KR101842126B1 - 코팅 장치 및 코팅 방법 - Google Patents
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Abstract
코팅 장치가 개시된다. 코팅 장치는, 기재의 표면을 코팅하는 장치에 있어서, 기재의 표면에 금속 물질을 코팅하여 기재의 표면에 금속층을 생성하는 코팅부 및 생성된 금속층을 열처리하여, 금속층을 세라믹층으로 개질하는 열처리부를 포함한다.
Description
본 발명은 기재의 표면을 코팅하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열처리에 의하여 기재의 표면을 세라믹 코팅하는 코팅 장치 및 코팅 방법에 관한 것이다.
반도체 공정 장비의 기재 중 플라즈마에 노출되는 유전판, 샤워헤드, 정전척, 배기플레이트, 챔버 내벽 및 라이너와 같은 기재들은 플라즈마에 의하여 내식되거나 플라즈마에 의해 파티클이 발생하여, 공정 효율을 저하시키는 원인이 된다.
이에 따라, 반도체 공정 장비의 기재 중 플라즈마에 노출되는 기재들은 플라즈마에 대한 내식각 및 플라즈마로 인한 파티클 발생 이슈를 해결하기 위하여, 세라믹 재질로 구성되거나 기재에 세라믹 물질을 코팅하여 이용되었다.
특히, 기재에 세라믹 물질을 코팅하는 경우, 많은 에너지를 필요로 하기 때문에 에어로졸 증착(AD)이나 대기 플라즈마 스프레이(APS) 방식을 이용하여 기재에 세라믹 물질을 코팅하였다. 이 중 에어로졸 증착(AD)은 세라믹 물질의 미세입자 분말을 초음속으로 기재에 분사하여 기재를 코팅하는 것으로, 코팅 두께가 10μm 이하로 제한되는 문제가 있었고, 대기 플라즈마 스프레이 방식(APS)은 플라즈마 제트(Jet) 내에 세라믹 물질의 분말을 분사하여 분말을 순간 용융하여 기재 표면을 코팅하는 것으로, 미용융 입자에 의한 코팅 품질이 저하되는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 금속 코팅을 이용하여 기재의 표면에 세라믹 코팅층을 형성함으로써, 두께에 제한이 없고 코팅막의 품질을 향상시킬 수 있는 코팅 장치 및 코팅 방법을 제공함에 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 코팅 장치는, 기재의 표면을 코팅하는 장치에 있어서, 상기 기재의 표면에 금속 물질을 코팅하여 상기 기재의 표면에 금속층을 생성하는 코팅부 및 상기 생성된 금속층을 열처리하여, 상기 금속층을 세라믹층으로 개질하는 열처리부를 포함한다.
여기서, 본 코팅 장치는, 상기 열처리부 내부에 산소(O2), 질소(N2), 탄소(C) 및 플루오린(F) 중 적어도 하나를 포함하는 기체를 공급하는 기체 공급부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 기체 공급부는, 상기 열처리부 내부에 산소를 포함하는 기체를 공급하며, 상기 열처리부는, 상기 금속층을 열처리하여, 상기 금속층을 산화물(Oxide) 세라믹층으로 개질할 수 있다.
또한, 상기 기체 공급부는, 상기 열처리부 내부에 질소를 포함하는 기체를 공급하며, 상기 열처리부는, 상기 금속층을 열처리하여, 상기 금속층을 질화물(Nitride) 세라믹층으로 개질할 수 있다.
또한, 상기 기체 공급부는, 상기 열처리부 내부에 탄소를 포함하는 기체를 공급하며, 상기 열처리부는, 상기 금속층을 열처리하여, 상기 금속층을 탄화물(Carbide) 세라믹층으로 개질할 수 있다.
또한, 상기 기체 공급부는, 상기 열처리부 내부에 플루오린을 포함하는 기체를 공급하며, 상기 열처리부는, 상기 금속층을 열처리하여, 상기 금속층을 플루오르화물(Fluoride) 세라믹층으로 개질할 수 있다.
또한, 상기 코팅부는, 에어로졸 증착(AD), 대기 플라즈마 스프레이(APS), 콜드 스프레이(Cold spray), 물리 증착(PVD) 및 화학 증착(CVD) 중 어느 하나의 방법을 이용하여 상기 기재의 표면에 금속 물질을 코팅할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 코팅 방법은, 기재의 표면을 코팅하는 방법에 있어서, 상기 기재의 표면에 금속 물질을 코팅하여 상기 기재의 표면에 금속층을 생성하는 단계 및 상기 생성된 금속층을 세라믹층으로 개질하기 위하여 상기 금속층을 열처리하는 단계를 포함한다.
여기서, 본 코팅 방법은, 상기 금속층에 산소(O2), 질소(N2), 탄소(C) 및 플루오린(F) 중 적어도 하나를 포함하는 기체를 공급하는 단계를 더 포함하고, 상기 열처리하는 단계는, 상기 금속층에 상기 기체가 공급된 상태에서 상기 금속층을 열처리할 수 있다.
여기서, 상기 공급하는 단계는, 상기 금속층에 산소를 포함하는 기체를 공급하며, 상기 열처리하는 단계는, 상기 금속층을 열처리하여, 상기 금속층을 산화물(Oxide) 세라믹층으로 개질할 수 있다.
또한, 상기 공급하는 단계는, 상기 금속층에 질소를 포함하는 기체를 공급하며, 상기 열처리하는 단계는, 상기 금속층을 열처리하여, 상기 금속층을 질화물(Nitride) 세라믹층으로 개질할 수 있다.
또한, 상기 공급하는 단계는, 상기 금속층에 탄소를 포함하는 기체를 공급하며, 상기 열처리하는 단계는, 상기 금속층을 열처리하여, 상기 금속층을 탄화물(Carbide) 세라믹층으로 개질할 수 있다.
또한, 상기 공급하는 단계는, 상기 금속층에 플루오르를 포함하는 기체를 공급하며, 상기 열처리하는 단계는, 상기 금속층을 열처리하여, 상기 금속층을 플루오르화물(Fluoride) 세라믹층으로 개질할 수 있다.
또한, 상기 열처리하는 단계는, 상기 금속층을 섭씨 300도 내지 2000도로 열처리할 수 있다.
여기서, 상기 열처리하는 단계는, 상기 금속층을 상압에서 적어도 1시간 동안 열처리할 수 있다.
또한, 상기 생성하는 단계는, 에어로졸 증착(AD), 대기 플라즈마 스프레이(APS), 콜드 스프레이(Cold spray), 물리 증착(PVD) 및 화학 증착(CVD) 중 어느 하나의 방법을 이용하여 상기 기재의 표면에 금속 물질을 코팅하여 금속층을 생성할 수 있다.
또한, 상기 기재는, 플라즈마 처리 장치 내에서 플라즈마에 노출되는 부품일 수 있다.
여기서, 상기 기재는, 유전판, 샤워헤드, 정전척, 배기플레이트, 챔버 내벽 및 라이너 중 적어도 하나일 수 있다.
또한, 상기 기재는, 세라믹 재질이고, 상기 금속 물질은, 알루미늄(Al), 이트륨(Y), 스??듐(Sc), 란타넘(La), 프라세오디뮴(Pr), 사마륨(Sm), 네오디뮴(Nd), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 루테튬(Lu) 및 어븀(Er) 중 적어도 하나를 포함하는 물질일 수 있다.
여기서, 상기 기재는, 알루미늄(Al), 양극산화 알루미늄(Anodized Al) 및 산화 알루미늄(Al2O3) 중 적어도 하나를 포함하는 재질일 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 기재의 표면에 생성된 금속층을 열처리하여 세라믹층으로 개질함으로써, 기재의 표면에 두께에 제한이 없는 고품질의 세라믹 코팅막을 코팅할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 코팅 장치는 나타내는 도면이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 열처리부의 금속층 개질 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 코팅 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 열처리부의 금속층 개질 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 코팅 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적인 사전들에 의해 정의된 용어들은 관련된 기술 그리고/혹은 본 출원의 본문에 의미하는 것과 동일한 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있고, 그리고 여기서 명확하게 정의된 표현이 아니더라도 개념화되거나 혹은 과도하게 형식적으로 해석되지 않을 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다' 및/또는 이 동사의 다양한 활용형들 예를 들어, '포함', '포함하는', '포함하고', '포함하며' 등은 언급된 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에서 '및/또는' 이라는 용어는 나열된 구성들 각각 또는 이들의 다양한 조합을 가리킨다.
한편, 본 명세서 전체에서 사용되는 '~부', '~기', '~블록', '~모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다. 예를 들어 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미할 수 있다. 그렇지만 '~부', '~기', '~블록', '~모듈' 등이 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부', '~기', '~블록', '~모듈'은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부', '~기', '~블록', '~모듈'은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부', '~기', '~블록', '~모듈'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부', '~기', '~블록', '~모듈'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부', '~기', '~블록', '~모듈'들로 더 분리될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 코팅 장치는 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 코팅 장치(100)는 코팅부(110), 열처리부(120) 및 기체 공급부(130)를 포함한다.
코팅부(110)는 기재(200)의 표면에 금속 물질을 코팅하여 기재(200)의 표면에 금속층(210)을 생성한다. 여기서, 금속 물질은 알루미늄(Al), 이트륨(Y), 스??듐(Sc), 란타넘(La), 프라세오디뮴(Pr), 사마륨(Sm), 네오디뮴(Nd), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 루테튬(Lu) 및 어븀(Er) 중 적어도 하나를 포함하는 물질일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 금속성 원소를 포함하는 다양한 금속 물질일 수 있다. 또한, 도 1에서는 코팅부(110)가 에어로졸 증착(AD) 방법을 이용하여 기재의 표면에 금속 물질을 코팅하는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 않고, 코팅부(110)는 에어로졸 증착(AD) 방법 이외에 대기 플라즈마 스프레이(APS), 콜드 스프레이(Cold spray), 물리 증착(PVD) 및 화학 증착(CVD) 중 어느 하나의 방법을 이용하여 기재의 표면에 금속 물질을 코팅할 수 있다. 여기서, 에어로졸 증착(AD) 방법은 미세입자 분말을 초음속으로 분사하여 기재(200)의 표면을 코팅하는 방법이고, 대기 플라즈마 스프레이(APS) 방법은 플라즈마 제트(Jet)를 이용하여 분말을 분사하며, 분말을 순간 용융하여 기재(200)의 표면을 코팅하는 방법이다. 또한, 물리 증착(PVD) 방법은 증발(Evaporation), 스퍼터링(Sputtering), 펄스 레이저 증착(Pulsed laser deposition) 중 어느 하나일 수 있으며, 화학 증착(CVD) 방법은 열 화학 증착(Thermal CVD), 플라즈마 화학 증착(Plasma enhanced CVD), 광 화학 증착(Photo assisted CVD) 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 코팅부(110)에 의해 금속 물질이 코팅되는 기재(200)는 플라즈마 처리 장치 내에서 플라즈마에 노출되는 부품일 수 있다. 즉, 코팅 장치(100)는 플라즈마에 노출되는 부품의 표면을 코팅 처리하여 플라즈마에 의해 부품이 내식되거나 부품의 표면에 파티클이 발생하는 것을 방지한다. 일 예로, 기재(200)는 유전판, 샤워헤드, 정전척, 배기플레이트, 챔버 내벽 및 라이너 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 기재(200)는 알루미늄(Al), 양극산화 알루미늄(Anodized Al) 및 산화 알루미늄(Al2O3) 중 적어도 하나를 포함하는 세라믹 재질일 수 있다.
열처리부(120)는 기재(200)의 표면에 생성된 금속층(210)을 열처리하여, 금속층(210)을 세라믹층(220)으로 개질할 수 있다. 구체적으로, 기체 공급부(130)는 열처리부(120) 내부에 산소(O2), 질소(N2), 탄소(C) 및 플루오린(F) 중 적어도 하나를 포함하는 기체를 공급할 수 있으며, 열처리부(120)는 열처리부(120) 내부에 산소(O2), 질소(N2), 탄소(C) 및 플루오린(F) 중 적어도 하나를 포함하는 기체가 공급된 상태 또는 열처리부(120) 내부에 산소(O2), 질소(N2), 탄소(C) 및 플루오린(F) 중 적어도 하나를 포함하는 기체의 플라즈마 분위기에서 발생된 라디칼(radical)이 공급된 상태에서 금속층(210)을 섭씨 300도 이상 2000도 이하의 고온으로 열처리하여, 금속층(210)을 세라믹층(220)으로 개질할 수 있다. 이 경우, 열처리부(120)는 금속층(210)을 상압 이상에서 적어도 1시간 동안 열처리할 수 있다. 여기서, 산소(O2), 질소(N2), 탄소(C) 및 플루오린(F) 중 적어도 하나를 포함하는 기체는 산소(O2), 오존(O3), 수증기(H2O), 과산화수소(H2O2), 암모늄(NH4), 질소(N2), 메테인(CH4), 에틸렌(C2H4), 에테인(C2H6), 플루오린(F2), 사플루오르화탄소(CF4) 및 헥사플루오로에탄(C2F6)일 수 있다.
일 예로, 기체 공급부(130)에 의해 열처리부(120) 내부에 산소를 포함하는 기체(예를 들어, 산소(O2), 오존(O3), 수증기(H2O) 및 과산화수소(H2O2) 등)가 공급되거나 산소를 포함하는 기체의 플라즈마 분위기에서 발생된 라디칼이 공급되는 경우, 열처리부(120)는 금속층(210)을 열처리하여 금속층(210)을 산화물(Oxide) 세라믹층으로 개질할 수 있다.
다른 예로, 기체 공급부(130)에 의해 열처리부(120) 내부에 질소를 포함하는 기체(예를 들어, 암모늄(NH4) 및 질소(N2) 등)가 공급되거나 질소를 포함하는 기체의 플라즈마 분위기에서 발생된 라디칼이 공급되는 경우, 열처리부(120)는 금속층(210)을 열처리하여 금속층(210)을 질화물(Nitride) 세라믹층으로 개질할 수 있다.
또 다른 예로, 기체 공급부(130)에 의해 열처리부(120) 내부에 탄소를 포함하는 기체(예를 들어, 메테인(CH4), 에틸렌(C2H4) 및 에테인(C2H6) 등)가 공급되거나 탄소를 포함하는 기체의 플라즈마 분위기에서 발생된 라디칼이 공급되는 경우, 열처리부(120)는 금속층(210)을 열처리하여 금속층(210)을 탄화물(Carbide) 세라믹층으로 개질할 수 있다.
또 다른 예로, 기체 공급부(130)에 의해 열처리부(120) 내부에 플루오린을 포함하는 기체(예를 들어, 플루오린(F2), 사플루오르화탄소(CF4) 및 헥사플루오로에탄(C2F6) 등)가 공급되거나 플루오린을 포함하는 기체의 플라즈마 분위기에서 발생된 라디칼이 공급되는 경우, 열처리부(120)는 금속층(210)을 열처리하여 금속층(210)을 플루오르화물(Fluoride) 세라믹층으로 개질할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 기체 공급부(130)는 열처리부(120) 내부에 산소, 질소, 탄소 및 플루오린 중 적어도 하나를 포함하는 기체를 공급할 수 있고, 열처리부(120)는 열처리부(120) 내부에 공급된 기체에 따라 기재(200)의 표면에 생성된 금속층을 열처리하여, 금속층을 산화물 세라믹층, 탄화물 세라믹층, 질화물 세라믹층 및 플루오르화물 세라믹층 중 어느 하나의 세라믹층으로 개질할 수 있다. 이에 따라, 코팅 장치(100)는 각 기재에 적합한 세라믹층을 선택적으로 기재의 표면에 코팅할 수 있으며, 두께에 제한이 없고 품질이 향상된 세라믹 코팅층을 코팅할 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여 열처리부(120)에 의하여 기재(200)의 표면에 생성된 금속층(210)이 세라믹층(220)으로 개질되는 과정을 설명한다.
도 2를 참조하면, 열처리부(120)의 내부에는 가스 공급부(130)에 의하여 산소를 포함하는 기체, 즉, 산소(O2), 오존(O3), 수증기(H2O) 및 과산화수소(H2O2) 중 적어도 하나의 기체가 공급되거나 상기 기체들의 플라즈마 분위기에서 발생된 라디칼이 공급될 수 있다. 이 경우, 열처리부(120)는 기재(200)의 표면에 생성된 금속층(210)을 상압에서 섭씨 300도 내지 2000도의 고온으로 적어도 1시간 동안 열처리할 수 있으며, 금속층(210)은 열처리부(120) 내부의 산소(O2), 오존(O3), 수증기(H2O) 및 과산화수소(H2O2) 중 어느 하나의 기체와 반응하여 산화물(Oxide) 세라믹층(221)으로 개질될 수 있다. 이에 따라, 금속 물질을 이용하여 기재(200)의 표면에 세라믹 코팅막을 형성할 수 있어서, 두께에 제한이 없고 고품질의 코팅막을 생성할 수 있다.
도 3을 참조하면, 열처리부(120)의 내부에는 가스 공급부(130)에 의하여 질소를 포함하는 기체, 즉, 암모늄(NH4) 및 질소(N2) 중 적어도 하나의 기체가 공급되거나 상기 기체들의 플라즈마 분위기에서 발생된 라디칼이 공급될 수 있다. 마찬가지로, 열처리부(120)는 기재(200)의 표면에 생성된 금속층(210)을 상압에서 섭씨 300도 내지 2000도의 고온으로 적어도 1시간 동안 열처리할 수 있으며, 금속층(210)은 열처리부(120) 내부의 암모늄(NH4) 및 질소(N2) 중 어느 하나의 기체와 반응하여 질화물(Nitride) 세라믹층(222)으로 개질될 수 있다.
도 4를 참조하면, 열처리부(120)의 내부에는 가스 공급부(130)에 의하여 탄소를 포함하는 기체, 즉, 메테인(CH4), 에틸렌(C2H4) 및 에테인(C2H6) 중 적어도 하나의 기체가 공급되거나 상기 기체들의 플라즈마 분위기에서 발생된 라디칼이 공급될 수 있다. 이 경우, 열처리부(120)는 기재(200)의 표면에 생성된 금속층(210)을 상압에서 섭씨 300도 내지 2000도의 고온으로 적어도 1시간 동안 열처리할 수 있으며, 금속층(210)은 열처리부(120) 내부의 메테인(CH4), 에틸렌(C2H4) 및 에테인(C2H6) 중 어느 하나의 기체와 반응하여 탄화물(Carbide) 세라믹층(223)으로 개질될 수 있다.
도 5를 참조하면, 열처리부(120)의 내부에는 가스 공급부(130)에 의하여 플루오린을 포함하는 기체, 즉, 플루오린(F2), 사플루오르화탄소(CF4) 및 헥사플루오로에탄(C2F6) 중 적어도 하나의 기체가 공급되거나 상기 기체들의 플라즈마 분위기에서 발생된 라디칼이 공급될 수 있다. 이 경우, 열처리부(120)는 기재(200)의 표면에 생성된 금속층(210)을 상압에서 섭씨 300도 내지 2000도의 고온으로 적어도 1시간 동안 열처리할 수 있으며, 금속층(210)은 열처리부(120) 내부의 플루오린(F2), 사플루오르화탄소(CF4) 및 헥사플루오로에탄(C2F6) 중 어느 하나의 기체와 반응하여 플루오르화물(Fluoride) 세라믹층(224)으로 개질될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 기재의 표면에 생성된 금속층을 열처리하여 세라믹층으로 개질함으로써, 기재의 표면에 두께에 제한이 없고 품질이 향상된 세라믹 코팅막을 코팅할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 코팅 방법을 나타내는 흐름도이다.
우선, 기재의 표면에 금속 물질을 코팅하여 기재의 표면에 금속층을 생성한다(S610). 이 경우, 에어로졸 증착(AD), 대기 플라즈마 스프레이(APS), 콜드 스프레이(Cold spray), 물리 증착(PVD) 및 화학 증착(CVD) 중 어느 하나의 방법을 이용하여 기재의 표면에 금속 물질을 코팅하여 금속층을 생성할 수 있다. 여기서, 기재는 플라즈마 처리 장치 내에서 플라즈마에 노출되는 부품으로, 유전판, 샤워헤드, 정전척, 배기플레이트, 챔버 내벽 및 라이너 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 금속 물질은 알루미늄(Al), 이트륨(Y), 스??듐(Sc), 란타넘(La), 프라세오디뮴(Pr), 사마륨(Sm), 네오디뮴(Nd), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 루테튬(Lu) 및 어븀(Er) 중 적어도 하나를 포함하는 물질일 수 있다.
이어서, 생성된 금속층을 세라믹층으로 개질하기 위하여 금속층을 열처리한다(S620). 이 경우, 금속층에 산소(O2), 질소(N2), 탄소(C) 및 플루오린(F) 중 적어도 하나를 포함하는 기체를 공급한 상태 또는 상기 기체들의 플라즈마 분위기에서 발생된 라디칼이 공급된 상태에서 상기 금속층을 열처리하여, 상기 금속층을 세라믹층으로 개질할 수 있다. 여기서, 산소(O2), 질소(N2), 탄소(C) 및 플루오린(F) 중 적어도 하나를 포함하는 기체는, 산소(O2), 오존(O3), 수증기(H2O), 과산화수소(H2O2), 암모늄(NH4), 질소(N2), 메테인(CH4), 에틸렌(C2H4), 에테인(C2H6), 플루오린(F2), 사플루오르화탄소(CF4) 및 헥사플루오로에탄(C2F6) 중 어느 하나일 수 있다. 또한, S620 단계는, 금속층을 상압에서 섭씨 300도 내지 2000도로 적어도 1시간 동안 열처리할 수 있다.
S620 단계는, 일 예로, 금속층에 산소를 포함하는 기체, 즉, 산소(O2), 오존(O3), 수증기(H2O) 및 과산화수소(H2O2) 중 적어도 하나의 기체가 공급된 상태 또는 상기 기체들의 플라즈마 분위기에서 발생된 라디칼이 공급된 상태에서 금속층을 열처리하여, 금속층을 산화물(Oxide) 세라믹층으로 개질할 수 있다.
다른 예로, 금속층에 질소를 포함하는 기체, 즉, 암모늄(NH4) 및 질소(N2) 중 적어도 하나의 기체가 공급된 상태 또는 상기 기체들의 플라즈마 분위기에서 발생된 라디칼이 공급된 상태에서 금속층을 열처리하여, 금속층을 질화물(Nitride) 세라믹층으로 개질할 수 있다.
또 다른 예로, 금속층에 탄소를 포함하는 기체, 즉, 메테인(CH4), 에틸렌(C2H4) 및 에테인(C2H6) 중 적어도 하나의 기체가 공급된 상태 또는 상기 기체들의 플라즈마 분위기에서 발생된 라디칼이 공급된 상태에서 금속층을 열처리하여, 금속층을 탄화물(Carbide) 세라믹층으로 개질할 수 있다.
또 다른 예로, 금속층에 플루오린을 포함하는 기체, 즉, 플루오린(F2), 사플루오르화탄소(CF4) 및 헥사플루오로에탄(C2F6) 중 적어도 하나의 기체가 공급된 상태 또는 상기 기체들의 플라즈마 분위기에서 발생된 라디칼이 공급된 상태에서 금속층을 열처리하여, 금속층을 플루오르화물(Fluoride) 세라믹층으로 개질할 수 있다.
이에 따라, 기재의 표면에 금속 물질을 코팅하여 금속층을 생성한 후, 생성된 금속층을 산화물 세라믹층, 질화물 세라믹층, 탄화물 세라믹층 및 플루오르화물 세라믹층 중 어느 하나의 세라믹층으로 개질하여, 기재가 이용되는 공정에 적합한 세라믹층을 기재의 표면에 선택적으로 코팅할 수 있으며, 두께에 제한이 없고 품질이 향상된 세라믹층을 코팅할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 코팅 방법을 순차적으로 수행하는 프로그램이 저장된 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)가 제공될 수 있다.
비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 컴퓨터에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.
이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속할 수 있음을 이해하여야 한다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에 도시된 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 반대로 여러 개로 분산된 구성 요소들은 결합되어 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
100: 코팅 장치 110: 코팅부
120: 열처리부 130: 기체 공급부
200: 기재 210: 금속층
220: 세라믹층
120: 열처리부 130: 기체 공급부
200: 기재 210: 금속층
220: 세라믹층
Claims (20)
- 기재의 표면을 코팅하는 장치에 있어서,
상기 기재의 표면에 금속 물질을 코팅하여 상기 기재의 표면에 금속층을 생성하는 코팅부;
상기 생성된 금속층을 열처리하여, 상기 금속층을 세라믹층으로 개질하는 열처리부; 및
상기 열처리부 내부에 탄소 및 플루오린 중 적어도 하나를 포함하는 기체를 공급하는 기체 공급부;를 포함하고,
상기 열처리부는,
상기 열처리부 내부에 상기 기체가 공급된 상태에서 상기 금속층을 열처리하여, 상기 금속층을 탄화물 세라믹층 또는 플루오르화물 세라믹층으로 개질하는 코팅 장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 코팅부는,
에어로졸 증착(AD), 대기 플라즈마 스프레이(APS), 콜드 스프레이(Cold spray), 물리 증착(PVD) 및 화학 증착(CVD) 중 어느 하나의 방법을 이용하여 상기 기재의 표면에 금속 물질을 코팅하는 코팅 장치. - 기재의 표면을 코팅하는 방법에 있어서,
상기 기재의 표면에 금속 물질을 코팅하여 상기 기재의 표면에 금속층을 생성하는 단계;
상기 생성된 금속층을 세라믹층으로 개질하기 위하여 상기 금속층을 열처리하는 단계; 및
상기 금속층에 탄소 및 플루오린 중 적어도 하나를 포함하는 기체를 공급하는 단계;를 포함하고,
상기 열처리하는 단계는,
상기 금속층에 상기 기체가 공급된 상태에서 상기 금속층을 열처리하여, 상기 금속층을 탄화물 세라믹층 또는 플루오르화물 세라믹층으로 개질하는 코팅 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제8항에 있어서,
상기 열처리하는 단계는,
상기 금속층을 섭씨 300도 내지 2000도로 열처리하는 코팅 방법. - 제14항에 있어서,
상기 열처리하는 단계는,
상기 금속층을 상압에서 적어도 1시간 동안 열처리하는 코팅 방법. - 제8항에 있어서,
상기 생성하는 단계는,
에어로졸 증착(AD), 대기 플라즈마 스프레이(APS), 콜드 스프레이(Cold spray), 물리 증착(PVD) 및 화학 증착(CVD) 중 어느 하나의 방법을 이용하여 상기 기재의 표면에 금속 물질을 코팅하여 금속층을 생성하는 코팅 방법. - 제8항에 있어서,
상기 기재는,
플라즈마 처리 장치 내에서 플라즈마에 노출되는 부품인 코팅 방법. - 제17항에 있어서,
상기 기재는,
유전판, 샤워헤드, 정전척, 배기플레이트, 챔버 내벽 및 라이너 중 적어도 하나인 코팅 방법. - 제17항에 있어서,
상기 기재는, 세라믹 재질이고,
상기 금속 물질은, 알루미늄(Al), 이트륨(Y), 스??듐(Sc), 란타넘(La), 프라세오디뮴(Pr), 사마륨(Sm), 네오디뮴(Nd), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 루테튬(Lu) 및 어븀(Er) 중 적어도 하나를 포함하는 물질인 코팅 방법. - 제19에 있어서,
상기 기재는, 알루미늄(Al), 양극산화 알루미늄(Anodized Al) 및 산화 알루미늄(Al2O3) 중 적어도 하나를 포함하는 재질인 코팅 방법.
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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-
2017
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| GRNT | Written decision to grant |