KR101150857B1 - 세라믹 코팅층의 리페어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세라믹 코팅층의 리페어방법에 관한 것으로, 반도체 또는 엘이디 제조용 공정로에 적용되는 부품으로서, 석영재질의 베이스의 표면에 SiC 코팅층이 코팅된 부품을 재생하는 방법에 있어서, 상기 부품을 HF 용액에 침지시켜, 상기 SiC 코팅층을 완전 박리하는 단계와, 상기 SiC 코팅층의 박리로 노출되는 베이스를 중화 및 건조시키는 단계와, 중화 및 건조된 상기 베이스의 표면에 SiC를 코팅하는 단계를 포함한다. 이와 같은 구성의 본 발명은 석영의 표면에 코팅된 SiC 코팅층이 부분적으로 박리되는 경우, 이 SiC 코팅층을 완전히 박리하고, 석영에 다시 SiC 코팅층을 코팅하여 재사용이 가능하도록 리페어함으로써, 석영 소재물의 교체 없이 지속적인 사용이 가능하여 비용을 절감할 수 있으며, 공정 폐기물을 줄여 환경오염을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

세라믹 코팅층의 리페어방법{Repair method for ceramic coating layer}

본 발명은 세라믹 코팅층의 리페어방법에 관한 것으로, 특히 석영소재 상에 코팅된 SiC코팅층이 손상된 경우 이를 박리할 수 있는 세라믹 코팅층의 리페어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체나 엘이디 제조공정에서는 기판을 공정로 내에서 지지하는 지지수단이 사용된다. 이러한 지지수단으로 사용할 수 있는 재료는, 공정중 이물의 발생이 없어야 하며, 내열성과 내화학성의 요건을 갖춰야 한다.

전통적으로 위와 같은 특성의 소재로서 그라파이트를 이용하고 있으나, 최근 세라믹 기술의 발전으로 그 그라파이트 상에 내식성과 내마모성이 보다 우수한 세라믹 코팅층을 코팅하여, 그 지지수단의 수명을 향상시키고 있다.

또한 반도체 및 엘이디 제조공정에서는 공정로 내의 온도를 균일하게 유지해야 하고, 현재 공정로 내의 온도를 실시간으로 검출하여 온도를 조절하게 되며, 이를 위해 석영(Quartz)을 소재로하는 광검출창을 사용하고 있다. 이러한 석영 소재의 사용은 공정의 진행중 발생하는 변색 및 응력에 의하여 광의 투과성이 변화되고, 크랙이 발생하여 검출되는 온도 이상 및 수명단축을 초래하고, 그 검출된 온도를 기준으로 공정로의 온도를 제어하기 때문에 공정온도에 이상과 그에 따른 공정불량을 유발할 가능성이 있다.

이와 같은 온도검출의 문제를 해결하기 위해서, 석영 광검출창에 SiC코팅층을 코팅하는 방법이 제안되고 있으나, 공정로에서 발생된 이물을 제거하기 위하여 광검출창을 세정하는 경우에 그 SiC코팅층이 부분적으로 박리될 수 있다.

이처럼 SiC코팅층이 부분적으로 박리되면 역시 온도의 검출을 위한, 검출 광의 파장이 왜곡될 수 있어, 정확한 온도의 검출과 그에 따른 정확한 온도의 제어가 불가능한 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 석영소재 상에 코팅된 SiC코팅층을 세정시 완전히 박리하고, SiC를 다시 코팅하는 세라믹 코팅층의 리페어방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명 세라믹 코팅층의 리페어방법은, 반도체 또는 엘이디 제조용 공정로에 적용되는 부품으로서, 석영재질의 베이스의 표면에 SiC 코팅층이 코팅된 부품을 재생하는 방법에 있어서, 상기 부품을 HF 용액에 침지시켜, 상기 SiC 코팅층을 완전 박리하는 단계와, 상기 SiC 코팅층의 박리로 노출되는 베이스를 중화 및 건조시키는 단계와, 중화 및 건조된 상기 베이스의 표면에 SiC를 코팅하는 단계를 포함한다.

본 발명 세라믹 코팅층의 리페어방법은, 석영의 표면에 코팅된 SiC 코팅층이 부분적으로 박리되는 경우, 이 SiC 코팅층을 완전히 박리하고, 석영에 다시 SiC 코팅층을 코팅하여 재사용이 가능하도록 리페어함으로써, 석영 소재물의 교체 없이 지속적인 사용이 가능하여 비용을 절감할 수 있으며, 공정 폐기물을 줄여 환경오염을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세라믹 코팅층의 리페어방법을 적용한 실험결과표이다.
도 2는 도 1에서 베이스를 50% HF용액에 침지하였을 때 침지시간에 따른 식각깊이의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 도 2의 식각깊이의 누적치를 표시한 그래프이다.
도 4는 HF의 농도와 침지시간에 따른 SiC 코팅층(2)의 박리시험 결과이다.

이하, 본 발명 세라믹 코팅층의 리페어방법의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세라믹 코팅층의 리페어방법을 적용한 실험결과표이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세라믹 코팅층의 리페어방법은, 석영인 베이스(1)에 코팅된 SiC 코팅층(2)을 완전히 박리할 수 있는 방법을 실험적으로 도출한다.

상기 도 1에서 보여지는 바와 같이 베이스(1)의 표면에 PCS(polycarbosilane)를 이용하여 SiC 코팅층(2)을 코팅한 시료를 5초 동안 각종 산에 일부 침지한 결과로서, 그 SiC 코팅층(2)은 HF에 반응하여 완전히 박리됨을 알 수 있다.

이 실험에서 HF용액의 농도는 50%를 사용하였으며, 침지된 부분에서 SiC 코팅층이 완전히 박리되어, 하부의 투명한 베이스(1)가 노출된 것을 확인할 수 있다.

알려진 바와 같이 SiC 코팅층(2)은 내식성이 매우 우수한 것이나, 그 SiC 코팅층(2)에 포함되는 산소에 의하여 HF용액에 의해 완전히 박리될 수 있다.

즉, SiC 코팅층(2)에 존재하는 화합물은 SiC₄가 주된 성분이며, 부분적으로 SiC₃O, SiO₂C₂, SiO₃C, SiO₄가 소량함유되어 있으며, 상기 HF와 SiC 코팅층(2)의 산소가 반응하여, SiC 코팅층(2)이 박리된다.

그러나 상기 HF 용액은 SiC 코팅층(2)과 반응할 뿐만 아니라 베이스(1)인 석영과도 반응하여 그 베이스(1)에 표면 손상을 줄 수 있다. 이를 방지하기 위하여 베이스(1)의 손상을 방지하면서, SiC 코팅층(2) 만을 선택적으로 박리할 수 있는 제어가 요구된다.

도 2는 상기 베이스(1)를 50% HF용액에 침지하였을 때 침지시간에 따른 식각깊이의 변화를 나타낸 그래프이고, 도 3은 도 2의 식각깊이의 누적치를 표시한 그래프이다.

도 2와 도 3을 각각 참조하면 베이스(1)는 1분간 약 2㎛의 깊이로 상기 50% HF용액에 의해 식각된다.

따라서 HF 용액에 상기 SiC 코팅층(2)이 코팅된 베이스(1)를 침지시켜, 베이스(1)에 손상을 주지 않는 범위에서 SiC 코팅층(2)을 박리시키기 위해서는 수 초(1 내지 10초)간 침지시켜야 한다.

또한, 위와 같이 수 초간의 침지에 의해 SiC 코팅층(2)이 완전 박리가 되어야 한다. 수 초간의 침지에 의해 SiC 코팅층(2)이 완전히 박리되지 않고, 일부만 박리된다면, 다시 완전한 박리를 위하여 재침지를 하면서 먼저 일부 박리에 의해 노출된 베이스(1)의 표면이 손상될 수 있기 때문이다.

이와 같이 수 초간의 침지에 의하여 SiC 코팅층(2)이 완전히 박리될 수 있는 조건은 HF의 농도가 10% 이상 50% 이하일 때이다. HF의 농도가 10% 미만일 때에는 수 초간의 침지에 의해 SiC 코팅층(2)이 부분 박리되며, 50%를 초과하는 경우에는 수 초간의 침지에도 SiC 코팅층(2)이 완전 박리될 뿐만 아니라 베이스(1)의 표면도 손상될 우려가 있기 때문이다.

도 4는 HF의 농도와 침지시간에 따른 SiC 코팅층(2)의 박리시험 결과이다.

도 4에 도시한 바와 같이 1초의 침지시간 동안 1% HF용액에 침지한 시료는 SiC 코팅층(2)의 국소 영역에서만 박리가 나타나며, 10% HF용액에 1초간 침지한 시료는 SiC 코팅층(2)이 대부분 박리되었으나, 완전 박리는 이루어지지 않은 것을 알 수 있다.

또한 50% HF용액에 1초간 침지한 시료는 침지된 부분이 완전 박리됨을 확인할 수 있다.

50% HF용액을 사용하는 경우 1초간의 침지로, SiC 코팅층(2)을 베이스(1)의 손상없이 완전 박리할 수 있으며, 10% HF용액을 사용하는 경우에는 10초간의 침지에 의해 SiC 코팅층(2)을 베이스(1)의 손상없이 완전 박리할 수 있게 된다.

따라서 본 발명은 10 내지 50% HF 용액에 침지하여 SiC 코팅층(2)을 박리하되, 그 농도에 반비례하는 1 내지 10초의 시간 동안 침지하여, SiC 코팅층(2)이 표면에 코팅된 베이스(1)의 손상을 방지할 수 있게 된다.

이와 같이 베이스(1) 상에 SiC 코팅층(2)이 코팅된 시료를 HF 용액에 침지하여, 그 SiC 코팅층(2)을 완전 박리한 후에도 그 표면에는 HF 용액이 잔류하게 되며, 이를 제거하기 위하여 물이나 염에 침지시켜 표면에 잔류하는 HF 용액을 중화시킨다.

그 다음, 상기 베이스(1)를 중화시킨 후, 다시 그 베이스(1)상에 PCS를 이용하여, SiC 코팅층을 코팅한다.

이처럼 본 발명은 석영 베이스(1) 상에 SiC 코팅층(2)이 코팅된 상태의 반도체 또는 엘이디 제조장치의 부품이 공정로 내에서 사용되어 오염된 경우, 오염물을 세정하지 않고 직접 HF 용액에 침지하는 것 만으로, 오염물을 제거하는 세정과 함께 SiC 코팅층(2)을 완전 박리할 수 있다.

이처럼 SiC 코팅층(2)을 완전 박리한 후에는 중화 및 건조과정 후, SiC 코팅층을 다시 코팅하여 해당 부품을 재생할 수 있게 된다.

이는 종래 오염물을 제거하는 세정시 SiC 코팅층(2)이 부분박리되어 그 반도체 또는 엘이디 제조장치의 부품을 재사용할 수 없는 문제점을 해결할 수 있는 것으로, 장치의 수명을 연장하고, 비용을 절감할 수 있으며, 공정 폐기물의 양을 줄여 환경오염을 줄일 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이 HF용액의 농도가 높을 수록 상기 SiC 코팅층(2)의 완전 박리 후 짧은 시간 동안이라도, 그 베이스(1)의 표면이 식각되는 깊이가 깊어지게 된다.

따라서 앞서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예와는 다르게 그 HF 용액의 농도를 상대적으로 낮추고, 그 HF용액에 표면에 SiC 코팅층(2)이 코팅된 베이스(1)를 침지시키는 침지 시간을 연장하여 그 베이스(1)에 손상을 주지 않으면서 SiC 코팅층(2)을 완전히 박리할 수 있는 방법을 고려할 수 있다.

도 5는 1%HF 용액에서 침지 시간에 따른 석영 베이스(1)의 식각정도를 나타낸 그래프이다.

도 5를 참조하면 1%HF 용액에 침지한 베이스(1)는 1분당 0.2㎛ 정도로 식각되기 때문에 도 4에 도시한 바와 같이 1%HF 용액에서 서서히 SiC 코팅층(2)의 부분박리가 일어나고, 60초를 초과하여 서서히 완전 박리가 일어날 때까지 그 부분박리에 의해 노출된 베이스(1)의 일부 표면의 식각량은 매우 적다.

따라서 앞서 10 내지 50%HF를 사용하는 본 발명의 바람직한 실시예와는 다르게, 공정의 안정성을 고려하여 0.5% 이상 10% 미만의 HF용액을 사용할 수 있으며, 실험적으로 이때의 침지시간은 그 HF용액의 농도에 반비례하여 10초를 초과하고 1시간 이내로 정하여 그 베이스(1)의 손상을 방지하면서도 SiC 코팅층(2)을 완전히 박리할 수 있게 된다.

0.5% 미만의 HF용액에서는 SiC 코팅층(2)의 완전박리에 필요한 침지시간이 너무 많이 소요되며, 10%의 HF용액을 사용하는 경우에는 베이스(1)의 손상 정도를 고려하여 10초 이내의 침지시간이 더 바람직하다.

상기 침지시간이 1시간을 초과하는 경우에는 저농도의 HF 용액을 사용하는 경우에도 베이스(1)의 식각정도가 2㎛를 초과하게 될 수 있어 바람직하지 않다.

전술한 바와 같이 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였지만, 본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.

1:베이스 2:SiC 코팅층

Claims (5)

1. 반도체 또는 엘이디 제조용 공정로에 적용되는 부품으로서, 석영재질의 베이스의 표면에 SiC 코팅층이 코팅된 부품을 재생하는 방법에 있어서,
   상기 부품을 10 내지 50% 농도의 HF 용액에 침지시키되, 상기 10 내지 50% 농도의 HF 용액의 농도에 반비례하도록 1 내지 10초간 침지시켜 상기 SiC 코팅층을 완전 박리하는 단계;
   상기 SiC 코팅층의 박리로 노출되는 베이스를 중화 및 건조시키는 단계; 및
   중화 및 건조된 상기 베이스의 표면에 SiC를 코팅하는 단계를 포함하는 세라믹 코팅층의 리페어방법.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 반도체 또는 엘이디 제조용 공정로에 적용되는 부품으로서, 석영재질의 베이스의 표면에 SiC 코팅층이 코팅된 부품을 재생하는 방법에 있어서,
   상기 부품을 0.5 내지 10% 농도의 HF 용액에 침지시키되, 상기 0.5 내지 10% 농도의 HF 용액의 농도에 반비례하도록 10초를 초과하여 1시간 이하의 시간동안 침지시켜 상기 SiC 코팅층을 완전 박리하는 단계;
   상기 SiC 코팅층의 박리로 노출되는 베이스를 중화 및 건조시키는 단계; 및
   중화 및 건조된 상기 베이스의 표면에 SiC를 코팅하는 단계를 포함하는 세라믹 코팅층의 리페어방법.

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