KR20120016176A

KR20120016176A - 프로세스 챔버 부품으로부터 탄탈륨-함유 증착물을 클리닝하는 방법

Info

Publication number: KR20120016176A
Application number: KR1020127000546A
Authority: KR
Inventors: 칼 부루크너; 홍 왕
Original assignee: 퀀텀 글로벌 테크놀로지스, 엘엘씨
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2004-05-25
Publication date: 2012-02-22
Also published as: JP2007528938A; KR20070026369A; WO2005068681A2; WO2005068681A3; KR101270192B1; KR20120014234A; TW200522186A; KR20120016177A; KR101164570B1; US20050028838A1; KR101223154B1; TWI304612B

Abstract

프로세스 챔버 부품의 표면으로부터 탄탈륨-함유 증착물을 클리닝하는 방법은 HF 대 HNO₃의 약 1:8 내지 1:30의 중량의 비율을 갖는 클리닝 용액에 부품의 표면을 담그는 단계를 포함한다. 다른 예에서, 클리닝 용액은 KOH 대 H₂O₂의 약 6:1 내지 약 10:1의 몰 비율을 가진다. 또 다른 예에서 구리 표면을 클리닝 하기에 적절한 클리닝 용액은 약 6:1 이상의 HF 대 산화제의 몰 비율로 이루어진 HF 및 산화제를 포함한다. 탄탈륨-함유 증착물은 상기 표면을 거의 부식시키지 않고 상기 표면으로부터 제거될 수 있다.

Description

프로세스 챔버 부품으로부터 탄탈륨-함유 증착물을 클리닝하는 방법 {CLEANING TANTALIUM-CONTAINING DEPOSITS FROM PROCESS CHAMBER COMPONENTS}

본 발명은 프로세스 챔버 부품 표면으로부터의 금속 함유 잔여물의 클리닝, 회수에 관한 발명이다.

교차 참조

이 출원은 2003년 12월 19일 출원하고 어플라이드 머티어리얼스사에 양도한 브루에크너 외 다수의 미국 특허 출원 제 10/742,604 호 "금속 함유 합성물을 회수하기 위한 챔버 표면 크리닝"의 연속물이며 이는 다시 2002년 11월 25일에 출원하고 역시 어플라이드 머티어리얼스사에 양도한 왕 외 다수의 미국 특허 출원 제 10/304,535 호 "코팅 처리된 프로세스 챔버 부품 크리닝 방법"의 연속물이다. 두 특허 모두 완전히 그대로 여기에 참조 되어 들어있다.

반도체 웨이퍼, 디스플레이와 같은 기판 공정에서 기판은 프로세스 챔버에 놓이고 기판 위에 물질을 증착시키거나 에칭시키기 위해 활성화된 가스에 노출된다. 이러한 공정중에 공정 잔여물이 발생하여 챔버 내부 표면 위에 증착된다. 예를 들어 스퍼터 증착 공정에서 기판 위 증착을 위해 타겟으로부터 스퍼터되는 물질은 증착링, 커버링(cover ring), 쉐도우링(shadow ring), 내부쉴드(inner shield), 상부쉴드, 월라이너(wall liner), 포커스링(focus ring)과 같은 여타 부품 표면 위에도 증착된다. 다음 공정 사이클에서 증착된 공정 잔여물은 챔버 부품 표면으로부터 기판 위로 "박편이 되어 떨어져 내려(flake off)" 기판을 오염시킬 수 있다. 따라서 증착된 공정 잔여물은 챔버 표면으로부터 주기적으로 클리닝되어야 한다.

그러나 탄탈륨과 같은 금속 물질을 함유한 공정 증착물을 챔버 부품으로부터 클리닝하기란 어려우며 특히 부품이 금속 함유 물질로 만들어져 있을 때에는 더욱 어렵다. 탄탈륨이 기판 위에 스퍼터 증착될 때, 스퍼터된 탄탈륨 중 일부는 인접 챔버 부품 표면에 증착된다. 증착물 제거에 적합한 클리닝 용액이 티타늄과 같은, 챔버 부품을 형성하는 데 쓰이는 다른 금속과도 빈번히 반응하기 때문에 이러한 탄탈륨 공정 증착물을 제거하는 것은 어렵다. 이러한 표면으로부터 탄탈륨 함유 물질을 클리닝하는 것은 부품을 부식시킬(erode) 수 있으며 빈번한 부품 교체가 필요해질 수 있다. 클리닝이 "라바코트(Lavacoat^TM)"에 의해 형성된 표면과 같은 금속 표면에 텍스쳐를 형성할(textured) 때 금속 표면 이 특히 문제될 수 있다. 이러한 표면에 틈이나 구멍이 생겨 탄탈륨 함유 공정 잔여물이 사이에 끼면 기존의 클리닝 공정으로 이러한 잔여물을 제거하기 어렵게 된다.

기존의 클리닝 방법을 사용하여 탄탈륨을 클리닝할 때 이러한 공정 중에 생성되는 다량의 탄탈륨 함유 물질이 회수되지 않는다. 많은 탄탈륨 증착 공정에서 대략 스퍼터된 탄탈륨 물질 중 절반만이 기판 위에 증착되며 나머지는 챔버 내의 여러 부품 표면 위에 증착된다. 기존의 클리닝 방법들은 빈번하게 사용하고 난 클리닝 용액을 용해된 탄탈륨 물질과 함께 처리했다. 따라서 탄탈륨을 챔버 표면에서 클리닝하고 난 뒤 많은 양의 탄탈륨 물질이 허비되어 대략 연간 30,000 파운드의 손실이라는 결과를 낳고 있다. 순도가 높은 탄탈륨은 가격이 높고 새로운 클리닝 용액도 확보해야 하기 때문에 이런 식으로 처리된 탄탈륨은 환경면으로 보아도 바람직하지 않으며 비용면에서도 손실이 크다.

한 버전으로 기판 공정 중에 구리 표면을 지닌 프로세스 챔버 부품을 사용할 수 있으면 바람직하다. 구리 표면은 낮은 온도 변화를 보이기 때문에 구리 표면과 표면 위에 증착된 잔여물 사이의 응력을 최소화할 수 있다. 그러나 구리 표면으로부터 공정 잔여물을 클리닝하기가 매우 어렵기 때문에 구리 표면 부품 사용을 수행하기 어려울 수 있다. 이는 부분적으로 부품 표면으로부터 탄탈륨 함유 증착물을 에칭하고 제거할 수 있는 클리닝 용액에 의해 구리 표면이 대체로 매우 쉽게 에칭,부식되기 때문이다. 또한 구리 표면은 알루미늄이나 스테인리스강 표면과 같은 다른 금속 표면을 과도하게 부식시키지 않는 클리닝 용액에도 쉽게 부식될 수 있다는 점에서 바람직하지 못하다.

그러므로 과도하게 표면을 부식시키지 않으면서 부품의 표면으로부터 탄탈륨 함유 증착물과 같은 금속 함유 잔여물과 증착물을 클리닝하는 방법이 바람직하다. 구리를 포함하는 부품 표면으로부터 탄탈륨 함유 증착물을 클리닝하는 방법은 더더욱 바람직할 것이다. 또한 챔버 표면에서 클리닝 된 탄탈륨 물질이 허비되는 양을 줄이는 것이 바람직하다. 탄탈륨 함유 잔여물을 클리닝하는 데 사용된 클리닝 용액을 회수하는 방법은 더욱 바람직할 것이다.

프로세스 챔버 부품의 표면으로부터 탄탈륨-함유 증착물을 클리닝하는 방법은 HF 대 HNO₃의 약 1:8 내지 1:30의 중량의 비율을 갖는 클리닝 용액에 부품의 표면을 담그는 단계를 포함한다. 이 경우 탄탈륨-함유 증착물이 부품의 표면을 거의 부식시키지 아니하고 부품의 표면으로부터 제거될 수 있다. 이때 프로세스 챔버 부품의 표면은 티타늄, 스테인리스강, 알루미늄, 및 탄탈륨 중 하나 이상을 포함하고, 클리닝 용액은 약 10중량% 미만의 HF를 포함한다. 다른 예에서, 클리닝 용액은 KOH 대 H₂O₂의 약 6:1 내지 약 10:1의 몰 비율을 가진다. 이 경우도 탄탈륨-함유 증착물이 표면을 거의 부식시키지 아니하고 표면으로부터 제거될 수 있다. 프로세스 챔버 부품의 표면은 티타늄, 스테인리스강, 알루미늄, 및 탄탈륨 중 하나 이상을 포함하고, 클리닝 용액은 약 5M 내지 약 12M의 KOH 및 약 0.5M 내지 약 2M의 H₂O₂를 포함하며, 이 용액은 약 70℃ 이상의 온도에서 유지된다. 또 다른 예에서 구리 표면을 클리닝 하기에 적절한 클리닝 용액은 약 6:1 이상의 HF 대 산화제의 몰 비율로 이루어진 HF 및 산화제를 포함한다. 탄탈륨-함유 증착물은 상기 표면을 거의 부식시키지 않고 상기 표면으로부터 제거될 수 있다. 이때 산화제는 HNO₃, H₂O₂, H₂SO₃ _, 및 O₃ 중 하나 이상을 포함하고, 이 클리닝 용액의 경우 약 3M 내지 약 20M의 HF 및 약 0.1M 내지 약 3M의 산화제를 포함한다.

제시된 발명의 특징, 외관, 장점 등은 발명의 예를 보여주는 이하의 상세한 설명, 첨부된 청구 범위, 및 첨부된 설계도와 관련하여 더욱 잘 이해될 것이다. 그러나 각각의 특징은 단순히 특정한 도에서만이 아니라 일반적으로 발명에서 사용될 수 있으며, 본 발명은 이러한 특징들을 여러 방법으로 조합해서 이용할 수 있음을 이해해야 한다.

도 1은 표면 위에 금속 함유 증착물을 지닌 부품의 실시예의 측면 개략도이다.
도 2는 전기화학적 에칭 장치의 실시예의 측면 개략도이다.
도 3a는 탄탈륨 함유 합성물을 회수하는 방법의 실시예를 보여주는 흐름도이다.
도 3b는 탄탈륨 함유 합성물을 회수하는 방법의 다른 실시예를 보여주는 흐름도이다.
도 4는 클리닝 공정으로 금속 함유 증착물이 클리닝될 수 있는 부품을 하나 이상 지닌 프로세스 챔버의 실시예의 측단면도이다.
도 5는 HF와 HNO₃을 포함하는 서로 다른 클리닝 용액으로 구리 표면을 클리닝했을 때 클리닝 시간에 따른 구리의 중량 감소량 퍼센트의 비교 그래프이다.
도 6a는 HF만 함유한 클리닝 용액과 HF 대 HNO₃가 미리 선택된 비율대로 들어있는 개선된 클리닝 용액으로 구리 표면을 클리닝했을 때 클리닝 시간에 따른 구리의 중량 감소량 퍼센트의 비교 그래프이다.
도 6b는 탄탈륨 표면을 도 6a의 클리닝 용액으로 클리닝했을 때 클리닝 시간에 따른 탄탈륨의 중량 감소량 퍼센트의 비교 그래프이다.

표면(20)을 지닌 프로세스 챔버 부품(22)은 도 1에서 예로 나타나 있듯 기판(104) 공정 중에 생성되는 탄탈륨 함유 증착물(24)과 같은 금속 함유 공정 증착물(24)을 제거하기 위해 클리닝된다. 예를 들어 탄탈륨 함유 증착물은 적어도 한 가지 이상의 탄탈륨 금속, 질화 탄탈륨, 산화 탄탈륨 물질을 포함할 수 있다. 탄탈륨 함유 증착물(24)을 제거하기 위해 클리닝 공정을 수행하면 챔버(106) 내의 오염물질 입자 형성을 줄일 수 있고 기판 수율을 향상시킬 수 있으며 클리닝 용액으로부터 탄탈륨을 회수할 수 있게 된다. 클리닝되어야 하는 챔버 부품(22)에는 금속 및 탄탈륨 함유 공정 증착물(24)이 축적되는 부품들인데 예를 들어 챔버(106)에 공정 가스를 제공하는 가스 전달 시스템(112)의 일부, 챔버(106) 내의 기판(104)를 지지하는 기판 지지대(114), 공정 가스를 활성화시키는 가스 활성기(116), 챔버 외장벽(118), 쉴드(120), 챔버(106)로부터 가스를 배출하는 가스 배출장치(122)가 있으며 이들의 실시예는 도 4에 나타나 있다.

물리적 기상 증착 챔버(106)의 실시예를 도시하는 도 4와 관련하여 클리닝할 수 있는 부품(22)에는 챔버 외장벽(118), 상부 및 하부 쉴드(120a, 120b)를 포함하는 챔버 쉴드(120), 타겟(124), 커버링(126), 증착링(128), 지지링(130), 절연링(132), 코일(135), 코일 지지대(137), 셔터 디스크(shutter disk, 133), 클램프 쉴드(clamp shield, 141), 기판 지지대(114)의 표면(134)dl 있다. 부품(22)은 적어도 한 가지 이상의 티타늄, 스테인리스강, 알루미늄, 구리, 탄탈륨과 같은 금속을 포함한 표면(20)을 지닐 수 있다. 표면(20)은 또한 적어도 한 가지 이상의 산화 알루미늄, 질화 알루미늄, 산화 실리콘과 같은 세라믹 물질도 포함할 수 있다.

공정 증착물(24)을 제거하기 위한 클리닝 단계는, 부품(22)의 표면(20)을 적어도 부분적으로 공정 증착물(24)을 부품(22)의 표면(20)으로부터 제거할 수 있는 산성 클리닝 용액에 노출시키는 단계를 포함한다. 산성 용액은 예를 들어 공정 증착물(24)과 반응하여 쉽게 산성용액에 용해되는 물질을 형성함으로써 부품(22)의 표면(20)으로부터 공정 증착물(24)과 반응을 일으켜 증착물을 제거할 수 있는 용해된 산성 물질을 포함한다. 그러나 산성 용액은 공정 증착물(24)이 부품(22)의 일부로부터 제거된 후 부품(22)의 표면(20)의 노출 부분을 과도하게 부식, 손상시키지 않는다. 표면(20)의일부분를 산성용액과 접촉키거나 또는 산성용액에 넣거나 담금으로써 표면(20)을 산성용액에 노출시킬 수 있다. 코팅처리된 부품(22)의 표면(20)을 대략 8분과 같이 약 3분에서 15분 동안 용액에 담글 수 있으며 공정 증착 물질의 조성 및 두께에 따라 시간을 다르게 하여 용액에 담글 수 있다.

산성 클리닝 용액의 조성은 표면(20)의 조성과 공정 증착물(24)의 조성에 따라 정해진다. 일례에서 산성 용액은 플루오르화수소(HF)를 포함한다. 플루오르화수소는 표면(20) 위에 축적된 불순물과 반응하여 이를 용해시킬 수 있다. 산성용액은 질산(HNO₃)과 같은 비플루오르화 산을 추가적으로 또는 대체적으로 포함할 수 있다. 비플루오르화제는 표면(20)을 클리닝 및 준비하는 동안 밑에 있는 부품 구조에서 부식 결함을 덜 형성하게 하는 반응성이 덜한 화학 물질을 제공할 수 있다. 또한 일례에서, 표면(20)의 클리닝을 위해 제공되는 산성 용액은 부품(22)의 부식을 줄이기 위해 적절히 적은 농도의 산성 물질을 포함할 수 있다. 산성 물질의 적절한 농도는 예를 들어 약 2M 내지 15M의 산성 물질같이 약 15M 미만의 산성물질이 될 수 있다. 산화 알루미늄 또는 스테인리스강을 포함하는 표면(20)을 포함하는 부품(22)의 경우 적합한 산성 용액은 대략 HF 5M과 같은 약 2M 내지 8M의 HF와 약 HNO₃ 12M과 같은 2M 내지 15M의 HNO₃로 이루어질 수 있다. 티타늄을 포함하는 표면(20)을 포함하는 부품(22)의 경우 적합한 산성 용액은 대략 2M 내지 10M의 HNO₃을 포함할 수 있다. 이례에서 적합한 산성 용액은 HF 5M과 HNO₃ 12M을 포함할 수 있다.

거의 표면(20), 특히 금속 표면(20)을 부식시킴이 없이 탄탈륨 함유 증착물을 제거하기 위해 HF대 HNO₃의 일정하게 정해진 비율의 용액에 표면(20)을 담금으로써 탄탈륨 함유 잔여물을 클리닝하는 것을 향상시킬 수 있는 클리닝 방법이 추가로 발견되었다. 특히 충분히 낮게 HF대 HNO₃ 비율을 정하면 표면(20), 특히 금속 표면(20)의 부식을 줄일 수 있다는 사실도 발견되었다. HF대 HNO₃의 적합한 비율은 중량으로 약 1:8 미만의 비율일 수 있다. 예를 들어 클리닝 용액은 중량으로 대략 1:8 내지 1:30의 HF대 HNO₃ 비를 포함할 수 있으며 심지어 중량으로 약 1:15와 같이 1:12 내지 1:20의 비율을 포함할 수 있다. 용액 내의 HF 농도는 중량으로 약 2%에서 10%까지, 즉 약 5% 정도와 같이 대략 10% 미만으로 유지되는 것이 바람직하다. 용액 내의 HNO₃ 농도는 대략 중량으로 60%에서 67%까지, 즉 65% 정도와 같이 적어도 60%인 것이 바람직하다.

향상된 클리닝 결과는 적어도 부분적으로 가능하다고 믿어지는데, 이는 HNO₃가 금속 표면과 같은 표면(20)과 반응하여 산화되고 내식 보호층을 표면 위에 형성하여 표면(20)의 에칭을 방해하기 때문이다. 충분히 낮은 비율에서 HNO₃와 HF는 함께 작용하여 대체로 표면(20)의 부식 없이 탄탈륨 함유 증착물을 제거한다. HF는 탄탈륨 함유 증착물을 에칭, 용해시켜 표면(20)의 일부를 노출시킨다. HNO₃는 또한 비록 낮은 에칭율이라 하더라도 탄탈륨 함유 증착물을 부식시키며 나아가 강한 산화제로서 표면(20)의 노출 부분과 반응하고 노출 부분을 산화시켜 내식 보호층을 형성한다. 따라서 용액 내의 HF 농도에 대해 충분히 높은 HNO₃의 농도를 유지함으로써 표면(20)을 부식으로부터 보호하는 데 HNO₃ 잉여분을 사용할 수 있다. HF에 대해 충분히 높은 농도의 HNO₃를 제공하는 개선된 HF 대 HNO₃ 비율을 지닌 클리닝 용액은 특히 금속 표면(20), 예를 들어 적어도 한 가지 이상의 티타늄, 스테인리스강, 알루미늄, 탄탈륨을 포함한 금속 표면을 클리닝하는 데 적합하다.

클리닝 과정에서 고갈된 HF를 보충하기 위해 새로운 HF를 클리닝 용액에 첨가할 수 있다. 용액 내의 HF는 예를 들어 탄탈륨 함유 증착물(24)와 반응하여 탄탈륨 플루오르화 합성물을 형성함으로써 고갈된다. HF의 고갈은 점차적으로 탄탈륨 함유 증착물이 표면(20)에서 제거되는 속도를 감소시킨다. 새로운 HF를 첨가시키면 표면(20)으로부터 탄탈륨 함유 증착물(24)를 원하는 비율대로 제거할 수 있게 된다.

일례에서 클리닝 용액의 조성은 탄탈륨 함유 증착물을 구리를 포함하는 금속 표면(20)으로부터 클리닝하기 위해 최적화될 수 있다. 특히 플루오르화수소(HF)를 포함한 클리닝 용액과 미리 선택된 몰 비율의 산화제가 구리 표면(20)의 과도한 에칭 없이, 심지어 구리 표면(20)의 거의 부식 없이 탄탈륨 함유 증착물(24)의 개선된 클리닝을 제공할 수 있다는 사실이 발견되었다. 일례에서 클리닝 용액은 대략 최소한 9:1, 심지어 최소한 약 20:1과 같이 적어도 6:1의 HF대 산화제의 몰 비율을 포함한다. 예를 들어 클리닝 용액은 대략 9:1에서 20:1까지와 같이 약 6:1에서 40:1까지의 HF 대 산화제의 몰 비율을 포함할 수 있다. 클리닝 용액 내의 적합한 HF 농도는 약 3M에서 20M과 같이 최소한 대략 3M일 수 있다. 클리닝 용액 내의 적합한 산화제 농도는 약 0.1M에서 3M과 같이 대략 3M 미만일 수 있으며, 심지어 약 0.1M에서 1M까지와 같이 약 1M 미만일 수도 있다. HF와 산화제를 미리 선택된 비율대로 포함하는 개선된 클리닝 용액은 예를 들어 최소한 대략 40:1, 심지어 약 50:1과 같은 구리 표면(20)에 대한 탄탈륨 함유 증착물(24)의 좋은 에칭 선택도를 제공할 수 있다.

산화제는 탄탈륨 함유 증착물과 같은 다른 합성물과 물질을 산화시킬 수 있는 합성물을 포함하며 대체로 산소 함유 합성물을 포함한다. 한 예에서 적합한 산화제는 질산(HNO₃)을 포함한다. 나아가 HNO₃에 더해지거나 HNO₃의 대체물로 제공될 수 있는 과산화수소(H₂O₂), 황산(H₂SO₃), 오존(O₃) 중 최소한 한 물질, 혹은 이들의 합성물을 포함한 산화제로 좋은 클리닝 결과가 제공될 수 있다는 사실이 발견되었다. 예를 들어 오존은 오존가스를 클리닝 용액 안으로 기포가 나게 하여 클리닝 용액에서 원하는 비율로 제공될 수 있다.

구리를 포함하는 부품 표면으로부터 탄탈륨 함유 증착물을 클리닝하는 데 적합한 클리닝 용액의 일례에서 산화제는 HNO₃를 포함한다. 예를 들어 클리닝 용액은 (i) 약 49 중량%의 HF 농도를 지닌 HF 표준 용액 부피 기준 약 45%와 (ii) 약 70 중량%의 HNO₃ 농도를 지닌 HNO₃ 표준 용액 부피 기준 약 5% 내지 10%를 결합하면 형성될 수 있다. 용액의 나머지는 물을 포함하며 가급적 탈이온화한 물이 좋다. 이러한 용액은 부피 기준 10% HNO₃ 용액의 경우 대략 9:1 내지, 부피 기준 HNO₃ 5% 용액의 경우 19:1까지의 HF 대 HNO₃ 몰 비율을 포함한다.

*미리 선택된 비율의 HF와 산화제를 포함한 용액이 과도하게 구리 표면(20)을 에칭하지 않으면서도 탄탈륨 함유 증착물(24)을 클리닝할 수 있다는 사실의 발견은 구리가 대체로 HNO₃와 같은 산화제에 의한 화학적 공격에 매우 민감하여 이러한 제제에 쉽게 부식되기 때문에 예상치 못한 일이었다. 또한 탄탈륨 함유 증착물(24)는 대체로 바람직하게 높은 비율로 HF만을 포함한 용액에 의해 부식되지 않는다. 그러나 미리 선택된몰 비율로 HF와 산화제를 화합시킴으로써 상승작용 효과를 얻을 수 있고 이를 이용하여 탄탈륨 함유 증착물(24)의 개선된 클리닝을 얻을 수 있다는 사실이 관찰되었다. 이 발견을 특정한 화학 메카니즘에 국한하지 않으면 표면(20)으로부터 탄탈륨 함유 증착물을 높은 에칭 비율로 에칭하기 위해 산화제가 용액 내의 HF에 의해 완수되는 클리닝 속도를 높이는 역할을 할 수도 있다고 가정된다. 그러나 과도한 양의 산화제는 구리 표면(20)의 급속한 에칭과 부식이라는 결과를 낳을 수 있기 때문에 산화제의 농도는 HF 농도에 대해 낮게 유지되는 것이 바람직하다. 예를 들어 알루미늄 또는 스테인리스강 표면과 같은 구리 외의 금속을 포함하는 부품 표면(20)은 종종 실질적으로 낮은 HF 대 HNO₃의 몰 비율을 지닌 클리닝 용액을 필요로 하기 때문에 HF와 산화제 클리닝 용액의 개선된 구리 클리닝 능력은 더욱 놀랍다. 따라서 구리 표면(20)을 미리 선택된 비율의 HF와 산화제를 지닌 개선된 클리닝 용액으로 클리닝 하면 예상치 못한 정도로 좋은 클리닝 결과를 제공하며 기판 프로세스 챔버(106)의 구리 표면(20)을 지닌 부품(22)의 효율적 사용을 제공한다.

도 5에서 6b는 여러 클리닝 용액에 따른 표면 클리닝에 대한 비교 자료를 나타낸다. 도 5는 적어도 대략 6:1의 바람직한 몰 비율 이하의 비교적 낮은 비율로 된 HF와 HNO₃를 지닌 클리닝 용액에 대한 비교 자료를 보여준다. 비교 자료를 얻기 위해 구리 표면(20)을 도 5에서 (i) 선(200)으로 표시된 HF와 HNO₃를 2:1의 몰 비율로 포함한 클리닝 용액과 (ii) 선(202)으로 표시된 HF와 HNO₃를 1:2 몰 비율로 포함한 클리닝 용액에 담갔다. 선(200)에 의해 표시된 용액은 HF의 표준 용액(stock solution)의 중량으로 49%의 부피의 1 파트와 탈이온화된 물의 부피의 1 파트를 합성함에 의해 형성된다. 선(202)에 의해 표시된 용액은 HF의 표준 용액의 중량으로 49%의 부피의 1 파트와 탈이온화된 물의 부피의 4 파트를 합성함에 의해 형성된다. 각각의 표면으로부터 부식된 구리의 중량 퍼센트는 클리닝 공정 동안 다른 시간 간격을 두고 측정되었고 클리닝 지속 시간을 늘려가면서 이 중량 퍼센트 그래프를 작성했다. 도 5는 두 클리닝 용액 모두 바람직하지 못하게 높은 수준의 구리 표면 부식을 초래했다는 사실을 보여주며 선(200)으로 표시된 클리닝 용액은 대략 5분밖에 지나지 않았을 때 약 20 중량%의 구리 표면을 부식시켰고 선(202)으로 표시된 용액은 대략 5분 후에 20 중량%가 약간 넘는 양을 부식시키며 대략 10분 후에는 30 중량% 이상을 부식시켰다. 그러므로 이들 클리닝 용액은 구리 표면(20)의 클리닝에 있어 바람직하지 못한 결과를 제공했다.

도 6a 및 6b는 미리 선택된 비율을 지닌 HF와 HNO₃를 포함하는 용액으로 얻어진 예상치 못한 정도의 좋은 클리닝 결과를 보여준다. 도 6a에서 구리 표면을 (i) 선(204)으로 표시된 대략 15M 농도의 HF만을 포함하는 비교 용액과 (ii) 선(206)으로 표시된 약 20:1의 몰 비율로 된 HF와 HNO₃를 포함하는 개선된 용액에 담갔다. 비교 대상인 용액은 HF의 표준 용액의 49중량%의 부피의 1 파트와 탈이온화된 물의 부피의 1 파트를 합성함에 의해 형성되었다. 향상된 클리닝 용액은 HF의 표준 용액의 49 중량%의 부피의 10 파트와 HNO₃의 표준 용액의 70 중량%의 부피의 1 파트와 탈이온화된 물의 부피의 10 파트를 합성함에 의해 형성되었다. 각각의 표면으로부터 부식된 구리의 중량 퍼센트는 클리닝 공정 동안 다른 시간 간격을 두고 측정되었고 클리닝 지속 시간을 늘려가면서 부식된 중량 퍼센트 그래프를 작성했다.

도 6a는 HF를 포함한 비교 대상인 클리닝 용액으로 구리 표면(20)을 클리닝 했을 때와 약 20:1의 몰 비율로 된 HF, HNO₃를 둘 다 포함한 개선된 클리닝 용액으로 클리닝 했을 때 구리의 중량 퍼센트 감소를 나타낸다. 비교 대상 용액은 구리 표면의 부식을 전혀 초래하지 않거나 극히 미미한 양의 부식만을 초래했다. HF와 HNO₃를 모두 포함하는 개선된 용액이 구리 표면의 가벼운 부식이라는 결과를 낳은 반면 도 5의 선(200, 202)가 의미하는 비교 클리닝 용액보다 훨씬 낮은 비율로, 훨씬 낮은 구리 중량 퍼센트 손실이 일어났다. 예를 들어 선(206)이 의미하는 개선된 클리닝 용액의 경우 클리닝 시간이 100분 조금 넘은 후의 구리 중량 퍼센트 손실은 겨우 0.15%보다 조금 낮은 수준이었다. 이에 비해 클리닝 시간이 5분밖에 지나지 않았을 때 도 5의 선(200, 202)가 의미하는 비교 용액들은 20%와 25%가 조금 넘는 구리 중량 퍼센트 손실이라는 결과를 낳았으며 이는 미리 선택된 HF 대 HNO₃의 비율을 지닌 개선된 클리닝 용액에 비해 100배가 넘는 중량 퍼센트 손실이었다. 클리닝 시간이 약 350분이 지난 후에도 미리 선택된 HF 대 HNO₃ 비율을 지닌 개선된 클리닝 용액은 표면(20)으로부터 약 0.20wt%가 조금 넘는 구리의 손실을 초래했다. 그러므로 미리 선택된 HF 대 HNO₃ 비율을 지닌 개선된 클리닝 용액은 실질적으로 구리 표면(20)을 부식시키지 않고 구리 표면(20)의 개선된 클리닝을 제공한다.

도 6b는 도 6a와 같은 조성을 지닌 클리닝 용액에 탄탈륨 표면을 노출시킨 결과를 보여준다. 약 15M의 HF를 포함하는 비교 용액에 의해 제공된 클리닝 결과는 선(208)으로 표시되고 약 20:1로 미리 선택된 비율의 HF와 HNO₃를 모두 포함하는 개선된 용액에 의해 제공되는 클리닝 결과는 선(210)으로 표시된다. 이 도의 자료를 얻기 위해 탄탈륨을 포함하는 표면을 각각의 클리닝 용액에 담갔고 각각의 표면으로부터 부식된 탄탈륨의 중량 퍼센트를 클리닝 공정 동안 다른 시간 간격을 두고 측정하여 각각의 용액의 클리닝 능력을 결정하였다. 클리닝 지속 시간을 늘려가면서 각각의 용액에 대해 부식된 중량 퍼센트 그래프를 작성했다.

도 6b에 나타난 결과는 미리 선택된 HF 대 HNO₃의 비율을 지닌 개선된 클리닝 용액이 HF만을 지닌 용액에 비해 탄탈륨 포함 물질의 대단히 훌륭한 클리닝을 제공한다는 사실을 보여준다. 예를 들어 약 150분의 클리닝 시간이 지난 후에 선(210)이 의미하는 HF와 HNO₃의 개선된 용액은 표면으로부터 5wt% 넘는 탄탈륨을 제거했다. 이에 비해 선(208)이 의미하는 HF만을 포함하는 용액은 같은 시간 동안 약 1wt%의 탄탈륨만을 제거했다. 게다가 도 6a와 6b를 비교해 보면 미리 결정된 HF 대 HNO₃의 비율을 포함하는 개선된 클리닝 용액이 탄탈륨과 구리 사이의 높은 선택도를 보여준다는 것을 알 수 있다. 개선된 클리닝 용액은 도 6a의 선(206)이 나타내듯 대략 350분의 클리닝 지속 시간 후에 겨우 약 0.22wt%의 구리 손실 결과를 낳는 동안 도 6b의 선(210)이 나타내 듯 같은 시간 동안 표면으로부터 11wt%가 조금 넘는 탄탈륨이 표면으로부터 제거되었다. 따라서 개선된 클리닝 용액은 약 50:1의 탄탈륨 대 구리의 선택도를 제공할 수 있다. 그에 따라 미리 선택된 비율의 HF와 HNO₃와 같은 산화제를 지닌 용액은 거의 부품 표면의 부식 없이 구리를 포함한 부품 표면으로부터 탄탈륨 함유 잔여물을 효과적으로 클리닝 하는 개선된 결과를 제공한다.

또 다른 버전에서 탄탈륨 함유 증착물(24)는 표면(20)을 KOH와 H₂O₂를 포함하는 용액에 담금으로써 표면(20)으로부터 클리닝될 수 있다. 클리닝 용액은 실질적으로 표면(20), 특히 금속 표면을 실질적으로 부식하지 않고 탄탈륨 함유 증착물을 제거하기 위해 선택된 KOH 대 H₂O₂의 일정 비율을 지닌다. KOH 대 H₂O₂의 적합한 비율은 몰로 대략 7.5:1과 같이 약 6:1에서 10:1이다. 바람직한 비율 범위보다 낮거나 높은 비율은 탄탈륨 함유 증착물에 대한 선택도를 줄일 수 있으며 표면(20)에 각각 에칭과 부식의 결과를 낳을 수 있다. 용액 안의 적합한 KOH 농도는 예를 들어 약 5M에서 12M이고 7M과 같이 심지어 약 5M에서 10M까지이다. 용액 내의 적합한 H₂O₂ 농도는 에를 들어 약 0.5M에서 2.5M까지이며 약 1M과 같이 심지어 0.5M에서 2M까지이다. 또한 KOH와 H₂O₂를 포함하는 클리닝 용액의 적절한 온도를 유지하면 증착물 제거 비율을 증가시켜 탄탈륨 함유 증착물(24)의 제거를 개선할 수 있다는 사실이 발견되었다. 클리닝 용액의 적합한 온도는 약 80℃에서 95℃까지, 심지어 적어도 약 90℃와 같이 적어도 약 70℃이다.

또 다른 클리닝 예로 금속 표면(20)은 전기화학적인 에칭 공정으로 클리닝된다. 이 공정에서 부품(22)의 표면(20)은 도 2에서 예로 나타난 대로 양극 역할을 하며 전압소스(30)의 양전극(31)으로 연결된다. 금속 표면(20)을 전해질을 포함한 전해조 용액을 지닌 전기화학적 전해조(33)에 담근다. 전기화학적 전해조 용액은 또한 적어도 한 가지 이상의 HF, HNO₃, KOH, H₂O₂와 같은 탄탈륨 함유 증착물을 선택적으로 에칭하는 에칭제도 함께 포함하거나 혹은 대신 에칭제만 포함할 수 있다. 예를 들어 전기화학적 전해조는 위에서 설명한 HF/HNO₃ 클리닝 용액 또는 KOH/H₂O₂ 클리닝 용액 중 하나를 포함할 수 있다. 전해조 용액은 또한 HCl, H₂SO₄, 메탄올과 같은 다른 클리닝제를 포함할 수 있다. 일례에서 전해조는 HF, H₂SO₄, 메탄올을 포함하는 용액으로 선택적이자 전기화학적으로 탄탈륨 함유 증착물을 에칭한다. 전압소스(30)의 음전극에 연결된 음극(34) 또한 전해조(33)에 담근다. 바이어스 전압을 전압소스(30)로부터 나오는 음극(34)과 금속 표면(20)에 가하는 것은 표면(20) 상의 탄탈륨 함유 잔여물의 산화 상태 변화를 야기하며 이는 탄탈륨 금속과 같은 탄탈륨 함유 증착물(24)을 전기화학적 에칭 전해조 용액에서 용해될 수 있는 이온 형태로 변화시켜 탄탈륨 함유 증착물(24)을 표면(20)으로부터 에칭할 수 있다. 금속 표면(20)에 가해지는 전압, 전기화학적 에칭 용액의 pH, 용액의 온도와 같은 에칭 공정 조건은 대체로 금속 표면(20)의 부식 없이 탄탈륨 함유 증착물을 선택적으로 금속 표면(20)으로부터 제거하기 위해 바람직하게 유지된다.

이러한 클리닝 방법은 도 1에서 예로 나타난 것처럼 특히 텍스쳐된 표면(20)에 적합할 수 있다. 텍스쳐 표면을 지닌 부품(22)은 공정 잔여물이 달라붙는 "끈끈한" 표면을 제공함으로써 프로세스 챔버의 입자 생성을 줄인다. 일례에서 탄탈륨 함유 증착물이 클리닝된 부품(22)은 예를 들어 9/2/2002에 출원한 웨스트(West) 등의 미국 특허 출원 제 10/653,713 호 "텍스쳐 표면을 지닌 챔버 부품의 성형과 클리닝"과 2002년 3월 13일에 출원한 포피올코프스키(Popiolkowski) 등의 미국 특허 출원 제 10/099,307, 2003년 7월 17일에 출원한 포피올코프스키 등의 미국 특허 출원 제 10/622,178에서 설명된 부품과 같이 "라바코트^TM" 공정으로 텍스쳐된 표면을 지닌 부품을 포괄하며 이들은 모두 공통적으로 어플라이드 머티어리얼스사(Applied Materials, Inc.)에 양도되었고 완전히 그대로 여기에 참조되어 들어있다. 부품(22)은 또한 공통적으로 어플라이드 머티어리얼스사에 양도되었으며 완전히 그대로 여기에 참조되어 들어있는 11/25/2002에 출원한 왕(Wang) 등의 미국 특허 출원 제 10/304,535에서 예로 설명된 대로 플라즈마 분무 코팅 또는 트윈 와이어 아크 분무 코팅과 같은 텍스쳐 표면을 지닌 코팅처리된 부품을 포함할 수 있다.

"라바코트^TM" 텍스쳐된 금속 표면(20)은 전자기적 에너지 빔을 생성하여 그 빔을 부품(22)의 표면(20)으로 향하게 함으로써 형성된다. 전자기적 에너지 빔은 가급적 전자 빔이면 좋으나 양자, 중성자, X선 등도 포함할 수 있다. 전자 빔은 대체로 표면(20)의 한 부위에 일정 시간 동안 초점이 맞춰지며 이 시간 동안 빔은 표면(20)과 상호작용하여 표면 위에 특징을 형성한다. 빔이 급속하게 표면(20)의 한 부위를 가열하고, 몇몇의 경우 표면 물질의 녹는점까지 가열하여 특징을 형성하는 것으로 여겨진다. 급속한 가열은 표면 물질의 일부를 바깥쪽으로 분출시키며 이로 인해 물질이 분출된 부위에 함몰부(23)가 형성되고 분출된 물질이 재증착된 지역에는 돌출부(25)가 형성된다. 부위에 바람직한 특징이 형성된 후에 빔은 새로운 부위에 특징을 형성하기 위해 부품 표면(20)의 다른 부위로 스캔된다. 최종적인 표면(20)은 표면(20)위에 형성된 함몰 23과 돌출 25로 된 벌집 모양의 구조를 포함할 수 있다. 이러한 방법에 의해 형성된 특징은 대체로 육안으로 보이는 크기이며 함몰 직경은 약 0.8에서 1.0mm까지처럼 약 0.1mm에서 3.5mm까지의 범위가 가능하다. "라바코트^TM" 텍스쳐된 표면(20)은 약 2500 마이크로인치(63.5 마이크로미터)에서 4000마이크로인치(101.6 마이크로미터)에 이르는 전체적인 표면 거칠기 평균을 지니며 이는 표면(20)을 따라 형성된 특징들의 평균선으로부터의 변위 절대값 평균으로 정의된 값이다.

즉각적인 클리닝 방법은 거의 표면(20)의 부식없이 이러한 텍스쳐 표면 클리닝에 있어서 놀라울 정도로 좋은 결과를 제공한다. 예를 들어 티타늄으로 형성된 텍스쳐 금속 표면(20)의 경우 위에서 설명한 클리닝 방법은 금속 표면(20)으로부터 티타늄을 시간당 약 1mg/㎠ 이하로 부식시키며 탄탈륨 함유 잔여물을 표면(20)으로부터 클리닝할 수 있다. 반면에 기존의 탄탈륨 클리닝 공정은 부품(22)의 티타늄 표면으로부터 약 5mg/㎠ 이상의 티타늄을 부식시킬 수 있다. 또 다른 예로 약 6:1 내지 10:1의 선택된 몰 비율과 약 80 내지 95℃의 온도를 지닌 KOH와 H₂O₂의 용액은 탄탈륨 함유 증착물을 티타늄 부품 표면(20)이 부식되는 속도보다 약 20배 빠른 비율로 클리닝할 수 있으며 이로 인해 대체로 과도한 부식없이 표면(20)을 클리닝할 수 있게 된다.

일단 부품 표면(20)의 클리닝이 끝나면 클리닝 용액을 처리하여 탄탈륨 함유 물질과 같은 금속 함유 물질을 회수할 수 있으며 이는 적어도 하나 이상의 탄탈륨 금속 혹은 산화 탄탈륨일 수 있다. 탄탈륨 함유 물질을 클리닝 용액으로부터 회수하면 탄탈륨 폐기물로 인한 환경 오염을 줄일 수 있고 또한 적절한 탄탈륨 폐기물 처리에 관한 비용도 줄일 수 있다. 회수된 탄탈륨 함유 물질은 기판 공정에서 재사용될 수 있으며 예를 들어 회수된 탄탈륨 물질은 물리적 기상 증착 공정을 위한 탄탈륨 함유 타겟을 형성하는 데 사용될 수 있다. 탄탈륨 회수에 부가하여 사용된 클리닝 용액은 클리닝 용액의 재사용을 위해 처리될 수 있다. 예를 들어 클리닝 용액은 HF와 HNO₃의 재사용가능한 용액을 회수하기 위해 처리될 수 있다.

부품 클리닝과 탄탈륨 함유 물질 회수 방법의 일례를 보여주는 흐름도가 도 3a에 나타나 있다. 이 방법의 첫 번째 단계로 부품 표면(20)은 클리닝 용액에 담가 클리닝되며 이 용액은 탄탈륨과 다른 금속 함유 잔여물을 용액 속에 용해하여 각각 탄탈륨과 금속 함유 합성물을 형성한다. 부품 표면(20)이 클리닝되고 난 후 침전제가 클리닝 용액에 더해져 용액으로부터 금속 함유 합성물을 침전하고 혼합된(mixed) 고체를 형성한다. 혼합된 고체는 산화 탄탈륨과 같은 탄탈륨 함유 합성물을 포함하며 또한 알루미늄, 티타늄, 철을 포함하는 합성물과 같은 다른 금속 함유 합성물을 포함할 수 있다. 일례에서 클리닝 용액은 도 3a의 화살표대로 일단 혼합된 고체 용액으로부터 침전, 회수하고 나면 다음 부품(22)을 클리닝하기 위해 회수, 재사용될 수 있다. 혼합된 고체를 침전하는 한 방법으로 클리닝 용액은 용액의 pH를 약 1pH 이하로부터 7pH까지 변화시킬 산 또는 염기를 포함하는 침전제를 첨가함으로써 중화된다. 예를 들어 HF와 HNO₃를 포함하는 클리닝 용액의 경우 용액을 중화하기 위해 염기가 첨가될 수 있다. KOH와 H₂O₂를 포함하는 클리닝 용액의 경우 용액을 중화하기 위해 산이 첨가될 수 있다. 적합한 중화 산은 적어도 한 가지 이상의 HNO₃, H₂SO₄, H₃PO₄를 포함할 수 있다. 적합한 중화 염기는 적어도 한 가지 이상의 NaOH, KOH, CaCO₃를 포함할 수 있다. 혼합된 고체는 그리고 나서 예를 들어 용액으로부터 혼합된 고체를 여과하는 방법으로 클리닝 용액에서 분리된다.

탄탈륨 함유 합성물을 다른 금속 함유 부품으로부터 분리하기 위해 금속 선택적 산 용액이 혼합된 고체에 첨가된다. 금속 선택적 산 용액은 산 용액에서 실질적으로 탄탈륨 함유 합성물은 용해하지 않고 금속 함유 합성물을 용해하는 금속 선택적 산을 포함한다. 적합한 금속 선택적 산은 예를 들어 HCl을 포함할 수 있다. 고체의 탄탈륨 함유 합성물은 예를 들어 탄탈륨 함유 고체를 여과하거나 탄탈륨 함유 고형체로부터 산 용액을 가만히 따라 버림으로써 용해된 금속 함유 합성물을 지닌 산 용액으로부터 분리된다. 탄탈륨 함유 합성물은 그리고 나서 예를 들어 가열로써 산화탄탈륨으로 바뀔 수 있다.

그러나 부품 클리닝과 탄탈륨 함유 물질 회수의 또 다른 방법이 도 3b의 흐름도에 나타나 있다. 부품 표면(20)은 표면(20)을 클리닝 수용액에 담가 탄탈륨 함유 합성물을 표면(20)으로부터 용해시킴으로써 클리닝된다. 표면 클리닝 후 탄탈륨 함유 합성물은 액체 대 액체 추출공정으로 클리닝 용액으로부터 제거된다. 추출 공정은 클리닝 수용액을 거의 수용액에 혼화시키지 않는(non-miscible) 유기 용액과 화합시키는 것을 포함한다. 유기 용액은 탄탈륨 함유 합성물이 매우 잘 용해되는 용액이며 수용액으로부터 탄탈륨 함유 합성물을 추출할 수 있는 용액이다. 탄탈륨 함유 합성물을 추출하기에 적합한 유기 용액은 예를 들어 적어도 한 가지 이상의 메틸이소부틸케톤(methyl isobutyl ketone), 디에틸케톤(diethyl ketone), 시클로헥산(cyclohexone), 디이소부틸케톤(diisobutyl ketone), 트리부틸인산(tributyl phosphate)을 포함할 수 있다. 일단 탄탈륨 함유 합성물을 유기 용액으로 추출하고 나면 유기 용액과 수용액은 예를 들어 두 용액을 분리된 유기, 수용성 상으로 나누어 한 용액을 다른 용액으로부터 배수함으로써 분리된다. 분리된 수용액은 도 3b의 화살표가 나타내는 대로 클리닝 용액으로써 유지, 재사용이 가능하다. 예를 들어 수용액은 추출 동안 수용액에 남아있는 HF와 HNO₃를 포함할 수 있고 다음 클리닝 공정에서 탄탈륨 함유 잔여물을 금속 표면(20)으로부터 제거하기 위해 재사용될 수 있다.

추출 공정 후에 유기 용액내의 탄탈륨 함유 합성물은 열가수분해방식으로 분해될 수 있다. 열가수분해에서 탄탈륨 함유 합성물은 약 120℃에서 180℃까지와 같이 적어도 120℃의 온도와 같은 합성물이 산소와 반응하여 산화탄탈륨 합성물을 형성하는 온도까지 가열된다. 유기 용액과 분해 반응 부산물은 열가수분해 공정 동안 산화탄탈륨 합성물로부터 증발될 수 있다. 대체 방법으로 유기용액은 탄탈륨 함유 합성물로부터 분리 단계에서 제거될 수 있다. 산화탄탈륨 합성물은 또한 나아가 예를 들어 산화탄탈륨 합성물을 노에서 가열하는 방식으로 탄탈륨 금속을 형성하도록 처리될 수 있다.

적합한 프로세스 챔버(106)의 예가 도 4에 나타나 있으며 이 챔버는 탄탈륨 함유 증착물(24)와 같은 금속 함유 증착물(24)를 제거하기 위해 클리닝되는 부품을 지닌다. 챔버(106)은 멀티 챔버 플랫폼(미도시)의 부분일 수 있으며 이 플랫폼은 챔버(106) 사이에서 기판을 옮기는 로봇팔 메커니즘에 의해 연결된 상호 연결된 챔버 집단을 지닌다. 나타난 버전에서 프로세스 챔버(106)은 물리적 수증기 증착 챔버 혹은 PDV 챔버라고도 불리는 스퍼터 증착 챔버를 포함하며 이는 기판(104) 위에 하나 이상의 탄탈륨, 질화탄탈륨, 티타늄, 질화티타늄, 구리, 텅스텐, 질화텅스텐, 알루미늄과 같은 물질을 스퍼터하여 증착시킬 수 있다. 챔버(106)은 공정 구역(109)의 외장을 구성하는 외장벽(118)을 포함하며 이는 측벽(164), 바닥벽(166), 천장(168)을 포괄한다. 지지대링(130)은 천장(168)을 지지하기 위해 측벽(164)과 천장(168) 사이에 배치될 수 있다. 다른 챔버벽은 하나 이상의 쉴드(120)를 포괄하며 이 쉴드는 외장벽(118)을 스퍼터링 환경으로부터 보호한다.

챔버(106)는 기판 지지대(114)를 포함하며 이 지지대는 스퍼터 증착 챔버에서 기판을 지지한다. 기판 지지대(114)는 전기적으로 플로팅(floating) 상태이거나 전극(170)을 포함할 수 있으며 이 전극은 RF 전력 공급장치와 같은 전력 공급장치(172)에 의해 바이어스된다. 기판 지지대(114)는 또한 이동가능한 셔터 디스크(133)를 포함할 수 있으며 이는 기판(104)이 없을 때 지지대(114)의 상부 표면(134)을 보호할 수 있다. 작동 중에 기판(104)은 챔버(106)의 측벽(164)에 있는 기판 로딩 입구(미도시)를 통해 챔버(106)로 삽입되고 지지대(114) 위에 놓인다. 지지대(114)는 지지대 리프트 벨로우즈(bellows)에 의해 들어올리거나 내릴 수 있으며 리프트 핑거 어셈블리(미도시)는 기판(104)을 챔버(106) 안팎으로 수송하는 동안 기판을 지지대(114)로 들어올리거나 내리는 데 사용될 수 있다.

기판(114)은 또한 하나 이상의 커버링(126)과 증착링(128)과 같은 링을 포함할 수 있으며 이 링은 적어도 지지대(114)의 상부 표면(134)의 일부를 덮어 지지대(114)의 부식을 억제한다. 일례에서 증착링(128)은 적어도 부분적으로 기판(104)을 둘러싸 기판(104)으로 덮이지 않은 지지대(114)의 일부를 보호한다. 커버링(126)은 적어도 증착링(128)의 일부를 에워싸고 덮으며 증착링(128)과 기본 지지대(114) 둘 모두의 입자 증착을 줄인다.

스퍼터링 가스와 같은 공정 가스는 가스 방출 시스템(112)을 통해 챔버(106)로 삽입되며 이 시스템은 하나 이상의 가스원(174)을 포함하는 공정 가스 공급장치를 포괄하고 가스원은 매스 흐름 조절기와 같은 가스 흐름 조절 밸브(172)를 지닌 도관(176)에 가스를 공급하여 정해진 흐름 비율의 가스를 통과시킨다. 도관(176)은 가스를 믹싱 다기관(미도시)으로 공급할 수 있으며 여기서 가스는 믹스되어 바람직한 공정 가스 조성을 형성한다. 믹싱 다기관은 가스 배분기(180)에 가스를 공급하며 이 배분기는 챔버(106)에 하나 이상의 가스 출구(182)를 지닌다. 공정 가스는 아르곤 또는 제논과 같이 비반응적인 가스를 포함할 수 있으며 이 가스는 타겟에서 나온 물질과 에너지적으로 충돌하거나 스퍼터할 수 있다. 공정 가스는 또한 하나 이상의 산소 함유 가스와 질소 함유 가스와 같은 반응적인 가스를 포함할 수 있으며 이 가스는 스퍼터된 물질과 반응하여 기판(104) 위에 층을 형성할 수 있다. 사용한 공정 가스와 부산물은 배출장치(122)를 통해 챔버(106)로부터 배출되고 이는 사용한 공정 가스를 받아들이고 사용한 공정 가스를 배출 도관(186)으로 보내는 하나 이상의 배출 포트(186)를 포괄하며 배출 도관(186)에는 스로틀 밸브(188)가 있어 챔버(106) 내의 가스 압력을 조절한다. 배출 도관(186)은 하나 이상의 배출 펌프(190)에 가스를 공급한다. 대체로 챔버(106)내의 스퍼터링 가스 압력은 대기상태 이하의 레벨로 맞춰진다.

스퍼터링 챔버(106)는 나아가 기판(104)의 표면(105)을 마주보는 스퍼터링 타겟(124)을 포함하며 기판(104) 위로 스퍼터될, 예를 들어 적어도 하나 이상의 탄탈륨과 질화탄탈륨과 같은 물질을 포함한다. 타겟(124)은 고리 모양의 절연링(132)에 의해 챔버(106)로부터 전기적으로 절연되어 있으며 전기 공급장치(192)와 연결되어 있다. 스퍼터링 챔버(106)은 또한 챔버(106)의 벽(118)을 스퍼터된 물질로부터 보호할 쉴드(120)를 지닌다. 쉴드(120)는 벽과 같은 원통 모양을 포함하며 이는 챔버(106)의 상부, 하부 부위를 보호하는 상부, 하부 쉴드면(120a, 120b)을 지닌다. 도 4에 나타난 버전에서 쉴드(120)는 지지대링 130에 마운트된 상부 쉴드(120a)와 커버링(126)에 맞추어진 하부면(120b)을 지닌다. 클램프링을 포함하는 클램프 쉴드(141)는 또한 상부, 하부 쉴드면(120a, 120b)을 함께 고정하기 위해 제공될 수 있다. 내부, 외부 쉴드와 같은 대체 쉴드 배치도 제공될 수 있다. 한 버전에서 하나 이상의 전력 공급장치(192), 타겟(124), 쉴드(120)는 가스 활성장치(116)로써 작동하며 스퍼터링 가스를 활성화시켜 타겟(124)으로부터 물질을 스퍼터할 수 있다. 전력 공급장치(192)는 쉴드(120)에 관하여 타겟(124)에 바이어스 전압을 가한다. 가해진 전압으로부터 챔버(106)에서 생성된 전기장은 스퍼터링 가스를 활성화시켜 플라즈마를 형성하고 이 플라즈마는 에너지적으로 타겟(124)과 충돌하고 충격을 주어 타겟(124)으로부터 기판(104)위로 물질을 스퍼터한다. 전극(170)과 지지대 전극 전력 공급장치(172)를 지닌 지지대(114) 또한 타겟(124)로부터 기판(104)쪽으로 스퍼터된 이온화 물질을 활성화하고 가속시킴으로써 가스 활성장치(116)의 일부로 작동한다. 이에 더해 가스 활성 코일(135)이 제공될 수 있으며 이 코일은 전력 공급장치(192)에 의해 전력을 공급받고 챔버(106) 내에 위치하여 개선된 활성 가스 밀도와 같은 강화된 활성 가스 특성을 제공한다. 가스 활성 코일(135)은 코일 지지대(197)에 의해 지지될 수 있으며 코일 지지대는 챔버(106) 내의 쉴드(120) 혹은 다른 벽에 부착되어 있다.

챔버(106)는 지시 사항을 지닌 프로그램 코드를 포함하는 조절기(194)에 의해 조절되어 챔버(106)의 부품을 작동하여 챔버(106)에서 기판(104)을 처리한다. 예를 들어 조절기(194)는 기판 위치선정 지시를 포함하며 이는 챔버(106) 내에서 기판(104)의 위치를 선정하기 위해 하나 이상의 기판 지지대(114)와 기판 수송을 작동한다. 가스 흐름 조절 지시는 흐름 조절 밸브(178)를 작동하여 챔버(106)로 들어가는 스퍼터링 가스의 흐름을 정한다. 가스 압력 조절 지시는 배출 스로틀 밸브(188)를 작동하여 챔버(106)의 압력을 유지하도록 정해진다. 가스 활성장치 조절 지시는 가스 활성장치(116)를 작동하여 가스 활성장치의 전력 수준을 정한다. 온도 조절 지시는 챔버(106)의 온도를 조절하도록 정해진다. 공정 모니터링 지시는 챔버(106)의 공정을 모니터하도록 정해진다.

비록 제시된 발명의 실시예가 나타내지고 설명되었다고 해도 이 기술의 일반적인 기능으로 다른 실시예를 고안할 수 있으며 이는 제시한 발명을 구체화하고 또한 제시된 발명의 범주 안에 들어있다. 예를 들어 여기서 설명된 부품 예 외에 다른 챔버 부품도 클리닝될 수 있다. 설명된 단계 외에 추가적인 클리닝, 회수 단계도 수행될 수 있다. 이에 더해 실시예와 관련하여 나타내어진 상대적, 위치적 조건은 호환성이 있다. 그러므로 첨부된 청구범위는 여기서 발명을 보여주기 위해 설명된 우선적인 버전, 물질, 공간 배치의 설명에 국한되지 않아야 한다.

Claims

공정 챔버 부품의 표면으로부터 탄탈륨-함유 증착물을 클리닝하기 위한 방법으로서,
약 6:1 내지 약 10:1의 KOH 대 H₂O₂의 몰비율을 포함하는 용액에 상기 부품의 표면을 담그는 단계를 포함하고,
이 경우 상기 탄탈륨-함유 증착물이 상기 표면을 거의 부식시키지 않고 상기 표면으로부터 제거될 수 있는,
공정 챔버 부품의 표면으로부터 탄탈륨-함유 증착물을 클리닝하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 공정 챔버 부품의 표면이 티타늄, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 및 탄탈륨 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는,
공정 챔버 부품의 표면으로부터 탄탈륨-함유 증착물을 클리닝하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 용액이 약 5M 내지 약 12M의 KOH 및 약 0.5M 내지 약 2.5M의 H₂O₂를 포함하는 것을 특징으로 하는,
공정 챔버 부품의 표면으로부터 탄탈륨-함유 증착물을 클리닝하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 용액이 약 70℃ 이상의 온도에서 유지되는 것을 특징으로 하는,
공정 챔버 부품의 표면으로부터 탄탈륨-함유 증착물을 클리닝하기 위한 방법.