JP7019529B2

JP7019529B2 - 試料搬送部材

Info

Publication number: JP7019529B2
Application number: JP2018142597A
Authority: JP
Inventors: 猛宗石
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2018-07-30
Filing date: 2018-07-30
Publication date: 2022-02-15
Anticipated expiration: 2038-07-30
Also published as: JP2020021772A

Description

本開示は、試料搬送部材に関する。

ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒоｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ：中央処理装置）またはＭＰＵ（Ｍｉｃｒо ＰｒоｃｅｓｓоｒＵｎｉｔ：超小型演算処理装置）のフラッシュメモリ等に用いられる半導体ウエハの１種であるシリコンエピタキシャルウエハは、シリコン単結晶基板の表面にシリコンエピタキシャル層を気相成長させたものである。このような気相成長は、例えば、枚葉式の気相成長装置を用いて行なわれる。この枚葉式の気相成長装置は、シリコン単結晶基板を１枚ずつ処理する装置である。そして、枚葉式の気相成長装置は、シリコン単結晶基板を載置するサセプタと、周囲にハロゲンランプ等の加熱手段を配した反応室と、シリコン単結晶基板をサセプタ上に搬入したり、気相成長処理が終わった後のシリコンエピタキシャルウエハ（以下、シリコン単結晶基板およびシリコンエピタキシャルウエハを、総じて試料と記載する場合がある。）を反応室から外部へ搬出したりするための試料搬送部材と、を内部に備えている。

ここで、試料の搬入時や搬出時における接触によって静電気が発生し、試料が静電気を帯びると、浮遊粒子（パーティクル）が引き寄せられ、試料にパーティクルが付着し、汚染される場合がある。

そこで、試料搬送部材を介して静電気を除去することができるように、例えば、特許文献１には、基板と接触し基板を保持する、絶縁体からなる保持部と、接地されており、導電体からなる接地部と、基板および接地部と接触する、導電体からなる導電部とを備える搬送アームが提案されている。

特開２０１３－２１２９２０号公報

近年、ＣＰＵまたはＭＰＵのフラッシュメモリ等の高性能化に向けて、シリコンエピタキシャルウエハに形成される配線が微細化の傾向にある。このように、配線の微細化に伴い、パーティクルが少しでも付着すると、配線の断線および欠落等の問題が発生するおそれが高まる。そこで、処理前のシリコン単結晶基板および処理後のシリコンエピタキシャルウエハにパーティクルの付着が少ないことが求められる。そのため、試料搬送部材には、試料搬送部材自身がパーティクルを発生させにくいとともに、静電気を除去することができることが求められている。

本開示は、このような事情を鑑みて案出されたものであり、試料搬送部材自身がパーティクルを発生させにくいとともに、静電気を除去することができる試料搬送部材を提供することを目的とする。

本開示の試料搬送部材は、基体と、該基体の内部に位置し、前記基体外の接地部に繋がる導電層と、を備える。また、基体は複数の突起部を有し、前記基体および前記突起部は、セラミックスからなる。また、複数の前記突起部のうち少なくともいずれかにおいて、
前記突起部の少なくとも頂部が導電性を有するＤＬＣ膜に覆われている。そして、ＤＬＣ膜は、前記導電層に電気的に接続されている。

本開示の試料搬送部材は、試料搬送部材自身がパーティクルを発生させにくいとともに、静電気を除去することができる。

本開示の試料搬送部材の一例を示す平面図である。図１におけるii－iiでの断面図である。本開示の試料搬送部材の他の例を示す平面図である。図３におけるiv－ivでの断面図である。

以下に、本開示の試料搬送部材について、図面を参照しながら詳細に説明する。

本開示の試料搬送部材１０は、図１および図２に示すように、基体１と、基体１の内部に位置し、基体１外の接地部（図示しない）に繋がる導電層２とを備え、基体１は複数の突起部３を有する。

ここで、図１においては、平面視した際に、基体１がＹ字状である例を示しているが、基体１はＹ字状に限定されるものではなく、長方形、円形、台形等の形状であってもよい。

また、突起部３は、試料（図示しない）を支持するものである。ここで、図２においては、突起部３の断面形状が台形状である例を示しているが、突起部３の断面形状は台形状に限定されるものではなく、矩形状、三角状等の形状であってもよい。

なお、突起部３の個数は、試料を安定して支持できる数であればよいが、図１に示すように３個であれば、最小限の接触面積で試料を安定して保持することができる。突起部３の３個の配置例としては、各突起部３同士を線で結んだ際に正三角形の配置または二等辺三角形の配置が挙げられる。

また、本開示の試料搬送部材１０における基体１および突起部３は、セラミックスからなる。このように、基体１および突起部３がセラミックスからなることで、試料搬送部材１０自身がパーティクルを発生させにくい。

ここで、基体１および突起部３を構成するセラミックスには、酸化アルミニウム質セラミックス、酸化ジルコニウム質セラミックス、窒化珪素質セラミックス、窒化アルミニウム質セラミックス、炭化珪素質セラミックスまたはムライト質セラミックス等を用いることができる。ここで、酸化アルミニウム質セラミックスとは、セラミックスを構成する全成分１００質量％のうち、酸化アルミニウムを７０質量％以上含有するものである。なお、他のセラミックスについても同様である。

ここで、基体１および突起部３の材質は、以下の方法により確認することができる。まず、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）を用いて測定し、得られた２θ（２θは、回折角度である。）の値より、ＪＣＰＤＳカードと照合する。ここでは、ＸＲＤにより基体１および突起部３に酸化アルミニウムの存在が確認された場合を例に挙げて説明する。次に、ＩＣＰ発光分光分析装置（ＩＣＰ）または蛍光Ｘ線分析装置（ＸＲＦ）を用いて、アルミニウム（Ａｌ）の定量分析を行なう。そして、ＩＣＰまたはＸＲＦで測定したＡｌの含有量から酸化
アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）に換算した含有量が７０質量％以上であれば、基体１および突起部３は酸化アルミニウム質セラミックスで構成されている。

また、本開示の試料搬送部材１０は、複数の突起部３のうち少なくともいずれかにおいて、突起部３の少なくとも頂部４が導電性を有するＤＬＣ（ＤｉａｍｏｎｄＬｉｋｅＣａｒｂｏｎ）膜５に覆われており、ＤＬＣ膜５は、導電層２に電気的に接続されている。

ここで、突起部３の頂部４とは、突起部３のうち、試料を支持する部分のことである。

また、導電性を有するＤＬＣ膜５とは、体積抵抗率が１Ω・ｃｍ以上１０^９Ω・ｃｍ以下であるＤＬＣ膜のことである。また、導電性を有するＤＬＣ膜５としては、例えば、ボロン（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等を含有するＤＬＣ膜か、表面が水素終端であるＤＬＣ膜である。

なお、ＤＬＣ膜５の体積抵抗率は、市販の電気抵抗測定器（例えば、三菱化学アナリテック製のハイレスタ－ＵＸＭＣＰ－ＨＴ８００）を用いて、電気抵抗測定器の２本の針を、ＤＬＣ膜５に接触させることで測定すればよい。

そして、このような構成を満足していることで、ＤＬＣ膜５は硬度が高いことから、試料と接触しても、ＤＬＣ膜５からパーティクルが発生するおそれが低い。また、ＤＬＣ膜５は導電性を有していることから、試料の静電気を、ＤＬＣ膜５から導電層２を通って接地部へ逃がすことができ、静電気を除去することができる。このように、本開示の試料搬送部材１０は、試料搬送部材１０自身がパーティクルを発生させにくいとともに、静電気を除去することができる。

また、導電層２は、導電性を有する部材であればどのような材料で構成されていてもよい。例えば、導電層２が金属を含有するものであれば、ＤＬＣ膜５から受け取った静電気を、速やかに接地部へ逃がすことができる。なお、導電層２が含有する金属としては、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）等であればよい。特に、導電層２が、導電層２を構成する全成分１００質量％のうち、白金を９０質量％以上含有していれば、導電層２の電気抵抗は小さくなり、静電気を短時間で除去することができる。

さらに、導電層２は、セラミック粒子を含有していてもよい。このような構成を満足するならば、導電層２の剛性が向上し、搬送する際に、試料搬送部材１０を振動しにくくすることができる。なお、上記セラミック粒子と基体１を構成するセラミックスとは同じ材質、例えば、基体１を構成するセラミックスが酸化アルミニウム質セラミックスである場合、セラミック粒子は酸化アルミニウム（アルミナ）であるのがよい。

また、ＤＬＣ膜５は、突起部３を全て覆っていてもよい。このような構成を満足するならば、試料の搬入および搬出を繰り返しても、ＤＬＣ膜５が突起部３から剥離しにくいため、長期間にわたって、試料が帯びている静電気を除去することができる。

また、ＤＬＣ膜５の平均厚みは、例えば、０．１μｍ以上３μｍ以下であってもよい。

また、本開示の試料搬送部材１０における基体１は、図１および図２に示すように、突起部３の隣に凹部６を有し、導電層２の一部は、凹部６内に位置しており、ＤＬＣ膜５は、頂部４から凹部６内の導電層２までの突起部３および基体１の表面上に位置していてもよい。

ここで、図１および図２においては、凹部６の形状が円錐台である例を示しているが、凹部６の形状は円錐台に限定されるものではなく、円柱、直方体等の形状であってもよい。

そして、このような構成を満足するならば、導電層２を突起部３および基体１の表面上に位置させる場合に比べて、導電層２からのパーティクルの発生が抑えられ、本開示の試料搬送部材１０は、試料搬送部材１０自身がパーティクルをより発生させにくいものとなる。

また、本開示の試料搬送部材１０におけるＤＬＣ膜５は、図２に示すように、凹部６内に位置する導電層２を全て覆っていてもよい。このような構成を満足するならば、導電層２が外部に露出していないので、導電層２からパーティクルが発生するおそれがない。

また、本開示の試料搬送部材１０は、図２に示すように、凹部６の深さＡに対する凹部６の開口部の短径Ｂの比Ｂ／Ａが１より大きくてもよい。このような構成を満足するならば、凹部６内にＤＬＣ膜５を形成する際に、ＤＬＣ膜５が凹部６内に入り込みやすく、凹部６内からＤＬＣ膜５が突起部３から剥離しにくいため、長期間にわたって、試料が帯びる静電気を除去することができる。

また、本開示の試料搬送部材１０におけるＤＬＣ膜５は、凹部６から最も遠い突起部３の頂部４から凹部６内の導電層２までの長さが１００ｍｍ以下であってもよい。図３および図４に示す試料搬送部材１０ｂでは、凹部６の隣に、凹部６から近い順に突起部３ａ、突起部３ｂの２個の突起部３を有しており、ＤＬＣ膜５が、突起部３ｂの頂部４ｂから、突起部３ａの頂部４ａを通って、凹部６内の導電層２までの突起部３ａ、３ｂおよび基体１の表面上に位置している例を示している。この場合、凹部６から最も遠い突起部３の頂部４とは、突起部３ｂの頂部４ｂのことである。そして、凹部６から最も遠い突起部３の頂部４から凹部６内の導電層２までの長さとは、図４の太線で示す、ＤＬＣ膜５における、突起部３ｂの頂部４ｂから凹部６内の導電層２までの最短距離のことである。

そして、このような構成を満足するならば、試料から受け取った静電気を、ＤＬＣ膜５を通って、迅速に導電層２へ流すことができ、静電気を短時間で除去することができる。

以下、本開示の試料搬送部材１０の製造方法の一例について説明する。

まず、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、窒化珪素、窒化アルミニウム、炭化珪素、ムライト等の原料粉末に、焼結助剤、バインダ、溶媒および分散剤等を所定量添加し、混合することでスラリーを作製する。

次に、このスラリーを用いてドクターブレード法によりグリーンシートを形成する。または、スラリーを噴霧造粒法（スプレードライ法）により噴霧乾燥して造粒し、ロールコンパクション法によりグリーンシートを形成する。

そして、得られたグリーンシートに対し、所望の形状になるようにレーザおよび金型等の公知の方法を用いて加工を行なう。このとき、グリーンシートに貫通孔を形成することによって、後述する積層工法によって、この貫通孔を凹部６とすることができる。また、レーザの出力や金型の形状を変更することで、凹部６を任意の形状に変更することが可能となる。

次に、モリブデン、タングステン、白金等を主成分とした導電性ペーストを準備し、グ
リーンシートの導電層２を形成する箇所に、導電性ペーストの印刷を行なう。このとき、導電性ペーストにセラミック粒子を添加すれば、導電層２がセラミック粒子を含有するものとなる。

次に、積層工法によってグリーンシート同士を積層し、成形体を作製する。なお、グリーンシートを積層するときに用いる接合剤には、上述したスラリーを用いてもよい。

そして、得られた成形体を各原料粉末の焼成条件に合わせて焼成することによって、導電層２を内部に備え、複数の突起部３を有する基体１を得ることができる。なお、原料粉末が酸化物である場合には大気雰囲気で焼成するため、酸化しにくい白金を主成分とした導電性ペーストを用いるのがよい。また、原料粉末が非酸化物である場合には還元雰囲気または真空雰囲気で焼成するため、モリブデンまたはタングステンを主成分とした導電性ペーストを用いるのがよい。

次に、基体１の表面にマスクパターンを設けた後、プラズマＣＶＤ法を用いて、突起部３の少なくとも頂部４を覆い、導電層２に繋がるＤＬＣ膜５を形成する。ここで、ＤＬＣ膜に導電性を付与する方法としては、プラズマＣＶＤ法でＤＬＣ膜を形成する際に、チタン、ジルコニウム、ボロン等をドープするか、水素量を調整すればよい。

なお、ここで、ＤＬＣ膜５を形成する前に、チタンおよびシリコン等からなる下地をスパッタリング法で形成しておいても構わない。

このようにして、本開示の試料搬送部材１０を得ることができる。

１：基体
２：導電層
３、３ａ、３ｂ：突起部
４、４ａ、４ｂ：頂部
５：ＤＬＣ膜
６：凹部
１０、１０ａ、１０ｂ：試料搬送部材

Claims

基体と、
該基体の内部に位置し、前記基体外の接地部に繋がる導電層と、を備え、
前記基体は複数の突起部を有し、
前記基体および前記突起部は、セラミックスからなり、
複数の前記突起部のうち少なくともいずれかにおいて、前記突起部の少なくとも頂部が導電性を有するＤＬＣ膜に覆われており、
該ＤＬＣ膜は、前記導電層に電気的に接続されており、
前記基体は、前記突起部の隣に凹部を有し、
前記導電層の一部は、前記凹部内に位置しており、
前記ＤＬＣ膜は、前記頂部から前記凹部内の前記導電層までの前記突起部および前記基体の表面上に位置している、試料搬送部材。
前記ＤＬＣ膜は、前記突起部を全て覆っている、請求項１に記載の試料搬送部材。
前記ＤＬＣ膜は、前記凹部内に位置する前記導電層を全て覆っている請求項１または２に記載の試料搬送部材。
前記凹部の深さＡに対する前記凹部の開口部の短径Ｂの比Ｂ／Ａが１より大きい請求項１～３のいずれか一つに記載の試料搬送部材。
前記ＤＬＣ膜は、前記凹部から最も遠い前記突起部の頂部から前記凹部内の前記導電層までの長さが１００ｍｍ以下である請求項１～４のいずれか一つに記載の試料搬送部材。