(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、該ダミーウェハは酸化アルミニウム又は窒化アルミニウムからなり、そのセンサ側の面の表面粗さが、中心線平均粗さ（Ｒａ）で０．２〜５μｍ、もう一方の成膜側の面の表面粗さが、Ｒａで０．０１〜０．０５μｍ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ともに、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ともに、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、透過式センサを用いる場合には、ダミーウェハの片面の表面粗さを適切な粗さにすれば、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、（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、該ダミーウェハは酸化アルミニウム又は窒化アルミニウムからなり、そのセンサ側の面の表面粗さが、中心線平均粗さ（Ｒａ）で０．２〜５μｍ、もう一方の成膜側の面の表面粗さが、Ｒａで０．０１〜０．０５μｍ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、そのセンサ側の面の表面粗さをＲａで０．２〜５μｍとした。ダミーウェハの表面粗さをＲａで０．２μｍ以上とすることにより、光波の散乱が増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】
その表面粗さがＲａで０．２μｍより小さいと透光性が良くなり、センサの感度を上げても検知漏れが生じ好ましくなく、検知漏れをより確実になくすためには、表面粗さをＲａで０．５μｍ以上とすることがより好ましい。一方、表面の粗さが、粗ければ粗いほど透光性が抑えられ、検知漏れの問題はなくなるが、表面粗さがＲａで５μｍを越えると荒れた表面に残存した塵や粒子が半導体の成膜中に回り込み、洗浄後も表面に残存し易くなり、検出された膜組成が変動するので、好ましくない。
【００１１】
もう一方の成膜側の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、表面粗さを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。
【００１２】
このように、ダミーウェハの片面を適切な粗さにすることでセンサによる検知漏れがなくなる。
【００１３】
そのダミーウェハとなるセラミックスの種類としては、耐食性や耐熱性は勿論のこと、半導体製造工程で多用されるプラズマに対しても耐プラズマ性を有するセラミックスが望ましく、具体的には、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムなどのセラミックスが特に望ましい。また、高純度なセラミックスほど耐プラズマ性に優れることから、より不純物の少ないものが望ましく、酸化アルミニウムでは９９％以上、窒化アルミニウムでは９４％以上の純度を有していることが望ましい。これより低い純度であると、セラミックスから不純物が拡散するため、成膜量を溶出し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。また、このセラミックスは、洗浄して複数回使うものなので、膜成分が洗浄で残存しないようにする必要があり、そのためには、膜成分がポアに入り込んで残ることのないよう、表面には少なくとも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を構成する高純度のセラミックスが適している。
【００１４】
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。
【００１５】
【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。
【００１６】
（実施例１〜７）
（１）ダミーウェハの作製
表１に示す種類のセラミックスを用い、φ１００ｍｍ、厚さ０．６５ｍｍの寸法を有するセラミックス板（ダミーウェハ）のセンサ側の面及び成膜側の面を、表１に示す表面粗さに研削、研磨した。なお、表面粗さは接触式の表面粗さ計でチェックした。
【００１７】
（２）評価
得られたダミーウェハを赤色ＬＥＤを発光部とする透過式センサを用いたラインセンサ間に１０ｃｍ／秒の速度で１０回通過させ、センサによるダミーウェハの検知率を調査した。また、実施例４〜６においては、同一条件でＢａＴｉＯ3膜を成膜し、それを洗浄することを３回繰り返し、この１回目と３回目に溶出した成分からそれぞれの元素の成分比を調査した。それらの結果を表１に示す。
【００１８】
（比較例１〜５）
比較のために、比較例１〜３、５では、センサ側の面の表面粗さＲａを本発明の範囲より小さくした他は、実施例１〜３、７と同じく、比較例４では、センサ側の面の表面粗さＲａを本発明の範囲より大きくした他は、実施例４と同じく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。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
表１から明らかなように、実施例においては、いずれも１００％の検知率であった。また、実施例４〜６は成膜、洗浄を３回繰り返しても、いずれも元素の成分比は変わらなかった。このことは、セラミックスの片面を適切な粗さにすれば、セラミックスの透光性が抑えられ、その結果、透過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。
【００２１】
これに対して、比較例１〜３、５では、センサ側の面のＲａが本発明の範囲より小さいため、透光性が増し、センサによる検知漏れが生じていた。また、比較例４では、Ｒａが本発明より大きいため、センサによる検知漏れはないものの、３回の繰り返し使用で膜成分が残存し、元素の成分比が変わってしまっていた。このことは、面の表面粗さが滑らかすぎると透過式センサの使用に問題が生じ、表面粗さが粗すぎると繰り返し使用に問題があることを示している。
【００２２】
【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、透過式センサであれば、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。