KR20200034686A - ceramic part for apparatus manufacturing a semiconductor device and method for manufacturing thereof - Google Patents

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KR20200034686A
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    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Abstract

A ceramic part of the present invention has excellent etching resistance at an etching rate of 1.2% or less when etching for an exposure time (300 minutes) with plasma power of 800 W and the chamber pressure of 100 mTorr. The ceramic part has relatively uniform etching characteristics when applied with a focus ring, etc., to help efficiently etching an object to be etched with excellent quality.

Description

반도체 소자를 제조하는 장비에 사용되는 세라믹 부품 및 그 제조 방법 {ceramic part for apparatus manufacturing a semiconductor device and method for manufacturing thereof}Ceramic parts used in equipment for manufacturing semiconductor devices, and manufacturing methods thereof {ceramic part for apparatus manufacturing a semiconductor device and method for manufacturing thereof}

실시예는 반도체 소자를 제조하는 장비에 사용되는 세라믹 부품 및 그 제조 방법에 관한 것이다.An embodiment relates to a ceramic component used in equipment for manufacturing a semiconductor device and a method of manufacturing the same.

플라즈마 처리장치는 챔버 내에 상부전극과 하부전극을 배치하고, 하부전극의 위에 반도체 웨이퍼, 유리 기판 등의 기판을 탑재하여, 양 전극 사이에 전력을 인가한다. 양 전극 사이의 전계에 의해서 가속된 전자, 전극으로부터 방출된 전자, 또는 가열된 전자가 처리가스의 분자와 전리 충돌을 일으켜, 처리가스의 플라즈마가 발생한다. 플라즈마 중의 래디컬이나 이온과 같은 활성종은 기판 표면에 원하는 미세 가공, 예를 들면 에칭 가공을 수행한다. 최근, 미세전자소자 등의 제조에서의 디자인 룰이 점점 미세화되고, 특히 플라즈마 에칭에서는 더욱 높은 치수 정밀도가 요구되고 있어서, 종래보다도 현격히 높은 전력이 이용되고 있다. 이러한 플라즈마 처리장치에는 플라즈마에 영향을 받는 포커스링이 내장되어 있다. 포커스링은 에지링, 콜드링 등으로 불리기도 한다.In the plasma processing apparatus, an upper electrode and a lower electrode are disposed in the chamber, and a substrate such as a semiconductor wafer or a glass substrate is mounted on the lower electrode to apply electric power between both electrodes. Electrons accelerated by the electric field between both electrodes, electrons emitted from the electrodes, or heated electrons cause ionization collision with molecules of the processing gas, and plasma of the processing gas is generated. Active species such as radicals and ions in the plasma perform desired micromachining, for example, etching, on the substrate surface. In recent years, design rules in the manufacture of microelectronic devices have been increasingly refined, and in particular, higher dimensional accuracy is required in plasma etching, so that significantly higher power is used than in the past. The plasma processing apparatus includes a focus ring that is affected by plasma. The focus ring is also called an edge ring or a cold ring.

상기 포커스링의 경우, 전력이 높아지면, 정재파가 형성되는 파장 효과 및 전극 표면에서 전계가 중심부에 집중하는 표피 효과 등에 의해서, 대체로 기판 상에서 중심부가 극대로 되고 에지부가 가장 낮아져서, 기판 상의 플라즈마 분포의 불균일성이 심화된다. 기판 상에서 플라즈마 분포가 불균일하면, 플라즈마 처리가 일정하지 않게 되어 미세전자소자의 품질이 저하된다. 도 1은 일반적인 플라즈마 챔버 및 포커스링을 나타내는 사진이다. 고기능성 포커스링은 이를 교체하는 주기의 연장이 필요하다. 이렇게 되면, 플라즈마 챔버를 개방하는 주기가 연장된다. 챔버를 개방하는 주기가 연장되면, 웨이퍼를 활용한 미세전자소자의 수율의 향상이 구현된다.In the case of the focus ring, when the electric power is increased, the center portion is maximized on the substrate and the edge portion is lowest due to the wavelength effect in which the standing wave is formed and the skin effect in which the electric field is concentrated at the center of the electrode surface. Non-uniformity intensifies. If the plasma distribution on the substrate is non-uniform, the plasma treatment becomes unstable and the quality of the microelectronic device deteriorates. 1 is a photograph showing a general plasma chamber and a focus ring. The highly functional focus ring needs an extended period of replacement. When this occurs, the period of opening the plasma chamber is extended. When the period of opening the chamber is extended, an improvement in yield of the microelectronic device utilizing the wafer is realized.

국내공개번호 10-1998-0063542Domestic Publication No. 10-1998-0063542 국내공개번호 10-2006-0106865Domestic Publication No. 10-2006-0106865

실시예는 반도체 소자를 제조하는 장비에 사용되고 향상된 내식성을 가지고 부산물에 의한 오염을 방지하는 세라믹 부품 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.Embodiments are to be used in equipment for manufacturing a semiconductor device and to provide a ceramic component that has improved corrosion resistance and prevents contamination by by-products and a method for manufacturing the same.

상기 목적을 달성하기 위하여, 일 실시예에 따른 세라믹 부품은 보론카바이드를 포함하고, 800 W의 플라즈마 파워와 100 mTorr의 챔버 압력으로 300분의 노출 시간 동안 에칭시 아래 식 1에 따른 식각률이 1.2 %이하이다.In order to achieve the above object, the ceramic component according to an embodiment includes boron carbide, and the etching rate according to Equation 1 below is 1.2% when etching for 300 minutes with a plasma power of 800 W and a chamber pressure of 100 mTorr. Is below.

[식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 보론카바이드는 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이값이 25 ℃에서 측정한 열전도도의 0.1 내지 0.6배인 것일 수 있다.The boron carbide may be 0.1 to 0.6 times the difference between the thermal conductivity measured at 200 ° C and the thermal conductivity measured at 25 ° C.

식각개선율은 아래 식 2로 표시된다.Etch improvement rate is represented by Equation 2 below.

[식 2][Equation 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 기준샘플을 실리콘 세라믹 부품으로 적용한 경우, 상기 세라믹 부품의 식각개선율은 45 % 이상일 수 있다.When the reference sample is applied as a silicon ceramic component, the etching improvement rate of the ceramic component may be 45% or more.

상기 기준샘플을 화학기상증착된 실리콘카바이드 세라믹 부품으로 적용한 경우, 상기 세라믹 부품의 식각개선율이 20% 이상일 수 있다.When the reference sample is applied as a chemical vapor-deposited silicon carbide ceramic component, the etching improvement rate of the ceramic component may be 20% or more.

상기 세라믹 부품은 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 6 W/(m*k) 이상일 수 있다.The ceramic component may have a difference between a thermal conductivity measured at 200 ° C and a thermal conductivity measured at 25 ° C of 6 W / (m * k) or more.

상기 세라믹 부품은 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 6 W/(m*k) 내지 20 W/(m*k)일 수 있다.The ceramic component may have a difference between the thermal conductivity measured at 200 ° C and the thermal conductivity measured at 25 ° C, from 6 W / (m * k) to 20 W / (m * k).

상기 세라믹 부품은 보론카바이드 함유 입자가 네킹된 것을 포함할 수 있다.The ceramic component may include necked particles containing boron carbide.

상기 보론카바이드 함유 입자는 입경(D50)이 1.5 um 이하일 수 있다.The boron carbide-containing particles may have a particle diameter (D 50 ) of 1.5 um or less.

상기 세라믹 부품은 공극률이 1 % 이하인 보론카바이드를 포함할 수 있다.The ceramic component may include boron carbide having a porosity of 1% or less.

상기 세라믹 부품은 표면 또는 단면에서 관찰되는 기공의 평균 직경이 3 ㎛ 이하인 보론카바이드를 함유할 수 있다.The ceramic part may contain boron carbide having an average diameter of 3 μm or less of pores observed on the surface or in cross section.

상기 세라믹 부품은 금속성 부산물을 500 ppm 이하로 함유하는 보론카바이드를 포함할 수 있다.The ceramic component may include boron carbide containing 500 ppm or less of metallic by-products.

다른 일 실시예에 따른 세라믹 부품은 제1높이를 갖는 안착부와 제2높이를 갖는 본체부를 포함하고, 상기 안착부는 안착부상면을 포함하고, 상기 본체부는 본체부상면을 포함하고, 상기 안착부상면은 식각대상이 배치되지 않은 안착부노출면을 포함하고, 식각면은 상기 안착부노출면 및 상기 본체부상면을 포함하고, 상기 식각면의 일부 또는 전부는 보론카바이드를 포함한다.The ceramic component according to another embodiment includes a seating portion having a first height and a body portion having a second height, the seating portion includes a seating surface, the body portion includes a body floating surface, and the seating portion The surface includes a seating part exposed surface on which an etch object is not disposed, and the etched surface includes the seating part exposed surface and the main body floating surface, and a part or all of the etched surface includes boron carbide.

상기 보론카바이드는 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이값이 25 ℃에서 측정한 열전도도의 0.1 내지 0.6배일 수 있다.The boron carbide may have a difference between the thermal conductivity measured at 200 ° C and the thermal conductivity measured at 25 ° C, and may be 0.1 to 0.6 times the thermal conductivity measured at 25 ° C.

상기 식각면은 에칭에 의해 식각되고, 상기 식각 후 상기 본체부의 높이는 상기 제2높이의 0.85 내지 0.92배이고, Pd는 식각된 안착부노출면의 최저점이고, Pt는 식각된 본체부상면의 최저점이고, Htd는 상기 Pt와 상기 Pd의 높이 차이이고, H12는 상기 제1높이와 상기 제2높이의 차이이고, 상기 Htd는 상기 H12의 0.85배 이이상이다.The etched surface is etched by etching, the height of the body portion after the etching is 0.85 to 0.92 times the second height, Pd is the lowest point of the etched seat exposed surface, Pt is the lowest point of the etched body injury surface, Htd is the height difference between the Pt and the Pd, H12 is the difference between the first height and the second height, and the Htd is 0.85 times or more of the H12.

P1은 단면에서 상기 본체부와 가장 가깝게 위치하는 상기 안착부노출면 상의 일점이다.P1 is a point on the exposed surface of the seating portion positioned closest to the body portion in cross section.

Pa1은 단면에서 식각된 상기 본체부와 가장 가깝게 위치하는 식각된 상기 안착부노출면 상의 일점이다.Pa1 is a point on the exposed surface of the etched portion positioned closest to the body portion etched in the cross section.

상기 Pa1의 높이는 상기 P1 높이의 0.85배 이상일 수 있다.The height of Pa1 may be 0.85 times or more of the height of P1.

상기 세라믹 부품은 25 ℃내지 800 ℃중에서 선택된 어느 온도에서 측정한 열전도도가 6 내지 32 W/(m*k)일 수 있다.The ceramic component may have a thermal conductivity of 6 to 32 W / (m * k) measured at a temperature selected from 25 ° C to 800 ° C.

상기 보론카바이드는 25 ℃내지 800 ℃중에서 선택된 어느 온도에서 측정한 열전도도가 6 내지 32 W/(m*k)일 수 있다.The boron carbide may have a thermal conductivity of 6 to 32 W / (m * k) measured at any temperature selected from 25 ° C to 800 ° C.

상기 식각면은 공극률이 1 % 이하이고, 표면 또는 단면에서 관찰되는 기공의 평균 직경이 3 ㎛ 이하일 수 있다.The etched surface may have a porosity of 1% or less, and an average diameter of pores observed on a surface or a cross section may be 3 μm or less.

상기 안착부와 상기 본체부를 연결하는 경사부를 포함할 수 있다.It may include an inclined portion connecting the seating portion and the body portion.

상기 경사부는 상기 안착부상면과 상기 본체부상면을 연결하는 경사부상면을 포함할 수 있다.The inclined portion may include an inclined portion that connects the upper surface of the seating portion and the upper portion of the main body.

상기 경사부의 평균 식각률은 2.2 % 이하일 수 있다.The average etch rate of the inclined portion may be 2.2% or less.

상기 보론카바이드는 증착 보론카바이드 또는 소결 보론카바이드를 포함할 수 있다.The boron carbide may include deposited boron carbide or sintered boron carbide.

상기 세라믹 부품은 포커스링일 수 있다.The ceramic component may be a focus ring.

식각개선율은 아래 식 2로 표시된다.Etch improvement rate is represented by Equation 2 below.

상기 안착부노출면 또는 상기 경사부상면은 화학기상증착된 실리콘카바이드를 식각면에 포함하는 세라믹 부품의 안착부 노출면 또는 경사부상면과 비교하여, 20 % 이상의 식각개선율을 가질 수 있다.The seating portion exposed surface or the inclined surface may have an etching improvement rate of 20% or more, compared to the exposed surface or the inclined surface of the ceramic component including chemical vapor-deposited silicon carbide in the etching surface.

[식 2][Equation 2]

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 식 2에서 기준샘플은 화학기상증착된 실리콘카바이드 세라믹 부품이다.In Equation 2, the reference sample is a silicon carbide ceramic component deposited by chemical vapor deposition.

또 다른 일 실시예에 따른 식각장치는 위에서 설명한 세라믹 부품을 포함한다.The etching apparatus according to another embodiment includes the ceramic component described above.

또 다른 일 실시예에 따른 기판의 식각방법은 위에서 설명한 세라믹 부품을 포커스링으로 배치한 식각장치에 식각대상을 위치시키는 배치단계; 및 상기 식각대상의 식각을 진행하여 기판을 마련하는 식각단계;를 포함하고, 상기 식각은 500 mTorr 이하의 챔버 압력, 불소 함유 화합물 또는 염소 함유 화합물을 포함하는 에칭 가스, 그리고 500 W 내지 15,000 W의 플라즈마 파워에서 진행된다.Another method of etching a substrate according to an embodiment includes a placement step of positioning an etch target on an etching apparatus in which the ceramic component described above is disposed with a focus ring; And an etching step of preparing a substrate by etching the object to be etched, wherein the etching includes an etching gas containing a chamber pressure of 500 mTorr or less, a fluorine-containing compound or a chlorine-containing compound, and 500 W to 15,000 W. It proceeds at plasma power.

실시예에 따른 세라믹 부품은 열전도도가 제어되고 치밀한 미세구조를 갖는 보론 카바이드를 포함하여, 반도체 웨이퍼의 증착 및/또는 에칭 공정에서 향상된 내식성을 가질 수 있다. 또한, 실시예에 다른 세라믹 부품은 보론 카바이드를 포함하기 때문에, 상기 증착 및/또는 에칭 공정에서 입자성의 부산물 생성을 방지하고, 챔버 내의 오염을 방지할 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 세라믹 부품 등을 활용하면 반도체 소자의 제조에 향상된 생산성을 부여할 수 있다.The ceramic component according to the embodiment may have improved corrosion resistance in a deposition and / or etching process of a semiconductor wafer, including boron carbide having a controlled thermal conductivity and a dense microstructure. In addition, since the ceramic component according to the embodiment includes boron carbide, it is possible to prevent the formation of particulate by-products in the deposition and / or etching process, and to prevent contamination in the chamber. Accordingly, when the ceramic component or the like according to the embodiment is used, it is possible to impart improved productivity to the manufacture of a semiconductor device.

도 1은 구현예에 따른 세라믹 부품을 위에서 본 모습을 설명하는 개략도(화살표는 측정 지점을 나타냄).
도 2는 구현예에 따른 세라믹 부품의 단면을 설명하는 개략도.
도 3은 도 2의 세라믹 부품의 높이 또는 식각률을 평가한 위치와 경사부각도를 설명하는 개략도.
도 4는 비교예에 따른 세라믹 부품(CVD-SiC)의 식각 정도를 단면으로 보여주는 도면.
도 5는 실시예에 따른 세라믹 부품의 식각 정도를 단면으로 보여주는 도면.
도 6은 비교예(a)와 실시예(b)에서 각각 식각면각도를 설명하는 도면.
도 7은 비교예(a)와 실시예(b)에서 각각 높이 차이 값을 설명하는 도면.
도 8은 실시예 1에서 제조한 포커스 링의 표면을 관찰한 전자현미경 사진이고, 삽입된 사진은 과립화된 입자를 관찰한 전자현미경 사진.
도 9는 비교예 1에서 제조한 포커스 링의 표면을 관찰한 전자현미경 사진이고, 삽입된 사진은 제조 과정에 기판상에 SiC 증착막이 형성된 것을 보여주는 사진.
도 10의 (a)와 (b)는 각각 실시예 4와 실시예 7에서 제조한 포커스 링의 표면을 관찰한 전자현미경 사진.
도 11의 (a)와 (b)는 각각 실시예 7과 실시예 8에서 제조한 포커스 링의 파단면을 관찰한 전자현미경 사진.
도 12는 실시예에서 진행한 5. 쿠폰테스트 결과를 보여주는 사진(#1 실시예, #2 비교예, 상단 실물사진, 하단 표면의 주사전자현미경 사진)
1 is a schematic view illustrating a view of a ceramic component according to an embodiment from above (arrows indicate measurement points).
2 is a schematic view illustrating a cross section of a ceramic component according to an embodiment.
FIG. 3 is a schematic view for explaining a position and an inclined angle of the ceramic component of FIG. 2 in which height or etch rate is evaluated.
4 is a view showing a etch degree of a ceramic component (CVD-SiC) according to a comparative example in cross section.
5 is a view showing a cross-sectional view of the etching degree of the ceramic component according to the embodiment.
6 is a view for explaining etching angles in Comparative Example (a) and Example (b), respectively.
7 is a view for explaining height difference values in Comparative Example (a) and Example (b), respectively.
8 is an electron microscope photograph of the surface of the focus ring prepared in Example 1, and the inserted photograph is an electron microscope photograph of granulated particles.
9 is an electron microscope photograph of the surface of the focus ring prepared in Comparative Example 1, and the inserted photograph is a photograph showing that a SiC deposition film is formed on a substrate in the manufacturing process.
10 (a) and 10 (b) are electron micrographs of the surfaces of the focus rings prepared in Examples 4 and 7, respectively.
11 (a) and 11 (b) are electron microscope photographs of the fractured surfaces of the focus rings prepared in Examples 7 and 8, respectively.
12 is a photo showing the results of the coupon test in Example 5. (# 1 Example, # 2 Comparative Example, upper real picture, scanning electron microscope picture of the lower surface)

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains may easily practice. However, the present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. The same reference numerals are used for similar parts throughout the specification.

본 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout the present specification, the term “combination of these” included in the expression of the marki form means one or more mixtures or combinations selected from the group consisting of the elements described in the expression of the marki form, wherein the component It means to include one or more selected from the group consisting of.

본 명세서 전체에서, "제1", "제2" 또는 "A", "B"와 같은 용어는 동일한 용어를 서로 구별하기 위하여 사용된다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Throughout this specification, terms such as “first”, “second” or “A” and “B” are used to distinguish the same terms from each other. In addition, a singular expression includes a plural expression unless the context clearly indicates otherwise.

본 명세서에서 단수 표현은 특별한 설명이 없으면 문맥상 해석되는 단수 또는 복수를 포함하는 의미로 해석된다.In the present specification, a singular expression is interpreted to include a singular or plural number that is interpreted in context unless otherwise specified.

본 명세서에서 A 값과 B 값의 차이라 함은 A와 B 중에서 큰 값에서 작은 값을 감한 것을 의미하며, 양수로 표시된다.In this specification, the difference between the A value and the B value means that the smaller value is subtracted from the larger value among A and B, and is expressed as a positive number.

본 명세서에서 보론카바이드는 붕소와 탄소를 기반(base)으로 하는 모든 화합물을 지칭한다. 상기 보론카바이드는 보론카바이드 재료에 첨가제 및/또는 도핑재료가 포함되거나 포함되지 않은 것일 수 있고, 구체적으로, 붕소와 탄소의 합이 90 몰% 이상인 것이고, 95 몰% 이상인 것일 수 있고, 98 몰% 이상인 것일 수 있으며, 99 몰% 이상인 것일 수 있다. 본 명세서에서 보론카바이드는 단일상 또는 복합상일 수 있고, 이들이 혼합된 것일 수 있다. 보론카바이드 단일상은 붕소 및 탄소의 화학양론적 상(phase)과 화학양론적 조성에서 벗어난 비화학양론적 상을 모두 포함하며, 복합상이란 붕소 및 탄소를 기반(base)로 하는 화합물 중의 적어도 2개가 소정의 비율로 혼합된 것을 말한다. 또한, 본 명세서에서의 보론카바이드는 상기 보론카바이드의 단일상 또는 복합상에 불순물이 추가되어 고용체를 이루거나 또는 보론카바이드를 제조하는 공정에서 불가피하게 추가되는 불순물이 혼입된 경우도 모두 포함한다. 상기 불순물의 예로서는 철, 구리, 크롬, 니켈, 알루미늄 등의 금속 등을 들 수 있다.Boron carbide as used herein refers to all compounds based on boron and carbon. The boron carbide may or may not contain an additive and / or doping material in the boron carbide material, specifically, the sum of boron and carbon is 90 mol% or more, 95 mol% or more, 98 mol% It may be more than the above, it may be more than 99 mol%. In the present specification, the boron carbide may be a single phase or a complex phase, and these may be mixed. The boron carbide single phase includes both the stoichiometric phase of boron and carbon and the non-stoichiometric phase deviating from the stoichiometric composition, and the complex phase is at least 2 of the boron and carbon based compounds. It means that the dog is mixed in a predetermined ratio. In addition, boron carbide in the present specification includes all cases in which impurities are added in a single phase or a complex phase of the boron carbide to form a solid solution or impurities that are inevitably added in the process of manufacturing boron carbide. Examples of the impurities include metals such as iron, copper, chromium, nickel, and aluminum.

본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한 에칭가스는 불화탄소, 아르곤기체, 산소를 각각 50 sccm, 100 sccm, 20 sccm으로 적용한다.In the present specification, carbon fluoride, argon gas, and oxygen are applied at 50 sccm, 100 sccm, and 20 sccm, respectively, unless otherwise specified.

본 명세서가 개시하는 일 구현예에 따른 세라믹 부품은 반도체를 제조하기 위한 장비에 사용된다. 본 실시예에 따른 세라믹 부품의 예로서는 포커스링, 더미 웨이퍼, 보트, 디뷰전 보트, 핸들링 암 또는 PVD 돔 등을 들 수 있다.The ceramic component according to one embodiment disclosed in this specification is used in equipment for manufacturing a semiconductor. Examples of the ceramic component according to the present embodiment include a focus ring, a dummy wafer, a boat, a preview boat, a handling arm, or a PVD dome.

상기 세라믹 부품은 보론카바이드를 적어도 일부에 포함한다.The ceramic component includes at least a portion of boron carbide.

상기 세라믹 부품은 보론카바이드로 코팅될 수 있다.The ceramic component may be coated with boron carbide.

상기 세라믹 부품은 보론카바이드로 이루어질 수 있다.The ceramic component may be made of boron carbide.

본 발명의 발명자들은 보론카바이드의 내식각성을 높이려는 여러가지 시도를 하던 중, 열전도도 특징이 내식각성과 연관된다는 점을 확인하고 본 발명을 완성했다.The inventors of the present invention have completed the present invention by confirming that the thermal conductivity characteristic is associated with corrosion resistance during various attempts to increase the corrosion resistance of boron carbide.

또한, 본 발명의 발명자들은 포커스링과 같은 세라믹 부품의 플라즈마 에칭시 식각대상과의 상대적 위치나 높이에 따라서 서로 다른 식각률을 보인다는 점도 확인했다. 따라서, 이에 따라 부분적인 식각률의 차이에 따라서 세라믹 부품의 교체 주기가 더 짧아질 수 있으며, 이는 공정효율성을 떨어뜨리는 주요한 원인 중 하나라는 점을 인식하였다. 이에, 본 발명의 발명자들은 실시예의 구성으로 특히 더 빨리 식각되는 세라믹 부품의 위치에서의 식각률을 보다 감소시킬 수 있다는 점을 확인했고, 이러한 특징은 세라믹 부품의 교체주기를 길게 하여 공정효율성을 향상시킬 수 있는 중요한 특징이라는 점을 확인하여 본 발명을 완성했다.In addition, the inventors of the present invention also confirmed that different etching rates are exhibited depending on the relative position or height of the etched object during plasma etching of a ceramic component such as a focus ring. Accordingly, according to the partial etch rate difference, the replacement period of the ceramic parts may be shorter, and it is recognized that this is one of the main causes of deteriorating process efficiency. Thus, the inventors of the present invention have confirmed that it is possible to further reduce the etch rate at the position of the ceramic part that is etched more quickly with the configuration of the embodiment, and this feature improves process efficiency by lengthening the replacement cycle of the ceramic part. The present invention was completed by confirming that it is an important feature.

본 명세서가 개시하는 일 구현예에 따른 세라믹 부품은 보론카바이드를 포함한다.The ceramic component according to the embodiment disclosed in the present specification includes boron carbide.

플라즈마 장치에 적용되는 세라믹 부품은 식각 과정에서 식각대상에 전달되는 플라즈마 이온의 흐름을 제어하는 것을 돕는다. 이를 위하여 세라믹 부품은 저항, 열전도도 등의 특성을 제어한다. 그리고, 포커스링과 같은 플라즈마 식각 장치에 적용되는 세라믹 부품은 열전도도 값이 높아 열의 이동이 비교적 빠르게 되는 것을 선호한다.The ceramic component applied to the plasma device helps to control the flow of plasma ions delivered to the etch target during the etching process. To this end, ceramic parts control properties such as resistance and thermal conductivity. In addition, the ceramic component applied to the plasma etching apparatus such as the focus ring has a high thermal conductivity value, so it is preferred that the heat transfer is relatively fast.

그러나, 본 발명의 발명자들은 오히려 열전도도 값이 낮은 보론카바이드를 세라믹 부품에 적용하거나, 저온에서의 열전도도 변화 거동에 특징을 갖는 보론카바이드를 적용하면 내식각성을 향상시킬 수 있고, 플라즈마 이온의 흐름도 적절한 수준 이상으로 유지시킬 수 있어, 식각의 효율성을 보다 향상시킬 수 있다는 점을 확인하고 본 발명을 완성했다.However, the inventors of the present invention can improve corrosion resistance by applying boron carbide having a low thermal conductivity value to a ceramic component, or by applying boron carbide having a characteristic of a change in thermal conductivity at low temperature, and flow of plasma ions. The present invention was completed after confirming that the efficiency of etching can be further improved because it can be maintained at an appropriate level or higher.

상기 세라믹 부품은 800 W의 플라즈마 파워와 100 mTorr의 챔버 압력으로 300분의 노출 시간 동안 에칭시 식각률이 1.2 % 이하일 수 있고, 1.1 % 이하일 수 있고, 1 % 이하일 수 있고, 0.9 % 이하일 수 있다. 또한, 상기 식각률은 0 % 초과일 수 있고, 0.5 % 이상일 수 있다. 이러한 식각률은 기존의 내식각성 세라믹 부품의 식각률과 비교하여 우수한 것으로 플라즈마 장비의 부품으로 적용시에 세라믹 부품의 교체빈도를 줄일 수 있고 식각 작업의 효율성을 보다 향상시킬 수 있다. 상기 에칭은 에칭가스로 불화탄소, 아르곤, 산소를 각각 50 sccm, 100 sccm, 20 sccm로 적용한 결과이다.The ceramic component may have an etch rate of 1.2% or less, 1.1% or less, 1% or less, and 0.9% or less when etching for 300 minutes with a plasma power of 800 W and a chamber pressure of 100 mTorr. In addition, the etch rate may be greater than 0%, and may be 0.5% or more. This etch rate is excellent compared to the etch rate of the existing etch-resistant ceramic parts. When applied as a part of plasma equipment, the frequency of replacement of ceramic parts can be reduced and the efficiency of etching operations can be further improved. The etching is a result of applying carbon fluoride, argon, and oxygen as an etching gas at 50 sccm, 100 sccm, and 20 sccm, respectively.

상기 보론카바이드는 우수한 내식각성을 갖는다는 점과 함께 내식각성이 다소 떨어지는 보론카바이드와 열전도도 특성이 구별되는 점을 특징들 중 하나로 한다.One of the features is that the boron carbide has excellent corrosion resistance and is distinguished from the thermal conductivity characteristic of boron carbide, which is somewhat inferior in corrosion resistance.

보론카바이드의 열전도도는 적용되는 미량원소나 도핑물질, 첨가제 등을 조절하여 조절될 수 있다. 본 발명의 발명자들이 확인한 바에 따르면, 내식각성이 보다 우수한 보론카바이드는 온도에 따른 열전도도 변화 특성에서 내식각성이 다소 떨어지는 보론카바이드와 비교하여 구별되는 특성을 보였고, 특히 25 내지 200 ℃에서의 저온에서 열전도도 변화량의 구별이 보다 분명하였다.The thermal conductivity of boron carbide can be controlled by controlling the applied trace elements, doping materials, additives, and the like. According to the confirmation of the inventors of the present invention, boron carbide, which has better corrosion resistance, has a characteristic that is distinguished from boron carbide, which is somewhat less resistant to corrosion in thermal conductivity change characteristics according to temperature, especially at low temperatures at 25 to 200 ° C. The distinction of the amount of change in thermal conductivity was more evident.

상기 보론카바이드는 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 6 W/(m*k) 이상일 수 있다.The difference between the thermal conductivity measured at 200 ° C and the thermal conductivity measured at 25 ° C may be 6 W / (m * k) or more.

상기 보론카바이드는 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 8 W/(m*k) 이상일 수 있다.The difference between the thermal conductivity measured at 200 ° C and the thermal conductivity measured at 25 ° C may be 8 W / (m * k) or more.

상기 보론카바이드는 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 10 W/(m*k) 이상일 수 있다.The difference between the thermal conductivity measured at 200 ° C and the thermal conductivity measured at 25 ° C may be 10 W / (m * k) or more.

상기 보론카바이드는 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 11 W/(m*k) 이상일 수 있다.The difference between the thermal conductivity measured at 200 ° C and the thermal conductivity measured at 25 ° C may be 11 W / (m * k) or more.

상기 보론카바이드는 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 30 W/(m*k) 이하일 수 있다.The difference between the thermal conductivity measured at 200 ° C and the thermal conductivity measured at 25 ° C may be 30 W / (m * k) or less.

상기 보론카바이드는 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 20 W/(m*k) 이하일 수 있다.The difference between the thermal conductivity measured at 200 ° C and the thermal conductivity measured at 25 ° C may be 20 W / (m * k) or less.

상기 보론카바이드는 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 15 W/(m*k) 이하일 수 있다.The difference between the thermal conductivity measured at 200 ° C and the thermal conductivity measured at 25 ° C may be 15 W / (m * k) or less.

상기 보론카바이드는 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 25 ℃에서 측정한 열전도도의 0.1 내지 0.6배일 수 있다.The difference between the thermal conductivity measured at 200 ° C and the thermal conductivity measured at 25 ° C may be 0.1 to 0.6 times the thermal conductivity measured at 25 ° C.

상기 보론카바이드는 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 25 ℃에서 측정한 열전도도의 0.2 내지 0.6배일 수 있다.The boron carbide may have a difference between a thermal conductivity measured at 200 ° C and a thermal conductivity measured at 25 ° C, 0.2 to 0.6 times the thermal conductivity measured at 25 ° C.

상기 보론카바이드는 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 25 ℃에서 측정한 열전도도의 0.25 내지 0.5배일 수 있다.The boron carbide may have a difference between the thermal conductivity measured at 200 ° C and the thermal conductivity measured at 25 ° C, and may be 0.25 to 0.5 times the thermal conductivity measured at 25 ° C.

이러한 열전도도 특징을 갖는 보론카바이드를 상기 세라믹 부품에 적용하는 경우 내식각성을 보다 향상시킬 수 있다.When boron carbide having such a thermal conductivity characteristic is applied to the ceramic component, corrosion resistance can be further improved.

예시적으로, 상기 보론카바이드는 25 내지 800 ℃에서 선택된 어느 온도에서 측정한 열전도도 값이 약 60 W/(m*k) 이하일 수 있고, 약 40W/(m*K) 이하일 수 있다. 상기 보론카바이드는 25 내지 800 ℃에서 선택된 어느 온도에서 측정한 열전도도 값이 약 30W/(m*K)일 수 있고, 약 27W/(m*K)일 수 있다. 상기 보론카바이드는 25 내지 800 ℃에서 선택된 어느 온도에서 열전도도가 약 4W/(m*K) 이상일 수 있고, 약 5W/(m*K) 이상일 수 있다. 이러한 열 전도도를 갖는 보론카바이드의 경우, 보다 우수한 내식각성을 가질 수 있다.For example, the boron carbide may have a thermal conductivity value of about 60 W / (m * k) or less measured at any temperature selected from 25 to 800 ° C, and may be about 40 W / (m * K) or less. The boron carbide may have a thermal conductivity value of about 30W / (m * K) measured at any temperature selected from 25 to 800 ° C, and may be about 27W / (m * K). The boron carbide may have a thermal conductivity of about 4 W / (m * K) or higher at any temperature selected from 25 to 800 ° C, and may be about 5 W / (m * K) or higher. In the case of boron carbide having such thermal conductivity, it can have a better corrosion resistance.

예시적으로, 상기 보론카바이드의 열 전도도는 25 ℃에서 약 80 W/(m*K) 이하일 수 있고, 약 40 W/(m*K) 이하일 수 있고, 약 31 W/(m*K) 이하일 수 있다. 또한, 상기 보론카바이드의 열 전도도는 25 ℃에서 약 20 W/(m*K) 이상일 수 있고, 약 22 W/(m*K) 이상일 수 있다. 이러한 열 전도도를 갖는 보론카바이드의 경우, 보다 우수한 내식각성을 가질 수 있다.Illustratively, the thermal conductivity of the boron carbide may be about 80 W / (m * K) or less at 25 ° C, about 40 W / (m * K) or less, and about 31 W / (m * K) or less You can. In addition, the thermal conductivity of the boron carbide may be about 20 W / (m * K) or higher at 25 ° C, or about 22 W / (m * K) or higher. In the case of boron carbide having such thermal conductivity, it can have a better corrosion resistance.

예시적으로, 상기 보론카바이드의 열 전도도는 200 ℃에서 약 75 W/(m*K) 이하일 수 있고, 약 30 W/(m*K) 이하일 수 있고, 약 20 W/(m*K) 이하일 수 있다. 또한, 상기 보론카바이드의 열 전도도는 200 ℃에서 약 7 W/(m*K) 이상일 수 있고, 약 8 W/(m*K) 이상일 수 있다. 이러한 열 전도도를 갖는 보론카바이드의 경우, 보다 우수한 내식각성을 가질 수 있다.Illustratively, the thermal conductivity of the boron carbide may be about 75 W / (m * K) or less at 200 ° C, about 30 W / (m * K) or less, and about 20 W / (m * K) or less You can. In addition, the thermal conductivity of the boron carbide may be about 7 W / (m * K) or higher at 200 ° C, or about 8 W / (m * K) or higher. In the case of boron carbide having such thermal conductivity, it can have a better corrosion resistance.

예시적으로, 상기 보론카바이드의 열 전도도는 400 ℃에서 약 70 W/(m*K) 이하일 수 있고, 약 23 W/(m*K) 이하일 수 있다. 또한, 상기 보론카바이드의 열 전도도는 400 ℃에서 약 7 W/(m*K) 이상일 수 있고, 약 8 W/(m*K) 이상일 수 있다. 이러한 열 전도도를 갖는 보론카바이드의 경우, 보다 우수한 내식각성을 가질 수 있다.For example, the thermal conductivity of the boron carbide may be about 70 W / (m * K) or less at 400 ° C., or about 23 W / (m * K) or less. Further, the thermal conductivity of the boron carbide may be about 7 W / (m * K) or higher at 400 ° C, or about 8 W / (m * K) or higher. In the case of boron carbide having such thermal conductivity, it can have a better corrosion resistance.

예시적으로, 상기 보론카바이드의 열 전도도는 600 ℃에서 약 60 W/(m*K) 이하일 수 있고, 약 30 W/(m*K)일 수 있고, 약 21 W/(m*K)일 수 있다. 또한, 상기 보론카바이드의 열 전도도는 600 ℃에서 약 5 W/(m*K) 이상일 수 있고, 약 6 W/(m*K) 이상일 수 있다. 이러한 열 전도도를 갖는 보론카바이드의 경우, 보다 우수한 내식각성을 가질 수 있다.Illustratively, the thermal conductivity of the boron carbide may be about 60 W / (m * K) or less at 600 ° C., may be about 30 W / (m * K), and about 21 W / (m * K) days. You can. Further, the thermal conductivity of the boron carbide may be about 5 W / (m * K) or higher at 600 ° C, or about 6 W / (m * K) or higher. In the case of boron carbide having such thermal conductivity, it can have a better corrosion resistance.

예시적으로, 상기 보론카바이드의 열 전도도는 800 ℃에서 약 50 W/(m*K) 이하일 수 있고, 약 16 W/(m*K) 이하일 수 있다. 또한, 상기 보론카바이드의 열 전도도는 800 ℃에서 약 5 W/(m*K) 이상일 수 있고, 약 6 W/(m*K) 이상일 수 있다. 이러한 열 전도도를 갖는 보론카바이드의 경우, 보다 우수한 내식각성을 가질 수 있다.Illustratively, the thermal conductivity of the boron carbide may be about 50 W / (m * K) or less at 800 ° C., or about 16 W / (m * K) or less. Further, the thermal conductivity of the boron carbide may be about 5 W / (m * K) or higher at 800 ° C, or about 6 W / (m * K) or higher. In the case of boron carbide having such thermal conductivity, it can have a better corrosion resistance.

예시적으로, 상기 보론카바이드는 400 ℃에서 측정한 열전도도 값이 27 W/(m*k) 이하인 특징을 가질 수 있다. 이러한 특징을 갖는 링형 부품은, 기공의 직경과 기공률이 상당히 낮으며, 비교적 우수한 내식각성을 가질 수 있다.For example, the boron carbide may have a characteristic that the thermal conductivity value measured at 400 ° C. is 27 W / (m * k) or less. The ring-shaped component having this feature has a very low pore diameter and porosity, and can have relatively good corrosion resistance.

예시적으로, 상기 보론카바이드는 25 ℃에서 측정한 열 전도도 값과 800 ℃에서 측정한 열전도도 값의 비율(HC25:HC800)이 1: 0.2 내지 3일 수 있다. 구체적으로 상기 비율(HC25:HC800)은 1: 0.26 내지 1일 수 있고, 1: 0.26 내지 0.6일 수 있다. 이러한 특징을 갖는 보론카바이드는 보다 향상된 내식각성을 가질 수 있다.For example, the ratio (HC 25 : HC 800 ) of the thermal conductivity value measured at 25 ° C and the thermal conductivity value measured at 800 ° C may be 1: 0.2 to 3 in the boron carbide. Specifically, the ratio (HC 25 : HC 800 ) may be 1: 0.26 to 1, and 1: 0.26 to 0.6. Boron carbide having these characteristics may have improved corrosion resistance.

상기 보론카바이드는 실질적으로 높은 상대밀도를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 보론카바이드는 상대밀도가 약 90% 이상일 수 있고, 약 97% 이상일 수 있다. 상기 보론카바이드는 상대밀도가 약 97% 이상일 수 있고, 약 99% 이상일 수 있고 약 99.99% 이상일 수 있다. 상기 보론카바이드는 약 99.999% 이하의 상대밀도를 가질 수 있다.The boron carbide may have a substantially high relative density. Specifically, the boron carbide may have a relative density of about 90% or more, and about 97% or more. The boron carbide may have a relative density of about 97% or more, about 99% or more, and about 99.99% or more. The boron carbide may have a relative density of about 99.999% or less.

상기 보론카바이드는 공극률이 약 10% 이하일 수 있고, 약 3% 이하일 수 있으며, 약 2% 이하일 수 있다. 상기 보론카바이드는 공극율이 약 1% 이하일 수 있고, 약 0.5% 이하일 수 있으며, 약 0.1% 이하일 수 있다. 상기 보론카바이드는 공극율이 0.01 % 이상일 수 있다.The boron carbide may have a porosity of about 10% or less, about 3% or less, and about 2% or less. The boron carbide may have a porosity of about 1% or less, about 0.5% or less, and about 0.1% or less. The boron carbide may have a porosity of 0.01% or more.

이렇게 공극률이 낮은 상기 보론카바이드는 탄소 영역 등이 보다 적게 형성되는 등의 특징을 가지며, 보다 강한 내식각성을 가질 수 있다.  The boron carbide having such a low porosity has characteristics such as less carbon regions and the like, and may have stronger corrosion resistance.

상기 보론카바이드는 그 표면 또는 단면에서 관찰되는 기공의 평균 직경은 5㎛ 이하일 수 있다. 상기 기공의 평균 직경은 3 ㎛ 이하일 수 있다. 더 자세하게, 상기 기공의 평균 직경은 1 ㎛ 이하일 수 있다. 또한, 상기 기공의 전체 면적을 기준으로, 상기 기공의 직경이 10 ㎛ 이상인 부분의 면적은 5 % 이하일 수 있다. 상기 보론카바이드는 향상된 내식각성을 가질 수 있다. 이때, 상기 기공의 평균 직경은 상기 기공의 단면적과 동일한 면적의 원의 직경으로 도출한다.The boron carbide may have an average diameter of pores of 5 μm or less observed on its surface or cross section. The average diameter of the pores may be 3 μm or less. In more detail, the average diameter of the pores may be 1 μm or less. In addition, based on the total area of the pores, an area of a portion having a pore diameter of 10 μm or more may be 5% or less. The boron carbide may have improved corrosion resistance. At this time, the average diameter of the pores is derived as the diameter of the circle having the same area as the cross-sectional area of the pores.

상기 보론카바이드는 고저항, 중저항, 또는 저저항 특성을 가질 수 있다.The boron carbide may have high resistance, medium resistance, or low resistance properties.

고저항 특성을 갖는 보론카바이드는 약 10Ωㆍcm 내지 약 103 Ωㆍcm의 비저항을 가질 수 있다. 이때, 상기 고저항 보론카바이드는 첨가제로 실리콘 카바이드 또는 실리콘 나이트라이드를 포함할 수 있다.Boron carbide having a high resistance property may have a specific resistance of about 10 Ω · cm to about 10 3 Ω · cm. In this case, the high resistance boron carbide may include silicon carbide or silicon nitride as an additive.

중저항 특성을 갖는 보론카바이드는 약 1Ωㆍcm 내지 10Ωㆍcm 미만의 비저항을 가질 수 있다. 이때, 상기 중저항 보론카바이드는 첨가제로 보론 나이트라이드를 포함할 수 있다.Boron carbide having a medium resistance property may have a specific resistance of less than about 1Ω · cm to less than 10Ω · cm. In this case, the medium resistance boron carbide may include boron nitride as an additive.

저저항 특성을 갖는 보론카바이드는 약 10-1Ωㆍcm 내지 약 10-2 Ωㆍcm의 비저항을 가질 수 있다. 이때, 상기 저저항 보론카바이드는 첨가제로 카본을 포함할 수 있다.Boron carbide having a low resistance property may have a specific resistance of about 10 -1 Ω · cm to about 10 -2 Ω · cm. At this time, the low-resistance boron carbide may include carbon as an additive.

상기 보론카바이드는 5.0 Ωㆍcm 이하의 저저항 특성을 가질 수 있고, 1.0 Ωㆍcm 이하의 저저항 특성을 가질 수 있으며, 8*10-1 Ωㆍcm 이하의 저저항 특성을 가질 수 있다.The boron carbide may have a low resistance property of 5.0 Ω · cm or less, may have a low resistance property of 1.0 Ω · cm or less, and may have a low resistance property of 8 * 10 -1 Ω · cm or less.

상기 보론카바이드는 플라즈마 식각장치에서 할로겐 이온과 접촉하더라도 파티클(입자상 물질)을 형성하지 않는 것일 수 있다. 이때, 파티클이라 함은 직경 1 um 이상의 입자상 물질을 의미한다. 상기 파티클(입자상 물질)을 형성하지 않는 다는 것의 의미는 상기 보론카바이드가 플라즈마 분위기에서 상기 할로겐 이온과 실질적으로 비활성이라는 것을 의미한다.The boron carbide may not form particles (particulate matter) even when it comes into contact with halogen ions in the plasma etching apparatus. In this case, the particle means a particulate matter having a diameter of 1 um or more. The meaning of not forming the particles (particulate matter) means that the boron carbide is substantially inactive with the halogen ions in a plasma atmosphere.

상기 세라믹 부품은 할로겐 이온과 실질적으로 반응성이 없는 불활성인 특징을 가질 수 있다.The ceramic component may have an inert characteristic that is not substantially reactive with halogen ions.

상기 보론카바이드는 식각장치 내에 배치되어 플라즈마의 영향을 받아 식각된다. 즉, 보론카바이드는 그 표면에 노출된 원소들부터 이온화되고, 분위기 원소(예시: 플라즈마 가스)와 반응하여 반응기 내에 의도하지 않는 결과물을 형성할 수 있다. 이러한 결과물이 기체상인 경우에는 덕트 등을 통해 반응기 외부로 배출되므로 식각대상의 품질에 큰 영향을 미치지 않는다. 그러나, 상기 결과물이 파티클(입자상 물질)과 같은 고체상의 물질인 경우에는 식각 품질이나 식각대상인 반도체 소자의 품질에 큰 문제를 야기할 수 있다.The boron carbide is disposed in an etching apparatus and is etched under the influence of plasma. That is, boron carbide is ionized from the elements exposed on the surface, and can react with an atmosphere element (for example, plasma gas) to form an unintended result in the reactor. When the resultant product is in the gas phase, it is discharged to the outside of the reactor through a duct or the like, so it does not significantly affect the quality of the etching target. However, when the resultant is a solid material such as particles (particulate matter), it may cause a great problem in the quality of etching or the quality of the semiconductor device to be etched.

이러한 특징은 이리듐 등을 포함하는 재료가 할로겐 이온과 반응하여 입자성 이물질을 형성한다는 점과 구별된다.This feature is distinguished from the fact that materials containing iridium and the like react with halogen ions to form particulate foreign matter.

즉, 상기 세라믹 부품은 이리듐과 상대적으로 비교하여 할로겐 이온 반응성이 적은 실질적으로 불활성인 특징을 가질 수 있다.That is, the ceramic component may have a substantially inert characteristic with less halogen ion reactivity as compared to iridium.

상기 보론카바이드는 우수한 식각개선율을 가질 수 있다. The boron carbide may have an excellent etch improvement rate.

식각개선율은 아래 식 2에 의한다.The etching improvement rate is based on Equation 2 below.

[식 2][Equation 2]

Figure pat00004
Figure pat00004

상기 식각개선율은 i) 플라즈마 장비에서 RF power를 2,000W로 노출 시간을 420시간을 적용하는 동일한 조건에서 동일한 크기의 샘플을 식각한 결과를 다른 재료와의 결과와 비교하여, 또는 ii) 플라즈마 장비에서 RF power를 800W로 노출 시간을 280 시간을 적용하는 동일한 조건에서 동일한 크기의 샘플을 식각한 결과를 다른 재료와의 결과와 비교하여 평가했다. 그러나, 상기 기준샘플과 상기 세라믹 부품에 동일한 식각조건을 적용하면 족하고, 상기 식각조건은 식각대상을 플라즈마 에칭하기 위한 조건의 범위라면 적용 가능하다.The etch rate is i) comparing the result of etching a sample of the same size under the same conditions applying 420 hours of exposure time to 2,000 W of RF power in the plasma equipment, or ii) in the plasma equipment. The result of etching a sample of the same size under the same condition of applying an RF power of 800 W and an exposure time of 280 hours was evaluated by comparing the result with other materials. However, it is sufficient if the same etching conditions are applied to the reference sample and the ceramic component, and the etching conditions are applicable as long as they are within a range of conditions for plasma etching the etching target.

상기 식각개선율은, 동일한 조건에서 에칭 후 각 재료의 식각률(높이감소율)을 비교하여 평가한다.The etching improvement rate is evaluated by comparing the etching rate (height reduction rate) of each material after etching under the same conditions.

식각률은 아래 식 1에 의한다.The etching rate is based on Equation 1 below.

[식 1][Equation 1]

Figure pat00005
Figure pat00005

상기 식각개선율은, 동일한 조건에서 에칭 후 각 재료의 식각률(식각전의 높이를 전체로 보았을 때, 식각 후 높이의 비율, %)을 비교하여 평가한다.The etch improvement rate is evaluated by comparing the etch rate of each material after etching under the same conditions (the ratio of the height after etching when the height of the etch is viewed as a whole).

실리콘 세라믹 부품을 기준으로 실시예의 세라믹 부품의 식각개선율은 45% 이상일 수 있고, 50% 이상일 수 있으며, 55% 이상일 수 있고, 62% 이상일 수 있다. 또한, 실리콘 세라믹 부품을 기준으로 실시예의 세라믹 부품의 식각개선율은 90% 이하일 수 있고, 80% 이하일 수 있다. 상기 실리콘 세라믹 부품은 실리콘(Si, 단결정 실리콘, 그로잉법으로 제조한 것)으로 이루어진 것 또는 상기 실리콘을 적어도 식각되는 표면에 포함하는 것을 기준으로 한다.The etching improvement rate of the ceramic component of the embodiment based on the silicon ceramic component may be 45% or more, 50% or more, 55% or more, and 62% or more. In addition, the etch rate of the ceramic parts of the embodiment based on the silicon ceramic parts may be 90% or less, and 80% or less. The silicon ceramic component is made of silicon (Si, single crystal silicon, manufactured by a drawing method) or is based on including the silicon on at least an etched surface.

화학기상증착된 실리콘카바이드(CVD-SiC) 세라믹 부품을 기준으로 실시예의 세라믹 부품의 식각개선율은 20% 이상일 수 있고, 35% 이상일 수 있으며, 37% 이하상 수 있다. 또한, 화학기상증착된 실리콘카바이드(CVD-SiC) 세라믹 부품을 기준으로 실시예의 세라믹 부품의 식각개선율은 90% 이하일 수 있고, 80% 이하일 수 있다. 상기 CVD-SiC 세라믹 부품은 CVD-SiC으로 이루어진 것 또는 상기 CVD-SiC을 적어도 식각되는 표면에 포함하는 것을 기준으로 한다.Based on the chemical vapor-deposited silicon carbide (CVD-SiC) ceramic component, the etch improvement rate of the ceramic component of the embodiment may be 20% or more, 35% or more, and 37% or less. In addition, the etching rate of the ceramic component of the embodiment based on the chemical vapor-deposited silicon carbide (CVD-SiC) ceramic component may be 90% or less, and 80% or less. The CVD-SiC ceramic component is based on one made of CVD-SiC or including the CVD-SiC on at least an etched surface.

상기 보론카바이드는 금속성 부산물(불순물)이 500 ppm 이하로 함유될 수 있고, 300 ppm 이하로 함유될 수 있으며, 100 ppm 이하로 함유될 수 있고, 10 ppm 이하로 함유할 수 있으며, 1 ppm 이하로 함유할 수 있다.The boron carbide may contain metal by-products (impurities) of 500 ppm or less, 300 ppm or less, 100 ppm or less, 10 ppm or less, and 1 ppm or less It can contain.

상기 보론카바이드는 증착 보론카바이드 및/또는 소결 보론카바이드일 수 있다.The boron carbide may be deposited boron carbide and / or sintered boron carbide.

상기 보론카바이드는 보론카바이드 함유 입자가 서로 네킹된 형태일 수 있다.The boron carbide may have a form in which the boron carbide-containing particles are necked together.

상기 세라믹 부품은 보론카바이드로 적어도 일면 이상이 코팅된 것일 수 있다.The ceramic component may be at least one surface coated with boron carbide.

상기 세라믹 부품은 보론카바이드로 이루어진 것일 수 있다.The ceramic component may be made of boron carbide.

상기 세라믹 부품은 보론카바이드 소결체 상에 상기 보론카바이드 코팅층이 배치된 것일 수 있다.In the ceramic component, the boron carbide coating layer may be disposed on a sintered body of boron carbide.

도 1은 구현예에 따른 세라믹 부품을 위에서 본 모습을 설명하는 개략도(화살표는 측정 지점을 나타냄)이고, 도 2는 구현예에 따른 세라믹 부품의 단면을 설명하는 개략도이고, 도 3은 도 2의 세라믹 부품의 높이 또는 식각률을 평가한 위치와 경사부각도를 설명하는 개략도이다. 도 4는 비교예(CVD-SiC)에 따른 세라믹 부품의 식각 정도를 단면으로 보여주는 도면이고, 도 5는 실시예에 따른 세라믹 부품의 식각 정도를 단면으로 보여주는 도면이며, 도 6은 비교예(a)와 실시예(b)에서 각각 식각면각도를 설명하는 도면이고, 도 7은 비교예(a)와 실시예(b)에서 각각 높이 차이 값을 설명하는 도면이다. 이하, 도 1 내지 도 7을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.1 is a schematic view illustrating a ceramic component according to an embodiment viewed from above (arrows indicate measurement points), FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a cross-section of a ceramic component according to an exemplary embodiment, and FIG. 3 is a schematic diagram of FIG. It is a schematic diagram explaining the position and the inclination angle of the ceramic parts where the height or etch rate is evaluated. 4 is a view showing the etching degree of the ceramic component according to the comparative example (CVD-SiC) in cross section, FIG. 5 is a view showing the etching degree of the ceramic component according to the embodiment in cross section, and FIG. 6 is a comparative example (a ) And Example (b) are views illustrating the etch angle, respectively. FIG. 7 is a diagram illustrating the height difference values in Comparative Examples (a) and (b), respectively. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 1 to 7.

본 명세서가 개시하는 다른 일 구현예에 따른 상기 세라믹 부품은 포커스링일 수 있다. 상기 포커스링은 웨이퍼가 챔버 내에 배치될 때, 상기 포커스 링은 상기 웨이퍼를 지지하기 위한 지지체로 역할 할 수 있다.The ceramic component according to another embodiment disclosed in the present specification may be a focus ring. When the wafer is placed in the chamber, the focus ring may serve as a support for supporting the wafer.

상기 세라믹 부품(10)은 제1높이를 갖는 안착부(200)와 제2높이를 갖는 본체부(100)를 포함한다. 상기 안착부 상에는 식각대상(1)의 적어도 일부가 배치되며, 웨이퍼 등의 식각대상을 지지한다. 상기 본체부(100)는 식각대상에 전달되는 플라즈마 이온의 흐름을 원활하게 조절하여 상기 식각대상이 의도된 형태로 결함 없이 고르게 식각되도록 돕는다.The ceramic component 10 includes a seating portion 200 having a first height and a body portion 100 having a second height. At least a part of the etching object 1 is disposed on the seating portion, and supports an etching object such as a wafer. The main body 100 smoothly regulates the flow of plasma ions delivered to the etch target to help the etch target to be etched evenly and without defects in an intended form.

상기 본체부(100)와 상기 안착부(200)는 서로 구분하여 설명하나 이들은 서로 구분되어 마련될 수도 그 경계의 구분이 없이 일체로 마련될 수 있다.The main body portion 100 and the seating portion 200 will be described separately from each other, but they may be provided separately from each other, or may be provided integrally without distinction of boundaries.

상기 안착부(200)는 제1높이를 갖는다.The seating portion 200 has a first height.

상기 본체부(100)는 제2높이를 갖는다.The body portion 100 has a second height.

상기 제1높이와 상기 제2높이는 기준면(예시적으로 본체부의 저면 또는 안착부의 저면 중에서 택일)을 기준으로 각각 안착부상면과 본체부상면까지의 높이를 의미한다.The first height and the second height refer to the heights to the seating surface and the body surface, respectively, based on the reference surface (for example, the bottom surface of the main body part or the bottom surface of the seating part).

상기 제1높이와 상기 제2높이는 서로 다른 높이일 수 있고, 구체적으로 제2높이가 제1높이보다 더 높을 수 있다. The first height and the second height may be different heights, and specifically, the second height may be higher than the first height.

상기 안착부(200)는 안착부상면(206)을 포함한다. 상기 안착부와 상기 안착부상면은 별도의 층 구분이 없는 일체형일 수 있고, 상기 안착부과 상기 안착부상면이 단면에서 관찰했을 때 서로 층이 구분되는 구분형일 수 있다. 구분형의 경우 상기 안착부상면은 증착층 또는 코팅층의 형태일 수 있다. 상기 안착부상면이 구분형의 경우, 상기 증착층 또는 코팅층 형태의 안착부상면은 식각전을 기준으로 안착부 두께의 1 내지 40 %의 두께를 가질 수 있고, 5 내지 25 %의 두께를 가질 수 있다.The seating portion 200 includes a seating portion upper surface 206. The seating portion and the seating portion upper surface may be an integral type without separate layer separation, and when the seating portion and the seating portion upper surface are observed in cross-sections, the seating portion and the upper surface of the seating portion may be divided. In the case of the division type, the upper surface of the seating portion may be in the form of a deposition layer or a coating layer. When the seating surface is divided, the seating surface in the form of a deposition layer or a coating layer may have a thickness of 1 to 40% of the thickness of the seating portion based on before etching, and may have a thickness of 5 to 25%. have.

상기 안착부상면(206)은 식각대상(1)이 배치되는 안착부비노출면과 상기 식각대상이 배치되지 않은 안착부노출면을 포함할 수 있다. 상기 안착부비노출면과 상기 안착부노출면은 상기 안착부 상면 상에 배치된 식각대상의 외곽선(Pw)을 기준으로 서로 구분된다(도 3 참고).The seating surface 206 may include a seating non-exposure surface on which the etching object 1 is disposed and a seating part exposure surface on which the etching object is not disposed. The non-exposed surface of the seating portion and the exposed surface of the seating portion are separated from each other based on an outline Pw of an etched object disposed on the upper surface of the seating portion (see FIG. 3).

상기 본체부(100)는 본체부상면(106)을 포함한다. 상기 본체부와 상기 본체부상면은 별도의 층 구분이 없는 일체형일 수 있고, 상기 본체부과 상기 본체부상면이 단면에서 관찰했을 때 서로 층이 구분되는 구분형일 수 있다. 구분형의 경우 상기 본체부상면은 증착층 또는 코팅층의 형태일 수 있다. 상기 본체부상면이 구분형의 경우, 상기 증착층 또는 코팅층 형태의 본체부상면은 식각전을 기준으로 본체부 두께의 1 내지 40 %의 두께를 가질 수 있고, 5 내지 25%의 두께를 가질 수 있다.The body portion 100 includes a body portion upper surface 106. The body portion and the body portion upper surface may be an integral type without separate layer separation, and when the body portion and the body portion upper surface are observed in cross-section, layers may be separated from each other. In the case of the division type, the body surface may be in the form of a deposition layer or a coating layer. When the main body surface is divided, the main body surface in the form of a deposition layer or a coating layer may have a thickness of 1 to 40% of the thickness of the body part based on before etching, and may have a thickness of 5 to 25%. have.

상기 세라믹 부품(10)은 상기 안착부(200)와 상기 본체부(100)를 연결하는 경사부(150)를 더 포함할 수 있다.The ceramic component 10 may further include an inclined portion 150 connecting the seating portion 200 and the body portion 100.

상기 안착부(200)와 상기 본체부(100)는 서로 높이가 다르며, 상기 경사부(150)는 이들의 서로 다른 높이를 연결할 수 있다.The seating portion 200 and the body portion 100 have different heights from each other, and the inclined portion 150 may connect different heights of these.

상기 본체부(100), 상기 안착부(200), 그리고 상기 경사부(150)는 서로 구분하여 설명하나, 이들은 서로 구분되어 마련될 수도 그 경계의 구분이 없이 일체로 마련될 수 있다.The main body portion 100, the seating portion 200, and the inclined portion 150 are described separately from each other, but they may be provided separately from each other or may be provided integrally without distinction of their boundaries.

상기 경사부(150)는 상기 안착부상면(206)과 상기 본체부상면(106)을 연결하는 경사부상면(156)을 포함한다.The inclined portion 150 includes an inclined portion upper surface 156 connecting the seating portion upper surface 206 and the main body floating surface 106.

상기 경사부(150)와 상기 경사부상면(156)은 별도의 층 구분이 없는 일체형일 수 있고, 상기 경사부와 상기 경사부상면이 단면에서 관찰했을 때 서로 층이 구분되는 서로 구분되는 구분형일 수 있다. 구분형의 경우 상기 경사부상면은 증착층 또는 코팅층의 형태일 수 있다. 상기 경사부상면이 구분형의 경우, 상기 증착층 또는 코팅층 형태의 경사부상면은 식각전을 기준으로 경사부 두께의 1 내지 40 %의 두께를 가질 수 있고, 5 내지 25%의 두께를 가질 수 있다.The inclined portion 150 and the inclined portion upper surface 156 may be an integral type without separate layer separation, and when the inclined portion and the inclined portion upper surface are observed in a cross section, the divided type is separated from each other. You can. In the case of the division type, the inclined surface may be in the form of a deposition layer or a coating layer. When the inclined surface is divided, the inclined surface in the form of a deposition layer or a coating layer may have a thickness of 1 to 40% of the thickness of the inclined part based on before etching, and may have a thickness of 5 to 25%. have.

상기 경사부상면(156)는 경사부각도(As)를 갖도록 배치된다.The inclined upper surface 156 is disposed to have an inclined angle (As).

상기 경사부각도(As)는 상기 안착부비노출면을 기준으로 측정될 수 있으며, 약 0도 초과 약 110 도 이하의 각도를 가질 수 있다.The angle of inclination (As) may be measured based on the non-exposed surface of the seating portion, and may have an angle of greater than about 0 degrees and less than about 110 degrees.

상기 경사부(150)의 길이가 0 mm인 경우에는 상기 안착부와 상기 본체부의 각도가 약 90 도 이상 약 110 도 이하일 수 있다. 상기 경사부(150)의 길이가 약 0 mm 초과 약 90도 미만인 경우에는 상기 경사부는 0 mm 초과의 길이를 가질 수 있다.When the length of the inclined portion 150 is 0 mm, the angle of the seating portion and the body portion may be about 90 degrees or more and about 110 degrees or less. When the length of the inclined portion 150 is greater than about 0 mm and less than about 90 degrees, the inclined portion may have a length greater than 0 mm.

상기 경사부각도는 상기 경사부상면 전체적으로 단면에서 관찰했을 때 선형이거나 비선형일 수 있고, 경사부 각도는 단면에서 안착부상면과 경사부상면이 만나는 P1과 경사부상면과 본체부상면이 만나는 P2의 두 점 사이를 직선으로 연결하는 가상의 선을 기준으로 측정한다.The angle of inclination may be linear or non-linear when observed in cross section over the inclined surface, and the angle of inclination may be P1 of the seating surface and the inclined surface where P1 meets and the inclined surface and P2 where the inclined surface meets. Measure based on an imaginary line connecting two points in a straight line.

예시적으로, 상기 경사부각도(As)는 상기 안착부비노출면을 기준으로 약 30 도 내지 약 70 도일 수 있고, 약 40 도 내지 약 60 도일 수 있다. 이러한 경사부각도를 갖는 경우 플라즈마 이온의 흐름을 보다 안정적으로 제어할 수 있다.For example, the inclined angle (As) may be from about 30 degrees to about 70 degrees, and from about 40 degrees to about 60 degrees based on the non-exposed surface of the seating portion. In the case of having such an inclined angle, the flow of plasma ions can be more stably controlled.

상기 안착부(200), 상기 경사부(150), 그리고 상기 본체부(100)는 각각 링 형태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 식각대상의 형상에 따라 상기 안착부, 상기 경사부 그리고 상기 본체부의 형태는 변형될 수 있다.The seating portion 200, the inclined portion 150, and the main body portion 100 may each be in the form of a ring, but are not limited thereto, and the seating portion, the inclined portion and the The shape of the body portion can be modified.

상기 세라믹 부품(10)은 식각면을 갖는다.The ceramic component 10 has an etching surface.

상기 식각면은 상기 안착부노출면 및 상기 본체부상면을 포함한다. 상기 세라믹 부품(10)이 경사부를 갖는 경우, 상기 식각면은 상기 안착부노출면, 상기 경사부상면 및 상기 본체부상면이다The etched surface includes the exposed surface of the seating portion and the upper surface of the main body. When the ceramic component 10 has an inclined portion, the etched surface is the seating portion exposed surface, the inclined upper surface, and the main body floating surface.

상기 식각면의 일부 또는 전부는 내식각성 재료가 적용되는 것이 좋다.It is preferable that an etch-resistant material is applied to some or all of the etched surfaces.

상기 식각면의 일부 또는 전부는 상기 보론카바이드를 포함할 수 있고, 상기 보론카바이드로 이루어질 수 있다.Some or all of the etched surface may include the boron carbide, and may be made of the boron carbide.

상기 식각면은 800 W의 플라즈마 파워와 100 mTorr의 챔버 압력으로 300분의 노출 시간 동안 에칭시 상기 식각면의 평균 식각률이 1.2 %이하일 수 있다. 상기 식각면은 평균 식각률이 1.1 % 이하일 수 있고, 1 % 이하일 수 있고, 0.9 % 이하일 수 있다. 또한, 상기 식각률은 0 % 초과일 수 있고, 0.5 % 이상일 수 있다.The etched surface may have an average etch rate of 1.2% or less when etched for an exposure time of 300 minutes with a plasma power of 800 W and a chamber pressure of 100 mTorr. The etched surface may have an average etch rate of 1.1% or less, 1% or less, and 0.9% or less. In addition, the etch rate may be greater than 0%, and may be 0.5% or more.

이러한 식각률은 기존의 내식각성 세라믹 부품의 식각률과 비교하여 우수한 것으로 플라즈마 장비의 부품으로 적용시에 세라믹 부품의 교체빈도를 줄일 수 있는 우수한 특성이다.This etch rate is superior to that of the existing etch-resistant ceramic parts, and is an excellent property that can reduce the replacement frequency of ceramic parts when applied as a part of plasma equipment.

상기 식각면은 식각대상과의 상대적인 위치에 따라 식각의 정도가 달리 나타날 수 있고, 상기 식각률은 상기 식각면의 평균 식각률로 평가한다. 상기 식각면의 평균 식각률은 일정한 거리를 두고 식각면의 적어도 3 지점 이상에서 평가한 식각률의 평균을 위의 평균 식각률로 평가한다.The etching surface may have a different degree of etching depending on the position relative to the object to be etched, and the etching rate is evaluated as the average etching rate of the etching surface. The average etch rate of the etched surface is evaluated by the average etch rate of the etch rate evaluated at least three points on the etched surface at a predetermined distance.

상기 보론카바이드의 특성에 대한 구체적인 설명은 위에서 한 설명과 중복되므로 그 기재를 생략한다.The detailed description of the properties of the boron carbide is omitted because it overlaps with the above description.

상기 식각면은 에칭에 의해 식각되며, 구체적으로 플라즈마 에칭 등의 방법으로 식각되는 면이다.The etched surface is etched by etching, and specifically is a surface etched by a method such as plasma etching.

식각 후에 상기 식각면은 식각 전의 식각면과 비교하여 그 표면의 일부가 소실된다.After etching, a portion of the etched surface is lost compared to the etched surface before etching.

상기 세라믹 부품의 식각은 적용하는 식각 조건에 따라 그 정도가 달라질 수 있다. 이하에서, 다른 특별한 설명이 없으면 본체부의 높이를 기준으로 식각후 본체부의 높이가 식각전 본체부의 높이의 0.85 내지 0.92 배의 범위에 속하도록 식각된 세라믹 부품을 기준으로 실시예의 특징을 설명한다.The etching degree of the ceramic component may vary depending on the etching conditions to be applied. Hereinafter, unless otherwise specified, features of the embodiment will be described based on ceramic parts etched such that the height of the body portion after etching based on the height of the body portion falls within a range of 0.85 to 0.92 times the height of the body portion before etching.

즉, 식각전의 식각면의 높이(최초 높이, 안착부노출면의 경우는 제1높이 또는 본체부상면의 경우는 제2높이)보다 식각후의 식각면의 높이가 낮아진다. 이 때, 식각면의 소실 정도는 상기 식각면 전체적으로 그 위치 마다 다소 다르게 나타날 수 있고, 특히 안착부노출면의 식각 정도가 본체부상면의 식각 정도보다 크기 나타날 수 있다.That is, the height of the etched surface after etching is lower than the height of the etched surface before etching (initial height, the first height in the case of the seat exposed portion or the second height in the case of the body floating surface). At this time, the degree of disappearance of the etched surface may be slightly different for each location of the etched surface, and in particular, the etched degree of the exposed portion of the seating portion may be larger than the etched degree of the body floating surface.

이는 세라믹 부품(10)의 식각면이 연속적인 식각 과정에서 전체적으로 일정한 속도로 소실되는 것이 아니라, 안착부노출면 등 일부분이 다른 부분 보다 더 빠르게 소실되고, 이는 전체적인 플라즈마 흐름의 변화를 가져오며, 미리 정해진 수준으로 식각대상을 식각하는 것을 어렵게 할 수 있다. 또한, 이는 세라믹 부품의 교체 주기를 빠르게 하며 식각대상의 식각 효율성을 낮추는 중요한 원인 중 하나가 된다.This does not mean that the etched surface of the ceramic component 10 is entirely lost at a constant speed during the continuous etching process, but a part such as the exposed portion of the seating part is lost more quickly than other parts, which causes a change in the overall plasma flow. It may be difficult to etch the object to be etched at a predetermined level. In addition, this is one of the important reasons for speeding up the replacement cycle of ceramic parts and lowering the etching efficiency of the etching target.

실시예의 세라믹 부품(10)은 기존의 세라믹 부품과 비교하여 식각면 전체가 상대적으로 일정한 속도로 소실된다는 특징을 갖는다.The ceramic component 10 of the embodiment has a feature that the entire etched surface is lost at a relatively constant speed compared to the conventional ceramic component.

상기 안착부상면(206)는 경사부상면(156) 또는 본체부상면(106)과 직접 접하며, P1은 그 경계선이다.The seating upper surface 206 directly contacts the inclined upper surface 156 or the body upper surface 106, and P1 is a boundary line thereof.

상기 본체부상면(106)은 경사부상면(156) 또는 안착부상면(206)과 직접 접하며, P2는 그 경계선이다.The body floating surface 106 directly contacts the inclined floating surface 156 or the seating floating surface 206, and P2 is a boundary line thereof.

상기 안착부상면(206)과 상기 본체부상면(106)이 직접 접하는 경우 P1과 P2는 동일한 선을 의미한다.When the seating upper surface 206 and the body upper surface 106 directly contact each other, P1 and P2 mean the same line.

Pw는 식각대상(1)이 위치하는 끝 지점의 안착부상면(206)을 의미한다.Pw means the seating surface 206 of the end point where the etching target 1 is located.

상기 Pw를 경계로 식각대상이 배치된 영역을 안착부비노출면, 그리고 식각대상이 배치되지 않은 영역을 안착부비노출면으로 칭한다.The region in which the etching object is disposed with respect to the Pw as a boundary is referred to as a seating non-exposed surface, and an area where the etching object is not disposed is referred to as a seating non-exposed surface.

Pw와 P1 사이의 거리를 Lw1, 경사부(150)가 있는 경우 P1과 P2의 거리를 L12라 한다.The distance between Pw and P1 is Lw1, and if there is an inclined portion 150, the distance between P1 and P2 is called L12.

상기 본체부(100)의 경우, 세라믹 부품(10)의 디자인에 따라서 그 길이가 달라질 수 있다.In the case of the main body 100, its length may vary depending on the design of the ceramic component 10.

본 발명에서는 상기 Lw1와 상기 L12 값 중에서 큰 값을 기준폭으로 하여, 상기 P2로부터 기준 폭의 거리만큼 떨어진 선을 P3이라 한다.In the present invention, a line that is separated by a distance of a reference width from P2 is referred to as P3, using a larger value among the Lw1 and L12 values as a reference width.

상기 Lw1와 상기 L12 값 중에서 큰 값을 기준폭으로 하여, 상기 P2로부터 기준 폭의 2배 거리만큼 떨어진 선을 P4라고 한다. A line that is separated from the P2 by a distance twice the reference width by using the larger of the Lw1 and L12 values as a reference width is referred to as P4.

상기 Lw1와 상기 L12 값 중에서 큰 값을 기준폭으로 하여, 상기 P2로부터 기준 폭의 3배 거리만큼 떨어진 선을 P5라고 한다.A line that is separated by a distance three times the reference width from P2 is referred to as P5, using a larger value among the Lw1 and L12 values as a reference width.

상기 P2와 상기 P3의 거리는 L23이고, 상기 P3와 상기 P4의 거리는 L34이고, 상기 P4와 상기 P5의 거리는 L45로 칭한다.The distance between P2 and P3 is L23, the distance between P3 and P4 is L34, and the distance between P4 and P5 is referred to as L45.

상기 경사부 상면에서 P1과 P2의 구간을 4등분하여 P1과 가까운 지점부터 각각 P1-1, P1-2, P1-3 및 P1-4로 칭한다.The sections of P1 and P2 are divided into four equal parts on the upper surface of the inclined portion and are referred to as P1-1, P1-2, P1-3 and P1-4, respectively, starting from the point close to P1.

본 명세서에서, 상기 본체부(100)에 대한 설명 시 P2 내지 P4에 해당하는 위치를 본체부로 취급한다. In the present specification, a position corresponding to P2 to P4 is treated as the main body when the main body 100 is described.

Pa1은 식각된 안착부노출면과 식각된 경사부상면의 경계선이다. 그리고, Pa2는 식각된 경사부상면과 식각된 본체부상면의 경계선이다(도 6 참고).Pa1 is a boundary line between the etched seat exposed surface and the etched sloped surface. Further, Pa2 is a boundary line between the etched inclined surface and the etched body surface (see FIG. 6).

상기 Pa1과 상기 Pa2는, 식각되기 전의 안착부상면과 경사부상면의 경계선인 P1, 그리고 식각되기 전의 경사부상면과 본체부상면의 경계선인 P2와 비교하여 식각에 의해 소실되어 더 아래에 위치하게 된다.The Pa1 and the Pa2 are lost by etching and compared to P1, which is the boundary line between the seating surface and the inclined surface before etching, and P2, which is the boundary line between the surface of the inclined surface before etching and the body surface, before being etched. do.

상기 Pa1과 상기 Pa2를 연결한 평면은 식각면각도(Ae)를 갖는다. 상기 식각면각도는 예시적으로 상기 안착부비노출면을 기준면으로 측정할 수 있고, 상기 경사부각도와 동일한 기준면을 적용하면 족하다.The plane connecting Pa1 and Pa2 has an etch plane angle (Ae). The etch plane angle can be measured by using the seating portion non-exposed surface as a reference plane, and it is sufficient if the same reference plane as the inclined plane angle is applied.

상기 Pa1의 높이는 상기 P1 높이의 0.85배 이상일 수 있다. 상기 Pa1의 높이는 상기 P1 높이의 0.87 배 이상일 수 있다. 또한 상기 Pa1의 높이는 상기 P1 높이의 0.89배 이상일 수 있다. 상기 Pa1의 높이는 상기 P1 높이의 1배 미만일 수 있다. 이러한 상기 Pa1의 높이의 특징은 기존에 적용하던 세라믹 부품과 비교하여 실질적으로 감소된 식각률을 갖는다는 점을 의미하며, 상기 지점에서 본 발명의 발명자들이 확인한 실리콘 세라믹 부품 또는 화학기상증착된 실리콘카바이드와 비교하면 월등하게 향상된 식각개선율을 보인다.The height of Pa1 may be 0.85 times or more of the height of P1. The height of Pa1 may be 0.87 times or more of the height of P1. In addition, the height of the Pa1 may be 0.89 times or more the height of the P1. The height of Pa1 may be less than 1 times the height of P1. This feature of the height of the Pa1 means that it has a substantially reduced etch rate compared to the previously applied ceramic parts, and the silicon ceramic parts or chemical vapor deposited silicon carbide confirmed by the inventors of the present invention at this point Compared, it shows a significantly improved etch rate.

상기 세라믹 부품(10)의 식각면각도(Ae)는 상기 경사부각도(As)의 0.83 내지 1.05 배일 수 있다. 이러한 특징을 갖는 세라믹 부품은 에칭시 전체적으로 비교적 고르게 식각된다는 것을 의미한다. 이러한 특징은 플라즈마 흐름을 보다 안정화시킬 수 있어서 식각대상의 식각 후 품질을 보다 향상시키고 세라믹 부품의 교체 시기를 연장시키며, 식각 수율을 보다 향상시킬 수 있다.The etch plane angle (Ae) of the ceramic component 10 may be 0.83 to 1.05 times the inclined angle (As). This means that a ceramic component having such characteristics is etched relatively evenly throughout etching. This feature can further stabilize the plasma flow, thereby improving the quality after etching of the object to be etched, prolonging the replacement time of the ceramic component, and further improving the etch yield.

상기 식각된 세라믹 부품(10)은 식각된 안착부노출면의 최저점인 Pd를 갖는다.The etched ceramic component 10 has a lowest point Pd of the etched seat exposed surface.

상기 식각된 세라믹 부품(10)은 식각된 본체부상면의 최저점인 Pt를 갖는다.The etched ceramic component 10 has the lowest point Pt of the etched body surface.

상기 Pt는 위에서 설명한 바와 같이 P2 내지 P4에 위치하는 지점들 중에서 최저점이 적용된다. 본체부상면의 경우 세라믹 부품의 최외각지점에서 더 많은 식각이 진행되어 시각된 본체부상면이 최외각지점으로 가면서 점차 높이가 낮아지는 형상을 가질 수 있다(도 6의 (a) 참고). 이러한 경우에는 본체부상면의 최저점은 최외각지점이 아닌 위에서 설명한 P2 내지 P4의 범위에서 최저점이 적용된다.As described above, the lowest point among the points located at P2 to P4 is applied. In the case of the main body floating surface, more etching is performed at the outermost point of the ceramic component, and the visually visible main body floating surface may have a shape that gradually decreases in height (see FIG. 6 (a)). In this case, the lowest point of the body floating surface is applied in the range of P2 to P4 described above, not the outermost point.

Htd는 상기 Pt의 높이와 상기 Pd의 높이의 차이이다.Htd is the difference between the height of the Pt and the height of the Pd.

H12는 상기 제1높이와 상기 제2높이의 차이이다.H12 is the difference between the first height and the second height.

상기 Htd는 상기 H12의 0.85배 이상일 수 있다. 상기 Htd는 상기 H12의 0.88배 이상일 수 있다. 상기 Htd는 상기 H12의 0.91배 이상일 수 있다. 상기 Htd는 상기 H12의 1배 이하일 수 있다. 상기 Htd는 상기 H12의 0.99배 이하일 수 있다. 이러한 특징은 CVD-SiC 등 다른 세라믹 재료를 적용한 경우와 비교하여 시각전의 높이 차이와 식각후의 높이 차이가 상대적으로 작은 것으로, 기존의 재료와 비교하여 식각면 전체적으로 비교적 고르게 식각이 진행된다는 점을 의미한다.The Htd may be 0.85 times or more of the H12. The Htd may be 0.88 times or more of the H12. The Htd may be 0.91 times or more of the H12. The Htd may be 1 time or less of the H12. The Htd may be 0.99 times or less of the H12. This feature is that the difference in height before and after the etching is relatively small compared to the case where other ceramic materials such as CVD-SiC are applied, and that the etching proceeds more evenly over the entire etching surface compared to the conventional material. .

상기 경사부상면(156)은 상기 에칭에 의해 식각되고, 식각전 경사부의 높이는 식각후 경사부의 높이보다 감소할 수 있다. 상기 경사부의 높이는 P1과 P2를 제외한 적어도 3점 이상에서 평가한 결과를 평균하여 평가한다.The upper surface of the inclined portion 156 is etched by the etching, and the height of the inclined portion before etching may be reduced than the height of the inclined portion after etching. The height of the inclined portion is evaluated by averaging the results evaluated at least three points except P1 and P2.

상기 경사부의 식각률은 2.2 % 이하일 수 있다. 상기 경사부의 식각률은 2.0 % 이하일 수 있다. 상기 경사부의 식각률은 1.8% 이하일 수 있다. 상기 경사부의 식각률은 1.6 % 이하일 수 있다. 상기 경사부의 식각률은 0.1 % 이상일 수 있다. 이러한 경사부의 식각률은 경사부를 갖는 기존의 세라믹 부품의 경사부 식각률과 비교하여 월등하게 우수한 결과로. 이러한 특징을 갖는 실시예의 세라믹 부품은 보다 우수한 내식각성을 가지며, 식각 과정에서 세라믹 부품의 형상 변형이 상대적으로 적을 수 있다.The etch rate of the inclined portion may be 2.2% or less. The etch rate of the inclined portion may be 2.0% or less. The etch rate of the inclined portion may be 1.8% or less. The etch rate of the inclined portion may be 1.6% or less. The etch rate of the inclined portion may be 0.1% or more. The etch rate of the inclined portion is superior to that of the conventional ceramic component having the inclined portion. The ceramic component of the embodiment having such characteristics has better etch resistance, and the shape deformation of the ceramic component may be relatively small during the etching process.

상기 식각면의 공극률은 1 % 이하일 수 있다. 상기 식각면의 표면에서 관찰되는 기공의 평균 직경은 3 ㎛ 이하일 수 있다. 상기 공극률과 기공의 평균 직경과 관련된 설명은 위의 보론카바이드에 대한 설명에 대한 내용이 적용된다. The porosity of the etched surface may be 1% or less. The average diameter of pores observed on the surface of the etched surface may be 3 μm or less. For the description related to the porosity and the average diameter of the pores, the description of the above boron carbide is applied.

식각개선율은 아래 식 2로 표시된다.Etch improvement rate is represented by Equation 2 below.

[식 2][Equation 2]

Figure pat00006
Figure pat00006

기준샘플을 화학기상증착된 실리콘카바이드를 기준으로 적용시에, 상기 세라믹 부품의 식각개선율은 20 % 이상일 수 있다. 기준샘플을 화학기상증착된 실리콘카바이드를 기준으로 적용시에, 상기 세라믹 부품의 식각개선율은 35 % 이상일 수 있다. 기준샘플을 화학기상증착된 실리콘카바이드를 기준으로 적용시에, 상기 세라믹 부품의 식각개선율은 37 % 이상의 식각개선율을 가질 수 있다. 또한, 기준샘플을 화학기상증착된 실리콘카바이드를 기준으로 적용시에, 실시예의 세라믹 부품의 식각개선율은 90% 이하일 수 있고, 80% 이하일 수 있다.When the reference sample is applied based on chemical vapor-deposited silicon carbide, the etch rate of the ceramic component may be 20% or more. When the reference sample is applied on the basis of chemical vapor-deposited silicon carbide, the etching improvement rate of the ceramic component may be 35% or more. When the reference sample is applied on the basis of chemical vapor-deposited silicon carbide, the etching improvement rate of the ceramic component may have an etching improvement rate of 37% or more. In addition, when the reference sample is applied on the basis of chemical vapor-deposited silicon carbide, the etching improvement rate of the ceramic component of the embodiment may be 90% or less, and 80% or less.

기준샘플을 단결정 실리콘 세라믹 부품을 기준으로 적용시에, 상기 세라믹 부품의 식각개선율은 45 % 이상일 수 있고, 50% 이상일 수 있다. 기준샘플을 단결정 실리콘 세라믹 부품을 기준으로 적용시에, 상기 세라믹 부품의 식각개선율은 55 % 이상일 수 있다. 기준샘플을 단결정 실리콘 세라믹 부품을 기준으로 적용시에, 상기 세라믹 부품의 식각개선율은 62 % 이상의 식각개선율을 가질 수 있다. 기준샘플을 단결정 실리콘 세라믹 부품을 기준으로 적용시에, 상기 세라믹 부품의 식각개선율은 90% 이하일 수 있고, 80% 이하일 수 있다.When the reference sample is applied based on a single crystal silicon ceramic component, the etch improvement rate of the ceramic component may be 45% or more, and 50% or more. When the reference sample is applied based on a single crystal silicon ceramic component, the etching improvement rate of the ceramic component may be 55% or more. When the reference sample is applied based on a single crystal silicon ceramic component, the etching improvement rate of the ceramic component may have an etching improvement rate of 62% or more. When the reference sample is applied based on a single crystal silicon ceramic component, the etch improvement rate of the ceramic component may be 90% or less, and 80% or less.

상기 식각개선율은 상기 식각면의 식각률을 기준으로 평가한다.The etching improvement rate is evaluated based on the etching rate of the etching surface.

상기 세라믹 부품(10)은 포커스링일 수 있다.The ceramic component 10 may be a focus ring.

상기 세라믹 부품(10)은 상기 식각층에 상기 보론카바이드를 포함할 수 있다.The ceramic component 10 may include the boron carbide in the etch layer.

상기 세라믹 부품(10)은 상기 식각층이 상기 보론카바이드로 이루어질 수 있다.In the ceramic component 10, the etch layer may be formed of the boron carbide.

상기 세라믹 부품(10)은 상기 보론카바이드를 포함할 수 있다.The ceramic component 10 may include the boron carbide.

상기 세라믹 부품(10)은 상기 보론카바이드로 이루어질 수 있다.The ceramic component 10 may be made of the boron carbide.

상기 보론카바이드는 증착 보론카바이드 또는 소결 보론카바이드일 수 있다. The boron carbide may be deposited boron carbide or sintered boron carbide.

상기 세라믹 부품은 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 6 W/(m*k) 이상일 수 있다.The ceramic component may have a difference between a thermal conductivity measured at 200 ° C and a thermal conductivity measured at 25 ° C of 6 W / (m * k) or more.

상기 세라믹 부품은 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 8 W/(m*k) 이상일 수 있다.The difference between the thermal conductivity measured at 200 ° C and the thermal conductivity measured at 25 ° C may be 8 W / (m * k) or more.

상기 세라믹 부품은 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 10 W/(m*k) 이상일 수 있다.The ceramic component may have a difference between a thermal conductivity measured at 200 ° C and a thermal conductivity measured at 25 ° C of 10 W / (m * k) or more.

상기 세라믹 부품은 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 11 W/(m*k) 이상일 수 있다.The ceramic component may have a difference between a thermal conductivity measured at 200 ° C and a thermal conductivity measured at 25 ° C of 11 W / (m * k) or more.

상기 세라믹 부품은 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 30 W/(m*k) 이하일 수 있다.The ceramic component may have a difference between a thermal conductivity measured at 200 ° C and a thermal conductivity measured at 25 ° C of 30 W / (m * k) or less.

상기 세라믹 부품은 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 20 W/(m*k) 이하일 수 있다.The difference between the thermal conductivity measured at 200 ° C and the thermal conductivity measured at 25 ° C may be 20 W / (m * k) or less.

상기 세라믹 부품은 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 15 W/(m*k) 이하일 수 있다.The ceramic component may have a difference between a thermal conductivity measured at 200 ° C and a thermal conductivity measured at 25 ° C of 15 W / (m * k) or less.

상기 세라믹 부품은 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 25 ℃에서 측정한 열전도도의 0.1 내지 0.6배일 수 있다.The ceramic component may have a difference between a thermal conductivity measured at 200 ° C and a thermal conductivity measured at 25 ° C, 0.1 to 0.6 times the thermal conductivity measured at 25 ° C.

상기 세라믹 부품은 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 25 ℃에서 측정한 열전도도의 0.2 내지 0.6배일 수 있다.The ceramic component may have a difference between a thermal conductivity measured at 200 ° C and a thermal conductivity measured at 25 ° C, 0.2 to 0.6 times the thermal conductivity measured at 25 ° C.

상기 세라믹 부품은 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 25 ℃에서 측정한 열전도도의 0.25 내지 0.5배일 수 있다.The ceramic component may have a difference between the thermal conductivity measured at 200 ° C and the thermal conductivity measured at 25 ° C, and may be 0.25 to 0.5 times the thermal conductivity measured at 25 ° C.

상기 열전도도는 상기 식각면에서 측정한 것을 기준으로 한다.The thermal conductivity is based on the measurement on the etching surface.

이러한 열전도도 특징을 갖고 보론카바이드를 식각면에 포함하는 세라믹 부품은 향상된 내식각성을 가질 수 있다.A ceramic component having such thermal conductivity characteristics and including boron carbide on an etched surface may have improved etch resistance.

상기 세라믹 부품(10)은 플라즈마 식각장비 등에 장착되어 식각대상(1)인 웨이퍼 등을 지지하고, 식각대상에 전달되는 플라즈마 이온 등의 흐름이 안정적이 되도록 돕는다. 또한, 식각대상의 식각 과정에서 함께 그 일부가 식각되며, 일정한 높이 이하로 식각되면 교체한다.The ceramic component 10 is mounted on a plasma etching equipment or the like to support a wafer or the like to be etched (1), and helps to stabilize the flow of plasma ions and the like transferred to the etching target. In addition, a part of it is etched together during the etching process of the object to be etched.

상기 본체부 높이인 제2높이는 안착부 높이인 제1높이보다 크다.The second height, which is the height of the main body, is greater than the first height, which is the height of the seat.

구체적으로, 제2높이는 제1높이의 1.2배 이상일 수 있고, 1.4배 이상일 수 있으며, 1.5배 이상일 수 있다. 또한, 상기 제2높이는 상기 제1높이의 3.5배 이하일 수 있고, 3배 이하일 수 있다. 이러한 높이 차이를 갖는 경우 상기 세라믹 부품을 적용한 장치에 보다 안정적인 공정 진행을 도울 수 있다.Specifically, the second height may be 1.2 times or more of the first height, 1.4 times or more, and 1.5 times or more. Further, the second height may be 3.5 times or less of the first height, or 3 times or less. When having such a height difference, it is possible to help a more stable process progress to the device to which the ceramic component is applied.

상기 세라믹 부품(10)은 식각된 본체부의 높이가 최초 본체부 높이를 기준으로 10% 이상으로 줄어드는 시간인 교체시간이 단결정 실리콘을 식각부에 적용한 세라믹 부품과 비교하여 2배 이상일 수 있다. 이렇게 실시예의 세라믹 부품이 천천히 식각되면, 부품의 교체를 목적으로 하는 식각장비의 챔버를 오픈하는 간격이 길어진다는 것을 의미하며, 결국 식각장치의 식각 효율이 향상되는 효과를 가져온다. 이와 함께, 챔버 오픈 과정에서 발생할 수 있는 유독물질의 유출 가능성을 낮추고, 챔버 내의 오염 가능성도 낮추는 장점도 가질 수 있다.The ceramic component 10 may have a replacement time, which is a time in which the height of the etched body portion is reduced to 10% or more based on the height of the original body portion, and may be twice or more compared to the ceramic component applied to the etched portion. If the ceramic component of the embodiment is etched slowly, this means that the interval between opening the chamber of the etching equipment for the purpose of replacing the component is increased, and eventually, the etching efficiency of the etching apparatus is improved. In addition, it is possible to reduce the possibility of toxic substances that may occur in the process of opening the chamber, and also has the advantage of lowering the possibility of contamination in the chamber.

또 다른 일 실시예에 따른 식각장치는 위에서 설명한 세라믹 부품을 포함한다.The etching apparatus according to another embodiment includes the ceramic component described above.

상기 식각장치는 예시적으로 플라즈마 식각장치일 수 있다.The etching device may be, for example, a plasma etching device.

상기 식각장치는 내부에 수용공간과 하우징을 갖는 챔버(미도시)와 상기 챔버 내부로 가스를 공급하는 가스공급관(미도시), 상기 가스공급관과 연결되며 상기 수용공간에 가스를 공급하는 샤워헤드(미도시)가 배치된다. 상기 샤워헤드와 대향되는 위치에 서셉터(미도시)가 위치하며, 상기 서셉터는 식각대상을 지지한다. 상기 챔버는 수용공간에 공급되는 가스를 배출하거나 상기 수용공간을 진공으로 하는 가스배출관(미도시)가 배치되며, 상기 샤워헤드와 상기 서셉터 사이에는 링지지대(미도시)에 의해 지지되는 엣지링(미도시)가 더 위치할 수 있다.The etching device includes a chamber (not shown) having an accommodation space and a housing therein, and a gas supply pipe (not shown) for supplying gas into the chamber, a shower head connected to the gas supply pipe and supplying gas to the accommodation space ( (Not shown). A susceptor (not shown) is positioned at a position facing the shower head, and the susceptor supports an etch target. The chamber is provided with a gas discharge pipe (not shown) for discharging gas supplied to the accommodation space or evacuating the accommodation space, and an edge ring supported by a ring support (not shown) between the shower head and the susceptor. (Not shown) may be located further.

상기 식각장치는 상기 서셉터 상에 배치된 식각대상을 식각하며 상기 식각대상은 서셉터와 일체로 또는 상기 서셉서 상에 배치된 포커스링에 의해 지지된다.The etch device etches an etch target disposed on the susceptor, and the etch target is supported integrally with the susceptor or by a focus ring disposed on the susceptor.

상기 샤워헤드는 플라즈마 가스 등을 공급하며 상기 수용공간에 형성되는 플라즈마 분이기에서 상기 식각대상이 식각된다. The shower head supplies plasma gas or the like and the etching target is etched in a plasma separator formed in the accommodation space.

실시예의 세라믹 부품을 상기 포커스링으로 적용하면, 향상된 내식각성으로 챔버 오픈 빈도를 줄일 수 있어서 공정 효율성이 보다 향상되고, 식각 과정에서 상대적으로 포커스링의 형상이 유지되어 플라즈마의 흐름을 보다 용이하게 제어할 수 있다.When the ceramic component of the embodiment is applied as the focus ring, the frequency of chamber opening can be reduced with improved etch resistance, thereby improving the process efficiency and controlling the flow of plasma more easily by maintaining the shape of the focus ring during the etching process. can do.

또 다른 일 실시예에 따른 기판의 식각방법은 배치단계와 식각단계를 포함하며, 위에서 설명한 세라믹 부품을 포커스링으로 적용한다.The etching method of the substrate according to another embodiment includes a placement step and an etching step, and applies the ceramic component described above as a focus ring.

상기 배치단계는 세라믹 부품을 포커스링으로 배치한 식각장치에 식각대상을 위치시키는 단계이다. 상기 식각장치는 전자제품 등에 적용되는 기판을 식각하는 장치라면 제한없이 적용 가능하며, 예시적으로 플라즈마 시각장치가 적용될 수 있다. 상기 기판은 식각대상으로 상기 식각장치에 적용 가능한 것이고, 예시적으로 실리콘 기판 등 반도체 장치에 활용되는 기판이 적용될 수 있다. The arranging step is a step of positioning an etch target on an etch device in which ceramic parts are disposed with a focus ring. The etching device may be applied without limitation as long as it is a device for etching a substrate applied to an electronic product or the like, and for example, a plasma visual device may be applied. The substrate may be applied to the etching device as an etch target, and for example, a substrate utilized in a semiconductor device such as a silicon substrate may be applied.

상기 포커스링과 상기 세라믹 부품에 대한 설명은 위에서 한 설명과 중복되므로 그 기재를 생략한다.The description of the focus ring and the ceramic component overlaps with the above description, and thus description thereof is omitted.

상기 식각단계는 상기 식각대상의 식각을 진행하여 기판을 마련하는 단계이다. 상기 식각은, 감압과 승온, 플라즈마 가스의 공급, 식각, 세척 등의 식각 과정에 적용되는 통상의 과정으로 진행될 수 있다.The etching step is a step of preparing the substrate by performing etching of the etching target. The etching may be performed in a normal process applied to etching processes such as depressurization and heating, plasma gas supply, etching, and washing.

상기 식각은 500 mTorr 이하의 챔버 압력, 불소 함유 화합물 또는 염소 함유 화합물을 포함하는 에칭 가스, 그리고 500 W 내지 15,000 W의 파워에서 진행될 수 있다. 상기 챔버 압력은 100 mTorr 이하일 수 있고, 10 mTorr 이상일 수 있다.The etching may be performed at a chamber pressure of 500 mTorr or less, an etching gas containing a fluorine-containing compound or a chlorine-containing compound, and a power of 500 W to 15,000 W. The chamber pressure may be 100 mTorr or less, and 10 mTorr or more.

상기 파워는 500 W 내지 15,000 W의 RF 파워일 수 있고, 500 내지 8000 W의 RF 파워일 수 있다.The power may be 500 W to 15,000 W of RF power, and may be 500 to 8000 W of RF power.

상기 식각시간은 100 시간 이상일 수 있고, 200 시간 이상일 수 있고, 400 시간 이상일 수 있으며 800 시간 이상일 수 있다. 상기 식각시간은 적용하는 파워, 에칭가스 등에 따라 달라질 수 있다.The etching time may be 100 hours or more, 200 hours or more, 400 hours or more, and 800 hours or more. The etching time may vary depending on power applied, etching gas, and the like.

이하에서 상기 세라믹 부품의 제조방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the ceramic component will be described.

상기 세라믹 부품은 CIP(Cold Isostatic Pressing) 가공 공정, 고온고압(hot press) 소결 공정, 스파크 플라즈마 소결 공정, 화학기상증착(chemical vapor deposition) 공정, 물리기상증착(physical vapor deposition) 공정 등의 방법으로 제조될 수 있다.The ceramic component is a method such as a cold isostatic pressing (CIP) processing process, a hot press sintering process, a spark plasma sintering process, a chemical vapor deposition process, or a physical vapor deposition process. Can be manufactured.

상기 세라믹 부품이 제조되기 위해서, 먼저, 원료 물질이 제공된다. 상기 원료 물질은 보론과 카바이드, 또는 보론카바이드를 포함할 수 있다.In order for the ceramic component to be manufactured, first, a raw material is provided. The raw material may include boron and carbide, or boron carbide.

보론카바이드(boron carbide)는 B4C로 대표되며, 다이아몬드, 큐빅 보론 나이트라이드에 이어 세번째로 높은 강도를 가지는 재료로서, 내화학성 및 내침식성이 매우 우수하다. 한편, 플라즈마 내식성은 세라믹 부품의 결합력에 영향을 받는다. 즉, 결합력이 강할수록 내식성이 증가하며, 보론카바이드는 높은 공유 결합성으로 상기 결합력이 커서 플라즈마 내식성이 우수하다.Boron carbide is represented by B 4 C, and is the third highest strength material after diamond and cubic boron nitride, and has excellent chemical and corrosion resistance. On the other hand, plasma corrosion resistance is affected by the bonding force of the ceramic parts. That is, the stronger the bonding force, the higher the corrosion resistance, and the boron carbide has a high covalent bonding property, so that the bonding force is large and thus the plasma corrosion resistance is excellent.

상기 원료 물질은 보론 카바이드 입자를 포함할 수 있다. 즉, 상기 보론 카바이드는 분말 형태를 가지며, 상기 원료 물질로 사용될 수 있다.The raw material may include boron carbide particles. That is, the boron carbide has a powder form and may be used as the raw material.

상기 보론카바이드 분말은 D50 기준으로, 약 1.5㎛ 이하의 평균입경을 가질 수 있고, 약 0.3㎛ 내지 약 1.5㎛의 평균 입경을 가질 수 있으며, 약 0.4㎛ 내지 약 1.0㎛의 평균 입경을 가질 수 있다. 또한, 상기 보론카바이드 분말은 D50 기준으로, 약 0.4㎛ 내지 약 0.8㎛의 평균 입경을 가질 수 있다. 평균 입경이 너무 큰 보론카바이드 분말을 적용하는 경우에는 제조된 소결체의 밀도가 낮아지고 내식성이 떨어질 수 있고, 입경이 너무 작은 경우에는 작업성이 떨어지거나 생산성이 낮아질 수 있다.The boron carbide powder may have an average particle diameter of about 1.5 μm or less, an average particle diameter of about 0.3 μm to about 1.5 μm, and an average particle diameter of about 0.4 μm to about 1.0 μm based on D 50 . have. In addition, the boron carbide powder may have an average particle diameter of about 0.4 μm to about 0.8 μm based on D 50 . In the case of applying boron carbide powder having an average particle size that is too large, the density of the manufactured sintered body may be lowered and corrosion resistance may be lowered, and if the particle size is too small, workability may decrease or productivity may be lowered.

상기 원료물질로 보론카바이드 분말이 적용될 수 있고, 상기 보론카바이드 분말은 고순도(보론카바이드 함량이 99.9 중량% 이상)이 적용될 수 있고, 저순도(보론카바이드 함량이 95 중량% 이상 99.9 중량% 미만)이 적용될 수 있다.As the raw material, boron carbide powder may be applied, and the boron carbide powder may have high purity (boron carbide content of 99.9% by weight or more) and low purity (boron carbide content of 95% by weight or more and less than 99.9% by weight). Can be applied.

상기 원료 물질은 상기 보론 카바이드 이외의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 분말 형태, 액상 또는 기상으로 상기 세라믹 부품을 제조하는 공정에 투입될 수 있다.The raw material may further include additives other than the boron carbide. The additive may be introduced in a process of manufacturing the ceramic component in powder form, liquid phase or gas phase.

상기 첨가제로 사용되는 물질의 예로서는 카본, 보론 옥사이드, 실리콘, 실리콘 카바이드, 실리콘 옥사이드, 보론 나이트라이드, 보론 또는 실리콘 나이트라이드 등을 들 수 있다. 상기 첨가제는 상기 원료 물질을 기준으로 약 0.1wt% 내지 약 30wt%의 함량으로 포함될 수 있다.Examples of the material used as the additive include carbon, boron oxide, silicon, silicon carbide, silicon oxide, boron nitride, boron or silicon nitride. The additive may be included in an amount of about 0.1 wt% to about 30 wt% based on the raw material.

구체적으로, 첨가제는 소결특성개선제일 수 있다. 상기 소결특성개선제는, 상기 원료물질에 포함되어 보론카바이드의 물성을 향상시킨다. 상기 소결특성개선제는 카본, 보론 옥사이드, 실리콘, 실리콘 카바이드, 실리콘 옥사이드, 보론 나이트라이드, 보론 나이트라이드, 실리콘 나이트라이드 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 상기 소결특성개선제는 상기 원료물질 전체를 기준으로 약 30 중량% 이하로 함유될 수 있다. 구체적으로 상기 소결특성개선제는 상기 원료물질 전체를 기준으로, 약 0.001 중량% 내지 약 30 중량%로 함유될 수 있고, 0.1 내지 25 중량%로 함유될 수 있으며, 5 내지 25 중량%로 함유될 수 있다. 상기 소결특성개선제가 30 중량% 초과로 포함되는 경우에는 오히려 소결체의 강도를 떨어뜨릴 수 있다.Specifically, the additive may be a sintering property improving agent. The sintering property improving agent is included in the raw material to improve the physical properties of boron carbide. The sintering property improving agent may be any one selected from the group consisting of carbon, boron oxide, silicon, silicon carbide, silicon oxide, boron nitride, boron nitride, silicon nitride, and combinations thereof. The sintering property improving agent may be contained in an amount of about 30% by weight or less based on the entire raw material. Specifically, the sintering property improving agent may be contained in an amount of about 0.001% to about 30% by weight, 0.1 to 25% by weight, and 5 to 25% by weight based on the entire raw material. have. When the sintering property improving agent is contained in an amount of more than 30% by weight, the strength of the sintered body may be reduced.

상기 원료물질은 상기 소결특성개선제 이외의 잔량으로 보론카바이드 분말 등의 보론카바이드 원료를 포함할 수 있다. 상기 소결특성개선제는 보론 옥사이드, 카본 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.The raw material may include boron carbide raw materials such as boron carbide powder in a residual amount other than the sintering property improving agent. The sintering property improving agent may include boron oxide, carbon, and combinations thereof.

상기 소결특성개선제로 카본이 적용되는 경우, 상기 카본은 페놀수지와 같은 수지 형태로 첨가될 수 있고, 상기 수지가 탄화 공정을 통하여 탄화된 형태의 카본으로 적용될 수도 있다. 상기 수지의 탄화 공정은 통상 고분자 수지를 탄화시키는 공정이 적용될 수 있다.When carbon is applied as the sintering property improving agent, the carbon may be added in the form of a resin such as a phenol resin, or the resin may be applied in a carbonized form through a carbonization process. In the carbonization process of the resin, a process for carbonizing the polymer resin may be applied.

상기 소결특성개선제로 카본이 적용되는 경우, 상기 카본은 1 내지 30 중량%로 적용될 수 있고, 5 내지 30 중량%로 적용될 수 있으며, 8 내지 28중량%로 적용될 수 있고, 13 내지 23 중량%로 적용될 수 있다. 이러한 함량으로 상기 소결특성개선제로 카본을 적용하는 경우, 입자 사이의 네킹 현상이 증가하고 입자 크기가 비교적 크며, 상대밀도가 비교적 높은 보론카바이드를 얻을 수 있다. 다만, 상기 카본을 30 중량% 초과로 포함하는 경우, 잔류 탄소에 의한 카본영역의 발생으로 정도가 감소할 수 있다.When carbon is applied as the sintering property improving agent, the carbon may be applied at 1 to 30% by weight, 5 to 30% by weight, 8 to 28% by weight, and 13 to 23% by weight Can be applied. When carbon is used as the sintering property improving agent in this amount, the necking phenomenon between the particles is increased, the particle size is relatively large, and a boron carbide having a relatively high relative density can be obtained. However, when the carbon is included in an amount of more than 30% by weight, the degree may be reduced due to generation of a carbon region due to residual carbon.

상기 소결특성개선제는 보론옥사이드를 적용할 수 있다. 상기 보론 옥사이드는 B2O3로 대표되는 것으로, 상기 보론옥사이드를 적용하며 소결체의 기공 내에 존재하는 탄소와의 화학반응 등을 통해 보론카바이드를 생성하고, 잔류 탄소의 배출을 도와 보다 치밀화된 소결체를 제공할 수 있다.Boron oxide may be applied to the sintering property improving agent. The boron oxide is represented by B 2 O 3 , and the boron oxide is applied to generate boron carbide through chemical reaction with carbon present in the pores of the sintered body, and helps to discharge residual carbon to provide a more compact sintered body. Can provide.

상기 소결특성개선제로 상기 보론 옥사이드와 상기 카본이 함께 적용되는 경우, 상기 소결체의 상대밀도를 보다 높일 수 있으며, 이는 기공 내에 존재하는 카본 영역이 감소하며 보다 치밀도가 향상된 소결체를 제조할 수 있다.When the boron oxide and the carbon are applied together as the sintering characteristic improving agent, the relative density of the sintered body can be further increased, which reduces the carbon area present in the pores and can improve the sintered body with improved density.

상기 보론 옥사이드와 상기 카본은 1: 0.8 내지 4의 중량비로 적용될 수 있고, 1: 1.2 내지 3의 중량비로 적용될 수 있으며, 1: 1.5 내지 2.5의 중량비로 적용될 수 있다. 이러한 경우 보다 상대밀도가 향상된 소결체를 얻을 수 있다. 보다 구체적으로 상기 원료물질은 상기 보론 옥사이드를 1 내지 9 중량%로, 그리고 상기 카본을 5 내지 15 중량%로 함유할 수 있으며, 이러한 경우 치밀도가 상당히 우수하며 결함이 적은 소결체를 제조할 수 있다.The boron oxide and the carbon may be applied in a weight ratio of 1: 0.8 to 4, may be applied in a weight ratio of 1: 1.2 to 3, and may be applied in a weight ratio of 1: 1.5 to 2.5. In this case, a sintered body with improved relative density can be obtained. More specifically, the raw material may contain the boron oxide in an amount of 1 to 9% by weight, and the carbon in an amount of 5 to 15% by weight, and in this case, a sintered body having excellent density and less defects can be manufactured. .

또한, 상기 소결특성개선제는 그 융점이 약 100℃내지 약 1000℃일 수 있다. 더 자세하게, 상기 첨가제의 융점은 약 150℃내지 약 800℃일 수 있다. 상기 첨가제의 융점은 약 200℃내지 약 400℃일 수 있다. 이에 따라서, 상기 첨가제는 상기 원료 물질이 소결되는 과정에서 상기 보론카바이드 사이로 용이하게 확산될 수 있다.Further, the sintering property improving agent may have a melting point of about 100 ° C to about 1000 ° C. More specifically, the melting point of the additive may be about 150 ℃ to about 800 ℃. The melting point of the additive may be about 200 ℃ to about 400 ℃. Accordingly, the additive can be easily spread between the boron carbide in the process of sintering the raw material.

상기 첨가제는 상기 세라믹 부품의 열 전도도를 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 첨가제는 상기 세라믹 부품의 전기 저항을 조절할 수 있다. 또한, 상기 첨가제는 상기 세라믹 부품의 소결성을 향상시킬 수 있다.The additive can improve the thermal conductivity of the ceramic component. In addition, the additive can control the electrical resistance of the ceramic component. In addition, the additive can improve the sinterability of the ceramic component.

또한, 상기 첨가제의 융점은 약 100℃내지 약 1000℃일 수 있다. 더 자세하게, 상기 첨가제의 융점은 약 150℃내지 약 800℃일 수 있다. 상기 첨가제의 융점은 약 200℃내지 약 400℃일 수 있다. 이에 따라서, 상기 첨가제는 상기 원료 물질이 소결되는 과정에서 상기 보론 카바이드 사이로 용이하게 확산될 수 있다.In addition, the melting point of the additive may be about 100 ℃ to about 1000 ℃. More specifically, the melting point of the additive may be about 150 ℃ to about 800 ℃. The melting point of the additive may be about 200 ℃ to about 400 ℃. Accordingly, the additive can be easily diffused between the boron carbide in the process of sintering the raw material.

또한, 상기 첨가제로 카본이 사용되는 경우, 상기 카본은 수지 형태로 첨가될 수 있다. 상기 수지는 탄화 공정을 통하여, 상기 카본으로 첨가될 수 있다.In addition, when carbon is used as the additive, the carbon may be added in the form of a resin. The resin may be added to the carbon through a carbonization process.

상기 원료 물질은 반도체 공정 중에 고체 상태의 부산물을 발생시킬 수 있는 물질을 포함하지 않거나, 매우 낮은 함량으로 포함한다. 예를 들어, 상기 부산물을 발생시킬 수 있는 물질의 예로서는 철, 구리, 크롬, 니켈 또는 알루미늄 등의 금속 등을 들 수 있다. 상기 부산물을 발생시킬 수 있는 물질의 함량은 상기 원료 물질을 기준으로 500ppm 이하 일 수 있다. 부산물에 대한 더 자세한 내용은 위에서 설명한 것과 같다.The raw material does not contain a substance that can generate a by-product in a solid state during a semiconductor process, or a very low content. For example, examples of the material capable of generating the by-products include metals such as iron, copper, chromium, nickel or aluminum. The content of the material capable of generating the by-product may be 500 ppm or less based on the raw material. More details on by-products are as described above.

CIP(Cold Isostatic Pressing) 가공 공정을 설명한다. CIP (Cold Isostatic Pressing) processing process will be described.

상기 세라믹 부품(10)은 대체적으로 세라믹 부품의 형태를 갖는 보론카바이드를 제조하고, 제조된 보론카바이드 완성품가공을 진행하여 제조된다.The ceramic component 10 is generally manufactured by manufacturing boron carbide having a shape of a ceramic component and processing the manufactured boron carbide finished product.

상기 보론카바이드 소재는 그 가공이 어려워 와이어방전가공, 면방전가공과 같은 특수한 방법으로 가공하여 완제품형태를 제조할 수 있다.The boron carbide material is difficult to process, so it can be processed in a special method such as wire discharge processing and surface discharge processing to produce a finished product form.

상기 세라믹 부품(10)의 제조방법은, 1차성형단계 및 부품형성단계를 포함한다. 상기 제조방법은 상기 1차성형단계 이전에 과립화단계를 더 포함할 수 있다. 상기 제조방법은 상기 부품형성단계 이후에 가공단계를 더 포함할 수 있다.The manufacturing method of the ceramic component 10 includes a primary molding step and a component forming step. The manufacturing method may further include a granulation step prior to the primary molding step. The manufacturing method may further include a processing step after the component forming step.

상기 과립화단계는, 보론카바이드를 함유하는 원료물질을 용매와 혼합하여 슬러리화된 원료물질을 제조하는 슬러리화 과정, 그리고 상기 슬러리화된 원료물질을 건조시켜 구형의 과립 원료물질로 제조하는 과립화과정을 포함한다.The granulation step is a slurrying process of mixing the raw material containing boron carbide with a solvent to prepare a slurryed raw material, and drying the slurryed raw material to form a spherical granular raw material. Process.

상기 과립화단계에서 슬러리화를 위해 적용되는 용매는 에탄올 등과 같은 알코올 또는 물이 적용될 수 있다. 상기 용매는 상기 슬러리 전체를 기준으로 약 60 부피% 내지 약 80 부피%의 함량으로 적용될 수 있다.In the granulation step, alcohol or water, such as ethanol, may be applied as the solvent applied for slurrying. The solvent may be applied in an amount of about 60% to about 80% by volume based on the entire slurry.

상기 슬러리화 과정은 볼밀 방식이 적용될 수 있다. 상기 볼밀 방식은 구체적으로 폴리머 볼이 적용될 수 있으며, 상기 슬러리 배합 공정은 약 5시간 내지 약 20시간 동안 진행될 수 있다.A ball mill method may be applied to the slurrying process. In the ball mill method, specifically, a polymer ball may be applied, and the slurry mixing process may be performed for about 5 hours to about 20 hours.

또한, 상기 과립화 공정은 상기 슬러리가 분사되면서, 상기 슬러리에 포함된 용매가 증발 등에 의해서 제거되면서 원료물질이 과립화되는 방식으로 진행될 수 있다. 이렇게 제조되는 과립화된 원료물질 입자는 입자 자체가 전체적으로 둥근 형태를 띄며 비교적 입도가 일정한 특징을 갖는다.In addition, the granulation process may be performed in a manner that the raw material is granulated while the slurry is sprayed and the solvent contained in the slurry is removed by evaporation. The granulated raw material particles produced in this way have a characteristic that the particles themselves have a round shape as a whole and a relatively constant particle size.

상기 원료물질 입자의 직경은 D50을 기준으로 약 0.3 내지 약 1.5 um일 수 있고, 약 0.4㎛ 내지 약 1.0㎛일 수 있으며, 약 0.4㎛ 내지 약 0.8㎛일 수 있다.The diameter of the raw material particles may be from about 0.3 to about 1.5 um based on D50, from about 0.4 μm to about 1.0 μm, and from about 0.4 μm to about 0.8 μm.

이렇게 과립화된 원료물질 입자를 적용하면, 이후 설명하는 1차성형단계에서 그린바디 제조 시에 몰드에 충진이 용이하고 작업성이 보다 향상될 수 있다.When the granulated raw material particles are applied in this way, the filling of the mold is easy and the workability can be further improved when the green body is manufactured in the first molding step described later.

상기 1차성형단계는 보론카바이드를 함유하는 원료물질을 성형하여 그린바디를 제조하는 단계이다. 구체적으로 상기 성형은 상기 원료물질을 몰드(고무 등)에 넣고 가압하는 방식이 적용될 수 있다. 더 구체적으로, 상기 성형은 냉간 등압방 가압법(Cold Isostatic Pressing, CIP)이 적용될 수 있다.The first forming step is a step of forming a green body by molding a raw material containing boron carbide. Specifically, in the molding, a method in which the raw material is put into a mold (rubber, etc.) and pressurized may be applied. More specifically, the molding may be applied by cold isostatic pressing (CIP).

상기 1차성형단계를 냉간 등압방 가압법을 적용하여 진행하는 경우, 압력은 약 100MPa 내지 약 200MPa으로 적용하는 것이 보다 효율적이다.When the first forming step is performed by applying a cold isostatic pressing method, it is more efficient to apply the pressure at about 100 MPa to about 200 MPa.

상기 그린바디는 제조되는 소결체의 용도에 적합한 크기와 형태를 고려해 제조될 수 있다. The green body may be manufactured in consideration of a size and shape suitable for the use of the sintered body to be manufactured.

상기 그린바디는, 제조하고자 하는 최종 소결체의 크기보다 다소 큰 크기 형성하는 것이 좋으며, 소결체의 강도가 그린바디의 강도보다 더 강하므로, 소결체의 가공시간을 줄일 목적으로 상기 1차성형단계 이후에 그린바디에서 불필요한 부분을 제거하는 형태가공과정이 더 진행될 수 있다.The green body is preferably formed to be slightly larger than the size of the final sintered body to be manufactured, and since the strength of the sintered body is stronger than that of the green body, the green body is painted after the first molding step for the purpose of reducing the processing time of the sintered body. The shape processing process of removing unnecessary parts from the body may be further performed.

상기 부품형성단계는 상기 그린바디를 탄화 및 소결시켜 보론카바이드를 제조하는 단계이다. The component forming step is a step of carbonizing and sintering the green body to produce boron carbide.

상기 탄화는 약 600℃내지 약 900℃의 온도에서 진행될 수 있고, 이러한 과정에서 그린바디 내의 바인더나 불필요한 이물질 등을 제거될 수 있다.The carbonization may be performed at a temperature of about 600 ° C to about 900 ° C, and in this process, a binder or unnecessary foreign substances in the green body may be removed.

상기 소결은 약 1800℃내지 약 2500℃의 소결 온도에서 약 10시간 내지 약 20시간의 소결시간 동안 유지하는 방식으로 진행될 수 있다. 이러한 소결 과정에서 원료물질 입자간의 성장과 네킹이 진행되고 치밀화된 소결체를 얻을 수 있다. The sintering may be performed in a manner of maintaining a sintering time of about 10 hours to about 20 hours at a sintering temperature of about 1800 ° C to about 2500 ° C. In this sintering process, growth and necking between the raw material particles are progressed to obtain a compacted sintered body.

상기 소결을 구체적으로 승온, 유지, 냉각의 온도 프로파일로 진행될 수 있고, 구체적으로 1차승온-1차온도유지-2차승온-2차온도유지-3차승온-3차온도유지-냉각의 온도 프로파일로 진행될 수 있다.The sintering may be specifically performed with temperature profiles of temperature increase, maintenance, and cooling, and specifically, temperature of primary temperature-1 primary temperature maintenance-2 secondary temperature-secondary temperature maintenance-3 tertiary temperature-3 tertiary temperature maintenance-cooling You can proceed to the profile.

상기 소결에서 승온 속도는 약 1℃/분 내지 약 10℃/분 일 수 있다. 더 자세하게, 상기 소결에서의 승온 속도는 약 2℃/분 내지 약 5℃/분 일 수 있다.The rate of temperature increase in the sintering may be about 1 ° C / min to about 10 ° C / min. More specifically, the rate of temperature increase in the sintering may be about 2 ° C / min to about 5 ° C / min.

상기 소결에서, 약 100℃내지 약 250℃의 온도가 약 20분 내지 약 40분간 유지될 수 있다. 또한, 상기 소결에서 약 250℃내지 약 350℃의 온도 구간이 약 4시간 내지 약 8시간 유지될 수 있다. 또한, 상기 소결에서 약 360℃내지 약 500℃의 온도 구간이 약 4시간 내지 약 8시간 유지될 수 있다. 상기와 같은 온도 구간에서 일정 시간 동안 유지되는 경우, 상기 첨가제가 보다 용이하게 확산될 수 있고, 보다 균일한 상의 보론카바이드를 제조할 수 있다.In the sintering, a temperature of about 100 ° C to about 250 ° C can be maintained for about 20 minutes to about 40 minutes. Further, in the sintering, a temperature range of about 250 ° C to about 350 ° C may be maintained for about 4 hours to about 8 hours. In addition, in the sintering, a temperature range of about 360 ° C to about 500 ° C may be maintained for about 4 hours to about 8 hours. When maintained for a certain period of time in the temperature range as described above, the additive can be more easily diffused, it is possible to prepare a more uniform phase boron carbide.

상기 소결은 약 1800℃내지 약 2500℃의 온도 구간이 약 10시간 내지 약 20시간 유지될 수 있다. 이러한 경우, 보다 견고한 소결체를 제조할 수 있다.The sintering may be maintained in a temperature range of about 1800 ° C to about 2500 ° C for about 10 hours to about 20 hours. In this case, a more robust sintered body can be produced.

상기 소결에서의 냉각 속도는 약 1℃/분 내지 약 10℃/분 일 수 있다. 더 자세하게, 상기 소결에서의 냉각 속도는 약 2℃/분 내지 약 5℃/분 일 수 있다.The cooling rate in the sintering may be about 1 ° C / min to about 10 ° C / min. More specifically, the cooling rate in the sintering may be about 2 ° C / min to about 5 ° C / min.

상기 부품형성단계에서 제조된 보론카바이드는 추가적으로 면가공 및/또는 형상가공을 포함하는 가공단계를 거칠 수 있다.The boron carbide produced in the component forming step may further be subjected to a processing step including surface processing and / or shape processing.

상기 면가공은 상기 소결체의 면을 평탄화하는 작업이며, 통상 세라믹을 평탄화하는 방법이 적용될 수 있다.The surface processing is an operation to flatten the surface of the sintered body, and a method of flattening the ceramic may be applied.

상기 형상가공은 상기 소결체의 일부를 제거하거나 깍아내서 의도하는 형상을 갖도록 가공하는 과정이다. 상기 형상가공은 상기 보론카바이드가 치밀도가 우수하고 강도가 강한 점을 고려해, 방전가공의 방식으로 진행될 수 있고, 구체적으로 방전 와이어 가공 방식으로 진행될 수 있다.The shape processing is a process of removing a portion of the sintered body or cutting it to have a desired shape. The shape processing may be performed in a discharge processing method in consideration of the fact that the boron carbide has excellent density and strong strength, and may be specifically performed in a discharge wire processing method.

방전 와이어 가공시 전원은 직류전원일 수 있고, 전압은 약 100볼트 내지 약 120볼트일 수 있으며, 가공 속도는 약 2mm/분 내지 약 7mm/분일 수 있다. 또한, 가공 시 와이어 스피드는 약 10rpm 내지 약 15rpm일 수 있고, 와이어의 장력은 약 8g 내지 약 13g일 수 있으며, 상기 와이어의 직경은 약 0.1mm 내지 약 0.5mm일 수 있다.When processing the discharge wire, the power source may be a DC power source, the voltage may be about 100 volts to about 120 volts, and the processing speed may be about 2 mm / minute to about 7 mm / minute. In addition, the wire speed during processing may be about 10 rpm to about 15 rpm, the tension of the wire may be about 8 g to about 13 g, and the diameter of the wire may be about 0.1 mm to about 0.5 mm.

이렇게 가공된 세라믹 부품(10)은 폴리싱 등의 표면가공 과정을 더 거칠 수 있다.The ceramic component 10 processed in this way may further undergo a surface processing process such as polishing.

고온고압(hot press) 소결 공정 또는 스파크 플라즈마 소결 공정에 의한 세라믹 부품(10)의 제조방법을 설명한다.A method of manufacturing the ceramic component 10 by a hot press sintering process or a spark plasma sintering process will be described.

상기 제조방법은, 준비단계, 배치단계 및 성형단계를 포함한다. The manufacturing method includes a preparation step, a batch step and a molding step.

상기 준비단계는, 보론카바이드를 함유하는 원료물질을 몰드(미도시)에 장입시키는 단계이다. 상기 몰드는 미리 정해진 형태의 세라믹 부품을 제조할 수 있다.The preparation step is a step of loading the raw material containing boron carbide into a mold (not shown). The mold can manufacture a ceramic component of a predetermined shape.

상기 몰드 내에는 상기 원료물질이 위치한다.The raw material is located in the mold.

상기 준비단계는 몰드에 원료물질을 도입하는 과정이다.The preparation step is a process of introducing a raw material into the mold.

상기 몰드는 강한 소결압력이 적용될 수 있도록 고온에서 강도가 우수한 그라파이트와 같은 재료로 제조될 수 있고, 필요에 따라 상기 몰드를 그라파이트 섬유 등으로 보강하여 적용할 수 있다. 이러한 보강은 상기 몰드가 고온고압에서 손상되거나 형상이 변경되어 세라믹 부품이 의도하는 형상을 갖지 못하게 되는 것을 막는 역할을 한다.The mold may be made of a graphite-like material having high strength at a high temperature so that a strong sintering pressure can be applied, and may be applied by reinforcing the mold with graphite fibers or the like as necessary. This reinforcement serves to prevent the mold from being damaged or changed in shape at high temperature and high pressure so that the ceramic component does not have the intended shape.

상기 배치단계는 상기 원료물질이 함입된 몰드를 소결로(또는 챔버) 내에 장입하고 가압장치를 세팅하는 단계이다. 상기 배치단계에서 적용되는 소결로 또는 챔버는 고온가압분위기에서 상기 보론카바이드를 제조할 수 있는 장치라면 제한없이 적용 가능하다.The arrangement step is a step of charging the mold containing the raw material in a sintering furnace (or chamber) and setting a pressurizing device. The sintering furnace or chamber applied in the arrangement step may be applied without limitation as long as it is a device capable of manufacturing the boron carbide in a high-temperature atmosphere.

상기 성형단계는 상기 몰드에 소결온도와 소결압력을 가하여 상기 원료물질로부터 세라믹 부품을 형성하는 단계이다.The forming step is a step of forming a ceramic component from the raw material by applying a sintering temperature and a sintering pressure to the mold.

상기 소결온도는 약 1800 내지 약 2500 ℃일 수 있고, 약 1800 내지 약 2200 ℃일 수 있다. 상기 소결압력은 약 10 내지 약 110 MPa일 수 있고, 약 15 내지 약 60 MPa일 수 있으며, 약 17 내지 약 30 MPa일 수 있다. 이러한 소결온도와 소결압력 하에서 상기 성형단계를 진행하는 경우, 보다 효율적으로 고품질의 세라믹 부품을 제조할 수 있다.The sintering temperature may be about 1800 to about 2500 ℃, may be about 1800 to about 2200 ℃. The sintering pressure may be about 10 to about 110 MPa, may be about 15 to about 60 MPa, and may be about 17 to about 30 MPa. When the forming step is performed under such sintering temperature and sintering pressure, it is possible to more efficiently manufacture high-quality ceramic parts.

상기 소결시간은 0.5 내지 10 시간이 적용될 수 있고, 0.5 내지 7 시간이 적용될 수 있으며, 0.5 내지 4 시간이 적용될 수 있다.The sintering time may be applied to 0.5 to 10 hours, 0.5 to 7 hours may be applied, and 0.5 to 4 hours may be applied.

상기 소결시간은 상압에서 진행하는 소결 공정과 비교하여 상당히 짧은 시간이며, 이렇게 짧은 시간을 적용하더라도 동등 또는 더 우수한 품질을 갖는 세라믹 부품을 제조할 수 있다.The sintering time is a considerably shorter time compared to a sintering process performed at normal pressure, and even if such a short time is applied, a ceramic component having equal or better quality can be manufactured.

상기 성형단계는 환원분위기에서 진행될 수 있다. 상기 성형단계가 환원분위기에서 진행되는 경우, 보론카바이드 분말이 공기 중의 산소와 반응하여 형성될 수 있는 보론 옥사이드와 같은 물질들을 환원시켜 보론카바이드 함량이 보다 높아진 보론카바이드를 제조할 수 있다.The forming step may be performed in a reducing atmosphere. When the forming step is carried out in a reducing atmosphere, boron carbide powder may be prepared by reacting with oxygen in the air to reduce substances such as boron oxide which can form boron carbide with a higher boron carbide content.

상기 성형단계는 상기 소결로(또는 챔버) 내의 입자들 사이의 간극에 스파크를 발생시키며 진행될 수 있다. 이러한 경우, 몰드는 가압부와 연결된 전극에 의해 상기 몰드로 펄스 상의 전기에너지를 인가하는 방식이 적용될 수 있다. 이렇게 펄스 상의 전기에너지를 인가하면서 상기 성형단계를 진행하는 경우, 상기 전기에너지에 의해 보다 단시간에 상기 치밀상의 소결체를 얻을 수 있다.The forming step may be performed while generating sparks in the gaps between particles in the sintering furnace (or chamber). In this case, a method of applying electrical energy on the pulse to the mold may be applied to the mold by an electrode connected to the pressing part. When the forming step is performed while applying the electric energy in the pulse, the dense sintered body can be obtained in a shorter time by the electric energy.

상기 성형단계가 스파크 플라즈마 소결장치에서 진행되는 경우, 챔버 내에 몰드에 원료물질이 배치된 상태로 장입되면, 가열부에 의하여 챔버 내의 승온이 진행되고, 이와 함께 또는 별도로 가압이 진행되어 소결이 진행될 수 있다. 이 때, 상기 챔버 내에는 전기에너지가 인가되어 상기 원료물질의 소결을 촉진하며, 예를 들어 직류펄스전류를 인가할 수 있다.When the forming step is performed in the spark plasma sintering apparatus, when the raw material is placed in the mold in the chamber, the temperature in the chamber is increased by the heating unit, and the sintering may be performed with or separately from the pressurization. have. At this time, electrical energy is applied to the chamber to promote sintering of the raw material, for example, a DC pulse current can be applied.

상기 성형단계에서 소결온도의 최고 온도 구간은 약 1800℃내지 약 2200℃일 수 있고, 약 2시간 내지 약 5시간 동안 유지될 수 있다. 이때, 상기 몰드에 가해지는 압력은 약 50MPa 내지 약 80MPa일 수 있다. 더 자세하게, 상기 몰드에 가해지는 압력은 약 55MPa 내지 약 70MPa일 수 있다.In the forming step, the maximum temperature section of the sintering temperature may be about 1800 ° C to about 2200 ° C, and may be maintained for about 2 hours to about 5 hours. At this time, the pressure applied to the mold may be about 50MPa to about 80MPa. More specifically, the pressure applied to the mold may be from about 55 MPa to about 70 MPa.

상기 제조방법을 적용하면, 분말 상태의 원재료를 성형다이에 바로 도입하고 소결시키는 방식으로, 가공된 완제품 형태와 실질적으로 동일한 형태의 보론카바이드 함유 세라믹 부품을 제조할 수 있어서, 제조 공정이 보다 단순화되고 효율적이다. 또한, 이렇게 공정이 단순화되는 장점 이외에도 제조되는 보론카바이드의 물성이 우수하다는 장점도 갖는다.When the above manufacturing method is applied, a boron carbide-containing ceramic component of substantially the same form as the finished product form can be manufactured by introducing the raw material in powder form directly into a molding die and sintering it, thereby simplifying the manufacturing process. It is efficient. In addition, in addition to the advantages of simplifying the process, there is also an advantage that the properties of boron carbide produced are excellent.

증착 또는 코팅에 의한 가공 공정을 설명한다Describe the processing process by deposition or coating

상기 세라믹 부품(10)은 증착 공정에 의해서 제조될 수 있다. 예를 들어, 기상증착벌크는 CVD와 같은 기상증착법에 의해 세라믹 부품(10)의 표면 또는 전부를 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기 세라믹 부품(10)을 CVD 방식(CVD 기상증착벌크 제조방식)으로 적용하는 경우, 상기 세라믹 부품(10)은 CVD 보론카바이드(BC) 증착, 기판 제거, 형상 가공, 폴리싱, 측정 및 세정의 과정을 포함하여 제조될 수 있다.The ceramic component 10 may be manufactured by a deposition process. For example, the vapor deposition bulk may form the surface or all of the ceramic component 10 by a vapor deposition method such as CVD. Specifically, when the ceramic component 10 is applied by a CVD method (CVD vapor deposition bulk production method), the ceramic component 10 is deposited by CVD boron carbide (BC), substrate removal, shape processing, polishing, measurement, and It can be produced including the process of cleaning.

상기 CVD 보론카바이드 증착 과정은 기판(주로 흑연)에 보론카바이드 증착막을 형성하는 과정이다. 가스상의 물질이 기판 상에 물리적으로 증착되도록 하는 방식으로 증착이 충분히 진행된 뒤에는 기판이 제거될 수 있다.The CVD boron carbide deposition process is a process of forming a boron carbide deposition film on a substrate (mainly graphite). The substrate may be removed after the deposition is sufficiently performed in such a way that the gaseous material is physically deposited on the substrate.

형상가공과정은 기계적인 가공으로 세라믹 부품(10)의 형상을 완성하는 과정이다. 폴리싱과정은 표면 조도를 매끄럽게 하는 과정이며, 이후에 품질을 확인하고 오염물을 제거한다. 실시예의 범주 내에서 상기 공정 중에 일부는 생략되거나, 다른 공정이 추가될 수 있다. The shape processing process is a process of completing the shape of the ceramic component 10 by mechanical processing. The polishing process is a process of smoothing the surface roughness, and then checking the quality and removing contaminants. Within the scope of the examples, some of the above processes may be omitted, or other processes may be added.

상기 CVD 공정에는 가스상 물질로 보론 소스 기체 및 카본 소스 기체가 사용될 수 있다. 상기 CVD 공정에 적용되는 보론 소스 기체는 B2H6, BCl3, BF3 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 함유할 수 있다. 또한, 상기 CVD 공정에 사용되는 카본 소스 기체는 CF4를 함유할 수 있다. In the CVD process, a boron source gas and a carbon source gas may be used as gaseous materials. The boron source gas applied to the CVD process may contain any one selected from the group consisting of B 2 H 6 , BCl 3 , BF 3 and combinations thereof. In addition, the carbon source gas used in the CVD process may contain CF 4 .

예를 들어, 상기 세라믹 부품(10)에 적용되는 보론카바이드는 보론 프리커서로 B2H6를 사용하여, 증착온도는 500 내지 1500℃로 하여 화학기상증착 장치로 증착한 것일 수 있다.For example, boron carbide applied to the ceramic component 10 may be deposited with a chemical vapor deposition apparatus using B 2 H 6 as a boron precursor, and a deposition temperature of 500 to 1500 ° C.

상기 세라믹 부품(10)의 형성을 위해, 위에서 설명한 것 이외에 다양한 증착 또는 코팅 공정이 적용될 수 있다. 보론카바이드 코팅층을 후막으로 코팅하는 방법은 제한이 없으며, 물리기상증착법, 상온분사법, 저온분사법, 에어졸 분사법, 플라즈마 용사법 등이 있다.For the formation of the ceramic component 10, various deposition or coating processes other than those described above may be applied. The method of coating the boron carbide coating layer with a thick film is not limited, and there are physical vapor deposition, room temperature spraying, low temperature spraying, aerosol spraying, plasma spraying, and the like.

상기 물리기상증착법은 예를 들어, 보론카바이드 타겟(target)을 아르곤(Ar) 가스 분위기에서 스퍼터링(sputtering)할 수 있다. 물리기상증착법으로 형성된 코팅층은 후막 PVD 보론카바이드 코팅층이라고 할 수 있다.In the physical vapor deposition method, for example, a boron carbide target may be sputtered in an argon (Ar) gas atmosphere. The coating layer formed by the physical vapor deposition method may be referred to as a thick film PVD boron carbide coating layer.

상기 상온분사법은 상온에서 보론카바이드 분말에 압력을 가하여 복수개의 토출구를 통하여 모재에 분사하여 보론카바이드층을 형성할 수 있다. 이때, 보론카바이드 분말은 진공과립 형태를 사용할 수 있다. 상기 저온분사법은 대략 상온보다 60℃정도보다 높은 온도에서, 압축가스의 유동에 의해 보론카바이드 분말을 복수개의 토출구를 통하여 모재에 분사하여 코팅층 형태의 보론카바이드층을 형성할 수 있다. 상기 에어졸 분사법은 폴리에틸렌글리콜, 이소프로필알코올 등과 같은 휘발성 용매에 보론카바이드 분말을 혼합하여 에어졸 형태로 만든 후, 상기 에어졸을 모재에 분사하여 보론카바이드층을 형성하는 것이다. 상기 플라즈마 용사법은 고온의 플라즈마 제트 속에 보론카바이드 분말을 주입시킴으로서 플라즈마 제트 속에서 용융된 상기 분말을 초고속으로 모재에 분사하여 보론카바이드층을 형성한다.In the normal temperature spraying method, a boron carbide layer may be formed by applying pressure to the boron carbide powder at normal temperature and spraying it onto the base material through a plurality of discharge ports. At this time, the boron carbide powder may use a vacuum granule form. The low-temperature spraying method may form a boron carbide layer in the form of a coating layer by spraying boron carbide powder through a plurality of outlets by a flow of compressed gas at a temperature higher than about 60 ° C. above room temperature. In the aerosol spraying method, boron carbide powder is mixed with a volatile solvent such as polyethylene glycol or isopropyl alcohol to form an aerosol, and then the aerosol is sprayed onto a base material to form a boron carbide layer. In the plasma spraying method, boron carbide powder is injected into a high-temperature plasma jet to spray the powder melted in the plasma jet at a very high speed to form a boron carbide layer.

도 8은 실시예 1에서 제조한 포커스 링의 표면을 관찰한 전자현미경 사진이고, 삽입된 사진은 과립화된 입자를 관찰한 전자현미경 사진이고, 도 9는 비교예 1에서 제조한 포커스 링의 표면을 관찰한 전자현미경 사진이고, 삽입된 사진은 제조 과정에 기판상에 SiC 증착막이 형성된 것을 보여주는 사진이다. 도 10의 (a)와 (b)는 각각 실시예 4와 실시예 7에서 제조한 포커스 링의 표면을 관찰한 전자현미경 사진이고, 도 11의 (a)와 (b)는 각각 실시예 7과 실시예 8에서 제조한 포커스 링의 파단면을 관찰한 전자현미경 사진이다. 도 12는 실시예에서 진행한 5. 쿠폰테스트 결과를 보여주는 사진(#1 실시예, #2 비교예, 상단 실물사진, 하단 표면의 주사전자현미경 사진)이다. 이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로, 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.8 is an electron microscope photograph observing the surface of the focus ring prepared in Example 1, the inserted photograph is an electron microscope photograph observing granulated particles, and FIG. 9 is the surface of the focus ring prepared in Comparative Example 1 Is an electron microscope photograph, and the inserted photograph is a photograph showing that a SiC deposition film is formed on a substrate during the manufacturing process. 10 (a) and (b) are electron micrographs of the surfaces of the focus rings prepared in Examples 4 and 7, respectively, and FIGS. 11 (a) and (b) are shown in Examples 7 and 10, respectively. This is an electron microscope photograph of a fractured surface of a focus ring prepared in Example 8. 12 is a photo showing the results of the coupon test in Example 5. (# 1 Example, # 2 Comparative Example, upper real picture, scanning electron microscope picture of the lower surface). Hereinafter, the present invention will be described in more detail through specific examples. The following examples are only examples to aid the understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

1. 제조예 1 내지 8의 포커스 링의 제조1. Preparation of focus rings of Preparation Examples 1 to 8

보론카바이드 입자(입도 D50 = 0.7㎛), 탄소 등의 원료물질과 용매를 슬러리배합기에 넣고 볼밀 방식으로 혼합해 슬러리화된 원료물질을 제조하였다. 이 슬러리화된 원료물질을 분무 건조시켜 과립화여 과립화된 원료물질을 제조했다. 과립화된 입자의 전자현미경 사진은 도 8의 삽입된 사진으로 제시했다. Boron carbide particles (particle size D 50 = 0.7 μm), raw materials such as carbon and a solvent were put in a slurry mixer and mixed in a ball mill method to prepare a slurryed raw material. The slurryed raw material was spray dried to granulate to prepare a granulated raw material. The electron micrograph of the granulated particles is presented as the inserted picture in FIG. 8.

이 원료물질을 각각 포커스링의 그린바디 형성을 위해 제조된 원반형 중공을 갖는 고무몰드에 충진하고 CIP 기기에 로딩한 후 가압하여 그린바디를 각각 제조했다. 이 그린바디는 포커스링과 유사한 크기를 갖도록 가공하는 그린가공을 거친 후, 탄화공정을 진행했다. 탄화공정이 진행된 그린바디는 소결로에서 상압소결하였다. 이렇게 제조된 소결체는 소결체 면을 평탄화하는 작업을 진행한 후. 와이어방전 방식으로 포커스링의 형태로 형상가공을 진행하여 각 실시예의 포커스 링을 제조하였다. 각 제조예에 적용한 원료물질의 함량과 소결 온도 및 시간은 아래 표 1에 정리했다. Each of these raw materials was filled into a rubber mold having a disc-shaped hollow prepared for forming a green body of a focus ring, and then loaded into a CIP machine and then pressed to prepare a green body. After the green body was processed to have a size similar to that of the focus ring, the green body was subjected to a carbonization process. The green body undergoing the carbonization process was sintered at normal pressure in a sintering furnace. After the sintered body thus prepared, the surface of the sintered body is flattened. The shape processing was performed in the form of a focus ring by a wire discharge method to prepare a focus ring of each example. Table 1 below summarizes the content of raw materials applied to each production example, and the sintering temperature and time.

2. 제조예 9 내지 14의 포커스 링의 제조2. Preparation of focus rings of Preparation Examples 9 to 14

보론카바이드 입자(입도 D50 = 0.7㎛)를 성형다이에 충진하고, 상기 성형다이를 소결장비에 장입한 후, 아래 표 1에 제시된 온도, 압력 및 시간으로 소결하여 제조예 9 내지 14의 포커스 링을 제조하였다.After filling boron carbide particles (particle size D 50 = 0.7 μm) into a molding die, charging the molding die into a sintering equipment, and sintering it at the temperature, pressure and time shown in Table 1 below, the focus rings of Preparation Examples 9 to 14 Was prepared.

3. 비교예 1 내지 3의 포커스 링3. Focus rings of Comparative Examples 1 to 3

CVD 법으로 다결정 SiC를 제조하여 비교예 1의 포커스 링으로 적용하였다. 구체적으로 그라파이트 기판 상에 SiC 증착막을 형성하고, 그라파이트 기판을 제거한 후 형상가공과 폴리싱 과정을 거쳐 비교예 1의 포커스 링을 제조했다. 그라파이트 기판에 SiC가 증착된 샘플의 단면사진을 도 9의 삽입사진으로, 이후 설명하는 내플라즈마 테스트 후의 표면 사진을 도 9에 나타냈다. Polycrystalline SiC was prepared by a CVD method and applied as a focus ring of Comparative Example 1. Specifically, a SiC deposition film was formed on a graphite substrate, and after removing the graphite substrate, a focus ring of Comparative Example 1 was manufactured through a shape processing and polishing process. A cross-sectional photograph of a sample in which SiC is deposited on a graphite substrate is an insertion photograph of FIG. 9, and a surface photograph after plasma resistance test described later is illustrated in FIG. 9.

Si 포커스 링은 단결정 Si(100,111) 적용하여 비교예 2의 포커스 링으로 적용했다.The Si focus ring was applied as single crystal Si (100,111) to the focus ring of Comparative Example 2.

WC 포커스 링은 자사 제조한 제품을 적용했다(구체적인 제조방법은 당사 특허등록 10-1870051건 참고).WC Focus Ring applied its own product (for specific manufacturing method, see our patent registration 10-1870051).

제조예 #Manufacturing example # 첨가제1Additive 1 첨가제2Additive 2 보론카바이드 분말(중량%)Boron carbide powder (% by weight) 소결온도Sintering temperature 소결시간Sintering time 압력pressure 비고Remark (중량%)(weight%) (중량%)(weight%) (℃(℃ (시간)(time) (Mpa)(Mpa) 1One 2020 00 잔량Balance 23802380 1010 상압Atmospheric pressure B4CB 4 C 22 2020 00 잔량Balance 23802380 1515 상압Atmospheric pressure B4CB 4 C 33 1010 00 잔량Balance 23802380 1515 상압Atmospheric pressure B4CB 4 C 44 00 55 잔량Balance 23802380 1515 상압Atmospheric pressure B4CB 4 C 55 00 1010 잔량Balance 23802380 1515 상압Atmospheric pressure B4CB 4 C 66 00 1515 잔량Balance 23802380 1515 상압Atmospheric pressure B4CB 4 C 77 1010 55 잔량Balance 23802380 1515 상압Atmospheric pressure B4CB 4 C 88 2020 00 잔량Balance 23802380 1515 상압Atmospheric pressure B4CB 4 C 99 1010 00 잔량Balance 19501950 55 2525 B4CB 4 C 1010 00 55 잔량Balance 19501950 55 2525 B4CB 4 C 1111 00 1010 잔량Balance 19501950 55 2525 B4CB 4 C 1212 00 1515 잔량Balance 19501950 55 2525 B4CB 4 C 1313 1010 55 잔량Balance 19501950 55 2525 B4CB 4 C 1414 00 00 100100 19501950 55 2525 B4CB 4 C 비교예 1Comparative Example 1 -- -- -- -- -- -- CVD-SiCCVD-SiC 비교예 2Comparative Example 2 -- -- -- -- -- -- SiSi 비교예 3Comparative Example 3 -- -- -- -- -- -- WCWC

* 첨가제 1은 첨가제1로 탄소를 적용함. * Additive 1 is carbon as additive 1.

** 첨가제 2는 첨가제2로 보론옥사이드를 적용함.** Additive 2 is boron oxide as additive 2.

4. 물성의 평가 4. Evaluation of physical properties

(1) 상대밀도평가 및 표면관찰(1) Relative density evaluation and surface observation

상대밀도(%)는 아르키메데스법으로 측정했다. 그 결과를 아래 표 2에 나타냈다. 또한, 표면특성은 전자현미경으로 관찰했고, 각각이 표면 특성을 첨부 도면에 제시했다. "-" 표시는 측정하지 않음을 의미한다.The relative density (%) was measured by the Archimedes method. The results are shown in Table 2 below. In addition, surface properties were observed with an electron microscope, and each surface property was presented in the accompanying drawings. The "-" sign means no measurement.

(2) 열전도율, 저항특성 및 식각률 특성(2) Thermal conductivity, resistance characteristic and etch rate characteristic

열전도율[W/(m*k)]은 Laser Flash Apparatus(LFA457)으로 측정했다.The thermal conductivity [W / (m * k)] was measured by Laser Flash Apparatus (LFA457).

저항 특성(Ωㆍcm)은 비저항 표면저항 측정기(MCP-T610) 으로 측정했다.The resistance characteristics (Ω · cm) were measured with a specific resistance surface resistance meter (MCP-T610).

(3) 식각률 특성 및 파티클 형성여부 (3) Etch rate characteristics and particle formation

식각개선율(%)은, 플라즈마 장비에 2000W의 RF power를 적용하여 동일한 온도와 분위기 하에서 진행했다. 식각개선율(%)의 계산은 아래 식 2에 따랐다. 세라믹 부품은 실시예의 샘플들의 식각개선율을 평가하여 아래 표 3에 나타냈다.The etching improvement rate (%) was performed under the same temperature and atmosphere by applying 2000 W of RF power to the plasma equipment. The calculation of the etch improvement rate (%) was based on Equation 2 below. The ceramic parts are shown in Table 3 below by evaluating the etching improvement rate of the samples of the examples.

[식 2][Equation 2]

Figure pat00007
Figure pat00007

파티클 형성여부는 식각률 특성 평가 시 분위기 또는 평가 후 장비 챔버 내에 남아있는 파티클 유무로 평가했다. 파티클이 형성된 경우는 O, 파티클이 형성되지 않은 경우는 X, 확인하지 않았음은 "-"로 표시했다.Particle formation was evaluated by evaluating the presence or absence of particles remaining in the equipment chamber after evaluating the etch rate characteristics. O was indicated when particles were formed, X was not formed, and "-" was not identified.

상기 평가 결과는 표 2와 표 3에 제시했다(열전도율 단위는 W/(m*k)로, 표에서 기재를 생략한다.)The evaluation results are given in Tables 2 and 3 (The unit of thermal conductivity is W / (m * k), and description is omitted in the table.)

제조예 #Manufacturing example # (1)25도씨열전도율(1) 25 degree heat conductivity (2) 200도씨열전도율(2) 200 degrees C thermal conductivity 400도씨
열전도율
400 degrees
Thermal conductivity
600도씨
열전도율
600 degrees
Thermal conductivity
800도씨
열전도율
800 degrees
Thermal conductivity
(1)-(2)(1)-(2) {(1)-(2)}/(1)*{(1)-(2)} / (1) * 표면
관찰
surface
observe
1One -- -- -- -- -- -- -- 도 8Fig. 8 22 31.66531.665 26.76426.764 22.48122.481 19.219.2 16.62516.625 4.9014.901 0.15480.1548 -- 33 30.26930.269 25.2925.29 21.14421.144 18.16218.162 15.68415.684 4.9794.979 0.16450.1645 -- 44 -- -- -- -- -- -- -- 도 10(a)Fig. 10 (a) 77 -- -- -- -- -- -- -- 도 10(b)Fig. 10 (b) 1414 23.65923.659 13.30713.307 9.4199.419 7.4977.497 6.3156.315 10.35210.352 0.43760.4376 -- 비교예 1Comparative Example 1 265.526265.526 165.251165.251 116.373116.373 85.04585.045 68.31268.312 100.275100.275 0.37760.3776 도9Figure 9

* 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 25 ℃에서 측정한 열전도도의 몇배인지를 나타냄.* It indicates how many times the difference between the thermal conductivity measured at 200 ℃ and the thermal conductivity measured at 25 ℃ is the thermal conductivity measured at 25 ℃.

제조예 #Manufacturing example # 상대밀도Relative density 식각개선율(%)Etch improvement rate (%) 식각개선율(%)Etch improvement rate (%) 불소이온
파티클형성
Fluoride ion
Particle formation
파탄면
확인
Patan-myeon
Confirm
1One 90.7690.76 -- -- -- -- 22 93.1193.11 13.7813.78 -- XX -- 33 94.1494.14 -- -- -- -- 44 94.3294.32 -- -- -- -- 55 95.4295.42 -- -- -- -- 66 94.3594.35 -- -- -- -- 77 97.4397.43 38.4638.46 6060 XX 도 11(a)Fig. 11 (a) 1414 99.999.9 40.6140.61 6464 XX 도 11(b)Fig. 11 (b) 비교예 1Comparative Example 1 -- 기준샘플Reference sample 3838 XX -- 비교예 2Comparative Example 2 -- -- 기준샘플Reference sample XX -- 비교예 3Comparative Example 3 -- -- 4949 OO --

위의 실험 결과들을 참고하면, 제조예 1 내지 14의 샘플들은 전체적으로 상태밀도 특성이 우수하고, 표면특성 결과를 관찰해도 탄소 영역의 분포가 비교적 고르게 퍼져 있다는 점도 확인할 수 있었다. 특히, 제조예 14의 경우에는 상대밀도가 상당히 높고, 파단면을 확인한 결과를 비교하여도 상당히 치밀하여, 기공이 실질적으로 거의 관찰되지 않는 치밀한 구조를 갖는다는 점을 확인했다.Referring to the above experimental results, it was also confirmed that the samples of Preparation Examples 1 to 14 have excellent state density properties as a whole, and the distribution of the carbon region is relatively evenly distributed even when the surface property results are observed. Particularly, in the case of Production Example 14, it was confirmed that the relative density was considerably high, and even when comparing the results of checking the fracture surface, it was quite dense and had a dense structure in which pores were hardly observed.

보론 옥사이드를 첨가제로 적용하는 제조예 5의 경우가 동량의 탄소를 적용한 제조예 3과 비교하여 더 높은 상대밀도를 가졌으며, 탄소와 보론옥사이드를 함께 적용한 제조예 7의 경우가 소결 조건을 동일하게 적용한 것들과 비교했을 때 월등하게 우수한 상대밀도 값을 가졌다.In the case of Production Example 5, in which boron oxide was applied as an additive, the relative density was higher than in Production Example 3, in which the same amount of carbon was applied, and in the case of Production Example 7 in which carbon and boron oxide were applied together, the sintering conditions were the same. Compared to those applied, it has a superior relative density value.

이렇게 제조된 샘플들은 비교예 1의 탄화규소와 비교해서 우수한 내식각성을 갖는 것으로 나타났고, 탄화규소, 텅스텐카바이드, 단결정 실리콘과 비교해서 월등하게 우수한 식각률을 나타내, 내식각성도 상당히 우수한 것으로 평가되었다. 아울러, 플라즈마 환경에서 불소이온과 결합하여 입자를 실질적으로 형성하는 불활성 특성을 가져, 보다 고정밀도 에칭 가공을 불량이 적게 진행할 수 있는 것으로 평가되었다.The samples thus prepared were found to have excellent etch resistance compared to silicon carbide in Comparative Example 1, and exhibited superior etch rates compared to silicon carbide, tungsten carbide, and single crystal silicon, and were also evaluated to have excellent etch resistance. In addition, it has been evaluated that it has an inert property that substantially forms particles by combining with fluorine ions in a plasma environment, so that more high-precision etching processing can proceed with fewer defects.

5. 식각률의 비교5. Comparison of etching rate

1) 쿠폰테스트1) Coupon test

제조예 7번과 비교예 1으로 각각 실질적으로 동일한 크기와 높이를 갖는 사각형의 쿠폰 모양(19 * 19 T, 높이 2 T, T=mm)으로 샘플을 제조하고, #1(쿠폰 실시예)와 #2(쿠폰 비교예)을 각각 식각하여 식각 전과 식각 후의 높이를 측정하여 그 결과를 아래 표 4에 나타냈다.Preparation Example 7 and Comparative Example 1 to prepare a sample in a rectangular coupon shape (19 * 19 T, height 2 T, T = mm) having substantially the same size and height, respectively, and # 1 (Coupon Example) and Etching # 2 (Comparative Example of Coupon), respectively, and measuring the height before and after etching are shown in Table 4 below.

식각의 조건은 800 W의 플라즈마 파워와 100 mTorr의 챔버 압력으로 420 시간의 노출시간을 적용했고, 에칭가스로 CF4 50 sccm, Ar 100 sccm 및 O2 20 sccm이 적용되었다. 또한, 식각 전과 후의 사진을 도 12에 나타냈다.Etching conditions were applied with an exposure time of 420 hours with a plasma power of 800 W and a chamber pressure of 100 mTorr, and CF 4 50 sccm, Ar 100 sccm and O 2 20 sccm were applied as etching gas. In addition, pictures before and after etching are shown in FIG. 12.

#1(실시예)# 1 (Example) #2(비교예)# 2 (comparative example) 식각 전 높이 (mm)Height before etching (mm) 2.0112.011 2.0092.009 식각 후 높이 (mm)Height after etching (mm) 1.9941.994 1.9831.983 식각률 (%)*Etch rate (%) * 0.850.85 1.291.29

* 식각률은 아래 식 1로 계산한 값이다.* The etch rate is calculated using Equation 1 below.

[식 1][Equation 1]

Figure pat00008
Figure pat00008

상기 표 4를 참고하면, 실시예의 경우가 비교예(기준샘플) 대비 약 34%의 식각개선율을 보여주었다. 식각개선율은 아래 식 2에 따라 계산했다. 세라믹 부품으로는 실시예의 샘플을 적용했다.Referring to Table 4, the case of the example showed an etch improvement rate of about 34% compared to the comparative example (reference sample). The etching improvement rate was calculated according to Equation 2 below. Samples of the examples were applied as ceramic parts.

[식 2][Equation 2]

Figure pat00009
Figure pat00009

2) 포커스링 식각테스트2) Focus ring etching test

비교예 1 및 제조예 7번으로 각각 실질적으로 동일한 모양과 크기의 포커스링 비교예와 포커스링 실시예를 제조하여 플라즈마 장비에서 식각정도를 시험했다.Comparative Examples 1 and 7 were manufactured, and Comparative Example 1 and Focusing Examples having substantially the same shape and size, respectively, were prepared to test the etching degree in the plasma equipment.

식각의 조건은 RF 2,000 W의 플라즈마 파워로 적용하되, 챔버 압력, 에칭가스 등의 조건은 모두 동일하게 적용되었다.The etching conditions were applied with a plasma power of 2,000 W of RF, but the conditions such as chamber pressure and etching gas were all applied.

포커스링은 도 1에 표시된 형태로, 식각 후에는 도 1에 화살표로 표시된 4 곳의 높이를 측정한 후 그 평균값으로 아래 표 5에 나타냈다.The focus ring is in the form shown in FIG. 1, and after etching, the heights of the four places indicated by the arrows in FIG. 1 are measured and the average values are shown in Table 5 below.

또한, 높이의 측정은 3차원측정 장비를 이용하여 측정했고, 경사부의 경우 도 3에 표시된 P1-1, P1-2, P1-3 각각의 지점에서 측정한 값으로 평가했다. 평가 지점은 도 3에 표시된 지점을 기준으로 측정했다.In addition, the measurement of the height was measured using a three-dimensional measuring device, and the inclined portion was evaluated by the value measured at each point P1-1, P1-2, and P1-3 shown in FIG. 3. The evaluation point was measured based on the point shown in FIG. 3.

각 지점의 높이 및 각도 측정 결과는 아래 표 5과 도 6에 나타냈다.The height and angle measurement results of each point are shown in Table 5 and FIG. 6 below.

측정위치Measurement position P1P1 P1-1P1-1 P1-2P1-2 P1-3P1-3 비교예Comparative example 식각전, mmBefore etching, mm 2.502.50 3.033.03 3.553.55 4.084.08 식각후, mmAfter etching, mm 2.092.09 2.972.97 3.463.46 3.973.97 식각률*, %Etch rate *,% 16.416.4 1.981.98 2.542.54 2.72.7 실시예Example 식각전, mmBefore etching, mm 2.502.50 3.033.03 3.553.55 4.084.08 식각후, mmAfter etching, mm 2.242.24 2.992.99 3.493.49 4.014.01 식각률*,%Etch rate *,% 10.410.4 1.321.32 1.691.69 1.721.72 식각개선율*, %Etch improvement rate *,% 36.636.6 33.333.3 33.333.3 36.436.4 측정위치Measurement position P2P2 P3P3 P4P4 P5P5 비교예Comparative example 식각전, mmBefore etching, mm 4.64.6 4.64.6 4.64.6 4.64.6 식각후, mmAfter etching, mm 3.943.94 4.084.08 4.14.1 4.024.02 식각률*, %Etch rate *,% 14.3514.35 11.3011.30 10.8710.87 12.6112.61 실시예Example 식각전, mmBefore etching, mm 4.584.58 4.584.58 4.584.58 4.584.58 식각후, mmAfter etching, mm 3.993.99 4.094.09 4.114.11 4.044.04 식각률*, %Etch rate *,% 12.8812.88 10.710.7 10.2610.26 11.7911.79 식각개선율*, %Etch improvement rate *,% 10.210.2 5.45.4 5.65.6 6.56.5

* 식각률은 아래 식 1에 따라 계산하였다.* Etch rate was calculated according to Equation 1 below.

[식 1][Equation 1]

Figure pat00010
Figure pat00010

* 식각개선율은 아래 식 2에 따라 계산되며, 세라믹 부품으로 실시예의 샘플을, 그리고 기준샘플로 비교예의 샘플을 적용했다.* Etch improvement rate is calculated according to Equation 2 below, and the sample of the example is used as the ceramic component and the sample of the comparative example is used as the reference sample.

[식 2][Equation 2]

Figure pat00011
Figure pat00011

H12, mmH12, mm Htd, mmHtd, mm H12: HtdH12: Htd 비교예Comparative example 2.12.1 1.741.74 1: 0.831: 0.83 실시예Example 2.082.08 1.941.94 1: 0.931: 0.93 경사부 평균감소높이, mmAverage reduction height of slope, mm 경사부 식각률**, %Etch rate of slope **,% -- 비교예Comparative example 0.080.08 2.412.41 __ 실시예Example 0.050.05 1.581.58 __

** 경사부 식각률은 적어도 3 점 이상의 경사부에서 측정한 식각률의 평균값이다.** The etch rate of the slope is the average value of the etch rate measured at the slopes of at least 3 points.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, but the scope of the present invention is not limited to this, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

1: 식각대상 10: 세라믹 부품
100: 본체부 200: 안착부
106: 본체상면 206: 안착부상면
150: 경사부 156 경사부상면
1: etch target 10: ceramic parts
100: body portion 200: seating portion
106: body top 206: seating top surface
150: slope 156 slope upper surface

Claims (12)

보론카바이드를 포함하고,
800 W의 플라즈마 파워와 100 mTorr의 챔버 압력으로 300분의 노출 시간 동안 에칭시 아래 식 1에 따른 식각률이 1.2 %이하이고,
상기 보론카바이드는 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이값이 25 ℃에서 측정한 열전도도의 0.1 내지 0.6배인, 세라믹 부품;
[식 1]
Figure pat00012
.
Contains boron carbide,
When etching for 300 minutes of exposure time with a plasma power of 800 W and a chamber pressure of 100 mTorr, the etching rate according to Equation 1 below is 1.2% or less,
The boron carbide is a ceramic component, the difference between the thermal conductivity measured at 200 ℃ and the thermal conductivity measured at 25 ℃ is 0.1 to 0.6 times the thermal conductivity measured at 25 ℃;
[Equation 1]
Figure pat00012
.
제1항에 있어서,
식각개선율은 아래 식 2로 표시되고,
45 % 이상의 식각개선율을 갖는, 세라믹 부품;
[식 2]
Figure pat00013

상기 식 2에서 상기 기준샘플은 실리콘 세라믹 부품이다.
According to claim 1,
Etch improvement rate is represented by Equation 2 below,
A ceramic component having an etching improvement rate of 45% or more;
[Equation 2]
Figure pat00013

In Equation 2, the reference sample is a silicon ceramic component.
제1항에 있어서,
식각개선율은 아래 식 2로 표시되고,
20 % 이상의 식각개선율을 갖는, 세라믹 부품;
[식 2]
Figure pat00014

상기 식 2에서 상기 기준샘플은 화학기상증착된 실리콘카바이드 세라믹 부품이다.
According to claim 1,
Etch improvement rate is represented by Equation 2 below,
Ceramic parts having an etch improvement rate of 20% or more;
[Equation 2]
Figure pat00014

In Equation 2, the reference sample is a chemical vapor-deposited silicon carbide ceramic component.
제1항에 있어서,
상기 세라믹 부품은 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이가 6 W/(m*k) 이상인, 세라믹 부품.
According to claim 1,
The ceramic component is a ceramic component, the difference between the thermal conductivity measured at 200 ℃ and the thermal conductivity measured at 25 ℃ 6 W / (m * k) or more.
제1항에 있어서,
상기 세라믹 부품은 포커스링인, 세라믹 부품.
According to claim 1,
The ceramic component is a focus ring, a ceramic component.
제1항에 있어서,
금속성 부산물을 500 ppm 이하로 함유하는, 세라믹 부품.
According to claim 1,
A ceramic component containing less than 500 ppm of metallic by-products.
제1높이를 갖는 안착부와 제2높이를 갖는 본체부를 포함하고,
상기 안착부는 안착부상면을 포함하고,
상기 본체부는 본체부상면을 포함하고,
상기 안착부상면은 식각대상이 배치되지 않은 안착부노출면을 포함하고,
식각면은 상기 안착부노출면 및 상기 본체부상면을 포함하고,
상기 식각면의 일부 또는 전부는 보론카바이드를 포함하고,
상기 보론카바이드는 200 ℃에서 측정한 열전도도와 25 ℃에서 측정한 열전도도의 차이값이 25 ℃에서 측정한 열전도도의 0.1 내지 0.6배인, 세라믹 부품.
It includes a seating portion having a first height and a body portion having a second height,
The seating portion includes a seating surface,
The body portion includes a body portion upper surface,
The upper surface of the seating portion includes a surface of the seating portion where an etch target is not disposed,
The etched surface includes the exposed surface of the seating portion and the upper surface of the main body,
Some or all of the etched surface includes boron carbide,
The boron carbide is a ceramic component, the difference between the thermal conductivity measured at 200 ℃ and the thermal conductivity measured at 25 ℃ is 0.1 to 0.6 times the thermal conductivity measured at 25 ℃.
제7항에 있어서,
상기 보론카바이드는 증착 보론카바이드 또는 소결 보론카바이드를 포함하는, 세라믹 부품.
The method of claim 7,
The boron carbide comprises a deposited boron carbide or sintered boron carbide, ceramic parts.
제7항에 있어서,
상기 안착부와 상기 본체부를 연결하는 경사부를 포함하고,
상기 경사부는 상기 안착부상면과 상기 본체상면을 연결하는 경사부상면을 포함하는, 세라믹 부품.
The method of claim 7,
It includes an inclined portion connecting the seating portion and the body portion,
The inclined portion is a ceramic component, including an inclined portion surface connecting the upper surface of the seating portion and the main body.
제9항에 있어서,
상기 경사부의 평균 식각률은 2.2 % 이하인, 세라믹 부품.
The method of claim 9,
The average etch rate of the inclined portion is 2.2% or less, ceramic parts.
제9항에 있어서,
식각개선율은 아래 식 2로 표시되고,
상기 안착부노출면 또는 상기 경사부상면은 기준샘플과 비교한 식각개선율이 20 % 이상이고,
상기 기준샘플은 화학기상증착된 실리콘카바이드를 식각면에 포함하는 세라믹 부품의 안착부 노출면 또는 경사부상면인, 세라믹 부품;
[식 2]
Figure pat00015

상기 식 2에서 기준샘플은 화학기상증착된 실리콘카바이드 세라믹 부품이다.
The method of claim 9,
Etch improvement rate is represented by Equation 2 below,
The seating part exposed surface or the inclined wounded surface has an etch improvement rate of 20% or more compared to a reference sample,
The reference sample may include a ceramic component, which is an exposed surface or an inclined surface of a ceramic component including chemical vapor-deposited silicon carbide on an etched surface;
[Equation 2]
Figure pat00015

In Equation 2, the reference sample is a silicon carbide ceramic component deposited by chemical vapor deposition.
제1항 또는 제7항에 따른 세라믹 부품을 포커스링으로 배치한 식각장치에 식각대상을 위치시키는 배치단계; 및 상기 식각대상의 식각을 진행하여 기판을 마련하는 식각단계;를 포함하고,
상기 식각은 500 mTorr 이하의 챔버 압력, 불소 함유 화합물 또는 염소 함유 화합물을 포함하는 에칭 가스, 그리고 500 W 내지 15,000 W의 파워에서 진행되는, 기판의 식각방법.
A placement step of positioning an etch target on an etching apparatus in which the ceramic component according to claim 1 or 7 is arranged with a focus ring; And an etching step of preparing the substrate by performing etching of the etching target;
The etching is carried out at a chamber pressure of 500 mTorr or less, an etching gas containing a fluorine-containing compound or a chlorine-containing compound, and a power of 500 W to 15,000 W.
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