KR20230120297A - 방열기능을 가진 플라즈마 처리장치용 포커스 링 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 소정의 열전도도와 전기전도도를 갖는 전극 소재 분말을 소결하여 포커스 링 형상으로 형성되는 전극층; 상기 전극층의 상부면 및 측면에 소정 직경 이하의 조밀입자의 탄화규소가 적층되어 접합된 탄화규소 상층부; 상기 전극층과 탄화규소 상층부 사이에 형성되는 경계면 복합체층 또는 방지막층을 포함하여 3층 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 포커스 링과 그 제조방법을 개시한다.
이를 통하여, 본 발명은 플라즈마에 노출되는 포커스 링 상부 표면의 단차 및 경사면 등 기하학적 표면 상태에 무관하게 포커스 링 표면 전체에 걸쳐 조밀한 탄화규소 입자를 균일하게 형성하고 방열 기능과 플라즈마 입사각을 조절하는 기능을 수행할 수 있는 효과가 있다.
이를 통하여, 본 발명은 플라즈마에 노출되는 포커스 링 상부 표면의 단차 및 경사면 등 기하학적 표면 상태에 무관하게 포커스 링 표면 전체에 걸쳐 조밀한 탄화규소 입자를 균일하게 형성하고 방열 기능과 플라즈마 입사각을 조절하는 기능을 수행할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 방열기능을 가진 플라즈마 처리장치용 포커스 링 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마에 대한 내에칭성을 높이면서 방열기능 및 플라즈마 입사각을 조절할 수 있는, 방열기능을 가진 플라즈마 처리장치용 포커스 링 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조공정에서 사용되는 건식식각장치는 플라즈마를 이용하여 특정한 박막을 에칭하는 장치이다. 이는 에칭가스를 반응용기 내로 인입시키고, 이온화시킨 후, 웨이퍼 표면으로 가속시켜 웨이퍼 표면의 최상층을 물리적, 화학적으로 제거하며, 에칭의 조절이 용이하고, 생산성이 높으며, 수십 nm 수준의 미세 패턴형성이 가능하여 널리 사용되고 있다.
플라즈마 에칭에서의 균일한 에칭을 위하여 고려되어야 할 변수(parameter)들로는 에칭할 층의 두께와 밀도, 에칭가스의 에너지 및 온도, 포토레지스트의 접착성과 웨이퍼 표면의 상태 및 에칭 가스의 균일성 등을 들 수 있다. 특히, 에칭가스를 이온화시키고, 이온화된 에칭 가스를 웨이퍼 표면으로 가속시켜 에칭을 수행하는 원동력이 되는 고주파(RF: Radio frequency)의 조절은 중요한 변수가 될 수 있으며, 또한 실제 에칭 과정에서 직접적으로 그리고 용이하게 조절할 수 있는 변수로 고려된다.
그러나, 실제로 에칭이 이루어지는 웨이퍼를 기준으로 볼 때, 웨이퍼 표면 전체에 대한 균일한 에너지 분포를 갖도록 하는 고른 고주파의 적용은 필수적이며, 이러한 고주파의 적용시의 균일한 에너지 분포의 적용은 고주파의 출력 조절만으로는 달성될 수 없으며, 이를 해결하기 위하여는 고주파를 웨이퍼에 인가하는데 사용되는 고주파 전극으로서의 스테이지와 애노우드의 형태 및 실질적으로 웨이퍼를 고정시키는 기능을 하는 포커스 링 등에 의하여 크게 좌우된다.
이처럼 건식식각장치의 내에서 사용되는 포커스 링, 전극 등의 구조물들은 실리콘을 이용하여 제조하였다.
그러나 이러한 실리콘 재질의 구조물들은 역시 플라즈마에 노출되어 있으며, 표면이 에칭되어지며 그 에칭에 의해 수명이 단축되어 빈번하게 교체를 해주어야 한다.
이와 같은 구조물들의 빈번한 교체는 그 포커스 링의 교체를 위하여 건식 에칭 공정을 중단해야 하기 때문에 생산성이 저하되는 문제점이 있었으며, 그 구조물들의 에칭에 따른 에칭 부산물의 양이 증가하여 에칭 공정의 원활한 진행이 어려운 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점을 해소하기 위하여 탄화규소(SiC)를 이용하여 포커스 링을 제조하는 방법이 제안되었다. 등록특허 10-1178184호(특허문헌 1)에는 흑연 원판의 전면에 탄화규소를 증착한 후, 흑연 원판의 측면이 노출되도록 탄화규소층의 가장자리 둘레를 절단하고, 노출된 흑연 원판을 가로방향으로 절단 가공한 다음, 흑연 원판을 제거함으로써, 한 쌍의 탄화규소 원판을 획득하는 방법이 기재되어 있다. 이러한 탄화규소원판을 이용하여 전극이나 포커스 링을 제작할 수 있었다.
그러나 이와 같이 제조된 탄화규소 구조물들 역시 탄화규소 재질의 특징상 실리콘에 비해서는 플라즈마에 대한 내에칭성이 우수하기는 하지만 에칭이 진행된다. 따라서 시장에서는 탄화규소 구조물에 대한 내에칭성을 향상시킬 수 있는 기술이 요구되었으며, 이를 해소한 것이 등록특허 10-1447006호 (특허문헌 2)이다.
또한, 특허문헌 2는 흑연 원판에 탄화규소를 증착한 후, 흑연 원판을 제거하여 얻어진 탄화규소 구조물을 기재면이 플라즈마에 접촉되도록 구성함으로써, 성장면에 비하여 조밀하게 증착되는 기재면의 에칭률이 더 낮은 것을 이용하여 탄화규소 구조물의 수명을 연장시키는 것이다. 그러나 위의 방법은 방향성을 가지는 것이기 때문에 항상 기재면이 플라즈마에 접촉되는 방향으로 설치해야 효과가 있는 것으로, 설치시 주의가 요구되는 문제점이 있었다.
등록특허 10-1631797호(특허문헌 3)는 보다 진보된 방법으로 탄화규소 증착 단계를 두 단계로 나누어 내에칭성과 향상시키고 수명을 연장시켰으나, 포커스 링의 상부면에 단차와 경사면이 있을 경우 각각의 영역별로 에칭율을 동일하게 유지할 수는 없었다. 그 이유는 동일한 증착 공정이라고 하더라도 탄화규소가 증착되면서 탄화규소층 두께가 증가함에 따라 탄화규소 입자 크기가 증가하여, 포커스 링으로 가공할 경우, 단차 부위 또는 경사면에서 탄화규소 입자 크기가 달라지면서 에칭율도 달라지기 때문이다.
등록특허 제10-1547621호(특허문헌 4)에서는 특허문헌 2에서 지적된 바와 같이 플라즈마에 접촉되는 방향으로 포커스 링을 설치해야 하는 번거로움을 방지하기 위하여 탄화규소 베이스 구조물을 제작하여 이를 기재로 삼아 상하면의 결정크기가 유사해지도록 제안했으나 포커스 링의 두께가 두꺼워질 경우, 포커스 링의 상부면 단차와 경사면에 의한 에칭율 불균형을 근원적으로 회피할 수는 없다.
한편, 포커스 링 내부에 전극을 삽입하여 플라즈마 입사각을 조절하는 방식(등록특허 10-1980203, 특허문헌 5)이 제안되었고, 포커스 링에 전극을 부착하여 플라즈마 입사각을 조절하고 열을 발산시키는 기능을 제안했으나(US 8,043,971 B2, 특허문헌 6), 플라즈마에 노출되는 포커스 링의 표면에서의 에칭율을 균일하게 하면서 방열기능과 전극기능 세가지 효과를 동시에 구비하는 방법은 제안되지 않았다.
따라서 본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 포커스 링의 상부면의 단차 및 경사면을 따라 에칭율이 균일하면서 방열 효과를 높이는 동시에 플라즈마 입사각 조절 기능도 향상시킬 수 있는, 방열기능을 가진 플라즈마 처리장치용 포커스 링 및 그 제조방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치용 포커스 링 제조방법은, 흑연 기재로 이루어지고, 적어도 하나 이상의 포커스 링의 형상에 각각 대응하는 내부 공간을 형성하도록 내측으로 함몰되는 내부면을 적어도 하나 이상 구비하는 링 형상의 흑연 희생틀을 준비하는 단계; 소정 직경 이하의 조밀입자의 탄화규소로 상기 흑연 희생틀의 내부면을 증착하여 코팅함으로써 탄화규소 상층부를 형성하는 단계; 소정의 열전도도와 전기전도도를 갖는 전극 소재 분말로 상기 탄화규소 상층부가 형성된 상기 흑연 희생틀의 함몰된 내부 공간를 채워 전극 하층부를 형성하는 단계; 상기 전극 하층부를 소결하는 단계; 상기 흑연 희생틀, 탄화 규소 상층부 및 전극 하층부로 구성되는 링 구조물의 적어도 일면을 절단 및/또는 연마 가공하여 상기 흑연 희생틀을 외부로 노출시키는 단계; 및 상기 흑연 희생틀을 제거하여 포커스 링을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전극 하층부를 소결하는 단계는, 방열기능의 전극층을 형성함과 동시에 상기 탄화규소 상층부와 전극 하층부의 전극층 간의 반응에 의하여 상기 탄화규소 상층부와 전극 하층부의 접착을 강화하는 경계면 복합체층을 형성할 수 있다.
상기 전극 하층부를 소결하는 단계는, 상기 탄화규소 상층부와 전극 하층부 간의 접착성을 향상시키기 위하여 상기 탄화규소 상층부와 전극 하층부가 반응하여 경계면에서 상기 경계면 복합체층을 형성하는 온도에서 상기 전극 하층부를 소결할 수 있다.
상기 전극 소재 분말의 열전도도 및 전기전도도 각각은, 상기 탄화규소 상층부의 열전도도 및 전기전도도보다 각각 높을 수 있다.
상기 전극 소재 분말은, 상기 탄화규소 상층부의 열팽창 및 수축을 흡수할 수 있는 전연성의 금속계열 분말로 구성될 수 있다.
상기 전연성의 금속계열 분말은, 구리 분말일 수 있다.
상기 전극 소재 분말은, 탄소계열 분말 및 실리콘계열 분말 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 분말을 금속계열 분말에 혼합하여 구성하되, 상기 탄소계열 분말은, 흑연 분말, 그래핀 분말, 또는 CNT(Carbon Nano-Tube) 분말 중에서 적어도 하나 이상 선택되는 분말 또는 혼합 분말이고, 실리콘계열 분말은, 실리콘 분말, 탄화규소 분말 중에서 적어도 하나 이상 선택되는 분말 또는 혼합 분말이고, 금속계열 분말은, 구리 분말, 알루미늄 분말, 텅스텐 분말 중에서 적어도 하나 이상 선택되는 분말 또는 혼합 분말일 수 있다.
본 발명에 따른 플라즈마 처리장치용 포커스 링 제조방법은, 상기 탄화규소 상층부를 형성하는 단계와 상기 전극 하층부를 형성하는 단계 사이에, 상기 탄화규소 상층부와 전극 하층부 간의 반응을 방지하기 위한 방지막층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방지막층의 소재는, 타이타늄(Ti), 탄탈럼(Ta), 텅스텐(W), 탄화타이타늄(TiC), 질화타이타늄(TiN), 질화 탄탈럼(TaNi), TiW, Ta-Si-N, TiC, TiCN 중에서 선택되거나, 이들의 합금, 화합물, 또는 복합체일 수 있다.
본 발명에 따른 플라즈마 처리장치용 포커스 링 제조방법은, 상기 포커스 링을 획득하는 단계에서 얻어진 상기 포커스 링을 정밀가공 및/또는 연마하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 포커스 링을 정밀가공 및/또는 연마하는 단계는, 상기 포커스 링 표면에 점결함이 있는 경우에 탄화규소 또는 이트리움 산화물(Y2O3)을 용사하거나 에어로졸 증착법(aerosol deposition)으로 상기 점결함을 채우고 정밀가공 및/또는 연마하는 것일 수 있다.
상기 링 형상의 흑연 희생틀을 준비하는 단계는, 한 쌍의 포커스 링의 형상에 각각 대응하여 상기 한 쌍의 포커스 링의 형상이 마주보도록 상기 흑연 기재의 상면 및 하면에 상기 내부 공간과 내부면을 각각 형성하고, 상기 흑연 희생틀을 외부로 노출시키는 단계는, 상기 링 구조물의 상면과 하면을 절단가공하여 상기 흑연 희생틀을 외부로 노출시킬 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치용 포커스 링은, 소정의 열전도도와 전기전도도를 갖는 전극 소재 분말을 소결하여 포커스 링 형상으로 형성되는 전극층; 및 상기 전극층의 상부면 및 측면에 소정 직경 이하의 조밀입자의 탄화규소가 적층되어 접합된 탄화규소 상층부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플라즈마 처리장치용 포커스 링은, 상기 전극 소재 분말을 소결할 때, 상기 탄화규소 상층부와 전극층 간의 반응에 의하여 상기 탄화규소 상층부 및 전극층의 경계면에 상기 탄화규소 상층부와 전극층의 접착을 강화시키는 경계면 복합체층이 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 플라즈마 처리장치용 포커스 링은, 상기 전극 소재 분말을 소결할 때, 상기 탄화규소 상층부와 전극층 간의 반응을 방지하기 위하여 상기 탄화규소 상층부와 전극층 사이에 개재되어 형성된 방지막층을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 플라즈마 처리장치용 포커스 링은, 상기 전극 소재 분말은, 상기 탄화규소 상층부의 열팽창 및 수축을 흡수할 수 있는 전연성의 금속계열 분말로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 플라즈마 처리장치용 포커스 링은, 상기 전극 소재 분말은, 탄소계열 분말 및 실리콘계열 분말 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 분말을 금속계열 분말에 혼합하여 구성하되, 상기 탄소계열 분말은, 흑연 분말, 그래핀 분말, 또는 CNT(Carbon Nano-Tube) 분말 중에서 적어도 하나 이상 선택되는 분말 또는 혼합 분말이고, 실리콘계열 분말은, 실리콘 분말, 탄화규소 분말 중에서 적어도 하나 이상 선택되는 분말 또는 혼합 분말이고, 금속계열 분말은, 구리 분말, 알루미늄 분말, 텅스텐 분말 중에서 적어도 하나 이상 선택되는 분말 또는 혼합 분말일 수 있다.
본 발명에 따른 플라즈마 처리장치용 포커스 링은, 상기 방지막층의 소재는, 타이타늄(Ti), 탄탈럼(Ta), 텅스텐(W), 탄화타이타늄(TiC), 질화타이타늄(TiN), 질화 탄탈럼(TaNi), TiW, Ta-Si-N, TiC, TiCN 중에서 선택되거나, 이들의 합금, 화합물, 또는 복합체일 수 있다.
본 발명에 따른, 방열기능을 가진 플라즈마 처리장치용 포커스 링 및 그 제조방법은, 포커스 링의 외주면에 대응하여 내부로 함몰된 흑연 희생틀을 이용하여, 포커스 링 표면의 탄화규소 입자를 단차와 경사면을 따라 동일하고 조밀하게 증착함으로써, 포커스 링의 플라즈마에 대한 내에칭성을 향상시켜 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른, 방열기능을 가진 플라즈마 처리장치용 포커스 링 및 그 제조방법은, 포커스 링의 전극층의 전극에 의해 방열 기능이 가능하고 전극층에 전압을 인가하여 플라즈마 입사각을 조절할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치용 포커스 링 제조공정의 순서도이다.
도 2 내지 도 7은 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 제조공정에 따라 경계면 복합체층을 형성하는 플라즈마 처리장치용 포커스 링의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 방지막층을 형성하는 플라즈마 처리장치용 포커스 링 제조공정의 순서도이다.
도 8 내지 도 13은 도 8에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 제조공정에 따라 방지막층을 형성하는 플라즈마 처리장치용 포커스 링의 단면도이다.
도 14는 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치용 포커스 링의 단면도와 확대도이다.
도 2 내지 도 7은 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 제조공정에 따라 경계면 복합체층을 형성하는 플라즈마 처리장치용 포커스 링의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 방지막층을 형성하는 플라즈마 처리장치용 포커스 링 제조공정의 순서도이다.
도 8 내지 도 13은 도 8에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 제조공정에 따라 방지막층을 형성하는 플라즈마 처리장치용 포커스 링의 단면도이다.
도 14는 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치용 포커스 링의 단면도와 확대도이다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 이하의 상세한 설명은 예시적인 것에 지나지 않으며, 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 것에 불과하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치용 포커스 링 제조공정의 순서도이고, 도 2 내지 도 7은 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 제조공정에 따라 경계면 복합체층(40)을 형성하는 플라즈마 처리장치용 포커스 링의 단면도이다.
도 2 내지 도 7을 이용하여 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치용 포커스 링 제조방법을 설명하면, 흑연 희생틀(10) 준비 단계(S100)는, 전체적으로 도 14에 도시되어 있는 포커스 링(200)과 같은 링 형태이며 포커스 링(200) 외주면에 대응하여 함몰된 형상을 갖는 내부 공간(11)과 내부 공간(11)을 정의하는 내부면(12)을 갖는 흑연 희생틀(10)을 준비하는 단계이다. 즉, 내부면(12)은 포커스 링(200)의 상부면 윤곽과, 포커스 링(200)의 양 측면 부위의 윤곽을 가지며 포커스 링(200)의 바닥에 대응하는 부분은 개방되어 내부 공간(11)이 정의된다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치용 포커스 링은, 링 형태로 가공한 흑연 기재의 단면이 포커스 링(200) 외주면에 대응하여 흑연 기재의 내측으로 함몰되도록 가공한 흑연 희생틀(10)이 도시되어 있다.
흑연 희생틀(10)의 기재를 흑연으로 선택하는 이유는 흑연의 열팽창 계수가 탄화규소와 비슷하여 고온에서 탄화규소를 증착할 경우 균열 등의 불량 발생을 방지할 수 있으며, 탄화규소가 탄소를 포함하고 있어서 동일한 탄소로 형성된 흑연에서 탄화규소가 우수하게 증착되고 흑연 기재의 가격과 가공 비용이 저렴하기 때문이다.
흑연 희생틀(10)은 흑연괴를 가공하여 제조할 수 있다. 흑연은 가공성이 매우 우수하기 때문에 도 2의 구성과 같은 구조의 흑연 희생틀(10)을 제조하는 것은 매우 용이하며, 제조에 소요되는 시간도 상대적으로 매우 짧아 종합적인 제조단가를 낮출 수 있다.
흑연 희생틀(10)은 흑연의 열팽창계수와 탄화규소의 열팽창 계수를 고려할 때, 미가공 상태의 포커스 링을 획득하는 단계(S600) 후 얻어지는 미가공 포커스 링을 포커스 링 규격에 맞추어 정밀가공 및/또는 연마하는 것을 감안하여 공차를 +0.5mm까지 반영할 수 있다.
탄화규소 상층부(20)를 형성하는 단계(S200)는, 흑연 희생틀(10)의 내부면(12)에 탄화규소를 증착하여 포커스 링(200)의 탄화규소 상층부(20)를 형성하는 단계이다. 이때, 탄화규소 상층부(20)는, 도 3에 도시된 바와 같이 흑연 희생틀(10)의 전체 표면에 탄화규소가 증착되어 형성될 수 있으나, 탄화규소가 흑연 희생틀(10)의 내부면(12)에만 증착되어 형성되는 경우를 배제하는 것은 아니다.
탄화규소를 화학기상증착법으로 증착할 때의 공정 변수는, 증착온도, 원료가스 압력, 및 원료가스 체류시간일 수 있다. 이러한 조건들에 의해 탄화규소의 성막속도와 성막을 구성하는 탄화규소의 입자 크기가 결정된다. 또한, 화학기상증착법에서 소정 직경 이하의 조밀한 입자 크기의 탄화규소층을 증착할 때에는 시간당 40μm 이하의 성막 속도로 증착 공정을 수행할 수 있다. 여기에서, 조밀입자의 탄화규소는 모재가 되는 흑연 희생틀(10)의 결정입자 크기와 유사한 크기의 탄화규소 입자를 뜻한다.
탄화규소 상층부(20)를 형성하는 단계(S200)는, 상술한 공정 변수를 조절하여, 도 3에 도시된 것과 같이 흑연 희생틀(10)의 전체 표면, 또는 적어도 내부 공간(11)을 이루는 내부면(12)을 포함하는 표면에 탄화규소가 증착되어 탄화규소 상층부(20)가 형성된다.
도 3을 참조하면, 탄화규소 상층부(20)는, 흑연 희생틀(10) 전체면에 조밀한 탄화규소 입자를 4mm두께 이하로 증착하여 형성될 수 있다.
그 다음, 전극 하층부(30)를 형성하는 단계(S300)는, 도 4에 도시한 바와 같이 방열기능을 갖는 전극 소재 분말로 흑연 희생틀(10)의 내부 공간(11)을 완전히 채워 전극 하층부(30)를 형성하는 단계이다. 도 4에는 탄화규소 상층부(20)가 형성된 흑연 희생틀(10)의 내부 공간(11)에 방열기능의 전극 소재 분말로 채워진 전극 하층부(30)가 도시되어 있다.
여기에서, 전극 하층부(30)가 방열 기능을 필요로 하는 이유는 식각 공정 중에 웨이퍼 온도와 포커스 링(200)의 온도를 동일하게 맞추기 위해서이다. 만약, 포커스 링(200)의 온도가 웨이퍼 온도보다 높게 되면 공정가스가 웨이퍼 가장자리로 집중하게 되어 웨이퍼 가장자리가 웨이퍼 중앙보다 과다하게 식각될 수 있다. 이와 반대로 포커스 링(200) 온도가 웨이퍼 온도보다 낮게 되면 파티클에 의한 오염이 발생할 수 있다. 따라서, 포커스의 방열을 적절하게 조절할 수 있는 방열 수단이 필요하므로 전극 하층부(30)에 의한 전극이 방열 기능을 겸비하도록 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 전극 하층부(30)가 전극 기능을 필요로 하는 이유는 플라즈마 입사각을 포커스 링(200)에서 조절하기 위해서이다. 포커스 링(200)은 식각 공정 과정을 거치면서 마모되기 시작하는데, 이때 포커스 링(200)의 외형이 변하면서 플라즈마가 기판 중심으로 휘어지는 현상이 발생할 수 있다. 이러한 플라즈마의 휘어짐은 포커스 링(200)에 전압을 인가하여 플라즈마 입사각이 휘는 것을 바로 잡아줌으로써 보상해줄 수 있다.
따라서, 위와 같은 이유로 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치용 포커스 링은 방열 기능과 전극 기능을 겸비하도록 구성하는 것이 바람직하다.
이를 위하여, 전극 하층부(30)를 구성하는 전극 소재 분말은, 탄소계열 분말과 금속계열 분말을 혼합한 분말이거나, 실리콘계열 분말과 금속계열 분말을 혼합한 분말이거나, 탄소계열 분말과 실리콘계열 분말과 금속계열 분말을 혼합한 분말일 수 있다.
분말을 혼합할 때는, 탄화규소 상층부(20)와 열팽창율이 비슷하고, 탄화규소 상층부(20)보다 열전도도와 전기전도도가 높아지도록 선택하는 분말 및 그 혼합비를 고려할 수 있다.
열팽창율을 고려하여 선택하는 분말은 탄소계열 분말로서 흑연, 그래핀, CNT 중에서 적어도 하나 이상 선택되는 분말 또는 혼합 분말일 수 있고, 전기전도도와 열전도도를 고려하여 선택하는 분말은 금속계열 분말로서 구리 분말, 알루미늄 분말, 텅스텐 분말 중에서 적어도 하나 이상 선택되는 분말 또는 혼합 분말일 수 있다. 그 외에 실리콘계열 분말은 실리콘 분말, 탄화규소 분말 중에서 적어도 하나 이상 선택되는 분말 또는 혼합 분말일 수 있다.
상술한 바와 같이, 전극 소재 분말은, 상술한 탄소계열 분말과 금속계열 분말을 혼합하거나, 실리콘계열 분말과 금속계열 분말을 혼합하거나, 또는 이 세가지 분말을 혼합한 분말을 선택할 수 있으나, 만약 금속 전극이 전연성을 갖추고 있어서 탄화규소 상층부(20)의 열팽창 또는 수축을 흡수할 수 있는 경우에는, 예컨대 구리 전극의 경우에는 금속계열 분말로서 구리 분말이 단독으로 전극 소재 분말로 사용될 수 있다.
전극 하층부(30)를 소결하는 단계(S400)는, 탄화규소 상층부(20)와 전극 하층부(30) 사이의 경계면에 경계면 복합체층(40)을 형성하는 동시에 전극 하층부(30)가 소결되는 범위로 소결온도를 선택하여 상술한 전극 소재 분말을 소결하는 단계이다. 이와 같이 전극 하층부(30)의 방열기능 전극 소재 분말을 소결하면 탄화규소 상층부(20)와 전극 하층부(30) 간의 반응에 의하여 그 경계면에 경계면 복합체층(40)이 형성되어 탄화규소 상층부(20)와 전극 하층부(30)가 견고하게 접착하게 되고, 전극 소재 분말은 소결되어 도 5에 도시된 것과 같이 전극층(31)을 형성하게 된다. 도 5를 참조하면, 방열기능의 전극 소재 분말을 소결하여 탄화규소 상층부(20)와 전극 하층부(30)의 방열기능 전극 소재 분말이 반응하여 형성된 경계면 복합체층(40)과 전극 소재 분말이 소결된 후 형성된 방열기능의 전극층(31)이 도시되어 있다.
이때, 소결온도 범위에서 탄화규소 상층부(20)와 전극 하층부(30)가 지나치게 반응하는 것을 방지하기 위하여 전극 하층부(30)를 형성하기 전에 탄화규소 상층부(20)에 방지막층(50)을 증착한 후 전극 하층부(30)의 방열기능 전극 소재 분말을 채우고 소결하는 것도 가능하다. 이에 관한 사항은 후술하기로 한다.
흑연 희생틀(10)을 노출시키는 단계(S500)는, 흑연 희생틀(10), 탄화규소 상부층(20), 경계면 복합체층(40), 및 전극 하층부(30) 또는 전극층(31)으로 구성된 링 구조물(100)의 적어도 일면을 제거하여 흑연 희생틀(10)을 외부로 노출시키는 단계이다.
여기에서, 제거 방법은 절단 및/또는 연마의 방법을 사용할 수 있으며, 흑연 희생틀(10)을 외부로 노출시키는 것이라면 링 구조물(100)의 적어도 일면을 절단 및/또는 연마 가공하는 것을 배제하는 것은 아니나, 절단 또는 연마의 가공 편의성 및 이후에 흑연 희생틀(10)을 제거하는 효율성 등을 고려할 때, 도 6에 도시된 예시처럼 링 구조물(100)의 상면 및 저면 측을 제거하는 것이 바람직하다.
도 6을 참조하면, 흑연 희생틀(10), 탄화규소 상층부(20), 경계면 복합체층(40), 및 전극 하층부(30) 또는 전극층(31)으로 이루어진 링 구조물(100)의 상하면을 절단한 단면이 도시되어 있다. 이와 같이 링 구조물(100)의 상면의 적어도 일부와 저면의 적어도 일부를 제거함으로써, 흑연 희생틀(10)과 전극층(31)의 저면이 노출된다.
흑연 희생틀(10)을 제거하여 포커스 링(200)을 획득하는 단계(S600)는, 앞의 흑연 희생틀(10)을 노출시키는 단계(S500)에 의하여 외부로 노출된 흑연 희생틀(10)을 제거하여 포커스 링(200)을 남기는 단계이다. 도 7에는 노출된 흑연 희생틀(10)을 제거한 후 획득된 한 쌍의 포커스 링(200)이 도시되어 있다.
노출된 흑연 희생틀(10)을 제거하는 방법으로는 샌드블라스트로 흑연을 제거하거나, 화학적인 방법으로 제거하거나, 산소를 이용하여 탄소 성분인 흑연 희생틀(10)을 산화시켜 제거하는 방법을 사용할 수 있다.
이 중에서, 산화시켜 제거하는 방법은, 산화를 위하여 산소가 공급되는 조건에서 400℃~1800℃로 승온시켜 흑연 희생틀(10)을 산화시킬 수 있다. 이러한 산화에 의해 이산화탄소가 발생되며, 흑연 희생틀(10)은 빠르게 제거된다. 이때 링 구조물(100)의 양 측면에 위치한 탄화규소 상층부(20)도 흑연 희생틀(10)이 제거되면서 자연히 같이 제거된다.
이번 단계(S600)에서 획득된 포커스 링(200)은 미가공 상태이므로, 설계 사양을 충족시키거나 표면상의 각종 결함을 제거하기 위하여 이후에 정밀가공 및/또는 연마 단계를 더 거칠 수 있다.
마지막으로, 미가공 상태의 포커스 링(200)을 정밀가공 및/또는 연마하는 가공 단계(S700)는, 이전의 흑연 희생틀(10)을 제거하여 포커스 링(200)을 획득하는 단계(S600)를 통하여 얻어진 포커스 링(200)의 탄화규소 상층부(20)의 표면 결함을 제거하고, 0.5mm 이하 공차를 정밀가공하고 연마하여 최종 포커스 링(200)을 획득하는 단계이다.
이전 단계(S600)에서 흑연 희생틀(10)을 제거하면, 흑연 희생틀(10)의 내부면(12)에 증착된 탄화규소 상층부(20), 경계면 복합체층(40) 및 방열기능의 전극층(31)만 남게 되며, 탄화규소 상층부(20) 표면 결함 중, 피트(pit)형 점결함은 용사법 혹은 에어로졸 증착법을 이용하여 탄화규소 또는 이트리움 산화물(Y2O3)로 채운 후, 정밀 가공 및/또는 연마하여 본 발명의 일 실시예에 따른 최종의 포커스 링(200)을 획득하게 된다.
앞에서 상술한 바와 같이, 전극 하층부(30)를 소결하는 단계(S400)에서 탄화규소 상층부(20)와 전극 하층부(30)가 지나치에 반응하는 것을 방지하기 위하여 탄화규소 상층부(20)에 방지막층(50)을 증착하는 구성을 고려할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리장치용 포커스 링 제조공정의 순서도이고, 도 9 내지 도 13은 도 8에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 제조공정에 따라 방지막층(50)을 포함하는 플라즈마 처리장치용 포커스 링의 단면도이다.
도 9 내지 도 13을 이용하여 도 8에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리장치용 포커스 링 제조방법을 설명하면, 먼저, 흑연 희생틀(10) 준비 단계(S100) 및 탄화규소 상층부(20)를 형성하는 단계(S200)는, 앞에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 흑연 희생틀(10) 준비 단계(S100) 및 탄화규소 상층부(20)를 형성하는 단계(S200)와 동일하므로 여기에서 자세한 설명은 생략하기로 한다.
방지막층(50)을 형성하는 단계(S800)는, 이후의 전극 하층부(30)를 형성하는 단계(S300)에서 형성된 전극 하층부(30)를 소결할 때, 소결온도 범위에서 탄화규소 상층부(20)와 전극 하층부(30)가 지나치게 반응하는 것을 방지하기 위하여 전극 하층부(30)를 형성하기 전에 탄화규소 상층부(20)에 방지막층(50)을 증착하는 단계이다. 도 9에는 흑연 희생틀(10)에 두께 4 mm 이하의 조밀입자의 탄화규소 상층부(20)에 방지막층(50)이 증착된 구성이 도시되어 있다.
방지막층(50)은 탄화규소 상층부(20)와 접착하고 전극 하층부(30)의 방열기능 전극층(31)과도 접착하는 소재로서, 열팽창율, 열전도도, 전기전도도를 고려하여 소재와 막 두께를 결정할 수 있으며, 방지막층(50)의 소재는 타이타늄(Ti), 탄탈럼(Ta), 텅스텐(W), 탄화타이타늄(TiC), 질화타이타늄(TiN), 질화 탄탈럼(TaNi), TiW, Ta-Si-N, TiC, TiCN 중에서 선택되거나 이들의 합금, 화합물 또는 복합체일 수 있다.
그 다음, 전극 하층부(30)를 형성하는 단계(S300)는, 도 10에 도시한 바와 같이 방열기능을 갖는 전극 소재 분말로 흑연 희생틀(10)의 내부 공간(11)을 완전히 채워 전극 하층부(30)를 형성하는 단계이다. 도 10에는 탄화규소 상층부(20)에 방지막층(50)이 증착된 흑연 희생틀(10)의 내부 공간(11)에 방열기능의 전극 소재 분말로 채워진 전극 하층부(30)가 도시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에서 설명한 것과 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치용 포커스 링은 방열 기능과 전극 기능을 겸비하도록 구성하는 것이 바람직하므로, 전극 하층부(30)를 구성하는 전극 소재 분말은, 탄소계열 분말과 금속계열 분말을 혼합한 분말이거나, 실리콘계열 분말과 금속계열 분말을 혼합한 분말이거나, 탄소계열 분말과 실리콘계열 분말과 금속계열 분말을 혼합한 분말일 수 있다.
분말을 혼합할 때는, 탄화규소 상층부(20)와 열팽창율이 비슷하고, 탄화규소 상층부(20)보다 열전도도와 전기전도도가 높아지도록 선택하는 분말 및 그 혼합비를 고려할 수 있다.
열팽창율을 고려하여 선택하는 분말은 탄소계열 분말로서 흑연, 그래핀, CNT 중에서 적어도 하나 이상 선택되는 분말 또는 혼합 분말일 수 있고, 전기전도도와 열전도도를 고려하여 선택하는 분말은 금속계열 분말로서 구리 분말, 알루미늄 분말, 텅스텐 분말 중에서 적어도 하나 이상 선택되는 분말 또는 혼합 분말일 수 있다. 그 외에 실리콘계열 분말은 실리콘 분말, 탄화규소 분말 중에서 적어도 하나 이상 선택되는 분말 또는 혼합 분말일 수 있다.
상술한 바와 같이, 전극 소재 분말은, 상술한 탄소계열 분말과 금속계열 분말을 혼합하거나, 실리콘계열 분말과 금속계열 분말을 혼합하거나, 또는 이 세가지 분말을 혼합한 분말을 선택할 수 있으나, 만약 금속 전극이 전연성을 갖추고 있어서 탄화규소 상층부(20)의 열팽창 또는 수축을 흡수할 수 있는 경우에는, 예컨대 구리 전극의 경우에는 금속계열 분말로서 구리 분말이 단독으로 전극 소재 분말로 사용될 수 있다.
전극 하층부(30)를 소결하는 단계(S400)는, 전극 하층부(30)가 소결되는 범위로 소결온도를 선택하여 상술한 전극 소재 분말을 소결하는 단계이다. 이와 같이 전극 하층부(30)의 방열기능 전극 소재 분말을 소결하면 방지막층(50)이 없을 때와 달리 탄화규소 상층부(20)와 전극 하층부(30) 간의 반응에 의한 경계면 복합체층(40)의 형성없이, 전극 소재 분말은 소결되어 도 11에 도시된 것과 같이 전극층(31)을 형성하게 된다. 도 11을 참조하면, 탄화규소 상층부(20)에 증착되어 있는 방지막층(50)과, 전극 하층부(30)의 방열기능 전극 소재 분말을 소결하여 형성된 방열기능의 전극층(31)이 도시되어 있다. 이때, 방지막층(50)은 전극 하층부(30)의 소결 시에 탄화규소 상층부(20)와 전극 하층부(30)가 지나치게 반응하는 것을 방지하는 역할을 한다.
다만, 방지막층(50)은, 탄화규소 상층부(20)와의 반응 및 전극 하층부(30)와의 반응은 무시할만한 수준이면서 접합이 잘되는 소재로 선택될 수 있으며, 일례로서 질화티타늄(TiN)을 포함하는 소재로 형성될 수 있다.
예컨대, 전극 하층부(30)가 Cu일 때, 방지막층(50)이 없으면 대개 탄화규소 상층부(20)와 전극 하층부(30)가 만나 실리사이드(Si 화합물)로서 SiCu의 경계면 복합체층(40)을 형성하나, 방지막층(50)이 TiN으로 형성되어 있는 경우에는 방지막층(50)이 탄화규소 상층부(20)의 Si 및 전극 하층부(30)의 Cu와도 반응하지 않고 접합이 되게 된다.
흑연 희생틀(10)을 노출시키는 단계(S500)는, 흑연 희생틀(10), 탄화규소 상부층(20), 방지막층(50), 및 전극 하층부(30) 또는 전극층(31)으로 구성된 링 구조물(100)의 적어도 일면을 제거하여 흑연 희생틀(10)을 외부로 노출시키는 단계이다.
여기에서, 제거 방법은 절단 및/또는 연마의 방법을 사용할 수 있으며, 흑연 희생틀(10)을 외부로 노출시키는 것이라면 링 구조물(100)의 적어도 일면을 절단 및/또는 연마 가공하는 것을 배제하는 것은 아니나, 절단 또는 연마의 가공 편의성 및 이후에 흑연 희생틀(10)을 제거하는 효율성 등을 고려할 때, 도 12에 도시된 예시처럼 링 구조물(100)의 상면 및 저면 측을 제거하는 것이 바람직하다.
도 12를 참조하면, 흑연 희생틀(10), 탄화규소 상층부(20), 방지막층(50), 및 전극 하층부(30) 또는 전극층(31)으로 이루어진 링 구조물(100)의 상하면을 절단한 단면이 도시되어 있다. 이와 같이 링 구조물(100)의 상면의 적어도 일부와 저면의 적어도 일부를 제거함으로써, 흑연 희생틀(10)과 전극층(31)의 저면이 노출된다.
흑연 희생틀(10)을 제거하여 포커스 링(200)을 획득하는 단계(S600)는, 앞의 흑연 희생틀(10)을 노출시키는 단계(S500)에 의하여 외부로 노출된 흑연 희생틀(10)을 제거하여 포커스 링(200)을 남기는 단계이다. 도 13에는 노출된 흑연 희생틀(10)을 제거한 후 획득된 한 쌍의 포커스 링(200)이 도시되어 있다.
노출된 흑연 희생틀(10)을 제거하는 방법으로는 샌드블라스트로 흑연을 제거하거나, 화학적인 방법으로 제거하거나, 산소를 이용하여 탄소 성분인 흑연 희생틀(10)을 산화시켜 제거하는 방법을 사용할 수 있다. 이에 대한 자세한 사항은 본 발명의 일 실시예에서 이미 설명하였으므로 여기에서는 설명을 생략하기로 한다.
흑연 희생틀(10)을 제거한 후 획득된 포커스 링(200)은 미가공 상태이므로, 설계 사양을 충족시키거나 표면상의 각종 결함을 제거하기 위하여 이후에 정밀가공 및/또는 연마 단계를 더 거칠 수 있다.
마지막으로, 미가공 상태의 포커스 링(200)을 정밀가공 및/또는 연마하는 가공 단계(S700)는, 흑연 희생틀(10)을 제거하여 포커스 링(200)을 획득하는 단계(S600)를 통하여 얻어진 포커스 링(200)의 탄화규소 상층부(20)의 표면 결함을 제거하고, 0.5mm 이하 공차를 정밀가공하고 연마하여 최종 포커스 링(200)을 획득하는 단계이다.
미가공 상태의 포커스 링(200)의 탄화규소 상층부(20) 표면 결함 중 피트(pit)형 점결함은 용사법 혹은 에어로졸 증착법을 이용하여 탄화규소 또는 이트리움 산화물(Y2O3)로 채운 후, 정밀 가공 및/또는 연마하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 최종의 포커스 링(200)을 획득하게 된다.
이처럼 본 발명의 일 실시예 및 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리장치용 포커스 링 제조방법은, 탄화규소를 흑연 희생틀(10)의 내부면(12)을 따라 증착하게 되므로 포커스 링(200) 상부면 외곽의 기하학적 형상에 제한받지 않고 단차와 경사면에 걸쳐 조밀한 입자의 탄화규소층을 형성하는 것이 가능하게 된다.
도 14는 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치용 포커스 링(200)의 단면도와 확대도이다.
도 14를 참조하면, 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치용 포커스 링은, 내부에 탄화규소의 열전도도보다 높은 값을 갖는 방열소재로 채워진 전극층(31)이 형성되므로 방열기능이 가능해진다. 또한, 포커스 링(200) 내부에 탄화규소보다 전기전도도가 높은 값을 갖는 전극소재로 채워진 전극층(31)이 형성되므로 전극에 전압을 인가하여 플라즈마 입사각을 조절하는 것이 가능해진다.
따라서, 본 발명의 포커스 링(200)은 방열기능 전극을 포함하는 포커스 링(200)이 될 수 있으며 포커스 링(200)의 표면 형상은 흑연 희생틀(10)로 정의되고 포커스 링(200)의 바닥면은 흑연 희생틀(10)의 구조 제원에서 정해지고 흑연 희생틀을 노출시키기 위한 절단 또는 연마 시에 정의되기 때문에 별도로 정밀 가공할 필요가 없어 공정시간을 단축하고 제조 비용을 줄일 수 있게 된다.
이상에서는, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시 예를 기초로 본 발명을 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 흑연 희생틀
11: 내부 공간
12: 내부면 20: 탄화규소 상층부
30: 전극 하층부 31: 전극층
40: 경계면 복합체층 50: 방지막층
100: 링 구조물 200: 포커스 링
12: 내부면 20: 탄화규소 상층부
30: 전극 하층부 31: 전극층
40: 경계면 복합체층 50: 방지막층
100: 링 구조물 200: 포커스 링
Claims (18)
- 흑연 기재로 이루어지고, 적어도 하나 이상의 포커스 링의 형상에 각각 대응하는 내부 공간을 형성하도록 내측으로 함몰되는 내부면을 적어도 하나 이상 구비하는 링 형상의 흑연 희생틀을 준비하는 단계;
소정 직경 이하의 조밀입자의 탄화규소로 상기 흑연 희생틀의 내부면을 증착하여 코팅함으로써 탄화규소 상층부를 형성하는 단계;
소정의 열전도도와 전기전도도를 갖는 전극 소재 분말로 상기 탄화규소 상층부가 형성된 상기 흑연 희생틀의 함몰된 내부 공간를 채워 전극 하층부를 형성하는 단계;
상기 전극 하층부를 소결하는 단계;
상기 흑연 희생틀, 탄화 규소 상층부 및 전극 하층부로 구성되는 링 구조물의 적어도 일면을 절단 및/또는 연마 가공하여 상기 흑연 희생틀을 외부로 노출시키는 단계; 및
상기 흑연 희생틀을 제거하여 포커스 링을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 포커스 링 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 전극 하층부를 소결하는 단계는, 방열기능의 전극층을 형성함과 동시에 상기 탄화규소 상층부와 전극 하층부의 전극층 간의 반응에 의하여 상기 탄화규소 상층부와 전극 하층부의 접착을 강화하는 경계면 복합체층을 형성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 포커스 링 제조방법.
- 제2항에 있어서,
상기 전극 하층부를 소결하는 단계는, 상기 탄화규소 상층부와 전극 하층부 간의 접착성을 향상시키기 위하여 상기 탄화규소 상층부와 전극 하층부가 반응하여 경계면에서 상기 경계면 복합체층을 형성하는 온도에서 상기 전극 하층부를 소결하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 포커스 링 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 전극 소재 분말의 열전도도 및 전기전도도 각각은, 상기 탄화규소 상층부의 열전도도 및 전기전도도보다 각각 높은 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 포커스 링 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 전극 소재 분말은, 상기 탄화규소 상층부의 열팽창 및 수축을 흡수할 수 있는 전연성의 금속계열 분말로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 포커스 링 제조방법.
- 제5항에 있어서,
상기 전연성의 금속계열 분말은, 구리 분말인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 포커스 링 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 전극 소재 분말은, 탄소계열 분말 및 실리콘계열 분말 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 분말을 금속계열 분말에 혼합하여 구성하되,
상기 탄소계열 분말은, 흑연 분말, 그래핀 분말, 또는 CNT(Carbon Nano-Tube) 분말 중에서 적어도 하나 이상 선택되는 분말 또는 혼합 분말이고,
실리콘계열 분말은, 실리콘 분말, 탄화규소 분말 중에서 적어도 하나 이상 선택되는 분말 또는 혼합 분말이고,
금속계열 분말은, 구리 분말, 알루미늄 분말, 텅스텐 분말 중에서 적어도 하나 이상 선택되는 분말 또는 혼합 분말인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 포커스 링 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 탄화규소 상층부를 형성하는 단계와 상기 전극 하층부를 형성하는 단계 사이에, 상기 탄화규소 상층부와 전극 하층부 간의 반응을 방지하기 위한 방지막층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 포커스 링 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 방지막층의 소재는, 타이타늄(Ti), 탄탈럼(Ta), 텅스텐(W), 탄화타이타늄(TiC), 질화타이타늄(TiN), 질화 탄탈럼(TaNi), TiW, Ta-Si-N, TiC, TiCN 중에서 선택되거나, 이들의 합금, 화합물, 또는 복합체인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 포커스 링 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 포커스 링을 획득하는 단계에서 얻어진 상기 포커스 링을 정밀가공 및/또는 연마하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 포커스 링 제조방법.
- 제10항에 있어서,
상기 포커스 링을 정밀가공 및/또는 연마하는 단계는, 상기 포커스 링 표면에 점결함이 있는 경우에 탄화규소 또는 이트리움 산화물(Y2O3)을 용사하거나 에어로졸 증착법(aerosol deposition)으로 상기 점결함을 채우고 정밀가공 및/또는 연마하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 포커스 링 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 링 형상의 흑연 희생틀을 준비하는 단계는, 한 쌍의 포커스 링의 형상에 각각 대응하여 상기 한 쌍의 포커스 링의 형상이 마주보도록 상기 흑연 기재의 상면 및 하면에 상기 내부 공간과 내부면을 각각 형성하고,
상기 흑연 희생틀을 외부로 노출시키는 단계는, 상기 링 구조물의 상면과 하면을 절단가공하여 상기 흑연 희생틀을 외부로 노출시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 포커스 링 제조방법.
- 소정의 열전도도와 전기전도도를 갖는 전극 소재 분말을 소결하여 포커스 링 형상으로 형성되는 전극층; 및
상기 전극층의 상부면 및 측면에 소정 직경 이하의 조밀입자의 탄화규소가 적층되어 접합된 탄화규소 상층부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 포커스 링.
- 제13항에 있어서,
상기 전극 소재 분말을 소결할 때, 상기 탄화규소 상층부와 전극층 간의 반응에 의하여 상기 탄화규소 상층부 및 전극층의 경계면에 상기 탄화규소 상층부와 전극층의 접착을 강화시키는 경계면 복합체층이 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 포커스 링.
- 제13항에 있어서,
상기 전극 소재 분말을 소결할 때, 상기 탄화규소 상층부와 전극층 간의 반응을 방지하기 위하여 상기 탄화규소 상층부와 전극층 사이에 개재되어 형성된 방지막층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 포커스 링.
- 제13항에 있어서,
상기 전극 소재 분말은, 상기 탄화규소 상층부의 열팽창 및 수축을 흡수할 수 있는 전연성의 금속계열 분말로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 포커스 링.
- 제13항에 있어서,
상기 전극 소재 분말은, 탄소계열 분말 및 실리콘계열 분말 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 분말을 금속계열 분말에 혼합하여 구성하되,
상기 탄소계열 분말은, 흑연 분말, 그래핀 분말, 또는 CNT(Carbon Nano-Tube) 분말 중에서 적어도 하나 이상 선택되는 분말 또는 혼합 분말이고,
실리콘계열 분말은, 실리콘 분말, 탄화규소 분말 중에서 적어도 하나 이상 선택되는 분말 또는 혼합 분말이고,
금속계열 분말은, 구리 분말, 알루미늄 분말, 텅스텐 분말 중에서 적어도 하나 이상 선택되는 분말 또는 혼합 분말인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 포커스 링.
- 제15항에 있어서,
상기 방지막층의 소재는, 타이타늄(Ti), 탄탈럼(Ta), 텅스텐(W), 탄화타이타늄(TiC), 질화타이타늄(TiN), 질화 탄탈럼(TaNi), TiW, Ta-Si-N, TiC, TiCN 중에서 선택되거나, 이들의 합금, 화합물, 또는 복합체인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 포커스 링.
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