WO2023101127A1 - 반도체 제조용 부품의 재생방법 및 재생부품 - Google Patents

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고명진
조현준
오세두
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Definitions

  • semiconductor etching process equipment has a problem in that all consumable parts in the semiconductor equipment must be replaced the moment the equipment is opened to replace damaged semiconductor manufacturing parts.
  • a method of reproducing a component for manufacturing a semiconductor according to an embodiment of the present invention includes a graphite substrate preparation step of preparing a graphite substrate; A damaged part mounting step of positioning a damaged surface of a semiconductor manufacturing part damaged by plasma so that it comes into contact with the graphite substrate; a regeneration unit forming step of forming a regeneration unit on the damaged semiconductor manufacturing component; and a processing step of processing the part formed with the reproduction part into a desired shape.
  • a product is produced by cutting the part formed with the reclaimed portion into a desired shape, but the product is preferably removed so that the damaged surface is not included.
  • FIG. 1 is a flowchart of a method of reproducing a component for semiconductor manufacturing according to an embodiment of the present invention.
  • the graphite substrate preparation step (S10) is a step of preparing a graphite substrate for regeneration of a damaged semiconductor manufacturing component.
  • the regeneration unit In the step of forming the regeneration unit, it is preferable to form the regeneration unit so as to cover at least all of the damaged parts 200 for semiconductor manufacturing, as shown in (c) of FIG. 2 .
  • the regeneration unit 300 since space is provided on both the upper and lower surfaces of the graphite substrate 100 in the graphite substrate preparation step (S10), the regeneration unit 300, as shown in (c) of FIG.
  • the reproduction unit is formed not only on the upper surface side but also on the lower surface side.
  • the part on which the reproduction unit is formed is divided into two parts (A and B) based on the graphite base material 100 .

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Abstract

본 발명은 반도체 제조용 부품의 재생방법 및 재생부품에 관한 것으로 본 발명의 일 실시예에 따른 재생방법은 흑연 기재를 준비하는 흑연 기재 준비 단계, 플라즈마에 의해 손상된 반도체 제조용 부품의 손상면이 상기 흑연 기재에 맞닿도록 위치시키는 손상 부품 장착 단계, 상기 손상된 반도체 제조용 부품상에 재생부를 형성하는 재생부 형성 단계, 및 재생부가 형성된 부품을 원하는 형상으로 가공하는 가공 단계를 포함한다.

Description

반도체 제조용 부품의 재생방법 및 재생부품
본 발명은 반도체 제조용 부품의 재생방법 및 재생부품에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 반도체 제조공정 과정에서 플라즈마에 지속적으로 노출되어 손상된 부품을 재생하는 방법 및 이 방법에 의해 재생된 부품에 관한 것이다.
반도체 제조 공정 중 플라즈마를 이용한 건식 식각 공정에서, 강력하게 뿜어져 나오는 플라즈마 가스의 영향으로 웨이퍼의 가장자리가 깨지거나 흔들리는 문제가 발생할 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 사용되는 부품이 포커스링(focus ring), 서셉터(susceptor) 등의 세라믹 부품이다.
웨이퍼 고정용 포커스링은 웨이퍼 주변에 장착되어 웨이퍼를 잡아주고 웨이퍼 바깥 부분을 둘러싸 웨이퍼를 고정시켜 줌으로써 플라즈마가 정확한 위치로 수렴되도록 하여 가스 형태 부식액의 밀도를 균일하게 유지하는 역할을 한다.
서셉터는 외부로부터 불순물의 유입을 방지하고 균일한 온도분포를 보장하는 역할을 한다.
이들 부품은 내 플라즈마 특성이 요구된다.
특히 식각 공정의 고 집적화, 3D 구조로의 전환 등에 따른 기술적 난이도 상승과 그에 따른 고출력 플라즈마 사용 등은 웨이퍼를 잡아주고 보호해주며 플라즈마에 직접 노출되는 반도체 제조용 부품에 더 많은 손상을 야기하고, 이로 인해 반도체 제조용 부품의 교체주기도 짧아지고 있다.
한편, 반도체 식각 공정 장비는 손상된 반도체 제조용 부품을 교체하기 위해 장비를 오픈하는 순간 반도체 장비 내 모든 소모성 부품을 교체해야 하는 문제점이 있다.
따라서 반도체 제조용 부품의 교체 주기가 길수록 전체 부품의 교체 비용 측면에서 비용 절감이 가능할 뿐만 아니라 생산공정이 중단됨에 따라 가동률이 하락하는 것을 막아 줌으로써 원가 상승 요인을 억제한다.
이에 실리콘(Si), 쿼츠(SiO2), 알루미나(Al2O3)와 같은 소재에서 탄화규소(SiC)와 같이 내 플라즈마 특성이 우수한 소재로 반도체 제조용 부품의 소재를 전환하는 추세이다.
탄화규소 부품들은 기존의 소재에 비해 우수한 기계적 화학적 특성으로 플라즈마 장치의 가혹한 조건에서 유리한 장점을 갖지만, 가격이 높고 교체된 탄화규소 부품들이 전량 폐기 처분되는 문제가 여전히 존재한다.
이에, 손상된 탄화규소 부품을 재생처리하여 재사용 함으로써 반도체 생산 비용의 상승을 막고 산업폐기물을 줄여 환경오염을 예방하는, 반도체 제조용 부품의 재생방법에 대한 기술 개발이 필요하다.
본 발명의 목적은 반도체 제조용 부품의 재생방법 및 재생부품을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 반도체 제조용 부품을 재생하는 동시에 새로운 반도체 제조용 부품도 함께 생산할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 및 기타 목적들은, 본 발명에 따른 반도체 제조용 부품의 재생방법 및 재생부품에 의해 모두 달성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조용 부품의 재생방법은 흑연 기재를 준비하는 흑연 기재 준비 단계; 플라즈마에 의해 손상된 반도체 제조용 부품의 손상면이 상기 흑연 기재에 맞닿도록 위치시키는 손상 부품 장착 단계; 상기 손상된 반도체 제조용 부품상에 재생부를 형성하는 재생부 형성 단계; 및 재생부가 형성된 부품을 원하는 형상으로 가공하는 가공 단계를 포함할 수 있다.
상기 흑연 기재 준비 단계에서, 상기 흑연 기재의 상부면 및 하부면측에 모두 상기 재생부가 형성될 수 있도록 공간을 두고 상기 흑연 기재를 위치시킬 수 있다.
상기 재생부 형성 단계는 상기 손상된 반도체 제조용 부품과 동일한 소재를 화학 기상 증착법으로 증착하여 상기 재생부를 형성할 수 있다.
상기 가공 단계는 상기 재생부가 형성된 부품을 원하는 형상으로 절단하여 제품을 생산하되 상기 제품이 상기 손상면을 포함하지 않도록 제거하는 것이 바람직하다.
상기 가공 단계에서 적어도 2개의 제품이 생산되며, 상기 2개의 제품 중 1개의 제품은 상기 손상된 반도체 제조용 부품의 일부와 상기 재생부를 포함하는 재생 부품이고, 나머지 1개의 제품은 상기 재생부로만 이루어진 신규 부품일 수 있다.
상기 가공 단계는, 상기 재생부가 형성된 부품을 상기 흑연 기재를 기준으로 상기 손상된 반도체 제조용 부품이 포함된 제1 영역과 상기 손상된 반도체 제조용 부품이 포함되지 않은 제2 영역으로 나누는 단계; 및 상기 제1 영역에서 상기 재생 부품을 생산하고, 상기 제2 영역에서 상기 신규 부품을 생산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 흑연 기재 준비 단계에서, 상기 손상면이 상기 손상된 반도체 제조용 부품의 최상위면이 아닐 경우 상기 흑연 기재의 높이가 상기 손상된 반도체 제조용 부품의 최상위면과 손상면 사이의 단차보다 높은 흑연 기재를 준비하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 재생부품은 손상된 반도체 제조용 부품의 일부분으로서 플라즈마에 의해 손상되지 않은 비손상 표면, 및 비손상 표면상에 증착되어 형성된 재생부를 포함하는 것을 특징으로 하며, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조용 부품의 재생방법에 의해 재생된 부품일 수 있다.
본 발명의 효과는 손상된 반도체 제조용 부품을 폐기하지 않고 재사용할 방법을 제공하는 것이다. 또한 이를 통해 반도체 생산 비용 절감 및 환경오염 예방의 효과를 제공한다. 또한 손상된 반도체 제조용 부품의 재생과정에서 재생부품과 함께 신규부품도 생산함으로써 생산비용 감소의 효과도 제공한다.
제1도는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조용 부품의 재생방법의 순서도이다.
제2도는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조용 부품의 재생방법에 따라 손상된 반도체 제조용 부품을 재생하는 방법을 구체적으로 보여주는 도면이다.
제3도는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조용 부품의 재생방법에 따라 손상된 반도체 제조용 부품을 재생하는 방법을 구체적으로 보여주는 다른 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 반도체 제조용 부품의 재생방법 및 재생부품에 대해 상세히 설명하도록 한다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조용 부품의 재생방법 및 재생부품을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩뜨리지 않도록 생략될 수 있다.
또한, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명을 가장 적절하게 표현할 수 있도록 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 일 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 일 실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.
도 1에 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조용 부품의 재생방법의 순서도가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조용 부품의 재생방법은 흑연 기재 준비 단계(S10), 손상 부품 장착 단계(S20), 재생부 형성 단계(S30), 가공 단계(S40), 세정 단계(S50)를 포함한다.
흑연 기재 준비 단계(S10)는 손상된 반도체 제조용 부품의 재생을 위한 흑연 기재를 준비하는 단계이다.
도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 증착챔버 내에 평판형 흑연기재(100)를 위치시키는 단계이다. 이때 흑연기재(100)는 흑연기재의 상부면과 하부면측으로 모두 증착이 이루어질 수 있도록 공간을 두고 위치시키는 것이 바람직하다. 이는 손상된 반도체 제조용 부품을 재생하는 과정에서 신규부품도 동시에 생산되도록 함으로써 생산 비용을 감소시키고 생산 효율을 향상시키기 위한 것으로 구체적인 방법은 후술되는 설명을 통해 이해될 수 있을 것이다.
다음으로, 손상 부품 장착 단계(S20)는 준비된 흑연기재(100)에 손상된 반도체 제조용 부품(200)을 위치시키는 단계이다.
손상된 반도체 제조용 부품(200)은 웨이퍼 고정용 포커스링(focus ring), 서셉터(ssceptor) 등 반도체 제조 공정 중 플라즈마를 이용한 건식 식각 공정에서 사용되는 부품으로서 플라즈마에 의해 손상된 손상면을 갖는 부품이다.
또한 플라즈마에 의해 손상된 손상면은 손상 정도가 달라 표면이 매끄럽지 않고 거칠다.
이러한 손상면을 갖는 손상된 반도체 제조용 부품(200)을 재생시키기 위해 탄화규소(SiC)와 같이 손상된 반도체 제조용 부품(200)과 동일한 소재를 증착시킬 경우 고르지 않은 손상면에 의한 문제가 발생할 수 있다. 즉, 손상면의 각 위치마다 성장 방향의 차이가 발생하고 이로 인한 결정립 차이로 인해 추후 재생 부품이 플라즈마에 노출될 때 균일한 식각이 이루어지지 않는다. 또한 균일한 식각이 이루어지지 않음에 따라 균일한 플라즈마 분포를 형성하는데 문제가 발생할 수 있으며, 균일하지 못한 결정립으로 인한 파티클 문제가 발생할 수도 있다.
이에 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조용 부품의 재생방법에서는 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 손상 부품 장착 단계(S20)에서 손상된 반도체 제조용 부품(200)의 손상면이 흑연기재(100)에 맞닿도록 손상된 반도체 제조용 부품을 흑연기재(100)의 일면에 위치시켜 손상면으로부터 재생부가 형성되는 것을 원천적으로 차단한다.
다음으로, 재생부 형성 단계(S30)는 손상된 반도체 제조용 부품상에 재생부(300)를 형성하는 단계이다.
재생부는 손상된 반도체 제조용 부품(200)과 동일한 소재로 형성된다. 따라서 손상된 반도체 제조용 부품이 SiC인 경우 재생부도 SiC로 형성하며, 예를 들어 화학 기상 증착법을 이용하여 형성할 수 있다.
재생부 형성 단계에서 재생부는 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이 적어도 손상된 반도체 제조용 부품(200)을 모두 덮을 정도로 형성하는 것이 바람직하다.
이때 앞서 설명한 바와 같이 손상 부품 장착 단계에서 손상된 반도체 제조용 부품의 손상면이 흑연기재(100)에 맞닿도록 장착했기 때문에 재생부는 비손상 표면 또는 흑연기재의 표면으로부터만 성장된다. 따라서 성장방향이 일정한 탄화규소층이 확보되어 표면이 거친 손상면에서 성장함에 따른 문제점들을 예방할 수 있다.
또한 앞서 설명한 바와 같이 흑연 기재 준비 단계(S10)에서 흑연기재(100)의 상부면 및 하부면측으로 모두 공간을 두었기 때문에 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이 재생부(300)는 흑연기재의 상부면 측뿐만 아니라 하부면 측으로도 재생부가 형성된다.
다음으로, 가공 단계(S40)는 재생부가 형성된 부품을 원하는 형상으로 가공하는 단계이다.
여기서 재생부가 형성된 부품이라 함은 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이 흑연기재(100)위에 장착된 손상된 반도체 제조용 부품(200)에 재생부(300)가 형성된 상태를 의미한다.
가공 단계를 통해 재생부가 형성된 부품을 절삭하여 도 2의 (e)에 도시된 바와 같이 재생 부품(A')과 신규 부품(B')을 생산한다.
구체적으로 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이 재생부가 형성된 부품을 흑연 모재(100)를 기준으로 두 개의 부분(A와 B)로 나눈다.
A부분에는 손상된 반도체 제조용 부품(200)이 포함되어 있고, A부분을 원하는 형상으로 추가로 절단하되 손상된 반도체 제조용 부품의 손상면이 포함되지 않도록하여 제품을 생산한다. 이때 A부분에서 생산된 제품은 도 2의 (e)에 도시된 바와 같이 손상된 반도체 제조용 부품의 일부와 재생부가 포함된 재생 부품(A')이다. 보다 구체적으로 재생 부품(A')은 손상된 반도체 제조용 부품의 일부분으로서 플라즈마에 의해 손상되니 않은 비손상 표면과 비손상 표면상에 증착되어 형성된 재생부로 이루어진 부품이다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조용 부품의 재생방법에서는 재생 부품을 얻은 후 나머지 부분을 폐기하지 않고 가공하여 새로운 반도체 제조용 부품도 동시에 생산한다.
구체적으로 재생부가 형성된 부품을 흑연 모재(100)를 기준으로 두 개의 부분(A와 B) 중 B부분은 손상된 반도체 제조용 부품(200)이 포함되어 있지 않은 부분이며, 이러한 B부분을 원하는 형상으로 추가로 절단하여 도 2의 (e)에 도시된 바와 같이 재생부로만 이루어진 신규 부품(B')을 생산한다.
다음으로, 세정 단계(S50)는 가공 단계에서 생성된 표면 불순물을 제거하는 단계이다. 가공 단계에서 원하는 형상의 재생 부품과 신규 부품을 생산하기 위해 정밀가공이 이루어지며, 정밀 가공 과정에서 생성된 표면 불순물을 세정 단계에서 제거함으로써 완전하고 규격화된 반도체 제조용 부품이 될 수 있다.
도 3에 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조용 부품의 재생방법에 따라 손상된 반도체 제조용 부품을 재생하는 방법을 구체적으로 보여주는 다른 도면이 도시되어 있다.
도 3에 도시된 본 발명에 따른 반도체 제조용 부품의 재생방법도 도 1과 도 2를 참고로 설명한 앞선 실시예와 마찬가지로 흑연 기재 준비 단계(S10), 손상 부품 장착 단계(S20), 재생부 형성 단계(S30), 가공 단계(S40), 세정 단계(S50)를 포함한다.
다만, 도 2에 도시된 실시예에서 반도체 제조용 부품(200)의 손상면이 부품의 최상위면인 반면 도 3에 도시된 실시예는 반도체 제조용 부품의 손상면이 부품의 최상위면(210)이 아닌 면이라는 차이가 있다.
이러한 차이에 따라 흑연 기재 준비 단계(S10)에서 적어도 손상된 반도체 제조용 부품의 최상위면(210)과 손상면 차이의 단차(h)보다 높이(H)가 높은 흑연 기재(100)를 준비하는 것이 바람직하다(도 3의 (b) 참조).
이와 같이 손상된 반도체 제조용 부품의 최상위면(210)과 손상면 차이의 단차(h)보다 높이(H)가 높은 흑연 기재(100)를 사용할 경우 가공단계에서 재생부가 형성된 부품을 흑연 기재(100)를 기준으로 손상된 반도체 제조용 부품(200)이 포함되어 있는 A부분과 손상된 반도체 제조용 부품(200)이 포함되어 있지 않은 B부분으로 용이하게 분할할 수 있는 장점이 있다.
그러나 반도체 제조용 부품(200)의 손상면이 최상위면이 아닐 때 반드시 흑연 기재의 높이가 최상위면과 손상면 사이의 단차보다 높아야 하는 것에 한정되지 않음 역시 이해할 수 있을 것이다.
지금까지 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조용 부품의 재생방법 및 재생부품을 구체적인 실시예를 참고로 한정되게 설명하였다. 그러나 본 발명은 이러한 구체적인 실시예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에 청구된 발명의 사상 및 그 영역을 이탈하지 않으면서 다양한 변화 및 변경이 있을 수 있음을 이해하여야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 흑연 기재를 준비하는 흑연 기재 준비 단계;
    플라즈마에 의해 손상된 반도체 제조용 부품의 손상면이 상기 흑연 기재에 맞닿도록 위치시키는 손상 부품 장착 단계;
    상기 손상된 반도체 제조용 부품상에 재생부를 형성하는 재생부 형성 단계; 및
    재생부가 형성된 부품을 원하는 형상으로 가공하는 가공 단계;
    를 포함하는 반도체 제조용 부품의 재생방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흑연 기재 준비 단계에서,
    상기 흑연 기재의 상부면 및 하부면측에 모두 상기 재생부가 형성될 수 있도록 공간을 두고 상기 흑연 기재를 위치시키는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 부품의 재생방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 재생부 형성 단계는 상기 손상된 반도체 제조용 부품과 동일한 소재를 화학 기상 증착법으로 증착하여 상기 재생부를 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 부품의 재생방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가공 단계는 상기 재생부가 형성된 부품을 원하는 형상으로 절단하여 제품을 생산하되 상기 제품이 상기 손상면을 포함하지 않도록 제거하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 부품의 재생방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가공 단계에서 적어도 2개의 제품이 생산되며, 상기 2개의 제품 중 1개의 제품은 상기 손상된 반도체 제조용 부품의 일부와 상기 재생부를 포함하는 재생 부품이고, 나머지 1개의 제품은 상기 재생부로만 이루어진 신규 부품인 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 부품의 재생방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가공 단계는,
    상기 재생부가 형성된 부품을 상기 흑연 기재를 기준으로 상기 손상된 반도체 제조용 부품이 포함된 제1 영역과 상기 손상된 반도체 제조용 부품이 포함되지 않은 제2 영역으로 나누는 단계; 및
    상기 제1 영역에서 상기 재생 부품을 생산하고, 상기 제2 영역에서 상기 신규 부품을 생산하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 부품의 재생방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 흑연 기재 준비 단계에서,
    상기 손상면이 상기 손상된 반도체 제조용 부품의 최상위면이 아닐 경우 상기 흑연 기재의 높이가 상기 손상된 반도체 제조용 부품의 최상위면과 손상면 사이의 단차보다 높은 흑연 기재를 준비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 부품의 재생방법.
  8. 손상된 반도체 제조용 부품의 일부분으로서 플라즈마에 의해 손상되지 않은 비손상 표면; 및
    상기 비손상 표면상에 증착되어 형성된 재생부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 재생부품.
  9. 제8항에 있어서,
    제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 재생된 것을 특징으로 하는 재생부품.
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