(57)【要約】【課題】パーティクル欠陥を生じずに、また、シャワー穴の変形をもたらさずに、ブラスト処理により、成膜装置用シャワー板に付着した不要な膜を洗浄する方法の提供。【解決手段】プラズマＣＶＤ装置等の成膜装置に設けたシャワー板に付着した不要な膜を、該膜物質よりも硬質で、シャワー板素材よりも硬くないブラストメディアとして合成樹脂、炭酸カルシウム、重曹、塩化カルシウム若しくは消石灰、又はそれらの混合物を用いてブラスト処理して除去する。シャワー板はＡｌ製であり、不要な膜はＡｌＦ３である。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
不要な膜物質よりも硬質で、部品素材よりも硬くないブラストメディアを用いるブラスト処理により、成膜装置用シャワー板に付着した不要な膜を除去することを特徴とするシャワー板の洗浄方法。
【請求項２】
前記ブラストメディアが、合成樹脂、炭酸カルシウム、重曹、塩化カルシウム若しくは消石灰、又はそれらの混合物であることを特徴とする請求項１記載のシャワー板の洗浄方法。
【請求項３】
前記シャワー板がアルミニウム製であり、不要な膜がフッ化アルミニウムであることを特徴とする請求項１又は２記載のシャワー板の洗浄方法。
【請求項４】
前記成膜装置がプラズマＣＶＤ装置であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のシャワー板の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成膜装置用シャワー板の洗浄方法に関し、特にプラズマＣＶＤ装置等のＣＶＤ装置用シャワー板の洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、蒸着やプラズマＣＶＤ法等のＣＶＤ法により基板上に薄膜を形成する成膜装置においては、成膜時に基板上だけでなく、成膜室内の構成部品の表面に成膜材料からなる膜が付着し、堆積する。この付着・堆積膜は成膜プロセス中に膜厚分布不良を招いたり、剥離・脱落し、パーティクル、ダストとなり、目的とする膜の特性を損なうことになる。そのため、スパッタ蒸着の場合に、成膜室の内部に設けられた基板ステージやシールド板等の治具類の表面に付着した不要な膜に対して種々のクリーニング方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
上記プラズマＣＶＤ法によって基板上に薄膜を形成する場合には、成膜時に成膜室内でプラズマを発生させて基板ステージ上に載置された基板に成膜するプロセスと、ガスクリーニングプロセスとを行うことにより、パーティクルの影響が少ない成膜を行い、成膜室、ひいては成膜装置のメンテナンス周期をできるだけ長くするようにしているのが現状である。
【０００４】
このようなプラズマＣＶＤ装置の成膜室上部には、基板ステージに対向してシャワー板のようなガスヘッドが配設されており、成膜時に、成膜ガスはこのガスヘッドを介して所定の真空度に排気された成膜室内に導入され、基板上に薄膜を形成する。この場合、薄膜は基板上に形成されるだけではなく、成膜室内のシャワー板等の構成部品の表面にも付着し、堆積する。付着堆積した膜は成膜プロセス中に膜厚分布不良を招いたり、この付着膜が剥離・脱落して、目的とする薄膜の特性を損なうという問題が生じる。そのため、従来から定期的に成膜室内の構成部品をクリーニングして不要の付着膜を除去し、メンテナンス周期を長くしようとする技術が提案されているが、シャワー板に付着した不要な膜を洗浄する満足な方法は未だ提案されていない。
【０００５】
上記プラズマＣＶＤ装置を用いて成膜を行う際には、プラズマを発生させて基板上に薄膜を形成するが、この時、プラズマイオンはＡｌ等で作製されたシャワー板の付着膜に衝突して二次電子を放出させ、プラズマ条件を劣化させる。そのため、クリーニングガスとして、フッ素系ガス（例えば、ＮＦ３等）を使用してプラズマクリーニングを行い、成膜室内の基板以外の構成部品に堆積した膜を除去している。このプラズマクリーニングにより、プラズマに面する成膜室内の部品のうちシャワー板のようなアルミ製部品は表面がフッ化されてＡｌＦ３が生成する。その結果、成膜速度に影響を与える。このような成膜プロセスとクリーニングプロセスとの繰り返しによりこのフッ化物層が厚くなると、さらに成膜速度のバラツキが広がって膜厚分布が悪化し、製品の歩留まりを低下させる（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
なお、前述のアルミ製部品に限らず、ウエハ上に形成された膜を研磨除去してウエハを再生し、利用するために、アルミナのような酸化物等を用いてドライブラスト処理することも提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−２４６１９８号公報（第１頁）
【特許文献２】
特開２００１−２６７２５３号公報
【特許文献３】
特開２００１−２６００２５号公報（第１頁）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、プラズマ成膜プロセスとクリーニングプロセスとの繰り返しによりフッ化物層が厚くなった時には、従来はアルミナを用いるドライブラスト処理によりＡｌ製シャワー板の表面を研削して不要なフッ化物層を除去している。しかし、このブラスト処理時のアルミナ破片が残渣となってシャワー板の素材表面層にめり込み、プロセス中の昇温等によりこの残渣が脱落し、パーティクル障害を誘発するという問題がある。
【０００９】
また、アルミナブラスト処理により、素材へのダメージが起こり、Ａｌ製シャワー板に設けたシャワー穴、特にアルミナの当たる穴の上縁部が変形するという問題もある。
さらに、アルミナのウエットブラスト処理を行っても、ドライブラスト処理の場合と同様にブラスト残渣を完全に除去できない。
そこで、本発明の課題は、上記従来技術の問題を解決することにあり、パーティクル欠陥を生じずに、また、シャワー穴の変形をもたらさずに、ブラスト処理により、成膜装置用シャワー板に付着した不要な膜を除去して、シャワー板を洗浄する方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のシャワー板洗浄方法は、不要な膜物質よりも硬質で、部品素材よりも硬くない（好ましくは、部品素材よりも著しくは硬くない）ブラストメディアを用いるブラスト処理により、成膜装置用シャワー板に付着した不要な膜を除去することを特徴とする。
このブラストメディアは、合成樹脂、炭酸カルシウム、重曹、塩化カルシウム、若しくは消石灰、又はそれらの混合物であることを特徴とする。
また、シャワー板はアルミニウム製であり、不要な膜はフッ化アルミニウムであることを特徴とする。
さらに、成膜装置はプラズマＣＶＤ装置であることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明のシャワー板洗浄方法に用いるシャワー板は、例えば、以下述べるような成膜方法における所定の成膜プロセス後に生じた不要な膜の付着・堆積したシャワー板である。
プラズマＣＶＤ法は、成膜室内に反応ガスを導入し、電極間に高周波電力を供給してプラズマを発生させて被処理物にプラズマ処理を施して成膜する工程と、プラズマ処理後、クリーニングガスにより成膜室内をクリーニングして成膜室内の被処理物以外の構成部品に堆積した反応生成物を除去する工程とを繰り返して半導体装置等を製造する技術である。
【００１２】
このクリーニング用のガスとして、ＮＦ３、ＣｌＦ３、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６等のフッ素系のガスを用いる場合、シャワー板（例えば、Ａｌ製）の表面がフッ化され、フッ化物（例えば、ＡｌＦ３）の膜が付着・堆積し、この膜が成膜プロセス中に膜厚分布不良を招いたり、剥離・脱落して、パーティクル障害を引き起こし、被処理物の基板上に形成された膜にダメージを与える。これらのガスのうち、ＮＦ３ガスの場合は、Ｆ原子を発生させるのに通常プラズマを必要とするが、ＣｌＦ３ガスの場合は、常温でも分解して容易にＦ原子を放出するため、プラズマを必要としない。
本発明の実施の形態によれば、上記のような所定の成膜プロセスとクリーニングプロセスとを行った後に、一方の電極として機能するシャワー板を取り出し又は取り付けた状態で、このシャワー板の表面に付着・堆積した反応生成物である不要の膜をブラスト除去するものである。
【００１３】
上記プラズマＣＶＤ法を実施するＣＶＤ装置は、例えば、成膜室を備え、成膜室内には平行平板電極が設けられ、この平行平板電極の一方はシャワー板を有するカソード電極、他方は基板を載置する基板ステージを有するアノード電極を構成する。カソード電極にはガス導入口が設けられ、このガス導入口から成膜室内に成膜のためのプロセスガスと、成膜後に行うドライクリーニングのためのクリーニングガスとを導入するように構成されている。また、カソード電極は高周波電源に接続され、アノード電極は接地されて、成膜時及びクリーニング時に両電極間に高周波電力を印加できるように構成されている。この装置におけるクリーニングガスは、上記フッ素系ガスが用いられる。
【００１４】
上記のように構成されたプラズマＣＶＤ装置を用いて、成膜室の基板ステージに基板を載置し、成膜室にプロセスガスをシャワー状に導入すると共に、両電極間に高周波電力を印加してプラズマを発生させ、基板上に成膜を行う。成膜終了後、成膜室内の基板以外の構成部品に堆積した膜を除去するために、成膜室にフッ素系ガスを導入し、成膜室内をクリーニングする。この時にシャワー板にフッ化物膜が付着・堆積し、これが膜厚分布不良を招いたり、剥離・脱落して、成膜プロセス中にパーティクル障害が生じる。
【００１５】
本発明の実施の形態によれば、シャワー板に対して付着膜物質よりも硬質で、部品素材よりも著しくは硬くないブラストメディアを用いて公知の方法でウエットブラスト処理を行う。このブラスト処理は、例えば、特開２０００−２２５５７０号公報及び特開２０００−２４６１９８号公報記載の方法でもよい。例えば、本発明で行うウエットブラスト処理は、加圧気体及び／又は加圧水を用い、被処理物の不要膜堆積シャワー板に対してノズルからブラストメディアを噴射し、シャワー板表面をブラスト処理するものである。この際の加圧気体、加圧水、噴射、ブラストメディアの粒径や濃度等の諸条件は、シャワー板の表面状態に応じて適宜選択すればよい。
また、ブラストメディアとして水溶性のものを用いると、ブラスト残渣を著しく減少させることができる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。これらの例は単なる例示であって、本発明を何ら限定するものではない。
（実施例１）
公知のプラズマＣＶＤ法により基板上に膜を形成する成膜プロセスとＮＦ３ガスを用いるプラズマクリーニングプロセスとを所定の回数繰り返した後、成膜装置からＡｌ製のシャワー板を取り外した。このシャワー板の表面には、Ａｌとフッ素元素とが反応して生成したＡｌＦ３膜が付着・堆積していた。この堆積膜に対して、水溶性のブラストメディアとして重曹（炭酸水素ナトリウム）を用いて、公知のウエットブラスト処理を行った。
また、比較のために、アルミナを用いるウエットブラスト処理も同様の条件で行った。
【００１７】
その結果、図１（ｂ）に示す外観写真から明らかなように、重曹を用いて行ったウエットブラスト処理によって、ＡｌＦ３膜を除去できる。そして処理後のシャワー板表面層に残存するブラスト残渣は図２（ｄ）に示すように、当然のごとく認められなかった。また、シャワー板に設けたシャワー穴、特に穴の縁部にほとんどダメージが見られず（通気穴形状のＶＭＣ計測データ：△０．００９ｍｍ）、シャワー板の再利用が可能であった。なお、図１中、（ｏ）はブラスト処理前のシャワー板表面層（ＡｌＦ３膜）の外観写真である。
また、上記ブラスト処理後のシャワー板を用いて上記成膜プロセスとクリーニングプロセスとを所定の回数繰り返した。通気穴が変形していなかったために、プロセス中のガス噴出状態に異常は見られなかった。このシャワー板を取り外して観察したところ、ブラスト処理前と比べて、シャワー板の表面にはＡｌＦ３膜が形成し難い上、形成した膜は表面に強く付着しており、剥離・脱落し難かった。これは、シャワー板の表面粗さが滑らかであったためである。上記ブラスト処理を行うことにより、シャワー板の使用サイクルが長くなり、成膜コストの削減にもつながった。
【００１８】
一方、アルミナを用いて行ったブラスト処理では、図１（ａ）に示すようにＡｌＦ３の除去効果があるものの、図２（ａ）及び（ｂ）に示すようにドライ、ウエットの両ブラスト処理ともアルミナブラスト残渣が多数確認でき、これがシャワー板から剥離・脱落し、パーティクル欠陥を生じていた。また、シャワー穴の縁部はかなり変形しており（通気穴形状のＶＭＣ計測データ：△０．２３ｍｍ）、ブラスト処理後のシャワー板を再利用すると、プロセス中のガス噴出状態が変化し、好ましくなかった。
【００１９】
（実施例２）
ブラストメディアとして重曹の代わりに炭酸カルシウムを用いて、実施例１の手順を繰り返した。炭酸カルシウムは重曹に比べて難水溶性であるが、その残渣の除去は簡単であった。
その結果、図１（ｃ）に示す外観写真から明らかなように、重曹の場合と同様の結果が得られた。また、図２（ｃ）に示すように、アルミナ残渣も当然のように認められず、図３に示すように、炭酸カルシウムの残渣を示すはずのＣａの存在すらなかった。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、不要な膜物質よりも硬質で、部品素材よりも硬くないブラストメディア（例えば、合成樹脂、炭酸カルシウム、重曹、塩化カルシウム若しくは消石灰、又はそれらの混合物）を用いて、プラズマＣＶＤ装置等の成膜装置のシャワー板に付着した不要な膜（例えば、ＡｌＦ３）をウエットブラスト処理により除去しているので、ブラスト残渣に起因するパーティクル欠陥を生じることもなく、また、シャワー穴の変形をもたらすこともなく、不要な膜をブラスト除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のアルミナブラスト法と比較して、本発明の実施例である重曹及び炭酸カルシウムを用いた洗浄方法により不要な膜を除去したシャワー板の表面に対する外観写真であり、（ｏ）はブラスト処理前、（ａ）はアルミナブラスト処理後、（ｂ）は重曹ブラスト処理後及び（ｃ）は炭酸カルシウムブラスト処理後の外観写真。
【図２】ブラストメディアにアルミナ、重曹及び炭酸カルシウムを用いたウエット、ドライによる洗浄方法で不要な膜を除去したシャワー板の表面に残ったアルミナ残渣の存在を示すカソードルミネッセンス像であり、（ａ）及び（ｂ）はアルミナブラスト処理後、（ｃ）は炭酸カルシウムブラスト処理後、並びに（ｄ）は重曹ブラスト処理後のカソードルミネッセンス像。
【図３】本発明の実施例である炭酸カルシウムを用いる洗浄方法により不要な膜を除去したシャワー板の表面に炭酸カルシウムの痕跡がないことを示すＥＰＭＡ像。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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