(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体製造工程で用いられるセラミックス製のダミーウェハにおいて、該ダミーウェハが、酸化アルミニウム焼結体から成り、該焼結体の嵩密度が３．９４〜３．９６×１０3 ｋｇ／ｍ3 、センサ側の面となる片面の表面粗さが中心線平均粗さ（Ｒａ）で０．０１〜１μｍ、もう一方の成膜処理がなされる面となる片面の表面粗さがＲａで０．０１〜０．０５μｍであって、該焼結体中の不純物の含有量が１００〜１０００ｐｐｍであることを特徴とするダミーウェハ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造工程で用いられるダミーウェハに関し、特にセラミックス製のダミーウェハに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程で用いられるダミーウェハは、成膜工程やエッチング工程などで、その成膜やエッチング条件を探査するために用いられ、探査の結果から製造時の成膜やエッチング条件を最終的に決定している。具体的には、例えば、成膜時間、成膜温度等の成膜条件と成膜された薄膜の厚さ、成分あるいは構成相等との関係をダミーウェハに実際に成膜して調べ、調べた結果を基に製造時の成膜条件を決めている。そのダミーウェハには従来からシリコンウェハが使用されていた。しかし、このダミーウェハは、成膜された薄膜の成分を分析する際、ダミーウェハからのシリコンも同時に検出されてしまい、正確な分析ができないという問題があった。
【０００３】
そのため、最近では、シリコンウェハの代わりに、薄膜への汚染が少ないセラミックスが、ダミーウェハとして使用されるようになってきた。セラミックスは、高純度にすることができることから、薄膜への汚染を防止できると共に、耐食性にも優れているので、薬品などで洗浄することで繰り返し使用が可能となり、薄膜の成分が正確に分析できると共に、再使用が可能なダミーウェハとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高純度のセラミックスを用いたダミーウェハは、純度が高いことに起因して透光性を有することから、以下の問題があった。それは、半導体製造装置では、位置決めや処理工程のタイミングを計測して制御するために、可視光や紫外線などの光学的効果を利用した透過式あるいは反射式の光学系センサが搬送系のラインで用いられているが、それらのセンサではいずれも可視光などの光波がダミーウェハを透過して検知し難くなり、検知漏れが生じるという問題である。
【０００５】
これを解決するため、セラミックスを遮光性とすべく、片面に金属材料を被覆することが試みられた。しかし、金属材料を被覆するのは、被覆した金属材料が成膜中に半導体製造装置を汚染し、半導体の歩留りを低下させるなどの多大な悪影響を及ぼすばかりでなく、このセラミックスを再使用するために洗浄する際、その洗浄で被覆した金属材料から金属成分が溶出し、それが元で成膜量を正確に求められず、ダミーウェハとして再使用し難いという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述した透光性を有するセラミックスを用いたダミーウェハが有する課題に鑑みなされたものであって、その目的は、光センサによる検知漏れが生じることのないダミーウェハを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記目的を達成するため鋭意研究した結果、反射式センサを用い、しかも酸化アルミニウム焼結体をダミーウェハとする場合には、その焼結体の嵩密度を適切な密度にすれば、センサによる検知漏れがなくなるとの知見を得て本発明を完成するに至った。
【０００８】
即ち本発明は、半導体製造工程で用いられるセラミックス製のダミーウェハにおいて、該ダミーウェハが、酸化アルミニウム焼結体から成り、該焼結体の嵩密度が３．９４〜３．９６×１０3 ｋｇ／ｍ3 、センサ側の面となる片面の表面粗さが中心線平均粗さ（Ｒａ）で０．０１〜１μｍ、もう一方の成膜処理がなされる面となる片面の表面粗さがＲａで０．０１〜０．０５μｍであって、該焼結体中の不純物の含有量が１００〜１０００ｐｐｍであることを特徴とするダミーウェハとすることを要旨とする。以下さらに詳細に説明する。
【０００９】
上記で述べたように、本発明のダミーウェハとしては、酸化アルミニウム焼結体から成るとし、その嵩密度を３．９４〜３．９６×１０３ｋｇ／ｍ３とした。酸化アルミニウム焼結体の嵩密度を３．９６×１０３ｋｇ／ｍ３以下とすることにより、焼結体の緻密化が低減して透光性が低くなり、その結果、センサの検知能力が向上し、センサによるダミーウェハの検知漏れがなくなる。
【００１０】
その焼結体の嵩密度が３．９６×１０３ｋｇ／ｍ３より高いと透光性が良くなり、焼結体の相対反射率（シリコンウェハの反射率を１００としたときの反射率）が小さくなり、センサによる検知漏れが生じる。一方、焼結体の嵩密度が低ければ低いほど反射率が向上し、検知漏れの問題はなくなるが、嵩密度が３．９４×１０３ｋｇ／ｍ３より低くなると焼結体の吸水率が０．１％を越え、表面層に存在するポアにゴミ、塵などの不純物が入り込み、その不純物が装置内に持ち込まれる、あるいはダミーウェハの繰り返し使用のための洗浄で、成膜成分がポア中に残存するなどの問題が生じ好ましくない。そして、そのポアの大きさも影響があり、膜成分が洗浄で残存しないようにするためには、少なくとも３０μｍ以上のポアのないことが好ましく、ポア生成の少ない緻密な表面相で構成された酸化アルミニウム焼結体であることが望ましい。
【００１１】
その焼結体のセンサ側の面となる片面の表面粗さとしては、Ｒａで０．０１〜１μｍとした。焼結体の表面粗さも、センサ光源の反射には大きな影響を及ぼし、表面粗さが粗い場合には、反射面で光を散乱し、反射率が低下することから、Ｒａで１μｍ以下が好ましく、微妙な調整などによりより高い反射率を要求される場合には、０．１μｍ以下がさらに望ましい。
【００１２】
また、焼結体のもう一方の成膜処理がなされる面となる片面の表面粗さとしては、Ｒａで０．０１〜０．０５μｍとした。この面は、成膜処理がなされる面であるので、塵や粒子の装置内への持ち込みを抑えるのと同時に、このセラミックスを再使用するために洗浄する際、その洗浄で膜成分が表面に残存しないように、Ｒａで０．０５μｍ以下とすることが望ましく、これより粗いと成膜工程で膜組成が変動し、制御条件設定が難しくなる。
【００１３】
さらに、焼結体中に含まれる不純物の含有量としては、１００〜１０００ｐｐｍとした。プラズマに対する耐食性は、不純物が低いほど好ましいが、１０００ｐｐｍを越えると、焼結体からの不純物が拡散するため、成膜量を溶出された成分量で求める工程管理では正確な管理が難しくなると共に、プラズマに侵された表面不純物濃縮相が、ポアとなり、新たなゴミや塵を装置内に持ち込むこととなり好ましくない。
【００１４】
このように、酸化アルミニウム焼結体の嵩密度を制御することで、センサによる検知漏れがなくなる。
【００１５】
以上述べたダミーウェハであれば、それが透光性を示すセラミックスであっても、センサによる検知漏れが生じないダミーウェハとすることができる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を比較例と共に具体的に挙げ、本発明をより詳細に説明する。
【００１７】
（実施例１〜３）
（１）ダミーウェハの作製
不純物を表１に示す含有量で含む酸化アルミニウム粉末を用い、表１に示す焼成温度、焼成時間で焼結し、表１に示す嵩密度を有する焼結体を得た。得られた焼結体を研削、研磨して表１に示す表面粗さを有するφ１００ｍｍ、厚さ０．６５ｍｍのダミーウェハを作製した。なお、嵩密度はアルキメデス法で、表面粗さは接触式の表面粗さ計でチェックした。
【００１８】
（２）評価
得られたダミーウェハの相対反射率をダミーウェハから３０ｍｍの距離で垂直に設置した赤色ＬＥＤ（６００ｎｍ）を発光部とする反射式センサを用いた検知機により測定した。また、得られたダミーウェハの気孔率をアルキメデス法で測定した。それらの結果を表１に示す。
【００１９】
（比較例１〜３）
比較のために、比較例１では、焼結体の嵩密度を本発明の範囲より低くした他は、比較例２、３では、焼結体の嵩密度を本発明の範囲より高くした他は実施例と同様にダミーウェハを作製し、評価した。それらの結果も表１に示す。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
表１から明らかなように、実施例においては、相対反射率がいずれも検知漏れの生じない実用レベルの５０％より大きかった。また、気孔率も０．１より小さかった。このことは、酸化アルミニウム焼結体の嵩密度を適切な密度にすれば、焼結体の透光性が抑えられ、その結果、反射式センサであれば十分使用できるようになることを示している。
【００２２】
これに対して、比較例１では、嵩密度が本発明の範囲より低いため、相対反射率が７０％と５０％を越えているものの、気孔率が０．１を越え、ポアの問題が生じる結果となった。また、比較例２、３では、嵩密度が本発明の範囲より高いため、相対反射率が５０％より下回っており、表面粗さをＲａで０．１μｍにして反射率の向上を図ったが５０％には至らなかった。このことは、焼結体の嵩密度が高すぎると反射式センサの使用に問題が生じ、低すぎると焼結体表面のポアに問題があることを示している。
【００２３】
【発明の効果】
以上の通り、本発明にかかるダミーウェハであれば、透光性を示すセラミックスであっても、反射式センサであれば、センサによる検知漏れが生じないダミーウェハとすることができるようになった。このことにより、半導体製造装置に悪影響を与えない、しかも再使用可能なダミーウェハとすることができるようになった。