KR100883155B1 - 정전척 히터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판 적재면에 적재하는 기판의 고온에서의 탈착 응답성이 우수한 정전척 히터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

알루미나 소결체(41)의 상면 및 하면에, 바인더를 포함하는 도전성 페이스트(43, 45)를 도포하여 정전 전극 및 히터 전극을 각각 인쇄한 후, 이 알루미나 소결체(41)에 하소를 실시하고, 정전 전극 위에 알루미나 분체(49)를 배치하며, 히터 전극의 하측에 알루미나 분체(47)를 배치한 상태에서, 이들 알루미나 분체(47, 49) 및 알루미나 소결체(41)를 가압 성형하고 가압 소성을 실시함으로써, 기체를 형성하여 이루어지는 정전척 히터로서, 유전체층의 정전 전극 근방에서의 도전성 물질의 확산 면적율을 0.25% 이하로 설정한 것을 특징으로 한다.

정전척 히터, 알루미나 소결체, 도전성 페이스트, 정전 전극, 히터 전극.

Description

정전척 히터{ELECTROSTATIC CHUCK HEATER}

본 발명은 쿨롱 타입의 정전척 히터에 관한 것이다.

종래부터, 반도체 등을 제조할 때에 쿨롱 타입의 정전척 히터가 이용되는 경우가 있다.

이 정전척 히터는, 세라믹으로 이루어지는 기체와, 이 기체의 내부에 설치된 정전 전극 및 히터 전극과, 이들 정전 전극 및 히터 전극에 접속된 급전 부재와, 각종 주변 부재로 구성되어 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조). 또한 기체의 상면은, 웨이퍼 등의 기판이 적재되는 기판 적재면에 형성되어 있다. 그리고 상기 정전 전극으로부터 기판 적재면까지의 부분은 유전체층에 형성되고, 정전 전극으로부터 히터 전극까지의 부위는 기판층에 형성되며, 히터 전극으로부터 기체의 하면까지의 부분은 지지층에 형성되어 있다.

상기 정전척 히터를 구성하는 기체의 제조 방법으로서, 예컨대 이하와 같은 방법을 채용하고 있다. 또한, 이 제조 방법은, 정전척 히터를 구성하는 기체를 상하 반대로 배치하여 형성하는 것이다. 즉, 일반적으로 정전척 히터에서는 상측으로부터 유전체층, 기판층 및 지지층의 순서대로 배치되어 있다. 그러나, 제조시에는, 유전체층을 가장 하측에 배치하고, 유전체층 위에 기판층을 형성하며, 이 기판층 위에 지지층을 형성하여 기체를 제작한 후, 기체를 상하 반대로 배치한다. 이하, 간단히 제조 순서를 설명한다.

우선, 유전체층이 되는 판형의 제1 알루미나 소결체, 기판층이 되는 그린 시트 및 지지층이 되는 제2 알루미나 소결체를 준비한다. 이들 제1 알루미나 소결체 및 제2 알루미나 소결체는 핫 프레스 성형으로써 제작한다.

다음에, 상기 제1 알루미나 소결체를 상하 반대로 배치하여 제1 알루미나 소결체의 이면을 상측으로 하고, 이 이면의 상측에 정전 전극을 형성한다. 그리고, 정전 전극 위에 그린 시트를 형성하며, 이 그린 시트 위에 히터 전극을 형성하고, 이 히터 전극의 상측에 제2 알루미나 소결체를 배치한다. 그리고, 이들 제1 알루미나 소결체, 그린 시트 및 제2 알루미나 소결체를 상하 방향으로 가압하면서 핫 프레스로 소성하여 일체화함으로써 기체를 제작한다. 마지막으로, 기체에 급전 부재나 주변 부재를 부착함으로써 정전척 히터가 완성된다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 평11-12053호 공보

그러나, 전술한 종래의 정전척 히터에 있어서는, 유전체층 및 지지층이 되는 부분은 알루미나 소결체를 2회 소성하여 형성되기 때문에, 알루미나 소결체의 결정 입자의 입자 직경이 조대화(粗大化)되는 경향이 있었다. 따라서, 쿨롱 타입의 정전척 히터로서 사용하는 경우, 유전체층의 체적 저항율이 저하되고, 상온에서는 문제없이 기판의 탈착 응답성을 나타내더라도 고온에서는 기체 상면에 적재되는 기판의 탈착 응답성이 악화된다고 하는 문제가 있었다.

그래서, 본 발명의 목적은, 고온에서도 기판의 탈착 응답성이 우수한 정전척 히터를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 정전척 히터는, 알루미나 소결체로 이루어지는 기체와, 이 기체의 상부측에 매설되고 도전성 물질을 포함하는 정전 전극과, 기체의 하부측에 매설되며 도전성 물질을 포함하는 히터 전극을 포함하고, 상기 기체는, 정전 전극으로부터 기체 상면까지의 유전체층과, 정전 전극으로부터 히터 전극까지의 기판층과, 히터 전극으로부터 기체 하면까지의 지지층으로 구성된 정전척 히터로서, 상기 기판층이 되는 알루미나 소결체의 상면에 바인더를 포함하는 도전성 페이스트를 도포하고 정전 전극을 인쇄하며, 하면에는 히터 전극을 인쇄하고, 이 알루미나 소결체에 하소를 실시한 후, 정전 전극의 상측 및 히터 전극의 하측에 알루미나 분체를 배치한 상태에서 이들 알루미나 분체 및 알루미나 소결체 를 가압 성형하고 가압 소성을 실시함으로써, 상기 유전체층 중 정전 전극 근방에서의 상기 도전성 물질의 확산 면적율을 0.25% 이하로 설정한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 정전척 히터는 이하의 효과를 갖는다.

1) 유전체층이 되는 부분은, 알루미나 분체를 1회만 소성함으로써 형성되기 때문에 결정 입자의 비대화를 억제할 수 있다. 따라서 유전체층의 체적 저항율을 높게 유지할 수 있고, 쿨롱 타입의 정전척 히터로서 사용하는 경우에, 고온에서의 기판의 탈착 응답성이 향상한다.

2) 기체에서의 유전체층이 되는 부분을, 알루미나 분체를 가압 성형한 후 가압 소성함으로써 형성하기 때문에, 소성 과정에서 정전 전극 내의 도전성 물질이 도전성 페이스트중의 바인더를 통해 알루미나 분체에 확산될 우려가 있다. 그러나, 본 발명에서는 기판층이 되는 알루미나 소결체에 하소를 실시하기 때문에 이 하소에 의해서 도전성 페이스트중의 바인더를 소산시킨다. 따라서, 정전 전극 내의 도전성 물질이 알루미나 분체에 확산되지 않게 되며, 유전체층의 체적 저항율의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 쿨롱 타입의 정전척 히터로서 사용하는 경우에, 고온시에서의 기판의 탈착 응답성이 향상되기 때문에 정전척 히터로서 매우 적합하게 사용할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다.

[정전척]

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정전척 히터를 도시하는 평면도이며, 도 2는 도 1의 선 A-A를 따라 취한 단면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 정전척 히터(1)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 알루미나 소결체로 이루어지는 기체(3)와, 이 기체(3)의 상부측에 매설된 정전 전극(5)과, 기체(3)의 하부측에 매설된 히터 전극(7)을 구비하고 있다. 또한, 본 실시예에서는 히터 전극(7)을 설치한 정전척 히터에 대해서 설명하지만, 이 히터 전극(7)을 구비하지 않는 정전척에도 본 발명을 적용할 수 있다.

[기체]

상기 기체(3)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 대략 원반형으로 형성되어 있고, 기체(3)의 상면(표면)은, 웨이퍼 등의 기판이 적재되는 기판 적재면(9)에 형성되어 있다. 또한, 기체(3)의 정전 전극(5)으로부터 기판 적재면(9)까지의 부분은 유전체층(11)에 형성되고, 정전 전극(5)으로부터 히터 전극(7)까지의 부분은 기판층(29)에 형성되며, 히터 전극(7)으로부터 기체 하면(23)까지의 부분은 지지층(31)에 형성되어 있다. 이들 유전체층(11), 기판층(29) 및 지지층(31)은 일체로 형성되어 있다.

[정전 전극]

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 기체(3)의 상부측에는 기체(3)의 외경보다 직경이 작은 원판형의 정전 전극(5)이 매설되어 있다. 이 정전 전극(5)은 텅스텐 또는 텅스텐 카바이드를 포함하고 있다. 정전 전극(5)은, 도전성 물질인 텅스텐의 금속 분말, 또는 탄화물을 포함하는 도전성 페이스트를 인쇄하여 형성될 수 있 다. 또한, 정전 전극(5)의 형상은 원판에 한정되지 않고, 메시 형상, 빗형상, 원형상 등으로 형성되어도 좋다. 또한, 유전체층(11)에 있어서, 정전 전극(5)의 근방에서는 후술하는 바와 같이, 정전 전극(5)에 포함되는 도전성 물질(예컨대, 텅스텐 또는 텅스텐 카바이드)의 입자의 확산 면적율이 0.25% 이하로 되어 있다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 기체(3)의 하면(23)으로부터 위쪽을 향해 연장되는 수용 구멍(15)이 기체(3)의 중심부에 천공되어 마련되고, 이 수용 구멍(15) 내에 정전 전극용 급전 부재(21)가 배치되어 있다. 상기 정전 전극용 급전 부재(21)의 상단은 접속 부재(19)를 매개로 하여 정전 전극(5)에 접속되고, 정전 전극용 급전 부재(21)로부터 접속 부재(19)를 매개로 하여 정전 전극(5)에 전압이 인가되면, 기체(3)의 유전체층(11)에 정전 흡착력(쿨롱힘)이 발생하여 기체(3)의 기판 적재면(9)에 웨이퍼 등의 기판이 흡착된다. 또한, 정전 전극용 급전 부재(21)의 상단은 접속 부재(19)를 매개로 하지 않고 정전 전극(5)에 직접 접속되어도 좋다.

[히터 전극]

히터 전극(7)도 도전성 페이스트를 도포하여 인쇄한 것을 이용할 수 있다. 도전성 페이스트는 텅스텐 또는 텅스텐 카바이드의 분말과 바인더를 포함한다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 히터 전극(7)은 기체(3)의 하부측, 구체적으로는 정전 전극(5)보다 아래쪽에 배치되어 있다. 그리고, 기체(3)의 하면(23)으로부터 위쪽을 향해 연장되는 수용 구멍(17)이 천공되어 마련되며, 이 수용 구멍(17) 내에 히터 전극용 급전 부재(25)가 배치되어 있다. 상기 히터 전극용 급전 부재(25)의 상단은 접속 부재(27)를 매개로 하여 히터 전극(7)에 접속되어 있고, 히터 전극용 급전 부재(25)로부터 접속 부재(27)를 매개로 하여 히터 전극(7)에 전압이 인가되면, 히터 전극(7)이 가열되며 기판 적재면(9)에 적재된 기판에 열을 공급하도록 구성되어 있다. 또한, 히터 전극용 급전 부재(25)의 상단은 접속 부재(27)를 매개로 하지 않고 히터 전극(7)에 직접 접속되어도 좋다.

[정전척의 제조 방법]

본 실시예에 따른 정전척 히터를 제작하는 순서를 도 3을 이용하여 설명한다.

<알루미나 소결체의 제작 및 하소>

우선, 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 기체(3)의 기판층(29)이 되는 알루미나 소결체(41)를 제작하고, 이 알루미나 소결체(41)의 표면(상면) 및 이면(하면)에 도전성 페이스트(43, 45)를 도포함으로써, 알루미나 소결체(41)의 표면에는 정전 전극(5)을 형성하고, 이면에는 히터 전극(7)을 형성한다.

정전 전극(5)을 형성하는 도전성 페이스트(43)는 도전성 물질인 텅스텐(W) 또는 텅스텐 카바이드(WC)의 분말과 바인더를 포함하고 있다.

따라서, 도전성 페이스트(43, 45)를 도포한 알루미나 소결체(41)에 하소를 행함으로써, 도전성 페이스트(43, 45)의 바인더를 외부 공기로 발산시킨다. 하소는, 불활성 가스 또는 진공 등, 도전성 물질이 산화되지 않는 비산화성 분위기에서 행한다.

<알루미나 분체의 가압 성형 및 소성>

알루미나 분체의 제작 방법은, 예컨대 이하와 같다. 세라믹스 원료분으로서, 높은 순도(예컨대, 99.7%)의 알루미나 분말과 소결조제인 MgO 원료분을 사용한다. 이 세라믹스 원료분에 바인더인 폴리비닐알코올(PVA), 물 및 분산제 등을 첨가하고, 트로멜을 이용하여 소정 시간(예컨대, 16 시간) 혼합하여 슬러리를 제작한다. 이때, PVA의 혼합량은, 예컨대 2 중량%이다. 얻어진 슬러리를 스프레이 드라이어를 이용하여 분무 건조하고 조립(造粒)하여 알루미나 분체(粉體)를 얻는다.

계속해서, 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 도면 외의 (도시 생략된) 금형 내에 알루미나 분체(47)를 수용하고, 이 알루미나 분체(47)상에 상기 도전성 페이스트(43, 45)를 도포한 알루미나 소결체(41)를 적재하며, 이 알루미나 소결체(41) 위에 알루미나 분체(49)를 수용한다. 이와 같이, 알루미나 소결체(41)의 양면측에 알루미나 분체(47, 49)를 배치하고, 이 상태에서 도 3(c)에 도시된 바와 같이, 알루미나 분체(47, 49) 및 알루미나 소결체(41)에 압력 P를 가하여 알루미나 성형체(51)를 성형한 후, 비산화성 분위기에서 가압 소성을 행한다. 이 가압 소성에 의해 알루미나 성형체(51)를 알루미나 소결체로 제작할 수 있다.

다음에, 다이아몬드 지석으로써 알루미나 소결체의 표면에 평면 연삭 가공을 행하고, 알루미나 소결체의 두께를 조정한다. 또한, 알루미나 소성체의 측면을 연삭하는 동시에 요구되는 천공 가공 등을 행함으로써 정전척 히터(1)의 기체(3)가 완성된다.

또한, 본 실시예에 있어서는, 알루미나 분체(47, 49)를 450℃ 이상의 온도에서 미리 산화 분위기 중에서 하소함으로써, 알루미나 분체(47, 49) 내의 바인더를 소산시키는 것이 바람직하다. 또한, 하소 온도의 상한은 1400℃ 내지 1500℃가 바람직하다. 1500℃보다 높은 온도로 하면 알루미늄 소결체에 소결에 따른 변형 등이 발생할 우려가 있기 때문이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 이하의 효과를 얻을 수 있다.

1) 유전체층(11)이 되는 부분은, 소성에 의해 알루미나 분체(49)를 1회만 소성하여 형성하기 때문에 결정 입자가 비대화되지 않게 된다. 따라서, 유전체층(11)의 체적 저항율을 높게 유지할 수 있고, 쿨롱 타입의 정전척 히터(1)로서 사용하는 경우에, 고온에서의 기판의 탈착 응답성이 향상된다.

2) 기체(3)에서의 유전체층(11)이 되는 부분을, 알루미나 분체(49)를 가압 성형한 후 소성함으로써 형성하기 때문에, 소성 과정에서 정전 전극(5) 내의 도전성 물질(텅스텐 또는 텅스텐 카바이드)이 도전성 페이스트(43)의 바인더를 통해 알루미나 분체(49)에 확산될 우려가 있었다. 그러나, 본 발명에서는 도전성 페이스트를 인쇄한 알루미나 소결체(41)에 하소를 실시하기 때문에 하소에 의해 도전성 페이스트(43)의 바인더를 발산 및 소실시킨다. 따라서, 정전 전극(5)중의 도전성 물질이 알루미나 분체(49)에 확산되지 않고, 유전체층(11)의 체적 저항율의 저하를 방지할 수 있다. 쿨롱 타입의 정전척 히터(1)로서 사용되는 경우, 고온에서의 유전층의 체적 저항율이 높기 때문에, 기판의 탈착 응답성이 향상됨으로써 정전척 히터(1)로서 매우 적합하게 사용할 수 있다.

3) 본 실시형태에 있어서는, 기체(3)에 정전 전극(5)과 히터 전극(7)을 배치하고 있다. 여기서 기체(3)에는, 리프터 핀 등을 삽입 관통시키기 위한 관통 구멍 이 상하 방향을 따라 형성되어 있는 것이 있다. 이 경우, 기체(3)의 관통 구멍에 대응시켜, 정전 전극(5)과 히터 전극(7)에 별도로 관통 구멍을 마련해야 한다.

종래 기술에 의하면, 복수의 알루미나 소결체끼리 또는 그린 시트를 가압하여 기체를 성형하고 있기 때문에 정전 전극(5)과 히터 전극(7)과의 정렬이 어려웠다. 예컨대 양전극(5, 7)에 관통 구멍을 형성하는 경우, 기체(3)에 마련한 관통 구멍과 정전 전극(5) 및 히터 전극(7)에 마련한 관통 구멍의 절연 거리를 확보하기 위해 양전극의 구멍 위치의 위치 어긋남을 고려하여, 전극(5, 7)의 관통 구멍의 직경을 크게 설정할 필요가 있었다. 즉 정전 전극(5)이나 히터 전극(7)을 형성할 수 없는 영역이 커지기 때문에 정전기 흡착력이나 발열 밀도를 균일하게 할 수 없었다.

그러나, 본 실시예에 따르면, 정전 전극(5)과 히터 전극(7)을 하나의 알루미나 소결체(41)의 표리면에 인쇄하여 형성하기 때문에 정전 전극(5)과 히터 전극(7)의 정렬이 매우 용이해지고 절연 거리를, 예컨대 0.5 mm 내지 1 mm로 매우 작게 할 수 있다. 따라서, 정전 흡착력의 분포가 보다 균일해지면서, 히터 전극 밀도가 향상되고, 히터의 균열성이 향상된다.

4) 종래에는, 알루미나 소결체를 소성하는 과정에서 정전 전극(5)에 포함된 도전성 물질(W 또는 WC)이 바인더를 통해 알루미나 분체(49)에 확산될 우려가 있었다. 이 경우, 유전체층(11)의 실질적인 체적 저항율이 감소하고, 기판의 탈착 응답성이 저하되거나, 유전체층(11)의 두께가 얇은 경우는 절연파괴되기 때문에 유전체층(11)을 두껍게 해야 할 필요가 있었다. 유전체층(11)이 두꺼운 경우에는 인가 전 압을 높게 해야 하고 제어가 어려웠다. 그러나, 본 실시예에 따르면, 도전성 페이스트를 인쇄한 알루미나 소결체에 하소를 실시하기 때문에 도전성 페이스트(43)의 바인더가 외부 공기로 소산된다. 따라서, 도전성 물질이 바인더를 통해 알루미나 분체(49)에 확산되는 것을 방지할 수 있기 때문에 유전체층(11)의 체적 저항율을 실질적으로 높여 탈착 응답성이 향상된다. 또한, 이에 따라 유전체층(11)을, 예컨대 0.1 mm 내지 0.2 mm라는 얇은 두께로 형성할 수 있고, 인가 전압을 낮출 수 있다.

5) 또한, 알루미나 분체(47, 49)를, 450℃ 이상의 온도에서 산화성 분위기에서 미리 하소하면 알루미나 분체(47, 49)의 바인더를 소산시킬 수 있다. 이렇게 하소한 알루미나 분체를 성형에 이용함으로써, 도전성 페이스트(43, 45) 내의 도전성 물질의 확산을 더 억제할 수 있다.

계속해서, 본 발명을 실시예를 이용하여 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

우선, 실시예 1로서, 알루미나 소결체의 양면에 정전 전극 및 히터 전극을 형성하고, 이 알루미나 소결체의 양면측에 알루미나 분체를 배치하며, 이들 알루미나 분체 및 알루미나 소결체를 가압하여 소성하였다. 이하에서는, 표 1을 참조하면서 상세히 설명한다.

<본 발명예 1>

우선, 기판층(29)이 되는 알루미나 소결체를 제작하였다. 알루미나 소결체 내의 탄소 함유량은 0.1 중량% 이하로 하였다. 또한, 상대 밀도는 98% 이상, 순도는 95% 이상이었다. 또한, 소결할 때는 상압에서도 핫 프레스를 이용하여도 좋은데, 본 실시예에서도 핫 프레스를 이용하여 알루미나 소결체를 제작하였다.

계속해서, 알루미나 소결체의 표면 및 이면에 정전 전극 및 히터 전극을 인쇄하였다. 구체적으로, 텅스텐 카바이드(WC)의 분말 및 바인더를 포함하는 슬러리를 알루미나 소결체의 양면에 도포하여 건조시켰다.

그리고, 슬러리를 도포한 알루미나 소결체를 비산화성 분위기에서 온도 450℃로 하소를 실시함으로써, 슬러리 내의 바인더를 발산시켰다.

그리고, 금형 내에 알루미나 분체를 수용하고, 이 알루미나 분체 위에 상기 알루미나 소결체를 적재하며, 이 알루미나 소결체의 위로 알루미나 분체를 수용하고, 이 상태에서 알루미나 분체 및 알루미나 소결체를 가압 성형함으로써 알루미나 성형체를 제작하였다.

마지막으로, 핫 프레스(온도 1600℃에서 2시간 유지)를 이용하여, 이 알루미나 성형체에 가압 소성을 실시함으로써 본 발명예 1에 따른 기체를 제작하였다.

<본 발명예 2>

본 발명예 2는, 전술한 본 발명예 1의 기체에 대하여, 상기 하소의 온도를 1000℃로 바꾸고, 이 하소의 온도 이외에는 본 발명예 1과 동일한 방법으로써 제작하였다.

<비교예 1>

우선, 핫 프레스를 이용하여 유전체층이 되는 알루미나 소결체를 제작하였다. 이 알루미나 소결체의 탄소 함유량은 0.1 중량% 이하로 하였다. 또한, 상대 밀도는 98% 이상으로 하고, 순도는 95% 이상으로 하였다.

계속해서, 상기 알루미나 소결체의 하면에 정전 전극을 인쇄하였다. 구체적으로는, 텅스텐 카바이드(WC)의 분말 및 바인더를 포함하는 슬러리를 알루미나 소결체의 하면에 도포하여 건조시켰다.

그리고, 지지층이 되는 알루미나 소결체를 제작하였다. 이 알루미나 소결체의 상면에 텅스텐(W)의 분말 및 바인더를 포함하는 슬러리를 도포하여 건조시킴으로써 히터 전극을 형성하였다.

다음에, 이들 2개의 알루미나 소결체를, 각각의 정전 전극과 히터 전극을 서로 대향시키고, 이들 알루미나 소결체 사이에 알루미나 분체를 협지(挾持)하며, 이들 알루미나 분체 및 알루미나 소결체를 가압 성형함으로써 알루미나 성형체를 제작하였다.

마지막으로, 핫 프레스(온도 1600℃에서 2시간 유지)를 이용하여 이 알루미나 성형체에 소성을 실시함으로써 비교예 1에 따른 기체를 제작하였다.

<비교예 2>

비교예 2는, 전술한 비교예 1에 대하여, 알루미나 소결체들 사이에 그린 시트를 협지하는 점이 다르지만, 나머지 다른 것은 비교예 1과 동일한 방법에 의해 제작하였다.

<비교예 3>

비교예 3은, 전술한 본 발명예 1에 대하여, 정전 전극 및 히터 전극을 형성한 알루미나 소결체에 하소를 실시하는 공정을 생략한 점이 다르지만, 그 외는 본 발명예 1과 동일한 방법을 채용하였다.

[평가]

전술한 본 발명예 2와 비교예 1에 있어서의 텅스텐 카바이드 입자의 확산 정도를 비교하였다. 도 4는, 본 발명예 2에 따른 유전체층과 기판층과의 경계 근방에서의 150배 배율의 전자 현미경 사진(SEM 사진)이다. 또한, 도 5는 비교예 1에 따른 유전체층과 기판층과의 경계 근방에서의 150배 배율의 전자 현미경 사진(SEM 사진)이다.

또한, 도 6은 도 4를 2진화한(binarizing) 화상 데이터이고, 유전체층 중 300 μm×850 μm의 범위에 있어서의 텅스텐 카바이드 입자의 확산 정도를 도시하고 있다. 도 7은 도 5를 2진화한 화상 데이터이고, 기판층 중 300 μm×850 μm의 범위에 있어서의 텅스텐 카바이드 입자의 확산 정도를 도시하고 있다.

이들 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명예 2에서는 텅스텐 카바이드 입자가 거의 확산되지 않은 것에 반해, 비교예 1에서는 텅스텐 카바이드 입자가 많이 확산되어 있는 것으로 판명되었다. 이는 표 1에 나타낸 WC 확산 면적율의 데이터로부터 명백하다. 여기서, WC의 확산 거리 및 WC의 확산 면적율은 다음과 같이 정의된다.

WC 확산 거리는, 2진화한 화상 데이터에 있어서 전극으로부터 가장 멀리 떨어진 텅스텐 카바이드 입자군까지의 거리이다.

WC 확산 면적율은, 2진화한 화상 데이터(binarized image data)에 있어서 전극에 인접하는 300 μm×850 μm의 단면 범위에 있어서의 흑색 부분의 비율이고, 850 μm의 긴변측을 전극에 인접시킨 것이다. WC의 확산 면적율을 0.25% 이하로 설정하면 고온 상태에 있어서도, 기판의 탈착 응답 시간을 대폭 단축시킬 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 표 1에 있는 바와 같이 본 발명예 1, 2가 비교예 1, 2보다 유전체층중의 알루미나의 입자 지름이 작기 때문에 유전체층의 체적 저항율이 높다고 생각된다. 이상과 같이, 본 발명예에 의하면 특히, 100℃와 200℃에 있어서의 유전체층의 체적 저항율이 높은 것에 의해, 고온에 있어서의 기판의 탈착 시간이 줄어들고, 종합 평가에 있어서도, 본 발명예 1, 2가 비교예 1 내지 3보다 양호한 결과를 대폭 얻을 수 있었다.

[실시예 2]

실시예 2에서는, 실시예 1에서의 본 발명예 1의 알루미나 소결체에 대하여, 하소 온도를 적절하게 변경하였다. 구체적으로는, 하소 온도를 하기 표 2에 나타낸 바와 같이, 소성 없음(즉, 실온), 300℃, 400℃, 450℃ 및 1000℃로 한 경우에 있어서의 WC 입자의 확산 거리 등을 측정하였다. 유전체층의 두께는 0.4 mm였다.

또한, 200℃에서의 하소 온도에 따른 기판의 탈착 응답 시간을 도 8의 그래프에 도시하고, 200℃에서의 WC 입자의 확산 거리에 따른 기판의 탈착 응답 시간을 도 9의 그래프에 도시하였다.

[평가]

이들 도 8, 도 9 및 표 2에 따르면, 정전 전극의 소성 온도를 450℃ 내지 1000℃로 설정함으로써, 텅스텐 카바이드 입자의 확산 면적율을 작게 하면서, 기판의 탈착 시간도 단축할 수 있는 것으로 판명되었다.

이상의 실시예들로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르면 고온에서도 기판의 탈착 응답성이 우수한 정전척 히터를 제공할 수 있는 것으로 판명되었다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 정전척 히터를 도시하는 평면도.

도 2는 도 1의 선 A-A를 따라 취한 단면도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 정전척의 기체(基體)를 제작하는 순서를 도시하는 단면도로서, (a)는 알루미나 소결체의 양면에 도전성 페이스트를 도포한 단면도, (b)는 알루미나 소결체의 양면측에 알루미나 분체를 배치한 단면도, (c)는 이들 알루미나 소결체 및 알루미나 분체를 가압하여 소성한 단면도.

도 4는 본 발명예 2에 따른 유전체층과 지지부재와의 경계 근방에서의 150배 배율의 전자 현미경 사진(SEM 사진).

도 5는 비교예 1에 따른 유도체층과 지지 부재와의 경계 근방에서의 150배 배율의 전자 현미경 사진(SEM 사진).

도 6은 유전체층 중 300 μm×850 μm 범위에서의 텅스텐 카바이드 입자의 확산 정도를 도시하는, 도 4를 2진화한 화상 데이터.

도 7은 지지 부재 중 300 μm×850 μm 범위에서의 텅스텐 카바이드 입자의 확산 정도를 도시하는, 도 5를 2진화한 화상 데이터.

도 8은 하소 온도와, 200℃에서의 기판의 탈착 응답 시간과의 관계를 도시하는 그래프.

도 9는 WC 입자의 확산 거리와, 200℃에서의 기판의 탈착 응답 시간과의 관계를 도시하는 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 정전척 히터

3: 기체(基體)

5: 정전 전극

9: 기판 적재면(기체 상면)

11: 유전체층

23: 하면(기체 하면)

29: 기판층

31: 지지층

41: 알루미나 소결체

47, 49: 알루미나 분체

Claims (4)

1. 알루미나 소결체로 이루어지는 기체(基體)와, 상기 기체의 상부측에 매설되고 도전성 물질을 포함하는 정전 전극과, 기체의 하부측에 매설되며 도전성 물질을 포함하는 히터 전극을 포함하고,

   상기 기체는 정전 전극으로부터 기체 상면까지의 유전체층과, 정전 전극으로부터 히터 전극까지의 기판층과, 히터 전극으로부터 기체 하면까지의 지지층으로 구성되고,

   상기 기판층이 되는 알루미나 소결체의 상면에 바인더를 포함하는 도전성 페이스트를 도포하여 정전 전극을 인쇄하고, 상기 알루미나 소결체의 하면에 바인더를 포함하는 도전성 페이스트를 도포하여 히터 전극을 인쇄하고, 이 알루미나 소결체에 하소를 실시한 후, 정전 전극의 상측 및 히터 전극의 하측에 알루미나 분체를 배치한 상태에서 이들 알루미나 분체 및 알루미나 소결체를 가압 성형하고 가압 소성을 실시함으로써, 상기 유전체층 중의 정전 전극 근방에서의 상기 도전성 물질의 확산 면적율을 0.25% 이하로 설정한 것을 특징으로 하는 정전척 히터.
2. 제1항에 있어서, 상기 기판층이 되는 알루미나 소결체의 하소 온도를 450℃ 이상으로 설정한 것을 특징으로 하는 정전척 히터.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 정전 전극 중의 도전성 물질을 텅스텐 금 속 또는 텅스텐 카바이드로 한 것을 특징으로 하는 정전척 히터.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 히터 전극 중의 도전성 물질을 텅스텐 금속 또는 텅스텐 카바이드로 한 것을 특징으로 하는 정전척 히터.

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