CVD ESD破壊について

質問

真空装置を担当しています。投入した製品で、ESDが確認されますが、装置を観る中では、異常個所はありません。
除電効果を上げる方法はありますか？　　　　　　　　　　　　　　　　　同じ経験をされた方で、良い方法をご存知の方、アドバイスをお願いします。

回答No.1

noname#230359

「異常個所はありません」と書いてあって、異常を発見できていないのが問題。除電は帯電しているポイントで実施しないと（あまり）意味はありません。また、ESDがどのようなモードで発生しているかも確認が必要です。
細かく書くと長くなりますが、
1.故障モードを確認します（CVDとの事なので何らかの素子ができているとして）。外観でわかるような不良であれば、スパークしている。デバイステストしないと壊れているかどうかわからないということであれば、過電流で絶縁破壊が起きている。
2.前者のケースであれば帯電しないようにするか、スパークする前に除電する、もしくはスパークさせない。後者の場合は帯電させないようにする。
3.帯電させるポイントを見つけて対策をする。
「除電効果を上げる」という質問に回答するなら、イオナイザを装備する、装備しているなら数を増やす、除電時間を長くとる、というあまり役に立たない回答しかできません。

「異常個所が無い」というのは「ESDが発生している以外の異常」の事ですかね？ちょっと違和感ある表現。
搬送アームのパッドにスパークしていると仮定して話を進めます。
静電気対策のポイントは帯電させないこと、除電するまでスパークを飛ばさないことです。まず帯電のメカニズムを把握しましょう。基板の吸着に伴う剥離、摩擦帯電でしょうか？それともプラズマのチャージでしょうか？
前者であれば、吸着面積の削減、摩擦抵抗の削減、吸着圧力の低減、吸着剥離を遅くするなどの対策が考えられます。後者はプロセスに関わるのでアドバイスできません。
次にスパーク対策ですが、パッド材質（導電体なら絶縁体に）の見直し、搬送アームと基板の接触部位の見直し、パッド形状（もし尖った形状をしているなら、丸くするとか）の変更など。
水素プラズマを利用した除電についてはよくわかりませんので外しているかもしれませんが、摩擦、剥離帯電であれば効果がないと思います。下部電極と基板が密着した状態では電位的には中性だと思われ、そこにいくら中和させるためのイオンを供給しても、意味がありません。

チャンバ内でプラズマから電荷貰ってチャージしているのなら、多分チャンバ内での除電はできないと思います。真空紫外線（UVランプ）や軟X線（フォトイオナイザ）はチャンバ内設置は無理でしょう。
チャンバ内での放電が無ければ、放電させないようにして除電できる場所まで運ぶしかないと思います。私は、この手の問題はよくわかりませんが、以下はその方法に関する考察になります。
・搬送アームのパッドはカルレッツとの事ですが、カルレッツは不導体ですから、放電することは無いと思います。考えられるのは、カルレッツ自体が帯電しているか、カルレッツの下の導体に向かって放電しているか、カルレッツに向かって放電しているように見えるけど、その傍の導体に向かって放電しているかのどれかだと思います。
・1番目の原因については、帯電したワークと接触してしまうことによる誘導帯電が可能性としては強いでしょう（他に、ワークとの摩擦に伴う帯電も考えられますが）。従って、アームを除電する事を考えます。カルレッツは不導体ですからアームをアースするだけでは不十分かもしれません。アームにイオナイザ設置して中和させるのが最良です（ここもイオナイザ設置不可ですか？）。
・2番目の原因については、たとえば帯電電位が高くて不導体の厚さが薄い場合に不導体を突き抜けて放電してしまうことになるので、パッドの厚さを厚くしてやれば防止できると思います。また、パッドを固定しているものが金属ネジで、それが露出している事が無いかどうかを確認してください。
・3番目は2番目と重複しますが、アルマイト処理程度では突き抜けてしまう可能性があります（経験は無いですが）。樹脂製に変更する、樹脂ライニングなど、厚い皮膜処理に変更する、距離を広げるなどの対応が有効と思われます。
・繰り返しになりますが、これらの対応を実施して、そこでの放電が無くなったとしても、除電はされていませんから、最終的には除電をする必要があります。ロードロック構造なら、対象のアームは真空搬送で、そこでの除電が難しいようであれば大気搬送アームに対しても同様の対応を行って、そこで除電するようにしてください。
・これらの対策を行っても効果が無い場合はプロセスを変更するか、帯電を徐々に逃がす事で放電を抑え込む必要があります。これは重要なノウハウなのと使用状況によっては効果が無い場合があるので、具体的には申し上げられません。ヒントは、「抵抗値」です。
・カルレッツは、おそらく耐紫外線、耐酸、耐熱などの目的で使用されていると思われ、それに代わる樹脂（ゴム）材料は恐らく存在しないと思います。

補足

回答ありがとうございます。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　説明不足でしたが、製品（基板）は静電破壊が確認されています。その際の装置を観る中で異常個所はありません。製品・処理条件等関連していると思いますが、調査する中で、処理後の製品（基板）に帯電しているのは明らかで、その帯電している所に突起物（搬送アームのパット）を起点に雷放電のように局部にESDが発生しています。水素プラズマを利用して、除電効果を確認中です。他に良い方法があれば。　　　　　　　　　　　　　　　　　　イオナイザーは装備不可です。高真空状態・高温等での条件で使用出来るものを検討しましたが、見当たりませんでした。　　　　　　　　　　　　　　

回答ありがとうございます。
最後に、2点質問されて下さい。
・パットは、カルレッツ＃４０７９を使用しています（メーカー推奨）。　　使用する中、表面が劣化？（熱又残ガス？）で表面がてかる＝放電が飛びやすくなるのでしょうか？正直その傾向があります。
　位置等変更も現在検討していますが、適切な位置への移動が製品の設計上厳しい状況です。
　上記以外のパットで、推奨品はありますか？（熱：310度）
　一部候補で、カルレッツ＃７０５９を試そうと思います。
・プラズマのチャージ要因と今は判断しています。質問以降、調べた所、指摘されるように、プラズマでのチャージの除電は出来ない（アースでは）。　除電器が有効と思われるのですが、高真空で使用出来る除電器をお知りでしょうか？（紫外線式は不可でした）。

早々なコメントありがとうございます。
搬送アームは、真空CH内の為除電器の設置は不可能です。但し、真空CH内でも使用可能な除電器の情報を入手しましたので、調査中です。
（電気力線放射式除電器）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　搬送アームは、セラミックを使用しています。又、パットの固定は樹脂です。パット（Oリング）のかさ上げを検討したいと思いますが、アーム本体（セラミック）の改造が必要な為、中々話は進まない状況です。　　　　　　色々参考になる情報を頂ありがとうございます。頂いた情報を参考に対応を進めたいと思います。