特表 2023-511813 セラミック部品及びそれを含むプラズマエッチング装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-03-23

(54)【発明の名称】セラミック部品及びそれを含むプラズマエッチング装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20230315BHJP

   C04B 35/563 20060101ALI20230315BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101G

C04B35/563

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022532665

(86)(22)【出願日】2021-02-09

(85)【翻訳文提出日】2022-07-28

(86)【国際出願番号】 KR2021001730

(87)【国際公開番号】W WO2021162424

(87)【国際公開日】2021-08-19

(31)【優先権主張番号】10-2020-0017254

(32)【優先日】2020-02-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(31)【優先権主張番号】10-2020-0166396

(32)【優先日】2020-12-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】505232852

【氏名又は名称】エスケーシー ソルミックス カンパニー，リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＳＫＣ ｓｏｌｍｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

【住所又は居所原語表記】１０４３，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄａｅｒｏ，Ｐｙｅｏｎｇｔａｅｋ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ １７７８４， Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(74)【代理人】

【識別番号】110001139

【氏名又は名称】ＳＫ弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100130328

【弁理士】

【氏名又は名称】奥野 彰彦

(74)【代理人】

【識別番号】100130672

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 寛之

(72)【発明者】

【氏名】ファン、ソンシク

(72)【発明者】

【氏名】オ、ジュンロク

(72)【発明者】

【氏名】ミン、キョンヨル

(72)【発明者】

【氏名】キム、キョンイン

(72)【発明者】

【氏名】カン、ジュンクン

(72)【発明者】

【氏名】ハン、ヨンウク

【テーマコード（参考）】

5F004

【Ｆターム（参考）】

5F004BB13

5F004BB18

5F004BB23

5F004BB29

(57)【要約】

具現例は、セラミック部品及びそれを含むプラズマエッチング装置などに関する。一具現例は、プラズマエッチング装置に適用されるセラミック部品であって、前記セラミック部品は、複合材、及び前記複合材と接して充填された基材を含み、前記複合材は、炭化ホウ素系物質及び炭素系物質のいずれか１つ以上を含み、前記基材は炭化ホウ素系物質を含み、前記複合材の炭化ホウ素系物質は、ラマン分光法を介して測定したラマンシフトスペクトルにおいて、４８１ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉａ及び５３４ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉｂの和Ｉａｂと、２７０ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉｃ及び３２０ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉｄの和Ｉｃｄとの比Ｉａｂ／Ｉｃｄが０．７～２．８であり、前記複合材の炭素系物質は、ラマン分光法を介して測定したラマンシフトスペクトルにおいて、Ｇバンドのピークの強度Ｉｅと、Ｄバンドのピークの強度Ｉｆとの比Ｉｅ／Ｉｆが０．２～２である、セラミック部品に関する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマエッチング装置に適用されるセラミック部品であって、
前記セラミック部品の表面は、基材、及び前記基材内に前記基材と接して配置される複合材を含み、
前記セラミック部品の比抵抗は１０^－１Ω・ｃｍ～２０Ω・ｃｍであり、
前記基材は、炭化ホウ素系物質を含み、
前記複合材は、炭化ホウ素系物質、炭素系物質及びこれらの組み合わせからなる群のいずれか１つを含み、
前記複合材の大きさは４０μｍ以下であり、
前記複合材の炭化ホウ素系物質は、ラマン分光法を介して測定したラマンシフトスペクトルにおいて、４８１ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉａ及び５３４ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉｂの和Ｉａｂと、２７０ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉｃ及び３２０ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉｄの和Ｉｃｄとの比Ｉａｂ／Ｉｃｄが１～１．８であり、
前記複合材の炭素系物質は、ラマン分光法を介して測定したラマンシフトスペクトルにおいて、Ｇバンドのピークの強度Ｉｅと、Ｄバンドのピークの強度Ｉｆとの比Ｉｅ／Ｉｆが０．２～２である、セラミック部品。

【請求項2】

前記基材の炭化ホウ素系物質は、ラマン分光法を介して測定した強度スペクトルにおいて、４８１ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉａ及び５３４ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉｂの合計強度Ｉａｂと、２７０ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉｃ及び３２０ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉｄの合計強度Ｉｃｄとの比Ｉａｂ／Ｉｃｄが１．１～２．３である、請求項１に記載のセラミック部品。

【請求項3】

前記セラミック部品の表面又は断面で観察される気孔の平均直径は５μｍ以下である、請求項１に記載のセラミック部品。

【請求項4】

前記セラミック部品は、
基準面から第１高さを有する載置部と、
前記基準面から第２高さを有する本体部とを含み、
前記載置部は、エッチング対象が載置される載置部上面を含み、
前記本体部は、プラズマによって直接エッチングされる本体部上面を含む、請求項１に記載のセラミック部品。

【請求項5】

前記載置部と前記本体部との間に傾斜部をさらに含み、
前記傾斜部は、前記載置部上面と前記本体部上面とを連結する傾斜部上面を含む、請求項４に記載のセラミック部品。

【請求項6】

曲げ強度が３００ＭＰａ以上である、請求項１に記載のセラミック部品。

【請求項7】

前記炭素系物質の含量が全体に対して０．５重量％以上である、請求項１に記載のセラミック部品。

【請求項8】

プラズマエッチング装置に適用されるセラミック部品であって、
前記セラミック部品の表面は、基材、及び前記基材内に前記基材と接して配置される複合材を含み、
前記セラミック部品の比抵抗は１０^－２Ω・ｃｍ～１０^－１Ω・ｃｍであり、
前記基材は、炭化ホウ素系物質を含み、
前記複合材は、炭化ホウ素系物質、酸化ホウ素及びこれらの組み合わせからなる群のいずれか１つを含み、
前記複合材の大きさは４０μｍ以下であり、
前記複合材の炭化ホウ素系物質は、ラマン分光法を介して測定したラマンシフトスペクトルにおいて、４８１ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉａ及び５３４ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉｂの和Ｉａｂと、２７０ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉｃ及び３２０ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉｄの和Ｉｃｄとの比Ｉａｂ／Ｉｃｄが１～１．８である、セラミック部品。

【請求項9】

ｉ）炭化ホウ素を含む原料、ｉｉ）炭化ホウ素、酸化ホウ素、炭素系物質を含む原料、及びｉｉｉ）炭化ホウ素、炭素系物質を含む原料のうち、いずれか１つの原料を設ける準備ステップと、
前記原料を焼結し、形状加工してセラミック部品を製造する処理ステップとを含み、
前記準備ステップは、前記原料をスラリー化し、顆粒化して原料顆粒を準備する過程を含み、
前記スラリー化された原料は、ゼータ電位が＋１５ｍＶ以上である、セラミック部品の製造方法。

【請求項10】

請求項１に記載のセラミック部品を含む、プラズマエッチング装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

具現例は、セラミック部品及びそれを含むプラズマエッチング装置に関する。

【背景技術】

【0002】

プラズマ処理装置は、チャンバ内に上部電極及び下部電極を配置し、下部電極の上に半導体ウエハ、ガラス基板などの基板を搭載し、両電極間に電力を印加する。両電極間の電界によって加速された電子、電極から放出された電子、または加熱された電子が処理ガスの分子と電離衝突を起こし、処理ガスのプラズマが発生する。プラズマ中のラジカルやイオンのような活性種は、基板の表面に所望の微細加工、例えば、エッチング加工を行う。近年、微細電子素子などの製造におけるデザインルールがますます微細化され、特にプラズマエッチングではより一層高い寸法精度が要求されているため、従来よりも著しく高い電力が用いられている。このようなプラズマ処理装置には、プラズマに影響を受けるセラミック部品であるフォーカスリングが内蔵されている。このようなフォーカスリングは、エッジリング、コールドリングなどと呼ばれることもある。

【0003】

前記フォーカスリングの場合、電力が高くなると、定在波が形成される波長効果、及び電極の表面において電界が中心部に集中する表皮効果などによって、概ね基板上で中心部が極大となり、エッジ部が最も低くなることで、基板上のプラズマ分布の不均一性がひどくなる。基板上でプラズマ分布が不均一であると、プラズマ処理が一定に行われなくなり、微細電子素子の品質が低下する。

【0004】

そのため、高機能性のフォーカスリングを確保して、ウエハを活用した微細電子素子の収率の向上を期待する必要がある。

【0005】

前述した背景技術は、発明者が具現例の導出のために保有していた、または導出過程で習得した技術情報であって、必ずしも本発明の出願前に一般公衆に公開された公知技術であるとは限らない。

【0006】

関連する先行特許文献としては、韓国登録特許第１０－２１２８５９５号に開示された"フォーカスリング及びそれを含むプラズマ装置"などがある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

具現例の目的は、より向上した物性を有するセラミック部品であるフォーカスリングを提供することにある。

【0008】

具現例の他の目的は、より向上した物性を有するセラミック部品であるフォーカスリングを適用して、より効率的に半導体素子を製造できる方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の目的を達成するために、具現例に係るセラミック部品は、
プラズマエッチング装置に適用されるセラミック部品であって、
前記セラミック部品の表面は、基材、及び前記基材内に前記基材と接して配置される複合材を含み、
前記セラミック部品の比抵抗は１０^－１Ω・ｃｍ～２０Ω・ｃｍであり、
前記基材は、炭化ホウ素系物質を含み、
前記複合材は、炭化ホウ素系物質、炭素系物質及びこれらの組み合わせからなる群のいずれか１つを含み、
前記複合材の大きさは４０μｍ以下であり、
前記複合材の炭化ホウ素系物質は、ラマン分光法を介して測定したラマンシフトスペクトルにおいて、４８１ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉａ及び５３４ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉｂの和Ｉａｂと、２７０ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉｃ及び３２０ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉｄの和Ｉｃｄとの比Ｉａｂ／Ｉｃｄが１～１．８であり、
前記複合材の炭素系物質は、ラマン分光法を介して測定したラマンシフトスペクトルにおいて、Ｇバンドのピークの強度Ｉｅと、Ｄバンドのピークの強度Ｉｆとの比Ｉｅ／Ｉｆが０．２～２であってもよい。

【0010】

一具現例において、前記基材の炭化ホウ素系物質は、ラマン分光法を介して測定した強度スペクトルにおいて、４８１ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉａ及び５３４ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉｂの合計強度Ｉａｂと、２７０ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉｃ及び３２０ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉｄの合計強度Ｉｃｄとの比Ｉａｂ／Ｉｃｄが１．１～２．３であってもよい。

【0011】

一具現例において、前記セラミック部品の表面又は断面で観察される気孔の平均直径は５μｍ以下であってもよい。

【0012】

一具現例において、前記セラミック部品は、
基準面から第１高さを有する載置部と、
前記基準面から第２高さを有する本体部とを含み、
前記載置部は、エッチング対象が載置される載置部上面を含み、
前記本体部は、プラズマによって直接エッチングされる本体部上面を含むことができる。

【0013】

一具現例において、前記載置部と前記本体部との間に傾斜部をさらに含み、
前記傾斜部は、前記載置部上面と前記本体部上面とを連結する傾斜部上面を含むことができる。

【0014】

一具現例において、前記セラミック部品は、曲げ強度が３００ＭＰａ以上であってもよい。

【0015】

一具現例において、前記炭素系物質の含量が全体に対して０．５重量％以上であってもよい。

【0016】

上記の目的を達成するために、他の具現例に係るセラミック部品は、
プラズマエッチング装置に適用されるセラミック部品であって、
前記セラミック部品の表面は、基材、及び前記基材内に前記基材と接して配置される複合材を含み、
前記セラミック部品の比抵抗は１０^－２Ω・ｃｍ～１０^－１Ω・ｃｍであり、
前記基材は、炭化ホウ素系物質を含み、
前記複合材は、炭化ホウ素系物質、酸化ホウ素及びこれらの組み合わせからなる群のいずれか１つを含み、
前記複合材の大きさは４０μｍ以下であり、
前記複合材の炭化ホウ素系物質は、ラマン分光法を介して測定したラマンシフトスペクトルにおいて、４８１ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉａ及び５３４ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉｂの和Ｉａｂと、２７０ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉｃ及び３２０ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉｄの和Ｉｃｄとの比Ｉａｂ／Ｉｃｄが１～１．８であってもよい。

【0017】

上記の目的を達成するために、具現例に係る半導体素子製造用セラミック部品は、
表面に、基材、及び前記基材内に前記基材と接して配置される複合材を含み、
前記セラミック部品の比抵抗は１０^－１Ω・ｃｍ～２０Ω・ｃｍであり、
前記基材は、炭化ホウ素系物質を含み、
前記複合材は、炭化ホウ素系物質、炭素系物質及びこれらの組み合わせからなる群のいずれか１つを含み、
前記複合材の大きさは４０μｍ以下であり、
前記複合材の炭化ホウ素系物質は、ラマン分光法を介して測定したラマンシフトスペクトルにおいて、４８１ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉａ及び５３４ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉｂの和Ｉａｂと、２７０ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉｃ及び３２０ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉｄの和Ｉｃｄとの比Ｉａｂ／Ｉｃｄが１～１．８であり、
前記複合材の炭素系物質は、ラマン分光法を介して測定したラマンシフトスペクトルにおいて、Ｇバンドのピークの強度Ｉｅと、Ｄバンドのピークの強度Ｉｆとの比Ｉｅ／Ｉｆが０．２～２であってもよい。

【0018】

上記の目的を達成するために、具現例に係る半導体素子製造用セラミック部品は、
表面に、基材、及び前記基材内に前記基材と接して配置される複合材を含み、
前記セラミック部品の比抵抗は１０^－２Ω・ｃｍ～１０^－１Ω・ｃｍであり、
前記基材は、炭化ホウ素系物質を含み、
前記複合材は、炭化ホウ素系物質、酸化ホウ素及びこれらの組み合わせからなる群のいずれか１つを含み、
前記複合材の大きさは４０μｍ以下であり、
前記複合材の炭化ホウ素系物質は、ラマン分光法を介して測定したラマンシフトスペクトルにおいて、４８１ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉａ及び５３４ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉｂの和Ｉａｂと、２７０ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉｃ及び３２０ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉｄの和Ｉｃｄとの比Ｉａｂ／Ｉｃｄが１～１．８であってもよい。

【0019】

上記の目的を達成するために、具現例に係るセラミック部品の製造方法は、
ｉ）炭化ホウ素を含む原料、ｉｉ）炭化ホウ素、酸化ホウ素、炭素系物質を含む原料、及びｉｉｉ）炭化ホウ素、炭素系物質を含む原料のうち、いずれか１つの原料を設ける準備ステップと、
前記原料を焼結し、形状加工してセラミック部品を製造する処理ステップとを含み、
前記準備ステップは、前記原料をスラリー化し、顆粒化して原料顆粒を準備する過程を含み、
前記スラリー化された原料は、ゼータ電位が＋１５ｍＶ以上であってもよい。

【0020】

上記の目的を達成するために、具現例に係るプラズマエッチング装置は、
前記によるセラミック部品を含むことができる。

【発明の効果】

【0021】

具現例に係るセラミック部品は、耐エッチング性、耐衝撃性などの物性に優れるという利点がある。

【0022】

具現例に係るセラミック部品は、複合材、及び複合材と接して充填された基材を含み、このような複合材及び基材が、ラマンスペクトルで特定の波数の強度比が一定の範囲を満たすことで、基材と複合材が調和するようにし、良好な機械的物性を示すことができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】具現例に係るセラミック部品を上から見た様子を説明する概略図（矢印は、測定地点を示す）である。

【図2】具現例に係るセラミック部品の断面を説明する概略図である。

【図3】具現例に係るセラミック部品が適用されたエッチング装置の構造を説明する概念図である。

【図4】具現例に係るセラミック部品を製造する過程に適用される焼結装置を説明する概念図である。

【図5】具現例に係るセラミック部品の表面を走査電子顕微鏡（ＢＳＥ、後方散乱電子）を介して撮影した写真である。

【図6】具現例に係るセラミック部品の表面を走査電子顕微鏡（ＳＥ、二次電子）を介して撮影した写真である。

【図7】実施例１乃至実施例３の複合材のラマン分光法によるラマンシフトスペクトル（上側からそれぞれ実施例１、実施例２（１）、実施例２（２）、実施例３（１）、実施例３（３））である。

【図8】実施例１の焼結体の断面写真（１：複合材、ｍａｔｒｉｘ：基材）である。

【図9】実施例１のラマン分光法によるラマンシフトスペクトル（１：複合材、ｍａｔｒｉｘ：基材）である。

【図10】実施例２の焼結体の断面写真（１、２：複合材、ｍａｔｒｉｘ：基材）である。

【図11】実施例２のラマン分光法によるラマンシフトスペクトル（１、２：複合材、ｍａｔｒｉｘ：基材）である。

【図12】実施例３の焼結体の断面写真（１、２：複合材）である。

【図13】実施例３のラマン分光法によるラマンシフトスペクトル（１、２：複合材）である。

【図14】実施例３の焼結体の断面写真（３：複合材、ｍａｔｒｉｘ：基材）である。

【図15】実施例３のラマン分光法によるラマンシフトスペクトル（３：複合材、ｍａｔｒｉｘ：基材）である。

【図16】実施例１乃至実施例３の基材（ｍａｔｒｉｘ）のラマン分光法によるラマンシフトスペクトルである。

【発明を実施するための最良の形態】

【0024】

以下、発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように、一つ以上の具現例について添付の図面を参照して詳細に説明する。しかし、具現例は、様々な異なる形態で実現可能であり、ここで説明する実施例に限定されない。明細書全体にわたって類似の部分に対しては同一の図面符号を付した。

【0025】

本明細書において、ある構成が他の構成を「含む」とするとき、これは、特に反対の記載がない限り、それ以外の他の構成を除くものではなく、他の構成をさらに含むこともできることを意味する。

【0026】

本明細書において、ある構成が他の構成と「連結」されているとするとき、これは、「直接的に連結」されている場合のみならず、「それらの間に他の構成を介在して連結」されている場合も含む。

【0027】

本明細書において、Ａ上にＢが位置するという意味は、Ａ上に直接当接してＢが位置するか、またはそれらの間に他の層が位置しながらＡ上にＢが位置することを意味し、Ａの表面に当接してＢが位置することに限定されて解釈されない。

【0028】

本明細書において、マーカッシュ形式の表現に含まれた「これらの組み合わせ」という用語は、マーカッシュ形式の表現に記載された構成要素からなる群から選択される１つ以上の混合又は組み合わせを意味するものであって、前記構成要素からなる群から選択される１つ以上を含むことを意味する。

【0029】

本明細書において、「Ａ及び／又はＢ」の記載は、「Ａ、Ｂ、または、Ａ及びＢ」を意味する。

【0030】

本明細書において、「第１」、「第２」又は「Ａ」、「Ｂ」のような用語は、特に説明がない限り、同一の用語を互いに区別するために使用される。

【0031】

本明細書において、単数の表現は、特に説明がなければ、文脈上解釈される単数又は複数を含む意味で解釈される

【0032】

セラミック部品１０
前記の目的を達成するために、具現例に係るセラミック部品１０は、
プラズマエッチング装置に適用されるセラミック部品であって、
前記セラミック部品の表面は、基材、及び前記基材内に前記基材と接して配置される複合材を含み、
前記セラミック部品の比抵抗は、１０^－２Ω・ｃｍ～１０^－１Ω・ｃｍ、または１０^－１Ω・ｃｍ～２０Ω・ｃｍであり、
前記基材は、炭化ホウ素系物質を含み、
前記複合材は、炭化ホウ素系物質、酸化ホウ素、炭素系物質及びこれらの組み合わせからなる群のいずれか１つを含み、
前記複合材の大きさは４０μｍ以下であり、
前記複合材の炭化ホウ素系物質は、ラマン分光法を介して測定したラマンシフトスペクトルにおいて、４８１ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉａ及び５３４ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉｂの和Ｉａｂと、２７０ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉｃ及び３２０ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉｄの和Ｉｃｄとの比Ｉａｂ／Ｉｃｄが１～１．８であってもよい。

【0033】

図１は、具現例に係るセラミック部品の一例を示した平面図であり、図２は、具現例に係るセラミック部品の断面を示した概略図である。以下、図１及び図２などを参照してセラミック部品を説明する。

【0034】

前記セラミック部品１０は、プラズマエッチング装置５００に適用されるフォーカスリングであってもよい。

【0035】

前記セラミック部品１０は、複合材、及び前記複合材と接して充填された基材を含むことができる。図５及び図６を参照すると、前記セラミック部品の表面に複合材及び基材を確認することができる。

【0036】

前記複合材は、主に炭化ホウ素系物質及び炭素系物質のいずれか１つ以上を含むことができ、気孔を一部有することができる。

【0037】

前記複合材の炭化ホウ素系物質は、結晶質の炭化ホウ素を含むことができ、非晶質の炭化ホウ素も一部含むことができる。

【0038】

前記複合材の炭化ホウ素系物質は、ラマン分光法を介して測定したラマンシフトスペクトルにおいて、４８１ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉａ及び５３４ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉｂの和Ｉａｂと、２７０ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉｃ及び３２０ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉｄの和Ｉｃｄとの比Ｉａｂ／Ｉｃｄが１～１．８であってもよい。前記Ｉａｂ／Ｉｃｄは１．１～１．６であってもよい。

【0039】

前記複合材の炭化ホウ素系物質におけるラマンシフトスペクトルのピークの波数は、２７０ｃｍ^－１、３２０ｃｍ^－１、４８１ｃｍ^－１、５３４ｃｍ^－１、７２８ｃｍ^－１、１０８８ｃｍ^－１であってもよく、±１０ｃｍ^－１の誤差範囲を有することができ、それぞれの波数の誤差範囲内で最も強度が強いものをピークとして取り扱う。

【0040】

単結晶炭化ホウ素（Ｂ_４Ｃ）のラマンシフトスペクトルを参考にすると、２７０ｃｍ^－１、３２０ｃｍ^－１波数近傍のピークが４８１ｃｍ^－１、５３４ｃｍ^－１波数近傍のピークと比較して微弱であることが分かる。炭化ホウ素系物質内の炭素の含量、製造（焼結）時の圧力、添加剤などの条件によって、２７０ｃｍ^－１、３２０ｃｍ^－１、４８１ｃｍ^－１、５３４ｃｍ^－１ピークの強度及び半値全幅が変化し得る。

【0041】

具現例に係るセラミック部品１０の複合材の炭化ホウ素系物質は、前記Ｉａｂ／Ｉｃｄが前記範囲を有するようにして、特定の炭素含量を有すると共に、良好な結晶性を示すようにし、基材と調和するようにする。これによって、プラズマエッチング装置のセラミック部品に適した強度及び耐エッチング性を確保することができる。

【0042】

前記複合材の炭素系物質におけるラマンシフトスペクトルのピークは、Ｄバンドのピーク及びＧバンドのピークの２つに大別することができる。前記Ｄバンドは、およそ１３６０±５０ｃｍ^－１の波数であってもよく、前記Ｇバンドは、およそ１５８０±５０ｃｍ^－１の波数であってもよい。前記Ｄバンドのピークは、黒鉛構造に起因しないものと見られ、前記Ｇバンドは、黒鉛構造に起因するものと見られる。したがって、前記Ｇバンドの比率が高いほど、炭素系物質において占める黒鉛の比率は高いと見られる。

【0043】

前記複合材の炭素系物質は、ラマン分光法を介して測定したラマンシフトスペクトルにおいて、Ｇバンドのピークの強度ＩｅとＤバンドのピークの強度Ｉｆとの比Ｉｅ／Ｉｆが０．２～２であってもよい。前記Ｉｅ／Ｉｆは０．５～１．５であってもよい。このような特徴を有する前記複合材の炭素系物質は、適切な結晶性を示すようにし、前記複合材の炭化ホウ素系物質及び基材と調和することができる。

【0044】

前記基材は、主に炭化ホウ素系物質を含むことができ、炭化ホウ素を含むことができ、前記複合材と比較して粗大な結晶粒であり得、気孔を一部有することができる。

【0045】

前記基材の炭化ホウ素系物質は、ラマン分光法を介して測定したラマンシフトスペクトルにおいて、４８１ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉａ及び５３４ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉｂの和Ｉａｂと、２７０ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉｃ及び３２０ｃｍ^－１付近のピークの強度Ｉｄの和Ｉｃｄとの比Ｉａｂ／Ｉｃｄが１．１～２．３であってもよい。前記Ｉａｂ／Ｉｃｄは１．１５～２であってもよい。前記Ｉａｂ／Ｉｃｄが前記範囲を有するようにして、特定の炭素含量を有すると共に、良好な結晶性を示すようにし、複合材と調和するようにする。これによって、プラズマエッチング装置のセラミック部品に適した強度及び耐エッチング性を確保することができる。

【0046】

前記複合材の大きさは４０μｍ以下であってもよい。前記複合材の大きさは３０μｍ以下であってもよい。前記複合材の大きさは０．１μｍ以上であってもよい。前記複合材の大きさは０．３μｍ以上であってもよい。また、前記複合材は、単位面積（ｃｍ^２）当たりの個数が２×１０^５／ｃｍ^２～６×１０^５／ｃｍ^２であってもよい。前記複合材は、単位面積（ｃｍ^２）当たりの個数が２．５×１０^５／ｃｍ^２～５．５×１０^５／ｃｍ^２であってもよい。このような複合材の大きさ及び個数を有するセラミック部品は、プラズマエッチング装置に適用時に適した強度及び耐エッチング性を確保することができる。

【0047】

前記セラミック部品１０の比抵抗は、相対的に低抵抗である１０^－２Ω・ｃｍ～１０^－１Ω・ｃｍであってもよい。前記セラミック部品の比抵抗は、相対的に高抵抗である１０^－１Ω・ｃｍ～２０Ω・ｃｍであってもよい。このような比抵抗値は、製造時に常圧または加圧条件によって形成され得る。また、このような比抵抗値を有するセラミック部品は、形状加工が容易に行われ得、良好な表面品質を示すことができる。前記セラミック部品１０は、基準面から第１高さを有する載置部２００と；前記基準面から第２高さを有する本体部１００と；を含み、前記載置部は、エッチング対象１が載置される載置部上面２０６を含み、前記本体部は、プラズマによって直接エッチングされる本体部上面１０６を含むことができる。

【0048】

前記載置部２００上には、エッチング対象１の少なくとも一部が配置され、ウエハなどのエッチング対象を支持する。

【0049】

前記本体部１００は、エッチング対象１に伝達されるプラズマイオンの流れを円滑に調節して、前記エッチング対象が意図された形状に欠陥なしで均一にエッチングされるように助ける。

【0050】

前記本体部１００と前記載置部２００は互いに区分して説明するが、これらは互いに区分されて設けられてもよく、またはその境界の区分なしに一体に設けられてもよい。

【0051】

前記載置部２００は第１高さを有し、前記本体部１００は第２高さを有する。

【0052】

前記第１高さと前記第２高さは、基準面を基準として、それぞれ載置部上面と本体部上面までの高さを意味する。このとき、前記基準面は、例示的に本体部の底面及び載置部の底面のうち最も低い底面であってもよい。

【0053】

前記第１高さと第２高さは互いに異なる高さであってもよく、具体的に第２高さが第１高さよりも高くてもよい。

【0054】

前記載置部２００の載置部上面２０６は、別途の層の区分がない一体型であってもよく、または前記載置部と前記載置部上面が、断面で観察したとき、互いに層が区分される区分型であってもよい。区分型の場合、前記載置部上面は、蒸着層又はコーティング層の形態であってもよい。前記蒸着層又はコーティング層は、例示的に、前記基材及び複合材を含む層であってもよい。前記載置部上面が区分型である場合、前記蒸着層又はコーティング層の形態の載置部上面は、エッチング前を基準として載置部の厚さの１～４０％の厚さを有してもよい。前記載置部上面は、エッチング前を基準として載置部の厚さの５～２５％の厚さを有してもよい。

【0055】

前記載置部上面２０６は、エッチング対象１が配置される載置部非露出面と、前記エッチング対象が配置されない載置部露出面とを含むことができる。

【0056】

前記本体部１００と前記本体部上面１０６は、別途の層の区分がない一体型であってもよく、または前記本体部と前記本体部上面が、断面で観察したとき、互いに層が区分される区分型であってもよい。区分型の場合、前記本体部上面は、蒸着層又はコーティング層の形態であってもよい。前記蒸着層又はコーティング層は、例示的に、前記基材及び複合材を含む層であってもよい。前記本体部上面が区分型である場合、前記蒸着層又はコーティング層の形態の本体部上面は、エッチング前を基準として本体部の厚さの１～４０％の厚さを有してもよい。前記本体部上面は、エッチング前を基準として本体部の厚さの５～２５％の厚さを有してもよい。

【0057】

前記セラミック部品１０は、前記載置部２００と前記本体部１００とを連結する傾斜部１５０をさらに含むことができる。

【0058】

前記載置部２００と前記本体部１００は互いに高さが異なり、前記傾斜部１５０は、これらの互いに異なる高さを連結することができる。

【0059】

前記本体部１００、前記載置部２００、そして前記傾斜部１５０は互いに区分して説明するが、これらは、互いに区分されて設けられてもよく、またはその境界の区分なしに一体に設けられてもよい。

【0060】

前記傾斜部１５０は、前記載置部上面２０６と前記本体部上面１０６とを連結する傾斜部上面１５６を含む。

【0061】

前記傾斜部１５０と前記傾斜部上面１５６は、別途の層の区分がない一体型であってもよく、または前記傾斜部と前記傾斜部上面が、断面で観察したとき、互いに層が区分される区分型であってもよい。区分型の場合、前記傾斜部上面は、蒸着層又はコーティング層の形態であってもよい。前記蒸着層又はコーティング層は、例示的に、前記基材及び複合材を含む層であってもよい。前記傾斜部上面が区分型である場合、前記蒸着層又はコーティング層の形態の傾斜部上面は、エッチング前を基準として傾斜部の厚さの１～４０％の厚さを有してもよい。前記傾斜部上面は、エッチング前を基準として傾斜部の厚さの５～２５％の厚さを有してもよい。

【0062】

前記傾斜部上面１５６は、傾斜部角度（図示せず）を有するように配置される。前記傾斜部角度は、前記載置部非露出面を基準として測定することができ、約０°超約１１０°以下の角度を有することができる。

【0063】

前記傾斜部１５０の長さが０ｍｍである場合には、前記載置部及び前記本体部の角度が約９０°以上約１１０°以下であってもよい。前記傾斜部１５０の長さが約０°超、約９０°未満である場合には、前記傾斜部が０ｍｍ超の長さを有することができる。

【0064】

前記傾斜部角度は、前記傾斜部上面１５６を全体的に断面で観察したとき、線状又は非線状であってもよく、傾斜部角度は、断面において載置部上面２０６と傾斜部上面が会うＰ１（図示せず）と、傾斜部上面と本体部上面１０６が会うＰ２（図示せず）との２点間を直線で連結する仮想の線を基準として測定する。

【0065】

例示的に、前記傾斜部角度は、前記載置部非露出面を基準として約３０°～約７０°であってもよい。前記傾斜部角度は、約４０°～約６０°であってもよい。このような傾斜部角度を有する場合、プラズマエッチング時にプラズマの流れをさらに安定的に制御することができる。

【0066】

前記載置部２００、前記傾斜部１５０、及び前記本体部１００は、それぞれリング状であってもよいが、必ずしもこれに限定されるものではなく、エッチング対象１の形状によって、前記載置部、前記傾斜部及び前記本体部の形状は変形可能である。

【0067】

セラミック部品は、高耐エッチング性材料であって、形状加工が難しい材料を含むことができる。一般のセラミック部品であるフォーカスリングは、段差を有する形状加工過程で割れが発生する場合がある。具現例では、より向上した特性を有する材料を通じてより容易な形状加工のために、ラマン特性を有するより改善されたセラミック部品を提示した。

【0068】

前記セラミック部品１０は、前記載置部上面の一地点であるＰＳ１を有し、前記傾斜部上面の一地点であるＰＳ２を有し、前記本体部上面の一地点であるＰＳ３を有する。

【0069】

前記セラミック部品１０は、前記ＰＳ１及び前記ＰＳ３で測定した残留応力の最大値と最小値との差が、前記ＰＳ１と前記ＰＳ３の平均値の４０％以内であってもよい。前記ＰＳ１及び前記ＰＳ３で測定した残留応力の最大値と最小値との差は、前記ＰＳ１と前記ＰＳ３の平均値の１５％以内であってもよい。前記ＰＳ１及び前記ＰＳ３で測定した残留応力の最大値と最小値との差は１０％以内であってもよく、１～１０％であってもよい。このような特徴を有するセラミック部品は、より安定した加工性、及び安定性を有することができる。

【0070】

前記セラミック部品１０は、前記ＰＳ１で測定した残留応力と、前記ＰＳ３で測定した残留応力との差が－６００～＋６００ＭＰａであってもよい。前記ＰＳ１で測定した残留応力と、前記ＰＳ３で測定した残留応力との差は－３００～＋３００ＭＰａであってもよい。前記ＰＳ１で測定した残留応力と、前記ＰＳ３で測定した残留応力との差は－２００～＋２００ＭＰａであってもよい。前記ＰＳ１で測定した残留応力と、前記ＰＳ３で測定した残留応力との差は－１５０～＋１５０ＭＰａであってもよい。前記ＰＳ１で測定した残留応力と、前記ＰＳ３で測定した残留応力との差は－１３０～＋１３０ＭＰａであってもよい。このような場合、さらに高密度でありながらも、加工性に優れたセラミック部品を得ることができる。

【0071】

前記セラミック部品１０は、前記ＰＳ１、前記ＰＳ３、及び前記ＰＳ２でそれぞれ測定した残留応力の標準偏差が３００ＭＰａ以下であってもよい。前記ＰＳ１、前記ＰＳ３、及び前記ＰＳ２でそれぞれ測定した残留応力の標準偏差は２５０ＭＰａ以下であってもよい。前記セラミック部品は、前記ＰＳ１、前記ＰＳ３、及び前記ＰＳ２でそれぞれ測定した残留応力の標準偏差が１５０ＭＰａ以下であってもよい。前記ＰＳ１、前記ＰＳ３、及び前記ＰＳ２でそれぞれ測定した残留応力の標準偏差は７５ＭＰａ以下であってもよい。前記ＰＳ１、前記ＰＳ３、及び前記ＰＳ２でそれぞれ測定した残留応力の標準偏差は０ＭＰａ超であってもよい。前記ＰＳ１、前記ＰＳ３、及び前記ＰＳ２でそれぞれ測定した残留応力の標準偏差は０．１ＭＰａ以上であってもよい。このような標準偏差を有する場合、さらに高密度でありながらも、優れた加工性を有するフォーカスリングを得ることができる。

【0072】

前記セラミック部品１０は、前記ＰＳ１、前記ＰＳ３、及び前記ＰＳ２でそれぞれ測定した残留応力の標準偏差が、前記ＰＳ１、前記ＰＳ２及び前記ＰＳ３で測定した残留応力の平均の２０％以下であってもよい。前記ＰＳ１、前記ＰＳ３、及び前記ＰＳ２でそれぞれ測定した残留応力の標準偏差は、前記ＰＳ１、前記ＰＳ２及び前記ＰＳ３で測定した残留応力の平均の１５％以下であってもよい。前記ＰＳ１、前記ＰＳ３、及び前記ＰＳ２でそれぞれ測定した残留応力の標準偏差は１０％以下であってもよい。前記ＰＳ１、前記ＰＳ３、及び前記ＰＳ２でそれぞれ測定した残留応力の標準偏差は８％以下であってもよい。このような特徴を有する場合、さらに高密度であり、かつ優れた加工性を有するセラミック部品を得ることができる。

【0073】

前記セラミック部品１０は、前記ＰＳ１、前記ＰＳ３、及び前記ＰＳ２でそれぞれ測定した残留応力が、前記ＰＳ１、前記ＰＳ２及び前記ＰＳ３で測定した残留応力の平均との差が－３５０～＋３５０ＭＰａであってもよい。前記ＰＳ１、前記ＰＳ３、及び前記ＰＳ２でそれぞれ測定した残留応力は、前記ＰＳ１、前記ＰＳ２及び前記ＰＳ３で測定した残留応力の平均との差が－３００～＋３００ＭＰａであってもよい。前記ＰＳ１、前記ＰＳ３、及び前記ＰＳ２でそれぞれ測定した残留応力は、前記ＰＳ１、前記ＰＳ２及び前記ＰＳ３で測定した残留応力の平均との差が－２５０～＋２５０ＭＰａであってもよい。前記ＰＳ１、前記ＰＳ３、及び前記ＰＳ２でそれぞれ測定した残留応力は、前記ＰＳ１、前記ＰＳ２及び前記ＰＳ３で測定した残留応力の平均との差が－２００～＋２００ＭＰａであってもよい。このような特徴を有する場合、さらに高密度であり、かつ優れた加工性を有するフォーカスリングを得ることができる。

【0074】

前記セラミック部品１０は、前記ＰＳ１、前記ＰＳ３、及び前記ＰＳ２でそれぞれ測定した残留応力の最大値と最小値との差が、その平均の２５％以内であってもよい。前記セラミック部品は、前記ＰＳ１、前記ＰＳ３、及び前記ＰＳ２でそれぞれ測定した残留応力の最大値と最小値との差が、その平均の２０％以内であってもよい。前記ＰＳ１、前記ＰＳ３、及び前記ＰＳ２でそれぞれ測定した残留応力の最大値と最小値との差が、その平均の１５％以内であってもよい。また、前記フォーカスリングは、前記ＰＳ１、前記ＰＳ３、及び前記ＰＳ２でそれぞれ測定した残留応力の最大値と最小値との差が、その平均の１０％以内であってもよい。前記ＰＳ１、前記ＰＳ３、及び前記ＰＳ２でそれぞれ測定した残留応力の最大値と最小値との差が、その平均の５％以内であってもよい。前記ＰＳ１、前記ＰＳ３、及び前記ＰＳ２でそれぞれ測定した残留応力の最大値と最小値との差が、その平均の１％以上であってもよい。このような残留応力の分布を有する場合、さらに安定した形状加工が可能であり、さらに安定した耐エッチング性材料を得ることができる。

【0075】

前記セラミック部品１０は、中心から距離が互いに異なる地点の表面で測定した残留応力の標準偏差が３５０ＭＰａ以下であってもよい。

【0076】

前記セラミック部品１０は、中心から距離が互いに異なる地点の表面で測定した残留応力の標準偏差が３００ＭＰａ以下であってもよい。前記セラミック部品の中心から距離が互いに異なる地点の表面で測定した残留応力の標準偏差は２５０ＭＰａ以下であってもよい。前記セラミック部品の中心から距離が互いに異なる地点の表面で測定した残留応力の標準偏差は２００ＭＰａ以下であってもよい。

【0077】

前記セラミック部品１０は、中心から距離が互いに異なる地点の表面で測定した残留応力の標準偏差は１２０ＭＰａ以下であってもよい。前記セラミック部品の中心から距離が互いに異なる地点の表面で測定した残留応力の標準偏差は１００ＭＰａ以下であってもよい。

【0078】

発明者らが反復的な測定により確認した結果では、中心から距離が互いに同一である複数の地点の表面で測定した残留応力は、その差が大きくなかった。したがって、前記のような特徴を有する場合、実質的に残留応力の分布が相対的に均一であるので、加工性、安定性などに優れたセラミック部品、フォーカスリングを提供できると考えられる。

【0079】

前記セラミック部品１０の中心とは、リング状のセラミック部品は、内径円の中心がセラミック部品の中心に該当し、リング状ではないセラミック部品は、長軸と短軸との交差点を中心とする。

【0080】

前記セラミック部品１０は、表面が研磨処理されたものであってもよい。前記セラミック部品は、載置部上面２０６及び本体部上面１０６が研磨処理されたものであってもよく、または載置部上面、本体部上面及び傾斜部上面１５６がそれぞれ研磨処理されたものであってもよい。

【0081】

前記セラミック部品１０の表面の算術平均粗さＲａは２μｍ以下であってもよい。前記セラミック部品の表面の算術平均粗さＲａは１．７μｍ以下であってもよい。前記セラミック部品の表面の算術平均粗さＲａは０．０５μｍ以上であってもよい。

【0082】

前記セラミック部品１０の表面の最大高さ粗さＲｔは０．１～２５μｍであってもよい。前記表面の最大高さ粗さＲｔは０．１～１０μｍであってもよい。前記表面の最大高さ粗さＲｔは０．１～５μｍであってもよい。前記表面の最大高さ粗さＲｔは０．１～２μｍであってもよい。

【0083】

例示的に、前記本体部上面１０６の算術平均粗さ（Ｒａ）は０．５μｍ以下であってもよく、最大高さ粗さ（Ｒｔ）は８μｍ以下であってもよい。

【0084】

前記傾斜部上面１５６の算術平均粗さ（Ｒａ）は２μｍ以下であってもよく、最大高さ粗さ（Ｒｔ）は１５μｍ以下であってもよい。

【0085】

前記載置部上面２０６の算術平均粗さ（Ｒａ）は２μｍ以下であってもよく、最大高さ粗さ（Ｒｔ）は１５μｍ以下であってもよい。

【0086】

このような粗さ特性を有する場合、プラズマエッチング時に物理的な要因により発生し得るパーティクル形成の問題を実質的に抑制することができる。

【0087】

前記セラミック部品１０は、リング状部品であって、外径と内径との差が１０～８０ｍｍであってもよい。前記外径と内径との差は１５～６０ｍｍであってもよい。外径と内径との差は２０～５０ｍｍであってもよい。

【0088】

前記セラミック部品１０は、リング状部品であって、厚さが１～４５ｍｍであってもよい。前記セラミック部品の厚さは１．５～４０ｍｍであってもよい。前記セラミック部品の厚さは２～３８ｍｍであってもよい。

【0089】

前記セラミック部品１０は、リング状部品であって、内径が１６０ｍｍ以上であってもよい。前記セラミック部品の内径は２００ｍｍ以上であってもよい。セラミック部品の内径は３００ｍｍ以上であってもよい。セラミック部品の内径は４５０ｍｍ以下であってもよい。

【0090】

前記セラミック部品１０は、空隙率が約１０％以下であってもよい。前記セラミック部品の空隙率は約３％以下であってもよい。前記セラミック部品の空隙率は約１％以下であってもよい。前記セラミック部品は、空隙率が０．０１％以上であってもよい。このように空隙率が低いセラミック部品は、より良好な耐エッチング性を示すことができる。

【0091】

前記セラミック部品１０は、その表面又は断面で観察される気孔の平均直径が５μｍ以下であってもよい。前記気孔の平均直径は３μｍ以下であってもよい。前記気孔の平均直径は１μｍ以下であってもよい。前記気孔の平均直径は０．１μｍ以上であってもよい。また、前記気孔の全面積を基準として、前記気孔の直径が１０μｍ以上である部分の面積は５％以下であってもよい。このような気孔の平均直径を有する前記セラミック部品は、向上した耐エッチング性を有することができる。このとき、前記気孔の平均直径は、前記気孔の断面積と同じ面積の円の直径から導出する。

【0092】

前記セラミック部品１０に含まれる炭化ホウ素系物質は、炭化ホウ素含有粒子が互いにネッキングされた形態であってもよい。

【0093】

前記セラミック部品１０は、蒸着された炭化ホウ素及び／又は焼結された炭化ホウ素を含むことができる。

【0094】

前記セラミック部品１０は炭化ホウ素系物質を含むことができ、前記炭化ホウ素系物質は炭化ホウ素（Ｂ_４Ｃ）であってもよい。前記セラミック部品は、全体に対して８５重量％以上の炭化ホウ素を含むことができる。前記セラミック部品は、全体に対して９０重量％以上の炭化ホウ素を含むことができる。前記セラミック部品は、全体に対して９３重量％以上の炭化ホウ素を含むことができる。前記セラミック部品はまた、９９．９重量％以下の炭化ホウ素を含むことができる。

【0095】

前記セラミック部品１０は、炭化ホウ素系物質以外の炭素系物質を含むことができる。前記炭素系物質の含量は、全体に対して０．５重量％以上であってもよい。前記炭素系物質の含量は、全体に対して１重量％以上であってもよい。前記炭素系物質の含量は１５重量％以下であってもよい。前記炭素系物質の含量は、全体に対して１０重量％以下であってもよい。このような炭素系物質の含量を満たすセラミック部品は、優れた耐エッチング性を示すことができる。

【0096】

前記セラミック部品１０は、エッチング対象１、ウエハがプラズマエッチング装置のチャンバ内に配置されるとき、前記エッチング対象、ウエハを支持するための支持体としての役割を行うことができる。

【0097】

セラミック部品の製造方法
前記の目的を達成するために、他の一具現例に係るセラミック部品の製造方法は、
炭化ホウ素を含む原料を設ける準備ステップと、
前記原料を焼結し、形状加工してセラミック部品を製造する処理ステップとを含むことができる。

【0098】

前記準備ステップにおいて、前記原料は炭化ホウ素粉末を含む。炭化ホウ素粉末は、炭化ホウ素含量が９９．９重量％以上である高純度の炭化ホウ素が適用されてもよい。前記炭化ホウ素粉末は、炭化ホウ素含量が９５～９９．９重量％である低純度の炭化ホウ素が適用されてもよい。

【0099】

前記炭化ホウ素粉末は、Ｄ_５０を基準として、約１．５μｍ以下の平均粒径を有してもよい。前記炭化ホウ素粉末は、Ｄ_５０を基準として、約０．３μｍ～約１．５μｍの平均粒径を有してもよい。前記炭化ホウ素粉末は、Ｄ_５０を基準として、約０．４μｍ～約１．０μｍの平均粒径を有してもよい。また、前記炭化ホウ素粉末は、Ｄ_５０を基準として、約０．４μｍ～約０．８μｍの平均粒径を有してもよい。平均粒径が小さい粉末を適用する場合、より容易に焼結体の緻密化を得ることができる。

【0100】

前記炭化ホウ素粉末は、Ｄ_５０を基準として、２μｍ～１０μｍの粒径を有してもよい。前記炭化ホウ素粉末は、Ｄ_５０を基準として、３μｍ～８μｍの粒径を有してもよい。前記炭化ホウ素粉末は、Ｄ_５０を基準として、４μｍ～６μｍの粒径を有してもよい。このような粒径の範囲を有する炭化ホウ素粉末を適用する場合、焼結体の緻密化と共に、工程の生産性も向上させることができる。

【0101】

前記原料は、添加剤をさらに含むことができる。前記添加剤は、粉末状、液相または気相で前記セラミック部品を製造する工程に投入されてもよい。前記添加剤として使用される物質の例としては、炭素系物質、酸化ホウ素、珪素、炭化珪素、酸化珪素、窒化ホウ素、ホウ素または窒化珪素などが挙げられる。前記添加剤は、前記原料物質を基準として、約０．１重量％～約３０重量％の含量で含まれてもよい。

【0102】

前記添加剤は焼結特性改善剤であってもよい。前記焼結特性改善剤は、前記原料物質に含まれて炭化ホウ素の物性を向上させる。前記焼結特性改善剤は、炭素系物質、酸化ホウ素、珪素、炭化珪素、酸化珪素、窒化ホウ素、窒化シリコン及びこれらの組み合わせからなる群から選択されたいずれか１つ以上であってもよい。前記焼結特性改善剤は、前記原料物質全体を基準として、約３０重量％以下含まれてもよい。具体的に、前記焼結特性改善剤は、前記原料全体を基準として、約０．００１重量％～約３０重量％含まれてもよい。前記焼結特性改善剤は、前記原料全体を基準として、０．１～１５重量％含まれてもよい。前記焼結特性改善剤は、前記原料全体を基準として、１～１０重量％含まれてもよい。前記焼結特性改善剤が３０重量％を超えて含まれる場合には、むしろ、焼結体の強度を低下させることがある。

【0103】

前記原料は、前記焼結特性改善剤以外の残量として、炭化ホウ素粉末などの炭化ホウ素原料を含むことができる。

【0104】

前記焼結特性改善剤として炭素系物質が適用される場合、前記炭素系物質は、フェノール樹脂、ノボラック樹脂のような、炭化時に炭素に転換される樹脂が添加されてもよく、または前記樹脂が炭化工程を通じて炭化した形態の炭素が適用されてもよい。前記樹脂の炭化工程は、通常、高分子樹脂を炭化させる工程が適用されてもよい。前記フェノール樹脂は、残炭量が４０重量％以上であるものを適用できる。

【0105】

前記焼結特性改善剤として炭素系物質が適用される場合、前記炭素系物質は、原料全体に対して１重量％～３０重量％適用されてもよい。前記炭素系物質は、原料全体に対して１重量％～２５重量％適用されてもよい。前記炭素系物質は、原料全体に対して２重量％～１５重量％適用されてもよい。前記炭素系物質は、原料全体に対して３重量％～１０重量％適用されてもよい。このような含量で前記焼結特性改善剤として炭素系物質を適用する場合、粒子間のネッキング現象を良好に誘導し、粒子サイズが比較的大きく、相対密度が比較的高い炭化ホウ素を得ることができる。但し、前記炭素系物質を１０重量％を超えて含む場合、焼結過程で加圧焼結する際に、二酸化炭素などのガスの発生が過多となり、作業性が低下することがある。

【0106】

前記焼結特性改善剤として前記酸化ホウ素と前記炭素が共に適用される場合、前記焼結体の相対密度をさらに高めることができ、これは、気孔内に存在する炭素領域が減少し、より緻密度が向上した焼結体を製造することができる。

【0107】

前記酸化ホウ素と前記炭素は１：０．８～４の重量比で適用されてもよい。このような場合、さらに相対密度が向上した焼結体を得ることができる。

【0108】

前記原料は、必要に応じて、分散剤、結合剤、消泡剤、溶媒などをさらに含むことができる。

【0109】

前記分散剤は、２－プロペン酸（２－ｐｒｏｐｅｎｏｉｃ ａｃｉｄ）、エタノール（ｅｔｈａｎｏｌ）、ナトリウム塩（ｓｏｄｉｕｍ ｓａｌｔ）、アンモニウム塩（ａｍｍｏｎｉｕｍ ｓａｌｔ）などであってもよい。前記分散剤は、全体に対して０．０８～２重量％含まれてもよい。前記分散剤は、全体に対して０．１～１．５重量％含まれてもよい。

【0110】

前記結合剤は、ポリビニルブチラール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ｂｕｔｙｒａｌ）、ポリビニルアルコール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｈｏｌ）、フェノール樹脂（ｐｈｅｎｏｌ ｒｅｓｉｎ）、アクリル樹脂（ａｃｒｙｌｉｃ ｒｅｓｉｎ）などであってもよい。

【0111】

前記消泡剤は、非イオン界面活性剤などであってもよい。

【0112】

前記溶媒は、脱イオン水（ＤＩ ｗａｔｅｒ）、エタノール（ｅｔｈａｎｏｌ）、トルエン（ｔｏｌｕｅｎｅ）などであってもよい。

【0113】

前記原料は、半導体工程中に固体状態の副産物を発生させ得る物質を含まないか、または非常に低い含量で含む。例えば、前記副産物を発生させ得る物質の例としては、鉄、銅、クロム、ニッケルまたはアルミニウムなどの金属などが挙げられる。前記副産物を発生させ得る物質の含量は、前記原料物質を基準として５００ｐｐｍ以下であってもよい。

【0114】

前記準備ステップは、前記原料をスラリー化し、顆粒化して原料顆粒を準備する過程を含むことができる。

【0115】

前記スラリー化は、ボールミリングなどの方法により、十分かつ実質的に均一に原料を混合する過程である。溶媒と共に適用され得、メタノール、エタノール、ブタノールなどのようなアルコール、または水が溶媒として適用され得る。前記溶媒は、前記スラリー全体を基準として、約６０体積％～約８０体積％の含量で適用されてもよい。前記ボールミリングは、具体的にポリマーボールが適用され得、前記スラリー配合工程は、約５時間～約２０時間行うことができる。

【0116】

前記スラリー化を通じて製造されるスラリー原料は、ゼータ電位が＋１５ｍＶ以上であってもよい。前記スラリー原料のゼータ電位は＋１７．４ｍＶ以上であってもよい。前記スラリー原料のゼータ電位は＋２０．６ｍＶ以上であってもよい。前記スラリー原料のゼータ電位は＋２５ｍＶ以上であってもよい。また、前記スラリー原料は、前記ゼータ電位が＋４０ｍＶ以下であってもよい。このようなゼータ電位の範囲を有するスラリーは、内部物質が均一に分散して、後続過程を通じて焼結時に均一な物性を示すようにすることができる。

【0117】

前記顆粒化は、前記スラリーが噴射されながら、前記スラリーに含まれた溶媒が蒸発などによって除去され、原料物質が顆粒化される方式で行われ得る。このように製造される顆粒化された原料物質粒子は、粒子自体が全体的に丸い形状を有し、粒度が比較的一定であるという特徴を有することができる。

【0118】

前記顆粒化過程を経た原料顆粒は、その大きさが５０μｍ～１６０μｍであってもよい。前記原料顆粒は、その大きさが６０μｍ～１００μｍであってもよい。このような特徴を有する原料顆粒を適用する場合、以降の焼結などの過程で金型内への充填が容易であり、作業性をさらに向上させることができる。

【0119】

前記処理ステップは、前記原料を金型、成形ダイなどに充填し、焼結する過程を含むことができる。前記処理ステップは、前記焼結前に、原料顆粒を目的とする形状に成形体を形成する成形過程を含むことができる。前記成形過程は、冷間等方圧加圧（ＣＩＰ）、グリーン加工などを含むことができる。

【0120】

前記処理ステップは、前記焼結前に、金型、成形ダイなどに充填された原料顆粒または前記成形過程が行われた成形体を炭化させる炭化過程を含むことができ、これによって、成形体に含まれ得るフェノール樹脂、ノボラック樹脂などの有機添加剤が炭化し得る。

【0121】

前記処理ステップの焼結は、加圧焼結または常圧焼結で行われてもよい。

【0122】

前記加圧焼結の方法で炭化ホウ素焼結体を製造しようとする試みは多数あった。しかし、通常、クーポンという縦横約３０ｍｍ以下の小さい試験片として製造－評価する。直径が比較的大きい炭化ホウ素焼結体は、その製造が容易ではない。

【0123】

比較的大きいサイズの加圧焼結体を製造する際に、加圧焼結体全体で均一な特性（物性）を有する加圧焼結体を製造するのが良いが、加圧焼結体全体で相対的に一定の特徴を有する加圧焼結体を製造することが容易ではない。特に、加圧焼結体の場合、常圧焼結体とは異なって、形状加工時にクラック、割れなどが発生しやすい特性を有するが、このような特性もまた、加圧焼結体全体で不均一な特性を有することがその原因の一つであると考えられる。

【0124】

前記処理ステップの金型は、４５０ｍｍ以上の長さ又は直径を有するものであってもよい。３２０ｍｍ以上の直径を有するリング状部品であるセラミック部品を製造するためには、非常に大きい直径又は長さを有する焼結体の製造が必要である。これは、焼結過程で焼結体の大きさが小さくなるのが一般的であり、以降、セラミック部品が精密なリングの形状を有するように形状加工を行う過程で損失される量などを考慮すると、前記金型は、４５０ｍｍ以上の大きさを有することがよい。前記金型は４５０～６００ｍｍの大きさを有することができる。

【0125】

前記焼結は、適正な焼結温度及び焼結圧力下で行うことができる。

【0126】

前記焼結温度は、約１８００℃～約２５００℃であってもよい。前記焼結温度は、約１８００℃～約２２００℃であってもよい。前記焼結圧力は常圧であってもよい。前記焼結圧力は、約１０ＭＰａ～約１１０ＭＰａであってもよい。前記焼結圧力は、約１５ＭＰａ～約６０ＭＰａであってもよい。前記焼結圧力は、約１７ＭＰａ～約３０ＭＰａであってもよい。このような焼結温度及び焼結圧力下で前記成形ステップを行う場合、より効率的に高品質のセラミック部品を製造することができる。

【0127】

前記焼結時間は、加圧焼結の場合に０．５時間～１０時間が適用されてもよい。前記焼結時間は０．５時間～７時間が適用されてもよい。前記焼結時間は０．５時間～４時間が適用されてもよい。前記加圧焼結の焼結時間は、常圧で行う焼結工程と比較して非常に短い時間であり、このように短い時間を適用しても、同等またはさらに優れた強度を有するセラミック部品を製造することができる。

【0128】

前記焼結は、還元雰囲気で行うことができる。この場合、炭化ホウ素粉末が空気中の酸素と反応して形成され得る酸化ホウ素のような物質を還元させることで、炭化ホウ素の含量がさらに高くなり、炭素が凝集した領域が減少した、高耐エッチング性の炭化ホウ素を製造することができる。

【0129】

前記焼結過程において、炭化ホウ素粉末は成長し、互いにネッキングされて、強度が大きい焼結体を形成する。また、共に適用される添加剤は、温度及び圧力に応じて変化し、炭化ホウ素粉末の成長を抑制又は促進させることができる。併せて、加圧と共に行われる焼結において、加圧焼結体はより緻密な微細構造を有することができる。

【0130】

前記セラミック部品の製造方法は、前記処理ステップの熱処理後に後続熱処理ステップを含むことができる。

【0131】

前記後続熱処理ステップは、第１温度で２時間以上行われる１次処理と、第２温度で２時間以上行われる２次処理とを含み、前記第１温度は、前記第２温度よりも高い温度である。

【0132】

前記第１温度は１６５０℃以上であり、前記第２温度は１４００℃以上であってもよい。このような温度範囲で前記１次処理及び前記２次処理を行う場合、より効果的に熱処理を行うことができる。

【0133】

前記第１温度は１６５０～１９５０℃の温度であってもよい。前記１次処理は１～８時間行われてもよい。

【0134】

前記第２温度は１４００～１６００℃の温度であってもよい。前記２次処理は１～８時間行われてもよい。

【0135】

前記後続熱処理が第１温度及び第２温度として適用される場合、加圧焼結体の形状加工性が非常に高くなる。これは、熱処理によって発生する残留応力の変化などによるものと考えられる。

【0136】

前記処理ステップの形状加工は、前記焼結体の一部を分離又は除去して意図する形状を有するように加工する過程である。前記形状加工は、焼結体をリング状に加工するリング加工と、リング加工を経た焼結体をフォーカスリングの形状に形成する形状加工とを含む。

【0137】

前記形状加工は、放電加工、ウォータージェット方式、レーザー方式などが適用されてもよいが、必ずしもこれに限定されるものではない。

【0138】

前記形状加工を通じて目的とする形状を備えた後、研磨過程をさらに行うことができる。前記研磨過程は、物理的な方式によりパーティクルが形成されることを抑制するために、セラミック部品の表面粗さを低下させる過程である。前記研磨過程は、工業用ダイヤモンドを含有するスラリーを適用して行われる研磨過程であってもよく、パーティクル抑制特性に優れたセラミック部品を製造するために、最大高さ粗さ（Ｒｔ）が１５μｍ以下、算術平均粗さ（Ｒａ）が２μｍ以下になるように加工することができる。

【0139】

前記セラミック部品の製造方法において、焼結は、図４に示した焼結装置３００（熱加圧焼結装置）を通じて行われてもよい。

【0140】

前記焼結装置３００の焼結炉３１０内に上部加圧部３３２と下部加圧部３３４との間に位置する金型３３０に原料３８０が装入されると、加圧部３２０などによって加圧及び昇温が行われ、焼結が行われ得る。このとき、前記焼結炉３１０の内部は減圧雰囲気に調節され得、還元雰囲気で行われることもできる。前記金型３３０は、例えば、黒鉛ダイが適用されてもよく、前記上部加圧部３３２及び下部加圧部３３４は、黒鉛ツール（パンチ）が適用されてもよい。

【0141】

また、前記セラミック部品の製造方法は、原料にパルス電流が印加されるスパークプラズマ焼結装置などでも行うことができる。

【0142】

プラズマエッチング装置５００
具現例に係るプラズマエッチング装置５００は、
前記セラミック部品１０を少なくともその一部に含む。

【0143】

図３を参照すると、前記プラズマエッチング装置５００は、チャンバ上部組立体５２０とチャンバハウジング５１０とが連結部５１６によって連結され、チャンバ上部組立体５２０には、電極を含む電極板組立体５２４が設置される。チャンバハウジング５１０内には、垂直移動装置５５０によって昇下降可能な基板ホルダ５３０が設置され、エッチング対象１であるウエハが載置される位置には、フォーカスリングであるセラミック部品１０が設置される。

【0144】

バッフル板５６４が前記基板ホルダ５３０の周りに設置され得る。前記基板ホルダ５３０とバッフル板５６４との間にはシールドリング５６２がさらに設置され得る。

【0145】

前記エッチング装置５００は、上述したセラミック部品１０をフォーカスリングなどに適用して、より効率的に基板のエッチングを行うことができる。

【0146】

プラズマエッチング方法
具現例に係る基板のエッチング方法は、
前記セラミック部品１０を含むフォーカスリングを配置したエッチング装置にエッチング対象１を位置させる配置ステップと、
前記エッチング対象のエッチングを行って基板を設けるエッチングステップとを含む。

【0147】

前記配置ステップは、セラミック部品をフォーカスリングとして配置したエッチング装置にエッチング対象を位置させるステップである。前記エッチング装置は、電子製品などに適用される基板をエッチングする装置であれば、制限なしに適用可能であり、例示的にプラズマエッチング装置が適用されてもよい。

【0148】

前記基板は、エッチング対象として前記エッチング装置に適用可能なものであり、例示的に、シリコン基板など、半導体装置に活用される基板が適用されてもよい。

【0149】

前記フォーカスリング及び前記セラミック部品１０は、上述した通りである。

【0150】

前記配置ステップは、前記エッチング対象が前記フォーカスリングの載置部上面２０６上に位置するようにすることができる。

【0151】

前記エッチングステップは、前記エッチング対象のエッチングを行って基板を設けるステップである。前記エッチングは、減圧及び昇温、プラズマガスの供給、エッチング、洗浄などのエッチング過程に適用される通常の過程により行われてもよい。

【0152】

前記エッチングは、５００ｍＴｏｒｒ以下のチャンバ圧力、フッ素含有化合物又は塩素含有化合物を含むエッチングガス、及び５００Ｗ～１５，０００Ｗの電力で行われてもよい。前記チャンバ圧力は１００ｍＴｏｒｒ以下であってもよく、１０ｍＴｏｒｒ以上であってもよい。

【0153】

前記電力は、５００Ｗ～１５，０００ＷのＲＦ電力であってもよい。前記電力は、５００～８０００ＷのＲＦ電力であってもよい。

【0154】

前記エッチング時間は１００時間以上であってもよく、または２００時間以上であってもよい。前記エッチング時間は４００時間以上であってもよい。エッチング時間は８００時間以上であってもよい。前記エッチング時間は、適用するプラズマ電力、エッチングガスなどによって変わり得る。

【0155】

以下、具体的な実施例を通じて本発明をより具体的に説明する。下記の実施例は、本発明の理解を助けるための例示に過ぎず、本発明の範囲がこれに限定されるものではない。

【0156】

実施例１－セラミック部品の製造
加圧焼結法を適用した円板状の炭化ホウ素焼結体の製造
下記表１に示された含量の比率で炭化ホウ素粉末（粒度Ｄ_５０＝０．７μｍ）、フェノール樹脂（残炭量約４１重量％）などの原料物質及び溶媒をスラリー配合機に入れ、ボールミル方式で混合して、スラリー化された原料を製造した。このスラリー化された原料を噴霧乾燥させて顆粒化された原料を設けた。

【0157】

顆粒化された原料物質を金型に装入し、下記表１に提示された温度、圧力及び時間を適用して、直径が約４８８ｍｍである円盤状の炭化ホウ素焼結体を製造した。

【0158】

以降、下記のような熱処理１～３のうち、熱処理３を行った。

【0159】

熱処理１は、前記焼結体を１４００～１６００℃の温度で２～５時間熱処理を行うことである。

【0160】

熱処理２は、前記焼結体を１６５０～１９５０℃の温度で２～３．５時間１次処理を行い、１４００～１６００℃の温度で３～６時間２次処理を行うことである。

【0161】

熱処理３は、前記焼結体を１６５０～１９５０℃の温度で４～６時間１次処理を行い、１４００～１６００℃の温度で３～６時間２次処理を行うことである。

【0162】

実施例２－セラミック部品の製造
前記実施例１において、表１に示された含量の比率及びゼータ電位を満たす原料を適用し、表１の焼結条件を適用した以外は、前記実施例１と同様にして炭化ホウ素焼結体を製造した。

【0163】

実施例３－セラミック部品の製造
前記実施例１において、表１に示された含量の比率及びゼータ電位を満たす原料を適用した以外は、前記実施例１と同様にして炭化ホウ素焼結体を製造した。

【0164】

【0165】

実験例－スラリー化された原料のゼータ電位の測定
前記実施例１～３のスラリー化された原料をエタノール溶媒２０ｍＬにそれぞれ２～３滴希釈し、フローセル（Ｆｌｏｗ ｃｅｌｌ）に小分けしてゼータ電位を測定し、その結果を表１などに示した。前記溶媒の温度は２５℃、屈折率は１．３６、粘度は１．１０ｃＰ、誘電定数は２５であった。

【0166】

実験例－焼結体及び炭化ホウ素単結晶のラマン分析
サーモサイエンティフィック（Ｔｈｅｒｍｏ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）社のラマン分光測定装置ＤｘＲ２を用いて、以下の測定条件でラマン分析を行い、図７乃至図１６及び表２などに示した。図７乃至図１６に表示された写真及びスペクトルにおいて、１、２、３は複合材、ｍａｔｒｉｘは基材を示す。

【0167】

励起波長：５３２ｎｍ
出力：１０ｍＷ
繰り返し率：６Ｈｚ
スキャン範囲：６×６μｍ
ピクセルサイズ２．０μｍ
スペクトル測定数：１６個

【0168】

【0169】

表１、表２及び図７乃至図１６を参照すると、製造された焼結体の断面写真から、複合材、及び複合材と接して充填された基材の様子を確認することができ、複合材に炭素系物質及び炭化ホウ素系物質のいずれか１つ以上が含まれたことが分かる。

【0170】

具現例に係るセラミック部品は、ゼータ電位が１５ｍＶ以上であるスラリー化された原料を通じて製造され、基材に含まれた炭化ホウ素系物質が炭化ホウ素単結晶と比較して、前記Ｉａｂ／Ｉｃｄの比率が１～１．８を示し、前記複合材と接して形成されるという点を確認した。前記実施例は、基材と複合材との間のクラックなどの発生なしに、優れた加工性及び耐エッチング性を有するという点を確認した。

【0171】

以上、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲は、これに限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形及び改良形態もまた本発明の権利範囲に属する。

【符号の説明】

【0172】

１ エッチング対象
１０ セラミック部品
１００ 本体部
１０６ 本体部上面
１５０ 傾斜部
１５６ 傾斜部上面
２００ 載置部
２０６ 載置部上面
３００ 焼結装置
３１０ 焼結炉
３２０ 加熱部
３３０ 成形ダイ
３３２ 上部加圧部
３３４ 下部加圧部
３８０ 原料物質又は焼結体
５００ エッチング装置
５１０ チャンバハウジング
５１６ 連結部
５２０ チャンバ上部組立体
５２４ 電極板組立体
５３０ 基板ホルダ
５４０ ダクト
５５０ 垂直移動装置
５６２ シールドリング
５６４ バッフル板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【国際調査報告】