KR102632150B1 - 플라즈마 처리 장치용 부품의 용사 방법 및 플라즈마 처리 장치용 부품 - Google Patents

플라즈마 처리 장치용 부품의 용사 방법 및 플라즈마 처리 장치용 부품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 2개의 부재 사이로부터 노출되는 접착제를 보호하는 것을 목적으로 한다.
15 ㎛ 이하의 입자 직경을 갖는 용사 재료의 분말을, 플라즈마 생성 가스와 함께 노즐의 선단부로부터 상기 노즐과 축심이 공통되는 플라즈마 생성부에 분사하는 공정과, 상기 플라즈마 생성부에서 50 kW 이하의 전력에 의해 상기 플라즈마 생성 가스로부터 플라즈마를 생성하는 공정과, 분사한 상기 용사 재료의 분말을 상기 플라즈마에 의해 액상으로 하고, 마스크를 통해 수지층의 표면을 덮도록 용사하는 공정을 갖는 플라즈마 처리 장치용 부품의 용사 방법이 제공된다.

Description

플라즈마 처리 장치용 부품의 용사 방법 및 플라즈마 처리 장치용 부품{METHOD FOR SPRAYING PARTS FOR PLASMA PROCESSING APPARATUS AND PARTS FOR PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 플라즈마 처리 장치용 부품의 용사 방법 및 플라즈마 처리 장치용 부품에 관한 것이다.
배치대는, 알루미늄의 기재 상에 정전 척을 구비하고, 응력을 완화할 수 있는 접착제로 이들 부재를 접착하는 구조를 가진다(예컨대 특허문헌 1을 참조). 그런데, 접착제는 플라즈마 내성이 낮다. 이 때문에, 접착제는, 기재와 정전 척의 사이로부터 플라즈마에 노출되는 부분에서 소모된다. 접착제의 소모는, 정전 척의 수명을 단축시켜, 정전 척의 교환 원인의 하나가 된다. 그 결과, 정전 척의 교환에 의한 플라즈마 처리 장치의 메인터넌스 시간의 증대 및 비용의 증가를 야기한다.
따라서, 기재와 정전 척의 구조체의 사이로부터 노출되는 접착제가 소모되지 않도록, 접착제의 노출 부분을 플라즈마 내성이 높은 재료로 코팅하는 것이 고려된다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2004-349664호 공보
그러나, 접착제의 노출 부분의 폭은, 예컨대 수백 ㎛ 정도로 좁기 때문에, 그 좁은 부위에 수백 ㎛의 폭으로 플라즈마 내성이 높은 재료를 코팅하는 것은 어렵다.
상기 과제에 대하여, 일측면에서는, 본 발명은, 2개의 부재의 사이로부터 노출되는 접착제를 보호하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 하나의 양태에 의하면, 15 ㎛ 이하의 입자 직경을 갖는 용사 재료의 분말을, 플라즈마 생성 가스와 함께 노즐의 선단부로부터 상기 노즐과 축심이 공통되는 플라즈마 생성부에 분사하는 공정과, 상기 플라즈마 생성부에서 50 kW 이하의 전력에 의해 상기 플라즈마 생성 가스로부터 플라즈마를 생성하는 공정과, 분사한 상기 용사 재료의 분말을 상기 플라즈마에 의해 액상으로 하고, 마스크를 통해 수지층의 표면을 덮도록 용사하는 공정을 갖는 플라즈마 처리 장치용 부품의 용사 방법이 제공된다.
하나의 측면에 의하면, 2개의 부재 사이로부터 노출되는 접착제를 보호할 수 있다.
도 1은 일실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치의 일례를 나타내는 도면.
도 2는 일실시형태에 관한 정전 척의 구성의 일례를 나타내는 도면.
도 3은 일실시형태에 관한 플라즈마 용사 장치의 전체 구성의 일례를 나타내는 도면.
도 4는 일실시형태에 관한 플라즈마 제트를 비교예와 비교한 도면.
도 5는 일실시형태에 관한 용사막의 막질 및 밀착성의 실험 결과의 일례를 나타내는 도면.
도 6은 일실시형태에 관한 용사막의 내식성의 실험 결과의 일례를 나타내는 도면.
도 7은 일실시형태에 관한 용사막의 패턴폭의 실험 결과의 일례를 나타내는 도면.
도 8은 일실시형태에 관한 접착제의 종류의 실험 결과의 일례를 나타내는 도면.
도 9는 일실시형태에 관한 마스크를 통한 용사 방법을 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 관해 도면을 참조하여 설명한다. 또, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성에 관해서는, 동일한 부호를 붙임으로써 중복 설명을 생략한다.
[플라즈마 처리 장치의 전체 구성]
우선, 플라즈마 처리 장치(1)의 일례에 관해, 도 1을 참조하면서 설명한다. 본 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치(1)는, 용량 결합형의 평행 평판 플라즈마 처리 장치이며, 대략 원통형의 처리 용기(챔버)(2)를 갖고 있다. 처리 용기(2)의 내면에는, 알루마이트 처리(양극 산화 처리)가 실시되어 있다. 처리 용기(2)의 내부는, 플라즈마에 의해 에칭 처리나 성막 처리 등의 플라즈마 처리가 행해지는 처리실로 되어 있다.
배치대(3)는, 기판의 일례인 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 함)를 배치한다. 배치대(3)는, 베이스(12) 상에 웨이퍼(W)를 정전 흡착하기 위한 정전 척(ESC)(10)을 구비하고, 처리 용기(2)의 바닥부에 유지된다. 베이스(12)는, 예를 들면 알루미늄(Al), 티탄(Ti), 탄화규소(SiC) 등으로 형성되어 있다. 배치대(3)는 하부 전극으로서도 기능한다.
정전 척(10)은, 유전층(10b)의 사이에 전극층(10a)을 끼워 넣은 구조로 되어 있다. 전극층(10a)에는 직류 전원(30)이 접속되어 있다. 스위치(31)의 개폐에 의해 직류 전원(30)으로부터 전극층(10a)에 직류 전압이 인가되면, 쿨롱력에 의해 웨이퍼(W)가 정전 척(10)에 흡착된다.
정전 척(10)의 외주측에는, 웨이퍼(W)의 외연부를 둘러싸도록 원환형의 포커스 링(11)이 배치된다. 포커스 링(11)은, 예컨대 실리콘으로 형성되며, 처리 용기(2)에 있어서 플라즈마를 웨이퍼(W)의 표면을 향해 수속하여, 플라즈마 처리의 효율을 향상시키도록 기능한다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 기재(12)와 정전 척(10)의 사이는 접착제(122)에 의해 접착되어 있다. 도 1로 되돌아가, 기재(12)의 내부에는 냉매 유로(12a)가 형성되어 있다. 칠러(36)로부터 출력된 예컨대 냉각수나 브라인 등의 냉각 매체(이하, 「냉매」라고도 함)는, 냉매 입구 배관(12b), 냉매 유로(12a), 냉매 출구 배관(12c)을 흘러 순환한다. 이러한 냉매에 의해, 배치대(3)는 열이 빠져 냉각된다.
전열 가스 공급원(37)은, He 가스 등의 전열 가스를 전열 가스 공급 라인(16)에 통과시켜 정전 척(10)의 표면과 웨이퍼(W)의 이면 사이에 공급한다. 이러한 구성에 의해, 정전 척(10)은, 냉매 유로(12a)에 순환시키는 냉매와, 웨이퍼(W)의 이면에 공급하는 전열 가스에 의해 온도 제어되고, 이에 따라, 웨이퍼(W)가 소정의 온도로 제어된다.
배치대(3)에는, 플라즈마 생성용의 고주파 전력(HF)을 공급하는 제1 고주파 전원(32)이 제1 정합기(33)를 통해 접속되어 있다. 또한, 배치대(3)에는, 바이어스 전압 발생용의 고주파 전력(LF)을 공급하는 제2 고주파 전원(34)이 제2 정합기(35)를 통해 접속되어 있다. 플라즈마 생성용의 고주파 전력(HF)의 주파수는, 예컨대 40 MHz이어도 좋다. 또한, 바이어스 전압 발생용의 고주파 전력(LF)의 주파수는, 플라즈마 생성용의 고주파 전력(HF)의 주파수보다 낮고, 예컨대 13.56 MHz이어도 좋다. 본 실시형태에서는, 고주파 전력(HF)은 배치대(3)에 인가되지만, 가스 샤워 헤드(20)에 인가되어도 좋다.
제1 정합기(33)는, 처리 용기(2) 내에 플라즈마가 생성되어 있을 때에 제1 고주파 전원(32)의 내부 임피던스와 부하 임피던스가 외관상 일치하도록 기능한다. 제2 정합기(35)는, 처리 용기(2) 내에 플라즈마가 생성되어 있을 때에 제2 고주파 전원(34)의 내부 임피던스와 부하 임피던스가 외관상 일치하도록 기능한다.
가스 샤워 헤드(20)는, 본체부(20a) 및 상부판(20b)을 가지며, 처리 용기(2)의 천장벽 부분에 설치되어 있다. 가스 샤워 헤드(20)는, 절연성 부재(21)를 통해 처리 용기(2)에 지지된다. 본체부(20a)는, 도전성 재료, 예컨대 표면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 이루어지며, 그 하부에 상부판(20b)을 착탈 가능하게 지지할 수 있도록 구성되어 있다. 상부판(20b)은, 예컨대 실리콘으로 형성되어 있다. 본체부(20a)와 상부판(20b)의 사이는 접착제에 의해 접착되어 있다.
가스 샤워 헤드(20)에는, 가변 직류 전원(26)이 접속되고, 가변 직류 전원(26)으로부터 마이너스의 직류 전압(DC)이 출력된다. 가스 샤워 헤드(20)는, 실리콘에 의해 형성되어도 좋다. 가스 샤워 헤드(20)는, 배치대(3)(하부 전극)에 대향하는 대향 전극(상부 전극)으로서도 기능한다.
가스 샤워 헤드(20)에는, 가스를 도입하는 가스 도입구(22)가 형성되어 있다. 가스 샤워 헤드(20)의 내부에는 가스 도입구(22)로부터 분기된 센터측의 가스 확산실(24a) 및 엣지측의 가스 확산실(24b)이 설치되어 있다. 가스 공급원(23)으로부터 출력된 가스는, 가스 도입구(22)를 통해 가스 확산실(24a, 24b)에 공급되고, 가스 확산실(24a, 24b)에서 확산되어 복수의 가스 공급 구멍(25)으로부터 배치대(3)를 향해 도입된다.
처리 용기(2)의 저면에는 배기구(18)가 형성되어 있고, 배기구(18)에 접속된 배기 장치(38)에 의해 처리 용기(2) 내가 배기된다. 이에 따라, 처리 용기(2) 내는 소정의 진공도로 유지된다. 처리 용기(2)의 측벽에는 게이트 밸브(17)가 설치되어 있다. 게이트 밸브(17)는, 웨이퍼(W)를 처리 용기(2)에 반입하거나, 처리 용기(2)로부터 반출하거나 할 때에 개폐한다.
플라즈마 처리 장치(1)에는, 장치 전체의 동작을 제어하는 제어 장치(100)가 설치되어 있다. 제어 장치(100)는, CPU(Central Processing Unit)(105), ROM(Read Only Memory)(110) 및 RAM(Random Access Memory)(115)를 갖고 있다. CPU(105)는, RAM(115) 등의 기억 영역에 저장된 레시피에 따라서, 에칭 등의 원하는 플라즈마 처리를 실행한다. 레시피에는 프로세스 조건에 대한 장치의 제어 정보인 프로세스 시간, 압력(가스의 배기), 고주파 전력이나 전압, 각종 가스 유량, 처리 용기내 온도(상부 전극 온도, 처리 용기의 측벽 온도, 웨이퍼(W) 온도, 정전 척 온도 등), 칠러(36)로부터 출력되는 냉매의 온도 등이 설정되어 있다. 또, 레시피 및 제어 장치(100)가 사용하는 프로그램은, 하드디스크, 반도체 메모리에 기억되어도 좋다. 또한, 레시피 등은, CD-ROM, DVD 등의 가반성의 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 수용된 상태로 소정 위치에 셋팅되어, 리드아웃되도록 해도 좋다.
에칭이나 성막 등의 플라즈마 처리가 실행될 때에는, 게이트 밸브(17)의 개폐가 제어되고, 웨이퍼(W)가 처리 용기(2)에 반입되고, 배치대(3)에 배치된다. 직류 전원(30)으로부터 전극층(10a)에 플러스 또는 마이너스의 극성의 직류 전압이 인가되면, 웨이퍼(W)가 정전 척(10)에 정전 흡착되어 유지된다.
프로세스시에는, 가스 공급원(23)으로부터 처리 용기(2) 내에 원하는 가스가 공급되고, 제1 고주파 전원(32)으로부터 배치대(3)에 고주파 전력(HF)이 인가된다. 제2 고주파 전원(34)으로부터 배치대(3)에 고주파 전력(LF)이 인가되어도 좋다. 가변 직류 전원(26)으로부터 마이너스의 직류 전압이 가스 샤워 헤드(20)에 인가되어도 좋다. 이에 따라, 웨이퍼(W)의 상측에서 가스가 괴리되어 플라즈마가 생성되고, 플라즈마의 작용에 의해 웨이퍼(W)에 플라즈마 처리가 실시된다.
플라즈마 처리후, 직류 전원(30)으로부터 전극층(10a)에 정전 흡착시와는 플러스 마이너스의 극성이 반대인 직류 전압이 인가되고, 웨이퍼(W)의 전하가 제전된다. 제전후, 웨이퍼(W)는, 정전 척(10)으로부터 박리되고, 게이트 밸브(17)로부터 처리 용기(2)의 밖으로 반출된다.
[정전 척의 제조]
다음으로, 본 실시형태에 관한 정전 척(10)의 구체적 구성에 관해, 도 2를 참조하면서 순서대로 설명한다. 우선, 도 2의 (a)의 본 실시형태에 관한 정전 척(10)의 구성의 일례에 관해 설명한다. 정전 척(10)은, 알루미나 세라믹스(Al2O3)의 소결재이며, 기재(12)의 위에 배치된다. 기재(12)는, 외주측에 단차부가 있고, 단차부에 고리형의 포커스 링(11)이 배치되도록 되어 있다. 기재(12)는 알루미늄으로 형성되고, 그 외주측의 단차부를 포함하는 기재(12)의 측벽은, 알루미나(Al2O3)의 용사 세라믹스(121)에 의해 피복되어 있다. 또, 알루미나(Al2O3) 대신에 산화이트륨(Y2O3)을 이용해도 좋다.
기재(12)의 상면에 형성된 접착층(122)에 의해 정전 척(10)은 기재(12)에 접착된다. 접착층(122)은, 실리콘에 의해 형성된 수지층의 일례이다. 실리콘은 폴리이미드 수지이어도 좋고, 그 밖의 수지이어도 좋다.
본 실시형태에 관한 접착층(122)의 두께는 100 ㎛∼300 ㎛ 정도이다. 접착층(122)의 둘레 가장자리의 기재(12)와 정전 척(10)의 사이로부터 노출되는 부분은, 15 ㎛ 이하의 입자 직경을 갖는 용사 재료의 분말을 액상으로 하여 용사한 용사막(123)에 의해 코팅되어 있다. 용사막(123)은, 둘레 방향으로 100 ㎛∼300 ㎛ 정도의 폭으로 용사되고, 접착층(122)의 둘레 가장자리를 코팅하여 보호한다. 이러한 수백 ㎛의 좁은 부위의 용사 방법에 관해서는 후술한다.
도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이, 접착층(122)의 외측에서의 기재(12)와 정전 척(10) 사이의 폭이 100 ㎛∼1000 ㎛인 경우, 기재(12)와 정전 척(10)의 사이를 연결하도록 100 ㎛∼1000 ㎛ 정도의 폭의 용사막(124)을 용사에 의해 형성해도 좋다. 이 경우, 용사막(124)은, 둘레 방향으로 100 ㎛∼1000 ㎛ 정도의 폭으로 용사되어, 접착층(122)의 둘레 가장자리를 보호한다. 또, 이하의 용사막의 설명에서는, 용사막(123)을 예를 들어 용사막에 관해 설명하지만, 용사막(124)에 관해서도 적용된다.
이 경우, 용사 세라믹스(121)와 유전층(10b)을 연결하는 용사 재료는, 동종의 세라믹스이어도 좋고, 이종의 세라믹스이어도 좋다.
용사막(123, 124)의 두께는 5 ㎛∼20 ㎛이다. 용사 재료, 즉, 용사막(123, 124)은, 금속 산화물 또는 금속 질화물을 포함하는 금속 무기 재료이면 된다. 단, 용사 재료는, 알루미나(Al2O3) 또는 산화이트륨(Y2O3) 등의 금속 산화막으로 형성되는 것이 바람직하다.
접착층(122)의 실리콘은 수지이며 유기물을 포함하기 때문에, 플라즈마 내성이 낮다. 따라서, 접착층(122)이 플라즈마에 노출되면, 플라즈마에 의해 접착층(122)이 선택적으로 소모되고, 정전 척(10)의 수명 율속이 된다. 예컨대, 입자형의 세라믹스를 유기 용제(결착제)로 연결한 바인더 성분을 포함하는 재료로 접착층(122)을 코팅하면, 유기 용제는 플라즈마 내성이 낮기 때문에 접착층(122)의 소모를 방지할 수 없다.
따라서, 본 실시형태에서는, 접착층(122)의 플라즈마에 노출되는 면(접착층(122)의 측면)에, 용사에 의해 알루미나 세라믹스의 용사막(123)을 형성한다. 본 실시형태에 관한 용사막(123)은, 분말의 알루미나 세라믹스를 액상으로 하여 용사하기 때문에, 유기 용제가 들어가지 않아, 플라즈마 내성이 높은 무기 재료로 접착층(122)을 코팅할 수 있다. 이와 같이 하여, 본 실시형태에 의하면, 바인더 성분이 들어가지 않은 무기 재료의 알루미나 세라믹스의 막으로 접착층(122)을 코팅함으로써, 접착층(122)의 소모가 억제되고, 정전 척(10)의 수명을 향상시킬 수 있다.
[플라즈마 용사 장치]
상기 접착층(122)의 노출 부분은 100 ㎛∼300 ㎛ 정도의 폭이다. 그와 같은 좁은 부위에 용사에 의해 용사막(123)을 성막하기 위해서는, 102 ㎛ 오더의 폭으로 용사 가능한 플라즈마 용사 장치(150)를 사용한다. 이하, 본 실시형태에 관한 플라즈마 용사 장치(150)의 구성의 일례에 관해, 도 3 및 도 4를 참조하면서 설명한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 플라즈마 용사 장치(150)는, 용사 재료의 분말을 노즐(51)의 선단부(개구(51b))로부터 분사하여, 고속의 가스에 의해 형성된 플라즈마 제트(P)의 열에 의해 용융하면서 기재를 향해 분출하여, 기재 상에 용사막(123)을 형성한다.
본 실시형태에서는, 용사 재료의 분말의 일례로서, 15 ㎛ 이하의 입자 직경의 알루미나의 미분말(파우더)(이하, 「알루미나 분말(R1)」이라고 함)을 사용한다. 단, 용사 재료의 분말은, 상기 세라믹스 또는 세라믹스에 금속을 첨가한 복합 재료 등, 금속 산화물 또는 금속 질화물을 포함하는 금속 무기 재료이며, 15 ㎛ 이하의 입자 직경이면 된다.
본 실시형태에 관한 플라즈마 용사 장치(150)는, 입자 직경이 15 ㎛ 이하로 작고, 저에너지로 용사 재료를 용융할 수 있기 때문에, 용사 재료의 분말이 승화하지 않고 액상인 채로 존재하여, 100 ㎛∼300 ㎛ 정도의 폭으로 용사할 수 있다. 이와 같이, 본 실시형태에 관한 플라즈마 용사 장치(150)는, 융점이 낮은 특정한 용사 재료라 하더라도 용사할 수 있다.
플라즈마 용사 장치(150)는, 공급부(50), 제어부(101), 가스 공급부(40), 플라즈마 생성부(65), 챔버(C), 회수 폐기 기구(83) 및 드라이실(88)을 포함한다. 공급부(50)는 노즐(51) 및 피더(60)를 갖는다. 알루미나 분말(R1)은 피더(60) 내의 용기(61)에 수납되어 있다. 알루미나 분말(R1)은, 알루미나의 15 ㎛ 이하의 입자 직경의 미분말이다. 피더(60)는 알루미나 분말(R1)을 노즐(51)에 공급한다. 알루미나 분말(R1)은, 플라즈마 생성 가스에 의해 노즐(51) 내에서 운반되어, 선단부의 개구(51b)로부터 플라즈마 생성 가스와 함께 분사된다.
피더(60)에는 액츄에이터(62)가 설치되어 있다. 노즐(51)은 막대형의 고리형 부재이며, 그 내부에 알루미나 분말(R1)이 운반되는 유로(51a)가 형성되어 있다. 노즐(51)의 유로(51a)와 용기(61) 내는 연통한다. 알루미나 분말(R1)은, 액츄에이터(62)의 동력에 의해 용기(61)를 진동시킴으로써, 용기(61)로부터 노즐(51) 내의 유로(51a)에 투입된다.
노즐(51)에는, 알루미나 분말(R1)과 함께 플라즈마 생성 가스가 공급된다. 플라즈마 생성 가스는 플라즈마를 생성하기 위한 가스이며, 또한, 유로(51a)에서 알루미나 분말(R1)을 운반하는 캐리어 가스로서도 기능한다. 가스 공급부(40)에서는, 가스 공급원(41)으로부터 플라즈마 생성 가스가 공급되고, 밸브(46) 및 매스플로우 컨트롤러(MFC : mass flow controller)를 통과하여 개폐 및 유량 제어되고, 파이프(42)를 통과하여 노즐(51) 내의 유로(51a)에 공급된다. 플라즈마 생성 가스로는, Ar 가스, He 가스, N2 가스, H2 가스 및 이들 각종 가스를 조합한 가스를 이용할 수 있다. 본 실시형태에서는, 플라즈마 생성 가스로서 Ar 가스를 공급하는 경우를 예를 들어 설명한다.
노즐(51)은, 플라즈마 생성부(65)의 본체부(52)를 관통하고, 그 선단부가 플라즈마 생성 공간(U)으로 돌출된다. 알루미나 분말(R1)은, 플라즈마 생성 가스에 의해 노즐(51)의 선단부까지 운반되고, 플라즈마 생성 가스와 함께 선단부의 개구(51b)로부터 플라즈마 생성 공간(U)에 분사된다.
노즐(51)은 금속에 의해 형성되어 있다. 본체부(52)는 절연 재료에 의해 형성되어 있다. 본체부(52)는 중앙부에 관통구(52a)를 갖고 있다. 노즐(51)의 전방 부분(51c)은, 본체부(52)의 관통구(52a)에 삽입되어 있다. 노즐(51)의 전방 부분(51c)은 직류 전원(47)에 접속되어, 직류 전원(47)으로부터 전류가 공급되는 전극(캐소드)으로서도 기능한다.
플라즈마 생성 공간(U)은, 주로 본체부(52)의 함몰부(52b)와 돌출부(52d)에 의해 획정된 공간이며, 플라즈마 생성 공간(U)에는 노즐(51)의 선단부가 돌출되어 있다. 돌출부(52d)는, 본체부(52)의 외벽에 설치된 금속판(52c)과 일단부에서 연결되어 있다. 금속판(52c)은 직류 전원(47)에 접속되어 있다. 이에 따라, 금속판(52c) 및 돌출부(52d)는 전극(애노드)으로서 기능한다.
전극 사이에는, 직류 전원(47)으로부터 예컨대 50 kW 이하의 전력이 공급되고, 이에 따라, 노즐(51)의 선단부와 돌출부(52d) 사이에서 방전이 생긴다. 이에 따라, 플라즈마 생성부(65)는, 플라즈마 생성 공간(U)에 있어서 노즐(51)로부터 분사한 아르곤 가스로부터 아르곤 플라즈마를 생성한다.
또한, 플라즈마 생성 공간(U)에는, 아르곤 가스가 선회류가 되어 공급된다. 구체적으로 설명하면, 아르곤 가스는, 가스 공급원(41)으로부터 공급되고, 밸브(46) 및 매스플로우 컨트롤러(MFC)를 통과하여 개폐 및 유량 제어되고, 파이프(43)를 통과하여 본체부(52) 내를 흘러, 가로 방향으로부터 플라즈마 생성 공간(U)에 공급된다.
플라즈마 생성 공간(U)에 도입되는 아르곤 가스의 공급 유로는, 본체부(52)에 복수 설치되어 있다. 이에 따라, 아르곤 가스는, 복수의 공급 유로로부터 가로 방향으로 선회류가 되어 플라즈마 생성 공간(U)에 공급된다. 이에 따라, 플라즈마 생성부(65)에서 생성되는 플라즈마의 확산을 방지하여, 플라즈마 제트(P)가 직선 편향이 된다. 이에 따라, 플라즈마 생성부(65)에서는, 노즐(51)의 선단부로부터 분사한 플라즈마 생성 가스가 플라즈마화여, 노즐(51)과 축심(O)이 공통되는 플라즈마 제트(P)가 생성된다. 또, 본 실시형태에서 「축심이 공통된다」란, 공급부(50)(노즐(51))의 중심축과 플라즈마 제트의 분무 방향의 중심축이 일치하거나 또는 거의 동일 방향이 되는 것을 말한다.
이러한 구성에 의하면, 알루미나 분말(R1)은, 고속의 아르곤 가스에 의해 형성된 플라즈마 제트(P)의 열에 의해 용융되고, 액상이 되어 기재(12)의 표면을 향해 분출되어 용사된다. 이에 따라, 용사막(123)이 형성된다.
본체부(52)의 내부에는 냉매 유로(72)가 형성되어 있다. 칠러 유닛(70)으로부터 공급된 냉매는, 밸브(74, 75)의 개폐에 의해 냉매관(71), 냉매 유로(72), 냉매관(73)을 통과하여 순환하고, 칠러 유닛(70)으로 되돌아간다. 이에 따라, 본체부(52)는 냉각되어, 본체부(52)가 플라즈마의 열에 의해 고온이 되는 것을 방지한다. 또, 챔버(C)의 측벽에는, 챔버(C)의 내부를 눈으로 확인하기 위한 창(82)이 부착되어 있다.
[축심 구조]
이러한 구성의 본 실시형태에 관한 플라즈마 용사 장치(150)에서는, 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 공급부(50)의 노즐(51)과 플라즈마 제트(P)의 축심을 공통으로 하는 구조로 되어 있다. 이에 따라, 알루미나 분말(R1)의 분출 방향을 플라즈마 제트(P)의 진행 방향과 동일하게 할 수 있다. 즉, 플라즈마 제트(P)와 동일축으로 알루미나 분말(R1)이 공급된다. 이에 따라, 용사의 지향성을 높이고, 마스크를 통해 기재(12)와 정전 척(10) 사이의 접착층(122)의 면에 102 ㎛ 오더의 폭의 알루미나 세라믹스의 용사막(123)을 형성할 수 있다. 용사막(123)은, 두께가 5 ㎛∼20 ㎛인 박막이다.
이에 비해, 비교예의 플라즈마 용사 장치(9)에서는, 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 용사 재료의 분말은, 노즐(8)의 전방에 형성된 플라즈마 제트(P)에 대하여 수직 방향으로 설치된 공급관(7)으로부터, 플라즈마 제트(P)에 대하여 수직으로 공급된다. 이 때문에, 용사용 분말(R2)의 입자 직경이 작으면, 그 분말(R2)이 플라즈마 제트(P)의 경계에서 튀어, 플라즈마 내에 들어갈 수 없다. 따라서, 비교예의 플라즈마 용사 장치(9)의 경우, 도 4의 (a)의 하측 표에 나타낸 바와 같이, 용사 재료의 분말(R2)의 입자 직경은 30 ㎛∼100 ㎛이 된다. 이에 비해, 본 실시형태에 관한 플라즈마 용사 장치(150)는, 노즐(51)과 플라즈마 제트(P)가 축심을 공통으로 하는 구조로 되어 있기 때문에, 사용하는 용사 재료의 분말(R1)의 입자 직경이, 도 4의 (b)의 하측 표에 나타내는 15 ㎛ 이하가 되도록 입자를 작게 할 수 있고, 이와 같이 입자를 작게 하더라도 분말(R1)이 플라즈마 제트(P)의 경계에서 튀지 않는다. 이에 비해, 비교예에서 사용하는 용사 재료의 분말(R2)은, 본 실시형태에서 사용하는 용사 재료의 분말(R1)과 비교하여, 입자 직경이 10배, 체적이 1000배 정도 커진다.
이상으로부터, 본 실시형태에 관한 플라즈마 용사 장치(150)의 경우, 직류 전원으로부터 출력한 50 kW 이하의 저전력에 의해 용사 재료의 분말(R1)을 액상으로 할 수 있다. 이에 비해, 비교예의 플라즈마 용사 장치(9)의 경우, 용사 재료의 분말(R2)을 플라즈마에 의해 용융하기 위해서는, 직류 전원으로부터 공급하는 전력량을, 본 실시형태의 플라즈마 용사 장치(150)의 경우와 비교해서 2배 이상으로 해야 한다. 그 결과, 비교예의 플라즈마 용사 장치(150)의 경우, 용사시에 기재(12)나 접착층(122)이 베이킹되고, 예컨대 접착층(122)의 실리콘이 탄화하여 용사막(123)을 성막할 수 없다.
이에 비해, 본 실시형태의 플라즈마 용사 장치(150)의 경우, 용사 재료의 분말(R1)은 작고, 또한 비교예와 비교해서 1/10 정도의 피드량으로 조금씩 공급하기 때문에, 용사 재료의 분말을 용융하기 위한 전력량을 작게 할 수 있다. 이 때문에, 용사시에 기재(12)나 접착층(122)이 베이킹되지 않고, 예컨대 접착층(122)의 실리콘 상에 알루미나 세라믹스의 용사막(123)을 성막할 수 있다. 또한, 본 실시형태의 플라즈마 용사 장치(150)의 경우, 전술한 바와 같이 비교예와 비교해서 1/10 정도의 피드량으로 용사 재료를 공급할 수 있기 때문에, 코팅하는 용사막(123)의 막두께에 관해 미량의 조정이 가능해진다.
또한, 본 실시형태의 플라즈마 용사 장치(150)의 경우, 공급부(50)의 노즐(51)과 플라즈마 제트(P)의 축심을 공통으로 하는 구조를 가지며, 알루미나 분말(R1)의 분출 방향이 플라즈마 제트(P)의 진행 방향과 동일 방향이다. 이 때문에, 용사에 지향성을 가지며, 마스크(125)를 통해 접착층(122)의 측면의 노출된 좁은 부위에 수 ㎛의 제어로 알루미나 세라믹스의 용사막(123)을 선택적으로 용사할 수 있다.
도 3으로 되돌아가, 플라즈마 용사 장치(150)의 챔버(C)에 관해 설명한다. 챔버(C)는 원기둥형의 중공의 용기이며, 예컨대 알루미늄이나 스테인레스나 석영에 의해 형성되어 있다. 챔버(C)는, 천장부로 본체부(52)를 지지하고, 공급부(50) 및 플라즈마 생성부(65)를 폐공간으로 한다. 기재(12)는, 챔버(C)의 바닥부(81)에 배치된 스테이지(80)에 놓여 있다. 본 실시형태에서는, 챔버(C)의 내부는 소정의 압력으로 감압되어 있다. 단, 챔버(C)의 내부는 반드시 감압되지 않아도 좋고, 대기 분위기 중에서 실시되어도 좋다.
챔버(C)의 내부는 아르곤 가스에 의해 충전되어 있다. 아르곤 가스는, 가스 공급원(41)으로부터 파이프(45)를 통과하여 챔버(C) 내에 공급된다. 단, 챔버(C)의 내부에 충전되는 가스는, 아르곤 가스에 한정되지 않고, 불활성 가스이면 된다.
회수 폐기 기구(83)는, 챔버(C) 내부의 아르곤 가스 및 알루미나 분말을 밸브(85)의 개폐에 따라서 배기관(84)에 통과시켜 흡입하고, 알루미나 분말을 폐기한다.
드라이실(88)은, 챔버(C)에 인접하여 설치되고, 소정의 습도로 제습된 폐공간을 형성하고 있다. 또한, 드라이실(88)은, 배기 장치(89)에 의해 소정의 압력으로 감압되어 있다. 단, 드라이실(88)은 감압되지 않아도 좋다. 세라믹스 용사가 실시된 기재(12)는, 게이트 밸브(86, 87)로부터 드라이실(88)에 반송되어, 다음 공정으로 운반된다.
플라즈마 용사 장치(150)는 제어부(101)를 갖는다. 제어부(101)는 플라즈마 용사 장치(150)를 제어한다. 제어부(101)는, 가스 공급원(41), 피더(60)(액츄에이터(62)), 직류 전원(47), 칠러 유닛(70) 및 회수 폐기 기구(83) 등을 제어한다.
제어부(101)는, 특정한 용사 재료를 플라즈마 용사하기 위한 레시피 또는 프로그램을 선택하고, 상기 레시피 또는 프로그램에 기초하여 플라즈마 용사 장치(150)의 각 부를 제어한다. 이에 따라, 마스크(125)를 통해 접착층(122)의 측면에 용사막(123)을 용사하는 프로세스가 실행된다.
[용사막의 실험 결과]
이하, 플라즈마 용사 장치(150)를 사용하여 성막한 알루미나 세라믹스의 용사막(123)에 관한 실험 결과에 관해, 도 5∼도 9를 참조하면서 설명한다.
(막질 및 밀착성)
우선, 본 실시형태에 관한 용사막(123)의 막질 및 밀착성의 실험 결과의 일례에 관해, 도 5를 참조하면서 설명한다. 본 실험에서는, 플라즈마 용사 장치(150)를 사용하여, 도 5의 (a)에 나타내는 실리콘의 피스(12P) 위에 폭이 20 ㎛인 용사막(123)을 성막했다. 이 때의 용사막(123)의 표면의 SEM 화상을 도 5의 (b)의 상단에 나타내고, 단면의 SEM 화상을 도 5의 (b)의 하단에 나타낸다. 이것에 의하면, 입자 직경이 15 ㎛ 이하인 알루미나의 용사 재료가 녹아 액상이 되어, 치밀한 알루미나 세라믹스의 용사막(123)이 형성되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 도 5의 (b)의 하단의 단면 SEM 화상에 의해, 하지인 실리콘의 피스(12P) 위에 알루미나 세라믹스의 용사막(123)이 밀착되어 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 관한 플라즈마 용사에 의해, 막질이 좋고 또한 하지층과의 밀착성이 높은 용사막(123)을 생성할 수 있는 것을 알 수 있다.
(내식성)
다음으로, 본 실시형태에 관한 용사막(123)의 내식성의 실험 결과의 일례에 관해, 도 6을 참조하면서 설명한다. 본 실험에서는, 실리콘의 피스(12P) 위에 폭이 20 ㎛인 용사막(123)을 성막한 후, 그 실리콘의 피스(12P)를 도 1의 플라즈마 처리 장치(1) 내의 배치대(3)에 배치시킨다. 이 상태로, 플라즈마 처리 장치(1) 내에서 O2 플라즈마를 생성한다. 본 실험의 결과, O2 플라즈마 중의 주로 O2 라디칼의 작용에 의해, 용사막(123)을 성막한 부분 이외의 플라즈마에 노출된 실리콘(12p)은 소모된다. 한편, 용사막(123)을 성막한 부분(막두께가 약 14.5 ㎛인 부분)의 실리콘(12p)은 소모되지 않는 것을 알 수 있다. 이상으로부터, 본 실시형태에 관한 용사막(123)은, 접착층(122)의 플라즈마에 노출되는 면을 덮음으로써, 접착층(122)이 플라즈마의 작용에 의해 소모되는 것을 방지할 수 있다.
(패턴폭)
다음으로, 본 실시형태에 관한 용사막(123)의 패턴폭의 실험 결과의 일례에 관해, 도 7을 참조하면서 설명한다. 본 실험에서는, 도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에 관한 플라즈마 용사 장치(150)로부터 분출되는 용사 재료는, 액상이 되어 마스크(125)를 통해 마스크(125)에 형성된 슬릿(개구)의 패턴에 용사된다.
마스크(125)에는, 폭이 50 ㎛, 150 ㎛, 250 ㎛인 패턴의 슬릿이 형성되어 있다. 본 실시형태에 관한 플라즈마 용사의 결과, 도 7의 (b)에 나타낸 바와 같이, 실리콘의 피스(12P) 상에 폭이 50 ㎛, 150 ㎛, 250 ㎛인 용사막(123)이 성막되어 있는 것을 알 수 있다. 이상으로부터, 본 실시형태에서는, 폭이 수십 ㎛∼수백 ㎛의 작은 개구를 형성한 마스크(125)를 통해, 폭이 50 ㎛, 150 ㎛, 250 ㎛인 용사막(123)을 성막할 수 있다는 것을 알 수 있다.
(접착층의 종류)
다음으로, 본 실시형태에 관한 접착층(122)의 종류에 관해, 도 8을 참조하면서 설명한다. 슬릿이 150 ㎛인 마스크(125)를 통해 용사막(123)을 성막하는 경우, 접착층(122)의 종류가, 실리콘 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지의 어느 경우도, 각 수지 상에 슬릿 150 ㎛를 따르는 폭의 용사막(123)을 성막할 수 있는 것이 확인되었다.
(마스크를 통한 용사 방법)
다음으로, 본 실시형태에 관한 마스크(125)를 통한 용사 방법에 관해, 도 9를 참조하면서 설명한다. 본 실시형태에 관한 마스크(125)는, 폴리이미드 등의 실리콘 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지 등의 수지 마스크, 수지 섬유 마스크 및 금속 마스크를 사용할 수 있다.
본 실시형태에 관한 마스크(125)는, 도 9의 (a)에 나타낸 바와 같이, 정전 척(10)과 기재(12) 사이의 접착층(122)의 측면에 대응하여 개구하도록 설치된다. 도 9의 (a)에서는, 마스크(125)는, 접착층(122)의 측면의 전체 둘레에 설치되어 있는 것이 아니라, 접착층(122)의 측면의 일부에 설치되어 있다. 본 실시형태에 관한 마스크(125)는, 도 9의 (b)에 나타낸 바와 같이, 접착층(122)의 측면의 전체 둘레에 설치되어도 좋다. 이 때, 마스크(125)는, 예컨대 300 mm의 웨이퍼가 배치되는 정전 척(10)의 상면으로부터, 정전 척(10)의 상면과 측면을 덮도록 설치되고, 접착층(122)의 측면에 대응하여 개구하고 있어도 좋다.
기재(12) 및 정전 척(10)은, 턴테이블(160)의 위에 놓여 있다. 용사 방법으로는, 턴테이블(160)을 회전시키면서, 플라즈마 용사 장치(150)로부터 조사되는 알루미나의 용사 재료를, 마스크(125)의 개구로부터 접착층(122)의 측면에 100 ㎛∼300 ㎛ 또는 100 ㎛∼1000 ㎛의 폭으로 용사한다.
마스크(125)는, 도 9의 (a) 및 도 9의 (b)에 나타낸 바와 같이, 금속 마스크나 수지 마스크 등의 물리 마스크이어도 좋다. 금속 마스크의 경우, 플라즈마 처리 장치용 부품의 용사에 복수회 이용할 수 있다. 한편, 수지 마스크의 경우, 플라즈마 처리 장치용 부품의 용사에 1회만 이용할 수 있다.
도 9의 (a)에 나타낸 바와 같이, 마스크(125)가, 정전 척(10)의 둘레 방향의 일부에 설치되어 있는 경우, 턴테이블(160)이 회전하고, 마스크(125)는 회전하지 않음으로써, 용사막(123)을 접착층(122)의 측면에 용사할 수 있다.
한편, 도 9의 (b)에 나타낸 바와 같이, 마스크(125)가, 정전 척(10)의 접착층(122)에 따라서 전체 둘레에 설치되어 있는 경우, 턴테이블(160)과 함께 마스크(125)를 회전시켜도 좋고, 마스크(125)는 회전하지 않아도 좋다. 이에 따라, 용사막(123)을 접착층(122)의 측면에 용사할 수 있다.
또한, 도 9의 (c)에 나타낸 바와 같이, 마스크(125)는, 접착층(122)의 표면의 전부에 대응하여 개구하도록 도포되는 도포 마스크이어도 좋다. 도포 마스크는, 접착층(122)의 측면의 부분에서 개구하도록, 접착제(122)가 노출된 전체 둘레에 도포된다.
도포 마스크에서는, 접착층(122)의 측면에 개구를 형성하고, 그 둘레의 정전 척(10)의 측면에 수용성 수지의 도포제를 도포하고, 도포후, 플라즈마 용사 장치(150)에 의해 플라즈마 용사를 행한다. 이에 따라, 용사막(123)이, 접착층(122)의 측면을 덮도록 성막된다. 용사후, 도포제를 물 등의 세정 처리에 의해 제거한다.
이상, 본 실시형태에 관한 용사 방법에 의하면, 2개의 부재 사이를 접착하는 접착제의 좁은 부위를 플라즈마 내성이 높은 재료로 코팅할 수 있다.
이상, 플라즈마 처리 장치용 부품의 용사 방법 및 플라즈마 처리 장치용 부품을 상기 실시형태에 의해 설명했다. 그러나, 본 발명에 관한 플라즈마 처리 장치용 부품의 용사 방법 및 플라즈마 처리 장치용 부품은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 범위 내에서 여러가지 변형 및 개량이 가능하다. 상기 복수의 실시형태에 기재된 사항은, 모순되지 않는 범위에서 조합할 수 있다.
예컨대, 상기 실시형태에서는, 배치대(3)의 정전 척(10)과 기재(12)를 접착하는 접착층의 플라즈마에 노출되는 좁은 부위를 플라즈마 용사 장치(150)에 의해 100 ㎛∼1000 ㎛의 폭으로 용사한다. 그러나, 배치대(3)는 플라즈마 처리 장치용 부품의 일례이며, 본 발명의 용사 방법은, 배치대(3)(하부 전극)뿐만 아니라, 다른 플라즈마 처리 장치용 부품에도 사용할 수 있다.
예컨대, 본 발명의 용사 방법은, 가스 샤워 헤드(20)(상부 전극)의 본체부(20a)와 상부판(20b)을 접착하는 접착층의 측면에 용사막을 형성할 때에도 사용할 수 있다. 본 발명의 용사 방법을 이용하여 수지층의 표면에 성막한 플라즈마 처리 장치용 부품으로는, 배치대, 가스 샤워 헤드에 한정되지 않고, 플라즈마 처리 장치에 사용하는 부품이며, 2개의 부재를 접착하는 접착층의 일부가 플라즈마에 노출되는 부품에 사용할 수 있다.
본 발명에 관한 플라즈마 처리 장치는, Capacitively Coupled Plasma(CCP), Inductively Coupled Plasma(ICP), Radial Line Slot Antenna, Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR), Helicon Wave Plasma(HWP)의 어느 타입이라도 적용 가능하다.
본 명세서에서는, 기판의 일례로서 반도체 웨이퍼(W)를 예를 들어 설명했다. 그러나, 기판은 이것에 한정되지 않고, LCD(Liquid Crystal Display), FPD(Flat Panel Display)에 이용되는 각종 기판이나, 포토마스크, CD 기판, 프린트 기판 등이어도 좋다.
1 : 플라즈마 처리 장치
2 : 처리 용기(챔버)
3 : 배치대
10 : 정전 척
10a : 전극층
10b : 유전층
11 : 포커스 링
12 : 기재
12a : 냉매 유로
17 : 게이트 밸브
20 : 가스 샤워 헤드
20a : 본체부
20b : 상부판
21 : 실드 링
22 : 가스 도입구
23 : 가스 공급원
25 : 가스 공급 구멍
30 : 직류 전원
31 : 스위치
32 : 제1 고주파 전원
33 : 제1 정합기
34 : 제2 고주파 전원
35 : 제2 정합기
36 : 칠러
37 : 전열 가스 공급원
38 : 배기 장치
100 : 제어 장치
121 : 용사 세라믹스
122 : 접착층
123, 124 : 용사막
125 : 마스크
150 : 플라즈마 용사 장치
50 : 공급부
51 : 노즐
51a : 유로
51b : 개구
52 : 본체부
52b : 함몰부
52d : 돌출부
60 : 피더
61 : 용기
62 : 액츄에이터
101 : 제어부
40 : 가스 공급부
41 : 가스 공급원
47 : 직류 전원
65 : 플라즈마 생성부
70 : 칠러 유닛
80 : 스테이지
83 : 회수 폐기 기구
88 : 드라이실
C : 챔버
U : 플라즈마 생성 공간

Claims (12)

  1. 노즐 및 상기 노즐과 공통되는 축심을 갖는 플라즈마 생성부를 포함하는 플라즈마 용사 장치에 의해 수행되는 플라즈마 처리 장치용 부품의 용사 방법으로서, 상기 플라즈마 생성부는, 상기 플라즈마 생성부에 선회류(rotational flow)를 생성하기 위해, 상기 노즐에 대해 수직인 방향으로 상기 플라즈마 생성부에 Ar 가스를 공급하도록 구성되는 복수의 가스 공급 유로를 포함하며,
    상기 방법은,
    15 ㎛ 이하의 입자 직경을 갖는 용사 재료의 분말을, 플라즈마 생성 가스와 함께 상기 노즐의 선단부로부터 상기 플라즈마 생성부에 분사하는 공정과,
    상기 복수의 가스 공급 유로로부터 상기 플라즈마 생성부에 Ar 가스를 공급하여 상기 플라즈마 생성부에 상기 선회류를 생성하는 공정과,
    상기 플라즈마 생성부에서 50 kW 이하의 전력에 의해 상기 플라즈마 생성 가스로부터 플라즈마를 생성하는 공정과,
    상기 부품과 정전 척 사이의 오목부에 노출된 수지층의 표면이 상기 용사 재료의 분말과 밀착하도록, 마스크를 통해 상기 부품, 상기 정전 척, 및 상기 부품과 상기 정전 척 사이에 제공된 상기 수지층에 의해 정의되는 상기 오목부에 상기 플라즈마에 의해 액상으로 한 상기 용사 재료의 분말을 용사하는 공정
    을 포함하며,
    상기 부품의 상기 수지층은 상기 부품의 측면에 노출되며,
    상기 부품은, 상기 부품의 상기 측면이 턴테이블의 반경 방향에서 외측을 향하도록 상기 턴테이블에 배치되며,
    상기 턴테이블을 회전시키면서 상기 턴테이블의 중심축에 수직인 방향으로 상기 턴테이블 상의 상기 부품을 향해 상기 액상의 용사 재료의 분말을 용사하여, 상기 부품의 둘레 방향에서 상기 부품의 상기 측면에 노출된 상기 수지층을 상기 용사 재료의 분말로 덮는 것인, 플라즈마 처리 장치용 부품의 용사 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 용사하는 공정은, 상기 액상의 용사 재료를 100 ㎛∼1000 ㎛의 폭으로 성막하는 것인 플라즈마 처리 장치용 부품의 용사 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 용사하는 공정은, 상기 액상의 용사 재료를 5 ㎛∼20 ㎛의 두께로 성막하는 것인 플라즈마 처리 장치용 부품의 용사 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 마스크는, 상기 수지층의 표면의 일부 또는 전부에 대응하여 개구하도록 배치되는 물리 마스크 또는 상기 수지층의 표면의 전부에 대응하여 개구하도록 도포되는 도포 마스크인 것인 플라즈마 처리 장치용 부품의 용사 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 용사 재료는, 금속 산화물 또는 금속 질화물을 포함하는 금속 무기 재료인 것인 플라즈마 처리 장치용 부품의 용사 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 용사 재료는 알루미나(Al2O3) 또는 산화이트륨(Y2O3)인 것인 플라즈마 처리 장치용 부품의 용사 방법.
  7. 노즐 및 상기 노즐과 공통되는 축심을 갖는 플라즈마 생성부를 포함하는 플라즈마 용사 장치에 의해 수행되는 플라즈마 처리 장치용 부품의 용사 방법으로서, 상기 플라즈마 생성부는, 상기 플라즈마 생성부에 선회류(rotational flow)를 생성하기 위해, 상기 노즐에 대해 수직인 방향으로 상기 플라즈마 생성부에 Ar 가스를 공급하도록 구성되는 복수의 가스 공급 유로를 포함하며,
    상기 방법은,
    15 ㎛ 이하의 입자 직경을 갖는 용사 재료의 분말을, 플라즈마 생성 가스와 함께 상기 노즐의 선단부로부터 상기 플라즈마 생성부에 분사하는 공정과,
    상기 복수의 가스 공급 유로로부터 상기 플라즈마 생성부에 Ar 가스를 공급하여 상기 플라즈마 생성부에 상기 선회류를 생성하는 공정과,
    상기 플라즈마 생성부에서 50 kW 이하의 전력에 의해 상기 플라즈마 생성 가스로부터 플라즈마를 생성하는 공정과,
    상기 부품과 정전 척 사이의 오목부에 노출된 수지층의 표면이 상기 용사 재료의 분말과 밀착하도록, 마스크를 통해 상기 부품, 상기 정전 척, 및 상기 부품과 상기 정전 척 사이에 제공된 상기 수지층에 의해 정의되는 상기 오목부에 상기 플라즈마에 의해 액상으로 한 상기 용사 재료의 분말을 용사하는 공정
    을 포함하며,
    상기 마스크는, 상기 수지층의 표면의 전부에 대응하여 개구하도록 도포되는 도포 마스크이며,
    상기 부품의 상기 수지층은 상기 부품의 측면에 노출되며,
    상기 부품은, 상기 부품의 상기 측면이 턴테이블의 반경 방향에서 외측을 향하도록 상기 턴테이블에 배치되며,
    상기 턴테이블을 회전시키면서 상기 턴테이블의 중심축에 수직인 방향으로 상기 턴테이블 상의 상기 부품을 향해 상기 액상의 용사 재료의 분말을 용사하여, 상기 부품의 둘레 방향에서 상기 부품의 상기 측면에 노출된 상기 수지층을 상기 용사 재료의 분말로 덮는 것인, 플라즈마 처리 장치용 부품의 용사 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 용사하는 공정은, 상기 액상의 용사 재료를 100 ㎛∼1000 ㎛의 폭으로 성막하는 것인 플라즈마 처리 장치용 부품의 용사 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 용사하는 공정은, 상기 액상의 용사 재료를 5 ㎛∼20 ㎛의 두께로 성막하는 것인 플라즈마 처리 장치용 부품의 용사 방법.
  10. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 용사 재료는, 금속 산화물 또는 금속 질화물을 포함하는 금속 무기 재료인 것인 플라즈마 처리 장치용 부품의 용사 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 용사 재료는 알루미나(Al2O3) 또는 산화이트륨(Y2O3)인 것인 플라즈마 처리 장치용 부품의 용사 방법.
  12. 노즐 및 상기 노즐과 공통되는 축심을 갖는 플라즈마 생성부를 포함하는 플라즈마 용사 장치에 의해 수행되는 플라즈마 처리 장치용 부품의 용사 방법으로서, 상기 플라즈마 생성부는, 상기 플라즈마 생성부에 선회류(rotational flow)를 생성하기 위해, 상기 노즐에 대해 수직인 방향으로 상기 플라즈마 생성부에 Ar 가스를 공급하도록 구성되는 복수의 가스 공급 유로를 포함하며,
    상기 방법은,
    15 ㎛ 이하의 입자 직경을 갖는 알루미나(Al2O3) 또는 산화이트륨(Y2O3)의 용사 재료의 분말을, 플라즈마 생성 가스와 함께 상기 노즐의 선단부로부터 상기 플라즈마 생성부에 분사하는 공정과,
    상기 복수의 가스 공급 유로로부터 상기 플라즈마 생성부에 Ar 가스를 공급하여 상기 플라즈마 생성부에 상기 선회류를 생성하는 공정과,
    상기 플라즈마 생성부에서 50 kW 이하의 전력에 의해 상기 플라즈마 생성 가스로부터 플라즈마를 생성하는 공정과,
    상기 부품과 정전 척 사이의 오목부에 노출된 수지층의 표면이 상기 용사 재료의 분말과 밀착하도록 그리고 상기 용사 재료가 100 ㎛∼1000 ㎛의 폭 및 5 ㎛∼20 ㎛의 두께로 성막되도록, 마스크를 통해 상기 부품, 상기 정전 척, 및 상기 부품과 상기 정전 척 사이에 제공된 상기 수지층에 의해 정의되는 상기 오목부에 상기 플라즈마에 의해 액상으로 한 상기 용사 재료의 분말을 용사하는 공정
    을 포함하며,
    상기 부품은, 상기 부품의 측면이 턴테이블의 반경 방향에서 외측을 향하도록 상기 턴테이블에 배치되며,
    상기 턴테이블을 회전시키면서 상기 턴테이블의 중심축에 수직인 방향으로 상기 턴테이블 상의 상기 부품을 향해 상기 액상의 용사 재료의 분말을 용사하여, 상기 부품의 둘레 방향에서 상기 부품의 상기 측면에 노출된 상기 수지층을 상기 용사 재료의 분말로 덮으며,
    상기 마스크는, 상기 수지층의 표면의 전부에 대응하여 개구하도록 도포되는 도포 마스크인 것인, 플라즈마 처리 장치용 부품의 용사 방법.
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