KR20210011532A - 아크 코팅공정에서의 파티클 감소방법 및 이에 의한 코팅층을 갖는 반도체 제조공정의 스퍼터링 장치 - Google Patents

아크 코팅공정에서의 파티클 감소방법 및 이에 의한 코팅층을 갖는 반도체 제조공정의 스퍼터링 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 아크 코팅공정에서의 파티클 감소방법 및 이에 의한 코팅층을 갖는 반도체 제조공정의 스퍼터링 장치에 관한 것으로서, 알루미늄 와이어를 사용하여 아크 코팅을 수행함으로써 알루미늄 또는 스테인리스 소재의 모재에 알루미늄 아크 코팅층을 형성시킨 제품에 대해 이를 화학적 폴리싱 처리액에 침지시킴으로써 알루미늄 아크 코팅층의 표면부를 용해시켜 폴리싱 처리하되 60~100℃의 온도에서 15초 내지 3분 동안 처리하는 화학적 폴리싱 단계;를 포함하고, 상기 화학적 폴리싱 처리액은 인산류, 질산류 또는 황산류, 아세트산류를 용매인 물에 첨가하여 혼합한 조성으로 이루어지며; 상기 인산류는 인산(H3PO4) 또는 인산염이고, 상기 질산류는 질산(HNO3) 또는 질산염이고, 상기 황산류는 황산(H2SO4) 또는 황산염이고, 상기 아세트산류는 아세트산(CH3COOH) 또는 아세트산에 과산화수소를 혼합한 조성을 갖게 하는 아크 코팅공정에서의 파티클 감소방법 및 이에 의한 코팅층을 갖는 반도체 제조공정의 스퍼터링 장치를 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 화학적 폴리싱 처리액을 이용한 화학적 폴리싱 처리를 통해 아크 코팅공정시 알루미늄 아크 코팅층 상에 발생하는 아크 분진 및 파티클을 용이하게 제거할 수 있고, 알루미늄 아크 코팅층이 갖는 표면거칠기를 감소시키면서 표면 평활도를 갖게 할 수 있으며, 모재 및 이에 형성시킨 알루미늄 아크 코팅층 측 물성에는 표면처리 전후간에 변화가 발생되지 않게 처리할 수 있으며, 스퍼터링시 증착효율을 향상시킬 수 있는 반도체 제조공정의 스퍼터링 장치를 제공할 수 있다.

Description

아크 코팅공정에서의 파티클 감소방법 및 이에 의한 코팅층을 갖는 반도체 제조공정의 스퍼터링 장치{METHOD FOR DECREASING PARTICLE IN ARC COATING PROCESS AND SPUTTERING APPARATUS HAVING COATING BY THIS METHOD}
본 발명은 피대상물의 표면에 아크 방전을 이용한 스프레이 코팅을 수행하여 코팅층을 형성하는 아크 코팅공정에 있어서의 파티클 감소방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 아크 코팅 처리시 발생하는 아크 분진 및 미세 파티클을 용이하게 제거할 수 있도록 하며 종래 파티클로 인해 발생되던 스퍼터링 공정 수행상의 단점을 해소함으로써 부품의 수명 연장과 더불어 증착특성을 향상시킬 수 있도록 한 아크 코팅공정에서의 파티클 감소방법 및 이에 의한 코팅층을 갖는 반도체 제조공정의 스퍼터링 장치에 관한 것이다.
일반적으로 아크 코팅공정은 양과 음의 전극에 고압 전위차를 가할 경우 발생하는 고온의 전기불꽃(arc)을 이용하는 방식의 코팅 공정으로서, 아크 방전을 이용한 용융 방식과 압축공기의 스프레이 분사에 의한 융착 방식이 혼합된 기술이다.
이러한 아크 코팅공정은 아크 스프레이 코팅공정이라고도 하는데, 2개의 금속와이어를 공급하되 1개는 (+)전극으로 하고 나머지 1개는 (-)전극으로 사용하여 전극 팁 부분을 서로 접촉시킴에 의해 아크 방전에 의한 고온의 열을 발생시킴으로써 금속와이어를 용융시킴과 동시에 압축공기를 제트노즐을 통해 스프레이 분사함에 의해 용융물을 피대상물 측 표면에 융착시키는 기술이며, 이러한 아크 방전에 의한 코팅기술을 이용하여 금속코팅층을 형성하는 공정이다.
종래 아크 코팅공정은 주로 알루미늄(Al) 와이어를 전극으로 사용하여 알루미늄 코팅을 수행하고 있다.
상술한 아크 코팅공정은 피대상물 측 표면 처리를 위한 산업분야에 다양하게 적용되어 활용되고 있는데, 반도체 제조를 위한 증착 공정을 실시하는 스퍼터링 장치 측 챔버 내에 코팅층을 형성하는 데에도 많이 적용되고 있다.
부연하여, 상기 스퍼터링 장치는 보통 타겟 및 백플레이트가 설치되는 챔버를 구비하는데, 진공 상태의 챔버 내부에 아르곤 등의 공정가스를 공급한 상태에서 RF전압 또는 DC전압을 인가하여 챔버 내에 플라즈마 방전을 발생시키고 플라즈마 방전에 의해 공정가스의 이온화된 입자가 타겟과 충돌하면서 충돌에너지에 의해 상기 타겟으로부터 박막 형성을 위한 스퍼터링 입자(박막물질이라고도 함)들이 방출되며, 이 스퍼터링 입자들이 상기 챔버 내부에 배치된 기판 쪽으로 확산되면서 기판 일면에 증착되어 박막을 형성하게 된다.
또한, 상기 스퍼터링 장치에는 이러한 증착 박막의 형성시 그 증착효율을 높이기 위해 챔버의 내벽에 코팅층을 형성함으로써 스퍼터링시 타겟에서 방출되어 챔버 상에 분산되는 스퍼터링 입자를 잡아주어 기판 측에 증착되는 박막의 정밀성을 높이거나 오염 또는 블량을 방지하는 등 스퍼터링 효율을 향상시킬 수 있도록 하고 있다.
하지만, 종래 아크 코팅공정을 통해 피대상물 측에 형성시킨 코팅층에는 금속와이어의 용융물에 대해 압축공기를 스프레이 분사하여 융착시키는 형태이므로 코팅층 표면이 매끄럽지 못하고 표면거칠기를 갖는 형편에 있으며, 특히 코팅층 표면에 용융물의 분진이 부착되므로 인해 파티클을 다수 유발하는 요인이 되고 있고 코팅층의 접착강도 및 내구성 등 품질을 저하시킨다.
이와 더불어, 이러한 파티클을 제거하지 않고 스퍼터링 공정 등을 그대로 수행시에는 파티클로 인한 스퍼터링 공정 중 오염이나 불량을 발생시킬 수 있고 증착효율을 저하시키는 문제점을 야기하고 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0592708호 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0094067호
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해소 및 이를 감안하여 안출된 것으로서, 아크 코팅 처리시 발생하는 아크 분진 및 미세 파티클을 용이하게 제거할 수 있도록 하며 종래 파티클로 인해 발생되던 스퍼터링공정 수행상의 단점을 해소함으로써 부품의 수명 연장과 더불어 증착특성을 향상시킬 수 있도록 한 아크 코팅공정에서의 파티클 감소방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 화학적 폴리싱 처리를 통해 아크 코팅공정시 발생하는 아크 분진 및 파티클을 제거할 수 있도록 하며, 알루미늄 아크 코팅층이 갖는 표면거칠기를 감소시키면서 표면 평활도를 확보할 수 있도록 한 아크 코팅공정에서의 파티클 감소방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 화학적 폴리싱 처리를 통해 아크 코팅공정시 발생하는 아크 분진 및 파티클을 제거하되 모재 및 이에 형성시킨 알루미늄 아크 코팅층 측 물성에는 표면처리 전후간에 변화가 발생되지 않도록 처리하도록 한 아크 코팅공정에서의 파티클 감소방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 상술한 아크 코팅공정에서의 파티클 감소방법에 의해 형성시킨 아크 코팅층을 통해 스퍼터링 증착시 증착효율을 향상시킬 수 있는 반도체 제조공정의 스퍼터링 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 아크 코팅공정에서의 파티클 감소방법은, 금속와이어를 사용하여 아크 코팅을 수행함으로써 알루미늄 또는 스테인리스 소재의 모재에 아크 코팅층을 형성시킨 제품에 대해 이를 화학적 폴리싱 처리액에 침지시킴으로써 아크 코팅층의 표면부를 용해시켜 폴리싱 처리하되 60~100℃의 온도에서 15초 내지 3분 동안 처리하는 화학적 폴리싱 단계;를 포함하고, 상기 화학적 폴리싱 처리액은 인산류, 질산류 또는 황산류, 아세트산류를 용매인 물에 첨가하여 혼합한 조성으로 이루어지며; 상기 인산류는 인산(H3PO4) 또는 인산염이고, 상기 질산류는 질산(HNO3) 또는 질산염이고, 상기 황산류는 황산(H2SO4) 또는 황산염이고, 상기 아세트산류는 아세트산(CH3COOH) 또는 아세트산에 과산화수소를 혼합한 조성인 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 화학적 폴리싱 처리액은, 용매인 물 100중량부를 기준으로 하여 인산류 40~160중량부, 질산류 또는 황산류 2~40중량부, 아세트산류 10~70중량부로 이루어지게 할 수 있다.
여기에서, 상기 화학적 폴리싱 처리액은 상기 아크 코팅층의 부식 활성을 방지하도록 하는 히드록시산(hydroxy acids)과, 상기 아크 코팅층의 표면에 잔존하는 이물질을 제거하는 불소화합물을 더 포함하며; 상기 상기 히드록시산은 분자량이 200 이하의 저분자량을 만족하는 유산, 구연산, 말산 중에서 선택된 1종이 사용되고; 상기 불소화합물은 중불화나트륨, 중불화칼륨, 중불화암모늄 중에서 선택된 어느 1종이 사용될 수 있다.
여기에서, 상기 히드록시산은 용매인 물 100중량부를 기준으로 3~10중량부를 첨가하고, 상기 불소화합물은 용매인 물 100중량부를 기준으로 10~25중량부를 첨가할 수 있다.
여기에서, 상기 화학적 폴리싱 단계는, (a) 용매인 물에 인산류, 질산류 또는 황산류, 아세트산류를 첨가하여 혼합 조성한 화학적 폴리싱 처리액을 구비하는 단계; (b) 상기 화학적 폴리싱 처리액을 폴리싱처리탱크에 저장한 후 가열하여 60~100℃ 온도를 유지하도록 셋팅하는 단계; (c) 상기 폴리싱처리탱크의 내부로 아크 코팅층이 형성된 모재를 이송장치를 통해 투입하여 화학적 폴리싱 처리액에 침지된 상태로 이송 처리하되, 이송장치의 이송속도를 조절하는 방식으로 폴리싱처리탱크 내에서 15초 내지 3분 동안 머물게 함으으로써 침지방식에 의한 1차 화학적 폴리싱을 실시하는 단계; (d) 상기 폴리싱처리탱크 내에서 침지된 상태로 이송 공급중에 있는 모재 측 아크 코팅층을 향하여 화학적 폴리싱 처리액을 라인분사노즐을 통해 추가적으로 스프레이 분사함으로써 분사방식에 의한 2차 화학적 폴리싱을 실시하는 단계;를 포함하며, 상기 라인분사노즐은 폴리싱처리탱크에 저장된 화학적 폴리싱 처리액에 디핑한 상태에서 스프레이 분사를 수행하고, 폴리싱처리탱크에 저장된 화학적 폴리싱 처리액과 동일한 조성을 갖는 화학적 폴리싱 처리액을 사용할 수 있다.
여기에서, 상기 라인분사노즐은 폴리싱처리탱크에 저장된 화학적 폴리싱 처리액에 디핑 된 상태에서 아크 코팅층을 갖는 모재와 3~5cm의 거리를 유지하도록 설치하고, 아크 코팅층을 향해 2~2.5kgf/㎠의 분사압력으로 화학적 폴리싱 처리액을 스프레이 분사할 수 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 제조공정의 스퍼터링 장치는 상술한 아크 코팅공정에서의 파티클 감소방법에 의해 적용된 아크 코팅층을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 화학적 폴리싱 처리액을 이용한 화학적 폴리싱 처리를 통해 아크 코팅공정시 아크 코팅층 상에 발생하는 아크 분진 및 파티클을 용이하게 제거할 수 있고, 아크 코팅층이 갖는 표면거칠기를 감소시키면서 표면 평활도를 갖게 할 수 있으며, 모재 및 이에 형성시킨 아크 코팅층 측 물성에는 표면처리 전후간에 변화가 발생되지 않게 처리할 수 있는 유용한 효과를 구현할 수 있다.
본 발명에 따르면, 종래 아크 코팅공정을 통한 아크 코팅층 형성시 발생되는 파티클로 인해 스퍼터링공정 수행시 발생되던 단점을 해소할 수 있고, 부품의 수명 연장과 더불어 스퍼터링시 증착특성을 향상시킬 수 있는 유용한 효과를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 아크 코팅공정에서의 파티클 감소방법을 설명하기 위해 나타낸 공정도이다.
도 2는 본 발명에 있어 선행되는 아크 코팅단계를 위한 아크 코팅장비를 나타낸 개략 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 아크 코팅공정에서의 파티클 감소방법에 있어 화학적 폴리싱단계를 위한 폴리싱 처리장비를 나타낸 개략 구성도이다.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 아크 코팅공정에서의 파티클 감소방법을 테스트한 결과를 나타낸 데이터이다.
본 발명에 대해 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같으며, 이와 같은 상세한 설명을 통해서 본 발명의 목적과 구성 및 그에 따른 특징들을 보다 잘 이해할 수 있게 될 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 아크 코팅공정에서의 파티클 감소방법은 도 1에 나타낸 바와 같이, 금속와이어를 사용하여 아크 코팅을 수행함으로써 알루미늄 또는 스테인리스 소재의 모재에 아크 코팅층을 형성시킨 제품을 생산하는 아크 코팅단계(S10)를 실시하는 것을 전제 조건으로 하며, 이러한 아크 코팅단계(S10) 이후에 실시하는 화학적 폴리싱 단계(S20)를 포함한다.
상기 아크 코팅단계(S10)는 도 2에 나타낸 바와 같은 아크 코팅장비(20)를 사용하여 모재(10)에 아크 코팅층(100)을 형성하는 단계이다.
상기 아크 코팅단계(S10)는 알루미늄(Al) 와이어를 2개 구비하여 하나는 (+)전극으로 사용하고, 다른 하나는 (-)전극으로 사용하는데, 압착이송롤러를 이용하여 상호간에 역극성을 갖게 하는 제1알루미늄 와이어(21)와 제2알루미늄 와이어(22)를 전방을 향해 일정 속도로 이송 공급 및 연속 공급한다.
이렇게 이송 공급되는 제1알루미늄 와이어(21)와 제2알루미늄 와이어(22)에 대해 컨택노즐(23)을 경유하게 함으로써 선단부 팁 부분이 상호 접촉되게 하여 아크 방전을 통해 용융되게 한다.
이때, 에어공급노즐(24)을 통해 용융물에 압축공기를 공급함으로써 알루미늄 용융물을 모재(10)를 향해 스프레이 분사하며, 이에 따라 모재(10) 측 표면으로 알루미늄 용융물이 융착되기 시작하면서 아크 코팅층(100)을 형성할 수 있다.
여기에서, 상기 아크 코팅단계(S10)에서는 알루미늄 와이어와 티타늄 와이어를 구비하되, 서로 역극성을 갖는 전극으로 사용하여 용융합금을 만들고 이를 모재에 융착시킴으로써 아크 코팅층을 형성하는 형태로 실시할 수도 있으며, 필요에 따라 금속와이어의 소재를 변경 적용할 수 있다 할 것이다.
하지만, 상기 아크 코팅단계(S10)에서는 스프레이 분사를 이용한 융착방식으로 아크 코팅층(100)을 형성시키는 단계로서, 용융물 내 용융입자간 충돌 및 튐 등의 현상에 의해 아크 코팅층(100) 및 모재(10)에는 아크 분진 및 미세 파티클이 형성되고, 아크 코팅층(100)의 표면은 불균일한 표면거칠기를 가질 뿐만 아니라 전체면적에 걸쳐 평활도를 균일하게 유지하지 못하는 형편에 있다.
이에 따라, 상술한 아크 분진 및 미세 파티클을 제거함과 더불어 전반적인 표면 처리를 위해 상기 아크 코팅단계(S10) 이후에 화학적 폴리싱 단계(S20)를 실시한다.
상기 화학적 폴리싱 단계(S20)는 상기 아크 코팅단계(S10)를 통해 아크 코팅층을 형성시킨 모재를 화학적 폴리싱 처리액에 침지시킴으로써 아크 코팅층의 표면부를 용해시켜 폴리싱 처리하되 60~100℃의 온도에서 15초 내지 3분 동안 처리한다.
이때, 상기 화학적 폴리싱 처리액은 인산류, 질산류 또는 황산류, 아세트산류를 용매인 물에 첨가하여 혼합한 조성으로 이루어진다.
상기 인산류는 인산(H3PO4) 또는 인산염이고, 상기 질산류는 질산(HNO3) 또는 질산염이고, 상기 황산류는 황산(H2SO4) 또는 황산염이고, 상기 아세트산류는 아세트산(CH3COOH) 또는 아세트산에 과산화수소를 혼합한 것을 사용할 수 있다.
여기에서, 상기 화학적 폴리싱 처리액은 용매인 물 100중량부를 기준으로 하여 너무 지나친 용해작용이 발생되는 것을 방지하도록 인산류 40~160중량부, 질산류 또는 황산류 2~40중량부, 아세트산류 10~70중량부로 조성하여 혼합 사용함이 바람직하다.
여기에서, 인산류와 질산류 또는 황산류, 아세트산류는 알루미늄 아크 코팅층이 갖는 아크 분진 및 미세 파티클을 제거함과 더불어 표면을 용해시켜 폴리싱 처리함으로써 표면거칠기를 낮추고 매끈한 표면을 형성 및 평활도를 유지할 수 있게 한다.
이에 더하여, 상기 화학적 폴리싱 처리액은 화학적 폴리싱 처리시 아크 코팅층에 있어서의 부식 활성을 방지하도록 하는 히드록시산(hydroxy acids)과, 알루미늄 아크 코팅층의 표면에 잔존하는 이물질을 제거하도록 불소화합물을 더 포함하는 구성을 갖게 할 수 있다.
상기 히드록시산은 분자량이 200 이하의 저분자량을 만족하는 유산, 구연산, 말산 중에서 선택된 1종을 사용할 수 있다.
상기 불소화합물은 중불화나트륨, 중불화칼륨, 중불화암모늄 중에서 선택된 어느 1종을 사용할 수 있다.
여기에서, 상기 히드록시산은 용매인 물 100중량부를 기준으로 3~10중량부를 첨가하고, 상기 불소화합물은 용매인 물 100중량부를 기준으로 10~25중량부를 첨가함이 바람직하다.
또한, 상기 화학적 폴리싱 처리액은 인산류, 질산류 또는 황산류, 아세트산류에 의한 지나친 용해작용을 억제시킴으로써 적정한 타이밍으로 아크 코팅층에 대한 화학적 폴리싱이 이루어지도록 하기 위해 아민화합물을 더 첨가할 수 있다.
상기 아민화합물은 용매인 물 100중량부를 기준으로 1~5중량부를 첨가함이 바람직하며, 모노에탄올아민, 트리에탄올아민, 에틸렌디아민 중에서 선택된 어느 1종을 사용할 수 있다.
상기 화학적 폴리싱 단계(S20)는 상술한 바와 같이 조성되는 화학적 폴리싱 처리액에 단순 침지시키는 방식도 사용할 수 있으나, 아크 코팅층을 갖는 모재에 대한 화학적 폴리싱의 처리효율 및 전체 면적에 걸친 균일한 처리를 위해 다음에 기술하는 공정단계로 처리할 수 있다.
즉, 상기 화학적 폴리싱 단계(S20)는 화학적 폴리싱 처리액 구비단계(S21), 화학적 폴리싱 처리액 온도 셋팅단계(S22), 침지방식에 의한 1차 화학적 폴리싱 단계(S23), 분사방식에 의한 2차 화학적 폴리싱 단계(S24)로 실시할 수 있다.
이를 위해, 도 3에 나타낸 바와 같은 폴리싱 처리장비(30)를 사용할 수 있다.
상기 화학적 폴리싱 처리액 구비단계(S21)는 용매인 물에 인산류, 질산류 또는 황산류, 아세트산류를 첨가하여 혼합 조성함으로써 화학적 폴리싱 처리액을 구비하는 단계이다.
이때, 상기 화학적 폴리싱 처리액은 이미 상술한 성분 및 조성비로 구성할 수 있다.
상기 화학적 폴리싱 처리액 온도 셋팅단계(S22)는 화학적 폴리싱 처리액을 폴리싱처리탱크(31)에 저장한 후 가열하여 60~100℃ 온도를 유지하도록 셋팅하는 단계이다.
상기 침지방식에 의한 1차 화학적 폴리싱 단계(S23)는 화학적 폴리싱 처리액이 저장된 폴리싱처리탱크(31)의 내부로 아크 코팅층이 형성된 모재(10)를 이송장치(32)를 통해 투입하여 화학적 폴리싱 처리액에 침지된 상태로 이송 처리하되, 이송장치(32)의 이송속도를 조절하는 방식으로 폴리싱처리탱크(31) 내에서 15초 내지 3분 동안 머물게 함으으로써 침지방식에 의한 1차 화학적 폴리싱을 실시하는 단계이다.
이때, 상기 이송장치(32)는 이송의 용이성 및 이송속도 조절을 위해 컨베이어벨트를 사용하되, 벨트부에 대해 바이톤고무나 불소고무 또는 부틸고무 중에서 1종을 선택 적용한 고무계 소재로 구성함으로써 화학적 폴리싱 처리액에 대한 내성을 갖게 하여 일정 이상의 사용 수명을 구비할 수 있도록 한다.
상기 분사방식에 의한 2차 화학적 폴리싱 단계(S24)는 폴리싱처리탱크(31) 내에서 침지된 상태로 이송 공급중에 있는 모재(10) 측 아크 코팅층을 향하여 화학적 폴리싱 처리액을 하나 이상의 라인분사노즐(33)을 통해 추가적으로 스프레이 분사함으로써 분사방식에 의한 2차 화학적 폴리싱을 실시하는 단계이다.
상기 분사방식에 의한 2차 화학적 폴리싱 단계(S24)는 상기 침지방식에 의한 1차 화학적 폴리싱 단계(S23)를 수행하는 과정중에 추가적으로 실시하는 단계이다.
이때, 상기 라인분사노즐(33)은 하나 이상을 간격 배치할 수 있고, 폴리싱처리탱크(31)에 저장된 화학적 폴리싱 처리액에 디핑한 상태에서 스프레이 분사를 수행하도록 설치하고, 폴리싱처리탱크(31)에 저장된 화학적 폴리싱 처리액과 동일한 조성을 갖는 화학적 폴리싱 처리액을 사용하여 스프레이 분사한다.
여기에서, 상기 라인분사노즐(33)은 폴리싱처리탱크(31)에 저장된 화학적 폴리싱 처리액에 디핑된 상태에서 아크 코팅층을 갖는 모재(10)와 3~5cm의 거리를 유지하도록 설치하고, 아크 코팅층에 접촉하여 아크 분진 및 미세 파티클을 제거할 수 있도록 2~2.5kgf/㎠의 분사압력으로 화학적 폴리싱 처리액을 스프레이 분사한다.
이후, 세척단계와 건조단계를 실시할 수 있다.
이에 따라, 상술한 화학적 폴리싱 단계(S20)를 통해서는 아크 코팅공정에 의해 모재의 일면에 형성시킨 아크 코팅층에 발생하는 아크 분진 및 파티클을 용이하게 제거할 수 있으며, 이와 더불어 코팅층이 갖는 표면거칠기를 균일하게 처리하면서 이물질을 제거할 수 있고 표면 평활도를 확보하여 매끈한 표면을 갖게 할 수 있는 장점을 발휘할 수 있다.
한편, 이하에서는 상술한 바와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 아크 코팅공정에서의 파티클 감소방법에 대한 실시예를 통해 개략적인 테스트를 실시하였고, 그 결과를 도 4 내지 도 9에 나타내었다.
(실시예)
알루미늄 소재의 기판을 모재로 하고, 아크 코팅단계를 통해 알루미늄와이어 2개를 사용하여 알루미늄 아크 코팅층을 형성한 다음, 알루미늄 아크 코팅층을 갖는 모재를 60℃ 또는 80℃의 화학적 폴리싱 처리액에 침지 처리하였다.
이때, 화학적 폴리싱 처리액은 물 100중량부를 기준으로 하여 인산(H3PO4) 100중량부, 질산(HNO3) 20중량부, 아세트산(CH3COOH) 30중량부로 조성하였다.
여기에서, 상기 화학적 폴리싱 처리액은 용매인 물 100중량부를 기준으로 하여 너무 지나친 용해작용이 발생되는 것을 방지하도록 인산류 40~160중량부, 질산류 또는 황산류 2~40중량부, 아세트산류 10~70중량부로 조성하여 혼합 사용함이 바람직하다.
(비교예)
상기 실시예와 동일하게 알루미늄 소재의 기판을 모재로 하고, 아크 코팅단계를 통해 상기 실시예와 동일한 조건으로 알루미늄 아크 코팅층을 형성한 후, 60℃ 또는 80℃의 산성 혼합 화학제에 침지 처리하였다.
이때, 산성의 혼합 화학제는 물 100중량부를 기준으로 하여 질산(HNO3) 20중량부, 과산화수소 30중량부, 불산(HF) 10중량부로 조성하였다.
그리고, 상기 실시예와 비교예 각각에 대해 파티클 상태, 경도, 표면거칠기, 무게감소율을 측정하였다.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 아크 코팅공정에서의 파티클 감소방법을 개략적으로 테스트한 결과를 비교예와 함께 나타낸 데이터이다.
도 4는 상기한 실시예 및 비교예에 대해 80℃에서 표면 처리한 상태의 실배율 이미지와 50배율 이미지를 나타낸 사진이다.
여기에서, 도 4에서 보여주는 바와 같이, 화학적 폴리싱 처리액을 이용한 실시예에서 침지시간이 경과할수록 알루미늄 아크 코팅층 측 표면이 매끄럽게 보여짐을 확인할 수 있으며, 아크 분진 및 미세 파티클이 화학적 폴리싱 처리에 의해 제거되었음을 보여주고 있다.
도 5는 상기한 실시예 및 비교예에 대해 60℃와 80℃에서 각각 표면 처리한 후 파티클 상태를 측정하여 나타낸 그래프로서, 0.1㎛ 크기 이하의 파티클을 측정 및 침지시간의 경과에 따른 감소율을 나타낸 데이터이다.
이때, ● 항목은 실시예에 대해 60℃의 온도에서 표면 처리한 상태이고, ■ 항목은 실시예에 대해 80℃의 온도에서 표면 처리한 상태이다.
여기에서, 도 5에서 보여주는 바와 같이, 화학적 폴리싱 처리액을 이용한 표면 처리에서 비교예에 비해 파티클 감소율이 크게 형성됨을 보여주고 있다.
도 6 및 도 7은 상기한 실시예 및 비교예에 대해 각각 80℃에서 표면 처리한 알루미늄 아크 코팅층 측 경도를 측정한 데이터로서, 각각 10군데 지점에 대한 각각의 경도를 측정하여 나타낸 데이터이다.
여기에서, 도 6은 화학적 폴리싱을 실시하지 않은 비교예 측 경도를 측정한 결과를 보여주고 있고, 도 7은 화학적 폴리싱을 1분 동안 실시한 상태의 실시예 측 경도를 측정한 결과를 보여주고 있다.
여기에서, 비교예에 비해 화학적 폴리싱을 실시한 실시예에 있어 경도가 조금 증가되었으나, 물성에 크게 영향을 미치지 않는 상태임을 보여주고 있다.
도 8은 상기한 실시예 및 비교예에 대해 각각 80℃에서 표면 처리한 알루미늄 아크 코팅층 측 표면거칠기를 측정한 데이터로서, 각각 10군데 지점에 대한 각각의 표면거칠기를 측정하여 나타낸 데이터이다.
여기에서, 실시예가 비교예에 비해 시간이 증가함에 따라 표면거칠기의 감소율이 높아짐을 보여주고 있다.
도 9는 상기한 실시예 및 비교예에 대해 각각 80℃에서 표면 처리한 알루미늄 아크 코팅층 측 무게감소율을 측정한 데이터로서, 각각 10군데 지점에 대한 각각의 무게감소율을 측정하여 나타낸 데이터이다.
여기에서, 실시예가 비교예에 비해 시간이 증가함에 따라 무게감소율이 높아짐을 보여주고 있다.
이에 따라, 본 발명에 있어서는 상술한 바와 같은 성분 및 조성비를 갖는 화학적 폴리싱 처리액을 이용한 화학적 폴리싱 처리를 통해 아크 코팅공정시 아크 코팅층 상에 발생하는 아크 분진 및 파티클을 용이하게 제거할 수 있고, 아크 코팅층이 갖는 표면거칠기를 감소시키면서 표면 평활도를 갖게 할 수 있으며, 모재 및 이에 형성시킨 아크 코팅층 측 물성에는 표면처리 전후간에 변화가 발생되지 않게 처리할 수 있는 장점을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명을 통해서는 상술한 화학적 폴리싱을 통해 표면 처리되는 아크 코팅공정에서의 파티클 감소방법에 의해 챔버 내에 아크 코팅층을 형성함으로써 스퍼터링 증착시 증착효율을 향상시킬 수 있는 반도체 제조공정의 스퍼터링 장치를 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고 이러한 실시예에 극히 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 청구범위 내에서 이 기술분야의 당해업자에 의하여 다양한 수정과 변형 또는 단계의 치환 등이 이루어질 수 있다 할 것이며, 이는 본 발명의 기술적 범위에 속한다 할 것이다.

Claims (7)

  1. 금속와이어를 사용하여 아크 코팅을 수행함으로써 알루미늄 또는 스테인리스 소재의 모재에 아크 코팅층을 형성시킨 제품에 대해 이를 화학적 폴리싱 처리액에 침지시킴으로써 아크 코팅층의 표면부를 용해시켜 폴리싱 처리하되 60~100℃의 온도에서 15초 내지 3분 동안 처리하는 화학적 폴리싱 단계; 를 포함하고,
    상기 화학적 폴리싱 처리액은,
    인산류, 질산류 또는 황산류, 아세트산류를 용매인 물에 첨가하여 혼합한 조성으로 이루어지며;
    상기 인산류는 인산(H3PO4) 또는 인산염이고,
    상기 질산류는 질산(HNO3) 또는 질산염이고,
    상기 황산류는 황산(H2SO4) 또는 황산염이고,
    상기 아세트산류는 아세트산(CH3COOH) 또는 아세트산에 과산화수소를 혼합한 조성인 것을 특징으로 하는 아크 코팅공정에서의 파티클 감소방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 화학적 폴리싱 처리액은,
    용매인 물 100중량부를 기준으로 하여 인산류 40~160중량부, 질산류 또는 황산류 2~40중량부, 아세트산류 10~70중량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 아크 코팅공정에서의 파티클 감소방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 화학적 폴리싱 처리액은,
    상기 아크 코팅층의 부식 활성을 방지하도록 하는 히드록시산(hydroxy acids)과, 상기 아크 코팅층의 표면에 잔존하는 이물질을 제거하는 불소화합물을 더 포함하며;
    상기 상기 히드록시산은 분자량이 200 이하의 저분자량을 만족하는 유산, 구연산, 말산 중에서 선택된 1종이 사용되고;
    상기 불소화합물은 중불화나트륨, 중불화칼륨, 중불화암모늄 중에서 선택된 어느 1종이 사용되는 것을 특징으로 하는 아크 코팅공정에서의 파티클 감소방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 히드록시산은 용매인 물 100중량부를 기준으로 3~10중량부를 첨가하고,
    상기 불소화합물은 용매인 물 100중량부를 기준으로 10~25중량부를 첨가하는 것을 특징으로 하는 아크 코팅공정에서의 파티클 감소방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 화학적 폴리싱 단계는,
    (a) 용매인 물에 인산류, 질산류 또는 황산류, 아세트산류를 첨가하여 혼합 조성한 화학적 폴리싱 처리액을 구비하는 단계;
    (b) 상기 화학적 폴리싱 처리액을 폴리싱처리탱크에 저장한 후 가열하여 60~100℃ 온도를 유지하도록 셋팅하는 단계;
    (c) 상기 폴리싱처리탱크의 내부로 아크 코팅층이 형성된 모재를 이송장치를 통해 투입하여 화학적 폴리싱 처리액에 침지된 상태로 이송 처리하되, 이송장치의 이송속도를 조절하는 방식으로 폴리싱처리탱크 내에서 15초 내지 3분 동안 머물게 함으으로써 침지방식에 의한 1차 화학적 폴리싱을 실시하는 단계;
    (d) 상기 폴리싱처리탱크 내에서 침지된 상태로 이송 공급중에 있는 모재 측 아크 코팅층을 향하여 화학적 폴리싱 처리액을 라인분사노즐을 통해 추가적으로 스프레이 분사함으로써 분사방식에 의한 2차 화학적 폴리싱을 실시하는 단계; 를 포함하며,
    상기 라인분사노즐은 폴리싱처리탱크에 저장된 화학적 폴리싱 처리액에 디핑한 상태에서 스프레이 분사를 수행하고, 폴리싱처리탱크에 저장된 화학적 폴리싱 처리액과 동일한 조성을 갖는 화학적 폴리싱 처리액을 사용하는 것을 특징으로 하는 아크 코팅공정에서의 파티클 감소방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 라인분사노즐은 폴리싱처리탱크에 저장된 화학적 폴리싱 처리액에 디핑 된 상태에서 아크 코팅층을 갖는 모재와 3~5cm의 거리를 유지하도록 설치하고, 알아크 코팅층을 향해 2~2.5kgf/㎠의 분사압력으로 화학적 폴리싱 처리액을 스프레이 분사하는 것을 특징으로 하는 아크 코팅공정에서의 파티클 감소방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 의한 아크 코팅공정에서의 파티클 감소방법에 의해 적용된 아크 코팅층을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정의 스퍼터링 장치.
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