KR20160028358A - 반도체 제작 방법 - Google Patents

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Abstract

반도체 제작 방법이 설명되었다. 반도체 제작 방법의 실시형태는 화학기상증착을 통해 디메틸실란 분해로 형성된 층, 유체 물질로 도포되는 층을 제공한 다음 반도체 제품을 생산하기 위해 시스템에 층을 배치하는 과정을 포함한다. 추가적으로 또는 대체적으로, 반도체 제품이 생산되거나 층이 서브스트레이트에 놓인다.

Description

반도체 제작 방법{semiconductor fabrication process}
관련 응용 분야에 대한 상호 참조
본 개시는 2009년 10월 27일, "디메틸실란 화학기상증착 코팅 및 코팅 방법"으로 제출된 미국 특허 예비출원 번호 61/255,237, 2009년 12월 7일 "산화증착 코팅 및 코팅 방법"으로 제출된 미국 특허 예비출원 번호 61/267,228의 이점과 이에 대한 우선권을 청구한 2012년 4월 27일 "화학기상증착 코팅, 가공물 및 방법"으로 제출된 미국 특허 출원 번호 13/504,533의 CIP(Continuation-In-Part)이며, 2010년 10월 5일 "화학기상증착 코팅, 가공물 및 방법"으로 제출된 미국 특허 예비출원 번호 61/389,777 및 2011년 7월 14일 "방수 코팅, 가공물 및 방법"으로 제출된 미국 특허 예비출원 번호 61/507,650의 이점과 이에 대한 우선권을 청구하는 2013년 5월 23일 "방수 코팅, 가공물 및 방법"으로 제출된 미국 특허 출원 번호 13/876,328의 CIP(Continuation-In-Part)이고, 2012년 3월 26일 "코팅, 코팅 가공물 및 코팅 도포 방법"으로 제출된 미국 특허 예비출원 번호 61/615,559의 이점과 이에 대한 우선권을 청구한 2013년 3월 26일 "코팅 가공물 및 화학기상증착 방법"으로 제출된 국제 출원 번호 PCT/US13/33807의 이점과 이에 대한 우선권을 청구한다. 이로 인해 이들은 모두 전적으로 참조로 통합된다.
기술분야
본 개시는 반도체 제작 방법, 더 구체적으로는 반도체 제품을 생산하기 위한 시스템에서 작용화 층 배치를 포함하는 반도체 제작 방법을 목적으로 한다.
종종 서브스트레이트의 표면은 원하는 성능 특성을 포함하지 않는다. 원하는 특정 성능 특성을 포함하지 못할 경우 특정 환경에서 표면 품질이 저하되거나, 특정 성능 요건을 충족하지 못하거나, 이 두 가지의 결과를 초래할 수 있다. 예를 들어, 특정 환경에서 금속성, 유리 및 세라믹 표면은 마모되거나 화학흡착, 촉매활성, 부식공격, 산화, 부수물 축적 또는 정지 마찰과 같은 기타 원하지 않는 표면 활동이 일어날 수 있다.
원하지 않는 표면 활동으로 인해 기타 분자의 화학흡착, 기타 분자의 가역성 및 비가역성 물리 흡착, 기타 분자와의 촉매 반응성, 외부 종의 공격, 표면의 분자 분해, 서브스트레이트의 물리적 손실 또는 이들의 조합이 일어날 수 있다.
원하는 특정 성능 특성을 제공하기 위해 수소화규소 표면과 불포화 탄화수소제는 금속 촉매제가 있을 때 반응할 수 있다. 이러한 방법은 처리되는 시스템에서 이 촉매제를 완벽하게 제거하는 일이 종종 어렵고, 촉매제가 있으면 원하지 않는 표면 활동이 다시 일어날 수 있다는 단점이 있다. 또한 비결정 실리콘 기반 화학기상증착 재료는 고부식성 pH 매체에 의한 분해에 민감하므로, 이러한 환경에서 사용을 제한한다.
표면에 원하지 않는 표면 활동이 일어나지 않게 하기 위해 코팅을 바를 수 있다. 표면에 코팅을 증착시키기 위한 한 가지 알려진 방법은 화학기상증착(CVD)이다. 일반적으로, CVD는 미리 결정된 시간 동안 통제된 대기 및 온도 조건에서 고체 물질을 증착하여 코팅을 형성한다. CVD는 일차적인 처리와 이차적인 미리 결정된 분자를 추가하는 작용화(표면 반응)를 포함할 수 있다.
그러나, 일반적으로 이전의 CVD 사용에도 불구하고, 규소, 탄소 및 수소를 비롯한 분자는 이전에 CVD 전구체로 사용하기에 바람직하지 않다고 고려되었거나, 플라즈마 및 전자파 장과 같은 추가 증착 에너지가 있는 곳에서 다른 CVD 전구체와 함께 적용되었다. 따라서, 이러한 분자와 연관된 속성은 이전에 열 CVD 기술을 통해서는 실현되지 않았다.
이러한 단점으로 인해 반도체 제작 방법과 같은 특정 분야에서 적용되지 못했다. 반도체 제작 방법에서 재료가 접촉하는 표면의 층은 서브스트레이트 처리의 금속 이온 오염 및 부식 공격과 같은 방법에 대한 원하지 않는 효과를 초래할 수 있다.
이에 따라, 위의 단점 중 하나 이상을 겪지 않는 반도체 제작 방법이 본 기술에서 요망된다.
본 개시의 일 실시형태에 따르면, 반도체 제작 방법이 코팅 가공물, 서브스트레이트가 있는 코팅 가공물 및 화학기상증착을 통해 디메틸실란 분해로 서브스트레이트에 도포된 층, 유체 물질로 도포된 층을 제공하고 반도체 제품을 생산하기 위한 시스템에서 코팅 가공물을 배치하는 과정을 포함한다.
본 개시의 또 다른 실시형태에 따르면, 반도체 제작 방법이 코팅 가공물, 서브스트레이트가 있는 코팅 가공물 및 화학기상증착을 통해 디메틸실란 분해로 서브스트레이트에 도포된 층, 유체 물질로 도포되는 층을 제공한 다음 코팅 가공물을 시스템에 배치한 후 시스템에서 반도체 제품을 생산하는 과정을 포함한다.
본 개시의 또 다른 실시형태에 따르면, 반도체 제작 방법이 코팅 가공물 및 화학기상증착을 통해 디메틸실란 분해로 서브스트레이트에 도포된 층, 유체 물질로 도포되는 층을 제공한 다음 층을 시스템에 배치한 후 시스템에서 반도체 제품을 생산하는 과정을 포함한다.
발명 실시형태의 또 다른 양태는 여기에서 개시한다. 위에서 논의된 특징뿐만 아니라, 본 응용의 다른 특징과 이점도 해당 기술의 숙련된 기술자가 다음 도면 및 상세 설명을 통해 평가하고 이해한다.
도 1은 개시의 실시형태에 따라 재료 분해로 형성된 층과 코팅이 입혀진 가공물의 개략도를 나타낸다.
도 2는 개시의 실시형태에 따라 방법의 개략도를 나타낸다.
도 3은 개시의 실시형태에 따라 형성된 작용화 층과 코팅이 입혀진 가공물의 개략도를 나타낸다.
도 4는 개시의 실시형태에 따라 형성된 산화 층과 코팅이 입혀진 가공물의 개략도를 나타낸다.
도 5는 개시의 실시형태에 따라 형성된 산화 층과 코팅이 입혀진 가공물의 개략도를 나타낸다.
도 6은 개시의 실시형태에 따라 형성된 산화 후 작용화 층과 코팅이 입혀진 가공물의 개략도를 나타낸다.
도 7은 개시의 실시형태에 따라 형성된 산화 후 작용화 층과 코팅이 입혀진 가공물의 개략도를 나타낸다.
도 8은 개시의 실시형태에 따라 재료 분해로 형성된 층이 있는 가공물의 오제 전자 분광 플롯을 나타낸다.
도 9는 개시의 실시형태에 따라 재료 분해 후 물과의 산화 작용으로 형성된 층이 있는 가공물의 오제 전자 분광 플롯을 나타낸다.
도 10은 개시의 실시형태에 따라 형성된 산화 후 작용화 층이 있는 가공물의 오제 전자 분광 플롯을 나타낸다.
도 11은 개시의 실시형태에 따라 코팅된 표면에서의 응용을 나타낸다.
가능한 한, 동일한 참조 번호가 도면 전체에서 사용되어 동일한 부품을 나타낸다.
모범 실시형태에 대한 상세한 설명
본 명세서는 반도체 제작 방법에 관한 것이다. 하나 이상의 특징을 포함하지 못하는 유사한 개념과 비교할 때, 본 개시의 실시형태에서는 경도와 관련된 추가 속성을 포함하는 코팅을 허용하거나, 불활성과 관련된 추가 속성을 포함하는 코팅을 허용하거나, 화학적 부식 방지와 관련된 추가 속성을 포함하는 코팅을 허용하거나, 적용성과 관련된 추가 속성을 포함하는 코팅을 허용하거나, 소수성과 관련된 추가 속성을 포함하는 코팅을 허용하거나, pH 저항과 관련된 추가 속성을 포함하는 코팅을 허용하거나, 부식 방지와 관련된 추가 속성을 포함하는 코팅을 허용하거나, 정지 마찰 방지와 관련된 추가 속성을 포함하는 코팅을 허용하거나, 코팅 방지와 관련된 추가 속성을 포함하는 코팅을 허용하거나, 내마모성과 관련된 추가 속성을 포함하는 코팅을 허용하거나, 코팅이 금속 이온 오염을 줄이거나 제거하는 코팅을 허용하거나 이들의 조합을 허용한다.
코팅 방법 200(도 2 참조)은 가공물 103의 서브스트레이트 100에 코팅 101을 형성한다(예: 도 1). 가공물 103은 층 102를 통제된 방식으로 증착하는 코팅 방법 10을 통해 달성된 표면 속성을 가지는 표면 105를 포함한다. 층 102는 서브스트레이트 100, 코팅 101, 가공물 103 또는 이들의 조합에 표면 효과를 준다. 층 102 및/또는 코팅 101을 서브스트레이트 100의 표면 105에 확산하여 표면 효과를 제공한다. 서브스트레이트 100은 금속성 서브스트레이트(철 또는 비철), 스테인리스강, 유리 서브스트레이트, 세라믹 서브스트레이트, 세라믹 매트릭스 복합 서브스트레이트, 복합 금속 서브스트레이트, 코팅 서브스트레이트, 섬유 서브스트레이트, 포일 서브스트레이트, 필름 또는 이들의 조합과 같은 적합한 서브스트레이트이다. 일 실시형태에서 도 3과 같이 코팅 방법 200은 층 102에서 작용화 층 110을 형성한다. 일 실시형태에서 도 4-5와 같이, 코팅 방법 200은 층 102에서 산화 층 107을 형성한다. 일 실시형태에서 도 6-7과 같이, 코팅 방법 200은 산화 층 107에서 산화 후 작용화 층 109를 형성한다.
도 2를 참조할 때, 코팅 방법 200은 전처리(단계 202), 분해(단계 204), 작용화(단계 206), 산화(단계 208), 산화 후 작용화(단계 210), 작용화 후 산화 또는 이들의 조합을 포함한다. 일 실시형태에서 코팅 방법 200은 기본적으로 전처리(단계 202)와 분해(단계 204)를 포함하거나 구성한다. 일 실시형태에서 코팅 방법 200은 기본적으로 전처리(단계 202), 분해(단계 204) 및 작용화(단계 206)를 포함하거나 구성한다. 일 실시형태에서 코팅 방법 200은 기본적으로 전처리(단계 202), 분해(단계 204), 산화(단계 208) 및 산화 후 작용화(단계 210)를 포함하거나 구성한다. 일 실시형태에서 코팅 방법 200은 기본적으로 전처리(단계 202), 분해(단계 204), 작용화(단계 206), 산화(단계 208) 및 산화 후 작용화(단계 210)를 포함하거나 구성한다. 전처리(단계 202)는 챔버, 표면 105, 서브스트레이트 100 또는 이들의 조합을 준비하기 위해 취한 적합한 방법이거나 이들 방법을 포함한다. 일 실시형태에서 챔버는 화학기상증착 챔버로, 예를 들어, 화학기상증착 챔버 안팎으로 가스를 흐르게 하는 튜브 연결을 포함한다. 또 다른 실시형태에서 챔버는 여러 가스 스트림을 제공 및 제거하기 위해 구성된 여러 통제식 유입구와 배출구 및/또는 하나 이상의 배출구 튜브에 연결된 진공을 포함한다.
전처리(단계 202)에 적합한 기법으로는 서브스트레이트 100 및/또는 표면 105 청소, 예열, 분리, 표면 처리 기법, 챔버 철거(예: 챔버에서 가스 흐름 및/또는 진공 유지보수로 대기 통제), 챔버 플러싱/퍼징(예: 질소, 헬륨 및/또는 아르곤과 같은 불활성 가스) 또는 이들의 조합이 있으며, 이에 국한되지 않는다. 예를 들어, 일 실시형태에서 열원은 챔버의 온도을 제어하여 표면 105에서 탈수를 하고 오염을 제거한다. 일 실시형태에서 열은 100℃ 이상의 사전 결정된 온도(예: 450℃) 및/또는 사전 결정된 압력(예: 약 1기압~3기압, 약 1기압~2기압, 약 2기압~3기압, 약 1기압, 약 2기압, 약 3기압 또는 그 내에서의 적합한 조합, 하위 조합, 범위 또는 하위 범위)에 있다. 일 실시형태에서 가열은 사전 결정된 기간(예: 약 3분~15시간, 약 0.5시간~15시간, 약 3분, 약 0.5시간, 약 2시간, 약 15시간 또는 그 내에서의 적합한 조합, 하위 조합, 범위 또는 하위 범위) 동안이다.
분해(단계 204)는 하나 이상의 전구체 물질의 열 분해이거나 이를 포함한다. 일 실시형태에서 전구체 물질은 기체 형태의 디메틸실란이거나 이를 포함한다. 일반적으로 디메틸실란은 수요가 적어서 쉽게 얻을 수 없다. 디메틸실란은 탄소를 함유하고 실란보다 훨씬 더 비싸기 때문에 일부 화학기상증착 응용 분야에서 바람직하지 않은 것으로 간주되었다. 실란 및 디메틸실란과 유사한 모노메틸, 메틸실란은 모두 자연 발화성을 가지며 공기 중에서 폭발할 수 있다. 가연성에도 불구하고 디메틸실란은 자연 발화되지 않는다. 따라서, 디메틸실란을 사용하면 안전 위험이 줄어든다. 뿐만 아니라, 디메틸실란을 사용하면 코팅 및/또는 화학적 저항이 안정화되어, 서브스트레이트 100의 표면 105를 보호한다. 기타 적합한 전구체 물질로는 트리메틸실란, 이수소 디알킬실릴 및 이들의 조합이 있으며, 이에 국한되지 않는다. 일 실시형태에서는 재료가 비자연 발화성이다(예: 이수소 디알킬실리 및/또는 3수소화 알킬실릴).
분해(단계 204)는 전구체 물질에 해당하는 적합한 분해 매개변수를 포함한다. 예를 들어 이것은 미국 특허 6,444,326에 설명된 바와 같으며, 여기에서는 전체로 참조에 통합되어 있다. 층 102의 더 두꺼운 증착을 원하면 증착(단계 202) 온도, 증착(단계 202) 압력, 증착(단계 202) 시간 또는 이들의 조합이 증가하거나 감소된다. 코팅 101의 적합한 두께는 약 100 nm~10,000 nm 범위, 약 200 nm~5,000 nm 범위, 약 300 nm~1500 nm 범위 또는 그 내에서의 적합한 조합, 하위 조합, 범위 또는 하위 범위를 포함하며, 이에 국한되지 않는다.
추가적으로 또는 대체적으로, 일 실시형태에서는 증착(단계 202)을 반복하여 많은 층 102가 도포된다. 일 실시형태에서 분해(단계 204) 압력은 약 0.01 psia~200 psia 범위, 1.0 psia~약 100 psia 범위, 5 psia~약 40 psia, 약 1.0 psia, 약 5 psia, 약 40 psia, 약 100 psia, 200 psia 또는 그 내에서의 적합한 조합, 하위 조합, 범위 또는 하위 범위이다. 일 실시형태에서 분해(단계 204) 온도는 약 200℃~600℃ 범위, 약 300℃~600℃ 범위, 약 400℃~500℃ 범위, 약 300℃, 약 400℃, 약 500℃, 약 600℃ 또는 그 내에서의 적합한 조합, 하위 조합, 범위 또는 하위 범위이다. 일 실시형태에서 분해(단계 204) 기간은 약 10분 ~ 24시간, 약 30분 ~ 24시간, 약 10분, 약 30분, 약 15시간, 약 24시간 또는 이들의 적합한 조합, 하위 조합, 범위 또는 하위 범위이다.
예를 들어, 분해(단계 204)는 층 102를 형성하여, 화학적 저항성을 향상시키거나 비확산 코팅 상에서 접착력을 향상시키거나, 코팅이 열에 의해 분해되는 물질을 가지지 않도록 한다. 층 102는 전구체 물질에 해당하는 적합한 열 분해 물질을 포함한다. 열 분해 물질은 전구체 물질을 분해하기에 충분한 사전 결정된 압력과 사전 결정된 온도에서 분해(단계 204)로 형성되어, 질소, 헬륨 및/또는 아르곤과 같은 불활성 가스를 부분 압력 희석제로 포함하는 열 분해 물질의 성분을 서브스트레이트 100에 증착한다.
일 실시형태에서 열 분해 물질은 디메틸실란을 포함하는 전구체에 해당하는 카보실란(예: 비결정 카보실란)이거나 이를 포함한다. 이것은 이론적으로 한정시키려는 것은 아니지만, 카보실란에서 형성된 카보실릴(디실릴 또는 트리실릴 조각)의 재결합이라고 여겨진다. 일 실시형태에서 열 분해 물질은 활성 지역으로 제공되는 규소, 탄소 및 경수소와 같은 분자를 포함한다. 분자는 층 102 내에 배치되며 제1 부분 104와 제2 부분 106을 포함한다. 일반적으로 층 102의 제1 부분 104와 제2 부분 106은 공간적으로 분해될 수 없다(예를 들어, 제1 부분 104와 제2 부분 106은 층 102에 증착된 분자로 정의되고 분자는 층 102 전체에 산재될 수 있다). 또한, "제1" 및 "제2"라는 용어의 사용은 순차성, 양의 차이, 크기의 차이 또는 두 부분 간 기타 차이를 암시하기 위함이 아니다. 그와 반대로, "제1" 및 "제2"라는 용어는 두 부분의 분자 구성을 구분하는 데 사용된다. 예를 들어, 일 실시형태는 도 1에 나타난 대로, 제1 부분 104가 규소를 포함하고 제2 부분 106이 탄소를 포함한다. 일 실시형태에서 제1 부분 104와 제2 부분 106은 층 102 전체에서 무작위로 함께 구속된다.
도 8은 개시의 실시형태에 따른 오제 전자 분광 측정에 의해 가공물 103 전체에서 실시형태의 구성을 나타낸다. 도 8은 가공물 103 내 확산 영역 108을 나타낸다. 이것은 오제 전자 분광법을 통해 확산 층 108의 정밀한 측정이 서브스트레이트 및 코팅의 표면 거칠기에 의해 오프셋될 수 있고, 표시된 결과가 개시의 범위를 벗어나는 일 실시형태의 표시에 불과하다고 평가된다. 따라서, 오제 전자 분광법으로 측정했을 때, 확산 영역 108은 절대 측정이 아니라 코팅 방법 200에 따른 확산 메커니즘의 표시이다.
일 실시형태에서 층 102의 구성은 대략 C:Si:O의 1:0.95:0.12이다. 대조적으로, 실시형태에 따라 화학기상증착 챔버에 주입된 디메틸실란의 구성은 C:Si 비율이 약 2:1이다. 이론적으로 한정하려는 것은 아니지만, CHx (x = 0 - 3) 모이어티는 유지되고 Si-C 결합이 깨져 층 102는 Si-C 결합의 비결정 배열을 포함함을 나타낸다고 여겨진다. 비결정 배열은 예를 들어 서브스트레이트 100에서 인장력 또는 압축력을 가할 때 균열 또는 박리 감소, 접착력 증가 또는 이들의 결합과 같은 추가 이점을 제공한다. 일 실시형태에서 코팅 101 또는 유사한 코팅의 여러 층이 증착되어 층을 더 두껍게 하거나 원하는 속성을 추가한다.
일 실시형태에서 분해(단계 204)를 통해 층 102를 형성하는 열 분해 물질에 챔버가 퍼지된다. 이 퍼지는 남은 분해 물질을 제거하고 열 분해 물질을 해체하거나 챔버 내에 있는 기타 재료나 구성 성분을 제거한다.
작용화(단계 206)는 분해(단계 204)와 별개의 단계로 도 3에 표시된 대로 층 102를 수정하여 작용화된 층 110을 형성한다. 작용화된 층 110의 적합한 두께는 약 100 nm~10,000 nm 범위, 약 200 nm~5,000 nm 범위, 약 300 nm~1500 nm 범위 또는 그 내에서의 적합한 조합, 하위 조합, 범위 또는 하위 범위를 포함하며, 이에 국한되지 않는다. 작용화(단계 206)는 챔버 퍼지, 미리 결정된 온도까지 챔버 가열, 챔버 철거 또는 분해(단계 204)를 참조로 위에 설명된 기타 적합한 작동 매개변수로 시작한다.
작용화(단계 206)에서 챔버에 결합제가 주입된다. 결합제는 층 102 또는 층 102의 부분과 반응하거나 결합하여 작용화된 층 110을 형성한다(예: 수소화규소 모이어티로 형성된 카보실릴 표면). 일 실시형태에서는 분해(단계 204)의 잔여 모이어티가 반응한다. 예를 들어, 수소화규소 및/또는 수산화규소 작용기(디실릴 또는 트리실릴)가 H2C=C-R, HC≡C-R 또는 이들의 조합과 반응한다. 일 실시형태에서 제1 부분 104의 모든 또는 일부에 결합된 R-그룹은 탄화수소, 대체 탄화수소(예: 할로겐화됨), 카르보닐기, 카르복시기, 에스터, 에테르, 아민, 아미드, 술폰산, 유기금속 복합체, 에폭시드 또는 이들의 조합으로 형성된다. 결합제의 분자가 층 102에 결합되어 작용화된 층 110을 형성한다(예: 탄화규소가 R-그룹과 공유 결합하도록 함). 기타 적합한 결합제로는 에틸렌,
프로필렌, 대체 불포화 유기 분자, 하나 이상의 불포화 탄화수소 그룹을 가지는 유기 시약 또는 이들의 조합이 있으며, 이에 국한되지는 않는다.
일 실시형태에서 R-그룹을 수정하여 표면 105의 속성을 조정한다. 예를 들어, 불소 탄화수소를 R-그룹으로 사용하여 표면 105의 소수성을 높인다. 일 실시형태에서 불소 탄화수소는 소수성 표면, 소유성 표면 또는 이들의 조합을 형성한다. 이론적으로 한정하려는 것은 아니지만, 수소화 규소의 모이어티는 하이드로실리에이션 (hydrosilyation)과 같은 불포화 작용기를 통해 불포화 탄화수소 그룹과 열 반응을 일으켜 층 102에 공유 결합함으로써, 작용화된 층 110을 형성할 수 있다. 작용화된 층 110은 공유 결합 R-그룹을 포함하여, R-그룹과 탄소, 규소 및 하이드로겐 모이어티를 포함한다. 추가적으로 또는 대체적으로, 일 실시형태에서 R-그룹은 촉매 및/또는 살생 속성을 제공하는 유기금속 치환기를 포함한다.
산화(단계 208) 또는 작용화 후 산화는 사전 결정된 산화 조건 하에서 활성 산소종을 제공할 수 있는 산화제 또는 적합한 화학종에 노출하여 산화 층 107을 형성하는 것이거나 이러한 작용을 포함한다. 산화(단계 208)는 층 102에서 일어나며 도 3에 나타난 작용화된 층 110을 형성한다. 작용화 후 산화는 작용화된 층 110에서 일어나며 작용화된 후 산화된 층(도면에 없음)을 형성한다. 층 102가 비결정 카보실란이 되는 실시형태에서 산화(단계 208) 또는 작용화 후 산화로 형성된 산화된 층 107은 비결정 카르복실란이거나 이를 포함한다. 일반적으로 산화(단계 208) 및 작용화 후 산화는 코팅 101의 대부분에 영향을 주는 주요 반응이다. 일 실시형태에서 산화도는 챔버 내 온도, 챔버 내 노출 시간, 희석 가스의 종류 및/또는 양, 압력 및/또는 기타 적합한 방법 조건을 증가하거나 감소함으로써 제어된다. 산화도 제어는 산화된 층 107의 양이나 깊이를 증가 또는 감소시키고, 그 결과 코팅 101의 내마모성 및/또는 경도를 증가시키거나 감소시킨다.
산화(단계 208) 또는 작용화 후 산화에 적합한 산화제로는 물(단독, 영 공기 포함 또는 비활성 가스 포함), 산소, 공기(단독, 단독 아님 및/또는 영 공기로), 아산화질소, 오존 또는 이들의 조합이 있으며, 이에 국한되지는 않는다. 여기서 사용된 "영 공기"라는 용어는 총 탄화수소가 약 0.1 ppm 미만인 대기를 나타낸다. 일 실시형태에서 산화제는 기체 시약으로 구성된다. 기체 처리 시약(예: 디메틸실란 및/또는 질소)이 가스 위상에 있음으로 인해, 기체 산화제를 사용하면 제조를 위한 규모 확대가 더 단순해지고, 전사 과정이 향상되며, 방법의 경제성이 높아진다.
산화(단계 208) 또는 작용화 후 산화에 사용된 산화제는 산화된 층 107이 형성될 수 있는 적합한 작동 조건에서 주입된다. 적합한 작동 조건은 비활성 가스가 있거나, 사전 결정된 압력(예: 1~200 psia 범위)에 있거나, 사전 결정된 온도(예: 약 450℃)의 영향을 받거나, 사전 결정된 기간(예: 약 2시간) 동안 있거나, 분해(단계 204)를 참조하여 위에서 설명된 기타 매개변수를 사용하는 것이거나 이들의 조합이며, 이에 국한되지 않는다.
일 실시형태에서는 선택된 산화제 종에 따라, 추가 특징이 나타난다(예: 안전 목적용). 이러한 특징은 안전하게 반응이 일어날 수 있게 하는 챔버의 크기, 무게 및/또는 내부식성을 포함한다. 일 실시형태에서는 챔버에 물을 산화제로 안전하게 주입하기 위해 상당한 냉각이 사용된다. 예를 들어, 챔버가 약 300℃보다 큰 온도에서 작동하는 실시형태에서 챔버는 먼저 100℃ 미만으로 냉각되어, 제조 자원의 에너지 및/또는 시간을 소모시킬 수 있다.
산화(단계 208) 또는 작용화 후 산화로 형성된 산화된 층 107은 사용된 산화제에 해당하는 속성과 작동 매개변수를 포함한다. 일 실시형태에서는 층 102 및/또는 작용화된 층 110과 비교할 때, 산화된 층 107이 과도하게 산화되거나, Si 웨이퍼의 접촉각이 약 60°이거나, N-H, Si-OH 및/또는 C-OH 그룹의 양이 증가했거나, 산 저항이 증가했거나, 내부식성이 증가했거나, 이러한 특징이 함께 나타난다.
산화된 층 107은 층 102, 작용화된 층 110 및/또는 다른 산화제로 형성되는 산화 층 107을 포함한 실시형태와 비교할 때 다양한 속성의 차이를 보인다. 예를 들어, 산화된 층 107은 화학적 저항이 줄었거나, 긁힘 저항이 줄었거나, 경도가 줄었거나, 이러한 특징이 함께 나타난다. 일 실시형태에서 산화 층 107은 산화되고 Si 웨이퍼의 접촉각이 약 86.6°로 마찰을 줄였거나(예: 산화제가 영 공기 및 물이 되는 실시형태와 비교 시), 내마모성을 줄였거나(예: 산화제가 영 공기 및 물이 되는 실시형태와 비교 시), Si-O-Si 그룹을 포함하거나(예: FT-IR 데이터가 995.2cm-1에서 물이 아닌 작용화 최고치와 비교할 때 1026.9cm-1에서 Si-O-Si 최고치가 성장함을 보여줄 수 있음), 이 같은 특징이 함께 나타난다. 일 실시형태에서 산화 층 107은 과다 산화되거나, C-H 그룹 양이 줄었거나(예: 산화제가 물만 되는 실시형태와 비교 시), Si-C 그룹 양이 줄었거나(예: 산화제가 물만 되는 실시형태와 비교 시), Si-OH/C-OH 그룹 양이 증가했거나(예: 산화제가 물만 되는 실시형태와 비교 시), 이러한 특성이 함께 나타난다. 일 실시형태에서 산화 층 107은 마찰 계수가 더 낮거나(예: 산화제가 영 공기 및 물이 되는 실시형태와 비교), 내마모성이 증가하거나(예: 산화제가 영 공기 및 물이 되는 실시형태와 비교), Si-O-Si 그룹을 포함하거나, 이러한 특성이 함께 나타난다.
층 102가 제1 접촉각을 가지고 작용화된 층 110이 제2 접촉각을 가진다. 층 102의 산화(단계 208)가 없는 실시형태에서 제1 접촉각은 제2 접촉각보다 낮다. 예를 들어, 제1 접촉각은 304 스테인리스강에서 이동하면서 약 98.3°가 되고 제2 접촉각은 304 스테인리스강에서 이동하면서 약 100°가 된다. 작용화된 층 110의 작용화 후 산화를 하는 실시형태에서 제1 접촉각은 제2 접촉각보다 높다. 예를 들어, 제1 접촉각은 304 스테인리스강에서 이동하면서 약 95.6°가 되고 제2 접촉각은 304 스테인리스강에서 후진하면서 약 65.9°가 된다. 작용화된 층 110의 산화(단계 208)를 포함한 실시형태에서 작용화된 층 110은 Si-O-Si 그룹을 포함하고 Si-H 그룹 양이 줄었다(예: 산화되지 않은 작용화 층 110과 비교 시).
일 실시형태에서 마찰 계수는 산화(단계 208)로 줄어든다. 예를 들어, 층 102의 산화(단계 208)를 포함한 실시형태에서 층 102는 산화 전 제1 마찰 계수(예: 0.97)를 포함하고 산화 후 제2 마찰 계수(예: 0.84)를 포함한다.
일 실시형태에서 마모율은 산화(단계 208)로 줄어든다. 예를 들어, 층 102의 산화(단계 208)를 포함한 실시형태에서 층 102는 산화(단계 208) 전 제1 마모율(예:
4.73 x 10-4 mm3/N/m) 및 산화 후(단계 208) 제2 마모율(예: 약 6.75 x 10-5 mm3/N/m)을 포함한다.
물을 산화제로 사용하는 산화(단계 208)를 포함하는 일 실시형태에서 가공물 103은 도 9의 오제 전자 분광법에 나타난 구성이나 이와 유사한 구성을 포함한다.
산화 후 작용화(단계 210)는 위에서 설명된 작용화(단계 206)의 특징이거나 이러한 특징을 포함한다. 추가적으로 또는 대체적으로, 산화 후 작용화(단계 210)는 하나 이상의 재료의 열에 의한 결합을 포함한다. 일 실시형태에서 열적 결합은 표면 105에 트리메틸실란의 결합이다(예: 디실릴하이드리드 또는 트리실릴하이드리드 작용기 사용). 일 실시형태에서 열적 결합은 오르가노플루오로트리알콕실란(organofluorotrialkoxysilanes) 또는 오르가노플루오로실릴하이드리드(organofluorosilylhydrides)의 결합이다(예: 저렴한 재료 비용으로 인한 운영 비용 감소 및/또는 생산 실현 가능성 증가).
일 실시형태에서 산화 후 작용화(단계 210)는 예를 들어, 표면을 가열하거나 수정해서 산화 층 107을 수정하여 도 6-7에 나타난 산화 후 작용화된 층 109를 형성한다(예: 오르가노플루오로 처리 층). 예는 도 10의 오제 전자 분광 플롯 또는 유사한 플롯으로 설명된다. 열, 노출 시간, 희석 가스 및 압력은 조정되어 산화 후 작용화(단계 210) 정도에 영향을 미친다. 이 산화 후 작용화(단계 210)의 정도를 조정하여 사전 결정된 속성을 제공한다. 일 실시형태에서 산화 층은 약 300°~600℃의 온도에서 약 1~24시간 동안, 약 5~100 psia 압력에서(일부 경우에는 약 25 psia, 약 27 psia, 약 54 psia 또는 이들의 적합한 범위) 유기실란제에 노출된다. 일 실시형태에서 아르곤 또는 질소와 같은 비활성 희석 가스가 약 1~100 psia의 분압에서 사용되어 반응을 돕는다.
일 실시형태에서 산화 후 작용화 층 109는 오르가노플루오로 처리를 적용하여 형성된다. 여기서, 오르가노플루오로 처리는 (R)1- 3Si(X)1 -3이며, R은 오르가노플루오로 그룹과 같고 X는 ?H, -OH, -OR'과 같다(R'은 메톡시기, 에톡시기 또는 부톡시와 같은 알킬기 또는 알콕시기임). 추가적으로 또는 대체적으로, R 및/또는 R'는 알킬, 아릴, 할로겐 알킬 및 아릴, 케톤, 알데히드, 아실, 알코올, 에폭시 및 유기 니트로, 유기금속 작용기 또는 이들의 조합과 같은 적합한 그룹에 해당되며, 이에 국한되지는 않는다. 추가적으로 또는 대체적으로, 일 실시형태에서 산화 후 작용화 층 109는 오르가노플루오로
실릴(예: 트리데카플루오로(tridecafluoro) 1,1,2,2-테트라하이드로옥틸트리에톡시실란 (tetrahydrooctyltriethoxysilane)), 적합한 오그라노플루오로 알코올(예: 펜타플루오로프로파놀), 적합한 플루오로실란 또는 이들의 조합을 비롯한 오르가노플루오로 처리로 형성된다. 일 실시형태에서 플루오로실란은 다음과 같은 일반 공식을 가진다.
Figure pat00001
이 실시형태에서 X는 H 또는 알콕시기(예: 메톡시, 에톡시 또는 부톡시 포함)을 나타내고, Y는 X 또는 R 성분을 나타내고, Z는 X 또는 R 성분을 나타내고, R은 CF3(CH2)n 구조를 가지는 오르가노 플루오로 작용기를 나타낸다.
일 실시형태에서 산화 후 작용화 층 109는 소유성 및/또는 소수성을 증가시켰다. 일 실시형태에서 산화 후 작용화 층 109는 대칭 표면에서 탈이온수에 대한 접촉각이 약 50° 이상, 약 55° 이상, 약 60° 이상, 약 65° 이상, 약 60°~70° 범위, 약 60°, 약 62°, 약 65°, 약 67°, 61.7°, 67.4°, 74.7° 또는 이것의 적합한 범위, 하위 범위, 조합 또는 하위 조합이다. 추가적으로 또는 대체적으로, 일 실시형태에서 산화 후 작용화(단계 210)는 PTFE(polytetrafluoroethylene)보다 큰 대칭 표면의 탈이온수에 대한 접촉각이 약 30° 이상, 약 40° 이상, 약 60° 이상, 약 30°~60° 범위 또는 이들의 적합한 범위, 하위 범위, 조합 또는 하위 조합이 된다.
일 실시형태에서 산화 후 작용화 층 109는 거친 표면에서 10W40 모터 오일에 대한 접촉각이 약 80° 이상, 약 90° 이상, 약 100° 이상, 약 105° 이상, 약 80°~110° 범위, 약 80°, 약 81°, 약 100°, 약 105°, 81.0°, 100.2°, 105.1° 또는 이것의 적합한 범위, 하위 범위, 조합 또는 하위 조합이다. 추가적으로 또는 대체적으로, 일 실시형태에서 산화 후 작용화 층 109는 PTFE(polytetrafluoroethylene)보다 큰 거친 표면의 접촉각이 약 10° 이상, 약 15° 이상, 약 20° 이상, 약 10°~25° 범위 또는 이들의 적합한 범위, 하위 범위, 조합 또는 하위 조합이 된다.
일 실시형태에서 산화 후 작용화 층 109는 대칭 표면에서 탈이온수에 대한 접촉각이 약 105° 이상, 약 110° 이상, 약 112° 이상, 약 100°~114° 범위, 약 114°, 약 110.3°, 약 112.1°, 약 113.7° 또는 이것의 적합한 범위, 하위 범위, 조합 또는 하위 조합이다. 추가적으로 또는 대체적으로, 일 실시형태에서 산화 후 작용화 층 109는 PTFE(polytetrafluoroethylene)보다 적은 대칭 표면의 탈이온수에 대한 접촉각이 약 1°, 약 2°, 약 1°~2° 범위 또는 이들의 적합한 범위, 하위 범위, 조합 또는 하위 조합이 된다.
일 실시형태에서 산화 후 작용화 층 109는 거친 표면에서 탈이온수에 대한 접촉각이 약 140° 이상, 약 145° 이상, 약 140°~150° 범위, 약 114°, 약 142.7°, 약 145.7°, 약 148.1° 또는 이것의 적합한 범위, 하위 범위, 조합 또는 하위 조합이다. 추가적으로 또는 대체적으로, 일 실시형태에서 산화 후 작용화 층 109는 PTFE(polytetrafluoroethylene)보다 큰 대칭 표면의 탈이온수에 대한 접촉각이 약 25°, 약 30°, 약 20°~35° 범위 또는 이들의 적합한 범위, 하위 범위, 조합 또는 하위 조합이 된다.
일 실시형태에서 산화 후 작용화 층 109는 작용화 층 110(예: 디메틸실란으로 형성) 및/또는 산화 층 107(예: 결합제로 영 공기로 형성)보다 정지 마찰 방지 속성이 크다. 이처럼, 코팅 방법 200의 일 실시형태에서 산화 후 작용화 층 109는 정지 마찰 방지 속성이 증가했다.
R-그룹을 수정하고 다양화하거나, 수산기 반응을 할 수 있는 기타 분자를 사용하여 산화 후 작용화 층 109의 표면 속성이 조정된다. 예를 들어, 일 실시형태에서 조정은 경도 및 정지 마찰 방지, 내마모성, 불활성, 전자화학 임피던스, 접촉각 또는 이들의 조합을 증가시키거나 감소시켜, 가공, 분석, 가스, 오일 및 반도체 산업 분야에서 사용하도록 응용성과 내구성을 확장시킬 수 있는 물리적 성능 특성을 제공한다.
특히, 반도체 산업은 층 102, 산화 층 107, 산화 후 작용화 층 109, 작용화 층 110 또는 이들의 조합과 유체 물질(예: 가스 또는 플라즈마) 접촉을 포함하는 제작 방법에서 생산할 수 있는 다양한 제품 범주를 포함한다. 이러한 제품은 메모리, 마이크로프로세서, 집적 회로 및 SOC(Systems on a Chip)를 포함하지만, 이에 국한되지 않는다. 메모리 칩은 일시적인 데이터 저장소 역할을 하며 정보를 컴퓨터 장치의 브레인으로 전달하고 또한 여기서 정보를 전달한다. 마이크로프로세서는 작업을 수행하기 위한 기본 논리를 포함하는 중앙처리장치이다. 종종 "표준 칩"으로 불리는 상품 집적 회로(IC)는 일상적인 처리 목적을 위해 사용된다. SOC는 전체 시스템의 성능을 담은 복잡한 IC 칩과 관련된다.
다양한 각 제품 범주의 반도체가 실제로 모든 산업에서 사용된다. 따라서, 반도체 제작 방법의 실시형태는 컴퓨터 과학, 산업 방법 제어, 에너지 기술, 정보 기술, 가전제품, 의료 진단, 조명 기술, 운송 기술 및 통신 기술과 같은(이에 국한되지 않음) 전자 장치 및 IC가 사용되는 반도체 제품 생산을 아우른다. 일 실시형태에서 반도체 제작 방법으로 생산된 이러한 반도체는 압축성, 안정성 및 저렴한 비용을 가진다. 뿐만 아니라, 일 실시형태에서 반도체 제품은 광범위한 전류 및 전압을 처리할 수 있고, 복잡하지만 쉽게 제조된 모듈에 통합될 수 있다.
일 실시형태에서 반도체 제작 방법으로 생산된 반도체 제품은 2단자 장치, 3단자 장치, 4단자 장치 및 다단자 장치를 포함하며, 이에 국한되지는 않는다. 2단자 장치에는 DIAC, 다이오드(정류 다이오드), 건 다이오드, IMPATT 다이오드, 레이저 다이오드, 발광 다이오드(LED), 광전지, PIN 다이오드, 쇼트키 다이오드, 태양 전지, 터널 다이오드, VCSEL, VECSEL 및 제너 다이오드가 있으며, 이에 국한되지는 않는다. 3단자 장치에는 양극 트랜지스터, 달링톤 트랜지스터, 전계 효과 트랜지스터, 절연 게이트 양극 트랜지스터(IGBT), 실리콘 제어 정류기, 사이리스터, TRIAC 및 유니정션 트랜지스터가 있으며 이에 국한되지는 않는다. 4단자 장치에는 홀 효과(Hall effect) 센서(자기 센서)가 있으며 이에 국한되지는 않는다. 다단자 장치에는 집적 회로(IC), 전하 결합 소자(CCD), 마이크로프로세서, 임의 액세스 메모리(RAM) 및 읽기 전용 메모리(ROM)가 있으며, 이에 국한되지는 않는다.
일 실시형태에서 반도체 제작 방법으로 생산된 반도체 제품은 개별 원자를 규칙적이고 주기적인 구조로 결합한 고체 물질을 포함한다. 고체 물질에는 결정성고체, 다결정 물질 또는 이들의 조합이 있으며, 이에 국한되지 않는다. 기타 반도체 재료는 비결정 재료 및 액체를 포함하며, 이에 국한되지는 않는다. 일 실시형태에서 반도체 제작 방법으로 생산된 반도체 제품은 진성(intrinsic) 반도체이다. 또 다른 실시형태에서 반도체 제작 방법으로 생산된 반도체 제품은 화학적으로 매우 순수하고 전도성이 약한 진성 반도체 재료를 포함한다. 본질적 반도체 재료는 음 운반자(전자)와 양 운반자(정공) 수가 같다. 대체 실시형태에서 반도체 제작 방법으로 생산된 반도체 제품은 외인성(extrinsic) 반도체이다.
외인성 반도체의 서브스트레이트는 반도체의 전기 속성을 변경하고 전도성을 향상시키는 도핑으로 알려진 방법에 의해 소량의 불순물이 추가된 진성 반도체 재료를 포함한다. 도핑 방법을 통한 불순물 주입으로 반도체 재료의 전도성을 제어할 수 있다. 도핑 방법은 두 가지 그룹의 반도체, 음 전하 전도체(n-유형)와 양 전하 전도체(p-유형)를 생산한다. 반도체는 요소 또는 화합물로 사용될 수 있습니다. 규소(Si), 게르마늄(Ge) 및 탄소(C)를 비롯한 순수 요소 반도체 외에도, 안티몬화 인듐(InSb), 비화 인듐(InAs), 인화 인듐(InP), 인화 갈륨(GaP), 안티몬화 인듐(GaSb), 비화 갈륨(GaAs), 탄화 규소(SiC), 질화 갈륨(GaN), 실리콘 게르마늄(SiGe) 및 황화 셀레늄(SeS)과 같은 많은 합금 및 화합물이 반도체이다.
일 실시형태에서 R-그룹은 탄화수소, 대체 탄화수소, 카르보닐, 카르복실, 에스터, 에테르, 아민, 아미드, 술폰산, 유기금속 복합체 및/또는 에폭시로 형성된다. 이론적으로 한정하려는 것은 아니지만, 수소화 규소의 모이어티는 하이드로실리에이션(hydrosilyation) 메커니즘을 통해 불포화 탄화수소 그룹과 열 반응을 일으켜 코팅된 서브스트레이트의 표면에 공유 결합할 수 있다. 일 실시형태에서 반응 챔버 내 노출된 모든 표면의 코팅 101은 공유 결합된 R-그룹을 포함하며, 이것은 R-그룹과 탄소, 규소 및 수소 모이어티를 포함한다.
일 실시형태에서 산화 후 작용화 층 109(예: 오르가노플루오노 처리 전 층 102를 공기로 산화하여 형성된 디메틸실란 기반 카르복실란 층을 노출하여 형성됨)는 (3401.8cm-1에서 FT-IR 최고치를 기준으로 영 공기 산화를 이용한 산화 층 107의 실시형태와 비교할 때) Si-OH 작용기 손실, 접촉각 측정 증가(예: 산화 후 작용화(단계 210) 전 약 50.9°와 비교할 때 거울의 매끄러운 표면에서 탈이온수의 경우 약 111°), 소수성 존재, 약 1.00 Mohm(영 공기 산화를 이용한 산화 층 107의 Zlf = 약 7.27 kohm에서 증가)의 탁월한 임피던스(예: 저주파수(Zlf)에서) 및/또는 나이퀴스트 플롯에서 약 0.0.821의 단자 ZR/ZI 비율 또는 이들의 조합을 포함한다.
일 실시형태에서 코팅 101, 층 102, 작용화 층 110 및/또는 산화 후 작용화 층 109는 도 11에 나타난 하나 이상의 적합한 표면에 정지 마찰 방지 속성을 포함한다. 도 11은 시스템에서 반도체 제품을 생산하는 도중 및/또는 시스템을 모니터링하는 도중 이동 유체가 유체 표면 910에 닿는 시스템의 일부분을 나타낸다. 일 실시형태에서 유체 표면 910은 가스 및/또는 액체와 같은 유체가 화살표 912가 표시한 대로 흐르는 연성 또는 강성 튜브나 파이프 911의 내부 혹은, 유체와 접촉하고 유체로 움직이는 다른 부분이다. 도 12는 또한 유체 표면 910과 동일하거나 다른 구성을 가지는 외부 표면 913을 나타낸다.
일 실시형태에서 코팅 101, 층 102, 작용화 층 110 및/또는 산화 후 작용화 층 109는 침식(예: 고체와 액체 모두에서) 및 부식에 대한 저항력을 포함한다. 침식에 대한 저항력은 충돌 입자나 스트림이 표면에 접촉함에도 불구하고 발생한다. 부식에 대한 저항력은 표면이 환경과 반응하지 않게 하거나 반응 제품이 표면을 꺼칠꺼칠하게 하여 발생한다. 이러한 저항력은 재료의 접촉 상호 작용으로 균열이 생기거나 마찰이 일어난 결과, 반응 제품이 마모되지 않도록 한다.
다음 실시예는 개시와 관련된 다양한 요소를 보여준다. 실시예에서 개시된 속성 및 매개변수는 성질상의 비교이든 성질상의 설명이든, 발명에 대한 상세 설명 내에서 개시되는 것으로 간주되어야 한다.
실시예 1
제1 실시예는 450℃의 8 psia 가스에서 2시간 동안 서브스트레이트 100에 디메틸실란을 주입하여 층 102를 형성하는 과정을 포함한다. 층 102는 거울 광택의 316 스테인리스강 쿠폰(약간 누르스름함)에서 거의 감지되지 않는다(즉, 육안으로 알아보기 매우 힘듦). 측정은 약 60°에서 증착 처리 전 물 접촉각 데이터를 나타낸다. 디메틸실란으로 증착 처리 후 접촉각은 약 102°까지 증가한다. 층 102가 보이지 않더라도, 데이터는 표면 105의 층 102에서 상당한 밀도의 카보실릴 물질로 매우 얇게 바른 증착을 나타낸다. 사용 가능한 분광법이 코팅을 감지할 만큼 민감하지 않으므로, 층 102의 두께는 약 100 옹스트롬이 될 것으로 추정된다.
실시예 2
제2 실시예는 450℃의 8 psia 가스에서 15시간 동안 서브스트레이트 100에 디메틸실란을 주입하여 층 102를 형성하는 과정을 포함한다. 층 102는 가시적 발광 무지개 색상 배열을 가진다.
실시예 3
세 번째 실시예는 450℃의 8 psia 가스에서 15시간 동안 서브스트레이트 100에 디메틸실란을 주입하여 층 102를 형성하고 이어서 450℃의 약 100~200 psia 가스에서 2시간 동안 비활성 가스의 물로 서브스트레이트 100의 층 102를 산화하여 산화 층 107를 형성하는 것을 포함한다. 세 번째 실시예는 표면 수정 화학 반응에 대한 작용 모이어티(Si-OH 또는 Si-H)의 부족과 같은 원하지 않는 결과를 나타낸다.
실시예 4
네 번째 실시예는 450℃의 8 psia 가스에서 15시간 동안 서브스트레이트 100에 디메틸실란을 주입하여 층 102를 형성하고 이어서 300℃의 약 100~200 psia 가스에서 2시간 동안 산화제 혼합물로 서브스트레이트 100의 층 102를 산화하여 영 공기 산화를 포함한 산화 층 107를 형성하는 것을 포함한다. 산화제 혼합물은 영 공기와 물을 포함한다. 산화 층 107은 실시예 3과 비교할 때, 과다 산화되고, C-H 그룹이 감소하고, Si-C 그룹이 감소하고, Si-OH/C-OH 그룹이 증가하는 등의 원하지 않는 결과를 나타낸다.
실시예 5
다섯 번째 실시예는 450℃의 8 psia 가스에서 15시간 동안 서브스트레이트 100에 디메틸실란을 주입하여 층 102를 형성하고 이어서 300℃의 약 1~200 psia 가스에서 2시간 동안 영 공기를 포함한 서브스트레이트 100에서 층 102를 산화하여 산화 층 107를 형성하는 것을 포함한다. 산화 층 107은 FT-IR 데이터에서 두드러진 Si-OH 신축이 관찰된 산화 카보실란을 포함한다(너비: 3414cm-1). 탈이온수의 경우 접촉각은 50.9°로 측정된다. 전자화학 임피던스 분광법은 저주파수에서 임피던스 Zlf = 약 7.27 kohm임을 나타낸다. 표준 100 Cr6 볼과 3.00cm/s의 순환 선형적 속도를 통해 0.5 N 힘을 가하여 마찰계(CSM 기구 S/N 18-343)로 분석된 물질의 내마모성은 4.141 x 10-3 마모(mm3/N m)를 나타낸다. 실시예 3과 비교할 때, 산화 층 107은 마찰율이 낮고 마모율이 높으며 Si-O-Si 그룹이 존재한다.
실시예 6
여섯 번째 실시예는 에틸렌으로 실시예 2에서 형성된 층 102를 작용화하여 작용화 층 110을 형성하는 것을 포함한다. 작용화 층 110은 304 스테인리스강에서 물 접촉각이 전진 98.3°이고 후진 85.1°이다. FT-IR 데이터는 Si-O-Si 그룹의 부족 시 산화가 거의 없고(1027cm-1 신축 기준) Si-H 그룹 양이 감소했음을(2091cm-1 신축 기준) 나타낸다.
실시예 7
일곱 번째 실시예는 에틸렌으로 실시예 2에서 형성된 층 102를 작용화하여 작용화 층 110을 형성하는 것을 포함한다. 그런 다음, 작용화 층 110은 챔버에 추가되는 탈이온수 5ml(DI)로 산화된다. 챔버는 여러 번의 질소 플러싱과 가벼운 진공에 노출되어 밀폐된 용기에서 영 공기를 제거한다. 챔버의 온도는 약 2시간 동안 450℃로 유지된 후, 실온으로 복귀된다. 작용화 층 110의 산화는 작용화 후 산화 층 111을 형성한다. 작용화 후 산화 층 111은 물 접촉각 데이터가 전진 95.6° 및 후진 65.9°이다. FT-IR 데이터는 실시예 6에서 형성된 작용화 층 110와 비교할 때 산화가 Si-O-Si 그룹 양을 증가시키고(1027cm-1의 신축 기준) Si-H 그룹 양을 감소시킴을(2091cm-1의 신축 기준) 보여준다.
실시예 8
여덟 번째 실시예는 450℃의 8 psia 가스에서 15시간 동안 (디메틸실란 증착으로 형성된) 층 102에 트리메틸실란을 주입하는 과정을 포함한다. 여덟 번째 실시예에서는 물 접촉각 값의 큰 변화가 없으므로, 서브스트레이트 100에서 가시적 또는 스펙트럼 분석법으로 측정 가능한 코팅이 없거나 분자 코팅 표시가 없는 경우를 포함한 원하지 않는 결과를 나타낸다.
실시예 9
아홉 번째 실시예는 450℃ 및 25 psia의 약 10시간 동안 반응한 물질을 포함하여 진공 챔버에 트리메틸실란을 추가하는 것을 포함한다. 그 결과에 따른 FT-IR 데이터는 Si-OH 작용기의 상실을 나타낸다. 접촉각은 탈이온수의 경우 99.1°로 측정되어, 소수성의 존재를 시사한다. 전자화학 임피던스 분광법은 저주파수에서 임피던스(Zlf)가 15.4 Mohm임을 나타낸다. 또한 전자화학 임피던스 분광법은 보드플롯(Bode plot)과 나이퀴스트 플롯에서 0.072의 단자 ZR/ZI 비율을 나타낸다. 재료의 내마모성은 표준 100 Cr6 볼과 3.00cm/s의 순환 선형적 속도를 통해 0.5 N 힘을 가하여 마찰계(CSM 기구 S/N 18-343)로 분석함으로써, 1.225 x 10-4 마모(mm3/N m)로, 처리되지 않은 재료와 비교할 때 34배 증가를 나타낸다.
실시예 10
열 번째 실시예는 약 10시간 동안 450℃의 제1 조건에서, 7시간 동안 350℃의 제2 조건에서, 약 7시간 동안 375℃의 세 번째 조건에서, 그리고 약 7시간 동안 400℃의 네 번째 조건에서 산화 층 107에 추가 중인 트리데카플루오로(tridecafluoro) 1,1,2,2-테트라하이드로옥틸실란(tetrahydrooctylsilane)을 포함한다.
제1 조건에서 결과 접촉각은 304 스테인리스강에서 전진 108.26°와 후진 61.03°이고, 결과 코팅은 탁월한 긁힘 방지력과 저주파수에서의 고도의 전기 임피던스(EIS Zlf = 10.24 MOhm)를 포함한다. 또한 강한 산성 노출 후에도 높은 소수성이 유지되는, 염소 노출에서 잘 알려진 내부식성이 있다(24시간 동안 실온에서 6M). 붕규산 유리 샘플에서 갈색 코팅이 나타남은 450℃에서 오르가노플루오로 시약의 분해를 나타내는 것일 수 있다. 제2 조건에서 결과 접촉각은 304 스테인리스강에서 전진 111.62°이고 후진 95.12°이며, 결과 코팅은 탁월한 긁힘 방지력과 저주파수에서의 낮은 EIS 임피던스(Zlf = 167 kohm)를 포함한다. 이것은 산화 층과 불완전한 반응을 나타내는 것일 수 있으나, 높은 접촉각은 적어도 오르가노플루오로 시약의 부분 결합을 입증한다. 붕규산 유리 라이너는 무색의 형태로 오르가노플루오로 시약의 열 분해를 나타낸다. 또한 고니오미터 접촉각이 높은 소유성도를 나타냄으로써, 10W40 모터 오일 접촉각이 미러 광택 316 스테인리스강 쿠폰의 84.8°에서 측정된다. 세 번째 조건에서는 결과 접촉각이 304 스테인리스강에서 전진 112.67° 및 후진 102.29°이며 결과 코팅이 350℃에서 이전 조건보다 탁월한 긁힘 방지력과 향상된 EIS 데이터(Zlf = 1.0 Mohm)를 포함한다. 유리 표면에 갈색 잔여물 표시가 없으므로 오르가노플루오로 시약의 열 분해 표시는 없지만, 향상된 EIS 데이터는 더 완벽한 반응을 나타낸다. 좋은 소유성도 잘 유지되어, 10W40 모터 오일과의 접촉각은 80.5°이다. 또한, 450℃ 오븐에 코팅된 쿠폰을 놓고 이 표면의 열 산화 저항을 테스트했다. 열 산화 노출 전에 해당 쿠폰의 물 접촉각은 113.8°였으며 노출 후에는 110.6°로 줄었다. 이것은 열 산화에 대한 높은 저항도를 나타내며, 코크스 및 파울링 축적이 주요 관심사항인 연소 및 파울링 환경에서 응용하기에 매우 유용한 특성이다. 네 번째 조건에서는 결과 접촉각이 304 스테인리스강에서 전진 112.14° 및 후진94.47°이며 결과 코팅이 탁월한 긁힘 방지력과 향상된 EIS 데이터(Zlf = 2.61 Mohm)를 포함한다. 그러나, 소유성이 10W40 모터유 접촉각 64.0°로 감소하여, 유리 쿠폰이 투명한 무색으로 나타남에도 불구하고 오르가노플루오로 시약의 초기 분해를 나타낸다.
실시예 11
열한 번째 실시예는 450℃, 30 psia에서 약 7시간 동안 산화 층 110에 플루오로실란을 추가하여 산화 후 작용화 층 109를 형성하는 과정을 포함한다(이 층은 탈이온수의 경우 약 135°~163°의 접촉각으로 측정되어 소수성을 나타낸다).
실시예 12
열제2 실시예는 400℃에서 약 10시간 동안 산화 층 107에 2,2,3,3,3-펜타-플루오로-1-프로판올(penta-fluoro-1-propanol)을 추가하는 과정을 포함한다. 그 결과 접촉각은 전진 92.22° 및 후진 66.12°이다. 이에 따른 결과 코팅은 알코올(C-OH) 모이어티를 통해 산화 증착을 작용화할 수 있음을 보여준다. 이것은 높은 접촉각과 이에 따른 저주파수에서의 높은 EIS 임피던스(Zlf = 1.93 Mohm)로 확인된다. 5% NaCl 용액에 코팅된 포면을 노출시킨 장기 EIS 데이터는 임피던스의 감소를 보여준다. 이것은 코팅과 최적화되지 않은 재료의 성능에 염류 용액이 가하는 부식 효과를 나타내는 것이다.
실시예 13
열세 번째 실시예는 450℃에서 약 10시간 동안 산화 층 107에 2,2,3,3,3-펜타-플루오로-1-프로판올(penta-fluoro-1-propanol)을 추가하는 과정을 포함한다. 그 결과 접촉각은 전진 97.92° 및 후진 51.05°이다. 기본 카르복실란 재료 및 더 많은 몰의 오르가노플루오로 시약의 얇은 증착(실시예 12와 비교)은 EIS 성능(Zlf = 56.2 kohm)이 좋지 않은 질 낮은 표면을 만든다.
실시예 14
열네 번째 실시예는 400℃에서 약 4시간 동안 산화되지 않은 층에 2,2,3,3,3-펜타-플루오로-1-프로판올(penta-fluoro-1-propanol)을 추가하는 과정을 포함한다. 그 결과 접촉각은 304 스테인리스강에서 전진 105.67° 및 후진 46.66°이다. EIS 데이터는 저주파수에서 높은 임피던스(Zlf = 17.8 Mohm)와 산화 증착과 비교할 때 두드러진 긁힘 방지력 감소를 나타낸다. 그런 다음 쿠폰은 300℃에서 2시간 동안 50 psia 영 공기에서 산화된다. 그러면 접촉각이 EIS 임피던스의 경우처럼(Zlf = 11.2 kohm) 54.8°로 크게 줄어든다. 산화 후 코팅의 긁힘 방지력이 뛰어나다. 이것이 (C-OH 작용기를 통해) 오르가노플루오로 알코올로 (Si-H를 통한) 카보실란 증착 모이어티를 작용화할 수 있음을 나타내지만, 이 제품을 산화한 결과 긁힘 방지력은 향상되나, 소수성 및 전기 임피던스는 손상된다.
실시예 15
열 다섯 번째 실시예는 400℃에서 약 4시간 동안 카보실란(즉, 비산화) 층 102에 알릴헵타플루오로이소프로필 에테르(allylheptafluoroisopropyl ether)를 추가하는 과정을 포함한다. 그 결과 코팅은 접착력과 긁힘 방지력이 좋지 않다. 이것은 알켄 작용 오르가노플루오로 시약에 대한 열 수소규소화 반응을 통해 카보실란 Si-H 모이어티에 결합하려는 시도이다. 유리 샘플에는 탈이온수에서 초음파 처리를 통해 쉽게 제거되는 거무스름한 플레이킹 코팅이 있다. 코팅되지 않은 유리는 반투명이며, 오르가노플루오로 시약 증착, 플루오르화수소 형성 및 유리 식각을 나타낸다. 이것은 더 낮은 작용화 온도에서 결과를 향상시킬 수 있다고 결론내릴 수 있다.
실시예 16
열 여섯 번째 실시예는 300℃에서 약 4시간 동안 층 102에 알릴헵타플루오로이소프로필 에테르(allylheptafluoroisopropyl ether)를 추가하는 과정을 포함한다. 그 결과 접촉각은 304 스테인리스강에서 전진 110.94° 및 후진 88.05°이다. 그 결과 코팅은 접착력과 긁힘 방지력이 좋다. 상당히 높은 물 접촉각은 특정 작용화를 나타낸다. 긁힘 방지력의 우수함도 잘 알려져 있는데, 이것은 종종 산화 단계 없이는 달성되지 않으므로 이례적이다. EIS 데이터는 Zlf = 13.66 Mohm에서 탁월한 임피던스를 나타낸다. 그러나, FTIR 데이터는 2096.5cm-1에서 상당히 큰 Si-H 신축을 나타내어, 카보실란 기저층에서 Si-H 모이어티와의 불완전 반응을 나타낸다.
실시예 17
열 일곱 번째 실시예는 350℃에서 약 7시간 동안 비산화 층 102에 (퍼플루오로헥실) 에틸렌을 추가하는 과정을 포함한다. 그 결과 접촉각은 304 스테인리스강에서 전진 107.25° 및 후진 92.70°이다. 결과 코팅은 탁월한 접착력과 탁월한 긁힘 방지력을 포함하며, 매우 미끄럽다(마찰 계수가 낮음). 강하게 불소 처리된 알켄을 사용한 수소규소화 반응 결합 메커니즘은 이러한 조건에서 적절하게 성공하지만, 2096.3cm-1
에서는 여전히 상당한 Si-H 신축이 눈에 띈다. 임피던스 데이터는 Zlf = 8.84 Mohm으로 탁월한 성능을 나타낸다. 소유성은 53.3°의 10W40 모터유 접촉각에 적당하다. 28 ppb의 농도에서 황화수소의 장기 유지 연구를 이용한 불활성 데이터는 탁월한 불활성을 나타낸다. 3일 이상 가스 색층 분석법(SCD 감지)으로 테스트했을 때 H2S의 복구율은 88.2%이다.
실시예 18
열 여덟 번째 실시예는 350℃에서 약 7시간 동안 층 102에 (퍼플루오로부틸) 에틸렌을 추가하는 과정을 포함한다. 그 결과 접촉각은 304 스테인리스강에서 전진 111.93° 및 후진 89.10°이다. 결과 코팅은 먼지가 없고 색상이 밝다. 모든 Si-H 모이어티와 반응하려는 시도에서는 실시예 17의 경우보다 적은 오르가노플루오로알켄이 사용된다. FT-IR 데이터는 여전히 2101.2cm-1에서 상당한 Si-H를 보여주고, EIS 데이터는 저주파수에서 형편 없는 임피던스(Zlf = 1.16 Mohm)를 나타낸다.
실시예 19
열 아홉 번째 실시예는 325℃에서 약 7시간 동안 비산화 층 102에 (퍼플루오로헥실) 에틸렌을 추가하는 과정을 포함한다. 그 결과 접촉각은 304 스테인리스강에서 전진 108.62° 및 후진 99.21°이다. 그 결과 코팅은 증착과 긁힘 방지력이 뛰어나다. 실시예 17보다 낮은 온도에서는 Si-H 모이어티와의 반응성 또는 EIS 테스트 결과(Zlf = 4.77 Mohm)가 향상되지 않는다.
실시예 20
스무 번째 실시예는 325℃에서 약 7시간 동안 층 102에 (퍼플루오로옥틸) 에틸렌을 추가하는 과정을 포함한다. 그 결과 접촉각은 304 스테인리스강에서 전진 112.82° 및 후진 89.35°이다. 실시예 17보다 많은 오르가노플루오로 알켄 시약은 접촉각 또는 EIS 임피던스(Zlf = 6.63 Mohm)에 추가 이점을 제공하지 않는다. (28 ppb 농도에서의 유지 연구를 이용한) 이후 황화수소 흡착능에 대한 불활성 분석은 실시예 17보다 좋지 않은 성능을 나타낸다.
실시예 21
21번째 실시예는 375℃에서 약 7시간 동안 산화 층 107에 트리데카플루오로 (tridecafluoro) 1,1,2,2-테트라하이드로옥틸트리에톡시실란 (tetrahydrooctyltriethoxysilane) 을 추가하는 과정을 포함한다. 그 결과 접촉각은 316 스테인리스강에서 113.9°이다. 산화 증착을 작용화하기 위해 알콕시실란 작용성 오르가노플루오로 시약을 사용하면 실시예 10의 하이드로실란 작용 오르가노플루오로 유사체에 상당한 비용 절감 효과를 얻는다. 이 재료의 열 산화 안정성은 뛰어나며, 여기서 공기 중 450℃에 30분 간 노출 후 접촉각이 물 접촉각을 106.6°로 줄인다. 공기 중 450℃에 총 60분간 노출시키면 물 접촉각이 102.2가 된다. 이 강력한 특성은 산화 환경에서 가열될 수 있는 코크스 방지, 파울링 방지 및 정지 마찰 방지 환경에서 매우 바람직할 수 있다.
실시예 21
21번째 실시예는 375℃에서 약 7시간 동안 층 102에 트리플루오로프로필 트리메톡시실란을 추가하는 과정을 포함한다. 그 결과 접촉각은 304 스테인리스강에서 전진 98.3° 및 후진 59.3°이다. 적은 양의 트리플루오로프로필 시약을 사용하면 더 많은 양의 유사체보다 소수성이 떨어짐을 보여준다. 뿐만 아니라, 공기 중 450℃에 30분 간 노출 후 물 접촉각이 70.1°로 감소하면서 열 산화 저항이 떨어진다. 메톡시 작용 유사체(실시예 20)와 적당한 반응을 보이지만, 비용 또는 성능에서는 분명한 이점이 없다.
발명의 특정 특징 및 실시형태만이 표시 및 설명되었으나, 기술 숙련자는 실질적으로 새로운 기재 내용 및 청구에서 재인용된 내용의 이점을 벗어나지 않는 범위에서 많은 수정 및 변경 사항을 작성할 수 있다(예: 크기, 치수, 구조, 모양 및 다양한 요소의 비율, 매개변수 값(예: 온도, 압력 등), 장착 배열, 재료 사용, 색상, 방향 등의 이형). 어떤 방법 또는 방법 단계의 순서 또는 차례는 대체 실시형태에 따라 달라지거나 변경될 수 있다. 따라서, 추가된 청구는 진정한 발명 정신 내에서 이뤄지는 이러한 모든 수정 및 변경 사항을 포함하기 위한 것으로 이해해야 한다. 뿐만 아니라, 실시형태를 간략하게 설명하기 위해 실제 구현의 모든 특징이 설명되지 않았을 수 있다(즉, 발명을 실현함에 있어 현재 고려된 최선의 실시형태와 관련 없는 특징 또는 청구된 발명을 사용 가능하게 하는 것과 관련 없는 특징). 이러한 실제 구현의 개발에서 엔지니어링이나 설계 프로젝트에서처럼 구현과 관련된 많은 사항이 결정될 수 있음을 인식해야 한다. 이러한 개발 노력은 복잡하고 시간이 많이 걸릴 수 있지만, 그럼에도 불구하고 이 개시의 이점을 가지는 일반 숙련자들에게는 과도한 실험이 없는 일상적인 설계, 제작 및 제조 작업이다.

Claims (15)

  1. 다음을 포함하는 반도체 제작 방법:
    코팅 가공물, 서브스트레이트가 있는 코팅 가공물, 분해 및 열 화학기상증착으로 서브스트레이트에 도포된 층, 유체 물질로 도포된 층을 제공하는 단계, 그리고
    반도체 제품을 생성하기 위한 시스템에 코팅 가공물을 배치하는 단계.
  2. 제1항에 있어서, 상기 분해가 디메틸실란을 분리하는 것인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 층이 산화 디메틸실란을 포함하는 것인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 층이 산화층, 사전 처리된 층 또는 이들의 조합에 도포되는 것인 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 산화층이 산화 카보실란 물질을 포함하는 것인 방법.
  6. 제3항에 있어서, 상기 산화층이 산화 디메틸실란을 포함하는 것인 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 층이 산화 디메틸실란에 도포된 트리메틸실란을 포함하는 것인 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 유체 물질이 가스인 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 유체 물질이 플라스마인 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 코팅 가공물이 튜브이고 층이 튜브의 내부 표면이거나, 상기 코팅 가공물이 피팅이고 층이 피팅의 내부 표면이거나, 상기 코팅 가공물이 파이프이고 층이 파이프의 내부 표면이거나, 상기 코팅 가공물이 챔버이고 층이 챔버 벽의 내부 표면인 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 반도체 제품이 결정성고체, 다결정 물질 또는 비결정성 물질을 포함하는 것인 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 반도체 제품이 진성(intrinsic) 반도체를 포함하는 것인 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 반도체 제품이 양전하 전도체가 있는 외인성(extrinsic) 반도체를 포함하는 것인 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 반도체 제품이 순수 요소 반도체와 혼합 반도체로 구성되는 그룹에서 선택되는 것인 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 반도체 제품이 안티몬화 인듐(InSb), 비화 인듐(InAs), 인화 인듐(InP), 인화 갈륨(GaP), 안티몬화 갈륨(GaSb), 비화 갈륨(GaAs), 탄화규소(SiC), 질화 갈륨(GaN), 실리콘 게르마늄(SiGe) 또는 황화 셀레늄(SeS)으로 구성된 표면을 포함하는 것인 방법.


















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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4560589A (en) * 1982-09-22 1985-12-24 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Method for providing a coating layer of silicon carbide on substrate surface
JP4166346B2 (ja) * 1997-10-27 2008-10-15 日本碍子株式会社 耐蝕性部材、耐蝕性部材の製造方法および腐食性物質の加熱装置
US6444326B1 (en) 1999-03-05 2002-09-03 Restek Corporation Surface modification of solid supports through the thermal decomposition and functionalization of silanes
US7259085B2 (en) * 2001-12-03 2007-08-21 Nippon Sheet Glass Company, Limited Method for forming thin film, substrate having thin film formed by the method, and photoelectric conversion device using the substrate
CN101001978B (zh) * 2004-07-22 2010-10-13 东洋炭素株式会社 衬托器
WO2009032488A1 (en) * 2007-08-28 2009-03-12 International Business Machines Corporation Improved low k porous sicoh dielectric and integration with post film formation treatment
CN101318821A (zh) * 2007-11-30 2008-12-10 中国人民解放军国防科学技术大学 一种含铪的SiC陶瓷先驱体的制备方法
WO2012047945A2 (en) * 2010-10-05 2012-04-12 Silcotek Corp. Wear resistant coating, article, and method
WO2011056550A1 (en) * 2009-10-27 2011-05-12 Silcotek Corp. Chemical vapor deposition coating, article, and method
CN102120822B (zh) * 2011-04-02 2012-05-02 中国人民解放军国防科学技术大学 一种常压合成聚碳硅烷的方法

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