(57)【要約】【課題】簡易かつ低コストに、成膜構造体の再生を行う事のできる方法、およびこの方法により製造した再生成膜構造体を提供する。【解決手段】成膜構造体の再生方法であって、損傷を受けた能動面１０ａと反対に位置する非能動面１０ｂに新ＳｉＣ層１６を積層する新成膜層積層工程と、能動面１０ａを加工して、フォーカスリング１０を得る能動面加工工程と、を含むことを特徴とする。【選択図】図３
2020202339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜構造体の再生方法であって、
損傷を受けた面と反対の面に新たな成膜層を積層する新成膜層積層工程と、
前記損傷を受けた面を加工して、所望形状を得る能動面加工工程と、を含むことを特徴とする成膜構造体の再生方法。
【請求項２】
２つの成膜構造体の能動面を接触、あるいは近接させた状態で、前記新成膜層積層工程を行うことを特徴とする請求項１に記載の成膜構造体の再生方法。
【請求項３】
前記成膜構造体は、ＳｉＣ部材であることを特徴とする請求項１または２に記載の成膜構造体の再生方法。
【請求項４】
損傷を受けた旧成膜層を加工する事により得られる能動面と、
新成膜層によって得られる非能動面を表裏一体に構成して成ることを特徴とする再生成膜構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳｉＣを含む成膜により構成される構造体の再生に係り、これらの成膜構造体の再生コスト低減に好適な再生方法、および再生構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマエッチング処理などにより半導体製造を行う際、製造用のチャンバ内に備えられるＳｉＣ部材（治具など）は、プラズマエッチング処理の影響を受け、その表面の一部が腐食する（損傷を受ける）。ＳｉＣ部材は、安価なＳｉ部材に比べてパーティクルが生じ難く、耐久性も高い反面、高価である。このため、損傷を受けたＳｉＣ部材を再生することで、ＳｉＣ部材を使用する際のランニングコストを低減するという事が検討され、特許文献１や特許文献２に開示されているような技術が提案されている。
【０００３】
特許文献１、２に開示されている技術はいずれも、使用により損傷を受けたＳｉＣ部材の被損傷面にＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学気相成長法）により新たなＳｉＣ層を積層し、この新たなＳｉＣ層を機械加工することで、元の部材形状を得るという技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−４９２２０号公報
【特許文献２】特開２０１７−２１２４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１、２に開示されている技術によれば、確かに使用前のＳｉＣ部材と同等品質の再生部材を得ることができる。しかし、特許文献１や２に開示されている技術では、損傷部の前加工処理や洗浄処理、新たなＳｉＣ層を積層しない部分へのマスキング処理など、様々な前処理工程を行った後に新たなＳｉＣ層の積層、および加工が行われる。このため、再生に要するコストは高騰し、新規製品の製造コストと比較した際のメリットを見出す事が難しいという実情があった。
【０００６】
そこで本発明では、簡易かつ低コストに、成膜構造体の再生を行う事のできる方法、およびこの方法により製造した再生成膜構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明に係る成膜構造体の再生方法は、成膜構造体の再生方法であって、損傷を受けた面と反対の面に新たな成膜層を積層する新成膜層積層工程と、前記損傷を受けた面を加工して、所望形状を得る能動面加工工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
また、上記のような特徴を有する成膜構造体の再生方法では、２つの成膜構造体の能動面を接触、あるいは近接させた状態で、前記新成膜層積層工程を行うようにしても良い。このような特徴を有することによれば、２つの成膜構造体の非能動面側に一度に新たな成膜層を積層させることが可能となる。
【０００９】
さらに、上記のような特徴を有する成膜構造体の再生方法では、前記成膜構造体は、ＳｉＣ部材とすることができる。製造コストの高いＳｉＣ部材に適用することにより、製造コストの低減という面で高い効果を得ることができる。
【００１０】
また、上記目的を達成するための再生成膜構造体は、損傷を受けた旧成膜層を加工する事により得られる能動面と、新成膜層によって得られる非能動面を表裏一体に構成して成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
上記のような特徴を有する成膜構造体の再生方法によれば、簡易かつ低コストに、成膜構造体の再生を行う事が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】使用により損傷を受けたフォーカスリングの形態を示す断面図である。
【図２】フォーカスリングの外周に新ＳｉＣ層を形成した状態を示す断面図である。
【図３】非能動面に形成された新ＳｉＣ層を切削して基準面を形成した状態を示す断面図である。
【図４】架構により、フォーカスリングの再生を成した状態を示す断面図である。
【図５】新ＳｉＣ層の成膜に用いるＣＶＤ成膜装置の概略構成を示す図である。
【図６】第１実施形態に係る成膜構造体の再生方法を実施するための構成を示すフロー図である。
【図７】第２実施形態に係る成膜構造体の再生方法を実施するためのフォーカスリングの配置形態を示す断面図である。
【図８】対を成すフォーカスリングにおけるそれぞれの非能動面を主体として新ＳｉＣ層が形成されていることを示す断面図である。
【図９】第２実施形態に係る成膜構造体の再生方法を実施する場合に、フォーカスリングを水平配置する際の具体例を示す図である。
【図１０】第２実施形態に係る成膜構造体の再生方法を実施する場合に、フォーカスリングを垂直配置する際の具体例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の成膜構造体の再生方法、及び再生成膜構造体に係る実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。本実施形態に係る成膜構造体の再生方法は、プラズマエッチング処理などを行う半導体製造におけるチャンバ内に備えられる治具などのＳｉＣ部材を主体として適用することが効果的である。
【００１４】
［第１実施形態］
以下、実施形態に係る成膜構造体の一例として、プラズマエッチング処理を行う際に図示しないウェハを支持するために用いられるＳｉＣ部材としてのフォーカスリング１０を挙げることとする。フォーカスリング１０は、プラズマエッチングを行う際に、チャンバ内において下部電極とウェハとの間に介在される支持部材である。このため、フォーカスリング１０には少なくとも、ウェハを載置するためのザグリ（ステップ１２）と、静電チャックを介入させるための貫通孔１４が備えられている。なお、フォーカスリング１０の形態は、限定的なものでは無いが、図１から図４に示す例では、いわゆるドーナツ形状とされている。
【００１５】
このような構成のフォーカスリング１０では、プラズマエッチング処理の影響により、ウェハを載置する面（能動面１０ａ）がプラズマにより浸食され、損傷を受ける（腐食）。能動面１０ａにおける損傷具合は均一では無いが、図１に損傷を受けたフォーカスリングの断面形状を示すように、ウェハの外周近傍に接していたステップ１２の外縁部の損傷が大きくなる傾向にある。なお、図１において二点鎖線で示す外形線は、損傷を受ける前のフォーカスリング１０の外形を示すものである。
【００１６】
本実施形態では、このように能動面１０ａに損傷を受けた成膜構造体（フォーカスリング１０）を再生する方法について、図１から図４、及び図５を参照して説明する。本実施形態では、ＣＶＤ法、特にプラズマＣＶＤ法により、能動面１０ａに損傷を受けた成膜構造体の表面に新たな成膜層であるＳｉＣ層（以下、新ＳｉＣ層１６と称す）を形成し、再生を図る。なお、成膜方法に関しては、熱ＣＶＤ法や光ＣＶＤ法など、他のＣＶＤ法によるものでも良いが、プラズマＣＶＤ法によれば、高速成膜が可能となる。
【００１７】
ここで、本実施形態に係る成膜構造体の再生方法を実施するためのＣＶＤ成膜装置概略構成を図５に示す。図５に示すＣＶＤ成膜装置５０は、チャンバ５２と原料ガス容器６０、および高周波電源６２を基本として構成されている。チャンバ５２には、原料ガスをプラズマ化して噴出するシャワーヘッド５４と、被成膜体（本実施形態ではフォーカスリング１０）が載置される載置台５６が備えられ、真空ポンプ５８が付帯されている。また、チャンバの入口側（原料ガス供給側）と出口側（真空ポンプ配置側）には、それぞれバルブ５２ａ，５２ｂが備えられ、チャンバ内の真空引きが可能に構成されている。なお、載置台５６には、被成膜体を加熱するためのヒータ５６ａが備えられている。
【００１８】
高周波電源６２は、原料ガス容器６０から供給される原料ガスをプラズマ化するための電圧を印加する要素であり、整合回路６４が介在されている。
【００１９】
［新成膜層積層工程］
実施形態に係る成膜構造体の再生方法では、まず、ＣＶＤ成膜装置５０のチャンバ５２内の載置台５６に、成膜構造体としてのフォーカスリング１０を載置する。この時、フォーカスリング１０の非能動面１０ｂが、新ＳｉＣ層１６の主体形成面となるようにする。例えば図５に示すようなＣＶＤ成膜装置５０の載置台５６に対してフォーカスリング１０を載置する場合、能動面１０ａが載置台５６と対向するように配置する。このような載置形態とすることで、載置台５６と接している能動面１０ａ側には新ＳｉＣ層１６の成膜がされ難くなるからである。
【００２０】
次に、損傷を受けたフォーカスリング１０を構成しているＳｉＣ層（以下、旧ＳｉＣ層１８と称す）の上面に新ＳｉＣ層１６を形成する。新ＳｉＣ層１６の積層厚みｄは、限定されるものでは無いが、少なくともフォーカスリング１０が受けた損傷の深さｓ以上の厚みとする（図２参照）。ここで、新ＳｉＣ層１６は、装置上面側、すなわち非能動面１０ｂ側に最も厚く形成されるこことなる（Ｓ１０：図６参照）。
【００２１】
［能動面加工工程］
旧ＳｉＣ層１８の外周に新ＳｉＣ層１６を形成した後、ＣＶＤ成膜装置５０からフォーカスリング１０を取り出す。取り出したフォーカスリング１０の外周を切削、あるいは研削し、形状を整える。切削や研削の手法は限定するものではないが、機械加工を行う場合には、基準面の形成を行った後、当該基準面を基点として寸法取りをし、削り代を定めてその他の面の切削や研削を行うことを基本とする。
【００２２】
本実施形態の場合、図３に示すように、非能動面１０ｂ側に積層した新ＳｉＣ層１６を最小限の範囲で切削、あるいは研削することで基準面を形成する。なお、図３において二点鎖線で示す外形線が、所望するフォーカスリング１０の外形形状を示している。
【００２３】
基準面を形成した後、外側面と能動面１０ａ、および内側面（貫通孔１４）の加工を行うことで、図４に示す新たなフォーカスリング１０（再生成膜構造体）が構成される。ここで、能動面１０ａの加工に関しては、損傷を受けた箇所（腐食部）を完全に取り除くことができる深さ（厚み）まで加工を行うことが望ましい。再生したフォーカスリング１０を使用するにあたり、脆性化した腐食部に起因したパーティクルの発生を防ぐためである（Ｓ２０：図６参照）。
【００２４】
［洗浄工程］
加工を終えた後洗浄を行い、加工によりフォーカスリング１０の表面に付着した不純物等を除去する。再生されたフォーカスリング１０には、旧ＳｉＣ層１８と、新ＳｉＣ層１６が混在することとなるが、能動面には、旧ＳｉＣ層１８のみが残存することとなる（Ｓ３０：図６参照）。
【００２５】
［効果］
このような特徴を有する成膜構造体の再生方法によれば、新成膜層（実施形態における新ＳｉＣ層１６）を形成する前に、旧成膜層（実施形態における旧ＳｉＣ層１８）における損傷を受けた箇所の加工や洗浄が不要となる。このため、加工は、新成膜層を構成した後の形状形成時のみとすることができる。よって、簡易かつ低コストに、再生成膜構造体を得ることが可能となる。
【００２６】
また、非能動面１０ｂ側に新成膜層である新ＳｉＣ層１６を形成した後に加工を行うことにより、損傷が深く、予備加工を行う事ができない場合であっても成膜構造体（実施形態におけるフォーカスリング１０）の再生を行うことが可能となる。従来、損傷個所が平滑化するまで予備加工による切削や研削を行っていたが、加工後の部材厚みが極端に薄くなる場合には、部材が破損したり、撓みが生じたりすることから、予備加工を行う事ができないとされてきた。しかし、本実施形態のように、加工前に新成膜層（新ＳｉＣ層１６）を形成する工程を経る事によれば、旧成膜層（旧ＳｉＣ層１８）の損傷が深い場合であっても部材厚みを確保することができるため、再生成膜構造体（フォーカスリング１０）を形成することができる。
【００２７】
また、上記のように形成した再生成膜構造体（フォーカスリング１０）は、単体の成膜構造体（本実施形態ではＳｉＣにより構成された部材）としての品質を確保しつつ、新規に製造するよりも安価に作成することができる。
【００２８】
なお、本実施形態では、新ＳｉＣ層１６の形成手段の一例としてＣＶＤ法を採用する旨記載した。しかしながら、新ＳｉＣ層１６の形成に関しては、真空蒸着法やスパッタリング法などの物理気相成長法（ＰＶＤ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を採用することもできる。旧ＳｉＣ層１８の非能動面１０ｂ側に新ＳｉＣ層１６を形成することができれば、本発明に係る成膜構造体の再生方法を実施することが可能となるからである。
【００２９】
［第２実施形態］
次に、図７、図８を参照して、本発明に係る成膜構造体の再生方法に係る第２の実施形態について説明する。なお、本実施形態に係る成膜構造体の再生方法も、その基本的な工程は、上述した第１実施形態に係る成膜構造体の再生方法と同様である。
【００３０】
本実施形態に係る成膜構造体の再生方法と、第１実施形態に係る成膜構造体の再生方法との相違点は、２つの成膜構造体を１対として新成膜層を形成する工程を実施する点にある。
【００３１】
具体的には、成膜構造体である２つのフォーカスリング１０，１０の能動面１０ａ，１０ａを対向させて配置する。この時、２つのフォーカスリング１０，１０の能動面１０ａ，１０ａは、接触状態、あるいは近接状態とする。
【００３２】
このような状態とした１対のフォーカスリング１０，１０をＣＶＤ成膜装置５０のチャンバに配置し、新ＳｉＣ層１６の形成を行う。このような方法を採用することで、それぞれのフォーカスリング１０，１０に形成される新ＳｉＣ層１６は、図８に示すように、能動面１０ａに形成される新ＳｉＣ層１６よりも、非能動面１０ｂに形成される新ＳｉＣ層１６の方を厚くすることができる。
【００３３】
新ＳｉＣ層１６の積層工程以降の加工工程、および洗浄工程は、上述した第１実施形態に係る成膜構造体の再生方法と同様であり、それぞれのフォーカスリング１０に対して、加工工程、洗浄工程を行うこととする。
【００３４】
ここで、フォーカスリング１０の載置形態については、例えば次のようなものとすれば良い。まず、２つのフォーカスリング１０，１０を水平配置する場合は、図９に示すように、下側に配置するフォーカスリング１０の外側面を部分的に支持することが可能な外側面支持治具７０などを介して、積層配置したフォーカスリング１０を載置台から浮かせた状態で載置すれば良い。また、下側に配置したフォーカスリング１０と、上側に配置したフォーカスリング１０とを僅かに離間して配置する場合には、２つのフォーカスリング１０，１０の能動面１０ａ，１０ａ間に、離間支持治具７２を配置すれば良い。
【００３５】
このような載置形態とすることで、下側に配置するフォーカスリング１０の非能動面１０ｂにもプラズマ化された原料ガスが回り込み、新ＳｉＣ層１６が形成されることとなるからである。
【００３６】
また、フォーカスリング１０を垂直配置する場合は、図１０に示すように、２つのフォーカスリング１０，１０の間に配置される吊下部７４ａと、この吊下部７４ａからフォーカスリング１０，１０配置側に突設されている内側面支持部７４ｂ、及び能動面支持部７４ｃ等を有する吊下用治具７４を用いて支持すれば良い。このような載置方法であっても、２つのフォーカスリング１０，１０における非能動面１０ｂ，１０ｂ側に新ＳｉＣ層１６を積層することができるからである。なお、このような載置形態を採用する場合、なんらかの方法でフォーカスリング１０を加熱するか、ホットウォール型のＣＶＤ成膜装置を採用したり、ＰＶＤ法による成膜方法を採用することで、新ＳｉＣ層１６を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
上記実施形態では、成膜構造体の一例として、半導体製造に用いる治具であるフォーカスリング１０を挙げ、当該フォーカスリング１０の再生について説明した。しかしながら、本発明に係る成膜構造体の再生方法は、表面に損傷を受ける事のある様々な成膜構造体に適応することができる。例えば、上記実施形態ではコスト面での有用性を踏まえてＳｉＣ部材を例に挙げて説明しているが、Ｓｉなどの成膜構造体に対しても適用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１０………フォーカスリング、１０ａ………能動面、１０ｂ………非能動面、１２………ステップ、１４………貫通孔、１６………新ＳｉＣ層、１８………旧ＳｉＣ層、５０………ＣＶＤ成膜装置、５２………チャンバ、５２ａ，５２ｂ………バルブ、５４………シャワーヘッド、５６………載置台、５６ａ………ヒータ、５８………真空ポンプ、６０………原料ガス容器、６２………高周波電源、６４………整合回路、７０………外側面支持治具、７２………離間支持治具、７４………吊下用治具、７４ａ………吊下部、７４ｂ………内側面支持部、７４ｃ………能動面支持部。
【図１】
2020202339.tif 000003
【図２】
2020202339.tif 000004
【図３】
2020202339.tif 000005
【図４】
2020202339.tif 000006
【図５】
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【図６】
2020202339.tif 000008
【図７】
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【図８】
2020202339.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2020202339.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月31日(2019.7.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜構造体の再生方法であって、
損傷を受けた面と反対の面が主体形成面となるようにして前記損傷の深さ以上の厚みの新たな成膜層を積層する新成膜層積層工程と、
前記損傷を受けた面を加工して、所望形状を得る能動面加工工程と、を含み、
前記能動面加工工程では、前記損傷を受けた箇所を完全に取り除くことができる深さまで加工を行うことを特徴とする成膜構造体の再生方法。
【請求項２】
２つの成膜構造体の能動面を接触、あるいは近接させた状態で、前記新成膜層積層工程を行うことを特徴とする請求項１に記載の成膜構造体の再生方法。
【請求項３】
前記成膜構造体は、ＳｉＣ部材であることを特徴とする請求項１または２に記載の成膜構造体の再生方法。
【請求項４】
損傷を受けた旧成膜層における損傷を受けた箇所を加工により完全に取り除く事により得られる能動面と、
前記旧成膜層が受けた損傷の深さ以上の厚みの新成膜層によって得られる非能動面を表裏一体に構成して成ることを特徴とする再生成膜構造体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明に係る成膜構造体の再生方法は、成膜構造体の再生方法であって、損傷を受けた面と反対の面が主体形成面となるようにして前記損傷の深さ以上の厚みの新たな成膜層を積層する新成膜層積層工程と、前記損傷を受けた面を加工して、所望形状を得る能動面加工工程と、を含み、前記能動面加工工程では、前記損傷を受けた箇所を完全に取り除くことができる深さまで加工を行うことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、上記目的を達成するための再生成膜構造体は、損傷を受けた旧成膜層における損傷を受けた箇所を加工により完全に取り除く事により得られる能動面と、前記旧成膜層が受けた損傷の深さ以上の厚みの新成膜層によって得られる非能動面を表裏一体に構成して成ることを特徴とする。