KR102095159B1 - 반도체 소자를 제조하는 장비에 사용되는 세라믹 부품 및 그 제조 방법 - Google Patents

반도체 소자를 제조하는 장비에 사용되는 세라믹 부품 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 세라믹 부품은 800 W의 플라즈마 파워와 100 mTorr의 챔버 압력으로 300분의 노출 시간 동안 에칭시 식각률이 1.2 %이하로 우수한 내식각성을 가지며, 포커스링 등으로 적용시에 전체적으로 비교적 고른 식각 특성을 가져서 식각대상을 우수한 품질로 효율적으로 식각할 수 있도록 돕는다.

Description

반도체 소자를 제조하는 장비에 사용되는 세라믹 부품 및 그 제조 방법 {ceramic part for apparatus manufacturing a semiconductor device and method for manufacturing thereof}
실시예는 반도체 소자를 제조하는 장비에 사용되는 세라믹 부품 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
플라즈마 처리장치는 챔버 내에 상부전극과 하부전극을 배치하고, 하부전극의 위에 반도체 웨이퍼, 유리 기판 등의 기판을 탑재하여, 양 전극 사이에 전력을 인가한다. 양 전극 사이의 전계에 의해서 가속된 전자, 전극으로부터 방출된 전자, 또는 가열된 전자가 처리가스의 분자와 전리 충돌을 일으켜, 처리가스의 플라즈마가 발생한다. 플라즈마 중의 래디컬이나 이온과 같은 활성종은 기판 표면에 원하는 미세 가공, 예를 들면 에칭 가공을 수행한다. 최근, 미세전자소자 등의 제조에서의 디자인 룰이 점점 미세화되고, 특히 플라즈마 에칭에서는 더욱 높은 치수 정밀도가 요구되고 있어서, 종래보다도 현격히 높은 전력이 이용되고 있다. 이러한 플라즈마 처리장치에는 플라즈마에 영향을 받는 포커스링이 내장되어 있다. 포커스링은 에지링, 콜드링 등으로 불리기도 한다.
상기 포커스링의 경우, 전력이 높아지면, 정재파가 형성되는 파장 효과 및 전극 표면에서 전계가 중심부에 집중하는 표피 효과 등에 의해서, 대체로 기판 상에서 중심부가 극대로 되고 에지부가 가장 낮아져서, 기판 상의 플라즈마 분포의 불균일성이 심화된다. 기판 상에서 플라즈마 분포가 불균일하면, 플라즈마 처리가 일정하지 않게 되어 미세전자소자의 품질이 저하된다. 도 1은 일반적인 플라즈마 챔버 및 포커스링을 나타내는 사진이다. 고기능성 포커스링은 이를 교체하는 주기의 연장이 필요하다. 이렇게 되면, 플라즈마 챔버를 개방하는 주기가 연장된다. 챔버를 개방하는 주기가 연장되면, 웨이퍼를 활용한 미세전자소자의 수율의 향상이 구현된다.
국내공개번호 10-1998-0063542 국내공개번호 10-2006-0106865
실시예는 반도체 소자를 제조하는 장비에 사용되고 향상된 내식성을 가지고 부산물에 의한 오염을 방지하는 세라믹 부품 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 일 실시예에 따른 세라믹 부품은 보론카바이드를 포함하고, 800 W의 플라즈마 파워와 100 mTorr의 챔버 압력으로 300분의 노출 시간 동안 에칭시 아래 식 1에 따른 식각률이 1.2 %이하이다.
[식 1]
Figure 112019081916223-pat00001
식각개선율은 아래 식 2로 표시된다.
[식 2]
Figure 112019081916223-pat00002
상기 세라믹 부품은 상기 기준샘플은 실리콘 세라믹 부품을 적용한 식각개선율이 45 % 이상일 수 있다.
상기 세라믹 부품은 상기 기준샘플은 화학기상증착된 실리콘카바이드 세라믹 부품을 적용한 식각개선율이 20% 이상일 수 있다.
상기 세라믹 부품은 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 6 W/(m*k) 이상일 수 있다.
상기 세라믹 부품은 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 6 W/(m*k) 내지 20 W/(m*k)일 수 있다.
상기 세라믹 부품은 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 25 ℃에서 측정한 열전도도의 0.2 내지 0.6배일 수 있다.
상기 세라믹 부품은 보론카바이드 함유 입자가 네킹된 것을 포함할 수 있다.
상기 보론카바이드 함유 입자는 입경(D50)이 1.5 um 이하일 수 있다.
상기 세라믹 부품은 공극률이 1 % 이하인 보론카바이드를 포함할 수 있다.
상기 세라믹 부품은 표면 또는 단면에서 관찰되는 기공의 평균 직경이 3 ㎛ 이하인 보론카바이드를 함유할 수 있다.
상기 세라믹 부품은 금속성 부산물을 500 ppm 이하로 함유하는 보론카바이드를 포함할 수 있다.
다른 일 실시예에 따른 세라믹 부품은 제1높이를 갖는 안착부와 제2높이를 갖는 본체부를 포함하고, 상기 안착부는 안착부상면을 포함하고, 상기 본체부는 본체부상면을 포함하고, 상기 안착부상면은 식각대상이 배치되지 않은 안착부노출면을 포함하고, 식각면은 상기 안착부노출면 및 상기 본체부상면을 포함하고, 상기 식각면의 일부 또는 전부는 보론카바이드를 포함한다.
상기 식각면은 에칭에 의해 식각되고, 상기 식각 후 상기 본체부의 높이는 상기 제2높이의 0.85 내지 0.92배이고, Pd는 식각된 안착부노출면의 최저점이고, Pt는 식각된 본체부상면의 최저점이고, Htd는 상기 Pt와 상기 Pd의 높이 차이이고, H12는 상기 제1높이와 상기 제2높이의 차이이고, 상기 Htd는 상기 H12의 0.85배 이이상이다.
P1은 단면에서 상기 본체부와 가장 가깝게 위치하는 상기 안착부노출면 상의 일점이다.
Pa1은 단면에서 식각된 상기 본체부와 가장 가깝게 위치하는 식각된 상기 안착부노출면 상의 일점이다.
상기 Pa1의 높이는 상기 P1 높이의 0.85배 이상일 수 있다.
상기 세라믹 부품은 25 ℃ 내지 800 ℃ 중에서 선택된 어느 온도에서 측정한 열전도도가 6 내지 32 W/(m*k)일 수 있다.
상기 보론카바이드는 25 ℃ 내지 800 ℃ 중에서 선택된 어느 온도에서 측정한 열전도도가 6 내지 32 W/(m*k)일 수 있다.
상기 식각면은 공극률이 1 % 이하이고, 표면 또는 단면에서 관찰되는 기공의 평균 직경이 3 ㎛ 이하일 수 있다.
상기 안착부와 상기 본체부를 연결하는 경사부를 포함할 수 있다.
상기 경사부는 상기 안착부상면과 상기 본체부상면을 연결하는 경사부상면을 포함할 수 있다.
상기 경사부의 평균 식각률은 2.2 % 이하일 수 있다.
상기 보론카바이드는 증착 보론카바이드 또는 소결 보론카바이드를 포함할 수 있다.
상기 세라믹 부품은 포커스링일 수 있다.
식각개선율은 아래 식 2로 표시된다.
상기 안착부노출면 또는 상기 경사부상면은 화학기상증착된 실리콘카바이드를 식각면에 포함하는 세라믹 부품의 안착부 노출면 또는 경사부상면과 비교하여, 20 % 이상의 식각개선율을 가질 수 있다.
[식 2]
Figure 112019081916223-pat00003
상기 식 2에서 기준샘플은 화학기상증착된 실리콘카바이드 세라믹 부품이다.
또 다른 일 실시예에 따른 식각장치는 위에서 설명한 세라믹 부품을 포함한다.
또 다른 일 실시예에 따른 기판의 식각방법은 위에서 설명한 세라믹 부품을 포커스링으로 배치한 식각장치에 식각대상을 위치시키는 배치단계; 및 상기 식각대상의 식각을 진행하여 기판을 마련하는 식각단계;를 포함하고, 상기 식각은 500 mTorr 이하의 챔버 압력, 불소 함유 화합물 또는 염소 함유 화합물을 포함하는 에칭 가스, 그리고 500 W 내지 15,000 W의 플라즈마 파워에서 진행된다.
실시예에 따른 세라믹 부품은 열전도도가 제어되고 치밀한 미세구조를 갖는보론 카바이드를 포함하여, 반도체 웨이퍼의 증착 및/또는 에칭 공정에서 향상된 내식성을 가질 수 있다. 또한, 실시예에 다른 세라믹 부품은 보론 카바이드를 포함하기 때문에, 상기 증착 및/또는 에칭 공정에서 입자성의 부산물 생성을 방지하고, 챔버 내의 오염을 방지할 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 세라믹 부품 등을 활용하면 반도체 소자의 제조에 향상된 생산성을 부여할 수 있다.
도 1은 구현예에 따른 세라믹 부품을 위에서 본 모습을 설명하는 개략도(화살표는 측정 지점을 나타냄).
도 2는 구현예에 따른 세라믹 부품의 단면을 설명하는 개략도.
도 3은 도 2의 세라믹 부품의 높이 또는 식각률을 평가한 위치와 경사부각도를 설명하는 개략도.
도 4는 비교예에 따른 세라믹 부품(CVD-SiC)의 식각 정도를 단면으로 보여주는 도면.
도 5는 실시예에 따른 세라믹 부품의 식각 정도를 단면으로 보여주는 도면.
도 6은 비교예(a)와 실시예(b)에서 각각 식각면각도를 설명하는 도면.
도 7은 비교예(a)와 실시예(b)에서 각각 높이 차이 값을 설명하는 도면.
도 8은 실시예 1에서 제조한 포커스 링의 표면을 관찰한 전자현미경 사진이고, 삽입된 사진은 과립화된 입자를 관찰한 전자현미경 사진.
도 9는 비교예 1에서 제조한 포커스 링의 표면을 관찰한 전자현미경 사진이고, 삽입된 사진은 제조 과정에 기판상에 SiC 증착막이 형성된 것을 보여주는 사진.
도 10의 (a)와 (b)는 각각 실시예 4와 실시예 7에서 제조한 포커스 링의 표면을 관찰한 전자현미경 사진.
도 11의 (a)와 (b)는 각각 실시예 7과 실시예 8에서 제조한 포커스 링의 파단면을 관찰한 전자현미경 사진.
도 12는 실시예에서 진행한 5. 쿠폰테스트 결과를 보여주는 사진(#1 실시예, #2 비교예, 상단 실물사진, 하단 표면의 주사전자현미경 사진)
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
본 명세서 전체에서, “제1”, “제2” 또는 “A”, “B”와 같은 용어는 동일한 용어를 서로 구별하기 위하여 사용된다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서 단수 표현은 특별한 설명이 없으면 문맥상 해석되는 단수 또는 복수를 포함하는 의미로 해석된다.
본 명세서에서 A 값과 B 값의 차이라 함은 A와 B 중에서 큰 값에서 작은 값을 감한 것을 의미하며, 양수로 표시된다.
본 명세서에서 보론카바이드는 붕소와 탄소를 기반(base)으로 하는 모든 화합물을 지칭한다. 상기 보론카바이드는 보론카바이드 재료에 첨가제 및/또는 도핑재료가 포함되거나 포함되지 않은 것일 수 있고, 구체적으로, 붕소와 탄소의 합이 90 몰% 이상인 것이고, 95 몰% 이상인 것일 수 있고, 98 몰% 이상인 것일 수 있으며, 99 몰% 이상인 것일 수 있다. 본 명세서에서 보론카바이드는 단일상 또는 복합상일 수 있고, 이들이 혼합된 것일 수 있다. 보론카바이드 단일상은 붕소 및 탄소의 화학양론적 상(phase)과 화학양론적 조성에서 벗어난 비화학양론적 상을 모두 포함하며, 복합상이란 붕소 및 탄소를 기반(base)로 하는 화합물 중의 적어도 2개가 소정의 비율로 혼합된 것을 말한다. 또한, 본 명세서에서의 보론카바이드는 상기 보론카바이드의 단일상 또는 복합상에 불순물이 추가되어 고용체를 이루거나 또는 보론카바이드를 제조하는 공정에서 불가피하게 추가되는 불순물이 혼입된 경우도 모두 포함한다. 상기 불순물의 예로서는 철, 구리, 크롬, 니켈, 알루미늄 등의 금속 등을 들 수 있다.
본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한 에칭가스는 불화탄소, 아르곤기체, 산소를 각각 50 sccm, 100 sccm, 20 sccm으로 적용한다.
본 명세서가 개시하는 일 구현예에 따른 세라믹 부품은 반도체를 제조하기 위한 장비에 사용된다. 본 실시예에 따른 세라믹 부품의 예로서는 포커스링, 더미 웨이퍼, 보트, 디뷰전 보트, 핸들링 암 또는 PVD 돔 등을 들 수 있다.
상기 세라믹 부품은 보론카바이드를 적어도 일부에 포함한다.
상기 세라믹 부품은 보론카바이드로 코팅될 수 있다.
상기 세라믹 부품은 보론카바이드로 이루어질 수 있다.
본 발명의 발명자들은 보론카바이드의 내식각성을 높이려는 여러가지 시도를 하던 중, 열전도도 특징이 내식각성과 연관된다는 점을 확인하고 본 발명을 완성했다.
또한, 본 발명의 발명자들은 포커스링과 같은 세라믹 부품의 플라즈마 에칭시 식각대상과의 상대적 위치나 높이에 따라서 서로 다른 식각률을 보인다는 점도 확인했다. 따라서, 이에 따라 부분적인 식각률의 차이에 따라서 세라믹 부품의 교체 주기가 더 짧아질 수 있으며, 이는 공정효율성을 떨어뜨리는 주요한 원인 중 하나라는 점을 인식하였다. 이에, 본 발명의 발명자들은 실시예의 구성으로 특히 더 빨리 식각되는 세라믹 부품의 위치에서의 식각률을 보다 감소시킬 수 있다는 점을 확인했고, 이러한 특징은 세라믹 부품의 교체주기를 길게 하여 공정효율성을 향상시킬 수 있는 중요한 특징이라는 점을 확인하여 본 발명을 완성했다.
본 명세서가 개시하는 일 구현예에 따른 세라믹 부품은 보론카바이드를 포함한다.
플라즈마 장치에 적용되는 세라믹 부품은 식각 과정에서 식각대상에 전달되는 플라즈마 이온의 흐름을 제어하는 것을 돕는다. 이를 위하여 세라믹 부품은 저항, 열전도도 등의 특성을 제어한다. 그리고, 포커스링과 같은 플라즈마 식각 장치에 적용되는 세라믹 부품은 열전도도 값이 높아 열의 이동이 비교적 빠르게 되는 것을 선호한다.
그러나, 본 발명의 발명자들은 오히려 열전도도 값이 낮은 보론카바이드를 세라믹 부품에 적용하거나, 저온에서의 열전도도 변화 거동에 특징을 갖는 보론카바이드를 적용하면 내식각성을 향상시킬 수 있고, 플라즈마 이온의 흐름도 적절한 수준 이상으로 유지시킬 수 있어, 식각의 효율성을 보다 향상시킬 수 있다는 점을 확인하고 본 발명을 완성했다.
상기 세라믹 부품은 800 W의 플라즈마 파워와 100 mTorr의 챔버 압력으로 300분의 노출 시간 동안 에칭시 식각률이 1.2 % 이하일 수 있고, 1.1 % 이하일 수 있고, 1 % 이하일 수 있고, 0.9 % 이하일 수 있다. 또한, 상기 식각률은 0 % 초과일 수 있고, 0.5 % 이상일 수 있다. 이러한 식각률은 기존의 내식각성 세라믹 부품의 식각률과 비교하여 우수한 것으로 플라즈마 장비의 부품으로 적용시에 세라믹 부품의 교체빈도를 줄일 수 있고 식각 작업의 효율성을 보다 향상시킬 수 있다. 상기 에칭은 에칭가스로 불화탄소, 아르곤, 산소를 각각 50 sccm, 100 sccm, 20 sccm로 적용한 결과이다.
상기 보론카바이드는 우수한 내식각성을 갖는다는 점과 함께 내식각성이 다소 떨어지는 보론카바이드와 열전도도 특성이 구별되는 점을 특징들 중 하나로 한다.
보론카바이드의 열전도도는 적용되는 미량원소나 도핑물질, 첨가제 등을 조절하여 조절될 수 있다. 본 발명의 발명자들이 확인한 바에 따르면, 내식각성이 보다 우수한 보론카바이드는 온도에 따른 열전도도 변화 특성에서 내식각성이 다소 떨어지는 보론카바이드와 비교하여 구별되는 특성을 보였고, 특히 25 내지 200 ℃에서의 저온에서 열전도도 변화량의 구별이 보다 분명하였다.
상기 보론카바이드는 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 6 W/(m*k) 이상일 수 있다.
상기 보론카바이드는 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 8 W/(m*k) 이상일 수 있다.
상기 보론카바이드는 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 10 W/(m*k) 이상일 수 있다.
상기 보론카바이드는 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 11 W/(m*k) 이상일 수 있다.
상기 보론카바이드는 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 30 W/(m*k) 이하일 수 있다.
상기 보론카바이드는 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 20 W/(m*k) 이하일 수 있다.
상기 보론카바이드는 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 15 W/(m*k) 이하일 수 있다.
상기 보론카바이드는 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 25 ℃에서 측정한 열전도도의 0.1 내지 0.6배일 수 있다.
상기 보론카바이드는 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 25 ℃에서 측정한 열전도도의 0.2 내지 0.6배일 수 있다.
상기 보론카바이드는 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 25 ℃에서 측정한 열전도도의 0.25 내지 0.5배일 수 있다.
이러한 열전도도 특징을 갖는 보론카바이드를 상기 세라믹 부품에 적용하는 경우 내식각성을 보다 향상시킬 수 있다.
예시적으로, 상기 보론카바이드는 25 내지 800 ℃에서 선택된 어느 온도에서 측정한 열전도도 값이 약 60 W/(m*k) 이하일 수 있고, 약 40W/(m*K) 이하일 수 있다. 상기 보론카바이드는 25 내지 800 ℃에서 선택된 어느 온도에서 측정한 열전도도 값이 약 30W/(m*K)일 수 있고, 약 27W/(m*K)일 수 있다. 상기 보론카바이드는 25 내지 800 ℃에서 선택된 어느 온도에서 열전도도가 약 4W/(m*K) 이상일 수 있고, 약 5W/(m*K) 이상일 수 있다. 이러한 열 전도도를 갖는 보론카바이드의 경우, 보다 우수한 내식각성을 가질 수 있다.
예시적으로, 상기 보론카바이드의 열 전도도는 25 ℃에서 약 80 W/(m*K) 이하일 수 있고, 약 40 W/(m*K) 이하일 수 있고, 약 31 W/(m*K) 이하일 수 있다. 또한, 상기 보론카바이드의 열 전도도는 25 ℃에서 약 20 W/(m*K) 이상일 수 있고, 약 22 W/(m*K) 이상일 수 있다. 이러한 열 전도도를 갖는 보론카바이드의 경우, 보다 우수한 내식각성을 가질 수 있다.
예시적으로, 상기 보론카바이드의 열 전도도는 200 ℃에서 약 75 W/(m*K) 이하일 수 있고, 약 30 W/(m*K) 이하일 수 있고, 약 20 W/(m*K) 이하일 수 있다. 또한, 상기 보론카바이드의 열 전도도는 200 ℃에서 약 7 W/(m*K) 이상일 수 있고, 약 8 W/(m*K) 이상일 수 있다. 이러한 열 전도도를 갖는 보론카바이드의 경우, 보다 우수한 내식각성을 가질 수 있다.
예시적으로, 상기 보론카바이드의 열 전도도는 400 ℃에서 약 70 W/(m*K) 이하일 수 있고, 약 23 W/(m*K) 이하일 수 있다. 또한, 상기 보론카바이드의 열 전도도는 400 ℃에서 약 7 W/(m*K) 이상일 수 있고, 약 8 W/(m*K) 이상일 수 있다. 이러한 열 전도도를 갖는 보론카바이드의 경우, 보다 우수한 내식각성을 가질 수 있다.
예시적으로, 상기 보론카바이드의 열 전도도는 600 ℃에서 약 60 W/(m*K) 이하일 수 있고, 약 30 W/(m*K)일 수 있고, 약 21 W/(m*K)일 수 있다. 또한, 상기 보론카바이드의 열 전도도는 600 ℃에서 약 5 W/(m*K) 이상일 수 있고, 약 6 W/(m*K) 이상일 수 있다. 이러한 열 전도도를 갖는 보론카바이드의 경우, 보다 우수한 내식각성을 가질 수 있다.
예시적으로, 상기 보론카바이드의 열 전도도는 800 ℃에서 약 50 W/(m*K) 이하일 수 있고, 약 16 W/(m*K) 이하일 수 있다. 또한, 상기 보론카바이드의 열 전도도는 800 ℃에서 약 5 W/(m*K) 이상일 수 있고, 약 6 W/(m*K) 이상일 수 있다. 이러한 열 전도도를 갖는 보론카바이드의 경우, 보다 우수한 내식각성을 가질 수 있다.
예시적으로, 상기 보론카바이드는 400 ℃에서 측정한 열전도도 값이 27 W/(m*k) 이하인 특징을 가질 수 있다. 이러한 특징을 갖는 링형 부품은, 기공의 직경과 기공률이 상당히 낮으며, 비교적 우수한 내식각성을 가질 수 있다.
예시적으로, 상기 보론카바이드는 25 ℃에서 측정한 열 전도도 값과 800 ℃에서 측정한 열전도도 값의 비율(HC25:HC800)이 1: 0.2 내지 3일 수 있다. 구체적으로 상기 비율(HC25:HC800)은 1: 0.26 내지 1일 수 있고, 1: 0.26 내지 0.6일 수 있다. 이러한 특징을 갖는 보론카바이드는 보다 향상된 내식각성을 가질 수 있다.
상기 보론카바이드는 실질적으로 높은 상대밀도를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 보론카바이드는 상대밀도가 약 90% 이상일 수 있고, 약 97% 이상일 수 있다. 상기 보론카바이드는 상대밀도가 약 97% 이상일 수 있고, 약 99% 이상일 수 있고 약 99.99% 이상일 수 있다. 상기 보론카바이드는 약 99.999% 이하의 상대밀도를 가질 수 있다.
상기 보론카바이드는 공극률이 약 10% 이하일 수 있고, 약 3% 이하일 수 있으며, 약 2% 이하일 수 있다. 상기 보론카바이드는 공극율이 약 1% 이하일 수 있고, 약 0.5% 이하일 수 있으며, 약 0.1% 이하일 수 있다. 상기 보론카바이드는 공극율이 0.01 % 이상일 수 있다.
이렇게 공극률이 낮은 상기 보론카바이드는 탄소 영역 등이 보다 적게 형성되는 등의 특징을 가지며, 보다 강한 내식각성을 가질 수 있다.
상기 보론카바이드는 그 표면 또는 단면에서 관찰되는 기공의 평균 직경은 5㎛ 이하일 수 있다. 상기 기공의 평균 직경은 3 ㎛ 이하일 수 있다. 더 자세하게, 상기 기공의 평균 직경은 1 ㎛ 이하일 수 있다. 또한, 상기 기공의 전체 면적을 기준으로, 상기 기공의 직경이 10 ㎛ 이상인 부분의 면적은 5 % 이하일 수 있다. 상기 보론카바이드는 향상된 내식각성을 가질 수 있다. 이때, 상기 기공의 평균 직경은 상기 기공의 단면적과 동일한 면적의 원의 직경으로 도출한다.
상기 보론카바이드는 고저항, 중저항, 또는 저저항 특성을 가질 수 있다.
고저항 특성을 갖는 보론카바이드는 약 10Ωㆍcm 내지 약 103 Ωㆍcm의 비저항을 가질 수 있다. 이때, 상기 고저항 보론카바이드는 첨가제로 실리콘 카바이드 또는 실리콘 나이트라이드를 포함할 수 있다.
중저항 특성을 갖는 보론카바이드는 약 1Ωㆍcm 내지 10Ωㆍcm 미만의 비저항을 가질 수 있다. 이때, 상기 중저항 보론카바이드는 첨가제로 보론 나이트라이드를 포함할 수 있다.
저저항 특성을 갖는 보론카바이드는 약 10-1Ωㆍcm 내지 약 10-2 Ωㆍcm의 비저항을 가질 수 있다. 이때, 상기 저저항 보론카바이드는 첨가제로 카본을 포함할 수 있다.
상기 보론카바이드는 5.0 Ωㆍcm 이하의 저저항 특성을 가질 수 있고, 1.0 Ωㆍcm 이하의 저저항 특성을 가질 수 있으며, 8*10-1 Ωㆍcm 이하의 저저항 특성을 가질 수 있다.
상기 보론카바이드는 플라즈마 식각장치에서 할로겐 이온과 접촉하더라도 파티클(입자상 물질)을 형성하지 않는 것일 수 있다. 이때, 파티클이라 함은 직경 1 um 이상의 입자상 물질을 의미한다. 상기 파티클(입자상 물질)을 형성하지 않는 다는 것의 의미는 상기 보론카바이드가 플라즈마 분위기에서 상기 할로겐 이온과 실질적으로 비활성이라는 것을 의미한다.
상기 세라믹 부품은 할로겐 이온과 실질적으로 반응성이 없는 불활성인 특징을 가질 수 있다.
상기 보론카바이드는 식각장치 내에 배치되어 플라즈마의 영향을 받아 식각된다. 즉, 보론카바이드는 그 표면에 노출된 원소들부터 이온화되고, 분위기 원소(예시: 플라즈마 가스)와 반응하여 반응기 내에 의도하지 않는 결과물을 형성할 수 있다. 이러한 결과물이 기체상인 경우에는 덕트 등을 통해 반응기 외부로 배출되므로 식각대상의 품질에 큰 영향을 미치지 않는다. 그러나, 상기 결과물이 파티클(입자상 물질)과 같은 고체상의 물질인 경우에는 식각 품질이나 식각대상인 반도체 소자의 품질에 큰 문제를 야기할 수 있다.
이러한 특징은 이리듐 등을 포함하는 재료가 할로겐 이온과 반응하여 입자성 이물질을 형성한다는 점과 구별된다.
즉, 상기 세라믹 부품은 이리듐과 상대적으로 비교하여 할로겐 이온 반응성이 적은 실질적으로 불활성인 특징을 가질 수 있다.
상기 보론카바이드는 우수한 식각개선율을 가질 수 있다.
식각개선율은 아래 식 2에 의한다.
[식 2]
Figure 112019081916223-pat00004
상기 식각개선율은 i) 플라즈마 장비에서 RF power를 2,000W로 노출 시간을 420시간을 적용하는 동일한 조건에서 동일한 크기의 샘플을 식각한 결과를 다른 재료와의 결과와 비교하여, 또는 ii) 플라즈마 장비에서 RF power를 800W로 노출 시간을 280 시간을 적용하는 동일한 조건에서 동일한 크기의 샘플을 식각한 결과를 다른 재료와의 결과와 비교하여 평가했다. 그러나, 상기 기준샘플과 상기 세라믹 부품에 동일한 식각조건을 적용하면 족하고, 상기 식각조건은 식각대상을 플라즈마 에칭하기 위한 조건의 범위라면 적용 가능하다.
상기 식각개선율은, 동일한 조건에서 에칭 후 각 재료의 식각률(높이감소율)을 비교하여 평가한다.
식각률은 아래 식 1에 의한다.
[식 1]
Figure 112019081916223-pat00005
상기 식각개선율은, 동일한 조건에서 에칭 후 각 재료의 식각률(식각전의 높이를 전체로 보았을 때, 식각 후 높이의 비율, %)을 비교하여 평가한다.
실리콘 세라믹 부품을 기준으로 실시예의 세라믹 부품의 식각개선율은 45% 이상일 수 있고, 50% 이상일 수 있으며, 55% 이상일 수 있고, 62% 이상일 수 있다. 또한, 실리콘 세라믹 부품을 기준으로 실시예의 세라믹 부품의 식각개선율은 90% 이하일 수 있고, 80% 이하일 수 있다. 상기 실리콘 세라믹 부품은 실리콘(Si, 단결정 실리콘, 그로잉법으로 제조한 것)으로 이루어진 것 또는 상기 실리콘을 적어도 식각되는 표면에 포함하는 것을 기준으로 한다.
화학기상증착된 실리콘카바이드(CVD-SiC) 세라믹 부품을 기준으로 실시예의 세라믹 부품의 식각개선율은 20% 이상일 수 있고, 35% 이상일 수 있으며, 37% 이하상 수 있다. 또한, 화학기상증착된 실리콘카바이드(CVD-SiC) 세라믹 부품을 기준으로 실시예의 세라믹 부품의 식각개선율은 90% 이하일 수 있고, 80% 이하일 수 있다. 상기 CVD-SiC 세라믹 부품은 CVD-SiC으로 이루어진 것 또는 상기 CVD-SiC을 적어도 식각되는 표면에 포함하는 것을 기준으로 한다.
상기 보론카바이드는 금속성 부산물(불순물)이 500 ppm 이하로 함유될 수 있고, 300 ppm 이하로 함유될 수 있으며, 100 ppm 이하로 함유될 수 있고, 10 ppm 이하로 함유할 수 있으며, 1 ppm 이하로 함유할 수 있다.
상기 보론카바이드는 증착 보론카바이드 및/또는 소결 보론카바이드일 수 있다.
상기 보론카바이드는 보론카바이드 함유 입자가 서로 네킹된 형태일 수 있다.
상기 세라믹 부품은 보론카바이드로 적어도 일면 이상이 코팅된 것일 수 있다.
상기 세라믹 부품은 보론카바이드로 이루어진 것일 수 있다.
상기 세라믹 부품은 보론카바이드 소결체 상에 상기 보론카바이드 코팅층이 배치된 것일 수 있다.
도 1은 구현예에 따른 세라믹 부품을 위에서 본 모습을 설명하는 개략도(화살표는 측정 지점을 나타냄)이고, 도 2는 구현예에 따른 세라믹 부품의 단면을 설명하는 개략도이고, 도 3은 도 2의 세라믹 부품의 높이 또는 식각률을 평가한 위치와 경사부각도를 설명하는 개략도이다. 도 4는 비교예(CVD-SiC)에 따른 세라믹 부품의 식각 정도를 단면으로 보여주는 도면이고, 도 5는 실시예에 따른 세라믹 부품의 식각 정도를 단면으로 보여주는 도면이며, 도 6은 비교예(a)와 실시예(b)에서 각각 식각면각도를 설명하는 도면이고, 도 7은 비교예(a)와 실시예(b)에서 각각 높이 차이 값을 설명하는 도면이다. 이하, 도 1 내지 도 7을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 명세서가 개시하는 다른 일 구현예에 따른 상기 세라믹 부품은 포커스링일 수 있다. 상기 포커스링은 웨이퍼가 챔버 내에 배치될 때, 상기 포커스 링은 상기 웨이퍼를 지지하기 위한 지지체로 역할 할 수 있다.
상기 세라믹 부품(10)은 제1높이를 갖는 안착부(200)와 제2높이를 갖는 본체부(100)를 포함한다. 상기 안착부 상에는 식각대상(1)의 적어도 일부가 배치되며, 웨이퍼 등의 식각대상을 지지한다. 상기 본체부(100)는 식각대상에 전달되는 플라즈마 이온의 흐름을 원활하게 조절하여 상기 식각대상이 의도된 형태로 결함 없이 고르게 식각되도록 돕는다.
상기 본체부(100)와 상기 안착부(200)는 서로 구분하여 설명하나 이들은 서로 구분되어 마련될 수도 그 경계의 구분이 없이 일체로 마련될 수 있다.
상기 안착부(200)는 제1높이를 갖는다.
상기 본체부(100)는 제2높이를 갖는다.
상기 제1높이와 상기 제2높이는 기준면(예시적으로 본체부의 저면 또는 안착부의 저면 중에서 택일)을 기준으로 각각 안착부상면과 본체부상면까지의 높이를 의미한다.
상기 제1높이와 상기 제2높이는 서로 다른 높이일 수 있고, 구체적으로 제2높이가 제1높이보다 더 높을 수 있다.
상기 안착부(200)는 안착부상면(206)을 포함한다. 상기 안착부와 상기 안착부상면은 별도의 층 구분이 없는 일체형일 수 있고, 상기 안착부과 상기 안착부상면이 단면에서 관찰했을 때 서로 층이 구분되는 구분형일 수 있다. 구분형의 경우 상기 안착부상면은 증착층 또는 코팅층의 형태일 수 있다. 상기 안착부상면이 구분형의 경우, 상기 증착층 또는 코팅층 형태의 안착부상면은 식각전을 기준으로 안착부 두께의 1 내지 40 %의 두께를 가질 수 있고, 5 내지 25 %의 두께를 가질 수 있다.
상기 안착부상면(206)은 식각대상(1)이 배치되는 안착부비노출면과 상기 식각대상이 배치되지 않은 안착부노출면을 포함할 수 있다. 상기 안착부비노출면과 상기 안착부노출면은 상기 안착부 상면 상에 배치된 식각대상의 외곽선(Pw)을 기준으로 서로 구분된다(도 3 참고).
상기 본체부(100)는 본체부상면(106)을 포함한다. 상기 본체부와 상기 본체부상면은 별도의 층 구분이 없는 일체형일 수 있고, 상기 본체부과 상기 본체부상면이 단면에서 관찰했을 때 서로 층이 구분되는 구분형일 수 있다. 구분형의 경우 상기 본체부상면은 증착층 또는 코팅층의 형태일 수 있다. 상기 본체부상면이 구분형의 경우, 상기 증착층 또는 코팅층 형태의 본체부상면은 식각전을 기준으로 본체부 두께의 1 내지 40 %의 두께를 가질 수 있고, 5 내지 25%의 두께를 가질 수 있다.
상기 세라믹 부품(10)은 상기 안착부(200)와 상기 본체부(100)를 연결하는 경사부(150)를 더 포함할 수 있다.
상기 안착부(200)와 상기 본체부(100)는 서로 높이가 다르며, 상기 경사부(150)는 이들의 서로 다른 높이를 연결할 수 있다.
상기 본체부(100), 상기 안착부(200), 그리고 상기 경사부(150)는 서로 구분하여 설명하나, 이들은 서로 구분되어 마련될 수도 그 경계의 구분이 없이 일체로 마련될 수 있다.
상기 경사부(150)는 상기 안착부상면(206)과 상기 본체부상면(106)을 연결하는 경사부상면(156)을 포함한다.
상기 경사부(150)와 상기 경사부상면(156)은 별도의 층 구분이 없는 일체형일 수 있고, 상기 경사부와 상기 경사부상면이 단면에서 관찰했을 때 서로 층이 구분되는 서로 구분되는 구분형일 수 있다. 구분형의 경우 상기 경사부상면은 증착층 또는 코팅층의 형태일 수 있다. 상기 경사부상면이 구분형의 경우, 상기 증착층 또는 코팅층 형태의 경사부상면은 식각전을 기준으로 경사부 두께의 1 내지 40 %의 두께를 가질 수 있고, 5 내지 25%의 두께를 가질 수 있다.
상기 경사부상면(156)는 경사부각도(As)를 갖도록 배치된다.
상기 경사부각도(As)는 상기 안착부비노출면을 기준으로 측정될 수 있으며, 약 0도 초과 약 110 도 이하의 각도를 가질 수 있다.
상기 경사부(150)의 길이가 0 mm인 경우에는 상기 안착부와 상기 본체부의 각도가 약 90 도 이상 약 110 도 이하일 수 있다. 상기 경사부(150)의 길이가 약 0 mm 초과 약 90도 미만인 경우에는 상기 경사부는 0 mm 초과의 길이를 가질 수 있다.
상기 경사부각도는 상기 경사부상면 전체적으로 단면에서 관찰했을 때 선형이거나 비선형일 수 있고, 경사부 각도는 단면에서 안착부상면과 경사부상면이 만나는 P1과 경사부상면과 본체부상면이 만나는 P2의 두 점 사이를 직선으로 연결하는 가상의 선을 기준으로 측정한다.
예시적으로, 상기 경사부각도(As)는 상기 안착부비노출면을 기준으로 약 30 도 내지 약 70 도일 수 있고, 약 40 도 내지 약 60 도일 수 있다. 이러한 경사부각도를 갖는 경우 플라즈마 이온의 흐름을 보다 안정적으로 제어할 수 있다.
상기 안착부(200), 상기 경사부(150), 그리고 상기 본체부(100)는 각각 링 형태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 식각대상의 형상에 따라 상기 안착부, 상기 경사부 그리고 상기 본체부의 형태는 변형될 수 있다.
상기 세라믹 부품(10)은 식각면을 갖는다.
상기 식각면은 상기 안착부노출면 및 상기 본체부상면을 포함한다. 상기 세라믹 부품(10)이 경사부를 갖는 경우, 상기 식각면은 상기 안착부노출면, 상기 경사부상면 및 상기 본체부상면이다
상기 식각면의 일부 또는 전부는 내식각성 재료가 적용되는 것이 좋다.
상기 식각면의 일부 또는 전부는 상기 보론카바이드를 포함할 수 있고, 상기 보론카바이드로 이루어질 수 있다.
상기 식각면은 800 W의 플라즈마 파워와 100 mTorr의 챔버 압력으로 300분의 노출 시간 동안 에칭시 상기 식각면의 평균 식각률이 1.2 %이하일 수 있다. 상기 식각면은 평균 식각률이 1.1 % 이하일 수 있고, 1 % 이하일 수 있고, 0.9 % 이하일 수 있다. 또한, 상기 식각률은 0 % 초과일 수 있고, 0.5 % 이상일 수 있다.
이러한 식각률은 기존의 내식각성 세라믹 부품의 식각률과 비교하여 우수한 것으로 플라즈마 장비의 부품으로 적용시에 세라믹 부품의 교체빈도를 줄일 수 있는 우수한 특성이다.
상기 식각면은 식각대상과의 상대적인 위치에 따라 식각의 정도가 달리 나타날 수 있고, 상기 식각률은 상기 식각면의 평균 식각률로 평가한다. 상기 식각면의 평균 식각률은 일정한 거리를 두고 식각면의 적어도 3 지점 이상에서 평가한 식각률의 평균을 위의 평균 식각률로 평가한다.
상기 보론카바이드의 특성에 대한 구체적인 설명은 위에서 한 설명과 중복되므로 그 기재를 생략한다.
상기 식각면은 에칭에 의해 식각되며, 구체적으로 플라즈마 에칭 등의 방법으로 식각되는 면이다.
식각 후에 상기 식각면은 식각 전의 식각면과 비교하여 그 표면의 일부가 소실된다.
상기 세라믹 부품의 식각은 적용하는 식각 조건에 따라 그 정도가 달라질 수 있다. 이하에서, 다른 특별한 설명이 없으면 본체부의 높이를 기준으로 식각후 본체부의 높이가 식각전 본체부의 높이의 0.85 내지 0.92 배의 범위에 속하도록 식각된 세라믹 부품을 기준으로 실시예의 특징을 설명한다.
즉, 식각전의 식각면의 높이(최초 높이, 안착부노출면의 경우는 제1높이 또는 본체부상면의 경우는 제2높이)보다 식각후의 식각면의 높이가 낮아진다. 이 때, 식각면의 소실 정도는 상기 식각면 전체적으로 그 위치 마다 다소 다르게 나타날 수 있고, 특히 안착부노출면의 식각 정도가 본체부상면의 식각 정도보다 크기 나타날 수 있다.
이는 세라믹 부품(10)의 식각면이 연속적인 식각 과정에서 전체적으로 일정한 속도로 소실되는 것이 아니라, 안착부노출면 등 일부분이 다른 부분 보다 더 빠르게 소실되고, 이는 전체적인 플라즈마 흐름의 변화를 가져오며, 미리 정해진 수준으로 식각대상을 식각하는 것을 어렵게 할 수 있다. 또한, 이는 세라믹 부품의 교체 주기를 빠르게 하며 식각대상의 식각 효율성을 낮추는 중요한 원인 중 하나가 된다.
실시예의 세라믹 부품(10)은 기존의 세라믹 부품과 비교하여 식각면 전체가 상대적으로 일정한 속도로 소실된다는 특징을 갖는다.
상기 안착부상면(206)는 경사부상면(156) 또는 본체부상면(106)과 직접 접하며, P1은 그 경계선이다.
상기 본체부상면(106)은 경사부상면(156) 또는 안착부상면(206)과 직접 접하며, P2는 그 경계선이다.
상기 안착부상면(206)과 상기 본체부상면(106)이 직접 접하는 경우 P1과 P2는 동일한 선을 의미한다.
Pw는 식각대상(1)이 위치하는 끝 지점의 안착부상면(206)을 의미한다.
상기 Pw를 경계로 식각대상이 배치된 영역을 안착부비노출면, 그리고 식각대상이 배치되지 않은 영역을 안착부비노출면으로 칭한다.
Pw와 P1 사이의 거리를 Lw1, 경사부(150)가 있는 경우 P1과 P2의 거리를 L12라 한다.
상기 본체부(100)의 경우, 세라믹 부품(10)의 디자인에 따라서 그 길이가 달라질 수 있다.
본 발명에서는 상기 Lw1와 상기 L12 값 중에서 큰 값을 기준폭으로 하여, 상기 P2로부터 기준 폭의 거리만큼 떨어진 선을 P3이라 한다.
상기 Lw1와 상기 L12 값 중에서 큰 값을 기준폭으로 하여, 상기 P2로부터 기준 폭의 2배 거리만큼 떨어진 선을 P4라고 한다.
상기 Lw1와 상기 L12 값 중에서 큰 값을 기준폭으로 하여, 상기 P2로부터 기준 폭의 3배 거리만큼 떨어진 선을 P5라고 한다.
상기 P2와 상기 P3의 거리는 L23이고, 상기 P3와 상기 P4의 거리는 L34이고, 상기 P4와 상기 P5의 거리는 L45로 칭한다.
상기 경사부 상면에서 P1과 P2의 구간을 4등분하여 P1과 가까운 지점부터 각각 P1-1, P1-2, P1-3 및 P1-4로 칭한다.
본 명세서에서, 상기 본체부(100)에 대한 설명 시 P2 내지 P4에 해당하는 위치를 본체부로 취급한다.
Pa1은 식각된 안착부노출면과 식각된 경사부상면의 경계선이다. 그리고, Pa2는 식각된 경사부상면과 식각된 본체부상면의 경계선이다(도 6 참고).
상기 Pa1과 상기 Pa2는, 식각되기 전의 안착부상면과 경사부상면의 경계선인 P1, 그리고 식각되기 전의 경사부상면과 본체부상면의 경계선인 P2와 비교하여 식각에 의해 소실되어 더 아래에 위치하게 된다.
상기 Pa1과 상기 Pa2를 연결한 평면은 식각면각도(Ae)를 갖는다. 상기 식각면각도는 예시적으로 상기 안착부비노출면을 기준면으로 측정할 수 있고, 상기 경사부각도와 동일한 기준면을 적용하면 족하다.
상기 Pa1의 높이는 상기 P1 높이의 0.85배 이상일 수 있다. 상기 Pa1의 높이는 상기 P1 높이의 0.87 배 이상일 수 있다. 또한 상기 Pa1의 높이는 상기 P1 높이의 0.89배 이상일 수 있다. 상기 Pa1의 높이는 상기 P1 높이의 1배 미만일 수 있다. 이러한 상기 Pa1의 높이의 특징은 기존에 적용하던 세라믹 부품과 비교하여 실질적으로 감소된 식각률을 갖는다는 점을 의미하며, 상기 지점에서 본 발명의 발명자들이 확인한 실리콘 세라믹 부품 또는 화학기상증착된 실리콘카바이드와 비교하면 월등하게 향상된 식각개선율을 보인다.
상기 세라믹 부품(10)의 식각면각도(Ae)는 상기 경사부각도(As)의 0.83 내지 1.05 배일 수 있다. 이러한 특징을 갖는 세라믹 부품은 에칭시 전체적으로 비교적 고르게 식각된다는 것을 의미한다. 이러한 특징은 플라즈마 흐름을 보다 안정화시킬 수 있어서 식각대상의 식각 후 품질을 보다 향상시키고 세라믹 부품의 교체 시기를 연장시키며, 식각 수율을 보다 향상시킬 수 있다.
상기 식각된 세라믹 부품(10)은 식각된 안착부노출면의 최저점인 Pd를 갖는다.
상기 식각된 세라믹 부품(10)은 식각된 본체부상면의 최저점인 Pt를 갖는다.
상기 Pt는 위에서 설명한 바와 같이 P2 내지 P4에 위치하는 지점들 중에서 최저점이 적용된다. 본체부상면의 경우 세라믹 부품의 최외각지점에서 더 많은 식각이 진행되어 시각된 본체부상면이 최외각지점으로 가면서 점차 높이가 낮아지는 형상을 가질 수 있다(도 6의 (a) 참고). 이러한 경우에는 본체부상면의 최저점은 최외각지점이 아닌 위에서 설명한 P2 내지 P4의 범위에서 최저점이 적용된다.
Htd는 상기 Pt의 높이와 상기 Pd의 높이의 차이이다.
H12는 상기 제1높이와 상기 제2높이의 차이이다.
상기 Htd는 상기 H12의 0.85배 이상일 수 있다. 상기 Htd는 상기 H12의 0.88배 이상일 수 있다. 상기 Htd는 상기 H12의 0.91배 이상일 수 있다. 상기 Htd는 상기 H12의 1배 이하일 수 있다. 상기 Htd는 상기 H12의 0.99배 이하일 수 있다. 이러한 특징은 CVD-SiC 등 다른 세라믹 재료를 적용한 경우와 비교하여 시각전의 높이 차이와 식각후의 높이 차이가 상대적으로 작은 것으로, 기존의 재료와 비교하여 식각면 전체적으로 비교적 고르게 식각이 진행된다는 점을 의미한다.
상기 경사부상면(156)은 상기 에칭에 의해 식각되고, 식각전 경사부의 높이는 식각후 경사부의 높이보다 감소할 수 있다. 상기 경사부의 높이는 P1과 P2를 제외한 적어도 3점 이상에서 평가한 결과를 평균하여 평가한다.
상기 경사부의 식각률은 2.2 % 이하일 수 있다. 상기 경사부의 식각률은 2.0 % 이하일 수 있다. 상기 경사부의 식각률은 1.8% 이하일 수 있다. 상기 경사부의 식각률은 1.6 % 이하일 수 있다. 상기 경사부의 식각률은 0.1 % 이상일 수 있다. 이러한 경사부의 식각률은 경사부를 갖는 기존의 세라믹 부품의 경사부 식각률과 비교하여 월등하게 우수한 결과로. 이러한 특징을 갖는 실시예의 세라믹 부품은 보다 우수한 내식각성을 가지며, 식각 과정에서 세라믹 부품의 형상 변형이 상대적으로 적을 수 있다.
상기 식각면의 공극률은 1 % 이하일 수 있다. 상기 식각면의 표면에서 관찰되는 기공의 평균 직경은 3 ㎛ 이하일 수 있다. 상기 공극률과 기공의 평균 직경과 관련된 설명은 위의 보론카바이드에 대한 설명에 대한 내용이 적용된다.
식각개선율은 아래 식 2로 표시된다.
[식 2]
Figure 112019081916223-pat00006
기준샘플을 화학기상증착된 실리콘카바이드를 기준으로 적용시에, 상기 세라믹 부품의 식각개선율은 20 % 이상일 수 있다. 기준샘플을 화학기상증착된 실리콘카바이드를 기준으로 적용시에, 상기 세라믹 부품의 식각개선율은 35 % 이상일 수 있다. 기준샘플을 화학기상증착된 실리콘카바이드를 기준으로 적용시에, 상기 세라믹 부품의 식각개선율은 37 % 이상의 식각개선율을 가질 수 있다. 또한, 기준샘플을 화학기상증착된 실리콘카바이드를 기준으로 적용시에, 실시예의 세라믹 부품의 식각개선율은 90% 이하일 수 있고, 80% 이하일 수 있다.
기준샘플을 단결정 실리콘 세라믹 부품을 기준으로 적용시에, 상기 세라믹 부품의 식각개선율은 45 % 이상일 수 있고, 50% 이상일 수 있다. 기준샘플을 단결정 실리콘 세라믹 부품을 기준으로 적용시에, 상기 세라믹 부품의 식각개선율은 55 % 이상일 수 있다. 기준샘플을 단결정 실리콘 세라믹 부품을 기준으로 적용시에, 상기 세라믹 부품의 식각개선율은 62 % 이상의 식각개선율을 가질 수 있다. 기준샘플을 단결정 실리콘 세라믹 부품을 기준으로 적용시에, 상기 세라믹 부품의 식각개선율은 90% 이하일 수 있고, 80% 이하일 수 있다.
상기 식각개선율은 상기 식각면의 식각률을 기준으로 평가한다.
상기 세라믹 부품(10)은 포커스링일 수 있다.
상기 세라믹 부품(10)은 상기 식각층에 상기 보론카바이드를 포함할 수 있다.
상기 세라믹 부품(10)은 상기 식각층이 상기 보론카바이드로 이루어질 수 있다.
상기 세라믹 부품(10)은 상기 보론카바이드를 포함할 수 있다.
상기 세라믹 부품(10)은 상기 보론카바이드로 이루어질 수 있다.
상기 보론카바이드는 증착 보론카바이드 또는 소결 보론카바이드일 수 있다.
상기 세라믹 부품은 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 6 W/(m*k) 이상일 수 있다.
상기 세라믹 부품은 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 8 W/(m*k) 이상일 수 있다.
상기 세라믹 부품은 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 10 W/(m*k) 이상일 수 있다.
상기 세라믹 부품은 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 11 W/(m*k) 이상일 수 있다.
상기 세라믹 부품은 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 30 W/(m*k) 이하일 수 있다.
상기 세라믹 부품은 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 20 W/(m*k) 이하일 수 있다.
상기 세라믹 부품은 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 15 W/(m*k) 이하일 수 있다.
상기 세라믹 부품은 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 25 ℃에서 측정한 열전도도의 0.1 내지 0.6배일 수 있다.
상기 세라믹 부품은 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 25 ℃에서 측정한 열전도도의 0.2 내지 0.6배일 수 있다.
상기 세라믹 부품은 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 25 ℃에서 측정한 열전도도의 0.25 내지 0.5배일 수 있다.
상기 열전도도는 상기 식각면에서 측정한 것을 기준으로 한다.
이러한 열전도도 특징을 갖고 보론카바이드를 식각면에 포함하는 세라믹 부품은 향상된 내식각성을 가질 수 있다.
상기 세라믹 부품(10)은 플라즈마 식각장비 등에 장착되어 식각대상(1)인 웨이퍼 등을 지지하고, 식각대상에 전달되는 플라즈마 이온 등의 흐름이 안정적이 되도록 돕는다. 또한, 식각대상의 식각 과정에서 함께 그 일부가 식각되며, 일정한 높이 이하로 식각되면 교체한다.
상기 본체부 높이인 제2높이는 안착부 높이인 제1높이보다 크다.
구체적으로, 제2높이는 제1높이의 1.2배 이상일 수 있고, 1.4배 이상일 수 있으며, 1.5배 이상일 수 있다. 또한, 상기 제2높이는 상기 제1높이의 3.5배 이하일 수 있고, 3배 이하일 수 있다. 이러한 높이 차이를 갖는 경우 상기 세라믹 부품을 적용한 장치에 보다 안정적인 공정 진행을 도울 수 있다.
상기 세라믹 부품(10)은 식각된 본체부의 높이가 최초 본체부 높이를 기준으로 10% 이상으로 줄어드는 시간인 교체시간이 단결정 실리콘을 식각부에 적용한 세라믹 부품과 비교하여 2배 이상일 수 있다. 이렇게 실시예의 세라믹 부품이 천천히 식각되면, 부품의 교체를 목적으로 하는 식각장비의 챔버를 오픈하는 간격이 길어진다는 것을 의미하며, 결국 식각장치의 식각 효율이 향상되는 효과를 가져온다. 이와 함께, 챔버 오픈 과정에서 발생할 수 있는 유독물질의 유출 가능성을 낮추고, 챔버 내의 오염 가능성도 낮추는 장점도 가질 수 있다.
또 다른 일 실시예에 따른 식각장치는 위에서 설명한 세라믹 부품을 포함한다.
상기 식각장치는 예시적으로 플라즈마 식각장치일 수 있다.
상기 식각장치는 내부에 수용공간과 하우징을 갖는 챔버(미도시)와 상기 챔버 내부로 가스를 공급하는 가스공급관(미도시), 상기 가스공급관과 연결되며 상기 수용공간에 가스를 공급하는 샤워헤드(미도시)가 배치된다. 상기 샤워헤드와 대향되는 위치에 서셉터(미도시)가 위치하며, 상기 서셉터는 식각대상을 지지한다. 상기 챔버는 수용공간에 공급되는 가스를 배출하거나 상기 수용공간을 진공으로 하는 가스배출관(미도시)가 배치되며, 상기 샤워헤드와 상기 서셉터 사이에는 링지지대(미도시)에 의해 지지되는 엣지링(미도시)가 더 위치할 수 있다.
상기 식각장치는 상기 서셉터 상에 배치된 식각대상을 식각하며 상기 식각대상은 서셉터와 일체로 또는 상기 서셉서 상에 배치된 포커스링에 의해 지지된다.
상기 샤워헤드는 플라즈마 가스 등을 공급하며 상기 수용공간에 형성되는 플라즈마 분이기에서 상기 식각대상이 식각된다.
실시예의 세라믹 부품을 상기 포커스링으로 적용하면, 향상된 내식각성으로 챔버 오픈 빈도를 줄일 수 있어서 공정 효율성이 보다 향상되고, 식각 과정에서 상대적으로 포커스링의 형상이 유지되어 플라즈마의 흐름을 보다 용이하게 제어할 수 있다.
또 다른 일 실시예에 따른 기판의 식각방법은 배치단계와 식각단계를 포함하며, 위에서 설명한 세라믹 부품을 포커스링으로 적용한다.
상기 배치단계는 세라믹 부품을 포커스링으로 배치한 식각장치에 식각대상을 위치시키는 단계이다. 상기 식각장치는 전자제품 등에 적용되는 기판을 식각하는 장치라면 제한없이 적용 가능하며, 예시적으로 플라즈마 시각장치가 적용될 수 있다. 상기 기판은 식각대상으로 상기 식각장치에 적용 가능한 것이고, 예시적으로 실리콘 기판 등 반도체 장치에 활용되는 기판이 적용될 수 있다.
상기 포커스링과 상기 세라믹 부품에 대한 설명은 위에서 한 설명과 중복되므로 그 기재를 생략한다.
상기 식각단계는 상기 식각대상의 식각을 진행하여 기판을 마련하는 단계이다. 상기 식각은, 감압과 승온, 플라즈마 가스의 공급, 식각, 세척 등의 식각 과정에 적용되는 통상의 과정으로 진행될 수 있다.
상기 식각은 500 mTorr 이하의 챔버 압력, 불소 함유 화합물 또는 염소 함유 화합물을 포함하는 에칭 가스, 그리고 500 W 내지 15,000 W의 파워에서 진행될 수 있다. 상기 챔버 압력은 100 mTorr 이하일 수 있고, 10 mTorr 이상일 수 있다.
상기 파워는 500 W 내지 15,000 W의 RF 파워일 수 있고, 500 내지 8000 W의 RF 파워일 수 있다.
상기 식각시간은 100 시간 이상일 수 있고, 200 시간 이상일 수 있고, 400 시간 이상일 수 있으며 800 시간 이상일 수 있다. 상기 식각시간은 적용하는 파워, 에칭가스 등에 따라 달라질 수 있다.
이하에서 상기 세라믹 부품의 제조방법을 설명한다.
상기 세라믹 부품은 CIP(Cold Isostatic Pressing) 가공 공정, 고온고압(hot press) 소결 공정, 스파크 플라즈마 소결 공정, 화학기상증착(chemical vapor deposition) 공정, 물리기상증착(physical vapor deposition) 공정 등의 방법으로 제조될 수 있다.
상기 세라믹 부품이 제조되기 위해서, 먼저, 원료 물질이 제공된다. 상기 원료 물질은 보론과 카바이드, 또는 보론카바이드를 포함할 수 있다.
보론카바이드(boron carbide)는 B4C로 대표되며, 다이아몬드, 큐빅 보론 나이트라이드에 이어 세번째로 높은 강도를 가지는 재료로서, 내화학성 및 내침식성이 매우 우수하다. 한편, 플라즈마 내식성은 세라믹 부품의 결합력에 영향을 받는다. 즉, 결합력이 강할수록 내식성이 증가하며, 보론카바이드는 높은 공유 결합성으로 상기 결합력이 커서 플라즈마 내식성이 우수하다.
상기 원료 물질은 보론 카바이드 입자를 포함할 수 있다. 즉, 상기 보론 카바이드는 분말 형태를 가지며, 상기 원료 물질로 사용될 수 있다.
상기 보론카바이드 분말은 D50 기준으로, 약 1.5㎛ 이하의 평균입경을 가질 수 있고, 약 0.3㎛ 내지 약 1.5㎛의 평균 입경을 가질 수 있으며, 약 0.4㎛ 내지 약 1.0㎛의 평균 입경을 가질 수 있다. 또한, 상기 보론카바이드 분말은 D50 기준으로, 약 0.4㎛ 내지 약 0.8㎛의 평균 입경을 가질 수 있다. 평균 입경이 너무 큰 보론카바이드 분말을 적용하는 경우에는 제조된 소결체의 밀도가 낮아지고 내식성이 떨어질 수 있고, 입경이 너무 작은 경우에는 작업성이 떨어지거나 생산성이 낮아질 수 있다.
상기 원료물질로 보론카바이드 분말이 적용될 수 있고, 상기 보론카바이드 분말은 고순도(보론카바이드 함량이 99.9 중량% 이상)이 적용될 수 있고, 저순도(보론카바이드 함량이 95 중량% 이상 99.9 중량% 미만)이 적용될 수 있다.
상기 원료 물질은 상기 보론 카바이드 이외의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 분말 형태, 액상 또는 기상으로 상기 세라믹 부품을 제조하는 공정에 투입될 수 있다.
상기 첨가제로 사용되는 물질의 예로서는 카본, 보론 옥사이드, 실리콘, 실리콘 카바이드, 실리콘 옥사이드, 보론 나이트라이드, 보론 또는 실리콘 나이트라이드 등을 들 수 있다. 상기 첨가제는 상기 원료 물질을 기준으로 약 0.1wt% 내지 약 30wt%의 함량으로 포함될 수 있다.
구체적으로, 첨가제는 소결특성개선제일 수 있다. 상기 소결특성개선제는, 상기 원료물질에 포함되어 보론카바이드의 물성을 향상시킨다. 상기 소결특성개선제는 카본, 보론 옥사이드, 실리콘, 실리콘 카바이드, 실리콘 옥사이드, 보론 나이트라이드, 보론 나이트라이드, 실리콘 나이트라이드 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 상기 소결특성개선제는 상기 원료물질 전체를 기준으로 약 30 중량% 이하로 함유될 수 있다. 구체적으로 상기 소결특성개선제는 상기 원료물질 전체를 기준으로, 약 0.001 중량% 내지 약 30 중량%로 함유될 수 있고, 0.1 내지 25 중량%로 함유될 수 있으며, 5 내지 25 중량%로 함유될 수 있다. 상기 소결특성개선제가 30 중량% 초과로 포함되는 경우에는 오히려 소결체의 강도를 떨어뜨릴 수 있다.
상기 원료물질은 상기 소결특성개선제 이외의 잔량으로 보론카바이드 분말 등의 보론카바이드 원료를 포함할 수 있다. 상기 소결특성개선제는 보론 옥사이드, 카본 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 소결특성개선제로 카본이 적용되는 경우, 상기 카본은 페놀수지와 같은 수지 형태로 첨가될 수 있고, 상기 수지가 탄화 공정을 통하여 탄화된 형태의 카본으로 적용될 수도 있다. 상기 수지의 탄화 공정은 통상 고분자 수지를 탄화시키는 공정이 적용될 수 있다.
상기 소결특성개선제로 카본이 적용되는 경우, 상기 카본은 1 내지 30 중량%로 적용될 수 있고, 5 내지 30 중량%로 적용될 수 있으며, 8 내지 28중량%로 적용될 수 있고, 13 내지 23 중량%로 적용될 수 있다. 이러한 함량으로 상기 소결특성개선제로 카본을 적용하는 경우, 입자 사이의 네킹 현상이 증가하고 입자 크기가 비교적 크며, 상대밀도가 비교적 높은 보론카바이드를 얻을 수 있다. 다만, 상기 카본을 30 중량% 초과로 포함하는 경우, 잔류 탄소에 의한 카본영역의 발생으로 정도가 감소할 수 있다.
상기 소결특성개선제는 보론옥사이드를 적용할 수 있다. 상기 보론 옥사이드는 B2O3로 대표되는 것으로, 상기 보론옥사이드를 적용하며 소결체의 기공 내에 존재하는 탄소와의 화학반응 등을 통해 보론카바이드를 생성하고, 잔류 탄소의 배출을 도와 보다 치밀화된 소결체를 제공할 수 있다.
상기 소결특성개선제로 상기 보론 옥사이드와 상기 카본이 함께 적용되는 경우, 상기 소결체의 상대밀도를 보다 높일 수 있으며, 이는 기공 내에 존재하는 카본 영역이 감소하며 보다 치밀도가 향상된 소결체를 제조할 수 있다.
상기 보론 옥사이드와 상기 카본은 1: 0.8 내지 4의 중량비로 적용될 수 있고, 1: 1.2 내지 3의 중량비로 적용될 수 있으며, 1: 1.5 내지 2.5의 중량비로 적용될 수 있다. 이러한 경우 보다 상대밀도가 향상된 소결체를 얻을 수 있다. 보다 구체적으로 상기 원료물질은 상기 보론 옥사이드를 1 내지 9 중량%로, 그리고 상기 카본을 5 내지 15 중량%로 함유할 수 있으며, 이러한 경우 치밀도가 상당히 우수하며 결함이 적은 소결체를 제조할 수 있다.
또한, 상기 소결특성개선제는 그 융점이 약 100℃ 내지 약 1000℃일 수 있다. 더 자세하게, 상기 첨가제의 융점은 약 150℃ 내지 약 800℃일 수 있다. 상기 첨가제의 융점은 약 200℃ 내지 약 400℃일 수 있다. 이에 따라서, 상기 첨가제는 상기 원료 물질이 소결되는 과정에서 상기 보론카바이드 사이로 용이하게 확산될 수 있다.
상기 첨가제는 상기 세라믹 부품의 열 전도도를 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 첨가제는 상기 세라믹 부품의 전기 저항을 조절할 수 있다. 또한, 상기 첨가제는 상기 세라믹 부품의 소결성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 첨가제의 융점은 약 100℃ 내지 약 1000℃일 수 있다. 더 자세하게, 상기 첨가제의 융점은 약 150℃ 내지 약 800℃일 수 있다. 상기 첨가제의 융점은 약 200℃ 내지 약 400℃일 수 있다. 이에 따라서, 상기 첨가제는 상기 원료 물질이 소결되는 과정에서 상기 보론 카바이드 사이로 용이하게 확산될 수 있다.
또한, 상기 첨가제로 카본이 사용되는 경우, 상기 카본은 수지 형태로 첨가될 수 있다. 상기 수지는 탄화 공정을 통하여, 상기 카본으로 첨가될 수 있다.
상기 원료 물질은 반도체 공정 중에 고체 상태의 부산물을 발생시킬 수 있는 물질을 포함하지 않거나, 매우 낮은 함량으로 포함한다. 예를 들어, 상기 부산물을 발생시킬 수 있는 물질의 예로서는 철, 구리, 크롬, 니켈 또는 알루미늄 등의 금속 등을 들 수 있다. 상기 부산물을 발생시킬 수 있는 물질의 함량은 상기 원료 물질을 기준으로 500ppm 이하 일 수 있다. 부산물에 대한 더 자세한 내용은 위에서 설명한 것과 같다.
CIP(Cold Isostatic Pressing) 가공 공정을 설명한다.
상기 세라믹 부품(10)은 대체적으로 세라믹 부품의 형태를 갖는 보론카바이드를 제조하고, 제조된 보론카바이드 완성품가공을 진행하여 제조된다.
상기 보론카바이드 소재는 그 가공이 어려워 와이어방전가공, 면방전가공과 같은 특수한 방법으로 가공하여 완제품형태를 제조할 수 있다.
상기 세라믹 부품(10)의 제조방법은, 1차성형단계 및 부품형성단계를 포함한다. 상기 제조방법은 상기 1차성형단계 이전에 과립화단계를 더 포함할 수 있다. 상기 제조방법은 상기 부품형성단계 이후에 가공단계를 더 포함할 수 있다.
상기 과립화단계는, 보론카바이드를 함유하는 원료물질을 용매와 혼합하여 슬러리화된 원료물질을 제조하는 슬러리화 과정, 그리고 상기 슬러리화된 원료물질을 건조시켜 구형의 과립 원료물질로 제조하는 과립화과정을 포함한다.
상기 과립화단계에서 슬러리화를 위해 적용되는 용매는 에탄올 등과 같은 알코올 또는 물이 적용될 수 있다. 상기 용매는 상기 슬러리 전체를 기준으로 약 60 부피% 내지 약 80 부피%의 함량으로 적용될 수 있다.
상기 슬러리화 과정은 볼밀 방식이 적용될 수 있다. 상기 볼밀 방식은 구체적으로 폴리머 볼이 적용될 수 있으며, 상기 슬러리 배합 공정은 약 5시간 내지 약 20시간 동안 진행될 수 있다.
또한, 상기 과립화 공정은 상기 슬러리가 분사되면서, 상기 슬러리에 포함된 용매가 증발 등에 의해서 제거되면서 원료물질이 과립화되는 방식으로 진행될 수 있다. 이렇게 제조되는 과립화된 원료물질 입자는 입자 자체가 전체적으로 둥근 형태를 띄며 비교적 입도가 일정한 특징을 갖는다.
상기 원료물질 입자의 직경은 D50을 기준으로 약 0.3 내지 약 1.5 um일 수 있고, 약 0.4㎛ 내지 약 1.0㎛일 수 있으며, 약 0.4㎛ 내지 약 0.8㎛일 수 있다.
이렇게 과립화된 원료물질 입자를 적용하면, 이후 설명하는 1차성형단계에서 그린바디 제조 시에 몰드에 충진이 용이하고 작업성이 보다 향상될 수 있다.
상기 1차성형단계는 보론카바이드를 함유하는 원료물질을 성형하여 그린바디를 제조하는 단계이다. 구체적으로 상기 성형은 상기 원료물질을 몰드(고무 등)에 넣고 가압하는 방식이 적용될 수 있다. 더 구체적으로, 상기 성형은 냉간 등압방 가압법(Cold Isostatic Pressing, CIP)이 적용될 수 있다.
상기 1차성형단계를 냉간 등압방 가압법을 적용하여 진행하는 경우, 압력은 약 100MPa 내지 약 200MPa으로 적용하는 것이 보다 효율적이다.
상기 그린바디는 제조되는 소결체의 용도에 적합한 크기와 형태를 고려해 제조될 수 있다.
상기 그린바디는, 제조하고자 하는 최종 소결체의 크기보다 다소 큰 크기 형성하는 것이 좋으며, 소결체의 강도가 그린바디의 강도보다 더 강하므로, 소결체의 가공시간을 줄일 목적으로 상기 1차성형단계 이후에 그린바디에서 불필요한 부분을 제거하는 형태가공과정이 더 진행될 수 있다.
상기 부품형성단계는 상기 그린바디를 탄화 및 소결시켜 보론카바이드를 제조하는 단계이다.
상기 탄화는 약 600℃ 내지 약 900℃의 온도에서 진행될 수 있고, 이러한 과정에서 그린바디 내의 바인더나 불필요한 이물질 등을 제거될 수 있다.
상기 소결은 약 1800℃ 내지 약 2500℃의 소결 온도에서 약 10시간 내지 약 20시간의 소결시간 동안 유지하는 방식으로 진행될 수 있다. 이러한 소결 과정에서 원료물질 입자간의 성장과 네킹이 진행되고 치밀화된 소결체를 얻을 수 있다.
상기 소결을 구체적으로 승온, 유지, 냉각의 온도 프로파일로 진행될 수 있고, 구체적으로 1차승온-1차온도유지-2차승온-2차온도유지-3차승온-3차온도유지-냉각의 온도 프로파일로 진행될 수 있다.
상기 소결에서 승온 속도는 약 1℃/분 내지 약 10℃/분 일 수 있다. 더 자세하게, 상기 소결에서의 승온 속도는 약 2℃/분 내지 약 5℃/분 일 수 있다.
상기 소결에서, 약 100℃ 내지 약 250℃의 온도가 약 20분 내지 약 40분간 유지될 수 있다. 또한, 상기 소결에서 약 250℃ 내지 약 350℃의 온도 구간이 약 4시간 내지 약 8시간 유지될 수 있다. 또한, 상기 소결에서 약 360℃ 내지 약 500℃의 온도 구간이 약 4시간 내지 약 8시간 유지될 수 있다. 상기와 같은 온도 구간에서 일정 시간 동안 유지되는 경우, 상기 첨가제가 보다 용이하게 확산될 수 있고, 보다 균일한 상의 보론카바이드를 제조할 수 있다.
상기 소결은 약 1800℃ 내지 약 2500℃의 온도 구간이 약 10시간 내지 약 20시간 유지될 수 있다. 이러한 경우, 보다 견고한 소결체를 제조할 수 있다.
상기 소결에서의 냉각 속도는 약 1℃/분 내지 약 10℃/분 일 수 있다. 더 자세하게, 상기 소결에서의 냉각 속도는 약 2℃/분 내지 약 5℃/분 일 수 있다.
상기 부품형성단계에서 제조된 보론카바이드는 추가적으로 면가공 및/또는 형상가공을 포함하는 가공단계를 거칠 수 있다.
상기 면가공은 상기 소결체의 면을 평탄화하는 작업이며, 통상 세라믹을 평탄화하는 방법이 적용될 수 있다.
상기 형상가공은 상기 소결체의 일부를 제거하거나 깍아내서 의도하는 형상을 갖도록 가공하는 과정이다. 상기 형상가공은 상기 보론카바이드가 치밀도가 우수하고 강도가 강한 점을 고려해, 방전가공의 방식으로 진행될 수 있고, 구체적으로 방전 와이어 가공 방식으로 진행될 수 있다.
방전 와이어 가공시 전원은 직류전원일 수 있고, 전압은 약 100볼트 내지 약 120볼트일 수 있으며, 가공 속도는 약 2mm/분 내지 약 7mm/분일 수 있다. 또한, 가공 시 와이어 스피드는 약 10rpm 내지 약 15rpm일 수 있고, 와이어의 장력은 약 8g 내지 약 13g일 수 있으며, 상기 와이어의 직경은 약 0.1mm 내지 약 0.5mm일 수 있다.
이렇게 가공된 세라믹 부품(10)은 폴리싱 등의 표면가공 과정을 더 거칠 수 있다.
고온고압(hot press) 소결 공정 또는 스파크 플라즈마 소결 공정에 의한 세라믹 부품(10)의 제조방법을 설명한다.
상기 제조방법은, 준비단계, 배치단계 및 성형단계를 포함한다.
상기 준비단계는, 보론카바이드를 함유하는 원료물질을 몰드(미도시)에 장입시키는 단계이다. 상기 몰드는 미리 정해진 형태의 세라믹 부품을 제조할 수 있다.
상기 몰드 내에는 상기 원료물질이 위치한다.
상기 준비단계는 몰드에 원료물질을 도입하는 과정이다.
상기 몰드는 강한 소결압력이 적용될 수 있도록 고온에서 강도가 우수한 그라파이트와 같은 재료로 제조될 수 있고, 필요에 따라 상기 몰드를 그라파이트 섬유 등으로 보강하여 적용할 수 있다. 이러한 보강은 상기 몰드가 고온고압에서 손상되거나 형상이 변경되어 세라믹 부품이 의도하는 형상을 갖지 못하게 되는 것을 막는 역할을 한다.
상기 배치단계는 상기 원료물질이 함입된 몰드를 소결로(또는 챔버) 내에 장입하고 가압장치를 세팅하는 단계이다. 상기 배치단계에서 적용되는 소결로 또는 챔버는 고온가압분위기에서 상기 보론카바이드를 제조할 수 있는 장치라면 제한없이 적용 가능하다.
상기 성형단계는 상기 몰드에 소결온도와 소결압력을 가하여 상기 원료물질로부터 세라믹 부품을 형성하는 단계이다.
상기 소결온도는 약 1800 내지 약 2500 ℃일 수 있고, 약 1800 내지 약 2200 ℃일 수 있다. 상기 소결압력은 약 10 내지 약 110 MPa일 수 있고, 약 15 내지 약 60 MPa일 수 있으며, 약 17 내지 약 30 MPa일 수 있다. 이러한 소결온도와 소결압력 하에서 상기 성형단계를 진행하는 경우, 보다 효율적으로 고품질의 세라믹 부품을 제조할 수 있다.
상기 소결시간은 0.5 내지 10 시간이 적용될 수 있고, 0.5 내지 7 시간이 적용될 수 있으며, 0.5 내지 4 시간이 적용될 수 있다.
상기 소결시간은 상압에서 진행하는 소결 공정과 비교하여 상당히 짧은 시간이며, 이렇게 짧은 시간을 적용하더라도 동등 또는 더 우수한 품질을 갖는 세라믹 부품을 제조할 수 있다.
상기 성형단계는 환원분위기에서 진행될 수 있다. 상기 성형단계가 환원분위기에서 진행되는 경우, 보론카바이드 분말이 공기 중의 산소와 반응하여 형성될 수 있는 보론 옥사이드와 같은 물질들을 환원시켜 보론카바이드 함량이 보다 높아진 보론카바이드를 제조할 수 있다.
상기 성형단계는 상기 소결로(또는 챔버) 내의 입자들 사이의 간극에 스파크를 발생시키며 진행될 수 있다. 이러한 경우, 몰드는 가압부와 연결된 전극에 의해 상기 몰드로 펄스 상의 전기에너지를 인가하는 방식이 적용될 수 있다. 이렇게 펄스 상의 전기에너지를 인가하면서 상기 성형단계를 진행하는 경우, 상기 전기에너지에 의해 보다 단시간에 상기 치밀상의 소결체를 얻을 수 있다.
상기 성형단계가 스파크 플라즈마 소결장치에서 진행되는 경우, 챔버 내에 몰드에 원료물질이 배치된 상태로 장입되면, 가열부에 의하여 챔버 내의 승온이 진행되고, 이와 함께 또는 별도로 가압이 진행되어 소결이 진행될 수 있다. 이 때, 상기 챔버 내에는 전기에너지가 인가되어 상기 원료물질의 소결을 촉진하며, 예를 들어 직류펄스전류를 인가할 수 있다.
상기 성형단계에서 소결온도의 최고 온도 구간은 약 1800℃ 내지 약 2200℃일 수 있고, 약 2시간 내지 약 5시간 동안 유지될 수 있다. 이때, 상기 몰드에 가해지는 압력은 약 50MPa 내지 약 80MPa일 수 있다. 더 자세하게, 상기 몰드에 가해지는 압력은 약 55MPa 내지 약 70MPa일 수 있다.
상기 제조방법을 적용하면, 분말 상태의 원재료를 성형다이에 바로 도입하고 소결시키는 방식으로, 가공된 완제품 형태와 실질적으로 동일한 형태의 보론카바이드 함유 세라믹 부품을 제조할 수 있어서, 제조 공정이 보다 단순화되고 효율적이다. 또한, 이렇게 공정이 단순화되는 장점 이외에도 제조되는 보론카바이드의 물성이 우수하다는 장점도 갖는다.
증착 또는 코팅에 의한 가공 공정을 설명한다
상기 세라믹 부품(10)은 증착 공정에 의해서 제조될 수 있다. 예를 들어, 기상증착벌크는 CVD와 같은 기상증착법에 의해 세라믹 부품(10)의 표면 또는 전부를 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기 세라믹 부품(10)을 CVD 방식(CVD 기상증착벌크 제조방식)으로 적용하는 경우, 상기 세라믹 부품(10)은 CVD 보론카바이드(BC) 증착, 기판 제거, 형상 가공, 폴리싱, 측정 및 세정의 과정을 포함하여 제조될 수 있다.
상기 CVD 보론카바이드 증착 과정은 기판(주로 흑연)에 보론카바이드 증착막을 형성하는 과정이다. 가스상의 물질이 기판 상에 물리적으로 증착되도록 하는 방식으로 증착이 충분히 진행된 뒤에는 기판이 제거될 수 있다.
형상가공과정은 기계적인 가공으로 세라믹 부품(10)의 형상을 완성하는 과정이다. 폴리싱과정은 표면 조도를 매끄럽게 하는 과정이며, 이후에 품질을 확인하고 오염물을 제거한다. 실시예의 범주 내에서 상기 공정 중에 일부는 생략되거나, 다른 공정이 추가될 수 있다.
상기 CVD 공정에는 가스상 물질로 보론 소스 기체 및 카본 소스 기체가 사용될 수 있다. 상기 CVD 공정에 적용되는 보론 소스 기체는 B2H6, BCl3, BF3 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 함유할 수 있다. 또한, 상기 CVD 공정에 사용되는 카본 소스 기체는 CF4를 함유할 수 있다.
예를 들어, 상기 세라믹 부품(10)에 적용되는 보론카바이드는 보론 프리커서로 B2H6를 사용하여, 증착온도는 500 내지 1500℃로 하여 화학기상증착 장치로 증착한 것일 수 있다.
상기 세라믹 부품(10)의 형성을 위해, 위에서 설명한 것 이외에 다양한 증착 또는 코팅 공정이 적용될 수 있다. 보론카바이드 코팅층을 후막으로 코팅하는 방법은 제한이 없으며, 물리기상증착법, 상온분사법, 저온분사법, 에어졸 분사법, 플라즈마 용사법 등이 있다.
상기 물리기상증착법은 예를 들어, 보론카바이드 타겟(target)을 아르곤(Ar) 가스 분위기에서 스퍼터링(sputtering)할 수 있다. 물리기상증착법으로 형성된 코팅층은 후막 PVD 보론카바이드 코팅층이라고 할 수 있다.
상기 상온분사법은 상온에서 보론카바이드 분말에 압력을 가하여 복수개의 토출구를 통하여 모재에 분사하여 보론카바이드층을 형성할 수 있다. 이때, 보론카바이드 분말은 진공과립 형태를 사용할 수 있다. 상기 저온분사법은 대략 상온보다 60℃ 정도보다 높은 온도에서, 압축가스의 유동에 의해 보론카바이드 분말을 복수개의 토출구를 통하여 모재에 분사하여 코팅층 형태의 보론카바이드층을 형성할 수 있다. 상기 에어졸 분사법은 폴리에틸렌글리콜, 이소프로필알코올 등과 같은 휘발성 용매에 보론카바이드 분말을 혼합하여 에어졸 형태로 만든 후, 상기 에어졸을 모재에 분사하여 보론카바이드층을 형성하는 것이다. 상기 플라즈마 용사법은 고온의 플라즈마 제트 속에 보론카바이드 분말을 주입시킴으로서 플라즈마 제트 속에서 용융된 상기 분말을 초고속으로 모재에 분사하여 보론카바이드층을 형성한다.
도 8은 실시예 1에서 제조한 포커스 링의 표면을 관찰한 전자현미경 사진이고, 삽입된 사진은 과립화된 입자를 관찰한 전자현미경 사진이고, 도 9는 비교예 1에서 제조한 포커스 링의 표면을 관찰한 전자현미경 사진이고, 삽입된 사진은 제조 과정에 기판상에 SiC 증착막이 형성된 것을 보여주는 사진이다. 도 10의 (a)와 (b)는 각각 실시예 4와 실시예 7에서 제조한 포커스 링의 표면을 관찰한 전자현미경 사진이고, 도 11의 (a)와 (b)는 각각 실시예 7과 실시예 8에서 제조한 포커스 링의 파단면을 관찰한 전자현미경 사진이다. 도 12는 실시예에서 진행한 5. 쿠폰테스트 결과를 보여주는 사진(#1 실시예, #2 비교예, 상단 실물사진, 하단 표면의 주사전자현미경 사진)이다. 이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로, 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
1. 제조예 1 내지 8의 포커스 링의 제조
보론카바이드 입자(입도 D50 = 0.7㎛), 탄소 등의 원료물질과 용매를 슬러리배합기에 넣고 볼밀 방식으로 혼합해 슬러리화된 원료물질을 제조하였다. 이 슬러리화된 원료물질을 분무 건조시켜 과립화여 과립화된 원료물질을 제조했다. 과립화된 입자의 전자현미경 사진은 도 8의 삽입된 사진으로 제시했다.
이 원료물질을 각각 포커스링의 그린바디 형성을 위해 제조된 원반형 중공을 갖는 고무몰드에 충진하고 CIP 기기에 로딩한 후 가압하여 그린바디를 각각 제조했다. 이 그린바디는 포커스링과 유사한 크기를 갖도록 가공하는 그린가공을 거친 후, 탄화공정을 진행했다. 탄화공정이 진행된 그린바디는 소결로에서 상압소결하였다. 이렇게 제조된 소결체는 소결체 면을 평탄화하는 작업을 진행한 후. 와이어방전 방식으로 포커스링의 형태로 형상가공을 진행하여 각 실시예의 포커스 링을 제조하였다. 각 제조예에 적용한 원료물질의 함량과 소결 온도 및 시간은 아래 표 1에 정리했다.
2. 제조예 9 내지 14의 포커스 링의 제조
보론카바이드 입자(입도 D50 = 0.7㎛)를 성형다이에 충진하고, 상기 성형다이를 소결장비에 장입한 후, 아래 표 1에 제시된 온도, 압력 및 시간으로 소결하여 제조예 9 내지 14의 포커스 링을 제조하였다.
3. 비교예 1 내지 3의 포커스 링
CVD 법으로 다결정 SiC를 제조하여 비교예 1의 포커스 링으로 적용하였다. 구체적으로 그라파이트 기판 상에 SiC 증착막을 형성하고, 그라파이트 기판을 제거한 후 형상가공과 폴리싱 과정을 거쳐 비교예 1의 포커스 링을 제조했다. 그라파이트 기판에 SiC가 증착된 샘플의 단면사진을 도 9의 삽입사진으로, 이후 설명하는 내플라즈마 테스트 후의 표면 사진을 도 9에 나타냈다.
Si 포커스 링은 단결정 Si(100,111) 적용하여 비교예 2의 포커스 링으로 적용했다.
WC 포커스 링은 자사 제조한 제품을 적용했다(구체적인 제조방법은 당사 특허등록 10-1870051건 참고).
제조예 # 첨가제1 첨가제2 보론카바이드 분말(중량%) 소결온도 소결시간 압력 비고
(중량%) (중량%) (℃) (시간) (Mpa)
1 20 0 잔량 2380 10 상압 B4C
2 20 0 잔량 2380 15 상압 B4C
3 10 0 잔량 2380 15 상압 B4C
4 0 5 잔량 2380 15 상압 B4C
5 0 10 잔량 2380 15 상압 B4C
6 0 15 잔량 2380 15 상압 B4C
7 10 5 잔량 2380 15 상압 B4C
8 20 0 잔량 2380 15 상압 B4C
9 10 0 잔량 1950 5 25 B4C
10 0 5 잔량 1950 5 25 B4C
11 0 10 잔량 1950 5 25 B4C
12 0 15 잔량 1950 5 25 B4C
13 10 5 잔량 1950 5 25 B4C
14 0 0 100 1950 5 25 B4C
비교예 1 - - - - - - CVD-SiC
비교예 2 - - - - - - Si
비교예 3 - - - - - - WC
* 첨가제 1은 첨가제1로 탄소를 적용함. ** 첨가제 2는 첨가제2로 보론옥사이드를 적용함.
4. 물성의 평가
(1) 상대밀도평가 및 표면관찰
상대밀도(%)는 아르키메데스법으로 측정했다. 그 결과를 아래 표 2에 나타냈다. 또한, 표면특성은 전자현미경으로 관찰했고, 각각이 표면 특성을 첨부 도면에 제시했다. "-" 표시는 측정하지 않음을 의미한다.
(2) 열전도율, 저항특성 및 식각률 특성
열전도율[W/(m*k)]은 Laser Flash Apparatus(LFA457)으로 측정했다.
저항 특성(Ωㆍcm)은 비저항 표면저항 측정기(MCP-T610) 으로 측정했다.
(3) 식각률 특성 및 파티클 형성여부
식각개선율(%)은, 플라즈마 장비에 2000W의 RF power를 적용하여 동일한 온도와 분위기 하에서 진행했다. 식각개선율(%)의 계산은 아래 식 2에 따랐다. 세라믹 부품은 실시예의 샘플들의 식각개선율을 평가하여 아래 표 3에 나타냈다.
[식 2]
Figure 112019081916223-pat00007
파티클 형성여부는 식각률 특성 평가 시 분위기 또는 평가 후 장비 챔버 내에 남아있는 파티클 유무로 평가했다. 파티클이 형성된 경우는 O, 파티클이 형성되지 않은 경우는 X, 확인하지 않았음은 "-"로 표시했다.
상기 평가 결과는 표 2와 표 3에 제시했다(열전도율 단위는 W/(m*k)로, 표에서 기재를 생략한다.)
제조예 # (1)25도씨열전도율 (2) 200도씨열전도율 400도씨
열전도율		 600도씨
열전도율		 800도씨
열전도율		 (1)-(2) {(1)-(2)}/(1)* 표면
관찰
1 - - - - - - - 도 8
2 31.665 26.764 22.481 19.2 16.625 4.901 0.1548 -
3 30.269 25.29 21.144 18.162 15.684 4.979 0.1645 -
4 - - - - - - - 도 10(a)
7 - - - - - - - 도 10(b)
14 23.659 13.307 9.419 7.497 6.315 10.352 0.4376 -
비교예 1 265.526 165.251 116.373 85.045 68.312 100.275 0.3776 도9
* 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 25 ℃에서 측정한 열전도도의 몇배인지를 나타냄.
제조예 # 상대밀도 식각개선율(%) 식각개선율(%) 불소이온
파티클형성		 파탄면
확인
1 90.76 - - - -
2 93.11 13.78 - X -
3 94.14 - - - -
4 94.32 - - - -
5 95.42 - - - -
6 94.35 - - - -
7 97.43 38.46 60 X 도 11(a)
14 99.9 40.61 64 X 도 11(b)
비교예 1 - 기준샘플 38 X -
비교예 2 - - 기준샘플 X -
비교예 3 - - 49 O -
위의 실험 결과들을 참고하면, 제조예 1 내지 14의 샘플들은 전체적으로 상태밀도 특성이 우수하고, 표면특성 결과를 관찰해도 탄소 영역의 분포가 비교적 고르게 퍼져 있다는 점도 확인할 수 있었다.특히, 제조예 14의 경우에는 상대밀도가 상당히 높고, 파단면을 확인한 결과를 비교하여도 상당히 치밀하여, 기공이 실질적으로 거의 관찰되지 않는 치밀한 구조를 갖는다는 점을 확인했다.
보론 옥사이드를 첨가제로 적용하는 제조예 5의 경우가 동량의 탄소를 적용한 제조예 3과 비교하여 더 높은 상대밀도를 가졌으며, 탄소와 보론옥사이드를 함께 적용한 제조예 7의 경우가 소결 조건을 동일하게 적용한 것들과 비교했을 때 월등하게 우수한 상대밀도 값을 가졌다.
이렇게 제조된 샘플들은 비교예 1의 탄화규소와 비교해서 우수한 내식각성을 갖는 것으로 나타났고, 탄화규소, 텅스텐카바이드, 단결정 실리콘과 비교해서 월등하게 우수한 식각률을 나타내, 내식각성도 상당히 우수한 것으로 평가되었다. 아울러, 플라즈마 환경에서 불소이온과 결합하여 입자를 실질적으로 형성하는 불활성 특성을 가져, 보다 고정밀도 에칭 가공을 불량이 적게 진행할 수 있는 것으로 평가되었다.
5. 식각률의 비교
1) 쿠폰테스트
제조예 7번과 비교예 1으로 각각 실질적으로 동일한 크기와 높이를 갖는 사각형의 쿠폰 모양(19 * 19 T, 높이 2 T, T=mm)으로 샘플을 제조하고, #1(쿠폰 실시예)와 #2(쿠폰 비교예)을 각각 식각하여 식각 전과 식각 후의 높이를 측정하여 그 결과를 아래 표 4에 나타냈다.
식각의 조건은 800 W의 플라즈마 파워와 100 mTorr의 챔버 압력으로 420 시간의 노출시간을 적용했고, 에칭가스로 CF4 50 sccm, Ar 100 sccm 및 O2 20 sccm이 적용되었다. 또한, 식각 전과 후의 사진을 도 12에 나타냈다.
#1(실시예) #2(비교예)
식각 전 높이 (mm) 2.011 2.009
식각 후 높이 (mm) 1.994 1.983
식각률 (%)* 0.85 1.29
* 식각률은 아래 식 1로 계산한 값이다.[식 1]
Figure 112019081916223-pat00008
상기 표 4를 참고하면, 실시예의 경우가 비교예(기준샘플) 대비 약 34%의 식각개선율을 보여주었다. 식각개선율은 아래 식 2에 따라 계산했다. 세라믹 부품으로는 실시예의 샘플을 적용했다.
[식 2]
Figure 112019081916223-pat00009
2) 포커스링 식각테스트
비교예 1 및 제조예 7번으로 각각 실질적으로 동일한 모양과 크기의 포커스링 비교예와 포커스링 실시예를 제조하여 플라즈마 장비에서 식각정도를 시험했다.
식각의 조건은 RF 2,000 W의 플라즈마 파워로 적용하되, 챔버 압력, 에칭가스 등의 조건은 모두 동일하게 적용되었다.
포커스링은 도 1에 표시된 형태로, 식각 후에는 도 1에 화살표로 표시된 4 곳의 높이를 측정한 후 그 평균값으로 아래 표 5에 나타냈다.
또한, 높이의 측정은 3차원측정 장비를 이용하여 측정했고, 경사부의 경우 도 3에 표시된 P1-1, P1-2, P1-3 각각의 지점에서 측정한 값으로 평가했다. 평가 지점은 도 3에 표시된 지점을 기준으로 측정했다.
각 지점의 높이 및 각도 측정 결과는 아래 표 5과 도 6에 나타냈다.
측정위치 P1 P1-1 P1-2 P1-3
비교예 식각전, mm 2.50 3.03 3.55 4.08
식각후, mm 2.09 2.97 3.46 3.97
식각률*, % 16.4 1.98 2.54 2.7
실시예 식각전, mm 2.50 3.03 3.55 4.08
식각후, mm 2.24 2.99 3.49 4.01
식각률*,% 10.4 1.32 1.69 1.72
식각개선율*, % 36.6 33.3 33.3 36.4
측정위치 P2 P3 P4 P5
비교예 식각전, mm 4.6 4.6 4.6 4.6
식각후, mm 3.94 4.08 4.1 4.02
식각률*, % 14.35 11.30 10.87 12.61
실시예 식각전, mm 4.58 4.58 4.58 4.58
식각후, mm 3.99 4.09 4.11 4.04
식각률*, % 12.88 10.7 10.26 11.79
식각개선율*, % 10.2 5.4 5.6 6.5
* 식각률은 아래 식 1에 따라 계산하였다.[식 1]
Figure 112019081916223-pat00010
* 식각개선율은 아래 식 2에 따라 계산되며, 세라믹 부품으로 실시예의 샘플을, 그리고 기준샘플로 비교예의 샘플을 적용했다.
[식 2]
Figure 112019081916223-pat00011
H12, mm Htd, mm H12: Htd
비교예 2.1 1.74 1: 0.83
실시예 2.08 1.94 1: 0.93
경사부 평균감소높이, mm 경사부 식각률
**, %		 -
비교예 0.08 2.41 _
실시예 0.05 1.58 _
** 경사부 식각률은 적어도 3 점 이상의 경사부에서 측정한 식각률의 평균값이다.이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다
1: 식각대상 10: 세라믹 부품
100: 본체부 200: 안착부
106: 본체상면 206: 안착부상면
150: 경사부 156 경사부상면

Claims (15)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1높이를 갖는 안착부와 제2높이를 갖는 본체부를 포함하고,
    상기 안착부는 안착부상면을 포함하고,
    상기 본체부는 본체부상면을 포함하고,
    상기 안착부상면은 식각대상이 배치되지 않은 안착부노출면을 포함하고,
    식각면은 상기 안착부노출면 및 상기 본체부상면을 포함하고,
    상기 식각면의 일부 또는 전부는 보론카바이드를 포함하고,
    상기 식각면은 에칭에 의해 식각되고,
    상기 식각 후 상기 본체부의 높이는 상기 제2높이의 0.85 내지 0.92배이고,
    Pd는 식각된 안착부노출면의 최저점이고,
    Pt는 식각된 본체부상면의 최저점이고,
    Htd는 상기 Pt와 상기 Pd의 높이 차이이고,
    H12는 상기 제1높이와 상기 제2높이의 차이이고,
    상기 Htd는 상기 H12의 0.85배 이상이고,
    200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 6 W/(m*k) 이상이고,
    P1은 단면에서 상기 본체부와 가장 가깝게 위치하는 상기 안착부노출면 상의 일점이고,
    Pa1은 단면에서 식각된 상기 본체부와 가장 가깝게 위치하는 식각된 상기 안착부노출면 상의 일점이고,
    상기 Pa1의 높이는 상기 P1 높이의 0.85배 이상이고,
    상기 안착부와 상기 본체부를 연결하는 경사부를 포함하고,
    상기 경사부는 상기 안착부상면과 상기 본체부상면을 연결하는 경사부상면을 포함하고,
    상기 경사부의 평균 식각률은 2.2 % 이하인, 세라믹 부품.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제7항에 있어서,
    상기 보론카바이드는 증착 보론카바이드 또는 소결 보론카바이드를 포함하는, 세라믹 부품.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 세라믹 부품은 포커스링인, 세라믹 부품.
  14. 제7항에 있어서,
    식각개선율은 아래 식 2로 표시되고,
    상기 안착부노출면 또는 상기 경사부상면은
    화학기상증착된 실리콘카바이드를 식각면에 포함하는 세라믹 부품의 안착부 노출면 또는 경사부상면과 비교한 식각개선율이 20 % 이상인, 세라믹 부품;
    [식 2]
    Figure 112020010008229-pat00015

    상기 식 2에서 기준샘플은 화학기상증착된 실리콘카바이드 세라믹 부품이다.
  15. 제7항에 따른 세라믹 부품을 포커스링으로 배치한 식각장치에 식각대상을 위치시키는 배치단계; 및 상기 식각대상의 식각을 진행하여 기판을 마련하는 식각단계;를 포함하고,
    상기 식각은 500 mTorr 이하의 챔버 압력, 불소 함유 화합물 또는 염소 함유 화합물을 포함하는 에칭 가스, 그리고 500 W 내지 15,000 W의 파워에서 진행되는, 기판의 식각방법.
KR1020190097469A 2018-08-13 2019-08-09 반도체 소자를 제조하는 장비에 사용되는 세라믹 부품 및 그 제조 방법 KR102095159B1 (ko)

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