KR102804301B1 - 반도체 공정 챔버 내 오염물 세정용 패드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 공정 챔버 내 오염 물질을 물리적으로 제거하기 위한 연마층 및 해당 오염 물질을 화학적으로 제거하기 위해 퍼플루오로트리-n-부틸아민(perfluorotri-n-butylamine)을 포함하는 세정제 조성물이 함침된 고분자 폼층을 구비한 세정용 패드에 대한 것으로서, 본 발명에 따른 세정용 패드를 반도체 공정 챔버 내 오염 물질의 제거 작업에 적용할 경우, 고분자 폼층 내에 함침된 세정제 조성물로 오염 물질을 용해시킨 후, 사포 등으로 이루어진 연마층으로 상기 용해된 오염 물질을 날림(비산) 없이 문질러 제거할 수 있기 때문에, 종래 기술에 비해 간단하면서도 보다 효과적으로 반도체 공정 챔버 내의 오염 물질을 제거할 수 있으며, 또한, 본 발명에 따른 반도체 공정 챔버 내 오염물 세정용 패드에 포함된 폼층에 함침되는 세정제 조성물은 종래의 습식 세정제 조성물과 달리 질산을 포함하지 않기 때문에 유독 가스 발생에 따른 대기 환경 오염의 우려도 없다.

Description

반도체 공정 챔버 내 오염물 세정용 패드{PAD FOR CLEANING CONTAMINANTS IN SEMICONDUCTOR PROCESSING CHAMBER}
본 발명은 반도체 제조 공정 중 챔버 내에 증착되는 고분자(polymer) 등으로 이루어진 각종 오염 물질을 제거하기 위한 세정용 패드에 대한 것이다.
반도체 소자를 제조함에 있어서 일반적으로 챔버 내에서 각종 반응 가스를 기판 상에 증착키시고 이와 같이 증착된 층들을 식각하는 공정이 필수적으로 수행된다.
하나의 챔버 내에서 일정 횟수의 증착공정 또는 식각공정이 반복되는 과정에서 챔버 내부 또는 챔버 내벽 또는 내부의 부품에는 증착공정 또는 식각공정으로 인한 부산물이 형성되어 챔버를 오염시킨다.
이러한 부산물들이 일정 크기 또는 두께 이상으로 형성되는 경우, 후속 증착공정 또는 식각공정에서 상기 부산물들이 챔버 내벽 또는 내부의 부품에서 분리되어 제조하고자 하는 반도체 소자에 용착되는 경우가 발생하게 되고, 상기 부산물은 반도체 소자에 불량을 일으키는 원인이 되기 때문에 소정의 공정 사이클마다 주기적으로 챔버 내부의 오염 물질을 제거하는 세정이 필요하다.
기존에 알려진 반도체 공정 챔버의 세정방법으로는, 챔버를 개방 또는 분해하여 세정액으로 오염 물질을 제거하는 습식 세정방법, NF3 등의 가스를 이용해 플라즈마에 의해 오염물질을 제거하는 건식 세정방법 등이 알려져 있다.
하지만, 기존의 습식 세정방법에 사용되는 세정제 조성물은 질산을 필수적으로 함유함에 따라 세정 후 질소 산화물 가스가 필요 이상으로 발생하여 대기 환경에 부정적인 영향을 미친다는 문제점이 존재한다.
또한, 플라즈마를 이용한 건식 세정방법은 챔버 내에 플라즈마를 발생시키기 위한 구조가 구비되어야 하므로 그 구조가 복잡하고, 제작 및 유지 보수에 과다한 비용이 소요될 뿐만 아니라, 챔버 내의 오염 물질이 완벽하게 제거되지 않아 세정 성능이 낮고, 세정시 발생하는 잔여 세정 분산물에 의해 챔버에 2차 오염이 발생할 수 있다는 문제점도 가진다.
또한, 반도체 공정 챔버(내부의 부품)의 세정은 클린룸에서 진행되기 때문에 종래의 방법으로 세정하면 오염 물질의 날림(비산)이 발생하며, 이로 인해 클린룸 오염도 증가, 수율 저하, 제조 공정 파티클 관리 기준을 벗어나 재세정(2차 세정)이 요구되는 문제점도 있다.
한국 공개특허 제10-2015-0020751호 (공개일: 2015.02.27) 일본 등록특허 제5214017호 (등록일: 2013.03.08)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 반도체 소자 제조 공정 중에 반도체 공정용 챔버 내에 생성되는 오염 물질을 간단하고 효과적으로 제거할 수 있는 세정용 패드를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 반도체 공정 챔버 내 오염 물질을 물리적으로 제거하기 위한 연마층 및 해당 오염 물질을 화학적으로 제거하기 위한 세정제 조성물이 함침된 고분자 폼층을 구비한 세정용 패드를 제공하며, 특히, 상기 세정제 조성물이 퍼플루오로 화합물(perfluoro compound)의 일종인 퍼플루오로트리-n-부틸아민(perfluorotri-n-butylamine) 용액을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 따른 세정용 패드를 구성하는 상기 연마층은 사포(sand paper)를 포함할 수 있다.
이때, 챔버 내 증착된 오염 물질의 종류에 따른 세척력과 챔버 내벽 또는 내부의 부품의 손상 가능성 등을 종합적으로 고려해 상기 연마층에 포함되는 사포의 거칠기는 100 내지 3000번 사이에서 적절히 선택될 수 있다.
또한, 상기 연마층은 오염 물질의 물리적 제거 성능을 향상시키기 위해 몬트모릴로나이트(montmorillonite), 벤토나이트(bentonite), 헥토라이트(hectorite), 불화헥토라이트(fluorohectorite), 사포나이트(saponite), 베이델라이트(beidelite), 논트로나이트(nontronite), 스티븐사이트(stevensite), 버미큘라이트(vermiculite), 볼콘스코이트(volkonskoite), 마가다이트(magadite), 케냐라이트(kenyalite) 등에서 선택되는 1종 이상의 층상 광물 입자를 더 포함할 수 있다.
상기 층상 광물 입자가 연마층에 포함될 경우에는 필요에 따라 상기 층상 광물 입자가 섬유상의 탄화 규소, 산화 규소, 산화 알루미늄 및 산화 세륨로부터 선택되는 1종 이상의 섬유상 세라믹 소재와 복합화되어 포함될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 세정용 패드를 구성하는 상기 고분자 폼층은 폴리우레탄 폼(polyurethane foam)으로 이루어질 수 있다. 상기 폴리우레탄 폼은 낮은 TVOC를 나타내고, 기공들이 연결되어 있는 오픈 셀(open-cell) 구조를 갖는 것으로서 퍼플루오로트리-n-부틸아민(perfluorotri-n-butylamine)을 포함하는 세정제 조성물의 흡수 및 배출이 용이한 장점을 갖는다.
한편, 상기 고분자 폼층에 함침되는 세정제 조성물은 오염 물질의 화학적 제거 성능을 향상시키기 위해 퍼플루오로트리-n-부틸아민(perfluorotri-n-butylamine) 외에 유기산, 유기 아민, 테트라알킬암모늄 수산화물 중 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 유기산은 말산, 말론산, 아디프산, 숙신산, 타르타르산, 글루타르산, 글리콜산, 아스파르트산, 이타콘산, 글루탐산, 트리카발산, 피멜산, 수베르산, 세바스산, 스테아르산, 피루브산, 아세토아세트산, 글리옥실산, 아젤라산, 푸마르산, 글루타콘산, 트라우마트산, 무콘산, 아콘산, 카르발릴산, 트리베스산, 멜리트산, 이소시트르산, 시트르산, 락트산, 글루콘산, 말레산, 아스코르브산, 이미노아세트산, 옥살산, 피로갈산, 포름산, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 발레르산, 헥사노산, 헵타노산, 카프릴산, 노나노산, 데카노산, 운데실산, 라우릴산, 트리데실산, 미리스트산, 펜타데카노산, 팔미트산, 술팜산, 살리실산, p-톨루엔술폰산, 폴리스티렌술폰산, 2-나프탈렌술폰산, 폴리비닐술폰산, 도데실벤젠술폰산, 4-하이드록시벤젠술폰산, 메틸술폰산 및 니트로벤젠술폰산, 에틸리덴디포스폰산, 1-히드록시에틸리덴-1,1'-디포스폰산(HEDP), 1-히드록시프로필리덴-1,1'-디포스폰산, 1-히드록시부틸리덴-1,1'-디포스폰산, 에틸아미노비스(메틸렌포스폰산), 도데실아미노비스(메틸렌포스폰산), 2-포스포노-부탄-1,2,4-트리카르복실산(PBTC), 니트릴로트리스(메틸렌포스폰산)(NTPO), 에틸렌디아민비스(메틸렌포스폰산)(EDDPO), 1,3-프로필렌디아민비스(메틸렌포스폰산), 에틸렌디아민테트라(메틸렌포스폰산)(EDTPO), 에틸렌디아민테트라(에틸렌포스폰산), 1,3-프로필렌디아민테트라(메틸렌포스폰산)(PDTMP), 1,2-디아미노프로판테트라(메틸렌포스폰산), 1,6-헥사메틸렌디아민테트라(메틸렌포스폰산), 헥센디아민테트라(메틸렌포스폰산), 디에틸렌트리아민펜타(메틸렌포스폰산)(DEPPO), 디에틸렌트리아민펜타키스(메틸포스폰산), N,N,N',N'-에틸렌디아민테트라(메틸렌포스폰산), 디에틸렌트리아민펜타(에틸렌포스폰산), 트리에틸렌테트라민헥사(메틸렌포스폰산) 및 트리에틸렌테트라민헥사(에틸렌포스폰산)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.
또한, 상기 유기 아민은 모노에탄올아민(monoethanolamine)이고, 상기 테트라알킬암모늄 수산화물은 테트라메틸암모늄 수산화물(tetramethylammonium hydroxide)인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 세정용 패드를 반도체 공정 챔버 내 오염 물질의 제거 작업에 적용할 경우, 고분자 폼층 내에 함침된 세정제 조성물로 오염 물질을 용해시킨 후, 사포 등으로 이루어진 연마층으로 상기 용해된 오염 물질을 날림(비산) 없이 문질러 제거할 수 있기 때문에, 종래 기술에 비해 간단하면서도 보다 효과적으로 반도체 공정 챔버 내의 오염 물질을 제거할 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 반도체 공정 챔버 내 오염물 세정용 패드에 포함된 폼층에 함침되는 세정제 조성물은 종래의 습식 세정제 조성물과 달리 질산을 포함하지 않기 때문에 유독 가스 발생에 따른 대기 환경 오염의 우려도 없다.
도 1은 과산화수소수의 고분자(polymer) 오염 물질 제거 성능을 테스트한 결과를 보여주는 사진이다.
도 2는 퍼플루오로트리-n-부틸아민(perfluorotri-n-butylamine)의 고분자(polymer) 오염 물질 제거 성능을 테스트한 결과를 보여주는 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 반도체 공정 챔버 내 오염물 세정용 패드로서, 일면은 퍼플루오로트리-n-부틸아민(perfluorotri-n-butylamine) 용액이 함침된 폴리우레탄 스폰지(PU sponge)로 이루어지고, 타면은 사포(sand paper)로 이루어진 세정용 패드의 사진이다.
도 4는 도 3에 도시한 본 발명에 따른 세정용 패드를 사용해 고분자(polymer) 오염 물질을 제거하는 과정을 보여주는 사진으로서, 세정용 패드의 고분자 폼층(폴리우레탄 스폰지)을 이용한 세정제 조성물 도포(wetting)와 연마층(사포)을 이용한 고분자(polymer) 오염 물질 문질러 닦기(scrubbing)를 번갈아 실시해 기재 표면의 오염 물질이 제거되는 과정을 보여준다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 실시 예를 들어 본 발명에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 명세서에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시 예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
<실시예>
본 발명에 따른 연마층과 세정제 조성물이 함침된 고분자 폼층을 포함하는 세정용 패드의 제조 및 성능 테스트에 앞서, 상기 세정제 조성물에 포함되는 퍼플루오로트리-n-부틸아민(perfluorotri-n-butylamine)의 고분자 오염 물질에 대한 세정 성능을 과산화수소수와 비교하는 테스트를 실시하였다.
먼저, 도 1에 도시한 바와 같이 35 vol%의 과산화수소수가 담긴 용기를 60℃ 이상으로 가열한 상태에서 세정 대상을 20분 담근 후에 상태 변화를 확인하였다.
가열된 과산화수소에서 오염 물질(polymer)의 반응을 확인한 결과, 용기에서 꺼낸 후 오염물질은 설탕처럼 부스러져 제거되었으나, 세정 대상에 일부 고착화된 오염물질은 제거되지 않았다.
반면, 도 2에 도시된 바와 같이, 퍼플루오로트리-n-부틸아민(perfluorotri-n-butylamine)을 세정제로 사용한 경우에는, 세정 대상을 퍼플루오로트리-n-부틸아민 용액에 일정 시간 담가두는 과정을 거치지 않고 퍼플루오로트리-n-부틸아민 용액에 적신 와이퍼로 오염 물질을 닦아내는 것만으로도 오염 물질을 대부분 제거하는 충분한 세정력을 발휘하였다.
도 3은 본 실시예에서 제조한 세정용 패드로서, 일면은 퍼플루오로트리-n-부틸아민(perfluorotri-n-butylamine) 용액을 함침시키 폴리우레탄 스폰지(PU sponge)로 이루어지고, 타면은 사포(sand paper)로 이루어진 세정용 패드의 사진이다.
도 4는 상기 세정용 패드를 사용해 고분자(polymer) 오염 물질을 제거하는 과정을 보여주는 사진으로서, 세정용 패드의 고분자 폼층(폴리우레탄 스폰지)을 이용한 세정제 조성물 도포(wetting)와 연마층(사포)을 이용한 고분자(polymer) 오염 물질 문질러 닦기(scrubbing)를 번갈아 실시해 기재 표면의 오염 물질이 제거되는 과정을 보여준다.
세정 대상 표면에 고분자 폼층(폴리우레탄 스폰지)를 접촉시켜 세정제인 퍼플루오로트리-n-부틸아민 용액을 도포하면 제거 대상인 오염 물질(polymer)과 세정제의 화학반응으로 Sticky 현상(용해) 발생하고, 이어서 연마층(사포)로 문질러 닦으면 오염 물질이 습한(wet) 가루 형태로 바뀌지만 비산 현상 없이 제거되는 것이 확인되었다.
즉, 본 발명에 따른 세정용 패드를 이용하면 화학적 방법과 물리적 방법을 동시에 수행하여 오염 물질(polymer)을 효과적으로 제거할 수 있었다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.　그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (5)

  1. 연마층; 및
    퍼플루오로트리-n-부틸아민(perfluorotri-n-butylamine), 모노에탄올아민(monoethanolamine) 및 테트라메틸암모늄 수산화물(tetramethylammonium hydroxide)을 포함하는 세정제 조성물이 함침된 고분자 폼층;을 포함하는
    반도체 공정 챔버 내 오염물 세정용 패드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연마층은 사포(sand paper)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    반도체 공정 챔버 내 오염물 세정용 패드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 폼층은 폴리우레탄 폼(polyurethane foam)으로 이루어진 것을 특징으로 하는,
    반도체 공정 챔버 내 오염물 세정용 패드.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 연마층은, 몬트모릴로나이트(montmorillonite), 벤토나이트(bentonite), 헥토라이트(hectorite), 불화헥토라이트(fluorohectorite), 사포나이트(saponite), 베이델라이트(beidelite), 논트로나이트(nontronite), 스티븐사이트(stevensite), 버미큘라이트(vermiculite), 볼콘스코이트(volkonskoite), 마가다이트(magadite) 및 케냐라이트(kenyalite)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 층상 광물 입자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    반도체 공정 챔버 내 오염물 세정용 패드.
  5. 삭제
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