JP2017534001A - プラズマ耐エッチング性が向上された工程部品及びそのプラズマ耐エッチング性の強化処理方法 - Google Patents

プラズマ耐エッチング性が向上された工程部品及びそのプラズマ耐エッチング性の強化処理方法 Download PDF

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Abstract

半導体またはディスプレイ製造装置の工程部品がプラズマに晒されてエッチングされる問題を解決するためのものであって、工程部品に対するセラミックパウダーコーティング前とコーティング後の表面（工程部品本体の表面及びコーティング膜の表面）の谷とピークの除去によってプラズマ耐エッチング性を向上させる方法と、これによりプラズマ耐エッチング性が向上された工程部品に関する。また、プラズマに晒される半導体またはディスプレイ製造装置の工程部品であって、谷とピークを一部または全部を除去した本体の表面にコーティング膜が形成され、前記コーティング膜表面から谷とピークを一部または全部を除去したことを特徴とするプラズマ耐エッチング性が向上された工程部品を提供する。【選択図】図３

Description

本発明は、半導体またはディスプレイ製造装置の工程部品がプラズマに晒されてエッチングされる問題を解決するためのものであって、工程部品に対するセラミックパウダーコーティング前後の表面（工程部品本体の表面及びコーティング膜の表面）の谷（ｖａｌｌｅｙ）ピーク（ｐｅａｋ）の除去によってプラズマ耐エッチング性を向上させる方法と、これによりプラズマ耐エッチング性が向上された工程部品に関する。
本発明は、半導体またはディスプレイ製造装置の工程部品のプラズマ耐エッチング性を向上させる方法及びこの方法により形成されたプラズマ耐エッチング性が向上された工程部品に関するものであって、プラズマ耐エッチング性に優れたセラミックパウダーを噴射コーティングする前の工程部品の表面及びセラミックパウダー噴射コーティング後のコーティング膜表面の谷とピークを一部または全部を除去することによってコーティング膜の谷とピークで展開されるプラズマエッチングを調節して工程部品をプラズマ環境から保護して半導体及びディスプレイ製造の生産性及び歩留まりを向上させるためのものである。
半導体またはディスプレイ製造装置の工程部品のプラズマ耐エッチング性を向上させるための従来の技術を紹介すると、次の通りである。
下記の特許文献１及び特許文献２は、プラズマチャンバー用ドーム（ｄｏｍｅ）型容器の壁に１５０ないし４５０マイクロインチの粗さ平均を持つ粗い表面にプラズマ噴霧されたセラミックコーティング部が誘電体材料の粗い表面上に適用されて、プラズマ噴霧されたセラミックコーティング部に負の値である平均歪度（ａｖｅｒａｇｅ ｓｋｅｗｎｅｓｓ）の粗さを持つようテクスチャリングすることにより、部品表面の良好なパーティクル付着性が得られる技術がある。ただ、プラズマ噴霧されたコーティング部表面の谷とピークでプラズマに因るエッチングが急速に展開される問題があるので、結局パーティクルの発生が懸念されるという問題点がある。
特許文献３及び特許文献４には、半導体チャンバー構成要素／部品上にプラズマ抵抗層の低温エアロゾル蒸着のための方法が示されている。この技術は、基板表面とプラズマ抵抗層との間に結合層を形成してプラズマ工程の間、イットリウム酸化物のプラズマ抵抗層に亀裂が発生したり彫られることを防止する技術である。ただ、この技術は低温エアロゾル蒸着による基板とコーティング層との結合力の不足を解消するために結合層を形成したものであるので、前記コーティング層表面の谷とピークが結合層のピークと谷状のまま維持されて前記コーティング層表面の谷とピークでプラズマエッチングが展開されるという短所があった。
特許文献５及び特許文献６には、工程部品の表面にエアロゾル蒸着方法を利用して耐プラズマイットリア（ｙｔｔｒｉａ：Ｙ２Ｏ３）コーティング膜を形成し、そのコーティング膜の表面をダイヤモンドパッドで研磨して相互連結されたスクラッチのテクスチャー（ｔｅｘｔｕｒｅ ｏｆ ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｓｃｒａｔｃｈ）を形成してプラズマ露出表面上の膜蓄積（ｆｉｌｍ ｂｕｉｌｄｕｐ）から粒子の生成を防止しようとする技術が示されている。ただ、この技術はエアロゾル蒸着方法を利用して工程部品にイットリアコーティング膜を形成した後に研磨を施す技術であるが、上述した特許文献４における結合層のような別途の処理は無く、エアロゾル蒸着方法を利用してイットリアコーティング膜を工程部品に形成し、このコーティング膜を研磨するので、コーティング前の工程部品表面の谷とピークの形がコーティング膜の表面構造にそのまま示される。そこで、前記コーティング膜表面の谷とピークを除去するために多くのコーティング膜厚を除去しなければならないので、コーティング時に多くコーティング膜厚を形成しなければならないという短所があった。また、コーティング前の工程部品表面の谷とピークを除去せずコーティングして形成されたコーティング膜は、上述したようにプラズマ耐エッチング性が劣るという短所がある。
特許文献７は、アルミナ（ａｌｕｍｉｎａ：Ａｌ２Ｏ３）から成る工程部品の表面をビードブラスト（ｂｅａｄ ｂｌａｓｔｉｎｇ）して粗くした後、その粗い表面に沿ってプラズマ噴射方法を利用してセラミックコーティング膜を形成させてから粗いセラミックコーティング膜表面を研磨（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）してコーティング膜の表面を滑らかにする技術である。この技術はコーティング膜の表面を研磨処理するもののコーティング膜全体に気孔と亀裂が分布されて、プラズマに晒されるコーティング膜表面の谷とピークでプラズマエッチングが展開されるという問題点がある。
特許文献８は、母材にブラスト（ｂｌａｓｔ）処理してプラズマ噴射方法を利用してセラミックコーティングを施した後、コーティング膜を研磨処理する技術である。ただ、上記の技術は上述した特許文献７のようにコーティングした後に研磨処理を施してもコーティング膜表面に気孔と亀裂がコーティング膜全体に分布されて、プラズマに晒されるコーティング膜表面の谷とピークでプラズマエッチングが展開されるという問題点がある。
大韓民国登録特許第１０−０６０７７９０号公報 米国登録特許ＵＳ６，９３３，０２５号公報 大韓民国登録特許１０−０９３８４７４号公報 米国登録特許ＵＳ７，４７９，４６４号公報 大韓民国公開特許第１０−２０１３−００４４１７０号公報 米国公開特許第２０１３／０１０２１５６号公報 米国公開特許ＵＳ２０１３／０２７３３２７号公報 大韓民国公開特許第１０−２０１４−０１０００３０号公報
本発明の目的は、半導体及びディスプレイ製造装置の工程部品のプラズマ耐エッチング性を向上させる方法及びこの方法により形成されたプラズマ耐エッチング性が向上された工程部品を提供することである。
半導体またはディスプレイ製造装置の工程部品のプラズマ耐エッチング性を向上させるために、工程部品にセラミックコーティング膜を形成させる前に、工程部品表面の谷とピークを一部または全部を除去して表面粗さＲｚ値または顕微鏡表面写真から示される明るい部分と暗い部分の面積比を調節し、その処理された工程部品の表面にセラミックコーティング膜を形成させた後、さらに前記コーティング膜表面の谷とピークを一部または全部を除去してコーティング膜の表面粗さＲｚ値または顕微鏡表面写真から示される明るい部分と暗い部分の面積比を調節することによってセラミックコーティング膜表面の谷とピークで展開されるプラズマ耐エッチング性を向上させることができる。また、前記コーティング膜が気孔と亀裂が発生しないように形成されればプラズマ耐エッチング性をさらに向上させることができる。
本発明は、プラズマに晒される半導体またはディスプレイ製造装置の工程部品であって、谷（ｖａｌｌｅｙ）とピーク（ｐｅａｋ）の一部または全部が除去された工程部品本体の表面にセラミックコーティング膜が形成され、前記コーティング膜の表面から谷とピークを一部または全部を除去したことを特徴とするプラズマ耐エッチング性が向上された工程部品を提供する。
また、本発明は、プラズマに晒される半導体またはディスプレイ製造装置の工程部品のプラズマ耐エッチング性を向上させる方法であって、（ａ）工程部品を準備するステップと、（ｂ）前記工程部品本体の表面から谷とピークを一部または全部を除去するステップと、（ｃ）前記工程部品本体の表面にセラミックコーティング膜を形成させるステップと、及び（ｄ）前記コーティング膜の表面から谷とピークを一部または全部を除去するステップと、を含むことを特徴とする工程部品のプラズマ耐エッチング性の強化処理方法を提供する。
本発明が提供するプラズマ耐エッチング性が向上された工程部品及び工程部品のプラズマ耐エッチング性の強化処理方法によると、次のような効果がある。
第一に、プラズマに晒される半導体またはディスプレイ製造装置の工程部品の
プラズマ耐エッチング性を向上させることができる。
第二に、プラズマ耐エッチング性が向上された工程部品を半導体及びディスプレイ製造装置に取り付けることによって工程部品の寿命延長及び製品の生産性と歩留まりを向上させることができる。
第三に、プラズマ耐エッチング性が向上された工程部品を半導体及びディスプレイ製造装置に取り付けることによってプラズマエッチングに因るパーティクルの発生を抑制して工程を連続的に維持することができる。
アルミナセラミック部品の表面に対する倍率１，２００倍の光学顕微鏡写真であって、表面粗Ｒｚが５．０μｍ未満になるようにセラミック表面の谷とピークが一部除去されたことを示した状態（ａ）と、表面粗さＲｚが３．０μｍ以下になるように谷とピークが相対的にさらに多く除去された状態（ｂ）を示す。 アルミナセラミック部品の表面には、イットリア（Ｙ２Ｏ３）がコーティングされたコーティング膜表面に対する倍率１，２００倍の光学顕微鏡写真であって、表面粗さＲｚが２．０μｍ未満になるようにコーティング膜表面の谷とピークが除去された状態（ａ）と、表面粗さＲｚが１．０μｍ以下となるように谷とピークが相対的にさらに多く除去された状態（ｂ）を示す。 プラズマに晒される半導体またはディスプレイ製造装置の工程部品のプラズマ耐エッチング性を向上させる方法に関する工程フローチャート 表面粗さＲｚを説明するためのグラフ（ａ）と表面粗さＲｚを説明するためのグラフ（ｂ） アルミナセラミック部品表面（ａ）、アルミナセラミック部品表面の谷とピークが一部分除去された状態（ｂ）及び谷とのピークが一部分除去されたアルミナセラミック部品表面に形成されたイットリア（Ｙ２Ｏ３）コーティング膜表面（ｃ）をそれぞれ撮影した倍率１，２００倍の光学顕微鏡写真 図５の（ａ）ないし（ｃ）の表面粗さＲｚ値を示す表 倍率１，２００倍の光学顕微鏡写真であって、アルミナセラミック部品表面に谷とピークが一部分除去された状態（ａ）及び谷とピークが一部分除去されたアルミナセラミック部品の表面に形成されたＹ２Ｏ３コーティング膜表面の谷とピークが一部分除去された状態（ｂ）を示す。 図７の（ａ）及び（ｂ）の表面粗さＲｚ値を示す表 アルミナセラミック部品の表面にブラストを施した後、溶射コーティングして形成されたＹ２Ｏ３コーティング膜表面を示す倍率１，２００倍の光学顕微鏡写真 図９に示された溶射コーティング膜の表面粗さＲｚ値を示す表 プラズマに晒される半導体またはディスプレイ製造装置の工程部品のプラズマ耐エッチング性を向上させるまた他の方法に関する工程フローチャート 倍率１，２００倍の光学顕微鏡写真であって、窒化アルミニウムセラミック部品表面の谷とピークが一部分除去された状態（ａ）と、谷とピークが一部分除去された窒化アルミニウムセラミック部品表面に形成されたＹ２Ｏ３コーティング膜表面の谷とピークが一部分除去された状態（ｂ）を示す。 図１２の（ａ）及び（ｂ）の表面粗さＲｚ値を示す表 倍率１，２００倍の光学顕微鏡写真であって、石英（ｑｕａｒｔｚ）表面の谷とピークが一部分除去された状態（ａ）と、表面の谷とピークが一部分除去された石英表面に形成されたイットリア（Ｙ２Ｏ３）コーティング膜表面（ｂ）及び表面の谷とピークが一部分除去された石英表面に形成されたイットリア（Ｙ２Ｏ３）コーティング膜表面の谷とピークが一部分除去された状態（ｃ）を示す。 図１４の（ａ）ないし（ｃ）の表面粗さＲｚ値を示す表。
＜発明を実施するための最善の形態＞
本発明の実施のための最善の形態は、以下の通りである。
１．プラズマ耐エッチング性が向上された工程部品
本発明に係るプラズマ耐エッチング性が向上された工程部品の最善の形態は、プラズマに晒される半導体またはディスプレイ製造装置の工程部品であって、表面粗さの測定区間内でピークと谷の面積が同一になる中心線（ｃｅｎｔｅｒ ｌｉｎｅ；ｍｅａｎ ｌｉｎｅ）と平行な任意の基準線（ａｒｂｉｔｒａｒｙ ｄａｔｕｍ ｌｉｎｅ）から前記表面粗さの測定区間内の最も深い谷５つ（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５）までの距離値の平均（（Ｖ１+ Ｖ２+ Ｖ３+ Ｖ４+ Ｖ５）／５）と最も高いピーク５つ（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５）までの距離値の平均の差に対する絶対値（［（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４＋Ｐ５）／５−（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３＋Ｖ４＋Ｖ５）／５］）と表現される表面粗さＲｚ値が５．０μｍ未満になるように谷とピークを一部または全体を除去した状態の工程部品本体の表面にセラミックコーティング膜が形成され、前記コーティング膜表面に存在する谷とピークを一部または全部を除去したことを特徴とし、前記コーティング膜はＹ２Ｏ３（ｙｔｔｒｉａ）、ＹＦ３（ｙｔｔｒｉｕｍ ｆｌｕｏｒｉｄｅ）、ＹＳＺ（Ｙ２Ｏ３ ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ ＺｒＯ２）、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９（ＹＡＭ）、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）及びＹＡｌＯ３（ＹＡＰ）のうちいずれか一つ以上で組成され、気孔と亀裂が無く、表面粗さＲｚ値が２．０μｍ未満であることを特徴とするプラズマ耐エッチング性が向上された工程部品である。
２.工程部品のプラズマ耐エッチング性の強化処理方法
本発明に係る工程部品のプラズマ耐エッチング性の強化処理方法の最善の形態は、プラズマに晒される半導体またはディスプレイ製造装置の工程部品のプラズマ耐エッチング性を向上させる方法であって、（ａ）工程部品を準備するステップと、（ｂ）表面粗さの測定区間内でピークと谷の面積が同一になる中心線（ｃｅｎｔｅｒ ｌｉｎｅ；ｍｅａｎ ｌｉｎｅ）と平行な任意の基準線（ａｒｂｉｔｒａｒｙ ｄａｔｕｍ ｌｉｎｅ）から前記表面粗さの測定区間内の最も深い谷５つ（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５）までの距離値の平均（（Ｖ１+ Ｖ２+ Ｖ３+ Ｖ４+ Ｖ５）／５）と最も高いピークの５つ（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５）までの距離値の平均の差に対する絶対値（［（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４＋Ｐ５）／５−（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３＋Ｖ４＋Ｖ５）／５］）と表現される表面粗さＲｚ値が５．０μｍ未満になるように前記工程部品本体の表面から谷とピークを一部または全体を除去するステップと、（ｃ）前記工程部品本体の表面にセラミックコーティング膜を形成させるステップと、及び（ｄ）前記コーティング膜表面から谷とピークを一部または全部を除去するステップと、を含み、前記ステップ（ｃ）は０〜６０℃及び真空条件でＹ２Ｏ３（ｙｔｔｒｉａ）、ＹＦ３（ｙｔｔｒｉｕｍ ｆｌｕｏｒｉｄｅ）、ＹＳＺ（Ｙ２Ｏ３ ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ ＺｒＯ２）、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９（ＹＡＭ）、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）及びＹＡｌＯ３（ＹＡＰ）のうちいずれか一つまたは二つ以上が混合されたセラミックパウダーを噴射してコーティング膜を形成させることを特徴とし、前記ステップ（ｄ）は前記コーティング膜の表面粗さＲｚ値が２．０μｍ未満となるようにすることを特徴とする工程部品のプラズマ耐エッチング性の強化処理方法である。
以下では、本発明に係るプラズマ耐エッチング性が向上された工程部品及び工程部品のプラズマ耐エッチング性の強化処理方法について図面を参照して詳細に説明する。
１．プラズマ耐エッチング性が向上された工程部品
本発明は、プラズマに晒される半導体またはディスプレイ製造装置の工程部品であって、表面粗さの測定区間内でピークと谷の面積が同一になる中心線（ｃｅｎｔｅｒ ｌｉｎｅ；ｍｅａｎ ｌｉｎｅ）と平行な任意の基準線（ａｒｂｉｔｒａｒｙ ｄａｔｕｍ ｌｉｎｅ）から前記表面粗さの測定区間内の最も深い谷５つ（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５）までの距離値の平均（（Ｖ１+ Ｖ２+ Ｖ３+ Ｖ４+ Ｖ５）／５）と最も高いピーク５つ（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５）までの距離値の平均の差に対する絶対値（［（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４＋Ｐ５）／５−（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３＋Ｖ４＋Ｖ５）／５］）と表現される表面粗さＲｚ値が５．０μｍ未満になるように谷とピークを一部または全体を除去した状態の工程部品本体の表面にセラミックコーティング膜が形成され、前記コーティング膜表面に存在する谷とピークを一部または全部を除去したことを特徴とするプラズマ耐エッチング性が向上された工程部品を提供する。
本発明の工程部品は、セラミック、石英（ｑｕａｒｔｚ）、金属材料、ポリマー（ｐｏｌｙｍｅｒ）のうちいずれか一つ以上から成る。前記工程部品の表面にはセラミックパウダーが噴射されてコーティング膜が形成される。前記コーティング膜を形成するセラミックパウダーは、プラズマに対する耐エッチング性に優れたＹ２Ｏ３（ｙｔｔｒｉａ）、ＹＦ３（ｙｔｔｒｉｕｍ ｆｌｕｏｒｉｄｅ）、ＹＳＺ（Ｙ２Ｏ３ ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ ＺｒＯ２）、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９（ＹＡＭ）、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）及びＹＡｌＯ３（ＹＡＰ）のうちいずれか一つまたは二つ以上が混合されたものを適用することができる。前記セラミックパウダーは純度９９％以上のものを適用するのが望ましい。
前記コーティング膜は、０〜６０℃及び真空条件で前記セラミックパウダーを噴射することによって、図２の（ｂ）、図７の（ｂ）、図１２の（ｂ）、図１４の（ｂ）及び（ｃ）に示すように気孔と亀裂がないように形成させることができる。
工程部品本体の表面にセラミックパウダーを噴射コーティングする前、工程部品本体の表面に存在する谷とピークは、セラミックコーティング膜を形成させた後にもプラズマエッチング発生の原因として作用する。これにより、前記工程部品本体の表面の谷とピークを一部または全部を除去することによってプラズマエッチング率を下げることができる。また、工程部品本体の表面に前記セラミックパウダーの噴射コーティングで形成されたコーティング膜を形成させたコーティング膜の表面に存在する谷とピークもまたプラズマエッチング発生の原因として作用する。これにより、前記コーティング膜表面の谷とピークもまたその一部または全部を除去することによってプラズマエッチング率をさらに下げることができる。谷とピークが除去された後のコーティング膜厚は、２．０〜１５μｍに形成することができる。前記谷とピークが除去された後、コーティング膜の表面粗さＲｚを２．０μｍ未満に形成させるためにコーティング後のコーティング膜の最初厚を３．０〜２０μｍに形成させ、前記コーティング膜の谷とピークを除去してコーティング膜厚を２．０〜１５μｍに維持することによって、プラズマ耐エッチング性を向上させることができる。
前記工程部品本体の表面（コーティング膜を形成する前）及びコーティング膜表面から谷とピークを除去した程度は、全て表面粗さ（ｓｕｒｆａｃｅ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）Ｒｚ算出または光学顕微鏡写真分析によって定量化することができる。
表面粗さＲｚを基準にする場合、工程部品本体の表面粗さＲｚが５．０μｍ未満である時にプラズマ耐エッチング性の向上に役に立つ。例えば、セラミック工程部品は、一般的に焼結（ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）で形成され、このような焼結製品の表面粗さＲｚは５．０μｍ以上に形成されており、前記焼結製品表面の谷とピークを除去すると、焼結製品の表面粗さＲｚが５．０μｍ未満に減少することになり、谷とピークで展開されるプラズマエッチングを減少させることができる。上記のようなメカニズムは石英においても同様に現れる。アルミニウムなどの金属材料の工程部品の表面は一般的に一定のパターンまたは不規則な紋様で形成されて、表面粗さＲｚが５．０μｍ以上に形成されており、このような工程部品表面の谷とピーク（パターンまたは紋様）を除去すると工程部品の表面粗さＲｚが５．０μｍ未満に減少される。
また、前記工程部品本体の表面に形成されたセラミックコーティング膜表面のＲｚは２．０μｍ未満である時にプラズマ耐エッチング性の向上に役に立つ。例えば、図５の（ｃ）に示されるようにＹ２Ｏ３コセラミックパウダー噴射コーティング後、 Ｙ２Ｏ３コーティング膜の表面粗さＲｚが２．４９８〜３．２８９μｍで２．０μｍ以上の値に分布するように、コーティング膜表面のプラズマ耐エッチング性を向上させるために、必ずＹ２Ｏ３コーティング膜を形成した後に図７の（ｂ）に示すようにコーティング膜の表面粗さＲｚを２．０μｍ未満に形成すれば、コーティング膜表面の谷とピークで展開されるプラズマエッチングを減少させることができる。
従って、切削（ｃｕｔｔｉｎｇ）、グラインディング（ｇｒｉｎｄｉｎｇ）、ブラシング（ｂｒｕｓｈｉｎｇ）、研磨（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）、ラッピング（ｌａｐｐｉｎｇ）、化学的研磨などの手段で工程部品本体の表面またはコーティング膜表面から谷とピークを除去する時、Ｒｚ５．０μｍ（コーティング前の工程部品本体表面の表面粗さ）及びＲｚ２．０μｍ（コーティング膜の表面粗さ）を基準に表面処理作業の進行有無を決めることができる。
一方、工程部品の表面粗さを表現する代表的な方法は、図４に示すように表面粗さの測定探針が測定する任意の長さ（ｌ）でピークと谷の面積が同一になる中心線（ｃｅｎｔｅｒ ｌｉｎｅ；ｍｅａｎ ｌｉｎｅ）からピークと谷までの距離（ｈ）の算術平均の表面粗さ（ｓｕｒｆａｃｅ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）Ｒａ（= ｈ１＋ｈ２＋．．．＋ｈｌ）ｌｌ）または任意の長さ（ｌ）にかけて任意の基準線（ａｒｂｉｔｒａｒｙ ｄａｔｕｍ ｌｉｎｅ）からピークまでの５つの長さの合計平均値と谷までの５つの長さの合計平均値との差である表面粗さＲｚ（＝｛［Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４＋Ｐ５］／５｝−｛［Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３＋Ｖ４＋Ｖ５］／５｝）であるが、前記表面粗さの表現式から分かるように、前記Ｒａ（図４の（ａ））値よりはＲｚ（図４の（ｂ））値に評価することが工程部品表面の谷とピークに集中され展開されるプラズマエッチング性をより一層正確に評価することができる。なぜなら、Ｒｚ値が前記工程部品表面の彫られた程度にさらに敏感に測定されて反映された値であるからだ。ここで、Ｒｚ値はＲａ値よりも大きく示される。
一方、光学顕微鏡写真の分析基準は、次のとおりである。前記コーティング膜表面に対する光学顕微鏡写真を相対的明るさに応じて明部と暗部とに区分する時、前記暗部の面積を基準に明部の面積が１０％以上になる時にプラズマ耐エッチング性の向上に役に立つ。同様に、前記工程部品本体の表面に対する光学顕微鏡写真を相対的明るさに応じて明部と暗部とに区分する時、前記暗部の面積を基準に明部の面積が１０％以上になる時にプラズマ耐エッチング性の向上に役に立つ。
図１及び図２に示されるように、光学顕微鏡写真において明部（２０、４０）は前記谷とピークが組み合わせられた除去方法によって平らに整って光が反射されて明るく示されるものであり、明るい部分が多く示されると工程部品本体の表面または工程部品のセラミックコーティング膜表面が平らになったことを意味し、この場合に表面粗さＲｚが５．０μｍ未満の値（Ｒｚ値が小さいということ）を有し、プラズマ耐エッチング性が向上される。
以下では、工程部品のプラズマ耐エッチング性の強化処理方法について詳細に説明する。
２．工程部品のプラズマ耐エッチング性の強化処理方法
本発明は、表面粗さ測定区間内でピークと谷の面積が同一になる中心線（ｃｅｎｔｅｒ ｌｉｎｅ；ｍｅａｎ ｌｉｎｅ）と平行な任意の基準線（ａｒｂｉｔｒａｒｙ ｄａｔｕｍ ｌｉｎｅ）から前記表面粗さの測定区間内の最も深い谷５つ（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５）までの距離値の平均（（Ｖ１+ Ｖ２+ Ｖ３+ Ｖ４+ Ｖ５）／５）と最も高いピーク５つ（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５）までの距離値の平均の差に対する絶対値（［（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４＋Ｐ５）／５−（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３＋Ｖ４＋Ｖ５）／５］）と表現される表面粗さＲｚ値が５．０μｍ未満になるように前記工程部品本体の表面から谷とピークを一部または全体を除去するステップを提供する。
前記工程部品本体の表面とコーティング膜表面から谷とピークを除去する方法としては、 切削（ｃｕｔｔｉｎｇ）、グラインディング（ｇｒｉｎｄｉｎｇ）、ブラシング（ｂｒｕｓｈｉｎｇ）、研磨（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）、ラッピング（ｌａｐｐｉｎｇ）、化学的研磨のうちいずれか一つを適用するか、或いは二つ以上の方法を組み合わせて適用することができる。
前記ステップ（ｃ）は、０〜６０℃及び真空条件で前記セラミックパウダーを噴射することによってセラミックコーティング膜に亀裂と気孔が発生しないようにすることができる。前記セラミックパウダーとしては、Ｙ２Ｏ３、ＹＦ３、ＹＳＺ、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２及びＹＡｌＯ３のうちいずれか一つまたは二つ以上が混合されたものを適用することができる。
前記工程部品本体の表面（コーティング膜を形成する前）及びコーティング膜表面から谷とピークを除去した作業進行の有無、作業量などは表面粗さＲｚまたは光学顕微鏡写真分析によって決めることができる。
図３は表面粗さによるステップ進行を図式的に示したものである。
この場合は、前記ステップ（ｂ）で前記工程部品本体の表面粗さＲｚが５．０μｍ未満になるようにし、前記ステップ（ｄ）では前記コーティング膜の表面粗さＲｚが２．０μｍ未満になるように谷とピークを除去する作業を行なう。
即ち、前記ステップ（ｂ）では、工程部品本体の表面粗さＲｚを確認して、前記工程部品本体の表面粗さＲｚが５．０μｍ以上であれば、その表面粗さＲｚが５．０μｍ未満になるように工程部品本体の表面の谷とピークを除去する作業を行う。また、前記ステップ（ｄ）では、前記セラミックコーティング膜表面の表面粗さＲｚが２．０μｍ未満になるように工程部品セラミックコーティング膜表面の谷とピークを除去する。
さらに説明すると、図５及び図６に示すように、工程部品本体の表面粗さＲｚが５．０μｍ以上（図５の（ａ））であれば、図５の（ｂ）のようにピークと谷を一部分除去して工程部品の表面粗さＲｚを５．０μｍ未満に調節し、図５の（ｃ）のように前記セラミックパウダーを噴射コーティングして気孔と亀裂のないコーティング膜を形成すれば、工程部品のセラミックコーティング膜の表面粗さＲｚが２．０μｍ以上に形成される。ここで、さらに前記コーティング膜表面を図７の（ｂ）のようにコーティング膜の表面粗さＲｚを２．０μｍ未満に谷とピークを除去すると、図５の（ｃ）に示されたものよりもプラズマ耐エッチング性が遥かに大きくなる。
また、図７（ａ）状態でコーティング膜が形成されたものは、図５の（ｂ）状態でコーティング膜が形成されたものよりもプラズマ耐エッチング性が遥かに大きくなり、図７（ａ）のようにＲｚが５．０μｍ未満の小さな値に示される場合、図７の（ｂ）のようにコーティング膜が形成された後にコーティング膜のＲｚが２．０μｍ未満になると、前記工程部品のコーティング膜はプラズマ耐エッチング性がより一層大きくなる。
例えば、図７に示すように本発明によりコーティング前の工程部品本体の表面及びコーティング後の工程部品コーティング膜の谷とピークが除去された工程部品コーティング膜のプラズマ耐エッチング性が、上述した特許文献５及び特許文献６によりコーティング前の工程部品表面の谷とピークが除去されていない状態でイットリアコーティング膜が形成されたコーティング膜のプラズマ耐エッチング性よりも５０％以上良いという意味である。即ち、特許文献６による工程部品がプラズマに晒されて６，０００時間を使用することができれば、本発明に係る工程部品は１２，０００時間以上プラズマに晒されて使用できるという意味である。
従って、工程部品のプラズマ耐エッチング性を向上させるためには、セラミックコーティング前の工程部品表面粗さＲｚが最も小さな値になるよう工程部品表面の谷とピークを除去しなければならない。また、セラミックコーティング後にもコーティング膜表面の谷とピークを除去してセラミックコーティング膜の表面粗さＲｚ値を最も小さくしなければならない。なぜなら、コーティング前の工程部品表面粗さＲｚ及びコーティング後の工程部品セラミックコーティング膜の表面粗さＲｚが小さければ小さいほどプラズマ耐エッチング性が大きくなるからである。ただ、工程部品の表面及びコーティング膜のＲｚ値を無限大に小さくすることができない理由は、工程部品の表面処理時間及び工程部品のコーティング膜厚（初期厚）を無限大に大きくすることができないからである。従って、コーティング前の工程部品本体の表面状態及びコーティング後のセラミックコーティング膜厚を考慮して表面粗さＲｚ値を調節しなければならない。
一方、図９及び図１０に示すように、セラミック表面にブラストを施してから溶射コーティング方法を利用してセラミックコーティングを施した後、コーティング膜表面の表面粗さＲｚを測定した結果、２７，５７４〜３４，７０８μｍ値と示されたが、前記本発明に係る図７及び図８に示すように工程部品のセラミックコーティング膜の表面粗さＲｚ値が０．１１３〜０．１６９μｍと測定されるものと対照的に示される。従って、本発明の方法によって形成された工程部品は、非常に良好なプラズマ耐エッチング性を示す。
一方、前記工程部品本体の表面粗さＲｚが５．０μｍ未満の場合には、前記ステップ（ｂ）を省略し、次のステップを順次行なうことができる。
表面粗さＲｚの確認によるステップ進行と対比される方法として、図１１は光学顕微鏡写真分析によるステップ進行を図式的に示したものである。
この場合には、前記ステップ（ｂ）で前記工程部品本体表面の光学顕微鏡写真を相対的明るさに応じて明部と暗部とに区分して、前記暗部の面積（Ｘ）を基準に明部の面積（Ｙ）が１０％以上になるようにし、前記ステップ（ｄ）では前記コーティング膜表面の光学顕微鏡写真を相対的明るさに応じて明部と暗部とに区分して、前記暗部の面積を基準に明部の面積が１０％以上になるようにする。
詳細には、図１に示すように前記工程部品本体（コーティング膜を形成する前）の表面を撮影した光学顕微鏡写真で｛明部２０の面積（Ｙ）／暗部１０の面積（Ｙ）｝、即ちＹ／Ｘが１０％未満であるかを確認し、１０％未満であれば１０％以上になるように工程部品本体表面の谷とピークを除去することができる。また、図２に示すように工程部品のセラミックコーティング膜表面を示す光学顕微鏡写真で｛明部４０の面積（Ｙ）／暗部３０の面積（Ｘ）｝、即ちＹ／Ｘが１０％以上であるかを確認し、１０％以上になるように工程部品のセラミックコーティング膜表面の谷とピークを除去してプラズマ耐エッチング性を向上させることができる。
ここで、前記工程部品本体の表面Ｙ／Ｘが１０％以上であれば、前記ステップ（ｂ）を省略し、次のステップに進むことができる。
本発明の方法によって窒化アルミニウム（ＡｌＮ）表面の谷とピークを一部分除去して表面粗さＲｚを５．０μｍ未満に形成（図１２の（ａ））した後、Ｙ２Ｏ３セラミックパウダーを噴射コーティングして窒化アルミニウム表面にコーティング膜を形成した後、前記コーティング膜の表面粗さＲｚが２．０μｍ未満になるようにコーティング膜の谷とピークを除去すると（図１２の（ｂ））プラズマ耐エッチング性を向上させることができる。
また、表面粗さＲｚが０．０９７〜０．１３５μｍに分布する石英表面（図１４の（ａ））にＹ２Ｏ３セラミックパウダーを噴射コーティングしてコーティング膜を形成すれば、前記コーティング膜の表面粗さＲｚは、２．１０３〜２．３１１μｍ（図１４の（ｂ））でＲｚ値が２．０μｍ以上に分布するが、前記Ｒｚ値が２．０μｍ以上のコーティング膜表面の谷とピークを除去することによってコーティング膜の表面粗さＲｚ値を２．０μｍ未満に調節（図１４の（ｃ）は表面粗さＲｚが０．２５４〜０．３８９μｍ）すれば、工程部品のセラミックコーティング膜のプラズマ耐エッチング性を向上させることができる。
以上、本発明について図面を参照して説明したが、本発明の要旨を外さない範囲内で多少の修正及び変形は可能であり、様々な分野において使用されることもできる。よって、本発明の請求の範囲は、本件発明の真正な範囲内に属する修正及び変形を含む。
本発明は、工程部品に対するセラミックパウダーコーティング前とコーティング後の表面（工程部品本体の表面及びコーティング膜の表面）の谷とピークの除去によってプラズマ耐エッチング性を向上させる方法と、これによりプラズマ耐エッチング性が向上された工程部品に関するもので、半導体またはディスプレイ製造装置の工程部品がプラズマに晒されてエッチングされる問題を解決する。
１０：倍率１，２００倍の光学顕微鏡写真に示されたアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）セラミック表面の谷部分（写真には暗い部分で表示される）
２０：倍率１，２００倍の光学顕微鏡写真に示されたアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）セラミック表面のピーク部分が除去された部分（写真には明るい部分で表示される）
３０：倍率１，２００倍の光学顕微鏡写真に示されたアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）セラミック表面に形成されたＹ２Ｏ３コーティング膜の谷部分（写真には暗い部分で表示される）
４０：倍率１，２００倍の光学顕微鏡写真に示されたアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）セラミック表面に形成されたＹ２Ｏ３コーティング膜のピークが除去された部分（写真には明るい部分で表示される）

Claims (12)

  1. プラズマに晒される半導体またはディスプレイ製造装置の工程部品であって、
    表面粗さの測定区間内でピーク（Ｐｅａｋ）と谷（ｖａｌｌｅｙ）の面積が同一になる中心線（ｃｅｎｔｅｒ ｌｉｎｅ；ｍｅａｎ ｌｉｎｅ）と平行な任意の基準線（ａｒｂｉｔｒａｒｙ ｄａｔｕｍ ｌｉｎｅ）から前記表面粗さの測定区間内の最も深い谷５つ（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５）までの距離値の平均（（Ｖ１+ Ｖ２+ Ｖ３+ Ｖ４+ Ｖ５）／５）と最も高いピーク５つ（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５）までの距離値の平均の差に対する絶対値（［（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４＋Ｐ５）／５−（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３＋Ｖ４＋Ｖ５）／５］）と表現される表面粗さＲｚ値が５．０μｍ未満になるように谷とピークを一部または全体を除去した状態の工程部品本体の表面にセラミックコーティング膜が形成され、前記コーティング膜表面に存在する谷とピークを一部または全部を除去した
    ことを特徴とするプラズマ耐エッチング性が向上された工程部品。
  2. 前記コーティング膜は、Ｙ２Ｏ３（ｙｔｔｒｉａ）、ＹＦ３（ｙｔｔｒｉｕｍ ｆｌｕｏｒｉｄｅ）、ＹＳＺ（Ｙ２Ｏ３ ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ ＺｒＯ２）、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９（ＹＡＭ）、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）及びＹＡｌＯ３（ＹＡＰ）のうちいずれか一つ以上で組成された
    請求項１に記載のプラズマ耐エッチング性が向上された工程部品。
  3. 前記コーティング膜は、気孔と割れがない
    請求項１に記載のププラズマ耐エッチング性が向上された工程部品。
  4. 前記コーティング膜の表面粗さＲｚ値が２．０μｍ未満である
    請求項１に記載のプラズマ耐エッチング性が向上された工程部品。
  5. 前記コーティング膜表面に対する光学顕微鏡写真を相対的明るさに応じて明部と暗部とに区分する時、前記暗部の面積を基準に明部の面積が１０％以上になるように構成される
    請求項１に記載のプラズマ耐エッチング性が向上された工程部品。
  6. 前記本体表面に対する光学顕微鏡写真を相対的明るさに応じて明部と暗部とに区分する時、前記暗部の面積を基準に明部の面積が１０％以上になるように構成される
    請求項５に記載のプラズマ耐エッチング性が向上された工程部品。
  7. 前記工程部品はセラミック、石英（ｑｕａｒｔｚ）、金属材料、ポリマー（ｐｏｌｙｍｅｒ）のうちいずれか一つ以上から成る
    請求項１ないし６のいずれかに記載のプラズマ耐エッチング性が向上された工程部品。
  8. プラズマに晒される半導体またはディスプレイ製造装置の工程部品のプラズマ耐エッチング性を向上させる方法であって、
    （ａ）工程部品を準備するステップと、
    （ｂ）表面粗さの測定区間内でピークと谷の面積に同一になる中心線（ｃｅｎｔｅｒ ｌｉｎｅ；ｍｅａｎ ｌｉｎｅ）と平行な任意の基準線（ａｒｂｉｔｒａｒｙ ｄａｔｕｍ ｌｉｎｅ）から前記表面粗さの測定区間内の最も深い谷５つ（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５）までの距離値の平均（（Ｖ１+ Ｖ２+ Ｖ３+ Ｖ４+ Ｖ５）／５）と最も高いピーク５つ（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５）までの距離値の平均の差に対する絶対値（［（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４＋Ｐ５）／５−（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３＋Ｖ４＋Ｖ５）／５］）と表現される表面粗さＲｚ値が５．０μｍ未満になるように前記部品本体の表面から谷とピークを一部または全体を除去するステップと、
    （ｃ）前記工程部品本体の表面にセラミックコーティング膜を形成させるステップと、及び
    （ｄ）前記コーティング膜表面から谷とピークを一部または全部を除去するステップと、を含む
    ことを特徴とする工程部品のプラズマ耐エッチング性の強化処理方法。
  9. 前記ステップ（ｄ）は、前記コーティング膜の表面粗さＲｚの値が２．０μｍ未満になるようにする
    請求項８に記載の工程部品のプラズマ耐エッチング性の強化処理方法。
  10. 前記ステップ（ｂ）は、前記工程部品本体表面の光学顕微鏡写真を相対的明るさに応じて明部とに暗部とに区分して、前記暗部の面積を基準に明部の面積が１０％以上になるようにし、
    前記ステップ（ｄ）は、前記コーティング膜表面の光学顕微鏡写真を相対的明るさに応じて明部と暗部とに区分して、前記暗部の面積を基準に明部の面積が１０％以上になるようにする
    請求項８に記載の工程部品のプラズマ耐エッチング性の強化処理方法。
  11. 前記工程部品本体の表面とコーティング膜表面から谷とピークを除去する方法として、切削（ｃｕｔｔｉｎｇ）、グラインディング（ｇｒｉｎｄｉｎｇ）、ブラシング（ｂｒｕｓｈｉｎｇ）、研磨（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）、ラッピング（ｌａｐｐｉｎｇ）、化学的研磨のうちいずれか一つ以上の方法を適用する
    請求項８ないし１０のいずれかに記載の工程部品のプラズマ耐エッチング性の強化処理方法。
  12. 前記ステップ（ｃ）は、０〜６０℃及び真空条件でＹ２Ｏ３（ｙｔｔｒｉａ）、ＹＦ３（ｙｔｔｒｉｕｍ ｆｌｕｏｒｉｄｅ）、ＹＳＺ（Ｙ２Ｏ３ ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ ＺｒＯ２）、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９（ＹＡＭ）、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）及びＹＡｌＯ３（ＹＡＰ）のうちいずれか一つ以上が混合されたセラミックパウダーを噴射してコーティング膜を形成させる
    請求項８に記載の工程部品のプラズマ耐エッチング性の強化処理方法。
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