KR20180016244A - 전해연마법을 이용한 공정챔버의 세정방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공정챔버의 내벽을 전해연마법으로 세정하여 공정챔버 내에 침착된 반응 부산물을 제거할 뿐만 아니라 상기 공정챔버 내벽의 균일한 비표면적을 제공할 수 있는 공정챔버의 세정 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 대용량 공정챔버를 분해, 이동 및 재조립 없이 그 자체로 전해연마함으로써, 분진발생이나 환경오염을 야기함이 없이, 공정챔버의 내벽에서 공정부산물 및 공정침착물을 제거할 수 있으며, 공정챔버의 내벽에 균일한 비표면적을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 전해연마법을 이용한 공정챔버의 세정 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공정챔버의 내벽을 전해연마법으로 세정하여 공정챔버 내에 침착된 반응 부산물을 신속하고 간편하게 제거할 뿐만 아니라 상기 공정챔버 내벽의 균일한 비표면적을 제공할 수 있는 공정챔버의 세정 방법에 관한 것이다.
반도체 또는 액정디스플레이(LCD) 소자의 제조를 위해 화학기상증착법 또는 물리기상증착법 등을 이용하여 박막증착공정을 수행하고 있으며, 이러한 박막증착공정은 진공이 유지되는 공정챔버에서 수행되는 것이 일반적이다. 이때, 공정챔버 내에는 박막의 원료가 주입되어 화학적 또는 물리적 증착 방법으로 반도체 또는 디스플레이 소자의 기판 상에 증착이 이루어지게 되는데, 이러한 증착공정에는 필연적으로 공정 부산물이 발생하게 된다.
이러한 공정 부산물은 공정챔버의 내벽 또는 컴포넌트들에 증착 또는 침적될 수 있는데, 이러한 공정 부산물들이 챔버 내벽에 과도하게 부착되면 공정의 진행중에 기판 상에 떨어지게 되어 기판이나 소자를 오염시키는 문제를 야기한다. 따라서, 상기 증착 공정을 수행하는 공정챔버는 주기적인 세정이 반드시 요구된다.
공정챔버의 내벽 및 컴포넌트에 형성된 오염물질, 즉 침전물 또는 증착물 형태의 공정 부산물들은 건식세정 또는 습식세정으로 제거하고 있으며, 필요에 따라 물리적인 연마공정을 함께 수행하여 기계적 제거를 병행하고 있다.
건식세정은 공정챔버에 공정가스들 도입하여 플라즈마 처리함으로써 공정 컴포넌트에 부착된 증착물을 에칭 제거하는 방법으로서, 세정공정이 간단하고 공정챔버 전체에 걸쳐 세정이 골고루 진행된다는 이점이 있지만, 공정컴포넌트마다 증착된 증착물의 양 및 두께가 상이한 경우가 많기 때문에 공정컴포넌트의 부위에 따라 세정이 과도하게 진행되거나 부족하게 진행될 수 있다는 문제가 있다.
습식세정은 증착물을 선택적으로 제거할 수 있는 산성 또는 알칼리성 용액으로 공정챔버를 처리하고, 필요에 따라 화학 또는 기계적 연마법을 병행하여 공정챔버 컴포넌트를 세정하는 방법이다. 그러나, 습식세정은 다량의 폐수가 발생되는 문제가 있다.
통상적으로, 공정챔버에서 다수의 기판을 처리한 후에, 공정챔버를 산성 또는 알칼리성 용액으로 처리하여 공정침전물과 스퍼터링막을 세정하고, 스퍼터링막을 재생하는 작업이 수행되는데, 일반적으로 화학적 처리에 12시간 정도 소요되고 상당한 양의 화합물이 세정에 요구되어 환경오염을 야기한다는 문제가 있다.
대한민국 특허출원 10-2011-0038180호에는 상술한 플라즈마막이 형성된 공정챔버에서 공정침전물 및 스퍼터링막을 워터젯 방식으로 세정하는 방법이 기술되어 있다. 다만, 워터젯 방식으로 공정챔버를 세정하기 위해서는 이중구조의 스퍼터링막을 형성시키는 것이 필요하다는 문제가 있다.
일반적으로, 공정챔버의 세정을 위해서는 증착장치에서 오염된 챔버를 분해하고, 필요에 따라서는 분해된 챔버들을 세정관련회사로 이동시키고, 분해된 챔버들의 내벽을 세정처리하고, 이를 다시 증착장치로 이동하여 조립하는 단계를 거치게 된다.
최근 들어, 대화면 LCD와 같은 대형 반도체장치의 제조가 빈번해지고 이를 위해 공정챔버도 대형화되어, 공정챔버의 분해 및 이동이 어렵거나 불가능한 경우가 많은데, 이런 경우에는 공정챔버를 분해하지 않고 그 자체로 현장에서 세정공정을 수행해야 하는 필요가 있다.
예를 들어, 8세대 기판은 가로 2.2m, 세로 2.5m의 크기를 가지기 때문에 여기에 사용되는 공정챔버도 대략 가로 3m 세로 3.3m의 크기를 가지며, 이러한 공정챔버는 세정을 위한 분해 및 이동이 실질적으로 불가능하고, 재조립 후에 공정챔버로서의 성능을 제대로 발휘하지 못할 우려도 높다. 또한 증착설비는 클린룸에서 설치되고 운영되기 때문에, 분진이 발생되는 그라인딩, 블라스트 등의 물리적 세정처리 방법의 적용에도 많은 문제점이 따른다.
이러한 상황에서, 클린룸 내부에 설치된 대용량 공정챔버의 세정을 분해, 이동 및 재조립의 절차 없이 현장에서 바로 수행할 수 있으면서도 분진발생 및 환경오염이 최소화될 수 있는 방식으로 공정챔버 내벽의 공정부산물 및 공정침착물을 제거할 수 있는 새롭고 더욱 효과적인 세정방법에 대한 필요성이 있어 왔다.
클린룸 내부에 설치된 대용량 공정챔버의 세정을 분해, 이동 및 재조립의 절차 없이 현장에서 바로 수행할 수 있으면서도 분진발생 및 환경오염이 최소화될 수 있는 방식으로 공정챔버 내벽의 공정부산물 및 공정침착물을 제거할 수 있는 새롭고 더욱 효과적인 세정방법을 개발하고자 하였다.
본 발명자들은, 공정챔버의 내벽에 전극을 설치하고, 전해액을 머금을 수 있는 흡착패드에 전해액 공급장치 및 전극을 설치함으로써, 공정챔버를 전해액에 침지하지 않더라도, 클린룸 내부에 설치된 대용량 공정챔버를 전해연마법으로 세정할 수 있음을 발견하였다. 더나가서, 이렇게 전해연마된 공정챔버의 내벽을 연마가공함으로써 균일한 비표면적을 제공할 수 있음을 발견하였다.
본 발명에 따르면, 대용량 공정챔버를 분해, 이동 및 재조립 없이 그 자체로 전해연마함으로써, 분진발생이나 환경오염을 야기함이 없이, 공정챔버의 내벽의 공정부산물 및 공정침착물을 신속하고 간편하게 제거할 수 있으며, 공정챔버의 내벽에 균일한 비표면적을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 공정챔버의 세정 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 구체적으로, 본 발명에 따른 공정챔버의 세정 방법은 챔버 표면에 대해 전해연마 단계(S201) 후에 챔버 표면의 중화처리 단계(S202)를 거치게 되며, 임의적으로 챔버 표면의 연마가공 단계(S203)를 더 포함할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 전해세정의 효과를 보여주기 위해, 전해세정을 수행하기 전(도 2a) 및 후(도 2b)의 표면상태를 보여주는 사진이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 중화처리가 수행된 스테인레스(SUS304) 모재에서의 X-선 분광분석 (EDS)를 보여주는 사진으로서, 중화처리를 수행하기 전 (도 3a) 및 후(도 3b)의 상태를 보여주는 사진이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 전해세정의 효과를 보여주기 위해, 전해세정을 수행하기 전(도 2a) 및 후(도 2b)의 표면상태를 보여주는 사진이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 중화처리가 수행된 스테인레스(SUS304) 모재에서의 X-선 분광분석 (EDS)를 보여주는 사진으로서, 중화처리를 수행하기 전 (도 3a) 및 후(도 3b)의 상태를 보여주는 사진이다.
본 발명의 첫 번째 목적은 전해연마법에 의한 공정챔버의 세정방법을 제공하는 것으로, 상기 방법은 하기 단계를 포함한다:
(1) 공정챔버 또는 이의 내벽에 전압을 인가하는 단계;
(2) 상기 공정챔버에 인가된 전압과 반대 전압을 인가할 수 있는 전극이 내장되고 전해액을 머금은 흡착패드를 공정챔버의 내벽에 접촉시키는 단계;
(3) 상기 흡착패드의 전극에 공정챔버와 반대전압을 연속적 인가하여 흡착패드가 접촉되어 있는 부분의 전해연마를 수행하는 단계, 이에 의해 상기 전해연마되는 부분에 부착된 공정침착물 또는 부산물이 제거됨;
(4) 상기 전해연마가 행해진 공정챔버의 내벽을 중화제로 중화하는 단계; 및
(5) 상기 중화된 공정챔버의 내벽을 세척하는 단계.
본 발명의 구현예에 따르면, 상기 흡착패드에는 전해액 공급수단이 설치되어 있어, 상기 전해연마단계 동안 전해액을 연속적으로 공급할 수 있다. 상기 흡착패드는 필요에 따라, 전해액을 연속적으로 회수할 수 있는 전해액 회수수단을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 전해연마 단계 및 중화처리 단계 이후에, 상기 공정챔버가 소정의 균일한 비표면적을 갖도록, 상기 공정챔버의 내벽을 연마가공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이하에 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
전해연마는 전기-화학적 반응을 이용한 연마법으로, 일반적으로 공작물을 양극, 전극을 음극으로 하여 양극 표면에서의 금속용출을 이용해 표면 평활도, 광택도, 내식성 등을 향상시키는 연마법이다. 전극과 공작물의 비접촉에 의한 연마법으로 기계적인 가공이 어려운 복잡한 형상, 고경도 난삭재의 연마에 적합한 것으로 알려져 있다. 전해연마의 명확한 기구는 아직 밝혀 지지 않은 상태이나, 가공 중에 발생하는 점성, 비중, 절연성이 높은 산화막이 표면의 미소한 요(凹)부를 덮어 그 부분의 용해를 방해하고 전류밀도가 집중하는 철(凸)부의 선택적 용해에 의해 연마가 이루어진다. 기존의 전해연마는 침지방식을 사용하였으나, 본 발명에서의 전해연마는 흡착패드를 이용하는 것을 의미한다.
전해세정은 전해연마법을 사용하여 금속의 표면에 부착된 오염물 또는 침착물을 세척 및 제거하여 세정효과를 나타내는 것을 의미한다. 기존의 전해세정은 침지방식의 전해연마를 사용하여 세정하는 것을 의미하나, 본 발명에서의 전해세정은 흡착패드를 이용하는 전해연마법을 사용하여 세정을 하는 것을 의미한다.
전해세정에서 세정액(전해액)으로는 인산을 주로 포함하는 세정액을 사용하지만, 세정대상물질의 특성에 따라 인산, 과산화수소 등의 화학물질의 종류를 변경하여 사용할 수 있다. 구체적으로, 본 발명에서 이용되는 전해연마에서 사용될 수 있는 전해액은 HF, HNO3, HCl, H2SO4, NO3, PO4, H3PO4, H2O2, NH3, N2H4, 및 H2S 로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상의 물질을 1~50 중량%의 양으로 함유하는 수용액으로서, 예를 들면 질산, 인산 및 황산을 적절한 비율로 함유하는 산성 용액일 수 있다.
본 발명에 따른 공정챔버의 세정 방법의 개략적인 순서도는 도 1 에 나타나 있으며, 먼저, 상기 공정챔버의 표면에 대해서 전해연마를 수행한다(도 1의 S201 참조). 상기 챔버 표면의 전해연마과정에서는 챔버 및 흡착패드에 전압을 인가하여, 챔버 표면에서 산화반응을 발생시켜 챔버의 표면부산물을 세정한다. 예를 들어, 챔버에는 양극, 흡착패드에는 음극을 인가하여 표면부산물을 세정할 수 있다.
본 명세서에서 흡착패드는 전극, 전해액 공급 수단을 포함하고, 섬유 재질에 감싸져 있는 구조를 의미하며, 임의적으로 전해액 회수 수단을 더 포함할 수 있다. 상기 섬유 재질은 타올 형태일 수 있으며, 직물 섬유 또는 폴리에틸렌 섬유일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 흡착패드는 SUS304재질의 패드위에 화학물질을 흡착하며, 화학물질과 반응하지 않는 직물섬유 또는 폴리에틸렌 섬유 재질에 의해 감싸져 있다. 동시에, 흡착패드에 포함된 섬유 재질에 전해액을 공급하여, 흡착패드와 챔버 표면간의 전해연마 반응을 발생시킨다.
또한, 상기 챔버 표면과 흡착패드에 교류전원을 인가하여, 챔버 표면의 산화반응을 촉진시켜 챔버의 부산물을 세정할 수 있다. 또다르게는, 상기 챔버 표면에 음극, 흡착패드에 양극을 인가하여, 챔버 표면의 부산물을 세정할 수 있다.
흡착패드의 크기는 특별히 한정되지 않지만, 정류기의 용량과 관계되기 때문에, 1~80의 크기를 가질 수 있다.
챔버 표면과 흡착패드에 인가되는 전원은 직류 또는 교류이고, 전압은 특별히 한정되지 않지만, 일반적으로 0.5~50V, 바람직하게는 1~20V, 보다 바람직하게는 2~10V일 수 있으며, 전류는 특별히 한정되지 않지만, 일반적으로 0.1~30A, 바람직하게는 0.2~20A, 보다 바람직하게는 0.5~15A일 수 있다. 상기 흡착패드에 설치된 전극은 음극 또는 양극 역할을 할 수 있다.
본 발명의 하나의 구현예에 따르면, 흡착패드의 크기에 따라 정류기 용량이 보통 선택되며, 따라서 흡착패드의 크기를 증가시키고자 할 때에는 정류기의 용량의 증가도 함께 고려해야 한다.
전해연마를 수행한 다음, 챔버 표면을 세정액, 예를 들어, 알칼리용액 및 탈이온수(Deionized water)를 이용하여 세척하여 중화처리를 진행한다(도 1의 S202 참조). 중화제는 NaOH, Ca(OH)2, KOH, CaO, NaHCO3, NH3, LiOH, Sr(OH)2, 및 Cu(OH)2 로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상의 물질을 함유하는 알칼리성 수용액일 수 있다.
또한, 상기 중화처리 이후에 소정의 세정액을 사용하여, 상기 챔버 표면을 세척하는 단계를 더 포함하며, 상기 세정액은 초순수와 같은 탈이온수일 수 있다.
마지막으로, 상기 중화처리된 공정챔버의 표면이 소정의 균일한 비표면적을 갖도록, 공정챔버의 내벽을 연마가공하는 단계를 필요에 따라 진행할 수 있다(도 1의 S203 참조). 상기 연마가공은 알루미나 입자 또는 실리콘 카바이드 입자를 함유하는 연마가공재를 사용하여 수행될 수 있으며, 연마가공재의 평균입도는 0.1~3㎛ 일 수 있다. 상기 챔버 표면의 연마 가공시 절삭되는 챔버 표면의 두께는 1~10Å일 수 있으며, 연마가공 후의 챔버 표면의 표면거칠기(Ra)는 10~100㎚ 일 수 있다.
상기 연마가공 이후에 중화처리 및 표면 세척단계를 추가적으로 더 수행할 수 있다.
본 발명의 하나의 구현예에 따르면, 상기 챔버 세정단계는 다음 단계를 포함할 수 있다.
1.챔버에 직류 또는 교류전원을 인가할 수 있는 접지선을 연결한다
2.출력 전류/전압, 및 직류 또는 교류 전원을 결정한 후, 직류 또는 교류를 인가할 수 있는 흡착패드에 전원을 넣는다.
3.챔버 표면에 전해액이 공급된 흡착패드를 문지르며, 오염물질을 제거한다. 이때, 챔버 표면과 흡착패드 사이의 세정대상물에서 산화환원반응에 의해 세정물(오염물질)이 용해된다.
4.오염물질의 제거상태를 확인하면서, 전류/전압을 조정한다.
5.챔버 벽면에 묻은 오염물질과 전해액을 타올을 사용하여 닦아낸다
6.탈이온수를 타올에 묻혀 챔버벽면을 닦아내며, 오염물 및 전해액 잔여물을 제거한다
7.필요시 에탄올을 타올에 묻혀 챔버 벽면을 닦아내며, 수분을 제거한다.
8.필요시 연마재(알루미나 입자가 함유된)를 타올에 묻혀 챔버 벽면을 문질러, 연마가공을 수행한다
9. 필요시, 상기 5번~7번을 추가적으로 실시한다.
본 발명에 사용되는 전해연마법에 있어서, 일반적인 전해연마법과는 다르게, 전압/전류 공급에 있어서, 직류뿐만 아니라 교류를 사용할 수 있다는 이점이 있다. 전원이 교류인 경우에는 챔버의 표면에서는 산화 및 환원반응이 반복적으로 발생하면서 표면의 오염물이 제거될 수 있다. 또, 직류 전원을 사용하는 경우에도, 챔버를 양극(+) 뿐만 아니라 음극(-)을 인가할 수 있다는 이점이 있는데, 이때, 챔버의 표면에서는 산화 및 환원반응이 지속적으로 발생하면서 표면의 오염물이 제거될 수 있다.
종래의 공정챔버의 세정은 화학물질을 사용한 화학적 습식세정 또는 블라스트(Blast) 세정을 이용한 물리적 세정으로 진행되었고, 이를 위해서는 공정챔버의 분해가 필요하였으며, 이에 따른 이동 및 (재)조립 공정은 세정공정을 곤란하고 고비용으로 만드는 주원인이었다. 대용량 LCD생산을 위한 대형 챔버의 경우에는 분해, 이동 및 조립이 실질적으로 불가능하며, 분해-이동-재조립이 필요한 기존의 세정방법은 적용하는 것이 어려웠다.
최근 들어 공정챔버 내에 반응가스를 흘려 세정을 진행하는 건식세정도 수행되고 있으나, Ti, Mo, Cu, Al 등의 TFT 소자의 제조시에 사용되는 금속 증착물과 같은 오염물의 제거에는 많은 어려움이 있을 뿐만 아니라, 오염물의 양이 많을 경우에는 상당한 시간과 노력이 소요되고, 세정도 효과적이지 않게 된다.
본 발명에 따라 전해연마법으로 공정챔버를 세정하는 방법은 기존의 방법에 비해 다음과 같은 이점을 갖는다.
구체적으로, 본 발명에 따라 전해연마법으로 공정챔버를 세정하는 방법은 기존의 습식 및 건식 세정방법에 비해 다음과 같은 차이점 또는 이점을 나타낼 수 있다.
첫째, 본 발명에 따른 전해연마법은 화학물질을 사용하는 습식세정법에 비해 작업시간이 짧다. 종래에는 분해가 곤란하거나 불가능한 공정챔버를 습식세정하면서 타올에 세정액을 묻혀 챔버를 닦아내는 방법이 채용되고 있지만, TFT소자의 증착공정에서 발생하는 Ti, Mo, Cu, Al 등의 금속성 증착물 또는 침착물을 제거하는 것에는 상당한 어려움이 따른다. 금속성 증착물은 세정액에 포함된 화학물질과 반응하여 용해되기 위해서는 상당한 반응시간이 필요하며, 따라서 적어도 3시간 전후의 지속적인 세정액 또는 화학물질과의 접촉 또는 공급이 필요하다. 본 발명에 따른 전해연마법에서는 필요에 따라 높은 전압 또는 전류를 사용함으로써 용해반응 시간을 단축시킬 수 있고, 이에 따라 작업시간도 단축될 수 있다.
둘째, 물리적연마(그라인딩)와는 달리 분진 등의 발생이 없어 클린룸의 오염이 방지될 수 있다.
셋째, 화학물질에 침적하는 방법으로 실시되는 습식세정법에 비해 세정액의 소모량이 적어 환경오염의 우려가 적다.
넷째, 블라스트 세정보다 모재의 손상이 적다. 블라스트 세정은 알루미나 입자 같은 미세 분말을 가압분사하여 공정챔버의 내벽 표면을 깎아내는 방식이므로, 공정챔버의 표면 손상의 우려가 높다. 예를 들어, 블라스트용 알루미나 #36 파우더를 사용하면 표면거칠기가 대략 5~6Ra(㎛)인 표면을 얻을 수 있고, 이와 같은 표면거칠기를 갖는 표면은 재오염되기 쉽다. 반면, 전해연마법을 사용하면 표면거칠기가 대략 0.1~1Ra(㎛)인 표면을 얻을 수 있고, 이와 같은 표면거칠기를 갖는 표면은 부동태가 형성되어 표면강도가 향상될 수 있다.
다섯째, 분진 등이 발생할 우려가 있는 물리적 연마세정법 및 블라스트 세정법은 공정챔버가 주로 설치되어 있는 클린룸 내부에서는 실시할 수 없다
한편, 본 발명에 따라 흡착패드를 사용하는 전해연마법에 의한 세정방식은 기존의 침지방식의 전해연마법에 비해 다음과 같은 이점을 나타낼 수 있다.
첫째, 침지방식이 아니기 때문에 전해액의 사용량이 낮다. 종래의 전해연마법은 전해액에 챔버를 침지하는 방식을 사용하기 때문에 전해연마액의 사용량이 많다. 예를 들면, 1m3의 용량을 갖는 공정챔버를 전해연마하기 위해서는 0.5~1 톤(ton)의 전해액이 사용되지만, 본 발명에 따른 전해연마법에 의한 세정에서는 흡착패드 부분에 전해액을 소량만 묻힌 다음 챔버를 닦아내는 방식이기 때문에, 전해액의 사용량이 예를 들어 0.5~1 리터(liter)의 양으로 매우 감축될 수 있다.
둘째, 흡착패드 부분에서만 전해연마가 발생하므로, 소요되는 정류기의 용량이 낮다. 즉, 종래의 침지방식의 전해연마는 제품 표면적을 기준으로 소모 전력(전류 및 전압)이 결정되므로, 대형장치의 경우 고전압, 고전류가 필요하여 5kW~150kW의 대형 정류기가 사용된다. 반면, 본 발명에서와 같은 전해연마법에서는 흡착패드의 크기에 따라 소모 전력이 결정되기 때문에 본 발명에 따른 전해세정방식에서는 최대 0.5~1.6kW의 낮은 정류기를 사용하여 전해세정을 수행할 수 있다.
이하에 본 발명은 실시예를 참고로 더욱 상세히 설명된다.
실시예
1
공정챔버의 세정평가를 위하여, 분해 및 이동이 용이하며, 공정챔버 표면의 부산물과 동일한 공정챔버 내부구조물을 대상으로 전해연마를 수행하고 세정평가를 진행하였다.
전해액으로 45중량% 인산수용액을 사용하였으며, 오염물질로서 열스케일이 부착된 봉 형태의 스테인레스 부품을 사용하였다. 상기 스테인레스 부품에 음극을 연결한 다음, 양극을 인가하고 전해액을 머금은 흡착패드로 2~3회 마찰시켜 전해연마를 수행하였다. 도 2a는 전해연마가 수행되기 전의 스테인레스 부품의 사진이고, 도 2b는 전해연마를 수행한 후의 스테인레스 부품의 사진을 각각 나타낸다.
도 2a 및 도 2b에서 알 수 있듯이, 단시간 내에 표면에 부착된 부산물을 간단한 조작으로 또는 짧은 시간 내에 전해연마법으로 부산물이 제거됨을 확인하였다.
실시예
2
금속성 오염물질 (Ti, Cu, Mo, ITO)이 증착되고 모재로서 SUS304 판재가 사용된 공정챔버를 전해연마법으로 세정하였다. 구체적으로, 0.5~1㎛두께로 Cu가 오염된 소형챔버(500mm x 300Ø)을 대상으로, 전극장치, 전해액 공급장치 및 전해액 회수장치가 내장된 흡착패드에 실시예 1에서와 동일한 전해액을 연속적으로 공급하면서 전해연마법을 수행하였다. 한편, 전해연마법과 동일한 전해액을 사용하여 화학적 침적세정(습식세정)을 수행하였다(비교예 1). 또한, 알루미나 #36을 사용하여 브라스트 세정(건식세정)을 수행하였다(비교예 2). 실시예 2, 비교예 1 또는 2 를사용하였을 때의 소요 시간 및 결과는 아래 표 1 에 나타내었다.
| 습식세정 (비교예 1) |
건식세정 (비교예 2) |
전해연마세정 (실시예 2) |
|
| 대상품의 분해이동 |
필요 |
필요 |
불필요 |
| 화학물질 사용량 |
70L |
- |
0.5L |
| 분해/조립 |
4hr |
4hr |
- |
| 세정시간 |
6hr |
4hr |
2hr |
| 이동시간 |
1hr~ |
1hr~ |
- |
| 챔버표면의 거칠기 변화(Ra) |
0.1㎛ → 1.2㎛ | 0.1㎛ → 5.5㎛ |
0.1㎛ → 0.15㎛ |
| 비용 |
높다 |
중간 |
낮다 |
상기 표 1 에 나타낸 바와 같이, 전해연마세정은 금속성 오염물질 (Ti, Cu, Mo, ITO 등)을 신속하고 간편하게 제거 가능하며, 챔버표면의 균일한 비표면적을 제공할 수 있음을 확인하였다.
반면, 화학적 침적세정 및 건식세정은 대상품의 분해/이동이 필수적이기 때문에, 본 발명의 전해연마세정에 비하여 과도하게 많은 시간이 소요된다는 것을 알 수 있다. 아울러, 본 발명의 전해연마세정은 제품 표면적에 따라 화학물질의 사용량이 증가하는 반면 화학적 침적세정은 제품의 부피에 따라 세정액이 증가되므로, 과도하게 많은 화학물질을 사용하게 된다. 또한 건식세정(브라스트 방법)은 모재 표면의 거칠기를 증가시켜, 챔버내의 오염물의 흡착을 증가시키는 문제점을 야기시킬 수 있다.
실시예
3
100mm x 100mm x 2t SUS304 판재상의 0.1~1㎛두께의 오염물(Ti, Cu, Mo 또는 ITO)에 대하여, 출력전압 3V-10A을 기준조건으로 실시예 1에서와 동일한 전해액을 사용하여, 각종 오염물의 세정평가를 실시하였다. 구체적으로, 각 경우에 대하여 Ti, Cu, Mo 또는 ITO 오염물을 세정하기 위해 소요되는 시간을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 2 에 나타내었다.
| 실시예 3 |
Ti 오염물 |
Cu 오염물 |
Mo 오염물 |
ITO 오염물 |
| 직류전압 (흡착패드는 양극, 공정챔버는 음극) |
보통 (세정시간 5분이내) |
양호 (세정시간1분이내) |
보통 (세정시간 5분이내) |
양호 (세정시간1분이내) |
| 직류전압 (흡착패드는 음극, 공정챔버는 양극) |
부족 (세정시간 20분이내) |
부족 (세정시간 15분이내) |
부족 (세정시간 10분이내) |
부족 (세정시간 10분이내) |
| 교류전압 |
양호 (세정시간1분이내) |
양호 (세정시간1분이내) |
양호 (세정시간1분이내) |
양호 (세정시간1분이내) |
상기 표 2 에 나타낸 바와 같이, 흡착패드 및 공정챔버에 인가하는 전압의 종류(직류 양극, 직류 음극 또는 교류)에 따라 세정효과에 약간의 차이가 관찰되었지만, 모든 경우에 금속성 오염물질 (Ti, Cu, Mo, ITO 등)을 신속하고 간편하게 제거 가능함을 확인하였다.
실시예
4
본 발명에 따라 전해연마법으로 세정공정이 행해진 공정챔버에서 세정처리 이후 챔버 표면의 잔류하는 전해액의 중화 처리 효과를 확인하기 위하여, EDS를 활용하여, 세정후, 중화처리후의 표면상태를 확인하였으며 그 결과를 도 3에 나타내었다. 중화처리 전에는 전해연마액 주요성분인 P(인) 성분이 검출되었으나(도3a)중화처리후에는 P(인)성분이 제거된 것이 확인되었다.(도3b)
본 발명에 따른 공정챔버의 세정방법은 반도체산업 등에서 산업적으로 이용될 수 있다.
Claims (9)
- 하기 전해연마단계를 포함하는, 전해연마법에 의한 공정챔버의 세정방법:
(1) 공정챔버 또는 이의 내벽에 전압을 인가하는 단계;
(2) 상기 공정챔버에 인가된 전압과 반대 전압을 인가할 수 있는 전극이 내장되고 전해액을 머금은 흡착패드를 공정챔버의 내벽에 접촉시키는 단계;
(3) 상기 흡착패드의 전극에 공정챔버와 반대전압을 연속적 인가하여 흡착패드가 접촉되어 있는 부분의 전해연마를 수행하는 단계, 이에 의해 상기 전해연마되는 부분에 부착된 공정침착물 또는 부산물이 제거됨;
(4) 상기 전해연마가 행해진 공정챔버의 내벽을 중화제로 중화하는 단계; 및
(5) 상기 중화된 공정챔버의 내벽을 세척하는 단계. - 제 1 항에 있어서, 상기 흡착패드에 인가되는 전압은 직류 또는 교류인 것을 특징으로 하는 공정챔버의 세정방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 흡착패드에 인가되는 전압은 직류이고, 상기 흡착패드에 설치된 전극은 음극 또는 양극인 것을 특징으로 하는 공정챔버의 세정방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 흡착패드에 인가되는 전압은 1~20V인 것을 특징으로 하는 공정챔버의 세정방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전해액은 HF, HNO3, HCl, H2SO4, NO3, PO4, H3PO4, H2O2, NH3, N2H4, 및 H2S 로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상의 물질을 1~50 중량%의 양으로 함유하는 수용액인 것을 특징으로 하는 공정챔버의 세정방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 중화제는 NaOH, Ca(OH)2, KOH, CaO, NaHCO3, NH3, LiOH, Sr(OH)2, 및 Cu(OH)2 로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상의 물질을 함유하는 알칼리성 수용액인 것을 특징으로 하는 공정챔버의 세정방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 공정챔버가 소정의 균일한 비표면적을 갖도록 상기 공정챔버의 내벽을 연마가공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전해연마법에 의한 공정챔버의 세정방법.
- 제 7 항에 있어서, 상기 연마가공은 알루미나 입자 또는 실리콘 카바이드 입자를 함유하는 연마가공재를 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 공정챔버의 세정방법.
- 제 8 항에 있어서, 상기 연마가공재는 평균입도가 0.1~3㎛ 인 것을 특징으로 하는 공정챔버의 세정방법.
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