KR20070058338A - 반도체 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

저감된 미립자생성용 탄화규소 물품을 제공하는 방법이 개시되어 있다. 탄화규소 물품은 반도체 웨이퍼를 처리하는 데 이용되는 장치에서 구성 부품으로서 사용될 수 있다. 반도체 처리 중 저감된 미립자 생성은 반도체 웨이퍼 상의 오염을 감소시켜 그들의 수율을 증대시킨다.

Description

반도체 처리 방법{SEMICONDUCTOR PROCESSING}
본 발명은 미립자 오염이 저감된 반도체 웨이퍼를 제공하기 위한 반도체 웨이퍼 처리 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는, 본 발명은 저감된 미립자 생성용 탄화규소를 사용해서 미립자 오염이 저감된 반도체 웨이퍼를 제공하는 반도체 웨이퍼 처리 방법 및 이 탄화규소를 제조하는 방법에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼의 제조에는 다수의 제조공정이 포함된다. 처리 공정 중의 하나는 NF3 등의 불소계 화합물이 사용되는 플라스마 에칭실 속에서의 실리콘 웨이퍼의 처리이다. 이러한 화합물은 매우 반응성이고 부식성이다. 플라스마 에칭실에 있어서, 이러한 탄화규소 성분 등의 세라믹 재료는 탄화규소가 이론적으로 치밀하고 고순도인 동시에 실리콘 웨이퍼와 열적으로 견줄 만한 고온 재료이고 또한 에칭 약품에 대한 내성이 높기 때문에 이용되고 있다.
그러나, 에칭실에서 가스확산판 등의 탄화규소 성분의 이용은 반도체 웨이퍼를 오염시키는 바람직하지 않은 미립자를 다수 발생시킨다. 탄화규소는 다이아몬드 기구에 의해 기계가공되어 특정 형상 및 크기의 구성 요소를 생성한다. 상기 기계가공으로 인해 상기 구성 요소 상에 균열, 공동 등의 서브-표면 손상을 초래한 다. 구속되어 있지 않은 탄화규소 미립자는 상기 균열이나 공동에 포획되게 된다. 에칭 동안, 미립자는 상기 구성 요소로부터 방출되어 웨이퍼를 오염시킨다. 더욱 많은 웨이퍼가 가공됨에 따라 미립자 농도는 감소된다. 200 내지 250매의 웨이퍼를 가공한 후, 구성 요소로부터의 미립자 발생은 상당히 줄어들어, 탄화규소 구성 요소가 시판의 웨이퍼 처리에 대해서 허용가능하게 된다. 새로운 탄화규소 구성 요소의 조건을 조절할 때마다 200 내지 250매의 웨이퍼를 소모하는 것은 값비싸고, 또한 속도, 비용 및 성능을 강조하는 산업에 대해서는 비효율적이다.
누마타 등에 의한 미국특허 제 5,179,049호에는 반도체의 가열처리장치용의 탄화규소 부품이 개시되어 있다. 이 탄화규소는 주로 철불순물이 적고 44 ㎛ 이하의 결정을 지닌 α-타입 탄화규소이다. 이 α-타입 탄화규소 부품은 열처리 동안 오염을 감소시키고 반도체 웨이퍼의 수율을 증대시키는 것으로 알려져 있다.
웨이퍼 오염을 줄일 수 있는 α-타입 탄화규소가 있지만, 웨이퍼 오염을 조감시키고 각종 반도체 처리실에서 사용될 수 있는 탄화규소 및 그 탄화규소의 제조방법에 대한 요구는 여전히 남아 있다.
일 측면에 있어서, 본 발명의 방법은 a) 탄화규소 물품(article)을 제공하고; b) 반도체 웨이퍼 처리 중 1매 이상의 반도체 웨이퍼 상에 상기 물품이 160개 미립자/dm2 이하로 생성되도록 상기 탄화규소 물품의 1개 이상의 표면을 변형시키는 것을 포함한다.
다른 측면에 있어서, 본 발명의 방법은 a) 탄화규소 물품을 제공하고; b) 반도체 웨이퍼 처리 중 1매 이상의 반도체 웨이퍼 상에 탄화규소 물품이 160개 미립자/dm2 이하로 생성되도록 상기 탄화규소 물품의 1개 이상의 표면을 산화시키는 것을 포함한다.
또 다른 측면에 있어서, 본 발명의 방법은 a) 탄화규소 물품을 제공하고; b) 상기 탄화규소 물품의 1개 이상의 표면을 산화시키고; c) 반도체 웨이퍼 처리 중 1매 이상의 반도체 웨이퍼 상에 탄화규소 물품이 160개 미립자/dm2 이하로 생성되도록 상기 탄화규소 물품의 1개 이상의 표면의 코팅을 박리시키는 것을 포함한다.
상기 방법들에 의해 제조된 탄화규소 물품은 반도체 처리실에서 구성 요소로서 이용될 수 있다. 탄화규소 물품은 많은 통상의 탄화규소 구성 요소에 비해서 가공처리 동안 반도체 웨이퍼의 오염을 저감시키고, 더욱 효율적인 반도체 웨이퍼 제조 공정을 제공한다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용된 바와 같이, 다음의 약어들은 문맥이 달리 나타내지 않는 한 다음의 의미를 갖는다: ℃ = 섭씨 온도; ㎛ = 마이크론 = 마이크로미터; m = 미터; cm = 센티미터; mm = 밀리미터; nm = 나노미터; dm2 = 제곱 데시미 터; A = 암페어; mA = 밀리암페어; CVD = 화학적 기상 증착; PVD = 물리적 기상 증착; ㎖ = 밀리리터; min = 분; sec = 초; msec = 밀리초; hr = 시간; Hz = 헤르츠; kHz = 킬로헤르츠; W = 와트 = 1 주울/초; erg = 1 dyne cm = 10-7 주울; mV = 밀리볼트; 1 대기압 = 760 토르; 1 대기압 = 1.01325×106 dyne/㎠; psi = 평방 인치당 파운드; 1 대기압 = 14.7 psi; slpm = 대기압, 20℃에서 측정된 분당 표준 리터; rpm = 분당 회전수; Å = 옹스트롱 = 1×10-4 마이크론; RMS = 제곱 평균 제곱근(root means square); 및 SEM = 주사 전자 현미경.
달리 지시되지 않는 한, 백분율은 모두 중량 퍼센트이다. 수치 범위가 100%까지 부가되도록 강요되는 논리적인 경우를 제외하고는 모든 수치 범위는 포괄적이며 어떠한 순서로든 조합 가능하다.
본 발명의 방법은 반도체 웨이퍼 처리 중 반도체 웨이퍼 상에 상기 탄화규소 물품이 160개 미립자/dm2 이하로 생성되도록 상기 탄화규소 물품의 1개 이상의 표면을 변형시키는 것을 포함한다. 전형적으로, 탄화규소 물품은 반도체 웨이퍼 처리 중 65개 미립자/dm2 이하로 생성되거나, 또는 반도체 처리 중 반도체 웨이퍼 상에 30개 미립자/dm2 이하로 생성된다.
탄화규소는 열전도도, 전기 저항, 밀도 및 결정 구조 등의 상이하고 명백한 특성을 지닌 탄화규소를 얻는 많은 상이한 방법에 의해 제조될 수 있다. 탄화규소는 단결정 혹은 다결정성일 수 있다. 탄화규소는 화학적 기상 증착된 탄화규소, 물리적 기상 증착된 탄화규소, 반응 결합된 탄화규소, 소결된 탄화규소, 가열가압된(hot pressed) 탄화규소 및 발포된 탄화규소를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는, 탄화규소는 CVD 탄화규소, PVD 탄화규소, 소결된 탄화규소 및 가열가압된 탄화규소로부터 선택된다. 더욱 바람직하게는, 탄화규소는 CVD 탄화규소 및 PVD 탄화규소로부터 선택된다. 더욱 더 바람직하게는, 탄화규소는 CVD 탄화규소이다. CVD 탄화규소는 전형적으로는 β-큐빅 탄화규소이다.
전형적으로는 탄화규소 물품은 먼저 거시적으로 기계가공한다. 일반적으로, 거식적 기계가공은 탄화규소 물품의 형성후 해당 탄화규소 물품의 바람직하지 않은 표면 형상을 예를 들어 CVD 혹은 PVD 등에 의해 제거하여 그들의 원하는 기능을 위한 물품을 정형한다. 통상의 기계가공 프로세스가 이용될 수 있다. 이러한 프로세스는 연마, 래핑(lapping), 숯돌로 갈기, 초음파 가공, 워터 제트 혹은 연마제 가공, 레이저 가공, 방전 가공, 이온빔 가공, 전자빔 가공, 화학적 가공 및 전기화학적 가공을 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 전형적으로는, 표면은 다이아몬드 공구에 의해 가공된다.
탄화규소 물품이 거시적 기계가공된 후, 그들의 표면 중의 하나 이상은 반도체 처리 중 반도체 웨이퍼 상에 160개 미립자/dm2 이하로 생성되는 탄화규소 물품을 제공하도록 더욱 변형시킨다. 이 방법은 거시적 기계가공 후 탄화규소 물품의 표면상에 남아 있는 균열 및 공동을 저감시킨다. 균열 및 공동의 저감은 미립자가 전형적으로 포획되는 구속되지 않은 미립자의 수를 감소시킨다. 상기 방법은 기계 가공후 물품 상에 남아 있는 구속되지 않은 다수의 미립자를 제거한다. 후속의 거시적 기계가공은 블라스팅, 래핑, 연마 및 초음파 가공 시와 같이 연마제나 잔모래(grit) 재료를 이용하는 방법이나 에칭, 레이저 절삭, 코팅을 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 상기 방법들의 조합도 소망의 탄화규소를 얻는 데 사용될 수 있다.
전형적으로 상기 방법은 Ra가 0.5 ㎛ 이하, Rz(din)가 5 ㎛ 이하인 1개 이상의 표면을 제공하도록 탄화규소 물품의 1개 이상의 표면을 변형시킨다. 표면의 조도(roughness)는 표면 조직의 더욱 미세한 요철로 이루어지고 Ra 및 Rz(din)를 포함한다. "Ra"는 특정 평가 길이(평균 조도) 내에 기록된 중간선으로부터 프로필(피크) 높이 편차의 절대값의 산술 평균을 나타낸다. Ra는 0.5 ㎛ 이하의 범위 또는 0.1 ㎛ 내지 0.001 ㎛ 또는 0.01 ㎛ 내지 0.005 ㎛과 같은 범위이다. Rz(din) 값은 측정 길이 내의 어떠한 5개의 연속적인 표본 추출 길이의 평균 최대 피크-대-골(peak-to-valley) 높이이다. 피크-대-골 거리는 표면에서의 표면 구조의 높이와 골 사이의 간격이다. "피크"는 중심선 위에 놓인 프로필의 주어진 부분 상에서의 최대 높이의 점이다. "골"은 중심선 아래에 놓인 프로필의 주어진 부분 상에서의 최대 깊이의 점이다. Rz(din)는 5 ㎛ 이하의 범위이며, 또는 1 ㎛ 내지 0.005 ㎛ 또는 0.5 ㎛ 내지 0.05 ㎛과 같은 범위이다.
표면 조도를 측정하기 위하여 다양한 방법들이 사용될 수 있다. 적절한 하나의 방법은 자동 공분산 함수(autocovariance functioin)이다. 이차원적인 자동 공분산 함수는 방향과 거리의 함수이며, 한 방향으로 특정 길이에 의해서 분리된 모든 2-포인트 쌍의 높이 곱의 예상치를 나타낸다. 다시 말하면, 자동 공분산 함수는 특징적인 특성 길이, 즉 특정 높이를 갖는 2개의 피크 사이의 길이를 설명한다. 표면 윤곽의 결정에 대한 자동 공분산 함수의 응용의 설명에 대해서는 키엘리(Kiely) 등의 문헌 『Quantification of Topographic Structure by Scanning Probe Microscopy , Journal of Vacuum Sceince Technology B, vol. 15, no. 4, July/August 1997, pp 1483-1493』을 참조하면 된다. 조도 인자 및 이들 인자의 값 결정 방법의 다른 설명은 『Standard ASME B46.1-2002, Surface texture ( Surface Roughness , Wavines and Lay ) , American Society of Mechanical Engineeers, 2003』에서 제공된다. 일반적으로, 표면 특성의 방향성 표면 윤곽은 원자력 분광기(AFM; atomic force spectroscopy) 또는 광학 프로필로미터(profilometer)를 사용함으로써 결정된다.
얻어지는 탄화규소가 소망의 미립자 생성을 지니는 한 어떠한 적절한 표면 에칭 방법이라도 사용될 수 있다. 전형적으로는 에칭은 용융 염기 또는 무기 산에 의해 수행된다. 용융 염기에 의한 에칭은 500 ℃ 내지 1200 ℃의 온도, 또는 800 ℃ 내지 1000 ℃의 온도에서 수행될 수 있다. 산에 의한 에칭은 30 ℃ 내지 150 ℃의 온도, 또는 70 ℃ 내지 100 ℃의 온도에서 수행될 수 있다.
적절한 염기는 수산화 칼륨, 수산화 나트륨, 수산화 암모늄 또는 그의 혼합물 등의 알칼리 금속 염기를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 수산화 칼륨과 수산화 나트륨이 혼합물로서 이용된 경우, 수산화 나트륨에 대한 수산화 칼 륨의 중량비는 2:1 내지 1:2이다. 전형적으로, 에칭은 용융된 수산화 칼륨에 의해 수행된다. 용융된 염기의 pH는 8 내지 14의 범위, 또는 10 내지 13의 범위이다.
탄화규소 표면은 5분 내지 120분의 범위, 또는 15분 내지 60분 또는 20분 내지 30분의 범위에서 용융된 염기에 노출될 수 있다. 용융된 염기에 대해서 120분 이상 탄화규소를 노출하는 것은 감소된 미립자 농도 및 서브 표면 손상 대신에 표면의 염기에 의한 부식을 초래하여 더 많은 서브 표면 손상을 가져올 수 있다.
용융된 염기 처리는 대기압하에서 수행된다. 에칭은 플라스마실 혹은 소정의 적절한 장치에서 수행될 수 있다. 용융된 염기 처리가 수행되는 분위기는 불활성 분위기일 수 있다. 적절한 불활성 기체로는 아르곤, 헬륨, 크립톤, 크세논, 질소 및 이들의 혼합물을 들 수 있지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 기체의 유속은 50 slpm 내지 150 slpm의 범위이다. 수소, 혹은 불활성 기체 중의 하나 + 수소가 상기 플라스마실에서 발생될 수 있다. 수소의 유속은 20 slpm 내지 150 slpm이다. 용융된 염기에 의한 에칭을 위한 전형적인 불활성 분위기는 70 slpm 내지 120 slpm의 유속의 아르곤 기체 및 30 slpm 내지 75 slpm의 유속의 수소이다.
산 에칭도 염기에 대해 기재된 것과 같은 불활성 환경에서 혹은 비불활성 환경에서 수행될 수 있다. 산으로는 불화수소산(HF), 질산(HNO3), 인산(H3PO4), 황산(H2SO4) 또는 그의 혼합물을 들 수 있으나, 이들로 제한되는 것은 아니다. 산의 농도는 20 중량% 내지 90 중량%의 범위 또는 50 중량% 내지 약 80 중량%의 범위일 수 있다. 이러한 산 농도는 공급업자로부터 시판되는 것을 얻거나 작업자가 용이하게 제조할 수 있다. 2종 이상의 무기 산을 함께 혼합할 경우, 각 산의 동일한 중량이 사용된다. 전형적으로는 불화수소산과 질산 및 인산과의 2:1:1 또는 1:2:1 또는 1:1:2 또는 1:1:1의 중량비의 혼합물이 사용된다.
무기 산은 탄화규소의 표면에 15분 내지 100분, 또는 30분 내지 약 90분, 또는 50분 내지 70분 동안 적용된다.
무기산에 의한 더욱 전형적인 에칭 방법은 탄화규소의 1개 이상의 표면에 50중량% 내지 80 중량%의 질산과 20 중량% 내지 40 중량%의 염산을 60 내지 90분간 85 ℃ 내지 100 ℃의 온도범위에서 적용한다.
탄화규소 표면을 변형하기 위하여 강력한 절삭은 방사 에너지, 또는 파티클 혹은 전자기 파의 빔을 이용한다. 방사 에너지 절삭 또는 열처리는 일반적으로 통상의 진공 챔버 내에서 수행된다. 상기 물품 주변에 진공이 천천히 생성된다. 압력은 10-4 내지 10-10 torr 또는 10-6 내지 10-8 torr의 범위이다. 압력은 일정하게 유지되는 반면에 물품은 그 후 1000℃ 내지 2000℃ 또는 1200℃ 내지 1500℃의 온도까지 상승된다. 상기 물품은 일정한 온도 및 압력에서 2 내지 10시간, 또는 4 내지 8시간 유지된다. 그 후, 물품은 천천히 냉각되고 대기압으로되어 챔버로부터 제거된다. 냉각 및 압력 감소는 5분 내지 60분 또는 10분 내지 30분의 기간 동안 실시되며, 챔버로부터 세라믹을 제거하여 실온에서 6시간 내지 48시간, 또는 12 시간 내지 24시간 냉각한다.
전자기파 또는 미립자로는 양성자, 중성자, 전자, X-레이, (고밀도 광학 방 사) 레이저, 전기 아크로도 알려진 방전 가공(EDM) 및 마이크로파를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 표면을 변형하는 데 사용되는 장치는 일반적으로 에너지의 특정 빔을 세라믹의 표면상에 제어하거나 집속시키는 수단을 포함한다. 빔을 제어하고 집속시키는 데 사용된 특정 수단은 사용된 특정 종류의 전자기 방사에 좌우된다. 이러한 장치는 본 기술 분야에서 잘 알려져 있다.
일반적으로, 전자기 빔이 전자 빔, 이온 빔 또는 전기 아크에 의하여 생성되는 경우, 전류가 물품으로 흐른다. 전류는 5 mA 내지 100 mA 범위, 또는 10 mA 내지 80 mA 범위이다. 전자기 빔에 의하여 분배된 에너지는 파워 밀도(power density)로 환산해서 규정될 수 있으며, 이는 세라믹의 평균 파워 표면이다. 빔이 향하는 물품의 표면상의 지점에서의 평균 파워 밀도는 1000 W/㎠ 내지 5000 W/㎠ 의 범위, 또는 2000 W/㎠ 내지 4000 W/㎠의 범위일 수 있다. 전자기 빔의 피크 파워 밀도는 세라믹 표면상의 지점으로서 5000 W/㎠ 내지 10,000 W/㎠, 또는 5500 W/㎠ 내지 8000 W/㎠일 수 있다. 주어진 파워 세팅(power setting)에서 빔이 그 최대 초점(즉, 가장 작은 스폿 규격)인 경우 피크 파워 밀도는 공정 세팅으로서 정의될 수 있다. 전자기 빔을 위한 체류 시간은 0.1 msec 내지 5 msec 또는 0.5 msec 내지 2 msec의 범위일 수 있다.
탄화규소 표면을 원하는 특성으로 변형시키기 위해서는 임의의 적절한 레이저를 이용할 수 있다. 예를 들어 이산화 탄소 연속파 레이저, 펄스 빔 이산화탄소 레이저, 이트륨 가닛(YAG) 레이저, 크세논 클로라이드(XeCl) 엑시머 레이저가 이용될 수 있다. 레이저 파워 밀도의 범위는 800 W/㎠ 내지 2000 W/㎠ 또는 1000 W/㎠ 내지 1500 W/㎠이다. 전형적으로, 레이저 절삭은 표면으로부터 탄화규소를 0.01 내지 5 ㎛ 또는 0.1 ㎛ 내지 3 ㎛ 또는 1 내지 2 ㎛ 제거한다.
표면 산화는 800℃ 내지 2000℃, 또는 1000℃ 내지 1500℃의 온도에서 통상의 개방 공기로(open air furnace) 내에 탄화규소 물품을 위치시키는 것을 포함한다. 가열은 50시간 내지 400시간 또는 100시간 내지 250시간 동안 계속된다. 이 프로세스를 촉진시키기 위하여, 부가적인 산소가 노(furnace) 속으로 펌핑될 수 있다. 임의로, 산화 처리를 촉진시키기 위해서 산화 동안 공기에 스팀이 포함될 수 있다. 스팀이 공기 중에 포함될 경우, 스팀은 혼합물 중 5 체적% 내지 20 체적% 범위이고, 산소는 95 체적% 내지 80 체적% 범위이다.
또는 상기 방법은 노 속으로 산소가 펌핑 공급되는 밀폐된 노 내에서 실행될 수 있다. 전형적으로 밀폐된 노 내의 압력은 50 torr 내지 1 대기압 범위이다. 밀폐된 노 내에서의 산화는 전형적으로 5시간 내지 30시간 또는 10시간 내지 20시간 걸린다.
산화물 층의 두께는 0.1 ㎛ 내지 10 ㎛ 범위, 또는 0.2 ㎛ 내지 5 ㎛ 또는 0.3 ㎛ 내지 2 ㎛의 범위일 수 있다. 전형적으로 산화물은 산화 규소, 이산화 규소, 또는 산화물층을 구성하는 산화규소와 이산화규소의 배합물이다. 다음에, 산화물층은 1종 이상의 무기 산을 이용해서 박리시켰다. 적절한 산으로는 염산, 황산, 질산, 불화수소산, 인산 및 이들의 혼합물을 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 전형적으로 불화수소산이 이용된다. 박리는 20℃ 내지 90℃의 온도 에서 수행된다.
산화물이 제거될 때, 산화물이 덮고 있는 거친 표면 형상과 날카로운 피크도 제거된다. 탄화규소 미립자를 포획할 수 있는 균열 및 공동이 감소된다. 산화물 층의 제거는 소망의 표면 형상을 지닌 평활한 표면을 제공한다.
래핑 및 연마는 다양한 래핑 장치 및 연마 패드 등을 갖춘 통상의 장치를 이용하여 실행될 수 있다. 래핑 플레이트가 사용될 때, 상기 플레이트는 300 m/분 내지 3000 m/분 또는 600 m/분 내지 2500 m/분의 표면 속도로 회전한다. 래핑 및 연마는 1 psi 내지 15 psi의 압력에서 1 시간 내지 10 시간 실시된다.
래핑 및 연마는 슬러리, 페이스트 및 건조 미립자에 의해 수행될 수 있다. 다양한 종류는 물론 크기를 갖는 미립자가 이용될 수 있다. 원하는 표면 조도를 얻기 위하여 래핑 및 연마는 다양한 미립자 크기의 다단계로 실행될 수 있다.
화학적 기계적 연마는 식 AO·XZ2O3을 갖는 미립자에 의해 수행될 수 있고, 식 중, A는 적어도 하나의 2가 양이온, Z는 적어도 하나의 3가 양이온이며, 0.01≤ x ≤100이다. 양이온으로는 마그네슘, 철(Ⅱ), 아연, 망간, 니켈, 칼슘 및 그 혼합물을 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. Z 양이온으로는 알루미늄, 철(Ⅲ), 크롬, 티타늄 및 그 혼합물을 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 이러한 미립자는 5 ㎡/g 내지 200 ㎡/g의 비표면적, 5 ㎚ 내지 500 ㎚의 평균 결정 직경 그리고 10 ㎚ 내지 5000 ㎚의 평균 응집 미립자 직경을 갖는다. 제타 전위(Zeta potential)는 양, 영(zero) 또는 음일 수 있다. 전형적으로, 슬러리의 제타 전위는 +10 mV 이상 또는 -10 mV 이하이다. 수성 슬러리는 0.1 중량% 내지 10 중량%의 양의 미립자를 포함한다. 미립자에 더하여, 슬러리는 또한 하이드록실아민 화합물 암모늄 퍼설페이트, 과산화수소, 중합 전해질 및 유기산과 같은 산화제 및 환원제를 포함할 수 있다. 계면활성제, 안정제, 현탁제, 완충제 및 윤활제뿐만 아니라 킬레이트제도 포함될 수 있다. 제한되지는 않지만, 지르코늄, 구리, 코발트, 리튬 및 희토류 양이온과 같은 부가적인 양이온도 포함될 수 있다.
사용될 수 있는 다른 연마 미립자로는 다이아몬드, 탄화붕소, 질화 붕소, 질화 탄소, 탄화규소, 질화 규소 및 그 혼합물을 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 미립자 크기는 0.005 ㎛ 내지 30 ㎛ 또는 0.05 ㎛ 내지 20 ㎛ 또는 0.5 ㎛ 내지 10 ㎛의 범위일 수 있다. 다이아몬드 페이스트가 사용될 경우, 미립자 크기는 2 ㎛ 이하의 범위, 전형적으로는 1 ㎛ 이하의 범위일 수 있다. 이러한 연마 미립자는 슬러리의 1 중량% 내지 30 중량%를 구성한다. 킬레이트제, 완충제 및 계면활성제와 같은 통상의 첨가제가 통상의 양으로 슬러리 내에 포함될 수 있다.
다른 형태의 연마 처리로는 고정된 연마제 그라인딩 및 샌드 블라스팅과 같은 그릿 블라스팅(grit blasting)을 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 고정된 연마제 그라인딩은 전형적으로 다이아몬드, 탄화규소 및 모스 경도 9 이상의 다른 연마제를 이용하는 것을 포함한다. 이러한 재료들의 조합 역시 사용될 수 있다. 연마제는 미립자 형태 또는 다이아몬드 휠과 같은 그라인딩 휠 형태일 수 있다. 휠의 표면 속도는 적어도 1000 m/분, 또는 2000 m/분 내지 10,000 m/분이다. 미립자는 10 psi 내지 100 psi 또는 20 psi 내지 80 psi의 압력에서 가해 진다. 통상의 그라인딩 장치가 사용될 수 있다.
그릿 블라스팅이 사용될 경우, 통상의 샌드 블라스팅 장치, 미립자 블라스트 장치 및 블라스트 캐비넷이 이용될 수 있다. 연마제로는 다이아몬드, 탄화규소, 질화 규소, 질화 붕소, 탄화 붕소 및 이들의 조합물을 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 연마제는 10 psi 내지 500 psi 또는 25 psi 내지 150 psi의 압력에서 가해진다. 이러한 압력은 소망의 표면이 얻어질 때까지 가해진다.
연마제 미립자와 함께 초음파를 이용할 수 있다. 초음파 공구는 가공 부품을 유지하는 데 적합한 프레임 및 15 ㎑ 내지 40 ㎑ 또는 20 ㎑ 내지 35 ㎑와 같은 주파수에서 상기 공구를 발진시키는 초음파 구동기를 포함하는 공구 홀더를 구비한다. 초음파 에칭은 30 분 내지 120분 또는 60분 내지 90분의 범위이다.
소망의 표면을 제공하기 위해 재료의 코팅도 사용될 수 있다. 이러한 코팅으로는 탄화규소, 규소, 질화규소, 이산화규소 및 탄소를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 이러한 코팅은 세라믹 물품 표면 상에 CVD 또는 PVD에 의해 증착될 수 있다. 코팅의 형성에는 통상의 반응제를 이용할 수 있다. 증착 온도 및 압력은 코팅의 종류에 따라 다양할 수 있다. 전형적으로 노의 온도는 1000℃ 내지 1500℃ 또는 1200℃ 내지 1400℃의 범위일 수 있다. 노의 압력은 20 torr 내지 760torr 또는 80 torr 내지 125 torr일 수 있다. 코팅 증착속도는 0.01 ㎛/분 내지 5 ㎛/분 또는 0.5 ㎛/분 내지 3 ㎛/분의 범위일 수 있다. 일반적으로, 코팅 두께는 0.01 ㎛ 내지 10 ㎛ 또는 0.1 ㎛ 내지 5 ㎛일 수 있다.
탄화규소 물품의 표면을 변형시킨 후, 임의로 탄화규소 표면을 더욱 처리해 서 표면상에 남아 있는 임의의 잔사를 제거할 수 있다. 이러한 임의의 처리로는 희석 무기산 혹은 유기산, 또는 초임계 이산화탄소에 의한 처리를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다.
적절한 산으로는 염산, 황산, 질산, 불화수소산, 인산, 아세트산 및 이들의 혼합물의 희석 수용액을 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 이러한 산은 전형적으로 0.5 중량% 내지 10 중량%의 농도로 처리될 수 있다.
탄화규소 물품은 고압 반응기에서 초임계 이산화탄소에 의해 처리될 수 있다. 초임계 이산화 탄소는 탄화규소 물품 중의 균열 혹은 공동을 용이하게 침투해서 상기 균열 혹은 공동 내에 누적될 수 있는 구속되지 않은 미립자를 제거할 수 있다. 상기 물품은 70 기압 내지 250 기압, 또는 100 기압 내지 200 기압에서 가압된다.
탄화규소 표면은 Talystep 기계식 접촉 프로필로미터(contact profilometer)를 이용해서 측정한 바 전형적으로 10 Å 내지 100 Å 또는 20 Å 내지 60 Å의 RMS를 지닌다. 탄화규소 표면은 SEM을 이용해서 원하는 미립자 농도 및 서브표면 마무리에 대해서 검사될 수 있다.
전형적으로, 반도체 웨이퍼는 규소, 사파이어, 갈륨 비소 또는 탄화규소를 포함하는 재료로 구성될 수 있으나, 이들 재료로 제한되는 것은 아니다. 더욱 전형적으로는 반도체 웨이퍼는 규소로 구성된다. 또, 1매 이상의 웨이퍼가 동시에 처리될 수 있다.
탄화규소 물품은 각종 웨이퍼 처리장치에서 사용될 수 있다. 이러한 물품 으로는 일반적으로 플라스마 스크린, 가스 확산판, 포커스 링, 서스셉터 링 및 웨이퍼 유지장치를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 처리 장치로는 웨이퍼의 고온 어닐링 등을 위한 배취(batch) 처리실, 급속 가열 어닐링(RTA)로, 고온 확산, 질화물 증착, 에피택셜 규소 성장, 화학적 증착필름 성장, 웨이퍼 어닐링, 고온 확산 등을 위한 단일 웨이퍼 처리실 및 플라스마 에칭실을 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다.
다음의 실시예들은 본 발명을 더욱 예시하지만, 이들 실시예는 본 발명의 범위를 제한하기 위해 의도된 것은 아니다.
실시예 1
CVD 탄화규소 서스셉터 링(CVD silicon carbide susceptor ring)은 통상의 연마 장치를 이용하여 Ra = 0.8 ㎛의 표면 조도로 가공하였다. 상기 표면 조도는 접촉 프로필로미터를 이용해서 측정하였다. 상기 가공은 초기에 150 그릿(grit)을 가지는 다이아몬드 휠(diamond wheel)에 의해 수행하고, 이어서 320 그릿을 가지는 다이아몬드 휠에 의해 행해졌다. 연마는 9시간 동안 1750 rpm의 속도로 수행하였다.
다음에, 상기 서스셉터 링은 4 ㎛ 내지 8 ㎛의 미립자 크기를 가지는 다이아몬드 페이스트(paste)를 이용한 Pellon Pad™ 래핑 패드를 사용해서 래핑하였다. 상기 래핑은 600 m/min의 표면 속도로 2시간 동안 실시하였다.
상기 표면 조도는 접촉 프로필로미터를 이용해서 측정하였다. 상기 Ra 값 은 0.1 ㎛인 것으로 결정되었고, 상기 Rz(din)는 1 ㎛인 것으로 결정되었다.
그 후, 상기 서스셉터 링을 웨이퍼 보트(wafer boat)에 놓고, 반도체 웨이퍼를 상기 서스셉터 링에 위치시켰다. 이어서, 상기 웨이퍼 보트는 통상의 CVD 로(furnace) 내에 놓았다. 상기 노를 1100℃의 온도로 가열하고, 불활성 아르곤 및 수소 분위기가 에피택셜 필름 형성을 위해 마련되었다. 상기 웨이퍼를 갖춘 웨이퍼 보트를 상기 노 안에서 6시간 동안 가열하였다. 다음에, 상기 노는 실온까지 냉각하고, 상기 서스셉터 링 및 상기 웨이퍼를 갖춘 상기 웨이퍼 보트는 상기 노로부터 제거하였다. 웨이퍼 상의 탄화규소 미립자의 개수는 160개 미립자/dm2 이하인 것으로 예상되었다.
실시예 2
CVD 탄화규소 서스셉터 링은 실시예 1에 기재된 것처럼 통상의 연마 장치 및 방법을 이용하여 Ra = 0.8 ㎛의 표면 조도로 가공하였다. 상기 표면 조도는 접촉 프로필로미터를 이용해서 측정하였다.
다음에, 상기 서스셉터 링은 4 ㎛ 내지 8 ㎛의 미립자 크기를 가지는 다이아몬드 페이스트를 이용한 Pellon Pad™ 래핑 패드를 사용해서 래핑하였다. 상기 래핑은 1200 m/min의 표면 속도로 2시간 동안 실시하였다. 다음에, 서스셉터를 2 ㎛ 내지 4 ㎛의 미립자 크기를 지닌 다이아몬드 페이스트를 이용해서 3시간 연마하였다. Ra 값은 접촉 프로필로미터를 이용해서 측정한 바 0.05 ㎛인 것으로 예상되었고, 상기 Rz(din)는 0.5 ㎛인 것으로 예상되었다.
그 후, 상기 서스셉터 링을 웨이퍼 유지장치에 놓고, 반도체 웨이퍼를 상기 서스셉터 링에 위치시켰다. 이어서, 이 장치를 불활성 아르곤 분위기를 지닌 CVD 로 내에 놓았다. 상기 노의 온도는 실온에서 1100℃까지 승온시켰다. 상기 장치를 상기 노 속에서 10시간 가열하였다. 다음에, 상기 노는 실온까지 냉각하였다. 상기 웨이퍼 유지장치가 실온에 도달했을 때, 상기 노로부터 제거하였다. 실리콘 웨이퍼는 상기 장치로부터 제거하였다. 웨이퍼 상의 탄화규소 미립자의 개수는 160개 미립자/dm2 이하인 것으로 예상되었다.
실시예 3
CVD 탄화규소 서스셉터 링은 실시예 1에 기재된 것처럼 통상의 연마 장치를 이용하여 Ra = 0.8 ㎛의 표면 조도로 가공하였다. 상기 표면 조도는 접촉 프로필로미터를 이용해서 측정하였다.
다음에, 상기 서스셉터 링은 0.25 ㎛ 내지 1 ㎛의 미립자 크기를 가지는 다이아몬드 페이스트를 이용한 Pellon Pad™ 래핑 패드를 사용해서 래핑하였다. 상기 래핑은 1500 m/min의 표면 속도로 3시간 동안 실시하였다. 다음에, 서스셉터를 0.25 ㎛ 내지 1㎛ 범위의 크기의 미립자를 지닌 다이아몬드 페이스트를 이용해서 4시간 연마하였다. Ra 값은 0.005 ㎛인 것으로 예상되었고, 상기 Rz(din)는 0.05 ㎛인 것으로 예상되었다.
그 후, 상기 서스셉터 링을 표준 열 개방 공기로에 110℃에서 100시간 위치시켜 링의 표면위에 탄화규소의 0.4 ㎛ 두께의 층을 생성하였다. 다음에, 온도를 분위기 온도로 냉각시켰다. 상기 서스셉터 링이 냉각되었을 때, 1N 불화수소산 용액 중에 30℃에서 30분간 침지하여 서스셉터로부터 탄화규소층을 박리시켰다.
다음에, 서스셉터를 웨이퍼 보트에 놓았다. 서스셉터 보트에 실리콘 반도체 웨이퍼를 놓고, 이어서, 이 보트를 노 속에 넣었다. 상기 노는 아르곤과 수소의 불활성 분위기로 제공되었다. 노를 1200℃까지 가열하고, 보트를 상기 노에서 10시간 유지시켰다. 노의 온도를 실온까지 냉각시켰다. 웨이퍼 상의 탄화규소 미립자의 개수는 30개 미립자/dm2 이하인 것으로 예상되었다.
실시예 4
CVD 탄화규소 서스셉터 링은 실시예 1에서와 마찬가지 절차에 의해 가공하여 Ra = 0.8을 얻었다. 다음에, 서스셉터를 20% 산소를 함유하는 표준 열 개방 공기로 속에 놓았다. 이 노의 온도를 1000℃까지 가열하고, 압력은 1기압에서 유지하였다. 서스셉터를 상기 노 속에서 12시간 가열하여, 서스셉터 표면상에 탄화규소층을 0.1 ㎛ 두께로 생성하였다.
다음에, 서스셉터를 웨이퍼 보트에 놓았다. 서스셉터에 반도체 웨이퍼를 놓고, 이어서, 이 보트를 아르곤과 수소의 불활성 분위기를 지닌 노 속에 넣었다. 노를 1200℃까지 가열하고, 보트를 상기 노에서 10시간 유지시켰다. 노의 온도를 실온까지 냉각시켰다. 웨이퍼 상의 탄화규소 미립자의 개수는 65개 미립자/dm2 이하인 것으로 예상되었다.
실시예 5
CVD 탄화규소 서스셉터 링은 실시예 1에 기재된 것처럼 Ra = 0.8로 가공하였다. 다음에, 상기 서스셉터 링을 표준 열 개방 공기로 속에 놓아, 링의 표면에 0.8 ㎛ 두께의 두꺼운 이산화규소층을 생성시켰다.
개방 공기로의 온도를 1100℃에서 200시간 유지하여 상기 서스셉터 링의 표면상에 이산화규소층을 형성하였다. 다음에, 이 노를 분위기 온도까지 냉각시켰다. 서스셉터 링이 냉각되었을 때, 1N 불화수소산 용액 중에 30℃에서 30분간 침지하여 서스셉터로부터 탄화규소층을 박리시켰다.
상기 서스셉터의 표면 조도는 접촉 프로필로미터를 이용해서 측정하였다. Ra는 0.1 ㎛인 것으로 측정되었고, Rz는 1 ㎛인 것으로 측정되었다.
그 후, 상기 서스셉터 링을 웨이퍼 보트에 놓고, 실리콘 반도체 웨이퍼를 상기 링에 위치시켰다. 이어서, 이 보트를 노 속에 넣고 1050℃의 온도까지 가열하였다. 상기 보트를 상기 노 속에 아르곤 및 수소의 분위기에서 5.5 시간 유지하였다. 5.5 시간 후에, 상기 노를 실온까지 냉각시켰다. 보트가 실온에 도달했을 때, 상기 노로부터 제거하였다. 웨이퍼는 160개 미립자/dm2 미만인 것으로 예상되었다.
실시예 6
CVD 탄화규소 서스셉터 링은 실시예 1에 기재된 바와 같이 Ra = 0.8로 가공하였다. 다음에, 서스셉터 링을 표준 열 개방 공기로에 놓아, 링의 표면에 1 ㎛ 두께의 두꺼운 이산화규소층을 생성시켰다.
개방 공기로의 온도를 1100℃에서 300시간 유지하여 상기 서스셉터 링의 표면상에 이산화규소층을 형성하였다. 다음에, 이 노를 분위기 온도까지 냉각시켰다. 이어서, 이산화 규소 피복 링을 1N 불화수소산 용액 중에 30℃에서 30분간 침지하여 링으로부터 탄화규소층을 박리시켰다.
다음에, 상기 서스셉터를 웨이퍼 보트에 놓았다. 실리콘 반도체 웨이퍼를 상기 보트에 놓고, 이 보트를 노에 위치시켰다. 이어서, 이 노를 1200℃까지 가열하고, 보트를 상기 노 속에 10시간 유지하였다. 노가 냉각되었을 때, 상기 보트를 웨이퍼를 따라 제거하였다. 웨이퍼 상의 미립자의 개수는 65개 미립자/dm2 미만인 것으로 예상되었다.
실시예 7
CVD 탄화규소 가스 확산판을 0.25 ㎛ 내지 1 ㎛의 다이아몬드 미립자를 이용해서 RMS 20 Å까지 기계 가공하였다. 이 표면을 Talystep 기계식 접촉 프로필로미터 상에서 측정하였다. 다음에, 연마된 가스 확산판의 표면을 용융된 수산화 칼륨을 이용해서 900℃에서 10분간 에칭하였다. 이 에칭은 불활성 아르곤 가스 분위기에서 수행하였다.
다음에, 상기 가스 확산판을 고압 반응기에 놓고, 초임계 이산화 탄소로 200 기압까지 가압하였다. 상기 가스 확산판을 이 반응기 속에서 5시간 유지시켰다. 상기 가스 확산판을 SEM으로 조사한 바, 상기 판 위에는 설령 있을 경우 소수의 미립자가 관측되는 것으로 예상되었다.
실시예 8
CVD 탄화규소 가스 확산판을 질산 50 중량% 및 불화 수소산 20 중량%로 20℃에서 60분간 에칭하였다. 이 가스 확산판을 증류수로 세정하여 임의의 과잉의 질산을 제거하였다. 다음에, 이 가스 확산판을 실시예 7에서와 같이 고압 반응기에 놓고, 초임계 이산화탄소로 처리하였다. SEM 분석에 의하면, 상기 가스 확산판의 표면에는 설령 있을 경우 소수의 미립자가 관측되는 것으로 예상되었다.
실시예 9
탄화규소 가스 확산판을 알루미나 연마제 미립자를 이용해서 습식 샌드블라스트를 행하였다. 알루미나 연마제 미립자의 크기는 10 ㎛ 내지 20 ㎛였다. 가스 확산판의 표면을 슬러리 유속 10 ㎖/분으로서 30분간 블라스팅하였다.
샌드 블라스팅이 완료된 후, 가스 확산판을 블라스팅 챔버로부터 제거하고, 실시예 7에서와 같이 고압 반응기에 놓고, 초임계 이산화탄소로 처리하였다. 상기 가스 확산판을 SEM으로 조사한 바, 상기 판 위에는 설령 있을 경우 소수의 미립자가 관측되는 것으로 예상되었다.
실시예 10
CVD 탄화규소 가스 확산판을 실시예 1에 기재된 바와 같이 Ra = 0.8로 가공하였다. 다음에, 가스 확산판을 표준 열 개방 공기로에 놓아, 상기 판의 표면에 1 ㎛ 두께의 두꺼운 이산화규소층을 생성시켰다.
개방 공기로의 온도를 1100℃에서 50시간 유지하였다. 공기가 혼합물의 90 체적%를 구성하고, 스팀이 10 체적%를 구성하도록 스팀과 공기를 혼합하였다. 다음에, 이 노를 분위기 온도까지 냉각시켰다. 이어서, 이산화 규소 피복 판을 1N 불화수소산 용액 중에 30℃에서 30분간 침지하여 상기 판으로부터 탄화규소층을 박리시켰다. 상기 가스 확산판을 SEM으로 조사한 바, 상기 판 위에는 설령 있을 경우 소수의 미립자가 관측되는 것으로 예상되었다.
이상 본 발명에 의하면, 저감된 미립자생성용 탄화규소 물품을 제공하는 방법이 제공된다. 이 방법에 의해 제조된 탄화규소 물품은 반도체 처리실에서 구성 요소로서 이용될 수 있다. 또, 탄화규소 물품은 많은 통상의 탄화규소 구성 요소에 비해서 가공처리 동안 반도체 웨이퍼의 오염을 저감시키고, 더욱 효율적인 반도체 웨이퍼 제조 공정을 제공하는 것이 가능하다.

Claims (10)

  1. a) 탄화규소 물품을 제공하고;
    b) 웨이퍼 처리 중 반도체 웨이퍼 상에 탄화규소 물품이 160개 미립자/dm2 이하로 생성되도록 탄화규소 물품의 1개 이상의 표면을 변형시키는 것을 포함하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 탄화규소 물품을 에칭, 레이저 절삭, 표면 블라스팅, 코팅, 산화, 연마, 기계가공 또는 이들의 조합에 의해 변형시키는 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 에칭은 용융 염기에 의해 수행하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 초임계 이산화탄소에 의해 탄화규소 물품을 처리하는 공정을 추가로 포함하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 탄화규소는 CVD 탄화규소, PVD 탄화규소, 반응결합된 탄화규소, 소결된 탄화규소, 가열가압된(hot pressed) 탄화규소 또는 발포된 탄화규소로부터 선택된 방법.
  6. a) 탄화규소 물품을 제공하고;
    b) 반도체 웨이퍼 처리 중 반도체 웨이퍼 상에 탄화규소 물품이 160개 미립자/dm2 이하로 생성되도록 탄화규소 물품의 1개 이상의 표면을 산화시키는 것을 포함하는 방법.
  7. a) 탄화규소 물품을 제공하고;
    b) 탄화규소 물품 상의 1개 이상의 표면을 산화시키고;
    c) 반도체 웨이퍼 처리 중 반도체 웨이퍼 상에 탄화규소 물품이 160개 미립자/dm2 이하로 생성되도록 탄화규소 물품의 코팅을 박리시키는 것을 포함하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 1종 이상의 무기산에 의해 산화물 층을 박리시키는 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 무기산은 불화수소산인 방법.
  10. 제 7항에 있어서, 산화물 층의 두께는 0.1 ㎛ 내지 10 ㎛인 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101316804B1 (ko) * 2008-12-25 2013-10-11 가부시키가이샤 알박 정전척용의 척 플레이트의 제조 방법
KR20200008868A (ko) * 2018-07-17 2020-01-29 주식회사 마스터 포커스 링, 그 제조 방법, 및 기판 처리 장치

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006051719A1 (de) * 2006-10-30 2008-05-08 Daimler Ag Verfahren zur Bearbeitung einer beschichteten Reibkontaktfläche aus elektrisch leitfähigem Material und Elektrode zur elektrochemischen Bearbeitung
US20090142247A1 (en) * 2007-12-03 2009-06-04 Applied Materials, Inc. Chemical treatment to reduce machining-induced sub-surface damage in semiconductor processing components comprising silicon carbide
US8221546B2 (en) * 2008-03-26 2012-07-17 Ss Sc Ip, Llc Epitaxial growth on low degree off-axis SiC substrates and semiconductor devices made thereby
TWI411818B (zh) * 2009-12-07 2013-10-11 Global Material Science Co Ltd 改善擴散板表面特性之方法
CN102102209B (zh) * 2009-12-18 2013-01-23 世界中心科技股份有限公司 改善扩散板表面特性的方法
CN102485646B (zh) * 2010-12-02 2014-03-19 江苏协鑫硅材料科技发展有限公司 氮化硅的回收方法
JP6232680B2 (ja) * 2013-09-06 2017-11-22 大陽日酸株式会社 サセプタのクリーニング方法
JP6086056B2 (ja) * 2013-11-26 2017-03-01 信越半導体株式会社 熱処理方法
KR101563130B1 (ko) * 2014-11-07 2015-11-09 주식회사 펨빅스 플라즈마 내식각성이 향상된 공정부품 및 공정부품의 플라즈마 내식각성 강화 처리 방법
JP6415356B2 (ja) * 2015-03-04 2018-10-31 東京窯業株式会社 鉄溶湯用炭化珪素質耐火ブロックおよびその製造方法
CN108793970A (zh) * 2018-06-12 2018-11-13 佛山市华强协兴陶瓷有限公司 一种石膏磨用陶瓷研磨体的制备方法
WO2020067248A1 (ja) * 2018-09-27 2020-04-02 ダイセルポリマー株式会社 表面に粗面化構造を有する炭化物系の非磁性セラミックス成形体とその製造方法
CN114026263A (zh) * 2019-05-27 2022-02-08 顺克·齐卡博技术有限公司 化学气相沉积室制品
CN111446154B (zh) * 2020-05-06 2023-05-16 西安交通大学 一种基于超临界CO2处理的4H-SiC/SiO2界面低温改善方法及其应用
CN112409840A (zh) * 2020-10-12 2021-02-26 南昌航空大学 一种碳化硅/氮化碳复合增强导热防水薄膜及其制备方法
CN113172048A (zh) * 2021-04-28 2021-07-27 浙江工业大学 一种同步检测脉冲激光诱导冲击波颗粒去除方法及装置
CN113611589B (zh) * 2021-10-08 2021-12-24 中微半导体设备(上海)股份有限公司 零部件、等离子体装置、形成耐腐蚀涂层的方法及其装置
TWI802227B (zh) * 2022-01-17 2023-05-11 三幸有限公司 中間排出矽晶圓表面之積層物的去除方法
CN115156146B (zh) * 2022-06-22 2024-05-03 合肥微睿科技股份有限公司 一种气体扩散器清洗工艺及清洗辅助设备

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0221531A3 (en) * 1985-11-06 1992-02-19 Kanegafuchi Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha High heat conductive insulated substrate and method of manufacturing the same
EP0302639B1 (en) * 1987-08-01 1994-05-18 Kawasaki Steel Corporation Grain oriented electromagnetic steel sheets having a very low iron loss and method of producing the same
US4963393A (en) * 1989-09-07 1990-10-16 Cvd Incorporated Method to prevent backside growth on substrates in a vapor deposition system
US5108729A (en) * 1989-10-02 1992-04-28 Phillips Petroleum Company Production of carbide products
US4997678A (en) * 1989-10-23 1991-03-05 Cvd Incorporated Chemical vapor deposition process to replicate the finish and figure of preshaped structures
US5071596A (en) * 1989-10-23 1991-12-10 Cvd Incorporated Fabrication of lightweight ceramic mirrors by means of a chemical vapor deposition process
US4990374A (en) * 1989-11-28 1991-02-05 Cvd Incorporated Selective area chemical vapor deposition
EP0486938B1 (en) * 1990-11-20 1999-05-19 Asahi Glass Company Ltd. Heat treating apparatuses for semiconductors and high purity silicon carbide parts for the apparatuses and a method of making thereof
JP3147977B2 (ja) * 1991-12-19 2001-03-19 新日本製鐵株式会社 炭化珪素焼結体製反射ミラー用基板とその製造方法
JPH05238855A (ja) * 1992-02-28 1993-09-17 Tokyo Electric Power Co Inc:The セラミックコーティング部材の製造方法
US5374412A (en) * 1992-07-31 1994-12-20 Cvd, Inc. Highly polishable, highly thermally conductive silicon carbide
US5456796A (en) * 1993-06-02 1995-10-10 Applied Materials, Inc. Control of particle generation within a reaction chamber
US5354580A (en) * 1993-06-08 1994-10-11 Cvd Incorporated Triangular deposition chamber for a vapor deposition system
US6093252A (en) * 1995-08-03 2000-07-25 Asm America, Inc. Process chamber with inner support
US6086680A (en) * 1995-08-22 2000-07-11 Asm America, Inc. Low-mass susceptor
US6113702A (en) * 1995-09-01 2000-09-05 Asm America, Inc. Wafer support system
EP1531491A2 (en) 1996-04-18 2005-05-18 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. SiC device and method for manufacturing the same
JPH1083951A (ja) * 1996-09-06 1998-03-31 Hoya Corp Ｘ線マスクブランク及びｘ線マスク並びにパターン転写方法
KR100660416B1 (ko) * 1997-11-03 2006-12-22 에이에스엠 아메리카, 인코포레이티드 개량된 저질량 웨이퍼 지지 시스템
JP4043003B2 (ja) * 1998-02-09 2008-02-06 東海カーボン株式会社 ＳｉＣ成形体及びその製造方法
US6464843B1 (en) * 1998-03-31 2002-10-15 Lam Research Corporation Contamination controlling method and apparatus for a plasma processing chamber
JP4233651B2 (ja) * 1998-10-29 2009-03-04 信越半導体株式会社 シリコン単結晶ウエーハ
JP2000243742A (ja) * 1999-02-24 2000-09-08 Hitachi Chem Co Ltd プラズマ発生装置、そのチャンバー内壁保護部材及びその製造法、チャンバー内壁の保護方法並びにプラズマ処理方法
US6890861B1 (en) * 2000-06-30 2005-05-10 Lam Research Corporation Semiconductor processing equipment having improved particle performance
CN1284636C (zh) 2000-07-24 2006-11-15 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 陶瓷制品的清洁方法
GB2367532B (en) * 2000-07-27 2004-03-10 Kyocera Corp Layered unit provided with piezoelectric ceramics,method of producing the same and ink jet printing head employing the same
JP3931578B2 (ja) * 2001-03-30 2007-06-20 信越半導体株式会社 気相成長装置
US6780787B2 (en) * 2002-03-21 2004-08-24 Lam Research Corporation Low contamination components for semiconductor processing apparatus and methods for making components
US20030190870A1 (en) * 2002-04-03 2003-10-09 Applied Materials, Inc. Cleaning ceramic surfaces
US7256375B2 (en) * 2002-08-30 2007-08-14 Asm International N.V. Susceptor plate for high temperature heat treatment
US7267741B2 (en) * 2003-11-14 2007-09-11 Lam Research Corporation Silicon carbide components of semiconductor substrate processing apparatuses treated to remove free-carbon
JP2005285845A (ja) * 2004-03-26 2005-10-13 Ibiden Co Ltd プラズマエッチング装置のガス吹き出し板
JP4539140B2 (ja) * 2004-03-29 2010-09-08 住友電気工業株式会社 炭化珪素基板およびその製造方法
EP1735826A4 (en) 2004-04-08 2010-08-18 Ii Vi Inc CHIMICO-MECHANICAL POLISHING OF SIC SURFACES USING HYDROGEN PEROXIDE OR OZONEE WATER SOLUTIONS COMBINED WITH COLLOIDAL ABRASIVE
US20060255012A1 (en) * 2005-05-10 2006-11-16 Gunilla Jacobson Removal of particles from substrate surfaces using supercritical processing

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101316804B1 (ko) * 2008-12-25 2013-10-11 가부시키가이샤 알박 정전척용의 척 플레이트의 제조 방법
KR20200008868A (ko) * 2018-07-17 2020-01-29 주식회사 마스터 포커스 링, 그 제조 방법, 및 기판 처리 장치

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