KR102038799B1 - 질화알루미늄 세라믹히터의 재생 수리방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 질화알루미늄 세라믹히터의 재생 수리방법 및 그에 따른 질화알루미늄 세라믹히터에 관한 것으로, 반도체의 플라즈마 강화 기상증착(PE-CVD)의 제조공정에서 사용되는 질화알루미늄 세라믹히터의 재생 수리방법 및 그에 따른 질화알루미늄 세라믹히터에 관한 것이다. 본 발명은 질화알루미늄 세라믹히터의 상부면을 원형 그물망 형태의 금속 전극까지 전체적으로 절삭가공하는 제1과정; 절삭가공된 질화알루미늄 세라믹히터의 상부에 원형 그물망 형태의 금속 전극이 매설 소결된 질화알루미늄 레이어 플레이트를 접합제를 이용하여 접합하는 제2과정; 및 원형 그물망 형태의 금속 전극이 일체형으로 매설 소결된 질화알루미늄 레이어 플레이트의 상면을 성형하는 제3과정;을 포함한다. 접합제는 분말상태로써 가소결된 상태에서 절삭 가공된 세라믹히터 상부면에 올려지며, 그 위에 상기 금속 전극이 일체형으로 매설 소결된 질화알루미늄 레이어 플레이트가 올려지면 압착가열공법으로 완전 소결되어 세라믹히터 상부면에 대한 질화알루미늄 레이어 플레이트의 정밀한 접합이 가능하도록 한다.

Description

질화알루미늄 세라믹히터의 재생 수리방법{ALUMINIUM NITRIDE CERANIC HEATER REPARING METHOD}
본 발명은 질화알루미늄 세라믹히터의 재생 수리방법 및 그에 따른 질화알루미늄 세라믹히터에 관한 것으로, 특히 반도체의 플라즈마 강화 기상증착(PE-CVD)의 제조공정에서 사용되는 질화알루미늄 세라믹히터의 재생 수리방법 및 그에 따른 질화알루미늄 세라믹히터에 관한 것이다.
통상적으로 반도체장치의 제조공정에서 웨이퍼에 박막을 증착시키기는 공정으로는 박막을 저온에서 증착률이 우수한 플라즈마 처리 방식이 널리 사용되고 있다.
상기 플라즈마 처리 방식은 일예로, 플라즈마 강화 기상증착(Plasma-Enhanced Chemical vapor deposition : 이하, PE-CVD)장치를 이용한다.
상기 PE-CVD 장치는 반응가스가 주입되는 공정 챔버, 상기 공정 챔버 내에 배치되어 상기 반응가스로부터 상기 웨이퍼에 박막을 증착시키기 위한 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 전극, 고주파 발생기(RF Generator), 고주파 정합 장치(RF Matcher) 및, 상기 웨이퍼가 실질적으로 놓여지는 안착부를 포함한다.
상기 안착부는 웨이퍼에 박막을 원활하게 증착되도록 하기 위하여 웨이퍼를 가열하면서 웨이퍼에 전기적인 간섭을 배제할 수 있는 질화알루미늄 세라믹히터로 이루어진다.
상기 질화알루미늄 세라믹히터는 전체적으로 질화알루미늄 세라믹 재질로 이루어지고, 그 상면에 웨이퍼가 놓여지는 원반형 질화알루미늄 플레이트와, 이 플레이이트의 하면에 결합된 원통형의 샤프트로 구성된다.
원반형 질화알루미늄 플레이트에는 가열요소인 저항 발열체가 매설되며, 상기 저항 발열체 상부에는 원형 그물망 형태의 금속(예를 들어, 몰리브덴, 텡스텐, 니켈 등) 전극이 매설된다.
상기 금속 전극은 고주파 전압을 통해 형성된 플라즈마를 이용하여 상기 원반형의 질화알루미늄 플레이트에 놓여진 웨이퍼에 박막을 증착하고자 할 경우, 고주파 전압에 의해 플라즈마가 원활하게 형성되도록 하기 위한 기준 전압을 제공한다. 또한, 상기 금속 전극은 외부의 접지부와 전기적으로 연결되어 접지된다.
상기 금속 전극의 상부는 일정두께의 질화알루미늄 레이어(Layer)(dielectric substance)가 위치하고, 그 위에 웨이퍼가 놓여지게 된다.
이와 같은 질화알루미늄 세라믹히터는 플라즈마 강화 기상증착 장치(PE-CVD)의 박막 증착 제조공정을 수행할 경우 부식성 가스 분위기에 노출되어 있으므로 상기 금속 전극의 상부에 위치한 질화알루미늄 레이어가 상기 부식성 가스에 식각되어 두께가 얇아지는 문제가 발생된다.
이와 같이 질화알루미늄 세라믹히터의 금속 전극의 상부에 위치한 잘화알루미늄 레이어의 두께가 일정 두께 이하로 얇아지면, 고주파 발생기에 의한 플라즈마의 형성이 일정하지 못하게 되어 웨이퍼에 불균일한 박막이 증착되는 문제가 발생된다.
또한, 히터를 수리하는 경우, 질화알루미늄 세라믹히터에 매설된 금속 전극은 그대로 남겨두고, 절삭 가공 후 금속 전극이 없는 질화알루미늄 레이어 플레이트만 금속 전극 위에 접합하는 기술이 제안되어 있으나, 이러한 경우에도 역시 플라즈마의 형성이 일정하지 못하게 되는 문제가 있다.
그 이유는, 원형 그물망 형태의 금속 전극이 매설되어 있지 않은 질화알루미늄 레이어 플레이트를 접합하는 경우, 질화알루미늄 레이어 플레이트와 질화알루미늄 세라믹히터와의 접합에 사용되는 접합제의 물질 고유의 특성이 질화알루미늄의 물질 고유 특성과 차이가 있고, 또한, 플라즈마의 원활한 형성을 위하여 원형 그물망 형태의 금속 전극이 세라믹히터에 기준전압을 제공함에 있어서, 질화알루미늄 레이어와 금속 전극이 질화알루미늄 재질로 매설 소결되지 않아 임피던스 매칭(Impedance Matching)이 원활하게 이루어지지 않기 때문이다.
이와 같이 질화알루미늄 세라믹히터의 금속 전극의 상부에 위치한 질화알루미늄 레이어의 두께 손상이 발생된 경우, 현재로서는 고가의 세라믹히터를 전면 폐기하는 수밖에 없다.
손상이 발생된 세라믹히터를 재생 수리하여 재사용할 수 있으면 좋겠지만, 지금까지는 제안된 수리방법으로는 해결을 못하고 있는 실정이다.
세라믹히터 재생 수리에 대한 구체적인 종래기술로는 특허공개 제10-2012-0102867호가 있다.
상기 종래기술은 세라믹히터의 히팅플레이트 수리방법에 관한 것으로써, 히팅플레이트의 상면을 전체적으로 그라인딩하는 과정; 상기 그라인딩된 히팅플레이트 상면에서 손상이 있는 부위를 부분 절개하여 포켓을 형성하는 과정; 상기 포켓에 실링재를 융착시켜 실링하는 과정; 상기 히팅플레이트와 동일 재질의 세라믹플레이트를 접합재를 이용하여 실링된 히팅플레이트 위에 접합하는 과정; 및 상기 세라믹플레이트의 상면을 성형하는 과정;을 포함하며, 그 수리로 인해 히팅플레이트에 국부적인 열팽창 계수의 변화를 발생시키지 않고, 수리된 히팅플레이트는 전체에 걸친 균열(均熱)을 보장할 수 있음과 동시에, 접합과정에서 히팅플레이트의 변형이 발생되지 않도록 한 것이다.
다른 종래기술로는 특허등록 제10-1525634호가 있다.
상기 종래기술은 세라믹 히터 및 그 제조 방법에 관한 것으로써, 질화알루미늄 분말을 주체로 하고, 희토류 산화물 분말을 003 중량%~1 중량% 함유하는 저온 소결 원료 분말로 이루어진 내층 성형체의 표리 양면을, 금속 메쉬로 이루어진 저항 발열체를 개재시켜 체적 저항률이 1014Ωcm 이상인 질화알루미늄 소결체로 이루어진 한 쌍의 외층 사이에 유지시킨 상태에서 1600℃~1750℃에서 소성함으로써 세라믹 히터를 얻는 공정을 포함하고, 상기 한 쌍의 외층은, 질화알루미늄 분말에 희토류 산화물 분말을 4 중량%~7 중량% 함유하는 고온 소결 원료분말로 이루어진 성형체를 1800℃~1900℃에서 소성하여, 세라믹 히터의 가열면의 온도 균일성을 높이도록 한 것이다.
또 다른 종래기술로는 특허등록 제10-1581920호가 있다.
상기 종래기술은 세라믹 히터 및 세라믹 히터 제조 방법에 관한 것으로써,
분말 상태인 세라믹 소재를 미리 정한 온도하에서 1차로 가열하여 가소결된 판형 부재인 중간판; 상기 중간판의 상면에 배치되어 정전기를 발생시키는 정전기 발생 전극; 세라믹 소재로 제조되는 판형 부재로서, 상기 정전기 발생 전극의 상면에 배치되는 상판; 상기 중간판의 하면에 배치되어 열을 발산하는 발열 부재; 세라믹 소재로 제조되는 판형 부재로서, 상기 발열 부재의 하면에 배치되는 하판;을 포함하며, 상기 중간판은, 가열 압착공법에 의하여 2차로 가열하여 압착됨으로써 가소결 상태에서 완전소결 상태로 변하며, 상기 2차 가열시에 상기 상판 및 상기 하판과 접합되며, 상기 가소결된 중간판은, 1200 내지 1600 ℃의 온도하에서 1차로 가열하여 가소결되며, 밀도는 16 내지 25g/cm3이며, 세라믹 기판 내부에 배치된 정전기 발생 전극의 평탄도 및 위치 정밀도를 증가시킬 수 있도록 한 것이다.
1. 특허공개 제10-2012-0102867호(2012. 09. 19. 공개) 2. 특허등록 제10-1525634호(2015. 05. 28. 등록) 3. 특허등록 제10-1581920호(2015. 12. 24. 등록)
본 발명은 질화알루미늄 세라믹히터의 상부에 위치한 질화알루미늄 레이어(Layer)(dielectric substance)가 부식성 가스에 의해 일정두께 이하로 식각되어 얇아지는 경우 이를 재생 수리하여 재사용할 수 있도록 한, 질화알루미늄 세라믹히터 재생 수리방법 및 그에 따른 세라믹히터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 원형 그물망 형태의 금속 전극이 일체형으로 매설 소결되도록 질화알루미늄 레이어 플레이트를 제조하고, 이를 질화알루미늄 세라믹히터와 접합시키는 과정에서 변형이 발생되지 않도록 한, 질화알루미늄 세라믹히터 재생 수리방법 및 그에 따른 세라믹히터를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 질화알루미늄 레이어 플레이트와 질화알루미늄 세라믹히터 접합에 가소결된 접합제를 이용하도록 한, 질화알루미늄 세라믹히터 재생 수리방법 및 그에 따른 세라믹히터를 제공하는데 있다.
본 발명에 따르면, 세라믹히터의 전체에 걸친 균열(파손)을 재생 수리하여 재사용을 보장할 수 있게 된다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 질화알루미늄 세라믹히터의 재생 수리방법은,
질화알루미늄 세라믹히터의 상부면을 원형 그물망 형태의 금속 전극까지 전체적으로 절삭가공하는 제1과정;
상기 절삭가공된 질화알루미늄 세라믹히터의 상부에 원형 그물망 형태의 금속 전극이 매설 소결된 질화알루미늄 레이어 플레이트를 접합제를 이용하여 접합하는 제2과정; 및
상기 원형 그물망 형태의 금속 전극이 일체형으로 매설 소결되어 접합제를 통해 질화알루미늄 세라믹히터에 접합된 질화알루미늄 레이어 플레이트의 상면을 성형하는 제3과정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 접합제는 분말상태로써 Y2O3, AlN, Al2O3 중 적어도 하나의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 접합제는 분말상태인 세라믹 소재로써, 500㎛ ~ 1000㎛ 두께를 1100℃ ~ 1400℃의 온도하에서 가소결하여 밀도 1.1g/㎤ ~ 1.5g/㎤를 갖도록 한 원형판 형태의 접합제인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 접합제는 가소결된 상태에서 상기 절삭 가공된 세라믹히터 상부면에 올려지며, 그 위에 상기 금속 전극이 일체형으로 매설 소결된 질화알루미늄 레이어 플레이트가 올려지고 압착가열공법(HOT PRESS)으로 1700℃ ~ 1850℃의 온도하에서 완전 소결 접합되어 밀도가 3.2g/㎤ ~ 3.3g/㎤로 변화하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 접합제는 페이스트 형태로 적용할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 질화알루미늄 세라믹히터의 재생 수리방법에 따르면, 질화알루미늄 세라믹히터의 상부에 위치한 질화알루미늄 레이어가 부식성 가스에 의해 일정두께 이하로 식각되어 얇아지는 경우 이를 재생 수리하여 재사용할 수 있도록 함으로써 원가절감이 가능하다.
또한, 본 발명은 세라믹히터의 질화알루미늄 레이어에 손상이 발생된 경우 금속 전극까지 절삭 가공하여 수리함으로써 균일한 플라즈마 인가가 가능하도록 한다.
또한, 본 발명은 원형 그물망 형태의 금속 전극을 질화알루미늄 레이어에 일체형으로 매설 소결시켜 이를 수리에 이용함으로써 접합 공정이 단순화되어 절삭 가공된 세라믹히터 상부면에 대한 수리가 정밀하게 이루어지도록 한다.
또한, 본 발명은 절삭 가공된 세라믹히터 상부면에 가소결된 접합제를 올려두고, 원형 그물망 형태의 금속 전극을 매설 소결시킨 질화알루미늄 레이어 플레이트를 그 위에 올려둔 상태에서 상기 가소결된 접합제를 완전 소결시킴으로써 절삭 가공된 세라믹히터 상부면에 대한 질화알루미늄 레이어 플레이트의 접합이 변형없이 정밀하게 이루어지도록 한다.
도 1은 본 발명의 재생 수리방법이 적용되는 세라믹히터의 구조도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 질화알루미늄 세라믹히터의 구성요소를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 질화알루미늄 세라믹히터 재생 수리 공정 흐름도.
도 4는 본 발명의 질화알루미늄 세라믹히터에서 질화알루미늄 레이어에 매설 소결되는 금속 전극의 형상도.
도 5는 본 발명의 질화알루미늄 세라믹히터에서 금속 전극의 하부에 위치하는 열선의 형상도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
[발명의 바람직한 형태]
본 발명은 질화알루미늄 세라믹히터의 재생 수리방법 및 그에 따른 질화알루미늄 세라믹히터를 제공한다.
본 발명은 더 구체적으로, 반도체의 플라즈마 강화 기상증착(PE-CVD)의 제조공정에서 사용되는 질화알루미늄 세라믹히터의 질화알루미늄 레이어( Layer)(dielectric substance)의 재생 수리방법 및 그에 따른 질화알루미늄 세라믹히터를 제공한다.
본 발명은 재생 수리시 손상이 발생된 질화알루미늄 세라믹히터의 상면을 절삭 가공하되, 원형 그물망 형태의 금속 전극 위에 위치한 질화알루미늄 레이어만 절삭하는 것이 아니라, 세라믹히터 내부에 매설된 원형 그물망 형태의 금속 전극까지 전체적으로 절삭가공하도록 공정을 진행한다.
본 발명은 절삭가공된 질화알루미늄 세라믹히터의 상부에 원형 그물망 형태의 금속 전극이 일체형으로 매설 소결된 질화알루미늄 레이어 플레이트를 위치시키고, 질화알루미늄 레이어 플레이트가 세라믹히터 상부에 접합되도록 공정을 진행한다.
본 발명은 원형 그물망 형태의 금속 전극이 일체형으로 매설 소결된 질화알루미늄 레이어 플레이트의 상면을 성형하도록 공정을 진행한다.
본 발명은 금속 전극이 일체형으로 매설 소결된 질화알루미늄 레이어 플레이트를 세라믹히터 상부에 접합할 경우 세라믹 재질인 분말상태의 접합제를 사용하며, 이 접합제는 Y2O3, AlN, Al2O3 중 적어도 하나의 혼합물을 포함하도록 구성한다.
본 발명은 접합제를 소정 두께를 갖도록 소정 온도하에서 가소결하여 소정 밀도를 갖도록 제조하며, 그 형상은 원형판 형태를 갖도록 제조한다.
본 발명의 접합제는 가소결된 상태에서 상기 절삭 가공된 세라믹히터 상부에 놓여지고, 그 위에 상기 금속 전극이 일체형으로 매설 소결된 질화알루미늄 레이어 플레이트가 올려진 상태에서 압착가열공법(HOT PRESS)으로 소정 온도하에서 소정 밀도를 갖도록 완전 소결됨으로써 질화알루미늄 레이어 플레이트가 세라믹히터 상부에 변형없이 정밀하게 접합되도록 한다.
본 발명은 접합제를 페이스트 형태로 적용할 수 있도록 구성할 수도 있다.
본 발명에서 접합제를 가소결하여 원형 판 형태로 제조하고, 이를 질화알루미늄 레이어 플레이트와, 절삭 가공된 질화알루미늄 세라믹히터 사이에 개재하여 완전 소결 접합하는 것은, 반도체 제조공정시 본 발명의 히터가 챔버내에 위치되어 웨이퍼를 소정온도로 가열하는 것이 중요한 역할인 점을 감안할 때 반도체 제조공정 중 발생되는 가스, 불순물 등이 히터판 내부로의 유입을 방지하는데 효과적이기 때문이다.
이는 반도체가 정밀 산업분야에 쓰이는 부품이라는 점을 감안할 때 매우 중요한 고려사항으로서 반도체 제조효율에 직결되며 불량이 없는 반도체야말로 한치의 오차도 허용하지 않는 초정밀 산업분야에서 정상적인 동작을 가능하게 한다는 점에서 본 발명의 히터 재생 수리방법은 종래에 비해 매우 우수한 성능을 확보할 수 있다.
[발명의 바람직한 실시예]
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 재생 수리방법이 적용되는 세라믹히터의 구조도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 질화알루미늄 세라믹히터의 구성요소를 나타낸 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 질화알루미늄 세라믹히터 재생 수리 공정 흐름도이다. 도 4는 본 발명의 질화알루미늄 세라믹히터에서 질화알루미늄 레이어에 매설 소결되는 금속 전극의 형상도이다. 도 5는 본 발명의 질화알루미늄 세라믹히터에서 금속 전극의 하부에 위치하는 열선의 형상도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 반도체 웨이퍼용 세라믹히터(100)는 상면에 안착되는 반도체 웨이퍼를 가열하는 히터판(120)과, 상기 히터판(120)의 하면에 접합되어 인입선(150)을 보호하는 샤프트(130)를 포함하여 구성된다.
상기 히터판(120)에는 RF전극(170)과 열선(140)이 매립되어 있으며, 상기 열선(140)에 연결된 단자(160)와 인입선(150)을 브레이징에 의해서 접합시켜 외부 전원에 연결시킨 구조이다. 상기 RF전극(170) 위에는 질화알루미늄 레이어(도시 생략)가 형성된다.
상기 열선(140)에 붙어있는 단자(도시 생략)와 인입선(150)은 브레이징에 의해서 접합시켜 외부 전원에 연결된다.
히터 성능으로서, 내구성(단선에 이르는 시간) 외에, 기판 세라믹스와, 저항 발열체를 구성하는 금속 성분과의 밀착성이 높은 것이 필요하다. 특히 저항 발열체에 통전하기 위한 단자부에 있어서는, 니켈 도금을 실시한 후, 리드선 인출용 단자가 접합되는데, 밀착성이 낮으면 단자부가 기판에서 박리하기 쉽고, 그와 같은 박리를 방지하기 위해서는 밀착강도(단자부분에서의 저항 발열체와 기판 세라믹스와의 접합 강도)는 1kg/mm2 이상인 것이 바람직하다.
또한, 단자부에 리드선 인출용 단자부를 부착 접합시키지 않으면 상대하는 단자부와 압압적으로 면접촉에 의해 통전시키는 경우에서도, 상기 밀착성이 낮고 단자부의 메탈라이즈 층의 마모가 크게 되고, 박리를 일으키기 쉬워지기 때문에 높은 밀착 강도인 것이 바람직하다.
이와 같이 제조된 히터는 히터판(120)의 내부를 진공상태로 형성함에 따라 열선(140)에서 일정한 발열량으로 고온을 유지할 수 있고 균일한 증착 박막을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 열팽창에 의한 제품의 파손을 방지 및 열선의 산화까지 방지하여 주므로 히터판(120)의 사용 수명을 향상시킬 수 있게 된다.
이러한 구성을 갖는 세라믹히터의 본 발명에 따른 재생 수리 공정은 크게 절삭 가공 공정, 접합 공정, 성형 공정으로 이루어진다.
이러한 공정이 진행되기 전에 본 발명은 도 2에 도시한 바와 같이 질화알루미늄 레이어(190)에 원형 그물망 형태의 금속 전극(170)이 소결 매설된 질화알루미늄 레이어 플레이트(300)를 별도로 제조하고, 상기 질화알루미늄 레이어 플레이트(300)를 세라믹히터 상부에 접합시키도록 일정두께로 가소결된 접합제(200)를 미리 제조한 상태에서 상기 공정들을 진행한다.
[절삭 가공 공정]
본 발명은 질화알루미늄 세라믹히터의 상부, 즉 질화알루미늄 레이어에 손상이 발생된 경우, 세라믹히터 상부면을 절삭 가공하되 세라믹히터 내부에 매설되어 있던 원형 그물망 형태의 금속 전극까지 전체적으로 절삭가공한다.
즉 종래에는 질화알루미늄 레이어만 절삭가공하였으나, 본 발명은 만일 질화알루미늄 레이어만 절삭가공하고, 다시 새롭게 질화알루미늄 레이어만 접착하는 경우 정밀한 접착이 이루어지지 않을 뿐만 아니라, 크랙 등이 발생할 염려를 미연에 방지하기 위하여 금속 전극까지 절삭가공하는 것이다.
이렇게 금속 전극까지 절삭 가공하면, RF전극(170)과 그 위에 형성된 질화알루미늄 레이어가 절삭 가공된 상태이므로 도 1에서 열선(140)이 최상부로 노출되게 된다.
[접합 공정]
이와 같이 절삭가공된 질화알루미늄 세라믹히터의 상부에는 본래대로 원형 그물망 형태의 금속 전극과 질화알루미늄 레이어가 아래에서 위로 순서대로 구성되도록 한다.
이때, 본 발명은 금속 전극과 질화알루미늄 레이어를 별도로 분리하여 순서대로 세라믹히터 상부에 접합시키는 것이 아니라, 상기와 같이 금속 전극을 질화알루미늄 레이어에 매설 소결시켜 제조된 플레이트, 즉 금속 전극이 일체화된 질화알루미늄 레이어 플레이트를 접합한다.
또한, 상기와 같이 금속 전극이 일체형으로 매설 소결된 질화알루미늄 레이어 플레이트를 세라믹히터의 상부에 접합시킬 때 가소결된 접합제를 사용한다.
즉 상기 절삭 가공된 세라믹히터 상부에 상기 소결 제조된 접합제를 올려놓고, 이 접합제 위에 상기 금속 전극이 일체형으로 매설 소결된 질화알루미늄 레이어 플레이트를 올려놓은 상태에서 접합제를 완전 소결시켜 세라믹히터 상부면에 대한 질화알루미늄 레이어 플레이트의 정밀한 접합이 이루어지도록 한다.
상기 접합제는 분말상태로써 Y2O3, AlN, Al2O3 중 적어도 하나의 혼합물을 포함하도록 구성할 수 있다.
상기 접합제는 분말상태인 세라믹 소재로써 500㎛ ~ 1000㎛ 두께를 1100℃ ~ 1400℃의 온도하에서 가소결하여 밀도 1.1g/㎤ ~ 1.5g/㎤인 원형 판 형태를 갖도록 한다.
상기 두께를 갖는 접합제를 1100℃ ~ 1400℃의 온도로 가소결하여 밀도를 1.1g/㎤ ~ 1.5g/㎤를 갖도록 하는 것은, 이러한 밀도에서 다시 완전 소결시 상기 절삭 가공된 세라믹히터 상부면과 상기 금속 전극이 매설 소결된 질화알루미늄 레이어 플레이트 각각에 대한 균일한 접합이 가능하기 때문이다.
또한, 접합제의 두께를 500㎛ ~ 1000㎛로 한 것은, 만일 두께가 500㎛ 이하이면, 세라믹히터 상부면에 대한 접합과, 질화알루미늄 레이어 플레이트의 하부면에 대한 접합이 동시에 이루어지도록 구성되는 접합제의 특성상 접합 과정에서 크랙이 발생될 수 있으며, 접합제의 두께가 1000㎛ 이상이면 상기 가소결된 접합제가 상기 절삭 가공된 세라믹히터 상부면 및 상기 질화알루미늄 레이어 플레이트와 소결시 완전 소결 밀도인 3.2g/㎤ ~ 3.3g/㎤을 달성할 수 없기 때문이다.
즉 완전 소결 밀도가 3.2g/㎤ ~ 3.3g/㎤가 아닐 경우 상기 절삭 가공된 세라믹히터 상부면에 대한 질화알루미늄 레이어 플레이트의 접합이 균일하게 이루어지 않은 상태라고 할 수 있다.
한편, 상기 완전 소결 밀도가 3.2g/㎤ ~ 3.3g/㎤가 되도록 하기 위해서는 1750℃ ~ 1850℃의 온도를 적용해야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 질화알루미늄 레이어가 손상된 세라믹히터를 질화알루미늄 레이어 아래에 위치한 원형 그물망 형태의 금속 전극까지 전체적으로 절삭 가공하고, 이와 같이 절삭 가공된 세라믹히터 상부면에 일정 밀도로 가소결된 원형 판 형태의 접합제를 올려놓은 후, 그 위에 상기 금속 전극이 일체형으로 매설 소결된 질화알루미늄 레이어 플레이트를 올려놓은 상태에서 압착가열공법(HOT PRESS)으로 1750℃ ~ 1850℃의 온도를 인가하여 상기 가소결되어 1.1g/㎤ ~ 1.5g/㎤의 밀도를 갖는 접합제가 세라믹히터 상부면과 질화알루미눔 레이어 플레이트 하부면 사이에서 소결되어 3.2g/㎤ 내지 3.3g/㎤의 밀도로 변화됨으로써 더 이상 소결될 수 없는 상황이 되어 세라믹히터 및 질화알루미늄 레이어 플레이트가 정밀하게 접합된 상태를 유지하게 된다.
한편, 상기 접합제는 페이스트 형태로 적용할 수도 있다.
[성형 공정]
상기 접합제를 통해 상기 절삭 가공된 세라믹히터 상부면에 접합된 상기 금속 전극이 매설 소결된 질화알루미늄 레이어 플레이트의 상면에 대한 불순물 제거 등 성형 공정을 진행한다.
[실험예]
공정 챔버 내부의 질화알루미늄 세라믹히터를 500℃ 온도로 가열하고, 불활성 아르곤 가스(Ar)을 1500sccm 주입한 상태에서 챔버 압력을 50mtorr를 유지하면서 고주파 발생기의 전압을 1000W ~ 3000W 까지 순차적으로 인가하여 Reflected Power 값을 확인한 결과, 표 1과 같은 결과를 얻을 수 있었다.
반도체 PE-CVD 장치에서 웨이퍼에 균일한 박막을 얻기 위해서는 RF 발생기의 인가전압에 대한 Reflected power 값(Watt)은 3W 이하이어야 한다.
본 발명, 즉 금속전극이 일체형으로 소결된 질화알루미늄 레이어 플레이트 두께 1.5mm에 상기 접합제를 완전 소결시키고, 질화알루미늄 레이어 플레이트 상부에 대한 성형 공정을 진행한 경우를 적용한 실험예를 보면, RF 발생기의 인가전압이 증가하더라도 Reflected power 값이 1W 이하로 안정됨을 알 수 있다.
비교예 1은 금속 전극이 매설 소결되지 않은 두께 2.0mm의 질화알루미늄 레이어 플레이트를 글라스 접합제를 이용하여 히터에 접합하고 상부를 성형한 경우이다.
비교예 2는 금속 전극이 매설 소결되지 않은 두께 1.5mm의 질화알루미늄 레이어 플레이트를 글라스 접합제를 이용하여 히터에 접합하고 상부를 성형한 경우이다.
비교예 3은 금속 전극이 매설 소결되지 않은 두께 1.0mm의 질화알루미늄 레이어 플레이트를 글라스 접합제를 이용하여 히터에 접합하고 상부를 성형한 경우이다.
비교예 4는 금속 전극이 매설 소결되지 않은 두께 2.0mm의 질화알루미늄 레이어 플레이트를 글라스 접합제를 이용하여 히터에 접합하고 상부를 성형한 경우이다.
비교예 5는 금속 전극이 매설 소결되지 않은 두께 1.5mm의 질화알루미늄 레이어 플레이트를 본 발명에 따른 접합제 완전 소결시켜 히터에 접합하고 상부를 성형한 경우이다.
본 발명의 접합제를 적용한 비교예 5의 경우, 인가전압이 증가하면 Reflected power 값이 비교예 1 ~ 4, 즉 금속 전극이 매설 소결되지 않은 소정 두께의 질화알루미늄 레이어 플레이트를 글라스 접합제를 이용하여 접합하고 상부를 성형한 경우들보다는 좋으나, 요구되는 값(3W 이하)은 얻을 수 없음을 알 수 있었다.
즉 본 발명의 접합제를 이용하여 접합하면 종래보다 우수한 효과를 얻을 수 있으나, 금속 전극이 매설 소결된 질화알루미늄 레이터 플레이트와 접합제 모두를 이용하는 경우에 비해 효과가 좋지 않음을 알 수 있었다.
다시 말해서, 종래와 같이 금속 전극은 그대로 둔 상태에서 질화알루미늄 레이어만 절삭 가공하고, 절삭 가공된 히터 상부면에 상기 질화 알루미늄 레이어만 글라스 접합하는 경우에 비해, 글라스 접합제만이라도 본 발명의 접합제로 대체 이용하면 종래에 비해 우수한 효과를 얻을 수 있으나, 더 높은 효과를 달성하기 위해서는 본 발명에 따른 금속 전극이 매설 소결된 질화알루미늄 레이어 플레이트와 접합제 모두를 사용하는 것이 유리함을 알 수 있었다.
RF Reflected Power (W) 결과
인가전압 인가전압 인가전압
1,000W 2,000W 3,000W
실험예 0 1 1 O.K
비교예 1 5 7 10 N.G
비교예 2 4 8 13 N.G
비교예 3 5 7 12 N.G
비교예 4 6 14 22 N.G
비교예 5 4 5 7 N.G
질화알루미늄 세라믹 히터 재생 수리방법 및 그에 따른 세라믹 히터를 구현하기 위한 방법의 실시예가 기술되었다. 위에 기술된 실시예는 본원발명에 기술되는 원리를 나타내는 많은 구체적 실시예중에서 일부 실시예를 예시하는 것이다. 따라서 본원발명의 실시예를 이용함에 따라 당업자들이 본원발명의 청구항에 의해 정의된 범위내에서 많은 다른 배열들을 쉽게 구현해낼 수 있을 것이다.
100 : 세라믹히터 120 : 히터판
130 : 샤프트 140 : 열선
150 : 인입선 160 : 단자
170 : RF전극 190 : 질화알루미늄 레이어
200 : 접합제
300 : 금속전극이 매설 소결된 질화알루미늄 레이어 플레이트

Claims (6)

  1. 질화알루미늄 세라믹히터의 상부면을 원형 그물망 형태의 금속 전극까지 전체적으로 절삭가공하는 제1과정;
    상기 절삭가공된 질화알루미늄 세라믹히터의 상부에 원형 그물망 형태의 금속 전극이 매설 소결된 질화알루미늄 레이어 플레이트를 접합제를 이용하여 접합하는 제2과정; 및
    상기 원형 그물망 형태의 금속 전극이 일체형으로 매설 소결되어 접합제를 통해 질화알루미늄 세라믹히터에 접합된 질화알루미늄 레이어 플레이트의 상면을 성형하는 제3과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화알루미늄 세라믹히터의 재생 수리방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 접합제는 분말상태로써 Y2O3, AlN, Al2O3 중 적어도 하나의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화알루미늄 세라믹히터의 재생 수리방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 접합제는 분말상태인 세라믹 소재로써, 500㎛ ~ 1000㎛ 두께를 1100℃ ~ 1400℃의 온도하에서 가소결하여 밀도 1.1g/㎤ ~ 1.5g/㎤를 갖도록 한 원형판 형태의 접합재인 것을 특징으로 하는 질화알루미늄 세라믹히터의 재생 수리방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 접합제는 가소결된 상태에서 상기 절삭 가공된 세라믹히터 상부면에 올려지며, 그 위에 상기 금속 전극이 일체형으로 매설 소결된 질화알루미늄 레이어 플레이트가 올려지면 압착가열공법(HOT PRESS)으로 1700℃ ~ 1850℃의 온도하에서 완전 소결되어 밀도가 3.2g/㎤ 내지 3.3g/㎤로 변화하는 것을 특징으로 하는 질화알루미늄 세라믹히터의 재생 수리방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 접합제는 페이스트 형태로 적용할 수 있는 것을 특징으로 하는 질화알루미늄 세라믹히터의 재생 수리방법.
  6. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220121269A (ko) * 2021-02-24 2022-09-01 (주)티티에스 지그를 통한 질화알루미늄 히터 리페어

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120102867A (ko) 2011-03-09 2012-09-19 코리아세미텍 주식회사 세라믹히터의 히팅플레이트 수리방법
KR101525634B1 (ko) 2009-03-30 2015-06-03 엔지케이 인슐레이터 엘티디 세라믹 히터 및 그 제조 방법
KR101581920B1 (ko) 2014-09-03 2015-12-31 주식회사 케이에스엠컴포넌트 세라믹 히터 및 세라믹 히터 제조 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101525634B1 (ko) 2009-03-30 2015-06-03 엔지케이 인슐레이터 엘티디 세라믹 히터 및 그 제조 방법
KR20120102867A (ko) 2011-03-09 2012-09-19 코리아세미텍 주식회사 세라믹히터의 히팅플레이트 수리방법
KR101581920B1 (ko) 2014-09-03 2015-12-31 주식회사 케이에스엠컴포넌트 세라믹 히터 및 세라믹 히터 제조 방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220121269A (ko) * 2021-02-24 2022-09-01 (주)티티에스 지그를 통한 질화알루미늄 히터 리페어
KR20220137597A (ko) * 2021-02-24 2022-10-12 (주)티티에스 지그를 통한 질화알루미늄 히터 리페어 방법
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