KR100381589B1 - Aluminum nitride sintered bodies and semiconductor-producing members including same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고순도의 질화 알루미늄 소결체에 있어서, 체적 저항률을 감소시키고 인가 전압과 누설 전류 사이의 소위 배리스터적인 거동을 억제하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to reduce volume resistivity and to suppress so-called varistor behavior between applied voltage and leakage current in a high purity aluminum nitride sintered body.

질화 알루미늄 소결체는 질화 알루미늄을 주성분으로 하고 질화 알루미늄 결정의 다결정 구조를 갖고 있으며, 세륨을 산화물로 환산해서 0.01 중량% 내지 1.0 중량% 함유하고 있다. 바람직하게는, 실온에서의 체적 저항률은 인가 전압이 500 V/mm일 때 1×108Ω·cm 내지 1×1012Ω·cm이고, 세륨을 제외한 금속 불순물의 함유량은 100 ppm 이하이며, 탄소의 함유량은 0.05 중량% 이하이다.The aluminum nitride sintered body contains aluminum nitride as a main component, has a polycrystalline structure of aluminum nitride crystals, and contains 0.01 wt% to 1.0 wt% of cerium in terms of oxide. Preferably, the volume resistivity at room temperature is 1 × 10 8 Ω · cm to 1 × 10 12 Ω · cm when the applied voltage is 500 V / mm, and the content of metal impurities excluding cerium is 100 ppm or less, and carbon The content of is 0.05% by weight or less.

Description

질화 알루미늄 소결체 및 반도체 제조용 부재{ALUMINUM NITRIDE SINTERED BODIES AND SEMICONDUCTOR-PRODUCING MEMBERS INCLUDING SAME}Aluminum nitride sintered body and member for semiconductor manufacturing {ALUMINUM NITRIDE SINTERED BODIES AND SEMICONDUCTOR-PRODUCING MEMBERS INCLUDING SAME}

본 발명은 질화 알루미늄 소결체와, 이것을 이용한 내식성 부재에 관한 것이다.The present invention relates to an aluminum nitride sintered body and a corrosion resistant member using the same.

반도체 웨이퍼를 흡착하고 유지하는 방법으로는 존슨 라벡력(Johnson-Rahbek force)을 이용한 정전 척(electrostatic chuck)을 사용하는 방식이 유용하다. 정전 척의 기재의 체적 저항률을 108∼1012Ω·cm로 함으로써 높은 흡착력과 높은 응답성을 얻을 수 있다. 따라서, 정전 척의 개발에 있어서 중요한 것은 기재의 체적 저항률을 사용 온도 범위에서 108∼1012Ω·cm로 제어하는 것이다.As a method of absorbing and holding a semiconductor wafer, an electrostatic chuck using a Johnson-Rahbek force is useful. When the volume resistivity of the substrate of the electrostatic chuck is 10 8 to 10 12 Ω · cm, high adsorption force and high responsiveness can be obtained. Therefore, in the development of the electrostatic chuck, it is important to control the volume resistivity of the substrate to 10 8 to 10 12 Ω · cm in the use temperature range.

예컨대, 본 출원인은 일본 특원평 제9-315867호 공보에서, 고순도의 질화 알루미늄에 산화 이트륨을 미량 첨가함으로써 그 체적 저항률을 실온에서 108∼1012Ω·cm로 제어할 수 있다는 것을 보여주었다.For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-315867, the applicant has shown that by adding a small amount of yttrium oxide to high-purity aluminum nitride, the volume resistivity can be controlled to 10 8 to 10 12 Ω · cm at room temperature.

일본 특원평 제9-315867호 공보에 기재된 바와 같은 질화 알루미늄 소결체에 있어서는, 저항치를 감소시킬 수는 있지만, 인가 전압이 변화할 때 누설 전류의 변화가 큰, 소위 배리스터(varistor)적인 거동을 나타낸다는 것을 알 수 있었다. 즉, 질화 알루미늄 소결체에 V의 전압을 인가했을 때의 누설 전류를 I로 하고, V와 I와의 관계식을 I=kVα(k는 상수이며, α는 비선형 계수임)로 했을 때, α의 값이 1.5∼2.0이라는 높은 값이 된다는 것을 알 수 있었다. 이러한 옴의 법칙을 따르지 않는 전압-전류 거동은 반도체 제조 장치용 부재, 특히 정전 척 전극을 내장한 반도체용 서셉터(susceptor) 등에 있어서는 바람직하지 못하다. 예컨대, 세라믹스 정전 척의 경우에 정전 척 전극과 그 표면 사이에는 유전체층이 있지만, 그 유전체층의 두께에는 약간의 변동 내지 편차가 있다. 정전 척 전극과 그 표면 사이의 전압은 일정하기 때문에 유전체층이 두꺼운 영역에서는 인가 전압(V/mm)이 작아지고, 유전체층이 얇은 영역에서는 인가 전압이 커진다. 인가 전압의 변화에 대해서 누설 전류가 옴의 법칙을 따르지 않는 방식으로 변하면, 누설 전류의 표면 내에서의 편차가 커지기 때문에 흡착력이 불안정해질 가능성이 있다.In the aluminum nitride sintered body as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-315867, although the resistance value can be reduced, the so-called varistor behavior exhibits a large change in the leakage current when the applied voltage changes. I could see that. That is, when the leakage current when the voltage of V is applied to the aluminum nitride sintered body is I, and the relation between V and I is I = kV α (k is a constant and α is a nonlinear coefficient), the value of α It turned out that this is a high value of 1.5-2.0. The voltage-current behavior that does not obey this Ohm's law is undesirable for a member for a semiconductor manufacturing apparatus, especially for a semiconductor susceptor incorporating an electrostatic chuck electrode. For example, in the case of a ceramic electrostatic chuck, there is a dielectric layer between the electrostatic chuck electrode and its surface, but there is some variation or deviation in the thickness of the dielectric layer. Since the voltage between the electrostatic chuck electrode and its surface is constant, the applied voltage (V / mm) becomes small in the region where the dielectric layer is thick, and the applied voltage becomes large in the region where the dielectric layer is thin. If the leakage current changes in a manner that does not obey Ohm's law with respect to the change in the applied voltage, the adsorption force may become unstable because the variation in the surface of the leakage current becomes large.

본 발명의 과제는 고순도 질화 알루미늄 소결체에 있어서, 체적 저항률을 감소시키고, 인가 전압과 누설 전류 간의 배리스터적인 거동을 억제하는 것이다.An object of the present invention is to reduce volume resistivity and suppress varistor behavior between applied voltage and leakage current in a high purity aluminum nitride sintered body.

도 1은 각 실시예의 소결체에 있어서 인가 전압(V)과 누설 전류(I)와의 관계를 보여주는 그래프.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The graph which shows the relationship between the applied voltage V and the leakage current I in the sintered compact of each Example.

본 발명은 질화 알루미늄을 주성분으로 하고, 질화 알루미늄 결정의 다결정구조를 갖고 있으며, 세륨을 산화물로 환산해서 0.01 중량% 내지 1.0 중량% 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 질화 알루미늄 소결체에 관한 것이다.The present invention relates to an aluminum nitride sintered body comprising aluminum nitride as a main component, having a polycrystalline structure of aluminum nitride crystals, and containing 0.01 wt% to 1.0 wt% of cerium as an oxide.

본 발명의 발명자는 질화 알루미늄 소결체 내에 소량의 세륨을 함유시킴으로써 소결체의 체적 저항치를 감소시킴과 동시에, 인가 전압과 누설 전류 사이의 배리스터적인 거동을 억제할 수 있다는 것과, 경우에 따라서는 거의 옴의 법칙을 따르는 거동을 얻을 수 있다는 것을 발견하여 본 발명에 도달하였다.The inventor of the present invention can reduce the volume resistivity of the sintered body by containing a small amount of cerium in the aluminum nitride sintered body, and can suppress the varistor behavior between the applied voltage and the leakage current, and in some cases, almost Ohm's law. It has been found that the following behavior can be obtained to reach the present invention.

본 발명의 소결체에 있어서의 알루미늄의 함유량은 질화 알루미늄 입자가 주상(主相)으로 존재할 수 있는 만큼의 양이어야 하며, 바람직하게는 35 중량% 이상이고, 더욱 바람직하게는 50 중량% 이상이다.The content of aluminum in the sintered compact of the present invention should be such that the amount of aluminum nitride particles can be present in the main phase, preferably 35% by weight or more, and more preferably 50% by weight or more.

질화 알루미늄 결정의 다결정 구조 내에는 질화 알루미늄 결정 이외에 미량의 다른 결정상이 포함되어도 좋다.In the polycrystalline structure of the aluminum nitride crystal, a small amount of other crystal phase may be included in addition to the aluminum nitride crystal.

본 발명의 효과를 발휘하기 위해서는, 세륨의 함유량은 산화물로 환산해서 0.01 중량% 이상이어야 한다. 그리고, 세륨의 함유량은 산화물로 환산해서 0.1 중량% 이상인 것이 더욱 바람직하다.In order to achieve the effect of the present invention, the content of cerium must be 0.01% by weight or more in terms of oxide. The cerium content is more preferably 0.1% by weight or more in terms of oxide.

또한, 세륨의 함유량이 1.0 중량%를 초과하면 질화 알루미늄 소결체의 체적 저항률이 증가하는 경향이 있기 때문에, 체적 저항률을 낮추기 위해서 세륨의 함유량을 1.0 중량% 이하로 해야 한다. 그리고, 세륨의 함유량을 산화물로 환산해서 0.7 중량% 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.In addition, since the volume resistivity of the aluminum nitride sintered compact tends to increase when the content of cerium exceeds 1.0 wt%, the content of cerium should be 1.0 wt% or less in order to lower the volume resistivity. And it is more preferable to make content of cerium into 0.7 weight% or less in conversion of oxide.

또한, 일본 특개평 제11-100271호에는 세륨을 산화물로 환산해서 2∼20 mol%의 범위에서 함유하고, CeAlO3을 함유하는 체적 저항률이 낮은 질화 알루미늄 세라믹스에 관하여 기재되어 있다. 이 세륨 함유량을 중량%로 환산하면, 약 7.9∼51 중량%가 된다. 이것은 질화 알루미늄 세라믹스에 다량의 세륨을 첨가함으로써 질화 알루미늄 입자의 입계에 다량의 CeAlO3(알루민산 세륨)을 석출시키고, 입계에 알루민산 세륨의 연속상을 생성시켜서 이 연속상에 전기가 흐르게 하는 것이다.Japanese Laid-Open Patent Publication No. 11-100271 describes aluminum nitride ceramics having a low volume resistivity containing cerium in an amount of 2 to 20 mol% in terms of oxide and containing CeAlO 3 . When this cerium content is converted into weight%, it will be about 7.9 to 51 weight%. This is to add a large amount of cerium to aluminum nitride ceramics to precipitate a large amount of CeAlO 3 (cerium aluminate) at the grain boundaries of the aluminum nitride particles, to generate a continuous phase of cerium aluminate at the grain boundaries so that electricity flows in the continuous phase. .

본 발명의 질화 알루미늄 소결체를 X-선 회절법으로 측정하면, 질화 알루미늄 단상인 경우와, 질화 알루미늄상과 알루민산 세륨상으로 이루어지는 경우가 있다. 일반적으로, 소결체내 세륨의 함유량이 많아지면, 알루민산 세륨상이 생성되는 경향이 있다.When the aluminum nitride sintered compact of this invention is measured by X-ray diffraction method, it may consist of an aluminum nitride single phase, and an aluminum nitride phase and a cerium aluminate phase. In general, when the content of cerium in the sintered body increases, the cerium aluminate phase tends to be produced.

특히, 고출력 XRD에 의해 측정하면, 질화 알루미늄상과, 알루민산 세륨상 및 CeAl11O18상 가운데 한쪽 또는 양쪽 모두 검출되는 경우가 있다. 고출력 XRD에서의 측정 조건은 후술한다.In particular, when measured by high power XRD, one or both of the aluminum nitride phase, the cerium aluminate phase, and the CeAl 11 O 18 phase may be detected. Measurement conditions in the high power XRD will be described later.

바람직하게는, 세륨을 제외한 금속 불순물의 함유량은 100 ppm 이하이고, 특히 바람직하게는 50 ppm 이하이다. 이로써, 반도체 관련 용도 등과 같이 불순물이 거의 없어야 하는 경우의 용도에 적합한 높은 내식성의 소결체를 제공할 수 있다.Preferably, the content of metal impurities other than cerium is 100 ppm or less, particularly preferably 50 ppm or less. Thereby, the high corrosion resistance sintered compact suitable for the use in the case where there should be few impurities, such as a semiconductor related use, can be provided.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서는, 질화 알루미늄 소결체에서 세륨을 제외한 희토류 원소의 함유량은 산화물로 환산해서 0.01 중량% 내지 0.5 중량% 이다.Moreover, in preferable embodiment of this invention, content of the rare earth element except cerium in the aluminum nitride sintered compact is 0.01 weight%-0.5 weight% in conversion to oxide.

본 발명의 발명자는 세륨을 미량 첨가한 본 발명의 질화 알루미늄 소결체에있어서, 경우에 따라서는 일부 소결체의 표면에 적갈색 내지 다갈색의 얼룩이 발생하는 것을 발견하였다. 그러나, 이러한 얼룩에 대응하는 각종 특성의 변화는 전혀 관측되지 않았다.The inventors of the present invention have found that in the aluminum nitride sintered body of the present invention in which trace amounts of cerium are added, reddish brown to dark brown spots occur in some sintered bodies. However, no change in various properties corresponding to such spots was observed at all.

본 발명의 발명자는 미량의 세륨 이외의 희토류 원소를 세륨과 함께 첨가하고, 산화물로 환산해서 0.01 중량% 이상의 상기 희토류 원소를 함유시킴으로써, 각종 특성의 변화를 거의 일으키지 않고 얼룩을 방지 내지 억제할 수 있다는 것을 발견하였다.The inventor of the present invention adds a rare earth element other than cerium in combination with cerium, and contains 0.01% by weight or more of the rare earth element in terms of oxide, thereby preventing or suppressing staining with little change in various properties. I found that.

소결체의 얼룩 방지라는 관점에서는, 세륨을 제외한 희토류 원소의 함유량은 산화물로 환산해서 0.03 중량% 이상인 것이 더욱 바람직하다.From the viewpoint of preventing staining of the sintered compact, the content of the rare earth elements other than cerium is more preferably 0.03% by weight or more in terms of oxide.

또한, 반도체 관련 용도 등과 같이 불순물이 거의 없어야 하는 경우의 용도에 적합한 높은 내식성의 소결체를 제공한다고 하는 관점과, 낮은 체적 저항률을 얻는다고 하는 관점에서는 희토류 원소의 함유량은 산화물로 환산해서 0.5 중량% 이하인 것이 바람직하다.In addition, from the viewpoint of providing a high corrosion resistant sintered body suitable for use in the case where there should be almost no impurities such as semiconductor-related applications, and the viewpoint of obtaining a low volume resistivity, the content of the rare earth element is 0.5% by weight or less in terms of oxide. desirable.

또한, 반도체 관련 용도 등과 같이 불순물이 거의 없어야 하는 경우의 용도에 적합한 높은 내식성의 소결체를 제공한다고 하는 관점에서는, 알루미늄 및 희토류 원소(세륨을 포함함)를 제외한 금속 원소의 함유량을 100 ppm 이하로 하는 것이 바람직하고, 50 ppm 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.In addition, from the viewpoint of providing a high corrosion-resistant sintered body suitable for use in the case where there should be almost no impurities such as semiconductor related applications, the content of metal elements other than aluminum and rare earth elements (including cerium) is 100 ppm or less. It is preferable to set it as 50 ppm or less, and it is more preferable.

상기 희토류 원소는 특별히 한정되지는 않지만, 이트륨, 네오디뮴, 사마륨, 가돌리늄, 디스프로슘, 에르븀, 이테르븀이 바람직하며, 이트륨이 특히 바람직하다.Although the said rare earth element is not specifically limited, Yttrium, neodymium, samarium, gadolinium, dysprosium, erbium, ytterbium is preferable, and yttrium is especially preferable.

본 발명의 질화 알루미늄 소결체는 탄소의 함유량이 0.05 중량% 이하인 것이 바람직하다.It is preferable that content of carbon of the aluminum nitride sintered compact of this invention is 0.05 weight% or less.

또한, 질화 알루미늄 소결체를 구성하는 질화 알루미늄 결정의 평균 입경은 5 ㎛ 내지 20 ㎛인 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable that the average particle diameter of the aluminum nitride crystal which comprises an aluminum nitride sintered compact is 5 micrometers-20 micrometers.

질화 알루미늄 소결체의 상대 밀도는 95% 이상인 것이 바람직하다.It is preferable that the relative density of an aluminum nitride sintered compact is 95% or more.

본 발명의 질화 알루미늄 소결체에 있어서는, 인가 전압과 누설 전류의 관계에서 배리스터적인 거동이 억제되고 있다. 구체적으로는, V의 전압을 인가했을 때의 누설 전류를 I로 하고, V와 I와의 관계식을 I=kVα(k는 상수이며, α는 비선형 계수임)로 했을 때, V가 100 V/mm 내지 1000 V/mm의 범위이면 α의 값을 1.0 이상 1.5 이하로 할 수 있다.In the aluminum nitride sintered body of the present invention, the varistor behavior is suppressed in the relationship between the applied voltage and the leakage current. Specifically, when the leakage current when the voltage of V is applied is I, and the relation between V and I is I = kV α (k is a constant and α is a nonlinear coefficient), V is 100 V / The value of alpha can be made 1.0 or more and 1.5 or less as it is the range of mm-1000 V / mm.

이러한 현저한 작용 및 효과를 얻을 수 있는 원인은 분명하지 않지만, 다음과 같이 추측할 수 있다.The reason for obtaining such remarkable actions and effects is not clear, but it can be inferred as follows.

고순도의 질화 알루미늄 분말을 소결한 경우에는, 입계에서의 장벽(barrier)이 높고, 입계에 있어서의 전기 전도가 터널 효과적으로 이루어지므로, 옴의 법칙을 따르지 않는 전기 전도 특성을 나타내는 것으로 생각된다.In the case of sintering high-purity aluminum nitride powder, it is considered that the barrier at the grain boundary is high and the electrical conduction at the grain boundary is effectively tunneled, and thus electrical conduction characteristics are not followed according to Ohm's law.

또한, 예컨대 미량의 산화 이트륨을 고순도의 질화 알루미늄 분말에 첨가하고 소결한 경우에는, 소결체 내의 질화 알루미늄 입자에 산소가 고용(固溶)되고, 입자 내의 전기 저항이 감소된다. 그러나, 입계에서의 장벽이 높고, 입계에 있어서의 전기 전도가 터널 효과적으로 이루어지며, 그 결과 옴의 법칙을 따르지 않는 전기 전도 특성을 나타내는 것으로 생각된다.In addition, when a small amount of yttrium oxide is added to the high purity aluminum nitride powder and sintered, for example, oxygen is dissolved in the aluminum nitride particles in the sintered compact, and the electrical resistance in the particles is reduced. However, it is believed that the barrier at the grain boundary is high, and the electrical conduction at the grain boundary is effected effectively in the tunnel, and as a result, it exhibits electrical conduction characteristics not following Ohm's law.

이에 반하여, 미량의 산화 세륨을 고순도의 질화 알루미늄 분말에 첨가하고 소결한 경우에는, 질화 알루미늄 원료 분말에 포함되는 불순물 산소(알루미나의 형태로 존재하고 있음)가 산화 세륨과 반응해서 알루민산 세륨상이 생성되며, 질화 알루미늄의 액상 소결이 촉진된다.In contrast, when a small amount of cerium oxide is added to a high purity aluminum nitride powder and sintered, impurity oxygen (present in the form of alumina) contained in the aluminum nitride raw material powder reacts with cerium oxide to generate a cerium aluminate phase. And the liquid phase sintering of aluminum nitride is promoted.

액상 소결이 촉진된 결과, 질화 알루미늄 입자가 조대화(粗大化)된다. 최종적인 소결체에 있어서도, 세륨-알루미늄 산화물은 입계에서 석출물로 잔류하는 것이 확인되었다. 또한, 이 액상 소결에 따라서 원료 분말에 포함되는 산소의 일부가 질화 알루미늄 입자 내에 고용되고, 질화 알루미늄 입자 내에 산소에 의한 도너 준위가 형성되어 입자의 입자내 저항이 감소된다고 생각된다. 이와 같이, 질화 알루미늄 입자가 조대화됨으로써 저항이 높은 입계의 수가 감소하고 입자의 입자내 저항이 감소됨으로써, 소결체의 벌크로서의 체적 저항률이 감소하는 것으로 생각된다.As a result of promoting the liquid phase sintering, the aluminum nitride particles are coarsened. Also in the final sintered compact, cerium-aluminum oxide was confirmed to remain as a precipitate at the grain boundaries. In addition, it is considered that part of the oxygen contained in the raw material powder is dissolved in the aluminum nitride particles in accordance with the liquid phase sintering, and a donor level of oxygen is formed in the aluminum nitride particles, thereby reducing the intraparticle resistance of the particles. In this way, it is thought that the coarsening of the aluminum nitride particles reduces the number of grain boundaries with high resistance and the particle resistance of the particles decreases, thereby reducing the volume resistivity of the sintered body as bulk.

이와 함께, 입계의 장벽이 산화세륨의 첨가에 의해 낮아지고, 그 결과 질화 알루미늄 입자가 서로 옴 접촉을 하고 있는 것으로 생각된다. 그러나, 이러한 입계에 있어서의 저항치의 제어에 대해서는 불분명한 부분이 많다.At the same time, the barrier at the grain boundary is lowered by the addition of cerium oxide, and as a result, it is considered that the aluminum nitride particles are in ohmic contact with each other. However, there is much uncertainty about the control of the resistance value at such a grain boundary.

질화 알루미늄의 원료는 직접 질화법, 환원 질화법, 알킬 알루미늄으로부터의 기상 합성법 등의 여러 가지 제법에 의한 것을 사용할 수 있다.The raw material of aluminum nitride can use the thing by various manufacturing methods, such as the direct nitriding method, the reduction nitriding method, and the gas phase synthesis method from alkyl aluminum.

질화 알루미늄의 원료 분말에 대하여, 질산 세륨, 황산 세륨, 옥살산 세륨 등과 같이 가열에 의해 산화세륨을 생성하는 화합물[산화세륨 전구체(precursor)]을 첨가할 수 있다. 산화세륨 전구체는 분말 상태로 첨가할 수 있다. 또한, 질산세륨, 황산 세륨 등의 화합물을 용제에 용해시켜서 용액을 얻은 뒤, 이 용액을 원료 분말에 첨가할 수 있다. 이와 같이, 산화 세륨 전구체를 용매 중에 용해시킨 경우에는, 질화 알루미늄 입자 사이에 세륨을 고도로 분산시킬 수 있다. 이것은 세륨의 첨가량이 적은 경우에 특히 유용하다.To the raw material powder of aluminum nitride, a compound (cerium oxide precursor) which produces cerium oxide by heating, such as cerium nitrate, cerium sulfate, cerium oxalate, or the like can be added. The cerium oxide precursor may be added in a powder state. Furthermore, after dissolving a compound such as cerium nitrate or cerium sulfate in a solvent to obtain a solution, the solution can be added to the raw material powder. As described above, when the cerium oxide precursor is dissolved in a solvent, cerium can be highly dispersed between the aluminum nitride particles. This is particularly useful when the amount of cerium added is small.

소결체의 성형은 건식 프레스법, 닥터블레이드법, 압출법, 주입법 등 공지의 방법을 적용할 수 있다.The shaping | molding of a sintered compact can apply well-known methods, such as a dry press method, a doctor blade method, an extrusion method, and an injection method.

본 발명의 소결체는 핫 프레스 소결(hot press sintering)에 의한 것이 바람직하고, 피소결체를 50 kgf/cm2이상의 압력으로 핫 프레스 소결시키는 것이 바람직하다.The sintered compact of the present invention is preferably hot press sintering, and the sintered compact is preferably hot press sintered at a pressure of 50 kgf / cm 2 or higher.

본 발명의 소결체는 실리콘 웨이퍼의 처리 장치나 액정 디스플레이 제조 장치와 같은 반도체 제조 장치 내의 각종 부재로서 적절하게 이용할 수 있다.The sintered compact of this invention can be used suitably as various members in a semiconductor manufacturing apparatus, such as a processing apparatus of a silicon wafer, and a liquid crystal display manufacturing apparatus.

본 발명의 소결체는 특히 반도체 제조 장치용 서셉터 등의 내식성 부재에 적합하다. 또한, 이 내식성 부재 내에 금속 부재를 매설하여 이루어진 금속 매설품에 대해서도 적합하다. 내식성 부재로는, 예컨대 반도체 제조 장치 내에 설치되는 서셉터, 링, 돔 등을 예시할 수 있다. 서셉터 내에는 저항 발열체, 정전 척 전극, 고주파 발생용 전극 등을 매설할 수 있다.Especially the sintered compact of this invention is suitable for corrosion-resistant members, such as a susceptor for semiconductor manufacturing apparatuses. Moreover, it is suitable also about the metal embedding goods which embed | buried the metal member in this corrosion resistant member. As a corrosion resistant member, the susceptor, a ring, a dome, etc. which are provided in a semiconductor manufacturing apparatus can be illustrated, for example. In the susceptor, a resistive heating element, an electrostatic chuck electrode, an electrode for high frequency generation, and the like can be embedded.

또한, 본 발명의 소결체는 전술한 바와 같이 저항치가 낮고, 고순도이며, 인가 전압-누설 전류의 관계가 옴의 법칙을 따르는 거동에 가깝기 때문에 정전 척의 기재에 대해서 특히 유용하다. 이 정전 척의 기재 내부에는 정전 척 전극 이외에 저항 발열체, 플라즈마 발생용 전극 등을 추가로 매설할 수 있다.In addition, the sintered body of the present invention is particularly useful for the substrate of the electrostatic chuck because the resistance value is low, high purity, and the applied voltage-leakage current relationship is close to the behavior that follows the Ohm's law. In addition to the electrostatic chuck electrode, a resistive heating element, a plasma generating electrode, and the like can be further embedded in the substrate of the electrostatic chuck.

이하에서는, 실제로 질화 알루미늄 소결체를 제조하여 특성을 평가하였다.Below, the aluminum nitride sintered compact was actually manufactured and the characteristic was evaluated.

시판되고 있는 환원 질화 분말과, 시판되고 있는 질산 세륨을 사용하여 표 2 내지 표 6에 나타낸 각 실시예 및 비교예의 소결체를 제작하였다. 이 분말의 조성을 표 1에 나타내었다.Sintered bodies of Examples and Comparative Examples shown in Tables 2 to 6 were produced using commercially available reduced nitriding powders and commercially available cerium nitrate. The composition of this powder is shown in Table 1.

SiSi 4 ppm4 ppm FeFe 3 ppm3 ppm TiTi 1 ppm 미만Less than 1 ppm CaCa 7 ppm7 ppm MgMg 5 ppm5 ppm KK 0.5 ppm 미만Less than 0.5 ppm NaNa 1 ppm1 ppm PP 1 ppm 미만Less than 1 ppm CrCr 1 ppm1 ppm MnMn 0.1 ppm 미만Less than 0.1 ppm NiNi 1 ppm 미만Less than 1 ppm CuCu 1 ppm 미만Less than 1 ppm ZnZn 0.1 ppm 미만Less than 0.1 ppm YY 0.5 ppm 미만Less than 0.5 ppm WW 1 ppm1 ppm BB 1 ppm 미만Less than 1 ppm NN 33.87 중량%33.87 wt% OO 0.93 중량%0.93 wt% CC 0.03 중량%0.03 wt%

질화 알루미늄 분말 100 중량부와, 표 2 내지 표 6에 나타낸 각 중량(중량부 단위로 나타냄. 산화물로 환산함)의 질산 세륨을 계량하여 이소프로필 알코올 중에 투입하고, 나일론제 포트(pot) 및 옥석(玉石)을 이용하여 4시간 습식 혼합하였다. 혼합후, 슬러리를 추출하여 이 슬러리를 110℃에서 건조하였다. 건조 분말을 450℃에서 5시간 동안 대기 분위기 속에서 열처리함으로써, 습식 혼합시에 혼입한 나일론 성분을 소실(燒失)시켜서 소결용 원료 분말을 얻었다. 질산 세륨은 이소프로필 알코올에 용해되었다.100 parts by weight of aluminum nitride powder and cerium nitrate at each weight (in parts by weight, expressed in parts by weight, expressed in oxide units) shown in Tables 2 to 6 were weighed and introduced into isopropyl alcohol, and a nylon pot and a stone were Wet mixing was carried out using (玉石) for 4 hours. After mixing, the slurry was extracted and dried at 110 ° C. The dried powder was heat-treated at 450 ° C. for 5 hours in an air atmosphere, whereby the nylon component mixed at the time of wet mixing was lost to obtain a raw material powder for sintering. Cerium nitrate was dissolved in isopropyl alcohol.

이 원료 분말을 200 kgf/cm2의 압력으로 1축 가압 성형하고, 직경 100 mm, 두께 20 mm의 원반형 성형체를 제작하였다. 이 성형체를 흑연 몰드 내에 수납하였다. 핫 프레스법에 의해 성형체를 소결시켰다. 프레스 압력을 200 kgf/mm2로 하고, 소결 온도를 1900℃ 또는 2000℃로 해서, 1900℃ 또는 2000℃에서 4시간 동안 유지시키고 냉각하였다. 실온과 1000℃와의 사이는 진공으로 하고, 1000℃와 1900℃ 또는 2000℃와의 사이는 1.5 kgf/cm2의 압력으로 질소 가스를 도입하였다.This raw powder was uniaxially press-molded at a pressure of 200 kgf / cm 2 to prepare a disk shaped body having a diameter of 100 mm and a thickness of 20 mm. This molded body was accommodated in a graphite mold. The molded body was sintered by the hot press method. The press pressure was 200 kgf / mm 2 , and the sintering temperature was 1900 ° C. or 2000 ° C., maintained at 1900 ° C. or 2000 ° C. for 4 hours, and cooled. Vacuum was set between room temperature and 1000 ° C, and nitrogen gas was introduced at a pressure of 1.5 kgf / cm 2 between 1000 ° C and 1900 ° C or 2000 ° C.

얻은 소결체에 대해서 이하의 평가를 행하고, 평가 결과를 표 2 내지 표 6에 나타내었다.The following evaluation was performed about the obtained sintered compact, and the evaluation result was shown to Tables 2-6.

(밀도) 순수(純水)를 매체로 한 아르키메데스법에 의해 측정하였다.(Density) It measured by the Archimedes method which used pure water as a medium.

(불순물 금속의 함유량) 유도 결합 플라즈마 발광 스펙트럼에 의해 정량하였다.(Content of Impurity Metal) It was quantified by inductively coupled plasma emission spectrum.

(산소량) 불활성 가스 융해 적외선 흡수법에 의해 정량하였다.(Oxygen amount) It quantified by the inert gas fusion infrared absorption method.

(탄소량) 고주파 가열 적외선 흡수법에 의해 정량하였다.(Carbon amount) Quantification was performed by a high frequency heating infrared absorption method.

(CeO2함유량) 유도 결합 플라즈마 발광 스펙트럼에 의해 세륨의 양을 정량하고, 이 정량치로부터 CeO2의 함유량을 산출하였다.(CeO 2 content) The amount of cerium was quantified by the inductively coupled plasma emission spectrum, and the content of CeO 2 was calculated from this quantitative value.

(결정상) XRD에 의해 확인하였다. 측정 조건은 CuKα를 이용하여 35 kV, 20 mA, 2θ를 20∼70°로 하였다.(Crystalline phase) It confirmed by XRD. As measurement conditions, 35 kV, 20 mA, and 2θ were set to 20 to 70 ° using CuKα.

(결정상: 고출력 XRD) 고출력 XRD에 의해 확인하였다. 측정 조건은 CuKα를 이용하여 50 kV, 300 mA, 2θ를 20∼70°로 하였다.(Crystal phase: high power XRD) It confirmed by high power XRD. As measurement conditions, 50 kV, 300 mA, and 2θ were set to 20 to 70 ° using CuKα.

(실온 체적 저항률) 진공 중에서 JIS2141에 기초한 절연물의 체적 저항률 측정법에 의해 측정하였다. 단, 시험편의 치수는 50mm ×50mm ×1 mm로 하고, 주전극의 직경을 20 mm로 하며, 가드 전극의 내경을 30 mm로 하고, 가드 전극의 외경을 40 mm로 하며, 인가 전극의 직경을 45 mm로 하고, 전극의 재질로서 은을 사용하였다. 인가 전압은 50 V/mm∼1000 V/mm의 범위에서 변화시켰다. 전압을 인가한 후, 1분 후의 전류치를 읽어서 체적 저항률을 산출하였다. 또한, 표 2 내지 표 5의 "실온 체적 저항률" 란에는 인가 전압 500 V/mm시의 체적 저항률을 기재하였다. 그리고, 표 중의 "9E+11"이라는 표기는 "9×1011"을 의미하고, 기타 경우도 동일한 의미이다.(Room temperature volume resistivity) It measured by the volume resistivity measuring method of the insulator based on JIS2141 in vacuum. However, the dimensions of the test piece were 50 mm x 50 mm x 1 mm, the diameter of the main electrode was 20 mm, the inner diameter of the guard electrode was 30 mm, the outer diameter of the guard electrode was 40 mm, and the diameter of the applied electrode was 45 mm was used as the material of the electrode. The applied voltage was varied in the range of 50 V / mm to 1000 V / mm. After the voltage was applied, the volume resistivity was calculated by reading the current value one minute later. In addition, in the "room temperature volume resistivity" column of Table 2-Table 5, the volume resistivity at 500 V / mm of applied voltage was described. And the title of "9E + 11" in the table means the "9 × 10 11", and other case as defined.

(열전도율) 레이저 플래시법에 의해 측정하였다.(Thermal conductivity) It measured by the laser flash method.

(강도) JIS R 1601에 기초한 실온 4점 굽힘 강도 시험법에 의해 측정하였다.(Strength) It measured by the room temperature 4-point bending strength test method based on JISR1601.

(AlN 입경) 전자 현미경에 의해 소결체의 미세 구조를 관찰하고, 30개 입자의 입경을 측정하여 그 평균치를 기재하였다.(AlN particle diameter) The microstructure of the sintered compact was observed with the electron microscope, the particle diameter of 30 particle | grains was measured, and the average value was described.

(α) 인가 전압을 100∼1000 V/mm로 변화시키면서 누설 전류의 값을 측정하여 도 1에 도시한 바와 같이 플로팅(plotting)하였다. 또한, 도 1에 있어서, 실시예 1 및 10과 비교예 1 및 6의 그래프를 도시하였다. 도 1에서 종축 I는 누설 전류를 나타내며, 대수로 표기되어 있다. 또한, 횡축 V는 인가 전압을 나타내며, 대수로 표기되어 있다. 각 예의 플롯을 최소 제곱법에 의해 직선에 근사시켜 이 직선의 기울기를 산출하고, 이 기울기를 α로 표에 나타내었다.(α) The leakage current value was measured while varying the applied voltage to 100 to 1000 V / mm, and plotted as shown in FIG. 1. 1, the graphs of Examples 1 and 10 and Comparative Examples 1 and 6 are shown. In Fig. 1, the vertical axis I denotes a leakage current and is indicated in logarithm. In addition, the horizontal axis V represents an applied voltage and is indicated in logarithm. The plot of each example was approximated to a straight line by the least square method to calculate the slope of this straight line, and this slope was shown in the table as α.

(얼룩) 이하의 경우에는 얼룩이 있는 것으로 판정하였다.(Stain) In the following cases, it was judged that there was a stain.

(1) 사단법인 일본공업회 발행의 "도료용 표준색 견본장"의 표시 기호에 있어서, 색상 구분 및/또는 명도 구분이 다른 경우(1) When the color classification and / or brightness classification differ in the sign of "Standard Color Sample Book for Paints" issued by the Japan Industrial Association.

(2) 사단법인 일본공업회 발행의 "도료용 표준색 견본장"의 표시 기호에 있어서, 색상 구분 및 명도 구분이 동일하고, 채도 구분이 2단계 이상 다른 경우(2) In case of the sign of "Standard Color Sample Book for Paints" issued by the Japan Industrial Association, the color classification and the brightness classification are the same, and the saturation classification is different by two or more levels.

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 원료 조합 조성 중량부Raw material combination composition weight part AlNAlN 100100 100100 100100 100100 100100 CeO2 CeO 2 0.060.06 0.150.15 0.30.3 0.50.5 0.60.6 소결 온도 (。C)Sintering Temperature (。C) 19001900 19001900 19001900 19001900 19001900 밀도 (g/cm3)Density (g / cm 3 ) 3.263.26 3.273.27 3.263.26 3.273.27 3.273.27 불순물 금속의 함유량 (ppm)Impurity Metal Content (ppm) 30 미만Less than 30 30 미만Less than 30 30 미만Less than 30 30 미만Less than 30 50 미만Less than 50 산소량 (중량%)Oxygen amount (% by weight) 0.810.81 0.820.82 0.830.83 0.830.83 0.850.85 탄소량 (중량%)Carbon amount (% by weight) 0.030.03 0.040.04 0.040.04 0.040.04 0.030.03 CeO2함유량 (중량%)CeO 2 content (% by weight) 0.050.05 0.150.15 0.280.28 0.450.45 0.520.52 결정상 (XRD)Crystal phase (XRD) AlNAlN AlNAlN AlN CeAlO3 AlN CeAlO 3 AlN CeAlO3 AlN CeAlO 3 AlN CeAlO3 AlN CeAlO 3 결정상 (고출력 XRD)Crystal Phase (High Power XRD) AlN CeAl11O18 AlN CeAl 11 O 18 AlN CeAl11O18 AlN CeAl 11 O 18 AlN CeAlO3CeAl11O18 AlN CeAlO 3 CeAl 11 O 18 AlN CeAlO3CeAl11O18 AlN CeAlO 3 CeAl 11 O 18 AlN CeAlO3CeAl11O18 AlN CeAlO 3 CeAl 11 O 18 실온 체적 저항률 (Ω·cm)Room temperature volume resistivity (Ωcm) 9E+119E + 11 2E+102E + 10 2E+102E + 10 7E+107E + 10 1E+111E + 11 열전도율 (W/mK)Thermal Conductivity (W / mK) 9898 9595 9595 100100 108108 강도 (MPa)Strength (MPa) 370370 340340 350350 310310 310310 AlN 입경(㎛)AlN particle size (㎛) 5.45.4 5.95.9 6.16.1 6.36.3 6.56.5 αα 1One 1One 1One 1One 1One 얼룩stain 없음none 없음none 없음none 없음none 없음none

실시예 6Example 6 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 실시예 7Example 7 원료 조합 조성 중량부Raw material combination composition weight part AlNAlN 100100 100100 100100 100100 100100 CeO2 CeO 2 0.80.8 00 1.51.5 4.64.6 0.030.03 소결 온도(。C)Sintering temperature (。C) 19001900 19001900 19001900 19001900 20002000 밀도(g/cm3)Density (g / cm 3 ) 3.283.28 3.263.26 3.283.28 3.353.35 3.273.27 불순물금속의 함유량(ppm)Impurity Metal Content (ppm) 50 미만Less than 50 30 미만Less than 30 50 미만Less than 50 50 미만Less than 50 30 미만Less than 30 산소량(중량%)Oxygen amount (% by weight) 0.940.94 0.810.81 1.151.15 1.821.82 0.610.61 탄소량(중량%)Carbon amount (% by weight) 0.040.04 0.030.03 0.040.04 0.050.05 0.030.03 CeO2함유량 (중량%)CeO 2 content (% by weight) 0.740.74 0.0001 미만Less than 0.0001 1.411.41 3.933.93 0.010.01 결정상 (XRD)Crystal phase (XRD) AlN+ CeAlO3 AlN + CeAlO 3 AlNAlN AlN CeAlO3 AlN CeAlO 3 AlN CeAlO3 AlN CeAlO 3 AlNAlN 결정상 (고출력 XRD)Crystal Phase (High Power XRD) AlN CeAlO3CeAl11018AlN CeAlO 3 CeAl11018 AlNAlN AlN CeAlO3 AlN CeAlO 3 AlN CeAlO3 AlN CeAlO 3 AlN+ CeAl11018AlN + CeAl11018 실온 체적 저항률 (Ω·cm)Room temperature volume resistivity (Ωcm) 5E+115E + 11 2E+142E + 14 2E+132E + 13 1E+151E + 15 1E+091E + 09 열전도율 (W/mK)Thermal Conductivity (W / mK) 110110 9292 115115 120120 9090 강도 (MPa)Strength (MPa) 330330 370370 390390 420420 290290 AlN 입경(㎛)AlN particle size (㎛) 6.66.6 3.53.5 6.46.4 6.56.5 7.27.2 αα 1One 22 1One 1One 1.51.5 얼룩stain 있음has exist 있음has exist 있음has exist 없음none 없음none

실시예 8Example 8 실시예 9Example 9 실시예 10Example 10 실시예 11Example 11 실시예 12Example 12 원료 조합 조성 중량부Raw material combination composition weight part AlNAlN 100100 100100 100100 100100 100100 CeO2 CeO 2 0.060.06 0.150.15 0.30.3 0.50.5 0.60.6 소결 온도(。C)Sintering temperature (。C) 20002000 20002000 20002000 20002000 20002000 밀도(g/cm3)Density (g / cm 3 ) 3.273.27 3.273.27 3.273.27 3.263.26 3.273.27 불순물 금속의 함유량(ppm)Impurity Metal Content (ppm) 30 미만Less than 30 30 미만Less than 30 30 미만Less than 30 30 미만Less than 30 30 미만Less than 30 산소량 (중량%)Oxygen amount (% by weight) 0.620.62 0.610.61 0.600.60 0.580.58 0.600.60 탄소량 (중량%)Carbon amount (% by weight) 0.030.03 0.040.04 0.040.04 0.040.04 0.040.04 CeO2함유량 (중량%)CeO 2 content (% by weight) 0.020.02 0.050.05 0.110.11 0.150.15 0.210.21 결정상 (XRD)Crystal phase (XRD) AlNAlN AlNAlN AlNAlN AlN CeAlO3 AlN CeAlO 3 AlN CeAlO3 AlN CeAlO 3 결정상 (고출력 XRD)Crystal Phase (High Power XRD) AlN CeAl11O18 AlN CeAl 11 O 18 AlN CeAlO3CeAl11O18 AlN CeAlO 3 CeAl 11 O 18 AlN CeAlO3CeAl11O18 AlN CeAlO 3 CeAl 11 O 18 AlN CeAlO3 AlN CeAlO 3 AlN CeAlO3 AlN CeAlO 3 실온 체적 저항률 (Ω·cm)Room temperature volume resistivity (Ωcm) 2E+92E + 9 3E+93E + 9 6E+96E + 9 1E+101E + 10 7E+97E + 9 열전도율 (W/mK)Thermal Conductivity (W / mK) 9090 9090 9292 9696 9696 강도 (MPa)Strength (MPa) 300300 300300 310310 320320 310310 AlN 입경(㎛)AlN particle size (㎛) 7.67.6 7.67.6 7.57.5 7.77.7 7.67.6 αα 1.51.5 1.51.5 1.51.5 1One 1One 얼룩stain 없음none 있음has exist 있음has exist 있음has exist 있음has exist

실시예 13Example 13 실시예 14Example 14 실시예 15Example 15 비교예 4Comparative Example 4 비교예 5Comparative Example 5 비교예 6Comparative Example 6 원료 조합 조성 중량부Raw material combination composition weight part AlNAlN 100100 100100 100100 100100 100100 100100 CeO2 CeO 2 0.80.8 1.51.5 4.64.6 0.00.0 7.67.6 -- Y2O3 Y 2 O 3 -- -- -- -- -- 0.30.3 소결 온도(。C)Sintering temperature (。C) 20002000 20002000 20002000 20002000 20002000 19001900 밀도(g/cm3)Density (g / cm 3 ) 3.273.27 3.273.27 3.343.34 3.263.26 3.413.41 3.273.27 불순물 금속의 함유량(ppm)Impurity Metal Content (ppm) 30 미만Less than 30 50 미만Less than 50 50 미만Less than 50 30 미만Less than 30 50 미만Less than 50 30 미만Less than 30 산소량 (중량%)Oxygen amount (% by weight) 0.590.59 0.650.65 0.820.82 0.790.79 1.031.03 0.840.84 탄소량 (중량%)Carbon amount (% by weight) 0.040.04 0.040.04 0.040.04 0.030.03 0.050.05 0.030.03 CeO2함유량 (중량%)CeO 2 content (% by weight) 0.270.27 0.550.55 0.980.98 0.0001 미만Less than 0.0001 2.052.05 0.0001 미만Less than 0.0001 결정상 (XRD)Crystal phase (XRD) AlN+ CeAlO3 AlN + CeAlO 3 AlN+ CeAlO3 AlN + CeAlO 3 AlN+ CeAlO3 AlN + CeAlO 3 AlNAlN AlN CeAlO3 AlN CeAlO 3 AlNAlN 결정상 (고출력 XRD)Crystal Phase (High Power XRD) AlN CeAlO3 AlN CeAlO 3 AlN CeAlO3 AlN CeAlO 3 AlN CeAlO3 AlN CeAlO 3 실온체적저항률 (Ω·cm)Room volume resistivity (Ωcm) 2E +102E +10 7E +107E +10 2E +112E +11 8E +128E +12 5E +135E +13 8E +108E +10 열전도율 (W/mK)Thermal Conductivity (W / mK) 100100 108108 115115 8686 148148 9292 강도 (MPa)Strength (MPa) 320320 330330 350350 340340 360360 330330 AlN 입경(㎛)AlN particle size (㎛) 7.77.7 7.87.8 8.28.2 5.25.2 8.58.5 6.66.6 αα 1One 1One 1One 22 1One 22 얼룩stain 있음has exist 있음has exist 있음has exist 있음has exist 없음none 없음none

실시예 16Example 16 실시예 17Example 17 실시예 18Example 18 실시예 19Example 19 원료 조합 조성 중량부Raw material combination composition weight part AlNAlN 100100 100100 100100 100100 CeO2 CeO 2 0.080.08 0.150.15 0.150.15 0.080.08 Y2O3 Y 2 O 3 0.10.1 0.10.1 0.10.1 0.050.05 소결 온도 (。C)Sintering Temperature (。C) 20002000 20002000 19001900 20002000 밀도 (g/cm3)Density (g / cm 3 ) 3.263.26 3.263.26 3.273.27 3.263.26 불순물 금속의 함유량(ppm)Impurity Metal Content (ppm) 30 미만Less than 30 30 미만Less than 30 30 미만Less than 30 30 미만Less than 30 산소량 (중량%)Oxygen amount (% by weight) 0.620.62 0.630.63 0.850.85 0.620.62 탄소량 (중량%)Carbon amount (% by weight) 0.040.04 0.040.04 0.040.04 0.040.04 CeO2함유량 (중량%)CeO 2 content (% by weight) 0.030.03 0.050.05 0.130.13 0.030.03 Y2O3함유량 (중량%)Y 2 O 3 content (% by weight) 0.060.06 0.040.04 0.090.09 0.030.03 결정상 (고출력 XRD)Crystal Phase (High Power XRD) AlN CeAlO3 AlN CeAlO 3 AlN CeAlO3 AlN CeAlO 3 AlN CeAlO3CeAl11018 Y3Al5012AlN CeAlO 3 CeAl11018 Y 3 Al5012 AlN CeAlO3CeAl11018AlN CeAlO 3 CeAl11018 실온체적저항률 (Ω·cm)Room volume resistivity (Ωcm) 3E+103E + 10 8E+118E + 11 9E+119E + 11 6E+106E + 10 열전도율 (W/mK)Thermal Conductivity (W / mK) 9090 9393 9595 9090 강도 (MPa)Strength (MPa) 300300 340340 360360 360360 AlN 입경(㎛)AlN particle size (㎛) 7.77.7 7.57.5 6.16.1 7.77.7 αα 1.51.5 1One 1One 22 얼룩stain 없음none 없음none 없음none 없음none

실시예 1 내지 6에 있어서는, 소결체에서의 CeO2의 함유량은 0.05∼0.74 중량%로서, 원료 조합시보다도 약간 감소하는 경향을 볼 수 있다. 산소량은 0.80∼0.94 중량%로서, 비교적 크다. 소결체에 있어서 CeO2의 함유량이 0.20 중량% 이하이면 소결체는 거의 질화 알루미늄 단상이지만, CeO2의 함유량이 0.20 중량%를초과하면 알루민산 세륨상이 석출된다. 각 실시예의 소결체의 실온 체적 저항률은 비교적 낮고, α도 낮다.In Examples 1 to 6, the content of CeO 2 in the sintered compact is 0.05 to 0.74% by weight, showing a tendency to decrease slightly compared with the time of raw material combination. The amount of oxygen is 0.80 to 0.94% by weight, which is relatively large. In the sintered compact, when the content of CeO 2 is 0.20 wt% or less, the sintered compact is almost aluminum nitride single phase, but when the content of CeO 2 exceeds 0.20 wt%, cerium aluminate phase precipitates. The room temperature volume resistivity of the sintered compact of each Example is comparatively low, and (alpha) is also low.

비교예 1에 있어서는, CeO2의 함유량이 0.0001 중량% 미만이지만, 체적 저항률이 높고, α도 크다. 비교예 2, 3에 있어서는, CeO2의 함유량이 1 중량%를 초과하지만, 체적 저항률이 높다.In the Comparative Example 1, but the content of CeO 2 is less than 0.0001% by weight, a high volume resistivity, even larger α. Comparative Example 2, in 3, the content of CeO 2 exceeds 1 wt%, but the higher the volume resistivity.

실시예 7 내지 실시예 15에 있어서는, 소결체에 있어서의 CeO2의 함유량은 0.01∼0.98 중량%이다. 산소량은 0.58∼0.82 중량%로서, 비교적 크다. 각 실시예의 소결체의 실온 체적 저항률은 비교적 낮고, α도 낮다.In the Examples 7 to Example 15, the content of CeO 2 in the sintered body is 0.01~0.98 weight%. The amount of oxygen is 0.58 to 0.82 wt%, which is relatively large. The room temperature volume resistivity of the sintered compact of each Example is comparatively low, and (alpha) is also low.

비교예 4에 있어서는 소결체의 CeO2의 함유량이 0.0001 중량% 미만이고, 체적 저항률이 높으며, α도 크다. 비교예 5에 있어서는 소결체의 CeO2의 함유량이 높고, 체적 저항률이 높다. 비교예 6에 있어서는, 원료 분말 속에 산화 세륨 분말을 첨가하지 않고, 그 대신에 산화 이트륨 분말을 0.3 중량부 첨가함으로써 소결체의 체적 저항률을 낮추고 있다. 소결체 내에는 0.28 중량%의 산화 이트륨이 함유되어 있지만, 산화 세륨의 함유량은 0.0001 중량% 미만이었다. 그 결과, 실온에서의 체적 저항률은 현저히 감소되었지만, α는 2가 되었다.In Comparative Example 4, the content of CeO 2 in the sintered compact was less than 0.0001% by weight, the volume resistivity was high, and α was also large. In Comparative Example 5, a high content of CeO 2 of the sintered body, there is a high volume resistivity. In Comparative Example 6, the volume resistivity of the sintered compact is lowered by adding 0.3 parts by weight of yttrium oxide powder instead of adding cerium oxide powder to the raw material powder. 0.28 wt% of yttrium oxide was contained in the sintered compact, but the content of cerium oxide was less than 0.0001 wt%. As a result, the volume resistivity at room temperature was significantly reduced, but α became 2.

또한, 고출력 XRD에 의해 측정하면, 실시예 1, 2, 7, 8에서는 AlN 상과 함께 CeAl11O18상이 검출되고, 실시예 11 내지 실시예 15에서는 AlN상과 함께 CeAlO3상이 검출되며, 실시예 3, 4, 5, 6, 9, 10에서는 AlN상과 함께 CeAl11O18상 및 CeAlO3상이 검출되었다.In addition, when measured by high power XRD, CeAl 11 O 18 phase is detected together with AlN phase in Examples 1, 2, 7, and 8, and CeAlO 3 phase is detected together with AlN phase in Examples 11 to 15. In Examples 3, 4, 5, 6, 9 and 10, CeAl 11 O 18 phase and CeAlO 3 phase were detected together with the AlN phase.

또한, 실시예 16 내지 실시예 19에서는, 산화 세륨과 함께 산화 이트륨을 첨가하였지만, 결정상, 체적 저항률, 열전도율, 강도, α 등의 특성에는 현저한 변동이 없었다. 그리고, 실시예 16 내지 실시예 19에서는 적갈색 내지 다갈색의 얼룩이 나타나지 않았다.Further, in Examples 16 to 19, yttrium oxide was added together with cerium oxide, but there were no significant changes in characteristics such as crystal phase, volume resistivity, thermal conductivity, strength, α, and the like. In Examples 16 to 19, reddish brown to dark brown stains did not appear.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 고순도 질화 알루미늄 소결체에 있어서 체적 저항률을 감소시키고, 인가 전압과 누설 전류 사이의 배리스터적인 거동을 억제할 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the volume resistivity in the high-purity aluminum nitride sintered body and to suppress the varistor behavior between the applied voltage and the leakage current.

Claims (24)

질화 알루미늄을 주성분으로 하고, 질화 알루미늄 결정의 다결정 구조를 갖고 있으며, 세륨을 산화물로 환산해서 0.01 중량% 내지 1.0 중량% 함유하고 있고, 인가 전압이 500 V/mm일 때 실온에서의 체적 저항률이 1×108Ω·cm 내지 1×1012Ω·cm이며, V의 전압을 인가했을 때의 누설 전류를 I로 하고, V와 I와의 관계식을 I=kVα(k는 상수이고, α는 비선형 계수임)로 한 경우에, V가 100 V/mm 내지 1000 V/mm의 범위에 있으면 α의 값은 1.0 내지 1.5인 것을 특징으로 하는 질화 알루미늄 소결체.Its main component is aluminum nitride, it has a polycrystalline structure of aluminum nitride crystals, contains cerium in an amount of 0.01 to 1.0 wt% in terms of oxide, and has a volume resistivity of 1 at room temperature when the applied voltage is 500 V / mm. × 10 8 Ω · cm to 1 × 10 12 Ω · cm, leakage current when applying a voltage of V is I, and the relation between V and I is I = kV α (k is a constant, α is nonlinear Coefficient), the value of α is 1.0 to 1.5 when V is in the range of 100 V / mm to 1000 V / mm. 삭제delete 제1항에 있어서, 알루미늄 및 세륨을 제외한 금속 원소의 함유량이 100 ppm 이하인 것을 특징으로 하는 질화 알루미늄 소결체.The aluminum nitride sintered body according to claim 1, wherein the content of metal elements other than aluminum and cerium is 100 ppm or less. 제1항에 있어서, 세륨을 제외한 희토류 원소의 함유량이 산화물로 환산해서 0.01 중량% 내지 0.5 중량%인 것을 특징으로 하는 질화 알루미늄 소결체.The aluminum nitride sintered body according to claim 1, wherein the content of the rare earth elements other than cerium is 0.01 wt% to 0.5 wt% in terms of oxides. 제4항에 있어서, 알루미늄 및 희토류 원소를 제외한 금속 원소의 함유량이 100ppm 이하인 것을 특징으로 하는 질화 알루미늄 소결체.The aluminum nitride sintered body according to claim 4, wherein the content of the metal elements excluding aluminum and rare earth elements is 100 ppm or less. 제4항에 있어서, 상기 희토류 원소는 이트륨인 것을 특징으로 하는 질화 알루미늄 소결체.The aluminum nitride sintered body according to claim 4, wherein the rare earth element is yttrium. 제1항에 있어서, 탄소의 함유량이 0.05 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 질화 알루미늄 소결체.The aluminum nitride sintered body according to claim 1, wherein the content of carbon is 0.05% by weight or less. 제3항에 있어서, 탄소의 함유량이 0.05 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 질화 알루미늄 소결체.The aluminum nitride sintered body according to claim 3, wherein the content of carbon is 0.05% by weight or less. 제4항에 있어서, 탄소의 함유량이 0.05 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 질화 알루미늄 소결체.The aluminum nitride sintered body according to claim 4, wherein the content of carbon is 0.05% by weight or less. 제1항에 있어서, 질화 알루미늄 소결체를 구성하는 질화 알루미늄 결정의 평균 입경이 5 ㎛ 내지 20 ㎛인 것을 특징으로 하는 질화 알루미늄 소결체.The aluminum nitride sintered compact according to claim 1, wherein an average particle diameter of the aluminum nitride crystals constituting the aluminum nitride sintered compact is 5 µm to 20 µm. 제3항에 있어서, 질화 알루미늄 소결체를 구성하는 질화 알루미늄 결정의 평균 입경이 5 ㎛ 내지 20 ㎛인 것을 특징으로 하는 질화 알루미늄 소결체.The aluminum nitride sintered body according to claim 3, wherein the average particle diameter of the aluminum nitride crystals constituting the aluminum nitride sintered body is 5 µm to 20 µm. 제4항에 있어서, 질화 알루미늄 소결체를 구성하는 질화 알루미늄 결정의 평균 입경이 5 ㎛ 내지 20 ㎛인 것을 특징으로 하는 질화 알루미늄 소결체.The aluminum nitride sintered compact according to claim 4, wherein an average particle diameter of the aluminum nitride crystals constituting the aluminum nitride sintered compact is 5 µm to 20 µm. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, X선 회절법으로 측정했을 때 질화 알루미늄 단상인 것을 특징으로 하는 질화 알루미늄 소결체.The aluminum nitride sintered body according to claim 1, which is an aluminum nitride single phase as measured by an X-ray diffraction method. 제3항에 있어서, X선 회절법으로 측정했을 때 질화 알루미늄 단상인 것을 특징으로 하는 질화 알루미늄 소결체.The aluminum nitride sintered body according to claim 3, which is an aluminum nitride single phase as measured by an X-ray diffraction method. 제4항에 있어서, X선 회절법으로 측정했을 때 질화 알루미늄 단상인 것을 특징으로 하는 질화 알루미늄 소결체.The aluminum nitride sintered body according to claim 4, which is an aluminum nitride single phase as measured by an X-ray diffraction method. 제1항에 있어서, X선 회절법으로 측정했을 때 알루민산 세륨상과 CeAl11O18상 중의 적어도 하나와, 질화 알루미늄상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 질화 알루미늄 소결체.The aluminum nitride sintered body according to claim 1, comprising at least one of a cerium aluminate phase and a CeAl 11 O 18 phase and an aluminum nitride phase as measured by an X-ray diffraction method. 제3항에 있어서, X선 회절법으로 측정했을 때 알루민산 세륨상과 CeAl11O18상 중의 적어도 하나와, 질화 알루미늄상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 질화 알루미늄 소결체.The aluminum nitride sintered body according to claim 3, comprising at least one of a cerium aluminate phase and a CeAl 11 O 18 phase and an aluminum nitride phase as measured by an X-ray diffraction method. 제4항에 있어서, X선 회절법으로 측정했을 때 알루민산 세륨상과 CeAl11O18상 중의 적어도 하나와, 질화 알루미늄상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 질화 알루미늄 소결체.The aluminum nitride sintered body according to claim 4, comprising at least one of a cerium aluminate phase and a CeAl 11 O 18 phase and an aluminum nitride phase as measured by an X-ray diffraction method. 제1항에 기재된 질화 알루미늄 소결체에 의해 적어도 일부가 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 부재.At least one part is comprised by the aluminum nitride sintered compact of Claim 1, The member for semiconductor manufacture characterized by the above-mentioned. 제22항에 있어서, 상기 반도체 제조용 부재는 상기 질화 알루미늄 소결체로 이루어진 기재와, 이 기재 내에 매설되어 있는 금속 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 부재.The member for manufacturing a semiconductor according to claim 22, wherein the semiconductor manufacturing member includes a substrate made of the aluminum nitride sintered body and a metal member embedded in the substrate. 제23항에 있어서, 상기 금속 부재는 적어도 정전 척 전극(electrostatic chuck electrode)을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 부재.24. The member of claim 23, wherein the metal member comprises at least an electrostatic chuck electrode.
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