KR102583016B1 - Mg Based Electrostatic Chuck And Manufacturing Method Thereof - Google Patents

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Abstract

내플라즈마 특성이 우수한 정전척이 소개된다. 정전척은 MgO를 주성분으로 하는 세라믹 지지체 및 세라믹 지지체 내에 엠베드된 흡착전극을 포함하며, 세라믹 지지체는 흡착전극을 기준으로 상부의 유전층 및 하부의 절연층을 구비한다. 특징적으로 유전층은 MgO 70~97중량%, Al2O3 1~15중량%, SiO2 1~15중량%, Y2O3 1~15중량%, La2O3 0~5중량%, TiO2 0~5중량% 포함한다.An electrostatic chuck with excellent anti-plasma properties is introduced. The electrostatic chuck includes a ceramic support mainly made of MgO and an adsorption electrode embedded in the ceramic support, and the ceramic support has an upper dielectric layer and a lower insulating layer based on the adsorption electrode. Characteristically, the dielectric layer contains 70-97% by weight of MgO, 1-15% by weight of Al 2 O 3 , 1-15% by weight of SiO 2 , 1-15% by weight of Y 2 O 3 , 0-5% by weight of La 2 O 3 , and TiO. 2 Contains 0 to 5% by weight.

Description

MgO계 정전척 및 그 제조방법{Mg Based Electrostatic Chuck And Manufacturing Method Thereof}MgO based electrostatic chuck and manufacturing method thereof {Mg Based Electrostatic Chuck And Manufacturing Method Thereof}

본 발명은 정전척, 특히 내플라즈마 특성이 우수한 산화마그네슘(MgO)계 정전척 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electrostatic chuck, particularly a magnesium oxide (MgO)-based electrostatic chuck with excellent plasma resistance properties, and a method of manufacturing the same.

반도체, 디스플레이 공정 등에서 기판을 홀딩하기 위한 용도로 정전척이 사용된다. 반도체 식각공정에서 정전척은 고온 및 고밀도 플라즈마 환경에 노출된다. 회로패턴의 선폭 초미세화 및 다층화에 따라 식각공정의 시간이 길어지고, 이에 따라 정전척에 대해 요구되는 내플라즈마 및 절연 특성의 수준이 점차 높아지고 있다.Electrostatic chucks are used to hold substrates in semiconductor and display processes. In the semiconductor etching process, the electrostatic chuck is exposed to a high temperature and high density plasma environment. As the line width of circuit patterns becomes ultra-fine and multi-layered, the etching process time becomes longer, and the level of plasma resistance and insulation characteristics required for electrostatic chucks is gradually increasing.

정전척은 내플라즈마 및 절연 특성의 충족을 위해 고순도, 고밀도의 세라믹으로 제조된다. 고순도 세라믹으로 제조된 정전척은 내식성이 우수하여 식각공정 중에 파티클 발생이 적고 또한 유전손실이 적어 장시간 척킹력 유지에 유리하다. 고순도 및 고밀도 세라믹으로 제조된 정전척은 또한 절연 특성 및 내전압 특성이 우수하다.Electrostatic chucks are made of high-purity, high-density ceramic to meet plasma resistance and insulation properties. Electrostatic chucks made of high-purity ceramic have excellent corrosion resistance, generate fewer particles during the etching process, and also have lower dielectric loss, which is advantageous for maintaining chucking force for a long time. Electrostatic chucks made of high-purity and high-density ceramics also have excellent insulation and withstand voltage characteristics.

최근 반도체 식각 공정에 현장(In-situ) 클리닝이 도입되었다. 정전척은 보다 가혹한 할로겐계 부식성 가스의 플라즈마 환경에 노출되게 되었고, 이로 인해 통상적인 순도의 알루미나(Al2O3)로 구성된 정전척은 플라즈마 부식을 피할 수 없을 것이라는 우려가 높다. 보다 고순도 고밀도의 알루미나 소재, 또는 높은 내식성을 갖는 산화마그네슘(MgO), 산화이트륨(Y2O3) 등의 소결체를 정전척에 응용하고자 하는 요구가 있다.In-situ cleaning has recently been introduced in the semiconductor etching process. Electrostatic chucks have been exposed to the harsher plasma environment of halogen-based corrosive gases, and as a result, there is a high concern that electrostatic chucks made of alumina (Al 2 O 3 ) of ordinary purity will not be able to avoid plasma corrosion. There is a demand to apply higher purity, higher density alumina materials, or sintered bodies such as magnesium oxide (MgO) and yttrium oxide (Y 2 O 3 ) with high corrosion resistance to electrostatic chucks.

고순도 고밀도의 알루미나일지라도 산화이트륨 등 내플라즈마 특성이 우수한 소재에 비해서는 현저히 내플라즈마 특성이 떨어진다. 반면 산화이트륨 소결체는 굽힘 강도나 파괴 인성 등의 기계적 강도가 떨어진다. 이 때문에 산화이트륨 소결체는 정전척 제조과정에 쉽게 파손되어 생산 수율이 떨어진다. 예로서 산화이트륨 소결체는 전극 접속을 위한 단자 삽입홀을 가공하는 중 크랙이나 치핑이 발생하거나, 전극에 단자를 납땜할 때에 열 응력에 의해 파손되는 문제가 있다.Even high-purity, high-density alumina has significantly lower plasma resistance than materials with excellent plasma resistance such as yttrium oxide. On the other hand, yttrium oxide sintered body has poor mechanical strength such as bending strength and fracture toughness. For this reason, the yttrium oxide sintered body is easily damaged during the electrostatic chuck manufacturing process, reducing production yield. For example, the yttrium oxide sintered body has problems such as cracks or chipping occurring during processing of terminal insertion holes for electrode connection, or damage due to thermal stress when soldering terminals to electrodes.

산화마그네슘 소결체를 사용한 정전척은 알려져 있지 않았다. 이는 산화마그네슘이 내플라즈마성이 우수한 반면 난소결성, 수화반응, 낮은 경도 등의 한계가 있기 때문이다. 산화마그네슘을 정전척에 적용하기 위해서는 내플라즈마성은 그대로 유지하면서도 유전율, 경도 등의 물성을 증진시키고, 난소결 등의 문제를 해결할 방안이 요구된다.Electrostatic chucks using magnesium oxide sintered bodies were not known. This is because although magnesium oxide has excellent plasma resistance, it has limitations such as inability to calcify, hydration reaction, and low hardness. In order to apply magnesium oxide to electrostatic chucks, a method is required to improve physical properties such as dielectric constant and hardness while maintaining plasma resistance, and to solve problems such as sintering.

한편 산화마그네슘은 내식성이 우수할 뿐만 아니라 산화이트륨, 이트륨 알루미늄 등에 비해 저비용이라는 잇점이 있으며, 산화알루미늄, 산화이트륨이나 이트륨 알루미늄보다 열전도율이 높다. 높은 열전도율은 고온 처리나 균일성이 필요한 공정에 적용하기에 유리하다.Meanwhile, magnesium oxide not only has excellent corrosion resistance, but also has the advantage of lower cost compared to yttrium oxide, yttrium aluminum, etc., and has higher thermal conductivity than aluminum oxide, yttrium oxide, or yttrium aluminum. High thermal conductivity is advantageous for application to high temperature processing or processes requiring uniformity.

본 발명은 위와 같은 종래기술에 대한 인식에 기초한 것으로 내플라즈마 특성이 우수한 MgO계 정전척 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.The present invention is based on the recognition of the above prior art and seeks to provide an MgO-based electrostatic chuck with excellent anti-plasma characteristics and a method of manufacturing the same.

또한 본 발명은 경도 및 유전율이 우수한 MgO계 정전척 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.In addition, the present invention seeks to provide an MgO-based electrostatic chuck with excellent hardness and dielectric constant and a method of manufacturing the same.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 반드시 위에 언급된 사항에 국한되지 않으며, 미처 언급되지 않은 또 다른 과제들은 이하 기재되는 사항에 의해서도 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not necessarily limited to the matters mentioned above, and other problems not yet mentioned may also be understood by the matters described below.

위 목적을 달성하기 위한 본 발명은 연구개발 과정을 통해 Al2O3, Y2O3, SiO2 등의 특징적인 소결제조 및 이들의 적량 첨가를 통해 산화마그네슘의 난소결 문제를 해결하고 내플라즈마 특성이 우수하면서도 요구되는 전기적, 기계적 특성을 갖춘 MgO계 정전척을 제조할 수 있음을 깨닫게 된 것에 기초한다.In order to achieve the above object, the present invention solves the problem of sintering of magnesium oxide through the characteristic sintering process of Al 2 O 3 , Y 2 O 3 , SiO 2 , etc. through the research and development process and the addition of appropriate amounts thereof, and provides plasma resistance. It is based on the realization that it is possible to manufacture an MgO-based electrostatic chuck with excellent properties and the required electrical and mechanical properties.

본 발명의 일 실시예에 따르면, MgO계 정전척은 MgO를 주성분으로 하는 세라믹 지지체 및 세라믹 지지체 내에 엠베드된 흡착전극을 포함하며, 세라믹 지지체는 흡착전극을 기준으로 상부의 유전층 및 하부의 절연층을 구비한다. 특징적으로 유전층은 MgO 70~97중량%, Al2O3 1~15중량%, SiO2 1~15중량%, Y2O3 1~15중량%, La2O3 0~5중량%, TiO2 0~5중량% 포함한다.According to one embodiment of the present invention, the MgO-based electrostatic chuck includes a ceramic support mainly containing MgO and an adsorption electrode embedded in the ceramic support, wherein the ceramic support has an upper dielectric layer and a lower insulating layer based on the adsorption electrode. Equipped with Characteristically, the dielectric layer contains 70-97% by weight of MgO, 1-15% by weight of Al 2 O 3 , 1-15% by weight of SiO 2 , 1-15% by weight of Y 2 O 3 , 0-5% by weight of La 2 O 3 , and TiO. 2 Contains 0 to 5% by weight.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 흡착전극 하부의 절연층은 MgO 70~97중량%, Al2O3 1~15중량%, SiO2 1~15중량%, Y2O3 1~15중량%, La2O3 0~5중량%, TiO2 0~5중량% 포함한다.According to one embodiment of the present invention, the insulating layer below the adsorption electrode contains 70 to 97% by weight of MgO, 1 to 15% by weight of Al 2 O 3 , 1 to 15% by weight of SiO 2 , and 1 to 15% by weight of Y 2 O 3 %, La 2 O 3 0 to 5% by weight, and TiO 2 0 to 5% by weight.

또한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 흡착전극 하부의 절연층은 MgO 85~98중량%, LiF 1~5중량%, SiO2 1~10중량%, B2O3 0~5중량%, Bi2O3 0~5중량%, V2O5 0~3중량% 포함한다.In addition, according to one embodiment of the present invention, the insulating layer below the adsorption electrode contains 85 to 98% by weight of MgO, 1 to 5% by weight of LiF, 1 to 10% by weight of SiO 2 , 0 to 5% by weight of B 2 O 3 , Contains 0 to 5% by weight of Bi 2 O 3 and 0 to 3% by weight of V 2 O 5 .

또한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 흡착전극 하부의 절연층은 제1 절연층 및 제2 절연층을 구비하며, 제1 절연층은 MgO 85~98중량%, LiF 1~5중량%, SiO2 1~10중량%, B2O3 0~5중량%, Bi2O3 0~5중량%, V2O5 0~3중량% 포함하며, 제1 절연층 하부의 제2 절연층은 MgO 70~97중량%, Al2O3 1~15중량%, SiO2 1~15중량%, Y2O3 1~15중량%, La2O3 0~5중량%, TiO2 0~5중량% 포함한다.In addition, according to one embodiment of the present invention, the insulating layer below the adsorption electrode includes a first insulating layer and a second insulating layer, and the first insulating layer includes 85 to 98% by weight of MgO, 1 to 5% by weight of LiF, and Contains 1 to 10% by weight of SiO 2 , 0 to 5% by weight of B 2 O 3 , 0 to 5% by weight of Bi 2 O 3 , and 0 to 3% by weight of V 2 O 5 , and a second insulating layer below the first insulating layer. Silver MgO 70~97% by weight, Al 2 O 3 1~15% by weight, SiO 2 1~15% by weight, Y 2 O 3 1~15% by weight, La 2 O 3 0~5% by weight, TiO 2 0~ Contains 5% by weight.

본 발명의 일 실시예에 따른 MgO계 정전척은 히터 전극을 갖는다. 히터전극은 절연층, 더 구체적으로는 제1 절연층에 엠베드된다.The MgO-based electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention has a heater electrode. The heater electrode is embedded in an insulating layer, more specifically in the first insulating layer.

본 발명의 일 실시예에 따르면, MgO계 정전척 제조방법은 제1 소결체와 제2 소결체를 포개는 단계, 제1 소결체와 제2 소결체는 각각 MgO 70~97중량%, Al2O3 1~15중량%, SiO2 1~15중량%, Y2O3 1~15중량%, La2O3 0~5중량%, TiO2 0~5중량% 포함하며, 제1 소결체와 제2 소결체 중 어느 하나의 중첩면에 흡착전극이 마련됨; 및 제1 및 제2 소결체를 불활성 분위기, 온도 1450~1600℃ 및 압력 50~200㎏f/㎠에서 가압 접합하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the MgO-based electrostatic chuck manufacturing method includes the step of overlapping a first sintered body and a second sintered body, and the first sintered body and the second sintered body each contain 70 to 97% by weight of MgO and Al 2 O 3 1 to 1. Contains 15% by weight, SiO 2 1 to 15% by weight, Y 2 O 3 1 to 15% by weight, La 2 O 3 0 to 5% by weight, and TiO 2 0 to 5% by weight, among the first and second sintered bodies. An adsorption electrode is provided on one overlapping surface; And a step of pressure bonding the first and second sintered bodies in an inert atmosphere, at a temperature of 1450 to 1600° C. and a pressure of 50 to 200 kgf/cm2.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 소결체와 제2 소결체 중 적어도 어느 하나, 바람직하게는 제1 소결체 및 제2 소결체 각각은 MgO 70~97중량%, Al2O3 1~15중량%, SiO2 1~15중량%, Y2O3 1~15중량%, La2O3 0~5중량%, TiO2 0~5중량% 포함하는 세라믹 성형체를 1350~1600℃, 더 한정적으로는 1350~1550℃에서 상압소결함에 의해 얻어진, 상대밀도 99% 미만, 예로서 85~98%의 소결체이다.According to one embodiment of the present invention, at least one of the first sintered body and the second sintered body, preferably each of the first sintered body and the second sintered body, contains 70 to 97% by weight of MgO and 1 to 15% by weight of Al 2 O 3 , 1 to 15% by weight of SiO 2 , 1 to 15% by weight of Y 2 O 3 , 0 to 5% by weight of La 2 O 3 , and 0 to 5% by weight of TiO 2 at 1350 to 1600°C, more specifically, It is a sintered body obtained by atmospheric pressure sintering at 1350 to 1550°C and has a relative density of less than 99%, for example, 85 to 98%.

본 발명의 일 실시예에 따르면, MgO계 정전척 제조방법은 제1 소결체와 제2 소결체를 포개는 단계, 제1 소결체는 MgO 70~97중량%, Al2O3 1~15중량%, SiO2 1~15중량%, Y2O3 1~15중량%, La2O3 0~5중량%, TiO2 0~5중량% 포함하며, 제2 소결체는 MgO 85~98중량%, LiF 1~5중량%, SiO2 1~10중량%, B2O3 0~5중량%, Bi2O3 0~5중량%, V2O5 0~3중량% 포함하고, 제1 소결체와 제2 소결체 중 어느 하나의 중첩면에 흡착전극이 마련됨; 및 제1 및 제2 소결체를 불활성가스 분위기, 온도 850~950℃ 및 압력 50~200㎏f/㎠에서 가압 접합하는 단계를 포함한다.According to one embodiment of the present invention, the MgO-based electrostatic chuck manufacturing method includes the step of overlapping a first sintered body and a second sintered body, and the first sintered body includes 70 to 97% by weight of MgO, 1 to 15% by weight of Al 2 O 3 , and SiO. 2 1 to 15% by weight, Y 2 O 3 1 to 15% by weight, La 2 O 3 0 to 5% by weight, and TiO 2 0 to 5% by weight, and the second sintered body contains 85 to 98% by weight of MgO and LiF 1. Contains ~5% by weight, SiO 2 1-10% by weight, B 2 O 3 0-5% by weight, Bi 2 O 3 0-5% by weight, V 2 O 5 0-3% by weight, and the first sintered body and the second An adsorption electrode is provided on the overlapping surface of one of the two sintered bodies; And a step of pressure bonding the first and second sintered bodies in an inert gas atmosphere at a temperature of 850 to 950° C. and a pressure of 50 to 200 kgf/cm2.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 소결체는 MgO 70~97중량%, Al2O3 1~15중량%, SiO2 1~15중량%, Y2O3 1~15중량%, La2O3 0~5중량%, TiO2 0~5중량% 포함하는 세라믹 성형체를 1350~1600℃에서 상압소결함에 의해 얻어진다. 제1 소결체의 상대밀도는 99% 미만, 예로서 85~98%로 타게팅된다.According to one embodiment of the present invention, the first sintered body includes 70 to 97% by weight of MgO, 1 to 15% by weight of Al 2 O 3 , 1 to 15% by weight of SiO 2 , 1 to 15% by weight of Y 2 O 3 , and La It is obtained by sintering a ceramic molded body containing 0 to 5% by weight of 2 O 3 and 0 to 5% by weight of TiO 2 at 1350 to 1600°C at normal pressure. The relative density of the first sintered body is targeted to be less than 99%, for example, 85 to 98%.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 소결체는 MgO 85~98중량%, LiF 1~5중량%, SiO2 1~10중량%, B2O3 0~5중량%, Bi2O3 0~5중량%, V2O5 0~3중량% 포함하는 세라믹 성형체를 900~1000℃에서 상압소결함에 의해 얻어지며, 상대밀도가 95% 이상이다.According to one embodiment of the present invention, the second sintered body contains 85 to 98% by weight of MgO, 1 to 5% by weight of LiF, 1 to 10% by weight of SiO 2 , 0 to 5% by weight of B 2 O 3 , and Bi 2 O 3 It is obtained by sintering a ceramic molded body containing 0 to 5% by weight and 0 to 3% by weight of V 2 O 5 at normal pressure at 900 to 1000°C, and has a relative density of 95% or more.

본 발명의 일 실시예에 따르면, MgO계 정전척 제조방법은 제1 소결체, 제2 소결체 및 제3 소결체를 포개는 단계, 제1 및 제3 소결체는 MgO 70~97중량%, Al2O3 1~15중량%, SiO2 1~15중량%, Y2O3 1~15중량%, La2O3 0~5중량%, TiO2 0~5중량% 포함하며, 제2 소결체는 MgO 85~98중량%, LiF 1~5중량%, SiO2 1~10중량%, B2O3 0~5중량%, Bi2O3 0~5중량%, V2O5 0~3중량% 포함하고, 제1 소결체와 제2 소결체 중 어느 하나의 중첩면에 흡착전극이 마련되며, 제1 및 제3 소결체는 각각 MgO 70~97중량%, Al2O3 1~15중량%, SiO2 1~15중량%, Y2O3 1~15중량%, La2O3 0~5중량%, TiO2 0~5중량% 포함하는 제1 세라믹 성형체를 1350~1600℃에서 상압소결함에 의해 얻어지며 상대밀도 99% 미만, 예로서 85~98%이며, 제2 소결체는 MgO 85~98중량%, LiF 1~5중량%, SiO2 1~10중량%, B2O3 0~5중량%, Bi2O3 0~5중량%, V2O5 0~3중량% 포함하는 제2 세라믹 성형체를 900~1000℃ 환원분위기에서 상압소결함에 의해 얻어지고 상대밀도 95% 이상이며 엠베드된 히터전극을 구비함; 및 제1 내지 제3 소결체를 불활성가스 분위기, 온도 850~950℃ 및 압력 50~200㎏f/㎠에서 가압 접합하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the MgO-based electrostatic chuck manufacturing method includes the step of overlapping a first sintered body, a second sintered body, and a third sintered body, and the first and third sintered bodies include 70 to 97% by weight of MgO, Al 2 O 3 It contains 1 to 15% by weight, SiO 2 1 to 15% by weight, Y 2 O 3 1 to 15% by weight, La 2 O 3 0 to 5% by weight, and TiO 2 0 to 5% by weight, and the second sintered body is MgO 85. Contains ~98% by weight, 1~5% by weight of LiF, 1~10% by weight of SiO 2 , 0~5% by weight of B 2 O 3 , 0~5% by weight of Bi 2 O 3 , and 0~3% by weight of V 2 O 5 An adsorption electrode is provided on the overlapping surface of either the first sintered body or the second sintered body, and the first and third sintered bodies contain 70 to 97% by weight of MgO, 1 to 15% by weight of Al 2 O 3 , and SiO 2 1, respectively. A first ceramic molded body containing ~15% by weight, 1~15% by weight of Y 2 O 3 , 0~5% by weight of La 2 O 3 , and 0~5% by weight of TiO 2 was obtained by sintering at normal pressure at 1350~1600°C. The relative density is less than 99%, for example, 85 to 98%, and the second sintered body contains 85 to 98% by weight of MgO, 1 to 5% by weight of LiF, 1 to 10% by weight of SiO 2 , and 0 to 5% by weight of B 2 O 3 , a second ceramic molded body containing 0 to 5% by weight of Bi 2 O 3 and 0 to 3% by weight of V 2 O 5 is obtained by sintering at normal pressure in a reducing atmosphere at 900 to 1000°C, and has a relative density of 95% or more and is embedded. Equipped with a heater electrode; And a step of pressure bonding the first to third sintered bodies in an inert gas atmosphere at a temperature of 850 to 950° C. and a pressure of 50 to 200 kgf/cm2.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면 내플라즈마 특성이 우수한 MgO계 정전척의 제공이 가능하다.According to the present invention as described above, it is possible to provide an MgO-based electrostatic chuck with excellent anti-plasma properties.

또한 본 발명에 의하면 경도, 유전율, 열전도율이 우수한 MgO계 정전척의 제공이 가능하다.In addition, according to the present invention, it is possible to provide an MgO-based electrostatic chuck with excellent hardness, dielectric constant, and thermal conductivity.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정전척을 보인 것으로, 도 1a는 접합 전, 도 1b는 접합 후의 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 또 하나의 실시예에 따른 접합 전 정전척을 보여준다.
도 3은 본 발명에 따른 또 하나의 실시예에 따른 접합 전 정전척을 보여준다.
도 4는 본 발명에 따른 또 하나의 실시예에 따른 접합 전 정전척을 보여준다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 소결체의 미세구조를 보인 전자현미경(SEM) 사진이다.
도 6은 도 4에 예시된 실시예에 따른 정전척 단면 사진을 보여준다.Figure 1 shows an electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention, where Figure 1A is a diagram before bonding and Figure 1B is a diagram after bonding.
Figure 2 shows an electrostatic chuck before bonding according to another embodiment according to the present invention.
Figure 3 shows an electrostatic chuck before bonding according to another embodiment according to the present invention.
Figure 4 shows an electrostatic chuck before bonding according to another embodiment according to the present invention.
Figure 5 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing the microstructure of a sintered body manufactured according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 shows a cross-sectional photograph of an electrostatic chuck according to the embodiment illustrated in Figure 4.

이하 본 발명의 여러 특징적인 측면들을 이해할 수 있도록 실시예들을 들어 보다 구체적으로 살펴본다. 도면들에서 동일 또는 동등한 구성요소들은 동일한 부호로 표시될 수 있고, 도면들은 본 발명의 특징들에 대한 직관적인 이해를 위해 과장되거나 개략적으로 도시될 수 있다.Hereinafter, we will look at examples in more detail so that we can understand various characteristic aspects of the present invention. In the drawings, identical or equivalent components may be indicated by the same symbols, and the drawings may be exaggerated or schematically shown for intuitive understanding of the features of the present invention.

본 문서에서, 별도 한정이 없거나 본질적으로 허용될 수 없는 것이 아닌 한, 두 요소들 간의 관계를 설명하기 위한 표현들, 예로서 '상', '연결'과 같은 표현들은 두 요소가 서로 직접 접촉하는 것은 물론 제1 및 제2 요소의 요소 사이에 제3의 요소가 개재되는 것을 허용한다. 전후, 좌우 또는 상하 등의 방향 표시는 설명의 편의를 위한 것일 뿐이다.In this document, unless otherwise specified or inherently impermissible, expressions to describe the relationship between two elements, such as 'phase' and 'connection', refer to the two elements being in direct contact with each other. Of course, a third element is allowed to be inserted between the first and second elements. Directional indications such as front and back, left and right, or up and down are only for convenience of explanation.

(제1 실시예)(First Example)

정전척electrostatic chuck

도 1을 참조하여 제1 실시예에 따른 MgO계 정전척 및 그 제조방법을 설명한다. 도 1a는 접합 전의 소결체들(10,20), 도 1b는 소결체들(10,20)을 접합하여 얻어진 정전척을 보인 것이다.Referring to FIG. 1, the MgO-based electrostatic chuck and its manufacturing method according to the first embodiment will be described. FIG. 1A shows the sintered bodies 10 and 20 before joining, and FIG. 1B shows an electrostatic chuck obtained by joining the sintered bodies 10 and 20.

도 1b에서 보듯이, 정전척은 MgO를 주성분으로 하는 세라믹 지지체(10',20') 및 세라믹 지지체(10',20') 내에 엠베드된 흡착전극(1')을 구비한다. 세라믹 지지체(10',20')는 흡착전극(1')을 기준으로 상부의 유전층(10') 및 하부의 절연층(20')으로 구성된다. 유전층(10')은 기판 지지면(11')을 갖는다. 흡착전극(1')은 절연층(20')에 마련된 급전선(3')에 연결된다.As shown in FIG. 1B, the electrostatic chuck includes ceramic supports (10', 20') containing MgO as a main component and an adsorption electrode (1') embedded in the ceramic supports (10', 20'). The ceramic supports 10' and 20' are composed of an upper dielectric layer 10' and a lower insulating layer 20' based on the adsorption electrode 1'. The dielectric layer 10' has a substrate support surface 11'. The adsorption electrode 1' is connected to the feed line 3' provided in the insulating layer 20'.

유전층(10')과 절연층(10')의 조성이 다른 경우, 소결 시 열팽창계수 차이로 인한 휨변형이 문제된다. 유전층(10')과 절연층(10')이 동일 조성으로 구성되는 것이 선호되나, 고순도 세라믹의 경우 접합 난이도가 증가하며 비용 측면에서 불리함이 있다. 휨변형의 대처 및 평탄도 보장이 가능하다면, 유전층(10')과 절연층(10')은 순도 및 첨가 소결조제에 차이가 있을 수 있다.If the dielectric layer 10' and the insulating layer 10' have different compositions, bending deformation due to a difference in thermal expansion coefficient during sintering is a problem. It is preferable that the dielectric layer 10' and the insulating layer 10' have the same composition, but in the case of high-purity ceramics, the difficulty of joining increases and there is a disadvantage in terms of cost. If it is possible to cope with bending deformation and ensure flatness, the dielectric layer 10' and the insulating layer 10' may have differences in purity and added sintering aid.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 정전척은 하면에 흡착전극(1)이 형성된 제1 소결체(10)와 제2 소결체(20)를 고온에서 가압 접합함에 의해 얻어진다. 가압 접합에 의해 얻어진 유전층(10')과 절연층(20')은 각각 850HV 이상의 경도를 갖는다. 도 1a에서 보듯이 제2 소결체(20)에는 전극(1)과의 연결을 위한 급전선(3')이 마련되며, 이 급전선(3')은 예로서 도전금속이 채워진 비아홀에 의해 얻어진다.Referring to FIGS. 1A and 1B, the electrostatic chuck is obtained by pressurizing and bonding the first sintered body 10 and the second sintered body 20 on which the adsorption electrode 1 is formed on the lower surface at high temperature. The dielectric layer 10' and the insulating layer 20' obtained by pressure bonding each have a hardness of 850 HV or more. As shown in FIG. 1A, the second sintered body 20 is provided with a feed line 3' for connection to the electrode 1, and this feed line 3' is obtained, for example, through a via hole filled with a conductive metal.

제1 소결체1st sintered body

제1 소결체(10)는 주성분으로서 산화마그네슘(MgO) 70~97중량%, 그리고 소결조제로서 첨가된 산화알루미늄(Al2O3) 1~15중량%, 산화규소(SiO2) 1~15중량%, 산화이트륨(Y2O3) 1~15중량%, 산화란타늄(La2O3) 0~5중량%, 산화티타늄(TiO2) 0~5중량% 포함(이하 '고온 소결조제')한다.The first sintered body 10 contains 70 to 97% by weight of magnesium oxide (MgO) as a main component, 1 to 15% by weight of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and 1 to 15% by weight of silicon oxide (SiO 2 ) added as a sintering aid. %, yttrium oxide (Y 2 O 3 ) 1~15% by weight, lanthanum oxide (La 2 O 3 ) 0~5% by weight, titanium oxide (TiO 2 ) 0~5% by weight (hereinafter referred to as 'high temperature sintering aid') do.

MgO는 2852℃ 정도의 고융점을 갖는다. 고밀도 MgO 소결체를 얻기 위해 비교적 고융점을 갖는 위의 고온 소결조제들이 사용된다. 각 소결조제의 융점은 Al2O3 2072℃, SiO2 1710℃, Y2O3 2425℃, La2O3 2315℃, TiO2 1843℃이다.MgO has a high melting point of about 2852°C. To obtain a high-density MgO sintered body, the above high-temperature sintering aids with relatively high melting points are used. The melting points of each sintering aid are Al 2 O 3 2072°C, SiO 2 1710°C, Y 2 O 3 2425°C, La 2 O 3 2315°C, and TiO 2 1843°C.

소결은 통상적으로 분말 원료를 이용해 만들어진 세라믹 성형체를 고온에서 치밀화하는 과정을 의미한다. 소결을 통해 성형체가 치밀화되며, 그 과정에 액상 형성, 입자성장 등의 현상들이 동반된다. 소결조제는 이러한 현상들에 영향을 미치며, 소결체의 미세조직이나 물성의 향상, 소결조건의 설계에 매우 중요한 역할을 한다.Sintering generally refers to the process of densifying a ceramic molded body made from powder raw materials at high temperature. Through sintering, the molded body is densified, and the process is accompanied by phenomena such as liquid formation and particle growth. Sintering aids affect these phenomena and play a very important role in improving the microstructure or physical properties of the sintered body and designing sintering conditions.

Al2O3은 전기전도도가 낮고 경도가 높아 정전척 제조에 널리 사용되며, Y2O3은 내플라즈마 특성이 필요한 가넷 부품 등에 주로 사용된다. Al2O3과 Y2O3의 융점은 각각 2072℃와 2425℃로서 고온이나, MgO 베이스에 각각 1~15중량% 사용할 경우 실시예에 따른 소결온도에서 MgO와 공융점을 이뤄 액상을 형성하고, MgO 소결체의 기계적 특성을 향상시킨다. SiO2 또한 1~15중량% 사용범위에서 MgO의 액상소결을 돕는다.Al 2 O 3 is widely used in the manufacture of electrostatic chucks due to its low electrical conductivity and high hardness, and Y 2 O 3 is mainly used in garnet parts that require plasma resistance properties. The melting points of Al 2 O 3 and Y 2 O 3 are high temperatures of 2072°C and 2425°C, respectively, but when 1 to 15% by weight of each is used in the MgO base, it reaches the eutectic point with MgO at the sintering temperature according to the example, forming a liquid phase. , improves the mechanical properties of the MgO sintered body. SiO 2 also helps liquid sintering of MgO in the range of 1 to 15% by weight.

Y2O3는 MgO와 마찬가지로 내플라즈마성이 매우 뛰어나지만 기계적 특성이 낮은 단점이 있으며, Al2O3는 기계적 특성을 향상시키는 반면 내플라즈마성이 감소하므로, 각각 15중량%를 초과하여 과량 첨가되는 것은 좋지 않다. SiO2는 CF 가스 등과 직접적으로 반응하여 소결체의 내플라즈마성을 저하시키기 때문에, 15중량%를 초과하여 과량 첨가되지 않는 것이 좋다.Y 2 O 3 has excellent plasma resistance like MgO, but has the disadvantage of low mechanical properties. Al 2 O 3 improves mechanical properties but reduces plasma resistance, so it must be added in excess of 15% by weight. Being is not good. Since SiO 2 reacts directly with CF gas, etc. to reduce the plasma resistance of the sintered body, it is better not to add it in excess of 15% by weight.

Al2O3, SiO2, Y2O3 각각은 액상소결 및 MgO 소결체의 물성 향상을 위해 적어도 1중량% 이상 첨가되어야 하며, 15중량% 초과하여 사용될 경우 소결조제들이 전체적으로 모든 입자 계면을 차지하여 소결조제의 영향이 커지고 MgO 소결체의 치밀도 및 내플라즈마성을 저하시킨다. MgO는 난소결성 재료이기 때문에 Al2O3, SiO2, Y2O3가 1중량% 미만으로 첨가된 소결체는, 소결성이 부족하여 기공이 내부에 남아 밀도가 저하될 수 있으며 기계적 특성이 낮아 유전층으로서의 사용이 불가하다. La2O3과 TiO2은 MgO의 액상소결 보조를 위해 각각 5중량% 이하(0% 포함)의 범위에서 선택적으로 사용된다. La2O3과 TiO2은 5중량% 초과하여 사용될 경우 MgO의 소결체의 치밀도가 저하되며, 사용되지 않더라도 정전척으로서 요구되는 MgO 소결체의 물성 발휘에 큰 영향을 미치지는 않는다.Al 2 O 3 , SiO 2 , and Y 2 O 3 must be added at least 1% by weight or more to improve the physical properties of liquid phase sintering and MgO sintered body, and if used in excess of 15% by weight, the sintering aids occupy all particle interfaces overall. The influence of the sintering aid increases and reduces the density and plasma resistance of the MgO sintered body. Since MgO is a non-sintering material, sintered bodies with less than 1% by weight of Al 2 O 3 , SiO 2 , and Y 2 O 3 added may have pores remaining inside due to insufficient sintering properties, which may lower the density and have low mechanical properties, which may result in the dielectric layer It cannot be used as a La 2 O 3 and TiO 2 are each selectively used in an amount of 5% by weight or less (including 0%) to assist in liquid phase sintering of MgO. If La 2 O 3 and TiO 2 are used in excess of 5% by weight, the density of the MgO sintered body decreases, and even if not used, it does not significantly affect the physical properties of the MgO sintered body required as an electrostatic chuck.

제1 소결체(10)는 99% 미만, 예로서 85~98%의 소결 밀도값(상대밀도)을 갖는다. 제1 및 제2 소결체(10,20)가 고온 소결조제를 이용하여 제작된 경우, 제1 및 제2 소결체(10,20)는 각각 99% 미만의 상대밀도를 갖도록 타겟팅된다. 상대밀도가 85% 미만인 경우, 이후 가압 접합에 의해 99.9% 이상, 100%에 이르는 상대밀도를 갖는 유전층(10') 및 절연층(20')을 얻기 어렵다. 소결체들(10,20)은 상대밀도가 99% 이상이 되지 않도록 하는 것이 좋다. 상대밀도가 99% 이상인 경우, 이후 가압접합에서 고온 소결조제가 사용된 제1 및 제2 소결체(10,20) 간의 고품질 접합을 얻기 어렵고, 입자 사이즈 증가로 인한 기계적 특성이나 내플라즈마 특성의 저하가 문제될 수 있다.The first sintered body 10 has a sintered density value (relative density) of less than 99%, for example, 85 to 98%. When the first and second sintered bodies 10 and 20 are manufactured using a high-temperature sintering aid, the first and second sintered bodies 10 and 20 are each targeted to have a relative density of less than 99%. If the relative density is less than 85%, it is difficult to obtain the dielectric layer 10' and the insulating layer 20' having a relative density of 99.9% or more and up to 100% through subsequent pressure bonding. It is recommended that the relative densities of the sintered bodies 10 and 20 do not exceed 99%. If the relative density is more than 99%, it is difficult to obtain high-quality bonding between the first and second sintered bodies 10 and 20 using a high-temperature sintering aid in the subsequent pressure bonding, and there is a decrease in mechanical properties and plasma resistance due to an increase in particle size. It could be a problem.

제1 소결체(10)는 위에서 언급된 성분들이 함유된 제1 성형체를 소결함에 의해 얻어진다. 제1 성형체는 냉간정수압(CIP)과 같은 가압성형, 가압여과성형, 슬립캐스팅, 테이프 캐스팅 등에 의해 제작된다.The first sintered body 10 is obtained by sintering a first molded body containing the above-mentioned components. The first molded body is produced by pressure molding such as cold isostatic pressure (CIP), pressure filtration molding, slip casting, tape casting, etc.

제1 소결체(10)는 제1 성형체를 1350~1600℃, 더 한정적으로는 1350~1550℃ 대기조건에서 상압소결함에 의해 99% 미만의 상대밀도를 갖도록 제작된다. 상압소결 과정에 바인더 등 제1 성형체에 함유된 유기화합물이 제거되며 치밀도가 향상된다. 소결은 예로서 2~4 시간 수행된다.The first sintered body 10 is produced to have a relative density of less than 99% by sintering the first molded body under atmospheric conditions at 1350 to 1600°C, more specifically 1350 to 1550°C. During the normal pressure sintering process, organic compounds contained in the first molded body, such as binder, are removed and density is improved. Sintering is carried out for example for 2 to 4 hours.

위와 같이 상압 소결에 의해 얻어진 제1 소결체(10)는 평탄화를 위해 표면 연삭되며, 제2 소결체(20)와 중첩되는 면, 즉 하면에 흡착전극(1)이 형성된다. 흡착전극(1)은 스크린 인쇄, 스퍼터링 등에 의해 마련될 수 있다. 스크린 인쇄에 W-Ni계, Ni계, W-Mo계, Mo계, Pd, Pt 등의 금속 페이스트가 사용된다. 흡착전극(1) 인쇄 후 제1 소결체(10)는 환원분위기(N2, H2의 혼합가스) 또는 대기분위기에서 하소 처리된다. 스퍼터링에 W-Ni계, Ni계 금속이 사용된다. 흡착전극(1)은, 다른 예로서, 제2 소결체(20)의 상면이나 그 내부에 마련될 수도 있다.The first sintered body 10 obtained by atmospheric pressure sintering as described above is surface ground for flattening, and an adsorption electrode 1 is formed on the surface overlapping with the second sintered body 20, that is, the lower surface. The adsorption electrode 1 can be prepared by screen printing, sputtering, etc. Metal pastes such as W-Ni-based, Ni-based, W-Mo-based, Mo-based, Pd, and Pt are used for screen printing. After printing the adsorption electrode 1, the first sintered body 10 is calcined in a reducing atmosphere (mixed gas of N 2 and H 2 ) or an atmospheric atmosphere. W-Ni-based and Ni-based metals are used for sputtering. As another example, the adsorption electrode 1 may be provided on or inside the second sintered body 20.

제2 소결체Second sintered body

제2 소결체(20)는 제1 소결체(10)와 마찬가지로 고온 소결조제를 이용하여 제조된다. 구체적으로 제2 소결체(20)는 주성분인 MgO 70~97중량%와, 소결조제로서 첨가된 Al2O3 1~15중량%, SiO2 1~15중량%, Y2O3 1~15중량%, La2O3 0~5중량%, TiO2 0~5중량% 포함한다. 제2 소결체(20)는 99% 미만, 예로서 85~98%의 상대밀도를 가지며, 제1 소결체(10)와 동일 조성을 가지며 동일 공정을 거쳐 제조될 수 있다. 제1 및 제2 소결체(10,20)의 상대밀도가 85% 미만인 경우, 100%에 이르는 상대밀도를 갖는 유전층(10')을 얻기 어렵고, 상대밀도가 99% 이상인 경우, 이후 소결체들(10,20) 간 접합 품질 저하 및 입자 사이즈 증가가 문제될 수 있다.The second sintered body 20 is manufactured using a high-temperature sintering aid like the first sintered body 10. Specifically, the second sintered body 20 contains 70 to 97% by weight of MgO as the main component, 1 to 15% by weight of Al 2 O 3 added as a sintering aid, 1 to 15% by weight of SiO 2 , and 1 to 15% by weight of Y 2 O 3 %, La 2 O 3 0 to 5% by weight, and TiO 2 0 to 5% by weight. The second sintered body 20 has a relative density of less than 99%, for example, 85 to 98%, has the same composition as the first sintered body 10, and can be manufactured through the same process. If the relative density of the first and second sintered bodies 10 and 20 is less than 85%, it is difficult to obtain the dielectric layer 10' having a relative density reaching 100%, and if the relative density is 99% or more, the sintered bodies 10 ,20) Deterioration of joint quality and increase in particle size may be problematic.

제2 소결체(20)는 위에서 언급된 성분들이 함유된 제2 성형체를 상압 소결함에 의해 얻어진다. 제2 성형체는 냉간정수압(CIP)과 같은 가압성형, 가압여과성형, 슬립캐스팅, 테이프 캐스팅 등에 의해 제작된다. 바람직한 예로서 제2 소결체(20)는 제1 소결제(10)와 동일 조성으로 동일 공정을 거쳐 제조될 수 있다. 2 성형체에는 전극(1)과의 연결을 위한 비아홀(3)이 형성되고 이 비아홀(3)에 몰리브덴, 텅스텐과 같은 고융점의 도전성 재료(금속 페이스트)가 채워진다. 제2 성형체의 소결과정에 비아홀(3)에 채워진 도전성 재료도 함께 소성될 수 있으며, 또는 제2 성형체 소결 후 별도 채움소성을 될 수 있다. 이 비아홀(3)은 급전선(3')을 구성한다. 소결 후 제2 소결체(20)는 평탄화를 위해 표면 연삭된다.The second sintered body 20 is obtained by sintering a second molded body containing the above-mentioned components under normal pressure. The second molded body is produced by pressure molding such as cold isostatic pressure (CIP), pressure filtration molding, slip casting, tape casting, etc. As a preferred example, the second sintered body 20 may be manufactured through the same process and with the same composition as the first sintering agent 10. 2 A via hole 3 for connection to the electrode 1 is formed in the molded body, and the via hole 3 is filled with a high melting point conductive material (metal paste) such as molybdenum or tungsten. The conductive material filled in the via hole 3 may also be fired during the sintering process of the second molded body, or may be fired separately after sintering the second molded body. This via hole 3 constitutes a feed line 3'. After sintering, the second sintered body 20 is surface ground for flattening.

접합join

유전층(10')은 높은 내플라즈마 특성 및 경도가 요구된다. 제1 실시예에 의하면, 제1 소결체(10)와 제2 소결체(20)는 각각 고온 소결조제를 이용하여 제조되며, 바람직한 예로서 동일 조성으로 동일 공정을 통해 제조된다.The dielectric layer 10' requires high plasma resistance and hardness. According to the first embodiment, the first sintered body 10 and the second sintered body 20 are each manufactured using a high-temperature sintering aid, and as a preferred example, are manufactured through the same process with the same composition.

정전척은 흡착전극(1)이 형성된 제1 소결체(10)의 하면에 제2 소결체(20)의 상면이 접하도록 포개어 놓고, 질소, 아르곤 등의 불활성 분위기에서 가압 접합함에 의해 제조된다.The electrostatic chuck is manufactured by placing the upper surface of the second sintered body 20 in contact with the lower surface of the first sintered body 10 on which the adsorption electrode 1 is formed, and pressurizing and bonding them in an inert atmosphere such as nitrogen or argon.

가압 접합은 온도 1450~1600℃에서 가압력 50~200kgf/㎠에서 수행된다. 가압은 1~4시간 정도 유지될 필요가 있으며, 접합에 핫프레스가 이용될 수 있다. 이러한 접합 조건에서 제1 소결체(10) 및 제2 소결체(20) 간의 접합 및 요구되는 정전척 물성의 확보가 가능하다. 얻어진 정전척에서 적어도 유전층(10')은 99.9% 이상, 거의 100%에 이르는 상대밀도를 가지며, 850HV 이상, 나아가 900HV 이상의 경도값을 갖는다.Pressure bonding is performed at a temperature of 1450 to 1600°C and a pressure of 50 to 200 kgf/cm2. Pressure needs to be maintained for about 1 to 4 hours, and a hot press can be used for joining. Under these bonding conditions, it is possible to bond the first sintered body 10 and the second sintered body 20 and secure the required electrostatic chuck physical properties. In the obtained electrostatic chuck, at least the dielectric layer 10' has a relative density of 99.9% or more, reaching almost 100%, and a hardness value of 850 HV or more, and further, 900 HV or more.

소결체들(10,20)의 제조를 위한 소결온도는 가압접합을 위한 온도에 비해 낮게 설정될 수 있다. 이를 통해 2차에 걸친 열처리로 인한 입자 조대화를 방지 또는 최소화할 수 있고, 가압접합 과정을 통한 소결체들(10,20)의 치밀화가 가능할 수 있다. 소결체들(10,20)을 얻기 위한 성형체들의 소결온도 조건은 1350~1600℃, 가압접합을 위한 온도조건은 1450~1600℃이다. 예로서, 소결체들(10,20)을 얻기 위한 성형체들의 소결온도는 가압접합 온도와 동일하거나 100℃ 정도 낮게 설정된다.The sintering temperature for manufacturing the sintered bodies 10 and 20 may be set lower than the temperature for pressure bonding. Through this, particle coarsening due to secondary heat treatment can be prevented or minimized, and densification of the sintered bodies 10 and 20 through a pressure bonding process can be possible. The temperature conditions for sintering the molded bodies to obtain the sintered bodies 10 and 20 are 1350 to 1600°C, and the temperature conditions for pressure bonding are 1450 to 1600°C. For example, the sintering temperature of the molded bodies to obtain the sintered bodies 10 and 20 is set to be equal to or about 100° C. lower than the pressure bonding temperature.

가압접합 온도의 설정에는 소결체들(10,20)의 상대밀도, 입자사이즈가 고련된다. 소결체들(10,20)이 1600℃에 이르는 고온에서 예로서 99%에 근접한 상대밀도로 제작된 경우, 입자 조대화 방지를 위해 가압접합 온도는 소결온도 1600℃보다 낮은 온도, 예로서 1450℃로 낮게 설정될 수 있다. 반면 소결체들(10,20)의 상대밀도가 85% 정도로 낮은 경우, 가압접합 온도를 1550℃, 나아가 1600℃까지 올려서 상대밀도를 최대치로 증가시킬 필요가 있다.In setting the pressure bonding temperature, the relative density and particle size of the sintered bodies 10 and 20 are refined. When the sintered bodies 10 and 20 are manufactured with a relative density close to, for example, 99% at a high temperature reaching 1600°C, the pressure bonding temperature is set to a temperature lower than the sintering temperature of 1600°C, for example, 1450°C to prevent particle coarsening. It can be set low. On the other hand, if the relative density of the sintered bodies 10 and 20 is as low as about 85%, it is necessary to increase the relative density to the maximum by raising the pressure bonding temperature to 1550°C, and further to 1600°C.

위와 같은 제1 소결체(10)와 제2 소결체(20) 간의 가압접합에 의해 흡착전극(1')이 엠베드된 세라믹 지지체(10',20')가 얻어진다. 세라믹 지지체(10',20')는 99.9% 이상의 상대밀도, 850HV 이상, 나아가 970HV에 이르는 경도 및 우수한 유전율을 갖는다. 접합 후에는 표면 연삭 및 평탄화, 기판 지지면(11') 상에 엠보 패턴 형성 등의 후처리가 수행된다.By pressure bonding between the first sintered body 10 and the second sintered body 20 as described above, ceramic supports 10' and 20' on which the adsorption electrode 1' is embedded are obtained. The ceramic supports (10', 20') have a relative density of more than 99.9%, hardness of more than 850HV, and even up to 970HV, and excellent dielectric constant. After bonding, post-processing such as surface grinding and planarization and emboss pattern formation on the substrate support surface 11' is performed.

(제2 실시예)(Second Embodiment)

도 1을 참조하여 제2 실시예에 따른 MgO계 정전척 및 그 제조방법을 설명한다. 제2 실시예에 의하면, 제1 소결체(10)에는 고온 소결조제가 적용되며, 제2 소결체(20)는 후술되는 저온 소결조제가 적용된다.Referring to FIG. 1, the MgO-based electrostatic chuck and its manufacturing method according to the second embodiment will be described. According to the second embodiment, a high-temperature sintering aid is applied to the first sintered body 10, and a low-temperature sintering aid described later is applied to the second sintered body 20.

도 1b을 참조하면, 제2 실시예에 따른 정전척은 MgO를 주성분으로 하는 세라믹 지지체(10',20') 및 세라믹 지지체(10',20') 내에 엠베드된 흡착전극(1')을 구비한다. 상부의 유전층(10')은 고온 소결조제를 포함하며, 하부의 절연층(20')은 저온 소결조제를 포함한다.Referring to FIG. 1B, the electrostatic chuck according to the second embodiment includes ceramic supports (10', 20') mainly composed of MgO and an adsorption electrode (1') embedded in the ceramic supports (10', 20'). Equipped with The upper dielectric layer 10' contains a high temperature sintering aid, and the lower insulating layer 20' contains a low temperature sintering aid.

제1 소결체(10)는 고온 소결조제를 이용하여 제조된다. 제1 소결체(10)는 주성분으로서 산화마그네슘(MgO) 70~97중량%, 그리고 소결조제로서 첨가된 산화알루미늄(Al2O3) 1~15중량%, 산화규소(SiO2) 1~15중량%, 산화이트륨(Y2O3) 1~15중량%, 산화란타늄(La2O3) 0~5중량%, 산화티타늄(TiO2) 0~5중량% 포함한다.The first sintered body 10 is manufactured using a high temperature sintering aid. The first sintered body 10 contains 70 to 97% by weight of magnesium oxide (MgO) as a main component, 1 to 15% by weight of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and 1 to 15% by weight of silicon oxide (SiO 2 ) added as a sintering aid. %, 1 to 15% by weight of yttrium oxide (Y 2 O 3 ), 0 to 5% by weight of lanthanum oxide (La 2 O 3 ), and 0 to 5% by weight of titanium oxide (TiO 2 ).

제1 소결체(10)는 위 성분들을 갖는 성형체를 1350~1600℃ 대기조건에서 99% 이상, 나아가 최대치의 상대밀도를 갖도록 상압소결하여 얻어진다. 제1 소결체(10)의 상대밀도가 99% 미만인 경우, 저온 소결조제가 사용된 제2 소결체(20)와의 접합 조건(후술됨)에서 99.9% 이상, 거의 100%에 이르는 상대밀도를 갖는 유전층(10')을 얻을 수 없다. 후술되는 제1 소결체(10)와 제2 소결체(20) 간의 접합은 제2 소결체(20)에 포함된 저온 소결조제에 의한 액상소결에 의해 이루어지므로, 제1 소결체(10)는 위 소결조건에서 가급적 최대 상대밀도를 갖도록 제조된다.The first sintered body 10 is obtained by sintering a molded body having the above components under atmospheric conditions at 1350 to 1600°C under normal pressure to have a relative density of 99% or more, and even the maximum. When the relative density of the first sintered body 10 is less than 99%, a dielectric layer ( 10') cannot be obtained. Since the bonding between the first sintered body 10 and the second sintered body 20, which will be described later, is achieved by liquid phase sintering using a low-temperature sintering aid contained in the second sintered body 20, the first sintered body 10 is sintered under the above sintering conditions. If possible, it is manufactured to have the maximum relative density.

제2 소결체(20)는 비교적 저온의 융점, 예로서 850~950℃에서 액상을 형성할 수 있는 소결조제를 이용하여 제조된다. 구체적으로 제2 소결체(20)는 주성분인 MgO 85~98중량%와, 소결조제로서 첨가된 플루오린화리튬(LiF) 1~5중량%, 산화규소(SiO2) 1~10중량%, 산화붕소(B2O3) 0~5중량%, 산화비스무스(Bi2O3) 0~5중량%, 산화바나듐(V2O5) 0~3중량% 포함('저온 소결조제')한다. 제2 소결체(20)는 저온 소결조제를 포함하는 세라믹 성형체를 900~1000℃에서, 상대밀도 95% 이상으로, 상압소결함에 의해 얻어진다. 제2 소결체(20)의 상대밀도가 95% 미만인 경우, 가압접합을 통해 요구되는 수준의 치밀한 절연층(20') 얻기 어렵다.The second sintered body 20 is manufactured using a sintering aid that can form a liquid phase at a relatively low melting point, for example, 850 to 950°C. Specifically, the second sintered body 20 contains 85 to 98% by weight of MgO as the main component, 1 to 5% by weight of lithium fluoride (LiF) added as a sintering aid, 1 to 10% by weight of silicon oxide (SiO 2 ), and boron oxide. It contains 0 to 5% by weight of (B 2 O 3 ), 0 to 5% by weight of bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), and 0 to 3% by weight of vanadium oxide (V 2 O 5 ) ('low temperature sintering aid'). The second sintered body 20 is obtained by normal pressure sintering of a ceramic molded body containing a low-temperature sintering aid at 900 to 1000° C. with a relative density of 95% or more. If the relative density of the second sintered body 20 is less than 95%, it is difficult to obtain the required level of dense insulating layer 20' through pressure bonding.

저온 소결조제들의 융점은 LiF 848.2℃, SiO2 1710℃, B2O3 450℃, Bi2O3 817℃, V2O5 690℃이다. SiO2는 1710℃ 정도로 상대적으로 융점이 높은 편이나, MgO와 반응하여 1000℃ 이하 온도에서 액상을 형성할 수 있다. LiF는 제2 소결체(20)의 밀도를 증진시킨다.The melting points of low-temperature sintering aids are LiF 848.2°C, SiO 2 1710°C, B 2 O 3 450°C, Bi 2 O 3 817°C, and V 2 O 5 690°C. SiO 2 has a relatively high melting point of about 1710°C, but can react with MgO to form a liquid phase at temperatures below 1000°C. LiF improves the density of the second sintered body 20.

저온 소결조제는 액상 생성 및 MgO의 저온소결을 위해 첨가 비율이 중요하다. 저온 소결조제의 첨가 비율이 위에서 정해진 상단값보다 높으면, 소결 과정에 액상 생성 비율이 높아지고 액상 휘발에 따른 다량의 기공이 발생하거나 소재가 녹거나 휘는 문제가 발생한다. 위에서 정해진 하단값보다 낮으면, 액상 생성 비율이 낮아 소결이 잘 되지 않으며 요구하는 치밀도를 얻을수 없다.The addition ratio of the low-temperature sintering aid is important for liquid phase creation and low-temperature sintering of MgO. If the addition ratio of the low-temperature sintering aid is higher than the upper value determined above, the rate of liquid formation increases during the sintering process, and problems such as a large amount of pores due to liquid volatilization or melting or bending of the material occur. If it is lower than the lower value set above, the liquid formation rate is low, so sintering does not work well and the required density cannot be obtained.

반도체 공정 등에서의 정전척 사용 환경 상, 절연층(20')은 내전압, 경도 등의 특성이 유전층(10')보다는 어느 정도는 낮게 관리될 수 있다. 경제적인 측면을 고려한다면, 제2 소결체(20)에는 저온 소결조제를 사용하여 제조되는 것이 바람직하다.Due to the environment in which electrostatic chucks are used in semiconductor processes, etc., the characteristics of the insulating layer 20', such as withstand voltage and hardness, may be managed to be somewhat lower than those of the dielectric layer 10'. Considering economic aspects, it is preferable that the second sintered body 20 is manufactured using a low-temperature sintering aid.

고온 소결조제가 적용된 제1 소결체(10)와 저온 소결조제가 적용된 제2 소결체(20) 간의 가압접합은 온도 850~950℃ 및 압력 50~200㎏f/㎠에서 수행된다. 이 조건에서 제2 소결체(20)에 함유된 소결조제에 의한 액상 접합 및 요구되는 정전척 물성의 확보가 가능하다.Pressure bonding between the first sintered body 10 to which the high-temperature sintering aid is applied and the second sintered body 20 to which the low-temperature sintering aid is applied is performed at a temperature of 850 to 950° C. and a pressure of 50 to 200 kgf/cm2. Under this condition, it is possible to secure liquid phase bonding and required electrostatic chuck physical properties using the sintering aid contained in the second sintered body 20.

(제3 실시예)(Third Embodiment)

도 2를 참조하여 제3 실시예에 따른 MgO계 정전척 및 제조방법을 살펴본다. 소결체들(10,20,30)의 조성, 제조방법 및 이들의 접합방법은 제1 및 제2 실시예에서 설명된 것들과 동일 유사할 수 있고, 이하에서 중복되는 부분은 생략될 수 있다.Referring to FIG. 2, we will look at the MgO-based electrostatic chuck and manufacturing method according to the third embodiment. The composition, manufacturing method, and bonding method of the sintered bodies 10, 20, and 30 may be similar to those described in the first and second embodiments, and overlapping parts may be omitted below.

제3 실시예에 따른 정전척은 MgO를 주성분으로 하는 세라믹 지지체(10',20') 및 세라믹 지지체(10',20') 내에 엠베드된 흡착전극(1')을 구비한다. 세라믹 지지체(10',20')는 흡착전극(1')을 기준으로 상부의 유전층(10') 및 하부의 절연층(20')으로 구성된다. 절연층(20')은 제1 절연층(저온 소결조제 적용층)과 그 하부의 제2 절연층(고온 소결조제 적용층)으로 구성된다.The electrostatic chuck according to the third embodiment includes ceramic supports (10', 20') containing MgO as a main component and an adsorption electrode (1') embedded in the ceramic supports (10', 20'). The ceramic supports 10' and 20' are composed of an upper dielectric layer 10' and a lower insulating layer 20' based on the adsorption electrode 1'. The insulating layer 20' is composed of a first insulating layer (low-temperature sintering aid application layer) and a second insulating layer below it (high-temperature sintering aid application layer).

도 2에서 보듯이 제3 실시예에 따른 MgO계 정전척은 제1 및 제2 소결체(10,20)에 더하여 제3 소결체(30)를 함께 포개고 이들 소결체(10,20,30)을 동시에 가압 접합함에 의해 얻어진다. 제1 소결체(10)는 후에 유전층(10')을 이루며, 제2 소결체(20) 및 제3 소결체(30)는 절연층(20')을 이룬다.As shown in FIG. 2, the MgO-based electrostatic chuck according to the third embodiment stacks the third sintered body 30 in addition to the first and second sintered bodies 10 and 20 and presses these sintered bodies 10, 20, and 30 at the same time. Obtained by joining. The first sintered body 10 later forms a dielectric layer 10', and the second sintered body 20 and the third sintered body 30 form an insulating layer 20'.

제1 소결체(10)는 고온 소결조제를 이용하여 제조된다. 제1 소결체(10)는 제2 실시예의 제1 소결체와 동일 조성범위를 가지며 동일 방식으로 제조될 수 있다. 제1 소결체(10)는 고온 소결조제를 이용한 성형체를 1350~1600℃ 대기조건에서 상압소결함에 의해 99% 이상, 나아가 최대 상대밀도를 갖도록 제조된다. 제1 소결체(10)의 상대밀도가 99% 미만인 경우, 가압접합 조건에서 99.9% 이상, 100%에 이르는 상대밀도를 갖는 유전층(10')을 얻기 어렵다. 제1 소결체(10)의 하면에 흡착전극(1)이 형성된다. 물론 흡착전극(1)이 제2 소결체(20)의 상면이나 그 내부에 마련될 가능성이 배제되지는 않는다.The first sintered body 10 is manufactured using a high temperature sintering aid. The first sintered body 10 has the same composition range as the first sintered body of the second embodiment and can be manufactured in the same manner. The first sintered body 10 is manufactured to have a relative density of 99% or more, and further to the maximum, by sintering a molded body using a high-temperature sintering aid under normal pressure under atmospheric conditions at 1350 to 1600°C. If the relative density of the first sintered body 10 is less than 99%, it is difficult to obtain a dielectric layer 10' having a relative density of 99.9% or more or up to 100% under pressure bonding conditions. An adsorption electrode (1) is formed on the lower surface of the first sintered body (10). Of course, the possibility that the adsorption electrode 1 is provided on or inside the second sintered body 20 is not excluded.

제2 소결체(20)는 제1 소결체(10)와 제3 소결체(30)의 접합이 용이하도록 저온 소결조제를 이용하여 제조된다. 제2 소결체(20)는 주성분인 MgO 85~98중량%와, 소결조제로서 첨가된 플루오린화리튬(LiF) 1~5중량%, 산화규소(SiO2) 1~10중량%, 산화붕소(B2O3) 0~5중량%, 산화비스무스(Bi2O3) 0~5중량%, 산화바나듐(V2O5) 0~3중량% 포함한다. 제2 소결체(20)는 저온 소결조제를 포함하는 세라믹 성형체를 900~1000℃에서, 상대밀도 95% 이상으로, 상압소결함에 의해 얻어진다. 제2 소결체(20)의 상대밀도가 95% 미만인 경우, 가압접합을 통해 요구되는 수준의 치밀도를 얻기 어렵다.The second sintered body 20 is manufactured using a low-temperature sintering aid to facilitate bonding of the first sintered body 10 and the third sintered body 30. The second sintered body 20 contains 85 to 98% by weight of MgO as the main component, 1 to 5% by weight of lithium fluoride (LiF) added as a sintering aid, 1 to 10% by weight of silicon oxide (SiO 2 ), and boron oxide (B). 2 O 3 ) 0 to 5% by weight, bismuth oxide (Bi 2 O 3 ) 0 to 5% by weight, and vanadium oxide (V 2 O 5 ) 0 to 3% by weight. The second sintered body 20 is obtained by normal pressure sintering of a ceramic molded body containing a low-temperature sintering aid at 900 to 1000° C. with a relative density of 95% or more. If the relative density of the second sintered body 20 is less than 95%, it is difficult to obtain the required level of density through pressure bonding.

제3 소결체(30)도 고온 소결조제를 이용하여 제조되며, 제2 실시예의 제1 소결체와 동일 조성범위를 가지며 동일 방식으로 제조될 수 있다. 제3 소결체(30)는 고온 소결조제를 이용한 성형체를 1550~1650℃ 대기조건에서 상압소결함에 의해 99% 이상, 나아가 최대 상대밀도를 갖도록 제조된다. 제3 소결체(30)는 제2 소결체(20)의 하면에 중첩되며, 제1 및 제2 소결체(10,20) 간의 열팽창 계수의 차이로 인한 휨 변형을 최소화한다. 제3 소결체(30)의 추가에 따라 접합과정에 발생되는 휨변형의 제어가 용이하며 500㎛ 정도의 휨변형을 감소시킬 수 있다.The third sintered body 30 is also manufactured using a high-temperature sintering aid, has the same composition range as the first sintered body of the second embodiment, and can be manufactured in the same manner. The third sintered body 30 is manufactured to have a relative density of 99% or more, and even the maximum, by sintering a molded body using a high-temperature sintering aid under atmospheric conditions at 1550 to 1650°C at normal pressure. The third sintered body 30 overlaps the lower surface of the second sintered body 20 and minimizes bending deformation due to the difference in thermal expansion coefficient between the first and second sintered bodies 10 and 20. By adding the third sintered body 30, it is easy to control the bending deformation that occurs during the joining process, and the bending deformation can be reduced to about 500㎛.

제1 내지 제3 소결체(10,20,30)는 불활성가스 분위기 및 850~950℃의 온도에서 가압 접합된다. 접합 시 가압력은 바람직하게는 50~200kgf/㎠이며, 가압은 1~4시간 유지된다. 가압접합 온도에서 제2 소결체(20)에 함유된 저온 소결조제가 용융되고 소결체들(10,20,30)이 액상 접합된다. 소결체들(10,20,30)의 가압 접합 후, 제2 소결체(20)에 마련된 비아홀(3)에 연결할 수 있도록 제3 소결체(30)에 관통홀(미도시)이 가공된다.The first to third sintered bodies 10, 20, and 30 are pressure bonded in an inert gas atmosphere and at a temperature of 850 to 950°C. The pressing force during bonding is preferably 50 to 200 kgf/cm2, and the pressure is maintained for 1 to 4 hours. At the pressure bonding temperature, the low-temperature sintering aid contained in the second sintered body 20 melts and the sintered bodies 10, 20, and 30 are liquid-phase joined. After pressure bonding of the sintered bodies 10, 20, and 30, a through hole (not shown) is machined in the third sintered body 30 so that it can be connected to the via hole 3 provided in the second sintered body 20.

(제4 실시예)(Example 4)

도 3을 참조하여 제4 실시예에 따른 MgO계 정전척 및 제조방법을 살펴본다. 소결체들(10,20)의 조성 및 제조방법 등 앞선 실시예들에서 설명된 것들과 동일 유사하게 적용될 수 있는 사항들은 중복 설명되지 않는다.Referring to FIG. 3, the MgO-based electrostatic chuck and manufacturing method according to the fourth embodiment will be examined. Matters that can be applied similarly to those described in the previous embodiments, such as the composition and manufacturing method of the sintered bodies 10 and 20, will not be redundantly described.

제4 실시예에 따른 정전척은 MgO를 주성분으로 하는 세라믹 지지체(10',20') 및 세라믹 지지체(10',20') 내에 엠베드된 흡착전극(1')을 구비한다. 세라믹 지지체(10',20')는 흡착전극(1')을 기준으로 상부의 유전층(10') 및 하부의 절연층(20')으로 구성된다. 절연층(20')은 엠베드된 히터전극(2)을 구비한다.The electrostatic chuck according to the fourth embodiment includes ceramic supports (10', 20') containing MgO as a main component, and an adsorption electrode (1') embedded in the ceramic supports (10', 20'). The ceramic supports 10' and 20' are composed of an upper dielectric layer 10' and a lower insulating layer 20' based on the adsorption electrode 1'. The insulating layer 20' has an embedded heater electrode 2.

도 3에서 보듯이 제4 실시예에 따른 MgO계 정전척은 제1 및 제2 소결체(10,20)을 포개고 이들을 가압 접합함에 의해 마련된다. 제1 소결체(10)의 하면에 흡착전극(1)이 마련되고, 제2 소결체(20)는 엠베드된 히터전극(2)을 갖는다. 제2 소결체(20)는 절연층(20')을 구성한다.As shown in FIG. 3, the MgO-based electrostatic chuck according to the fourth embodiment is prepared by stacking the first and second sintered bodies 10 and 20 and press-joining them. An adsorption electrode 1 is provided on the lower surface of the first sintered body 10, and the second sintered body 20 has an embedded heater electrode 2. The second sintered body 20 constitutes the insulating layer 20'.

제1 소결체(10)는 고온 소결조제를 이용하여 제조된다. 제1 소결체(10)는 제2 실시예의 제1 소결체와 동일한 조성을 가지며 그와 유사한 방식으로 제조될 수 있다.The first sintered body 10 is manufactured using a high temperature sintering aid. The first sintered body 10 has the same composition as the first sintered body of the second embodiment and can be manufactured in a similar manner.

제2 소결체(20)는 저온 소결조제를 이용하여 제조된다. 제2 소결체(20)는 주성분 MgO 85~98중량%와, 소결조제로서 첨가된 플루오린화리튬(LiF) 1~5중량%, 산화규소(SiO2) 1~10중량%, 산화붕소(B2O3) 0~5중량%, 산화비스무스(Bi2O3) 0~5중량%, 산화바나듐(V2O5) 0~3중량% 포함한다.The second sintered body 20 is manufactured using a low-temperature sintering aid. The second sintered body 20 contains 85 to 98% by weight of MgO as the main component, 1 to 5% by weight of lithium fluoride (LiF) added as a sintering aid, 1 to 10% by weight of silicon oxide (SiO 2 ), and boron oxide (B 2 ) . Contains 0 to 5% by weight of O 3 ), 0 to 5% by weight of bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), and 0 to 3% by weight of vanadium oxide (V 2 O 5 ).

제2 소결체(20)는 두께 조절이 자유롭고 중간에 전극층을 형성할 수 있는 테이프 캐스팅을 통해 제조된다. 테이프 캐스팅에 의해 히터전극(2), 흡착전극(1) 연결용 비아홀(3) 및 히터전극(2) 연결용 비아홀(4)을 갖는 성형체가 제조된다. 이 성형체를 환원성 분위기(질소와 수소 혼합가스) 및 900~1000℃ 온도에서 소결함에 의해 상대밀도 95% 이상의 제2 소결체(20)가 얻어진다. 얻어진 제2 소결체(20)는 평탄화를 위해 표면 연삭하는 과정 등을 거친다. 히터전극(2)으로는 텅스텐(W)계, 몰리브덴(Mo)계가 사용된다.The second sintered body 20 is manufactured through tape casting, in which the thickness can be freely adjusted and an electrode layer can be formed in the middle. A molded body having a heater electrode (2), a via hole (3) for connecting the adsorption electrode (1), and a via hole (4) for connecting the heater electrode (2) is manufactured by tape casting. By sintering this molded body in a reducing atmosphere (nitrogen and hydrogen mixed gas) and at a temperature of 900 to 1000° C., the second sintered body 20 with a relative density of 95% or more is obtained. The obtained second sintered body 20 undergoes a surface grinding process for flattening. As the heater electrode (2), tungsten (W) type and molybdenum (Mo) type are used.

제1 소결체(10)와 제2 소결체(20)는 불활성가스 분위기 및 850~950℃의 온도에서 가압 접합된다. 접합 시 가압력은 50~200kgf/㎠이며, 가압 1~4시간 유지된다. 이러한 가압 접합과정에 제2 소결체(20)에 함유된 저온 소결조제가 용융되고 제1 및 제2 소결체(10,20)가 액상 접합된다.The first sintered body 10 and the second sintered body 20 are pressure bonded in an inert gas atmosphere and at a temperature of 850 to 950°C. The pressing force during joining is 50~200kgf/㎠, and the pressure is maintained for 1~4 hours. During this pressure bonding process, the low-temperature sintering aid contained in the second sintered body 20 melts and the first and second sintered bodies 10 and 20 are liquid-phase bonded.

(제5 실시예)(Example 5)

도 4를 참조하여 제5 실시예에 따른 MgO계 정전척 및 제조방법을 살펴본다. 소결체들(10,20,30)의 조성 및 제조방법 등 앞선 실시예들에서 설명된 것들과 동일 유사하게 적용될 수 있는 사항들은 중복 설명되지 않는다.With reference to FIG. 4, the MgO-based electrostatic chuck and manufacturing method according to the fifth embodiment will be examined. Matters that can be applied similarly to those described in the previous embodiments, such as the composition and manufacturing method of the sintered bodies 10, 20, and 30, will not be redundantly described.

제5 실시예에 따른 정전척은 MgO를 주성분으로 하는 세라믹 지지체(10',20') 및 세라믹 지지체(10',20') 내에 엠베드된 흡착전극(1')을 구비한다. 절연층(20')은 제1 절연층(저온 소결조제 적용층)과 그 하부의 제2 절연층(고온 소결조제 적용층)으로 구성되며, 제1 절연층에 히터전극(2)이 마련된다.The electrostatic chuck according to the fifth embodiment includes ceramic supports (10', 20') containing MgO as a main component, and an adsorption electrode (1') embedded in the ceramic supports (10', 20'). The insulating layer 20' consists of a first insulating layer (low-temperature sintering aid application layer) and a second insulating layer below it (high-temperature sintering aid application layer), and a heater electrode 2 is provided on the first insulating layer. .

도 4에서 보듯이 제5 실시예에 따른 MgO계 정전척은 제1 내지 제3 소결체(10,20,30)을 포개고 이들을 가압 접합함에 의해 얻어진다. 제1 소결체(10)의 하면에 흡착전극(1)이 마련되고, 제2 소결체(20)는 엠베드된 히터전극(2)을 갖는다. 제1 및 제3 소결체(10)는 고온 소결조제가 이용하여 제조되며, 제2 소결체(20)는 저온 소결조제를 이용하여 제조된다. 제1 소결체(10)는 유전층을 구성하며, 제2 소결체(20)는 제1 절연층, 그리고 제3 소결체(30)는 제2 절연층을 구성한다.As shown in FIG. 4, the MgO-based electrostatic chuck according to the fifth embodiment is obtained by stacking the first to third sintered bodies 10, 20, and 30 and press-joining them. An adsorption electrode 1 is provided on the lower surface of the first sintered body 10, and the second sintered body 20 has an embedded heater electrode 2. The first and third sintered bodies 10 are manufactured using a high-temperature sintering aid, and the second sintered body 20 is manufactured using a low-temperature sintering aid. The first sintered body 10 constitutes a dielectric layer, the second sintered body 20 constitutes a first insulating layer, and the third sintered body 30 constitutes a second insulating layer.

제1 및 제3 소결체(10,20,30)는 제3 실시예에서와 동일한 조성 범위 및 방식으로 제조될 수 있다. 제1 및 제3 소결체(10,20,30)는 각각 고온 소결조제를 이용한 성형체를 1350~1600℃ 대기조건에서 상압소결함에 의해 얻어지며, 99% 이상의 상대밀도를 갖는다. 제3 소결체(30)는 가압접합 시 제1 소결체(10)와 제2 소결체(20) 간의 열팽창 계수의 차이로 인한 휨 변형을 최소화한다.The first and third sintered bodies 10, 20, and 30 may be manufactured in the same composition range and manner as in the third embodiment. The first and third sintered bodies 10, 20, and 30 are each obtained by sintering a molded body using a high-temperature sintering aid under atmospheric conditions at 1350 to 1600°C under normal pressure, and have a relative density of 99% or more. The third sintered body 30 minimizes bending deformation due to the difference in thermal expansion coefficient between the first sintered body 10 and the second sintered body 20 during pressure bonding.

제2 소결체(20)는 제4 실시예의 제2 소결체와 동일 조성범위를 가지며 동일 방식으로 제조될 수 있다. 제2 소결체(20)는 테이프 캐스팅을 통해 제조된다. 테이프 캐스팅에 의해 히터전극(2), 흡착전극(1) 연결용 비아홀(3) 및 히터전극(2) 연결용 비아홀(4)을 갖는 성형체가 제조된다. 이 성형체를 환원성 분위기(질소와 수소 혼합가스) 및 900~1000℃ 온도에서 소결함에 의해 상대밀도 95% 이상의 제2 소결체(20)를 얻는다.The second sintered body 20 has the same composition range as the second sintered body of the fourth embodiment and can be manufactured in the same manner. The second sintered body 20 is manufactured through tape casting. A molded body having a heater electrode (2), a via hole (3) for connecting the adsorption electrode (1), and a via hole (4) for connecting the heater electrode (2) is manufactured by tape casting. By sintering this molded body in a reducing atmosphere (nitrogen and hydrogen mixed gas) and at a temperature of 900 to 1000° C., a second sintered body 20 with a relative density of 95% or more is obtained.

제1 내지 제3 소결체(10,20,30)는 불활성가스 분위기 및 850~950℃의 온도에서 가압 접합된다. 접합 시 가압력은 바람직하게는 50~200kgf/㎠이며, 가압은 1~4시간 유지된다. 이러한 가압 접합과정에 제2 소결체(20)에 함유된 저온 소결조제가 용융되고 소결체들(10,20,30)이 접합된다.The first to third sintered bodies 10, 20, and 30 are pressure bonded in an inert gas atmosphere and at a temperature of 850 to 950°C. The pressing force during bonding is preferably 50 to 200 kgf/cm2, and the pressure is maintained for 1 to 4 hours. In this pressure bonding process, the low-temperature sintering aid contained in the second sintered body 20 is melted and the sintered bodies 10, 20, and 30 are joined.

도 5는 고온 소결조제를 사용한 성형체를 상압소결함에 의해 얻어진 소결체의 미세구조를 보인 전자현미경(SEM) 사진이다.Figure 5 is an electron microscope (SEM) photograph showing the microstructure of a sintered body obtained by sintering a molded body using a high-temperature sintering aid at normal pressure.

도 5의 소결체는 MgO 분말과 고온 소결조제 분말을 혼합하여 원료 분말을 조제하는 과정, 알코올 용매를 이용하여 원료 분말을 12시간 이상 습식볼밀 후 오븐에서 건조하는 과정, 건조된 원료 분말을 금형에 충진하고 일축 가압하여 성형체를 만드는 과정 및 성형체를 상압소결하는 과정을 거쳐 제조된다. MgO 분말은 평균 입자지름이 0.4㎛, 소결조제들의 평균 입자지름은 0.5~1㎛이다. 상압소결은 1600℃에서 3시간 수행된다.The sintered body in Figure 5 includes a process of preparing raw material powder by mixing MgO powder and high-temperature sintering aid powder, wet ball milling the raw material powder using an alcohol solvent for more than 12 hours and drying it in an oven, and filling the dried raw material powder into a mold. It is manufactured through a process of making a molded body by uniaxial pressing and sintering the molded body at normal pressure. The average particle diameter of MgO powder is 0.4㎛, and the average particle diameter of sintering aids is 0.5~1㎛. Normal pressure sintering is performed at 1600°C for 3 hours.

도 5의 소결체는 주성분 MgO 97중량%, 소결조제 Al2O3 3중량%, SiO2 4중량%, Y2O3 3중량% 포함하는 성형체를 만들어 1500℃에서 상압 소결함에 의해 얻어진다. 이 소결체(1차 상압소결물)는 밀도(g/㎤) 3.7, 상대밀도 98%, 유전율(1MHz) 15.5, 체적저항(＠500V) 1.38E+15, 경도(HV) 691이었다.The sintered body of FIG. 5 is obtained by making a molded body containing 97% by weight of the main component MgO, 3% by weight of sintering aid Al 2 O 3 , 4% by weight of SiO 2 , and 3% by weight of Y 2 O 3 and sintering it at 1500°C at normal pressure. This sintered body (primary atmospheric pressure sintered body) had a density (g/cm3) of 3.7, a relative density of 98%, a dielectric constant (1MHz) of 15.5, a volume resistance (@500V) of 1.38E+15, and a hardness (HV) of 691.

도 5의 소결체를 2차로 핫프레스를 이용하여 가압 소결함에 의해 100%에 가까운 소결 밀도값을 가지며 1차 상압소결물 대비 30% 증가된 경도값을 갖는 소결체를 얻을 수 있다. 2차의 가압 소결은 1550℃에서 가압력 120kgf/㎠에서 수행되었다. 1차 상압소결 후 2차의 가압 소결에 의해 경도 850HV 이상의 MgO계 소결체가 얻어진다.By secondly pressure sintering the sintered body of FIG. 5 using a hot press, a sintered body having a sintered density value close to 100% and a hardness value increased by 30% compared to the first normal pressure sintered body can be obtained. The second pressure sintering was performed at 1550°C and a pressure of 120 kgf/cm2. After the first normal pressure sintering, an MgO-based sintered body with a hardness of 850 HV or more is obtained through a second pressure sintering.

아래의 표 1에는 고온 소결조제를 사용한 몇 가지의 시험예들이 기재되어 있다.Table 1 below lists several test examples using high temperature sintering aids.

구분division 소결조제
(wt%)Sintering aid
(wt%) 상압소결Normal pressure sintering 가압소결Pressure sintering 온도(℃)Temperature (℃) 경도(HV)Hardness (HV) 온도(℃)Temperature (℃) 경도(HV)Hardness (HV) 유전율permittivity 시험예1Test example 1 55 16501650 634634 -- -- -- 시험예2Test example 2 1010 16501650 691691 -- -- -- 시험예3Test example 3 2020 16501650 763763 -- -- -- 시험예4Test example 4 3030 16501650 812812 -- -- -- 시험예5Test example 5 55 15001500 598598 15501550 782782 14.914.9 시험예6Test example 6 1010 15001500 620620 15001500 852852 15.515.5 시험예7Test example 7 2020 15001500 728728 15001500 907907 16.316.3 시험예8Test example 8 3030 14501450 770770 15001500 974974 17.217.2 시험예9Test example 9 55 920920 480480 -- -- --

시험예1 및 5는 MgO 95중량%, Al2O3 2중량%, SiO2 1중량%, Y2O3 2중량%, 시험예2 및 6의 조성은 MgO 90중량%, Al2O3 3중량%, SiO2 4중량%, Y2O3 3중량%, 시험예3 및 7은 MgO 80중량%, Al2O3 7중량%, SiO2 6중량%, Y2O3 7중량%, 시험예4 및 8은 MgO 70중량%, Al2O3 10중량%, SiO2 8중량%, Y2O3 10중량%, La2O3 1중량%, TiO2 1중량% 사용되었다. 시험예1 내지 시험예9는 각각 3시간 동안 대기 분위기에서 상압소결되었다. 시험예5 내지 시험예8은 상압소결 후, 핫프레스를 이용하여 120gf/㎠ 압력으로 불활성가스 분위기에서 소결되었다.Test Examples 1 and 5 were 95% by weight of MgO, 2% by weight of Al 2 O 3 , 1% by weight of SiO 2 , and 2% by weight of Y 2 O 3 , and the composition of Test Examples 2 and 6 was 90% by weight of MgO and Al 2 O 3 3% by weight, SiO 2 4% by weight, Y 2 O 3 3% by weight, Test Examples 3 and 7 are 80% by weight of MgO, 7% by weight of Al 2 O 3 , 6% by weight of SiO 2 , 7% by weight of Y 2 O 3 , Test Examples 4 and 8 used 70% by weight of MgO, 10% by weight of Al 2 O 3 , 8% by weight of SiO 2 , 10% by weight of Y 2 O 3 , 1% by weight of La 2 O 3 , and 1% by weight of TiO 2 . Test Examples 1 to 9 were each sintered at normal pressure in an air atmosphere for 3 hours. Test Examples 5 to 8 were sintered at normal pressure and then sintered in an inert gas atmosphere at a pressure of 120 gf/cm2 using a hot press.

표 1에서 보듯이 1차 상압소결만에 의해서도 600HV 이상, 800HV에 이르는 경도를 갖는 소결체들이 얻어지며, 2차 가압소에 의해 850HV 이상의 소결체들이 얻어진다. 시험예1 내지 시험예4는 상대밀도가 98% 정도이며, 시험예4 내지 시험예8은 상대밀도가 100%에 근접한다. La2O3와 TiO2는 각각 소결체 제조에 첨가되지 않더라도 요구되는 물성의 구현에는 영향을 미치지 않으며, 최대 5중량% 첨가될 수 있다.As shown in Table 1, sintered bodies with hardnesses of 600 HV or higher and reaching 800 HV are obtained only through the first normal pressure sintering, and sintered bodies with a hardness of 850 HV or higher are obtained through the secondary pressure sintering. Test Examples 1 to 4 have a relative density of about 98%, and Test Examples 4 to 8 have a relative density close to 100%. Even if La 2 O 3 and TiO 2 are not added in the production of the sintered body, they do not affect the realization of the required physical properties and can be added up to 5% by weight.

정전척 분야에서 유전층으로 사용을 위해서는 850HV 이상의 경도를 갖는 소결체가 요구된다. 시험예5의 경우 가압소결 후 경도가 782HV 정도이고, 시험예1 내지 시험예4는 820HV 이하이다. 지금까지 MgO계 소결체가 제공된 적이 없음을 고려한다면, 이 정도의 경도 및 밀도를 갖는 MgO계 소결체는 정전척에 적용 가능하다. 또한 디스플레이 등 다소 품질 관리 수준이 낮은 분야에서, 실시예들에 따른 MgO계 소결체들 및 정전척들은 충분히 적용 가능하다.To be used as a dielectric layer in the electrostatic chuck field, a sintered body with a hardness of 850 HV or higher is required. In Test Example 5, the hardness after pressure sintering was about 782HV, and in Test Examples 1 to 4, it was 820HV or less. Considering that the MgO-based sintered body has never been provided so far, the MgO-based sintered body with this level of hardness and density can be applied to an electrostatic chuck. Additionally, in fields with a somewhat low level of quality control, such as displays, the MgO-based sintered bodies and electrostatic chucks according to the embodiments are sufficiently applicable.

시험예9는 저온 소결조제를 이용하여 제조된 소결체로서, MgO 95중량%, LiF 2중량%, SiO2 3중량% 포함한다. 시험예9는 920℃, 대기 분위기에서 3시간 동안 상압소결되었고, 얻어진 소결체는 밀도 3.4g/㎤, 경도 480HV이었다. 저온 소결조제가 사용된 소결체는 밀도 및 경도 요구가 높지 않은 절연층으로 사용된다. B2O3, Bi2O3 및 V2O5는 각각 소결체 제조에 첨가되지 않더라도 요구되는 물성의 구현에는 영향을 미치지 않으며, 최대 3~5중량% 첨가될 수 있다.Test Example 9 is a sintered body manufactured using a low-temperature sintering aid, and contains 95% by weight of MgO, 2% by weight of LiF, and 3% by weight of SiO 2 . Test Example 9 was sintered at normal pressure at 920°C in an air atmosphere for 3 hours, and the obtained sintered body had a density of 3.4 g/cm3 and a hardness of 480 HV. Sintered bodies using low-temperature sintering aids are used as insulating layers that do not require high density and hardness. Even if B 2 O 3 , Bi 2 O 3 and V 2 O 5 are not added in the production of the sintered body, they do not affect the realization of the required physical properties, and may be added at a maximum of 3 to 5% by weight.

위 시험예1의 소결체에 대한 내플라즈마성 테스트 결과가 아래 표 1에 정리되어 있다. 비교예1은 정전척에 주로 사용되는 순도 96%의 Al2O3 소결체, 비교예2는 99.99%의 고순도 Al2O3 소결체이다.The plasma resistance test results for the sintered body of Test Example 1 above are summarized in Table 1 below. Comparative Example 1 is a 96% purity Al 2 O 3 sintered body mainly used in electrostatic chucks, and Comparative Example 2 is a 99.99% high purity Al 2 O 3 sintered body.

내플라즈마 테스트는 ICP 플라즈마 장비(ELIONIX EIS-700S1)를 이용하여 수행되었다. 각 시편은 10mm×10mm 크기에 2mm 두께로 제작되었고, 식각 테스트를 위한 노출 부위를 제외한 가장자리에는 PI필름이 코팅되었다. 제작된 시편들을 스테이지에 올려두고 플라즈마 처리를 한 후, PI필름 코팅이 되지 않은 노출 부위의 식각 깊이 및 부피를 측정하여 식각율을 계산하고, 조도변화량도 측정하였다. 플라즈마 노출조건은 RF 600W, 바이어스 2000W, 시간 10min 6회(총60min), 사용가스는 CF4:Ar:O2 = 30:10:5, 압력은 10mtorr이다.The plasma resistance test was performed using an ICP plasma equipment (ELIONIX EIS-700S1). Each specimen was manufactured with a size of 10 mm × 10 mm and a thickness of 2 mm, and the edges, excluding the exposed areas for etching tests, were coated with PI film. After placing the manufactured specimens on the stage and subjecting them to plasma treatment, the etch depth and volume of the exposed areas not coated with the PI film were measured to calculate the etch rate, and the amount of change in roughness was also measured. Plasma exposure conditions are RF 600W, bias 2000W, time 10min 6 times (total 60min), gas used is CF4:Ar:O2 = 30:10:5, and pressure is 10mtorr.

구분division 식각깊이(㎛)Etching Depth (㎛) 식각율(nm/min)Etch rate (nm/min) 전 조도(㎛)Total illuminance (㎛) 후 조도(㎛)Post illumination (㎛) 조도변화량Illuminance change amount 비교예1Comparative Example 1 1.92471.9247 32.0832.08 0.1810.181 0.4830.483 +0.302+0.302 비교예2Comparative example 2 2.21242.2124 36.8736.87 0.0560.056 0.1150.115 +0.059+0.059 시험예1Test example 1 0.14130.1413 2.362.36 0.0410.041 0.0900.090 +0.049+0.049

표 1에서 보듯이, 시험예1은 비교예1과 비교할 경우 10배 이상 낮은 식각률(10배 이상 내플라즈마성)을 보이며, 플라즈마 처리 전과 후의 식각에 의한 조도변화는 1/6 수준이다. 고순도의 비교예2와 비교할 경우, 10배 이상 낮은 식각률(10배 이상 내플라즈마성)을 보이며, 플라즈마 처리 전과 후의 식각에 의한 조도변화도 낮게 나타났다.As shown in Table 1, Test Example 1 shows an etching rate more than 10 times lower (plasma resistance more than 10 times) compared to Comparative Example 1, and the change in roughness due to etching before and after plasma treatment is about 1/6. When compared to the high purity Comparative Example 2, the etching rate was more than 10 times lower (plasma resistance more than 10 times), and the change in roughness due to etching before and after plasma treatment was also low.

도 6은 위의 제5 실시예에 따라 제작된 정전척 예를 보여준다.Figure 6 shows an example of an electrostatic chuck manufactured according to the fifth embodiment above.

도 6을 참조하면, 유전층(100)과 제2 절연층(300)은 고온 소결조제를 사용하여 제조되고, 제1 절연층(200)은 저온 소결조제를 사용하여 테이프 캐스팅에 의해 제작되었다. 유전층(100)과 제1 절연층(200) 간의 접면에 흡착전극(5)이 형성되고, 제1 절연층(200)의 내부에 히터전극(6)이 형성되었다. 고온 소결조제를 이용한 제3 소결체, 즉 제2 절연층(300)의 추가에 따라 휨변형 저감이 가능했고, 접합 품질 및 요구되는 유전특성 및 기계적 특성의 확보가 가능함을 확인하였다.Referring to FIG. 6, the dielectric layer 100 and the second insulating layer 300 were manufactured using a high temperature sintering aid, and the first insulating layer 200 was manufactured by tape casting using a low temperature sintering aid. An adsorption electrode 5 was formed at the contact surface between the dielectric layer 100 and the first insulating layer 200, and a heater electrode 6 was formed inside the first insulating layer 200. It was confirmed that by adding the third sintered body using a high temperature sintering aid, that is, the second insulating layer 300, it was possible to reduce the bending strain and secure the joint quality and required dielectric and mechanical properties.

이상 본 발명의 실시예들이 설명되었고, 이들 실시예는 본 발명의 다양한 측면들과 특징들을 이해하는데 도움이 될 것이다. 이 실시예들에서 소개된 특징들 또는 요소들은 다양한 형태로 조합될 수 있고, 이러한 조합에 의해 본 문서에서는 미처 설명되지 못한 또 다른 실시예가 제시될 수 있다.Embodiments of the present invention have been described above, and these embodiments will be helpful in understanding various aspects and features of the present invention. The features or elements introduced in these embodiments may be combined in various forms, and such combinations may provide another embodiment that has not yet been described in this document.

보호하고자 하는 발명의 범위가 청구항들에 기재된다. 청구항에 기재된 요소는, 발명의 본질 또는 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서, 다양하게 변경 및 수정되고 등가물로 대체될 수 있다. 청구항에 기재된 도면부호들은, 만일 기재되어 있다면, 청구된 발명들이나 그 요소들에 대한 쉽고 그리고 직관적인 이해를 돕기 위한 것일 뿐 청구된 발명들의 권리범위를 한정하지 않는다.The scope of the invention sought to be protected is set forth in the claims. The elements described in the claims may be variously changed, modified, and replaced with equivalents without departing from the essence or scope of the invention. The reference numerals in the claims, if provided, are only intended to facilitate easy and intuitive understanding of the claimed inventions or their elements and do not limit the scope of the claimed inventions.

1,5: 흡착전극 2,6: 히터전극
3,4: 비아홀 10: 제1 소결체
20: 제2 소결체 30: 제3 소결체
10': 유전층 20': 절연층1,5: adsorption electrode 2,6: heater electrode
3,4: via hole 10: first sintered body
20: second sintered body 30: third sintered body
10': dielectric layer 20': insulating layer

Claims (10)

MgO를 주성분으로 하는 세라믹 지지체 및 세라믹 지지체 내에 엠베드된 흡착전극을 포함하며, 세라믹 지지체는 흡착전극을 기준으로 상부의 유전층 및 하부의 절연층을 구비하고,
상기 유전층은 MgO 70~97중량%, Al2O3 1~15중량%, SiO2 1~15중량%, Y2O3 1~15중량%, La2O3 0~5중량%, TiO2 0~5중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 MgO계 정전척.It includes a ceramic support mainly composed of MgO and an adsorption electrode embedded in the ceramic support, wherein the ceramic support has an upper dielectric layer and a lower insulating layer based on the adsorption electrode,
The dielectric layer includes 70 to 97% by weight of MgO, 1 to 15% by weight of Al 2 O 3 , 1 to 15% by weight of SiO 2 , 1 to 15% by weight of Y 2 O 3 , 0 to 5% by weight of La 2 O 3 , and TiO 2 An MgO-based electrostatic chuck characterized by containing 0 to 5% by weight. 청구항 1에 있어서, 상기 절연층은 MgO 70~97중량%, Al2O3 1~15중량%, SiO2 1~15중량%, Y2O3 1~15중량%, La2O3 0~5중량%, TiO2 0~5중량% 포함한 것을 특징으로 하는 MgO계 정전척.The method of claim 1, wherein the insulating layer contains 70 to 97% by weight of MgO, 1 to 15% by weight of Al 2 O 3 , 1 to 15% by weight of SiO 2 , 1 to 15% by weight of Y 2 O 3 , and 0 to 10% of La 2 O 3 . An MgO-based electrostatic chuck characterized by containing 5% by weight and 0 to 5% by weight of TiO 2 . 청구항 1에 있어서, 상기 절연층은 MgO 85~98중량%, LiF 1~5중량%, SiO2 1~10중량%, B2O3 0~5중량%, Bi2O3 0~5중량%, V2O5 0~3중량% 포함한 것을 특징으로 하는 MgO계 정전척.The method of claim 1, wherein the insulating layer contains 85 to 98% by weight of MgO, 1 to 5% by weight of LiF, 1 to 10% by weight of SiO 2 , 0 to 5% by weight of B 2 O 3 , and 0 to 5% by weight of Bi 2 O 3 , MgO-based electrostatic chuck, characterized in that it contains 0 to 3% by weight of V 2 O 5 . 청구항 1에 있어서, 상기 절연층은 제1 절연층 및 제2 절연층을 구비하며,
상기 제1 절연층은 MgO 85~98중량%, LiF 1~5중량%, SiO2 1~10중량%, B2O3 0~5중량%, Bi2O3 0~5중량%, V2O5 0~3중량% 포함하며,
상기 제2 절연층은 MgO 70~97중량%, Al2O3 1~15중량%, SiO2 1~15중량%, Y2O3 1~15중량%, La2O3 0~5중량%, TiO2 0~5중량% 포함하고,
상기 제1 절연층은 엠베드된 히터전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 MgO계 정전척.The method according to claim 1, wherein the insulating layer includes a first insulating layer and a second insulating layer,
The first insulating layer is MgO 85-98% by weight, LiF 1-5% by weight, SiO 2 1-10% by weight, B 2 O 3 0-5% by weight, Bi 2 O 3 0-5% by weight, V 2 Contains 0 to 3% by weight of O 5 ,
The second insulating layer includes 70 to 97% by weight of MgO, 1 to 15% by weight of Al 2 O 3 , 1 to 15% by weight of SiO 2 , 1 to 15% by weight of Y 2 O 3 , and 0 to 5% by weight of La 2 O 3 , containing 0 to 5% by weight of TiO 2 ,
An MgO-based electrostatic chuck, wherein the first insulating layer includes an embedded heater electrode. 제1 소결체와 제2 소결체를 포개는 단계, 제1 소결체와 제2 소결체는 각각 MgO 70~97중량%, Al2O3 1~15중량%, SiO2 1~15중량%, Y2O3 1~15중량%, La2O3 0~5중량%, TiO2 0~5중량% 포함하며, 제1 소결체와 제2 소결체 중 어느 하나의 중첩면에 흡착전극이 마련됨; 및
상기 제1 및 제2 소결체를 불활성 분위기, 온도 1450~1600℃ 및 압력 50~200㎏f/㎠에서 가압 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 MgO계 정전척 제조방법.Step of overlapping the first sintered body and the second sintered body, the first sintered body and the second sintered body each contain 70 to 97% by weight of MgO, 1 to 15% by weight of Al 2 O 3 , 1 to 15% by weight of SiO 2 , and Y 2 O 3 Contains 1 to 15% by weight, 0 to 5% by weight of La 2 O 3 , and 0 to 5% by weight of TiO 2 , and an adsorption electrode is provided on the overlapping surface of either the first sintered body or the second sintered body; and
A method for manufacturing an MgO-based electrostatic chuck, comprising the step of bonding the first and second sintered bodies under pressure in an inert atmosphere, at a temperature of 1450 to 1600°C and a pressure of 50 to 200 kgf/cm2. 청구항 5에 있어서, 상기 제1 소결체와 제2 소결체 중 적어도 어느 하나는,
MgO 70~97중량%, Al2O3 1~15중량%, SiO2 1~15중량%, Y2O3 1~15중량%, La2O3 0~5중량%, TiO2 0~5중량% 포함하는 세라믹 성형체를 1350~1600℃에서 상압소결함에 의해 얻어지며, 상대밀도가 85~98%인 것을 특징으로 하는 MgO계 정전척 제조방법.The method according to claim 5, wherein at least one of the first sintered body and the second sintered body,
MgO 70~97% by weight, Al 2 O 3 1~15% by weight, SiO 2 1~15% by weight, Y 2 O 3 1~15% by weight, La 2 O 3 0~5% by weight, TiO 2 0~5 A method of manufacturing an MgO-based electrostatic chuck, which is obtained by sintering a ceramic molded body containing % by weight at normal pressure at 1350 to 1600°C, and has a relative density of 85 to 98%. 제1 소결체와 제2 소결체를 포개는 단계, 제1 소결체는 MgO 70~97중량%, Al2O3 1~15중량%, SiO2 1~15중량%, Y2O3 1~15중량%, La2O3 0~5중량%, TiO2 0~5중량% 포함하며, 제2 소결체는 MgO 85~98중량%, LiF 1~5중량%, SiO2 1~10중량%, B2O3 0~5중량%, Bi2O3 0~5중량%, V2O5 0~3중량% 포함하고, 제1 소결체와 제2 소결체 중 어느 하나의 중첩면에 흡착전극이 마련됨; 및
상기 제1 및 제2 소결체를 불활성가스 분위기, 온도 850~950℃ 및 압력 50~200㎏f/㎠에서 가압 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 MgO계 정전척 제조방법.Step of overlapping the first sintered body and the second sintered body, the first sintered body contains 70 to 97% by weight of MgO, 1 to 15% by weight of Al 2 O 3 , 1 to 15% by weight of SiO 2 , and 1 to 15% by weight of Y 2 O 3 , 0 to 5% by weight of La 2 O 3 and 0 to 5% by weight of TiO 2 , and the second sintered body contains 85 to 98% by weight of MgO, 1 to 5% by weight of LiF, 1 to 10% by weight of SiO 2 , and B 2 O 3 0 to 5% by weight, Bi 2 O 3 0 to 5% by weight, and V 2 O 5 0 to 3% by weight, and an adsorption electrode is provided on the overlapping surface of either the first sintered body or the second sintered body; and
A method for manufacturing an MgO-based electrostatic chuck, comprising the step of bonding the first and second sintered bodies under pressure in an inert gas atmosphere, at a temperature of 850 to 950°C and a pressure of 50 to 200 kgf/cm2. 청구항 7에 있어서, 상기 제1 소결체는,
MgO 70~97중량%, Al2O3 1~15중량%, SiO2 1~15중량%, Y2O3 1~15중량%, La2O3 0~5중량%, TiO2 0~5중량% 포함하는 세라믹 성형체를 1350~1600℃에서 상압소결함에 의해 얻어지며, 상대밀도가 85~98%인 것을 특징으로 하는 MgO계 정전척 제조방법.The method of claim 7, wherein the first sintered body,
MgO 70~97% by weight, Al 2 O 3 1~15% by weight, SiO 2 1~15% by weight, Y 2 O 3 1~15% by weight, La 2 O 3 0~5% by weight, TiO 2 0~5 A method of manufacturing an MgO-based electrostatic chuck, which is obtained by sintering a ceramic molded body containing % by weight at normal pressure at 1350 to 1600°C, and has a relative density of 85 to 98%. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서, 상기 제2 소결체는,
MgO 85~98중량%, LiF 1~5중량%, SiO2 1~10중량%, B2O3 0~5중량%, Bi2O3 0~5중량%, V2O5 0~3중량% 포함하는 세라믹 성형체를 900~1000℃에서 상압소결함에 의해 얻어지며, 상대밀도가 95% 이상인 것을 특징으로 하는 MgO계 정전척 제조방법.The method of claim 7 or claim 8, wherein the second sintered body,
MgO 85~98% by weight, LiF 1~5% by weight, SiO 2 1~10% by weight, B 2 O 3 0~5% by weight, Bi 2 O 3 0~5% by weight, V 2 O 5 0~3% by weight A method of manufacturing an MgO-based electrostatic chuck, which is obtained by sintering a ceramic molded body containing % at normal pressure at 900 to 1000°C, and has a relative density of 95% or more. 제1 소결체, 제2 소결체 및 제2 소결체를 포개는 단계, 제1 및 제3 소결체는 MgO 70~97중량%, Al2O3 1~15중량%, SiO2 1~15중량%, Y2O3 1~15중량%, La2O3 0~5중량%, TiO2 0~5중량% 포함하며, 제2 소결체는 MgO 85~98중량%, LiF 1~5중량%, SiO2 1~10중량%, B2O3 0~5중량%, Bi2O3 0~5중량%, V2O5 0~3중량% 포함하고, 제1 소결체와 제2 소결체 중 어느 하나의 중첩면에 흡착전극이 마련되며, 제1 및 제3 소결체는 각각 MgO 70~97중량%, Al2O3 1~15중량%, SiO2 1~15중량%, Y2O3 1~15중량%, La2O3 0~5중량%, TiO2 0~5중량% 포함하는 제1 세라믹 성형체를 1350~1600℃에서 상압소결함에 의해 얻어지며, 상대밀도 85~98%이며, 제2 소결체는 MgO 85~98중량%, LiF 1~5중량%, SiO2 1~10중량%, B2O3 0~5중량%, Bi2O3 0~5중량%, V2O5 0~3중량% 포함하는 제2 세라믹 성형체를 900~1000℃ 환원분위기에서 상압소결함에 의해 얻어지고, 상대밀도 95% 이상이며 엠베드된 히터전극을 구비함; 및
상기 제1 내지 제3 소결체를 불활성가스 분위기, 온도 850~950℃ 및 압력 50~200㎏f/㎠에서 가압 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 MgO계 정전척 제조방법.Step of overlapping the first sintered body, the second sintered body and the second sintered body, the first and third sintered bodies include 70 to 97% by weight of MgO, 1 to 15% by weight of Al 2 O 3 , 1 to 15% by weight of SiO 2 , and Y 2 It contains 1 to 15% by weight of O 3 , 0 to 5% by weight of La 2 O 3 , and 0 to 5% by weight of TiO 2 , and the second sintered body contains 85 to 98% by weight of MgO, 1 to 5% by weight of LiF, and 1 to 1% of SiO 2 Contains 10% by weight, B 2 O 3 0 to 5% by weight, Bi 2 O 3 0 to 5% by weight, and V 2 O 5 0 to 3% by weight, and is placed on the overlapping surface of any one of the first sintered body and the second sintered body. An adsorption electrode is provided, and the first and third sintered bodies contain 70 to 97% by weight of MgO, 1 to 15% by weight of Al 2 O 3 , 1 to 15% by weight of SiO 2 , 1 to 15% by weight of Y 2 O 3 , and La. It is obtained by sintering a first ceramic molded body containing 0 to 5% by weight of 2 O 3 and 0 to 5% by weight of TiO 2 at 1350 to 1600°C under normal pressure, and has a relative density of 85 to 98%, and the second sintered body is MgO 85. Contains ~98% by weight, 1~5% by weight of LiF, 1~10% by weight of SiO 2 , 0~5% by weight of B 2 O 3 , 0~5% by weight of Bi 2 O 3 , and 0~3% by weight of V 2 O 5 A second ceramic molded body is obtained by sintering at normal pressure in a reducing atmosphere at 900 to 1000° C., has a relative density of 95% or more, and is provided with an embedded heater electrode; and
A method of manufacturing an MgO-based electrostatic chuck, comprising the step of pressure bonding the first to third sintered bodies in an inert gas atmosphere, at a temperature of 850 to 950° C. and a pressure of 50 to 200 kgf/cm2.
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