KR102666586B1 - 세라믹 서셉터 - Google Patents

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KR102666586B1
KR102666586B1 KR1020230115542A KR20230115542A KR102666586B1 KR 102666586 B1 KR102666586 B1 KR 102666586B1 KR 1020230115542 A KR1020230115542 A KR 1020230115542A KR 20230115542 A KR20230115542 A KR 20230115542A KR 102666586 B1 KR102666586 B1 KR 102666586B1
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조미나
김은비
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주식회사 미코세라믹스
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Abstract

본 발명은 세라믹 서셉터에 관한 것으로서, 본 발명의 세라믹 서셉터는, 냉각 가스 공급을 위한 가스 유로를 갖는 베이스 기재, 상기 베이스 기재 상에 고정되고, 두께 방향으로 관통하는 가스 홀을 가지는 절연 플레이트, 및 상기 가스 홀 내에 삽입되며, 상기 가스 홀의 길이 방향으로 연장되는 방전 방지 핀을 포함할 수 있다.

Description

세라믹 서셉터 {Ceramic Susceptor}
본 발명은 세라믹 서셉터에 관한 것으로서, 특히, 가스홀의 이상 방전 방지핀에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치 또는 디스플레이 장치는 유전체층 및 금속층을 포함하는 다수의 박막층들을 유리 기판, 플렉시블 기판 또는 반도체 웨이퍼 기판 상에 순차적으로 적층한 후 패터닝하는 반도체 공정을 통하여 제조된다. 특히, RIE(Reactive Ion Etching) 장비 등에서 유리 기판, 플렉시블 기판, 반도체 웨이퍼 기판 등을 지지하고 패터닝을 위한 드라이 에칭 공정 등을 위해 세라믹 서셉터가 배치될 수 있다. 상기 세라믹 서셉터는 고주파(RF) 전극을 구비하여 기판 상에 형성된 박막층들의 식각 공정(etching process) 등에서 플라즈마 형성을 위해서도 사용될 수도 있다. 나아가, 상기 세라믹 서셉터는 기판을 지지하기 위한 척 전극이나 기판 가열을 위한 발열선 등을 더 구비할 수도 있다.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 세라믹 서셉터의 문제점을 설명하기 위한 도면이다. 도 1a와 도 1b는 종래의 세라믹 서셉터의 드라이 에칭 공정 등에서 가스홀 부분에서의 아킹 발생의 예들을 나타내는 사진이다. 도 1c는 종래의 세라믹 서셉터의 가스홀에 삽입된 방전 방지 핀의 마모 상태를 나타내는 사진이다.
도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 일반적으로 세라믹 서셉터의 수명은 5,000hr~15,000 시간으로 사용 환경에 따라 약 10개월~30개월 정도 사용이 가능하다. 이때, 세라믹 서셉터의 가스홀 부분에 적용되는 방전 방지 핀은 플라즈마에 장시간 노출되면서 도 1c와 같이 마모가 일어난다. 이에 따라 보통 직경 1mm 이하의 가스홀들에 그보다 작은 직경으로 삽입된 상기 방전 방지 핀들은 내플라즈마 특성이 나쁠 경우에는 도 1a와 도 1b와 같이 아킹을 유발할 정도로 심각한 마모에 이르게 되는 문제점이 있다. 이는 세라믹 서셉터의 수명을 좌우하고 있으므로 이를 개선하는 것이 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 가스홀의 방전 방지 핀들의 내플라즈마 특성을 개선하여 아킹 발생을 줄이고 세라믹 서셉터의 수명을 향상시킬 수 있는 세라믹 서셉터를 제공하는 데 있다.
먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 세라믹 서셉터는, 냉각 가스 공급을 위한 가스 유로를 갖는 베이스 기재; 상기 베이스 기재 상에 고정되고, 두께 방향으로 관통하는 가스 홀을 가지는 절연 플레이트; 및상기 가스 홀 내에 삽입되며, 상기 가스 홀의 길이 방향으로 연장되는 방전 방지 핀을 포함할 수 있다.
상기 방전 방지 핀은 체적저항이 1E14~1E15Ω㎝ 범위인 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 방전 방지 핀의 단부 단면적은 상기 가스 홀의 단면적의 50~90%인 것을 특징으로 하는 세라믹 서셉터.
상기 방전 방지 핀은 Al2O3-SiC 복합 소재일 수 있다.
상기 Al2O3-SiC 복합 소재 중 SiC는 3~10wt%가 포함된 것이 바람직하다.
상기 Al2O3-SiC 복합 소재는 상온에서 체적저항이 1E15Ω㎝이상, 200℃에서 체적저항이 1E14Ω㎝ 이상인 것이 바람직하다.
상기 방전 방지 핀은, 직경 1mm 이하의 상기 가스 홀 내에 삽입될 수 있다.
상기 전극층은, 정전척 전극, 고주파 전극, 또는 발열선 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 세라믹 서셉터에 따르면, 가스홀의 방전 방지 핀들의 소재로서, Al2O3에 3~10wt% SiC를 혼합한 소재를 이용함으로써 플라즈마 식각률이 0.02~0.1 μm/min 범위가 되도록 할 수 있고, 소재의 체적저항이 상온에서 1E15Ω㎝이상, 200℃에서 1E14Ω㎝ 이상 되도록 하여, 내플라즈마 특성을 개선하고, 세라믹 서셉터의 수명을 향상시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 상기 방전 방지 핀들은 내플라즈마 특성의 개선으로 마모되지 않아 가스홀 내에 전자가 가속할 공간을 형성하지 않아 이상 방전을 일으키지 않게된다. 또한, 상기와 같은 소재의 체적저항을 유지시켜서, 높은 저항 시에 이상 방전을 유발할 수 있는 높은 전위차 발생을 방지하고, 낮은 저항 시에 이상 방전을 유발할 수 있는 전류 증가를 방지할 수 있다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는 첨부도면은, 본 발명에 대한 실시예를 제공하고 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 세라믹 서셉터의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 서셉터의 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 2의 AA 부분에 대한 확대 단면도이다.
도 4는 도 2의 가스홀 부분의 이상 방전 방지핀의 마모에 의한 이상 방전을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 서셉터의 상단면의 가스홀 주위가 이상 방전 없이 깨끗한 상태를 나타내는 실제 실험 사진이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대해서 자세히 설명한다. 이때, 각각의 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타낸다. 또한, 이미 공지된 기능 및/또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하에 개시된 내용은, 다양한 실시 예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분을 중점적으로 설명하며, 그 설명의 요지를 흐릴 수 있는 요소들에 대한 설명은 생략한다. 또한 도면의 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니며, 따라서 각각의 도면에 그려진 구성요소들의 상대적인 크기나 간격에 의해 여기에 기재되는 내용들이 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시 예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
먼저, 본 발명에서 세라믹 서셉터는, 반도체 웨이퍼, 유리 기판, 플렉시블 기판 등과 같은 다양한 목적의 가공 대상 기판을 처리하기 위한 반도체 장치로서, 해당 가공 대상 기판을 지지하기 위해 정전척으로 이용되기 위한 정전척 전극을 구비할 수도 있고, 해당 가공 대상 기판을 소정의 온도로 가열하기 위해 히터용 발열선(또는 발열체)를 구비할 수도 있으며, 또는, 해당 가공 대상 기판을 플라즈마 강화 화학기상증착 등의 공정 처리를 위해 고주파 전극을 더 구비하거나 발열선 대신에 구비할 수도 있다. 예를 들어, 본 발명의 세라믹 서셉터는 RIE(Reactive Ion Etching) 장비는 물론이고, 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition, CVD) 공정, 물리기상증착(Physical Vapor Deposition, PVD) 공정 등을 위한 장비에도 적용될 수 있다.
따라서, 하기하는 바와 같이 언급되는 본 발명의 세라믹 서셉터는, 가스 유로를 포함하는 베이스 기재와 전극층을 포함하는 절연 플레이트를 접합한 구조물로서, 상기 절연 플레이트에 구비된 전극층은, 위와 같은 정전척 전극, 고주파 전극, 또는 발열선(또는 발열체) 중 어느 하나 이상의 기능들을 실현하기 도전체들을 포함하는 것으로 이해되어야 함을 미리 밝혀 둔다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 서셉터(100)의 개략적인 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 서셉터(100)은, 접합제(312)에 의해 접합되어 있는 베이스 기재(200) 및 절연 플레이트(300)를 포함한다. 상기 세라믹 서셉터(100)은 원형 타입인 것이 바람직하지만, 경우에 따라서는 타원형, 사각형 등 다른 모양으로 설계될 수도 있다.
베이스 기재(200)는 복수의 금속층들로 이루어진 다층 구조물(multi-layer structure)로 형성될 수 있다. 이들 금속층들은 브레이징(brazing) 공정, 웰딩(welding) 공정 또는 본딩(bonding) 공정 등을 통해 접합될 수 있다. 절연 플레이트(300)는 베이스 기재(200) 상에 고정되며, 이는 소정의 고정수단이나 접착/접합 수단을 이용하여 베이스 기재(200) 상에 고정될 수 있다. 베이스 기재(200)와 절연 플레이트(300)는 별도로 제작되어 접합될 수도 있으며, 경우에 따라서는 베이스 기재(200)의 상면에 직접 세라믹 시트 등을 이용하여 절연 플레이트(300)의 구조물을 형성하는 것도 가능하다.
도 2에서와 같이, 절연 플레이트(300)는 세라믹 시트나 분말을 이용한 세라믹 재질 사이에 배치된 전극층(320)을 포함한다. 일 실시 예로, 상기 세라믹 재질은 알루미늄 산화물(Al2O3), 알루미늄 질화물(AlN), 실리콘 탄화물(SiC), 실리콘 질화물(Si3N4), 실리콘 산화물(SiO2), 바륨 산화물(BaO), 아연 산화물(ZnO), 코발트 산화물(CoO), 주석 산화물(SnO2), 지르코늄 산화물(ZrO2), Y2O3, YAG, YAM, YAP 등의 재질 중 선택되는 물질로 이루어질 수 있다. 절연 플레이트(300)는 베이스 기재(200)의 상면에 위와 같은 세라믹 재질로 용사 코팅, 세라믹 시트의 부착 공정 등을 수행하여 형성할 수 있다.
전극층(320)은 전도성 금속 재질로 이루어질 수 있다. 일 예로서, 전극층(320)은 은(Ag), 금(Au), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 및 티타늄(Ti) 중 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 좀 더 바람직하게는 텅스텐(W)으로 형성될 수 있다. 전극층(320)은 용사 코팅 공정 또는 스크린 프린트 공정을 사용하여 형성될 수 있다. 전극층(320)은 약 1.0㎛ 내지 100㎛의 두께를 갖는다. 예를 들어, 바람직하게는 스크린 프린트 공정으로 전극층(320)을 형성할 경우 1.0 ~ 30㎛의 두께, 용사 코팅 공정으로 전극층(320)을 형성할 경우 30 ~ 100㎛의 두께가 적용될 수 있다. 다만, 전극층(320)의 두께가 1.0㎛ 미만 등으로 너무 얇은 층을 형성하는 것은 어려우므로 바람직하지 않으며, 또한 이때에는 해당 전극층 내의 기공률 및 기타 결함으로 인하여 저항 값이 증가하게 되고 상기 저항 값의 증가에 따라 정전 흡착력이 저하되는 현상이 발생할 수 있으므로 바람직하지 못하다. 또한, 전극층(320)의 두께가 100㎛를 초과하는 등 너무 두꺼우면, 아킹(arcing) 현상이 발생할 수 있어 바람직하지 못하다. 따라서, 전극층(320)의 두께는 약 1.0㎛ 내지 100㎛의 범위에서 적절한 값을 갖도록 적용하는 것이 바람직하다. 이와 같이 형성된 전극층(320)은, 일례로 유전체층(330)의 상부에 놓이는 기판(미도시)을 로딩할 때 바이어스를 받아 정전기력을 발생시켜 척킹할 수 있으며. 기판(미도시)을 언로딩할 때에는 전극층(320)에 반대의 바이어스를 인가하여 방전이 이루어지도록 함으로써 디척킹할 수 있는 정전척 전극일 수 있다.
다만 이에 한정되지 않으며, 경우에 따라, 전극층(320)으로서 히터를 위한 전극 패턴들이나, 플라즈마 발생을 위한 고주파 전극 패턴들이 더 포함될 수도 있다. 즉, 본 발명의 세라믹 서셉터(100)는, 반도체 웨이퍼, 유리 기판, 플렉시블 기판 등과 같은 다양한 목적의 가공 대상 기판을 처리하기 위한 반도체 장치로서, 해당 가공 대상 기판을 지지하기 위해 정전척으로 이용되기 위한 전극층(320)에 정전척 전극을 구비할 수도 있고, 해당 가공 대상 기판을 소정의 온도로 가열하기 위해 발열선(또는 발열체)를 구비할 수도 있으며, 또는, 해당 가공 대상 기판을 플라즈마 강화 화학기상증착 등의 공정 처리를 위해 고주파 전극을 더 구비하거나 발열선 대신에 구비할 수도 있다.
반도체 공정을 위한 챔버 내부에 상기 세라믹 서셉터(100)이 장착된 경우, 외부의 냉각 가스를 이용하여 절연 플레이트(300) 상의 기판(예, 유리 기판, 플렉서블 기판 및 반도체 웨이퍼 기판 등)을 균일하게 냉각시키기 위하여, 베이스 기재(200)의 냉각 가스 유로(15)와 유체 소통되고 절연 플레이트(300)에 형성된 다수의 냉각 가스 홀들(30)이 구비될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 세라믹 서셉터(100)는, 가스 홀들(30) 마다에 각각의 방전 방지 핀(55)이 삽입됨으로써, 예를 들어, 식각 공정 등 반도체 공정에서 베이스 기재(200)의 전극 로드(281)를 통해 전극층(320)에 RF 고주파 전압이나 저주파 전압을 동시 또는 별도 로드에 인가 시에 마이크로 아킹(micro arcing)이나 기생 플라즈마 등 이상 방전을 억제하여 식각 공정이 안정되게 이루어지게 할 수 있다.
도 3은 도 2의 AA 부분에 대한 확대 단면도이다.
도 3을 참조하면, 예를 들어, 베이스 기재(200)는 냉각 가스 공급을 위해 도 2와 같이 내부에 적절한 패턴으로 냉각 가스 유로(15)를 가진다. 냉각 가스 유로(15)는 베이스 기재(200)의 금속 재질에 미리 형성되어 있을 수 있으며, 예를 들어, 냉각 가스 유로(15)의 상부쪽 단부는 도면과 같이 베이스 기재(200)에 내재된 기공 구조물(50)에 형성되어 있는 관통홀일 수도 있다. 본 발명의 세라믹 서셉터(100) 제조 공정 상에서 베이스 기재(200) 상에 접합제(312)를 이용해 절연 플레이트(300)가 접합될 수 있다.
베이스 기재(200) 및 절연 플레이트(300)는 압착과 소결 및 경화를 통해 견고하게 접합될 수 있으며, 이후, MCT(Machining Center) 가공 등으로 가스홀(30)의 위치에 절연 플레이트(300), 접합제(312)에 의한 접합층을 관통하는 홀을 가공하거나, 필요에 따라서는 베이스 기재(200)의 기공 구조물(50)까지 더 관통하는 홀을 가공함으로써, 가스유로(15)와 가스홀(30) 간에 유체 소통이 이루어지도록 할 수 있다. 이와 같은 홀의 가공은 MCT의 레이저 가공 등이 이용될 수 있으며, 이에 따라 직경 수mm 이하의 홀, 또는 바람직하게는 직경 1mm 이하의 홀이 가공될 수 있다.
이와 같은 절연 플레이트(300)를 두께 방향으로 관통하는 절연 플레이트(300)의 냉각 가스 홀들(30)은, 가스유로(15)로부터의 냉각 가스를 분출해 절연 플레이트(300) 상의 기판을 균일하게 냉각시킬 수 있도록 한다. 여기서 '두께 방향으로 관통'이란 가스 홀(30)이 절연 플레이트(300)의 상면 및 하면을 연결하는 임의의 형태의 통로를 제공하도록 배치되는 것을 말하며, 구체적인 관통 형태는 절연 플레이트(300) 표면에서 직하방으로 절연 플레이트(300) 전체를 관통하는 방식이거나 수직 통로 및 수평 통로의 조합에 의해 관통하는 방식 등이 사용될 수 있다. 이때의 냉각 가스로는 주로 헬륨 가스(He)가 사용될 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다. 절연 플레이트(300)의 냉각 가스 홀들(30)은 설계에 따라 적절한 수로 이루어질 수 있다.
도 2에서, 세라믹 서셉터(100) 하부의 구멍(280)을 통해 구비되는 하나 이상의 전극 로드(281)로부터 전극층(320)에, 예를 들어, 척킹과 디척킹, 또는 히팅이나 고주파 제공을 위한 바이어스가 인가될 수 있다. 냉각 가스 홀들(30)은, 설계에 따라 전극층(320)을 이루는 소정의 전극 패턴들 사이에 적절한 개수로 형성될 수 있으며, 냉각 가스 유로(15)로부터 절연 플레이트(300) 상면까지 냉각 가스 홀들(30)을 통해 냉각 가스의 유체 소통이 이루어지도록 형성될 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 세라믹 서셉터(100)는, 가스 홀들(30) 마다에 각각의 방전 방지 핀(55)이 삽입됨으로써, 예를 들어, 식각 공정 등 반도체 공정에서 베이스 기재(200)의 전극 로드(281)를 통해 전극층(320)에 RF 고주파 전압이나 저주파 전압을 동시 또는 별도 로드에 인가 시에 마이크로 아킹(micro arcing)이나 기생 플라즈마 등 이상 방전을 억제하여 식각 공정이 안정되게 이루어지게 할 수 있다.
방전 방지 핀(55)은 직경 수mm 이하 또는 바람직하게는 직경 1mm 이하의 가스 홀(30) 내에 삽입되며, 그 직경이 가스 홀(30)의 직경 보다 적절히 작게 한다. 예를 들어, 방전 방지 핀(55)의 단부 단면적은 가스 홀(30)의 단면적의 50~90%인 것이 바람직하며, 이에 따라, 가스 홀(30)과 방전 방지 핀(55) 사이의 틈으로 냉각 가스가 충분히 유체 소통되도록 하는 것이 바람직하다.
방전 방지 핀(55)은 가스 홀(30)에 삽입되어 가스 홀(30)의 길이 방향으로 아래로 연장되어 다양한 고정 방식으로 고정될 수 있으며, 가스 홀(30) 위로 돌출되지 않게 하며, 예를 들어, 가스 홀(30) 단부의 높이와 방전 방지 핀(55)의 단부 높이가 같은 것이 바람직하다. 다만, 방전 방지 핀(55)의 단부 높이는 적어도 가스 홀(30) 단부의 높이 이상이어야 한다.
도 4는 도 2의 가스홀(30) 부분의 이상 방전 방지핀(55)의 마모에 의한 이상 방전을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 방전 방지 핀(55)은, 플라즈마를 이용한 공정이 안정되게 이루어지게 할 수 있다. 그러나, 방전 방지 핀(55)이 없는 경우 또는 도면과 같이 방전 방지 핀(55)의 상단부가 마모되어 가스홀(30) 상단부 공간(490)이 생기는 경우에, 반도체 장비 내에서 위와 같은 플라즈마를 이용한 공정이 수행되는 동안, 반응로 내의 기체의 압력, 전압, 공간(490)의 크기(최장 거리 또는 체적) 등의 조건에 따라 가스홀(30)에서 이상 방전이 발생하여 도 1a 및 도 1b와 같이 아킹을 유발하여 플라즈마 공정을 진행하지 못하게 될 수 있다.
세라믹 서셉터(100)에서의 이와 같은 이상 방전을 억제하기 위해 방전 방지 핀(55)이 마모되지 않도록 하여 가스홀(30) 상단부 공간(490)의 발생을 방지함으로써, 공간(490) 내에서 전자가 가속할 수 없도록 것이 중요하다.
이를 위해, 방전 방지 핀(55)은 Al2O3-SiC 복합 소재로 이루어진 것이 바람직하며, 예를 들어, 상기 Al2O3-SiC 복합 소재 중 SiC는 3~10wt%가 포함될 수 있다. 상기 Al2O3-SiC 복합 소재는, 상온에서 체적저항이 1E15Ω㎝이상, 200℃에서 체적저항이 1E14Ω㎝ 이상인 것이 바람직하다.
아래 [표1]은 소정의 플라즈마 발생 환경에서 비교 소재별(SiC, Al2O3+SiC 혼합, 99.9%이상 순수 Al2O3) 식각 시간 10min(분) 동안에 산술평균조도(Ra), 십점평균조도(Rz), 식각 깊이, 식각률을 정리한 데이터이다.
[표1]
일반적으로 순수 Al2O3는 강도가 높으나 고밀도 취성 소재로서, 열충격에 강한 소재를 위해 SiC를 혼합한 소재로 방전 방지 핀(55)을 제작하였다. 특히, [표1]과 같이, Al2O3(예, 90~97wt%) 및 SiC(예, 3~10wt%)가 혼합된 소재의 방전 방지 핀(55)은, 플라즈마 식각률이 0.02~0.1 μm/min 범위 내(예, 0.03 μm/min)이므로, 드라이 에칭을 위한 인시추(In-situ) 플라즈마 공정 등에서도 식각률이 높지 않아 가스홀(30)에서의 방전 방지 핀(55)의 마모가 없고 가스홀(30) 상단부 공간(490)의 발생을 방지할 수 있었다. 상기 식각률은 RIE(Reactive Ion Etching) 장비 등에서 드라이 에칭을 위한 일반적인 공정 조건에서 측정되었으나 공정 조건에 따라 약간의 변경이 있을 수 있다.
이때, 방전 방지 핀(55)의 체적저항은 상온에서 1E15Ω㎝이상, 200℃에서 1E14Ω㎝ 이상을 나타내며, 이는 가스홀(30) 상단부 공간(490)에서의 전위차 증가를 억제하여 공간(490) 내에서 전자가 가속할 수 없도록 함으로써, 이상 방전을 막을 수 있게 한다. 방전 방지 핀(55)의 체적저항이 1E16Ω㎝ 이상일 경우 가스홀(30)에 전위차를 증가시켜 아킹을 일으킬 수 있고, 방전 방지 핀(55)의 체적저항이 1E14Ω㎝ 이하일 경우 전류가 방전 방지 핀(55)에 집중되어 이상 방전 등으로 인해 플라즈마 식각 등의 공정 특성에 변화를 초래할 수 있기 때문이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 서셉터(100)의 상단면의 가스홀(30) 주위가 이상 방전 없이 깨끗한 상태를 나타내는 실제 실험 사진이다.
도 5와 같이, 예를 들어, Al2O3(예, 90~97wt%) 및 SiC(예, 3~10wt%)가 혼합된 소재의 방전 방지 핀(55)을 적용한 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 서셉터(100)는, 가스홀(30) 주위가 이상 방전 없이 깨끗한 상태를 유지함을 확인하였다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 세라믹 서셉터(100)에 따르면, 가스홀(30)의 방전 방지 핀들(55)의 소재로서, 예를 들어, Al2O3에 3~10wt% SiC를 혼합한 소재를 이용함으로써 플라즈마 식각률이 0.02~0.1 μm/min 범위가 되도록 할 수 있고, 소재의 체적저항이 상온에서 1E15Ω㎝이상, 200℃에서 1E14Ω㎝ 이상 되도록 하여, 내플라즈마 특성을 개선하고, 세라믹 서셉터(100)의 수명을 향상시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 상기 방전 방지 핀들(55)은 내플라즈마 특성의 개선으로 마모되지 않아 가스홀 내에 전자가 가속할 공간을 형성하지 않아 이상 방전을 일으키지 않게된다. 또한, 상기와 같은 소재의 체적저항을 유지시켜서, 높은 저항 시에 이상 방전을 유발할 수 있는 높은 전위차 발생을 방지하고, 낮은 저항 시에 이상 방전을 유발할 수 있는 전류 증가를 방지할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
냉각 가스 유로(15)
가스 홀(30)
방전 방지 핀(55)
베이스 기재(200)
절연 플레이트(300)
전극층(320)

Claims (8)

  1. 냉각 가스 공급을 위한 가스 유로를 갖는 베이스 기재;
    상기 베이스 기재 상에 고정되고, 두께 방향으로 관통하는 가스 홀을 가지는 절연 플레이트; 및
    상기 가스 홀 내에 삽입되며, 상기 가스 홀의 길이 방향으로 연장되는 방전 방지 핀을 포함하고,
    상기 방전 방지 핀은 Al2O3-SiC 복합 소재로 이루어지고 상기 Al2O3-SiC 복합 소재는 200℃에서 체적저항이 1E14Ω㎝ 이상인 것으로 선택되는 것을 특징으로 하는 세라믹 서셉터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방전 방지 핀은 체적저항이 1E14~1E15Ω㎝ 범위인 소재로 이루어진 세라믹 서셉터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방전 방지 핀의 단부 단면적은 상기 가스 홀의 단면적의 50~90%인 것을 특징으로 하는 세라믹 서셉터.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 Al2O3-SiC 복합 소재 중 SiC는 3~10wt%가 포함된 것을 특징으로 하는 세라믹 서셉터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 Al2O3-SiC 복합 소재는 상온에서 체적저항이 1E15Ω㎝ 이상인 것을 특징으로 하는 세라믹 서셉터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 방전 방지 핀은, 직경 1mm 이하의 상기 가스 홀 내에 삽입되는 세라믹 서셉터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 절연 플레이트 내에 구비된 전극층을 포함하며, 상기 전극층은, 정전척 전극, 고주파 전극, 또는 발열선 중 어느 하나 이상을 포함하는 세라믹 서셉터.
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