(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素ガスを導入できるように構成された処理室と、
前記処理室内に設けられた加熱機構と、
処理対象物表面から剥離した薄膜破片を受け止める薄膜収集装置とを有することを特徴とする薄膜剥離装置。
【請求項２】
水素ガスを導入できるように構成された処理室と、
前記処理室内に配置され、導入した水素ガスのプラズマを発生させる電極と
処理対象物表面から剥離した薄膜破片を受け止める薄膜収集装置とを有することを特徴とする薄膜剥離装置。
【請求項３】
前記処理対象物を前記薄膜収集装置上に載置した状態で、前記処理室内から搬出できるように構成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の薄膜剥離装置。
【請求項４】
処理対象物を水素雰囲気中で加熱し、前記処理対象物表面に付着した水素吸蔵性の薄膜に水素を吸蔵させ、剥離させることを特徴とする薄膜剥離方法。
【請求項５】
処理対象物表面近傍に、水素ガスのプラズマを発生させ、前記処理対象物表面に付着した水素吸蔵性の薄膜に水素を吸蔵させ、剥離させることを特徴とする薄膜剥離方法。
【請求項６】
前記剥離した薄膜破片を回収することを特徴とする請求項４又は請求項５のいずれか１項記載の薄膜剥離方法。
【請求項７】
前記回収した薄膜破片を再生することを特徴とする請求項６記載の薄膜剥離方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品に付着した薄膜を剥離する薄膜剥離装置、及び薄膜剥離方法に係り、特に、部品を傷めず、剥離した薄膜破片の再生が容易な薄膜剥離装置、及び薄膜剥離方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造工程のうち、薄膜形成工程に使用される半導体製造装置では、成膜対象物のウェハを保持する治具や、アースシールド板等にステンレス製の部品が多用されている。
【０００３】
しかし、液晶表示装置はウェハに比べて基板サイズが大きいため、基板保持等に用いられる治具は、ステンレスよりも、むしろアルミニウム製の部品が多用されている。
【０００４】
図３の符号１１０は液晶表示装置のガラス基板であり、真空槽内に設けられた基板ホルダ１１２上に載置され、アルミニウム製の押さえ治具１１４によってガラス基板１１０周囲が押さえられている。
【０００５】
スパッタリング法等の薄膜形成方法により、Ｔａ等の薄膜形成材料の粒子を、矢印１１５で示すように、ガラス基板１１０上方から表面１１６に到達させ、薄膜を成長させている。
【０００６】
この場合、ガラス基板１１０表面ばかりでなく、押さえ治具１１４の表面１１８や、真空槽内に配置された部品にも薄膜が付着してしまい、剥離するとダストとなり、ガラス基板１１０表面に形成される薄膜の歩留まりを低下させるという問題がある。
【０００７】
上記のような歩留まり低下の問題は、真空槽内の清掃と部品交換を頻繁に実行すればある程度防止できるが、薄膜を形成する製造装置では、装置稼働率を向上させるために、長期間メンテナンスフリーであることが望まれている。従って、押さえ治具１１４等の治具や部品には、薄膜が付着しても容易には剥離しないように、表面加工が施されている。
【０００８】
そして、特に、アルミニウム製の部品の場合は表面加工に多額の費用を要しており、廃棄するとコスト高となるため、従来より、真空装置のメンテナンスの際に、新品と交換し、薄膜が付着した治具等を再生処理している。
【０００９】
再生は、例えば、薄膜が付着した治具を、加熱したアルカリ性の電解溶液中に浸漬し、溶解させることで表面から取り除いており（特許第２５９９６２９号）、薄膜が完全に取り除かれると、再使用することが可能となる。
【００１０】
しかしながら上記のようなアルカリ系の水溶液や、硝酸、硫酸、フッ酸等の酸系の水溶液を使用した場合、母材のアルミニウムが溶解する等、治具や部品が痛み、寿命が短くなってしまう。また、除去対象の薄膜がＴａ等の高価な材質で構成されている場合、回収することが望ましいが、薄膜を溶解させた水溶液からの再生処理は難しく、回収は困難であるという問題がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、処理対象物を劣化させずに薄膜を剥離させる技術と、剥離した薄膜を容易に回収できる技術を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明装置は、薄膜剥離装置であって、水素ガスを導入できるように構成された処理室と、前記処理室内に設けられた加熱機構と、処理対象物表面から剥離した薄膜破片を受け止める薄膜収集装置とを有することを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明装置は、薄膜剥離装置であって、水素ガスを導入できるように構成された処理室と、前記処理室内に配置され、導入した水素ガスのプラズマを発生させる電極と、処理対象物表面から剥離した薄膜破片を受け止める薄膜収集装置とを有することを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明装置は、請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の薄膜剥離装置であって、前記処理対象物を前記薄膜収集装置上に載置した状態で、前記処理室内から搬出できるように構成されたことを特徴とする。
【００１５】
他方、請求項４記載の発明方法は、薄膜剥離方法であって、処理対象物を水素雰囲気中で加熱し、前記処理対象物表面に付着した水素吸蔵性の薄膜に水素を吸蔵させ、剥離させることを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の発明方法は、薄膜剥離方法であって、処理対象物表面近傍に、水素ガスのプラズマを発生させ、前記処理対象物表面に付着した水素吸蔵性の薄膜に水素を吸蔵させ、剥離させることを特徴とする。
【００１７】
請求項６記載の発明方法は、請求項４又は請求項５のいずれか１項記載の薄膜剥離方法であって、前記剥離した薄膜破片を回収することを特徴とする。
【００１８】
請求項７記載の発明方法は、請求項６記載の薄膜剥離方法であって、前記回収した薄膜破片を再生することを特徴とする。
【００１９】
本発明は上記のように構成されており、処理室内に搬入した処理対象物を加熱しながら水素ガスを導入し、処理対象物表面に付着した水素吸蔵性の薄膜に水素を吸蔵させており、その薄膜は、水素脆性によって処理対象物表面から剥離するようになっている。
【００２０】
この場合、処理室内の電極によって水素ガスプラズマを生成し、処理対象物をその水素ガスプラズマに曝すと、水素吸蔵効果が促進され、薄膜は一層剥離しやすくなる。
【００２１】
いずれにしろ、剥離した付着薄膜の破片を薄膜収集装置によって収集すると薄膜を回収すると、再生することが容易であり、薄膜を構成する高価な材質を無駄にしないで済む。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を、図面を用いて説明する。
図１を参照し、符号２は、本発明の薄膜剥離装置であり、真空気密構造の仕込取出室１１と処理室１２とを有している。仕込取出室１１と大気雰囲気との間には、扉１５が設けられており、その扉１５を閉じると仕込取出室１１内部を大気雰囲気から遮断できるように構成されている。また、仕込取出室１１と処理室１２との間には仕切バルブ１６が設けられており、各室１１、１２内の雰囲気を、互いに遮断できるように構成されている。
【００２３】
各室１１、１２の外部には、真空ポンプ３０が設置されており、その真空ポンプ３０は、開閉バルブ３１を介して、仕込取出室１１に接続されている。また、真空ポンプ３０は、並列接続された開閉バルブ３２とコンダクタンスバルブ３３とを介して、処理室１２に接続されている。
【００２４】
扉１５の前段には、コンベア４１が配置されており、仕切バルブ１６を閉じ、真空ポンプ３０を起動し、開閉バルブ３１、３２を操作して処理室１２内を予め真空雰囲気にした後、扉１５を開け、コンベア４１上に乗せられた処理対象物８を仕込取出室１１内に搬入する。
【００２５】
仕込取出室１１の底壁側には、皿形状の第１の薄膜収集装置２１が配置されており、処理対象物８を第１の薄膜収集装置２１上に移載した後、扉１５を閉め、開閉バルブ３１を開けて仕込取出室１１内を真空排気する。
【００２６】
仕込取出室１１内が所定圧力まで真空排気された後、加熱機構４６に通電し、処理対象物８を加熱する（この仕込取出室１１内での加熱処理は省略することができる。その場合には、加熱機構４６は設けなくてもよい）。
【００２７】
処理室１２内の底壁側には、第２の薄膜収集装置２２が配置されており、処理対象物８が所定温度まで昇温した後、仕切バルブ１６を開け、第１の薄膜収集装置２１上の処理対象物８を、第２の薄膜収集装置２２上に移載する。
【００２８】
仕切バルブ１６を閉じ、処理室１２内部を仕込取出室１１内部から遮断した後、処理室１２内の加熱機構４５に通電し、処理対象物８を３００℃〜５５０℃の温度に昇温させる。次いで、水素ガス導入系２３を操作し、処理室１２内に、０．５ＳＬＭ〜２５ＳＬＭの流量で水素ガスを導入する。
【００２９】
このときは処理室１２に接続された開閉バルブ３２を閉じておき、コンダクタンスバルブ３３を操作し、排気速度を制御しながら、処理室１２内を真空排気し、内部を０．１Ｔｏｒｒ〜７６０Ｔｏｒｒの圧力に維持する。真空ポンプ３０によって排気された水素ガスは、大気中に放出する前に窒素ガスで希釈しておく。
【００３０】
処理対象物８は、水素吸蔵性の無いアルミニウムで構成されており、その表面には、水素吸蔵性の大きいＴａ薄膜が付着している。水素雰囲気下で加熱されると、処理対象物８表面のＴａ薄膜が水素を吸蔵し、水素脆性によって剥離する。このとき、剥離したＴａ薄膜は、破片（粉末、若しくは塊状の薄膜を含む。）となって第２の薄膜収集装置２２上に落下する。
【００３１】
処理室１２でのＴａ薄膜の剥離処理が終了すると、水素ガスの導入と処理対象物８の加熱を停止し、開閉バルブ３２を開け、処理室１２内を真空排気する。
【００３２】
処理室１２内が、仕込取出室１１内の圧力と同程度の圧力まで真空排気された後、仕切バルブ１６を開け、第２の薄膜収集装置２２上の処理対象物８を仕込取出室１１内の第１の薄膜収集装置２１上に移載する。
【００３３】
仕込取出室１１には、窒素ガス導入系２４が接続されており、また、冷却ファン２６が設けられている。
【００３４】
仕切バルブ１６を閉じ、仕込取出室１１内部を処理室１２から遮断した後、窒素ガス導入系２４を操作し、仕込取出室１１内に窒素ガスを導入する。このとき、仕込取出室１１外に配置されたモータを起動し、冷却ファン２６を回転させると、第１の薄膜収集装置２１上に移載された処理対象物８に窒素ガスが送風され、処理対象物８の冷却が行われる。窒素ガスの送風により、処理対象物８に付着していたＴａ薄膜が剥離すると、Ｔａ薄膜の破片となって第１の薄膜収集装置２１上に落下する。
【００３５】
処理対象物８が十分冷却された後、扉１５を開け、仕込取出室１１外に搬出する。処理対象物８表面には、Ｔａ薄膜が僅かに残っているが、水素脆性によって脆くなっているため、ブラシ等によってこすると簡単に剥離し、処理対象物８表面にはＴａ薄膜は残らない。また、表面が劣化することもない。
【００３６】
処理対象物８を仕込取出室１１内から搬出した後、次の処理対象物を仕込取出室１１内に搬入し、処理室１２内へ移載すると、多数の処理対象物８の剥離処理を連続して行うことができる。この場合、第１、第２の薄膜収集装置２１、２２上に堆積したＴａ薄膜の破片の量は次第に増すので、ある程度の量を処理すると、第１、第２の薄膜収集装置２１、２２を仕込取出室１１と処理室１２内から搬出し、Ｔａ薄膜の破片を回収するとよい。
【００３７】
このように回収されたＴａ薄膜の破片は、電子ビーム溶解法やアーク溶解法等によって溶解させると、金属Ｔａを容易に抽出すことができるので、アルカリ溶液等からＴａを回収する場合に比べ、非常に低コストでＴａの再生を行うことが可能となる。
【００３８】
次に、本発明の他の実施形態の薄膜剥離装置を説明する。
図２を参照し、符号３は、その薄膜剥離装置を示しており、仕込室６１と、処理室６２と、取出室６３とを有している。
【００３９】
各室６１〜６３は真空気密構造になっており、仕切バルブ６６、６７を介して、仕込室６１、処理室６２、取出室６３の順で連結されている。仕込室６１と大気雰囲気との間には扉６５が設けられており、同様に、取出室６３と大気雰囲気との間には扉６８が設けられている。
【００４０】
各室６１〜６３の外部には、２台の真空ポンプ８０、８８が設けられており、一方の真空ポンプ８８は、それぞれ開閉バルブ８１、８４を介して、仕込室６１と取出室６３とに接続されている。他方の真空ポンプ８０は、並列接続された開閉バルブ８２とコンダクタンスバルブ８３を介して処理室６２に接続されている。
【００４１】
仕込室６１の前段には、コンベア９１が設置されており、コンベア９１上には、処理対象物９が載置された皿形状の薄膜収集装置７１が乗せられている。
【００４２】
この薄膜剥離装置３を用いて処理対象物９の処理を行う場合には、予め、仕切バルブ６６、６７を閉じ、各室６１〜６３内の雰囲気を互いに遮断させ、真空ポンプ８０を起動し、処理室６２に接続された開閉バルブ８２を開け、処理室６２内を真空排気しておく。
【００４３】
その状態で仕込室６１の扉６５を開け、薄膜収集装置７１上に処理対象物９を載置したまま、仕込室６１内に搬入する。次いで、扉６５を閉じ、真空ポンプ８８を起動し、開閉バルブ８１を開け、仕込室６１内を真空排気し、処理室６２内と同程度の圧力まで真空排気する。次いで、仕込室６１と処理室６２の間の仕切バルブ６６を開け、薄膜収集装置７１上に処理対象物９を載置したまま、処理対象物９を処理室６２内に搬入する（仕込室６１内が真空排気された後、処理対象物９を加熱し、処理室６２内に搬入してもよい）。
【００４４】
処理室６２の外部には電源７が配置されており、処理室６２の底壁側には、その電源７に接続された電極６が設けられている。処理室６２内に搬入した処理対象物９は、薄膜収集装置７１上に乗せた状態で、電極６上に一緒に載置する。
【００４５】
仕切バルブ６６を閉じ、処理室６２内の雰囲気を仕込室６１から遮断した後、処理室６２に接続された水素ガス導入系７３を操作し、処理室６２内に水素ガスを導入する。このとき、処理室６２に接続された開閉バルブ８２を閉じ、コンダクタンスバルブ８３を操作し、排気速度を調節しながら処理室６２内を真空排気する。真空排気された水素ガスは窒素ガスで希釈した後、大気に放出する。
【００４６】
処理室６２内の天井に設けられた加熱機構９５に通電し、電極６上の処理対象物９を加熱すると共に、電源７を起動し、加熱機構項９５に正電圧を、電極６に負電圧を印加し、０．１〜５Ｔｏｒｒの圧力雰囲気下で、処理対象物９上に水素ガスプラズマを発生させる。
【００４７】
処理対象物９はアルミニウムによって構成されており、その表面にはＴａ薄膜が付着している。Ｔａ薄膜の水素吸蔵はプラズマによって促進され、水素脆性によって剥離すると、破片となって薄膜収集装置７１上に落下する。アルミニウムは水素吸蔵性が無いので、水素ガスプラズマに曝されても、水素脆性は起こらない。
【００４８】
その状態を所定時間維持した後、水素ガスの導入と加熱を停止し、開閉バルブ８２を開け、処理室６２内を真空排気する。
【００４９】
取出室６３側では、開閉バルブ８４が開けられ、予め内部を真空排気されており、処理室６２内が取出室６３内と同程度の圧力に到達したところで、その間の仕切バルブ６７を開け、薄膜収集装置７１上に載置したまま、処理対象物９を取出室６３内に搬入する。
【００５０】
そして、仕切バルブ６７を閉じ、処理室６２内を取出室６３から遮断させた後、窒素ガス導入系７４によって取出室６３内に窒素ガスを導入し、冷却ファン７６を回転させ、窒素ガスを送風して処理対象物９を冷却する。このとき、処理対象物９表面からＴａ薄膜が剥離すると、薄膜収集装置７１上に落下する。
【００５１】
取出室６３内での処理対象物９の冷却処理を行っているときには、処理室６２内には、仕込室６１内での加熱処理が終了した処理対象物が、薄膜収集装置上に載置されたまま搬入されており、電極６上に乗せられた後、水素ガスが導入され、水素プラズマが生成されて、水素吸蔵によるＴａ薄膜の剥離処理が行われている。
【００５２】
取出室６３内での冷却が終了すると、扉６８を開け、薄膜収集装置７１上に載置した状態で、処理対象物９を取出室６３から搬出し、コンベア９２上に乗せて、後方に搬送する。後工程では、処理対象物９表面に僅かに残ったＴａ薄膜をブラシ等によってこすり、除去する。
【００５３】
取出室６３からの搬出後、扉６８を閉じ、取出室６３内を真空排気しておき、処理室６２内での剥離処理が終了した処理対象物を、薄膜収集装置７１上に載置したまま取出室６３内に搬入し、冷却し、取出室６３から搬出する。
【００５４】
このように、上記薄膜剥離装置３を用いると、水素プラズマによって水素吸蔵が促進されるので、剥離工程の時間が短くなり、更に、処理対象物９の剥離処理を連続して行うことができるので、処理室６２の使用効率が向上する。
【００５５】
そして、処理対象物９を搬出する際に、薄膜収集装置７１が自動的に搬出されるので、Ｔａ薄膜の回収が容易であり、再生作業を行いやすい。更に、Ｔａ薄膜の破片を回収する際に、薄膜剥離装置を停止させる必要が無いので、稼働率が向上し、剥離に要するコストが低くて済む。
【００５６】
以上は、処理対象物８、９がアルミニウムで構成された場合について説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、ステンレス等の水素吸蔵性の無い材質や、又は水素吸蔵性が非常に小さい材質で構成された治具や部品に広く用いることができる。
【００５７】
また、剥離対象の薄膜はＴａ薄膜に限定されるものではなく、タングステン（Ｗ）薄膜、チタン（Ｔｉ）薄膜、クロム（Ｃｒ）薄膜等の水素吸蔵性がある薄膜に広く適用することができる。更に、水素吸蔵性が無いか、又は小さい金属材料と、水素吸蔵性のある金属材料との合金膜や、例えば窒化タンタル等の化合物薄膜等の、水素吸蔵性がある材料が構成物質中に含まれている薄膜に適用することができる。また、水素吸蔵性の無い材質で構成された薄膜と、水素吸蔵性を有する材質で構成された薄膜の積層膜についても剥離させることができる。
【００５８】
なお、上記実施形態では、薄膜収集装置が皿形状の薄膜収集装置７１、７２について説明したが、本発明は皿形状や容器形状以外の薄膜収集装置も含まれる。例えば落下したＴａ薄膜の破片が自動的に処理室外に搬送されるような薄膜収集装置も本発明に含まれる。
【００５９】
また、上記薄膜剥離装置３では、処理装置６２内に加熱機構９５を設けたが、加熱機構を設けず、生成した水素ガスプラズマによって処理対象物を加熱するようにしてもよい。
【００６０】
なお、上記実施例では、減圧雰囲気下で水素を吸蔵させたが、処理室内に常圧やそれ以上の圧力に水素ガスを充満させ、水素吸蔵させてもよい。
【００６１】
【発明の効果】
処理対象物を劣化させることなく薄膜を剥離することができる。
剥離処理に溶液を使用していないので、廃液処理を行う必要がない。
剥離した薄膜破片を回収すると容易に再生できるので、経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の薄膜剥離装置の一例を示す図
【図２】本発明の薄膜剥離装置の他の例を示す図
【図３】処理対象物への薄膜の付着状況を説明するための図
【符号の説明】
２、３……薄膜剥離装置    ８、９……処理対象物    １２、６２……処理室
２１、２２、７１……薄膜収集装置
【図１】
0003627786.tif 000002
【図２】
0003627786.tif 000003
【図３】
0003627786.tif 000004