KR20130123821A - Plasma resistant coating layer, method of manufacturing the same and plasma resistant unit - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 내 플라즈마 코팅막, 이의 제조 방법 및 내 플라즈마 부품에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 고밀도 산화 이트륨 코팅막을 포함하는 내 플라즈마 코팅막, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 내 플라즈마성 부품에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma resistant coating film, a method for manufacturing the same, and a plasma component thereof, and more particularly, to a plasma resistant film including a high density yttrium oxide coating film, a method for manufacturing the same, and a plasma resistant part including the same.
반도체 소자, 디스플레이 소자 등과 같은 집적회로 소자의 제조에서는 고밀도 플라즈마 환경에서 식각 공정 등을 수행한다. 이에, 고밀도 플라즈마 환경의 식각 공정은 내 플라즈마성 부품을 구비하는 식각 장치를 사용하여 수행된다.In the manufacture of integrated circuit devices such as semiconductor devices and display devices, etching processes are performed in a high density plasma environment. Thus, the etching process of the high density plasma environment is performed using an etching apparatus having plasma resistant components.
언급한 내 플라즈마 부품에 대한 예들로서는 대한민국 공개특허 2008-25012호(이하, '인용 문헌 1' 이라 함), 대한민국 등록특허 10-0940812호(이하, '인용 문헌 2'라 함) 등에 개시되어 있다. 특히, 인용 문헌 1에는 탄소를 포함하는 알루미나를 모재로 사용하는 내 플라즈마 부품에 대하여 개시하고 있고, 인용 문헌 2에는 열용사 코팅막 형성되는 반도체 장비의 부품에 대하여 개시하고 있다. 여기서, 언급한 인용 문헌 1 내지 2의 경우에는 산화 알루미늄, 질화알루미늄, 실리콘산화물과 같이 세라믹 재료 및 아노다이징 코팅된 세라믹 재료를 내 플라즈마 부품으로 적용하고 있다.Examples of the aforementioned plasma components are disclosed in Korean Patent Publication No. 2008-25012 (hereinafter referred to as 'quotation document 1') and Korean Patent Registration No. 10-0940812 (hereinafter referred to as 'quotation document 2'). have. In particular, Citation Document 1 discloses an internal plasma component using alumina containing carbon as a base material, and Citation Document 2 discloses a component of a semiconductor device in which a thermal spray coating film is formed. Here, in the cited references 1 to 2, ceramic materials and anodized coated ceramic materials such as aluminum oxide, aluminum nitride, and silicon oxide are applied to the plasma components.
그러나 약 20nm의 선폭을 갖는 최근의 집적회로 소자의 제조에서는 보다 높은 고밀도 플라즈마 환경에서 식각 공정 등을 수행하기 때문에 언급한 단일의 용사코팅막 또는 아노다이징 코팅된 반도체 장비의 부품보다 보다 내 플라즈마성과 전기 절연성이 우수한 내 플라즈마성 부품이 요구되고 있는 실정이다.However, in the recent fabrication of integrated circuit devices having a line width of about 20 nm, since the etching process is performed in a higher density plasma environment, the plasma resistance and the electrical insulation property are higher than those of the single spray coating film or anodized coated semiconductor equipment. There is a need for an excellent plasma resistant component.
본 발명의 목적은 기존에 용사 코팅막에 비해 우수한 내 플라즈마 특성을 갖는 동시에 우수한 전기 절연성을 갖는 복층의 내 플라즈마 코팅막 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a multilayer-resistant plasma coating film and a method of manufacturing the same, which have excellent plasma resistance and excellent electrical insulation as compared to the conventional spray coating film.
본 발명의 다른 목적은 용사 코팅막이 형성된 기존의 반도체 장비의 부품에 비해 우수한 내 플라즈마 특성을 갖는 동시에 우수한 전기 절연성을 갖는 내 플라즈마성 부품을 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a plasma resistant component having excellent plasma resistance and excellent electrical insulation property compared to a conventional semiconductor equipment component having a spray coating film formed thereon.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 내 플라즈마 코팅막은 산화 알루미늄 30 내지 50중량%와 산화 이트륨 50 내지 70중량%로 혼입된 용사코팅 분말을 플라즈마 용사 코팅하여 형성된 비정질의 제1 코팅막 및 에어로졸 증착 방법으로 제1 코팅막 상에 형성되며 상기 제1 코팅막 보다 높은 밀도 및 내 플라즈마 특성을 갖는 제2 코팅막을 포함한다. Plasma-resistant coating film according to an embodiment for achieving the object of the present invention is an amorphous first coating film formed by plasma spray coating the spray coating powder mixed with aluminum oxide 30 to 50% by weight and yttrium oxide 50 and 70% by weight and A second coating film is formed on the first coating film by the aerosol deposition method and has a higher density and plasma resistance than the first coating film.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 내 플라즈마 코팅막 제조방법은 내 플라즈마 특성이 요구되는 코팅 대상체 상에 산화 알루미늄 30 내지 50중량%와 산화 이트륨 50 내지 70중량%로 혼입된 용사코팅 분말을 플라즈마 용사코팅하여 형성된 비정질의 제1 코팅막을 형성하는 단계 및 에어로졸 증착방법을 수행하여 상기 제1 코팅막 상에 상기 제1 코팅막 보다 높은 밀도 및 내 플라즈마 특성을 갖는 제2 코팅막을 형성하는 단계를 포함한다.In addition, the plasma coating film manufacturing method according to an embodiment of the present invention, the plasma sprayed spray coating powder mixed with 30 to 50% by weight of aluminum oxide and 50 to 70% by weight of yttrium oxide on the coating object is required plasma resistance Forming an amorphous first coating layer formed by coating; and forming a second coating layer having a higher density and plasma resistance than the first coating layer on the first coating layer by performing an aerosol deposition method.
언급한 본 발명의 일 실시예에 따른 내 플라즈마 코팅막 및 이의 제조방법에 있어서, 상기 제1 코팅막은 평균 입도가 20 내지 60㎛인 용사코팅 분말을 이용하여 형성된 비정질의 알루미늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다.In the above-mentioned plasma-resistant coating film according to an embodiment of the present invention and a method for manufacturing the same, the first coating film may include an amorphous aluminum- yttrium oxide formed using a spray coating powder having an average particle size of 20 to 60㎛. have.
언급한 본 발명의 일 실시예에 따른 내 플라즈마 코팅막 및 이의 제조방법에 있어서, 상기 제2 코팅막은 0.01 내지 1.0%의 기공을 갖는 고밀도 이트륨 산화막일 수 있다.In the above-mentioned plasma resistant coating film and a method for manufacturing the same according to an embodiment of the present invention, the second coating film may be a high density yttrium oxide film having pores of 0.01 to 1.0%.
언급한 본 발명의 일 실시예에 따른 내 플라즈마 코팅막 및 이의 제조방법에 있어서, 상기 제2 코팅막은 에어로졸 증착방법으로 형성되는 알루미늄 산화물(Al2O3)과 에어로졸 증착방법으로 형성되는 이트륨 산화물(Y2O3)을 적어도 2회 반복 적층함으로서 형성된 0.01 내지 1%의 기공을 갖는 고밀도 복합 코팅막일 수 있다.In the above-mentioned plasma resistant coating film according to an embodiment of the present invention and a method for manufacturing the same, the second coating film is aluminum oxide (Al 2 O 3 ) formed by the aerosol deposition method and yttrium oxide (Y formed by the aerosol deposition method (Y 2 O 3 ) may be a high density composite coating film having pores of 0.01 to 1% formed by repeatedly laminating at least two times.
언급한 본 발명의 일 실시예에 따른 내 플라즈마 코팅막 및 이의 제조방법에 있어서, 상기 제1 코팅막은 평균중심 조도 값이 100 내지 300㎛의 두께를 갖고, 제2 코팅막은 1 내지 20㎛의 두께를 가질 수 있다. In the above-mentioned plasma resistant coating film and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention, the first coating film has a thickness of the average center roughness of 100 to 300㎛, the second coating film has a thickness of 1 to 20㎛ Can have
언급한 본 발명의 일 실시예에 따른 내 플라즈마 코팅막 및 이의 제조방법에 있어서, 상기 제1 코팅막은 평균중심 조도 값이 약 2 내지 7㎛의 표면 거칠기를 갖고, 제2 코팅막은 약 0.1 내지 1.5㎛의 표면 거칠기를 가질 수 있다. In the above-mentioned plasma resistant coating film and a method for manufacturing the same according to an embodiment of the present invention, the first coating film has a surface roughness of about 2 to 7 ㎛ average center roughness value, the second coating film is about 0.1 to 1.5 ㎛ It may have a surface roughness of.
언급한 본 발명의 일 실시예에 따른 내 플라즈마 코팅막 및 이의 제조방법에 있어서, 제1 코팅막과 제2 코팅막을 포함하는 복합의 내 플라즈마 코팅막은 4100v 이상의 내전압 특성을 가질 수 있다.In the above-mentioned plasma resistant coating film and a method for manufacturing the same according to an embodiment of the present invention, the composite plasma coating film including the first coating film and the second coating film may have a withstand voltage characteristic of 4100v or more.
언급한 본 발명의 일 실시예에 따른 내 플라즈마 코팅막 및 이의 제조방법에 있어서, 상기 제1 코팅막의 표면을 연마하여 50 이하의 Rz 값을 갖도로 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the aforementioned plasma coating film and a method for manufacturing the same according to an embodiment of the present invention, the surface of the first coating film may further include adjusting to have a Rz value of 50 or less.
언급한 본 발명의 일 실시예에 따른 내 플라즈마 코팅막 및 이의 제조방법에 있어서, 상기 제1 코팅막 형성 전에 상기 코팅 대상체의 표면을 샌딩 처리하는 단계를 더 수행할 수 있다.In the aforementioned plasma coating film and a method for manufacturing the same according to an embodiment of the present invention, a step of sanding the surface of the coating object may be further performed before the first coating film is formed.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 내 플라즈마 부품은 내 플라즈마 특성이 요구되는 코팅 대상체, 상기 코팅 대상체 상에 형성된 복합의 내플라즈마 코팅막을 포함하되, 상기 내 플라즈마 코팅막은 산화 알루미늄 30 내지 50중량%와 산화 이트륨 50 내지 70중량%로 혼입된 용사코팅 분말을 플라즈마 용사 코팅하여 형성된 비정질의 제1 코팅막 및 상기 제1 코팅막 상에 에어로졸 증착 방법으로 형성되며 제1 코팅막 보다 높은 밀도 및 내 플라즈마 특성을 갖는 제2 코팅막을 포함한다.The plasma component according to an embodiment for achieving another object of the present invention includes a coating object requiring the plasma characteristics, a composite plasma coating film formed on the coating object, the plasma coating film is aluminum oxide 30 To 50 wt% and 50 wt% to 70 wt% of yttrium oxide, which is formed by plasma spray coating on the first amorphous coating film and the aerosol deposition method formed on the first coating film, and has a higher density and resistance than the first coating film. And a second coating film having plasma characteristics.
언급한 본 발명의 일 실시예에 따른 내 플라즈마 부품에 있어서, 상기 코팅 대상체가 금속의 모재일 경우 양극산화막이 더 포함될 수 있다. In the aforementioned plasma component according to an embodiment of the present invention, an anodization layer may be further included when the coating object is a base metal.
언급한 본 발명의 내 플라즈마 코팅막 및 이의 제조 방법에 따르면, 복합의 내 플라즈마 코팅막은 비정질의 제1 코팅막과 내 플라즈마성이 우수한 산화 이트륨을 포함하는 고 밀도 제2 코팅막이 적층된 구조를 갖기 때문에 상기 코팅 대상체에 내 플라즈마 특성, 높은 내전압 특성 및 높은 전기 저항성을 부여할 수 있다. 또한, 본 발명의 내 플라즈마 코팅막의 경우 코팅 대상체와 고 밀도 제2 코팅막의 접착특성을 향상시키는 제1 코팅막이 적용됨으로 인해 내 플라즈마 코팅막은 외부충격에 의해 쉽게 박리되지 않는다. 이에, 내 플라즈마 코팅막이 적용되는 내 플라즈마성 부품은 언급한 바와 같이 우수한 내 플라즈마 특성을 갖고 있을 뿐만 아니라 높은 전기 저항성을 갖는다.According to the aforementioned plasma resistant coating film of the present invention and a method of manufacturing the same, the composite plasma coating film has a structure in which the amorphous first coating film and the high density second coating film containing yttrium oxide having excellent plasma resistance are laminated. The coating object can be given plasma resistance, high withstand voltage properties and high electrical resistance. In addition, in the case of the plasma coating layer of the present invention, since the first coating layer is applied to improve the adhesion property between the coating object and the high density second coating layer, the inner plasma coating layer is not easily peeled off by external impact. Accordingly, the plasma resistant component to which the plasma resistant film is applied not only has excellent plasma resistance as mentioned, but also has high electrical resistance.
또한, 제1 코팅막 상에 평균중심 조도 값이 0.1 내지 1.5㎛의 표면 거칠기를 갖는 제2 코팅막이 형성됨으로 인해 상기 내 플라즈마 코팅막은 제1 코팅막에 비해 표면적 증가 및 표면 에너지가 증가될 수 있다. 이에 따라 상기 내 플라즈마 코팅막은 반도체 공정에서 발생하는 부산물을 포집함에 있어 매우 효과적이다. In addition, since the second coating film having a surface roughness of 0.1 to 1.5 μm on the first coating film is formed on the first coating film, the surface area and surface energy of the plasma coating film may be increased compared to the first coating film. Accordingly, the plasma coating layer is very effective in collecting by-products generated in the semiconductor process.
따라서 본 발명의 내 플라즈마 코팅막은 실리콘 기판을 대상으로 고밀도 플라즈마 환경에서 식각 공정 등을 수행하는 반도체 소자의 제조 장치에 적용되는 식각장치의 내 플라즈마성 부품에 보다 용이하게 적용이 가능하며, 상기 부품에 높은 식각 저항성을 부여하여 공정효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 내 플라즈마 코팅막이 적용되는 부품은 집적회로 소자의 선폭이 보다 미세화 되고, 보다 가혹한 고밀도 플라즈마 환경으로 공정 조건이 변경되어도 안정적인 공정이 가능하도록 함으로써 집적회로 소자의 제조에 따른 수율 향상을 기대할 수 있다.Therefore, the plasma coating film of the present invention can be more easily applied to the plasma-resistant parts of the etching apparatus applied to the semiconductor device manufacturing apparatus that performs the etching process, etc. in a high-density plasma environment for the silicon substrate. By providing high etching resistance, process efficiency can be improved. That is, the parts to which the plasma coating film of the present invention is applied have a finer line width of the integrated circuit device, and a stable process is possible even when the process conditions are changed to a more severe high density plasma environment, thereby improving the yield according to the manufacture of the integrated circuit device. You can expect
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내 플라즈마 코팅막을 전자 현미경으로 관찰한 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내 플라즈마 코팅막의 제조방법을 나타내는 공정흐름도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 내 플라즈마 코팅막의 제조방법을 나타내는 공정흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 내 플라즈마 코팅막이 적용된 내 플라즈마성 부품을 나타내는 부분 단면도이다.1 is a photograph of the plasma coating film according to an embodiment of the present invention observed with an electron microscope.
2 is a process flow diagram illustrating a method of manufacturing an inner plasma coating film according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a process flow diagram showing a method for producing a plasma-resistant coating film according to another embodiment of the present invention.
4 is a partial cross-sectional view showing a plasma resistant component to which a plasma resistant coating film is applied according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명하기로 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조 부호를 유사한 구성 요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 발명의 명확성을 기하기 위해 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 설명하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. In describing the drawings, similar reference numerals are used for similar components. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are enlarged to illustrate the invention, and are actually shown in a smaller scale than the actual dimensions in order to explain the schematic configuration. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a part or a combination thereof is described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
On the other hand, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.
내 플라즈마 코팅막 Plasma Coating Film
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내 플라즈마 코팅막을 전자 현미경으로 관찰한 사진이다.1 is a photograph of the plasma coating film according to an embodiment of the present invention observed with an electron microscope.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 본 발명의 내 플라즈마 코팅막(150)은 상기 코팅 대상체(미도시)에 단일의 알루미늄 산화 코팅막, 단일의 알루미늄-이트륨 산화 코팅막 또는 단일의 이트륨 산화 코팅막을 적용하는 기존 방법과 달리 내 플라즈마성, 전기 저항성, 접착성 등의 특성을 모두 만족하는 복합 코팅막이다.Referring to FIG. 1, the inner
일 예로서, 상기 내 플라즈마 코팅막(150)이 형성되는 코팅 대상체는 약 1 내지 8㎛의 표면 거칠기를 가질 수 있을 뿐만 아니라, 그 표면에 양극 산화막이 형성될 수 있다. 상기 양극 산화막은 상기 코팅 대상체의 전기적 특성을 향상시키기 위해 코팅 대상체 표면에 형성된다. As an example, the coating object on which the
본 실시예의 복합 코팅막은 용사코팅 방법으로 형성된 비정질의 제1 코팅막(110) 및 에어로졸 증착 방법으로 형성된 고 밀도의 제2 코팅막(120)이 적층된 구조를 갖는다. The composite coating film of this embodiment has a structure in which an amorphous
제1 코팅막(110)은 플라즈마 용사코팅 방법에 의해 상기 코팅 대상체에 형성되는 비정질 상태의 세라믹 코팅막으로 기존에 적용되었던 용사 코팅막에 비해 높은 경도 및 높은 전기 저항성을 가지고 있어, 부식성 환경인 플라즈마 분위기에서 챔버 및 장치를 보호하는데 효과적이다. 여기서 제1 코팅막은 약 100 내지 300㎛의 두께, 평균중심 조도 값이 약 2 내지 7㎛인 표면 거칠기(Ra)를 갖고, 알루미늄 산화물 30 내지 50중량%와 이트륨 산화물 50 내지 70중량%가 혼입된 용사코팅 분말로 형성된다. The
일 예로서, 상기 제1 코팅막(110)은 산화 알루미늄 입자와 산화 이트륨 입자가 혼입 또는 합성된 용사코팅 분말을 이용하여 플라즈마 용사코팅 방법으로 형성된 비정질의 알루미늄-이트륨 산화물을 포함하는 단일 코팅막일 수 있다. 상기 알루미늄-이트륨 산화물의 제1 코팅막은 약 20 내지 60㎛의 평균 입도를 갖는 용사코팅 분말을 적용하여 형성될 수 있다.For example, the
상술한 방법으로 형성된 상기 제1 코팅막을 형성하기 위해 적용되는 용사코팅 분말에 있어서 산화 알루미늄이 약 30중량% 미만을 차지하고, 산화 이트륨이 70중량%를 초과 할 경우 최종적으로 형성되는 코팅막의 경도가 저하되는 문제점이 발생된다. 또한, 산화 알루미늄이 약 50중량%를 초과하고, 산화 이트륨이 약 50중량% 미만일 경우 형성되는 제1 코팅막의 기공율이 증가하는 문제점이 발생된다. 따라서, 제1 코팅막은 내 플라즈마 코팅막에 보다 높은 기계적 특성과 전기적 특성을 부여하기 위해 산화 알루미늄 30 내지 50중량% 및 산화 이트륨 50 내지 70중량%로 혼입된 용사코팅 분말로 형성하는 것이 바람직하다. In the thermal spray coating powder applied to form the first coating film formed by the above-described method, when aluminum oxide occupies less than about 30% by weight, and yttrium oxide exceeds 70% by weight, the hardness of the finally formed coating film is lowered. The problem arises. In addition, when the aluminum oxide is more than about 50% by weight, and the yttrium oxide is less than about 50% by weight, there is a problem that the porosity of the first coating film formed increases. Therefore, the first coating film is preferably formed of a thermal spray coating powder mixed with 30 to 50% by weight of aluminum oxide and 50 to 70% by weight of yttrium oxide in order to impart higher mechanical and electrical properties to the plasma coating film.
이와 같이, 본 발명에서는 제1 코팅막(110)은 산화 알루미늄 및 산화 이트륨이 혼입된 용사코팅 분말을 사용하여 형성되며, 특히 산화 알루미늄 및 산화 이트륨과 같은 특성이 모두 극대화할 수 있도록 상기 용사 코팅 분말의 혼합범위를 상술한 바와 같이 조절함으로써 내 플라즈마 코팅막의 특성을 극대화시킬 수 있다.As described above, in the present invention, the
또한, 상기 제1 코팅막(110)의 두께가 100㎛ 미만일 경우 내전압이 저하되는 문제점이 발생되고, 그 두께가 300㎛를 초과할 경우 공정시간 증가로 인한 원가 증가가 발생되며 이로 인해 생산성이 저하되는 문제점이 발생한다. 따라서, 제1 코팅막(110)은 내 플라즈마 코팅막(150)에 보다 높은 전기적 특성 및 코팅 대상체에 대한 밀착 특성을 부여하기 위해 약 100 내지 300㎛의 두께로 형성되는 것이 바람직하다. In addition, when the thickness of the
또한, 제1 코팅막(110)이 1 내지 8㎛ 표면 거칠기가 2㎛이하일 경우 최종적으로 형성되는 내 플라즈마 코팅막(150)은 플라즈마 식각챔버 내에 존재하는 오염물이 흡착되는 면적이 작아져서 오염물 포집 효과가 감소되는 문제점이 발생된다. In addition, when the
제1 코팅막의 표면 거칠기가 7㎛이상일 경우 제1 코팅막(110) 상에 형성되는 제2 코팅막(120)이 균일하게 형성되지 않는 문제점이 발생한다. 따라서 제1 코팅막(110)은 플라즈마 챔버 내에서 생성되는 오염물을 보다 용이하게 흡착될 수 있도록 하기 위해 약 2 내지 7㎛의 표면 거칠기를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다. If the surface roughness of the first coating film is 7㎛ or more, a problem occurs that the
또한, 상기 제1 코팅막은 표면 거칠기 값 중 하나인 Rz 값이 30 내지 50을 만족하는 것이 바람직하다. 제1 코팅막을 형성한 후 Rz 값을 측정하여 그 값이 50을 초과할 경우 제1 코팅막에서 비 용융된 입자의 표면을 브러싱(연마)하여 제거하는 공정을 추가로 더 수행할 수 있다. 본 실시예의 표면 거칠기를 나타내는 Rz 값은 십점 평균 산출법을 통해 산출된다. 여기서, Rz 값은 제1 코팅막 표면의 가장 높은 수치의 돌기와 가장 낮은 수치의 돌기에 대해 산출적인 평균값을 나타낸다. 이를 통해 제1 코팅막에 평균 거칠기 보다 더 높은 돌기가 형성되어 있는 점을 고려하여 제1 코팅막의 표면을 연마할 수 있기 때문이다. In addition, it is preferable that the first coating layer has an Rz value of 30 to 50, which is one of surface roughness values. After the first coating film is formed, the Rz value is measured, and when the value exceeds 50, the process of brushing (polishing) and removing the surface of the non-melted particles from the first coating film may be further performed. The Rz value representing the surface roughness of this embodiment is calculated through the ten point average calculation method. Here, the value of Rz represents a calculated average value for the highest numerical projection and the lowest numerical projection on the surface of the first coating film. This is because the surface of the first coating film can be polished in consideration of the fact that protrusions higher than the average roughness are formed in the first coating film.
제2 코팅막(120)은 에어로졸 증착 방법에 의해 상기 제1 코팅막(110) 상에 형성되며, 낮은 기공율과 높은 밀착력을 갖는 고밀도 코팅막으로서 플라즈마 데미지가 최소화되어 코팅막의 내구성을 증진시킨다. 제2 코팅막은 기공 함량이 1% 이하인 산화 이트륨 코팅막이며, 약 1 내지 20㎛의 두께 및 평균중심 조도 값이 0.1 내지 1.5㎛인 표면 거칠기를 갖는다. The
일 예로서, 상기 제2 코팅막(120)은 산화 이트륨 단독분말 이용하여 에어로졸 증착방법으로 형성된 고밀도 이트륨 산화물을 코팅막일 수 있다.As an example, the
다른 예로서, 상기 제2 코팅막은 산화 이트륨과 산화 알루미늄이 혼입 또는 합성된 분말을 에어로졸 증착하여 형성된 고밀도 알루미늄-이트륨 산화물 코팅막일 수 있다. As another example, the second coating layer may be a high density aluminum- yttrium oxide coating layer formed by aerosol deposition of a powder in which yttrium oxide and aluminum oxide are mixed or synthesized.
또 다른 예로서, 제2 코팅막은 산화 이트륨 분말을 이용하여 에어로졸 증착하여 형성된 비정질의 고밀도 이트륨 산화물(Y2O3) 박막과 산화 알루미늄 분말을 이용하여 형성된 고밀도 알루미늄 산화물(Al2O3) 박막이 적어도 2회 반복 적층된 구조를 갖는 고밀도 복합 코팅막일 수 있다.As another example, the second coating layer may be formed of an amorphous high density yttrium oxide (Y 2 O 3 ) thin film formed by aerosol deposition using yttrium oxide powder and a high density aluminum oxide (Al 2 O 3 ) thin film formed using aluminum oxide powder. It may be a high density composite coating film having a structure laminated at least twice.
본 실시예에 따른 제2 코팅막(120)은 그 두께가 1㎛ 미만일 경우 고밀도 코팅막의 기능을 상실할 뿐만 아니라 제1 코팅막의 표면 거칠기 값에 의해 균일한 두께를 갖는 고밀도 코팅막의 형성이 어려운 문제점이 발생하고, 그 두께가 20㎛를 초과할 경우 내 플라즈마 코팅막의 기계적 강도의 특성을 향상시킬 수 있으나 외부충격에 의한 취성파괴가 발생하여 제2 코팅막이 제1 코팅막으로부터 박리되는 문제점이 발생한다. 또한, 제2 코팅막의 두께가 20㎛를 초과할 경우 형성두께로 인해 제1 코팅막의 표면 조도가 상쇄되어 오염물의 포집효과 또한 감소되는 문제점을 갖는다. 따라서, 제2 코팅막(120)은 내 플라즈마 코팅막에 보다 높은 기계적 강도, 접착성 및 공정의 효율성을 위해 약 1 내지 20㎛의 두께를 갖는 것이 바람직하고, 약 3 내지 10㎛의 두께를 갖는 것이 보다 바람직하다. When the thickness of the
또한, 제2 코팅막(120)은 제1 코팅막 상에 형성됨으로 인해 용사코팅 방법으로 형성된 제1 코팅막에 존재하는 미세 크랙(Crack) 및 기공을 통해 그 내부로 오염물이 침투하여 코팅막의 내구성을 저하시키는 문제를 방지할 수 있어 전체 코팅막의 내구성을 더욱 향상 시킬 수 있다.In addition, since the
또한, 제2 코팅막(120)의 표면 거칠기가 0.1㎛이하일 경우 최종적으로 형성되는 내 플라즈마 코팅막은 플라즈마 식각챔버 내에 존재하는 오염물의 흡착능력이 감소되는 문제점이 발생한다. 제2 코팅막의 표면 거칠기가 1.5㎛이상일 경우 제1 코팅막 상에서 제2 코팅막이 균일하게 형성되지 않는 문제점이 발생한다. 따라서, 제2 코팅막은 플라즈마 챔버 내에서 생성되는 오염물을 보다 용이하게 흡착될 수 있도록 하기 위해 약 0.1 내지 1.5㎛의 표면 거칠기를 갖는 것이 바람직하다. In addition, when the surface roughness of the
이에 따라, 내 플라즈마 코팅막은 제1 코팅막 상에 0.1 내지 1.5㎛의 표면 거칠기(Ra)를 갖는 제2 코팅막이 형성됨으로 인해 상기 제1 코팅막에 비해 표면적 증가 및 표면 에너지가 함께 증가되어 반도체 공정에서 발생하는 부산물을 포집함에 있어 매우 효과적이다. Accordingly, the inner plasma coating film is increased in surface area and surface energy compared to the first coating film due to the formation of a second coating film having a surface roughness (Ra) of 0.1 to 1.5 μm on the first coating film to be generated in the semiconductor process. It is very effective in capturing byproducts.
또한, 제2 코팅막의 기공 함량이 1%를 초과할 경우 최종적으로 형성되는 내 플라즈마 코팅막의 기계적 강도가 저하되는 문제점이 발행한다. 따라서, 제2 코팅막은 내 플라즈마 코팅막의 기계적 강도 및 전기적 특성을 확보하기 위해 약 0.01 내지 1%의 기공을 포함할 수 있다. In addition, when the pore content of the second coating film exceeds 1%, there is a problem that the mechanical strength of the finally formed plasma coating film is lowered. Therefore, the second coating layer may include about 0.01 to 1% of the pores in order to secure the mechanical strength and electrical properties of the plasma coating layer.
상술한 바와 같은 구조를 갖는 내 플라즈마 코팅막은 비정질의 제1 코팅막과 내 플라즈마성이 우수한 산화 이트륨을 포함하는 고 밀도 제2 코팅막이 적층된 구조를 갖기 때문에 상기 코팅 대상체에 내 플라즈마 특성, 높은 내전압 특성 및 높은 전기 저항성을 부여할 수 있다. 상기 전기 저항성 및 내전압 특성이 높은 경우 상기 내 플라즈마 코팅막은 플라즈마 공정에 노출시 아킹 발생을 최소화되어 코팅막이 손상되는 것을 방지할 있다.The plasma-resistant coating film having the structure as described above has a structure in which an amorphous first coating film and a high-density second coating film including yttrium oxide having excellent plasma resistance are laminated. And high electrical resistance. When the electrical resistance and withstand voltage characteristics are high, the plasma coating layer may prevent damage to the coating layer by minimizing arcing when exposed to a plasma process.
또한, 본 발명의 내 플라즈마 코팅막의 경우 코팅 대상체와 고 밀도를 갖는 제2 코팅막의 접착특성을 향상시키는 제1 코팅막이 적용됨으로 인해 내 플라즈마 코팅막이 외부충격에 의해 쉽게 박리되지 않는 장점을 갖는다.
In addition, the inner plasma coating film of the present invention has an advantage that the inner plasma coating film is not easily peeled off by external impact due to the application of the first coating film to improve the adhesion properties of the coating object and the second coating film having a high density.
내 플라즈마 코팅막 제조방법 1Plasma coating film production method 1
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내 플라즈마 코팅막의 제조방법을 나타내는 공정흐름도이다. 2 is a process flow diagram illustrating a method of manufacturing an inner plasma coating film according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 먼저, 내 플라즈마 코팅막을 형성하고자 하는 코팅 대상체를 준비한다.(S110)Referring to Figure 2, first, to prepare a coating object to be formed in the plasma coating film (S110).
S110 단계에 있어서, 코팅 대상체는 고밀도 플라즈마 환경에 노출되는 집적회로 소자의 제조 장치에 적용될 수 있는 내 플라즈마 특성이 요구되는 부품들로서 플라즈마 챔버의 내벽, 정적척, 히팅 플레이트 등을 포함할 수 있다.In operation S110, the coating object may include an inner wall of the plasma chamber, a static chuck, a heating plate, and the like, as components requiring plasma resistance that may be applied to an apparatus for manufacturing an integrated circuit device exposed to a high density plasma environment.
도면에 도시하지 않았지만 본 실시예에서는 상기 코팅 대상체의 표면을 샌딩 처리하는 공정을 추가적으로 수행할 수 있다. 상기 코팅 대상체의 샌딩 처리는 코팅 대상체의 표면에 일정한 표면 거칠기를 부여하는 동시에 이후 코팅 대상체와 이후 형성되는 제1 코팅막의 접착 특성을 향상시키기 위해 수행된다.Although not shown in the drawings, in this embodiment, a process of sanding the surface of the coating object may be additionally performed. The sanding treatment of the coating object is performed to impart a constant surface roughness to the surface of the coating object and to improve adhesion characteristics of the coating object and the first coating layer formed thereafter.
일 예로서, 상기 샌딩 처리로 인한 코팅 대상체의 표면 거칠기가 1㎛ 이하일 경우 이후 형성되는 제1 코팅막과 코팅 대상체의 접착 특성이 낮아져 상기 코팅 대상체로부터 제1 코팅막이 외부 충격에 의해 쉽게 박리되는 문제점이 발생된다. 이해 반해, 샌딩 처리로 인한 코팅 대상체의 표면 거칠기가 8㎛를 초과할 경우 이후 형성되는 제1 코팅막의 표면 조도에 영향을 주어 제1 코팅막에 형성되는 제2 코팅막이 균일한 두께로 형성되지 않는 문제점이 발생된다. 따라서, 본 실시예에서는 상기 코팅 대상체를 평균중심 조도 값이 약 1 내지 8㎛인 표면 거칠기를 갖도록 샌딩 처리하는 것이 바람직하다. As an example, when the surface roughness of the coating object due to the sanding treatment is 1 μm or less, there is a problem in that the first coating layer formed thereafter and the adhesion property of the coating object are lowered, so that the first coating layer is easily peeled off by the external impact. Is generated. In contrast, when the surface roughness of the coating object due to the sanding process exceeds 8㎛ affects the surface roughness of the first coating film to be formed later, the second coating film formed on the first coating film does not form a uniform thickness Is generated. Therefore, in the present embodiment, it is preferable that the coating object is sanded to have a surface roughness having an average center roughness value of about 1 to 8 μm.
이어서, 용사코팅 분말을 이용한 용사 코팅 공정을 수행하여 상기 코팅 대상체에 제1 코팅막(110)을 형성한다.(S120) Subsequently, a thermal spray coating process using the thermal spray coating powder is performed to form a
S120 단계에 있어서, 상기 제1 코팅막은 용사코팅방법으로 형성되는 비정질의 알루미늄-이트륨 산화물 코팅막으로서, 플라즈마 챔버 내에서 생성되는 오염물을 보다 용이하게 흡착 및 흡착 면적이 최대화 될 수 있도록 평균중심 조도 값이 약 2 내지 7㎛의 표면 거칠기를 갖도록 형성한다. In the step S120, the first coating film is an amorphous aluminum-yttrium oxide coating film formed by a thermal spray coating method, the average center roughness value is so that the adsorption of contaminants generated in the plasma chamber more easily and the adsorption area is maximized It is formed to have a surface roughness of about 2 to 7 μm.
일 예로서, 상기 제1 코팅막은 산화 알루미늄 입자 약 30 내지 50중량% 및 산화 이트륨 입자 약 50 내지 70중량%로 혼입 또는 합성된 용사코팅 분말을 통상의 플라즈마 용사코팅방법으로 증착함으로서 형성되는 비정질의 알루미늄-이트륨 산화물을 포함하는 단일 코팅막이다. 이때, 상기 알루미늄-이트륨 산화물을 포함하는 제1 코팅막은 약 20 내지 60㎛의 평균 입도를 갖는 용사코팅 분말을 적용하여 약 100 내지 300㎛의 두께를 갖도록 형성된다. For example, the first coating layer may be formed by depositing a spray coating powder mixed or synthesized with about 30 to 50 wt% of aluminum oxide particles and about 50 to 70 wt% of yttrium oxide particles by a conventional plasma spray coating method. It is a single coating film containing aluminum yttrium oxide. In this case, the first coating layer including the aluminum-yttrium oxide is formed to have a thickness of about 100 to 300㎛ by applying a spray coating powder having an average particle size of about 20 to 60㎛.
본 실시예에 적용되는 용사 코팅 분말은 산화 이트륨 슬러리 조성물과 산화 알루미늄 슬러리 조성물을 혼합한 후 이를 분무 건조시킴으로서 형성될 수 있다. 상기 용사 코팅 분말의 제조방법을 구체적으로 설명하면, 먼저 제1 용매인 에탄올, 산화 이트륨 입자, 제1 분산제인 염기성 카르복시계 물질 및 제1 결합제인 폴리비닐 부티날을 볼밀 공정으로 혼합하여 산화 이트륨 슬러리 조성물을 형성한다. 이후, 제2 용매인 에탄올, 산화 알루미늄 입자, 제2 분산제인 산성 카르복시계 물질 및 제2 결합제인 폴리비닐 부티날을 볼밀 공정으로 혼합하여 산화 알루미늄 슬러리 조성물을 형성한다. 이후, 상기 산화 이트륨 슬러리 조성물과 상기 산화 알루미늄 슬러리 조성물을 혼합하여 혼합 슬러리 조성물을 형성한다. 이때, 상기 산화 이트륨 슬러리 조성물의 산화 이트륨과 상기 산화 알루미늄 슬러리 조성물의 산화 알루미늄이 5 : 5 내지 7 : 3의 중량%, 즉, 1 : 0.4 내지 1의 중량%의 비율을 만족한다. The thermal spray coating powder applied to the present embodiment may be formed by mixing the yttrium oxide slurry composition and the aluminum oxide slurry composition and then spray drying them. The method for preparing the thermal spray coating powder will be described in detail. First, a yttrium oxide slurry is mixed by mixing a first solvent, ethanol, yttrium oxide particles, a basic carboxyl material, a first dispersant, and a polyvinyl butynal, a first binder, in a ball mill process. Form the composition. Thereafter, the second solvent, ethanol, aluminum oxide particles, the second dispersant, the acidic carboxyl material, and the second binder, polyvinyl butynal, are mixed in a ball mill process to form an aluminum oxide slurry composition. Thereafter, the yttrium oxide slurry composition and the aluminum oxide slurry composition are mixed to form a mixed slurry composition. At this time, the yttrium oxide of the yttrium oxide slurry composition and the aluminum oxide of the aluminum oxide slurry composition satisfy a ratio of 5: 5 to 7: 3% by weight, that is, 1: 0.4 to 1% by weight.
이후, 상기 혼합 슬러리 조성물을 분무 건조(spray drying) 공정을 수행하여 산화 이트륨과 산화 알루미늄을 포함하는 조립 입자를 형성한다. 상기 분무 건조 공정은 분무 건조기에서 상기 혼합 슬러리 조성물을 분사하면서 고온으로 가열하여 수행된다. 상기 분무 건조 공정을 수함으로서 인해 상기 혼합 슬러리 조성물은 약 20 내지 60㎛의 평균 지름을 가지며 산화 이트륨 및 산화 알루미늄을 포함하는 용사 코팅용 분말로 형성된다. 상기 용사 코팅용 분말은 산화 이트륨 및 산화 알루미늄을 포함하는 조립 입자로 이루어지므로, 상기 용사 코팅용 분말을 이용하여 형성된 용사 코팅층은 비정질상을 가지며 기공율이 낮다. 따라서, 플라즈마 처리 장치의 내부에 상기 용사 코팅층을 형성하는 경우, 상기 플라즈마 처리 장치의 공정 가스가 상기 용사 코팅층을 통해 침투하는 것을 방지하므로, 상기 용사 코팅층의 상기 처리 장치로부터 분리되는 것을 방지할 수 있고, 또한 상기플라즈마 처리 장치의 식각도 방지할 수 있다.Thereafter, the mixed slurry composition is spray dried to form granulated particles including yttrium oxide and aluminum oxide. The spray drying process is performed by heating to a high temperature while spraying the mixed slurry composition in a spray dryer. By carrying out the spray drying process, the mixed slurry composition has an average diameter of about 20 to 60 μm and is formed of a spray coating powder containing yttrium oxide and aluminum oxide. Since the spray coating powder is composed of granulated particles including yttrium oxide and aluminum oxide, the spray coating layer formed by using the spray coating powder has an amorphous phase and low porosity. Therefore, when the thermal spray coating layer is formed inside the plasma processing apparatus, the process gas of the plasma processing apparatus is prevented from penetrating through the thermal spray coating layer, and thus the separation of the thermal spray coating layer from the processing apparatus can be prevented. In addition, the etching of the plasma processing device can be prevented.
본 실시예에서 형성되는 제1 코팅막의 표면 거칠기는 일반적인 세라믹 용사 코팅막과 같이 약 2 내지 7㎛ 정도의 표면 거칠기(Ra)를 나타내지만, 표면 거칠기가 7㎛ 이상을 벗어나게 될 경우 이후 형성되는 고밀도 제2 코팅막의 균일하게 형성 되지 않아 그 기능이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다. The surface roughness of the first coating film formed in this embodiment exhibits a surface roughness Ra of about 2 to 7 μm, similar to a general ceramic thermal spray coating film, but when the surface roughness is more than 7 μm, a high density agent formed thereafter 2 The coating film is not formed uniformly may cause a problem that the function is reduced.
이를 방지하게 위해 본 실시예에서는 제1 코팅막을 형성한 후 표면 거칠기 갑 중 하나인 Rz 값을 측정하여 그 값이 50을 초과할 경우 제1 코팅막의 표면을 연마하는 단계를 더 수행하는 것이 바람직하다. 여기서, 제1 코팅막의 표면 연마는 비 용융된 입자의 표면을 브러싱(연마)하여 제거하는 공정이다. 상기 제1 코팅막 형성 후 연마 공정이 추가로 수행됨으로 인해 제1 코팅막은 이후 제2 코팅막이 용이하게 증착되는 코팅막으로 형성될 수 있다. In order to prevent this, in this embodiment, after forming the first coating film, it is preferable to further perform the step of measuring the Rz value, which is one of the surface roughness packs, and polishing the surface of the first coating film when the value exceeds 50. . Here, the surface polishing of the first coating film is a process of brushing (polishing) and removing the surface of the non-melted particles. Since the polishing process is further performed after the formation of the first coating layer, the first coating layer may be formed as a coating layer in which a second coating layer is easily deposited.
본 실시예의 표면 거칠기를 나타내는 Rz 값은 십점 평균 산출법을 통해 산출되며, Rz 값을 사용한 이유는 표면의 가장 높은 수치의 돌기와 가장 낮은 수치의 돌기에 대해 산출적인 평균값을 나타낼 수 있기 때문이다. 이를 통해 평균 거칠기 보다 더 높은 돌기가 형성되어 있는 점을 고려하여 제1 코팅막의 표면을 연마하여 제거할 수 있기 때문이다. 따라서, 상기 제1 코팅막은 표면 거칠기 값 중 하나인 Rz 값을 50이하로 형성하는 것이 바람직하고, Rz 값이 30 내지 50을 만족하도록 형성하는 것이 보다 바람직하다. The Rz value representing the surface roughness of this embodiment is calculated through a ten point average calculation method, and the reason why the Rz value is used is that the average value can be calculated for the highest and the lowest projections on the surface. This is because the surface of the first coating film can be polished and removed in consideration of the fact that protrusions higher than the average roughness are formed. Therefore, the first coating layer preferably forms an Rz value of 50 or less, which is one of surface roughness values, and more preferably, forms an Rz value of 30 to 50.
이어서, 에어로졸 증착방법을 수행하여 상기 제1 코팅막 상에 상기 제1 코팅막 보다 높은 밀도와 내 플라즈마 특성을 갖는 제2 코팅막을 형성한다.(S130) Subsequently, an aerosol deposition method is performed to form a second coating film having a higher density and plasma resistance than the first coating film on the first coating film.
S130 단계에 있어서, 제2 코팅막은 에어로졸 증착 방법에 의해 상기 제1 코팅막(110) 상에 형성되는 기공 함량이 1%이하인 고밀도 세라믹 코팅막이며, 약 1 내지 20㎛의 두께를 갖는 동시에 평균중심 조도 값이 약 0.1 내지 1.5㎛인 표면 거칠기 값을 갖는다.In step S130, the second coating film is a high density ceramic coating film having a pore content of 1% or less formed on the
제2 코팅막을 형성하기 위한 일 실시예에 따른 에어로졸 증착방법을 수행하기 위해서는 먼저 상기 10㎛ 이하의 입도를 갖는 산화 이트륨 분말을 에어로졸 챔버 내에 장입하고, 코팅 대상체를 증착 챔버 내에 안착시킨다. 이때, 상기 에어로졸 챔버에서 산화 이트륨 분말은 진동기에 의해 기계적인 상하진동이 인가되며, 질소가스를 통해 에어로졸 챔버 내로 입사됨으로 인해 에어로졸화 한다. 상기 이송가스는 질소(N2) 가스 이외에도, 압축공기나, 수소(H2), 헬륨(He) 또는 아르곤(Ar) 등의 비활성 가스 등이 사용될 수 있다. 에어로졸 챔버와 증착 챔버간의 압력차에 의해 이송가스와 함께 상기 산화 이트륨 분말은 증착 챔버 내로 흡입되면서 노즐을 통하여 코팅 대상체를 향해 고속으로 분사된다. 이로써, 상기 분사에 의해 이트륨 산화물이 증착됨으로서 고밀도 이트륨 산화막이 형성된다. 상기 이트륨 산화물의 증착 면적은 노즐을 좌우로 이동시키면서 원하는 크기로 제어가 가능하며 그 두께또한 증착시간, 즉 분사시간에 따라 비례하여 결정된다.In order to perform the aerosol deposition method according to an embodiment for forming a second coating film, first, a yttrium oxide powder having a particle size of 10 μm or less is charged into an aerosol chamber, and a coating object is placed in the deposition chamber. At this time, the yttrium oxide powder in the aerosol chamber is applied mechanical vibration up and down by a vibrator, and is aerosolized due to being incident into the aerosol chamber through nitrogen gas. In addition to nitrogen (N 2 ) gas, the transport gas may be compressed air or an inert gas such as hydrogen (H 2 ), helium (He), or argon (Ar). The yttrium oxide powder, together with the transport gas by the pressure difference between the aerosol chamber and the deposition chamber, is injected into the deposition chamber at a high speed toward the coating object through the nozzle. As a result, the yttrium oxide is deposited by the injection, thereby forming a high density yttrium oxide film. The deposition area of the yttrium oxide can be controlled to a desired size while moving the nozzle from side to side, and its thickness is also determined in proportion to the deposition time, that is, the injection time.
다른 예로서, 상기 제2 코팅막은 알루미늄 산화물(Al2O3)과 이트륨 산화물(Y2O3)을 상술한 에어로졸 증착방법을 이용하여 적어도 2회 반복 적층하여 형성할 수 있다. As another example, the second coating layer may be formed by repeatedly laminating at least two times the aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and yttrium oxide (Y 2 O 3 ) using the aerosol deposition method described above.
본 실시예에 따르면, 플라즈마 용사코팅 방법으로 제1 코팅막을 형성한 이후 에어로졸 증착방법(Aerosol Deposition)으로 제2 코팅막을 형성하는 것은 내 플라즈마성 부품이 플라즈마 공정에서 오염물에 의해 오염되어 코팅막의 박리후 재-코팅(Re-coating)할 경우 상기 고밀도 코팅막인 제2 코팅막 만을 블라스팅(blasting) 공정으로 박리한 후 다시 제2 코팅막을 재형성하면 된다. 이로 인해 블라스팅 공정시 플라즈마 부품의 모재 손상을 최소화하며, 고밀도 제2 코팅막의 제거 시 제1 코팅막의 경도가 종래의 단일 용사 코팅막 보다 높아 블라스팅 공정에 의한 제1 코팅막의 손실을 줄 일 수 있는 장점을 갖는다.According to the present embodiment, after the first coating film is formed by the plasma spray coating method, the second coating film is formed by the aerosol deposition method. After the plasma component is contaminated by contaminants in the plasma process, the coating film is peeled off. When re-coating, only the second coating layer, which is the high density coating layer, may be peeled off by a blasting process, and then the second coating layer may be formed again. This minimizes damage to the base metal of the plasma component during the blasting process, and the hardness of the first coating layer is higher than that of the conventional single spray coating layer when removing the high density second coating layer, thereby reducing the loss of the first coating layer due to the blasting process. Have
이와 같이, 단계 S110 내지 S130을 수행함에 의해 비정질의 제1 코팅막과 내 플라즈마성이 우수한 이트륨 산화물을 포함하는 고 밀도 제2 코팅막이 적층된 구조를 갖는 내 플라즈마 코팅막이 형성될 수 있다. 본 실시예에서 제1 코팅막, 제2 코팅막 및 내 플라즈마 코팅막에 대한 구체적인 설명은 도 1의 상세한 설명에서 개시하였기 때문에 중복을 피하기 위해 생략한다.As such, by performing steps S110 to S130, an inner plasma coating layer having a structure in which an amorphous first coating layer and a high density second coating layer including yttrium oxide having excellent plasma resistance may be stacked may be formed. Detailed description of the first coating film, the second coating film and the plasma coating film in this embodiment is omitted in order to avoid duplication because it has been disclosed in the detailed description of FIG.
이러한 내 플라즈마 코팅막은 상기 코팅 대상체에 내 플라즈마 특성, 높은 내전압 특성 및 높은 전기 저항성을 부여할 수 있다. 또한, 본 발명의 내 플라즈마 코팅막의 경우 코팅 대상체와 고 밀도를 갖는 제2 코팅막의 접착특성을 향상시키는 제1 코팅막이 적용됨으로 인해 내 플라즈마 코팅막이 외부충력에 의해 쉽게 박리되지 않는다. Such a plasma resistant film may impart a plasma resistance, a high voltage resistance and a high electrical resistance to the coating object. In addition, in the case of the inner plasma coating film of the present invention, since the first coating film is applied to improve the adhesion property between the coating object and the second coating film having a high density, the inner plasma coating film is not easily peeled off by external force.
내 플라즈마 코팅막 제조방법 2Plasma Coating Film Manufacturing Method 2
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 내 플라즈마 코팅막의 제조방법을 나타내는 공정흐름도이다. Figure 3 is a process flow diagram showing a method for producing a plasma-resistant coating film according to another embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 먼저, 내 플라즈마 코팅막을 형성하고자 하는 코팅 대상체를 준비한다.(S210)Referring to Figure 3, first, to prepare a coating object to be formed in the plasma coating film (S210).
S210 단계에 있어서, 코팅 대상체는 고밀도 플라즈마 환경에 노출되는 집적회로 소자의 제조 장치에 적용될 수 있는 내 플라즈마 특성이 요구되는 부품들로서 플라즈마 챔버의 내벽, 정전척, 히팅 플레이트 등을 포함할 수 있다. 일 예로서, 본 실시예에서 적용되는 코팅 대상체는 모재가 금속일 수 있다. In operation S210, the coating object may include an inner wall of the plasma chamber, an electrostatic chuck, a heating plate, and the like, as components requiring plasma resistance that may be applied to an apparatus for manufacturing an integrated circuit device exposed to a high density plasma environment. As an example, the coating object applied in the present embodiment may be a base metal.
이어서, 상기 코팅 대상체의 표면에 표면 거칠기를 부여하기 위해 상기 코팅 대상체의 표면을 샌딩 처리한다.(S220) Subsequently, the surface of the coating object is sanded to give a surface roughness to the surface of the coating object.
S220 단계에 있어서, 상기 코팅 대상체의 샌딩 처리는 코팅 대상체의 표면에 일정한 표면 거칠기를 부여하는 동시에 이후 코팅 대상체와 이후 형성되는 제1 코팅막의 접착력을 향상시키기 위해 수행된다. 일 예로서, 상기 샌딩 처리로 인한 코팅 대상체의 표면 거칠기가 1㎛ 이하일 경우 이후 형성되는 제1 코팅막과 코팅 대상체의 접착 특성이 낮아져 코팅 대상체로부터 제1 코팅막이 외부 충격에 의해 쉽게 박리되는 문제점이 발생된다. 또한, 샌딩 처리로 인한 코팅 대상체의 표면 거칠기가 8㎛를 초과할 경우 이후 형성되는 양극 산화막과 제1 코팅막의 표면 조도에 영향을 주어 제1 코팅막에 형성되는 제2 코팅막이 균일한 두께로 형성되지 않는 문제점이 발생된다. 따라서, 본 실시예에서는 상기 코팅 대상체를 약 1 내지 8㎛의 표면 조도를 갖도록 샌딩 처리하는 것이 바람직하다. In step S220, the sanding treatment of the coating object is performed to impart a constant surface roughness to the surface of the coating object and at the same time improve the adhesion between the coating object and the first coating film formed thereafter. As an example, when the surface roughness of the coating object due to the sanding treatment is 1 μm or less, a problem arises in that the first coating layer formed thereafter and the adhesion property of the coating object are lowered, so that the first coating layer is easily peeled off by the external impact. do. In addition, when the surface roughness of the coating object due to the sanding process exceeds 8㎛ affects the surface roughness of the anodic oxide film and the first coating film formed later, the second coating film formed on the first coating film is not formed to a uniform thickness. Does not cause problems. Therefore, in the present embodiment, it is preferable to sand the coating object to have a surface roughness of about 1 to 8 μm.
이어서, 샌딩 처리된 코팅 대상체 상에 양극 산화막을 형성한다.(S230) Subsequently, an anodized film is formed on the sanded coating object.
S230 단계에 있어서, 양극 산화막은 상기 코팅 대상체의 전기적 특성을 향상시키기 위해 코팅 대상체 표면에 형성되는 산화막로서 통상적인 산화막 방법으로 형성되기 때문에 이에 대한 구체적인 산화막 형성방법은 생략한다.In the step S230, since the anodic oxide film is formed by a conventional oxide film method as an oxide film formed on the surface of the coating object to improve the electrical properties of the coating object, a specific oxide film forming method thereof is omitted.
이어서, 용사 코팅 공정을 수행하여 상기 양극 산화막 상에 제1 코팅막(110)을 형성한다.(S240) Subsequently, a thermal spray coating process is performed to form a
S240 단계에 있어서, 상기 제1 코팅막은 산화 알루미늄 입자 약 30 내지 50중량% 및 산화 이트륨 입자 약 50 내지 70중량%로 혼입 또는 합성된 용사코팅 분말을 통상의 플라즈마 용사코팅방법으로 증착함으로서 형성되는 비정질의 알루미늄-이트륨 산화물을 포함하는 코팅막으로서, 플라즈마 챔버 내에서 생성되는 오염물을 보다 용이하게 흡착 및 흡착 면적이 최대화 될 수 있도록 약 2 내지 7㎛의 표면 거칠기를 갖도록 형성한다. In step S240, the first coating film is amorphous formed by depositing a spray coating powder mixed or synthesized with about 30 to 50% by weight of aluminum oxide particles and about 50 to 70% by weight of yttrium oxide by a conventional plasma spray coating method. As a coating film containing aluminum-yttrium oxide, contaminants generated in the plasma chamber are formed to have a surface roughness of about 2 to 7 μm so that the adsorption and adsorption area can be maximized more easily.
이어서, 에어로졸 증착방법을 수행하여 상기 제1 코팅막 상에 상기 제1 코팅막 보다 높은 밀도와 내 플라즈마 특성을 갖는 제2 코팅막을 형성한다.(S250) Subsequently, an aerosol deposition method is performed to form a second coating layer having a higher density and plasma resistance than the first coating layer on the first coating layer.
S250 단계에 있어서, 제2 코팅막은 산화 이트륨 입자를 에어로졸 증착 방법에 의해 상기 제1 코팅막 상에 형성되는 기공 함량이 1%이하인 고밀도 세라믹 코팅막이며, 약 1 내지 20㎛의 두께를 갖는 동시에 평균중심 조도 값이 약 0.1 내지 1.5㎛인 표면 거칠기 값을 갖는다.In the step S250, the second coating film is a high density ceramic coating film having a pore content of 1% or less formed on the first coating film by the aerosol deposition method of yttrium oxide particles, and has an average center roughness of about 1 to 20 μm. It has a surface roughness value of about 0.1 to 1.5 mu m.
이와 같이, 단계 S210 내지 S250 단계를 수행함으로 상기 코팅 대상체에는 비정질의 제1 코팅막과 내 플라즈마 특성이 우수한 이트륨 산화물을 포함하는 고 밀도 제2 코팅막이 적층된 구조를 갖는 내 플라즈마 코팅막이 형성될 수 있다. 본 실시예에서 단계 S220 내지 S250 단계에 대한 구체적인 설명은 도 2에서 설명한 내 플라즈마 코팅막 제조방법의 S120 내지 S130 단계에서 구체적으로 설명하였기 때문에 중복을 피하기 위해 생략하였다.
As such, by performing steps S210 to S250, the coating object may have an inner plasma coating layer having a structure in which an amorphous first coating layer and a high density second coating layer including yttrium oxide having excellent plasma resistance are formed. . In the present embodiment, detailed descriptions of the steps S220 to S250 are omitted in order to avoid duplication because they have been described in detail in steps S120 to S130 of the plasma coating film manufacturing method described in FIG. 2.
내 플라즈마성 부품Plasma Resistant Parts
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 내 플라즈마 코팅막이 적용된 내 플라즈마성 부품을 나타내는 부분 단면도이다.4 is a partial cross-sectional view showing a plasma resistant component to which a plasma resistant coating film is applied according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 본 발명의 내 플라즈마성 부품(200)은 코팅 대상체(100) 및 용사코팅 방법으로 상기 코팅 대상체 상에 증착되어 형성된 비정질의 제1 코팅막(110)과 에어로졸 증착 방법으로 제1 코팅막 상에 증착되어 형성된 고 밀도의 제2 코팅막(120)으로 이루어진 내 플라즈마 코팅막(150)을 포함한다. Referring to FIG. 4, the
언급한 본 발명의 일 실시예에 따른 내 플라즈마성 부품에 있어서, 코팅 대상체(100)는 고밀도 플라즈마 환경에 노출되는 집적회로 소자의 제조 장치에 적용될 수 있는 내 플라즈마 특성이 요구되는 부품으로서, 예를 들면 플라즈마 챔버의 내벽, 포커스 링(focus ring), 소스 코일, 히팅 플레이트, 인서트 링(insert ring), 쉴드 링(shield ring), 프로텍션 링(protection ring), 정전척 등을 들 수 있다. In the above-mentioned plasma resistant component according to an embodiment of the present invention, the
일 예로서, 상기 코팅 대상체(100)는 그 표면이 샌딩 처리됨으로 인해 약 1 내지 8㎛의 표면 거칠기를 가질 수 있다. 상기 샌딩 처리된 코팅 대상체는 그 표면 거칠기가 1㎛ 이하일 경우 이후 형성되는 제1 코팅막과 코팅 대상체의 접착 특성이 낮아져 상기 코팅 대상체로부터 제1 코팅막이 외부 충격에 의해 쉽게 박리되는 문제점이 발생될 수 있다. 이해 반해, 샌딩 처리된 코팅 대상체의 표면 거칠기가 8㎛를 초과할 경우 이후 형성되는 제1 코팅막의 표면 조도에 영향을 주어 제1 코팅막에 형성되는 제2 코팅막이 균일한 두께로 형성되지 않는 문제점이 발생된다. 따라서, 본 실시예의 샌딩 처리된 코팅 대상체는 약 1 내지 8㎛의 표면 거칠기를 갖는 것이 바람직하다. 이렇게 상기 샌딩 처리된 코팅 대상체는 일정한 표면 거칠기가 부여됨으로 인해 이후 코팅 대상체에 형성되는 제1 코팅막의 접착력이 향상되는 동시에 최종적으로 형성되는 내 플라즈마성 코팅막의 불순물 포집 효과도 향상시킬 수 있다.As an example, the
또한, 도시하지 않았지만, 상기 코팅 대상체가 금속 모재로 이루어질 경우 상기 코팅 대상체 표면에는 양극 산화막(미도시)이 추가적으로 더 형성될 수 있다. 상기 양극 산화막은 상기 코팅 대상체의 전기적 특성을 향상시키기 위해 코팅 대상체 표면에 형성될 수 있다.In addition, although not shown, when the coating object is made of a metal base material, an anode oxide film (not shown) may be further formed on the surface of the coating object. The anodization layer may be formed on the surface of the coating object in order to improve electrical characteristics of the coating object.
상기 내 플라즈마성 부품에 적용되는 상기 제1 코팅막은 평균 입도가 20 내지 60㎛인 용사코팅 분말을 이용하여 형성된 비정질의 알루미늄-이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 코팅막은 알루미늄 산화물 입자 50 내지 70중량% 및 이트륨 산화물 입자 약 30 내지 50중량%를 포함하며, 평균 입도가 20 내지 60㎛인 용사코팅 분말을 이용하여 형성된 알루미늄-이트륨 산화물 코팅막이다. The first coating layer applied to the plasma resistant component may include an amorphous aluminum-yttrium oxide formed by using a thermal spray coating powder having an average particle size of 20 to 60 μm. Specifically, the first coating film comprises 50 to 70% by weight of aluminum oxide particles and about 30 to 50% by weight of yttrium oxide particles, the aluminum- yttrium oxide coating film formed using a spray coating powder having an average particle size of 20 to 60㎛ to be.
언급한 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 코팅막은 에어로졸 증착방법으로 형성되며, 0.01 내지 1%의 기공을 갖는 고밀도 이트륨 산화막일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the second coating film is formed by an aerosol deposition method, it may be a high density yttrium oxide film having a pore of 0.01 to 1%.
언급한 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 코팅막은 에어로졸 증착방법으로 형성되는 알루미늄 산화물(Al2O3)과 에어로졸 증착방법으로 형성되는 이트륨 산화물(Y2O3)을 적어도 2회 반복 적층함으로써 형성된 0.01 내지 1%의 기공을 갖는 고밀도 복합 코팅막일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the second coating layer is repeated at least twice the aluminum oxide (Al 2 O 3 ) formed by the aerosol deposition method and the yttrium oxide (Y 2 O 3 ) formed by the aerosol deposition method. It may be a high density composite coating film having pores of 0.01 to 1% formed by laminating.
언급한 본 발명의 일 실시예에 따른 내 플라즈마성 부품에 있어서, 상기 제1 코팅막은 100 내지 300㎛의 두께를 갖고, 제2 코팅막은 1 내지 20㎛의 두께를 가질 수 있다. In the plasma resistant part according to an embodiment of the present invention, the first coating layer may have a thickness of 100 to 300 μm, and the second coating layer may have a thickness of 1 to 20 μm.
언급한 본 발명의 일 실시예에 따른 내 플라즈마성 부품에 있어서, 상기 제1 코팅막은 약 2 내지 7㎛의 표면 거칠기를 갖고, 표면 거칠기 값 중 하나인 Rz 값이 30 내지 50을 가질 수 있다. 또한, 제2 코팅막은 약 0.1 내지 1.5㎛의 표면 거칠기를 가질 수 있다. 따라서, 제1 코팅막과 제2 코팅막이 적층됨으로 인해 형성되는 내 플라즈마 코팅막은 제1 코팅막의 표면 거칠기 상에 제2 코팅막의 표면 거칠기가 더해지므로 전체적으로 표면적이 증가된다. In the plasma resistant part according to the embodiment of the present invention, the first coating layer may have a surface roughness of about 2 to 7 μm, and an Rz value of one of the surface roughness values may have 30 to 50. In addition, the second coating layer may have a surface roughness of about 0.1 to 1.5㎛. Accordingly, the inner plasma coating film formed by stacking the first coating film and the second coating film has an increased surface area as the surface roughness of the second coating film is added to the surface roughness of the first coating film.
이에 따라, 상기 내 플라즈마 코팅막은 그 표면적이 증가되어 플라즈마 공정시 발생되는 오염물의 포집효과가 증가될 수 있다. 본 실시예에서 제1 코팅막, 제2 코팅막 및 내 플라즈마 코팅막에 대한 구체적인 설명은 도 1의 상세한 설명에서 개시하였기 때문에 중복을 피하기 위해 생략한다. As a result, the surface area of the plasma coating layer may be increased, thereby increasing the collection effect of contaminants generated during the plasma process. Detailed description of the first coating film, the second coating film and the plasma coating film in this embodiment is omitted in order to avoid duplication because it has been disclosed in the detailed description of FIG.
언급한 본 발명의 일 실시예에 따른 내 플라즈마성 부품에 있어서, 제1 코팅막과 제2 코팅막을 포함하는 복합의 내 플라즈마 코팅막은 4100v 이상의 내전압 특성을 가질 수 있다. 상술한 내 플라즈마 코팅막(150)이 적용되는 내 플라즈마성 부품(200)은 언급한 바와 같이 우수한 내 플라즈마 특성을 가질 수 있을 뿐만 아니라 높은 전기 저항성도 확보할 수 있다. 따라서 본 발명의 내 플라즈마 코팅막이 적용되는 내 플라즈마성 부품은 집적회로 소자의 선폭이 보다 미세화 되고, 보다 가혹한 고밀도 플라즈마 환경으로 공정 조건이 변경되어도 안정적인 공정이 가능하도록 함으로써 집적회로 소자의 제조에 따른 수율 향상을 기대할 수 있다.
In the above-mentioned plasma resistant part according to an embodiment of the present invention, the composite inner plasma coating layer including the first coating layer and the second coating layer may have a withstand voltage characteristic of 4100v or more. As described above, the plasma
실시예 1 Example 1
먼저, 약 30㎛의 평균 입도를 갖는 산화 알루미늄 입자와 산화 이트륨 입자가 4:6의 비율로 혼입된 용사코팅 분말, 헬륨과 아르곤 공정 가스, 3000K의 열원을 이용한 플라즈마 용사코팅 공정을 수행하여 먼저 기판 상에 약 140㎛ 두께를 갖는 비정질의 알루미늄-이트륨 산화물 코팅막을 형성한다. 이어서, 상온 진공 분위기의 에어로졸 챔버 내에서 산화 이트륨을 분말진동 바이브레터를 이용하여 에어로졸화시킨다. 이후 에어로졸 챔버와 증착 챔버 간의 압력차를 이용하여 에어졸화된 산화 이트륨 분말을 이송가스와 함께 약 300 내지 350 m/s 속도로 알루미늄-이트륨 산화물 코팅막 상에 물리적 충돌시킴으로써 약 10㎛ 두께를 갖는 고밀도 이트륨 산화물 코팅막을 형성하였다. 그 결과 상기 기판 상에는 복합의 코팅막이 형성된다.
First, a thermal spray coating process using a spray coating powder in which aluminum oxide particles and yttrium oxide particles having an average particle size of about 30 μm are mixed at a ratio of 4: 6, a helium and argon process gas, and a 3000K heat source is performed. An amorphous aluminum-yttrium oxide coating film having a thickness of about 140 μm was formed on the film. Subsequently, yttrium oxide is aerosolized using a powder vibration vibrator in an aerosol chamber in a room temperature vacuum atmosphere. Then, the pressure difference between the aerosol chamber and the deposition chamber is used to physically impinge the aerosolated yttrium oxide powder together with the transport gas onto the aluminum-yttrium oxide coating film at a rate of about 300 to 350 m / s, thereby having a high density of yttrium having a thickness of about 10 μm. An oxide coating film was formed. As a result, a composite coating film is formed on the substrate.
비교예 1Comparative Example 1
상온의 증착챔버 내에서 약 30㎛의 평균 입도를 갖는 산화 알루미늄 용사코팅 분말, 헬륨과 아르곤 공정 가스, 3000K의 열원을 이용한 통상의 플라즈마 용사코팅 공정을 수행하여 먼저 기판 상에 약 150㎛ 두께를 갖는 알루미늄 산화물을 포함하는 단일의 코팅막을 형성하였다.
Aluminum oxide spray coating powder having an average particle size of about 30 μm in a deposition chamber at room temperature, a conventional plasma spray coating process using a helium and argon process gas, and a heat source of 3000 K was first performed to have a thickness of about 150 μm on the substrate. A single coating film containing aluminum oxide was formed.
비교예 2Comparative Example 2
상온의 증착챔버 내에서 약 30㎛의 평균 입도를 갖는 산화 이트륨 용사코팅 분말, 헬륨과 아르곤 공정 가스, 3000K의 열원을 이용한 통상의 플라즈마 용사코팅 공정을 수행하여 먼저 기판 상에 약 150㎛ 두께를 갖는 이트륨 산화물을 포함하는 단일의 코팅막을 형성하였다.
Yttrium oxide thermal spray coating powder having an average particle size of about 30 μm in a deposition chamber at room temperature, a conventional plasma spray coating process using a helium and argon process gas, and a heat source of 3000 K was first performed to have a thickness of about 150 μm on the substrate. A single coating film containing yttrium oxide was formed.
비교예 3Comparative Example 3
상온의 증착챔버 내에서 약 30㎛의 평균 입도를 갖는 산화 알루미늄 입자와 산화 이트륨 입자가 4:6의 비율로 혼입된 용사코팅 분말, 헬륨과 아르곤 공정 가스, 3000K의 열원을 이용한 플라즈마 용사코팅 공정을 수행하여 먼저 기판 상에 약 150㎛ 두께를 갖는 비정질의 알루미늄-이트륨 산화물을 포함하는 단일 코팅막을 형성하였다.
Spray coating powder using aluminum oxide particles and yttrium oxide particles having an average particle size of about 30 μm in a deposition chamber at room temperature in a ratio of 4: 6, helium and argon process gas, and a plasma spray coating process using a 3000 K heat source. First, a single coating film including amorphous aluminum-yttrium oxide having a thickness of about 150 μm was formed on the substrate.
코팅막들의 내 전압 평가Evaluation of the breakdown voltage of coating films
단일막으로 이루어진 비교예 1 내지 3의 코팅막들과 복합막으로 이루어진 실시예 1의 코팅막 각각에 전압을 인가한 후 코팅막들의 내 전압 특성을 측정하였다. 그 결과가 하기 표 1에 개시되어 있다. After applying voltage to each of the coating films of Comparative Examples 1 to 3 consisting of a single film and the coating film of Example 1 consisting of a composite film, the voltage resistance characteristics of the coating films were measured. The results are shown in Table 1 below.
[표 1][Table 1]
표 1에 개시된 결과에서 알 수 있듯이, 비교예 1의 Al2O3 코팅막의 경우 3001(V)의 내 전압특성을 갖고, 비교예 2의 Y2O3 코팅막의 경우 4002(V)의 내 전압특성을 갖고, 비교예 3의 Al2O3-Y2O3 코팅막의 경우 4049(V)의 내 전압 특성을 갖는 것이 확인되었다. 비교예 1 내지 3의 코팅막들 중에서 알루미늄-이트륨 산화물의 포함하는 비교예 3의 코팅막은 보다 높은 내 전압 특성을 갖는 것이 확인되었다. 특히, 실시예 1의 코팅막의 경우 내 전압이 4184(V)로 비교예 3의 코팅막 보다 높은 내 전압 특성을 갖는 것이 확인되었다. As can be seen from the results disclosed in Table 1, the Al 2 O 3 coating film of Comparative Example 1 has a voltage resistance characteristic of 3001 (V), and Y 2 O 3 of Comparative Example 2 It was confirmed that the coating film had a withstand voltage characteristic of 4002 (V) and the withstand voltage characteristic of 4049 (V) in the case of the Al 2 O 3 -Y 2 O 3 coating film of Comparative Example 3. It was confirmed that the coating film of Comparative Example 3 containing aluminum yttrium oxide among the coating films of Comparative Examples 1 to 3 had higher withstand voltage characteristics. In particular, in the case of the coating film of Example 1, it was confirmed that the withstand voltage was 4184 (V) and had higher withstand voltage characteristics than the coating film of Comparative Example 3.
따라서, 본 실시예에 알 수 있듯이 본 실시예의 알루미늄-이트륨 산화물 코팅막은 비교예 1 내지 3의 코팅막에 비해 보다 우수한 내전압 특성을 가짐으로 인해 플라즈마 공정에 노출시 아킹 발생을 최소화하여 코팅막이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
Therefore, as can be seen in this embodiment, the aluminum-yttrium oxide coating film of the present embodiment has better withstand voltage characteristics than the coating films of Comparative Examples 1 to 3, thereby minimizing arcing when exposed to the plasma process, thereby damaging the coating film. You can prevent it.
코팅막들의 내 플라즈마 특성평가Plasma Characterization of Coating Films
내 플라즈마 특성을 평가하기 위해 먼저 플라즈마 챔버 내에 불소 가스(CF4), 산소가스 각각을 약 42 sccm, 약 15sccm 제공하면서 약 200W의 알에프(RF) 파워를 인가하여 플라즈마 환경을 조성하였다. 이후, 플라즈마 챔버 내에 비교예1~3 및 실시예 1의 코팅막을 각각 약 12분 동안 노출시킨 이후, 상기 코팅막들의 플라즈마 식각율을 평가하였다. 상기 플라즈마 식각율은 Surface profiler 사용하여 코팅막들의 단차를 측정함으로서 평가하였다. 그 결과가 하기 표 2에 개시되어 있다. In order to evaluate the plasma characteristics, a plasma environment was formed by applying about 200 W of RF power while providing fluorine gas (CF 4 ) and oxygen gas in each of about 42 sccm and about 15 sccm in the plasma chamber. Then, after exposing the coating films of Comparative Examples 1 to 3 and Example 1 for about 12 minutes in the plasma chamber, the plasma etch rates of the coating films were evaluated. The plasma etch rate was evaluated by measuring the steps of the coating film using a surface profiler. The results are shown in Table 2 below.
[표 2][Table 2]
상기 표 2에 개시된 결과에서 알 수 있듯이, 비교예 1 내지 3의 코팅막의 경우 플라즈마 식각율이 0.16㎛ 이상으로 에어로졸 증착방법으로 형성된 고밀도 이트륨 산화막이 적용된 실시예 1의 코팅막 비해 8배 이상의 높은 식각율을 갖는 것이 확인되었다. 비교예 1 내지 3의 코팅막들 중에서 알루미늄-이트륨 산화물의 포함하는 비교예 3의 코팅막은 비교예 1 내지 2의 코팅막 보다 낮은 식각율을 갖는 것이 확인되었다. 특히, 실시예 1의 코팅막의 경우 식각율이 0.02㎛로 비교예 3의 코팅막 보다 낮은 플라즈마 식각율을 갖는 것이 확인되었다. As can be seen from the results disclosed in Table 2, in the coating films of Comparative Examples 1 to 3, the etching rate of the coating film of Comparative Examples 1 to 3 was 8 times higher than that of the coating film of Example 1 to which a high density yttrium oxide film formed by the aerosol deposition method was applied. It was confirmed that It was confirmed that the coating film of Comparative Example 3 containing aluminum-yttrium oxide among the coating films of Comparative Examples 1 to 3 had a lower etching rate than the coating films of Comparative Examples 1 to 2. In particular, in the case of the coating film of Example 1, the etching rate was 0.02㎛, it was confirmed to have a lower plasma etching rate than the coating film of Comparative Example 3.
따라서, 본 실시예에서 알 수 있듯이 알루미늄-이트륨 산화물 코팅막 상에 에어로졸 증착방법으로 고밀도 이트륨 산화물 코팅막이 형성된 실시예 1의 코팅막은 비교예 1~3의 코팅막들에 비해 보다 우수한 내 플라즈마 특성을 갖는 것을 확인할 수 있다.
Therefore, as can be seen in the present embodiment, the coating film of Example 1 in which the high density yttrium oxide coating film was formed by the aerosol deposition method on the aluminum-yttrium oxide coating film has better plasma resistance than the coating films of Comparative Examples 1 to 3. You can check it.
코팅막들의 전기 저항성 평가Evaluation of Electrical Resistance of Coating Films
단일막으로 이루어진 비교예 1 내지 3의 코팅막들과 복합막으로 이루어진 실시예 1의 코팅막의 전기적 저항성을 측정하였다. 그 결과가 하기 표 3에 개시되어 있다. The electrical resistance of the coating films of Comparative Examples 1 to 3 consisting of a single film and the coating film of Example 1 consisting of a composite film was measured. The results are shown in Table 3 below.
[표 3][Table 3]
표 1에 개시된 결과에서 알 수 있듯이, 비교예 1의 Al2O3 코팅막의 경우 E+9(Ω㎝)의 전기 저항성을 갖고, 비교예 2의 Y2O3 코팅막의 경우 E+11(Ω㎝)의 전기 저항성을 갖고, 비교예 3의 Al2O3-Y2O3 코팅막의 경우 E+13(Ω㎝)의 전기 저항성을 갖는 것이 확인되었다. 비교예 1 내지 3의 코팅막들 중에서 알루미늄-이트륨 산화물의 포함하는 비교예 3의 코팅막은 보다 높은 전기 저항성을 갖는 것이 확인되었다. 특히, 실시예 1의 코팅막의 경우 전기 저항성이 E+13Ω㎝으로 Y2O3 코팅막이 추가적으로 더 포함하고 있음에도 비교예 3의 코팅막과 동일한 전기 저항성을 갖는 것이 확인되었다. As can be seen from the results disclosed in Table 1, the Al 2 O 3 coating film of Comparative Example 1 had an electrical resistance of E + 9 (Ωcm), and Y 2 O 3 of Comparative Example 2 For coating E + 11 to have an electrical resistivity of (Ω㎝), Comparative Example 3 in the case of Al 2 O 3- Y 2 O 3 coating layer it was found to have an electrical resistivity of E + 13 (Ω㎝). It was confirmed that the coating film of Comparative Example 3 containing aluminum-yttrium oxide among the coating films of Comparative Examples 1 to 3 had higher electrical resistance. Particularly, in the case of the coating film of Example 1, it was confirmed that the electrical resistance was the same as that of the coating film of Comparative Example 3 even though the Y 2 O 3 coating film was further included as the electrical resistance was E + 13Ω㎝.
따라서, 본 실시예에 알 수 있듯이 본 실시예의 Al2O3-Y2O3/Y2O3 코팅막 비교예 1 내지 2의 코팅막에 비해 보다 우수한 내전압 특성을 가짐으로 인해 플라즈마 공정에 노출시 아킹 발생을 최소화하여 코팅막이 손상되는 것을 방지할 수 있다.Therefore, as can be seen in the present embodiment, the Al 2 O 3 -Y 2 O 3 / Y 2 O 3 coating film of the present embodiment has better withstand voltage characteristics than the coating films of Comparative Examples 1 to 2, and thus arcing when exposed to the plasma process. By minimizing the occurrence, it is possible to prevent the coating film from being damaged.
본 발명의 복합의 내 플라즈마 코팅막은 제1 코팅막과 내 플라즈마성이 우수한 산화 이트륨을 포함하는 고 밀도 제2 코팅막이 적층된 구조를 갖기 때문에 상기 반도체 부품인 코팅 대상체에 내 플라즈마 특성, 높은 내전압 특성 및 높은 전기 저항성을 부여할 수 있다. 또한, 본 발명의 내 플라즈마 코팅막의 경우 코팅 대상체와 고 밀도를 갖는 제2 코팅막의 접착특성을 향상시키는 제1 코팅막이 적용됨으로 인해 내 플라즈마 코팅막이 외부충력에 의해 쉽게 박리되지 않아 고밀도 플라즈마 환경에서 식각 공정 등을 수행하는 제조 장치에 보다 용이한 적용이 가능하다. 내 플라즈마 코팅막은 각각 표면 거칠기를 갖는 제1 코팅막과 제2 코팅막이 동시에 적용됨으로 인해 기존의 코팅막에 비해 표면적 증가 및 표면 에너지가 증가되어 반도체 공정에서 발생하는 부산물을 포집함에 있어 매우 효과적이다. Since the composite plasma coating film of the present invention has a structure in which a first coating film and a high density second coating film including yttrium oxide having excellent plasma resistance are laminated, plasma characteristics, high withstand voltage characteristics, High electrical resistance can be given. In addition, in the case of the plasma coating film of the present invention, since the first coating film is applied to improve the adhesion property between the coating object and the second coating film having a high density, the plasma coating film is not easily peeled off by external impact, so that the plasma coating film is etched in a high density plasma environment. Easier application is possible to a manufacturing apparatus that performs a process or the like. Since the first coating film and the second coating film having the surface roughness are simultaneously applied, the plasma coating film is very effective in collecting the by-products generated in the semiconductor process due to the increase in surface area and surface energy compared to the conventional coating film.
따라서 본 발명의 내 플라즈마 코팅막이 적용되는 내 플라즈마 부품은 집적회로 소자의 제조에 적용할 경우 집적회로 소자의 수율 향상을 기대할 수 있어 집적 회로 소자의 제조에 따른 생산성의 향상을 도모할 수 있다.Therefore, the plasma component to which the plasma coating film of the present invention is applied can be expected to improve the yield of the integrated circuit device when applied to the manufacture of the integrated circuit device, it is possible to improve the productivity according to the manufacture of the integrated circuit device.
Claims (18)
상기 제1 코팅막 상에 에어로졸 증착 방법으로 형성되며, 상기 제1 코팅막 보다 높은 밀도 및 내 플라즈마 특성을 갖는 제2 코팅막을 포함하는 내 플라즈마 코팅막.An amorphous first coating film formed by plasma spray coating a thermally sprayed coating powder mixed with 30 to 50% by weight of aluminum oxide and 50 to 70% by weight of yttrium oxide on a coating object requiring plasma resistance; And
The plasma coating film formed on the first coating film by an aerosol deposition method, and comprising a second coating film having a higher density and plasma resistance than the first coating film.
에어로졸 증착방법을 수행하여 상기 제1 코팅막 상에 상기 제1 코팅막 보다 높은 밀도 및 내 플라즈마 특성을 갖는 제2 코팅막을 형성하는 단계를 포함하는 내 플라즈마 코팅막 제조방법.Forming an amorphous first coating film formed by spray-spray coating a thermal spray coating powder mixed with 30 to 50% by weight of aluminum oxide and 50 to 70% by weight of yttrium oxide on a coating object requiring plasma resistance; And
And forming a second coating film having a higher density and plasma resistance than the first coating film on the first coating film by performing an aerosol deposition method.
상기 코팅 대상체 상에 형성된 복합의 내플라즈마 코팅막을 포함하되,
상기 내 플라즈마 코팅막은
산화 알루미늄 30 내지 50중량%와 산화 이트륨 50 내지 70중량%로 혼입된 용사코팅 분말을 플라즈마 용사 코팅하여 형성된 비정질의 제1 코팅막; 및
상기 제1 코팅막 상에 에어로졸 증착 방법으로 형성되며, 제1 코팅막 보다 높은 밀도 및 내 플라즈마 특성을 갖는 제2 코팅막을 포함하는 것을 특징으로 하는 내 플라즈마성 부품.A coating object requiring plasma resistance;
Including a composite plasma coating film formed on the coating object,
The plasma coating film is
An amorphous first coating film formed by plasma spray coating a thermal spray coating powder mixed with 30 to 50 wt% of aluminum oxide and 50 to 70 wt% of yttrium oxide; And
The plasma component is formed on the first coating film by an aerosol deposition method, the second coating film having a higher density and plasma resistance than the first coating film.
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Legal Events
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
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