KR20110037282A - 기판 처리 장치용 부재 및 이의 제조 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

기판 처리 장치용 부재 및 이의 제조 방법 및 기판 처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치용 부재 및 이의 제조 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것으로, 전자 소자 제조를 위한 기판 처리 장치용 부재의 제조 방법에 있어서, 기판 처리 장치용 부재의 몸체를 마련하는 단계와, 상기 몸체의 표면에 양극 산화 공정을 통해 양극 산화막을 형성하는 단계 및 상기 양극 산화막이 형성된 상기 몸체의 표면에 진공 증착 공정을 통해 세라믹막을 형성하는 단계를 포함하는 기판 처리 장치용 부재의 제조 방법과 이를 통해 제작된 기판 처리 장치용 부재 그리고, 이러한 부재가 결합된 기판 처리 장치를 제공한다.
이와 같이 본 발명은 기판 처리 장치용 부재의 표면에 양극 산화막과 세라믹막을 순차적으로 형성하여 부식성과 내구성을 향상시킬 수 있다.
기판 처리 장치, 부재, 표면, 양극 산화막, 세라믹막, 코팅

Description

기판 처리 장치용 부재 및 이의 제조 방법 및 기판 처리 장치{MEMBER FOR SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND MEHTOD FOR MANUFACTRUING THE SAME AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 기판 처리 장치용 부재 및 이의 제조 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것으로, 진공에서 반도체 기판 또는 유리와 같은 절연성 기판의 처리(예를 들어 증착, 식각 및 세정)를 담당하는 기판 처리 장치를 구성하는 알루미늄 부재의 표면 처리에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자, 평판 표시 소자, 솔라셀 및 발광 다이오드와 같은 전자 소자 들은 기판 상에 박막을 증착하고, 이러한 박막을 원하는 패턴으로 식각하여 제작된다. 이때, 전자 소자 제작을 위한 기판은 고온의 진공 분위기에서 처리 된다. 따라서, 이러한 전자 소자의 처리를 위해서는 고온의 진공 분위기를 갖는 기판 처리 장치가 필요하게 된다.
따라서, 기판 처리 장치는 기판 처리를 위해 다양한 부재로 구성된다. 즉, 종래의 기판 처리 장치는 진공 챔버와, 진공 챔버 내측에 마련된 히터부와, 진공 챔버 내측에 기판 처리를 위한 처리 가스를 공급하는 가스 공급부를 구비한다. 이때, 기판 처리 장치의 각 부재들은 알루미늄 또는 이의 합금으로 제작된다.
여기서, 기판 처리 장치의 경우 기판 상에 제작하기 위한 소자에 따라 다양한 처리 가스들이 사용될 수 있다. 이중 주로 사용되는 처리 가사로는 알루미늄과 같은 금속성의 물질들을 쉽게 부식시키는 가스가 사용된다. 예를 들어 불소, 염소 및 산소 계열의 원소를 함유하는 가스가 처리 가스로 사용된다.
이에 종래의 기판 처리 장치 내에 사용되는 각 부재들은 그 표면에 이러한 부식을 방지하기 위한 일반적인 표면 처리들이 되어 있다. 만일 표면 처리를 다시 하지 않는 경우에는 알루미늄이 기판 처리 공정 중에 부식되고, 이 부식에 의해 발생한 파티클들이 기판 상에 부착된다. 이로인해 기판 상에 제작되는 소자의 동작 불량의 원인이 된다.
그러나, 기판 처리 장치 내부는 고온의 고진공 상태이므로, 기판 처리 장치를 장시간 운영하는 경우 기판 처리 장치용 부재의 부식 방지용 표면 처리가 약화되거나 표면에 균열이 발생하는 문제가 발생한다. 이에 기판 처리 장치의 가동을 중지한 이후에 기판 처리 장치용 부재를 각기 분리하고 다시 부식 방지용 처리를 해주어야 하는 문제가 발생한다. 이로인해 기판 처리 장치의 운영 시간이 줄어들게 되고, 유지 관리 비용이 증가하게 되는 문제가 발생한다.
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 기판 처리 장치용 부재의 표면을 다층막으로 표면 처리하여 내 부식성을 강화시키고, 표면의 균열을 억제할 수 있는 기판 처리 장치용 부재 및 이의 제조 방법 및 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 전자 소자 제조를 위한 기판 처리 장치용 부재의 제조 방법에 있어서, 기판 처리 장치용 부재의 몸체를 마련하는 단계와, 상기 몸체의 표면에 양극 산화 공정을 통해 양극 산화막을 형성하는 단계 및 상기 양극 산화막이 형성된 상기 몸체의 표면에 진공 증착 공정을 통해 세라믹막을 형성하는 단계를 포함하는 기판 처리 장치용 부재의 제조 방법을 제공한다.
상기 몸체는 알루미늄 및 이의 합금으로 제작되고, 상기 세라믹막으로 Al2O3막, AlN막, Y2O3막, ZrO2막 중 적어도 어느 하나의 막을 사용하되 이를 단층 또는 다층으로 제작하며, 상기 진공 증착 공정으로 PVD, CVD 및 ALD 중 어느 하나를 사용하는 것이 효과적이다.
상기 진공 증착 공정은, 상기 몸체를 진공 증착 장치 내측으로 로딩시키는 단계와, 상기 몸체를 가열하는 단계 및 상기 진공 증착 장치 내측에 세라믹 증착 원료를 공급하는 단계를 포함하는 것이 가능하다.
상기 기판 처리 장치용 부재의 몸체는 기판 처리 공간을 갖는 챔버, 기판을 지지하고 가열하는 히터부 및 기판 처리 공간에 원료를 제공하는 원료 공급부를 포함하는 것이 가능하다.
상기 몸체로 히터부 및 상기 원료 공급부를 사용하는 경우, 상기 히터부와 상기 원료 공급부를 양극 산화용 전해액에 담근 다음 상기 히터부와 상기 원료 공급부에 양 전원을 제공하고, 상기 전해액에 음전원을 제공하여 상기 히터부와 상기 원료 공급부의 외측 표면에 상기 양극 산화막을 형성할 수 있다.
상기 몸체로 챔버를 사용하는 경우, 적어도 상기 챔버의 기판 처리 공간 내에 전해액을 충진시킨 다음 상기 챔버에 양 전원을 제공하고 상기 전해액에 음 전원을 제공하여 상기 챔버의 내측 표면에 상기 양극 산화막을 형성할 수 있다.
상기 몸체로 챔버를 사용하는 경우, 상기 챔버를 가열하고, 상기 챔버의 기판 처리 공간 내에 세라믹 증착 원료를 공급하여 챔버의 내측 표면에 세라믹막을 형성하는 것이 가능하다.
상기 몸체로 챔버를 사용하는 경우, 상기 챔버를 복수의 부분으로 분할하는 단계와, 상기 각 챔버 부분의 표면에 상기 양극 산화막을 형성하는 단계와, 상기 각 챔버 부분의 상기 양극 산화막 상에 상기 세라믹막을 형성하는 단계와, 상기 챔버 각 부분을 조립하여 상기 챔버를 제작하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전자 소자 제조를 위한 기판 처리 장치용 부재에 있어서, 부재의 표면에 양극 산화 공정을 통해 형성된 양극 산화막과, 상기 양극 산화 막의 표면 상에 진공 증착 공정을 통해 형성된 세라믹막을 포함하는 기판 처리 장치용 부재를 제공한다.
상기 세라믹막으로 Al2O3막, AlN막, Y2O3막, ZrO2막 중 적어도 어느 하나의 막을 사용하고, 상기 세라믹막은 1 내지 50㎛ 두께의 단층 또는 다층으로 제작될 수 있다.
상기 부재로 알루미늄 또는 이의 합금으로 제작된 챔버, 히터부 및 원료 공급부를 포함하는 것이 가능하다.
상기 부재로 챔버를 사용하는 경우, 적어도 상기 챔버의 내측 표면에 상기 양극 산화막과 상기 세라믹막이 형성되고, 상기 부재로 상기 히터부 및 상기 원료 공급부를 사용하는 경우, 적어도 상기 히터부와 상기 원료 공급부의 외측 표면에 상기 양극 산화막과 상기 세라믹막이 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 기판 처리 공간을 갖는 챔버와, 상기 기판 처리 공간에 위치하고 기판을 지지 가열하는 히터부 및 상기 기판에 처리 원료를 공급하는 원료 공급부를 포함하되, 적어도 상기 챔버의 내측 표면과, 상기 히터부 및 상기 원료 공급부의 외측 표면에는 각기 양극 산화막과 세라믹막이 순차적으로 코팅된 기판 처리 장치용 부재를 제공한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 알루미늄 및 이의 합금으로 제작된 기판 처리 장치용 부재의 표면에 양극 산화막과 세라믹막을 순차적으로 형성하여 부식성과 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 기판 처리 장치용 부재는 우수한 부식성과 내구성을 갖기 때문에 장비의 운영 시간을 증대시킴은 물론 장비의 유지 보수 비용도 절감시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 양극 산화막 상에 세라믹막을 증착함으로 인해 세라믹막과 양극 산화막 간의 접착성을 향상시켜 양극 산화막을 부식과 크랙으로 부터 효과적으로 보호할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 기판 처리 장치는 기판 처리 공간을 갖는 챔버(110)와, 기판 처리 공간에 위치하여 기판(10)을 지지하고 가열하는 히터 부(120)와, 기판(10)에 처리 원료를 공급하는 원료 공급부(130)를 포함한다. 여기서, 기판 처리 공간을 형성하는 챔버(110)의 내측 표면 그리고, 기판 처리 공간 내에 위치하는 히터부(120)와 원료 공급부(130)의 외측 표면에는 각기 양극 산화막(140-1a 내지 140-1d; 140-1)과 세라믹막(140-2a 내지 140-2d; 140-2)이 코팅되어 있는 것이 효과적이다.
하기에서는 기판 처리 장치를 구성하는 부재(챔버(110), 히터부(120), 원료 공급부(130))들에 관해 좀더 구체적으로 설명한다.
챔버(110)는 그 내측 표면에 양극 산화막(140-1a, 140-1b)과 세라믹막(140-2a, 140-2b)이 순차로 형성된다.
이와 같이 챔버(110)의 내측 표면에 양극 산화막(140-1a, 140-1b)을 형성하여 챔버(110)의 내측 표면이 산화되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 양극 산화막(140-1a, 140-1b) 상에 세라믹막(140-2a, 140-2b)을 형성하여 양극 산화막(140-1a, 140-1b)이 벗겨지는 것을 막을 수 있다. 더욱이 세라믹막(140-2a, 140-2b)이 양극 산화막(140-1a, 140-1b) 상에 형성됨으로 인해 처리 원료에 의해 챔버(110)의 내측 표면이 부식되는 것을 막을 수 있고, 챔버(110) 표면에서의 크랙 발생을 줄일 수 있다. 이를 통해 챔버(110) 내측 표면의 부식 처리 기간을 연장시킬 수 있게 된다. 이는 장치의 가동률을 향상시킴은 물론 유지 보수 비용도 감소시키게 된다.
여기서, 챔버(110)는 챔버 몸체(111)와 챔버 리드(112)를 구비한다. 여기서, 챔버 몸체(111)와 챔버 리드(112)는 알루미늄 또는 이의 합금으로 제작된다. 챔버 몸체(111)는 상측이 개방된 통 형상으로 제작된다. 그리고, 통의 하측 영역에는 히 터부(120)의 일부가 챔버(110) 외측으로 연장되는 관통홀(113)이 형성된다. 물론 도시되지 않았지만, 챔버 몸체(111)의 일측에는 기판(10)이 출입하는 출입구가 마련된다. 그리고, 챔버 몸체(111)의 내측 표면에는 양극 산화 공정을 통해 제작된 양극 산화막(140-1a)과, 증착 공정을 통해 형성된 세라믹막(140-2a)이 형성되어 있다.
또한, 챔버 리드(112)는 판 형상으로 제작되고, 챔버 몸체(111)에 착탈 가능하게 결합된다. 이때, 챔버 리드(112)의 내측 표면(즉, 하측면)에도 양극 산화막(140-1b)과 세라믹막(140-2b)이 형성된다.
히터부(120)는 기판(10)을 안착시키는 안착 판(121)과, 안착파(121)에 결합된 연장 축(122)과, 상기 안착판(121) 내측에 위치하여 안착 판(121) 상측의 기판(10)을 가열하는 히터(123)를 구비한다. 여기서, 안착판(121)과 연장축(122)은 알루미늄 또는 이의 합금으로 제작되는 것이 바람직하다. 이때, 도 1에 도시된 바와 같이 결합된 안착판(121)과 연장축(122)의 외측 표면에는 양극 산화막(140-1c)과 세라믹막(140-2c)가 형성된다. 상기 설명은 안착판(121)과 연장축(122)을 결합시킨 이후에 양극 산화막과 세라믹막을 형성함을 설명한 것이다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 안착판(121)과 연장축(122) 각각의 외측 표면에 양극 산화막과 세라믹막을 형성시킨 이후에 이둘을 결합시킬 수도 있다.
히터부(120)의 안착판(121)은 연장축(122)에 의해 승하강 할 수 있다. 그리고, 도시되지 않았지만, 안착판(121)에는 리프트 핀이 승하강하는 별도의 관통공이 형성될 수 있다. 이때, 관통공의 내측면에도 양극 산화막과 세라믹막이 코팅되어 있는 것이 바람직하다. 안착판(121)은 히터부(120) 상측에 놓이는 기판(10)의 형상에 따라 다양한 형상으로 제작된는 것이 효과적이다.
연장축(122)은 그 일부가 챔버(110)의 관통홀(113)을 관통하여 챔버(110) 외측에 마련된 스테이지(150)에 접속된다. 따라서, 스테이지(150)의 구동력을 안착판(121)에 제공한다. 이때, 챔버(110) 외측으로 연장된 연장축(122) 둘레에는 벨로우즈(160)기 형성된다. 벨로우즈(160)는 관통홀(113)이 형성된 챔버(110)의 하측면과 스테이지(150) 사이에 위치한다. 이를 통해 관통홀(113)에 의한 챔버(110)의 진공 파괴를 막을 수 있다.
히터(123)는 안착판(121) 내측에 위치한다. 본 실시예에서는 전기력에 의해 가열하는 전기식 히터를 사용한다. 바람직하게는 안착판(121) 내측에 열선이 배치되고, 열선에 전원을 제공하기 위한 배선이 연장축(122)을 따라 챔버(110) 외측으로 연장된다. 여기서, 히터(123)는 안착판(121)을 가열하여 안착판(121) 상의 기판(10)을 가열한다.
본 실시예에서는 기판 처리 장치를 구성하는 부재로 원료 공급부(130)가 있다. 원료 공급부(130)로 샤워헤드를 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 원료 공급부(130) 또한, 알루미늄 또는 이의 합금으로 제작된다.
원료 공급부(130)는 원료 공급 유로를 갖는 원료 공급 몸체(131)와, 상기 원료 공급 유로에 연통하는 다수의 분사홀(132)을 구비한다. 그리고, 원료 공급 몸체(131)의 외측 표면과 분사홀(132)의 내측면에는 양극 산화막(140-1d)과 세라믹막(140-2d)이 형성된다. 물론 상기 원료 공급 유로의 내측면에도 양극 산화막과 세 라믹막이 형성될 수 있다.
그리고, 도시되지 않았지만, 본 실시예의 기판 처리 장치는 챔버(110)의 외측에 위치하여 원료 공급부(130)에 처리 원료를 공급하는 원료 저장부를 구비할 수 있다. 또한, 챔버(110) 내부의 미반응된 처리 원료와 반응 부산물을 배기하는 별도의 배기 수단을 더 구비할 수 있다.
하기에서는 본 실시예의 기판 처리 장치를 구성하는 부재의 제조 방법을 설명한다. 특히 각 부재의 표면에 양극 산화막과 세라믹막을 코팅함을 설명하되, 히터부의 제조 방법을 중심으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치용 부재의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치용 부재의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
먼저, 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 기판 처리 장치용 부재의 몸체를 제작한다(S100). 이때, 기판 처리 장치용 부재로 히터부(120)를 사용하는 경우, 히터부(120)의 몸체를 제작한다.
도 3에 도시된 바와 같이 히터(123)가 내장된 안착판(121)과, 연장축(122)를 각기 제작한다. 이어서, 안착판(121)과 연장축(122)을 결합하여 히터부(120)를 제작한다.
이때, 안착판(121)과 연장축(122)은 알루미늄 또는 이의 합금으로 제작된다. 안착판(121)과 연장축(122)은 결합부재(예를 들어, 볼트, 나사)에의해 결합되거나 용접에 의해 결합될 수 있다. 이때, 안착판(121) 내측의 히터(123)는 연장축(122) 내측의 연장선과 전기적으로 연결되는 것이 효과적이다. 이때, 이들의 연결은 커넥터 타입으로 연결되거나 단자간의 면 접촉에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
이어서, 도 2와 도 4에 도시된 바와 같이 기판 처리 장치용 부재의 몸체 표면에 양극 산화 공정을 통해 양극 산화막(140-1)을 형성한다(S110). 즉, 앞서와 같이 제작된 히터부(120)의 외측 표면에 양극 산화 공정을 통해 양극 산화막(140-1)을 형성한다. 양극 산화 공정을 양극 산화막(140-1)을 형성하기 위한 양극 산화 장치에서 수행된다.
양극 산화 장치는 도 4에 도시된 바와 같이 전해액(201)이 저장된 양극 산화 챔버(200)와, 챔버(200)의 전해액(201) 내측에 위치하고 그 상측면에 히터부(120)(즉, 기판 처리 장치용 부재의 몸체)가 올려지고 히터부(120)에 전원을 공급하는 양 전극부(210)와, 상기 전해액(201)에 전원을 공급하는 음전극부(220) 그리고, 상기 양전극부(210)와 음전극부(220)에 각기 전원을 공급하는 전원부(230)를 포함한다.
따라서, 본 실시예의 양극 산화 공정은 먼저, 전해액(201)이 충진된 챔버(200)의 양전극부(210)에 히터부(120)를 위치시킨다. 여기서, 상기 전해액(201)으로는 황산, 수산, 크롬산 및 인상 중 적어도 어느 하나를 사용한다. 그리고, 필요에 따라 전해액(201) 내측에 Si, Mg, Cu, Cr, Fe 및 Mn 중 적어도 어느하나의 불순물이 첨가될 수 있다.
여기서, 히터부(120)는 양전극부(210)에 전기적으로 접속되는 것이 효과적이 다. 이를 통해 양전극부(210)에 인가된 전원을 히터부(120)에 전달할 수 있다. 그리고, 히터부(120)의 연장축(122)의 하측에 노출된 연장 배선(즉, 히터(123)에 접속되는 배선)은 별도의 차폐 수단에 의해 차폐되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 히터부(120)의 연장축(122)의 하측면이 상기 양전극부(210) 상측면에 놓여지는 것이 효과적이다. 그리고, 도 4에 도시된 바와 같이 히터부(120)는 대략 T자 형상으로 제작된다. 따라서, 히터부(120)가 양극 산화 챔버(200) 내측에서 움직일 수 있다. 이에 본 실시예에서는 도시되지 않았지만, 히터부(120)를 지지하는 별도의 지지수단이 마련될 수도 있다. 이러한 지지 수단을 두어 히터부(120)가 넘어지거나 움직이는 것을 막을 수 있다.
이와 같이 전해액(201) 내측에 히터부(120)를 위치시킨 다음, 전원부(230)를 통해 양전극부(210)와 음전극부(220)에 각기 전원을 제공한다.
이때, 양전극부(210)에 제공된 전원은 히터부(120)에 제공되고, 음전극부(220)에 제공된 전원은 전해액(201)에 제공된다. 이때, 제공되는 전원으로는 직류 또는 교류 전압/전류일 수 있다. 전원부(230)는 정류기를 통해 전원을 제공하는 것이 효과적이다.
이를 통해 히터부(120) 외측 표면에 양극 산화가 발생하여 양극 산화막(140-1)이 형성된다.
이어서, 도 2와 도 5에 도시된 바와 같이 양극 산화막(140-1)상에 진공 증착 장치를 이용한 진공 증착을 통해 세라믹막(140-2)을 형성한다(S120). 즉, 외측 표면에 양극 산화막(140-1)이 형성된 히터부(120)의 표면 즉, 양극 산화막(140-1) 상 에 세라믹막(140-2)를 형성한다.
세라믹막(140-2)은 진공 증착 장치 내에서 형성된다.
진공 증착 장치는 도 5에 도시된 바와 같이 진공 증착 챔버(300)와, 양극 산화막(140-1)이 그 외측 표면에 형성된 히터부(120)가 놓여지는 지지판(310)과, 상기 진공 증착 챔버(300) 내측으로 세라믹막 증착을 위한 공정 원료를 제공하는 원료 분사부(320)를 구비한다. 그리고, 도시되지 않았지만, 진공 증착 챔버(300)를 가열하는 가열 수단을 더 구비할 수 있다. 가열 수단은 진공 증착 챔버(300)의 내측에 위치할 수도 있고, 챔버(300) 외측에 위치할 수도 있다. 가열 수단을 통해 히터부(120)를 공정 온도까지 가열할 수 있다. 물론 진공 증착 챔버(300) 내부의 증착 압력을 조절하기 위한 압력 조절 수단도 더 구비할 수 있다. 그리고, 도 5에 도시된 바와 같이 원료 분사부(320)는 챔버(300)의 측면(즉, 히터부(120)의 측면)영역에 위치할 수도 있다. 이를 통해 세라믹 증착을 위한 원료를 히터부(120)의 측면(즉, 히터부(120)의 연장축(122))에도 충분한 원료를 공급할 수 있다. 물론 진공 증착 장치는 필요에 따라 플라즈마 발생을 위한 수단을 더 구비할 수 있다. 또한, 진공 증착 방법에 따라 상기 원료 분사부(320) 대신 스퍼터용 타겟을 사용할 수도 있다.
상기와 같은 진공 증착 장치를 이용한 진공 증착 방법을 통해 양극 산화막(140-1)이 형성된 히터부(120)의 표면에 세라믹막(140-2)을 형성한다.
이때, 진공 증착 방법으로는 CVD(Chemical Vapor Deposition), PVD(Physical Vapor Deposition) 및 ALD(Atomic Layer Deposition)을 사용할 수 있다. 하기에서 는 CVD 공정을 통해 세라믹막(140-2)을 증착함을 중심으로 설명한다.
먼저, 진공 증착 장치의 진공 증착 챔버(300) 내측으로 그 외측 표면에 양극 산화막(140-1)이 형성된 히터부(120)를 로딩한다. 이어서, 히터부(120)를 도 5에 도시된 바와 같이 지지판(310) 상에 위치시킨다. 이어서, 챔버(300)를 가열하여 히터부(120)를 공정 온도까지 상승시킨다. 이후, 원료 분사부(320)를 통해 세라믹막(140-2) 증착을 위한 공정 원료를 분사하여 히터부(120)의 외측 표면에 세라믹막(140-2)을 증착한다.
이때, 증착되는 세라믹막(140-2)으로 사용되는 공정 원료에 의해 다양한 막들이 제공될 수 있다. 또한, 필요에 따라 공정 원료로 전구체를 사용할 수도 있다. 본 실시예에서는 세라믹막(140-2)으로 Al2O3막, AlN막, Y2O3막, ZrO2막 중 적어도 어느 하나의 막을 사용한다. 물론 제공하는 공정 원료를 변경시켜 이러한 막들이 다층으로 형성될 수도 있다.
이와 같이 히터부(120)의 외측 표면에 세라믹막(140-2)을 형성한 이후에 히터부(120)를 진공 증착 챔버(300) 외측으로 언로딩한다.
물론, ALD 공정을 진행하는 경우에는 먼저 세라믹막 증착 원료를 진공 증착 챔버(300) 내측에 공급하여 세라믹막 증착 원료가 히터부(120)의 외측 표면에 흡착되도록 한다. 이어서, 미 흡착된 세라믹막 증착 원료를 퍼지한다. 이어서, 반응 가스를 진공 증착 챔버(300)에 공급하여 히터부(120) 외측 표면에 흡착된 세라믹막 증착 원료와 반응시킨다. 이를 통해 히터부(120)의 외측 표면에 세라믹막(140-2)이 형성된다. 이후, 미 반응된 반응 가스와 반응 부산물을 퍼지한다. 상기 공정을 복수번 반복하여 원하는 두께의 세라믹막(140-2)을 히터부(120)의 외측 표면에 형성한다. 본 실시예에서는 세라믹막(140-2)을 1 내지 50㎛ 두께로 증착하는 것이 효과적이다. 이를 통해 크랙에 안정적이고, 내부식성이 뛰어난 표면막을 형성할 수 있게 된다. 그리고, 세라믹막(140-2)에 의해 감싸인 양극 산화막(140-1)을 기판 처리 원료로 부터 보호할 수 있다. 바람직하게는 세라믹막(140-2)의 두께를 10 내지 40㎛로 하여 크랙 안정성을 높일 수 있다.
이와 같이 양극 산화막(140-1)을 형성한 이후 그 표면에 진공 증착을 통해 세라믹막(140-2)을 증착함으로 인해 양극 산화막(140-1)을 보호할 수 있다. 더욱이 양극 산화막(140-1) 표면의 오목부분이 이러한 세라믹막(140-2)으로 채워짐으로 인해 양극 산화막(140-1)의 크랙 발생을 크게 줄일 수 있다. 이를 통해 양극 산화막(140-1)의 부식성을 증대시킬 수 있게 된다.
또한, 양극 산화막(140-1)은 부재 표면을 산화시켜 형성한 것으로 부재와의 접착성이 우수하다. 그리고, 본 실시예에서와 같이 양극 산화막(140-1) 상측에 세라믹막(140-2)을 형성하기 때문에 앞서와 같이 양극 산화막(140-1) 표면의 오목부분에도 세라믹막(140-2)이 위치하게 된다. 이는 양극 산화막(140-1)과 세라믹막(140-2)의 접촉 면적을 증대시키는 효과를 갖는다. 따라서, 양극 산화막(140-1)과 세라믹막(140-2) 간의 접착력이 증대될 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 부재 표면에 부재와의 접착력이 우수한 보호막(즉, 표면 처리막)을 형성할 수 있게 된다.
물론 상기 설명에서는 히터부(120)의 안착판(121)과 연장축(122)을 결합한 상태에서 양극 산화 공정과 진공 증착 공정을 수행하여 히터부(120)의 외측 표면에 양극 산화막(140-1)과 세라믹막(140-2)을 형성하였다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 안착판(121)과 연장축(122) 각각의 외측 표면에 양극 산화막(140-1)과 세라믹막(140-2)을 형성한 이후 이들을 결합하여 히터부(120)를 제작할 수도 있다. 이를 통해 안착판(121) 하측에 위치하는 연장축(122)의 외측 표면의 세라믹막(140-2)의 두께가 얇아지는 문제를 해결할 수 있다. 이는 진공 증착시 제공되는 공정 원료 대부분이 안착판(121)의 상측 표면에 제공되기 때문에 연장축(122)의 외측 표면의 세라믹막(140-2)의 두께가 얇아질 수 있다. 따라서, 이들을 분리하여 막을 증착하는 경우에는 이러한 문제를 해결할 수 있다.
또한, 도시되지 않았지만, 양극 산화 공정 및 진공 증착 공정시 히터부(120)를 회전시켜 가면서 막 증착을 수행할 수도 있다. 이는 증착 공정을 중지한 상태에서 박막 증착 두께가 얇은 영역이 상측면에 위치하도록 한다. 이를 통해 두께가 얇은 영역의 박막 증착 두께를 두껍게하여 전체적인 박막 두께를 균일하게 할 수 있다. 이때, 히터부(120) 회전시 히터부(120)를 챔버 내측에서 회전시키는 것이 효과적이다. 물론 필요에 따라서는 히터부(120)를 챔버 외측으로 언로딩한 이후 이를 회전시킨 다음 다시 로딩시킬 수도 있다.
또한 상술한 양극 산화 장치와 진공 증착 장치 사이에는 진공 이송 수단이 위치할 수 있다. 이를 통해 양극 산화막(140-1)이 형성된 히터부(120)가 공기중에 노출되지 않을 수 있다. 또한, 양극 산화 장치와 진공 증착 장치에 로딩 전 및 언 로딘 후에 히터부(120)의 표면을 세정하는 세정 공정을 더 수행하는 것이 효과적이다.
물론 상술한 설명에서는 히터부(120)를 중심으로 그 외측 표면에 양극 산화막(140-1)과 세라믹막(140-2)을 형성함에 관해 설명하였다. 하지만, 이외에 다른 기판 처리 장치용 부재도 상술한 바와 같은 장치와 방법으로 그 외측 표면에 양극 산화막(140-1)과 세라믹막(140-2)이 형성될 수 있다.
이때, 기판 처리 공간을 갖는 챔버(110)의 경우 그 내측 표면에 양극 산화막(140-1)을 형성하기 위해 하기 설명에서와 같은 변형예가 적용될 수 있다.
도 6은 일 실시예의 변형예에 따른 기판 처리 장치용 부재의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이 챔버(110)를 양극 산화 장치 내측의 양극 산화 챔버(200)의 양전극부(210) 상에 위치시킨다. 그리고, 전해액(201)을 적어도 상기 챔버(110) 내측에 충진한다. 이어서, 음전극부(220)를 전해액(201) 내측에 위치시킨다. 이후, 전원부(230)를 통해 양전극부(210)와 음전극부(220)에 전원을 공급하여 챔버(110)의 내측 표면에 양극 산화막(140-1)을 형성한다.
이와 같이 챔버(110) 내측에 전해액(201)을 담고 챔버(110)에 양전극 전원을 인가하고, 전해액(201)에 음 전극 전원을 인가하여 양극 산화막(140-1)의 내측 표면에 증착할 수도 있다.
물론, 세라믹막(140-2)의 증착 또한, 챔버(110) 전체를 가열하고 내부 공간에 세라믹막 증착용 원료를 제공하여 챔버(110)의 내측 표면에 세라믹막(140-2)을 형성할 수도 있다.
또한, 이에 한정되지 않고, 챔버(110)는 다수의 부분으로 분리되고, 이 분리된 각 부분이 조립되어 제작된다. 즉, 챔버(110)가 챔버 몸체(111)와 챔버 리드(112)로 분리되고, 이때 챔버 몸체(111) 또한 다수의 몸체 부분으로 분리된다. 이에 본 실시예에서 챔버(110) 제작을 위해 분리된 부분을 각기 독립적(개별적)으로 양극 산화를 통해 양극 산화막(140-1)을 형성하고, 진공 증착을 통해 세라믹막(140-2)을 형성한다. 이후, 양극 산화막(140-1) 및 세라믹막(140-2)이 형성된 몸체 부분을 조립하여 챔버(110)를 제작할 수도 있다.
본 발명은 상기에서 서술된 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 즉, 상기의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위는 본원의 특허 청구 범위에 의해서 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치용 부재의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치용 부재의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도.
도 6은 일 실시예의 변형예에 따른 기판 처리 장치용 부재의 제조 방법을 설명하기 위한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 : 챔버 120 : 히터부
130 : 원료 공급부 140-1 : 양극 산화막
140-2 : 세라믹막

Claims (13)

  1. 전자 소자 제조를 위한 기판 처리 장치용 부재의 제조 방법에 있어서,
    기판 처리 장치용 부재의 몸체를 마련하는 단계;
    상기 몸체의 표면에 양극 산화 공정을 통해 양극 산화막을 형성하는 단계; 및
    상기 양극 산화막이 형성된 상기 몸체의 표면에 진공 증착 공정을 통해 세라믹막을 형성하는 단계를 포함하는 기판 처리 장치용 부재의 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 몸체는 알루미늄 및 이의 합금으로 제작되고,
    상기 세라믹막으로 Al2O3막, AlN막, Y2O3막, ZrO2막 중 적어도 어느 하나의 막을 사용하되 이를 단층 또는 다층으로 제작하며,
    상기 진공 증착 공정으로 PVD, CVD 및 ALD 중 어느 하나를 사용하는 기판 처리 장치용 부재의 제조 방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 진공 증착 공정은,
    상기 몸체를 진공 증착 장치 내측으로 로딩시키는 단계;
    상기 몸체를 가열하는 단계; 및
    상기 진공 증착 장치 내측에 세라믹 증착 원료를 공급하는 단계를 포함하는 기판 처리 장치용 부재의 제조 방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치용 부재의 몸체는 기판 처리 공간을 갖는 챔버, 기판을 지지하고 가열하는 히터부 및 기판 처리 공간에 원료를 제공하는 원료 공급부를 포함하는 기판 처리 장치용 부재의 제조 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 몸체로 히터부 및 상기 원료 공급부를 사용하는 경우,
    상기 히터부와 상기 원료 공급부를 양극 산화용 전해액에 담근 다음 상기 히터부와 상기 원료 공급부에 양 전원을 제공하고, 상기 전해액에 음전원을 제공하여 상기 히터부와 상기 원료 공급부의 외측 표면에 상기 양극 산화막을 형성하는 기판 처리 장치용 부재의 제조 방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 몸체로 챔버를 사용하는 경우,
    적어도 상기 챔버의 기판 처리 공간 내에 전해액을 충진시킨 다음 상기 챔버에 양 전원을 제공하고 상기 전해액에 음 전원을 제공하여 상기 챔버의 내측 표면에 상기 양극 산화막을 형성하는 기판 처리 장치용 부재의 제조 방법.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 몸체로 챔버를 사용하는 경우,
    상기 챔버를 가열하고, 상기 챔버의 기판 처리 공간 내에 세라믹 증착 원료를 공급하여 챔버의 내측 표면에 세라믹막을 형성하는 기판 처리 장치용 부재의 제조 방법.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 몸체로 챔버를 사용하는 경우,
    상기 챔버를 복수의 부분으로 분할하는 단계;
    상기 각 챔버 부분의 표면에 상기 양극 산화막을 형성하는 단계;
    상기 각 챔버 부분의 상기 양극 산화막 상에 상기 세라믹막을 형성하는 단계;
    상기 챔버 각 부분을 조립하여 상기 챔버를 제작하는 단계를 포함하는 기판 처리 장치용 부재의 제조 방법.
  9. 전자 소자 제조를 위한 기판 처리 장치용 부재에 있어서,
    부재의 표면에 양극 산화 공정을 통해 형성된 양극 산화막과,
    상기 양극 산화막의 표면 상에 진공 증착 공정을 통해 형성된 세라믹막을 포 함하는 기판 처리 장치용 부재.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 세라믹막으로 Al2O3막, AlN막, Y2O3막, ZrO2막 중 적어도 어느 하나의 막을 사용하고, 상기 세라믹막은 1 내지 50㎛ 두께의 단층 또는 다층으로 제작된 기판 처리 장치용 부재.
  11. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
    상기 부재로 알루미늄 또는 이의 합금으로 제작된 챔버, 히터부 및 원료 공급부를 포함하는 기판 처리 장치용 부재.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 부재로 챔버를 사용하는 경우, 적어도 상기 챔버의 내측 표면에 상기 양극 산화막과 상기 세라믹막이 형성되고, 상기 부재로 상기 히터부 및 상기 원료 공급부를 사용하는 경우, 적어도 상기 히터부와 상기 원료 공급부의 외측 표면에 상기 양극 산화막과 상기 세라믹막이 형성된 기판 처리 장치용 부재.
  13. 기판 처리 공간을 갖는 챔버;
    상기 기판 처리 공간에 위치하고 기판을 지지 가열하는 히터부; 및
    상기 기판에 처리 원료를 공급하는 원료 공급부를 포함하되,
    적어도 상기 챔버의 내측 표면과, 상기 히터부 및 상기 원료 공급부의 외측 표면에는 각기 양극 산화막과 세라믹막이 순차적으로 코팅된 기판 처리 장치용 부재.
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