KR20050075092A - 반도체 제조설비의 코팅층 형성방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 제조설비의 코팅층 형성방법에 관한 것이다. 특히 반도체 제조설비 부품의 표면을 코팅하는 공정에 있어서, 상기 공정은 콜드 스프레이 방식으로 세라믹층을 부품의 표면에 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 코팅층 형성방법에 관한 것이다.
본 발명은 내식성, 내열성, 내플라즈마성이 뛰어난 세라믹 코팅층을 부품기지의 용융 또는 가열 없이 형성함으로써 결합력을 증대시키고, 공정중에 발생하는 가열 및 냉각에 따른 열적 스트레스를 최소화함과 동시에 이를 통하여 코팅층의 벗겨짐을 없앨 수 있고, 용이하게 후막을 형성할 수 있다. 특히, 질화알루미늄 코팅층의 경우는 소결 공정이나 접착 공정을 통하지 않고 유전체로 사용함으로써 우수한 특성을 갖음과 동시에 우수한 결합강도 및 열전도도를 갖는다.
Description
본 발명은 반도체 제조설비의 코팅층 형성방법에 관한 것으로서, 특히 본 발명은 내식성, 내열성, 내플라즈마성이 뛰어난 세라믹 코팅층을 부품기지의 용융 또는 가열 없이 형성함으로써 결합력을 증대시키고, 공정중에 발생하는 가열 및 냉각에 따른 열적 스트레스를 최소화함과 동시에 이를 통하여 코팅층의 벗겨짐을 없앨 수 있고, 용이하게 후막을 형성할 수 있는 반도체 제조설비의 코팅층 형성방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조공정에 사용되는 설비의 쳄버(chamber)는 절연을 위하여 애노다이징 처리한 알루미늄 합금 또는 알루미나 등의 세라믹 벌크를 사용하여 만들어진다. 최근에는 화학기상증착(CVD) 등을 이용한 증착설비 또는 플라즈마 식각 등을 이용한 식각설비 등의 반도체 제조공정에서 사용되는 부식성이 높은 가스나 플라즈마 등에 대한 내식성의 필요성이 보다 높아짐에 따라 이러한 높은 내식성을 갖기 위하여 상기 알루미늄 합금에 알루미나 등의 세라믹을 플라즈마 분사, 열적분사(thermal spray), 또는 컴팩팅후 소결 등의 방법을 통하여 상기 쳄버를 제작하고 있다. 또한 상기 쳄버내에서 진행되는 반도체 제조공정은 열처리공정, 화학기상증착 등과 같은 고온공정이 다수를 차지하므로 상기 쳄버는 내열성도 함께 가질 것이 요구된다. 즉 상기 쳄버와 같은 반도체 제조설비의 부품은 절연, 내열성, 내식성, 내플라즈마성을 필요로 하고 코팅층과 기지가 강한 결합력을 유지하여 상기 코팅층의 벗거짐이 없도록 하여 제조공정중에 파티클(particle) 발생 및 이에 의한 웨이퍼 오염을 최소화하는 것이 필요하다.
이를 위하여 기존에는 일반적으로 사용되는 화학기상증착법이나 물리기상증착법 또는 스퍼터링 등을 적용한 경우가 있으나 이 경우에 있어서는 박막제조공정이므로 상기 내식성 등의 요건을 만족할 정도의 후막을 형성하기 위해서는 공정시간이 너무 오래 걸리는 등 경제성이 떨어지는 문제가 있으며, 기지와 코팅층간의 강한 결합력을 얻기도 어려운 문제점이 있다.
이외에 후막의 형성을 위해서 주로 사용되어지는 플라즈마 분사 또는 열적분사방법의 경우에는 후막형성이 가능한 장점이 있으나 일반적으로 금속기지에 세라믹 물질을 코팅하게 되므로 상기와 같은 열간 프로세스의 경우는 코팅후 냉각과정에서 금속과 세라믹간의 열팽창률의 차이에 따라 결합력이 떨어지는 문제점이 있고, 경우에 따라서는 금속기지가 용융되어 산화층이 생성되는 등의 고온공정이 가지는 한계를 가지고 있다.
따라서 상기 플라즈마 분사나 열적분사 등의 열간 공정의 경우에는 상기 열적 스트레스의 완화를 위하여 중간물질을 코팅하거나 연성이 높은 물질을 코팅하는 방법을 적용하고 있으나 이러한 중간층의 형성은 공정을 복잡하게 하고 생산비용을 증대시키는 문제점을 갖고 있다.
이외에 컴팩팅후 소결하는 방법의 경우에는 상기 기술한 열간 프로세스의 단점을 가짐은 물론이고 질화알루미늄과 같은 일부 세라믹 소재의 경우는 소결이 어려운 난소결성을 가져 적용자체가 어려운 경우도 있으므로 현실적으로 코팅방법으로 작용하기에 어려운 문제점을 가진다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 코팅하는 세라믹 소재의 종류에 무관하게 코팅층을 형성할 수 있는 반도체 제조설비의 코팅층 형성방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 내식성, 내열성 및 내플라즈마성이 우수하고, 기지와의 결합력이 높으며, 후막형성이 용이한 반도체 제조설비의 코팅층 형성방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 기지 소재의 선정에서 저 융점, 고 열전도도 재료의 선정이 가능하며, 낮은 생산단가와 고생산성으로 코팅층을 형성할 수 있는 반도체 제조설비의 코팅층 형성방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은
반도체 제조설비 부품의 표면을 코팅하는 공정에 있어서,
상기 공정은 콜드 스프레이 방식으로 세라믹층을 부품의 표면에 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 코팅층 형성방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기의 반도체 제조설비의 코팅층 형성방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비 또는 그 부품을 제공한다.
이하 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명은 반도체 공정 설비 부품의 제작 또는 재활용에 있어서 최초 제작되는 설비 부품의 표면 또는 사용중 부품을 수리하거나 사용후 부품을 재활용하는 경우, 상기 설비부품의 표면에 세라믹 코팅을 하여 이후 반도체 제작공정중에 발생할 수 있는 부품 표면에서의 물질이탈에 따른 공정가스 오염 또는 파티클(particle) 오염을 방지하기 위한 설비 부품의 코팅 공정에 관한 것으로 상기 공정은 콜드 스프레이 방식으로 세라믹층을 부품의 표면에 코팅하는 단계를 포함하는 것이다.
상기 부품의 기지(matrix)로 사용되는 재료로는 통상적인 기지재료들이 사용될 수 있음은 물론이며 일반적으로 금속 또는 세라믹 벌크가 사용될 수 있다. 특히, 금속중에서는 알루미늄 및 그 합금, 스테인리스 스틸, 텅스텐과 몰리브덴과 같은 내화금속과 그 합금, 구리 및 그 합금 등이 사용되어질 수 있고 특히 가공이 용이하고, 가벼우며, 열전도도가 높은 알루미늄 합금이 사용될 수 있고 바람직하게는 강도와 열전도도의 장점이 있는 6xxx계열의 알루미늄 합금을 사용할 수 있고 여기에는 애노다이징(Anodizing) 처리를 하거나 상기 애노다이징 처리 없이 사용할 수 있다. 또한, 세라믹 벌크로는 반응성이 없어 안정하며 내식성이 우수한 알루미나 벌크가 사용될 수 있다.
본 발명의 반도체 제조설비의 코팅층 형성방법에 적용되는 콜드 스프레이(Cold Spray : 저온 고속 분사 코팅)법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
콜드 스프레이법은 초음속을 이용한 저온 고속 분사 코팅법이 주류인데 이는 초음속 제트 기류(300∼1200 m/s)에 의해 가속된 작은 입자 (1∼50 ㎛)들이 금속이나 세라믹 기지에 부딪쳐 코팅되는 방법으로, 가속된 기체의 온도, 기체 속도, 입자 크기 등이 코팅되기 위한 공정 변수로 적용되고 있다.
특히, 가열하지 않은 기지 위에 고속으로 가속된 입자를 충돌시켜 코팅되는 원리이므로 각각의 코팅할 소재에 따라 코팅 효율이 달라지고, 가속된 입자의 속도가 증가할수록 코팅 효율이 증가하는데, 일정한 속도이상에서 급격히 증가하는 특성을 보인다. 즉, 입자속도에 따른 코팅 효율에 대한 연구결과에 따르면 입자속도에 따른 코팅효율은 두 특정한 영역으로 나누어지는데, 가속된 입자가 임계 속도(Critical Velocity : Vcrit)에 미치지 못 하는 영역과 임계 속도를 넘는 영역으로 나누어진다. 첫 번째 영역(V<Vcrit)은, 기판에 전혀 코팅이 되지 않고, 가속된 입자가 임계 속도를 넘어서는 영역은 기판에 코팅되는 것으로 보여진다.
초음속을 이용한 콜드 스프레이법으로 코팅되기 위한 기본적인 요구사항은 다음과 같다. a) 제트 기류의 온도가 항상 가속되는 입자의 녹는 점 또는 연화되는 점보다 낮아야 한다. b) 가속되는 입자는 1-50 ㎛ 범위여야 한다. c) 입자의 속도는 입자 소재와 크기에 따라 300-1200 m/s이어야 한다. 실제로, 입자들은 마하 2-4 정도, 1-3 MPa 사이의 초음속의 제트 기류의 도움을 받아 코팅되며, 기체의 종류로는 공기와 질소, 헬륨, 혼합 기체 등을 사용하지만, 어떠한 기체를 사용하여도 가속되는 입자가 임계 속도를 넘게 해야 코팅이 가능하다(V>Vcrit). 이러한 이유로, 기체의 속도를 증가시키기 위해 기체의 온도를 증가시키는 방법을 사용하고 있다.
도 1은 본 발명의 반도체 제조설비의 코팅층 형성방법인 콜드 스프레이법 사용시의 그 시스템에 대한 전체적인 개략도를 나타낸 것이다. 압축된 기체가 가스히터(Gas Heater)로 통과되어 기체가 가열되고, 가열된 기체가 노즐의 목부분을 통과하게 되면, 초음속 기류가 흐르게 된다. 이에 노즐로 주입된 입자가 이 초음속의 기류를 타고 기판에 부딪치게 되어 코팅이 된다.
바람직한 코팅을 위해서는 기판을 고정하고 이동시키는 지그 및 노즐의 이동방법을 조절할 필요가 있고, 이 경우에 이동방법으로는 상하좌우로 이동하는 방식과 회전방식이 가능하고, 각각의 이동속도가 공정변수가 될 수 있고, 회전방식을 통하여 코팅을 실시할 경우에는 회전속도가 공정변수가 될 수 있을 것이다.
또한 척용 지그의 제작에 있어서 정전척 코팅시, 표면 조도의 균일을 위해 X-Y 축상의 이동이 가능한 지그뿐만 아니라, 회전방식(5∼50 RPM) + 1 축이동 형태의 지그 이동이 가능한 시스템을 구성할 수 있고, 상기 지그와 노즐과의 움직임이 연동되도록 제어 시스템의 인터페이싱을 구성할 수 있다.
또한 노즐의 제작에 있어서, 대량 생산의 경우는 시간을 단축하고 단가를 줄이는 것이 필요하므로, 상기 노즐은 전형적인 디 라발형(De Laval Type)으로 균일도, 코팅 속도가 우수한 직사각형(Rectangular Type)으로 설계될 수 있고, 노즐의 크기는 수요 및 코팅 속도가 최적화되도록 한다. 또한 본 발명의 콜드 스프레이 법에 적용되는 노즐분사는 바람직하게는 코팅 물질인 세라믹 파우더의 공급이 노즐내 출구측 발산구간에 인입되어 분사되도록 하는 것이다. 이를 통하여 낮은 압력에서도 코팅물질 공급이 가능하게 하며, 코팅이 더욱 효과적으로 이루어지게 할 수 있다.
또한 분말공급장치는 분말의 응집 없이 고압에서 100 - 150 ㎤/hr로 분말량이 균일하고 연속적으로 공급되도록 하며, 가스는 100 - 700 ℃의 온도범위에서 ±3 ℃이내의 온도편차를 갖도록 제어될 수 있도록 하며, 유량은 300 - 500 ℓ/min이 되도록 구성하는 것이 바람직하다.
콜드 스프레이법의 코팅 효율과 코팅막의 특성을 향상시키기 위한 코팅 공정 변수로는 가스 온도의 효과, 가스 종류의 효과, 기판과의 이격 거리의 효과, 분말 공급률(가스 유량, 압력, 가스 속도, 기체와 분말간의 비율의 함수가 될 수 있다.), 분말의 자체의 조성, 입도, 첨가제, 점도, 공급(Feeding) 방법(고압/저압방식 등) 등이 고려될 수 있다.
특히, 가스의 온도의 경우는, 분사되는 가스의 온도가 증가할수록 코팅의 효율이 증가하는 것으로 나타나며, 따라서 콜드 스프레이법에서는 분사되는 가스의 온도를 증가시켜야 코팅 효율이 증가할 수 있지만, 가스의 온도가 어느 정도 증가하게 되면, 코팅 효율이 일정하게 되는 것을 볼 수 있다. 또한, 분사되는 가스를 미리 가열시키는 것과 미리 가열되지 않았을 때의 코팅 효율은 일정한 것으로 나타나, 미리 가스를 가열하는 것은 코팅 효율에는 영향을 주지 않는 것으로 보여진다. 이러한 이유로, 코팅 효율을 증가시키기 위한 공정 변수 제어 중에, 가속하고자 하는 가스의 온도를 올리는 것이 바람직하며 대량 생산의 경우에는 많은 유량의 가스를 사용하므로 가스가 흐르는 상태에서도 균일한 온도를 유지하기 위하여 대용량 가열장치를 구비하는 것이 좋다.
가스의 종류는 콜드 스프레이법으로 코팅할 때, 사용되는 가스의 종류로는 헬륨, 질소, 공기 등이 있는데, 일반적으로 헬륨>질소>공기의 순으로 입자속도의 빠르기 결정되므로 헬륨을 사용하였을 때 가장 높은 코팅 효율을 나타내며, 경제적인 면까지 고려하면 공기가 가장 좋다.
기지와의 거리는 기지와 노즐과의 거리에 따라 코팅 효율이 변화하는 것을 볼 수 있다. 헬륨가스를 사용하는 경우에는 기판과의 거리가 증가할수록 코팅효율이 감소하는데 이는 기판과의 거리가 멀수록 가속된 미립자의 속도가 감소하여 충돌되는 미립자들 간에 반응(소성 변형)이 일어나지 않고 탄성 변형이 일어나기 때문에 코팅 효율이 감소하는 것으로 여겨진다. 그러나 공기를 사용하는 경우에는 기판과의 거리가 일정거리까지 증가할 동안에는 코팅효율이 약간 증가하다 일정거리 이상이 되면 급격히 감소하는 것으로 나타나 최적 거리가 존재함을 알 수 있다.
이상의 공정조건에 대하여 바람직하게는 가스의 온도는 400 - 500 ℃로, 가스의 압력은 3 - 7 kg/㎠로, 이격거리는 5 - 60 ㎜로 하는 것이 바람직하다.
또한 상기 분말에 분산제 등 첨가제를 사용하여 높은 점도를 가지는 경우에는 일반적인 콜드 스프레이용 고압분말 공급기 이외에 저압공급장치도 사용이 가능하다.
본 발명의 코팅시 콜드 스프레이법의 경우에는 저온에서 코팅이 이루어지기 때문에 기지소재의 선택에 있어서도 저융점의 다양한 소재를 선택할 수 있는 선택의 폭이 넓어진다. 따라서 저융점, 고 열전도성을 갖는 금속재를 선택할 수 있는 장점이 있고, 저온에서 코팅함으로써 기지가 용융되거나 산화되는 문제가 전혀 없는 장점을 가지고 있다.
상기 콜드 스프레이 방식에 사용되는 세라믹으로는 각 부품의 용도에 따라 다양한 형태의 세라믹 분말이 사용될 수 있고 바람직하게는 질화알루미늄(AlN), 알루미나(Al2O3), 이트리아(Y2O3), 야그(YAG), 지르코니아, 세륨 옥사이드(Ce02), 탄화규소(SiC), 질화규소(Si3N4), 탄화붕소(BC), 이산화티타늄(TiO2) 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 질화알루미늄의 경우는 특히 강한 유전율을 요구하는 정전척 등의 부품이나 높은 열전도성을 요구하는 부품에 적용될 수 있고 내플라즈마 특성 및 내화학성이 요구되는 곳에는 알루미나, 이트리아, 야그, 지르코니아 또는 이들의 혼합물 등이 적용될 수 있으며, 이외에도 세륨 옥사이드, 탄화규소, 질화규소, 탄화붕소, 이산화티타늄 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기의 콜드 스프레이 코팅이 적용되어지는 부품으로는 플라즈마 환경에 노출되는 부분, 플라즈마 환경과 관련된 바이어스 전압에 노출된 부분 또는 내마모성/내식성을 요구하는 부분을 포함하는 부품들이 해당될 수 있다. CVD 쳄버나 식각 쳄버의 경우에 공정의 특성상 플라즈마가 인가되거나 이를 위한 전압이 인가되는 부분이 존재하고 이러한 부분은 심각한 부식환경에 놓이게 되므로 상기 부분을 가지는 부품들은 내식성 및 화학적 안정성을 가질 필요가 있게된다. 따라서 이러한 부분에 대하여 내식성, 내열성 등이 우수한 세라믹 코팅을 적용하게 된다.
특히, 상기 플라즈마 환경에 노출되는 부분 또는 플라즈마 환경과 관련된 바이어스 전압에 노출된 부분을 포함하는 부품은 플라즈마 쳄버, 쳄버 라이너, 가스분산판, 가스링, 페디스탈(pedestal), 유전체창, 정전척 또는 포커스링을 들 수 있고, 상기 내마모성/내식성을 요구하는 부분을 포함하는 부품은 쳄버 라이너를 포함한 라이너, 유전체창, 정전척, 페디스탈을 포함한 운송메카니즘, 가스분산판과 가스링 등을 포함하는 가스공급 시스템, 페디스탈을 포함한 리프트 메카니즘, 로드락, 도어 메카니즘, 로봇암, 조임쇄 등이 포함될 수 있다.
상기 콜드 스프레이법에 의하여 생성되는 세라믹 코팅층의 두께는 너무 얇은 경우에는 보호막의 역할을 하지 못하고 너무 두꺼운 경우에는 열팽창계수의 차이에 따른 크랙발생의 원인이 되므로 상기 코팅층의 두께는 0.02 내지 25 ㎜, 바람직하게는 0.02 내지 1.5 ㎜로 하는 것이 좋다.
또한 상기 세라믹층의 반도체 제작 공정중의 열적 팽창 또는 열적 사이클링에 따른 열팽창계수의 차이에 따른 코팅층의 결합력 저하 또는 크랙발생 등을 최소화하기 위하여 상기 세라믹층 코팅단계 전에 상기 부품의 표면상에 중간층을 코팅하는 단계를 더 포함하도록 반도체 설비의 코팅층 형성방법을 구성할 수 있다.
따라서 부품의 기지 표면에 상기 중간층을 코팅하고 상기 중간층 상에 세라믹층을 코팅하여 보호막을 형성할 수 있다. 상기 중간층의 조성은 상기 열팽창계수의 차이에 따른 층간 변형량의 차이를 흡수할 수 있는 연성이 높은 백금 등의 소재를 사용하거나, 열팽창계수의 차이를 완화하도록 상기 세라믹 소재와 상기 부품의 기지에 해당하는 소재의 혼합물로 중간층을 형성할 수 있다.
또한 상기 중간층의 코팅방법으로 콜드 스프레이, 스퍼터링, 스퍼터 증착, 침적 코팅, 화학기상증착, 물리기상증착, 열간정수압프레싱, 냉간 정수압프레싱, 압축성형, 컴팩팅 및 소결, 플라즈마 분사 또는 열적분사를 적용할 수 있다. 즉, 상기 중간층의 코팅방법에는 다양한 코팅방법들이 적용될 수 있음은 물론이며 그 구체적인 예로는 본 발명은 상기 중간코팅층이 콜드 스프레이, 스퍼터링, 스퍼터 증착, 침적 코팅, 화학기상증착, 물리기상증착, 열간정수압프레싱, 냉간 정수압프레싱, 압축성형, 컴팩팅 및 소결, 플라즈마 분사 또는 열적분사(Thermal Spray) 중의 어느 하나의 방법으로 생성될 수 있다. 또한 이외에도 펄스드 레이저 증착(PLD)법, 증기(Evaporation)법 등이 적용 가능하고, 용사(Spray) 방식으로는 HOVF코팅법 등도 적용 가능하다.
상기 방법중 바람직하기로는 초음속에 의해 가속된 입자는 기판이나 입자들의 녹는점보다 항상 낮은 온도에서 코팅이 되기 때문에 입자의 물성을 그대로 유지하고, 기판의 물성도 변형되지 않고 코팅할 수 있으며, 기존의 용사법이 가지고 있는 기판의 산화나 기판의 응력, 저융점 기판에는 코팅할 수 없는 문제점까지도 동시에 해결할 수 있어 콜드 스프레이법이 가장 좋다.
또한 상기 세라믹층 코팅이후에도 추가적인 공정이 포함될 수 있다. 즉, 분말을 콜드 스프레이법에 의하여 코팅한 후 이를 평탄화하는 기계 가공을 하는 단계를 추가로 더 포함하도록 구성할 수 있고, 이와 별도로 또는 연계하여 상기 세라믹층 코팅단계 후에 상기 부품을 큐어링(curing) 하는 단계를 더 포함하도록 구성할 수 있다. 이때 상기 큐어링시의 온도는 기지의 기계적 성질에 영향을 미치지 않는 범위인 100 - 150 ℃인 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 상기의 반도체 제조설비의 코팅층 형성방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비 또는 그 부품을 제공한다.
상기 부품에는 내식성, 내마모성, 내열성 또는 내플라즈마성이 필요한 부분을 가지는 다양한 부품이 이에 해당될 수 있고, 특히 반도체 제조설비의 다양한 부품에 적용될 수 있으며, 반도체 제조설비 중에서도 플라즈마 환경에 노출되는 부분, 플라즈마 환경과 관련된 바이어스 전압에 노출된 부분 또는 내마모성/내식성을 요구하는 부분을 포함하는 부품에 적용될 수 있다.
또한, 상기 플라즈마 환경에 노출되는 부분 또는 플라즈마 환경과 관련된 바이어스 전압에 노출된 부분을 포함하는 부품으로는 플라즈마 쳄버, 쳄버 라이너, 가스분산판, 가스링, 페디스탈, 유전체창, 정전척 또는 포커스링을 들 수 있고, 상기 내마모성/내식성을 요구하는 부분을 포함하는 부품으로는 라이너, 유전체창, 정전척, 운송메카니즘, 가스공급 시스템, 리프트 메카니즘, 로드락, 도어 메카니즘, 로봇암, 조임쇄를 들 수 있다.
본 발명의 반도체 제조설비의 코팅층 형성방법은 코팅하는 세라믹 소재의 종류에 무관하게 코팅층을 형성할 수 있으므로 인하여 내식성, 내열성, 내플라즈마성이 뛰어난 세라믹 소재로 코팅층을 형성할 수 있다. 또한 저온 공정을 통하여 코팅 형성중에 부품의 기지가 용융되거나 가열됨이 없이 코팅층을 형성함으로써 코팅 공정중에 발생할 수 있는 기지의 산화 또는 용융을 막을 수 있으며 코팅 공정이 상온에서 이루어지므로 코팅공정후 별도의 냉각과정이 없으므로 기지와 코팅층간의 열팽창률 차이에 따른 층간분리나 크랙발생을 제거할 수 있고 잔류응력을 최소화할 수 있고 이를 통하여 기지와 코팅층간의 결합력을 증대시키고 코팅층의 벗겨짐을 최소화시킬 수 있다.
또한 중간층의 도입을 통하여 반도체 제조공정중에 부품에 발생하는 가열 및 냉각, 열적 사이클링에 따른 열적 스트레스를 최소화함과 동시에 이를 통하여 코팅층의 벗겨짐을 없앨 수 있다.
또한 본 발명의 반도체 제조설비의 코팅층 형성방법은 용이하게 후막을 형성할 수 있으며 상기와 같은 코팅층 벗겨짐의 최소화에 따라 쳄버내 오염 및 파티클 오염을 막을 수 있고, 이를 통하여 쳄버의 세정작업 횟수를 줄여 반도체 제조설비의 사용시간을 최대화하고 설비의 재활용을 용이하게 할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명의 저온공정에 따라 부품기지 소재의 선정에서 저 융점, 고 열전도도 재료의 선정이 가능하며, 낮은 생산단가와 고생산성으로 코팅층을 형성할 수 있고 대량생산에 용이한 장점이 있다.
이외에도 특히, 질화알루미늄 코팅층의 경우는 소결 공정이나 접착 공정을 통하지 않고 코팅층으로 사용함으로써 우수한 내식성을 갖음과 동시에 우수한 결합강도, 높은 유전성 및 열전도성을 갖는 장점이 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되는 것은 아니고, 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 해당 기술분야의 당업자가 다양하게 수정 및 변경시킨 것 또한 본 발명의 범위 내에 포함됨은 물론이다.
도 1은 본 발명의 저온 고속 분사 코팅 시스템의 전체 개략도이다.
Claims (9)
- 반도체 제조설비 부품의 표면을 코팅하는 공정에 있어서,상기 공정은 콜드 스프레이 방식으로 세라믹층을 부품의 표면에 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 코팅층 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 콜드 스프레이 방식은 가스의 온도가 400 - 500 ℃이고, 가스의 압력은 3 - 7 kg/㎠, 이격거리는 5 - 60 ㎜인 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 코팅층 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 세라믹은 질화알루미늄, 알루미나, 이트리아, 야그, 지르코니아, 세륨 옥사이드, 탄화규소, 질화규소, 탄화붕소, 이산화티타늄 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 코팅층 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 부품은 플라즈마 환경에 노출되는 부분, 플라즈마 환경과 관련된 바이어스 전압에 노출된 부분 또는 내마모성/내식성을 요구하는 부분을 포함하는 부품인 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 코팅층 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 세라믹 코팅층의 두께는 0.02 내지 1.5 ㎜로 하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 코팅층 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 세라믹층 코팅단계 전에 상기 부품의 표면상에 중간층을 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 코팅층 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 세라믹층 코팅단계 후에 상기 부품을 큐어링 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 코팅층 형성방법.
- 제7항에 있어서상기 큐어링시의 온도는 100 - 150 ℃인 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 코팅층 형성방법.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 형성방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비 또는 그 부품.
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