[가스][스퍼터] PH3에 사용 가능한 실링 재료

1.     오링 및 구리 재질의 챔버 실링재료의 검토 기준

1)     포스핀 가스의 플라즈마에 대한 내화학성 검토

2)     포스핀 가스의 플라즈마 및 히터 등 공정에 따른 내열성 검토

3)     포스핀 가스의 플라즈마 저항성

4)     챔버 실링의 압력 및 기밀성 검토

5)     재사용 및 가격 검토

 

2.     O-Ring 실링에 대한 검토

1)      내화학성과 내열성이 우수하며, 최대 200~250° C까지 견딜 수 있음.

2)      대부분의 가스 및 화학 물질에 감함, 포스핀과의 반응성 없음.

3)      플라즈마에 장시간 노출 될 경우 열화 가능성이 있으나, 포스핀 환경에서는 안정적.

4)      설치가 용이하며, 밀폐 성능이 우수함.

5)      재사용이 용이함.

6)      다른 실링 재료에 비해 상대적으로 가격이 낮음.

 

3.     Cu 가스켓에 대한 검토

1)     내열성과 밀폐 성능이 매우 우수함.

2)     플라즈마 환경에서 금속 표면이 손상되거나 포스핀과 반응할 가능성이 있음.

고온 반응식

배위 결합 반응식

3)     구리 가스켓의 반응 영향

-       구리표면 손상 : 포스핀 분해과정에서 수소가 형성되어 구리 표면의 부식이 가속화 될 수 있다.

-       안 화합물 형성 : 장기적인 반응으로 인해 구리 표면에 인 화합물(Cu3P)이 축적 될 수 있다.

-       부식 효과 : 포스핀이 습기가 있는 환경에서 구리 표면을 간접적으로 부식시킬 가능성도 있습니다. 이는 포스핀이 산소와 반응하여 산성 부산물을 생성할 경우 발생할 수 있습니다.

4)     플라즈마에 노출되지 않는 위치에 사용 가능

5)    재사용 금지.

6)     가격이 높음.

 

4.     결론

스퍼터 챔버 실링 재료로 오링을 사용하는 경우 포스핀과의 반응성이 없으므로 문제가 되지 않는다. 다만, 스퍼터 시스템이 고온의 플라즈마를 사용하기 때문에 포스핀이 분해되어 부산물을 생성할 가능성이 있으므로 주기적으로 오링의 상태를 점검하고, 크리닝 및 교체 설치를 실행해야 한다. 크리닝 및 교체 주기는 사용자의 공정 빈도를 고려하여 설정해 준다.

구리 가스켓을 사용하는 경우 오링 재질보다 보다 높은 수준의 밀폐 성능을 갖고 있어 UHV 수준의 진공도를 실현 할 수 있다.

오링과 달리 구리는 포스핀과 반응 가능성이 있다.

그러나, 그 조건이 고온의 환경이어야 하고, 스퍼터 시스템의 플라즈마 노출 부위가 아니기 때문에 문제가 되지 않는다.

오링과 마찬가지로 공정 중에 포스핀이 분해되어 발생되는 부산물에 영향을 받아 문제가 발생 할 수 있으므로, 오링 보다는 짧은 주기로 가스켓을 교체 설치해 주는 것이 좋다.

 

참고 포스핀 MSDS

포스핀_MSDS.pdf

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