KR100476350B1 - 플라즈마처리장치용전극판의제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 웨이퍼를 가공하여 고집적 회로를 형성하는 플라즈마 처리장치용 전극판을 제조하는 방법을 제공한다. 이 방법은 액상의 열경화성 수지를 열경화하여 수지 성형체를 얻는 성형공정과, 상기 열경화된 수지 성형체를 비산화 분위기하에서 가열하고 탄소화하여 유리상 탄소로 된 소성체를 얻는 하나 또는 둘의 소성공정과, 소성체의 일 표면깊이의 20㎛ 내지 1.25㎜를 플라즈마에 노출하여 연마하는 연마공정을 포함한다.
Description
본 발명은 플라즈마 처리 장치의 플라즈마 발생원으로 사용되는 전극의 제조방법, 특히 유리상 탄소로 이루어진 전극판의 제조방법에 관한 것이다.
플라즈마 처리 장치는 처리실내에서 플라즈마 CVD, 플라즈마 에칭 등의 플라즈마 처리를 반도체 웨이퍼와 같은 피처리체의 표면에 실시하여, 그 피처리체의 표면에 고집적 회로 등과 같은 디바이스를 형성하는 경우에 사용되는 것이 보통이다. 플라즈마 처리 장치는 일반적으로, 고진공으로 유지되는 처리실내의 플라즈마 발생원에 의해 에칭용 가스나 박막 형성용 가스 등의 처리 가스의 플라즈마를 발생시켜, 피처리체를 에칭하거나 피처리체 표면상에 박막을 형성한다. 이 플라즈마 발생원은 예를 들면 고주파 전압을 인가하는 전극과, 이 전극과 한쌍을 이루는 어스 전극을 가지며, 양 전극간에 처리 가스를 매체로 하여 글로(glow) 방전을 발생시켜 플라즈마를 생성하도록 한다.
종래에 입자를 처리실내로부터 최대한 배제하여 입자가 미세한 집적 회로에 부착되지 않도록 하는데, 이는 플라즈마 처리에 의해서 형성된 다중 집적 회로가 하나의 웨이퍼상에 고밀도(고집적 회로)로 형성되기 때문이다. 전기 전도성 이외에, 상기 플라즈마원으로 사용되는 전극에 요구되는 특성은 상기 입자의 발생을 억제하기 위해 고순도성 및 플라즈마 내식성을 포함한다. 현재로서 이들 특성을 만족하는 전극으로는 유리상 탄소로 이루어진 전극이 유용하다고 생각되어진다. 이를 위해서 극미세한 입자의 발생을 제한할 수 있는 유리상 탄소 전극으로서 사용되는 재료를 개발하기 위한 각종 시도가 이루어졌으며 각종 유리상 탄소 전극이 제안되어 왔다.
예를 들면 이하의 각종 공보에는 순도, 기공률, 기공 직경, 결정 구조 등의 성질을 개선한 각종의 전극이 제안되어 있다. 일본 특허출원 공고 제 1995-115853 호 공보에는 탄화 소성(carbonized baking)으로 얻어진 유리상 탄소 재료의 기공률이 0.02% 내지 0.2%이며, 이 유리상 탄소 재료의 결정 격자가 X선 회절에 의해서 검출되지 않고 동시에 불순물 함유량이 5ppm 이하인 상기 유리상 탄소 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치용 탄소 재료가 개시되어 있다. 일본 특허출원 공고 제 1995-114198 호 공보에는 최대 기공 직경이 1㎛ 이하, 평균 기공 직경이 0.7㎛ 이하로 기공률이 1% 이하의 조직 특성을 가지는 고순도 유리상 탄소로 이루어지는 플라즈마 에칭용 전극판이 제안되어 있다. 일본 특허출원 공고 제 1996-14033 호 공보에는 고순도의 유리상 탄소로 이루어진 두께가 2㎜ 이상의 판상체이고, 표면 및 내부 조직에 입계가 실질적으로 존재하지 않고 최대 기공 직경이 1㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭용 전극판이 제안되어 있다. 일본 특허출원 공개 제 1993-320955 호 공보에는, 순도 특성은 총 회 함유량 5ppm 이하, 금속 불순물 2ppm 이하, 총 유황 함유량 30ppm 이하이고, 결정 특성은 결정면 간격 0.375㎚ 이하, 유닛 격자의 사이즈가 1.3㎚ 이상이고, 그리고 재질 특성은 비중 1.50 이상, 굴곡 강도가 1100kgf/㎠ 이상인 특성을 가지는 유리상 탄소로 이루어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭용 전극판이 제안되어 있다.
또한, 예를 들면 이하의 각 공보에는 유리상 탄소의 원료(raw materials)를 특정하는 기술이 제안되어 있다. 일본 특허출원 공개 제 1993-347276 호 공보에는 페놀 수지와 폴리카보디이미드 수지(polycarbodiimide resin)를 원료로 하여 제조한 유리상 탄소로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭용 전극판이 제안되어 있고, 일본 특허출원 공개 제 1993-347278 호 공보에는 폴리카보디이미드 수지를 원료로 하여 제조한 유리상 탄소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭용 전극판이 제안되어 있다.
이외 다른 기술로서, 전극의 형상 또는 표면 형상을 개선한 기술이 제안되어 있다. 예를 들면, 일본 특허출원 공개 제 1994-128762 호 공보에 있어서, 플라즈마에 의해서 소모된 부분의 표면 평활도(Rmax)가 6㎛ 이하인 유리상 탄소로 이루어지는 플라즈마 에칭용 전극판이 제안되어 있다. 또한, 일본 특허출원 공개 제 1995-22385 호 공보에 있어서, 가공에 의해서 형성된 복수의 통기 구멍을 가지는 유리상 탄소제 RIE용 전극판에 있어서, 상기 통기 구멍의 내벽을 소성면으로 형성한 것을 특징으로 하는 RIE용 전극판이 제안되어 있다.
전술한 바와 같이, 여러가지 재질 개발이 플라즈마 처리 장치용으로 사용되는 유리상 탄소에 있어서 이루어져 왔으며 종래로부터 제안되어 왔다. 그러나, 집적 회로가 최근의 집적 회로의 집적도 향상에 따라 웨이퍼상에 형성되는 배선의 폭이 쿼터 미크론 레벨(a level of a quarter micron)로 되는 배선 구조(wiring structure)를 가지게 되었다. 따라서 종래의 플라즈마 처리 장치에는 어떠한 문제도 되지 않았던 극히 미세한 입자까지도 최근의 플라즈마 처리 장치에서는 문제가 된다. 이와 같은 극히 미세한 입자는 발생 원인이나 발생 장소가 명확히 규명되지 않아서, 종래의 재질 개선에 의해서만으로는 극히 미세한 입자의 발생을 방지하는 것이 곤란하다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 쿼터 미크론 레벨의 배선 구조를 형성하는 플라즈마 처리에 있어서도 극히 미세한 입자의 발생을 현저히 억제할 수 있는 플라즈마 처리 장치용 전극판의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명자들은 유리상 탄소 전극과 극히 미세한 입자 사이의 관계에 대하여 다각도로 검토하였다. 그 결과, 본 발명자들은 유리상 탄소 전극은 플라즈마 처리중에 단지 조금만 소모되는 정도이고, 전극 자체가 극히 미세한 입자의 발생원으로 보이기에 충분하게 소모되지는 않았으며, 극히 미세한 입자는 플라즈마중의 분해 생성물로 이루어진다는 것을 해명하였다. 또한, 유리상 탄소 전극은 그 상에 플라즈마 중의 분해 생성물을 퇴적하기 용이한 표면 구조를 가지며, 상기 전극상에 퇴적된 분해 생성물은 주로 극히 미세한 입자로서 피처리체상에 낙하하는 것으로 확인되었다. 이러한 상황에서, 본 발명자들은 광범위한 연구를 수행하였으며, 그 결과 유리상 탄소로 된 전극을 제조하는 경우에, 유리상 탄소의 표면에 특정의 처리를 실시함으로써 전극 표면에 플라즈마 중의 분해 생성물이 퇴적되기 어려운 표면 구조를 얻는 지식을 얻었다.
따라서, 상기 목적은, 액상의 열경화성 수지를 열경화하여 수지 성형체를 얻는 경화 단계와, 열경화된 상기 수지 성형체를 비산화성 분위기하에서 가열함으로써 탄소화하여 유리상 탄소로 이루어진 소성체를 얻는 소성 단계와, 플라즈마에 노출된 상기 소성체의 적어도 일 표면을 적어도 20㎛의 깊이로 연마하는 연마 단계를 포함하는 플라즈마 처리 장치용 전극판의 제조방법을 제공함으로써 본 발명에서 달성될 수 있다.
또한, 상기 목적은, 액상의 열경화성 수지를 열경화하여 수지 성형체를 얻는 경화 단계와, 플라즈마에 노출된 상기 수지 성형체의 적어도 일 표면을 적어도 25㎛의 깊이로 연마하는 연마 단계와, 상기 연마된 상기 수지 성형체를 비산화성 분위기하에서 가열함으로써 탄소화하여 유리상 탄소로 이루어진 소성체를 얻는 소성 단계를 포함하는 플라즈마 처리 장치용 전극판의 제조방법을 제공함으로써 본 발명에서 달성될 수 있다.
본 발명의 다른 목적과 장점은 이하의 상세한 설명에 개시될 것이고 부분적으로 상세한 설명을 통해 명백해지거나, 또는 본 발명의 실시예에 의해서 제시될 수도 있다. 본 발명의 목적과 장점은 첨부된 청구범위에 지적된 수단 및 그의 조합에 의해서 실현되고 달성될 것이다.
명세서의 일부분을 구성하는 첨부도면은 본 발명의 현재의 바람직한 실시예를 도시하고 있으며, 상기에 주어진 일반적인 설명과 함께 하기에 주어진 바람직한 실시예의 상세한 설명은 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
본 발명은 도 1, 도 2 및 도 3a 내지 도 3e에 도시된 실시예에 기초하여 상세하게 설명될 것이다.
우선, 플라즈마 처리 장치(10)에 관해서 설명한다. 플라즈마 처리 장치(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 소정의 진공도를 유지할 수 있는 기밀한 구조를 가지는 처리실(11)과, 이 처리실(11)의 저면에 배치된 서셉터상에 장착되어 있으며 그 위에 피처리체로서 반도체 웨이퍼(W)를 보유하는 하부 전극(12)과, 중공 디스크 형상의 상부 전극(13)을 포함하고 있다. 상기 상부 전극(13)은 하부 전극(12)에 대향하며 그에 따라 웨이퍼(W)와 대면하도록 처리실(11)의 상부에 배치된다. 고주파 전원(15)이 정합 회로(14)를 거쳐서 하부 전극(12)에 접속된다. 상부 전극(13)은 다수의 관통 구멍(13A)이 형성되어 있는 하부 전극(12)에 대면하는 하부벽 또는 판, 즉 전극판을 가진다. 상부 전극(13)은 접지되어 있다. 배기 노즐(11A)은 처리실(11) 외주벽의 하부에 부착되어 있다. 완전히 도시되지 않은 진공 펌프가 배기 파이프를 통해서 배기 노즐(11A)에 접속되어 있다. 처리실(11)의 공기는 진공 펌프에 의해서 배기되어 처리실(11)을 소정의 진공도로 유지한다. 플라즈마 처리용의 처리 가스를 공급하기 위한 가스 공급원(도시안함)은 파이프를 통해서 상부 전극(13)의 내부 공간에 접속되어 있다. 화살표로 나타낸 바와 같이, 처리 가스는 상부 전극(13)의 내부 공간으로 도입되며 처리실(11)의 내측부로 공급된다.
상기 상부 전극(13)은 도 2에 도시한 바와 같이, 그 하부에 개구를 갖는 대직경의 금속 실린더로 이루어진 지지 전극(131)과, 하부 전극(12)에 대면하며 개구가 형성된 저부를 폐쇄하기 위해서 그 지지 전극(131)의 외주벽의 하부 단부에 부착되어 있는 전극판(132)으로 이루어진다. 이 전극판(132)은 이하에 설명하는 유리상 탄소로 형성되어 있다. 가스원과 접속되는 구멍이 지지 전극(131)의 상부 벽의 중앙에 설치되어 있어서 처리 가스를 상부 전극(13)으로 도입시킨다. 처리 가스 사출용 복수의 관통 구멍 또는 가스 사출 구멍이 상부 전극(13)에 형성되어 처리실(11), 특히 웨이퍼(W) 상부로 처리 가스를 공급한다. 적어도 하나의 배플판이 상부 전극(13)에 바람직하게 설치되어 처리 가스를 전극내에 균일하게 분포시킬 수 있다.
다음에, 본 실시예의 플라즈마 처리 장치용 전극판의 제조방법에 대하여 설명할 것이다.
상기 플라즈마 처리 장치용 전극판(132)을 제조하는데 액상 열경화성 수지가 이용된다. 이 열경화성 수지의 원료로서는 예를 들면 사전에 정제처리한 것으로 40% 이상(75% 이하)의 탄소 수득율을 가지는 페놀계와 푸란계, 또는 폴리이미드계와 폴리카보디이미드계의 초기 축합물 수지가 이용되고 있다. 이들 원료로부터 적절히 선택되어 혼합된 화합물은 액상의 열경화성 수지로서 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용된다. 필요에 따라서, 헥사민, p-톨루엔 설폰산 등과 같은 경화제가 액상 열경화성 수지에 첨가된다. 상기 방법으로 조제된 액상의 열경화성 수지는 균일하게 혼합된 후, 사출 성형, 주조 성형 및 원심형 성형 등에 의해서 균일한 두께의 벽을 갖는 평판(원형판)으로 성형된다(성형 단계). 그 다음에 이 성형체를 150℃ 내지 300℃에서 열경화시켜 경화된 수지 성형체를 얻는다(경화 단계). 다음에 원판형의 상기 경화된 수지 성형체의 양 면은 매끈한 표면을 갖는 흑연판에 의해 협지되고 상기 경화된 수지 성형체는 탄소질 분말이 매립되거나 또는 질소, 아르곤 등의 비산화성 가스(non-acidic gas)를 사용하여 비산화성 분위기하에서 800℃ 내지 2000℃에서 가열 탄화하여 1차 소성체를 얻는다(1차 소성 단계). 상기 1차 소성체를 염화수소 가스 등의 순화 가스의 분위기하에서 1500℃ 내지 2500℃로 더욱 가열하여 유리상 탄소재의 불순물 함유량이 5ppm 이하로 되도록 고순도 처리한 2차 소성체를 얻는다(2차 소성 단계). 그 후 하부 전극(12)과 대면하는 2차 소성체의 표면이 다이아몬드, 알루미나 등의 경질 연마재를 이용하여 적어도 20㎛, 바람직하게는 30㎛, 더욱 바람직하게는 50㎛의 깊이로 연마되어 그 표면층을 제거한다(연마 단계). 이 연마 단계는 경화된 성형체, 1차 소성체 및/또는 2차 소성체에 가해질 수 있다. 이하에서 설명하는 바와 같이, 경화된 성형체를 연마하는 경우에 있어서, 소성 단계를 연속적으로 하여 수지의 수축을 고려하여 2차 소성체에 대해 상기에서 한정한 깊이보다 약 5㎛ 더 깊게 연마하는 것이 바람직하다.
상술한 경화 단계중 열경화 반응에 있어서, 액상의 열경화성 수지의 초기 축합물의 중축합 반응에 의해서 가교 구조가 서서히 형성된다. 이 반응에 있어서, 열경화성 수지는 열전도에 의해서 그의 표면에서 그의 내부로 점차로 가열되며, 따라서 중축합 반응은 성형체 표면으로부터 내부쪽으로 서서히 진행한다. 이 중축합 단계에서 성형체가 수축하기 때문에, 균일한 특성을 갖는 유리상 탄소를 얻기 위해서는 경화 반응을 균일하게 진행시키는 것이 중요하다. 그러나, 상술한 바와 같이 중축합 반응이 액상 성형체의 열경화성 수지의 표면으로부터 진행하여 표면의 중축합물에 수축력이 작용하기 때문에 성형체의 표면 구조와 내부 구조가 상이한 조직 성상을 갖는다.
특히, 열경화성 수지의 초기 중축합물의 표면부가 우선 가열되어 표면부에서 경화 반응이 진행된다. 중축합된 표면부가 수축하면, 미세한 마이크로 균열이 그 표면상에 다수 발생하며, 이 균열로 인해 내부의 미반응 열경화성 수지가 외부로 노출된다. 열경화성 수지의 노출 부분에서 경화 반응이 진행된다. 최초로 경화 반응이 진행된 열경화성 수지의 부분과 경화 반응이 진행한 균열부내의 열경화성 수지의 부분 사이에 경계가 형성되어서, 즉 경화 얼룩(hardening unevenness)이 발생한다. 표면부가 경화되면, 그 후 열경화성 수지의 초기 축합물은 내부쪽으로 서서히 가열되어 가교결합되며 그에 따라 균일한 가교 구조를 형성함으로써 전체적으로 열경화된 수지 성형체가 형성된다.
상기 열경화성 수지의 경화 현상을 도 3a 내지 3e의 모식도를 참조하여 구체적으로 설명한다. 열경화성 수지의 초기 축합물에 의해서 형성되며 매끈한 표면을 갖는 판상의 액상 성형체(4)(도 3a에는 성형체의 일부가 도시됨)가 가열되면, 열경화성 수지의 초기 축합물은 도 3b에 도시된 바와 같이 표면부터 점차적으로 가열되어서 표면부(4A)가 서서히 열경화되기 시작한다. 경화 반응이 진행하여 제 1 가교 구조 부분(4B)이 형성된다. 도 3c에 도시된 바와 같이, 제 1 가교 구조 부분(4B)이 서서히 수축하여 표면에 균열(4C)을 발생시킨다. 또한, 열경화성 수지의 내부의 미경화 초기 축합물(4D)이 표면 장력에 의해서 도 3d에 도시된 바와 같이 균열(4C)로부터 상승되어 돌출부(4E)를 형성한다. 이 후에, 이 돌출부(4E)의 열경화성 수지의 초기 축합물의 표면부가 직접 가열되어서 열경화되고, 그에 의해 도 3e에 도시된 바와 같이 제 2 가교 구조 부분(4F)이 형성된다. 그 결과, 당초의 제 1 가교 구조 부분(4B)과 돌출부(4E) 표면의 제 2 가교 구조 부분(4F) 사이에 경계(4G)가 형성되어 수지 성형체의 표면부에 경계(4G)를 가지는 경화 얼룩이 형성된다. 그 후 열경화성 수지의 내부의 초기 축합물 전체가 서서히 가열되어서 균일하게 가교되어 수지 성형체가 형성된다. 이 수지 성형체를 그 자체로 소성하면, 소성체의 표면에 경계(4G)가 그 자체로서 경화 얼룩으로 남게 된다.
전술한 일본 특허출원 공개 제 1994-128762 호 공보에 기재된 방법에 의해서 상기 방식으로 형성된 소성체를 경면 가공법(mirror-finishing)에 의해서 경계(4G)를 제거하는 것은 어려울 뿐만 아니라 여전히 경계(4G)가 잔류한다. 이와 같이 경계(4G)가 잔류하는 유리상 탄소로 이루어진 전극판을 사용하여 플라즈마 처리를 행하면, 경계(4G)가 우선적으로 소모되고, 이 경계부에 미소한 균열이 성장하여, 플라즈마 처리 단계에서 생성된 분해 생성물이 균열부에 퇴적되며 또한 상기 플라즈마 처리 단계에서 상기 분해 생성물은 퇴적된 부분내에서 성장하며, 성장한 퇴적물이 전극판(특히, 상부 전극의 전극판)으로부터 박리되어 극미세한 입자로서 웨이퍼상에 떨어져 내린다.
본 발명자들에 의해서 실행된 실험에 의하면, 경화 수지가 적어도 20㎛, 바람직하게는 30㎛, 더욱 바람직하게는 50㎛ 깊이로 연마되어 표면부로부터 제거될 수 있어서 경계(4G)의 영향을 소거함을 알게 되었다. 연마 깊이가 더 깊을수록 경계(4G)의 영향이 더 많이 소거된다. 그러나, 그 연마 깊이가 너무 깊으면, 연마 시간의 손실, 재료의 손실과 같은 결점을 야기한다. 그러므로, 연마 깊이의 최대 한계는 약 1.00㎜로 하는 것이 실용적이다. 또한, 이러한 연마 효과는 2차 소성체의 연마에서와 유사한 방식으로 1차 소성체와 경화 성형체의 연마에서 달성될 수 있음을 알 수 있다.
본 실시예에 따라 제조되는 유리상 탄소로 구성된 전극판을 사용하면, 수지 성형체 또는 소성체를 연마하는 것에 의해서 경계(4G)가 잔류하는 표면부를 제거하는 것을 특징으로 하기 때문에, 플라즈마 처리중에 분해 생성물이 퇴적되는 일 없이 전극판의 표면이 균일하게 소모되고, 따라서 웨이퍼상에 극미세한 입자가 낙하하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 실시예에 있어서, 하부 전극에 대면하는 소성체의 표면층은 연마 단계에서 적어도 20㎛ 깊이를 연마에 의해서 제거하거나 또는 경화 단계 후에 수지 성형체 표면은 적어도 30㎛ 깊이가 제거된 후, 소성 연마한다. 따라서, 경화 단계에서 수지 성형체의 표면에 형성된 경계(4G)가 제거될 수 있다. 그러므로, 유리상 탄소로 이루어진 전극판이 플라즈마 처리에서 소모되면, 전극판의 표면이 균일하게 다소 소모된다. 또한, 전극의 표면이 항상 평탄한 상태로 유지되어, 플라즈마 처리중 발생된 분해 생성물이 퇴적되는 것이 어렵다. 또한, 전극에서 기인한 입자의 발생이 효과적으로 방지된다. 본 실시예는 상기의 장점뿐만 아니라 수득률을 향상시키는데 공헌할 수 있는 전극을 제조할 수 있다는 장점을 가진다.
또한, 본 발명의 다른 실시예로서, 수지 성형체의 소성체가 형성되기 전에 수지 성형체의 표면이 연마 제거되는 방법이 있다. 이러한 방법에 있어서, 수지 성형체 표면을 적어도 25㎛, 바람직하게는 37.5㎛, 더욱 바람직하게는 62.5㎛(1.25㎜ 이하)의 깊이로 연마하여 표면층을 제거한다. 다음에 연마된 수지 성형체는 상기 실시예와 마찬가지 방식으로 1차, 2차 소성되어 소성체를 형성하며, 그 후 상기 소성체를 연마하여 경면 가공한다. 또한, 본 실시예에 있어서 연마 깊이는 이전 실시예의 연마 깊이보다 더 깊다. 그러나, 연마된 수지 성형체가 소성되면, 소성 단계로 인하여 수지 성형체가 수축하여 소성체를 약 20㎛, 약 30㎛, 그리고 약 50㎛ 깊이로 연마한 경우와 실질적으로 동일한 상태로 된다.
첨언하면, 본 발명은 상기 실시예에 의해서 전혀 제한되지 않는다. 유리상 탄소로 이루어진 전극판을 제조하는 단계에 있어서, 원료로서 열경화성 수지를 경화하는 단계에서 형성된 표면부의 경계가 연마에 의해서 수지 성형체 또는 소성체의 표면으로부터 제거되는 프로세스를 포함하면 어떠한 발명도 본 발명에 포함된다.
실시예
본 발명에 따른 유리상 탄소로 이루어진 전극판의 제조방법이 실시예에 의해서 보다 상세히 설명될 것이다.
실시예 1
본 실시예는 경화 단계 후에 수지 성형체의 표면중 적어도 25㎛ 두께를 제거하는 방법에 관한 것이다. 특히, 원료 수지로서 정제처리된 푸란 수지의 초기 중축합물이 사용된다. 그 원료 수지 100 중량부에 대하여 경화제(p-톨루엔 설폰산)를 0.6 중량부를 첨가, 혼합하여 원료 수지액을 조제한다. 이 원료 수지액을 폴리에틸렌제의 배트(vat)로 유입시키며 3시간 동안 감압(10 Torr 이하)하에서 탈기포처리(foam-removing treatment)를 수행하였다. 그 후 원료 수지액을 80℃의 전기로에 넣어 밤낮에 걸쳐 방치하였다. 다음에 배트로부터 성형체를 취출하여 대기중에서 200℃의 온도하에서 24시간 가열하고 열경화성 수지의 초기 축합물을 경화 처리함으로써 두께 5㎜와 직경 350㎜의 원형 수지 성형체를 얻는다. 이 수지 성형체를 다수 준비한다.
그 후, 알루미나 연마재를 이용하여 각각의 상기 수지 성형체의 표면을 연마하여, 예를 들면 표면층의 깊이를 25㎛ 제거한다. 계속해서, 각 수지 성형체를 고순도의 흑연판에 보유하였다. 이 상태에서 수지 성형체는 전기로내에 배치되고, 탄소질 분말에 매립되며, 2℃/시간의 승온 속도로 1000℃까지 가열되어 소성 탄화 처리하여 유리상 탄소로 이루어진 1차 소성체를 각각 얻는다. 1차 소성체의 두께는 약 4㎜ 이다.
다음으로, 1차 소성체의 실질적으로 전면에 2㎜의 등간격으로 직경 0.5㎜의 다수의 관통 구멍을 방전 가공에 의해서 형성한다. 이 1차 소성체는 전기로로 이동되어, 정제된 염소 가스(몰비로 염소가스/아르곤 가스 = 5/95)를 5L/분의 속도로 공급하면서 2,000℃의 온도로 가열되어 고순도화 처리를 행하여 2차 소성체를 얻는다. 이러한 방식으로 직경이 280㎜, 두께가 약 4㎜로 다수의 관통 구멍을 가지는 총 회 함유량이 2ppm의 경면을 가지는 고순도의 유리상 탄소 전극판이 제조된다.
상기 유리상 탄소 전극판을 플라즈마 에칭 장치의 상부 전극의 전극판으로서 장착한 후, 처리 가스로서 CF4 가스를, 캐리어 가스로서 Ar 가스를 이용하여 처리실내의 감압(1 Torr)하의 전원 주파수 380㎑인 조건하에서 8인치 실리콘 웨이퍼상에 산화막을 플라즈마 에칭 처리하였다. 에칭을 50시간동안 실시한 후, 웨이퍼상에 낙하된 0.02㎛ 내지 0.03㎛ 사이즈 이상의 입자수를 케이 엘 에이(KLA)사에서 제조되는 입자 카운터를 사용하여 측정한 결과, 입자수가 30개 이하로, 쿼터 미크론 정도의 정확도를 필요로 하는 미세 가공에 충분히 적용될 수 있음이 판명되었다.
실시예 2
본 실시예는 소성체의 표면층이 적어도 20㎛ 깊이가 제거되는 방법에 관한 것이다. 특히, 실시예 1에서 얻어진 각 수지 성형체를 연마없이 실시예 1과 동일한 조건에서 소성 및 고순도화 처리를 실시하여, 2차 소성체를 준비하며, 그의 표면의 깊이가 20㎛ 제거된다. 이러한 방식으로 직경이 280㎜, 두께가 약 4㎜, 다수의 관통 구멍, 총 회 함유량이 2ppm인 고순도의 유리상 탄소 전극판이 제조되었다. 결과적으로, 실시예 1에서 형성된 전극판과 동일한 두께를 갖는 전극판이 달성되었다. 준비된 전극판은 실시예 1에서 사용된 것과 유사한 플라즈마 처리 장치에 적용되며 입자수는 실시예 1과 동일한 방법으로 측정한 결과 상기 입자수는 실시예 1과 대략 동일함을 알 수 있다.
본 발명의 방법은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 방법에 있어서, 2차 소성체는 예를 들어 랩핑, 경면 가공 등에 의해서 표면처리될 수도 있다. 또한, 상기 실시예에 사용된 열경화성 수지의 종류, 성형 방법, 및 소성 방법들은 각각 일 실시예를 나타낼 뿐이며, 본 발명이 이 실시예에 한정되는 것은 아니다.
추가의 장점과 변형이 당해 기술분야의 숙련자에게 쉽게 이루어질 수 있다. 따라서, 광범위한 견지에서 본 발명은 본 명세서에 개시되고 설명된 세부사항이나 대표적인 실시예에 한정되지 않는다. 따라서, 다양한 변형이 첨부된 특허청구범위 및 그 균등 범위에 의해서 한정되는 총괄적인 본 발명의 요지 또는 범위로부터 이탈함없이 만들어질 수 있다.
본 발명에 따르면 쿼터 미크론 레벨의 배선 구조를 얻기 위한 플라즈마 처리에 있어서도 극미세한 입자의 발생을 현저히 억제할 수 있는 플라즈마 처리 장치용 전극판의 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예의 제조방법에 의해 제조된 유리상 탄소 전극판을 갖는 플라즈마 처리 장치의 구조체를 도시하는 개략도,
도 2는 도 1에 도시한 플라즈마 처리 장치의 상부 전극의 확대 단면도,
도 3a 내지 도 3e는 열경화성 수지의 초기 축합물이 열경화될 때의 경화 과정을 설명하는 모식도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 플라즈마 처리 장치 11 : 처리실
12 : 하부 전극 13 : 상부 전극
15 : 고주파 전원 131 : 지지 전극
132 : 전극판
Claims (6)
- 플라즈마 처리 장치용 전극판의 제조방법에 있어서,액상의 열경화성 수지를 열경화하여 수지 성형체를 얻는 경화 단계와,열경화한 상기 수지 성형체를 비산화성 분위기하에서 가열하여 탄소화함으로써 유리상 탄소로 이루어진 소성체를 얻는 소성 단계와,플라즈마에 노출된 상기 소성체의 적어도 일 표면을 적어도 20㎛의 깊이로 연마하는 연마 단계를 포함하는플라즈마 처리 장치용 전극판의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 연마 단계는 상기 소성체의 일 표면을 20㎛ 내지 1.00㎜의 깊이로 연마하는 단계를 포함하는플라즈마 처리 장치용 전극판의 제조방법.
- 플라즈마 처리 장치용 전극판의 제조방법에 있어서,액상의 열경화성 수지를 열경화하여 수지 성형체를 얻는 경화 단계와,플라즈마에 노출된 상기 수지 성형체의 적어도 일 표면을 적어도 25㎛의 깊이로 연마하는 연마 단계와,상기 연마된 상기 수지 성형체를 비산화성 분위기하에서 가열하여 탄소화함으로써 유리상 탄소로 이루어진 소성체를 얻는 소성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는플라즈마 처리 장치용 전극판의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 연마 단계는 상기 수지 성형체의 일 표면을 25㎛ 내지 1.25㎜의 깊이로 연마하는 단계를 포함하는플라즈마 처리 장치용 전극판의 제조방법.
- 플라즈마 처리 장치용 전극판의 제조방법에 있어서,액상의 열경화성 수지를 열경화하여 수지 성형체를 얻는 경화 단계와,열경화된 상기 수지 성형체를 비산화성 분위기하에서 가열하여 탄소화함으로써 유리상 탄소로 이루어진 1차 소성체를 얻는 1차 소성 단계와,상기 1차 소성체를 비산화성 분위기하에서 1차 소성 단계에서보다 높은 온도로 가열하여 2차 소성체를 얻는 2차 소성 단계와,플라즈마에 노출된 상기 수지 성형체, 상기 1차 소성체, 및/또는 상기 2차 소성체의 적어도 일 표면을 연마하여 상기 경화 단계중 상기 일 표면에 형성된 경화 얼룩을 제거하는 연마 단계를 포함하는플라즈마 처리 장치용 전극판의 제조방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 연마 단계는 상기 수지 성형체의 일 표면을 25㎛ 내지 1.25㎜의 깊이로 연마하는 단계 또는 상기 소성체의 일 표면을 20㎛ 내지 1.00㎜의 깊이로 연마하는 단계를 포함하는플라즈마 처리 장치용 전극판의 제조방법.
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