KR101455888B1 - 전극 어셈블리로부터 표면 금속 오염물을 세정하는 방법 - Google Patents

전극 어셈블리로부터 표면 금속 오염물을 세정하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 세정된 전극이 표면 오염 사양을 충족하고 제조 수율이 향상되도록 용량성 결합 플라즈마 반응기 전극들을 세정하고 표면 거칠기를 감소시키는 조직적이고 효과적인 방법을 제공한다. 세정 프로세스에 이용된 사전-세정 툴은 세정되는 전극의 오염을 방지하게 돕는다.
플라즈마 챔버, 전극 어셈블리, 산성 용액, 질산 용액

Description

전극 어셈블리로부터 표면 금속 오염물을 세정하는 방법{METHODOLOGY FOR CLEANING OF SURFACE METAL CONTAMINATION FROM ELECTRODE ASSEMBLIES}
배경
용량성 결합 플라즈마 (CCP; Capacitively Coupled Plasma) 반응기 또는 챔버에서, 집적 회로는 패터닝된 마이크로전자층들이 상부에 형성되는 웨이퍼 또는 기판으로부터 형성된다. 기판의 프로세싱 시에, 플라즈마가 상부 전극과 하부 전극 사이에서 생성되어, 종종 기판 상에 막을 성막하거나 그 막의 의도된 부분을 에칭하는데 이용된다. 용량성 결합 플라즈마 반응기는 상기 전극들을 이용하여 다수의 무선 주파수 (RF) 시간이 경과된 후 에칭 레이트 저하 및 에칭 균일도 드리프트를 나타낸다. 에칭 성능의 감퇴는 전극들의 실리콘 표면의 형태 (morphology) 의 변경뿐만 아니라 전극들의 실리콘 표면의 오염 때문이다. 따라서, 전극들이 표면 오염 사양을 충족하고 제조 수율 (manufacturing yield) 이 향상되도록 전극들을 세정하고 표면 거칠기를 감소시키는 조직적이고 효과적인 방법의 필요성이 존재한다.
개요
일 실시형태에서, 플라즈마-노출된 실리콘 표면을 포함하는, 플라즈마 챔버 내에 플라즈마를 생성하는 전극 어셈블리를 세정하는 방법으로서, 전극 어셈블리는 복수의 가스 유출구들을 갖는 샤워헤드 전극을 포함하는, 상기 전극 어셈블리를 세 정하는 방법이 제공되며, 이 방법은 배쓰 (bath) 의 내부 라이너 (inner liner) 및 그 배쓰 내에 전극 어셈블리를 매다는데 이용되는 컴포넌트를 10% 미만의 질산을 포함하는 질산 용액으로 사전-세정하는 단계; 사전-세정된 컴포넌트를 이용하여 배쓰의 사전-세정된 내부 라이너 내에 전극 어셈블리를 매다는 단계; 배쓰의 사전-세정된 내부 라이너 내에 포함된 초순수 (ultra-pure water) 에 전극 어셈블리를 소킹 (soak) 하거나 그 초순수로 전극 어셈블리를 세정하는 단계; 배쓰의 사전-세정된 내부 라이너로부터 전극 어셈블리를 제거하는 단계; 및 실리콘 표면을 하이드로플루오르산, 질산, 아세트산 및 물을 포함하는 산성 용액과 접촉시킴으로써 실리콘 표면으로부터 오염물들을 제거하는 단계를 포함한다. 전극 어셈블리는 복수의 가스 유출구들을 갖는 샤워헤드 전극을 포함한다.
다른 실시형태에서, 플라즈마-노출된 실리콘 표면을 포함하는, 플라즈마 챔버 내에 플라즈마를 생성하는 전극 어셈블리를 세정하는 방법이 제공되며, 이 방법은 실리콘 표면이 아래로 향하도록 전극 어셈블리를 위치시키는데 이용되는 픽스쳐 (fixture) 를 10% 미만의 질산을 포함하는 질산 용액으로 사전-세정하는 단계; 실리콘 표면이 아래로 향하도록 전극 어셈블리를 픽스쳐 상에 배치하는 단계; 및 실리콘 표면을 하이드로플루오르산, 질산, 아세트산 및 물을 포함하는 산성 용액과 접촉시킴으로써 아래로 향하는 실리콘 표면으로부터 오염물들을 제거하는 단계를 포함한다.
도면의 간단한 설명
도 1 은 일 실시형태에 따라 전극을 세정하는 예시적인 단계들을 나타낸 흐 름도를 도시한다.
도 2 는 다른 실시형태에 따라 전극 어셈블리를 와이핑하기 위한 픽스쳐의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 3a 는 도 2 의 픽스쳐의 사시도를 도시한다.
도 3b 는 도 3a 의 영역 B 의 확대 단면도를 도시한다.
도 4 는 다른 실시형태에 따라 전극 어셈블리를 파워 플러싱하는 기기의 개략적인 단면도를 도시한다.
상세한 설명
여기에 설명된 세정 방법들의 실시형태들을 수행하는데 적절한 예시적인 CCP 챔버는, 챔버 벽; 하부면을 갖는 상부 전극 어셈블리; 기판 지지부; 및 기판을 프로세싱하는 동안 기판 지지부에 의해 지지되고 기판 또는 웨이퍼를 유지하도록 동작하는 정전척을 포함할 수도 있다. 챔버 벽은 바람직하게는 기판을 챔버의 안밖으로 이송하기 위한 웨이퍼 이송 슬롯 또는 게이트를 포함한다. 챔버 벽은 선택적으로는 적절한 내마모성 재료로 코팅될 수도 있다. 접지까지의 전기 경로를 제공하기 위해, 챔버 벽은 알루미늄과 같은 금속으로 제조될 수도 있고 전기적으로 접지될 수도 있다. 정전척은 바람직하게는 하부 전극으로서의 역할을 하며 (통상적으로 매칭 네트워크를 통해) RF 전원에 결합된다. 상부 전극 어셈블리는 (통상적으로 매칭 네트워크를 통해) RF 전원 및 프로세스 가스를 위한 하나 이상의 가스 라인에 결합될 수도 있다. 다른 타입의 회로 구성이 상부 전극 어셈블리 및 정전척에 전력을 공급하는데 이용될 수도 있다. 예를 들어, 상부 전극 어셈블리는 정전척에 공급된 전력에 대해 리턴 경로를 제공하기 위해 접지될 수도 있다. 대안으로, 정전척은 상이한 주파수들을 갖는 2 개 이상의 RF 전원에 결합될 수도 있다. 상부 전극 어셈블리는 정전척으로부터 이격되어 상부 전극 어셈블리와 정전척 사이에 플라즈마를 생성하기 위한 공간을 형성한다. 동작 동안, 상부 전극 어셈블리 및/또는 정전척은 프로세스 가스를 플라즈마로 전자적으로 여기시킨다.
상부 전극 어셈블리는 단일-피스 전극 또는 멀티-피스 전극일 수도 있다. 예를 들어, 상부 전극 어셈블리는 샤워헤드 전극을 포함하는 단일-피스 구조를 포함할 수도 있고, 또는 샤워헤드 전극 및 하나 이상의 외부 전극 링들을 포함할 수도 있다. 이러한 후자의 실시형태에서, 샤워헤드 전극과 외부 에지 링 양자는 엘라스토머 접착 재료와 같은 접착 재료에 의해 샤워헤드 전극과 외부 에지 링 양자에 접착된 알루미늄 배킹판에 의해 선택적으로 배킹될 수도 있다.
상부 전극 어셈블리는 바람직하게는 전극, 및 엘라스토머 접합부 (elastomeric joint) 에 의해 전극에 접착된 배킹 부재, 예를 들어, 알루미늄 배킹판을 포함한다. 엘라스토머 접합부는 전극과 배킹 부재 사이의 이동이 상부 전극 어셈블리의 온도 사이클링의 결과로서의 열 팽창을 보상하는 것을 허용한다. 엘라스토머 접합부는 전기적으로 및/또는 열적으로 전도성의 필러를 포함할 수도 있고 고온에서 안정되는 촉매-경화 폴리머일 수 있다. 예를 들어, 엘라스토머 접합부는 실리콘 폴리머로 형성될 수도 있고, 필러는 알루미늄 합금 또는 실리콘 분말로 형성될 수도 있다. 전극은 전극 오염을 최소화하기 위하여 단결정 실리 콘으로 형성되는 것이 바람직하다. 배킹 부재, 엘라스토머 접합부 및 전극은 전극 어셈블리를 통한 프로세스 가스의 통과를 허용하는 복수의 홀들 또는 가스 유출구들을 포함할 수도 있다. 바람직하게는, 홀들의 직경은 각각 1000㎛ 및 600㎛ 이다.
상부 전극 어셈블리의 성능은 챔버 내에서 다수의 RF 시간이 경과된 후 금속 오염물 및 블랙 실리콘의 형성으로 인해 부분적으로 저하된다. "블랙 실리콘" 은 플라즈마 프로세싱 동작 동안 표면 상에 퇴적된 오염물들에 의해 표면이 마이크로-마스킹된 결과로서, 상부 전극 어셈블리의 하부면 상에, 즉, 플라즈마에 면하는 전극 상에 형성될 수 있다. 블랙 실리콘의 형성에 의해 영향을 받는 특정 플라즈마 프로세싱 조건들은 로우-K 비아들의 에칭 동안 이용되는 바와 같이, 중간 정도의 RF 전력에서의 높은 질소와 낮은 산소 및 CxFy 농도를 포함한다. 마이크로-마스킹된 표면 영역은 약 10㎚ 내지 약 10㎛ 의 규모로 존재할 수 있다. 임의의 특정 이론에 구속되길 원하지 않지만, 플라즈마-노출된 실리콘 표면 상에의 블랙 실리콘 형성은 플라즈마 프로세싱 동작들 동안 비-연속적인 폴리머 퇴적의 결과로서 발생하는 것으로 생각된다.
비-연속적인 폴리머 퇴적물은 실리콘 산화물 또는 로우-K 유전 재료층과 같은 반도체 기판 상의 유전 재료를 에칭하기 위한 주된 에칭 단계 동안 플라즈마-노출된 표면 상에 형성될 수 있다. 폴리머 퇴적물은 통상적으로 에칭으로부터 하지면을 선택적으로 보호하는 3 차원 섬형상 형성물이다. 일단 바늘형상 형성물이 형성되면, 폴리머 퇴적물은 바늘 끝 상에 우선적으로 형성되어, 연속하는 기판에 대한 주된 에칭 단계 동안 마이크로-마스킹 메커니즘 및 블랙 실리콘 증식을 가속화한다. 마이크로-마스킹된 표면 영역(들)의 불균일한 이방성 에칭은 표면 상에 밀접하게 이격된 바늘형상 또는 막대형상 피쳐들의 형성을 초래한다. 이들 피쳐들은 광이 실리콘 표면의 변형된 영역들로부터 반사하는 것을 방지할 수 있으며, 이는 이들 영역들이 블랙 외관 (black appearance) 을 갖도록 한다. 통상적으로, 바늘형상 피쳐들은 약 10㎚ 내지 약 50,000㎚ 의 길이, 또는 일부 경우에는 훨씬 더 큰 길이, 및 약 10㎚ 내지 약 50,000㎚ 의 폭을 갖는다.
블랙 실리콘은 변형된 표면의 플라즈마-노출된 표면적을 증가시키기 때문에 블랙 실리콘이 플라즈마-노출된 표면 상에 형성되는 것은 바람직하지 않다. 블랙 실리콘의 범위가 과도해질 (즉, 변형된 표면 영역(들)의 면적(들) 및/또는 피쳐들의 치수가 원하지 않는 레벨에 도달될) 때, 블랙 실리콘은 에칭 플라즈마 특성의 변화를 야기하여, 프로세스 시프트를 초래할 수 있다. 따라서, 플라즈마 에칭 레이트는 프로세싱 챔버에서의 일 배치의 웨이퍼들 중 단일 웨이퍼의 프로세싱 동안 웨이퍼 마다 및/또는 웨이퍼 표면에 걸쳐 바뀔 수 있다. 예를 들어, 반도체 기판의 에칭 레이트는 블랙 실리콘의 과도한 형성에 의해 상당히 저하되는 국부 에칭으로 블랙 실리콘이 위치되는 전극의 영역들에 더 가까운 반도체 기판의 표면 영역들에서 상당히 낮아질 수 있다는 것을 발견하였다.
블랙 실리콘 이외에, 플라즈마-노출된 표면은 플라즈마 방전에 의해 생성되는 분자들 및 에너지 이온들 (energetic ions), 광자들 및 다양한 중성 원자들의 플럭스에 의해, 그리고 반도체 기판들의 프로세싱 시에 발생하는 다양한 반응들에 의해 형태적으로 변형된다. 플라즈마-노출된 표면의 "형태적 변경" 은 표면의 폭에 걸친 재료의 불균일한 제거에 의해 야기되는 표면 토폴로지의 변경에 의해 특징지어진다. 예를 들어, 플라즈마-노출된 표면은 60 내지 100μ-inch 의 깊이를 갖는 구멍 (pit) 들을 가질 수도 있다. 또한, 평균 표면 거칠기는 통상적으로 16μ-inch 이다. 형태적으로 변형된 표면은 블랙 실리콘의 경우에서처럼 프로세스 시프트를 초래한다.
플라즈마 프로세싱 동안, 상부 전극 어셈블리는 금속성 성분들에 의해 오염된다. 종종 오염 사양에 부합하지 않는 가장 통상의 금속 이온들은 Al, Ca, Mg, Na 및 K 를 포함한다. 또한, 전극들에서 통상의 오염물들로서 발견되는 Ni, Fe, Zn 및 Ti 와 같은 다른 금속성 원소들이 존재한다. 금속성 성분들은 구멍들 내에 및 형태적으로 변형된 표면 상에 퇴적된다. 또한, 금속성 성분들은 전극내로 확산되어 전극 내에 퇴적된다. 금속성 성분들은 기판 이송 또는 플라즈마 프로세싱 동안 기판 상에 벗겨져 떨어져 기판을 오염시킬 수 있다.
블랙 실리콘, 구멍들, 표면 거칠기 및 금속성 오염물을 제거하기 위해, 전극 어셈블리는 챔버 밖으로 꺼내져 세정된다. 대안으로, 여기에 설명된 세정은 새로운 전극 어셈블리의 제조 동안의 최종 단계로서 적용될 수도 있다. 도 1 은 일 실시형태에 따라 전극 어셈블리를 세정하는 예시적인 단계들을 나타낸 흐름도 (100) 를 도시한다. 단계 102 에서, 치핑 (chipping), 균열 등과 같은 손상에 대해 체크하기 위해 전극 어셈블리의 시각적 검사가 수행된다. 단계 104 에서, 전극 어셈블리는 탱크 내에 포함된 100% 이소프로필 알코올에 소킹 (soak) 되어 전극 어셈블리로부터 유기물이 제거된다.
이물질을 제거하기 위한 선택적인 단계로서, 상부 전극 어셈블리는 단계 104 이전에 사전-세정될 수도 있다 (도 1 에는 미도시). 이러한 사전-세정은 드라이 아이스의 작은 파편 (flake) 들의 스트림을 처리되는 표면으로 향하게 하여, 그 파편들이 전극 표면들 상에 있는 사이즈가 1㎛ 보다 작은 미립자 오염물들에 충돌한 후 승화에 의해 기화하여, 그 오염물들을 전극 표면들로부터 떠오르게 하는 것을 수반하는 CO2 스노우 블라스팅을 포함할 수도 있다. 그 후 통상적으로 오염물들 및 CO2 가스는 오염물들이 수집되고 가스가 방출되는 HEPA (High Efficiency Particulate Air) 필터와 같은 필터를 통과하게 된다. 적절한 스노우-생성 장치의 일 예는 Vatran System, Inc. (캘리포니아주, 출라 비스타) 로부터 상업적으로 입수가능한 Snow Gun-ⅡTM 이다.
단계 106 에서, 전극, 배킹 부재, 및 엘라스토머 접합부의 두께가 측정된다. 다음에, 단계 108 에서, 배킹 부재에 대한 손상 및 단계 110 에서의 폴리싱 동안 입자가 엘라스토머 접합부에 트랩될 가능성을 제거하기 위해 배킹 부재 및 엘라스토머 접합부가 마스킹된다.
단계 110 의 폴리싱은 바람직하게는 적절한 거칠기 등급 번호 (roughness grade number) 를 가진 연마 휠 (grinding wheel) 을 이용하여 선반 상의 상부 전극 어셈블리의 표면을 연마하고 다른 휠을 이용하여 전극 표면을 원하는 마무리 (finish) (예를 들어, 8μ-inch) 로 폴리싱하는 것을 포함한다. 바람직하게는, 실리콘 표면은 그릿 (grit) 을 제거하고 전극을 적셔 두기 위해 일정한 유수 (constant running water) 하에서 폴리싱된다. 물이 첨가되면, 폴리싱 동안 슬러리가 생성될 수도 있는데, 이 슬러리는 전극 표면으로부터 세정될 것이다. 전극은 처음에 ErgoScrubTM 및 ScrubDISK 를 이용하여 폴리싱될 수도 있다. 폴리싱 절차 (즉, 이용된 폴리싱 페이퍼의 선택 및 시퀀스) 는 세정될 전극 표면들의 손상 정도에 의존한다.
심한 피팅 (pitting) 또는 손상이 전극 표면 상에서 관찰되는 경우, 균일한 평탄면이 얻어질 때까지 예를 들어 140 또는 160 그릿 다이아몬드 폴리싱 디스크로 폴리싱이 시작될 수 있다. 후속 폴리싱은 예를 들어 220, 280, 360, 800 및/또는 1350 그릿 다이아몬드 폴리싱 디스크들로 수행될 수도 있다. 적은 피팅 또는 손상이 전극 표면 상에서 관찰되는 경우, 폴리싱은 280 그릿 다이아몬드 폴리싱 디스크로 시작될 수 있다. 후속하여, 폴리싱을 완료하기 위해 360, 800 및/또는 1350 그릿 다이아몬드 폴리싱 디스크들이 이용될 수도 있다.
폴리싱 동안, 상부 전극 어셈블리는 적절한 회전 속도를 가진 회전대에 부착된다. 강한 힘은 플라즈마-노출된 표면 또는 엘라스토머 접합부에 손상을 야기할 수도 있기 때문에, 균일하지만 과도하게 강하지 않은 힘이 폴리싱 동안 인가되는 것이 바람직하다. 폴리싱 프로세스는 전극 표면들 상의 피팅 또는 손상의 정도에 따라 약 75 분 이상 행해질 수도 있다. 폴리싱 후에는, 폴리싱된 표면 의 표면 거칠기가 단계 112 에서 예를 들어 SurfscanTM 측정 시스템을 이용하여 측정된다. 허용가능한 표면 거칠기는 대략 8μ-inch 이하인 것이 바람직하다. 그 후, 단계 114 에서 마스크가 전극으로부터 제거되고, 프로세스는 단계 116 으로 속행한다.
전극 어셈블리를 세정하는 단계들을 실시할 때, 전극 어셈블리의 금속 오염이 여러 상이한 소스들로부터 생길 수도 있다. 의심스러운 오염 소스들의 기여도 (contribution) 를 분석하기 위해, 광범위한 입자 분석이 수행되는 것이 바람직하다. 그 분석은 세정 프로세스에서 이용된 청정실 (예를 들어, 클래스-10, 클래스-100 및 클래스-1000 청정실) 및 비청정실은 물론 이하 추가 설명되는 단계 162 에서 이용된 진공 오븐 내의 부유 입자들 (airborne particles) 을 모니터링하는 것을 포함할 수도 있다. 청정실 내의 부유 입자들의 개수 및 조성을 모니터링하기 위해, 새로운 실리콘 웨이퍼의 표면이 사전설정된 시간 간격 동안 청정실의 분위기에 노출되어, 웨이퍼의 표면 상에 부유 입자들이 정착하는 것을 허용한다. 그 후, 실리콘 웨이퍼는 청정실 백 (cleanroom bag) 에 패킹되고, 수집된 부유 입자들의 표면 입자 카운트와 같은 정량 분석을 위해 실험실로 전송된다. 과거의 분석들에 기초하면, 청정실 및 진공 오븐은 아마도 금속성 성분들의 오염에 별로 기여하지 않는다고 생각된다. 그러나, 비청정실에서 산성 용액으로 와이핑되는 실리콘 웨이퍼는 청정실에서 와이핑된 실리콘 웨이퍼와 비교해 상당한 금속성 오염을 보일 수도 있다 (예를 들어, 크롬과 아연의 양은 1 등급 정도 차이를 보일 수도 있다). 이 때문에, 바람직한 실시형태에서는, 단계 112 내지 단계 132 가 청정실, 바람직하게는 클래스-100 또는 그 이상의 청정실에서 수행된다.
또한, 입자 분석은 이하 추가 설명되는 단계 160 에서의 블로우-건조 프로세스에서 이용되는 N2 또는 청정-건조-공기 (clean-dry-air) 와 같은 가스의 오염 측정을 포함하는 것이 바람직하다. 새로운 웨이퍼가 사전설정된 시간 간격, 바람직하게는 15 분 동안 블로우-건조되고, 가스 내의 금속성 오염을 측정하기 위해 표면 입자 카운트가 수행된다. 유사한 분석이 가스를 필터링하기 위한 가스 필터로 수행된다. 과거의 분석들에 기초하면, 바람직한 실시형태에서는, 0.01㎛ 가스 필터가 이용된다.
입자 분석은 바람직하게는 오염 소스들의 식별을 돕기 위하여 습식 세정 프로세스에 사용된 다양한 툴들/용액들의 오염 레벨을 측정하는 것을 더 포함한다. 모니터링될 툴들/용액들은 예를 들어 초음파 배쓰의 내부 라이너; 이하 설명되는 도 2 의 와이핑 툴 (200); 이하 설명되는 도 3a 의 픽스쳐 (208); 및 도 1 의 다양한 단계들에서 이용되는 이소프로필 알코올, 산성 용액 및 초순수의 샘플들을 포함할 수도 있다. 초음파 배쓰의 내부 라이너의 기여도를 측정하기 위해, 새로운 웨이퍼가 그 라이너 내의 초순수에 침지되고, 건조되며, 표면 입자들을 카운팅함으로써 분석된다. 과거의 분석들은 내부 라이너가 사전-세정 없이 이용되는 경우에 그 내부 라이너는 웨이퍼를 상당히 오염시킬 수도 있다는 것을 보인다. 예를 들어, 웨이퍼의 표면 상의 알루미늄 입자와 마그네슘 입자의 입자 카운트는 새 로운 웨이퍼의 표면 상의 것보다 2 등급 내지 3 등급 정도 더 클 수도 있다. 따라서, 바람직한 실시형태에서는, 질산 용액, 예를 들어, 10% 미만의 질산, 더 바람직하게는 약 2% 의 질산을 포함하는 용액으로 와이핑하는 단계; 초순수로 린싱하는 단계; 이소프로필 알코올로 와이핑하는 단계; 및 초순수로 린싱하는 단계를 수행함으로써 초음파 배쓰의 내부 라이너가 사전-세정된다. 단계 128 에서 이용된 이송 탱크의 기여도를 결정하기 위해 유사한 테스트들이 수행되는 것이 바람직하다 (즉, 새로운 웨이퍼가 이송 탱크 내에 포함된 초순수에 침지되고, 건조되며, 표면 입자들을 카운팅함으로써 분석된다). 과거의 테스트 결과들은 이송 탱크가 1000 내지 2200 의 팩터만큼 웨이퍼 표면 상의 알루미늄과 마그네슘의 입자 카운트를 증가시킬 수도 있다는 것을 나타낸다. 이 때문에, 이송 탱크는 이하 추가 설명되는 단계 128 이전에 사전-세정되는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 와이핑 툴 (200) 및 픽스쳐 (208) 의 표면들 상의 입자 카운트가 측정되어 와이핑 툴 (200) 및 픽스쳐 (208) 의 유사한 사전-세정이 전극 어셈블리의 금속성 오염을 감소시키기 위해 요구된다는 결론에 도달할 수도 있다.
단계 116 에서, 전극 어셈블리는 이소프로필 알코올로 와이핑되고 초순수로 린싱된다. 도 2 는 전극 어셈블리 (300) 의 와이핑을 위한 픽스쳐의 개략적인 단면도를 도시하며, 여기서 전극 어셈블리 (300) 는 픽스쳐 (208) 상에 탑재된다. 도 3a 는 전극 어셈블리 (300) 를 지지하는 픽스쳐 (208) 의 사시도를 도시하고, 도 3b 는 도 3a 의 영역 B 의 확대된 개략적인 단면도를 도시한다. 도 2 의 커스톰 와이핑 툴 (200) 은 바람직하게는 Teflon® (폴리테트라플루오르에틸렌) 으로 형성되고 핸들부 (202) 및 원추형 (frusto-conical) 부 (203) 를 포함한다. 원추형부 (203) 는 와이핑하는 동안, 세정 용액, 이 경우에는 이소프로필 알코올로 적셔진 와이퍼 (206) 로 커버될 평탄면 (204) 을 갖는다. 커스톰 와이핑 툴 (200) 의 오퍼레이터는 바람직하게는 핸들부 (202) 를 잡고 그 와이핑 툴 (200) 의 위로 향하는 평탄면 (204) 을 전극 어셈블리 (300) 의 아래로 향하는 실리콘 표면과 접촉시키기 위해 상향력 (upward force) 을 인가한다. 또한, 픽스쳐 (208) 는 세정 동안 회전될 수도 있다.
도 2, 도 3a 및 도 3b 에 도시한 것처럼, 세정될 전극 어셈블리 (300) 에 대해 사이징된 픽스쳐 (208) 는 전극 어셈블리 (300) 를 작업 벤치 표면보다 위에 지지하는 3 개 이상의 지지 부재들 및 견고한 베이스 (sturdy base) 를 가져, 전극 어셈블리 (300) 의 아래로 향하는 실리콘 표면이 세정되는 것을 허용한다. 각 지지 부재의 윗면에는 전극 어셈블리 (300) 가 위치하고 전극 어셈블리가 지지 부재들에서 미끄러지는 것을 방지하는 단차 (step) 를 갖는 것이 바람직하다. 지지 부재들 및 베이스는 산에 대해 내화학성인 Teflon® 과 같은 내화학성 재료로 코팅되고/되거나 제조되는 것이 바람직하다.
전극 어셈블리 (300) (즉, 배킹 부재와 실리콘 표면 양자) 는 이소프로필 알코올로 와이핑된다. 와이핑 후에, 와이퍼 (206) 는 입자 제거 품질 (particle removal quality), 즉 와이퍼 (206) 상에 임의의 가시 잔류물이 존재하는지를 체크 하기 위해 시각적으로 검사된다. 오퍼레이터는 와이퍼 상에 가시 잔류물이 존재하지 않을 때까지 전극 어셈블리를 이소프로필 알코올로 소킹된 새로운 와이퍼들로 와이핑하는 것을 반복할 수도 있다. 반복된 와이핑은 표면 거칠기를 감소시킬 뿐만 아니라, 표면 오염을 어느 정도까지 감소시킨다. 다음에, 프로세스는 단계 118 로 속행할 수도 있다.
단계 118 에서, 홀들 또는 가스 유출구들 및 구멍들 내에 트랩될 수도 있는 입자들을 제거하기 위해, 전극 어셈블리에는 매그넘 워터건을 이용하여 초순수가 스프레이되어, 초순수가 홀들 또는 가스 유출구들을 통과하고 그 홀들 또는 가스 유출구들을 그 안에 트랩될 수도 있는 임의의 입자들로부터 깨끗하게 한다. 플러싱 프로세스 (flushing process) 에서의 수압은 40 내지 50psi 인 것이 바람직하고, 플러싱 프로세스는 약 15 분 행한다. 단계 118 에서 전극 어셈블리를 플러싱하는 프로세스 동안, 초순수는 플러싱 시스템이 금속/입자 필터를 갖는다는 것을 조건으로 하여 리사이클링될 수도 있다. 이러한 경우에, 리사이클링된 초순수의 오염 레벨이 모니터링되도록 플러싱 동안 초순수의 저항률이 측정된다. 바람직한 실시형태에서, 초순수 저항률의 허용가능한 한계치는 약 180MΩ-cm 이다. 전극 어셈블리를 플러싱하는 단계에 이어, 전극 어셈블리는 N2 또는 청정-건조-공기로 블로우-건조될 수도 있고, 단계 120 에서 전극 어셈블리의 컴포넌트들이 제품 사양에 부합하는지 여부를 결정하기 위해 전극 어셈블리 (즉, 배킹 부재, 전극 등) 의 컴포넌트들의 두께가 측정된다. 그 후, 프로세스는 단계 122 로 속행한다.
단계 122 에서, 전극 어셈블리는 가스 유출구들 내에 트랩되고 전극 표면들에 충돌된 입자들을 흐트러뜨리기 위해 초음파 배쓰의 내부 라이너 내에 포함된 초순수에 소킹된다. 통상적으로, 초음파 배쓰는 초음파 세정 동안 초음파 배쓰 내에 포함된 초순수에 금속성 오염물들을 도입하는 스테인레스강과 같은 금속으로 형성된다. 초순수의 금속 배쓰와의 직접 접촉을 회피하여 금속성 오염물들의 도입을 제거하기 위해, 초순수는 초음파 배쓰의 내부 라이너 내에 포함되며, 여기서 내부 라이너는 내산성이고 내부 라이너 상에의 오염물의 퇴적에 내성이 있는 폴리에틸렌 또는 고밀도-폴리에틸렌과 같은 재료로 형성될 수도 있다. 전극 어셈블리는 초순수에 침지되는 동안 초음파 세정된다. 전극 어셈블리는 트랩된 입자들의 제거를 돕기 위하여 초음파 세정 동안 초음파 배쓰 내에서 위아래로 이동될 수도 있다. Teflon® 바 또는 Teflon® 코팅된 전극 홀더가 초음파 세정 동안 내부 라이너 내에 전극 어셈블리를 매다는데 이용되는 경우, 그 바 또는 홀더는 초음파 세정 이전에 사전-세정된다. 사전-세정 단계는 질산 용액, 예를 들어 10% 미만의 질산, 더 바람직하게는 약 2% 의 질산을 포함하는 용액으로 와이핑하는 단계; 초순수로 린싱하는 단계; 이소프로필 알코올로 와이핑하는 단계; 및 초순수로 린싱하는 단계를 포함한다. 내부 라이너 내의 초순수의 저항률은 초순수의 오염 레벨이 모니터링되도록 측정될 수도 있다. 바람직한 실시형태에서, 초순수 저항률의 허용가능한 한계치는 약 180MΩ-cm 이다. 그 후, 프로세스는 단계 124 로 속행한다.
단계 124 에서, 실리콘 표면은 내용이 여기에 참조에 의해 완전히 포함되는 공동 소유된 미국 특허출원공보 제2006/0141802호에 기재한 것처럼, 하이드로플루오르산, 질산, 아세트산 및 잔량수 (balance water), 바람직하게는 초순수를 포함하는 산성 용액으로 와이핑된다. 바람직하게는 하이드로플루오르산, 질산, 아세트산 및 물을 포함하는 산성 용액으로의 세정은 피팅 또는 표면 거칠기와 같은 실리콘 표면 형태적 손상, 또는 표면 비-청결 (non-cleanliness) 을 나타내는 실리콘 표면 색 변경은 물론 산화 상태 변경들을 야기하지 않는다.
산성 용액의 하이드로플루오르산 성분과 질산 성분과 관련하여, 하이드로플루오르산과 질산의 용액의 실리콘 표면과의 화학 반응은 :
3Si + 12HF + 4HNO3 → 3SiF4 + 4NO + 8H2O
이다.
하이드로플루오르산의 용해 속도 (dissolution rate) 는 하이드로플루오르산의 낮은 반응 상수로 인해 느리다. 하이드로플루오르산을 함유하는 용액으로의 처리 후에, 적외선 분광법 분석은 실리콘 표면이 SiH, SiH2 및 SiH3 에 의해 커버된다는 것을 나타낼 수도 있다.
이론에 의해 구속되길 원하지 않지만, 하이드로플루오르산과 질산의 산성 용액에 의한 실리콘의 에칭 시에, 실리콘이 질산에 의해 산화되는 전기화학 반응이 일어나고, 이어 하이드로플루오르산에 의한 산화된 실리콘의 용해가 일어난다. 낮은 농도의 하이드로플루오르산을 가진 산성 용액에서, 에칭 프로세스의 활성화 에너지는 0 내지 50℃ 의 온도에서 4kcal/mol 이다. 이 단일의 낮은 값은 상이한 실리콘 재료의 에칭 레이트가 낮은 농도에서 본질적으로 동일하다는 사실에 의해 설명되는, 확산-제어 프로세스 (diffusion-controlled process) 의 특징을 나타낸다. 반면에, 높은 농도의 하이드로플루오르산을 가진 산성 용액에서, 2 개의 상이한 활성화 에너지가 관찰된다. 고온에서 활성화 에너지는 10 내지 14kcal/mol 이고, 저온에서 활성화 에너지는 대략 20kcal/mol 이다. 이들 값은 실리콘의 도펀트 농도, 실리콘의 결정 배향성 및 실리콘의 결함이 에칭 프로세스에서 소정의 역할을 하는 표면-제어 프로세스 (surface-controlled process) 의 특징을 나타낸다.
따라서, 단계 124 에서 이용된 산성 용액은 실리콘 표면의 세정 동안 도펀트 농도, 결정 배향성에 대한 에칭 레이트 의존을 회피하기 위하여 낮은 농도의 하이드로플루오르산을 함유하는 것이 바람직하다. 산성 용액은 바람직하게는 실리콘을 이방성으로 (단방향성으로) 에칭하는 것과는 반대로, 실리콘을 등방성으로 (무방향성으로, 즉, 에칭 레이트는 모든 방향에서 비교적 일정하다) 에칭한다. 하이드로플루오르산이 금속 불순물들과 착이온들을 형성함으로써 일부 금속 불순물들을 제거할 수 있지만, 하이드로플루오르산은 예를 들어 Cu 를 제거하는데 효과적이지 않다. 그러나, 강한 산화제인 질산은 쉽게 제거될 수 있는 이온들을 형성하기 위해 예를 들어 Al, Ca, Cr, Cu, Fe, K, Li, Mg, Mo, Na, Ni, Ti, Zn 및 이들의 조합과 같은 불순물들과 반응할 수 있다. 질산은 세정된 실리콘 표면의 색 변경을 야기하지 않는 양으로 존재하는 것이 바람직하다.
따라서, 하이드로플루오르산과 질산의 산성 용액은 0.1㎛ 이하의 작은 에칭 피쳐 사이즈에 대한 유전체 에칭 프로세스 요건을 충족시키도록 전극 실리콘 표면의 높은 오염제거 효율을 달성할 수 있다. 그러나, 질산은 강한 산화제이므로, 오염된 실리콘 표면이 하이드로플루오르산과 질산의 용액에 노출될 때, 질산은 금속 오염물들을 산화시키고 또한 실리콘과 반응하여, 녹색, 청색, 갈색 및 자색을 포함하는 실리콘 표면 색 변경을 야기한다. 실험들은 폴리싱된 실리콘 전극 어셈블리가 물로 린싱된 경우라도, 실리콘 표면을 하이드로플루오르산과 질산으로 와이핑하는 것은 실리콘 표면 색을 실리콘 표면 상에 존재하는 금속 오염물들에 따라 밝고 균일한 색에서 녹색, 청색, 갈색 또는 자색을 띠는 색으로 변하게 했다는 것을 나타냈다.
산화 레이트를 제어하고 버퍼 용액을 제공하여 일정한 pH 값을 유지하기 위하여, 높은 오염제거 효율 및 표면 청결을 유지하면서 실리콘 표면 색 변경을 회피하기 위해 아세트산이 첨가된다. 그러나, 높은 농도의 아세트산은 실리콘 표면 반응을 늦추고 세정 효율을 감소시킬 수도 있기 때문에, 실리콘 표면은 색 변경을 보일 수도 있다. 또한, 아세트산은 오염물들, 예를 들어 금속 이온들과 착이온들을 형성할 수도 있다. 따라서, 산성 용액은 0.25 내지 1 체적% 의 하이드로플루오르산, 10 내지 40 체적% 의 질산, 10 내지 20 체적% 의 아세트산 및 잔량수를 포함할 수도 있다.
상부 전극 어셈블리의 엘라스토머 접합부가 산성 용액에 의해 화학적으로 공격받는 위험을 줄이기 위해, 전극 어셈블리 전체를 산성 용액에 소킹하는 것과는 반대로, 와이핑에 의해 실리콘 표면을 산성 용액과 접촉시킴으로써 금속 오염물들이 제거된다. 따라서, 실리콘 표면이 세정되는 동안, 도 3b 에 도시한 것처럼 실리콘 표면이 아래로 향하여 지지되는 것을 허용하는 픽스쳐 (208) 에 의하여, 그리고 실리콘 표면만을 산성 용액과 접촉시킴으로써, 산성 용액의 배킹 부재 또는 엘라스토머 접합부와의 우연적 접촉이 회피된다. 실리콘 표면 (308) 이 아래로 향하여 지지된 경우, 실리콘 표면 (308) 으로 공급된 과도한 산성 용액이 배킹 부재 (330) 또는 엘라스토머 접합부 (332) 로 흐르는 것과는 반대로, 실리콘 표면 (308) 으로부터 떨어진 후에 수집될 수 있다. 배킹 부재 (330) 및 엘라스토머 접합부 (332) 는 산성 용액과 접촉한 경우 초순수로 바로 세정되는 것이 바람직하다. 부가적으로, 노출된 엘라스토머 접합부 (332) 는 산성 용액으로 세정하기 전에 마스킹 재료 및/또는 내화학성 테이프로 커버함으로써 보호되는 것이 바람직하다. 산성 용액의 배킹 부재 (330) 또는 엘라스토머 접합부 (332) 와의 우연적 접촉을 회피하기 위한 부가적인 조치는 배킹 부재 (330) 로부터 실리콘 표면 (308) 으로 아래로 블로우되는 압축된 질소 가스 또는 청정-건조-공기를 이용하여 와이핑 후의 전극 어셈블리 (300) 를 건조시키고, 실리콘 표면 (308) 으로부터 임의의 잔류 용액을 블로잉하는 것을 포함한다.
단계 124 에서, 실리콘 표면은 바람직하게는 각각 3 분 동안 3 회 와이핑된다. 각 와이핑 프로세스의 지속기간 및 반복 횟수는 실리콘 층의 원하는 깊이, 예를 들어, 1.5 내지 2.0㎛ 가 제거되도록 조정되는 것이 바람직하다. 그 후, 단계 126 에서, 전극 어셈블리는 단계 118 에서처럼 초순수로 플러싱된다.
단계 126 의 완료 후에, 실리콘 표면은 허용가능한 거칠기를 가질 수도 있다. 또한, 전극 어셈블리의 표면들 상에 퇴적된 유기물 및 블랙 실리콘이 표면 상에 원하는 마무리를 생성하기 위해 제거될 수도 있다. 그러나, 단계 104 내지 단계 126 은 금속성 오염을 원하는 레벨 아래로 줄이는데 충분하지 않을 수도 있으며, 통상의 금속성 오염물들은 Al, Ca, Mg, Na, K, Ni, Fe, Zn 및 Ti 를 포함한다. 금속성 오염물들을 더욱 제거하기 위해, 다음의 단계들이 수행된다.
단계 128 에서, 전극 어셈블리는 바람직하게는 폴리에틸렌으로 형성된 컨테이너 내의 초순수에 침지되어, 산성 용액이 전극 어셈블리로부터 제거된다. 또한, 전극 어셈블리는 다음의 단계들이 청정실에서 수행되도록, 초순수 컨테이너 내에서 청정실, 바람직하게는 클래스-100 이상의 청정실로 이송될 수도 있다 (즉, 초순수 컨테이너가 이송 탱크로서 이용된다). 단계 102 내지 단계 126 이 청정실 외부에서 수행될 수 있기 때문에, 이들 단계들은 사전-오염제거 단계들로서 총칭될 수도 있다. 그 후, 프로세스는 단계 130 으로 속행한다.
단계 130 에서, 전극 어셈블리는 단계 104 에서처럼 가압된 초순수로 플러싱된다. 잔류 산성 용액에 의한 엘라스토머 접합부 또는 배킹 부재의 잠재적 손상은 단계 130 이전에 배킹 부재를 초순수로 린싱함으로써 더욱 감소될 수도 있다. 실리콘 표면이 아래로 향한 채로 전극 어셈블리가 픽스쳐 (208) 에서 지지된 경우, 전극 어셈블리는 가스 홀들을 통과하는 초순수로 배킹 부재로부터 실리콘 표면까지 아래로 린싱되는 것이 바람직하다.
상기 언급한 것처럼, 픽스쳐 (208) 는 전극 어셈블리의 오염을 줄이기 위해 사전-세정될 수도 있다. 픽스쳐 (208) 를 사전-세정하는 단계들은 : 질산 용액, 예를 들어, 10% 미만의 질산, 더 바람직하게는 약 2% 의 질산을 포함하는 용액으로 와이핑하는 단계; 초순수로 린싱하는 단계; 이소프로필 알코올로 와이핑하는 단계; 및 초순수로 린싱하는 단계를 포함한다. 마찬가지로, 와이핑 툴 (200), 초음파 배쓰의 내부 라이너, 단계 128 에서의 전극 어셈블리를 이송하기 위한 컨테이너 및 직접적으로나 간접적으로나 전극과 접촉할 수도 있는 임의의 다른 툴들이 사전-세정될 수도 있다.
단계 132 에서, 전극 어셈블리는 단계 116 에서처럼 이소프로필 알코올 및 초순수로 와이핑된다. 후속하여, 단계 134 내지 단계 140 에서, 전극 어셈블리는 4 가지 상이한 용액들을 이용하여, 즉, 1) 바람직하게는 5 분 동안 6.0 내지 8.0GPM (Gallons Per Minute) 의 유량 및 40 내지 50psi 의 압력의 초순수; 2) 바람직하게는 15 분 동안 120℉ 의 온도 및 40 내지 50psi 의 압력의 뜨거운 초순수; 3) 바람직하게는 30 분 동안 3.5 내지 4.5GPM 의 유량 및 40 내지 50psi 의 압력의 2% 이소프로필 알코올; 및 4) 바람직하게는 15 분 동안 3.5 내지 4.5GPM 의 유량, 120℉ 의 온도 및 40 내지 50psi 의 압력의 뜨거운 초순수를 이용하여 파워 플러싱된다.
도 4 는 단계 132, 단계 134, 단계 136, 단계 138 및 단계 140 의 파워 플러싱 시에 이용하는 기기 (400) 의 개략적인 단면도를 도시한다. 도시한 것처럼, 기기 (400) 는 유관들 (408) 에 접속된 여러 홀들 (406) 을 가진 일반적으로 원형판인 상부 커버 (402) 를 포함하며, 여기서, 초순수 또는 2% 이소프로필 알코올 용 액과 같은 세정 유체 (401), 바람직하게는 가압된 세정 유체 (401) 가 유관들 (408) 을 통하여 공급된다. 또한, 기기 (400) 는 전극 어셈블리가 배치되는 하부 컨테이너 (404) 를 포함한다. 홀들 (406) 을 통하여 공급된 세정 유체 (401) 는 전극 어셈블리 (300) 의 홀들을 통과하여, 전극 어셈블리 (300) 의 홀들 및 표면들을 세정한다. 하부 컨테이너 (404) 는 오염된 유체가 빠져나가는 복수의 드레인 홀들 (410) 을 포함한다. 오염된 유체는 수집되어 리사이클링 시스템에 의해 필터링될 수도 있다. 기기 (400) 는 기기 (400) 에 의한 전극 어셈블리 (300) 의 잠재적 오염을 줄이기 위해 파워 플러싱 전에 사전-세정될 수도 있다. 파워 플러싱 후에, 프로세스는 단계 142 로 속행한다.
단계 142 내지 단계 158 에서, 이전 단계들 중 일부 단계가 전극을 세정하기 위해 반복된다. 단계 142 에서, 전극 어셈블리는 단계 118 에서처럼 초순수로 플러싱된다. 단계 144 에서, 전극 어셈블리는 단계 132 에서처럼 이소프로필 알코올 및 초순수로 와이핑된다. 단계 146 에서, 실리콘 표면은 단계 124 에서처럼 산성 용액으로 와이핑된다. 단계 148 에서, 전극 어셈블리는 단계 118 에서처럼 플러싱된다. 단계 150 에서, 전극 어셈블리는 단계 132 에서처럼 이소프로필 알코올 및 초순수로 와이핑된다. 단계 152 에서, 전극 어셈블리는 단계 134 에서처럼 파워 플러싱된다. 단계 154 에서, 전극 어셈블리는 단계 122 에서처럼 초음파 배쓰에서 세정된다. 단계 156 에서, 실리콘 표면은 단계 124 에서처럼 산성 용액으로 와이핑되어, 나머지 금속성 오염물들이 전극으로부터 제거될 수 있다. 단계 158 에서, 전극 어셈블리는 단계 118 에서처럼 초순수로 플러싱 된다. 그 후, 프로세스는 단계 160 으로 속행한다.
단계 160 에서, 전극 어셈블리는 0.01㎛ 가스 필터를 통과하게 되는 N2 가스 또는 청정-건조-공기로 블로우-건조된다. 다음 단계들에서 블로우-건조된 실리콘 표면을 건드리지 않기 위해 특별한 보호가 실시되어, 핸들링에 의해 도입되는 오염물을 제거한다. 단계 162 에서, 전극 어셈블리로부터 물을 더욱 제거하기 위해, 전극 어셈블리는 120℃ 에서, 바람직하게는 약 3 시간 진공 오븐에서 베이킹된다. 베이킹 동안, Teflon? 바 또는 판과 같은 분리 툴들 (즉, 진공 오븐에서 전극 어셈블리를 지지하는데 이용되는 컴포넌트) 은 전극 어셈블리와 오븐 내벽 사이의 직접 접촉이 방지되어 오븐 내벽으로 인한 전극 어셈블리의 오염이 방지되도록 전극 어셈블리와 오븐 내벽 사이에 위치된다.
단계 162 에 후속하여, 전극 어셈블리는 전극 어셈블리가 오염 사양에 부합하는 것을 보장하기 위해 검사되는 것이 바람직하다. 단계 164 에서, 검사는 예를 들어, QⅢ® + Surace 입자 검출기 (캘리포니아주, 리버모어의 Pentagon Technologies) 에 의해 측정한 것처럼 표면 입자 카운트를 측정하는 것을 포함할 수도 있다. 또한, 필요하다면, 표면 거칠기, 유도성 결합 플라즈마 질량 분광법 분석을 이용한 와이퍼의 표면 청정도, 주사 전자 현미경을 이용한 표면 형태 및 블랙 실리콘 구멍들 및 에칭 깊이와 같은 다양한 치수들의 다른 측정치들이 측정될 수도 있다. 전극 어셈블리가 오염 사양에 부합하는 경우, 전극 어셈블리는 단계 166 에서 클래스-100 청정실 백에 이중 패킹된다.
오퍼레이터는 바람직하게는 오퍼레이터의 손에 의한 오염이 방지되도록 도 1 의 단계들 (특히, 전극/전극 어셈블리를 와이핑하는 단계 116, 단계 124, 단계 132, 단계 144, 단계 146, 단계 150 및 단계 156) 의 수행 동안, 그리고 그 단계들 사이에서 전극 어셈블리를 취급하는 동안 장갑을 착용한다. 또한, 필요할 때마다, 오퍼레이터는 일 단계에서 생성된 오염물들 또는 입자들이 후속 단계들로 이송되는 것을 방지하기 위해 새로운 장갑을 착용할 수도 있다. 다양한 타입의 장갑 재료들이 최적의 장갑 재료를 결정하기 위해 테스트되었다. 표 1 은 2 개의 예시적인 장갑들, 즉, (TN, Talbott 의 Oak Technical 에 의해 제조된) 클래스-M1.5 폴리염화비닐 (PVC) 장갑 및 클래스-100 니트릴 장갑에 대한 유도성 결합 플라즈마 질량 분광법 (ICP-MS) 분석으로부터의 결과들을 제공한다. 분석에서, 각 장갑은 산성 용액과 접촉되었고, 결과로 발생하는 장갑에 대한 금속성 원소들의 양이 측정되었다. 나트륨 및 니켈을 제외하고는, 클래스-M1.5 PVC 장갑이 클래스-100 니트릴 장갑보다 더 적은 금속성 원소들을 생성했다는 것을 나타내는 결과들이 이하의 표 1 에 제공된다. 포함하지는 않았지만, 금속성 원소들의 형성에 대한 초순수 및 이소프로필 알코올의 영향을 결정하기 위해 유사한 테스트들이 수행되었다. 그 결과들에 기초하면, 바람직한 실시형태에서, 오퍼레이터는 속장갑 (inner glove) 과 겉장갑 (outerglove) 을 착용하며, 여기서, 속장갑은 클래스-100 니트릴 장갑이고 겉장갑은 PVC 장갑, 예를 들어, 클래스-M1.5 PVC 장갑이다. 도 2 에 나타낸 것처럼, 청정실 와이퍼 (206) 는 와이핑 툴 (200) 의 상부 부분을 감싼다. 와이핑 동안 장갑의 산성 용액과의 직접 접촉을 회피하기 위해, 와 이핑 툴 (200) 의 최상면 (204) 을 커버하는 와이퍼 (206) 의 부분만이 산성 용액으로 적셔지는 것이 바람직하다.
Figure 112009066094873-pct00001
마찬가지로, 다양한 타입의 청정실 와이퍼가 재료 및 패브릭 구조의 관점에서 최적의 와이퍼를 결정하기 위해 테스트되었다. 테스트에서, 각 와이퍼는 이소프로필 알코올, 초순수 또는 산성 용액으로 적셔졌다. 그 후, 적셔진 영역 상의 금속성 원소들의 양을 측정하기 위해 적셔진 와이퍼에 대해 ICP-MS 분석이 수행되었다. 표 1 은 산성 용액으로 적셔진 2 개의 와이퍼들에 대한 결과들을 포함한다. 즉, 더 적은 금속성 원소들을 생성한 클래스-100 청정실 와이퍼는 비청정실 와이퍼보다 산성 용액에 내성이 있었다. 그 결과들에 기초하면, 바람직한 실시형태에서, 밀봉된 에지를 가진 편물의 폴리에스테르로 제조되고 세탁된 VWR LabShop (IL, BataVia) 에 의해 제조된 클래스-100 내산성 청정실 와이퍼와 같은 청정실 와이퍼가 이용된다.
다양한 실시형태들이 설명되었지만, 당업자에게 명백한 것처럼 변화 및 변형이 의지될 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 도 1 에 도시된 일부 단계들은 스킵될 수도 있고 반복될 수도 있다. 이러한 변화 및 변형은 여기에 첨부된 특허청구의 범위 및 영역 내에서 고려될 것이다.

Claims (20)

  1. 플라즈마-노출된 실리콘 표면을 포함하는, 플라즈마 챔버에서 플라즈마를 생성하는 전극 어셈블리를 세정하는 방법으로서,
    배쓰의 내부 라이너 및 상기 배쓰 내에 상기 전극 어셈블리를 매다는데 이용되는 컴포넌트를 10% 미만의 질산을 포함하는 질산 용액으로 사전-세정하는 단계;
    상기 사전-세정된 컴포넌트를 이용하여 상기 배쓰의 상기 사전-세정된 내부 라이너 내에 상기 전극 어셈블리를 매다는 단계;
    상기 배쓰의 상기 사전-세정된 내부 라이너 내에 포함된 초순수에 상기 전극 어셈블리를 소킹 (soak) 하거나 상기 초순수로 상기 전극 어셈블리를 세정하는 단계;
    상기 배쓰의 상기 사전-세정된 내부 라이너로부터 상기 전극 어셈블리를 제거하는 단계; 및
    상기 실리콘 표면을 하이드로플루오르산, 질산, 아세트산 및 물을 포함하는 산성 용액과 접촉시킴으로써 상기 실리콘 표면으로부터 오염물들을 제거하는 단계를 포함하며,
    상기 전극 어셈블리는 복수의 가스 유출구들을 갖는 샤워헤드 전극을 포함하는, 전극 어셈블리의 세정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배쓰는 초음파 배쓰를 포함하며,
    상기 전극 어셈블리의 세정 방법은 상기 전극 어셈블리를 상기 초음파 배쓰의 상기 사전-세정된 내부 라이너 내에 포함된 초순수로 초음파 세정하는 단계를 포함하는, 전극 어셈블리의 세정 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 배쓰의 상기 내부 라이너는 폴리에틸렌을 포함하는, 전극 어셈블리의 세정 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 배쓰 내에 상기 전극 어셈블리를 매다는데 이용되는 상기 컴포넌트는 폴리테트라플루오르에틸렌을 포함하는, 전극 어셈블리의 세정 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 질산 용액으로 사전-세정하는 단계는, 상기 질산 용액으로 와이핑하는 단계, 초순수로 린싱하는 단계, 이소프로필 알코올로 와이핑하는 단계 및 초순수로 린싱하는 단계를 포함하는, 전극 어셈블리의 세정 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 실리콘 표면을 이소프로필 알코올로 적셔진 와이퍼와 접촉시키거나 상 기 전극 어셈블리를 탱크 내에 포함된 이소프로필 알코올에 소킹하는 단계를 더 포함하는, 전극 어셈블리의 세정 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 이소프로필 알코올을 포함하는 상기 탱크를 질산 용액으로 사전-세정하는 단계를 더 포함하며,
    상기 질산 용액은 10% 미만의 질산을 포함하는, 전극 어셈블리의 세정 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 실리콘 표면을 산성 용액과 접촉시키는 것은 상기 실리콘 표면을 상기 산성 용액으로 적셔진 와이퍼와 접촉시키는 것을 포함하는, 전극 어셈블리의 세정 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    클래스-100 니트릴 속장갑과 폴리염화비닐 겉장갑을 착용한 오퍼레이터가 상기 실리콘 표면을 상기 산성 용액으로 적셔진 클래스-100 내산성 와이퍼와 접촉시키는, 전극 어셈블리의 세정 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 어셈블리를 초순수로 플러싱하는 단계를 더 포함하는, 전극 어셈 블리의 세정 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 어셈블리를 블로우-건조시키고, 상기 전극 어셈블리를 진공 오븐에서 베이킹하며, 상기 진공 오븐 내에 상기 전극 어셈블리를 지지하는데 이용되는 컴포넌트를 질산 용액으로 사전-세정하는 단계를 더 포함하며,
    상기 질산 용액은 10% 미만의 질산을 포함하는, 전극 어셈블리의 세정 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 어셈블리를 청정실로 이송하는데 이용되는 탱크를 10% 미만의 질산을 포함하는 질산 용액으로 사전-세정하는 단계; 및
    상기 사전-세정된 탱크 내의 상기 전극 어셈블리를 청정실로 이송하는 단계를 더 포함하며,
    상기 청정실 내에서, 상기 실리콘 표면은 하이드로플루오르산, 질산, 아세트산 및 물을 포함하는 상기 산성 용액과 접촉되는, 전극 어셈블리의 세정 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    파워 플러싱 단계 동안 상기 전극 어셈블리를 포함하는 기기를 10% 미만의 질산을 포함하는 질산 용액으로 사전-세정하는 단계; 및
    상기 사전-세정된 기기 내에 지지된 상기 전극 어셈블리를 이소프로필 알코 올 용액 또는 초순수로 파워 플러싱하는 단계를 더 포함하며,
    상기 기기는,
    상기 파워 플러싱을 위해 적어도 하나의 가압된 세정 유체 공급부에 접속된 하나 이상의 유입구들을 갖는 상부 커버; 및
    배수로를 갖고 상기 전극 어셈블리가 배치되는 하부 부분을 더 포함하며,
    상기 파워 플러싱하는 단계는 상기 하나 이상의 유입구들을 통하여 상기 기기에 가압된 세정 유체를 공급하는 단계를 포함하며,
    또한, 상기 파워 플러싱하는 단계는 상기 전극 어셈블리의 가스 홀들 및 표면들을 세정하는, 전극 어셈블리의 세정 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 어셈블리는 실리콘 전극에 엘라스토머 접착된 알루미늄 배킹 부재를 포함하는, 전극 어셈블리의 세정 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 알루미늄 배킹 부재는 판 또는 링을 포함하는, 전극 어셈블리의 세정 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    제거되는 오염물들이 Al, Ca, Mg, Na, K, Ni, Fe, Zn, Ti 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 전극 어셈블리의 세정 방법.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 산성 용액은 0.25 내지 1 체적% 의 하이드로플루오르산, 10 내지 40 체적% 의 질산, 및 10 내지 20 체적% 의 아세트산을 포함하는, 전극 어셈블리의 세정 방법.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 사전-세정하는 단계에서 이용되는 상기 질산 용액은 2% 의 질산 및 잔량수 (balance water) 를 포함하는, 전극 어셈블리의 세정 방법.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 실리콘 표면으로부터 블랙 실리콘을 제거하는 단계를 더 포함하는, 전극 어셈블리의 세정 방법.
  20. 삭제
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