KR101472404B1 - 낮은 누설전류와 색상 균일도가 향상된 반도체 제조용 질화알루미늄 세라믹히터의 제조방법 및 이에 의해 제조된 낮은 누설전류와 색상 균일도가 향상된 반도체 제조용 질화알루미늄 세라믹히터 - Google Patents
낮은 누설전류와 색상 균일도가 향상된 반도체 제조용 질화알루미늄 세라믹히터의 제조방법 및 이에 의해 제조된 낮은 누설전류와 색상 균일도가 향상된 반도체 제조용 질화알루미늄 세라믹히터 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 반도체 제조 공정인 CVD(Chemical Vapor Deposition) 공정에 사용되는 질화알루미늄(AlN) 세라믹히터의 제조방법 및 이에 의해 제조된 반도체 제조용 질화알루미늄(AlN) 세라믹히터에 관한 것으로, 누설전류 감소 및 색상 균일도 향상용 조성물을 제조하는 단계(단계 1); 그래파이트 몰드(Graphite mold)에 상기 단계 1에서 제조된 조성물을 충진하여 제1 Powder층을 형성하는 단계(단계 2); 상기 제1 Powder층 위에 RF전극을 적층하는 단계(단계 3); 상기 RF전극 위에 상기 단계 1에서 제조된 조성물을 충진하여 제2 Powder층을 형성하는 단계(단계 4); 상기 제2 Powder층 위에 히터 열선층을 적층하는 단계(단계 5); 상기 히터 열선층 위에 상기 단계 1에서 제조된 조성물을 충진하여 제3 Powder층을 형성하는 단계(단계 6); 및 상기 그래파이트 몰드(Graphite mold)에 충진된 내용물을 가압소결하여 히터 플레이트를 제조하는 단계(단계 7); 를 포함하여 제조하는 것을 기술적 특징으로 하며, 별도의 원판 형태의 저항 제어부를 RF전극과 히터 열선층 사이에 매립하는 대신에, 이트리아(Y2O3) 분말 및 산화마그네슘(MgO) 분말을 질화알루미늄(AlN) 분말에 균일하게 분산시킨 조성물을 균일하게 분산시킨 조성물을 사용하되, 최적의 배합비로 혼합하며 최적의 온도에서 소성함으로 인해, 웨이퍼가 놓이는 히터표면의 온도가 원하는 온도에서 균일한 분포를 갖게 하며 히터 열선층에서 반도체 웨이퍼로 흐르는 누설전류를 감소시킬 뿐만 아니라, 히터 플레이트 표면의 색상 균일도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 반도체 제조 공정인 CVD(Chemical Vapor Deposition) 공정에 사용되는 질화알루미늄(AlN) 세라믹히터의 제조방법 및 이에 의해 제조된 반도체 제조용 질화알루미늄(AlN) 세라믹히터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 누설전류 감소뿐만 아니라 색상 균일도가 향상된 반도체 제조용 질화알루미늄(AlN) 세라믹히터의 제조방법 및 그에 의해 제조된 반도체 제조용 질화알루미늄(AlN) 세라믹히터에 관한 것이다.
최근 반도체에 구현되는 회로의 집적도 증가, 즉 선 폭이 좁아짐에 따라 높은 온도의 CVD(Chemical Vapor Deposition) 제조 공정에 사용할 수 있는 질화알루미늄(AlN) 세라믹히터가 요구되고 있으며 이와 더불어 세라믹히터에서 반도체 웨이퍼로 흐르는 누설전류(leakage current)를 낮추는 것이 요구되고 있다.
질화알루미늄(AlN) 세라믹은 일종의 반도체로서 온도가 높아짐에 따라 자체저항이 감소하여 동작온도 500~700℃에서는 많은 누설전류가 흐르게 된다.
히터 열선층과 RF전극(radio-frequent electrode) 사이에 많은 누설전류가 흐르면, 상기 많은 누설전류에 의해 ELB Trip이 발생하는 문제가 있으며, Deposition Rate가 떨어지는 문제가 있다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 대한민국등록특허공보 제10-0281953호(2001.02.15.)에는 가열 장치 및 그 제조방법이 개시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 가열 장치는 누설전류를 감소시키기 위하여 질화알루미늄(AlN)에 산화마그네슘(MgO)를 첨가하여 원판형태의 저항 제어부(190)를 RF전극(170)과 히터 열선층(140) 사이에 삽입하여 소결한다. 이로써 히터 열선층(140)과 RF전측(170) 사이의 저항을 증가시켜 히터 열선층(140)에 가해진 전류가 RF전극(170)에 흐르는 전류를 감소시켜 반도체 웨이퍼로 흐르는 누설전류를 감소시킬 수 있는 장점이 있으나, 이때 새로 삽입된 질화알루미늄(AlN)과 산화마그네슘(MgO)으로 구성된 저항 제어부(190)는 열전도계수가 낮아 히터에서 발생된 열이 반도체 웨이퍼가 놓이는 히터 표면에 열 전달을 방해하여 히터 표면온도의 균일도가 떨어지는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 히터 표면의 열 분포의 균일도를 저해하지 않고 누설전류를 감소시키며 히터 플레이트 표면의 Color가 얼룩지는 것을 방지할 수 있는, 낮은 누설전류와 색상 균일도가 향상된 반도체 제조용 질화알루미늄 세라믹히터의 제조방법 및 이에 의해 제조된 낮은 누설전류와 색상 균일도가 향상된 반도체 제조용 질화알루미늄 세라믹히터를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다음과 같은 수단을 제공한다.
본 발명은 누설전류 감소 및 색상 균일도 향상용 조성물을 제조하는 단계(단계 1); 그래파이트 몰드(Graphite mold)에 상기 단계 1에서 제조된 조성물을 충진하여 제1 Powder층을 형성하는 단계(단계 2); 상기 제1 Powder층 위에 RF전극을 적층하는 단계(단계 3); 상기 RF전극 위에 상기 단계 1에서 제조된 조성물을 충진하여 제2 Powder층을 형성하는 단계(단계 4); 상기 제2 Powder층 위에 히터 열선층을 적층하는 단계(단계 5); 상기 히터 열선층 위에 상기 단계 1에서 제조된 조성물을 충진하여 제3 Powder층을 형성하는 단계(단계 6); 및 상기 그래파이트 몰드(Graphite mold)에 충진된 내용물을 가압소결하여 히터 플레이트를 제조하는 단계(단계 7); 를 포함하는 낮은 누설전류와 색상 균일도가 향상된 반도체 제조용 질화알루미늄(AlN) 세라믹히터의 제조방법을 제공한다.
상기 단계 1에서, 상기 누설전류 감소 및 색상 균일도 향상용 조성물은 질화알루미늄(AlN) 분말 95~96중량%, 이트리아(Y2O3) 분말 3~5중량% 및 산화마그네슘(MgO) 0.01~0.08중량%를 혼합한 혼합물 100중량부에 대하여 이소프로필알코올(IPA, Isopropyl alcohol) 90~110중량부를 볼밀(ball mill)을 사용하여 균일하게 혼합한 후 건조하여 분말로 제조한다.
상기 단계 2는, 그래파이트 몰드(Graphite mold)에 상기 조성물을 1,000~1,500g 충진하며, 상기 단계 4는, 상기 RF전극 위에 상기 조성물을 1,000~1,500g 충진하며, 상기 단계 6은, 상기 히터 열선층 위에 상기 조성물을 4,500~5,000g 충진한다.
상기 단계 7은, 상기 그래파이트 몰드(Graphite mold)에 충진된 내용물을 질소가스 분위기에서 20~30MPa 압력을 가하며 1,750~1,820℃에서 6~12시간 동안 소성한다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법으로 제조되는 낮은 누설전류와 색상 균일도가 향상된 반도체 제조용 질화알루미늄(AlN) 세라믹히터를 제공한다.
본 발명에 따른 반도체 제조용 질화알루미늄(AlN) 세라믹히터는 별도의 원판 형태의 저항 제어부를 RF전극과 히터 열선층 사이에 매립하는 대신에, 이트리아(Y2O3) 분말 및 산화마그네슘(MgO) 분말을 질화알루미늄(AlN) 분말에 균일하게 분산시킨 조성물을 균일하게 분산시킨 조성물을 사용하되, 최적의 배합비로 혼합하며 최적의 온도에서 소성함으로 인해, 웨이퍼가 놓이는 히터표면의 온도가 원하는 온도에서 균일한 분포를 갖게 하며 히터 열선층에서 반도체 웨이퍼로 흐르는 누설전류를 감소시킬 뿐만 아니라, 히터 플레이트 표면의 색상 균일도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 반도체 제조용 질화알루미늄(AlN) 세라믹히터(1)를 나타내는 구성도.
도 2는 종래의 저항 제어부(190)를 포함하는 히터 플레이트(100)를 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 히터 플레이트(200)를 제조하는 과정을 설명하는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 히터 플레이트(200)를 나타내는 구성도.
도 2는 종래의 저항 제어부(190)를 포함하는 히터 플레이트(100)를 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 히터 플레이트(200)를 제조하는 과정을 설명하는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 히터 플레이트(200)를 나타내는 구성도.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 반도체 제조용 질화알루미늄(AlN) 세라믹히터(1)를 나타낸 구성도이다.
상기 반도체 제조용 질화알루미늄(AlN) 세라믹히터(1)는 상면에 안착되는 반도체 웨이퍼를 가열하는 히터 플레이트(100)와 상기 히터 플레이트(100)의 하면에 접합되어 인입선(150)을 보호하는 샤프트(130)를 포함하여 구성된다. 상기 히터 플레이트(100)에는 RF전극(170)과 히터 열선층(140)이 매립되어 있으며, 상기 히터 열선층(140)에 붙어있는 단자(160)와 인입선(150)을 브레이징에 의해서 접합시켜 외부 전원에 연결되어 있다.
질화알루미늄(AlN) 세라믹은 일종의 반도체로서 온도가 높아짐에 따라 자체저항이 감소하여 동작온도 500~700℃에서는 많은 누설전류가 흐르게 된다.
도 2에 누설전류를 감소시키기 위하여 RF전극(170)과 히터 열선층(140) 사이에, 질화알루미늄 분말에 산화마그네슘(MgO) 분말을 혼합하여 소결 혹은 가소결체를 만들어 원판형태의 저항 제어부(190)를 삽입한 후, 소결하는 히터 플레이트(100)를 도시하였다. 상기 방법은 누설전류는 감소하지만, 히터 열선층(140)에서 발생한 열이 상기 저항 제어부(190)에 차단되어 웨이퍼가 놓이는 히터 표면 온도가 상승하는 속도와 표면 온도분포 균일도가 손상된다.
본 발명에서는 RF전극(170)과 히터 열선층(140) 사이에 저항 제어부(190)를 삽입하지 않으면서, 누설전류를 감소시킬 뿐만 아니라 색상 균일도를 향상시킬 수 있는 반도체 제조용 질화알루미늄(AlN) 세라믹히터의 제조방법을 제공함에 특징이 있다.
도 3은 본 발명에 따른 히터 플레이트(200)를 제조하는 과정을 설명하는 도면이다.
먼저 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 낮은 누설전류와 색상 균일도가 향상된 반도체 제조용 질화알루미늄(AlN) 세라믹히터의 제조방법을 설명한다.
본 발명의 낮은 누설전류와 색상 균일도가 향상된 반도체 제조용 질화알루미늄(AlN) 세라믹히터의 제조방법은,
누설전류 감소 및 색상 균일도 향상용 조성물을 제조하는 단계(단계 1);
그래파이트 몰드(Graphite mold)(300)에 상기 단계 1에서 제조된 조성물을 충진하여 제1 Powder층(211)을 형성하는 단계(단계 2);
상기 제1 Powder층(211) 위에 RF전극(270)을 적층하는 단계(단계 3);
상기 RF전극(270) 위에 상기 단계 1에서 제조된 조성물을 충진하여 제2 Powder층(213)을 형성하는 단계(단계 4);
상기 제2 Powder층(213) 위에 히터 열선층(240)을 적층하는 단계(단계 5);
상기 히터 열선층(240) 위에 상기 단계 1에서 제조된 조성물을 충진하여 제3 Powder층(215)을 형성하는 단계(단계 6); 및
상기 그래파이트 몰드(Graphite mold)(300)에 충진된 내용물을 가압소결하여 히터 플레이트(200)를 제조하는 단계(단계 7);
를 포함한다.
상기 단계 1에서, 상기 누설전류 감소 및 색상 균일도 향상용 조성물은 질화알루미늄(AlN) 분말 95~96중량%, 이트리아(Y2O3) 분말 3~5중량% 및 산화마그네슘(MgO) 0.01~0.08중량%를 혼합한 혼합물 100중량부에 대하여 용매 90~110중량부를 볼밀(ball mill)을 사용하여 균일하게 혼합한 후 건조하여 분말로 제조하는 것이 바람직하다.
상기 용매는 특별히 한정되지 아니하나 이소프로필알코올(IPA, Isopropyl alcohol)을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 산화마그네슘(MgO)을 0.01중량% 미만 포함하면 누설전류가 원하는 값 보다 높아질 수 있고, 0.08중량% 초과 포함하면 누설전류는 만족시키나 얼룩이 생기는 문제가 있다. 얼룩이 생기더라도 품질에 영향을 주는 것은 아니지만, 상품성이 떨어지게 된다.
상기 단계 2는, 그래파이트 몰드(Graphite mold)(300)에 상기 단계 1에서 제조된 조성물을 1,000~1,500g 충진하는 것이 바람직하다. 히터 플레이트(200)를 직경이 330㎜인 원형 플레이트로 만드는 경우에는, 그래파이트 몰드(Graphite mold)(300)의 직경이 340~360㎜가 되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 단계 3에서, 상기 RF전극(270)은 텅스텐(tungsten) 또는 몰리브덴(molybdenum) 중 어느 하나를 선택하여, 메쉬(Mesh) 또는 플레이트(Plate) 형태로 적층할 수 있다.
상기 단계 4는, 상기 RF전극(270) 위에 상기 단계 1에서 제조된 조성물을 1,000~1,500g 충진하는 것이 바람직하다.
상기 단계 5에서, 상기 히터 열선층(240)은 텅스텐(tungsten) 또는 몰리브덴(molybdenum) 중 어느 하나를 선택하여 히터열선으로 적층할 수 있다.
상기 단계 6은, 상기 히터 열선층(240) 위에 상기 단계 1에서 제조된 조성물을 4,500~5,000g 충진하는 것이 바람직하다.
상기 단계 7은, 상기 그래파이트 몰드(Graphite mold)에 충진된 내용물을 질소가스 분위기에서 20~30MPa 압력을 가하며 1,750~1,820℃에서 6~12시간 동안 소성하여 히터 플레이트(200)를 제조하는 것이 바람직하다. 1,750℃ 미만의 온도에서 소성하게 되면 crack이 발생할 가능성이 높아지며, 1,820℃ 초과의 온도에서 소성하게 되면 누설전류가 높아지는 문제가 있다.
상기 단계 7 이후에, 상기 그래파이트 몰드(Graphite mold)를 분리하고, 상기 히터 플레이트(200)의 상하의 위치를 뒤집어 놓으면 도 4와 같이 본 발명에 따른 히터 플레이트(200)를 수득할 수 있다.
도 4의 본 발명에 따른 히터 플레이트(200)의 하면에 샤프트를 접합하고 인입선을 접합하여 낮은 누설전류와 색상 균일도가 향상된 세라믹히터를 제조하게 되는데, 하면에 샤프트를 접합하는 공정과 인입선을 접합시키는 공정은 공지의 기술이므로 자세한 설명을 생략한다.
또한, 본 발명에서는 상기 제조방법으로 제조되는 낮은 누설전류와 색상 균일도가 향상된 반도체 제조용 질화알루미늄 세라믹히터를 제공한다.
본 발명에 따른 낮은 누설전류와 색상 균일도가 향상된 반도체 제조용 질화알루미늄 세라믹히터는 별도의 원판 형태의 저항 제어부(190)를 RF전극과 히터 열선층 사이에 매립하는 대신에, 이트리아(Y2O3) 분말 및 산화마그네슘(MgO) 분말을 질화알루미늄(AlN) 분말에 균일하게 분산시킨 조성물을 사용하되, 최적의 배합비로 혼합하며 최적의 온도에서 소성함으로 인해, 웨이퍼가 놓이는 히터표면의 온도가 원하는 온도에서 균일한 분포를 갖게 하며 히터 열선층에서 반도체 웨이퍼로 흐르는 누설전류를 감소시킬 뿐만 아니라, 히터 플레이트 표면의 색상 균일도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 실시 예를 통하여 본 발명의 구성 및 효과를 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시 예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들 실시 예에 의해 제한되는 것은 아니다.
질화알루미늄(AlN) 분말 95중량%, 이트리아(Y2O3) 분말 4.95중량% 및 산화마그네슘(MgO) 0.05중량%를 혼합한 혼합물 100중량부에 대하여 용매 100중량부를 볼밀(ball mill)을 사용하여 균일하게 혼합한 후 건조하여 누설전류 감소 및 색상 균일도 향상용 조성물을 제조하였다. 그래파이트 몰드(Graphite mold)(300)에 상기 조성물 1,500g을 충진하여 제1 Powder층(211)을 형성하였다. 상기 제1 Powder층(211) 위에 RF전극(270)을 적층하였다. 상기 RF전극(270) 위에 상기 조성물 1,500g을 충진하여 제2 Powder층(213)을 형성하였다. 상기 제2 Powder층(213) 위에 히터 열선층(240)을 적층하였다. 상기 히터 열선층(140) 위에 상기 조성물 4,500g을 충진하여 제3 Powder층(215)을 형성하였다. 상기 그래파이트 몰드(Graphite mold)(300)에 충진된 내용물을 질소가스 분위기에서 20MPa 압력을 가하며 1,800℃에서 6시간 동안 소성하여 히터 플레이트(200)를 제조하였다.
[비교예 1]
상기 실시예 1에서 상기 질화알루미늄(AlN) 분말 95중량%, 이트리아(Y2O3) 분말 4.95중량% 및 산화마그네슘(MgO) 0.05중량%를 혼합하는 대신에, 질화알루미늄(AlN) 분말 95중량%에 이트리아(Y2O3) 분말 5중량%를 혼합한 것을 제외하고 나머지는 동일하게 하여 히터 플레이트를 제조하였다. 상기 제1 Powder층(211), 제2 Powder층(213) 및 제3 Powder층(215)에 충진된 조성물의 무게는 7,450g 이었다.
[비교예 2]
상기 실시예 1에서 상기 질화알루미늄(AlN) 분말 95중량%, 이트리아(Y2O3) 분말 4.95중량% 및 산화마그네슘(MgO) 0.05중량%를 혼합하여 제1 Powder층(211), 제2 Powder층(213), 제3 Powder층(215)을 형성하는 대신에, 질화알루미늄(AlN) 분말 95중량%에 이트리아(Y2O3) 분말 5중량%를 혼합한 것을 1,500g 충진하여 제1 Powder층(211)을 형성하고, 상기 제2 Powder층(213)의 상부는 질화알루미늄(AlN) 분말 95중량%에 이트리아(Y2O3) 분말 5중량%를 혼합하여 500g 충진하고, 상기 제2 Powder층(213)의 하부는 질화알루미늄(AlN) 분말 95중량%, 이트리아(Y2O3) 분말 4중량% 및 산화마그네슘(MgO) 1중량%를 혼합하여 1,000g 충진하고, 질화알루미늄(AlN) 분말 95중량%에 이트리아(Y2O3) 분말 5중량%를 혼합한 것을 4,500g 충진하여 제3 Powder층(215)을 형성한 것을 제외하고 나머지는 동일하게 하여 히터 플레이트를 제조하였다.
[비교예 3]
상기 실시예 1에서 상기 질화알루미늄(AlN) 분말 95중량%, 이트리아(Y2O3) 분말 4.95중량% 및 산화마그네슘(MgO) 0.05중량%를 혼합하여 제1 Powder층(211), 제2 Powder층(213), 제3 Powder층(215)을 형성하는 대신에, 질화알루미늄(AlN) 분말 95중량%에 이트리아(Y2O3) 분말 5중량%를 혼합한 것을 1,500g 충진하여 제1 Powder층(211)을 형성하고, 제2 Powder층(213)의 상부는 질화알루미늄(AlN) 분말 95중량%에 이트리아(Y2O3) 분말 5중량%를 혼합하여 400g 충진하고, 상기 제2 Powder층(213)의 중간부는 질화알루미늄(AlN) 분말 95중량%, 이트리아(Y2O3) 분말 4중량% 및 산화마그네슘(MgO) 1중량%를 혼합하여 700g 충진하고, 상기 제2 Powder층(213)의 하부는 질화알루미늄(AlN) 분말 95중량%에 이트리아(Y2O3) 분말 5중량%를 혼합하여 400g 충진하고, 질화알루미늄(AlN) 분말 95중량%에 이트리아(Y2O3) 분말 5중량%를 혼합한 것을 4,500g 충진하여 제3 Powder층(215)을 형성한 것을 제외하고 나머지는 동일하게 하여 히터 플레이트를 제조하였다.
[비교예 4]
상기 실시예 1에서 상기 질화알루미늄(AlN) 분말 95중량%, 이트리아(Y2O3) 분말 4.95중량% 및 산화마그네슘(MgO) 0.05중량%를 혼합하 제1 Powder층(211), 제2 Powder층(213), 제3 Powder층(215)을 형성하는 대신에, 질화알루미늄(AlN) 분말 95중량%에 이트리아(Y2O3) 분말 5중량%를 혼합한 것을 1,500g 충진하여 제1 Powder층(211)을 형성하고, 제2 Powder층(213)의 상부는 질화알루미늄(AlN) 분말 95중량%에 이트리아(Y2O3) 분말 5중량%를 혼합하여 500g 충진하고, 상기 제2 Powder층(213)의 중간부는 질화알루미늄(AlN) 분말 95중량%, 이트리아(Y2O3) 분말 4중량% 및 산화마그네슘(MgO) 1중량%를 혼합하여 500g 충진하고, 상기 제2 Powder층(213)의 하부는 질화알루미늄(AlN) 분말 95중량%에 이트리아(Y2O3) 분말 5중량%를 혼합하여 500g 충진하고, 질화알루미늄(AlN) 분말 95중량%에 이트리아(Y2O3) 분말 5중량%를 혼합한 것을 4,500g 충진하여 제3 Powder층(215)을 형성한 것을 제외하고 나머지는 동일하게 하여 히터 플레이트를 제조하였다.
[비교예 5]
상기 실시예 1에서 상기 질화알루미늄(AlN) 분말 95중량%, 이트리아(Y2O3) 분말 4.95중량% 및 산화마그네슘(MgO) 0.05중량%를 혼합하는 대신에, 질화알루미늄(AlN) 분말 95중량%, 이트리아(Y2O3) 분말 4.6중량% 및 산화마그네슘(MgO) 0.4중량%를 혼합한 것을 제외하고 나머지는 동일하게 하여 히터 플레이트를 제조하였다.
[비교예 6]
상기 실시예 1에서 상기 질화알루미늄(AlN) 분말 95중량%, 이트리아(Y2O3) 분말 4.95중량% 및 산화마그네슘(MgO) 0.05중량%를 혼합하는 대신에, 질화알루미늄(AlN) 분말 95중량%, 이트리아(Y2O3) 분말 4.8중량% 및 산화마그네슘(MgO) 0.2중량%를 혼합한 것을 제외하고 나머지는 동일하게 하여 히터 플레이트를 제조하였다.
[비교예 7]
상기 실시예 1에서 상기 질화알루미늄(AlN) 분말 95중량%, 이트리아(Y2O3) 분말 4.95중량% 및 산화마그네슘(MgO) 0.05중량%를 혼합하는 대신에, 질화알루미늄(AlN) 분말 95중량%, 이트리아(Y2O3) 분말 4.93중량% 및 산화마그네슘(MgO) 0.07중량%를 혼합한 것과, 1,800℃의 온도로 소성하는 대신에, 1,850℃의 온도로 소성하는 것을 제외하고 나머지는 동일하게 하여 히터 플레이트를 제조하였다.
[비교예 8]
상기 실시예 1에서 1,800℃의 온도로 소성하는 대신에, 1,850℃의 온도로 소성하는 것을 제외하고 나머지는 동일하게 하여 히터 플레이트를 제조하였다.
[실험예 1]
실시예 1 및 비교예 1 내지 비교예 7에서 제조한 히터 플레이트에 대해 동작온도를 달리하여 누설전류 값을 측정하여 표 1에 나타내었다. 또한 동작온도 550℃일 경우에 색상 균일도 상태를 파악하여 표 1에 나타내었다.
|
|
누설전류 값(mA) | Color (동작온도 550℃) |
Result |
||
| 동작온도 300℃ |
동작온도 400℃ |
동작온도 550℃ |
|||
| 실시예 1 | 0.23 | 0.37 | 0.95 | 양호 | O.K |
| 비교예 1 | 0.32 | 0.73 | 8.17 | 양호 | N.G |
| 비교예 2 | 0.4 | 0.68 | 1.13 | 불량 | N.G |
| 비교예 3 | 0.35 | 0.7 | 1.87 | 불량 | N.G |
| 비교예 4 | 0.44 | 1.17 | 6.38 | 불량 | N.G |
| 비교예 5 | 0.34 | 0.51 | 0.86 | 불량 | N.G |
| 비교예 6 | 0.36 | 0.50 | 0.90 | 불량 | N.G |
| 비교예 7 | 0.54 | 1.08 | 6.46 | 양호 | N.G |
| 비교예 8 | 0.58 | 1.42 | 7.24 | 양호 | N.G |
반도체 웨이퍼에 구현된 회로를 손상하지 않기 위해서는 세라믹히터에서 반도체 웨이퍼로 흐르는 누설전류(leakage current) 값이 동작온도 550℃에서 1mA 이하이어야 한다.
MgO가 0.4% 포함된 비교예 5의 경우에는 누설전류 값이 0.86mA이고, MgO가 0.2% 포함된 비교예 6의 경우에는 누설전류 값이 0.90mA으로 기준치를 만족하지만, 비교예 5와 비교예 6 모두 히터 플레이트의 표면에 얼룩이 져서 Color가 불량으로 나타났다. 비교예 6의 히터 플레이트의 표면 색상 상태를 도 5에 나타내었다.
비교예 7 및 비교예 8의 경우에는 색상 균일도는 양호하지만, 소성온도가 1,850℃로 지나치게 높아, 누설전류의 값이 높은 것을 알 수 있다.
실시예 1의 경우에는 이트리아(Y2O3) 분말 및 산화마그네슘(MgO) 분말을 질화알루미늄(AlN) 분말에 균일하게 분산시킨 조성물 제조시 최적의 배합비로 혼합하며, 최적의 온도에서 소성함으로 인해, 히터 열선층에서 반도체 웨이퍼로 흐르는 누설전류를 감소시킬 뿐만 아니라, 히터 플레이트 표면 색상 균일도도 우수한 것을 확인할 수 있다. 실시예 1의 히터 플레이트의 표면 색상 상태는 도 6에 나타내었다.
본 발명에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 별도의 원판 형태의 저항 제어부(190)를 RF전극과 히터 열선층 사이에 매립하는 대신에, 이트리아(Y2O3) 분말 및 산화마그네슘(MgO) 분말을 질화알루미늄(AlN) 분말에 균일하게 분산시킨 조성물을 균일하게 분산시킨 조성물을 사용하되, 최적의 배합비로 혼합하며 최적의 온도에서 소성함으로 인해, 웨이퍼가 놓이는 히터표면의 온도가 원하는 온도에서 균일한 분포를 갖게 하며 히터 열선층에서 반도체 웨이퍼로 흐르는 누설전류를 감소시킬 뿐만 아니라, 히터 플레이트 표면의 색상 균일도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
1 : 세라믹 히터
100 : 종래의 히터 플레이트
130 : 샤프트 140 : 히터 열선층
150 : 인입선 160 : 단자
170 : RF전극 180 : 전원선
190 : 저항 제어부
200 : 본 발명에 따른 히터 플레이트
211 : 제1 Powder층 213 : 제2 Powder층
215 : 제3 Powder층 240 : 히터 열선층
270 : RF전극 300 : 그래파이트 몰드
100 : 종래의 히터 플레이트
130 : 샤프트 140 : 히터 열선층
150 : 인입선 160 : 단자
170 : RF전극 180 : 전원선
190 : 저항 제어부
200 : 본 발명에 따른 히터 플레이트
211 : 제1 Powder층 213 : 제2 Powder층
215 : 제3 Powder층 240 : 히터 열선층
270 : RF전극 300 : 그래파이트 몰드
Claims (5)
- 삭제
- 누설전류 감소 및 색상 균일도 향상용 조성물을 제조하는 단계(단계 1);
그래파이트 몰드(Graphite mold)에 상기 단계 1에서 제조된 조성물을 충진하여 제1 Powder층을 형성하는 단계(단계 2);
상기 제1 Powder층 위에 RF전극을 적층하는 단계(단계 3);
상기 RF전극 위에 상기 단계 1에서 제조된 조성물을 충진하여 제2 Powder층을 형성하는 단계(단계 4);
상기 제2 Powder층 위에 히터 열선층을 적층하는 단계(단계 5);
상기 히터 열선층 위에 상기 단계 1에서 제조된 조성물을 충진하여 제3 Powder층을 형성하는 단계(단계 6); 및
상기 그래파이트 몰드(Graphite mold)에 충진된 내용물을 가압소결하여 히터 플레이트를 제조하는 단계(단계 7);
를 포함하되, 상기 단계 1에서,
상기 누설전류 감소 및 색상 균일도 향상용 조성물은 질화알루미늄(AlN) 분말 95~96중량%, 이트리아(Y2O3) 분말 3~5중량% 및 산화마그네슘(MgO) 0.01~0.08중량%를 혼합한 혼합물 100중량부에 대하여 이소프로필알코올(IPA, Isopropyl alcohol) 90~110중량부를 볼밀(ball mill)을 사용하여 균일하게 혼합한 후 건조하여 분말로 제조하는 낮은 누설전류와 색상 균일도가 향상된 반도체 제조용 질화알루미늄(AlN) 세라믹히터의 제조방법.
- 삭제
- 삭제
- 제 2항의 제조방법으로 제조되는 낮은 누설전류와 색상 균일도가 향상된 반도체 제조용 질화알루미늄(AlN) 세라믹히터.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140053954A KR101472404B1 (ko) | 2014-05-07 | 2014-05-07 | 낮은 누설전류와 색상 균일도가 향상된 반도체 제조용 질화알루미늄 세라믹히터의 제조방법 및 이에 의해 제조된 낮은 누설전류와 색상 균일도가 향상된 반도체 제조용 질화알루미늄 세라믹히터 |
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| KR1020140053954A KR101472404B1 (ko) | 2014-05-07 | 2014-05-07 | 낮은 누설전류와 색상 균일도가 향상된 반도체 제조용 질화알루미늄 세라믹히터의 제조방법 및 이에 의해 제조된 낮은 누설전류와 색상 균일도가 향상된 반도체 제조용 질화알루미늄 세라믹히터 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101472404B1 true KR101472404B1 (ko) | 2014-12-12 |
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| KR1020140053954A KR101472404B1 (ko) | 2014-05-07 | 2014-05-07 | 낮은 누설전류와 색상 균일도가 향상된 반도체 제조용 질화알루미늄 세라믹히터의 제조방법 및 이에 의해 제조된 낮은 누설전류와 색상 균일도가 향상된 반도체 제조용 질화알루미늄 세라믹히터 |
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| KR (1) | KR101472404B1 (ko) |
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| KR20200064280A (ko) | 2018-11-28 | 2020-06-08 | (주)보부하이테크 | 멀티존을 갖는 정전척 히터의 제어 시스템 |
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-
2014
- 2014-05-07 KR KR1020140053954A patent/KR101472404B1/ko active IP Right Grant
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