WO2018117557A1 - 반도체 제조용 부품, 복합체 코팅층을 포함하는 반도체 제조용 부품 및 그 제조방법 - Google Patents

반도체 제조용 부품, 복합체 코팅층을 포함하는 반도체 제조용 부품 및 그 제조방법 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor manufacturing part for manufacturing a semiconductor device using a substrate such as a wafer in a dry etching process, a semiconductor manufacturing part including a composite coating layer, and a method for manufacturing the same, more particularly comprising SiC and C.
  • the present invention relates to a semiconductor manufacturing part including a composite, a semiconductor manufacturing part including the composite coating layer, and a method of manufacturing the same.
  • a plasma treatment technique used in a semiconductor manufacturing process is a method of etching an object using a gas as one of dry etching processes. This is followed by a process of injecting an etching gas into the reaction vessel, ionizing and then accelerating to the wafer surface to physically and chemically remove the wafer surface.
  • This method is widely used because it is easy to control the etching, high productivity, and fine pattern formation of several tens of nm.
  • Parameters to be considered for uniform etching in plasma etching include the thickness and density of the layer to be etched, the energy and temperature of the etching gas, the adhesion of the photoresist and the state of the wafer surface, and the uniformity of the etching gas. Can be.
  • the control of radio frequency (RF) which is the driving force for ionizing the etching gas and accelerating the ionized etching gas to the wafer surface, can be an important variable, and also directly and in the actual etching process. It is considered an easily adjustable variable.
  • An object of the present invention is to solve the above problems, and an object of the present invention is to include a composite including SiC and C as an example, and by adjusting the Si: C atomic ratio in the composite, To provide a semiconductor manufacturing component, a composite coating layer, and a method for manufacturing the semiconductor manufacturing component having a better plasma resistance.
  • a semiconductor manufacturing part comprising a composite including SiC and C, wherein the Si: C atomic ratio is 1: 1.1 to 1: 2.8.
  • the Si: C atomic ratio may be 1: 1.1 to 1: 1.3.
  • the semiconductor manufacturing component may be a plasma processing apparatus component including at least one selected from the group consisting of a focus ring, an electrode unit, and a conductor.
  • C in the composite, C may be present between the SiCs.
  • C may be present as pyrolytic carbon.
  • a semiconductor manufacturing component And a composite coating layer comprising SiC and C, formed on at least one surface of the semiconductor manufacturing part, wherein the Si: C atomic ratio is 1: 1.1 to 1: 2.8, including the composite coating layer.
  • a composite coating layer comprising SiC and C, formed on at least one surface of the semiconductor manufacturing part, wherein the Si: C atomic ratio is 1: 1.1 to 1: 2.8, including the composite coating layer.
  • the Si: C atomic ratio may be 1: 1.1 to 1: 1.3.
  • the semiconductor manufacturing component may be one containing graphite, SiC or both.
  • the semiconductor manufacturing component including the composite coating layer may be a plasma processing apparatus component including at least one selected from the group consisting of a focus ring, an electrode unit, and a conductor.
  • the average thickness of the composite coating layer may be from 1 mm to 3 mm.
  • the manufacturing method of the components for semiconductor manufacturing is provided.
  • the forming of the composite including SiC and C may be performed at a temperature of 1000 ° C. to 1900 ° C.
  • the step of mixing the Si precursor and the C precursor may include.
  • preparing a semiconductor manufacturing component And forming a composite coating layer comprising SiC and C on at least one surface of the semiconductor manufacturing part by chemical vapor deposition using a Si precursor and a C precursor.
  • the semiconductor manufacturing component may be one containing graphite, SiC or both.
  • the forming of the composite coating layer including the SiC and C may be performed at a temperature of 1000 °C to 1900 °C.
  • the step of mixing the Si precursor and C precursor may be to include.
  • the semiconductor manufacturing part including the semiconductor manufacturing part and the composite coating layer according to the embodiment of the present invention has improved plasma resistance as compared to the conventional SiC material.
  • the life of the semiconductor manufacturing component implemented in the plasma environment in the dry etching apparatus can be increased, thereby reducing the cost increase due to frequent replacement and improving the productivity of the product manufacturing process.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a focus ring that is one of the components for manufacturing a semiconductor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a component for manufacturing a semiconductor including a composite coating layer according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a graph showing an etching rate in a plasma environment according to the amount of C added to Si.
  • 4A is an XRD analysis graph when the C content of Si is 1.1 in a component for manufacturing a semiconductor according to an embodiment of the present invention.
  • 4B is an XRD analysis graph when the C content of Si is about 1.2 in a component for manufacturing a semiconductor according to an embodiment of the present invention.
  • 4C is an XRD analysis graph when the C content of Si in the semiconductor manufacturing part according to an embodiment of the present invention is 1.3.
  • a semiconductor manufacturing part comprising a composite including SiC and C, wherein the Si: C atomic ratio is 1: 1.1 to 1: 2.8.
  • SiC material which is a general plasma resistant material, has an atomic ratio of Si: C of 1: 1.
  • the ratio of Si: C may be 1: 1.1 to 1: 2.8.
  • the Si: C atomic ratio is less than 1: 1.1, the effect of improving plasma resistance exhibited by further including C may not appear, and when the Si: C atomic ratio is greater than 1: 2.8, peeling may occur. have.
  • the Si: C atomic ratio may be 1: 1.1 to 1: 1.3.
  • the atomic ratio is 1: 1.1 to 1: 1.3, there is an effect that the plasma resistance is further improved compared to the SiC material.
  • the C atoms contained in the atomic ratio of 1.1 or more based on SiC 1 is filled between the SiC particles having excellent plasma resistance to play a physical bond to form a composite including SiC and C.
  • the Si: C atomic ratio is preferably 1: 1.15 to 1: 1.25.
  • the semiconductor manufacturing component may be a plasma processing apparatus component including at least one selected from the group consisting of a focus ring, an electrode unit, and a conductor.
  • the component for manufacturing a semiconductor according to the present invention is not particularly limited as long as it is a component for manufacturing a semiconductor exposed to plasma and etched in a dry etching apparatus for producing a semiconductor product.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a focus ring 100 that is one of the components for manufacturing a semiconductor according to an embodiment of the present invention.
  • the focus ring of FIG. 1 is a structure in which the whole ring contains the composite containing SiC and C. As shown in FIG.
  • C in the composite, C may be present between the SiCs.
  • the C atom is charged between the SiC particles having excellent plasma resistance to play a role of physical bonding to form a composite containing SiC and C. Due to such a bond, a denser crystal interface is formed, so that the component for manufacturing a semiconductor according to the present invention may have excellent plasma resistance.
  • C in the composite, C may be present as pyrolytic carbon.
  • the C may be present by pyrolysis of the hydrocarbon raw material.
  • the hydrocarbon raw material is not particularly limited in the present invention as long as it is a raw material containing carbon and hydrogen atoms, but any one or more of C 2 H 2 , CH 4 , C 3 H 8 , C 6 H 14 , and C 7 H 8 may be used. Can be used.
  • a semiconductor manufacturing component And a composite coating layer comprising SiC and C, formed on at least one surface of the semiconductor manufacturing part, wherein the Si: C atomic ratio is 1: 1.1 to 1: 2.8, including the composite coating layer.
  • a composite coating layer comprising SiC and C, formed on at least one surface of the semiconductor manufacturing part, wherein the Si: C atomic ratio is 1: 1.1 to 1: 2.8, including the composite coating layer.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a component for manufacturing a semiconductor including a composite coating layer according to an embodiment of the present invention.
  • the focus ring of FIG. 2 has a structure including a composite coating layer 210 including SiC and C on an upper surface of the focus ring 220, which is a component for manufacturing a semiconductor.
  • the plasma-resistant semiconductor manufacturing component is exposed to plasma on the surface of a semiconductor manufacturing component that is conventionally produced, even if it is not produced from the beginning.
  • the Si: C atomic ratio may be 1: 1.1 to 1: 1.3.
  • the atomic ratio is 1: 1.1 to 1: 1.3, there is an effect that the plasma resistance is further improved compared to the SiC material.
  • the C atoms contained in the ratio of 1.1 or more is filled between the SiC particles having excellent plasma properties to play a physical bond to form a composite containing SiC and C.
  • the Si: C atomic ratio is preferably 1: 1.15 to 1: 1.25.
  • the semiconductor manufacturing component may be one containing graphite, SiC or both.
  • the semiconductor manufacturing part is not particularly limited in its material in the present invention, but may be a graphite material of a carbon component, or may be a SiC material having excellent plasma resistance.
  • the semiconductor manufacturing component including the composite coating layer may be a plasma processing apparatus component including at least one selected from the group consisting of a focus ring, an electrode unit, and a conductor.
  • the component for manufacturing a semiconductor according to the present invention is not particularly limited as long as it is a component for manufacturing a semiconductor exposed to plasma and etched in a dry etching apparatus for producing a semiconductor product.
  • the average thickness of the composite coating layer may be from 1 mm to 3 mm.
  • the average thickness of the SiC material is etched by the plasma is about 1 mm. Therefore, the composite coating layer is preferably formed with an average thickness of 1 mm to 3 mm, which is greater than the average thickness to be etched.
  • the composite coating layer is etched by plasma to expose all the components for semiconductor manufacturing, which may have weak plasma resistance, and in the case of more than 3 mm, the thickness of the coating layer is There is a problem that the production efficiency may be reduced as the excess.
  • a method of manufacturing a component for semiconductor manufacturing is provided.
  • a base material to be deposited may be required.
  • the base material used in the present invention is not particularly limited, but may be one containing graphite, SiC, or both.
  • Composites comprising SiC and C of the present invention can be prepared using Si precursors and C precursor sources. At this time, any one or more of CH 3 SiCl 3 , (CH 3 ) 2 SiCl 2 , (CH 3 ) 3 SiCl, (CH 3 ) 4 Si, CH 3 SiHCl 2 , and SiCl 4 may be used as the Si precursor.
  • the present invention is not particularly limited as long as it is a hydrocarbon raw material containing carbon and a hydrogen atom as a C precursor, but at least one of C 2 H 2 , CH 4 , C 3 H 8 , C 6 H 14 , and C 7 H 8 Can be used.
  • the forming of the composite including SiC and C may be performed at a temperature of 1000 ° C. to 1900 ° C. If the step of forming a composite containing SiC and C is carried out at a temperature of less than 1000 °C the deposition rate is slow, productivity is lowered, there is a problem that the amorphous or crystallinity in the process of crystal growth may occur, 1900 °C If it is performed at an excessive temperature may cause a problem that the density of the microstructure is poor and the probability of pore generation or cracking is increased.
  • the step of mixing the Si precursor and the C precursor may include.
  • the Si precursor and the C precursor may not be supplied to the chamber for deposition by a nozzle at one time, but the Si precursor and the C precursor may be mixed and injected into the nozzle outside the chamber.
  • a mixing device for mixing the Si precursor and the C precursor may be additionally provided outside the chamber.
  • preparing a semiconductor manufacturing component And forming a composite coating layer comprising SiC and C on at least one surface of the semiconductor manufacturing part by chemical vapor deposition using a Si precursor and a C precursor.
  • the plasma-resistant semiconductor manufacturing component is exposed to plasma on the surface of a semiconductor manufacturing component that is conventionally produced, even if it is not produced from the beginning.
  • a manufacturing method that can achieve the effect of increasing the plasma resistance of the existing components by coating only the part using a composite containing SiC and C.
  • the semiconductor manufacturing component may be one containing graphite, SiC or both.
  • the semiconductor manufacturing part is not particularly limited in its material in the present invention, but may be a graphite material of a carbon component, or may be a SiC material having excellent plasma resistance.
  • the forming of the composite coating layer including the SiC and C may be performed at a temperature of 1000 °C to 1900 °C. If the step of forming a composite containing SiC and C is carried out at a temperature of less than 1000 °C the deposition rate is slow, productivity is lowered, there is a problem that the amorphous or crystallinity in the process of crystal growth may occur, 1900 °C If it is performed at an excessive temperature may cause a problem that the density of the microstructure is poor and the probability of pore generation or cracking is increased.
  • mixing the Si precursor and the C precursor before the step of forming a composite coating layer comprising the SiC and C, mixing the Si precursor and the C precursor; It may be to include.
  • the Si precursor and the C precursor may not be supplied to the chamber for deposition by a nozzle at one time, but the Si precursor and the C precursor may be mixed and injected into the nozzle outside the chamber.
  • a mixing device for mixing the Si precursor and the C precursor may be additionally provided outside the chamber.
  • FIG. 4A is an XRD analysis graph when the C content is 1.1 in the semiconductor manufacturing part according to an embodiment (Example 1) of the present invention
  • FIG. 4B is an embodiment of the present invention (Example 2).
  • Figure 4c XRD analysis when the C content of Si in the semiconductor manufacturing component according to an embodiment of the present invention
  • 1.3 It is a graph.
  • the composite material containing SiC and C which has better plasma resistance than Si, even if it is lower than the SiC material, may be selected according to the degree of required plasma resistance and the required production cost to manufacture components for semiconductor manufacturing at a desired level. It was confirmed that.

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, SiC 및 C를 포함하는 복합체를 포함하고, 상기 복합체 중, Si:C 원자비는 1:1.1 내지 1:2.8인 것인, 반도체 제조용 부품이 제공된다.

Description

반도체 제조용 부품, 복합체 코팅층을 포함하는 반도체 제조용 부품 및 그 제조방법
본 발명은 건식 식각 공정에서 웨이퍼 등의 기판을 이용하여 반도체 소자를 제조하기 위한 반도체 제조용 부품, 복합체 코팅층을 포함하는 반도체 제조용 부품 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 SiC 및 C를 포함하는 복합체를 포함하는 반도체 제조용 부품과 상기 복합체 코팅층을 포함하는 반도체 제조용 부품 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조공정에서 사용되는 플라즈마 처리 기법은, 건식 식각공정 중 하나로서, 가스를 사용하여 대상을 식각하는 방법이다. 이는, 식각 가스를 반응용기 내로 주입시키고, 이온화시킨 후, 웨이퍼 표면으로 가속시켜, 웨이퍼 표면을 물리적, 화학적으로 제거하는 공정을 따른다. 이 방법은 식각의 조절이 용이하고, 생산성이 높으며, 수십 nm 수준의 미세 패턴형성이 가능하여 널리 사용되고 있다.
플라즈마 식각에서의 균일한 식각을 위하여 고려되어야 할 변수(parameter)들로는 식각할 층의 두께와 밀도, 식각 가스의 에너지 및 온도, 포토레지스트의 접착성과 웨이퍼 표면의 상태 및 식각 가스의 균일성 등을 들 수 있다. 특히, 식각 가스를 이온화시키고, 이온화된 식각 가스를 웨이퍼 표면으로 가속시켜 식각을 수행하는 원동력이 되는 고주파(RF: Radio frequency)의 조절은 중요한 변수가 될 수 있으며, 또한 실제 식각 과정에서 직접적으로 그리고 용이하게 조절할 수 있는 변수로 고려된다.
그러나, 실제로 식각이 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 출력의 조절만으로는 달성될 수 없으며, 이를 해결하기 위하여는 고주파를 웨이퍼에 인가하는데 사용되는 고주파 전극으로서의 스테이지와 애노우드의 형태 및 실질적으로 웨이퍼를 고정시키는 기능을 하는 포커스링 등에 의하여 크게 좌우된다.
종래에는 이와 같이 플라즈마 식각 장치 내에 설치되는 반도체 제조용 부품들의 수명을 연장시키기 위하여 Si재질 대신 SiC 재질의 포커스링이나 전극 등의 부품을 제조하는 방법에 대한 연구가 진행되었다. 그럼에도 불구하고, 대다수의 SiC 재질의 반도체 제조용 부품들은 일정기간이 지나면 플라즈마에 노출되어 마모되고, 빈번한 교체를 수반하게 되는 문제점이 있었다. 이는 반도체 제품의 생산 단가를 높게 형성하고 시장성을 떨어뜨리는 주요한 원인이 되어 왔다. 따라서, SiC 재질 부품들의 교체를 줄이기 위해 내플라즈마성 향상을 위한 다각적인 연구가 진행되어 왔다.
본 발명의 목적은, 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 일 예로서, SiC 및 C를 포함하는 복합체를 포함하고, 상기 복합체 중, Si:C 원자비를 조절함으로써, 보다 우수한 내플라즈마성이 확보되는 반도체 제조용 부품, 복합체 코팅층을 포함하는 반도체 제조용 부품 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, SiC 및 C를 포함하는 복합체를 포함하고, 상기 복합체 중, Si:C 원자비는 1:1.1 내지 1:2.8인 것인, 반도체 제조용 부품이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 복합체 중, Si:C 원자비는 1:1.1 내지 1:1.3 인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 반도체 제조용 부품은, 포커스링, 전극부 및 컨덕터로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 플라즈마 처리장치 부품인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 복합체 중, 상기 C는 상기 SiC들 사이에 존재하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 복합체 중, 상기 C는 열분해 탄소로 존재하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 반도체 제조용 부품; 및 상기 반도체 제조용 부품의 적어도 일면에 형성된, SiC 및 C를 포함하는 복합체 코팅층;을 포함하고, 상기 복합체 중, Si:C 원자비는 1:1.1 내지 1:2.8 인 것인, 복합체 코팅층을 포함하는 반도체 제조용 부품이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 복합체 중, Si:C 원자비는 1:1.1 내지 1:1.3 인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 반도체 제조용 부품은 그라파이트, SiC 또는 이 둘을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 복합체 코팅층을 포함하는 반도체 제조용 부품은, 포커스링, 전극부 및 컨덕터로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 플라즈마 처리장치 부품인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 복합체 코팅층의 평균 두께는 1 ㎜ 내지 3 ㎜ 인 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 그라파이트, SiC 또는 이 둘을 포함하는 모재에, Si 전구체 및 C 전구체 소스를 이용한 화학적 기상 증착법에 의해 SiC 및 C를 포함하는 복합체를 형성하는 단계;를 포함하는, 반도체 제조용 부품의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 SiC 및 C를 포함하는 복합체를 형성하는 단계는 1000 ℃ 내지 1900 ℃ 의 온도에서 수행되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 SiC 및 C를 포함하는 복합체를 형성하는 단계 전에, Si 전구체 및 C 전구체를 혼합하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 반도체 제조용 부품을 준비하는 단계; 및 상기 반도체 제조용 부품의 적어도 일면에 Si 전구체 및 C 전구체를 이용하여 화학적 기상 증착법에 의해 SiC 및 C를 포함하는 복합체 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는, 복합체 코팅층을 포함하는 반도체 제조용 부품의 제조방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 반도체 제조용 부품은 그라파이트, SiC 또는 이 둘을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 SiC 및 C를 포함하는 복합체 코팅층을 형성하는 단계는 1000 ℃ 내지 1900 ℃ 의 온도에서 수행되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 SiC 및 C를 포함하는 복합체 코팅층을 형성하는 단계 전에, Si 전구체 및 C 전구체를 혼합하는 단계; 를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조용 부품 및 복합체 코팅층을 포함하는 반도체 제조용 부품은, 종래의 SiC 소재에 비해 내플라즈마 특성이 개선되었다. 이로써, 건식 식각 장치 내에서 플라즈마 환경에서 구현되는 반도체 제조용 부품의 수명을 증가시켜 빈번한 교체에 따른 비용 증가를 줄이고, 제품 제조공정의 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 반도체 제조용 부품 중 하나인 포커스 링의 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 복합체 코팅층을 포함하는 반도체 제조용 부품의 단면도이다.
도 3은, Si 대비 첨가되는 C 함량에 따른 플라즈마 환경에서의 식각률을 나타낸 그래프이다.
도 4a는, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조용 부품에서, Si 대비 C 함량이 1.1일 때의 XRD 분석 그래프이다.
도 4b는, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조용 부품에서, Si 대비 C 함량이 1.2일 때의 XRD 분석 그래프이다.
도 4c는, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조용 부품에서, Si 대비 C 함량이 1.3일 때의 XRD 분석 그래프이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 반도체 제조용 부품, 복합체 코팅층을 포함하는 반도체 제조용 부품 및 그 제조방법의 실시예들을 상세하게 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다. 아래 설명하는 실시예 및 도면들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 또한, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이 는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 설명이 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, SiC 및 C를 포함하는 복합체를 포함하고, 상기 복합체 중, Si:C 원자비는 1:1.1 내지 1:2.8인 것인, 반도체 제조용 부품이 제공된다. 일반적인 내플라즈마성 소재인 SiC 소재는 Si:C 의 원자비가 1:1로 형성된다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에서 제공하는 SiC 및 C를 포함하는 복합체는 상기의 Si:C 의 비율이 1:1.1 내지 1:2.8인 것일 수 있다. 상기 Si:C 원자비가 1:1.1 미만일 경우에는 C를 더 포함함으로써 나타나는 내플라즈마 특성 개선 효과가 나타나지 않을 수 있고, 상기 Si:C 원자비가 1:2.8 초과의 경우, 박리가 발생하는 문제가 생길 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 복합체 중, Si:C 원자비는 1:1.1 내지 1:1.3 인 것일 수 있다. 상기 원자비는 1:1.1 내지 1:1.3일 때, SiC 소재에 비해 내플라즈마 특성이 더욱 개선되는 효과가 있다. 이 때, SiC 1을 기준으로 1.1 이상의 원자 비율로 포함된 C 원자는 우수한 내플라즈마 특성을 지닌 SiC 입자 사이에 충진되어 SiC 및 C를 포함하는 복합체를 형성하기 위한 물리적인 결합을 하는 역할을 수행한다. 또한, 상기 복합체 중, Si:C 원자비는 1:1.15 내지 1:1.25 인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 반도체 제조용 부품은, 포커스링, 전극부 및 컨덕터로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 플라즈마 처리장치 부품인 것일 수 있다. 다만, 본 발명에 따르는 반도체 제조용 부품은, 반도체 제품 생산을 위한 건식 식각 장치 내에서 플라즈마에 노출되어 식각되는 반도체 제조용 부품이라면 특별히 한정되지 아니한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 반도체 제조용 부품 중 하나인 포커스 링(100)의 단면도이다. 도 1의 포커스 링은, 링 전체가 SiC 및 C를 포함하는 복합체를 포함하고 있는 구조이다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 복합체 중, 상기 C는 상기 SiC들 사이에 존재하는 것일 수 있다. 이 때, C 원자는 우수한 내플라즈마 특성을 지닌 SiC 입자 사이에 충진되어 SiC 및 C를 포함하는 복합체를 형성하기 위한 물리적인 결합을 하는 역할을 수행한다. 이러한 결합으로 인해 보다 치밀해진 결정 계면이 형성됨으로써 본 발명에 따른 반도체 제조용 부품은 우수한 내플라즈마 특성을 갖게 될 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 복합체 중, 상기 C는 열분해 탄소로 존재하는 것일 수 있다. 상기 C는 하이드로 카본 원료의 열분해에 의해 존재하는 것일 수 있다. 상기 하이드로 카본 원료는, 탄소와 수소 원자를 포함하는 원료라면 본 발명에서는 특별히 한정하지 않으나, C2H2, CH4, C3H8, C6H14, C7H8 중 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 반도체 제조용 부품; 및 상기 반도체 제조용 부품의 적어도 일면에 형성된, SiC 및 C를 포함하는 복합체 코팅층;을 포함하고, 상기 복합체 중, Si:C 원자비는 1:1.1 내지 1:2.8 인 것인, 복합체 코팅층을 포함하는 반도체 제조용 부품이 제공된다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 복합체 코팅층을 포함하는 반도체 제조용 부품의 단면도이다. 도 2의 포커스 링은, 반도체 제조용 부품인 포커스 링(220)의 상부 표면에 SiC 및 C를 포함하는 복합체 코팅층(210)을 포함하고 있는 구조이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상대적으로 두꺼운 두께를 SiC 및 C를 포함하는 복합체로 증착하여 내플라즈마성 반도체 제조용 부품을 처음부터 생산하는 것이 아니더라도, 종래 생산되어 있는 반도체 제조용 부품의 표면에 플라즈마에 노출되는 부분만을 SiC 및 C를 포함하는 복합체를 이용하여 코팅함으로써 기존 부품의 내플라즈마성을 높일 수 있는 효과도 있다.
상기 Si:C 원자비가 1:1.1 미만일 경우에는 C를 더 포함함으로써 나타나는 내플라즈마 특성 개선 효과가 나타나지 않을 수 있고, 상기 Si:C 원자비가 1:2.8 초과의 경우, 박리가 발생하는 문제가 생길 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 복합체 중, Si:C 원자비는 1:1.1 내지 1:1.3 인 것일 수 있다. 상기 원자비는 1:1.1 내지 1:1.3일 때, SiC 소재에 비해 내플라즈마 특성이 더욱 개선되는 효과가 있다. 이 때, 1.1 이상의 비율로 포함된 C 원자는 우수한 내플라즈마 특성을 지닌 SiC 입자 사이에 충진되어 SiC 및 C를 포함하는 복합체를 형성하기 위한 물리적인 결합을 하는 역할을 수행한다. 또한, 상기 복합체 중, Si:C 원자비는 1:1.15 내지 1:1.25 인 것이 바람직하다
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 반도체 제조용 부품은 그라파이트, SiC 또는 이 둘을 포함하는 것일 수 있다. 상기 반도체 제조용 부품은 본 발명에서는 그 소재를 특별히 한정하지 아니하나, 탄소 성분의 그라파이트 소재일 수 있고, 내플라즈마성이 우수한 SiC 소재일 수도 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 복합체 코팅층을 포함하는 반도체 제조용 부품은, 포커스링, 전극부 및 컨덕터로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 플라즈마 처리장치 부품인 것일 수 있다. 다만, 본 발명에 따르는 반도체 제조용 부품은, 반도체 제품 생산을 위한 건식 식각 장치 내에서 플라즈마에 노출되어 식각되는 반도체 제조용 부품이라면 특별히 한정되지 아니한다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 복합체 코팅층의 평균 두께는 1 ㎜ 내지 3 ㎜ 인 것일 수 있다. 일반적인 건식 식각 장치를 사용하는 반도체 부품 제조 공정에서, SiC 소재의 부품이 플라즈마에 의해 식각되는 평균적인 두께는 1 ㎜ 정도 이다. 따라서 복합체 코팅층은 식각되는 평균적인 두께 이상인 1 ㎜ 내지 3 ㎜를 평균 두께로 하여 형성하는 것이 바람직하다. 복합체 코팅층의 평균 두께가 1 ㎜ 미만일 경우, 플라즈마에 의해 상기 복합체 코팅층이 전부 식각되어 내플라즈마 특성이 약할 수 있는 반도체 제조용 부품이 노출될 수 있는 문제가 있고, 3 ㎜ 초과의 경우, 코팅층의 두께가 과해짐에 따라 생산 효율이 저하될 수 있는 문제가 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 그라파이트, SiC 또는 이 둘을 포함하는 모재에 Si 전구체 및 C 전구체 소스를 이용한 화학적 기상 증착법에 의해 SiC 및 C를 포함하는 복합체를 형성하는 단계;를 포함하는, 반도체 제조용 부품의 제조방법이 제공된다.
화학적 기상 증착법(CVD)에 의해 SiC 및 C를 포함하는 복합체를 증착하여 형성하기 위해서는 증착 대상이 되는 모재가 필요할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 모재는 특별히 한정하지 아니하나, 그라파이트, SiC 또는 이 둘을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 SiC 및 C를 포함하는 복합체는 Si 전구체 및 C 전구체 소스를 사용하여 제조할 수 있다. 이 때, Si 전구체로서 CH3SiCl3, (CH3)2SiCl2, (CH3)3SiCl, (CH3)4Si, CH3SiHCl2, SiCl4 중 어느 하나 이상을 사용할 수 있다. 또한 C 전구체로서 탄소와 수소 원자를 포함하는 하이드로 카본 원료라면 본 발명에서는 특별히 한정하지 아니하나, C2H2, CH4, C3H8, C6H14, C7H8 중 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 SiC 및 C를 포함하는 복합체를 형성하는 단계는 1000 ℃ 내지 1900 ℃ 의 온도에서 수행되는 것일 수 있다. SiC 및 C를 포함하는 복합체를 형성하는 단계가 1000 ℃ 미만의 온도에서 수행될 경우 증착속도가 느려져서 생산성이 저하되고, 결정 성장 과정에서 비정질화 또는 결정성이 저하되는 문제가 생길 수 있고, 1900 ℃ 초과의 온도에서 수행될 경우 미세구조의 치밀성이 떨어져 기공이 발생하거나 크랙 발생의 확률이 높아지는 문제가 생길 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 SiC 및 C를 포함하는 복합체를 형성하는 단계 전에, Si 전구체 및 C 전구체를 혼합하는 단계;를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 측면에 따르면, Si 전구체 및 C 전구체가 노즐에 의해 증착을 위한 챔버로 한번에 공급되지 않고, 챔버 외에서 상기 Si 전구체 및 C 전구체가 혼합되어 노즐로 분사될 수도 있다. 이 때, 상기 Si 전구체 및 C 전구체를 혼합하기 위한 혼합장치를 챔버 외부에 추가적으로 구비하여 사용할 수도 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 반도체 제조용 부품을 준비하는 단계; 및 상기 반도체 제조용 부품의 적어도 일면에 Si 전구체 및 C 전구체를 이용하여 화학적 기상 증착법에 의해 SiC 및 C를 포함하는 복합체 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는, 복합체 코팅층을 포함하는 반도체 제조용 부품의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상대적으로 두꺼운 두께를 SiC 및 C를 포함하는 복합체로 증착하여 내플라즈마성 반도체 제조용 부품을 처음부터 생산하는 것이 아니더라도, 종래 생산되어 있는 반도체 제조용 부품의 표면에 플라즈마에 노출되는 부분만을 SiC 및 C를 포함하는 복합체를 이용하여 코팅함으로써 기존 부품의 내플라즈마성을 높일 수 있는 효과를 거둘 수 있는 제조방법이 제공된다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 반도체 제조용 부품은 그라파이트, SiC 또는 이 둘을 포함하는 것일 수 있다. 상기 반도체 제조용 부품은 본 발명에서는 그 소재를 특별히 한정하지 아니하나, 탄소 성분의 그라파이트 소재일 수 있고, 내플라즈마성이 우수한 SiC 소재일 수도 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 SiC 및 C를 포함하는 복합체 코팅층을 형성하는 단계는 1000 ℃ 내지 1900 ℃ 의 온도에서 수행되는 것일 수 있다. SiC 및 C를 포함하는 복합체를 형성하는 단계가 1000 ℃ 미만의 온도에서 수행될 경우 증착속도가 느려져서 생산성이 저하되고, 결정 성장 과정에서 비정질화 또는 결정성이 저하되는 문제가 생길 수 있고, 1900 ℃ 초과의 온도에서 수행될 경우 미세구조의 치밀성이 떨어져 기공이 발생하거나 크랙 발생의 확률이 높아지는 문제가 생길 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 SiC 및 C를 포함하는 복합체 코팅층을 형성하는 단계 전에, Si 전구체 및 C 전구체를 혼합하는 단계; 를 포함하는 것일 수 있다. 본 발명의 일 측면에 따르면, Si 전구체 및 C 전구체가 노즐에 의해 증착을 위한 챔버로 한번에 공급되지 않고, 챔버 외에서 상기 Si 전구체 및 C 전구체가 혼합되어 노즐로 분사될 수도 있다. 이 때, 상기 Si 전구체 및 C 전구체를 혼합하기 위한 혼합장치를 챔버 외부에 추가적으로 구비하여 사용할 수도 있다.
실시예
반도체 제품을 생산하기 위한 건식 식각 장치 내에서, 8000W의 플라즈마 power를 가하여 C 원자비가 증가함에 따른 반도체 제품의 플라즈마 식각 비율을 확인하는 실험을 수행하였다.
Figure PCTKR2017014905-appb-I000001
상기와 같은 조건에서 Si 소재의 반도체 제조용 부품의 경우 10.21 ㎜ 가 식각되었고, SiC 소재의 경우 7.45 ㎜ 가 식각되어 Si 대비 17 %만큼 식각이 덜 되는 것을 확인할 수 있었다. 한편 SiC 및 C를 포함하는 복합체의 경우, Si:C 의 원자비가 1:1.1 일 경우 7.20 ㎜ 식각되었고(Si 대비 식각률 70.5%), 1:1.2의 경우 5.76 ㎜ 식각되어 내플라즈마 특성이 크게 향상됨을 확인할 수 있었다(Si 대비 식각률 56.4%).
반면, SiC 및 C를 포함하는 복합체의 Si:C 의 원자비가 1:1.4 의 경우에는 급격히 내플라즈마 특성이 감소하여 SiC 소재보다도 내플라즈마성이 떨어지는 경향을 보였으나, Si에 비교할 때는 식각률이 그래도 우수한 편이었다(Si 대비 식각률 91.5%).
이후, 본 발명의 일 측면에 따른 상기의 실시예 1 및 2의 경우와, Si 대비 C 함량이 1.3으로 제조된 반도체 제조용 부품을 XRD 분석 시험을 실시하여 내플라즈마성 식각 특성을 개선하기 위한 특징을 확인하였다.
도 4a는, 본 발명의 일 실시예(실시예 1)에 따른 반도체 제조용 부품에서, Si 대비 C 함량이 1.1일 때의 XRD 분석 그래프이고, 도 4b는, 본 발명의 일 실시예(실시예 2)에 따른 반도체 제조용 부품에서, Si 대비 C 함량이 1.2일 때의 XRD 분석 그래프이고, 도 4c는, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조용 부품에서, Si 대비 C 함량이 1.3일 때의 XRD 분석 그래프이다.
상기와 같은 실험 데이터를 기반하여, 본 발명의 일 측면에 따르면 Si:C 의 원자비를 제어함으로써 SiC 소재보다도 우수한 내플라즈마 특성을 구비한 소재의 반도체 제조용 부품의 제조가 가능해지는 것이 확인되었다.
또한, SiC 소재 보다는 떨어지더라도, Si 보다는 우수한 내플라즈마 특성을 갖는 SiC 및 C를 포함하는 복합체 소재도, 필요한 내플라즈마 특성의 정도 및 요구되는 생산 비용에 따라 선택하여 원하는 수준의 반도체 제조용 부품을 제조할 수 있음이 확인되었다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (17)

  1. SiC 및 C를 포함하는 복합체를 포함하고,
    상기 복합체 중, Si:C 원자비는 1:1.1 내지 1:2.8인 것인,
    반도체 제조용 부품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복합체 중, Si:C 원자비는 1:1.1 내지 1:1.3 인 것인,
    반도체 제조용 부품.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 제조용 부품은, 포커스링, 전극부 및 컨덕터로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 플라즈마 처리장치 부품인 것인,
    반도체 제조용 부품.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복합체 중, 상기 C는 상기 SiC들 사이에 존재하는 것인,
    반도체 제조용 부품.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복합체 중, 상기 C는 열분해 탄소로 존재하는 것인,
    반도체 제조용 부품.
  6. 반도체 제조용 부품; 및
    상기 반도체 제조용 부품의 적어도 일면에 형성된, SiC 및 C를 포함하는 복합체 코팅층;을 포함하고,
    상기 복합체 중, Si:C 원자비는 1:1.1 내지 1:2.8 인 것인,
    복합체 코팅층을 포함하는 반도체 제조용 부품.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복합체 중, Si:C 원자비는 1:1.1 내지 1:1.3 인 것인,
    복합체 코팅층을 포함하는 반도체 제조용 부품.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 반도체 제조용 부품은 그라파이트, SiC 또는 이 둘을 포함하는 것인,
    복합체 코팅층을 포함하는 반도체 제조용 부품.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 복합체 코팅층을 포함하는 반도체 제조용 부품은, 포커스링, 전극부 및 컨덕터로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 플라즈마 처리장치 부품인 것인,
    복합체 코팅층을 포함하는 반도체 제조용 부품.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 복합체 코팅층의 평균 두께는 1 ㎜ 내지 3 ㎜ 인 것인,
    복합체 코팅층을 포함하는 반도체 제조용 부품.
  11. 그라파이트, SiC 또는 이 둘을 포함하는 모재에, Si 전구체 및 C 전구체 소스를 이용한 화학적 기상 증착법에 의해 SiC 및 C를 포함하는 복합체를 형성하는 단계;를 포함하는,
    반도체 제조용 부품의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 SiC 및 C를 포함하는 복합체를 형성하는 단계는 1000 ℃ 내지 1900 ℃ 의 온도에서 수행되는 것인,
    반도체 제조용 부품의 제조방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 SiC 및 C를 포함하는 복합체를 형성하는 단계 전에, Si 전구체 및 C 전구체를 혼합하는 단계; 를 포함하는,
    반도체 제조용 부품의 제조방법.
  14. 반도체 제조용 부품을 준비하는 단계; 및
    상기 반도체 제조용 부품의 적어도 일면에 Si 전구체 및 C 전구체를 이용하여 화학적 기상 증착법에 의해 SiC 및 C를 포함하는 복합체 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는,
    복합체 코팅층을 포함하는 반도체 제조용 부품의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 반도체 제조용 부품은 그라파이트, SiC 또는 이 둘을 포함하는 것인,
    복합체 코팅층을 포함하는 반도체 제조용 부품의 제조방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 SiC 및 C를 포함하는 복합체 코팅층을 형성하는 단계는 1000 ℃ 내지 1900 ℃ 의 온도에서 수행되는 것인,
    복합체 코팅층을 포함하는 반도체 제조용 부품의 제조방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 SiC 및 C를 포함하는 복합체 코팅층을 형성하는 단계 전에, Si 전구체 및 C 전구체를 혼합하는 단계; 를 포함하는 것인,
    복합체 코팅층을 포함하는 반도체 제조용 부품의 제조방법.
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