KR20200032061A - 식각장치용 링형부품 및 이를 이용한 기판의 식각방법 - Google Patents

식각장치용 링형부품 및 이를 이용한 기판의 식각방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 식각장치용 링형부품 및 이를 이용한 기판의 식각방법에 대한 것으로, 일정한 간격을 두고 위치하는 본체상면과 본체저면, 상기 본체상면의 외측 외곽선과 상기 본체저면의 외측 외곽선을 서로 연결하는 면인 본체외경면 및 상기 본체상면의 내측 외곽선과 연결되며 본체의 일부 또는 전부를 감싸는 본체내경면으로 둘러싸인 본체; 그리고 상기 본체내경면과 그 외경이 직접 연결되며 상기 본체상면보다 낮은 위치에 배치되는 안착부상면, 상기 안착부상면과 일정한 간격을 두고 위치하며 상기 본체저면과 연결되는 안착부저면 및 상기 안착부상면의 내측 외곽선과 상기 안착부저면의 내측 외곽선을 서로 연결하는 면인 안착부내경면으로 둘러싸인 안착부;를 포함하여, 상기 안착부상면 상에 기판이 안착되도록 상기 본체상면과 단차를 허용하는 링형부품 등을 제공한다.

Description

식각장치용 링형부품 및 이를 이용한 기판의 식각방법 {RING TYPE COMPONENT FOR ETCHING APPARATUS AND METHOD FOR ETCHING SUBSTRATE WITH THE SAME}
본 발명은 식각장치용 링형부품 및 이를 이용한 기판의 식각방법에 관한 것이다.
플라즈마 처리장치는 챔버 내에 상부전극과 하부전극을 배치하고, 하부전극의 위에 반도체 웨이퍼, 유리 기판 등의 기판을 탑재하여, 양 전극 사이에 전력을 인가한다. 양 전극 사이의 전계에 의해서 가속된 전자, 전극으로부터 방출된 전자, 또는 가열된 전자가 처리가스의 분자와 전리 충돌을 일으켜, 처리가스의 플라즈마가 발생한다. 플라즈마 중의 레디컬이나 이온과 같은 활성종은 기판 표면에 원하는 미세 가공, 예를 들면 에칭 가공을 수행한다.
최근, 미세전자소자 등의 제조에서의 디자인 룰이 점점 미세화되고, 특히 플라즈마 에칭에서는 더욱 높은 치수 정밀도가 요구되고 있어서, 종래보다도 현격히 높은 전력이 이용되고 있다. 이러한 플라즈마 처리장치에는 플라즈마에 영향을 받는 포커스링이 내장되어 있다.
플라즈마 장치의 전력이 높아지면, 정재파가 형성되는 파장 효과, 전극 표면에서 전계가 중심부에 집중하는 표피 효과 등에 의해서 대체로 기판 상에서 중심부의 플라즈마 분포가 극대로 되고 가장자리부가 가장 플라즈마 분포가 낮아져서, 기판 상의 플라즈마 분포의 불균일성이 심화된다. 그리고, 기판 상에서 플라즈마 분포가 불균일하면, 플라즈마 처리가 일정하게 진행되지 않게 되어 제조된 미세전자소자의 품질이 저하된다.
이러한 불균형을 방지하거나 완화하기 위해 기판의 가장자리에 포커스링이 적용되나, 포커스 링에도 플라즈마에 의한 식각이 발생하며, 식각 정도에 따라 주기적인 교체가 필요하다. 포커스 링의 교체를 위해서는 플라즈마 장비의 챔버를 개방해야 하며, 이러한 챔버 개방과 포커스 링의 교체는 미세전자소자의 제조 수율을 하락시키는 중요한 원인 중 하나이다.
국내공개특허 제1995-0015623호는 덮개링을 적용하고자 시도했고, 국내공개특허 제2009-0101129호는 서셉터와 에지부 사이에 유전체를 두어 플라즈마 분포의 균일성을 도모하고자 하였다. 하지만, 상기 특허는 구조가 복잡하고, 유전체 및 에지부 사이의 정밀한 설계가 어려운 문제가 있다.
본 발명의 목적은 식각장치용 링형부품 및 이를 이용한 기판의 식각방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 태양은 일정한 간격을 두고 위치하는 본체상면과 본체저면, 상기 본체상면의 외측 외곽선과 상기 본체저면의 외측 외곽선을 서로 연결하는 면인 본체외경면 및 상기 본체상면의 내측 외곽선과 연결되며 본체의 일부 또는 전부를 감싸는 본체내경면으로 둘러싸인 본체; 그리고 상기 본체내경면과 그 외경이 직접 연결되며 상기 본체상면보다 낮은 위치에 배치되는 안착부상면, 상기 안착부상면과 일정한 간격을 두고 위치하며 상기 본체저면과 연결되는 안착부저면 및 상기 안착부상면의 내측 외곽선과 상기 안착부저면의 내측 외곽선을 서로 연결하는 면인 안착부내경면으로 둘러싸인 안착부;를 포함하여, 상기 안착부상면 상에 기판이 안착되도록 상기 본체상면과 단차를 허용하는 식각장치용 링형부품을 제공한다.
상기 식각장치용 링형부품의 표면 또는 전체는 탄화붕소 입자가 네킹된 탄화붕소 소결체를 포함할 수 있고 상기 탄화붕소 소결체로 이루어질 수 있다. 상기 탄화붕소 입자는 탄소와 붕소를 포함할 수 있고, 탄소와 붕소로 이루어진 것일 수 있다.
상기 식각장치용 링형부품은 400 ℃에서 측정한 열전도도 값이 27 W/(m*k) 이하이다.
상기 본체상면과 상기 본체저면 사이의 거리는 상기 안착부상면과 상기 안착부저면 사이의 거리를 기준으로 1.5 내지 3배일 수 있다.
상기 본체상면 또는 상기 안착부상면에서 측정한 Ra 조도가 0.1㎛ 내지 1.2㎛일 수 있다.
상기 본체상면 또는 상기 안착부상면에서 공극률이 3 % 이하일 수 있다.
상기 본체상면 또는 상기 안착부상면은, 25 ℃에서 측정한 열 전도도 값을 1로 보았을 때 800 ℃에서 측정한 열전도도 값은 0.2 내지 3의 비율일 수 있다.
상기 본체상면 또는 상기 안착부상면에서 기공의 직경이 10㎛ 이상인 부분의 면적이 5% 이하일 수 있다.
상기 링형부품은 플라즈마 식각장치 내에서 불소 이온 또는 염소 이온과 접촉하여 파티클을 형성하지 않을 수 있다.
상기 본체상면은 단결정 실리콘(Si)으로 이루어진 본체상면 대비 55% 이하의 식각률을 가질 수 있다.
상기 식각장치용 링형부품은 상기 본체상면을 기준으로 하는 본체의 높이가 최초 본체 높이의 10% 이상으로 낮아지는 시간인 교체시간이 단결정 실리콘 대비 2배 이상일 수 있다.
상기 링형부품은 플라즈마 처리장치의 챔버 내에 위치하며 기판이 안착되는 것을 허용하는 포커스 링일 수 있다.
상기 탄화붕소 소결체는 금속성 부산물이 100 ppm 이하로 함유될 수 있다.
상기 본체상면 또는 상기 안착부상면은 25 ℃에서 측정한 열 전도도 값이 22 내지 31 W/(m*K)일 수 있다.
본 발명의 다른 일 태양은 위에서 설명한 식각장치용 링형 부품을 포커스 링으로 장착한 식각장치를 제공한다.
상기 식각장치는 플라즈마 식각장치일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 태양은 위에서 설명한 식각장치용 링형부품을 플라즈마 식각장치의 포커스 링으로 장착하고, 상기 안착부상면 상에 기판이 위치하도록 기판을 배치하는 장착단계; 그리고 상기 플라즈마 식각장치를 가동하여, 상기 기판을 미리 정해진 패턴으로 식각하여 식각된 기판을 제조하는 식각단계;를 포함한다.
본 발명의 식각장치용 링형부품 및 이를 이용한 기판의 식각방법은 열전도도 값이 일정한 범위의 탄화붕소를 포함하는 링형부품을 활용하여 기판의 식각 공정을 보다 효율적으로 진행될 수 있도록 하며, 링형부품의 교체주기를 늘리고, 기판 식각 공정의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 링형부품의 구조를 설명하는 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 링형부품이 적용된 식각장치의 구조를 설명하는 개념도.
도 3은 본 발명의 링형부품을 가공하는 과정 중 와이어 방전가공을 설명하는 개념도.
도 4와 도 5는 각각 본 발명의 링형부품을 제조하는 과정에 적용되는 소결장치를 설명하는 개념도.
도 6과 도 7은 각각 본 발명의 링형부품을 제조하는 과정에 적용되는 성형다이의 구조를 간략히 설명하는 개념도.
도 8은 본 발명의 실시예 1에서 제조한 포커스 링의 표면을 관찰한 전자현미경 사진이고, 삽입된 사진은 과립화된 입자를 관찰한 전자현미경 사진.
도 9는 본 발명의 비교예 1에서 제조한 포커스 링의 표면을 관찰한 전자현미경 사진이고, 삽입된 사진은 제조 과정에 기판상에 SiC 증착막이 형성된 것을 보여주는 사진.
도 10의 (a)와 (b)는 각각 본 발명의 실시예 4와 실시예 7에서 제조한 포커스 링의 표면을 관찰한 전자현미경 사진.
도 11의 (a)와 (b)는 각각 본 발명의 실시예 7과 실시예 8에서 제조한 포커스 링의 파단면을 관찰한 전자현미경 사진.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
본 명세서 전체에서, "제1", "제2" 또는 "A", "B"와 같은 용어는 동일한 용어를 서로 구별하기 위하여 사용된다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서 단수 표현은 특별한 설명이 없으면 문맥상 해석되는 단수 또는 복수를 포함하는 의미로 해석된다.
본 명세서에서 탄화붕소는 붕소와 탄소를 기반(base)으로 하는 모든 화합물을 지칭한다. 본 명세서에서 탄화붕소는 단일상 또는 복합상일 수 있고, 이들이 혼합된 것일 수 있다. 탄화붕소 단일상은 붕소 및 탄소의 화학양론적 상(phase)과 화학양론적 조성에서 벗어난 비화학양론적 상을 모두 포함하며, 복합상이란 붕소 및 탄소를 기반(base)로 하는 화합물 중의 적어도 2개가 소정의 비율로 혼합된 것을 말한다. 또한, 본 명세서에서의 탄화붕소는 상기 탄화붕소의 단일상 또는 복합상에 불순물이 추가되어 고용체를 이루거나 또는 탄화붕소를 제조하는 공정에서 불가피하게 추가되는 불순물이 혼입된 경우도 모두 포함한다. 상기 불순물의 예로서는 철, 구리, 크롬, 니켈, 알루미늄 등의 금속 등을 들 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 링형부품의 구조를 설명하는 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 링형부품이 적용된 식각장치의 구조를 설명하는 개념도이며, 도 3은 본 발명의 링형부품을 가공하는 과정 중 와이어 방전가공을 설명하는 개념도이고, 도 4와 도 5는 각각 본 발명의 링형부품을 제조하는 과정에 적용되는 소결장치를 설명하는 개념도이며, 도 6과 도 7은 각각 본 발명의 링형부품을 제조하는 과정에 적용되는 성형다이의 구조를 간략히 설명하는 개념도이다. 이하, 위의 도 1 내지 7을 참고하여, 상기 링형부품과 이의 제조방법을 상세하게 설명한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 식각장치용 링형부품(10)은 링형태의 본체(100)와 상기 본체(100)와 직접 맞닿아 이웃하게 위치하는 안착부(200)를 포함한다. 상기 본체(100)와 안착부(200)는 일체로 형성될 수 있다.
상기 링형부품(10)은 미리 설정된 간격을 두고 위치하는 본체상면(106)과 본체저면, 상기 본체상면(106)의 외측 외곽선과 상기 본체저면의 외측 외곽선을 서로 연결하는 면인 본체외경면(102) 및 상기 본체상면(106)의 내측 외곽선과 연결되며 본체(100)의 일부 또는 전부를 감싸는 본체내경면(104)으로 둘러싸인 본체(100); 그리고 상기 본체내경면(104)과 그 외경이 직접 연결되며 상기 본체상면(106)보다 낮은 위치에 형성되는 안착부상면(206), 상기 안착부상면(206)과 미리 설정된 간격을 두고 위치하며 상기 본체저면과 연결되는 안착부저면 및 상기 안착부상면(206)의 내측 외곽선과 상기 안착부저면의 내측 외곽선을 서로 연결하는 면인 안착부내경면(204)으로 둘러싸인 안착부(200);를 포함하여, 상기 안착부상면(206) 상에 기판(1)이 안착되도록 단차를 허용한다.
상기 식각장치용 링형부품은 탄화붕소 함유 입자가 네킹된 탄화붕소 소결체를 그 표면 또는 전체에 포함한다.
상기 링형부품(10)은 링 형태를 갖는 것으로 플라즈마 식각 등 반도체 장치 제조 과정에서 적용되는 소모성 부품일 수 있고, 예를 들어 포커스링(focus ring), 엣지링(edge ring), 한정링(confinement ring) 등일 수 있다. 구체적으로 상기 링형부품(10)은 플라즈마 식각 등의 과정에서 기판 등이 안착되는 포커스 링일 수 있다.
이러한 소모성의 링형부품은 플라즈마 식각 과정에서 식각 대상인 기판 전체적으로 의도하는 바에 따른 비교적 균일한 플라즈마 식각이 진행될 수 있도록 돕는다. 다만, 플라즈마 식각 과정에서 기판이 식각될 때 함께 링형부품의 표면도 식각되며, 챔버를 오픈하지 않은 상태로 많은 양의 기판을 식각 처리하는 것이 효율적이기 때문에, 상기 기판보다 느리게 식각되는 링형부품을 적용하는 것이 좋다. 또한, 플라즈마가 의도하는 방향과 속도로 기판 상에 형성될 수 있도록 의도하는 저항값을 갖는 것이 좋다.
본 발명의 식각장치용 링형부품은 400 ℃에서 측정한 열전도도 값이 27 W/(m*k) 이하인 특징을 갖는다. 구체적으로, 상기 식각용 링형부품의 표면 또는 전부에 배치되는 상기 탄화붕소 소결체는 400 ℃에서 측정한 열전도도 값이 27 W/(m*k) 이하일 수 있다. 이러한 특징을 갖는 링형 부품은, 기공의 직경과 기공률이 상당히 낮으며, 비교적 내식각성이 우수하다는 특징을 가질 수 있다.
또한, 상기 식각장치용 링형부품은 25 ℃와 800 ℃에서 측정한 열전도도 값의 비율이 이하에서 설명하는 일정한 범위 내의 값을 가지며, 구체적으로 상기 탄화붕소 소결체가 25 ℃와 800 ℃에서 측정한 열전도도 값의 비율이 아래에서 설명하는 일정한 범위 내의 값을 갖는다. 이러한 특징을 갖는 링형 부품은, 플라즈마 식각시 열적 특성 제어가 비교적 용이할 수 있고, 충분히 강한 내식각성을 가질 수 있다.
상기 링형부품(10)의 열전도도 값은 상기 본체상면(106)과 상기 안착부상면(206)에서의 열전도도 값을 기준으로 한다.
상기 링형부품(10)은 그 표면 또는 전체에서 측정한 25 ℃에서 측정한 열 전도도 값(HC25)을 1로 보았을 때, 800 ℃에서 측정한 열전도도 값은 0.2 내지 3의 비율인 특징을 가질 수 있다. 구체적으로 상기 비율이 0.26 내지 1일 수 있고, 0.26 내지 0.6일 수 있다.
상기 링형부품(10)의 열전도도는 25 내지 800 ℃에서 선택된 온도에서 약 60 W/(m*k) 이하일 수 있고, 약 4 W/(m*K) 내지 약 40W/(m*K)일 수 있다. 또한, 더 자세하게, 약 4W/(m*K) 내지 약 27W/(m*K)일 수 있다.
상기 링형부품(10)의 열 전도도는 25 ℃에서 약 22 내지 약 80 W/(m*K)일 수 있고, 약 22 내지 약 31 W/(m*K)일 수 있다.
상기 링형부품(10)의 열 전도도는 400 ℃에서 약 7 내지 약 70 W/(m*K)일 수 있고, 약 8 내지 약 22 W/(m*K)일 수 있다.
상기 링형부품(10)의 열 전도도는 800 ℃에서 약 5 내지 약 50 W/(m*K)일 수 있고, 약 6 내지 약 16 W/(m*K)일 수 있다.
상기 링형부품(10)은 보다 높은 상대밀도를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 링형부품(10)은 상대밀도가 약 90 % 이상일 수 있고, 약 97 % 이상일 수 있고, 약 97 내지 약 99.99%일 수 있고 약 98 내지 약 99.99%일 수 있다.
상기 링형부품(10)의 상대밀도는 상기 링형부품(10) 전체가 탄화붕소 소결체로 이루어진 경우에는 그 전체를 상기 링형부품(10)의 표면에 상기 탄화붕소 소결체가 위치하는 경우에는 상기 탄화붕소 소결체가 위치하는 표면, 예를 들어 본체상면(106)의 상대밀도를 기준으로 한다. 이하 공극률, 기공의 직경, 저항 특성, 파티클 형성 여부 등도 위와 동일한 기준을 적용한다.
상기 링형부품(10)은 공극률이 약 10% 이하일 수 있고, 약 3% 이하일 수 있으며, 약 2% 이하일 수 있고, 0.01 내지 2%일 수 있다.
구체적으로, 상기 링형부품(10)의 공극율은 약 1% 이하일 수 있고, 약 0.5% 이하일 수 있으며, 약 0.1% 이하일 수 있다. 이렇게 공극률이 낮은 링형 부품은 여기에 포함된 소결체가 입자 사이의 탄소 영역 등이 보다 적게 형성되는 등의 특징을 가지며, 보다 강한 내식각성을 가질 수 있다.
상기 링형부품(10)의 표면 또는 단면에서 관찰되는 기공의 평균 직경은 5㎛ 이하일 수 있다. 이때, 상기 기공의 평균 직경은 상기 기공의 단면적과 동일한 면적의 원의 직경으로 도출한다. 상기 기공의 평균 직경은 3㎛ 이하일 수 있다. 더 자세하게, 상기 기공의 평균 직경은 1㎛ 이하일 수 있다. 또한, 상기 기공의 전체 면적을 기준으로, 상기 기공의 직경이 10㎛ 이상인 부분의 면적은 5% 이하일 수 있다. 상기 링형부품(10)에 포함되는 탄화붕소 소결체는 향상된 내식각성을 가질 수 있다.
상기 링형부품(10)에 포함되는 탄화붕소 소결체는 고저항, 중저항, 또는 저저항 특성을 가질 수 있다.
구체적으로, 고저항 특성을 갖는 탄화붕소 소결체는 약 10Ωㆍcm 내지 약 103 Ωㆍcm의 비저항을 가질 수 있다. 이때, 상기 고저항 탄화붕소 소결체는 주로 탄화 붕소로 형성되고, 소결특성개선제로 실리콘 카바이드 또는 실리콘 나이트라이드를 포함할 수 있다.
구체적으로, 중저항 특성을 갖는 탄화붕소 소결체는 약 1Ωㆍcm 내지 10Ωㆍcm 미만의 비저항을 가질 수 있다. 이때, 상기 중저항 탄화붕소 소결체는 주로 탄화붕소로 형성되고, 소결특성개선제로 보론 나이트라이드를 포함할 수 있다.
구체적으로, 저저항 특성을 갖는 탄화붕소 소결체는 약 10-1Ωㆍcm 내지 약 10-2 Ωㆍcm의 비저항을 가질 수 있다. 이때, 상기 저저항 탄화붕소 소결체는 주로 탄화 규소로 형성되고, 소결특성개선제로 카본을 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 링형부품(10)은 5.0 Ωㆍcm 이하의 저저항 특성을 가질 수 있고, 1.0 Ωㆍcm 이하의 저저항 특성을 가질 수 있으며, 8*10-1 Ωㆍcm 이하의 저저항 특성을 가질 수 있다.
상기 링형부품(10)은 플라즈마 식각장치에서 할로겐 이온과 접촉하더라도 파티클을 형성하지 않는 것일 수 있다. 이때, 파티클이라 함은 직경 1 um 이상의 입자상 물질을 의미한다.
상기 링형부품(10)은 식각장치(500) 내에서 기판(1)이 안착되는 등 기판 주변에 배치되어 기판에 가해지는 플라즈마 식각의 영향을 함께 받는다. 이러한 경우, 상기 링형부품(10)의 표면 또는 전체로부터 플라즈마 또는 할로겐 이온의 영향으로 링형부품(10) 표면에 노출된 원소들이 이온화되고 챔버 내의 이온화된 분위기 원소와 결합하여 의도하지 않는 물질을 형성할 수 있다. 이러한 물질이 기체상인 경우에는 덕트(540)을 통해 챔버하우징(510) 외로 배출되므로 기판의 식각 과정에 큰 영향을 미치지 않으나, 고체상의 물질이 형성되어 기판 상에 위치하게 된다면 기판의 식각 품질이나 반도체 소자의 불량을 야기할 수 있다.
상기 링형부품(10)은 불소이온 또는 염소이온과 플라즈마 상태에서 반응하여 파티클을 형성하지 않는 것일 수 있다. 특히 링형부품(10)의 표면 또는 전부를 구성하는 탄화붕소는 플라즈마 등에 의해 식각되고 불소이온 또는 염소이온과 반응하더라도 고체상의 파티클을 형성하지 않는다. 상기한 특징은 이리듐 등을 적용한 소결체가 할로겐 이온과 반응하여 입자성 이물질을 형성할 수 있다는 점과 구별되는 것으로, 이러한 상기 링형부품(10)의 특징은 식각장치 내에서 에칭되는 기판 등의 제품 불량률을 현저히 줄여줄 수 있는 특징 중 하나이다.
상기 링형부품(10)은, 저식각률 특징을 가지며, 특히 플라즈마 에칭에 대해 식각률이 낮은 내식 특성을 갖는다.
구체적으로, 실리콘(Si, 단결정 실리콘, 그로잉법으로 제조한 것)의 식각률이 100%일 때, 상기 링형부품(10)은 55% 이하의 식각률을 가질 수 있고, 10 내지 50%의 식각률을 가질 수 있으며, 20 내지 45%의 식각률을 가질 수 있다.
이러한 식각률 특성은 두께감소율(%)을 측정하여 평가하며, 플라즈마 장비에서 RF power를 2,000W로 노출 시간을 280 hr을 적용하는 동일한 조건에서 동일한 크기의 링형부품의 표면(본체상면)이 식각되는 정도를 비교 평가한 결과이다.
상기 링형부품(10)의 저식각률 특징은, CVD-SiC와 비교하면 월등하기 우수한 결과로, CVD-SiC와 비교하여도 상당히 우수한 내식각률을 보여준다.
상기 링형부품(10)은 CVD-SiC의 식각률을 100%라고 했을 때, 70% 이하의 식각률을 가질 수 있다.
상기 링형부품(10)의 표면, 특히 본체상면(106)에서의 Ra 조도는 약 0.1㎛ 내지 약 1.2㎛일 수 있다. 상기 링형부품(10)의 표면, 특히 본체상면(106)에서의 Ra 조도는 약 0.2㎛ 내지 약 0.4㎛일 수 있다. 상기 조도의 측정에는 3차원 측정기가 활용될 수 있다.
상기 링형부품(10)의 표면 또는 전부에 위치하는 탄화붕소 소결체는 금속성 부산물(불순물)을 100ppm 이하로 함유할 수 있고, 10ppm 이하로 함유할 수 있으며, 1 ppm 이하로 함유할 수 있다.
상기 링형부품(10)의 표면 또는 전부에 위치하는 탄화붕소 소결체는 입경(D50)이 1.5 um 이하인 탄화붕소 함유 입자가 소결 및 네킹된 것일 수 있고, 구체적으로 D50 기준으로, 약 0.3㎛ 내지 약 1.5㎛의 평균 입경을 탄화붕소 함유 입자가 소결 및 네킹된 것일 수 있으며, 약 0.4㎛ 내지 약 1.0㎛의 평균 입경을 가진 탄화붕소 함유 입자가 소결 및 네킹된 것일 수 있다. 또한, 상기 탄화붕소 소결체는 D50 기준으로, 약 0.4㎛ 내지 약 0.8㎛의 평균 입경을 갖는 탄화붕소 함유 입자가 소결 및 네킹된 것일 수 있다. 평균 입경이 너무 큰 탄화붕소 입자를 네킹시키는 경우 제조된 소결체의 밀도가 낮아질 수 있고, 입경이 너무 작은 입자를 네킹시키는 경우 작업성이 떨어지거나 생산성이 낮아질 수 있다.
상기 본체상면(106)과 상기 본체저면 사이의 거리는 상기 안착부상면(106)과 상기 안착부저면 사이의 거리를 기준으로 1.5 내지 3배일 수 있고, 1.5 내지 2.5배일 수 있다. 이러한 경우 기판을 보다 안정적으로 안착시키며 효율적인 에칭 공정 운영에 도움을 줄 수 있다.
상기 본체상면(106)과 상기 본체저면 사이의 거리는 상기 링형부품(10)의 외경을 기준으로 하는 직경을 100으로 하였을 0.5 내지 5인 것일 수 있고, 0.5 내지 3인 것일 수 있으며, 0.5 내지 2.5인 것일 수 있다. 직경 대비 이러한 두께를 갖는 링형부품(10)을 적용하는 경우, 기판을 보다 안정적으로 안착시키며 효율적인 에칭 공정 운영에 도움을 줄 수 있다.
상기 링형부품(10)은 상기 본체상면(106)이 식각되어 상기 높이가 최초 본체 높이의 10% 이상으로 낮아지는 시간인 교체시간이 단결정 실리콘 대비 2배 이상일 수 있다. 이렇게 상기 링형부품(10)의 상기 본체상면(106)이 천천히 식각된다는 것은, 부품의 교체를 목적으로 하는 챔버를 오픈하는 간격이 길어진다는 것을 의미하며, 결국 식각장치의 식각 효율이 향상되는 효과를 가져오며, 챔버 오픈 과정에서 발생할 수 있는 유독물질의 유출 가능성을 낮추고, 챔버 내의 오염 가능성도 낮추는 효과를 가져올 수 있다.
상기 링형부품(10)의 제조방법을 설명한다.
상기 링형부품(10)은 대체적으로 링 형태를 갖는 탄화붕소 소결체를 제조하고, 이 소결체에 완성품가공을 진행하여 위에서 설명하는 내식성 링형부품(10)의 외형을 갖추도록 제조할 수 있다. 그러나, 상기 탄화붕소 소재는 강한 공유결합을 가진 재료로 그 가공이 어려워 와이어방전가공, 면방전가공과 같은 특수한 방법으로 가공하여 완제품형태를 제조할 수 있다.
구체적으로, 상기 링형부품(10)의 제조방법은, 1차성형단계 및 소결체형성단계를 포함한다. 상기 제조방법은 상기 1차성형단계 이전에 과립화단계를 더 포함할 수 있다. 상기 제조방법은 상기 소결체형성단계 이후에 가공단계를 더 포함할 수 있다.
상기 과립화단계는, 탄화붕소를 함유하는 원료물질을 용매와 혼합하여 슬러리화된 원료물질을 제조하는 슬러리화 과정, 그리고 상기 슬러리화된 원료물질을 건조시켜 구형의 과립 원료물질로 제조하는 과립화과정을 포함한다.
상기 원료물질은 탄화붕소와 소결특성개선제를 포함하는 원료물질일 수 있다.
상기 탄화붕소(탄화붕소, boron carbide)는 B4C로 대표되며, 상기 원료물질의 탄화붕소는 분말 형태의 탄화붕소가 적용될 수 있다. 상기 탄화붕소 분말은 고순도(탄화붕소 함량이 99.9 중량% 이상)이 적용될 수 있고, 저순도(탄화붕소 함량이 95 중량% 이상 99.9 중량% 미만)이 적용될 수 있다.
상기 탄화붕소 분말은 D50 기준으로, 약 1.5㎛ 이하의 평균입경을 가질 수 있고, 약 0.3㎛ 내지 약 1.5㎛의 평균 입경을 가질 수 있으며, 약 0.4㎛ 내지 약 1.0㎛의 평균 입경을 가질 수 있다. 또한, 상기 탄화붕소 분말은 D50 기준으로, 약 0.4㎛ 내지 약 0.8㎛의 평균 입경을 가질 수 있다. 평균 입경이 너무 큰 탄화붕소 분말을 적용하는 경우에는 제조된 소결체의 밀도가 낮아지고 내식성이 떨어질 수 있고, 입경이 너무 작은 경우에는 작업성이 떨어지거나 생산성이 낮아질 수 있다.
상기 소결특성개선제는, 상기 원료물질에 포함되어 탄화붕소 소결체의 물성을 향상시킨다. 구체적으로, 상기 소결특성개선제는 카본, 보론 옥사이드, 실리콘, 실리콘 카바이드, 실리콘 옥사이드, 보론 나이트라이드, 실리콘 나이트라이드 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
상기 소결특성개선제는 상기 원료물질 전체를 기준으로 약 30 중량% 이하로 함유될 수 있다. 구체적으로 상기 소결특성개선제는 상기 원료물질 전체를 기준으로, 약 0.001 중량% 내지 약 30 중량%로 함유될 수 있고, 0.1 내지 25 중량%로 함유될 수 있으며, 5 내지 25 중량%로 함유될 수 있다. 상기 소결특성개선제가 30 중량% 초과로 포함되는 경우에는 오히려 소결체의 강도를 떨어뜨릴 수 있다.
상기 원료물질은 상기 소결특성개선제 이외의 잔량으로 탄화붕소 분말 등의 탄화붕소 원료를 포함할 수 있다. 상기 소결특성개선제는 보론 옥사이드, 카본 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 소결특성개선제로 카본이 적용되는 경우, 상기 카본은 페놀수지와 같은 수지 형태로 첨가될 수 있고, 상기 수지가 탄화 공정을 통하여 탄화된 형태의 카본으로 적용될 수도 있다. 상기 수지의 탄화 공정은 통상 고분자 수지를 탄화시키는 공정이 적용될 수 있다.
상기 소결특성개선제로 카본이 적용되는 경우, 상기 카본은 1 내지 30 중량%로 적용될 수 있고, 5 내지 30 중량%로 적용될 수 있으며, 8 내지 28중량%로 적용될 수 있고, 13 내지 23 중량%로 적용될 수 있다. 이러한 함량으로 상기 소결특성개선제로 카본을 적용하는 경우, 입자 사이의 네킹 현상이 증가하고 입자 크기가 비교적 크며, 상대밀도가 비교적 높은 탄화붕소 소결체를 얻을 수 있다. 다만, 상기 카본을 30 중량% 초과로 포함하는 경우, 잔류 탄소에 의한 카본영역의 발생으로 정도가 감소할 수 있다.
상기 소결특성개선제는 보론옥사이드를 적용할 수 있다. 상기 보론 옥사이드는 B2O3로 대표되는 것으로, 상기 보론옥사이드를 적용하며 소결체의 기공 내에 존재하는 탄소와의 화학반응 등을 통해 탄화붕소를 생성하고, 잔류 탄소의 배출을 도와 보다 치밀화된 소결체를 제공할 수 있다.
상기 소결특성개선제로 상기 보론 옥사이드와 상기 카본이 함께 적용되는 경우, 상기 소결체의 상대밀도를 보다 높일 수 있으며, 이는 기공 내에 존재하는 카본 영역이 감소하며 보다 치밀도가 향상된 소결체를 제조할 수 있다.
상기 보론 옥사이드와 상기 카본은 1: 0.8 내지 4의 중량비로 적용될 수 있고, 1: 1.2 내지 3의 중량비로 적용될 수 있으며, 1: 1.5 내지 2.5의 중량비로 적용될 수 있다. 이러한 경우 보다 상대밀도가 향상된 소결체를 얻을 수 있다. 보다 구체적으로 상기 원료물질은 상기 보론 옥사이드를 1 내지 9 중량%로, 그리고 상기 카본을 5 내지 15 중량%로 함유할 수 있으며, 이러한 경우 치밀도가 상당히 우수하며 결함이 적은 소결체를 제조할 수 있다.
또한, 상기 소결특성개선제는 그 융점이 약 100℃ 내지 약 1000℃일 수 있다. 더 자세하게, 상기 첨가제의 융점은 약 150℃ 내지 약 800℃일 수 있다. 상기 첨가제의 융점은 약 200℃ 내지 약 400℃일 수 있다. 이에 따라서, 상기 첨가제는 상기 원료 물질이 소결되는 과정에서 상기 탄화붕소 사이로 용이하게 확산될 수 있다.
상기 과립화단계에서 슬러리화를 위해 적용되는 용매는 에탄올 등과 같은 알코올 또는 물이 적용될 수 있다. 상기 용매는 상기 슬러리 전체를 기준으로 약 60 부피% 내지 약 80 부피%의 함량으로 적용될 수 있다.
상기 슬러리화 과정은 볼밀 방식이 적용될 수 있다. 상기 볼밀 방식은 구체적으로 폴리머 볼이 적용될 수 있으며, 상기 슬러리 배합 공정은 약 5시간 내지 약 20시간 동안 진행될 수 있다.
또한, 상기 과립화 공정은 상기 슬러리가 분사되면서, 상기 슬러리에 포함된 용매가 증발 등에 의해서 제거되면서 원료물질이 과립화되는 방식으로 진행될 수 있다. 이렇게 제조되는 과립화된 원료물질 입자는 입자 자체가 전체적으로 둥근 형태를 띄며 비교적 입도가 일정한 특징을 갖는다.
상기 원료물질 입자의 직경은 D50을 기준으로 약 0.3 내지 약 1.5 um일 수 있고, 약 0.4㎛ 내지 약 1.0㎛일 수 있으며, 약 0.4㎛ 내지 약 0.8㎛일 수 있다.
이렇게 과립화된 원료물질 입자를 적용하면, 이후 설명하는 1차성형단계에서 그린바디 제조 시에 몰드에 충진이 용이하고 작업성이 보다 향상될 수 있다.
상기 1차성형단계는 탄화붕소를 함유하는 원료물질을 성형하여 그린바디를 제조하는 단계이다. 구체적으로 상기 성형은 상기 원료물질을 몰드(고무 등)에 넣고 가압하는 방식이 적용될 수 있다. 더 구체적으로, 상기 성형은 냉간 등압방 가압법(Cold Isostatic Pressing, CIP)이 적용될 수 있다.
상기 1차성형단계를 냉간 등압방 가압법을 적용하여 진행하는 경우, 압력은 약 100MPa 내지 약 200MPa으로 적용하는 것이 보다 효율적이다.
상기 그린바디는 제조되는 소결체의 용도에 적합한 크기와 형태를 고려해 제조될 수 있다.
상기 그린바디는, 제조하고자 하는 최종 소결체의 크기보다 다소 큰 크기 형성하는 것이 좋으며, 소결체의 강도가 그린바디의 강도보다 더 강하므로, 소결체의 가공시간을 줄일 목적으로 상기 1차성형단계 이후에 그린바디에서 불필요한 부분을 제거하는 형태가공과정이 더 진행될 수 있다.
상기 소결체형성단계는 상기 그린바디를 탄화 및 소결시켜 탄화붕소 소결체를 제조하는 단계이다.
상기 탄화는 약 600℃ 내지 약 900℃의 온도에서 진행될 수 있고, 이러한 과정에서 그린바디 내의 바인더나 불필요한 이물질 등을 제거될 수 있다.
상기 소결은 약 1800℃ 내지 약 2500℃의 소결 온도에서 약 10시간 내지 약 20시간의 소결시간 동안 유지하는 방식으로 진행될 수 있다. 이러한 소결 과정에서 원료물질 입자간의 성장과 네킹이 진행되고 치밀화된 소결체를 얻을 수 있다.
상기 소결을 구체적으로 승온, 유지, 냉각의 온도 프로파일로 진행될 수 있고, 구체적으로 1차승온-1차온도유지-2차승온-2차온도유지-3차승온-3차온도유지-냉각의 온도 프로파일로 진행될 수 있다.
상기 소결에서 승온 속도는 약 1℃/분 내지 약 10℃/분 일 수 있다. 더 자세하게, 상기 소결에서의 승온 속도는 약 2℃/분 내지 약 5℃/분 일 수 있다.
상기 소결에서, 약 100℃ 내지 약 250℃의 온도가 약 20분 내지 약 40분간 유지될 수 있다. 또한, 상기 소결에서 약 250℃ 내지 약 350℃의 온도 구간이 약 4시간 내지 약 8시간 유지될 수 있다. 또한, 상기 소결에서 약 360℃ 내지 약 500℃의 온도 구간이 약 4시간 내지 약 8시간 유지될 수 있다. 상기와 같은 온도 구간에서 일정 시간 동안 유지되는 경우, 상기 첨가제가 보다 용이하게 확산될 수 있고, 보다 균일한 상의 탄화붕소 소결체를 제조할 수 있다.
상기 소결은 약 1800℃ 내지 약 2500℃의 온도 구간이 약 10시간 내지 약 20시간 유지될 수 있다. 이러한 경우, 보다 견고한 소결체를 제조할 수 있다.
상기 소결에서의 냉각 속도는 약 1℃/분 내지 약 10℃/분 일 수 있다. 더 자세하게, 상기 소결에서의 냉각 속도는 약 2℃/분 내지 약 5℃/분 일 수 있다.
상기 소결체형성단계에서 제조된 탄화붕소 소결체는 추가적으로 면가공 및/또는 형상가공을 포함하는 가공단계를 거칠 수 있다.
상기 면가공은 상기 소결체의 면을 평탄화하는 작업이며, 통상 세라믹을 평탄화하는데 적용되는 방법이 적용될 수 있다.
상기 형상가공은 상기 소결체의 일부를 제거하거나 깍아내서 의도하는 형상을 갖도록 가공하는 과정이다. 상기 형상가공은 상기 탄화붕소 소결체가 치밀도가 우수하고 강도가 강한 점을 고려해, 방전가공의 방식으로 진행될 수 있고, 구체적으로 방전 와이어 가공 방식으로 진행될 수 있다.
구체적으로, 도 3에 제시된 와이어방전가공장치(400)의 가공부하우징(410) 내에 위치하는 가공용액(416)에 소결체(480)를 위치시키고, 구리 등으로 형성되는 와이어전극(430)와 연결된 와이어이동부(420)를 전원(440)과 연결한다. 소결체(480)와 상기 와이어이동부(420)와 연결되는 전원(440)으로부터 전원이 인가되면 와이어이동부(420)에 의하여 와이어가 왕복운동을 하면서 미리 정해진 형상으로 상기 소결체(480)의 제거하고자 하는 부분을 커팅할 수 있다. 상기 전원(440)에서 인가하는 전원은 직류전원일 수 있고, 전압은 약 100볼트 내지 약 120볼트일 수 있으며, 가공 속도는 약 2mm/분 내지 약 7mm/분일 수 있다. 또한, 가공 시 와이어 스피드는 약 10rpm 내지 약 15rpm일 수 있고, 와이어의 장력은 약 8g 내지 약 13g일 수 있으며, 상기 와이어의 직경은 약 0.1mm 내지 약 0.5mm일 수 있다.
이렇게 가공된 링형부품(10)은 폴리싱 등의 표면가공 과정을 더 거칠 수 있다.
상기 링형부품(10)의 또 다른 제조방법을 설명한다.
상기 제조방법은, 준비단계, 배치단계 및 성형단계를 포함한다.
상기 준비단계는, 탄화붕소를 함유하는 원료물질을 성형다이(700) 내에 위치하는 링형중공(19)에 장입시키는 단계이다.
상기 링형중공(19)은 서로 이웃하게 위치하며 서로 구분되는 단차를 갖는 본체중공(190)과 안착부중공(290)을 포함할 수 있다. 상기 본체중공(190)의 높이는 상기 안착부중공(290)의 높이보다 높은 것일 수 있다. 상기 링형중공(19)은 이후 성형다이(700)에 대한 설명에서 보다 구체적으로 설명한다.
상기 탄화붕소(탄화붕소, boron carbide)는 B4C로 대표되며, 상기 원료물질의 탄화붕소는 분말 형태의 탄화붕소가 적용될 수 있다.
상기 원료물질은, 탄화붕소 분말을 함유할 수 있고, 탄화붕소 분말 및 첨가제를 함유할 수 있고, 탄화붕소 분말로 이루어질 수 있다. 상기 탄화붕소 분말은 고순도(탄화붕소 함량이 99.9 중량% 이상)이 적용될 수 있고, 저순도(탄화붕소 함량이 95중량% 이상)이 적용될 수 있다.
상기 탄화붕소 분말은 D50 기준으로, 약 1.5㎛ 이하의 평균입경을 가질 수 있고, 약 0.3㎛ 내지 약 1.5㎛의 평균 입경을 가질 수 있으며, 약 0.4㎛ 내지 약 1.0㎛의 평균 입경을 가질 수 있다. 또한, 상기 탄화붕소 분말은 D50 기준으로, 약 0.4㎛ 내지 약 0.8㎛의 평균 입경을 가질 수 있다. 이러한 탄화붕소 분말을 적용하는 경우 보다 공극 형성이 적은 치밀한 구조의 탄화붕소 소결체를 제조할 수 있다.
상기 첨가제는 상기 탄화붕소 소결체에서 그 일부 또는 전부에서 탄화붕소 고용체를 형성하여 탄화붕소 소결체에 기능성을 부여하는 기능성 첨가제일 수 있다.
상기 첨가제는 상기 탄화붕소 소결체의 소결특성을 향상시킬 목적으로 적용되는 소결특성개선제일 수 있다. 상기 소결특성개선제는 카본, 보론 옥사이드, 실리콘, 실리콘 카바이드, 실리콘 옥사이드, 보론 나이트라이드, 보론 나이트라이드, 실리콘 나이트라이드 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 상기 소결특성개선제는 보론 옥사이드, 카본 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 소결특성개선제로 카본이 적용되는 경우, 상기 카본은 수지 형태로 첨가될 수 있고, 상기 수지가 탄화 공정을 통하여 탄화된 형태의 카본으로 적용될 수도 있다. 상기 수지의 탄화 공정은 통상 고분자 수지를 탄화시키는 공정이 적용될 수 있다.
상기 소결특성개선제는 상기 원료물질 전체를 기준으로 약 30 중량% 이하로 함유될 수 있고, 약 0.1 중량% 내지 약 30 중량%로 함유될 수 있고, 1 내지 25 중량%로 함유될 수 있으며, 5 내지 25 중량%로 함유될 수 있다. 상기 소결특성개선제가 30 중량% 초과로 포함되는 경우에는 오히려 소결체의 강도를 떨어뜨릴 수 있다.
상기 성형다이(700, 330, 620)는 2 이상의 분할된 조각이 서로 결합하여 형성될 수 있다. 상기 성형다이(700, 330, 620)의 구체적인 형태와 역할은 이하에서 별도로 설명한다.
상기 링형중공(19)에는 상기 원료물질 또는 상기 제조방법이 수행된 이후에는 상기 탄화붕소 소결체가 위치할 수 있다.
상기 준비단계는 다이저면부(710)와 상기 다이저면부(710) 상의 공간을 둘러싸는 다이외면부(715)를 포함하는 다이하우징(720)에, 상기 원료물질(380, 680)을 도입하는 원료물질도입과정; 그리고 상기 원료물질이 도입된 다이하우징(720)의 내면에 상부측으로부터 다이상면부(730)를 결합하는 다이결합과정;을 포함할 수 있다.
상기 다이상면부(730)는 그 일부 또는 전부가 상기 다이하우징(720)을 기준으로 상하로 이동될 수 있다. 이렇게 상기 다이상면부(730)가 상하 이동이 가능하여, 소결장치(300, 600)에서 가압부(322, 324, 622, 624)에 의하여 가압시 상기 원료물질에 압력이 잘 전달되어 보다 치밀한 조직을 갖는 소결체를 제조할 수 있다.
상기 준비단계는, 다이저면부(710)와 상기 다이저면부 상의 공간을 둘러싸는 다이외면부(715)를 포함하는 다이하우징(720)에 내경상면부(738)를 배치하는 1차배치과정; 상기 내경상면부(738)가 배치된 다이하우징(720)의 상기 링형중공(19) 내에 상기 원료물질을 위치시키는 원료물질도입과정; 그리고 상기 원료물질 상에 i) 본체안착상면부(736) 또는 ii) 안착상면부(736)와 본체상면부(732)를 위치시키는 2차배치과정;을 포함할 수 있다.
이때, i) 본체안착상면부(736) 또는 ii) 안착상면부(736)와 본체상면부(732)는 상기 다이하우징(720)을 기준으로 상하로 이동되는 것일 수 있다. 이러한 경우, 소결장치(300, 600)에서 가압부(322, 324, 622, 624)에 의하여 가압 시 상기 원료물질에 압력이 잘 전달되어 보다 치밀한 조직을 갖는 소결체를 제조할 수 있다.
상기 탄화붕소 소결체의 제조방법은 강한 소결압력이 적용될 수 있도록 상기 성형다이로 고온비교적 강도가 강한 그라파이트와 같은 재료로 제조할 수 있고, 필요에 따라 성형다이를 보강하는 보강부를 적용할 수 있다.
상기 보강부(미도시)는 가압부(322, 324, 622, 624)에 의해 전달되는 힘이 다이외면부(715)로 전달되어 성형다이(700)가 손상되는 현상을 막아주는 역할을 하며, 상기 다이외면부(715) 또는 상기 다이하우징(720)을 감싸는 추가적인 보강하우징(미도시)일 수 있다.
상기 보강부는 소결과정에서 가해지는 압력 등에 의해 상기 성형다이 자체가 손상될 경우, 상기 소결체는 의도하는 형상을 갖지 못하거나 의도하는 물성(강도, 상대밀도 등)을 갖지 못할 가능성이 매우 높아지는데, 이를 막는 역할을 한다.
상기 배치단계는 상기 성형다이(700, 330, 620)를 소결로(310) 또는 챔버(630) 내에 장입하고 가압부(322, 324, 622, 624)를 세팅하는 단계이다.
상기 배치단계에서 적용되는 소결로 또는 챔버는 고온가압분위기에서 상기 탄화붕소 소결체를 제조할 수 있는 장치라면 제한없이 적용 가능하다. 본 발명에서는 도 4과 도 5에서 제시한 소결장치에서 소결로(310) 또는 챔버(630)를 예시한다.
상기 성형단계는 상기 성형다이(700, 330, 620)에 소결온도와 소결압력을 가하여 상기 원료물질로부터 탄화붕소 소결체를 형성하는 단계이다.
상기 성형다이(700, 330, 620)는 이후 설명하는 것처럼 본 발명의 탄화붕소 소결체가 제조하고자 하는 형상으로 미리 중공을 형성해 완제품의 형태를 갖도록 제조할 수 있다.
상기 소결온도는 약 1800 내지 약 2500 ℃일 수 있고, 약 1800 내지 약 2200 ℃일 수 있다. 상기 소결압력은 약 10 내지 약 110 MPa일 수 있고, 약 15 내지 약 60 MPa일 수 있으며, 약 17 내지 약 30 MPa일 수 있다. 이러한 소결온도와 소결압력 하에서 상기 성형단계를 진행하는 경우, 보다 효율적으로 고품질의 탄화 붕소 소결체와 이를 함유하는 링형 부품을 제조할 수 있다.
상기 소결시간은 0.5 내지 10 시간이 적용될 수 있고, 0.5 내지 7 시간이 적용될 수 있으며, 0.5 내지 4 시간이 적용될 수 있다.
상기 소결시간은 상압에서 진행하는 소결 공정과 비교하여 상당히 짧은 시간이며, 이렇게 짧은 시간을 적용하더라도 동등 또는 더 우수한 품질을 갖는 소결체를 제조할 수 있다.
상기 성형단계는 환원분위기에서 진행될 수 있다. 상기 성형단계가 환원분위기에서 진행되는 경우, 탄화붕소 분말이 공기 중의 산소와 반응하여 형성될 수 있는 보론 옥사이드와 같은 물질들을 환원시켜 탄화붕소 함량이 보다 높아진 탄화붕소 소결체를 제조할 수 있다.
상기 성형단계는 상기 소결로(600) 내의 입자들 사이의 간극에 스파크를 발생시키며 진행될 수 있다. 이러한 경우, 성형다이(620)는 가압부(622, 624)와 연결된 전극(612, 614)에 의해 상기 성형다이(620)로 펄스 상의 전기에너지를 인가하는 방식으로 진행될 수 있다. 이렇게 펄스 상의 전기에너지를 인가하면서 상기 성형단계를 진행하는 경우, 상기 전기에너지에 의해 보다 단시간에 상기 치밀상의 소결체를 얻을 수 있다.
구체적으로, 상기 성형단계가 도 1에 제시된 소결장치(300, 열가압소결장치)에서 진행되는 경우, 소결로(310) 내에 상부가압부(332)와 하부가압부(334) 사이에 위치하는 성형다이(330)가 원료물질(380)이 위치하는 상태로 장입되면, 가열부(320)에 의하여 승온이 진행되고, 이와 함께 또는 별도로 가압이 진행되어 소결이 진행될 수 있다. 이 때, 상기 소결로(310) 내는 감압분위기로 조절될 수 있고, 환원분위기에서 진행될 수도 있다. 상기 성형다이(330)는 예를 들어 카본 다이가 적용될 수 있으며, 상기 상부가압부(332)와 하부가압부(334)로는 카본 툴(펀치)이 활용될 수 있다. 상기 소결장치(300)를 적용하여 상기 탄화붕소 소결체를 제조하는 경우, 와이어 방전가공, 면 방전가공 등의 별도의 성형과정이 일부는 생략될 수 있다.
상기 성형단계에서 소결온도의 최고 온도 구간은 약 1900℃ 내지 약 2200℃일 수 있고, 약 2시간 내지 약 5시간 동안 유지될 수 있다. 이때, 상기 성형다이(330)에 가해지는 압력은 약 15 MPa 내지 약 60 MPa일 수 있다. 더 자세하게, 상기성형다이(330)에 가해지는 압력은 약 17 MPa 내지 약 30MPa일 수 있다.
구체적으로, 상기 성형단계가 도 5에 제시된 소결장치(600, 스파크플라즈마소결장치)에서 진행되는 경우, 챔버(630) 내에 제1가압부(622)와 제2가압부(624) 사이에 위치하는 성형다이(620)가 원료물질(680)이 위치하는 상태로 장입되면, 가열부(미도시)에 의하여 챔버 내의 승온이 진행되고, 이와 함께 또는 별도로 가압이 진행되어 소결이 진행될 수 있다. 이 때, 상기 챔버(630) 내에는 제1전극(612)와 제2전극(614)로 전원부(610)에서 인가되는 전기에너지가 상기 원료물질의 소결을 촉진하며, 예를 들어 상기 전원부(610)는 직류펄스전류를 인가할 수 있다.
상기 성형다이(620)는 예를 들어 카본 다이가 적용될 수 있으며, 상기 제1가압부(622)와 제2가압부(624)는 금속 펀치 등 전기전도성 펀치가 적용될 될 수 있다. 상기 소결장치(600)를 적용하여 상기 탄화붕소 소결체를 제조하는 경우, 와이어 방전가공, 면 방전가공 등의 별도의 성형과정이 일부가 생략될 수 있다.
상기 성형단계에서 소결온도의 최고 온도 구간은 약 1800℃ 내지 약 2200℃일 수 있고, 약 2시간 내지 약 5시간 동안 유지될 수 있다. 이때, 상기 성형다이(620)에 가해지는 압력은 약 50MPa 내지 약 80MPa일 수 있다. 더 자세하게, 상기 성형다이(620)에 가해지는 압력은 약 55MPa 내지 약 70MPa일 수 있다.
성형다이(700)는 다이저면부(710)와 상기 다이저면부(710) 상의 공간을 둘러싸는 다이외면부(715)를 포함하는 다이하우징(720)와 상기 다이하우징(720)과 결합하며 상기 다이하우징(720)의 내면과의 사이에 형성되는 공간인 링형중공(19)을 형성하는 다이상면부(730)를 포함한다.
이 때, 상기 다이하우징(720)은 상기 다이저면부(710)와 상기 다이외면부(715)가 일체로 형성되는 일체형 다이하우징일 수 있다. 또한, 상기 다이하우징(720)은 상기 다이저면부(710)와 상기 다이외면부(715)가 분리되거나 결합될 수 있도록 형성되는 구분형 다이하우징일 수 있다.
상기 성형다이(700)는 위에서 설명한 탄화붕소 소결체의 제조방법에서 제조하고자 하는 완성품의 형상과 외형을 갖는 링형중공을 갖는 성형다이(700)로써 적용되어, 고밀도의 내식각성의 탄화붕소 소결체를 효율적으로 제조하는 것을 돕는다. 즉, 상기 성형다이는 탄화붕소 소결체용으로 적용될 수 있으며, 구체적으로 탄화붕소 링형소결체의 제조용으로, 더 구체적으로 탄화붕소 포커스링의 제조용으로 그 활용도가 우수하다.
상기 성형다이(700)를 구성하는 각 부분들은 고온고압을 견딜 수 있는 재료로 제조되며, 예를 들어 그라파이트로 제조될 수 있고, 그라파이트 합유 복합재료로 제조될 수 있다.
상기 성형다이(700) 내에 위치하는 링형중공(19)은 서로 이웃하게 위치하며 서로 구분되는 단차를 갖는 본체중공(190)과 안착부중공(290)을 포함할 수 있다. 상기 본체중공(190)과 상기 안착부중공(290)은 위에서 설명한 내식성 링형부품(10)의 본체(100)와 안착부(200)에 대응한다. 상기 단차는 기판(1) 등이 상기 링형부품(10) 상에 배치될 때, 안정적으로 안착할 수 있는 턱을 의미하며, 일정한 단차를 가져서 상기 본체중공(190)의 높이가 상기 안착부중공(290)의 높이보다 더 높게 형성되는 것이 좋다.
상기 다이상면부(730)는 상기 본체중공(190) 상에 위치하는 본체상면부(732); 그리고 상기 본체상면부(732)의 내주면과 맞닿게 위치하며 상기 안착부중공(290) 상에 위치하는 제1면과 상기 제1면과 단턱을 두며 상기 제1면보다 돌출되게 형성되는 제2면을 포함하는 본체외상면부(734);를 포함할 수 있다.
상기 다이상면부(730)는 상기 본체중공(190) 상에 위치하는 본체상면부(732); 상기 본체상면부(732)의 내주면과 맞닿게 위치하며 상기 안착부중공(290) 상에 위치하며 상기 본체상면부(732)보다 큰 두께를 갖는 안착상면부(736); 그리고 상기 안착상면부(736)의 내주면과 맞닿게 위치하며 상기 안착상면부(736)보다 큰 두께를 갖는 내경상면부(738);를 포함할 수 있다.
상기 다이상면부(730)는 상기 링형중공(19) 상에 위치하며 그 높이가 서로 다른 본체중공(190)과 안착부중공(290) 각각의 상면을 형성하는 본체안착상면부(736); 상기 본체안착상면부(736)의 내주면과 맞닿게 위치하며 상기 본체안착상면부(736)보다 큰 두께를 갖는 내경상면부(738);를 포함할 수 있다.
상기 다이상면부(730)가 위에서 설명한 것처럼, 1개의 조각, 2개의 조각, 3개의 조각 등으로 형성되어 분말 형태의 상기 원료물질을 장입하기 편리하고, 해당 조각에 가해지는 압력이 상기 원료물질 전체에 실질적으로 고르게 전해지도록 할 수 있다.
상기 제조방법을 적용하면, 분말 상태의 원재료를 성형다이에 바로 도입하고 소결시키는 방식으로, 가공된 완제품 형태와 실질적으로 동일한 형태의 탄화붕소 함유 내식성 링형부품(10)을 제조할 수 있어서, 제조 공정이 보다 단순화되고 효율적으로 탄화붕소 함유 내식성 링형부품(10)을 제조할 수 있다.
또한, 이렇게 공정이 단순화되는 장점 이외에도 제조되는 탄화붕소 소결체의 물성이 우수하다는 장점도 갖는다.
상기 링형부품(10)의 또 다른 제조방법을 설명한다.
상기 링형부품(10)은 증착 공정에 의해서 제조될 수 있다. 예를 들어, 기상증착벌크는 CVD와 같은 기상증착법에 의해 링형부품(10)의 표면 또는 전부를 제조할 수 있다. 구체적으로, 상기 링형부품(10)을 CVD 방식(CVD 기상증착벌크 제조방식)으로 적용하는 경우, 상기 링형부품(10)은 CVD 탄화붕소(BC) 증착, 기판 제거, 형상 가공, 폴리싱, 측정 및 세정의 과정을 포함하여 제조될 수 있다.
상기 CVD 탄화붕소 증착 과정은 기판(주로 흑연)에 탄화붕소 증착막을 형성하는 과정이다. 가스상의 물질이 기판 상에 물리적으로 증착되도록 하는 방식으로 증착이 충분히 진행된 뒤에는 기판이 제거될 수 있다.
형상가공과정은 기계적인 가공으로 링형부품(10)의 형상을 완성하는 과정이다. 폴리싱과정은 표면 조도를 매끄럽게 하는 과정이며, 이후에 품질을 확인하고 오염물을 제거한다. 본 발명의 범주 내에서 상기 공정 중에 일부는 생략되거나, 다른 공정이 추가될 수 있다.
상기 CVD 공정에는 가스상 물질로 보론 소스 기체 및 카본 소스 기체가 사용될 수 있다. 상기 CVD 공정에 적용되는 보론 소스 기체는 B2H6, BCl3, BF3 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 함유할 수 있다. 또한, 상기 CVD 공정에 사용되는 카본 소스 기체는 CF4를 함유할 수 있다.
예를 들어, 상기 링형 부품에 적용되는 탄화붕소 소결체는 보론 프리커서로 B2H6를 사용하여, 증착온도는 500 내지 1500℃로 하여 화학기상증착 장치로 증착한 것일 수 있다.
상기 링형부품(10)의 형성을 위해, 다양한 증착 또는 코팅 공정이 적용될 수 있다. 탄화붕소 코팅층을 후막으로 코팅하는 방법은 제한이 없으며, 물리기상증착법, 상온분사법, 저온분사법, 에어졸 분사법, 플라즈마 용사법 등이 있다.
상기 물리기상증착법은 예를 들어, 탄화붕소 타겟(target)을 아르곤(Ar) 가스 분위기에서 스퍼터링(sputtering)할 수 있다. 물리기상증착법으로 형성된 코팅층은 후막 PVD 탄화붕소 코팅층이라고 할 수 있다.
상기 상온분사법은 상온에서 탄화붕소 분말에 압력을 가하여 복수개의 토출구를 통하여 모재에 분사하여 탄화붕소 소결체층을 형성할 수 있다. 이때, 탄화붕소 분말은 진공과립 형태를 사용할 수 있다. 상기 저온분사법은 대략 상온보다 60℃ 정도보다 높은 온도에서, 압축가스의 유동에 의해 탄화붕소 분말을 복수개의 토출구를 통하여 모재에 분사하여 코팅층 형태의 탄화붕소 소결체를 형성할 수 있다. 상기 에어졸 분사법은 폴리에틸렌글리콜, 이소프로필알코올 등과 같은 휘발성 용매에 탄화붕소 분말을 혼합하여 에어졸 형태로 만든 후, 상기 에어졸을 모재에 분사하여 탄화붕소 소결체를 형성하는 것이다. 상기 플라즈마 용사법은 고온의 플라즈마 제트 속에 탄화붕소 분말을 주입시킴으로서 플라즈마 제트 속에서 용융된 상기 분말을 초고속으로 모재에 분사하여 탄화붕소 소결체를 형성한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 식각장치(500)는 챔버상부조립체(520)와 챔버하우징(510)이 연결부(516)로 연결되며, 챔버상부조립체(520)에는 전극을 포함하는 전극판조립체(524)가 설치된다. 챔버하우징(510) 내에는 수직이동장치(550)에 의하여 승하강이 가능한 기판홀더(530)이 설치되며 기판(10)이 안착되는 자리에는 포커스링인 링형부품(10)이 설치된다. 배플판(564)이 상기 기판홀더(530) 주변에 설치될 수 있다. 상기 기판홀더(530)와 배플판(564) 사이에는 실드링(562)이 더 설치될 수 있다.
상기 식각장치(500)는 위에서 설명한 링형부품(10)을 포커스링 등으로 적용하여 보다 효율적으로 기판의 식각을 진행할 수 있다.
본 발명이 또 다른 일 실시예에 따른 기판의 식각방법은, 위에서 설명한 식각장치(500)에 의하여 기판(1)을 식각하고 미소전자회로 등을 제조한다. 구체적으로 상기 식각방법은, 위에서 설명한 링형부품(10)을 상기 식각장치(500)에 장착하고, 상기 안착부상면(206) 상에 기판의 가장자리가 위치하도록 기판(1)을 배치하는 장착단계, 그리고 상기 식각장치를 가동하여 상기 기판(1)을 미리 정해진 패턴으로 식각하여 식각된 기판 또는 미소전자부품을 제조하는 식각단계를 포함한다. 상기 식각장치는 플라즈마 식각장치일 수 있다.
상기 기판의 식각방법은 위에서 설명한 링형부품(10)을 적용하여 보다 효율적이고 불량을 감소시긴 식각된 기판 또는 전자회로장치를 제조할 수 있다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로, 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
1. 제조예 1 내지 8의 포커스 링의 제조
탄화붕소 입자(입도 D50 = 0.7㎛), 탄소 등의 원료물질과 용매를 슬러리배합기에 넣고 볼밀 방식으로 혼합해 슬러리화된 원료물질을 제조하였다. 이 슬러리화된 원료물질을 분무 건조시켜 과립화여 과립화된 원료물질을 제조했다. 과립화된 입자의 전자현미경 사진은 도 8의 삽입된 사진으로 제시했다.
이 원료물질을 각각 포커스링의 그린바디 형성을 위해 제조된 원반형 중공을 갖는 고무몰드에 충진하고 CIP 기기에 로딩한 후 가압하여 그린바디를 각각 제조했다. 이 그린바디는 포커스링과 유사한 크기를 갖도록 가공하는 그린가공을 거친 후, 탄화공정을 진행했다. 탄화공정이 진행된 그린바디는 소결로에서 상압소결하였다. 이렇게 제조된 소결체는 소결체 면을 평탄화하는 작업을 진행한 후. 와이어방전 방식으로 포커스링의 형태로 형상가공을 진행하여 각 실시예의 포커스 링을 제조하였다. 각 제조예에 적용한 원료물질의 함량과 소결 온도 및 시간은 아래 표 1에 정리했다.
2. 제조예 9 내지 14의 포커스 링의 제조
탄화붕소 입자(입도 D50 0.7㎛)를 도 7에 제시된 것과 같은 성형다이에 충진하고, 상기 성형다이를 도 4에 제시된 것과 같은 장비에 장입한 후, 아래 표 1에 제시된 온도, 압력 및 시간으로 소결하여 제조예 9 내지 14의 포커스 링을 제조하였다.
3. 비교예 1 내지 3의 포커스 링
CVD 법으로 다결정 SiC를 제조하여 비교에 1의 포커스 링으로 적용하였다. 구체적으로 그라파이트 기판 상에 SiC 증착막을 형성하고, 그라파이트 기판을 제거한 후 형상가공과 폴리싱 과정을 거쳐 비교예 1의 포커스 링을 제조했다. 그라파이트 기판에 SiC가 증착된 샘플의 단면사진을 도 9의 삽입사진으로, 이후 설명하는 내플라즈마 테스트 후의 표면 사진을 도 9에 나타냈다.
Si 포커스 링은 단결정 Si(100,111) 적용하여 비교예 2의 포커스 링으로 적용했다.
WC 포커스 링은 자사 제조한 제품을 적용했다(구체적인 제조방법은 당사 특허등록 10-1870051건 참고).
제조예 # 첨가제1 첨가제2 탄화붕소 분말(중량%) 소결온도 소결시간 압력 비고
(중량%) (중량%) (℃ (시간) (Mpa)
1 20 0 잔량 2380 10 상압 B4C
2 20 0 잔량 2380 15 상압 B4C
3 10 0 잔량 2380 15 상압 B4C
4 0 5 잔량 2380 15 상압 B4C
5 0 10 잔량 2380 15 상압 B4C
6 0 15 잔량 2380 15 상압 B4C
7 10 5 잔량 2380 15 상압 B4C
8 20 0 잔량 2380 15 상압 B4C
9 10 0 잔량 1950 5 25 B4C
10 0 5 잔량 1950 5 25 B4C
11 0 10 잔량 1950 5 25 B4C
12 0 15 잔량 1950 5 25 B4C
13 10 5 잔량 1950 5 25 B4C
14 0 0 100 1950 5 25 B4C
비교예 1 - - - - - - CVD-SiC
비교예 2 - - - - - - Si
비교예 3 - - - - - - WC
* 첨가제 1은 소결특성개선제1로 탄소를 적용함.
** 첨가제 2는 소결특성개선제2로 보론옥사이드를 적용함.
3. 물성의 평가
(1) 상대밀도평가 및 표면관찰
상대밀도(%)는 아르키메데스법으로 측정했다. 그 결과를 아래 표 2에 나타냈다. 또한, 표면특성은 전자현미경으로 관찰했고, 각각이 표면 특성을 첨부 도면에 제시했다. "-" 표시는 측정하지 않음을 의미한다.
(2) 열전도율, 저항특성 및 식각률 특성
열전도율[W/(m*k)]은 Laser Flash Apparatus(LFA457)으로 측정했다.
저항 특성(Ωㆍcm)은 비저항 표면저항 측정기(MCP-T610)으로 측정했다.
(3) 식각률 특성 및 파티클 형성여부
식각률 특성(%)은, TEL 플라즈마 장비에 2000W의 RF power를 적용하여 동일한 온도와 분위기 하에서 진행했다.
파티클 형성여부는 식각률 특성 평가 시 분위기 또는 평가 후 장비 챔버 내에 남아있는 파티클 유무로 평가했다.
상기 평가 결과는 표 2와 표 3에 제시했다.
제조예 # 25도씨
열전도율		 200도씨
열전도율		 400도씨
열전도율		 600도씨
열전도율		 800도씨
열전도율		 HD25:HD800 비율 표면
관찰
1 - - - - - - 도 8
2 31.665 26.764 22.481 19.2 16.625 0.525 -
3 30.269 25.29 21.144 18.162 15.684 0.518 -
4 - - - - - - 도 10(a)
7 - - - - - - 도 10(b)
14 23.659 13.307 9.419 7.497 6.315 0.269 -
비교예 1 265.526 165.251 116.373 85.045 68.312 0.257 도9
제조예 # 상대밀도 식각률(%)
(1)		 식각률(%)
(2)		 불소이온
파티클형성		 파탄면
확인
1 90.76 - - - -
2 93.11 86.22 - X -
3 94.14 - - - -
4 94.32 - - - -
5 95.42 - - - -
6 94.35 - - - -
7 97.43 61.54 40 X 도 11(a)
14 99.9 59.39 36 X 도 11(b)
비교예 1 - 100 62 X -
비교예 2 - - 100 X -
비교예 3 - - 51 O -
위의 실험 결과들을 참고하면, 제조예 1 내지 14의 샘플들은 전체적으로 상태밀도 특성이 우수하고, 표면특성 결과를 관찰해도 탄소 영역의 분포가 비교적 고르게 퍼져 있다는 점도 확인할 수 있었다.
특히, 제조예 14의 경우에는 상대밀도가 상당히 높고, 파단면을 확인한 결과를 비교하여도 상당히 치밀하여, 기공이 실질적으로 거의 관찰되지 않는 치밀한 구조를 갖는다는 점을 확인했다.
보론 옥사이드를 소결특성개선제로 적용하는 제조예 5의 경우가 동량의 탄소를 적용한 제조예 3과 비교하여 더 높은 상대밀도를 가졌으며, 탄소와 보론옥사이드를 함께 적용한 제조예 7의 경우가 소결 조건을 동일하게 적용한 것들과 비교했을 때 월등하게 우수한 상대밀도 값을 가졌다.
이렇게 제조된 샘플들은 비교예 1의 탄화규소와 비교해서 열전도율 특성이 서로 구별되어 넓은 온도 범위에서 비교적 일정한 열전도율을 갖는 것으로 나타났고, 탄화규소, 텅스켄카바이드, 단결정 실리콘과 비교해서 월등하게 우수한 식각률을 나타내, 내식각성도 상당히 우수한 것으로 평가되었다. 아울러, 플라즈마 환경에서 불소이온과 결합하여 입자를 형성하지 않아, 보다 고정밀도 에칭 가공을 불량이 적게 진행할 수 있는 것으로 평가되었다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1: 기판 10: 링형부품
100: 본체 200: 안착부
102: 본체외경면 104: 본체내경면
106: 본체상면 204: 안착부내경면
206: 안착부상면
500: 식각장치 510: 챔버하우징
516: 연결부 520: 챔버상부조립체
524: 전극판조립체 530: 기판홀더
540: 덕트 550: 수직이동장치
562: 실드링 564: 배플판
400: 가공장치, 방전와이어가공부
410: 가공부하우징 416: 가공용액
420: 와이어이동부 430: 와이어전극
440: 전원(직류전원) 480: 소결체
300: 소결장치
310: 소결로 320: 가열부
330: 성형다이 332: 상부가압부
334: 하부가압부 380: 원료물질 또는 소결체
600: 소결장치
610: 전원부 612: 제1전극
614: 제2전극 620: 성형다이
622: 제1가압부 624: 제2가압부
630: 챔버 680: 원료물질 또는 소결체
700: 성형다이
710: 다이저면부 715: 다이외면부
720: 다이하우징 730: 다이상면부
732: 본체상면부 734: 본체외상면부
736: 안착상면부 738: 내경상면부
731: 본체안착상면부
19: 중공, 링형중공 190: 본체중공
290: 안착부중공

Claims (10)

  1. 일정한 간격을 두고 위치하는 본체상면과 본체저면, 상기 본체상면의 외측 외곽선과 상기 본체저면의 외측 외곽선을 서로 연결하는 면인 본체외경면 및 상기 본체상면의 내측 외곽선과 연결되며 본체의 일부 또는 전부를 감싸는 본체내경면으로 둘러싸인 본체; 그리고
    상기 본체내경면과 그 외경이 직접 연결되며 상기 본체상면보다 낮은 위치에 배치되는 안착부상면, 상기 안착부상면과 일정한 간격을 두고 위치하며 상기 본체저면과 연결되는 안착부저면 및 상기 안착부상면의 내측 외곽선과 상기 안착부저면의 내측 외곽선을 서로 연결하는 면인 안착부내경면으로 둘러싸인 안착부;를 포함하여, 상기 안착부상면 상에 기판이 안착되도록 상기 본체상면과 단차를 허용하는 것으로,
    탄화붕소 함유 입자가 네킹된 탄화붕소 소결체를 그 표면 또는 전체에 포함하며, 400 ℃에서 측정한 열전도도 값이 27 W/(m*k) 이하인, 식각장치용 링형부품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 본체상면과 상기 본체저면 사이의 거리는 상기 안착부상면과 상기 안착부저면 사이의 거리를 기준으로 1.5 내지 3배인, 식각장치용 링형부품.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 본체상면 또는 상기 안착부상면은 25 ℃에서 측정한 열 전도도 값과 800 ℃에서 측정한 열전도도 값의 비율이 1: 0.2 내지 3인, 식각장치용 링형부품.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 본체상면 또는 상기 안착부상면에서 기공의 직경이 10㎛ 이상인 부분의 면적이 5% 이하인, 식각장치용 링형부품.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 링형부품은 플라즈마 식각장비 내에서 불소 이온 또는 염소 이온과 접촉하여 파티클을 형성하지 않는, 식각장치용 링형부품.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 본체상면은 단결정 실리콘(Si)으로 이루어진 본체상면 대비 55% 이하의 식각률을 갖는 것인, 식각장치용 링형부품.
  7. 제7항에 있어서,
    상기 식각률은 플라즈마 장비에서 RF 전력 2,000W로 노출시간을 280 hr을 적용하는 동일한 조건에서 식각 정도를 비교한 것인, 식각장치용 링형부품.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 링형부품은 플라즈마 처리장치의 챔버 내에 위치하며 기판이 안착되는 것을 허용하는 포커스 링인, 식각장치용 링형부품.
  9. 제1항에 따른 링형부품이 포커스 링으로 장착된 식각장치.
  10. 제1항에 따른 식각장치용 링형부품을 플라즈마 식각장치의 포커스 링으로 장착하고, 상기 안착부상면 상에 기판이 위치하도록 기판을 배치하는 장착단계; 그리고
    상기 플라즈마 식각장치를 가동하여, 상기 기판을 미리 정해진 패턴으로 식각하여 식각된 기판을 제조하는 식각단계;
    를 포함하는, 기판의 식각방법.
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