KR101024045B1 - 성막 장치용 구성부품 및 그 세정 방법 - Google Patents

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Abstract

구성부품에 형성된 부착막(d)을 종래보다 한층 더 단시간에 박리하고, 세정액(S)에 의한 손상을 경감하는 것이 가능한 구조를 가지는 성막 장치용 구성부품 및 이 구성부품의 세정 방법. 상기 구성부품의 모재 금속(1) 보다 전기 화학적으로 비(卑)인 금속막층(2)을 스프레잉, 증착, 스퍼터링, 라미네이트 등의 방법에 의해, 모재 금속(1)의 표면에 형성하고, 혹은 상기 모재 금속(1) 보다 전기 화학적으로 귀(貴)인 제 2 금속막층(3)을 상기 스프레잉 등의 방법에 의해, 금속막층(2)의 표면에 형성하는 것으로써, 금속막층(2)이 모재 금속(1) 혹은 제2 금속막층(3)과의 사이에 국부 전지가 형성되어 모재 금속(1) 자체는 세정액(S)에 의한 손상을 받지 않고, 지극히 단시간에 모재 금속(1)에 퇴적한 부착막(d)을 박리 하는 것이 가능하다.
성막 장치, 구성 부품, 세정, 모재 금속, 자연 전위, 부착막

Description

성막 장치용 구성부품 및 그 세정 방법{COMPONENTS FOR A FILM-FORMING DEVICE AND METHOD FOR CLEANING THE SAME}
본 발명은, 기판상에 성막 재료를 이용해 각종 박막을 형성하는 성막 장치의 구성부품 및 이 구성부품의 세정 방법에 관한 것이다.
LSI(대규모 집적회로), 태양전지, 액정 디스플레이나 플라즈마 디스플레이 등에 사용되고 있는 반도체 부품은, 그 제조 공정에 있어서, 성막 재료를 증착, 스퍼터링, CVD, 그 외의 방법에 의해, 기판 상에 박막을 형성시키는 성막 장치를 이용하고 있다.
상기 성막 재료는, 박막 형성시에 성막 장치 내의 기판 마스크 등의 방착판이나 웨이퍼의 지지프레임 등의 구성부품의 표면에도 부착막을 형성한다.
상기 부착막은, 성막 장치 내에서 기판을 교환하여 성막 처리를 반복하는 것에 의해 두껍게 퇴적하고, 어느 시점에 그 퇴적막이 파괴하거나 하여, 먼지 발생 등의 원인이 되고, 성막 도중인 기판에 먼지가 부착하여 목적으로 하는 막의 특성을 해칠 우려가 있고, 제조되는 반도체 제품의 수율을 저하시킨다.
거기서, 일본국 특허공개 평3-87357호 공보에 개시된 바와 같이, 상기 구성부품의 표면을 절삭 가공, 엠보싱 가공 등의 기계적 가공 처리나 블라스트 처리 등 을 실시하여, 부착막이 두껍게 형성되어도 파괴·박리 탈락하기 어려운 구조로 하는 고안이 이루어져 왔다.
성막 장치에 상기 처리된 구성부품을 이용하면, 박막 형성시에는 부착막이 파괴·박리 탈락하기 어려운 점에서는 바람직하다.
그러나, 부착막을 제거하고 구성부품을 재생 이용하는 경우에는, 원래 부착막이 파괴·박리 탈락하기 어려운 구조로 되어 있기 때문에, 기계적인 제거 방법에서는 곤란이 따른다.
또한, 부착막을 세정액으로 용해하는 화학적인 제거 방법에서는, 부착막이 퇴적한 상기 구성부품을 세정액에 2일 정도 침지할 필요가 있어, 세정액의 종류 및 부착막의 종류에 따라 부착막 보다 구성부품이 더 많이 용해하는 불리함이 있었다.
거기서, 종래 일본국 특허공개 평11-124661호 공보에 개시된 바와 같이, 구성부품 자체의 용해를 억제하고 부착막을 제거하기 위해서, 상기 구성부품의 모재 금속(예를 들면, 알루미늄 혹은 알루미늄 합금)의 표면에, 이 모재 금속과 비교하여 무기산의 세정액에 용해하기 쉬운 금속(예를 들면, 구리 혹은 구리합금)으로 이루어진 하층 가용성 금속막을 형성하고, 이에 더하여 그 위에 다공성 금속막을 형성한 구성부품이 제공되고 있었다.
이 구성부품에 부착막이 퇴적한 경우, 세정액은 구성부품의 단부 및 퇴적막의 표면 결함부로부터 상기 다공성 금속막을 경유해 하층 가용성 금속막에 도달하고, 이 하층 가용성 금속막을 빠르게 용해하여, 종래 보다 단시간에 구성부품으로부터 부착막을 박리시킬 수 있다.
그렇지만, 상기 종래의 구성부품에서는, 세정액이 상기 다공성 금속막을 경유하여 하층 가용성 금속막을 용해하고, 구성부품으로부터 부착막을 박리할 때 까지의 소요 시간은 5~15 시간이어서, 종래 보다는 세정액에 침지하는 시간을 단축할 수 있었다고는 해도, 여전히 구성부품을 세정액에 장시간 침지하지 않으면 안되어, 모재 금속에 적잖은 손상을 줄 우려가 있었다.
더욱이, 모재 금속이 손상을 받는 것은, 상기 하층 가용성 금속막 재료의 선택 방법도 원인이 되고 있었다.
즉, 상기 하층 가용성 금속막의 재료로서는, 모재 금속과 비교하여 무기산의 세정액에 용해하기 쉬운 금속, 예를 들면 구리 혹은 구리합금 등이 선택되고 있었지만, 모재 금속이 알루미늄 혹은 알루미늄 합금의 경우, 자연 전위(natural electrode potential)에 의한 측정 데이터에서는 그 알루미늄 혹은 알루미늄 합금 보다 구리 혹은 구리합금 쪽이 귀금속(noble metal)이기 때문에, 그 전위차에 의해 장시간 세정액에 침지하면, 모재 금속인 알루미늄 혹은 알루미늄 합금과 하층 가용성 금속막인 구리 혹은 구리합금 사이에 국부 전지가 형성되어 모재 금속의 용해가 진행되는 우려가 있었다.
거기서, 본 발명은 상기 문제점에 착안하여, 상기 구성부품에 형성된 부착막을 종래 보다 한층 더 단시간에 박리하고, 세정액에 의한 모재 금속의 손상을 경감하는 것이 가능한 구조를 가지는 성막 장치용 구성부품 및 이 구성부품의 세정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에 따른 성막 장치용 구성부품은, 기판상에 박막을 형성하는 성막 장치의 구성부품에 있어서, 상기 구성부품의 모재 금속 보다 전기 화학적으로 비(卑)인 금속막층을 스프레잉(spraying), 증착, 스퍼터링, 라미네이트 등의 방법에 의해, 모재 금속의 표면에 형성한 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 상기 처리를 한 구성부품을 세정액에 침지했을 경우, 모재 금속과 상기 금속막층의 자연 전위의 전위차에 의해, 양자 사이에 국부 전지가 형성되어 국부 전류가 모재 금속으로부터 금속막층으로 흐른다.
한편, 세정액 중에서는, 금속막층이 우선적으로 용해해서 금속 이온이 되어 세정액 중에 체류 한다.
일반적으로, 2개의 금속간에 국부 전지가 형성되는 경우, 양자의 자연 전위의 전위차가 큰 비(卑)인 금속만큼 용해 속도는 가속한다.
따라서, 상기 금속막층 재료의 선택은, 모재 금속이나 부착막과의 상기 전위차를 고려하여 적당히 선택하면 좋다.
더욱이, 상기 모재 금속 보다 전기 화학적으로 귀인 제2 금속막층을 스프레잉, 증착, 스퍼터링, 라미네이트 등의 방법에 의해, 상기 금속막층의 표면에 형성하는 것에 의해, 하층의 금속막층에서는, 제2 금속막층과의 사이에서도 국부 전지가 형성되기 때문에, 모재 금속측과의 계면 및 제2 금속막층과의 계면의 쌍방으로부터 용해가 진행된다.
이때, 제2 금속막층과 하층의 금속막층 사이의 전위차가, 모재 금속과 하층의 금속막층 사이의 전위차보다 커지기 때문에, 제 2 금속막층과의 계면 부근에서 더 격렬하게 용해가 진행되게 된다.
그런데, 부착막에 따라서는, 모재 금속보다 전위가 높은 경우(예를 들면, 부착막이 몰리브덴이며, 모재 금속이 알루미늄 혹은 알루미늄 합금인 경우)가 있고, 또한 상기 제2 금속막층을 마련했을 경우에는, 모재 금속 보다 제2 금속막층 쪽이 전위가 높기 때문에, 이러한 경우에는 모재 금속이 비(卑)인 금속으로 되어, 부착막 혹은 제 2 금속막층의 전위보다, 모재 금속의 전위가 낮아지기 때문에, 모재 금속이 세정액에 의해 용해될 우려가 있다.
거기서, 이러한 경우에는, 모재 금속에 양의 전계를 인가하여, 모재 금속이 부착막 혹은 제2 금속막층 보다 귀(貴)인 금속으로서 작용하도록 고정시키는 것에 의해 용해를 저지하도록 하면 좋다.
도 1은 본 발명에 따른 구성부품을 부분 확대한 단면도이며, (a)는 금속막층을 모재 금속의 표면에 형성시켜 세정액에 침지했을 경우의 단면도, (b)는 금속막층의 표면에 제2 금속막층을 형성시켜 세정액에 침지했을 경우의 단면도, (c)는 모재 금속에 양의 전계를 인가하여 부착막을 제거하는 세정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1의 (a)는, 모재 금속(1)의 표면에 금속막층(2)을 형성시킨 성막 장치용 구성부품의 확대 단면도이다. 모재 금속(1)에 의해 구성되는 구성부품으로서는, 예 를 들면 성막 장치 내의 기판 마스크 등의 방착판이나 웨이퍼의 지지프레임 등이 있다.
성막 장치 내에서 성막 재료에 의해 기판 상에 박막을 형성시키면, 기판 이외의 상기 구성부품에도 부착막(d)이 부착한다.
이 부착막(d)은, 상기 성막 장치 내에서 기판을 교환하여 성막 처리를 반복하는 것에 의해 두껍게 퇴적하고, 어느 시점에 그 부착막(d)이 파괴하거나 하여, 먼지 발생 등의 원인이 되며, 성막 도중의 기판에 먼지가 부착하여 목적으로 하는 막의 특성을 해칠 우려가 있다.
이 부착막(d)을 없애기 위해서는, 모재 금속(1)을 세정액(S)에 침지하여 제거하면 좋지만, 부착막(d)에 세정액(S)이 침투하여 박리하기까지는 상당한 시간(2 일 정도) 동안 모재 금속(1)을 세정액(S)에 침지하지 않으면 안되어, 세정액(S)에 의해 모재 금속(1)도 손상을 받을 우려가 있다.
이에 더하여, 모재 금속(1)의 표면에 하층 가용성 금속막을 형성하고, 한층 더 이 하층 가용성 금속막의 표면에 다공성 금속막을 형성하는 것에 의해, 세정액(S)에의 침지 시간을 단축하는 것이 고려되지만, 이 경우에도, 모재 금속(1)으로부터 부착막을 박리하기까지의 소요 시간은 5~15 시간이어서, 여전히 구성부품을 세정액(S)에 장시간 침지하지 않으면 안되어, 모재 금속(1)에 적잖은 손상을 줄 우려가 있었다.
또한, 상기 하층 가용성 금속막의 재료로서는, 모재 금속(1)과 비교하여, 세정액(S)에 용해하기 쉬운 금속, 예를 들면 구리합금 등이 선택된다. 모재 금속(1) 이 알루미늄 합금인 경우, 표 1에 나타낸 바와 같이, 자연 전위에 의한 측정 데이터에서는 알루미늄 합금(황산 1 mol/l 액중에서 JIS A5052는, -0.70) 보다 구리합금(황산 1 mol/l 액중에서 0.06) 쪽이 귀(貴)인 금속이기 때문에, 장시간 세정액에 침지하면, 그 전위차에 의해 알루미늄 합금과 구리합금 사이에 국부 전지가 형성되어 모재 금속(1)이 산화하여 용해가 진행하는 우려가 있었다.
덧붙여, 귀(貴)인 금속이란, 표 1에서 기준으로 하는 금속 보다 위에 위치하는 금속을 말하고, 비(卑)인 금속이란, 표 1에서 기준으로 하는 금속 보다 아래에 위치하는 금속을 말한다. 따라서, 어느 금속이 귀인 금속인가 비인 금속인가는, 기준으로 하는 금속에 의해 상대적으로 정해지는 것이다.
본 발명은, 모재 금속(1) 보다 비인 금속을 포함한 금속막층(2)을 스프레잉, 증착, 스퍼터링, 라미네이트 등의 방법에 의해 모재 금속(1)의 표면에 형성하는 것으로써, 세정액(S)에 침지했을 경우에, 모재 금속(1)과 금속막층(2) 사이에 국부 전지를 형성시켜, 금속막층(2)의 용해를 촉진하고, 단시간(대략 45 분)에 금속막층(2)과 함께 부착막(d)을 모재 금속(1)으로부터 박리시킬 수 있도록 했다.
즉, 모재 금속(1)과 금속막층(2) 사이의 전위차에 의해, 양자 사이에 국부 전지가 형성되어 국부 전류가 모재 금속(1)으로부터 금속막층(2)으로 흐른다.
한편, 세정액(S) 중에서는, 금속막층(2)이 우선적으로 용해해서 금속 이온이 되어 세정액(S) 중에 체류한다.
예를 들면, 금속막층(2)으로 Al-5%In(자연 전위는, 황산 1 mol/l 액중에서 -1.17)을 사용하고, 모재 금속(1)이 Al 합금(JIS A5052의 자연 전위는, 황산 1 mol/l 액중에서 -0.70)인 경우, 그 위에 99.99% AL(4N-Al)(자연 전위는, 황산 1 mol/l 액중에서 -0.86)의 부착막(d)이 퇴적하면, 황산액 중에서는, 모재 금속(1)과 금속막층(2) 사이에 국부 전지가 형성되고, 금속막층(2)은 이온화되어 황산액 중에 용해한다.
또한, 금속막층(2)은, 세정액(S) 중에 있어서의 자연 전위 E(Vvs.SCE)에 기초하여 모재 금속(1)과 국부 전지를 구성하기 쉬운 금속, 합금을 적당히 선택하여 형성하면 좋다.
도 1의 (b)를 참조하면, 도면부호 3은, 모재 금속(1) 보다 귀인 금속을 포함한 제2 금속막층(3)을 스프레잉, 증착, 스퍼터링, 라미네이트 등의 방법에 의해, 상기 금속막층(2)의 표면에 형성한 것이다.
이 경우, 세정액(S) 중에서는, 금속막층(2)은 모재 금속(1)과의 사이에 국부 전지가 형성되는 것 외에 제2 금속막층(3)과의 사이에서도 국부 전지가 형성되기 때문에, 모재 금속(1) 측과의 계면 및 제2 금속막층(3)과의 계면의 쌍방으로부터 용해가 진행되므로, 도 1의 (a)의 금속막층(2)만의 경우에 비해, 더 빨리 부착막(d)의 박리가 가능하게 된다.
예를 들면, 금속막층(2)으로 Al-5%In, 제2 금속막층(3)으로 Al 합금(JIS A2017의 자연 전위는, 황산 1 mol/l 액중에서 -0.56)을 사용하고, 모재 금속(1)이 Al 합금(JIS A5052)인 경우, 그 위에 99.99% Al(4N-Al)의 부착막(d)이 퇴적하면, 황산액 중에서는, 모재 금속(1)과 금속막층(2) 사이 및 제2 금속막층(3)과 금속막층(2) 사이에 각각 국부 전지가 형성되고, 금속막층(2)은 이온화되어 황산액중에 용해한다.
더욱이, 이때 금속막층(2)이 용해하여 모재 금속(1)으로부터 부착막(d)이 박리되기 까지의 소요 시간은 대략 15 분이었다.
도 1의 (c)을 참조하면, 도면부호 4는 모재 금속(1)을 애노드로 기능시키기 위해서, 양의 전계를 인가하는 전원이며, 전원(4)의 음극측은 음극(5)에 접속되고 있다.
부착막(d)의 종류에 따라서는, 모재 금속(1) 보다 전위가 높은 경우가 있고, 또한 제2 금속막층(3)을 마련했을 경우는, 모재 금속(1) 보다 제2 금속막층(3) 쪽이 전위가 높기 때문에, 이러한 경우에는 모재 금속(1)이 비(卑)인 금속이 되어, 모재 금속(1)이 세정액(S)에 용해할 우려가 있다.
거기서, 이러한 경우에는, 모재 금속(1)에 전원(4)에 의해 양의 전계를 인가하여, 모재 금속(1)이 부착막(d) 혹은 제2 금속막층(3) 보다 귀(貴)인 금속으로서 작용하도록 고정시키는 것에 의해 용해를 저지하도록 하면 좋다.
이상의 설명으로 분명한 바와 같이, 본 발명은, 구성부품의 모재 금속 표면에, 모재 금속과 국부 전지를 형성하는 상기 금속막층을 마련하고, 혹은 금속막층의 표면에 금속막층과 국부 전지를 형성하는 상기 제2 금속막층을 마련하는 것에 의해, 모재 금속 자체는 세정액에 의해 손상을 받지 않고, 지극히 단시간에 모재 금속에 퇴적한 부착막을 박리하는 것이 가능해져, 구성부품의 재생 이용을 촉진함과 함께, 부품 수명의 연장에 공헌한다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 성막용 구성부품 및 그 세정 방법은, 성막 장치용 구성부품에 형성된 부착막을 종래 보다 단시간에 박리하고, 세정액에 의한 모재 금속의 손상을 경감시키며, 또한 본 발명에 따른 구성부품 및 세정 방법이 구성부품의 수명 연장으로 연결되어, 성막 장치의 운전비용(running cost)의 저감 및 자원 절약에 공헌하므로, 기판 마스크 등의 방착판이나 웨이퍼의 지지프레임 등, 성막 재료로부터 증착, 스퍼터링, CVD, 그 외의 방법에 의해 기판상에 박막을 형성하는 성막 장치의 구성부품 및 세정 방법으로 이용하는데 적합하다.
Figure 112005031340998-pct00001

Claims (4)

  1. 기판상에 박막을 형성하는 성막 장치의 구성부품으로, 박막형성 중에 표면에 성막 재료로 이루어진 부착막이 형성되고 이 부착막을 제거하기 위해 성막장치로부터 꺼내 세정액에 침지되는 구성부품에 있어서,
    상기 구성부품의 모재 금속보다 상기 세정액 중에서 전기 화학적으로 비(卑)이며 상기 세정액에 침지한 때에 모재 금속과의 사이에서 국부 전지를 형성하는 금속막층을 스프레잉, 증착, 스퍼터링, 또는 라미네이트의 방법에 의해, 모재 금속의 표면에 형성함과 아울러,
    상기 구성부품의 모재 금속보다 상기 세정액 중에서 전기 화학적으로 귀(貴)이며 상기 세정액에 침지한 때에 상기 금속막층과의 사이에서 국부전지를 형성하는 제2 금속막층을 스프레잉, 증착, 스퍼터링, 또는 라미네이트의 방법에 의해, 상기 금속막층의 표면에 형성한 것을 특징으로 하는 성막 장치용 구성부품.
  2. 삭제
  3. 성막 장치에 의해 박막을 형성했을 때에, 청구항 1의 구성부품에 퇴적한 성막 재료로 이루어진 부착막을 제거하기 위해서, 이 구성부품을 상기 세정액에 침지하고, 상기 모재 금속과 상기 금속막층과의 사이 및 상기 제2 금속막층과 상기 금속막층과의 사이에 각각 국부전지를 형성하여, 상기 금속막층을 용해하는 것을 특징으로 하는 성막 장치용 구성부품의 세정 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 세정액에 침지한 상기 구성부품의 모재 금속에 양의 전계를 인가하는 것을 특징으로 하는 성막 장치용 구성부품의 세정 방법.
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