JP2000246198A - 治具表面の付着物剥離除去および洗浄方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スパッタ蒸着で使用されたシールド枠，側壁
板，シャッタ板等の蒸着装置の治具類の支持母材の表面
に付着した金属被膜の剥離除去と高度の洗浄を能率的に
かつ良好な仕上がり状態で再生利用可能にする。 【解決手段】 表面に蒸着付着物の金属被膜を有する治
具類支持母材を予め超音波振動水洗処理１０を行い、次
いで液体ホーニング処理１２と超音波仕上げ洗浄処理１
４を実施して支持母材に付着した金属被膜を剥離除去
し、さらに純水や蒸留水によるすすぎ洗浄と乾燥および
包装して再利用可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面に金属被膜の
付着した支持母材から金属被膜を剥離除去する方法、特
に、アルミニウムの支持母材の表面に真空蒸着により付
着したチタンの金属被膜を剥離除去し、洗浄してアルミ
ニウムの支持母材を再利用可能にする治具表面の付着物
剥離除去および洗浄方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】真空蒸着装置で半導体ウエーハ状物体等
の表面に特定の金属被膜を形成する場合、被蒸着物体を
所定位置に保持するために支持枠体、側壁板、押え枠、
取付フランジ等が用いられ、また所定の蒸着膜厚の金属
被膜にするために蒸着時間を規制するシールド板が用い
られている。こうした支持枠体、側壁板、シールド板等
は真空蒸着装置の治具類として蒸着処理毎に、または所
定期間・回数の使用後に新しい部品に取り替え、被蒸着
物体への蒸着物質の純度を維持したり不純物の混入から
の品質低下を防止している。しかし、こうした治具類は
高い温度と真空度に耐えて不純ガスを放出しないように
すると共に所望の物理化学的特性や寸法精度の得られる
母材材質が選択され、かつ高度の洗浄部品として準備す
るのでコスト面で高価になり、使い捨て出来ない。例え
ば、チタンの蒸着においては、アルミニウムを支持母材
とする治具類が利用されるが、治具の形状に応じた加工
精度と共にアルミニウム材質を高純にすることが要求さ
れ、治具コストを高価にしている。従って、こうした支
持母材を治具に用いる真空蒸着装置では、治具の再利用
を図るため、蒸着処理のスパッタリングの際に付着した
付着物を剥離除去し、高度な洗浄処理を行い再利用でき
るようにしている。

【０００３】こうしたスパッタリング処理で使用する治
具類には、被蒸着物体を保持するための支持枠や側壁板
のほかシールド板等があり、所定の使用後に不要な付着
物を剥離除去するため、ブラストやホーニング処理がな
され、高度の洗浄を行なって再利用されている。剥離除
去処理としてよく知られているのは、図２に示すよう
に、ドライホーニング２では母材表面を露出するまで、
研磨材を圧縮エアーと共にノズルから噴射し、その圧力
衝撃て付着物を剥離するものであり、研磨材の粒度とエ
アー圧との噴射力に左右される。具体的にアルミニウム
支持母材の表面にチタンの金属被膜が約０．３ｍｍ厚で
付着している直径４００ｍｍの略円形状シールド板の場
合、約数十時間のホーニング処理２が必要とされること
がある。付着物の剥離除去後、支持母材の表面から不純
物を完全に取り除き、高度の洗浄をするために１時間程
度の超音波による仕上げ洗浄処理４と純水によるすすぎ
洗浄６を施し、乾燥および包装８をして再利用迄保管し
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述するように、表面
に金属被膜の付着した治具類の支持母材から付着物を剥
離除去するためのホーニング処理では処理時間が２〜３
日にもわたり非能率的であるばかりでなく、処理作業が
環境衛生上好ましくない。更に、ドライホーニング装置
の安定した稼働管理が難しく、その結果処理された支持
母材に剥離むらが生じたり支持母材自体に磨耗を生じた
りして再利用時に不具合が起きたり、再利用出来ず使い
捨てになることがある。特に、ホーニング処理では、作
業中に支持母材の表面チェックをして剥離状態を検査し
なければならないので多大の工数が要求されている。従
って、本発明は上述する欠点に鑑みこれらを排除するた
めに提案されたもので、前処理により被着強度を弱めた
後にホーニングすることで全体の処理時間を大幅に短縮
する新規かつ改良された治具類の再利用法で、治具類等
の支持母材表面の付着物を能率的に剥離除去する方法を
提供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、表面に
金属被膜の付着した支持母材を物理的衝撃の付与により
付着した前記金属被膜の強度低減処理を施し、次いでホ
ーニング処理と超音波仕上げ処理することを特徴とする
治具表面の付着物剥離除去方法が開示される。特に、好
ましくは、表面に金属被膜の付着した支持母材を超音波
振動水洗処理し、次いで液体ホーニング処理と超音波仕
上げ処理することを特徴とする治具表面の付着物剥離除
去方法が提供される。ここで、液体ホーニング処理に先
立つ超音波振動水洗処理は表面に形成される金属被膜の
付着強度を低減させる上で極めて効果的であること、こ
の超音波振動水洗処理の短期の処理時間が後続の液体ホ
ーニング処理時間を極めて大きく短縮することが見い出
された。具体的には、前処理として実施する超音波振動
による水洗処理時間が後続の液体ホーニング処理時間の
２〜３倍に相当するの効果を発揮すること、すなわち剥
離除去に要する全体の時間を大幅に短縮することが見い
出された。

【０００６】使用後の治具類が予め超音波振動水洗処理
された後の液体ホーニング処理は、所定粒度の研磨剤を
流水とともに所定圧力で治具類の支持母材に射突して、
支持母材の表面が露呈するまで実施するものであり、支
持母材がアルミニウムであり、金属被膜がチタンである
場合の治具表面の付着物剥離除去方法に好適する。より
具体的には表面に金属被膜のチタンが付着したアルミニ
ウム支持母材を予め超音波振動水洗処理してチタンの付
着強度を低下させ、次いで所定粒度の研磨剤を流水とと
もに所定圧力で前記支持母材に射突して、支持母材の表
面が露呈するまで液体ホーニング処理し、さらに純水ま
たは蒸留水中に浸して支持母材に超音波仕上げ処理し、
最後に純水中ですすぎ洗浄し乾燥して包装パックするこ
とを特徴とする治具表面の付着物剥離除去および洗浄方
法である。これにより、治具類の再利用を可能にするも
にである。

【０００７】

【発明の実施の形態】半導体製造工程には、種々の補助
部材や治具を用いたステッパや真空蒸着機器の製造装置
でシリコン基板等の被蒸着物体の表面にチタン等の金属
被膜をスパッタリングにより形成している。スパッタリ
ングの際、装置内部で基板の保持のため装置内には支持
用補助部材の枠、側壁板、シールド板の治具類が不純物
の含まない高度純度の材質母材を所望の形状に精密加工
して作られ、高度に洗浄して使用される。たとえば、チ
タンＴｉの蒸着に際して、アルミニウムＡｌを支持母材
として用いていたが、表面に０．０１ｍｍ以上のＴｉ金
属被膜が付着したＡｌ母材の対象物を再利用するため
に、本発明ではジェットブラストまたはホーニングによ
る局部的衝撃を付与する剥離作業に先立ち、対象物をま
るごと超音波洗浄装置の水槽内に入れて超音波振動を与
え、それによりＴｉ金属被膜の剥離除去の所要処理時間
を低減させるようにした治具表面の付着物剥離除去方法
を開示する。

【０００８】また、基板表面への蒸着は真空中で高温加
熱状態でスパッタ処理されるが、本発明の剥離および洗
浄方法では支持母材の対象物が、予め超音波振動水洗処
理され、次の液体ホーニング処理が所定粒度の研磨剤を
流水とともに所定圧力で治具類の支持母材に射突して、
支持母材の表面が露呈するまでホーニング処理を行なう
もので、支持母材がアルミニウムであり、金属被膜がチ
タンである場合の治具表面の付着物剥離除去方法に好適
することを開示する。すなわち、対象物である表面に金
属被膜のチタンが付着したアルミニウム支持母材を予め
超音波振動水洗処理してチタンの付着強度を低下させ、
次いで所定粒度の研磨剤を流水とともに所定圧力で前記
支持母材に射突して、支持母材の表面が露呈するまで液
体ホーニング処理し、さらに純水中に浸して支持母材に
超音波仕上げ処理し、最後に純水中ですすぎ洗浄し乾燥
して包装パックすることを特徴とする治具表面の付着物
剥離除去および洗浄方法である。これにより、処理され
た治具類の再利用を可能にするもにである。

【０００９】

【実施例】以下、本発明に係る実施例について図面を参
照して詳述する。図１は本発明の治具表面に付着した金
属被膜の剥離除去および洗浄の処理方法を示し、従来の
処理方法と対比し超音波振動水洗処理１０を付加してい
る。この超音波振動水洗処理１０は、再生利用すべき対
象物としての表面に付着物を有する支持母材が丸ごと超
音波洗浄装置の洗浄水の入った水槽内に浸漬され、付着
物の付着強度を低減させるために、最大出力の６０〜７
０％の超音波出力を与えて超音波振動が付与される。こ
の処理時間は超音波出力のほかに支持母材の材質・形状
および付着金属被膜の材質・厚さにより異なるが、実施
例はＭａｘ０．３３ｍｍ厚のチタン金属被膜が両面に亘
って付着したほぼ４００ｍｍ円形状シールト板のアルミ
ニウム支持母材が対象物として処理された。この処理時
間は通常２〜５時間の範囲で決定されるのが好ましく、
０．５時間以内では作業準備に無駄時間を生じ、その割
に強度低減効果が薄れる。また、１００時間以上では次
の工程のホーニング処理時間に匹敵して装置の稼動状態
を低下させ作業能率上の問題が残る。従って、総合処理
時間の短縮化が有効となるのは０．５〜１０時間の範囲
となる。なお、ここで使用する超音波洗浄装置は後工程
の超音波仕上げ洗浄処理を行なう装置を利用し、洗浄装
置の稼働率を高め特に次の液体ホーニング処理時間との
バランスを考慮して全体の装置稼動率の能率的運用を図
っている。更に、付着物の物質と厚さとにより処理時間
がかえられるのは勿論であるが、アルミニウム対チタン
の関連ではチタンの厚さが０．０１ｍｍ以下の場合に
も、超音波振動水洗処理工程の追加による処理時間短縮
効果が半減することも実験的に判明した。

【００１０】音波振動水洗処理を実施した対象物は、液
体ホーニング装置で金属被膜を剥離するためのホーニン
グ処理１２を行なう。ホーニング条件は＃３０アルミナ
Ａｌ2Ｏ3研磨材１０％の水懸濁液をエア圧力３．５ｋｇ
／ｃｍを基準とし、ノズルより噴射して金属被膜が剥離
する迄続けられる。上述したアルミニウムＡｌ支持母材
の表面に形成された０．３３ｍｍ圧厚のチタンＴｉ金属
の被膜の場合、金属被膜は剥離しアルミニウムが露呈す
る迄のホーニング時間を要する。本発明に係る前処理を
施した場合、１ｃｍ2の単位面積当たりのジェット噴射
時間は、被膜の厚さにより異なるが１０〜３０秒で母材
表面を露呈させる。この時間は前処理のない従来方法で
は６０〜９０秒を要しており、本発明の予備処理の効果
を証明する。このように、実施例の組合せによる処理で
は総合の処理時間でも１／２〜１／３に短縮できる。な
お、ホーニング処理時間は、ノズルからの噴射が局部的
にしか適用されないので直径約４００ｍｍのシールド板
のほぼ全面を露出させる迄の処理時間である。金属被膜
の剥離除去後、治具類の対象物支持母材は水圧２．８ｋ
ｇ／ｃｍで水洗噴射する仮水洗で付着物質を除いて対象
物の寸法・形状の変化を検査し、不良品は排除し、また
必要に応じて修理して次の工程に移す。

【００１１】ホーニング処理と仮水洗された対象物は、
超音波洗浄装置において再び前処理工程と同様な条件で
超音波仕上げ洗浄１４を行なう。この場合の処理条件
は、水圧２ｋｇ／ｃｍ，水量６８０ｌ／ｍｉｎの流水の
もとで１〜２時間の範囲で実施される。その後、同様な
条件で純水を流水しつつすすぎ洗浄する。十分なすすぎ
の後、清浄雰囲気中の炉内で１００〜１１０℃温度の下
で乾燥する。保管はポリエチレンシートで包装して外気
の塵芥を排除して行い、次のスパッタリング処理で再利
用する。

【００１２】実施例では付着強度の物理的衝撃手段に超
音波振動の付与としたが、これは冷水と沸騰水を用意し
ておき、一方から他方に対象物を移し替え浸漬すること
でも可能である。更に、液体ホーニングを剥離処理に用
いたが、これはドライホーニングでも良い。また、対象
物はアルミニウムの支持母材にチタンの金属被膜が付着
した場合を示したが、他の母材に別の金属被膜が付着し
た治具類でも同様に超音波振動水洗処理の前処理は全体
の処理時間短縮に有効である。たとえば。ステンレス母
材にアルミニウムの金属被膜が付着した場合の蒸着装置
で使用するチャンバーシールド、ターゲット押さえやフ
ランジ用シールド等の各種治具類にも適用される。

【００１３】

【発明の効果】本発明の治具表面の付着物剥離除去方法
は、ホーニング処理に先立ち、超音波振動水洗処理を行
なうことを特徴とするものであるが、総合の処理時間を
半減以下にする点で極めて能率的であるばかりでなく、
超音波洗浄装置とホーニング装置の稼動率を向上させ、
設備効率の有効利用を可能にする。したがって、治具類
の再利用コストを低減するのみならず高度の洗浄力を発
揮し、工業的実用的価値を奏す。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る治具表面の付着物剥離除去およ
び洗浄方法を示すブロックダイヤグラム、

【図２】 従来の付着物剥離除去を示すブロックダイヤ
グラム。

【符号の説明】

１０ 超音波振動水洗処理（付着強度低減処理） １２ 液体ホーニング処理（ホーニング処理） １４ 超音波仕上げ洗浄処理 １６ 純水すすぎ処理 １８ 乾燥・包装処理

フロントページの続き (72)発明者 横江 瑞代子 滋賀県大津市晴嵐２丁目９番１号 関西日 本電気株式会社内 (72)発明者 坂田 正博 滋賀県大津市晴嵐２丁目９番１号 関西日 本電気株式会社内 (72)発明者 野添 義一 滋賀県大津市晴嵐２丁目９番１号 関西日 本電気株式会社内 Ｆターム(参考） 3B201 AA46 AB01 BB02 BB83 BB90 BB92 BB93 CA01 CB11 CC01 CC11 4K029 AA02 BA17 DA09 GA05 4K053 PA10 QA07 RA07 SA06 SA13 SA18 TA18 TA19

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面に金属被膜の付着した支持母材を物理
   的衝撃の付与により付着した前記金属被膜の強度低減処
   理を施し、次いでホーニング処理と超音波仕上げ処理す
   ることを特徴とする治具表面の付着物剥離除去方法。
2. 【請求項２】前記強度低減処理が超音波エネルギーの付
   与である超音波振動水洗処理であることを特徴とする請
   求項１に記載した治具表面の付着物剥離除去方法。
3. 【請求項３】前記ホーニング処理は、所定粒度の研磨剤
   を流水とともに局部的に圧力噴射させて前記支持母材に
   射突させ、前記支持母材の表面が露呈するまでの間処理
   する液体ホーニング処理であることを特徴とする請求項
   ２に記載した治具表面の付着物剥離除去方法。
4. 【請求項４】前記液体ホーニング処理と前記超音波振動
   水洗処理の各所要時間は２：１ないし３：１の範囲内で
   選定し、各処理装置の稼働率を向上することを特徴とす
   る請求項３記載の治具表面の付着物剥離除去方法。
5. 【請求項５】対象物である前記支持母材がアルミニウム
   であり、前記金属被膜がチタンである請求項１に記載し
   た治具表面の付着物剥離除去方法。
6. 【請求項６】対象物である表面に金属被膜のチタンが付
   着したアルミニウム支持母材を、予め対象物全体を水中
   に浸して超音波振動水洗処理してチタンの付着強度を低
   下させ、次いで所定粒度の研磨剤を流水とともに前記支
   持母材に射突し、前記支持母材の表面が露呈するまでホ
   ーニング処理してチタン被膜を剥離除去し、その後前記
   支持母材を水中に浸して超音波仕上げ洗浄処理し、更に
   純水中に浸漬してすすぎ洗浄して、乾燥および包装パッ
   クし再利用できるようにする治具表面の付着物剥離除去
   および洗浄方法。
7. 【請求項７】表面に０．０１ｍｍ以上の金属被膜が付着
   した母材の対象物を再利用するために、ジェットブラス
   トまたはホーニングによる局部的衝撃を付与する剥離除
   去に先立ち、前記対象物をまるごと超音波洗浄装置の水
   槽内に入れて超音波振動を与え、それにより前記金属被
   膜の剥離除去の所要処理時間を低減させるようにしたこ
   とを特徴とする治具表面の付着物剥離除去方法。