JP2007237389A

JP2007237389A - ブラスト処理方法

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Publication number: JP2007237389A
Application number: JP2007039697A
Authority: JP
Inventors: Taiji Kiku; 泰二菊
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2006-03-03
Filing date: 2007-02-20
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2027-02-20
Also published as: CN100503170C; CN101092025A; JP4936925B2; KR20070090772A; US20070207708A1; US7288020B1

Abstract

【課題】被処理物の表面に損傷を与えることなく、かつ確実に堆積物を除去することができるブラスト処理方法を提供する。
【解決手段】窒化アルミニウムから形成されたセラミックヒータの表面３ａにブラスト材１９を吹き付けて、この表面３ａに付着した堆積物を除去するブラスト処理方法である。前記ブラスト材１９として、炭化ケイ素又は酸化アルミニウムからなり、かつ粒度が＃４００〜＃８００の砥粒を用い、ブラスト材１９がセラミックヒータの表面３ａに当たるときの圧力であるブラスト圧を４０〜１５０ｇｆ／ｃｍ^２に設定している。
【選択図】図３

Description

本発明は、ブラスト処理方法に関する。更に詳しくは、半導体製造装置の構成部品に付着した堆積物を除去するブラスト処理方法に関する。

通常、半導体部品の製造においては、半導体製造装置を用いてウエハ上にシリコン酸化膜等の種々の膜を形成している。

この半導体製造装置を構成するヒータ、静電チャック又はサセプタには、膜生成過程において堆積物が付着することがある。ヒータやサセプタ上に堆積物が付着すると、ウエハの均熱性が低下してデバイス特性等の再現性が低減する。また、静電チャック上に堆積物が付着すると、十分な静電吸着力が生じなくなったり、表面粗さ等が変化したりして、ウエハとの接触度合いや熱の伝わり方が変わる。これにより、プラズマ入熱時のウエハに対する均熱性が低下してデバイス特性等の再現性が低減する。

このため、従来から半導体製造装置の構成部品に付着した堆積物を定期的に除去する作業が行われている（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照）。
特開２００２−２８５９９公報特開２００５−１９３３０８公報

しかしながら、前記特許文献１の従来技術に記載された堆積物除去方法は、ビーズブラスト材を被処理物に吹き付ける方法であるため、被処理物にビーズブラスト材が残留してパーティクル汚染源となるおそれがあった。

また、前記特許文献２に開示された堆積物除去方法は、ブラスト材を被処理物に対して吹き付ける方法である。しかし、ブラスト材を吹きつける際の圧力等を規定していないため、この圧力が大きすぎると被処理物の表面に損傷を与える等の問題が生じるおそれがあった。

そこで、本発明の目的は、被処理物の表面に損傷を与えることなく、かつ確実に堆積物を除去することができるブラスト処理方法を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は、窒化アルミニウムから形成された被処理物の表面にブラスト材を吹き付けて、この表面に付着した堆積物を除去するブラスト処理方法において、前記ブラスト材として、炭化ケイ素又は酸化アルミニウムからなり、かつ粒度が＃４００〜＃８００の砥粒を用い、ブラスト材が被処理物の表面に当たるときの圧力であるブラスト圧を４０〜１５０ｇｆ／ｃｍ^２に設定したことを特徴とする。

本発明に係るブラスト処理方法によれば、被処理物の表面に損傷を与えることなく、表面に付着した堆積物のみを除去することができる。また、ブラスト処理後においてもブラスト材が表面にほとんど残留することがない。

以下、本発明の実施形態について説明する。

[被処理物]
本実施形態においては、被処理物は、窒化アルミニウム（ＡＬＮ）から形成された部材を用いる。例えば、セラミックヒータ、静電チャック、及びサセプタ等の半導体製造装置の構成部品を採用することができる。

図１は、本発明の実施形態に用いる被処理物であるセラミックヒータ１を示す斜視図である。このセラミックヒータ１は、上側に配置された円盤状のプレート材３と、該プレート材３の下面に接合された細い円筒状のシャフト５とから構成されている。そして、プレート材３の表面３ａに堆積物が付着するため、この表面３ａにブラスト処理を施す。

[ブラスト材]
ブラスト材としては、炭化ケイ素（ＳｉＣ）又は酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）からなり、かつ、粒度が＃４００〜＃８００の砥粒を用いる。粒度が＃４００未満の場合は、プレート材３の表面３ａに微細な凹凸が形成されて均熱性を低下するという問題がある。一方、粒度が＃８００よりも大きいとプレート材３の堆積物を十分除去することが困難となるため、処理時間が非常に長くなるという問題がある。

[ブラスト処理装置]
本実施形態によるブラスト処理装置７は、図２に示すように、被処理物であるセラミックヒータ１を載置する載置台９と、該載置台９の上方に配設された吹付け手段１１とを備える。

図２及び図５に示すように、前記載置台９は、ｘ方向及びｙ方向に沿って略水平面上を移動することができるように構成されている。これらのｘ方向とｙ方向とは、互いに直交している。

また、前記吹付け手段１１は、ｘ方向及びｙ方向に加えて、上下方向に沿って移動することができるように構成されている。なお、前記載置台９及び前記吹付け手段１１は、それぞれ個別に移動可能である。

載置台９の中央部には、挿通孔１３が穿設されており、該挿通孔１３にセラミックヒータ１のシャフト５材が挿入される。また、プレート材３の下面は載置台９の上面に当接させて、セラミックヒータ１を載置台９に載置させている。

また、図２に示すように、吹付け手段１１は、本体部１５と該本体部１５の先端に設けられたノズル部１７とを備え、該ノズル部１７の先端からブラスト材１９が噴出する。具体的には、図３に示すように、ノズル部１７は４本設けられ、それぞれのノズル部１７の先端から円錐状にブラスト材が噴出される。

従って、図４に示すように、それぞれのノズル部１７同士は、Ｘ方向及びＹ方向に、等間隔（例えば１００ｍｍずつ）で離間して配置されるため、これら４本のノズル部１７は正方形の頂点部分に配置されている。従って、プレート材３の表面３ａに吹き付けられたブラスト材１９の分布範囲Ｄは、平面視で、一辺が例えば２００ｍｍの略正方形に形成される。

[ブラスト処理条件]
本実施形態においては、ブラスト材１９がプレート材３（被処理物）の表面３ａに当たるときの圧力であるブラスト圧を４０〜１５０ｇｆ／ｃｍ^２に設定している。このブラスト圧は、ブラスト材１９がプレート材３の表面３ａに吹き付けられることにより、プレート材３がブラスト材１９から受ける圧力である。

ブラスト圧が４０ｇｆ／ｃｍ^２未満の場合は、プレート材３の堆積物を十分に除去することが困難となるため、非常に長い処理時間を要するという問題がある。一方、ブラスト圧が１５０ｇｆ／ｃｍ^２を超える場合は、プレート材３の表面３ａに損傷を与えるおそれがあり、この損傷が生じると表面３ａに微細な凹凸が形成されて均熱性が低下するため、好ましくない。

なお、前記ブラスト圧は、更に好ましくは６０〜１００ｇｆ／ｃｍ^２である。

また、ノズル部１７の移動速度は５〜１５ｃｍ／ｍｉｎが好ましく、ノズル部１７の先端から被処理物表面３ａまでの距離は６〜１２ｃｍが好ましい。

[ブラスト材の吹き付け量]
前記被処理物であるセラミックヒータ１のプレート材３の表面３ａにおいて、単位面積あたりのブラスト材１９の吹き付け量を１．４〜４．３ｇ／ｃｍ^２に設定することが好ましい。

吹き付け量が１．４ｇ／ｃｍ^２未満の場合は、プレート材３の堆積物を十分除去することが困難となるため、処理時間が非常に長くなるというという問題がある。一方、吹き付け量が４．３ｇ／ｃｍ^２よりも大きい場合は、プレート材３の表面３ａに微細な凹凸が形成されて均熱性が低下するという問題がある。

なお、吹き付け量は、更に好ましくは、１．７〜２．８ｇ／ｃｍ^２である。

次いで、以下に、ブラスト材１９の吹き付け量を算出するための算出方法を図５を用いて簡単に説明する。

プレート材３の表面３ａにおける１ｍｍ^２あたりの吹き付け量をＱ〔ｇ／ｍｍ^２〕、プレート材３への吹き付け時間の合計をＴ〔ｓｅｃ〕、プレート材３の表面３ａにおける１ｍｍ^２あたりに１秒間に吹き付ける吹き付け量をｑ〔ｇ／ｓｅｃ・ｍｍ^２〕、ノズル部１７の移動速度をＶ〔ｍｍ／ｓｅｃ〕、ノズル部１７の１パスの長さを２００〔ｍｍ〕、ノズル部１７の１パスあたりの移動時間をｔ〔ｓｅｃ〕、１秒間あたりにノズル部１７に供給されるブラスト材１９の量をＧ〔ｇ／ｓｅｃ〕とする。

まず、プレート材３の表面３ａにおける１ｍｍ^２あたりの吹き付け量Ｑは下記算出式で求められる。

Ｑ＝Ｔ×ｑ・・・・・・・・（式１）
ここで、Ｔは、１パスあたりの移動時間にパス回数を掛ければ良い。ノズル部１７は、１パスが終了すると、横に所定距離（例えば５ｍｍ）ずれて次のパスに移るため、プレート材３を処理するパス回数の合計は２００〔ｍｍ〕／５〔ｍｍ〕＝４０〔回〕となる。

従って、下記算出式が成立する。

Ｔ＝（２００／Ｖ）×（２００／５）＝８０００／Ｖ・・・（式２）
また、プレート材３の表面３ａにおける１ｍｍ^２あたりに１秒間に吹き付ける吹き付け量ｑは、下記算出式で求められる。

ｑ＝Ｇ／（２００×２００）＝Ｇ／４００００・・・（式３）
前述した式１に式２及び式３を代入すると、下記算出式となる。

Ｑ＝Ｔ×ｑ＝（８０００／Ｖ）×（Ｇ／４００００）＝Ｇ／５Ｖ〔ｇ／ｍｍ^２〕・・・（式４）
[ブラスト処理方法]
被処理物であるセラミックヒータ１にブラスト処理を施す手順を説明する。

まず、図２に示すように、セラミックヒータ１を載置台９に載置し、吹付け手段１１を下降させ、プレート材３の表面３ａから上方に所定距離（例えば、１００ｍｍ）の位置に保持する。

次いで、図５に示すように、吹付け手段１１を同一高さにてＹ方向に速度Ｖ〔ｍｍ／ｓｅｃ〕で直線状に水平移動させる。

そして、移動端において水平移動を停止し、この状態で、載置台９をＸ方向に所定距離（例えば、５ｍｍ）スライドさせる。こののち、吹付け手段１１を反対方向（−Ｙ方向）に水平移動させる。このような動作を繰り返して、所定パス回数（例えば、４０パス）のブラスト処理を行う。

このブラスト処理が終了したのち、プレート材３の表面３ａを純水及びＩＰＡ（イソプロピルアルコール）で超音波洗浄し、乾燥させる。

以下に、本発明の実施形態による作用効果を説明する。

本実施形態によるブラスト処理方法によれば、ブラスト材として、炭化ケイ素又は酸化アルミニウムからなり、かつ粒度が＃４００〜＃８００の砥粒を用い、ブラスト材が被処理物であるセラミックヒータ１のプレート材３の表面３ａに当たるときの圧力であるブラスト圧を４０〜１５０ｇｆ／ｃｍ^２に設定している。このため、ブラスト処理後においても表面３ａに損傷を与えることないので、使用済みのセラミックヒータ１の均熱性が使用前の初期状態に戻る。従って、セラミックヒータ１を再利用することができる。なお、被処理物は、セラミックヒータ１以外にも、サセプタや静電チャックにも適用することができる。

静電チャックを被処理物とした場合は、吸着力及び吸着時のウエハとの接触度合いが使用前の状態に復元して、温度分布状態が正常になり均熱性も初期状態と同等になる。

以下に、本発明を実施例を通じて更に具体的に説明する。

[実施例１]
まず、被処理物として、大きさがφ３００ｍｍの窒化アルミニウム製のセラミックヒータ１を用意した。このセラミックヒータ１を用いて、ＣＶＤ処理によって１００００枚のウエハを処理した。その結果、初期のときに比較して、加熱温度５００℃におけるウエハ均熱性が５℃低下した。ここで、ウエハ均熱性とは、ウエハ上の最高温度と最低温度との差違であり、セラミックヒータ１に堆積物が付着したために均熱性の低下が生じたものと思われる。

この１００００枚のウエハを処理したセラミックヒータ１について、本発明に係るブラスト処理を施した。

最初に、図２に示すように、セラミックヒータ１を載置台９に載置し、吹付け手段１１を下降させ、ノズル部１７の下端をプレート材３の表面３ａから１００ｍｍの高さに保持した。

そして、吹付け手段１１をＹ方向（図４参照）に水平移動させながらノズル部１７からブラスト材１９を噴出させた。ここで、図４に示すように、ノズル部１７同士はＸ方向及びＹ方向にそれぞれ１００ｍｍずつ離間して配置され、プレート材３の表面３ａにおけるブラスト材１９の分布範囲Ｄは、一辺が２００ｍｍの略正方形に形成された。

次いで、吹付け手段１１を終端にて保持し、載置台９をＸ方向に５ｍｍスライド移動させた。こののち、（−Ｙ）方向に折り返して水平移動させ動作を繰り返した。そして、図５に示すように、ノズル部１７のプレート材３に対する相対的な移動軌跡が複数の矩形状になるようにしてパス回数が４０回になった時点で吹き付けを終了させた。

なお、プレート材３の表面３ａにおける単位面積あたりの吹き付け量が各部分で均一になるように設定した。また、一つのノズル部１７に供給されるブラスト材１９の単位時間あたりの供給量は、２．６７〔ｇ／ｓｅｃ〕とした。

以上のブラスト処理における処理条件は、下記表１に示す通りである。

また、表１に示す条件でブラスト処理を施したセラミックヒータ１を大気中に配置し、プレート材３の表面３ａにφ３００ｍｍのウエハを載置してヒータ温度を５００℃に昇温させ、ウエハ表面における温度の最大値と最小値との差違（均熱性）をＴＣ付きのウエハを用いて測定した。

表１に示したように、本発明例の条件によってブラスト処理を施した方が比較例の場合よりも均熱性が良好であり、セラミックヒータ１の均熱性が使用前の新品状態とほぼ同等となって、再利用が十分に可能となった。

[実施例２]
次いで、被処理物として使用済みのφ３００ｍｍの静電チャックを用い、該静電チャックに、下記表２に示す条件でブラスト処理を施した。

表２の条件でブラスト処理を施した静電チャックを、真空中にて１５００Ｗのランプで加熱を行いながらＳｉウエハバックサイドガス圧力測定法を用いて吸着力を測定した。この吸着力を、使用前の静電チャックと比較して、使用前の静電チャックの吸着力からの減少分を測定した。その結果、本発明例によれば、吸着力が使用前と同等になると共に、ウエハの均熱性も使用前と同等になった。

[実施例３]
次いで、被処理物として使用済みのφ２００ｍｍのサセプタを用い、該サセプタに、下記表３に示す条件でブラスト処理を施した。

表３の条件でブラスト処理を行ったサセプタの表面３ａにテープを吸着させて剥がし、ＳＥＭ／ＥＤＳにて観察した。その結果、本発明例の条件でブラスト処理を行った場合には、ブラスト材１９や堆積物が検出されなかったが、比較例の場合には堆積物の成分であるＡｌ，Ｆ，Ｓｉ，Ｃが検出された。Ａｌは静電チャックの成分である窒化アルミニウムであり、ＦはＣＶＤ処理に使用したガスが発生源であり、また、Ｓｉ，Ｃはブラスト材１９の成分であると推測される。

[実施例４]
次いで、被処理物として使用済みのφ２００ｍｍの静電チャックを用い、該静電チャックに、下記表４に示す条件でブラスト処理を施した。

表４に示す条件でブラスト処理を行った静電チャックにＳｉウエハを吸着させ、該Ｓｉウエハの裏面のパーティクル量をパーティクルカウンタにて測定した。

表４の本発明例の条件でブラスト処理を施した場合には、パーティクル量は少なかった。

また、比較例に示す条件でブラスト処理を施した場合には、本発明例に対してパーティクル量は増加した。これは、静電チャックの表面に残っているブラスト材１９のパーティクルに加えて、静電チャックの表面が損傷を受けて、窒化アルミニウム自体が脱粒等によりパーティクル化したか、表面粗度が大きくなりすぎてウエハ裏面に多少の損傷を与えたからだと推測される。

さらに、比較例の一部には、静電チャックの吸着力が十分に生じなく、ウエハを吸着することが困難となったため、パーティクル量の測定が出来なかった。

本発明の実施形態に用いる被処理物であるセラミックヒータを示す斜視図である。セラミックヒータの表面にブラスト処理を施している状態を示す側面図である。セラミックヒータの表面にブラスト処理を施している状態を概略的に示す斜視図である。セラミックヒータの表面におけるブラスト材の分布範囲を示す概略図である。ブラスト材を吹き付ける吹き付け手段の移動経路とセラミックヒータとの関係を示す概略図である。

符号の説明

３プレート材（被処理物）
３ａプレート材の表面（被処理物の表面）
１９ブラスト材

Claims

炭化ケイ素又は酸化アルミニウムからなり、かつ粒度が＃４００〜＃８００の砥粒であるブラスト材を、窒化アルミニウムからなる被処理物の表面に、ブラスト材が被処理物の表面に当たるときのブラスト圧を４０〜１５０ｇｆ／ｃｍ^２に設定して吹き付けることにより、前記被処理物の表面に付着した堆積物を除去することを特徴とするブラスト処理方法。
前記ブラスト圧を、６０〜１００ｇｆ／ｃｍ^２に設定したことを特徴とする請求項１に記載のブラスト処理方法。
前記被処理物の表面における単位面積あたりのブラスト材の吹き付け量を１．４〜４．３ｇ／ｃｍ^２に設定したことを特徴とする請求項１又は２に記載のブラスト処理方法。
前記被処理物の表面における単位面積あたりのブラスト材の吹き付け量を１．７〜２．８ｇ／ｃｍ^２に設定したことを特徴とする請求項１又は２に記載のブラスト処理方法。