KR20060015818A - 플라즈마 전해 산화법에 의한 반도체 장비 코팅 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속 기판에 절연성 및 고 내식성을 갖는 세라믹을 코팅 또는 피막하는 제조 방법으로서, 보다 상세하게는 전해물질이 용해되어 있는 용기의 전해물질속에 피코팅재료를 담그고 상기 금속모재와 전해물질사이에는 전원이 가해지도록 구성한 후 상기 용기의 하부에 기포발생장치를 구성하여 상기 금속모재를 코팅하는 플라즈마 전해 산화법에 관한 것이다.

Description

플라즈마 전해 산화법에 의한 반도체 장비 코팅 방법{The method of coating a semiconductor equipment by plasma electroytic oxidation}

도 1은 본 발명의 플라즈마 전해 산화를 이용하는 장치를 나타낸 개략도.

도 2는 본 발명의 LCD 상부전극 또는 하부전극에 코팅이 적용된 개략도.

도 3은 본 발명의 플라즈마 전해 산화법에 의해 피막된 알루미나(AL₂O₃₎ 코팅측 위에 Ni을 플라즈마 코팅한 후 알루미나(AL₂O₃₎을 플라즈마 코팅한 미세조직을 나타낸 사진.

도 4는 본 발명의 AL합금 표면을 플라즈마 전해 산화법에 의해 코팅한 세라믹 코팅단면의 미세조직을 나타낸 사진.

도 5는 아노다이징에 의해 코팅된 표면을 나타낸 사진.

도 6은 플라즈마 전해 산화법에 의해 코팅된 표면을 나타낸 사진.

도 7은 본 발명의 의해 코팅된 금속과 비 코팅된 금속의 염분 테스트를 나타낸 도표.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

1. 용기 2. 기포발생장치

3. 전원 4. 금속모재

4a. 샌딩표면 5. 전해질 용액

6. 기포 7. 세라믹 코팅층

8. 금속 코팅층

본 발명은 금속 기판이 절연성 및 고 내식성을 갖는 세라믹 코팅 또는 피막하는 제조 방법으로서, 보다 상세하게는 전해물질이 용해되어 있는 용기의 전해물질속에 금속모재를 위치시키고 상기 금속모재와 전해물질사이에는 전원이 가해지도록 구성한 후 상기 용기의 하부에 기포발생장치를 구성하여 상기 금속모재를 코팅하는 플라즈마 전해 산화법에 관한 것이다.

일반적으로 현재 사용중인 대부분의 LCD 식각 상,하부 전극은 알루미늄 아노다이징을 사용해서 알루미늄 합금 모재에 전도성이 없으면서 고 내식성을 가진 알루미나(AL₂O₃)를 피막해서 제조하고 있다. 그러나, 상기와 같은 아노다이징법에 의해 제조된 기판의 코팅면은 코팅층 표면에 수직방향으로 무수한 열린 기공과 크랙이 존재하고, 특히 코팅된 모서리 부분에 모재가 보이는 많은 크랙이 발생하여 반도체 제조 공정에서 식각가스(F,Cl 종)및 플라즈마 분위기에 놓여지게 되면 식각가스가 기공 및 크랙으로 침투하여 알루니늄 모재 또는 알루미나와 반응하여 불화 알루미늄 또는 산화 붕소 화합물을 형성으로 인한 박리를 유발하며, 상부전극과 하부전극 사이에 글로우 방전 분위기로 노출된 모재는 아크를 발생시켜 모재는 코팅기 능을 상실하게 된다. 뿐만 아니라 피식각재료의 표면에 오염을 발생시키게 된다. 그리고, 플라즈마 용사법으로 코팅을 하게 되면 기판과 세라믹(AL₂O₃ 및 Y₂O ₃)의 열팽창 계수 차이에 의해 응력이 발생하고 밀착성이 감소하여 세라믹에 균열이 발생하게 된다. 또한 플라즈마 제트의 높은 온도에 의해 용융된 세라믹이 알루미늄 기판에 코팅되면 세라믹과 알루미늄 기판의 열팽창계수의 차이에 의한 응력에 따른 변형이 모재에 발생하여 플라즈마 용사 코팅을 적용하기는 어렵다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출 된 것으로, 종래의 알루미늄 아노다이징법과 플라즈마 용사법에서 발생하는 기공 및 크랙을 감소시켜 내식성, 열차폐, 절연성 등이 요구되는 반도체의 식각공정에 사용되는 전극 및 내부벽체를 만드는데 그 목적이 있다.

본 발명은 금속 기판이 절연성 및 고 내식성을 갖는 세라믹 코팅 또는 피막하는 제조 방법으로서, 보다 상세하게는 전해물질이 용해되어 있는 용기의 전해물질속에 금속모재를 위치시키고 상기 금속모재와 전해물질사이에는 전원이 가해지도록 구성한 후 상기 용기의 하부에 기포발생장치를 구성하여 상기 금속모재를 코팅하는 플라즈마 전해 산화법에 관한 것이다.

본 발명을 첨부된 도면에 의해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 플라즈마 전해 산화를 이용하는 장치를 나타낸 개략도로서, 1~50g/ℓ의 인산나트륨과 1~50g/ℓ의 규산나트륨, 약 1~50g/ℓ의 과산화수소, 1~50g/ℓ의 수산화칼륨이 구성된 10~50℃의 전해질 용액(5)이 담겨 있는 용기(1)의 하부에 기포발생장치(2)를 구성하고, 상기 전해질 용액(5)속에 금속모재(4)를 담근 후 상기 금속모재(4)의 일측 끝부분과 상기 전해질 용액(5)에 100~1000V의 전압과 30~200A의 전류와 50~200Hz의 교류전원이 가해지는 조건 속에 상기 기포발생장치(2)를 가동하여 기포(6)를 발생시키면 플라즈마 아크 발생에 의해 상기 기포(6)는 상기 금속모재(4)의 산화와 반응하여 상기 금속모재(4)의 표면에는 얇은 코팅막이 형성된다.

상기의 방법에서 금속모재(4)로서는 알루미늄합금이나 마그네슘합금이 주로 사용된다.

도 2는 본 발명의 LCD 상부전극 또는 하부전극에 코팅이 적용된 개략도를 나타낸 것으로서 금속모재(4)의 표면에는 식각공정중 모래불어떨기 흔적인 샌딩표면(4a)이 남게되고 상기 금속모재(4)의 표면에 생긴 샌딩표면(4a)은 1차 코팅작업인 플라즈마 산화법을 이용하여 금속모재(4)의 산화와 기포(6)가 반응하여 형성된 1차적인 세라믹 코팅층(7)에 의해 메워 지고, 다시 상기 세라믹 코팅층(7)의 표면에 금속재를 이용하여 코팅하는 2차 표면층인 금속 코팅층(8)을 형성시켜 외부 환경에 의해 산화 또는 염분에 의해 부식되는 것을 방지하기 위해 2중의 코팅층을 형성하도록 하며, 사용되는 곳에 따라 3중의 코팅층이 형성되도록 상기 금속 코팅층의 표면층 위에 3차 표면층인 세라믹을 코팅하여 세라믹 코팅층(7)을 형성 할 수도 있다.

한편 상기와 같은 금속 코팅층에 사용되는 금속재로는 니켈, 크롬, 바나듐 등이 사용되는 세라믹재로는 알루미나(AL₂O₃)나 이트리아(Y₂O₃)를 사용 한다.

도 3은 본 발명의 플라즈마 전해 산화법에 의해 피막된 알루미나(AL₂O₃₎ 코팅측 위에 Ni을 플라즈마 코팅한 후 알루마나(AL₂O₃₎을 플라즈마 코팅한 미세조직을 나타낸 사진이며, 도 4는 본 발명의 AL합금 표면을 플라즈마 전해 산화법에 의해 코팅한 세라믹 코팅단면의 미세조직을 나타낸 사진을 나타낸 것으로, 사진에서 보이는 바와 같이 매끈하고 치밀한 조직을 가지는 것을 볼 수 있다. 또한 도 5와 도 6은 각각 아노다이징에 의해 코팅된 표면과 플라즈마 전해 산화법에 의해 코팅된 표면을 나타낸 사진으로 도 5와 도 6의 표면층을 비교하면 도 5와 같이 아노다이징에 의해 코팅된 표면층은 무수히 많은 기공과 크랙이 존재하고 있음을 알 수 있는 반면, 도 6에 나타난 표면층은 플라즈마 전해 산화법에 의해 나타낸 코팅층으로 매우 적은 기공과 크랙이 거의 보이지 않음을 알 수 있다.

도 7은 본 발명의 의해 코팅된 금속과 비 코팅된 금속의 염분 테스트를 나타낸 도표를 나타낸 것으로 아무 것도 코팅하지 않은 알루미늄은 약 10시간도 염분을 견디지 못하였으며, 하드 아노다이징 코팅한 것은 약 1000 시간, 플라즈마 전해 산화에 의해 코팅된 알루미늄은 하드 아노다이징에 의해 코팅한 것 보다 7배 정도인 약 7000 시간 정도를 견딜 수 있다.

상기와 같이 본 발명에 따른 플라즈마 전해 산화법에 의한 코팅으로 형성된 코팅층은 모재와 코팅층의 밀착력이 우수하며, 코팅층의 두께를 5~200㎛ 정도로 조 절 할 수 있어서 종래의 알루미늄 아노다이징법과 플라즈마 용사법에서 발생하는 기공 및 크랙을 감소시켜 내식성, 내마모성, 열차폐, 절연성 등이 요구되는 다양한 분야에서 응용되어진다. 특히 Y₂O₃를 최종적으로 코팅표면으로 사용할 경우 LCD 식각 공정에서 발생하는 ALF₃의 발생을 억제할 수 있어서 AL₂O₃층 보다 좋은 특성을 나타낼 수 있다.

Claims (3)

1. 금속 기판에 절연성 및 내식성을 갖도록 세라믹 코팅 또는 피막을 형성하는 방법에 있어서,

   내부에 10~50℃의 전해질 용액이 담겨 있으며 하부에 기포를 발생할 수 있는 기포발생장치가 구비된 용기의 내부에 금속모재를 위치시키고, 상기 금속모재의 일측 끝부분과 전해물질에 전류를 가할 수 있도록 장치하여 상기 기포발생장치에서 기포를 발생함과 동시에 상기 금속모재에 전원을 가하여 플라즈마의 발생에 의해 상기 금속모재 표면에 얇은 코팅막을 형성하는 플라즈마 전해 산화법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 전해질 용액의 구성성분은 1~50g/ℓ의 인산나트륨과 1~50g/ℓ의 규산나트륨, 약 1~50g/ℓ의 과산화수소, 1~50g/ℓ의 수산화칼륨으로 용해된 플라즈마 전해 산화법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 전원의 조건은 100~1000V의 전압과 30~200A의 전류와 50~200Hz의 삼상의 교류전원을 사용하여 금속모재의 표면을 코팅하는 플라즈마 전해 산화법.

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