JP2008034723A

JP2008034723A - 半導体ウェーハ用接触部品

Info

Publication number: JP2008034723A
Application number: JP2006208458A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Odajima; 智小田嶋; Kiyobumi Tanaka; 清文田中; Noriyoshi Hosono; 則義細野
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2006-07-31
Filing date: 2006-07-31
Publication date: 2008-02-14

Abstract

【課題】フィラー等が表面から露出して半導体ウェーハを削ったり、フィラー等が脱落してパーティクルになるのを抑制できる半導体ウェーハ用接触部品を提供する。
【解決手段】半導体ウェーハの裏面中央部に接触して着脱自在に吸着保持する吸着パッド２の円板３の裏面側に装着リブ４を、円板３の表面側には、吸気孔５、複数の突起６、歪み抑制溝７、複数の取付孔１１、複数の分割補強リブ１３をそれぞれ配設する。そして、複数の突起６と外側リブ１０とを半導体ウェーハに対する接触領域２０とし、この接触領域２０を薄膜のダイヤモンドライクカーボン３０により被覆して耐汚染性、耐食性、耐磨耗性を向上させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体製造プロセスでロボットやアライナー等に取り付けられ、半導体ウェーハに接触する半導体ウェーハ用接触部品に関するものである。

ウェーハプロセスとも呼ばれる半導体製造プロセスは、イオン注入等のドーピング、絶縁膜の形成、リソグラフィ、エッチング等からなる前工程と、バックグラインドやダイシング、ボンディング等からなる後工程とに分類され、前工程においては、半導体ウェーハの向きを調整するため、専用ロボットに高価な吸着パッドが装着されている（特許文献１、２参照）。

係る吸着パッドは、図示しないＰＥＥＫ樹脂製の板体が切削加工されることにより、平面円形を呈する断面略皿形に形成され、専用ロボットのバキューム装置に接続されており、バキューム装置の駆動に基づき、半導体ウェーハの裏面を吸着保持する。

ところで、半導体製造プロセスの前工程においては、数十〜数百ｎｍ程度のパーティクルの有無が製品の歩留まりを左右する大きな問題となる。この点に鑑み、従来の吸着パッドは、帯電防止機能を発揮するカーボンファイバーが練り込まれ、パーティクルを吸い寄せて半導体ウェーハに転写することのないよう形成されている。
特開２００４‐１７４６８６号公報特開２００４‐１５３１５７号公報

従来における半導体ウェーハ用接触部品は、以上のように構成され、吸着パッドにカーボンファイバーが単に練り込まれるに止まるので、吸着パッドの切削加工の際、カーボンファイバーの端部が吸着パッドの表面から露出して半導体ウェーハを削ったり、短いカーボンファイバーが脱落してパーティクルになるという問題がある。

本発明は上記に鑑みなされたもので、フィラー等が表面から露出して半導体ウェーハを削ったり、フィラー等が脱落してパーティクルになるのを抑制することのできる半導体ウェーハ用接触部品を提供することを目的としている。

本発明においては上記課題を解決するため、半導体ウェーハに成形品を接触させるものであって、
少なくとも半導体ウェーハに接触する成形品の接触領域をダイヤモンドライクカーボンにより被覆するようにしたことを特徴としている。

なお、成形品を、体積抵抗率が１．０×１０⁰〜１．０×１０¹³（Ω・ｃｍ）の熱可塑性樹脂コンパウンドにより成形するとともに、この熱可塑性樹脂コンパウンドに帯電防止付与材を含有し、この帯電防止付与材には、繊維径０．５〜１５０ｎｍ、繊維長０．０１〜２０００μｍのカーボンナノチューブを含有することが好ましい。

また、成形品を半導体ウェーハ用の吸着パッドとし、この吸着パッドを、半導体ウェーハに対向する板体と、この板体の厚さ方向に穿孔される吸気孔と、板体の表面に突出形成されて半導体ウェーハに接触する複数の突起と、板体の周縁部に形成されて半導体ウェーハに接触する外側リブとから形成することができる。

また、吸着パッドを、半導体ウェーハに対向する板体と、この板体の厚さ方向に穿孔される吸気孔と、板体の裏面に突出形成されるエンドレスの装着リブと、板体の表面に突出形成されて半導体ウェーハに接触する複数の突起と、板体の表面に凹み形成されて装着リブに略対応し、板体の表面内外方向を内側領域と外側領域とに区画するエンドレスの歪み抑制溝と、外側領域の周縁部に形成されて半導体ウェーハに接触する外側リブとから形成することができる。

また、板体の内側領域と外側領域のうち、少なくとも内側領域に複数の突起を規則的に配列することができる。
また、吸着パッドを、半導体ウェーハに対向する板体と、この板体の厚さ方向に穿孔される吸気孔と、板体の裏面に突出形成されるエンドレスの装着リブと、板体の表面に突出形成されて半導体ウェーハに接触する複数の突起と、板体の周縁部に形成されて複数の突起を包囲し、半導体ウェーハに接触する外側リブとから形成することもできる。

さらに、吸着パッドの複数の突起と外側リブとを接触領域とすることも可能である。
さらにまた、吸着パッドの複数の突起を、吸気孔を中心に配列されて半導体ウェーハに接触する複数の扇形突起と、この複数の扇形突起を包囲し、半導体ウェーハに接触する複数の円弧突起とから形成することも可能である。

ここで、特許請求の範囲における半導体ウェーハは、口径２００ｍｍ、３００ｍｍ、４５０ｍｍのタイプでも良いし、シリコンウェーハや再生ウェーハ（例えば、ダミーウェーハやモニターウェーハ等）を特に問うものではない。成形品は、透明タイプ、半透明タイプ、不透明タイプを特に問うものではない。また、接触領域には、半導体ウェーハに必ず接触する領域と、半導体ウェーハに接触するおそれのある領域のいずれもが含まれる。ダイヤモンドライクカーボンは、成形品の少なくとも接触領域に積層しても良いが、成形品の全露出面に積層しても良い。

板体は、円形、楕円形、矩形、多角形を特に問うものではない。また、吸気孔は、単数でも良いが、複数を特に排除するものではない。突起は、半球形、柱形、リブ形、扇形、円弧形等に形成することができる。さらに、半導体ウェーハ用接触部品は、半導体ウェーハ用の吸着パッドが主ではあるが、何らこれに限定されるものではない。例えば、半導体の製造時に半導体ウェーハをハンドリングするハンドリング部品でも良いし、半導体ウェーハの周縁部を把持する複数の把持爪等でも良い。

本発明によれば、成形品の少なくとも接触領域をダイヤモンドライクカーボンにより覆い、耐食性や耐磨耗性等を付与するので、アウトガスや低分子不純物の移行を低減したり、最近の回路の微細化要求を満たしながら半導体ウェーハの汚染を抑制することができる。

本発明によれば、カーボンファイバー等のフィラー等が表面から露出して半導体ウェーハを削ったり、フィラー等が脱落してパーティクルになるのを抑制することができるという効果がある。

また、成形品を、体積抵抗率が１．０×１０⁰〜１．０×１０¹³（Ω・ｃｍ）の熱可塑性樹脂コンパウンドにより成形すれば、成形用の金型に熱可塑性樹脂コンパウンドの熱を奪わせ、成形品の露出面に保護機能を発揮するスキン層を形成することができる。さらに、帯電防止付与材に、繊維径０．５〜１５０ｎｍ、繊維長０．０１〜２０００μｍのカーボンナノチューブを含有すれば、パーティクルの発生を抑制することができる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を説明すると、本実施形態における半導体ウェーハ用接触部品は、図１ないし図４に示すように、半導体ウェーハＷに接触する成形品１の接触領域２０を薄膜のダイヤモンドライクカーボン３０により被覆して耐汚染性、耐食性、耐磨耗性を向上させるようにしている。

半導体ウェーハＷは、例えば口径３００ｍｍ（１２インチ）の薄い円板にスライスされ、表面に酸化膜が積層されており、半導体製造プロセスの前工程でイオン注入等からなるドーピング、絶縁膜の形成、リソグラフィ、エッチング等の加工が施される。

成形品１は所定の熱可塑性樹脂コンパウンドを使用して射出成形される半導体ウェーハ用の吸着パッド２からなり、この半導体ウェーハ用の吸着パッド２は、図示しない専用ロボットのアームに装着され、この専用ロボットのバキューム装置の駆動に基づき、半導体ウェーハＷの裏面中央部に接触して着脱自在に吸着保持するよう機能する。

熱可塑性樹脂コンパウンドは、１．０×１０⁰〜１．０×１０¹³（Ω・ｃｍ）（＝１Ｅ＋０〜１Ｅ＋１３（Ω・ｃｍ））の体積抵抗率を有し、帯電防止付与材がフィラーとして含有されており、この帯電防止付与材には、繊維径０．５〜１５０ｎｍ、繊維長０．０１〜２０００μｍのカーボンナノチューブ、カーボンファイバー、カーボウィスカー、金属ファイバー、有機導電体等が含有される。

熱可塑性樹脂コンパウンドの熱可塑性樹脂は、具体的には脂環式構造含有重合体、難燃性のポリエーテルエーテルケトン、ガラス繊維強化プラスチックとして優れ、低発塵性や寸法安定性を有するポリブチレンテレフタレートのいずれかが成形材料として選択される。

吸着パッド２は、剛性を有する丸い円板３の裏面側に装着リブ４が、円板３の表面側には、吸気孔５、複数の突起６、歪み抑制溝７、複数の取付孔１１、複数の分割補強リブ１３がそれぞれ配設されており、複数の突起６と外側リブ１０とが半導体ウェーハＷに対する接触領域２０とされる。丸い円板３は、半導体ウェーハＷよりも小さく（例えば、直径６ｃｍ弱の大きさ）、平坦な白色あるいは黒色に形成される。

装着リブ４は、図２や図４に示すように、円板３の中心部である吸気孔５を中心として裏面外周部に平面リング形に突出形成されて下方に伸び、専用ロボットのアームに対する吸着パッド２の装着を容易化するよう機能する。また、複数の突起６は、図１や図３に示すように、円板３の表面に間隔をおき配設されて上方に突出し、各突起６が小さく低い略半球形に形成されて半導体ウェーハＷの裏面に接触する。また、吸気孔５は、円板３の中心部厚さ方向に丸く貫通して穿孔され、専用ロボットのバキューム装置にチューブ等を介して接続される。

歪み抑制溝７は、図１ないし図３に示すように、装着リブ４の形成箇所に対応するよう円板３の中心部である吸気孔５を中心として表面周方向に平面リング形、断面略すり鉢形に形成され、円板３の表面内外方向を円形の内側領域８とリング形の外側領域９とに区画しており、外側領域９の周縁部が半導体ウェーハＷの裏面に接触する平面リング形の外側リブ１０に周設される。

複数の取付孔１１は、円板３の吸気孔５を中心として歪み抑制溝７に包囲された内側領域８の周方向に配列され、各取付孔１１が吸気孔５よりも拡径の断面略Ｕ字形に形成されるとともに、各取付孔１１の底部には吸気孔５よりも拡径の貫通孔１２が穿孔されており、各取付孔１１の底部の貫通孔１２を貫通した図示しない締結具が専用ロボットのアームに螺着される。

複数の分割補強リブ１３は、図１や図３に示すように、歪み抑制溝７の内部に間隔をおいて一体形成され、歪み抑制溝７を複数の円弧状の溝１４に分割して補強するよう機能する。各分割補強リブ１３は、例えば台形の板に形成される。

ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣともいう）３０は、高硬度、電気絶縁性、赤外線透過性等を有し、ダイヤモンドに類似するカーボン薄膜の総称である。このダイヤモンドライクカーボン３０は、吸着パッド２の接触領域２０、具体的には複数の突起６と外側リブ１０の表面にイオンプレーティング法により滑らかに硬く（同様の処理を鋼板に施した場合、ビッカース硬さでＨｖ＝２５００以上）１０〜１，０００μｍ程度の厚さに成膜され、各突起６と外側リブ１０の表面をそれぞれ改質して導電化するとともに、各突起６と外側リブ１０に平坦性（鏡面性）、耐熱性、難燃性、耐食性、耐磨耗性、撥水性等を付与するよう機能する。

上記において、半導体ウェーハＷの裏面中央部に吸着パッド２の円板表面における複数の突起６と外側リブ１０とを接触させ、専用ロボットのバキューム装置を駆動すれば、半導体ウェーハＷと吸着パッド２との間の空気が外部に排気され、この排気により半導体ウェーハＷが吸着パッド２に適切に吸着保持される（図２参照）。

上記構成によれば、樹脂板を切削加工するのではなく、１．０×１０⁰〜１．０×１０¹³（Ω・ｃｍ）の体積抵抗率を有する帯電防止性の熱可塑性樹脂コンパウンドにより半導体ウェーハ用の吸着パッド２を射出成形するので、金型に熱可塑性樹脂コンパウンドの熱を奪わせ、吸着パッド２の表面（露出面）に保護機能を発揮する薄いスキン層を形成することができる。したがって、このスキン層の被覆保護により、カーボンファイバー等の端部が吸着パッド２の円板３から露出して半導体ウェーハＷを削ったり、短いカーボンファイバー等が脱落してパーティクルになるのを有効に抑制防止することができる。

また、半導体ウェーハ用の吸着パッド２を射出成形により製造するので、吸着パッド２の表面の粗れることがなく、安価かつ大量に製造することができる。また、熱可塑性樹脂コンパウンドが帯電防止機能を発揮するので、微粒子であるパーティクルを吸い寄せて半導体ウェーハＷに転写するのを抑制防止することが可能になる。また、帯電防止付与材に、繊維径０．５〜１５０ｎｍ、繊維長０．０１〜２０００μｍのカーボンナノチューブを含有すれば、パーティクルの発生を抑制防止することが可能になる。

また、熱可塑性樹脂コンパウンドの熱可塑性樹脂を、脂環式構造含有重合体、耐摩耗性耐疲労性、耐薬品性に優れるポリエーテルエーテルケトン、あるいはポリブチレンテレフタレートのいずれかとするので、半導体ウェーハＷの接触部分との耐磨耗性を著しく向上させ、アウトガスの発生を大幅に低減させることが可能になる。また、半導体ウェーハＷに吸着パッド２の円板表面を直接接触させるのではなく、半導体ウェーハＷに円板表面における複数の突起６を点接触させるので、接触面積の減少を通じて半導体ウェーハＷの損傷防止が大いに期待できる。

また、装着リブ４と歪み抑制溝７との位置を対応させるので、射出成形の際の歪み抑制が大いに期待できる。また、歪み抑制溝７に複数の分割補強リブ１３を内蔵して一体化するので、歪み抑制溝７の成形に伴う円板３の剛性低下を招くことが全くない。

さらに、吸着パッド２の接触領域２０にダイヤモンドライクカーボン３０を皮膜として生成し、カーボンファイバー等の端部が露出したり、短いカーボンファイバー等が脱落するのを防止し、しかも、導電性、耐食性、耐磨耗性等を付与するので、アウトガスや低分子不純物の移行を大幅に低減したり、最近の回路の微細化要求（例えば、回路幅９０ｎｍ、６５ｎｍ、３５ｎｍ）を満たしながら半導体ウェーハＷの汚染をきわめて有効に抑制することができる。さらにまた、導電化による帯電防止により、静電気破壊やスパークを防止したり、パーティクルの発生を有効に防止することができる。

次に、図５は本発明の第２の実施形態を示すもので、この場合には、円板３の外側領域９における複数の突起６を規則的に配列し、この規則的に並んだ複数の突起６により歪み抑制溝７、複数の分割補強リブ１３、及び複数の溝１４を外側から囲むようにしている。

複数の突起６は、吸気孔５を中心に大きさの異なる大小一対の円を描くよう外側領域９の内外方向に二重に配列される。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、吸着パッド２の形状の多様化を図ることができるのは明らかである。

次に、図６は本発明の第３の実施形態を示すもので、この場合には、円板３の複数の突起６を、吸気孔５を中心とした大きさの異なる複数の円を描くよう配列するようにしている。

複数の突起６は、吸気孔５を囲む小円、複数の取付孔１１を囲む中円、歪み抑制溝７、複数の分割補強リブ１３、及び複数の溝１４を囲む大円を描くよう配列される。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、吸着パッド２の形状の多様化の他、突起６の形成数を削減することができるのは明らかである。

次に、図７は本発明の第４の実施形態を示すもので、この場合には、円板３の内側領域８における複数の突起６を規則的に配列し、この規則的に並んだ複数の突起６により吸気孔５や複数の取付孔１１を囲むようにし、外側領域９における複数の突起６を省略するようにしている。

複数の突起６は、吸気孔５を囲む小円、歪み抑制溝７や複数の分割補強リブ１３の内側に隣接しながら複数の取付孔１１を囲む中円を描くよう配列される。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、吸着パッド２の形状の多様化の他、突起６の形成数をさらに削減することができるのは明白である。

次に、図８は本発明の第５の実施形態を示すもので、この場合には、円板３の内側領域８における複数の突起６を吸気孔５を中心に配列するとともに、この複数の突起６に、吸気孔５を囲む小円のみを描かせ、外側領域９における複数の突起６を省略するようにしている。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、突起６の形成数を大幅に削減することができるのは明白である。

次に、図９、図１０は本発明の第６の実施形態を示すもので、この場合には、吸着パッド２を、半導体ウェーハＷの裏面中央部に対向する円板３と、この円板３の中心部の表裏厚さ方向に丸く穿孔される吸気孔５と、この吸気孔５を中心として円板３の裏面に突出形成され、剛性を高める平面リング形の装着リブ４と、吸気孔５を中心として円を描くよう円板３の表面に突出形成され、半導体ウェーハＷに接触する複数の扇形突起１５と、吸気孔５を中心に円を描くよう円板３の表面に突出形成されて複数の扇形突起１５を隙間１６を介して包囲し、半導体ウェーハＷに接触する複数の円弧突起１７と、円板３の周縁部に突出形成されて複数の円弧突起１７を包囲し、半導体ウェーハＷに接触する外側リブ１０とから形成するようにしている。

複数の扇形突起１５と円弧突起１７とは、隣接する扇形突起１５と円弧突起１７との間に空気を流通させる隙間１６が形成される。また、複数の扇形突起１５は、円板３の周方向に隣接する扇形突起１５と扇形突起１５との間に空気を流通させる隙間１６が形成され、各扇形突起１５が平坦なリブに形成されて対専用ロボット用の取付孔１１が穿孔される。また、複数の円弧突起１７は、円板３の周方向に隣接する円弧突起１７と円弧突起１７との間に空気を流通させる隙間１６が形成され、各円弧突起１７が平坦なリブに形成される。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。

本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、吸着パッド２の形状の多様化を図ることができる。また、円板３の裏面に平面リング形の装着リブ４を突出形成するので、成形時のひけを防いで凹みを防止することができる。さらに、突起６を扇形突起１５に形成して半導体ウェーハＷとの接触面積を拡大するので、半導体ウェーハＷの姿勢の安定化が大いに期待できる。

なお、上記実施形態では吸着パッド２の接触領域２０にダイヤモンドライクカーボン３０を積層したが、何らこれに限定されるものではない。例えば、吸着パッド２の接触領域２０を含む全露出面にダイヤモンドライクカーボン３０を積層しても良い。

本発明に係る半導体ウェーハ用接触部品の実施形態を模式的に示す平面説明図である。本発明に係る半導体ウェーハ用接触部品の実施形態を模式的に示す断面説明図である。本発明に係る半導体ウェーハ用接触部品の実施形態を模式的に示す表面側斜視説明図である。本発明に係る半導体ウェーハ用接触部品の実施形態を模式的に示す裏面側斜視説明図である。本発明に係る半導体ウェーハ用接触部品の第２の実施形態を模式的に示す平面説明図である。本発明に係る半導体ウェーハ用接触部品の第３の実施形態を模式的に示す平面説明図である。本発明に係る半導体ウェーハ用接触部品の第４の実施形態を模式的に示す平面説明図である。本発明に係る半導体ウェーハ用接触部品の第５の実施形態を模式的に示す平面説明図である。本発明に係る半導体ウェーハ用接触部品の第６の実施形態を模式的に示す平面説明図である。本発明に係る半導体ウェーハ用接触部品の第６の実施形態を模式的に示す断面説明図である。

符号の説明

１成形品
２吸着パッド
３円板（板体）
４装着リブ
５吸気孔
６突起
７歪み抑制溝
８内側領域
９外側領域
１０外側リブ
１１取付孔
１３分割補強リブ
１４溝
１５扇形突起
１７円弧突起
２０接触領域
３０ダイヤモンドライクカーボン
Ｗ半導体ウェーハ

Claims

半導体ウェーハに成形品を接触させる半導体ウェーハ用接触部品であって、少なくとも半導体ウェーハに接触する成形品の接触領域をダイヤモンドライクカーボンにより被覆するようにしたことを特徴とする半導体ウェーハ用接触部品。
成形品を、体積抵抗率が１．０×１０⁰〜１．０×１０¹³（Ω・ｃｍ）の熱可塑性樹脂コンパウンドにより成形するとともに、この熱可塑性樹脂コンパウンドに帯電防止付与材を含有し、この帯電防止付与材には、繊維径０．５〜１５０ｎｍ、繊維長０．０１〜２０００μｍのカーボンナノチューブを含有した請求項１記載の半導体ウェーハ用接触部品。
成形品を半導体ウェーハ用の吸着パッドとし、この吸着パッドを、半導体ウェーハに対向する板体と、この板体の厚さ方向に穿孔される吸気孔と、板体の表面に突出形成されて半導体ウェーハに接触する複数の突起と、板体の周縁部に形成されて半導体ウェーハに接触する外側リブとから形成した請求項１又は２記載の半導体ウェーハ用接触部品。
吸着パッドを、半導体ウェーハに対向する板体と、この板体の厚さ方向に穿孔される吸気孔と、板体の裏面に突出形成されるエンドレスの装着リブと、板体の表面に突出形成されて半導体ウェーハに接触する複数の突起と、板体の表面に凹み形成されて装着リブに略対応し、板体の表面内外方向を内側領域と外側領域とに区画するエンドレスの歪み抑制溝と、外側領域の周縁部に形成されて半導体ウェーハに接触する外側リブとから形成した請求項３記載の半導体ウェーハ用接触部品。
吸着パッドを、半導体ウェーハに対向する板体と、この板体の厚さ方向に穿孔される吸気孔と、板体の裏面に突出形成されるエンドレスの装着リブと、板体の表面に突出形成されて半導体ウェーハに接触する複数の突起と、板体の周縁部に形成されて複数の突起を包囲し、半導体ウェーハに接触する外側リブとから形成した請求項３記載の半導体ウェーハ用接触部品。
吸着パッドの複数の突起と外側リブとを接触領域とした請求項３、４、又は５記載の半導体ウェーハ用接触部品。
吸着パッドの複数の突起を、吸気孔を中心に配列されて半導体ウェーハに接触する複数の扇形突起と、この複数の扇形突起を包囲し、半導体ウェーハに接触する複数の円弧突起とから形成した請求項３ないし６いずれかに記載の半導体ウェーハ用接触部品。