KR102272523B1 - 세라믹 히터의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 세라믹 히터의 제조 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 세라믹 히터의 제조 방법은, 제1 세라믹 차단층 및 제2 세라믹 차단층 사이에, 발열체가 매설된 세라믹 분말층이 개재되는 샌드위치 구조의 적층 구조를 성형하는 단계, 및 상기 적층 구조의 성형체를 소결하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 세라믹 히터의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히, 발열체의 국부적인 저항 변화율을 개선한 세라믹 히터의 제조 방법에 관한 것이다.
세라믹 히터는 반도체 웨이퍼, 유리 기판, 플렉시블 기판 등 다양한 목적의 열처리 대상체를 소정의 가열 온도에서 열처리하기 위하여 사용된다. 반도체 웨이퍼 처리를 위하여 세라믹 히터는 정전척의 기능과 결합하여 사용되기도 한다. 일반적으로 세라믹 히터는 외부의 전극으로부터 전력을 공급받아 발열되는 세라믹 플레이트를 포함한다. 세라믹 플레이트는 세라믹 소결체에 매설되는 소정의 저항을 갖는 발열체를 포함한다.
관련 선행 문헌으로서 등록특허번호 제10-0533471호 (2005년12월06일) 등을 참조할 수 있다. 등록특허 제10-0533471호는 세라믹 플레이트의 상하부에 주기율표 4a, 5a, 및 6a족 원소로부터 선택된 1종 이상의 금속 더미 부재와 접촉시킨 상태로 성형체를 소결함으로써 내장된 발열체의 탄화를 억제하는 세라믹 히터 제조 방식을 개시하고 있다. 그러나, 이와 같은 종래의 금속 더미 방식의 세라믹 히터 제조 방법은 여러가지 문제점을 낳는다.
먼저, 금속 더미 방식으로 제조된 세라믹 히터는 발열체 부위에 따라 국부적인 저항 불균일을 가진다. 다음으로, 종래의 금속 더미 방식에서 금속 더미 부재는 제조 후 제거되어야 하며 재사용이 곤란한 1회성 소모 부품이다. 나아가, 종래의 금속 더미 방식에서 금속 더미 부재의 탄화에 의해 형성된 탄화물은 이와 접하는 세라믹 히터 소결체 표면에 손상(damage)을 유발하는데, 손상 부위의 제거에 따라 필요 이상으로 세라믹 히터의 두께가 두꺼워지는 문제점이 있다.
본 발명의 발명자들은 종래의 금속 더미 부재를 사용하는 방식에서 금속 더미 부재가 소결 중 탄화물과 반응하여 취성을 나타내며 이로 인해 크랙이 발생할 수 있다는 점을 발견하였다. 또한, 본 발명의 발명자들은 발열체의 저항 변화의 요인으로 작용하는 카본 소스가 분말 내의 카본 함량 보다는 외부 소스들 즉 카본 몰드나 퍼니스(furnace) 내의 카본 부재들에 기인함을 발견하였다. 그러므로, 도입된 금속 더미 부재에 형성된 크랙은 퍼니스 내의 다른 카본 소스들 예컨대 카본 몰드나 카본 부재들로부터 발생하는 카본의 유입 통로로 작용하며, 결국 성형체 외부로부터 유래되는 카본의 유입을 억제하기에 적합하지 않으며, 발열체의 탄화를 충분히 억제하지 못한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 발열체의 국부적인 저항 변화율을 개선하는 세라믹 차단층을 이용하여 소결 처리하는 세라믹 히터의 제조 방법과 그 방법에 의해 제조된 세라믹 히터를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명은 재사용 가능한 탄화 억제용 세라믹 차단층을 이용한 세라믹 히터의 제조 방법과 그 방법에 의해 제조된 세라믹 히터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 소결체의 두께를 적절하게 유지할 수 있는 세라믹 히터의 제조 방법과 그 방법에 의해 제조된 세라믹 히터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의일면에 따른 세라믹 히터의 제조 방법은, 제1 세라믹 차단층 및 제2 세라믹 차단층 사이에, 발열체가 매설된 세라믹 분말층이 개재되는 샌드위치 구조의 적층 구조를 성형하는 단계; 및 상기 적층 구조의 성형체를 소결하는 단계를 포함한다.
상기 적층 구조의 성형 단계는, 상기 제1 세라믹 차단층을 제공하는 단계; 상기 제1 세라믹 차단층 상에 상기 발열체가 매설된 상기 세라믹 분말층을 제공하는 단계; 및 상기 세라믹 분말층 상에 상기 제2 세라믹 차단층을 제공하는 단계를 포함한다.
상기 세라믹 분말층 제공 단계는, 제1 세라믹 분말층을 제공하는 단계; 상기 제1 세라믹 분말층 상에 상기 발열체를 배치하는 단계; 및 상기 발열체가 배치된 상기 제1 세라믹 분말층 상에 제2 세라믹 분말층을 제공하는 단계를 포함한다.
상기 제1 세라믹 분말층을 제공하는 단계에서 상기 제1 세라믹 분말층은 성형체일 수 있다.
상기 제2 세라믹 분말층 제공 단계 이후에, 상기 제1 세라믹 분말층, 상기 발열체 및 상기 제2 세라믹 분말층을 가압 성형하는 단계를 더 포함한다.
상기 제1 및 제2 세라믹 차단층 각각과 상기 세라믹 분말층 사이에는 BN(Boron Nitride)을 포함하는 불활성층이 개재된다.
상기 제1 및 제2 세라믹 차단층은 희토류 산화물을 포함한다.
상기 제1 및 제2 세라믹 차단층은 질화물 및 희토류 산화물을 포함하고, 상기 희토류 산화물은 상기 세라믹 차단층의 10 중량% 이하이다.
상기 제1 및 제2 세라믹 차단층은 소결체인 것이 바람직하다.
상기 제1 및 제2 세라믹 차단층은, 소결 과정 중 상기 발열체에서 외부로부터 유입되는 카본과의 반응에 의한 탄화물의 국부적인 생성을 저감한다.
그리고, 본 발명의 다른 일면에 따른 세라믹 히터는, 세라믹 소결체 및 상기 세라믹 소결체에 매설된 발열체를 포함하고, 상기 세라믹 소결체는, 제1 세라믹 차단층 및 제2 세라믹 차단층 사이에, 발열체가 매설된 세라믹 분말층이 개재되는 샌드위치 구조의 적층 구조를 갖는 성형체를 형성한 후 상기 세라믹 분말층을 소결하여 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 세라믹 히터의 제조 방법에 따르면, 발열체를 매설하는 세라믹 분말 성형체 상하로 세라믹 차단층을 형성함으로써 소결 과정에서 발열체의 국부적인 저항 변화율을 개선할 수 있다. 즉, 세라믹 차단층의 사용으로 국부적인 발열체의 저항 상승이 차단되므로 웨이퍼 등 대상체 가열면의 위치별 온도 편차가 현저히 줄어들어 가열면의 온도 균일성을 높일 수 있는 잇점이 있다.
또한, 종래기술은 제품 표면에 상처가 발생하는 것을 억제하기 위하여 세라믹 분말 소결체를 필요 이상으로 두껍게 제작하여야 하는 문제가 있었으나, 본 발명에서는 세라믹 차단층의 사용으로 크랙이 발생하지 않아 소결체 두께의 가공 여유를 작게 할 수 있고 세라믹의 사용량을 낮출 수 있는 잇점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 히터를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 히터의 제조 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 종래의 세라믹 히터와 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 히터의 발열체에서 조건별 저항 변화율을 비교 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 히터의 제조 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 종래의 세라믹 히터와 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 히터의 발열체에서 조건별 저항 변화율을 비교 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대해서 자세히 설명한다. 이때, 각각의 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타낸다. 또한, 이미 공지된 기능 및/또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하에 개시된 내용은, 다양한 실시 예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분을 중점적으로 설명하며, 그 설명의 요지를 흐릴 수 있는 요소들에 대한 설명은 생략한다. 또한 도면의 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니며, 따라서 각각의 도면에 그려진 구성요소들의 상대적인 크기나 간격에 의해 여기에 기재되는 내용들이 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에서 '적층'이란 각 층의 상대적인 위치 관계를 규정하는 의미로 사용된다. 'A층 상의 B층'이란 표현은 A층과 B층의 상대적인 위치 관계를 표현하는 것으로 A층와 B층이 반드시 접촉할 것을 요하지 않으며 그 사이에 제3의 층이 개재될 수 있다. 비슷하게, 'A층과 B층 사이에 C층이 개재'되었다는 표현도 A층과 C층 사이 또는 B층과 C층 사이에 제3의 층이 개재되는 것을 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 히터(100)를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 히터(100)는, 세라믹 분말층(130)를 소결하여 형성한 세라믹 소결체(이하 130'로 표시함) 및 상기 세라믹 소결체(130')에 매설된 발열체(140)를 포함한다. 세라믹 소결체(130') 및 세라믹 소결체(130')에 매설된 발열체(140)는 세라믹 플레이트에 해당한다.
본 발명에서, 세라믹 소결체(130')는, 도 1에서, 발열체(140)가 삽입된 세라믹 분말층(130)의 상하면에 각각의 세라믹 차단층(110, 150)을 형성한 후, 세라믹 분말층(130)를 카본 퍼니스 또는 카본 몰드(200)에서 소결 과정으로 처리하여 형성된 것이다.
소결 과정 전에, 세라믹 분말층(130)의 상하면에 형성한 각각의 세라믹 차단층, 즉, 제1 세라믹 차단층(110)과 제2 세라믹 차단층(150) 중 어느 하나 이상의 내측으로 BN(Boron Nitride)을 포함하는 불활성층으로서 BN층(115/155)이 개재될 수 있다. BN층(115/155)은 세라믹 차단층(110, 150)과 세라믹 소결체(130')의 반응을 억제하기 위한 이형제로 사용된다. 상기 BN층(115/155)은 BN을 포함한 물질을 이용하여 도포 또는 스프레이 형태로 형성하거나, 소결 과정을 진행하여 소결체 형태로 사용할 수도 있다.
이하 도 2의 흐름도를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 히터(100)의 제조 과정을 좀 더 자세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 히터(100)의 제조 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 먼저, 발열체(140)가 삽입된 세라믹 분말층(130)의 상하면에 제1 및 제2 세라믹 차단층(110, 150)의 적층 구조를 형성한다(S110). 본 발명에서 상기 적층 구조 및 이를 구성하는 컴포넌트는 다양한 방법으로 제조될 수 있다.
예컨대, 제1 및/또는 제2 세라믹 차단층(110, 150)은 몰드 내에서 도포되거나 또는 분무법에 의해 스프레이될 수 있으며, 또한 성형체 또는 소결체 형태로 제공될 수 있다. 상기 제1 및/또는 제2 세라믹 차단층(110, 150)은 치밀한 소결체 형태로 제공되는 것이 바람직하다. 취성이 크고 소성 변형이 없는 치밀한 소결체의 제1 및/또는 제2 세라믹 차단층(110. 150)은 외부로부터의 카본 소스의 유입을 효과적으로 차단할 수 있다.
제1 세라믹 차단층(110)이 제공되고, 이어서 제1 세라믹 차단층(110) 상에 발열체(140)가 매설된 세라믹 분말층(130)이 형성된다. 이 때, 세라믹 분말층(130)은 다양한 방식으로 적층될 수 있다. 예컨대, 세라믹 분말층(130)의 일부로서 제1 세라믹 분말층이 형성되고, 상기 제1 세라믹 분말층 상에 발열체(140)를 배치한 후 발열체(140)가 배치된 제1 세라믹 분말층 상에 제2 세라믹 분말층을 덮음으로써 상기 세라믹 분말층(130)이 형성될 수 있다. 이 때, 상기 제1 세라믹 분말층은 소정의 압력으로 가압되어 형상을 유지할 수 있는 성형체 형태로 제공될 수 있다. 물론, 상기 세라믹 분말층(130) 전체가 가압 성형된 성형체 형태로 제공될 수도 있다. 세라믹 분말층(130) 상에는 제2 세라믹 차단층(150)이 적층된다.
세라믹 분말층(130)의 상하면에 형성한 각각의 세라믹 차단층, 즉, 제1 세라믹 차단층(110)과 제2 세라믹 차단층(150) 중 어느 하나와 세라믹 분말층(130) 사이에는, 이형제 역할을 위한 불활성층으로서 BN(Boron Nitride)을 포함한 물질을 도포 또는 스프레이 형태로 형성하거나 소결체 형태의 BN층(115/155)을 형성할 수 있다.
히터로 사용되는 동안 발열체(140)에서는 열이 발생하므로, 발열체(140)는 내열성이 우수하고 열전달 특성이 우수한 세라믹 분말층(130)에 매설된다. 발열체(140)는 도전성 소재로 이루어질 수 있고, 예를 들어, 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 니켈(Ni), 금(Au), 니오븀(Nb), 티타늄(Ti) 등 등의 다양한 도전성 소재의 조합으로 이루어져 적절한 저항값을 가진 저항 발열체로서 형성될 수 있다.
세라믹 분말층(130)은 예를 들어, Al2O3, Y2O3, Al2O3/Y2O3, ZrO2, AlC(Autoclaved lightweight concrete), TiN, AlN, TiC, MgO, CaO, CeO2, TiO2, BxCy, BN, SiO2, SiC, YAG, Mullite, AlF3 등이나 이들을 조합한 다양한 세라믹 소재 분말로 이루어질 수 있다.
위에서도 기술한 바와 같이 세라믹 분말층(130)에 삽입된 발열체(140)는 소결 과정 중 주위의 카본과 반응하여 발열체(140)에는 탄화물이 형성됨으로써 저항을 높이고 가열면의 온도 불균일을 일으키는 원인이 될 수 있다.
그러나, 본 발명에서는 소결 전에 세라믹 분말층(130) 상하에 각각 세라믹 차단층(110/150)을 형성한다. 세라믹 분말층(130)에 존재하는 카본은 미미하며, 발열체(140)에 탄화물이 생성되는 주 원인은 외부로부터 유입되는 카본에 의한 것이 대부분이다.
본 발명에서, 세라믹 분말층(130)의 하면을 덮는 제1 세라믹 차단층(110)과 세라믹 분말층(130)의 상면을 덮는 제2 세라믹 차단층(150)이, 소결 과정 중 발열체(140)에서 외부로부터 유입되는 카본과의 반응에 의한 탄화물의 생성을 억제할 수 있도록 한다.
제1 세라믹 차단층(110)과 제2 세라믹 차단층(150)은 세라믹 분말층(130)과동일한 소재를 포함할 수 있다. 그러나, 전술한 세라믹 소재는 카본과 낮은 반응성을 갖기 때문에 카본과 반응할 수 있도록 소정 함량의 희토류(rare earth) 산화물을 첨가하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제1 세라믹 차단층(110)과 제2 세라믹 차단층(150)은 세라믹 분말층(130)과 같이 질화물을 포함하며 희토류 산화물을 1~10 중량%(wt%)로 포함하는 것이 바람직하다. 희토류 산화물로서는 예를 들어 LaAlO3, La2O3, Y2O3, LaAl3O6 등 다양한 희토류 산화물이 이용될 수 있다.
이와 같이 제1 및 제2 세라믹 차단층(110, 150) 사이에, 발열체(140)가 매설된 세라믹 분말층(130)이 개재되는 샌드위치 구조의 적층 구조를 갖는 성형체를 형성한 후, 도 1과 같이 카본 퍼니스 또는 카본 몰드(200)에서 소결 과정 처리하여 세라믹 분말층(130)가 세라믹 소결체가 되도록 한다(S120).
소결 과정은 카본 퍼니스 또는 카본 몰드(200)를 세라믹이 분해되지 않는 소정의 온도(예, 1500∼2500℃)로 가열하여 소정의 시간 동안(예, 10 시간 이하) 유지시킴으로써 이루어질 수 있다. 또한, 이와 같은 소결 과정은 비산화성 분위기 예컨대 진공 또는 N2 분위기에서 소결하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 소결 과정은 통상의 열간 가압 소결(Hot press)에 의해 이루어질 수 있다.
이와 같은 소결 과정을 거친 후, 세라믹 차단층(110, 150)(BN층(115, 155) 포함)을 제거하여, 세라믹 분말층(130)이 소결된 세라믹 소결체(130')와 세라믹 소결체(130')에 매설된 발열체(140)를 포함하는 세라믹 히터(100)를 위한 세라믹 플레이트가 획득된다(S130). 이 때, 위와 같은 불활성층의 개재로 인해 상기 세라믹 차단층(110, 150)은 상기 세라믹 분말층(130)으로부터 쉽게 분리될 수 있다.
제거된 세라믹 차단층(110, 150)은 이후 새로운 세라믹 히터의 세라믹 차단층으로서 재사용될 수 있다. 예를 들어, 세라믹 차단층(110/150)은 1회 이상 소결 과정에 사용된 후 재사용된 것일 수 있으며, 사용횟수가 총10회 이내에서 재사용될 수 있다.
세라믹 소결체에 매설된 발열체(140)는 전극(미도시)을 통해 외부로부터 공급되는 전력(예, RF(Radio Frequency) 전력)을 이용하여 저항 성질에 따라 열을 발생시킨다. 세라믹 플레이트의 한쪽면은 대상체를 가열하기 위한 가열면으로서, 대상체를 올려 놓거나 대상체 위에서 열을 가하기 위한 면일 수 있다. 세라믹 플레이트의 다른쪽 면을 통하여 발열체(140)에 전력을 공급하기 위한 전극(미도시)이 결합될 수 있다.
이와 같은 세라믹 플레이트를 포함하는 세라믹 히터(100)는, 반도체 웨이퍼, 유리 기판, 플렉시블 기판 등 다양한 목적의 열처리 대상체를 소정의 가열 온도에서 열처리하기 위하여 사용될 수 있다. 반도체 웨이퍼 처리를 위하여 세라믹 히터는 정전척의 기능과 결합하여 사용될 수도 있다.
도 3은 종래의 세라믹 히터와 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 히터(100)의 조건별 저항 변화율을 비교 설명하기 위한 도면이다.
도 3에는, 소결 과정에, 더미층이나 차단층 없이 진행된 경우(비교예#1), 종래와 같이 금속 더미층을 사용한 경우(비교예#2), 및 본 발명의 세라믹 차단층(110, 150)을 사용한 경우(실시예#1~#6)에 대하여, 세라믹 차단층의 사용횟수, 희토류 함량(wt%) 등 조건별 저항 변화율을 나타내었다. 여기서, 세라믹 차단층(110/150)에는 AlN이 사용되었고, 카본과 반응할 수 있는 희토류 산화물로서 Y2O3를 첨가한 것을 사용하였다.
도 3과 같이, 먼저, 희토류 산화물의 함량이 10 wt%을 넘어가면 소결 중 세라믹 차단층(110/150)에 액상 출현이 높아져 카본 퍼니스 또는 카본 몰드(200)와 반응함으로써 소결 처리된 제품의 탈착이 어렵게 되었다. 따라서 세라믹 차단층(110/150)에는 희토류 산화물을 10 wt% 이하로 첨가하는 것이 바람직하다. 또한, 희토류 산화물 함량이 1 wt% 미만인 경우 발열체의 탄화를 억제하는 효과가 미미하게 될 수도 있다.
또한, 원료 물질인 세라믹 분말층(130) 내에 함유된 카본 함량에 의해서는 발열체(140)의 저항 변화율은 그다지 크지 않은 것으로 확인되었다.
또한, 세라믹 차단층(110/150)은 다른 세라믹 분말 성형체를 소결하기 위하여 재사용될 수 있으나, 도 3과 같이 사용횟수가 총10회 이상이 되면 발열체(140)의 저항 변화율이 상승하기 시작하는 것을 확인하였다.
그리고, 종래의 더미층이나 차단층 없이 진행된 경우(비교예#1), 종래와 같이 금속 더미층을 사용한 경우(비교예#2)와 본 발명을 비교하면, 본 발명의 세라믹 차단층(110, 150)을 사용한 실시예#1, #2, #5, #6의 경우 전력을 인가하여 세라믹 히터(100)를 사용 시 세라믹 플레이트 가열면의 위치별 온도 편차가 상당히 개선됨을 확인할 수 있었고, 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 경우 국부적인 탄화물의 생성에 따른 저항 증가로 발생하는 핫존(hot zone)의 저항 변화율이 종래 기술보다 낮았기 때문인 것으로 볼 수 있다.
종래 기술에서, 발열체의 저항의 변화를 줄이기 위하여 금속 더미 부재(예, 4A, 5A, 6A족 금속)를 사용하여 외부로부터 카본 유입을 차폐해 어느 정도 발열체의 저항을 낮출 수 있었다. 즉, 이와 같은 금속 더미 부재는 외부에서 유입되는 카본을 줄여 발열체가 탄화되는 면적을 줄임으로써 어느 정도 발열체의 저항을 낮출 수 있었다. 그러나, 이와 같은 종래 기술은 발열체의 전체적인 저항 변화를 낮출 수 있지만, 국부적으로 발열체의 저항 변화가 불균일하게 발생하는 것을 막을 수는 없었다. 또한, 종래의 금속 더미 부재는 일회성으로 사용되며, 카본과 반응으로 소결 과정 중에 급격히 탄화되면서 취성을 나타냄으로써, 사용 시 크랙(crack)이 유발되며, 발생된 크랙은 카본 소스의 유입 경로로 작용한다. 또한, 금속 더미의 탄화 반응은 제품 표면에도 손상을 유발한다. 따라서, 분말 소결체를 필요 이상으로 두껍게 제작하여 손상 부위를 제거할 수 밖에 없었다.
그러나, 위와 같이 본 발명에 따른 세라믹 히터(100)에 따르면, 발열체를 매설하는 세라믹 분말 성형체 상하로 세라믹 차단층(110/150)을 형성하되 이형제 역할을 위한 BN층(115/155)을 더 둠으로써, 소결 과정에서 발열체(140)의 전체적인 저항 변화를 낮출 수 있으며 국부적인 저항 변화율 역시 개선할 수 있다. 즉, 본 발명에서는 세라믹 차단층(110/150)의 사용함으로써, 소결 과정에서 취성의 탄화물의 형성 및 이로 인한 크랙의 발생을 현저히 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 세라믹 차단층(110/150)의 사용에 의해 유입되는 카본을 상당 부분 차단함으로써 소결 과정에서 발열체(140)의 전체적인 저항 변화를 낮출 수 있으며 국부적인 저항 변화율 역시 개선할 수 있다. 나아가 이형제 역할을 위한 BN층(115/155)은 세라믹 분말층(130)과의 반응이 이루어지지 않도록 함으로써, 세라믹 차단층(110/150)으로부터의 카본 차단에 더 유리하며, 세라믹 차단층(110/150)의 재사용에도 유리하게 된다.
또한, 발열체(140)에서 국부적으로 탄화가 심하게 발생한 부분은 소결 후 히터로서 동작할 때 해당 부분에서 발열량이 증가하여 그 주위에 핫존을 형성할 수 있다. 본 발명에 따르면, 핫존과 같은 국부적인 위치에서의 발열체의 저항 상승 가능성이 차단되므로 웨이퍼 등 대상체 가열면의 위치별 온도 편차가 현저히 줄어들어 가열면의 온도 균일성을 높일 수 있는 잇점이 있다. 또한, 종래기술은 제품 표면에 상처가 발생하는 것을 억제하기 위하여 세라믹 분말 소결체를 필요 이상으로 두껍게 제작하여야 하는 문제가 있었으나, 본 발명에서는 반응성이 낮은 세라믹 차단층(110/150)을 사용함으로써 소결체 두께의 가공 여유를 작게 할 수 있고 세라믹 분말 성형체의 사용량을 낮출 수 있는 잇점이 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
세라믹 분말층(130)
발열체(140)
세라믹 차단층(110, 150)
BN(Boron Nitride)층(115, 155)
발열체(140)
세라믹 차단층(110, 150)
BN(Boron Nitride)층(115, 155)
Claims (11)
- 기판을 열처리하기 위한 세라믹 히터의 제조 방법에 있어서,
제1 세라믹 차단층 및 제2 세라믹 차단층 사이에, 발열체가 매설된 세라믹 분말층이 개재되는 샌드위치 구조의 적층 구조를 성형하는 단계; 및
상기 적층 구조의 성형체를 소결하는 단계를 포함하고,
상기 제1 및 제2 세라믹 차단층 각각과 상기 세라믹 분말층 사이에는 BN(Boron Nitride)을 포함하는 이형제로서의 불활성층이 개재되어, 상기 적층 구조의 양측에서 상기 세라믹 차단층 및 상기 불활성층에 의한 이중층을 이용하여 카본을 차단하는, 세라믹 히터의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 적층 구조의 성형 단계는,
상기 제1 세라믹 차단층을 제공하는 단계;
상기 제1 세라믹 차단층 상에 상기 발열체가 매설된 상기 세라믹 분말층을 제공하는 단계; 및
상기 세라믹 분말층 상에 상기 제2 세라믹 차단층을 제공하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터의 제조 방법. - 제2항에 있어서,
상기 세라믹 분말층 제공 단계는,
제1 세라믹 분말층을 제공하는 단계;
상기 제1 세라믹 분말층 상에 상기 발열체를 배치하는 단계; 및
상기 발열체가 배치된 상기 제1 세라믹 분말층 상에 제2 세라믹 분말층을 제공하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터의 제조 방법. - 제3항에 있어서,
상기 제1 세라믹 분말층을 제공하는 단계에서 상기 제1 세라믹 분말층은 성형체인 것을 특징으로 하는 세라믹 히터의 제조 방법. - 제3항에 있어서,
상기 제2 세라믹 분말층 제공 단계 이후에,
상기 제1 세라믹 분말층, 상기 발열체 및 상기 제2 세라믹 분말층을 가압 성형하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터의 제조 방법. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 세라믹 차단층은 희토류 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터의 제조 방법. - 제7항에 있어서,
상기 제1 및 제2 세라믹 차단층은 질화물 및 희토류 산화물을 포함하고,
상기 희토류 산화물은 상기 세라믹 차단층의 10 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 세라믹 히터의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 세라믹 차단층은 소결체인 것을 특징으로 하는 세라믹 히터의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 세라믹 차단층은, 소결 과정 중 상기 발열체에서 외부로부터 유입되는 카본과의 반응에 의한 탄화물의 국부적인 생성을 저감하는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터의 제조 방법. - 삭제
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