KR102557094B1 - Ceramic component and plasma etcher applied the same - Google Patents

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Abstract

구현예는 플라즈마 식각장치에 적용되는 세라믹 부품이고, 상기 세라믹 부품은 복합재 및 상기 복합재와 접하며 충진된 기재를 포함하고, 상기 복합재는 탄화붕소계 물질 및 탄소계 물질 중 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 기재는 탄화붕소계 물질을 포함하고, 상기 복합재의 탄화붕소계 물질은 라만 분광법을 통해 측정한 라만 시프트 스펙트럼에서, 481 cm-1 부근의 피크의 강도 Ia 및 534 cm-1 부근의 피크의 강도 Ib의 합 Iab와, 270 cm-1 부근의 피크의 강도 Ic 및 320 cm-1 부근의 피크의 강도 Id의 합 Icd의 비 Iab/Icd가 0.7 내지 2.8이고, 상기 복합재의 탄소계 물질은 라만 분광법을 통해 측정한 라만 시프트 스펙트럼에서, G 밴드 피크의 강도 Ie와 D 밴드 피크의 강도 If의 비 Ie/If가 0.2 내지 2인, 세라믹 부품에 관한 것이다.An embodiment is a ceramic part applied to a plasma etching device, the ceramic part including a composite material and a substrate filled in contact with the composite material, the composite material including at least one of a boron carbide-based material and a carbon-based material, wherein the The substrate includes a boron-carbide-based material, and the boron-carbide-based material of the composite material has a peak intensity Ia around 481 cm -1 and a peak intensity Ib around 534 cm -1 in a Raman shift spectrum measured through Raman spectroscopy. The ratio Iab/Icd of the sum of Iab, the sum of the intensity Ic of the peak around 270 cm -1 and the intensity Id of the peak around 320 cm -1 Icd is 0.7 to 2.8, and the carbon-based material of the composite material is subjected to Raman spectroscopy. In the Raman shift spectrum measured through, the ratio Ie / If of the intensity Ie of the G band peak and the intensity If of the D band peak is 0.2 to 2, and relates to a ceramic part.

Description

세라믹 부품 및 이를 포함하는 플라즈마 식각장치{CERAMIC COMPONENT AND PLASMA ETCHER APPLIED THE SAME}Ceramic component and plasma etching device including the same {CERAMIC COMPONENT AND PLASMA ETCHER APPLIED THE SAME}

구현예는 세라믹 부품 및 이를 포함하는 플라즈마 식각장치에 관한 것이다.Embodiments relate to a ceramic component and a plasma etching device including 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 세라믹 부품인 포커스링이 내장되어 있다. 이러한 포커스링은 에지링, 콜드링 등으로 불리기도 한다.A plasma processing apparatus disposes an upper electrode and a lower electrode in a chamber, mounts a substrate such as a semiconductor wafer or a glass substrate on the lower electrode, and applies power between the two electrodes. Electrons accelerated by the electric field between the electrodes, electrons emitted from the electrodes, or heated electrons collide with molecules of the processing gas to generate plasma of the processing gas. Active species such as radicals or ions in the plasma perform a desired microprocessing, for example, an etching process, on the surface of the substrate. In recent years, design rules in the manufacture of microelectronic devices and the like are becoming more and more refined, and especially in plasma etching, higher dimensional accuracy is required, so significantly higher power than before is used. A focus ring, which is a ceramic part affected by plasma, is embedded in such a plasma processing apparatus. Such a focus ring is also called an edge ring, a cold ring, and the like.

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.In the case of the focus ring, when the power is increased, the central portion is maximized and the edge portion is lowest on the substrate due to the wavelength effect in which standing waves are formed and the skin effect in which the electric field on the surface of the electrode concentrates on the center portion. Inhomogeneity intensifies. If the plasma distribution on the substrate is non-uniform, the plasma treatment becomes non-uniform and the quality of the microelectronic device deteriorates.

따라서, 고기능성 포커스링을 확보하여 웨이퍼를 활용한 미세전자소자의 수율의 향상을 기대할 필요가 있다.Therefore, it is necessary to secure a highly functional focus ring to improve the yield of microelectronic devices using wafers.

전술한 배경기술은 발명자가 구현예의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.The foregoing background art is technical information that the inventor has possessed for derivation of an embodiment or acquired during the derivation process, and cannot necessarily be referred to as a known art disclosed to the general public prior to filing the present invention.

관련 선행특허문헌으로는 한국 등록특허 제10-2128595호에 개시된 "포커스링 및 그를 포함하는 플라즈마 장치" 등이 있다.Related prior patent documents include "Focus Ring and Plasma Device Including It" disclosed in Korean Patent Registration No. 10-2128595.

구현예의 목적은 보다 향상된 물성을 갖는 세라믹 부품인 포커스링을 제공하는 데 있다.An object of embodiments is to provide a focus ring that is a ceramic component having more improved physical properties.

구현예의 다른 목적은 보다 향상된 물성을 갖는 세라믹 부품인 포커스링을 적용하여 보다 효율적으로 반도체소자를 제조할 수 있는 방법을 제공하는 데 žx다.Another object of the implementation is to provide a method for manufacturing a semiconductor device more efficiently by applying a focus ring, which is a ceramic component having more improved physical properties.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 구현예에 따른 세라믹 부품은,In order to achieve the above object, a ceramic part according to an embodiment,

플라즈마 식각장치에 적용되는 세라믹 부품이고,It is a ceramic part applied to a plasma etching device,

상기 세라믹 부품의 표면은 기재와 상기 기재 내에 상기 기재와 접하여 배치되는 복합재를 포함하고,The surface of the ceramic part includes a substrate and a composite material disposed within the substrate and in contact with the substrate,

상기 세라믹 부품의 비저항은 10-1 Ω·㎝ 내지 20 Ω·㎝이고,The specific resistance of the ceramic part is 10 -1 Ω·cm to 20 Ω·cm,

상기 기재는 탄화붕소계 물질을 포함하고,The substrate includes a boron carbide-based material,

상기 복합재는 탄화붕소계 물질, 탄소계 물질 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중 어느 하나를 포함하고,The composite material includes any one of the group consisting of boron-carbide-based materials, carbon-based materials, and combinations thereof,

상기 복합재의 크기는 40 ㎛ 이하이고,The size of the composite material is 40 μm or less,

상기 복합재의 탄화붕소계 물질은 라만 분광법을 통해 측정한 라만 시프트 스펙트럼에서, 481 cm-1 부근의 피크의 강도 Ia 및 534 cm-1 부근의 피크의 강도 Ib의 합 Iab와, 270 cm-1 부근의 피크의 강도 Ic 및 320 cm-1 부근의 피크의 강도 Id의 합 Icd의 비 Iab/Icd가 1 내지 1.8이고,In the Raman shift spectrum measured by Raman spectroscopy, the boron carbide-based material of the composite has a peak intensity Ia around 481 cm -1 and a sum Iab of peak intensity Ib around 534 cm -1 and around 270 cm -1 The ratio Iab / Icd of the sum of Icd of the intensity Ic of the peak and the intensity Id of the peak around 320 cm -1 is 1 to 1.8,

상기 복합재의 탄소계 물질은 라만 분광법을 통해 측정한 라만 시프트 스펙트럼에서, G 밴드 피크의 강도 Ie와 D 밴드 피크의 강도 If의 비 Ie/If가 0.2 내지 2일 수 있다.The carbon-based material of the composite material may have a ratio Ie/If of 0.2 to 2 between the intensity Ie of the G band peak and the intensity If of the D band peak in a Raman shift spectrum measured by Raman spectroscopy.

일 구현예에 있어서, 상기 기재의 탄화붕소계 물질은 라만 분광법을 통해 측정한 강도 스펙트럼에서, 481 cm-1 부근의 피크의 강도 Ia 및 534 cm-1 부근의 피크의 강도 Ib의 합계강도 Iab와, 270 cm-1 부근의 피크의 강도 Ic 및 320 cm-1 부근의 피크의 강도 Id의 합계강도 Icd의 비 Iab/Icd가 1.1 내지 2.3일 수 있다.In one embodiment, the boron carbide-based material of the substrate is the sum intensity Iab of the intensity Ia of the peak around 481 cm -1 and the intensity Ib of the peak around 534 cm -1 in the intensity spectrum measured by Raman spectroscopy. , The ratio Iab/Icd of the total intensity Icd of the intensity Ic of the peak around 270 cm -1 and the intensity Id of the peak around 320 cm -1 may be 1.1 to 2.3.

일 구현예에 있어서, 상기 세라믹 부품의 표면 또는 단면에서 관찰되는 기공의 평균 직경은 5 ㎛ 이하일 수 있다.In one embodiment, an average diameter of pores observed on a surface or cross section of the ceramic component may be 5 μm or less.

일 구현예에 있어서, 상기 세라믹 부품은,In one embodiment, the ceramic component,

기준면으로부터 제1높이를 갖는 안착부; 및a seating portion having a first height from the reference surface; and

상기 기준면으로부터 제2높이를 갖는 본체부;를 포함하고,Including; body portion having a second height from the reference surface,

상기 안착부는 식각대상이 안착되는 안착부상면을 포함하고,The seating portion includes an upper surface of the seating portion on which an etching target is seated,

상기 본체부는 플라즈마에 의해 직접 식각되는 본체부상면을 포함할 수 있다.The body portion may include a body portion top surface that is directly etched by plasma.

일 구현예에 있어서, 상기 안착부와 상기 본체부 사이에 경사부를 더 포함하고,In one embodiment, further comprising an inclined portion between 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 upper surface connecting the seating portion upper surface and the main body portion upper surface.

일 구현예에 있어서, 상기 세라믹 부품은 굽힘강도가 300 MPa 이상일 수 있다.In one embodiment, the ceramic component may have a bending strength of 300 MPa or more.

일 구현예에 있어서, 상기 탄소계 물질의 함량이 전체 대비 0.5 중량% 이상일 수 있다.In one embodiment, the content of the carbon-based material may be 0.5% by weight or more based on the total weight.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 다른 구현예에 따른 세라믹 부품은,In order to achieve the above object, a ceramic part according to another embodiment,

플라즈마 식각장치에 적용되는 세라믹 부품이고,It is a ceramic part applied to a plasma etching device,

상기 세라믹 부품의 표면은 기재와 상기 기재 내에 상기 기재와 접하여 배치되는 복합재를 포함하고,The surface of the ceramic part includes a substrate and a composite material disposed within the substrate and in contact with the substrate,

상기 세라믹 부품의 비저항은 10-2 Ω·㎝ 내지 10-1 Ω·㎝이고, The specific resistance of the ceramic part is 10 -2 Ω·cm to 10 -1 Ω·cm,

상기 기재는 탄화붕소계 물질을 포함하고,The substrate includes a boron carbide-based material,

상기 복합재는 탄화붕소계 물질, 산화붕소 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중 어느 하나를 포함하고,The composite material includes any one of the group consisting of boron carbide-based materials, boron oxide, and combinations thereof,

상기 복합재의 크기는 40 ㎛ 이하이고,The size of the composite material is 40 μm or less,

상기 복합재의 탄화붕소계 물질은 라만 분광법을 통해 측정한 라만 시프트 스펙트럼에서, 481 cm-1 부근의 피크의 강도 Ia 및 534 cm-1 부근의 피크의 강도 Ib의 합 Iab와, 270 cm-1 부근의 피크의 강도 Ic 및 320 cm-1 부근의 피크의 강도 Id의 합 Icd의 비 Iab/Icd가 1 내지 1.8일 수 있다.In the Raman shift spectrum measured by Raman spectroscopy, the boron carbide-based material of the composite has a peak intensity Ia around 481 cm -1 and a sum Iab of peak intensity Ib around 534 cm -1 and around 270 cm -1 The ratio Iab/Icd of the sum Icd of the intensity Ic of the peak and the intensity Id of the peak around 320 cm -1 may be 1 to 1.8.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 구현예에 따른 세라믹 부품의 제조방법은,In order to achieve the above object, a method for manufacturing a ceramic part according to an embodiment,

i) 탄화붕소를 포함하는 원료, ii) 탄화붕소, 산화붕소, 탄소계 물질을 포함하는 원료, iii) 탄화붕소, 탄소계 물질을 포함하는 원료 중, 어느 하나의 원료를 마련하는 준비단계; 및A preparation step of preparing any one of i) a raw material containing boron carbide, ii) a raw material containing boron carbide, boron oxide, and a carbon-based material, and iii) a raw material including boron carbide and a carbon-based material; and

상기 원료를 소결하고, 형상가공하여 세라믹 부품을 제조하는 처리단계;를 포함하고,Including; a processing step of sintering the raw material and manufacturing a ceramic part by shape processing;

상기 준비단계는 상기 원료를 슬러리화하고 과립화하여 원료과립을 준비하는 과정을 포함하고,The preparation step includes a process of preparing raw material granules by slurrying and granulating the raw material,

상기 슬러리화된 원료는 제타 전위가 +15 mV 이상일 수 있다.The slurried raw material may have a zeta potential of +15 mV or more.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 구현예에 따른 플라즈마 식각장치는,In order to achieve the above object, the plasma etching apparatus according to the embodiment,

상기에 따른 세라믹 부품을 포함할 수 있다.It may include a ceramic component according to the above.

구현예에 따른 세라믹 부품은 내식각성, 내충격성 등 물성이 우수한 이점이 있다.The ceramic part according to the embodiment has excellent physical properties such as corrosion resistance and impact resistance.

구현예에 따른 세라믹 부품은 복합재 및 복합재와 접하며 충진된 기재를 포함하고, 이러한 복합재 및 기재가 라만 스펙트럼에서 특정 파수의 강도 비가 일정 범위를 만족하여, 기재 및 복합재가 조화를 이루도록 하고 양호한 기계적 물성을 나타낼 수 있다.The ceramic part according to the embodiment includes a composite material and a substrate filled in contact with the composite material, and the composite material and the substrate satisfy a specific range of intensity ratios of specific wavenumbers in a Raman spectrum so that the substrate and the composite material are harmonized and have good mechanical properties. can indicate

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 구현예에 따른 세라믹 부품이 적용된 식각장치의 구조를 설명하는 개념도.
도 4는 구현예에 따른 세라믹 부품을 제조하는 과정에 적용되는 소결장치를 설명하는 개념도.
도 5는 구현예에 따른 세라믹 부품의 표면을 주사 전자 현미경(BSE, 후방 산란 전자)을 통해 촬영한 사진.
도 6은 구현예에 따른 세라믹 부품의 표면을 주사 전자 현미경(SE, 이차전자)을 통해 촬영한 사진.
도 7은 실시예 1 내지 실시예 3의 복합재의 라만 분광법에 따른 라만 시프트 스펙트럼(위쪽부터 각각 실시예 1, 실시예 2(1), 실시예 2(2), 실시예 3(1), 실시예 3(3)).
도 8은 실시예 1의 소결체의 단면 사진(1:복합재, matrix:기재).
도 9는 실시예 1의 라만 분광법에 따른 라만 시프트 스펙트럼(1:복합재, matrix:기재).
도 10은 실시예 2의 소결체의 단면 사진(1,2:복합재, matrix:기재).
도 11는 실시예 2의 라만 분광법에 따른 라만 시프트 스펙트럼(1,2:복합재, matrix:기재).
도 12은 실시예 3의 소결체의 단면 사진(1,2:복합재).
도 13는 실시예 3의 라만 분광법에 따른 라만 시프트 스펙트럼(1,2:복합재).
도 14은 실시예 3의 소결체의 단면 사진(3:복합재, matrix:기재).
도 15는 실시예 3의 라만 분광법에 따른 라만 시프트 스펙트럼(3:복합재, matrix:기재).
도 16은 실시예 1 내지 실시예 3의 기재(matrix)의 라만 분광법에 따른 라만 시프트 스펙트럼.1 is a schematic diagram illustrating a top view of a ceramic part according to an embodiment (arrows indicate measuring points).
2 is a schematic diagram illustrating a cross-section of a ceramic component according to an embodiment;
3 is a conceptual diagram illustrating the structure of an etching device to which a ceramic part according to an embodiment is applied;
4 is a conceptual view illustrating a sintering apparatus applied to a process of manufacturing a ceramic part according to an embodiment.
5 is a photograph of a surface of a ceramic component according to an embodiment taken through a scanning electron microscope (BSE, backscattered electron);
6 is a photograph of a surface of a ceramic part according to an embodiment taken through a scanning electron microscope (SE, secondary electron).
7 shows Raman shift spectra according to Raman spectroscopy of the composite materials of Examples 1 to 3 (Example 1, Example 2(1), Example 2(2), Example 3(1), Example from the top, respectively) Example 3(3)).
8 is a cross-sectional photograph of a sintered body of Example 1 (1: composite material, matrix: base material).
9 is a Raman shift spectrum (1: composite material, matrix: substrate) according to the Raman spectroscopy method of Example 1.
10 is a cross-sectional photograph of a sintered body of Example 2 (1, 2: composite material, matrix: substrate).
11 is a Raman shift spectrum (1,2: composite material, matrix: substrate) according to the Raman spectroscopy method of Example 2.
12 is a cross-sectional photograph of a sintered body of Example 3 (1, 2: composite material).
13 is a Raman shift spectrum (1,2: composite material) according to Raman spectroscopy of Example 3;
14 is a cross-sectional photograph of a sintered body of Example 3 (3: composite material, matrix: base material).
15 is a Raman shift spectrum (3: composite material, matrix: substrate) according to Raman spectroscopy in Example 3;
16 is a Raman shift spectrum according to Raman spectroscopy of the matrix of Examples 1 to 3.

이하, 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하나 이상의 구현예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 구현예들은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, one or more embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the invention. However, implementations may be implemented in many different forms and are not limited to the embodiments described herein. Like reference numerals have been assigned to like parts throughout the specification.

본 명세서에서, 어떤 구성이 다른 구성을 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 그 외 다른 구성을 제외하는 것이 아니라 다른 구성들을 더 포함할 수도 있음을 의미한다.In this specification, when a certain component "includes" another component, this means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise specified.

본 명세서에서, 어떤 구성이 다른 구성과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우만이 아니라, '그 중간에 다른 구성을 사이에 두고 연결'되어 있는 경우도 포함한다.In this specification, when a component is said to be "connected" to another component, this includes not only the case of being 'directly connected', but also the case of being 'connected with another component intervening therebetween'.

본 명세서에서, A 상에 B가 위치한다는 의미는 A 상에 직접 맞닿게 B가 위치하거나 그 사이에 다른 층이 위치하면서 A 상에 B가 위치하는 것을 의미하며 A의 표면에 맞닿게 B가 위치하는 것으로 한정되어 해석되지 않는다.In this specification, the meaning that B is located on A means that B is located directly on A or B is located on A while another layer is located therebetween, and B is located so as to come into contact with the surface of A It is not construed as being limited to

본 명세서에서, 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.In this specification, the term "combination of these" included in the expression of the Markush form means a mixture or combination of one or more selected from the group consisting of the components described in the expression of the Markush form, It means including one or more selected from the group consisting of.

본 명세서에서, "A 및/또는 B"의 기재는, "A, B, 또는, A 및 B"를 의미한다.In this specification, description of "A and/or B" means "A, B, or A and B".

본 명세서에서, “제1”, “제2” 또는 “A”, “B”와 같은 용어는 특별한 설명이 없는 한 동일한 용어를 서로 구별하기 위하여 사용된다.In this specification, terms such as “first” and “second” or “A” and “B” are used to distinguish the same terms from each other unless otherwise specified.

본 명세서에서 단수 표현은 특별한 설명이 없으면 문맥상 해석되는 단수 또는 복수를 포함하는 의미로 해석된다.In this specification, a singular expression is interpreted as a meaning including a singular number or a plurality interpreted in context unless otherwise specified.

세라믹 부품(10)Ceramic parts(10)

상기의 목적을 달성하기 위하여, 구현예에 따른 세라믹 부품(10)은,In order to achieve the above object, the ceramic component 10 according to the embodiment,

플라즈마 식각장치에 적용되는 세라믹 부품이고,It is a ceramic part applied to a plasma etching device,

상기 세라믹 부품의 표면은 기재와 상기 기재 내에 상기 기재와 접하여 배치되는 복합재를 포함하고,The surface of the ceramic part includes a substrate and a composite material disposed within the substrate and in contact with the substrate,

상기 세라믹 부품의 비저항은 10-2 Ω·㎝ 내지 10-1 Ω·㎝ 또는 10-1 Ω·㎝ 내지 20 Ω·㎝이고,The specific resistance of the ceramic part is 10 -2 Ω cm to 10 -1 Ω cm or 10 -1 Ω cm to 20 Ω cm,

상기 기재는 탄화붕소계 물질을 포함하고,The substrate includes a boron carbide-based material,

상기 복합재는 탄화붕소계 물질, 산화붕소, 탄소계 물질 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중 어느 하나를 포함하고,The composite material includes any one of the group consisting of boron carbide-based materials, boron oxides, carbon-based materials, and combinations thereof,

상기 복합재의 크기는 40 ㎛ 이하이고,The size of the composite material is 40 μm or less,

상기 복합재의 탄화붕소계 물질은 라만 분광법을 통해 측정한 라만 시프트 스펙트럼에서, 481 cm-1 부근의 피크의 강도 Ia 및 534 cm-1 부근의 피크의 강도 Ib의 합 Iab와, 270 cm-1 부근의 피크의 강도 Ic 및 320 cm-1 부근의 피크의 강도 Id의 합 Icd의 비 Iab/Icd가 1 내지 1.8일 수 있다.In the Raman shift spectrum measured by Raman spectroscopy, the boron carbide-based material of the composite has a peak intensity Ia around 481 cm -1 and a sum Iab of peak intensity Ib around 534 cm -1 and around 270 cm -1 The ratio Iab/Icd of the sum Icd of the intensity Ic of the peak and the intensity Id of the peak around 320 cm -1 may be 1 to 1.8.

도 1은 구현예에 따른 세라믹 부품의 일례를 나타낸 평면도이고, 도 2는 구현예에 따른 세라믹 부품의 단면을 나타낸 개략도이다. 이하, 도 1 및 2 등을 참조하여 세라믹 부품을 설명한다.1 is a plan view showing an example of a ceramic component according to an embodiment, and FIG. 2 is a schematic view showing a cross section of the ceramic component according to an embodiment. Hereinafter, a ceramic component will be described with reference to FIGS. 1 and 2 and the like.

상기 세라믹 부품(10)은 플라즈마 식각장치(500)에 적용되는 포커스 링일 수 있다.The ceramic component 10 may be a focus ring applied to the plasma etching apparatus 500 .

상기 세라믹 부품(10)은 복합재 및 상기 복합재와 접하며 충진된 기재를 포함할 수 있다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 세라믹 부품의 표면에 복합재 및 기재를 확인할 수 있다.The ceramic component 10 may include a composite material and a substrate filled in contact with the composite material. Referring to FIGS. 5 and 6 , a composite material and a substrate may be identified on the surface of the ceramic part.

상기 복합재는 주로 탄화붕소계 물질 및 탄소계 물질 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 일부 기공을 가질 수 있다.The composite material may mainly include at least one of a boron-carbide-based material and a carbon-based material, and may have some pores.

상기 복합재의 탄화붕소계 물질은 결정질 탄화붕소를 포함할 수 있고, 비정질 탄화붕소도 일부 포함할 수 있다.The boron-carbide-based material of the composite material may include crystalline boron carbide and may also include a portion of amorphous boron carbide.

상기 복합재의 탄화붕소계 물질은 라만 분광법을 통해 측정한 라만 시프트 스펙트럼에서, 481 cm-1 부근의 피크의 강도 Ia 및 534 cm-1 부근의 피크의 강도 Ib의 합 Iab와, 270 cm-1 부근의 피크의 강도 Ic 및 320 cm-1 부근의 피크의 강도 Id의 합 Icd의 비 Iab/Icd가 1 내지 1.8일 수 있고, 1.1 내지 1.6일 수 있다.In the Raman shift spectrum measured by Raman spectroscopy, the boron carbide-based material of the composite has a peak intensity Ia around 481 cm -1 and a sum Iab of peak intensity Ib around 534 cm -1 and around 270 cm -1 The ratio Iab/Icd of the sum of the intensity Ic of the peak and the intensity Id of the peak around 320 cm -1 may be 1 to 1.8 or 1.1 to 1.6.

상기 복합재의 탄화붕소계 물질에서 라만 시프트 스펙트럼의 피크의 파수는 270 cm-1, 320 cm-1, 481 cm-1, 534 cm-1, 728 cm-1, 1088 cm-1 일 수 있고, ±10 cm-1 의 오차범위를 가질 수 있으며, 각각의 파수의 오차범위 내에서 가장 강도가 강한 것을 피크로 취급한다.The wave numbers of the peaks of the Raman shift spectrum in the boron carbide-based material of the composite may be 270 cm -1 , 320 cm -1 , 481 cm -1 , 534 cm -1 , 728 cm -1 , 1088 cm -1 , ± It may have an error range of 10 cm -1 , and the highest intensity within the error range of each wavenumber is treated as a peak.

단결정 탄화붕소(B4C)의 라만 시프트 스펙트럼을 참고하면, 270 cm-1, 320 cm-1 파수 인근의 피크가 481 cm-1, 534 cm-1 파수 인근의 피크 대비 미약한 것을 알 수 있다. 탄화붕소계 물질 내 탄소의 함량, 제조(소결) 시 압력, 첨가제 등의 조건에 따라 270 cm-1, 320 cm-1, 481 cm-1, 534 cm-1 피크의 강도 및 반치전폭이 변화할 수 있다.Referring to the Raman shift spectrum of single crystal boron carbide (B 4 C), it can be seen that the peaks near 270 cm -1 and 320 cm -1 wavenumbers are weaker than the peaks near 481 cm -1 and 534 cm -1 wavenumbers . The intensity and full width at half maximum of the 270 cm -1 , 320 cm -1 , 481 cm -1 , and 534 cm -1 peaks may change depending on conditions such as the content of carbon in the boron carbide-based material, the pressure during manufacture (sintering), and additives. can

구현예에 따른 세라믹 부품(10)의 복합재의 탄화붕소계 물질은 상기 Iab/Icd가 상기 범위를 가지도록 하여, 특정한 탄소 함량을 가지면서 양호한 결정성을 나타내도록 하고, 기재와 조화를 이루도록 한다. 이에 따라, 플라즈마 식각장치의 세라믹 부품에 적합한 강도와 내식각성을 확보할 수 있다.The boron carbide-based material of the composite material of the ceramic component 10 according to the embodiment has Iab/Icd within the above range, so that it has a specific carbon content, exhibits good crystallinity, and harmonizes with the substrate. Accordingly, it is possible to secure strength and corrosion resistance suitable for the ceramic parts of the plasma etching apparatus.

상기 복합재의 탄소계 물질에서 라만 시프트 스펙트럼의 피크는 크게 D 밴드 피크 및 G 밴드 피크 두가지로 볼 수 있다. 상기 D 밴드는 대략 1360±50 cm-1의 파수일 수 있고, 상기 G 밴드는 대략 1580±50 cm-1의 파수일 수 있다. 상기 D 밴드 피크는 흑연 구조에 기인하지 않는 것으로 볼 수 있고, 상기 G 밴드는 흑연 구조에 기인하는 것으로 볼 수 있다. 따라서, 상기 G 밴드의 비율이 높을수록, 탄소계 물질에서 차지하는 흑연의 비율은 높다고 볼 수 있다.The peaks of the Raman shift spectrum in the carbon-based material of the composite can be largely classified into two peaks: a D-band peak and a G-band peak. The D band may have a wave number of approximately 1360±50 cm −1 , and the G band may have a wave number of approximately 1580±50 cm −1 . The D band peak may not be attributed to the graphite structure, and the G band may be attributed to the graphite structure. Therefore, it can be seen that the higher the ratio of the G band, the higher the ratio of graphite in the carbon-based material.

상기 복합재의 탄소계 물질은 라만 분광법을 통해 측정한 라만 시프트 스펙트럼에서, G 밴드 피크의 강도 Ie와 D 밴드 피크의 강도 If의 비 Ie/If가 0.2 내지 2일 수 있고, 0.5 내지 1.5일 수 있다. 이러한 특징을 갖는 상기 복합재의 탄소계 물질은 적절한 결정성을 나타내도록 하고 상기 복합재의 탄화붕소계 물질 및 기재와 조화를 이룰 수 있다.In the carbon-based material of the composite material, the ratio Ie/If of the intensity Ie of the G band peak and the intensity If of the D band peak in the Raman shift spectrum measured through Raman spectroscopy may be 0.2 to 2 or 0.5 to 1.5. . The carbon-based material of the composite material having these characteristics can exhibit proper crystallinity and can be harmonized with the boron-carbide-based material and substrate of the composite material.

상기 기재는 주로 탄화붕소계 물질을 포함할 수 있고, 탄화붕소를 포함할 수 있고, 상기 복합재 대비 조대한 결정립일 수 있으며, 일부 기공을 가질 수 있다.The substrate may mainly include a boron carbide-based material, may include boron carbide, may have coarse crystal grains compared to the composite material, and may have some pores.

상기 기재의 탄화붕소계 물질은 라만 분광법을 통해 측정한 라만 시프트 스펙트럼에서, 481 cm-1 부근의 피크의 강도 Ia 및 534 cm-1 부근의 피크의 강도 Ib의 합 Iab와, 270 cm-1 부근의 피크의 강도 Ic 및 320 cm-1 부근의 피크의 강도 Id의 합 Icd의 비 Iab/Icd가 1.1 내지 2.3일 수 있고, 1.15 내지 2일 수 있다. 상기 Iab/Icd가 상기 범위를 가지도록 하여, 특정한 탄소 함량을 가지면서 양호한 결정성을 나타내도록 하고, 복합재와 조화를 이루도록 한다. 이에 따라, 플라즈마 식각장치의 세라믹 부품에 적합한 강도와 내식각성을 확보할 수 있다.In the Raman shift spectrum measured by Raman spectroscopy, the boron carbide-based material described above has a peak intensity Ia around 481 cm -1 and a sum Iab of peak intensity Ib around 534 cm -1 and around 270 cm -1 The ratio Iab/Icd of the sum of the intensity Ic of the peak and the intensity Id of the peak around 320 cm -1 may be 1.1 to 2.3 or 1.15 to 2. The Iab / Icd has the above range, so that it has a specific carbon content, exhibits good crystallinity, and is in harmony with the composite material. Accordingly, it is possible to secure strength and corrosion resistance suitable for the ceramic parts of the plasma etching apparatus.

상기 복합재의 크기는 40 ㎛ 이하일 수 있고, 30 ㎛ 이하일 수 있다. 상기 복합재의 크기는 0.1 ㎛ 이상일 수 있고, 0.3 ㎛ 이상일 수 있다. 또한, 상기 복합재는 단위면적(cm2)당 개수가 2×105/cm2 내지 6×105/cm2일 수 있고, 2.5×105/cm2 내지 5.5×105/cm2일 수 있다. 이러한 복합재의 크기 및 개수를 갖는 세라믹 부품은 플라즈마 식각장치에 적용 시 적합한 강도와 내식각성을 확보할 수 있다.The size of the composite material may be 40 μm or less, and may be 30 μm or less. The size of the composite material may be 0.1 μm or more, and may be 0.3 μm or more. In addition, the composite material may have a number per unit area (cm 2 ) of 2×10 5 /cm 2 to 6×10 5 /cm 2 , and may be 2.5×10 5 /cm 2 to 5.5×10 5 /cm 2 . there is. Ceramic parts having the size and number of these composites can secure suitable strength and corrosion resistance when applied to a plasma etching device.

상기 세라믹 부품(10)의 비저항은 상대적으로 저저항인 10-2 Ω·㎝ 내지 10-1 Ω·㎝일 수 있고, 상대적으로 고저항인 10-1 Ω·㎝ 내지 20 Ω·㎝일 수 있다. 이러한 비저항 값은 제조 시 상압 또는 가압 조건에 따라 형성될 수 있다. 또한, 이러한 비저항 값을 갖는 세라믹 부품은 형상가공이 용이하게 진행될 수 있고, 양호한 표면 품질을 나타낼 수 있다.상기 세라믹 부품(10)은 기준면으로부터 제1의 높이를 갖는 안착부(200); 및 상기 기준면으로부터 제2의 높이를 갖는 본체부(100);를 포함하고, 상기 안착부는 식각대상(1)이 안착되는 안착부상면(206)을 포함하고, 상기 본체부는 플라즈마에 의해 직접 식각되는 본체부상면(106)을 포함할 수 있다.The resistivity of the ceramic component 10 may be a relatively low resistance of 10 −2 Ω·cm to 10 −1 Ω·cm and a relatively high resistance of 10 −1 Ω·cm to 20 Ω·cm. . This specific resistance value may be formed according to normal pressure or pressurized conditions during manufacture. In addition, a ceramic component having such a specific resistance value can be easily shaped and exhibits good surface quality. The ceramic component 10 includes a seating portion 200 having a first height from a reference surface; and a body portion 100 having a second height from the reference surface, wherein the seating portion includes a seating portion upper surface 206 on which the etching target 1 is seated, and the body portion is directly etched by plasma. It may include a body upper surface 106 .

상기 안착부(200) 상에는 식각대상(1)의 적어도 일부가 배치되며, 웨이퍼 등의 식각대상을 지지한다.At least a part of the etching target 1 is disposed on the seating portion 200 and supports an etching target such as a wafer.

상기 본체부(100)는 식각대상(1)에 전달되는 플라즈마 이온의 흐름을 원할하게 조절하여 상기 식각대상이 의도된 형태로 결함 없이 고르게 식각되도록 돕는다.The main body part 100 smoothly controls the flow of plasma ions delivered to the object to be etched 1 to help the object to be etched evenly 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 수도 있다.Although the main body part 100 and the seating part 200 are separately described, they may be provided separately from each other or may be provided integrally without a distinction between them.

상기 안착부(200)는 제1높이를 갖고, 상기 본체부(100)는 제2높이를 갖는다.The seating part 200 has a first height, and the body part 100 has a second height.

상기 제1높이와 상기 제2높이는 기준면을 기준으로 각각 안착부상면과 본체부상면까지의 높이를 의미한다. 이때, 상기 기준면은 예시적으로 본체부의 저면, 안착부의 저면 중 가장 낮은 저면일 수 있다.The first height and the second height mean heights from the reference plane to the upper surface of the seating part and the upper surface of the main body, respectively. In this case, the reference plane may be illustratively the lowest bottom surface among the bottom surface of the body part and the bottom surface of the seating part.

상기 제1높이와 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)의 안착부상면(206)은 별도의 층 구분이 없는 일체형일 수 있고, 상기 안착부와 상기 안착부상면이 단면에서 관찰했을 때 서로 층이 구분되는 구분형일 수 있다. 구분형의 경우 상기 안착부상면은 증착층 또는 코팅층ㅇ의 형태일 수 있다. 상기 증착층 또는 코팅층은 예시적으로 상기 기재 및 복합재를 포함하는 층일 수 있다. 상기 안착부상면이 구분형인 경우, 상기 증착층 또는 코팅층 형태의 안착부상면은 식각 전을 기준으로 안착부 두께의 1 내지 40 %의 두께를 가질 수 있고, 5 내지 25 %의 두께를 가질 수 있다.The seating portion upper surface 206 of the seating portion 200 may be an integral type without separate layer division, or may be a divided type in which layers are separated from each other when the seating portion and the seating portion upper surface are observed in a cross section. In the case of a divided type, the upper surface of the seating portion may be in the form of a deposition layer or a coating layer. The deposition layer or the coating layer may illustratively be a layer including the substrate and the composite material. When the upper surface of the seating portion is of a divided type, the upper surface of the seating portion 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 before etching, and may have a thickness of 5 to 25% of the thickness of the seating portion. .

상기 안착부상면(206)은 식각대상(1)이 배치되는 안착부비노출면과 상기 식각대상이 배치되지 않은 안착부노출면을 포함할 수 있다.The seating portion upper surface 206 may include a seating portion exposed surface on which the etching target 1 is disposed and a seating portion exposed surface on which the etching target is not disposed.

상기 본체부(100)와 상기 본체부상면(106)은 별도의 층 구분이 없는 일체형일 수 있고, 상기 본체부와 상기 본체부상면이 단면에서 관찰했을 때 서로 층이 구분되는 구분형일 수 있다. 구분형의 경우 상기 본체부상면은 증착층 또는 코팅층의 형태일 수 있다. 상기 증착층 또는 코팅층은 예시적으로 상기 기재 및 복합재를 포함하는 층일 수 있다. 상기 본체부상면이 구분형인 경우, 상기 증착층 또는 코팅층 형태의 본체부상면은 식각 전을 기준으로 본체부 두께의 1 내지 40 %의 두께를 가질 수 있고, 5 내지 25 %의 두께를 가질 수 있다.The main body portion 100 and the upper body surface 106 may be integrated without separate layers, or may be of a divided type in which layers are separated from each other when viewed in cross section. In the case of a divided type, the upper surface of the main body may be in the form of a deposition layer or a coating layer. The deposition layer or the coating layer may illustratively be a layer including the substrate and the composite material. When the upper body surface is of a divided type, the upper body surface in the form of the deposition layer or the coating layer may have a thickness of 1 to 40% of the thickness of the body portion before etching, and may have a thickness of 5 to 25% of the thickness of the body portion. .

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 main 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 part 200 and the main body part 100 have different heights, and the inclined part 150 may connect these different heights.

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.Although the body part 100, the seating part 200, and the inclined part 150 are described separately from each other, they may be provided separately from each other or may be provided integrally without a distinction between them.

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 upper 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 구분형일 수 있다. 구분형의 경우 상기 경사부상면은 증착층 또는 코팅층의 형태일 수 있다. 상기 증착층 또는 코팅층은 예시적으로 상기 기재 및 복합재를 포함하는 층일 수 있다. 상기 경사부상면이 구분형인 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 upper surface 156 may be of an integrated type without separate layers, or may be of a divided type in which layers are separated from each other when the inclined portion and the inclined upper surface are observed in a cross section. In the case of the divided type, the inclined top surface may be in the form of a deposition layer or a coating layer. The deposition layer or the coating layer may illustratively be a layer including the substrate and the composite material. When the inclined upper surface is of a divided type, the inclined upper surface in the form of the deposition layer or the coating layer may have a thickness of 1 to 40% of the thickness of the inclined part, and may have a thickness of 5 to 25% of the thickness of the inclined part before etching. .

상기 경사부상면(156)은 경사부각도(미도시)를 갖도록 배치된다. 상기 경사부각도는 상기 안착부비노출면을 기준으로 측정될 수 있으며, 약 0 도 초과 약 110 도 이하의 각도를 가질 수 있다.The inclined upper surface 156 is arranged to have an inclined angle (not shown). The inclination angle may be measured based on the seating part non-exposed surface, and may have an angle 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 90 도 미만인 경우에는 상기 경사부가 0 mm 초과의 길이를 가질 수 있다.When the length of the inclined portion 150 is 0 mm, an angle between the seating portion and the body portion may be greater than or equal to about 90 degrees and less than or equal to about 110 degrees. When the length of the inclined portion 150 is greater than about 0 mm and less than about 90 degrees, the length of the inclined portion 150 may be greater than 0 mm.

상기 경사부각도는 상기 경사부상면(156)을 전체적으로 단면에서 관찰했을 때 선형이거나 비선형일 수 있고, 경사부 각도는 단면에서 안착부상면(206)과 경사부상면이 만나는 P1(미도시)과 경사부상면과 본체부상면(106)이 만나는 P2(미도시)의 두 점 사이를 직선으로 연결하는 가상의 선을 기준으로 측정한다.The inclined angle may be linear or non-linear when the inclined upper surface 156 is observed in cross section as a whole, and the inclined angle is P1 (not shown) where the seating upper surface 206 and the inclined upper surface meet in the cross section and It is measured based on an imaginary line connecting a straight line between two points of P2 (not shown) where the inclined upper surface and the body upper surface 106 meet.

예시적으로, 상기 경사부각도는 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 식각 시 플라즈마의 흐름을 보다 안정적으로 제어할 수 있다.Illustratively, the inclination angle may be about 30 degrees to about 70 degrees or about 40 degrees to about 60 degrees based on the seating part non-exposed surface. In the case of having such an inclination angle, it is possible to more stably control the flow of plasma during plasma etching.

상기 안착부(200), 상기 경사부(150), 그리고 상기 본체부(100)는 각각 링 형태일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 식각대상(1)의 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 have a ring shape, but are not necessarily limited thereto. The shape of the inclined portion and the body portion may be modified.

세라믹 부품은 고내식각성 재료로 형태 가공이 어려운 재료를 포함할 수 있다. 일반적인 세라믹 부품인 포커스링은 단차를 갖는 형상가공 과정에서 깨짐이 발생하는 경우가 있다. 구현예에서는 보다 향상된 특성을 갖는 재료를 통해 보다 용이한 형상가공을 위해 라만특성을 갖는 제시하여 보다 개선된 세라믹 부품을 제시하였다.The ceramic part may include a material having high corrosion resistance and difficult to shape. A focus ring, which is a general ceramic part, may be cracked in the process of processing a shape having a step difference. In the embodiment, a more improved ceramic part was presented by presenting a Raman characteristic for easier shape processing through a material having more improved properties.

상기 세라믹 부품(10)은 상기 안착부상면의 한 지점인 PS1을 갖고, 상기 경사부상면의 한 지점인 PS2를 갖고, 상기 본체부상면의 한 지점인 PS3을 갖는다.The ceramic component 10 has a point PS1 on the upper surface of the seating portion, a point PS2 on the upper surface of the inclined portion, and a point PS3 on the upper surface of the body portion.

상기 세라믹 부품(10)은 상기 PS1과 상기 PS3에서 측정한 잔류응력의 최대값과 최소값의 차이가 상기 PS1과 상기 PS3의 평균값의 40 % 이내일 수 있다. 상기 PS1과 상기 PS3에서 측정한 잔류응력의 최대값과 최소값의 차이는 상기 PS1과 상기 PS3의 평균값의 15 % 이내일 수 있고, 10 % 이내일 수 있으며 1 내지 10 %일 수 있다. 이러한 특징을 갖는 세라믹 부품은 보다 안정적인 가공성, 안정성을 가질 수 있다.In the ceramic component 10 , a difference between a maximum value and a minimum value of the residual stresses measured by the PS1 and the PS3 may be within 40% of an average value of the PS1 and the PS3. The difference between the maximum and minimum values of the residual stresses measured by the PS1 and the PS3 may be within 15%, within 10%, or between 1 and 10% of the average values of the PS1 and the PS3. Ceramic parts having these characteristics may have more stable workability and stability.

상기 세라믹 부품(10)은 상기 PS1에서 측정한 잔류응력과 상기 PS3에서 측정한 잔류응력의 차이가 -600 내지 +600 MPa일 수 있다. 상기 PS1에서 측정한 잔류응력과 상기 PS3에서 측정한 잔류응력의 차이는 -300 내지 +300 MPa일 수 있고, -200 내지 +200 MPa일 수 있으며, -150 내지 +150 MPa일 수 있다. 또한, 상기 PS1에서 측정한 잔류응력과 상기 PS3에서 측정한 잔류응력의 차이는 -130 내지 +130 MPa일 수 있다. 이러한 경우 보다 고밀도이면서도 가공성이 우수한 세라믹 부품을 얻을 수 있다.In the ceramic component 10 , a difference between the residual stress measured by the PS1 and the residual stress measured by the PS3 may be -600 to +600 MPa. The difference between the residual stress measured in the PS1 and the residual stress measured in the PS3 may be -300 to +300 MPa, -200 to +200 MPa, or -150 to +150 MPa. In addition, the difference between the residual stress measured in the PS1 and the residual stress measured in the PS3 may be -130 to +130 MPa. In this case, a ceramic part having a higher density and excellent processability can be obtained.

상기 세라믹 부품(10)은 상기 PS1, 상기 PS3, 그리고 상기 PS2에서 각각 측정한 잔류응력의 표준편차가 -300 내지 +300 MPa일 수 있고, -250 내지 +250 MPa일 수 있다. 또한, 상기 세라믹 부품은 상기 PS1, 상기 PS3, 그리고 상기 PS2에서 각각 측정한 잔류응력의 표준편차가 -100 내지 +150 MPa일 수 있고, -75 내지 +75 MPa일 수 있다. 이러한 표준편차를 갖는 경우 보다 고밀도이면서도 우수한 가공성을 갖는 포커스링을 얻을 수 있다.In the ceramic component 10 , standard deviations of the residual stresses measured at the PS1 , the PS3 , and the PS2 may be -300 to +300 MPa or -250 to +250 MPa. In addition, the standard deviation of the residual stresses measured in the PS1, the PS3, and the PS2 of the ceramic component may be -100 to +150 MPa or -75 to +75 MPa. In the case of having such a standard deviation, a focus ring having a higher density and excellent processability can be obtained.

상기 세라믹 부품(10)은 상기 PS1, 상기 PS3, 그리고 상기 PS2에서 각각 측정한 잔류응력의 표준편차가 상기 PS1, 상기 PS2 및 상기 PS3에서 측정한 잔류응력의 평균의 20 % 이하일 수 있다. 상기 PS1, 상기 PS3, 그리고 상기 PS2에서 각각 측정한 잔류응력의 표준편차는 상기 PS1, 상기 PS2 및 상기 PS3에서 측정한 잔류응력의 평균의 15 % 이하일 수 있고 10 % 이하일 수 있으며, 8 % 이하일 수 있다. 이러한 특징을 갖는 경우 보다 고밀도이면서 우수한 가공성을 갖는 세라믹 부품을 얻을 수 있다.In the ceramic component 10 , a standard deviation of the residual stresses measured at the PS1 , the PS3 , and the PS2 may be 20% or less of an average of the residual stresses measured at the PS1 , the PS2 , and the PS3 . The standard deviation of the residual stresses measured in the PS1, the PS3, and the PS2, respectively, may be 15% or less, 10% or less, or 8% or less of the average of the residual stresses measured in the PS1, the PS2, and the PS3. there is. In the case of having these characteristics, a ceramic part having higher density and excellent processability can be obtained.

상기 세라믹 부품(10)은 상기 PS1, 상기 PS3, 그리고 상기 PS2에서 각각 측정한 잔류응력은 상기 PS1, 상기 PS2 및 상기 PS3에서 측정한 잔류응력의 평균과의 차이가 -350 내지 +350 MPa일 수 있고, 300 내지 +300 MPa일 수 있고, -250 내지 +250 MPa일 수 있고, -200 내지 +200 MPa일 수 있다. 이러한 특징을 갖는 경우 보다 고밀도이면서 우수한 가공성을 갖는 포커스링을 얻을 수 있다.In the ceramic component 10, the difference between the residual stress measured at the PS1, the PS3, and the PS2 and the average residual stress measured at the PS1, the PS2, and the PS3 may be -350 to +350 MPa. and may be 300 to +300 MPa, -250 to +250 MPa, and -200 to +200 MPa. In the case of having these characteristics, a focus ring having higher density and excellent workability can be obtained.

상기 세라믹 부품(10)은 상기 PS1, 상기 PS3, 그리고 상기 PS2에서 각각 측정한 잔류응력의 최대값과 최소값의 차이가 그 평균의 25 % 이내일 수 있다. 상기 세라믹 부품은 상기 PS1, 상기 PS3, 그리고 상기 PS2에서 각각 측정한 잔류응력의 최대값과 최소값의 차이가 그 평균의 20 % 이내일 수 있고, 15 % 이내일 수 있다. 또한 상기 포커스링은 상기 PS1, 상기 PS3, 그리고 상기 PS2에서 각각 측정한 잔류응력의 최대값과 최소값의 차이가 그 평균의 10 % 이내일 수 있고, 5 % 이내일 수 있으며 1 % 이상일 수 있다. 이러한 잔류응력의 분포를 갖는 경우 보다 안정적인 형상 가공이 가능하며, 보다 안정적인 내식각성 재료를 얻을 수 있다.In the ceramic component 10 , a difference between a maximum value and a minimum value of the residual stresses measured at the PS1 , the PS3 , and the PS2 may be within 25% of the average. In the ceramic component, a difference between a maximum value and a minimum value of the residual stresses measured in the PS1 , the PS3 , and the PS2 , respectively, may be within 20% or 15% of the average. In addition, in the focus ring, a difference between a maximum value and a minimum value of the residual stress measured in the PS1, the PS3, and the PS2 may be within 10%, within 5%, or more than 1% of the average. In the case of having such a distribution of residual stress, more stable shape processing is possible and a more stable corrosion-resistant material can be obtained.

상기 세라믹 부품(10)은 중심에서 거리가 서로 다른 지점의 표면에서 측정한 잔류응력의 표준편차가 -350 내지 +350 MPa 일 수 있다.The standard deviation of the residual stress measured on the surface of the ceramic component 10 at different distances from the center may be -350 to +350 MPa.

상기 세라믹 부품(10)은 중심에서 거리가 서로 다른 지점의 표면에서 측정한 잔류응력의 표준편차가 -300 내지 +300 MPa일 수 있고, -250 내지 +250 MPa일 수 있고, -200 내지 +200 MPa일 수 있다.In the ceramic component 10 , the standard deviation of the residual stress measured on the surface at different distances from the center may be -300 to +300 MPa, -250 to +250 MPa, and -200 to +200 MPa. may be MPa.

상기 세라믹 부품(10)은 중심에서 거리가 서로 다른 지점의 표면에서 측정한 잔류응력의 표준편차가 -120 내지 +120 MPa일 수 있고, -100 내지 +100 MPa일 수 있다.The standard deviation of the residual stress measured on the surface of the ceramic component 10 at different distances from the center may be -120 to +120 MPa or -100 to +100 MPa.

발명자들이 반복적인 측정으로 확인한 결과로는, 중심에서 거리가 서로 같은 여러 지점의 표면에서 측정한 잔류응력은 그 차이가 크지 않았다. 따라서, 위와 같은 특징을 갖는 경우 실질적으로 잔류응력 분포가 상대적으로 균일하여 가공성, 안정성 등이 우수한 세라믹 부품, 포커스링을 제공할 수 있을 것으로 생각된다.As a result of the inventors' repeated measurements, the difference in residual stress measured on the surface at several points at the same distance from the center was not large. Therefore, in the case of having the above characteristics, it is considered that a ceramic part and a focus ring having substantially uniform residual stress distribution and excellent processability and stability can be provided.

상기 세라믹 부품(10)의 중심이라 함은, 링 형태의 세라믹 부품은 내경원의 중심이 세라믹 부품의 중심에 해당하고, 링 형태가 아닌 세라믹 부품은 장축과 단축의 교차점을 중심으로 한다.As for the center of the ceramic component 10, the center of the inner diameter circle corresponds to the center of the ceramic component in the ring-shaped ceramic component, and the intersection point of the major axis and the minor axis in the non-ring-shaped ceramic component corresponds to the center of the ceramic component.

상기 세라믹 부품(10)은 표면이 연마 처리된 것일 수 있다. 상기 세라믹 부품은 안착부상면(206)과 본체부상면(106)이 연마 처리가 된 것일 수 있고, 안착부상면, 본체부상면 및 경사부상면이(156) 각각 연마 처리가 된 것일 수 있다.The surface of the ceramic component 10 may be polished. In the ceramic part, the upper surface of the seating part 206 and the upper surface of the main body 106 may be polished, and the upper surface of the seating part, the upper surface of the main body, and the inclined upper surface 156 may be polished, respectively.

상기 세라믹 부품(10)의 표면의 산술평균조도 Ra는 2 ㎛ 이하일 수 있고, 1.7 ㎛ 이하일 수 있고, 0.05 ㎛ 이상일 수 있다.The arithmetic average roughness Ra of the surface of the ceramic component 10 may be 2 μm or less, 1.7 μm or less, or 0.05 μm or more.

상기 세라믹 부품(10)의 표면의 최대높이조도 Rt는 0.1 내지 25 ㎛일 수 있고, 0.1 내지 10 ㎛일 수 있고, 0.1 내지 5 ㎛일 수 있으며, 0.1 내지 2 ㎛일 수 있다.The maximum height roughness Rt of the surface of the ceramic component 10 may be 0.1 to 25 μm, 0.1 to 10 μm, 0.1 to 5 μm, or 0.1 to 2 μm.

예시적으로, 상기 본체부상면(106)의 산술평균조도(Ra)는 0.5 ㎛ 이하일 수 있고, 최대높이조도(Rt)는 8 ㎛ 이하일 수 있다.Illustratively, the arithmetic mean roughness (Ra) of the main body portion surface 106 may be 0.5 μm or less, and the maximum height roughness (Rt) may be 8 μm or less.

상기 경사부상면(156)의 산술평균조도(Ra)는 2 ㎛ 이하일 수 있고, 최대높이조도(Rt)는 15 ㎛ 이하일 수 있다.The arithmetic mean roughness (Ra) of the inclined upper surface 156 may be 2 μm or less, and the maximum height roughness (Rt) may be 15 μm or less.

상기 안착부상면(206)의 산술평균조도(Ra)는 2 ㎛ 이하일 수 있고, 최대높이조도(Rt)는 15 ㎛ 이하일 수 있다.The arithmetic mean roughness (Ra) of the seating portion upper surface 206 may be 2 μm or less, and the maximum height roughness (Rt) may be 15 μm or less.

이러한 조도 특성을 갖는 경우, 플라즈마 식각 시에 물리적인 요인에 의해 발생할 수 있는 파티클 형성 문제를 실질적으로 억제할 수 있다.In the case of having such a roughness characteristic, it is possible to substantially suppress particle formation problems that may occur due to physical factors during plasma etching.

상기 세라믹 부품(10)은 링형 부품으로 외경과 내경의 차이가 10 내지 80 mm일 수 있고, 15 내지 60 mm일 수 있고, 20 내지 50 mm일 수 있다.The ceramic component 10 is a ring-shaped component and has a difference between an outer diameter and an inner diameter of 10 to 80 mm, 15 to 60 mm, or 20 to 50 mm.

상기 세라믹 부품(10)은 링형 부품으로 두께가 1 내지 45 mm일 수 있고, 두께가 1.5 내지 40 mm일 수 있으며, 두께가 2 내지 38 mm일 수 있다.The ceramic component 10 is a ring-shaped component and may have a thickness of 1 mm to 45 mm, a thickness of 1.5 mm to 40 mm, and a thickness of 2 mm to 38 mm.

상기 세라믹 부품(10)은 링형 부품으로 내경이 160 mm 이상일 수 있고, 내경이 200 mm 이상일 수 있고, 내경이 300 mm 이상일 수 있으며, 내경이 450 mm 이하일 수 있다.The ceramic component 10 is a ring-shaped component and may have an inner diameter of 160 mm or more, 200 mm or more, 300 mm or more, and 450 mm or less.

상기 세라믹 부품(10)은 공극률이 약 10 % 이하일 수 있고, 약 3 % 이하일 수 있으며, 약 1 % 이하일 수 있다. 상기 세라믹 부품은 공극율이 0.01 % 이상일 수 있다. 이렇게 공극률이 낮은 세라믹 부품은 보다 양호한 내식각성을 나타낼 수 있다.The porosity of the ceramic component 10 may be about 10% or less, about 3% or less, or about 1% or less. The ceramic component may have a porosity of 0.01% or more. Such a ceramic part having a low porosity may exhibit better corrosion resistance.

상기 세라믹 부품(10)은 그 표면 또는 단면에서 관찰되는 기공의 평균 직경은 5 ㎛ 이하일 수 있고, 상기 기공의 평균 직경은 3 ㎛ 이하일 수 있고, 상기 기공의 평균 직경은 1 ㎛ 이하일 수 있으며, 상기 기공의 평균 직경은 0.1 ㎛ 이상일 수 있다. 또한, 상기 기공의 전체 면적을 기준으로, 상기 기공의 직경이 10 ㎛ 이상인 부분의 면적은 5 % 이하일 수 있다. 이러한 기공의 평균 직경을 갖는 상기 세라믹 부품은 향상된 내식각성을 가질 수 있다. 이때, 상기 기공의 평균 직경은 상기 기공의 단면적과 동일한 면적의 원의 직경으로 도출한다.The ceramic component 10 may have an average diameter of 5 μm or less, 3 μm or less, and 1 μm or less. The average diameter of the pores may be greater than or equal to 0.1 μm. Also, based on the total area of the pores, the area of the portion where the diameter of the pores is 10 μm or more may be 5% or less. The ceramic component having such an average pore diameter may have improved corrosion resistance. At this time, the average diameter of the pores is derived as the diameter of a circle having the same area as the cross-sectional area of the pores.

상기 세라믹 부품(10)에 포함되는 탄화붕소계 물질은 탄화붕소 함유 입자가 서로 네킹된 형태일 수 있다.The boron-carbide-based material included in the ceramic component 10 may have a shape in which boron-carbide-containing particles are necked to each other.

상기 세라믹 부품(10)은 증착된 탄화붕소 및/또는 소결된 탄화붕소를 포함할 수 있다.The ceramic component 10 may include deposited boron carbide and/or sintered boron carbide.

상기 세라믹 부품(10)은 탄화붕소계 물질을 포함할 수 있고, 상기 탄화붕소계 물질은 탄화붕소(B4C)일 수 있다. 상기 세라믹 부품은 전체 대비 85 중량% 이상의 탄화붕소를 포함할 수 있고, 90 중량% 이상의 탄화붕소를 포함할 수 있으며, 93 중량% 이상의 탄화붕소를 포함할 수 있다. 상기 세라믹 부품은 또한 99.9 중량% 이하의 탄화붕소를 포함할 수 있다.The ceramic component 10 may include a boron carbide-based material, and the boron carbide-based material may be boron carbide (B 4 C). The ceramic component may contain boron carbide in an amount of 85 wt% or more, 90 wt% or more, or 93 wt% or more of boron carbide based on the total weight. The ceramic component may also contain up to 99.9% by weight of boron carbide.

상기 세라믹 부품(10)은 탄화붕소계 물질 이외의 탄소계 물질을 포함할 수 있다. 상기 탄소계 물질의 함량은 전체 대비 0.5 중량% 이상일 수 있고, 1 중량% 이상일 수 있다. 상기 탄소계 물질의 함량은 15 중량% 이하일 수 있고, 10 중량% 이하일 수 있다. 이러한 탄소계 물질의 함량을 만족하는 세라믹 부품은 우수한 내식각성을 나타낼 수 있다.The ceramic component 10 may include a carbon-based material other than boron-carbide-based material. The content of the carbon-based material may be 0.5% by weight or more, or 1% by weight or more, based on the total weight. The content of the carbon-based material may be 15% by weight or less, and may be 10% by weight or less. A ceramic part satisfying the content of the carbon-based material may exhibit excellent corrosion resistance.

상기 세라믹 부품(10)은 식각대상(1), 웨이퍼가 플라즈마 식각장치의 챔버 내에 배치될 때, 상기 식각대상, 웨이퍼를 지지하기 위한 지지체로 역할할 수 있다.The ceramic component 10 may serve as a support for supporting the etching object 1 and the wafer when the etching object 1 and the wafer are disposed in the chamber of the plasma etching apparatus.

세라믹 부품의 제조방법Manufacturing method of ceramic parts

상기의 목적을 달성하기 위하여, 다른 일 구현예에 따른 세라믹 부품의 제조방법은,In order to achieve the above object, a method for manufacturing a ceramic part according to another embodiment,

탄화붕소를 포함하는 원료를 마련하는 준비단계; 및A preparation step of preparing a raw material containing boron carbide; and

상기 원료를 소결하고, 형상가공하여 세라믹 부품을 제조하는 처리단계;를 포함할 수 있다.A processing step of manufacturing a ceramic part by sintering and shape-processing the raw material; may include.

상기 준비단계에서 상기 원료는 탄화붕소 분말을 포함한다. 탄화붕소 분말은 탄화붕소 함량이 99.9 중량% 이상인 고순도 탄화붕소가 적용될 수 있고, 탄화붕소 함량이 95 내지 99.9 중량%인 저순도 탄화붕소가 적용될 수 있다.In the preparation step, the raw material includes boron carbide powder. The boron carbide powder may be high-purity boron carbide having a boron carbide content of 99.9% by weight or more, and low-purity boron carbide having a boron carbide content of 95 to 99.9% by weight.

상기 탄화붕소 분말은 D50 기준으로, 약 1.5 ㎛ 이하의 평균 입경을 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 탄화붕소 분말은 D50 기준으로, 약 0.4 ㎛ 내지 약 0.8 ㎛의 평균 입경을 가질 수 있다. 평균 입경이 작은 분말을 적용하는 경우, 보다 용이하게 소결체 치밀화를 얻을 수 있다.The boron carbide powder may have an average particle diameter of about 1.5 μm or less, about 0.3 μm to about 1.5 μm, and about 0.4 μm to about 1.0 μm based on D 50 . there is. 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 powder having a small average particle diameter, densification of the sintered body can be obtained more easily.

상기 탄화붕소 분말은 D50 기준으로, 2 ㎛ 내지 10 ㎛의 입경을 가질 수 있고, 3 ㎛ 내지 8 ㎛의 입경을 가질 수 있고, 4 ㎛ 내지 6 ㎛의 입경을 가질 수 있다. 이러한 입경범위를 갖는 탄화붕소 분말을 적용하는 경우 소결체 치밀화와 함께 공정의 생산성도 향상시킬 수 있다.The boron carbide powder may have a particle size of 2 μm to 10 μm, 3 μm to 8 μm, or 4 μm to 6 μm based on D 50 . When the boron carbide powder having such a particle size range is applied, the productivity of the process can be improved along with densification of the sintered body.

상기 원료는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 분말 형태, 액상 또는 기상으로 상기 세라믹 부품을 제조하는 공정에 투입될 수 있다. 상기 첨가제로 사용되는 물질의 예로서는 탄소계 물질, 산화붕소, 규소, 탄화규소, 산화규소, 질화붕소, 붕소 또는 질화규소 등을 들 수 있다. 상기 첨가제는 상기 원료 물질을 기준으로 약 0.1 중량% 내지 약 30 중량%의 함량으로 포함될 수 있다.The raw material may further include additives. The additive may be introduced into a process of manufacturing the ceramic part in a powder form, liquid form, or gaseous form. Examples of the material used as the additive include carbon-based materials, 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% by weight to about 30% by weight based on the raw material.

상기 첨가제는 소결특성 개선제일 수 있다. 상기 소결특성 개선제는, 상기 원료물질에 포함되어 탄화붕소의 물성을 향상시킨다. 상기 소결특성 개선제는 탄소계 물질, 산화붕소, 규소, 탄화규소, 산화규소, 질화붕소, 질화실리콘 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다. 상기 소결특성 개선제는 상기 원료물질 전체를 기준으로 약 30 중량% 이하로 함유될 수 있다. 구체적으로 상기 소결특성 개선제는 상기 원료 전체를 기준으로, 약 0.001 중량% 내지 약 30 중량%로 함유될 수 있고, 0.1 내지 15 중량%로 함유될 수 있으며, 1 내지 10 중량%로 함유될 수 있다. 상기 소결특성 개선제가 30 중량% 초과로 포함되는 경우에는 오히려 소결체의 강도를 떨어뜨릴 수 있다.The additive may be a sintering property improver. The sintering property improving agent is included in the raw material to improve physical properties of boron carbide. The sintering property improver may be at least one selected from the group consisting of carbon-based materials, boron oxide, silicon, silicon carbide, silicon oxide, boron nitride, silicon nitride, and combinations thereof. The sintering property improver may be contained in an amount of about 30% by weight or less based on the total amount of the raw material. Specifically, the sintering property improver may be contained in about 0.001% to about 30% by weight, 0.1 to 15% by weight, or 1 to 10% by weight based on the total weight of the raw material. . When the sintering property improver is included in an amount of more than 30% by weight, the strength of the sintered body may rather be reduced.

상기 원료는 상기 소결특성 개선제 이외의 잔량으로 탄화붕소 분말 등의 탄화붕소 원료를 포함할 수 있다.The raw material may include a boron carbide raw material such as boron carbide powder in a remaining amount other than the sintering property improving agent.

상기 소결특성 개선제로 탄소계 물질이 적용되는 경우, 상기 탄소계 물질은 페놀수지, 노볼락 수지와 같은, 탄화 시 탄소로 전환되는 수지기 첨가될 수 있고, 상기 수지가 탄화 공정을 통하여 탄화된 형태의 탄소로 적용될 수도 있다. 상기 수지의 탄화 공정은 통상 고분자 수지를 탄화시키는 공정이 적용될 수 있다. 상기 페놀수지는 잔탄량이 40 중량% 이상인 것을 적용할 수 있다.When a carbon-based material is applied as the sintering property improver, the carbon-based material may be added to a resin that is converted to carbon during carbonization, such as a phenolic resin or a novolac resin, and the resin is carbonized through a carbonization process. can also be applied to the carbon of A process of carbonizing a polymer resin may be applied to the process of carbonizing the resin. The phenolic resin may have a residual carbon content of 40% by weight or more.

상기 소결특성 개선제로 탄소계 물질이 적용되는 경우, 상기 탄소계 물질은 원료 전체 대비 1 중량% 내지 30 중량%로 적용될 수 있고, 1 중량% 내지 25 중량%로 적용될 수 있으며, 2 중량% 내지 15 중량%로 적용될 수 있고, 3 중량% 내지 10 중량%로 적용될 수 있다. 이러한 함량으로 상기 소결특성 개선제로 탄소계 물질을 적용하는 경우, 입자 사이의 네킹 현상을 잘 유도하고 입자 크기가 비교적 크며, 상대밀도가 비교적 높은 탄화붕소를 얻을 수 있다. 다만, 상기 탄소계 물질을 10 중량% 초과로 포함하는 경우, 소결과정에서 가압소결 시, 이산화탄소 등 가스의 발생이 과다하여 작업성이 떨어질 수 있다.When a carbon-based material is applied as the sintering property improver, the carbon-based material may be applied in an amount of 1% to 30% by weight, 1% by weight to 25% by weight, and 2% to 15% by weight based on the total weight of the raw material. It can be applied in weight percent, and can be applied in 3% to 10% by weight. When the carbon-based material is applied as the sintering property improver in such an amount, it is possible to obtain boron carbide having a relatively large particle size and a relatively high relative density, inducing a necking phenomenon between particles well. However, when the carbon-based material is included in an amount of more than 10% by weight, during pressure sintering in the sintering process, gas such as carbon dioxide is excessively generated, resulting in poor workability.

상기 소결특성 개선제로 상기 산화붕소와 상기 탄소가 함께 적용되는 경우, 상기 소결체의 상대밀도를 보다 높일 수 있으며, 이는 기공 내에 존재하는 탄소 영역이 감소하며 보다 치밀도가 향상된 소결체를 제조할 수 있다.When the boron oxide and the carbon are applied together as the sintering property improver, the relative density of the sintered body can be further increased, which reduces the carbon area present in the pores and can manufacture a sintered body with improved density.

상기 산화붕소와 상기 탄소는 1: 0.8 내지 4의 중량비로 적용될 수 있다. 이러한 경우 보다 상대밀도가 향상된 소결체를 얻을 수 있다.The boron oxide and the carbon may be applied in a weight ratio of 1:0.8 to 4. In this case, a sintered body with improved relative density can be obtained.

상기 원료는 필요에 따라 분산제, 결합제, 소포제, 용매 등을 더 포함할 수 있다.The raw material may further include a dispersing agent, a binder, an antifoaming agent, a solvent, and the like, if necessary.

상기 분산제는 2-프로페노익산(2-propenoic acid), 에탄올(ethanol), 나트륨 염(sodium salt), 암모늄 염(ammonium salt) 등일 수 있다. 상기 분산제는 전체 대비 0.08 내지 2 중량% 포함될 수 있고, 0.1 내지 1.5 중량% 포함될 수 있다.The dispersant may be 2-propenoic acid, ethanol, sodium salt, ammonium salt, or the like. The dispersant may be included in an amount of 0.08 to 2% by weight and 0.1 to 1.5% by weight based on the total amount.

상기 결합제는 폴리비닐 부티랄(polyvinyl butyral), 폴리비닐 알코올(polyvinyl alchol), 페놀 레진(phenol resin), 아크릴 레진(acrylic resin) 등일 수 있다.The binder may be polyvinyl butyral, polyvinyl alcohol, phenol resin, acrylic resin, or the like.

상기 소포제는 비이온 계면활성제 등일 수 있다.The antifoaming agent may be a nonionic surfactant or the like.

상기 용매는 탈이온수(DI water), 에탄올(ethanol), 톨루엔(toluene) 등일 수 있다.The solvent may be deionized water (DI water), ethanol (ethanol), toluene (toluene), and the like.

상기 원료는 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 500 ppm 이하 일 수 있다.The raw material does not contain, or contains a very low content of a material that may generate solid-state by-products during semiconductor processing. For example, examples of materials capable of generating the by-products include metals such as iron, copper, chromium, nickel, or aluminum. The content of the substance capable of generating the by-product may be 500 ppm or less based on the raw material.

상기 준비단계는 상기 원료를 슬러리화하고 과립화하여 원료과립을 준비하는 과정을 포함할 수 있다.The preparation step may include preparing raw material granules by slurrying and granulating the raw material.

상기 슬러리화는 볼밀링 등의 방법으로 충분하고 실질적으로 균일하게 원료를 혼합하는 과정이다. 용매와 함께 적용될 수 있으며, 메탄올, 에탄올, 부탄올 등과 같은 알코올 또는 물이 용매로 적용될 수 있다. 상기 용매는 상기 슬러리 전체를 기준으로 약 60 부피% 내지 약 80 부피%의 함량으로 적용될 수 있다. 상기 볼밀링은 구체적으로 폴리머 볼이 적용될 수 있으며, 상기 슬러리 배합 공정은 약 5 시간 내지 약 20 시간 동안 진행될 수 있다.The slurrying is a process of sufficiently and substantially uniformly mixing raw materials by a method such as ball milling. It can be applied with a solvent, and an alcohol such as methanol, ethanol, butanol or the like or water can be applied as a solvent. The solvent may be applied in an amount of about 60% by volume to about 80% by volume based on the total weight of the slurry. The ball milling may be specifically applied with a polymer ball, and the slurry mixing process may be performed for about 5 hours to about 20 hours.

상기 슬러리화를 통해 제조되는 슬러리 원료는 제타 전위가 +15 mV 이상일 수 있고, +17.4 mV 이상일 수 있고, +20.6 mV 이상일 수 있으며, +25 mV 이상일 수 있다. 또한, 상기 슬러리 원료는 상기 제타 전위가 +40 mV 이하일 수 있다. 이러한 제타 전위 범위를 갖는 슬러리는 내부 물질들이 고르게 분산되어 후속 과정을 통해 소결 시 균일한 물성을 나타내도록 할 수 있다.The slurry raw material prepared through the slurrying may have a zeta potential of +15 mV or more, +17.4 mV or more, +20.6 mV or more, or +25 mV or more. In addition, the zeta potential of the slurry raw material may be equal to or less than +40 mV. In the slurry having such a zeta potential range, internal materials may be evenly dispersed to exhibit uniform physical properties during subsequent sintering.

상기 과립화는 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 가질 수 있다.The granulation may proceed in a manner in which the raw material is granulated while the slurry is sprayed and the solvent contained in the slurry is removed by evaporation or the like. The granulated raw material particles prepared in this way may have a round shape as a whole and have a relatively constant particle size.

상기 과립화 과정을 거친 원료과립은 그 크기가 50 ㎛ 내지 160 ㎛일 수 있고, 60 ㎛ 내지 100 ㎛일 수 있다. 이러한 특징을 갖는 원료과립을 적용하면, 이후 소결 등의 과정에서 금형 내 충진이 용이하고 작업성을 보다 향상시킬 수 있다.Raw material granules that have undergone the granulation process may have a size of 50 μm to 160 μm and 60 μm to 100 μm. When raw material granules having these characteristics are applied, it is easy to fill the mold in a process such as sintering, and workability can be further improved.

상기 처리단계는 상기 원료를 금형, 성형다이 등에 충진하고 소결하는 과정을 포함할 수 있다. 상기 처리단계는 상기 소결 전 원료과립을 목적으로 하는 형상으로 성형체를 형성하는 성형과정을 포함할 수 있다. 상기 성형과정은 냉간 등방압 가압(CIP), 그린가공 등을 포함할 수 있다The processing step may include a process of filling and sintering the raw material in a mold, molding die, etc. The processing step may include a molding process of forming a molded body in a shape intended for the raw material granules before the sintering. The molding process may include cold isostatic pressing (CIP), green processing, and the like.

상기 처리단계는 상기 소결 전 금형, 성형다이 등에 충진된 원료과립 또는 상기 성형과정이 진행된 성형체를 탄화하는 탄화과정을 포함할 수 있고, 이에 따라 성형체에 포함될 수 있는 페놀 수지, 노볼락 수지 등의 유기 첨가제가 탄화될 수 있다.The processing step may include a carbonization process of carbonizing the raw material granules filled in the mold, the molding die, etc. before the sintering or the molded body in which the molding process has been performed. Additives can be carbonized.

상기 처리단계의 소결은 가압소결 또는 상압소결로 진행될 수 있다.Sintering in the processing step may be performed by pressure sintering or normal pressure sintering.

상기 가압소결의 방법으로 탄화붕소 소결체를 제조하려는 시도는 다수 있었다. 그러나, 통상 쿠폰이라고 말하는 가로 세로 약 30 mm 이하의 작은 시편이 아니라, 직경이 비교적 큰 탄화붕소 소결체는 그 제조가 쉽지 않다.There have been many attempts to manufacture a boron carbide sintered body by the pressure sintering method. However, it is not easy to manufacture a boron carbide sintered body having a relatively large diameter, rather than a small specimen having a width of about 30 mm or less, which is commonly referred to as a coupon.

비교적 큰 크기의 가압소결체를 만들 때 가압소결체 전체적으로 균일한 특성을 갖는 가압소결체를 제조하는 것이 좋은데, 가압소결체 전체적으로 상대적으로 일정한 특징을 갖는 가압소결체를 제조하는 것이 쉽지 않다. 특히, 가압소결체의 경우 상압소결체와 달리 형상가공시에 크랙, 깨짐 등이 발생하기 쉬운 특성을 갖는데, 이러한 특성 역시 가압소결체 전체적으로 불균일한 특성을 갖는 것이 그 원인 중 하나라 생각된다.When making a pressurized sintered body of a relatively large size, it is good to manufacture a pressed sintered body having uniform characteristics throughout the pressed sintered body, but it is not easy to manufacture a pressed sintered body having relatively constant characteristics throughout the pressed sintered body. In particular, in the case of the pressurized sintered body, unlike the normal pressure sintered body, cracks and cracks are easily generated during shape processing, and it is considered that one of the causes is that these characteristics also have non-uniform characteristics throughout the pressurized sintered body.

상기 처리단계의 금형은 450 mm 이상의 길이 또는 직경을 갖는 것일 수 있다. 320 mm 이상의 직경을 링형 부품인 세라믹 부품을 제조하기 위해서는 상당히 큰 직경 또는 길이를 갖는 소결체의 제조가 필요하다. 이는 소결과정에서 소결체의 크기가 작아지는 것이 일반적이고, 이후 세라믹 부품이 정밀한 링의 형상을 갖도록 형상가공을 실시하는 과정에서 손실되는 양 등을 고려하면 상기 금형은 450 mm 이상의 크기를 갖는 것이 좋다. 상기 금형은 450 내지 600 mm의 크기를 가질 수 있다.The mold in the processing step may have a length or diameter of 450 mm or more. In order to manufacture a ceramic part, which is a ring-shaped part with a diameter of 320 mm or more, it is necessary to manufacture a sintered body having a considerably large diameter or length. It is general that the size of the sintered body decreases during the sintering process, and considering the amount lost during the process of shape processing so that the ceramic part has a precise ring shape, the mold should have a size of 450 mm or more. The mold may have a size of 450 to 600 mm.

상기 소결은 적정 소결온도와 소결압력 하에서 진행될 수 있다.The sintering may be performed under an appropriate sintering temperature and sintering pressure.

상기 소결온도는 약 1800 ℃ 내지 약 2500 ℃일 수 있고, 약 1800 ℃ 내지 약 2200 ℃일 수 있다. 상기 소결압력은 상압일 수 있고, 약 10 MPa 내지 약 110 MPa일 수 있고, 약 15 MPa 내지 약 60 MPa일 수 있으며, 약 17 MPa 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 °C to about 2500 °C, and may be about 1800 °C to about 2200 °C. The sintering pressure may be normal pressure, may be about 10 MPa to about 110 MPa, may be about 15 MPa to about 60 MPa, may be about 17 MPa to about 30 MPa. When the molding step is performed under such a sintering temperature and sintering pressure, a high-quality ceramic part can be manufactured more efficiently.

상기 소결시간은 가압소결의 경우 0.5 시간 내지 10 시간이 적용될 수 있고, 0.5 시간 내지 7 시간이 적용될 수 있으며, 0.5 시간 내지 4 시간이 적용될 수 있다. 상기 가압소결의 소결시간은 상압에서 진행하는 소결 공정과 비교하여 상당히 짧은 시간이며, 이렇게 짧은 시간을 적용하더라도 동등 또는 더 우수한 강도를 갖는 세라믹 부품을 제조할 수 있다.In the case of pressure sintering, the sintering time may be 0.5 to 10 hours, 0.5 to 7 hours, and 0.5 to 4 hours. The sintering time of the pressurized sintering is considerably shorter than that of the sintering process performed at normal pressure, and even if such a short time is applied, ceramic parts having equal or superior strength can be manufactured.

상기 소결은 환원분위기에서 진행될 수 있다. 이 경우, 탄화붕소 분말이 공기 중의 산소와 반응하여 형성될 수 있는 산화붕소와 같은 물질들을 환원시켜 탄화붕소 함량이 보다 높아지고 탄소가 뭉쳐진 영역이 줄어든 고내식각성의 탄화붕소를 제조할 수 있다.The sintering may be performed in a reducing atmosphere. In this case, materials such as boron oxide that may be formed by reacting boron carbide powder with oxygen in the air are reduced to produce boron carbide having a higher content of boron carbide and a reduced area where carbon is agglomerated.

상기 소결 과정에서, 탄화붕소 분말은 성장하고 서로 네킹되어 강도가 큰 소결체를 형성한다. 또한, 함께 적용되는 첨가제는 온도와 압력에 따라서 변화하며 탄화붕소 분말의 성장을 억제 또는 촉진시킬 수 있다. 아울러, 가압과 함께 진행되는 소결에서 가압소결체는 보다 치밀한 미세구조를 가질 수 있다.During the sintering process, the boron carbide powders grow and are necked together to form a high-strength sintered body. In addition, additives applied together change depending on temperature and pressure and may inhibit or promote the growth of boron carbide powder. In addition, in sintering that proceeds with pressing, the pressed sintered body may have a more dense microstructure.

상기 세라믹 부품의 제조방법은 상기 처리단계의 열처리 이후 후속 열처리단계를 포함할 수 있다.The manufacturing method of the ceramic part may include a subsequent heat treatment step after the heat treatment of the treatment step.

사익 후속 열처리단계는 제1온도에서 2시간 이상 진행되는 1차처리와 제2온도에서 2시간 이상 진행되는 2차처리를 포함하고, 상기 제1온도는 상기 제2온도보다 높은 온도이다.The subsequent heat treatment step includes a first treatment at a first temperature for 2 hours or more and a second treatment at a second temperature for 2 hours or more, and the first temperature is higher than the second temperature.

상기 제1온도는 1650 ℃ 이상이고, 상기 제2온도는 1400 ℃ 이상일 수 있다. 이러한 온도범위에서 상기 1차처리, 상기 2차처리를 진행하는 경우 보다 효과적으로 열처리를 진행할 수 있다.The first temperature may be 1650 °C or higher, and the second temperature may be 1400 °C or higher. In the case where the first treatment and the second treatment are performed within this temperature range, the heat treatment may be performed more effectively.

상기 제1온도는 1650 내지 1950 ℃의 온도일 수 있다. 상기 1차처리는 1 내지 8시간 동안 진행될 수 있다.The first temperature may be a temperature of 1650 to 1950 ℃. The primary treatment may be performed for 1 to 8 hours.

상기 제2온도는 1400 내지 1600 ℃의 온도일 수 있다. 상기 2차처리는 1 내지 8시간 동안 진행될 수 있다.The second temperature may be a temperature of 1400 to 1600 °C. The secondary treatment may be performed for 1 to 8 hours.

상기 후속 열처리가 제1온도 및 제2온도로 적용되는 경우, 가압소결체의 형상가공성이 상당히 높아진다. 이는 열처리에 의해 발생하는 잔류응력의 변화 등에 의한 것으로 생각된다.When the subsequent heat treatment is applied at the first temperature and the second temperature, the formability of the pressed sintered body is significantly increased. This is considered to be due to changes in residual stress caused by heat treatment.

상기 처리단계의 형상가공은 상기 소결체의 일부를 분리하거나 제거하여 의도하는 형상을 갖도록 가공하는 과정이다. 상기 형상가공은 소결체를 링 형태로 가공하는 링 가공과 링 가공을 거친 소결체를 포커스링의 형태로 형성하는 형상가공을 포함한다.The shape processing of the processing step is a process of separating or removing a part of the sintered body to have a desired shape. The shape processing includes ring processing for processing the sintered body into a ring shape and shape processing for forming the sintered body after ring processing into a focus ring shape.

상기 형상가공은 방전가공, 워터젯 방식, 레이저 방식 등이 적용될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The shape processing may be applied to electric discharge machining, a water jet method, a laser method, etc., but is not necessarily limited thereto.

상기 형상가공을 통해 목적으로 하는 형상을 갖춘 이후, 연마과정을 더 진행할 수 있다. 상기 연마과정은 물리적인 방식으로 파티클이 형성되는 것을 억제하기 위하여, 세라믹 부품의 표면 조도를 낮추는 과정이다. 상기 연마과정은 공업용 다이아몬드를 함유하는 슬러리를 적용한 연마과정으로 진행될 수 있고, 파티클 억제 특성이 우수한 세라믹 부품을 제조하기 위하여 최대높이조도(Rt)가 15 ㎛ 이하, 산술평균조도(Ra)가 2 ㎛ 이하가 되도록 가공할 수 있다.After having a target shape through the shape processing, a polishing process may be further performed. The polishing process is a process of lowering the surface roughness of the ceramic part in order to suppress the formation of particles in a physical manner. The polishing process may be performed as a polishing process using a slurry containing industrial diamond, and has a maximum height roughness (Rt) of 15 μm or less and an arithmetic mean roughness (Ra) of 2 μm in order to manufacture a ceramic part having excellent particle suppression characteristics. It can be processed to be as follows.

상기 세라믹 부품의 제조방법 중, 소결은 도 4에 도시한 소결장치(300, 열가압소결장치)를 통해 진행될 수 있다.Among the manufacturing methods of the ceramic part, sintering may be performed through a sintering apparatus 300 (thermal pressure sintering apparatus) shown in FIG. 4 .

상기 소결장치(300)의 소결로(310) 내에 상부가압부(332)와 하부가압부(334) 사이에 위치하는 금형(330)에 원료(380)가 장입되면, 가압부(320) 등에 의해 가압 및 승온이 이루어지고, 소결이 진행될 수 있다. 이 때, 상기 소결로(310) 내에는 감압 분위기로 조절될 수 있고, 환원 분위기에서 진행될 수도 있다. 상기 금형(330)은 예를 들어 흑연 다이가 적용될 수 있으며, 상기 상부가압부(332)와 하부가압부(334)는 흑연 툴(펀치)이 적용될 수 있다.When the raw material 380 is charged into the mold 330 located between the upper pressing part 332 and the lower pressing part 334 in the sintering furnace 310 of the sintering device 300, the pressing part 320 etc. Pressurization and temperature elevation are performed, and sintering may proceed. At this time, the inside of the sintering furnace 310 may be adjusted to a reduced-pressure atmosphere, or may proceed in a reducing atmosphere. For example, a graphite die may be applied to the mold 330 , and a graphite tool (punch) may be applied to the upper pressing part 332 and the lower pressing part 334 .

또한, 상기 세라믹 부품의 제조방법은 원료에 펄스전류가 인가되는 스파크 플라즈마 소결장치 등에서도 진행될 수 있다.In addition, the manufacturing method of the ceramic part may be performed in a spark plasma sintering apparatus in which a pulse current is applied to a raw material.

플라즈마 식각장치(500)Plasma etching device (500)

구현에에 따른 플라즈마 식각장치(500)는,The plasma etching apparatus 500 according to the implementation,

상기 세라믹 부품(10)을 적어도 그 일부에 포함한다.At least part of the ceramic component 10 is included.

도 3을 참조하면, 상기 플라즈마 식각장치(500)는 챔부상부조립체(520)와 챔버하우징(510)이 연결부(516)로 연결되며, 챔부상부조립체(520)에는 전극을 포함하는 전극판조립체(524)가 설치된다. 챔버하우징(510) 내에는 수직이동장치(550)에 의하여 승하강이 가능한 기판홀더(530)가 설치되며, 식각대상(10)인 웨이퍼가 안착되는 자리에는 포커스링인 세라믹 부품(10)이 설치된다.Referring to FIG. 3, in the plasma etching apparatus 500, a chamber upper assembly 520 and a chamber housing 510 are connected by a connection part 516, and an electrode plate including an electrode is formed in the chamber upper assembly 520 Assembly 524 is installed. In the chamber housing 510, a substrate holder 530 capable of being raised and lowered by a vertical moving device 550 is installed, and a ceramic component 10, which is a focus ring, is installed at a position where a wafer, which is an etching target 10, is seated. do.

배플판(564)이 상기 기판홀더(530) 주변에 설치될 수 있다. 상기 기판홀더(530)와 배플판(564) 사이에는 실드링(562)이 더 설치될 수 있다.A baffle plate 564 may be installed around the substrate holder 530 . A shield ring 562 may be further installed between the substrate holder 530 and the baffle plate 564 .

상기 식각장치(500)는 위에서 설명한 세라믹 부품(10)을 포커스링 등으로 적용하여 보다 효율적으로 기판의 식각을 진행할 수 있다.The etching device 500 may more efficiently etch a substrate by applying the ceramic component 10 described above as a focus ring or the like.

플라즈마 식각방법Plasma etching method

구현예에 따른 기판의 식각방법은,The etching method of the substrate according to the embodiment,

상기 세라믹 부품(10)을 포함하는 포커스링을 배치한 식각장치에 식각대상(1)을 위치시키는 배치단계; 및arranging an object to be etched (1) in an etching device in which a focus ring including the ceramic component (10) is disposed; and

상기 식각대상의 식각을 진행하여 기판을 마련하는 식각단계;를 포함한다.and an etching step of preparing a substrate by etching the object to be etched.

상기 배치단계는 세라믹 부품을 포커스링으로 배치한 식각장치에 식각대상을 위치시키는 단계이다. 상기 식각장치는 전자제품 등에 적용되는 기판을 식각하는 장치라면 제한없이 적용 가능하며, 예시적으로 플라즈마 식각장치가 적용될 수 있다.The arranging step is a step of locating an etching target in an etching device in which a ceramic component is arranged as a focus ring. The etching device can be applied without limitation as long as it is a device for etching a substrate applied to an electronic product, etc., and a plasma etching device may be applied as an example.

상기 기판은 식각대상으로 상기 식각장치에 적용 가능한 것이고, 예시적으로 실리콘 기판 등 반도체 장치에 활용되는 기판이 적용될 수 있다. The substrate can be applied to the etching device as an etching target, and a substrate used in a semiconductor device such as a silicon substrate can be exemplarily applied.

상기 포커스링과 상기 세라믹 부품(10)은 위에서 기술한 바와 같다.The focus ring and the ceramic component 10 are as described above.

상기 배치단계는 상기 식각대상이 상기 포커스링의 안착부상면(206) 상에 위치하도록 할 수 있다.In the arranging step, the etching target may be positioned on the upper surface 206 of the seating portion of the focus ring.

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 a substrate by etching the etching target. The etching may be performed by a normal process applied to an etching process, such as pressure reduction and temperature increase, supply of plasma gas, etching, and cleaning.

상기 식각은 500 mTorr 이하의 챔버 압력, 불소 함유 화합물 또는 염소 함유 화합물을 포함하는 에칭 가스, 그리고 500 W 내지 15,000 W의 전력에서 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 may be 10 mTorr or more.

상기 전력은 500 W 내지 15,000 W의 RF 전력일 수 있고, 500 내지 8000 W의 RF 전력일 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 식각 시간은 100 시간 이상일 수 있고, 200 시간 이상일 수 있고, 400 시간 이상일 수 있으며 800 시간 이상일 수 있다. 상기 식각시간은 적용하는 플라즈마 전력, 에칭가스 등에 따라 달라질 수 있다.The etching time may be 100 hours or more, 200 hours or more, 400 hours or more, or 800 hours or more. The etching time may vary depending on applied plasma power, etching gas, and the like.

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.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through specific examples. The following examples are merely examples to aid understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

실시예 1 - 세라믹 부품의 제조Example 1 - Manufacturing of ceramic parts

가압소결법을 적용한 원판형 탄화붕소 소결체 제조Manufacture of disc-shaped boron carbide sintered body using pressure sintering method

아래 표 1에 나타난 함량의 비율로 탄화붕소 분말(입도 D50 = 0.7㎛), 페놀수지(잔탄량 약 41 중량%) 등의 원료물질과 용매를 슬러리배합기에 넣고, 볼 밀 방식으로 혼합하여 슬러리화된 원료를 제조하였다. 이 슬러리화된 원료를 분무 건조시켜 과립화된 원료를 마련하였다.In the ratio of the contents shown in Table 1 below, raw materials such as boron carbide powder (particle size D50 = 0.7㎛), phenolic resin (remaining carbon amount of about 41% by weight) and solvent are put into a slurry mixer, and mixed in a ball mill method to form a slurry prepared raw materials. The slurried raw material was spray-dried to prepare a granulated raw material.

과립화된 원료물질을 금형에 장입하고 아래 표 1에 제시된 온도, 압력 및 시간을 적용하여 직경이 약 488 mm인 원반형 탄화붕소 소결체를 제조하였다.A disk-shaped boron carbide sintered body having a diameter of about 488 mm was prepared by charging the granulated raw material into a mold and applying the temperature, pressure, and time shown in Table 1 below.

이후, 아래와 같은 열처리 1 내지 3 중, 열처리 3을 진행하였다.Thereafter, heat treatment 3 was performed among heat treatments 1 to 3 as follows.

열처리 1은 상기 소결체를 1400 내지 1600 ℃의 온도에서 2 내지 5시간 동안 열처리를 진행하는 것이다.Heat treatment 1 is to heat-treat the sintered body at a temperature of 1400 to 1600 ° C. for 2 to 5 hours.

열처리 2는 상기 소결체를 1650 내지 1950 ℃의 온도에서 2 내지 3.5시간 동안 1차처리를 진행하고, 1400 내지 1600 ℃의 온도에서 3 내지 6시간 동안 2차처리를 진행하는 것이다.Heat treatment 2 is to perform a primary treatment on the sintered body at a temperature of 1650 to 1950 ° C. for 2 to 3.5 hours, and a secondary treatment at a temperature of 1400 to 1600 ° C. for 3 to 6 hours.

열처리 3은 상기 소결체를 1650 내지 1950 ℃의 온도에서 4 내지 6시간 동안 1차처리를 진행하고, 1400 내지 1600 ℃의 온도에서 3 내지 6시간 동안 2차처리를 진행하는 것이다.Heat treatment 3 is to perform a primary treatment on the sintered body at a temperature of 1650 to 1950 ° C. for 4 to 6 hours, and to perform a secondary treatment at a temperature of 1400 to 1600 ° C. for 3 to 6 hours.

실시예 2 - 세라믹 부품의 제조Example 2 - Manufacturing of ceramic parts

상기 실시예 1에서, 표 1에 나타난 함량의 비율, 제타 전위를 만족하는 원료를 적용하고, 표 1의 소결조건을 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 하여 탄화붕소 소결체를 제조하였다.In Example 1, a boron carbide sintered body was prepared in the same manner as in Example 1, except that raw materials satisfying the content ratio and zeta potential shown in Table 1 were applied, and the sintering conditions in Table 1 were applied.

실시예 3 - 세라믹 부품의 제조Example 3 - Manufacturing of ceramic parts

상기 실시예 1에서, 표 1에 나타난 함량의 비율, 제타 전위를 만족하는 원료를 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 하여 탄화붕소 소결체를 제조하였다.In Example 1, a boron carbide sintered body was prepared in the same manner as in Example 1, except that raw materials satisfying the content ratio and zeta potential shown in Table 1 were applied.

구분division 첨가제1
(중량%)Additive 1
(weight%) 첨가제2
(중량%)Additive 2
(weight%) 분산제
(중량%)dispersant
(weight%) 슬러리원료
제타 전위Slurry raw material
zeta potential 탄화붕소
분말(중량%)boron carbide
Powder (% by weight) 소결조건sintering conditions 실시예 1Example 1 -- -- -- +17.4 mV+17.4 mV 잔량balance 1950 ℃ // 5 시간 // 25 MPa1950 ℃ // 5 hours // 25 MPa 실시예 2Example 2 2424 22 -- +20.6 mV+20.6 mV 잔량balance 1950 ℃ // 5 시간1950 ℃ // 5 hours 실시예 3Example 3 44 -- 0.140.14 +27.8 mV+27.8 mV 잔량balance 1950 ℃ // 5 시간 // 25 MPa1950 ℃ // 5 hours // 25 MPa

*첨가제 1은 페놀수지를 적용, 첨가제 2는 산화붕소를 적용.*Additive 1 is phenolic resin, and additive 2 is boron oxide.

실험예 - 슬러리화된 원료의 제타전위 측정Experimental Example - Measurement of Zeta Potential of Slurryed Raw Material

상기 실시예 1 내지 3의 슬러리화된 원료들을 에탄올 용매 20 mL에 각각 2 내지 3 방울 희석하였고, 플로우 셀(Flow cell)에 소분하여 제타 전위를 측정하였고, 그 결과를 표 1 등에 나타내었다. 상기 용매의 온도는 25 ℃, 굴절률은 1.36, 점도는 1.10 cP, 유전상수는 25였다.The slurried raw materials of Examples 1 to 3 were diluted in 2 to 3 drops each in 20 mL of ethanol solvent, and subdivided into a flow cell to measure zeta potential, and the results are shown in Table 1 and the like. The solvent had a temperature of 25 °C, a refractive index of 1.36, a viscosity of 1.10 cP, and a dielectric constant of 25.

실험예 - 소결체 및 탄화붕소 단결정의 라만 분석Experimental Example - Raman Analysis of Sintered Body and Boron Carbide Single Crystal

Thermo scientific 사의 라만 분광 측정장치 DxR2를 사용하여, 이하의 측정 조건에서 라만 분석을 진행하여 도 7 내지 도 16 및 표 2 등에 나타내었다. 도 7 내지 도 16에 표시된 사진, 스펙트럼에서 1, 2, 3은 복합재, matrix는 기재를 나타낸다.Using a Raman spectrometer DxR2 manufactured by Thermo scientific, Raman analysis was performed under the following measurement conditions, and is shown in FIGS. 7 to 16 and Table 2. In the photographs and spectra shown in FIGS. 7 to 16, numbers 1, 2, and 3 indicate composite materials, and matrix indicates substrates.

여기 파장: 532 nmExcitation wavelength: 532 nm

출력: 10 mWOutput: 10mW

반복률: 6 HzRepetition rate: 6 Hz

스캔범위: 6×6 ㎛Scan range: 6×6 ㎛

픽셀 사이즈 2.0 ㎛Pixel size 2.0 ㎛

스펙트럼 측정개수: 16개Spectrum measurement number: 16

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 탄화붕소 단결정boron carbide single crystal 복합재 Iab/IcdComposites Iab/Icd 1.341.34 -- 1.151.15 -- 복합재 Ie/IfComposites Ie/If -- 1.41.4 0.810.81 -- 기재 Iab/IcdSubstrate Iab/Icd 1.041.04 1.091.09 1.341.34 0.270.27

*Iab/Icd: 라만 시프트 스펙트럼에서, 481 cm-1 부근의 피크의 강도 Ia 및 534 cm-1 부근의 피크의 강도 Ib의 합 Iab와, 270 cm-1 부근의 피크의 강도 Ic 및 320 cm-1 부근의 피크의 강도 Id의 합 Icd의 비*Iab/Icd: In the Raman shift spectrum, the sum Iab of the intensity Ia of the peak around 481 cm -1 and the intensity Ib of the peak around 534 cm -1 and the intensity Ic and the intensity of the peak around 270 cm -1 Ic and 320 cm -1 Intensity of peaks around 1 Sum of Id Ratio of Icd

*Ie/If: 라만 시프트 스펙트럼에서, G 밴드 피크의 강도 Ie와 D 밴드 피크의 강도 If의 비*Ie/If: In the Raman shift spectrum, the ratio of the intensity Ie of the G band peak to the intensity If of the D band peak

표 1, 2 및 도 7 내지 도 16을 참조하면, 제조된 소결체들의 단면 사진에서 복합재 및 복합재와 접하며 충진된 기재의 모습을 확인할 수 있고, 복합재에서 탄소계 물질 및 탄화붕소계 물질 중 어느 하나 이상이 포함된 것을 알 수 있다.Referring to Tables 1 and 2 and FIGS. 7 to 16, in cross-sectional photographs of the manufactured sintered bodies, it can be seen that the composite material and the substrate filled in contact with the composite material are confirmed, and at least one of a carbon-based material and a boron-carbide-based material in the composite material. It can be seen that this is included.

구현예에 따른 세라믹 부품은, 제타 전위가 15 mV 이상인 슬러리화된 원료를 통해 제조되고, 기재에 포함된 탄화붕소계 물질이 탄화붕소 단결정 대비 상기 Iab/Icd 비율이 1 내지 1.8을 나타내고, 상기 복합재와 접하며 형성된다는 점을 확인했다. 상기 실시예들은 기재 및 복합재 간 크랙 등의 발생 없이 우수한 가공성, 내식각성을 갖는다는 점을 확인했다.In the ceramic part according to the embodiment, the composite material is manufactured using a slurried raw material having a zeta potential of 15 mV or more, the boron carbide-based material included in the substrate has an Iab/Icd ratio of 1 to 1.8 relative to the boron carbide single crystal, and the composite material It was confirmed that it is formed in contact with . It was confirmed that the above examples had excellent processability and corrosion resistance without occurrence of cracks between the substrate and the composite material.

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.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, 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 made according to the present invention. falls within the scope of the rights of

1: 식각대상 10: 세라믹 부품
100: 본체부 106: 본체부상면
150: 경사부 156: 경사부상면
200: 안착부 206: 안착부상면
300: 소결장치
310: 소결로 320: 가열부
330: 성형다이 332: 상부가압부
334: 하부가압부 380: 원료물질 또는 소결체
500: 식각장치 510: 챔버하우징
516: 연결부 520: 챔버상부조립체
524: 전극판조립체 530: 기판홀더
540: 덕트 550: 수직이동장치
562: 실드링 564: 배플판1: etching target 10: ceramic part
100: main body part 106: main body upper surface
150: inclined portion 156: inclined surface
200: seating portion 206: seating surface
300: sintering device
310: sintering furnace 320: heating unit
330: molding die 332: upper pressing part
334: lower pressing part 380: raw material or sintered body
500: etching device 510: chamber housing
516: connection part 520: chamber upper assembly
524: electrode plate assembly 530: substrate holder
540: duct 550: vertical movement device
562: shield ring 564: baffle plate

Claims (10)

플라즈마 식각장치에 적용되는 세라믹 부품이고,
상기 세라믹 부품의 표면은 기재와 상기 기재 내에 상기 기재와 접하여 배치되는 복합재를 포함하고,
상기 세라믹 부품의 비저항은 10-1 Ω·㎝ 내지 20 Ω·㎝이고,
상기 기재는 탄화붕소계 물질을 포함하고,
상기 복합재는 탄화붕소계 물질, 탄소계 물질 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중 어느 하나를 포함하고,
상기 복합재의 크기는 40 ㎛ 이하이고,
상기 복합재의 탄화붕소계 물질은 라만 분광법을 통해 측정한 라만 시프트 스펙트럼에서, 481 cm-1 부근의 피크의 강도 Ia 및 534 cm-1 부근의 피크의 강도 Ib의 합 Iab와, 270 cm-1 부근의 피크의 강도 Ic 및 320 cm-1 부근의 피크의 강도 Id의 합 Icd의 비 Iab/Icd가 1 내지 1.8이고,
상기 복합재의 탄소계 물질은 라만 분광법을 통해 측정한 라만 시프트 스펙트럼에서, G 밴드 피크의 강도 Ie와 D 밴드 피크의 강도 If의 비 Ie/If가 0.2 내지 2인, 세라믹 부품.
It is a ceramic part applied to a plasma etching device,
The surface of the ceramic part includes a substrate and a composite material disposed within the substrate and in contact with the substrate,
The specific resistance of the ceramic part is 10 -1 Ω·cm to 20 Ω·cm,
The substrate includes a boron carbide-based material,
The composite material includes any one of the group consisting of boron-carbide-based materials, carbon-based materials, and combinations thereof,
The size of the composite material is 40 μm or less,
In the Raman shift spectrum measured by Raman spectroscopy, the boron carbide-based material of the composite has a peak intensity Ia around 481 cm -1 and a sum Iab of peak intensity Ib around 534 cm -1 and around 270 cm -1 The ratio Iab / Icd of the sum of Icd of the intensity Ic of the peak and the intensity Id of the peak around 320 cm -1 is 1 to 1.8,
The carbon-based material of the composite material has a ratio Ie / If of the intensity Ie of the G band peak and the intensity If of the D band peak of 0.2 to 2 in the Raman shift spectrum measured by Raman spectroscopy.
 제1항에 있어서,
상기 기재의 탄화붕소계 물질은 라만 분광법을 통해 측정한 강도 스펙트럼에서, 481 cm-1 부근의 피크의 강도 Ia 및 534 cm-1 부근의 피크의 강도 Ib의 합계강도 Iab와, 270 cm-1 부근의 피크의 강도 Ic 및 320 cm-1 부근의 피크의 강도 Id의 합계강도 Icd의 비 Iab/Icd가 1.1 내지 2.3인, 세라믹 부품.
According to claim 1,
In the intensity spectrum measured by Raman spectroscopy, the boron carbide-based material described above has a peak intensity Ia around 481 cm -1 and a sum intensity Iab of peak intensity Ib around 534 cm -1 and around 270 cm -1 The ceramic component, wherein the ratio Iab/Icd of the total intensity Icd of the intensity Ic of the peak and the intensity Id of the peak around 320 cm -1 is 1.1 to 2.3.
 제1항에 있어서,
상기 세라믹 부품의 표면 또는 단면에서 관찰되는 기공의 평균 직경은 5 ㎛ 이하인, 세라믹 부품.
According to claim 1,
The average diameter of the pores observed on the surface or cross section of the ceramic component is 5 μm or less, the ceramic component.
 제1항에 있어서,
상기 세라믹 부품은,
기준면으로부터 제1높이를 갖는 안착부; 및
상기 기준면으로부터 제2높이를 갖는 본체부;를 포함하고,
상기 안착부는 식각대상이 안착되는 안착부상면을 포함하고,
상기 본체부는 플라즈마에 의해 직접 식각되는 본체부상면을 포함하는, 세라믹 부품.
According to claim 1,
The ceramic part,
a seating portion having a first height from the reference surface; and
Including; body portion having a second height from the reference surface,
The seating portion includes an upper surface of the seating portion on which an etching target is seated,
The body portion includes a body portion top surface that is directly etched by plasma, a ceramic component.
 제4항에 있어서,
상기 안착부와 상기 본체부 사이에 경사부를 더 포함하고,
상기 경사부는 상기 안착부상면과 상기 본체부상면을 연결하는 경사부상면을 포함하는, 세라믹 부품.
According to claim 4,
Further comprising an inclined portion between the seating portion and the body portion,
The inclined part includes an inclined upper surface connecting the upper surface of the seating part and the upper surface of the main body.
 제1항에 있어서,
굽힘강도가 300 MPa 이상인, 세라믹 부품.
According to claim 1,
Ceramic parts with a bending strength of 300 MPa or more.
 제1항에 있어서,
상기 탄소계 물질의 함량이 전체 대비 0.5 중량% 이상인, 세라믹 부품.
According to claim 1,
A ceramic component in which the content of the carbon-based material is 0.5% by weight or more relative to the total amount.
 플라즈마 식각장치에 적용되는 세라믹 부품이고,
상기 세라믹 부품의 표면은 기재와 상기 기재 내에 상기 기재와 접하여 배치되는 복합재를 포함하고,
상기 세라믹 부품의 비저항은 10-2 Ω·㎝ 내지 10-1 Ω·㎝이고,
상기 기재는 탄화붕소계 물질을 포함하고,
상기 복합재는 탄화붕소계 물질, 산화붕소 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중 어느 하나를 포함하고,
상기 복합재의 크기는 40 ㎛ 이하이고,
상기 복합재의 탄화붕소계 물질은 라만 분광법을 통해 측정한 라만 시프트 스펙트럼에서, 481 cm-1 부근의 피크의 강도 Ia 및 534 cm-1 부근의 피크의 강도 Ib의 합 Iab와, 270 cm-1 부근의 피크의 강도 Ic 및 320 cm-1 부근의 피크의 강도 Id의 합 Icd의 비 Iab/Icd가 1 내지 1.8인, 세라믹 부품.
It is a ceramic part applied to a plasma etching device,
The surface of the ceramic part includes a substrate and a composite material disposed within the substrate and in contact with the substrate,
The specific resistance of the ceramic part is 10 -2 Ω·cm to 10 -1 Ω·cm,
The substrate includes a boron carbide-based material,
The composite material includes any one of the group consisting of boron carbide-based materials, boron oxide, and combinations thereof,
The size of the composite material is 40 μm or less,
In the Raman shift spectrum measured by Raman spectroscopy, the boron carbide-based material of the composite has a peak intensity Ia around 481 cm -1 and a sum Iab of peak intensity Ib around 534 cm -1 and around 270 cm -1 The ceramic component, wherein the ratio Iab/Icd of the sum Icd of the peak intensity Ic of and the intensity Id of the peak around 320 cm -1 is 1 to 1.8.
 i) 탄화붕소를 포함하는 원료, ii) 탄화붕소, 산화붕소, 탄소계 물질을 포함하는 원료, iii) 탄화붕소, 탄소계 물질을 포함하는 원료 중, 어느 하나의 원료를 마련하는 준비단계; 및
상기 원료를 소결하고, 형상가공하여 세라믹 부품을 제조하는 처리단계;를 포함하고,
상기 준비단계는 상기 원료를 슬러리화하고 과립화하여 원료과립을 준비하는 과정을 포함하고,
상기 슬러리화된 원료는 제타 전위가 +15 mV 이상 +40 mV 이하이고,
상기 처리단계는 상기 소결 이후 후속 열처리단계를 포함하고,
상기 후속 열처리단계는 제1온도에서 2시간 이상 진행되는 1차처리 및 제2온도에서 2시간 이상 진행되는 2차처리를 포함하고,
상기 제1온도는 1650 ℃ 내지 1950 ℃이고,
상기 제2온도는 1400 ℃ 내지 1600 ℃인, 세라믹 부품의 제조방법.
A preparation step of preparing any one of i) a raw material containing boron carbide, ii) a raw material containing boron carbide, boron oxide, and a carbon-based material, and iii) a raw material including boron carbide and a carbon-based material; and
Including; a processing step of sintering the raw material and manufacturing a ceramic part by shape processing;
The preparation step includes a process of preparing raw material granules by slurrying and granulating the raw material,
The slurried raw material has a zeta potential of +15 mV or more and +40 mV or less,
The processing step includes a subsequent heat treatment step after the sintering,
The subsequent heat treatment step includes a first treatment at a first temperature for 2 hours or more and a second treatment at a second temperature for 2 hours or more,
The first temperature is 1650 ℃ to 1950 ℃,
The second temperature is 1400 ℃ to 1600 ℃, the method of manufacturing a ceramic part.
 제1항에 따른 세라믹 부품을 포함하는, 플라즈마 식각장치.
A plasma etching apparatus comprising the ceramic component according to claim 1 .
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