(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉマトリックス中にＳｉＣ強化材が複合されたＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなる基板の表面に複数個のピンを形成してなるピンチャック用部材であって、前記ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料中のＳｉＣの含有率が６０〜９０体積％であり、かつ、前記ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料組織中のＳｉマトリックス相幅の平均値が１μm以下であり、かつ、ＳｉＣ強化材の平均粒径が３μm以下であることを特徴とするピンチャック用部材。
【請求項２】
前記ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなる基板の表面に大きさ５μm以上のポアがないことを特徴とする請求項１に記載のピンチャック用部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を支持するため複数個のピンを形成してなるピンチャック用部材に関するものであって、特に、半導体製造装置や液晶製造装置等に使用されるＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなるピンチャック用部材に関するものである。例えば、本発明のピンチャック用部材は、高精度な露光装置に搭載されて好適に使われるものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、精巧な光学系を搭載した露光装置のピンチャック用部材は、高い露光精度を要求されるため、機械的歪に耐えるように高剛性だけではなく、その他の要求特性を満足するものが望まれている。
したがって、従来はピンチャック用部材としては、軽量であり、機械的応力による負荷に耐えるようにヤング率の高いＳｉＣ系セラミックスが用いられていた。
【０００３】
さらには、このような半導体ウェハ等の基板を保持する接触面へのごみや異物等(以下、パーティクルと呼ぶ。)の影響を少なくするために、基板を支持する接触面を球体または回転ローラとして接触面を変えることができるようにした技術が提案されている（例えば、特許文献1参照）。
【特許文献１】特開平10-70179号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＳｉＣセラミックスをピンチャック用部材として用いた場合、その製造方法が焼結法であるため組織中に微小な孔(以下、ポアと呼ぶ。)が存在し、この孔にゴミが留まりパーティクル発生の原因となるという問題があった。また、焼結助剤に由来する未反応炭素(以下、フリーカーボンと呼ぶ。)がＳｉＣセラミックス表面からの脱粒することによるパーティクル発生も問題となっていた。
すなわち、このようなパーティクルが基板との接触面に挟み込まれると基板は変形を受けて盛り上がるためフォーカスがずれて、部分的に露光不良を起こし歩留まり低下の原因となり問題となっていた。
【０００５】
また、基板を支持する接触面を球体または回転ローラとして接触面を変えることができるようにした技術は、チャック部材の構成が複雑となるため製造が困難であるという課題があった。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、ＳｉＣと略同等の熱膨張係数、熱伝導率を有し、軽量かつ高剛性であり、さらに、パーティクルの発生の少ないピンチャック用部材を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意研究した結果、ミラーの基材としてＳｉ金属マトリックス中に平均粒径３μm以下のＳｉＣ強化材が複合されたＳｉＣ−Ｓｉ複合材料を使用することで、ＳｉＣと同等の熱膨張係数、熱伝導率を有し、かつ、Ｓｉマトリックス相幅を平均１μm以下に制御することで、硬度差のあるＳｉＣ−Ｓｉ複合材料でも容易に超精密加工できることを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
すなわち、本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、課題を解決するための手段として以下の（１）、（２）を提供する。
【０００９】
（１）Ｓｉマトリックス中にＳｉＣ強化材が複合されたＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなる基板の表面に複数個のピンを形成してなるピンチャック用部材であって、前記ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料中のＳｉＣの含有率が６０〜９０体積％であり、かつ、前記ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料組織中のＳｉマトリックス相幅の平均値が１μm以下であり、かつ、ＳｉＣ強化材の平均粒径が３μm以下であることを特徴とするピンチャック用部材。
（２）前記ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなる基板の表面に大きさ５μm以上のポアがないことを特徴とする（１）に記載のピンチャック用部材。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料組織中のＳｉマトリックス相幅の平均値が１μm以下であり、かつ、ＳｉＣ強化材の平均粒径が３μm以下であるＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなるピンチャック用部材を用いることにより、ＳｉＣと同等の熱膨張係数、熱伝導率を有し、軽量かつ高剛性であり、さらに、パーティクルの発生の少なくすることができる。
したがって、高精度の露光を高歩留まりで行えるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明のピンチャック用部材について、更に詳しく説明する。
本発明では、Ｓｉマトリックス中にＳｉＣ強化材が複合されたＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなる基板の表面に複数個のピンを形成してなるピンチャック用部材であって、前記ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料中のＳｉＣの含有率が６０〜９０体積％であり、かつ、前記ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料組織中のＳｉマトリックス相幅の平均値が１μm以下であり、かつ、ＳｉＣ強化材の平均粒径が３μm以下であることを特徴とするピンチャック用部材を提案している。
【００１２】
ここで、ピンチャック用部材としてＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなる基板を用いた理由は、温度環境変化に左右されずに高精度の露光を実現するために、ピンチャック用部材が取り付けられるＳｉＣ質からなるその他の露光装置用部材と熱伝導率、及び熱膨張係数を略一致させるためであり、ＳｉＣと熱膨張係数及び熱伝導率が近いＳｉをマトリックスに使用したＳｉＣ−Ｓｉ複合材料であれば、その他のＳｉＣ質露光装置用部材と同等の熱物性が得られるからである。
【００１３】
また、ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料中のＳｉＣの含有率を６０〜９０体積％とした理由は、ＳｉＣの含有率が６０体積％より少ないとＳｉＣ−Ｓｉ複合材料の剛性が低下するため機械的応力に劣り露光精度が低下し好ましくないからである。逆に、ＳｉＣの含有率が９０体積％より多いものは、その複合材料の製造自体が困難であり、緻密なＳｉＣ−Ｓｉ複合材料を得ることが難しくなるからであるからである。
【００１４】
また、本発明では、前記ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料組織中のＳｉマトリックス相幅の平均値が１μm以下であり、かつ、ＳｉＣ強化材の平均粒径が３μm以下であることを特徴とするピンチャック用部材を提案している。
【００１５】
ここで、ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料組織中のＳｉマトリックス相幅とは、ＳＥＭにより観察したＳｉＣ−Ｓｉの組織を画像データ形式に出力し、市販の画像処理、計測ソフトウエア（例えば、日本レーザー社製  寸法計測ＣＣＤ画像処理装置）により隣り合うＳｉＣ粒子表面の線間ピッチを計測することによって測定できる。
このようにして測定したＳｉＣ−Ｓｉ複合材料組織中のＳｉマトリックス相幅の平均値を１μm以下とした理由は、Ｓｉマトリックス相幅の平均値が１μmを超えて大きいと、ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなる基板の研磨工程でＳｉＣよりも軟らかいＳｉマトリックス相が選択的に研磨されて、ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなる基板の表面を平滑にすることができないからである。  
【００１６】
また、本発明のピンチャック用部材は、ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料中のＳｉＣ強化材の平均粒径が３μm以下のものを用いている。その理由は、ラップ加工を施す際にＳｉＣとＳｉの硬度に差があるためにＳｉ部分が選択的に加工されて、ＳｉＣ粒子とＳｉ部分の間に高低差ができ平滑な面が得られないからである。すなわち、ＳｉＣの微粉を使うことによりＳｉＣ−Ｓｉ組織中のＳｉマトリックス相の領域面積が小さくなるため、Ｓｉ部分が選択的に加工されることがなくなり、その結果、露光装置のピンチャック用部材として好適となるように高精度な平面研磨が可能となる。
【００１７】
また、本発明のピンチャック用部材は、ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなる基板の表面に大きさ５μm以上のポアがないことを特徴としている。
その理由は、ピンチャック用部材の表面に５μm以上のポアが存在すると、ポアにゴミや異物が留まりパーティクル発生の原因となり露光精度を低下させて好ましくないからである。
【００１８】
以下、本発明に係るピンチャック用部材の実施例と比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
【００１９】
〔実施例１〕
平均粒径０．７μmのＳｉＣ粉末(スタルク製、ＵＦ−１０)に焼結助剤として炭化ホウ素を０．２重量％添加した。ＳｉＣ粉末に対し黒鉛換算で３重量％のカーボンブラック粉末（三菱化学製、ＭＡ−２００ＲＢ）を水、及び乳化剤(サンノプコ製、ＳＮディスパーサント５０４７)とともに混合することにより黒鉛エマルジョン液を作製した。この液に前述のＳｉＣ原料粉末を添加、混合した後乾燥、成形し、アルゴン雰囲気中で1900℃の温度で焼結した。
【００２０】
得られた焼結体にアルゴン雰囲気中1600℃でＳｉを含浸し、ピンチャックの基板となるＳｉＣ−Ｓｉ複合材料を得た。得られたＳｉＣ−Ｓｉ複合材料中のＳｉＣの含有率は80体積％であり、また、ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料組織中のＳｉマトリックス相幅の平均値が0.8μmであり、かつ、ＳｉＣ強化材の平均粒径は2.7μmであった。
次に、複合材料の比重をアルキメデス法により測定したところ、3.02g／cm3とＳｉＣ焼結体（比重：3.2）よりも軽かった。
また、ＳｉＣ−Ｓｉ複合材料を3×4×40mmに加工し、共振法によりヤング率を測定したところ、350GPaであった。さらに試料を3×4×20mmに加工し、レーザー干渉式の熱膨張率測定装置にて23℃における熱膨張係数を測定したところ、2.35（ppm／K）であり、同試料をφ5×1mmに加工して、レーザーフラッシュ式の熱伝導率測定装置にて熱伝導率を測定したところ、100（W／m・K）とＳｉＣと同等の熱物性が得られた。
【００２１】
次に、上記と同じ方法で作製した厚さ13mm×直径300mmのＳｉＣ−Ｓｉ複合材料の表面を研削、ダイヤ研磨した後に、ショットブラスト加工により直径0.2mm、高さ0.2mmのピンを配列ピッチ10mmで格子状に並設されるように複数個形成して、ピンチャック用部材を得た。
ここで、得られたＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなる基板の表面を電子顕微鏡で観察したところ、研磨面に大きさ５μm以上のポアがないことを確認した。
【００２２】
(パーティクル試験)
実施例で得られたピンチャック用部材の上にシリコンウェハを乗せた試験体を、垂直フロータイプのクリーンベンチ内に12時間放置し、その後シリコンウェハ表面に付着したパーティクルの数を計測した。その結果、1μm以上のパーティクル数は10個以下と少なかった。
【００２３】
［比較例１］
公知の焼結法により得られたＳｉＣセラミックスをピンチャック用部材として用いた以外は実施例１と同様にした。得られたＳｉＣセラミックスからなる基板の表面を電子顕微鏡で観察したところ、研磨面に大きさ５μm以上のポアが多数確認された。
次に、比較例で得られたピンチャック用部材の上にシリコンウェハを乗せた試験体を、垂直フロータイプのクリーンベンチ内に12時間放置し、その後シリコンウェハ表面に付着したパーティクルの数を計測した。その結果、1μm以上のパーティクル数は100個以上と多かった。