JPH093625A - 表面処理方法 - Google Patents

表面処理方法

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JPH093625A
JPH093625A JP7154741A JP15474195A JPH093625A JP H093625 A JPH093625 A JP H093625A JP 7154741 A JP7154741 A JP 7154741A JP 15474195 A JP15474195 A JP 15474195A JP H093625 A JPH093625 A JP H093625A
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gas
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Toshihiro Nishiyama
智弘 西山
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Nishiyama Stainless Chemical Co Ltd
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Nishiyama Stainless Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 被処理物表面の有機物及び水分を除去すると
共に機械加工変質層を元の組織に変態させて被処理物の
品質を維持し得る表面処理方法を提供する。 【構成】 被処理物Sの表面には、機械研磨及び/又は
ブラスト処理が施してあり、これらの物理的処理によっ
て被処理物はその表面の汚れの殆どを除去してある。通
水路4内に冷却水を通流してヘッド1の先端部分を冷却
し、またガス通流路8にシールドガスを供給して外ノズ
ル2の開口部5から被処理物Sの表面に吹きつけてガス
カーテンを形成する。そして、直流電源15から所要の出
力で電極10及び内ノズル6に印加してアーク放電させ、
作動ガス通流路9に例えば窒素ガスを所要の流量で導入
し、アーク放電によってプラズマを生成し、内ノズル6
の開口部7からプラズマジェットとして被処理物Sの表
面に放射する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属製の被処理物、特
に、真空チャンバ,真空チャンバと減圧ポンプとの連結
部品等の減圧系装置の構成部品,及び成膜工程で用いる
マスクといった減圧系装置内で使用する治具等の表面を
処理する方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】液晶パ
ネルの製造又はLSIの製造等における成膜工程にあっ
ては、オーステナイト系ステンレス鋼等のマスクを用い
て成膜対象外の領域のマスキングを行っている。このマ
スクは高価であるため、マスクに付着した膜を除去する
再生処理を定期的に実施してマスクを再利用している。
【0003】この再生処理の一方法にマスクを薬剤で洗
浄する化学的処理があるが、薬剤に対するマスクの耐食
性が低いという問題,使用済薬剤の処理の問題,及び化
学的処理の効率が低いという問題があった。これらの問
題のため、マスク表面を機械研磨又はブラスト処理する
物理的処理が実施されている。しかしながら、このよう
な物理的処理を施すと、オーステナイト系ステンレス鋼
ではその表面部分がマルテンサイト化した機械加工変質
層が形成され、加工硬化を生じ、また耐食性が低下する
という問題があった。
【0004】一方、再生処理したマスクを成膜装置で再
使用する場合、該マスクは成膜装置に備えられた真空チ
ャンバ内に配置されるので、真空チャンバを減圧すると
きの立ち上がり速度を高くするために、マスク表面に付
着した水分を除去しておく必要がある。マスク表面に付
着した水分を除去するには、通常、マスクをベーキング
炉内に搬入し、数百℃でこれを加熱する加熱処理が行わ
れていた。しかし、ベーキング炉のサイズによって加熱
処理できるマスクのサイズが制限されるという問題があ
った。一方、サイズが大きいマスクの加熱処理にも対応
すべくベーキング炉のサイズを大きくすると炉に要する
コストが高いという問題があった。
【0005】また、マスク表面に残留する微量の有機物
を除去する方法として、減圧下,オゾンを所定流量で供
給し、これに紫外線(UV)を照射することによってオ
ゾンを分解し、この化学的に活性な分解物によって有機
物を分解するUV−オゾン処理が知られている。しか
し、この方法は減圧下で行うため、真空チャンバのサイ
ズによって処理可能なマスクのサイズが制限されるとい
う問題があった。
【0006】更に、マスク表面に形成された機械加工変
質層であるマルテンサイト層は、前述したベーキング炉
による水分除去のための加熱処理,及びUV−オゾン処
理によってもその状態を維持しており、これらの処理に
よってはマスクの品質の低下は避けられない。
【0007】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところは被処理物を物理的に
処理した後、プラズマ処理を施すことによって、被処理
物表面の有機物及び水分を除去すると共に機械加工変質
層を元の組織に変態させて被処理物の品質を維持し得る
表面処理方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係る表面処理方
法は、金属製の被処理物の表面を処理する方法であっ
て、前記被処理物の表面を物理的に処理する工程と、被
処理物の表面をプラズマで処理する工程とを含むことを
特徴とする。
【0009】
【作用】本発明の表面処理方法にあっては、金属製の被
処理物の表面を、機械研磨及び/又はブラスト処理等の
物理的な処理によって、半導体の成膜工程で使用される
マスクに付着した膜等の汚染物質,又は減圧系装置に用
いられる部品の製造工程で付着した汚れの殆どを除去す
る。そして、被処理物の表面をプラズマで処理すること
によって、被処理物の表面に残留する有機物を分解・ガ
ス化して揮発除去し、また水分を蒸発させる。このと
き、物理的な処理によって被処理物の表面に生じた機械
加工変質層は、プラズマの加熱による軟化焼きなまし効
果によって元の組織に変態する。
【0010】
【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て具体的に説明する。図1は本発明に係る表面処理方法
の実施態様を示す側断面図であり、図中Sは金属製の被
処理物である。被処理物Sの表面には、バフ研磨等の機
械研磨及び/又はガラスビーズブラスト(GBB)又は
アルミナブラスト等のブラスト処理が施してあり、これ
らの物理的処理によって被処理物はその表面の汚れの殆
どを除去してある。
【0011】被処理物Sはステージ20上に載置してあ
り、該ステージ20によって被処理物Sは水平方向であり
直交するx軸及びy軸方向に移動される。被処理物Sの
上方には被処理物Sに対向してプラズマ照射用のヘッド
1が配置してあり、該ヘッド1は外ノズル2及び内ノズ
ル6を備える2重構造になっている。外ノズル2は略円
筒状をしており、その先端部分には開口部5に向かうに
つれて内径が徐々に小さくなった肉厚部3が形成してあ
る。この肉厚部3の内部には環状の通水路4が設けてあ
り、通水路4内には冷却水が通流されるようになってい
る。
【0012】外ノズル2内には、該外ノズル2の内面形
状と同じ形状の筒状であり導電製の内ノズル6が、その
外周面と外ノズル2の内周面との間に所定の間隙を形成
するように装入してあり、内ノズル6の開口部7の先端
は外ノズル2の開口部5の先端と上下方向の位置を一致
させてある。外ノズル2と内ノズル6との間隙はN2
Ar等のシールドガスを通流させるガス通流路8になっ
ており、内ノズル6内はN2 ,He−O2 等のプラズマ
生成用のガスを通流させる作動ガス通流路9になってい
る。
【0013】内ノズル6内部には尖鋭な棒状の電極10が
内ノズル6の中心軸上に配置してあり、該電極10の先端
は内ノズル6の開口部7から所定距離を隔てて配してあ
る。この電極10は直流電源15の陰極に接続してあり、直
流電源15の陽極は内ノズル6に接続してある。
【0014】このようなヘッド1にあっては、通水路4
内に冷却水を通流してヘッド1の先端部分を冷却し、ま
たガス通流路8にシールドガスを供給して外ノズル2の
開口部5から被処理物Sの表面に吹きつけてガスカーテ
ンを形成する。そして、直流電源15から所要の出力で電
極10及び内ノズル6に印加してアーク放電させ、作動ガ
ス通流路9に例えば窒素ガスを所要の流量で導入し、ア
ーク放電によってプラズマを生成し、内ノズル6の開口
部7からプラズマジェットとして被処理物Sの表面に放
射する。
【0015】ヘッド1は上下方向に移動可能になってお
り、ヘッド1と被処理物Sとの間を予め試験によって定
めた距離になるようにヘッド1の高さを調整することに
よって、プラズマジェットの温度を略1800℃〜20
00℃の範囲に制御する。
【0016】被処理物Sの表面はプラズマジェットによ
って、その表面に付着した水分が蒸発し、有機物が分解
されて除去される一方、プラズマジェットを覆うシール
ドガスによってプラズマジェットが放射された被処理物
Sの表面の酸化が防止される。また、前述したプラズマ
ジェットの温度範囲では被処理物Sの表面が軟化焼きな
まし効果によって結晶組織変化し、物理的処理によって
生じた機械加工変質層が元の組織に変態する。
【0017】次に本発明に係る表面処理方法を実施した
結果について説明する。被処理物としてSUS304製
の成膜用マスキング治具を用い、その表面に付着した膜
をバフ研磨及びGBB処理により除去した。この被処理
物を図1に示した装置にセットし、作動ガスとして窒素
ガスを25L/minで供給し、出力20Aで生成した
プラズマジェットを、ヘッドと被処理物との距離が4〜
5cmとなるように調整してヘッドから被処理物の表面
に放射し、処理速度1〜2cm/secでプラズマ処理
を行った。そして、プラズマ処理の前後の被処理物の表
面について、金属結晶組織検査,ガス放出特性,及び接
触角測定によりそれぞれ評価した。
【0018】図2はプラズマ処理の前の被処理物の断面
図であり、図3はプラズマ処理の後の被処理物の断面図
である。図2から明らかな如く、物理的処理後プラズマ
処理前の被処理物の金属組織には、その表面近傍に針状
のマルテンサイト組織が認められるが、図3から明らか
な如く、プラズマ処理前後の被処理物の金属組織には、
マルテンサイト組織は認められず、オーステナイト組織
に変態していた。
【0019】表1はガス放出特性の測定結果を示すもの
である。ガス放出特性は、加熱装置を備えるチャンバ内
でプラズマ処理前又は処理後の被処理物を加熱し、該チ
ャンバに露点が−120℃の窒素ガスを流入し、チャン
バから流出された窒素ガスの露点を測定し、水分量に換
算することによって評価した。
【0020】
【表1】
【0021】表1から明らかな如く、プラズマ処理後は
処理前に比べて水分が大幅に低減されている。
【0022】表2はプラズマ処理前後の被処理物に水滴
をそれぞれ滴下し、その水滴の接触角を測定した結果を
示すものである。表2から明らかな如く、プラズマ処理
後は処理前に比べて水滴の接触角が大幅に低減されてお
り、プラズマ処理によって被処理物表面の有機物は単分
子膜程度まで除去されているものと考えられる。
【0023】
【表2】
【0024】なお、本実施例にあっては被処理物として
半導体の成膜工程で使用するマスクについて説明してい
るが、本発明はこれに限らず、真空チャンバ又は排気系
部品等,減圧下で使用される金属製部品等の表面処理に
特に好適であり、また常圧下で使用される金属製部品等
の表面処理にも好適であることはいうまでもない。
【0025】
【発明の効果】以上詳述した如く、本発明に係る表面処
理方法にあっては、プラズマ処理によって、被処理物の
表面に残留する有機物及び水分を除去し、物理的な処理
によって被処理物の表面に生じた機械加工変質層を元の
組織に変態させるため、被処理物の品質が低下すること
なく被処理物の表面が洗浄・再生され、被処理物の減圧
下での使用にあたって、減圧の立ち上がりが速い。ま
た、シールドガスを利用することによって、プラズマ処
理は常圧で行うことが可能であり、これによって被処理
物のサイズに拘らず表面処理を行うことができ、サイズ
が大きい被処理物であっても低コストで表面処理を行う
ことができる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る表面処理方法の実施態様を示す側
断面図である。
【図2】プラズマ処理の前の被処理物の断面図である。
【図3】プラズマ処理の後の被処理物の断面図である。
【符号の説明】
1 ヘッド 2 外ノズル 6 内ノズル 10 電極 15 直流電源 S 被処理物

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属製の被処理物の表面を処理する方法
    であって、 前記被処理物の表面を物理的に処理する工程と、被処理
    物の表面をプラズマで処理する工程とを含むことを特徴
    とする表面処理方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006303075A (ja) * 2005-04-19 2006-11-02 E Square:Kk 基板等の乾燥方法および乾燥装置
KR20210004741A (ko) * 2019-07-05 2021-01-13 세메스 주식회사 플라즈마 토치 및 이를 구비하는 반도체 제조 설비의 부품 처리 시스템

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01294875A (ja) * 1988-05-20 1989-11-28 Hitake Seiko Kk 樹脂フィルム等の表面処理方法

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