KR102124766B1 - Plasma processing apparatus and manufacturing method of the same - Google Patents

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최우혁
강석원
손재용
정성모
박주석
김경훈
소성민
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(주)삼양컴텍
한국세라믹기술원
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Abstract

The present invention relates to a plasma processing device and a manufacturing method thereof. The plasma processing device comprises: a chamber providing reaction space for processing plasma; and a component mounted in the chamber and in contact with the plasma. The component or the inner wall of the chamber is made of a silicon carbide-based composite made of a plasma-resistant material. A silicon carbide-based composite has a relative density higher than 92% while including a SiC crystal phase and a B4C crystal phase, and has a specific resistance lower than 30Ω·cm. The component or the inner wall of the chamber used in the plasma processing device of the present invention is made of the silicon carbide-based composite made of the plasma-resistant material. The silicon carbide-based composite does not have a large difference in electrical resistance depending on a location of the material, exhibits low electrical resistance, and has excellent thermal conduction and mechanical properties.

Description

플라즈마 처리 장치 및 그 제조방법{Plasma processing apparatus and manufacturing method of the same}Plasma processing apparatus and manufacturing method of the same

본 발명은 플라즈마 처리 장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소재의 위치에 따른 전기저항 차이가 크지 않고 낮은 전기저항을 나타내며 열전도 및 기계적 특성이 우수한 저저항 실리콘카바이드계 복합체 재질로 이루어진 부품 또는 챔버 내벽을 포함하는 플라즈마 처리 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma processing apparatus and a method for manufacturing the same, and more specifically, a component made of a low-resistance silicon carbide-based composite material exhibiting low electrical resistance and not showing a large difference in electrical resistance depending on the location of the material. Or it relates to a plasma processing apparatus including the inner wall of the chamber and a manufacturing method thereof.

실리콘카바이드(Silicon carbide, SiC)는 대표적인 비산화물계 세라믹스로 산화물계 세라믹스보다 우수한 성능을 가지고 있어 새로운 기능성 재료로 주목받고 있다. Silicon carbide (SiC) is a representative non-oxide-based ceramics, and has attracted attention as a new functional material because it has better performance than oxide-based ceramics.

SiC는 강도, 경도, 내마모성 같은 기계적 특성이 우수하고, 낮은 열팽창계수, 높은 열전도를 나타내며, 내부식성이 우수하다. SiC has excellent mechanical properties such as strength, hardness, and abrasion resistance, exhibits low coefficient of thermal expansion, high thermal conductivity, and excellent corrosion resistance.

이러한 특성을 갖는 SiC 소결체는 (고온)구조재료, 연마재, 반도체/디스플레이 제조 장비의 부품 등에 응용되고 있다. 그러나, SiC 소결체는 높은 전기저항으로 인해 그 응용에 제한적이다. SiC sintered bodies having such properties are applied to (high temperature) structural materials, abrasives, and parts of semiconductor/display manufacturing equipment. However, the SiC sintered body is limited in its application due to its high electrical resistance.

SiC 소결체의 전기저항을 낮추려는 연구가 있으나, 기존 저저항 SiC 소결체의 경우 소재의 위치에 따른 전기저항의 차이가 발생하는 문제가 있다. There is a study to lower the electrical resistance of the SiC sintered body, but in the case of the existing low-resistance SiC sintered body, there is a problem that a difference in electrical resistance occurs depending on the location of the material.

대한민국 등록특허공보 제10-0637635호Republic of Korea Registered Patent Publication No. 10-0637635 대한민국 등록특허공보 제10-0845219호Republic of Korea Registered Patent Publication No. 10-0845219

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 소재의 위치에 따른 전기저항 차이가 크지 않고 낮은 전기저항을 나타내며 열전도 및 기계적 특성이 우수한 저저항 실리콘카바이드계 복합체 재질로 이루어진 부품 또는 챔버 내벽을 포함하는 플라즈마 처리 장치 및 그 제조방법을 제공함에 있다. The problem to be solved by the present invention is a plasma processing apparatus including a component or a chamber inner wall made of a low-resistance silicon carbide-based composite material that exhibits low electrical resistance, which does not have a large difference in electrical resistance depending on the location of the material, and has excellent thermal conductivity and mechanical properties. It is to provide the manufacturing method.

본 발명은, 플라즈마 처리를 위한 반응공간을 제공하는 챔버와, 상기 챔버 내에 실장되고 플라즈마와 접촉하는 부품을 포함하며, 상기 부품 또는 상기 챔버의 내벽은 내플라즈마 재질의 실리콘카바이드계 복합체로 이루어지고, 상기 실리콘카바이드계 복합체는 SiC 결정상과 B4C 결정상을 포함하면서 92% 보다 높은 상대밀도를 나타내고 30Ω·㎝ 보다 낮은 비저항을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치를 제공한다. The present invention includes a chamber that provides a reaction space for plasma processing, and a component mounted in the chamber and in contact with the plasma, wherein the component or the inner wall of the chamber is made of a plasma-resistant silicon carbide-based composite, The silicon carbide-based composite provides a plasma processing apparatus comprising a SiC crystal phase and a B 4 C crystal phase, and exhibiting a relative density higher than 92% and a specific resistance lower than 30 Pa·cm.

상기 부품은 서셉터, 샤워헤드 또는 에지링일 수 있다.The part may be a susceptor, showerhead or edge ring.

상기 실리콘카바이드계 복합체는 Al2O3 결정상을 더 포함할 수 있다.The silicon carbide-based composite may further include an Al 2 O 3 crystal phase.

상기 실리콘카바이드계 복합체는 Y2O3 결정상을 더 포함할 수 있다.The silicon carbide-based composite may further include a Y 2 O 3 crystal phase.

상기 실리콘카바이드계 복합체는 YAG(Yttrium aluminium garnet, Y3Al5O12) 결정상을 더 포함할 수 있다.The silicon carbide-based composite may further include a YAG (Yttrium aluminum garnet, Y 3 Al 5 O 12 ) crystal phase.

상기 실리콘카바이드계 복합체는 50W/mK 보다 높은 열전도도를 나타낼 수 있다.The silicon carbide-based composite may exhibit a thermal conductivity higher than 50W/mK.

상기 실리콘카바이드계 복합체는 SiC와 B4C가 50:50 내지 90:10의 중량비를 이루고 있는 것이 바람직하다.It is preferable that the SiC and B 4 C form a weight ratio of 50:50 to 90:10 in the silicon carbide-based composite.

또한, 본 발명은, 플라즈마 처리를 위한 반응공간을 제공하는 챔버와, 상기 챔버 내에 실장되고 플라즈마와 접촉하는 부품을 포함하는 플라즈마 처리 장치의 제조방법에 있어서, 출발원료로 SiC 분말 및 B4C 분말을 준비하고 혼합하여 슬러리 상태로 만드는 단계와, 슬러리 상태의 출발원료를 분무건조(spray drying) 하여 과립분말을 수득하는 단계와, 플라즈마 처리를 위한 반응공간을 제공하는 챔버 내에 실장되어 플라즈마와 접촉하는 부품의 형상으로 성형하거나 상기 챔버 내벽의 형상으로 성형하기 위한 몰드를 준비하는 단계와, 상기 과립분말을 상기 몰드에 담아 퍼니스에 장입하는 단계와, 상기 퍼니스의 온도를 승온하고 상기 과립분말에 압력을 가하면서 소결시키는 단계 및 상기 퍼니스를 냉각하여 내플라즈마 재질의 실리콘카바이드계 복합체로 이루어진 상기 부품 또는 상기 챔버의 내벽을 수득하는 단계를 포함하며, 상기 실리콘카바이드계 복합체는 SiC 결정상과 B4C 결정상을 포함하면서 92% 보다 높은 상대밀도를 나타내고 30Ω·㎝ 보다 낮은 비저항을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention, in a method for manufacturing a plasma processing apparatus including a chamber for providing a reaction space for plasma processing and a component mounted in the chamber and in contact with the plasma, SiC powder and B 4 C powder as starting materials Preparing and mixing to prepare a slurry, spray drying the starting material in a slurry state to obtain granular powder, and mounted in a chamber that provides a reaction space for plasma treatment to contact plasma. Preparing a mold for molding into the shape of a part or molding into the shape of the inner wall of the chamber, loading the granulated powder into the mold and charging the furnace, raising the temperature of the furnace and applying pressure to the granulated powder. Sintering while applying, and cooling the furnace to obtain the parts made of a silicon carbide-based composite made of a plasma-resistant material or an inner wall of the chamber, wherein the silicon carbide-based composite comprises a SiC crystal phase and a B 4 C crystal phase. Provided is a method of manufacturing a plasma processing apparatus comprising a relative density higher than 92% and a specific resistance lower than 30 Pa·cm.

상기 출발원료는 알루미늄 나이트레이트 수화물을 더 포함할 수 있고, 상기 알루미늄 나이트레이트 수화물은 상기 SiC 분말과 상기 B4C 분말의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 혼합하는 것이 바람직하다.The starting material may further include aluminum nitrate hydrate, and the aluminum nitrate hydrate is preferably mixed in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the total content of the SiC powder and the B 4 C powder.

상기 출발원료는 이트륨 나이트레이트 수화물을 더 포함할 수 있고, 상기 이트륨 나이트레이트 수화물은 상기 SiC 분말과 상기 B4C 분말의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 혼합하는 것이 바람직하다.The starting material may further include yttrium nitrate hydrate, and the yttrium nitrate hydrate is preferably mixed in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the total content of the SiC powder and the B 4 C powder.

상기 출발원료는 알루미늄 나이트레이트 수화물과 이트륨 나이트레이트 수화물을 더 포함할 수 있고, 상기 알루미늄 나이트레이트 수화물과 상기 이트륨 나이트레이트 수화물은 상기 SiC 분말과 상기 B4C 분말의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 혼합하는 것이 바람직하다.The starting material may further include aluminum nitrate hydrate and yttrium nitrate hydrate, and the aluminum nitrate hydrate and the yttrium nitrate hydrate are 0.1 to 100 parts by weight of the total content of the SiC powder and the B 4 C powder. It is preferable to mix ∼10 parts by weight.

상기 출발원료는 Al(OH)3 분말을 더 포함할 수 있고, 상기 Al(OH)3 분말은 상기 SiC 분말과 상기 B4C 분말의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 혼합하는 것이 바람직하다.The starting material to mix Al (OH) may further comprise a third powder, the Al (OH) 3 powder, per 100 parts by weight of the total amount of the SiC powder and the B 4 C powder, 0.1 to 10 parts by weight desirable.

상기 출발원료는 Y2O3 분말을 더 포함할 수 있고, 상기 Y2O3 분말은 상기 SiC 분말과 상기 B4C 분말의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 혼합하는 것이 바람직하다.The starting material may comprise Y 2 O 3 powder, further, the Y 2 O 3 powder, it is preferable to mix 0.1 to 10 parts by weight based on the total amount of 100 parts by weight of the SiC powder and the B 4 C powder .

상기 출발원료는 액상 규산소다(sodium silicate)를 더 포함할 수 있고, 상기 액상 규산소다는 상기 SiC 분말과 상기 B4C 분말의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.01∼1중량부 혼합하는 것이 바람직하다.The starting material may further include liquid sodium silicate, and the liquid sodium silicate is preferably mixed in an amount of 0.01 to 1 part by weight based on 100 parts by weight of the total content of the SiC powder and the B 4 C powder. .

상기 SiC 분말과 상기 B4C 분말은 50:50 내지 90:10의 중량비로 혼합하는 것이 바람직하다.The SiC powder and the B 4 C powder are preferably mixed in a weight ratio of 50:50 to 90:10.

상기 소결온도는 1750∼2100℃ 범위인 것이 바람직하다.The sintering temperature is preferably in the range of 1750 ~ 2100 ℃.

상기 과립분말에 가해지는 압력은 10∼60MPa 범위인 것이 바람직하다.The pressure applied to the granulated powder is preferably in the range of 10 to 60 MPa.

상기 분무건조는 유입구(Inlet) 온도 85∼270℃, 배출구(Outlet)의 온도 60∼120℃, 회전속도 6000∼15000 rpm의 조건에서 이루어지는 것이 바람직하다.The spray drying is preferably performed under conditions of an inlet temperature of 85 to 270°C, an outlet temperature of 60 to 120°C, and a rotation speed of 6000 to 15000 rpm.

상기 실리콘카바이드계 복합체는 50W/mK 보다 높은 열전도도를 나타낼 수 있다.The silicon carbide-based composite may exhibit a thermal conductivity higher than 50W/mK.

상기 부품은 서셉터, 샤워헤드 또는 에지링일 수 있다.The part may be a susceptor, showerhead or edge ring.

본 발명의 플라즈마 처리 장치에 사용되는 부품 또는 챔버 내벽은 내플라즈마 재질의 실리콘카바이드계 복합체로 이루어지고, 상기 실리콘카바이드계 복합체는 소재의 위치에 따른 전기저항 차이가 크지 않고 낮은 전기저항을 나타낸다. SiC 단일 소결체는 높은 전기저항을 나타내는데, SiC 단일 소결체보다 낮은 전기저항을 갖도록 복합체로 형성하여 플라즈마 처리 장치 등의 소재로 적용이 가능하다.The inner wall of the part or chamber used in the plasma processing apparatus of the present invention is made of a silicon carbide-based composite made of a plasma-resistant material, and the silicon carbide-based composite exhibits low electrical resistance without a large difference in electrical resistance depending on the location of the material. The SiC single sintered body exhibits high electrical resistance, and is formed of a composite so as to have a lower electrical resistance than the SiC single sintered body, and can be applied as a material for a plasma processing device or the like.

본 발명의 플라즈마 처리 장치의 부품 또는 챔버 내벽에 적용된 실리콘카바이드계 복합체는 92% 보다 높은 상대밀도를 나타내며, 입자 사이의 간격이 매우 조밀하고 기공이 거의 형성되지 않은 소결체로서, 결정 상태가 우수하다. The silicon carbide-based composite applied to the parts of the plasma processing apparatus or the inner wall of the chamber of the present invention exhibits a relative density higher than 92%, and the spacing between particles is very dense and the pores are hardly formed, and the crystal state is excellent.

또한, 본 발명의 플라즈마 처리 장치의 부품 또는 챔버 내벽에 적용된 실리콘카바이드계 복합체는 열전도도 및 기계적 특성(mechanical property)이 우수하다.In addition, the silicon carbide-based composite applied to the parts of the plasma processing apparatus or the inner wall of the chamber of the present invention is excellent in thermal conductivity and mechanical properties.

도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 열간가압소결의 시간에 따른 승온속도, 소결 시 유지시간, 과립분말에 가하는 압력을 보여주는 도면이다.
도 4는 실험예 1 내지 실험예 3에 따라 2000℃에서 열간가압소결하여 제조된 실리콘카바이드계 복합체의 X-선회절(XRD; X-ray diffraction) 패턴을 보여주는 도면이다.
도 5는 실험예 1 내지 실험예 3에 따라 제조된 실리콘카바이드계 복합체의 상대밀도를 보여주는 도면이다.
도 6은 실험예 1 내지 실험예 3에 따라 제조된 실리콘카바이드계 복합체의 경도를 보여주는 도면이다.
도 7은 실험예 1 내지 실험예 3에 따라 제조된 실리콘카바이드계 복합체의 강도를 보여주는 도면이다.
도 8은 실험예 1에 따라 SiC 분말 및 B4C 분말을 70:30의 중량비로 혼합하고 2000℃에서 열간가압소결하여 제조된 실리콘카바이드계 복합체의 주사전자현미경(SEM; scanning electron microscope) 사진이다.
도 9는 실험예 2에 따라 SiC 분말 및 B4C 분말을 50:50의 중량비로 혼합하고 2000℃에서 열간가압소결하여 제조된 실리콘카바이드계 복합체의 주전자현미경(SEM) 사진이다.
도 10은 실험예 3에 따라 SiC 분말 및 B4C 분말을 30:70의 중량비로 혼합하고 2000℃에서 열간가압소결하여 제조된 실리콘카바이드계 복합체의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 11은 실험예 1 내지 실험예 3에 따라 제조된 실리콘카바이드계 복합체의 열전도도를 보여주는 도면이다.
도 12는 비저항을 측정하기 위하여 가로 380㎜, 세로 380㎜의 플레이트(Plate)형 실리콘카바이드계 복합체 시편에 10개의 포인트(앞(F) 5 point, 뒤(B) 5 point)를 선정한 모습을 보여주는 도면이다.
1 and 2 are views showing a plasma processing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
3 is a view showing the temperature increase rate, the holding time during sintering, and the pressure applied to the granulated powder according to the time of hot pressing sintering.
4 is a view showing an X-ray diffraction (XRD) pattern of a silicon carbide-based composite prepared by hot pressing sintering at 2000°C according to Experimental Examples 1 to 3.
5 is a view showing the relative density of the silicon carbide-based composite prepared according to Experimental Example 1 to Experimental Example 3.
6 is a view showing the hardness of the silicon carbide-based composite prepared according to Experimental Examples 1 to 3.
7 is a view showing the strength of the silicon carbide-based composite prepared according to Experimental Examples 1 to 3.
FIG. 8 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of a silicon carbide-based composite prepared by mixing SiC powder and B 4 C powder in a weight ratio of 70:30 according to Experimental Example 1 and hot pressing sintering at 2000°C. .
9 is a photograph of a kettle microscope (SEM) of a silicon carbide-based composite prepared by mixing SiC powder and B 4 C powder in a weight ratio of 50:50 according to Experimental Example 2 and hot pressing and sintering at 2000°C.
10 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of a silicon carbide-based composite prepared by mixing SiC powder and B 4 C powder in a weight ratio of 30:70 according to Experimental Example 3 and hot pressing and sintering at 2000°C.
11 is a view showing the thermal conductivity of the silicon carbide-based composite prepared according to Experimental Example 1 to Experimental Example 3.
FIG. 12 shows a state in which 10 points (front (F) 5 point, rear (B) 5 point) were selected on a plate-type silicon carbide-based composite specimen having a width of 380 mm and a height of 380 mm to measure specific resistance. It is a drawing.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following embodiments are provided to those of ordinary skill in the art to fully understand the present invention, and may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is limited to the embodiments described below. It does not work.

발명의 상세한 설명 또는 청구범위에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 당해 구성요소만으로 이루어지는 것으로 한정되어 해석되지 아니하며, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.In the description or claims of the present invention, when any one component "includes" another component, it is not limited to being interpreted as being composed of the component only, unless specifically stated otherwise, and other components are further added. It should be understood that it can be included.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는, 플라즈마 처리를 위한 반응공간을 제공하는 챔버와, 상기 챔버 내에 실장되고 플라즈마와 접촉하는 부품을 포함하며, 상기 부품 또는 상기 챔버의 내벽은 내플라즈마 재질의 실리콘카바이드계 복합체로 이루어지고, 상기 실리콘카바이드계 복합체는 SiC 결정상과 B4C 결정상을 포함하면서 92% 보다 높은 상대밀도를 나타내고 30Ω·㎝ 보다 낮은 비저항을 갖는다. A plasma processing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention includes a chamber providing a reaction space for plasma processing, and a component mounted in the chamber and in contact with the plasma, wherein the component or the inner wall of the chamber is a plasma-resistant material It is made of a silicon carbide-based composite, and the silicon carbide-based composite includes a SiC crystal phase and a B 4 C crystal phase, and has a relative density higher than 92% and a specific resistance lower than 30 Pa·cm.

상기 부품은 서셉터, 샤워헤드 또는 에지링일 수 있다.The part may be a susceptor, showerhead or edge ring.

상기 실리콘카바이드계 복합체는 Al2O3 결정상을 더 포함할 수 있다.The silicon carbide-based composite may further include an Al 2 O 3 crystal phase.

상기 실리콘카바이드계 복합체는 Y2O3 결정상을 더 포함할 수 있다.The silicon carbide-based composite may further include a Y 2 O 3 crystal phase.

상기 실리콘카바이드계 복합체는 YAG(Yttrium aluminium garnet, Y3Al5O12) 결정상을 더 포함할 수 있다.The silicon carbide-based composite may further include a YAG (Yttrium aluminum garnet, Y 3 Al 5 O 12 ) crystal phase.

상기 실리콘카바이드계 복합체는 50W/mK 보다 높은 열전도도를 나타낼 수 있다.The silicon carbide-based composite may exhibit a thermal conductivity higher than 50W/mK.

상기 실리콘카바이드계 복합체는 SiC와 B4C가 50:50 내지 90:10의 중량비를 이루고 있는 것이 바람직하다.It is preferable that the SiC and B 4 C form a weight ratio of 50:50 to 90:10 in the silicon carbide-based composite.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 제조방법은, 플라즈마 처리를 위한 반응공간을 제공하는 챔버와, 상기 챔버 내에 실장되고 플라즈마와 접촉하는 부품을 포함하는 플라즈마 처리 장치의 제조방법에 있어서, 출발원료로 SiC 분말 및 B4C 분말을 준비하고 혼합하여 슬러리 상태로 만드는 단계와, 슬러리 상태의 출발원료를 분무건조(spray drying) 하여 과립분말을 수득하는 단계와, 플라즈마 처리를 위한 반응공간을 제공하는 챔버 내에 실장되어 플라즈마와 접촉하는 부품의 형상으로 성형하거나 상기 챔버 내벽의 형상으로 성형하기 위한 몰드를 준비하는 단계와, 상기 과립분말을 상기 몰드에 담아 퍼니스에 장입하는 단계와, 상기 퍼니스의 온도를 승온하고 상기 과립분말에 압력을 가하면서 소결시키는 단계 및 상기 퍼니스를 냉각하여 내플라즈마 재질의 실리콘카바이드계 복합체로 이루어진 상기 부품 또는 상기 챔버의 내벽을 수득하는 단계를 포함하며, 상기 실리콘카바이드계 복합체는 SiC 결정상과 B4C 결정상을 포함하면서 92% 보다 높은 상대밀도를 나타내고 30Ω·㎝ 보다 낮은 비저항을 갖는다.A method of manufacturing a plasma processing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention includes a chamber providing a reaction space for plasma processing, and a plasma processing apparatus including a component mounted in the chamber and in contact with the plasma, Preparing and mixing SiC powder and B 4 C powder as a starting material to make a slurry, and spray drying the starting material in a slurry state to obtain granular powder, and a reaction space for plasma treatment. Preparing a mold for molding into a shape of a part that is mounted in a provided chamber and in contact with the plasma or forming the shape of the inner wall of the chamber, and loading the granulated powder into the mold and loading it into the furnace, And raising the temperature and sintering while applying pressure to the granular powder, and cooling the furnace to obtain the parts made of a silicon carbide-based composite of a plasma-resistant material or an inner wall of the chamber, wherein the silicon carbide-based The composite includes a SiC crystal phase and a B 4 C crystal phase, and has a relative density higher than 92% and a specific resistance lower than 30 Pa·cm.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실리콘카바이드계 복합체의 제조방법은, 출발원료로 SiC 분말 및 B4C 분말을 준비하고 혼합하여 슬러리 상태로 만드는 단계와, 슬러리 상태의 출발원료를 분무건조(spray drying) 하여 과립분말을 수득하는 단계와, 상기 과립분말을 몰드에 담아 퍼니스에 장입하는 단계와, 상기 퍼니스의 온도를 승온하고 상기 과립분말에 압력을 가하면서 소결시키는 단계 및 상기 퍼니스를 냉각하여 실리콘카바이드계 복합체를 수득하는 단계를 포함한다. A method of manufacturing a silicon carbide-based composite according to a preferred embodiment of the present invention includes preparing and mixing SiC powder and B 4 C powder as starting materials to make a slurry, and spray drying the starting materials in a slurry state (spray drying). ) To obtain granular powder, loading the granulated powder into a furnace, heating the temperature of the furnace and sintering while applying pressure to the granulated powder, and cooling the furnace to cool silicon carbide And obtaining the complex.

상기 출발원료는 알루미늄 나이트레이트 수화물을 더 포함할 수 있고, 상기 알루미늄 나이트레이트 수화물은 상기 SiC 분말과 상기 B4C 분말의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 혼합하는 것이 바람직하다.The starting material may further include aluminum nitrate hydrate, and the aluminum nitrate hydrate is preferably mixed in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the total content of the SiC powder and the B 4 C powder.

상기 출발원료는 이트륨 나이트레이트 수화물을 더 포함할 수 있고, 상기 이트륨 나이트레이트 수화물은 상기 SiC 분말과 상기 B4C 분말의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 혼합하는 것이 바람직하다.The starting material may further include yttrium nitrate hydrate, and the yttrium nitrate hydrate is preferably mixed in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the total content of the SiC powder and the B 4 C powder.

상기 출발원료는 알루미늄 나이트레이트 수화물과 이트륨 나이트레이트 수화물을 더 포함할 수 있고, 상기 알루미늄 나이트레이트 수화물과 상기 이트륨 나이트레이트 수화물은 상기 SiC 분말과 상기 B4C 분말의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 혼합하는 것이 바람직하다.The starting material may further include aluminum nitrate hydrate and yttrium nitrate hydrate, and the aluminum nitrate hydrate and the yttrium nitrate hydrate are 0.1 to 100 parts by weight of the total content of the SiC powder and the B 4 C powder. It is preferable to mix ∼10 parts by weight.

상기 출발원료는 Al(OH)3 분말을 더 포함할 수 있고, 상기 Al(OH)3 분말은 상기 SiC 분말과 상기 B4C 분말의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 혼합하는 것이 바람직하다.The starting material to mix Al (OH) may further comprise a third powder, the Al (OH) 3 powder, per 100 parts by weight of the total amount of the SiC powder and the B 4 C powder, 0.1 to 10 parts by weight desirable.

상기 출발원료는 Y2O3 분말을 더 포함할 수 있고, 상기 Y2O3 분말은 상기 SiC 분말과 상기 B4C 분말의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 혼합하는 것이 바람직하다.The starting material may comprise Y 2 O 3 powder, further, the Y 2 O 3 powder, it is preferable to mix 0.1 to 10 parts by weight based on the total amount of 100 parts by weight of the SiC powder and the B 4 C powder .

상기 출발원료는 액상 규산소다(sodium silicate)를 더 포함할 수 있고, 상기 액상 규산소다는 상기 SiC 분말과 상기 B4C 분말의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.01∼1중량부 혼합하는 것이 바람직하다.The starting material may further include liquid sodium silicate, and the liquid sodium silicate is preferably mixed in an amount of 0.01 to 1 part by weight based on 100 parts by weight of the total content of the SiC powder and the B 4 C powder. .

상기 SiC 분말과 상기 B4C 분말은 50:50 내지 90:10의 중량비로 혼합하는 것이 바람직하다.The SiC powder and the B 4 C powder are preferably mixed in a weight ratio of 50:50 to 90:10.

상기 소결온도는 1750∼2100℃ 범위인 것이 바람직하다.The sintering temperature is preferably in the range of 1750 ~ 2100 ℃.

상기 과립분말에 가해지는 압력은 10∼60MPa 범위인 것이 바람직하다.The pressure applied to the granulated powder is preferably in the range of 10 to 60 MPa.

상기 분무건조는 유입구(Inlet) 온도 85∼270℃, 배출구(Outlet)의 온도 60∼120℃, 회전속도 6000∼15000 rpm의 조건에서 이루어지는 것이 바람직하다.The spray drying is preferably performed under conditions of an inlet temperature of 85 to 270°C, an outlet temperature of 60 to 120°C, and a rotation speed of 6000 to 15000 rpm.

상기 실리콘카바이드계 복합체는 SiC 결정상과 B4C 결정상을 포함하면서 92% 보다 높은 상대밀도를 나타내고 30Ω·㎝ 보다 낮은 비저항을 가질 수 있다.The silicon carbide-based composite includes a SiC crystal phase and a B 4 C crystal phase, and has a relative density higher than 92% and may have a specific resistance lower than 30 Pa·cm.

상기 실리콘카바이드계 복합체는 50W/mK 보다 높은 열전도도를 나타낼 수 있다.The silicon carbide-based composite may exhibit a thermal conductivity higher than 50W/mK.

상기 부품은 서셉터, 샤워헤드 또는 에지링일 수 있다.The part may be a susceptor, showerhead or edge ring.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 더욱 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a plasma processing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail.

도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 도시한 도면이다. 1 and 2 are views showing a plasma processing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 플라즈마 처리를 위한 반응공간을 제공하는 챔버(100)와, 챔버(100) 내에 실장되고 플라즈마와 접촉하는 부품을 포함한다. 1 and 2, a plasma processing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention includes a chamber 100 providing a reaction space for plasma processing, and a component mounted in the chamber 100 and contacting plasma. do.

상기 부품은 서셉터(110), 샤워헤드(120) 또는 에지링(130)일 수 있다. The component may be a susceptor 110, a shower head 120, or an edge ring 130.

실리콘 웨이퍼와 같은 플라즈마 처리 대상물(140)이 탑재되는 서셉터(110)는 상하로 이동 가능하게 구비될 수 있다. 도 2는 서셉터(110)가 상부로 이동된 상태를 나타낸다. The susceptor 110 on which the plasma processing object 140 such as a silicon wafer is mounted may be provided to be movable up and down. 2 shows a state in which the susceptor 110 is moved upward.

샤워헤드(120)는 서셉터(110)의 상부에 위치되고, 플라즈마 형상을 위한 반응가스를 플라즈마 처리 대상물(150) 쪽으로 분사하는 역할을 한다. 샤워헤드(120)는 반응가스를 공급하기 위한 반응가스 공급관(160)과 연결되어 있다. 샤워헤드(120)는 반응가스 공급관(160)을 통해 공급된 반응가스가 균일하게 퍼져나가게 하기 위한 버퍼부(124)와, 버퍼공간(124)으로 유입된 반응가스가 통과하는 다수개의 관통홀이 구비된 노즐부(122)를 포함할 수 있다. The shower head 120 is positioned above the susceptor 110 and serves to inject reaction gas for a plasma shape toward the plasma treatment object 150. The shower head 120 is connected to a reaction gas supply pipe 160 for supplying a reaction gas. The shower head 120 includes a buffer part 124 for uniformly spreading the reaction gas supplied through the reaction gas supply pipe 160 and a plurality of through holes through which the reaction gas introduced into the buffer space 124 passes. It may include a provided nozzle unit 122.

에지링(130)은 플라즈마 처리 대상물(150)의 둘레를 감싸는 형태로 챔버의 내벽(102)에 설치될 수 있다. The edge ring 130 may be installed on the inner wall 102 of the chamber in a form surrounding the plasma processing object 150.

챔버의 외부에는 플라즈마 발생을 위한 RF 전원(170)이 구비될 수 있다. RF 전원(170)을 인가하고, 샤워헤드(120)의 노즐부(122)를 통해 반응가스를 분사하게 되면, 분사된 반응가스는 식각, 증착 등에 사용되는 플라즈마로 변환되게 된다. An RF power source 170 for generating plasma may be provided outside the chamber. When the RF power supply 170 is applied and the reaction gas is injected through the nozzle unit 122 of the shower head 120, the injected reaction gas is converted into plasma used for etching, deposition, and the like.

플라즈마 처리 공정 중에 또는 플라즈마 처리 공정 후에 미반응되거나 잔류하는 반응가스를 배출구(150)를 통해 챔버(100) 외부로 배출할 수 있다. During the plasma treatment process or after the plasma treatment process, unreacted or remaining reaction gas may be discharged to the outside of the chamber 100 through the outlet 150.

챔버(100) 내에 실장되는 부품 중에서 서셉터(110), 샤워헤드(120), 에지링(130) 등이나 챔버 내벽(102)은 플라즈마에 접촉되는 부분으로서 내블라즈마 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. Among the components mounted in the chamber 100, the susceptor 110, the shower head 120, the edge ring 130 or the like, or the chamber inner wall 102 is a part in contact with plasma, and is preferably made of a blast-resistant material.

플라즈마에 접촉하는 서셉터(110), 샤워헤드(120), 에지링(130) 등의 부품 또는 챔버(100)의 내벽(102)은 내플라즈마 재질의 실리콘카바이드계 복합체로 이루어진다. Components such as the susceptor 110, the shower head 120, the edge ring 130, or the inner wall 102 of the chamber 100 that are in contact with the plasma are made of a silicon carbide-based composite made of a plasma-resistant material.

SiC 소결체는 강도, 경도, 내마모성 같은 기계적 특성이 우수하고, 낮은 열팽창계수, 높은 열전도를 나타내며, 내부식성이 우수하다. 그러나, SiC 소결체는 높은 전기저항으로 인해 그 응용에 제한적이다. SiC 소결체의 전기저항을 낮추려는 연구가 있으나, 기존 저저항 SiC 소결체의 경우 소재의 위치에 따른 전기저항의 차이가 발생하는 문제가 있다. The SiC sintered body has excellent mechanical properties such as strength, hardness, and wear resistance, exhibits low coefficient of thermal expansion, high thermal conductivity, and excellent corrosion resistance. However, the SiC sintered body is limited in its application due to its high electrical resistance. There is a study to lower the electrical resistance of the SiC sintered body, but in the case of the existing low-resistance SiC sintered body, there is a problem that a difference in electrical resistance occurs depending on the location of the material.

상기 실리콘카바이드계 복합체는, SiC-B4C계 복합체로서 SiC 결정상과 B4C 결정상을 포함하면서 92% 보다 높은 상대밀도를 나타내고 30Ω·㎝ 보다 낮은 비저항(예컨대, 4∼25 Ω·㎝)을 가진다. 상기 실리콘카바이드계 복합체는 소재의 위치에 따른 전기저항 차이가 크지 않고 낮은 전기저항을 나타낸다. The silicon carbide-based composite, as a SiC-B 4 C-based composite, includes a SiC crystal phase and a B 4 C crystal phase, and exhibits a relative density higher than 92% and a specific resistance lower than 30 Pa·cm (eg, 4 to 25 Pa·cm). Have The silicon carbide-based composite does not have a large difference in electrical resistance depending on the location of the material and exhibits low electrical resistance.

상기 실리콘카바이드계 복합체는 SiC와 B4C가 50:50 내지 90:10의 중량비를 이루고 있는 것이 바람직하다. It is preferable that the SiC and B 4 C form a weight ratio of 50:50 to 90:10 in the silicon carbide-based composite.

상기 실리콘카바이드계 복합체는 Al2O3 결정상을 더 포함할 수 있다.The silicon carbide-based composite may further include an Al 2 O 3 crystal phase.

상기 실리콘카바이드계 복합체는 Y2O3 결정상을 더 포함할 수 있다.The silicon carbide-based composite may further include a Y 2 O 3 crystal phase.

상기 실리콘카바이드계 복합체는 YAG(Yttrium aluminium garnet, Y3Al5O12) 결정상을 더 포함할 수 있다.The silicon carbide-based composite may further include a YAG (Yttrium aluminum garnet, Y 3 Al 5 O 12 ) crystal phase.

상기 실리콘카바이드계 복합체는 50W/mK 보다 높은(예컨대, 51∼130 W/mK) 열전도도를 나타낼 수 있다. The silicon carbide-based composite may exhibit a thermal conductivity higher than 50 W/mK (eg, 51 to 130 W/mK).

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 제조방법을 더욱 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing a plasma processing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail.

실리콘카바이드계 복합체(SiC-B4C계 복합체)를 제조하기 위하여 출발원료로 SiC 분말 및 B4C 분말을 준비하고 혼합하여 슬러리 상태로 만든다. To prepare a silicon carbide-based composite (SiC-B 4 C-based composite), SiC powder and B 4 C powder are prepared as starting materials and mixed to make a slurry.

B4C는 복합체의 저항을 제어하여 전기저항을 낮추어 주고, 강도, 내마모성이 우수하여 SiC와 복합체 형성시 순수 SiC 보다 기계적 특성을 향상시킬 수 있으며, 소결조제의 역할도 하여 입계의 표면에너지를 낮추어 입자의 물질이동을 원활하게 하는 역할을 할 수 있다. B 4 C lowers the electrical resistance by controlling the resistance of the composite, and has excellent strength and abrasion resistance, which can improve mechanical properties than pure SiC when forming a composite with SiC, and also serves as a sintering aid to lower the surface energy at the grain boundary. It can play a role in smoothing the movement of particles.

상기 SiC 분말과 상기 B4C 분말은 50:50 내지 90:10의 중량비(B4C 분말에 대한 SiC 분말의 중량분율(SiC/B4C)이 50/50 내지 90/10)로 혼합하는 것이 바람직하다. 상기 SiC 분말과 상기 B4C 분말의 입경은 실리콘카바이드계 복합체의 밀도, 기계적 특성 등에 영향을 미치므로 이를 고려하여 SiC 분말과 B4C 분말의 입경을 선택한다. 바람직하게는 실리콘카바이드계 복합체가 고강도, 고경도, 고내마모성, 낮은 전기저항성이 요구되는 점 등을 고려하여 입경이 10㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 3㎛ 이하, 가장 바람직하게는 1㎛ 이하인 구형 분말을 사용하는 것이 바람직하다. The SiC powder and the B 4 C powder are mixed in a weight ratio of 50: 50 to 90: 10 (weight fraction of SiC powder to the B 4 C powder (SiC / B 4 C) is 50/50 to 90/10) It is preferred. Since the particle size of the SiC powder and the B 4 C powder affects the density and mechanical properties of the silicon carbide composite, the particle size of the SiC powder and the B 4 C powder is selected in consideration of this. Preferably, a spherical powder having a particle diameter of 10 µm or less, more preferably 3 µm or less, and most preferably 1 µm or less in view of the fact that the silicon carbide-based composite requires high strength, high hardness, high wear resistance, and low electrical resistance. It is preferred to use.

상기 출발원료는 알루미늄 나이트레이트 수화물(aluminium nitrate hydrate)을 더 포함할 수 있다. 상기 알루미늄 나이트레이트 수화물은 Al(NO3)3·9H2O(aluminium nitrate nonahydrate) 등을 그 예로 들 수 있다. 상기 알루미늄 나이트레이트 수화물은 상기 SiC 분말과 상기 B4C 분말의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부, 더욱 바람직하게는 1∼7중량부 혼합하는 것이 바람직하다. 상기 알루미늄 나이트레이트 수화물은 후속의 소결 공정에서 액상을 형성하여 소결온도를 낮추어 주고, 실리콘카바이드계 복합체의 열전도도를 증진하고 비저항을 낮추는 역할도 한다. 또한, 상기 알루미늄 나이트레이트 수화물은 Al2O3 결정상을 형성하는 소스로 작용할 수도 있다. The starting material may further include aluminum nitrate hydrate. Examples of the aluminum nitrate hydrate include Al(NO 3 ) 3 · 9H 2 O (aluminium nitrate nonahydrate). The aluminum nitrate hydrate is preferably mixed with 0.1 to 10 parts by weight, more preferably 1 to 7 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total content of the SiC powder and the B 4 C powder. The aluminum nitrate hydrate forms a liquid phase in a subsequent sintering process to lower the sintering temperature, and also serves to improve the thermal conductivity and lower the specific resistance of the silicon carbide-based composite. In addition, the aluminum nitrate hydrate may also serve as a source for forming Al 2 O 3 crystal phase.

또한, 상기 출발원료는 이트륨 나이트레이트 수화물(yttrium nitrate hydrate)을 더 포함할 수 있다. 상기 이트륨 나이트레이트 수화물은 Y(NO3)3·6H2O(yttrium nitrate hexahydrate) 등을 그 예로 들 수 있다. 상기 이트륨 나이트레이트 수화물은 상기 SiC 분말과 상기 B4C 분말의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부, 더욱 바람직하게는 1∼7중량부 혼합하는 것이 바람직하다. 상기 이트륨 나이트레이트 수화물은 후속의 소결 공정에서 액상을 형성하여 소결온도를 낮추어 주고, 실리콘카바이드계 복합체의 열전도도를 증진하고 비저항을 낮추는 역할도 한다. 또한, 상기 이트륨 나이트레이트 수화물은 Y2O3 결정상을 형성하는 소스로 작용할 수도 있다. In addition, the starting material may further include yttrium nitrate hydrate. Examples of the yttrium nitrate hydrate include Y(NO 3 ) 3 ·6H 2 O (yttrium nitrate hexahydrate). The yttrium nitrate hydrate is preferably mixed with 0.1 to 10 parts by weight, more preferably 1 to 7 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total content of the SiC powder and the B 4 C powder. The yttrium nitrate hydrate forms a liquid phase in a subsequent sintering process to lower the sintering temperature, and also serves to improve the thermal conductivity and lower the resistivity of the silicon carbide-based composite. Also, the yttrium nitrate hydrate may act as a source for forming a Y 2 O 3 crystal phase.

또한, 상기 출발원료는 알루미늄 나이트레이트 수화물(aluminium nitrate hydrate)과 이트륨 나이트레이트 수화물(yttrium nitrate hydrate)을 더 포함할 수도 있다. 상기 알루미늄 나이트레이트 수화물과 상기 이트륨 나이트레이트 수화물의 전체 함량은 상기 SiC 분말과 상기 B4C 분말의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부, 더욱 바람직하게는 1∼7중량부 혼합하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 알루미늄 나이트레이트 수화물과 상기 이트륨 나이트레이트 수화물은 1:9 내지 9:1의 중량비(이트륨 나이트레이트 수화물에 대한 알루미늄 나이트레이트 수화물의 중량분율(알루미늄 나이트레이트 수화물/이트륨 나이트레이트 수화물)이 1/9 내지 9/1), 더욱 바람직하게는 2:8 내지 8:2의 중량비, 가장 바람직하게는 3:7 내지 7:3의 중량비로 혼합하는 것이 바람직하다. 상기 알루미늄 나이트레이트 수화물과 상기 이트륨 나이트레이트 수화물은 후속의 소결 공정에서 액상을 형성하여 소결온도를 낮추어 주고, 실리콘카바이드계 복합체의 열전도도를 증진하고 비저항을 낮추는 역할도 한다. 또한, 상기 알루미늄 나이트레이트 수화물과 상기 이트륨 나이트레이트 수화물은 YAG(Yttrium aluminium garnet, Y3Al5O12) 결정상을 형성하는 소스로 작용할 수도 있다. In addition, the starting material may further include aluminum nitrate hydrate (aluminium nitrate hydrate) and yttrium nitrate hydrate (yttrium nitrate hydrate). The total content of the aluminum nitrate hydrate and the yttrium nitrate hydrate is 0.1 to 10 parts by weight, more preferably 1 to 7 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total content of the SiC powder and the B 4 C powder. desirable. In this case, the aluminum nitrate hydrate and the yttrium nitrate hydrate have a weight ratio of 1:9 to 9:1 (weight fraction of aluminum nitrate hydrate to yttrium nitrate hydrate (aluminum nitrate hydrate/yttrium nitrate hydrate)) 1/9 to 9/1), more preferably 2:8 to 8:2, and most preferably 3:7 to 7:3. The aluminum nitrate hydrate and the yttrium nitrate hydrate form a liquid phase in a subsequent sintering process to lower the sintering temperature, improve the thermal conductivity of the silicon carbide-based composite, and also serve to lower the specific resistance. In addition, the aluminum nitrate hydrate and the yttrium nitrate hydrate may also serve as a source for forming a YAG (Yttrium aluminum garnet, Y 3 Al 5 O 12 ) crystal phase.

상기 출발원료는 Al(OH)3 분말을 더 포함할 수 있다. 상기 Al(OH)3 분말은 Al2O3 결정상을 형성하는 소스로 작용할 수 있다. 상기 Al(OH)3 분말은 상기 SiC 분말과 상기 B4C 분말의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부, 더욱 바람직하게는 1∼7중량부 혼합하는 것이 바람직하다. The starting material may further include Al(OH) 3 powder. The Al(OH) 3 powder may serve as a source for forming Al 2 O 3 crystal phase. The Al(OH) 3 powder is preferably mixed with 0.1 to 10 parts by weight, more preferably 1 to 7 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total content of the SiC powder and the B 4 C powder.

상기 출발원료는 Y2O3 분말을 더 포함할 수 있다. 상기 Y2O3 분말은 Y2O3 결정상을 형성하는 소스로 작용할 수 있다. 상기 Y2O3 분말은 상기 SiC 분말과 상기 B4C 분말의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부, 더욱 바람직하게는 1∼7중량부 혼합하는 것이 바람직하다. The starting material may further include Y 2 O 3 powder. The Y 2 O 3 powder may serve as a source for forming a Y 2 O 3 crystal phase. The Y 2 O 3 powder is preferably mixed with 0.1 to 10 parts by weight, more preferably 1 to 7 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total content of the SiC powder and the B 4 C powder.

상기 출발원료는 액상 규산소다(sodium silicate)를 더 포함할 수도 있다. 액상 규산소다를 혼합하게 되면, 수득된 과립분말의 유동성이 높아질 수 있고, 과립분말을 몰드에 충진 시에 충진율이 높아질 수 있다. 또한, 액상 규산소다는 후속의 소결 공정에서 액상을 형성하여 소결온도를 낮추어 줄 수도 있다. 상기 액상 규산소다는 상기 SiC 분말과 상기 B4C 분말의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.01∼1중량부 혼합하는 것이 바람직한데, 0.01중량부 미만일 경우에는 과립분말의 유동성 개선 효과가 미약하고 소결온도를 낮추는 효과도 미약할 수 있고, 1중량부를 초과하는 경우에는 열전도도 및 기계적 특성이 나빠질 수 있다.The starting material may further include liquid sodium silicate. When liquid sodium silicate is mixed, the fluidity of the obtained granulated powder may be increased, and the filling rate may be increased when the granulated powder is filled into a mold. In addition, the liquid silicate may form a liquid in a subsequent sintering process to lower the sintering temperature. The liquid sodium silicate is preferably mixed in an amount of 0.01 to 1 part by weight with respect to 100 parts by weight of the total content of the SiC powder and the B 4 C powder. If it is less than 0.01 part by weight, the effect of improving the fluidity of the granular powder is weak and the sintering temperature The effect of lowering may also be weak, and when it exceeds 1 part by weight, thermal conductivity and mechanical properties may be deteriorated.

물유리라 불리는 액상 규산소다는 점성질의 알칼리성을 나타내는 투명한 용액으로, 액상 규산소다는 R2O(여기서, R은 Li, Na 및 K로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질)와 SiO2의 몰비에 따라 여러가지 조성을 가질 수 있다. Liquid sodium silicate, called water glass, is a transparent solution showing viscous alkalinity, and liquid sodium silicate is a molar ratio of R 2 O (where R is one or more substances selected from the group consisting of Li, Na and K) and SiO 2 Therefore, it can have various compositions.

상기 액상 규산소다는 Li2O·mSiO2·nH2O(여기서, m은 1~5, n은 1~10)를 포함할 수 있다. The liquid sodium silicate may include Li 2 O·mSiO 2 ·nH 2 O (where m is 1 to 5 and n is 1 to 10).

상기 액상 규산소다는 Na2O·mSiO2·nH2O(여기서, m은 1~5, n은 1~10)를 포함할 수 있다. The liquid sodium silicate may include Na 2 O·mSiO 2 ·nH 2 O (where m is 1 to 5 and n is 1 to 10).

상기 액상 규산소다는 K2O·mSiO2·nH2O(여기서, m은 1~5, n은 0.1~10)를 포함할 수 있다. The liquid sodium silicate may include K 2 O·mSiO 2 ·nH 2 O (where m is 1-5 and n is 0.1-10).

상기 액상 규산소다는 Li2O·mSiO2·nH2O(여기서, m은 1~5, n은 1~10), Na2O·mSiO2·nH2O(여기서, m은 1~5, n은 1~10) 및 K2O·mSiO2·nH2O(여기서, m은 1~5, n은 0.1~10)로 이루어진 군으로부터 선택된 2종 이상의 물질을 포함할 수도 있다.The liquid sodium silicate is Li 2 O·mSiO 2 ·nH 2 O (where m is 1-5, n is 1-10), Na 2 O·mSiO 2 ·nH 2 O (where m is 1-5, n is 1 to 10) and K 2 O·mSiO 2 ·nH 2 O (where m is 1 to 5 and n is 0.1 to 10).

상기 혼합은 볼 밀링(ball milling), 어트리션 밀링(attrition milling) 등을 이용할 수 있다. The mixing may use ball milling, attrition milling, or the like.

이하에서, 볼 밀링 공정을 예를 들어 설명한다. Hereinafter, the ball milling process will be described as an example.

출발원료를 물, 에탄올 등의 용매와 함께 볼 밀링기(ball milling machine)에 장입한다. 볼 밀링기를 이용하여 일정 속도로 회전시켜 기계적으로 혼합한다. 상기 볼 밀링에 사용되는 볼은 알루미나, 지르코니아, SiC와 같은 세라믹 재질의 볼을 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 복합체에 불순물 등이 함유되는 것을 억제하기 위하여 SiC 볼을 사용하며, 볼은 모두 같은 크기의 것일 수도 있고 2가지 이상의 크기를 갖는 볼을 함께 사용할 수도 있다. 볼의 크기, 밀링 시간, 볼 밀링기의 분당 회전속도 등을 조절한다. 예를 들면, 볼의 크기는 1㎜∼50㎜ 정도의 범위로 설정하고, 볼 밀링기의 회전속도는 50∼500rpm 정도의 범위로 설정할 수 있다. 볼 밀링은 균일한 혼합 등을 위해 10분∼48시간 동안 실시하는 것이 바람직하다. 상기와 같이 습식 혼합 공정을 거친 출발원료는 미분화되어 슬러리(slurry) 상태를 이루고 있다. The starting material is charged to a ball milling machine together with a solvent such as water or ethanol. It is mixed mechanically by rotating at a constant speed using a ball mill. The ball used for the ball milling is preferably a ceramic ball, such as alumina, zirconia, SiC, and more preferably, a SiC ball is used to suppress the content of impurities in the composite, and the balls are all It may be of the same size, or balls of two or more sizes may be used together. Adjust the ball size, milling time, and rotational speed of the ball mill per minute. For example, the size of the ball can be set in the range of about 1 mm to 50 mm, and the rotation speed of the ball mill can be set in the range of about 50 to 500 rpm. Ball milling is preferably performed for 10 minutes to 48 hours for uniform mixing and the like. The starting material that has been subjected to the wet mixing process as described above is micronized to form a slurry.

슬러리 상태의 출발원료를 분무건조(spray drying) 하여 과립분말을 수득한다. 상기 분무건조는 슬러리 투입속도 1∼100㎖/min, 유입구(Inlet) 온도 85∼270℃, 배출구(Outlet)의 온도 60∼120℃, 회전속도 6000∼15000 rpm 정도로 설정하는 것이 바람직하다. 상기 분무건조는 일반적으로 잘 알려져 있으므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다. The starting material in a slurry state is spray dried to obtain granular powder. The spray drying is preferably set to a slurry input speed of 1 to 100 ml/min, an inlet temperature of 85 to 270°C, an outlet temperature of 60 to 120°C, and a rotation speed of about 6000 to 15000 rpm. The spray drying is generally well known, so detailed description thereof is omitted here.

플라즈마 처리를 위한 반응공간을 제공하는 챔버(100) 내에 실장되어 플라즈마와 접촉하는 부품의 형상으로 성형하거나 상기 챔버 내벽(102)의 형상으로 성형하기 위한 몰드를 준비한다. 상기 부품은 서셉터, 샤워헤드 또는 에지링일 수 있다.It is mounted in a chamber 100 that provides a reaction space for plasma treatment, and a mold for molding into a shape of a part that comes into contact with plasma or a shape of the inner wall 102 of the chamber is prepared. The part may be a susceptor, showerhead or edge ring.

상기 과립분말을 상기 몰드에 담아 퍼니스에 장입하고, 상기 퍼니스의 온도를 승온하고 상기 과립분말에 압력을 가하면서 소결시킨다. 상기 소결은 열간가압소결(hot press sintering) 등의 방법을 이용할 수 있다. The granulated powder is put in the mold, charged into a furnace, and the temperature of the furnace is raised and sintered while applying pressure to the granulated powder. The sintering may use a method such as hot press sintering.

이하에서, 열간가압소결을 예로 들어 설명한다. Hereinafter, hot pressing sintering will be described as an example.

상기 열간가압소결은 높은 압력을 가하면서 소결하는 방법으로써 상압소결보다는 낮은 온도에서도 소결이 가능하며, 소결 시간도 짧아지는 장점이 있다. 상압소결에 의해 소결된 실리콘카바이드계 복합체(소결체)는 상대 밀도가 낮고, 열간가압소결에 의한 경우에 비하여 기계적 특성이 떨어진다는 단점이 있다. 또한, 상압소결을 이용할 경우 SiC 및 B4C의 융점 근처까지 온도를 올려 소결하여야 하므로 에너지 소모가 많고 소결 시편에 열적 스트레스(thermal stress)를 너무 많이 가하게 된다. The hot pressing sintering is a method of sintering while applying high pressure, and sintering is possible even at a lower temperature than normal pressure sintering, and the sintering time is shortened. The silicon carbide-based composite (sintered body) sintered by normal pressure sintering has a disadvantage in that its relative density is low and its mechanical properties are inferior to that of hot pressing sintering. In addition, when using atmospheric pressure sintering, sintering is required by raising the temperature to the vicinity of the melting points of SiC and B 4 C, which results in high energy consumption and excessive thermal stress on the sintered specimen.

따라서, 본 발명에서는 열간가압소결을 이용함으로써, 입자 사이의 간격이 매우 조밀해져서 기공이 거의 형성되지 않는 고밀도 실리콘카바이드계 복합체가 제조될 수 있다. Therefore, in the present invention, by using hot pressing sintering, the gap between the particles becomes very dense, so that a high-density silicon carbide-based composite with little pores can be produced.

이하에서, 열간가압소결을 이용하여 실리콘카바이드계 복합체(소결체)를 형성하는 방법을 설명한다. Hereinafter, a method of forming a silicon carbide-based composite (sintered body) using hot pressing sintering will be described.

과립분말을 몰드에 담고, 과립분말이 담긴 몰드를 퍼니스(Furnace)에 장입한다. 상기 몰드는 챔버(100) 내에 실장되어 플라즈마와 접촉하는 부품의 형상으로 성형하기 위한 몰드이거나 상기 챔버 내벽(102)의 형상으로 성형하기 위한 몰드일 수 있다.The granulated powder is put in a mold, and the mold containing the granulated powder is charged into a furnace. The mold may be a mold for molding into a shape of a component mounted in the chamber 100 and in contact with the plasma, or a mold for molding into the shape of the inner wall 102 of the chamber.

상기 몰드 내에 과립분말을 장입한 후 몰드 상부에서 일방향 압축 등을 실시하여 성형할 수도 있다. 이때, 과립분말에 가해지는 압력(상기 몰드에 의해 압축되는 압력)은 10∼60MPa 정도인 것이 바람직한데, 가압 압력이 너무 작은 경우에는 과립분말 입자 사이에 공극이 많게 되므로 원하는 고밀도의 실리콘카바이드계 복합체를 얻기 어렵고 가압 압력이 너무 큰 경우에는 그 이상의 효과는 기대할 수 없고 고압에 따른 몰드, 유압장치 등의 설계가 추가됨으로써 설비 제작 비용이 증가할 수 있다. 상기 몰드는 경도가 크고 고융점을 갖는 그라파이트(graphite) 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. After loading the granulated powder in the mold, it may be molded by performing one-way compression or the like on the mold top. At this time, the pressure applied to the granulated powder (the pressure compressed by the mold) is preferably about 10 to 60 MPa. When the pressure is too small, there are many voids between the granulated powder particles, so that the desired high density silicon carbide-based composite If it is difficult to obtain and the pressure is too large, further effects cannot be expected, and the design cost of the mold and the hydraulic device according to the high pressure may be added, thereby increasing the cost of manufacturing equipment. The mold is preferably made of a graphite material having a high hardness and a high melting point.

퍼니스 내에 존재하는 불순물 가스를 제거하여 퍼지(purge)하기 위하여 로터리 펌프를 작동시켜 진공 상태(예컨대, 1×101∼1×10-3 Torr 정도)로 될 때까지 배기한다. 이때, 퍼니스의 둘레를 감싸고 있는 가열 수단에 전원을 공급하여 퍼니스를 가열하면 퍼니스 내에 잔존하는 불순물 가스가 효율적으로 배기될 수 있다. To remove and purge the impurity gas present in the furnace, the rotary pump is operated and exhausted until it becomes a vacuum (for example, about 1×10 1 to 1×10 -3 Torr). At this time, when power is supplied to the heating means surrounding the furnace to heat the furnace, the impurity gas remaining in the furnace can be efficiently exhausted.

상기 퍼니스의 온도를 목표하는 소결 온도(예컨대, 1750∼2100℃)로 상승시킨다. 이때, 소결 시의 분위기 안정화를 위해 질소(N2), 아르곤(Ar) 등의 비활성 가스를 공급하여 주며, 퍼니스의 가스 분위기가 충분히 비활성 가스 분위기를 띠게 공급하는데, 예컨대 200∼2000sccm 정도의 유량으로 비활성 가스를 공급하는 것이 바람직하다. The temperature of the furnace is raised to the target sintering temperature (for example, 1750 to 2100°C). At this time, in order to stabilize the atmosphere during sintering, nitrogen (N 2 ) and argon (Ar) are supplied with an inert gas, and the gas atmosphere of the furnace is sufficiently supplied with an inert gas atmosphere, for example, at a flow rate of about 200 to 2000 sccm. It is preferred to supply an inert gas.

소결 온도는 입자의 확산, 입자들 사이의 네킹(necking) 등을 고려하여 1750∼2100℃ 정도인 것이 바람직한데, 소결 온도가 너무 높은 경우에는 과도한 입자의 성장으로 인해 기계적 물성이 저하될 수 있고, 소결 온도가 너무 낮은 경우에는 불완전한 소결로 인해 소결체의 특성이 좋지 않을 수 있으므로 상기 범위의 소결 온도에서 소결시키는 것이 바람직하다. 이때, 퍼니스의 승온 속도는 1∼50℃/min 정도인 것이 바람직한데, 퍼니스의 승온 속도가 너무 느린 경우에는 시간이 오래 걸려 생산성이 떨어지고 퍼니스의 승온 속도가 너무 빠른 경우에는 급격한 온도 상승에 의해 소결체의 특성에 나쁜 영향을 미칠 수 있으므로 상기 범위의 승온 속도로 퍼니스의 온도를 올리는 것이 바람직하다. The sintering temperature is preferably about 1750 to 2100°C in consideration of diffusion of particles, necking between particles, etc. When the sintering temperature is too high, mechanical properties may deteriorate due to excessive particle growth, When the sintering temperature is too low, it is preferable to sinter at the sintering temperature in the above range because the properties of the sintered body may be poor due to incomplete sintering. At this time, the heating rate of the furnace is preferably about 1 ~ 50 ℃ / min, if the heating rate of the furnace is too slow, it takes a long time and productivity decreases. It is preferable to increase the temperature of the furnace at a heating rate in the above range because it may adversely affect the properties of.

퍼니스의 온도가 목표하는 소결 온도로 상승하면, 일정 시간(예컨대, 10분∼6시간)을 유지하여 소결시킨다. 소결 온도에 따라 소결체의 미세구조 등에 차이가 있는데, 소결 온도가 낮은 경우 표면 확산이 지배적인 반면 소결 온도가 높은 경우에는 격자 확산 및 입계 확산까지 진행되기 때문이다. 소결 시간은 일반적인 열처리를 위한 퍼니스를 사용하는 경우에는 10분∼6시간 정도인 것이 바람직한데, 소결 시간이 너무 긴 경우에는 에너지의 소모가 많으므로 비경제적일 뿐만 아니라 더 이상의 소결 효과를 기대하기 어렵고 소결체 입자의 크기가 커지게 되며, 소결 시간이 작은 경우에는 불완전한 소결로 인해 소결체의 특성이 좋지 않을 수 있다. 소결시 과립분말에 가해지는 압력은 10∼60MPa 정도인 것이 바람직한데, 가압 압력이 너무 작은 경우에는 원하는 고밀도의 실리콘카바이드계 복합체를 얻기 어렵고 가압 압력이 너무 큰 경우에는 소결 공정이 완료된 후의 소결체에 균열 등이 발생할 수 있다. When the temperature of the furnace rises to the target sintering temperature, it is sintered by maintaining a certain time (for example, 10 minutes to 6 hours). There is a difference in the microstructure of the sintered body depending on the sintering temperature, since the surface diffusion is dominant when the sintering temperature is low, but the lattice diffusion and grain boundary diffusion proceed when the sintering temperature is high. When using a furnace for general heat treatment, the sintering time is preferably about 10 minutes to 6 hours. When the sintering time is too long, energy consumption is high, so it is not only economical, but it is difficult to expect further sintering effects. The size of the sintered body becomes large, and when the sintering time is small, the characteristics of the sintered body may be poor due to incomplete sintering. When sintering, the pressure applied to the granulated powder is preferably about 10 to 60 MPa. When the pressure is too small, it is difficult to obtain a desired high density silicon carbide composite, and when the pressure is too large, cracks in the sintered body after the sintering process is completed. Back may occur.

소결 공정을 수행한 후, 상기 퍼니스 온도를 하강시켜 실리콘카바이드계 복합체(소결체)로 이루어진 부품 또는 챔버의 내벽을 언로딩한다. 상기 퍼니스 냉각은 퍼니스 전원을 차단하여 자연적인 상태로 냉각되게 하거나, 임의적으로 온도 하강률(예컨대, 10℃/min)을 설정하여 냉각되게 할 수도 있다. 퍼니스 온도를 하강시키는 동안에도 퍼니스 내부의 압력은 일정하게 유지하는 것이 바람직하다. After performing the sintering process, the furnace temperature is lowered to unload the inner wall of a component or chamber made of a silicon carbide-based composite (sintered body). The furnace cooling may be performed by shutting down the furnace power supply to cool it in a natural state, or by setting a temperature drop rate (for example, 10°C/min) to be cooled. It is preferable to keep the pressure inside the furnace constant while the furnace temperature is lowered.

챔버(100) 내에 실장되어 플라즈마와 접촉하는 부품 또는 챔버의 내벽(102)은 내플라즈마 재질의 실리콘카바이드계 복합체로 이루어지게 된다. 상기 부품은 서셉터(110), 샤워헤드(120) 또는 에지링(130)일 수 있다.A component mounted in the chamber 100 and contacting the plasma or the inner wall 102 of the chamber is made of a plasma-resistant silicon carbide-based composite. The component may be a susceptor 110, a shower head 120, or an edge ring 130.

상기 실리콘카바이드계 복합체는, SiC-B4C계 복합체로서 SiC 결정상과 B4C 결정상을 포함하면서 92% 보다 높은 상대밀도를 나타내고 30Ω·㎝ 보다 낮은 비저항을 가진다. 상기 실리콘카바이드계 복합체는 Al2O3 결정상을 더 포함할 수 있다. 상기 실리콘카바이드계 복합체는 Y2O3 결정상을 더 포함할 수 있다. 상기 실리콘카바이드계 복합체는 YAG(Yttrium aluminium garnet, Y3Al5O12) 결정상을 더 포함할 수 있다. 상기 실리콘카바이드계 복합체는 50W/mK 보다 높은 열전도도를 나타낼 수 있다. The silicon carbide-based composite, as a SiC-B 4 C-based composite, includes a SiC crystal phase and a B 4 C crystal phase, has a relative density higher than 92%, and has a specific resistance lower than 30 Pa·cm. The silicon carbide-based composite may further include an Al 2 O 3 crystal phase. The silicon carbide-based composite may further include a Y 2 O 3 crystal phase. The silicon carbide-based composite may further include a YAG (Yttrium aluminum garnet, Y 3 Al 5 O 12 ) crystal phase. The silicon carbide-based composite may exhibit a thermal conductivity higher than 50W/mK.

이하에서, 본 발명에 따른 실험예들을 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실험예들에 본 발명이 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, experimental examples according to the present invention are specifically presented, and the present invention is not limited to the experimental examples presented below.

<실험예 1><Experimental Example 1>

출발원료로 SiC 분말 및 B4C 분말을 70:30의 중량비로 칭량하고, 혼합하여 슬러리 상태로 만들었다. 상기 SiC 분말은 0.5㎛의 평균 입경을 갖는 분말을 사용하였고, 상기 B4C 분말은 0.5㎛의 평균 입경을 갖는 분말을 사용하였다. 상기 혼합은 습식 볼 밀링 공정을 이용하였는데, 구체적으로는 에탄올을 용매로 5mm 크기의 SiC 볼을 이용하여 100 rpm의 속도로 12시간 동안 습식 혼합하였다. As starting materials, SiC powder and B 4 C powder were weighed at a weight ratio of 70:30, and mixed to prepare a slurry. As the SiC powder, a powder having an average particle diameter of 0.5 μm was used, and as the B 4 C powder, a powder having an average particle diameter of 0.5 μm was used. The mixing was performed using a wet ball milling process. Specifically, ethanol was used as a solvent for 5 hours at a speed of 100 rpm using a SiC ball having a size of 5 mm for wet mixing.

슬러리 상태의 출발원료를 분무건조(spray drying)하여 과립분말을 수득하였다. 상기 분무건조 시에 슬러리 투입 속도는 20㎖/min 정도 였고, 유입구의 온도(Inlet temperature)는 100℃ 였으며, 배출구의 온도(Outlet temperature)는 70℃ 였고, 회전속도는 11000 rpm 이었다. The starting material in the slurry state was spray dried to obtain granular powder. During the spray drying, the slurry input speed was about 20 ml/min, the inlet temperature was 100° C., the outlet temperature was 70° C., and the rotation speed was 11000 rpm.

과립분말을 실린더 형태의 몰드에 넣고, 과립분말이 담긴 몰드를 퍼니스(Furnace)에 장입하였다. 상기 몰드는 그라파이트(graphite) 재질의 몰드를 사용하였다. The granulated powder was placed in a cylinder-shaped mold, and the mold containing the granulated powder was charged to a furnace. As the mold, a mold made of graphite was used.

퍼니스 내에 존재하는 불순물 가스를 제거하기 위하여 로터리 펌프를 작동시켜 퍼지하였다. 퍼니스의 둘레를 감싸고 있는 가열 수단에 전원을 공급하여 퍼니스를 가열하여 소결온도로 상승시켰다. 이때, 퍼니스의 승온 속도는 1200℃까지는 10℃/min 정도 였고, 1200℃에서 1800℃까지는 7℃/min 정도 였으며, 1800℃에서 소결온도까지는 3℃/min 정도 였다. 승온 과정 동안에 몰드 상부에서 일방향 압력을 가하였고, 상기 몰드에 의해 압축되는 압력은 40 MPa 정도였다. 상기 소결온도는 1900℃, 1950℃, 2000℃로 각각 설정하였다. The rotary pump was purged to remove impurity gas present in the furnace. Power was supplied to a heating means surrounding the furnace to heat the furnace to increase the sintering temperature. At this time, the heating rate of the furnace was about 10℃/min from 1200℃ to 7℃/min from 1200℃ to 1800℃, and was about 3℃/min from 1800℃ to sintering temperature. During the heating process, a one-way pressure was applied at the top of the mold, and the pressure compressed by the mold was about 40 MPa. The sintering temperatures were set to 1900°C, 1950°C, and 2000°C, respectively.

퍼니스의 온도를 소결온도로 상승시킨 후, 1시간 동안을 유지하여 소결시켰다. 소결되는 동안에도 과립분말에 가해지는 압력은 40MPa 정도로 일정하게 유지하였다. 도 3은 소결온도를 2000℃로 설정한 경우로서 열간가압소결의 시간에 따른 승온속도, 소결 시 유지시간, 과립분말에 가하는 압력을 보여주고 있다. After raising the temperature of the furnace to the sintering temperature, it was maintained for 1 hour to sinter. Even during sintering, the pressure applied to the granulated powder was kept constant at about 40 MPa. Fig. 3 shows a case where the sintering temperature is set to 2000°C, showing the temperature increase rate according to the time of hot pressing sintering, the holding time during sintering, and the pressure applied to the granulated powder.

소결 공정을 수행한 후, 상기 퍼니스 온도를 하강시켜 실리콘카바이드계 복합체(소결체)를 언로딩하였다. 상기 퍼니스 냉각은 퍼니스 전원을 차단하여 자연적인 상태로 냉각되게 하였다.After performing the sintering process, the furnace temperature was lowered to unload the silicon carbide-based composite (sintered body). The furnace cooling was performed by shutting off the furnace power so that the furnace was cooled in a natural state.

<실험예 2><Experimental Example 2>

출발원료로 SiC 분말 및 B4C 분말을 50:50의 중량비로 칭량하고, 혼합하여 슬러리 상태로 만들었다. 상기 SiC 분말은 0.5㎛의 평균 입경을 갖는 분말을 사용하였고, 상기 B4C 분말은 0.5㎛의 평균 입경을 갖는 분말을 사용하였다. 상기 혼합은 습식 볼 밀링 공정을 이용하였는데, 구체적으로는 에탄올을 용매로 5mm 크기의 SiC 볼을 이용하여 100 rpm의 속도로 12시간 동안 습식 혼합하였다. As starting materials, SiC powder and B 4 C powder were weighed in a weight ratio of 50:50 and mixed to make a slurry. As the SiC powder, a powder having an average particle diameter of 0.5 μm was used, and as the B 4 C powder, a powder having an average particle diameter of 0.5 μm was used. The mixing was performed using a wet ball milling process. Specifically, ethanol was used as a solvent for 5 hours at a speed of 100 rpm using a SiC ball having a size of 5 mm for wet mixing.

이후의 공정은 상기 실험예 1과 동일하게 진행하여 실리콘카바이드계 복합체(소결체)를 수득하였다.The subsequent steps were performed in the same manner as in Experimental Example 1 to obtain a silicon carbide-based composite (sintered body).

<실험예 3><Experimental Example 3>

출발원료로 SiC 분말 및 B4C 분말을 30:70의 중량비로 칭량하고, 혼합하여 슬러리 상태로 만들었다. 상기 SiC 분말은 0.5㎛의 평균 입경을 갖는 분말을 사용하였고, 상기 B4C 분말은 0.5㎛의 평균 입경을 갖는 분말을 사용하였다. 상기 혼합은 습식 볼 밀링 공정을 이용하였는데, 구체적으로는 에탄올을 용매로 5mm 크기의 SiC 볼을 이용하여 100 rpm의 속도로 12시간 동안 습식 혼합하였다. As starting materials, SiC powder and B 4 C powder were weighed in a weight ratio of 30:70 and mixed to make a slurry. As the SiC powder, a powder having an average particle diameter of 0.5 μm was used, and as the B 4 C powder, a powder having an average particle diameter of 0.5 μm was used. The mixing was performed using a wet ball milling process. Specifically, ethanol was used as a solvent for 5 hours at a speed of 100 rpm using a SiC ball having a size of 5 mm for wet mixing.

이후의 공정은 상기 실험예 1과 동일하게 진행하여 실리콘카바이드계 복합체(소결체)를 수득하였다.The subsequent steps were performed in the same manner as in Experimental Example 1 to obtain a silicon carbide-based composite (sintered body).

<실험예 4><Experimental Example 4>

알루미늄 나이트레이트 수화물로서 Al(NO3)3·9H2O(aluminium nitrate nonahydrate)와 이트륨 나이트레이트 수화물로서 Y(NO3)3·6H2O(yttrium nitrate hexahydrate)을 첨가제로 준비하고, Al(NO3)3·9H2O와 Y(NO3)3·6H2O을 62:38의 중량비로 혼합하여 첨가제로 사용하였다. Al(NO 3 ) 3 ·9H 2 O (aluminium nitrate nonahydrate) as aluminum nitrate hydrate and Y(NO 3 ) 3 ·6H 2 O (yttrium nitrate hexahydrate) as yttrium nitrate hydrate are prepared as additives, and Al(NO 3 ) 3 ·9H 2 O and Y(NO 3 ) 3 ·6H 2 O were mixed in a weight ratio of 62:38 and used as an additive.

출발원료로 SiC 분말, B4C 분말, Al(NO3)3·9H2O 및 Y(NO3)3·6H2O을 혼합하여 슬러리 상태로 만들었다. 상기 SiC 분말과 상기 B4C 분말은 50:50의 중량비로 혼합하였다. 상기 Al(NO3)3·9H2O와 상기 Y(NO3)3·6H2O는 62:38의 중량비로 혼합하였다. 첨가제(상기 Al(NO3)3·9H2O 및 상기 Y(NO3)3·6H2O)는 상기 SiC 분말과 상기 B4C 분말의 전체 함량 100중량부에 대하여 1중량부를 혼합하였다. 상기 SiC 분말은 0.5㎛의 평균 입경을 갖는 분말을 사용하였고, 상기 B4C 분말은 0.5㎛의 평균 입경을 갖는 분말을 사용하였다. 상기 혼합은 습식 볼 밀링 공정을 이용하였는데, 구체적으로는 에탄올을 용매로 5mm 크기의 SiC 볼을 이용하여 100 rpm의 속도로 12시간 동안 습식 혼합하였다. SiC powder, B 4 C powder, Al(NO 3 ) 3 · 9H 2 O and Y(NO 3 ) 3 ·6H 2 O were mixed as starting materials to prepare a slurry. The SiC powder and the B 4 C powder were mixed in a weight ratio of 50:50. The Al(NO 3 ) 3 ·9H 2 O and the Y(NO 3 ) 3 ·6H 2 O were mixed in a weight ratio of 62:38. Additives (the Al(NO 3 ) 3 ·9H 2 O and the Y(NO 3 ) 3 ·6H 2 O) were mixed with 1 part by weight based on 100 parts by weight of the total content of the SiC powder and the B 4 C powder. As the SiC powder, a powder having an average particle diameter of 0.5 μm was used, and as the B 4 C powder, a powder having an average particle diameter of 0.5 μm was used. The mixing was performed using a wet ball milling process. Specifically, ethanol was used as a solvent for 5 hours at a speed of 100 rpm using a SiC ball having a size of 5 mm for wet mixing.

슬러리 상태의 출발원료를 분무건조(spray drying)하여 과립분말을 수득하였다. 상기 분무건조 시에 슬러리 투입 속도는 20㎖/min 정도 였고, 유입구의 온도(Inlet temperature)는 100℃ 였으며, 배출구의 온도(Outlet temperature)는 70℃ 였고, 회전속도는 11000 rpm 이었다. The starting material in the slurry state was spray dried to obtain granular powder. During the spray drying, the slurry injection rate was about 20 ml/min, the inlet temperature was 100°C, the outlet temperature was 70°C, and the rotational speed was 11000 rpm.

과립분말을 실린더 형태의 몰드에 넣고, 과립분말이 담긴 몰드를 퍼니스(Furnace)에 장입하였다. 상기 몰드는 그라파이트(graphite) 재질의 몰드를 사용하였다. The granulated powder was placed in a cylinder-shaped mold, and the mold containing the granulated powder was charged to a furnace. As the mold, a mold made of graphite was used.

퍼니스 내에 존재하는 불순물 가스를 제거하기 위하여 로터리 펌프를 작동시켜 퍼지하였다. 퍼니스의 둘레를 감싸고 있는 가열 수단에 전원을 공급하여 퍼니스를 가열하여 1900℃로 상승시켰다. 이때, 퍼니스의 승온 속도는 1200℃까지는 10℃/min 정도 였고, 1200℃에서 1800℃까지는 7℃/min 정도 였으며, 1800℃에서 1900℃까지는 3℃/min 정도 였다. 승온 과정 동안에 몰드 상부에서 일방향 압력을 가하였고, 상기 몰드에 의해 압축되는 압력은 40 MPa 정도였다. The rotary pump was purged to remove impurity gas present in the furnace. The furnace was heated to 1900°C by supplying power to a heating means surrounding the furnace. At this time, the heating rate of the furnace was about 10°C/min from 1200°C, about 7°C/min from 1200°C to 1800°C, and about 3°C/min from 1800°C to 1900°C. During the heating process, a one-way pressure was applied at the top of the mold, and the pressure compressed by the mold was about 40 MPa.

퍼니스의 온도를 1900℃로 상승시킨 후, 1시간 동안을 유지하여 소결시켰다. 소결되는 동안에도 과립분말에 가해지는 압력은 40MPa 정도로 일정하게 유지하였다. After the temperature of the furnace was raised to 1900°C, it was maintained for 1 hour to sinter. Even during sintering, the pressure applied to the granulated powder was kept constant at about 40 MPa.

소결 공정을 수행한 후, 상기 퍼니스 온도를 하강시켜 실리콘카바이드계 복합체(소결체)를 언로딩하였다. 상기 퍼니스 냉각은 퍼니스 전원을 차단하여 자연적인 상태로 냉각되게 하였다.After performing the sintering process, the furnace temperature was lowered to unload the silicon carbide-based composite (sintered body). The furnace cooling was performed by shutting off the furnace power so that the furnace was cooled in a natural state.

<실험예 5><Experimental Example 5>

알루미늄 나이트레이트 수화물로서 Al(NO3)3·9H2O(aluminium nitrate nonahydrate)와 이트륨 나이트레이트 수화물로서 Y(NO3)3·6H2O(yttrium nitrate hexahydrate)을 첨가제로 준비하고, Al(NO3)3·9H2O와 Y(NO3)3·6H2O을 62:38의 중량비로 혼합하여 첨가제로 사용하였다. Al(NO 3 ) 3 ·9H 2 O (aluminium nitrate nonahydrate) as aluminum nitrate hydrate and Y(NO 3 ) 3 ·6H 2 O (yttrium nitrate hexahydrate) as yttrium nitrate hydrate are prepared as additives, and Al(NO 3 ) 3 ·9H 2 O and Y(NO 3 ) 3 ·6H 2 O were mixed in a weight ratio of 62:38 and used as an additive.

출발원료로 SiC 분말, B4C 분말, Al(NO3)3·9H2O 및 Y(NO3)3·6H2O을 혼합하여 슬러리 상태로 만들었다. 상기 SiC 분말과 상기 B4C 분말은 50:50의 중량비로 혼합하였다. 상기 Al(NO3)3·9H2O와 상기 Y(NO3)3·6H2O는 62:38의 중량비로 혼합하였다. 첨가제(상기 Al(NO3)3·9H2O 및 상기 Y(NO3)3·6H2O)는 상기 SiC 분말과 상기 B4C 분말의 전체 함량 100중량부에 대하여 3중량부를 혼합하였다. 상기 SiC 분말은 0.5㎛의 평균 입경을 갖는 분말을 사용하였고, 상기 B4C 분말은 0.5㎛의 평균 입경을 갖는 분말을 사용하였다. 상기 혼합은 습식 볼 밀링 공정을 이용하였는데, 구체적으로는 에탄올을 용매로 5mm 크기의 SiC 볼을 이용하여 100 rpm의 속도로 12시간 동안 습식 혼합하였다. SiC powder, B 4 C powder, Al(NO 3 ) 3 · 9H 2 O and Y(NO 3 ) 3 ·6H 2 O were mixed as starting materials to prepare a slurry. The SiC powder and the B 4 C powder were mixed in a weight ratio of 50:50. The Al(NO 3 ) 3 ·9H 2 O and the Y(NO 3 ) 3 ·6H 2 O were mixed in a weight ratio of 62:38. Additives (the Al(NO 3 ) 3 ·9H 2 O and the Y(NO 3 ) 3 ·6H 2 O) were mixed with 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the total content of the SiC powder and the B 4 C powder. As the SiC powder, a powder having an average particle diameter of 0.5 μm was used, and as the B 4 C powder, a powder having an average particle diameter of 0.5 μm was used. The mixing was performed using a wet ball milling process. Specifically, ethanol was used as a solvent for 5 hours at a speed of 100 rpm using a SiC ball having a size of 5 mm for wet mixing.

슬러리 상태의 출발원료를 분무건조(spray drying)하여 과립분말을 수득하였다. 상기 분무건조 시에 슬러리 투입 속도는 20㎖/min 정도 였고, 유입구의 온도(Inlet temperature)는 100℃ 였으며, 배출구의 온도(Outlet temperature)는 70℃ 였고, 회전속도는 11000 rpm 이었다. The starting material in the slurry state was spray dried to obtain granular powder. During the spray drying, the slurry injection rate was about 20 ml/min, the inlet temperature was 100°C, the outlet temperature was 70°C, and the rotational speed was 11000 rpm.

과립분말을 실린더 형태의 몰드에 넣고, 과립분말이 담긴 몰드를 퍼니스(Furnace)에 장입하였다. 상기 몰드는 그라파이트(graphite) 재질의 몰드를 사용하였다. The granulated powder was placed in a cylinder-shaped mold, and the mold containing the granulated powder was charged to a furnace. As the mold, a mold made of graphite was used.

퍼니스 내에 존재하는 불순물 가스를 제거하기 위하여 로터리 펌프를 작동시켜 퍼지하였다. 퍼니스의 둘레를 감싸고 있는 가열 수단에 전원을 공급하여 퍼니스를 가열하여 1850℃로 상승시켰다. 이때, 퍼니스의 승온 속도는 1200℃까지는 10℃/min 정도 였고, 1200℃에서 1800℃까지는 7℃/min 정도 였으며, 1800℃에서 1850℃까지는 3℃/min 정도 였다. 승온 과정 동안에 몰드 상부에서 일방향 압력을 가하였고, 상기 몰드에 의해 압축되는 압력은 40 MPa 정도였다. The rotary pump was purged to remove impurity gas present in the furnace. The furnace was heated to 1850° C. by supplying power to a heating means surrounding the furnace. At this time, the heating rate of the furnace was about 10°C/min from 1200°C, about 7°C/min from 1200°C to 1800°C, and about 3°C/min from 1800°C to 1850°C. During the heating process, a one-way pressure was applied at the top of the mold, and the pressure compressed by the mold was about 40 MPa.

퍼니스의 온도를 1850℃로 상승시킨 후, 1시간 동안을 유지하여 소결시켰다. 소결되는 동안에도 과립분말에 가해지는 압력은 40MPa 정도로 일정하게 유지하였다. After the temperature of the furnace was raised to 1850°C, it was maintained for 1 hour to sinter. Even during sintering, the pressure applied to the granulated powder was kept constant at about 40 MPa.

소결 공정을 수행한 후, 상기 퍼니스 온도를 하강시켜 실리콘카바이드계 복합체(소결체)를 언로딩하였다. 상기 퍼니스 냉각은 퍼니스 전원을 차단하여 자연적인 상태로 냉각되게 하였다.After performing the sintering process, the furnace temperature was lowered to unload the silicon carbide-based composite (sintered body). The furnace cooling was performed by shutting off the furnace power so that the furnace was cooled in a natural state.

<실험예 6><Experimental Example 6>

알루미늄 나이트레이트 수화물로서 Al(NO3)3·9H2O(aluminium nitrate nonahydrate)와 이트륨 나이트레이트 수화물로서 Y(NO3)3·6H2O(yttrium nitrate hexahydrate)을 첨가제로 준비하고, Al(NO3)3·9H2O와 Y(NO3)3·6H2O을 62:38의 중량비로 혼합하여 첨가제로 사용하였다. Al(NO 3 ) 3 ·9H 2 O (aluminium nitrate nonahydrate) as aluminum nitrate hydrate and Y(NO 3 ) 3 ·6H 2 O (yttrium nitrate hexahydrate) as yttrium nitrate hydrate are prepared as additives, and Al(NO 3 ) 3 ·9H 2 O and Y(NO 3 ) 3 ·6H 2 O were mixed in a weight ratio of 62:38 and used as an additive.

출발원료로 SiC 분말, B4C 분말, Al(NO3)3·9H2O 및 Y(NO3)3·6H2O을 혼합하여 슬러리 상태로 만들었다. 상기 SiC 분말과 상기 B4C 분말은 50:50의 중량비로 혼합하였다. 상기 Al(NO3)3·9H2O와 상기 Y(NO3)3·6H2O는 62:38의 중량비로 혼합하였다. 첨가제(상기 Al(NO3)3·9H2O 및 상기 Y(NO3)3·6H2O)는 상기 SiC 분말과 상기 B4C 분말의 전체 함량 100중량부에 대하여 5중량부를 혼합하였다. 상기 SiC 분말은 0.5㎛의 평균 입경을 갖는 분말을 사용하였고, 상기 B4C 분말은 0.5㎛의 평균 입경을 갖는 분말을 사용하였다. 상기 혼합은 습식 볼 밀링 공정을 이용하였는데, 구체적으로는 에탄올을 용매로 5mm 크기의 SiC 볼을 이용하여 100 rpm의 속도로 12시간 동안 습식 혼합하였다. SiC powder, B 4 C powder, Al(NO 3 ) 3 · 9H 2 O and Y(NO 3 ) 3 ·6H 2 O were mixed as starting materials to prepare a slurry. The SiC powder and the B 4 C powder were mixed in a weight ratio of 50:50. The Al(NO 3 ) 3 ·9H 2 O and the Y(NO 3 ) 3 ·6H 2 O were mixed in a weight ratio of 62:38. Additives (the Al(NO 3 ) 3 ·9H 2 O and the Y(NO 3 ) 3 ·6H 2 O) were mixed with 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the total content of the SiC powder and the B 4 C powder. As the SiC powder, a powder having an average particle diameter of 0.5 μm was used, and as the B 4 C powder, a powder having an average particle diameter of 0.5 μm was used. The mixing was performed using a wet ball milling process. Specifically, ethanol was used as a solvent for 5 hours at a speed of 100 rpm using a SiC ball having a size of 5 mm for wet mixing.

이후의 공정은 상기 실험예 5와 동일하게 진행하여 실리콘카바이드계 복합체(소결체)를 수득하였다.The subsequent steps were performed in the same manner as in Experimental Example 5 to obtain a silicon carbide-based composite (sintered body).

<실험예 7><Experimental Example 7>

알루미늄 나이트레이트 수화물로서 Al(NO3)3·9H2O(aluminium nitrate nonahydrate)와 이트륨 나이트레이트 수화물로서 Y(NO3)3·6H2O(yttrium nitrate hexahydrate)을 첨가제로 준비하고, Al(NO3)3·9H2O와 Y(NO3)3·6H2O을 62:38의 중량비로 혼합하여 첨가제로 사용하였다. Al(NO 3 ) 3 ·9H 2 O (aluminium nitrate nonahydrate) as aluminum nitrate hydrate and Y(NO 3 ) 3 ·6H 2 O (yttrium nitrate hexahydrate) as yttrium nitrate hydrate are prepared as additives, and Al(NO 3 ) 3 ·9H 2 O and Y(NO 3 ) 3 ·6H 2 O were mixed in a weight ratio of 62:38 and used as an additive.

출발원료로 SiC 분말, B4C 분말, Al(NO3)3·9H2O 및 Y(NO3)3·6H2O을 혼합하여 슬러리 상태로 만들었다. 상기 SiC 분말과 상기 B4C 분말은 50:50의 중량비로 혼합하였다. 상기 Al(NO3)3·9H2O와 상기 Y(NO3)3·6H2O는 62:38의 중량비로 혼합하였다. 첨가제(상기 Al(NO3)3·9H2O 및 상기 Y(NO3)3·6H2O)는 상기 SiC 분말과 상기 B4C 분말의 전체 함량 100중량부에 대하여 7중량부를 혼합하였다. 상기 SiC 분말은 0.5㎛의 평균 입경을 갖는 분말을 사용하였고, 상기 B4C 분말은 0.5㎛의 평균 입경을 갖는 분말을 사용하였다. 상기 혼합은 습식 볼 밀링 공정을 이용하였는데, 구체적으로는 에탄올을 용매로 5mm 크기의 SiC 볼을 이용하여 100 rpm의 속도로 12시간 동안 습식 혼합하였다. SiC powder, B 4 C powder, Al(NO 3 ) 3 · 9H 2 O and Y(NO 3 ) 3 ·6H 2 O were mixed as starting materials to prepare a slurry. The SiC powder and the B 4 C powder were mixed in a weight ratio of 50:50. The Al(NO 3 ) 3 ·9H 2 O and the Y(NO 3 ) 3 ·6H 2 O were mixed in a weight ratio of 62:38. Additives (the Al(NO 3 ) 3 ·9H 2 O and the Y(NO 3 ) 3 ·6H 2 O) were mixed with 7 parts by weight based on 100 parts by weight of the total content of the SiC powder and the B 4 C powder. As the SiC powder, a powder having an average particle diameter of 0.5 μm was used, and as the B 4 C powder, a powder having an average particle diameter of 0.5 μm was used. The mixing was performed using a wet ball milling process. Specifically, ethanol was used as a solvent for 5 hours at a speed of 100 rpm using a SiC ball having a size of 5 mm for wet mixing.

이후의 공정은 상기 실험예 5와 동일하게 진행하여 실리콘카바이드계 복합체(소결체)를 수득하였다.The subsequent steps were performed in the same manner as in Experimental Example 5 to obtain a silicon carbide-based composite (sintered body).

도 4는 실험예 1 내지 실험예 3에 따라 2000℃에서 열간가압소결하여 제조된 실리콘카바이드계 복합체의 X-선회절(XRD; X-ray diffraction) 패턴을 보여주는 도면이다. 4 is a view showing an X-ray diffraction (XRD) pattern of a silicon carbide-based composite prepared by hot pressing sintering at 2000°C according to Experimental Examples 1 to 3.

도 4를 참조하면, 실험예 1 내지 실험예 3에 따라 2000℃에서 열간가압소결하여 제조된 실리콘카바이드계 복합체에는 SiC 결정상과 B4C 결정상이 공존하는 것으로 나타났다.Referring to FIG. 4, it was shown that SiC crystal phase and B 4 C crystal phase coexist in a silicon carbide-based composite prepared by hot pressing sintering at 2000° C. according to Experimental Examples 1 to 3.

도 5는 실험예 1 내지 실험예 3에 따라 제조된 실리콘카바이드계 복합체의 상대밀도를 보여주는 도면이고, 도 6은 실험예 1 내지 실험예 3에 따라 제조된 실리콘카바이드계 복합체의 경도를 보여주는 도면이며, 도 7은 실험예 1 내지 실험예 3에 따라 제조된 실리콘카바이드계 복합체의 강도를 보여주는 도면이다. 도 5, 도 6 및 도 7에서 (a)는 실험예 1에 따라 SiC 분말 및 B4C 분말을 70:30의 중량비로 혼합하여 제조된 실리콘카바이드계 복합체에 대한 것이고, (b)는 실험예 2에 따라 SiC 분말 및 B4C 분말을 50:50의 중량비로 혼합하여 제조된 실리콘카바이드계 복합체에 대한 것이며, (c)는 실험예 3에 따라 SiC 분말 및 B4C 분말을 30:70의 중량비로 혼합하여 제조된 실리콘카바이드계 복합체에 대한 것이다.5 is a view showing the relative density of the silicon carbide-based composite prepared according to Experimental Examples 1 to 3, and FIG. 6 is a view showing the hardness of the silicon carbide-based composites prepared according to Experimental Examples 1 to 3 , Figure 7 is a view showing the strength of the silicon carbide-based composite prepared according to Experimental Examples 1 to 3. 5, 6 and 7 (a) is a silicon carbide-based composite prepared by mixing SiC powder and B 4 C powder in a weight ratio of 70:30 according to Experimental Example 1, (b) is an experimental example According to 2, the SiC powder and the B 4 C powder are mixed with a weight ratio of 50:50 to a silicon carbide-based composite, and (c) shows SiC powder and B 4 C powder of 30:70 according to Experimental Example 3. It is for a silicon carbide-based composite prepared by mixing in a weight ratio.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 소결온도가 증가할수록 치밀화가 진행되어 기계적 특성이 향상되는 것으로 나타났다. 소결온도 2000℃에서 이론밀도의 99.8% 이상 치밀화가 이루진 것으로 나타났다. 실험예 2에 따라 제조된 실리콘카바이드계 복합체(SiC 분말 및 B4C 분말을 50:50의 중량비로 혼합하여 제조된 실리콘카바이드계 복합체)의 강도는 645MPa 정도로서 가장 우수한 것으로 나타났다. 2000℃ 소결온도 조건에서 실험예 1 내지 실험예 3에 따라 제조된 실리콘카바이드계 복합체 모두 30GPa 이상의 경도를 나타내었다. 5 to 7, it was found that as the sintering temperature increased, densification progressed and mechanical properties improved. It was found that at a sintering temperature of 2000°C, densification was achieved by more than 99.8% of the theoretical density. The strength of the silicon carbide-based composite prepared according to Experimental Example 2 (SiC powder and the silicon carbide-based composite prepared by mixing B 4 C powder in a weight ratio of 50:50) was found to be the most excellent at about 645 MPa. All of the silicon carbide-based composites prepared according to Experimental Examples 1 to 3 under the conditions of sintering temperature of 2000°C showed hardness of 30 GPa or more.

도 8은 실험예 1에 따라 SiC 분말 및 B4C 분말을 70:30의 중량비로 혼합하고 2000℃에서 열간가압소결하여 제조된 실리콘카바이드계 복합체의 주사전자현미경(SEM; scanning electron microscope) 사진이고, 도 9는 실험예 2에 따라 SiC 분말 및 B4C 분말을 50:50의 중량비로 혼합하고 2000℃에서 열간가압소결하여 제조된 실리콘카바이드계 복합체의 주전자현미경(SEM) 사진이며, 도 10은 실험예 3에 따라 SiC 분말 및 B4C 분말을 30:70의 중량비로 혼합하고 2000℃에서 열간가압소결하여 제조된 실리콘카바이드계 복합체의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.FIG. 8 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of a silicon carbide-based composite prepared by mixing SiC powder and B 4 C powder in a weight ratio of 70:30 according to Experimental Example 1 and hot pressing sintering at 2000°C. , FIG. 9 is a kettle microscope (SEM) photograph of a silicon carbide-based composite prepared by mixing SiC powder and B 4 C powder in a weight ratio of 50:50 according to Experimental Example 2 and hot pressing and sintering at 2000°C. This is a scanning electron microscope (SEM) photograph of a silicon carbide-based composite prepared by mixing SiC powder and B 4 C powder in a weight ratio of 30:70 according to Experimental Example 3 and hot pressing sintering at 2000°C.

도 8 내지 도 10을 참조하면, B4C 함량이 증가할수록 SiC 결정립은 미세하지만 B4C 결정립 크기는 증가하였다.8 to 10, as the B 4 C content increased, the SiC grains were fine, but the B 4 C grain size increased.

도 11은 실험예 1 내지 실험예 3에 따라 제조된 실리콘카바이드계 복합체의 열전도도를 보여주는 도면이다. 도 11에서 (a)는 실험예 1에 따라 SiC 분말 및 B4C 분말을 70:30의 중량비로 혼합하여 제조된 실리콘카바이드계 복합체에 대한 것이고, (b)는 실험예 2에 따라 SiC 분말 및 B4C 분말을 50:50의 중량비로 혼합하여 제조된 실리콘카바이드계 복합체에 대한 것이며, (c)는 실험예 1에 따라 SiC 분말 및 B4C 분말을 30:70의 중량비로 혼합하여 제조된 실리콘카바이드계 복합체에 대한 것이다.11 is a view showing the thermal conductivity of the silicon carbide-based composite prepared according to Experimental Example 1 to Experimental Example 3. In Figure 11 (a) is a silicon carbide-based composite prepared by mixing the SiC powder and B 4 C powder according to Experimental Example 1 in a weight ratio of 70:30, (b) is SiC powder and according to Experimental Example 2 B 4 C powder is a silicon carbide-based composite prepared by mixing in a weight ratio of 50: 50, (c) is prepared by mixing SiC powder and B 4 C powder in a weight ratio of 30: 70 according to Experimental Example 1 It relates to a silicon carbide-based composite.

도 11을 참조하면, B4C 함량이 증가할수록 열전도도와 비저항이 감소하는 것으로 나타났다. 실험예 1에 따라 제조된 실리콘카바이드계 복합체(SiC 분말 및 B4C 분말을 70:30의 중량비로 혼합하여 제조된 실리콘카바이드계 복합체)의 열전도도가 가장 높았고, 실험예 3에 따라 제조된 실리콘카바이드계 복합체(SiC 분말 및 B4C 분말을 30:70의 중량비로 혼합하여 제조된 실리콘카바이드계 복합체)가 가장 낮은 열전도도를 나타내었다. Referring to FIG. 11, it was found that as the B 4 C content increased, thermal conductivity and specific resistance decreased. The silicon carbide-based composite prepared according to Experimental Example 1 (SiC powder and B 4 C powder is a silicon carbide-based composite prepared by mixing in a weight ratio of 70:30) had the highest thermal conductivity, and the silicone prepared according to Experimental Example 3 The carbide-based composite (silicon carbide-based composite prepared by mixing SiC powder and B 4 C powder in a weight ratio of 30:70) showed the lowest thermal conductivity.

실험예 1에 따라 제조된 실리콘카바이드계 복합체(SiC 분말 및 B4C 분말을 70:30의 중량비로 혼합하고 2000℃에서 열간가압소결되어 제조된 실리콘카바이드계 복합체)는 24.1Ω·㎝ 정도의 비저항을 나타냈으나, 실험예 2에 따라 제조된 실리콘카바이드계 복합체(SiC 분말 및 B4C 분말을 50:50의 중량비로 혼합하고 2000℃에서 열간가압소결되어 제조된 실리콘카바이드계 복합체)는 10.4Ω·㎝ 정도의 비저항을 나타냈다.The silicon carbide-based composite prepared according to Experimental Example 1 (SiC powder and B 4 C powder mixed at a weight ratio of 70:30 and hot pressed and sintered at 2000°C) had a specific resistance of about 24.1 mm 2 ·cm. Although it was shown, the silicon carbide-based composite prepared according to Experimental Example 2 (SiC powder and B 4 C powder mixed in a weight ratio of 50:50 and hot pressed and sintered at 2000°C) was 10.4Ω It exhibited a specific resistance of about cm.

실험예 2, 실험예 4 내지 실험예 7에 따라 제조된 실리콘카바이드계 복합체의 상대밀도, 꺾임강도, 열전도도 및 비저항을 측정하여 아래의 표 1에 나타내었다.The relative density, the bending strength, the thermal conductivity and the specific resistance of the silicon carbide-based composites prepared according to Experimental Examples 2 and 4 to Experimental Example 7 were measured and are shown in Table 1 below.

첨가제 함량
(중량부)
Additive content
(Parts by weight)
소결온도
(℃)
Sintering temperature
(℃)
상대밀도
(%)
Relative density
(%)
꺾임강도
(MPa)
Bending strength
(MPa)
열전도도
(W/mK)
Thermal conductivity
(W/mK)
비저항
(Ω·㎝)
Resistivity
(Ω·㎝)
실험예 2Experimental Example 2 00 20002000 99.899.8 645645 6767 10.410.4 실험예 4Experimental Example 4 1One 19001900 99.799.7 634634 8787 7.97.9 실험예 5Experimental Example 5 33 18501850 99.899.8 620620 101101 4.84.8 실험예 6Experimental Example 6 55 18501850 99.999.9 596596 118118 4.34.3 실험예 7Experimental Example 7 77 18501850 99.999.9 573573 123123 4.54.5

표 1을 참조하면, 실험예 5 내지 실험예 7에 따라 첨가제(Al(NO3)3·9H2O 및 Y(NO3)3·6H2O)를 혼합하여 제조된 실리콘카바이드계 복합체는 소결온도 1850℃에서도 치밀화가 완료된 것으로 판단되며, 그러나 꺾임강도가 일부 저하된 것으로 나타났다. Referring to Table 1, the silicon carbide-based composites prepared by mixing additives (Al(NO 3 ) 3 · 9H 2 O and Y(NO 3 ) 3 · 6H 2 O) according to Experimental Examples 5 to 7 are sintered. The densification was judged to be complete even at a temperature of 1850°C, but it was found that the bending strength was partially reduced.

첨가제(Al(NO3)3·9H2O 및 Y(NO3)3·6H2O) 함량이 증가할수록 비저항이 소폭으로 감소하고 열전도도는 크게 개선되는 것으로 나타났다. As the content of additives (Al(NO 3 ) 3 ·9H 2 O and Y(NO 3 ) 3 ·6H 2 O) increased, the specific resistance decreased slightly and the thermal conductivity improved significantly.

실험예 1 및 실험예 5에 따라 제조된 실리콘카바이드계 복합체에 대하여 부위별 비저항을 측정하여 아래의 표 2에 나타내었다. 실리콘카바이드계 복합체(측정 시편)는 도 12에 나타낸 바와 같이 가로 380㎜, 세로 380㎜의 플레이트(Plate)형 시편을 대상으로 하였고, MCA T7000 장비를 이용하여 10개의 포인트(앞(F) 5 point, 뒤(B) 5 point)를 선정하여 비저항을 각각 측정하여 그 평균값을 표 2 내지 표 4에 나타내었다. 표 3은 실험예 5에 따라 제조된 실리콘카바이드계 복합체에 대하여 부위별 비저항을 측정한 것이고, 표 4는 실험예 1에 따라 제조된 실리콘카바이드계 복합체에 대하여 부위별 비저항을 측정한 것이다.The specific resistance of each silicon carbide-based composite prepared according to Experimental Example 1 and Experimental Example 5 was measured and is shown in Table 2 below. As shown in FIG. 12, the silicon carbide-based composite (measurement specimen) was targeted for a plate-type specimen having a width of 380 mm and a height of 380 mm, and using the MCA T7000 equipment, 10 points (front (F) 5 point) , (B) 5 points) were selected and specific resistivity was measured, and the average values are shown in Tables 2 to 4. Table 3 shows the specific resistivity for each part of the silicon carbide-based composite prepared according to Experimental Example 5, and Table 4 shows the specific resistivity for each part of the silicon carbide-based composite prepared according to Experimental Example 1.

밀도density 측정장비measuring equipment 측정부위Measurement site 비저항(Ω·㎝)Specific resistance (Ω·㎝) 비고Remark 범위range 평균Average 실험예 5Experimental Example 5 2.8092.809 MCA
T7000
MCA
T7000
10 Point10 Point 4.00×100∼6.33×100 4.00×10 0 ∼6.33×10 0 4.87×100 4.87×10 0 4.8 Ω·㎝4.8 Ω·㎝
실험예 1Experimental Example 1 2.9502.950 2.00×101∼3.17×101 2.00×10 1 ∼3.17×10 1 2.41×101 2.41×10 1 24.1 Ω·㎝24.1 Ω·㎝

항목Item 위치location No No 비저항(Ω·cm) Specific resistance (Ω·cm) 비고Remark 1차Primary 2차Secondary 3차3rd 평균Average 실험예 5 Experimental Example 5 앞(F) Front (F) 1 One 4.63 * 100 4.63 * 10 0 3.90 * 100 3.90 * 10 0 4.40 * 100 4.40 * 10 0 4.31 * 100 4.31 * 10 0 4.84 * 100 4.84 * 10 0 2 2 5.21 * 100 5.21 * 10 0 6.60 * 100 6.60 * 10 0 4.90 * 100 4.90 * 10 0 5.57 * 100 5.57 * 10 0 3 3 4.80 * 100 4.80 * 10 0 4.89 * 100 4.89 * 10 0 4.30 * 100 4.30 * 10 0 4.66 * 100 4.66 * 10 0 4 4 6.15 * 100 6.15 * 10 0 6.15 * 100 6.15 * 10 0 6.69 * 100 6.69 * 10 0 6.33 * 100 6.33 * 10 0 5 5 2.00 * 100 2.00 * 10 0 3.90 * 100 3.90 * 10 0 4.20 * 100 4.20 * 10 0 3.36 * 100 3.36 * 10 0 뒤(B) Back (B) 6 6 6.69 * 100 6.69 * 10 0 3.00 * 100 3.00 * 10 0 5.93 * 100 5.93 * 10 0 5.20 * 100 5.20 * 10 0 4.90 * 100 4.90 * 10 0 7 7 4.71 * 100 4.71 * 10 0 2.00 * 100 2.00 * 10 0 4.85 * 100 4.85 * 10 0 3.85 * 100 3.85 * 10 0 8 8 4.00 * 100 4.00 * 10 0 6.20 * 100 6.20 * 10 0 6.55 * 100 6.55 * 10 0 5.58 * 100 5.58 * 10 0 9 9 3.90 * 100 3.90 * 10 0 9.00 * 100 9.00 * 10 0 4.67 * 100 4.67 * 10 0 5.85 * 100 5.85 * 10 0 10 10 3.80 * 100 3.80 * 10 0 4.20 * 100 4.20 * 10 0 4.00 * 100 4.00 * 10 0 4.00 * 100 4.00 * 10 0

항목Item 위치location No No 비저항(Ω·cm) Specific resistance (Ω·cm) 비고Remark 1차Primary 2차Secondary 3차3rd 평균Average 실험예 1 Experimental Example 1 앞(F) Front (F) 1 One 1.86 * 101 1.86 * 10 1 3.22 * 101 3.22 * 10 1 1.71 * 101 1.71 * 10 1 2.26 * 101 2.26 * 10 1 2.44* 101 2.44* 10 1 2 2 3.5 * 101 3.5 * 10 1 3.80 * 101 3.80 * 10 1 2.21 * 101 2.21 * 10 1 3.17 * 101 3.17 * 10 1 3 3 2.58 * 101 2.58 * 10 1 2.35 * 101 2.35 * 10 1 2.34 * 101 2.34 * 10 1 2.42 * 101 2.42 * 10 1 4 4 3.16 * 101 3.16 * 10 1 1.64 * 101 1.64 * 10 1 1.66 * 101 1.66 * 10 1 2.15 * 101 2.15 * 10 1 5 5 1.76 * 101 1.76 * 10 1 1.74 * 101 1.74 * 10 1 3.04 * 101 3.04 * 10 1 2.18 * 101 2.18 * 10 1 뒤(B) Back (B) 6 6 1.88 * 101 1.88 * 10 1 2.02 * 101 2.02 * 10 1 2.1 * 101 2.1 * 10 1 2.00 * 101 2.00 * 10 1 2.38 * 101 2.38 * 10 1 7 7 2.14 * 101 2.14 * 10 1 2.12 * 101 2.12 * 10 1 2.07 * 101 2.07 * 10 1 2.11 * 101 2.11 * 10 1 8 8 1.09 * 101 1.09 * 10 1 1.85* 101 1.85* 10 1 5.19 * 101 5.19 * 10 1 2.71 * 101 2.71 * 10 1 9 9 2.7 * 101 2.7 * 10 1 2.86 * 101 2.86 * 10 1 3.18 * 101 3.18 * 10 1 2.91 * 101 2.91 * 10 1 10 10 1.76 * 101 1.76 * 10 1 2.26 * 101 2.26 * 10 1 2.45 * 101 2.45 * 10 1 2.16 * 101 2.16 * 10 1

표 3 내지 표 5를 참조하면, 실험예 1 및 실험예 5에 따라 제조된 실리콘카바이드계 복합체(측정 시편)의 위치별 비저항 측정 결과 모두 균일한 측정 결과를 보였다. Referring to Table 3 to Table 5, the specific resistance measurement results for each position of the silicon carbide-based composite (measurement specimen) prepared according to Experimental Example 1 and Experimental Example 5 showed uniform measurement results.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.As described above, the preferred embodiment of the present invention has been described in detail, but the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made by those skilled in the art.

Claims (20)

플라즈마 처리를 위한 반응공간을 제공하는 챔버; 및
상기 챔버 내에 실장되고 플라즈마와 접촉하는 부품을 포함하며,
상기 부품 또는 상기 챔버의 내벽은 내플라즈마 재질의 실리콘카바이드계 복합체로 이루어지고,
상기 실리콘카바이드계 복합체는 SiC와 B4C가 50:50 내지 90:10의 중량비를 이루고 있으며,
상기 실리콘카바이드계 복합체는 SiC 결정상과 B4C 결정상을 포함하면서 92% 보다 높은 상대밀도를 나타내고 30Ω·㎝ 보다 낮은 비저항을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
A chamber providing a reaction space for plasma treatment; And
It includes a component mounted in the chamber and in contact with the plasma,
The part or the inner wall of the chamber is made of a plasma-resistant silicon carbide-based composite,
In the silicon carbide-based composite, SiC and B 4 C form a weight ratio of 50:50 to 90:10,
The silicon carbide-based composite includes a SiC crystal phase and a B 4 C crystal phase, and exhibits a relative density higher than 92% and has a specific resistance lower than 30 Pa·cm.
제1항에 있어서, 상기 부품은 서셉터, 샤워헤드 또는 에지링인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
The plasma processing apparatus of claim 1, wherein the component is a susceptor, a shower head, or an edge ring.
제1항에 있어서, 상기 실리콘카바이드계 복합체는 Al2O3 결정상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
The plasma processing apparatus of claim 1, wherein the silicon carbide-based composite further comprises an Al 2 O 3 crystal phase.
제1항에 있어서, 상기 실리콘카바이드계 복합체는 Y2O3 결정상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
The plasma processing apparatus of claim 1, wherein the silicon carbide-based composite further comprises a Y 2 O 3 crystal phase.
제1항에 있어서, 상기 실리콘카바이드계 복합체는 YAG(Yttrium aluminium garnet, Y3Al5O12) 결정상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
The plasma processing apparatus of claim 1, wherein the silicon carbide-based composite further comprises a YAG (Yttrium aluminum garnet, Y 3 Al 5 O 12 ) crystal phase.
제1항에 있어서, 상기 실리콘카바이드계 복합체는 50W/mK 보다 높은 열전도도를 나타내는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
The plasma processing apparatus of claim 1, wherein the silicon carbide-based composite exhibits a thermal conductivity higher than 50 W/mK.
삭제delete 플라즈마 처리를 위한 반응공간을 제공하는 챔버와, 상기 챔버 내에 실장되고 플라즈마와 접촉하는 부품을 포함하는 플라즈마 처리 장치의 제조방법에 있어서,
출발원료로 SiC 분말 및 B4C 분말을 준비하고 혼합하여 슬러리 상태로 만드는 단계;
슬러리 상태의 출발원료를 분무건조(spray drying) 하여 과립분말을 수득하는 단계;
플라즈마 처리를 위한 반응공간을 제공하는 챔버 내에 실장되어 플라즈마와 접촉하는 부품의 형상으로 성형하거나 상기 챔버 내벽의 형상으로 성형하기 위한 몰드를 준비하는 단계;
상기 과립분말을 상기 몰드에 담아 퍼니스에 장입하는 단계;
상기 퍼니스의 온도를 승온하고 상기 과립분말에 압력을 가하면서 소결시키는 단계; 및
상기 퍼니스를 냉각하여 내플라즈마 재질의 실리콘카바이드계 복합체로 이루어진 상기 부품 또는 상기 챔버의 내벽을 수득하는 단계를 포함하며,
상기 SiC 분말과 상기 B4C 분말은 50:50 내지 90:10의 중량비로 혼합하고,
상기 실리콘카바이드계 복합체는 SiC 결정상과 B4C 결정상을 포함하면서 92% 보다 높은 상대밀도를 나타내고 30Ω·㎝ 보다 낮은 비저항을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치의 제조방법.
In the method of manufacturing a plasma processing apparatus including a chamber for providing a reaction space for plasma processing, and a component mounted in the chamber and in contact with the plasma,
Preparing and mixing SiC powder and B 4 C powder as starting materials to make a slurry;
Spray drying the starting material in a slurry state to obtain granulated powder;
Preparing a mold mounted in a chamber providing a reaction space for plasma treatment to form a part in contact with the plasma or to form a shape of the inner wall of the chamber;
Loading the granulated powder into the mold and loading it into a furnace;
Sintering while raising the temperature of the furnace and applying pressure to the granulated powder; And
Cooling the furnace to obtain the inner wall of the component or the chamber made of a plasma-resistant silicon carbide-based composite,
The SiC powder and the B 4 C powder are mixed in a weight ratio of 50:50 to 90:10,
The silicon carbide-based composite includes a SiC crystal phase and a B 4 C crystal phase, and has a relative density higher than 92% and has a specific resistance lower than 30 Pa·cm.
플라즈마 처리를 위한 반응공간을 제공하는 챔버와, 상기 챔버 내에 실장되고 플라즈마와 접촉하는 부품을 포함하는 플라즈마 처리 장치의 제조방법에 있어서,
출발원료로 SiC 분말 및 B4C 분말을 준비하고 혼합하여 슬러리 상태로 만드는 단계;
슬러리 상태의 출발원료를 분무건조(spray drying) 하여 과립분말을 수득하는 단계;
플라즈마 처리를 위한 반응공간을 제공하는 챔버 내에 실장되어 플라즈마와 접촉하는 부품의 형상으로 성형하거나 상기 챔버 내벽의 형상으로 성형하기 위한 몰드를 준비하는 단계;
상기 과립분말을 상기 몰드에 담아 퍼니스에 장입하는 단계;
상기 퍼니스의 온도를 승온하고 상기 과립분말에 압력을 가하면서 소결시키는 단계; 및
상기 퍼니스를 냉각하여 내플라즈마 재질의 실리콘카바이드계 복합체로 이루어진 상기 부품 또는 상기 챔버의 내벽을 수득하는 단계를 포함하며,
상기 실리콘카바이드계 복합체는 SiC 결정상과 B4C 결정상을 포함하면서 92% 보다 높은 상대밀도를 나타내고 30Ω·㎝ 보다 낮은 비저항을 갖고,
상기 출발원료는 알루미늄 나이트레이트 수화물을 더 포함하고,
상기 알루미늄 나이트레이트 수화물은 상기 SiC 분말과 상기 B4C 분말의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 혼합하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치의 제조방법.
In the method of manufacturing a plasma processing apparatus including a chamber for providing a reaction space for plasma processing, and a component mounted in the chamber and in contact with the plasma,
Preparing and mixing SiC powder and B 4 C powder as starting materials to make a slurry;
Spray drying the starting material in a slurry state to obtain granulated powder;
Preparing a mold mounted in a chamber providing a reaction space for plasma treatment to form a part in contact with the plasma or to form a shape of the inner wall of the chamber;
Loading the granulated powder into the mold and loading it into a furnace;
Sintering while raising the temperature of the furnace and applying pressure to the granulated powder; And
Cooling the furnace to obtain the inner wall of the component or the chamber made of a plasma-resistant silicon carbide-based composite,
The silicon carbide-based composite includes a SiC crystal phase and a B 4 C crystal phase, has a relative density higher than 92%, and has a specific resistance lower than 30 Pa·cm,
The starting material further comprises aluminum nitrate hydrate,
The aluminum nitrate hydrate is a method of manufacturing a plasma processing apparatus characterized in that the mixing of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the total content of the SiC powder and the B 4 C powder.
플라즈마 처리를 위한 반응공간을 제공하는 챔버와, 상기 챔버 내에 실장되고 플라즈마와 접촉하는 부품을 포함하는 플라즈마 처리 장치의 제조방법에 있어서,
출발원료로 SiC 분말 및 B4C 분말을 준비하고 혼합하여 슬러리 상태로 만드는 단계;
슬러리 상태의 출발원료를 분무건조(spray drying) 하여 과립분말을 수득하는 단계;
플라즈마 처리를 위한 반응공간을 제공하는 챔버 내에 실장되어 플라즈마와 접촉하는 부품의 형상으로 성형하거나 상기 챔버 내벽의 형상으로 성형하기 위한 몰드를 준비하는 단계;
상기 과립분말을 상기 몰드에 담아 퍼니스에 장입하는 단계;
상기 퍼니스의 온도를 승온하고 상기 과립분말에 압력을 가하면서 소결시키는 단계; 및
상기 퍼니스를 냉각하여 내플라즈마 재질의 실리콘카바이드계 복합체로 이루어진 상기 부품 또는 상기 챔버의 내벽을 수득하는 단계를 포함하며,
상기 실리콘카바이드계 복합체는 SiC 결정상과 B4C 결정상을 포함하면서 92% 보다 높은 상대밀도를 나타내고 30Ω·㎝ 보다 낮은 비저항을 갖고,
상기 출발원료는 이트륨 나이트레이트 수화물을 더 포함하고,
상기 이트륨 나이트레이트 수화물은 상기 SiC 분말과 상기 B4C 분말의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 혼합하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치의 제조방법.
In the method of manufacturing a plasma processing apparatus including a chamber for providing a reaction space for plasma processing, and a component mounted in the chamber and in contact with the plasma,
Preparing and mixing SiC powder and B 4 C powder as starting materials to make a slurry;
Spray drying the starting material in a slurry state to obtain granulated powder;
Preparing a mold mounted in a chamber that provides a reaction space for plasma treatment to form a part in contact with the plasma or to form a shape of the inner wall of the chamber;
Loading the granulated powder into the mold and loading it into a furnace;
Sintering while raising the temperature of the furnace and applying pressure to the granulated powder; And
Cooling the furnace to obtain the inner wall of the component or the chamber made of a plasma-resistant silicon carbide-based composite,
The silicon carbide-based composite includes a SiC crystal phase and a B 4 C crystal phase, has a relative density higher than 92%, and has a specific resistance lower than 30 Pa·cm,
The starting material further comprises yttrium nitrate hydrate,
The yttrium nitrate hydrate is a method of manufacturing a plasma processing apparatus, characterized in that 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the total content of the SiC powder and the B 4 C powder.
플라즈마 처리를 위한 반응공간을 제공하는 챔버와, 상기 챔버 내에 실장되고 플라즈마와 접촉하는 부품을 포함하는 플라즈마 처리 장치의 제조방법에 있어서,
출발원료로 SiC 분말 및 B4C 분말을 준비하고 혼합하여 슬러리 상태로 만드는 단계;
슬러리 상태의 출발원료를 분무건조(spray drying) 하여 과립분말을 수득하는 단계;
플라즈마 처리를 위한 반응공간을 제공하는 챔버 내에 실장되어 플라즈마와 접촉하는 부품의 형상으로 성형하거나 상기 챔버 내벽의 형상으로 성형하기 위한 몰드를 준비하는 단계;
상기 과립분말을 상기 몰드에 담아 퍼니스에 장입하는 단계;
상기 퍼니스의 온도를 승온하고 상기 과립분말에 압력을 가하면서 소결시키는 단계; 및
상기 퍼니스를 냉각하여 내플라즈마 재질의 실리콘카바이드계 복합체로 이루어진 상기 부품 또는 상기 챔버의 내벽을 수득하는 단계를 포함하며,
상기 실리콘카바이드계 복합체는 SiC 결정상과 B4C 결정상을 포함하면서 92% 보다 높은 상대밀도를 나타내고 30Ω·㎝ 보다 낮은 비저항을 갖고,
상기 출발원료는 알루미늄 나이트레이트 수화물과 이트륨 나이트레이트 수화물을 더 포함하고,
상기 알루미늄 나이트레이트 수화물과 상기 이트륨 나이트레이트 수화물은 상기 SiC 분말과 상기 B4C 분말의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 혼합하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치의 제조방법.
In the method of manufacturing a plasma processing apparatus including a chamber for providing a reaction space for plasma processing, and a component mounted in the chamber and in contact with the plasma,
Preparing and mixing SiC powder and B 4 C powder as starting materials to make a slurry;
Spray drying the starting material in a slurry state to obtain granulated powder;
Preparing a mold mounted in a chamber providing a reaction space for plasma treatment to form a part in contact with the plasma or to form a shape of the inner wall of the chamber;
Loading the granulated powder into the mold and loading it into a furnace;
Sintering while raising the temperature of the furnace and applying pressure to the granulated powder; And
Cooling the furnace to obtain the inner wall of the component or the chamber made of a plasma-resistant silicon carbide-based composite,
The silicon carbide-based composite includes a SiC crystal phase and a B 4 C crystal phase, has a relative density higher than 92%, and has a specific resistance lower than 30 Pa·cm,
The starting material further includes aluminum nitrate hydrate and yttrium nitrate hydrate,
The aluminum nitrate hydrate and the yttrium nitrate hydrate is a method of manufacturing a plasma processing apparatus, characterized in that 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the total content of the SiC powder and the B 4 C powder.
플라즈마 처리를 위한 반응공간을 제공하는 챔버와, 상기 챔버 내에 실장되고 플라즈마와 접촉하는 부품을 포함하는 플라즈마 처리 장치의 제조방법에 있어서,
출발원료로 SiC 분말 및 B4C 분말을 준비하고 혼합하여 슬러리 상태로 만드는 단계;
슬러리 상태의 출발원료를 분무건조(spray drying) 하여 과립분말을 수득하는 단계;
플라즈마 처리를 위한 반응공간을 제공하는 챔버 내에 실장되어 플라즈마와 접촉하는 부품의 형상으로 성형하거나 상기 챔버 내벽의 형상으로 성형하기 위한 몰드를 준비하는 단계;
상기 과립분말을 상기 몰드에 담아 퍼니스에 장입하는 단계;
상기 퍼니스의 온도를 승온하고 상기 과립분말에 압력을 가하면서 소결시키는 단계; 및
상기 퍼니스를 냉각하여 내플라즈마 재질의 실리콘카바이드계 복합체로 이루어진 상기 부품 또는 상기 챔버의 내벽을 수득하는 단계를 포함하며,
상기 실리콘카바이드계 복합체는 SiC 결정상과 B4C 결정상을 포함하면서 92% 보다 높은 상대밀도를 나타내고 30Ω·㎝ 보다 낮은 비저항을 갖고,
상기 출발원료는 Al(OH)3 분말을 더 포함하고,
상기 Al(OH)3 분말은 상기 SiC 분말과 상기 B4C 분말의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 혼합하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치의 제조방법.
In the method of manufacturing a plasma processing apparatus including a chamber for providing a reaction space for plasma processing, and a component mounted in the chamber and in contact with the plasma,
Preparing and mixing SiC powder and B 4 C powder as starting materials to make a slurry;
Spray drying the starting material in a slurry state to obtain granulated powder;
Preparing a mold mounted in a chamber providing a reaction space for plasma treatment to form a part in contact with the plasma or to form a shape of the inner wall of the chamber;
Loading the granulated powder into the mold and loading it into a furnace;
Sintering while raising the temperature of the furnace and applying pressure to the granulated powder; And
Cooling the furnace to obtain the inner wall of the component or the chamber made of a plasma-resistant silicon carbide-based composite,
The silicon carbide-based composite includes a SiC crystal phase and a B 4 C crystal phase, has a relative density higher than 92%, and has a specific resistance lower than 30 Pa·cm,
The starting material further includes Al(OH) 3 powder,
The Al (OH) 3 powder is a method of manufacturing a plasma processing apparatus characterized in that the mixing of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the total content of the SiC powder and the B 4 C powder.
플라즈마 처리를 위한 반응공간을 제공하는 챔버와, 상기 챔버 내에 실장되고 플라즈마와 접촉하는 부품을 포함하는 플라즈마 처리 장치의 제조방법에 있어서,
출발원료로 SiC 분말 및 B4C 분말을 준비하고 혼합하여 슬러리 상태로 만드는 단계;
슬러리 상태의 출발원료를 분무건조(spray drying) 하여 과립분말을 수득하는 단계;
플라즈마 처리를 위한 반응공간을 제공하는 챔버 내에 실장되어 플라즈마와 접촉하는 부품의 형상으로 성형하거나 상기 챔버 내벽의 형상으로 성형하기 위한 몰드를 준비하는 단계;
상기 과립분말을 상기 몰드에 담아 퍼니스에 장입하는 단계;
상기 퍼니스의 온도를 승온하고 상기 과립분말에 압력을 가하면서 소결시키는 단계; 및
상기 퍼니스를 냉각하여 내플라즈마 재질의 실리콘카바이드계 복합체로 이루어진 상기 부품 또는 상기 챔버의 내벽을 수득하는 단계를 포함하며,
상기 실리콘카바이드계 복합체는 SiC 결정상과 B4C 결정상을 포함하면서 92% 보다 높은 상대밀도를 나타내고 30Ω·㎝ 보다 낮은 비저항을 갖고,
상기 출발원료는 Y2O3 분말을 더 포함하고,
상기 Y2O3 분말은 상기 SiC 분말과 상기 B4C 분말의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 혼합하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치의 제조방법.
In the method of manufacturing a plasma processing apparatus including a chamber for providing a reaction space for plasma processing, and a component mounted in the chamber and in contact with the plasma,
Preparing and mixing SiC powder and B 4 C powder as starting materials to make a slurry;
Spray drying the starting material in a slurry state to obtain granulated powder;
Preparing a mold mounted in a chamber that provides a reaction space for plasma treatment to form a part in contact with the plasma or to form a shape of the inner wall of the chamber;
Loading the granulated powder into the mold and loading it into a furnace;
Sintering while raising the temperature of the furnace and applying pressure to the granulated powder; And
Cooling the furnace to obtain the inner wall of the component or the chamber made of a plasma-resistant silicon carbide-based composite,
The silicon carbide-based composite includes a SiC crystal phase and a B 4 C crystal phase, has a relative density higher than 92%, and has a specific resistance lower than 30 Pa·cm,
The starting material further includes Y 2 O 3 powder,
The Y 2 O 3 powder is 0.1 to 10 parts by weight based on the total content of the SiC powder and the B 4 C powder 100 parts by weight of the plasma processing apparatus manufacturing method characterized in that.
플라즈마 처리를 위한 반응공간을 제공하는 챔버와, 상기 챔버 내에 실장되고 플라즈마와 접촉하는 부품을 포함하는 플라즈마 처리 장치의 제조방법에 있어서,
출발원료로 SiC 분말 및 B4C 분말을 준비하고 혼합하여 슬러리 상태로 만드는 단계;
슬러리 상태의 출발원료를 분무건조(spray drying) 하여 과립분말을 수득하는 단계;
플라즈마 처리를 위한 반응공간을 제공하는 챔버 내에 실장되어 플라즈마와 접촉하는 부품의 형상으로 성형하거나 상기 챔버 내벽의 형상으로 성형하기 위한 몰드를 준비하는 단계;
상기 과립분말을 상기 몰드에 담아 퍼니스에 장입하는 단계;
상기 퍼니스의 온도를 승온하고 상기 과립분말에 압력을 가하면서 소결시키는 단계; 및
상기 퍼니스를 냉각하여 내플라즈마 재질의 실리콘카바이드계 복합체로 이루어진 상기 부품 또는 상기 챔버의 내벽을 수득하는 단계를 포함하며,
상기 실리콘카바이드계 복합체는 SiC 결정상과 B4C 결정상을 포함하면서 92% 보다 높은 상대밀도를 나타내고 30Ω·㎝ 보다 낮은 비저항을 갖고,
상기 출발원료는 액상 규산소다(sodium silicate)를 더 포함하고,
상기 액상 규산소다는 상기 SiC 분말과 상기 B4C 분말의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.01∼1중량부 혼합하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치의 제조방법.
In the method of manufacturing a plasma processing apparatus including a chamber for providing a reaction space for plasma processing, and a component mounted in the chamber and in contact with the plasma,
Preparing and mixing SiC powder and B 4 C powder as starting materials to make a slurry;
Spray drying the starting material in a slurry state to obtain granulated powder;
Preparing a mold mounted in a chamber providing a reaction space for plasma treatment to form a part in contact with the plasma or to form a shape of the inner wall of the chamber;
Loading the granulated powder into the mold and loading it into a furnace;
Sintering while raising the temperature of the furnace and applying pressure to the granulated powder; And
Cooling the furnace to obtain the inner wall of the component or the chamber made of a plasma-resistant silicon carbide-based composite,
The silicon carbide-based composite includes a SiC crystal phase and a B 4 C crystal phase, has a relative density higher than 92%, and has a specific resistance lower than 30 Pa·cm,
The starting raw material further comprises liquid sodium silicate (sodium silicate),
The liquid sodium silicate is a method of manufacturing a plasma processing apparatus characterized in that the mixing of 0.01 to 1 part by weight based on 100 parts by weight of the total content of the SiC powder and the B 4 C powder.
삭제delete 플라즈마 처리를 위한 반응공간을 제공하는 챔버와, 상기 챔버 내에 실장되고 플라즈마와 접촉하는 부품을 포함하는 플라즈마 처리 장치의 제조방법에 있어서,
출발원료로 SiC 분말 및 B4C 분말을 준비하고 혼합하여 슬러리 상태로 만드는 단계;
슬러리 상태의 출발원료를 분무건조(spray drying) 하여 과립분말을 수득하는 단계;
플라즈마 처리를 위한 반응공간을 제공하는 챔버 내에 실장되어 플라즈마와 접촉하는 부품의 형상으로 성형하거나 상기 챔버 내벽의 형상으로 성형하기 위한 몰드를 준비하는 단계;
상기 과립분말을 상기 몰드에 담아 퍼니스에 장입하는 단계;
상기 퍼니스의 온도를 승온하고 상기 과립분말에 압력을 가하면서 소결시키는 단계; 및
상기 퍼니스를 냉각하여 내플라즈마 재질의 실리콘카바이드계 복합체로 이루어진 상기 부품 또는 상기 챔버의 내벽을 수득하는 단계를 포함하며,
상기 실리콘카바이드계 복합체는 SiC 결정상과 B4C 결정상을 포함하면서 92% 보다 높은 상대밀도를 나타내고 30Ω·㎝ 보다 낮은 비저항을 갖고,
상기 소결온도는 1750∼2100℃ 범위인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치의 제조방법.
In the method of manufacturing a plasma processing apparatus including a chamber for providing a reaction space for plasma processing, and a component mounted in the chamber and in contact with the plasma,
Preparing and mixing SiC powder and B 4 C powder as starting materials to make a slurry;
Spray drying the starting material in a slurry state to obtain granulated powder;
Preparing a mold mounted in a chamber providing a reaction space for plasma treatment to form a part in contact with the plasma or to form a shape of the inner wall of the chamber;
Loading the granulated powder into the mold and loading it into a furnace;
Sintering while raising the temperature of the furnace and applying pressure to the granulated powder; And
Cooling the furnace to obtain the inner wall of the component or the chamber made of a plasma-resistant silicon carbide-based composite,
The silicon carbide-based composite includes a SiC crystal phase and a B 4 C crystal phase, has a relative density higher than 92%, and has a specific resistance lower than 30 Pa·cm,
The sintering temperature is 1750 ~ 2100 ℃ range of the plasma processing apparatus manufacturing method characterized in that.
플라즈마 처리를 위한 반응공간을 제공하는 챔버와, 상기 챔버 내에 실장되고 플라즈마와 접촉하는 부품을 포함하는 플라즈마 처리 장치의 제조방법에 있어서,
출발원료로 SiC 분말 및 B4C 분말을 준비하고 혼합하여 슬러리 상태로 만드는 단계;
슬러리 상태의 출발원료를 분무건조(spray drying) 하여 과립분말을 수득하는 단계;
플라즈마 처리를 위한 반응공간을 제공하는 챔버 내에 실장되어 플라즈마와 접촉하는 부품의 형상으로 성형하거나 상기 챔버 내벽의 형상으로 성형하기 위한 몰드를 준비하는 단계;
상기 과립분말을 상기 몰드에 담아 퍼니스에 장입하는 단계;
상기 퍼니스의 온도를 승온하고 상기 과립분말에 압력을 가하면서 소결시키는 단계; 및
상기 퍼니스를 냉각하여 내플라즈마 재질의 실리콘카바이드계 복합체로 이루어진 상기 부품 또는 상기 챔버의 내벽을 수득하는 단계를 포함하며,
상기 실리콘카바이드계 복합체는 SiC 결정상과 B4C 결정상을 포함하면서 92% 보다 높은 상대밀도를 나타내고 30Ω·㎝ 보다 낮은 비저항을 갖고,
상기 과립분말에 가해지는 압력은 10∼60MPa 범위인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치의 제조방법.
In the method of manufacturing a plasma processing apparatus including a chamber for providing a reaction space for plasma processing, and a component mounted in the chamber and in contact with the plasma,
Preparing and mixing SiC powder and B 4 C powder as starting materials to make a slurry;
Spray drying the starting material in a slurry state to obtain granulated powder;
Preparing a mold mounted in a chamber that provides a reaction space for plasma treatment to form a part in contact with the plasma or to form a shape of the inner wall of the chamber;
Loading the granulated powder into the mold and loading it into a furnace;
Sintering while raising the temperature of the furnace and applying pressure to the granulated powder; And
Cooling the furnace to obtain the inner wall of the component or the chamber made of a plasma-resistant silicon carbide-based composite,
The silicon carbide-based composite includes a SiC crystal phase and a B 4 C crystal phase, has a relative density higher than 92%, and has a specific resistance lower than 30 Pa·cm,
The pressure applied to the granular powder is a method of manufacturing a plasma processing apparatus, characterized in that in the range of 10 to 60MPa.
플라즈마 처리를 위한 반응공간을 제공하는 챔버와, 상기 챔버 내에 실장되고 플라즈마와 접촉하는 부품을 포함하는 플라즈마 처리 장치의 제조방법에 있어서,
출발원료로 SiC 분말 및 B4C 분말을 준비하고 혼합하여 슬러리 상태로 만드는 단계;
슬러리 상태의 출발원료를 분무건조(spray drying) 하여 과립분말을 수득하는 단계;
플라즈마 처리를 위한 반응공간을 제공하는 챔버 내에 실장되어 플라즈마와 접촉하는 부품의 형상으로 성형하거나 상기 챔버 내벽의 형상으로 성형하기 위한 몰드를 준비하는 단계;
상기 과립분말을 상기 몰드에 담아 퍼니스에 장입하는 단계;
상기 퍼니스의 온도를 승온하고 상기 과립분말에 압력을 가하면서 소결시키는 단계; 및
상기 퍼니스를 냉각하여 내플라즈마 재질의 실리콘카바이드계 복합체로 이루어진 상기 부품 또는 상기 챔버의 내벽을 수득하는 단계를 포함하며,
상기 실리콘카바이드계 복합체는 SiC 결정상과 B4C 결정상을 포함하면서 92% 보다 높은 상대밀도를 나타내고 30Ω·㎝ 보다 낮은 비저항을 갖고,
상기 분무건조는 유입구(Inlet) 온도 85∼270℃, 배출구(Outlet)의 온도 60∼120℃, 회전속도 6000∼15000 rpm의 조건에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치의 제조방법.
In the method of manufacturing a plasma processing apparatus including a chamber for providing a reaction space for plasma processing, and a component mounted in the chamber and in contact with the plasma,
Preparing and mixing SiC powder and B 4 C powder as starting materials to make a slurry;
Spray drying the starting material in a slurry state to obtain granulated powder;
Preparing a mold mounted in a chamber that provides a reaction space for plasma treatment to form a part in contact with the plasma or to form a shape of the inner wall of the chamber;
Loading the granulated powder into the mold and loading it into a furnace;
Sintering while raising the temperature of the furnace and applying pressure to the granulated powder; And
And cooling the furnace to obtain the part made of a silicon carbide-based composite made of a plasma-resistant material or an inner wall of the chamber,
The silicon carbide-based composite includes a SiC crystal phase and a B 4 C crystal phase, and has a relative density higher than 92% and a specific resistance lower than 30 Pa·cm,
The spray drying is a method of manufacturing a plasma processing apparatus characterized in that the inlet (Inlet) temperature of 85 to 270 ℃, the outlet (Outlet) temperature of 60 to 120 ℃, rotational speed of 6000 to 15000 rpm.
제8항에 있어서, 상기 실리콘카바이드계 복합체는 50W/mK 보다 높은 열전도도를 나타내는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치의 제조방법.
10. The method of claim 8, wherein the silicon carbide-based composite exhibits a thermal conductivity higher than 50 W/mK.
제8항에 있어서, 상기 부품은 서셉터, 샤워헤드 또는 에지링인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치의 제조방법.9. The method of claim 8, wherein the component is a susceptor, shower head or edge ring.
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