KR101465640B1 - 불화알루미늄 생성방지막이 형성된 ｃｖｄ 공정챔버 부품 - Google Patents

불화알루미늄 생성방지막이 형성된 ｃｖｄ 공정챔버 부품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화학기상증착(CVD; chemical vapor deposition) 공정챔버의 내부에 위치한 부품(component)에 관한 것이다. 구체적으로, 상기 부품에는 불화알루미늄(AlF3) 생성방지막이 형성되어 있어, 상기 공정챔버 내부 클리닝을 위해 사용되는 ClF3, NF3 등의 가스에 포함되어 있는 불소(fluorine)가 상기 부품을 구성하는 알루미늄(aluminium) 원소와 결합하여 불화알루미늄(AlF3; Aluminium fluoride)이 생성되는 것을 방지하도록 구성된 불화알루미늄 생성방지막이 형성된 ＣＶＤ 공정챔버 부품에 관한 것이다.
본 발명은 「화학기상증착(CVD; chemical vapor deposition) 공정챔버의 내부에 위치한 부품(component)으로서, 상기 부품은 알루미늄 원소가 포함된 재질로 구성된 3차원 물체이고, 상기 부품의 3차원 표면을 따라 기공과 균열이 없는 불화알루미늄(AlF3) 생성방지막이 형성되어 있으며, 상기 불화알루미늄 생성방지막은 0∼50℃ 및 진공상태에서 세라믹 파우더가 분사코팅됨으로써 형성된 것이고, 상기 세라믹 파우더의 코팅 중·후에 모서리 또는 홀(hole) 또는 요철부에서 탈리현상이 발생하지 않는 것을 특징으로 하는 CVD 공정챔버 부품」을 제공한다.

Description

불화알루미늄 생성방지막이 형성된 ＣＶＤ 공정챔버 부품{CVD Process Chamber Components with Anti-AlF3 Coating Layer}
본 발명은 화학기상증착(CVD; chemical vapor deposition) 공정챔버의 내부에 위치한 부품(component)에 관한 것이다. 구체적으로, 상기 부품에는 불화알루미늄(AlF3) 생성방지막이 형성되어 있어, 상기 공정챔버 내부 클리닝을 위해 사용되는 ClF3, NF3 등의 가스에 포함되어 있는 불소(fluorine)가 상기 부품을 구성하는 알루미늄(aluminium) 원소와 결합하여 불화알루미늄(AlF3; Aluminium fluoride)이 생성되는 것을 방지하도록 구성된 불화알루미늄 생성방지막이 형성된 ＣＶＤ 공정챔버 부품에 관한 것이다.
본 발명은 화학기상증착(CVD; chemical vapor deposition) 공정을 수행하기 위한 부품에 관한 것이다.
일반적으로 CVD 공정챔버의 부품은 히터(heater), 샤워헤드(shower head), 서셉터(susceptor), 공정챔버 내벽, 배플(baffle), 전극(electrode), 파워터미널(power terminal), 플랜지(flange), 스크류(screw), 봉(bar), 히터서포트(heater support), 브라켓(bracket) 등이 있다.
예를 들어 CVD 공정에서 이산화규소(SiO2)를 공정챔버 내에 배치된 웨이퍼에 증착시킬 때, 상기 웨이퍼뿐만 아니라 상기 공정챔버 내부의 부품 표면에도 이산화규소가 증착된다. 이에 따라, 연속적인 CVD 공정을 수행하기 위해서는 증착공정 후 상기 공정챔버 부품 표면에 증착되어 있는 이산화규소를 제거하는 세정(cleaning)공정을 수행하여야 한다.
공정챔버 부품 표면에 증착되어 있는 이산화규소를 제거하는 세정공정에서는 ClF3, NF3 플라즈마 등의 세정가스를 사용하는데, 이때 상기 공정챔버 부품을 구성하는 알루미늄과 세정가스에 포함되어 있는 불소가 결합함으로써, 상기 공정챔버 부품 표면에 불화알루미늄(AlF3) 파티클이 생성되는 문제점이 있다.
따라서, 상기 불화알루미늄(AlF3) 파티클이 웨이퍼에 축적되거나 상기 공정부품에 달라붙기 때문에 계속적인 CVD 공정을 수행할 수 없어서 생산수율이 감소하고, 상기 공정챔버 부품을 계속적으로 자주 외부세정(ex-situ cleaning) 해야 하는 등의 문제가 있었다.
이러한 문제에 대응하기 위한 종래의 기술을 소개하면 다음과 같다.
미국등록특허 US 6,379,492("Corrosion Resistant Coating")는 CVD 공정챔버 내부에 위치한 공정부품인 질화알루미늄(AlN) 히터 표면에 불화마그네슘(magnesium fluoride)을 화학기상증착 또는 물리기상증착(PVD; physical vapor deposition) 방법으로 코팅함으로써 상기 히터를 CVD 공정 환경으로부터 보호하려는 기술이다. 다만, 550℃ 이상의 고온과 불소를 포함하는 플라즈마 환경에서 코팅막이 상기 질화알루미늄 히터표면으로부터 탈리되지 않고 균열이 발생되지 않도록 2㎛ 코팅막 두께 이하(적절하게는 1㎛ 이하)로 박막을 유지하여야 하는 단점이 있다. 또한, 상기 질화알루미늄 히터표면에 2㎛ 두께 이상의 코팅막을 형성할 경우 상기 코팅막 균열을 통하여 히터를 구성하는 알루미늄 원소가 세정가스에 포함되어 있는 불소 원소와 결합하여 불화알루미늄(AlF3) 파티클이 발생할 수 있다. 특히 상기 히터의 평면에서 코팅막 두께를 2㎛ 이하로 유지하더라도 히터의 모서리 부분, 리프트 핀 홀 및 홀 주위 부분은 코팅막을 상기 평면 코팅막 두께와 같이 형성시키면 균열이 발생할 수 있어서, 이 부분들의 코팅막 두께는 더욱 감소시켜야 한다. 그러나 균열이 발생하지 않도록 하기 위해 박막 두께를 극히 얇게 유지해야 하는데, 이러한 얇은 박막 두께로 계속적으로 공정환경으로부터 상기 공정부품을 보호하기가 더욱 어려워진다.
대한민국 특허등록 10-1037189("플라즈마 화학기상증착 장치용 대면적 샤워헤드") 및 대한민국 특허등록 10-1300127("샤워헤드 및 이의 제작방법")은 CVD 방법 및 졸겔(sol-gel) 또는 CVD 방법으로 코팅막을 형성하여 공정 진행 중 파티클 생성이 억제되도록 한 기술이다. 다만, 이 기술 역시 전술한 미국 등록특허 US 6,379,492("Corrosion Resistant Coating")의 내용과 마찬가지로 샤워헤드의 모서리, 홀 및 홀 주위에 균열이 발생할 수 있어 공정환경으로부터 상기 공정부품을 보호하기가 어렵고, AlF3 파티클이 발생할 우려가 있다.
대한민국 특허등록 10-1228056("세라믹 코팅 금속 서셉터 및 그 제조방법")은 CVD 공정에서 웨이퍼를 가열하기 위한 세라믹 코팅 금속 서셉터(susceptor)에 관한 것이다. 이 기술에서는 플라즈마 용사장비를 사용하여 금속판체 및 금속지지축의 외표면에 12%의 다공률을 가지고 세라믹층과 금속판체 사이의 열적 스트레스를 흡수하는 역할을 하는 니켈함유 버퍼층을 약 50㎛ 두께로 용사코팅하고, 상기 버퍼층 위에 알루미나 부식방지 세라믹층을 약 250㎛ 두께로 용사코팅한다. 다만, 상기 기술은 값비싼 질화알루미늄 재료의 서셉터를 사용하는 대신 금속 재료의 서셉터를 사용하는 것인데, 문제는 질화알루미늄 세라믹 재료에 세라믹 코팅막을 형성하는 것과 금속 재료에 세라믹 코팅막을 형성할 때 세라믹 코팅층과 서셉터 재료층과의 계면에서 발생하는 열팽창 및 수축으로 인하여 질화알루미늄 세라믹 서셉트 보다는 금속재료의 서셉트에 발생하는 열팽창 및 수축이 더 크기 때문에 550℃ 이상의 고온공정에서 코팅막이 탈리될 수 있다는 것이고, 버퍼층을 둔다고 해도 이러한 문제는 근본적으로 해결하기 어렵다. 또한, 용사코팅방법을 사용하기 때문에 코팅막 자체에 기공과 균열을 필연적으로 수반하게 되므로, CVD 공정 중 상기 기공과 균열을 통해 세정가스에 포함되어 있는 불소가 알루미늄과 결합하여 불화알루미늄(AlF3) 파티클이 발생하여 공정챔버 내부, 공정부품 및 웨이퍼를 오염시킬 수 있다.
대한민국 특허등록 10-0839928("알루미나 코팅층이 형성된 히터 및 그 제조방법")은 반도체 제조공정시 웨이퍼에 대한 열 공급에 사용되는 금속히터가 불소로 인해 부식되는 것을 방지하기 위해 니켈 모재의 히터 표면에 팩 시멘테이션(pack cementation) 및 VPD(vapor phase deposition) 등의 코팅방식을 이용하여 알루미늄을 확산 코팅한 후, 열처리를 통하여 알루미나층(NiAl2O3)을 형성함으로써 고온에서 인시츄(in-situ) 클리닝이 가능하도록 한 알루미나 코팅층이 형성된 히터 및 제조방법에 관한 것이다. 상기 기술은 질화알루미늄재료 대신 금속재료의 히터에 NiAl2O3 코팅막을 형성하는 것인데, 코팅막의 알루미늄 성분과 세정가스에 포함되어 있는 불소가 결합하여 AlF3 파티클이 발생할 수 있는 우려가 있다.
대한민국 특허출원 10-2012-0069285("반도체 제조장비용 AlN 히터의 클리닝 장치 및 클리닝 방법")는 반도체 제조 공정 진행 후 챔버 클리닝을 위해 사용하는 NF3 가스에 의해 AlN 히터에 생성되는 알루미늄 플로라이드(AlF3)를 N2 플라즈마를 이용하여 제거하도록 한 기술이다. 즉, 상기 히터의 상부에 석출된 알루미늄 플로라이드(AlF3)를 그대로 둔 상태에서 박막증착공정을 진행하면 불화알루미늄(AlF3)이 웨이퍼로 유입되어 파티클이 되면서 반도체 디바이스 품질저하의 주요한 원인이 되고, 이로 인해 상기 AlN 히터의 유전 특성이 변화면서 박막 두께 변화 등의 문제점이 발생하기 때문에 이를 해결하기 위한 것이다. 다만, 상기 기술은 AlF3가 공정챔버 내부에서 발생한 후에 이를 제거하기 위한 기술로서 AlF3 파티클 발생방지의 근본적인 해결방법이 아니다.
대한민국 특허출원 10-2012-7019028("반도체 프로세싱을 위한 코팅물질을 갖는 가스 분배 샤워헤드"; PCT/US2001/022418; US 2011/0198034 "Gas Distribution Showerhead With Coating Material For Semiconductor Processing") 및 대한민국 특허출원 10-2013-7006943("고복사율 표면을 갖는 가스 분배 샤워헤드"; PCT/US2011/039857; US 2012/0052216 "Gas Distribution Showerhead With High Emissivity Surface")은 CVD 공정에 사용되는 샤워헤드 공정부품 표면에 플라즈마 분사(열분사)에 의해 코팅막을 형성시키는 기술인데, 이렇게 형성된 코팅막에는 기공과 균열이 발생하기 때문에 상기 공정부품 코팅막의 기공과 균열을 통해 알루미늄과 세정가스에 포함되어 있는 불소가 결합하여 불화알루미늄 파티클이 생성되고, 상기 기공과 균열에서 아킹(arcing)이 발생할 우려가 있다.
또한, 대한민국 특허출원 10-2011-7029814("양극산화처리된 샤워헤드"; PCT/US2010/034806; US 2010/0288197 "Anodized Showerhead")는 CVD 공정부품인 샤워헤드에 양극산화처리를 한 기술이다. 다만, 양극산화처리된 샤워헤드 표면은 기공과 균열을 가지고 있으므로, 알루미늄 샤워헤드의 알루미늄과 세정가스에 포함되어 있는 불소가 결합되어 불화알루미늄 파티클이 생성 될 수 있다.
한편, CVD 공정을 수행하기 위한 공정장비 내부에 위치한 각종 공정부품을 공정 환경으로부터 보호하고 그 부품 표면에 공정 중 발생하는 오염물질 축적 및 파티클 발생을 억제 또는 감소시키기 위한 세라믹 코팅막을 제조하는 방법으로 에어로졸 증착(AD; aerosol deposition) 방법을 고려해 볼 수 있는데, 에어로졸 증착 방법은 3차원 몸체의 공정부품 표면에 균일한 두께의 코팅막을 형성하는 것이 어렵고, 특히 단차가 있는 영역, 모서리, 홀 주위 등에서 코팅막이 탈리되는 현상이 발생하기 때문에 적용하기 어려운 방법으로 알려져 있다.
따라서, CVD 공정에 적용되는 공정부품 표면에 알루미늄-불소 결합 방지막을 형성함으로써 상기 CVD 공정 중에 AlF3 파티클이 생성되지 않고, 공정부품의 3차원 몸체의 모서리, 면, 홀, 요철부 등에서 코팅막이 탈리되지 않도록 하는 것이 필요하다. 이에 본 발명은 상기의 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 불화알루미늄 생성방지 화학기상증착 공정 챔버의 공정부품을 제공한다.
1. 미국 등록특허 US 6,379,492 "Corrosion Resistant Coating" 2. 대한민국 특허등록 10-1037189 "플라즈마 화학기상증착 장치용 대면적 샤워헤드" 3. 대한민국 특허등록 10-1300127 "샤워헤드 및 이의 제작방법" 4. 대한민국 특허등록 10-1228056 "세라믹 코팅 금속 서셉터 및 그 제조방법" 5. 대한민국 특허등록 10-0839928 "알루미나 코팅층이 형성된 히터 및 그 제조방법" 6. 대한민국 특허출원 10-2012-0069285 "반도체 제조장비용 AlN 히터의 클리닝 장치 및 클리닝 방법" 7. 대한민국 특허출원 10-2012-7019028("반도체 프로세싱을 위한 코팅물질을 갖는 가스 분배 샤워헤드"; PCT/US2001/022418; US 2011/0198034 "Gas Distribution Showerhead With Coating Material For Semiconductor Processing") 8. 대한민국 특허출원 10-2013-7006943("고복사율 표면을 갖는 가스 분배 샤워헤드"; PCT/US2011/039857; US 2012/0052216 "Gas Distribution Showerhead With High Emissivity Surface") 9. 대한민국 특허출원 10-2011-7029814("양극산화처리된 샤워헤드"; PCT/US2010/034806; US 2010/0288197 "Anodized Showerhead")
본 발명은 불화알루미늄 생성방지막이 형성된 CVD 공정챔버 부품을 제공함에 그 목적이 있다. 이로써, 공정챔버 부품의 수명 및 외부세정(ex-situ cleaning) 주기를 길게 하고, 반도체 기판의 제조 생산성 및 수율 향상에 기여하고자 한다.
전술한 과제 해결을 위해 본 발명은 「화학기상증착(CVD; chemical vapor deposition) 공정챔버의 내부에 위치한 부품(component)으로서, 상기 부품은 알루미늄 원소가 포함된 재질로 구성된 3차원 물체이고, 상기 부품의 3차원 표면을 따라 기공과 균열이 없는 불화알루미늄(AlF3) 생성방지막이 형성되어 있으며, 상기 불화알루미늄 생성방지막은 0∼50℃ 및 진공상태에서 세라믹 파우더가 분사코팅됨으로써 형성된 것이고, 상기 세라믹 파우더의 코팅 중·후에 모서리 또는 홀(hole) 또는 요철부에서 탈리현상이 발생하지 않는 것을 특징으로 하는 CVD 공정챔버 부품」을 제공한다.
상기 불화알루미늄 생성방지막은 세라믹 결정질 도메인(domain)으로 구성되거나 세라믹 결정질 도메인과 세라믹 비결정질 도메인이 혼재되어 구성되고, 상기 도메인은 열에 의한 입자 성장 및 열처리(thermal annealing)가 수반되지 않는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 불화알루미늄 생성방지막은 연마 처리되어 표면조도(Ra)가 0.01∼5㎛이며, 3~10㎛의 두께로 형성된다.
또한, 상기 불화알루미늄 생성방지막은 CVD 공정에 따른 상기 부품의 열 팽창-수축시 탈리되지 않는다.
상기 부품은 상기 CVD 공정챔버 내부에 위치한 히터(heater), 샤워헤드(showerhead), 서셉터(susceptor), 공정챔버 내벽, 배플(baffle), 전극(electrode), 파워터미널(power terminal), 플랜지(flange), 스크류(screw), 봉(bar), 히터서포트(heater support), 브라켓(bracket) 중 어느 하나이다.
상기 부품은 세라믹 재료 또는 금속재료 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 상기 부품을 구성하는 세라믹 재료로서는 질화알루미늄(AlN) 또는 알루미나(Al2O3)를 적용할 수 있으며, 금속재료로서는 알루미늄 또는 인코넬(inconel)을 적용할 수 있다.
상기 불화알루미늄 생성방지막은 YF3, Y2O3, SiC, ZrO2, HfO2 중 어느 하나 이상의 성분으로 형성시킬 수 있다.
본 발명에 따른 "불화알루미늄 생성방지막이 형성된 CVD 공정챔버 부품"은 다음과 같은 효과가 있다.
1) 종래의 CVD 공정챔버 부품 표면에 발생하는 불화알루미늄(AlF3; Aluminium fluoride) 생성을 원천적으로 방지할 수 있다.
2) 불화알루미늄 생성방지막이 없는 경우에 비해 부품 표면에 달라붙는 부산물(by-products) 및 파티클 부착량이 획기적으로 저감되고, 불소가 함유된 세정가스로 세정할 경우(ISD(in-situ dry cleaning)) 세정가스로 인한 식각도 최소화되고, 세정시간이 짧아지며, 웨이퍼 상부에서 확인되는 파티클이 빠르게 감소하면서 안정화되는 효과가 있다.
3) CVD 공정챔버 부품 표면에 불화알루미늄 생성방지막이 3∼10㎛ 두께로 형성되면, 부품의 3차원 몸체의 모서리, 면, 홀 및 홀 주위에서 상기 방지막이 탈리되지 않고 플라즈마 세정가스로부터 상기 공정부품을 보호하여 부품의 수명을 연장시킬 수 있다.
[도 1]은 샤워헤드 및 히터가 장착되어 있는 CVD 공정챔버의 모식도이다.
[도 2a] 및 [도 2b]는 CVD 공정챔버 내부에서 NF3 플라즈마 가스에 노출되는 샤워헤드를 나타낸 모식도이다.
[도 3]은 화학기상증착 후 공정챔버 내부 세정가스에 포함되어 있는 불소와 질화알루미늄 히터에 포함되어 있는 알루미늄이 결합하여 생성된 AlF3 파티클이 히터 표면에 붙어있는 것을 나타낸 모식도이다.
[도 4]는 CVD 공정챔버 부품의 하나인 히터 표면의 각 부위(상부면, 측면, 하부면, 샤프트 및 마운트)에 불화알루미늄 생성방지막이 형성된 것을 나타낸 모식도이다.
[도 5]는 화학기상증착 후 공정챔버 내부 세정가스에 포함되어 있는 불소와 알루미늄 샤워헤드에 포함되어 있는 알루미늄이 결합하여 생성된 AlF3 파티클이 샤워헤더 표면에 붙어 하부의 웨이퍼로 떨어지는 것을 나타낸 모식도이다.
[도 6]은 CVD 공정챔버 부품의 하나인 샤워헤드 표면에 불화알루미늄 생성방지막이 형성된 것을 나타낸 모식도이다.
[도 7]은 본 발명에 따른 "불화알루미늄 생성방지막이 형성된 CVD 공정챔버 부품"을 제조하기 위한 세라믹 코팅장치를 나타낸 모식도이다.
이하에서는 첨부된 도면과 함께 본 발명에 따른 불화알루미늄 생성방지막이 형성된 CVD 공정챔버 부품 및 CVD 공정챔버 부품에 불화알루미늄 생성방지막을 형성시키는 방법에 대해 상세하게 설명한다.
Ⅰ. 불화알루미늄 생성방지막이 형성된 CVD 공정챔버 부품
본 발명은 고온의 CVD(chemical vapor deposition) 공정챔버(500)의 내부에 위치한 부품(component)에 관한 것이다. 상기 부품의 표면은 알루미늄으로 구성되어, 상기 공정챔버(500) 내부 클리닝을 위해 사용되는 ClF3, NF3 등의 가스에 포함되어 있는 불소(fluorine)가 상기 부품의 알루미늄(aluminium) 원소와 결합하여 불화알루미늄(AlF3; Aluminium fluoride) 파티클이 생성된다. 본 발명은 상기 부품 표면의 3차원 표면을 따라 불화알루미늄 생성방지막을 형성시킴으로서 상기 불화알루미늄 파티클이 생성되지 않도록 한 것이다.
상기 부품은 [도 1]에 도시된 바와 같이 상기 CVD 공정챔버(500) 내부에 위치한 부품으로서, 히터(heater, 100), 샤워헤드(showerhead, 200), 서셉터(susceptor), 배플(baffle), 전극(electrode), 파워터미널(power terminal), 플랜지(flange), 스크류(screw), 봉(bar), 히터서포트(heater support), 브라켓(bracket), 공정챔버 내벽 등이 있다.
상기 부품의 소재는 알루미늄 원소를 포함한 세라믹 또는 금속재료이다. 상기 알루미늄 원소를 포함한 세라믹 재료로서는 알루미나(Al2O3) 또는 알루미나(Al2O3) 보다 열전도율이 약 5배인 질화알루미늄(AlN)을 사용할 수 있고, 상기 알루미늄 원소를 포함한 금속재료로서는 알루미늄 또는 인코넬(inconel)을 사용할 수 있다. 상기 인코넬은 니켈을 주체로 하여 크로뮴 15%, 철 6~7%, 타이타늄 2.5%, 알루미늄·망가니즈·규소 각 1% 이하가 첨가된 내열합금이다. 이러한 인코넬은 내열성이 좋고, 900℃ 이상의 산화기류(酸化氣流) 속에서도 산화하지 않고, 황을 함유한 대기에도 침지되지 않는 특징이 있다.
상기 부품은 [도 1] 및 [도 2b]에 도시된 바와 같이 CVD 공정챔버 내부에서 불소를 포함하는 플라즈마에 노출된다.
상기 불화알루미늄 생성방지막은 알루미늄을 포함하여 구성된 상기 부품의 3차원 표면을 따라 기공과 균열이 없이 형성된 것인데, 특히 상기 부품의 모서리, 면, 홀(hole) 등의 부위에서도 탈리되지 않도록 형성된다. 이 점을 부연설명하면, 세라믹 파우더를 AD(aerosol deposition) 방법으로 코팅하는 경우 코팅 중·후에 부품의 3차원 표면을 따라 모서리, 홀, 요철부 등 평평하지 않은 부위에서 막의 탈리현상이 발생한다. 그러나 본 발명에 따라 0∼50℃ 및 진공상태에서 세라믹 파우더를 분사코팅하는 경우에는 부품의 3차원 표면을 따라 모서리, 홀(hole), 요철부 등과 같이 평평하지 않은 부분에서도 상기 세라믹 파우더의 코팅 중·후에 막의 탈리현상이 발생하지 않는다.
이와 같은 불화알루미늄 생성방지막은 CVD 공정에 따른 부품의 열 팽창-수축시에도 탈리되지 않는다.
또한 상기 불화알루미늄 생성방지막은 세라믹 결정질 도메인(domain)으로 구성되거나 세라믹 결정질 도메인과 세라믹 비결정질 도메인이 혼재되어 구성되고, 상기 도메인은 열에 의한 입자 성장 및 열처리(thermal annealing)가 수반되지 않는다. 또한, 상기 불화알루미늄 발생 방지막은 3~10㎛의 두께로 형성시킬 수 있으며, 연마 처리하여 표면조도(Ra) 0.01∼5㎛가 되도록 할 수 있다. 또한, 상기 방지막을 형성하고 있는 세라믹은 알루미늄을 포함하지 않는 세라믹으로서 YF3, Y2O3, SiC, ZrO2, HfO2 중 어느 하나 이상의 성분으로 형성시킬 수 있다.
이하에서는 상기 불화알루미늄 생성방지막을 형성시키는 방법에 대하여 자세히 설명하기로 한다.
Ⅱ. CVD 공정부품에 불화알루미늄 생성방지막을 형성시키는 방법
상기 불화알루미늄 생성방지막은 세라믹 파우더가 0∼50℃ 및 진공상태에서 상기 CVD 공정챔버 부품 표면에 분사 코팅됨으로써 기공과 균열 없이 형성된다.
본 발명에 따른 불화알루미늄 생성방지막이 형성된 ＣＶＤ 공정챔버 부품은 「기체공급관(83) 말단에 결합된 분사노즐(86)을 수용하는 코팅챔버(90) 내부의 부압에 의해 상기 기체공급관(83)과 연통된 기체흡입관(84)에 흡입되는 흡입기체(91)와 기체공급장치(80)에서 상기 기체공급관(83)으로 제공되는 공급기체(92)가 혼합된 수송기체(94)가 대기압 상태로 유지되는 환경에서 상기 부압에 의해 기체흡입관(84) 내에 유입되는 세라믹파우더(93)를 수송하여 상기 분사노즐(86)을 통해 분사되어, 상기 세라믹파우더(93)가 진공상태의 코팅챔버(90) 내부에 구비된 기재(89, CVD 공정챔버 부품)에 분사코팅 되도록 하는 것을 특징으로 하는 고상파우더 코팅방법」을 적용하여 제조할 수 있다.
또한, 위와 같은 세라믹파우더 코팅방법은 [도 7]에 도시된 바와 같은 「기체공급장치(80)에서 공급하는 공급기체의 유로로서, 말단에 분사노즐(86)이 결합된 기체공급관(83); 일측이 대기압에 개방된 상태로 상기 기체공급관(83)과 연통된 기체흡입관(84); 대기압 상태가 유지되는 환경에서 수용된 세라믹파우더(93)를 상기 기체흡입관(84)에 공급하는 세라믹파우더공급부(미도시); 상기 분사노즐(86)을 수용하는 코팅챔버(90); 상기 기체공급관(83)의 내부압력을 조절하는 유량조절장치(82); 및 상기 코팅챔버(90)의 내부압력을 조절하는 압력조절장치(81); 를 포함하여 구성되고, 상기 압력조절장치(81)의 구동으로 형성된 상기 코팅챔버(90)의 부압에 의해 상기 세라믹파우더공급부(미도시)에서 상기 기체흡입관(84)으로 세라믹파우더(93)가 유입되고, 상기 기체흡입관(84)의 개방된 일측으로 흡입된 흡입기체(91)와 상기 기체공급장치(80)로부터 공급된 공급기체(92)가 함께 세라믹파우더(93)의 수송기체(94)로 작용하도록 구성되어, 진공상태의 코팅챔버(90)에 배치된 기재(89, 공정부품)에 세라믹 파우더가 분사 코팅되도록 구성된 것을 특징으로 하는 세라믹파우더 코팅장치」에 의해 구현할 수 있다.
상기 세라믹파우더 코팅방법과 세라믹 코팅장치에 관한 내용은 대한민국 특허출원 10-2014-0069017 "고상파우더 코팅장치 및 코팅방법"; 대한민국 특허출원 10-2013-0081638 "고상파우더 코팅장치 및 코팅방법" (PCT/KR2014/006217 "Powder Coating Apparatus And Method")에 자세히 설명되어 있다.
본 발명을 첨부된 도면과 관련하여 설명하였으나 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위에서 다소간의 수정 및 변형이 가능하며, 다양한 분야에서 사용될 수도 있다. 따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.
10 : 히터의 상부면
11 : 불화알루미늄 생성방지막이 형성된 히터의 상부면
12 : 히터의 상부면에 있는 엠보싱
13 : 리프트 핀 홀(hole)
20 : 히터의 측면부
21 : 히터의 측면부에 형성된 불화알루미늄 생성방지막
30 : 히터의 하부면
31 : 히터의 하부면에 형성된 불화알루미늄 생성방지막
40 : 히터의 샤프트(shaft)
41: 히터의 샤프트(shaft)면에 형성된 불화알루미늄 생성방지막
50 : 히터의 마운트(mount)
51 : 히터의 마운트(mount)면에 형성된 불화알루미늄 생성방지막
61 : AlF3 파티클 62 : 불화알루미늄 생성방지막
63 : 가스 홀(hole)
70 : 웨이퍼
80 : 기체공급장치 81 : 압력조절장치
82 : 유량조절장치 83 : 기체공급관
84 : 기체흡입관 85 : 압력/온도 측정기
86 : 분사노즐 87 : 위치제어장치
88 : 기재 거치대 89 : 기재(CVD 공정챔버 부품)
90 : 코팅챔버 91 : 흡입기체
92 : 공급기체 93 : 세라믹파우더(고상파우더)
94 : 수송기체
100 : 히터
200 : 샤워헤드 300 : NF3 가스
400 : 플라즈마 500 : CVD 공정챔버

Claims (10)

  1. 화학기상증착(CVD; chemical vapor deposition) 공정챔버의 내부에 위치한 부품(component)으로서,
    상기 부품은 알루미늄 원소가 포함된 재질로 구성된 3차원 물체이고,
    상기 부품의 3차원 표면을 따라 기공과 균열이 없는 불화알루미늄(AlF3) 생성방지막이 형성되어 있으며,
    상기 불화알루미늄 생성방지막은 0∼50℃ 및 진공상태에서 YF3, Y2O3, SiC, ZrO2 및 HfO2 중 어느 하나 이상의 성분으로 구성된 세라믹 파우더가 분사코팅됨으로써 형성된 것이고, 상기 세라믹 파우더의 코팅 중·후에 모서리 또는 홀(hole) 또는 요철부에서 탈리현상이 발생하지 않는 것을 특징으로 하는 CVD 공정챔버 부품.
  2. 제1항에서,
    상기 불화알루미늄 생성방지막은 세라믹 결정질 도메인(domain)으로 구성되거나 세라믹 결정질 도메인과 세라믹 비결정질 도메인이 혼재되어 구성되고, 상기 도메인은 열에 의한 입자 성장 및 열처리(thermal annealing)가 수반되지 않는 것을 특징으로 하는 CVD 공정챔버 부품.
  3. 제1항에서,
    상기 불화알루미늄 생성방지막은 연마 처리되어 표면조도(Ra)가 0.01∼5㎛인 것을 특징으로 하는 CVD 공정챔버 부품.
  4. 제1항에서,
    상기 불화알루미늄 생성방지막은 3~10㎛의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 CVD 공정챔버 부품.
  5. 제1항에서,
    상기 불화알루미늄 생성방지막은 CVD 공정에 따른 상기 부품의 열 팽창-수축시 탈리되지 않는 것을 특징으로 하는 CVD 공정챔버 부품.
  6. 제1항에서,
    상기 부품은 상기 CVD 공정챔버 내부에 위치한 히터(heater), 샤워헤드(showerhead), 서셉터(susceptor), 공정챔버 내벽, 배플(baffle), 전극(electrode), 파워터미널(power terminal), 플랜지(flange), 스크류(screw), 봉(bar), 히터서포트(heater support), 브라켓(bracket) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 CVD 공정챔버 부품.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에서,
    상기 부품은 세라믹 재료 또는 금속재료 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 CVD 공정챔버 부품.
  8. 제7항에서,
    상기 세라믹 재료는 질화알루미늄(AlN) 또는 알루미나(Al2O3)인 것을 특징으로 하는 CVD 공정챔버 부품.
  9. 제7항에서,
    상기 금속재료는 알루미늄 또는 인코넬(inconel)인 것을 특징으로 하는 CVD 공정챔버 부품.
  10. 삭제
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