KR100872328B1 - 플라즈마 처리 장치 내부재 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

플라즈마 처리 장치 내부재의 제조 방법은 모재의 일면에 표면 처리를 수행하여 설정된 거칠기를 갖도록 형성시킨다. 일면이 설정된 거칠기를 갖도록 형성시킨 모재에 가스나 반응 부산물의 배출을 위한 개구부를 형성한다. 그리고, 개구부가 형성된 모재의 일면에 용사 코팅을 수행하여 용사 피막층을 형성함으로써 제조될 수 있다. 따라서, 개구부의 변형을 감소시켜 내부재가 정상적으로 기능할 수 있게 한다.

Description

플라즈마 처리 장치 내부재 및 그 제조 방법{Internal member of plasma processing apparatus and method for manufacturing the same}
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마를 이용하여 기판에 대한 반도체 처리 공정을 수행하는 처리 장치용 내부재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자를 제조하기 위한 장치 중에는 플라즈마(plasma)를 이용한 플라즈마 처리 장치가 있다. 상기 플라즈마 처리 장치는 반응 물질을 플라즈마 상태로 만들어 반도체 기판 상에 증착하거나, 플라즈마 상태의 반응 물질을 이용하여 기판을 세정, 애싱(ashing) 또는 에칭(etching) 처리하는 장치를 말한다.
플라즈마 처리 장치는 진공을 형성하는 공정 챔버 내에 설치되어 반도체 기판 등을 지지하는 하부 전극과, 하부 전극의 상부에 대향되게 설치되는 상부 전극을 포함하며, 상부 전극과 하부 전극에 의해서 한 쌍의 평행한 평판 전극을 이루는 구성이다. 또한, 하부 전극과 공정 챔버의 내벽 사이에는 플라즈마의 누설을 방지하고, 플라즈마 처리 공정 중 발생하는 배기 가스나 반응 부산물을 배출하기 위한 배플 플레이트가 내부재로써 설치된다.
도 1은 플라즈마 처리 장치에 설치되는 배플 플레이트의 일 예를 나타내는 개략적인 도면이다.
상기 배플 플레이트(10)는 링 형상의 원형 판 구조를 갖는다. 또한, 링 형상의 원주를 따라서 배기 가스나 반응 부산물을 배출하기 위한 다수의 개구부(12)를 갖는다. 상기 배플 플레이트(10)는 공정 챔버 내의 가스의 흐름을 균일하게 유도하여 공정 챔버내 분위기를 일정하게 유지하고, 플라즈마를 구속하여 기판으로의 집적도 및 균일성을 향상시키는 역할을 수행한다.
상기 배플 플레이트(10)의 제조 방법은 먼저 링 형상의 원형 판 구조를 갖는 모재에 개구부(12)를 형성하고, 개구부(12)가 형성된 모재의 일면에 표면 처리를 수행하여 설정된 거칠기를 갖도록 형성시킨 다음, 상기 표면 처리된 일면에 용사 코팅을 수행하여 용사 피막층을 형성함에 의해 수득된다. 이 때, 모재의 일면에 대한 표면 처리는 용사 피막체의 접착 강도 증가를 위해 수행된다.
하지만, 언급한 바와 같이 모재에 개구부(12)를 먼저 형성한 후 표면 처리 및 용사 코팅 공정을 수행함에 따라 모재의 소성 변형이 발생하는 문제점을 갖는다. 이런, 모재의 소성 변형은 선행 공정 단계에서 형성시킨 개구부(12)의 형상을 변형시키거나 개구부(12)의 진원도(roundness)를 저하시킴으로써, 공정 진행 중에 가스 흐름의 균일성을 저하시키고, 불균일 전위 형성으로 인한 아킹(arcing)등의 이상 현상을 발생시키는 문제점을 갖는다.
언급한 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명의 실시예들을 통해 해결하고자 하는 과제는 플라즈마 처리 장치의 내부에 배치되는 내부재에 형성시키는 개구부의 변형을 감소시키고, 불균일 전위 형성으로 인한 아킹 발생 등의 이상 현상을 방지할 수 있는 플라즈마 처리 장치 내부재 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 일 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치 내부재의 제조 방법은 모재의 일면에 표면 처리를 수행하여 설정된 거칠기를 갖도록 형성시키는 단계와, 일면이 설정된 거칠기를 갖도록 형성시킨 상기 모재에 가스나 반응 부산물의 배출을 위한 개구부를 형성하는 단계, 그리고 상기 개구부가 형성된 상기 모재의 일면에 용사 코팅을 수행하여 용사 피막층을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 모재의 일면에 대한 표면 처리를 수행할 때 그 표면 거칠기가 중심선 평균 거칠기(Ra)를 기준으로 2㎛ 내지 7㎛를 갖도록 형성시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 모재의 일면에 형성된 용사 피막층은 그 표면 거칠기가 중심선 평균 거칠기(Ra)를 기준으로 3㎛ 내지 7㎛를 갖도록 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 용사 피막층을 형성하는 단계 이전에 상기 개구부가 형성된 모재를 양극 산화시켜 그 표면을 커버하는 산화 피막층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 산화 피막층의 형성이 이루어진 상기 모재의 일면은 그 거칠기가 중심선 평균 거칠기(Ra)를 기준으로 1㎛ 내지 6㎛를 갖도록 상기 산화 피막층을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 용사 피막층은 산화 알루미나, 산화 이트륨, 3족 원소로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 개구부는 원형, 타원형, 다각형 또는 슬롯 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 개구부가 원형일 때 상기 용사 코팅에 의해 용사 피막층이 형성된 이후의 상기 개구부의 진원도(Roundness)는 0.02㎜ 이하가 되도록 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 개부구가 타원형, 다각형 또는 슬롯 형상일 때 상기 용사 코팅에 의해 용사 피막층이 형성된 이후의 상기 개구부는 그 외곽선이 설정된 형상으로부터의 최대 편차가 0.02㎜ 이하를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 모재의 일면에 대한 표면 처리는 블라스트 처리일 수 있다
상기 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치 내부재는 플레이트, 용사 피막층 및 양극 산화 피막층을 포함한다. 상기 플레이트는 표면 처리를 수행하여 그 일면이 설정된 거칠기를 갖고, 배기 가스나 반응 부산물의 배출을 위해 상기 표면 처리 이후에 형성된 개구부를 갖는다. 상기 양극 산화 피막층은 양극 산화 처리를 수행하여 상기 플레이트의 표면에 형성되고, 상기플레이트의 내마모성 향상 및 내플라즈마성 부여하기 위하여 구비된다. 상기 용사 피막층은 용사 코팅을 통해 상기 양극 산화 피막층이 형성된 상기 플레이트의 일면에 형성되고, 상기 플레이트의 일면에 대하여 내플라즈마성의 증가를 위하여 구비된다. 이 때, 상기 플레이트의 개구부는 상기 표면 처리 이후에 형성됨에 의해 변형을 감소시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 용사 피막층이 형성된 이후에 상기 플레이트의 개구부는 0.02㎜ 이하의 진원도(roundness)를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 플레이트의 일면은 상기 표면 처리를 수행하여 중심선 평균 거칠기(Ra)를 기준으로 2㎛ 내지 7㎛의 표면 거칠기를 가질 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치 내부재 및 그 제조 방법은 내부재에 형성되는 개구부의 형상 변화를 최소화시킴으로써, 개구부의 형상 변화에 의한 오동작을 감소시켜 목적에 따라 정상적으로 기능할 수 있는 내부재의 제조가 가능하게 된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치 내부재 및 그 제조 방법에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 발명의 명확성을 기하기 위해 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 설명하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 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.
한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치를 나타내는 개략적인 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는 기판(W)에 대한 식각 공정을 수행하기 위한 식각 장치일 수 있다. 이와 달리, 상기 플라즈마 처리 장치는 플라즈마(P)를 이용한 기판(W)에 대한 증착 장치, 애싱 장치 및 세정 장치일 수도 있다.
상기 플라즈마 처리 장치(200)는 공정 챔버(210), 하부 전극(220) 및 상부 전극(230)을 포함한다.
플라즈마 처리 공정이 진행되는 공정 챔버(210)의 내부에는 한 쌍의 평판형 전극이 상호 평행하게 구비된다. 공정 챔버(210)의 내부에 구비되는 평판형 전극은 공정 챔버(210)의 하단에 설치되는 하부 전극(220)과, 하부 전극(220)에 대향하도록 공정 챔버(210)의 상단에 설치되는 상부 전극(230)으로 구분할 수 있다.
상기 하부 전극(220)에는 외부에 배치되는 고주파 공급원(미도시)으로부터 고주파 전원이 연결되고, 도시하진 않았지만 하부 전극(220)의 상면에는 반도체 기 판(W)을 지지하기 위한 정전척이 설치된다. 상기 정전척은 절연층 내에 정전척용 전극이 배치된 구성을 가지며, 정전척용 전극에는 직류 전원이 연결된다. 상기 하부 전극(220)은 승,하강 구동하며, 이를 위해 그 하부에 지지대(240)가 연결된다.
하부 전극(220)의 둘레에는 내부재로써 공정 챔버(210) 내 반응 부산물이 배출되는 통로를 제공하는 배플 플레이트(100)가 배치된다.
상기 상부 전극(230)은 접지 되어 있으며, 외부로부터 공급된 처리 가스가 채워지는 가스 충전 공간이 그 내부에 형성된다. 상부 전극(230)의 하면, 즉 플라즈마 노출면은 세라믹을 이용하여 코팅 처리될 수 있으며, 플라즈마 노출면에는 가스 충전 공간에 채워진 처리 가스가 기판(W)을 향해 분사되도록 다수의 분사홀들이 형성된다. 그리고, 상부 전극(230)의 상면 즉, 플라즈마 노출면의 반대 면에는 상부 전극(230)을 냉각시키기 위한 냉각 부재(미도시)가 설치된다.
예컨대, 상기 상부 전극(230)은 상기 하부 전극(220)에 대향하는 전극으로써 기능하면서, 외부로부터 공급되는 처리 가스를 공정 챔버(210)의 내부로 공급하는 가스 공급 수단으로써의 기능을 겸할 수 있다.
공정 챔버(210)의 주위에는 공정 챔버(210) 내의 플라즈마 처리 공간에 자장이 형성되도록 자장 형성 기구(250)가 배치되고, 공정 챔버(210) 내에 형성된 자장이 회전되도록 자장 형성 기구(250)에는 회전 기구가 연결될 수 있다.
그리고, 공정 챔버(210)의 하단에는 배플 플레이트(100)를 통과한 가스나 반응 부산물이 공정 챔버(210)의 외부로 배출되도록 배기 포트(212)가 형성되고, 배기 포트(212)에는 반응 부산물을 펌핑하여 공정 챔버(210) 내부를 일정 진공상태로 유지시키기 위한 배기 유닛(미도시)이 연결 될 수 있다.
상기 배플 플레이트(100)는 공정 챔버(210)의 내측 공간을 하부 전극(220) 및 상부 전극(230) 사이의 플라즈마 처리 공간과 하부 전극(220) 하측의 배기 공간으로 구획한다. 공정 진행 중 생성되는 반응 부산물이나 배기 가스는 배플 플레이트(100)를 통해 플라즈마 처리 공간으로부터 배기 공간으로 배출되며, 이때 배플 플레이트(100)를 통한 플라즈마(P)의 누출은 최소화되어야 한다.
이를 위해, 상기 배플 플레이트(100)는 하부 전극(220)의 둘레를 둘러싸는 링 형상의 플레이트 구조로 형성되고, 하부 전극(220)의 둘레를 따라서 반응 부산물의 배출 통로를 제공하는 복수 개의 개구부(120)들이 형성된다. 이 때, 상기 개구부(120)는 원형, 타원형, 다각형 또는 슬롯 형상을 가질 수 있다.
이하, 플라즈마 처리 장치의 내부재로써 상기 배플 플레이트(100)를 예로 들어 그 제조 방법에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 하지만, 본 발명에서 설명하고자 하는 플라즈마 처리 장치 내부재의 제조 방법은 상기 배플 플레이트(100)의 제조 방법으로 한정되는 것은 아니며, 플라즈마 처리 장치용 내부재로써 개구부를 갖는 다양한 종류의 부재에 대한 제조 방법일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치 내부재의 제조 방법을 나타내는 개략적인 공정 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 플라즈마 처리 장치 내부재의 제조 방법은 먼저 내부재를 제조하기 위한 모재를 준비하여, 상기 모재의 일면에 대해 표면 처리를 수행한다(S100). 이를 통해, 상기 모재의 일면에 설정된 거칠기를 갖도록 형성시킨다.
다음, 그 일면이 설정된 거칠기를 갖도록 형성된 상기 모재에 가스나 반응 부산물의 배출을 위한 개구부를 형성한다(S110). 상기 개구부는 원형, 타원형, 다각형 또는 슬롯 형상 중에서 선택된 어느 하나의 형상을 가질 수 있고, 경우에 따라서는 다양한 형상의 개구부가 복합적으로 형성될 수도 있다.
상기 모재에 개구부의 형성이 완료되면, 상기 모재의 표면을 커버하는 양극 산화 피막층을 형성한다(S120). 즉, 상기 모재를 양극 산화시킴으로써, 상기 모재의 전체 표면을 커버하는 양극 산화 피막층을 수득하게 된다. 상기 양극 산화 피막층은 내부재의 내마모성을 향상시키고, 내플라즈마성을 부여하는 역할을 한다.
상기 모재에 개구부를 형성하고, 양극 산화 피막층의 형성이 완료되면, 상기 모재의 일면에 대해 용사 코팅을 수행하여 용사 피막층을 형성한다(S130). 상기 용사 피막층의 형성을 통해 상기 내부재는 내식성, 내화학성, 내플라즈마성 및 내오염성을 갖게 된다. 이 때, 상기 내부재의 내플라즈마성은 상기 양극 산화 피막층에 의해서도 부여되는데, 공정 진행중에 플라즈마에 직접적으로 노출되는 내부재의 일면에는 상기 양극 산화 피막층에 의한 내플라즈마성이 불충분할 수 있다. 이에, 내플라즈마성이 보다 우수한 용사 피막층을 형성함으로써, 내부재의 일면은 증가된 내플라즈마성을 갖게 된다.
언급한 바와 같은 플라즈마 처리 장치 내부재의 제조 방법에 대해 각 단계에 따른 공정 단면도를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다. 또한, 설명의 편의를 위해 다양한 부재 배플 플레이트(100)를 예로 들어 설명한다.
도 4a 및 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치 내부재의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도들이다.
도 3 및 도 4a를 참조하면, 종래 배플 플레이트의 제조 방법은 먼저 개구부(120)를 형성한 후, 표면 처리 및 용사 코팅 공정을 수행함에 의해 설정된 형태로 정확하게 형성시킨 개구부(120)가 이후 공정에 의해 변형되는 문제점이 있었다. 이러한 개구부(120)의 변형을 감소시키기 위해 본 실시예에서는 먼저 배플 플레이트(100)를 제조하기 위한 모재(110)의 일면에 대해 물리적 또는 화학적 표면 처리 공정을 수행한다. 이를 통해 상기 모재(110)의 일면은 설정된 거칠기를 갖도록 형성된다. 상기 모재는 링 형상의 플레이트일 수 있으며, 상기 표면 처리 공정으로는 예를 들어 블라스트(blast) 표면 처리 공정을 들 수 있다.
여기서, 상기 모재(110)의 일면은 상기 표면 처리 공정을 통해서 그 거칠기가 중심선 평균 거칠기(Ra)를 기준을 2㎛ 내지 7㎛의 거칠기를 갖도록 형성된다.
상기 모재(110)의 일면에 대한 표면 처리는 상기 일면이 설정된 거칠기를 갖도록 함으로써, 이후 공정에서 형성되는 용사 피막층(140)의 말착강도를 향상시키기 위함이다. 즉, 상기 모재(110)의 일면이 갖는 표면 거칠기를 조절함으로써, 모재(110)의 손상이나 치수 변화 없이 이후 공정에서 형성하게 되는 용사 피막층의 밀착강도를 용이하게 향상시킬 수 있다.
예를 들면, 상기 모재(110)에 대한 용사 코팅 공정에 의해 용사 피막층(140)을 형성할 때 상기 모재(110)의 표면 거칠기는 모재(110)와 용사 피막층(140)의 밀착성과 관련이 있는데, 모재(110)의 표면 거칠기가 높을수록 향상된다. 하지만, 모재(110)의 표면 거칠기를 지나치게 거칠게 형성하는 경우 모재(110)에 손상이 발생 하는 단점을 갖는다. 따라서, 모재(110)의 표면 거칠기를 일정 수준으로 조절해야만 한다.
상기 모재(110)의 표면 거칠기를 2㎛ 미만으로 형성하는 경우 용사 피막층의 밀착강도가 감소되어 피막층이 박리될 우려가 있고, 모재(110)의 표면 거칠기가 7㎛를 초과하는 경우에는 밀착강도는 증가되지만 공정 중에 내부재의 손상과 치수 변화의 위험성을 갖는다. 이에, 모재(110)의 표면 거칠기는 언급한 바와 같이 중심선 평균 거칠기(Ra)를 기준으로 2㎛ 내지 7㎛를 갖도록 형성하는 것이 모재(110)의 손상과 치수 변화 없이 용사 피막층의 충분한 밀착강도를 확보할 수 있어 바람직하다.
도 3 및 도 4b를 참조하면, 표면 처리를 통해 일면의 표면 거칠기가 중심선 평균 거칠기(Ra)를 기준으로 2㎛ 내지 7㎛를 갖도록 형성시킨 모재(110)에 개구부(120)를 형성한다. 상기 개구부(120)는 공정 챔버(210) 내에서 기판(W)에 대한 플라즈마 처리 공정을 위해 공급되는 가스나 반응 부산물을 공정 공간으로부터 배출하기 위해 구비된다.
상기 개구부(120)는 예를 들면, 드릴, 밀링, 연삭 또는 기타 표면 제거 작업을 의해 형성될 수 있다. 상기 개구부(120)는 원형 형상의 홀로 이루어진다. 하지만, 상기 개구부(120)의 형상이 원형 형상의 홀로 한정되지 않고, 타원형, 다각형, 또는 슬릿 형상 중에서 선택된 어느 하나의 형상을 갖거나, 2개 이상의 형상이 복합적으로 구비될 수도 있다. 또한, 상기 개구부(120)는 통상 모재(110)의 원주 방향을 따라서 동일 간격으로 배치되고, 그 개수는 다양하게 적용될 수 있다.
이처럼, 상기 개구부(120)를 모재(110)의 일면이 설정된 거칠기를 갖도록 형성하기 위한 표면 처리 공정 이후에 수행함에 의해 상기 개구부(120)의 형상을 안정적으로 유지할 수 있게 된다.
언급한 바 있듯이 종래에는 개구부(120)를 형성한 이후에 표면 처리(예컨대 블라스트 공정)를 수행함에 따라 개구부(120)의 형상이 변형되어 개구부(120)의 진원도를 저하시키는 요인이 되었다. 하지만, 본 실시예에서는 표면 처리 공정을 수행한 후에 개구부(120)를 형성함으로써, 상기 개구부(120)의 변형을 감소시킬 수 있게 된다.
예를 들어, 본 실시예에서 상기 개구부(120)가 원형 일 때, 최종적으로 완성된 배플 플레이트(100)가 갖는 개구부(120)의 진원도(roundness)가 0.02㎜ 이하가 되도록 형성되는 것을 특징으로 한다. 즉, 최종적으로 개구부(120)가 갖는 진원도는 0 내지 0.02㎜ 범위의 값을 갖도록 형성될 수 있다. 여기서, 실질적으로 개구부(120)가 갖는 진원도는 '0'이 될 가능성이 적으므로 상기 개구부(120)의 진원도는 그 범위가 실질적으로 '0'을 제외한 0.02㎜ 이하가 될 수 있다. 또한, 상기 개구부(120)가 원형 이외에 타원형, 다각형 또는 슬롯 형상일 때 용사 피막층이 형성된 상기 배플 플레이트(100)에 구비되는 개구부(120)는 그 외곽선이 설정된 형상으로부터의 최대 편차가 0.02㎜ 이하를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 최대 편차의 범위 역시 앞서 설명한 진원도의 범위와 크게 다르지 아니하다.
도 3 및 도 4c를 참조하면, 공정 챔버(210) 내부의 가스나 반응 부산물을 공 정 공간으로부터 배출하기 위해 구비되는 개구부(120)를 형성시킨 상기 모재(110)에 양극 산화 피막층(130)을 형성한다. 상기 양극 산화 피막층(130)은 모재(110)를 양극 산화시켜 수득될 수 있으며, 앞서 표면 처리 공정을 통해 표면 거칠기가 조절된 부분과 표면 거칠기 조절 과정을 거치지 않은 부분에 대해 공통적으로 수행된다. 즉, 상기 모재(110)를 완전하게 커버할 수 있도록 상기 모재(110)의 전체 표면에 대해서 수행된다.
이처럼, 표면 처리 공정을 통해 일면의 표면 거칠기를 설정된 값으로 형성하고, 가스나 반응 부산물의 배출하기 위한 개구부(120)를 형성시킨 상태에서 모재(110)를 양극 산화시켜 양극 산화 피막층(130)을 형성함으로써, 모재(110)의 노출을 근복적으로 방지하여 모재(110)의 노출에 의해 발생할 수 있는 아킹을 예방할 수 있게 된다.
일반적으로, 상기 양극 산화처리에 의해 형성되는 양극 산화 피막층(120)의 표면 거칠기는 모재(110)의 표면 거칠기보다 다소 감소하는 경향을 갖는다. 이에, 상기 모재(110)의 일면에 대응하는 상기 양극 산화 피막층(130)의 표면 거칠기는 중심선 평균 거칠기(Ra)를 기준으로 2㎛ 내지 7㎛보다 작은 값을 갖게 된다.
즉, 상기 양극 산화처리는 양극 산화 피막층(130)의 형성이 이루어진 상기 모재(110)의 일면이 중심선 평균 거칠기(Ra)를 기준으로 1㎛ 내지 6㎛를 갖도록 수행된다. 즉, 상기 모재(110)는 앞서 표면 처리 공정을 통해 그 일면의 표면 거칠기가 중심선 평균 거칠기(Ra)를 기준으로 2㎛ 내지 7㎛를 갖도록 표면 처리된 후에, 상기 양극 산화 처리에 의해 일면의 표면 거칠기가 중심선 평균 거칠기(Ra)를 기준 으로 1㎛ 내지 6㎛를 갖도록 형성된다.
상기 양극 산화 피막층(130)의 형성이 이루어진 상기 모재(110)의 일면이 중심선 평균 거칠기(Ra)를 기준으로 1㎛ 내지 6㎛를 갖도록 형성함은 앞서 표면 처리에 의해 모재(110)의 일면이 그 표면 거칠기를 중심선 평균 거칠기(Ra)를 기준으로 2㎛ 내지 7㎛를 갖도록 형성하는 이유와 크게 다르지 않다.
예컨대, 상기 모재(110)의 일면에 대응하는 양극 산화 피막층(130)의 표면 거칠기가 중심선 평균 거칠기(Ra)를 기준으로 1㎛ 미만으로 형성될 경우 이후의 공정에서 형성되는 용사 피막층의 밀착강도가 감소되어 피막층이 박리될 우려가 있다. 또한, 상기 모재(110)의 일면에 대응하는 양극 산화 피막층(130)의 표면 거칠기를 중심선 평균 거칠기(Ra)를 기준으로 6㎛가 초과하도록 하기 위해서는 상기 표면 처리 공정에서 약 7㎛를 초과하도록 형성해야 하는데, 공정 중에 내부재의 손상과 치수 변화의 위험성을 갖는다. 이에, 상기 모재(110)의 일면에 대응하는 양극 산화 피막층(130)의 표면 거칠기는 중심선 평균 거칠기(Ra)를 기준으로 1㎛ 내지 6㎛를 갖도록 형성된다.
도 3 및 도 4d를 참조하면, 양극 산화 피막층(130)이 형성된 상기 모재(110)의 일면에 용사 코팅을 수행하여 용사 피막층(140)을 형성한다. 이로써, 배플 프레이트(100)가 완성된다.
상기 용사 코팅을 수행하기 위한 물질로는 산화 알루미나, 산화 이트륨, 산화 지르코늄 및 3족 원소로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 용사 코팅에 의해 수득되는 용사 피막층(140)의 표면 거칠기는 중심선 평균 거칠기(Ra)를 기준으로 3㎛ 내지 7㎛를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.
즉, 반도체 공정 등 플라즈마 처리 공정 중에 발생하는 오염물 등은 앵커(anchor) 효과에 의하여 용사 피막층(140)의 표면에 부착되는데, 용사 피막층(140)의 표면 거칠기를 3㎛ 미만으로 하는 경우에는 형성된 오염물들이 부착될 확률이 감소할 뿐만 아니라 부착된 오염물들의 두께가 점점 증가될수록 오염물층의 박리가 용이하게 되므로 2차 오염물로 다시 작용할 우려가 있다.
또한, 용사 피막층의 표면 거칠기를 7㎛를 초과하도록 하는 경우 오염물의 부착 정도는 다소 향상될 수 있지만 이를 위하여 피막층 자체의 특성을 변화시켜야 하므로 플라즈마 용사 코팅에 의하여 얻을 수 있는 내식성 내화학성, 내플라즈마성 및 내오염성을 달성하기가 어려워진다.
따라서, 용사 피막층(140)의 표면 거칠기는 중심선 평균 거칠기(Ra)를 기준으로 3㎛ 내지 7㎛를 갖도록 형성하는 것이 배플 플레이트(100)에 필요로 하는 내식성, 내화학성, 내플라즈마성을 달성하면서도 오염물질을 부착 제거하고, 나아가 오염물의 박리에 의한 2차 오염도 방지하여 내오염성을 달성할 수 있게 된다.
이처럼, 종래 배플 플레이트(100)의 제조 방법은 가스나 반응 부산물의 배출을 위한 개구부(120)를 형성한 이후에 표면 처리 공정 및 양극 산화 처리 공정 그리고 용사 코팅 공정을 순차적으로 수행함에 따라 초기에 형성된 개구부(120)의 형상이 변형되고, 상기 개구부(120)의 변형으로 균일한 가스의 흐름을 유지시키지 못하여 나타나는 배플 플레이트(100)의 효율 저하를 유발하게 된다.
하지만, 본 발명에 따른 배플 플레이트(100)의 제조 방법은 먼저 표면 처리를 통해 표면의 거칠기를 설정된 거칠기를 갖도록 형성한 후, 가스나 반응 부산물의 배출을 위한 개구부(120)를 형성함으로써, 개구부(120)를 형성한 후 추가적인 가공 공정이 없으므로 개구부(120)의 변형을 감소시킬 수 있다. 또한, 용사 피막층을 형성하는 모재(110) 표면의 균일성이 유지되므로, 안정적인 용사 피막층의 형성이 가능하고, 접착 강도 저하 현상을 개선할 수 있게 된다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치 내부재 및 그 제조 방법은 내부재를 형성하기 위한 모재에 개구부를 형성하기 전에 용사 코팅의 용이성을 위해 그 표면이 설정된 거칠기를 갖도록 형성시키는 단계를 수행함으로써, 모재의 소성 변형을 방지하여 개구부 부위의 형상 변화에 의한 기능적 효율 저하를 개선할 수 있다.
또한, 모재 즉, 플레이트에 개구부를 형성한 후에는 추가적인 가공 공정이 없으므로 용사 피막층을 형성시키는 모재 표면의 균일성이 유지되어 안정적으로 용사 피막층 형성이 가능하여 균일한 형성을 이룰 수 있고, 코팅 계면 불안정으로 인 한 접착강도 저하 현상을 개선할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 플라즈마 처리 장치에 설치되는 배플 플레이트의 일 예를 나타내는 개략적인 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치를 나타내는 개략적인 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치 내부재의 제조 방법을 나타내는 개략적인 공정 흐름도이다.
도 4a 및 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치 내부재의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도들이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100: 배플 플레이트 110: 모재
120: 개구부 130: 양극 산화 피막층
140: 용사 피막층 200: 플라즈마 처리 장치
210: 공정 챔버 220: 하부 전극
230: 상부 전극 240: 지지대
250: 자장 형성 기구

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  8. 복수의 개구부를 갖는 플라즈마 처리 장치 내부재의 제조 방법에 있어서,
    모재의 일면에 표면 처리를 수행하여 설정된 거칠기를 갖도록 형성시키는 거칠기 형성 단계;
    상기 모재에 복수의 개구부를 형성하는 개구부 형성 단계; 및
    상기 모재의 일면에 용사 피막층을 형성하는 용사 피막층 형성 단계를 포함하며,
    상기 설정된 거칠기는 중심선 평균 거칠기(Ra)를 기준으로 2㎛ 내지 7㎛의 거칠기를 가지며, 상기 개구부 형성 단계는 상기 거칠기 형성 단계 이후에 수행되어 상기 개구부의 변형을 억제하며, 상기 개구부는 원형을 갖도록 형성되고 상기 개구부가 원형일 때 상기 용사 피막층이 형성된 이후의 상기 개구부의 진원도(Roundness)는 0.02㎜ 이하가 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치 내부재의 제조 방법.
  9. 복수의 개구부를 갖는 플라즈마 처리 장치 내부재의 제조 방법에 있어서,
    모재의 일면에 표면 처리를 수행하여 설정된 거칠기를 갖도록 형성시키는 거칠기 형성 단계;
    상기 모재에 복수의 개구부를 형성하는 개구부 형성 단계; 및
    상기 모재의 일면에 용사 피막층을 형성하는 용사 피막층 형성 단계를 포함하며,
    상기 설정된 거칠기는 중심선 평균 거칠기(Ra)를 기준으로 2㎛ 내지 7㎛의 거칠기를 가지며, 상기 개구부 형성 단계는 상기 거칠기 형성 단계 이후에 수행되어 상기 개구부의 변형을 억제하며, 상기 개구부는 타원형, 다각형 또는 슬롯 형상을 갖도록 형성되고 상기 개구부가 타원형, 다각형 또는 슬롯 형상일 때 상기 용사 피막층이 형성된 이후의 상기 개구부는 그 외곽선이 설정된 형상으로부터의 최대 편차가 0.02㎜ 이하를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치 내부재의 제조 방법.
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  12. 복수의 개구부를 갖는 플라즈마 처리 장치 내부재에 있어서,
    표면 처리를 수행하여 그 일면이 설정된 거칠기를 갖고, 복수의 개구부를 갖는 플레이트;
    양극 산화 처리를 수행하여 상기 플레이트의 표면에 형성되고, 상기 플레이트의 내마모성 향상 및 내플라즈마성 부여를 위한 양극 산화 피막층; 및
    용사 코팅을 통해 상기 양극 산화 피막층이 형성된 상기 플레이트의 일면에 형성되고, 상기 플레이트의 일면에 대하여 내플라즈마성의 증가를 위한 용사 피막층을 포함하고,
    상기 설정된 거칠기는 중심선 평균 거칠기(Ra)를 기준으로 2㎛ 내지 7㎛의 거칠기를 가지며, 상기 개구부는 상기 표면 처리 이후에 형성됨에 의해 변형을 감소시켜 상기 용사 피막층이 형성된 이후에 0.02㎜ 이하의 진원도(roundness)를 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치 내부재.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113594014A (zh) * 2020-04-30 2021-11-02 中微半导体设备(上海)股份有限公司 零部件、等离子体反应装置及零部件加工方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030063415A (ko) * 2000-12-12 2003-07-28 동경 엘렉트론 주식회사 플라즈마 처리 용기의 재생 방법, 플라즈마 처리 용기내부 부재, 플라즈마 처리 용기 내부 부재의 제조 방법,및 플라즈마 처리 장치
KR20040016394A (ko) * 2002-08-14 2004-02-21 주식회사 코미코 도포법을 이용한 플라즈마처리 용기 내부재의 제조방법과그 방법으로 제조된 내부재
US20040216667A1 (en) 2002-11-28 2004-11-04 Tokyo Electron Limited Internal member of a plasma processing vessel
KR20060111201A (ko) * 2005-04-22 2006-10-26 주식회사 코미코 플라즈마 처리 용기 내부재 및 그 제조 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030063415A (ko) * 2000-12-12 2003-07-28 동경 엘렉트론 주식회사 플라즈마 처리 용기의 재생 방법, 플라즈마 처리 용기내부 부재, 플라즈마 처리 용기 내부 부재의 제조 방법,및 플라즈마 처리 장치
KR20040016394A (ko) * 2002-08-14 2004-02-21 주식회사 코미코 도포법을 이용한 플라즈마처리 용기 내부재의 제조방법과그 방법으로 제조된 내부재
US20040216667A1 (en) 2002-11-28 2004-11-04 Tokyo Electron Limited Internal member of a plasma processing vessel
KR20060111201A (ko) * 2005-04-22 2006-10-26 주식회사 코미코 플라즈마 처리 용기 내부재 및 그 제조 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113594014A (zh) * 2020-04-30 2021-11-02 中微半导体设备(上海)股份有限公司 零部件、等离子体反应装置及零部件加工方法
CN113594014B (zh) * 2020-04-30 2024-04-12 中微半导体设备(上海)股份有限公司 零部件、等离子体反应装置及零部件加工方法

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