TW201618865A - 附著物去除方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種附著物去除方法。將於具有彈性之核10之表面具備研磨材料11之噴射材料1對夾具100之表面100a自傾斜方向以特定之傾斜角α噴射。若噴射材料1與附著物110碰撞，則核10產生彈性變形，研磨材料11隨著核10之變形而於夾具100之表面100a之面方向位移。藉由將研磨材料11沿面方向進行位移，利用研磨材料11於面方向摩擦附著物110，從而去除附著物110。

Description

附著物去除方法

本發明係關於一種附著物去除方法。

先前，於半導體設備之製造及形成有硬質皮膜之夾具之製造等中使用成膜製程。該等成膜製程中使用之夾具上會附著成膜之材料。該附著物有可能導致製品特性之劣化等，因此需要定期地去除附著物。例如，半導體設備之製造製程中使用之成膜裝置具備：托盤，其載置作為被處理材料之晶圓；基座，其將被處理材料保持於托盤上之特定之位置；以及對向板等夾具，其與基座對向地設置且用於控制腔室內之氣流。該等夾具係考慮到溫度及環境等使用條件而形成。例如，托盤係由SiC或於表面塗覆了SiC之碳形成，基座係由碳形成，對向板係由石英玻璃形成。

作為附著於此種夾具之附著物之去除方法，專利文獻1中揭示了藉由將半導體製造裝置用之碳化矽製夾具於10體積%以上之硝酸鹽酸水溶液或氫氟酸硝酸水溶液中浸漬30分鐘以上來溶解去除附著物之方法。又，作為去除硬質皮膜之方法，專利文獻2中揭示了藉由對形成有TiN及TiCN等硬質皮膜之處理對象表面噴射較硬質皮膜硬之研磨粒之噴砂加工來去除硬質皮膜之方法。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開平8-78375號公報

[專利文獻2]日本專利特開2006-305694號公報

作為硬質之附著物附著於由容易受損之材料構成之夾具之情形之例子，例如，作為成膜製程使用有機金屬氣相沈積法(MOCVD法)時，存在GaN及Si₃N₄等硬質被膜附著於夾具之情形。於該情形時，由於托盤、基座及對向板等夾具以石英玻璃或碳為主材料而形成，因此與附著物之硬度差變大。即，成為於容易受損之夾具之表面存在硬質之附著物之狀態。

於如專利文獻1中記載之技術般使用藥液溶解去除附著物之方法中，為了去除此種硬質皮膜需要數小時之時間，作業效率差。因此，需要準備備用之夾具。又，由於將夾具浸漬於藥液中，所以需要較大之浸漬槽及大量之藥液。

又，如專利文獻2中記載之技術般想利用硬質之研磨粒去除附著物時，成膜製程中通常使用之夾具於去除硬質之附著物之時候會暴露於非常強之加工狀態。其結果，存在夾具之表面受到較大之損傷之問題。尤其係使用由石英玻璃或碳構成之夾具之情形時，夾具之表面顯著受損。

因此，本發明之目的係提供一種附著物去除方法，係將成膜製程中附著於夾具之附著物去除之附著物去除方法，可減少夾具之損傷且能高效地進行硬質之附著物之去除。

本發明之一態樣之附著物去除方法係將成膜製程中附著於夾具之附著物自夾具去除之方法。該附著物去除方法包括下述之(1)~(3)。(1)準備噴射材料，其包含具有彈性之核及由硬質粒子構成之研磨材料且使研磨材料黏合於核之表面而成。(2)將噴射材料對夾具之 表面自傾斜方向噴射。(3)於噴射材料與夾具之表面碰撞時核產生彈性變形，使研磨材料於夾具之表面沿面方向位移，從而去除附著物。一個實施形態中，噴射材料既可係使研磨材料自核之表面突出而成之噴射材料，亦可係利用黏合劑使研磨材料黏合於核之表面而成之噴射材料。

根據該附著物去除方法，藉由對夾具之表面自傾斜方向噴射具備具有彈性之核之噴射材料，使存在於核表面之較小之研磨材料隨著核之變形沿面方向位移，從而可去除附著物。即，該附著物去除方法與如先前之使用噴射材料之附著物去除方法般藉由利用噴射材料之碰撞之衝擊去除附著物之方法不同，係新的附著物去除方法。噴射材料與夾具碰撞時核產生彈性變形，因此可減少噴射材料對夾具之衝擊，並且可藉由較小之加工單元，用對夾具之負荷較小之沿面方向之力去除附著物。因此，可減少夾具之損傷。又，僅對夾具噴射噴射材料即可自夾具去除附著物，因此可簡單且以短時間進行附著物之去除。

一個實施形態中，附著物亦可較夾具更為硬質。

於去除較夾具更硬質之附著物之情形時，容易對夾具產生較大之損傷，但藉由使用上述附著物去除方法，能夠減少夾具之損傷且可高效地進行硬質之附著物之去除。

一個實施形態中，噴射材料之核亦可由橡膠構成。

於噴射材料之核由天然橡膠或各種合成橡膠形成之情形時，可製成可得到噴射材料與夾具碰撞時之衝擊力且不損傷夾具之硬度之噴射材料。進而，可設為與夾具碰撞時可充分地變形之彈性模數，因此可增大沿著夾具之表面之研磨材料之位移，可有效地去除附著物。

一個實施形態中，噴射材料之核之平均粒徑亦可係0.1~2.0mm。

於噴射材料之核之平均粒徑為0.1~2.0mm之情形時，噴射材料 與夾具碰撞時之噴射材料之變形量大，可充分地得到沿著面方向之研磨材料之位移，並且可減小對夾具之衝擊。

一個實施形態中，噴射材料之研磨材料亦可由較附著物更硬質之材料構成，且研磨材料之平均粒徑為0.9~22.0μm。

於噴射材料之研磨材料由較附著物更硬質之材料構成之情形時，可有效地進行硬質之附著物之去除。又，於噴射材料之研磨材料之平均粒徑為0.9~22.0μm之情形時，可充分地去除附著物，並且減輕噴射材料與夾具碰撞時之研磨材料形成之衝擊，研磨材料可減小用於去除附著物之加工單元，因此可進一步減小夾具之損傷。

一個實施形態中，噴射材料之噴射方向與夾具之表面形成之噴射角亦可係40°~80°。

於噴射角為40°~80°之情形時，可減小噴射材料對夾具帶來之衝擊，可不對夾具賦予較大之損傷，並且對附著物能以適當之力擠壓研磨材料而高效地去除附著物。

一個實施形態中，夾具亦可以石英玻璃或碳為主材料而形成。

於夾具以石英玻璃或碳為主材料而形成之情形時，先前之使用研磨粒之附著物去除方法中夾具會受到較大之損傷，但該實施形態之附著物去除方法中，可止於極小之損傷。此處，所謂「以石英玻璃或碳為主材料而形成」，係指包含添加其他成分之情況以及形成被膜之情況(例如，實施了SiC塗覆之碳)等之概念。

一個實施形態中，成膜製程亦可係有機金屬氣相沈積法(MOCVD法)。

於使用有機金屬氣相沈積法(MOCVD法)作為成膜製程之情形時，大多形成GaN或Si₃N₄等硬質之被膜。該被膜與托盤、基座及對向板等夾具之硬度差較大，因此若於藉由先前之使用研磨粒之附著物去除方法可去除附著物之條件下進行處理，則夾具受到較大之損傷。根 據該實施形態之附著物去除方法，即使係有機金屬氣相沈積法(MOCVD法)中使用之夾具，亦可不損傷夾具而高效地進行硬質之附著物之去除。

1‧‧‧噴射材料

2‧‧‧噴砂加工裝置

10‧‧‧核

11‧‧‧研磨材料

11a、11b‧‧‧研磨材料

12‧‧‧黏合劑

21‧‧‧噴嘴

22‧‧‧噴砂室

23‧‧‧工作台

24‧‧‧噴射材料加料斗

25‧‧‧壓縮空氣供給裝置

26‧‧‧分級裝置

27‧‧‧集塵機

100‧‧‧夾具

100a‧‧‧表面

110‧‧‧附著物

α‧‧‧傾斜角

圖1係模式性地表示噴射材料之構造之剖面說明圖。圖1之(A)表示立體圖，圖1之(B)及(C)表示研磨材料之黏合狀態之放大圖。

圖2係用於附著物之去除之噴砂加工裝置之構成之模式圖。

圖3(A)~(D)係用於說明使用本實施形態之噴射材料之附著物去除之機制之模式圖。

如圖1之(A)所示，本實施形態中使用之噴射材料1具備：由具有彈性之材料構成之核10、以及由硬質粒子構成之研磨材料11。具體而言，噴射材料1係將研磨材料11黏合於核10之表面而形成。如圖1之(B)所示，研磨材料11自核10之表面突出而配置於核10。如圖1之(B)所示之噴射材料1例如能夠藉由利用機械衝擊力將研磨材料11嵌入至核10等方法來製造。又，如圖1之(C)所示，研磨材料11亦可藉由公知之方法例如利用由樹脂材料等構成之黏合劑12黏合於核10之表面。對於圖1之(C)所示之黏合劑12而言，以不妨礙伴隨下述之核10之變形之研磨材料11之位移之方式選定黏合劑12之材質、量等。於圖1之(B)及(C)中之任一情形時，若噴射材料1之表面為非濕潤狀態，則可抑制噴射材料1彼此結合或噴射材料1附著於夾具100之表面。

核10由在噴射條件下與夾具100碰撞時產生充分之彈性變形且恢復形狀之材料構成。尤其係使用天然橡膠或各種合成橡膠等橡膠材料作為核10之材料時，可得到與夾具碰撞時之衝擊力且為不損傷夾具之硬度(例如，JIS K6253；2012中規定之硬度為A30~90)。又，可設為與夾具碰撞時可充分地變形之彈性模數(例如，1~10MPa)。進而， 與夾具100碰撞時不會自核10溶出液體，因此噴射材料1之表面不成為濕潤狀態。核10與研磨材料11相比非常大，例如，可設為平均粒徑0.1~2.0mm左右。本實施形態中，使用平均粒徑0.7mm之不定形之核。可使用球狀及碎塊等各種形狀之核。

又，例如，亦可使用由乙烯丙烯橡膠、矽橡膠、腈橡膠及胺基甲酸酯橡膠等電絕緣性之材料構成之核10。於該情形時，噴射材料1難以藉由靜電力附著於夾具100。

研磨材料11可考慮附著物之硬度等而適當選擇。若使用由較附著物更硬質之材料構成之研磨材料11，則可有效地進行硬質附著物之去除。例如，有機金屬氣相沈積法(MOCVD法)中使用之托盤、基座及對向板等夾具100上附著之附著物大多係作為成膜成分之GaN及Si₃N₄等硬質之物質，因此亦可自氧化鋁、碳化矽及金剛石等硬質材料中選定較附著物更硬質之材料作為研磨材料11之材料。

為了減小噴射材料1形成之衝擊且減小1個研磨材料11所去除附著物之加工單元而減小夾具100之損傷，可將研磨材料11設為與核10相比非常小。例如，本實施形態中，使用平均粒徑0.9~22.0μm之碳化矽作為研磨材料11。

又，研磨材料11為了能夠覆蓋核10之表面而充分地去除附著物，可以覆蓋核10之表面之50~90%之方式擔載於核10。

如圖2所示，用於附著物之去除之噴砂加工裝置2具備：噴嘴21、噴砂室22、工作台23、噴射材料加料斗24、壓縮空氣供給裝置25、分級裝置26及集塵機27。

噴嘴21係用於將噴射材料1噴射於夾具100之構件。噴嘴21係以能夠對夾具100之表面以特定之傾斜角α噴射噴射材料1之方式構成。傾斜角α係夾具100之表面與噴射材料1之噴射方向所形成之角，亦稱為噴射角。噴砂室22係用於將噴射材料1噴射於夾具100而進行附著物 之去除之空間。工作台23係用於將夾具100配置於噴砂室22內之構件。噴射材料加料斗24儲存噴射材料1且對噴嘴21定量供給特定量之噴射材料1。壓縮空氣供給裝置25對噴嘴21供給壓縮空氣。分級裝置26回收噴射材料1及經研磨之夾具100之切削粉，並且將可再使用之噴射材料與除此以外之粉粒體即粉塵(無法再使用之噴射材料及上述切削粉)分級。集塵機27自分級裝置26將粉塵排氣去除，回收。

附著物之去除藉由以下步驟進行。首先，將去除附著物之夾具100配置於噴砂室22內之工作台23上，噴嘴21之傾斜角α以成為特定之傾斜角之方式設定。傾斜角α例如設定為40°~80°。傾斜角α亦可為45°~65°左右。然後，準備噴射材料1。

接著，於特定之噴射條件下自噴嘴21噴射噴射材料1，自傾斜方向使其與夾具100碰撞。對噴嘴21利用壓縮空氣供給裝置25供給壓縮空氣，自前端噴射壓縮空氣。利用噴射材料加料斗24控制噴射材料1之供給量，因壓縮空氣通過噴嘴21內時產生之負壓，噴射材料1被供給至噴嘴21。供給至噴嘴21之噴射材料1與壓縮空氣混合而形成混合氣流，對夾具100進行噴射。此處，作為噴射條件，例如設定為噴射壓力為0.04~0.50MPa左右，噴射距離為50~150mm左右。噴射時間可根據其他噴射條件等而適當設定。噴射壓力係指噴射噴射材料1時之壓縮空氣之壓力。噴射距離係指自噴嘴21之噴射口至作為去除對象之夾具100之表面為止之距離。噴射時間係指自噴射材料1之噴射開始至噴射結束為止之時間。

此時，藉由對夾具100掃描噴嘴21，或將夾具100固定於工作台23上配置之旋轉工作台(未圖示)使該旋轉工作台旋轉從而使夾具100旋轉等，從而於夾具100之所需之範圍使噴射材料1碰撞而去除附著物。

與夾具100碰撞後飛散之噴射材料1及自夾具100去除之附著物被 集塵機27之風扇吸引回收，空氣輸送至分級裝置26而進行分級。分級裝置26中分級之噴射材料1中，僅將可再使用之噴射材料1再投入至噴射材料加料斗24之儲存罐中使用。

圖3模式性地表示利用噴射材料1之附著物之去除方法。此處，注重說明以塗黑表示之研磨材料11a、11b之舉動。於此，以GaN膜等附著物110附著於由石英玻璃構成之對向板等夾具100之表面100a之情況為例進行說明。

自噴嘴21對夾具100以傾斜角α於傾斜方向噴射之噴射材料1，以圖3之(A)所示之方式與夾具100碰撞時，如圖3之(B)所示，核10沿著表面100a(附著物110)產生彈性變形。

此時，研磨材料11a隨著核10之變形，沿著附著物110向與噴射材料1之噴射方向為相反之方向(圖中左方向)位移。噴射材料1與附著物110接觸之期間，研磨材料11一面對夾具100附加擠壓力一面位移，因此附著物110之表面被附加了擠壓力之研磨材料11沿面方向摩擦。所謂面方向係指沿著表面100a(附著物110)之方向。

接著，核10進一步變形，如圖3之(C)所示，研磨材料11a進一步向左方向位移，並且研磨材料11b沿著附著物110向噴射材料1之噴射方向(圖中右方向)位移。藉由如此與附著物110之表面接觸之研磨材料11分別位移，附著物110沿面方向被研磨材料11摩擦，附著物110之一部分被去除。此時，互相鄰接之研磨材料11亦有時以隔開之方式位移。

然後，如圖3之(D)所示，核10因彈性而恢復形狀，因此噴射材料1自夾具100彈回，與去除之附著物110一起飛散。

如上所述，藉由自傾斜方向將具備具有彈性之核10之噴射材料1對夾具100之表面100a噴射，使存在於核10之表面之較小之研磨材料11隨著核10之變形沿夾具100之面方向位移，從而可去除附著物110， 而並非如先前之使用噴射材料之附著物去除方法般藉由利用噴射材料之碰撞之衝擊去除附著物。噴射材料1與夾具100碰撞時核10產生彈性變形，因此可減小噴射材料1對夾具100之衝擊。又，可藉由較小之加工單元，以對夾具100之負荷較小之面方向之力去除附著物110。藉此，可減小夾具100之損傷。又，僅對夾具100噴射噴射材料1即可自夾具100去除附著物110，因此可簡單且以短時間進行附著物110之去除。此處，研磨材料11隨著核10之變形沿夾具100之面方向位移，需要對附著物110充分地附加面方向之力，因此研磨材料11並非例如藉由像黏合劑之物質而附著於核10，而需要牢固地與核10黏合。進而，於與夾具100碰撞之噴射材料1彈回時，噴射材料1之形狀恢復原狀，因此彈回之噴射材料1能夠反覆使用。

於噴射材料1之核10由橡膠材料形成之情形時，核10之彈性模數較低(數MPa左右)，可增大與夾具100碰撞時之核10之變形，因此可減小噴射材料1對夾具100賦予之衝擊。又，於噴射材料1之核10由橡膠材料形成之情形時，可增大研磨材料11之位移，因此可有效地去除附著物110。

噴射材料1之核10之平均粒徑既可係0.1~2.0mm，亦可係0.3~1.5mm。於該情形時，對夾具100碰撞時之核10之變形量較大，可充分地得到沿著面方向之研磨材料11之位移，並且可減小由噴射材料1對夾具100賦予之衝擊。

藉由使用由較附著物110更硬質之材料構成之研磨材料11，可有效地進行硬質之附著物110之去除。又，研磨材料11之平均粒徑既可係0.9~22.0μm，亦可係0.9~10.0μm。於該情形時，能夠充分地進行附著物之去除，並且噴射材料1與夾具100碰撞時可減輕由研磨材料11對夾具100賦予之衝擊，且可減小加工單元，因此可以進一步減小夾具100之損傷。此種情況尤其係於附著物110與夾具100之硬度差較 大之情形時，例如，GaN或Si₃N₄等硬質之附著物110之情形時有效。又，根據附著物110之強度及夾具100之強度，研磨材料11之平均粒徑亦可係0.1μm左右。再者，上述平均粒徑能夠以JIS R6002；1998中規定之電阻試驗方法測定。

傾斜角α既可相對於夾具100之表面100a為40°≦α≦80°，亦可為45°≦α≦65°。於該情形時，可減小噴射材料1對夾具100賦予之衝擊。因此，可不對夾具100賦予較大之損傷，並且可以適當之力將研磨材料11擠壓於附著物110而高效地去除附著物110。

進而，藉由減小傾斜角α，可增大噴射材料1與夾具100之表面100a碰撞之面積，因此能夠一次去除廣泛區域之附著物110，可有效地進行去除。

本實施形態之附著物之去除方法可於硬質之附著物附著於由容易受損之材料構成之夾具之情形時使用。例如，作為此種成膜製程可舉出有機金屬氣相沈積法(MOCVD法)。於使用有機金屬氣相沈積法(MOCVD法)作為成膜製程之情形時，大多形成GaN或Si₃N₄等硬質之被膜。托盤、基座及對向板等夾具係以石英玻璃或碳為主材料而形成，夾具與附著物之硬度差較大。此處，所謂「以石英玻璃或碳為主材料而形成」係指包含添加其他成分之情況以及形成被膜之情況(例如實施了SiC塗覆之碳)等之概念。先前之使用研磨粒之附著物去除方法中，若於可去除附著物之條件下進行處理，則夾具會受到較大之損傷，但根據本實施形態之附著物去除方法，可不對夾具賦予損傷而高效地進行硬質之附著物之去除。因此，本實施形態之附著物去除方法能夠應用於有機金屬氣相沈積法(MOCVD法)中使用之夾具之附著物去除。

(變更例)

可使用複數個噴嘴進行附著物之去除。於該情形時，以利用各 個噴嘴噴射之噴射材料互相不干涉之方式配置噴嘴。藉此，可提高處理效率。

上述實施形態中使用了具備吸引式之噴嘴之噴砂加工裝置，但亦可使用利用供給至噴射材料加料斗之儲存罐之壓縮空氣，於定量儲存罐內之噴射材料後使噴射材料噴射之具備加壓式噴嘴之噴砂加工裝置。

(實施形態之效果)

根據本實施形態之附著物去除方法，可減小夾具100之損傷，並且僅對夾具100噴射噴射材料1即可自夾具100去除附著物110，因此可簡單且以短時間內進行附著物110之去除。又，藉由適當設定核10及研磨材料11之構成以及傾斜角α等，可進一步有效地取得上述效果。

實施例

以下，與比較例一起示出本發明之實施例。此處，本發明並不限定於以下實施例。

為了模擬硬質之附著物為GaN之由石英玻璃構成之對向板，準備了形成有約50μm之GaN膜之石英玻璃基板作為試樣。

作為噴射材料，實施例中，使用於作為平均粒徑0.7mm之不定形之彈性體之橡膠材料之核上，使由平均粒徑12μm之碳化矽構成之研磨材料以相對於核之表面積為90%之方式黏合於表面而成之噴射材料。作為核，實施例1中使用天然橡膠，實施例2中使用乙烯丙烯橡膠。比較例中，使用比較例1：平均粒徑14.0μm、維氏硬度Hv2200之氧化鋁研磨粒(WA#800：新東工業株式會社製)，比較例2：平均粒徑180μm、莫氏硬度M3.5之三聚氰胺樹脂研磨粒(PSM80：新東工業株式會社製)，比較例3：平均粒徑180μm、維氏硬度Hv530之玻璃粉(GP105：新東工業株式會社製)作為噴射材料。

作為將噴射材料向試樣進行噴射之裝置，使用新東工業株式會 社製之噴砂加工裝置MY-30。作為噴嘴，使用噴嘴直徑8mm之吸入式(重力式)之噴嘴。作為處理條件，噴嘴之傾斜角設為60°，噴射時間設為510秒，噴射距離設為100mm。噴射壓力於實施例及比較例2中設為0.4MPa，於比較例1中設為0.25MPa，於比較例3中設為0.07MPa。

附著物去除處理之評價藉由是否良好地完成作為附著物之被膜之去除、基板之損傷是否於容許範圍內這2個觀點進行。基板之損傷藉由處理部與未處理部之階差進行評價，將50μm設為閾值。

評價結果示於表1。實施例1、2中，可以短時間且良好地進行被膜去除，基板之損傷亦於容許範圍內。另一方面，比較例2中無法良好地進行被膜去除，比較1、3中可去除被膜，但基板之損傷較大。

根據實施例，能夠以短時間於基板之損傷極小之狀態下去除附著物，確認了本發明之效果。

又，對完成了被膜去除作業之操作之試樣進行吹氣清洗後進行觀察，其結果，將電絕緣性之材料用於核之實施例2，與實施例1相比附著於試樣之噴射材料之量較少。

1‧‧‧噴射材料

10‧‧‧核

11‧‧‧研磨材料

11a、11b‧‧‧研磨材料

100‧‧‧夾具

100a‧‧‧表面

110‧‧‧附著物

α‧‧‧傾斜角

Claims (10)

1. 一種附著物去除方法，其特徵在於，其係將成膜製程中附著於夾具之附著物自上述夾具去除之附著物去除方法，且包括：準備噴射材料，其中，上述噴射材料包含具有彈性之核及由硬質粒子構成之研磨材料且於上述核之表面使上述研磨材料黏合而成；對上述夾具之表面自傾斜方向噴射上述噴射材料；於上述噴射材料與上述夾具之上述表面碰撞時，上述核產生彈性變形，使上述研磨材料於上述夾具之上述表面沿面方向位移，從而去除附著物。
2. 如請求項1之附著物去除方法，其中上述噴射材料係自上述核之表面使上述研磨材料突出而成之噴射材料。
3. 如請求項1之附著物去除方法，其中上述噴射材料係利用黏合劑使上述研磨材料黏合於上述核之表面而成之噴射材料。
4. 如請求項1至3中任一項之附著物去除方法，其中上述附著物較上述夾具更為硬質。
5. 如請求項1至4中任一項之附著物去除方法，其中上述核由橡膠構成。
6. 如請求項1至5中任一項之附著物去除方法，其中上述核之平均粒徑為0.1~2.0mm。
7. 如請求項1至6中任一項之附著物去除方法，其中上述硬質粒子由較上述附著物更為硬質之材料構成，上述硬質粒子之平均粒徑為0.9~22.0μm。
8. 如請求項1至7中任一項之附著物去除方法，其中上述噴射材料之噴射方向與上述夾具之上述表面形成之噴射角為40°以上且80° 以下。
9. 如請求項1至8中任一項之附著物去除方法，其中上述夾具以石英玻璃或碳為主材料而形成。
10. 如請求項1至9中任一項之附著物去除方法，其中上述成膜製程係有機金屬氣相沈積法(MOCVD法)。