KR20210027765A - Yttrium-based ceramics and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

Disclosed are yttrium-based ceramic and a manufacturing method thereof that suppress impurities and foreign substances deposited inside or around cracks by coating a ceramic substrate or a ceramic substrate on which a coating film containing a yttrium-based material is formed as a ceramic mother substrate with a salt solution for forming a yttrium-based compound so that the salt solution penetrates the cracks to reduce the number of cleaning and seasoning of yttrium-based ceramic parts, thereby reducing process costs and increasing productivity. The manufacturing method of yttrium-based ceramic according to the present invention comprises: (a) a step of dissolving a salt for forming a yttrium-based compound in a solvent to prepare a salt solution for forming a yttrium-based compound; (b) a step of coating the surface of a ceramic mother substrate with the salt solution for forming a yttrium-based compound; and (c) a step of heat-treating the ceramic mother substrate coated with the salt solution for forming a yttrium-based compound, wherein the ceramic mother substrate is a ceramic substrate or a ceramic substrate on which a coating film including a yttrium-based material is formed.

Description

이트륨계 세라믹 및 그 제조 방법{YTTRIUM-BASED CERAMICS AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}Yttrium-based ceramic and its manufacturing method {YTTRIUM-BASED CERAMICS AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 세라믹 모 기판으로서 세라믹 기판 또는 이트륨계 소재를 포함하는 코팅막이 형성된 세라믹 기판에 염 용액을 코팅하여 크랙 표면에 염 용액들이 침투되도록 함으로써, 누적된 염에 의해 크랙 형상이 변화되어 크랙 표면에 이물질의 침착을 억제하고 침착된 이물질을 쉽게 제거할 수 있는 이트륨계 세라믹의 제조 기술에 관한 것이다. In the present invention, as a ceramic parent substrate, a salt solution is coated on a ceramic substrate or a ceramic substrate on which a coating film containing an yttrium-based material is formed so that the salt solution penetrates the crack surface, so that the shape of the crack is changed by the accumulated salt. The present invention relates to a technology for manufacturing yttrium-based ceramics capable of inhibiting the deposition of foreign matters and easily removing the deposited foreign matters.

반도체, 발광다이오드, 태양전지 등을 제작할 때 증착, 에칭, 확산, 세정 등의 공정을 거치게 된다. 이러한 공정들은 플라즈마 챔버 내부에서 수행된다. 플라즈마 챔버 내부에 배치된 부품들은 플라즈마 분위기와 고온에 노출되어 있기 때문에 내플라즈마성, 내식성 및 내부식성 등과 같은 물성이 요구된다. When manufacturing semiconductors, light-emitting diodes, and solar cells, processes such as deposition, etching, diffusion, and cleaning are performed. These processes are performed inside the plasma chamber. Since the components disposed inside the plasma chamber are exposed to a plasma atmosphere and high temperatures, physical properties such as plasma resistance, corrosion resistance, and corrosion resistance are required.

이에 따라, 플라즈마 챔버 내부에 배치된 부품들은 주로 Al2O3, SiC, SiO2 등과 같은 세라믹으로 이루어져 있다. Accordingly, components disposed inside the plasma chamber are mainly made of ceramics such as Al 2 O 3 , SiC, SiO 2, and the like.

세라믹 부품을 제작하기 위해, 해당 재료를 벌크 상태로 소결하거나, 표면에 코팅층을 형성하고, 클리닝(cleaning) 또는/및 시즈닝(seasoning)을 수행하여 표면의 이물질 및 불순물을 제거하여 제작이 이루어진다. 비용적인 면에서는 표면에 코팅층을 형성하는 것이 더 경제적이므로, 벌크 상태로 소결하는 방법보다 표면에 코팅층을 형성하는 방법을 더 선호한다.In order to manufacture a ceramic component, the material is sintered in a bulk state, or a coating layer is formed on the surface, and cleaning or/and seasoning is performed to remove foreign substances and impurities on the surface. In terms of cost, since it is more economical to form the coating layer on the surface, the method of forming the coating layer on the surface is more preferred than the method of sintering in a bulk state.

표면에 코팅층을 형성하는 방법으로는 Atmospheric Plasma Spray(APS) 방법이 대표적으로 사용되고 있다. APS 방법은 고온의 열원을 이용하여 분말을 녹인 후 분사하여 후막을 형성하는 방법이다. As a method of forming a coating layer on the surface, the Atmospheric Plasma Spray (APS) method is typically used. The APS method is a method of forming a thick film by dissolving powder using a high-temperature heat source and spraying.

하지만, APS와 같은 공정은 플라즈마 영역이 다소 불균일하고, 분말들이 부분 용융되어 기판에 도달하기 때문에, 기판 상에 파티클이 형성되고 그 미세조직이 깔끔하지 않게 나타날 수 있다. 이러한 파티클은 웨이퍼 표면을 오염시킬 수 있다.However, in a process such as APS, since the plasma region is somewhat non-uniform and the powders are partially melted to reach the substrate, particles may be formed on the substrate and the microstructure may appear unclear. These particles can contaminate the wafer surface.

파티클 발생 문제를 해결하기 위해, 최근에는 이트륨 계열 중에서도 파티클 생성이 적은 플루오르 성분이 포함된 이트륨계 세라믹을 사용하고 있다. 하지만, 세라믹 부품을 코팅하는 과정에서 세라믹 표면에 수분을 함유하게 되면서 불순물이 생성됨에 따라, 세라믹 표면에 크랙이 발생하거나 코팅층의 박리가 발생하게 된다. 이에 따라, 세라믹 부품의 오염도가 증가하게 되고 생산성이 저하되는 문제점이 있다.In order to solve the problem of particle generation, recently, yttrium-based ceramics containing a fluorine component having less particle generation among yttrium-based ceramics have been used. However, in the process of coating ceramic components, as the ceramic surface contains moisture and impurities are generated, cracks or peeling of the coating layer occur on the ceramic surface. Accordingly, there is a problem in that the degree of contamination of the ceramic component increases and the productivity decreases.

근본적으로 크랙을 완전히 제거하기는 어렵기 때문에, 클리닝(cleaning), 시즈닝(seasoning)과 같은 공정을 여러 번 진행하여 크랙 사이에 끼인 이물질 및 불순물을 제거해야 하는 번거로움이 있다.Since it is fundamentally difficult to completely remove cracks, there is an inconvenience of removing foreign substances and impurities trapped between cracks by performing a process such as cleaning and seasoning several times.

KR 10-1177333호(2012.08.30.공고)KR 10-1177333 (2012.08.30.announcement)

본 발명의 목적은 세라믹 모 기판으로서 세라믹 기판 또는 이트륨계 소재를 포함하는 코팅막이 형성된 세라믹 기판을, 이트륨계 화합물 형성용 염 용액으로 코팅하여 크랙 표면에 상기 염 용액이 침투되도록 함으로써, 크랙 표면에 누적된 염에 의해, 이물질 및 불순물의 침착이 억제되고 이후 침착된 불순물의 제거가 용이한 이트륨계 세라믹의 제조 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to allow the salt solution to penetrate the crack surface by coating a ceramic substrate or a ceramic substrate on which a coating film containing an yttrium-based material is formed as a ceramic parent substrate with a salt solution for forming a yttrium-based material, thereby accumulating on the crack surface. It is to provide a method for producing a yttrium-based ceramic in which the deposition of foreign matters and impurities is suppressed by the formed salt, and then the deposited impurities are easily removed.

또한, 본 발명의 목적은 클리닝, 시즈닝의 횟수를 감소시켜 공정 비용을 절감할 수 있는 이트륨계 세라믹의 제조 방법을 제공하는 것이다. In addition, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a yttrium-based ceramic capable of reducing process costs by reducing the number of cleaning and seasoning.

또한, 본 발명의 목적은 세라믹 모 기판으로서 세라믹 기판 또는 이트륨계 소재를 포함하는 코팅막이 형성된 세라믹 기판을, 이트륨계 화합물 형성용 염 용액으로 코팅하여 크랙 표면에 상기 염 용액들이 침투되도록 함으로써, 이트륨계 세라믹에 형성된 크랙의 표면적을 감소시켜 기계적 성능이 우수한 이트륨계 세라믹의 제조 방법을 제공하는 것이다.In addition, an object of the present invention is to allow the salt solution to penetrate the crack surface by coating a ceramic substrate or a ceramic substrate on which a coating film containing an yttrium-based material is formed as a ceramic parent substrate with a salt solution for forming a yttrium-based compound. It is to provide a method of manufacturing a yttrium-based ceramic having excellent mechanical performance by reducing the surface area of cracks formed in the ceramic.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention that are not mentioned can be understood by the following description, and will be more clearly understood by examples of the present invention. In addition, it will be easily understood that the objects and advantages of the present invention can be realized by the means shown in the claims and combinations thereof.

본 발명에 따른 이트륨계 세라믹 제조방법은 (a) 이트륨계 화합물 형성용 염을 용매에 용해하여 이트륨계 화합물 형성용 염 용액을 마련하는 단계; (b) 상기 이트륨계 화합물 형성용 염 용액을 세라믹 모 기판 표면에 코팅하는 단계; 및 (c) 상기 이트륨계 화합물 형성용 염 용액이 코팅된 세라믹 모 기판을 열처리하는 단계;를 포함하고, 상기 세라믹 모 기판은 세라믹 기판이거나, 상기 세라믹 기판에 이트륨계 소재를 포함하는 코팅막이 형성된 것을 특징으로 한다.The yttrium-based ceramic manufacturing method according to the present invention comprises the steps of: (a) dissolving a yttrium-based compound-forming salt in a solvent to prepare a yttrium-based compound-forming salt solution; (b) coating the yttrium-based compound-forming salt solution on the surface of the ceramic parent substrate; And (c) heat-treating the ceramic mother substrate coated with the salt solution for forming the yttrium-based compound, wherein the ceramic mother substrate is a ceramic substrate, or a coating film containing an yttrium-based material is formed on the ceramic substrate. It is characterized.

본 발명에 따른 이트륨계 세라믹은 세라믹 기판 또는 이트륨계 소재를 포함하는 코팅막이 형성된 세라믹 기판; 및 상기 세라믹 기판 표면에 형성되는 이트륨계 코팅층;을 포함한다.The yttrium-based ceramic according to the present invention includes a ceramic substrate or a ceramic substrate on which a coating film including an yttrium-based material is formed; And an yttrium-based coating layer formed on the surface of the ceramic substrate.

본 발명에 따른 이트륨계 세라믹은 세라믹 모 기판으로서 세라믹 기판 또는 이트륨계 소재를 포함하는 코팅막이 형성된 세라믹 기판을, 이트륨계 화합물 형성용 염 용액으로 코팅하여 크랙 표면에 상기 염 용액들이 침투되도록 함으로써, 크랙 표면에 누적된 염에 의해, 이물질 및 불순물의 침착이 억제되고 추후 침착된 불순물의 제거가 용이하다.In the yttrium-based ceramic according to the present invention, a ceramic substrate or a ceramic substrate on which a coating film containing an yttrium-based material is formed as a ceramic parent substrate is coated with a salt solution for forming a yttrium-based compound so that the salt solution penetrates the crack surface. By the salt accumulated on the surface, the deposition of foreign matters and impurities is suppressed, and the subsequent deposition of impurities is easily removed.

이에 따라, 본 발명의 이트륨계 세라믹은 클리닝, 시즈닝의 횟수를 감소시켜 공정 비용을 절감하고 생산성이 증가하는 효과가 있다.Accordingly, the yttrium-based ceramic of the present invention has an effect of reducing the number of cleaning and seasoning, thereby reducing process cost and increasing productivity.

또한, 본 발명의 이트륨계 세라믹은 세라믹 모 기판으로서 세라믹 기판 또는 이트륨계 소재를 포함하는 코팅막이 형성된 세라믹 기판을, 이트륨계 화합물 형성용 염 용액으로 코팅하여 크랙 표면에 상기 염 용액들이 침투되도록 함으로써, 이트륨계 세라믹에 형성된 크랙 내부가 채워지면서 크랙의 표면적을 감소시켜 기계적 성능이 향상되는 효과가 있다.In addition, in the yttrium-based ceramic of the present invention, a ceramic substrate or a ceramic substrate on which a coating film containing an yttrium-based material is formed as a ceramic parent substrate is coated with a salt solution for forming a yttrium-based compound so that the salt solution penetrates the crack surface, As the inside of the crack formed in the yttrium-based ceramic is filled, the surface area of the crack is reduced, thereby improving mechanical performance.

아울러, 본 발명의 이트륨계 세라믹은 반도체, 발광다이오드, 태양전지 제작용 챔버에 사용될 수 있으며, 챔버 내부에 배치되는 부품에도 적용 가능하다.In addition, the yttrium-based ceramic of the present invention can be used in a chamber for manufacturing semiconductors, light-emitting diodes, and solar cells, and can be applied to components disposed inside the chamber.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.In addition to the above-described effects, specific effects of the present invention will be described together with explanation of specific matters for carrying out the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 이트륨계 세라믹의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 이트륨계 세라믹의 코팅 과정을 나타낸 공정도이다.
도 3은 본 발명에 따른 이트륨계 세라믹에 존재하는 크랙에 이트륨계 화합물 형성용 염 용액이 코팅되면서 크랙의 크기변화를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따라, 염의 코팅을 통해 크랙의 형상을 변화시켜 1차적으로 이물질과 불순물의 침착을 억제하고, 2차적으로 침착된 이물질과 불순물의 제거가 용이한 효과를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 이트륨계 세라믹에 존재하는 크랙에 이트륨계 화합물 형성용 염 용액이 코팅되면서 크랙의 크기변화를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따라, 염의 코팅을 통해 크랙의 형상을 변화시켜 1차적으로 이물질과 불순물의 침착을 억제하고, 2차적으로 침착된 이물질과 불순물의 제거가 용이한 효과를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 코팅 전과 코팅 후의 크랙의 단면도이다.
1 is a flow chart showing a method of manufacturing a yttrium-based ceramic according to the present invention.
Figure 2 is a process diagram showing the coating process of the yttrium-based ceramic according to the present invention.
3 is a view showing a change in size of a crack as a salt solution for forming an yttrium-based compound is coated on a crack existing in the yttrium-based ceramic according to the present invention.
FIG. 4 is a view showing the effect of changing the shape of a crack through a salt coating according to the present invention to primarily suppress the deposition of foreign matters and impurities, and to facilitate the removal of the secondarily deposited foreign matters and impurities.
5 is a view showing a change in size of a crack as a salt solution for forming an yttrium-based compound is coated on a crack existing in the yttrium-based ceramic according to the present invention.
6 is a view showing the effect of changing the shape of the crack through the coating of a salt according to the present invention to primarily suppress the deposition of foreign substances and impurities, and to facilitate the removal of the second deposited foreign substances and impurities.
7 is a cross-sectional view of a crack before and after coating according to the present invention.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.The above-described objects, features, and advantages will be described later in detail with reference to the accompanying drawings, and accordingly, a person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to easily implement the technical idea of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description will be omitted. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to indicate the same or similar elements.

이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다. Hereinafter, the "top (or bottom)" of the component or the "top (or bottom)" of the component means that an arbitrary component is arranged in contact with the top (or bottom) of the component. In addition, it may mean that other components may be interposed between the component and any component disposed on (or under) the component.

또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.In addition, when a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, the components may be directly connected or connected to each other, but other components are "interposed" between each component. It is to be understood that "or, each component may be "connected", "coupled" or "connected" through other components.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 이트륨계 세라믹 및 그 제조 방법을 설명하도록 한다.Hereinafter, a yttrium-based ceramic and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 이트륨계 세라믹의 제조 방법은 이트륨계 화합물 형성용 염 용액(액상의 염)을 세라믹 모 기판(10) 표면에 코팅한 후 열처리하는 기술로, 크랙 표면에 상기 염 용액(20)이 침투(infiltration)하면서 크랙의 표면적이 감소하고, 클리닝 또는/및 시즈닝할 때 크랙에 끼인 이물질 및 불순물을 용이하게 제거할 수 있다. The manufacturing method of the yttrium-based ceramic of the present invention is a technology in which a salt solution (liquid salt) for forming an yttrium-based compound is coated on the surface of the ceramic parent substrate 10 and then heat-treated, and the salt solution 20 penetrates the crack surface. During (infiltration), the surface area of the crack is reduced, and foreign substances and impurities trapped in the crack during cleaning or/and seasoning can be easily removed.

이에 따라, 본 발명의 세라믹 제조 기술은 종래 사용되는 Atmospheric Plasma Spray(APS) 방법으로 제조된 경우의 성능을 보다 향상시킬 수 있으며, 크랙의 개수를 최소화하면서 크랙의 표면적을 감소시킬 수 있다. 그리고, 본 발명의 클리닝 또는/및 시즈닝의 횟수를 감소시켜 경제적인 효과를 가져온다.Accordingly, the ceramic manufacturing technology of the present invention can further improve performance when manufactured by the conventional Atmospheric Plasma Spray (APS) method, and reduce the surface area of cracks while minimizing the number of cracks. And, by reducing the number of cleaning or / and seasoning of the present invention brings about an economic effect.

도 1은 본 발명에 따른 세라믹의 제조 방법을 나타낸 순서도이다. 도 2는 본 발명에 따른 세라믹의 코팅 과정을 나타낸 공정도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 이트륨계 세라믹의 제조 방법은 이트륨계 화합물 형성용 염을 용매에 용해하여 이트륨계 화합물 형성용 염 용액을 마련하는 단계(S110), 이트륨계 화합물 형성용 염 용액을 세라믹 모 기판 표면에 코팅하는 단계(S120) 및 열처리하는 단계(S130)를 포함한다.1 is a flow chart showing a method of manufacturing a ceramic according to the present invention. 2 is a process chart showing a ceramic coating process according to the present invention. 1 and 2, the method of manufacturing a yttrium-based ceramic of the present invention comprises the steps of preparing a yttrium-based compound-forming salt solution by dissolving a yttrium-based compound-forming salt in a solvent (S110), for forming a yttrium-based compound. It includes coating the salt solution on the surface of the ceramic mother substrate (S120) and performing heat treatment (S130).

먼저, 이트륨계 화합물 형성용 염을 용매에 용해하여 이트륨계 화합물 형성용 염 용액(20)을 마련한다.First, a yttrium-based compound-forming salt is dissolved in a solvent to prepare a yttrium-based compound-forming salt solution (20).

상기 이트륨계 화합물 형성용 염 용액(20)은 이트륨계 화합물 형성용 염이 용매에 분산되어 있거나, 포함되어 있거나, 또는 용해되어 있는 것을 의미한다. 상기 이트륨계 화합물 형성용 염 용액은 액상의 염으로, 후술할 세라믹 모 기판(10) 표면에 코팅된 후, 열처리하는 과정에서 반응이 일어나면서 세라믹 모 기판(10) 표면에 침투되어 코팅층을 형성하게 된다. 즉, 상기 액상 염에 의해 상기 코팅층에 이트륨계 화합물이 형성될 수 있다.The yttrium-based compound-forming salt solution (20) means that the yttrium-based compound-forming salt is dispersed, contained, or dissolved in a solvent. The salt solution for forming the yttrium-based compound is a liquid salt, which is coated on the surface of the ceramic mother substrate 10 to be described later, and then penetrates into the surface of the ceramic mother substrate 10 while a reaction occurs during the heat treatment process to form a coating layer. do. That is, the yttrium-based compound may be formed in the coating layer by the liquid salt.

상기 이트륨계 화합물 형성용 염 용액(20)은 세라믹 모 기판(10) 표면에 도포되는 것으로, 이트륨계 화합물 형성용 염을 용매에 용해시켜 형성될 수 있다.The yttrium-based compound-forming salt solution 20 is applied to the surface of the ceramic parent substrate 10, and may be formed by dissolving the yttrium-based compound-forming salt in a solvent.

상기 이트륨계 화합물 형성용 염 용액은 YOF, Y5O4F7, Y7O6F9와 같은 옥시불화이트륨, YF3와 같은 불화이트륨, Y2O3 와 같은 산화이트륨, 질화 이트륨, 염화 이트륨, 이트륨 아세테이트, 및 이트륨 옥살레이트 중 1종 이상을 형성하는 성분을 포함하는 것이 바람직하다.The salt solution for forming the yttrium-based compound is YOF, Y 5 O 4 F 7 , Y 7 O 6 F 9 yttrium oxyfluoride, YF 3 yttrium fluoride, Y 2 O 3 yttrium oxide, yttrium nitride, chloride It is preferred to include a component that forms at least one of yttrium, yttrium acetate, and yttrium oxalate.

구체적으로, 상기 이트륨계 화합물 형성용 염은 칼슘(Ca), 질소(N), 산소(O), 플루오르(F), 탄소(C), 및 수소(H) 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 또는/및 상기 이트륨계 화합물 형성용 염은 이트륨(Y)을 포함하는 염화물, 질산염 또는 초산염을 포함할 수 있다. Specifically, the yttrium-based compound-forming salt may include one or more of calcium (Ca), nitrogen (N), oxygen (O), fluorine (F), carbon (C), and hydrogen (H). . Or/and the salt for forming the yttrium-based compound may include chloride, nitrate, or acetate including yttrium (Y).

또한, 상기 이트륨계 화합물 형성용 염은 이트륨(Y)을 제외한 희토류계 원소로서 란타넘(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 터븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 어븀(Er), 툴륨(Tm), 이터븀(Yb), 루테튬(Lu), 및 스칸듐(Sc) 중 1종 이상을 포함하는 염화물, 질산염 또는 초산염을 더 포함할 수 있다. In addition, the yttrium-based compound-forming salt is a rare earth element excluding yttrium (Y), such as lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), promethium (Pm), and samarium (Sm). , Europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb), lutetium (Lu), and scandium ( It may further include chloride, nitrate, or acetate containing at least one of Sc).

상기 이트륨계 화합물 형성용 염을 용해시키기 위한 용매로는 물, 에탄올, 메탄올, 아세톤, 벤젠, 톨루엔 등을 사용할 수 있다. 상기 용매에 이트륨계 화합물 형성용 염을 침지한 후 균일하게 혼합될 때까지 교반한다. 이트륨계 화합물 형성용 염의 분산을 원활하게 하기 위해 약 20~80℃에서 교반이 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 이트륨계 화합물 형성용 염 용액은 약 10~80중량%의 이트륨계 화합물 형성용 염과 약 20~90중량%의 용매를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.As a solvent for dissolving the yttrium-based compound-forming salt, water, ethanol, methanol, acetone, benzene, toluene, and the like may be used. After immersing the yttrium-based compound-forming salt in the solvent, the mixture is stirred until uniformly mixed. Stirring may be performed at about 20 to 80° C. in order to smoothly disperse the yttrium-based compound-forming salt, but is not limited thereto. The yttrium-based compound-forming salt solution may include about 10 to 80% by weight of the yttrium-based compound-forming salt and about 20 to 90% by weight of a solvent, but is not limited thereto.

예를 들어, Y2O3을 포함하는 세라믹 모 기판에 플루오린화수소산(HF)를 포함하는 이트륨계 화합물 형성용 염 용액을 코팅하여 열처리하면, 코팅층에 플루오린화 이트륨(YF3)이 얻어진다. For example, by coating a yttrium-based compound-forming salt solution containing hydrofluoric acid (HF) on a ceramic parent substrate containing Y 2 O 3 and heat treatment, yttrium fluoride (YF 3 ) is obtained on the coating layer.

바람직하게, 상기 이트륨계 화합물 형성용 염 용액(20)은 세라믹 모 기판(10)과 동일한 성분을 포함할 수 있다. Preferably, the salt solution 20 for forming the yttrium-based compound may contain the same components as the ceramic parent substrate 10.

이어서, 상기 이트륨계 화합물 형성용 염 용액(20)을 세라믹 모 기판(10) 표면에 코팅한다.Subsequently, the yttrium-based compound-forming salt solution 20 is coated on the surface of the ceramic parent substrate 10.

본 발명에서 세라믹 모 기판(10)은 세라믹 기판이거나, 상기 세라믹 기판에 이트륨계 소재를 포함하는 코팅막이 형성된 것이다. 상기 세라믹 기판은 코팅되지 않은 소결체로서, 벌크 소재일 수 있다. In the present invention, the ceramic parent substrate 10 is a ceramic substrate, or a coating film including an yttrium-based material is formed on the ceramic substrate. The ceramic substrate is an uncoated sintered body and may be a bulk material.

상기 세라믹 기판은 통상의 반도체용 부품에 사용되는 소재이며, 예를 들어, 실리콘(Si), 탄화규소(SiC), 탄화티타늄(TiC), 탄화텅스텐(WC), 탄화크롬(CrC), 탄화탄탈륨(TaC) 및 탄화지르코늄(ZrC), 이트리아(Y2O3), 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 산화크롬(Cr2O3), 산화마그네슘(MgO), 산화칼슘(CaO), 산화철(FeO), 산화주석(SnO2), 이산화타이타늄(TiO2), 지르코니아(ZrO2), 산화하프늄(HfO2), 산화탄탈륨(Ta2O5), 루테늄산화물(RuO2), 일산화납(PbO), 산화아연(ZnO), 과산화스트론튬(SrO2), 산화비스무트(Bi2O3), 뮬라이트(3Al2O3-2SiO2), 란탄족계 산화물, YOF, Y5O4F7, Y7O6F9와 같은 옥시불화이트륨, YF3와 같은 불화이트륨을, Y2O3 와 같은 산화이트륨 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 이외에도 상기 탄소계 세라믹 및 산화물계 세라믹이 혼합된 소재일 수 있다. The ceramic substrate is a material used for ordinary semiconductor components, for example, silicon (Si), silicon carbide (SiC), titanium carbide (TiC), tungsten carbide (WC), chromium carbide (CrC), and tantalum carbide. (TaC) and zirconium carbide (ZrC), yttria (Y 2 O 3 ), Silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), chromium oxide (Cr 2 O 3 ), magnesium oxide (MgO), calcium oxide (CaO), iron oxide (FeO), tin oxide (SnO 2 ), titanium dioxide ( TiO 2 ), zirconia (ZrO 2 ), hafnium oxide (HfO 2 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), ruthenium oxide (RuO 2 ), lead monoxide (PbO), zinc oxide (ZnO), strontium peroxide (SrO 2) ), bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), mullite (3Al 2 O 3 -2SiO 2 ), lanthanide oxide, YOF, Y 5 O 4 F 7 ,Y 7 O 6 F 9 yttrium oxyfluoride, YF 3 and The same yttrium fluoride may include one or more of yttrium oxide such as Y 2 O 3. In addition, it may be a material in which the carbon-based ceramic and the oxide-based ceramic are mixed.

상기 코팅막에 포함되는 이트륨계 소재는 이트륨 원소, 이트륨을 포함하는 화합물이라면 제한없이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 이트륨계 소재는 Y, YOF, Y5O4F7, Y7O6F9, YF3 및 Y2O3 중 1종 이상을 포함할 수 있다.The yttrium-based material included in the coating film may be used without limitation as long as it is a yttrium element or a compound containing yttrium. For example, the yttrium-based material may include at least one of Y, YOF, Y 5 O 4 F 7 , Y 7 O 6 F 9 , YF 3 and Y 2 O 3 .

그리고 상기 코팅막은 이트륨을 제외한 희토류계 원소를 더 포함할 수 있다.In addition, the coating layer may further include rare earth elements other than yttrium.

상기 희토류계 원소는 란타넘(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 터븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 어븀(Er), 툴륨(Tm), 이터븀(Yb), 루테튬(Lu) 및 스칸듐(Sc) 중 1종 이상을 포함할 수 있다.The rare earth elements include lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), promethium (Pm), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), and terbium (Tb). , Dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb), lutetium (Lu), and scandium (Sc).

본 발명에서 세라믹 모 기판(10) 표면에 염 용액(20)을 코팅할 때, 상기 코팅은 APS(Atmospheric Plasma Spray), PVD(Physical Vapor Deposition), 서스펜션 플라즈마 용사 코팅(Suspension plasma spray), 저온분사 코팅(cold spray), 저압건식분사 코팅(aerosol deposition, AD), 침지 또는 도포하여 수행될 수 있다. When coating the salt solution 20 on the surface of the ceramic parent substrate 10 in the present invention, the coating is APS (Atmospheric Plasma Spray), PVD (Physical Vapor Deposition), suspension plasma spray coating, low temperature spray It may be performed by coating (cold spray), low pressure dry spray coating (aerosol deposition, AD), immersion or coating.

APS 방법은 고온의 열원을 이용하여 분말을 녹인 후 분사하여 후막을 형성하는 방법이다. PVD 방법은 드라이 플레이팅이라고도 한다. 진공 중에 금속 또는 세라믹을 기화시켜 기화된 금속 또는 세라믹 입자가 방해물 없이 모재(기판)에 증착된다. 서스펜션 플라즈마 용사법은 기존의 플라즈마 용사와 유사한 방법이나 코팅원료로 서스펜션 혹은 슬러리를 사용하는 방법이다. 저온분사코팅 방법은 금속 분말을 고압의 가스에 태워 아주 빠르게 기판에 분사시키는 것이다. 저압건식분사 코팅은 상온 및 저진공 분위기에서, 노즐을 이용하여 분말 또는 과립을 기판 상에 분사하여 증착시킴으로써, 후막을 제조하는 공정이다.The APS method is a method of forming a thick film by dissolving powder using a high-temperature heat source and spraying. The PVD method is also called dry plating. Metal or ceramic particles vaporized by vaporizing the metal or ceramic in a vacuum are deposited on the base material (substrate) without obstruction. The suspension plasma spraying method is a method similar to the conventional plasma spraying method, but a method of using a suspension or slurry as a coating material. In the low-temperature spray coating method, metal powder is burned in a high-pressure gas and sprayed onto the substrate very quickly. Low pressure dry spray coating is a process of manufacturing a thick film by spraying and depositing powder or granules on a substrate using a nozzle in a room temperature and low vacuum atmosphere.

그리고 코팅은 이트륨계 화합물 형성용 염 용액(20)에 세라믹 모 기판(10)으로서 세라믹 기판 또는 이트륨계 소재를 포함하는 코팅막이 형성된 세라믹 기판을 침지시켜 수행될 수 있다. 또는, 코팅은 이트륨계 화합물 형성용 염 용액(20)을 세라믹 모 기판(10) 표면에 도포하여 수행될 수 있다. In addition, the coating may be performed by immersing a ceramic substrate as the ceramic parent substrate 10 or a ceramic substrate on which a coating film including an yttrium-based material is formed in the yttrium-based compound forming salt solution 20. Alternatively, the coating may be performed by applying a salt solution 20 for forming an yttrium-based compound on the surface of the ceramic parent substrate 10.

침지하여 코팅하는 경우, 이트륨계 화합물 형성용 염 용액(20)에 1~10회 정도 담금(dipping)하여 세라믹 모 기판(10)으로서 세라믹 기판 또는 이트륨계 소재를 포함하는 코팅막이 형성된 세라믹 기판의 전체 표면을 균일하게 코팅한다. 예를 들어, 침지는 염 용액을 약 25±20℃로 조절한 후, 담금하여 수행될 수 있다.In the case of coating by immersion, the entire ceramic substrate on which a ceramic substrate or a coating film containing yttrium-based material is formed as the ceramic parent substrate 10 by dipping 1 to 10 times in the yttrium-based compound-forming salt solution 20 It coats the surface evenly. For example, immersion may be performed by adjusting the salt solution to about 25±20° C. and then immersing it.

도포하여 코팅하는 경우, 도구로 바르는 브러쉬 코팅, 스핀코팅, 롤코팅, 또는 그라비아 코팅으로 수행될 수 있다.In the case of applying and coating, it may be performed by brush coating, spin coating, roll coating, or gravure coating applied with a tool.

이러한 코팅에 의해, 세라믹 모 기판(10)으로서 세라믹 기판 또는 이트륨계 소재를 포함하는 코팅막이 형성된 세라믹 기판의 표면에 대략 1~300㎛ 두께의 코팅층(40)이 형성될 수 있다.By this coating, a coating layer 40 having a thickness of approximately 1 to 300 μm may be formed on the surface of the ceramic substrate 10 on which a ceramic substrate or a coating film including an yttrium-based material is formed.

마찬가지로 상기 세라믹 모 기판(10) 제조 시, 세라믹 기판 표면에 이트륨계 소재를 포함하는 코팅막을 형성할 때 이와 같은 방법으로 수행될 수 있다. 이트륨계 소재를 포함하는 코팅막은 대략 1~300㎛ 두께일 수 있다. 코팅막의 두께가 이 범위를 벗어나는 경우, 이트륨계 세라믹 제조 과정에서 이트륨 화합물이 형성되기에 불충분할 수 있다. Likewise, when the ceramic parent substrate 10 is manufactured, a coating film containing an yttrium-based material is formed on the surface of the ceramic substrate 10 by this method. The coating film including the yttrium-based material may have a thickness of approximately 1 to 300 μm. If the thickness of the coating film is out of this range, it may be insufficient to form the yttrium compound in the process of manufacturing the yttrium-based ceramic.

본 발명의 코팅 과정에서는 액상의 이트륨계 화합물 형성용 염 용액(20)을 이용하기 때문에, 세라믹 모 기판으로서 세라믹 기판 또는 이트륨계 소재를 포함하는 코팅막이 형성된 세라믹 기판의 표면에 크랙이 발생하거나 박리가 발생하는 것을 최소화할 수 있다. In the coating process of the present invention, since the salt solution 20 for forming a liquid yttrium-based compound is used, cracks or peeling occur on the surface of the ceramic substrate on which the ceramic substrate or the coating film containing the yttrium-based material is formed as a ceramic parent substrate. What happens can be minimized.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 세라믹 모 기판으로서 세라믹 기판 또는 이트륨계 소재를 포함하는 코팅막이 형성된 세라믹 기판 표면에 발생한 크랙 표면에 염 용액이 도포되고, 열처리 중 크랙 표면에 염 용액이 침투되면, 크랙 표면에 염이 쌓이면서 크랙의 표면적이 감소하게 된다.As shown in Figs. 2 and 3, a salt solution is applied to the surface of the crack generated on the surface of the ceramic substrate on which the ceramic substrate or the coating film containing the yttrium-based material is formed as the ceramic parent substrate, and the salt solution penetrates the crack surface during heat treatment. Then, as salt accumulates on the crack surface, the surface area of the crack decreases.

또한 도 3 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 이트륨계 화합물 형성용 염 용액(20)으로 코팅되기 전에는 크랙의 표면이 불균질한 반면, 이트륨계 화합물 형성용 염 용액(20)으로 코팅된 후에는 크랙의 표면이 보다 균질한 표면이 되었음을 보여준다.In addition, as shown in FIGS. 3 to 7, the surface of the crack is heterogeneous before being coated with the yttrium-based compound-forming salt solution 20, whereas after being coated with the yttrium-based compound-forming salt solution 20, It shows that the surface of the crack became a more homogeneous surface.

그리고, 날카로운 형상, 뾰족한 형상, 표면적이 큰 크랙이 브로드한 형상으로 바뀌면서 크랙의 표면적이 감소하게 되고, 쌓인 염에 의해 크랙에 이물질 및 불순물의 침착 억제 효과를 높일 수 있으며, 추후 침착된 이물질 및 불순물의 제거가 용이한 효과가 있다.In addition, a sharp shape, a sharp shape, and a crack with a large surface area change to a broad shape, reducing the surface area of the crack, and increasing the effect of inhibiting the deposition of foreign substances and impurities on the crack due to the accumulated salt. There is an effect that it is easy to remove.

특히, 이물질 및 불순물 제거를 위해 클리닝 또는/및 시즈닝의 횟수, 소요 시간을 감소시킬 수 있어 비용측면에서 경제적이다.In particular, it is economical in terms of cost because it is possible to reduce the number and time required for cleaning or/and seasoning to remove foreign substances and impurities.

이어서, 상기 이트륨계 화합물 형성용 염 용액(20)이 코팅된 세라믹 모 기판(10)을 열처리한다. Subsequently, the ceramic mother substrate 10 coated with the yttrium-based compound-forming salt solution 20 is heat-treated.

본 발명에서 열처리는 300℃ 이하의 저온에서 열처리하거나, 자외선 처리하여 열처리하거나, 또는 진공 분위기에서 열처리할 수 있다.In the present invention, the heat treatment may be heat treated at a low temperature of 300° C. or less, heat treated by UV treatment, or heat treated in a vacuum atmosphere.

구체적으로는, 50~300℃의 저온에서 대략 10분~24시간 동안 열처리할 수 있다. 열처리 온도가 이 범위를 벗어나는 경우, 세라믹 모 기판(10)으로서 세라믹 기판 또는 이트륨계 소재를 포함하는 코팅막이 형성된 세라믹 기판에 코팅물이 충분히 침투되지 않을 수 있다.Specifically, heat treatment may be performed at a low temperature of 50 to 300° C. for about 10 minutes to 24 hours. When the heat treatment temperature is outside this range, the coating material may not sufficiently penetrate into the ceramic substrate as the ceramic mother substrate 10 or the ceramic substrate on which the coating film including the yttrium-based material is formed.

또는 500~3000mJ/cm2의 자외선 광량을 대략 1분~24시간 동안 조사하여 열처리할 수 있다. 자외선 광량이 이 범위를 벗어나는 경우, 세라믹 모 기판으로서 세라믹 기판 또는 이트륨계 소재를 포함하는 코팅막이 형성된 세라믹 기판에 코팅물이 충분히 침투되지 않을 수 있다.Alternatively, heat treatment may be performed by irradiating an ultraviolet light amount of 500 to 3000 mJ/cm 2 for approximately 1 minute to 24 hours. When the amount of ultraviolet light exceeds this range, the coating material may not sufficiently penetrate into the ceramic substrate as the ceramic parent substrate or the ceramic substrate on which the coating film including the yttrium-based material is formed.

또는 진공 분위기를 갖는 공간에서 대략 1분~48시간 동안 열처리할 수 있다.Alternatively, heat treatment may be performed for about 1 minute to 48 hours in a space having a vacuum atmosphere.

본 발명에서는 열처리하는 동안, 세라믹 모 기판으로서 세라믹 기판 또는 이트륨계 소재를 포함하는 코팅막이 형성된 세라믹 기판 표면에 도포된 염 용액(20)이 모 기판 표면에 침투하게 되면서 상기 모 기판 표면과 염 용액이(20) 반응하게 된다. 이때, 염 용액 중 용액은 증발하여 제거되고, 염은 모 기판 표면에 쌓이게 된다. 즉, 크랙 표면에 고체 성분의 염이 쌓이면서 샤프한 형상의 크랙이 브로드한 형상의 크랙으로 변화하고, 크랙 표면에 쌓인 이물질 및 불순물 침착을 억제할 수 있으며, 추후에 침착된 이물질과 불순물을 용이하게 제거할 수 있다. 이에 따라, 이물질 및 불순물을 제거하기 위한 클리닝 또는/및 시즈닝의 횟수, 소요 시간 등을 감소시킬 수 있어 비용측면에서 경제적이다.In the present invention, during the heat treatment, the salt solution 20 applied to the surface of the ceramic substrate on which a ceramic substrate or a coating film containing an yttrium-based material is formed as a ceramic mother substrate penetrates into the surface of the mother substrate, so that the mother substrate surface and the salt solution are (20) It will react. At this time, the solution in the salt solution is removed by evaporation, and the salt is accumulated on the surface of the parent substrate. In other words, as solid salts accumulate on the crack surface, sharp cracks change into broad cracks, and the deposition of foreign matter and impurities accumulated on the crack surface can be suppressed, and foreign substances and impurities deposited later can be easily removed. can do. Accordingly, it is possible to reduce the number of cleaning or/and seasoning for removing foreign substances and impurities, and the required time, which is economical in terms of cost.

상기 열처리된 결과물을 25±20℃에서 건조할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The heat-treated resultant may be dried at 25±20° C., but is not limited thereto.

이러한 열처리에 의해, 세라믹 기판(30) 또는 이트륨계 소재를 포함하는 코팅막이 형성된 세라믹 기판(30) 표면에 대략 1~300㎛ 두께의 코팅층(40)이 형성될 수 있다. 코팅층의 두께가 이 범위를 벗어나는 경우, 이트륨계 세라믹 제조 과정에서 이트륨 화합물이 형성되기에 불충분할 수 있다.By this heat treatment, a coating layer 40 having a thickness of approximately 1 to 300 μm may be formed on the surface of the ceramic substrate 30 or the ceramic substrate 30 on which the coating film including the yttrium-based material is formed. If the thickness of the coating layer is out of this range, it may be insufficient to form the yttrium compound during the manufacturing process of the yttrium-based ceramic.

상기 세라믹 기판(30)은 모 기판으로부터 열처리된 것이다. The ceramic substrate 30 is heat-treated from the parent substrate.

이처럼, 본 발명은 이트륨계 화합물 형성용 액상 염을 이용한 코팅이 세라믹 모 기판 표면에 적용되어 크랙 형상 변화(크랙힐링)를 통해 이물질 및 불순물이 표면에 침착(부착)되지 않도록 하고, 침착되더라도 클리닝 또는/및 시즈닝 공정으로 쉽게 제거될 수 있는 조건을 제공한다. As described above, in the present invention, a coating using a liquid salt for forming an yttrium-based compound is applied to the surface of a ceramic parent substrate so that foreign matter and impurities are not deposited (adhered) on the surface through crack shape change (crack healing), and even if deposited, cleaning or /And provide conditions that can be easily removed by the seasoning process.

따라서, 본 발명의 공정을 통해 클리닝 또는/및 시즈닝의 횟수나 소요시간을 감소시킴으로써, 비용 측면에서 경제적이며 생산성을 증가시키는 효과를 가져온다. 또한, 세라믹 표면에 형성된 크랙의 표면적을 감소시킴에 따라, 세라믹의 기계적 성능을 향상시키는 효과가 있다.Therefore, by reducing the number or required time of cleaning or/and seasoning through the process of the present invention, it is economical in terms of cost and has an effect of increasing productivity. In addition, by reducing the surface area of cracks formed on the ceramic surface, there is an effect of improving the mechanical performance of the ceramic.

본 발명에 따른 제조 방법으로 제조된 이트륨계 세라믹은 세라믹 기판(30) 또는 이트륨계 소재를 포함하는 코팅막이 형성된 세라믹 기판(30), 및 상기 세라믹 기판(30) 표면에 형성되는 이트륨계 코팅층(40)을 포함한다.The yttrium-based ceramic manufactured by the manufacturing method according to the present invention includes a ceramic substrate 30 or a ceramic substrate 30 on which a coating film containing an yttrium-based material is formed, and an yttrium-based coating layer 40 formed on the surface of the ceramic substrate 30. ).

전술한 바와 같이 코팅막에 포함되는 이트륨계 소재는 이트륨 원소, 이트륨을 포함하는 화합물이라면 제한없이 사용될 수 있다.As described above, the yttrium-based material included in the coating film may be used without limitation as long as it is a yttrium element or a compound containing yttrium.

그리고 상기 이트륨계 코팅층(40)은 이트륨계 화합물 형성용 염 용액이 세라믹 모 기판(10)과 반응하면서 형성된 것이다.In addition, the yttrium-based coating layer 40 is formed by reacting a salt solution for forming an yttrium-based compound with the ceramic parent substrate 10.

예를 들어, 상기 이트륨계 코팅층은 YOF, Y5O4F7, Y7O6F9, YF3 및 Y2O3 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 코팅막에 포함되는 이트륨계 소재와 상기 이트륨계 코팅층은 서로 동일한 성분을 포함할 수 있다.For example, the yttrium-based coating layer may include at least one of YOF, Y 5 O 4 F 7 , Y 7 O 6 F 9 , YF 3 and Y 2 O 3 . Preferably, the yttrium-based material included in the coating layer and the yttrium-based coating layer may contain the same components.

전술한 바와 같이, 본 발명의 이트륨계 세라믹의 제조 방법은 세라믹 모 기판으로서 세라믹 기판 또는 이트륨계 소재를 포함하는 코팅막이 형성된 세라믹 기판 표면을 이트륨계 화합물 형성용 액상 염으로 코팅한 후 열처리함에 따라, 크랙 표면에 누적된 염에 의해, 이물질 및 불순물의 침착이 억제되고, 그럼에도 불구하고 크랙에 끼인 이물질 및 불순물을 쉽게 제거할 수 있어 클리닝 또는/및 시즈닝의 횟수, 소요 시간을 감소시키는 효과가 있다. As described above, according to the method for manufacturing a yttrium-based ceramic of the present invention, a ceramic substrate as a ceramic parent substrate or a ceramic substrate on which a coating film including a yttrium-based material is formed is coated with a liquid salt for forming an yttrium-based compound and then heat treated. Due to the salt accumulated on the crack surface, deposition of foreign substances and impurities is suppressed, and nonetheless, foreign substances and impurities trapped in the crack can be easily removed, thereby reducing the number of cleaning or/and seasoning and the required time.

이에 따라, 본 발명의 이트륨계 세라믹의 제조 방법은 생산성을 증가시키며 경제적으로 효율적이다.Accordingly, the manufacturing method of the yttrium-based ceramic of the present invention increases productivity and is economically efficient.

아울러, 본 발명의 이트륨계 세라믹은 반도체, 발광다이오드, 태양전지 제작용 챔버에 사용될 수 있으며, 챔버 내부에 배치되는 부품에도 적용 가능하다.In addition, the yttrium-based ceramic of the present invention can be used in a chamber for manufacturing semiconductors, light-emitting diodes, and solar cells, and can be applied to components disposed inside the chamber.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.As described above with reference to the drawings illustrated for the present invention, the present invention is not limited by the embodiments and drawings disclosed in the present specification, and various by a person skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. It is obvious that transformations can be made. In addition, even if not explicitly described and described the effects of the configuration of the present invention while describing the embodiments of the present invention, it is natural that the predictable effects of the configuration should also be recognized.

10 : 세라믹 모 기판
20 : 이트륨계 화합물 형성용 염 용액
22 : 크랙
30 : 세라믹 기판 또는 이트륨계 소재를 포함하는 코팅막이 형성된 세라믹 기판
40 : 이트륨계 코팅층
10: ceramic parent substrate
20: salt solution for forming yttrium compound
22: crack
30: ceramic substrate or ceramic substrate on which a coating film containing yttrium-based material is formed
40: yttrium-based coating layer

Claims (9)

(a) 이트륨계 화합물 형성용 염을 용매에 용해하여 이트륨계 화합물 형성용 염 용액을 마련하는 단계;
(b) 상기 이트륨계 화합물 형성용 염 용액을 세라믹 모 기판 표면에 코팅하는 단계; 및
(c) 상기 이트륨계 화합물 형성용 염 용액이 코팅된 세라믹 모 기판을 열처리하는 단계;를 포함하고,
상기 세라믹 모 기판은 세라믹 기판이거나, 상기 세라믹 기판에 이트륨계 소재를 포함하는 코팅막이 형성된 것인 이트륨계 세라믹 제조방법.
(a) dissolving a yttrium-based compound-forming salt in a solvent to prepare a yttrium-based compound-forming salt solution;
(b) coating the yttrium-based compound-forming salt solution on the surface of the ceramic parent substrate; And
(c) heat-treating the ceramic mother substrate coated with the salt solution for forming the yttrium-based compound; including,
The ceramic parent substrate is a ceramic substrate, or a yttrium-based ceramic manufacturing method in which a coating film including an yttrium-based material is formed on the ceramic substrate.
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계에서 YOF, Y5O4F7, Y7O6F9, YF3 및 Y2O3 중 1종 이상을 형성하는 이트륨계 화합물 형성용 염 용액을 마련하는 이트륨계 세라믹 제조방법.
The method of claim 1,
Preparation of a yttrium-based ceramic to prepare a salt solution for forming an yttrium-based compound forming at least one of YOF, Y 5 O 4 F 7 , Y 7 O 6 F 9 , YF 3 and Y 2 O 3 in step (a) Way.
제1항에 있어서,
상기 이트륨계 화합물 형성용 염은 칼슘(Ca), 질소(N), 산소(O), 플루오르(F), 탄소(C), 및 수소(H) 중 1종 이상을 포함하거나, 또는/및
이트륨(Y)을 포함하는 염화물, 질산염 또는 초산염을 포함하는 이트륨계 세라믹 제조 방법.
The method of claim 1,
The yttrium-based compound-forming salt contains at least one of calcium (Ca), nitrogen (N), oxygen (O), fluorine (F), carbon (C), and hydrogen (H), or/and
A method for producing a yttrium-based ceramic containing chloride, nitrate, or acetate containing yttrium (Y).
제1항에 있어서,
상기 세라믹 기판에 이트륨계 소재를 포함하는 코팅막이 형성된 세라믹 모 기판은 APS(Atmospheric Plasma Spray), PVD(Physical Vapor Deposition), 서스펜션 플라즈마 용사 코팅(Suspension plasma spray), 저온분사 코팅(cold spray), 저압건식분사 코팅(aerosol deposition, AD), 침지 또는 도포하여 코팅막이 형성되는 이트륨계 세라믹 제조방법.
The method of claim 1,
The ceramic parent substrate on which the coating film containing the yttrium-based material is formed on the ceramic substrate is APS (Atmospheric Plasma Spray), PVD (Physical Vapor Deposition), Suspension Plasma Spray, Cold Spray, Low Pressure Dry spray coating (aerosol deposition, AD), immersion or coating to form a coating film is formed of yttrium-based ceramic manufacturing method.
제1항에 있어서,
상기 (b) 단계에서, 코팅은 APS(Atmospheric Plasma Spray), PVD(Physical Vapor Deposition), 서스펜션 플라즈마 용사 코팅(Suspension plasma spray), 저온분사 코팅(cold spray), 저압건식분사 코팅(aerosol deposition, AD), 침지 또는 도포하여 수행되는 이트륨계 세라믹 제조방법.
The method of claim 1,
In step (b), the coating is APS (Atmospheric Plasma Spray), PVD (Physical Vapor Deposition), Suspension Plasma Spray, Cold Spray, Low Pressure Dry Spray Coating (aerosol deposition, AD). ), yttrium-based ceramic manufacturing method performed by immersion or coating.
제1항에 있어서,
상기 (c) 단계에서, 300℃ 이하의 저온에서 열처리하거나, 자외선 처리하여 열처리하거나, 또는 진공 분위기에서 열처리하는 이트륨계 세라믹 제조방법.
The method of claim 1,
In the step (c), heat treatment at a low temperature of 300° C. or less, heat treatment by UV treatment, or heat treatment in a vacuum atmosphere.
세라믹 기판 또는 이트륨계 소재를 포함하는 코팅막이 형성된 세라믹 기판; 및
상기 세라믹 기판 표면에 형성되는 이트륨계 코팅층;을 포함하는 이트륨계 세라믹.
A ceramic substrate or a ceramic substrate on which a coating film containing a yttrium-based material is formed; And
Yttrium-based ceramic comprising; an yttrium-based coating layer formed on the surface of the ceramic substrate.
제7항에 있어서,
상기 이트륨계 코팅층은 YOF, Y5O4F7, Y7O6F9, YF3 및 Y2O3 중 1종 이상을 포함하는 이트륨계 세라믹.
The method of claim 7,
The yttrium-based coating layer is a yttrium-based ceramic comprising at least one of YOF, Y 5 O 4 F 7 , Y 7 O 6 F 9 , YF 3 and Y 2 O 3.
제7항에 있어서,
상기 이트륨계 소재와 상기 이트륨계 코팅층은 서로 동일한 성분을 포함하는 이트륨계 세라믹.
The method of claim 7,
The yttrium-based material and the yttrium-based coating layer are yttrium-based ceramics containing the same components.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102535560B1 (en) * 2022-10-14 2023-05-26 주식회사 코미코 Method for Producing Plasma-Resistant Coating Layer

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000355753A (en) * 1999-04-15 2000-12-26 United Technol Corp <Utc> Article having substrate containing silicon and barrier layer containing yttrium, and its production
JP2006199545A (en) * 2005-01-21 2006-08-03 Toshiba Ceramics Co Ltd Yttrium-based ceramic covering material and method of manufacturing the same
JP2006207012A (en) * 2004-12-28 2006-08-10 Toshiba Ceramics Co Ltd Yttrium-based ceramic coated material and method of manufacturing the same
JP2008001562A (en) * 2006-06-22 2008-01-10 Covalent Materials Corp Yttrium-based ceramic covering material and its production method
KR101094725B1 (en) * 2011-06-24 2011-12-16 주식회사 펨빅스 Coating layer and coating method of yttrium oxide
KR101177333B1 (en) 2003-12-18 2012-08-30 램 리써치 코포레이션 Yttria-coated ceramic components of semiconductor material processing apparatuses and methods of manufacturing the components
KR20180129366A (en) * 2017-05-26 2018-12-05 아이원스 주식회사 Forming method of fluorinated yttrium oxide coating film and fluorinated yttrium oxide coating film thereof

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000355753A (en) * 1999-04-15 2000-12-26 United Technol Corp <Utc> Article having substrate containing silicon and barrier layer containing yttrium, and its production
KR101177333B1 (en) 2003-12-18 2012-08-30 램 리써치 코포레이션 Yttria-coated ceramic components of semiconductor material processing apparatuses and methods of manufacturing the components
JP2006207012A (en) * 2004-12-28 2006-08-10 Toshiba Ceramics Co Ltd Yttrium-based ceramic coated material and method of manufacturing the same
JP2006199545A (en) * 2005-01-21 2006-08-03 Toshiba Ceramics Co Ltd Yttrium-based ceramic covering material and method of manufacturing the same
JP2008001562A (en) * 2006-06-22 2008-01-10 Covalent Materials Corp Yttrium-based ceramic covering material and its production method
KR101094725B1 (en) * 2011-06-24 2011-12-16 주식회사 펨빅스 Coating layer and coating method of yttrium oxide
KR20180129366A (en) * 2017-05-26 2018-12-05 아이원스 주식회사 Forming method of fluorinated yttrium oxide coating film and fluorinated yttrium oxide coating film thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102535560B1 (en) * 2022-10-14 2023-05-26 주식회사 코미코 Method for Producing Plasma-Resistant Coating Layer

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