특허 개요
본 특허는 반도체 웨이퍼 가장자리 공정 조건을 관리하는 포커스 링을 여러 조각으로 나눈 모듈형 세라믹 포커스 링입니다. 세라믹 제1·제2 모듈을 함몰부·돌출부 또는 스크류 형태의 체결부로 조립하고, 각 모듈을 관통하는 채널 끝단의 연장돌출부와 단축함몰부를 연결합니다. 조립된 채널은 액체 금속 및 수송 유체 이송 경로로 사용되며, 채널 내주면 전극은 이동하는 액체 금속 주변의 전기장 분포를 변경하도록 구성됩니다.
- 핵심 기능
복수의 세라믹 모듈을 체결해 링 형상으로 조립하고, 모듈 내부 관통 채널을 연속적으로 연결해 액체 금속과 수송 유체가 이동할 수 있게 합니다. 플라즈마 공정으로 일부 모듈이 변형되면 해당 모듈을 신규 모듈로 교체하며, 채널 내 전극의 위치·길이·간격은 공정 필요에 맞춰 조정할 수 있습니다.
- 차별 강점
기존 일체형 포커스 링은 일부가 식각 또는 증착으로 변형되어도 전체를 교체해야 해 비용과 유지보수 시간이 증가하는 한계가 있었습니다. 본 기술은 링을 교체 가능한 세라믹 모듈로 분할하고 채널 접속 구조를 결합해 부분 교체를 가능하게 하며, 액체 금속 이송과 전극 기반 전기장 조절 기능을 함께 구성한 점이 차별점입니다.
- 활용 범위
기술·연구 측면에서는 반도체 플라즈마 식각·증착 공정, 웨이퍼 가장자리 균일도 관리, 액체 금속 기반 플라즈마 능동 제어 분야에 활용 가능하며, 모듈 조립 구조와 유체 채널 설계 연구로 확장할 수 있습니다. 사업 측면에서는 반도체 장비용 포커스 링, 소모성 세라믹 부품의 유지보수 체계, 플라즈마 공정 균일도 관리 솔루션으로 확장할 수 있습니다.
연구 개발 단계
명세서는 세라믹 모듈의 체결부, 연장돌출부·단축함몰부 기반 채널 접속, 채널 내주면 전극의 구성과 부분 교체 운용 개념을 제시합니다. 실제 플라즈마 장비에서의 웨이퍼 균일도 개선량, 채널 밀봉성, 반복 교체 성능 및 장기 수명에 대한 실증 결과는 제시되지 않았습니다.
현재 성과
플라즈마 공정 후 변형된 세라믹 모듈만 신규 모듈로 교체하는 운용 방식을 제시합니다. 일체형 포커스 링 전체를 교체하는 방식과 비교해 교체 대상과 유지보수 소요를 줄이는 것을 목적으로 합니다.
세라믹 모듈의 체결부와 채널 끝단의 연장돌출부·단축함몰부를 이용해 인접 모듈을 연결하는 구조가 명세서에 제시됩니다. 다만 실제 공정 조건에서 액체 금속 및 수송 유체 이송의 장기 밀봉성·내구성은 별도 검증이 필요합니다.
종래 일체형 포커스 링의 전체 교체 문제에 대응해 복수 세라믹 모듈을 조립형으로 구성한 점이 핵심입니다. 또한 관통 채널을 액체 금속 이송 경로로 사용하고, 채널 내주면 전극으로 액체 금속 주변 전기장 분포를 변경하도록 한 구성이 결합됩니다.
상용화까지 남은 부분
실제 플라즈마 식각·증착 장비에서 웨이퍼 가장자리 균일도 개선량을 실증할 필요
액체 금속 및 수송 유체 채널의 장기 밀봉성, 내구성 및 누출 방지 성능 검증 필요
모듈 반복 교체의 재현성, 체결 신뢰성 및 실장비 운전 수명 평가 필요
기술 이전 형태·도입 과정
도입은 이렇게 진행됩니다.
검토 미팅
귀사 상황·데이터 구조 기준으로 적합성을 논의합니다. 자료 검토만으로 끝나도 됩니다.
PoC 공동 검증
연구팀 동행 하에 귀사 데이터 기준 재학습·성능을 확인합니다.
라이센싱 계약
PoC 결과를 기반으로 희망 형태(실시권·공동연구 등)를 협의합니다.
기술지도·후속
도입 초기 기술지도, 필요 시 후속 공동연구·정부과제 연계까지 진행합니다.
특허 정보
모듈형 세라믹 포커스 링
10-2024-0113286 (2024.08.23)
1020250175694 (2025.12.17)
미등록 (심사 중)
김형수 (한국과학기술원), 송기현 (한국과학기술원), 윤용진 (한국과학기술원), 이원희 (한국과학기술원)
한국과학기술원
한국과학기술원