(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハを処理する枚葉式の半導体製造装置において用いられる、緻密な堆積物が付着したガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法であって、
前記ガス孔をもつ半導体製造装置部品は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、複数のガス孔を有する分散板を備えており、
前記分散板のウエハに面する側の表面であるガス噴射面をレーザービームで走査し、前記ガス噴射面の表面及び前記ガス孔の表面付近に付着している前記堆積物を除去するとともに、前記ガス孔の奥に付着している前記堆積物の膜にクラックを生じさせる、又は、前記ガス孔の内壁から前記堆積物の膜を剥離させる工程（１）と、
前記ガス噴射面及び前記ガス孔の内部を、無機酸を含むクリーニング液と接触させ、前記堆積物の膜に生じたクラック又は前記堆積物の膜と前記ガス孔の内壁との間に生じた隙間にクリーニング液を浸透させる工程（２）と
を含む、ガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法であって、
前記レーザービームが赤外線であり、
前記レーザービームの平均エネルギー密度が１×１０３〜１×１０１１Ｗ／ｍ２である、ガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法。
【請求項２】
前記レーザービームの平均エネルギーが１０〜５０００Ｗである、請求項１に記載のガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法。
【請求項３】
前記レーザービームがパルスビームである、請求項１又は２に記載のガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法。
【請求項４】
前記パルスビームのパルス周波数が１０Ｈｚ〜５００ｋＨｚである、請求項３に記載のガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法。
【請求項５】
前記レーザービームが、ＣＯ２レーザー、ＹＡＧレーザー、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー、Ｅｒ：Ｎｄ−ＹＡＧレーザー、ファイバーレーザー及び高出力ダイオードレーザーからなる群から選択されるいずれか１つによって生成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載のガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法。
【請求項６】
前記レーザービームの波長が７００ｎｍ〜１０００μｍである、請求項１〜５のいずれか１項に記載のガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法。
【請求項７】
前記レーザービームの走査速度が０．０１〜１００ｍｍ／秒である、請求項１〜６のいずれか１項に記載のガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法。
【請求項８】
前記無機酸が、硝酸、塩酸、硫酸及びフッ酸からなる群から選択される少なくとも１種を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載のガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法。
【請求項９】
前記クリーニング液が酸化剤を含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載のガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法。
【請求項１０】
前記工程（２）において、前記ガス孔をもつ半導体製造装置部品を前記クリーニング液に浸漬する、請求項１〜９のいずれか１項に記載のガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法。
【請求項１１】
前記ガス孔をもつ半導体製造装置部品を前記クリーニング液に０．５〜２４時間浸漬する、請求項１０に記載のガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法。
【請求項１２】
前記分散板の前記ガス噴射面及び前記ガス孔に堆積物が付着しており、前記堆積物は、エッチングガスとアルミニウムとの反応生成物を含む、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法。
【請求項１３】
前記分散板の前記ガス噴射面及び前記ガス孔に堆積物が付着しており、前記堆積物は、成膜ガスに由来する化合物を含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法。
【請求項１４】
前記工程（１）と前記工程（２）との間に、前記ガス噴射面に超音波を照射する工程（３）を備える、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法。
【請求項１５】
前記ガス孔をもつ半導体製造装置部品がシャワーヘッドである、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法に関する。
本願は、２０１９年８月２８日に、日本に出願された特願２０１９−１５５４８５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハを処理する枚葉式の半導体製造装置においては、半導体ウエハの表面にエッチング処理を施したり成膜処理を施したりする際に、ガスをウエハに対して均一に噴射するためのシャワーヘッドが用いられる。
シャワーヘッドは、通常、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、複数の貫通孔（ガス孔）を有する分散板を備える。この分散板のウエハに面する側の表面（ガス噴射面）には、シャワーヘッドから噴射したガスによって生成した堆積物が付着する。堆積物はガス孔の内部にも付着するので、堆積物を除去せずにシャワーヘッドの使用を続ければ、やがて、ガス孔が閉塞することとなる。そのため、シャワーヘッドのガス噴射面を洗浄して、堆積物を除去することが必要である。【０００３】
特許文献１には、アルミニウム又はアルミニウム合金よりなる洗浄対象物の表面に付着した金属酸化膜よりなる除去対象膜を洗浄により除去するクリーニング方法において、少なくともフッ化アンモニウムとフッ化水素酸とエチレングリコールとを含むクリーニング溶液又はフッ化アンモニウム酢酸溶液よりなるクリーニング溶液を用いるようにしたことを特徴とするクリーニング方法が記載されている。【０００４】
特許文献２には、基板処理装置のプロセスチャンバのコンポーネントからプロセス堆積物を洗浄する方法であって、該コンポーネントが複数のガスホールを有し、該方法が、（ａ）該コンポーネント内の該複数のガスホールのレイアウトと一致するように隔置されている複数の伸長ピンを該コンポーネントの該ガスホールに機械的に押し込み内部を通過させることにより、該複数のガスホール内のプロセス堆積物を同時に取り除き、該ガスホール内の該プロセス堆積物を洗浄する、ステップと、（ｂ）該コンポーネントを酸性溶液に晒すステップと、（ｃ）（１）該コンポーネントをプラズマゾーンに配置する工程、（２）ガスを該プラズマゾーンに導入する工程、（３）該プラズマゾーン内に該ガスのプラズマを形成する工程、（４）該ガスを該プラズマゾーンから排気する工程、によって該コンポーネントをプラズマ安定化するステップと、を含む、前記方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本国特開２００５−１６７０８７号公報
【特許文献２】日本国特許第４６６８９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、半導体プロセスの微細化に伴って、従来よりも緻密な薄膜を半導体デバイス上に成膜されるようになるにしたがい、より緻密な堆積物がシャワーヘッドのガス噴射面にも付着するようになった。このような緻密な堆積物を除去するため、特許文献１に記載されたクリーニング液又は硝酸等の無機酸を用いて洗浄処理を行うと、処理に長時間を要することを見出した。その結果、分散板の溶解量が大きくなり、ガス孔の直径が拡大してしまうことから、ウエハの成膜処理の際に均一な膜厚の成膜ができなくなる。【０００７】
また、特許文献２のプロセス堆積物を洗浄する方法を、ガス孔をもつ半導体製造装置部品に適用した場合、ステップ（ａ）に手間と時間がかかり、短時間で簡便にガス孔をもつ半導体製造装置部品を洗浄できない。【０００８】
そこで、本発明は、洗浄時間を短縮でき、簡便な、ガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
［１］  半導体ウエハを処理する枚葉式の半導体製造装置において用いられるガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法であって、
前記ガス孔をもつ半導体製造装置部品は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、複数のガス孔を有する分散板を備えており、
前記分散板のウエハに面する側の表面であるガス噴射面をレーザービームで走査する工程（１）と、
前記ガス噴射面及び前記ガス孔の内部を、無機酸を含むクリーニング液と接触させる工程（２）と
を含む、ガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法。
［２］  前記レーザービームの平均エネルギーが１〜１００００Ｗである、［１］に記載のガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法。
［３］  前記レーザービームの平均エネルギー密度が１×１０３〜１×１０１３Ｗ／ｍ２である、［１］又は［２］に記載のガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法。
［４］  前記レーザービームがパルスビームである、［１］〜［３］のいずれかに記載のガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法。
［５］  前記パルスビームのパルス周波数が１Ｈｚ〜５０００ｋＨｚである、［４］に記載のガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法。
［６］  前記レーザービームが、ＣＯ２レーザー、Ｈｅ−Ｎｅレーザー、アルゴンレーザー、ＹＡＧレーザー、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー、Ｅｒ：Ｎｄ−ＹＡＧレーザー、ファイバーレーザー及び高出力ダイオードレーザーからなる群から選択されるいずれか１つによって生成される、［１］〜［５］のいずれかに記載のガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法。
［７］  前記レーザービームの波長が１０ｎｍ〜１０００μｍである、［１］〜［６］のいずれかに記載のガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法。
［８］  前記無機酸が、硝酸、塩酸、硫酸及びフッ酸からなる群から選択される少なくとも１種を含む、［１］〜［７］のいずれかに記載のガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法。
［９］  前記クリーニング液が酸化剤を含む、［１］〜［８］のいずれかに記載のガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法。
［１０］  前記工程（２）において、前記ガス孔をもつ半導体製造装置部品を前記クリーニング液に浸漬する、［１］〜［９］のいずれかに記載のガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法。
［１１］  前記ガス孔をもつ半導体製造装置部品を前記クリーニング液に０．５〜２４時間浸漬する、［１０］に記載のガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法。
［１２］  前記分散板の前記ガス噴射面及び前記ガス孔に堆積物が付着しており、前記堆積物は、エッチングガスとアルミニウムとの反応生成物を含む、［１］〜［１１］のいずれかに記載のガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法。
［１３］  前記分散板の前記ガス噴射面及び前記ガス孔に堆積物が付着しており、前記堆積物は、成膜ガスに由来する化合物を含む、［１］〜［１２］のいずれかに記載のガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法。
［１４］  前記工程（１）と前記工程（２）との間に、前記ガス噴射面に超音波を照射する工程（３）を備える、［１］〜［１３］のいずれかに記載のガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法。
［１５］  前記ガス孔をもつ半導体製造装置部品がシャワーヘッドである、［１］〜［１４］のいずれかに記載のガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、洗浄時間を短縮でき、簡便な、ガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の洗浄方法の実施の対象となるシャワーヘッドを含む成膜装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
「〜」を用いて表される数値範囲は、その数値範囲に「〜」の両側の数値を含む。
「ＹＡＧレーザー」は、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（Ｙｔｔｒｉｕｍ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ｇａｒｎｅｔ）を用いた固体レーザーを意味する。また、「Ｎｄ：ＹＡＧレーザー」はＹＡＧの結晶を製造する過程でイットリウムを数％のネオジム（元素記号Ｎｄ）でドープ（添加）した結晶を用いるＹＡＧレーザーを意味し、「Ｅｒ：Ｎｄ−ＹＡＧレーザー」はＹＡＧの結晶を製造する過程でイットリウムを数％のネオジム（元素記号Ｎｄ）及び数％のエルビウム（元素記号Ｅｒ）でドープ（添加）した結晶を用いるＹＡＧレーザーを意味する。
【００１３】
以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明は後述する実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り、種々の変形が可能である。
【００１４】
［ガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法］
本発明は、半導体ウエハを処理する枚葉式の半導体製造装置において用いられるガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法（以下、単に「本発明の洗浄方法」という場合がある。）である。
【００１５】
＜ガス孔をもつ半導体製造装置部品＞
前記ガス孔をもつ半導体製造装置部品（以下、単に「半導体製造装置部品」という場合がある。）は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、複数のガス孔を有する分散板を備えている。
前記分散板は、前記半導体製造装置部品の一部であり、前記半導体製造装置部品の前記分散板以外の部分と一体不可分に構成されていてもよいし、脱着自在に構成されていてもよい。
【００１６】
前記ガス孔をもつ半導体製造装置部品の好適な実施形態はシャワーヘッドである。
シャワーヘッドを含む成膜装置の一例を図１に示す。ただし、本発明の洗浄方法を適用可能なシャワーヘッドは図１に示されるものに限定されない。
【００１７】
図１に示す成膜装置２は、例えば断面の内部が略円筒状になされたアルミニウム製又はアルミニウム合金製の処理容器４を有している。この処理容器４内の天井部には、必要な処理ガス、例えば、成膜用の原料ガス又はそれ以外の支援ガスを導入するためのシャワーヘッド６が設けられており、この下面の分散板８に設けた多数のガス孔１０から処理空間Ｓに向けて処理ガスを吹き出すようにして噴射するようになっている。
【００１８】
また、処理容器４の側壁には、この処理容器４内に対して被処理体としての半導体ウエハ等の基板Ｗを搬入搬出するための搬出入口１２が設けられると共に、この搬出入口１２には気密に開閉可能になされたゲートバルブ１４が設けられている。
そして、この処理容器４の底部１６に排気落とし込め空間１８が形成されている。具体的には、この処理容器４の底部１６の中央部には大きな開口２０が形成されており、この開口２０に、その下方へ延びる有底円筒体状の円筒区画壁２２を連結してその内部に排気落とし込め空間１８を形成している。そして、この排気落とし込め空間１８を区画する円筒区画壁２２の底部２４には、これより起立させて例えば石英ガラス等よりなる円筒体状の支柱２６が設けられており、この上端部に載置台２８が溶接により固定されている。尚、支柱２６や載置台２８をＡｌＮ等のセラミックにより形成してもよい。
【００１９】
そして、排気落とし込め空間１８の入口側の開口２０は、載置台２８の直径よりも小さく設定されており、載置台２８の周縁部の外側を流下する処理ガスが載置台２８の下方に回り込んで開口２０へ流入するようになっている。そして、円筒区画壁２２の下部側壁には、この排気落とし込め空間１８に臨ませて排気口３０が形成されており、この排気口３０には、真空排気系３２が接続される。具体的には、この真空排気系３２は、図示しない真空ポンプが介設された排気管３４よりなり、この排気管３４を排気口３０に接続して処理容器４内及び排気落とし込め空間１８の雰囲気を真空引きして排気できるようになっている。
【００２０】
そして、この排気管３４の途中には、開度コントロールが可能になされた図示しない圧力調整弁が介設されており、この弁開度を自動的に調整することにより、処理容器４内の圧力を一定値に維持したり、或いは所望する圧力へ迅速に変化させたりできるようになっている。
また、載置台２８には、例えばカーボンワイヤ等の抵抗加熱ヒータよりなる加熱手段３６が埋め込まれており、この載置台２８の上面に被処理体としての半導体ウエハ等の基板Ｗを載置し、これを加熱し得るようになっている。加熱手段３６は支柱２６内に配設された給電線３８に接続されて、電力を制御しつつ供給できるようになっている。
【００２１】
載置台２８には、この上下方向に貫通して複数、例えば３本のピン挿通孔４０が形成されており（図１においては２つのみ示す）、各ピン挿通孔４０に上下移動可能に遊嵌状態で挿通させた押し上げピン４２を配置している。この押し上げピン４２の下端には、円形リング形状に形成された例えばアルミナのようなセラミックス製の押し上げリング４４が配置されており、この押し上げリング４４に、各押し上げピン４２の下端を固定されない状態にて支持させている。この押し上げリング４４から延びるアーム部４６は、処理容器４の底部１６を貫通して設けられる出没ロッド４８に連結されており、この出没ロッド４８はアクチュエータ５０により昇降可能になされている。これにより、各押し上げピン４２をウエハＷの受け渡し時に各ピン挿通孔４０の上端から上方へ出没させるようになっている。また、アクチュエータ５０の出没ロッド４８の容器底部の貫通部には、伸縮可能なベローズ５２が介設されており、出没ロッド４８が処理容器４内の気密性を維持しつつ昇降できるようになっている。
【００２２】
次に後述するように洗浄対象物となるシャワーヘッド６について説明する。
このシャワーヘッド６は、処理容器４の上端開口部を閉じる天井板５４にＯリング等のシール部材５５を介してボルト５７により着脱可能に取り付けられる。このシャワーヘッド６は例えば有底円筒体状のシャワーヘッド本体５６を有している。ここで天井板５４の周辺部と処理容器４の上端部との間には、例えばＯリング等のシール部材５８が介設されており、処理容器４内の気密性を維持するようになっている。このシャワーヘッド６の全体は、アルミニウム又はアルミニウム合金により形成されている。
【００２３】
そして、シャワーヘッド本体５６内には、原料ガスを拡散させる第１の拡散室６０と、支援ガスを拡散させる第２の拡散室６２とが分離区画して形成されている。図１では、シャワーヘッド本体５６内に、水平方向に沿って配置された区画板６４を設けることによってこの上下に第１の拡散室６０及び第２の拡散室６２が分離区画して形成されている。そして、第１の拡散室６０は、原料ガスを導入するためにシャワーヘッド６の天井板７に設けた処理ガス導入口６６Ａに連通されており、また第２の拡散室６２は、支援ガスを導入するために天井板７に設けた支援ガス導入口６６Ｂに連通されている。またシャワーヘッド本体５６の下面にある板状の分散板８は、シャワーヘッド本体５６にボルト９により着脱可能に取り付けられている。
ここで、シャワーヘッド本体５６の下面である分散板８に形成されるガス孔１０は、縦横にマトリックス状に略面内均一に複数配置されている。このガス孔１０は、原料ガスを噴射するための原料ガス孔１０Ａと、隣り合う２つの原料ガス孔１０Ａの間に位置するように設けた第２支援ガス孔１０Ｃとにより形成されている。
【００２４】
＜工程（１）及び工程（２）＞
本発明の洗浄方法は、以下の工程（１）及び工程（２）を含む。
工程（１）：  前記分散板のウエハに面する側の表面であるガス噴射面をレーザービームで走査する工程
工程（２）：  前記ガス噴射面及び前記ガス孔の内部を、無機酸を含むクリーニング液と接触させる工程
【００２５】
（工程（１））
工程（１）では、レーザービームで前記ガス噴射面を走査することにより、前記分散板のウエハに面する側の表面である前記ガス噴射面に付着している堆積物が除去される。
また、レーザービームは、前記分散板に設けられているガス孔の内面にも照射されるので、ガス孔の内面に付着している堆積物の少なくとも一部が除去される。
さらに、ガス孔の内面に付着したまま残留している堆積物は、除去されないまでも、レーザービームが照射されたことによって、クラックが入るなどの物理的変化が生じる。そのため、工程（２）でクリーニング液と接触させた際に、クリーニング液が堆積物に浸透しやすい。
【００２６】
レーザービームのレーザー源は、例えば、ＣＯ２レーザー、Ｈｅ−Ｎｅレーザー又はアルゴンレーザーのような気体レーザー、ＹＡＧレーザー、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー、Ｅｒ：Ｎｄ−ＹＡＧレーザー、ファイバーレーザー又は高出力ダイオードレーザーのような固体レーザーである。
レーザー源としては、これらの気体レーザー及び固体レーザーからなる群から選択される少なくとも１つが好ましく、いずれか１つがより好ましい。なかでも、これらの固体レーザーからなる群から選択されることがより好ましく、ＹＡＧレーザー、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー及びファイバーレーザーからなる群から選択されることがさらに好ましい。
レーザービームのレーザー源を前記したものとすることで、アルミニウム又はアルミニウム合金製の分散板を損傷せず、少なくともガス噴射面の堆積物を除去できる。
２種類以上のレーザー源からのレーザービームを同時に使用してもよいし、１種類のレーザー源からのレーザービームのみを使用してもよい。
【００２７】
ＣＯ２レーザーは、通常、波長９３００〜１０６００ｎｍのレーザービームを生成する。アルゴンレーザーは、通常、波長４８８ｎｍ又は５１４ｎｍのレーザービームを生成する。Ｎｄ：ＹＡＧレーザーは、通常、波長１０６４ｎｍのレーザービームを生成する。
Ｅｒ：Ｎｄ−ＹＡＧレーザーは、通常、波長２９４０ｎｍのレーザービームを生成する。ファイバーレーザーは、通常、波長１０７０ｎｍのレーザービームを生成する。高出力ダイオードレーザーは、通常、波長８１０〜９８０ｎｍのレーザービームを生成する。
レーザービームの波長は、１０ｎｍ〜１０００μｍが好ましく、７００ｎｍ〜１０００μｍの範囲内（赤外線、好ましくは７５０〜４０００ｎｍの範囲内）、１０〜４００ｎｍの範囲内（紫外線、好ましくは１０〜３８０ｎｍの範囲内）、又は４００〜７００ｎｍの範囲内（可視光線）がより好ましい。複数波長のレーザービームを同時に照射してもよい。透明堆積物を除去しやすい点から、７００ｎｍ〜１０００μｍが好ましく、７５０〜４０００ｎｍがより好ましく、７６０〜２０００ｎｍがさらに好ましく、７８５〜１６００ｎｍがいっそう好ましく、１０００〜１１００ｎｍがよりいっそう好ましい。
【００２８】
レーザービームの平均エネルギーを照射面積で除して求められる平均エネルギー密度は、アルミニウム又はアルミニウム合金製の分散板を損傷せず、少なくともガス噴射面の堆積物を除去できるエネルギー密度であればよく、１×１０３〜１×１０１３Ｗ／ｍ２が好ましく、１×１０３〜１×１０１２Ｗ／ｍ２がより好ましく、１×１０３〜１×１０１１Ｗ／ｍ２がさらに好ましい。レーザービームの平均エネルギー密度を前記範囲とすることで、アルミニウム又はアルミニウム合金製の分散板を損傷せず、少なくともガス噴射面の堆積物を除去できる。
【００２９】
レーザービームのエネルギーは、上記エネルギー密度の範囲で自由に設定できる。レーザービームの平均エネルギーは、通常、上記平均エネルギー密度が前記範囲内に収まるように選択され、１〜１００００Ｗが好ましく、５〜８０００Ｗがより好ましく、１０〜５０００Ｗがさらに好ましい。レーザービームの平均エネルギーを前記範囲とすることで、アルミニウム又はアルミニウム合金製の分散板を損傷せず、少なくともガス噴射面の堆積物を除去できる。
【００３０】
レーザーのビームプロファイルは、ガウシアンビーム、トップハットビーム、いずれも使用できる。照射痕を残さず均一に堆積物を除去できる点から、トップハットビームが好ましい。
レーザービームは連続波ビームでもパルスビームであってよい。熱の影響が少ない点から、パルスビームが好ましい。レーザービームがパルスビームであると、各パルスの出力は、その周波数が減少するにつれて増大する。レーザービームがパルスビームである場合、パルス周波数は、１Ｈｚ〜５０００ｋＨｚが好ましく、５Ｈｚ〜１０００ｋＨｚがより好ましく、１０Ｈｚ〜５００ｋＨｚがさらに好ましい。レーザービームのパルス周波数を前記範囲とすることで、アルミニウム又はアルミニウム合金製の分散板を損傷せず、少なくともガス噴射面の堆積物を除去できる。
処理速度と基材に対するダメージの点から、掃引速度は０．０１〜１００ｍｍ／秒が好ましく、０．１〜５０ｍｍ／秒がより好ましく、１〜１０ｍｍ／秒がさらに好ましい。
【００３１】
（工程（２））
工程（２）では、ガス噴射面及びガス孔の内部と、無機酸を含むクリーニング液とを接触させることにより、工程（１）で除去しきれなかった堆積物を除去する。
上述したとおり、レーザービームを照射したことで、堆積物の膜にはクラックが入る等の物理的な変化が生じており、クリーニング液が浸透しやすくなっている。そのため、レーザービームの照射を行わずにクリーニング液と接触させた場合よりも、短時間で堆積物の除去が完了する。
【００３２】
前記クリーニング液に含まれる無機酸は、リン酸、ホウ酸、塩酸、硫酸、硝酸及びフッ酸からなる群から選択される少なくとも１種が好ましい。硫酸、硝酸及びフッ酸から選択されることがより好ましく、硝酸およびフッ酸から選択されることがさらに好ましい。クリーニング液に含まれる無機酸を前記範囲とすることで、アルミニウム又はアルミニウム合金製の分散板を損傷せず、少なくともガス噴射面の堆積物を除去できる。
前記無機酸の濃度は特に限定されない。
また、前記クリーニング液は、酸化剤を含むことが好ましい。酸化剤は、例えば、過酸化水素、硝酸、濃硫酸等である。硝酸は無機酸であり、同時に酸化剤としても作用するので、特に好ましい。硝酸は、濃硝酸が特に好ましい。フッ酸は、二酸化ケイ素を含む堆積物の除去に特に有用である。
前記クリーニング液は、水を含んでもよい。前記無機酸が硝酸、塩酸、希硫酸又はフッ酸である場合は、クリーニング液中に水を含む。
前記クリーニング液は、さらに、界面活性剤等の添加剤を含んでもよい。
【００３３】
ガス噴射面及びガス孔の内部と、無機酸を含むクリーニング液とは、例えば、シャワーヘッド等の洗浄対象物をクリーニング液に浸漬する方法、洗浄対象物にスプレー噴霧する方法によって、接触させられるが、浸漬する方法が好ましい。
【００３４】
ガス噴射面及びガス孔の内部と、無機酸を含むクリーニング液とを接触させる時間は、０．５〜２４時間が好ましく、１〜１２時間がより好ましく、２〜１２時間がさらに好ましい。接触時間が比較的短時間であることで、洗浄対象物であるガス孔をもつ半導体製造装置部品の減肉が少ないので、当該ガス孔をもつ半導体製造装置部品の長寿命化が可能となる。
【００３５】
＜工程（３）＞
本発明の洗浄方法は、前記工程（１）または前記工程（２）の途中に、または前記各工程後に、前記ガス噴射面に超音波を照射する工程（３）を備えてもよい。
前記ガス噴射面に超音波を照射することによって、堆積物の膜にさらに物理的な欠陥を生じさせることができ、前記工程（２）の処理時間をより短縮し、洗浄対象物であるガス孔をもつ半導体製造装置部品の減肉をより少なくして、当該ガス孔をもつ半導体製造装置部品のさらなる長寿命化が可能となる。
【００３６】
＜作用効果＞
本発明のガス孔をもつ半導体製造装置部品は、まず、ガス孔をもつ半導体製造装置部品のガス噴射面にレーザービームを照射して、ガス噴射面の表面及びガス孔の表面付近に付着している堆積物を除去し（工程１）、次いで、ガス噴射面及びガス孔の内部を無機酸を含むクリーニング液と接触させることにより、レーザービームだけでは除去できない堆積物を除去する（工程２）。工程１においては、ガス孔の奥に付着している堆積物を除去できなくても、堆積物の膜にクラックを生じさせたり、ガス孔の内壁から剥離させたりすると考えられる。工程２においては、堆積物の膜に生じたクラック又は堆積物の膜とガス孔の内壁との間に生じた隙間からクリーニング液が浸透し、短時間でガス孔の内部の堆積物を除去できると考えられる。工程２においては、分散板の減肉によるガス孔の直径の拡大が生じるものの、短時間であることから、ガス孔の直径の拡大率は小さく、従来よりもガス孔の直径の分散が大きくはならない。
【００３７】
以下、本発明を実施例によってより具体的に説明する。しかし、本発明は後述する実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り、種々の変形が可能である。
【実施例】
【００３８】
［比較例１］
（硝酸浸漬による洗浄）
フッ化アルミニウムが付着したアルミニウム合金製シャワーヘッドを準備した。
このシャワーヘッドを、ガス孔がすべて浸るように、濃硝酸をプラズマ接触面から４８時間接触させた。
その後、シャワーヘッド全体を純水で十分に洗浄して硝酸を除去した。
次に、真空オーブンを用いてシャワーヘッド全体を乾燥した。
乾燥後、シャワーヘッドのガス噴射面を肉眼で観察したところ、ガス孔付近のフッ化アルミニウムの完全除去が確認されたが、ガス噴射面の一部にフッ化アルミニウムの残留が認められた。【００３９】
（硝酸浸漬によるガス孔部の直径の変化）
硝酸浸漬による洗浄を行ったアルミニウム合金製シャワーヘッドのガス孔部を、洗浄前と洗浄後にデジタル顕微鏡（ＶＨＸ−９００Ｆ、キーエンス社製）を用いて拡大観察し、洗浄前のガス孔部の直径及び洗浄後のガス孔部の直径を測定した。
また、フッ化アルミニウムが付着していない新品のアルミ製シャワーヘッドのガス孔部を、デジタル顕微鏡（同上）を用いて拡大観察し、未使用のガス孔部の直径を測定した。
以下の測定値を得た。
硝酸浸漬前のガス孔部の直径：  ９７２μｍ
硝酸浸漬後のガス孔部の直径：  １０１８μｍ
未使用のガス孔部の直径：  １０１６μｍ
ガス孔部の直径は、硝酸浸漬による洗浄を行った結果、２μｍ大きくなった。【００４０】
［比較例２］
（硝酸浸漬による洗浄）
比較例１で使用したフッ化アルミニウムが付着したアルミニウム合金製シャワーヘッドとは別のフッ化アルミニウムが付着したアルミニウム合金製シャワーヘッドに対して、比較例１と同様の硝酸浸漬による洗浄を行った。比較例１と同様、ガス孔部周辺のフッ化アルミニウムの完全除去は確認できたが、ガス噴射面の一部にフッ化アルミニウムの残留が認められた。【００４１】
（硝酸浸漬によるガス孔部の直径の変化）
硝酸浸漬による洗浄を行ったアルミニウム合金製シャワーヘッドのガス孔部を、洗浄前と洗浄後にデジタル顕微鏡（同上）を用いて拡大観察し、洗浄前のガス孔部の直径及び洗浄後のガス孔部の直径を測定した。
以下の測定値を得た。
硝酸浸漬前のガス孔部の直径：  ９６５μｍ
硝酸浸漬後のガス孔部の直径：  １０２２μｍ
未使用のガス孔部の直径は１０１６μｍであったから、ガス孔部の直径は、硝酸浸漬による洗浄を行った結果、６μｍ大きくなった。【００４２】
［実施例１］
（レーザー照射）
フッ化アルミニウムが付着したアルミニウム合金製シャワーヘッドのプラズマ接触面に、平均出力２００Ｗ、波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザー（ガウシアンビーム、パルス発振、パルス周波数２００ｋＨｚ）をビーム直径３０μｍ、ビーム掃引速度５ｍｍ／秒で連続掃引した。
レーザー照射後、レーザー照射面を肉眼で観察したところ、フッ化アルミニウムの除去がレーザー照射面全面にわたって確認された。【００４３】
（レーザー照射によるガス孔部の直径の変化）
レーザー照射を行ったアルミニウム合金製シャワーヘッドのガス孔部を、洗浄前と洗浄後にデジタル顕微鏡（同上）を用いて拡大観察し、洗浄前のガス孔部の直径及び洗浄後のガス孔部の直径を測定した。
以下の測定値を得た。
レーザー照射前のガス孔部の直径：  ９９４μｍ
レーザー照射後のガス孔部の直径：  １００６μｍ
レーザー照射によりガス孔部の直径の広がりが観察された。これは、ガス孔部を狭窄しているフッ化アルミニウムが一部除去されたことによるものである。【００４４】
（硝酸浸漬による洗浄）
レーザー照射後のシャワーヘッドを、ガス孔がすべて浸るように、濃硝酸（４０％）をプラズマ接触面から３時間接触させた。
その後、シャワーヘッド全体を純水で十分に洗浄して硝酸を除去した。
次に、真空オーブンを用いてシャワーヘッド全体を乾燥した。
乾燥後、シャワーヘッドのプラズマ接触面を肉眼で観察したところ、全面にわたってフッ化アルミニウムの除去が確認された。【００４５】
（硝酸浸漬による付着物の除去の確認）
硝酸浸漬による洗浄を行ったアルミニウム合金製シャワーヘッドのガス孔部の断面を、洗浄前と洗浄後にエネルギー分散型蛍光Ｘ線装置で分析する。
その結果、ガス孔部の内面部全面にわたって、フッ素に基づくピークの著しい減少が観測される。【００４６】
［実施例２］
（レーザー照射）
フッ化アルミニウムが付着したアルミニウム合金製シャワーヘッドのプラズマ接触面に、平均出力４０Ｗ、波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザー（トップハットビーム、パルス発振、パルス周波数１０Ｈｚ）をビーム直径６ｍｍ、ビーム掃引速度１ｍｍ／秒で連続掃引した。
レーザー照射後、レーザー照射面を肉眼で観察したところ、フッ化アルミニウムの除去がレーザー照射面全面にわたって確認された。実施例１（ガウシアンビーム）と比較して、レーザー処理後の表面の均一性が向上した。【００４７】
（レーザー照射によるガス孔部の直径の変化）
レーザー照射を行ったアルミニウム合金製シャワーヘッドのガス孔部を、洗浄前と洗浄後にデジタル顕微鏡（同上）を用いて拡大観察し、洗浄前のガス孔部の直径及び洗浄後のガス孔部の直径を測定した。
以下の測定値を得た。
レーザー照射前のガス孔部の直径：  ９７９μｍ
レーザー照射後のガス孔部の直径：  １００７μｍ
レーザー照射によりガス孔部の直径の広がりが観察された。これは、ガス孔部を狭窄しているフッ化アルミニウムが一部除去されたことによるものである。【００４８】
（硝酸浸漬による洗浄）
レーザー照射後のシャワーヘッドを、ガス孔がすべて浸るように、濃硝酸（４０％）をプラズマ接触面から１２時間接触させた。
その後、シャワーヘッド全体を純水で十分に洗浄して硝酸を除去した。
次に、真空オーブンを用いてシャワーヘッド全体を乾燥した。
乾燥後、シャワーヘッドのプラズマ接触面を肉眼で観察したところ、全面にわたってフッ化アルミニウムの除去が確認された。【００４９】
（硝酸浸漬による付着物の除去の確認）
硝酸浸漬による洗浄を行ったアルミニウム合金製シャワーヘッドのガス孔部の断面を、洗浄前と洗浄後にエネルギー分散型蛍光Ｘ線装置で分析する。
その結果、ガス孔部の内面部全面にわたって、フッ素に基づくピークの著しい減少が観測される。【００５０】
［実施例３］
（レーザー照射）
フッ化アルミニウムが付着したアルミニウム合金製シャワーヘッドのプラズマ接触面に、平均出力４０Ｗ、波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザー（トップハットビーム、パルス発振、パルス周波数１０Ｈｚ）をビーム直径６ｍｍ、ビーム掃引速度５ｍｍ／秒で連続掃引した。
レーザー照射後、レーザー照射面を肉眼で観察したところ、フッ化アルミニウムの除去がレーザー照射面全面にわたって確認された。【００５１】
実施例１（ガウシアンビーム）と比較して、レーザー処理後の表面の均一性が向上した。
（レーザー照射によるガス孔部の直径の変化）
レーザー照射を行ったアルミニウム合金製シャワーヘッドのガス孔部を、洗浄前と洗浄後にデジタル顕微鏡（同上）を用いて拡大観察し、洗浄前のガス孔部の直径及び洗浄後のガス孔部の直径を測定した。
以下の測定値を得た。
レーザー照射前のガス孔部の直径：  ９７８μｍ
レーザー照射後のガス孔部の直径：  １００９μｍ
レーザー照射によりガス孔部の直径の広がりが観察された。これは、ガス孔部を狭窄しているフッ化アルミニウムが一部除去されたことによるものである。【００５２】
（硝酸浸漬による洗浄）
レーザー照射後のシャワーヘッドを、ガス孔がすべて浸るように、濃硝酸（４０％）をプラズマ接触面から１２時間接触させた。
その後、シャワーヘッド全体を純水で十分に洗浄して硝酸を除去した。
次に、真空オーブンを用いてシャワーヘッド全体を乾燥した。
乾燥後、シャワーヘッドのプラズマ接触面を肉眼で観察したところ、全面にわたってフッ化アルミニウムの除去が確認された。【００５３】
（硝酸浸漬による付着物の除去の確認）
硝酸浸漬による洗浄を行ったアルミニウム合金製シャワーヘッドのガス孔部の断面を、洗浄前と洗浄後にエネルギー分散型蛍光Ｘ線装置で分析する。
その結果、ガス孔部の内面部全面にわたって、フッ素に基づくピークの著しい減少が観測される。【００５４】
［実施例４］
（レーザー照射）
フッ化アルミニウムが付着したアルミニウム合金製シャワーヘッドのプラズマ接触面に、平均出力４０Ｗ、波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザー（トップハットビーム、パルス発振、パルス周波数１０Ｈｚ）をビーム直径６ｍｍ、ビーム掃引速度８ｍｍ／秒で連続掃引した。
レーザー照射後、レーザー照射面を肉眼で観察したところ、フッ化アルミニウムの除去がレーザー照射面全面にわたって確認された。実施例１（ガウシアンビーム）と比較して、レーザー処理後の表面の均一性が向上した。【００５５】
（レーザー照射によるガス孔部の直径の変化）
レーザー照射を行ったアルミニウム合金製シャワーヘッドのガス孔部を、洗浄前と洗浄後にデジタル顕微鏡（同上）を用いて拡大観察し、洗浄前のガス孔部の直径及び洗浄後のガス孔部の直径を測定した。
以下の測定値を得た。
レーザー照射前のガス孔部の直径：  ９７６μｍ
レーザー照射後のガス孔部の直径：  １０１１μｍ
レーザー照射によりガス孔部の直径の広がりが観察された。これは、ガス孔部を狭窄しているフッ化アルミニウムが一部除去されたことによるものである。【００５６】
（硝酸浸漬による洗浄）
レーザー照射後のシャワーヘッドを、ガス孔がすべて浸るように、濃硝酸（４０％）をプラズマ接触面から１２時間接触させた。
その後、シャワーヘッド全体を純水で十分に洗浄して硝酸を除去した。
次に、真空オーブンを用いてシャワーヘッド全体を乾燥した。
乾燥後、シャワーヘッドのプラズマ接触面を肉眼で観察したところ、全面にわたってフッ化アルミニウムの除去が確認された。【００５７】
（硝酸浸漬による付着物の除去の確認）
硝酸浸漬による洗浄を行ったアルミニウム合金製シャワーヘッドのガス孔部の断面を、洗浄前と洗浄後にエネルギー分散型蛍光Ｘ線装置で分析する。
その結果、ガス孔部の内面部全面にわたって、フッ素に基づくピークの著しい減少が観測される。【００５８】
［比較例３］
（硝酸浸漬による洗浄）
フッ化アルミニウムが付着したアルミニウム合金製シャワーヘッドを準備した。
このシャワーヘッドを、ガス孔がすべて浸るように、濃硝酸をガス噴射面から３時間接触させた。
その後、シャワーヘッド全体を純水で十分に洗浄して硝酸を除去した。
次に、真空オーブンを用いてシャワーヘッド全体を乾燥した。
乾燥後、シャワーヘッドのガス噴射面及びガス孔部の内面を肉眼で観察したところ、フッ化アルミニウムの残留が認められた。【００５９】
［結果の説明］
比較例１及び２は、シャワーヘッドのガス孔部の内面およびその周辺に付着していたフッ化アルミニウムを除去でき、ガス孔の狭窄や閉塞を解消できたが、硝酸浸漬により、ガス孔部の直径が拡大していた。また、ガス噴射面のフッ化アルミニウムの除去は不十分であった。
比較例３は、シャワーヘッドのプラズマ接触面及びガス孔部の内面に付着していたフッ化アルミニウムの除去が不十分であった。
実施例１は、比較例１及び２に比べて短時間で、シャワーヘッドのプラズマ接触面及びガス孔部の内面に付着していたフッ化アルミニウムを除去でき、ガス孔の狭窄や閉塞を解消できた。また、洗浄の前後でガス孔部の直径にほとんど変化はなかった。
比較例１及び２の結果から、硝酸を用いて洗浄する前のガス孔部直径が小さいほど、洗浄操作により洗浄後のガス孔部直径は大きくなることが分かる。フッ化アルミニウムを完全に除去するためにはシャワーヘッドを硝酸に長時間浸漬する必要があり、浸漬中にシャワーヘッドのフッ化アルミニウム非被覆部が硝酸によってエッチング溶解するからである。【００６０】
これらの結果から、レーザー照射後に洗浄液で洗浄することにより、ガス孔部直径が大きくなることなくシャワーヘッドのガス噴射面及びガス孔部の内面の付着物を完全に除去できることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の洗浄方法によれば、ガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄をより短時間で行うことができ、しかも、従来よりも当該ガス孔をもつ半導体製造装置部品の長寿命化を図ることができるので、より低コストでの半導体ウエハの生産が可能となる。
【符号の説明】
【００６２】
２  成膜装置
４  処理容器
６  シャワーヘッド
７  シャワーヘッドの天井板
８  分散板
９  ボルト
１０  ガス孔
１０Ａ  原料ガス孔
１０Ｃ  第２支援ガス孔
１２  搬出入口
１４  ゲートバルブ
１６  処理容器の底部
１８  排気落とし込め空間
２０  開口
２２  円筒区画壁
２４  円筒区画壁の底部
２６  支柱
２８  載置台
３０  排気口
３２  真空排気系
３４  排気管
３６  加熱手段
３８  給電線
４０  ピン挿通孔
４２  押し上げピン
４４  押し上げリング
４６  アーム部
４８  出没ロッド
５０  アクチュエータ
５４  天井板
５５  シール部材
５６  シャワーヘッド本体
５７  ボルト
５８  シール部材
６０  第１の拡散室
６２  第２の拡散室
６４  区画板
６６Ａ  処理ガス導入口
６６Ｂ  支援ガス導入口
７０  除去対象膜
ＡＡ  処理ガス
ＢＢ  支援ガス
ＣＣ  排気
Ｓ    処理空間
Ｗ    基板
【要約】
半導体ウエハを処理する枚葉式の半導体製造装置において用いられるガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法であって、前記ガス孔をもつ半導体製造装置部品は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、複数のガス孔を有する分散板を備えており、前記分散板のウエハに面する側の表面であるガス噴射面をレーザービームで走査する工程（１）と、前記ガス噴射面及び前記ガス孔の内部を、無機酸を含むクリーニング液と接触させる工程（２）とを含む、ガス孔をもつ半導体製造装置部品の洗浄方法。【図１】
0006859496.tif 000002