JP4970887B2 - 装置構成部品の再生方法 - Google Patents

Description

本発明は半導体装置の製造プロセスにおける真空成膜装置、エッチング装置、プレクリーニング装置、またはアッシング装置内に配置される装置構成部品に関するものであり、更に詳しくは、装置構成部品に膜状に付着した物質が長時間に亘って剥離、脱落し難く、装置のメンテナンスに際しては付着した膜状の物質の除去が容易である装置構成部品に関するものである。

従来、半導体装置の製造プロセスにおいては、例えば真空成膜装置を使用して、ウェーハ基板に各種の金属または金属酸化物、金属窒化物等の薄膜が形成される。その薄膜成形時には成膜材料がウェーハ基板以外に、真空成膜装置自体の内部表面や装置内に配置される装置構成部品、例えば防着板にも付着する。ウェーハ基板は所定の膜厚に薄膜が形成されると新しいウェーハ基板に交換されるが、真空成膜装置とその内部に配置される装置構成部品は継続して使用されるので、ウェーハ基板の成膜枚数が増大するに伴い膜状に付着した物質の厚さは次第に大となって遂には剥離、脱落する。そして、その一部は粉塵状のパーティクルとなって真空成膜装置内に浮遊し、ウェーハ基板の表面に沈着し汚染する。

また成膜前のウェーハ基板の表面に自然発生的に形成されている例えばシリコン酸化物の薄膜を除去するプレクリーニング装置においても、ウェーハ基板の表面から除去された物質がプレクリーニング装置内の装置構成部品の表面に膜状に付着し、プレクリーニング装置が連続使用される間に付着厚さが大になって剥離、脱落し、パーティクルとなってウェーハ基板を汚染すると言う問題がある。このことは、成膜後のウェーハ基板に形成されている金属膜等を部分的に除去するエッチング装置、ウェーハ基板上のレジスト膜を除去するアッシング装置においても同様である。

これに対して、従来は、例えばＴｉＮの薄膜を形成させる真空薄膜形成装置内に配置する防着板に予めアルミニウム（Ａｌ）または銅（Ｃｕ）の溶射膜（膜厚５０〜１５０μｍ）を形成しておき、防着板へのＴｉＮ付着物の厚さが約５００μｍに達した時点で、Ａｌの場合は例えば１０％ＨＣｌで洗浄し、Ｃｕの場合は例えば１５％ＨＮＯ₃ で洗浄することにより、付着物を洗い落として防着板を再生させることが提案されている（特許文献１を参照）。

また最近では、成膜プロセスやエッチング・プロセス等において処理効率を向上させるためにプラズマを利用することが多くなっているが、プラズマを所定の領域内に均等に閉じ込めるために電気絶縁性の石英ガラスまたはセラミックスからなる装置構成部品、例えばシールド・リング、フォーカス・リング等が、真空成膜装置、エッチング装置、プレクリーニング装置、アッシング装置内に配置されるようになっている。然しながら、例えば石英ガラス部品はプラズマによって表面エロージョンを受け、それに伴って発生する粉塵がウェーハ基板に付着して汚染し、製品である半導体装置の歩留まりを低下させると言う問題がある。

これに対し、粗面にした石英ガラス部品、マイクロ・クラックを有する石英ガラス部品、または溝を設けた石英ガラス部品にＡｌ₂ Ｏ₃（アルミナ）等のセラッミックス溶射膜を形成させることにより、セラッミックス溶射膜に膜状に付着した物質が剥離し難くなる上、石英ガラス部品に対するセラッミックス溶射膜の密着性が高く、優れた耐プラズマ性を有し、かつ長時間の連続使用が可能になるとしている（特許文献２を参照）。そのほかＡｌ₂ Ｏ₃ 部品や石英ガラス部品をエッチングして粗面化し、Ｙ₂ Ｏ₃（イットリア）等をプラズマ溶射することにより、密着力が大であり、耐プラズマ性に優れた保護膜を形成することができるとしている（特許文献３を参照）。

特開平０６−２２０６００号公報 特開２００３−２１２５９８号公報 特開２００５−１２６７６８号公報

上記の特許文献１では防着板の再生時間の短縮に注力されており、付着した成膜材料の剥離、脱落の抑制については触れていない。特許文献２では成膜材料の付着性を高めると共に、溶射膜の密着性、耐プラズマ性の向上が図られており、特許文献３では形成した耐プラズマ性保護膜の密着性の向上が図られているが、何れも溶射膜を形成させる基材としての石英ガラス部品、セラミックス部品の再生については何等言及していない。

本発明は上述の問題に鑑みてなされ、真空成膜装置、エッチング装置、プレクリーニング装置、アッシング装置等の内部に配置される例えば石英ガラスからなる装置構成部品に膜状に付着し厚膜化した物質の剥離、脱落を抑制してウェーハ基板の汚染源となるパーティクルを長時間に亘って発生させず、かつ装置のメンテナンスに際しては、厚膜状に付着している物質を容易に除去することが可能で、上記石英ガラスを繰り返し再使用することができる装置構成部品を提供することを課題とする。

上記の課題の解決手段を説明すれば次に示す如くである。

本発明に関連する装置構成部品は、真空成膜装置、エッチング装置、プレクリーニング装置、またはアッシング装置内に配置される装置構成部品であって、その装置構成部品は、電気絶縁性基材と、電気絶縁性基材の表面に形成された金属溶射膜と、金属溶射膜の表面に形成されたセラミックス溶射膜とからなり、セラミックス溶射膜の表面の中心線平均粗さＲａが１０〜５０μｍの範囲内にあるものである。
このような装置構成部品は、セラミックス溶射膜の表面に付着し厚膜化する物質を長時間に亘って剥離、脱落させず、ウェーハ基板を汚染するパーティクルを発生させないほか、装置のメンテナンスに際しては、セラミックス溶射膜の表面に物質が膜状に付着している装置構成部品を無機酸またはアルカリの水溶液からなる洗浄液に浸漬して金属溶射膜を溶解、除去することにより、物質が膜状に付着しているセラミックス溶射膜と電気絶縁性基材とを容易に分離することができる。

本発明に関連する装置構成部品は、電気絶縁性基材が石英ガラス、アルミナ、炭化シリコンのうちの何れか一種からなるものである。
このような電気絶縁性基材は入手および加工が比較的容易であって、装置構成部品を任意の形状に製造することができる。

本発明に関連する装置構成部品は、金属溶射膜がアルミニウム、アルミニウム合金、 銅、銅合金のうちの何れか一種以上を含む溶射膜であり、金属溶射膜の膜厚が５０〜３００μｍの範囲内に形成されているものである。
このような装置構成部品は、金属溶射膜の膜厚を５０〜３００μｍの範囲内とすることにより、その表面に形成されるセラミックス溶射膜の表面粗さＲａを１０〜５０μｍとしてセラミックス溶射膜の表面に膜状に付着する物質の剥離、脱落を長時間に亘って抑制することができるほか、上記金属は一般的な無機酸またはアルカリの水溶液によって溶解するで、これらの水溶液を洗浄液とすることにより、セラミックス溶射膜の表面に膜状に付着した物質をセラミックス溶射膜と共に電気絶縁性基材から分離することが可能である。

本発明に関連する装置構成部品は、金属溶射膜がアーク溶射法によって形成されているものである。
このような装置構成部品は、金属溶射膜が一般的なアーク溶射法で形成されるものであり、金属溶射膜の形成が極めて容易である。

本発明に関連する装置構成部品は、セラミックス溶射膜がアルミナ、 ジルコニア、マグネシア、チタニア、イットリアのうちの何れかの溶射膜であり、セラミックス溶射膜の膜厚が１００〜２００μｍの範囲内にあるものである。
このような装置構成部品は、セラミックス溶射膜が電気絶縁性であり、融点が電気絶縁性基材と同程度に高いことから、プラズマ雰囲気の高温度に耐え、かつプラズマによるエロージョンを受け難くする。

本発明に関連する装置構成部品は、セラミックス溶射膜がプラズマ溶射法によって形成されているものである。
このような装置構成部品は、セラミックスの粉末がプラズマ雰囲気内の高温で溶解されるので、緻密な溶射膜を与える。

本発明に関連する装置構成部品の製造方法は、真空成膜装置、エッチング装置、プレクリーニング装置、またはアッシング装置内に配置される装置構成部品の製造方法であって、電気絶縁性基材の表面に金属溶射膜を形成する工程と、金属溶射膜の表面にセラミックス溶射膜を形成する工程とからなり、セラミックス溶射膜の表面の中心線平均粗さＲａを１０〜５０μｍの範囲内となるように形成する方法である。
このような装置構成部品の製造方法は、セラミックス溶射膜の表面に膜状に付着した物質の剥離、脱落を長時間に亘って抑制してウェーハ基板を汚染するパーティクルを発生させず、装置のメンテナンスに際しては、金属溶射膜を溶解、除去することにより、膜状に付着した物質をセラミックス溶射膜と共に電気絶縁性基材から容易に分離することができる。

本発明に係る装置構成部品の再生方法は、真空成膜装置、エッチング装置、プレクリーニング装置、またはアッシング装置内に配置される装置構成部品の再生方法であって、電気絶縁性基材と、電気絶縁性基材の表面に形成された金属溶射膜と、金属溶射膜の表面に形成されたセラミックス溶射膜とからなり、セラミックス溶射膜の表面に物質が膜状に付着している装置構成部品を無機酸またはアルカリの水溶液からなる洗浄液に浸漬して金属溶射膜を溶解、除去し、膜状に物質が付着しているセラミックス溶射膜と電気絶縁性基材とに分離して、電気絶縁性基材を再使用する方法である。
このような装置構成部品の再生方法は、装置構成部品の電気絶縁性基材を繰り返し使用することを可能にする。

上記装置構成部品によれば、最外層のセラミックス溶射膜に膜状に付着した物質が長時間に亘って剥離、脱落し難く、ウェーハ基板の汚染源となるパーティクルを発生し難いので、製品である半導体装置の歩留まりを向上させるほか、装置のメンテナンスの間隔を長時間化することができるので、真空成膜装置、エッチング装置、プレクリーニング装置、またはアッシング装置の稼動率を向上させ、半導体装置のコストを低減させる。また金属溶射膜を溶解、除去して装置構成部品の電気絶縁性基材を容易に再使用し得ることもコストの低減を支援する。

上記装置構成部品によれば、電気絶縁性基材である石英ガラス、アルミナ、炭化シリコンは入手および加工が容易であるので、目的に応じて最も適した形状の装置構成部品を提供することができ、使用範囲に制限を受けず広範囲の装置構成部品に適用される。

上記装置構成部品によれば、金属溶射膜の面に形成されるセラミックス溶射膜の表面の中心線平均粗さＲａを１０〜５０μｍとして、セラミックス溶射膜の表面に膜状に付着する物質の剥離、脱落を長時間に亘って抑制することができるほか、上記金属は一般的な無機酸またはアルカリの水溶液によって溶解するので、これらの水溶液を洗浄液とすることにより、セラミックス溶射膜の表面に膜状に付着した物質をセラミックス溶射膜と共に電気絶縁性基材から分離することができ、電気絶縁性基材の再使用を可能にする。

上記装置構成部品によれば、金属溶射膜が一般的なアーク溶射法によって形成されているので、金属溶射膜の形成が極めて容易であり、結果的に装置構成部品のコストを軽減させる。

上記装置構成部品によれば、膜厚５０〜３００μｍの金属溶射膜上に形成させる膜厚１００〜２００μｍのセラミックス溶射膜は、その表面の適切な凹凸（中心線平均粗さＲａが１０〜５０μｍ）によって、膜状に付着する物質の剥離、脱落を長時間に亘って抑制するので、ウェーハ基板の汚染源であるパーティクルの発生を抑制して製品である半導体装置の歩留まりを向上させるほか、金属酸化物の溶射膜であることから下層の金属溶射膜との接着性が良好で、金属溶射膜とセラミックス溶射膜との間で剥離するようなトラブルを生じ難く、かつ融点は電気絶縁性基材と同程度に高く、かつ充分な電気絶縁性を有したものとなる。

上記装置構成部品によれば、最外層にセラミックス溶射膜がプラズマ溶射法によって緻密に形成されるので、このような装置構成部品はプラズマ雰囲気の高温度に耐え、かつプラズマによるエロージョンを受け難い。

上記装置構成部品の製造方法によれば、最外層のセラミックス溶射膜へ膜状に付着した物質が長時間に亘って剥離、脱落し難く、ウェーハ基板の汚染源となるパーティクルを発生し難い装置構成部品を与えるので、製品である半導体装置の歩留まりを向上させるほか、装置構成部品から厚膜化した付着物状を除去する洗浄操作の間隔を長時間化するので、真空成膜装置、エッチング装置、プレクリーニング装置、アッシング装置の稼動率を向上させ、半導体装置のコストを低減させる。また金属溶射膜を溶解、除去して装置構成部品の電気絶縁性基材を容易に再使用し得ることもコストの低減を支援する。

本発明に係る装置構成部品の再生方法によれば、表面に物質が膜状に付着した装置構成部品を無機酸またはアルカリの水溶液に浸漬して金属溶射膜を溶解、除去し、付着物質をセラミックス溶射膜と共に電気絶縁性基材から分離することができるので、所定の形状に加工された電気絶縁性基材を繰り返して使用することが可能であり、結果的に製品である半導体装置のコストを低減させる。

本発明は半導体装置の製造プロセスにおける真空成膜装置、エッチング装置、プレクリーニング装置、またはアッシング装置の内部に配置される電気絶縁性の装置構成部品として、石英ガラス、アルミナ、炭化シリコンのうちの一種を電気絶縁性基材として、その表面にアルミニウム、アルミニウム合金、 銅、銅合金のうちの何れか一種以上を含む金属溶射膜を形成し、その上へ電気絶縁性であり、融点が石英ガラスの融解温度１８００℃以上であるアルミナ、 ジルコニア、マグネシア、チタニア、イットリアのうちの何れかのセラミックス溶射膜を形成したものである。

例えば、アルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）の溶射膜はＡｌ₂ Ｏ₃ の融点が約２０００℃と高温であるためにＡｌ₂ Ｏ₃ の粉末を溶射原料とするプラズマ溶射法によって形成させることが望ましい。プラズマ溶射することにより緻密なＡｌ₂ Ｏ₃ 溶射膜が得られ、その表面は溶射時に流動して下地の表面粗さを反映する。例えば実際に使用されている石英ガラス部品の表面の中心線平均粗さＲａ（以降、単に表面粗さＲａと略）は２〜３μｍであるから、その表面へＡｌ₂ Ｏ₃ をプラズマ溶射して得られるＡｌ₂ Ｏ₃ 溶射面の表面粗さＲａは２〜３μｍより小である。なお、Ａｌ₂ Ｏ₃ 溶射膜に膜状に付着する物質の剥離、脱落を抑制するには、Ａｌ₂ Ｏ₃ 溶射膜の表面粗さＲａを１０〜５０μｍにすることを要する。

Ａｌ₂ Ｏ₃ 溶射膜の膜厚を厚くすると、表面の平滑化が進むと共に石英ガラス部品の表面からＡｌ₂ Ｏ₃ 溶射膜が剥離するようになる。Ａｌ₂ Ｏ₃ 溶射膜の密着力の向上と表面粗さとの確保とのために、石英ガラス部品の表面をブラスト処理して粗面することは可能であるが、表面粗さＲａを１０μｍ以上にするまでブラスト処理を行うと、石英ガラス部品の消耗および変形を生じて好ましくないので、石英ガラス部品の表面のブラスト処理は石英ガラス部品の密着性改善の範囲に留めておくことが望ましい。

他方、例えばプラズマ溶射法によって溶射する場合におけるＡｌ₂ Ｏ₃ 溶射膜の表面の平滑化を考慮すると、Ａｌ₂ Ｏ₃ 溶射膜の表面粗さＲａを１０μｍより大とするには、石英ガラス部品の表面粗さＲａを１４μｍより大とすることが不可欠である。また、石英ガラス部品に付着物が所定の厚さまで付着した時、セラミックス溶射膜を一般的な薬液で溶解除去することはできないので、フッ酸（ＨＦ）の水溶液によって洗浄を行うが、石英ガラス部品はフッ酸によって損耗するので、基材である石英ガラス部品の寿命を短くしてしまう。

従って本発明は、真空成膜装置、エッチング装置、プレクリーニング装置、またはアッシング装置内に配置される電気絶縁性の装置構成部品として、石英ガラス、アルミナ、炭化シリコンのうちの何れかの電気絶縁性材料を基材とし、その表面に形成したアルミニウム、アルミニウム合金、 銅、銅合金のうちの何れか一種以上を含む金属溶射膜を介してセラミックスの溶射膜を形成し、当該セラミックス溶射膜の表面粗さＲａを１０〜５０μｍとしたものである。勿論、金属溶射膜の厚さを更に大にして表面粗さＲａを更に大にすることによって、その上に形成させるセラミックス溶射膜の表面粗さＲａを更に大にすることは可能である。

具体的には、例えば電気絶縁性である石英ガラスからなる基材を、その表面粗さＲａが約１０μｍとなるようにブラスト処理して純水で洗浄する。その後、石英ガラス基材の表面にＡｌ溶射膜を膜厚約５０μｍに形成した時のＡｌ溶射膜の表面粗さＲａは約１４μｍであった。Ａｌは導電性であるから一般的なアーク溶射法によって容易に溶射膜を形成することができる。その上へプラズマ溶射法によってＡｌ₂ Ｏ₃ 溶射膜を膜厚約２００μｍに形成させた。この時のＡｌ₂ Ｏ₃ 溶射膜の表面粗さＲａは約１０μｍであった。上記においてはＡｌ溶射膜の膜厚を約５０μｍとしたが、この膜厚は５０〜３００μｍの範囲内で選択することができ、上述したように、Ａｌ溶射膜の膜厚を大にするほど、その上に形成させるＡｌ₂ Ｏ₃ 溶射膜の表面粗さＲａを大にすることができる。また、Ａｌ溶射膜に換えて、Ａｌ合金溶射膜、Ｃｕ溶射膜、またはＣｕ合金溶射膜の如き金属溶射膜を使用することができる。更には、Ａｌ溶射膜とＣｕ溶射膜との積層溶射膜としてもよい。なお、Ａｌ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金は導電性であるから常法に従ってアーク溶射法で溶射することができる。

このような最外層にＡｌ₂ Ｏ₃ 溶射膜を有する石英ガラス基材は、例えば真空成膜装置において長時間使用し、Ａｌ₂ Ｏ₃ 溶射膜の表面に膜状に厚く付着した物質を除去するに際しては、石英ガラス基材とＡｌ₂ Ｏ₃ 溶射膜との間のＡｌ溶射膜を塩酸または水酸化カリウムの水溶液で溶解、除去することによって、付着物質をＡｌ₂ Ｏ₃ 溶射膜と共に石英ガラス基材から除去することができ、かつ石英ガラス基材へ直接にＡｌ₂ Ｏ₃ 溶射膜を形成した場合のようにＡｌ₂ Ｏ₃ 溶射膜の除去にフッ酸を使用しないので、石英ガラス基材を損耗させず、石英ガラス基材を繰り返して使用することができる。上記はＡｌ溶射膜を使用する場合であるが、Ｃｕ溶射膜を使用する場合には、Ｃｕ溶射膜を溶解除去し、石英ガラス部品を損耗させない薬液、例えば硫酸や硝酸を使用することができる。

Ａｌ系溶射膜またはＣｕ系溶射膜の上に被覆するセラミックス溶射膜の材料としては上記アルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）やイットリア（Ｙ₂ Ｏ₃ ）等のような石英ガラスの融点１８００℃と同等以上の高融点を有するセラミックスを使用することが望ましい。

（従来例） 図１はウェーハ基板の表面の極めて薄い層を除去するためのベルジャー型のプラズマ・プレクリーニング装置１０と、その内部に配置される石英ガラス製の石英ホルダー１を示す模式的断面図であり、従来例の装置を示すが、実施例にも援用される図である。同装置１０は、石英ホルダー１、下部電極２、ウェーハ基板３を内部に備えた筐体１１上に、石英ガラスからなるベルジャー１２が被せられており、ベルジャー１２の周囲にはＩＣＰ（誘導結合プラズマ）コイル４が配置され、同コイル４とベルジャー１２とを覆ってカバー１３が設けられている。そしてＩＣＰコイル４には高周波コイル電源５が接続され、下部電極２には高周波バイアス電源６が絶縁性パイプ７内を通るリード線によって接続されている。また筐体１１とベルジャー１２との内部へは外部からＭＦＣ（マスフローコントローラ）１４を経由してクリーニングガス（例えばアルゴンガス）が導入され、ターボ分子ポンプ１５によって真空排気されるようになっている。

すなわち、上記のプラズマ・プレクリーニング装置１０は、導入されたクリーニングガスが高周波電力の印加されたＩＣＰコイル４によってプラズマ化され、形成されるアルゴンイオンがウェーハ基板３をスッパッタリングすることを利用して、ウェーハ基板３の表面の極めて薄い層を除去してクリーニングする。この時、下部電極２はウェーハ基板３によって隠蔽されているので付着問題はないが、ウェーハ基板３の周囲の石英ホルダー１にはスパッタクリーニングによって除去された物質が付着する。ウェーハ基板３は所定のクリーニングが完了すると交換されるが、石英ホルダー１は交換されることなく連続使用されるので付着物が堆積して厚膜化する。

そして厚膜化が限度を超えると付着物は剥離、脱落して、その一部は装置１０内を浮遊し、ウェーハ基板３に沈着して汚染する。付着物が厚膜化して剥離するに至る前に石英ホルダー１を洗浄して付着物を除去するのも汚染対策の一つであるが、その方法では洗浄の頻度が高くなってプラズマ・プレクリーニング装置１０の稼動率を低下させる。従って、石英ホルダー１への付着物が厚膜化しても剥離を抑制することができる対策が望まれる。更には、そのような対策が成功しても何れは剥離するようになるので、その前に洗浄することを要するが、その洗浄に際しては、厚膜化した付着物を容易に除去し得ることが望ましい。従って、石英ホルダー１に対して以下の実施例に述べるような処理を施した。

（実施例１） 石英ホルダー１を基材として、その表面をブラスト処理し表面粗さＲａを約１０μｍとして純水で洗浄した後、その表面にアーク溶射法によって膜厚が５０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、または３００μｍのＡｌ溶射膜を形成させた。これらＡｌ溶射膜の表面粗さＲａは１４〜５０μｍであった。更にそれぞれのＡｌ溶射膜の上へプラズマ溶射法によって膜厚が１００μｍまたは２００μｍのＡｌ₂Ｏ₃ 溶射膜を形成させたが、それらのＡｌ₂Ｏ₃ 溶射膜の表面粗さＲａは表1に示す如くであった。

図２は、石英ホルダー１を基材として、その表面をブラスト処理し、そのブラスト面へアーク溶射法による膜厚２００μｍのＡｌ溶射膜を形成し、更にその表面へプラズマ溶射法による膜厚１００μｍのＡｌ₂ Ｏ₃ 溶射膜を形成した試料（１６）の断面を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による断面写真を複写したものである。Ａｌ₂ Ｏ₃ 溶射膜がＡｌ溶射膜の表面の凹凸に沿って形成されていることが認められる。

上記の表１において試料番号（１１）のＡｌ溶射膜の膜厚を１０μｍとしたものはＡｌ溶射膜が一様に形成されず実用に耐えないと判断されたので、その上へのＡｌ₂ Ｏ₃ 溶射膜の形成は行わなかった。試料番号（１２）〜（１８）の試料、すなわち溶射石英ホルダー１Ａを、図１に示したプラズマ・プレクリーニング装置１０における石英ホルダー１に換えて使用した時の、溶射石英ホルダー１Ａへの付着物が剥離、脱落して生ずるパーティクルによるウェーハ基板３の汚染を評価した。すなわち、直径８インチ（≒２０５．４ｍｍ）のウェーハ基板３上におけるサイズ０．２μｍ以上のパーティクルの個数が使用可能な限界の２０個以下であって、溶射石英ホルダー１Ａの連続使用が可能である期間内にプラズマ・プレクリーニングし得たウェーハ基板３の枚数（ウェーハ基板３の交換回数）は、基材の石英ホルダー１にＡｌ溶射膜を形成させることなくＡｌ₂ Ｏ₃ 溶射膜を形成させたものと比較して大幅に増加した。

そして、ウェーハ基板３のパーティクルによる汚染が限度に達し、溶射石英ホルダー１Ａの最外層であるＡｌ₂ Ｏ₃ 溶射膜への付着物を洗浄して電気絶縁性基材の石英ホルダー１を再生するに際しては、溶射石英ホルダー１Ａを洗浄液である水酸化カリウム（ＫＯＨ）の水溶液に浸漬してＡｌ溶射膜を溶解させることにより、付着物をＡｌ₂ Ｏ₃ 溶射膜と共に除去することができた。電気絶縁性基材の石英ホルダー１にＡｌ溶射膜を形成させることなく直接にＡｌ₂ Ｏ₃ 溶射膜を形成させたものは、石英ホルダー１を再生させるための洗浄液としてフッ酸（ＨＦ）を使用することを要し、フッ酸は石英ホルダー１を化学的に損耗させる。実際上は、再生時に機械的な損傷も発生するので、洗浄液の種類のみによる比較データは所持していないが、Ａｌ₂ Ｏ₃ 溶射膜の下にＡｌ溶射膜を形成させたものの再生回数は１５回であり、Ａｌ溶射膜を形成させないものの再生回数は１０回であることから、異なった洗浄液を使用することによる再生回数の差異は明確に認められた。

上記の実施例では金属溶射膜としてＡｌ溶射膜を採用したが、Ｃｕ溶射膜を形成させた場合にも同様な結果が得られた。ただし、電気絶縁性基材の石英ホルダー１の再生時においてＣｕ溶射膜を溶解させる洗浄液としては希硝酸を使用した。

（実施例２） 実施例１と同様に石英ホルダー１を電気絶縁性基材とし、その表面をブラスト処理して表面粗さＲａを約１０μｍとして純水で洗浄した後、その表面にアーク溶射法によって膜厚が５０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、または３００μｍのＡｌ溶射膜を形成させた。これらＡｌ溶射膜の表面粗さＲａは１４〜５１μｍであった。更にそれぞれのＡｌ溶射膜の上へプラズマ溶射法によって膜厚が１００μｍまたは２００μｍのＹ₂ Ｏ₃ 溶射膜を形成させたが、それらＹ₂ Ｏ₃ 溶射膜の表面粗さＲａは表２に示す如くであった。

表２において、試料番号（２１）のＡｌ溶射膜の膜厚を１０μｍとしたものはＡｌ溶射膜が一様に形成されなかったが、そのことは実施例１の場合と同様である。試料番号（２２）〜（２８）の試料である溶射石英ホルダー１Ｙを、図１に示したプラズマ・プレクリーニング装置１０における石英ホルダー１に換えて使用して、溶射石英ホルダー１Ｙの最外層のＹ₂ Ｏ₃ 溶射膜への付着物に基づくパーティクルによるウェーハ基板３の汚染について実施例１と同様な評価を行った。 直径８インチ（≒２０５．４ｍｍ）のウェーハ基板３上におけるサイズ０．２μｍ以上のパーティクルの個数が使用可能な限界の２０個以下であって、溶射石英ホルダー１Ｙの連続使用が可能である期間内にプラズマ・プレクリーニングし得たウェーハ基板３の枚数（ウェーハ基板３の交換回数）は、基材の石英ホルダー１にＡｌ溶射膜を形成させることなく直接にＹ₂ Ｏ₃ 溶射膜を形成させたものと比較して、実施例１の場合と同様、大幅に増大した。

そして、ウェーハ基板３のパーティクルによる汚染が限度に達し、溶射石英ホルダー１ＹのＹ₂ Ｏ₃ 溶射膜への付着物を洗浄、除去して石英ホルダー１を再生するに際し、洗浄液としての水酸化カリウム（ＫＯＨ）の水溶液に浸漬してＡｌ溶射膜を溶解させることにより、Ｙ₂ Ｏ₃ 溶射膜と共に付着物を除去することができた。石英ホルダー１を電気絶縁性基材としてＡｌ溶射膜を形成し、その上へＹ₂ Ｏ₃ 溶射膜を形成させた実施例２の試料は、石英ホルダー１にＡｌ溶射膜を形成させることなく直接にＹ₂ Ｏ₃ 溶射膜を形成させたものと比較して、実施例１の場合と同様、石英ホルダー１の再生回数は増大した。

以上、プラズマ・プレクリーニング装置における本発明の装置構成部品、およびその製造方法と再生方法を実施例によって説明したが、勿論、本発明はこれらに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

例えば本実施例においては、装置構成部品として石英ガラスからなる石英ホルダーを電気絶縁性基材とした溶射石英ホルダーを例示したが、電気絶縁性基材はアルミナまたは炭化シリコンからなるものであってもよく、それらの面にＡｌ系またはＣｕ系の金属溶射膜を形成し、更にその上へプラズマ溶射法によるＡｌ₂ Ｏ₃ 溶射膜を形成したものにおける金属溶射膜の厚さとＡｌ₂ Ｏ₃ 溶射膜の表面粗さＲａとの関係は石英ガラスを電気絶縁性基材とした場合と同様であった。

また本実施例においては、装置構成部品として石英ホルダーを電気絶縁性基材とする溶射石英ホルダーを例示したが、装置構成部品としては、ホルダー以外のもの、例えば、シールド・リングやフォーカス・リングにも本発明を適用することができる。

また本実施例においては、プラズマ溶射法によるセラミックス溶射膜としてＡｌ₂ Ｏ₃ 溶射膜とＹ₂ Ｏ₃ 溶射膜とを例示したが、それらに換えてジルコニア(ＺｒＯ₂ )溶射膜、マグネシア（ＭｇＯ）溶射膜、チタニア（ＴｉＯ₂ ）溶射膜を形成しても同様な結果が得られた。

また本実施例においては、Ａｌ₂ Ｏ₃ 溶射膜の形成、Ｙ₂ Ｏ₃ 溶射膜の形成にプラズマ溶射法を採用したが、融点の高いセラミックス粉末の溶射が可能である限りにおいて、プラズマ溶射法以外の方法で溶射してもよい。また本実施例においては、Ａｌ溶射膜の形成にアーク溶射法を採用したが、金属溶射膜の形成にアーク溶射法以外の方法で溶射してもよいことは勿論である。

また本実施例においては、ウェーハ基板のプラズマ・プレクリーニング装置内に配置される電気絶縁性で高融点の装置構成部品であり、物質が膜状に付着して厚膜化する石英ホルダーを対象として説明したが、付着物が厚膜化する同様な装置構成部品は真空成膜装置、エッチング装置、アッシング装置にも使用されており、それらの装置構成部品にも本発明は効果的に適用される。

また本実施例においては、プラズマ・プレクリーニング装置におけるおいて導入するガスとしてＡｒガスを例示したが、これに換えてＯ₂ ガス、Ｎ₂ ガスも使用し得る。そのほか、エッチング装置においては、一般的に使用されている含フッ素分子のガス、含塩素分子のガスが使用されてもよい。

実施例において使用したプラズマ・プレクリーニング装置を装置構成部品で ある石英ホルダーと共に示す概念的断面図である。 実施例１で作成した石英ホルダーを電気絶縁性基材とし、そのブラスト処理面にアーク溶射法によるＡｌ溶射膜を形成し、その上へプラズマ溶射法によるＡｌ₂ Ｏ₃ 溶射膜を形成した溶射石英ホルダーの表面部分のＳＥＭ像を示す図である。

符号の説明

１・・・石英ホルダー、 ２・・・下部電極、 ３・・・ウェーハ基板、
４・・・ＩＣＰコイル、 ５・・・ＲＦコイル電源、 ６・・・ＲＦバイアス電源、 ７・・・絶縁性パイプ、 １０・・・プラズマ・プレクリーニング装置、
１１・・・筐体、 １２・・・ベルジャー、 １３・・・カバー、
１４・・・ＭＦＣ、 １５・・・ターボ分子ポンプ

Claims (1)

1. 真空成膜装置、エッチング装置、プレクリーニング装置、またはアッシング装置内に配置される装置構成部品の再生方法であって、
   電気絶縁性基材と、該電気絶縁性基材の表面に形成された金属溶射膜と、該金属溶射膜の表面に形成されたセラミックス溶射膜とからなり、該セラミックス溶射膜の表面に膜状に物質が付着している前記装置構成部品を無機酸またはアルカリの水溶液に浸漬して前記金属溶射膜を溶解、除去し、前記電気絶縁性基材と前記物質が付着している前記セラミックス溶射膜とに分離して、前記電気絶縁性基材を再使用することを特徴とする装置構成部品の再生方法。

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