KR102416778B1 - 유전체와 전극의 어셈블리 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

전극에 유전체가 피복된 유전체와 전극의 어셈블리 및 그 제조 방법이 개시된다. 유전체와 전극의 어셈블리는 어셈블리 바디의 하부를 형성하는 하부 유전체 전극을 형성하고, 전극이 형성된 하부 유전체와 피처리 분말이 충진된 캡슐을 밀봉하고, 열처리 장치의 압력용기 안에 밀봉된 캡슐을 배치한 상태에서 등방 압력을 가하여 소결 열처리하며, 소결 열처리에 의해 피처리 분말이 하부 유전체와 전극의 표면에 확산 접합되어 어셈블리 바디의 상부를 형성하는 상부 유전체를 형성한다.

Description

유전체와 전극의 어셈블리 및 그 제조 방법{Dielectric Substance-Electrode Assembly And Method For Manufacturing Dielectric Substance-Electrode Assembly}
본 발명은 전극이 형성된 하부 유전체와 피처리 분말이 충진된 캡슐을 밀봉하고, 열처리 장치의 압력용기 안에 밀봉된 캡슐을 배치한 상태에서 등방 압력을 가하여 소결 열처리하며, 소결 열처리에 의해 피처리 분말이 하부 유전체와 전극의 표면에 확산 접합되어 상부 유전체를 형성함으로써 하부 유전체와 상부 유전체 사이에 전극이 매립 설치되는 유전체와 전극의 어셈블리 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
반도체, 디스플레이 제조 공정 등의 플라즈마 환경에서 사용되는 유전체와 전극의 어셈블리 예를 들어 정전척(ESC: Electro Static Chuck)은 녹는점이 높고 내구성이 우수한 세라믹 소재가 적용되고 있다. 고집적화의 요구에 의해 플라즈마의 밀도가 증가하고 있으며, 이에 따라 플라즈마 환경에서 사용되는 정전척은 플라즈마 내식각 특성이 뛰어나고, 오염입자 발생이 적은 세라믹 소재의 개발의 필요성이 대두되고 있다.
종래기술에 따른 알루미나로 형성되고 반도체 제조 공정으로 피흡착체를 지지하는 정전척의 제조 방법으로서 (특허문헌1)이 있다. (특허문헌 1)은 2장의 알루미나판에 전극 및 접합재를 사이에 두고 1400℃ 이상에서 가열하는 공정을 적용하거나 또는 알루미나 분체에 전극을 매설하여 1400℃ 이상에서 핫프레스(Hot Press) 소성에 의해 가열 처리하는 기술이 개시되어 있다.
일본등록특허공보 제10-6159982호(2017.06.23. 등록)
없음
상기 (특허문헌1)에 적용된 소결 방법에 따르면 도 1 (a)에서와 같이 알루미나판 사이에 기공(P1)(closed pores)이 잔류하며, 이렇게 알루미나 입자들 사이에 형성된 기공은 정전척의 동작 중 절연파괴를 일으켜 정전척의 동작에 치명적인 장애요인이 되는 문제점이 된다. 또한 도 1 (b)(c)에서와 같이 매립된 전극과 알루미나의 접합면이 불량(P2)(P3)하게 되는 결함이 발생된다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 전극이 형성된 하부 유전체와 피처리 분말이 충진된 캡슐을 밀봉하고, 열처리 장치의 압력용기 안에 밀봉된 캡슐을 배치한 상태에서 등방 압력을 가하여 소결 열처리하며, 소결 열처리에 의해 피처리 분말이 하부 유전체와 전극의 표면에 확산 접합되어 상부 유전체를 형성함으로써 하부 유전체와 상부 유전체 사이에 전극이 매립 설치되는 것에 의해 내부 기공의 잔류를 억제하고 계면 특성과 내플라즈마 특성이 우수한 유전체와 전극의 어셈블리 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유전체와 전극의 어셈블리는, 전극에 유전체가 피복된 유전체와 전극의 어셈블리에 있어서, 상기 어셈블리 바디의 하부를 형성하는 하부 유전체; 상기 하부 유전체에 형성된 전극; 상기 전극이 형성된 하부 유전체와 피처리 분말이 충진된 캡슐을 밀봉하고, 열처리 장치의 압력용기 안에 상기 밀봉된 캡슐을 배치한 상태에서 등방 압력을 가하여 소결 열처리하며, 소결 열처리에 의해 상기 피처리 분말이 상기 하부 유전체와 상기 전극의 표면에 확산 접합되어 상기 어셈블리 바디의 상부를 형성하는 상부 유전체;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하부 유전체 및 상부 유전체는 동일한 물질로 형성되고, 상기 피처리 분말은 상기 하부 유전체와 동일한 물질의 분말을 압축 성형하여 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 피처리 분말의 평균입경(D50)은 0.1~100㎛ 인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압력용기에서 상기 캡슐에 가해지는 등방 압력은 1000~3000 bar인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압력용기에서 상기 캡슐을 소결 열처리하는 온도는 1300~1700℃, 열처리 시간은 30분 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하부 유전체 및 상부 유전체는 Al2O3, Zr2O3, Zn2O, Y2O3, SiO2, AlN, 및 Si3N4 중 어느 하나 또는 이들의 두 물질이상을 혼합한 물질로 된 세라믹 소재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하부 유전체 및 상부 유전체는 CaO, Fe2O3, Si, Ca, TiC, Fe, 및 Ti 중 어느 하나 또는 이들의 두 물질이상을 혼합한 물질로 된 소결조제를 30 wt% 이내로 첨가하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전극은 Pd, Pt, 및 W 중 어느 하나 또는 이들의 두 물질이상을 혼합한 금속인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전극은 2~10㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전극은 스크린 프린팅(screen printing), PVD, CVD, 용사코팅(thermal spraying coating) 중 어느 하나의 방식으로 상기 하부 유전체에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열처리 장치는 수용공간을 형성하는 압력용기, 상기 압력용기의 개구된 상부를 패쇄하고 상기 수용공간으로 기체가 유입되는 기체 유입구가 형성된 상부 덮개, 상기 압력용기의 개구된 하부를 폐쇄하는 하부 덮개, 상기 압력용기 내부에 마련된 단열부재, 상기 단열부재에 둘러싸인 수용공간을 가열시키는 히터, 상기 캡슐을 지지하는 지지대를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 캡슐에 상기 전극이 형성된 복수개 하부 유전체를 일정 간격을 두고 적층하여 배치하고 서로 이격된 상기 복수개 하부 유전체 사이에 피처리 분말을 충진하는 경우, 상기 복수개 하부 유전체의 측면에는 단차가 형성되어 상기 피처리 분말이 충진되지 않고 비어 있는 분할홈이 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유전체와 전극의 어셈블리는 정전척, 전극 히터 매립형 세라믹 부재 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유전체와 전극의 어셈블리의 제조 방법은, 어셈블리 바디의 하부 유전체를 형성하는 단계; 상기 하부 유전체에 전극을 형성하는 단계; 상기 어셈블리 바디의 상부 유전체를 형성하는 단계;를 포함하되, 상기 상부 유전체를 형성하는 단계는 상기 전극이 형성된 하부 유전체와 피처리 분말이 충진된 캡슐을 밀봉하고, 열처리 장치의 압력용기 안에 상기 밀봉된 캡슐을 배치한 상태에서 등방 압력을 가하여 소결 열처리하며, 소결 열처리에 의해 상기 피처리 분말이 상기 하부 유전체와 상기 전극의 표면에 확산 접합되어 상기 상부 유전체를 형성함으로써 상기 하부 유전체와 상기 상부 유전체 사이에 상기 전극이 매립 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하부 유전체 및 상부 유전체는 동일한 물질로 형성되고, 상기 피처리 분말은 상기 하부 유전체와 동일한 물질의 분말을 압축 성형하여 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 피처리 분말의 평균입경(D50)은 0.1~100㎛ 인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압력용기에서 상기 캡슐에 가해지는 등방 압력은 1000~3000 bar이고, 상기 캡슐을 소결 열처리하는 온도는 1300~1700℃, 열처리 시간은 30분 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하부 유전체 및 상부 유전체는 Al2O3, Zr2O3, Zn2O, Y2O3, SiO2, AlN, 및 Si3N4 중 어느 하나 또는 이들의 두 물질이상을 혼합한 물질로 된 세라믹 소재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하부 유전체 및 상부 유전체는 CaO, Fe2O3, Si, Ca, TiC, Fe, 및 Ti 중 어느 하나 또는 이들의 두 물질이상을 혼합한 물질로 된 소결조제를 30 wt% 이내로 첨가하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전극 형성 단계는 상기 하부 유전체에 전극 형상에 대응하는 오목홈을 형성하고, 상기 오목홈에 전극을 설치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 오목홈은 원판형 홈 또는 링형 홈으로 형성되고, 상기 오목홈은 상기 전극의 두께에 대응하여 일정 깊이로 함몰되며, 상기 하부 유전체보다 작은 직경을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전극 형성 단계는 상기 하부 유전체 표면에 전극을 돌출 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전극 형성 단계는 스크린 프린팅(screen printing), PVD, CVD, 용사코팅(thermal spraying coating) 중 어느 하나의 방식으로 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전극은 Pd, Pt, 및 W 중 어느 하나 또는 이들의 두 물질이상을 혼합한 금속이고, 상기 전극은 2~10㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상부 유전체 형성 단계에서 상기 캡슐에 상기 전극이 형성된 복수개 하부 유전체를 일정 간격을 두고 적층하여 배치하고 서로 이격된 상기 복수개 하부 유전체 사이에 피처리 분말을 충진하는 경우, 상기 복수개 하부 유전체의 측면에는 단차가 형성되어 상기 피처리 분말이 충진되지 않고 비어 있는 분할홈이 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열처리 장치에서 소결 열처리된 피소결체를 커팅하여 어셈블리 바디를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하부 유전체와 상기 상부 유전체 사이에 매립 설치된 상기 전극을 부분적으로 노출시키기 위하여 상기 하부 유전체에 관통홈을 형성하고, 상기 전극에 전기적으로 연결하기 위한 전극봉을 상기 관통홈에 설치하여 접점부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유전체와 전극의 어셈블리는 정전척, 전극 히터 매립형 세라믹 부재 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 전극이 형성된 하부 유전체와 피처리 분말이 충진된 캡슐을 열처리 장치의 압력용기에 배치한 상태에서 등방 압력을 가하여 소결 열처리하기 때문에 소결체의 내부에 기공의 잔류를 억제할 수 있다.
본 발명에 따르면 소결 열처리에 의해 피처리 분말이 하부 유전체와 전극의 표면에 확산 접합되어 상부 유전체를 형성할 수 있어 계면 특성과 내플라즈마 특성이 우수한 유전체와 전극의 어셈블리를 제조할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 소결체의 확대 이미지이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정전척 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 원판형 홈이 형성된 하부 유전체의 외관을 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3의 하부 유전체에 원판형 홈이 형성된 단면도이다.
도 5는 도 4의 하부 유전체의 원판형 홈에 전극이 형성된 단면도이다.
도 6은 도 5의 하부 유전체와 피처리 분말을 캡슐 내부에 충진한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 열처리 장치에 도 6의 캡슐을 배치한 단면도.
도 8은 열처리 장치를 이용하여 도 5의 캡슐을 열처리하고 후가공하여 획득한 척 바디의 단면도이다.
도 9는 도 8의 척 바디의 하부 유전체에 관통홀이 형성된 단면도이다.
도 10은 도 9의 척 바디의 접점부에 전원 연결한 정전척을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하부 유전체에 전극이 형성된 단면도이다.
도 12는 도 11의 복수 개 하부 유전체를 캡슐 내부에 이격 배치하고, 하부 유전체 사이에 피처리 분말을 충진한 단면도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열처리 장치에 도 12의 캡슐을 배치한 단면도이다.
도 14는 도 13의 열처리 장치를 이용하여 도 12의 캡슐을 열처리하고 후가공하여 획득한 척 바디의 단면도이다.
도 15는 도 14의 척 바디의 하부 유전체에 관통홀이 형성된 단면도이다.
도 16은 도 15의 척 바디의 접점부에 전원 연결한 정전척을 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 링형 홈이 형성된 하부 유전체의 외관을 나타내는 사시도이다.
도 18은 도 17의 하부 유전체 상면에 링형 홈이 형성된 단면도이다.
도 19는 도 18의 하부 유전체의 링형 홈에 전극이 형성된 단면도이다.
도 20은 도 19의 하부 유전체와 피처리 분말을 캡슐 내부에 충진한 단면도이다.
도 21은 열처리 장치를 이용하여 도 20의 캡슐을 열처리하고 후가공하여 획득한 척 바디의 단면도이다.
도 22는 도 21의 척 바디의 하부 유전체에 관통홀이 형성된 단면도이다.
도 23은 도 22의 척 바디의 접점부에 전원 연결한 정전척을 나타낸 도면이다.
도 24는 열처리 방식과 소재 종류에 따른 각각의 소결체에 대한 확대 이미지이다.
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 정전척 제조 방법에 의해 제조된 시제품에 대한 이미지이다.
본 발명은 하부 유전체에 전극을 설치하는 공정을 우선적으로 수행하고, 특징적으로 캡슐 안에 하부 유전체와 피처리 분말을 충진하여 밀봉한 후 열간정수압 소결법(HIP)을 이용하여 상부 유전체를 형성하는 열처리 방식을 적용한다.
도 2를 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 유전체와 전극의 어셈블리 제조 방법은 성형된 하부 유전체를 준비하고(S10), 하부 유전체에 전극을 형성하며(S20), 캡슐 안에 하부 유전체와 피처리 분말을 충진하여 밀봉 처리하고(S30), 밀봉된 캡슐을 열처리 장치의 압력용기에 배치하여 등방 압력을 가하여 소결 열처리 하며(S40), 소결 열처리된 피소결체를 커팅하여 어셈블리 바디를 형성하고(S50), 어셈블리 바디의 하부 유전체에 관통홀을 형성하는(S60) 일련의 공정들을 포함한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명함으로써 본 발명을 설명한다.
[제1 실시예]
도 3 및 도 4를 참고하여, 평판 형태로 성형된 하부 유전체(10)를 준비한다. 하부 유전체(10)는 Al2O3(산화 알루미늄, Aluminium Oxide), Zr2O3(산화 지르코늄, Zirconium Oxide), Zn2O(아산화 아연, Zinc Suboxide), Y2O3(산화 이트륨 , Yttrium Oxide), SiO2(이산화 규소, Silicon Dioxide), AlN(질화 알루미늄, Aluminium Nitride), Si3N4(질화 규소, Silicon Nitride) 중 어느 하나 또는 이들의 두 물질이상을 혼합한 물질로 된 세라믹 소재로 제조할 수 있다. 또한 하부 유전체(10)는 상기 세라믹 소재의 전기적, 기계적 특성을 강화하기 위하여 CaO(산화칼슘, Calcium Oxide), Fe2O3(산화제이철, Ferric Oxide), Si, Ca, TiC(탄화타이타늄, Titanium Carbide), Fe, 및 Ti 중 어느 하나 또는 이들의 두 물질이상을 혼합한 물질로 된 소결조제를 30 wt% 이내로 첨가할 수 있다.
하부 유전체(10)의 상면에 전극을 설치할 수 있도록 기계 가공하여 오목홈을 형성한다. 오목홈은 전극의 두께 만큼 하부 유전체(10) 안으로 함몰된 원판형 홈(11)으로 형성할 수 있다. 원판형 홈(11)은 하부 유전체(10)보다 작은 직경을 갖는다.
도 5를 참고하여, 원판형 홈(11)에 전극(20)이 채워져 고정 설치된다. 전극(20)은 Pd, Pt, 및 W 중 어느 하나 또는 이들의 두 물질이상을 혼합한 금속으로 제조할 수 있고, 전극(20)은 2~10㎛의 두께로 형성할 수 있다. 원판형 홈(11)에 전극(20)이 설치된 하부 유전체(10)의 상부 표면이 평탄하게 된다.
도 6을 참고하여, 캡슐(40) 안에 전극(20)이 설치된 하부 유전체(10)를 넣고, 하부 유전체(10) 및 전극(20)의 겉면 전체를 감싸도록 피처리 분말(35)을 충진한 후 캡슐(40)을 밀봉한다. 캡슐(40)은 금속, 유리, 열전도성 세라믹 소재로 제조할 수 있다.
피처리 분말(35)은 하부 유전체(10)와 동일한 물질의 분말을 압축 성형하여 사용하는데, 피처리 분말(35)의 평균입경(D50)은 0.1~100㎛ 이다. 예를 들어 피처리 분말(35)은 Al2O3(산화 알루미늄, Aluminium Oxide), Zr2O3(산화 지르코늄, Zirconium Oxide), Zn2O(아산화 아연, Zinc Suboxide), Y2O3(산화 이트륨 , Yttrium Oxide), SiO2(이산화 규소, Silicon Dioxide), AlN(질화 알루미늄, Aluminium Nitride), Si3N4(질화 규소, Silicon Nitride) 중 어느 하나 또는 이들의 두 물질이상을 혼합한 물질로 된 세라믹 소재를 분말 형태로 성형하여 제조할 수 있다. 또한 피처리 분말(35)은 상기 세라믹 소재의 전기적, 기계적 특성을 강화하기 위하여 CaO(산화칼슘, Calcium Oxide), Fe2O3(산화제이철, Ferric Oxide), Si, Ca, TiC(탄화타이타늄, Titanium Carbide), Fe, 및 Ti 중 어느 하나 또는 이들의 두 물질이상을 혼합한 물질로 된 소결조제를 30 wt% 이내로 첨가하여 제조할 수 있다.
도 7을 참고하여, 열처리 장치(100) 안에 밀봉된 캡슐(40)을 설치한다.
열처리 장치(100)는 원통형 반응 챔버를 형성하기 위한 압력용기(110), 하부 덮개(120), 및 상부 덮개(130)를 포함한다.
압력용기(110)는 수용공간(101)을 형성하고, 상부 덮개(130)가 압력용기(110)의 개구된 상부를 덮기 위하여 개폐 가능하게 설치되며, 하부 덮개(120)가 압력용기(110)의 개구된 하부를 덮기 위하여 개폐 가능하게 설치된다. 상부 덮개(130)에 수용공간(101)으로 기체가 유입되는 기체 유입구(131)가 형성된다. 기체 유입구(131)를 통하여 압력 매체로서 아르곤(Ar)을 공급함으로써 캡슐(40)에 등방 압력을 가할 수 있다. 캡슐(40)에 가해지는 등방 압력은 1000~3000 bar 이다.
압력용기(110) 내부에 밀봉된 캡슐(40)을 지지하는 지지대(160)를 포함한다. 지지대(160) 상면에 캡슐(40)의 저면에 등방 압력을 가하기 위하여 기체가 통과할 수 있는 통공이 형성된다.
압력용기(110) 내부에 단열부재(140)와 히터(150)가 설치된다. 히터(150)는 단열부재(110)에 둘러싸인 수용공간(101)을 가열시켜 소결 열처리 공정의 온도를 형성할 수 있다. 캡슐(40)을 소결 열처리하는 온도는 1300~1700℃ 이고, 열처리 시간은 30분 이상이다.
열처리 장치(100)의 압력용기(110)에서 소결 열처리가 완료되면, 상부 덮개(130)를 개방하고 밀봉된 캡슐(40)을 빼내서 해체한다. 소결 열처리에 의해 피처리 분말(35)이 하부 유전체(10) 및 전극(20)에 결합된 피소결체를 캡슐(40)에서 꺼내고, 이후 커팅 도구를 이용하여 피소결체를 커팅하여 척 바디(1)를 형성한다.
도 8에 도시된 바와 같이 커팅 공정을 끝낸 척 바디(1)는 하부 유전체(10)와 상부 유전체(30) 사이에 전극(20)이 매립 설치된 구조로서, 소결 열처리에 의해 피처리 분말(35)이 하부 유전체(10)와 전극(20)의 표면에 확산 접합되어 척 바디(1)의 상부를 형성하는 상부 유전체(30)를 형성함으로써 구현된다. 이와 같이 등방 압력을 가하여 소결 열처리하는 것에 의해 전극(20)과 상부 유전체(30)의 계면(25)은 접합력이 우수한 계면 특성을 가지게 된다.
이후, 도 9에 도시된 바와 같이 하부 유전체(10)와 상부 유전체(30) 사이에 매립 설치된 전극(20)을 부분적으로 노출시키기 위하여 하부 유전체(10)에 관통홈(12)을 형성한다. 이후 도 10에 도시된 바와 같이 관통홈(12)에 전극봉을 설치하여 접점부(50)를 형성하고, 접점부(50)에 전원(55)을 연결한다. 이에 따라 상부 유전체(30) 표면에 놓여진 가공품(웨이퍼, 유리기판)(60)에 대해 정전기력을 이용하여 흡착 고정하는 정전척의 동작을 실시할 수 있다.
[제2 실시예]
본 발명은 캡슐 안에 하부 유전체와 피처리 분말을 충진하여 밀봉한 후 열간정수압 소결법(HIP)을 이용하여 상부 유전체를 형성하는 열처리 방식을 적용하며, 캡슐 안에 복수개 하부 유전체를 이격 배치하고 이들 사이에 피처리 분말을 충진하여 1회 열처리 공정으로 한 덩어리의 피소결체를 획득한 다음 낱개의 척 바디로 분리하는 후공정을 통하여 정전척 제품을 대량 생산할 수 있고, 이와 관련된 정전척 제조 방법을 설명한다.
도 11을 참고하여, 계단 형태로 성형된 하부 유전체(10A)를 준비한다. 하부 유전체(10A)는 Al2O3(산화 알루미늄, Aluminium Oxide), Zr2O3(산화 지르코늄, Zirconium Oxide), Zn2O(아산화 아연, Zinc Suboxide), Y2O3(산화 이트륨 , Yttrium Oxide), SiO2(이산화 규소, Silicon Dioxide), AlN(질화 알루미늄, Aluminium Nitride), Si3N4(질화 규소, Silicon Nitride) 중 어느 하나 또는 이들의 두 물질이상을 혼합한 물질로 된 세라믹 소재로 제조할 수 있다. 또한 하부 유전체(10A)는 상기 세라믹 소재의 전기적, 기계적 특성을 강화하기 위하여 CaO(산화칼슘, Calcium Oxide), Fe2O3(산화제이철, Ferric Oxide), Si, Ca, TiC(탄화타이타늄, Titanium Carbide), Fe, 및 Ti 중 어느 하나 또는 이들의 두 물질이상을 혼합한 물질로 된 소결조제를 30 wt% 이내로 첨가할 수 있다.
실시예에 따른 하부 유전체(10A)는 바닥부(10-1) 위에 평면부(10-2)가 적층 형성된다. 평면부(10-2)는 수평 방향으로 길이가 상대적으로 짧게 형성된다. 바닥부(10-1)의 측면과 평면부(10-2)의 측면 사이에 단차(10-3)가 형성된다.
하부 유전체(10A)의 상면에 전극(20A)을 형성한다.
전극(20A)은 스크린 프린팅(screen printing), PVD, CVD, 용사코팅(thermal spraying coating) 중 어느 하나의 방식으로 하부 유전체(10A) 표면에 형성할 수 있다. 전극(20A)은 Pd, Pt, 및 W 중 어느 하나 또는 이들의 두 물질이상을 혼합한 금속으로 제조할 수 있고, 전극(20A)은 2~10㎛의 두께로 형성할 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 1회 열처리 공정으로 정전척의 척 바디를 대량 생산하기 위해서 내용적이 늘어난 확장 캡슐(40A) 안에 복수개 하부 유전체(10A)를 이격 배치한다. 확장된 캡슐(40A)은 금속, 유리, 열전도성 세라믹 소재로 제조할 수 있다.
확장 캡슐(40A)의 바닥부터 위쪽 방향으로 피처리 분말(35a)과 하부 유전체(10A)를 번갈아 적층하여 배치한다. 이때 상하면이 뒤집어진 하부 유전체(10A)의 전극(20A)이 아래쪽의 피처리 분말(35A)을 향하도록 배치함에 따라 돌출된 전극(20A)과 하부 유전체(10A)의 일면은 피처리 분말(35A)에 접촉하게 된다. 특히 전극(20A)의 겉면 전체는 피처리 분말(35A)에 파묻히게 된다.
이격된 복수개 하부 유전체(10A) 사이에 피처리 분말(35A)이 채워진 상태로 소결 열처리를 수행한 결과물로서 한 덩어리의 피소결체를 획득할 수 있다. 이때 확장 캡슐(40A) 안에 복수개 하부 유전체(10A)를 적층 시 각각의 하부 유전체(10A) 측면에 피처리 분말(35A)이 채워지지 않고 비어 있는 틈새로서 복수개 분할홈(70)이 형성된다. 이에 따라 상하 방향으로 적층된 복수개 하부 유전체가 피처리 분말(35A)을 매개로 한 덩어리로 결합되어 있어도 한 덩어리의 피소결체 외면에 파여진 형태의 복수개 분할홈(70)을 식별할 수 있고, 이 분할홈(70)을 기준으로 후가공하여 낱개의 척 바디를 따로따로 용이하게 분리할 수 있다.
피처리 분말(35A)은 하부 유전체(10A)와 동일한 물질의 분말을 압축 성형하여 사용하는데, 피처리 분말(35A)의 평균입경(D50)은 0.1~100㎛ 이다. 예를 들어 피처리 분말(35A)은 Al2O3(산화 알루미늄, Aluminium Oxide), Zr2O3(산화 지르코늄, Zirconium Oxide), Zn2O(아산화 아연, Zinc Suboxide), Y2O3(산화 이트륨 , Yttrium Oxide), SiO2(이산화 규소, Silicon Dioxide), AlN(질화 알루미늄, Aluminium Nitride), Si3N4(질화 규소, Silicon Nitride) 중 어느 하나 또는 이들의 두 물질이상을 혼합한 물질로 된 세라믹 소재를 분말 형태로 성형하여 제조할 수 있다. 또한 피처리 분말(35A)은 상기 세라믹 소재의 전기적, 기계적 특성을 강화하기 위하여 CaO(산화칼슘, Calcium Oxide), Fe2O3(산화제이철, Ferric Oxide), Si, Ca, TiC(탄화타이타늄, Titanium Carbide), Fe, 및 Ti 중 어느 하나 또는 이들의 두 물질이상을 혼합한 물질로 된 소결조제를 30 wt% 이내로 첨가하여 제조할 수 있다.
도 13을 참고하여, 열처리 장치(100A) 안에 밀봉된 확장 캡슐(40A)을 설치한다. 열처리 장치(100A)는 앞서 설명한 도 7의 열처리 장치(100)와 기능상 동일한 구성요소로서 원통형 반응 챔버를 형성하기 위한 압력용기(110), 하부 덮개(120), 및 상부 덮개(130)를 포함할 수 있다.
압력용기(110)는 수용공간(101)을 형성하고, 상부 덮개(130)가 압력용기(110)의 개구된 상부를 덮기 위하여 개폐 가능하게 설치되며, 하부 덮개(120)가 압력용기(110)의 개구된 하부를 덮기 위하여 개폐 가능하게 설치된다. 상부 덮개(130)에 수용공간(101)으로 기체가 유입되는 기체 유입구(131)가 형성된다. 기체 유입구(131)를 통하여 압력 매체로서 아르곤(Ar)을 공급함으로써 확장 캡슐(40A)에 등방 압력을 가할 수 있다. 확장 캡슐(40A)에 가해지는 등방 압력은 1000~3000 bar 이다.
압력용기(110) 내부에 밀봉된 확장 캡슐(40A)을 지지하는 지지대(160)를 포함한다. 지지대(160) 상면에 확장 캡슐(40A)의 저면에 등방 압력을 가하기 위하여 기체가 통과할 수 있는 통공이 형성된다.
압력용기(110) 내부에 단열부재(140)와 히터(150)가 설치된다. 히터(150)는 단열부재(110)에 둘러싸인 수용공간(101)을 가열시켜 소결 열처리 공정의 온도를 형성할 수 있다. 확장 캡슐(40A)을 소결 열처리하는 온도는 1300~1700℃ 이고, 열처리 시간은 30분 이상이다.
열처리 장치(100)의 압력용기(110)에서 소결 열처리가 완료되면, 상부 덮개(130)를 개방하고 밀봉된 확장 캡슐(40A)을 빼내서 해체한다. 소결 열처리에 의해 피처리 분말(35)이 하부 유전체(10) 및 전극(20)에 결합된 피소결체를 확장 캡슐(40A)에서 꺼내고, 이후 커팅 도구를 이용하여 피소결체를 커팅하여 낱개의 척 바디(1A)를 분리한다.
도 14에 도시된 바와 같이 커팅 공정을 끝낸 낱개의 척 바디(1A)는 하부 유전체(10A)와 상부 유전체(30A) 사이에 전극(20A)이 매립 설치된 구조로서, 소결 열처리에 의해 피처리 분말(35A)이 하부 유전체(10)와 전극(20)의 표면에 확산 접합되어 척 바디(1A)의 상부를 형성하는 상부 유전체(30A)를 형성함으로써 구현된다. 이와 같이 등방 압력을 가하여 소결 열처리하는 것에 의해 전극(20A)과 상부 유전체(30A)의 계면(25A)은 접합력이 우수한 계면 특성을 가지게 된다.
이후, 도 15에 도시된 바와 같이 하부 유전체(10A)와 상부 유전체(30A) 사이에 매립 설치된 전극(20A)을 부분적으로 노출시키기 위하여 하부 유전체(10A)에 관통홈(12A)을 형성한다. 이후 도 16에 도시된 바와 같이 관통홈(12A)에 전극봉을 설치하여 접점부(50A)를 형성하고, 접점부(50A)에 전원(55A)을 연결한다. 이에 따라 상부 유전체(30A) 표면에 놓여진 가공품(웨이퍼, 유리기판)(60A)에 대해 정전기력을 이용하여 흡착 고정하는 정전척의 동작을 실시할 수 있다.
[제3 실시예]
본 발명은 캡슐 안에 하부 유전체와 피처리 분말을 충진하여 밀봉한 후 열간정수압 소결법(HIP)을 이용하여 상부 유전체를 형성하는 열처리 방식을 적용하며, 앞서 설명한 제1 실시예와 다르게 하부 유전체에 형성되는 전극 패턴을 변형할 수 있고, 이를 위해 하부 유전체에 형성되는 오목홈의 형상을 변형된 전극 패턴에 대응하여 형성할 수 있고, 이와 관련된 정전척 제조 방법을 설명한다.
제3 실시예에서 전극 패턴을 변형한 구성을 제외한 그 이외의 구성은 제1 실시예와 동일하게 적용할 수 있다.
도 17 및 도 18을 참고하여, 평판 형태로 성형된 하부 유전체(10B)를 준비한다. 하부 유전체(10B)는 Al2O3(산화 알루미늄, Aluminium Oxide), Zr2O3(산화 지르코늄, Zirconium Oxide), Zn2O(아산화 아연, Zinc Suboxide), Y2O3(산화 이트륨 , Yttrium Oxide), SiO2(이산화 규소, Silicon Dioxide), AlN(질화 알루미늄, Aluminium Nitride), Si3N4(질화 규소, Silicon Nitride) 중 어느 하나 또는 이들의 두 물질이상을 혼합한 물질로 된 세라믹 소재로 제조할 수 있다. 또한 하부 유전체(10B)는 상기 세라믹 소재의 전기적, 기계적 특성을 강화하기 위하여 CaO(산화칼슘, Calcium Oxide), Fe2O3(산화제이철, Ferric Oxide), Si, Ca, TiC(탄화타이타늄, Titanium Carbide), Fe, 및 Ti 중 어느 하나 또는 이들의 두 물질이상을 혼합한 물질로 된 소결조제를 30 wt% 이내로 첨가할 수 있다.
하부 유전체(10B)의 상면에 전극을 설치할 수 있도록 기계 가공하여 오목홈을 형성한다. 오목홈은 전극의 두께 만큼 하부 유전체(10B) 안으로 함몰된 링형 홈(13B)으로 형성할 수 있다. 링형 홈(13B)은 하부 유전체(10B)보다 작은 직경을 갖는다.
도 19를 참고하여, 링형 홈(13B)에 전극(20B)이 채워져 고정 설치된다. 전극(20B)은 Pd, Pt, 및 W 중 어느 하나 또는 이들의 두 물질이상을 혼합한 금속으로 제조할 수 있고, 전극(20B)은 2~10㎛의 두께로 형성할 수 있다. 링형 홈(13B)에 전극(20B)이 설치된 하부 유전체(10B)의 상부 표면이 평탄하게 된다.
도 20을 참고하여, 캡슐(40B) 안에 전극(20B)이 설치된 하부 유전체(10B)를 넣고, 하부 유전체(10B) 및 전극(20B)의 겉면 전체를 감싸도록 피처리 분말(35B)을 충진한 후 캡슐(40B)을 밀봉한다. 캡슐(40B)은 금속, 유리, 열전도성 세라믹 소재로 제조할 수 있다.
피처리 분말(35B)은 하부 유전체(10B)와 동일한 물질의 분말을 압축 성형하여 사용하는데, 피처리 분말(35B)의 평균입경(D50)은 0.1~100㎛ 이다. 예를 들어 피처리 분말(35B)은 Al2O3(산화 알루미늄, Aluminium Oxide), Zr2O3(산화 지르코늄, Zirconium Oxide), Zn2O(아산화 아연, Zinc Suboxide), Y2O3(산화 이트륨 , Yttrium Oxide), SiO2(이산화 규소, Silicon Dioxide), AlN(질화 알루미늄, Aluminium Nitride), Si3N4(질화 규소, Silicon Nitride) 중 어느 하나 또는 이들의 두 물질이상을 혼합한 물질로 된 세라믹 소재를 분말 형태로 성형하여 제조할 수 있다. 또한 피처리 분말(35B)은 상기 세라믹 소재의 전기적, 기계적 특성을 강화하기 위하여 CaO(산화칼슘, Calcium Oxide), Fe2O3(산화제이철, Ferric Oxide), Si, Ca, TiC(탄화타이타늄, Titanium Carbide), Fe, 및 Ti 중 어느 하나 또는 이들의 두 물질이상을 혼합한 물질로 된 소결조제를 30 wt% 이내로 첨가하여 제조할 수 있다.
밀봉된 캡슐(40B)에 대해 소결 열처리 하며, 소결 열처리는 앞서 설명한 도 7의 열처리 장치(100)를 이용할 수 있다.
소결 열처리가 완료되면, 밀봉된 캡슐(40B)을 빼내서 해체한다. 소결 열처리에 의해 피처리 분말(35B)이 하부 유전체(10B) 및 전극(20B)에 결합된 피소결체를 캡슐(40B)에서 꺼내고, 이후 커팅 도구를 이용하여 피소결체를 커팅하여 척 바디(1B)를 형성한다.
도 21에 도시된 바와 같이 커팅 공정을 끝낸 척 바디(1B)는 하부 유전체(10B)와 상부 유전체(30B) 사이에 전극(20B)이 매립 설치된 구조로서, 소결 열처리에 의해 피처리 분말(35B)이 하부 유전체(10B)와 전극(20B)의 표면에 확산 접합되어 척 바디(1B)의 상부를 형성하는 상부 유전체(30B)를 형성함으로써 구현된다. 이와 같이 등방 압력을 가하여 소결 열처리하는 것에 의해 전극(20B)과 상부 유전체(30B)의 계면(25B)은 접합력이 우수한 계면 특성을 가지게 된다.
이후, 도 22에 도시된 바와 같이 하부 유전체(10B)와 상부 유전체(30B) 사이에 매립 설치된 전극(20B)을 부분적으로 노출시키기 위하여 하부 유전체(10B)에 관통홈(12B)을 형성한다. 이후 도 23에 도시된 바와 같이 관통홈(12B)에 전극봉을 설치하여 접점부(50B)를 형성하고, 접점부(50B)에 전원(55B)을 연결한다. 이에 따라 상부 유전체(30B) 표면에 놓여진 가공품(웨이퍼, 유리기판)(60B)에 대해 정전기력을 이용하여 흡착 고정하는 정전척의 동작을 실시할 수 있다.
<실험예>
(a) 하부 유전체로서 알루미나판에 전극 설치용 오목홈을 기계 가공하고, 가공된 오목홈에 금속 전극을 고정 설치한다. 금속 전극은 Pd, Pt, 및 W 중 어느 하나 또는 이들의 두 물질이상을 혼합한 금속으로 제조할 수 있고, 금속 전극은 2~10㎛의 두께를 갖는다.
(b) 정전척의 척 바디 형상에 유사한 금속재질의 캡슐을 제작하고, 캡슐 안에 금속 전극이 고정 설치된 알루미나판과 그 알루미나판을 덮는 알루미나 분말을 충진하고 진공 처리하여 밀봉한다. 알루미나 분말의 평균입경(D50)은 0.1~100㎛ 이다.
(c) 열처리 장치에 밀봉된 캡슐을 배치하고 아래의 공정 조건에서 소결 열처리한다.
- 등방 압력 : 2000 bar
- 열처리 온도 : 1350℃
- 열처리 시간 : 2시간
(d) 소결 열처리 완료시 캡슐을 해체하여 피소결체를 꺼내고, 커팅 공정을 통하여 척 바디 형태로 커팅하여 정전척의 척 바디 시제품을 제조한다.
<비교예1>
실험예 1에서와 동일한 알루미나판과 금속 전극 및 알루미나 파우더를 사용하여 소결 열처리한다. 다만, 등방 가압을 가할 수 있는 열처리 장치 및 캡슐을 사용하지 않고, 소결 열처리용 반응 챔버를 이용하여 실시한다.
- 열처리 압력 : 2000 bar
- 열처리 온도 : 1350℃
- 열처리 시간 : 2시간
<비교예2>
2장의 사파이어 사이에 금속 전극을 배치하여 소결 열처리한다. 다만, 등방 가압을 가할 수 있는 열처리 장치 및 캡슐을 사용하지 않고, 소결 열처리용 반응 챔버를 이용하여 실시한다.
- 열처리 압력 : 2000 bar
- 열처리 온도 : 1350℃
- 열처리 시간 : 2시간
아래의 [표1]에 <실험예> <비교예1> <비교예2>에 의해 각각 제조된 정전척의 척 바디에 대한 플라즈마 환경에서의 식각 공정에 의한 무게 변화를 나타내었다.
식각 공정 전 무게(g) 식각 공정 후 무게(g) 무게 차이(g)
비교예1 0.78657 0.78506 0.00151
비교예2 0.81026 0.80880 0.00146
실험예 0.52545 0.52412 0.00133
[표1]에서 <실험예>는 플라즈마 식각 공정을 실시할 경우 척 바디의 무게 변화 0.00133으로 가장 적어 내플라즈마 특성이 우수함을 나타내었다.
아래의 [표2]에 <실험예> <비교예1> <비교예2>에 의해 각각 제조된 정전척의 척 바디에 대한 경도 및 비중을 나타내었다.
경도(Hv) 비중
비교예1 1779 3.9269
비교예2 1899 3.9876
실험예 1947 3.9705
[표2]에서 <실험예>는 척 바디의 경도 1947(Hv)로 가장 높게 나타내었고, 비중 3.9705은 이상적인 알루미나의 비중 3.965에 근접하여 잔류 기공이 매우 적음을 나타내었다.
도 24는 열처리 방식과 소재 종류에 따른 각각의 소결체에 대한 확대 이미지로서, (a) 비교예 1에 의해 획득된 소결체 이미지, (b) 비교예 2에 의해 획득된 소결체 이미지, (c) 실험예에 의해 획득된 소결체 이미지 이다.
도 24 (a)에서 소결체에 조대한 내부 기공(200)이 잔류하고 있으나, 도 24 (b)(c)에서는 소결체에 조대한 내부 기공이 잔류하고 있지 않음을 확인할 수 있다.
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 정전척 제조 방법에 의해 제조된 시제품에 대한 이미지이다.
도 25 (a)는 열처리 장치(100)에서 소결 열처리된 캡슐(40)을 꺼낸 후 수평방향으로 절단한 단면을 나타내는 것으로, 캡슐(40) 안에 채워진 하부 유전체(10)에 대한 이미지이다. 도 25 (b)는 캡슐(40)을 해체하고, 커팅 공정을 통하여 가공된 척 바디의 상부 유전체(30)를 나타내는 이미지이다.
상술한 실시예에서 유전체와 전극의 어셈블리로서 정전기력을 이용하여 가공품을 흡착 고정하는 정전척을 예시적으로 설명하고 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 그 유전체와 전극의 어셈블리의 대상은 고출력 고온 환경에서 장기적 사용할 수 있는 설비부품용 세라믹 부재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 반도체용 wafer의 PR 코팅 및 에칭을 위해 필수적인 400℃ 이상의 분위기 형성을 위해, 매립 전극을 저항패턴으로 인쇄 후 유전체와 어셈블리하여 발열이 가능한 전극히터 매립형 세라믹 부재의 제조 등에 적용할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
1, 1A, 1B : 척 바디 10, 10A, 10B : 하부 유전체
11 : 원판형 홈 13B : 링형 홈
12, 12A, 12B : 관통홈 20, 20A, 20B : 전극
30, 30A, 30B : 상부 유전체 35, 35A, 35B : 피처리 분말
40, 40A, 40B : 캡슐 50, 50A, 50B : 접점부
55, 55A, 55B : 전원 60, 60A, 60B : 가공품
70 : 분할홈 100, 100A : 열처리 장치
101 : 수용 공간 110 : 압력용기
120 : 하부 덮개 130 : 상부 덮개
131 : 기체 유입구 140 : 단열부재
150 : 히터 160 : 지지대

Claims (28)

  1. 전극에 유전체가 피복된 유전체와 전극의 어셈블리에 있어서,
    상기 어셈블리 바디의 하부를 형성하는 하부 유전체;
    상기 하부 유전체에 형성된 전극;
    상기 전극이 형성된 하부 유전체와 피처리 분말이 충진된 캡슐을 밀봉하고, 열처리 장치의 압력용기 안에 상기 밀봉된 캡슐을 배치한 상태에서 등방 압력을 가하여 소결 열처리하며, 소결 열처리에 의해 상기 피처리 분말이 상기 하부 유전체와 상기 전극의 표면에 확산 접합되어 상기 어셈블리 바디의 상부를 형성하는 상부 유전체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체와 전극의 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하부 유전체 및 상부 유전체는 동일한 물질로 형성되고,
    상기 피처리 분말은 상기 하부 유전체와 동일한 물질의 분말을 압축 성형하여 사용하는 것을 특징으로 하는 유전체와 전극의 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 피처리 분말의 평균입경(D50)은 0.1~100㎛ 인 것을 특징으로 하는 유전체와 전극의 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 압력용기에서 상기 캡슐에 가해지는 등방 압력은 1000~3000 bar인 것을 특징으로 하는 유전체와 전극의 어셈블리.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 압력용기에서 상기 캡슐을 소결 열처리하는 온도는 1300~1700℃, 열처리 시간은 30분 이상인 것을 특징으로 하는 유전체와 전극의 어셈블리.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하부 유전체 및 상부 유전체는 Al2O3, Zr2O3, Zn2O, Y2O3, SiO2, AlN, 및 Si3N4 중 어느 하나 또는 이들의 두 물질이상을 혼합한 물질로 된 세라믹 소재를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체와 전극의 어셈블리.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 하부 유전체 및 상부 유전체는 CaO, Fe2O3, Si, Ca, TiC, Fe, 및 Ti 중 어느 하나 또는 이들의 두 물질이상을 혼합한 물질로 된 소결조제를 30 wt% 이내로 첨가하는 것을 특징으로 하는 유전체와 전극의 어셈블리.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전극은 Pd, Pt, 및 W 중 어느 하나 또는 이들의 두 물질이상을 혼합한 금속인 것을 특징으로 하는 유전체와 전극의 어셈블리.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전극은 2~10㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 유전체와 전극의 어셈블리.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 전극은 스크린 프린팅(screen printing), PVD, CVD, 용사코팅(thermal spraying coating) 중 어느 하나의 방식으로 상기 하부 유전체에 형성되는 것을 특징으로 하는 유전체와 전극의 어셈블리.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 열처리 장치는 수용공간을 형성하는 압력용기, 상기 압력용기의 개구된 상부를 패쇄하고 상기 수용공간으로 기체가 유입되는 기체 유입구가 형성된 상부 덮개, 상기 압력용기의 개구된 하부를 폐쇄하는 하부 덮개, 상기 압력용기 내부에 마련된 단열부재, 상기 단열부재에 둘러싸인 수용공간을 가열시키는 히터, 상기 캡슐을 지지하는 지지대를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체와 전극의 어셈블리.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 캡슐에 상기 전극이 형성된 복수개 하부 유전체를 일정 간격을 두고 적층하여 배치하고 서로 이격된 상기 복수개 하부 유전체 사이에 피처리 분말을 충진하는 경우, 상기 복수개 하부 유전체의 측면에는 단차가 형성되어 상기 피처리 분말이 충진되지 않고 비어 있는 분할홈이 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 유전체와 전극의 어셈블리.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 유전체와 전극의 어셈블리는 정전척, 전극 히터 매립형 세라믹 부재 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유전체와 전극의 어셈블리.
  14. 어셈블리 바디의 하부 유전체를 형성하는 단계;
    상기 하부 유전체에 전극을 형성하는 단계;
    상기 어셈블리 바디의 상부 유전체를 형성하는 단계;를 포함하되,
    상기 상부 유전체를 형성하는 단계는 상기 전극이 형성된 하부 유전체와 피처리 분말이 충진된 캡슐을 밀봉하고, 열처리 장치의 압력용기 안에 상기 밀봉된 캡슐을 배치한 상태에서 등방 압력을 가하여 소결 열처리하며, 소결 열처리에 의해 상기 피처리 분말이 상기 하부 유전체와 상기 전극의 표면에 확산 접합되어 상기 상부 유전체를 형성함으로써 상기 하부 유전체와 상기 상부 유전체 사이에 상기 전극이 매립 설치되는 것을 특징으로 하는 유전체와 전극의 어셈블리의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 하부 유전체 및 상부 유전체는 동일한 물질로 형성되고,
    상기 피처리 분말은 상기 하부 유전체와 동일한 물질의 분말을 압축 성형하여 사용하는 것을 특징으로 하는 유전체와 전극의 어셈블리의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 피처리 분말의 평균입경(D50)은 0.1~100㎛ 인 것을 특징으로 하는 유전체와 전극의 어셈블리의 제조 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 압력용기에서 상기 캡슐에 가해지는 등방 압력은 1000~3000 bar이고, 상기 캡슐을 소결 열처리하는 온도는 1300~1700℃, 열처리 시간은 30분 이상인 것을 특징으로 하는 유전체와 전극의 어셈블리의 제조 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 하부 유전체 및 상부 유전체는 Al2O3, Zr2O3, Zn2O, Y2O3, SiO2, AlN, 및 Si3N4 중 어느 하나 또는 이들의 두 물질이상을 혼합한 물질로 된 세라믹 소재를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체와 전극의 어셈블리의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 하부 유전체 및 상부 유전체는 CaO, Fe2O3, Si, Ca, TiC, Fe, 및 Ti 중 어느 하나 또는 이들의 두 물질이상을 혼합한 물질로 된 소결조제를 30 wt% 이내로 첨가하는 것을 특징으로 하는 유전체와 전극의 어셈블리의 제조 방법.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 전극 형성 단계는 상기 하부 유전체에 전극 형상에 대응하는 오목홈을 형성하고, 상기 오목홈에 전극을 설치하는 것을 특징으로 하는 유전체와 전극의 어셈블리의 제조 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 오목홈은 원판형 홈 또는 링형 홈으로 형성되고,
    상기 오목홈은 상기 전극의 두께에 대응하여 일정 깊이로 함몰되며, 상기 하부 유전체보다 작은 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 유전체와 전극의 어셈블리의 제조 방법.
  22. 제14항에 있어서,
    상기 전극 형성 단계는 상기 하부 유전체 표면에 전극을 돌출 형성하는 것을 특징으로 하는 유전체와 전극의 어셈블리의 제조 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 전극 형성 단계는 스크린 프린팅(screen printing), PVD, CVD, 용사코팅(thermal spraying coating) 중 어느 하나의 방식으로 수행하는 것을 특징으로 하는 유전체와 전극의 어셈블리의 제조 방법.
  24. 제14항에 있어서,
    상기 전극은 Pd, Pt, 및 W 중 어느 하나 또는 이들의 두 물질이상을 혼합한 금속이고, 상기 전극은 2~10㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 유전체와 전극의 어셈블리의 제조 방법.
  25. 제14항에 있어서,
    상기 상부 유전체 형성 단계에서 상기 캡슐에 상기 전극이 형성된 복수개 하부 유전체를 일정 간격을 두고 적층하여 배치하고 서로 이격된 상기 복수개 하부 유전체 사이에 피처리 분말을 충진하는 경우, 상기 복수개 하부 유전체의 측면에는 단차가 형성되어 상기 피처리 분말이 충진되지 않고 비어 있는 분할홈이 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 유전체와 전극의 어셈블리의 제조 방법.
  26. 제14항에 있어서,
    상기 열처리 장치에서 소결 열처리된 피소결체를 커팅하여 어셈블리 바디를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체와 전극의 어셈블리의 제조 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 하부 유전체와 상기 상부 유전체 사이에 매립 설치된 상기 전극을 부분적으로 노출시키기 위하여 상기 하부 유전체에 관통홈을 형성하고, 상기 전극에 전기적으로 연결하기 위한 전극봉을 상기 관통홈에 설치하여 접점부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체와 전극의 어셈블리의 제조 방법.
  28. 제14항에 있어서,
    상기 유전체와 전극의 어셈블리는 정전척, 전극 히터 매립형 세라믹 부재 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유전체와 전극의 어셈블리의 제조 방법.
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