KR100259572B1 - 세라믹 부품 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

부식성 가스에 노출되며, 그 표면이 기계 가공되는 소결된 세라믹 부품에 있어서, 상기 세라믹 부품의 기계 가공면에 노출되는 각각의 그레인들이 기계 가공면을 갖고 형성되며, 상기 각 그레인들의 기계 가공면들의 가장자리가 물질 이동에 의해 둥글게 된다. 이러한 소결된 세라믹 부품의 제조 방법은 적어도 상기 세라믹 소결체의 표면을 연마함으로써 소정의 형상을 갖는 기계 가공체를 얻는 단계 및 상기 기계 가공체를 열처리하는 단계를 포함한다.

Description

세라믹 부품 및 이의 제조 방법

본 발명은 부식성 가스에 노출되는 세라믹 부품 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

반도체 제조 장치들에 있이서, 할로겐계 부식성 가스들은 식각 가스, 세정가스등으로 사용된다. 이러한 분위기에서 사용되는 다양한 부품들은 플루오르화염소(CF₃), 플루오르화질소(NF₃), 또는 이의 플라즈마(plasma)와 같은 할로겐계 부식성 가스에 노출되기 때문에, 상기 부품들은 할로겐계 부식성 가스에 대한 내부식성을 필요로 한다. 우수한 내부식성 물질로서는 치밀질 알루미나(dense alumina) 및 질화알루미늄(aluminum)이 알려져 있다. 일본국 특허 공개 제5-251,365호에는 할로겐계 부식성 가스에 대한 내부식성을 갖는 치밀질 알루미나 및 질화알루미늄이 기재되어 있다.

본 발명자들은, 반도체 제조 장치의 내부에 장착되는 치밀질 알루미나로 이루어진 다양한 부품들을 개발해 왔다. 그러나, 이러한 부품들을 개발하는 동안 다음과 같은 문제점이 나타났다. 예틀 들면, 할로겐계 부식정 가스를 사용하여 식각장비 내에서 플라즈마가 생성되었을 때, 파티클(particle)들이 치밀질 알루미나 부품으로부터 생성되었다.

본 발명자들은 치밀질 알루미나 부재의 표면을 연마한 후 상기 연마된 표면을 경면 연마하고 브러싱(brushing)하여 세정하였다. 그러나, 할로겐계 부식성 가스가 흘려졌을 때, 파티클들은 여전히 발생하였다.

따라서, 본 발명의 일 목적은 부식성 가스에 노출되는 세라믹 부품들을 제공하는 것 및 상기 세라믹 부품들이 부식성 가스에 노출되었을 때 상기 세라믹 부품들로부터 파티클이 생성되는 것을 억제하는 것이다. 본 발명은 이러한 세라믹 부품들을 제조하기 위한 방법을 제공한다.

본 발명은 부식성 가스에 노출되는 소결된 세라믹 부품에 관한 것으로서, 상기 세라믹 부품은 가공되어 상기 세라믹 부품의 기계 가공된 면에 노출된 세라믹 그레인(grain)들이 기계 가공된 면을 가지며, 상기 그레인들 내부의 물질 이동을 통하여 원형으로 형성된다.

본 발명은 또한 부식성 가스에 노출되는 소결된 세라믹 부품을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 적어도 소결된 세라믹 부품의 표면을 연마하고 기계 가공체(machined body)를 열처리함으로써 소정의 형상을 갖는 기계 가공체를 얻는 단계들을 포함한다.

상술한 본 발명의 목적 및 기타 이점들은 첨부 도면을 참조로 하여 하기의 실시예들에 의해서 보다 명확해질 것이며, 해당 기술분야의 숙련된 자라면 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도1은 할로겐계 부식성 가스에 노출되기 전의 치밀질 알루미나 부품의 기계가공면을 나타내는 전자 현미경 사진이다.

도2는 할로겐계 부식성 가스에 노출시킨 후의 도1의 치밀질 알루미나 부품의 기계 가공면을 나타내는 전자 현미경 사진이다.

도3은 1500℃에서 열처리한 후의 도1의 치밀질 알루미나 부품의 기계 가공면을 나타내는 전자 현미경 사진이다.

도4는 열을 가하면서 할로겐계 부식성 가스에 열을 노출시킨 후의 도3의 치밀질 알루미나 부품의 기계 가공면을 나타내는 전자 현미경 사진이다.

도5는 1300℃에서 열처리한 후의 도1의 치밀질 알루미나 부품의 기계 가공면을 나타내는 전자 현미경 사진이다.

도6은 소결체의 표면을 회전 연마석으로 연마할 때의 기계 가공면에서 미세균열과 파티클의 생성 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도7a 및 도7b는 할로겐계 부식성 가스에 노출시킨 후의 연마면의 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 회전 연마석 2 : 소결체의 표면

3 : 소결체 4 : 기계 가공면

5 : 파티클 6 : 피트

7 : 미세 균열

상기 부식성 가스로서는, 플루오르화탄소(CF₄), 플루오르화질소(NF₃), 플루오르화염소(ClF₃), 플루오르화수소(HF), 염화수소(HC1), 그리고 브롬화수소(HBr) 등의 예를 들 수 있다. 플루오르화탄소, 플루오르화질소 및 플루오르화염소 중에서, 플루오르화염소는 특히 높은 플루오르(F) 라디칼 해리도(radical-dissociation)를 나타내며, 동일한 온도 및 동일한 플라즈마 생성 조건하에서 가장 높은 부식성을 갖는다.

예를 들면, 소정의 형상과 치수를 갖는 반도체 제조 장비 부재는 전통적으로 먼저 치밀질 알루미나 또는 질화알루미늄으로부터 소결체를 얻은 후, 상기 소결체를 연마함으로써 제조된다.

본 발명자들은 일 예로서 치밀질 알루미나 부재를 할로겐계 부식성 가스에 노출시켰다. 파티클들이 상기 알루미나 부재로부터 생성되었을 때, 본 발명자들은 상기 치밀질 알루미나 부재의 표면을 관찰하였다. 도1은 할로겐계 부식성 가스에 노출되기 전의 치밀질 알루미나 부재의 기계 가공면을 나타내는 전자 현미경 사진이다. 도2는 할로겐계 부식성 가스에 노출시킨 후 도1의 치밀질 알루미나 부재의 기계 가공면을 나타내는 전자 현미경 사진이다. 기계 가공에 의하여 치밀질 알루미나 부재 표면의 그레인들 상에 평탄한 면들이 형성되며, 상기 평탄한 면들의 가장 자리는 뾰족하게 된다. 도2의 사진으로부터, 각 그레인둘의 평탄한 면의 가장자리로부터 부식이 진행된 것으로 간주된다.

상술한 관점에서, 본 발명자들은 적어도 소결체의 표면을 연마하여 소정의 형상을 갖는 기계 가공체를 얻은 후, 상기 기계 가공체를 열처리하는 고안을 생각하였다. 본 발명자들은, 이렇게 얻어진 세라믹 부품들을 다양한 부식성 가스에 노출시켜 파티클들의 생성이 현저하게 억제되는 것을 발견하였다. 본 발명자들은 상술한 점을 기초로 하여 본 발명에 도달하였다.

본 발명자들은, 또한 상술한 바에 따라 얻어진 치밀질 알루미나 부품의 표면을 관찰하였고, 도3에 도시한 바와 같이, 소결되고 이어 기계 가공된 부품의 기계가공 면에 노출된 상기 그레인들의 기계 가공면들의 가장 자리가 둥글게 되는 것을 발견하였다. 도3의 치밀질 알루미나 부품을 고온에서 할로겐계 부식성 가스에 노출시킨 후, 상기 부품의 표면 상태를 관찰하였다. 도4에 도시한 바와 같이, 각 그레인들의 부식의 진행이 현저하게 억제되었다.

이러한 점을 기초로 하여, 본 발명자들은 상기 세라믹 부품으로부터 파티클들이 생성되는 원인을 고찰하여 다음과 같은 점을 알게 되었다. 예를 들면, 도6에 개략적으로 도시한 바와 같이, 소결체(3)의 표면(2)은 소성된(fired) 표면이다. 상기 표면(2)은, 예를 들면, 화살표(A) 방향으로 중심축(1a) 둘레를 회전하는 동안 상기 표면(2)을 따라 회전 연마석(1)이 이동함으로써 연마된다.

이러한 기계 가공체가 할로겐계 부식성 가스에 노출되었을 때, 생산 단위에 따라 많은 파티클들이 발생하였다. 상기 파티클들을 분산형 분광기(EDS : Energy Dispersive Spectroscope)로 분석하여 파티클들이 상기 소결체와 동일한 알루미나로 구성됨을 발견하였다. 또한, 도2에 도시한 바와 같이, 입계(grain boundary)의 간격들 및 상기 기계 가공된 그레인들의 뾰족한 가장자리를 관찰하였다. 따라서, 상기 기계 가공체의 기계 가공된 면에 상당한 기계 가공 손상이 있다고 추정된다.

더욱이, 0.4㎛ 정도의 평균 표면 조도(Ra)를 갖는 기계 가공체가 할로겐계 부식성 가스에 노출되었을 때, 상기 표면 조도(Ra)는 0.6㎛로 증가되었다. 그 결과, 상기 기계 가공체가 할로겐계 부식성 가스에 노출되는 동안, 상기 기계 가공동안 형성된 미세 균열이 전파되어 상기 미세 균열에 인접한 기계 가공면으로부터 파티클들이 박리되는 것으로 생각된다.

도6 내지 도8에 개략적으로 도시한 도면들을 참조로 하여 상술한 점을 보다 상세히 설명한다. 상술한 바와 같이, 회전 연마석(1)이 지나감에 따라 기계 가공면(4)이 형성되며 파티클들(5)은 회전 연마석(1)의 후방에 발생되었다. 상기 기계 가공면(4)을 확대하였을 때, 피트(pit)들(6)이 남아 있는 것에 반하여 기계 가공면(4)의 표면 부분으로부터 내부로 많은 미세 균열(7)이 뻗어 있는 것을 볼 수 있다. 상기 피트들(6)은 소성면(2)에 처음부터 존재하는 피트들 및 연마되는 동안 상기 표면으로부터 박리된 파티클들에 의해 형성된 것들을 포함한다.

상기 기계 가공면(4)이 할로겐계 부식성 가스에 노출될 때, 도7a에 도시된 바와 같이, 부식이 진행되어 미세 균열(7A)의 선단(tip)으로 연장되는 경향이 있는데, 예를 들면, 8A, 8B 및 8C로 도시된 군열과 미세 균열(7A)이 결합된다. 도7b에 도시된 바와 같이. 파티클들(9A, 9B, 9C)은 그 결과로서 상기 기계 가공면으로부터 박리되며, 새로운 피트들(12A, 12B, 12C)이 형성되는 것으로 여겨진다. 도1과 도2를 비교할 때, 상기 그레인들의 기계 가공면의 뾰족한 가장자리 및 그 부근을 시작점으로 하여 이러한 미세 균열들의 결합에 따라 부식이 쉽게 진행되는 것으로 여겨진다.

본 발명에 따라 기계 가공체를 열처리함으로써, 각 그레인들의 표면 부근에서 물질 이동이 진행되어 각 그레인들의 기계 가공면의 가장자리가 둥글게 되어 박리된 파티클들의 생성을 유발하는 이러한 미세 균열들이 제거되는 것으로 생각된다.

이러한 이유로, 기계 가공체의 열처리 온도는 기계 가공되는 소결체의 소결온도에 의존하지만, 열처리 온도는 상기 기계 가공체의 기계 가공면에 노출되는 그레인들의 표면 및 내부에서 물질 이동이 시작되는 온도 이상이 되어야 한다.

더욱 상세하게는, 상기 열처리 온도는 To-300℃이상으로 조절되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는, To-200℃이상이다. 여기서 To는 소결체의 소결 온도이다. 그렇게 함으로써, 상기 기계 가공체의 기계 가공면에 노출되는 그레인들의 표면 및 내부에서 파티클의 발생을 억제하는 데 충분히 효과적인 물질 이동이 진행된다.

더욱이, 상기 열처리 온도가 To 이하가 될 때, 세라믹 부품의 치수 수축으로 인한 세라믹 부품의 치수의 정밀도의 저하는 줄어들며, 조도 곡선에서 중심선 깊이(center line depth)(Rp)는 과도하게 증가하지 않는다. 이러한 관점에서, 상기 열처리 온도가 To-1OO℃이하로 되는 것이 바람직하다. 상기 열처리에 있어서, 기계가공체의 표면만을 레이져 빔을 조사하여 열처리할 수 있다.

탄화규소 소결체 또는 질화규소 소결체의 기계적 강도는 소곁체를 열처리함으로써 증가한다고 알려져 있다(일본국 특허 공개 제60-81,076호 및 제61-178,472호 참조). 그러나, 이러한 소결체들은 탄화규소 또는 질화규소 소결체의 강도를 증가시키기 위하여 열처리된다. 또한, 탄화규소 및 질화규소 어느 쪽도 부식성 가스에 대하여 내부식성을 갖지 않으며, 특히 고온에서 할로겐계 부식성 가스에 대하여내부식성을 갖지 않는다. 따라서, 그러한 열처리는 본 발명이 지향하는 세라믹 부품들에 적용될 수 없다.

본 발명자들은 치밀질 알루미나 소결체를 연마하고 전자 현미경으로 관찰하였다. 도1에 도시한 바와 같이, 뾰족한 가장자리는 그레인들의 기계 가공면에 실제로 나타나지만, 미세 균열들은 거의 나타나지 않는다. 그러나, 상기 기계 가공체를 1200℃에서 가열할 때, 미세한 균열과 다수의 입계들이 나타난다. 이러한 이유는, 미세 균열들이 약간 성장하여 눈에 보이게 되거나 상기 기계 가공면의 잔류 응력(residual stress)으로 인하여 군열들이 형성되기 때문이라고 생각된다.

본 발명에 따른 세라믹 부품들에 있어서, 상기 기계 가공체의 기계 가공면에 노출되는 그레인들의 기계 가공면의 가장자리의 곡률 반경은 특히 바람직하게 0.1㎛이하이다. 상기 곡률 반경의 상한은 실질적으로 2㎛이다.

상기 세라믹 부품의 기계 가공면의 평균 표면 조도(Ra)는 특히 바람직하게 1㎛ 이하이다. 이렇게 조절함으로써, 할로겐계 부식성 가스에 대한 내부식성은 한층 강화되는 경향이 있다. 또한, 상기 세라믹 부품의 기계 가공면의 조도 곡선에서 중심선 깊이(Rp)는 1.5㎛ 이하가 바람직하다. 이렇게 조절함으로써, 상기 피트들로부터의 미세 균열들의 진행을 억제할 수 있다.

이하 조도 곡선에서 중심선 깊이(Rp)를 설명한다. 첫째, 조도 곡선은 기계 가공체의 기계 가공면에 대하여 얻어지며 이러한 조도 곡선의 중심선이 결정된다. 상기 중심선은 조도 곡선의 평균선에 평행한 직선이며, 상기 중심선의 반대측에 상기 조도 곡선과 상기 중심선에 의해 각기 정의된 구역들과 동일한 면적을 만든다.

조도 곡선에서 상기 중심선 깊이는, 구획내의 중심선으로부터의 측정에 따른 표준 길이를 넘는 조도 곡선에서 절단된 상기 구획의 가장 높은 정점에서부터 상기 중심선까지의 거리이다.

본 발명에 따른 세라믹 부품 전체가 알루미늄을 포함하는 세라믹 재료로 이루어질 필요는 없지만, 적어도 할로겐계 부식성 가스에 접촉되는 상기 세라믹 부품의 일부가 알루미늄을 포함하는 세라믹 재료로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명을 적용할 수 있는 세라믹 부품들로는, 알루미늄을 포함하는 세라믹 재료로 이루어진 기판에 저항 발열 부재가 매립된 세라믹 히터, 기판에 정전 척용 전극이 매립된 세라믹 정전 척, 기판에 저항 발열 부재 및 정전 척용 전극이 매립된 정전 척이 제공된 히터, 그리고 기판에 플라즈마 발생용 전극이 매립된 고주파 발생용 전극 장치 등을 들 수 있다.

본 발명에 따른 세라믹 부품들은, 더미(dummy) 웨이퍼, 새도우 링(shadow ring), 고주파 플라즈마 발생용 튜브들, 고주파 플라즈마 발생용 돔(dome)들, 고주파 투과창들, 적외선 투과창들, 반도체 웨이퍼를 지지하기 위한 리프트 핀(lift pin)들, 샤워판들 등에 적용될 수 있다.

본 발명에 있어서, 소결체를 연마하여 기계 가공면을 형성한 후, 기계 가공체는 그 기계 가공면을 경면 연마하지 않고 열처리된다. 이 경우, 비싼 경면 연마를 실시하지 않고 파티클의 생성을 억제할 수 있다.

이하, 더욱 상세한 실험 결과들을 설명한다.

치밀질 알루미나의 제조

0.5㎛ 정도의 평균 입경을 갖는 알루미나 분말 100중량부에 물을 60중량부첨가하여 혼합물을 만들고, 트로멜(trommel) 내에서 3시간 동안 혼합하여 슬러리(slurry)를 얻었다. 2중량부에 상당하는 양의 폴리비닐알콜을 상기 슬러리에 첨가하고, 분무 건조기를 사용하여 구형의 과립을 형성하였다.

상기 과립을 고무 틀에 충진하고, 저온 정압 성형(cold isostatic press) 방법에 따라 3tons/㎠의 압력 하에서 성형하여 성형체를 얻었다. 이렇게 얻어진 성형체를 대기 분위기 하에서 20℃/hour의 승온 비율로 500℃의 최고 온도로 가열하고, 500℃에서 15시간 동안 유지하였다. 탈지(dewax)체를 대기 분위기 하에서 1600℃에서 3시간동안 유지하여 소결체를 얻었다.

이렇게 얻어진 소결체들의 평균 표면 조도(Ra)의 범위는 1.4∼2.7㎛였고, 상기 소결체들의 중심선 깊이(Rp)의 범위는 3.8∼9.6㎛였다.

[비교예 1]

상기 소결체를 다이아몬드 회전 연마석을 사용하여 연마함으로써, 평판 형상을 갖는 기계 가공체를 얻었다·이러한 기계 가공체에 있어서, 공극울(porosity)은 아르키메데스(Archimedes)법에 따라 측정되었으며, 평균 표면 조도(Ra)와 조도 곡선에서 중심선 깊이(Rp)는 표면 조도계를 사용하여 측정하였다.

상기 기계 가공체가 반도체 제조 장비를 위한 챔버(chamber) 내부에 시편으로서 장착되는 동안 플루오르화질소 가스를 사용하여 400℃의 온도에서 플라즈마를 생성시키고, 상기 시편을 10시간동안 플라즈마에 노출하였다. 상기 플라즈마에 노출된 시편에 대해 경면 연마된 반도체 웨이퍼를 누르고, 50g/㎠의 압력을 가하였다. 상기 반도체 웨이퍼의 경면 연마된 표면에 부착된 파티클들의 양은 반도체 공장에서 흔히 사용되는 웨이퍼 더스트(wafer dust) 검사기를 사용하여 측정하였다.

상기 반도체 웨이퍼로부터 검출된 파티클의 양이 30/㎠ 이하일 경우, 상기 반도체는 경험적으로는 파티클로 인한 불량은 되지 않는다. 따라서, 30파티클/㎠이하로 생산된 기계 가공체들은 적합한 것으로 판정을 받는다. 또한, 플루오르화질소 가스에 노출되기 전 및 노출된 후의 각 기계 가공체의 표면은 전자 현미경으로 관찰하였으며, 도1 및 도2에 결과를 도시하였다.

그 결과, 상기 기계 가공체의 공극율은 0.05%였으며, 평균 표면 조도(Ra) 및 중심선 깊이(Rp)는 각각 0.4㎛ 및 0.7㎛였다. 각 그레인들의 기계 가공면의 가장자리의 곡률 반경은 0.04㎛였다. 파티클의 양은 120/㎠였다.

[실시예 1]

비교예 1의 기계 가공체를 대기 분위기 하에서 200℃/hour의 승온 비율로 1200℃까지 가열하고 1200℃에서 3시간동안 유지함으로써, 세라믹 부품을 얻었다. 기계가공체의 공극율은 0.05%였으며, 평균 표면 조도(Ra) 및 중심선 깊이(Rp)는 각각 0.4㎛와 0.7㎛였다. 각 극레인들의 기계 가공면의 가장자리의 곡률 반경은 0.7㎛였다. 파티클의 양은 60/㎠이었다. 전자 현미경으로 상기 세라믹 부품의 표면을 관찰하여 미세한 균열들과 많은 파티클들을 볼 수 있었다.

[실시예 2]

기계 가공체를 대기 분위기 하에서 200℃/hour의 승온 비율로 1300℃까지 가열하고 1300℃에서 3시간동안 유지함으로써, 세라믹 부품을 얻었다.

상기 세라믹 부품의 공극율은 0.05%였고, 평균 표면 조도(Ra) 및 중심선 깊이(Rp)는 각각 0.4㎛와 0.9㎛였다. 각 그레인들의 기계 가공면의 가장자리의 곡률 반경은 0.8㎛였다. 파티클의 양은 30/㎠이었다. 상기 세라믹 부품의 기계 가공면의 전자 현미경 사진을 도5에 도시한다. 도5에서 볼 수 있듯이, 세라믹 부품의 기계가공면의 그레인들의 가장자리는 둥글게 되었다.

[실시예 3]

비교예 1의 기계 가공체를 대기 분위기 하에서 200℃/hour의 승온 비율로 1500℃까지 가열하고 1500℃에서 3시간동안 유지함으로써, 세라믹 부품을 얻었다.

상기 기계 가공체의 공극율은 0.05%였고, 평균 표면 조도(Ra) 및 중심선 깊이(Rp)는 각각 0.4㎛ 및 1.1㎛였다. 각 그레인들의 기계 가공면의 가장자리의 곡률 반경은 0.8㎛였다. 파티클의 양은 10/㎠이었다. 상기 세라믹 부푿의 기계 가공면의 전자 현미경 사진을 도3에 도시한다. 도4는 플루오르화질소 가스에 노출시킨 후 상기 세라믹 부품의 기계 가공면을 도시한 전자 현미경 사진이다.

[실시예 4]

비교예 1의 기계 가공체를 대기 분위기 하에서 200℃/hour의 승온 비율로 1600℃까지 가열하고 1600℃에서 3시간동안 유지함으로써, 세라믹 부품을 얻었다.

상기 기계 가공체의 공극율은 0.05%였고, 평균 표면 조도(Ra) 및 중심선 깊이(Rp)는 각각 0.4㎛ 및 1.4㎛였다. 각 그레인들의 기계 가공면의 가장자리의 곡률 반경은 1.3㎛였다. 파티클의 양은 5/㎠였다.

[실시예 5]

비교예 1의 기계 가공체를 대기 분위기 하에서 200℃/hour의 승온 비율로 1700℃까지 가열하고 1700℃에서 3시간동안 유지함으로써, 세라믹 부품을 얻었다.

상기 기계 가공체의 공극율은 0.04%였으며, 중심선 깊이(Rp)는 3.5㎛로 증가한 반면, 평균 표면 조도(Ra)는 0.4㎛였다. 각 그레인들의 기계 가공면의 가장자리의 곡률 반경은 1.9㎛였다. 파티클의 양은 4/㎠이었다.

질화알루미늄 소결체의 제조

0.5㎛의 평균 입경, 1.3 중량% 이하의 산소 함량 및 0.3중량% 이하의 양이 온 불순물 함량을 갖는 질화 알루미늄 분말에 산화이트륨(Y₂O₃) 분말 0.1 중량%를 첨가 하였다. 유기 용매를 사용하는 트로멜내에서 3 시간 이상 동안 상기 혼합 분말을 습식 혼합함으로써, 슬러리를 얻었다. 이러한 슬러리를 분무 건조기를 사용하여 과립으로 만들었다. 200kg/㎠의 성형 압력하에서 상기 과립을 성형하여 성형체를 얻었고, 200kg/㎠의 압력 하에서 1800℃의 소성 온도에서 고온 성형 방법에 의해 상기 성형체를 소성함으로써, 소결체를 얻었다.

상기와 같이 얻어진 소결체(1)의 평균 표면 조도(Ra)의 범위는 1.2∼2.5㎛인 반면 중심선 깊이(Rp)의 범위는 1.9∼5.6㎛였다.

[비교예 2]

소결체를 다이아몬드 회전 연마석을 사용하여 연마함으로써, 평판 형상을 갖는 기계 가공체를 얻었다. 이러한 기계 가공체에 대하여, 공극율은 아르키메데스법에 따라 측정되었고, 평균 표면 조도(Ra)와 조도 곡선에서 중심선 깊이(Rp)는 표면 조도계를 사용하여 측정되었다. 상술한 바와 같이, 플루오르화질소 가스에 노출시킨 후 파티클의 양도 측정하였다.

그 결과, 상기 기계 가공체의 공극율은 0.01%였으며, 평균 표면 조도(Ra) 및 중심선 깊이(Rp)는 각각 0.1㎛ 및 0.4㎛였다. 각 그레인들의 기계 가공면의 가장자리의 곡률 반경은 0.03㎛였다. 파티클의 양은 210/㎠였다.

[실시예 6]

비교예 1의 기계 가공체를 대기 분위기 하에서 200℃/hour의 승온 비율로 1700℃까지 가열하고 1700℃에서 4시간동안 유지함으로써, 세라믹 부품을 얻었다. 상기 기계 가공체의 공극율은 0.01%였으며, 평균 표면 조도(Ra) 및 중심선 깊이(Rp)는 각기 0.2㎛ 및 0.6㎛였다. 각 그레인들의 기계 가공면의 가장자리의 곡률반경은 0.2㎛였다. 파티클의 양은 10/㎛였다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 제조공정동안 세라믹 부품을 적절하게 처리함으로써 부식성 가스에 노출되는 세라믹 부품으로부터 파티클이 생성되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (12)

1. 부식성 가스에 노출되며, 그 표면이 기계 가공되는 소결된 반도체 제조 장치용 세라믹 부품에 있어서, 상기 세라믹 부품의 기계 가공면에 노출되는 각각의 그레인들이 기계 가공면을 갖고 형성되며, 상기 각 그레인들의 기계 가공면들의 가장자리가 물질 이동에 의해 둥글게 되는 것을 특징으로 하는 소결된 세라믹 부품.
2. 제1항에 있어서, 상기 세라믹 부품이 알루미늄을 함유하는 세라믹 재료로 구성된 소결체이며, 상기 부식성 가스는 할로겐계 부식성 가스인 것을 특징으로 하는 세라믹 부품.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세라믹 부품의 기계 가공면에 노출되는 각각의 그레인들의 기계 가공면의 가장자리의 곡률 반경이 0.1㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 세라믹 부품.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세라믹 부품의 기계 가공면의 평균 표면조도(Ra)는 1㎛이하이며, 상기 세라믹 부품의 기계 가공면의 조도 곡선에서의 중심선 깊이(Rp)는 1.5㎛이하인 것을 특징으로 하는 세라믹 부품.
5. 부식성 가스에 노출되는 반도체 제조 장치용 세라믹 부품의 제조 방법에 있어서, 적어도 상기 세라믹 소결체의 표면을 연마함으로써 소정의 형상을 갖는 기계 가공체를 얻는 단계 및 상기 기계 가공체를 열처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 부품의 제조 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 기계 가공체의 기계 가공면에 세라믹 그레인들의 기계 가공면이 노출되며, 상기 열처리에 의하여 상기 그레인들의 기계 가공면의 가장자리가 둥글게 되는 것을 특징으로 하는 세라믹 부품의 제조 방법.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 기계 가공체의 기계 가공면이 상기 세라믹 소결체를 연마함으로써 형성되며, 상기 기계 가공체의 기계 가공면의 경면 연마(mirror-polishing) 없이 상기 기계 가공체를 열처리하는 것을 특징으로 하는 세라믹 부품의 제조 방법.
8. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 세라믹 부품은 알루미늄을 함유하는 세라믹 재료로 이루어진 소결체이며, 상기 부식성 가스는 할로겐계 부식성 가스인 것을 특징으로 하는 세라믹 부품의 제조 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 열처리의 온도는 To(To는 상기 소결체의 소결 온도이다) 이하이며, To-300℃이상인 것을 특징으로 하는 세라믹 부품의 제조 방법.
10. 제3항에 있어서, 상기 세라믹 부품의 기계 가공면의 평균 표면 조도(Ra)는 1㎛이하이며, 상기 세라믹 부품의 기계 가공면의 조도 곡선에서의 중심선 깊이(Rp)는 1.5㎛이하인 것을 특징으로 하는 세라믹 부품.
11. 제7항에 있어서, 상기 세라믹 부품은 알루미늄을 함유하는 세라믹 재료로 이루어진 소결체이며, 상기 부식성 가스는 할로겐계 부식성 가스인 것을 특징으로 하는 세라믹 부품의 제조 방법.
12. 제2항에 있어서, 상기 세라믹 재료가 알루미나(Al₂O₃)인 것을 특징으로 하는 세라믹 부품.

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