KR20240012677A - Plasma-resistant member having stacked structure - Google Patents

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Abstract

개시된 내플라즈마성 부재는, 기재 위에 배치되며 산화이트륨을 포함하는 하부층, 상기 하부층 위에 배치되는 버퍼층 및 상기 버퍼층 위에 배치되며 산불화이트륨 또는 불소풍부화 산화이트륨을 포함하는 상부층을 포함할 수 있다. 상기 버퍼층은 이트륨, 산소 및 불소를 포함하며, 상기 상부층과 다른 조성을 가질 수 있다.The disclosed plasma-resistant member may include a lower layer disposed on a substrate and including yttrium oxide, a buffer layer disposed on the lower layer, and an upper layer disposed on the buffer layer and including yttrium oxide or fluorine-enriched yttrium oxide. The buffer layer contains yttrium, oxygen, and fluorine, and may have a different composition from the upper layer.

Description

적층 구조를 갖는 내플라즈마성 부재{PLASMA-RESISTANT MEMBER HAVING STACKED STRUCTURE}Plasma-resistant member with laminated structure {PLASMA-RESISTANT MEMBER HAVING STACKED STRUCTURE}

본 발명은 내플라즈마성 부재에 관한 것이다. 보다 상세하게 본 발명은 적층 구조를 갖는 내플라즈마성 부재에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma resistant member. More specifically, the present invention relates to a plasma-resistant member having a laminated structure.

반도체 소자 등과 같은 전자 소자를 제조함에 있어서, 플라즈마를 이용한 식각, 플라즈마를 이용한 증착 등과 같이 플라즈마를 이용하는 공정이 널리 사용되고 있다.In manufacturing electronic devices such as semiconductor devices, processes using plasma, such as etching using plasma and deposition using plasma, are widely used.

플라즈마를 이용하는 공정에서는 화학적으로 활성도가 높은 라디칼 및 해리 이온이 생성되며, 이에 의해 플라즈마에 노출되는 부품들이 물리적/화학적으로 손상될 수 있다. 이에 따라, 플라즈마 용사 등의 방법으로 부품의 표면에 세라믹 코팅층을 형성하는 방법이 사용되고 있다.In processes using plasma, highly chemically active radicals and dissociated ions are generated, which can cause physical/chemical damage to parts exposed to plasma. Accordingly, a method of forming a ceramic coating layer on the surface of a part using a method such as plasma spraying is being used.

본 발명의 과제는 오염 입자의 생성 및 표면 크랙을 억제할 수 있는 적층 구조를 갖는 내플라즈마성 부재를 제공하는 것에 있다.The object of the present invention is to provide a plasma-resistant member having a laminated structure that can suppress the generation of contaminant particles and surface cracks.

상기 본 발명의 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 내플라즈마성 부재는, 기재 위에 배치되며 산화이트륨을 포함하는 하부층, 상기 하부층 위에 배치되는 버퍼층 및 상기 버퍼층 위에 배치되며 산불화이트륨 또는 불소풍부화 산화이트륨을 포함하는 상부층을 포함할 수 있다. 상기 버퍼층은 이트륨, 산소 및 불소를 포함하며, 상기 상부층과 다른 조성을 가질 수 있다.The plasma-resistant member according to exemplary embodiments for achieving the object of the present invention is disposed on a substrate and includes a lower layer containing yttrium oxide, a buffer layer disposed on the lower layer, and disposed on the buffer layer and yttrium acid oxide or fluorine. and an upper layer comprising enriched yttrium oxide. The buffer layer contains yttrium, oxygen, and fluorine, and may have a different composition from the upper layer.

예시적인 실시예들에 따르면, 내플라즈마 성능을 갖는 적층 구조는 증착을 통해 형성될 수 있다. 따라서, 소결을 위한 열처리 공정 없이, 종래의 용사 코팅에 의해 형성되는 내플라즈마성 코팅층보다 치밀한 구조를 가질 수 있다.According to exemplary embodiments, a layered structure having anti-plasma performance may be formed through deposition. Therefore, it can have a more dense structure than the plasma-resistant coating layer formed by conventional thermal spray coating without a heat treatment process for sintering.

또한, 상기 적층 구조의 상부층은 산불화이트륨 또는 불소풍부화 산화이트륨을 포함함으로써, 오염 입자의 생성을 억제하고, 챔버 내에서 플라즈마 조성의 편차를 감소시킬 수 있다.Additionally, the upper layer of the layered structure includes yttrium oxide or fluorine-enriched yttrium oxide, thereby suppressing the generation of contaminant particles and reducing variation in plasma composition within the chamber.

또한, 상기 적층 구조는 상부층과 하부층 사이에 배치되는 버퍼층을 포함함으로써, 상부층의 품질을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 상부층의 표면 조도가 감소할 수 있고, 크랙 발생이 억제될 수 있다.Additionally, the laminated structure can improve the quality of the upper layer by including a buffer layer disposed between the upper layer and the lower layer. Accordingly, the surface roughness of the upper layer may be reduced and the occurrence of cracks may be suppressed.

다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.However, the effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and may be expanded in various ways without departing from the spirit and scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내플라즈마성 부재를 도시한 단면도이다.
도 2, 도 3, 도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 내플라즈마성 부재의 버퍼층을 도시한 단면도들이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 내플라즈마성 부재를 제조하기 위한 증착 장치를 도시한 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 내플라즈마성 부재의 제조 방법의 순서도이다.
도 8은 실시예 1에서 얻어진 적층 구조의 단면을 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진 및 깊이에 따른 에너지분산분광분석(EDS) 그래프이다.
도 9a는 실시예 1에서 얻어진 적층 구조의 상면을 보여주는 SEM 사진이다.
도 9b는 비교예 1에서 얻어진 적층 구조의 상면을 보여주는 SEM 사진이다.
Figure 1 is a cross-sectional view showing a plasma-resistant member according to an embodiment of the present invention.
Figures 2, 3, 4 and 5 are cross-sectional views showing a buffer layer of a plasma-resistant member according to embodiments of the present invention.
Figure 6 is a schematic diagram showing a deposition apparatus for manufacturing a plasma-resistant member according to embodiments of the present invention.
Figure 7 is a flowchart of a method for manufacturing a plasma-resistant member according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing a cross section of the layered structure obtained in Example 1 and an energy dispersive spectroscopy (EDS) graph according to depth.
Figure 9a is an SEM photograph showing the top surface of the layered structure obtained in Example 1.
Figure 9b is an SEM photograph showing the top surface of the layered structure obtained in Comparative Example 1.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings.

적층 구조를 갖는 내플라즈마성 부재Plasma-resistant member with laminated structure

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내플라즈마성 부재를 도시한 단면도이다. 도 2, 도 3, 도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 내플라즈마성 부재의 버퍼층을 도시한 단면도들이다.Figure 1 is a cross-sectional view showing a plasma-resistant member according to an embodiment of the present invention. Figures 2, 3, 4 and 5 are cross-sectional views showing a buffer layer of a plasma-resistant member according to embodiments of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 내플라즈마성 부재는 기재(10), 상기 기재(10) 위에 배치된 하부층(20), 상기 하부층(20) 위에 배치되는 버퍼층(30) 및 상기 버퍼층(30) 위에 배치되는 상부층(40)을 포함한다. 상기 하부층(20), 상기 버퍼층(30) 및 상기 상부층(40)을 포함하는 적층 구조는 전체적으로 내식층의 기능을 가질 수 있다.Referring to Figure 1, the plasma resistant member according to an embodiment of the present invention includes a substrate 10, a lower layer 20 disposed on the substrate 10, a buffer layer 30 disposed on the lower layer 20, and It includes an upper layer 40 disposed on the buffer layer 30. The laminated structure including the lower layer 20, the buffer layer 30, and the upper layer 40 may function as a corrosion resistant layer as a whole.

상기 하부층(20), 상기 버퍼층(30) 및 상기 상부층(40) 중 적어도 하나는 증착(vapor deposition)에 의해 형성된 증착막일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 하부층(20), 상기 버퍼층(30) 및 상기 상부층(40)은 증착에 의해 형성될 수 있다.At least one of the lower layer 20, the buffer layer 30, and the upper layer 40 may be a vapor deposition film formed by vapor deposition. According to one embodiment, the lower layer 20, the buffer layer 30, and the upper layer 40 may be formed by deposition.

일 실시예에 따르면, 상기 증착은 물리적 증착(Physical vapor deposition)일 수 있다. 예를 들어, 상기 물리적 증착은, 열 증발법, 전자빔 증발법, 스퍼터링법 등을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 하부층(20), 상기 버퍼층(30) 및 상기 상부층(40)은 전자빔 증발법에 의해 증착될 수 있다.According to one embodiment, the deposition may be physical vapor deposition. For example, the physical vapor deposition may include thermal evaporation, electron beam evaporation, sputtering, etc. According to one embodiment, the lower layer 20, the buffer layer 30, and the upper layer 40 may be deposited by electron beam evaporation.

예를 들어, 상기 기재(10)는, 세라믹 또는 금속을 포함할 수 있다. 상기 세라믹은 알루미나, 질화알루미늄, 질화실리콘, 탄화실리콘, 지르코니아, YAG(이트륨-알루미늄-가닛), 사파이어, 쿼츠 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 금속은 스텐레스강(SUS), 합금공구강, 탄소공구강, 크롬강, 알루미늄, 크롬몰리브덴강, 니켈크롬몰리브덴강 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.For example, the substrate 10 may include ceramic or metal. The ceramic may include alumina, aluminum nitride, silicon nitride, silicon carbide, zirconia, YAG (yttrium-aluminum-garnet), sapphire, quartz, or a combination thereof. The metal may include stainless steel (SUS), alloy tool steel, carbon tool steel, chrome steel, aluminum, chrome molybdenum steel, nickel chrome molybdenum steel, or a combination thereof.

일 실시예에 따르면, 상기 기재(10)는, 알루미나(산화알루미늄), 질화알루미늄, 질화실리콘, 탄화실리콘, 쿼츠 등과 같은 세라믹을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the substrate 10 may include ceramics such as alumina (aluminum oxide), aluminum nitride, silicon nitride, silicon carbide, quartz, etc.

일 실시예에 따르면, 상기 하부층(20)은 산화이트륨(이트리아, Y2O3)을 포함한다. 산화이트륨은 플라즈마에 대한 부식 저항성이 높다. 이에 따라, 상기 기재(10)가 플라즈마에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 상기 하부층(20)의 두께는 0.1 ㎛ 내지 100 ㎛일 수 있다. 상기 하부층(20)의 두께가 과도하게 얇은 경우, 내식 성능의 수명이 짧아질 수 있으며, 과도하게 큰 경우, 제조 시간과 비용이 과도하게 증가할 수 있다.According to one embodiment, the lower layer 20 includes yttrium oxide (Y 2 O 3 ). Yttrium oxide has high corrosion resistance against plasma. Accordingly, the substrate 10 can be prevented from being damaged by plasma. For example, the thickness of the lower layer 20 may be 0.1 ㎛ to 100 ㎛. If the thickness of the lower layer 20 is excessively thin, the lifespan of corrosion resistance may be shortened, and if it is excessively large, manufacturing time and cost may excessively increase.

상기 하부층(20)은 증착에 의해 형성됨에 따라, 결정성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 하부층(20)의 산화이트륨의 평균 결정입경은 10 nm 내지 1,000 nm일 수 있다.As the lower layer 20 is formed by deposition, it may have crystallinity. For example, the average crystal grain size of yttrium oxide in the lower layer 20 may be 10 nm to 1,000 nm.

일 실시예에 따르면, 상기 상부층(40)은 산불화이트륨(YOxFy) 또는 불소풍부화(fluorine-rich) 산화이트륨을 포함한다. 일 실시예에 따르면, 상기 산불화이트륨 또는 불소풍부화 산화이트륨을 포함하는 상부층(40)은 내플라즈마성 적층 구조의 최외각층을 구성함으로써, 플라즈마 처리 공정에서 플라즈마에 노출될 수 있다.According to one embodiment, the upper layer 40 includes yttrium oxide (YO x F y ) or fluorine-rich yttrium oxide. According to one embodiment, the upper layer 40 containing yttrium oxide or fluorine-enriched yttrium oxide forms the outermost layer of the plasma-resistant laminated structure, so that it can be exposed to plasma in a plasma treatment process.

플라즈마 처리 장치에서 생성되는 플라즈마는 불소 플라즈마, 염소 플라즈마 등과 같은 할로겐계 플라즈마를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 하부층(20)의 산화이트륨이 불소 플라즈마에 노출될 경우, 표면에 불소를 함유하는 오염 입자가 형성될 수 있다. 상기 오염 입자는 플라즈마 처리 공정 중에 탈리될 수 있으며, 웨이퍼를 오염시켜 공정 수율을 감소시킬 수 있다. 또한, 플라즈마 내의 불소 라디컬이 산화이트륨과 반응하여 확산됨으로써 플라즈마의 조성이 영역에 따라 변화할 수 있으며, 이에 따라 플라즈마 처리 공정의 균일성이 저하될 수 있다. Plasma generated in a plasma processing device may include halogen-based plasma such as fluorine plasma, chlorine plasma, etc. For example, when yttrium oxide of the lower layer 20 is exposed to fluorine plasma, contaminant particles containing fluorine may be formed on the surface. The contaminant particles may be separated during the plasma treatment process and may contaminate the wafer, thereby reducing process yield. In addition, the composition of the plasma may change depending on the region as fluorine radicals in the plasma react and diffuse with yttrium oxide, and thus the uniformity of the plasma treatment process may deteriorate.

상기 상부층(40)은 산불화이트륨 또는 불소풍부화 산화이트륨을 포함하여, 표면에서의 오염 입자 생성을 억제할 수 있으며, 플라즈마의 균일성을 개선할 수 있다. 예를 들어, 상기 상부층(40)의 두께는 0.1 ㎛ 내지 100 ㎛일 수 있다. 일 실시예에서, 상기 상부층(40)의 두께는 1 ㎛ 내지 50 ㎛일 수 있다.The upper layer 40 contains yttrium oxide or fluorine-enriched yttrium oxide, and can suppress the generation of contaminant particles on the surface and improve plasma uniformity. For example, the thickness of the upper layer 40 may be 0.1 ㎛ to 100 ㎛. In one embodiment, the thickness of the upper layer 40 may be 1 ㎛ to 50 ㎛.

상기 상부층(40)의 조성은 공정 조건 등에 따라 달라질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 상부층(40)은, 산소와 불소의 원자비가 1:1에 가까운 YOF의 조성을 가질 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 상부층(40)은 Y5O4Y7의 조성을 갖거나, YOF와 Y5O4F7가 혼합된 조성을 갖거나, 불화이트륨(YF3) 또는 산화이트륨(Y2O3)을 더 포함할 수 있다.The composition of the upper layer 40 may vary depending on process conditions, etc. According to one embodiment, the upper layer 40 may have a YOF composition in which the atomic ratio of oxygen and fluorine is close to 1:1. However, embodiments of the present invention are not limited thereto. For example, the upper layer 40 has a composition of Y 5 O 4 Y 7 , a mixture of YOF and Y 5 O 4 F 7 , or yttrium fluoride (YF 3 ) or yttrium oxide (Y 2 O 3 ) may further be included.

일 실시예에 따르면, 상기 버퍼층(30)은, 이트륨, 산소 및 불소를 포함할 수 있으며, 상기 상부층(40)과 다른 조성을 갖는다. 본 출원에서 "다른 조성을 갖는다"는 것은, 전체적 또는 부분적으로 다른 물질을 포함하거나, 물질의 함량이 다르거나, 조합의 비율이 다른 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 버퍼층(30) 내에서 불소에 대한 산소의 비율(원자비)는 상기 상부층(40) 내에서 불소에 대한 산소의 비율 보다 크다. 예를 들어, 상기 버퍼층(30)은 YOxFy로 나타내지는 산불화이트륨 또는 불소풍부화 산화이트륨을 포함하며, x 및 y는 0보다 크고, x는 y 보다 크다. 예를 들어, x/y는 1 보다 크고 10 보다 작을 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 버퍼층(30)은 산화이트륨과, YOF, Y5O4F7 및 YF3 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the buffer layer 30 may include yttrium, oxygen, and fluorine, and has a different composition from the upper layer 40. In the present application, “having a different composition” may mean including, in whole or in part, different substances, different contents of substances, or different ratios of combination. For example, the ratio (atomic ratio) of oxygen to fluorine in the buffer layer 30 is greater than the ratio of oxygen to fluorine in the upper layer 40. For example, the buffer layer 30 includes yttrium oxide or fluorine-enriched yttrium oxide, represented by YO x F y , where x and y are greater than 0, and x is greater than y. For example, x/y can be greater than 1 and less than 10. According to one embodiment, the buffer layer 30 may include yttrium oxide and at least one of YOF, Y 5 O 4 F 7 and YF 3 .

일 실시예에 따르면, 상기 버퍼층(30)은 상기 하부층(20)의 열팽창계수와 상기 상부층(40)의 열팽창계수의 사이의 값에 대응하는 열팽창계수를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 버퍼층(30)의 열팽창 계수(단위 ppm/℃)는 8 내지 20일 수 있다. 바람직하게, 상기 버퍼층(30)의 열팽창 계수는 10 내지 15일 수 있다. 보다 바람직하게, 상기 버퍼층(30)의 열팽창 계수는 11 내지 14일 수 있다.According to one embodiment, the buffer layer 30 may have a coefficient of thermal expansion corresponding to a value between the coefficient of thermal expansion of the lower layer 20 and the coefficient of thermal expansion of the upper layer 40. For example, the thermal expansion coefficient (unit ppm/°C) of the buffer layer 30 may be 8 to 20. Preferably, the thermal expansion coefficient of the buffer layer 30 may be 10 to 15. More preferably, the thermal expansion coefficient of the buffer layer 30 may be 11 to 14.

상기 하부층(20)의 산화이트륨과 상기 상부층(40)의 산불화이트륨 또는 불소풍부화 산화이트륨은 서로 다른 열팽창계수를 갖는다. 이에 따라, 상기 하부층(20) 위에 상기 상부층(40)이 직접 증착될 경우, 열팽창계수의 차이에 의해 상기 상부층(40)의 표면 조도 및 크랙이 증가할 수 있다. 이는 상기 상부층(40) 표면에서 오염 입자 생성을 증가시키고 적층 구조의 수명을 저하시킬 수 있다.Yttrium oxide of the lower layer 20 and yttrium oxide or fluorine-enriched yttrium oxide of the upper layer 40 have different coefficients of thermal expansion. Accordingly, when the upper layer 40 is deposited directly on the lower layer 20, the surface roughness and cracks of the upper layer 40 may increase due to the difference in thermal expansion coefficient. This may increase the generation of contaminant particles on the surface of the upper layer 40 and reduce the lifespan of the laminated structure.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 버퍼층(30)과 상기 상부층(40)의 열팽창계수 차이는, 상기 하부층(20)과 상기 상부층(40)의 열팽창계수 차이보다 작다. 따라서, 상기 상부층(40)이 상기 버퍼층(30) 위에 증착될 경우, 상기 상부층(40)의 표면 조도가 감소하고 크랙 생성이 억제될 수 있다. According to embodiments of the present invention, the difference in thermal expansion coefficient between the buffer layer 30 and the upper layer 40 is smaller than the difference in thermal expansion coefficient between the lower layer 20 and the upper layer 40. Accordingly, when the upper layer 40 is deposited on the buffer layer 30, the surface roughness of the upper layer 40 may be reduced and crack generation may be suppressed.

예를 들어, 상기 버퍼층(30) 위에 증착된 상기 상부층(40)은 rms (root mean square) 표면 조도가 10 nm 이하일 수 있으며, 바람직하게 5 nm 이하일 수 있다. For example, the upper layer 40 deposited on the buffer layer 30 may have an rms (root mean square) surface roughness of 10 nm or less, and preferably 5 nm or less.

예를 들어, 상기 버퍼층(30)의 두께는 0.1 ㎛ 내지 100 ㎛일 수 있다. 일 실시예에서, 상기 버퍼층(30)의 두께는 1 ㎛ 내지 50 ㎛일 수 있다.For example, the thickness of the buffer layer 30 may be 0.1 ㎛ to 100 ㎛. In one embodiment, the thickness of the buffer layer 30 may be 1 ㎛ to 50 ㎛.

일 실시예에 따르면, 상기 하부층(20)의 두께는 상기 버퍼층(30)의 두께 및 상기 상부층(40)의 두께보다 클 수 있다. According to one embodiment, the thickness of the lower layer 20 may be greater than the thickness of the buffer layer 30 and the upper layer 40.

실시예들에 따르면, 버퍼층(30)은 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2를 참조하면, 버퍼층(30)은 순서대로 적층된 제1 서브 버퍼층(32), 제2 서브 버퍼층(34) 및 제3 서브 버퍼층(36)을 포함할 수 있다. According to embodiments, the buffer layer 30 may have a multi-layer structure. For example, referring to Figures 1 and 2, the buffer layer 30 may include a first sub-buffer layer 32, a second sub-buffer layer 34, and a third sub-buffer layer 36 stacked in that order. .

상기 제1 서브 버퍼층(32)은 상기 하부층(20)에 인접하며, 최상단의 제3 서브 버퍼층(36)은 상기 상부층(40)에 인접한다. 예를 들어, 상기 제1 서브 버퍼층(32)은 상기 하부층(20)과 접촉하며, 상기 제3 서브 버퍼층(36)은 상기 상부층(40)과 접촉할 수 있다.The first sub-buffer layer 32 is adjacent to the lower layer 20, and the uppermost third sub-buffer layer 36 is adjacent to the upper layer 40. For example, the first sub-buffer layer 32 may contact the lower layer 20, and the third sub-buffer layer 36 may contact the upper layer 40.

상기 제1 내지 제3 서브 버퍼층들(32, 34, 36)은 이트륨, 산소 및 불소를 포함하며, 서로 다른 조성을 갖는다. 상기 제1 내지 제3 서브 버퍼층들(32, 34, 36) 내에서 산소에 대한 불소의 원자비는 상기 상부층(40)에 가까울수록 증가할 수 있다.The first to third sub-buffer layers 32, 34, and 36 contain yttrium, oxygen, and fluorine and have different compositions. The atomic ratio of fluorine to oxygen in the first to third sub-buffer layers 32, 34, and 36 may increase closer to the upper layer 40.

예를 들어, 상기 제1 서브 버퍼층(32), 상기 제2 서브 버퍼층(34) 및 상기 제3 서브 버퍼층(36)은 각각 YOx1Fy1, YOx2Fy2, YOx3Fy3로 나타내지는 산불화이트륨 또는 불소풍부화 산화이트륨을 포함하고, x1, x2, x3, y1, y2 및 y3은 0보다 크고, y1/x1 < y2/x2 < y3/x3을 만족할 수 있다. 또는, 상기 제1 서브 버퍼층(32), 상기 제2 서브 버퍼층(34) 및 상기 제3 서브 버퍼층(36)은 각각 산화이트륨과, YOF, Y5O4F7 및 YF3 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 상기 제2 서브 버퍼층(34)의 산소에 대한 불소의 원자비는, 상기 제1 서브 버퍼층(32)의 산소에 대한 불소의 원자비 보다 크고, 상기 제3 서브 버퍼층(36)의 산소에 대한 불소의 원자비는, 상기 제2 서브 버퍼층(34)의 산소에 대한 불소의 원자비 보다 클 수 있다.For example, the first sub-buffer layer 32, the second sub-buffer layer 34, and the third sub-buffer layer 36 are represented by YO x1 F y1 , YO x2 F y2 , and YO x3 F y3, respectively. It contains whitetrium or fluorine-enriched yttrium oxide, and x1, x2, x3, y1, y2, and y3 are greater than 0, and y1/x1 < y2/x2 < y3/x3 may be satisfied. Alternatively, the first sub-buffer layer 32, the second sub-buffer layer 34, and the third sub-buffer layer 36 each include yttrium oxide and at least one of YOF, Y 5 O 4 F 7 , and YF 3 The atomic ratio of fluorine to oxygen in the second sub-buffer layer 34 is greater than the atomic ratio of fluorine to oxygen in the first sub-buffer layer 32, and the atomic ratio of fluorine to oxygen in the second sub-buffer layer 34 is greater than that of the third sub-buffer layer 36. The atomic ratio of fluorine to oxygen may be greater than the atomic ratio of fluorine to oxygen of the second sub-buffer layer 34.

도 2 내지 도 4의 실시예에서, 상기 버퍼층(30)은 3층 구조를 갖는 것으로 설명되나, 본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않으며, 두 개의 버스 버퍼층을 갖거나 네 개 이상의 층, 예를 들어 10개 이상의 서브 버퍼층을 가질 수도 있다.2 to 4, the buffer layer 30 is described as having a three-layer structure, but embodiments of the present invention are not limited thereto, and may have two bus buffer layers or four or more layers, for example. For example, it may have 10 or more sub-buffer layers.

예를 들어, 상기 버퍼층(30)에서 산소에 대한 불소의 원자비는 0.1 내지 10의 범위에서 최하부층부터 최상부층까지 점진적으로 증가할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 버퍼층(30)에서 산소에 대한 불소의 원자비는 0.1 내지 0.9의 범위에서 최하부층부터 최상부층까지 점진적으로 증가할 수 있다.For example, the atomic ratio of fluorine to oxygen in the buffer layer 30 may gradually increase from the bottom layer to the top layer in the range of 0.1 to 10. In another embodiment, the atomic ratio of fluorine to oxygen in the buffer layer 30 may gradually increase from the bottom layer to the top layer in the range of 0.1 to 0.9.

도 3을 참조하면, 버퍼층(30)은 순서대로 적층된 제1 서브 버퍼층(31), 제2 서브 버퍼층(33) 및 제3 서브 버퍼층(35)을 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 서브 버퍼층들(31, 33, 35)은 각각 복수의 서브층들을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3, the buffer layer 30 may include a first sub-buffer layer 31, a second sub-buffer layer 33, and a third sub-buffer layer 35 stacked in order. The first to third sub-buffer layers 31, 33, and 35 may each include a plurality of sub-layers.

예를 들어, 상기 제1 서브 버퍼층(31)은 제1 서브층(31a) 및 상기 제1 서브층(31a) 위에 배치되는 제2 서브층(31b)을 포함할 수 있고, 상기 제2 서브 버퍼층(33)은 제1 서브층(33a) 및 상기 제1 서브층(33a) 위에 배치되는 제2 서브층(33b)을 포함할 수 있고, 상기 제3 서브 버퍼층(35)은 제1 서브층(35a) 및 상기 제1 서브층(35a) 위에 배치되는 제2 서브층(35b)을 포함할 수 있다. 제1 서브층은 하부층 또는 하부 서브층으로 지칭될 수 있으며, 제2 서브층은 상부층 또는 상부 서브층으로 지칭될 수 있다.For example, the first sub-buffer layer 31 may include a first sub-layer 31a and a second sub-layer 31b disposed on the first sub-layer 31a, and the second sub-buffer layer (33) may include a first sub-layer 33a and a second sub-layer 33b disposed on the first sub-layer 33a, and the third sub-buffer layer 35 may include a first sub-layer (33b). 35a) and a second sub-layer 35b disposed on the first sub-layer 35a. The first sub-layer may be referred to as a lower layer or lower sub-layer, and the second sub-layer may be referred to as an upper layer or upper sub-layer.

일 실시예에 따르면, 각 서브 버퍼층 내에서 서브층들은 서로 다른 조성을 갖는다. According to one embodiment, the sub-layers within each sub-buffer layer have different compositions.

예를 들어, 상기 제1 서브층들(31a, 33a, 35a)은 산화이트륨, 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ) 및 이트륨 알루미늄 가넷(YAG) 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제2 서브층들(31b, 33b, 35b)은 불화이트륨을 포함할 수 있다. 이트리아 안정화 지르코니아 및 이트륨 알루미늄 가넷은 산화이트륨과 증발 온도 및 결정 구조가 유사하여 버퍼층으로 적합할 수 있다.For example, the first sub-layers 31a, 33a, and 35a include at least one of yttrium oxide, yttria-stabilized zirconia (YSZ), and yttrium aluminum garnet (YAG), and the second sub-layers 31b , 33b, 35b) may include yttrium fluoride. Yttria-stabilized zirconia and yttrium aluminum garnet have similar evaporation temperatures and crystal structures to yttrium oxide, so they may be suitable as a buffer layer.

예를 들어, 상기 제1 서브층들(31a, 33a, 35a)은 산화이트륨, 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ) 및 이트륨 알루미늄 가넷(YAG) 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제2 서브층들(31b, 33b, 35b)은 산불화이트륨 또는 불소풍부화 산화이트륨을 포함할 수 있다. For example, the first sub-layers 31a, 33a, and 35a include at least one of yttrium oxide, yttria-stabilized zirconia (YSZ), and yttrium aluminum garnet (YAG), and the second sub-layers 31b , 33b, 35b) may include yttrium bicarbonate or fluorine-enriched yttrium oxide.

예를 들어, 상기 제1 서브층들(31a, 33a, 35a) 및 상기 제2 서브층들(31b, 33b, 35b)은 산불화이트륨 또는 불소풍부화 산화이트륨을 포함하고, 상기 제1 서브층들(31a, 33a, 35a) 내의 불소에 대한 산소의 원자비는 상기 제2 서브층들(31b, 33b, 35b) 내의 불소에 대한 산소의 원자비보다 클 수 있다.For example, the first sub-layers (31a, 33a, 35a) and the second sub-layers (31b, 33b, 35b) include yttrium oxide or fluorine-enriched yttrium oxide, and the first sub-layers The atomic ratio of oxygen to fluorine in (31a, 33a, 35a) may be greater than the atomic ratio of oxygen to fluorine in the second sub-layers (31b, 33b, 35b).

일 실시예에 따르면, 상기 제1 서브층들(31a, 33a, 35a)은 서로 동일한 조성을 가질 수 있으며, 상기 제2 서브층들(31b, 33b, 35b)은 서로 동일한 조성을 가질 수 있다. 또한, 각 서브 버퍼층 내에서 제1 서브층과 제2 서브층의 두께비가 동일할 수 있다. 따라서, 각 서브 버퍼층들의 열팽창계수는 동일할 수 있다.According to one embodiment, the first sub-layers 31a, 33a, and 35a may have the same composition, and the second sub-layers 31b, 33b, and 35b may have the same composition. Additionally, the thickness ratio of the first sub-layer and the second sub-layer within each sub-buffer layer may be the same. Accordingly, the thermal expansion coefficient of each sub-buffer layer may be the same.

다른 실시예에 따르면, 각 서브 버퍼층들의 열팽창계수가 다를 수 있다. 예를 들어, 각 서브 버퍼층들은 상부층(40)에 가까워질수록 큰 열팽창 계수를 가질 수 있다.According to another embodiment, the thermal expansion coefficient of each sub-buffer layer may be different. For example, each sub-buffer layer may have a larger thermal expansion coefficient as it approaches the upper layer 40.

예를 들어, 상기 제1 서브층들(31a, 33a, 35a)은 서로 다른 조성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 서브층들(31a, 33a, 35a)은 하부층(20)에 가까울수록 불소에 대한 산소의 원자비가 증가할 수 있다.For example, the first sub-layers 31a, 33a, and 35a may have different compositions. For example, as the first sub-layers 31a, 33a, and 35a are closer to the lower layer 20, the atomic ratio of oxygen to fluorine may increase.

예를 들어, 상기 제2 서브층들(31b, 33b, 35b)은 서로 다른 조성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 서브층들(31b, 33b, 35b)은 상부층(40)에 가까울수록 산소에 대한 불소의 원자비가 증가할 수 있다.For example, the second sub-layers 31b, 33b, and 35b may have different compositions. For example, as the second sub-layers 31b, 33b, and 35b are closer to the upper layer 40, the atomic ratio of fluorine to oxygen may increase.

도 4를 참조하면, 버퍼층(30)은 각각 복수의 서브층들을 갖는 복수의 서브 버퍼층들(31, 33, 35)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4, the buffer layer 30 may include a plurality of sub-buffer layers 31, 33, and 35, each having a plurality of sub-layers.

예를 들어, 상기 제1 서브 버퍼층(31)은 제1 서브층(31a) 및 상기 제1 서브층(31a) 위에 배치되는 제2 서브층(31b)을 포함할 수 있고, 상기 제2 서브 버퍼층(33)은 제1 서브층(33a) 및 상기 제1 서브층(33a) 위에 배치되는 제2 서브층(33b)을 포함할 수 있고, 상기 제3 서브 버퍼층(35)은 제1 서브층(35a) 및 상기 제1 서브층(35a) 위에 배치되는 제2 서브층(35b)을 포함할 수 있다.For example, the first sub-buffer layer 31 may include a first sub-layer 31a and a second sub-layer 31b disposed on the first sub-layer 31a, and the second sub-buffer layer (33) may include a first sub-layer 33a and a second sub-layer 33b disposed on the first sub-layer 33a, and the third sub-buffer layer 35 may include a first sub-layer (33b). 35a) and a second sub-layer 35b disposed on the first sub-layer 35a.

일 실시예에 따르면, 각 서브 버퍼층 내에서 서브층들은 서로 다른 조성을 갖는다. 상기 서브층들의 조성은 도 3을 참조하여 설명한 것과 동일할 수 있다.According to one embodiment, the sub-layers within each sub-buffer layer have different compositions. The composition of the sub-layers may be the same as that described with reference to FIG. 3.

상기 제1 서브층들(31a, 33a, 35a)은 서로 다른 두께를 가지거나, 상기 제2 서브층들(31b, 33b, 35b)은 서로 다른 두께를 가질 수 있다. 따라서, 각 서브 버퍼층 내에서 제1 서브층과 제2 서브층의 두께비가 달라질 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 서브층들(31a, 33a, 35a)이 동일한 조성을 가지거나, 상기 제2 서브층들(31b, 33b, 35b)이 동일한 조성을 가지더라도, 서브 버퍼층들의 전체적 열팽창계수를 점진적으로 변화시킬 수 있다.The first sub-layers 31a, 33a, and 35a may have different thicknesses, or the second sub-layers 31b, 33b, and 35b may have different thicknesses. Accordingly, the thickness ratio of the first sub-layer and the second sub-layer within each sub-buffer layer may vary. Accordingly, even if the first sub-layers 31a, 33a, and 35a have the same composition or the second sub-layers 31b, 33b, and 35b have the same composition, the overall thermal expansion coefficient of the sub-buffer layers is gradually increased. It can change.

예를 들어, 상기 제1 서브 버퍼층(31)의 제1 서브층(31a)은 상기 제2 서브 버퍼층(33)의 제1 서브층(33a) 보다 큰 두께를 가질 수 있다. 상기 제2 서브 버퍼층(33)의 제1 서브층(33a)은 상기 제3 서브 버퍼층(35)의 제1 서브층(35a) 보다 큰 두께를 가질 수 있다.For example, the first sub-layer 31a of the first sub-buffer layer 31 may have a greater thickness than the first sub-layer 33a of the second sub-buffer layer 33. The first sub-layer 33a of the second sub-buffer layer 33 may have a greater thickness than the first sub-layer 35a of the third sub-buffer layer 35.

예를 들어, 상기 제1 서브 버퍼층(31)의 제2 서브층(31b)은 상기 제2 서브 버퍼층(33)의 제1 서브층(33a) 보다 큰 두께를 가질 수 있다. 상기 제2 서브 버퍼층(33)의 제1 서브층(33a)은 상기 제3 서브 버퍼층(35)의 제1 서브층(35a) 보다 큰 두께를 가질 수 있다.For example, the second sub-layer 31b of the first sub-buffer layer 31 may have a greater thickness than the first sub-layer 33a of the second sub-buffer layer 33. The first sub-layer 33a of the second sub-buffer layer 33 may have a greater thickness than the first sub-layer 35a of the third sub-buffer layer 35.

예를 들어, 최하단층에 대응되는 상기 제1 서브 버퍼층(31)에서, 제1 서브층(31a)의 두께는 제2 서브층(31b)의 두께보다 클 수 있고, 최상부층에 대응되는 상기 제3 서브층(35)에서 제1 서브층(35a)의 두께는 제2 서브층(35b)의 두께보다 작을 수 있다.For example, in the first sub-buffer layer 31 corresponding to the lowest layer, the thickness of the first sub-layer 31a may be greater than the thickness of the second sub-layer 31b, and the thickness of the first sub-layer 31a may be greater than the thickness of the second sub-layer 31b. In the third sub-layer 35, the thickness of the first sub-layer 35a may be smaller than the thickness of the second sub-layer 35b.

일 실시예에서, 상기 서브 버퍼층들(31, 33, 35)은 실질적으로 동일한 두께를 가질 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않으며, 상기 서브 버퍼층들(31, 33, 35)은 서로 다른 두께를 가질 수도 있다.In one embodiment, the sub-buffer layers 31, 33, and 35 may have substantially the same thickness. However, embodiments of the present invention are not limited to this, and the sub-buffer layers 31, 33, and 35 may have different thicknesses.

일 실시예에서, 상기 버퍼층(30)의 두께는 0.1 ㎛ 내지 100 ㎛일 수 있다.In one embodiment, the thickness of the buffer layer 30 may be 0.1 ㎛ to 100 ㎛.

서로 다른 조성의 서브층들을 포함하는 실시예들에서, 각 서브 버퍼층의 두께는 1nm 내지 100nm 일 수 있으며, 바람직하게, 1nm 내지 10nm일 수 있다. 상기 서브 버퍼층의 두께가 과도하게 클 경우, 인접하는 서브층들의 열팽창계수 차이 또는 인접하는 서브 버퍼층들의 열팽창계수 차이가 실질적으로 증가하여 상기 버퍼층(30) 또는 상기 상부층(40)의 막 품질이 저하될 수 있다. In embodiments including sub-layers of different compositions, the thickness of each sub-buffer layer may be 1 nm to 100 nm, preferably 1 nm to 10 nm. If the thickness of the sub-buffer layer is excessively large, the difference in thermal expansion coefficients of adjacent sub-layers or the difference in thermal expansion coefficients of adjacent sub-buffer layers may substantially increase, thereby deteriorating the film quality of the buffer layer 30 or the upper layer 40. You can.

일 실시예에서, 서브 버퍼층의 적정 두께(얇은 두께)를 유지하면서 적정 두께의 버퍼층을 형성하기 위하여, 동일 구성의 서브 버퍼층이 반복하여 적층될 수도 있다. 예를 들어, 도 5를 참조하면, 버퍼층(30)은, 제1 서브층(31a)과 제2 서브층(31b)을 포함하는 제1 서브 버퍼층(31), 제1 서브층(33a)과 제2 서브층(33b)을 포함하는 제2 서브 버퍼층(33) 및 제1 서브층(35a)과 제2 서브층(35b)을 포함하는 제3 서브 버퍼층(35)이 각각 복수개 적층된 구성을 가질 수 있다.In one embodiment, in order to form a buffer layer of an appropriate thickness while maintaining an appropriate thickness (thin thickness) of the sub-buffer layer, sub-buffer layers of the same configuration may be repeatedly stacked. For example, referring to FIG. 5, the buffer layer 30 includes a first sub-buffer layer 31 including a first sub-layer 31a and a second sub-layer 31b, a first sub-layer 33a, and A configuration in which a plurality of second sub-buffer layers 33 including a second sub-layer 33b and a plurality of third sub-buffer layers 35 including a first sub-layer 35a and a second sub-layer 35b are each stacked. You can have it.

또한, 도 2 내지 도 5에 도시된 실시예들에서, 각 서브 버퍼층은 셋 이상의 서브층들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 각 서브 버퍼층은, 하부 서브층, 중간 서브층 및 상부 서브층을 포함할 수 있다. 상기 중간 서브층은 상기 하부 서브층과 상기 상부 서브층 사이의 조성(불소/산소 비율)을 가질 수 있다. 상기 하부 서브층과 상기 상부 서브층이 다른 두께를 갖는 경우, 상기 중간 서브층은 상기 상기 하부 서부층과 상기 상부 서브층 사이의 두께를 가질 수 있다.Additionally, in the embodiments shown in FIGS. 2 to 5, each sub-buffer layer may include three or more sub-layers. For example, each sub-buffer layer may include a lower sub-layer, a middle sub-layer, and an upper sub-layer. The middle sub-layer may have a composition (fluorine/oxygen ratio) between the lower sub-layer and the upper sub-layer. When the lower sub-layer and the upper sub-layer have different thicknesses, the middle sub-layer may have a thickness between the lower western layer and the upper sub-layer.

실시예들에 따른 내플라즈마성 부재는 플라즈마 증착 장치, 플라즈마 식각 장치 등과 같은 플라즈마 처리 장치의 부품일 수 있다. 예를 들어, 상기 내플라즈마성 부재는 유전체 윈도우, 샤워헤드, 정전척, 히터, 챔버 라이너, 포커스 링, 월 라이너 등에 적용될 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않으며, 플라즈마에 노출 가능한 다양한 부품에 적용될 수 있다.The plasma-resistant member according to embodiments may be a component of a plasma processing device, such as a plasma deposition device or a plasma etching device. For example, the plasma resistant member may be applied to a dielectric window, showerhead, electrostatic chuck, heater, chamber liner, focus ring, wall liner, etc. However, embodiments of the present invention are not limited thereto and can be applied to various parts that can be exposed to plasma.

본 발명의 실시예들에 따르면, 내플라즈마 성능을 갖는 적층 구조는 증착을 통해 형성된다. 따라서, 소결을 위한 열처리 공정 없이, 종래의 용사 코팅에 의해 형성되는 내플라즈마성 코팅층보다 치밀한 구조를 가질 수 있다.According to embodiments of the present invention, a layered structure having anti-plasma performance is formed through deposition. Therefore, it can have a more dense structure than the plasma-resistant coating layer formed by conventional thermal spray coating without a heat treatment process for sintering.

또한, 상기 적층 구조의 상부층은 산불화이트륨 또는 불소풍부화 산화이트륨을 포함함으로써, 오염 입자의 생성을 억제하고, 챔버 내에서 플라즈마 조성의 편차를 감소시킬 수 있다.Additionally, the upper layer of the layered structure includes yttrium oxide or fluorine-enriched yttrium oxide, thereby suppressing the generation of contaminant particles and reducing variation in plasma composition within the chamber.

또한, 상기 적층 구조는 상부층과 하부층 사이에 배치되는 버퍼층을 포함함으로써, 상부층의 품질을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 상부층의 표면 조도가 감소할 수 있고, 크랙 발생이 억제될 수 있다.Additionally, the laminated structure can improve the quality of the upper layer by including a buffer layer disposed between the upper layer and the lower layer. Accordingly, the surface roughness of the upper layer may be reduced and the occurrence of cracks may be suppressed.

적층 구조를 갖는 내플라즈마성 부재의 제조 방법Method for manufacturing a plasma-resistant member with a laminated structure

도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 내플라즈마성 부재를 제조하기 위한 증착 장치를 도시한 모식도이다.Figure 6 is a schematic diagram showing a deposition apparatus for manufacturing a plasma-resistant member according to embodiments of the present invention.

도 6을 참조하면, 증착 장치(100)는, 공정 챔버(110), 소스 기화부(120) 및 고정부(130)를 포함한다.Referring to FIG. 6 , the deposition apparatus 100 includes a process chamber 110, a source vaporization unit 120, and a fixing unit 130.

상기 공정 챔버(110)는, 외부공간으로부터 밀폐된 처리공간을 제공한다. 상기 공정 챔버(110)는, 필요에 따라, 처리공간을 개폐할 수 있는 도어, 상기 처리공간을 진공 상태로 유지하고 반응 부산물을 외부로 배기하기 위한 진공 펌프 등을 포함할 수 있다.The process chamber 110 provides a processing space sealed from external space. The process chamber 110 may include a door for opening and closing the processing space, a vacuum pump for maintaining the processing space in a vacuum state and exhausting reaction by-products to the outside, as needed.

상기 공정 챔버(110) 내에는 기판(140, 또는 기재)을 고정하기 위한 고정부(130)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 고정부(130) 및 상기 기판(140)은 상기 처리 공간의 상부 영역에 배치될 수 있으며, 상기 고정부(130)는 상기 기판(140)을 클램핑하거나, 정전력 또는 흡입력에 의해 고정할 수 있다. 필요에 따라, 상기 고정부(130)는 상기 기판(140)에 바이어스 전압을 인가하기 위한 구성을 가질 수도 있다.A fixing part 130 for fixing the substrate 140 (or base material) may be disposed in the process chamber 110. For example, the fixing part 130 and the substrate 140 may be placed in the upper area of the processing space, and the fixing part 130 may clamp the substrate 140 or apply electrostatic force or suction force. It can be fixed by If necessary, the fixing part 130 may be configured to apply a bias voltage to the substrate 140.

일 실시예에 따르면, 상기 고정부(130)는 회전 가능할 수 있다. 상기 기판(140)이 코팅되는 동안 상기 고정부(130)가 회전함으로써, 코팅층의 균일도가 증가될 수 있다. 또한, 필요에 따라, 상기 증착 각도나 증착 영역을 변경하기 위하여 상기 고정부(130)는 틸팅을 허용하는 구성을 가질 수도 있다. According to one embodiment, the fixing part 130 may be rotatable. By rotating the fixing part 130 while the substrate 140 is being coated, the uniformity of the coating layer can be increased. Additionally, if necessary, the fixing part 130 may have a configuration that allows tilting to change the deposition angle or deposition area.

일 실시예에 따르면, 상기 소스 기화부(120)는, 증발 소스를 수용하는 증발 소스 수용부(122) 및 전자빔을 생성하는 전자총(124)을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the source vaporization unit 120 may include an evaporation source accommodating part 122 that accommodates an evaporation source and an electron gun 124 that generates an electron beam.

상기 전자총(124)은 전원 공급 장치와 연결되어, 인가되는 전원에 따라 전자빔을 생성한다. 상기 전자 빔은 증발 소스에 입사되어 증발 소스를 기화한다. 이에 따라, 기상의 증착 입자(150)가 생성될 수 있으며, 상기 기상의 증착 입자(150)는 상기 기판(140) 상에 증착되어 코팅층을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 전자총(124)은 열전자들을 방사하기 위한 필라멘트를 포함할 수 있다.The electron gun 124 is connected to a power supply and generates an electron beam according to the applied power. The electron beam is incident on the evaporation source and vaporizes the evaporation source. Accordingly, vapor deposition particles 150 may be generated, and the vapor deposition particles 150 may be deposited on the substrate 140 to form a coating layer. For example, the electron gun 124 may include a filament for emitting hot electrons.

상기 증발 소스 수용부(122)는, 예를 들어, 상측이 오픈된 도가니일 수 있다. 필요에 따라, 상기 증발 소스 수용부(122)는 상측의 개구를 개폐할 수 있는 셔터를 더 포함할 수 있다. 상기 증발 소스 수용부(122)는 복수의 유닛을 포함할 수 있다. 예를 들어, 증착하고자 하는 코팅층이 복수의 증발 소스를 필요로 하는 경우, 복수의 증발 소스들을 각각 수용하는 복수의 도가니가 이용될 수 있다. 또한, 코팅층 내에서 원소들의 조성을 조절하기 위하여 복수의 도가니가 이용될 수도 있다.The evaporation source receiving portion 122 may be, for example, a crucible with an open top. If necessary, the evaporation source receiving portion 122 may further include a shutter capable of opening and closing the upper opening. The evaporation source receiving unit 122 may include a plurality of units. For example, if the coating layer to be deposited requires a plurality of evaporation sources, a plurality of crucibles that each accommodate a plurality of evaporation sources may be used. Additionally, a plurality of crucibles may be used to control the composition of elements within the coating layer.

또한, 상기 소스 기화부(120)는 자성 부재(126)을 더 포함할 수 있다. 상기 자성 부재(126)는 상기 전자총(124)에서 생성된 전자빔이 상기 증발 소스 수용부(122) 내의 증발 소스로 입사될 수 있도록, 상기 전자빔을 편향시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 자성 부재(126)은 영구 자석일 수 있다.Additionally, the source vaporization unit 120 may further include a magnetic member 126. The magnetic member 126 may deflect the electron beam generated by the electron gun 124 so that the electron beam can be incident on the evaporation source within the evaporation source receiving portion 122. For example, the magnetic member 126 may be a permanent magnet.

일 실시예에 따르면, 상기 증착 장치(100)는 상기 공정 챔버(110) 내에 공정 가스를 제공하기 위한 가스 제공부(160)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 공정 가스는 산소 가스일 수 있다. 예를 들어, 상기 산소 가스의 농도에 따라, 상기 기판(140)에 증착되는 코팅층에서 산소의 비율이 조절될 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않으며, 상기 공정 가스는 아르곤, 헬륨 등과 같은 불활성 가스를 포함할 수도 있다.According to one embodiment, the deposition apparatus 100 may include a gas providing unit 160 for providing a process gas into the process chamber 110. For example, the process gas may be oxygen gas. For example, depending on the concentration of the oxygen gas, the ratio of oxygen in the coating layer deposited on the substrate 140 may be adjusted. However, embodiments of the present invention are not limited thereto, and the process gas may include an inert gas such as argon, helium, etc.

일 실시예에 따르면, 상기 증착 장치(100)는 상기 기판(140)에 증착되는 코팅층의 두께를 측정하기 위한 센서(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 센서를 통해 상기 코팅층의 두께, 증착 속도 등에 대한 정보를 얻을 수 있으며, 이를 통해 공정 조건 등을 조절할 수 있다.According to one embodiment, the deposition apparatus 100 may further include a sensor (not shown) for measuring the thickness of the coating layer deposited on the substrate 140. Through the sensor, information on the thickness of the coating layer, deposition rate, etc. can be obtained, and process conditions can be adjusted through this.

일 실시예에 따르면, 상기 증착 장치(100)는 상기 기판(140)을 가열하기 위한 가열부를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 수분과 같은 불순물을 제거하기 위하여, 증착 공정 전에 상기 기판(140)은 가열될 수 있다. According to one embodiment, the deposition apparatus 100 may further include a heating unit for heating the substrate 140. For example, the substrate 140 may be heated before the deposition process to remove impurities such as moisture.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 내플라즈마성 부재의 제조 방법의 순서도이다.Figure 7 is a flowchart of a method for manufacturing a plasma-resistant member according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 7을 참조하면, 기재(10) 상에 하부층(20)을 증착한다(S10). Referring to FIGS. 1 and 7, the lower layer 20 is deposited on the substrate 10 (S10).

예를 들어, 상기 하부층(20)이 산화이트륨을 포함하는 경우, 산화이트륨이 증발 소스로 사용될 수 있다. 상기 증발 소스의 산화이트륨은 분말 또는 소결체일 수 있다. 산화이트륨 소결체를 증발 소스로 사용할 경우, 상기 하부층(20)의 결정 배향성을 증가시킬 수 있다. For example, if the lower layer 20 includes yttrium oxide, yttrium oxide may be used as an evaporation source. The yttrium oxide in the evaporation source may be powder or sintered body. When yttrium oxide sintered body is used as an evaporation source, the crystal orientation of the lower layer 20 can be increased.

다음으로, 상기 하부층(20) 상에 버퍼층(30)을 증착한다(S20). Next, the buffer layer 30 is deposited on the lower layer 20 (S20).

예를 들어, 상기 버퍼층(30)은, 이트륨, 산소 및 불소를 포함한다. 예를 들어, 상기 버퍼층(30)은, YOxFy로 나타내지는 산불화이트륨 또는 불소풍부화 산화이트륨을 포함하며, x 및 y는 0보다 크고, x는 y 보다 크다. For example, the buffer layer 30 includes yttrium, oxygen, and fluorine. For example, the buffer layer 30 includes yttrium oxide or fluorine-enriched yttrium oxide, represented by YO x F y , where x and y are greater than 0 and x is greater than y.

예를 들어, 상기 버퍼층(30)은 산화이트륨, 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ) 및 이트륨 알루미늄 가넷(YAG) 중 적어도 하나와 산불화이트륨, 불소풍부화 산화이트륨 및 불화이트륨 중 적어도 하나를 포함하는 혼합물을 포함할 수 있다.For example, the buffer layer 30 is a mixture containing at least one of yttrium oxide, yttria-stabilized zirconia (YSZ), and yttrium aluminum garnet (YAG), and at least one of yttrium oxide, fluorine-enriched yttrium oxide, and yttrium fluoride. It can be included.

예를 들어, 상기 버퍼층(30)은, 수직 방향을 따라 점진적으로 조성이 변하도록, 복수의 서브 버퍼층들을 포함할 수 있다. 상기 서브 버퍼층들은 서로 다른 불소/산소 원자비를 가질 수 있다.For example, the buffer layer 30 may include a plurality of sub-buffer layers so that the composition gradually changes along the vertical direction. The sub-buffer layers may have different fluorine/oxygen atomic ratios.

예를 들어, 상기 버퍼층(30)은 서로 다른 조성을 갖는 하부 서브층과 상부 서브층을 포함하는 복수의 서브 버퍼층들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 하부 서브층은 산화이트륨, 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ) 및 이트륨 알루미늄 가넷(YAG) 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 상부 서브층은 산불화이트륨, 불소풍부화 산화이트륨 및 불화이트륨에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.For example, the buffer layer 30 may include a plurality of sub-buffer layers including a lower sub-layer and an upper sub-layer having different compositions. For example, the lower sublayer includes at least one of yttrium oxide, yttria stabilized zirconia (YSZ), and yttrium aluminum garnet (YAG), and the upper sublayer includes yttrium bicarbonate, fluorine-enriched yttrium oxide, and yttrium fluoride. It may include at least one selected.

예를 들어, 상기 버퍼층(30)을 형성하기 위한 증발 소스는 산화이트륨, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 이트리아 안정화 지르코니아, 이트륨 알루미늄 가넷, 산불화이트륨, 불소풍부화 산화이트륨 및 불화이트륨 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. For example, the evaporation source for forming the buffer layer 30 includes at least one of yttrium oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, yttria-stabilized zirconia, yttrium aluminum garnet, yttrium bicarbonate, fluorine-enriched yttrium oxide, and yttrium fluoride. can do.

일 실시예에서, 조성이 다른 서브 버퍼층들을 형성하기 위하여, 각 증발 소스를 수용하는 도가니의 수가 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 버퍼층(30)을 형성하기 위하여 산화 이트륨 및 불화 이트륨이 증발 소스로 사용될 수 있으며, 산소 함량을 증가시키기 위하여 산화이트륨을 수용하는 도가니의 수를 증가시킬 수 있고, 불소 함량을 증가시키기 위하여 불화이트륨을 수용하는 도가니의 수를 증가시킬 수 있다. In one embodiment, the number of crucibles accommodating each evaporation source can be adjusted to form sub-buffer layers with different compositions. For example, yttrium oxide and yttrium fluoride can be used as evaporation sources to form the buffer layer 30, and the number of crucibles containing yttrium oxide can be increased to increase the oxygen content and increase the fluorine content. To achieve this, the number of crucibles containing yttrium fluoride can be increased.

일 실시예에서, 조성이 다른 서브 버퍼층들을 형성하기 위하여, 도가니는 복수의 증발 소스의 혼합물을 수용하며, 상기 혼합물 내에서 증발 소스들의 비율이 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 버퍼층(30)을 형성하기 위하여 산화 이트륨 및 불화 이트륨이 증발 소스로 사용될 수 있으며, 산소 함량을 증가시키기 위하여 산화이트륨의 비율을 증가시킬 수 있고, 불소 함량을 증가시키기 위하여 불화이트륨의 비율을 증가시킬 수 있다. In one embodiment, to form sub-buffer layers with different compositions, the crucible accommodates a mixture of a plurality of evaporation sources, and the ratio of the evaporation sources within the mixture can be adjusted. For example, yttrium oxide and yttrium fluoride can be used as evaporation sources to form the buffer layer 30, the ratio of yttrium oxide can be increased to increase the oxygen content, and yttrium fluoride can be increased to increase the fluorine content. The ratio can be increased.

또한, 산소 함량을 증가시키기 위하여 산소 가스 유량을 증가시키는 방법이 이용될 수도 있다.Additionally, a method of increasing the oxygen gas flow rate may be used to increase the oxygen content.

다음으로, 상기 버퍼층(30) 상에 상부층(40)을 증착한다(S30). Next, the upper layer 40 is deposited on the buffer layer 30 (S30).

예를 들어, 상기 상부층(40)이 산불화이트륨 또는 불소풍부화 산화이트륨을 포함하는 경우, 산불화이트륨, 불소풍부화 산화이트륨 또는 산화이트륨과 불화이트륨의 조합이 증발 소스로 사용될 수 있다.For example, if the upper layer 40 includes yttrium bicarbonate or fluorine-enriched yttrium oxide, yttrium bicarbonate, fluorine-enriched yttrium oxide, or a combination of yttrium oxide and yttrium fluoride may be used as the evaporation source.

일 실시예에 따르면, 상기 하부층(20), 상기 버퍼층(30) 및 상기 상부층(40)은 물리적 증착에 의해 형성될 수 있으며, 예를 들어, 도 6에 도시된 증착 장치를 이용하여 형성될 수 있다.According to one embodiment, the lower layer 20, the buffer layer 30, and the upper layer 40 may be formed by physical vapor deposition, for example, using the deposition apparatus shown in FIG. 6. there is.

상기 하부층(20), 상기 버퍼층(30) 및 상기 상부층(40)을 형성하기 위한 증발 소스들은 고체상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 고체상은, 펠렛, 플레이크, 잉곳 등의 형태를 가질 수 있다. 상기 하부층(20), 상기 버퍼층(30) 및 상기 상부층(40)을 형성하기 위한 증발 소스들은 각각 제1 증발 소스, 제2 증발 소스 및 제3 증발 소스로 지칭될 수 있다.Evaporation sources for forming the lower layer 20, the buffer layer 30, and the upper layer 40 may have a solid phase. For example, the solid phase may have the form of pellets, flakes, ingots, etc. Evaporation sources for forming the lower layer 20, the buffer layer 30, and the upper layer 40 may be referred to as a first evaporation source, a second evaporation source, and a third evaporation source, respectively.

예를 들어, 상기 증착 공정에서, 상기 기재(10)의 온도는 100 ℃ 내지 700 ℃일 수 있다. 상기 전자총에 인가되는 전력은 1 kW 내지 10 kW일 수 있다. 상기 증발 소스가 증발되는 동안 상기 공정 챔버의 진공도는 0.01 mTorr 내지 1 mTorr일 수 있다. 상기 층들의 적층 속도는 10 nm/min 내지 200 nm/min일 수 있다. 상기 고정부의 회전 속도는 1 rpm 내지 100 rpm일 수 있다. 또한, 상기 증착 공정에서, 산소 가스가 제공될 수 있으며, 유량은 1 sccm 내지 1,000 sccm일 수 있다. 그러나, 상기의 조건은 예시적인 것으로서, 본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않으며, 필요에 따라 다양한 범위와 다양한 조합이 이용될 수 있다.For example, in the deposition process, the temperature of the substrate 10 may be 100°C to 700°C. The power applied to the electron gun may be 1 kW to 10 kW. While the evaporation source is evaporating, the vacuum degree of the process chamber may be 0.01 mTorr to 1 mTorr. The deposition rate of the layers may be 10 nm/min to 200 nm/min. The rotation speed of the fixing part may be 1 rpm to 100 rpm. Additionally, in the deposition process, oxygen gas may be provided, and the flow rate may be 1 sccm to 1,000 sccm. However, the above conditions are illustrative, and the embodiments of the present invention are not limited thereto, and various ranges and combinations may be used as needed.

이하에서는 구체적인 실시예를 통해 본 발명의 효과를 살펴보기로 한다.Hereinafter, the effects of the present invention will be examined through specific examples.

실시예 1Example 1

평균 표면조도가 10 ㎚ 이하이도록 경면 폴리싱된 50 ㎜ 직경의 실리콘 기판을 도 4에 도시된 것과 실질적으로 동일한 구성을 갖는 전자빔 증착 장치의 고정부에 장착하였다(증발 소스와의 거리 480 mm).A 50 mm diameter silicon substrate mirror polished to an average surface roughness of 10 nm or less was mounted on the fixture of an electron beam evaporation apparatus having substantially the same configuration as shown in FIG. 4 (distance from the evaporation source 480 mm).

다음의 공정 조건에서, 전자빔을 증발 소스에 입사시켜, 증발 소스가 용융되고 기화가 시작되면, 증발 소스 상부의 셔터를 개방하여, 상기 기판 상에 5 ㎛ 두께의 하부층, 1 ㎛ 두께의 버퍼층 및 1 ㎛의 상부층을 차례대로 형성하였다.Under the following process conditions, an electron beam is incident on the evaporation source, once the evaporation source is melted and vaporization begins, the shutter on top of the evaporation source is opened, and a 5 ㎛ thick bottom layer, a 1 ㎛ thick buffer layer and 1 on the substrate. The upper layers of ㎛ were formed sequentially.

* 기판 온도: 600 ℃* Substrate temperature: 600℃

* 기판 회전 속도: 20 rpm* Board rotation speed: 20 rpm

* 산소 유량: 5 sccm* Oxygen flow rate: 5 sccm

* 챔버 진공도: 0.1 mTorr* Chamber vacuum: 0.1 mTorr

* 증착 속도: 2 nm/sec* Deposition rate: 2 nm/sec

* 하부층 증발 소스: Y2O3 * Lower layer evaporation source: Y 2 O 3

* 버퍼층 증발 소스: Y2O3/YF3 (몰비 2:1)* Buffer layer evaporation source: Y 2 O 3 /YF 3 (molar ratio 2:1)

* 상부층 증발 소스: Y2O3/YF3 (몰비 1:1)* Upper layer evaporation source: Y 2 O 3 /YF 3 (molar ratio 1:1)

비교예 1Comparative Example 1

버퍼층을 형성하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 기판 상에 상부층과 하부층의 적층 구조를 형성하였다.A stacked structure of an upper layer and a lower layer was formed on the substrate in the same manner as in Example 1, except that the buffer layer was not formed.

도 8은 실시예 1에서 얻어진 적층 구조의 단면을 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진 및 깊이에 따른 에너지분산분광분석(EDS) 그래프이다.Figure 8 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing a cross section of the layered structure obtained in Example 1 and an energy dispersive spectroscopy (EDS) graph according to depth.

도 8을 참조하면, 산불화이트륨(Y, F, O)을 포함하는 상부층, 이트륨, 산소 및 불소를 포함하는 버퍼층 및 산화이트륨(Y, O)을 포함하는 하부층이 형성된 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 8, it can be seen that an upper layer containing yttrium oxide (Y, F, O), a buffer layer containing yttrium, oxygen, and fluorine, and a lower layer containing yttrium oxide (Y, O) have been formed.

도 9a는 실시예 1에서 얻어진 적층 구조의 상면을 보여주는 SEM 사진이다. 도 9b는 비교예 1에서 얻어진 적층 구조의 상면을 보여주는 SEM 사진이다.Figure 9a is an SEM photograph showing the top surface of the layered structure obtained in Example 1. Figure 9b is an SEM photograph showing the top surface of the layered structure obtained in Comparative Example 1.

도 9a 및 9b를 참조하면, 산불화이트륨 또는 불소풍부화 산화이트륨을 포함하는 상부층을 버퍼층 위에 형성함으로써 크랙이 억제된 것을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 9A and 9B, it can be confirmed that cracks were suppressed by forming an upper layer containing yttrium oxide or fluorine-enriched yttrium oxide on the buffer layer.

이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. Although the present invention has been described above with reference to embodiments, those skilled in the art can make various modifications and changes to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will understand that it is possible.

본 발명의 실시예들은 플라즈마를 생성하는 장치 또는 플라즈마에 노출될 수 있는 부품의 제조 및 코팅에 이용될 수 있다.Embodiments of the present invention can be used in the manufacture and coating of devices that generate plasma or parts that can be exposed to plasma.

10: 기재 20: 하부층
30: 버퍼층 40: 상부층
100: 증착 장치 110: 공정 챔버
120: 소스 기화부 130: 고정부
140: 기판 150: 증착 입자
160: 가스 제공부
10: substrate 20: lower layer
30: buffer layer 40: upper layer
100: deposition device 110: process chamber
120: Source vaporization unit 130: Fixing unit
140: substrate 150: deposition particles
160: Gas provision unit

Claims (10)

기재 위에 배치되며 산화이트륨을 포함하는 하부층;
상기 하부층 위에 배치되는 버퍼층; 및
상기 버퍼층 위에 배치되며 산불화이트륨 또는 불소풍부화 산화이트륨을 포함하는 상부층을 포함하고,
상기 버퍼층은 이트륨, 산소 및 불소를 포함하며, 상기 상부층과 다른 조성을 갖는, 내플라즈마성 부재.
a lower layer disposed over the substrate and comprising yttrium oxide;
a buffer layer disposed on the lower layer; and
An upper layer disposed on the buffer layer and comprising yttrium bicarbonate or fluorine-enriched yttrium oxide,
The buffer layer contains yttrium, oxygen, and fluorine, and has a different composition from the upper layer.
제1항에 있어서, 상기 하부층, 상기 버퍼층 및 상기 상부층은 증착으로 형성되는, 내플라즈마성 부재.The plasma-resistant member of claim 1, wherein the lower layer, the buffer layer, and the upper layer are formed by vapor deposition. 제1항에 있어서, 상기 버퍼층 내에서 불소에 대한 산소의 원자비는 상기 상부층 내에서 불소에 대한 산소의 원자비보다 큰, 내플라즈마성 부재.The plasma-resistant member according to claim 1, wherein the atomic ratio of oxygen to fluorine in the buffer layer is greater than the atomic ratio of oxygen to fluorine in the upper layer. 제1항에 있어서, 상기 버퍼층은 수직 방향으로 적층된 복수의 서브 버퍼층을 포함하는, 내플라즈마성 부재.According to claim 1, The buffer layer is a plasma-resistant member comprising a plurality of sub-buffer layers stacked in a vertical direction. 제4항에 있어서, 상기 서브 버퍼층들은 상기 상부층에 가까울수록 큰 산소/불소 원자비를 갖는, 내플라즈마성 부재.The plasma-resistant member of claim 4, wherein the sub-buffer layers have a larger oxygen/fluorine atomic ratio as they are closer to the upper layer. 제4항에 있어서, 상기 서브 버퍼층들은 각각 서로 다른 조성을 갖는 하부 서브층과 상부 서브층을 포함하는, 내플라즈마성 부재.The plasma-resistant member of claim 4, wherein the sub-buffer layers each include a lower sub-layer and an upper sub-layer having different compositions. 제6항에 있어서, 상기 하부 서브층은 산화이트륨, 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ) 및 이트륨 알루미늄 가넷(YAG) 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 상부 서브층은 불화이트륨, 산불화이트륨 및 중 적어도 하나를 포함하는, 내플라즈마성 부재.7. The method of claim 6, wherein the lower sublayer comprises at least one of yttrium oxide, yttria stabilized zirconia (YSZ), and yttrium aluminum garnet (YAG), and the upper sublayer comprises at least one of yttrium fluoride, yttrium bicarbonate, and Including, plasma resistance member. 제6항에 있어서, 상기 서브 버퍼층들의 하부 버퍼층은 상기 상부층에 가까울수록 작은 두께를 가지며, 상기 서브 버퍼층들의 상부 버퍼층은 상기 상부층에 가까울수록 큰 두께를 갖는, 내플라즈마성 부재.The plasma-resistant member of claim 6, wherein the lower buffer layer of the sub-buffer layers has a smaller thickness as it approaches the upper layer, and the upper buffer layer of the sub-buffer layers has a greater thickness as it approaches the upper layer. 제6항에 있어서,
상기 서브 버퍼층의 두께는 1 nm 내지 10 nm인, 내플라즈마성 부재.
According to clause 6,
A plasma-resistant member wherein the sub-buffer layer has a thickness of 1 nm to 10 nm.
제1항에 있어서, 상기 하부층, 상기 버퍼층 및 상기 상부층의 두께는 각각 0.1 ㎛ 내지 100 ㎛인, 내플라즈마성 부재.The plasma-resistant member of claim 1, wherein the thickness of the lower layer, the buffer layer, and the upper layer is each 0.1 ㎛ to 100 ㎛.
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