KR20100000451A - Machine parts coated with ceramic for semiconductor manufacturing and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: Machine parts coated with a ceramic for a semiconductor manufacturing and a manufacturing method thereof are provided to improve plasma property in case of a corrosive gas by coating a ceramic on the substrate which is formed with an aluminum alloy. CONSTITUTION: Machine parts(100) are formed with aluminum or aluminum alloy. An aluminium oxide intermediate layer(110) in which a plurality of pores is formed is formed on the surface of the materials, and has thickness of 10nm~50μm. A ceramic coating layer(120) is formed on the aluminium oxide intermediate layer, and has the resistance thermal shock, anti-corrosive, plasma. The ceramic coating layer is formed with one of Al2O3, SiO2, ZrO2, Y2O3 and AlN. The density of the ceramic coating layer has 90% and the thickness of 0.2~100μm.

Description

세라믹이 코팅된 반도체 제조용 부품 및 그 제조방법{Machine parts coated with ceramic for semiconductor manufacturing and manufacturing method thereof}Machine parts coated with ceramic for semiconductor manufacturing and manufacturing method

본 발명은 반도체 제조용 부품 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열충격에 강하면서도 내플라즈마 특성이 우수한 세라믹이 코팅된 반도체 제조용 부품 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a component for manufacturing a semiconductor and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor manufacturing component coated with a ceramic having excellent thermal resistance and excellent plasma resistance, and a method for manufacturing the same.

반도체 소자 제조를 위한 공정에서 정밀 처리 단계는 일반적으로 PVD(physical vapor deposition) 및 CVD(chemical vapor deposition)와 같은 성막 처리 또는 부식가스를 사용한 에칭 처리를 갖는다. 제조 공정에서 이들 처리들의 비중은 반도체 소자의 가공도의 미세화 및 복잡성에 따라 증가하는 경향이 있다. 상기 서술한 성막 및 에칭 처리는 엄격한 조건, 즉 플라즈마 분위기 또는 고온에서 행해지기 때문에 플라즈마에 노출되는 부품은 내식성을 갖는 세라믹 재료가 사용될 필요가 있다.The precision treatment step in the process for manufacturing a semiconductor device generally has a film forming process such as physical vapor deposition (PVD) and chemical vapor deposition (CVD) or an etching process using a corrosive gas. The specific gravity of these processes in the manufacturing process tends to increase with the miniaturization and complexity of the processability of semiconductor devices. Since the above-mentioned film forming and etching treatment are performed under strict conditions, that is, in a plasma atmosphere or at a high temperature, a component exposed to plasma needs to use a ceramic material having corrosion resistance.

그런데, 상기의 처리에서 사용하는 반도체 제조 장치에서는, 예를 들면, 에칭장치의 경우, 에칭가스로서 사염화탄소, 염화붕소와 같은 염화계 가스 혹은 불화탄소, 불화질소, 불화황산과 같은 불소계 가스가 에칭가스로 사용된다. 따라서, 부식성 가스 분위기에서 플라즈마에 노출되는 에칭 처리실의 내벽면 등 구성 부품에 대해서는 내플라즈마 특성이 요구된다.By the way, in the semiconductor manufacturing apparatus used by the said process, for example, in the case of an etching apparatus, as an etching gas, a chlorine-based gas, such as carbon tetrachloride and boron chloride, or a fluorine-based gas, such as carbon fluoride, nitrogen fluoride, and sulfuric acid fluoride, is etching gas. Used as Therefore, plasma characteristics are required for component parts, such as an inner wall surface of the etching process chamber exposed to plasma in a corrosive gas atmosphere.

일반적으로 기계적 강도가 우수한 금속재료의 표면에 세라믹을 코팅하는 시도는 여러 가지 방법으로 전세계의 연구자들에 의하여 시도되어 왔다. 그중에 현재 가장 널리 알려진 방법으로는 플라즈마 스프레이 코팅 방법이 있다. 플라즈마 스프레이 코팅은 세라믹 분말을 플라즈마를 형성하는 가스와 함께 피코팅물의 표면에 분사하여 코팅층을 형성하는 것이다. 이때 플라즈마 가스의 온도는 20,000℃에 이르는 고온이 되어 순간적으로 세라믹 분말을 녹인다. 이렇게 녹은 입자들이 피코팅물에 부착되면, 응고 과정을 거쳐 코팅층이 형성된다. In general, attempts to coat ceramics on surfaces of metallic materials with good mechanical strength have been attempted by researchers around the world in various ways. Among them, the most widely known method is plasma spray coating. Plasma spray coating is to spray a ceramic powder together with a gas to form a plasma to the surface of the coating to form a coating layer. At this time, the temperature of the plasma gas is a high temperature of 20,000 ° C to melt the ceramic powder instantaneously. When the molten particles adhere to the coated object, a coating layer is formed through a solidification process.

그러나, 이러한 고온 과정에서 피코팅물도 고온에 노출되며, 냉각 후에 코팅층과 피코팅물의 계면에 큰 잔류 응력이 존재하게 되며, 코팅을 위한 고가의 장비와 고가의 원료 분말을 사용해야 한다는 단점이 있다. 특히, 피가공물이 금속재료인 경우에는 고온에 금속이 노출되면 산화되는 문제점이 있으므로 진공에서 플라즈마 스프레이 코팅을 행해야 하고, 이로 인하여 더욱더 고가의 장비가 요구되는 문제가 있다. 따라서, 많은 연구자들이 여러 가지 방법으로 세라믹을 금속재료의 표면에 코팅하고자 다양한 시도를 하고 있으나, 치밀하면서도 균열과 결함이 없는 세라믹 코팅을 행하기는 쉽지가 않다.However, in this high temperature process, the coated material is also exposed to high temperature, and after cooling, a large residual stress exists at the interface between the coating layer and the coated material, and there is a disadvantage in that expensive equipment and expensive raw material powder for coating are used. In particular, when the workpiece is a metal material, there is a problem of oxidizing when the metal is exposed to high temperature, so that plasma spray coating must be performed in a vacuum, thereby requiring more expensive equipment. Therefore, many researchers have made various attempts to coat ceramics on the surface of metal materials in various ways, but it is not easy to perform ceramic coatings that are dense and free from cracks and defects.

대한민국 등록특허공보 제10-0801913호에서 일본의 하라다 요시오 등은 내플라즈마 부식성이 우수한 용사 피막 피복 부재와 그 제조방법에 대하여 기술하고 있다. 이에 의하면, 할로겐화합물을 포함한 부식환경에서 손상이 적게 하기 위하여, Al2O3, Y2O3 등으로 이루어지는 용사 피막의 표면의 최표층부를 피막 표면 높이 방향의 조도 곡선의 중심부보다 상부에 위치하는 바늘 형상 볼록부만이 전자빔 조사에 수반하는 용융-응고에 의해, 사다리꼴 형상 볼록부로 변화한 전자빔 조사층으로 하여, 파티클 등의 부착, 퇴적 특성이 우수하고, 그 재비산을 유효하게 방지할 수 있고, 내플라즈마 특성이 우수한 부재를 만들 수 있다고 한다. 그러나, 50∼2000㎛ 정도의 플라즈마 용사층 위에 이의 단점을 극복하기 위하여 다시 전자빔에 의한 코팅층을 형성함으로써, 장비의 비용이 더욱 상승하며, 공정이 더욱 복잡해지는 단점이 있다. In Japanese Patent Laid-Open No. 10-0801913, Yoshio Harada of Japan describes a thermal spray coating member having excellent plasma corrosion resistance and a method of manufacturing the same. With this structure, in order to reduce damage in corrosive environment, including the halogen compound, Al 2 O 3, Y 2 O 3 and so on which is located an outermost surface layer portion of the surface of the thermal sprayed coating formed by the upper than the center of the roughness profile of the film surface in the height direction Only the needle-shaped convex portion becomes an electron beam irradiation layer changed into a trapezoidal convex portion by melt-solidification accompanying electron beam irradiation, and is excellent in adhesion and deposition characteristics of particles and the like, and effectively prevents re-spreading. In addition, it is said that a member having excellent plasma resistance can be made. However, by forming the coating layer by the electron beam again to overcome the disadvantages on the plasma spray layer of about 50 ~ 2000㎛, the cost of the equipment is further increased, there is a disadvantage that the process is more complicated.

대한민국 공개특허공보 제10-2007-0031168호에서는 반도체 제조장비의 챔버에 대하여 기술하고 있다. 이 발명은, 반도체 장비의 챔버의 내측 라이너의 표면을 양극산화처리한 후, 이트륨산화물로 코팅하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하면, 라이너가 플라즈마에 장기간 노출되더라도 쉽게 부식하지 않아 부식으로 인한 아크 발생을 감소시킬 수 있으며, 라이너의 표면에 폴리머를 잘 증착시킬 수 있어 웨이퍼의 불량을 최소화할 수 있으므로 생산 수율이 향상된다고 한다. 그러나, 양극산화처리면에 이트륨산화물을 바로 증착하면 증착방법에 따라 다소의 차이가 있을 수 있으나, 양극산화면의 동공으로 인하여 균일 증착이 어려울 뿐만 아니라, 이트륨산 화물과의 밀착성이 떨어져서 내구성에 문제가 발생할 수 있다. Republic of Korea Patent Publication No. 10-2007-0031168 discloses a chamber of a semiconductor manufacturing equipment. The present invention is characterized in that the surface of the inner liner of the chamber of semiconductor equipment is anodized and then coated with yttrium oxide. According to this, even if the liner is exposed to plasma for a long time, it does not easily corrode, thereby reducing arc generation due to corrosion, and it is possible to deposit a polymer on the surface of the liner to minimize wafer defects, thereby improving production yield. . However, if yttrium oxide is directly deposited on the anodized surface, there may be some differences depending on the deposition method. However, due to the pupil of the anodization surface, not only uniform deposition is difficult, but also the adhesion to yttrium oxide is poor, which causes problems in durability. May occur.

일본의 고바야시 요시오 등은 대한민국 등록특허공보 제10-0618630호에서 반도체 제조장치 및 그 제조를 위한 처리에 사용하기에 적합한 Y2O3 또는 YAG로 구성된 세라믹 표면을 갖는 내플라즈마 부재에 대한 발명에 대하여 기술하고 있다. 이 발명에 의하면, 알루미나 기재에 열분사 방법으로 Y2O3 또는 YAG를 표면조도 5㎛ 이상 15㎛ 이하로 하여 코팅한다. 이때의 알루미나 기재의 표층은 20% 이상 60% 이하의 기공율을 갖고, 깊이 10㎛ 이상 100㎛ 이하의 다공질로 함으로써, 향상된 밀착력을 갖는 내플라즈마 부재가 제공될 수 있다고 한다. 그라나, 이 방법에서는 기재에 화학 에칭을 행하는 공정과 열분사 공정이 포함되는데, 화학 에칭의 경우 180℃∼240℃의 산성 에칭액에서 1.0MPa∼3.3MPa에서 3시간 이상 10시간 이하의 시간 동안 처리해야 하는 어려움이 있으며, 에칭 처리 후에는 1500℃∼1800℃의 온도에서 4시간∼8시간 동안 어닐링 처리를 해야하는 번거로움이 있다. 또한 플라즈마 분사 등의 열분사를 행함으로써, 코팅층의 두께에 따라 열응력이 발생하여 크랙(crack)이 생길 위험성이 있을 수 있다.Yoshio Kobayashi of Japan et al. In Korea Patent Publication No. 10-0618630 discloses a invention for a plasma member having a ceramic surface composed of Y 2 O 3 or YAG suitable for use in a semiconductor manufacturing apparatus and a process for manufacturing the same. It is describing. According to this invention, Y 2 O 3 or YAG is coated on the alumina substrate with a surface roughness of 5 µm or more and 15 µm or less. The surface layer of the alumina substrate at this time has a porosity of 20% or more and 60% or less, and it is said that a plasma member having improved adhesion can be provided by making the porous material having a depth of 10 μm or more and 100 μm or less. However, this method includes a process of performing chemical etching on the substrate and a thermal spraying process. In the case of chemical etching, the acid etching solution at 180 ° C. to 240 ° C. must be treated at 1.0 MPa to 3.3 MPa for 3 hours to 10 hours. There is a difficulty in that, and after the etching treatment, there is a need to perform annealing treatment for 4 hours to 8 hours at a temperature of 1500 ° C to 1800 ° C. In addition, by performing thermal spraying such as plasma spraying, there may be a risk of cracking due to thermal stress generated according to the thickness of the coating layer.

일본 공개특허공보 제2007-0095716호에서는 에어로졸 기판상에 형성되는 막의 밀착력과 신뢰성이 우수한 세라믹 복합제, 반도체 제조장치용 서셉터 및 파워모듈 기판에 대한 기술이 기재되어있다. 이 발명에 의하면 복수의 금속으로 된 복합체의 표면에 에어로졸 법으로 형성된 막을 형성하거나, 금속과 세라믹스로된 복합체의 표면에 에어로졸 법으로 형성된 막을 구비하는 것을 특징으로 한다. 일본 공 개특허공보 제2007-0095716호에 의하면, 복합체의 열전도율은 100W/mK 이상인 것이 좋고, 에어로졸 법으로 형성된 막의 열전도율은 1W/mK 이하인 것이 좋다고 한다. 그러나, 이러한 방법으로 알루미늄 금속에 세라믹을 직접 후막 코팅할 경우, 열팽창계수의 차이로 인하여, 크랙 발생의 위험이 있다. 특히, 반도체 공정 중의 온도에서 사용시 크랙이 발생하면, 이로 인하여 부식성 가스의 침식으로 인해 이물질 파티클이 발생하고, 따라서 반도체 생산시 불량 위험이 있으며, 반도체 장비의 내구성 저하 우려가 있다.Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2007-0095716 discloses a technique for a ceramic composite, a susceptor for a semiconductor manufacturing apparatus, and a power module substrate having excellent adhesion and reliability of a film formed on an aerosol substrate. According to this invention, the film | membrane formed by the aerosol method is formed in the surface of the composite which consists of a some metal, or the film | membrane formed by the aerosol method is provided on the surface of the composite which consists of metal and ceramics. According to Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2007-0095716, the thermal conductivity of the composite is preferably 100 W / mK or more, and the thermal conductivity of the film formed by the aerosol method is preferably 1 W / mK or less. However, when the ceramic directly coated on the aluminum metal in this way, there is a risk of cracking due to the difference in the coefficient of thermal expansion. In particular, when the crack occurs when used at a temperature during the semiconductor process, foreign matter particles are generated due to the erosion of the corrosive gas, thus there is a risk of failure in semiconductor production, there is a concern that the durability of the semiconductor equipment.

미국 특허등록공보 US7,276,193 B2에 의하면, 일본의 아케도 등은 에어로졸 증착법(Aerosol deposition)이라는 코팅 공정을 사용하여 PZT, BaTiO3, 알루미타(Alumina), 수산화인회석(Hydroxyapatite) 등의 다양한 세라믹 분말들을 코팅하는 방법을 개시하고 있다. 이러한 방법에 의하면, 세라믹 분말을 분쇄하여 직경 50㎚ 이하의 미세입자들의 수가 전체 입자들의 수 가운데 10∼90%를 차지하는 취성을 가지고 있는 극미세 세라믹 분말로 만든 후, 그 분말의 소결온도 이하의 온도에서 열처리하여 직경 50㎚의 입자들의 수가 전체입자의 50% 이하가 되도록 한 후 이 분말을 기판에 분사하거나 기계적인 충격에 의하여 상온에서 세라믹을 코팅할 수 있다고 하였다. According to U.S. Patent No. US 7,276,193 B2, Japan's Akedo et al. Used a coating process called aerosol deposition to produce various ceramic powders such as PZT, BaTiO 3 , Alumina, and Hydroxyapatite. A method of coating them is disclosed. According to this method, the ceramic powder is pulverized to form an extremely fine ceramic powder having brittleness in which the number of fine particles having a diameter of 50 nm or less occupies 10 to 90% of the total number of particles, and then the temperature below the sintering temperature of the powder. After heat treatment at, the number of particles having a diameter of 50 nm is 50% or less of the total particles, and the powder can be sprayed onto a substrate or coated with ceramic at room temperature by mechanical impact.

그러나, 이러한 방법으로는 기존의 플라즈마 용사법에 비하여 성막 속도가 느려서 후막을 이루는데 많은 시간이 소요되고, 또한 이러한 방법으로 알루미늄 금속에 세라믹을 직접 후막 코팅할 경우, 열팽창계수의 차이로 인하여 크랙이 발생하 기 쉽고, 특히 반도체 공정 중의 온도에서 사용시 크랙이 발생하면 이로 인한 부식성 가스의 침식으로 인해 이물질 파티클이 발생하고, 따라서 반도체 생산시 불량 위험이 있으며, 반도체 장비의 내구성 저하 우려가 있다.However, this method takes much time to form a thick film due to the slower film formation speed than the conventional plasma spraying method. Also, when the ceramic film is directly coated on aluminum metal by this method, cracks may occur due to a difference in coefficient of thermal expansion. Particularly, when cracks are generated when used at a temperature during a semiconductor process, foreign particles are generated due to erosion of the corrosive gas, and thus, there is a risk of defects in semiconductor production, and there is a concern that durability of semiconductor equipment is reduced.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 기재 상에 다수의 기공을 갖는 산화알루미늄 중간층이 형성되고 상기 중간층 상에 중간층과 정합이 우수한 세라믹 코팅층이 형성되어 열충격에 강하면서도 내부식성 및 내플라즈마 특성이 우수한 반도체 제조용 부품을 제공함에 있다. The technical problem to be achieved by the present invention is an aluminum oxide interlayer having a plurality of pores on the substrate of the aluminum or aluminum alloy is formed and a ceramic coating layer excellent in matching with the intermediate layer is formed on the intermediate layer is resistant to thermal shock and corrosion resistance and plasma The present invention provides a component for manufacturing a semiconductor having excellent characteristics.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 기재 상에 산화물 중간층을 형성하고, 중간층과 정합이 우수한 세라믹 코팅을 행하여 열충격에 강하면서도 내부식성 및 내플라즈마 특성이 우수한 반도체 제조용 부품의 제조방법을 제공함에 있다.Another technical problem to be achieved by the present invention is to form an oxide intermediate layer on a substrate of aluminum or aluminum alloy, and to perform a ceramic coating excellent in matching with the intermediate layer, a method of manufacturing a component for semiconductor manufacturing, which is resistant to thermal shock and excellent in corrosion resistance and plasma resistance. In providing.

본 발명은, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 기재와, 상기 기재의 표면 상에 형성되고 표면에 다수의 기공이 형성되어 있으며 10㎚∼50㎛의 두께를 갖는 산화알루미늄 중간층과, 상기 산화알루미늄 중간층 상에 형성되고 내열충격성, 내부식성 및 내플라즈마 특성을 갖는 세라믹 코팅층을 포함하는 세라믹이 코팅된 반도체 제조용 부품을 제공한다.The present invention provides a substrate made of aluminum or an aluminum alloy, an aluminum oxide intermediate layer formed on the surface of the substrate and having a plurality of pores formed thereon and having a thickness of 10 nm to 50 μm, and on the aluminum oxide intermediate layer. The present invention provides a ceramic coated component that is formed and includes a ceramic coating layer having thermal shock resistance, corrosion resistance, and plasma resistance.

상기 세라믹 코팅층은 Al2O3, SiO2, ZrO2, Y2O3 및 AlN 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질로 이루어질 수 있다. The ceramic coating layer may be made of at least one material selected from Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2 , Y 2 O 3, and AlN.

상기 세라믹 코팅층은 치밀도가 적어도 90%이고 두께가 0.2∼100㎛ 범위인 것이 바람직하다. The ceramic coating layer preferably has a density of at least 90% and a thickness in the range of 0.2-100 μm.

또한, 본 발명은, 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 기재로 사용하고, 상기 기재의 표면 상에 산화알루미늄 중간층을 형성한 후, 상기 중간층 상에 내열충격성, 내부식성 및 내플라즈마 특성이 있는 세라믹 소재를 코팅하여 세라믹 코팅층을 형성하는 세라믹이 코팅된 반도체 제조용 부품의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention, using an aluminum or aluminum alloy as a substrate, after forming an aluminum oxide intermediate layer on the surface of the substrate, by coating a ceramic material having thermal shock resistance, corrosion resistance and plasma resistance on the intermediate layer Provided is a method of manufacturing a ceramic coated component for forming a ceramic coating layer.

상기 중간층은 아크 플라즈마 아노다이징법 또는 양극 알루미늄 산화법을 사용하여 10㎚∼50㎛의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. The intermediate layer is preferably formed to a thickness of 10 nm to 50 μm using an arc plasma anodizing method or anodized aluminum oxidation method.

상기 세라믹 소재는 Al2O3, SiO2, ZrO2, Y2O3 및 AlN 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질을 사용할 수 있다. The ceramic material may use at least one material selected from Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2 , Y 2 O 3, and AlN.

상기 세라믹 소재는 평균 입경이 500㎚보다 작은 결정질 입자들 또는 결정질 입자와 비정질 입자가 뭉쳐진 입자들로 구성되고, 평균 입경이 500㎚보다 작은 결정질 입자들 또는 상기 결정질 입자와 비정질 입자가 뭉쳐진 입자들의 평균 입도가 0.5∼5㎛인 것을 상기 중간층에 기계적 충격을 가하면서 분사하여, 치밀도가 적어도 90%이고 두께가 0.2∼100㎛ 범위의 세라믹 코팅층을 형성할 수 있다. The ceramic material is composed of crystalline particles having an average particle diameter smaller than 500 nm or particles in which crystalline particles and amorphous particles are aggregated, and an average of crystalline particles having an average particle diameter smaller than 500 nm or particles in which the crystalline particles and amorphous particles are aggregated. A particle having a particle size of 0.5 to 5 μm may be sprayed with mechanical impact on the intermediate layer to form a ceramic coating layer having a density of at least 90% and a thickness of 0.2 to 100 μm.

본 발명에 의하여 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 기재 상에 세라믹을 코팅하면, 정밀하게 제어된 중간층의 형성으로 인하여 반도체 공정 중의 온 도영역에서 열충격의 발생이 적고, 또한 치밀한 세라믹 코팅막이 형성됨으로 인해 부식성 가스의 존재하에서도 내플라즈마 특성이 향상되어 반도체 제조용 부품으로서 매우 유용하다. When the ceramic is coated on a substrate made of aluminum or an aluminum alloy according to the present invention, a corrosive gas is generated due to the formation of a precisely controlled intermediate layer, which causes less thermal shock in the temperature range during the semiconductor process and also forms a dense ceramic coating film. Even in the presence of, the plasma resistance is improved, which is very useful as a component for semiconductor manufacturing.

본 발명의 반도체 제조용 부품은 부식성 가스가 존재하고 있는 플라즈마 공정에서도 내부식성이 뛰어날 뿐만 아니라 열충격에 강하여 크랙(crack) 발생을 최소화할 수 있으므로 반도체 장비의 수명을 증가시키며, 장비의 보수로 인한 시간과 비용을 절감할 수 있어 경제성 있는 반도체 제조용 부품으로 활용할 수 있다.The semiconductor manufacturing parts of the present invention not only have excellent corrosion resistance in the plasma process in which corrosive gas is present, but also are resistant to thermal shock, thereby minimizing crack generation, thereby increasing the lifespan of semiconductor equipment, The cost can be reduced and used as an economical semiconductor manufacturing part.

이러한 부품을 사용하게 되면, 장비의 내구성이 증가할 뿐만 아니라, 장비의 보수와 유지에 소요되는 시간이 짧아지고 횟수도 줄어들어 제조 단가를 낮출 수 있는 장점이 있다.The use of such parts increases not only the durability of the equipment, but also shortens the time required for maintenance and maintenance of the equipment and reduces the number of manufacturing costs.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 이하의 설명에서 어떤 층이 다른 층의 위에 존재한다고 기술될 때, 이는 다른 층의 바로 위에 존재할 수도 있고, 그 사이에 제3의 층이 게재될 수도 있다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following embodiments are provided to those skilled in the art to fully understand the present invention, and may be modified in various forms, and the scope of the present invention is limited to the embodiments described below. It doesn't happen. In the following description, when a layer is described as being on top of another layer, it may be present directly on top of another layer, with a third layer interposed therebetween.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세라믹이 코팅된 반도체 제조용 부품을 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a ceramic coating component according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명은, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 기재와, 상기 기재의 표면 상에 형성되고 표면에 다수의 기공이 형성되어 있으며 10㎚∼50㎛의 두께를 갖는 산화알루미늄 중간층과, 상기 산화알루미늄 중간층 상에 형성되고 내열충격성, 내부식성 및 내플라즈마 특성을 갖는 세라믹 코팅층을 포함하는 세라믹이 코팅된 반도체 제조용 부품을 제시한다.상기 세라믹 코팅층은 Al2O3, SiO2, ZrO2, Y2O3 및 AlN 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질로 이루어질 수 있다. 상기 세라믹 코팅층은 치밀도가 적어도 90%이고 두께가 0.2∼100㎛ 범위인 것이 바람직하다. The present invention provides a substrate made of aluminum or an aluminum alloy, an aluminum oxide intermediate layer formed on the surface of the substrate and having a plurality of pores formed thereon and having a thickness of 10 nm to 50 μm, and on the aluminum oxide intermediate layer. A ceramic coating component is formed and includes a ceramic coating layer having a thermal shock resistance, corrosion resistance, and plasma resistance. The ceramic coating layer includes Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2 , Y 2 O 3, and AlN. It may be made of at least one material selected from. The ceramic coating layer preferably has a density of at least 90% and a thickness in the range of 0.2-100 μm.

또한, 본 발명은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 기재(machine parts)(100) 위에 아크 플라즈마 아노다이징(Arc Plasma Anodizing; APA)법 또는 양극 알루미늄 산화(Anodic Aluminum Oxide; AAO)법 등의 방법으로 성막한 중간층(110)을 형성하고, 상기 중간층(110) 위에 열충격성이 강하면서도 플라즈마 내성을 향상시키기 위하여 Al2O3, SiO2, ZrO2, Y2O3 및 AlN 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질로 이루어진 세라믹소재를 에어로졸 분사 챔버를 사용하여 기계적 충격을 가함으로써 성막하는 세라믹이 코팅된 반도체 제조용 부품의 제조방법을 제시한다. 이렇게 제조된 반도체 제조용 부품은 부식성 가스가 존재하고 있는 플라즈마 공정에서도 내부식성이 뛰어날 뿐만 아니라 열충격에 강하여 크랙(crack) 발생을 최소화할 수 있으므로 반도체 장비의 수명을 증가시키며, 장비의 보수로 인한 시간과 비용을 절감할 수 있어 경제성 있는 반도체 제조용 부품으로 활용할 수 있다.In addition, the present invention is an intermediate layer formed on a machine part 100 made of aluminum or an aluminum alloy by a method such as Arc Plasma Anodizing (APA) method or Anodic Aluminum Oxide (AAO) method. A ceramic made of at least one material selected from Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2 , Y 2 O 3 and AlN in order to form 110 and improve plasma resistance while having high thermal shock resistance on the intermediate layer 110. A method of manufacturing a ceramic coated component for forming a film by applying a mechanical impact to a material using an aerosol injection chamber is provided. The semiconductor manufacturing parts manufactured in this way not only have excellent corrosion resistance in the plasma process in which corrosive gas is present, but also are resistant to thermal shock, which minimizes the occurrence of cracks, thus increasing the life of semiconductor equipment, The cost can be reduced and used as an economical semiconductor manufacturing part.

상기 기재(machine parts)(100)는 플라즈마 발생장치의 접지극, 반도체 증착 장치의 서셉터(susceptor), 반도체 식각챔버의 내벽면과 같이 내열충격성, 내부식성 또는 내플라즈마 특성이 요구되는 반도체 제조용 부품을 말한다. The machine parts 100 may include components for semiconductor manufacturing that require thermal shock resistance, corrosion resistance, or plasma resistance, such as a ground electrode of a plasma generator, a susceptor of a semiconductor deposition apparatus, and an inner wall surface of a semiconductor etching chamber. Say.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세라믹이 코팅된 반도체 제조용 부품의 제조방법을 더욱 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing a ceramic coated component according to a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail.

알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 기재(100)를 이소프로필알콜과 같은 물질로 탈지(grease removing)한 후, 건조한다. 기재(100)의 표면에 유지(grease) 성분 또는 불순물들이 잔류할 경우, 균일한 두께의 산화알루미늄이 형성될 수 없고 기재(100)와 산화알루미늄 간의 접착력을 떨어뜨리는 원인이 되므로 이를 제거하기 위한 탈지 공정을 수행한다.The substrate 100 made of aluminum or an aluminum alloy is degreased with a material such as isopropyl alcohol, and then dried. If grease components or impurities remain on the surface of the substrate 100, aluminum oxide having a uniform thickness cannot be formed and degreasing to remove the adhesive may cause a decrease in adhesion between the substrate 100 and the aluminum oxide. Perform the process.

탈지된 기재(100) 표면 상에 아크 플라즈마 아노다이징(Arc Plasma Anodizing; APA)법 또는 양극 알루미늄 산화(Anodic Aluminum Oxide; AAO)법을 이용하여 산화알루미늄 중간층(110)을 형성한다. 산화알루미늄 중간층(110)은 기재(100)와 세라믹 코팅층(120) 사이를 버퍼링하는 역할과 함께 세라믹 코팅층(120)과 정합되어 코팅이 잘 되게 하는 역할을 한다. 아크 플라즈마 아노다이징법 또는 양극 알루미늄 산화법에 의해 형성된 산화알루미늄에는 다수의 미세 기공들이 형성되며, 이 기공들에 세라믹 소재 성분이 유입되어 더욱 견고한 접착을 이루게 한다. 또한, 산화알루미늄은 화학 약품에 대한 내부식성을 가지며, 용융 온도가 높아 내열충격성이 우수하다. 상기 산화알루미늄 중간층(110)은 세라믹 코팅층(120)과의 접착성, 내부식성, 내열충격성 등을 고려하여 10㎚∼50㎛ 정도의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. An aluminum oxide intermediate layer 110 is formed on the surface of the degreased substrate 100 by using an arc plasma anodizing (APA) method or an anodized aluminum oxide (AAO) method. The aluminum oxide intermediate layer 110 serves to buffer the substrate 100 and the ceramic coating layer 120 together with the ceramic coating layer 120 to make the coating well. A plurality of fine pores are formed in the aluminum oxide formed by the arc plasma anodizing method or the anodic aluminum oxidation method, and the ceramic material component flows into these pores to achieve more firm adhesion. In addition, aluminum oxide has corrosion resistance to chemicals, and has a high melting temperature, and is excellent in thermal shock resistance. The aluminum oxide intermediate layer 110 may be formed to a thickness of about 10 nm to 50 μm in consideration of adhesion to the ceramic coating layer 120, corrosion resistance, and thermal shock resistance.

이하에서, 양극 알루미늄 산화법을 이용하여 산화알루미늄 중간층(110)을 형성하는 방법을 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a method of forming the aluminum oxide intermediate layer 110 by using the anodic aluminum oxidation method will be described in detail.

양극산화 장비는, 전해조(electrochemical bath)와, 양전압이 인가되고 산화알루미늄(Al2O3)이 형성되는 양극과, 음전압이 인가되어 알루미늄 양이온에 전자를 공급하기 위한 음극과, 상기 전해조 내에 담겨지는 전해액과, 양극과 음극에 전압을 공급하기 위한 전원 공급수단(power supply)을 포함한다. 양극과 음극은 소정 거리를 두고 서로 이격 배치된다. 양극은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 기재(100)를 사용한다. The anodization equipment includes an electrochemical bath, an anode in which a positive voltage is applied and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is formed, a cathode for supplying electrons to an aluminum cation with a negative voltage, and in the electrolytic cell. And a power supply for supplying a voltage to the anode and the cathode. The positive electrode and the negative electrode are spaced apart from each other at a predetermined distance. The anode uses a substrate 100 made of aluminum or an aluminum alloy.

알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 기재(100)를 준비하고, 이를 양극에 장착한다. 음극으로는 백금(Pt), 탄탈륨(Ta), 은(Ag), 금(Au)과 같은 내산성 금속을 사용한다. 양극은 음극과 일정한 간격을 유지하여 전해액 속에 잠길 수 있도록 설치한다. 양극과 음극은 전압 또는 전류를 인가하기 위한 전원 공급 수단에 연결되어 있다. 양극과 음극의 전압차는 형성되는 산화알루미늄의 두께 등을 고려하여 적절하게 조절할 수 있는데, 전압차는 예컨대 30∼60V 정도일 수 있다. 전해액으로는 옥살산(oxalic acid), 인산(phosphoric acid) 또는 이들의 혼합액을 사용할 수 있다. 상기 전해액은 15∼30℃의 온도를 유지하는 것이 바람직하다. A substrate 100 made of aluminum or an aluminum alloy is prepared, and mounted on the anode. As the cathode, acid resistant metals such as platinum (Pt), tantalum (Ta), silver (Ag), and gold (Au) are used. The positive electrode is installed to be immersed in the electrolyte by keeping a constant distance from the negative electrode. The positive electrode and the negative electrode are connected to a power supply means for applying a voltage or current. The voltage difference between the positive electrode and the negative electrode may be appropriately adjusted in consideration of the thickness of the aluminum oxide to be formed, and the voltage difference may be, for example, about 30 to 60V. Oxalic acid, phosphoric acid, or a mixture thereof may be used as the electrolyte. It is preferable that the said electrolyte solution maintains the temperature of 15-30 degreeC.

전해조에는 양극산화 공정 중 발열 반응에 의한 급격한 온도 상승을 방지하고, 금속막 전체에 전기 분해 또는 화학 반응의 균일성을 높이기 위해 냉각장치(Chiller)가 구비되고, 또한 전해액을 교반하여 양극산화 공정이 용이하게 일어 나도록 하기 위하여 자석 교반기(Magnetic Stirrer)와 교반용 자석 막대(Stirring Magnetic Bar)가 구비되어 있을 수 있다. 또한, 전해조 내의 온도을 일정하게 유지하기 위한 핫플레이트(Hot Plate)와 같은 온도 조절 장치가 설치되어 있을 수도 있다. The electrolytic cell is equipped with a chiller to prevent rapid temperature rise due to exothermic reaction during the anodization process and to increase the uniformity of the electrolysis or chemical reaction throughout the metal film. A magnetic stirrer and a stirring magnetic bar may be provided to easily rise. In addition, a temperature control device such as a hot plate for maintaining a constant temperature in the electrolytic cell may be provided.

전해액은 전하를 띤 전자나 이온의 이동을 원활히 해주어 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 기재(100) 표면에 산화알루미늄(Al2O3)을 형성하게 한다. 알루미늄 이온(Al3 +)은 전해액과 기재(100) 계면에서 전해액에 용해되며, 전해액은 산화알루미늄과 기재(100) 계면에서 산화알루미늄을 형성시킬 수 있도록 O2 -, OH- 이온과 결합한다. The electrolyte solution facilitates the movement of charged electrons or ions to form aluminum oxide (Al 2 O 3 ) on the surface of the substrate 100 made of aluminum or an aluminum alloy. Aluminum ions (Al 3 + ) are dissolved in the electrolyte at the interface between the electrolyte and the substrate 100, and the electrolyte combines with O 2 − and OH − ions to form aluminum oxide at the interface between the aluminum oxide and the substrate 100.

양극산화 공정을 살펴보면, 전해액 속의 물분자(H2O)는 전기분해에 의하여 아래의 반응식 1과 같이 수소 이온(H+)과 하이드록실기 이온(OH-)으로 전해된다. Looking at the anodizing process, an electrolyte in the water molecule (H 2 O), by the electrolysis of hydrogen ions as in reaction scheme 1 below (H +) and hydroxyl ion (OH -) are delivered in.

H2O→H＋＋OH－ H 2 O → H + + OH -

수소 이온(H＋)은 음극쪽으로 이동하고, 전해액과 음극 표면 사이에서 전자와 결합하여 수소 가스(H2)로 방출된다. Hydrogen ions (H + ) move toward the cathode and are released as hydrogen gas (H 2 ) by bonding electrons between the electrolyte and the cathode surface.

하이드록실기 이온(OH-)은 양극쪽으로 이동하고, 양극(기재) 표면에 형성된 자연산화막에서 산소 이온(O2 －)과 수소 이온(H＋)으로 분리되어진다. 이때 분리되어진 산소 이온(O2 －)은 자연산화막을 침투하여 자연산화막과 기재(100) 사이에서 알루미늄 이온(Al3 ＋)과 반응하여 아래의 반응식 2와 같이 산화알루미늄(Al2O3)을 형성하게 된다.The hydroxyl group ions (OH − ) move toward the anode and are separated into oxygen ions (O 2 − ) and hydrogen ions (H + ) in a natural oxide film formed on the surface of the anode (substrate). At this time been separated oxygen ion (O 2 -) is to penetrate the native oxide film native oxide film and the base material 100, an aluminum ion between the aluminum oxide such as (Al 3 +) and reaction scheme 2 below (Al 2 O 3) a To form.

2Al3 ＋＋3O2 －→Al2O3 2Al 3 + + 3O 2 - → Al 2 O 3

산화알루미늄(Al2O3) 중간층(110)을 형성하는 경우, 전해액의 농도, 인가되는 전압의 세기, 공정 시간, 전해조의 온도 등을 적절하게 제어함으로서 형성되는 산화알루미늄 두께의 조절이 가능하다. When the aluminum oxide (Al 2 O 3 ) intermediate layer 110 is formed, it is possible to control the thickness of the aluminum oxide formed by appropriately controlling the concentration of the electrolyte, the intensity of the applied voltage, the process time, the temperature of the electrolytic cell, and the like.

이하에서, 아크 플라즈마 아노다이징법을 이용하여 산화알루미늄 중간층(110)을 형성하는 방법을 설명한다. Hereinafter, a method of forming the aluminum oxide intermediate layer 110 using the arc plasma anodizing method will be described.

아크 플라즈마 아노다이징 장비는, 전해조(electrochemical bath)와, 양전압이 인가되고 산화알루미늄(Al2O3)이 형성되는 전극과, 상기 전해조 내에 담겨지는 전해액과, 전해액에 전압을 공급하기 위한 전원 공급수단(power supply)과, 상기 전극에 교류 전원을 인가하기 위한 교류전원 공급수단과, 상기 전해조 하부에 설치되고 전해액에 기포를 발생하기 위한 기포발생장치를 포함한다. 또한, 전해조 내의 온도을 일정하게 유지하기 위한 핫플레이트(Hot Plate)와 같은 온도 조절 장치가 설치되어 있을 수도 있다. The arc plasma anodizing equipment includes an electrochemical bath, an electrode to which a positive voltage is applied and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is formed, an electrolyte solution contained in the electrolytic bath, and a power supply means for supplying voltage to the electrolyte solution. (power supply), AC power supply means for applying AC power to the electrode, and a bubble generator provided at the lower part of the electrolytic cell for generating bubbles in the electrolyte. In addition, a temperature control device such as a hot plate for maintaining a constant temperature in the electrolytic cell may be provided.

상기 전극으로는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 기재(100)를 사용한다. 상기 전극은 전해액 속에 잠길 수 있도록 설치된다. 상기 전해액으로는 과산화수소, 인산나트륨, 규산나트륨, 수산화칼륨 또는 이들의 혼합액을 사용할 수 있다. 상기 전해액은 10∼50℃의 온도를 유지하는 것이 바람직하다. As the electrode, a substrate 100 made of aluminum or an aluminum alloy is used. The electrode is installed to be immersed in the electrolyte. As the electrolyte solution, hydrogen peroxide, sodium phosphate, sodium silicate, potassium hydroxide or a mixture thereof can be used. It is preferable that the said electrolyte solution maintains the temperature of 10-50 degreeC.

상기와 같이 구성된 전해액 속에 기재(100)를 담근 후, 상기 기재(100)로 이루어진 전극에 50~200Hz 정도의 교류 전원을 인가하면서 상기 전해액에 100∼1000V의 전압과 30∼200A의 전류를 인가한다. 이때 상기 기포발생장치를 작동시켜 전해액 속에 기포를 발생시킨다. 교류 전원에 의한 플라즈마 아크 발생에 의해 상기 기포는 상기 전극과 산화 반응하여 상기 전극의 표면에는 산화알루미늄 중간층이 형성된다.After the substrate 100 is immersed in the electrolyte configured as described above, a voltage of 100 to 1000 V and a current of 30 to 200 A are applied to the electrolyte while applying an AC power of about 50 to 200 Hz to an electrode made of the substrate 100. . At this time, the bubble generator is operated to generate bubbles in the electrolyte. The bubble is oxidized with the electrode by plasma arc generation by an AC power source, and an aluminum oxide intermediate layer is formed on the surface of the electrode.

상술한 방법을 이용하여 형성된 산화알루미늄 중간층(110) 상에 내열충격성, 내부식성 또는 내플라즈마 특성이 있는 세라믹 소재를 코팅하여 세라믹 코팅층(120)을 형성한다. 상기 세라믹 소재는 평균 입경이 500㎚보다 작은 결정질 입자들 또는 결정질 입자와 비정질 입자가 뭉쳐진 입자들로 구성되고, 평균 입경이 500㎚보다 작은 결정질 입자들 또는 상기 결정질 입자와 비정질 입자가 뭉쳐진 입자들의 평균 입도가 0.5∼5㎛인 것을 상기 중간층(110)에 기계적 충격을 가하면서 분사하여, 치밀도가 적어도 90%이고 두께가 0.2∼100㎛ 범위의 세라믹 코팅층(120)을 형성한다. 상기 세라믹 소재로는 중간층(100)과 격자상수와 열팽창계수 차이가 작 아 산화알루미늄과의 정합성이 우수한 Al2O3, SiO2, ZrO2, Y2O3 및 AlN 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질을 사용할 수 있다. The ceramic coating layer 120 is formed by coating a ceramic material having thermal shock resistance, corrosion resistance, or plasma resistance on the aluminum oxide intermediate layer 110 formed using the above-described method. The ceramic material is composed of crystalline particles having an average particle diameter smaller than 500 nm or particles in which crystalline particles and amorphous particles are aggregated, and an average of crystalline particles having an average particle diameter smaller than 500 nm or particles in which the crystalline particles and amorphous particles are aggregated. A particle having a particle size of 0.5 to 5 μm is sprayed with mechanical impact on the intermediate layer 110 to form a ceramic coating layer 120 having a density of at least 90% and a thickness of 0.2 to 100 μm. As the ceramic material, at least one material selected from among Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2 , Y 2 O 3, and AlN having a good matching with the aluminum oxide due to a small difference in lattice constant and thermal expansion coefficient may be used. Can be used.

세라믹 코팅층(120)을 형성하는 방법을 더욱 구체적으로 설명하면, Al2O3, SiO2, ZrO2, Y2O3 및 AlN 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 분말을 볼밀링기 등을 이용하여 미세 크기의 입자로 분쇄한 후, 에어로졸 분사용 챔버에 장입한다. 에어로졸 분사용 챔버에 연결된 가스주입구를 통해 질량유량계(mass flow controller; MFC)를 사용하여 헬륨(He)과 같은 분사 가스를 주입하여 에어로졸을 형성하고, 진공 챔버 안에 장입된 산화알루미늄 중간층(110)이 형성된 기재(100)를 향하여 노즐을 통해 분사를 하여 세라믹 코팅층(120)을 형성한다. 분사에 의한 충격에 의해 형성된 세라믹 코팅층은 치밀화가 우수하여 치밀도가 적어도 90% 정도를 이룬다. A method of forming the ceramic coating layer 120 will be described in more detail. Particles having a fine size may be formed using at least one powder selected from Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2 , Y 2 O 3, and AlN using a ball mill. After pulverizing, it is charged to an aerosol injection chamber. Aerosol is formed by injecting injection gas such as helium using a mass flow controller (MFC) through a gas inlet connected to the aerosol injection chamber, and the aluminum oxide intermediate layer 110 charged in the vacuum chamber is The ceramic coating layer 120 is formed by spraying through the nozzle toward the formed substrate 100. The ceramic coating layer formed by the impact of the spraying is excellent in densification and has a density of at least 90%.

본 발명은 하기의 실시예를 참고로 더욱 상세히 설명되며, 이 실시예가 본 발명을 제한하려는 것은 아니다.The invention is described in more detail with reference to the following examples, which are not intended to limit the invention.

<실시예><Example>

알루미늄 합금 A6061 (30㎜×30㎜×30㎜)을 기재로 하고, 이소프로필알콜로 탈지(grease removing)한 후, 진공건조기 안에 넣어 약 60℃의 온도로 3시간 동안 충분히 건조하였다. Based on aluminum alloy A6061 (30 mm x 30 mm x 30 mm), grease removed with isopropyl alcohol, then placed in a vacuum dryer, and sufficiently dried at a temperature of about 60 ° C for 3 hours.

이렇게 하여 준비한 시편을 아크 플라즈마 아노다이징(Arc Plasma Anodizing; APA) 장치를 이용하여 10분간 처리하여 산화알루미늄 중간층을 형성하 였다. 구체적으로는, 아크 플라즈마 아노다이징을 수행하기 위한 전해액으로 과산화수소와 인산나트륨의 혼합액을 사용하였고, 전극에 교류 전원 150Hz를 인가하였으며, 전해액에 500V의 전압과 100A의 전류를 인가하였으며, 30℃의 온도에서 1시간 동안 산화를 실시하여 0.3㎛ 정도 두께의 산화알루미늄 중간층을 형성하였다. The specimen thus prepared was treated for 10 minutes using an Arc Plasma Anodizing (APA) apparatus to form an aluminum oxide intermediate layer. Specifically, a mixture of hydrogen peroxide and sodium phosphate was used as an electrolyte for performing arc plasma anodizing, an AC power source of 150 Hz was applied to the electrode, a voltage of 500 V and a current of 100 A were applied to the electrolyte, and at a temperature of 30 ° C. Oxidation was performed for 1 hour to form an aluminum oxide intermediate layer having a thickness of about 0.3 μm.

평균 입경 5㎛의 알루미나 분말을 지르코니아 볼과 함께 볼밀링기(ball milling machine)에 넣고 24시간 동안 분쇄 및 분산시킨 다음, 진공건조기에서 12시간 건조하였고, 이때의 입경은 0.3㎛ 이었다. 이렇게 하여 준비된 알루미나 분말을 에어로졸 분사용 챔버에 넣었다. 이에 연결된 가스주입구를 통해 질량유량계(mass flow controller; MFC)를 사용하여 6ℓ/min의 유량으로 헬륨(He) 가스를 주입하여 에어로졸을 형성하고, 진공 챔버 안에 장입된 알루미늄 합금 기재를 향하여 노즐을 통해 에어로졸을 분사하여 성막을 행하였다. 이때 진공도는 약 5torr 였고, 노즐과 기판 사이의 거리는 10㎜ 였다. 약 10분 동안 성막을 실시한 후 형성된 코팅 두께를 측정한 결과, 두께는 약 9㎛이었고, 치밀도는 95%인 치밀한 알루미나 세라믹 코팅층을 얻을 수 있었다. Alumina powder having an average particle diameter of 5 μm was put into a ball milling machine together with a zirconia ball, pulverized and dispersed for 24 hours, dried in a vacuum dryer for 12 hours, and the particle size was 0.3 μm. The alumina powder thus prepared was placed in an aerosol spray chamber. Helium (He) gas is injected at a flow rate of 6 l / min using a mass flow controller (MFC) through a gas inlet connected thereto to form an aerosol, and through a nozzle toward an aluminum alloy substrate loaded in a vacuum chamber. Aerosol was sprayed and film-forming was performed. At this time, the degree of vacuum was about 5 torr, and the distance between the nozzle and the substrate was 10 mm. As a result of measuring the coating thickness formed after the film formation for about 10 minutes, the thickness was about 9㎛, and the dense alumina ceramic coating layer having a density of 95% was obtained.

열충격 테스트를 위하여 전기로에서 500℃ 까지 10℃/min의 속도로 승온한 후, 급냉하는 방법을 5회 실시한 다음, 광학현미경으로 표면 관찰한 결과 균열이 없는 치밀한 막이 형성된 것을 확인할 수 있었다. For the thermal shock test, after heating up to 500 ° C. at a rate of 10 ° C./min, quenching was performed five times, and the surface observation with an optical microscope confirmed that a dense film without cracks was formed.

<비교예>Comparative Example

실시예에서 사용한 것과 같은 알루미늄 합금 A6061 (30㎜×30㎜×30㎜)을 기 재로 하고, 이소프로필알콜로 탈지를 한 후, 진공건조기 안에 넣어 약 60℃의 온도로 3시간 동안 충분히 건조하였다. Based on aluminum alloy A6061 (30 mm x 30 mm x 30 mm) as used in the examples, and degreased with isopropyl alcohol, it was placed in a vacuum dryer and sufficiently dried for 3 hours at a temperature of about 60 ° C.

평균 입경 5㎛의 알루미나 분말을 지르코니아 볼과 함께 볼밀링기에 넣고 24시간 동안 분쇄 및 분산시킨 다음, 진공건조기에서 12시간 건조하였고, 이때의 입경은 0.3㎛이었다. 이렇게 하여 준비된 알루미나 분말을 에어로졸 분사용 챔버에 넣었다. 이에 연결된 가스주입구를 통해 질량유량계(MFC)를 사용하여 6ℓ/min의 유량으로 헬륨(He) 가스를 주입하여 에어로졸을 형성하고, 진공챔버 안에 장입된 알루미늄합금 기재를 향하여 노즐을 통해 에어로졸을 분사하여 성막을 행하였다. 이때 진공도는 약 5torr 였고, 노즐과 기판 사이의 거리는 10㎜ 였다. 약 10분 동안 성막을 실시후 형성된 코팅 두께를 측정한 결과, 두께는 약 9㎛이었고, 치밀도는 85%인 알루미나 세라믹 코팅층이 형성되었다. An alumina powder having an average particle diameter of 5 μm was put into a ball mill together with a zirconia ball, pulverized and dispersed for 24 hours, dried for 12 hours in a vacuum dryer, and the particle size was 0.3 μm. The alumina powder thus prepared was placed in an aerosol spray chamber. Helium (He) gas is injected at a flow rate of 6ℓ / min using a mass flow meter (MFC) through a gas inlet connected thereto to form an aerosol, and aerosol is injected through a nozzle toward an aluminum alloy substrate loaded in a vacuum chamber. The film formation was performed. At this time, the degree of vacuum was about 5 torr, and the distance between the nozzle and the substrate was 10 mm. As a result of measuring the coating thickness formed after performing film formation for about 10 minutes, the thickness was about 9 μm, and the alumina ceramic coating layer having a density of 85% was formed.

상기 실시예에서와 동일하게 열충격 테스트를 실시한 후, 광학현미경으로 표면을 관찰하였는데, 표면에 균열이 생긴 것이 관찰되었다.After the thermal shock test was performed in the same manner as in the above example, the surface was observed with an optical microscope, and cracks were observed on the surface.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described in detail, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation by a person of ordinary skill in the art within the scope of the technical idea of this invention is carried out. This is possible.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세라믹이 코팅된 반도체 제조용 부품을 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a ceramic coating component according to a preferred embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100: 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 기재100: substrate made of aluminum or aluminum alloy

110: 산화알루미늄 중간층 120: 세라믹 코팅층110: intermediate layer of aluminum oxide 120: ceramic coating layer

Claims (7)

알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 기재;A substrate made of aluminum or an aluminum alloy; 상기 기재의 표면 상에 형성되고, 표면에 다수의 기공이 형성되어 있으며, 10㎚∼50㎛의 두께를 갖는 산화알루미늄 중간층; 및An aluminum oxide intermediate layer formed on the surface of the substrate and having a plurality of pores formed thereon and having a thickness of 10 nm to 50 μm; And 상기 산화알루미늄 중간층 상에 형성되고, 내열충격성, 내부식성 및 내플라즈마 특성을 갖는 세라믹 코팅층을 포함하는 세라믹이 코팅된 반도체 제조용 부품.The ceramic manufacturing part is formed on the aluminum oxide intermediate layer, comprising a ceramic coating layer having a thermal shock resistance, corrosion resistance and plasma characteristics. 제1항에 있어서, 상기 세라믹 코팅층은 Al2O3, SiO2, ZrO2, Y2O3 및 AlN 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 세라믹이 코팅된 반도체 제조용 부품.The ceramic coating component of claim 1, wherein the ceramic coating layer is made of at least one material selected from Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2 , Y 2 O 3, and AlN. 제1항에 있어서, 상기 세라믹 코팅층은 치밀도가 적어도 90%이고 두께가 0.2∼100㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 세라믹이 코팅된 반도체 제조용 부품.The ceramic coating component of claim 1, wherein the ceramic coating layer has a density of at least 90% and a thickness in a range of 0.2 to 100 μm. 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 기재로 사용하고, 상기 기재의 표면 상에 산 화알루미늄 중간층을 형성한 후, 상기 중간층 상에 내열충격성, 내부식성 및 내플라즈마 특성이 있는 세라믹 소재를 코팅하여 세라믹 코팅층을 형성하는 세라믹이 코팅된 반도체 제조용 부품의 제조방법.Using aluminum or an aluminum alloy as a substrate, and forming an aluminum oxide intermediate layer on the surface of the substrate, and then coating a ceramic material having thermal shock resistance, corrosion resistance and plasma resistance on the intermediate layer to form a ceramic coating layer A method for manufacturing a component for manufacturing a semiconductor coated with a ceramic. 제4항에 있어서, 상기 중간층은 아크 플라즈마 아노다이징법 또는 양극 알루미늄 산화법을 사용하여 10㎚∼50㎛의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 세라믹이 코팅된 반도체 제조용 부품의 제조방법.The method of claim 4, wherein the intermediate layer is formed to a thickness of 10 nm to 50 μm using an arc plasma anodizing method or anodized aluminum oxidation method. 제4항에 있어서, 상기 세라믹 소재는 Al2O3, SiO2, ZrO2, Y2O3 및 AlN 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질을 사용하는 것을 특징으로 하는 세라믹이 코팅된 반도체 제조용 부품의 제조방법.The method of claim 4, wherein the ceramic material comprises at least one material selected from Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2 , Y 2 O 3, and AlN. . 제4항에 있어서, 상기 세라믹 소재는 평균 입경이 500㎚보다 작은 결정질 입자들 또는 결정질 입자와 비정질 입자가 뭉쳐진 입자들로 구성되고, 평균 입경이 500㎚보다 작은 결정질 입자들 또는 상기 결정질 입자와 비정질 입자가 뭉쳐진 입자들의 평균 입도가 0.5∼5㎛인 것을 상기 중간층에 기계적 충격을 가하면서 분사 하여, 치밀도가 적어도 90%이고 두께가 0.2∼100㎛ 범위의 세라믹 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 하는 세라믹이 코팅된 반도체 제조용 부품의 제조방법.The ceramic material of claim 4, wherein the ceramic material is composed of crystalline particles having an average particle diameter of less than 500 nm or particles in which crystalline particles and amorphous particles are aggregated, and crystalline particles having an average particle diameter of less than 500 nm or the crystalline particles and amorphous particles. A particle having a mean particle size of 0.5 to 5 占 퐉 in which the particles are agglomerated is sprayed by applying a mechanical impact to the intermediate layer, thereby forming a ceramic coating layer having a density of at least 90% and a thickness of 0.2 to 100 占 퐉. The manufacturing method of this coated semiconductor manufacturing component.
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