KR20060111279A - 치밀질 질화알루미늄 소결체, 그 제조 방법 및 상기소결체를 이용한 반도체 제조용 부재 - Google Patents

치밀질 질화알루미늄 소결체, 그 제조 방법 및 상기소결체를 이용한 반도체 제조용 부재 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는 질화알루미늄의 회절피크강도에 대한 마그네슘알루미네이트(스피넬)의 회절피크강도의 비율이 0.1~10%이며, 상온에서의 체적저항율이 1×1015 Ω·cm 이상이고 상대밀도가 99% 이상인 것을 특징으로 하는 치밀질 질화알루미늄 소결체, 그 제조 방법 및 상기 소결체를 이용한 반도체 제조용 부재를 제공한다. 또한, 본 발명에서는 소결전 질화알루미늄 소결체용 분말이 산화이트륨 0.1~15wt% 및 산화마그네슘 0.1~10wt%를 포함하며, 소결 후 상온에서의 체적저항율이 1×1015 Ω·cm 이상이고 상대밀도가 99% 이상인 것을 특징으로 하는 치밀질 질화알루미늄 소결체, 그 제조 방법 및 상기 소결체를 이용한 반도체 제조용 부재를 제공한다. 본 발명에 따른 치밀질 질화알루미늄 소결체는 우수한 누설전류 특성과 충분한 흡착력, 양호한 탈착특성을 가지며 열전도율도 우수하여 특히 쿨롱형 정전척과 같이 높은 체적저항특성이 요구되는 반도체 제조용 부재에 적용될 수 있다.
치밀질질화알루미늄소결체, 체적저항율, 상대밀도, 쿨롱형정전척, 스피넬

Description

치밀질 질화알루미늄 소결체, 그 제조 방법 및 상기 소결체를 이용한 반도체 제조용 부재{High dense sintered body of aluminium nitride, method for preparing the same and member for manufacturing semiconductor using the sintered body}
도 1은 본 실시예1 및 2에 따른 질화알루미늄 소결체의 인가전계 변화에 따른 체적저항율 변화를 보여주는 그래프이다.
도 2는 본 실시예4에 따른 질화알루미늄 소결체의 X선 회절 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
본 발명은 치밀질 질화알루미늄 소결체, 그 제조 방법 및 상기 소결체를 이용한 반도체 제조용 부재에 관한 것이다.
질화알루미늄(AlN, Aluminium Nitride)을 주재로 하는 재료는 우수한 열전도도 및 절연성을 가지므로 반도체 제조 공정 중 웨이퍼를 고정시키는 정전척이나 또는 CVD 공정 등에서 웨이퍼를 고정시키면서 동시에 가열하는 반도체 제조용 히터 등에 주로 이용된다.
그 중 정전척은 정전기력을 이용하여 웨이퍼를 고정시키는 것으로서 흡착방법에 따라서 존슨-라벡(Johnsen-Rahbek)형 정전척 및 쿨롱(Coulomb)형 정전척으로 나누어진다.
존슨-라벡형 정전척은 일반적으로 1×109~1×1012 Ω·cm 정도의 낮은 체적저항특성을 지니며, 낮은 체적저항특성으로 인하여 유전체의 웨이퍼 흡착면에 전하들이 충전되고 이러한 표면전하들의 정전기적 인력을 통하여 웨이퍼가 고정된다.
종래의 질화알루미늄 재료는 체적저항율과 상대밀도가 낮았으므로 상기한 바와 같이 체적저항특성이 낮은 존슨-라벡형 정전척에 주로 이용될 수 밖에 없었다.
그러나, 존슨-라벡형 정전척은 누설전류가 크며, 또한, 직류 전압의 인가를 중지한 후에도 정전척 표면에 남아있는 전하들로 인하여 웨이퍼의 탈착이 양호하지 않다는 문제점이 있다.
한편, 쿨롱형 정전척은 유전체 상하면에 존재하는 서로 다른 전하를 가지는 입자들 간의 정전기적인 인력을 이용하여 웨이퍼를 고정하는 것으로서 유전체의 체적저항값이 1×1015 Ω·cm 이상이어야만 누설전류가 작고 웨이퍼 탈착 성능이 우수하다.
그러므로, 존슨-라벡형 정전척 뿐만 아니라 쿨롱형 정전척과 같은 높은 체적저항특성이 요구되는 반도체 제조용 부재에도 적용될 수 있는 질화알루미늄 재료가 요구된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점과 요구를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 우수한 누설전류 특성과 충분한 흡착력, 양호한 탈착특성을 가지며 열전도율도 우수하여 존슨-라벡형 정전척 뿐만 아니라 쿨롱형 정전척과 같이 높은 체적저항특성이 요구되는 반도체 제조용 부재에도 적용될 수 있는, 치밀질 질화알루미늄 소결체, 그 제조 방법 및 상기 소결체를 이용한 반도체 제조용 부재를 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 치밀질 질화알루미늄 소결체에 있어서, 질화알루미늄의 회절피크강도에 대한 마그네슘알루미네이트(MgAl2O4)의 회절피크강도의 비율이 0.1~10%이며, 상온에서의 체적저항율이 1×1015 Ω·cm 이상이고 상대밀도가 99% 이상인 것을 특징으로 하는 치밀질 질화알루미늄 소결체에 의하여 달성된다.
그리고, 상기 치밀질 질화알루미늄 소결체는 상기 질화알루미늄의 회절피크강도에 대한 마그네슘알루미네이트의 회절피크강도의 비율이 0.5~5%인 것이 바람직하다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 치밀질 질화알루미늄 소결체에 있어서, 소결전 질화알루미늄 소결체용 분말이 산화이트륨(Y2O3) 0.1~15wt% 및 산화마그네슘(MgO) 0.1~10wt%를 포함하며, 소결 후 상온에서의 체적저항율이 1×1015 Ω·cm 이상이고 상대밀도가 99% 이상인 것을 특징으로 하는 치밀질 질화알루미늄 소결체에 의하여 달성된다.
그리고, 상기 치밀질 질화알루미늄 소결체는 상기 산화이트륨이 1~9wt%인 것이 바람직하고, 상기 산화마그네슘이 0.5~5wt%인 것이 바람직하다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 반도체 제조용 부재에 있어서, 상기 치밀질 질화알루미늄 소결체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 부재에 의하여 달성된다.
그리고, 상기 반도체 제조용 부재는 쿨롱형 정전척인 것이 바람직하다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 치밀질 질화알루미늄 소결체의 제조 방법에 있어서, 산화이트륨 0.1~15wt% 및 산화마그네슘 0.1~10wt%를 포함하는 질화알루미늄 소결체용 분말을 제공하는 단계(S1); 및 상기 분말을 소결하고 냉각하거나 또는 소결 후 냉각 과정동안 열처리하여 상온에서의 체적저항율이 1×1015 Ω·cm 이상이고 상대밀도가 99% 이상인 질화알루미늄 소결체를 수득하는 단계(S2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 치밀질 질화알루미늄 소결체의 제조 방법에 의하여 달성된다.
그리고, 상기 S1 단계에서 상기 산화이트륨을 1~9wt%로 포함하는 것이 바람직하고, 상기 산화마그네슘을 0.5~5wt%로 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 S2 단계에서 상기 소결시 소결온도를 1700~1850℃로 하는 것이 바람직하고, 1750~1800℃로 하는 것이 더 바람직하다.
그리고, 상기 S2 단계에서 상기 소결시 소결유지시간을 1~10 시간으로 하는 것이 바람직하고, 3~5 시간으로 하는 것이 더 바람직하다.
그리고, 상기 S2 단계에서 상기 열처리시 열처리 온도를 1400~1650℃로 하는 것이 바람직하고, 1450~1550℃로 하는 것이 더 바람직하다.
그리고, 상기 S2 단계에서 상기 열처리시 열처리 시간을 1~5 시간으로 하는 것이 바람직하고, 2~3 시간으로 하는 것이 더 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 치밀질 질화알루미늄 소결체, 그 제조 방법 및 상기 소결체를 이용한 반도체 제조용 부재를 상술한다.
본 발명에서는 반도체 제조용 부재, 특히 쿨롱형 정전척의 제조에 적용 가능한 치밀질 질화알루미늄 소결체를 제조한다. 본 발명에 의한 치밀질 질화알루미늄 소결체는 상온에서의 체적저항율이 1×1015 Ω·cm 이상이고 상대밀도가 99% 이상인 질화알루미늄 소결체로서 이트륨 알루미네이트와 스피넬인 마그네슘알루미네이트를 포함하며, 질화알루미늄의 회절피크강도에 대한 마그네슘알루미네이트의 회절피크강도의 비율이 0.1~10%, 바람직하게는 0.5~5%이다.
상기한 바와 같은 치밀질 질화알루미늄 소결체는 다음과 같이 제조한다.
먼저, 소결전 총 분말 중량중 산화이트륨 0.1~15wt% 및 산화알루미늄(Al2O3)과 스피넬을 형성하는 산화물인 산화마그네슘 0.1~10wt%를 포함하도록 산화이트륨 분말, 산화마그네슘 분말을 준비하고 이들을 질화알루미늄 분말과 함께 용매에 넣고 혼합한 후 건조 분쇄한다(S1).
상기 산화이트륨이 0.1wt% 미만으로 포함되면 질화알루미늄 소결체의 상대밀도가 떨어지고, 상기 산화이트륨이 15wt%를 초과하여 포함되면 질화알루미늄 소결 체의 열전도도가 떨어진다.
그리고, 상기 산화마그네슘이 0.1wt% 미만 또는 10wt%를 초과하여 포함되면 질화알루미늄 소결체의 체적저항율이 떨어진다.
본 발명에 따른 상온에서의 체적저항율이 1×1015 Ω·cm 이상이고 상대밀도가 99% 이상인 질화알루미늄 소결체를 얻기 위하여, 본 발명에서는 상기 산화마그네슘 대신에 산화베릴륨(BeO), 산화칼슘(CaO), 산화스트론튬(SrO), 산화바륨(BaO), 산화코발트(CoO), 산화니켈(NiO) 등을 사용할 수도 있다.
한편, 보다 높은 체적저항율과 상대밀도를 얻기 위하여 특히 상기 산화이트륨이 1~9wt%인 것이 바람직하고 상기 산화마그네슘이 0.5~5wt%인 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 S1 단계에서 얻어진 질화알루미늄 소결체용 분말을 소결하고 냉각하거나 또는 소결 후 냉각 과정 동안 열처리하여 본 발명에 따른 치밀질 질화알루미늄 소결체를 얻는다(S2).
소결시 상기 소결온도는 1700~1850℃로 하는 것이 바람직하고, 1750~1800℃로 하는 것이 더 바람직하며, 나아가, 상기 소결유지시간은 1~10 시간으로 하는 것이 바람직하고, 3~5 시간으로 하는 것이 더 바람직하다.
상기 소결온도가 1700℃ 미만인 경우에는 상대밀도가 떨어지며, 1850℃를 초과하여 소결하는 것은 경제적 손실을 초래하게 된다. 한편, 소결유지시간을 1 시간 미만으로 하는 경우 상대밀도가 떨어지며 10시간을 초과하여 소결하면 경제적 손실을 초래하게 된다.
상기 열처리를 수행하는 경우 열처리 온도는 1400~1650℃로 하는 것이 바람직하고, 1450~1550℃로 하는 것이 더 바람직하다. 그리고, 상기 열처리 시간은 1~5 시간으로 하는 것이 바람직하고, 2~3 시간으로 하는 것이 더 바람직하다. 상기 열처리 온도 범위 및 시간 범위내에서 상대밀도가 미세하게 증가하게 된다.
그리고, 상기 열처리 시간이 1시간 미만일 경우 열처리후의 물성이 열처리 전에 비해 크게 변화가 없고, 상기 열처리 시간이 5시간을 초과하는 경우 더 이상의 열처리 효과가 없기 때문에 불필요한 비용이 소요된다.
이와 같이 제조된 본 발명에 따른 치밀질 질화알루미늄 소결체는 상온에서의 체적저항율이 1×1015 Ω·cm 이상이고 상대밀도가 99% 이상인 질화알루미늄 소결체로서, 우수한 누설전류 특성과 충분한 흡착력, 양호한 탈착특성을 가지며 열전도율도 우수하여 존슨-라벡형 정전척 뿐만 아니라 쿨롱형 정전척과 같은 높은 체적저항특성을 요구하는 반도체 제조용 부재의 제조에도 이용될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니며 첨부된 특허청구범위내에서 다양한 형태의 실시예들이 구현될 수 있고, 단지 하기 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 동시에 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 실시를 용이하게 하고자 하는 것이다.
[제조 및 실험]
원료분말제조
질화알루미늄(AlN) 분말로서 고순도 환원질화분말을 사용하였다. 질화알루미늄 분말은 산소를 제외한 순도가 99.9% 이상이었으며 평균입자직경이 약 1.29㎛이었다.
산화이트륨(Y2O3) 분말로서는 평균입자직경이 약 0.8㎛인 것을 사용하였다. 또한, 산화마그네슘(MgO) 분말로서는 평균입자직경이 약 1.3㎛인 것을 사용하였다.
이와 같은 분말들을 하기 실시예들에 관한 표 1 및 비교예들에 관한 표 2에 기재된 바와 같은 각각의 조성으로 혼합하였다.
무수에탄올을 용매로 나일론으로 제조된 포트 및 알루미나 볼을 이용하여 상기 조성으로 혼합된 분말을 20시간 습식 혼합하였다. 혼합 후, 슬러리를 추출하여 건조기에서 80℃로 건조한 후 알루미나 유발을 이용하여 건조체를 분쇄하였다. 분쇄가 완료된 분말을 80매쉬 체를 이용하여 체거름을 실시하여 질화알루미늄 소결체용 분말을 준비하였다.
고온가압소결
이와 같이 준비된 질화알루미늄 소결체용 분말을 직경 Φ40mm인 흑연 몰드에 장입하고 이를 고온가압소결로에서 프레스 압력 15MPa, 질소 분위기 압력 0.1MPa 하에서 하기 표 1 및 표 2에 기재된 바와 같이 각각 정해진 소결온도에서 정해진 시간 소결한 후, 냉각시키거나 냉각시 열처리를 실시하였다. 고온가압소결을 진행하면서 온도를 낮추어 상온까지 냉각하는 동안에 40cc/min의 유량으로 질소가스를 흘려주면서 고온가압소결을 수행하였다.
체적저항율 측정
시험편 두께는 1mm를 기준으로 하였다. 전극 형상은 주전극 직경 26mm, 보호 전극 직경 38mm로 하였다. 실시예 1 및 2의 경우 인가전계를 기준으로 100, 250, 500, 1000V/mm가 되도록 인가전압을 설정하였고 전압인가시간은 60초를 유지한 후 얻어진 체적저항값을 기록하였다. 나머지 실시예들 및 비교예들의 경우에 체적저항율은 500V/mm에서 측정한 결과이다. 측정을 반복하여 실시하는 경우 표면의 잔류전하를 충분히 제거하기 위하여 측정후 5분간 대기중에 노출한 후 재측정을 실시하였다.
결정상 측정
X선 회절 측정 장치를 이용하였다. 측정 조건은 CuKα, 40kV, 30mA, 2θ=5°~80°이었다.
상대밀도 측정
아르키메데스법에 의하여 수중 측정한 벌크밀도를 이론밀도값으로 나눈 값으로 결정하였다.
[실시예]
표 1은 본 실시예들의 원료 및 소결 조건, 소결체 특성을 나타내는 것이다.
실시예 원료조건 소결조건 소결체 특성
질화알루미늄 산화 이트륨 산화마그네슘 소결 온도 유지 시간 열처리온도 유지 시간 상대 밀도 체적 저항율
wt% wt% wt% ℃ 시간 ℃ 시간 % Ω·cm
1 96 3 1 1720 3 - - 99.1 2×1015
2 94.5 5 0.5 1700 10 - - 99.1 1×1015
3 89 9 2 1700 10 - - 99.3 3×1015
4 94 5 1 1750 3 - - 99.6 1×1015
5 95 3 2 1800 3 1450 5 99.7 2×1015
6 94.5 5 0.5 1750 3 1550 3 99.6 1×1015
7 90.5 9 0.5 1700 10 1600 2 99.9 1×1015
실시예1 내지 7은 질화알루미늄에 소정량의 산화이트륨 및 산화마그네슘을 혼합하여 소결하고 냉각하거나 또는 소결 후 냉각과정중에서 열처리한 것이다.
표 1로부터 알 수 있듯이, 본 실시예들에 따른 질화알루미늄 소결체는 상대 밀도가 99% 이상이고 또한 체적저항율이 1×1015 Ω·cm 이상이다.
도 1은 본 실시예 1 및 2에 따른 질화알루미늄 소결체의 인가전계 변화에 따른 체적저항율 변화를 보여주는 그래프이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예들의 질화알루미늄 소결체는 인가전계(E)의 크기가 증가하더라도 안정적인 체적저항율(ρ)을 보여주었다.
한편, X선 회절 분석을 이용하여 결정상을 확인하였다. 도 2는 본 실시예4에 따른 질화알루미늄 소결체의 X선 회절 분석 결과를 나타내는 그래프이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 소결체는 주결정상인 질화알루미늄 이외에 이트륨 알루미네이트, 스피넬인 마그네슘알루미네이트를 포함하는 것으로, 질화알루미늄의 회절피크[AlN(100) 피크]강도에 대한 마그네슘알루미네이트의 회절피크[MgAl2O4(311)피크]강도의 비율은 0.1~10% 범위에서 존재한다.
[비교예]
표 2는 비교예들의 원료 및 소결 조건, 소결체 특성을 나타내는 것이다.
비교예 원료조건 소결조건 소결체 특성
질화알 루미늄 산화 이트륨 산화마그네슘 소결 온도 유지 시간 열처리온도 유지 시간 상대 밀도 체적 저항율
wt% wt% wt% ℃ 시간 ℃ 시간 % Ω·cm
1 95 5 0 1650 6 - - 99 5×1014
2 97 3 0 1720 6 - - 99.8 7×1010
3 99.5 0 0.5 1800 3 - - 100 4×1013
4 98 0 2 1720 3 - - 98.3 3×1015
5 91 9 0 1750 3 1500 3 99.9 1×1014
6 99.5 0 0.5 1720 5 1450 1 98.6 6×1014
비교예1 내지 6은 상기 실시예들과 달리 질화알루미늄과 혼합되는 산화이트륨 및 산화마그네슘의 양을 각각 달리하였고 소결조건도 다르게 하였다.
그 결과, 표 2로부터 알 수 있듯이, 비교예들에 따른 질화알루미늄 소결체는 체적저항율이 1×1015 Ω·cm 미만이거나 상대밀도가 99% 미만으로 나타났다. 이와 같이 체적저항율이 1×1015 Ω·cm 미만이거나 상대밀도가 99% 미만인 질화알루미늄 소결체의 경우 쿨롱형 정전척에 적용하는 것은 적합하지 않다.
한편, 상기 비교예3에서 산화이트륨이 0wt%이지만 소결온도를 1800℃ 까지 높인 결과 상대밀도는 증가시킬 수 있었다. 그러나, 비교예3의 경우 요구되는 체적저항율의 목표치(1×1015 Ω·cm)를 달성할 수 없었는데, 이는 비교예3이 비록 산화마그네슘 양이 0.5wt% 이지만 체적저항율에 또한 영향을 주는 산화이트륨을 결여하였기 때문이다.
그리고, 상기 비교예1은 산화이트륨의 영향(5wt%)에 의하여 99%의 상대밀도를 나타내었지만 산화마그네슘의 영향(0wt%)과 낮은 소결온도(1650℃)로 인하여 5×1014 Ω·cm의 체적저항율 값을 보여주었다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 치밀질 질화알루미늄 소결체는 우수한 누설전류 특성과 충분한 흡착력, 양호한 탈착특성을 가지며 열전도율도 우수하여 특히 쿨롱형 정전척과 같이 높은 체적저항특성이 요구되는 반도체 제조용 부재에 적용될 수 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims (9)

  1. 치밀질 질화알루미늄 소결체에 있어서,
    질화알루미늄의 회절피크강도에 대한 마그네슘알루미네이트(MgAl2O4)의 회절피크강도의 비율이 0.1~10%이며, 상온에서의 체적저항율이 1×1015 Ω·cm 이상이고 상대밀도가 99% 이상인 것을 특징으로 하는 치밀질 질화알루미늄 소결체.
  2. 치밀질 질화알루미늄 소결체에 있어서,
    소결전 질화알루미늄 소결체용 분말이 산화이트륨(Y2O3) 0.1~15wt% 및 산화마그네슘(MgO) 0.1~10wt%를 포함하며, 소결 후 상온에서의 체적저항율이 1×1015 Ω·cm 이상이고 상대밀도가 99% 이상인 것을 특징으로 하는 치밀질 질화알루미늄 소결체.
  3. 반도체 제조용 부재에 있어서,
    제 1 항 또는 제 2 항에 의한 치밀질 질화알루미늄 소결체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 부재.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 반도체 제조용 부재는 쿨롱형 정전척인 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 부재.
  5. 치밀질 질화알루미늄 소결체의 제조 방법에 있어서,
    산화이트륨 0.1~15wt% 및 산화마그네슘 0.1~10wt%를 포함하는 질화알루미늄 소결체용 분말을 제공하는 단계(S1); 및
    상기 분말을 소결하고 냉각하거나 또는 소결 후 냉각 과정동안 열처리하여 상온에서의 체적저항율이 1×1015 Ω·cm 이상이고 상대밀도가 99% 이상인 질화알루미늄 소결체를 수득하는 단계(S2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 치밀질 질화알루미늄 소결체의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 S2 단계에서 상기 소결시 소결온도를 1700~1850℃로 하는 것을 특징으로 하는 치밀질 질화알루미늄 소결체의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 소결시 소결유지시간을 1~10 시간으로 하는 것을 특징으로 하는 치밀질 질화알루미늄 소결체의 제조 방법.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 S2 단계에서 상기 열처리시 열처리 온도를 1400~1650℃로 하는 것을 특징으로 하는 치밀질 질화알루미늄 소결체의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 열처리시 열처리 시간을 1~5 시간으로 하는 것을 특징으로 하는 치밀질 질화알루미늄 소결체의 제조 방법.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107464774A (zh) * 2016-06-06 2017-12-12 应用材料公司 具有用于实现最佳薄膜沉积或蚀刻工艺的性质的静电卡盘
KR20230002057A (ko) 2021-06-25 2023-01-05 주식회사 템네스트 전극 패턴이 내장된 고정밀 소결체 및 그 제조 방법
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Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3419495B2 (ja) * 1993-05-11 2003-06-23 日立金属株式会社 複合セラミックス
JPH1067560A (ja) * 1996-03-18 1998-03-10 Fuji Electric Co Ltd 高熱伝導率セラミックスおよびその製造方法
JP3457495B2 (ja) * 1996-03-29 2003-10-20 日本碍子株式会社 窒化アルミニウム焼結体、金属埋設品、電子機能材料および静電チャック
US7319080B2 (en) 2002-09-20 2008-01-15 Tokuyama Corporation Aluminum nitride sintered compact

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107464774A (zh) * 2016-06-06 2017-12-12 应用材料公司 具有用于实现最佳薄膜沉积或蚀刻工艺的性质的静电卡盘
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