KR20220047136A - 내플라즈마 유리 및 그 제조 방법 - Google Patents

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03C15/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by etching

Abstract

본 발명의 실시예는 내플라즈마 유리 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 내플라즈마 특성이 향상된 내플라즈마 유리 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다. 이를 위해 본 발명은 SiO2 40∼75 몰%, Al2O3 5∼20 몰%, MgO 10∼40 몰% 및 MgF2를 0.01~10 몰%를 포함하는, 내플라즈마 유리 및 그 제조 방법을 제공한다.

Description

내플라즈마 유리 및 그 제조 방법{Plasma resistant glass and manufacturing method the same}
본 발명의 실시예는 내플라즈마 유리 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 및/또는 디스플레이 제조 시 플라즈마 식각 공정이 적용되고 있다. 최근 나노 공정이 적용되면서, 식각의 난이도가 증가되고 고밀도 플라즈마 환경에 노출되는 공정 챔버의 내부 부품은 내식성을 갖는 알루미나(Al2O3), 이트리아(Y2O3)와 같은 산화물계 세라믹이 주로 사용되고 있다.
다결정 소재가 불소계 가스를 사용하는 고밀도 플라즈마 식각 환경에 장기간 노출될 경우, 국부적인 침식으로 인해 입자가 탈락되고, 이에 따른 오염 입자의 발생 확률이 높아진다. 이는 반도체/디스플레이의 결함을 유발하며 생산 수율에 악영향을 미친다.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 해결하고자 하는 과제는 내플라즈마 특성을 향상시킨 내플라즈마 유리 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 내플라즈마 유리의 제조 방법은 SiO2 분말, Al2O3 분말, MgO 분말 및 MgF2 분말을 혼합하여 내플라즈마 유리 원료를 준비하는 단계; 상기 내플라즈마 유리 원료를 용융시키는 단계; 용융된 결과물을 유리전이온도(Tg)보다 높은 온도에서 서냉하는 단계; 서냉된 결과물을 실온까지 로냉하는 단계; 및 로냉된 내플라즈마 유리를 수득하는 단계를 포함하며, 수득된 내플라즈마 유리는 SiO2 40∼75 몰%, Al2O3 5∼20 몰%, MgO 10∼40 몰% 및 MgF2를 0.01~10 몰%를 포함할 수 있다.
상기 MgO와 상기 MgF2는 90:1~80:20의 몰비를 가질 수 있다.
상기 수득된 내플라즈마 유리의 유리전이온도(Tg)는 700℃~800℃일 수 있다.
상기 수득된 내플라즈마 유리의 연화점(Tdsp)은 750℃~850℃일 수 있다.
상기 수득된 내플라즈마 유리는 불소(fluorine)와 아르곤(Ar)의 혼합 플라즈마 환경에 사용되는 유리이고, 상기 수득된 내플라즈마 유리는 불소와 아르곤의 혼합 플라즈마에 대하여 식각률이 15 nm/min보다 낮은 내플라즈마 특성을 가질 수 있다.
상기 융용시키는 단계는 1300℃∼1500℃의 온도에서 수행될 수 있다.
상기 서냉 단계는 700℃~900℃의 온도에서 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 내플라즈마 유리는 SiO2 40∼75 몰%, Al2O3 5∼20 몰%, MgO 10∼40 몰% 및 MgF2를 0.01~10 몰%를 포함할 수 있다.
상기 내플라즈마 유리는 반도체 제조용 공정 챔버의 내부 부품일 수 있다.
상기 내부 부품은 포커스링(focus ring), 엣지링(edge ring), 커버링(cover ting), 링 샤워(ring shower), 인슐레이텨(insulator), EPD 윈도우(window), 전극(electrode), 뷰포트(view port), 인너셔터(inner shutter), 정전척(electro static chuck), 히터(heater), 챔버 라이너(chamber liner), 샤워 헤드(shower head), CVD(Chemical Vapor Deposition)용 보트(boat), 월 라이너(wall liner), 쉴드(shield), 콜드 패드(cold pad), 소스 헤드(source head), 아우터 라이너(outer liner), 디포지션 쉴드(deposition shiled), 어퍼 라이너(upper liner), 배출 플레이트(exhaust plate) 및 마스크 프레임(mask frame) 중에서 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 실시예는 내플라즈마 특성을 향상시킨 내플라즈마 유리 및 그 제조 방법을 제공한다. 일례로, 본 발명의 실시예에 따른 내플라즈마 유리는 불소(fluorine)와 아르곤(Ar)의 혼합 플라즈마 환경에 사용되는 유리일 수 있는데, 이때 내플라즈마 유리는 불소와 아르곤의 혼합 플라즈마에 대하여 식각률(nm/min)이 대략 15 보다 낮을 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 내플라즈마 유리의 경도(Gpa)는 대략 6.5~대략 7.5, 유전상수(F/m)는 대략 4~대략 6, 밀도(g/cm3)는 대략 2~대략 3을 가짐으로써, 통상의 플라즈마 식각 장비 내에서 적절히 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 내플라즈마 유리의 제조 방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 내플라즈마 유리의 제조를 위한 조성비를 도시한 표이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 내플라즈마 유리를 도시한 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 내플라즈마 유리의 다양한 특성을 도시한 표이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 내플라즈마 유리에 대한 비정질 패턴 측정 결과를 도시한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 내플라즈마 유리의 제조 방법에 대한 순서도가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 내플라즈마 유리의 제조 방법은 내플라즈마 유리 원료 준비 단계(S1), 용융 단계(S2), 서냉 단계(S3), 로냉 단계(S4) 및 내플라즈마 유리 수득 단계(S5)를 포함할 수 있다.
내플라즈마 유리 원료 준비 단계(S1)에서, SiO2 분말, Al2O3 분말, MgO 분말 및 MgF2 분말을 혼합하여 내플라즈마 유리 원료를 준비할 수 있다.
일부 예들에서, Al2O3은 전구체로서 예를 들면 Al(OH)3을 포함할 수 있고, MgO는 전구체로서 예를 들면 Mg(OH)2을 포함할 수 있으며, MgF2는 전구체로서 예를 들면 MgCl2와 무수(anhydrous) HF의 반응으로 형성된 용액을 포함할 수 있다.
용융 단계(S2)에서, 내플라즈마 유리 원료를 용융시킬 수 있다.
일부 예들에서, 융용 단계는 산화 분위기에서 대략 1300℃∼대략 1500℃의 온도에서 수행될 수 있다.
서냉 단계(S3)에서, 용융된 내플라즈마 유리 원료를 서냉 또는 어닐링할 수 있다.
일부 예들에서, 서냉 또는 어닐링 단계는 산화 분위기에서 대략 700℃~대략 900℃의 온도에서 수행될 수 있다.
로냉 단계(S4)에서, 서냉된 내플라즈마 유리 원료를 서서히 냉각시킬 수 있다.
일부 예들에서, 로냉은 로내의 온도가 자연적으로 실온(예를 들면, 20℃)에 도달할때가지 방치하여 수행될 수 있다.
내플라즈마 유리 수득 단계(S5)에서, 로냉된 결과물 즉, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 내플라즈마 유리를 수득할 수 있다.
일부 예들에서, 수득된 내플라즈마 유리의 유리전이온도(Tg)는 대략 700℃~ 대략 800℃일 수 있다.
일부 예들에서, 수득된 내플라즈마 유리의 연화점(Tdsp)은 대략 700℃~대략 800℃일 수 있다.
일부 예들에서, 수득된 내플라즈마 유리는 SiO2 대략 40 몰%∼대략 75 몰%, Al2O3 대략 5 몰%∼대략 20 몰%, MgO 대략 10 몰%∼대략 40 몰% 및 MgF2 대략 0.01 몰%~ 대략 10 몰%를 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 수득된 내플라즈마 유리중 MgO와 상기 MgF2는 90:1~80:20의 몰비를 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 수득된 내플라즈마 유리는 불소(fluorine)와 아르곤(Ar)의 혼합 플라즈마 환경에 사용되는 유리이고, 수득된 내플라즈마 유리는 불소와 아르곤의 혼합 플라즈마에 대하여 식각률이 대략 5 nm/min~대략 15 nm/min일 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 내플라즈마 유리의 제조를 위한 조성비에 대한 표가 도시되어 있다.
실시예 1(MASF 9505)
내플라즈마 유리 원료 준비 단계(S1)에서, SiO2 분말 59.267 몰%, Al2O3 분말 10.305 몰%, MgO 분말 28.907 몰% 및 MgF2 분말 1.521 몰%를 혼합하여, 내플라즈마 유리 원료를 준비하였다.
일례로, 화학 성분의 총합을 600g 중량으로 배치하고, 지르코니아 볼 밀링 방식으로 대략 1시간동안 내플라즈마 유리 원료를 혼합하였다. 일부 예들에서, 원료 600 g:지르코니아 볼 1800g(중량비 1:3)으로 내플라즈마 유리 원료를 건식 혼합한 후, 24시간동안 건조하였다. 다른 예로, 화학 성분의 총합을 600g 중량으로 배치하고, 지르코니아 볼 밀링 방식으로 대략 1시간동안 내플라즈마 유리 원료를 혼합할 수 있다. 일부 예들에서, 원료 600 g: 에탄올 2400 g: 지르코니아 볼 5400g(중량비 1:4:9)으로 내플라즈마 유리 원료를 습식 혼합한 후, 24시간동안 건조할 수 있다.
용융 단계(S2)에서, 건식 혼합 방식 또는 습식 혼합 방식으로 혼합된 내플라즈마 유리 원료를 슈퍼카탈로를 이용하여 1400℃의 온도에 도달할때까지 10℃/min의 속도로 온도를 증가하였고, 1400℃의 온도에서 대략 2시간30분동안 유지하였다.
서냉 단계(S3)에서, 용융된 내플라즈마 유리가 820℃의 온도에 도달할때까지 서서히 냉각하였으며, 820℃의 온도에서 대략 3시간동안 유지하였다.
로냉 단계(S4)에서, 서냉된 내플라즈마 유리가 실온(예를 들면, 20℃)에 도달할때가지 자연 냉각하였다.
이후, 내플라즈마 유리 수득 단계(S5)에서 MgO 및 MgF2를 포함하는 로냉된 내플라즈마 유리를 얻었다. 여기서, MgO와 MgF2의 몰비는 대략 95:5일 수 있다.
실시예 2(MASF9010)
내플라즈마 유리 원료 준비 단계(S1)에서, SiO2 분말 59.267 몰%, Al2O3 분말 10.305 몰%, MgO 분말 27.385 몰% 및 MgF2 분말 3.043 몰%를 혼합하여, 내플라즈마 유리 원료를 준비하였다. 그밖의 단계 S2 내지 단계 S5는 실시예 1과 유사하거나 동일하다. 여기서, 수득된 내플라즈마 유리 중에서 MgO와 MgF2의 몰비는 대략 90:10일 수 있다.
실시예 3(MASF8515)
내플라즈마 유리 원료 준비 단계(S1)에서, SiO2 분말 59.267 몰%, Al2O3 분말 10.305 몰%, MgO 분말 25.864 몰% 및 MgF2 분말 4.564 몰%를 혼합하여, 내플라즈마 유리 원료를 준비하였다. 그밖의 단계 S2 내지 단계 S5는 실시예 1과 유사하거나 동일하다. 여기서, 수득된 내플라즈마 유리 중에서 MgO와 MgF2의 몰비는 대략 85:15일 수 있다.
실시예 4(MASF8020)
내플라즈마 유리 원료 준비 단계(S1)에서, SiO2 분말 59.267 몰%, Al2O3 분말 10.305 몰%, MgO 분말 24.342 몰% 및 MgF2 분말 6.086 몰%를 혼합하여, 내플라즈마 유리 원료를 준비하였다. 그밖의 단계 S2 내지 단계 S5는 실시예 1과 유사하거나 동일하다. 여기서, 수득된 내플라즈마 유리 중에서 MgO와 MgF2의 몰비는 대략 80:20일 수 있다.
비교예(MAS)
내플라즈마 유리 원료 준비 단계(S1)에서, SiO2 분말 59.267 몰%, Al2O3 분말 10.305 몰% 및 MgO 분말 30.428 몰%를 혼합하여, 내플라즈마 유리 원료를 준비하였다. 그밖의 단계 S2 내지 단계 S5는 실시예 1과 유사하거나 동일하다. 여기서, 수득된 내플라즈마 유리 중에MgF2는 없다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 내플라즈마 유리에 대한 사진이 도시되어 있다. 여기서, MAS는 비교예, MASF9505는 실시예 1, MASF9010은 실시예 2, MASF8515는 실시예 3, MASF 8020은 실시예 4에 따라 제조된 내플라즈마 유리의 사진이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 비교예 및 실시예 1 내지 4에 따른 내플라즈마 유리는 모두 투명하였으며, 특정한 색상(예를 들면, 황색이나 백색)을 갖지 않았다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 내플라즈마 유리의 다양한 특성에 대한 표가 도시되어 있다.
우선 내플라즈마 유리의 열물성(Tg, Tc1,C2 및 Tl)이 측정되었다. Labsys evo에 완성된 내플라즈마 유리를 위치시킨 후 10℃/분의 속도로 1400℃까지 온도를 증가시켰으며, 이때 아르곤 가스(40-50cc/분)를 이용하였다.
실시예 1(MASF9505)에 의해 제조된 내플라즈마 유리의 유리전이온도(Tg)는 대략 774.4℃, 1차 변곡점 온도(Tc1)은 대략 1034.1℃, 2차 변곡점 온도(Tc2)는 대략 1100.2℃, 액상 온도(Tl)는 1366.1℃로 측정되었다.
실시예 2(MASF9010)에 의해 제조된 내플라즈마 유리의 유리전이온도(Tg)는 대략 764.4℃, 1차 변곡점 온도(Tc1)은 대략 1026.3℃, 2차 변곡점 온도(Tc2)는 대략 1060.7℃, 액상 온도(Tl)는 1362.9℃로 측정되었다.
실시예 3(MASF8515)에 의해 제조된 내플라즈마 유리의 유리전이온도(Tg)는 대략 729.6℃, 1차 변곡점 온도(Tc1)은 대략 996.6℃, 2차 변곡점 온도(Tc2)는 대략 1030.3℃, 액상 온도(Tl)는 1356.5℃로 측정되었다.
실시예 4(MASF8020)에 의해 제조된 내플라즈마 유리의 유리전이온도(Tg)는 대략 734.0℃, 1차 변곡점 온도(Tc1)은 대략 1027.8℃, 2차 변곡점 온도(Tc2)는 대략 1063.3℃, 액상 온도(Tl)는 1358.6℃로 측정되었다.
비교예(MAS)에 의해 제조된 내플라즈마 유리의 유리전이온도(Tg)는 대략 799.4℃, 1차 변곡점 온도(Tc1)은 대략 1056.6℃, 2차 변곡점 온도(Tc2)는 대략 1253.6℃, 액상 온도(Tl)는 1368.6℃로 측정되었다.
이와 같이 하여, 대체로 MgF2의 함량이 증가할 수록 Tg, Tc1,C2 및 Tl이 감소하였으나, MgO:MgF3의 비율이 대략 80:20에서는 Tg, Tc1,c2 및 Tl이 다시 증가하였다.
다음으로 내플라즈마 유리의 열팽창계수(CTE:×10-6m/(m℃)), 유리전이온도(Tg) 및 연화점(Tdsp)이 측정되었다. Labsys evo에 완성된 내플라즈마 유리를 위치시킨 후 10℃/분의 속도로 1000℃까지 온도를 증가시켰으며, 이때 가스는 사용되지 않았다.
실시예 1(MASF9505)에 의해 제조된 내플라즈마 유리의 CTE는 대략 4.68, 유리전이온도(Tg)는 대략 774.4℃, 연화점(Tdsp)은 대략 827.5℃로 측정되었다.
실시예 2(MASF9010)에 의해 제조된 내플라즈마 유리의 CTE는 대략 4.74, 유리전이온도(Tg)는 대략 764.4℃, 연화점(Tdsp)은 대략 811.4℃로 측정되었다.
실시예 3(MASF8515)에 의해 제조된 내플라즈마 유리의 CTE는 대략 5.58, 유리전이온도(Tg)는 대략 729.6℃, 연화점(Tdsp)은 대략 771.8℃로 측정되었다.
실시예 4(MASF8020)에 의해 제조된 내플라즈마 유리의 CTE는 대략 5.63, 유리전이온도(Tg)는 대략 734.0℃, 연화점(Tdsp)은 대략 784.1℃로 측정되었다.
비교예(MAS)에 의해 제조된 내플라즈마 유리의 의 CTE는 대략 5.44, 유리전이온도(Tg)는 대략 799.4℃, 연화점(Tdsp)은 대략 837.0℃로 측정되었다.
이와 같이 하여, 대체로 MgF2의 함량이 증가할 수록 CTE, Tdsp, Tg가 감소하였으나, MgF3의 함량이 일정 값 이상에서는 다시 증가하였다.
다음으로 내플라즈마 유리의 경도(GPa)가 측정되었다. HMV, 마이크로 경도 테스터(SHIMADZU)에 완성된 내플라즈마 유리를 위치시킨 후 300g.f(2.94199N)의 힘으로 5회 측정 후 평균값을 내었다.
완성된 내플라즈마 유리의 경도(GPa)는 실시예 1(MASF9505)의 경우 대략 6.9, 실시예 2(MASF9010)의 경우 대략 6.3, 실시예 3의 경우 대략 6.9, 실시예 4의 경우 대략 6.9, 비교예(MAS)의 경우 대략 6.9로 측정되었다.
이와 같이 하여, 대체로 MgF2의 함량 증가에 따른 경도의 변화는 없었다. 참고로, 쿼츠의 경도는 대략 20이고, 합성 쿼츠의 경도는 대략 8.23이며, 사파이어의 경도는 대략 17.9이고, Al2O2 코팅층의 경도는 대략 17.1이다.
다음으로 내플라즈마 유리의 유전 상수(F/m)가 측정되었다. 1MHz의 주파수로 1분동안 측정하되, 5회 측정 후 평균값을 내었다.
완성된 내플라자마 유리의 유전 상수(F/m)는 실시예 1(MASF9505)의 경우 대략 4.859, 실시예 2(MASF9010)의 경우 대략 4.810, 실시예 3의 경우 대략 5.161, 실시예 4의 경우 대략 5.162, 비교예(MAS)의 경우 대략 4.714이다.
이와 같이 하여, 대체로 로 MgF2의 함량이 증가할 수록 유전 상수 값이 커졌다.
다음으로 내플라자마 유리의 식각률(nm/min)이 측정되었다. surfcorder ET3000(Kosakalaboratory Ltd.,Japan)에 완성된 내플라즈마 유리가 위치된 후 3회 측정후 평균값을 내었다. 이때 식각 조건은 아래와 같았다.
RF power(W) : 600
RF power, bias(W) : 150
CF4(SCCM) : 30
Ar(SCCM) : 10
O2(SCCM) : 5
Pressure(mTorr) : 10
Time(min) : 60
내플라자마 유리의 식각률(nm/min)은 실시예 1(MASF9505)의 경우 대략 7.6, 실시예 2(MASF9010)의 경우 대략 14.12, 실시예 3의 경우 대략 11.09, 실시예 4의 경우 대략 12.03, 비교예(MAS)의 경우 대략 9.49로 측정되었다.
이와 같이 하여, MgF2의 함량이 증가할수록 식각률이 대체로 감소하였으나, 실시예 1(MASF9505)에서는 특히 식각률이 감소하였다. 참고로, 사파이어의 식각률은 대략 29.37, 쿼츠의 식각률은 대략 214.01, 합성 쿼츠의 식각률은 대략 212.49이다.
다음으로 내플라즈마 유리의 밀도(g/cm3)가 측정되었다. Archimedes/Pycnometer에 의해 완성된 내플라즈마 유리의 밀도가 측정되었다.
내플라자마 유리의 밀도(g/cm3)는 실시예 1(MASF9505)의 경우 대략 2.59, 실시예 2(MASF9010)의 경우 대략 2.59, 실시예 3(MASF8515)의 경우 대략 2.59, 실시예 4(MASF8020)의 경우 대략 2.59, 비교예(MAS)의 경우 대략 2.6로 측정되었다.
이와 같이 하여, 대체로 로 MgF2의 함량 증가에 관계없이 밀도는 유사하였다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 내플라즈마 유리에 대한 비정질 패턴 측정 결과에 대한 그래프가 도시되어 있다. 도 5에서 X축은 2θ(deg.)이고, Y축은 세기(a.u.)이며, 대략 10° 내지 80°의 사이에서 10°/분의 속도로 본 발명의 실시예들 및 비교예에 따라 제조된 내플라즈마 유리의 결정 구조가 XRD(X-ray diffraction) 장비에 의해 측정되었다. 도 5에 도시된 바와 같이, 실시예 1 내지 4 및 비교예에 따라 제조된 내플라즈마 유리는 모두 2세타 값이 20°내지 30°의 사이에서 피크 값을 가짐으로써, 특정한 결정 구조를 갖지 않는, 즉, 비정질 구조임을 확인할 수 있었다.
이와 같이 하여, 내플라즈마 유리는 MgF2를 포함할 경우, 유리전이온도(Tg) 및 연화점(Tdsp)이 낮아짐을 볼 수 있다. 따라서, MgF2를 포함하는 내플라즈마 유리는 점도와 융점이 감소하므로, 결국 가공이 용이한 저융점 내플라즈마 유리를 제공하게 된다.
또한, 내플라즈마 유리는 MgF2를 포함할 경우, 내플라즈마 특성이 향상된다. 일례로, 내플라즈마 유리가 CF4계 플라즈마 환경에 노출되었을 경우, 상호간 반응하여 내플라즈마 유리에 불소 화합물층 형성된다. 이러한 불소 화합물층은 식각 속도를 저하시킨다. 그런데, 본 발명의 실시예에서는 내플라즈마 유리에 이미 불소(F) 원소가 포함되어 있기 때문에, 상기 내플라즈마 유리가 CF4계 플라즈마 환경에 노출되었을 경우 내플라즈마 유리의 표면에 불소 화합물층이 더욱 빠르고 두껍게 형성되고, 이에 따라 내플라즈마 특성이 더욱 향상될 수 있다. 여기서, MgO와 MgF2가 소정 비율(예를 들면, 90:1~80:20)의 몰비를 갖는 경우, 내플라즈마 특성이 더욱 향상될 수 있다.
또한, MgO와 MgF2를 포함하는 내플라즈마 유리는 경도, 유전 상수 및 밀도가 플라즈마 식각 장비 내에서 기존 부품들과 이질감없이 매칭되는 값을 가짐으로써, 기존의 플라즈마 식각 장비에 용이하게 채택될 수 있다.
일례로, 상술한 내플라즈마 유리는 반도체 또는 디스플레이 제조용 공정 챔버의 내부 부품일 수 있다. 일례로, 내부 부품은 포커스링(focus ring), 엣지링(edge ring), 커버링(cover ting), 링 샤워(ring shower), 인슐레이텨(insulator), EPD 윈도우(window), 전극(electrode), 뷰포트(view port), 인너셔터(inner shutter), 정전척(electro static chuck), 히터(heater), 챔버 라이너(chamber liner), 샤워 헤드(shower head), CVD(Chemical Vapor Deposition)용 보트(boat), 월 라이너(wall liner), 쉴드(shield), 콜드 패드(cold pad), 소스 헤드(source head), 아우터 라이너(outer liner), 디포지션 쉴드(deposition shiled), 어퍼 라이너(upper liner), 배출 플레이트(exhaust plate) 및/또는 마스크 프레임(mask frame)을 포함할 수 있다. 여기서, 상술한 내부 부품은 상술한 내플라즈마 유리 파우더를 용융, 압축 성형, 압축 소결 등의 다양한 방법을 통해 제조될 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 내플라즈마 유리 및 그 제조 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (14)

  1. SiO2 분말, Al2O3 분말, MgO 분말 및 MgF2 분말을 혼합하여 내플라즈마 유리 원료를 준비하는 단계;
    상기 내플라즈마 유리 원료를 용융시키는 단계;
    용융된 결과물을 유리전이온도(Tg)보다 높은 온도에서 서냉하는 단계;
    서냉된 결과물을 실온까지 로냉하는 단계; 및
    로냉된 내플라즈마 유리를 수득하는 단계를 포함하며,
    수득된 내플라즈마 유리는 SiO2 40∼75 몰%, Al2O3 5∼20 몰%, MgO 10∼40 몰% 및 MgF2를 0.01~10 몰%를 포함하는, 내플라즈마 유리의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 MgO와 상기 MgF2는 90:1~80:20의 몰비를 갖는, 내플라즈마 유리의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 수득된 내플라즈마 유리의 유리전이온도(Tg)는 700℃~800℃인, 내플라즈마 유리의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 수득된 내플라즈마 유리의 연화점(Tdsp)은 750℃~850℃인, 내플라즈마 유리의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 수득된 내플라즈마 유리는 불소(fluorine)와 아르곤(Ar)의 혼합 플라즈마 환경에 사용되는 유리이고, 상기 수득된 내플라즈마 유리는 불소와 아르곤의 혼합 플라즈마에 대하여 식각률이 15 nm/min보다 낮은 내플라즈마 특성을 갖는, 내플라즈마 유리의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 융용시키는 단계는 1300℃∼1500℃의 온도에서 수행되는, 내플라즈마 유리의 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 서냉 단계는 700℃~900℃의 온도에서 수행되는, 내플라즈마 유리의 제조 방법.
  8. SiO2 40∼75 몰%, Al2O3 5∼20 몰%, MgO 10∼40 몰% 및 MgF2를 0.01~10 몰%를 포함하는, 내플라즈마 유리.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 MgO와 상기 MgF2는 90:1~80:20의 몰비를 갖는, 내플라즈마 유리.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 내플라즈마 유리의 유리전이온도(Tg)는 700℃~800℃인, 내플라즈마 유리.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 내플라즈마 유리의 연화점(Tdsp)은 750℃~850℃인, 내플라즈마 유리.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 내플라즈마 유리는 불소(fluorine)와 아르곤(Ar)의 혼합 플라즈마 환경에 사용되는 유리이고, 상기 내플라즈마 유리는 불소와 아르곤의 혼합 플라즈마에 대하여 식각률이 15 nm/min보다 낮은 내플라즈마 특성을 갖는, 내플라즈마 유리.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 내플라즈마 유리는 반도체 제조용 공정 챔버의 내부 부품인, 내플라즈마 유리.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 내부 부품은 포커스링(focus ring), 엣지링(edge ring), 커버링(cover ting), 링 샤워(ring shower), 인슐레이텨(insulator), EPD 윈도우(window), 전극(electrode), 뷰포트(view port), 인너셔터(inner shutter), 정전척(electro static chuck), 히터(heater), 챔버 라이너(chamber liner), 샤워 헤드(shower head), CVD(Chemical Vapor Deposition)용 보트(boat), 월 라이너(wall liner), 쉴드(shield), 콜드 패드(cold pad), 소스 헤드(source head), 아우터 라이너(outer liner), 디포지션 쉴드(deposition shiled), 어퍼 라이너(upper liner), 배출 플레이트(exhaust plate) 및 마스크 프레임(mask frame) 중에서 어느 하나인, 내플라즈마 유리.






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