KR102340823B1 - 반도체제조공정 건식식각장치의 SiC 포커스링 제조방법 - Google Patents

반도체제조공정 건식식각장치의 SiC 포커스링 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3D 프린팅 방식으로 SiC 포커스링을 성형하여 제조함으로써 종래 성형방식에 비해 복잡한 성형 및 가공공정을 단순화할 수 있고 동시에 3차원의 복잡한 형상을 정밀하게 구현할 수 있는 건식식각장치의 SiC 포커스링 제조방법에 관한 것으로, 3D 프린팅 방식을 이용하여 설계된 SiC 포커스링을 성형하는 제1과정(S10)과, 상기 제1과정을 통해 성형된 SiC 포커스링을 탈지하는 제2과정(S20)과, 상기 제2과정을 통해 탈지된 SiC 포커스링을 소정온도로 일정시간 가열하여 소결하는 제3과정(S30)과, 상기 제3과정을 통해 소결된 SiC 포커스링을 형상을 최적화하고 표면 처리하여 제조를 완료하는 제4과정(S40)을 포함한다.

Description

반도체제조공정 건식식각장치의 SiC 포커스링 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING SiC FOCUS RING FOR DRY ETCHING EQUIPMENT OF SEMICONDUCTOR MANUFACTURING PRECESS}
본 발명은 반도체제조공정 건식식각장치의 SiC 포커스링 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3D 프린팅 방식으로 SiC 포커스링을 성형하여 제조함으로써 종래 성형방식에 비해 복잡한 성형 및 가공공정을 단순화할 수 있고 동시에 3차원의 복잡한 형상을 정밀하게 구현할 수 있는 반도체제조공정 건식식각장치의 SiC 포커스링 제조방법에 관한 것이다.
주지한 바와 같은 포커스링은 반도체 제조공정의 건식식각장치에 있어서, 플라즈마가 존재하는 가혹한 조건의 반응챔버내에서 플라즈마의 확산을 방지하고, 식각 처리가 이루어지는 웨이퍼 주변에 플라즈마가 한정되도록 하는 역할을 수행하는 중요한 구성요소이다.
이와 같은 포커스링은 일반적으로 분말형상의 세라믹을 바인더 등과 혼합하여 원하는 형상으로 성형한 후 탈지 및 소결공정을 통한 치밀화 과정을 거쳐 제조되는 데, 이때 원료분말의 선택과 탈지 및 소결조건은 최종 제품의 물성에 크게 영향을 미치므로 면밀한 제어가 매우 중요하다.
소결 후의 세라믹은 경질성과 취성(늘어나는 성질이 거의 없기 때문에 외력에 의해 변형되지 않고 파괴되는 성질)으로 인하여 복잡 다양한 형상가공에 제약이 많으므로 세라믹 제품의 형상제어는 소결 전 혹은 가소결단계에서 다양한 성형법과 가공기술에 의하여 이루어진다.
이때, 많은 경우 특정 모양의 성형틀(금형)을 필요로 하므로 공정단계가 길어지고, 금형제작법의 한계에 따른 복잡한 3차원 형상 구현과 제어에는 극명한 한계가 있다.
뿐만 아니라, 소결공정은 필연적으로 성형체의 부피수축을 유발하므로 정밀한 크기와 형상의 최종 제품을 얻기 위해서는 정확한 수축률 계산과 시뮬레이션 등이 필요하다.
또한, 소결된 세라믹의 경질성으로 인하여 최종 고정밀 치수가공 및 연마 및 표면처리를 위해서는 다이아몬드 공구 등을 이용한 기계가공 공정이 요구되나 이때 고열이 발생하므로 충분한 냉각수공급이 필수적이며, 취성에 의한 깨짐 또한 발생하기 쉬우므로 무리한 절단과 충격을 피해야 하는 어려움이 뒤따른다.
따라서 복잡형상의 정밀가공에 제약이 따르며 일반적인 제조공정을 통한 세라믹의 성형 및 가공에는 높은 비용과 장시간 및 복잡한 공정이 요구되므로 최종 제품 가격에 상당한 공정비용이 반영되어야 하는 것이 현실이다.
등록특허공보 10-1281551 (등록일자 2013년 06월 27일) 등록특허공보 10-1998202 (등록일자 2019년 07월 03일) 등록특허공보 10-1592124 (등록일자 2016년 01월 20일)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 3D 프린팅 방식으로 SiC 포커스링을 성형하여 제조함으로써 종래 성형방식에 비해 복잡한 성형 및 가공공정을 단순화할 수 있고 동시에 3차원의 복잡한 형상을 정밀하게 구현할 수 있는 건식식각장치의 포커스링 제조방법을 제공하는 것에 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 제조할 SiC 포커스링을 3차원 형상으로 설계하고, 설계된 3차원 형상의 SiC 포커스링을 모델링 작업을 통해 2차원 평면으로 미분하고, 3D 프린터로 2차원 평면으로 미분화된 데이터를 이용하여 층쌓기(layer-by-layer) 방식으로 3차원 형상의 상기 SiC 포커스링를 성형하는 제1과정;
상기 제1과정을 통해 성형된 SiC 포커스링을 탈지하는 제2과정;
상기 제2과정을 통해 탈지된 SiC 포커스링을 소정온도로 일정시간 가열하여 소결하는 제3과정; 및
상기 제3과정을 통해 소결된 SiC 포커스링의 형상을 최적화하고 표면 처리하여 제조를 완료하는 제4과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면 상기 제1과정은 SiC 분말입자와 광중합성 고분자를 혼합하여 광경화수지를 제조하고 레진수조에 충전하는 제1단계;
상기 제1단계이후 레진수조의 수평을 조절하고 광경화수지의 수위 표면을 조정하는 제2단계;
상기 제2단계가 완료되면 3D 프린터를 동작시켜 프린팅을 개시하는 제3단계;
상기 제3단계 진행 후 성형된 형상이 설계된 SiC 포커스링의 두께와 같은가를 판단하는 제4단계;
상기 제4단계에서 두께가 일치하지 않으면 상기 제3단계로 진입하여 층쌓기(layer-by-layer) 프린팅을 계속 수행하도록 빌트플레이트를 수직 이동하는 제5단계; 및
상기 제5단계에서 두께가 일치하면 층쌓기(layer-by-layer) 프린팅을 중지하고 작업을 완료하는 제6단계로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면 상기 제1과정에 적용되는 3D 프린터는 베이스부의 상판에 고정부을 통해 위치 조절 가능하게 고정 설치되고 광경화수지가 충전되는 레진수조와, 상기 베이스부의 내부에 설치되고 투명한 저면을 가지는 상기 레진수조의 저면을 향해 광을 조사하는 PP(Photo Polymerization)프로젝터와, 상기 레진수조의 상방에 이송수단에 연결된 지지부를 통해 상하 이동 가능하게 설치되는 빌드플레이트와, 상기 베이스부의 일측 상단에 설치된 수직브래킷을 통해 상기 빌드플레이트를 상승 또는 하강시켜주는 이송수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 본 발명은 3D 프린팅 방식으로 SiC 포커스링을 성형하여 제조함으로써 종래 성형방식에 비해 복잡한 성형 및 가공공정을 단순화할 수 있어 생산비용을 절감할 수 있고, 3차원의 복잡한 형상을 정밀하게 구현할 수 있어 품질이 향상되는 장점을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체제조공정 건식식각장치의 SiC 포커스링 제조방법의 수순,
도 2는 본 발명에 따른 3D 프린팅의 수순,
도 3은 본 발명에 따른 3D 프린팅이 적용되는 3D 프린터의 일실시예,
도 4는 본 발명에 따른 3D 프린팅에 의해 구현되는 SiC 포커스링의 제조과정 구성도,
도 5는 본 발명에 따라 제조된 SiC 포커스링의 일실시예에 따른 구성도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세히 설명한다.
우선, 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체제조공정 건식식각장치의 SiC 포커스링 제조방법의 수순이다.
도시된 바와 같이, 본 발명 SiC 포커스링 제조방법은,
3D 프린팅 방식을 이용하여 설계된 SiC 포커스링을 성형하는 제1과정(S10)과, 상기 제1과정을 통해 성형된 SiC 포커스링을 탈지하는 제2과정(S20)과, 상기 제2과정을 통해 탈지된 SiC 포커스링을 소정온도로 일정시간 가열하여 소결하는 제3과정(S30)과, 상기 제3과정을 통해 소결된 SiC 포커스링을 형상을 최적화하고 표면 처리하여 제조를 완료하는 제4과정(S40)을 포함한다.
상기 제1과정(S10)은 본 발명의 중요한 특징적 구성으로 3D 프린팅 방식을 이용하여 설계된 SiC 포커스링을 성형하는 과정이다.
즉 상기 제1과정(S10)은 제조할 SiC 포커스링을 3차원 형상으로 설계하고, 설계된 3차원 형상의 SiC 포커스링을 컴퓨터 모델링 작업을 통해 2차원 평면으로 미분하고, 3D 프린터로 2차원 평면 미분 데이터를 이용하여 층쌓기(layer-by-layer) 방식으로 계속 쌓아 올려 3차원 형상의 상기 SiC 포커스링를 성형하는 과정이다.
상기 제1과정(S10)의 3D 프린팅 방법은 도 2에서와 같이 SiC 분말입자와 광중합성 고분자를 혼합하여 광경화수지를 제조하고 레진수조에 충전하는 제1단계(S11)와, 상기 제1단계이후 레진수조의 수평을 조절하고 광경화수지의 수위 표면을 조정하는 제2단계(S12)와, 상기 제2단계가 완료되면 3D 프린터를 동작시켜 프린팅을 개시하고 경화가 진행되는 제3단계(S13)와, 상기 제3단계 진행 후 성형된 형상이 설계된 SiC 포커스링의 두께와 같은가를 판단하는 제4단계(S14)와, 상기 제4단계(S14)에서 두께가 일치하지 않으면 상기 제3단계로 진입하여 층쌓기(layer-by-layer) 프린팅을 계속 수행하도록 빌트플레이트를 수직 이동하는 제5단계(S15)와, 상기 제5단계(S15)에서 두께가 일치하면 층쌓기(layer-by-layer) 프린팅을 중지하고 작업을 완료하는 제6단계(S16)로 구성된다.
상세하게는 상기 제1단계(S11)는 SiC 분말입자와 광중합성 고분자를 혼합하여 광경화수지를 제조하고 도 3의 3D 프린터의 레진수조(20)에 충전하는 과정이다.
여기서 본 발명에 따른 3D 프린팅이 적용되는 3D 프린터를 도 3을 참조하여 설명한다.
상기 3D 프린터는 베이스부(10)의 상판(12)에 고정부(14)을 통해 위치 조절 가능하게 고정 설치되고 광경화수지가 충전되는 레진수조(20)와, 상기 베이스부(10)의 내부에 설치되고 투명한 저면을 가지는 상기 레진수조(20)의 저면을 향해 광을 조사하는 PP프로젝터와, 상기 레진수조(20)의 상방에 이송수단(40)에 연결된 지지부(51)를 통해 상하 이동 가능하게 설치되는 빌드플레이트(30)와, 상기 베이스부(10)의 일측 상단에 설치된 수직브래킷(50)을 통해 상기 빌드플레이트(30)를 상승 또는 하강시켜주는 이송수단(40)을 포함한다.
상기 제2단계(S12)는 상기 제1단계 이후 레진수조(20)의 수평을 조절하고 광경화수지의 수위 표면을 조정하는 과정이다.
상기 제3단계(S13)는 상기 제2단계가 완료되면 3D 프린터를 동작시켜 프린팅을 개시하고 경화가 진행되는 과정으로, 3D 프린팅이 개시되면 이송수단(40)의 구동으로 빌드플레이트(30)는 하강하여 레진수조(20)의 표면에 근접하되, 설정된 기준레어이층(두께)의 간격을 유지하도록 위치한다.
이때 상기 빌드플레이트(30)의 선단부는 레진수조(20)에 충전된 액상의 광경화수지에 침수된다.
그런 다음, 미 도시된 PP프로젝터는 설정된 출력물(SiC 포커스링)의 레이어층 단면 형상으로 빛을 상기 레진수조(20)의 저면으로 조사한다.
이때 상기 PP프로젝터 설정된 경화시간 동안 빛을 조사하게 된다. 상기 경화시간이 경과되면 상기 빌드플레이트(30)의 저면에는 제1기준레이어층이 경화되어 흡착되어 진다.
그런 다음 상기 빌드플레이트(130)는 제1기준레이어층 만큼 상승되고 다시 PP프로젝터는 설정된 출력물의 레이어층 단면 형상으로 빛을 상기 레진수조(20)의 저면으로 조사한다.
이때 상기 PP프로젝터는 설정된 경화시간 동안 빛을 조사하게 되고, 제2기준레이어층이 상기 빌드플레이트(30)의 제1기준레이어층의 저면에 경화되어 흡착되어 진다.
이러한 과정을 반복하여 출력물인 SiC 포커스링은 빌드플레이트(30)와 레진수조(20) 사이에서 점차 성형되는 것으로, 도 4에서와 같이 SiC 포커스링이 (a)→(b)→(c)로 점차 성형되는 과정을 가지게 된다.
상기 제4단계(S14)는 상기 제3단계 진행 후 성형된 형상이 설계된 SiC 포커스링의 두께와 같은가를 판단하는 과정이며, 여기서 두께가 일치하지 않으면 상기 제3단계로 진입하여 층쌓기(layer-by-layer) 프린팅을 계속 수행하도록 빌트플레이트(30)를 수직 이동하고(제5단계), 두께가 일치하면 SiC 포커스링이 제조 완료된 것으로 판단하여 층쌓기(layer-by-layer) 프린팅을 중지하고 작업을 완료한다.(제6단계)
이와 같이 3D 프린팅을 이용하여 설계된 SiC 포커스링을 성형하는 본 발명 제1과정(S10)은 종래의 SiC 포커스링 제조에서와 같이 특정 모양의 성형틀(금형)이 필요 없어 공정단계가 짧아지고, 금형제작의 한계에 따른 복잡한 3차원 형상 구현이 어려웠던 문제점을 해결한다.
상기 제2과정(S20)은 상기 제1과정을 통해 성형된 SiC 포커스링을 탈지하는 과정으로, 상기 3D 프린팅을 통해 성형된 SiC 포커스링의 표면을 세정 처리하여 주는 과정이다.
상기 제3과정(S30)은 상기 제2과정을 통해 탈지된 SiC 포커스링을 소정온도로 일정시간 가열하여 소결하는 과정으로, 상기 SiC 포커스링을 원료의 녹는점에 가까운 온도로 가열하여 원료가 서로 증착하여 한 덩어리가 되도록 한 과정이다.
상기 제4과정(S40)는 상기 제3과정을 통해 소결된 SiC 포커스링을 형상을 최적화하고 표면 처리하여 제조를 완료하는 과정으로, 상기 제3과정을 통해 소결된 SiC 포커스링을 정밀치수로 가공하고 표면을 연마하여 도 5에서와 같은 SiC 포커스링(100)을 제조 완료하는 과정이다.
이상에서와 같이 본 발명은 3D 프린팅 방식으로 SiC 포커스링을 성형하여 제조함으로써 종래 성형방식에 비해 복잡한 성형 및 가공공정을 단순화할 수 있어 생산비용을 절감할 수 있고, 3차원의 복잡한 형상을 정밀하게 구현할 수 있어 품질이 향상되는 장점을 제공하게 된다.
이상에서는 본 발명에 대한 한정된 실시예들을 설명한 것이나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 다양한 실시예가 예상됨을 당업자는 주의해야 한다.
10: 베이스부 20: 레진수조
30: 빌트플레이트 40: 이송수단
100: SiC 포커스링

Claims (3)

  1. 제조할 SiC 포커스링을 3차원 형상으로 설계하고, 설계된 3차원 형상의 SiC 포커스링을 모델링 작업을 통해 2차원 평면으로 미분하고, 3D 프린터로 2차원 평면으로 미분화된 데이터를 이용하여 층쌓기(layer-by-layer) 방식으로 3차원 형상의 상기 SiC 포커스링를 성형하는 제1과정;
    상기 제1과정을 통해 성형된 SiC 포커스링을 탈지하는 제2과정;
    상기 제2과정을 통해 탈지된 SiC 포커스링을 소정온도로 일정시간 가열하여 소결하는 제3과정; 및
    상기 제3과정을 통해 소결된 SiC 포커스링을 형상을 최적화하고 표면 처리하여 제조를 완료하는 제4과정을 포함하고,
    상기 제1과정은 SiC 분말입자와 광중합성 고분자를 혼합하여 광경화수지를 제조하고 레진수조에 충전하는 제1단계;
    상기 제1단계이후 레진수조의 수평을 조절하고 광경화수지의 수위 표면을 조정하는 제2단계;
    상기 제2단계가 완료되면 3D 프린터를 동작시켜 프린팅을 개시하는 제3단계;
    상기 제3단계 진행 후 성형된 형상이 설계된 SiC 포커스링의 두께와 같은가를 판단하는 제4단계;
    상기 제4단계에서 두께가 일치하지 않으면 상기 제3단계로 진입하여 층쌓기(layer-by-layer) 프린팅을 계속 수행하도록 빌트플레이트를 수직 이동하는 제5단계; 및
    상기 제5단계에서 두께가 일치하면 층쌓기(layer-by-layer) 프린팅을 중지하고 작업을 완료하는 제6단계로 구성되며,
    상기 제1과정에 적용되는 3D 프린터는 베이스부의 상판에 고정부을 통해 위치 조절 가능하게 고정 설치되고 광경화수지가 충전되는 레진수조와, 상기 베이스부의 내부에 설치되고 투명한 저면을 가지는 상기 레진수조의 저면을 향해 광을 조사하는 PP프로젝터와, 상기 레진수조의 상방에 이송수단에 연결된 지지부를 통해 상하 이동 가능하게 설치되는 빌드플레이트와, 상기 베이스부의 일측 상단에 설치된 수직브래킷을 통해 상기 빌드플레이트를 상승 또는 하강시켜주는 이송수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 건식식각장치의 SiC 포커스링 제조방법.
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