Structural characterization of layer coated with plasma sprayed method

We have investigated plasma spray coated $Al_2O_3$ layers on Al-60 series substrates for development of wafer electrostatic chuck in semiconductor dry etching system. Samples were prepared without/with cooling bar on backside of samples, at various distances, and with different powder feed rates. There were many cracks and pores in the $Al_2O_3$ layers coated on Al-60 series substrates without cooling bar on the backside of samples. But the cracks and pores were almost disappeared in the $Al_2O_3$ layers on Al-60 series substrates coated with cooling bar on the back side of samples, 15 g/min. powder feed rate and various 60, 70, 80 mm working distances. Then the surface morphology was not changed with various working distances of 60, 70, 80 mm. When the powder feed rate was changed from 15 g/min to 20 g/min, the crack did not appear, but few pores appeared. Also the $Al_2O_3$ layer was coated with many small splats compared with $Al_2O_3$ layer coated with 15 g/min powder feed rate. The deposited rate of $Al_2O_3$ layer was higher when the process was done without cooling bar on the back side of sample than that with cooling bar on the back side of sample.

플라즈마 스프레이 방법으로 코팅 된 막의 구조적 특성

반도체 드라이 에처 시스템의 웨이퍼 정전기 척에 적용하기 위해 플라즈마 스프레이 방법으로 Al-60 계열 기판에 코팅한 $Al_2O_3$ 코팅 막의 특성을 조사하였다. 시편 뒷면에 냉각봉이 장착되었을 때와 없을 때, 용사거리와 분말공급량을 변형하면서 $Al_2O_3$ 막 코팅을 하여 시편을 제작 하였다. 시편 뒷면에 냉각봉이 없을 때는 크랙과 기공이 많이 발생하였다. 시편 뒷면에 냉각봉을 장착하고 분말공급량을 15g/min로 한 경우에 용사거리 60, 70, 80mm에 따른 $Al_2O_3$ 코팅에서는 크랙과 기공은 거의 찾아볼 수 없었다. 용사거리 변화에 따른 $Al_2O_3$ 막 코팅의 표면형태 변화는 없었다. 같은 공정조건에서 분말 공급량을 20g/min로 한 경우에도 크랙은 볼 수 없었으나 약간의 기공이 생겼고, 분말공급량을15g/min로 하였을 때 보다 작은 입자들이 많이 증착되었다. 시편 뒷면에 냉각봉이 없을 때가 시편 뒷면에 냉각봉이 장착된 경우에 비하여 증착 속도가 빨랐다.