KR20210121275A - 양극 산화되고 코팅된 표면을 위한 거시적 텍스처링 (macroscopic texturing) - Google Patents

양극 산화되고 코팅된 표면을 위한 거시적 텍스처링 (macroscopic texturing) Download PDF

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아드리안 라도세아
위 지앙
만사 라자고팔란
니콜라스 론도노
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램 리써치 코포레이션
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Abstract

플라즈마 프로세싱 챔버를 위한 소모성 부품은 플라즈마 대면 측면을 포함한다. 엔지니어링된 표면이 소모성 부품의 플라즈마 대면 측면 내로 형성된다. 복수의 상승된 피처들이 엔지니어링된 표면을 규정하고, 피처들은 미리 규정된 패턴으로 배열되고, 복수의 상승된 피처들 각각은 외측 에지 및 측벽을 갖는 상단 영역을 포함한다. 엔지니어링된 표면의 베이스 표면은 대응하는 상승된 피처의 대응하는 측벽이 베이스 표면으로부터 대응하는 상단 영역으로 각도를 이루며 위로 연장하도록 복수의 상승된 피처들 각각을 둘러싸도록 구성된다. 소모성 부품은 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 설치되도록 구성된다. 소모성 부품은 플라즈마 및 플라즈마의 부산물들에 노출되도록 구성된다.

Description

양극 산화되고 코팅된 표면을 위한 거시적 텍스처링 (MACROSCOPIC TEXTURING)
본 실시 예들은 반도체 기판 프로세싱 장비 툴들, 보다 구체적으로 프로세싱 장비의 소모성 부품들에 도포되는 개선된 코팅들에 관한 것이다.
반도체 프로세싱 시스템들, 예컨대 플라즈마 챔버들에서, 플라즈마 챔버들 내의 코팅된 부품들은 통상적으로 접착을 개선하기 위해 랜덤한 미시적 피처들 (microscopic features) 을 생성하도록 그릿 블라스팅되는 알루미늄 표면들을 특징으로 한다. 이어서 표면들은 양극 산화되고 플라즈마-스프레이를 통해 플라즈마-내성 스프레이-코팅으로 커버된다. 표면 마감 (surface finish) 은 스프레이 코팅의 접착 강도와 내구성을 결정하는데 중요하다. 그러나, 그릿 블라스팅을 통한 표면의 미세 조면화 (microscopic roughening) 는 후속하여 도포된 층들의 충분한 접착을 제공하지 않는다. 예를 들어, 스프레이 코팅들에 대한 주요 고장 모드는 아래에 놓인 양극 산화로부터의 박리에 의해 유발된다. 박리는 표면 연속성의 단절들로 인해 스프레이 코팅들 내에서 크랙들이 전파되는 것을 촉진하는 표면 전이 영역들 (예를 들어, 코너부들, 에지들, 등) 근방에서 보다 빈번하게 발생할 수도 있다. 일단 코팅이 박리되기 시작하면, 손상된 스프레이-코팅 및 노출된 양극 산화된 알루미늄이 웨이퍼 상의 금속 오염 및 입자 결함들을 야기하기 때문에 부품은 더 이상 사용할 수 없다. 현재 고장난/소모된 부품들은 이의 챔버 내 성능을 복원하기 위해 재정비 (refurbishment) 를 겪어야 하거나, 또는 반도체 프로세싱 시스템들의 동작 비용을 증가시키는 교체 부품들이 주문되어야 한다.
이에 더하여, 웨이퍼 프로세스들의 부산물들은 반도체 프로세싱 시스템들의 표면들에 부착될 수도 있다. 예를 들어, 부산물들은 나중에 반도체 프로세싱 시스템의 컴포넌트들에 부착되는, 에칭 챔버 내에서 수행되는 웨이퍼 또는 임의의 다른 재료 상의 에칭 프로세스들 동안 생성될 수도 있다. 부산물들이 반도체 프로세싱 시스템들의 표면들에 단단히 부착되지 않기 때문에, 이들 부산물들은 차후의 웨이퍼 프로세싱 단계들 하에서 이들 표면들로부터 제거되고 그리고/또는 버려질 수도 있고 그리고 웨이퍼 표면들 상에 증착될 수도 있다. 일 경우에, 웨이퍼 표면들에 부착된 부산물들은 웨이퍼 표면의 적어도 일부의 오염을 야기한다. 오염의 정도에 따라, 웨이퍼의 일부 또는 전부가 결함이 있을 수도 있어, 손상된 웨이퍼 표면들이 웨이퍼 프로세싱을 통해 형성되는 결함 있는 칩들을 야기할 수도 있다. 또 다른 경우에서, 부산물들은 정전 척 (electrostatic chuck) 에 부착될 수도 있고, 부산물들이 비전도성 재료일 때, 정전 척으로 하여금 웨이퍼를 척킹 및/또는 홀딩할 수 없게 할 수도 있다.
본 명세서에 제공된 배경기술 기술 (description) 은 일반적으로 본 개시의 맥락을 제시하기 위한 목적이다. 본 배경 기술 섹션에 기술된 범위까지, 현재 명명된 발명자들의 업적, 뿐만 아니라 출원시 종래 기술로서 달리 인정되지 않을 수도 있는 기술의 양태들은 본 개시에 대한 선행 기술로서 명시적으로 또는 묵시적으로 인정되지 않는다.
이러한 맥락에서 본 개시의 구현 예들이 발생한다.
본 실시 예들은 관련 기술에서 발견된 하나 이상의 문제들을 해결하는 것에 관한 것이고, 구체적으로 플라즈마 대면 표면 (plasma facing surface) 의 표면적을 증가시키기 위해 소모성 부품의 플라즈마 대면 표면의 거시적 텍스처링 (macroscopic texturing) 을 포함하여, 부가적인 층들을 생성함으로써 부가적인 층들의 접착을 향상시키는 것이다. 본 개시의 몇몇 발명의 실시 예들이 이하에 기술된다.
본 개시의 실시 예들은 플라즈마 프로세싱 챔버를 위한 소모성 부품을 포함한다. 소모성 부품은 플라즈마 대면 측면을 포함한다. 엔지니어링된 표면은 소모성 부품의 플라즈마 대면 측면 내로 형성된다. 복수의 상승된 피처들이 엔지니어링된 표면을 규정한다. 복수의 상승된 피처들의 피처들은 미리 규정된 패턴으로 배열된다. 복수의 상승된 피처들 각각은 외측 에지 및 측벽을 갖는 상단 영역을 포함한다. 대응하는 상승된 피처의 대응하는 측벽이 베이스 표면으로부터 대응하는 상단 영역으로 각도를 이루며 (at an angle) 위로 연장하도록, 엔지니어링된 표면의 베이스 표면은 복수의 상승된 피처들 각각을 둘러싼다. 소모성 부품은 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 설치되도록 구성된다. 소모성 부품은 플라즈마 및 플라즈마의 부산물들에 노출되도록 구성된다.
본 개시의 다른 실시 예들은 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 설치되도록 구성된 소모성 부품의 엔지니어링된 표면을 구축하기 위한 방법을 포함한다. 방법은 스텐실을 사용하여 소모성 부품의 플라즈마 대면 측면을 마스킹하는 단계를 포함하고, 스텐실은 플라즈마 대면 측면에 대한 액세스를 제공하는 개구부들의 패턴을 포함한다. 방법은 엔지니어링된 표면을 규정하는 복수의 상승된 피처들을 생성하도록 블라스트 매체를 이용하여 스텐실을 통해 플라즈마 대면 측면을 차별적으로 (discriminately blasting) 블라스팅하는 단계를 포함하고, 엔지니어링된 표면은 플라즈마 대면 측면 내로 형성된다. 복수의 상승된 피처들의 피처들은 엔지니어링된 표면 위에 미리 규정된 패턴으로 배열된다. 복수의 상승된 피처들 각각은 외측 에지 및 측벽을 갖는 상단 영역을 포함한다. 대응하는 상승된 피처의 대응하는 측벽이 베이스 표면으로부터 대응하는 상단 영역으로 각도를 이루며 (at an angle) 위로 연장하도록, 엔지니어링된 표면의 베이스 표면은 복수의 상승된 피처들 각각을 둘러싼다. 소모성 부품은 플라즈마 및 플라즈마의 부산물들에 노출되도록 구성된다.
본 개시의 또 다른 실시 예는 웨이퍼를 지지하도록 구성된 하단 전극, 하단 전극 위에 위치된 상단 전극, 및 소모성 부품을 포함하는, 웨이퍼를 프로세싱하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버를 포함한다. 소모성 부품은 플라즈마 대면 측면을 포함한다. 엔지니어링된 표면은 소모성 부품의 플라즈마 대면 측면 내로 형성된다. 복수의 상승된 피처들이 엔지니어링된 표면을 규정하고, 복수의 상승된 피처들의 피처들은 미리 규정된 패턴으로 배열되고, 복수의 상승된 피처들 각각은 외측 에지 및 측벽을 갖는 상단 영역을 포함한다. 대응하는 상승된 피처의 대응하는 측벽이 베이스 표면으로부터 대응하는 상단 영역으로 각도를 이루며 위로 연장하도록, 엔지니어링된 표면의 베이스 표면은 복수의 상승된 피처들 각각을 둘러싼다. 소모성 부품은 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 설치되도록 구성된다. 소모성 부품은 플라즈마 및 플라즈마의 부산물들에 노출되도록 구성된다.
이들 및 다른 이점들은 전체 명세서 및 청구항들을 읽으면 당업자에 의해 인식될 것이다.
실시 예들은 첨부 도면들과 함께 취해진 이하의 설명을 참조하여 가장 잘 이해될 수도 있다.
도 1a는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 부가적인 본딩 사이트들 (bonding sites) 을 통한 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 플라즈마 대면 표면의 표면적을 증가시키도록 설계된 거시적 텍스처링을 갖는 엔지니어링된 표면들을 포함하는 적어도 하나의 소모성 부품을 포함하는 예시적인 플라즈마 볼륨 한정 에칭 챔버를 예시한다.
도 1b는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 부가적인 본딩 사이트들을 통한 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 플라즈마 대면 표면의 표면적을 증가시키도록 설계된 거시적 텍스처링을 갖는 엔지니어링된 표면들을 포함하는 적어도 하나의 소모성 부품을 포함하는 에칭 챔버의 또 다른 예를 예시한다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 거시적 텍스처링을 갖는 엔지니어링된 표면을 도시하는 플라즈마 프로세싱 시스템의 소모성 부품의 단면을 예시한다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른, 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 거시적 텍스처링을 갖는 엔지니어링된 표면을 포함하는 플라즈마 한정 링 (plasma confinement ring) 의 예시이다.
도 4a는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 상승된 피처들의 형태로 거시적 텍스처링을 갖는 소모성 부품의 엔지니어링된 표면의 단면도이다.
도 4b는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 거시적 텍스처링을 갖는 엔지니어링된 표면의 상승된 피처의 단면도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 상승된 피처들의 형태로 거시적 텍스처링을 갖는 소모성 부품의 엔지니어링된 표면을 구축하기 위한 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 6a는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 상승된 피처들의 형태로 거시적 텍스처링을 갖는 소모성 부품의 엔지니어링된 표면을 구축하기 위해 스텐실을 통한 그릿 또는 비드 블라스팅의 프로세스를 예시한다.
도 6ba은 본 개시의 일 실시 예에 따른, 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 상승된 피처들의 형태로 거시적 텍스처링을 갖는 엔지니어링된 표면을 구축하기 위해 소모성 부품의 플라즈마 대면 측면에 일 각도로 그릿 또는 비드 블라스팅의 적용을 예시한다.
도 6bb는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 상승된 피처들의 형태로 거시적 텍스처링을 갖는 엔지니어링된 표면을 구축하기 위해 소모성 부품의 플라즈마 대면 측면에 복수의 각도로 그릿 또는 비드 블라스팅의 적용을 예시한다.
도 6c는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 그릿 또는 비드 블라스팅의 적용 후 소모성 부품의 엔지니어링된 표면을 예시하고, 엔지니어링된 표면은 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 상승된 피처들의 형태로 거시적 텍스처링을 포함한다.
도 7a는 본 개시의 일 실시예에 따른, 양극 산화되고 플라즈마 프로세싱 시스템 내에서 플라즈마에 노출된 상대적으로 편평한 표면을 갖는 플라즈마-내성 스프레이-코팅으로 커버된 엔지니어링된 표면을 포함하는 소모성 부품을 예시하고, 스프레이-코팅은 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 상승된 피처들의 형태로 거시적 텍스처링을 갖는 엔지니어링된 표면을 따르지 않는다 (not conforming) .
도 7b는 본 개시의 일 실시예에 따른, 양극 산화되고 플라즈마 프로세싱 시스템 내에서 플라즈마에 노출된 표면을 갖는 플라즈마-내성 스프레이-코팅으로 커버된 엔지니어링된 표면을 포함하는 소모성 부품을 예시하고, 스프레이 코팅은 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 상승된 피처들의 형태로 거시적 텍스처링을 갖는 소모성 부품의 엔지니어링된 표면을 따른다 (conforming) .
도 8a는 본 개시의 일 실시예에 따른, 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 상승된 피처들의 형태로 거시적 텍스처링을 갖는 엔지니어링된 표면을 구축하기 위해 소모성 부품의 플라즈마 대면 측면 상으로 그릿 또는 비드 블라스팅 프로세스의 매체를 지향시키도록 (direct) 구성된 복수의 예시적인 개구부들 및 스텐실을 예시한다.
도 8b는 본 개시의 일 실시예에 따른, 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 패터닝된 거시적 텍스처링을 갖는 엔지니어링된 표면을 구축하기 위해 소모성 부품의 플라즈마 대면 측면 상으로 그릿 또는 비드 블라스팅 프로세스의 매체를 지향시키는 패턴으로 배열된 복수의 개구부들을 갖는 스텐실을 예시한다.
도 8c는 본 개시의 일 실시예에 따른, 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 패터닝된 거시적 텍스처링을 갖는 엔지니어링된 표면을 구축하기 위해 소모성 부품의 플라즈마 대면 측면 상으로 그릿 또는 비드 블라스팅 프로세스의 매체를 지향시키도록 2-존 (two-zoned) 패턴으로 배열된 복수의 개구부들을 갖는 스텐실을 예시한다.
도 8d는 본 개시의 일 실시예에 따른, 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 패터닝된 거시적 텍스처링을 갖는 엔지니어링된 표면을 구축하기 위해 소모성 부품의 플라즈마 대면 측면 상으로 그릿 또는 비드 블라스팅 프로세스의 매체를 지향시키도록 3-존 (three-zoned) 패턴으로 배열된 복수의 개구부들을 갖는 스텐실을 예시한다.
도 8e는 본 개시의 일 실시예에 따른, 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 패터닝된 거시적 텍스처링을 갖는 엔지니어링된 표면을 구축하기 위해 소모성 부품의 플라즈마 대면 측면 상으로 그릿 또는 비드 블라스팅 프로세스의 매체를 지향시키도록 선형으로 스케일링된 패턴으로 배열된 복수의 개구부들을 갖는 스텐실을 예시한다.
도 9aa은 본 개시의 일 실시예에 따른, 균일하게 배열된 복수의 상승된 피처들을 예시하고, 피처들은 컨포멀한 (conformal) 플라즈마-내성 스프레이-코팅을 구축하도록 구성된 균일한 구조 및 높이를 갖고, 상승된 피처들은 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 패터닝된 거시적 텍스처링을 갖는 엔지니어링된 표면을 규정한다.
도 9ab는 본 개시의 일 실시예에 따른, 도 9aa의 피처들보다 작은 밀도로 균일하게 배열된 복수의 상승된 피처들을 예시한다.
도 9ba은 본 개시의 일 실시예에 따른, 균일하게 배열된 복수의 상승된 피처들을 예시하고, 피처들은 도 9aa의 높이보다 작은 높이 및 균일한 구조를 갖고, 상대적으로 편평한 비-컨포멀한 플라즈마-내성 스프레이-코팅을 구축하도록 구성된, 상승된 피처들은 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 패터닝된 거시적 텍스처링을 갖는 엔지니어링된 표면을 규정한다.
도 9bb는 본 개시의 일 실시예에 따른, 도 9ba의 피처들보다 작은 밀도로 균일하게 배열된 복수의 상승된 피처들을 예시한다.
도 9ca은 본 개시의 일 실시예에 따른, 2 개의 서브-패턴들로 배열된 복수의 상승된 피처들을 예시하고, 서브-패턴들에 걸친 피처들은 균일한 구조 및 높이를 갖고, 상승된 피처들은 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 패터닝된 거시적 텍스처링을 갖는 엔지니어링된 표면을 규정한다.
도 9cb는 본 개시의 일 실시예에 따른, 2 개의 서브-패턴들로 배열된 복수의 상승된 피처들을 예시하고, 서브-패턴들 각각의 피처들은 균일한 구조 및 높이를 갖지만, 2 개의 서브-패턴들 사이에서 가변할 수도 있고, 상승된 피처들은 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 패터닝된 거시적 텍스처링을 갖는 엔지니어링된 표면을 규정한다.
도 9d는 본 개시의 일 실시예에 따른, 3 개의 서브-패턴들로 배열된 복수의 상승된 피처들을 예시하고, 서브-패턴들에 걸친 피처들은 균일한 구조 및 높이를 갖고, 상승된 피처들은 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 패터닝된 거시적 텍스처링을 갖는 엔지니어링된 표면을 규정한다.
도 9e는 본 개시의 일 실시예에 따른, 피처들의 밀도가 선형으로 증가하도록 선형으로 스케일링된 패턴으로 배열된 복수의 상승된 피처들을 예시하고, 상승된 피처들은 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 패터닝된 거시적 텍스처링을 갖는 엔지니어링된 표면을 규정한다.
도 10은 본 개시의 일 실시 예에 따른, 패턴으로 배열된 복수의 상승된 피처들에서 라운딩된 에지들을 생성하도록 소모성 부품의 플라즈마 대면 측면에 상이한 스텐실들을 적용하는 프로세스를 예시한다.
도 11은 본 개시의 일 실시 예에 따른, 양극 산화되고 플라즈마-내성 스프레이-코팅으로 커버된 엔지니어링된 표면을 포함하는 소모성 부품의 단면의 전자 현미경 이미지이고, 엔지니어링된 표면은 부가적인 층들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 상승된 피처들의 형태로 거시적 텍스처링을 갖는다.
이하의 상세한 기술은 예시의 목적들을 위해 많은 특정한 상세들을 포함하지만, 당업자는 이하의 상세들에 대한 많은 변형들 및 변경들이 본 개시의 범위 내에 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 이하에 기술된 (describe) 본 개시의 양태들은 이 기술을 따르는 청구항들에 대한 어떠한 일반성 손실도 없이 그리고 제한들을 부과하지 않고 제시된다.
일반적으로 말하면, 본 개시의 다양한 실시 예들은 소모성 부품들을 위한 표면들의 거시적 텍스처링을 제공하기 위한 새로운 방법을 제공하는 시스템들 및 방법들을 기술한다. 본 개시의 실시 예들에서, 거시적 (macroscopic) 텍스처링은 소모성 부품의 표면 상으로 또는 내로 패터닝된, 대규모의 (large order-of-magnitude) 피처들을 부가한다. 소모성 부품은 다양한 실시 예들에서, 플레인 벌크 재료 (예를 들어, 베어 세라믹, 베어 알루미늄, 등) 일 수도 있고, 양극 산화될 수도 있고 (예를 들어, 양극 산화된 알루미늄), 그리고 플라즈마 스프레이 코팅이 도포되거나 도포되지 않을 수도 있다. 소모성 부품들에 대한 플라즈마 대면 표면들의 거시적 텍스처링의 의도된 효과들은 실시 예들에서, 스프레이 코팅 접착 (또는 부가적인 층들의 접착) 및/또는 부산물 접착을 향상시키는 것을 포함한다. 거시적 텍스처링은 소모성 부품의 표면의 표면적을 증가시켜, (예를 들어, 개선된 이트리아 스프레이-코팅 접착을 위해) 부가적인 본딩 사이트들을 생성함으로써 후속하여 도포된 층들 (예를 들어, 플라즈마 내성 스프레이-코팅들) 의 접착을 향상시킨다. 소모성 부품에 대한 하나의 주요한 고장 원인이 소모성 부품의 표면의 아래에 놓인 양극 산화로부터 스프레이 코팅의 박리일 수도 있기 때문에, 접착 강도를 개선함으로써, 코팅 수명 (뿐만 아니라 소모성 부품의 수명) 이 연장될 수 있다. 플라즈마-내성 스프레이-코팅이 소모성 부품의 비용의 상당한 부분을 나타내기 때문에, 소모성 부품의 수명을 연장하는 것은 전도체 에칭 챔버들의 챔버 바디들에 사용되는 플라즈마-스프레이된 컴포넌트들 (예를 들어, 소모성 부품들) 의 소유 비용을 상당히 감소시킬 수 있다. 이는 소모성 부품의 수명 및 서비스 수명을 상당히 증가시킨다. 이에 더하여, 소모성 부품의 서비스 수명이 서비스들 사이에서 연장될 수도 있기 때문에, 플라즈마 프로세싱 시스템들의 툴 다운-타임이 감소한다. 본 개시의 실시 예들은 상기 이점들을 제공하고, 또한 거시적 텍스처링이 프로세스 단계들 동안 형성된 부산물의 보다 우수한 포획 및/또는 고정 (anchoring) 으로 이어질 수 있기 때문에 부가적인 이점들을 더 제공하고, 이는 소모성 부품이 이의 서비스 수명 동안 입자들 (예, 부산물들) 을 흘릴 (shed) 가능성이 적기 때문에 프로세스 성능을 향상시킨다. 본 개시의 실시 예들은 상기 이점들을 제공하고, 거시적 텍스처링 (예를 들어, 조면화) 이 소모성 부품의 개질된 표면의 상단 상에 배치된 코팅들의 내 파괴성 (fracture resistance) 을 증가시키기 때문에 부가적인 이점을 제공한다. 본 개시의 또 다른 실시 예들은 상기 이점들을 제공하고, 또한 거시적 텍스처링이 표면 윤곽에 연속적이고 의도적인 브레이크들을 도입하고, 이는 후속 스프레이-코팅들에서 크랙들을 유발하고 발달시키는 큰 면내 응력들을 감소시킨다. 즉, 거시적 텍스처링은 막 (예를 들어, 스프레이-코팅) 응력 감소를 향상시킨다. 본 개시의 또 다른 실시 예들은 상기 이점들을 제공하고, 거시적 텍스처링이 특히 표면 전이들 (예를 들어, 코너들, 에지들, 등) 근방의 소모성 부품의 표면 연속성을 증가시킨다 (예를 들어, 표면 연속성의 브레이크를 제거한다) 는 것을 더 제공한다. 표면 연속성을 증가시킴으로써, 준비된 표면의 크랙들 (예를 들어, 스프레이-코팅들) 이 표면 연속성의 브레이크들로 인해 표면에서 발생/전파되는 것이 방지된다.
본 개시의 실시 예들은 소모성 부품들에 대한 표면들 (예를 들어, 플라즈마 대면 표면들) 의 거시적 텍스처링을 제공하고, 소모성 부품은 반도체 프로세싱 어셈블리 (예를 들어, 플라즈마 프로세싱 챔버) 내에서 발견되는 임의의 컴포넌트일 수도 있다. 일부 경우들에서, 소모성 부품은 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 제거 가능하게 배치될 수도 있다. 이와 같이, 소모성 부품은 서비스 및/또는 교체를 위해 제거될 수도 있다. 이러한 방식으로, 플라즈마 프로세싱 챔버의 수명 및/또는 서비스 수명이 증가될 수도 있다. 예시의 목적들을 위해, 다음의 목록은 플라즈마 프로세싱 챔버 내에서 발견되는 소모성 부품들의 예들을 제공하며 완전히 철저하게 의도되지 않고, 플라즈마 프로세싱 챔버의 내벽을 보호하도록 구성된 라이너, C-슈라우드의 하나 이상의 부분들, 플라즈마 한정 링의 하나 이상의 부분들, 포커스 링, 에지 링, 정전 반도체 웨이퍼 클램핑/척킹 시스템, 상단 전극, 하단 전극, 웨이퍼를 지지하도록 구성된 페데스탈 등을 포함한다. 다른 경우들에서, 본 개시의 실시 예들은 반도체 프로세싱 어셈블리 내에서 발견되는 임의의 플라즈마 대면 표면 상에 제공될 수도 있고, 표면은 소모성 부품 또는 고정 부품 상에 위치될 수도 있다.
본 개시의 실시 예들은 예컨대 플라즈마 에칭 챔버 또는 모듈, 증착 챔버 또는 모듈, 스핀-린스 챔버 또는 모듈, 금속 도금 챔버 또는 모듈, 세정 챔버 또는 모듈, 베벨 에지 에칭 챔버 또는 모듈, PVD (Physical Vapor Deposition) 챔버 또는 모듈, CVD (Chemical Vapor Deposition) 챔버 또는 모듈, ALD (Atomic Layer Deposition) 챔버 또는 모듈, PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition) 챔버 또는 모듈, ALE (Atomic Layer Eetch) 챔버 또는 모듈, 이온 주입 챔버 또는 모듈, 트랙 (track) 챔버 또는 모듈, 그리고 전기 도금, 전기 에칭, 전기 폴리싱, 전기 화학적 기계적 폴리싱, 증착, 습식 증착, 및 TSV (through silicon via) 프로세스들과 같은 프로세스들을 포함하기 위해 반도체 웨이퍼들의 제조 및/또는 제작 시에 사용되거나 연관될 수도 있는 임의의 다른 반도체 프로세싱 시스템들에 사용되는 플라즈마 프로세스 모듈들에 관한 것이다. 또한, 본 개시의 실시 예들은 본 명세서에 제공된 예들로 제한되지 않고, 상이한 구성들, 기하 구조들, 및 플라즈마 생성 기술들 (예를 들어, 유도 결합된 시스템들, 용량 결합된 시스템들, 전자-사이클로트론 공진 시스템, 마이크로파 시스템 등) 을 채용하는 상이한 플라즈마 프로세싱 시스템들에서 실시될 수도 있다. 플라즈마 프로세싱 시스템들 및 플라즈마 프로세스 모듈들의 예들은 공동으로 소유된 미국 특허 제 8,862,855 호, 제 8,847,495 호, 제 8,485,128 호, 및 미국 특허 출원 제 15/369,110 호에 개시된다.
다양한 실시 예들의 상기 일반적인 이해와 함께, 실시 예들의 예시적인 상세들이 이제 다양한 도면들을 참조하여 기술될 것이다. 하나 이상의 도면들에서 유사하게 번호가 매겨진 엘리먼트들 및/또는 컴포넌트들은 일반적으로 동일한 구성 및/또는 기능성을 갖도록 의도된다. 또한, 도면들은 축척대로 도시되지 않을 수도 있고 신규한 개념들을 예시하고 강조하도록 의도된다. 본 실시 예들은 이들 구체적인 상세들 중 일부 또는 전부 없이 실시될 수도 있다는 것이 자명할 것이다. 다른 예들에서, 공지된 프로세스 동작들은 본 실시 예들을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 상세히 기술되지 않았다.
도 1a는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 부가적인 본딩 사이트들을 통한 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 플라즈마 대면 표면의 표면적을 증가시키도록 설계된 거시적 텍스처링을 갖는 엔지니어링된 표면들을 포함하는 적어도 하나의 소모성 부품을 포함하는 예시적인 플라즈마 프로세싱 챔버 (100A) (예를 들어, 플라즈마 볼륨 한정 에칭 챔버) 를 예시한다. 플라즈마 프로세싱 챔버 (100A) 는 상단 전극 (142), 및 반도체 웨이퍼 (146) 가 상부에 배치되는 하단 전극 (144) 을 포함한다. 에칭 챔버 (100A) 는 작은 플라즈마 볼륨 한정 영역 (145) 의 측 방향 경계들을 규정하도록 위치된 플라즈마 한정 링들 (160) 로 작은 플라즈마 볼륨 한정을 위해 구성된 것으로 도시된다. 상단 전극 (142) 및 반도체 웨이퍼 (146) 가 상부에 배치된 하단 전극 (144) 은 각각 작은 플라즈마 볼륨 한정 영역 (145) 의 상단 경계 및 하단 경계를 규정한다.
구성 가능한 플라즈마 프로세싱 챔버 (100A) 는 플라즈마 프로세싱 챔버 (100A) 가 큰 플라즈마 볼륨을 위해 구성될 때 플라즈마 한정 구조체 (plasma confinement structure) (162) 로서 기능하는 외측 플라즈마 한정 구조체 (162) 를 포함한다. 플라즈마 프로세싱 챔버 (100A) 가 작은 볼륨을 위해 구성될 때, 외측 플라즈마 한정 구조체 (162) 는 제자리에 남아, 중성 종의 플라즈마가 에칭 챔버로부터 터보 펌프 (202) 를 통해 배기될 때 통과해야 하는 중복 배플을 제공한다.
일 실시 예에서, 플라즈마 한정 (confinement) 링들 (160) 은 인가된 RF 에너지에 의한 반응성 가스들의 이온화에 의해 생성된 플라즈마가 웨이퍼 (146) 의 표면 바로 위의 전극들 (142, 144) 과 한정 링들 (160) 사이에 규정된 작은 플라즈마 볼륨 한정 영역(145) 내에 한정되도록 상단 전극 (142) 의 주변 에지와 하단 전극 (146) 의 주변 에지 사이에서 연장하도록 구성된다. 플라즈마 한정 링들 (160) 은 복수의 원형 링들 (160) 로 구성된 슬롯형 한정 차폐부를 규정할 수도 있다. 원형 링들 (160) 은 실리카 또는 석영과 같은 유전체로 구성되고, 인접한 링들은 스페이서 (170) 에 의해 분리되어 원형 링들 (160) 사이에 원주 방향 슬롯들 또는 통로들을 생성하여 이를 통해 플라즈마의 중성 종들이 배출된다. 이에 따라 원주 슬롯들은 평행한 통로들을 통한 플라즈마 또는 가스들의 플로우에 수직인 방향으로 이격된 평행한 통로들을 형성한다.
스페이서들 (170) 은 유사하게 실리카 또는 석영과 같은 유전체, 또는 실리콘 카바이드 또는 도핑된 실리콘과 같은 전도성 재료로 구성되고, 슬롯들 또는 통로들은 한정 링들 (160) 을 통해 그리고 터보 펌프 (202) 를 통해 배기하도록 챔버 (100A) 를 통해 흐르는 배기 가스들에 남아있는 모든 이온 입자들을 소화하도록 구성된다. 일 실시 예에서, 플라즈마 한정 링들 (160) 은 샤프트들 (179) 에 의해 연결된다. 샤프트들 (179) 은 나일론과 같은 경량의 저 미립자 생성 물질로 구성될 수 있고, 한정 링들 (160) 및 스페이서들 (170) 을 지지하도록 구성된다. 스페이서들은 플라즈마 한정 링들 (160) 이 작은 플라즈마 볼륨 한정 영역 (145) 을 규정하도록 연장될 때 슬롯들 또는 통로들을 가로 지르는 플라즈마로부터 임의의 이온 입자들 또는 전자들을 중성화하기 위해 링들 사이에 목표된 공간을 생성하도록 샤프트들 (179) 주위 및 한정 링들 (160) 사이에 텔레스코핑 (telescope) 하게 구성된다.
플라즈마 한정 링들 (160), 스페이서들 (170), 및 샤프트들 (179) 은 함께 한정 어셈블리 (173) 를 형성한다. 한정 어셈블리 (173) 가 큰 플라즈마 볼륨 한정 영역 (145) 을 구성하도록 철회될 (retract) 때, 샤프트들 (179) 은 한정 영역 (145) 으로부터 철수하고, 인접한 링들 (160) 내에서 스페이서들 (170) 을 콜랍싱 (collapsing) 하여 플라즈마 한정 링들의 스택 (160) 을 콜랍싱한다. 특히, 큰 플라즈마 볼륨은 플라즈마 프로세싱 챔버 (100A) 내에 구성된 챔버 라이너 (164), 및 외측 플라즈마 한정 구조체 (162) 로 연장하는 경계들로 생성된다.
플라즈마 보호 챔버 라이너들 (164, 166) 은 열 안정성, 적절한 RF 접지 리턴 경로, 및 최소 다운 타임의 서비스 가능성을 제공하도록 통합될 수도 있다. 챔버 라이너들 (164, 166) 은 또한 라이너들이 플라즈마 프로세스들에 노출되는 벽들을 갖는 대신 플라즈마 프로세스들에 노출되도록 플라즈마 프로세싱 챔버 (100A) 의 벽들에 부가적인 보호를 제공하도록 구성될 수도 있다. 상부 챔버 라이너 (164) 는 외측 플라즈마 한정 구조체 (162) 에 구성되고, 하부 챔버 라이너 (166) 는 외측 플라즈마 한정 구조체 (162) 로부터 에칭 챔버 (200) 및 터보 펌프 (202) 배출구의 플라즈마 프로세싱 챔버 벽의 하부 영역을 라이닝하도록 구성된다
본 개시의 실시 예들은 도 1a에 도시된 임의의 플라즈마 대면 표면들 상에서 실시될 수도 있다. 예시를 위해, 도 1a에 도시된 플라즈마 대면 표면들은, 이로 제한되는 것은 아니지만, 챔버 라이너 (164), 챔버 라이너 (166), 상단 전극 (142), 하단 전극 (144), 및 한정 어셈블리 (173) 의 컴포넌트들을 포함할 수도 있다.
도 1b는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 부가적인 본딩 사이트들을 통한 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 플라즈마 대면 표면의 표면적을 증가시키도록 설계된 거시적 텍스처링을 갖는 엔지니어링된 표면들을 포함하는 적어도 하나의 소모성 부품을 포함하는 플라즈마 프로세싱 챔버 (100B) (예를 들어, 에칭 챔버) 의 또 다른 예를 예시한다. 특히, 플라즈마 프로세싱 챔버 (100B) 는 챔버 벽 (150) 에 의해 둘러싸인 플라즈마 프로세싱 챔버 (149) 내에 상단 중앙 전극 (106), 상단 외측 전극 (104), 하단 중앙 전극 (108), 및 하단 외측 전극 (110) 을 포함할 수도 있다. 하단 절연체 링 (112) 은 하단 외측 전극 (110) 으로부터 하단 중앙 전극 (108) 을 절연한다. 링 (112) 은 에지 링 및/또는 포커스 링이거나 이를 포함할 수도 있다. 또한 플라즈마 프로세싱 챔버 (149) 내에서, 기판 (146) 은 하단 중앙 전극 (108) 의 상단부에 위치된다. 하단 중앙 전극 (108) 은 기판 (146) 을 홀딩하기 위한 정전 척 (ESC) 을 제공한다. 이 실시 예에서, 하단 외측 전극 (110) 및 상단 외측 전극 (104) 은 기판 (146) 이 어퍼처들 내에 위치되도록 기판 (146) 보다 큰 직경을 갖는 어퍼처들을 갖는다.
가스 소스 (124) 는 플라즈마 프로세싱 챔버 (149) 에 연결되고 웨이퍼 프로세스들 (예를 들어, 에칭 프로세스들) 동안 플라즈마 프로세싱 챔버 (149) 의 플라즈마 영역 (140) 내로 에칭 가스를 공급한다. 바이어스 RF 소스 (148), 제 1 여기 RF 소스 (152), 및 제 2 여기 RF 소스 (156) 는 전극들 (104, 106, 108, 및 110) 에 전력을 제공하도록 제어기 (135) 를 통해 플라즈마 프로세싱 챔버 (149) 에 전기적으로 연결된다. 바이어스 RF 소스 (148) 는 바이어스 RF 전력을 생성하고 바이어스 RF 전력을 플라즈마 프로세싱 챔버 (149) 에 공급한다. 제 1 여기 RF 소스 (152) 는 소스 RF 전력을 생성하고 플라즈마 프로세싱 챔버 (149) 에 소스 RF 전력을 공급한다. 제 2 여기 RF 소스 (156) 는 제 1 여기 RF 소스 (152) 에 의해 생성된 RF 전력에 더하여, 또 다른 소스 RF 전력을 생성하고 소스 RF 전력을 플라즈마 프로세싱 챔버 (149) 에 공급한다. 상이한 RF 신호들은 상단 및 하단 전극들의 다양한 조합들에 공급될 수도 있다. 이 예에서, 상단 전극들은 접지되고 전력은 하단 중앙 전극 (108) 에만 제공된다.
C-슈라우드 (114) 는 부가적인 플라즈마 봉쇄 (containment) 를 제공하도록 상단 외측 전극 (104) 으로부터 하단 외측 전극 (110) 으로 연장한다. C-슈라우드 (114) 는 가스 및 플라즈마로 하여금 C-슈라우드 (114) 로부터 흐르게 하는 복수의 어퍼처들 (102) 을 갖는다. 이 실시 예에서, C-슈라우드 (114) 는 접지된다.
상부 온도 제어기 (171) 는 상단 중앙 전극 (106) 및 상단 외측 전극 (104) 에 독립적인 온도 제어를 제공한다. 보다 낮은 온도 제어기 (172) 는 하단 중앙 전극 (108) 및 하단 외측 전극 (110) 에 독립적인 온도 제어를 제공한다. 일 실시 예에서, 상단 외측 전극 (104) 및 C-슈라우드 (114) 는 상부 온도 제어기 (171) 의 동일한 설정에 의해 동일한 온도로 유지될 수도 있다.
제어기 (135) 는 가스 소스 (124), 바이어스 RF 소스 (148), 상부 온도 제어기 (171), 하부 온도 제어기 (172), 배기 펌프 (120), 제 1 여기 RF 소스 (152), 및 제 2 여기 RF 소스 (156) 에 연결된다. 제어기 (135) 는 플라즈마 프로세싱 챔버 (149) 내로의 에칭 가스의 플로우, 챔버 압력, 뿐만 아니라 3 개의 RF 소스들 (148, 152, 156) 로부터의 RF 전력의 생성, 전극들 (104, 106, 108, 110) 및 배기 펌프 (120) 을 제어한다.
상단 중앙 전극 (106) 은 또한 가스 소스 (124) 에 연결된 가스 분배 플레이트로서 기능하고, 그리고 가스 소스 (124) 로부터의 가스를 위한 가스 유입구로서 기능한다. 배기 펌프 (120) 는 상단 중앙 전극 (106) 으로부터 플라즈마 영역 (140) 을 통해 어퍼처들 (102) 을 통해 배기 펌프 (120) 로 통과하는 가스를 제거하는 가스 유출부로서 기능한다. 배기 펌프 (120) 는 압력을 제어하는 것을 도울 수 있다.
본 개시의 실시 예들은 도 1b에 도시된 임의의 플라즈마 대면 표면들 상에서 실시될 수도 있다. 예시를 위해, 도 1b에 도시된 플라즈마 대면 표면들은, 이로 제한되는 것은 아니지만, 상단 중앙 전극 (106), 상단 외측 전극 (104), 하단 중앙 전극 (108), 및 하단 외측 전극 (110), 절연체 링 (112), 에지 링, 포커스 링, 및 정전 반도체 웨이퍼 클램핑/척킹 시스템 (예를 들어, 정전 척-ESC), C-슈라우드 (114) 를 포함할 수 있다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 거시적 텍스처링을 갖는 엔지니어링된 표면 (300) 을 도시하는 플라즈마 프로세싱 챔버의 소모성 부품 (210) 의 단면을 예시한다. 도 2는 소모성 부품 (210) 의 플라즈마 대면 측면 내로 형성된 엔지니어링된 표면 (300) 의 예시이고, 엔지니어링된 표면 (300) 은 베이스 표면 (350) 으로부터 연장하는 패터닝된, 대규모의 (large order-of-magnitude) 피처들을 부가하는 거시적 텍스처링을 포함한다. 소모성 부품 (210) 은 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 설치되도록 구성된다. 일 실시 예에서, 소모성 부품 (210) 은 플라즈마 프로세싱 챔버 내로 제거 가능하게 배치된다. 보다 구체적으로, 소모성 부품 (210) 은 웨이퍼 프로세싱 (예를 들어, 에칭, 증착 등) 동안 플라즈마 및 플라즈마의 부산물들에 노출되도록 구성된다. 일 실시 예에서, 소모성 부품 (210) 은 전도성 재료 (예를 들어, 알루미늄 합금) 로 이루어진다. 또 다른 실시 예에서, 소모성 부품은 유전체 재료 (예를 들어, 세라믹) 로 이루어진다.
도시된 바와 같이, 소모성 부품 (210) 은 거시적 텍스처링을 포함하는 베이스 표면 (350) 을 포함한다. 임의의 다른 마감 층들과 함께 엔지니어링된 표면 (300) 을 형성하도록 텍스처링되는 베이스 표면 (350) 은 웨이퍼 프로세싱 동안 플라즈마에 노출될 수도 있다. 특히, 거시적 텍스처링은 미리 규정된 패턴으로 배열된 엔지니어링된 표면을 규정하는 복수의 상승된 피처들 (440) 을 포함한다. 즉, 복수의 상승된 피처들 (440) 내의 피처들은, 예컨대 베이스 표면 (350) 위와 같이 미리 규정된 패턴으로 배열된다. 실시 예들에서, 코팅 접착 및/또는 부산물 접착을 위해 소모성 부품의 베이스 표면 (350) 을 패터닝하는 것은 저비용이고, 용이하게 실행되고, 반복 가능한 방법이다. 현재 기술에서 수행되는 바와 같이 접착을 촉진하기 위해 소모성 부품 (210) 의 베이스 표면 (350) 에 무차별적인 (indiscriminate) 미시적 (microscopic) 텍스처링 (예를 들어, 무차별적인 그릿 블라스팅을 통해 적용된 미시적 표면 조면화 (microscopic surface roughening)) 을 제공하는 대신에, 본 개시의 실시 예들은 엔지니어링된 표면 (300) 을 형성하기 위해 소모성 부품의 베이스 표면 (350) 의 거시적 텍스처링을 제공하며, 거시적 피처들은 (예를 들어, 베이스 표면 및/또는 베이스 표면 위의 양극 산화 층으로) 코팅 접착을 촉진하도록, 그리고/또는 웨이퍼 프로세싱 동안 소모성 부품에 대한 부산물들의 향상된 고정 (anchoring) (예를 들어, 베이스 표면, 양극 산화된 베이스 표면, 및/또는 베이스 표면 위 또는 양극 산화되는 베이스 표면 위의 스프레이 코팅에 대한 고정) 을 촉진하도록 베이스 표면 (350) 상에 패터닝된다. 실시 예들에서, 거시적 피처들은 이하에 더 기술될 바와 같이 마스킹 및 매체 블라스팅, 머시닝, 스텐실 또는 마스크를 통한 습식 화학적 에칭, 선택적인 증착 방법들, 첨가제 제조, 등을 통해 형성될 수도 있다. 다양한 실시 예들에서, 소모성 부품은 평범한 벌크 재료 (예를 들어, 베어 세라믹, 베어 알루미늄, 등) 일 수도 있고, 양극 산화될 수도 있고 (예를 들어, 양극 산화된 알루미늄), 그리고 플라즈마 스프레이 코팅이 도포되거나 도포되지 않을 수도 있다. 소모성 부품들에 대한 플라즈마 대면 표면들의 거시적 텍스처링의 의도된 효과들은 실시 예들에서, 스프레이 코팅 접착 (또는 부가적인 층들의 접착) 및/또는 부산물 접착을 향상시키는 것을 포함한다. 예를 들어, 부산물들은 에칭 프로세스들 동안 형성될 수도 있고, 여기서 부산물들은 대응하는 플라즈마 프로세싱 챔버의 하나 이상의 컴포넌트들 (예를 들어, 플라즈마 한정 라이너) 에 부착될 수도 있다. 예시로서, 거시적 텍스처링은 이전에 생성된 미시적 텍스처링을 제공한 피처들의 사이즈의 대략 5 내지 100 배인 피처들을 제공한다. 실시 예들에서, 거시적 피처들은 0.1 ㎜ 내지 3.0 ㎜의 사이즈 범위이다. 다른 실시 예들에서, 거시적 피처들은 0.2 ㎜ 내지 2.5 ㎜의 사이즈 범위이다. 여전히 다른 실시 예들에서, 거시적 피처들은 0.2 ㎜ 내지 1.3 ㎜의 사이즈 범위이다. 다른 실시 예에서, 거시적 피처들은 0.3 ㎜ 내지 1.0 ㎜의 사이즈 범위이다.
또한, 복수의 미시적 피처들이 복수의 상승된 피처들에 무차별적으로 도포될 수도 있다. 예를 들어, 복수의 상승된 피처들은 복수의 상승된 피처들 내로 미시적 피처들을 구축하도록 비드 및/또는 그릿 블라스팅의 적용을 통해 조면화될 수도 있다. 부가적인 미세 텍스처링 (예를 들어, 거시적 피처들의 조면화) 은 엔지니어링된 표면의 상단에 배치된 코팅들의 증가된 내 파괴성 (예를 들어, 보다 우수한 접착력) 을 제공할 수도 있다.
이어서 거시적 피처들로 패터닝된 베이스 표면 (350) 은 일 실시 예에서, 양극 산화 층 (220) 을 제공하도록 선택 가능하게 양극 산화된다. 즉, 엔지니어링된 표면 (300) 은 양극 산화된다. 예를 들어, 일 실시 예에서 소모성 부품은 알루미늄 합금이고, 엔지니어링된 표면 (300) 은 알루미늄 합금으로 형성된다. 양극 산화 프로세스 동안, 알루미늄 합금은 전해 패시베이션 프로세스를 통해서와 같이 양극 산화된다. 예를 들어, 금속의 양극 산화는 표면 상의 천연 옥사이드 층의 두께를 증가시킨다. 일 실시 예에서, 거시적 피처들의 형태 인자가 양극 산화층을 통해 존재하도록, 거시적 피처들의 윤곽은 양극 산화층 (220) 을 통해 노출된다. 즉, 양극 산화 층 (220) 은 복수의 상승된 피처들 (440) 의 윤곽을 따른다.
특히, 양극 산화 층 (220) 의 표면은 거시적 피처들의 존재 및 노출을 통해 변경된다. 이러한 방식으로, 소모성 부품의 베이스 표면 (350) 의 표면적, 및 또한 양극 산화층 (220) 의 표면적이 증가된다. 즉, 양극 산화층 (220) 의 표면 형태 (surface morphology) 가 왜곡된다. 증가된 표면적 및 불규칙한 표면 형태의 결합된 효과는 플라즈마-내성 스프레이 코팅 (230) 내의 내부 응력들을 분해하도록 작용하여, 양극 산화 층 (220) 에 대한 스프레이 코팅 (230) 의 접착을 개선한다. 이와 같이, 양극 산화 층 (220) 을 통해 노출된 (예를 들어, 윤곽을 노출하는) 거시적 피처들의 이점들은 부가적인 본딩 사이트들, 등을 통해 부가적인 층들의 보다 우수하고 향상된 접착을 제공하도록 이용 가능하다.
또한, 또 다른 실시 예에서, 플라즈마-내성, 열 스프레이-코팅 (230) 이 양극 산화 층 (220) 에 선택 가능하게 도포된다. 예를 들어, 스프레이 코팅은 양극 산화된 소모성 부품 (210) (예를 들어, 소모성 부품의 양극 산화된 알루미늄 합금) 상의 이트륨계 스프레이-코팅 (예를 들어, 이트륨 옥사이드) 일 수도 있다. 코팅 (230) 은 가열된 재료들이 표면 상에 스프레이되는 열 스프레이 프로세스들을 통해 도포될 수도 있다. 일 적용 예에서, 스프레이 코팅은 전기적 (예를 들어, 플라즈마 또는 아크) 또는 화학적 (예를 들어, 연소) 프로세스를 통해 가열된다. 본 개시의 실시 예들에서, 엔지니어링된 표면 (300) (예를 들어, 베이스 표면 (350) 내로 형성된) 을 규정하는 거시적 피처들은 소모성 부품 (210), 보다 구체적으로 양극 산화 층 (220) 에 대한 플라즈마-내성 스프레이 코팅 (230) 의 접착을 향상시킨다. 즉, 거시적 피처들은 양극 산화층 (220) 에 플라즈마-내성 스프레이 코팅 (230) 의 보다 우수한 결합을 제공하고, 이는 결국 양극 산화층 (220) 으로부터 플라즈마-내성 스프레이 코팅 (230) 의 박리를 감소시킨다. 스프레이 코팅 (230) 의 보다 우수한 접착은 임의의 손상된 스프레이-코팅 (예를 들어, 박리) 을 통한 양극 산화된 알루미늄의 노출에 의해 유발된 웨이퍼 상의 금속 오염을 방지한다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른, 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 거시적 텍스처링을 갖는 엔지니어링된 표면 (300') 을 포함하는 소모성 부품 (210') 의 예시이다. 순전히 예시를 위해, 소모성 부품 (210') 은 도 1a에 처음 도입된 플라즈마 한정 링 (160) 일 수도 있다. 명료성 및 예시를 위해, 플라즈마 한정 링 (160) 은 플라즈마 프로세싱 챔버 내로 배치된 소모성 부품 (210') 을 나타내는 것으로 사용될 수도 있다 예를 들어, 소모성 부품 (210') 은 플라즈마 프로세싱 챔버 내로 제거 가능하게 배치될 수도 있다.
도시된 바와 같이, 소모성 부품 (210') 의 플라즈마 대면 측면 (310) 은 이전에 도입된 바와 같이 복수의 상승된 피처들 (440') 을 포함하는 엔지니어링된 표면 (300') 을 포함한다. 복수의 상승된 피처 (440') 각각은 베이스 표면 (350') 으로부터 각도를 이루며 (at an angle) 위로 연장한다. 예를 들어, 소모성 부품 (210') 은 디스크의 형태로 (예를 들어, 도 1a에 도시된 바와 같이) 구성되고 디스크 또는 환형 링의 내경을 포함하는 플라즈마 한정 링 (160) 일 수도 있고, 내경은 플라즈마 대면 측면 (310) 을 규정한다. 특히, 플라즈마 프로세싱 챔버 내로 배치될 때, 소모성 부품 (210') 은 웨이퍼 프로세싱 동안 (예를 들어, 에칭, 증착, 등) 플라즈마에 노출된다. 보다 구체적으로, 플라즈마 대면 측면 (310) 은 웨이퍼 프로세싱 동안 플라즈마 프로세싱 챔버 내에서 플라즈마에 직접 노출될 수도 있다. 본 개시의 실시 예들은 엔지니어링된 표면 (300') 을 형성하도록 소모성 부품 (210') 의 플라즈마 대면 측면 (310) 의 거시적 텍스처링을 제공하고, 거시적 피처들은 코팅 접착을 촉진하고 그리고/또는 웨이퍼 프로세싱 동안 소모성 부품의 표면에 대한 부산물들의 향상된 고정 (anchoring) 을 촉진하도록 플라즈마 대면 측면 (310) 의 표면 상에 패터닝된다.
이에 더하여, 소모성 부품 (210') 은 대표적인 플라즈마 한정 링에서와 같이 상단 부분 (169) 및 하단 부분 (163) 을 포함할 수도 있다. 상단 부분 (169) 및/또는 하단 부분 (163) 이 플라즈마에 직접적으로 노출되지 않을 수도 있기 때문에, 이들 표면들의 거시적 텍스처링은 일부 실시 예들에서 필요하지 않을 수도 있다. 다른 실시 예들에서, 상단 부분 (169) 및/또는 하단 부분 (163) 의 거시적 텍스처링은, 이들 부품들이 플라즈마에 간접적으로 노출될 수도 있어서 소모성 부품 (210') 의 수명을 단축시키고 그리고/또는 부산물 포획 및 가능한 탈착을 증가시키기 때문에 수행될 수도 있다. 이러한 경우들에서, 상단 부분 (169) 및/또는 하단 부분 (163) 의 거시적 텍스처링은 소모성 부품 (210') (예를 들어, 플라즈마 한정 링 (160)) 에 도포된 임의의 부가적인 플라즈마-내성 스프레이 코팅 (미도시) 의 수명을 증가시키는 것을 도울 수 있고 그리고/또는 이들 표면들에 대한 부산물들의 보다 우수한 접착을 제공하는 것을 도울 수 있고 하나 이상의 웨이퍼 프로세싱 동작들 동안 부산물 탈착을 방지할 수도 있다.
일 실시 예에서, 복수의 상승된 피처들은 보이드들을 둘러싸도록 형성될 수도 있다. 예시로서, 홀들 (예를 들어, 원형 홀들) 은 소모성 부품의 플라즈마 대면 측면에 형성될 수도 있고, 홀들 주변의 주변 구조체들은 복수의 상승된 피처들로서 규정될 수도 있다. 예를 들어, 인버스 스텐실 (예를 들어, 도 3의 엔지니어링된 표면을 형성하기 위해 사용된 네거티브 스텐실의) 은 홀들 및 홀들을 둘러싸는 상승된 피처들을 형성하기 위해 매체 블라스팅 (예를 들어, 그릿 블라스팅, 비드 블라스팅, 등) 과 함께 사용될 수도 있다.
또 다른 실시 예에서, 복수의 하강된 피처들이 엔지니어링된 표면을 규정한다. 예를 들어, 인버스 스텐실 (예를 들어, 도 3의 엔지니어링된 표면을 형성하기 위해 사용된 네거티브 스텐실의) 은 복수의 하강된 (lowered) 피처들을 형성하기 위해 매체 블라스팅 (예를 들어, 그릿 블라스팅, 비드 블라스팅, 등) 과 함께 사용될 수도 있고, 하강된 피처는 보이드 (즉, 솔리드인 상승된 피처의 반대) 일 수도 있다. 예시로서, 도 3과 반대로, 하강된 피처는 베이스 표면으로부터 각도를 이루며 하향으로 연장할 수도 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 개시의 실시 예들에 따른, 소모성 부품 (210') 의 표면의 거시적 텍스처링을 예시하고, 거시적 텍스처링을 규정하는 피처들 각각의 예시적인 치수들 및 구성들을 포함한다. 예를 들어, 도 4a 및 도 4b는 도 3에 도시된 하나 이상의 상승된 피처들의 클로즈업일 수도 있다. 특히, 도 4a는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 복수의 상승된 피처들 (440') 의 형태로 거시적 텍스처링을 갖는 소모성 부품 (210') 의 엔지니어링된 표면 (300') 의 단면도이다. 도 4b는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 거시적 텍스처링을 갖는 엔지니어링된 표면 (300') 의 상승된 피처 (440A) 의 단면도이다. 도 4a 및 도 4b는 중심 간격, 종횡비, 피처 분리 (예를 들어, 패턴의 피처들 사이의 거리), 에지 마감 (finishing) (예를 들어, 라운딩), 등을 포함하는, 복수의 상승된 피처들 (440') 을 형성할 때 제어 가능한 다양한 파라미터들을 예시한다.
소모성 부품 (210') 의 플라즈마 대면 측면 (310) 은 엔지니어링된 표면 (300') 을 포함한다. 이전에 기술된 바와 같이, 소모성 부품 (210') 은 플라즈마 프로세싱 챔버 내로 제거 가능하게 배치될 수도 있다. 예를 들어, 소모성 부품 (210') 은 플라즈마 프로세싱 챔버의 내측 벽을 보호하도록 구성된 라이너일 수도 있고; 또는 C-슈라우드의 하나 이상의 부분들; 또는 플라즈마 한정 링의 하나 이상의 부분들; 또는 포커스 링; 또는 에지 링; 또는 정전 반도체 웨이퍼 클램핑/척킹 시스템; 또는 상단 전극; 또는 하단 전극; 또는 유도 결합 플라즈마들, 등을 위한 유전체 윈도우일 수 있다. 소모성 부품 (210') 의 플라즈마 대면 측면 (310) 은 실시 예들에서 전도성 재료 또는 유전체 재료일 수도 있다.
보다 구체적으로, 복수의 상승된 피처들 (440') 이 엔지니어링된 표면 (300') 을 규정한다. 복수의 상승된 피처들 (440') 은 소모성 부품 (210') 의 플라즈마 대면 측면 (310) 에 형성된 거시적 텍스처링을 규정한다. 복수의 상승된 피처들 (440') 은 웨이퍼 프로세싱 동안 형성된 부산물들을 포획하고 그리고/또는 부가적인 층들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된다. 복수의 상승된 피처들 (440') 은 플라즈마 대면 측면 (310) 상에 미리 규정된 패턴으로 형성된다. 도시된 바와 같이, 베이스 표면 (350') 은 대응하는 상승된 피처 (440A) 의 대응하는 측벽 (450) 이 베이스 표면 (350') 으로부터 대응하는 상단 영역 (470) 으로 연장하도록 복수의 상승된 피처들 (440') 각각을 둘러싼다. 예를 들어, 도 1의 단면에서, 도 4a에 도시된 바와 같이, 복수의 상승된 피처들 (440') 은 상승된 피처 (440A), 피처 (440A) 의 좌측으로 상승된 피처 (440B), 및 다른 상승된 피처들을 포함한다. 도 4a의 페이지 내외로 연장하는 또 다른 상승된 피처는 도시되지 않는다.
상승된 피처 (440A) 는 중심 축 (480A) 에 의해 규정되고, 상승된 피처 (440B) 는 중심 축 (480B) 에 의해 규정된다. 거리 "B"는 2 개의 중심 축 (480A 및 480B) 사이에 규정되고, 거리 B는 상승된 피처들 사이의 분리를 규정한다. 부가적인 분리들은 소모성 부품 (210') 의 플라즈마 대면 측면 (310) 내로 형성된 복수의 상승된 피처들에 대해 선택된 패턴에 따라 상승된 피처들 사이에 규정될 수도 있다. 순수하게 예시를 위해, 거리 B는 약 47 ㎜ 일 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 거리 B는 약 15 ㎜ 내지 약 75 ㎜ 이상 범위이다. 일부 실시 예들에서, 거리 B는 약 10 ㎜ 내지 약 60 ㎜의 범위이다. 일부 실시 예들에서, 거리 B는 약 20 ㎜ 내지 약 50 ㎜의 범위이다.
상승된 피처들 각각은 상단 영역 및 측벽을 포함한다. 상승된 피처들은 일부 실시 예들에서, 노듈 (nodule), 또는 잘린 원뿔 (truncated cone) 로 기술될 수도 있다. 상승된 피처들의 표현으로서, 상승된 피처 (440A) 는 상단 영역 (470) (예를 들어, 플래토 (plateau)) 을 포함한다. 상단 영역 (470) 은 외측 에지 (460) 를 가질 수도 있다. 일 실시 예에서, 외측 에지 (460) 는 라운딩된 코너이다. 또 다른 실시 예에서, 외측 에지 (460) 는 라운딩되지 않고, 즉, 날카롭게 남는다. 예시의 목적들을 위해, 외측 에지 (460) 는 라운딩된 코너인 것으로 명세서 전반에 걸쳐 기술되지만, 날카로운 코너, 등과 같은 다른 피처들에 의해 규정될 수 있다. 상승된 피처들 각각은 대응하는 외측 에지들에 대해 미리 규정된 에지 마감 (edge finish) 을 가질 수도 있다. 일 실시 예에서, 에지 마감은 상승된 피처 (440A) 와 같이 외측 에지에서 라운딩된 코너를 포함할 수도 있다. 또 다른 실시 예에서, 에지 마감은 날카롭고 그리고/또는 구별될 수도 있다. 다른 타입들의 에지 마감들이 지지되고 이들의 형성들은 플라즈마 대면 측면 (310) 상으로 스텐실을 통해 비드 및/또는 그릿 블라스팅의 적용을 통해 제어된다. 예를 들어, 외측 에지에 대한 에지 마감들은 비스듬한 에지, 상단 영역에 대한 전체 마운딩 형상 (mounded shape), 날카로운 에지, 등을 포함할 수도 있다. 거리 "A"는 상단 영역 (470) 의 마주 보는 측면들 상의 라운딩된 코너들 사이의 거리를 규정한다. 순전히 예시를 위해, 거리 A는 약 2 ㎜ 일 수도 있고, 거리 A는 상단 영역 (470) 의 직경일 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 거리 A는 약 0.5 ㎜ 내지 약 5 ㎜의 범위이다. 다른 실시 예들에서, 거리 A는 약 1 ㎜ 내지 약 4 ㎜의 범위이다. 여전히 다른 실시 예들에서, 거리 A는 약 1.5 ㎜ 내지 약 3 ㎜의 범위이다.
대표적인 상승된 피처 (440A) 에 대해, 거리 "C"는 피처의 높이를 규정한다. 순수하게 예시를 위해, 거리 C는 약 0.5 ㎜ 일 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 거리 C는 약 0.1 ㎜ 내지 약 3.0 ㎜의 범위이다. 일부 실시 예들에서, 거리 C는 약 0.2 ㎜ 내지 약 3 ㎜의 범위이다. 다른 실시 예들에서, 거리 C는 약 0.2 ㎜ 내지 약 2.5 ㎜의 사이즈 범위이다. 여전히 다른 실시 예들에서, 거시적 피처들은 약 0.2 ㎜ 내지 약 1.3 ㎜의 사이즈 범위이다. 다른 실시 예에서, 거시적 피처들은 약 0.3 ㎜ 내지 약 1.0 ㎜의 사이즈 범위이다.
이에 더하여, 대표적인 상승된 피처 (440A) 는 측벽 (450) 을 포함할 수도 있다. 상승된 피처 (440A) 는 베이스 표면 (350') 으로부터 각도를 이루며 위로 연장한다. 특히, 측벽 (450) 은 베이스 표면 (350') 으로부터 각도 (490A) 로 연장하고, 각도 (490A) 는 라인 (485A) (측벽 (450) 으로부터 연장함) 과 중심 축 (480A) 사이에 규정된다. 측벽 (450) 및 상단 영역 (470) 의 구성들은 소모성 부품의 플라즈마 대면 측면 상에 스텐실을 통한 그릿 및/또는 비드 블라스팅의 적용을 통해 제어 가능한 종횡비 (베이스 표면 (350') 에서 상승된 피처 (440A) 의 대략적인 높이와 대략적인 직경 간의 비) 를 규정한다. 순전히 예시를 위해, 각도 (490A) 는 약 30도 이다. 실시 예들에서, 각도 (490A) 는 약 15도 내지 약 60도의 범위이다. 일부 실시 예들에서, 각도 (490A) 는 약 0도 내지 약 45도의 범위이다. 다른 실시 예들에서, 각도 (490A) 는 약 15도 내지 약 40도의 범위이다. 다른 실시 예들에서, 각도 (490A) 는 약 20도 내지 약 40도의 범위이다. 여전히 다른 실시 예들에서, 각도 (490A) 는 약 25도 내지 약 35도의 범위이다. 이에 더하여, 각도 (490B) 는 측벽 (450) 으로부터 아래로 연장하는 선들 (485A 및 485B) 에 의해 도시된 마주 보는 측면들 사이에 규정된다. 예를 들어, 각도 (490B) 는 약 60도 이다. 일부 실시 예들에서, 각도 (490B) 는 0도 내지 90도의 범위이다. 다른 실시 예들에서, 각도 (490A) 는 약 30도 내지 약 80도의 범위이다. 다른 실시 예들에서, 각도 (490A) 는 약 40도 내지 약 80도의 범위이다. 여전히 다른 실시 예들에서, 각도 (490A) 는 약 50도 내지 약 70도의 범위이다. 순전히 예시를 위해, 측벽 (450) 및 상단 영역 (470) 을 규정하는 각도들 (490A 및 490B) 은 노듈 또는 절단된 원뿔을 형성할 수도 있다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 부가적인 층들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 상승된 피처들의 형태로 거시적 텍스처링을 갖는 소모성 부품의 엔지니어링된 표면을 구축하기 위한 방법을 예시하는 흐름도 (500) 이다. 흐름도 (500) 는 도 1 내지 도 4 및 도 6 내지 도 11의 이 출원에 기술된 소모성 부품들의 플라즈마 대면 측면들의 엔지니어링된 표면들을 규정하는 거시적 피처들 중 임의의 것을 생성 및/또는 구축하도록 구현될 수도 있다. 흐름도 (500) 는 마스킹 및 매체 블라스팅을 통해 달성되는 소모성 부품의 엔지니어링된 표면을 규정하는 거시적 텍스처링 (예를 들어, 피처들) 을 패터닝하기 위한 일 방법을 예시한다. 다른 실시 예들은 머시닝을 통해 (예를 들어, 물리적 또는 레이저 어블 레이션, 등을 통해) 엔지니어링된 표면을 규정하는 거시적 텍스처링 (예를 들어, 피처들) 을 형성할 수도 있다. 여전히 다른 실시 예들은 스텐실 또는 마스크를 통한 습식 화학적 에칭, 또는 선택적인 증착, 또는 목표된 엔지니어링된 표면을 생성하는 피처들을 증착하기 위한 적층 제조를 통해 (예를 들어, 분말 베드 융합, 재료 압출, 직접 증착, 등을 통해) 엔지니어링된 표면을 규정하는 거시적 텍스처링 (예를 들어, 피처들) 을 형성할 수도 있다.
510에서, 방법은 스텐실을 사용하여 소모성 부품의 플라즈마 대면 측면을 마스킹하는 단계를 포함하고, 스텐실은 플라즈마 대면 측면에 대한 액세스를 제공하는 개구부들의 패턴을 포함한다. 소모성 부품의 플라즈마 대면 측면은 전도성 재료 (예를 들어, 알루미늄 합금, 알루미늄, 금속, 등) 또는 유전체 재료 (예를 들어, 세라믹) 를 포함할 수도 있다. 소모성 부품의 플라즈마 대면 측면은 플라즈마 및 플라즈마의 부산물들에 노출되도록 구성된다. 이전에 기술된 바와 같이, 거시적 피처들은 플라즈마-내성 스프레이 코팅의 향상된 접착과 같은 코팅 접착을 촉진하도록 소모성 부품의 플라즈마 대면 측면 상에 패터닝된다. 일 구현 예에서, 거시적 피처들은 머시닝 직후 취해진 전도성 재료 (예를 들어, 알루미늄 합금) 로 형성될 수도 있다.
스텐실은 거시적 피처들 (예를 들어, 복수의 상승된 피처들) 의 형성을 제어하도록 사용된다. 특히, 거시적 피처들 각각의 형태, 형상, 및/또는 윤곽은 블라스팅 동안 플라즈마 대면 측면 위에 배치되는 스텐실에 의해 제어된다. 이에 더하여, 플라즈마 대면 측면에 형성되고 플라즈마 대면 측면의 엔지니어링된 표면을 규정하는 복수의 상승된 피처들의 패턴 (서브-패턴들을 포함함) 은 블라스팅 동안 스텐실을 통해 제어된다. 상승된 피처들의 형성을 규정하는 제어 파라미터들은, 이로 제한되는 것은 아니지만, 전체 형상, 중심 간격, 종횡비, 피처 분리 (예를 들어, 패턴의 피처들 사이의 거리), 에지 마감 (예를 들어, 라운딩), 등을 포함한다.
실시 예들에서, 스텐실은 임의의 적합한 재료일 수도 있다. 특히, 스텐실은 매체 블라스팅 하에서 변형되지 않을 수도 있는 임의의 재료로 이루어질 수 있다. 일 실시 예에서, 스텐실은 미디어 블라스팅 동안 변형될 수 없는 재료로 이루어진다. 다른 실시 예들에서, 스텐실은 스텐실이 재사용 가능하게 하는 재료로 이루어질 수도 있다. 다른 실시 예들에서, 스텐실은 1 회용이다.
여전히 다른 실시 예들에서, 스텐실은 대응하는 소모성 부품 (예를 들어, 챔버 라이너들, 등) 의 표면의 에지들 (예를 들어, 코너들, 등) 사이의 전이, 컨덕턴스 갭들, 소모성 부품의 표면들 사이의 전이 등을 포함하는, 복잡한 부품 기하 구조에 부합할 수 있는 재료로 이루어진다. 즉, 소모성 부품의 플라즈마 대면 측면은 나중에 도포되는 코팅들의 박리 (delamination) 에 기여할 수도 있는 표면 전이들 (예를 들어, 에지들, 코너들, 밸리들, 등) 을 포함한다. 예를 들어, 박리는 본 개시의 실시 예들로 개질되지 않은 소모성 부품의 코너에서 보다 빈번하게 발생할 수도 있다. 플라즈마 대면 측면에 거시적 피처들의 부가는 실시 예들에서, 표면 전이들을 갖는 플라즈마 대면 측면에 보다 견고하게 접착하는 코팅들의 능력을 향상시킨다.
520에서, 방법은 엔지니어링된 표면을 규정하는 복수의 상승된 피처들을 생성하도록 블라스트 매체를 이용하여 스텐실을 통해 플라즈마 대면 측면을 차별적으로 블라스팅하는 단계를 포함하고, 엔지니어링된 표면은 플라즈마 대면 측면 내로 형성된다. 일 실시 예에서, 거시적 피처들은 제조된 스텐실을 통한 그릿-매체 블라스팅에 의해 적용된다. 또 다른 실시 예에서, 거시적 피처들은 포토-마스킹 및 에칭을 통해 적용된다. 복수의 상승된 피처들의 피처들은 엔지니어링된 표면 위에 미리 규정된 패턴으로 배열된다. 이에 더하여, 일 실시 예에서, 복수의 상승된 피처들 각각은 외측 에지 및 측벽을 갖는 상단 영역을 포함한다. 일 실시 예에서, 외측 에지는 라운딩된다. 다른 실시 예들에서, 외측 에지는 라운딩되지 않고, 날카로운 에지 또는 코너를 갖는 것으로 규정될 수 있다. 대응하는 상승된 피처의 대응하는 측벽이 베이스 표면으로부터 대응하는 상단 영역으로 각도를 이루며 (at an angle) 위로 연장하도록, 엔지니어링된 표면의 베이스 표면은 복수의 상승된 피처들 각각을 둘러싼다.
거시적 패턴들은 다음의 방법들에 의해 생성될 수 있지만, 매체를 사용한 비드 블라스팅, 미디어를 사용한 그릿 블라스팅, 및 에칭을 사용한 포토 마스킹으로 제한되지 않는다. 일 실시 예에서, 거시적 패턴들은 블라스팅 매체로서 비드들을 사용하는 비드 블라스팅의 적용을 통해 형성된다. 또 다른 실시 예에서, 거시적 패턴들은 블라스팅 매체로서 그릿 재료를 사용하는 그릿 블라스팅의 적용을 통해 형성된다. 비드 블라스팅 및/또는 그릿 블라스팅 동안 제어 파라미터들은 매체의 타입, 매체의 사이즈, 블라스팅의 지속 기간, 블라스팅의 방향, 패스들 (passes) 의 수, 등을 포함한다. 일 실시 예에서, 비드 블라스팅 또는 그릿 블라스팅에 사용된 매체는 플라즈마 대면 측면으로의 블라스트 매체 함침으로 인한 플라즈마 대면 측면의 오염을 감소 및/또는 방지하도록 소모성 부품의 플라즈마 대면 측면을 형성하기 위해 사용된 동일한 조성 및/또는 재료로 형성된다. 여전히 다른 실시 예들에서, 거시적 패턴들은 포토-마스킹 및 에칭을 통해 형성된다. 예를 들어, 에칭 프로세스는 습식 화학적 에칭, 플라즈마 에칭, 등을 포함한다. 다른 실시 예들에서, 패터닝된 거시적 피처들은 머시닝, 선택적인 증착 방법들, 적층 제조, 등을 통해 형성된다.
부가적인 마감 단계들은 소모성 부품의 거시적으로 텍스처링된 플라즈마 대면 측면 상에서 수행된다. 예를 들어, 방법은 일 실시 예에서, 스텐실을 제거하는 단계, 및 미시적 피처들로 복수의 상승된 피처들을 조면화하기 위해 제 2 블라스트 매체를 사용하여 플라즈마 대면 측면을 무차별적으로 블라스팅하는 단계를 포함할 수도 있다. 미시적 텍스처링은 엔지니어링된 표면의 상단에 배치된 코팅들의 증가된 내 파괴성을 제공하도록 복수의 상승된 피처들에 대해 수행된다. 다른 실시 예들에서, 부가적인 마무리 단계들은, 예를 들어 양극 산화 층을 구축하고 그리고/또는 생성하기 위해, 엔지니어링된 표면을 양극 산화하는 것을 포함할 수도 있다. 이에 더하여, 열적 스프레이 코팅 (예를 들어, 플라즈마-내성 스프레이-코팅) 이 부가적인 마무리 단계로서 양극 산화된 엔지니어링된 표면에 도포될 수도 있다. 특히, 복수의 상승된 피처들 중 적어도 일부는 양극 산화 층에 대한 열 스프레이 코팅의 접착을 향상시키도록 양극 산화 층을 통해 돌출된다 (prominent).
일 실시 예에서, 거시적 피처들 (예를 들어, 복수의 상승된 피처들, 복수의 하강된 피처들, 등) 의 형성은 스텐실 또는 마스크를 통한 습식 화학적 에칭을 통해 형성될 수도 있다. 예를 들어, 소모성 부품은 노출된 표면의 선택적인 화학적 에칭을 야기할 접착 테이프를 사용하여 마스킹될 수 있고, 이는 의도적인 피처 형성을 발생시킨다.
또 다른 실시 예에서, 거시적 피처들 (예를 들어, 복수의 상승된 피처들, 복수의 하강된 피처들, 등) 의 형성은 선택적인 증착 방법들을 통해 형성될 수도 있다. 상승된 피처들은 습식 화학 물질 또는 플라즈마와 같은 건식 화학 물질을 사용하여 표적화된 관심 영역들을 선택적으로 활성화함으로써 생성될 수도 있고, 이어서 활성화되는 영역들에서 목표된 재료의 증착이 이어질 수도 있다. 상승된 피처들은 또한 역 방법을 사용하여, 즉, 후속 증착이 나머지 영역들에서 유리하도록 하강된 피처들에 대한 영역들을 패시베이팅함으로써 생성될 수 있다.
또 다른 실시 예에서, 거시적 피처들 (예를 들어, 복수의 상승된 피처들, 복수의 하강된 피처들, 등) 의 형성은 부가 제조 (additive manufacturing) 를 통해 형성될 수도 있다. 부가된 재료는 소모성 부품의 하부 플라즈마 대면 측면과 동일한 재료 또는 상이한 조성으로 구성될 수도 있다. 더하여, 첨가된 재료는 소모성 부품의 아래에 놓인 플라즈마 대면 측면과 동일하거나 상이한 마이크로 구조를 가질 수도 있다. 예를 들어, 적층 제조 방법들은 예시의 목적들을 위해, 이로 제한되지 않지만, 광중합, 분말 베드 융합, 재료 압출, 직접 증착, 등을 포함할 수도 있다.
또 다른 실시 예에서, 복수의 하강된 피처들이 엔지니어링된 표면을 규정한다. 예를 들어, 역 스텐실 또는 마스크는 복수의 하강된 피처들을 형성하기 위해 미디어 블라스팅 (예를 들어, 그릿 블라스팅, 비드 블라스팅, 등) 과 함께 사용될 수도 있다. 역 스텐실을 사용할 때, 엔지니어링된 표면 내에 보이드인 (즉, 솔리드인 상승된 피처의 반대) 하강된 피처가 생성될 수도 있다. 또 다른 실시 예에서, 역 스텐실 또는 마스크가 복수의 하강된 피처들을 형성하도록 화학적 에칭과 함께 사용될 수도 있다.
도 6a, 도 6ba, 도 6bb 및 도 6c는 거시적 텍스처링을 갖는 소모성 부품 (210') 의 엔지니어링된 표면 (300') 을 구축하기 위해 스텐실을 통한 그릿 또는 비드 블라스팅의 프로세스를 예시한다. 특히, 거시적 피처들 (예를 들어, 상승된 피처들) 은 코팅 및/또는 부산물 접착을 촉진하도록 소모성 부품 (210') 의 플라즈마 대면 측면 (310) (예를 들어, 표면) 상에 패터닝된다.
특히, 도 6a는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 상승된 피처들의 형태로 거시적 텍스처링을 갖는 소모성 부품 (210') 의 엔지니어링된 표면 (300') 을 구축하기 위해 스텐실을 통한 그릿 또는 비드 블라스팅 프로세스를 예시한다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 일 실시 예에서, 복수의 상승된 피처들은 제조된 스텐실 (610) 을 통한 그릿-매체 블라스팅에 의해 적용된다. 예를 들어, 스텐실 (610) 은 블라스트 매체가 가로 질러 소비성 부품 (210') 의 플라즈마 대면 측면 (310) 에 도달할 수도 있는 개구부들 (610A) 을 포함한다. 이에 더하여, 스텐실 (610) 은 블라스트 매체가 소모성 부품 (210') 의 플라즈마 대면 측면 (310) 에 도달하는 것이 차단되는 차단부들 (610B) 을 포함한다. 이러한 방식으로, 스텐실 (610) 은 소모성 부품의 플라즈마 대면 측면 (310) 상의 복수의 상승된 피처들의 대형 (formation) 을 제어하고, 복수의 상승된 피처들은 소모성 부품 (210') 의 대응하는 엔지니어링된 표면을 규정한다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 거리 (615) 는 스텐실 (610) 과 플라즈마 대면 측면 (310) (예를 들어, 플라즈마 대면 측면의 표면) 사이의 거리를 도시한다. 일부 적용 예들에서, 거리 (615) 는 비드 및/또는 그릿 블라스팅 동안 스텐실 (615) 이 플라즈마 대면 측면 (310) 상에 놓일 때까지 최소화된다. 다른 실시 예들에서, 스텐실 (615) 은 비드 및/또는 그릿 블라스팅 동안 플라즈마 대면 측면 (310) 으로부터 떨어져 있다 (예를 들어, 거리 (615) 는 값을 갖는다) .
블라스터 노즐 (620) 은 하나 이상의 각도들로 스텐실을 통해 소모성 부품 (210') 의 플라즈마 대면 측면 (310) 으로 블라스팅 매체 (예를 들어, 그릿 및/또는 비드) 를 전달하도록 구성된다. 일부 구현 예들에서, 블라스터 노즐 (620) 은 패턴으로 스텐실을 가로 질러 이동된다. 예를 들어, 블라스터 노즐 (610) 은 제 1 사이클 또는 패스에서 하나 이상의 방향들로 이동할 수 있다. 예시의 목적들을 위해, 블라스터 노즐 (610) 은 사이클 또는 패스 동안 스텐실을 가로 질러 (예를 들어, 수직의 또는 측 방향의, 또는 대각선의) 일 방향으로 이동할 수도 있다. 하나 이상의 사이클들 또는 패스들이 비드 및/또는 그릿 블라스팅 프로세스 동안 수행될 수도 있다. 블라스터 노즐 (620) 의 이동의 상이한 패턴들은 또한 소모성 부품 (210') 의 플라즈마 대면 측면 (310) 내에 복수의 상승된 피처들을 구축할 때 수행될 수도 있다.
도 6ba은 본 개시의 일 실시 예에 따른, 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 상승된 피처들의 형태로 거시적 텍스처링을 갖는 엔지니어링된 표면 (300') 을 구축하기 위해 도 6a에 도시된 소모성 부품 (210') 의 플라즈마 대면 측면 (310) 에 일 각도로 그릿 또는 비드 블라스팅의 적용을 예시한다. 특히, 거시적 피처들 (예를 들어, 상승된 피처들) 은 코팅 및/또는 부산물 접착을 촉진하도록 소모성 부품 (210') 의 플라즈마 대면 측면 (310) (예를 들어, 표면) 상에 패터닝된다.
도 6ba에 도시된 바와 같이, 스텐실 (610) 은 비드 및/또는 그릿 매체 블라스팅 동안 소모성 부품 (210') 의 플라즈마 대면 측면 (310) 에 대해 배치된다. 스텐실 (610) 은 블라스트 매체 (629) 가 블라스터 노즐 (620) 로부터 블라스팅될 때 플라즈마 대면 측면 (310) 에 도달할 수 있는 개구부들 (610B) 을 포함한다. 스텐실 (610) 은 블라스트 매체 (629) 가 소모성 부품 (210') 의 플라즈마 대면 측면 (310) 을 통과하고 도달하는 것을 제한하는 차단부들 (610A) 을 포함한다. 이전에 기술된 바와 같이, 블라스터 노즐 (620) 은 미리 규정된 또는 랜덤 패턴으로, 예컨대 규정된 이동 (625) 으로 스텐실을 가로 질러 이동할 수도 있다.
비드 및/또는 그릿 블라스팅의 적용 동안, 미립자들 (635) 은 소모성 부품 (210') 으로부터 제거된다. 특히, 블라스트 매체는 플라즈마 대면 측면 (310) 에 충돌하고 그리고/또는 영향을 주고 미립자들 (635) 로서 소모성 부품 (210') 의 부분들 (예를 들어, 재료) 을 제거한다. 예를 들어, 영역들 (630A 및 630B) 은 상승된 피처 (440A) 의 마주 보는 측면들 상의 소모성 부품 (210') 으로부터 제거된다. 일 구현 예에서, 영역들 (630A 및 630B) 은 상승된 피처 (440A) 를 둘러싸도록 함께 결합된다. 미립자들 (635) 은 블라스트 매체 (629) 를 포함할 수도 있다.
상승된 피처 (440A) 의 외측 에지의 하이라이트 (690) 는 스텐실 (610) 의 차단부 (610) 아래의 소모성 부품 (210') 으로부터 재료의 언더 컷팅을 도시한다. 특히, 하이라이트 (690) 는 블라스트 매체가 차단부 (610A) 아래의 소모성 부품 (210') 의 플라즈마 대면 측면 (310) 으로부터 재료를 제거함에 따라, 일 실시 예에서 상승된 피처 (440A) 의 상단 영역의 외측 에지의 라운딩된 코너들의 형성을 예시한다.
도 6bb는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 상승된 피처들의 형태로 거시적 텍스처링을 갖는 엔지니어링된 표면 (300') 을 구축하기 위해 소모성 부품 (210') 의 플라즈마 대면 측면 (310) 에 복수의 각도들로 그릿 또는 비드 블라스팅의 적용을 예시한다. 특히, 거시적 피처들 (예를 들어, 상승된 피처들) 은 코팅 및/또는 부산물 접착을 촉진하도록 소모성 부품 (210') 의 플라즈마 대면 측면 (310) (예를 들어, 표면) 상에 패터닝된다.
도 6bb에 도시된 바와 같이, 스텐실 (610') 은 비드 및/또는 그릿 매체 블라스팅 동안 소모성 부품 (210') 의 플라즈마 대면 측면 (310) 에 대해 배치된다. 스텐실 (610') 은 블라스트 매체 (629) 가 블라스터 노즐 (620) 로부터 블라스팅될 때 플라즈마 대면 측면 (310) 에 도달할 수 있는 개구부들 (610B') 을 포함한다. 스텐실 (610') 은 블라스트 매체 (629) 가 소모성 부품 (210') 의 플라즈마 대면 측면 (310) 을 통과하고 도달하는 것을 제한하는 차단부들 (610A') 을 포함한다. 차단부들 (610A') 각각은 적어도 하나의 기울어진 측면 (605) 을 포함한다. 예를 들어, 대응하는 차단부 (610A') 는 기울어진 측면들 (605A 및 605B) 을 포함할 수도 있다.
이전에 기술된 바와 같이, 블라스터 노즐 (620) 은 미리 규정된 또는 랜덤한 패턴으로, 예컨대 규정된 이동들 (625A 및/또는 625B) 로 스텐실을 가로 질러 이동할 수도 있다. 비드 및/또는 그릿 블라스팅의 적용 동안, 미립자들 (635) 은 소모성 부품 (210') 으로부터 제거된다. 특히, 블라스트 매체는 플라즈마 대면 측면 (310) 에 충돌하고 그리고/또는 영향을 주고 미립자들 (635) 로서 소모성 부품 (210') 의 부분들 (예를 들어, 재료) 을 제거한다. 예를 들어, 영역들 (630A'및 630B') 은 상승된 피처 (440A') 의 마주 보는 측면들 상의 소모성 부품 (210') 으로부터 제거된다. 일 구현 예에서, 영역들 (630A'및 630B') 은 상승된 피처 (440A') 를 둘러싸도록 함께 결합된다. 미립자들 (635) 은 블라스트 매체 (629) 를 포함할 수도 있다.
예를 들어, 일 패스에서, 블라스터 노즐 (620) 은 일 방향으로 이동할 수도 있고, 또 다른 패스에서 블라스터 노즐 (620) 은 반대 방향으로 이동할 수도 있다. 또 다른 구현 예에서, 블라스터 노즐 (620) 은 플라즈마 대면 측면 (310) 에 대해 제 1 각도의 노즐을 사용하는 패턴으로 규정된 이동 (625A) 을 따른다. 특히, 제 1 각도로, 블라스트 매체 (629) 의 전달은 대응하는 차단부 (610A) 의 기울어진 측면 (605A) 과 정렬되어, 일 실시예에서, 블라스트 매체 (629) 가 대응하는 상승된 피처 (440A) 의 상단 영역의 외측 에지의 라운딩된 코너들을 형성하도록 대응하는 차단부 (610A) 를 언더 컷팅할 수 있다. 또 다른 구현 예에서, 블라스터 노즐 (620) 은 플라즈마 대면 측면 (310) 에 대해 제 2 각도의 노즐을 사용하는 패턴으로 규정된 운동 (625B) 을 따른다. 특히, 제 2 각도로, 블라스트 매체 (629) 의 전달은 대응하는 차단부 (610A) 의 기울어진 측면 (605B) 과 정렬되어, 일 실시예에서, 블라스트 매체 (629) 가 대응하는 상승된 피처 (440A) 의 상단 영역의 외측 에지의 라운딩된 코너들을 형성하도록 대응하는 차단부 (610A) 를 언더 컷팅할 수 있다.
도 6c는 도 6a, 도 6ba 및/또는 도 6bb에 도시된 바와 같이, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 그릿 또는 비드 블라스팅의 적용 후 소모성 부품 (210') 의 엔지니어링된 표면 (300') 을 예시하며, 엔지니어링된 표면 (300') 은 부가적인 층들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 복수의 상승된 피처들 (440') (상승된 피처 (440A) 포함) 의 형태로 거시적 텍스처링을 포함한다.
특히, 거시적 피처들이 소모성 부품 (210') 의 플라즈마 대면 측면 (310) 에 생성된 후, 스텐실 (610) 은 엔지니어링된 표면 (300') 을 규정하는 복수의 상승된 피처들을 드러내도록 플라즈마 대면 측면 (310) 으로부터 제거된다. 특히, 거시적 피처들은 도 4a 내지 도 4b와 관련하여 이전에 기술된 상승된 피처 (440A) 에 의해 표현될 수도 있다. 예를 들어, 상승된 피처 (440A) 는 외측 에지를 가질 수도 있는 상단 영역 (470), 및 엔지니어링된 표면 (300') 의 베이스 표면 (350') 으로부터 각도를 이루며 위로 연장하는 측벽들을 포함한다. 빈 영역들 (630A 및 630B) 은 상승된 영역 (440A) 을 둘러싸도록 결합될 수도 있다. 도 6c에 도시된 바와 같이, 일 실시 예에서, 상승된 피처 (440A) 의 외측 에지 (460) 는 라운딩된다. 상승된 피처들 각각은 이전에 기술된 바와 같이 대응하는 외측 에지들에 대해 미리 규정된 에지 마감를 가질 수도 있다. 일 실시 예에서, 에지 마감은 상승된 피처 (440A) 와 같이 외측 에지에서 라운딩된 코너를 포함할 수도 있다. 다른 실시 예들에서, 에지 마감은 외측 에지에서 날카로운 코너를 포함할 수도 있다.
일 실시 예에서, 거시적 피처들이 생성된 후, 스텐실이 제거되고, 전체 엔지니어링된 표면 (300') 은 무차별적인 미세 조면화를 생성하도록 그릿 및/또는 비드 블라스팅을 겪는다. 그 후, 소모성 부품 (210') 의 엔지니어링된 표면 (300') 은 양극 산화 및 상단-층 코팅 (예를 들어, 플라즈마-내성 스프레이-코팅) 마무리를 겪는다. 플라즈마-내성 스프레이-코팅은 플라즈마 스프레이, 열 스프레이, CVD, 또는 다른 이용 가능한 기법들을 통해 도포될 수 있다.
도 7a는 본 개시의 일 실시예에 따른, 양극 산화되고 (예를 들어, 양극 산화 층 (220-1) ), 그리고 부가적인 층들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 상승된 피처들의 형태로 거시적 텍스처링을 갖는 엔지니어링된 표면 (300-1) 을 따르지 않는 플라즈마-내성 스프레이-코팅 (230-1) 으로 커버되는 엔지니어링된 표면 (300-1) 을 포함하는 소모성 부품 (210-1) 을 예시한다.
특히, 복수의 상승된 피처들 (440-1) 은 소모성 부품 (210-1) 의 플라즈마 대면 측면 (310-1) 상에 형성된다. 복수의 상승된 피처들 (440-1) 은 엔지니어링된 표면 (300-1) 을 규정한다. 이에 더하여, 복수의 상승된 피처들 (440-1) 은 미시적 텍스처링을 무차별적으로 형성하도록 그릿 및/또는 비드 매체로 더 블라스팅될 수도 있다. 엔지니어링된 표면 (300-1) 은 양극 산화 층 (220-1) 이 형성되도록 양극 산화된다. 이에 더하여, 플라즈마-내성 스프레이-코팅 (230-1) 이 양극 산화 층 (220-1) 위에 형성된다.
복수의 상승된 피처들 (440-1) 각각은 대략적인 높이 "h1"을 갖는다. 높이 "h1"은 복수의 상승된 피처들 (440-1) 의 윤곽을 규정할 수도 있다. 도시된 바와 같이, 양극 산화 층 (220-1) 의 표면 (705-1) 은 복수의 상승된 피처들 (240-1) 의 윤곽을 밀접하게 따를 수 있고 (follow) 그리고/또는 따를 수 있다 (conform) . 복수의 상승된 피처들 (440-1) 의 윤곽이 양극 산화 층 (220-1) 을 통해 노출되기 때문에, 양극 산화 층 (220-1) 에 대한 플라즈마-내성 스프레이-코팅 (230-1) 의 접착이 향상된다.
이에 더하여, 높이 "h1"은 플라즈마-내성 스프레이-코팅 (230-1) 의 표면 (710) 이 복수의 상승된 피처들 (440-1) 의 윤곽을 따르지 (follow) 않고 그리고/또는 따르지 (conform) 않도록 특정한 치수를 갖는다. 즉, 높이 "h1"은 스프레이 코팅 (230-1) (통상적으로 양극 산화 층 (220-1) 의 두께의 2 내지 3 배) 이 복수의 상승된 피처들 (440-1) 의 윤곽의 피크들 및 밸리들에 충진되고 그리고 표면 (710) 이 상대적으로 편평하도록 복수의 상승된 피처들 (440-1) 위에 더 퍼지도록 보다 작은 치수를 갖는다.
도 7b는 본 개시의 일 실시형태에 따른, 양극 산화되고 (예를 들어, 양극 산화 층 (220-2) ), 그리고 부가적인 층들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 상승된 피처들의 형태로 거시적 텍스처링을 갖는 엔지니어링된 표면 (300-2) 을 따르는 플라즈마-내성 스프레이-코팅 (230-2) 으로 커버되는 엔지니어링된 표면 (300-2) 을 포함하는 소모성 부품 (210-2) 을 예시한다.
특히, 복수의 상승된 피처들 (440-2) 은 소모성 부품 (210-2) 의 플라즈마 대면 측면 (310-2) 상에 형성된다. 복수의 상승된 피처들 (440-2) 은 엔지니어링된 표면 (300-2) 을 규정한다. 이에 더하여, 복수의 상승된 피처들 (440-2) 은 미시적 텍스처링을 무차별적으로 형성하도록 그릿 및/또는 비드 매체를 사용하여 더 블라스팅될 수도 있다. 엔지니어링된 표면 (300-2) 은 양극 산화 층 (420-2) 이 형성되도록 양극 산화된다. 이에 더하여, 플라즈마-내성 스프레이-코팅 (230-2) 이 양극 산화 층 (220-2) 위에 형성된다. 플라즈마-내성 스프레이-코팅 (230-2) 의 표면 (720) 은 플라즈마 프로세싱 시스템 내에서 플라즈마에 노출된다.
복수의 상승된 피처들 (440-2) 각각은 대략적인 높이 "h2"를 갖는다. 높이 "h2"는 복수의 상승된 피처들 (440-2) 의 윤곽을 규정할 수도 있다. 도시된 바와 같이, 양극 산화 층 (220-2) 의 표면 (705-2) 은 복수의 상승된 피처들 (440-2) 의 윤곽을 밀접하게 따를 수도 있고 (follow) 그리고/또는 따를 수도 있다 (conform) . 복수의 상승된 피처들 (440-2) 의 윤곽이 양극 산화 층 (220-2) 을 통해 노출되기 때문에, 양극 산화 층 (220-2) 에 대한 플라즈마-내성 스프레이-코팅 (230-2) 의 접착이 향상된다.
이에 더하여, 높이 "h2"는 플라즈마-내성 스프레이-코팅 (230-2) 의 표면 (720) 이 복수의 상승된 피처들 (440-2) 의 윤곽을 따르고 (follow) 및/또는 따르도록 (conform) 특정한 치수를 갖는다. 즉, 높이 "h2"는 스프레이 코팅 (230-2) 이 복수의 상승된 피처들 (440-2) 의 윤곽의 피크들 및 밸리들을 따르도록 보다 큰 치수 (예를 들어, 높이 "h2"는 높이 "h1"보다 크다) 를 갖는다. 도시된 바와 같이, 표면 (720) 은 상대적으로 편평하지 않고, 복수의 상승된 피처들 (440-2) 의 윤곽을 따른다.
도 8a는 본 개시의 일 실시예에 따른, 부가적인 층들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 상승된 피처들의 형태로 거시적 텍스처링을 갖는 엔지니어링된 표면을 구축하기 위해 소모성 부품의 플라즈마 대면 측면 상으로 그릿 또는 비드 블라스팅 프로세스의 매체를 지향시키도록 (direct) 구성된 복수의 예시적인 개구부들 및 스텐실 (800A) 을 예시한다. 상이한 타입들의 개구부들은 대응하는 소모성 부품의 플라즈마 대면 측면에 대응하는 상승된 피처들을 형성할 때 상이한 효과들을 가질 수도 있다. 예를 들어, 개구부들의 형상들은 이로 제한되는 것은 아니지만, 타원형 개구부 (801) (예를 들어, 원형, 등), 다면 다각형 개구부 (802) (예를 들어, 8 개의 측면들, 등), 정사각형 또는 직사각형 개구부 (803), 삼각형 개구부, 대칭적 형상들, 비대칭적 형상들, 등을 포함할 수 있다. 스텐실의 개구부들이 스텐실들에서 원으로 도시되지만, 개구부들은 임의의 타입 및 형상일 수 있다.
도 8b는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 패턴 (810) 으로 배열된 복수의 개구부들을 갖는 스텐실 (800B) 을 예시한다. 패터닝된 스텐실 (800B) 은 엔지니어링된 표면을 구축하기 위해 소모성 부품의 플라즈마 대면 측면 상으로 그릿 또는 비드 블라스팅 프로세스의 매체를 구별하도록 구성된다. 특히, 엔지니어링된 표면은 부가적인 층들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 패터닝된 거시적 텍스처링을 포함한다. 패턴 (810) 의 개구부들은 도 8b에 도시된 바와 같이, 일 실시 예에서 균일한 방식으로 스텐실 전체에 걸쳐 반복된다. 또한, 이전에 기술된 바와 같이, 개구부들의 형상 및 사이즈는 선택 가능하다 (selectable). 이에 더하여, 개구부들의 밀도는 선택 가능하다.
또 다른 실시 예에서, 단지 예시를 목적으로 사용된 (800B) 의 스텐실은 엔지니어링된 표면을 규정하는 복수의 하강된 피처들을 형성하도록 반전될 수도 있다. 예를 들어, 인버스 스텐실 또는 마스크는 복수의 하강된 피처들을 형성하도록 미디어 블라스팅 (예를 들어, 그릿 블라스팅, 비드 블라스팅, 등) 과 함께 사용될 수도 있고, 하강된 피처는 엔지니어링된 표면의 보이드일 수도 있다 (즉, 솔리드인 상승된 피처의 반대). 또 다른 실시 예에서, 역 스텐실 또는 마스크는 복수의 하강된 피처들을 형성하도록 화학적 에칭과 함께 사용될 수도 있다.
도 8c는 본 개시의 일 실시예에 따른, 부가적인 층들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 패터닝된 거시적 텍스처링을 갖는 엔지니어링된 표면을 구축하기 위해 소모성 부품의 플라즈마 대면 측면 상으로 그릿 또는 비드 블라스팅 프로세스의 매체를 지향시키도록 2-존 (two-zoned) 패턴으로 배열된 복수의 개구부들을 갖는 스텐실 (800C) 을 예시한다. 특히, 스텐실 (800C) 은 제 1 존 (820A) 및 제 2 존 (820B) 을 포함하는 규정된 패턴 (820) 을 포함하고, 라인 (825) 은 2 개의 존들을 분리한다.
2 개의 존들의 개구부들은 원 또는 타원으로 도시되지만, 임의의 형상일 수 있다. 이에 더하여, 제 1 존 (820A) 의 개구부들은 제 1 타입 (예를 들어, 원) 일 수도 있고, 제 2 존 (820B) 의 개구부들은 제 2 타입 (예를 들어, 정사각형) 일 수도 있다. 이에 더하여, 제 1 존 (820A) 및 제 2 존 (820B) 의 개구부들의 사이즈들이 균일하더라도, 제 1 존 (820A) 의 개구부들의 사이즈는 제 1 사이즈일 수도 있고, 제 2 존 (820B) 의 개구부들은 제 2 사이즈일 수도 있다. 개구부들의 사이즈 및 형상은 대응하여 형성된 거시적 피처들의 사이즈 및 형상을 제어할 수도 있다.
제 1 존 (820A) 은 제 1 서브-패턴으로 배열된 제 1 세트의 상승된 피처들을 포함한다. 제 2 존 (820B) 은 제 2 서브-패턴으로 배열된 제 2 세트의 상승된 피처들을 포함한다. 이에 더하여, 제 1 존 (820A) 및 제 2 존 (820B) 의 서브-패턴들은 서로 밀접하게 따를 수도 있고, 또는 서로 구별될 수도 있다. 도 8c에 도시된 바와 같이, 제 1 존 (820A) 의 제 1 서브-패턴은 제 2 존 (820B) 의 서브-패턴과 유사하여, 모두가 개구부들 사이의 균일한 변위 (예를 들어, 측 방향, 수직, 및/또는 대각선 변위) 를 따르게 된다. 그러나, 2 개의 존들의 개구부들의 밀도들은 상이하다. 특히, 제 1 존 (820A) 내 개구부들의 밀도는 제 2 존 (820B) 내 개구부들의 밀도보다 작다.
도 8d는 본 개시의 일 실시예에 따른, 부가적인 층들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 패터닝된 거시적 텍스처링을 갖는 엔지니어링된 표면을 구축하기 위해 소모성 부품의 플라즈마 대면 측면 상으로 그릿 또는 비드 블라스팅 프로세스의 매체를 지향시키도록 3-존 (three-zoned) 패턴으로 배열된 복수의 개구부들을 갖는 스텐실 (800D) 을 예시한다. 특히, 스텐실 (800D) 은 제 1 존 (830A), 제 2 존 (830B), 및 제 3 존 (830C) 을 포함하는 규정된 패턴 (830) 을 포함한다. 라인 (831) 은 제 1 존 (830A) 을 제 2 존 (830B) 으로부터 분리하고, 라인 (832) 은 제 2 존 (830B) 을 제 3 존 (830C) 으로부터 분리한다.
3 개의 존들의 개구부들은 원 또는 타원으로 도시되지만, 임의의 형상일 수 있다. 이에 더하여, 제 1 존 (830A) 의 개구부들은 제 1 타입 (예를 들어, 원) 일 수도 있고, 제 2 존 (830B) 의 개구부들은 제 2 타입 (예를 들어, 정사각형) 일 수도 있고, 제 3 존 (830C) 의 개구부들은 제 1 타입 또는 제 2 타입, 또는 제 3 타입 (예를 들어, 삼각형) 일 수 있다. 이에 더하여, 3 개의 존들 (830A) 의 개구부들의 사이즈들이 균일하게 도시되지만, 제 1 존 (830A) 의 개구부들의 사이즈는 제 1 사이즈일 수도 있고, 제 2 존 (830B) 의 개구부들은 제 2 사이즈일 수도 있고, 제 3 존 (830C) 의 개구부들은 제 3 사이즈일 수도 있다. 즉, 3 개의 존들 각각의 개구부들의 사이즈들은 유사하거나 상이할 수도 있다. 개구부들의 사이즈 및 형상은 대응하여 형성된 거시적 피처들의 사이즈 및 형상을 제어할 수도 있다.
제 1 존 (830A) 은 제 1 서브-패턴으로 배열된 제 1 세트의 상승된 피처들을 포함한다. 제 2 존 (830B) 은 제 2 서브-패턴으로 배열된 제 2 세트의 상승된 피처들을 포함한다. 제 3 존 (830C) 은 제 3 서브-패턴으로 배열된 제 3 세트의 상승된 피처들을 포함한다. 이에 더하여, 3 개의 존들의 서브-패턴들은 서로 밀접하게 따를 수도 있고, 또는 서로 구별될 수도 있다. 도시된 바와 같이, 3 개의 존들 각각의 서브-패턴들은 각각이 개구부들 사이에서 균일한 변위 (예를 들어, 측 방향, 수직, 및/또는 대각선 변위) 를 따르도록 서로 유사하다. 그러나, 3 개의 존들의 개구부들의 밀도들은 상이하다. 특히, 제 1 존 (830A) 내 개구부들의 밀도는 3 개의 존들 중 가장 크다. 제 3 존 (830C) 내 개구부들의 밀도는 3 개의 존들 중 가장 작다. 또한, 제 2 존 (830B) 의 개구부들의 밀도는 제 1 존 (830A) 의 개구부들의 밀도보다 작지만, 제 3 존 (830C) 의 개구부들의 밀도보다 크다.
도 8e는 본 개시의 일 실시예에 따른, 부가적인 층들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 패터닝된 거시적 텍스처링을 갖는 엔지니어링된 표면을 구축하기 위해 소모성 부품의 플라즈마 대면 측면 상으로 그릿 또는 비드 블라스팅 프로세스의 매체를 지향시키도록 선형으로 스케일링된 패턴으로 배열된 복수의 개구부들을 갖는 스텐실 (800E) 을 예시한다. 특히, 플롯 (850) 은 스텐실을 가로 질러 특정한 방향으로 이동하는 동안 스텐실 (800E) 내의 개구부들의 밀도를 도시한다. 예를 들어, 플롯 (850) 은 스텐실 (800E) 내의 개구부들의 밀도를 도시하는 수직 축 (851), 및 특정한 방향으로 스텐실 (800E) 에 걸친 거리를 도시하는 수평 축 (852) 을 포함한다. 플롯 (850) 에 따르면, 스텐실 (800E) 의 좌측에서, 개구부들의 밀도가 가장 높다. 스텐실 (800E) 을 가로 질러 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하면, 밀도는 개구부들의 밀도가 스텐실 (800E) 의 우측 끝까지 최소값 (예를 들어, 0) 에 도달할 때까지 선형으로 감소한다.
스텐실 (800E) 의 개구부들은 원 또는 타원으로 도시되지만, 임의의 형상일 수 있다. 이에 더하여, 개구부들은 스텐실 (800E) 전체에 걸쳐, 뿐만 아니라 임의의 스텐실들의 서브-패턴들에서 형상을 변화시킬 수도 있다. 또한, 개구부들의 사이즈들이 스텐실 (800E) 전체에 걸쳐 균일한 것으로 도시되지만, 개구부들의 사이즈들은 전체에 걸쳐 가변할 수도 있다. 개구부들의 사이즈 및 형상은 대응하여 형성된 거시적 피처들의 사이즈 및 형상을 제어할 수도 있다.
도 9aa, 도 9ab, 도 9ba, 도 9bb, 도 9ca, 도 9cb, 도 9d, 도 9e는 대응하는 엔지니어링된 표면에 걸쳐 배열된 상승된 피처들의 상이한 구성들 및 패턴을 예시하고, 단지 예시 및 명료화를 목적으로 제공된다. 피처들은 맞춤형 패턴들로 엔지니어링된 표면에 걸쳐 형성될 수도 있고, 피처들은 사이즈, 형상, 상승된 피처들의 밀도, 등과 같은 선택 가능한 파라미터들에 따라 형성된다.
도 9aa는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 패턴 (910) 으로 대응하는 엔지니어링된 표면에 걸쳐 균일하게 배열된 복수의 상승된 피처들을 예시한다. 엔지니어링된 표면을 규정하는 상승된 피처들은 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 패터닝된 거시적 텍스처링을 포함한다. 피처들은 이전에 기술된 바와 같이, 컨포멀한 플라즈마-내성 스프레이-코팅 (미도시) 를 구축하도록 구성된 균일한 구조 및 높이의 피처이다. 즉, 스프레이-코팅은 엔지니어링된 표면의 윤곽에 유사하게 따르는 윤곽을 갖는다. 예를 들어, 거시적으로 상승된 피처들의 높이 및 패턴 (910) 의 상승된 피처들 사이의 분리는 스프레이-코팅의 상단 표면으로 하여금 패턴 (910) 의 엔지니어링된 표면의 윤곽을 거의 따르게 할 수도 있다.
도 9ab는 본 개시의 일 실시예에 따른, 도 9aa의 피처들보다 작은 밀도로 균일하게 배열된 복수의 상승된 피처들을 예시한다. 도 9ab의 피처들은 패턴 (920) 의 대응하는 엔지니어링된 표면에 걸쳐 균일하게 배치된다. 도 9ab의 피처들은 도 9aa의 피처들과 유사하게 구성되며, 이전에 기술된 바와 같이, 컨포멀한 플라즈마-내성 스프레이-코팅을 구축하도록 구성된 균일한 구조 및 높이를 갖는다. 그러나, 도 9ab의 패턴 (920) 의 피처들의 밀도는 도 9aa의 패턴 (910) 의 피처들의 밀도보다 적어, 밀도가 선택 가능하다는 것을 도시한다. 이에 더하여, 패턴들 (910 및 920) 각각의 피처들의 사이즈 및 형상은 선택 가능하다.
도 9ba은 본 개시의 일 실시 예에 따른, 패턴 (930) 으로 균일하게 배열된 복수의 상승된 피처들을 예시한다. 패턴 (930) 의 피처들은 균일한 구조 및 높이를 갖는다. 특히, 패턴 (930) 의 피처들의 높이는 도 9aa의 패턴 (910) 의 피처들의 높이보다 작다. 패턴 (930) 의 피처들은 이전에 기술된 바와 같이 상대적으로 편평한 비-컨포멀한 플라즈마-내성 스프레이-코팅을 구축하도록 구성된 균일한 구조 및 높이를 갖는다. 즉, 스프레이-코팅은 엔지니어링된 표면의 윤곽에 따르지 않는 윤곽을 갖는다. 상승된 피처들은 부가적인 층들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 패터닝된 거시적 텍스처링을 갖는 엔지니어링된 표면을 규정한다. 예를 들어, 거시적으로 상승된 피처들의 높이 및 패턴 (930) 의 상승된 피처들 사이의 분리는 스프레이-코팅의 상단 표면으로 하여금 패턴 (930) 의 엔지니어링된 표면의 윤곽에 거의 따르지 않게 할 수 있다.
도 9bb는 본 개시의 일 실시예에 따른, 도 9ba의 피처들보다 작은 밀도로 균일하게 배열된 복수의 상승된 피처들을 예시한다. 도 9bb의 피처들은 패턴 (940) 의 대응하는 엔지니어링된 표면에 걸쳐 균일하게 배열된다. 도 9bb의 피처들은 도 9ba의 피처들과 유사하게 구성되며, 이전에 기술된 바와 같이, 비-컨포멀한 플라즈마-내성 스프레이-코팅을 구축하도록 구성된 균일한 구조 및 높이를 갖는다. 도 9bb의 패턴 (940) 의 피처들의 밀도는 도 9ba의 피처들의 밀도보다 작아, 밀도가 선택 가능하다는 것을 도시한다. 이에 더하여, 패턴들 (930 및 940) 각각의 피처들의 사이즈 및 형상은 선택 가능하다.
도 9ca은 본 개시의 일 실시 예에 따른, 2 개의 서브-패턴들 (950A 및 950B) 을 더 포함하는 패턴 (950) 으로 배열된 복수의 상승된 피처들을 예시한다. 2 개의 서브-패턴들 (950A 및 950B) 의 상승된 피처들은 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 패터닝된 거시적 텍스처링을 갖는 엔지니어링된 표면을 규정한다. 2 개의 서브-패턴들 (950A 및 950B) 각각에 걸친 피처들은 이전에 기술된 바와 같이, 컨포멀한 플라즈마-내성 스프레이-코팅 (미도시) 를 구축하도록 균일한 구조 및 높이를 갖는다. 즉, 스프레이-코팅은 엔지니어링된 표면의 윤곽에 유사하게 따르는 윤곽을 갖는다. 예를 들어, 거시적으로 상승된 피처들의 높이 및 패턴 (950) 의 상승된 피처들 사이의 분리는 스프레이-코팅의 상단 표면으로 하여금 패턴 (950) 의 엔지니어링된 표면의 윤곽을 거의 따르게 할 수도 있다. 피처들이 2 개의 서브-패턴들 (950A 및 950B) 각각에 걸쳐 균일한 것으로 도시되지만, (우측의) 서브-패턴 (950B) 의 피처들의 밀도는 (좌측의) 서브-패턴 (950A) 의 피처들의 밀도보다 작고, 서브-패턴들 (950A 및 950B) 각각의 상승된 피처들의 밀도가 선택 가능하다는 것을 도시한다. 또한, 피처들이 2 개의 서브-패턴들 (950A 및 950B) 각각에 걸쳐 균일하게 도시되지만, 피처들은 도 9cb에 더 도시된 바와 같이 상이한 구성들을 가질 수도 있다.
도 9cb는 본 개시의 일 실시예에 따른, 2 개의 서브-패턴들 (960A 및 960B) 에 배치된 복수의 상승된 피처들을 예시하고, 서브-패턴들 각각의 피처들은 균일한 구조 및 높이를 갖지만, 2 개의 서브-패턴들 사이에서 가변할 수도 있다. 2 개의 서브-패턴들 (960A 및 960B) 의 상승된 피처들은 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 패터닝된 거시적 텍스처링을 갖는 엔지니어링된 표면을 규정한다. 2 개의 서브-패턴들 (960A 및 960B) 각각에 걸친 피처들은 상이한 구성들을 갖는다. 특히, 서브-패턴 (960A) 의 피처들은 이전에 기술된 바와 같이 컨포멀한 플라즈마-내성 스프레이-코팅 (미도시) 를 구축하기 위해 균일한 구조 및 높이를 갖는다. 예를 들어, 거시적인 상승된 피처들의 높이 및 서브-패턴 (960A) 의 상승된 피처들 사이의 분리는 스프레이-코팅의 상단 표면으로 하여금 서브-패턴 (960A) 의 엔지니어링된 표면의 윤곽에 유사하게 그리고/또는 거의 따르게 할 수 있다. 다른 한편으로, 서브-패턴 (960B) 의 피처들은 이전에 기술된 바와 같이 비-컨포멀한 플라즈마-내성 스프레이-코팅을 구축하기 위해 균일한 구조 및 높이를 갖는다. 예를 들어, 거시적 상승된 피처들의 높이 및 서브-패턴 (960B) 의 상승된 피처들 사이의 분리는 스프레이-코팅의 상단 표면으로 하여금 서브-패턴 (960B) 의 엔지니어링된 표면의 윤곽에 유사하게 그리고/또는 거의 따르지 않게 할 수 있다. 즉, 스프레이-코팅의 상단 표면은 서브-패턴 (960B) 의 상승된 피처들을 따르지 않는 윤곽을 갖는다. 이와 같이, 스프레이-코팅은 상승된 피처들의 아래에 놓인 서브-패턴에 따라 상이한 윤곽들을 가질 수도 있다. 피처들이 서브-패턴들 (960A 및 960B) 모두에 걸쳐 동일한 밀도를 갖는 것으로 도시되지만, 피처들의 밀도는 서브-패턴들 (960A 및 960B) 각각에서 상승된 피처들의 밀도가 선택가능하도록 2 개의 서브-패턴들 (960A 및 960B) 사이에서 가변할 수 있다. 예를 들어, (우측의) 서브-패턴 (960B) 의 피처들의 밀도는 (좌측의) 서브-패턴 (960A) 의 피처들의 밀도보다 작을 수도 있고, 또는 그 반대일 수도 있다.
도 9d는 본 개시의 일 실시예에 따른, 3 개의 서브-패턴들 (970A, 970B 및 970C) 로 배열된 복수의 상승된 피처들을 예시하고, 서브-패턴들에 걸친 피처들은 균일한 구조 및 높이이다. 3 개의 서브-패턴들 (970A, 970B, 및 970C) 의 상승된 피처들은 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 패터닝된 거시적 텍스처링을 갖는 엔지니어링된 표면을 규정한다. 3 개의 서브-패턴들 각각에 걸친 피처들은 동일한 구성들을 가질 수도 있다. 예를 들어, 3 개의 서브-패턴들의 피처들은 이전에 기술된 바와 같이 컨포멀한 또는 비-컨포멀한 플라즈마-내성 스프레이-코팅 (미도시) 를 구축하기 위해 균일한 구조 및 높이를 가질 수도 있다. 예를 들어, 거시적으로 상승된 피처들의 높이 및 3 개의 서브-패턴들에서 상승된 피처들 사이의 분리는 스프레이-코팅의 상단 표면이 아래에 놓인 서브-패턴에 따라 엔지니어링된 표면의 윤곽에 유사하게 그리고/또는 거의 따르게 할 수도 있다. 또는, 거시적으로 상승된 피처들의 높이 및 3 개의 서브-패턴들에서 상승된 피처들 사이의 분리는 스프레이-코팅의 상단 표면으로 하여금 엔지니어링된 표면의 윤곽에 유사하게 그리고/또는 거의 따르게 하지 않을 수도 있다. 피처들이 3 개의 서브-패턴들 각각에 걸쳐 균일한 것으로 도시되지만, 다른 실시 예들에서, 일 서브-패턴의 피처들의 구성 (예를 들어, 사이즈 및 형상) 은 아래에 놓인 서브-패턴에 따라 또 다른 서브-패턴의 피처들의 구성에 대해 구별될 수도 있다. 보다 구체적으로, 서브-패턴들 (970A, 970B, 및 970C) 각각의 피처들의 밀도는 상이한 밀도들을 갖는다. 특히, 서브-패턴 (970A) 의 피처들의 밀도는 가장 높고, 서브-패턴 (970C) 의 피처들의 밀도는 가장 낮다. 이에 더하여, 서브-패턴 (970B) 의 피처들의 밀도는 서브-패턴 (970C) 의 피처들의 밀도보다 크지만, 서브-패턴 (970A) 의 피처들의 밀도보다 작다.
도 9e는 본 개시의 일 실시예에 따른, 피처들의 밀도가 선형으로 증가하도록 선형으로 스케일링된 패턴 (980) 으로 배열된 복수의 상승된 피처들을 예시한다. 상승된 피처들은 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 패터닝된 거시적 텍스처링을 갖는 엔지니어링된 표면을 규정한다. 순전히 예시를 위해, 패턴 (980) 의 피처들은 도 8e의 스텐실 (800E) 을 사용하여 형성될 수도 있다. 특히, 엔지니어링된 표면에 걸친 피처들은 동일한 구성을 가질 수도 있다. 예를 들어, 패턴 (980) 의 피처들은 이전에 기술된 바와 같이 컨포멀한 또는 비-컨포멀한 플라즈마-내성 스프레이-코팅 (미도시) 를 구축하기 위해 균일한 구조 및 높이를 가질 수도 있다. 피처들이 엔지니어링된 표면에 걸쳐 균일한 것으로 도시되지만, 다른 실시 예들에서 피처들의 구성 (예를 들어, 사이즈 및 형상) 은 엔지니어링된 표면에 걸쳐 가변할 수도 있다. 플롯 (990) 은 패턴 (980) 의 상승된 피처들의 밀도를 도시한다. 예를 들어, 플롯 (990) 은 상승된 피처들 (예를 들어, 노듈들) 의 밀도를 도시하는 수직 축 (991) 및 특정한 방향으로 엔지니어링된 표면에 걸친 거리를 도시하는 수평 축 (992) 을 포함한다. 플롯 (990) 에 따르면, 상승된 피처들의 밀도는 특정한 방향에서 패턴 (980) 의 좌측에서 가장 높다. 특정한 방향을 따라 엔지니어링된 표면을 도시하는 패턴 (980) 을 가로 질러 이동하면, 상승된 개구부의 밀도는 상승된 개구부의 밀도가 패턴 (980) 의 우측 끝까지 최소값 (예를 들어, 0) 에 도달할 때까지 선형으로 감소한다.
도 10은 본 개시의 일 실시 예에 따른, 패턴으로 배열된 복수의 상승된 피처들에서 기술된 구성의 피처들 (예를 들어, 라운딩된 에지들) 을 생성하도록 소모성 부품 (210') 의 플라즈마 대면 측면 (310) 에 상이한 스텐실들을 적용하는 프로세스를 예시한다. 예를 들어, 대응하는 블라스트 매체를 사용한 비드 및/또는 그릿 블라스팅은 2 번의 패스들에서 수행된다. 제 1 패스에서, 제 1 블라스트 매체를 사용한 비드 및/또는 그릿 블라스팅은 스텐실 1을 사용하여 수행된다. 비드 및/또는 그릿 블라스팅은 규정된 패턴을 따르는 스텐실 1 (1010) 을 가로 질러 그리고 하나 이상의 규정된 각도들 (예를 들어, 블래스터 노즐의 각도) 로 이동될 수도 있다. 제 2 패스에서, 제 2 블라스트 매체를 사용한 비드 및/또는 그릿 블라스팅은 스텐실 2 (1020) 를 사용하여 수행된다. 제 1 블라스트 매체 및 제 2 블라스트 매체는 동일하거나 상이할 수도 있다. 비드 및/또는 그릿 블라스팅은 규정된 패턴을 따르는 스텐실 2를 가로 질러 그리고 하나 이상의 규정된 각도들 (예를 들어, 블라스터 노즐의 각도) 로 이동될 수도 있다. 상이한 스텐실 1 및 스텐실 2 의 사용은 엔지니어링된 표면을 규정하는 상승된 피처들로 목표된 에지를 촉진할 수도 있다. 예를 들어, 스텐실 2의 개구부들은 스텐실 1의 개구부들보다 클 수도 있지만, 개구부들의 두 패턴들은 일반적으로 동일한 패턴을 따른다. 이러한 방식으로, 제 2 패스 동안, 블라스트 매체는 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 엔지니어링 표면 내부로 형성되고 엔지니어링 표면을 규정하는 복수의 상승된 피처들의 상단 영역들의 외측 에지에 라운딩된 코너들을 생성하도록 소모성 부품 (210') 의 플라즈마 대면 측면 (310) 의 부가 영역들에 도달할 수 있다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른, 양극 산화되고 (양극 산화된 층 (220-3) ) 플라즈마-내성 스프레이-코팅 (230-3) 으로 커버된 엔지니어링된 표면을 포함하는 소모성 부품 (210-3) 의 단면의 전자 현미경 이미지이다. 본 개시의 일 실시 예에 따른, 엔지니어링된 표면은 부가적인 층들 및/또는 부산물들의 보다 우수한 접착을 위해 부가적인 본딩 사이트들을 생성하도록 설계된 상승된 피처들의 형태로 거시적 텍스처링을 포함한다.
실시 예들의 전술한 기술은 예시 및 기술의 목적으로 제공되었다. 본 개시를 포괄하거나 제한하도록 의도되지 않는다. 특정한 실시 예의 개별적인 엘리먼트들 또는 특징들은 일반적으로 특정한 실시 예로 제한되지 않지만, 적용 가능한 경우, 상호 교환 가능하고, 구체적으로 도시되거나 기술되지 않더라도 선택된 실시 예에서 사용될 수 있다. 동일한 것이 또한 많은 방식들로 가변될 수도 있다. 이러한 변형들은 본 개시로부터 벗어나는 것으로 간주되지 않고, 모든 이러한 수정들은 본 개시의 범위 내에 포함되도록 의도된다.
전술한 실시예들이 이해의 명료성을 위해 일부 상세히 기술되었지만, 특정한 변화들 및 수정들이 첨부된 청구항들의 범위 내에서 실시될 수도 있다는 것이 자명할 것이다. 따라서, 본 실시 예들은 예시적이고 비 제한적인 것으로 간주되고, 실시예들은 본 명세서에 제공된 상세들로 제한되지 않고, 기술된 실시 예들의 범위 및 등가물들 내에서 수정될 수도 있다.

Claims (20)

  1. 플라즈마 프로세싱 챔버를 위한 소모성 부품에 있어서,
    소모성 부품의 플라즈마 대면 측면;
    상기 소모성 부품의 상기 플라즈마 대면 측면 내로 형성된 엔지니어링된 표면; 및
    상기 엔지니어링된 표면을 규정하는 복수의 상승된 피처들 (raised features) 로서, 상기 복수의 상승된 피처들의 피처들은 미리 규정된 패턴으로 배열되고, 상기 복수의 상승된 피처들 각각은 외측 에지 및 측벽을 갖는 상단 영역을 포함하는, 상기 복수의 상승된 피처들;
    대응하는 상승된 피처의 대응하는 측벽이 베이스 표면으로부터 대응하는 상단 영역으로 각도를 이루며 (at an angle) 위로 연장하도록, 상기 복수의 상승된 피처들 각각을 둘러싸는 상기 엔지니어링된 표면의 상기 베이스 표면을 포함하고,
    상기 소모성 부품은 상기 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 설치되도록 구성되고,
    상기 소모성 부품은 플라즈마 및 상기 플라즈마의 부산물들에 노출되도록 구성되는, 소모성 부품.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각도는 약 15도 내지 약 60도의 범위인, 소모성 부품.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 상승된 피처들의 피처들은 약 0.2 ㎜ 내지 약 3 ㎜ 범위의 상기 베이스 표면을 기준으로 대응하는 상승된 피처들의 높이들을 가져 거시적인 (macroscopic), 소모성 부품.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔지니어링된 표면 위에 형성된 양극 산화 층; 및
    양극 산화 층 위에 형성된 열 스프레이 코팅을 더 포함하고,
    상기 복수의 상승된 피처들은 상기 양극 산화 층에 대한 상기 열 스프레이 코팅의 접착을 향상시키도록 구성되는, 소모성 부품.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 소모성 부품은,
    상기 플라즈마 프로세싱 챔버의 내벽을 보호하도록 구성된 라이너; 또는
    C-슈라우드의 하나 이상의 부분들; 또는
    플라즈마 한정 링 (plasma confinement ring) 의 하나 이상의 부분들; 또는
    포커스 링; 또는
    에지 링; 또는
    정전 반도체 웨이퍼 클램핑/척킹 시스템; 또는
    상단 전극; 또는
    유도 결합 플라즈마들을 위한 유전체 윈도우; 또는
    하단 전극 중 하나를 포함하는, 소모성 부품.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 상승된 피처들에 무차별적으로 (indiscriminately) 도포되는 복수의 미시적 (microscopic) 피처들을 더 포함하는, 소모성 부품.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 규정된 패턴은 제 1 존 및 제 2 존을 포함하고,
    상기 제 1 존은 제 1 서브-패턴으로 배열된 제 1 세트의 상승된 피처들을 포함하고,
    상기 제 2 존은 제 2 서브-패턴으로 배열된 제 2 세트의 상승된 피처들을 포함하는, 소모성 부품.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 소모성 부품의 상기 플라즈마 대면 측면은 전도성 재료 또는 유전체 재료인, 방법.
  9. 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 설치되도록 구성된 소모성 부품의 엔지니어링된 표면을 구축하기 위한 방법에 있어서,
    스텐실을 사용하여 소모성 부품의 플라즈마 대면 측면을 마스킹하는 단계로서, 상기 스텐실은 상기 플라즈마 대면 측면으로의 액세스를 제공하는 개구부들의 패턴을 포함하는, 상기 마스킹하는 단계;
    상기 엔지니어링된 표면을 규정하는 복수의 상승된 피처들을 생성하도록 블라스트 매체를 사용하여 상기 스텐실을 통해 상기 플라즈마 대면 측면을 차별적으로 블라스팅하는 단계 (discriminately blasting) 로서, 상기 엔지니어링된 표면은 상기 플라즈마 대면 측면 내로 형성되는, 상기 차별적으로 블라스팅하는 단계를 포함하고,
    상기 복수의 상승된 피처들의 피처들은 상기 엔지니어링된 표면 위에 미리 규정된 패턴으로 배열되고,
    상기 복수의 상승된 피처들 각각은 외측 에지 및 측벽을 갖는 상단 영역을 포함하고,
    대응하는 상승된 피처의 대응하는 측벽이 베이스 표면으로부터 대응하는 상단 영역으로 각도를 이루며 위로 연장하도록, 상기 엔지니어링된 표면의 상기 베이스 표면은 상기 복수의 상승된 피처들 각각을 둘러싸고,
    상기 소모성 부품은 플라즈마 및 상기 플라즈마의 부산물들에 노출되도록 구성되는, 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 각도는 약 15도 내지 약 60도의 범위인, 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 상승된 피처들 내의 피처들은 약 0.2 ㎜ 내지 약 3 ㎜ 범위의 상기 베이스 표면을 기준으로 대응하는 상승된 피처들의 높이들을 가져 거시적인, 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 소모성 부품은,
    상기 플라즈마 프로세싱 챔버의 내벽을 보호하도록 구성된 라이너; 또는
    C-슈라우드의 하나 이상의 부분들; 또는
    플라즈마 한정 링의 하나 이상의 부분들; 또는
    포커스 링; 또는 에지 링; 또는
    정전 반도체 웨이퍼 클램핑/척킹 시스템; 또는
    상단 전극; 또는
    유도 결합 플라즈마들을 위한 유전체 윈도우; 또는
    하단 전극 중 하나를 포함하는, 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 스텐실을 통해 상기 플라즈마 대면 측면을 차별적으로 블라스팅하는 단계는,
    상기 플라즈마 대면 측면을 비드 블라스팅하는 단계; 또는
    상기 플라즈마 대면 측면을 그릿 블라스팅하는 단계를 포함하고,
    상기 블라스트 매체는 상기 소모성 부품의 상기 플라즈마 대면 측면과 동일한 타입의 재료로 이루어지는, 방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 스텐실은 제 1 존 및 제 2 존을 포함하고,
    상기 제 1 존은 개구부들의 제 1 서브-패턴을 포함하고,
    상기 제 2 존은 개구부들의 제 2 서브-패턴을 포함하는, 방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 스텐실을 통해 상기 플라즈마 대면 측면을 차별적으로 블라스팅하는 단계는,
    제 1 각도로 상기 블라스트 매체를 사용하여 상기 스텐실을 통해 상기 플라즈마 대면 측면을 블라스팅하는 단계; 및
    제 2 각도로 상기 블라스트 매체를 사용하여 상기 스텐실을 통해 상기 플라즈마 대면 측면을 블라스팅하는 단계를 포함하는, 방법.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 스텐실을 제거하는 단계; 및
    상기 복수의 상승된 피처들을 미시적 피처들로 조면화 (roughen) 하기 위해 제 2 블라스트 매체를 사용하여 상기 플라즈마 대면 측면을 무차별적으로 블라스팅하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  17. 제 9 항에 있어서,
    양극 산화 층을 생성하도록 상기 엔지니어링된 표면을 양극 산화하는 단계;
    상기 양극 산화 층에 열 스프레이 코팅을 도포하는 단계를 더 포함하고,
    상기 복수의 상승된 피처들 중 적어도 일부는 상기 양극 산화 층에 대한 상기 열 스프레이 코팅의 접착을 향상시키도록 상기 양극 산화 층을 통해 돌출하는, 방법.
  18. 웨이퍼를 프로세싱하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버에 있어서,
    상기 웨이퍼를 지지하도록 구성된 하단 전극;
    하단 전극 위에 위치된 상단 전극; 및
    소모성 부품으로서, 상기 소모성 부품의 플라즈마 대면 측면; 상기 소모성 부품의 상기 플라즈마 대면 측면 내로 형성된 엔지니어링된 표면; 및 상기 엔지니어링된 표면을 규정하는 복수의 상승된 피처들로서, 상기 복수의 상승된 피처들의 피처들은 미리 규정된 패턴으로 배열되고, 상기 복수의 상승된 피처들 각각은 외측 에지 및 측벽을 갖는 상단 영역을 포함하는, 상기 복수의 상승된 피처들; 대응하는 상승된 피처의 대응하는 측벽이 베이스 표면으로부터 대응하는 상단 영역으로 각도를 이루며 위로 연장하도록, 상기 복수의 상승된 피처들 각각을 둘러싸는 상기 엔지니어링된 표면의 상기 베이스 표면을 포함하는, 상기 소모성 부품을 포함하고,
    상기 소모성 부품은 상기 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 설치되도록 구성되고,
    상기 소모성 부품은 플라즈마 및 상기 플라즈마의 부산물들에 노출되도록 구성되는, 플라즈마 프로세싱 챔버.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 소모성 부품은,
    상기 플라즈마 프로세싱 챔버의 내벽을 보호하도록 구성된 라이너; 또는
    C-슈라우드의 하나 이상의 부분들; 또는
    플라즈마 한정 링의 하나 이상의 부분들; 또는
    포커스 링; 또는
    에지 링; 또는
    정전 반도체 웨이퍼 클램핑/척킹 시스템; 또는
    상단 전극; 또는
    유도 결합 플라즈마들을 위한 유전체 윈도우; 또는
    하단 전극 중 하나를 포함하는, 플라즈마 프로세싱 챔버.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 각도는 약 15도 내지 약 60도의 범위이고,
    상기 복수의 상승된 피처들의 피처들은 약 0.2 ㎜ 내지 약 3 ㎜ 범위의 베이스 표면을 기준으로 대응하는 상승된 피처들의 높이들을 가져 거시적이고,
    상기 복수의 상승된 피처들에 무차별적으로 도포된 복수의 미시적 피처들을 더 포함하고,
    상기 소모성 부품의 상기 플라즈마 대면 측면은 전도성 재료 또는 유전체 재료인, 소모성 부품.
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