KR100439478B1 - 금속막 증착설비용 실드 세정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속막 증착설비용 실드 세정방법에 관한 것으로, 본 발명에서는 HNO₃, H₂O₂등과 같은 강한 부식성 케미컬의 적절한 배합기준과 함께, 금속박막의 제거효율을 배가시킬 수 있는 일련의 실드 세정 레시피(Recipe)를 마련하고, 이를 통해, 실드 세정에 필요한 개별 절차가 일정 패턴으로 규정화될 수 있도록 함으로써, 숙련자 이외의 다수의 작업자가 일정 품질 이상의 실드 세정공정을 손쉽게 진행할 수 있도록 유도한다.

이러한 본 발명이 달성되는 경우, 전체적인 실드 세정공정이 일정 패턴으로 규정화되기 때문에, 전체적인 실드세정 작업시간은 크게 단축될 수 있으며, 실드 세정공정의 재연성 또한 대폭 향상될 수 있다.

Description

금속막 증착설비용 실드 세정방법{Method for cleaning a shield of a metal film deposition apparatus}

본 발명은 금속막 증착설비에 사용되는 실드(Shield)의 세정방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 HNO₃, H₂O₂등과 같은 강한 부식성 케미컬의 적절한 배합기준과 함께, 금속박막의 제거효율을 배가시킬 수 있는 일련의 실드 세정 레시피(Recipe)를 마련하고, 이를 통해, 실드 세정에 필요한 개별 절차가 일정 패턴으로 규정화될 수 있도록 함으로써, 숙련자 이외의 다수의 작업자가 일정 품질 이상의 실드 세정공정을 손쉽게 진행할 수 있도록 유도할 수 있는 금속막 증착설비용 실드 세정방법에 관한 것이다.

최근, 반도체 제조관련 연구가 급진전되면서, 예컨대, 플라즈마 스퍼터링 설비(Plasma sputtering equipment)와 같은 금속막 증착설비 또한 빠른 발전을 거듭하고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 금속막 증착설비는 크게, 프로세스 챔버(1)와, 이 프로세스 챔버(1)의 상부에 배치되는 타켓 홀더(2)와, 이 타겟 홀더(2)와 마주본 상태로, 프로세스 챔버(1)의 저부에 배치되는 웨이퍼 히터(5) 등의 조합으로 이루어진다. 이 경우, 타겟 홀더(2)는 일련의 금속 타겟(4)을 홀딩하는 역할을 수행하며, 웨이퍼 히터(5)는 금속막 증착 공정에 투입된 공정대상 웨이퍼(6)를 지지하는 역할을 수행한다.

이때, 타겟 홀더(2) 및 금속 타겟(4) 사이에는 예컨대, 영구자석, 전자석 등이 장착된 자성 플레이트(3)가 더 배치된다. 이러한 자성 플레이트(3)는 프로세스 챔버(1) 내부에 생성되는 플라즈마의 밀도 증가를 유도함으로써, 최종 완성되는 금속막이 일정 수준 이상의 품질을 보유할 수 있도록 하는 역할을 수행한다.

여기서, 도면에 도시된 바와 같이, 프로세스 챔버(1)의 내부에는 프로세스 챔버(1)의 벽면과 일정거리 이격된 예컨대, 스테인레스강(SUS:Stainless steel) 재질의 실드(7)가 더 장착되는 바, 이 실드(7)는 프로세스 챔버(1)의 내벽과 공정진행 공간 사이를 차단함으로써, 예컨대, 공정대상 웨이퍼(6)쪽으로 증착되는 타겟 금속이온들(I)이 프로세스 챔버(1)의 내벽에 불필요하게 증착되는 것을 방지하고, 이를 통해, 프로세스 챔버(1)의 예측하지 못한 손상을 미리 차단하는 역할을 수행한다.

이러한 구성을 갖는 종래의 금속막 증착설비에서, 앞의 실드(7)는 타겟 금속이온들(I)이 프로세스 챔버(1)의 내벽에 증착되는 것을 차단하는 역할을 수행하기 때문에, 일정 시일이 경과하면, 그 표면에 일정 두께의 금속박막이 두껍게 쌓이는 현상을 보일 수밖에 없게 된다.

만약, 이러한 실드(7)를 별도의 조치 없이, 그대로 방치하는 경우, 예상하지 못한 문제점이 발생할 수 있기 때문에, 종래의 경우, 이러한 실드(7)를 주기적으로 교체함과 아울러, 노후한 실드(7)는 일련의 세정공정을 통해 세정하고 있다.

그러나, 실드(7)에 도포된 금속박막은 실드(7) 모재와의 결합도가 예상외로 강하기 때문에, HNO₃, H₂O₂등과 같은 강한 부식성 케미컬을 사용하여야만 제거시킬 수 있으며, 그 제거시간도 필요 이상으로 길어진다.

더욱이, 앞의 HNO₃, H₂O₂등과 같은 강한 부식성 케미컬은 인체에 매우 유해하기 때문에, 그 취급, 배합률 조절 등이 매우 어려우며, 이러한 여러 가지 이유 때문에, 작업에 익숙한 소수의 숙련자 이외에는 일련의 실드 세정공정을 원활하게 진행할 수 없다.

만약, 숙련자 이외의 다른 작업자가 실드 세정공정을 진행하여, HNO₃가 너무 많게 배합되는 경우, 일련의 부식과정이 필요이상으로 과잉 진행되어, 실드 모재가 크게 손상되는 문제점이 야기될 수 있으며, 이와 반대로, HNO₃가 너무 적게 배합되는 경우, 일련의 부식과정이 결핍 진행되어, 실드(7)에 형성된 금속박막이 일련의 세정공정 후에도, 부분적으로 잔류하는 문제점이 야기될 수 있다.

특히, 종래의 숙련자들은 대부분 자신의 경험에 의존하여, 부식성 케미컬의배합률을 결정하기 때문에, 숙련자 이외의 다른 작업자들은 실드 세정공정에 참여하기가 더욱 힘들 수밖에 없으며, 결국, 소수의 숙련자들에게 실드 세정작업이 집중될 수밖에 없음으로써, 종래에서는 전체적인 실드 세정공정의 운영효율이 크게 떨어지는 문제점을 감수할 수밖에 없었다.

따라서, 본 발명의 목적은 HNO₃, H₂O₂등과 같은 강한 부식성 케미컬의 적절한 배합기준과 함께, 금속박막의 제거효율을 배가시킬 수 있는 일련의 실드 세정 레시피(Recipe)를 마련하고, 이를 통해, 실드 세정에 필요한 개별 절차가 일정 패턴으로 규정화될 수 있도록 함으로써, 숙련자 이외의 다수의 작업자가 일정 품질 이상의 실드 세정공정을 손쉽게 진행할 수 있도록 유도하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 실드 세정공정을 일정 패턴으로 규정화 함으로써, 전체적인 실드 세정 작업시간을 단축시킴과 아울러, 실드 세정공정의 재연성을 대폭 향상시키는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부된 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.

도 1은 종래의 기술에 따른 금속막 증착설비를 개념적으로 도시한 예시도.

도 2는 본 발명에 따른 금속막 증착설비용 실드 세정방법을 순차적으로 도시한 공정 순서도.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 세정대상 실드를 케미컬을 이용하여 에칭하는 단계와, 세정대상 실드를 순차적으로 1차 세정·건조한 후, 건조 완료된 세정대상 실드를 1차 폴리싱하는 단계와, 1차 폴리싱 완료된 세정대상실드를 비드(Bead)처리 하는 단계와, 비드처리 완료된 세정대상 실드를 2차 폴리싱하는 단계와, 2차 폴리싱 완료된 세정대상 실드를 순차적으로 2차 세정·건조한 후, 건조 완료된 세정대상 실드를 베이킹하는 단계의 조합으로 이루어지는 금속막 증착설비용 실드 세정방법을 개시한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 금속막 증착설비용 실드 세정방법을 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이, 먼저, 본 발명에서는 노후한 세정대상 실드를 금속막 증착설비로부터 언로딩시킨 후, 언로딩 완료된 세정대상 실드를 검사하여, 해당 세정대상 실드에 증착된 금속박막의 종류를 파악한 다음, 세정대상 실드를 에칭베쓰(Etching bath)에 침지시켜, 케미컬을 이용한 에칭과정을 진행한다(단계 S1).

이때, 세정대상 실드에 증착된 금속박막이 예컨대, Ti 또는 TiN인 경우, 본 발명에서는 에칭용 케미컬로 H₂O₂+H₂O+HNO₃의 혼합물을 사용한다. 이 경우, H₂O₂+H₂O+HNO₃혼합물은 22%:55%:22%의 혼합비를 유지한다.

다른 예로, 세정대상 실드에 증착된 금속박막이 Al인 경우, 본 발명에서는 에칭용 케미컬로 H₂O₂+H₂O+HNO₃의 혼합물 또는 H₂O+KOH 혼합물 중의 어느 하나를 선택적으로 사용한다. 이 경우, H₂O₂+H₂O+HNO₃혼합물은 4:2:2의 혼합비를 유지하며, H₂O+KOH 혼합물은 20:1의 혼합비를 유지한다.

상술한 에칭과정은 세정대상 실드에 증착된 금속박막이 Ti 또는 TiN인 경우,8시간~10시간, 좀더 바람직하게는 9시간동안 진행되며, 세정대상 실드에 증착된 금속박막이 Al인 경우, 47시간~49시간, 좀더 바람직하게는 48시간 동안 진행된다.

앞의 과정을 통해, 일련의 에칭과정이 마무리되면, 본 발명에서는 세정대상 실드를 클리닝 베쓰(Cleaning bath)에 침지시킨 후, 순수(DI water)를 오버플로우(Over-flow)시켜, 세정대상 실드를 1차 클리닝한다(단계 S2). 이러한 1차 클리닝 과정은 20분~40분, 바람직하게, 30분 동안 진행된다.

이어서, 본 발명에서는 1차 세정이 완료된 세정대상 실드를 드라이 챔버에 탑재시킨 후, 이 드라이 챔버 내부로 드라이 가스, 예컨대, N₂가스를 유입시켜, 세정대상 실드를 1차 건조시킨다(단계 S3). 이러한 1차 건조과정은 35분~45분, 바람직하게, 40분 동안 진행된다.

상술한 과정을 통해 일련의 1차 세정·건조과정이 마무리되면, 본 발명에서는 세정대상 실드를 예컨대, CMP 설비와 같은 폴리싱 설비에 탑재시킨 후, 일련의 1차 폴리싱 공정을 진행시켜, 세정대상 실드에 부착되어 있는 얼룩, 이물질 등을 추가로 제거한다(단계 S4). 이러한 1차 폴리싱 과정은 25분~35분, 바람직하게, 30분 동안 진행된다.

계속해서, 본 발명에서는 1차 폴리싱 과정이 완료된 세정대상 실드를 스테이지에 탑재시킨 후, 이 세정대상 실드로 "몰"과, "모래"가 섞인 비드(Bead)를 예컨대, 80psi 정도의 힘으로 강하게 불어, 앞의 에칭과정 하에서도, 제거되지 않은 잔여 금속박막을 추가로 제거한다(단계 S5). 이러한 비드처리 과정은 95분~105분, 바람직하게 100분 동안 진행된다.

이어서, 본 발명에서는 세정대상 실드를 예컨대, CMP 설비와 같은 폴리싱 설비에 탑재시킨 후, 일련의 2차 폴리싱 공정을 진행시켜, 세정대상 실드의 표면을 매끄럽게 형성시킨다(단계 S6). 이러한 2차 폴리싱 과정역시, 앞의 1차 폴리시 과정과 마찬가지로, 25분~35분, 바람직하게, 30분 동안 진행된다.

그 다음에, 본 발명에서는 세정대상 실드를 클리닝 베쓰에 침지시킨 후, 클리닝 용수(Water)를 오버플로우시켜, 세정대상 실드를 2차 클리닝하고, 이를 통해, 세정대상 실드에 부착되어 있던 비드분진, 파티클 등을 제거한다(단계 S7). 이러한 2차 클리닝 과정은 35분~45분, 바람직하게, 40분 동안 진행된다.

이어서, 본 발명에서는 이전공정에 사용된 클리닝 용수를 배수한 후, 클리닝 베쓰에 담겨진 세정대상 실드로 순수를 오버플로우시켜, 세정대상 실드를 3차 클리닝하고, 이를 통해, 세정대상 실드에 부착되어 있던 잔여 이물질을 제거한다(단계 S8). 이러한 3차 클리닝 과정은 115분~125분, 바람직하게, 120분 동안 진행된다.

상술한 과정을 통해, 일련의 2차 폴리싱 과정, 2,3차 클리닝 과정 등이 모두 마무리되면, 본 발명에서는 세정대상 실드를 드라이 챔버에 탑재시킨 후, 이 드라이 챔버 내부로 드라이 가스, 예컨대, N₂가스를 유입시켜, 세정대상 실드를 2차 건조시키고, 이를 통해, 세정대상 실드에 잔류하는 수분, 얼룩 등을 제거한다(단계 S9). 이러한 2차 건조과정은 25분~35분, 바람직하게, 30분 동안 진행된다.

이어서, 본 발명에서는 세정대상 실드를 베이킹 오븐에 탑재시킨 후, 해당베이킹 오븐 내부의 온도를 예컨대, 100℃ 이상으로 올림으로써, 세정대상 실드에 잔류하는 이물질을 제거하고, 이를 통해, 세정대상 실드의 표면을 안정화시킨다(단계 S10).

이러한 베이킹 과정이 마무리되면, 본 발명에서는 세정대상 실드의 표면을 검사하여, 해당 세정대상 실드의 변형유무를 확인한 후, 정상임이 확인된 세정대상 실드를 캐리어 박스(Carrier box)에 실어, 보관창고로 운반한다(단계 S11).

이후, 본 발명에서는 일련의 금속막 증착설비용 실드의 세정시점이 도래할 때마다, 앞의 각 단계 S1~S11을 동일 스텝으로 반복함으로써, 전체적인 실드의 세정효율을 일정 수준 이상으로 향상시킨다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 HNO₃, H₂O₂등과 같은 강한 부식성 케미컬의 적절한 배합기준과 함께, 금속박막의 제거효율을 배가시킬 수 있는 일련의 실드 세정 레시피를 마련하고, 이를 통해, 실드 세정에 필요한 개별 절차가 일정 패턴으로 규정화될 수 있도록 함으로써, 숙련자 이외의 다수의 작업자가 일정 품질 이상의 실드 세정공정을 손쉽게 진행할 수 있도록 유도한다.

이러한 본 발명이 달성되는 경우, 전체적인 실드 세정공정이 일정 패턴으로 규정화되기 때문에, 전체적인 실드세정 작업시간은 크게 단축될 수 있으며, 실드 세정공정의 재연성 또한 대폭 향상될 수 있다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.

이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 첨부된 특허청구의 범위안에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (7)

1. 세정대상 실드를 케미컬을 이용하여 에칭하는 단계와;

   상기 세정대상 실드를 순차적으로 1차 세정·건조한 후, 건조 완료된 세정대상 실드를 1차 폴리싱하는 단계와;

   1차 폴리싱 완료된 상기 세정대상 실드를 비드(Bead)처리 하는 단계와;

   비드처리 완료된 상기 세정대상 실드를 2차 폴리싱하는 단계와;

   2차 폴리싱 완료된 상기 세정대상 실드를 순차적으로 2차 세정·건조한 후, 건조 완료된 세정대상 실드를 베이킹하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속막 증착설비용 실드 세정방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 케미컬은 H₂O₂+H₂O+HNO₃의 혼합물 또는 H₂O+KOH 혼합물 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 금속막 증착설비용 실드 세정방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 H₂O₂+H₂O+HNO₃혼합물은 22%:55%:22%의 혼합비를 갖는 것을 특징으로 하는 금속막 증착설비용 실드 세정방법.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 H₂O₂+H₂O+HNO₃혼합물은 4:2:2의 혼합비를 갖는 것을 특징으로 하는 금속막 증착설비용 실드 세정방법.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 H₂O+KOH 혼합물은 20:1의 혼합비를 갖는 것을 특징으로 하는 금속막 증착설비용 실드 세정방법.
6. 제 1 항에 있어서, 1·2차 세정/건조 단계는 순수(DI water) 및 N₂가스에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속막 증착설비용 실드 세정방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 베이킹 단계는 100℃ 이상의 온도에서 진행되는 것을 특징으로 하는 금속막 증착설비용 실드 세정방법.