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KR100911485B1 - 전극내장형 서셉터 및 그 제조방법 - Google Patents

전극내장형 서셉터 및 그 제조방법 Download PDF

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KR100911485B1
KR100911485B1 KR1020020062082A KR20020062082A KR100911485B1 KR 100911485 B1 KR100911485 B1 KR 100911485B1 KR 1020020062082 A KR1020020062082 A KR 1020020062082A KR 20020062082 A KR20020062082 A KR 20020062082A KR 100911485 B1 KR100911485 B1 KR 100911485B1
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KR
South Korea
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aluminum nitride
plate
electrode
support plate
susceptor
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KR1020020062082A
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KR20030032850A (ko
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오츠카다케시
엔도가즈노리
고사카이마모루
Original Assignee
스미토모 오사카 세멘토 가부시키가이샤
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Publication date
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Abstract

서셉터 본체의 내부에 부식성 가스나 플라즈마 등이 침입할 염려가 없어 내부식성 및 내플라즈마성이 우수하고 고온하에서의 절연성이 개량되어 전류가 누설되지 않는 전극내장형 서셉터 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 전극내장형 서셉터(21)는 질화알루미늄기 소결체로 이루어진 재치판(22) 및 지지판(23)과, 이 재치판(22)과 지지판(23) 사이에 형성되어 질화알루미늄-텅스텐 복합소결체 또는 질화알루미늄-몰리브덴 복합소결체로 이루어진 내부전극(24)과, 지지판(23) 내에 설치되어 내부전극(24)에 전기적으로 접속되는 급전용 단자(26),(26)로 구성되며 내부전극(24)의 양면은 AlN 입자로 이루어진 절연성 물질(30)에 의해 피복되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

전극내장형 서셉터 및 그 제조방법{Susceptor with built-in electrode and manufacturing method therefor}
도 1은 본 발명의 일실시형태의 전극내장형 서셉터를 나타낸 단면도이고,
도 2는 도 1의 A영역을 확대한 주요부 확대단면도이고,
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일실시형태의 전극내장형 서셉터의 제조방법을 도시한 과정도이고,
도 4는 전극내장형 서셉터의 재치판의 부피고유저항값의 측정방법을 도시한 설명도이고,
도 5는 종래의 전극내장형 서셉터의 일예를 도시한 단면도이고,
도 6은 종래의 개량형의 전극내장형 서셉터의 각 구성요소를 도시한 분해단면도이고,
도 7은 종래의 개량형의 전극내장형 서셉터의 전체 형상을 도시한 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 ... 전극내장형 서셉터 2 ... 재치판
3 ... 지지판 4 ... 내부전극
5 ... 급전용 단자 11 ... 전극내장형 서셉터
12 ... 재치판 12a ... 플랜지
12b ... 오목부 13 ... 내부전극
14 ... 급전용 단자 15 ... 지지판
21 ... 전극내장형 서셉터 22 ... 재치판
22a ... 재치면 23 ... 지지판
24 ... 내부전극 25 ... 고정공
26 ... 급전용 단자 27 ... 절연층
28 ... 서셉터 본체 30 ... 절연성 물질
31 ... 질화알루미늄(AlN) 입자 32 ... 소결조제
41 ... 도전재층 42 ... 절연재층
51 ... Si웨이퍼 52 ... 직류전원
53 ... 전류계
본 발명은 전극내장형 서셉터(susceptor) 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 내부식성, 내플라즈마성이 우수하며 전류의 누설을 방지할 수 있는 전극내장형 서셉터 및 해당 전극내장형 서셉터를 고 제품비율로 저렴하게 제조할 수 있는 전극내장형 서셉터의 제조방법에 관한 것이다.
최근 IC, LSI, VLSI 등의 반도체장치의 제조공정을 시작으로 액정디스플레이(LCD)나 플라즈마디스플레이(PDP) 등의 표시장치의 제조공정, 하이브리드 IC 등의 조립공정 등에 있어서는 에칭공정, 성막공정 등을 웨이퍼마다 또는 기판마다 균일하게 수행하기 때문에 반도체 웨이퍼, 액정용 유리기판, 프린트 기판 등의 판형 시료를 1장씩 처리하는 매엽화가 진행되고 있다.
이 매엽화 공정에 있어서는 판형 시료를 1장씩 처리실 내에 보존하기 위해 이 판형시료를 서셉터라 불리우는 시료대(선반)에 재치하여 소정 처리를 수행하고 있다.
이 서셉터는 플라즈마 내에서의 사용에 견딜 수 있으며 고온에서의 사용에도 견딜 수 있어야 하기 때문에 내플라즈마성이 우수하고 열전도율이 커야 한다.
이와 같은 서셉터로는 내플라즈마성, 열전도성이 우수한 질화알루미늄기 소결체로 이루어진 서셉터가 사용되고 있다.
이와 같은 서셉터의 일종으로, 판형 시료를 재치하기 위한 재치면을 갖는 서셉터 본체 내부에 전하를 발생시켜 정전흡착력으로 판형 시료를 고정하기 위한 정전척(chuck)용 전극, 통전 발열시켜 판형 시료를 가열하기 위한 히터전극, 고주파 전력을 통전하여 플라즈마를 발생시켜 플라즈마 처리하기 위한 플라즈마 발생용 전극 등의 내부전극을 배설한 전극내장형 서셉터가 있다.
도 5는 종래의 질화알루미늄기 소결체로 이루어진 전극내장형 서셉터의 일예를 도시한 단면도로서, 이 전극내장형 서셉터(1)는 판형 시료를 재치하기 위한 재치판(2)과, 이 재치판(2)를 지지하는 지지판(3)과, 이들 재치판(2) 및 지지판(3)을 접합 일체화함과 동시에 도전성 접합제층으로 이루어진 내부전극(4)과, 이 내부전 극(4)에 접하도록 상기 지지판(3)에 매설되어 전류를 내부전극(4) 내에 공급하는 급전용 단자(5),(5)로 구성되어 있다.
상기 재치판(2)은 절연성 및 유전성의 질화알루미늄 소결체로 이루어진 판형체로 구성되며, 지지판(3)은 절연성의 질화알루미늄기 소결체로 이루어진 판형체로 구성되며 내부전극(4)이 되는 도전성 접합제층은 유기물 또는 금속으로 구성되어 있다.
이 전극내장형 서셉터(1)에 있어서는 상술한 바와 같이 재치판(2)과 지지판(3)이 다른 재료인 도전성 접합제층, 즉 내부전극(4)에 의해 접합된 것이므로 재치판(2)과 지지판(3)의 접합이 불충분해지기 쉬워 이들 경계면에서 부식성 가스나 플라즈마가 침입하여 내부전극(4)이 유리나 플라즈마에 변색되거나, 재치판(2)과 지지판(3)의 접합계면이 파괴될 우려가 있으며 서셉터로서의 내부식성, 내플라즈마성이 불충분하다는 문제가 있었다.
그래서 종래의 전극내장형 서셉터(1)에 있어서는 재치판(2)과 지지판(3)의 접합을 확실하게 함으로써 접합부에 가스나 플라즈마 등이 침입하지 않도록 해야 했다.
도 6은 이 점을 개량한 개량형 전극내장형 서셉터(11)의 각 구성요소를 도시한 분해단면도, 도 7은 이 개량형 전극내장형 서셉터(11)의 전체 형상을 도시한 단면도로서, 질화알루미늄기 소결체로 이루어진 재치판(12)의 하면의 측둘레부에 링형의 플랜지(12a)를 설치함으로써 재치판(12)의 하면측에 원형의 오목부(12b)를 형성한 구조로 되어 있다.
그리고 이 오목부(12b) 내에 도전성 접합체층으로 이루어진 내부전극(13)과, 급전용 단자(14)가 매설된 질화알루미늄 소결체로 이루어진 지지판(15)을 끼워넣음으로써 개량형의 전극내장형 서셉터(11)를 얻을 수 있다.
그런데 상기 개량형의 전극내장형 서셉터(11)에 있어서는, 재치판(12)을 상기 형상으로 가공함과 동시에 내부전극(13) 및 지지판(15)을 재치판(12)의 오목부(12b)에 빈틈없이 끼워맞추는 형상으로 설계해야 하며 그 때문에 이 전극내장형 서셉터(11)의 제조공정이 복잡해져 제조비용이 상승하는 문제점이 있었다.
또한,이들 전극내장형 서셉터(1),(11)에 있어서는 고온하에서의 절연성이 저하되어, 예컨대 300℃의 온도하에서의 부피고유저항값이 106Ω·㎝ 정도가 되어 전류가 누설된다는 공통의 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서 질화알루미늄기 소결체로 이루어진 서셉터 본체의 내부에 부식성 가스나 플라즈마 등이 침입할 우려가 없으며 그 결과 내부식성 및 내플라즈마성이 우수하고 고온하에서의 절연성이 개량되어 전류가 누설되지 않는 전극내장형 서셉터 및 해당 전극내장형 서셉터를 고 제품비율로 저렴하게 또한 용이하게 얻을 수 있는 전극내장형 서셉터의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 예의 검토한 결과 질화알루미늄기 소결체로 이루어진 서셉터 본체와, 이 서셉터 본체 중에 내장된 질화알루미늄-텅스텐 복합소결체 또는 질화알 루미늄-몰리브덴 복합소결체로 이루어진 내부 전극을 구비한 전극내장형 서셉터에 있어서는, 이들을 구성하는 질화알루미늄기 소결체 및 질화알루미늄-텅스텐 복합소결체 또는 질화알루미늄-몰리브덴 복합소결체 또는 질화알루미늄기 분말, 및 질화알루미늄-텅스텐 복합재료 또는 질화알루미늄-몰리브덴 복합재료에 특수한 열처리를 하거나 또는 환원처리를 함으로써 전류가 누설되지 않고 질화알루미늄기 소결체끼리의 접합이 치밀해져 이 접합부에 부식성 가스나 플라즈마가 침입할 우려가 없다는 것을 발견하여 본원발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명의 제1항에 기재된 전극내장형 서셉터는, 판형 시료가 재치된 일 주면을 가지며 소결조제를 포함하는 질화알루미늄기 소결체로 이루어진 서셉터 본체와, 이 서셉터 본체 중에 내장되어 질화알루미늄-텅스텐 복합소결체 또는 질화알루미늄-몰리브덴 복합소결체로 이루어진 내부전극과, 상기 서셉터 본체에 설치되어 상기 내부전극에 전기를 공급하는 급전용 단자를 구비하며, 상기 내부전극은 소결조제를 포함하지 않는 질화알루미늄 입자로 이루어진 절연성 물질로 피복되어 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 절연성 물질은 질화알루미늄 소결체로 하는 것이 바람직하다.
이 전극내장형 서셉터는 질화알루미늄-텅스텐 복합소결체 또는 질화알루미늄-몰리브덴 복합소결체로 이루어진 내부전극이 서셉터 본체 중에 내장된 구성이므로 이 내부전극이 부식성 가스나 플라즈마에 변색될 위험이 없어 내부식성, 내플라즈마성이 우수해진다. 또한,내부전극이 절연성 물질로 피복되어 있기 때문에 고온하에서도 전류가 누설되지 않는다.
상기 서셉터 본체는 판형 시료가 재치되는 일 주면을 가지며 질화알루미늄기 소결체로 이루어진 재치판과, 해당 재치판을 지지하여 질화알루미늄기 소결체로 이루어진 지지판을 구비하며, 이들 재치판 및 지지판에 의해 상기 내부전극을 개재시켜 지지하도록 상기 판을 접합하여 일체화한 구성으로 해도 좋다.
이 전극내장형 서셉터는 재치판과 지지판의 접합면에서 부식성 가스나 플라즈마가 침입할 우려가 없기 때문에 이들 접합계면이 파괴되지 않는다.
청구 제4항에 기재된 전극내장형 서셉터의 제조방법은, 소결조제를 포함하는 질화알루미늄기 소결체에 의해 판형 시료가 재치된 재치판 및 해당 재치판을 지지하는 지지판을 제작하고, 이어서 상기 지지판 위에 질화알루미늄-텅스텐 복합재료 또는 질화알루미늄 -몰리브덴 복합재료를 포함하는 도전재층을 형성한 후, 상기 도전재층을 사이에 두고 상기 지지판과 상기 재치판을 겹쳐 이들을 1600℃ 이상의 온도에서 열처리하고, 그 후 상기 열처리 온도에서 적어도 1500℃까지 냉각속도 5℃/분 이하의 냉각속도로 서서히 냉각 또는 1500℃∼1800℃의 온도로 유지함으로써 상기 재치판과 상기 지지판 사이에 상기 도전재층을 소성하여 이루어진 내부전극을 형성함과 동시에, 이 내부 전극의 양면을 질화알루미늄기 소결체 중의 소결조제를 배제시켜, 소결조제를 포함하지 않는 질화알루미늄 입자로 이루어진 절연성 물질로 피복하고, 이들을 접합하여 일체화하는 것을 특징으로 한다.
이 전극내장형 서셉터의 제조방법은, 소결체로 이루어진 재치판과 지지판을 접합 일체화함과 동시에 열처리함으로써 내부식성, 내플라즈마성이 우수하고 고온하에서 전류가 누설되지 않는 전극내장형 서셉터를 쉽게 얻을 수 있다.
또한, 재치판 및 지지판을 단순한 판형체로 할 수 있기 때문에 이들을 복잡한 형상으로 할 필요가 없어 전극내장형 서셉터를 고 제품비율로 저렴하게 제조할 수 있다.
또한, 이미 소결체로 이루어진 재치판과 지지판을 이용하여 제조하기 때문에 치수정밀도가 우수한 전극내장형 서셉터를 용이하게 제조할 수 있다.
상기 지지판에 고정공을 형성하여 이 고정공에 급전용 단자를 끼워넣고 이 급전용 단자의 단부 윗면에 내부전극을 형성·배선하는 구성으로 하면 급전용 단자와 내부전극이 양호하게 접촉하여 전기적으로 확실하게 연결할 수 있다.
청구 제5항에 기재된 전극내장형 서셉터의 제조방법은, 소결조제 분말 및 질화알루미늄기 분말을 포함한 슬러리에서 판형 시료가 재치되는 재치판용 그린체 및 해당 재치판을 지지하는 지지판용 그린체를 제작한 후, 상기 지지판용 그린체 위에 질화알루미늄-텅스텐 복합재료 또는 질화알루미늄-몰리브덴 복합재료를 포함한 도전재층을 형성한 후, 상기 도전재층을 사이에 두고 지지판용 그린체와 재치판용 그린체를 겹쳐 이들을 1600℃ 이상의 온도로 소성한 후 적어도 1500℃까지 냉각속도 5℃/분 이하의 냉각속도로 서서히 냉각, 또는 1500℃∼1800℃의 온도로 유지시킴으로써 상기 재치판과 상기 지지판 사이에 상기 도전재층을 소성하여 이루어진 내부전극을 형성함과 동시에 이 내부 전극의 양면을 질화알루미늄기 소결체 중의 소결조제를 배제시켜, 소결조제를 포함하지 않는 질화알루미늄 입자로 이루어진 절연성 물질로 피복하고, 이들을 접합하여 일체화하는 것을 특징으로 한다.
이 전극내장형 서셉터의 제조방법은 재치판용 그린체와 지지판용 그린체를 소성하여 접합 일체화함과 동시에 열처리하는 것이기 때문에 내부식성, 내플라즈마성이 우수하고 고온하에서 전류가 누설되지 않는 전극내장형 서셉터를 용이하게 얻을 수 있다.
또한, 재치판 및 지지판을 단순한 판형체로 할 수 있기 때문에 이들을 복잡한 형태로 할 필요가 없어 전극내장형 서셉터를 고 제품비율로 저렴하게 제조할 수 있다.
또한, 1회의 열처리(소성)로 제조할 수 있기 때문에 전극내장형 서셉터의 제조비용을 줄일 수 있다.
지지판용 그린체에 고정공을 형성하고 상기 고정공에 급전용 단자를 끼워 넣어 상기 급전용 단자의 단부 윗면에 내부전극이 되는 도전재층을 형성하는 구성으로 하면 급전용 단자와 내부전극이 양호하게 접촉되어 전기적으로 확실히 연결할 수 있다.
또한, 청구 제4항 또는 제5항에 기재된 전극내장형 서셉터의 제조방법은, 상기 지지판 위의 상기 도전재층을 제외한 영역에 상기 재치판 및 상기 지지판을 구성하는 재료와 적어도 주성분이 동일한 재료에 의해 절연재층을 형성해도 좋다.
이와 같은 구성으로 함으로써 상기 재치판과 상기 지지판의 접합이 한층 강화되며 내부식성, 내플라즈마성도 향상된다.
청구 제7항에 기재된 전극내장형 서셉터의 제조방법은 소결조제를 포함하는 질화알루미늄기 소결체에 의해 판형 시료가 재치되는 재치판 및 해당 재치판을 지지하는 지지판을 제작한 후, 상기 지지판 위에 질화알루미늄-텅스텐 복합재료 또는 질화알루미늄-몰리브덴 복합재료를 포함한 도전재층을 형성하고, 이어서 해당 도전재층을 사이에 두고 상기 지지판과 상기 재치판을 겹쳐 이들을 1600℃ 이상의 환원성 분위기 하에서 열처리하고, 상기 재치판과 상기 지지판 사이에 상기 도전재층을 소성하여 이루어진 내부전극을 형성함과 동시에 이 내부 전극의 양면을 질화알루미늄기 소결체 중의 소결조제를 배제시켜, 소결조제를 포함하지 않는 질화알루미늄 입자로 이루어진 절연성 물질로 피복하고, 이들을 접합하여 일체화하는 것을 특징으로 한다.
이 전극내장형 서셉터의 제조방법은, 소결체로 이루어진 재치판과 지지판을 1600℃ 이상의 환원성 분위기하에서 열처리하여 접합 일체화하는 것으로서, 내부식성, 내플라즈마성이 우수하며 고온하에서 전류가 누설되지 않는 전극내장형 서셉터를 용이하게 얻을 수 있다.
또한,재치판 및 지지판을 단순한 판형체로 할 수 있기 때문에 이들을 복잡한 형상으로 할 필요가 없어 전극내장형 서셉터를 고 제품비율로 저렴하게 제조할 수 있다.
또한, 이미 소결체로 이루어진 재치판과 지지판을 이용하여 제조하기 때문에 치수정밀도가 우수한 전극내장형 서셉터를 용이하게 제조할 수 있다.
상기 지지판에 고정공을 형성하고 상기 고정공에 급전용 단자를 끼워 넣어 이 급전용 단자의 단부 윗면에 내부 전극을 형성·배선하는 구성으로 하면 급전용 단자와 내부전극이 양호하게 접촉되어 전기적으로 확실하게 연결할 수 있다.
청구 제8항에 기재된 전극내장형 서셉터의 제조방법은, 소결조제 분말 및 질화알루미늄기 분말을 포함한 슬러리에서 판형 시료가 재치되는 재치판용 그린체 및 해당 재치판을 지지하는 지지판용 그린체를 제작한 후, 상기 지지판용 그린체 위에 질화알루미늄-텅스텐 복합재료 또는 질화알루미늄-몰리브덴 복합재료를 포함하는 도전재층을 형성하고, 이어서 상기 도전재층을 사이에 두고 지지판용 그린체와 재치판용 그린체를 겹쳐 이들을 1600℃ 이상의 환원성 분위기하에서 소성함으로써 상기 재치판과 상기 지지판 사이에 상기 도전재층을 소성하여 이루어진 내부전극을 형성함과 동시에 이 내부 전극의 양면을 질화알루미늄기 소결체 중의 소결조제를 배제시켜, 소결조제를 포함하지 않는 질화알루미늄 입자로 이루어진 절연성 물질로 피복하고, 이들을 접합하여 일체화하는 것을 특징으로 한다.
이 전극내장형 서셉터의 제조방법은, 재치판용 그린체와 지지판용 그린체를 1600℃ 이상의 환원성 분위기하에서 소성하여 접합일체화하는 것으로서 내부식성, 내플라즈마성이 우수하고 고온하에서 전류가 누설되지 않는 전극내장형 서셉터를 용이하게 얻을 수 있다.
또한,재치판 및 지지판을 단순한 판형체로 할 수 있기 때문에 이들을 복잡한 형태로 할 필요가 없어 전극내장형 서셉터를 고 제품비율로 저렴하게 제조할 수 있다.
또한,1회의 열처리(소성)로 제조할 수 있기 때문에 전극내장형 서셉터의 제조비용을 줄일 수 있다.
또한,지지판용 그린체에 고정공을 형성하고 상기 고정공에 급전용 단자를 끼워 넣어 상기 급전용 단자의 단부 윗면에 내부전극이 되는 도전재층을 형성하는 구성으로 하면 급전용 단자와 내부전극이 양호하게 접촉되어 전기적으로 확실히 연결할 수 있다.
또한,청구 제7항 또는 제8항에 기재된 전극내장형 서셉터의 제조방법은, 상기 지지판 위의 상기 도전재층을 제외한 영역에 상기 재치판 및 상기 지지판을 구성하는 재료와 적어도 주성분이 동일한 재료로 절연재층을 형성해도 좋다.
이와 같은 구성으로 함으로써 상기 재치판과 상기 지지판의 접합이 한층 강화되고 내부식성, 내플라즈마성도 향상된다.
(발명의 실시예의 형태)
본 발명의 전극내장형 서셉터 및 그 제조방법의 일실시형태에 대해 설명하기로 한다.
본 실시형태는 발명의 취지를 더 잘 이해시키기 위해 구체적으로 설명한 것으로서 특별히 지정하지 않는 한 본 발명을 한정하지 않는다.
「전극내장형 서셉터」
도 1은 본 발명의 제1실시형태의 전극내장형 서셉터를 도시한 단면도, 도 2는 도 1의 A영역을 확대한 주요부 확대단면도이다.
이 전극내장형 서셉터(21)는 윗면(일 주면)이 판형 시료가 재치되는 재치면(22a)으로 이루어진 재치판(22)과, 이 재치판(22)과 일체화된 지지판(23)과, 이 재치판(22)과 지지판(23) 사이에 형성된 내부전극(24)과, 상기 지지판(23)에 천공된 두께 방향으로 관통하는 고정공(25) 내에 밀착되어 설치되며 일단부가 내부전극(24)에 전기적으로 접속됨과 동시에 타단부가 상기 지지판(23)에서 노출되는 급전용 단자(26),(26)로 구성되어 있다.
재치판(22)의 재치면(22a)은 그 평탄도가 바람직하게는 10㎛ 이하가 되도록 연마되어 있다.
재치판(22)과 지지판(23)은 이들을 구성하는 재료와 동일 조성 또는 주성분이 동일한 절연재료로 이루어진 절연층(27)에 의해 접합 일체화되어 이들 재치판(22), 지지판(23) 및 절연층(27)에 의해 서셉터 본체(28)가 구성되어 있다.
재치판(22) 및 지지판(23)은 그 겹치는 면의 형상을 동일하게 하고 동시에 질화알루미늄기 소결체로 이루어진 것이다.
이 질화알루미늄기 소결체로는 질화알루미늄(AlN)을 50 중량% 이상 함유하는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예컨대 탄화규소(SiC), 산화이트륨(Y2O3), 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO) 등을 50 중량% 미만 함유한 복합계 소결체여도 좋다.
절연층(27)은 재치판(22)가 지지판(23)의 경계부, 즉 내부전극(24) 형성부 이외의 경계부 영역을 접합하기 위해 설치된 것으로서 재치판(22) 및 지지판(23)과 동일한 분말절연재료, 또는 주성분이 동일한 분말절연재료로 이루어진 것이다. 여기에서 「주성분이 동일한 재료」란 재치판(22) 및 지지판(23)을 구성하는 질화알루미늄 이외의 재료, 예컨대 탄화규소(SiC), 산화이트륨(Y2O3), 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO) 등의 함유량이 50 중량% 미만인 재료를 말한다.
내부 전극(24)은 전하를 발생시켜 정전흡착력으로 판형 시료를 고정하기 위한 정전척용 전극, 통전 발열시켜 판형 시료를 가열하기 위한 히터전극, 고주파전력을 통전하여 플라즈마를 발생시켜 플라즈마 처리하기 위한 플라즈마 발생용 전극 등으로 이용되는 것으로서 그 용도에 따라 그 형상이나 크기가 적절히 조정되어 있다.
이 내부전극(24)은 도전성 질화알루미늄-텅스텐 복합소결체, 또는 도전성 질화알루미늄-몰리브덴 복합소결체로 구성되어 있다.
여기에서 질화알루미늄-텅스텐 복합소결체란 질화알루미늄과 텅스텐으로 이루어진 복합소결체로서, 적어도 질화알루미늄을 10 중량% 포함한 것을 말한다. 또한,질화알루미늄-몰리브덴 복합소결체란 질화알루미늄과 몰리브덴으로 이루어진 복합소결체로서, 적어도 질화알루미늄을 20 중량% 함유한 것을 말한다.
또한,상기 질화알루미늄기 소결체에는 후술하는 「전극내장형 서셉터의 제조방법」에 상술되는 특수한 열처리 또는 환원처리가 이루어져 내부전극(24)의 양면이 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 절연성 물질(30)로 피복되어 있다.
내부전극(24)의 양면은 두께(t)가 10㎛∼30㎛ 정도인 절연성 물질(30)로 피복되어 있기 때문에 고온하, 예컨대 300℃ 이상의 고온하에서 전류가 누설되는 것이 방지된다.
이 절연성 물질(30)은 도 2에 도시한 바와 같이 이트리아(Y2O3), 칼시아(CaO), 마그네시아(MgO), 티타니아(TiO2) 등의 소결조제(32)를 포함하지 않은 순수한 질화알루미늄(AlN) 입자(31)로 이루어진 것이다.
여기에서 재치판(22) 및 지지판(23)을 구성하는 질화알루미늄기 소결체는 질화알루미늄(AlN) 입자(31) 외에 예컨대 산화이트륨(이트리아: Y2O3), 산화칼슘(칼시아: CaO), 산화마그네슘(마그네시아: MgO), 산화티타늄(티타니아: TiO2) 등의 소결조제(32)를 함유하고 있는데 상기 특수한 열처리 또는 환원처리에 의해 재치판(22) 및 지지판(23)을 구성하는 질화알루미늄기 소결체 중의 소결조제(32)가 내부전극(24)을 구성하는 질화알루미늄-텅스텐 복합소결체 또는 질화알루미늄-몰리브덴 복합소결체의 표면 근방으로 확산되어 최종적으로 소결체 밖으로 배제됨으로써 소결조제(32)를 포함하지 않은 순수한 산화알루미늄(AlN) 입자(31)가 된다.
일반적으로 소결조제를 첨가한 질화알루미늄기 소결체의 저항값이 저하되는 원인으로는 질화알루미늄 입자 내에 고용(固溶)되는 불순물 원소와 소결조제에 기 인하는 입자상(Y-AI-O계 복합산화물)의 존재를 들 수 있다.
그러나 상기 절연성 물질(30)은 소결조제(32)를 포함하지 않는 순수한 질화알루미늄(AlN) 입자(31)로 이루어져 있기 때문에 소결조제(32)에 기인하는 저항값 저하가 발생하지 않는다. 또한,절연성 물질(30)이 된 질화알루미늄(AlN) 입자(31) 내의 불순물 산소는 소결조제(32)에 막혀 입자 밖으로 배출되기 때문에 질화알루미늄(AlN)의 불순물 수준을 감소시킬 수 있게 됨에 따라 내부전극(24) 근방의 질화알루미늄(AlN) 자체의 저항값 저하가 방지된다.
급전용 단자(26),(26)는 내부전극(24)에 전류를 공급하기 위해 설치된 것으로서 그 수, 형상, 크기 등은 내부 전극(24)의 형상과 모양, 즉 정전척용 전극, 히터전극, 플라즈마 발생전극 등 어느 타입의 내부전극(24)으로 하느냐에 따라 결정된다.
이 급전용 단자(26)는, 예컨대 상기 내부전극(24)을 구성하고 있는 도전성 세라믹 분말을 가압소결한 도전성 복합소결체 또는 텅스텐, 몰리브덴 등의 고융점 금속으로 구성되어 있다.
본 실시형태의 전극내장형 서셉터(21)에 따르면, 내부전극(24)이 부식성 가스나 플라즈마에 변색될 우려가 없기 때문에 내부식성, 내플라즈마성을 향상시킬 수 있다. 또한,내부전극(24)은 절연성 물질(30)로 피복되어 있기 때문에 고온하에서의 전류 누설을 방지할 수 있다.
「전극내장형 서셉터의 제조방법」
다음에 본 실시형태의 전극내장형 서셉터의 제조방법에 대해 도 3a 내지 도 3c를 들어 설명하기로 한다.
여기에서는 전극내장형 서셉터의 제조방법은, (1) 열처리온도 또는 소성온도에서 서서히 냉각시키는 방법, (2) 환원성 분위기하에서 열처리 또는 소성하는 방법의 두가지로 나누고 이하 각각의 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
(1) 열처리온도 또는 소성온도에서 서서히 냉각시키는 방법
우선 질화알루미늄기 소결체로 이루어진 판형의 재치판(22) 및 지지판(23)을 제작한다.
이어서 도 3a에 도시한 바와 같이 지지판(23)에 미리 급전용 단자(26),(26)를 끼워넣어 지지하기 위한 고정공(25),(25)을 형성한다. 이 고정공(25),(25)의 천공방법은 특별히 제한되지 않으나, 예컨대 다이아몬드 드릴로 뚫는 가공법, 레이저가공법, 방전가공법, 초음파가공법을 이용하여 천공할 수 있다. 또한,그 가공정밀도는 통상의 가공정밀도이면 되고 제품비율은 거의 100%로 가공할 수 있다.
고정공(25),(25)의 천공 위치 및 수는 내부전극(24)의 모양과 형상으로 결정된다.
이어서 급전용 단자(26)를 지지체(23)의 고정공(25)에 밀착고정시킬 수 있는 크기, 형상이 되도록 제작한다.
이 급전용 단자(26)의 제작방법으로는, 급전용 단자(26)를 도전성 복합소결체로 하는 경우에는 도전성 세라믹 분말을 원하는 형상으로 성형하여 가압 소결하는 방법 등을 들 수 있다. 이 때 급전용 단자(26)에 이용되는 도전성 세라믹 분말은 전극내장형 서셉터(21)의 내부에 형성되는 내부전극(24)과 동일한 것으로 이루 어지는 것이 바람직하다. 또한,급전용 단자(26)를 금속으로 하는 경우에는 고융점금속을 이용하여 연삭법, 분말야금 등의 종래 공지의 금속가공법 등에 의해 형성한다.
이 급전용 단자(26)의 가공정밀도는 후의 가압열처리로 재소성하여 고정되기 때문에 일본공업규격(JIS)의 표준공차레벨로 클리어런스를 가지고 있어도 좋다.
이어서 도 3b에 도시한 바와 같이 제작한 급전용 단자(26),(26)를 지지판(23)의 고정공(25),(25)에 끼운다.
여기에서 미리 질화알루미늄 분말과 텅스텐 분말 또는 몰리브덴 분말을 에틸알코올 등의 유기용매 중에 분산한 내부전극 형성용 도포제를 제작해 놓고 이 내부전극형성용 도포제를 급전용 단자(26),(26)가 끼워진 지지판(23) 표면의 소정 영역에 급전용 단자(26),(26)에 접촉하도록 도포하고 건조시켜 도전재층(41)으로 한다.
이 내부전극형성용 도포제는 균일한 두께로 도포해야 하기 때문에 스크린 인쇄법 등의 도포방법을 이용하는 것이 바람직하다.
또한,지지판(23) 위의 도전재층(41)을 형성한 영역 이외의 영역에 절연성, 내부식성, 내플라즈마성을 향상시키기 위해 재치판(22)과 지지판(23)을 구성하는 재료와 동일 조성 또는 주성분이 동일한 분말재료를 포함한 절연재층(42)을 형성한다.
이 절연재층(42)의 형성방법으로는, 예컨대 질화알루미늄 분말을 에틸알코올 등의 유기용매에 분산한 도포제를 지지판(23) 위의 소정 위치에 스크린 인쇄법 등으로 도포하여 건조시키는 방법이 채택된다.
이어서 도전재층(41) 및 절연재층(42)을 형성한 지지판(23) 위에 이들 도전재층(41) 및 절연재층(42)을 통해 재치판(22)을 겹친 후 이들을 가압하에서 열처리한다. 이 때의 열처리 조건으로는 분위기는 진공 또는 Ar, He, N2 등의 불활성 가스 분위기인 것이 바람직하다. 이 때의 가압력은 5MPa∼10MPa 가 바람직하며 또한,열처리온도는 1600℃ 이상, 바람직하게는 1600℃∼1900℃이다.
계속하여 재치판(22) 및 지지판(23)을 구성하는 질화알루미늄기 소결체 중의 소결조제를 내부 전극의 표면 근방으로 확산시켜 소결체 밖으로 배출시키기 때문에 상기 열처리 온도에서 적어도 1500℃까지 5℃/분 이하의 냉각속도로 서서히 냉각시키거나 또는 열처리된 서셉터를 1500℃∼1800℃의 온도 영역에 적어도 4시간, 바람직하게는 5시간 이상 유지한다.
열처리조건이 상기 온도범위를 벗어나면 내부전극을 피복하는 절연성 물질의 생성이 불충분해진다. 분위기는 상기 열처리시의 분위기와 동일하게 하면 된다.
그 후 실온까지 방치 냉각시킨 후 스며나온 소결조제를 포함한 화합물을 제거하기 위해 서셉터 표면을 연마한다.
이렇게 도 3c에 도시한 바와 같이 지지판(23) 위헤 형성된 도전재층(41)은 소성되어 질화알루미늄-텅스텐 복합소결체 또는 질화알루미늄-몰리브덴 복합소결체로 이루어진 내부전극(24)이 된다.
또한 지지판(23) 및 재치판(22)은 이들 지지판(23)과 재치판(22) 사이에 유기물이나 금속으로 이루어진 복합제를 개재시키지 않고 가압하에서의 열처리만으로 절연재층(42)을 사이에 두고 접합 일체화된다. 또한,급전용 단자(26),(26)는 가압하에서의 열처리로 재소성되어 지지판(23)의 고정공(25),(25)에 고정된다. 그리고 내부전극(24)의 표면은 소결조제(32)를 포함하지 않은 순수한 질화알루미늄(AlN) 입자(31)로 이루어진 절연성 물질(30)로 피막된다.
이 전극내장형 서셉터의 제조방법에 있어서는, 소결조제를 함유한 질화알루미늄기 소결체에서 형성된 재치판(22) 및 지지판(23)을 이용하여 접합일체화하여 제조하는 방법에 대해 설명했는데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 예컨대 닥터 블레이드법에 의해 소결조제분말, 질화알루미늄기 분말, 바인더 및 유기용매를 포함한 슬러리에서 소결후에 재치판 및 지지판으로 이루어진 판형의 그린체를 제작한 후 소결하여 재치판과 지지판을 얻고 또 이들을 소결과 동시에 접합 일체화하여 제조할 수도 있다.
이 제조방법에 있어서는 급전용 단자는, 예컨대 이미 소결된 것을 사용해도 좋고 소결 후에 급전용 단자가 되는 그린체를 사용해도 좋고 텅스텐, 몰리브덴 등의 고융점 금속으로 형성된 것을 사용해도 좋다. 기타 제조조건은 전자의 제조방법에 준한다.
(2) 환원성 분위기하에서 열처리 또는 소성하는 방법
상기 「(1) 열처리온도 또는 소성온도에서 서서히 냉각시키는 방법」에 준하여 질화알루미늄기 소결체로 이루어진 판형의 재치판(22) 및 지지판(23)을 제작하고 지지판(23)에 급전용 단자(26)를 조립 유지하기 위한 고정공(25)을 천공하고 상기 고정공(25)에 급전용 단자(26)를 끼워넣은 후 이 지지판(23) 위에 도전재층(41) 및 절연재층(42)을 형성하고 이들 층(41),(42)을 사이에 두고 재치판(22)과 지지판(23)을 겹친다.
다음에 환원성 분위기로 가압하에서 열처리한다. 이 때의 열처리 조건으로는 열처리온도는 1600℃ 이상, 바람직하게는 1600℃∼1900℃로 하고 가압력은 5MPa∼10MP가 바람직하다.열처리온도가 1600℃ 미만이면 환원이 불충분해지며 내부전극을 피복하는 절연성 물질의 생성이 불충분해진다.
이 환원성 분위기로는 탄소가스 분위기, 탄화수소가스 분위기, 수소가스 분위기, 일산화탄소가스 분위기 등을 들 수 있다. 열처리시간은 적어도 4시간, 바람직하게는 5시간 이상으로 한다. 또한,환원성 분위기하에서 열처리할 때에는 카본재로 이루어진 지그를 이용하여 열처리하면 환원작용을 증진시킬 수 있기 때문에 바람직하다.
그 후 실온까지 냉각시킨 후 스며나온 소결조제를 포함한 화합물을 제거하기 위해 서셉터 표면을 연마한다.
이렇게 하여 지지판(23) 위에 형성된 도전재층(41)은 소성되어 도전성의 복합소결체로 이루어진 내부전극(24)이 된다. 또한,지지판(23) 및 재치판(22)은 이들 지지판(23)과 재치판(22) 사이에 유기물이나 금속으로 이루어진 복합제를 개재시키지 않고 가압하에서의 열처리만으로 절연재층(42)을 사이에 두고 접합되어 일체화된다. 또 급전용 단자(26),(26)는 가압하에서의 열처리로 재소성되어 지지판(23)의 고정공(25),(25)에 고정된다. 그리고 내부전극(24)의 표면은 절연성 물질(30)로 피막된다.
이 전극내장형 서셉터의 제조방법에 있어서, 소결조제를 포함한 질화알루미늄기 소결체에 의해 형성된 재치판(22) 및 지지판(23)을 이용하여 환원성 분위기하에서 접합 일체화하는 등의 제조방법에 대해 설명했는데, 반드시 이에 한정되지는 않으며, 예컨대 닥터 블레이드법에 의해 소결조제 분말, 질화알루미늄기 분말, 바인더 및 유기용매를 포함한 슬러리에서 소결후에 재치판 및 지지판이 되는 판형의 그린체를 제작한 후 환원성 분위기하에서 소성하여 재치판(22) 및 지지판(23)을 얻음과 동시에 이들을 소성과 동시에 접합 일체화하여 제조할 수도 있다.
이 제조방법에 있어서는, 급전용 단자(26)는, 예컨대 이미 소결된 것을 사용해도 좋고 소결 후에 급전용 단자(26)가 되는 그린체를 사용해도 좋으며, 텅스텐, 몰리브덴 등의 고융점 금속으로 형성된 것을 사용해도 좋다. 기타 제조조건은 전자의 제조방법에 준한다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시형태의 전극내장형 서셉터의 제조방법에 따르면, 재치판(22)과 지지판(23)의 접합면에 이들을 구성하는 재료와 동일 조성 또는 주성분이 동일한 절연성 재료로 이루어진 절연층(27)을 형성하고 이 절연층(27)에 의해 재치판(22)과 지지판(23)을 접합하여 일체화함으로써 재치판(22)과 지지판(23)의 접합계면에서 부식성 가스나 플라즈마 등이 전극내장형 서셉터(21) 내부에 침입할 우려가 없어 내부전극(24)이 이들에 의해 변색되지 않게 된다. 따라서 재치판(22)과 지지판(21)의 접합계면이 파괴될 염려가 없다.
또한, 이상방전이나 파괴 등을 일으킬 염려가 없어, 전극내장형 서셉터(21)의 내부식성, 내플라스마성을 향상시킬 수 있다.
또한, 내부전극(24)은 절연성 물질(30)에 의해 피복되어 있기 때문에 고온하에서의 전류 누설이 효과적으로 방지된다.
또한, 이와 같은 전극내장형 서셉터(21)의 제조방법에 따르면 지지판(23)과 재치판(22)은 절연층(27)에 의해 양호하게 접합되어 일체화되기 때문에 종래와 같이 이들 형상에 특별한 연구가 필요 없으며 간단한 판형으로 할 수 있다. 따라서 서셉터(21)를 고 제품비율로 저렴하게 제조할 수 있다.
이하 내부전극(24)을 정전척용 전극으로 한 경우의 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
(실시예 1)
「급전용 단자의 제작」
질화알루미늄 분말(평균 입자직경 0.6㎛, (주) 도쿠야마제, 소결조제 Y2O3를 5중량% 함유) 62중량부, 텅스텐 분말(평균 입자직경 0.5㎛, 얼라이드 머티리얼(주)제) 158중량부, 이소프로필알코올 250 중량부를 혼합하고 유성형 볼밀을 이용하여 균일하게 분산시켜 슬러리로 했다. 이어서 흡인여과로 이 슬러리에서 알코올을 제거하고 건조시켜 질화알루미늄-텅스텐 복합분말을 얻었다.
이어서 이 질화알루미늄-텅스텐 복합분말을 성형, 소성하여 직경 25㎜, 길이 5㎜의 도전성 봉형 질화알루미늄-텅스텐 복합소결체를 얻어 도 3a에 도시한 급전용 단자(26)로 했다. 소성은 핫프레스에 의한 가압소성으로 하고 그 때의 소성조건은 소성온도 1750℃, 압력 20MPa로 하였다. 소결후의 질화알루미늄-텅스텐 복합 소결체의 상대밀도는 98% 이상이었다.
「지지판의 제작」
상기 질화알루미늄 분말을 성형, 소성하여 직경 230㎜, 두께 5㎜의 원판형 질화알루미늄기 소결체(지지판(23))를 얻었다. 소성조건은 상기 급전용 단자(26)의 소성조건과 동일하게 했다.
이어서 이 질화알루미늄기 소결체에 급전용 단자(26),(26)를 집어넣어 고정시키기 위한 고정공(25),(25)을 다이아몬드 드릴로 천공 가공함으로써 설치하고 도 3a에 도시한 질화알루미늄기 소결체로 이루어진 지지판(23)을 얻었다.
「재치판의 제작」
상기 질화알루미늄기 소결체로 이루어진 지지판(23)의 제작방법에 준해 직경 230㎜, 두께 5㎜의 원판형 질화알루미늄기 소결체를 얻었다. 이어서 이 질화알루미늄기 소결체의 일 주면(판형 시료의 재치면)을 평탄도가 10㎛가 되도록 연마하여 질화알루미늄기 소결체로 이루어진 재치판(22)을 얻었다.
「접합 일체화」
이어서 도 3b에 도시한 바와 같이 상기 지지판(23)에 뚫린 고정공(25),(25)에 상기 급전용 단자(26),(26)를 밀어넣어 조립 고정시켰다.
이어서 이 급전용 단자(26),(26)가 조립 고정된 지지판(23) 위에 후속되는 가압하에서의 열처리 공정에서 내부전극(24)이 되도록 도전성 복합재료(28중량%의 질화알루미늄 분말과 72중량%의 텅스텐 분말을 혼합한 복합재료)와 에틸알코올 등으로 이루어진 도포제를 스크린 인쇄법으로 인쇄도포하고 건조시켜 원형의 내부전 극 형성용 도전재층(41)을 형성했다.
이어서 지지판(23) 위의 내부전극(24)을 형성하기 위한 영역 이외의 영역에 질화알루미늄 분말을 70 중량%, 잔부를 에틸알코올로 한 도포제를 스크린 인쇄법으로 인쇄도포하고 건조시켜 절연재층(42)으로 했다.
이어서 도 3c에 도시한 바와 같이 이 도전재층(41)(인쇄면) 및 절연재층(42)을 끼워넣도록, 또 재치판(22)의 연마면이 윗면이 되도록 지지판(23)과 재치판(22)을 겹쳐 핫프레스로 가압하의 질소분위기하에서 열처리함으로써 접합하여 일체화했다. 이 때의 열처리조건은 열처리온도 1700℃, 압력 7.5MPa로 했다.
계속해서 1500℃까지 냉각속도 1℃/분으로 서서히 냉각시키고 나서 실온까지 방치 냉각시킨 후 스며나온 소결조제를 포함한 화합물을 제거하기 위해 서셉터 표면을 연마하여 실시예 1의 전극내장형 서셉터를 얻었다.
(실시예 2)
열처리후에 온도 1600℃ 하에서 5시간 유지한 것 외에는 실시예 1에 준함으로써 실시예 2의 전극내장형 서셉터를 얻었다.
(실시예 3)
공지의 기술을 이용하여 실시예 1에 준하여 소결후에 각각 급전용 단자, 지지판, 재치판이 되는 그린체를 제작했다. 급전용 단자의 그린체는 그린지지판에 천공된 고정공에 조립 고정시켰다.
이어서 실시예 1에 준해 내부전극이 되는 도전재층(41), 절연재층(42)을 형성하고 이들을 겹쳐 핫프레스로 가압소성하고 각 그린체에서 그에 상당하는 소결체 를 얻음과 동시에 접합하여 일체화하고 계속해서 서서히 냉각시켜 실시예 3의 전극내장형 서셉터를 얻었다.
또한, 핫프레스에 의한 가압, 열처리조건은 온도 1700℃, 압력 10MPa로 했다. 그리고 재치판의 일 주면(판형 시료의 재치면)을 평탄도가 10㎛가 되도록 연마했다.
(실시예 4)
핫프레스에 의한 소성후에 온도 1600℃ 하에서 5시간 유지한 것 외에는 실시예 3에 준함으로써 실시예 4의 전극내장 서셉터를 얻었다.
(실시예 5)
실시예 1에 준하여 급전용 단자, 지지판, 재치판을 제작했다. 급전용 단자는 지지판에 천공된 고정공에 조립 고정했다.
이어서 실시예 1에 준하여 내부전극이 되는 도전재층(41), 절연재층(42)을 형성하고 이들을 겹쳐 일산화탄소가스 분위기 중에 가압하에서 5시간 열처리하고 이들을 접합 일체화하여 실시예 5의 전극내장형 서셉터를 얻었다. 가압, 열처리조건은 온도 1700℃, 압력 7.5MPa로 했다.
(실시예 6)
공지의 기술을 이용하여 실시예 1에 준하여 소결후에 각각 급전용 단자, 지지판, 재치판이 되는 그린체를 제작했다. 급전용 단자의 그린체는 그린지지판에 천공된 고정공에 조립 고정시켰다. 이어서 실시예 1에 준하여 내부전극이 되는 도전재층(41), 절연재층(42)을 형성하고 이들을 겹쳤다. 그 후 실시예 5에 준하여 실시 예 6의 전극내장형 서셉터를 얻었다.
(실시예 7)
가압·열처리 공정으로 내부전극(24)이 되는 도전성 복합재료를 22중량%의 질화알루미늄 분말과 78중량%의 몰리브덴 분말을 포함하는 도전성 복합재료로 변경한 것 외에는 실시예 1에 준함으로써 실시예 7의 전극내장형 서셉터를 얻었다.
(실시예 8)
가압·열처리 공정에서 내부전극(24)이 되는 도전성 복합재료를 실시예 7의 도전성 복합재료로 변경한 것 외에는 실시예 5에 준함으로써 실시예 8의 전극내장형 서셉터를 얻었다.
(비교예 1)
핫프레스로 소성한 접합 일체화된 복합소결체를 방치 냉각(냉각속도 80℃/분)시킨 것 외에는 실시예 1에 준하여 비교예 1의 전극내장형 서셉터를 얻었다.
이와 같이 하여 제작된 실시예 1∼8 및 비교예 1의 전극내장형 서셉터에 대해 하기에 도시한 평가 1∼3을 실시했다.
「평가 1」
실시예 1∼8 및 비교예 1의 전극내장형 서셉터의 복합단면을 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 관찰했을 때 재치판(22)과 지지판(23)과 급전용 단자(26),(26)과는 양호하게 접합되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 이들 전극내장형 서셉터(21)를 CF4 가스와 O2 가스와의 혼합가스의 플 라즈마 중에 15시간 변색시키는 시험을 실시한 후 전극내장형 서셉터(21) 표면의 성상을 육안으로 관찰했을 때 표면성상에 변화는 확인할 수 없었다.
또한, 판형 시료를 재치하는 재치면의 표면 거칠기를 측정했을 때 상기 시험전의 표면 거칠기(Ra)는 0.12㎛, 시험후의 표면 거칠기(Ra)는 0.13㎛이며 표면 거칠기는 거의 변화가 없다는 것을 알 수 있었다.
또한, 이 재치면의 흡착력을 측정했을 때 상기 시험전의 흡착력은 0.03MPa, 시험후의 흡착력은 0.03MPa이고 흡착력도 변화하지 않는다는 것을 알 수 있었다.
이로써 내부식성, 내플라주마성이 매우 양호한 것으로 판명되었다.
「평가 2」
실시예 1∼8의 전극내장형 서셉터의 재치판의 부피고유저항값을 도 4에 도시한 측정방법을 이용하여 측정하였다.
이 측정방법은 소정 온도로 유지된 전극내장형 서셉터(21)의 재치판(22)의 재치면(22a)에 Si 웨이퍼(51)를 재치하고 직류전원(52)을 이용하여 이 Si 웨이퍼(51)와 급전용 단자(26) 사이에 직류전압 500V를 인가하는데 이 때 전류계(53)를 이용하여 Si 웨이퍼(51)에 흐르는 누설 전류를 측정하고 이 측정값을 이용하여 부피고유저항값(R)을 다음 수학식 1에 따라 산출했다.
Figure 112002033475075-pat00001
단 R: 부피고유저항값(Ω·㎝)
r: 전극의 반경(㎝)
d: 재치판의 두께(= 내부전극과 Si 웨이퍼 사이의 거리)(㎝)
V: 인가전압(V)
A: 누설전류(A)
이다.
상기 측정방법에 의해 구해진 실시예 1∼8의 전극내장형 서셉터에서의 재치판의 부피고유저항값은 어느 전극내장형 서셉터라도 300℃에서는 1.6 ×1010Ω·㎝ ∼ 2.0 ×1010Ω·㎝ 정도, 500℃에서는 6.1 ×107Ω·㎝ ∼ 7.0 ×107Ω·㎝ 였다.
한편 비교예 1의 전극내장형 서셉터의 재치판의 부피고유저항값은 300℃에서는 4.6 ×106Ω·㎝ 였다.
이들 결과는 실시예 1∼8의 전극내장형 서셉터는 고온하에서의 절연성이 충분히 확보되어 전류가 누설되지 않는 것을 도시하고 있으며 비교예 1의 전극내장형 서셉터는 고온하에서의 절연성이 불충분하여 전류가 누설되는 것을 도시하고 있다.
「평가 3」
실시예 1∼8의 전극내장형 서셉터의 단면에 있어서 소결조제성분(Y)의 분포상황을 에너지분산형 X선 마이크로 애널라이저(EPMA)를 이용하여 분석했을 때 내부전극표면 근방(내부전극에서 30㎛)에는 소결조제성분(Y)의 존재는 확인할 수 없었다.
한편 마찬가지로 비교예 1의 전극내장형 서셉터 단면에서의 소결조제성분(Y) 의 분포상황을 EPMA를 이용하여 분석했을 때 내부전극표면 근방(내부전극에서 30㎛)에 있어서도 소결조제성분(Y)의 존재를 확인할 수 있었다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 전극내장형 서셉터에 따르면, 질화알루미늄-텅스텐 복합소결체 또는 질화알루미늄-몰리브덴 복합소결체로 이루어진 내부전극을, 서셉터 본체 중에 내장된 구성이기 때문에 이 내부전극이 부식성 가스나 플라즈마에 변색될 염려가 없어 내부식성, 내플라즈마성이 우수한 것으로 할 수 있다. 또한, 내부전극은 절연성 물질로 피복되어 있기 때문에 고온하에서 전류가 누설되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 전극내장형 서셉터의 제조방법에 따르면, 재치판과 지지판을 접합 일체화함과 동시에 열처리하거나 또는 환원처리하는 것임으로 내부식성, 내플라즈마성이 우수하고 고온하에서 전류가 누설되지 않는 전극내장형 서셉터를 용이하게 얻을 수 있다.
또한, 재치판 및 지지판을 단순한 판형체로 할 수 있기 때문에 이들을 복잡한 형상으로 할 필요가 없어 전극내장형 서셉터를 고 제품비율로 저렴하게 제조할 수 있다.

Claims (9)

  1. 판형 시료가 재치된 일 주면(主面)을 가지며 소결조제를 포함하는 질화알루미늄기 소결체로 이루어진 서셉터 본체와, 이 서셉터 본체 중에 내장되어 질화알루미늄-텅스텐 복합소결체 또는 질화알루미늄-몰리브덴 복합소결체로 이루어진 내부전극과, 상기 서셉터 본체에 설치되어 상기 내부전극에 전기를 공급하는 급전용 단자를 구비하며,
    상기 내부전극은 소결조제를 포함하지 않는 질화알루미늄 입자로 이루어진 절연성 물질로 피복되어 이루어진 것을 특징으로 하는 전극내장형 서셉터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 서셉터 본체는 판형 시료가 재치된 일 주면을 가지며 소결조제를 포함하는 질화알루미늄기 소결체로 이루어진 재치판과, 해당 재치판을 지지하고 소결조제를 포함하는 질화알루미늄기 소결체로 이루어진 지지판을 구비하며,
    이들 재치판 및 지지판에 의해 상기 내부전극을 개재시켜 지지하도록 상기 판을 접합하여 일체화하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전극내장형 서셉터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 재치판과 상기 지지판의 경계부 중 상기 내부전극 이외의 경계부 영역은 상기 재치판 및 지지판과 주성분이 동일한 분말 절연재료로 이루어진 절연층에 의해 접합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 전극내장형 서셉터.
  4. 소결조제를 포함하는 질화알루미늄기 소결체에 의해 판형 시료가 재치된 재치판 및 해당 재치판을 지지하는 지지판을 제작하고,
    이어서 상기 지지판 위에 질화알루미늄-텅스텐 복합재료 또는 질화알루미늄 -몰리브덴 복합재료를 포함하는 도전재층을 형성한 후,
    상기 도전재층을 사이에 두고 상기 지지판과 상기 재치판을 겹쳐 이들을 1600℃ 이상의 온도에서 열처리하고,
    그 후 상기 열처리 온도에서 적어도 1500℃까지 냉각속도 5℃/분 이하의 냉각속도로 서서히 냉각 또는 1500℃∼1800℃의 온도로 유지함으로써 상기 재치판과 상기 지지판 사이에 상기 도전재층을 소성하여 이루어진 내부전극을 형성함과 동시에, 이 내부 전극의 양면을 질화알루미늄기 소결체 중의 소결조제를 배제시켜, 소결조제를 포함하지 않는 질화알루미늄 입자로 이루어진 절연성 물질로 피복하고, 이들을 접합하여 일체화하는 것을 특징으로 하는 전극내장형 서셉터의 제조방법.
  5. 소결조제 분말 및 질화알루미늄기 분말을 포함한 슬러리에서 판형 시료가 재치되는 재치판용 그린체 및 해당 재치판을 지지하는 지지판용 그린체를 제작한 후,
    상기 지지판용 그린체 위에 질화알루미늄-텅스텐 복합재료 또는 질화알루미늄-몰리브덴 복합재료를 포함한 도전재층을 형성한 후,
    상기 도전재층을 사이에 두고 지지판용 그린체와 재치판용 그린체를 겹쳐 이들을 1600℃ 이상의 온도로 소성한 후 적어도 1500℃까지 냉각속도 5℃/분 이하의 냉각속도로 서서히 냉각, 또는 1500℃∼1800℃의 온도로 유지시킴으로써 상기 재치판과 상기 지지판 사이에 상기 도전재층을 소성하여 이루어진 내부전극을 형성함과 동시에 이 내부 전극의 양면을 질화알루미늄기 소결체 중의 소결조제를 배제시켜, 소결조제를 포함하지 않는 질화알루미늄 입자로 이루어진 절연성 물질로 피복하고, 이들을 접합하여 일체화하는 것을 특징으로 하는 전극내장형 서셉터의 제조방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 지지판 위의 상기 도전재층을 제외한 영역에 상기 재치판 및 상기 지지판을 구성하는 재료와 적어도 주성분이 동일한 재료에 의해 절연재층을 형성하는 것을 특징으로 하는 전극내장형 서셉터의 제조방법.
  7. 소결조제를 포함하는 질화알루미늄기 소결체에 의해 판형 시료가 재치되는 재치판 및 해당 재치판을 지지하는 지지판을 제작한 후,
    상기 지지판 위에 질화알루미늄-텅스텐 복합재료 또는 질화알루미늄-몰리브덴 복합재료를 포함한 도전재층을 형성하고,
    이어서 해당 도전재층을 사이에 두고 상기 지지판과 상기 재치판을 겹쳐 이들을 1600℃ 이상의 환원성 분위기 하에서 열처리하고,
    상기 재치판과 상기 지지판 사이에 상기 도전재층을 소성하여 이루어진 내부전극을 형성함과 동시에 이 내부 전극의 양면을 질화알루미늄기 소결체 중의 소결조제를 배제시켜, 소결조제를 포함하지 않는 질화알루미늄 입자로 이루어진 절연성 물질로 피복하고, 이들을 접합하여 일체화하는 것을 특징으로 하는 전극내장형 서셉터의 제조방법.
  8. 소결조제 분말 및 질화알루미늄기 분말을 포함한 슬러리에서 판형 시료가 재치되는 재치판용 그린체 및 해당 재치판을 지지하는 지지판용 그린체를 제작한 후,
    상기 지지판용 그린체 위에 질화알루미늄-텅스텐 복합재료 또는 질화알루미늄-몰리브덴 복합재료를 포함하는 도전재층을 형성하고,
    이어서 상기 도전재층을 사이에 두고 지지판용 그린체와 재치판용 그린체를 겹쳐 이들을 1600℃ 이상의 환원성 분위기하에서 소성함으로써 상기 재치판과 상기 지지판 사이에 상기 도전재층을 소성하여 이루어진 내부전극을 형성함과 동시에 이 내부 전극의 양면을 질화알루미늄기 소결체 중의 소결조제를 배제시켜, 소결조제를 포함하지 않는 질화알루미늄 입자로 이루어진 절연성 물질로 피복하고, 이들을 접합하여 일체화하는 것을 특징으로 하는 전극내장형 서셉터의 제조방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 지지판 위의 상기 도전재층을 제외한 영역에 상기 재치판 및 상기 지지판을 구성하는 재료와 적어도 주성분이 동일한 재료로 절연재층을 형성하는 것을 특징으로 하는 전극내장형 서셉터의 제조방법.
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3808407B2 (ja) * 2002-07-05 2006-08-09 住友大阪セメント株式会社 電極内蔵型サセプタ及びその製造方法
EP1690845A4 (en) * 2003-10-31 2009-04-01 Tokuyama Corp ALUMINUM NITRIDE COMPOSITE BODY AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR
JP2006056731A (ja) * 2004-08-18 2006-03-02 Taiheiyo Cement Corp 窒化アルミニウム焼結体およびそれを用いた静電チャック
US7838800B2 (en) * 2006-09-25 2010-11-23 Tokyo Electron Limited Temperature controlled substrate holder having erosion resistant insulating layer for a substrate processing system
JP5111954B2 (ja) * 2007-06-22 2013-01-09 新光電気工業株式会社 静電チャック及びその製造方法
US9222172B2 (en) * 2008-08-20 2015-12-29 Applied Materials, Inc. Surface treated aluminum nitride baffle
US8580593B2 (en) * 2009-09-10 2013-11-12 Micron Technology, Inc. Epitaxial formation structures and associated methods of manufacturing solid state lighting devices
JP5766495B2 (ja) * 2010-05-18 2015-08-19 株式会社日立ハイテクノロジーズ 熱処理装置
JP5915026B2 (ja) * 2011-08-26 2016-05-11 住友大阪セメント株式会社 温度測定用板状体及びそれを備えた温度測定装置
WO2015065510A1 (en) * 2013-10-28 2015-05-07 3D Forms, Inc. Three dimensional object formation method
US10763154B2 (en) 2018-08-28 2020-09-01 Applied Materials, Inc. Measurement of flatness of a susceptor of a display CVD chamber
JP7541005B2 (ja) 2018-12-03 2024-08-27 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド チャックとアーク放電に関する性能が改良された静電チャック設計
US11584994B2 (en) 2019-01-15 2023-02-21 Applied Materials, Inc. Pedestal for substrate processing chambers
JP6966651B2 (ja) * 2019-03-26 2021-11-17 日本特殊陶業株式会社 電極埋設部材及びその製造方法、静電チャック、セラミックス製ヒーター
JP7010313B2 (ja) * 2020-01-31 2022-01-26 住友大阪セメント株式会社 セラミックス接合体、静電チャック装置、セラミックス接合体の製造方法
JP7498015B2 (ja) * 2020-04-14 2024-06-11 日本特殊陶業株式会社 保持装置及び保持装置の製造方法
KR102649526B1 (ko) * 2020-12-25 2024-03-19 쿠어즈텍 고도가이샤 반도체 열처리 부재 및 그의 제조 방법
KR20230124549A (ko) * 2020-12-28 2023-08-25 스미토모 오사카 세멘토 가부시키가이샤 세라믹스 접합체, 정전 척 장치
US20230013637A1 (en) * 2021-07-07 2023-01-19 Asm Ip Holding B.V. Substrate support structures and methods of making substrate support structures
WO2025028347A1 (ja) * 2023-07-28 2025-02-06 住友大阪セメント株式会社 半導体製造装置用部材、半導体製造装置及び半導体製造装置用部材の製造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07183281A (ja) * 1993-12-24 1995-07-21 Tokyo Electron Ltd 処理装置
JP2000058631A (ja) * 1998-03-02 2000-02-25 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体製造用保持体およびその製造方法
JP2000100919A (ja) * 1998-09-24 2000-04-07 Sumitomo Metal Ind Ltd 静電チャックおよびその製造方法
JP2001085505A (ja) * 1999-09-13 2001-03-30 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd サセプタ及びその製造方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01138174A (ja) 1987-11-20 1989-05-31 Ibiden Co Ltd 窒化アルミニウム焼結体の製造方法
JP3758009B2 (ja) * 1998-07-01 2006-03-22 日本エー・エス・エム株式会社 半導体処理用の基板保持装置
JP3470077B2 (ja) * 2000-02-18 2003-11-25 三菱電機株式会社 放電発光装置
JP2001308165A (ja) 2000-04-19 2001-11-02 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd サセプタ及びその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07183281A (ja) * 1993-12-24 1995-07-21 Tokyo Electron Ltd 処理装置
JP2000058631A (ja) * 1998-03-02 2000-02-25 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体製造用保持体およびその製造方法
JP2000100919A (ja) * 1998-09-24 2000-04-07 Sumitomo Metal Ind Ltd 静電チャックおよびその製造方法
JP2001085505A (ja) * 1999-09-13 2001-03-30 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd サセプタ及びその製造方法

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