KR101914289B1 - 투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품 및 그 제조방법 - Google Patents

투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 둘 이상의 적층된 층을 포함하고, 상기 적층된 층의 각 층은 SiC를 포함하고, 인접한 다른 층과 서로 다른 투과도 값을 갖는 것인, 투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품이 제공된다.

Description

투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품 및 그 제조방법{SiC PART FOR SEMICONDUCTOR MANUFACTORING COMPRISING DIFFERENT TRANSMITTANCE MULTILAYER AND METHOD OF MANUFACTURNING THE SAME}
본 발명은 건식 식각 공정에서 웨이퍼 등의 기판을 이용하여 반도체 소자를 제조하기 위한 SiC 반도체 제조용 부품 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조공정에서 사용되는 플라즈마 처리 기법은, 건식 식각 공정 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 건식 식각 장치 내에서 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 포커스링을 비롯한 반도체 제조용 부품들에 의하여 크게 좌우된다.
건식 식각 장치 내의 포커스링을 비롯한 다양한 반도체 제조용 부품들은 플라즈마가 존재하는 가혹한 조건의 반응용기 내에서 식각 처리가 이루어지는 웨이퍼 주변에 플라즈마가 집중되도록 하는 역할들을 수행하며 부품 스스로도 플라즈마에 노출되어 손상되게 된다. 따라서, 반도체 제조용 부품의 내플라즈마 특성을 증가시키기 위한 연구는 지속적으로 수행되어 왔다. 그 중 하나로서, Si 재질 대신 SiC 재질의 포커스링이나 전극 등의 부품을 제조하는 방법에 대한 연구가 있다.
종래의 기술은 공정 효율 및 고른 증착을 위해 복수 개의 분사 도입구를 챔버에 구성하고, 상기 도입구들을 동시에 사용하여 SiC 반도체 제조용 부품을 제조하는 방식을 사용하였다.
도 1은, 복수 개의 원료가스 분사 도입구를 동시에 사용하여 제조한 SiC 반도체 제조용 부품 중 하나의 단면도이다. 챔버 내에서 원료가스는 모재 상에 증착되어 최종적으로는 도 1과 같은 SiC 반도체 제조용 부품(200)을 형성하게 된다.
도 2는, 종래의 방식으로 제조한 SiC 반도체 제조용 부품에 대한 주사 전자 현미경(SEM) 분석 사진이다. 밝은 색으로 표시된 것이 SiC 이상 조직의 결정 구조에 해당한다. 이상 조직이 SiC 증착 과정에서 원추형으로 성장하였음을 확인할 수 있다. 종래의 방식에 의해 제조된 SiC 반도체 제조용 부품은 이러한 조직의 성장으로 인해 제품의 품질이 저하될 수 있다.
또한, Si를 SiC 재질로 대체하였음에도 불구하고, 일정기간이 지나면 플라즈마에 노출되어 마모되어 주기적인 교체가 여전히 수반되어야 하는 문제가 있었다. 또한, 이 교체된 부품들도 교체 후 그대로 전량 폐기 처분되고 있었다. 이는 반도체 제품의 생산 비용을 증가시키는 주요 원인 중 하나로 남아있었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 모두 해결하기 위한 것으로, 본 발명은, SiC 반도체 제조용 부품의 비정상 결정의 성장을 억제하고 원료가스 분사 도입구로부터의 균일한 증착을 유도하여 우수한 품질의 SiC 반도체 제조용 부품을 제공할 수 있는 것이다. 또한, 본 발명은 일 예로서, 교체된 포커스링과 같은 소모성 SiC 반도체 제조용 부품의 폐기로 발생하는 산업폐기물을 줄임으로써 환경보전에 기여하며, 최종적인 반도체 제품의 생산 비용을 줄일 수 있는 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, 둘 이상의 적층된 층을 포함하고, 상기 적층된 층의 각 층은 SiC를 포함하고, 인접한 다른 층과 서로 다른 투과도 값을 갖는 것인, 투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 적층된 층의 각 층의 경계에서 색이 점진적으로 변하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 적층된 층의 각 층의 조성은 서로 동일한 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 적층된 층은 그라파이트 모재 상에 적층된 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 적층된 층의 각 층의 경계에서, 하나 이상의 비정상 결정의 성장의 단절을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 반도체 제조용 부품은, 플라즈마 처리장치 부품으로서, 링, 전극부 및 컨덕터로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 적층된 층의 적어도 일 부분상에 형성된 SiC를 포함하는 재생부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 SiC를 포함하는 재생부 및 상기 재생부와 인접하는 적층된 층 간의 색이 상이한 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 복수 개의 원료가스 분사 도입구를 구비하는 화학적 기상 증착 챔버 내에서, 상기 복수 개의 원료가스 분사 도입구 중 일부를 포함하는 제1도입구군을 사용해서 SiC를 포함하는 제1층을 적층하는 단계; 및 상기 복수 개의 원료가스 분사 도입구 중 다른 일부를 포함하는 제2도입구군을 사용해서 SiC를 포함하는 제2층을 적층하는 단계;를 포함하는, 투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2층을 적층하는 단계 후에, 제3도입구군을 사용해서 SiC를 포함하는 제3층을 적층하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 각 층을 적층하는 단계 사이에 화학적 기상 증착 챔버 내에서 상기 SiC 반도체 제조용 부품을 유지하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화학적 기상 증착 챔버 내에서 각각의 도입구군의 위치가 서로 다른 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 각 층을 적층하는 단계를 수행하는 시간은 상이한 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 SiC 반도체 제조용 부품을 건식 식각 장치에서 플라즈마를 처리하는 단계; 및 상기 SiC 반도체 제조용 부품의 적층된 층의 적어도 일 부분 상에, SiC를 포함하는 재생부를 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 재생부 평균 두께는, 0.1 mm 내지 3 mm 인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 플라즈마를 처리하는 단계 및 재생부를 형성하는 단계 사이에, 상기 SiC 반도체 제조용 부품을 가공하는 단계, 사전 세정하는 단계 또는 이 둘을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 재생부를 형성하는 단계 후에, 상기 형성된 재생부를 사후 가공하는 단계, 사후 세정하는 단계 또는 이 둘을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품은, 비정상 결정의 과도한 성장을 억제하여 내플라즈마 특성을 비롯한 소재 고유의 물성이 저하되는 현상을 방지하는 효과가 있다. 또한, SiC 반도체 제조용 부품의 제조과정에서 도입구 안쪽에 원료가스가 증착되어 제품의 품질이 저하되는 현상을 방지하는 효과가 있다. 또한 본 발명의 일 실시예에 따른 투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품은, 플라즈마에 의해 식각된 반도체 제조용 부품의 표면에 새로이 재생부를 형성하는 것만으로 새로운 제품을 대체할 수 있는 효과가 있어 종래의 소모성 부품의 교체에 따른 비용을 절감할 수 있다.
도 1은, 복수 개의 원료가스 분사 도입구를 동시에 사용하여 제조한 SiC 반도체 제조용 부품 중 하나의 단면도이다.
도 2는, 종래의 방식으로 제조한 SiC 반도체 제조용 부품에 대한 주사 전자 현미경(SEM) 분석 사진이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품의 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품의 단면 사진이다.
도 5a는, 본 발명의 일 실시예에 따른 투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품이 플라즈마 노출 환경에서 사용되어 식각된 상태의 단면도이다.
도 5b는, 본 발명의 일 실시예에 따른 투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품이 플라즈마 노출 환경에서 식각된 후 재생부가 형성된 상태의 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품이 제조되는 과정의 공정도이다.
도 7은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품이 제조되는 과정의 공정도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 SiC 반도체 제조용 부품 및 제조방법의 실시예들을 상세하게 설명한다. 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.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 둘 이상의 적층된 층을 포함하고, 상기 적층된 층의 각 층은 SiC를 포함하고, 인접한 다른 층과 서로 다른 투과도 값을 갖는 것인, 투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품을 제공한다.
본 발명에 따르는 SiC 반도체 제조용 부품은, SiC를 포함하는 층이 둘 이상 포함될 수 있고, 상기 둘 이상의 층은 서로 다른 투과도를 가질 수 있다.
SiC 성분은 강한 공유결합 물질로 다른 세라믹 재료에 비해 열전도율, 경도, 내산화성, 내마모성, 내부식성을 비롯하여 뛰어난 내플라즈마성을 보유한 소재로서, 가혹한 조건에서 정밀한 공정을 필요로 하는 반도체 제조용 소재로 우수한 특성을 보유하는 재료이다.
본 발명에서 의미하는 투과도는 물질층을 빛이 통과하는 정도로서, 물질층을 통과하여 나온 빛의 세기를 물질층에 대한 입사광의 세기로 나눈 값에 해당한다 투과도는 다양한 방법으로 측정될 수 있으나, 3 mm 두께로 시편을 제작하고 광도 150 Lux 이상의 광원을 이용하여 시편과 광원과의 거리가 7 cm 이내에서 측정한 것일 수 있다. 두께나 광원, 시편과 광원과의 거리에 따라 투과도는 달라지게 되므로, 동일한 두께인 경우의 상대값으로 고려될 수 있다.
투과도는 물질의 고유한 특징에 해당하며, 동일한 성분 및 조성을 가진 소재라도 그 결정 구조나 상에 따라 서로 다른 투과도를 가질 수 있다. 본 발명에 따르는 투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품은 서로 다른 투과도를 갖는 복수의 층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 적층된 층의 각 층의 경계에서 색이 점진적으로 변하는 것일 수 있다. 적층된 각 층은 투과도 외에, 색이 상이할 수 있다. 이 때, 적층된 각 층의 경계에서 색은 상이한 색이 단절적, 구분적으로 경계가 확연히 구분되도록 변화하지 않고, 점진적으로 변화할 수 있다. 후술할 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 제조방법에 따라 SiC 반도체 제조용 부품을 제조할 경우에, 상기 적층된 층들의 각 층의 경계에서 색은 점진적으로 변할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 적층된 층의 각 층의 조성은 서로 동일한 것일 수 있다. SiC를 포함하는 적층된 각 층은, 본 발명에서는 투과도가 다른 것이라면 특별히 한정하지 아니하며, 서로 같은 성분 및 조성일 수도 있고, 다른 성분 및 조성일 수도 있다. 본 발명의 일 측면에서는, 같은 성분 및 조성으로 각 층을 적층하더라도 서로 다른 투과도를 갖는 복수개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품을 제공할 수 있다. 투과도는 다양한 방법으로 측정될 수 있으나, 3 mm 두께로 시편을 제작하고 광도 150 Lux 이상의 광원을 이용하여 시편과 광원과의 거리가 7 cm 이내에서 측정한 것일 수 있다. 두께나 광원, 시편과 광원과의 거리에 따라 투과도는 달라지게 되므로, 동일한 두께인 경우의 상대값으로 고려될 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 적층된 층은 그라파이트 모재 상에 적층된 것일 수 있다. 본 발명의 일 측면에서는 화학적 기상 증착법에 의해 SiC를 포함하는 성분을 증착시키는 방법으로 SiC 반도체 제조용 부품을 제공할 수 있으므로, 이 때 증착이 될 수 있는 대상으로 모재를 사용할 수 있다. 이 때, 상기 모재는 증착면을 형성할 수 있는 것이라면 본 발명에서는 특별히 한정하지 아니하나, 그라파이트 소재인 것일 수 있다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품(300)의 단면도이다. 도 3에 따르면, 적층된 SiC를 포함하는 층들(320, 330 및 340)이 그라파이트 모재(310) 상에 적층된 것이 도시되어 있다. 여기서 각 SiC를 포함하는 층들(320, 330 및 340)은 모두 다른 투과도를 가질 수 있다. 또한, 그라파이트 모재(310) 및 그와 인접한 SiC를 포함하는 층(320) 간에는 색의 경계가 뚜렷하게 형성될 수 있다. 반면, 적층된 각 SiC를 포함하는 층들의 경계(320과 330, 330과 340 및 340과 320)에서는 색이 점진적으로 중첩되면서 변할 수 있다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품의 단면 사진이다. 그라파이트 모재 위에 경계가 뚜렷이 구분되는 SiC를 포함하는 제1층이 적층되어 있다. 그 위로 색이 점진적으로 변하는 경계를 갖는 또 다른 SiC를 포함하는 복수 개의 층들이 적층되어 있음을 볼 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 적층된 층의 각 층의 경계에서, 하나 이상의 비정상 결정의 성장의 단절을 포함하는 것일 수 있다. 적층된 각 층 내부에서는 불순물 또는 동종반응을 통해 형성된 핵에 의해 비정상 결정 구조가 발생할 수 있다. 이 결정 구조는 SiC를 포함하는 성분이 계속적으로 증착됨에 따라 점차 성장하게 된다. 이렇게 성장한 비정상 결정 구조는 SiC를 포함하는 소재 고유의 물성을 저하시키는 주요한 원인이 된다. 따라서, 이 비정상적인 결정 구조의 성장을 제어하는 것은 화학적 기상 증착 방식으로 SiC를 포함하는 제품을 제조하는 과정에서 중요한 문제가 된다.
본 발명의 일 측면에서는, 종래의 연속적인 증착 과정을 단절시켜 단계적으로각 층을 형성함으로써 비정상 결정 구조의 계속적인 성장을 제어할 수 있다. 이 때 비정상 결정 구조는 연속적인 증착 과정이 단절됨으로써 계속적으로 성장하지 못하고, 각 층의 경계에서 비정상 결정의 성장이 단절된 구조가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 반도체 제조용 부품은, 플라즈마 처리장치 부품으로서, 링, 전극부 및 컨덕터로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다. 일 예로서, 구체적으로는, 포커스링, 상부전극부, 접지전극부, 샤워헤드, 아우터링 등 일 수 있다. 상기 플라즈마 처리 장치 내에서 플라즈마에 노출되는 어떠한 다양한 부품도 본 발명의 SiC 반도체 제조용 부품에 포함될 수 있다. 그 중, 상기 포커스링, 상부전극부, 접지전극부 및 아우터링 등은 상기 플라즈마 처리장치 내에서, 특히 플라즈마에 의해 손상될 확률이 높은 부품으로서, 본 발명에서 의도하는 SiC 반도체 제조용 부품에 해당할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 적층된 층의 적어도 일 부분상에 형성된 SiC를 포함하는 재생부를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 측면에 따르는, SiC 반도체 제조용 부품은 플라즈마에 노출되어 식각되는 환경에서 사용될 수 있다. 이 경우 곧바로 폐기처분 및 교체하는 대신, 손상된 부분 상에 SiC를 포함하는 재생부를 새롭게 형성함으로써 새로운 제품으로 재생시킬 수 있다. 이와 같이 본 발명의 일 측면에 따른 재생부를 포함하는 SiC 반도체 제조용 부품은, 소모성 부품으로만 취급되던 종래의 반도체 제조용 부품들과는 달리, 재활용 될 수도 있어 제품의 생산 단가를 낮추는데 큰 역할을 할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 SiC를 포함하는 재생부 및 상기 재생부와 인접하는 적층된 층의 경계에서 색이 상이한 것일 수 있다. 또한, 재생부 및 재생부와 인접하는 적층된 층의 경계에서 색이 점진적으로 변하지 않고 단절적, 구분적으로 변할 수 있다. 때문에, 재생부 및 재생부와 인접하는 적층된 층의 경계선을 비교적 명확히 확인할 수 있다. 후술할 본 발명의 일 측면에 따를 때 SiC를 포함하는 각 층을 형성하는 제조공정에서는, 층이 바뀌는 과정에서도 화학적 기상 증착 챔버 내의 온도가 저하되지 않고 고온이 유지될 수 있다. 반면에, SiC를 포함하는 재생부를 형성하는 과정에서는, 각 층이 적층되어 완성된 제품을 화학적 기상 증착 챔버 외부로 꺼내어 냉각시킨 후, 플라즈마 노출 환경에서 사용하고 그 후에 다시 SiC를 포함하는 재생부를 형성하는 단계를 거치게 된다. 이 과정에서는 SiC를 포함하는 재생부와 상기 재생부와 인접하는 적층된 층의 경계에서 색이 단절적, 구분적으로 변할 수 있다.
도 5a는, 본 발명의 일 실시예에 따른 투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품이 플라즈마 노출 환경에서 사용되어 식각된 상태의 단면도이다. SiC를 포함하는 층 중 최상층(320)이 플라즈마에 의해 식각되어 손상된 구조가 나타나고 있다.
도 5b는, 본 발명의 일 실시예에 따른 투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품이 플라즈마 노출 환경에서 식각된 후 재생부(350)가 형성된 상태의 단면도이다. 손상된 최상층(320) 상으로 재생부(350)를 형성함으로써, 새로운 제품을 생산한 것과 동일한 효과를 거둘 수 있다. 이 때, 상기 재생부(350)와 손상된 최상층(320) 사이에는, 다른 적층된 층 간의 경계(320과 330, 330과 340, 340과 320)에 비해 뚜렷한 색의 경계가 발생할 수 있다. 이는 층과 층이 적층되는 과정에서 챔버 내에서 고온이 유지된 상태에서 다음 층이 적층된 것과, 챔버 밖으로 나온 후 냉각되고 다시 다음 층이 적층된 차이에서 발생하는 현상일 수 있다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 손상된 최상층(320)을 평탄하게 사전 가공 후 그 위로 재생부(350)를 형성할 수도 있다. 또한, 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 재생부를 형성하기 전에 상기 사전 가공 전, 후 또는 둘다에 표면에 발생한 불순물을 제거할 수 있도록 사전 세정을 포함할 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따르는 투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품은, SiC외에 내플라즈마성 소재를 추가적으로 포함할 수 있다. SiC 반도체 제조용 부품은 플라즈마에 노출되어 식각되고 손상될 수 있는 환경에서 사용될 수 있다. 따라서, 손상될 경우 교체가 필수적으로 수반되어야 하는데, 잦은 교체로 인한 반도체 제품의 생산 비용을 절감하기 위해, 상기 비재생부, 상기 재생부 또는 이 둘은 추가적인 내플라즈마성 소재를 더 포함할 수 도 있다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품이 제조되는 과정의 공정도이다. 하기에서는 도 6의 공정도를 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품의 제조방법을 설명한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 복수 개의 원료가스 분사 도입구를 구비하는 화학적 기상 증착 챔버 내에서, 상기 복수 개의 원료가스 분사 도입구 중 일부를 포함하는 제1도입구군을 사용해서 SiC를 포함하는 제1층을 적층하는 단계(S100); 및 상기 복수 개의 원료가스 분사 도입구 중 다른 일부를 포함하는 제2도입구군을 사용해서 SiC를 포함하는 제2층을 적층하는 단계(S200);를 포함하는, 투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품의 제조방법이 제공된다.
본 발명에 따르는 SiC 반도체 제조용 부품은 화학적 기상 증착 챔버 내에서, 화학적 기상 증착 방식에 의해 제조될 수 있다. 이 때, 각 층을 형성하는 원료가스는 복수 개의 원료가스 분사 도입구를 통해 공급될 수 있다. 복수 개의 원료가스 분사 도입구는 고르게 각 층을 적층할 수 있는 것이라면 본 발명에서 화학적 기상 증착 챔버 내의 위치나 개수를 특별히 한정하지는 아니한다. 다만, 본 발명의 일 측면에서는, 복수 개의 도입구 중, 일부를 제1도입구군, 다른 일부를 제2도입구군으로 구성할 수 있다. 또한 본 발명의 다른 일 측면에서는 제1도입구군 및 제2도입구군 외의 또 다른 도입구들 일부를 제3도입구군 또는 제4도입구군 등으로 구성할 수도 있다. 또한, 각각의 도입구군들은 포함하는 도입구 중 일부를 중복하여 포함하도록 구성할 수도 있다.
이렇게 형성된 서로 다른 도입구군들은 각 층을 적층하는데 각기 사용될 수 있다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 제1도입구군을 사용해서 SiC를 포함하는 제1층을 적층하는 단계; 및 제2도입구군을 사용해서 SiC를 포함하는 제2층을 적층하는 단계;를 포함할 수 있다. 이로써 서로 다른 위치에서 분사되는 도입구군을 이용하여 생성된 제1층과 제2층은 서로 상이한 투과도를 갖도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 제2층을 적층하는 단계 후에, 제3도입구군을 사용해서 SiC를 포함하는 제3층을 적층하는 단계(S300);를 더 포함할 수 있다. 이 때, 제3도입구군은 제1도입구군 및 제2도입구군과 전혀 다른 도입구들을 포함할 수 있다. 또한, 제3도입구군은 제1도입구군 및 제2도입구군과 일부의 도입구를 중복하여 포함하도록 구성할 수도 있다. 이 경우에도 동일하게, 제3층은 인접해있는 층인 제2층과 서로 상이한 투과도를 갖도록 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 제2층을 적층하는 단계 후에, 다시 제1도입구군을 사용해서 SiC를 포함하는 제3층을 적층하는 단계;를 더 포함할 수도 있다. 이 경우, 제1층, 제2층 및 제3층은 샌드위치 구조를 형성하게 될 수도 있다. 또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 제3층을 적층하는 단계; 후에, 제4층, 제5층 및 제6층을 더 적층하는 단계를 포함할 수도 있다.
앞서 설명한 도 5에는, 제1층(320)을 적층할 때 사용한 제1도입구군을 제4층(320)을 사용할 때 다시 사용하여 제조한 구조가 도시되어 있다. 이렇게 형성된 제1층 및 제4층은 투과도, 색 또는 둘 다가 서로 같을 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 각 층을 적층하는 단계 사이에 화학적 기상 증착 챔버 내에서 상기 SiC 반도체 제조용 부품을 유지하는 것일 수 있다. 인접해 있는 각 층을 적층하는 단계는 다른 도입구군을 사용함으로써 형성되며, 사용되는 도입구군을 바꾸는 과정에서 상기 SiC 반도체 제조용 부품은 화학적 기상 증착 챔버 내에서 유지된다. 이로써 사용되는 도입구군을 바꾸는 과정에서 SiC 반도체 제조용 부품의 표면 온도는 낮아지지 않을 수 있다. 이로써 도입구를 바꾸어 각 층을 적층하는 과정을 포함하더라도 온도를 다시 올릴 필요 없이 SiC 반도체 제조용 부품 생산 공정의 효율은 유지될 수 있다. 또한 이 과정으로 인해, 적층된 각 층은 완전히 냉각되지 않은 상태에서, 인접한 다른 층의 SiC를 포함하는 성분이 증착됨으로써 인접한 층과의 경계에서 색이 점진적으로 변하게 될 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 화학적 기상 증착 챔버 내에서 각각의 도입구군의 위치가 서로 다른 것일 수 있다. 복수 개의 원료가스 분사 도입구는 고르게 각 층을 적층할 수 있는 것이라면 본 발명에서 화학적 기상 증착 챔버 내의 위치나 개수를 특별히 한정하지는 아니한다. 다만, 상술한 바와 같이 제1도입구군 및 제2도입구군, 또는 그 이상의 각 도입구군과의 포함하는 도입구의 구성을 완전히 동일하게 구성하지 않음으로 인해서, 각각의 도입구군의 위치는 서로 다른 것일 수 있다. 이로써 서로 다른 위치에서 분사되는 도입구군을 이용하여 생성된 각 층들은 각각의 인접한 층들과 서로 상이한 투과도를 갖도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 각 층을 적층하는 단계를 수행하는 시간은 상이한 것일 수 있다. 본 발명의 각 층을 적층하는 단계는 필요에 따라 분사 도입구의 가동 시간을 통해서 제어할 수 있다. 이 때, 분사 도입구의 가동 시간을 제어함으로써, 각 도입구가 교체되고 다른 층이 적층되는 시간을 설정할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 측면에 따르면 각 층을 적층하는 단계는 분사 도입구의 유량을 통해서 제어할 수도 있다. 각 도입구군이 분사되는 시간 및 유량을 동일하게 할 경우, 각 층의 두께는 동일하게 형성될 수 있다. 한편, 본 발명의 일 측면에서는 필요에 따라, 각 층을 적층하는 단계를 수행하는 시간을 상이하게 구성할 수도 있다. 이 경우, 각 층의 두께는 서로 상이한 것일 수 있다.
도 7은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품이 제조되는 과정의 공정도이다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 SiC 반도체 제조용 부품을 건식 식각 장치에서 플라즈마를 처리하는 단계(S400); 및 상기 SiC 반도체 제조용 부품의 적층된 층의 적어도 일 부분 상에, SiC를 포함하는 재생부를 형성하는 단계(S500);를 더 포함할 수 있다. 건식 식각 장치에서 플라즈마를 처리하는 단계에 의해, SiC 반도체 제조용 부품은 플라즈마에 노출된 부분이 식각될 수 있다. 이러한 식각은 제조될 반도체 제품의 품질을 저하시키는 주요한 원인이 되므로, 적절한 시기에 교체가 수반되어야 한다. 본 발명의 일 측면에서는, 상기 플라즈마를 처리하는 단계 이후에 플라즈마에 노출되어 식각된 부분을 포함하는, 적층된 층의 적어도 일 부분 상에, SiC를 포함하는 재생부를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이로써, 적절한 교체 주기에 따라 새로운 제품으로 교체하는 것을 대신하는 재생된 SiC 반도체 제조용 제품을 제조할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 재생부 평균 두께는, 0.1 ㎜ 내지 3 ㎜ 인 것일 수 있다. 플라즈마에 노출되는 반응용기 내에서 사용되는 반도체 제조용 부품의 교체 주기는, 그 식각된 정도를 확인하여 결정할 수 있다. 이 때 제조할 반도체 제품의 품질을 고려할 때 식각의 정도가 평균 1 ㎜ 정도에 해당될 경우 교체를 고려할 수 있다. 이 때, 새로운 제품으로 교체하는 것을 대신할 용도의 재생부 형성하기 위해서는 식각된 두께 이상의 재생부가 형성될 필요가 있다. 따라서, 본 발명의 일 측면에서 재생부 평균 두께는 0.1 ㎜ 내지 3 ㎜ 인 것일 수 있다
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 플라즈마를 처리하는 단계 및 재생부를 형성하는 단계 사이에, 상기 SiC 반도체 제조용 부품을 사전 가공하는 단계, 사전 세정하는 단계 또는 이 둘을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 불균일하게 식각되어 손상된 부분을 평평하게 하는 사전 가공하는 단계를 통해, 이 후의 재생부를 형성하는 단계에서 고른 증착을 유도할 수 있다. 본 발명에서는 사전 가공하는 단계의 공정을 특별히 한정하지 아니하며, 재생부가 증착되어 형성될 부분을 고르게 가공할 수 있는 공정이면 모두 포함될 수 있다. 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 사전 세정단계에서 표면 불순물을 제거할 수 있다. 본 발명에서는 사전 세정하는 단계의 공정을 특별히 한정하지 아니하나, 산, 염기 용액 또는 초음파를 사용하여 표면 불순물을 제거할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 재생부를 형성하는 단계 후에, 상기 형성된 재생부를 사후 가공하는 단계, 사후 세정하는 단계 또는 이 둘을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 사후 가공하는 단계에서 재생부가 증착되어 두께가 두꺼워진 SiC 반도체 제조용 부품을 규격화할 수 있다. 이 때, 상기 재생부는 가공이 어려운 SiC와 같은 물질이 증착될 수 있기 때문에, 사후 가공하는 단계를 통한 규격화 과정에서 직접적인 가공면적을 최소화하는 것이 제품의 생산성을 확보하는데 대단히 중요할 수 있다. 본 발명의 다른 일 측면에서는, 사후 가공하는 단계에서의 편의성 확보를 위해 재생부를 형성하는 단계에서 손상된 반도체 제조용 부품의 일부에 마스킹하는 구성을 포함할 수 있다. 본 발명에서는 사후 가공하는 단계의 공정을 특별히 한정하지 아니하며, 재생부가 증착된 부분을 규격화할 수 있는 공정이면 모두 포함될 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 사후 세정하는 단계에서 표면 불순물을 제거할 수 있다. 본 발명에서는 사후 세정 단계의 공정을 특별히 한정하지 아니하나, 산, 염기 용액 또는 초음파를 사용하여 표면 불순물을 제거할 수 있다.
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. 둘 이상의 적층된 층을 포함하고,
    상기 적층된 층의 각 층은 SiC를 포함하고, 인접한 다른 층과 서로 다른 투과도 값을 갖는 것이고,
    상기 적층된 층의 각 층의 경계에서 색이 점진적으로 변하는 것인,
    투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적층된 층의 각 층의 조성은 서로 동일한 것인,
    투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적층된 층은 그라파이트 모재 상에 적층된 것인,
    투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적층된 층의 각 층의 경계에서, 하나 이상의 비정상 결정의 성장의 단절을 포함하는 것인,
    투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 제조용 부품은, 플라즈마 처리장치 부품으로서, 링, 전극부 및 컨덕터로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인,
    투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적층된 층의 적어도 일 부분상에 형성된 SiC를 포함하는 재생부를 더 포함하는,
    투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 SiC를 포함하는 재생부 및 상기 재생부와 인접하는 적층된 층 간의 색이 상이한 것인,
    투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품.
  9. 복수 개의 원료가스 분사 도입구를 구비하는 화학적 기상 증착 챔버 내에서,
    상기 복수 개의 원료가스 분사 도입구 중 일부를 포함하는 제1도입구군을 사용해서 SiC를 포함하는 제1층을 적층하는 단계; 및
    상기 복수 개의 원료가스 분사 도입구 중 다른 일부를 포함하는 제2도입구군을 사용해서 SiC를 포함하는 제2층을 적층하는 단계;를 포함하는,
    제1항의 투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2층을 적층하는 단계 후에, 제3도입구군을 사용해서 SiC를 포함하는 제3층을 적층하는 단계;를 더 포함하는,
    투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    각 층을 적층하는 단계 사이에 화학적 기상 증착 챔버 내에서 상기 SiC 반도체 제조용 부품을 유지하는 것인,
    투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품의 제조방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 화학적 기상 증착 챔버 내에서 각각의 도입구군의 위치가 서로 다른 것인,
    투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품의 제조방법.
  13. 제9항에 있어서,
    각 층을 적층하는 단계를 수행하는 시간은 상이한 것인,
    투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품의 제조방법.
  14. 복수 개의 원료가스 분사 도입구를 구비하는 화학적 기상 증착 챔버 내에서,
    상기 복수 개의 원료가스 분사 도입구 중 일부를 포함하는 제1도입구군을 사용해서 SiC를 포함하는 제1층을 적층하는 단계; 및
    상기 복수 개의 원료가스 분사 도입구 중 다른 일부를 포함하는 제2도입구군을 사용해서 SiC를 포함하는 제2층을 적층하는 단계;를 포함하는 SiC 반도체 제조용 부품의 제조방법에 있어서,
    상기 SiC 반도체 제조용 부품을 건식 식각 장치에서 플라즈마를 처리하는 단계; 및
    상기 SiC 반도체 제조용 부품의 적층된 층의 적어도 일 부분 상에, SiC를 포함하는 재생부를 형성하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 제1층 및 제2층은 서로 다른 투과도 값을 가지는 것이고,
    상기 제1층 및 제2층의 경계에서 색이 점진적으로 변하는 것인,
    투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 재생부 평균 두께는, 0.1 mm 내지 3 mm 인 것인,
    투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품의 제조방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 플라즈마를 처리하는 단계 및 재생부를 형성하는 단계 사이에, SiC 반도체 제조용 부품을 가공하는 단계, 사전 세정하는 단계 또는 이 둘을 더 포함하는,
    투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품의 제조방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 재생부를 형성하는 단계 후에, 상기 형성된 재생부를 사후 가공하는 단계, 사후 세정하는 단계 또는 이 둘을 더 포함하는,
    투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품의 제조방법.

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