリア粒子が分散したアルミナ質焼結体は機械的特性、耐プラズマ特性とも優れており、より好適である。
【００２８】
凸部１は、サファイヤ、ルビー、炭化珪素、水晶などの単結晶材料、あるいは、石英、ホウケイ酸ガラスなどの非晶質材料からなる。凸部１は、これらの材料で形成すると、結晶粒およびボイドを含まないため、この結晶粒およびボイドに起因するパーティクルの発生がないからである。また、研削加工を施した場合に表面に発生する加工変質層は、研磨により容易に除去でき、加工変質層に起因する脱落によるパーティクルの発生を低減することができる。一方、凸部１が多結晶体からなると、研削加工後の加工変質層に起因する結晶粒子の脱落によるパーティクルの発生や、ボイドに研削加工時のパーティクルが詰まり、それが試料保持具１００として用いられる時にパーティクルとして発生するなどの問題がある。【００２９】
凸部１が単結晶材料または非晶質材料からなる場合は、研削加工を行った際に、これら材料の組織はほぼ同一の化合物で構成されているため、研削時にかかる抵抗が均一に伝わりやすいため、凹凸の少ない加工面を得やすい。また、凸部１が単結晶材料からなる場合は、格子欠陥が無く、強度が高く安定している。そのため、凸部１のうち試料４を保持する先端面が球状面１ａである場合に、その曲率を小さくしても破断を低減でき、化学的に安定であるため試料４中への不純物の混入や拡散を低減することができる。【００３０】
特に、凸部１が単結晶材料からなる場合は、載置する試料４を構成するガラスやシリコンの硬度より大きな硬度を有することが好ましい。また、凸部１が非晶質材料からなる場合は、特に石英が好ましい。これらの材質を凸部１に用いると凸部１に試料４との摩擦摩耗によるキズの発生が起きないために複数回繰り返される試料の載置や、試料の移動により試料４にキズなどが発生するのを抑制できる。【００３１】
凸部１の試料４を保持する面は、緩やかな曲率を有する球状面１ａであり、試料４との接触面積を小さくすることができ、試料４と凸部１の摩擦係数を低減することができる。そのため試料４の載置、移動にともなう凸部１からのパーティクルの発生を抑制することができ、腐食性ガスやそのプラズマ雰囲気中で使用してもパーティクルの発生をより低減することができる。【００３２】
凸部１は、基体２の主面上に略等間隔に規則的に配置されることが望ましく、例えば図１に示すように基体２の中心から放射状に等間隔に配置される。これにより保持する試料４に局部的なひずみ、変形を防止して安定に保持することができる。【００３３】
凸部１の形状は、球状、および図２（ｂ）〜（ｄ）に示すように、半球状または円柱もしくは四角柱の先端が半球状であるものなどから選択され、保持する試料４との接触面が球状面１ａであればよい。凸部１の大きさは、球状の場合、直径が０．５〜５ｍｍ、好ましくは１〜３ｍｍである。半球状または先端が半球状の円柱もしくは四角柱の場合は、大円部の直径が０．５〜５ｍｍ、好ましくは１〜３ｍｍで、高さが０．５〜５ｍｍ、好ましくは１〜３ｍｍである。なお、ここで言う球状、半球状とは、数学的に言う厳密な形状ではなく、図２（ａ）〜（ｄ）に示すような上面視、或いは断面視した場合に一見して球状もしくは半球状に見える形状のことを意味するものである。これは理想的には厳密な球状、半球状の形状を目指して形状を製造しようとするが、現実のプロセスでは、それを再現することは難しいことに起因する。【００３４】
上記凸部１は、非晶質材料からなる接合層３により固定されており、凸部１や基体２の組成が変質しない程度の焼成温度にて融解するガラスなどから構成される。接合層３がガラスからなる場合、平滑で開気孔がほとんどない表面を得ることが可能となる。したがって、接合層３の開気孔にパーティクルが詰まることを低減でき、試料４への付着も低減することができる。また、非晶質材料は微小な結晶粒を含んでいないため、これら結晶粒の脱落に起因するパーティクルの発生を無くすことが可能である。【００３５】
試料４が半導体集積回路で使用される半導体ウエハなどの場合、接合層３の材質は、半導体ウエハにドーピングされる元素と同一のリン（Ｐ）もしくはボロン（Ｂ）などと酸化ケイ素の化合物を主成分とする非晶質ガラスであることが好ましい。これにより、接合層３から蒸発した金属元素が試料４に拡散しても試料４が半導体集積回路に影響を及ぼすことがない。以上のことから、接合層３としては、ケイ酸塩ガラス（Ｎａ2Ｏ−ＳｉＯ2系）、リン酸塩ガラス（Ｐ2Ｏ5−ＳｉＯ2系）もしくはホウ酸ガラス（Ｂ2Ｏ3系）であることが好ましい。またこれらのガラスは、軟化温度が低いために基体２の主面に凸部１を固定しても、熱履歴による基体２と結合層３との界面に発生する応力を低減でき、基体２と接合層３および凸部１と接合層３との良好な接合体が得られる。【００３６】
これらガラスの軟化温度を低下させる目的で、Ｎａ、ＫおよびＬｉなどのアルカリ元素が混合されたものでも構わない。ただし、ガラス中のこれらアルカリ元素の濃度が高くなると試料保持具１００を半導体製造装置の一部として使用している途中に、これらの元素がガラスより蒸発し半導体ウエハへ拡散する可能性があるため、これらの含有量はできるだけ低くすることが好ましい。以上のことから、含有されるＮａ、ＫおよびＬｉなどのアルカリ元素の含有量の合計は各々酸化物換算で２０質量％以下であることが好ましく、更に好ましいのは、１０質量％以下である。【００３７】
次に、基体２に凸部１を接合した状態を図３にて詳細に説明する。【００３８】
図３に示すように、凸部１と基体２は別体で形成され、接合層３により接合されている。この際、凸部１の底部と基体２の主面との間には接合層３が介在しない方が好ましく、凸部１の側面のみを接合層３により基体２に固定する構造が好ましい。これにより、複数の凸部１の球状面１ａにより形成される凸部１全体によって形成される平面度が良好となり保持される試料４の表面の平面度が良くなり、試料の加工や観察の精度の向上に寄与できる。【００３９】
さらに、接合層３は、基体２の主面のうち凸部１が配置されている面以外にも形成されていることが好ましい。基体２の主面のうち、凸部１が配置されていない面に存在する開気孔を接合層３で埋めることにより、開気孔に詰まったパーティクルの飛散を防止することができ、試料４に再付着することを防止できる。または、基体２の主面から発生する粒子の脱落を防止することができパーティクルの発生を抑制することができる。【００４０】
接合層３を構成するガラスは、凸部１に対して濡れ性が高いことが好ましい。濡れ性が悪い場合、凸部１と接合層３の界面に、境界３ａが出来やすくパーティクルが入り込み易く、パーティクルが試料４に飛散して再付着する可能性が高くなる。【００４１】
また、図３（ａ）に示すように、凸部１の球状面１ａから接合層３はなだらかな曲面で形成されることが好ましい。図３（ｂ）に示すように凸部１の球状面１ａと接合層３の境界３ａに角部が存在するような接合であると、凸部１と接合層３の境界３ａにパーティクルが詰まり、このパーティクルが試料４に飛散して再付着する可能性があるからである。【００４２】
接合層３は、表面における開気孔率が０．１％以下であるとともに、開気孔の長径が０．１μｍ以下であることが好ましい。本発明の試料保持具１００における接合層３は、非晶質材料からなるため、表面に開気孔はほとんど存在しないが、開気孔率を０．１％以下と非常に少ないものとすることで、発生したパーティクルが接合層３に吸着することを防止し、且つその開気孔のうち長径を０．１μｍ以下とすることで、発生したパーティクルが気孔内に入り込むことを有効に防止することができる。これにより、保持する試料４が半導体ウエハの場合、半導体ウエハに吸着すると問題となるパーティクルが接合層３に吸着するのを低減することができる。【００４３】
ここで、開気孔率は、金属顕微鏡を用いて、倍率を２００倍にしてＣＣＤカメラで表面の画像を取り込み、画像解析装置（（株）ニレコ製（ＬＵＺＥＸ―ＦＳ）等）により、画像内の１視野の測定面積を２．２５×１０-2ｍｍ2、測定視野数を２０、測定総面積を４．５×１０-1ｍｍ2として測定すればよい。【００４４】
そして、上述の様な構成とすることで、試料４との接触部である凸部１および接合層３にパーティクルが排出しにくい開気孔に吸着することがなく、パーティクルの洗浄時間の短縮が可能となる。【００４５】
接合層３は、表面粗さが局部山頂平均間隔（Ｓ）で０．１μｍ以下とすることが好ましい。これにより、接合層３の微小な突起部は低減されることになり、これらの欠片などによるパーティクルの発生を抑制できるとともに、パーティクルが発生したとしても局部山頂平均間隔が小さいため、パーティクルの吸着を低減することができる。より好ましい局部山頂平均間隔（Ｓ）は、０．０４μｍ以下であり、さらには０．０３μｍ以下であることが好ましい。【００４６】
上記凸部１の球状面１ａは、表面粗さが最大高さ（Ｒｙ）で０．１μｍ以下であることが好ましい。凸部１は単結晶または非晶質材料からなるため、表面に開気孔はほとんど存在することはなく、半導体ウエハの吸着、保持時にウエハの摩擦摩耗を低減することができる。また、パーティクルが生じた場合においても、凸部１の球状面１ａに微細な凹凸部へのパーティクルの入り込みを抑制できるため、繰り返しウエハを吸着、保持してもウエハに対する摩擦磨耗を防止することができる。【００４７】
なお、接合層３の局部山頂平均間隔（Ｓ）、球状面１ａの最大高さ（Ｒｙ）は、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−１９９４に準じて測定し求められる。接合層３の局部山頂平均間隔（Ｓ）、球状面１ａの最大高さ（Ｒｙ）は、球状面１ａまたは接合層３の任意の表面を、０．０１ｍ2（１００ｃｍ2）当たり２０箇所を測定しその平均によって求める。なお、局部山頂平均間隔（Ｓ）の測定長さは、０．１μｍ以下の値を求めるときは０．４ｍｍとし、０．１μｍ以上の値を求めるときは１．２５ｍｍとし、最大高さ（Ｒｙ）の測定長さは１．２５ｍｍとした。【００４８】
これにより、パターン幅が１００ｎｍ程度にも微細化された回路配線を有する半導体集積回路を製造する装置に用いられる試料吸着装置においても、本発明の単結晶からなる凸部１および接合層３であると、パーティクルカウンターの最小可測粒径である０．１μｍ程度のパーティクルの発生をも低減することができる。【００４９】
（製造方法）
本発明の試料保持具１００の製造方法について説明する。【００５０】
基体２となる板状のセラミック焼結体を準備する。この板状のセラミック焼結体は、試料４の形状によって決定される。次に準備したセラミック焼結体の主面およびその反対面を平面度、平坦度および表面粗さなど規定の範囲になるように研削加工を行う。【００５１】
次いで、接合層３であるガラスペーストを基体２の主面に塗布し、さらに凸部１を所定の位置に配置する。ここで、基体２へのガラスペーストの塗布は、スクリーン印刷、キャスティングおよびドクターブレード法などの公知の製法にて形成することができる。図３に示すように、凸部１の底部と基体２の表面に接合層３が介在しないようにするには、基体２の主面の凸部１を配置する部分にマスキングを施した後に接合層３となるガラスペーストを塗布し、ガラスペーストを乾燥させた後にマスキングを除去すればよい。接合層３の表面粗さを局部山頂平均間隔（Ｓ）で０．１以下とするためには、接合層３となるガラスペーストが塗布された状態で熱処理を行う。【００５２】
その後、基体２の主面に凸部１を配置し、接合層３となるガラスペーストが塗布された状態で熱処理を行う。熱処理の条件は、ガラスペーストの転移点によって決定される。概ね熱処理の保持温度は、ガラスペースト中のガラスの軟化点より約２０〜９０℃高めに設定され、保持時間は１０〜６０分の範囲で設定され、冷却温度勾配は５〜１００℃／分の範囲にて設定される。また、熱処理時の雰囲気は特に限定されないが、大気雰囲気、窒素雰囲気であることが好ましい。凸部１の球状面１ａの表面粗さを最大高さ（Ｒｙ）で０．１μｍ以下とするには、研削加工にて凸部１のおおよその形状を形成し、凸部１の球状面１ａ付近は、砥粒を用いて研磨加工を行う。これにより、研削加工時のキズを除去することができる。【００５３】
以上のようにして本発明の試料保持具１００を得ることができるが、熱処理中に凸部１の位置ずれを防止することを目的として、凸部１上から加重をかけながら固定することが好ましい。また、別の手段として、基体２の主面の凸部１を配置する場所にあらかじめ凹状に加工し、その凹部内に凸部１を配置しても構わない。【００５４】
このようにして得られた試料保持具１００は、種々の試料吸着装置として好適に用いることができる。【００５５】
（試料吸着装置）
図４は、本発明の試料保持具を用いた試料吸着装置の一例である。本発明の試料吸着装置２００は、試料保持具１００の基体２の上方主面の外縁部に、保持される試料４との間に密閉する空間６を形成するためのシール壁９を備え、上記空間６を排気するための排気手段１１を備える。この試料吸着装置は、吸引力により試料４の上下間に発生する差圧力により試料４を保持することが可能となる。試料４とシール壁９は接触する必要はなく、試料４を工程中に吸着するに十分な上記差圧力を得られる程度に隙間を形成することが試料４とシール壁９の摩擦によるパーティクルの発生防止の観点から好ましい。【００５６】
そして、排気穴５にポンプなどの排気手段１１を連結させることにより、試料４の裏面と基体２より構成される閉空間６を排気可能とし、試料４をその表裏面に発生する差圧にて保持する。この排気手段１１は、ゴムホースあるいはシンフレックスチューブなどの排気管１２を介して排気穴５と連結されており、排気手段１１としては、ドライポンプやダイヤフラムポンプなどの真空ポンプを用いている。【００５７】
排気穴５内部にも接合層３が適宜排気穴５の内側を覆っており、基体２に空いた排気穴５の表面から発生するパーティクルが試料４に再付着することを防いでいる。【００５８】
上下ピン孔７は、試料４を試料吸着装置２００に着脱するための上下ピン（不図示）を挿入する為の穴であり、上下ピン孔７にはシール壁９が接合層３により基体２に接合されている。また、シール壁９上面と試料４裏面との隙間は１μｍ以下とすることが好ましい。これにより、上記閉空間６の排気時に上下ピン孔７から、パーティクルが閉空間６に侵入することを防ぐ効果がある。なお、試料４の搬送方法によって、上下ピンは不要となることがある。【００５９】
（他の実施形態）
本発明の試料吸着装置の他の実施形態を図５を用いて説明する。【００６０】
図５に示すように、本発明の試料吸着装置２１０は、上方側の主面に凸部１を有する基体２と、凸部１と基体２を接合するための接合層３と、基体２の主面上に形成された電極部３０と、試料４に電位を与えるための電源部３１と、から構成されている。電源部３１は電位を与えるための電極端子３２ａ、３２ｂを有しており、電極端子３２ａは電極部３０と、電極端子３２ｂは試料４と導通し、そして、電極端子３２ａ、３２ｂよりそれぞれ電極部３０と試料４に電圧を印加することで、試料４と電極部３０間とに発生する静電気力により、各凸部１の球状面１ａにて試料４を保持するものである。
【００６１】
試料吸着装置２００と同様に、試料４の搬送方法により上下ピン孔７を設置する。上下ピン孔７は、試料４を試料吸着装置２１０に着脱するための上下ピン（不図示）を挿入する為の穴であり、上下ピン孔７内部にも接合層３が適宜上下ピン孔７の内側を覆っており、基体２に開口した上下ピン孔７の表面からパーティクルが試料４に再付着することを防いでいる。【００６２】
電極部３０は、タングステンなどの高融点金属を膜付けすることで構成することが好ましい。これは、接合層３を作製する際に電極部３０を構成している材料が接合層３へ拡散することを防ぐためである。【００６３】
この電極部３０と、基体２に設けた電極端子３２ｂに電源部３１より電位差を発生させることにより、試料４と凸部１間に発生する静電気力が発生し、試料４を吸着することが可能となる。【００６４】
この場合、以下の２通りの方法により試料４を吸着することが可能となる。試料４には電位を設定せずに電極部３０を２分割とし、各々に異なる電位を印加する、いわゆる「双極タイプ」、そして、電極部３０を単一電極とし、試料４にも電源部３１を配置することで電位を印加する、いわゆる「単極タイプ」の２通りである。なお、図５については、単極タイプで説明しているが、双極タイプでも用いられることは言うまでもない。【００６５】
（さらに他の実施形態）
本発明の試料吸着装置のさらに他の実施形態を図６（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
図６（ａ）は、上方側の主面に凸部１を有する基体２と、凸部１と基体２を接合する接合層３と、凸部１及び接合層３を覆うように形成された電極部４０と、電極部４０と試料４に電位を与える電源部４１、さらに電極部４０を覆うように形成された誘電体部４３と、から構成されており、さらに電源部４１は電位を与えるための電極端子４２ａ、４２ｂを有している。【００６６】
図６（ｂ）に示すように、電極部４０は電極端子４２ａと導通されており、その上面は誘電体部４３に覆われている。そして、電極端子４２ａ、４２ｂよりそれぞれ電極部４０と試料４に電源４１より電圧を印加することにより、誘電体部４３を介して発生する試料４と電極部４０との間に発生する静電気力により試料４を保持するものである。
試料吸着装置２００と同様に、試料４の搬送方法により上下ピン孔７を設置する。上下ピン孔７は、試料４を試料吸着装置２１０に着脱するための上下ピン（不図示）を挿入する為の穴であり、上下ピン孔７内部にも接合層３が適宜上下ピン孔７の内側を覆っており、基体２に空いた上下ピン孔７の表面からパーティクルが試料４に再付着することを防いでいる。【００６７】
試料吸着装置２２０を製造する際には、非晶質材料からなる接合層３にて基体２の主面上に凸部を接合した後、電極端子４２ａを基体２及び接合層３を貫通するようにネジ止めや圧入等の接着剤を使用せずに取り付ける。電極端子４２ａと接合層３の上面の高さは、ほぼ同じにしておくことが好ましい。その後、凸部１および接合層３を覆うように電極部４０を形成することにより、電極部４０と電極端子４２ａが導通し、電極部４０への電圧印加が可能となる。その後、電極部４０を覆うように誘電体部４３を形成することにより、電極部４０及び電極端子４２ａが試料４を吸着する表面に現れることを防止でき、電圧印加時の試料４と電極部４０間の放電を防ぐことができる。
なお、電極部４０及び誘電体部４３は、スパッタ、蒸着、ＣＶＤ等により膜付けすることが、膜圧を薄くして表面の欠陥の発生を防ぐことができる。ただし、単結晶や非晶質材料で構成された凸部１及び接合層３は欠陥が無いことから、これら電極部４０、誘電体部４３の膜の表面にも欠陥が映し出されることは無い。【００６８】
本発明の試料保持装置を用いれば、様々な環境において試料へのパーティクルの付着が低減でき、半導体集積回路や液晶表示装置の回路形成などの高精度化、高品質化に寄与できる。【００６９】
以下本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【実施例】
【００７０】
本発明の実施例として、図４に示すような試料保持具１００を用いて説明する。
先ず、基体２として直径２２０ｍｍ×厚み１５ｍｍの板状アルミナ（純度９９％）焼結体を準備し、接合層３としてケイ酸塩ガラスのペーストを準備した。凸部１は、直径２ｍｍの球状体であり、材質を単結晶であるサファイヤ、非晶質材料である石英、多結晶体であるアルミナ（純度９９．９％）および窒化珪素（純度９９．９％）からなる凸部１を各２０個準備した。【００７１】
基体２は、焼結体の主面および裏面を平面度０．００２ｍｍ以下、両面の平行度を０．００５ｍｍ以下、表面粗さを算術平均高さＲａで０．４μｍに研削加工にて仕上げる。また、シール壁９の上面は、主面からの高さを凸部１より１０μｍ程度低くし、基体２裏面との平行度を０．００５ｍｍ以下になるよう仕上げた。また、基体２の中央部に直径５ｍｍの排気穴５を１箇所準備する。【００７２】
凸部１は、各材質とも直径バラツキが±２μｍ以下となるように、砥粒による研磨加工を行い、その際の各材質の表面粗さを最大高さＲｙをＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−１９９４に準拠して上述の実施形態に記載の通り測定した。結果を表１に示す。【００７３】
次いで、ケイ酸塩ガラスからなるペーストをスクリーン印刷により基体２の主面に塗布し、凸部１を所定の位置に配置する。基体２の主面の凸部１を配置する部分にマスキングを施した後に接合層３となるガラスペーストを塗布し、ガラスペーストを乾燥させた後にマスキングを除去した。その後、基体２の主面に凸部１および接合層３となるガラスペーストが塗布された状態で熱処理を行う。熱処理の条件は、概ね熱処理の温度曲線は、保持温度をガラスペースト中のガラスの軟化点より約５０℃高めに設定し、保持時間は１０〜６０分の範囲、上昇及び冷却温度勾配は５〜１００℃／分の範囲にて設定した。この際、接合層３の表面の局部山頂平均間隔ＳをＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−１９９４に準拠して上述の実施形態に記載の通り測定した。
上記方法により、表１に示す試料Ｎｏ．１〜９の試料保持具１００を作製した。【００７４】
（評価）
直径２００ｍｍの単結晶シリコン製ウエハを、得られた各試料保持具１００に吸着・離脱させた時のパーティクル量を測定し、吸着・離脱させた前後での増加量により評価した。但し、ウエハは、洗浄後のものを用い、ウエハと試料保持具１００間の閉空間６の圧力が約５ＭＰａとなるようにした。【００７５】
パーティクル増加量の測定は、以下に示す手順にて行った。先ず、各試料保持具１００にウエハを１０枚吸着・離脱させる。次に、各試料保持具１００を純水中で１５分間超音波洗浄する。そして、ウエハ５枚を吸着離脱させ、吸着離脱前後のそれぞれのウエハについて、ウエハの吸着面側における粒径０．１μｍ以上のパーティクル増加量を測定し、５枚の平均値をとった。パーティクル個数の測定は、クラス１０以下のクリーンルーム内にて実施し、ウエハの搬送及び交換は搬送自動機を用いて、上記ウエハ吸着面の裏面をエアパッドにて保持しながら、試料保持具１００への搬送を行った。凸部１との接触部位と、凸部１との接触部位以外の各位置におけるパーティクル個数をレーザパーティクルカウンタ（ＫＬＡ−ｔｅｎｃｏｒ社製、Ｓｕｒｆｓｃａｎ  ６２２０）を用いて測定した。  
【表１】
0004695145.tif 000002
【００７６】
表１より、非晶質材料からなる接合層３を介して、単結晶からなる凸部１を接合した本発明の試料Ｎｏ．１〜６は、凸部１との接触部位および凸部１との接触部位以外でのパーティクルの増加個数の合計値が２〜１０個と少なく、パーティクルの発生が抑制された。
これに対し、凸部１が多結晶セラミックスから成る本発明の範囲外となる試料Ｎｏ．７〜９は、凸部１との接触部位および接触部位以外でのパーティクルの増加個数の合計値は１２〜２１個となり、パーティクルが多く発生した。
【図１】
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【図２】
0004695145.tif 000004
【図３】
0004695145.tif 000005
【図４】
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【図５】
0004695145.tif 000007
【図６】
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