KR20200021055A - Composite structure and display manufacturing apparatus and semiconductor manufacturing device having composite structure - Google Patents

Composite structure and display manufacturing apparatus and semiconductor manufacturing device having composite structure Download PDF

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KR20200021055A
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준이치 이와사와
히로아키 아시자와
다쿠마 와다
료토 다키자와
도시히로 아오시마
유키 다카하시
아츠시 긴조
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토토 가부시키가이샤
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Abstract

Provided are ceramic coating with excellent particle resistance and a method of evaluating particle resistance of ceramic coating. A composite structure includes: a base material; and a structure installed on the base material and having a surface, wherein the structure includes polycrystal ceramics. In the composite structure, brightness (Sa) calculated from TEM image analysis satisfies a predetermined value. Therefore, the composite structure can be properly used as an inner member of a semiconductor manufacturing device requiring the particle resistance.

Description

복합 구조물 및 복합 구조물을 구비한 반도체 제조 장치 그리고 디스플레이 제조 장치{COMPOSITE STRUCTURE AND DISPLAY MANUFACTURING APPARATUS AND SEMICONDUCTOR MANUFACTURING DEVICE HAVING COMPOSITE STRUCTURE}COMPOSITE STRUCTURE AND DISPLAY MANUFACTURING APPARATUS AND SEMICONDUCTOR MANUFACTURING DEVICE HAVING COMPOSITE STRUCTURE}

본 발명은, 기재 표면에 다결정 세라믹스를 코팅하여, 기재에 기능이 부여된 복합 구조물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 당해 복합 구조물을 구비한 반도체 제조 장치 및 디스플레이 제조 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 반도체 제조 장치 부재 등, 부식성 플라스마에 노출되는 환경에서 사용되는 내파티클성이 우수한 복합 구조물 및 당해 복합 구조물을 구비한 반도체 제조 장치 그리고 디스플레이 제조 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a composite structure in which polycrystalline ceramics are coated on a surface of a substrate to impart a function to the substrate. Moreover, this invention relates to the semiconductor manufacturing apparatus provided with the said composite structure, and a display manufacturing apparatus. In particular, this invention relates to the composite structure excellent in particle resistance used in the environment exposed to corrosive plasma, such as a semiconductor manufacturing apparatus member, a semiconductor manufacturing apparatus provided with this composite structure, and a display manufacturing apparatus.

기재 표면에 세라믹스를 코팅하여, 기재에 기능을 부여하는 기술이 알려져 있다. 예를 들어, 그러한 세라믹 코팅으로서, 반도체 제조 장치 등에 있어서의 챔버 구성 부재의 내플라스마성 코팅, 방열 기재 등에 있어서의 절연성 코팅, 광학 미러 등에 있어서의 초 평활 코팅, 미끄럼 이동 부재 등에 있어서의 내 찰상성·내 마모성 코팅 등이 있다. 이러한 부재의 고기능화 등에 수반하여 그 요구 수준은 높은 것으로 되어 있고, 이들 세라믹 코팅에 있어서, 그 성능을 지배하는 것은 그 재료 조성뿐만 아니라, 그 물리적 구조, 특히 미세 구조인 경우가 있다.The technique which coats ceramics on the surface of a base material and gives a function to a base material is known. For example, as such a ceramic coating, the plasma-resistant coating of the chamber structural member in a semiconductor manufacturing apparatus etc., the insulating coating in a heat radiating base material, etc., the ultra smooth coating in an optical mirror, etc., the scratch resistance in a sliding member, etc. Wear resistant coating; Along with high functionalization of such a member, the required level is high, and in these ceramic coatings, not only the material composition but also its physical structure, in particular, a fine structure, may dominate the performance.

이러한 세라믹 코팅을 얻기 위한 방법으로서, 에어로졸 디포지션법(Aerosol deposition method: AD법), 플라스마나 이온 어시스트에 의해 후막화한 PVD(Physical Vapor Deposition)법(PEPVD(Plasma-Enhanced Physical Vapor Deposition)법, IAD(Ion Assisted Deposition)법), 미세한 원료의 서스펜션(현탁액)을 사용한 서스펜션 용사법 등의 각종 세라믹 코팅 기술이 개발되어 있다.As a method for obtaining such a ceramic coating, the aerosol deposition method (AD method), the PVD (Physical Vapor Deposition) method (PEPVD (Plasma-Enhanced Physical Vapor Deposition) method, thickened by plasma or ion assist), Various ceramic coating technologies have been developed, such as the ion assisted deposition (IAD) method and the suspension spraying method using a suspension (suspension) of a fine raw material.

이들 방법에 의해 주의 깊게 제조된 세라믹 코팅은 미세 구조의 제어도 어느 정도 이루어져 있다. 지금까지의 보고에서는, SEM(Scanning Electron Microscope: 주사형 전자 현미경) 등의 화상 해석법에 의해 확인된 기공률은 0.01∼0.1%로 되어 있다.Carefully prepared ceramic coatings have some degree of microstructure control. In the report so far, the porosity confirmed by image analysis methods, such as SEM (Scanning Electron Microscope), is 0.01 to 0.1%.

예를 들어, 일본 특허 공개 제2005-217351호 공보(특허문헌 1)는, 내플라스마성을 갖는 반도체 제조 장치용 부재로서, 포어 점유율이 0.05면적% 이하인 이트리아 다결정체로 이루어지는 층상 구조물을 개시한다. 이 층상 구조물은, 적합한 내플라스마성을 갖는다고 되어 있다.For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-217351 (Patent Document 1) discloses a layered structure composed of yttria polycrystals having a pore occupancy of 0.05 area% or less as a member for semiconductor manufacturing apparatus having plasma resistance. . This layered structure is said to have suitable plasma resistance.

또한, 한국 특허 20170077830A 공보(특허문헌 2)는, 플라스마 및 부식 가스에 대한 저항성이 높은 YF3 투명 불소계 박막을 개시한다. 이 YF3 박막은, 기공률이 0.01-0.1%로 치밀하기 때문에, 플라스마 등에 대한 저항성이 높다고 되어 있다. 또한, 내전압이 50-150V/㎛라고 되어 있다.In addition, Korean Patent 20170077830A (Patent Document 2) discloses a YF 3 transparent fluorine-based thin film having high resistance to plasma and corrosive gas. This YF 3 thin film has a high porosity of 0.01-0.1%, and is therefore highly resistant to plasma and the like. In addition, the breakdown voltage is 50-150 V / µm.

일본 특허 공표 제2016-511796호 공보(특허문헌 3)는, 입경 200-900㎚의 범위의 구성 입자와, 입경 900㎚-10㎛의 범위의 구성 입자를 포함하는 Y2O3 등의 세라믹 피막을 개시한다. 이 피막은, 기공률이 0.01-0.1%로 치밀하여, 플라스마 등에 대한 저항성이 높다고 되어 있다. 또한, 내전압이 80-120V/㎛라고 되어 있다.Japanese Patent Publication No. 2016-511796 (Patent Document 3) discloses a ceramic coating such as Y 2 O 3 , which comprises constituent particles in the range of particle size 200-900 nm and constituent particles in the range of particle size 900 nm-10 μm. Initiate. This coating has a high porosity of 0.01-0.1% and is said to have high resistance to plasma and the like. In addition, the breakdown voltage is 80-120 V / µm.

일본 화학회지 1979, (8), p.1106∼1108(비특허문헌 1)에는 투명한 판상 시료인 산화이트륨 소결체의 광학 특성으로서, 굴절률과 반사율을 개시한다(도 10 참조).Japanese Chemical Society 1979, (8), p. 1106 to 1108 (Non-Patent Document 1) discloses refractive index and reflectance as optical properties of a yttrium sintered compact that is a transparent plate-like sample (see FIG. 10).

반도체 제조 장치 분야에 있어서는, 반도체 디바이스의 미세화는 해마다 진행되어, EUV(Extreme ultraviolet lithography)가 실용화되면, 그것은 수 ㎚에 이를 것이라고 추측되고 있다. IEEE(The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc)가 작성한 IRDS(International Roadmap for Devices and Systems), MORE MOORE WHITE PAPER 2016 EDITION에 의하면, 2017년의 디바이스간 횡방향의 하프 피치는 18.0㎚이지만, 2019년에는 12.0㎚, 2021년 이후에는 10.0㎚ 이하로 작아질 것이라고 예측하고 있다.In the semiconductor manufacturing apparatus field, the miniaturization of semiconductor devices progresses year by year, and it is estimated that when extreme ultraviolet lithography (EUV) is put into practical use, it will reach several nm. According to the International Roadmap for Devices and Systems (IRDS), MORE MOORE WHITE PAPER 2016 EDITION by the Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. It is predicted that 12.0nm will be smaller than 10.0nm after 2021.

이러한 반도체의 고집적화를 목적으로 한, 회로선폭의 세선화, 회로 피치의 미세화가 더욱 진행된다. 또한, 예를 들어 에칭 공정에 있어서는 CF4, NF3 등의 불소계 플라스마나, 염소계 플라스마 등의 부식성 플라스마가 사용된다. 그리고 금후에는 지금까지 이상의 고밀도 플라스마를 사용한 처리가 행해지게 되어, 반도체 제조 장치 내의 각종 부재에는 보다 높은 레벨에서의 내파티클성(low-particle generation)이 요구되고 있다.For the purpose of high integration of such semiconductors, thinning of the circuit line width and miniaturization of the circuit pitch are further progressed. In addition, for example, a fluorine-containing plasma, or a plasma corrosion resistance, such as a chlorine-based plasma such as CF 4, NF 3 is used in the etching process. And in the future, the process using the high density plasma of the above is performed, and the various members in a semiconductor manufacturing apparatus are required for low-particle generation at a higher level.

종래, 세라믹 코팅의 내플라스마성은 그 기공률과 상관되어, 플라스마 침식에 의한 세라믹 코팅의 소모 자체를 억제하면 파티클의 발생은 억제된다는 발상하에서, 구조물의 기공률을 예를 들어 0.01∼0.1%로 작게 함으로써, 파티클에 의한 과제를 해결해 왔다. 그러나 본 발명자들이 얻은 지견에 의하면, 한층 더한 미세화가 진행되는 동안에 기공률이 매우 작은 구조물이라도, 파티클 발생 억제의 과제를 해결할 수 없었다. 즉, 기공률을 지표로 한 세라믹 코팅의 소모량뿐만 아니라, 다른 시점에서 파티클의 발생을 더 고정밀도로 제어해야 한다는 이해에 이르렀다.Conventionally, the plasma resistance of the ceramic coating correlates with the porosity, and by reducing the porosity of the structure to 0.01 to 0.1%, for example, under the idea that the generation of particles is suppressed when the consumption of the ceramic coating by plasma erosion is suppressed, We have solved the problem with particles. However, according to the findings obtained by the present inventors, even in a structure having a very small porosity during further miniaturization, the problem of suppressing particle generation could not be solved. That is to say, not only the consumption of ceramic coatings based on the porosity but also the understanding that the generation of particles at different time points must be controlled with higher precision.

즉, 근년의 디바이스 미세화, 플라스마의 고밀도화에 있어서는, 기공률이 0.01∼0.1%로 거의 기공을 포함하지 않는다고 여겨지는 세라믹 구조물이라도 파티클 과제는 여전히 존재하고 있어, 한층 더한 내파티클성을 갖는 구조물이 요구되고 있다. 또한, 장래적인 반도체 회로의 선폭 수 nm 레벨의 미세한 디바이스에 있어서도 파티클 과제를 해결할 수 있는 세라믹 구조물이 요구되고 있다.That is, in recent years, in the miniaturization of devices and the high density of plasmas, even in a ceramic structure which is considered to contain almost no pores with a porosity of 0.01 to 0.1%, the particle problem still exists, and a structure having further particle resistance is required. have. In addition, there is a demand for a ceramic structure that can solve the particle problem even in a fine device having a line width of several nm level in a future semiconductor circuit.

일본 특허 공개 제2005-217351호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2005-217351 한국 특허 20170077830A 공보Korean Patent 20170077830A publication 일본 특허 공표 제2016-511796호 공보Japanese Patent Publication No. 2016-511796

일본 화학회지 1979, (8), p.1106∼1108 「산화이트륨 소결체의 굴절률과 반사율」Japanese Chemical Society 1979, (8), p. 1106-1108 "Refractive Index and Reflectance of Yttria Sintered Body"

본 발명자들은, 금번, 예를 들어 반도체 제조 장치 등의 부식성 플라스마 환경에 노출되는 상황에서 사용되는 세라믹 코팅에 있어서, 파티클의 영향을 매우 작게 하는 것이 가능한 복합 구조물을 얻는 데 성공하였다. 그리고 몇 개의 지표가, 매우 높은 레벨에서의 내파티클 성능과 높은 상관성을 갖는 것을 알아낸 후, 이들 지표, 구체적으로는, 후기하는 제1 내지 제5 양태에 의한 지표에 의해 규정되는, 내파티클성이 우수한 구조물의 제작에 성공하였다.The present inventors succeeded in obtaining the composite structure which can make the influence of a particle very small in the ceramic coating used in the situation which is exposed to the corrosive plasma environment, such as a semiconductor manufacturing apparatus, for example. And after finding that some indicators have a high correlation with the particle resistance at a very high level, the particle resistance, which is defined by these indicators, specifically the indicators according to the first to fifth aspects described later. The fabrication of this excellent structure was successful.

따라서, 본 발명은, 미세 구조가 제어된 다결정 세라믹 구조물을 구비한 복합 구조물의 제공, 특히 고도의 미세화, 플라스마의 고밀도화에 있어서도 파티클의 발생을 억제한다는 과제를 해결 가능한 다결정 세라믹 구조물을 기재 상에 구비하는 복합 구조물의 제공을 그 목적으로 하고 있다.Accordingly, the present invention provides a polycrystalline ceramic structure on a substrate which can solve the problem of providing a composite structure having a polycrystalline ceramic structure with a controlled microstructure, in particular, minimizing the generation of particles even in a highly refined and high-density plasma. The object of the present invention is to provide a composite structure.

또한, 본 발명은, 당해 복합 구조물을 구비한 반도체 제조 장치 및 디스플레이 제조 장치의 제공을 그 목적으로 하고 있다.Moreover, this invention aims at providing the semiconductor manufacturing apparatus provided with the said composite structure, and a display manufacturing apparatus.

도 1은 본 발명에 의한 복합 구조물(100)의 단면 모식도이다.
도 2는 본 발명에 관한 휘도 Sa의 평가 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3a 내지 3c는 TEM 관찰 시료(90)의 모식도이다.
도 4는 구조물(10)의 TEM 화상 G를 나타내는 모식도이다.
도 5는 TEM 화상 G 및 1픽셀마다의 휘도값을 나타내는 도면이다.
도 6은 TEM 화상 G의 휘도 보정을 나타내는 도면이다.
도 7a 및 7b은 휘도 취득 영역 R에 있어서의 휘도값을 나타내는 도면이다.
도 8은 복합 구조물(100)을 반도체 제조 장치 부재(301)로서 사용한 경우의 예를 나타내는 모식도이다.
도 9는 복합 구조물(100)을 반도체 제조 장치 부재(302)로서 사용한 경우의 예를 나타내는 모식도이다.
도 10은 에어로졸 디포지션법에 사용되는 장치 구성의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 11은 구조물(10)의 배율 40만배의 TEM 화상이다.
도 12a 내지 12d는 구조물(10)의 주사형 전자 현미경(SEM) 화상이다.
도 13a 내지 13j은 구조물(10)의 투과형 전자 현미경(TEM) 화상 G이다.
도 14a 내지 14h는 기준 내플라스마성 시험 후의 구조물(10) 표면의 주사형 전자 현미경(SEM) 화상이다.
도 15는 기준 내플라스마성 시험 후의 구조물(10) 표면의 부식흔 면적을 나타내는 그래프이다.
도 16은 구조물(10)의 표면(10a)에 있어서의 휘도 Sa와 부식흔 면적의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 17은 구조물(10)의 표면(10a)에 있어서의 수소량과 부식흔 면적의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 18은 복합 구조물의 미세 구조에 대해 설명하기 위한 모식적 단면도이다.
도 19는 구조물(10)의 파장과 굴절률의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 20은 종래 기술에 관한 산화이트륨 소결체의 굴절률의 파장 분산을 나타내는 그래프이다.
1 is a schematic cross-sectional view of a composite structure 100 according to the present invention.
2 is a flowchart showing a method for evaluating luminance Sa according to the present invention.
3A to 3C are schematic views of the TEM observation sample 90.
4 is a schematic diagram illustrating a TEM image G of the structure 10.
Fig. 5 is a diagram showing luminance values for each TEM image G and one pixel.
6 is a diagram illustrating luminance correction of the TEM image G. FIG.
7A and 7B are diagrams showing luminance values in the luminance acquisition region R. FIG.
8 is a schematic diagram illustrating an example in which the composite structure 100 is used as the semiconductor manufacturing apparatus member 301.
9 is a schematic diagram illustrating an example in which the composite structure 100 is used as the semiconductor manufacturing apparatus member 302.
It is a schematic diagram which shows an example of the apparatus structure used for an aerosol deposition method.
11 is a TEM image of 400,000 times magnification of the structure 10.
12A-12D are scanning electron microscope (SEM) images of the structure 10.
13A-13J are transmission electron microscope (TEM) images G of structure 10.
14A-14H are scanning electron microscope (SEM) images of the surface of structure 10 after a reference plasma resistance test.
15 is a graph showing the area of corrosion traces on the surface of the structure 10 after the standard plasma resistance test.
FIG. 16 is a graph showing the relationship between the luminance Sa and the corrosion trace area on the surface 10a of the structure 10.
FIG. 17 is a graph showing the relationship between the amount of hydrogen and the corrosion trace area on the surface 10a of the structure 10.
It is typical sectional drawing for demonstrating the microstructure of a composite structure.
19 is a graph showing the relationship between the wavelength of the structure 10 and the refractive index.
It is a graph which shows the wavelength dispersion of the refractive index of the yttrium sintered compact which concerns on a prior art.

복합 구조물Composite structure

본 발명에 의한 복합 구조물의 기본 구조를, 도 1을 사용하여 설명한다. 도 1은, 본 발명에 의한 복합 구조물(100)의 단면 모식도이다. 구조물(10)은, 기재(70)의 표면(70a) 상에 설치된다. 이 구조물(10)은, 표면(10a)을 구비한다. 이 표면(10a)은, 당해 복합 구조물에 구조물(10)에 의해 부여되는 물성·특성이 요구되는 환경에 있어서, 당해 환경에 노출되는 면이다. 따라서, 예를 들어 본 발명에 의한 복합 구조물이, 구조물(10)에 의해 내파티클성이라고 하는 물성·특성이 부여된 복합 구조물에 있어서는, 당해 복합 구조물의 표면(10)은, 플라스마 등 부식성 가스에 노출되는 면이다. 본 발명에 있어서, 구조물(10)은, 다결정 세라믹스를 포함한다. 또한, 본 발명에 의한 복합 구조물이 구비하는 구조물(10)은, 후기하는 제1 내지 제5 양태에 있어서의 지표에 있어서 소정의 값을 나타낸다.The basic structure of the composite structure by this invention is demonstrated using FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a composite structure 100 according to the present invention. The structure 10 is installed on the surface 70a of the substrate 70. This structure 10 has a surface 10a. The surface 10a is a surface exposed to the environment in an environment in which the physical properties and properties imparted by the structure 10 to the composite structure are required. Therefore, for example, in a composite structure in which the composite structure according to the present invention is provided with physical properties and characteristics such as particle resistance by the structure 10, the surface 10 of the composite structure is exposed to corrosive gas such as plasma. It is exposed side. In the present invention, the structure 10 includes polycrystalline ceramics. In addition, the structure 10 with which the composite structure by this invention is equipped shows a predetermined value in the index | index in the 1st-5th aspect mentioned later.

본 발명에 의한 복합 구조물이 구비하는 구조물(10)은, 이른바 세라믹 코팅이다. 세라믹 코팅을 실시함으로써, 기재(70)에 다양한 물성·특성을 부여할 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서는, 구조물(세라믹 구조물)과 세라믹 코팅은, 특별히 정하지 않는 한, 동일한 의미로 사용한다.The structure 10 of the composite structure according to the present invention is a so-called ceramic coating. By applying the ceramic coating, various physical properties and characteristics can be imparted to the substrate 70. In addition, in this specification, a structure (ceramic structure) and a ceramic coating are used by the same meaning unless there is particular notice.

본 발명의 일 양태에 의하면, 구조물(10)은 다결정 세라믹스를 주성분으로 한다. 다결정 세라믹스의 함유량은, 70% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 더 바람직하게는 95% 이상이다. 가장 바람직하게는, 구조물(10)은, 100%의 다결정 세라믹스로 이루어진다.According to one aspect of the present invention, the structure 10 mainly includes polycrystalline ceramics. Content of polycrystal ceramics is 70% or more, Preferably it is 90% or more, More preferably, it is 95% or more. Most preferably, the structure 10 is made of 100% polycrystalline ceramics.

또한, 본 발명에 일 양태에 의하면, 구조물(10)이 다결정 영역과 아몰퍼스 영역을 포함하는 것이어도 되지만, 구조물(10)이 다결정만으로 구성되는 것이 더 바람직하다.In addition, according to one aspect of the present invention, the structure 10 may include a polycrystalline region and an amorphous region, but it is more preferable that the structure 10 is composed of only polycrystals.

결정자 사이즈의 측정 방법How to measure crystallite size

본 발명에 있어서 구조물(10)을 구성하는 다결정 세라믹스의 크기는, 하기 측정 조건에 의해 얻어지는 평균 결정자 사이즈로서 3㎚ 이상 50㎚ 이하이다. 더욱 바람직하게는 그 상한은 30㎚이고, 보다 바람직하게는 20㎚, 더욱 바람직하게는 15㎚이다. 또한 그 바람직한 하한은 5㎚이다. 본 발명에 있어서의 이 「평균 결정자 사이즈」는, 배율 40만배 이상으로 투과형 전자 현미경(TEM: Transmission electron Microscope) 화상을 촬영하고, 이 화상에 있어서 결정자 15개의 원형 근사에 의한 직경의 평균값으로부터 산출한 값이다. 이때, 수렴 이온 빔(FIB: Focused Ion Beam) 가공 시의 샘플 두께를 30㎚ 정도로 충분히 얇게 한다. 이에 의해, 더 명확하게 결정자를 판별할 수 있다. 촬영 배율은, 40만배 이상의 범위에서 적절하게 선택할 수 있다. 도 11은, 결정자 사이즈 측정을 위한 TEM 화상의 예이다. 구체적으로는, 도 11은 배율 200만배에 있어서의 구조물(10)의 TEM 화상이다. 도면 중, 부호 10c로 나타낸 영역이 결정자이다.In this invention, the magnitude | size of the polycrystal ceramics which comprise the structure 10 is 3 nm or more and 50 nm or less as average crystallite size obtained by the following measurement conditions. More preferably, the upper limit is 30 nm, More preferably, it is 20 nm, More preferably, it is 15 nm. Moreover, the minimum with preferable is 5 nm. This "average crystallite size" in this invention image | photographed a transmission electron microscope (TEM: transmission electron microscope) image by 400,000 times or more magnification, and computed from the average value of the diameter by circular approximation of 15 crystallites in this image. Value. At this time, the sample thickness at the time of a converged ion beam (FIB) processing is made thin enough about 30 nm. Thereby, the determinant can be discriminated more clearly. A photographing magnification can be suitably selected in the range of 400,000 times or more. 11 is an example of a TEM image for crystallite size measurement. Specifically, FIG. 11 is a TEM image of the structure 10 at a magnification of 2 million times. In the figure, the region indicated by 10c is a determinant.

구조물(10)을 구성하는 세라믹스는, 상기한 바와 같이, 기재(70)에 부여를 요망하는 물성·특성에 의해 적절하게 결정되어도 되고, 금속 산화물, 금속 불화물, 금속 질화물, 금속 탄화물 또는 그것들의 혼합물이어도 된다. 본 발명의 일 양태에 의하면, 내파티클성이 우수한 화합물로서, 희토류 원소의 산화물, 불화물, 산 불화물(LnOF) 또는 그것들의 혼합물을 재료로서 들 수 있다. 더 구체적으로는 상기 희토류 원소(Ln)로서, Y, Sc, Yb, Ce, Pr, Eu, La, Nd, Pm, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Lu를 들 수 있다.As described above, the ceramics constituting the structure 10 may be appropriately determined by the physical properties and characteristics desired to be imparted to the substrate 70, and may be a metal oxide, a metal fluoride, a metal nitride, a metal carbide, or a mixture thereof. It may be. According to one aspect of the present invention, examples of the compound having excellent particle resistance include oxides of rare earth elements, fluorides, acid fluorides (LnOF), and mixtures thereof as materials. More specifically, examples of the rare earth element (Ln) include Y, Sc, Yb, Ce, Pr, Eu, La, Nd, Pm, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Lu.

또한, 절연성 구조물(10)인 경우에는, Al2O3, ZrO2, AlN, SiC, Si3N4, 코디에라이트, 포르스테라이트, 멀라이트, 실리카 등의 재료를 사용할 수 있다.In the case of the insulating structure 10, materials such as Al 2 O 3 , ZrO 2 , AlN, SiC, Si 3 N 4 , cordierite, forsterite, mullite and silica may be used.

본 발명에 있어서, 구조물(10)의 막 두께는, 요구되는 용도, 특성, 막 강도 등을 감안하여 적절하게 결정되어도 된다. 일반적으로는, 0.1∼50㎛의 범위이며, 상한은 예를 들어 20㎛, 10㎛ 또는 5㎛, 또한 1㎛ 이하여도 된다. 여기서, 구조물(10)의 막 두께는, 예를 들어 구조물(10)을 절단하여, 그 파단면의 SEM 관찰에 의해 확인할 수 있다.In the present invention, the film thickness of the structure 10 may be appropriately determined in consideration of the required use, characteristics, film strength, and the like. Generally, it is the range of 0.1-50 micrometers, and an upper limit may be 20 micrometers, 10 micrometers, or 5 micrometers, and 1 micrometer or less, for example. Here, the film thickness of the structure 10 can cut the structure 10, for example, and can confirm by SEM observation of the fracture surface.

본 발명에 있어서, 기재(70)는, 구조물(10)에 의해 기능이 부여되는 대상이며, 적절하게 결정되어도 된다. 그 재질을 예시하면, 세라믹스, 금속 및 수지 등을 들 수 있고, 또한 그것들의 복합물이어도 된다. 복합물의 예로서는, 수지와 세라믹스의 복합 기재나, 섬유 강화 플라스틱과 세라믹스의 복합 기재 등을 들 수 있다. 또한, 그 형상도 특별히 한정되지 않으며, 평판, 오목면, 볼록면 등이어도 된다.In the present invention, the substrate 70 is an object to which a function is imparted by the structure 10 and may be appropriately determined. Examples of the material include ceramics, metals, resins, and the like, and composites thereof may be used. As an example of a composite material, the composite base material of resin and ceramics, the composite base material of fiber reinforced plastics and ceramics, etc. are mentioned. Moreover, the shape is not specifically limited, either, A flat plate, a recessed surface, a convex surface, etc. may be sufficient.

본 발명의 일 양태에 의하면, 구조물(10)과 접합하는 기재(70)의 표면(70a)은 평활한 것이, 양호한 구조물(10)의 형성을 위해 바람직하다. 본 발명의 일 양태에 의하면, 기재(70)의 표면(70a)에, 예를 들어 블라스트, 물리적 연마, 화학 기계적 연마, 랩핑, 화학적 연마 중 적어도 어느 것을 실시하여, 표면(70a)의 요철을 제거한다. 이러한 요철 제거는, 그 후의 표면(70a)이, 예를 들어 그 2차원의 산술 평균 조도 Ra가 0.2㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.1㎛ 이하, 또는 2차원의 산술 평균 높이 Rz가 3㎛ 이하가 되도록 행해지는 것이 바람직하다.According to one aspect of the present invention, the surface 70a of the substrate 70 to be bonded to the structure 10 is smooth for the formation of the good structure 10. According to one aspect of the present invention, at least any one of blast, physical polishing, chemical mechanical polishing, lapping, and chemical polishing is applied to the surface 70a of the substrate 70 to remove the unevenness of the surface 70a. do. This unevenness | corrugation removes that the subsequent surface 70a has a 2-dimensional arithmetic mean roughness Ra of 0.2 micrometer or less, More preferably, 0.1 micrometer or less, or a two-dimensional arithmetic mean height Rz of 3 micrometers or less. It is preferable to do so.

본 발명에 의한 복합 구조물은, 반도체 제조 장치 내의 각종 부재, 특히 부식성 플라스마 분위기에 폭로되는 환경에 있어서 사용되는 부재로서 적합하게 사용할 수 있다. 반도체 제조 장치 내부의 부재에는, 이미 설명한 바와 같이 내파티클성이 요구된다. 본 발명에 의한 복합 구조물이 구비하는 다결정 세라믹스를 포함하는 구조물은, 높은 내파티클성을 갖기 때문이다.The composite structure according to the present invention can be suitably used as a member used in various members in a semiconductor manufacturing apparatus, particularly in an environment exposed to a corrosive plasma atmosphere. As described above, the member inside the semiconductor manufacturing apparatus requires particle resistance. It is because the structure containing the polycrystal ceramics with which the composite structure by this invention is equipped has high particle resistance.

본 발명에 의한 복합 구조물을, 부식성 플라스마 분위기에 폭로되는 환경에 있어서 사용되는 부재로서 사용하는 경우, 구조물(10)을 구성하는 세라믹의 조성으로서는, Y2O3, 이트륨옥시불화물(YOF, Y5O4F7, Y6O5F8, Y7O6F9 및 Y17O14F23),(YO0.826F0.17)F1.174, YF3, Er2O3, Gd2O3, Nd2O3, Y3Al5O12, Y4Al2O9, Er3Al5O12, Gd3Al5O12, Er4Al2O9, ErAlO3, Gd4Al2O9, GdAlO3, Nd3Al5O12, Nd4Al2O9, NdAlO3 등을 들 수 있다.When the composite structure according to the present invention is used as a member used in an environment exposed to a corrosive plasma atmosphere, the composition of the ceramic constituting the structure 10 is Y 2 O 3 , yttrium oxyfluoride (YOF, Y 5). O 4 F 7 , Y 6 O 5 F 8 , Y 7 O 6 F 9 and Y 17 O 14 F 23 ), (YO 0.826 F 0.17 ) F 1.174 , YF 3 , Er 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Nd 2 O 3 , Y 3 Al 5 O 12 , Y 4 Al 2 O 9 , Er 3 Al 5 O 12 , Gd 3 Al 5 O 12 , Er 4 Al 2 O 9 , ErAlO 3 , Gd 4 Al 2 O 9 , GdAlO 3 , Nd 3 Al 5 O 12 , Nd 4 Al 2 O 9 , NdAlO 3 and the like.

내플라스마성Plasma resistance

후기하는 제1 내지 제5 양태에 의한 지표에 의해 규정되는 본 발명에 의한 복합 구조물은, 내플라스마성을 구비한다. 그 내플라스마성은, 이하에 설명하는 내플라스마성 시험을, 하나의 기준법으로서 평가할 수 있다. 이하, 본 명세서에 있어서, 이 내플라스마성 시험을, 「기준 내플라스마성 시험」이라고 칭한다.The composite structure by this invention prescribed | regulated by the index | index by the 1st thru | or 5th aspect mentioned later is equipped with plasma resistance. The plasma resistance can evaluate the plasma resistance test demonstrated below as one reference method. Hereinafter, in this specification, this plasma resistance test is called "a reference plasma resistance test."

본 발명의 일 양태로서, 「기준 내플라스마성 시험」 후의 구조물(10)의 표면(10a)의 산술 평균 높이 Sa가, 0.060 이하인 복합 구조물이 바람직하고, 더 바람직하게는 0.030 이하의 것이다. 산술 평균 높이 Sa에 대해서는 후술한다.As one aspect of this invention, the composite structure whose arithmetic mean height Sa of the surface 10a of the structure 10 after the "reference plasma resistance test" is 0.060 or less is preferable, More preferably, it is 0.030 or less. Arithmetic mean height Sa is mentioned later.

「기준 내플라스마성 시험」을 위한, 플라스마 에칭 장치로서, 유도 결합형 플라스마 반응성 이온 에칭 장치(Muc-21 Rv-Aps-Se/스미토모 세이미츠 고교 제조)를 사용한다. 플라스마 에칭의 조건은, 전원 출력으로서 ICP(Inductively Coupled Plasma: 유도 결합 플라스마)의 출력을 1500W, 바이어스 출력을 750W, 프로세스 가스로서 CHF3 가스 100ccm과 O2 가스 10ccm의 혼합 가스, 압력을 0.5㎩, 플라스마 에칭 시간을 1시간으로 한다.As a plasma etching apparatus for the "standard plasma resistance test", an inductively coupled plasma reactive ion etching apparatus (manufactured by Muc-21 Rv-Aps-Se / Sumitomo Seimitsu Kogyo Co., Ltd.) is used. Plasma etching conditions include a mixed gas of 1500 W of inductively coupled plasma (ICP) as the power output, 750 W of bias output, and 100 ccm of CHF 3 gas and 10 ccm of O 2 gas as the process gas, and a pressure of 0.5 kPa, Plasma etching time is 1 hour.

플라스마 조사 후의 구조물(10)의 표면(10a)의 상태를 레이저 현미경(예를 들어, OLS4500/올림푸스 제조)에 의해 촬영한다. 관찰 조건 등의 상세는 후술한다.The state of the surface 10a of the structure 10 after plasma irradiation is image | photographed with the laser microscope (for example, OLS4500 / Olympus make). Details, such as observation conditions, are mentioned later.

얻어진 화상으로부터, 플라스마 조사 후의 표면의 산술 평균 높이 Sa를 산출한다. 여기서, 산술 평균 높이 Sa라 함은, 2차원의 산술 평균 조도 Ra를 3차원으로 확장한 것이며, 3차원 조도 파라미터(3차원 높이 방향 파라미터)이다. 구체적으로는, 산술 평균 높이 Sa는, 표면 형상 곡면과 평균면으로 둘러싸인 부분의 체적을 측정 면적으로 나눈 것이다. 즉, 평균면을 xy면, 종방향을 z축으로 하고, 측정된 표면 형상 곡선을 z(x, y)로 하면, 산술 평균 높이 Sa는, 다음 식으로 정의된다. 여기서, 식(1) 중 「A」는, 측정 면적이다.The arithmetic mean height Sa of the surface after plasma irradiation is computed from the obtained image. Here, the arithmetic mean height Sa is an extension of the two-dimensional arithmetic mean roughness Ra in three dimensions, and is a three-dimensional roughness parameter (three-dimensional height direction parameter). Specifically, the arithmetic mean height Sa is the volume of the part enclosed by the surface-shaped curved surface and the average surface divided by the measurement area. That is, if the average plane is the xy plane, the longitudinal direction is the z axis, and the measured surface shape curve is z (x, y), the arithmetic mean height Sa is defined by the following equation. Here, in formula (1), "A" is a measurement area.

Figure pat00001
Figure pat00001

산술 평균 높이 Sa는, 측정법에 기본적으로는 의존하지 않는 값이지만, 본 명세서에 있어서의 「기준 내플라스마성 시험」에 있어서는, 이하의 조건하에서 산출된다. 산술 평균 높이 Sa의 산출에는 레이저 현미경을 사용한다. 구체적으로는, 레이저 현미경 「OLS4500/올림푸스 제조」을 사용한다. 대물 렌즈는 MPLAPON100xLEXT(개구수 0.95, 작동 거리 0.35㎜, 집광 스폿 직경 0.52㎛, 측정 영역 128×128㎛)를 사용하고, 배율을 100배로 한다. 굴곡 성분 제거 λc 필터는 25㎛로 설정한다. 측정은, 임의의 3개소에서 행하고, 그 평균값을 산술 평균 높이 Sa로 한다. 그 밖에, 3차원 표면 성상 국제 규격 ISO25178을 적절하게 참조한다.Arithmetic mean height Sa is a value which does not depend on measurement method fundamentally, but is computed under the following conditions in the "reference plasma resistance test" in this specification. A laser microscope is used to calculate the arithmetic mean height Sa. Specifically, the laser microscope "OLS4500 / Olympus manufacture" is used. The objective lens uses MPLAPON100xLEXT (an aperture number of 0.95, an operating distance of 0.35 mm, a condensing spot diameter of 0.52 µm, and a measuring area of 128 x 128 µm), and the magnification is 100 times. The bend component removal lambda c filter is set to 25 mu m. The measurement is performed at three arbitrary places, and makes the average value the arithmetic mean height Sa. In addition, the international standard ISO25178 of the three-dimensional surface appearance is appropriately referred to.

본 발명의 제1 양태First aspect of the invention

본 발명의 제1 양태의 기초가 되는 지견으로서, 본 발명자들은, 예를 들어 반도체 제조 장치 등의 부식성 플라스마 환경에 노출되는 상황에서 사용되는 다결정 세라믹스를 포함하는 구조물을 구비한 복합 구조물에 있어서, 파티클의 영향을 매우 작게 하는 데 성공하였다. 그리고 2차 이온 질량 분석법(Dynamic-Secondary Ion Mass Spectrometry_D-SIMS법)에 의해 측정되는, 구조물에 포함되는 수소량을 지표로서 사용함으로써, 매우 높은 레벨에서 내파티클 성능을 평가할 수 있는 것을 알아냈다.As a basis for the first aspect of the present invention, the present inventors, for example, in a composite structure having a structure comprising polycrystalline ceramics used in a situation exposed to a corrosive plasma environment such as a semiconductor manufacturing apparatus, particles It succeeded in making the effect of the car very small. And it was found out that the particle resistance performance can be evaluated at a very high level by using the amount of hydrogen contained in the structure as an index measured by a dynamic-secondary ion mass spectrometry_D-SIMS method.

본 발명의 제1 양태에 의한 복합 구조물은, 기재와, 상기 기재 상에 설치되고, 표면을 갖는 구조물을 포함하는 복합 구조물이며, 상기 구조물이 다결정 세라믹스를 포함하고, 2차 이온 질량 분석법(Dynamic-Secondary Ion Mass Spectrometry_D-SIMS법)에 의해 측정되는, 측정 깊이 500㎚ 또는 2㎛ 중 어느 것에 있어서의, 단위 체적당 수소 원자수가, 7*1021atoms/㎤ 이하인 것이다.The composite structure according to the first aspect of the present invention is a composite structure including a substrate and a structure provided on the substrate and having a surface, the structure comprising polycrystalline ceramics, and secondary ion mass spectrometry (Dynamic- The number of hydrogen atoms per unit volume in any of the measurement depth 500 nm or 2 micrometers measured by Secondary Ion Mass Spectrometry_D-SIMS method) is 7 * 10 <21> atoms / cm <3> or less.

도 18은, 복합 구조물의 미세 구조에 대해 설명하기 위한 모식적 단면도이다. 도 18에 있어서, (a)는 종래의 복합 구조물(110), (b)는 본 발명에 관한 복합 구조물(100)이다. 도면 중, 부호 80이 나노 레벨의 조 구조를 나타내고, 90이 물 분자(OH기)를 나타내고 있다. 도 18에서는 이해를 용이하게 하기 위해, 나노 레벨의 조 구조(80)의 사이즈를 크게 하고 있지만, 실제로는 복합 구조물(100, 110) 모두, SEM 등에 의한 종래의 평가 방법에서의 기공률은 0.01∼0.1%이다.It is typical sectional drawing for demonstrating the microstructure of a composite structure. In Figure 18, (a) is a conventional composite structure 110, (b) is a composite structure 100 according to the present invention. In the figure, reference numeral 80 denotes a coarse structure at the nano level, and 90 denotes a water molecule (OH group). In FIG. 18, in order to facilitate understanding, the size of the nano-level bath structure 80 is increased, but in practice, the porosity in the conventional evaluation method by SEM or the like for both the composite structures 100 and 110 is 0.01 to 0.1. %to be.

본 발명자들은, 기공률이 0.01∼0.1%로 낮은 구조물이라도 여전히 파티클 과제를 해결할 수 없는 경우가 있는 것에 착안하여, 더 높은 레벨에서 파티클 과제를 해결할 수 있는 신규의 구조물을 얻는 데 성공하였다. 종래의 구조물에 의해 파티클 과제를 해결할 수 없는 원인으로서, 구조물 중의 미세 구조로서, 나노 레벨의 조밀 변동이 있어, 이 조 구조(80)에 있어서의 플라스마 내성이 밀 구조와 비교하여 낮다고 생각하였다. 그리고 나노 레벨로 근소한 조 구조(80)에는, 예를 들어 대기 중에 포함되는 물 분자(OH기)가 존재하고 있다고 생각하고, 이 정량을 행함으로써, 내파티클성과의 상관이 얻어진다고 생각하였다. 즉 물 분자(OH기)의 수소량을 정량함으로써, 더 높은 레벨에서 파티클 과제를 해결할 수 있는 신규의 구조물의 구성을 특정할 수 있는 것을 알아냈다.The present inventors focused on the fact that even a structure having a low porosity of 0.01 to 0.1% still cannot solve the particle problem, and has succeeded in obtaining a new structure that can solve the particle problem at a higher level. As a cause which cannot solve a particle problem by the conventional structure, as a microstructure in a structure, there existed nano-level density fluctuations, and it was thought that plasma resistance in this structure 80 is low compared with a wheat structure. And it was thought that the water structure (OH group) contained in air | atmosphere exists, for example in the crude structure 80 which is narrow at the nano level, and it was thought that the correlation with particle resistance is obtained by performing this quantification. In other words, it was found that by quantifying the amount of hydrogen in the water molecule (OH group), it is possible to specify the configuration of a novel structure that can solve the particle problem at a higher level.

구체적으로는, 도 18에 있어서, 본 발명의 복합 구조물(100)에서는, 종래의 복합 구조물(110)과 비교하여, 조 구조(80)가 적고, 조 구조(80)에 존재하는 물 분자(OH기)도 적다고 생각된다. 후술하는 2차 이온 질량 분석법(D-SIMS법)에 의해, 구조물(10)의 수소량(단위 체적당 수소 원자수)을 정량함으로써, 내파티클성과 관련지을 수 있다.Specifically, in FIG. 18, in the composite structure 100 of the present invention, compared to the conventional composite structure 110, the water structure (OH) is less in the bath structure 80 and exists in the bath structure 80 (OH). It seems to be few. Particle resistance can be related by quantifying the amount of hydrogen (number of hydrogen atoms per unit volume) of the structure 10 by secondary ion mass spectrometry (D-SIMS method) described later.

본 발명의 제1 양태에 있어서의 수소량 측정용 시료 제작Sample preparation for the amount of hydrogen measurement in 1st aspect of this invention

본 발명의 제1 양태에 있어서, 수소량 측정용 시료는, 예를 들어 이하의 방법으로 제작할 수 있다.In the first aspect of the present invention, the sample for measuring the amount of hydrogen can be produced, for example, by the following method.

먼저, 구조물(10)을 구비한 복합 구조물을 미리 다이싱 가공기 등으로 잘라낸다. 이때, 도 8 및 도 9의 샘플 취득 개소(40)에 대응하는 부분을 잘라낸다. 그 크기는 임의로 되어도 되지만, 예를 들어 3㎜×3㎜∼7㎜×7㎜, 두께 3㎜ 정도로 한다. 또한, 샘플의 두께는 사용하는 측정 장치 등에 따라서 적절하게 결정되어도 되고, 기재(70)에 있어서 구조물(10)이 형성되어 있지 않은 측의 면을 깎는 등에 의해 조정한다. 구조물(10)의 표면(10a)은, 연마 등에 의해, 2차원의 표면 조도의 파라미터인 산술 평균 조도 Ra를 0.1㎛ 이하, 더 바람직하게는 0.01㎛로 한다. 구조물(10)의 두께는 적어도 500㎚ 이상, 바람직하게는 1㎛ 이상, 더 바람직하게는 3㎛ 이상으로 한다.First, the composite structure provided with the structure 10 is cut out previously with a dicing machine or the like. At this time, the part corresponding to the sample acquisition location 40 of FIG. 8 and FIG. 9 is cut out. Although the size may be arbitrary, it is set as about 3 mm x 3 mm-7 mm x 7 mm, and thickness 3 mm, for example. In addition, the thickness of a sample may be suitably determined according to the measuring apparatus used, etc., and it adjusts by shaving the surface of the side in which the structure 10 is not formed in the base material 70, etc. The surface 10a of the structure 10 has arithmetic mean roughness Ra which is a parameter of the two-dimensional surface roughness by grinding | polishing etc. to 0.1 micrometer or less, More preferably, it is 0.01 micrometer. The thickness of the structure 10 is at least 500 nm, preferably at least 1 μm, more preferably at least 3 μm.

본 발명에 있어서의 수소량 측정 방법인 D-SIMS법에서는, 일반적으로 표준 시료를 사용하여 측정한다. 표준 시료로서는, 측정 대상의 시료와 동일 조성, 동일 구조인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 시료를 적어도 2개 제작하고, 그 중 하나를 표준 시료로 할 수 있다. 표준 시료의 상세에 대해서는 후술한다.In the D-SIMS method, which is a method for measuring the amount of hydrogen in the present invention, the measurement is generally performed using a standard sample. As a standard sample, it is preferable to use the same composition and the same structure as the sample to be measured. For example, at least two samples may be produced and one of them may be a standard sample. The detail of a standard sample is mentioned later.

수소량 측정 전의 시료의 상태에 대해 설명한다.The state of the sample before hydrogen amount measurement is demonstrated.

전술한 바와 같이, 본 발명에서는, 구조물(100)의 나노 레벨의 조 구조의 특정 방법에 수소량을 사용하고 있다. 그 때문에, 수소량 측정 전의 시료를 소정 시간, 항온 항습조에 방치하는 등의 관리가 중요해진다. 구체적으로는, 본 발명에서는, 시료를 실온 20-25℃, 습도 60%±10%, 대기압의 상태에서 24시간 이상 방치한 후에 수소량을 측정하는 것으로 한다.As described above, in the present invention, the amount of hydrogen is used for the specific method of the nano-level bath structure of the structure 100. Therefore, management, such as leaving the sample before the amount of hydrogen measurement in a constant temperature and constant temperature bath, becomes important. Specifically, in the present invention, the amount of hydrogen is measured after leaving the sample at room temperature 20-25 ° C., humidity 60% ± 10%, and atmospheric pressure for 24 hours or longer.

본 발명의 제1 양태에 있어서의 수소량의 측정Measurement of the amount of hydrogen in the first aspect of the present invention

다음으로, 본 발명의 제1 양태에 있어서의 수소량의 측정 방법에 대해 설명한다.Next, the measuring method of the amount of hydrogen in the 1st aspect of this invention is demonstrated.

본 발명에 있어서, 수소량은, 2차 이온 질량 분석법: Dynamic-Secondary Ion Mass Spectrometry(D-SIMS법)에 의해 측정한다. 장치로서, 예를 들어 CAMECA 제조 IMF-7f를 사용한다.In the present invention, the amount of hydrogen is measured by secondary ion mass spectrometry: Dynamic-Secondary Ion Mass Spectrometry (D-SIMS method). As the apparatus, for example, IMF-7f manufactured by CAMECA is used.

다음으로, 측정 조건에 대해 기재한다.Next, it describes about measurement conditions.

먼저, 구조물 표면에, 도전성 백금(Pt)을 증착한다. 측정 조건으로서, 1차 이온종에는 세슘(Cs) 이온을 사용한다. 1차 가속 전압을 15.0㎸, 검출 영역을 8㎛φ로 한다. 측정 깊이는, 500㎚ 및 2㎛로 한다.First, conductive platinum (Pt) is deposited on the surface of the structure. As measurement conditions, cesium (Cs) ions are used for the primary ionic species. The primary acceleration voltage is 15.0 kV and the detection area is 8 μmφ. Measurement depths are 500 nm and 2 micrometers.

내파티클성은, 플라스마 분위기에 직접 폭로되는, 구조물 표면의 성상에 크게 의존한다. 따라서, 구조물에 있어서, 적어도 표면으로부터 깊이 500㎚ 정도의 영역에 있어서의 수소량을 정량함으로써, 수소량과 내파티클성을 유효적으로 결부시킬 수 있다. 한편, 구조물의 두께가 충분히 크고, 또한 표면으로부터 측정 대상 깊이까지의 미세 구조가 대략 균질한 경우에는, 2㎛ 정도의 영역까지를 측정 대상으로 함으로써, 정량 결과의 신뢰성을 높일 수 있다. 또한, 구조물(10)이, 기재(70)측의 하부 영역(10b)과, 표면(10a)측의 상부 영역(10u)을 갖고(도 1 참조), 그 내파티클성을, 예를 들어 상부 영역(10u)에 있어서 하부 영역(10b)보다 높이는 적층 구조로 하고 있는 경우에는, 상부 영역(10u)의 영역만의 수소량을 정량 가능하도록, 측정 깊이를 설정하는 것이 바람직하다. 이 관점에서, 측정 깊이 500㎚ 또는 2㎛ 중 어느 것에 있어서, 본 발명에 있어서 규정되는 수소량이면 된다. 바람직하게는, 측정 깊이 500㎚ 및 2㎛ 중 어느 것에 있어서도, 본 발명의 수소량을 만족시킨다.Particle resistance is highly dependent on the nature of the structure surface, which is directly exposed to the plasma atmosphere. Therefore, in the structure, the amount of hydrogen and the particle resistance can be effectively linked by quantifying the amount of hydrogen in the region at least about 500 nm from the surface. On the other hand, when the thickness of the structure is sufficiently large and the microstructure from the surface to the measurement target depth is substantially homogeneous, reliability of the quantitative result can be improved by making the measurement target up to an area of about 2 μm. In addition, the structure 10 has a lower region 10b on the substrate 70 side and an upper region 10u on the surface 10a side (see FIG. 1), and the particle resistance thereof, for example, the upper portion. In the case where the stack structure is higher than the lower region 10b in the region 10u, it is preferable to set the measurement depth so that the amount of hydrogen only in the region of the upper region 10u can be quantified. From this viewpoint, the amount of hydrogen prescribed | regulated in this invention should just be any of measurement depth 500 nm or 2 micrometers. Preferably, the hydrogen content of the present invention is also satisfied in any of the measurement depth of 500 nm and 2 µm.

수소량의 측정에는, 측정용 시료와, 표준 시료를 준비한다.For the measurement of the amount of hydrogen, a sample for measurement and a standard sample are prepared.

표준 시료는, 측정 조건에 관한 인자를 제거하는 것을 목적으로 하여, 분석 대상 이온종의 신호 강도를 시료의 매트릭스 원소를 포함하는 이온종의 신호 강도로 규격화하기 위해 SIMS법에서 일반적으로 사용된다. 더 구체적으로는, 평가 시료와, 평가 시료와 동등한 매트릭스 성분을 가진 시료인 평가 시료용 표준 시료와, Si 단결정과, Si 단결정용 표준 시료를 사용한다. 평가 시료용 표준 시료라 함은, 평가 시료와 동등한 매트릭스 성분을 가진 시료에 대해 중수소를 주입한 것이다. 이때 동시에 Si 단결정에도 중수소를 주입하여, 평가 시료용 표준 시료와 Si 단결정과 동등한 중수소가 주입되었다고 가정한다. 그 후, Si 단결정용 표준 시료를 사용하여 상기 Si 단결정에 주입된 중수소량을 동정한다. 평가 시료용 표준 시료에 대해, 2차 이온 질량 분석법(D-SIMS법)을 사용하여 중수소와 구성 원소의 2차 이온 강도를 산출하고, 상간 감도 계수를 산출한다. 평가 시료용 표준 시료로부터 산출한 상간 감도 계수를 사용하여, 평가 시료의 수소량을 산출한다. 그 밖에 대해서는, ISO 18114_"Determining relative sensitivity factors from ion-implanted reference materials"(International Organization for Standardization, Geneva, 2003)를 참고로 할 수 있다.A standard sample is generally used in the SIMS method to standardize the signal intensity of the ionic species to be analyzed to the signal intensity of the ionic species containing the matrix element of the sample for the purpose of removing the factors related to the measurement conditions. More specifically, an evaluation sample, a standard sample for evaluation samples which is a sample having a matrix component equivalent to the evaluation sample, a Si single crystal, and a standard sample for Si single crystal are used. The standard sample for the evaluation sample is the injection of deuterium into a sample having a matrix component equivalent to that of the evaluation sample. At this time, deuterium is also injected into the Si single crystal, and it is assumed that deuterium equivalent to the standard sample for evaluation sample and the Si single crystal are injected. Thereafter, the amount of deuterium injected into the Si single crystal is identified using a standard sample for Si single crystal. About the standard sample for evaluation samples, the secondary ion intensity of deuterium and a structural element is computed using secondary ion mass spectrometry (D-SIMS method), and a sensitivity coefficient between phases is computed. The amount of hydrogen of an evaluation sample is computed using the phase sensitivity coefficient computed from the standard sample for evaluation samples. Otherwise, reference may be made to ISO 18114_ "Determining relative sensitivity factors from ion-implanted reference materials" (International Organization for Standardization, Geneva, 2003).

본 발명에서는, 복합 구조물을 구성하는 구조물에 포함되는, 2차 이온 질량 분석법(Dynamic-Secondary Ion Mass Spectrometry_D-SIMS법)에 의해 측정되는, 측정 깊이 500㎚ 또는 2㎛ 이하 중 어느 것에 있어서의, 단위 체적당 수소 원자수가 7*1021atoms/㎤ 이하이다.In the present invention, the unit in any of the measurement depth of 500 nm or 2 μm or less, which is measured by secondary ion mass spectrometry (Dynamic-Secondary Ion Mass Spectrometry_D-SIMS method) included in the structure constituting the composite structure. The number of hydrogen atoms per volume is 7 * 10 21 atoms / cm 3 or less.

본 발명의 구조물에서는, 그 표면이, 예를 들어 플라스마 분위기 등에 직접 폭로된다. 그 때문에, 특히 구조물 표면의 성상이 중요해진다. 본 발명자들은, 기공률이 0.01∼0.1%로 거의 기공을 포함하지 않는 구조물이라도, 나노 레벨의 미세 구조의 영향으로 파티클 과제가 여전히 해결되어 있지 않다고 생각하여 검토한 결과, 이 나노 레벨의 미세 구조를 제어하는 데 성공하고, 더 높은 레벨에서 파티클 과제를 해결할 수 있는 신규의 구조물을 얻었다. 또한, 이 신규의 구조물의 구성을 표면의 수소량(단위 체적당 수소 원자수)을 지표로 하여 특정할 수 있는 것을 새롭게 알아냈다. 그리고 구조물 표면의 수소량과 내파티클성의 상관을 알아내어 본 발명에 상도한 것이다.In the structure of this invention, the surface is exposed directly, for example in a plasma atmosphere. Therefore, the property of the surface of the structure is particularly important. The present inventors consider that even if the structure has a porosity of 0.01 to 0.1% and contains almost no pores, the particle problem is still not solved under the influence of the nano-level microstructure, and as a result, the nano-level microstructure is controlled. We succeeded in doing this and got a new structure to solve the particle challenge at a higher level. In addition, it was newly found that the structure of this new structure can be specified using the surface hydrogen amount (the number of hydrogen atoms per unit volume) as an index. And the correlation between the amount of hydrogen on the surface of the structure and the particle resistance is found in the present invention.

구체적으로는, 예를 들어 대기 중에 있어서, 수소 원자는, 예를 들어 수산기(-OH) 등의 상태로 존재한다고 생각된다. 분자의 크기는, 물 분자로 3Å, 수산기가 1Å 정도이며, 구조물의, 전술한 조 구조(80) 등에 약간 존재하는 것이라고 생각된다. 이 수소량을 지표로 함으로써 나노 레벨의 미세 구조를 나타낼 수 있다.Specifically, for example, in the atmosphere, the hydrogen atom is considered to exist in a state such as hydroxyl group (-OH). The size of a molecule | numerator is about 3 kPa and a hydroxyl group is about 1 kPa as a water molecule, and it is thought that it exists slightly in the above-mentioned crude structure 80 of a structure. By using this amount of hydrogen as an index, a nanostructured microstructure can be exhibited.

본 발명에 있어서, 구조물의 수소량으로서, D-SIMS로 측정한, 측정 깊이 500㎚ 또는 2㎛ 중 어느 것에 있어서의, 단위 체적당 수소 원자수가 7*1021atoms/㎤ 이하이다. 단위 체적당 수소 원자수는, 바람직하게는 5*1021atoms/㎤ 이하이다.In the present invention, as the amount of hydrogen in the structure, the number of hydrogen atoms per unit volume in any one of the measurement depth 500 nm or 2 μm measured by D-SIMS is 7 * 10 21 atoms / cm 3 or less. The number of hydrogen atoms per unit volume is preferably 5 * 10 21 atoms / cm 3 or less.

또한, 본 발명에 의한 복합 구조물의 구조물에 있어서의 수소량은, 적으면 적을수록 바람직하다고 생각되지만, 사실상의 측정 한계가 존재하는 것도 당업자에게는 명백하다. 따라서, 본 양태에 있어서의 수소량의 하한은 측정 한계로 한다. 이 점은, 이하의 제2 양태에 있어서도 마찬가지이다.In addition, although the amount of hydrogen in the structure of the composite structure which concerns on this invention is so preferable that it is small, it is clear to those skilled in the art that there exist virtual measurement limits. Therefore, the lower limit of the amount of hydrogen in this aspect is a measurement limit. This point is the same also in the following 2nd aspect.

본 발명의 제2 양태Second aspect of the present invention

본 발명의 제2 양태에 있어서는, 본 발명의 제1 양태와 마찬가지로, 수소량을 지표로 하지만, 수소 전방 산란 분석법(HFS)-러더포드 후방 산란 분광법(RBS)(RBS-HFS법) 및 프로톤-수소 전방 산란 분석법(p-RBS법)에 의해 측정되는 수소량을 지표로 한다. 즉, 본 발명자들은, 예를 들어 반도체 제조 장치 등의 부식성 플라스마 환경에 노출되는 상황에서 사용되는 Y(이트륨 원소)와 O(산소 원소)를 포함하는 구조물을 구비한 복합 구조물에 있어서, 파티클의 영향을 매우 작게 하는 데 성공하였다. 그리고 수소 전방 산란 분석법(HFS)-러더포드 후방 산란 분광법(RBS)(RBS-HFS법) 및 프로톤-수소 전방 산란 분석법(p-RBS법)에 의해 측정되는, 구조물에 포함되는 수소량을 지표로서 사용함으로써 극히 높은 레벨에서 내파티클 성능을 평가할 수 있는 것을 알아냈다.In the second aspect of the present invention, similarly to the first aspect of the present invention, the hydrogen content is used as an index, but hydrogen forward scattering analysis (HFS) -Rutherford backscattering spectroscopy (RBS) (RBS-HFS method) and proton- The amount of hydrogen measured by the hydrogen forward scattering analysis method (p-RBS method) is taken as an index. That is, the present inventors, for example, in the composite structure having a structure containing Y (yttrium element) and O (oxygen element) used in a situation exposed to a corrosive plasma environment such as a semiconductor manufacturing apparatus, the effect of particles Succeeded in making it very small. And the amount of hydrogen contained in the structure, measured by hydrogen forward scattering analysis (HFS) -Rutherford backscattering spectroscopy (RBS) (RBS-HFS method) and proton-hydrogen forward scattering analysis (p-RBS method) as an index. By using it, we found that we can evaluate my particle performance at an extremely high level.

본 발명의 제2 양태에 의한 복합 구조물은, 기재와, 상기 기재 상에 설치되고, 표면을 갖는 구조물을 포함하는 복합 구조물이며, 상기 구조물이 다결정 세라믹스를 포함하고, 수소 전방 산란 분석법(HFS)-러더포드 후방 산란 분광법(RBS)(RBS-HFS법) 및 프로톤-수소 전방 산란 분석법(p-RBS법)에 의해 측정되는 수소 원자 농도가 7원자% 이하인 것이다.The composite structure according to the second aspect of the present invention is a composite structure comprising a substrate and a structure provided on the substrate and having a surface, the structure comprising polycrystalline ceramics, and hydrogen forward scattering analysis (HFS)- The hydrogen atom concentration measured by Rutherford backscattering spectroscopy (RBS) (RBS-HFS method) and proton-hydrogen forward scattering analysis method (p-RBS method) is 7 atomic% or less.

본 발명의 제2 양태는, 본 발명의 제1 양태와 수소량의 측정 방법에 있어서 상위하고, 그것에 기인하는 변경이 행해진 경우를 제외하고는, 본 명세서에 있어서의 제1 양태의 설명은 제2 발명의 설명이 된다.The second aspect of the present invention differs from the first aspect of the present invention in the method for measuring the amount of hydrogen, and the description of the first aspect in the present specification is second except for the case where a change due to it is made. The invention is explained.

본 발명의 제2 양태에 있어서의 수소량 측정용 시료 제작Sample preparation for the amount of hydrogen measurement in 2nd aspect of this invention

본 발명의 제2 양태에 있어서, 수소량 측정용 시료는, 예를 들어 이하의 방법으로 제작할 수 있다.In the second aspect of the present invention, the sample for measuring the amount of hydrogen can be produced, for example, by the following method.

먼저, 구조물(10)을 구비한 복합 구조물을 미리 다이싱 가공기 등으로 잘라낸다. 이때, 도 8 및 도 9의 샘플 취득 개소(40)에 대응하는 부분을 잘라낸다. 그 크기는 임의로 되어도 되지만, 예를 들어 20㎜×20mm, 두께 5㎜ 정도로 한다. 또한, 샘플의 두께는 사용하는 측정 장치 등에 따라서 적절하게 결정되어도 되고, 기재(70)에 있어서 구조물(10)이 형성되어 있지 않은 측의 면을 깎는 등에 의해 조정한다. 구조물(10)의 표면(10a)은, 연마 등에 의해, 2차원의 표면 조도의 파라미터인 산술 평균 조도 Ra를 0.1㎛ 이하, 더 바람직하게는 0.01㎛로 한다. 구조물(10)의 두께는 적어도 500㎚ 이상, 바람직하게는 1㎛ 이상, 더 바람직하게는 3㎛ 이상으로 한다.First, the composite structure provided with the structure 10 is cut out previously with a dicing machine or the like. At this time, the part corresponding to the sample acquisition location 40 of FIG. 8 and FIG. 9 is cut out. Although the size may be arbitrary, it is set as about 20 mm x 20 mm and thickness 5 mm, for example. In addition, the thickness of a sample may be suitably determined according to the measuring apparatus used, etc., and it adjusts by shaving the surface of the side in which the structure 10 is not formed in the base material 70, etc. The surface 10a of the structure 10 has arithmetic mean roughness Ra which is a parameter of the two-dimensional surface roughness by grinding | polishing etc. to 0.1 micrometer or less, More preferably, it is 0.01 micrometer. The thickness of the structure 10 is at least 500 nm, preferably at least 1 μm, more preferably at least 3 μm.

수소량 측정 전의 시료의 상태에 대해 설명한다.The state of the sample before hydrogen amount measurement is demonstrated.

전술한 바와 같이, 본 발명에서는, 구조물(100)의 나노 레벨의 조 구조의 특정 방법에 수소량을 사용하고 있다. 그 때문에, 수소량 측정 전의 시료를 소정 시간, 항온 항습조에 방치하는 등의 관리가 중요해진다. 구체적으로는, 본 발명에서는, 시료를 실온 20-25℃, 습도 60%±10%, 대기압의 상태에서 24시간 이상 방치한 후에 수소량을 측정하는 것으로 한다.As described above, in the present invention, the amount of hydrogen is used for the specific method of the nano-level bath structure of the structure 100. Therefore, management, such as leaving the sample before the amount of hydrogen measurement in a constant temperature and constant temperature bath, becomes important. Specifically, in the present invention, the amount of hydrogen is measured after leaving the sample at room temperature 20-25 ° C., humidity 60% ± 10%, and atmospheric pressure for 24 hours or longer.

본 발명의 제2 양태에 있어서의 수소량의 측정Measurement of the amount of hydrogen in the second aspect of the present invention

다음으로, 수소량의 측정 방법에 대해 설명한다.Next, the measuring method of hydrogen amount is demonstrated.

본 발명에 있어서, 수소량의 측정에는, Hydrogen Forward scattering Spectrometry(HFS)/Rutherford Backscattering Spectorometry(RBS)법(이후, RBS-HFS법이라고 칭함)과, 프로톤(proton)을 사용한 RBS법(이후, p-RBS라고 칭함)을 조합한다. 장치에는, 예를 들어 National Electrostatics Corporation사 제조 Pelletron 3SDH를 사용할 수 있다.In the present invention, the hydrogen content is measured by Hydrogen Forward scattering Spectrometry (HFS) / Rutherford Backscattering Spectorometry (RBS) method (hereinafter referred to as RBS-HFS method) and RBS method using protons (hereinafter p) -Referred to as RBS). For example, Pelletron 3SDH manufactured by National Electrostatics Corporation can be used for the apparatus.

수소량의 정량 방법에 대해 더 설명한다.The method of quantifying the amount of hydrogen is further described.

헬륨(He) 원소를 사용한 RBS-HFS법을 실시한다. 구조물에 헬륨(He 원자)을 조사하여, 후방 산란된 He 원자, 전방 산란된 H 원자를 검출한다. 후방 산란된 He 원자의 에너지 스펙트럼에 대해서는, 에너지 스펙트럼이 가장 큰 원소로부터 차례로 피팅을 행하여, 산란 강도를 산출하고, 또한 전방 산란된 H 원자의 에너지 스펙트럼에 대해서도 피팅을 행하여, 산란 강도를 산출한다. 산출된 각각의 산란 강도를 기초로, 구조물 중의 원소의 평균 원자수의 비율을 산출할 수 있다. 예를 들어, 구조물이 이트륨 산화물인 경우, 검출된 He 원자의 에너지 스펙트럼이 가장 큰 Y 원소의 피팅을 행하여, 산란 강도를 산출하고, 계속해서 O 원소의 피팅을 행하여, 산란 강도를 산출한다. 또한, 에너지 스펙트럼이 가장 큰 원소의 특정에는, 에너지 분산형 X선 분석(EDX)법 등의 다른 방법을 조합하는 것이 바람직하다.RBS-HFS method using helium (He) element is performed. Helium (He atoms) is irradiated to the structure to detect back scattered He atoms and forward scattered H atoms. The energy spectrum of the back-scattered He atoms is fitted in order from the element having the largest energy spectrum, and the scattering intensity is calculated. The scattering intensity is also calculated by fitting the energy spectrum of the forward-scattered H atoms. Based on the calculated scattering intensities, the ratio of the average number of atoms of the elements in the structure can be calculated. For example, when the structure is yttrium oxide, the scattering intensity is calculated by fitting the element Y having the largest energy spectrum of the detected He atom to calculate the scattering intensity, and subsequently, the scattering intensity is calculated. In addition, it is preferable to combine other methods, such as an energy dispersive X-ray-analysis (EDX) method, for the specification of the element with the largest energy spectrum.

상기 RBS-HFS법에 의해, 구조물 중의 원소의 평균 원자수의 비율이 측정되지만, 그 측정 정밀도를 높이기 위해, 본 발명에서는 또한 프로톤(H+)을 사용한 p-RBS법에 의해, 구조물 중의, 상기 수소 이외의 평균 원자수의 비율을 다시 측정한다. 산출 시에는, RBS-HFS법과 마찬가지로 측정되는 에너지 스펙트럼이 가장 큰 원소로부터 차례로 피팅을 행하여, 산란 강도를 산출한다. 산출된 각각의 산란 강도를 기초로, 구조물 중의 원소의 평균 원자수의 비율을 산출한다. 그리고, p-RBS법으로 측정한 평균 원자수의 비율과, RBS-HFS법으로 측정한 검출된 He 원자의 에너지 스펙트럼이 가장 큰 원소(예를 들어, 구조물이 이트륨 산화물인 경우, 검출된 He 원자의 에너지 스펙트럼이 가장 큰 원소는 Y)와 수소의 평균 원자수의 비율을 조합함으로써, 수소량을 수소 원자 농도(원자%)로서 산출한다.Although the ratio of the average number of atoms of the element in a structure is measured by the said RBS-HFS method, in order to improve the measurement precision, in this invention, also in the structure by the p-RBS method which used proton (H + ), The ratio of the average number of atoms other than hydrogen is measured again. At the time of calculation, fitting is performed in order from the element with the largest energy spectrum measured similarly to RBS-HFS method, and scattering intensity is computed. Based on the calculated scattering intensities, the ratio of the average number of atoms of the elements in the structure is calculated. And the element whose ratio of the average number of atoms measured by the p-RBS method and the energy spectrum of the detected He atom measured by the RBS-HFS method is the largest (for example, when the structure is yttrium oxide, the detected He atom The element having the largest energy spectrum of is combined with the ratio of Y) and the average number of atoms of hydrogen, and the amount of hydrogen is calculated as the hydrogen atom concentration (atomic%).

본 발명에 있어서, p-RBS법과 RBS-HFS법을 행하는 순서는 특별히 따지지 않는다.In the present invention, the order of performing the p-RBS method and the RBS-HFS method is not particularly limited.

다음으로, 측정 조건에 대해 기재한다.Next, it describes about measurement conditions.

RBS-HFS법RBS-HFS method

입사 이온에는 4He+를 사용한다. 입사 에너지는 2300KeV로 하고, 입사각 75°, 산란각 160°, 반동각 30°로 한다. 시료 전류 2nA, 빔 직경 1.5㎜φ로 하고, 조사량은 8μC로 한다. 면내 회전은 없음으로 한다.4He + is used for incident ions. The incident energy is 2300 KeV, the incident angle is 75 degrees, the scattering angle is 160 degrees, and the reaction angle is 30 degrees. The sample current is 2 nA, the beam diameter is 1.5 mm phi, and the irradiation amount is 8 μC. There is no in-plane rotation.

p-RBS법p-RBS method

입사 이온에는 수소 이온(H+)을 사용한다. 입사 에너지는 1740KeV로 하고, 입사각 0°, 산란각 160°, 반동각 없음으로 한다. 시료 전류 1nA, 빔 직경 3㎜φ로 하고, 조사량은 19μC로 한다. 면내 회전은 없음으로 한다.Hydrogen ions (H + ) are used as incident ions. Incident energy shall be 1740 KeV, incidence angle 0 degrees, scattering angle 160 degrees, and no recoil angle. The sample current is 1 nA, the beam diameter is 3 mm phi, and the irradiation amount is 19 μC. There is no in-plane rotation.

RBS-HFS법 외에도, p-RBS법을 조합함으로써, 수소 원자 농도의 측정 정밀도를 더 높일 수 있어, 수소량(수소 원자 농도)을 파티클과 관련지어 정량하는 것이 가능해진다.In addition to the RBS-HFS method, by combining the p-RBS method, the measurement accuracy of the hydrogen atom concentration can be further improved, and the amount of hydrogen (hydrogen atom concentration) can be quantified in association with the particles.

본 발명의 복합 구조물을 구성하는 구조물에 포함되는 수소 원자 농도는 7원자% 이하이다. 본 발명의 구조물에서는, 그 표면이, 예를 들어 플라스마 분위기 등에 직접 노출된다. 그 때문에, 특히 구조물 표면의 성상이 중요해진다. 본 발명자들은, 기공률이 0.01∼0.1%로 거의 기공을 포함하지 않는 구조물이라도, 나노 레벨의 미세 구조의 영향으로 파티클 과제가 여전히 해결되어 있지 않다고 생각하여 검토한 결과, 이 나노 레벨의 미세 구조를 제어하는 데 성공하고, 더 높은 레벨에서 파티클 과제를 해결할 수 있는 신규의 구조물을 얻었다. 또한, 이 신규의 구조물의 구성은 표면의 수소량(수소 원자 농도)을 지표로 하여 특정할 수 있는 것을 새롭게 알아냈다. 그리고 구조물 표면의 수소량과 내파티클성의 상관을 알아내어 본 발명에 상도한 것이다.The hydrogen atom concentration contained in the structure which comprises the composite structure of this invention is 7 atomic% or less. In the structure of this invention, the surface is directly exposed, for example to a plasma atmosphere. Therefore, the property of the surface of the structure is particularly important. The present inventors consider that even if the structure has a porosity of 0.01 to 0.1% and contains almost no pores, the particle problem is still not solved under the influence of the nano-level microstructure, and as a result, the nano-level microstructure is controlled. We succeeded in doing this and got a new structure to solve the particle challenge at a higher level. In addition, the structure of this new structure was newly found to be able to be specified by using the surface hydrogen content (hydrogen atom concentration) as an index. And the correlation between the amount of hydrogen on the surface of the structure and the particle resistance is found in the present invention.

구체적으로는, 예를 들어 대기 중에 있어서, 수소 원자는, 예를 들어 수산기(-OH) 등의 상태로 존재한다고 생각된다. 분자의 크기는, 물 분자로 3Å, 수산기가 1Å 정도이며, 구조물의, 전술한 조 구조(80) 등에 약간 존재하는 것이라고 생각된다. 이 수소량(수소 원자 농도)을 지표로 함으로써 나노 레벨의 미세 구조를 나타낼 수 있다.Specifically, for example, in the atmosphere, the hydrogen atom is considered to exist in a state such as hydroxyl group (-OH). The size of a molecule | numerator is about 3 kPa and a hydroxyl group is about 1 kPa as a water molecule, and it is thought that it exists slightly in the above-mentioned crude structure 80 of a structure. By using this amount of hydrogen (hydrogen atom concentration) as an index, a nano-level fine structure can be exhibited.

본 발명에서는, 수소량의 특정 방법으로서, p-RBS법과 RBS-HFS법을 조합한 방법을 사용하고 있다. 이들 방법에서는, 시료 표면에 헬륨 이온 또는 수소 이온을 입사시키고, 탄성 산란에 의해 수소가 전방으로, 헬륨이 후방으로 산란되어, 이 수소를 검출함으로써 수소량을 정량하고 있다. 이때, 수소량의 측정 깊이는, 표면(10a)으로부터 400∼500㎚가 된다. 따라서, 구조물(10)에 있어서, 내파티클에 가장 영향을 미치는 표면(10a)의 미세 구조를 적절하게 정량화할 수 있다.In this invention, the method which combined the p-RBS method and the RBS-HFS method is used as a specific method of hydrogen amount. In these methods, helium ions or hydrogen ions are incident on the surface of a sample, hydrogen is scattered forward and helium is scattered backward by elastic scattering, and the amount of hydrogen is quantified by detecting the hydrogen. At this time, the measurement depth of the amount of hydrogen becomes 400-500 nm from the surface 10a. Therefore, in the structure 10, it is possible to appropriately quantify the microstructure of the surface 10a that most affects the particles.

본 발명의 제3 양태3rd aspect of this invention

본 발명의 제3 양태의 기초가 되는 지견으로서, 휘도 Sa라고 하는 새로운 지표가, 극히 높은 레벨에서의 내파티클 성능과 높은 상관성을 갖는 것을 알아냈다. 그리고 나서 휘도 Sa가 소정값 이하가 된, 내파티클성이 우수한 구조물의 제작에 성공하였다. 즉, 매우 높은 내파티클성을 갖는 구조물을 얻고, 또한 그 내파티클성을 휘도 Sa에 의해 정량화할 수 있는 것을 알아냈다. 그리고 또한, 휘도 Sa를 얻는 평가 방법을 확립하였다.As a basis for the third aspect of the present invention, it was found that a new index called luminance Sa had a high correlation with particle resistance at an extremely high level. Subsequently, the inventors succeeded in producing a structure having excellent particle resistance, in which the luminance Sa became a predetermined value or less. That is, it was found that a structure having a very high particle resistance can be obtained and that the particle resistance can be quantified by the luminance Sa. In addition, an evaluation method for obtaining luminance Sa was established.

또한 본 발명자들은, 내파티클성과 상관되는 휘도 Sa가, 세라믹스의 구조, 특히 기공률이 0.01∼0.1%로 평가되는 구조에 있어서, 한층 더한 미세한 구조(미세 구조)를 평가 가능한 지표인 것을 알아냈다.Furthermore, the present inventors found out that the luminance Sa correlated with particle resistance is an index capable of evaluating further fine structure (fine structure) in the structure of ceramics, particularly the structure in which the porosity is evaluated to be 0.01 to 0.1%.

본 발명의 제3 양태에 의한 복합 구조물은,The composite structure according to the third aspect of the present invention,

기재와, 상기 기재 상에 설치되고, 표면을 갖는 구조물을 포함하는 복합 구조물이며,A composite structure comprising a substrate and a structure installed on the substrate and having a surface,

상기 구조물이 다결정 세라믹스를 포함하여 이루어지고,The structure comprises polycrystalline ceramics,

이하의 방법에 의해 산출되는 휘도 Sa값이 19 이하인 것을 특징으로 하는, 복합 구조물:A composite structure, characterized in that the luminance Sa value calculated by the following method is 19 or less:

상기 휘도 Sa를 얻는 방법이,The method of obtaining the luminance Sa,

(i) 상기 구조물의 투과형 전자 현미경(TEM) 관찰 시료를 준비하는 공정과,(i) preparing a transmission electron microscope (TEM) observation sample of the structure;

(ⅱ) 상기 TEM 관찰 시료의 명시야상의 디지털 흑백 화상을 준비하는 공정과,(Ii) preparing a digital black and white image on the bright field of the TEM observation sample;

(ⅲ) 상기 디지털 흑백 화상 중의 1픽셀마다의 색 데이터를 계조의 수치로 나타낸 휘도값을 취득하는 공정과,(Iii) acquiring a luminance value representing color data for each pixel in the digital monochrome image as a numerical value of gradation;

(ⅳ) 상기 휘도값을 보정하는 공정과,(Iii) correcting the luminance value;

(v) 상기 보정 후의 휘도값을 사용하여 휘도 Sa를 산출하는 공정을(v) calculating a luminance Sa using the luminance value after the correction;

구비하여 이루어지고,Made up,

상기 공정 (i)에 있어서,In the step (i),

상기 TEM 관찰 시료는, 상기 구조물로부터, 적어도 3개 준비되는 것이고,At least three said TEM observation samples are prepared from the said structure,

상기 적어도 3개의 TEM 관찰 시료 각각은, 집속 이온 빔법(FIB법: Focused Ion Beam법)을 사용하여, 가공 대미지를 억제하여 제작되는 것이고,Each of the at least three TEM observation samples is produced by suppressing processing damage by using a focused ion beam method (FIB method: Focused Ion Beam method),

상기 FIB 가공 시에, 구조물의 표면에는 대전 방지 및 시료 보호를 위한 카본층 및 텅스텐층이 마련되고,In the FIB processing, the surface of the structure is provided with a carbon layer and a tungsten layer for antistatic and sample protection,

상기 FIB 가공 방향을 종방향으로 하였을 때, 상기 종방향에 대해 수직인 평면에 있어서의, 구조물 표면의 단축 방향의 길이인 시료 상부 두께는 100±30㎚이며,When the FIB machining direction is in the longitudinal direction, the sample upper thickness, which is the length in the short axis direction of the structure surface, in a plane perpendicular to the longitudinal direction, is 100 ± 30 nm,

상기 공정 (ⅱ)에 있어서,In the step (ii),

상기 디지털 흑백 화상은 상기 적어도 3개의 TEM 관찰 시료 각각에 대해 취득되는 것이고,The digital black and white image is acquired for each of the at least three TEM observation samples,

상기 디지털 흑백 화상 각각은, 투과형 전자 현미경(TEM)을 사용하여, 배율 10만배, 가속 전압 200㎸로, 상기 구조물, 상기 카본층 및 상기 텅스텐층을 포함하고 있고,Each of the digital black and white images includes the structure, the carbon layer, and the tungsten layer at a magnification of 100,000 times and an acceleration voltage of 200 kV using a transmission electron microscope (TEM).

상기 디지털 흑백 화상 각각에 있어서, 상기 구조물의 상기 표면으로부터 상기 종방향으로 0.5㎛를 영역 세로 길이로 하는 휘도 취득 영역을 설정하고,In each of the digital black-and-white images, a luminance acquisition area having an area length of 0.5 μm in the longitudinal direction is set from the surface of the structure,

이 휘도 취득 영역의 면적의 합계가 6.9㎛2 이상이 되도록, 상기 적어도 3개의 TEM 관찰 시료 각각으로부터 복수의 상기 디지털 흑백 화상을 취득하는 것이며,The plurality of digital black and white images are acquired from each of the at least three TEM observation samples so that the sum of the areas of the luminance acquisition area is 6.9 µm 2 or more.

상기 공정 (ⅳ)에 있어서,In the above step (iii),

상기 휘도값에 대해, 상기 카본층의 휘도값을 255, 상기 텅스텐층의 휘도값을 0으로 하여 상대적으로 보정하여 보정 후의 휘도값을 취득하고,The luminance value of the carbon layer is corrected relative to the luminance value of the carbon layer to 255 and the tungsten layer to zero, so that the corrected luminance value is obtained.

상기 공정 (v)에 있어서,In the step (v),

상기 휘도 취득 영역 각각에 대해, 최소 이승법을 사용하여 상기 픽셀마다의 상기 보정 후의 휘도값의 차의 절댓값의 평균을 산출하고, 그것들의 평균을 휘도 Sa로 하는 것을 특징으로 하는 것이다.For each of the luminance acquisition regions, an average of absolute values of the difference of the luminance values after the correction for each pixel is calculated using the least square method, and the average thereof is referred to as luminance Sa.

또한, 본 발명의 제3 양태에 의한 평가 방법은,Moreover, the evaluation method by 3rd aspect of this invention,

다결정 세라믹스를 포함하고, 표면을 갖는 구조물의 미세 구조의 평가 방법이며,It is a method for evaluating the microstructure of a structure including a polycrystalline ceramics and having a surface,

(i) 상기 구조물의 투과형 전자 현미경(TEM) 관찰 시료를 준비하는 공정과,(i) preparing a transmission electron microscope (TEM) observation sample of the structure;

(ⅱ) 상기 TEM 관찰 시료의 명시야상의 디지털 흑백 화상을 준비하는 공정과,(Ii) preparing a digital black and white image on the bright field of the TEM observation sample;

(ⅲ) 상기 디지털 흑백 화상 중의 1픽셀마다의 색 데이터를 계조의 수치로 나타낸 휘도값을 취득하는 공정과,(Iii) acquiring a luminance value representing color data for each pixel in the digital monochrome image as a numerical value of gradation;

(ⅳ) 상기 휘도값을 보정하는 공정과,(Iii) correcting the luminance value;

(v) 상기 보정 후의 휘도값을 사용하여 휘도 Sa를 산출하는 공정을(v) calculating a luminance Sa using the luminance value after the correction;

구비하여 이루어지고,Made up,

상기 공정 (i)에 있어서,In the step (i),

상기 TEM 관찰 시료는, 상기 구조물로부터, 적어도 3개 준비되는 것이고,At least three said TEM observation samples are prepared from the said structure,

상기 적어도 3개의 TEM 관찰 시료 각각은, 집속 이온 빔법(FIB법)을 사용하여, 가공 대미지를 억제하여 제작되는 것이고,Each of the at least three TEM observation samples is produced by suppressing processing damage using a focused ion beam method (FIB method),

상기 FIB 가공 시에, 구조물의 표면에는 대전 방지 및 시료 보호를 위한 카본층 및 텅스텐층이 마련되고,In the FIB processing, the surface of the structure is provided with a carbon layer and a tungsten layer for antistatic and sample protection,

상기 FIB 가공 방향을 종방향으로 하였을 때, 상기 종방향에 대해 수직인 평면에 있어서의, 구조물 표면의 단축 방향의 길이인 시료 상부 두께는 100±30㎚이며,When the FIB machining direction is in the longitudinal direction, the sample upper thickness, which is the length in the short axis direction of the structure surface, in a plane perpendicular to the longitudinal direction, is 100 ± 30 nm,

상기 공정 (ⅱ)에 있어서,In the step (ii),

상기 디지털 흑백 화상은 상기 적어도 3개의 TEM 관찰 시료 각각에 대해 취득되는 것이고,The digital black and white image is acquired for each of the at least three TEM observation samples,

상기 디지털 흑백 화상 각각은, 투과형 전자 현미경(TEM)을 사용하여, 배율 10만배, 가속 전압 200㎸로, 상기 구조물, 상기 카본층 및 상기 텅스텐층을 포함하고 있고,Each of the digital black and white images includes the structure, the carbon layer, and the tungsten layer at a magnification of 100,000 times and an acceleration voltage of 200 kV using a transmission electron microscope (TEM).

상기 디지털 흑백 화상 각각에 있어서, 상기 구조물의 상기 표면으로부터 상기 종방향으로 0.5㎛를 영역 세로 길이로 하는 휘도 취득 영역을 설정하고,In each of the digital black and white images, a luminance acquisition area having an area length of 0.5 占 퐉 in the longitudinal direction is set from the surface of the structure,

이 휘도 취득 영역의 면적의 합계가 6.9㎛2 이상이 되도록, 상기 적어도 3개의 TEM 관찰 시료 각각으로부터 복수의 상기 디지털 흑백 화상을 취득하는 것이며,The plurality of digital black and white images are acquired from each of the at least three TEM observation samples so that the sum of the areas of the luminance acquisition area is 6.9 µm 2 or more.

상기 공정 (ⅳ)에 있어서,In the above step (iii),

상기 휘도값에 대해, 상기 카본층의 휘도값을 255, 상기 텅스텐층의 휘도값을 0으로 하여 상대적으로 보정하여 보정 후의 휘도값을 취득하고,The luminance value of the carbon layer is corrected relative to the luminance value of the carbon layer to 255 and the tungsten layer to zero, so as to obtain the luminance value after correction.

상기 공정 (v)에 있어서,In the step (v),

상기 휘도 취득 영역 각각에 대해, 최소 이승법을 사용하여 상기 픽셀마다의 상기 보정 후의 휘도값의 차의 절댓값의 평균을 산출하고, 그것들의 평균을 휘도 Sa로 하는 것을 특징으로 하는 것이다.For each of the luminance acquisition regions, an average of absolute values of the difference of the luminance values after the correction for each pixel is calculated using the least square method, and the average thereof is referred to as luminance Sa.

본 발명의 제3 양태에 있어서의 휘도 SaLuminance Sa in the third aspect of the present invention

본 발명의 제3 양태에 있어서, 구조물의 미세 구조는, 「휘도 Sa」라고 칭하는 지표에 의해 표현된다. 이 「휘도 Sa」는, 이하에 상세하게 설명하는 바와 같이, 투과형 전자 현미경(TEM)에 의해 얻어진 당해 구조물의 명시야상의 디지털 흑백 화상의 픽셀 정보를 정량화하여 얻은 지표이다. 본 발명에 의한 복합 구조물의 구조물은, 휘도 Sa가 19 이하인 것을 특징으로 하는 것이며, 바람직하게는 13 이하이다.In the 3rd aspect of this invention, the microstructure of a structure is represented by the index called "luminance Sa". This "luminance Sa" is an index obtained by quantifying pixel information of a digital black and white image of the bright field image of the structure obtained by a transmission electron microscope (TEM) as described in detail below. The structure of the composite structure according to the present invention is characterized by having a luminance Sa of 19 or less, and preferably 13 or less.

본 발명자들은, 내파티클성과 상관되는 휘도 Sa가, 세라믹스의 구조, 특히 기공률이 0.01∼0.1%로 평가되는 구조에 있어서, 한층 더한 미세한 구조를 평가 가능한 지표인 것을 알아낸 것은 상술하였다. 따라서, 본 발명에 있어서, 「미세 구조」라 함은, 기공률이 0.01∼0.1%로 평가되는 구조에 있어서, 더욱 높은 레벨에서의 내파티클성을 구비하고, 휘도 Sa에 있어서 차이를 발생하는 영역에서의 미세한 구조를 의미한다.The present inventors have found out that the luminance Sa correlated with the particle resistance is an index capable of evaluating further fine structures in the structure of the ceramics, especially the porosity of 0.01 to 0.1%. Therefore, in the present invention, the "fine structure" refers to a structure in which the porosity is evaluated to be 0.01 to 0.1%, having a particle resistance at a higher level, and having a difference in luminance Sa. Means a fine structure.

본 명세서에 있어서 「휘도값」이라 함은, 디지털 흑백 화상 중의 1픽셀마다의 색 데이터를 계조(0∼255)의 수치로 나타낸 것이다. 여기서, 「계조」라 함은 밝기의 단계이다. 구체적으로는, 흑백 화상 중의 1픽셀마다의 색 데이터를 256개의 상이한 밝기의 단계에 따른 수치로 나타낸 것을 휘도값이라고 칭한다(「화상 처리 장치와 그 사용 방법」 닛칸 고교 신붕샤, 1989년, 초판, 227페이지 참조). TEM 흑백 화상 중의 흑백의 농담(contrast)이, 휘도값으로서 표현된다.In the present specification, the term "luminance value" indicates color data for each pixel in a digital black and white image in numerical values of grayscales (0 to 255). Here, the "gradation" is a level of brightness. Specifically, what represents the color data for every pixel in a monochrome image by the numerical value according to 256 different brightness | luminance steps is called a luminance value ("Image processing apparatus and its use method" Nikkan Kogyo Shin-Bungsha, 1989, first edition, See page 227). Monochrome contrast in the TEM monochrome image is expressed as a luminance value.

본 명세서에 있어서, 「휘도 Sa」라 함은, 3차원 표면 성상에 관한 국제 규격 ISO25178에 규정된 Sa(산술 평균 조도: Arithmetical mean height of the surface)의 개념을 디지털 TEM 화상의 화상 처리에 응용한 것이다. 디지털 TEM 화상의 휘도값을 3차원 표시한 도 5를 사용하여 구체적으로 설명한다. 도 5의 (a)는, TEM 명시야상인 구조물의 디지털 흑백 화상이다. 이 디지털 흑백 화상에 대해, 1픽셀마다의 색 데이터를 계조(0∼255)의 수치로 나타내고, 그 수치를 Z축 방향으로 나타낸 것이 도 5의 (b)이다. 즉, 도 5의 (b)에 있어서, Z축이 휘도값이며, X-Y 평면에 있어서의 픽셀마다의 휘도값이 3차원으로 나타나 있다. 이 휘도값의 3차원 이미지를, ISO25178에 규정되는 표면 성상의 3차원 이미지(예를 들어, 이하 URL 참조. https://www.keyence.co.jp/ss/3dprofiler/arasa/surface/)로 보고, 평가 영역에 대해, 최소 이승법을 사용하여 픽셀마다의 휘도값의 차의 절댓값의 평균을 산출하여, 「휘도 Sa」로 한다.In this specification, the term "luminance Sa" refers to the application of the concept of Sa (arithmetical mean height of the surface) defined in the international standard ISO25178 regarding three-dimensional surface constellation to image processing of a digital TEM image. will be. It demonstrates concretely using FIG. 5 which three-dimensionally displayed the luminance value of a digital TEM image. FIG. 5A is a digital black and white image of a structure that is a TEM bright field image. With respect to this digital monochrome image, the color data for each pixel is represented by numerical values of grayscales (0 to 255), and the numerical values are represented in the Z-axis direction in FIG. 5B. That is, in FIG. 5B, the Z axis represents the luminance value, and the luminance value of each pixel in the X-Y plane is shown in three dimensions. The three-dimensional image of this luminance value is converted into a three-dimensional image of the surface properties (for example, refer to the following URL: https://www.keyence.co.jp/ss/3dprofiler/arasa/surface/) specified in ISO25178. The average of the absolute value of the difference of the luminance value for every pixel is calculated using a least square method for a report and evaluation area, and it is set as "luminance Sa."

다음으로, 본 명세서에 있어서의 「휘도 Sa」는 개략 이하와 같이 산출된다.Next, "luminance Sa" in this specification is computed as outlined below.

- 본 발명에 있어서의 휘도 Sa의 산출에 있어서, 디지털 흑백 화상을 취득하기 위한 TEM 관찰 시료는, 집속 이온 빔법(FIB법)을 사용하여, 가공 대미지를 억제하여 제작된다. FIB 가공 시에, 구조물의 표면에는 대전 방지 및 시료 보호를 위한 카본층 및 텅스텐층이 마련된다. FIB 가공 방향을 종방향으로 하였을 때, 종방향에 대해 수직인 평면에 있어서의, 구조물 표면의 단축 방향의 길이인 시료 상부 두께는 100±30㎚로 한다. 하나의 구조물로부터, TEM 관찰 시료를 적어도 3개 준비한다.-In the calculation of the luminance Sa in the present invention, the TEM observation sample for acquiring a digital black and white image is produced by suppressing processing damage using a focused ion beam method (FIB method). In FIB processing, the surface of the structure is provided with a carbon layer and a tungsten layer for antistatic and sample protection. When the FIB machining direction is in the longitudinal direction, the sample upper thickness, which is the length in the short axis direction of the structure surface in a plane perpendicular to the longitudinal direction, is 100 ± 30 nm. From one structure, at least three TEM observation samples are prepared.

- 적어도 3개의 TEM 관찰 시료 각각에 대해, 디지털 흑백 화상을 취득한다. 디지털 흑백 화상은, 투과형 전자 현미경(TEM)을 사용하여, 배율 10만배, 가속 전압 200㎸로 취득한다. 디지털 흑백 화상은, 구조물, 카본층 및 텅스텐층을 포함한다.-Digital monochrome image is acquired about each of at least 3 TEM observation samples. A digital black-and-white image is acquired by the transmission electron microscope (TEM) at 100,000 times magnification and 200 kV acceleration voltage. The digital black and white image includes a structure, a carbon layer, and a tungsten layer.

- 디지털 흑백 화상에 있어서, 구조물 표면으로부터 상기 종방향으로 0.5㎛를 영역 세로 길이로 하는 휘도 취득 영역을 설정한다. 이 휘도 취득 영역의 면적의 합계가 6.9㎛2 이상이 되도록, 적어도 3개의 TEM 관찰 시료 각각으로부터 복수의 상기 디지털 흑백 화상을 취득한다.-In a digital black and white image, a luminance acquisition area of 0.5 m in the longitudinal direction is set from the surface of the structure. A plurality of said digital monochrome images are acquired from each of at least 3 TEM observation samples so that the sum total of the area of this brightness acquisition area may be 6.9 micrometer <2> or more.

- 취득한 디지털 흑백 화상 중의 1픽셀마다의 색 데이터를 계조의 수치로 나타낸 휘도값에 대해, 카본층의 휘도값을 255, 텅스텐층의 휘도값을 0으로 하여 상대적으로 보정한다.-The luminance value of the carbon layer is set to 255 and the tungsten layer is set to 0 with respect to the luminance value in which the color data for each pixel in the acquired digital monochrome image is represented by the numerical value of gradation.

- 보정한 휘도값을 사용하여, 이하와 같이 휘도 Sa를 산출한다. 즉, 휘도 취득 영역 각각에 대해, 최소 이승법을 사용하여 픽셀마다의 보정 후의 휘도값의 차의 절댓값의 평균을 산출하고, 그것들의 평균을 휘도 Sa로 한다.Using the corrected luminance value, the luminance Sa is calculated as follows. That is, for each of the luminance acquisition regions, the average of the absolute values of the differences of the luminance values after the correction for each pixel is calculated using the least square method, and the average of these is the luminance Sa.

이하에 있어서 도 2∼도 9를 참조하면서, 상기 휘도 Sa의 산출 방법을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the method of calculating the luminance Sa will be described in more detail with reference to FIGS. 2 to 9.

도 2는, 휘도 Sa의 산출 방법을 나타내는 흐름도이다. 이 흐름도를 따라 이하 설명한다.2 is a flowchart showing a method for calculating the luminance Sa. This flow chart is described below.

(i) : TEM 관찰 시료의 준비 (i) TEM observation sample preparation

본 공정은, TEM 관찰용 시료를 준비하는 공정이다. 도 3을 참조하면서, 본 공정을 설명한다. TEM 관찰 시료는, 집속 이온 빔법(FIB법, Focused Ion Beam법)에 의해 제작된다. FIB법에 의한 가공에서는, 관찰 목적의 장소를 정하여 박막화할 수 있다(「표면 분석 기술선서 투과형 전자 현미경」 일본 표면 화학회 편, 마루젠 가부시키가이샤, 1999년 3월 30일 발행).This step is a step of preparing a sample for TEM observation. This process is demonstrated with reference to FIG. The TEM observation sample is produced by a focused ion beam method (FIB method, Focused Ion Beam method). In the processing by the FIB method, the place for the purpose of observation can be determined and thinned ("Surface Analysis Technology Oath Transmission Electron Microscope", Japan Surface Chemical Society, Maruzen, Japan, issued March 30, 1999).

먼저, 구조물(10)을 미리 다이싱 가공기 등으로 잘라낸다. 이때, 후술하는 도 8 및 도 9의 샘플 취득 개소(40)에 대응하는 부분이 먼저 잘라내어진다. 그리고 구조물 표면(10a)에 대해 FIB 가공을 행하여, 도 3에 나타내는 형상으로 가공한다. 이때, 도 3 중의 화살표 L을 종방향으로 한다. 종방향 L은, 구조물(10)의 두께 방향과 대략 평행이다. 또한, 종방향 L은 전술한 FIB 가공 방향에 있어서 정의한 종방향과 대략 동일한 방향이다.First, the structure 10 is cut out previously with a dicing machine or the like. At this time, the part corresponding to the sample acquisition location 40 of FIGS. 8 and 9 mentioned later is cut out first. And the FIB process is performed to the structure surface 10a, and it processes to the shape shown in FIG. At this time, arrow L in FIG. 3 is made into a longitudinal direction. The longitudinal direction L is substantially parallel to the thickness direction of the structure 10. In addition, the longitudinal direction L is a direction substantially the same as the longitudinal direction defined in the FIB processing direction mentioned above.

FIB 가공에 대해, 더 상세하게 설명한다. 다이싱 가공 후의 구조물(10)의 표면(10a)에, 차지 업의 억제 및 구조물 표면(10a)의 보호를 위해 카본층(50)을 증착한다. 카본층(50)의 증착 두께는 300㎚ 정도로 한다. 여기서, 카본층(50)을 형성하기 전에, 구조물 표면(10a)을 연마 등에 의해 평활하게 하는 것이 바람직하다.FIB processing is demonstrated in more detail. On the surface 10a of the structure 10 after dicing, a carbon layer 50 is deposited to suppress charge up and to protect the structure surface 10a. The deposition thickness of the carbon layer 50 is about 300 nm. Here, before the carbon layer 50 is formed, it is preferable to smooth the structure surface 10a by polishing or the like.

카본층(50)이 증착된 구조물(10)을, 다음에 집속 이온 빔(FIB, Focused Ion Beam) 장치를 사용하여 박편화한다. 구체적으로는, 먼저, 카본층(50)을 위로 하여, 박편화할 부위의 주변에 Ga 이온 빔을 조사하여, 카본층(50)과 함께 구조물(10)의 일부를 잘라낸다. 잘라낸 구조물(10)을 FIB 픽업법에 의해, 텅스텐 데포지션 기능을 이용하여 FIB용 TEM 시료대에 고정한다. 이어서, TEM 관찰 시료(90)를 얻기 위해, 잘라낸 구조물(10)을 박편화한다. 이 박편화의 순서는, 먼저, 구조물(10)의 카본층(50)의 위이며, 또한 TEM 관찰용으로 박편화할 부위에, 텅스텐 데포지션 처리에 의해 텅스텐층(60)을 형성한다. 텅스텐층(60)을 마련함으로써, 가공 시에 있어서, Ga 이온 빔에 의한 TEM 관찰 시료 표면의 파괴를 억제할 수 있다. 증착되는 텅스텐층(60)의 두께는, 500∼600㎚이다. 그리고 구조물을 Ga 이온으로 박편화 부위에 있어서 양면으로부터 깎아, 소정 두께(도면 중 화살표 T를 따르는 길이)의 TEM 관찰 시료(90)를 제작한다.The structure 10 on which the carbon layer 50 is deposited is then sliced using a focused ion beam (FIB) device. Specifically, first, a portion of the structure 10 is cut out together with the carbon layer 50 by irradiating a Ga ion beam around the portion to be flaky with the carbon layer 50 upward. The cut out structure 10 is fixed to the TEM sample stage for FIB by using the tungsten deposition function by the FIB pick-up method. Subsequently, in order to obtain the TEM observation sample 90, the cut structure 10 is sliced. The order of this flaking is first formed on the carbon layer 50 of the structure 10, and the tungsten layer 60 is formed by the tungsten deposition process in the site | part which will be flaky for TEM observation. By providing the tungsten layer 60, breakage of the surface of the TEM observation sample by the Ga ion beam can be suppressed at the time of processing. The thickness of the tungsten layer 60 to be deposited is 500 to 600 nm. Then, the structure is cut from both sides at the flaking portion with Ga ions to prepare a TEM observation sample 90 having a predetermined thickness (length along the arrow T in the drawing).

본 발명에 있어서는, TEM 관찰 시료(90)의 제작 시에, 가공면의 요철 대미지 등의 가공 대미지를 억제하도록 제작된다. 구체적으로는, FIB 가공 시의 가속 전압은 최대 전압인 40㎸로부터 시작하여, 마지막에는 구조물 가공면의 대미지나 아몰퍼스층의 형성을 가능한 한 회피하기 위해, 최저 전압인 5㎸로 마무리 가공을 행한다. 또는, 최종적으로 Ar 이온에 의해 대미지층을 제거한다. 이온 밀링에 의해 표면을 클리닝하고 나서 관찰을 행해도 된다. 이들 FIB 가공의 상세에 대해서는, 「FIB 장치를 사용한 미세 가공」(무로이 미츠히로, 츠쿠바 대학 기술 보고(24): 69-72, 2004), 「FIB·이온 밀링 기법 Q&A」(히라사카 마사오, 아사쿠라 겐타로 저, 아그네 쇼후샤)를 참조한다.In the present invention, the TEM observation sample 90 is produced so as to suppress processing damage such as uneven damage of the processing surface. Specifically, the acceleration voltage at the time of FIB processing starts from 40 kV which is the maximum voltage, and finally finishes at 5 kV which is the lowest voltage in order to avoid as much damage as possible on the surface of the structure and the formation of an amorphous layer. Alternatively, the damage layer is finally removed by Ar ions. You may observe after cleaning a surface by ion milling. About the details of these FIB processing, "fine processing using a FIB apparatus" (Muroy Matsuhiro, Tsukuba University technical report (24): 69-72, 2004), "FIB ion milling technique Q & A" (Masao Hirasaka, Genta Asakura) See Agne Shofusha.

도 3a의 (a) 및 (b)는, 이상과 같이 하여 얻어진 TEM 관찰 시료(90)의 모식도이다. 도 3a의 (a), (b)에 나타낸 바와 같이, TEM 관찰 시료(90)는, 얇은 직육면체의 형상을 갖는다. 도 3a에 있어서, 종방향(L)과 수직인 두 방향에 대해, 장축 방향을 횡방향(W)(도면 중 화살표 W)으로 하고, 단축 방향을 두께 방향(T)(도면 중 화살표 T)으로 한다. 도 3a의 (a)에 나타낸 바와 같이, TEM 관찰에서는, 두께 방향(T)으로 전자선이 투과한다.(A) and (b) of FIG. 3A is a schematic diagram of the TEM observation sample 90 obtained as mentioned above. As shown to (a) and (b) of FIG. 3A, the TEM observation sample 90 has the shape of a thin rectangular parallelepiped. In FIG. 3A, the major axis direction is the horizontal direction W (arrow W in the figure) and the minor axis direction is the thickness direction T (arrow T in the drawing) with respect to two directions perpendicular to the longitudinal direction L. In FIG. do. As shown to (a) of FIG. 3A, in TEM observation, an electron beam permeate | transmits in the thickness direction T. As shown to FIG.

도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이, Ga 이온에 의한 박편화는 도면 상방으로부터 행해지기 때문에, 시료(90)는 그 상부 두께 90u보다 하부 두께 90b가 커지는 경향을 갖는다. 여기서, 상부 두께 90u라 함은, 표면(10a)측에 있어서의 시료(90)의 두께 방향(T)의 길이이다. TEM 관찰 시료(90)의 두께는, 전자선의 투과능에 영향을 미친다. 구체적으로는, 시료 두께가 지나치게 큰 경우에는, 휘도 Sa의 감도가 둔해져, 내파티클 성능과의 상관이 얻어지지 않을 우려가 있다. 시료 두께가 지나치게 작은 경우에는, 가공 시의 두께 제어가 곤란하여, TEM 관찰 시료(90) 내에서 두께 변동이 발생해 버려, 내파티클 성능과의 상관이 얻어지지 않을 우려가 있다. 본 발명에 있어서, 상부 두께 90u는 100㎚±30㎚, 더 바람직하게는 100㎚±20㎚이다.Because as shown in Fig. 3 (a), flaked by Ga ions, be done from the figures above, the sample 90 has a tendency to have a lower thickness 90 b is larger than 90 u thickness thereon. Here, the upper thickness of 90 u is the length of the thickness direction T of the sample 90 on the surface 10a side. The thickness of the TEM observation sample 90 affects the transmission ability of the electron beam. Specifically, when the sample thickness is too large, the sensitivity of luminance Sa decreases, and there is a fear that correlation with particle resistance may not be obtained. When the sample thickness is too small, it is difficult to control the thickness at the time of processing, the thickness variation may occur in the TEM observation sample 90, and there is a fear that correlation with particle resistance may not be obtained. In the present invention, the upper thickness 90 u is 100 nm ± 30 nm, more preferably 100 nm ± 20 nm.

또한, 본 발명에 있어서는 TEM 디지털 흑백 화상을 사용한 화상 해석으로부터 휘도 Sa를 산출하기 위해, TEM 관찰 시료(90)의 종방향(L)을 따르는 두께의 차(상부 두께 90u와 하부 두께 90b의 차)가 가능한 한 작아지도록 가공을 행한다. 통상, 시료는, 도 3a의 (a)에 나타낸 형태가 되고, 그 시료 높이(90h)(종방향(L)의 길이)는 10㎛ 정도, 시료 폭(90w)(횡방향(W)의 길이)은 10㎛∼수십 ㎛ 정도로 한다.Further, in order to calculate the luminance Sa from the image analysis using the TEM digital black-and-white image in the present invention, TEM observation sample (90) of the longitudinal difference of the thickness along the (L) (top thickness of 90 u and a lower thickness 90 b The processing is performed so that the difference is as small as possible. Usually, a sample becomes the form shown to Fig.3 (a), and the sample height 90h (length of the longitudinal direction L) is about 10 micrometers, and the sample width 90w (length of the horizontal direction W). ) Is about 10 µm to several tens of µm.

TEM 관찰 시료(90)의 상부 두께 90u의 확인 방법은 이하와 같다. TEM 관찰 시료(90)에 대해, 주사형 전자 현미경(SEM)을 사용하여 2차 전자 상(도 3b의 (c) 참조)을 취득하여, 당해 2차 전자 상으로부터 상부 두께 90u를 얻는다. SEM에는, 예를 들어 HITACHI 제조 S-5500을 사용한다. SEM 관찰 조건은, 배율 20만배, 가속 전압 2㎸, 스캔 시간 40초, 화상수 2560*1920픽셀로 한다. 이때, 당해 SEM 화상이 종방향(L)에 수직인 평면이 되도록 한다. 이 SEM 화상의 스케일 바를 사용하여, 상부 두께 90u를 얻는다. 이때, 상부 두께 90u는 5회의 평균값으로 한다.Check method of TEM observation sample 90, the upper thickness of 90 u are as follows. About the TEM observation sample 90, a secondary electron image (refer FIG. 3B (c)) is acquired using a scanning electron microscope (SEM), and the upper thickness 90u is obtained from this secondary electron image. For example, Hitachi S-5500 manufactured by SEM is used. SEM observation conditions are set to 200,000 times magnification, acceleration voltage of 2 mA, scan time of 40 seconds, and number of images 2560 * 1920 pixels. At this time, the SEM image is a plane perpendicular to the longitudinal direction (L). Using the scale bar of this SEM image, upper thickness 90 u is obtained. At this time, the upper thickness of 90 u is taken as the average value of five times.

상부 두께 90u의 대체적인 확인 방법을 다시 나타내면 이하와 같다. 즉, 2차 전자 상의 디지털 화상에 대해, 두께 방향(T)을 따라 휘도값을 측정하고, 휘도 라인 프로파일을 취득한다. 이때, 라인 폭을 11픽셀로 하고, 라인 폭 방향으로 11픽셀분의 휘도값의 평균값을 사용한다. 이와 같이 취득되는 휘도 라인 프로파일의 예를 도 3c의 (d)에 나타낸다. 이어서, 휘도 라인 프로파일을 1차 미분하고, 그 1차 미분의 최댓값과 최솟값을 구조물(10)의 단부로 하여, 구조물(10)의 상부 두께 90u를 얻는다(도 3c의 (e) 참조). 이때, 상부 두께 90u는, 5개의 휘도 라인 프로파일의 평균값으로 한다.An alternative checking method of the upper thickness 90 u is shown below. That is, for the digital image on the secondary electron, the luminance value is measured along the thickness direction T, and a luminance line profile is obtained. At this time, the line width is set to 11 pixels, and an average value of luminance values for 11 pixels in the line width direction is used. An example of the luminance line profile thus obtained is shown in Fig. 3C (d). Subsequently, the luminance line profile is firstly differentiated, and the maximum thickness and minimum value of the first derivative are used as the end portions of the structure 10 to obtain 90 u of the upper thickness of the structure 10 (see (e) of FIG. 3C). At this time, upper thickness 90u is made into the average value of five luminance line profiles.

본 발명에 있어서의 휘도 Sa의 산출에 있어서는, 상술한 TEM 관찰 시료(90)를 하나의 복합 구조물로부터 적어도 3개 준비한다. 적어도 3개의 TEM 관찰 시료의 준비에 대해, 도 8 및 도 9를 사용하여 더 설명한다.In calculating luminance Sa in the present invention, at least three TEM observation samples 90 described above are prepared from one composite structure. The preparation of at least three TEM observation samples is further described using FIGS. 8 and 9.

도 8 및 도 9는, 복합 구조물(100)을 반도체 제조 장치 부재(301)로서 사용한 경우의 예를 나타내는 모식도이다. 도 8에서는, 반도체 제조 장치 부재(301)에 있어서, 원기둥 형상의 기재(70)의 표면(70a)에 구조물(10)이 설치되어 있다. 도 9에서는, 반도체 제조 장치 부재(302)에 있어서, 중앙에 구멍(31)이 마련된 원기둥 형상의 기재(70)의 표면(70a)에 구조물(10)이 마련되어 있다.8 and 9 are schematic diagrams illustrating an example in which the composite structure 100 is used as the semiconductor manufacturing apparatus member 301. In FIG. 8, in the semiconductor manufacturing apparatus member 301, the structure 10 is provided on the surface 70a of the cylindrical base 70. In FIG. 9, in the semiconductor manufacturing apparatus member 302, the structure 10 is provided on the surface 70a of the columnar base material 70 in which the hole 31 is provided in the center.

반도체 제조 장치 부재(301 및 302)에 있어서, 구조물(10)의 표면(10a)은, 부식성 플라스마에 노출된다. 반도체 제조 장치 부재(301 및 302)는, 예를 들어 샤워 플레이트, 포커스 링, 윈도우, 사이트 글래스 등, 에칭 챔버의 내벽을 구성하는 부재이다. 구조물(10)이 플라스마 조사 영역(30a)과, 플라스마에 노출되지 않는 플라스마 비조사 영역(30b)을 갖는 경우, 휘도 Sa 측정용 샘플 취득 개소(40)를 플라스마 조사 영역(30a)에 대응하는 개소로 설정한다. 이때, 특히 많은 플라스마에 조사되는 영역이 있으면, 그 영역에 대응하는 구조물 표면(10a)을 샘플 취득 개소(40)로 설정함으로써, 내파티클성과 휘도 Sa의 상관성을 높일 수 있다.In the semiconductor manufacturing apparatus members 301 and 302, the surface 10a of the structure 10 is exposed to corrosive plasma. The semiconductor manufacturing apparatus members 301 and 302 are members which comprise the inner wall of an etching chamber, such as a shower plate, a focus ring, a window, a sight glass, for example. When the structure 10 has the plasma irradiation area 30a and the plasma non-irradiation area 30b which is not exposed to plasma, the location where the sample acquisition point 40 for luminance Sa measurement corresponds to the plasma irradiation area 30a Set to. At this time, especially if there is an area irradiated with many plasmas, the correlation between particle resistance and luminance Sa can be improved by setting the structure surface 10a corresponding to the area to the sample acquisition point 40.

본 발명에 있어서는, TEM 관찰 시료(90)를 제작하기 위한 휘도 Sa 측정용 샘플 취득 개소(40)를 적어도 3개로 한다. 이때, 도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 복수의 샘플 취득 개소(40)를 플라스마 조사 영역(30a) 내에 각각 균등하게 배치한다. 그것에 의해, 복합 구조물(100)의 휘도 Sa와 내파티클성의 높은 상관성을 담보할 수 있다.In the present invention, at least three sample acquisition points 40 for luminance Sa measurement for producing the TEM observation sample 90 are used. 8 and 9, the some sample acquisition location 40 is arrange | positioned evenly in the plasma irradiation area | region 30a, respectively. Thereby, high correlation between the brightness | luminance Sa and particle resistance of the composite structure 100 can be ensured.

(ⅱ): TEM 화상 G(명시야상)의 취득(Ii): Acquisition of TEM image G (clear field view)

이 공정에서는, (i)에서 얻은 적어도 3개의 TEM 관찰 시료(90) 각각에 대해, 단면을, TEM에 의해, 촬영 배율 10만배, 가속 전압 200㎸로 관찰하여, 구조물(10), 카본층(50) 및 텅스텐층(60)을 포함하는 TEM 화상 G(도 4 참조)를 취득한다. TEM 관찰 시료(90)의 단면이라 함은, 즉, 도 1에 나타낸 복합 구조물(100)의 단면이며, 더 구체적으로는 구조물(10)의 표면(10a) 근방을 포함하는 단면이다. 이때, 명시야상을 취득한다. 명시야상이라 함은, 대물 조리개에 투과파만을 통과시켜 결상시킨 상이다(「표면 분석 기술선서 투과형 전자 현미경」 일본 표면 화학회 편, 마루젠 가부시키가이샤, 평성 11년 3월 30일 발행 43∼44페이지).In this step, a cross section of each of the at least three TEM observation samples 90 obtained in (i) is observed at a magnification of 100,000 times and an acceleration voltage of 200 kV by TEM, and the structure 10 and the carbon layer ( TEM image G (refer FIG. 4) containing 50) and tungsten layer 60 is acquired. The cross section of the TEM observation sample 90 is a cross section of the composite structure 100 shown in FIG. 1, and more specifically, a cross section including the vicinity of the surface 10a of the structure 10. At this time, the bright field image is acquired. A bright field image is an image formed by passing only a transmitted wave through an object aperture ("Surface Analysis Technology Oath Transmittance Electron Microscope", Japan Surface Chemical Society, Maruzen, Japan, issued March 30, 11, 43-43). Page 44).

TEM 화상 G의 촬영에는, 예를 들어 투과형 전자 현미경(H-9500/히타치 하이테크놀러지즈 제조)을 사용한다. 가속 전압은 200㎸로 하고, 디지털 카메라(OneView Camera Model 1095/Gatan 제조)에 의해, 촬영 화소 4096×4096픽셀, 캡처 스피드 6fps, 노광 시간 2sec 이미지 캡처 모드의 설정이 익스포저 타임, 카메라 위치 보텀 마운트에서 촬영하는 조건과 동등한 조건에서 행한다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 이 화상 G의 취득에 있어서, 구조물(10), 구조물 표면(10a), 카본층(50) 및 텅스텐층(60)이 동일 시야 내에 들어가도록 한다.For the imaging of the TEM image G, for example, a transmission electron microscope (manufactured by H-9500 / Hitachi High Technologies) is used. The acceleration voltage is set at 200 Hz, and the digital camera (manufactured by OneView Camera Model 1095 / Gatan) sets the image capture mode at 4096 x 4096 pixels, capture speed 6 fps, and exposure time 2 sec at the exposure time and camera position bottom mount. It is performed on the conditions equivalent to the image | photographing conditions. As shown in FIG. 4, in the acquisition of this image G, the structure 10, the structure surface 10a, the carbon layer 50, and the tungsten layer 60 are set in the same field of view.

본 발명에 있어서는, 디지털 화상의 휘도 정보에 대한 화상 해석에 의해 휘도 Sa를 산출한다. 그 때문에, 촬영에 있어서의 포커스 정밀도는 매우 중요해진다. 따라서, 예를 들어 10만배의 TEM 화상을 취득하는 경우에는, 30만배 이상의 고배율로 포커스 조정을 한 후에, 10만배의 TEM 화상을 취득한다.In the present invention, the luminance Sa is calculated by image analysis on the luminance information of the digital image. Therefore, the focus accuracy in photography is very important. Therefore, for example, when acquiring a 100,000-fold TEM image, 100,000-fold TEM images are acquired after focus adjustment is performed at a high magnification of 300,000 times or more.

디지털 흑백 화상인 TEM 화상 G를, 도 4를 사용하여 다시 설명한다. 도 4는, TEM 화상 G(명시야상)의 모식도이며, 도면 중, 세로 길이 Gl, 가로 길이 Gw의 사각형의 부분이 TEM 화상 G이다. 도 4에 있어서, 구조물(10)의 표면(10a) 상에, 공정 (i)에서 증착된 카본층(50)과, 텅스텐층(60)에 대응하는 화상이 있다. 표면(10a)으로부터 하부의 부분이 구조물(10)에 대응한다. 또한, TEM 화상 G에서는, 카본층(50)은 백색 내지 옅은 회색이 되고, 텅스텐층(60)은 흑색이 된다.The TEM image G which is a digital black and white image is demonstrated again using FIG. 4: is a schematic diagram of TEM image G (bright field image), and the square part of vertical length Gl and horizontal length Gw is TEM image G in a figure. In FIG. 4, on the surface 10a of the structure 10, there is an image corresponding to the carbon layer 50 deposited in the step (i) and the tungsten layer 60. The lower portion from the surface 10a corresponds to the structure 10. In the TEM image G, the carbon layer 50 becomes white to light gray, and the tungsten layer 60 becomes black.

또한, 본 명세서에 있어서는, TEM 화상 G에 있어서, 구조물(10), 카본층(50), 텅스텐층(60)이 나열되는 방향, 즉 도 4에 있어서의 화살표 L에 의해 나타낸 방향을 「종방향」, 「종방향」에 대해 수직인, 도면 중 화살표 W의 방향을 「횡방향」이라고 한다. 이 종방향(L)은, 도 3a의 종방향(L)에 대응하고 있다.In the present specification, in the TEM image G, the direction in which the structure 10, the carbon layer 50, and the tungsten layer 60 are arranged, that is, the direction indicated by the arrow L in FIG. ", The direction of the arrow W in the figure perpendicular | vertical with respect to a" vertical direction "is called" lateral direction. " This longitudinal direction L corresponds to the longitudinal direction L of FIG. 3A.

본 발명에 의한 복합 구조물이 구비하는 물성·특성, 예를 들어 내파티클성은, 그 구조물의 표면 부근의 성상이 지배한다. 본 발명자들은, 구조물 표면(10a)으로부터의 종방향(L)을 따르는 영역 세로 길이 dL이 0.5㎛인 영역에 있어서의 휘도 Sa가 가장 내파티클성 등의 물성·특성에 상관되는 것을 알아냈다. 배율 10만배에서 취득되는 TEM 화상의 화상 종방향 길이 Gl 및 화상 횡방향 길이 Gw는, 카메라에 따라 다르지만, 각각 1.5㎛∼2.0㎛ 정도인 것이 일반적이다. 따라서, 본 발명에서는 10만배의 TEM 화상을 사용하여, 영역 세로 길이 dL을 0.5㎛로 하여 휘도 취득 영역 R을 설정하고, 이 휘도 취득 영역 R에 있어서의 휘도값으로부터 휘도 Sa를 정하고 있다.The physical properties and properties of the composite structure according to the present invention, for example, particle resistance, are governed by properties near the surface of the structure. The inventors found out that the luminance Sa in the region where the longitudinal length dL along the longitudinal direction L from the structure surface 10a is 0.5 µm correlates with the physical properties and characteristics such as particle resistance. The image longitudinal length Gl and the image lateral length Gw of the TEM image acquired at a magnification of 100,000 times vary depending on the camera, but are generally about 1.5 µm to 2.0 µm, respectively. Therefore, in the present invention, using a 100,000-fold TEM image, the luminance acquisition region R is set with an area vertical length dL of 0.5 µm, and the luminance Sa is determined from the luminance value in the luminance acquisition region R.

본 발명에서는, 휘도 취득 영역 R을 각 화상 G마다 설정한다. 그리고 휘도 취득 영역 R의 면적의 합계가 6.9㎛2 이상이 되도록, 적어도 3개의 TEM 관찰 시료 각각으로부터 복수의 디지털 흑백 화상을 취득한다. 이때, 각각의 TEM 관찰 시료로부터 얻는 화상 G의 수가 동일해지도록 한다. 휘도 취득 영역 R의 면적의 합계의 상세는 후술한다.In the present invention, the luminance acquisition area R is set for each image G. Then, a plurality of digital black and white images are acquired from each of at least three TEM observation samples so that the sum of the areas of the luminance acquisition regions R is 6.9 µm 2 or more. At this time, the number of images G obtained from each TEM observation sample is made equal. The detail of the sum total of the area of the luminance acquisition area | region R is mentioned later.

(ⅲ): 휘도값의 취득(Iii): Acquisition of luminance value

다음으로, 본 공정에서는, 상기 공정 (ⅱ)에 있어서 취득한 디지털 흑백 화상인 TEM 화상 G에 있어서의 「종방향」과 「횡방향」의 좌표마다, 그것에 대응하는 픽셀마다의 휘도값을 취득한다. 여기에는, 화상 G 중의 텅스텐층의 휘도값, 카본층의 휘도값도 포함된다. 도 5의 (a)는 취득한 TEM 화상 G의 일례를 나타내는 평면도이다. 도 5의 (a)의 화살표 Y가 도 3 및 도 4의 종방향(L)에 대응하고 있다. 도 5의 (a)의 화살표 X가 도 3 및 도 4의 횡방향(W)에 대응하고 있다. 도 5의 (b)는 화상 G에 있어서, 1픽셀마다의 휘도값을 화살표 Z 방향으로 3차원적으로 나타낸 도면이다.Next, in this step, the luminance value for each pixel corresponding to the &quot; longitudinal &quot; and &quot; lateral direction &quot; in the TEM image G which is the digital black and white image acquired in the step (ii) is obtained. This includes the luminance value of the tungsten layer in the image G and the luminance value of the carbon layer. FIG. 5A is a plan view illustrating an example of the acquired TEM image G. FIG. Arrow Y in FIG. 5A corresponds to the longitudinal direction L in FIGS. 3 and 4. An arrow X in FIG. 5A corresponds to the lateral direction W in FIGS. 3 and 4. FIG. 5B is a diagram showing three-dimensionally the luminance value of each pixel in the image G in the arrow Z direction.

(ⅳ): 휘도값을 보정하는 공정(Iii): Process of correcting luminance value

다음으로, 본 공정에서는, 상기 공정 (ⅲ)에 있어서 취득한 TEM 화상 G의 휘도값의 보정 조작을 행한다. 그 구체적 내용을 도 6을 사용하여 설명한다. 도 6의 (a)는, 상기 공정 (ⅲ)에 있어서 취득한 TEM 화상 G의 휘도값을, 구조물(10)의 종방향과 횡방향의 좌표에 대응하는 픽셀마다의 휘도값을 3차원적으로 나타낸 도면이다. 여기에는, 공정 (ⅲ)에 있어서의 것과 마찬가지로, 화상 G 중의 텅스텐층의 휘도값, 카본층의 휘도값도 포함된다. 본 공정에서는, 이들 픽셀마다의 휘도값을, 화상 G 중의 텅스텐층(60)의 휘도값을 0, 화상 G 중의 카본층(50)의 휘도값을 255로 하여, 구조물(10)에 대응하는 휘도값을 픽셀마다 상대적으로 보정한다. 상기한 바와 같이, TEM 화상 G에서는, 텅스텐층(60)은 흑색이 되고, 카본층(50)은 백색 내지 옅은 회색이 된다. 본 공정에서는, 이 텅스텐층의 휘도값 0과, 카본층의 휘도값 255 사이에, 구조물(10)의 픽셀마다의 휘도값을, 상대값으로서 보정하여, 정한다. 도 6의 (b)는, 보정 후의 화상 G의 휘도값을 3차원적으로 나타낸 도면이다. 도 5와 대비하면, 텅스텐층(60)은 흑색으로, 카본층(50)은 백색 내지 옅은 회색을 기준으로, 구조물(10)에 있어서의 휘도값이, 상대적으로 보정된 것을 알 수 있다.Next, in this step, a correction operation of the luminance value of the TEM image G obtained in the step (iii) is performed. The specific content is demonstrated using FIG. FIG. 6A shows three-dimensionally the luminance value of the TEM image G obtained in the step (iii), and the luminance value of each pixel corresponding to the longitudinal and transverse coordinates of the structure 10 in three dimensions. Drawing. This includes the luminance value of the tungsten layer in the image G and the luminance value of the carbon layer in the same manner as in the step (i). In this step, the luminance value for each pixel is set as the luminance value of the tungsten layer 60 in the image G as 0 and the luminance value of the carbon layer 50 in the image G as 255, corresponding to the structure 10. Correct the value relative to each pixel. As described above, in the TEM image G, the tungsten layer 60 becomes black and the carbon layer 50 becomes white to pale gray. In this step, the luminance value for each pixel of the structure 10 is corrected as a relative value between the luminance value 0 of the tungsten layer and the luminance value 255 of the carbon layer, and is determined. FIG. 6B is a diagram showing three-dimensionally the luminance value of the corrected image G. FIG. In contrast to FIG. 5, it can be seen that the tungsten layer 60 is black and the carbon layer 50 is white to light gray, and the luminance value of the structure 10 is relatively corrected.

TEM 화상 G에 있어서, 카본층(50)/텅스텐층(60)의 픽셀마다의 휘도값에는 약간의 변동이 보이는 것이 통상이다. 이 변동의 영향을 없애기 위해, 텅스텐층의 휘도값 0과, 카본층의 휘도값 255로 하는 값은 다음과 같이 하여 결정한다. 텅스텐층(60)의 휘도값에는, 화상 G에 있어서의 텅스텐층(60) 중의 휘도값의 최솟값으로부터 연속해서 작은 순으로 1만 픽셀분의 휘도값의 평균값을 사용한다. 또한, 카본층(50)의 휘도값에는, 카본층(50) 중의 휘도값의 최댓값으로부터 연속해서 큰 순서로 10만 픽셀분의 휘도값의 평균값을 사용한다. 여기서 얻어진 각각의 평균값을, 보정 전의 카본층(50)/텅스텐층(60)의 휘도값으로서 취급한다. 복수의 TEM 화상 G에 대해서도 마찬가지로 휘도값을 보정한다.In the TEM image G, it is usual to see slight fluctuations in the luminance value for each pixel of the carbon layer 50 / tungsten layer 60. In order to eliminate the influence of this fluctuation, the luminance value 0 of the tungsten layer and the luminance value 255 of the carbon layer are determined as follows. As the luminance value of the tungsten layer 60, the average value of the luminance value for 10,000 pixels is used successively from the minimum value of the luminance value in the tungsten layer 60 in the image G in order. In addition, the average value of the luminance value for 100,000 pixels is used for the luminance value of the carbon layer 50 in order of succession from the maximum value of the luminance value in the carbon layer 50 continuously. Each average value obtained here is treated as a luminance value of the carbon layer 50 / tungsten layer 60 before correction. The luminance value is similarly corrected for the plurality of TEM images G.

(v): 휘도 Sa의 산출(v): calculation of luminance Sa

본 공정에서는, 상기 공정 (ⅳ)에서 얻은 화상 G의 휘도값으로부터 휘도 Sa를 산출한다. 구체적으로는, 전술한 휘도 취득 영역 R 각각에 대해(이하, 각각의 휘도 취득 영역을 Rn이라고 표현함), 최소 이승법을 사용하여 픽셀마다의 보정 후의 휘도값의 차의 절댓값의 평균을 산출하고, 그것들의 평균을 영역 Rn의 휘도 San으로 한다. 그리고 휘도 취득 영역 R1+2+…+n의 면적의 합계가 6.9㎛2 이상이 되도록 설정된 복수의 휘도 취득 영역 Rn에 대해 산출한 휘도 San의 평균값을 구조물(10)의 휘도 Sa로 한다.In this step, the luminance Sa is calculated from the luminance value of the image G obtained in the step (iii). Specifically, for each of the above-described luminance acquisition regions R (hereinafter, each luminance acquisition region is represented by R n ), the average of the absolute values of the differences in luminance values after correction for each pixel is calculated using the least square method. Let these averages be the luminance Sa n of the region R n . And the luminance acquisition region R 1 + 2 +. The average value of the luminance Sa n computed about the some luminance acquisition area | region Rn set so that the sum total of the area of + n may be set to 6.9 micrometer <2> or more shall be the luminance Sa of the structure 10. As shown in FIG.

본 발명에 있어서, 휘도 Sa와 구조물이 구비하는 물성·특성, 예를 들어 내파티클성과의 상관 관계를 높이기 위해, 휘도 Sa를 산출하는 데 있어서, 휘도 취득 영역 R의 면적을 6.9㎛2 이상으로 한다. 이 면적을 초과하는 영역을 기초로 휘도 Sa를 정함으로써, 구조물(10)에 있어서, 그 한정된 영역에서 물성·특성의 변동이 발생할 가능성이 있는 경우에도, 휘도 Sa와 물성 등과의 상관 관계를 정확·적정하게 나타낼 수 있다.In the present invention, in order to increase the correlation between the properties Sa and the properties of the structure, for example, the particle resistance, the area of the brightness acquisition area R is set to 6.9 µm 2 or more. . By determining the luminance Sa based on the area exceeding this area, even if there is a possibility that a change in the physical properties and characteristics may occur in the limited area in the structure 10, the correlation between the luminance Sa and the physical properties is accurately corrected. It can be represented properly.

하나의 TEM 관찰 시료(90)의 크기는, 구조물(10)의 표면 면적, 즉 플라스마 조사 면적에 비해 매우 작다. 한편, 구조물에 부여되는 물성·특성, 예를 들어 내파티클성은, 원칙적으로 구조물 표면 전체에 요구된다. 이 점에서, 본 발명에 있어서는, 휘도 취득 영역 R의 합계 면적 6.9㎛2 이상이 요구되고, 또한 구조물(10)로부터 적어도 3개의 TEM 관찰 시료가 제작된다. 즉 본 발명에 있어서는, 구조물 표면 전체의 정보를 가능한 한 망라하도록, 복수의 TEM 관찰 시료가 구조물 표면으로부터 균등하게 취득되어 있다. 또한, 적어도 3개 이상의 TEM 관찰 시료의 취득에 있어서는, 구조물 표면 전체의 정보가 망라되도록 배려가 이루어질 필요가 있다.The size of one TEM observation sample 90 is very small compared to the surface area of the structure 10, that is, the plasma irradiation area. On the other hand, physical properties and properties imparted to the structure, for example, particle resistance, are required in principle on the entire surface of the structure. In this regard, in the present invention, a total area of 6.9 µm 2 or more of the luminance acquisition region R is required, and at least three TEM observation samples are produced from the structure 10. That is, in the present invention, a plurality of TEM observation samples are evenly obtained from the surface of the structure so that the information on the entire structure surface is covered as much as possible. In addition, when acquiring at least 3 or more TEM observation samples, consideration needs to be made so that the information on the entire structure surface is covered.

휘도 Sa는 구조물이 구비하는 물성·특성, 예를 들어 내파티클성과 상관된다. 따라서, 본 발명에 따르면, 구조물의 휘도 Sa를 산출함으로써, 구조물의 실제의 내파티클성의 평가 대신에, 그 사용 전에, 구조물의 내파티클성 등의 성능을 파악할 수 있다.Luminance Sa correlates with physical properties and properties of the structure, for example, particle resistance. Therefore, according to the present invention, instead of evaluating the actual particle resistance of the structure, by calculating the luminance Sa of the structure, it is possible to grasp the performance such as the particle resistance of the structure before use thereof.

휘도 Sa의 산출의 공정을, 휘도 취득 영역 R의 면적에 관한 설명을 중심으로 더욱 상세하게 설명한다.The process of calculating the luminance Sa will be described in more detail with reference to the description of the area of the luminance acquisition region R. FIG.

휘도 Sa와 내파티클성의 상관성을 높이기 위해, 본 발명에 있어서는, 화상 G에 있어서의 휘도 취득 영역 R을, 그 합계 면적이 6.9㎛2 이상이 되도록 설정한다. 구체적으로는, 적어도 3개의 TEM 관찰 시료로부터 복수(n개)의 화상 Gn을 취득하고, 각각의 화상에 대해 영역 Rn을 설정한다. 그리고 각 화상 Gn의 휘도 San의 평균값을, 구조물의 휘도 Sa로 한다.In order to improve the correlation between the luminance Sa and the particle resistance, in the present invention, the luminance acquisition region R in the image G is set so that the total area thereof is 6.9 µm 2 or more. Specifically, a plurality (n) images G n are obtained from at least three TEM observation samples, and an area R n is set for each image. The average value of the luminance Sa n of each image G n is taken as the luminance Sa of the structure.

도 4, 도 6의 (a) 및 도 7a의 (a)∼(b)를 참조하여, 하나의 화상 G1로부터 휘도 Sa1을 산출하는 방법에 대해 설명한다.4, with reference to (a) ~ (b) (a) and Figure 7a of Figure 6, the description will be made as to how to calculate the intensity Sa 1 from one of the image G 1.

도 4 및 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이, 하나의 화상 G1에 대해, 영역 R1을 설정한다. 하나의 영역 R1에 있어서, 영역 세로 길이 dL을 0.5㎛로 한다. 이것은, 전술한 바와 같이, 구조물의 표면 부근의 성상이 구조물의 물성·특성, 예를 들어 내파티클성에 가장 상관이 있다고 생각되기 때문이다. 또한, 영역 R1에 있어서의 횡방향(W)의 영역 가로 길이 dW로서, 화상 G에 있어서 가장 길어지도록 설정한다. 일례로서, 배율 10만배에 있어서는, 영역 가로 길이 dW는 1.5㎛∼2.0㎛ 정도이다. 즉, 배율 10만배로 촬영한 하나의 TEM 화상 G1에 대해 설정 가능한 영역 R1 면적은 0.75∼1.0㎛2가 된다.As it is shown in (a) of Fig. 4 and 6, for a single image G 1, and sets the region R 1. In one region R 1 , the region length dL is 0.5 μm. This is because, as described above, the properties near the surface of the structure are most correlated with the physical properties and properties of the structure, for example, particle resistance. Further, as the area of the transverse width of dW (W) in the region R 1, it is set to be the longest in the image G. As an example, at a magnification of 100,000 times, the area length dW is about 1.5 µm to 2.0 µm. That is, a single TEM image G configurable region R 1 for the first area up to 10 million times magnification is the 0.75~1.0㎛ 2.

따라서, 이 예에 있어서, 휘도 취득 영역 Rn의 합계 면적을 6.9㎛2로 하기 위해 필요한 화상 G의 수는 7∼9매가 된다. 한편, 전술한 바와 같이, 본 발명에서는, TEM 관찰 시료(90)를 적어도 3개 준비하고, 각각의 TEM 관찰 시료(90)로부터 동일 수의 TEM 화상 G를 취득한다. 따라서, 이 예에서는, 하나의 TEM 관찰 시료(90)에 대해 3매의 화상 G를 취득한다. 하나의 TEM 관찰 시료(90)로부터 복수의 TEM 화상 Gn을 취득하는 경우, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 복수의 화상 Gn이 횡방향(W)에 있어서 연속되도록 취득한다. 또한, 복수 매의 화상 Gn의 크기(화상 종방향 길이 Gl, 화상 횡방향 길이 Gw)는, 각각 대략 동일하게 한다. 그것에 의해, 예를 들어 관찰자간의 측정 변동의 영향을 작게 할 수 있어, 휘도 Sa와 내파티클성의 상관을 더 높일 수 있다.Therefore, in this example, the number of images G required to set the total area of the luminance acquisition region R n to 6.9 µm 2 is 7 to 9 sheets. As described above, in the present invention, at least three TEM observation samples 90 are prepared, and the same number of TEM images G are obtained from the respective TEM observation samples 90. Therefore, in this example, three images G are acquired for one TEM observation sample 90. When acquiring a plurality of TEM images G n from a TEM observation sample (90), and acquires a plurality of images Ido G n, as shown in 3b so that continuous in the lateral direction (W). In addition, the size of the image G n of the plurality of (image longitudinal length Gl, image Gw lateral length), and are each substantially the same. Thereby, for example, the influence of the measurement variation between observers can be made small, and the correlation between luminance Sa and particle resistance can be improved further.

본 발명자들이, 구조물 표면(10a)으로부터 0.5㎛의 영역에 있어서의 휘도 Sa가 가장 구조물의 물성·특성, 예를 들어 내파티클성과 상관되는 것을 알아낸 것은 상기한 바와 같다. 그 때문에, 휘도 Sa를 산출할 때의 영역 R에 있어서, 영역 세로 길이 dL을 0.5㎛로 하고 있다. 또한, 공정 (i)에 있어서, 도 3에 의해 설명한 바와 같이, 구조물(10)의 표면(10a) 방향으로부터 가공하기 때문에, 가공 정밀도를 높인 경우라도, TEM 관찰 시료(90)의 시료 상부 두께 90u보다 시료 하부 두께 90b가 큰 테이퍼형 형상이 된다. 따라서, 구조물(10)의 표면(10a)으로부터의 깊이가 커질수록, 전자 빔이 투과하기 어려워져, 휘도값의 감도가 둔해진다. 즉, 화상 G에 있어서, 표면(10a)측에 비해 깊이 방향으로 감에 따라 화상이 전체적으로 어두운, 즉 거무스름한 화상이 된다. 따라서, 시료 두께의 영향을 충분히 작게 하기 위해서는, 영역 세로 길이 dL을 0.5㎛로 할 필요가 있다.The inventors have found out that the luminance Sa in the region of 0.5 占 퐉 from the structure surface 10a correlates most with the physical properties and properties of the structure, for example, particle resistance. Therefore, in the region R at the time of calculating the luminance Sa, the region vertical length dL is 0.5 μm. In addition, in the step (i), as described with reference to FIG. 3, since the processing is performed from the surface 10a direction of the structure 10, even when the processing accuracy is increased, the sample upper thickness 90 of the TEM observation sample 90 is obtained. It is lower than the sample thickness 90 u b is the larger tapered shape. Therefore, the greater the depth from the surface 10a of the structure 10, the more difficult the electron beam is to penetrate, and the less sensitive the luminance value is. That is, in the image G, as the depth is moved toward the depth than the surface 10a side, the image becomes an overall dark, ie darkish image. Therefore, in order to make the influence of a sample thickness small enough, it is necessary to make area length dL into 0.5 micrometer.

휘도 취득 영역 R을 설정할 때, 영역 세로 길이 dL은, 구조물(10)의 표면(10a) 근방을 기점으로 설정한다. TEM 화상 G에 있어서, 표면(10a)과, 카본층(50) 사이에 간극이 관찰되는 경우에는, 이것을 피하여 영역 R을 설정할 필요가 있다. 「표면(10a) 근방」이라 함은, 표면(10a)으로부터 5∼50㎚ 정도의 범위를 가리킨다. 구체적인 설정의 상세는, 후기 실시예를 참조로 행할 수 있다.When setting the brightness | luminance acquisition area | region R, the area | region vertical length dL sets the vicinity of the surface 10a of the structure 10 as a starting point. In the TEM image G, when a gap is observed between the surface 10a and the carbon layer 50, it is necessary to avoid this and set the region R. The "near surface 10a" points out the range of about 5-50 nm from surface 10a. The detail of a specific setting can be made with reference to a later Example.

이상의 공정 (ⅲ)∼(ⅳ)에 있어서의 처리는, 화상 해석 소프트웨어에 있어서 연속 또한 일괄하여 행할 수 있다. 그러한 소프트웨어로서는, WinROOF2015(미타니 상사(三谷商事)로부터 입수 가능)를 사용할 수 있다.The processes in the above steps (i) to (v) can be performed continuously and collectively in the image analysis software. As such software, WinROOF2015 (available from Mitani Corporation) can be used.

또한, 본 발명에 의한 복합 구조물의 구조물이 구비하는 휘도 Sa는 작으면 작을수록 바람직하다고 생각되지만, 사실상의 제조에 있어서의 한계치가 존재하는 것도 당업자에게는 명백하다. 이러한 제조상의 한계가 본 발명에 있어서는 휘도 Sa의 하한값이 되기 때문에, 하한값이 구체적으로 특정되어 있지 않은 것은, 제3 양태에 의한 본 발명을 불명료하게 하는 것은 아니다. 이 점은, 이하의 제4 양태에 있어서도 마찬가지이다.The smaller the luminance Sa of the structure of the composite structure according to the present invention is, the smaller it is considered to be preferable. However, it is apparent to those skilled in the art that there is a limit in practical production. Since such a manufacturing limit becomes a lower limit of luminance Sa in this invention, it is not obscuring this invention by a 3rd aspect that a lower limit is not specifically specified. This point is the same also in the following 4th aspect.

본 발명의 제4 양태Fourth aspect of the present invention

본 발명의 제4 양태에 있어서는, 본 발명의 제3 양태와 마찬가지로 휘도 Sa를 지표로 하지만, 제1 양태에 있어서의 휘도 Sa를 얻는 방법에 있어서의 공정 (ⅳ), 즉 휘도값을 보정하는 공정에 있어서, 노이즈 성분을 제거하는 공정이 부가된 것을 특징으로 한다. 따라서, 그 노이즈 성분을 제거하는 공정 이외의 본 명세서에 있어서의 제3 양태의 설명은 제4 발명의 설명이 된다.In the fourth aspect of the present invention, similarly to the third aspect of the present invention, the luminance Sa is used as an index, but the process (i) in the method of obtaining the luminance Sa in the first aspect, that is, the process of correcting the luminance value The method is characterized in that a step of removing a noise component is added. Therefore, description of the 3rd aspect in this specification other than the process of removing the noise component becomes a description of 4th invention.

그리고 본 발명의 제4 양태에 의한 복합 구조물은,And the composite structure according to the fourth aspect of the present invention,

기재와, 상기 기재 상에 설치되고, 표면을 갖는 구조물을 포함하는 복합 구조물이며,A composite structure comprising a substrate and a structure installed on the substrate and having a surface,

상기 구조물이 다결정 세라믹스를 포함하여 이루어지고,The structure comprises polycrystalline ceramics,

이하의 방법으로부터 산출되는 휘도 Sa값이 10 이하인 것을 특징으로 하는, 복합 구조물:A composite structure, characterized in that the luminance Sa value calculated from the following method is 10 or less:

상기 휘도 Sa를 얻는 방법이,The method of obtaining the luminance Sa,

(i) 상기 구조물의 투과형 전자 현미경(TEM) 관찰 시료를 준비하는 공정과,(i) preparing a transmission electron microscope (TEM) observation sample of the structure;

(ⅱ) 상기 TEM 관찰 시료의 명시야상의 디지털 흑백 화상을 취득하는 공정과,(Ii) acquiring a digital black and white image of a bright field of the TEM observation sample;

(ⅲ) 상기 디지털 흑백 화상 중의 1픽셀마다의 색 데이터를 계조의 수치로 나타낸 휘도값을 취득하는 공정과,(Iii) acquiring a luminance value representing color data for each pixel in the digital monochrome image as a numerical value of gradation;

(ⅳ) 상기 휘도값을 보정하는 공정과,(Iii) correcting the luminance value;

(v) 상기 보정 후의 휘도값을 사용하여 휘도 Sa를 산출하는 공정을(v) calculating a luminance Sa using the luminance value after the correction;

구비하여 이루어지고,Made up,

상기 공정 (i)에 있어서,In the step (i),

상기 TEM 관찰 시료는, 상기 구조물로부터, 적어도 3개 준비되는 것이고,At least three said TEM observation samples are prepared from the said structure,

상기 적어도 3개의 TEM 관찰 시료 각각은, 집속 이온 빔법(FIB법)을 사용하여, 가공 대미지를 억제하여 제작되는 것이고,Each of the at least three TEM observation samples is produced by suppressing processing damage using a focused ion beam method (FIB method),

상기 FIB 가공 시에, 구조물의 표면에는 대전 방지 및 시료 보호를 위한 카본층 및 텅스텐층이 마련되고,In the FIB processing, the surface of the structure is provided with a carbon layer and a tungsten layer for antistatic and sample protection,

상기 FIB 가공 방향을 종방향으로 하였을 때, 상기 종방향에 대해 수직인 평면에 있어서의, 구조물 표면의 단축 방향의 길이인 시료 상부 두께는 100±30㎚이며,When the FIB machining direction is in the longitudinal direction, the sample upper thickness, which is the length in the short axis direction of the structure surface, in a plane perpendicular to the longitudinal direction, is 100 ± 30 nm,

상기 공정 (ⅱ)에 있어서,In the step (ii),

상기 디지털 흑백 화상은 상기 적어도 3개의 TEM 관찰 시료 각각에 대해 취득되는 것이고,The digital black and white image is acquired for each of the at least three TEM observation samples,

상기 디지털 흑백 화상 각각은, 투과형 전자 현미경(TEM)을 사용하여, 배율 10만배, 가속 전압 200㎸로, 상기 구조물, 상기 카본층 및 상기 텅스텐층을 포함하고 있고,Each of the digital black and white images includes the structure, the carbon layer, and the tungsten layer at a magnification of 100,000 times and an acceleration voltage of 200 kV using a transmission electron microscope (TEM).

상기 디지털 흑백 화상 각각에 있어서, 상기 구조물의 상기 표면으로부터 상기 종방향으로 0.5㎛를 영역 세로 길이로 하는 휘도 취득 영역을 설정하고,In each of the digital black-and-white images, a luminance acquisition area having an area length of 0.5 μm in the longitudinal direction is set from the surface of the structure,

이 휘도 취득 영역의 면적의 합계가 6.9㎛2 이상이 되도록, 상기 적어도 3개의 TEM 관찰 시료 각각으로부터 복수의 상기 디지털 흑백 화상을 취득하는 것이며,The plurality of digital black and white images are acquired from each of the at least three TEM observation samples so that the sum of the areas of the luminance acquisition area is 6.9 µm 2 or more.

상기 공정 (ⅳ)에 있어서,In the above step (iii),

상기 휘도값에 대해, 상기 카본층의 휘도값을 255, 상기 텅스텐층의 휘도값을 0으로 하여 상대적으로 보정하여 보정 후의 휘도값을 취득하고,The luminance value of the carbon layer is corrected relative to the luminance value of the carbon layer to 255 and the tungsten layer to zero, so that the corrected luminance value is obtained.

상기 휘도값을 보정한 상기 디지털 흑백 화상에 대해, 저역 통과 필터를 사용한 노이즈 제거를 행하는 것이며, 상기 저역 통과 필터를 사용한 노이즈 제거에 있어서의 컷오프 주파수(cut-off frequency)가 1/(10픽셀)이고,Noise reduction using a low pass filter is performed on the digital black and white image in which the luminance value is corrected, and a cut-off frequency in noise removal using the low pass filter is 1 / (10 pixels). ego,

상기 공정 (v)에 있어서,In the step (v),

상기 휘도 취득 영역 각각에 대해, 최소 이승법을 사용하여 상기 픽셀마다의 상기 보정 후의 휘도값의 차의 절댓값의 평균을 산출하고, 그것들의 평균을 휘도 Sa로 하는 것을 특징으로 하는 것이다.For each of the luminance acquisition regions, an average of absolute values of the difference of the luminance values after the correction for each pixel is calculated using the least square method, and the average thereof is referred to as luminance Sa.

또한, 본 발명에 의한 평가 방법은,In addition, the evaluation method according to the present invention,

다결정 세라믹스를 포함하고, 표면을 갖는 구조물의 미세 구조의 평가 방법이며,It is a method for evaluating the microstructure of a structure including a polycrystalline ceramics and having a surface,

(i) 상기 구조물의 투과형 전자 현미경(TEM) 관찰 시료를 준비하는 공정과,(i) preparing a transmission electron microscope (TEM) observation sample of the structure;

(ⅱ) 상기 TEM 관찰 시료의 명시야상의 디지털 흑백 화상을 취득하는 공정과,(Ii) acquiring a digital black and white image of a bright field of the TEM observation sample;

(ⅲ) 상기 디지털 흑백 화상 중의 1픽셀마다의 색 데이터를 계조의 수치로 나타낸 휘도값을 취득하는 공정과,(Iii) acquiring a luminance value representing color data for each pixel in the digital monochrome image as a numerical value of gradation;

(ⅳ) 상기 휘도값을 보정하는 공정과,(Iii) correcting the luminance value;

(v) 상기 보정 후의 휘도값을 사용하여 휘도 Sa를 산출하는 공정을(v) calculating a luminance Sa using the luminance value after the correction;

구비하여 이루어지고,Made up,

상기 공정 (i)에 있어서,In the step (i),

상기 TEM 관찰 시료는, 상기 구조물로부터, 적어도 3개 준비되는 것이고,At least three said TEM observation samples are prepared from the said structure,

상기 적어도 3개의 TEM 관찰 시료 각각은, 집속 이온 빔법(FIB법)을 사용하여, 가공 대미지를 억제하여 제작되는 것이고,Each of the at least three TEM observation samples is produced by suppressing processing damage using a focused ion beam method (FIB method),

상기 FIB 가공 시에, 구조물의 표면에는 대전 방지 및 시료 보호를 위한 카본층 및 텅스텐층이 마련되고,In the FIB processing, the surface of the structure is provided with a carbon layer and a tungsten layer for antistatic and sample protection,

상기 FIB 가공 방향을 종방향으로 하였을 때, 상기 종방향에 대해 수직인 평면에 있어서의, 구조물 표면의 단축 방향의 길이인 시료 상부 두께는 100±30㎚이며,When the FIB machining direction is in the longitudinal direction, the sample upper thickness, which is the length in the short axis direction of the structure surface, in a plane perpendicular to the longitudinal direction, is 100 ± 30 nm,

상기 공정 (ⅱ)에 있어서,In the step (ii),

상기 디지털 흑백 화상은 상기 적어도 3개의 TEM 관찰 시료 각각에 대해 취득되는 것이고,The digital black and white image is acquired for each of the at least three TEM observation samples,

상기 디지털 흑백 화상 각각은, 투과형 전자 현미경(TEM)을 사용하여, 배율 10만배, 가속 전압 200㎸로, 상기 구조물, 상기 카본층 및 상기 텅스텐층을 포함하고 있고,Each of the digital black and white images includes the structure, the carbon layer, and the tungsten layer at a magnification of 100,000 times and an acceleration voltage of 200 kV using a transmission electron microscope (TEM).

상기 디지털 흑백 화상 각각에 있어서, 상기 구조물의 상기 표면으로부터 상기 종방향으로 0.5㎛를 영역 세로 길이로 하는 휘도 취득 영역을 설정하고,In each of the digital black-and-white images, a luminance acquisition area having an area length of 0.5 μm in the longitudinal direction is set from the surface of the structure,

이 휘도 취득 영역의 면적의 합계가 6.9㎛2 이상이 되도록, 상기 적어도 3개의 TEM 관찰 시료 각각으로부터 복수의 상기 디지털 흑백 화상을 취득하는 것이며,The plurality of digital black and white images are acquired from each of the at least three TEM observation samples so that the sum of the areas of the luminance acquisition area is 6.9 µm 2 or more.

상기 공정 (ⅳ)에 있어서,In the above step (iii),

상기 휘도값에 대해, 상기 카본층의 휘도값을 255, 상기 텅스텐층의 휘도값을 0으로 하여 상대적으로 보정하여 보정 후의 휘도값을 취득하고,The luminance value of the carbon layer is corrected relative to the luminance value of the carbon layer to 255 and the tungsten layer to zero, so that the corrected luminance value is obtained.

상기 휘도값을 보정한 상기 디지털 흑백 화상에 대해, 저역 통과 필터를 사용한 노이즈 제거를 행하는 것이며, 상기 저역 통과 필터를 사용한 노이즈 제거에 있어서의 컷오프 주파수(cut-off frequency)가 1/(10픽셀)이고,Noise reduction using a low pass filter is performed on the digital black and white image in which the luminance value is corrected, and a cut-off frequency in noise removal using the low pass filter is 1 / (10 pixels). ego,

상기 공정 (v)에 있어서, 상기 휘도 취득 영역 각각에 대해, 최소 이승법을 사용하여 상기 픽셀마다의 상기 보정 후의 휘도값의 차의 절댓값의 평균을 산출하고, 그것들의 평균을 휘도 Sa로 하는 것을 특징으로 하는 것이다.In the above step (v), for each of the luminance acquisition regions, an average of absolute values of the difference of the luminance values after the correction for each pixel is calculated using the least square method, and the average of them is the luminance Sa. It is characterized by.

이와 같이, 제4 양태에 의한 복합 구조물은, 휘도 Sa가 10 이하인 것을 특징으로 하는 것이며, 바람직하게는 5 이하이다.Thus, the composite structure according to the fourth aspect is characterized in that the luminance Sa is 10 or less, preferably 5 or less.

본 발명의 제4 양태에 있어서는, 본 발명의 제3 양태에 있어서의 것과 마찬가지로 휘도 Sa를 구하기 위해, 공정 (i), 즉 구조물의 투과형 전자 현미경(TEM) 관찰 시료를 준비하는 공정과, 공정 (ⅱ), 즉 TEM 관찰 시료의 명시야상의 디지털 흑백 화상을 준비하는 공정과, 그리고 공정 (ⅲ), 즉 디지털 흑백 화상 중의 1픽셀마다의 색 데이터를 계조의 수치로 나타낸 휘도값을 취득하는 공정이 행해진다. 그리고 또한, 공정 (ⅳ)에 있어서, 휘도 Sa가, 보다 정확·적정하게 구조물의 미세 구조를 나타내는 것이 되도록, 필요에 따라서 화상에 있어서의 노이즈 성분을 제거하는 공정이 행해진다. TEM 화상 G에는, 높은 주파수 성분을 갖는 노이즈가 포함되어 있고, 이것을 이 부가 공정에 있어서, 필터에 의해 제거한다. 본 양태에서는 화상 G에 대해, 저역 통과 필터(LPF, low-pass filter)를 사용하여 노이즈 제거를 행한다. 화상 처리에 있어서의 노이즈 제거의 상세에 대해서는, 「화상 처리 - 그 기초부터 응용까지 제2판」(오자키 히로시·다니구치 게이지 저, 교리츠슛판 가부시키가이샤)을 참조한다.In the fourth aspect of the present invention, the step (i), that is, the step of preparing a transmission electron microscope (TEM) observation sample of the structure, in order to determine the luminance Sa as in the third aspect of the present invention, and the step ( Ii), i.e., preparing a digital monochrome image on the bright field of the TEM observation sample; and (b) obtaining the luminance value representing the color data for each pixel of the digital monochrome image in grayscale values. Is done. In addition, in the step (iii), a step of removing the noise component in the image is performed as necessary so that the luminance Sa more accurately and appropriately represents the fine structure of the structure. The TEM image G contains noise having a high frequency component, which is removed by a filter in this addition step. In this embodiment, noise is removed from the image G using a low-pass filter (LPF). For details of the noise removal in image processing, refer to "Image processing-the 2nd edition from the foundation to application" (Ozaki Hiroshi-Taniguchi Gauge, Kyoritsu Shot Co., Ltd.).

본 양태에서는, 저역 통과 필터를 사용한 노이즈 제거에 있어서의 컷오프 주파수(cut-off frequency)를 1/(10픽셀)로 한다. 즉, 컷오프 주기를 10픽셀로 한다. 예를 들어, 화상 처리 소프트웨어로서 WinROOF2015를 사용한 경우, 노이즈 제거 커맨드를 사용하여 컷오프 주파수를 설정한다.In this aspect, the cut-off frequency in noise reduction using a low pass filter is set to 1 / (10 pixels). In other words, the cutoff period is 10 pixels. For example, when WinROOF2015 is used as the image processing software, the cutoff frequency is set using the noise cancel command.

도 7b의 (c), (d)는, 휘도값 보정 후의 화상 G인 도 7a의 (a), (b)에 대해, 컷오프 주파수 1/(10픽셀)로서 저역 통과 필터를 사용한 노이즈 제거를 행한 화상의 예이다. 노이즈 제거를 행함으로써, TEM 화상 G의 포커스 정밀도 등의 영향을 배제할 수 있어, 구조물이 구비하는 물성·특성, 예를 들어 내파티클성과 휘도 Sa의 상관을 높일 수 있다.7B and 7D show noise removal using a low pass filter as cutoff frequency 1 / (10 pixels) for FIGS. 7A and 7B which are images G after luminance value correction. It is an example of an image. By removing the noise, influences such as the focus accuracy of the TEM image G can be eliminated, and the correlation between the physical properties and properties of the structure, for example, particle resistance and luminance Sa, can be enhanced.

본 발명의 제4 양태에 있어서는, 이와 같이 하여 얻어진 보정 후의 휘도값을 사용하여 휘도 Sa를 산출하는 공정 (v)가 그 후에 행해진다. 이 공정 (v)도 본 발명의 제3 양태와 마찬가지의 것으로 되어도 된다.In the 4th aspect of this invention, the process (v) of calculating luminance Sa using the luminance value after correction obtained in this way is performed after that. This process (v) may also be the same as that of the 3rd aspect of this invention.

본 발명의 제5 양태5th aspect of this invention

본 발명의 제5 양태에 있어서는, 본 발명의 제1 내지 제4 양태와는 달리, 그 대상을 Y(이트륨 원소)와 O(산소 원소)를 포함하는 구조물로 한정하면서, 또한 구조물의 미세 구조는 굴절률을 지표로 하여 표현된다. 즉, 본 발명자들은, 예를 들어 반도체 제조 장치 등의 부식성 플라스마 환경에 노출되는 상황에서 사용되는 Y(이트륨 원소)와 O(산소 원소)를 포함하는 구조물을 구비한 복합 구조물에 있어서, 파티클의 영향을 매우 작게 하는 데 성공하였다. 그리고 굴절률을 지표로서 사용함으로써 극히 높은 레벨로 내파티클 성능을 평가할 수 있는 것을 알아냈다.In the fifth aspect of the present invention, unlike the first to fourth aspects of the present invention, the object is limited to a structure containing Y (yttrium element) and O (oxygen element), and the microstructure of the structure is The refractive index is expressed as an index. That is, the present inventors, for example, in the composite structure having a structure containing Y (yttrium element) and O (oxygen element) used in a situation exposed to a corrosive plasma environment such as a semiconductor manufacturing apparatus, the effect of particles Succeeded in making it very small. And it was found that the particle resistance performance can be evaluated at an extremely high level by using the refractive index as an index.

본 발명의 제5 양태에 의한 복합 구조물은,The composite structure according to the fifth aspect of the present invention,

기재와, 상기 기재 상에 설치되고, 표면을 갖는 구조물을 포함하는 복합 구조물이며,A composite structure comprising a substrate and a structure installed on the substrate and having a surface,

상기 구조물이 Y(이트륨 원소)와 O(산소 원소)를 포함하는 다결정 세라믹스를 포함하고,The structure comprises polycrystalline ceramics comprising Y (elemental yttrium) and O (elemental oxygen),

파장 400㎚∼550㎚에 있어서의 굴절률이 1.92보다 크고,The refractive index in the wavelength 400nm-550nm is larger than 1.92,

상기 굴절률은, 현미 분광 막후계를 사용하여, 반사 분광법에 의해 산출되는 것이고,The refractive index is calculated by reflection spectroscopy using a microscopic spectrophotometer,

측정 조건으로서, 측정 스폿 사이즈 10㎛, 상기 기재 표면 및 상기 복합 구조물 표면의 평균 표면 조도 Ra≤0.1㎛, 상기 구조물의 두께≤1㎛, 측정 파장 범위 360∼1100㎚이고,As measurement conditions, measurement spot size is 10 micrometers, the average surface roughness Ra≤0.1micrometer of the said substrate surface and the said composite structure surface, the thickness of the said structure≤1micrometer, the measurement wavelength range 360-1100nm,

해석 조건으로서, 해석 파장 범위 360∼1100㎚, 최적화법 및 최소 이승법을 사용하는 것이다.As analysis conditions, the analysis wavelength range 360-1100 nm, the optimization method, and the least square method are used.

또한, 본 발명의 제5의 다른 일 양태에 의한 복합 구조물은,Moreover, the composite structure by 5th another aspect of this invention is

기재와, 상기 기재 상에 설치되고, 표면을 갖는 구조물을 포함하는 복합 구조물이며,A composite structure comprising a substrate and a structure installed on the substrate and having a surface,

상기 구조물이 Y(이트륨 원소)와 O(산소 원소)를 포함하는 다결정 세라믹스를 포함하여 이루어지고,The structure comprises polycrystalline ceramics comprising Y (elemental yttrium) and O (elemental oxygen),

그 굴절률은, 파장 400㎚에 있어서 1.99 이상, 파장 500㎚에 있어서 1.96 이상, 파장 600㎚에 있어서 1.94 이상, 파장 700㎚에 있어서 1.93 이상, 파장 800㎚ 이상에 있어서 1.92 이상 중 적어도 어느 것을 만족시키고,The refractive index satisfies at least one of 1.99 or more at a wavelength of 400 nm, 1.96 or more at a wavelength of 500 nm, 1.94 or more at a wavelength of 600 nm, 1.93 or more at a wavelength of 700 nm, and 1.92 or more at a wavelength of 800 nm or more. ,

상기 굴절률은, 현미 분광 막후계를 사용하여, 반사 분광법에 의해 산출되는 것이고,The refractive index is calculated by reflection spectroscopy using a microscopic spectrophotometer,

측정 조건으로서, 측정 스폿 사이즈 10㎛, 상기 기재 표면 및 상기 복합 구조물 표면의 평균 표면 조도 Ra≤0.1㎛, 상기 구조물의 두께≤1㎛, 측정 파장 범위 360∼1100㎚이고,As measurement conditions, measurement spot size is 10 micrometers, the average surface roughness Ra≤0.1micrometer of the said substrate surface and the said composite structure surface, the thickness of the said structure≤1micrometer, the measurement wavelength range 360-1100nm,

해석 조건으로서, 해석 파장 범위 360∼1100㎚, 최적화법 및 최소 이승법을 사용하는 것이다.As analysis conditions, the analysis wavelength range 360-1100 nm, the optimization method, and the least square method are used.

일반적으로, Y2O3의 평균 굴절률은 1.92이다(일본 화학회 편 「화학 편람」, 마루젠(1962), p919, 「세라믹 화학」p220, 표 8-24, 사단법인 일본 세라믹스 협회 1994년 9월 30일 개정판 등). 또한, 일본 화학회지 1979, (8), p.1106∼1108(비특허문헌 1)에는 투명한 판상 시료인 산화이트륨 소결체의 광학 특성으로서, 굴절률과 반사율을 개시한다(도 20 참조). 이에 비해, 본 발명의 제5 양태에 의한 복합 구조물은, 예를 들어 파장 400∼550㎚에 있어서의 굴절률이 1.92보다 크다. 혹은, 파장 400㎚에 있어서 1.99 이상, 파장 500㎚에 있어서 1.96 이상, 파장 600㎚에 있어서 1.94 이상, 파장 700㎚에 있어서 1.93 이상, 파장 800㎚ 이상에 있어서 1.92 이상 중 적어도 어느 것을 만족시킨다.In general, the average refractive index of Y 2 O 3 is 1.92 (Japanese Chemical Society edition "Chemical Handbook", Maruzen (1962), p919, "Ceramic Chemistry" p220, Table 8-24, Japan Ceramics Association, 1994 9) 30/30 revision, etc.) In addition, Japanese Chemical Society 1979, (8), p. 1106 to 1108 (Non-Patent Document 1) discloses refractive index and reflectance as optical characteristics of a yttrium sintered compact that is a transparent plate-like sample (see FIG. 20). In contrast, in the composite structure according to the fifth aspect of the present invention, the refractive index at a wavelength of 400 to 550 nm is larger than 1.92, for example. Alternatively, at least one of 1.99 or more at a wavelength of 400 nm, 1.96 or more at a wavelength of 500 nm, 1.94 or more at a wavelength of 600 nm, 1.93 or more at a wavelength of 700 nm, and 1.92 or more at a wavelength of 800 nm or more are satisfied.

제5 양태에 있어서, 복합 구조물의 기본 구조는, 제1 내지 제4 양태에 의한 복합 구조물과 마찬가지이지만, 단, 도 1에 있어서의 기본 구조에 있어서, 구조물(10)은, Y(이트륨 원소)와 O(산소 원소)를 포함하는 다결정 세라믹스(이후, 경우에 따라 「Y-O 화합물」이라고 함)를 포함하여 이루어진다. 그리고 복합 구조물이 구비하는 구조물(10)은, 소정의 굴절률을 나타낸다.In the fifth aspect, the basic structure of the composite structure is the same as that of the composite structure according to the first to fourth aspects, except that in the basic structure in FIG. 1, the structure 10 is Y (yttrium element). And polycrystalline ceramics (hereinafter referred to as "YO compound" in some cases) containing O (oxygen element). The structure 10 included in the composite structure exhibits a predetermined refractive index.

따라서, 제5 양태에 의한 복합 구조물이 구비하는 Y(이트륨 원소)와 O(산소 원소)를 포함하는 구조물(10)은, 이른바 Y-O 화합물 코팅이다. Y-O 화합물 코팅을 실시함으로써, 기재(70)에 다양한 물성·특성을 부여할 수 있다. 또한, 본 양태에 있어서도, 세라믹 구조물과 세라믹 코팅은, 특별히 정하지 않는 한, 동일한 의미로 사용한다.Therefore, the structure 10 containing Y (yttrium element) and O (oxygen element) which the composite structure which concerns on 5th aspect is equipped is what is called Y-O compound coating. By coating the Y-O compound, various physical properties and characteristics can be imparted to the substrate 70. In addition, also in this aspect, a ceramic structure and a ceramic coating are used by the same meaning unless there is particular notice.

하나의 바람직한 양태에 의하면, 구조물(10)은 Y-O 화합물을 포함하는 다결정 세라믹스를 주성분으로 하고, Y-O 화합물을 바람직하게는 50% 초과, 보다 바람직하게는 70% 이상, 더욱 바람직하게는 90% 이상, 95% 이상 포함한다. 가장 바람직하게는, 구조물(10)은, Y-O 화합물로 이루어진다.According to one preferred embodiment, the structure 10 is composed mainly of polycrystalline ceramics containing the YO compound, preferably greater than 50%, more preferably at least 70%, even more preferably at least 90%, of the YO compound, It contains 95% or more. Most preferably, structure 10 consists of a Y—O compound.

본 양태에 있어서, Y-O 화합물이라 함은, 예를 들어 이트륨의 산화물이다. 예를 들어, Y2O3, YαOβ(비화학양론적 조성)를 들 수 있다. Y 원소, O 원소 이외에, 다른 원소를 포함하고 있어도 된다. 예를 들어, F 원소, Cl 원소, Br 원소 중 적어도 어느 것을 더 포함하는 Y-O 화합물을 들 수 있다. 구조물(10)은, 예를 들어 Y2O3을 주성분으로 한다. Y2O3의 함유량은, 70% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 더 바람직하게는 95% 이상이다. 가장 바람직하게는, 구조물(10)은, 100% Y2O3으로 이루어진다.In this embodiment, a YO compound is an oxide of yttrium, for example. For example, Y 2 O 3 , Y α O β (non-stoichiometric composition) may be mentioned. In addition to the Y element and the O element, other elements may be included. For example, the YO compound containing at least any one of F element, Cl element, and Br element is mentioned. The structure 10 contains, for example, Y 2 O 3 as a main component. The content of Y 2 O 3 is, to more than 70%, preferably at least 90%, more preferably at least 95%. Most preferably, the structure 10 consists of 100% Y 2 O 3 .

제5 양태에 있어서의 굴절률Refractive Index in Fifth Aspect

굴절률의 측정은, 현미 분광 막후계(예를 들어, 오츠카 덴시 제조 OPTM-F2, FE-37S)를 사용하여, 반사 분광법에 의해 산출함으로써 행해져도 된다. 측정 조건으로서, 측정 스폿 사이즈 10㎛, 측정 파장 범위 360∼1100㎚로 한다. 또한, 해석 조건으로서, 해석 파장 범위 360∼1100㎚로 하고, 최적화법 및 최소 이승법을 사용한다.The measurement of the refractive index may be performed by calculating by reflectance spectroscopy using a microscopic spectrophotometer (for example, Otsuka Denshi OPTM-F2, FE-37S). As measurement conditions, it is set as the measurement spot size of 10 micrometers, and the measurement wavelength range 360-1100 nm. In addition, as analysis conditions, it is set as the analysis wavelength range 360-1100 nm, and the optimization method and the least square method are used.

본 발명의 제5 양태에 의한 복합 구조물에 있어서, 파장 400㎚∼550㎚에 있어서의 굴절률이 1.92보다 크고, 바람직하게는 400㎚∼600㎚에 있어서의 굴절률이 1.92보다 크고, 더욱 바람직하게는 400㎚∼800㎚에 있어서의 굴절률이 1.92보다 크다. 또한, 본 발명의 제5 양태에 의한 복합 구조물에 있어서, 굴절률은, 파장 400㎚에 있어서 1.99 이상, 파장 500㎚에 있어서 1.96 이상, 파장 600㎚에 있어서 1.94 이상, 파장 700㎚에 있어서 1.93 이상, 파장 800㎚ 이상에 있어서 1.92 이상 중 적어도 어느 것을 만족시킨다. 본 발명자들은, Y-O 화합물을 포함하는 복합 구조물에 있어서, 굴절률을 상술한 바와 같이 높게 하는 신규 구조물을 새롭게 알아냈다. 그리고 의외의 것은, 굴절률이 매우 높은 Y-O 화합물을 포함하는 복합 구조물에서는, 내파티클성이 매우 우수한 것을 알아내어, 본 발명에 상도한 것이다. 본 발명의 하나의 바람직한 양태에 있어서는, 굴절률의 상한은 2.20이다.In the composite structure according to the fifth aspect of the present invention, the refractive index at wavelength 400nm to 550nm is larger than 1.92, preferably the refractive index at 400nm to 600nm is larger than 1.92, more preferably 400 The refractive index in nm-800 nm is larger than 1.92. In the composite structure according to the fifth aspect of the present invention, the refractive index is 1.99 or more at a wavelength of 400 nm, 1.96 or more at a wavelength of 500 nm, 1.94 or more at a wavelength of 600 nm, 1.93 or more at a wavelength of 700 nm, At least one of 1.92 or more is satisfied in wavelength 800nm or more. The present inventors newly found a novel structure in which the refractive index is increased as described above in the composite structure containing the Y-O compound. And surprisingly, in a composite structure containing a Y-O compound having a very high refractive index, it was found that the particle resistance was very excellent, and it was thus disclosed in the present invention. In one preferred embodiment of the present invention, the upper limit of the refractive index is 2.20.

복합 구조물의 조제 방법Method of preparation of composite structure

본 발명에 의한 복합 구조물은, 상기한 제1 내지 제5 양태의 지표를 구비하는 것을 실현할 수 있는 한, 합목적적인 다양한 제조 방법에 의해 제조되어도 된다. 본 발명의 하나의 양태에 의하면, 본 발명에 의한 복합 구조물은, 기재 상에 구조물을, 에어로졸 디포지션법(AD법)에 의해 형성함으로써, 바람직하게 제조할 수 있다. 본 발명의 하나의 바람직한 양태에 의하면, 본 발명에 의한 복합 구조물의 구조물은, AD법에 의해 실현할 수 있다. AD법이라 함은, 세라믹스 등의 취성 재료의 미립자와 가스가 혼합된 에어로졸을 기재의 표면에 분사하여 고속으로 미립자를 기재에 충돌시키고, 이 충돌에 의해 미립자를 분쇄 또는 변형시켜 기재 상에 구조물(세라믹 코팅)을 형성시키는 방법이다.The composite structure according to the present invention may be produced by various purposeful manufacturing methods as long as it can realize that the above-described indicators of the first to fifth aspects can be realized. According to one aspect of the present invention, the composite structure according to the present invention can be preferably produced by forming a structure on a substrate by the aerosol deposition method (AD method). According to one preferred aspect of the present invention, the structure of the composite structure according to the present invention can be realized by the AD method. In the AD method, an aerosol mixed with fine particles of a brittle material such as ceramics and a gas is sprayed onto the surface of a substrate to collide with the substrate at high speed, and the particles are pulverized or deformed by the collision to form a structure on the substrate ( Ceramic coating).

AD법을 실시하는 장치Device which enforces AD method

본 발명의 제1 내지 제5 양태에 의한 복합 구조물을 제조하는 AD법에 사용하는 장치는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 도 10에 나타낸 기본적 구성을 구비한다. 즉, AD법에 사용하는 장치(19)는, 챔버(14)와, 에어로졸 공급부(13)와, 가스 공급부(11)와, 배기부(18)와, 배관(12)에 의해 구성된다. 챔버(14)의 내부에는, 기재(70)를 배치하는 스테이지(16)와, 구동부(17)와, 노즐(15)이 배치된다. 구동부(17)에 의해 스테이지(16)에 배치된 기재(70)와 노즐(15)의 위치를 상대적으로 바꿀 수 있다. 이때, 노즐(15)과 기재(70) 사이의 거리를 일정하게 해도 되고, 가변으로 해도 된다. 이 예에서는, 구동부(17)는 스테이지(16)를 구동시키는 양태를 나타내고 있지만, 구동부(17)가 노즐(15)을 구동시켜도 된다. 구동 방향은, 예를 들어 XYZθ 방향이다.Although the apparatus used for the AD method of manufacturing the composite structure by the 1st-5th aspect of this invention is not specifically limited, It has the basic structure shown in FIG. That is, the apparatus 19 used for AD method is comprised by the chamber 14, the aerosol supply part 13, the gas supply part 11, the exhaust part 18, and the piping 12. As shown in FIG. In the chamber 14, the stage 16 on which the substrate 70 is disposed, the driving unit 17, and the nozzle 15 are disposed. The position of the base material 70 and the nozzle 15 arrange | positioned at the stage 16 by the drive part 17 can be changed relatively. At this time, the distance between the nozzle 15 and the base material 70 may be constant or may be variable. In this example, the drive unit 17 shows an aspect of driving the stage 16, but the drive unit 17 may drive the nozzle 15. The driving direction is, for example, the XYZθ direction.

도 10의 장치에 있어서, 에어로졸 공급부(13)는, 배관(12)에 의해 가스 공급부(11)와 접속된다. 에어로졸 공급부(13)에서는, 원료 미립자와 가스가 혼합된 에어로졸을, 배관(12)을 통해 노즐(15)에 공급한다. 장치(19)는, 원료 미립자를 공급하는 분체 공급부(도시 생략)를 더 구비한다. 분체 공급부는 에어로졸 공급부(13) 내에 배치되어도 되고, 에어로졸 공급부(13)와는 별도로 배치되어도 된다. 또한, 에어로졸 공급부(13)와는 별도로, 원료 미립자와 가스를 혼합하는 에어로졸 형성부를 구비하고 있어도 된다. 노즐(15)로부터 분사되는 미립자의 양이 일정해지도록, 에어로졸 공급부(13)로부터의 공급량을 제어함으로써, 균질한 구조물을 얻을 수 있다.In the apparatus of FIG. 10, the aerosol supply unit 13 is connected to the gas supply unit 11 by a pipe 12. In the aerosol supply unit 13, an aerosol in which raw material fine particles and a gas are mixed is supplied to the nozzle 15 through a pipe 12. The apparatus 19 is further provided with the powder supply part (not shown) which supplies a raw material fine particle. The powder supply unit may be disposed in the aerosol supply unit 13 or may be disposed separately from the aerosol supply unit 13. In addition to the aerosol supply unit 13, an aerosol forming unit for mixing the raw material fine particles and the gas may be provided. A homogeneous structure can be obtained by controlling the supply amount from the aerosol supply unit 13 so that the amount of the fine particles injected from the nozzle 15 is constant.

가스 공급부(11)는, 질소 가스, 헬륨 가스, 아르곤 가스, 공기 등을 공급한다. 공급되는 가스가 공기인 경우, 예를 들어 수분이나 유분 등의 불순물이 적은 압축 공기를 사용하거나, 공기로부터 불순물을 제거하는 공기 처리부를 더 설치하는 것이 바람직하다.The gas supply part 11 supplies nitrogen gas, helium gas, argon gas, air, etc. When the gas supplied is air, it is preferable to use compressed air with few impurities, such as moisture and oil, or to provide the air processing part which removes impurities from air.

다음으로, AD법에 사용하는 장치(19)의 동작에 대해 설명한다. 챔버(14) 내의 스테이지(16)에 기재를 배치한 상태에서, 진공 펌프 등의 배기부(18)에 의해, 챔버(14) 내를 대기압 이하, 구체적으로는 수백 ㎩ 정도로 감압한다. 한편, 에어로졸 공급부(13)의 내압을 챔버(14)의 내압보다 높게 설정한다. 에어로졸 공급부(13)의 내압은, 예를 들어 수백∼수만 ㎩이다. 분체 공급부를 대기압으로 해도 된다. 챔버(14)와 에어로졸 공급부(13)의 차압 등에 의해, 노즐(15)로부터의 원료 입자의 분사 속도가 아음속∼초음속(50∼500m/s)의 영역이 되도록, 에어로졸 중의 미립자를 가속시킨다. 분사 속도는, 가스 공급부(11)로부터 공급되는 가스의 유속, 가스종, 노즐(15)의 형상, 배관(12)의 길이나 내경, 배기부(18)의 배기량 등에 의해 적절하게 제어된다. 예를 들어, 노즐(15)로서, 라발 노즐 등의 초음속 노즐을 사용할 수도 있다. 노즐(15)로부터 고속으로 분사된 에어로졸 중의 미립자는, 기재에 충돌하고, 분쇄 또는 변형되어 기재 상에 구조물로서 퇴적된다. 기재와 노즐(15)의 상대적인 위치를 바꿈으로써, 소정 면적을 갖는 구조물을 기재 상에 구비한 복합 구조물이 형성된다. 챔버 내 압력, 가스 유량 등의 구체적인 제조 조건은, 개개의 장치의 조합에 따라 변화되는 것이며, 이들 조건은 본 발명의 구조물을 형성 가능한 범위에 있어서 적절하게 조정될 수 있다.Next, operation | movement of the apparatus 19 used for AD method is demonstrated. In the state where the base material is arranged in the stage 16 in the chamber 14, the inside of the chamber 14 is reduced by atmospheric pressure, specifically several hundred kPa by the exhaust part 18, such as a vacuum pump. On the other hand, the internal pressure of the aerosol supply part 13 is set higher than the internal pressure of the chamber 14. The internal pressure of the aerosol supply part 13 is for example several hundreds to tens of thousands kPa. You may make a powder supply part atmospheric pressure. By the differential pressure between the chamber 14 and the aerosol supply unit 13, the fine particles in the aerosol are accelerated so that the injection speed of the raw material particles from the nozzle 15 is in the subsonic to supersonic speed (50 to 500 m / s) range. The injection speed is appropriately controlled by the flow rate of the gas supplied from the gas supply part 11, the gas type, the shape of the nozzle 15, the length and the inner diameter of the pipe 12, the displacement of the exhaust part 18, and the like. For example, as the nozzle 15, supersonic nozzles, such as a Laval nozzle, can also be used. Particulates in the aerosol ejected at high speed from the nozzle 15 impinge on the substrate, pulverize or deform, and are deposited as structures on the substrate. By changing the relative positions of the substrate and the nozzle 15, a composite structure having a structure having a predetermined area on the substrate is formed. Specific manufacturing conditions, such as a pressure in a chamber, gas flow volume, etc. change with combination of individual apparatus, These conditions can be adjusted suitably in the range which can form the structure of this invention.

또한, 노즐(15)로부터 분사되기 전에, 미립자의 응집을 풀기 위한 해쇄부(도시 생략)를 설치해도 된다. 해쇄부에 있어서의 해쇄 방법은, 후술하는 미립자의 기재에의 충돌 형태를 충족시키는 한, 임의의 방법을 선택할 수 있다. 예를 들어, 진동, 충돌 등의 기계적 해쇄, 정전기, 플라스마 조사, 분급 등 공지의 방법을 들 수 있다.In addition, before discharging from the nozzle 15, a disintegrating unit (not shown) for dissolving the fine particles may be provided. The disintegration method in a disintegration part can select arbitrary methods, as long as it satisfy | fills the form of collision to the base material of the microparticles mentioned later. For example, well-known methods, such as mechanical disintegration, such as a vibration and a collision, static electricity, plasma irradiation, classification, are mentioned.

본 발명에 의한 복합 구조물은, 이상 외에도, 다음과 같은 용도에 있어서 바람직하게 사용된다. 즉, 전기 자동차, 터치 패널, LED, 태양 전지, 치과 임플란트, 인공위성의 미러 등의 항공 우주 산업용 코팅, 미끄럼 이동 부재, 화학 플랜트 등에 있어서의 내 부식 코팅, 전고체 전지, 서멀 배리어 코팅, 고굴절률 용도, 예를 들어 광학 렌즈, 광학 미러, 광학 소자, 보석 장식품 등의 용도에 있어서 바람직하게 사용된다.In addition to the above, the composite structure according to the present invention is preferably used in the following uses. That is, aerospace coatings such as electric vehicles, touch panels, LEDs, solar cells, dental implants, satellite mirrors, sliding members, chemical plants, etc., corrosion-resistant coatings, all-solid-state batteries, thermal barrier coatings, high refractive index applications For example, it is used suitably in uses, such as an optical lens, an optical mirror, an optical element, a jewelry ornament.

[실시예]EXAMPLE

본 발명을 이하의 실시예에 의해 더 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Although this invention is further demonstrated by the following Example, this invention is not limited to these Examples.

1. 샘플 제작1. Sample making

1-1 원료 입자1-1 Raw Particles

원료 입자로서, 산화이트륨, 이트륨옥시불화물, 이트륨불화물, 산화알루미늄 분체 및 산화지르코늄 분체를 준비하였다. 각종 분체의 평균 입경 및 입자 상태는, 표 1에 나타내는 바와 같았다.As raw material particles, yttrium oxide, yttrium oxyfluoride, yttrium fluoride, aluminum oxide powder and zirconium oxide powder were prepared. Average particle diameters and particle states of various powders were as shown in Table 1.

1-2 샘플의 제막Production of 1-2 samples

상기 원료 입자 및 표 1에 나타내는 기재를 사용하여, 샘플 a∼d, f∼n의 복합 구조물을 제작하였다. 샘플 e로서 이온 플레이팅법에 의해 제작된 시판되고 있는 샘플을 사용하고, 그 밖의 샘플에 대해서는 에어로졸 디포지션법에 의해 제작하였다.Using the said raw material particle and the base material shown in Table 1, the composite structure of the samples a-d and f-n was produced. As sample e, a commercially available sample produced by the ion plating method was used, and other samples were produced by the aerosol deposition method.

AD법에 사용한 장치의 기본 구조는, 도 10에 나타내는 장치와 마찬가지의 것으로 하였다. 각 샘플의 원료 입자, 기재, 가스종, 가스 유량은 표 1에 나타내는 바와 같이 하고, 노즐로부터의 분사 속도는 150m/s 이상이었다. 또한, 구조물의 형성 두께는 모두 5㎛ 전후로 하였다. 구조물의 형성은 실온(20℃ 전후)에서 행하였다.The basic structure of the apparatus used for AD method was the same as that of the apparatus shown in FIG. The raw material particles, the base material, the gas species, and the gas flow rate of each sample were as shown in Table 1, and the injection speed from the nozzle was 150 m / s or more. In addition, the formation thickness of the structure was all about 5 micrometers. Formation of the structure was performed at room temperature (around 20 ° C).

2. 구조물의 캐릭터리제이션(그것의 1)2. Characterization of the structure (1 of it)

2-1 평균 결정자 사이즈2-1 Average Determinant Size

샘플 e 및 샘플 c에 대해, 배율 40만배로 촬영한 TEM 화상으로부터 평균 결정자 사이즈를 산출하였다. 구체적으로는, 배율 40만배로 취득한 화상을 사용하여, 결정자 15개의 원형 근사에 의한 평균값으로부터 평균 결정자 사이즈를 산출하였다.For sample e and sample c, the average crystallite size was calculated from a TEM image taken at a magnification of 400,000 times. Specifically, the average crystallite size was calculated from an average value obtained by circular approximation of 15 crystallites using an image acquired at a magnification of 400,000 times.

AD법으로 제작한 샘플 c에 대해, TEM 화상에 의해 산출된 평균 결정자 사이즈는 9㎚였다.For sample c produced by the AD method, the average crystallite size calculated by the TEM image was 9 nm.

이온 플레이팅에 의해 제작한 샘플 e에서는, TEM 화상에 의해 산출된 평균 결정자 사이즈는 1㎚였다.In sample e produced by ion plating, the average crystallite size calculated by the TEM image was 1 nm.

2-2 기공률 측정2-2 Porosity Measurement

샘플 a∼h에 대해, 주사형 전자 현미경(SEM)에 의해 취득한 화상을 사용하여, 화상 해석 소프트웨어 WinRoof2015를 사용한 화상 해석으로부터 기공률을 산출하였다. 배율은 5000배∼2만배로 하였다. 이 기공률의 측정은, 종래부터 구조물의 치밀도의 평가 방법으로서 사용되고 있는 것이다.The porosity was computed from image analysis using image analysis software WinRoof2015 using the image acquired with the scanning electron microscope (SEM) about the samples a-h. The magnification was 5000 to 20,000 times. The measurement of this porosity is conventionally used as a method of evaluating the density of a structure.

그 결과, 샘플 a∼h에서는 모두, 기공률은 0.01% 이하였다. 샘플 a, c, e, f 및 g의 SEM 화상은, 각각 도 12a 내지 12d에 나타내는 바와 같았다. 후술하는 바와 같이, 내파티클성이 상이한 이들 샘플에 대해, 종래부터 실시되고 있는 기공률의 측정으로는, 샘플의 구조의 차이를 특정할 수는 없었다.As a result, in all the samples a-h, the porosity was 0.01% or less. SEM images of samples a, c, e, f and g were as shown in Figs. 12A to 12D, respectively. As will be described later, the difference in the structure of the sample could not be specified by the measurement of the porosity conventionally performed for these samples having different particle resistance.

3. 구조물의 캐릭터리제이션(그것의 2)3. Characterization of the structure (2 of it)

3-1. D-SIMS법에 의한 수소량 측정3-1. Hydrogen content measurement by D-SIMS method

수소량 측정용 시료로서, 이하의 방법을 사용하여 제작하였다. 먼저, 샘플 a∼c, f, i∼k, m 및 n을 각각 2개 준비하였다. 샘플 사이즈는, 3㎜×3㎜, 두께 3㎜의 것으로 하였다. 샘플 각각에 대해, 하나를 표준 시료로 하고, 다른 하나를 측정용 시료로 하였다. 각각의 시료에 대해, 구조물(10)의 표면(10a)을, 연마 등에 의해, 2차원의 평균 표면 조도 Ra를 0.01㎛로 하였다. 다음으로, 각각의 시료에 대해, 실온 20-25℃, 습도 60%±10%, 대기압의 상태에서 24시간 이상 방치하고 나서 D-SIMS에 의해 수소량을 측정하였다.As a sample for hydrogen amount measurement, it produced using the following method. First, two samples a to c, f, i to k, m and n were prepared. The sample size was made into 3 mm x 3 mm and thickness 3 mm. For each sample, one was used as a standard sample and the other was used as a sample for measurement. For each sample, the surface 10a of the structure 10 was polished or the like to obtain a two-dimensional average surface roughness Ra of 0.01 µm. Next, about each sample, after leaving for 24 hours or more in the state of room temperature 20-25 degreeC, humidity 60% +/- 10%, and atmospheric pressure, the amount of hydrogen was measured by D-SIMS.

2차 이온 질량 분석법 : Dynamic-Secondary Ion Mass Spectrometry(D-SIMS법)에 의한 수소량의 측정은, 장치로서, CAMECA 제조 IMF-7f를 사용하여 행하였다.Secondary Ion Mass Spectrometry: The amount of hydrogen was measured by Dynamic-Secondary Ion Mass Spectrometry (D-SIMS method) as an apparatus using IMF-7f manufactured by CAMECA.

표준 시료의 제작은 다음과 같이 하였다. 평가 시료와, 평가 시료와 동등한 매트릭스 성분을 가진 시료인 평가 시료용 표준 시료와, Si 단결정과, Si 단결정용 표준 시료를 준비하였다. 2개 준비한 각 샘플에 대해, 하나를 평가용 시료, 다른 하나를 평가 시료용 표준 시료로 하였다. 평가 시료용 표준 시료라 함은, 평가 시료와 동등한 매트릭스 성분을 가진 시료에 대해, 중수소를 주입한 것이다. 이때 동시에 Si 단결정에도 중수소를 주입하고, 평가 시료용 표준 시료와 Si 단결정에 동등한 중수소를 주입하였다. 그 후, Si 단결정용 표준 시료를 사용하여 상기 Si 단결정에 주입된 중수소량을 동정하였다. 평가 시료용 표준 시료에 대해, 2차 이온 질량 분석법(D-SIMS법)을 사용하여 중수소와 구성 원소의 2차 이온 강도를 산출하고, 상간 감도 계수를 산출하였다. 평가 시료용 표준 시료로부터 산출한 상간 감도 계수를 사용하여, 평가 시료의 수소량을 산출하였다. 그 밖에 대해서는 ISO 18114_"Determining relative sensitivity factors from ion-implanted reference materials"(International Organization for Standardization, Geneva, 2003)를 적절하게 참고로 하였다.The preparation of the standard sample was as follows. The evaluation sample, the standard sample for evaluation samples which is a sample which has a matrix component equivalent to an evaluation sample, Si single crystal, and the standard sample for Si single crystal were prepared. About each sample prepared two, one was made into the evaluation sample and the other was made into the standard sample for evaluation samples. The standard sample for the evaluation sample is the injection of deuterium into a sample having a matrix component equivalent to that of the evaluation sample. At this time, deuterium was also injected into Si single crystal, and deuterium equivalent to the standard sample for evaluation sample and Si single crystal was injected. Then, the amount of deuterium injected into the said Si single crystal was identified using the standard sample for Si single crystal. About the standard sample for evaluation samples, secondary ion intensity of deuterium and a structural element was computed using the secondary ion mass spectrometry (D-SIMS method), and the sensitivity coefficient between phases was computed. The amount of hydrogen in the evaluation sample was calculated using the phase sensitivity coefficient calculated from the standard sample for evaluation sample. In other cases, ISO 18114_ "Determining relative sensitivity factors from ion-implanted reference materials" (International Organization for Standardization, Geneva, 2003) was appropriately referred to.

측정용 시료 및 표준 시료 각각의 구조물 표면에, 도전성 백금(Pt)을 증착하였다. D-SIMS의 측정 조건으로서, 1차 이온종에는 세슘(Cs) 이온을 사용하였다. 1차 가속 전압을 15.0㎸, 검출 영역을 8㎛φ로 하고, 측정 깊이는, 500㎚, 2㎛, 5㎛의 3 수준으로 하였다.Conductive platinum (Pt) was deposited on the structure surface of each of the measurement sample and the standard sample. As measurement conditions of D-SIMS, cesium (Cs) ions were used for the primary ion species. The primary acceleration voltage was 15.0 kV, the detection area was 8 µm phi, and the measurement depth was set to three levels of 500 nm, 2 µm and 5 µm.

얻어진 단위 체적당 수소 원자수(atoms/㎤)는, 후기하는 표 2에 나타내는 바와 같았다.The number of hydrogen atoms (atoms / cm 3) per unit volume obtained was as shown in Table 2 described later.

3-2. RBS-HFS법 및 p-RBS법에 의한 수소량의 측정3-2. Measurement of the amount of hydrogen by RBS-HFS method and p-RBS method

먼저, 샘플 a, c, f 및 j에 대해, 구조물(10)의 표면(10a)을 연마하여, 2차원의 평균 표면 조도 Ra를 0.01㎛로 하였다. 다음으로, 시료를 실온 20-25℃, 습도 60%±10%, 대기압의 상태에서 24시간 이상 방치하고, 그 후에 수소량(수소 원자 농도)을 측정하였다.First, the surface 10a of the structure 10 was polished with respect to samples a, c, f, and j, and two-dimensional average surface roughness Ra was made into 0.01 micrometer. Next, the sample was allowed to stand at room temperature 20-25 ° C., humidity 60% ± 10%, and atmospheric pressure for 24 hours or longer, and then the amount of hydrogen (hydrogen atom concentration) was measured.

수소량의 측정은, RBS-HFS와, p-RBS를 조합하여 행하였다. 장치로서, National Electrostatics Corporation사 제조 Pelletron 3SDH를 사용하였다.The amount of hydrogen was measured by combining RBS-HFS and p-RBS. As an apparatus, Pelletron 3SDH manufactured by National Electrostatics Corporation was used.

RBS-HFS법의 측정 조건은 다음과 같이 하였다.The measurement conditions of the RBS-HFS method were as follows.

입사 이온 : 4He+ Incident Ion: 4He +

입사 에너지 : 2300KeV, 입사각 : 75°, 산란각 : 160°, 반동각 : 30°Incident energy: 2300KeV, Incidence angle: 75 °, Scattering angle: 160 °, Recoil angle: 30 °

시료 전류 : 2nA, 빔 직경 : 1.5㎜φ, 조사량 : 8μCSample current: 2 nA, beam diameter: 1.5 mmφ, irradiation amount: 8 μC

면내 회전 : 없음In-plane rotation: none

p-RBS법의 측정 조건은 다음과 같이 하였다.The measurement conditions of the p-RBS method were as follows.

입사 이온 : 수소 이온(H+)Incident ions: hydrogen ions (H + )

입사 에너지 : 1740KeV, 입사각 : 0°, 산란각 : 160°, 반동각 : 없음Incident energy: 1740KeV, Incident angle: 0 °, Scattering angle: 160 °, Recoil angle: None

시료 전류 : 1nA, 빔 직경 : 3㎜φ, 조사량 : 19μCSample current: 1 nA, beam diameter: 3 mmφ, irradiation amount: 19 μC

면내 회전 : 없음In-plane rotation: none

얻어진 수소 원자 농도는 후기하는 표 2에 나타내는 바와 같았다.The obtained hydrogen atom concentration was as showing in Table 2 mentioned later.

3-3-1. TEM 관찰용 샘플의 제작3-3-1. Preparation of TEM Observation Samples

샘플 a∼n에 대해, TEM 관찰 시료를 집속 이온 빔법(FIB법, Focused Ion Beam)에 의해 제작하였다. 먼저, 각 샘플을 절단하였다. 그리고 각 샘플의 구조물 표면에 대해 FIB 가공을 행하였다. 먼저, 각 샘플의 구조물 표면에, 카본층(50)을 증착하였다. 카본층의 증착의 목표 두께를 300㎚ 정도로 하였다.For the samples a to n, TEM observation samples were prepared by a focused ion beam method (FIB method, Focused Ion Beam). First, each sample was cut. And the FIB process was performed about the structure surface of each sample. First, the carbon layer 50 was deposited on the structure surface of each sample. The target thickness of vapor deposition of a carbon layer was about 300 nm.

카본층 증착 후에, FIB 장치를 사용하여 각 샘플을 박편화하였다. 먼저, 카본층을 위로 하여, 박편화할 부위의 주변에 Ga 이온 빔을 조사하여, 카본층과 함께 각 샘플의 구조물의 일부를 잘라냈다. 잘라낸 구조물을, FIB 픽업법에 의해, 텅스텐 데포지션 기능을 이용하여 FIB용 TEM 시료대에 고정하였다. 이어서, 카본층(50) 위이며, 또한 TEM 관찰용으로 박편화할 부위에, 텅스텐 데포지션 처리에 의해 텅스텐층을 형성하였다. 텅스텐층의 목표 두께는, 500∼600㎚로 하였다. 그리고 각 샘플의 구조물을 Ga 이온으로 박편화 부위에 있어서 양면으로부터 깎아, TEM 관찰 시료를 제작하였다. 이때의 TEM 관찰 시료의 목표 두께를 100㎚로 하였다. FIB 가공 시의 가속 전압은 최대 전압인 40㎸로부터 시작하여, 마지막에는 최저 전압인 5㎸로 마무리 가공을 행하였다. 이와 같이 하여 각 3개의 TEM 관찰 시료를 얻었다.After carbon layer deposition, each sample was sliced using a FIB device. First, a Ga ion beam was irradiated to the periphery of the site | part to be flaky with the carbon layer up, and a part of the structure of each sample was cut out with the carbon layer. The cut out structure was fixed to the TEM sample stage for FIB by using the tungsten deposition function by the FIB pickup method. Next, a tungsten layer was formed on the carbon layer 50 by the tungsten deposition process on the portion to be flared for TEM observation. The target thickness of the tungsten layer was 500-600 nm. And the structure of each sample was carved from both surfaces in the flaky part with Ga ion, and the TEM observation sample was produced. The target thickness of the TEM observation sample at this time was 100 nm. Acceleration voltage at the time of FIB processing started from 40 kV which is the maximum voltage, and was finally finished to 5 kV which is the lowest voltage. In this way, each of three TEM observation samples was obtained.

다음으로, TEM 관찰 시료(90)의 상부 두께 90u를 확인하였다. TEM 관찰 시료, 주사형 전자 현미경(SEM)을 사용하여 2차 전자 상을 취득하여, 당해 2차 전자 상으로부터 상부 두께 90u를 얻었다. SEM에는, HITACHI 제조 S-5500을 사용하였다. SEM 관찰 조건은, 배율 20만배, 가속 전압 2㎸, 스캔 시간 40초, 화상 수 2560*1920픽셀로 하였다. 이 SEM 화상의 스케일 바를 사용하여, 5회의 평균으로부터 각 TEM 관찰 시료의 상부 두께 90u를 얻었다. 각 샘플의 상부 두께 90u를 표 1에 나타낸다. 샘플 상부 두께 90u가 100±30㎚를 초과하여 큰 경우에는, 휘도 Sa가 작고, 샘플 상부 두께 90u가 100±30㎚를 초과하여 작은 경우에는, 휘도 Sa가 커지는 경향이 있다. 샘플 g에 대해서는, 샘플 상부 두께가 138㎚로 규정 범위보다 커, 즉 휘도 Sa가 본래보다 작을 것이라고 생각되지만, 그래도 본 발명의 범위 밖인 것이 확인되었다.Next, the upper thickness 90 u of the TEM observation sample 90 was confirmed. The secondary electron image was acquired using the TEM observation sample and a scanning electron microscope (SEM), and the upper thickness 90u was obtained from the said secondary electron image. HITACHI S-5500 was used for SEM. SEM observation conditions were made into the magnification 200,000 times, the acceleration voltage 2 mA, the scan time 40 second, and the number of images 2560 * 1920 pixels. Using the scale bar of this SEM image, the upper thickness 90 u of each TEM observation sample was obtained from the average of 5 times. The upper thickness 90 u of each sample is shown in Table 1. When the sample upper thickness 90 u is larger than 100 ± 30 nm, the luminance Sa is small, and when the sample upper thickness 90 u is smaller than 100 ± 30 nm, the luminance Sa tends to be large. As for sample g, it is thought that the sample upper thickness is 138 nm, which is larger than the prescribed range, that is, the luminance Sa is smaller than the original, but it is confirmed that it is still outside the scope of the present invention.

3-3-2. TEM 명시야상의 촬영3-3-2. TEM bright field shooting

FIB 가공에 의해 얻은 샘플 a∼n에 대해, TEM에 의한 명시야상의 촬영을 행하였다. 투과형 전자 현미경 H-9500(히타치 하이테크놀러지즈 제조)을 사용하여, 가속 전압은 200㎸, 관찰 배율은 10만배, 디지털/카메라(OneView Camera Model 1095/Gatan 제조)에 의해, 촬영 화소 4096×4096픽셀, 캡처 스피드 6fps, 노광 시간 2sec, 이미지 캡처 모드의 설정이 익스포저 타임, 카메라 위치 보텀 마운트에서 촬영하였다. 샘플 작성 시에 증착한 카본층 및 텅스텐층이 동일 시야 내에 포함되도록 TEM 디지털 흑백 화상을 취득하였다.The samples a-n obtained by FIB processing were photographed on the bright field by TEM. Using transmission electron microscope H-9500 (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation), acceleration voltage is 200 Hz, observation magnification is 100,000 times, and shooting pixel is 4096 * 4096 pixel by digital camera (manufactured by OneView Camera Model 1095 / Gatan) , Capture speed of 6fps, exposure time of 2sec, and setting of image capture mode were captured in exposure time, camera position bottom mount. TEM digital black-and-white image was acquired so that the carbon layer and tungsten layer which were deposited at the time of sample preparation may be included in the same visual field.

도 13a 내지 13j는, 배율 10만배로 촬영한 샘플 a∼g, i, j 및 l의 각각의 TEM 화상이다. TEM 화상은 각 TEM 관찰 시료에 대해 횡방향에 있어서 연속되도록 3매 취득하고, 하나의 샘플에 대해, 합계 9매의 TEM 화상을 얻었다.13A to 13J are respective TEM images of samples a to g, i, j and l photographed at a magnification of 100,000 times. Three TEM images were acquired so that each TEM observation sample may be continued in the horizontal direction, and a total of nine TEM images were obtained for one sample.

3-3-3. 휘도값 취득 및 화상 해석에 의한 휘도 Sa의 산출3-3-3. Calculation of luminance Sa by luminance value acquisition and image analysis

취득한 TEM 명시야상으로부터, 화상 해석 소프트웨어 WinROOF2015를 사용하여 화상의 휘도값을 취득하였다. 구체적으로는, 도 13a 내지 13j에 나타내는 바와 같이, 각각의 화상 G에 대해, 구조물 표면(10a) 근방을 기점으로 하여, 영역 세로 길이 dL을 0.5㎛, 영역 가로 길이 dw를 화상 G의 화상 횡방향 길이 Gw와 거의 동일해지도록 하여 휘도 취득 영역 R을 설정하였다. 각각의 휘도 취득 영역 R에 대해, 픽셀마다의 휘도값을 취득하고, 영역 R 중의 텅스텐층의 휘도를 0, 카본층의 휘도를 255로 하여, 휘도값을 상대적으로 보정하였다. 여기서, 텅스텐층의 휘도값에는, TEM 화상에 있어서의 텅스텐층 중의 휘도값의 최솟값으로부터 연속해서 작은 순서로 1만 픽셀분의 휘도값의 평균값을 사용하였다. 또한, 카본층의 휘도값에는, 카본층 중의 휘도값의 최댓값으로부터 연속해서 큰 순서로 10만 픽셀분의 휘도값의 평균값을 사용하였다. 여기서 얻어진 각각의 평균값을, 보정 전의 카본층/텅스텐층의 휘도값으로서 취급하였다.From the acquired TEM bright field image, the luminance value of the image was acquired using image analysis software WinROOF2015. Specifically, as shown in FIGS. 13A to 13J, for each image G, the region vertical length dL is 0.5 μm and the region horizontal length dw is the image lateral direction of the image G, starting from the vicinity of the structure surface 10a. The luminance acquisition area R was set to be approximately equal to the length Gw. For each luminance acquisition region R, a luminance value for each pixel was obtained, and the luminance value was relatively corrected with the luminance of the tungsten layer in the region R being 0 and the luminance of the carbon layer 255. Here, the average value of the luminance value for 10,000 pixels was used for the luminance value of the tungsten layer in the order which is small continuously from the minimum value of the luminance value in the tungsten layer in a TEM image. In addition, the average value of the luminance value for 100,000 pixels was used for the luminance value of a carbon layer continuously in order from a maximum value of the luminance value in a carbon layer. Each average value obtained here was treated as a luminance value of the carbon layer / tungsten layer before correction.

상기 휘도 취득 영역 R 각각에 대해, 최소 이승법을 사용하여 픽셀마다의 보정 후의 휘도값의 차의 절댓값의 평균을 산출하였다. 이와 같이 하여 9매의 TEM 화상으로부터 얻어진 값을 평균하여, 휘도 Sa로 하였다. 이때의 휘도 취득 영역 R의 면적의 합계는, 6.9㎛2 이상이었다.For each of the luminance acquisition regions R, the average of absolute values of differences in luminance values after correction for each pixel was calculated using the least square method. Thus, the value obtained from nine TEM images was averaged, and it was set as brightness Sa. The sum total of the area of the luminance acquisition area | region R at this time was 6.9 micrometer <2> or more.

또한, 도 13e 내지 13g의 (e), (f), (g)에 나타내는 바와 같이, 구조물(10)의 표면(10a)과 텅스텐층(50)의 계면이 직선적이지 않은 경우에는, 그 영역을 피하여 휘도 취득 영역 R을 설정하였다. 또한, 도 13e의 (e)와 같이, 구조물(10)의 표면(10a)의 요철이 관찰되는 경우에는, 표면(10a)에 가장 가까운 지점을 기점으로 하여, 영역 세로 길이 dL을 설정하였다.In addition, as shown to (e), (f), (g) of FIGS. 13E-13G, when the interface of the surface 10a of the structure 10 and tungsten layer 50 is not linear, the area | region is made into To avoid this, the luminance acquisition area R was set. In addition, when the unevenness | corrugation of the surface 10a of the structure 10 is observed like FIG.13E (e), the area | region vertical length dL was set starting from the point closest to the surface 10a.

얻어진 휘도 Sa값은 후기하는 표 2에 나타내는 바와 같았다.The obtained luminance Sa value was as showing in Table 2 mentioned later.

3-4. 노이즈 성분을 제거한 휘도 Sa의 산출3-4. Calculation of luminance Sa without noise component

상기 3-3-3. 휘도값 취득 및 화상 해석에 의한 휘도 Sa의 산출의 공정에 있어서, 화상 해석 소프트웨어 WinROOF2015를 노이즈 성분을 제거하는 모드로 하여, 화상의 휘도값을 취득하였다.3-3-3. In the process of obtaining the luminance value and calculating the luminance Sa by image analysis, the image analysis software WinROOF2015 was set as a mode for removing noise components, and the luminance value of the image was obtained.

얻어진 휘도 Sa값은 후기하는 표 2에 나타내는 바와 같았다.The obtained luminance Sa value was as showing in Table 2 mentioned later.

3-5. 굴절률의 산출3-5. Calculation of the refractive index

샘플 a 및 c에 대해, 구조물(10)의 표면(10a)을 연마하여, 2차원의 평균 표면 조도 Ra를 0.1㎛ 이하, 구조물(10)의 두께를 1㎛ 이하로 하였다.For samples a and c, the surface 10a of the structure 10 was polished, so that the two-dimensional average surface roughness Ra was 0.1 µm or less and the thickness of the structure 10 was 1 µm or less.

굴절률의 측정에는, 현미 분광 막후계(오츠카 덴시 제조 OPTM-F2 오츠카 덴시 제조 FE-37S)를 사용하여, 반사 분광법에 의해 굴절률을 산출하였다. 측정 조건으로서, 측정 스폿 사이즈 10㎛, 측정 파장 범위 360∼1100㎚로 하였다.For the measurement of the refractive index, the refractive index was calculated by the reflection spectroscopy using a brown rice spectrometer (OPTM-F2 manufactured by Otsuka Denshi FE-37S manufactured by Otsuka Denshi). As measurement conditions, it was set as the measurement spot size of 10 micrometers, and the measurement wavelength range 360-1100 nm.

해석 조건은, 해석 파장 범위 360∼1100㎚로 하고, 최적화법 및 최소 이승법을 사용하였다. 각 샘플에 대해, 각 파장마다의 굴절률은 후기하는 표 3 및 도 19에 나타내는 바와 같았다.Analysis conditions were made into the analysis wavelength range 360-1100 nm, and the optimization method and the least square method were used. About each sample, the refractive index for each wavelength was as showing in Table 3 and FIG. 19 mentioned later.

표 3 및 도 19에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 의한 Y-O 화합물을 포함하는 구조물의 굴절률은, 종래 알려져 있는 Y2O3의 굴절률 1.92보다 크고, 높은 내파티클성을 갖고 있었다.Table 3 and as shown in Figure 19, the refractive index of the structure comprising the YO compound according to the present invention, was greater than the refractive index of Y 2 O 3 1.92 conventionally known, having a high resistance to particle properties.

4. 구조물 특성 평가4. Structure Characterization

4-1. 내플라스마성 평가4-1. Plasma resistance evaluation

샘플 a∼n에 대해, 「기준 내플라스마성 시험」을 실시하였다.For the samples a to n, the "standard plasma resistance test" was performed.

구체적으로는, 시험에는, 플라스마 에칭 장치로서, 유도 결합형 플라스마 반응성 이온 에칭 장치(Muc-21 Rv-Aps-Se/스미토모 세이미츠 고교 제조)를 사용하였다. 플라스마 에칭의 조건은, 전원 출력으로서 ICP 출력을 1500W, 바이어스 출력을 750W, 프로세스 가스로서 CHF3 가스 100ccm과 O2 가스 10ccm의 혼합 가스, 압력을 0.5㎩, 플라스마 에칭 시간을 1시간으로 하였다.Specifically, an inductively coupled plasma reactive ion etching apparatus (manufactured by Muc-21 Rv-Aps-Se / Sumitomo Seimitsu Kogyo Co., Ltd.) was used as the plasma etching apparatus. The conditions for plasma etching were 1500 W for the ICP output, 750 W for the bias output, and a mixed gas of CHF 3 gas 100 ccm and O 2 gas 10 ccm, the pressure was 0.5 Pa, and the plasma etching time was 1 hour as the power supply output.

플라스마 조사 후의 구조물(10)의 표면(10a)의 상태를 SEM에 의해 촬영하였다. 그것들은 도 14a 내지 14h에 나타내는 바와 같았다. SEM 관찰 조건으로서, 배율 5000배, 가속 전압은 3㎸로 하였다.The state of the surface 10a of the structure 10 after plasma irradiation was image | photographed by SEM. They were as shown to FIGS. 14A-14H. As SEM observation conditions, the magnification was 5000 times and the acceleration voltage was 3 kV.

다음으로, 얻어진 SEM 상으로부터, 플라스마 조사 후의 표면 부식흔의 면적을 산출하였다. 그 결과는 표 2에 나타내는 바와 같았다.Next, the area of the surface corrosion trace after plasma irradiation was computed from the obtained SEM image. The result was as showing in Table 2.

또한, 플라스마 조사 후의 구조물(10)의 표면(10a)의 상태를 레이저 현미경에 의해 촬영하였다. 구체적으로는, 레이저 현미경 「OLS4500/올림푸스 제조」을 사용하고, 대물 렌즈는 MPLAPON100xLEXT(개구 수 0.95, 작동 거리 0.35㎜, 집광 스폿 직경 0.52㎛, 측정 영역 128×128㎛)를 사용하고, 배율을 100배로 하였다. 굴곡 성분 제거 λc 필터는 25㎛로 설정하였다. 측정은, 임의의 3개소에서 행하고, 그 평균값을 산술 평균 높이 Sa로 하였다. 그 밖에, 3차원 표면 성상 국제 규격 ISO 25178을 적절하게 참조하였다. 플라스마 조사 후의 표면(10a)의 산술 평균 높이 Sa의 값은 표 4에 나타내는 바와 같았다.Moreover, the state of the surface 10a of the structure 10 after plasma irradiation was image | photographed with the laser microscope. Specifically, using a laser microscope "OLS4500 / Olympus", the objective lens is MPLAPON100xLEXT (opening number 0.95, operating distance 0.35mm, condensing spot diameter 0.52㎛, measuring area 128 × 128 ㎛), magnification 100 Doubled. The bend component removal lambda c filter was set to 25 µm. The measurement was performed at three arbitrary places, and the average value was made into the arithmetic mean height Sa. In addition, the international standard ISO 25178 of the three-dimensional surface appearance was appropriately referred to. The value of the arithmetic mean height Sa of the surface 10a after plasma irradiation was as showing in Table 4.

도 15는, 각 샘플마다의 부식흔 면적(㎛2)의 그래프이다. 도 15에 나타내는 바와 같이, 이온 플레이팅에 의해 형성된 샘플 (e)보다, 에어로졸 디포지션법에 의해 형성된 샘플 쪽이, 대체로 부식흔 면적이 작아 양호한 결과였다.Fig. 15 is a graph of the corrosion trace area (µm 2 ) for each sample. As shown in FIG. 15, the sample formed by the aerosol deposition method of the sample (e) formed by ion plating generally had a small area of corrosion traces, and was a favorable result.

도 16에, 에어로졸 디포지션법으로 형성된 각 샘플에 대해, 휘도 Sa와 부식흔 면적(㎛2)의 관계를 나타낸다. 도 16에 나타내는 바와 같이, 휘도 Sa를 소정값 이하로 함으로써, 부식흔 면적을 현저하게 작게 할 수 있는 것을 알 수 있다.In FIG. 16, the relationship between brightness | luminance Sa and corrosion trace area (micrometer <2> ) is shown about each sample formed by the aerosol deposition method. As shown in FIG. 16, it turns out that corrosion area can be made remarkably small by setting luminance Sa to below a predetermined value.

또한, 도 17 및 표 2에 나타내는 바와 같이, 구조물 표면의 수소량(단위 체적당 수소 원자수/수소 원자 농도)을 작게 함으로써, 내파티클성을 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있다.Moreover, as shown in FIG. 17 and Table 2, it turns out that particle resistance can be improved by reducing the amount of hydrogen (the number of hydrogen atoms / hydrogen atom per unit volume) of the structure surface.

Figure pat00002
Figure pat00002

Figure pat00003
Figure pat00003

Figure pat00004
Figure pat00004

Figure pat00005
Figure pat00005

100 : 복합 구조물
10 : 구조물
10a : 구조물 표면
10u : 상부 영역
10b : 하부 영역
11 : 가스 공급부
12 : 배관
13 : 에어로졸 공급부
14 : 챔버
15 : 노즐
16 : 스테이지
17 : 구동부
18 : 배기부
19 : 장치
50 : 카본층
60 : 텅스텐층
70 : 기재
70a : 기재 표면
dL : 영역 세로 길이
dW : 영역 가로 길이
R : 휘도 취득 영역
G : 화상 영역
Gl : 화상 종방향 길이
Gw : 화상 횡방향 길이
L : 종방향
W : 횡방향
90 : TEM 관찰 시료
90h : 시료 높이
90u : 시료 상부 두께
90b : 시료 하부 두께
90w : 시료 폭
301 : 반도체 제조 장치 부재
302 : 반도체 제조 장치 부재
30a : 플라스마 조사 영역
30b : 플라스마 비조사 영역
40 : 휘도 Sa 측정용 샘플 취득 개소
31 : 구멍
81 : 1차 입자
82 : 2차 입자
10c : 결정자
100: composite structure
10: Structure
10a: structure surface
10u: upper area
10b: lower region
11: gas supply unit
12: piping
13: aerosol supply unit
14 chamber
15: nozzle
16: stage
17 drive unit
18: exhaust
19: device
50: carbon layer
60: tungsten layer
70: description
70a: substrate surface
dL: Area height
dW: area width
R: luminance acquisition area
G: image area
Gl: Image longitudinal length
Gw: image lateral length
L: Longitudinal direction
W: transverse direction
90 TEM observation sample
90h: sample height
90 u : sample top thickness
90 b : Lower sample thickness
90w: sample width
301: semiconductor manufacturing device member
302: semiconductor manufacturing device member
30a: plasma irradiation area
30b: plasma non-irradiation area
40: Sample acquisition point for luminance Sa measurement
31: hole
81: primary particles
82: secondary particles
10c: determinant

Claims (28)

기재와, 상기 기재 상에 설치되고, 표면을 갖는 구조물을 포함하는 복합 구조물이며,
상기 구조물이 다결정 세라믹스를 포함하고,
2차 이온 질량 분석법(Dynamic-Secondary Ion Mass Spectrometry_D-SIMS법)에 의해 측정되는, 측정 깊이 500㎚ 또는 2㎛ 중 어느 것에 있어서의 단위 체적당 수소 원자수가, 7*1021atoms/㎤ 이하인, 복합 구조물.
A composite structure comprising a substrate and a structure installed on the substrate and having a surface,
The structure comprises polycrystalline ceramics,
Compound having a hydrogen atom number per unit volume at a measurement depth of 500 nm or 2 μm measured by secondary ion mass spectrometry (Dynamic-Secondary Ion Mass Spectrometry_D-SIMS method) of 7 * 10 21 atoms / cm 3 or less structure.
제1항에 있어서,
상기 구조물의 단위 체적당 수소 원자수가 5*1021atoms/㎤ 이하인, 복합 구조물.
The method of claim 1,
The composite structure of 5 * 10 <21> atoms / cm <3> or less of hydrogen atoms per unit volume of the said structure.
기재와, 상기 기재 상에 설치되고, 표면을 갖는 구조물을 포함하는 복합 구조물이며,
상기 구조물이 다결정 세라믹스를 포함하고,
수소 전방 산란 분석법(HFS)-러더포드 후방 산란 분광법(RBS) 및 프로톤-수소 전방 산란 분석법(p-RBS)에 의해 측정되는 수소 원자 농도가 7원자% 이하인, 복합 구조물.
A composite structure comprising a substrate and a structure installed on the substrate and having a surface,
The structure comprises polycrystalline ceramics,
A composite structure having a hydrogen atom concentration of up to 7 atomic percent, as measured by hydrogen forward scattering assay (HFS) -Rutherford backscattering spectroscopy (RBS) and proton-hydrogen forward scattering assay (p-RBS).
기재와, 상기 기재 상에 설치되고, 표면을 갖는 구조물을 포함하는 복합 구조물이며,
상기 구조물이 다결정 세라믹스를 포함하여 이루어지고,
이하의 방법에 의해 산출되는 휘도 Sa값이 19 이하인 것을 특징으로 하는, 복합 구조물.
상기 휘도 Sa를 얻는 방법이,
(i) 상기 구조물의 투과형 전자 현미경(TEM) 관찰 시료를 준비하는 공정과,
(ⅱ) 상기 TEM 관찰 시료의 명시야상의 디지털 흑백 화상을 준비하는 공정과,
(ⅲ) 상기 디지털 흑백 화상 중의 1픽셀마다의 색 데이터를 계조의 수치로 나타낸 휘도값을 취득하는 공정과,
(ⅳ) 상기 휘도값을 보정하는 공정과,
(v) 상기 보정 후의 휘도값을 사용하여 휘도 Sa를 산출하는 공정을
구비하여 이루어지고,
상기 공정 (i)에 있어서,
상기 TEM 관찰 시료는, 상기 구조물로부터, 적어도 3개 준비되는 것이고,
상기 적어도 3개의 TEM 관찰 시료 각각은, 집속 이온 빔법(FIB법)을 사용하여, 가공 대미지를 억제하여 제작되는 것이고,
상기 FIB 가공 시에, 구조물의 표면에는 대전 방지 및 시료 보호를 위한 카본층 및 텅스텐층이 마련되고,
상기 FIB 가공 방향을 종방향으로 하였을 때, 상기 종방향에 대해 수직인 평면에 있어서의, 구조물 표면의 단축 방향의 길이인 시료 상부 두께는 100±30㎚이며,
상기 공정 (ⅱ)에 있어서,
상기 디지털 흑백 화상은 상기 적어도 3개의 TEM 관찰 시료 각각에 대해 취득되는 것이고,
상기 디지털 흑백 화상 각각은, 투과형 전자 현미경(TEM)을 사용하여, 배율 10만배, 가속 전압 200㎸로, 상기 구조물, 상기 카본층 및 상기 텅스텐층을 포함하고 있고,
상기 디지털 흑백 화상 각각에 있어서, 상기 구조물의 상기 표면으로부터 상기 종방향으로 0.5㎛를 영역 세로 길이로 하는 휘도 취득 영역을 설정하고,
이 휘도 취득 영역의 면적의 합계가 6.9㎛2 이상이 되도록, 상기 적어도 3개의 TEM 관찰 시료 각각으로부터 복수의 상기 디지털 흑백 화상을 취득하는 것이며,
상기 공정 (ⅳ)에 있어서,
상기 휘도값에 대해, 상기 카본층의 휘도값을 255, 상기 텅스텐층의 휘도값을 0으로 하여 상대적으로 보정하여 보정 후의 휘도값을 취득하고,
상기 공정 (v)에 있어서,
상기 휘도 취득 영역 각각에 대해, 최소 이승법을 사용하여 상기 픽셀마다의 상기 보정 후의 휘도값의 차의 절댓값의 평균을 산출하고, 그것들의 평균을 휘도 Sa로 함.
A composite structure comprising a substrate and a structure installed on the substrate and having a surface,
The structure comprises polycrystalline ceramics,
A composite structure, wherein the luminance Sa value calculated by the following method is 19 or less.
The method of obtaining the luminance Sa,
(i) preparing a transmission electron microscope (TEM) observation sample of the structure;
(Ii) preparing a digital black and white image on the bright field of the TEM observation sample;
(Iii) acquiring a luminance value representing color data for each pixel in the digital monochrome image as a numerical value of gradation;
(Iii) correcting the luminance value;
(v) calculating a luminance Sa using the luminance value after the correction;
Made up,
In the step (i),
At least three said TEM observation samples are prepared from the said structure,
Each of the at least three TEM observation samples is produced by suppressing processing damage using a focused ion beam method (FIB method),
In the FIB processing, the surface of the structure is provided with a carbon layer and a tungsten layer for antistatic and sample protection,
When the FIB machining direction is in the longitudinal direction, the sample upper thickness, which is the length in the short axis direction of the structure surface, in a plane perpendicular to the longitudinal direction, is 100 ± 30 nm,
In the step (ii),
The digital black and white image is acquired for each of the at least three TEM observation samples,
Each of the digital black and white images includes the structure, the carbon layer, and the tungsten layer at a magnification of 100,000 times and an acceleration voltage of 200 kV using a transmission electron microscope (TEM).
In each of the digital black-and-white images, a luminance acquisition area having an area length of 0.5 μm in the longitudinal direction is set from the surface of the structure,
The plurality of digital black and white images are acquired from each of the at least three TEM observation samples so that the sum of the areas of the luminance acquisition area is 6.9 µm 2 or more.
In the above step (iii),
The luminance value of the carbon layer is corrected relative to the luminance value of the carbon layer to 255 and the tungsten layer to zero, so that the corrected luminance value is obtained.
In the step (v),
For each of the luminance acquisition areas, the average of absolute values of the difference of the luminance values after the correction for each pixel is calculated using the least square method, and the average of them is the luminance Sa.
제4항에 있어서,
상기 휘도 Sa가 13 이하인, 복합 구조물.
The method of claim 4, wherein
And the luminance Sa is 13 or less.
기재와, 상기 기재 상에 설치되고, 표면을 갖는 구조물을 포함하는 복합 구조물이며,
상기 구조물이 다결정 세라믹스를 포함하여 이루어지고,
이하의 방법으로부터 산출되는 휘도 Sa값이 10 이하인 것을 특징으로 하는, 복합 구조물.
상기 휘도 Sa를 얻는 방법이,
(i) 상기 구조물의 투과형 전자 현미경(TEM) 관찰 시료를 준비하는 공정과,
(ⅱ) 상기 TEM 관찰 시료의 명시야상의 디지털 흑백 화상을 취득하는 공정과,
(ⅲ) 상기 디지털 흑백 화상 중의 1픽셀마다의 색 데이터를 계조의 수치로 나타낸 휘도값을 취득하는 공정과,
(ⅳ) 상기 휘도값을 보정하는 공정과,
(v) 상기 보정 후의 휘도값을 사용하여 휘도 Sa를 산출하는 공정을 구비하여 이루어지고,
상기 공정 (i)에 있어서,
상기 TEM 관찰 시료는, 상기 구조물로부터, 적어도 3개 준비되는 것이고,
상기 적어도 3개의 TEM 관찰 시료 각각은, 집속 이온 빔법(FIB법)을 사용하여, 가공 대미지를 억제하여 제작되는 것이고,
상기 FIB 가공 시에, 구조물의 표면에는 대전 방지 및 시료 보호를 위한 카본층 및 텅스텐층이 마련되고,
상기 FIB 가공 방향을 종방향으로 하였을 때, 상기 종방향에 대해 수직인 평면에 있어서의, 구조물 표면의 단축 방향의 길이인 시료 상부 두께는 100±30㎚이며,
상기 공정 (ⅱ)에 있어서,
상기 디지털 흑백 화상은 상기 적어도 3개의 TEM 관찰 시료 각각에 대해 취득되는 것이고,
상기 디지털 흑백 화상 각각은, 투과형 전자 현미경(TEM)을 사용하여, 배율 10만배, 가속 전압 200㎸로, 상기 구조물, 상기 카본층 및 상기 텅스텐층을 포함하고 있고,
상기 디지털 흑백 화상 각각에 있어서, 상기 구조물의 상기 표면으로부터 상기 종방향으로 0.5㎛를 영역 세로 길이로 하는 휘도 취득 영역을 설정하고,
이 휘도 취득 영역의 면적의 합계가 6.9㎛2 이상이 되도록, 상기 적어도 3개의 TEM 관찰 시료 각각으로부터 복수의 상기 디지털 흑백 화상을 취득하는 것이며,
상기 공정 (ⅳ)에 있어서,
상기 휘도값에 대해, 상기 카본층의 휘도값을 255, 상기 텅스텐층의 휘도값을 0으로 하여 상대적으로 보정하여 보정 후의 휘도값을 취득하고,
상기 휘도값을 보정한 상기 디지털 흑백 화상에 대해, 저역 통과 필터를 사용한 노이즈 제거를 행하는 것이며, 상기 저역 통과 필터를 사용한 노이즈 제거에 있어서의 컷오프 주파수(cut-off frequency)가 1/(10픽셀)이고,
상기 공정 (v)에 있어서,
상기 휘도 취득 영역 각각에 대해, 최소 이승법을 사용하여 상기 픽셀마다의 상기 보정 후의 휘도값의 차의 절댓값의 평균을 산출하고, 그것들의 평균을 휘도 Sa로 함.
A composite structure comprising a substrate and a structure installed on the substrate and having a surface,
The structure comprises polycrystalline ceramics,
A composite structure, wherein the luminance Sa value calculated from the following method is 10 or less.
The method of obtaining the luminance Sa,
(i) preparing a transmission electron microscope (TEM) observation sample of the structure;
(Ii) acquiring a digital black and white image of a bright field of the TEM observation sample;
(Iii) acquiring a luminance value representing color data for each pixel in the digital monochrome image as a numerical value of gradation;
(Iii) correcting the luminance value;
(v) calculating a luminance Sa using the luminance value after the correction;
In the step (i),
At least three said TEM observation samples are prepared from the said structure,
Each of the at least three TEM observation samples is produced by suppressing processing damage using a focused ion beam method (FIB method),
In the FIB processing, the surface of the structure is provided with a carbon layer and a tungsten layer for antistatic and sample protection,
When the FIB machining direction is in the longitudinal direction, the sample upper thickness, which is the length in the short axis direction of the structure surface, in a plane perpendicular to the longitudinal direction, is 100 ± 30 nm,
In the step (ii),
The digital black and white image is acquired for each of the at least three TEM observation samples,
Each of the digital black and white images includes the structure, the carbon layer, and the tungsten layer at a magnification of 100,000 times and an acceleration voltage of 200 kV using a transmission electron microscope (TEM).
In each of the digital black-and-white images, a luminance acquisition area having an area length of 0.5 μm in the longitudinal direction is set from the surface of the structure,
The plurality of digital black and white images are acquired from each of the at least three TEM observation samples so that the sum of the areas of the luminance acquisition area is 6.9 µm 2 or more.
In the above step (iii),
The luminance value of the carbon layer is corrected relative to the luminance value of the carbon layer to 255 and the tungsten layer to zero, so that the corrected luminance value is obtained.
Noise reduction using a low pass filter is performed on the digital black and white image in which the luminance value is corrected, and a cut-off frequency in noise removal using the low pass filter is 1 / (10 pixels). ego,
In the step (v),
For each of the luminance acquisition areas, the average of absolute values of the difference of the luminance values after the correction for each pixel is calculated using the least square method, and the average of them is the luminance Sa.
제6항에 있어서,
상기 휘도 Sa가 5 이하인, 복합 구조물.
The method of claim 6,
And the luminance Sa is 5 or less.
기재와, 상기 기재 상에 설치되고, 표면을 갖는 구조물을 포함하는 복합 구조물이며,
상기 구조물이 Y(이트륨 원소)와 O(산소 원소)를 포함하는 다결정 세라믹스를 포함하고,
파장 400㎚∼550㎚에 있어서의 굴절률이 1.92보다 크고,
상기 굴절률은, 현미 분광 막후계를 사용하여, 반사 분광법에 의해 산출되는 것이고,
측정 조건으로서, 측정 스폿 사이즈 10㎛, 상기 기재 표면 및 상기 복합 구조물 표면의 평균 표면 조도 Ra≤0.1㎛, 상기 구조물의 두께≤1㎛, 측정 파장 범위 360∼1100㎚이고,
해석 조건으로서, 해석 파장 범위 360∼1100㎚, 최적화법 및 최소 이승법을 사용하는 것인, 복합 구조물.
A composite structure comprising a substrate and a structure installed on the substrate and having a surface,
The structure comprises polycrystalline ceramics comprising Y (elemental yttrium) and O (elemental oxygen),
The refractive index in the wavelength 400nm-550nm is larger than 1.92,
The refractive index is calculated by reflection spectroscopy using a microscopic spectrophotometer,
As measurement conditions, measurement spot size is 10 micrometers, the average surface roughness Ra≤0.1micrometer of the said substrate surface and the said composite structure surface, the thickness of the said structure≤1micrometer, the measurement wavelength range 360-1100nm,
The composite structure which uses an analysis wavelength range 360-1100 nm, the optimization method, and the least square method as analysis conditions.
기재와, 상기 기재 상에 설치되고, 표면을 갖는 구조물을 포함하는 복합 구조물이며,
상기 구조물이 Y(이트륨 원소)와 O(산소 원소)를 포함하는 다결정 세라믹스를 포함하고,
그 굴절률은, 파장 400㎚에 있어서 1.99 이상, 파장 500㎚에 있어서 1.96 이상, 파장 600㎚에 있어서 1.94 이상, 파장 700㎚에 있어서 1.93 이상, 파장 800㎚ 이상에 있어서 1.92 이상 중 적어도 어느 것을 만족시키고,
상기 굴절률은, 현미 분광 막후계를 사용하여, 반사 분광법에 의해 산출되는 것이고,
측정 조건으로서, 측정 스폿 사이즈 10㎛, 상기 기재 표면 및 상기 복합 구조물 표면의 평균 표면 조도 Ra≤0.1㎛, 상기 구조물의 두께≤1㎛, 측정 파장 범위 360∼1100㎚이고,
해석 조건으로서, 해석 파장 범위 360∼1100㎚, 최적화법 및 최소 이승법을 사용하는 것인, 복합 구조물.
A composite structure comprising a substrate and a structure installed on the substrate and having a surface,
The structure comprises polycrystalline ceramics comprising Y (elemental yttrium) and O (elemental oxygen),
The refractive index satisfies at least one of 1.99 or more at a wavelength of 400 nm, 1.96 or more at a wavelength of 500 nm, 1.94 or more at a wavelength of 600 nm, 1.93 or more at a wavelength of 700 nm, and 1.92 or more at a wavelength of 800 nm or more. ,
The refractive index is calculated by reflection spectroscopy using a microscopic spectrophotometer,
As measurement conditions, the measurement spot size is 10 micrometers, the average surface roughness Ra≤0.1micrometer of the said substrate surface and the said composite structure surface, the thickness of the said structure≤1micrometer, the measurement wavelength range 360-1100nm,
The composite structure which uses an analysis wavelength range 360-1100 nm, the optimization method, and the least square method as analysis conditions.
다결정 세라믹스를 포함하고, 표면을 갖는 구조물의 미세 구조의 평가 방법이며,
(i) 상기 구조물의 투과형 전자 현미경(TEM) 관찰 시료를 준비하는 공정과,
(ⅱ) 상기 TEM 관찰 시료의 명시야상의 디지털 흑백 화상을 준비하는 공정과,
(ⅲ) 상기 디지털 흑백 화상 중의 1픽셀마다의 색 데이터를 계조의 수치로 나타낸 휘도값을 취득하는 공정과,
(ⅳ) 상기 휘도값을 보정하는 공정과,
(v) 상기 보정 후의 휘도값을 사용하여 휘도 Sa를 산출하는 공정을
구비하여 이루어지고,
상기 공정 (i)에 있어서,
상기 TEM 관찰 시료는, 상기 구조물로부터, 적어도 3개 준비되는 것이고,
상기 적어도 3개의 TEM 관찰 시료 각각은, 집속 이온 빔법(FIB법)을 사용하여, 가공 대미지를 억제하여 제작되는 것이고,
상기 FIB 가공 시에, 구조물의 표면에는 카본층 및 텅스텐층이 마련되고,
상기 FIB 가공 방향을 종방향으로 하였을 때, 상기 종방향에 대해 수직인 평면에 있어서의, 구조물 표면의 단축 방향의 길이인 시료 상부 두께는 100±30㎚이며,
상기 공정 (ⅱ)에 있어서,
상기 디지털 흑백 화상은 상기 적어도 3개의 TEM 관찰 시료 각각에 대해 취득되는 것이고,
상기 디지털 흑백 화상 각각은, 투과형 전자 현미경(TEM)을 사용하여, 배율 10만배, 가속 전압 200㎸로, 상기 구조물, 상기 카본층 및 상기 텅스텐층을 포함하고 있고,
상기 디지털 흑백 화상 각각에 있어서, 상기 구조물의 상기 표면으로부터 상기 종방향으로 0.5㎛를 영역 세로 길이로 하는 휘도 취득 영역을 설정하고,
이 휘도 취득 영역의 면적의 합계가 6.9㎛2 이상이 되도록, 상기 적어도 3개의 TEM 관찰 시료 각각으로부터 복수의 상기 디지털 흑백 화상을 취득하는 것이며,
상기 공정 (ⅳ)에 있어서,
상기 휘도값에 대해, 상기 카본층의 휘도값을 255, 상기 텅스텐층의 휘도값을 0으로 하여 상대적으로 보정하여 보정 후의 휘도값을 취득하고,
상기 공정 (v)에 있어서,
상기 휘도 취득 영역 각각에 대해, 최소 이승법을 사용하여 상기 픽셀마다의 상기 보정 후의 휘도값의 차의 절댓값의 평균을 산출하고, 그것들의 평균을 휘도 Sa로 하는,
평가 방법.
It is a method for evaluating the microstructure of a structure including a polycrystalline ceramics and having a surface,
(i) preparing a transmission electron microscope (TEM) observation sample of the structure;
(Ii) preparing a digital black and white image on the bright field of the TEM observation sample;
(Iii) acquiring a luminance value representing color data for each pixel in the digital monochrome image as a numerical value of gradation;
(Iii) correcting the luminance value;
(v) calculating a luminance Sa using the luminance value after the correction;
Made up,
In the step (i),
At least three said TEM observation samples are prepared from the said structure,
Each of the at least three TEM observation samples is produced by suppressing processing damage using a focused ion beam method (FIB method),
In the FIB processing, the surface of the structure is provided with a carbon layer and a tungsten layer,
When the FIB machining direction is in the longitudinal direction, the sample upper thickness, which is the length in the short axis direction of the structure surface, in a plane perpendicular to the longitudinal direction, is 100 ± 30 nm,
In the step (ii),
The digital black and white image is acquired for each of the at least three TEM observation samples,
Each of the digital black and white images includes the structure, the carbon layer, and the tungsten layer at a magnification of 100,000 times and an acceleration voltage of 200 kV using a transmission electron microscope (TEM).
In each of the digital black-and-white images, a luminance acquisition area having an area length of 0.5 μm in the longitudinal direction is set from the surface of the structure,
The plurality of digital black and white images are acquired from each of the at least three TEM observation samples so that the sum of the areas of the luminance acquisition area is 6.9 µm 2 or more.
In the above step (iii),
The luminance value of the carbon layer is corrected relative to the luminance value of the carbon layer to 255 and the tungsten layer to zero, so that the corrected luminance value is obtained.
In the step (v),
For each of the luminance acquisition areas, the average of absolute values of the difference of the luminance values after the correction for each pixel is calculated using the least square method, and the average of them is the luminance Sa,
Assessment Methods.
제10항에 있어서,
상기 공정 (ⅳ)에 있어서,
상기 휘도값을 보정한 상기 디지털 흑백 화상에 대해, 저역 통과 필터를 사용한 노이즈 제거를 행하는 공정을 더 포함하여 이루어지고, 상기 저역 통과 필터를 사용한 노이즈 제거에 있어서의 컷오프 주파수(cut-offf requency)가 1/(10픽셀)인, 평가 방법.
The method of claim 10,
In the above step (iii),
And performing a step of removing noise using a low pass filter for the digital monochrome image correcting the luminance value, wherein a cut-off frequency in noise removal using the low pass filter is set. Evaluation method, which is 1 / (10 pixels).
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 가공 대미지를 억제하는 방법은, 5㎸의 저전압으로 마무리 가공을 행하는 것과, Ar 이온에 의해 상기 가공 대미지를 제거하는 것과, 상기 TEM 관찰 전에 이온 밀링에 의해 표면을 클리닝하는 것 중 적어도 어느 것인, 평가 방법.
The method according to claim 10 or 11,
The method for suppressing the processing damage is at least one of performing a finishing work at a low voltage of 5 kV, removing the processing damage by Ar ions, and cleaning the surface by ion milling before the TEM observation. , Assessment Methods.
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 시료 상부 두께는, 상기 TEM 관찰 시료에 대해, 주사형 전자 현미경(SEM)을 사용한 2차 전자 상에 의해 얻어지고,
상기 SEM의 관찰 조건은, 배율 20만배, 가속 전압 2㎸, 스캔 시간 40초, 화상 수 2560*1920픽셀이고,
상기 SEM 화상이 상기 종방향에 대해 수직인 평면을 구성하는, 평가 방법.
The method according to claim 10 or 11,
The said sample upper thickness is obtained with the secondary electron image which used the scanning electron microscope (SEM) with respect to the said TEM observation sample,
Observation conditions of the SEM are 200,000 times magnification, acceleration voltage 2 kHz, scan time 40 seconds, number of images 2560 * 1920 pixels,
And the SEM image constitutes a plane perpendicular to the longitudinal direction.
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 적어도 3개의 TEM 관찰 시료는, 상기 구조물의 상기 표면으로부터 균등하게 취득되는, 평가 방법.
The method according to claim 10 or 11,
The at least three TEM observation samples are obtained evenly from the surface of the structure.
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 디지털 흑백 화상의 취득에 있어서는, 30만배 이상의 배율로 포커스 조정을 한 후에, 10만배의 상기 디지털 흑백 화상을 취득하는, 평가 방법.
The method according to claim 10 or 11,
In the acquisition of the digital black and white image, after the focus adjustment is performed at a magnification of 300,000 times or more, the digital monochrome image of 100,000 times is acquired.
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 공정 (ⅳ)에 있어서,
보정 전의 상기 텅스텐층의 휘도값에는, 상기 디지털 흑백 화상에 있어서의 상기 텅스텐층의 휘도값에 있어서, 최솟값으로부터 연속해서 작은 순으로 1만 픽셀분의 휘도값의 평균값을 사용하고,
보정 전의 상기 카본층의 휘도값에는, 상기 디지털 흑백 화상에 있어서의 상기 카본층의 휘도값에 있어서, 최댓값으로부터 연속해서 큰 순으로 10만 픽셀분의 휘도값의 평균값을 사용하는, 평가 방법.
The method according to claim 10 or 11,
In the above step (iii),
As the luminance value of the tungsten layer before the correction, the average value of the luminance values for 10,000 pixels in the order of successively smallest from the minimum value in the luminance value of the tungsten layer in the digital monochrome image,
The evaluation method of the brightness value of the said carbon layer before correction | amendment uses the average value of the brightness value for 100,000 pixels sequentially from largest value to the brightness value of the said carbon layer in the said digital monochrome image.
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 휘도 취득 영역에 있어서, 상기 디지털 흑백 화상 중에서 가장 길어지도록 상기 영역 세로 길이에 대해 수직인 영역 가로 길이를 설정하는, 평가 방법.
The method according to claim 10 or 11,
An evaluation method for setting the area horizontal length perpendicular to the area vertical length in the luminance acquisition area so as to be the longest among the digital monochrome images.
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 적어도 3개의 TEM 관찰 시료 각각으로부터 상기 복수의 상기 디지털 흑백 화상을 취득할 때, 상기 복수의 상기 디지털 흑백 화상이, 상기 디지털 흑백 화상의 상기 종방향에 대해 수직인 횡방향에 있어서 연속하도록 취득하는, 평가 방법.
The method according to claim 10 or 11,
When acquiring the plurality of digital black and white images from each of the at least three TEM observation samples, the plurality of digital black and white images are acquired so as to be continuous in the transverse direction perpendicular to the longitudinal direction of the digital black and white image. , Assessment Methods.
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 공정 (ⅲ)∼(ⅳ)의 각 공정에는, 화상 해석 소프트웨어를 사용하는, 평가 방법.
The method according to claim 10 or 11,
The evaluation method which uses image analysis software for each process of the said process (i)-(iv).
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
배율 40만배∼200만배의 TEM 화상으로부터 산출되는, 상기 다결정 세라믹스의 평균 결정자 사이즈가 3㎚ 이상 50㎚ 이하인, 복합 구조물.
The method according to any one of claims 1 to 9,
The composite structure whose average crystallite size of the said polycrystal ceramics computed from the TEM image of 400,000 times-2 million times magnification is 3 nm or more and 50 nm or less.
제20항에 있어서,
상기 결정자 사이즈가 30㎚ 이하인, 복합 구조물.
The method of claim 20,
And the crystallite size is 30 nm or less.
제21항에 있어서,
상기 결정자 사이즈가 5㎚ 이상인, 복합 구조물.
The method of claim 21,
The composite structure of which the crystallite size is 5 nm or more.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구조물이, 희토류 원소의 산화물, 불화물 및 산불화물 그리고 그것들의 혼합물로부터 선택되는, 복합 구조물.
The method according to any one of claims 1 to 9,
Wherein said structure is selected from oxides, fluorides and acid fluorides of rare earth elements and mixtures thereof.
제23항에 있어서,
상기 희토류 원소가, Y, Sc, Yb, Ce, Pr, Eu, La, Nd, Pm, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm 및 Lu로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인, 복합 구조물.
The method of claim 23, wherein
Composite structure wherein the rare earth element is at least one selected from the group consisting of Y, Sc, Yb, Ce, Pr, Eu, La, Nd, Pm, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm and Lu .
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구조물이, 기준 내플라스마성 시험 후에 있어서 0.060 이하의 산술 평균 높이 Sa를 나타내는, 복합 구조물.
The method according to any one of claims 1 to 9,
And the structure exhibits an arithmetic mean height Sa of 0.060 or less after the reference plasma resistance test.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
내파티클성이 요구되는 환경에서 사용하는, 복합 구조물.
The method according to any one of claims 1 to 9,
Composite structure for use in environments where particle resistance is required.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 복합 구조물을 구비한, 반도체 제조 장치.The semiconductor manufacturing apparatus provided with the composite structure of any one of Claims 1-9. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 복합 구조물을 구비한, 디스플레이 제조 장치.The display manufacturing apparatus provided with the composite structure of any one of Claims 1-9.
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