KR102071944B1 - Plasma resistant dense ceramic coating film and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내플라즈마용 세라믹스를 위한 용융코팅법을 이용한 치밀 세라믹 코팅막의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 YAS계(Y2O3-Al2O3-SiO2) 프릿을 이용한 세라믹 코팅막 형성방법에 있어서, Y2O3, Al2O3, SiO2 또는 그들의 전구체를 용융하여 유리 프릿을 제조하는 단계; 제조된 YAS계 유리 프릿을 세라믹 기지 위에 도포한 후 유리 프릿의 연화점 온도부터 유리 프릿 제조 온도 사이의 온도에서 용융시켜 세라믹 코팅막을 형성하는 단계; 및 상기 세라믹 코팅막이 형성된 세라믹 기지를 재열처리하는 단계;를 포함하며, 상기 프릿의 평균입경(D50)이 20㎛ ~ 60㎛인 것을 특징으로 하는 내플라즈마용 치밀 세라믹 코팅막의 제조방법을 제공한다.The present invention relates to a method of manufacturing a dense ceramic coating film using a melt coating method for ceramics for plasma, and more specifically, to forming a ceramic coating film using a YAS-based (Y 2 O 3 -Al 2 O 3 -SiO 2 ) frit. A method comprising: melting a glass of Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , SiO 2 or their precursors to produce a glass frit; Coating the prepared YAS-based glass frit on a ceramic base and then melting at a temperature between a softening point temperature of the glass frit and a glass frit manufacturing temperature to form a ceramic coating film; And reheating the ceramic matrix on which the ceramic coating film is formed; and wherein the frit has an average particle diameter (D 50 ) of 20 μm to 60 μm. .

Description

내플라즈마용 치밀 세라믹 코팅막 및 그의 제조방법{Plasma resistant dense ceramic coating film and manufacturing method thereof}Plasma resistant dense ceramic coating film and manufacturing method thereof

본 발명은 내플라즈마용 세라믹스를 위한 용융코팅법을 이용한 치밀 세라믹 코팅막의 제조 방법에 관한 것으로서, 용융코팅용 소재인 YAS계(Y2O3-Al2O3-SiO2) 프릿의 평균입경을 제어하고, 용융코팅시 코팅온도의 제어를 통해 코팅막 내의 기공율을 제어하여 치밀한 내플라즈마용 세라믹 코팅막의 제조방법을 제공한다.The present invention relates to a method for producing a dense ceramic coating film using a melt coating method for ceramics for plasma resistance, the average particle diameter of the YAS-based (Y 2 O 3 -Al 2 O 3 -SiO 2 ) frit as a material for the melt coating The present invention provides a method for producing a compact ceramic coating film for controlling plasma by controlling the porosity in the coating film by controlling the coating temperature during melt coating.

반도체 제조공정에서 초미세선폭화가 요구됨에 따라 플라즈마 공정이 진행되는 챔버에서 오염입자의 발생을 저감하는 것이 매우 중요한 주제가 되고 있다. 일반적으로 플라즈마 공정은 화학적으로 활성이 높은 라디칼을 생성하여 소재와의 화학적 반응을 촉진시킬 뿐만 아니라 플라즈마에 의하여 해리된 양이온이 소재의 표면에 입사하여 반응을 촉진시키고, 소재의 물리적인 식각을 동반하게 된다.As ultrafine wire width is required in the semiconductor manufacturing process, it is very important to reduce the generation of contaminant particles in the chamber in which the plasma process is performed. In general, the plasma process generates chemically active radicals to promote chemical reactions with the material, and the cations dissociated by the plasma enter the surface of the material to facilitate the reaction, and accompanied by physical etching of the material. do.

이러한 플라즈마 식각 공정에서 오염입자의 발생을 저감하기 위하여 플라즈마에 대하여 반응성이 낮은, 즉 내플라즈마성이 우수한 소재의 채택이 광범위하게 이루어지고 있다. In order to reduce the generation of contaminant particles in the plasma etching process, a material having low reactivity to the plasma, that is, excellent plasma resistance has been widely adopted.

본 발명에서 개발하고자 하는 부품은 반도체 칩(chip)의 생산 수율을 결정하는 반도체 플라즈마 에칭(Asher) 공정 장비의 챔버 내부를 이루고 있는 소모성 세라믹 핵심부품이며, 현재 반도체 장비의 핵심부품 소재로는 세라믹(Al2O3, SiC, AlN, Y2O3 등), Quartz, Silicon 등이 사용 되고 있고, 최근에는 내플라즈마성이 우수한 Y2O3가 일부 채택되고 있는 추세이다.The component to be developed in the present invention is a core component of the consumable ceramic which forms the inside of the chamber of the semiconductor plasma etching (Asher) process equipment for determining the production yield of the semiconductor chip. Al 2 O 3 , SiC, AlN, Y 2 O 3, etc.), quartz, silicon, etc. are used, and recently, Y 2 O 3 , which has excellent plasma resistance, is being adopted.

다만, Y2O3가 우수한 내플라즈마성을 보여주는 소재임에는 분명하나, 매우 고가이므로 최근에는 Y2O3와 Al2O3 사이의 대표적인 화합물인 Y3Al5O12에 대한 연구가 진행되기도 하였고, 재료에 투입되는 비용을 절감하기 위하여 벌크상이 아닌 코팅상의 내플라즈마 소재를 이용하는 방법도 도출된 바 있다.However, it is obvious that Y 2 O 3 is a material showing excellent plasma resistance, but since it is very expensive, a study on Y 3 Al 5 O 12 , which is a representative compound between Y 2 O 3 and Al 2 O 3 , has recently been conducted. In order to reduce the cost to the material, a method of using a plasma-resistant material in a coating rather than bulk has also been derived.

코팅상의 내플라즈마 소재와 관련하여 일반적으로 적용되는 용사코팅의 경우 모재에 기공을 발생시키는 문제점이 있다. 또한, 용융입자가 급냉하면서 생긴 Splat이 매우 약한 결합력으로 생성되어 있어 플라즈마 식각공정에서 코팅박리가 일어나고 그에 따른 입자탈락으로 인한 공정상의 오염을 야기시킬 수 있는 문제점또한 발생한다. In the case of the spray coating generally applied in relation to the plasma material resistant to coating, there is a problem of generating pores in the base material. In addition, the splat produced by quenching the molten particles is generated with a very weak bonding force, the coating peeling occurs in the plasma etching process and there is also a problem that can cause the process contamination due to particle dropping accordingly.

또한, 코팅의 방법에 있어서는 용사방법 이외에도 에어로졸 증착, 스퍼터링, 전자빔증착법, 열증착법, 레이저증착법 등을 들 수 있으나, 이러한 코팅기술은 모두 용사코팅과 마찬가지로 박리가 쉽게 일어난다는 문제점이 있고 고가의 장치를 별도로 필요로 하여 제작단가를 상승시키는 요인으로 작용할 수 있는 문제점이 있다.In addition, the coating method may include aerosol deposition, sputtering, electron beam deposition, thermal deposition, laser deposition, etc. in addition to the spraying method. There is a problem that can act as a factor to increase the production cost required separately.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 위와 같은 문제점을 가진 코팅 방법에서 벗어나서 용융 코팅방법을 적용하였으며, 용융 코팅방법에 의해 모재에 내플라즈마용 유리 프릿을 코팅함으로써 코팅방법을 단순화하였고, 특히 단순한 코팅방법의 사용으로 설비의 최소화가 가능하면서도 동시에 내플라즈마 유리를 모재로 용이하게 침투시킴으로써 모재와 계면간 결합력이 강화된 내플라즈마용 코팅층의 치밀성을 확보하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above-described problems, the present invention is applied to the melt coating method away from the coating method having the above problems, the coating method by coating the glass frit for plasma resistant to the base material by the melt coating method In particular, the use of a simple coating method can be minimized, and at the same time, the plasma glass easily penetrates into the base material, and thus, the purpose of securing the compactness of the coating layer for plasma-resistant strengthened bonding strength between the base material and the interface.

또한, 본 발명은 유리 프릿의 입도, 코팅온도 등 각종 공정변수를 제어함으로써 세라믹 기지에 코팅하였을 때, 보다 치밀한 코팅막을 형성할 수 있도록 하는 것을 다른 목적으로 한다.In addition, another object of the present invention is to enable a more dense coating film when coated on a ceramic substrate by controlling various process variables such as the particle size, coating temperature of the glass frit.

본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여, YAS계(Y2O3-Al2O3-SiO2) 프릿을 이용한 세라믹 코팅막 형성방법에 있어서, Y2O3, Al2O3, SiO2 또는 그들의 전구체를 용융하여 유리 프릿을 제조하는 단계; 제조된 YAS계 유리 프릿을 세라믹 기지 위에 도포한 후 유리 프릿의 연화점 온도부터 유리 프릿 제조 온도 사이의 온도에서 용융시켜 세라믹 코팅막을 형성하는 단계; 및 상기 세라믹 코팅막이 형성된 세라믹 기지를 재열처리하는 단계;를 포함하며, 상기 프릿의 평균입경(D50)이 수㎛ ~ 60㎛인 것을 특징으로 하는 내플라즈마용 치밀 세라믹 코팅막의 제조방법을 제공한다.The present invention, in order to achieve the above object, in the method of forming a ceramic coating film using a YAS-based (Y 2 O 3 -Al 2 O 3 -SiO 2 ) frit, Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , SiO 2 or Melting their precursors to produce a glass frit; Coating the prepared YAS-based glass frit on a ceramic base and then melting at a temperature between a softening point temperature of the glass frit and a glass frit manufacturing temperature to form a ceramic coating film; And reheating the ceramic matrix on which the ceramic coating film is formed; and wherein the frit has a mean particle diameter (D 50 ) of several μm to 60 μm. .

상기 유리 프릿의 연화점 온도부터 유리 프릿 제조 온도 사이의 온도는 30분 내지 2시간 동안 용융시키는 것이 바람직하다.The temperature between the softening point temperature of the glass frit and the glass frit manufacturing temperature is preferably melted for 30 minutes to 2 hours.

상기 세라믹 기지는 소결 알루미나인 것이 바람직하다.It is preferable that the said ceramic base is sintered alumina.

상기 Y2O3, Al2O3, SiO2의 함량은 각각, 세가지 성분의 합산을 기준으로 15 mol% 내지 40 mol%, 10 mol% 내지 50 mol%, 30 mol% 내지 60 mol%인 것이 바람직하다.The content of the Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , SiO 2 is 15 mol% to 40 mol%, 10 mol% to 50 mol%, 30 mol% to 60 mol%, respectively, based on the sum of the three components. desirable.

상기 세라믹 코팅막의 기공량을 조절하기 위하여 코팅된 상태에서 코팅 온도 내지 코팅 온도 보다 100℃ 높은 온도의 범위에서 유지하는 것이 바람직하다.In order to control the pore amount of the ceramic coating film, it is preferable to maintain the coating temperature in a range of 100 ° C. higher than the coating temperature in the coated state.

상기 코팅 온도의 상한은 유리 프릿의 제조온도인 것이 바람직하다.The upper limit of the coating temperature is preferably the manufacturing temperature of the glass frit.

또한, 본 발명은 전술한 제조방법에 의하여 제조되며, 프릿의 평균입경(D50)이 수㎛ ~ 60㎛이고, 0% 초과 6% 이하의 기공율을 갖는 것을 특징으로 하는 내플라즈마용 치밀 세라믹 코팅막을 제공한다.In addition, the present invention is prepared by the above-mentioned manufacturing method, the frit-resistant dense ceramic coating film, characterized in that the average particle diameter (D 50 ) of the frit has a porosity of more than 0% and less than 6% To provide.

이상과 같은 본 발명에 따르면, 용융코팅방법이므로 입경이 균일하고 구형인 일반적인 코팅용 분말과 달리 불규칙적인 형상 및 넓은 분포의 입도분포를 가지는 세라믹분말로도 코팅이 충분히 가능하다는 측면에서 공정부분에서 유리한 효과가 기대된다.According to the present invention as described above, it is advantageous in the process part in view of the melting coating method is possible to coating even a ceramic powder having a particle size distribution of irregular shape and wide distribution, unlike the general coating powder having a uniform and spherical particle size The effect is expected.

또한, 통상적으로 사용되는 코팅방법과 달리 용융코팅방법을 적용함으로써 코팅막의 치밀성이 높고 모재와의 계면결합력이 강하여 내플라즈마용 코팅막으로서 유리한 효과가 기대된다.In addition, unlike the coating method commonly used, by applying the melt coating method, the coating film has high density and strong interfacial bonding force with the base material, and thus a favorable effect as a coating film for plasma is expected.

또한, 코팅을 위한 고가의 장치가 별도로 필요하지 않고, 프릿의 입도조절과 열처리 조건제어만을 통해 코팅막의 기공크기, 기공분포 및 기공율을 다양하게 조절할 수 있어 경제적인 측면에서 유리한 효과가 기대된다.In addition, an expensive device for coating is not required separately, and the pore size, pore distribution, and porosity of the coating film can be variously controlled only by controlling the size of the frit and controlling the heat treatment conditions, and thus an advantageous effect is expected in an economic aspect.

도 1은 평균 입경(D50) 52.652㎛의 유리 프릿을 1500℃에서 코팅한 후 나타낸 미세조직 현미경 사진이다.
도 2는 평균 입경(D50) 20.134㎛의 유리 프릿을 1500℃에서 코팅한 후 나타낸 미세조직 현미경 사진이다.
도 3은 평균 입경(D50) 1.669㎛의 유리 프릿을 1500℃에서 코팅한 후 나타낸 미세조직 현미경 사진이다.
도 4는 평균 입경(D50) 52.652㎛의 유리 프릿을 1550℃에서 코팅한 후 나타낸 미세조직 현미경 사진이다.
도 5는 평균 입경(D50) 20.134㎛의 유리 프릿을 1550℃에서 코팅한 후 나타낸 미세조직 현미경 사진이다.
도 6은 평균 입경(D50) 1.669㎛의 유리 프릿을 1550℃에서 코팅한 후 나타낸 미세조직 현미경 사진이다.
도 7은 평균 입경(D50) 52.652㎛의 유리 프릿을 1600℃에서 코팅한 후 나타낸 미세조직 현미경 사진이다.
도 8은 평균 입경(D50) 20.134㎛의 유리 프릿을 1600℃에서 코팅한 후 나타낸 미세조직 현미경 사진이다.
도 9는 평균 입경(D50) 1.669㎛의 유리 프릿을 1600℃에서 코팅한 후 나타낸 미세조직 현미경 사진이다.
도 10은 코팅 온도 및 평균입경에 따른 코팅막 미세조직을 비교하여 나타낸 사진이다.
도 11은 YAS 프릿 평균입경에 따른 코팅 후 평균 기공 크기를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 12는 평균 입경(D50) 50.652㎛의 유리 프릿을 1600℃에서 코팅한 후 나타낸 미세조직 현미경 사진으로서, 코팅두께는 1327.5㎛로 측정된 것이다.
도 13은 이미지 분석을 통한 YAS계 프릿(D50=52.652㎛) 1600℃ 코팅 후 코팅막 기공율을 분석하여 사진으로 나타낸 것이다.
1 is a microstructure micrograph shown after coating a glass frit having an average particle diameter (D 50 ) of 52.652 μm at 1500 ° C. FIG.
FIG. 2 is a microstructure micrograph showing a glass frit having an average particle diameter (D 50 ) of 20.134 μm after coating at 1500 ° C. FIG.
Figure 3 is a microstructure micrograph shown after coating a glass frit with an average particle diameter (D 50 ) 1.669㎛ at 1500 ℃.
Figure 4 is a microstructure micrograph shown after coating a glass frit with an average particle diameter (D 50 ) 52.652㎛ at 1550 ℃.
Figure 5 is a microstructure micrograph shown after coating a glass frit with an average particle diameter (D 50 ) of 20.134㎛ at 1550 ℃.
6 is a microstructure micrograph showing the glass frit having an average particle diameter (D 50 ) of 1.669 μm after coating at 1550 ° C. FIG.
FIG. 7 is a microstructure micrograph of a glass frit having an average particle diameter (D 50 ) of 52.652 μm after coating at 1600 ° C. FIG.
FIG. 8 is a microstructure micrograph of the glass frit having an average particle diameter (D 50 ) of 20.134 μm after coating at 1600 ° C. FIG.
FIG. 9 is a microstructure micrograph of the glass frit having an average particle diameter (D 50 ) of 1.669 μm after coating at 1600 ° C. FIG.
10 is a photograph showing a comparison of the coating film microstructure according to the coating temperature and the average particle diameter.
11 is a graph showing the average pore size after coating according to the YAS frit average particle diameter.
12 is a microstructure micrograph showing a glass frit having an average particle diameter (D 50 ) of 50.652 μm after coating at 1600 ° C., with a coating thickness of 1327.5 μm.
13 is a photograph showing the analysis of the porosity of the coating film after coating the YAS frit (D 50 = 52.652㎛) 1600 ℃ through image analysis.

이하에서는 본 발명을 바람직한 실시예 및 첨부되는 도면을 기초로 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments and the accompanying drawings.

- 출발원료-Starting material

본 발명의 목적을 달성하기 위하여 출발원료로서 Y2O3, Al2O3, SiO2 또는 그들의 전구체를 용융하여 유리 프릿을 제조하였으며, 이를 위한 Y2O3, Al2O3, SiO2의 함량은 각각, 세가지 성분의 합산을 기준으로 15 mol% 내지 40 mol%, 10 mol% 내지 50 mol%, 30 mol% 내지 60 mol%인 것이 바람직하다. 이 범위를 벗어나는 경우에는 불안정한 YAS가 생성되거나 YAS의 생성이 어려우므로, 위 범위는 그 임계적 의의가 있다. As a starting material in order to achieve the object of the present invention of the Y 2 O 3, Al 2 O 3, SiO 2 , or by melting their precursors was prepared a glass frit, Y 2 O therefor 3, Al 2 O 3, SiO 2 The content is preferably 15 mol% to 40 mol%, 10 mol% to 50 mol%, and 30 mol% to 60 mol%, based on the sum of the three components, respectively. If it is out of this range, the unstable YAS is generated or it is difficult to generate the YAS, so the above range is of critical significance.

- 용융코팅방법-Melt coating method

제조된 YAS계 유리 프릿을 소결 알루미나 세라믹스 위에 도포한 후 유리 프릿의 연화점 온도부터 프릿 제조 온도 사이의 온도에서 30분 내지 2시간 동안 용융시켜 세라믹 코팅막을 제조하며, 재열처리를 통해 코팅막의 내플라즈마성, 내박피성 등 내구성 향상과 함께 치밀성 향상이 가능하다. 도포방법은 페이스트와 분말을 그대로 도포하는 등 모든 방법이 가능하다. The prepared YAS-based glass frit is coated on sintered alumina ceramics, and then melted at a temperature between the softening point temperature of the glass frit and the frit manufacturing temperature for 30 minutes to 2 hours to prepare a ceramic coating film. Plasma resistance of the coating film through reheat treatment In addition to improving durability, such as peeling resistance, compactness can be improved. The coating method can be any method such as applying the paste and powder as it is.

여기서, 프릿의 연화점 미만의 온도에서 용융코팅 시킬 경우, 프릿이 충분히 용융되지 않고 점도가 높아 용융유리 계면흡수가 불가하게 되며, 프릿 제조온도를 초과하는 온도에서 시행할 경우, 프릿 융액이 모두 모재 내부로 흡수되어 표면에 코팅층을 형성하지 않게 된다. 따라서, 위 범위에서 그 임계적 의의가 있다. 이 때 흡수되는 깊이는 최초 도포량, 온도 및 유지시간에 비례하므로, 2시간 이상 흡수될 경우 모재 내로의 흡수가 과량 발생하여 모재의 벤딩이 발생할 수도 있다.Here, when melt coating at a temperature below the softening point of the frit, the frit is not sufficiently melted and the viscosity is high, so that the absorption of the molten glass interface is impossible, and when the frit melt is carried out at a temperature exceeding the frit manufacturing temperature, the frit melt is all inside the base material. As it is absorbed into, it does not form a coating layer on the surface. Therefore, there is a critical significance in the above range. At this time, the absorbed depth is proportional to the initial coating amount, temperature and holding time, and when absorbed for 2 hours or more, excessive absorption into the base material may occur and bending of the base material may occur.

- 치밀코팅막 제어-Dense coating film control

용융 코팅법으로 코팅막을 제조할 경우 기공이 형성되는 원인은 아래와 같다. 프릿이 완전히 녹은 상태가 된 시점의 융액 중에는 프릿이 녹을 때 들어간 공기에 의해 미세한 기포가 다수 함유되어 있다. 이러한 기포가 냉각 중에 고립되어 기공으로 형성되며, 이를 제거하기 위해선 기포 생성을 억제하거나 생성된 기포를 제거하기 위한 공정설계가 필요하다.When the coating film is prepared by the melt coating method, the pores are formed as follows. The melt at the time when the frit is completely melted contains many fine bubbles due to the air that enters when the frit melts. Such bubbles are isolated during cooling to form pores, and in order to remove the bubbles, a process design for suppressing bubble generation or removing bubbles is required.

본 발명의 목적 역시 YAS계 치밀코팅막을 제조하기 위한 것으로 기포 생성을 억제하고, 생성된 기포를 제거하기 위한 방안으로 소결 알루미나 세라믹스 위에 도포되는 YAS계 프릿의 충진율을 향상하거나 융액의 점도를 제어하여 치밀 코팅층을 제조하고자 하였다. It is also an object of the present invention to manufacture a YAS-based dense coating film to suppress the formation of bubbles and to remove the bubbles generated by improving the filling rate of the YAS frit applied on sintered alumina ceramics or by controlling the viscosity of the melt To prepare a coating layer.

YAS계 프릿의 충진율을 향상하는 방법으로 프릿의 입도제어가 유용한 방법이며, 치밀코팅막 제조에는 프릿의 평균입경(D50)이 20㎛ ~ 60㎛ 인 것이 용이하다.The method of improving the filling rate of the YAS frit is a useful method for controlling the size of the frit, and it is easy for the dense coating film to have an average particle diameter (D 50 ) of 20 μm to 60 μm.

20㎛ 이하 일 경우, 기공의 크기는 줄어드나 기공의 분포 면적이 증가하게 되고, 60㎛ 이상의 경우 프릿 도포에 불리하다. 따라서 위 수치범위에서 그 임계적 의의가 있다.In the case of 20 μm or less, the pore size decreases but the pore distribution area increases, and in the case of 60 μm or more, it is disadvantageous for frit coating. Therefore, there is a critical significance in the above numerical range.

제조된 YAS계 유리 프릿의 분쇄를 통한 입도제어는 바스켓 밀, 비드밀, 텀블링 밀, 유성구 볼밀 등 다양한 분쇄 방법을 통해 제어할 수 있으며, 입도제어 외에도 일축가압성형, 냉간정수압성형 등 모든 방법을 추가적으로 사용하여 프릿의 충진율 향상이 가능하다.The particle size control through the grinding of the manufactured YAS glass frit can be controlled through various grinding methods such as basket mill, bead mill, tumbling mill, planetary ball mill, etc.In addition to particle size control, all methods including uniaxial pressure molding and cold hydrostatic molding are additionally added. It is possible to improve the filling rate of the frit.

융액의 점도제어는 코팅 온도의 제어가 바람직하고 용이하며, 코팅막의 경우, 프릿의 코팅온도 또는 코팅온도 보다 100℃ 높은 온도에서 용융했을 때 가장 치밀한 코팅막을 형성할 수 있다. 프릿의 코팅온도 이하의 경우, 점도의 증가로 인해 침투가 불리하여 계면접착력 증가에 악영향을 미치게 되고, 코팅온도보다 100℃ 초과할 경우, 프릿이 모재로 과량 침투되어 모재의 변형 및 파괴를 일으키거나 코팅막의 두께가 현저히 낮아지게 된다. 여기서, 코팅온도는 유리 프릿의 연화점 내지 유리 프릿의 제조온도이며, 여기서 유리 프릿의 제조온도는 유리의 용융온도 이상이어야 한다. Viscosity control of the melt is preferable and easy to control the coating temperature, in the case of the coating film can form the most dense coating film when melted at 100 ℃ higher than the coating temperature or coating temperature of the frit. Below the coating temperature of the frit, the penetration increases due to the increase in viscosity, which adversely affects the increase in interfacial adhesion. If the coating temperature exceeds 100 ° C, the frit is excessively penetrated into the base material, causing deformation and destruction of the base material. The thickness of the coating film is significantly lowered. Here, the coating temperature is the softening point of the glass frit to the manufacturing temperature of the glass frit, wherein the manufacturing temperature of the glass frit should be equal to or higher than the melting temperature of the glass.

- 물성 평가-Property evaluation

평균입경(D50)이 서로 다른 3종의 YAS계 프릿을 분쇄공정을 통해 아래 표 1과 같이 제작하였다. Three YAS frits having different average particle diameters (D 50) were manufactured as shown in Table 1 below through a grinding process.

분쇄공정을 통한 평균입경 제어 후 측정된 YAS계 프릿의 평균 입도Average particle size of YAS frit measured after controlling average particle size through grinding process SampleSample d(0.1), ㎛d (0.1), μm d(0.5), ㎛d (0.5), μm d(0.9), ㎛d (0.9), μm 실시예 1Example 1 6.8286.828 52.65252.652 104.448104.448 실시예 2Example 2 1.9131.913 20.13420.134 68.54168.541 실시예 3Example 3 0.8210.821 1.6691.669 3.283.28

여기서, d(0.1)은 D10 을 뜻하며 전체 입도분포에서 10%일때의 크기를 나타낸다. d(0.5)는 표기상 D50 과 동일하며 전체 입도분포에서 50%일때의 크기를 나타내며, 일반적으로 평균입경으로 표현한다. d(0.9)는 표기상 D90 과 동일하며 전체 입도분포에서 90%일때의 크기를 나타낸다.Here, d (0.1) means D 10 and represents the size at 10% of the total particle size distribution. d (0.5) is the same as D 50 in the notation and shows the size when it is 50% of the total particle size distribution, and is generally expressed as the average particle size. d (0.9) is the same as D 90 in the notation, indicating the size at 90% of the total particle size distribution.

위에 따라서 제조된 프릿을 이용하여 평균입경 및 코팅온도에 따라 제조된 YAS계 코팅막의 미세조직을 관찰하였다(도 1~10 참조). 평균입경이 감소할수록 충진율의 증가에 따른 생성 기공의 크기는 감소하는 경향을 나타내나(도 11), 도 10에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 2의 평균 입경 1.669㎛의 프릿의 경우 큰 기공의 개수는 감소하였지만 약 10㎛ 이하의 미세 기공이 전체적으로 분포하고 있는 것을 확인하였다. 이는 평균입경의 감소에 따라 융액에 형성되는 미세 기공의 수가 증가한 결과로 판단된다. Using the frit prepared according to the above was observed the microstructure of the YAS-based coating film prepared according to the average particle diameter and coating temperature (see FIGS. 1 to 10). As the average particle diameter decreases, the pore size tends to decrease as the filling rate increases (FIG. 11). However, as can be seen in FIG. 10, the frit having the average particle diameter of 1.669 μm of Example 2 has a large pore size. Although the number was reduced, it was confirmed that the micropores of about 10 μm or less were generally distributed. This is judged to be the result of the increase in the number of fine pores formed in the melt as the average particle diameter decreases.

또한, 코팅 온도가 상승함에 따라 기공의 크기는 감소하는 경향을 나타내었으며, 기공의 분포 역시 현저히 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 온도가 상승함에 따라 융액의 점도가 낮아진 결과로 판단된다.In addition, as the coating temperature increases, the pore size tends to decrease, and the pore distribution also tends to decrease significantly. This is judged to be the result of the viscosity of the melt decreasing as the temperature increases.

도 12에서와 같이 기포의 분포 형태를 관찰하기 위해 코팅층의 두께를 1000㎛ 이상으로 코팅하여 관찰하였을 때, 평균입경이 클수록 기공의 분포가 코팅막의 상단부에 위치하는 것을 확인하였다. 또한, 보다 높은 치밀 코팅막 형성을 위해선 코팅막 제조후 적절한 두께로 코팅막을 가공할 필요가 있다.As shown in FIG. 12, when the coating layer was coated with a thickness of 1000 μm or more to observe the distribution form of bubbles, it was confirmed that the distribution of pores was located at the upper end of the coating film as the average particle diameter was larger. In addition, in order to form a higher dense coating film, it is necessary to process the coating film to an appropriate thickness after manufacturing the coating film.

도 13에서와 같이, 제조된 YAS계 코팅막의 기공율을 ASTM E2109-01(Test method B)에 따라 총 20 군데의 표면을 이미지분석을 통해 측정 및 분석한 결과, YAS계 프릿의 평균입경이 클수록 코팅막의 평균 기공율은 낮았다. 코팅막의 기공율 분석결과는 [표 2]에 정리하였다.As shown in FIG. 13, the porosity of the prepared YAS coating film was measured and analyzed by image analysis on a total of 20 surfaces according to ASTM E2109-01 (Test method B), and as the average particle diameter of the YAS frit was larger, the coating film was obtained. The average porosity of was low. The porosity analysis results of the coating film are summarized in [Table 2].

평균입경(D50=52.652)에 따른 코팅조건 1600℃에서 제조된 코팅층의 기공율 분석Analysis of porosity of coating layer prepared under coating condition 1600 ℃ according to average particle diameter (D 50 = 52.652)   D50=52.652㎛D 50 = 52.652 μm No.1No.1 2.82 %2.82% No.2No.2 2.18 %2.18% No.3No.3 8.81 %8.81% No.4No.4 4.02 %4.02% No.5No.5 5.46 %5.46% No.6No.6 8.43 %8.43% No.7No.7 8.46 %8.46% No.8No.8 5.20 %5.20% No.9No.9 8.19 %8.19% No.10No.10 4.15 %4.15% No.11No.11 3.96 %3.96% No.12No.12 5.36 %5.36% No.13No.13 3.74 %3.74% No.14No.14 8.79 %8.79% No.15No.15 11.12 %11.12% No.16No.16 11.03 %11.03% No.17No.17 10.79 %10.79% No.18No.18 3.32 %3.32% No.19No.19 2.46 %2.46% No.20No.20 4.28 %4.28% AVEAVE 6.13 %6.13%

본 발명에 의하면 6% 이하의 평균기공율을 갖는 코팅층을 제조할 수 있으며, 이 때, 사용되는 유리 프릿의 평균입경은 수㎛ 내지 60㎛ 범위에 속한 것을 사용한다. 여기서 수㎛는 1 이상 10 미만의 ㎛ 범위이다.According to the present invention, it is possible to produce a coating layer having an average porosity of 6% or less, and in this case, the average particle diameter of the glass frit to be used is in the range of several μm to 60 μm. Here, several micrometers are 1 micrometer or less and 10 micrometers range.

코팅온도의 기준은 유리 프릿의 연화점온도 내지 유리 프릿 제조온도 범위를 기준으로 한다. 치밀한 코팅막을 제조하기 위한 코팅온도는 프릿의 코팅온도보다 100℃ 높거나 동일한 온도에서 진행함이 바람직하며, 온도를 벗어나게 되면 다음과 같은 사항이 발생한다. 먼저 프릿의 코팅온도 미만의 온도에서 용융코팅 시킬 경우, 프릿이 충분히 용융되지 않고 점도가 높아 용융유리 계면흡수가 불가하게 되며, 100℃를 초과하는 경우, 프릿 융액이 모두 모재 내부로 흡수되어 표면에 코팅층을 형성하지 않게 된다. The coating temperature is based on the softening point temperature of the glass frit to the glass frit manufacturing temperature range. The coating temperature for producing a dense coating film is preferably proceeded at a temperature higher than or equal to 100 ℃ than the coating temperature of the frit, if the temperature is out of the following occurs. First, when the melt coating is performed at a temperature below the coating temperature of the frit, the frit is not sufficiently melted and the viscosity is high, so that the surface absorption of the molten glass is impossible. It does not form a coating layer.

또한 프릿의 평균입경의 크기가 수 ㎛ 미만의 경우 기공의 크기는 감소하지만 기공의 개수가 다량 존재하게 되어 기공율의 측면에서 불리하게 되며, 60 ㎛ 이상의 평균입경을 가지는 프릿을 사용할 경우 기공의 개수는 감소하지만 기공의 크기가 너무 커져 코팅층 자체의 불량을 야기시킬수 있다.In addition, if the average particle size of the frit is less than several μm, the pore size decreases, but the number of pores is present in a large amount, which is disadvantageous in terms of porosity. Decreases, but the pore size becomes too large and may cause a defect of the coating layer itself.

이상에서 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것이 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 안정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the present invention has been described in more detail with reference to examples, the present invention is not necessarily limited to these examples, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not stabilized by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (7)

YAS계(Y2O3-Al2O3-SiO2) 프릿을 이용한 세라믹 코팅막 형성방법에 있어서,
Y2O3, Al2O3, SiO2 또는 그들의 전구체를 용융하여 유리 프릿을 제조하는 단계;
제조된 YAS계 유리 프릿을 세라믹 기지 위에 도포한 후 유리 프릿의 연화점 온도부터 유리 프릿 제조 온도 사이의 온도에서 용융시켜 세라믹 코팅막을 형성하는 단계;
상기 세라믹 코팅막이 형성된 세라믹 기지를 재열처리하는 단계;
를 포함하며, 상기 프릿의 평균입경(D50)이 수㎛ ~ 60㎛이고,
세라믹 코팅막을 형성하는 단계;는
상기 세라믹 코팅막의 기공량을 조절하기 위하여 코팅된 상태에서 코팅 온도 내지 코팅 온도 보다 100℃ 높은 온도의 범위에서 유지하는 것을 특징으로 하는 내플라즈마용 치밀 세라믹 코팅막의 제조방법.
In the method of forming a ceramic coating film using a YAS-based (Y 2 O 3 -Al 2 O 3 -SiO 2 ) frit,
Melting glass of Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , SiO 2 or their precursors to produce a glass frit;
Coating the prepared YAS-based glass frit on a ceramic base and then melting at a temperature between a softening point temperature of the glass frit and a glass frit manufacturing temperature to form a ceramic coating film;
Reheating the ceramic base on which the ceramic coating film is formed;
It includes, the average particle diameter of the frit (D 50 ) is a few ㎛ ~ 60㎛,
Forming a ceramic coating film;
Method of manufacturing a dense ceramic coating film for plasma resistance, characterized in that to maintain a range of coating temperature to 100 ℃ higher than the coating temperature in the coated state in order to control the pore amount of the ceramic coating film.
제1항에 있어서,
상기 세라믹 코팅막을 형성하는 단계에 있어서,
유리 프릿의 연화점 온도부터 유리 프릿 제조 온도 사이의 온도로 유리 프릿을 30분 내지 2시간 동안 용융시키는 것을 특징으로 하는 내플라즈마용 치밀 세라믹 코팅막의 제조방법.
The method of claim 1,
In the step of forming the ceramic coating film,
A method for producing a dense ceramic coating film for plasma resistance, characterized in that the glass frit is melted for 30 minutes to 2 hours at a temperature between the softening point temperature of the glass frit and the glass frit manufacturing temperature.
제1항에 있어서,
상기 세라믹 기지는 소결 알루미나인 것을 특징으로 하는 내플라즈마용 치밀 세라믹 코팅막의 제조방법.
The method of claim 1,
The ceramic base is a manufacturing method of the dense ceramic coating film for plasma resistance, characterized in that the sintered alumina.
제1항에 있어서,
Y2O3, Al2O3, SiO2의 함량은 각각, 세가지 성분의 합산을 기준으로 15 mol% 내지 40 mol%, 10 mol% 내지 50 mol%, 30 mol% 내지 60 mol%인 것을 특징으로 하는 내플라즈마용 치밀 세라믹 코팅막의 제조방법.
The method of claim 1,
The content of Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , SiO 2 is 15 mol% to 40 mol%, 10 mol% to 50 mol%, and 30 mol% to 60 mol%, respectively, based on the sum of the three components. The manufacturing method of the dense ceramic coating film for plasma to be made.
삭제delete 삭제delete 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 제조방법에 의하여 제조되며,
출발원료로서의 프릿의 평균입경(D50)이 수㎛ ~ 60㎛이고, 0% 초과 6% 이하의 기공율을 갖는 것을 특징으로 하는 내플라즈마용 치밀 세라믹 코팅막.
It is prepared by the manufacturing method of any one of claims 1 to 4,
A dense ceramic coating film for plasma resistance, characterized in that the average particle diameter (D 50 ) of the frit as starting material is several μm to 60 μm, and has a porosity of more than 0% and 6% or less.
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