KR102007950B1 - 내성코팅층 제거방법 - Google Patents

내성코팅층 제거방법 Download PDF

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Abstract

내성코팅층 제거방법을 개시한다.
이러한 내성코팅층 제거방법은, 내성코팅층이 형성된 챔버용 실드부재를 스테이지에 로딩하는 단계와, 스테이지에 로딩된 챔버용 실드부재를 내성코팅층 박리 제거와 부합하는 상태로 마스킹하는 단계, 및 챔버용 실드부재를 마스킹한 상태에서 내성코팅층을 워터젯으로 박리 제거하는 단계를 포함한다.

Description

내성코팅층 제거방법{METHOD OF REMOVAL COATED LAYER}
본 발명은 내성코팅층 제거방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조를 위한 일련의 공정 중에는 챔버 내부의 반응 분위기(예: 공정 가스)로 반도체 제조용 모재를 처리하는 공정들이 있으며, 이 공정들은 일정 크기의 챔버 공간을 갖는 챔버장치 내에서 진행된다.
이러한 챔버장치들의 챔버 내부면은 반응 분위기에 그대로 노출되어 침식이나, 부식 등에 의해 표면이 쉽게 오염되거나 손상되는 현상이 발생될 수 있으므로, 이를 보완하고자 챔버 내측에 실드부재(Shield Parts)들을 착탈 가능하게 설치하여 이 실드부재들에 의해 각종 반응 분위기로부터 챔버 내부가 보호되도록 하고 있다.
실드부재는 표면 측에 각종 반응 분위기에 대한 내성(耐性)을 갖는 코팅층(예: 이트리아 코팅층)이 형성된 금속(예: 알루미늄)이나 비금속(예: 세라믹) 재질로 형성되며, 챔버 내부의 반응 분위기에 노출되면 내성코팅층이 점차 오염되거나 손상되면서 본연의 기능을 상실하게 되므로, 주기적으로 유지보수 처리(예: 세정 및 코팅층 복원)된 상태로 재사용된다.
실드부재를 유지 보수하는 방법으로는, 손상되거나 오염된 코팅층을 박리 제거 처리한 다음, 내성코팅층을 재코팅하는 방식으로 진행되며, 특히 유지보수 품질을 높이려면 실드부재의 표면 손상없이 기존의 코팅층만 안정적으로 박리 제거 처리한 상태로 재코팅 작업을 진행하는 것이 중요하다. 만약 실드부재의 표면이 손상되면 챔버장치 내부에 설치된 후, 설치 오차를 유발하여 각종 작업 에러를 유발할 수 있다.
이와 같이 코팅층이 손상된 실드부재를 유지 보수하는 방법으로는, 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0095018호의 금속 증착챔버의 실드 세정방법."이 있다.
그러나, 상기 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0095018호의 금속 증착챔버의 실드 세정방법은, 실드 표면의 금속 이물질들을 제거하기 위하여, 비드 블라스팅, 제1 세정, 및 제1 건조 작업 후, 다시 플라즈마 처리, 제2 세정, 및 제2 건조 작업들을 거치는 방식으로 진행되므로, 작업 공정이 복잡하여 만족할 만한 작업 효율성을 기대하기 어렵고, 각 공정들과 부합하는 장치(설비)들이 요구되므로 과다한 비용과 시간이 소요되는 단점이 있다.
특히, 비드 블라스팅 작업으로 실드 표면의 금속 이물질을 제거하는 방식은, 제거 작업 중에 실드 표면의 손상을 쉽게 유발하여 실드 표면을 연마 처리하는 추가적인 작업들을 매번 진행해야 하므로, 작업 효율성을 더욱 저하시킬 수 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,
본 발명의 목적은, 챔버용 실드부재 표면의 내성코팅층을 박리(剝離) 제거할 때 실드부재의 표면 손상을 최대한 억제할 수 있는 상태로 박리 제거 작업을 진행할 수 있는 내성코팅층 제거방법을 제공하는데 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 실현하기 위하여,
내성코팅층이 형성된 챔버용 실드부재를 스테이지에 로딩하는 단계;
스테이지에 로딩된 챔버용 실드부재를 내성코팅층 박리 제거와 부합하는 상태로 마스킹하는 단계;
챔버용 실드부재를 마스킹한 상태에서 내성코팅층을 워터젯으로 박리 제거하는 단계; 를 포함하는 내성코팅층 제거방법을 제공한다.
이와 같은 본 발명은, 고체 타입의 비드를 사용하지 않고 물을 분사하는 워터젯 방식으로 내성코팅층의 박리 제거 작업을 진행할 뿐만 아니라, 챔버용 실드부재의 외부면을 박리 제거 처리와 부합하도록 마스킹한 상태로 작업을 진행하므로 내성코팅층의 박리 제거 품질 및 작업 안정성을 한층 더 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 내성코팅층 제거방법의 전체 작업 공정을 나타낸 공정도이다.
도 2 내지 도 7은 도 1의 각 공정들을 설명하기 위한 도면들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다.
본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자들이 본 발명의 실시가 가능한 범위 내에서 설명된다.
따라서, 본 발명의 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있는 것이므로 본 발명의 청구범위는 아래에서 설명하는 실시 예들로 인하여 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 내성코팅층 제거방법의 전체 작업 공정을 나타낸 공정도이고, 도 2 내지 도 7은 도 1의 각 공정들을 설명하기 위한 도면들로서, 도 1을 참조하면, 일실시 예에 따른 내성코팅층 제거방법은, 챔버용 실드부재 로딩단계(P1), 챔버용 실드부재 마스킹 단계(P2), 및 내성코팅층 박리 제거단계(P3)를 포함한다.
챔버용 실드부재 로딩단계(P1)는 도 2에서와 같이 스테이지(S) 측에 박리(剝離) 제거 처리를 위한 챔버용 실드부재(M)를 로딩하는 것이다.
챔버용 실드부재(M)는 반도체 제조 공정에 사용되는 챔버장치 내부의 실드 처리가 가능하게 설치되는 부재로서, 본 실시 예에서는 예를 들어, 원통형 챔버장치 내부의 챔버 형태와 부합하도록 도 2에서와 같이 원형의 둘레부를 갖는 라이너(LINER) 형태의 실드부재(M)가 박리 제거 처리가 가능하게 로딩되는 것을 일예로 설명한다.
챔버용 실드부재(M)의 둘레 내측면은 아노다이징층(A, ANODIZING)을 갖도록 표면 처리되고, 이 아노다이징층(A)을 덮는 상태로 예를 들어, 이트리아(Y2O3) 코팅 성분으로 이루어지는 내성코팅층(C)이 형성된 표면 구조를 갖도록 형성될 수 있다.
그러므로, 후술하는 박리 제거 처리 작업시에는 챔버용 실드부재(M) 표면의 아노다이징층(A)을 손상시키지 않고, 내성코팅층(C) 부분만 박리 제거되는 상태로 작업이 진행되는 것이 바람직하다.
그리고, 스테이지(S)는 도면에는 나타내지 않았지만 밀폐 가능한 작업 공간을 구비한 작업대 내에 배치될 수 있으며, 후술하는 워터젯 방식의 박리 제거 처리 작업과 부합하도록 예를 들어, 도 2에서와 같이 둘레 중앙부 측에 홀부(S1)가 형성되고, 턴테이블장치(S2)에 의해 둘레 중앙부를 중심으로 정,역 방향으로 회전 구동이 가능하게 형성된 구조로 이루어질 수 있다.
다음으로, 챔버용 실드부재 마스킹단계(P2)는, 챔버용 실드부재(M)의 내성코팅층(C) 부분만 박리 제거 처리가 가능하도록 챔버용 실드부재(M)를 마스킹(masking) 처리하는 것이다.
이 작업은 도 4에서와 같은 마스크장치(K)를 이용하여 챔버용 실드부재(M)의 외부면 중에서 내성코팅층(C) 부분만 노출되도록 마스킹하는 방식으로 진행된다.
마스크장치(K)는 예를 들어, 도 4에서와 같이 챔버용 실드부재(M)의 둘레부와 대응하는 크기의 원판 형태를 갖는 상부마스크(K1)와 하부마스크(K2)로 구성되고, 이 상부마스크(K1) 및 하부마스크(K2)가 챔버용 실드부재(M) 측에 서로 분리 가능하게 결합되는 상태로 내성코팅층(C)의 박리 제거와 부합하는 상태로 챔버용 실드부재(M)의 마스킹이 가능하게 형성될 수 있다.
그리고, 마스크장치(K)의 상부마스크(K1)와 하부마스크(K2)는 도 4에서와 같이 마스크 둘레부 중앙부 측이 상,하 방향으로 관통된 상태로 홀부(H1, H2)가 형성될 수 있으며, 이 홀부(H1, H2)들은 스테이지(S) 측의 홀부(S1) 측과 연계하여 후술하는 박리 제거 작업시 워터젯 처리가 이루어질 수 있는 통로 및 공간을 제공한다.
즉, 마스크장치(K)를 이용한 마스킹 작업은, 도 4에서와 같이 상부마스크(K1)와 하부마스크(K2)가 챔버용 실드부재(M)를 사이에 두고 상,하 방향으로 서로 마주하는 상태로 배치되면서 특히, 내성코팅층(C)의 코팅 영역이 챔버용 실드부재(M)의 둘레 중앙부 측을 향하여 측방으로 노출될 수 있는 마스킹 상태로 셋팅될 수 있다.
이와 같이, 박리 제거 작업 전에 챔버용 실드부재(M)를 마스크장치(K)로 마스킹 처리하면, 챔버용 실드부재(M)의 내성코팅층(C) 부분만 원활하게 박리 제거되도록 유도할 수 있는 마스킹 환경을 제공할 수 있다. 그러므로, 후술하는 박리 제거 작업시 한층 향상된 작업 품질 및 안정성이 확보되도록 할 수 있다.
한편, 내성코팅층 박리 제거단계(P3)는, 챔버용 실드부재(M)를 마스킹 처리한 상태로 내성코팅층(C)을 박리 제거하는 것이다.
특히, 박리 제거 작업은 물을 이용한 워터젯(WATER-JET) 방식으로 챔버용 실드부재(M)의 내성코팅층(C)을 박리 제거하는 방식으로 진행된다.
예를 들어, 도 5 내지 도 6에서와 같이 마스크장치(K)의 홈부(H1, H2)들을 통해서 챔버용 실드부재(M)의 둘레 중앙부 지점에 워터젯 분사건(G)을 배치하고, 챔버용 실드부재(M)가 로딩된 스테이지(S)를 턴테이블장치(S2)의 구동에 의해 일방향으로 회전시키는 상태로 진행될 수 있다.
이때, 워터젯 분사건(G)은 도 5에서와 같이 예를 들어, 로봇아암(R) 측에 연결 고정된 상태로 마스크장치(K)의 홀부(H1)를 통해서 챔버용 실드부재(M)의 둘레부 중앙 지점에 배치되어 내성코팅층(C)을 향하여 워터젯 분사가 가능하게 셋팅될 수 있다.
워터젯 분사건(G)은 로봇아암(R)의 작동에 의해 상,하 방향이나 좌,우 방향으로 분사 각도 조절이 가능하게 조작될 수 있는 상태로 셋팅될 수 있다.
즉, 도 6에서와 같이 챔버용 실드부재(M)가 스테이지(S)의 회전 방향을 따라 회전될 때, 회전 동작과 연계하여 워터젯 분사건(G)으로 챔버용 실드부재(M)의 둘레부 내측면 일측 지점을 워터젯 처리함으로서, 챔버용 실드부재(M)의 둘레부 내측에 형성된 내성코팅층(C)이 회전방향을 따라 순차적으로 워터젯 처리될 수 있다.
그러면, 워터젯 분사건(G)에 의한 워터젯 분사 압력에 의해 챔버용 실드부재(M)의 내성코팅층(C)이 박리 제거되는 상태로 처리될 수 있다.
이때, 워터젯 분사 압력은 챔버용 실드부재(M)의 회전 속도를 감안하여 내성코팅층(C)이 원활하게 박리 제거될 수 있는 범위 내로 설정된다. 예를 들어, 워터젯 분사 압력은 챔버용 실드부재(M)의 둘레부 지름이 대략 400밀리미터 내지 600밀리미터이고, 스테이지(S)에 의한 회전 속도가 대략 10RPM 내지 17RPM 범위일 때, 이와 연계하여 대략 17,000bar 내지 20,000bar 범위 내로 셋팅될 수 있다.
이러한 박리 제거 작업에 의하면, 챔버용 실드부재(M) 측에 형성된 내성코팅층(C)을 워터젯 방식으로 용이하게 박리 제거 처리할 수 있다.
특히, 박리 제거 처리되는 챔버용 실드부재(M)는 도 5에서와 같이 마스크장치(K)에 의해 박리 제거와 부합하도록 마스킹 처리된 상태이므로, 워터젯 분사건(G)으로 워터젯 처리될 때 내성코팅층(C) 이외의 부분은 보호되고, 내성코팅층(C) 부분만 원활하게 박리 제거되도록 유도되는 상태로 작업 진행이 이루어질 수 있다.
또한, 박리 제거 작업은 물을 분사하는 워터젯 방식으로 내성코팅층(C)을 벗겨내는 상태로 박리 제거하는 것이므로, 예를 들어, 고체 입자 타입의 비드들을 사용하는 비드 블라스팅 방식과 비교할 때, 코팅층의 박리 제거를 위한 분사 압력 조절 및 셋팅이 용이하여 작업 중에 코팅층의 안쪽면(아노다이징층)이 비(非) 정상적으로 손상되는 현상도 최대한 억제할 수 있다.
본 발명의 일실시 예에 따른 내성코팅층 제거방법은, 도 1에서와 같이 박리이물질 제거단계(P4)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
도 7 내지 도 8을 참조하면, 박리이물질 제거단계(P4)는 챔버용 실드부재(M)의 내성코팅층(C)을 워터젯으로 박리 제거 처리할 때, 박리 처리된 표면 측에 달라붙은 박리이물질(W, 예: 코팅층 박리입자)들을 박리 제거 작업과 연계하여 제거 및 수거하기 위한 것이다.
이 작업은 도 7에서와 같이 스테이지(S) 측에 로딩된 챔버용 실드부재(M)의 둘레부 안쪽에서 워터젯 분사건(G)과 간격을 띄우고 로봇아암(R) 측에 설치되는 제거구(Q)를 이용하여 박리 제거 작업과 연계하여 진행된다.
즉, 제거구(Q)는 챔버용 실드부재(M)가 스테이지(S)의 회전 방향을 따라 동일한 방향으로 회전될 때, 챔버용 실드부재(M)의 내성코팅층(C) 영역 중에서 박리 처리된 부분에 불규칙하게 달라붙은 박리이물질(W)들을 순차적으로 스크래핑(SCRAPING)할 수 있는 상태로 셋팅된다.
그러면, 스테이지(S)에 의한 챔버용 실드부재(M)의 회전 중에 내성코팅층(C) 측을 도 8에서와 같이 워터젯 분사건(G)으로 박리 제거 처리할 때, 챔버용 실드부재(M)의 박리 처리된 코팅면 측에 달라붙은 박리이물질(W)들을 제거구(Q)로 긁어내는 스크래핑 방식으로 이물질 제거 작업을 진행할 수 있다.
이때, 제거구(Q)는 도 8에서와 같이 챔버용 실드부재(M)의 내측 둘레부를 따라 연장되는 내성코팅층(C)의 연장방향 측과 각을 이루도록 세워진 상태로 배치되며, 더욱 바람직하게는 스테이지(S) 측에 로딩된 상태로 일방향 회전되는 챔버용 실드부재(M)의 회전 동작과 연계하여 박리이물질(W)들이 점차 하측으로 옮겨지는 상태로 유도될 수 있는 스크래핑 상태를 이루도록 경사지게 세워진 상태로 셋팅될 수 있다.
그리고, 도면에는 나타내지 않았지만, 예를 들어 스테이지(S)의 홀부(S1) 아래쪽에는 수거부가 형성되어, 제거구(Q)에 의해 스크래핑된 박리이물질(W)들이 점차 아래쪽으로 옮겨진 후, 한 곳에 수거되도록 할 수 있다.
그러므로, 내성코팅층(C)을 박리 제거하는 작업과 연계하여 박리이물질(W)들을 제거하는 작업을 진행하면, 박리 제거 작업 중에 발생된 박리이물질(W)들이 박리 처리된 코팅면 측에 달라붙더라도 이를 간편하게 제거할 수 있으므로, 예를 들어, 챔버용 실드부재(M)의 내성코팅층(C)을 2차로 박리 처리하거나, 박리 처리된 챔버용 실드부재(M)를 세정 처리하는 작업을 진행할 때, 과다한 박리이물질(W)들에 의해 작업 효율성이 저하되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
특히, 이와 같이 박리이물질(W)들을 제거하는 방식은 박리이물질(W) 제거를 위한 추가적인 구동장치나 복잡한 제거장치를 일체 사용하지 않고, 내성코팅층(C)의 박리 제거를 위한 챔버용 실드부재(M)의 회전 동작과 연계된 간단한 스크래핑 구조 및 작용으로 박리이물질(W)들을 더욱 간편하게 제거할 수 있다.
따라서, 본 발명은 챔버용 실드부재(M)의 유지 보수시 내성코팅층(C)의 재코팅을 위하여 기존 코팅층을 박리 제거 처리할 때, 챔버용 실드부재(M)의 표면(예: 아노다이징층) 손상을 억제하면서 코팅층 부분만 용이하게 박리 제거 처리되도록 할 수 있다.
P1: 챔버용 실드부재 로딩단계 P2: 챔버용 실드부재 마스킹단계
P3: 내성코팅층 박리 제거단계 M: 챔버용 실드부재

Claims (4)

  1. a) 내성코팅층이 형성된 챔버용 실드부재를 스테이지에 로딩하는 단계;
    b) 스테이지에 로딩된 챔버용 실드부재를 내성코팅층 박리 제거와 부합하는 상태로 마스킹하는 단계;
    c) 챔버용 실드부재를 마스킹한 상태에서 내성코팅층을 워터젯으로 박리 제거하는 단계; 및
    d) 내성코팅층이 박리된 챔버용 실드부재의 표면 측에 달라붙은 박리이물질들을 제거구로 제거하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 c) 단계는,
    상기 스테이지 상에 워터젯 분사건을 배치하여 상기 스테이지가 둘레부 중앙 지점을 중심으로 회전될 때 상기 워터젯 분사건으로 상기 스테이지의 회전 방향을 따라 회전되는 상기 챔버용 실드부재의 내성코팅층 측을 워터젯으로 박리 제거 처리하고,
    상기 d) 단계는,
    상기 스테이지에 의한 챔버용 실드부재의 회전 동작과 연계하여 내성코팅층이 박리된 표면 측을 제거구로 긁어내는 스크래핑 방식으로 박리이물질들을 제거하는 것을 특징으로 하는 내성코팅층 제거방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 b) 단계는,
    상기 챔버용 실드부재의 내성코팅층 이외의 부분을 가리는 상태로 마스크들을 설치하여, 이 마스크들에 의해 상기 내성코팅층 영역이 박리 제거 처리가 가능하게 노출되도록 마스킹하는 것을 특징으로 하는 내성코팅층 제거방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
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