KR102390123B1 - 내플라즈마 세라믹 기판 및 그 제조방법 - Google Patents

내플라즈마 세라믹 기판 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102390123B1
KR102390123B1 KR1020200180432A KR20200180432A KR102390123B1 KR 102390123 B1 KR102390123 B1 KR 102390123B1 KR 1020200180432 A KR1020200180432 A KR 1020200180432A KR 20200180432 A KR20200180432 A KR 20200180432A KR 102390123 B1 KR102390123 B1 KR 102390123B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ceramic substrate
raw material
plasma
group
vaporized
Prior art date
Application number
KR1020200180432A
Other languages
English (en)
Inventor
이성민
오윤석
김형준
오규상
Original Assignee
한국세라믹기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국세라믹기술원 filed Critical 한국세라믹기술원
Priority to KR1020200180432A priority Critical patent/KR102390123B1/ko
Priority to PCT/KR2021/018165 priority patent/WO2022139240A1/ko
Priority to US18/268,879 priority patent/US20240043338A1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102390123B1 publication Critical patent/KR102390123B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/44—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81—Coating or impregnation
    • C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/48—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/4505—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements characterised by the method of application
    • C04B41/4519—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements characterised by the method of application application under an other specific atmosphere
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/4505—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements characterised by the method of application
    • C04B41/4529—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements characterised by the method of application applied from the gas phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5007—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with salts or salty compositions, e.g. for salt glazing
    • C04B41/5011—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with salts or salty compositions, e.g. for salt glazing containing halogen in the anion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5007—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with salts or salty compositions, e.g. for salt glazing
    • C04B41/5011—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with salts or salty compositions, e.g. for salt glazing containing halogen in the anion
    • C04B41/5012—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with salts or salty compositions, e.g. for salt glazing containing halogen in the anion chlorides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5018—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with fluorine compounds
    • C04B41/5019—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with fluorine compounds applied from the gas phase, e.g. ocratation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81—Coating or impregnation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4581—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber characterised by material of construction or surface finish of the means for supporting the substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458—Vessel
    • H01J37/32477—Vessel characterised by the means for protecting vessels or internal parts, e.g. coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3244—Zirconium oxides, zirconates, hafnium oxides, hafnates, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3246—Stabilised zirconias, e.g. YSZ or cerium stabilised zirconia
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/963—Surface properties, e.g. surface roughness

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

본 발명은, 산화물 조성의 벌크; 및 상기 벌크를 구성하는 산화물 조성 성분이 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 포함하는 조성으로 개질된 표면층;을 포함하는 세라믹 기판으로서, 상기 표면층은 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 함유하는 원료가 가열에 의해 기화되어 상기 세라믹 기판의 표면에 흡착되어 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 포함하는 조성으로 개질된 층인 것을 특징으로 하는 내플라즈마 세라믹 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 세라믹 기판의 내플라즈마 특성, 내구성을 저비용으로 개선할 수 있다.

Description

내플라즈마 세라믹 기판 및 그 제조방법{Plasma resistant ceramic substrate and manufacturing method of the same}
본 발명은 내플라즈마 세라믹 기판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 F, Cl 등이 함유된 원료와 저비용의 열처리 기술을 이용하여 벌크를 구성하는 산화물 조성 성분이 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 포함하는 조성으로 개질됨으로써 내플라즈마성 및 내구성이 개선될 수 있는 내플라즈마 세라믹 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
플라즈마 공정은 화학적으로 활성이 높은 라디칼을 생성하여 소재와의 화학적 반응을 촉진시킬 뿐 아니라, 플라즈마에 의하여 해리된 양이온이 소재의 표면에 높은 에너지로 입사하여 반응을 촉진시키고 소재의 물리적인 식각을 유발한다. 내플라즈마 특성이 우수한 소재로서 대표적으로 Al2O3를 들 수 있으며, 최근에는 보다 내플라즈마 특성이 우수한 산화이트륨(Y2O3), 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ) 등이 채택되어 널리 사용되고 있는 추세이다.
Y2O3, 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ), 희토류 원소, Ca 및 Mg로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소가 도핑된 지르코니아 등의 세라믹 기판 소재를 반도체 제조장비 부품으로 활용 시, 세라믹 기판의 화학적 열화를 야기하는 원소(F, Cl 등)를 포함한 플라즈마 공정 환경에 노출된다. 이와 같이 플라즈마 공정 환경에 노출되어 세라믹 기판이 열화되는 경우에 반도체 제조공정 중 오염 발생(입자형, 반응물형)의 형태로 나타나고, 웨이퍼 생산수율을 떨어뜨리는 원인을 제공한다. 더불어 세정 공정과 같은 부품 재생을 위한 후공정 비용의 상승을 유발한다.
예컨대, Y2O3는 플라즈마에 노출시 불소를 포함한 오염입자가 형성되고 이 Y2O3가 열사이클을 받는 경우 오염입자와 Y2O3 사이의 열팽창계수 차이로 인하여 응력이 발생하고 오염입자가 탈락되는 문제점이 있다. 탈락된 오염입자는 제품의 수율을 떨어뜨려 웨이퍼 생산수율을 감소시키는 문제점을 야기한다. 이를 해결하기 위하여 플라즈마 용사법을 사용하여 YOxFy 코팅층을 형성하는 방법이 사용되어 왔다. 플라즈마 용사법으로 F를 포함한 코팅층을 형성하기 위하여 여러 단계의 복잡하고 고가의 방법이 필요하다. 먼저 F를 포함하는 원료를 합성하는 공정, 합성된 원료를 구상화하는 공정을 통하여 10 ~ 50 ㎛의 구형의 그래뉼 분말을 제조하는 공정, 구형 분말을 플라즈마 용사기를 통하여 코팅하는 공정이 필요하다. 이 과정을 통하여 제조되는 코팅층은 고가의 생산비용이 필요할 뿐만 아니라 고열의 플라즈마를 이용하므로 코팅층이 산화되거나 F가 휘발되고 코팅층의 밀도가 낮아져 오염입자의 발생을 충분히 억제하지 못하는 단점이 존재한다. 코팅의 모재가 되는 기판을 준비하는 공정이 필요할 뿐만 아니라 추가적인 복잡한 코팅 공정이 필요하고 코팅층의 열화가 필연적으로 발생하는 문제점이 있다. 따라서, 이러한 F 혹은 Cl을 포함하는 코팅층을 제조하는데 필요한 기존 공정의 한계를 극복할 필요가 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2005-0047698호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 F, Cl 등이 함유된 원료와 저비용의 열처리 기술을 이용하여 벌크를 구성하는 산화물 조성 성분이 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 포함하는 조성으로 개질됨으로써 내플라즈마성 및 내구성이 개선될 수 있는 내플라즈마 세라믹 기판 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명은, 산화물 조성의 벌크; 및 상기 벌크를 구성하는 산화물 조성 성분이 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 포함하는 조성으로 개질된 표면층;을 포함하는 세라믹 기판으로서, 상기 표면층은 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 함유하는 원료가 가열에 의해 기화되어 상기 세라믹 기판의 표면에 흡착되어 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 포함하는 조성으로 개질된 층인 것을 특징으로 하는 내플라즈마 세라믹 기판을 제공한다.
상기 세라믹 기판의 벌크는 Y2O3, Y3Al5O12, 이트리아 안정화 지르코니아(Yttria-stabilized zirconia) 또는 희토류, Ca 및 Mg로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소가 도핑된 지르코니아 재질로 이루어질 수 있다.
상기 표면층은 100nm ∼ 50㎛의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
상기 원료는 NH4F, LiF, NaF, KF, MgF2, CaF2, AlF3 및 YF3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 고체 물질을 포함할 수 있다.
상기 원료는 NH4Cl, YCl3, AlCl3 및 TaCl3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 고체 물질을 포함할 수 있다.
상기 원료는 NH4F, LiF, NaF, KF, MgF2, CaF2, AlF3 및 YF3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질과 NH4Cl, YCl3, AlCl3 및 TaCl3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질이 혼합된 고체 물질일 수 있다.
상기 원료에 비반응성 고체 희석제가 더 혼합되어 상기 원료와 함께 가열되고, 상기 비반응성 고체 희석제에 의해 상기 가열에 의해 기화되는 원료의 양이 조절될 수 있다.
기화된 원료가 상기 세라믹 기판으로 이동하는 과정에 비활성 캐리어 가스가 투입되어 기화된 원료의 농도가 제어되거나 표면 개질을 위한 분위기가 제어될 수 있다.
기화된 원료가 상기 세라믹 기판으로 이동하는 과정에 공기(Air) 또는 산소(O2) 가스가 투입되어 개질되는 표면층의 산소 함량이 제어될 수 있다.
표면개질하려는 세라믹 기판과 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 함유하는 원료가 가열되고 상기 가열에 의해 기화된 원료가 가열된 세라믹 기판 표면에 흡착되면서 세라믹 기판 표면이 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 포함하는 조성으로 개질되어 상기 표면층이 형성될 수 있다.
상기 표면층은 상기 원료가 80∼400 ℃의 온도로 가열되고 기화되어 상기 세라믹 기판 표면에 흡착되어 형성된 것일 수 있다.
또한, 본 발명은, (a) F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 함유하는 원료를 가열하여 기화되게 하는 단계 및 (b) 기화된 원료가 세라믹 기판 표면에 흡착되고 상기 세라믹 기판의 표면이 개질되어 표면층이 형성되는 단계를 포함하며, 상기 표면층은 산화물 조성 성분이 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 포함하는 조성으로 개질된 층인 것을 특징으로 하는 내플라즈마 기판의 제조방법을 제공한다.
상기 세라믹 기판의 벌크는 Y2O3, Y3Al5O12, 이트리아 안정화 지르코니아(Yttria-stabilized zirconia) 또는 희토류, Ca 및 Mg로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소가 도핑된 지르코니아 재질로 이루어질 수 있다.
상기 표면층은 100nm ∼ 50㎛의 두께로 형성될 수 있다.
상기 원료는 NH4F, LiF, NaF, KF, MgF2, CaF2, AlF3 및 YF3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 고체 물질을 포함할 수 있다.
상기 원료는 NH4Cl, YCl3, AlCl3 및 TaCl3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 고체 물질을 포함할 수 있다.
상기 원료는 NH4F, LiF, NaF, KF, MgF2, CaF2, AlF3 및 YF3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질과 NH4Cl, YCl3, AlCl3 및 TaCl3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질이 혼합된 고체 물질일 수 있다.
상기 원료에 비반응성 고체 희석제가 더 혼합되어 상기 원료와 함께 가열되고, 상기 비반응성 고체 희석제에 의해 상기 가열에 의해 기화되는 원료의 양을 조절할 수도 있다.
기화된 원료가 상기 세라믹 기판으로 이동하는 과정에 비활성 캐리어 가스를 투입하여 기화된 원료의 농도를 제어하거나 표면 개질을 위한 분위기를 제어할 수도 있다.
기화된 원료가 상기 세라믹 기판으로 이동하는 과정에 공기(Air) 또는 산소(O2) 가스를 투입하여 개질되는 표면층의 산소 함량을 제어할 수도 있다.
표면개질하려는 세라믹 기판과 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 함유하는 원료가 가열되고 상기 가열에 의해 기화된 원료가 가열된 세라믹 기판 표면에 흡착되면서 상기 세라믹 기판 표면이 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 포함하는 조성으로 개질될 수 있다.
상기 원료가 80∼400 ℃의 온도로 가열되고 기화되어 상기 세라믹 기판 표면에 흡착되게 하는 것이 바람직하다.
상기 (a) 단계는, (c) 표면개질하려는 세라믹 기판과 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 함유하는 원료를 도가니에 담는 단계와, (d) 가열수단을 통해 내부 온도를 조절할 수 있게 구비되는 챔버에 상기 세라믹 기판과 상기 원료가 담긴 도가니를 장입하는 단계 및 (e) 상기 가열수단을 통해 상기 원료를 가열하여 기화되게 하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (c) 단계는, 상기 세라믹 기판과 상기 원료가 서로 분리된 공간에 위치되게 상기 도가니에 담는 것이 바람직하다.
상기 세라믹 기판이 상기 원료보다 높게 위치되게 하는 것이 바람직하다.
상기 도가니의 바닥면 보다 높고 상기 도가니의 내경보다 작게 구비되는 지지체가 상기 도가니 내에 구비되고, 상기 도가니의 바닥면에 상기 원료를 위치시키고, 상기 지지체 상부에 상기 세라믹 기판을 안착시켜 상기 원료보다 높게 위치되게 하여 상기 원료와 상기 세라믹 기판이 공간적으로 분리되게 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 반도체 칩 생산 공정장비(에칭, CVD 코팅 등) 등에 활용되는 세라믹 산화물 부품의 표면개질을 통해 내플라즈마성, 내구성을 강화할 수 있다. 이트리아(Y2O3)와 같이 최근 산업적 적용이 활발히 진행되는 세라믹 기판의 내플라즈마 특성, 내구성을 저비용으로 개선할 수 있다.
종래에는 내플라즈마성을 향상하기 위하여 F를 포함한 조성을 얻고자 할 경우 F를 포함한 고상 원료를 먼저 합성하는 공정, 합성된 원료를 10 ~ 50 ㎛의 구형의 그래뉼로 구상화하는 공정, 플라즈마 용사와 같이 고가의 장비를 사용하여 코팅을 하는 공정을 사용하여야 하였다. 이 경우 고가의 F를 포함한 고상 원료를 사전에 합성하고 구상화하는 공정을 포함할 뿐만 아니라, 플라즈마 용사과정 중에 발생하는 고열에 의하여 F가 휘발하거나 산화되어 원하는 조성으로 코팅이 이루어지지 않는 단점이 있다. 또한, 통상의 방법으로 F를 포함하는 조성으로 코팅된 내플라즈마 부재를 제조할 경우, 원하는 정확한 형상과 크기를 얻기 위하여 부재의 위치에 따라 0.03 ~ 0.2 mm로 달라지는 코팅의 예상되는 두께를 감안하여 크기와 형상이 정교하게 제어된 별도의 기판을 제조하는 공정이 사전에 이루어져야 하며, 기판에 추가로 정밀하게 코팅하는 과정이 포함되므로 생산비용이 매우 높은 단점이 존재한다. 또한, 코팅의 모재가 되는 기판의 형상이 굴곡된 형상 혹은 홀과 같이 내부구조를 가지는 경우, 종래의 코팅법으로는 균일하게 기판의 모든 표면위에 균일하게 코팅을 실시하는 것이 불가능하다. 종래의 코팅법으로 플라즈마 용사뿐만 아니라 PVD 등의 방법도 동일한 한계를 가지고 있다. 본 발명에 의하면, 별도의 코팅 원료 합성공정, 구상화 공정, 플라즈마 용사 등의 복잡한 공정절차가 필요하지 않으며, 특히 코팅의 모재가 되는 기판의 제조와 코팅 공정이 별도로 구성되어야 할 필요가 없고 기판의 기하학적 형상에 구해받음이 없이 최종 제품을 기판으로 사용하여 간단한 표면개질 공정만을 통하여 표면이 F 혹은 Cl이 포함된 조성으로 변화시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, F 혹은 Cl계 플라즈마 공정 환경에 노출되어도 세라믹 기판이 열화되는 것을 억제할 수 있고, 이에 따라 반도체 제조공정 중 오염 발생이 억제되고 웨이퍼 생산 수율도 개선할 수 있으며, 세정 공정과 같은 부품 재생을 위한 후공정 비용도 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내플라즈마 세라믹 기판을 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3은 세라믹 기판의 표면개질을 위한 시스템(장치)의 일 예를 도시한 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 실험예 1에 따라 Y2O3 기판을 표면개질한 단면을 보여주는 주사전자현미경(SEM; scanning electron microscope) 사진이다.
도 5a 및 도 5b는 실험예 2에 따라 Y2O3 기판을 표면개질한 단면을 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
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.
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.
이하에서, '벌크'라 함은 표면개질된 세라믹 기판의 내부를 구성하는 부분으로서 표면층을 제외한 부분을 의미하는 것으로 사용한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내플라즈마 세라믹 기판은, 산화물 조성의 벌크; 및 상기 벌크를 구성하는 산화물 조성 성분이 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 포함하는 조성으로 개질된 표면층;을 포함하는 세라믹 기판으로서, 상기 표면층은 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 함유하는 원료가 가열에 의해 기화되어 상기 세라믹 기판의 표면에 흡착되어 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 포함하는 조성으로 개질된 층이다.
상기 세라믹 기판의 벌크는 Y2O3, Y3Al5O12, 이트리아 안정화 지르코니아(Yttria-stabilized zirconia) 또는 희토류, Ca 및 Mg로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소가 도핑된 지르코니아 재질로 이루어질 수 있다.
상기 표면층은 100nm ∼ 50㎛의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
상기 원료는 NH4F, LiF, NaF, KF, MgF2, CaF2, AlF3 및 YF3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 고체 물질을 포함할 수 있다.
상기 원료는 NH4Cl, YCl3, AlCl3 및 TaCl3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 고체 물질을 포함할 수 있다.
상기 원료는 NH4F, LiF, NaF, KF, MgF2, CaF2, AlF3 및 YF3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질과 NH4Cl, YCl3, AlCl3 및 TaCl3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질이 혼합된 고체 물질일 수 있다.
상기 원료에 비반응성 고체 희석제가 더 혼합되어 상기 원료와 함께 가열되고, 상기 비반응성 고체 희석제에 의해 상기 가열에 의해 기화되는 원료의 양이 조절될 수 있다.
기화된 원료가 상기 세라믹 기판으로 이동하는 과정에 비활성 캐리어 가스가 투입되어 기화된 원료의 농도가 제어되거나 표면 개질을 위한 분위기가 제어될 수 있다.
기화된 원료가 상기 세라믹 기판으로 이동하는 과정에 공기(Air) 또는 산소(O2) 가스가 투입되어 개질되는 표면층의 산소 함량이 제어될 수 있다.
표면개질하려는 세라믹 기판과 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 함유하는 원료가 가열되고 상기 가열에 의해 기화된 원료가 가열된 세라믹 기판 표면에 흡착되면서 세라믹 기판 표면이 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 포함하는 조성으로 개질되어 상기 표면층이 형성될 수 있다.
상기 표면층은 상기 원료가 80∼400 ℃의 온도로 가열되고 기화되어 상기 세라믹 기판 표면에 흡착되어 형성된 것일 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내플라즈마 기판의 제조방법은, (a) F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 함유하는 원료를 가열하여 기화되게 하는 단계 및 (b) 기화된 원료가 세라믹 기판 표면에 흡착되고 상기 세라믹 기판의 표면이 개질되어 표면층이 형성되는 단계를 포함하며, 상기 표면층은 산화물 조성 성분이 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 포함하는 조성으로 개질된 층일 수 있다.
상기 세라믹 기판의 벌크는 Y2O3, Y3Al5O12, 이트리아 안정화 지르코니아(Yttria-stabilized zirconia) 또는 희토류, Ca 및 Mg로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소가 도핑된 지르코니아 재질로 이루어질 수 있다.
상기 표면층은 100nm ∼ 50㎛의 두께로 형성될 수 있다.
상기 원료는 NH4F, LiF, NaF, KF, MgF2, CaF2, AlF3 및 YF3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 고체 물질을 포함할 수 있다.
상기 원료는 NH4Cl, YCl3, AlCl3 및 TaCl3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 고체 물질을 포함할 수 있다.
상기 원료는 NH4F, LiF, NaF, KF, MgF2, CaF2, AlF3 및 YF3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질과 NH4Cl, YCl3, AlCl3 및 TaCl3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질이 혼합된 고체 물질일 수 있다.
표면개질하려는 세라믹 기판과 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 함유하는 원료가 가열되고 상기 가열에 의해 기화된 원료가 가열된 세라믹 기판 표면에 흡착되면서 상기 세라믹 기판 표면이 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 포함하는 조성으로 개질될 수 있다.
상기 원료가 80∼400 ℃의 온도로 가열되고 기화되어 상기 세라믹 기판 표면에 흡착되게 하는 것이 바람직하다.
상기 (a) 단계는, (c) 표면개질하려는 세라믹 기판과 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 함유하는 원료를 도가니에 담는 단계와, (d) 가열수단을 통해 내부 온도를 조절할 수 있게 구비되는 챔버에 상기 세라믹 기판과 상기 원료가 담긴 도가니를 장입하는 단계 및 (e) 상기 가열수단을 통해 상기 원료를 가열하여 기화되게 하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (c) 단계는, 상기 세라믹 기판과 상기 원료가 서로 분리된 공간에 위치되게 상기 도가니에 담는 것이 바람직하다.
상기 세라믹 기판이 상기 원료보다 높게 위치되게 하는 것이 바람직하다.
상기 도가니의 바닥면 보다 높고 상기 도가니의 내경보다 작게 구비되는 지지체가 상기 도가니 내에 구비되고, 상기 도가니의 바닥면에 상기 원료를 위치시키고, 상기 지지체 상부에 상기 세라믹 기판을 안착시켜 상기 원료보다 높게 위치되게 하여 상기 원료와 상기 세라믹 기판이 공간적으로 분리되게 하는 것이 바람직하다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내플라즈마 세라믹 기판을 더욱 구체적으로 설명한다.
Y2O3, Y3Al5O12, 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ), 희토류 원소, Ca 및 Mg로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소가 도핑된 지르코니아 등의 세라믹 기판 소재를 반도체 제조장비 부품으로 활용 시, 세라믹 기판의 화학적 열화를 야기하는 원소(F, Cl 등)를 포함한 플라즈마 공정 환경에 노출된다. 이와 같이 플라즈마 공정 환경에 노출되어 세라믹 기판이 열화되는 경우에 반도체 제조공정 중 오염 발생(입자형, 반응물형)의 형태로 나타나고, 웨이퍼 생산수율을 떨어뜨리는 원인을 제공한다. 더불어 세정 공정과 같은 부품 재생을 위한 후공정 비용의 상승을 유발한다. 본 발명의 발명자들은 플라즈마 공정에 의한 산화물 부품의 열화를 줄이기 위해 YF3, YOxFy 등의 불화물 또는 산불화물과 같은 F계 소재를 조성으로 하는 코팅을 세라믹 기판 표면에 적용하는 기술을 연구하고 있으며, 더 나은 코팅 기술과 소재에 대한 연구를 진행하고 있다.
종래에는 내플라즈마성을 향상하기 위하여 F를 포함한 조성을 얻고자 할 경우 F를 포함한 고상 원료를 먼저 합성하는 공정, 합성된 원료를 10 ~ 50 ㎛의 구형의 그래뉼로 구상화하는 공정, 플라즈마 용사와 같이 고가의 장비를 사용하여 코팅을 하는 공정을 사용하여야 하였다. 이 경우 고가의 F를 포함한 고상 원료를 사전에 합성하고 구상화하는 공정을 포함할 뿐만 아니라, 플라즈마 용사과정 중에 발생하는 고열에 의하여 F가 휘발하거나 산화되어 원하는 조성으로 코팅이 이루어지지 않는 단점이 있다. 또한, 통상의 방법으로 F를 포함하는 조성으로 코팅된 내플라즈마 부재를 제조할 경우, 원하는 정확한 형상과 크기를 얻기 위하여 부재의 위치에 따라 0.03 ~ 0.2 mm로 달라지는 코팅의 예상되는 두께를 감안하여 크기와 형상이 정교하게 제어된 별도의 기판을 제조하는 공정이 사전에 이루어져야 하며, 기판에 추가로 정밀하게 코팅하는 과정이 포함되므로 생산비용이 매우 높은 단점이 존재한다. 또한, 코팅의 모재가 되는 기판의 형상이 굴곡된 형상 혹은 홀과 같이 내부구조를 가지는 경우, 종래의 코팅법으로는 균일하게 기판의 모든 표면위에 균일하게 코팅을 실시하는 것이 불가능하다. 종래의 코팅법으로 플라즈마 용사뿐만 아니라 PVD 등의 방법도 동일한 한계를 가지고 있다.
본 발명은 반도체 칩 생산 공정장비(에칭, CVD 코팅 등) 등에 활용되는 세라믹 산화물 부품의 표면개질을 통해 내플라즈마성, 내구성이 강화된 내플라즈마 세라믹 기판을 제시한다. F, Cl 등이 함유된 원료(염 등)를 활용하여 저비용의 열처리 기술을 이용하여 세라믹 기판을 표면개질하고 이를 통해 내플라즈마성 및 내구성을 개선할 수가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내플라즈마 세라믹 기판을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내플라즈마 세라믹 기판은, 산화물 조성의 벌크(10a)와, 상기 벌크를 구성하는 산화물 조성 성분이 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 포함하는 조성으로 개질된 표면층(10b)을 포함한다.
알루미나와 같이 결정구조가 안정적인 세라믹 기판의 경우는 음이온의 침입, 치환 등에 의한 복합 음이온계(-OF, -OCl, -FCl 등) 조성의 세라믹 형성이 난해하므로, F-, Cl- 와 같은 음이온 원소의 침입, 치환 등이 비교적 자유로운 산화물계를 대상으로 한다. 상기 세라믹 기판의 벌크는 Y2O3, Y3Al5O12, 이트리아 안정화 지르코니아(Yttria-stabilized zirconia) 또는 희토류, Ca 및 Mg로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소가 도핑된 지르코니아 재질로 이루어질 수 있다. 상기 희토류는 La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 등일 수 있다.
이트리아(Y2O3)는 우수한 화학적 안정성과 내열성을 가지고 있어 내플라즈마 용도뿐만 아니라 고온용 내식성 기관재료, 용융금속의 제트-캐스팅(Jet-Casting)을 위한 노즐재료, 리튬, 우라늄 등 반응성이 매우 높은 금속의 용융을 위한 용기재료 등 광범위한 분야에 널리 사용되고 있다.
지르코니아(ZrO2)는 분자량이 123.22 정도 이고, 녹는점은 약 2,700 ℃ 이며, 굴절률이 크고 녹는점이 높아서 내식성이 크다. 지르코니아(산화지르코늄(ZrO2))는 많은 세라믹 재료들 중 열전도율이 가장 낮고, 열안정성이 크며, 열팽창계수가 대단히 크다는 장점을 갖고 있다. 그러나, 순수 지르코니아는 온도 변화에 따라 부피변화를 동반하는 단사정↔정방정↔입방정의 상변태 특성을 갖는다. 상변태시의 이러한 부피변화는 지르코니아를 열화시키는 주요인이 된다. 이러한 상변태 문제를 극복하기 위하여 지르코니아에 이트리아(Y2O3), 마그네시아(MgO), 칼시아(CaO), 세리아(CeO2) 등의 세라믹 기판을 첨가하여 안정화시킨다(안정화지르코니아를 의미). 특히, 이트리아(Y2O3)가 첨가되어 안정화된 지르코니아를 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ)라고 한다. 앞서도 서술한 바와 같이, 지르코니아(ZrO2)는 정방정상(tetragonal phase)에서 단사정상(monoclinic phase)으로 상전이 시 부피 팽창이 발생하게 되는데, 이러한 부피 팽창이 초래되면 열충격에 약해질 수 있으며, 열충격에 약해지는 이러한 문제를 해결하기 위하여 이트리아(Y2O3) 등의 산화물을 첨가하여 안정화 지르코니아를 제조하는 것이다.
상기 표면층은 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 함유하는 원료(F 및 Cl로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소를 포함하는 원료)가 가열에 의해 기화되어 상기 세라믹 기판의 표면에 흡착되어 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 포함하는 조성으로 개질된 층이다.
표면개질하려는 세라믹 기판과 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 함유하는 원료(F 및 Cl로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소를 포함하는 원료)가 가열되고 상기 가열에 의해 기화된 원료가 가열된 세라믹 기판 표면에 흡착되면서 세라믹 기판 표면이 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 포함하는 조성으로 개질되어 상기 표면층이 형성될 수 있다. F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 함유하는 원료를 가열하는 부분과 표면개질을 하고자 하는 세라믹 기판을 공간적으로 분리하여 가열할 수도 있다. 공간적으로 분리된 경우 표면개질의 대상이 되는 세라믹 기판의 온도와 원료가 가열되는 온도를 별도로 조정할 수 있는 장점과 기상을 수송하는 제어된 조성의 캐리어 가스를 별도로 투입하여 표면층의 조성을 제어하거나 표면층의 생성속도를 제어할 수 있는 수단을 확보하는 장점이 있다. 또한, 표면개질을 가능하게 하는 기상 이동 경로에 플라즈마 발생장치 등를 두어 기상을 활성화할 경우 표면개질의 속도를 향상할 수 있는 방법을 포함할 수 있다.
상기 표면층은 상기 원료가 80∼400 ℃의 온도로 가열되고 기화되어 상기 세라믹 기판 표면에 흡착되어 형성된 것일 수 있다.
상기 원료는 F 및 Cl로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소를 포함하는 물질, 더욱 구체적으로는 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 함유하는 물질일 수 있다. 상기 원료는 NH4F, LiF, NaF, KF, MgF2, CaF2, AlF3 및 YF3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 고체 물질을 포함할 수 있다. 상기 원료는 NH4Cl, YCl3, AlCl3 및 TaCl3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 고체 물질을 포함할 수 있다. 상기 원료는 NH4F, LiF, NaF, KF, MgF2, CaF2, AlF3 및 YF3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질과 NH4Cl, YCl3, AlCl3 및 TaCl3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질이 혼합된 고체 물질일 수 있다.
세라믹 기판 표면을 개질하기 위한 원료로는 F-, Cl- 와 같은 반응성이 높은 음이온을 함유한 원료(예컨대, NH4F)를 사용한다. 반응성이 높은 F- 이온을 함유한 원료의 예로는 NH4F, LiF, NaF, KF, MgF2, CaF2, AlF3, YF3, 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 반응성이 높은 Cl- 이온을 함유한 원료의 예로는 NH4Cl, YCl3, AlCl3, TaCl3, 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 상기 원료는 2종 이상을 사용할 수도 있으며 휘발량을 조절하기 위하여 고상의 저반응성 희석제를 혼합하여 사용할 수 있다. 예컨대, 반응성이 높은 F- 이온을 함유한 NH4F와 LiF의 혼합물 등을 그 예로 들 수 있다. 반응성이 높은 F- 이온을 함유한 원료와 반응성이 높은 Cl- 이온을 함유한 원료를 혼합하여 사용할 수도 있음은 물론이다.
상기 원료에 비반응성 고체 희석제가 더 혼합되어 상기 원료와 함께 가열되고, 상기 비반응성 고체 희석제에 의해 상기 가열에 의해 기화되는 원료의 양이 조절될 수 있다. 상기 비반응성 고체 희석제는 상기 열처리(가열)에 의해서도 기화되지 않는 비반응성 물질로서 Al2O3 등을 그 예로 들 수 있다. 상기 비반응성 고체 희석제는 상기 원료 100중량부에 대하여 10∼70중량부 혼합되는 것이 바람직하다.
또한, 기화된 원료가 상기 세라믹 기판으로 이동하는 과정에 비활성 캐리어 가스가 투입되어 기화된 원료의 농도가 제어되거나 표면 개질을 위한 분위기가 제어될 수 있다. 상기 비활성 캐리어 가스는 아르곤(Ar), 질소(N2)와 같은 가스를 그 예로 들 수 있다. 상기 비활성 캐리어 가스는 1∼100 sccm 정도의 유량으로 투입되는 것이 바람직하다.
또한, 기화된 원료가 상기 세라믹 기판으로 이동하는 과정에 공기(Air) 또는 산소(O2) 가스가 투입되어 개질되는 표면층의 산소 함량이 제어될 수 있다. 공기(Air) 또는 산소(O2) 가스는 비활성 캐리어 가스와 함께 투입될 수도 있다. 상기 공기(Air) 또는 산소(O2) 가스는 0.1∼100 sccm 정도의 유량으로 투입되는 것이 바람직하다.
원료가 가열되어 기화되고 기화된 원료가 세라믹 기판 표면에 흡착되어 세라믹 기판 표면에 표면층이 형성된다. 음이온을 함유한 원료를 사용하여 열처리(가열)를 통해 세라믹 기판 표면을 개질할 수 있다. 열처리(가열)에 의해 원료는 기화되게 되고, 기화된 원료가 세라믹 기판 표면에 흡착되면서 표면개질이 일어나게 된다. 상기 열처리(가열)는 아르곤, 헬륨, 질소와 같은 비활성 가스 분위기 혹은 밀폐된 조건에서 80∼400 ℃, 더욱 바람직하게는 100∼200 ℃ 정도의 온도로 수행하는 것이 바람직하다. 표면층의 O/F비를 조정하기 위하여 비활성 가스 분위기에 산소를 추가적으로 공급하여 가스 분위기를 조정할 수도 있다. 상기 열처리(가열)에 의해 F-, Cl- 와 같은 음이온 원소는 세라믹 기판 내로 침입하여 세라믹 기판 표면에서 표면개질이 이루어지고, 표면개질에 의해 세라믹 기판의 내플라즈마성, 내구성을 강화할 수가 있다. 상기 원료와 세라믹 기판은 가열수단에 의하여 가열되어 기화되고, 기화된 원료는 세라믹 기판 표면에 흡착되면서 세라믹 기판 표면 내부로 침입하게 되고, 세라믹 기판 표면을 구성하는 원소와 치환되거나(치환형 확산) 세라믹 기판 표면을 구성하는 원소 사이트(site) 사이에 침입하면서(침입형 확산) 세라믹 기판 표면에서 표면개질이 일어나게 되고, 세라믹 기판 표면에 표면층이 형성되게 된다. 반응성이 높은 F- 이온을 함유한 원료를 사용하여 표면개질한 경우에 F 원소를 함유하는 표면층이 세라믹 기판 표면에 형성되게 되고, 반응성이 높은 Cl- 이온을 함유한 원료를 사용하여 표면개질한 경우에 Cl 원소를 함유하는 표면층이 세라믹 기판 표면에 형성되게 된다. 반응성이 높은 F- 이온을 함유한 원료와 반응성이 높은 Cl- 이온을 함유한 원료를 함께 사용한 경우에 F 원소와 Cl 원소를 함유하는 표면층이 세라믹 기판 표면에 형성되게 된다. 일 예로서, 세라믹 기판인 이트리아(Y2O3) 기판 표면을 본 발명에 따라 표면개질하는 경우에, 표면개질 원료로 NH4F를 사용하여 열처리하게 하게 되면 이트리아(Y2O3) 기판 표면이 YOxFy(여기서, x는 1.5 이하 양수인 실수, y는 3 이하 양수인 실수)로 표면개질되게 된다. 또 다른 예로서, 세라믹 기판인 이트리아(Y2O3) 기판 표면을 본 발명에 따라 표면개질하는 경우에, 표면개질 원료로 NH4Cl을 사용하여 열처리게 하게 되면 이트리아(Y2O3) 기판 표면이 YOxCly(여기서, x는 1.5 이하 양수인 실수, y는 3 이하 양수인 실수)로 표면개질되게 된다.
상기 열처리는 1∼48시간, 더욱 바람직하게는 6∼24시간 정도 실시하는 것이 바람직하다. 열처리 시간이 너무 긴 경우에는 에너지의 소모가 많으므로 비경제적일 뿐만 아니라 이미 충분한 두께의 표면개질을 획득하였으므로 더 이상의 표면개질 효과를 기대하기 어렵고, 열처리 시간이 작은 경우에는 불완전한 표면개질로 인해 원하는 내플라즈마 특성을 기대하기 어려울 수 있다. 상기 열처리는 열처리 온도까지는 소정의 승온 속도(예컨대, 1∼50℃/min)로 승온시킨 후, 일정 시간(예컨대, 1∼48시간 정도)을 유지하여 열처리하고, 온도를 하강시킨 후 표면개질된 결과물(열처리된 결과물)을 언로딩하여 실시할 수 있다.
세라믹 기판 표면에 형성된 표면층의 두께(세라믹 기판 표면에서 표면개질되는 두께)는 100nm ∼ 50㎛ 정도인 것이 바람직하다. 표면층의 두께는 사용하는 원료, 열처리 온도, 열처리 시간, 표면개질 시간, 캐리어가스의 량, 휘발물질의 활성화 공정유무 등을 제어하여 조절할 수가 있다. 표면층의 조성 또한 사용하는 원료, 열처리 온도, 캐리어가스의 조성 등을 제어하여 조절할 수 있다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내플라즈마 세라믹 기판의 제조방법을 더욱 구체적으로 설명한다.
Y2O3, Y3Al5O12, 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ), 희토류 원소, Ca 및 Mg로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소가 도핑된 지르코니아 등의 세라믹 기판 소재를 반도체 제조장비 부품으로 활용 시, 세라믹 기판의 화학적 열화를 야기하는 원소(F, Cl 등)를 포함한 플라즈마 공정 환경에 노출된다. 이와 같이 플라즈마 공정 환경에 노출되어 세라믹 기판이 열화되는 경우에 반도체 제조공정 중 오염 발생(입자형, 반응물형)의 형태로 나타나고, 웨이퍼 생산수율을 떨어뜨리는 원인을 제공한다. 더불어 세정 공정과 같은 부품 재생을 위한 후공정 비용의 상승을 유발한다. 본 발명의 발명자들은 플라즈마 공정에 의한 산화물 부품의 열화를 줄이기 위해 YF3, YOF 등의 불화물 또는 산불화물과 같은 F계 소재를 조성으로 하는 코팅을 세라믹 기판 표면에 적용하는 기술을 연구하고 있으며, 더 나은 코팅 기술과 소재에 대한 연구를 진행하고 있다.
종래에는 내플라즈마성을 향상하기 위하여 F를 포함한 조성을 얻고자 할 경우 F를 포함한 고상 원료를 먼저 합성하는 공정, 합성된 원료를 10 ~ 50 ㎛의 구형의 그래뉼로 구상화하는 공정, 플라즈마 용사와 같이 고가의 장비를 사용하여 코팅을 하는 공정을 사용하여야 하였다. 이 경우 고가의 F를 포함한 고상 원료를 사전에 합성하고 구상화하는 공정을 포함할 뿐만 아니라, 플라즈마 용사과정 중에 발생하는 고열에 의하여 F가 휘발하여 원하는 조성으로 코팅이 이루어지지 않는 단점이 있다. 또한 통상의 방법으로 F를 포함하는 코팅을 제조할 경우 원하는 형상을 얻고자 할 경우 별도의 기판을 제조하는 공정이 사전에 이루어져야 하며, 기판에 추가로 코팅하는 과정이 포함되므로 생산비용이 매우 높은 단점이 존재한다.
본 발명은 반도체 칩 생산 공정장비(에칭, CVD 코팅 등) 등에 활용되는 세라믹 산화물 부품의 표면개질을 통해 내플라즈마성, 내구성을 강화할 수 있는 내플라즈마 세라믹 기판의 제조방법을 제시한다. F, Cl 등이 함유된 원료(염 등)를 활용하여 저비용의 열처리 기술을 이용하여 세라믹 기판을 표면개질하고 이를 통해 내플라즈마성 및 내구성을 개선할 수가 있다.
본 발명은 F-, Cl- 와 같은 반응성이 높은 음이온을 함유한(예컨대, NH4F) 원료를 사용하여 400℃ 이하의 저온에서 저비용의 열처리 기술을 통하여 세라믹 기판(10) 표면을 개질한다. 고가의 코팅장비와 원료를 필요로 하는 오버레이(overlay) 방식의 코팅 기술에 대응하여, 저가의 원료와 저비용의 열처리 공정기술을 적용하여 오버레이 방식의 코팅과 비교하여 동등 이상의 내플라즈마 특성을 갖는 표면개질 기술로 볼 수 있다.
알루미나와 같이 결정구조가 안정적인 세라믹 기판의 경우는 음이온의 침입, 치환 등에 의한 복합 음이온계(-OF, -OCl, -FCl 등) 조성의 세라믹 형성이 난해하므로, F-, Cl- 와 같은 음이온 원소의 침입, 치환 등이 비교적 자유로운 산화물계를 대상으로 한다.
이러한 점을 고려하여 세라믹 기판은 Y2O3, Y3Al5O12, 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ; Yttria-stabilized zirconia), 또는 희토류 원소(La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 등), Ca 및 Mg로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소가 도핑된 지르코니아 재질 등으로 이루어질 수 있다.
이트리아(Y2O3)는 우수한 화학적 안정성과 내열성을 가지고 있어 고온용 내식성 기관재료, 용융금속의 제트-캐스팅(Jet-Casting)을 위한 노즐재료, 리튬, 우라늄 등 반응성이 매우 높은 금속의 용융을 위한 용기재료 등 광범위한 분야에 널리 사용되고 있다.
지르코니아(ZrO2)는 분자량이 123.22 정도 이고, 녹는점은 약 2,700 ℃ 이며, 굴절률이 크고 녹는점이 높아서 내식성이 크다. 지르코니아(산화지르코늄(ZrO2))는 많은 세라믹 재료들 중 열전도율이 가장 낮고, 열안정성이 크며, 열팽창계수가 대단히 크다는 장점을 갖고 있다. 그러나, 순수 지르코니아는 온도 변화에 따라 부피변화를 동반하는 단사정↔정방정↔입방정의 상변태 특성을 갖는다. 상변태시의 이러한 부피변화는 지르코니아를 열화시키는 주요인이 된다. 이러한 상변태 문제를 극복하기 위하여 지르코니아에 이트리아(Y2O3), 마그네시아(MgO), 칼시아(CaO), 세리아(CeO2) 등의 세라믹 기판을 첨가하여 안정화시킨다(안정화지르코니아를 의미). 특히, 이트리아(Y2O3)가 첨가되어 안정화된 지르코니아를 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ)라고 한다. 앞서도 서술한 바와 같이, 지르코니아(ZrO2)는 정방정상(tetragonal phase)에서 단사정상(monoclinic phase)으로 상전이 시 부피 팽창이 발생하게 되는데, 이러한 부피 팽창이 초래되면 열충격에 약해질 수 있으며, 열충격에 약해지는 이러한 문제를 해결하기 위하여 이트리아(Y2O3) 등의 산화물을 첨가하여 안정화 지르코니아를 제조하는 것이다.
원료를 준비한다. 상기 원료는 F 및 Cl로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소를 포함하는 물질, 더욱 구체적으로는 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 함유하는 물질일 수 있다. 상기 원료는 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 함유하는 고체 원료일 수 있다. 상기 원료는 NH4F, LiF, NaF, KF, MgF2, CaF2, AlF3 및 YF3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 고체 물질을 포함할 수 있다. 상기 원료는 NH4Cl, YCl3, AlCl3 및 TaCl3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 고체 물질을 포함할 수 있다. 상기 원료는 NH4F, LiF, NaF, KF, MgF2, CaF2, AlF3 및 YF3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질과 NH4Cl, YCl3, AlCl3 및 TaCl3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질이 혼합된 고체 물질일 수 있다.
세라믹 기판 표면을 개질하기 위한 원료로는 F-, Cl- 와 같은 반응성이 높은 음이온을 함유한 원료(예컨대, NH4F)를 사용한다. 반응성이 높은 F- 이온을 함유한 원료의 예로는 NH4F, LiF, NaF, KF, MgF2, CaF2, AlF3, YF3, 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 반응성이 높은 Cl- 이온을 함유한 원료의 예로는 NH4Cl, YCl3, AlCl3, TaCl3, 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 상기 원료는 2종 이상을 사용할 수도 있다. 예컨대, 반응성이 높은 F- 이온을 함유한 NH4F와 CH4F의 혼합물 등을 그 예로 들 수 있다. 반응성이 높은 F- 이온을 함유한 원료와 반응성이 높은 Cl- 이온을 함유한 원료를 혼합하여 사용할 수도 있음은 물론이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내플라즈마 기판의 제조방법은, F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 함유하는 원료를 가열하여 기화되게 하는 단계 및 기화된 원료가 세라믹 기판 표면에 흡착되고 상기 세라믹 기판의 표면이 개질되어 표면층이 형성되는 단계를 포함한다. 상기 표면층은 산화물 조성 성분이 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 포함하는 조성으로 개질된 층이다.
표면개질하려는 세라믹 기판과 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 함유하는 원료가 가열되고 상기 가열에 의해 기화된 원료가 가열된 세라믹 기판 표면에 흡착되면서 상기 세라믹 기판 표면이 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 포함하는 조성으로 개질될 수 있다.
음이온을 함유한 원료를 사용하여 열처리를 통해 세라믹 기판 표면을 개질한다. 열처리에 의해 원료는 기화되게 되고, 기화된 원료가 세라믹 기판 표면에 흡착되면서 표면개질이 일어나게 된다. 상기 열처리(가열)는 아르곤, 헬륨, 질소와 같은 비활성 가스 분위기 혹은 밀폐된 조건에서 80∼400 ℃, 더욱 바람직하게는 100∼200℃ 정도의 온도로 수행하는 것이 바람직하다. 표면층의 O/F비를 조정하기 위하여 비활성 가스 분위기에 산소를 추가적으로 공급하여 가스 분위기를 조정할 수도 있다. 상기 열처리(가열)에 의해 F-, Cl- 와 같은 음이온 원소는 세라믹 기판 내로 침입하여 세라믹 기판 표면에서 표면개질이 이루어지고, 표면개질에 의해 세라믹 기판의 내플라즈마성, 내구성을 강화할 수가 있다. 상기 원료와 세라믹 기판은 가열수단에 의하여 가열되어 기화되고, 기화된 원료는 세라믹 기판 표면에 흡착되면서 세라믹 기판 표면 내부로 침입하게 되고, 세라믹 기판 표면을 구성하는 원소와 치환되게나(치환형 확산) 세라믹 기판 표면을 구성하는 원소 사이트(site) 사이에 침입하면서(침입형 확산) 세라믹 기판(10) 표면에서 표면개질이 일어나게 되고, 세라믹 기판 표면에 표면층이 형성되게 된다. 반응성이 높은 F- 이온을 함유한 원료를 사용하여 표면개질한 경우에 F 원소를 함유하는 표면층이 세라믹 기판 표면에 형성되게 되고, 반응성이 높은 Cl- 이온을 함유한 원료를 사용하여 표면개질한 경우에 Cl 원소를 함유하는 표면층이 세라믹 기판 표면에 형성되게 된다. 반응성이 높은 F- 이온을 함유한 원료와 반응성이 높은 Cl- 이온을 함유한 원료를 함께 사용한 경우에 F 원소와 Cl 원소를 함유하는 표면층이 세라믹 기판 표면에 형성되게 된다. 일 예로서, 세라믹 기판인 이트리아(Y2O3) 기판 표면을 본 발명에 따라 표면개질하는 경우에, 표면개질 원료로 NH4F를 사용하여 열처리게 하게 되면 이트리아(Y2O3) 기판 표면이 YOxFy(여기서, x는 1.5 이하 양수인 실수, y는 3 이하 양수인 실수)로 표면개질되게 된다. 또 다른 예로서, 세라믹 기판인 이트리아(Y2O3) 기판 표면을 본 발명에 따라 표면개질하는 경우에, 표면개질 원료로 NH4Cl을 사용하여 열처리게 하게 되면 이트리아(Y2O3) 기판 표면이 YOxCly(여기서, x는 1.5 이하 양수인 실수, y는 3 이하 양수인 실수)로 표면개질되게 된다.
상기 열처리는 1∼48시간, 더욱 바람직하게는 6∼24시간 정도 실시하는 것이 바람직하다. 열처리 시간이 너무 긴 경우에는 에너지의 소모가 많으므로 비경제적일 뿐만 아니라 이미 충분한 두께의 표면개질을 획득하였으므로 더 이상의 표면개질 효과를 기대하기 어렵고, 열처리 시간이 작은 경우에는 불완전한 표면개질로 인해 원하는 내플라즈마 특성을 기대하기 어려울 수 있다. 상기 열처리는 열처리 온도까지는 소정의 승온 속도(예컨대, 1∼50℃/min)로 승온시킨 후, 일정 시간(예컨대, 1∼48시간 정도)을 유지하여 열처리하고, 온도를 하강시킨 후 표면개질된 결과물(열처리된 결과물)을 언로딩하여 실시할 수 있다.
상기 원료에 비반응성 고체 희석제가 더 혼합되어 상기 원료와 함께 가열되고, 상기 비반응성 고체 희석제에 의해 상기 가열에 의해 기화되는 원료의 양을 조절할 수도 있다. 상기 비반응성 고체 희석제는 상기 열처리(가열)에 의해서도 기화되지 않는 비반응성 물질로서 Al2O3 등을 그 예로 들 수 있다. 상기 비반응성 고체 희석제는 상기 원료 100중량부에 대하여 0.1∼100중량부 혼합되는 것이 바람직하다.
또한, 기화된 원료가 상기 세라믹 기판으로 이동하는 과정에 비활성 캐리어 가스를 투입하여 기화된 원료의 농도를 제어하거나 표면 개질을 위한 분위기를 제어할 수도 있다. 상기 비활성 캐리어 가스는 아르곤(Ar), 질소(N2)와 같은 가스를 그 예로 들 수 있다. 상기 비활성 캐리어 가스는 1∼100 sccm 정도의 유량으로 투입하는 것이 바람직하다.
또한, 기화된 원료가 상기 세라믹 기판으로 이동하는 과정에 공기(Air) 또는 산소(O2) 가스를 투입하여 개질되는 표면층의 산소 함량을 제어할 수도 있다. 공기(Air) 또는 산소(O2) 가스는 비활성 캐리어 가스와 함께 투입될 수도 있다. 상기 공기(Air) 또는 산소(O2) 가스는 0.11∼100 sccm 정도의 유량으로 투입하는 것이 바람직하다.
세라믹 기판 표면에 형성된 표면층의 두께(세라믹 기판 표면에서 표면개질되는 두께)는 100nm ∼ 50㎛ 정도인 것이 바람직하다. 표면층의 두께는 사용하는 원료, 열처리 온도, 열처리 시간, 표면개질 시간, 캐리어가스의 량, 휘발물질의 활성화 공정유무 등을 제어하여 조절할 수가 있다. 표면층의 조성 또한 사용하는 원료, 열처리 온도, 캐리어가스의 조성 등을 제어하여 조절할 수 있다.
도 2 및 도 3은 세라믹 기판의 표면개질을 위한 시스템(장치)의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 세라믹 기판의 표면개질을 위한 시스템(장치)은, 가열수단을 통해 내부 온도를 조절할 수 있게 구비되는 챔버(100)와, 챔버(100) 내에 수용되는 도가니(110)와, 도가니(110) 내에 수용되는 표면개질하려는 세라믹 기판(산화물 부품)(10)과, 도가니(110) 내에 수용되고 세라믹 기판(10)을 표면개질하기 위한 원료(20)를 포함한다. 원료(20)는 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 함유하는 물질이다.
세라믹 기판(10)과 원료(20)는 소정 비율의 부피비(예컨대, 세라믹 기판:원료 = 1:0.1 ∼ 1:50)로 도가니(110)에 담는다. 세라믹 기판(10)과 원료(20)가 서로 분리된 공간에 위치되게 도가니(110)에 담는 것이 바람직하다. 도가니(110)는 경도가 크고 고융점을 갖는 알루미나(Al2O3), 그라파이트(graphite), 카본(그라파이트를 제외한 카본), 텅스텐 또는 탄탈륨 등의 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 융점이 낮은 재질로 이루어진 도가니(110)를 사용하는 경우에는 후속의 열처리 과정에서 불순물로 작용될 수도 있기 때문이다. 표면개질하려는 세라믹 기판과 원료를 별도의 공간으로 분리할 수도 있는데, 예컨대, 원료를 도가니에 담고, 원료가 담긴 도가니와 세라믹 기판을 각각 챔버에 장입하여 세라믹 기판과 원료가 공간적으로 분리되게 할 수도 있으며, 이 경우에 세라믹 기판은 상기 도가니 외부에 위치한다.
도가니(110)는 도 3에 도시된 바와 같이 상부를 덮기 위한 덮개(130)를 더 포함할 수 있다, 도가니(110)는 덮개(130)에 의해 밀폐될 수 있는 구조를 가질 수 있다.
세라믹 기판의 표면개질을 위한 시스템(장치)은 도가니(110)의 바닥면 보다 높고 도가니(110)의 내경보다 작게 구비되는 지지체(120)를 더 포함할 수 있으며, 지지체(120) 상부에 안착된 세라믹 기판(10)은 원료(20)보다 높게 위치되는 것이 바람직하다. 도가니(110) 하부면에 지지체(120)를 두고 그 위에 표면개질하려는 세라믹 기판(10)을 올려놓고, 도가니(110)의 바닥면에 반응성이 높은 음이온을 함유한 원료(20)를 담는다. 지지체(120)의 높이를 조절하여 세라믹 기판(10)이 안착되는 위치를 조절할 수 있다. 이와 같이 지지체(120)를 사용하여 원료와 세라믹 기판과 원료를 공간적으로 분리할 수 있다.
지지체(120)의 두께(또는 높이)를 조절하여 표면개질하려는 세라믹 기판(10)의 위치를 결정할 수 있다. 표면개질하려는 세라믹 기판(10)의 위치를 조절하기 위해 지지체(120)는 다양한 두께(또는 높이)의 것을 사용할 수 있다. 예컨대, 지지체(120)의 두께(또는 높이)가 큰 것을 사용하는 경우에는 지지체(120)의 두께(또는 높이)가 작은 것을 사용하는 경우에 비하여 세라믹 기판(10)이 도가니(110) 상부쪽으로 위치하게 된다.
가열수단을 통해 내부 온도를 조절할 수 있게 구비되는 챔버(100)에 세라믹 기판(10)과 원료(20)가 담긴 도가니(110)를 장입한다. 챔버(100)는 가열수단(미도시)을 통해 온도를 조절할 수 있게 설정되어 있다.
챔버(100)는 화학적으로 안정하고 열처리 온도 보다 높은 융점을 갖는 내열성 재질(예컨대 알루미나(Al2O3) 재질)로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 가열수단은 챔버(100)의 둘레를 감싸게 구비되고 원료(20) 및 세라믹 기판(10)을 가열하는 역할을 한다. 상기 가열수단은 챔버(100)의 내부 온도를 목표 온도(예컨대, 80∼400 ℃)로 상승시키고 일정하게 유지하는 역할을 한다. 상기 가열수단은 발열체에 의한 저항가열, 고주파 유도가열 등의 방식을 이용할 수 있다. 상기 가열수단에 의해 챔버(100) 내의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있다.
챔버(100)에는 가스가 유입되는 가스유입구(미도시)가 구비되어 있을 수 있다. 상기 가스유입구를 통해 챔버(100) 내에 캐리어 가스, 공기(Air) 등의 가스를 유입시킬 수 있다.
챔버(100)에는 가스배출구(미도시)가 구비되어 있을 수 있고, 상기 가스배출구에는 펌프(pump)와 같은 배기 장치(미도시)가 설치되어 있을 수 있으며, 이를 통해 열처리 후에 챔버(100) 내에 잔류하는 가스를 외부로 배출할 수도 있다.
챔버(100)의 둘레에는 냉각 실린더(미도시)가 구비될 수 있고, 상기 냉각 실린더 내부를 흐르는 냉각수(cooling water; CW)에 의해 수냉시켜 챔버(100)의 내부가 과열되는 것을 억제하고 빠르게 냉각시킬 수 있다. 냉각 실린더에는 냉각수 유입관(cooling water inlet; CWI)을 연결하여 냉각수를 공급하고, 공급된 냉각수는 냉각수 배출관(cooling water outlet; CWO)을 통해 배출되도록 하며, 냉각수가 냉각 실린더를 순환되게 하여 챔버(100)가 전체적으로 골고루 냉각될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
상기 가열수단을 통해 상기 원료(20)를 가열하고 기화된 원료가 세라믹 기판(10) 표면에 흡착되게 하여 세라믹 기판(10)을 표면개질할 수 있다. 상기 표면개잴에 의해 표면층이 형성되고, 상기 표면층은 산화물 조성 성분이 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 포함하는 조성으로 개질된 층이다.
이하에서, 본 발명에 따른 실험예들을 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실험예들에 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실험예 1>
표면개질하려는 세라믹 기판과, 상기 세라믹 기판을 표면개질하려는 원료를 도가니 내에 담았다. 상기 세라믹 기판으로는 이트리아(Y2O3) 재질로 이루어진 것을 사용하였다. 상기 원료로는 NH4F 분말을 사용하였다. 상기 세라믹 기판과 상기 원료는 1:1의 부피비로 도가니에 담았다. 상기 도가니는 경도가 크고 고융점을 갖는 알루미나(Al2O3) 재질로 이루어진 것을 사용하였다. 상기 도가니는 도 3에 도시된 바와 같이 덮개가 있는 도가니를 사용하였다. 상기 도가니의 바닥면 보다 높고 상기 도가니의 내경보다 작게 구비되는 지지체에 세라믹 기판을 안착시켰다. 상기 지지체 상부에 안착된 상기 세라믹 기판은 상기 원료보다 높게 위치되게 하였다. 도가니 하부면에 지지체를 두고 그 위에 표면개질하려는 세라믹 기판을 올려놓고, 도가니의 바닥면에 반응성이 높은 음이온을 함유한 원료(NH4F 분말)를 담았다.
가열수단을 통해 내부 온도를 조절할 수 있게 구비되는 챔버에 상기 세라믹 기판과 상기 원료가 담긴 도가니를 장입하였다. 상기 챔버는 화학적으로 안정하고 열처리 온도 보다 높은 융점을 갖는 내열성 재질인 알루미나(Al2O3) 재질로 이루어졌다. 상기 챔버는 밀봉하여 표면개질 중에 외부의 가스 유입이 없도록 조정하였다.
상기 가열수단을 통해 상기 원료를 가열하고 기화된 상기 원료가 상기 세라믹 기판 표면에 흡착되게 하여 상기 세라믹 기판을 표면개질 하였다. 상기 가열(열처리)은 150℃의 온도로 12시간 동안 수행하였다. 상기 열처리에 의해 F- 음이온 원소는 세라믹 기판 내로 침입하여 세라믹 기판 표면에서 표면개질이 이루어지고, 세라믹 기판 표면에 YOxFy 표면층이 형성된 것을 확인하였다. 세라믹 기판 표면에 형성되는 표면층의 두께(세라믹 기판 표면에서 표면개질되는 두께)는 8∼8.5 ㎛ 정도 였고, 표면층의 음이온 조성을 보면 O 대비 F의 atomic 함량이 4배 이상 높은 조성으로 개질이 이루어진 것을 확인할 수 있었다. 표면개질 시간을 6시간으로 한 경우 표면층의 두께는 약 3 ㎛가 되었다. 따라서 표면개질 시간 제어를 통하여 표면층의 두께를 조정할 수 있었다.
아래의 표 1에 세라믹 기판인 Y2O3 기판의 벌크(bulk)의 원소 함량을 나타내었고, 아래의 표 2에 세라믹 기판인 Y2O3 기판의 표면층의 원소 함량을 나타내었으며, 도 4a 및 도 4b는 실험예 1에 따라 Y2O3 기판을 표면개질한 단면을 보여주는 주사전자현미경(SEM; scanning electron microscope) 사진이다.
Y2O3 벌크(bulk) - 내부
원소(Element) wt% Atomic%
Y 84.73 49.97
O 15.27 50.03
F 0.00 0.00
YOF layer surface - 표면개질 후
원소(Element) wt% Atomic%
Y 56.40 21.13
O 7.42 15.44
F 36.18 63.43
<실험예 2>
표면개질하려는 세라믹 기판과 세라믹 기판을 표면개질하려는 원료를 별도의 공간으로 분리하였다. 원료를 도가니에 담고, 원료가 담긴 도가니와 세라믹 기판을 각각 챔버에 장입하였으며, 세라믹 기판과 원료가 공간적으로 분리되게 하였다. 상기 원료가 담긴 도가니는 개방되어 있으며, 세라믹 기판은 상기 도가니 외부에 위치한다. 상기 세라믹 기판으로는 이트리아(Y2O3) 재질로 이루어진 것을 사용하였다. 상기 원료로는 NH4F 분말을 사용하였다. 상기 도가니는 경도가 크고 고융점을 갖는 알루미나(Al2O3) 재질로 이루어진 것을 사용하였다. 한편 세라믹 기판과 도가니를 포함하고 있는 챔버를 밀폐하고 가스를 흘려줄 수 있는 가스유입구와 가스 배출을 위한 가스배출구를 챔버의 좌우에 연결하였다. 가스유입구를 통하여 공기를 소량으로, 예를 들어 1 sccm 흘려주었다.
가열수단을 통해 내부 온도를 조절할 수 있게 구비되는 챔버는 화학적으로 안정하고 열처리 온도 보다 높은 융점을 갖는 내열성 재질인 알루미나(Al2O3) 재질로 이루어졌다.
상기 가열수단을 통해 상기 원료를 가열하고 기화된 원료가 상기 세라믹 기판 표면에 흡착되게 하여 상기 세라믹 기판을 표면개질 하였다. 상기 가열(열처리)은 150℃의 온도로 12시간 동안 수행하였다. 상기 열처리에 의해 F- 음이온 원소는 세라믹 기판 내로 침입하여 세라믹 기판 표면에서 표면개질이 이루어지고, 세라믹 기판 표면에 YOF 표면층이 형성된 것을 확인하였다. 세라믹 기판 표면에 형성되는 표면층의 두께(세라믹 기판 표면에서 표면개질되는 두께)는 3∼7 ㎛ 정도 였다.
아래의 표 3에 세라믹 기판인 Y2O3 기판의 벌크(bulk)의 원소 함량을 나타내었고, 아래의 표 4에 세라믹 기판인 Y2O3 기판의 표면층의 원소 함량을 나타내었으며, 도 5a 및 도 5b는 실험예 2에 따라 Y2O3 기판을 표면개질한 단면을 보여주는 주사전자현미경(SEM; scanning electron microscope) 사진이다.
Y2O3 벌크(bulk) - 내부
원소(Element) wt% Atomic%
Y 82.74 46.36
O 17.07 53.15
F 0.19 0.17
YOF layer surface - 표면개질 후
원소(Element) wt% Atomic%
Y 41.37 12.36
O 21.63 35.91
F 37.00 51.73
표 3 및 표 4를 참조하면, 음이온 중 O와 F의 atomic 비가 약 1: 1.4 정도로 실험예 1 보다 O(산소)의 함량이 높은 표면층을 생성할 수 있었다. 공기의 흐름량을 조절함에 따라 표면층의 조성을 원하는 형태로 조절할 수 있음을 보여준다.
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.
10: 세라믹 기판
10a: 벌크
10b: 표면층
20: 원료
100: 챔버
110: 도가니
120: 지지체
130: 덮개

Claims (26)

  1. 산화물 조성의 벌크; 및
    상기 벌크를 구성하는 산화물 조성 성분이 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 포함하는 조성으로 개질된 표면층;을 포함하는 세라믹 기판으로서,
    상기 표면층은 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 함유하는 원료가 가열에 의해 기화되어 상기 세라믹 기판의 표면에 흡착되어 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 포함하는 조성으로 개질된 층이고,
    표면개질하려는 세라믹 기판과 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 함유하는 원료가 가열되고 상기 가열에 의해 기화된 원료가 가열된 세라믹 기판 표면에 흡착되면서 세라믹 기판 표면이 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 포함하는 조성으로 개질된 표면층이 형성된 것을 특징으로 하는 내플라즈마 세라믹 기판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 세라믹 기판의 벌크는 Y2O3, Y3Al5O12, 이트리아 안정화 지르코니아(Yttria-stabilized zirconia) 또는 희토류, Ca 및 Mg로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소가 도핑된 지르코니아 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 내플라즈마 세라믹 기판.
  3. 제1항에 있어서, 상기 표면층은 100nm ∼ 50㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 내플라즈마 세라믹 기판.
  4. 제1항에 있어서, 상기 원료는 NH4F, LiF, NaF, KF, MgF2, CaF2, AlF3 및 YF3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 고체 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 내플라즈마 세라믹 기판.
  5. 제1항에 있어서, 상기 원료는 NH4Cl, YCl3, AlCl3 및 TaCl3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 고체 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 내플라즈마 세라믹 기판.
  6. 제1항에 있어서, 상기 원료는 NH4F, LiF, NaF, KF, MgF2, CaF2, AlF3 및 YF3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질과 NH4Cl, YCl3, AlCl3 및 TaCl3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질이 혼합된 고체 물질인 것을 특징으로 하는 내플라즈마 세라믹 기판.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 원료에 비반응성 고체 희석제가 더 혼합되어 상기 원료와 함께 가열되고, 상기 비반응성 고체 희석제에 의해 상기 가열에 의해 기화되는 원료의 양이 조절된 것을 특징으로 하는 내플라즈마 세라믹 기판.
  8. 제1항에 있어서, 기화된 원료가 상기 세라믹 기판으로 이동하는 과정에 비활성 캐리어 가스가 투입되어 기화된 원료의 농도가 제어되거나 표면 개질을 위한 분위기가 제어된 것을 특징으로 하는 내플라즈마 세라믹 기판.
  9. 제1항 또는 제8항에 있어서, 기화된 원료가 상기 세라믹 기판으로 이동하는 과정에 공기(Air) 또는 산소(O2) 가스가 투입되어 개질되는 표면층의 산소 함량이 제어된 것을 특징으로 하는 내플라즈마 세라믹 기판.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서, 상기 표면층은 상기 원료가 80∼400 ℃의 온도로 가열되고 기화되어 상기 세라믹 기판 표면에 흡착되어 형성된 것을 특징으로 하는 내플라즈마 세라믹 기판.
  12. (a) F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 함유하는 원료를 가열하여 기화되게 하는 단계; 및
    (b) 기화된 원료가 세라믹 기판 표면에 흡착되고 상기 세라믹 기판의 표면이 개질되어 표면층이 형성되는 단계를 포함하며,
    상기 표면층은 산화물 조성 성분이 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 포함하는 조성으로 개질된 층인 것을 특징으로 하는 내플라즈마 세라믹 기판의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 세라믹 기판의 벌크는 Y2O3, Y3Al5O12, 이트리아 안정화 지르코니아(Yttria-stabilized zirconia) 또는 희토류, Ca 및 Mg로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소가 도핑된 지르코니아 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 내플라즈마 세라믹 기판의 제조방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 표면층은 100nm ∼ 50㎛의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 내플라즈마 세라믹 기판의 제조방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 원료는 NH4F, LiF, NaF, KF, MgF2, CaF2, AlF3 및 YF3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 고체 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 내플라즈마 세라믹 기판의 제조방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 원료는 NH4Cl, YCl3, AlCl3 및 TaCl3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 고체 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 내플라즈마 세라믹 기판의 제조방법.
  17. 제12항에 있어서, 상기 원료는 NH4F, LiF, NaF, KF, MgF2, CaF2, AlF3 및 YF3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질과 NH4Cl, YCl3, AlCl3 및 TaCl3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질이 혼합된 고체 물질인 것을 특징으로 하는 내플라즈마 세라믹 기판의 제조방법.
  18. 제15항 내지 제17항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 원료에 비반응성 고체 희석제가 더 혼합되어 상기 원료와 함께 가열되고, 상기 비반응성 고체 희석제에 의해 상기 가열에 의해 기화되는 원료의 양을 조절하는 것을 특징으로 하는 내플라즈마 세라믹 기판의 제조방법.
  19. 제12항에 있어서, 기화된 원료가 상기 세라믹 기판으로 이동하는 과정에 비활성 캐리어 가스를 투입하여 기화된 원료의 농도를 제어하거나 표면 개질을 위한 분위기를 제어하는 것을 특징으로 하는 내플라즈마 세라믹 기판의 제조방법.
  20. 제12항 또는 제19항에 있어서, 기화된 원료가 상기 세라믹 기판으로 이동하는 과정에 공기(Air) 또는 산소(O2) 가스를 투입하여 개질되는 표면층의 산소 함량을 제어하는 것을 특징으로 하는 내플라즈마 세라믹 기판의 제조방법.
  21. 제12항에 있어서, 표면개질하려는 세라믹 기판과 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 함유하는 원료가 가열되고 상기 가열에 의해 기화된 원료가 가열된 세라믹 기판 표면에 흡착되면서 상기 세라믹 기판 표면이 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 포함하는 조성으로 개질되는 것을 특징으로 하는 내플라즈마 세라믹 기판의 제조방법.
  22. 제12항 또는 제21항에 있어서, 상기 원료가 80∼400 ℃의 온도로 가열되고 기화되어 상기 세라믹 기판 표면에 흡착되게 하는 것을 특징으로 하는 내플라즈마 세라믹 기판의 제조방법.
  23. 제12항에 있어서, 상기 (a) 단계는,
    (c) 표면개질하려는 세라믹 기판과 F- 및 Cl- 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 함유하는 원료를 도가니에 담는 단계;
    (d) 가열수단을 통해 내부 온도를 조절할 수 있게 구비되는 챔버에 상기 세라믹 기판과 상기 원료가 담긴 도가니를 장입하는 단계; 및
    (e) 상기 가열수단을 통해 상기 원료를 가열하여 기화되게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내플라즈마 세라믹 기판의 제조방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 (c) 단계는,
    상기 세라믹 기판과 상기 원료가 서로 분리된 공간에 위치되게 상기 도가니에 담는 것을 특징으로 하는 내플라즈마 세라믹 기판의 제조방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 세라믹 기판이 상기 원료보다 높게 위치되게 하는 것을 특징으로 하는 내플라즈마 세라믹 기판의 제조방법.
  26. 제24항에 있어서, 상기 도가니의 바닥면 보다 높고 상기 도가니의 내경보다 작게 구비되는 지지체가 상기 도가니 내에 구비되고,
    상기 도가니의 바닥면에 상기 원료를 위치시키고,
    상기 지지체 상부에 상기 세라믹 기판을 안착시켜 상기 원료보다 높게 위치되게 하여 상기 원료와 상기 세라믹 기판이 공간적으로 분리되게 하는 것을 특징으로 하는 내플라즈마 세라믹 기판의 제조방법.
KR1020200180432A 2020-12-22 2020-12-22 내플라즈마 세라믹 기판 및 그 제조방법 KR102390123B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200180432A KR102390123B1 (ko) 2020-12-22 2020-12-22 내플라즈마 세라믹 기판 및 그 제조방법
PCT/KR2021/018165 WO2022139240A1 (ko) 2020-12-22 2021-12-02 내플라즈마 세라믹 기판 및 그 제조방법
US18/268,879 US20240043338A1 (en) 2020-12-22 2021-12-02 Plasma-resistant ceramic substrate and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200180432A KR102390123B1 (ko) 2020-12-22 2020-12-22 내플라즈마 세라믹 기판 및 그 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102390123B1 true KR102390123B1 (ko) 2022-04-25

Family

ID=81451711

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200180432A KR102390123B1 (ko) 2020-12-22 2020-12-22 내플라즈마 세라믹 기판 및 그 제조방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20240043338A1 (ko)
KR (1) KR102390123B1 (ko)
WO (1) WO2022139240A1 (ko)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050047698A (ko) 2003-11-18 2005-05-23 한국표준과학연구원 유리를 이용한 산화물 세라믹스의 표면개질 방법 및표면개질된 산화물 세라믹스
KR20110118939A (ko) * 2010-04-26 2011-11-02 한국세라믹기술원 내플라즈마 결정질 세라믹 코팅막 및 그 제조방법
KR20150092227A (ko) * 2012-12-04 2015-08-12 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 플라즈마 저항성 보호 층을 갖는 기판 지지 어셈블리
JP2017520126A (ja) * 2014-04-25 2017-07-20 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 希土類酸化物のイオンアシスト蒸着トップコート
JP2020080412A (ja) * 2014-04-25 2020-05-28 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 高温アプリケーション用プラズマ耐食性薄膜コーティング
KR20200090180A (ko) * 2017-11-22 2020-07-28 레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레뜌드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드 고형물 용기 및 고형물 용기에 고형물이 충전된 고형물 제품

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050047698A (ko) 2003-11-18 2005-05-23 한국표준과학연구원 유리를 이용한 산화물 세라믹스의 표면개질 방법 및표면개질된 산화물 세라믹스
KR20110118939A (ko) * 2010-04-26 2011-11-02 한국세라믹기술원 내플라즈마 결정질 세라믹 코팅막 및 그 제조방법
KR20150092227A (ko) * 2012-12-04 2015-08-12 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 플라즈마 저항성 보호 층을 갖는 기판 지지 어셈블리
JP2017520126A (ja) * 2014-04-25 2017-07-20 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 希土類酸化物のイオンアシスト蒸着トップコート
JP2020080412A (ja) * 2014-04-25 2020-05-28 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 高温アプリケーション用プラズマ耐食性薄膜コーティング
KR20200090180A (ko) * 2017-11-22 2020-07-28 레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레뜌드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드 고형물 용기 및 고형물 용기에 고형물이 충전된 고형물 제품

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022139240A1 (ko) 2022-06-30
US20240043338A1 (en) 2024-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6753085B2 (en) Heat-resistant coated member
EP2918698B1 (en) Compositions and methods for thermal spraying a hermetic rare earth environmental barrier coating
JP5877711B2 (ja) 反応性プラズマ処理に耐性をもつ保護コーティング
TWI567793B (zh) 減小曝露於含鹵素電漿下之表面腐蝕速率的設備
US7932202B2 (en) Y2O3 sintered body and corrosion resistant member for semiconductor/liquid crystal producing apparatus
KR102027128B1 (ko) Yof계 분말의 제조방법
JP2012508683A (ja) プラズマに曝露されるセラミックス部品を接合するための耐食性接合剤
TWI375734B (en) Ceramic coating material for thermal spray on the parts of semiconductor processing devices and fabrication method and coating method thereof
Kindelmann et al. Erosion behavior of Y2O3 in fluorine‐based etching plasmas: orientation dependency and reaction layer formation
EP4178930A1 (en) Ceramic sintered body comprising magnesium aluminate spinel
KR102390123B1 (ko) 내플라즈마 세라믹 기판 및 그 제조방법
US20170121805A1 (en) Corrosion resistant member and method for manufacturing the same
Ashizawa et al. Microstructure and plasma corrosion behavior of yttria coatings prepared by the aerosol deposition method
Ji et al. Growth of tetragonal zirconia coatings by reactive sputter deposition
Kosyanov et al. Reactive SPS of Nd3+: YAG transparent ceramics with LiF sintering additive
US20230257314A1 (en) Plasma resistant ceramic member and manufacturing method of the same
US7179505B2 (en) Manufacturing method of MoSi2-SiC nanocomposite coating
KR102608236B1 (ko) 저온소결 이트리아 세라믹스 및 그 제조방법
JPH03287754A (ja) 複合プラズマによる酸化物皮膜の形成方法
EP1435501A1 (en) Heat-resistant coated member
KR20220027426A (ko) 코팅용 세라믹 조성물 및 이를 이용한 코팅 방법
US20230215701A1 (en) Forming method of plasma resistant oxyfluoride coating layer
TWI829330B (zh) 用於半導體處理腔室中之包含yag之uv活化紅色陶瓷體
JP5245365B2 (ja) 希土類水酸化物被膜及び希土類酸化物被膜の形成方法
US20230207278A1 (en) Atomic layer deposition coated powder coating for processing chamber components

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant