KR101259590B1 - 반도체 공정용 내열유리 코팅 방법 및 이에 의하여 코팅된 내열유리 - Google Patents

반도체 공정용 내열유리 코팅 방법 및 이에 의하여 코팅된 내열유리 Download PDF

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Abstract

반도체 공정용 내열유리 코팅 방법 및 이에 의하여 코팅된 내열유리가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방법은 열유리 상에 버퍼층을 코팅하는 단계; 및 상기 코팅된 버퍼층 상에 내플라즈마층을 코팅하는 단계를 포함하며, 여기에서 상기 내열유리와 버퍼층, 그리고 상기 버퍼층과 내플라즈마층 사이의 열팽창 계수의 차이는 5 × 10-6/K 이하인 것을 특징으로 하며, 본 발명에 따른 내열유리 코팅층은 모재인 내열유리와 내플라즈마 코팅층 사이에 열팽창계수가 내열유리와 내플라즈마 코팅층 열팽창 계수의 중간인 복합산화물로을 버퍼층으로 적층시킨다. 이로써 열팽창 계수의 차이로 인한 코팅층의 박리를 방지함과 동시에, 모재인 유리에 대한 플라즈마 처리 방지 효과가 증대된다.

Description

반도체 공정용 내열유리 코팅 방법 및 이에 의하여 코팅된 내열유리{A method for coating heat-resistanct glass for semiconductor process and the glass coated by the same}
본 발명은 반도체 공정용 내열유리 코팅 방법 및 이에 의하여 코팅된 내열유리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내열유리와 내플라즈마 코팅층 사이에 구비된 무기산화물 버퍼층을 이용, 열팽창 계수의 차이로 인한 코팅층의 박리를 방지함과 동시에, 모재인 유리에 대한 플라즈마 처리를 더욱 효과적으로 방지할 수 있는, 반도체 공정용 내열유리 코팅 방법 및 이에 의하여 코팅된 내열유리에 관한 것이다.
물리적, 화학적 반응이 진행되는 반도체 공정에는 다양한 열적, 화학적 공정이 반복적으로 진행된다. 이에 따라, 반도체용 유리는 일반적으로 내열 유리가 사용되며, 아울러 장치 내에서 진행되는 플라즈마 공정을 위한 내플라즈마 코팅이 진행된다. 일반적으로 내플라즈마 코팅층은 세라믹과 같은 무기물질로 이루어지는데, 이러한 내플라즈마 코팅층은 내열유리 기판 모재 상에 스프레이 방식으로 코팅된다. 이때, 문제는 내플라즈마 코팅층과 모재인 내열유리 기판은 열팽창 계수(Coefficient of Thermal Expansion) 차이가 상당히 크게 난다는 점이다. 따라서, 반복적인 열처리 공정에 노출되는 경우, 보다 큰 열팽창 계수의 내플라즈마 코팅층은 유리 기판과의 접착력이 약화되어, 박리된다. 일반적으로 내열유리의 열팽창 계수는 1 × 10-6/K이하이고, 내플라즈마 코팅층의 열팽창 계수는 내열유리의 열팽창 계수의 수 십배인 7 ~ 9 x 10-6/K 수준이다. 따라서, 이러한 내열유리과 내플라즈마 코팅층의 열팽창 계수 차이에 따른 박리 문제를 해결할 수 있는 방법이 요구된다.
따라서 본 발명이 해결하려는 과제는 내열유리와 내플라즈마 코팅층 사이의 열팽창 계수 차이에 의한 문제를 해결할 수 있는 내열유리 코팅층 구조 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 내열유리 코팅방법으로, 상기 방법은 내열유리 상에 버퍼층을 코팅하는 단계; 및 상기 코팅된 버퍼층 상에 내플라즈마층을 코팅하는 단계를 포함하며, 여기에서 상기 내열유리와 버퍼층, 그리고 상기 버퍼층과 내플라즈마층 사이의 열팽창 계수의 차이는 5 × 10-6/K 이하이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 버퍼층은 복합산화물층이며, 상기 내플라즈마층은 용사 코팅된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 내열유리의 열팽창 계수는 1 × 10-6/K 이하이고, 상기 버퍼층은 3~5 × 10-6/K, 상기 내플라즈마층의 열팽창 계수는 7~9 × 10-6/K이다.
본 발명은 또한 상술한 방법에 의하여 코팅된 내열유리로서, 상기 내열유리는 내열유리 모재; 상기 모재 상에 코팅된 버퍼층; 및 상기 버퍼층 상에 코팅된 내플라즈마층으로 이루어지며, 여기에서 상기 상기 내열유리와 버퍼층, 그리고 상기 버퍼층과 내플라즈마층 사이의 열팽창 계수의 차이는 5 × 10-6/K 이하이다. 본 발명에 따르면, 상기 버퍼층은 복합산화물층이다.
본 발명에 따른 내열유리 코팅층은 모재인 내열유리와 내플라즈마 코팅층 사이에 열팽창계수가 내열유리와 내플라즈마 코팅층 열팽창 계수의 중간인 복합산화물로을 버퍼층으로 적층시킨다. 이로써 열팽창 계수의 차이로 인한 코팅층의 박리를 방지함과 동시에, 모재인 유리에 대한 플라즈마 처리 방지 효과가 증대된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내열유리 코팅방법의 단계도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내열유리의 구조를 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 도면을 참조하여 상세하게 설명하고자 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 본 명세서 전반에 걸쳐 표시되는 약어는 본 명세서 내에서 별도의 다른 지칭이 없다면 당업계에서 통용되어, 이해되는 수준으로 해석되어야 한다.
본 발명은 상술한 바와 같이 내열유리와 상기 내열 유리 상에 용사 방식으로 유리에 코팅되는 내플라즈마 코팅층은 그 열팽창 계수가 상당히 크게 나타나며, 특히 이러한 열팽창 계수 차이가 반복되는 플라즈마/열처리공정 시 실제 내플라즈마 코팅층의 물리적 박리를 유발하는 점을 해결하고자 하였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내열유리의 코팅방법의 단계도이다.
도 1을 참조하면, 먼저 내열유리가 준비된다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 내열유리의 열팽창 계수는 1 × 10-6/K이하 수준이었다.
상기 준비된 내열유리 모재 상에 버퍼층이 코팅된다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 버퍼층은 복합산화물층으로, 상기 버퍼층 물질은 모재와의 접착력이 우수하고, 그 열팽창 계수는 3~5 × 10-6/K 수준이다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 버퍼층은 플라즈마 용사방식으로 코팅되었다.
상기 복합 산화물층인 버퍼층 상에 내플라즈마층을 용사 코팅한다. 상기 내플라즈마층의 물질은 알루미나, 이트리아, 알루미나/이트리아 복합 산화물이고, 열팽창 계수는 7~9 × 10-6/K 수준이다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 버퍼층은 유리기판에 버퍼용사 분말을 만든 후 용사코팅하는 방식으로 코팅되었으며, 상기 코팅된 버퍼층 위에 내플라즈마 코팅층을 다시 용사 코팅하였다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 용사코팅은 플라즈마 방식으로 수행되었으나, 초고속용사( HVOF)나 분말용사, 와이어용사, 전기아크용사, 콜드스프레이, 방식등 으로도 상기 용사코팅이 수행될 수 있으며, 이는 본 발명의 범위에 속한다.
본 발명에 따른 방법에 따라 코팅된 내열유리-버퍼층-내플라즈마 코팅층 순으로 열팽창 계수는 단계적으로 증가하며, 각 층간 열팽창 계수 차이가 5 × 10-6/K이 내인 것이 바람직하다. 만약 각 층간 열팽창 계수 차이가 상기 수치를 초과하면, 열처리 공정 시 층간 박리가 발생할 가능성이 높아진다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 코팅된 내열유리의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 내열유리는 모재인 내열유리(210)와 상기 내열유리(210) 상에 코팅된 버퍼층(220), 그리고 상기 버퍼층(220) 상에 코팅된 내플라즈마 코팅층(230)의 적층 구조이며, 각 층간 열팽창 계수 차이는 5×10-6 /K 이하이다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서 상기 내열유리의 열팽창 계수는 0.2 ~ 1 × 10-6/K, 상기 버퍼층은 3~5 × 10-6/K, 내플라즈마 코팅물질은 알루미나, 이트리아, 알루미나/이트리아 복합 산화물이고, 열팽창 계수는 7~9 × 10-6/K 수준이었다.특히 본 발명의 일 실시예에서 상기 버퍼층은 코디어라이트 또는 뮬라이트 산화물층이었는데, 상기 물질은 하부의 유리기판과 상부의 알루미나, 이트리아, 알루미나/이트리아 복합 산화물과의 계면 접합이 우수하고, 자체가 가지는 열팽창 계수의 차이가 각각 유리기판과 내플라즈마 코팅물질에 대하여 5 × 10-6/K 이하이다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

  1. 내열유리 코팅방법으로, 상기 방법은
    내열유리 상에 버퍼층을 코팅하는 단계; 및
    상기 코팅된 버퍼층 상에 내플라즈마층을 코팅하는 단계를 포함하며, 여기에서 상기 내열유리와 버퍼층, 그리고 상기 버퍼층과 내플라즈마층 사이의 열팽창 계수의 차이는 5 × 10-6/K 이하이고,
    상기 버퍼층은 복합산화물층이며, 상기 내플라즈마층은 용사 코팅된 것을 특징으로 하는 내열유리 코팅방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 내열유리의 열팽창 계수는 1 × 10-6/K 이하이고, 상기 버퍼층은 3~5 × 10-6/K, 상기 내플라즈마층의 열팽창 계수는 7~9 × 10-6/K 인 것을 특징으로 하는 내열유리 코팅방법.
  4. 제 1항 또는 제 3항에 따른 방법에 의하여 코팅된 내열유리로서, 상기 내열유리는
    내열유리 모재;
    상기 모재 상에 코팅된 버퍼층; 및
    상기 버퍼층 상에 코팅된 내플라즈마층으로 이루어지며, 여기에서 상기 상기 내열유리와 버퍼층, 그리고 상기 버퍼층과 내플라즈마층 사이의 열팽창 계수의 차이는 5 × 10-6/K 이하인 것을 특징으로 하는 내열유리.
  5. 삭제
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