KR20130093992A - 난소결성 부정형 탄화규소와 고융점 전기 전도성 성분이 함유된 히터용 조성물 및 고온용 히터 - Google Patents
난소결성 부정형 탄화규소와 고융점 전기 전도성 성분이 함유된 히터용 조성물 및 고온용 히터 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20130093992A KR20130093992A KR1020120015287A KR20120015287A KR20130093992A KR 20130093992 A KR20130093992 A KR 20130093992A KR 1020120015287 A KR1020120015287 A KR 1020120015287A KR 20120015287 A KR20120015287 A KR 20120015287A KR 20130093992 A KR20130093992 A KR 20130093992A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- silicon carbide
- heater
- melting point
- composition
- powder
- Prior art date
Links
- 230000008018 melting Effects 0.000 title claims abstract description 42
- 238000002844 melting Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 239000002245 particle Substances 0.000 title description 14
- 239000004020 conductor Substances 0.000 title description 5
- 230000001788 irregular Effects 0.000 title description 5
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 88
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 31
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 17
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims abstract description 13
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 54
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 24
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 6
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 6
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910016006 MoSi Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910020923 Sn-O Inorganic materials 0.000 claims description 3
- -1 ZnO compound Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 3
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 18
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 18
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000000635 electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- WUOACPNHFRMFPN-UHFFFAOYSA-N alpha-terpineol Chemical compound CC1=CCC(C(C)(C)O)CC1 WUOACPNHFRMFPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- SQIFACVGCPWBQZ-UHFFFAOYSA-N delta-terpineol Natural products CC(C)(O)C1CCC(=C)CC1 SQIFACVGCPWBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000009766 low-temperature sintering Methods 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000002704 solution binder Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229940116411 terpineol Drugs 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- CPUDPFPXCZDNGI-UHFFFAOYSA-N triethoxy(methyl)silane Chemical compound CCO[Si](C)(OCC)OCC CPUDPFPXCZDNGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/453—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zinc, tin, or bismuth oxides or solid solutions thereof with other oxides, e.g. zincates, stannates or bismuthates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
- C04B35/565—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
- C04B2235/3817—Carbides
- C04B2235/3826—Silicon carbides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
- C04B2235/3852—Nitrides, e.g. oxynitrides, carbonitrides, oxycarbonitrides, lithium nitride, magnesium nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/64—Burning or sintering processes
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
- H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
- H05B3/14—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
Abstract
본 발명은 난소결성 부정형 탄화규소와 고융점 전기 전도성 성분이 함유된 히터용 조성물 및 고온용 히터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 부정형 탄화규소 분말 또는 분쇄체와, 1500℃ 이상의 융점을 가지며 전기 전도성을 보유하는 금속, 탄화물, 질화물 또는 규화물의 분말 또는 분쇄체와, 무기 바인더 및 유기 바인더를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 난소결성 부정형 탄화규소와 고융점 전기 전도성 성분이 함유된 히터용 조성물 및 고온용 히터를 제공한다. 이와 같은 히터용 조성물은 액상의 유기 바인더에 분말을 침잠시킨 페이스트 형태이거나, 또는 고상의 유기 바인더와 함께 분말형태로 혼합되되, 추후에 유기 바인더를 용해하여 페이스트로 하고, 이를 열처리하여 사용되는 형태가 될 수 있으며, 이로부터, 탄화규소 분말의 고저항성과 고융점의 전기 전도성 성분이 결합하여 히터로서의 구동을 위한 패턴화된 히터로서 사용될 수 있고, 우수한 내구성과 기판에 대한 코팅성능을 보유할 수 있다.
Description
본 발명은 난소결성 부정형 탄화규소와 고융점 전기 전도성 성분이 함유된 히터용 조성물 및 고온용 히터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 부정형 탄화규소 분말 또는 분쇄체와, 1500℃ 이상의 융점을 가지며 전기 전도성을 보유하는 금속, 탄화물, 질화물 또는 규화물의 분말 또는 분쇄체와, 무기 바인더 및 유기 바인더를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 난소결성 부정형 탄화규소와 고융점 전기 전도성 성분이 함유된 히터용 조성물 및 히터를 제공한다. 이와 같은 히터용 조성물은 액상의 유기 바인더에 분말을 침잠시킨 페이스트 형태이거나, 또는 고상의 유기 바인더와 함께 분말형태로 혼합되되, 추후에 유기 바인더를 용해하여 페이스트로 하고, 이를 열처리하여 사용되는 형태가 될 수 있으며, 이로부터, 탄화규소 분말의 고저항성과 고융점의 전기 전도성 성분이 결합하여 히터로서의 구동을 위한 패턴화된 히터로서 사용될 수 있고, 우수한 내구성과 기판에 대한 코팅성능을 보유할 수 있다.
반도체 산업은 반도체 제조공정이 제조설비에 크게 의존하기 때문에 대표적인 장치산업으로 알려져 있다. 최근에는 반도체 산업에서 반도체의 고집적화 및 반도체 Si 웨이퍼의 대형화에 따라 높은 공정 수율 및 가격 경쟁력을 달성하기 위한 설비 개발 및 부품 소재의 개발이 활발히 이루어지고 있다.
반도체 제조 공정은 개략적으로 Si 웨이퍼를 제조하는 단계, Si 웨이퍼 표면에 반도체 용도에 따른 회로 형성 단계 및 제품화 단계의 3단계로 구성된다. 이들 제조공정 중 반도체 회로 제조공정에서는 Si 웨이퍼의 산화 및 확산공정 및 CVD(Chemical Vapor Deposition) 공정 등 고온 공정 및 에칭 공정 등이 포함된다. 이들 고온 제조공정 및 에칭 공정에서 사용되는 부품으로는 Si 웨이퍼 열처리시 외부로부터 불순물의 혼입을 방지하고 열처리로 내부의 균일한 온도분포를 보장하기 위하여 process tube, liner tube, 웨이퍼 이송을 위한 웨이퍼 carrier 등의 보트(boat)류, 더피기판(dummy wafer), 에지링(edge ring), 포크(fork)와 캔틸레버(cantilever)와 같은 로딩 부품, 서셉터(susceptor), 히터(heater) 등에 세라믹스 재료가 사용되고 있다. 반도체 공정에서 사용되고 있는 세라믹스 부품의 주요 소재는 석영(quartz), 탄화규소(SiC), 알루미나(Al2O3), 질화알루미늄(AlN) 등이 사용되고 있다.
이제까지는 반도체 공정용 고온 세라믹 부품 소재로 석영이 차지한 비중이 높았으나, 최근 반도체 공정이 고집적화 및 사용하는 Si 웨이퍼가 대형화됨에 따라 석영유리가 갖는 취약점을 보완할 수 있는 열, 기계적 특성, 내화학 특성, 전기적 특성, 내구성 및 내입자오염 특성이 우수한 탄화규소가 반도체 공정용 부품 소재로 석영을 대체하여 사용되고 있다. 앞으로 반도체 제조공정에서 300mm Si 웨이퍼의 점유율이 높아지고 초고집적화가 요구됨에 따라 반도체 공정 장비에서 차지하는 탄화규소 적용 기술 개발이 활발히 이루어질 것으로 예상된다.
이러한 탄화규소는 공유결합성이 높은 세라믹스이고 구조재료로서 대표적으로 사용되는 알루미나보다도 강한 경도 특성을 가지고 있다. 특히 고온강도가 우수하며 내식성이 뛰어나고, 경도가 높기 때문에 접동마모(Fretting corrosion, 마찰 부식)에 강하다는 특성도 겸비하고 있다. 또한, 열전도율이 높고, 일정 정도 도전성이 있어서 히터소재에도 매우 적합하다.
다만, 탄화규소는 소결온도가 2000℃ 이상으로 매우 높은 난소결성 물질일 뿐만 아니라 특히 반도체 공정중에서 사용되는 탄화규소는 반도체 웨이퍼에 이물질이나 불순물이 혼입되어서는 아니되는 특성상 역시 고순도로 제조되어야 하며, 따라서, 소결특성을 향상시키기 위한 소결조제의 사용에 일정정도 한계가 존재하므로 난소결성의 문제는 좀처럼 해소되기 어려운 실정이다.
한편, 매우 높은 온도로 소결된 고순도의 탄화규소는 매우 고가에 판매되고 있어 고온 공정용으로 사용될 때에는 적합하나, 여전히 제조단가의 문제 때문에 사용에 일정한 한계가 존재하는 문제점도 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 통상적으로 폐기되는 탄화규소 잉곳의 분쇄물을 완벽히 재활용하여 반도체 공정 등에서 히터 재료로 사용되는 고순도의 탄화규소 히터로 재구성되도록 함으로써 탄화규소의 재활용도를 높일 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 탄화규소 잉곳의 분쇄물은 물론, 저렴하게 생산되는 연마재용 탄화규소를 활용하여 상용화 가능한 탄화규소 히터를 제작함으로써 탄화규소 히터의 제작단가를 낮출 수 있도록 하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 탄화규소를 소성하지 않고 무기 바인더 및 유기 바인더를 활용하여 페이스트화하고 이를 기판상에 패턴화하는 것만으로도 실용화될 수 있는 탄화규소 히터를 제작하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여, 부정형 탄화규소 분말 또는 분쇄체와, 1500℃ 이상의 융점을 가지며 전기 전도성을 보유하는 금속, 탄화물, 질화물 또는 규화물의 분말 또는 분쇄체와, 무기 바인더 및 유기 바인더를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 난소결성 부정형 탄화규소와 고융점 전기 전도성 성분이 함유된 히터용 조성물을 제공한다.
상기 부정형 탄화규소 분말 또는 분쇄체는 탄화규소 잉곳을 분쇄한 것이거나, 연마용 탄화규소 분말인 것이 바람직하다.
상기 1500℃ 이상의 융점을 가지며 전기 전도성을 보유하는 금속, 탄화물 또는 질화물의 분말 또는 분쇄체는 WC, AlN, Mo, MoSi2 또는 Ni인 것이 바람직하다.
탄화규소 분말 또는 분쇄체와, 1500℃ 이상의 융점을 가지며 전기 전도성을 보유하는 금속, 탄화물, 질화물 또는 규화물의 분말 또는 분쇄체는 그 크기비에 있어서, 1500℃ 이상의 융점을 가지며 전기 전도성을 보유하는 금속, 탄화물, 질화물 또는 규화물의 분말 또는 분쇄체의 평균크기가 탄화규소 분말 또는 분쇄체의 평균크기보다 10% 또는 그 미만의 크기가 되도록 작아야 하는 것이 바람직하다.
상기 무기 바인더는 알코올을 용매로 하는 실레인과 고체 SiO2의 혼합물인 것이 바람직하다.
무기 바인더로서, ITO(In-Sn-O화합물) 또는 AZO(Al doped ZnO 화합물) 중에서 선택되는 적어도 어느 하나가 더 첨가되는 것이 바람직하다.
상기 무기 바인더는 고체 SiO2의 함량이 65 ~ 85%의 범위가 되도록 농축된 것이 바람직하다.
상기 유기 바인더는 셀룰로오스, 또는 수계 또는 알코올계 바인더인 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 상기 조성물을 이용하여 제조되며, 상기 조성물을 상기 유기 바인더를 액상으로 하여 페이스트 형태로 마련한 다음 히터용 기판에 도포하여 열처리하여 제조되는 것을 특징으로 하는 난소결성 부정형 탄화규소와 고융점 전기 전도성 성분이 함유된 조성물을 이용한 고온형 히터를 제공한다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 실질적으로 재활용되기 용이하지 않아 폐기되는 탄화규소 잉곳의 분쇄물의 재활용 방안을 제시하여 상기 분쇄물이 반도체 공정 등에서 히터 재료로 사용되는 고순도의 탄화규소 히터로 재구성되도록 할 수 있는 작용효과가 기대된다.
또한, 본 발명은 탄화규소 잉곳의 분쇄물은 물론, 저렴하게 생산되는 연마재용 탄화규소를 활용하여 상용화 가능한 탄화규소 히터를 제작함으로써 탄화규소 히터의 제작단가를 낮출 수 있는 작용효과가 기대된다.
또한, 본 발명은 탄화규소를 소성하지 않고 무기 바인더 및 유기 바인더를 활용하여 페이스트화 하고 이를 기판상에 패턴화하는 것만으로도 탄화규소 히터의 실용화가 가능한 작용효과가 기대된다.
또한, 본 발명은 고융점의 전기 전도성 성분을 페이스트에 도입함으로써, 히터의 제조를 위한 열처리 공정 이후 탄화규소의 소결에 의한 치밀화 정도가 높지 않은 경우에도 고융점의 전기 전도성 성분의 부분적 가교에 의해 일정 정도 통전성이 확보되도록 할 수 있고, 따라서 탄화규소를 높은 온도에서 소결하지 않더라도 고온용 히터로서 실용화되도록 하여 공정을 단순화할 수 있도록 하는 작용효과가 기대된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 탄화규소와 Mo(좌측), WC(우측)을 혼합하여 열처리하고 나타낸 전자현미경 사진이다.
이하에서는 본 발명을 바람직한 실시예를 기초로 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 고온에서 구동 가능한 탄화규소계 히터로서, 난소결성의 탄화규소를 통상의 소결온도보다 낮은 온도에서 소결하되, 무기 바인더에 의해 탄화규소를 고융점 전기 전도성 성분과 함께 가교시킴으로써 탄화규소 사이에 분포되는 고융점 전기 전도성 성분에 의해 어느 정도 전기 전도성을 갖도록 하는 한편, 탄화규소에 의한 저항성능과 열전도도를 이용하도록 하여 탄화규소 재질의 고온용 히터로 간이하게 제조하여 사용할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
특히 탄화규소 잉곳의 가공과정에서 부산물로 발생되는 부정형의 탄화규소 분말 또는 분쇄체를 이용하도록 함으로써 통상 폐기되는 탄화규소 분말 또는 분쇄체를 자원으로 재활용할 수 있도록 하는 것 또한 특징으로 하는 것이다.
<제조예>
본 발명에서는 페이스트를 제조하기 위한 출발물질로서, 고체상의 SiO2와 메틸트리에톡시실레인이 28중량% 함유된 알콜 베이스 용액을 무기 바인더로 사용하였으며, 상기 무기 바인더는 고체함량이 75%가 되도록 오븐에서 36~48시간 동안 알코올을 증발시켜 농축하여 사용하였다. 바람직하게는 65 ~ 85%의 범위로 농축하여 사용하는 것이 좋다. 이와 같은 농축범위 중 하한을 벗어나는 경우에는 농도가 너무 낮고, 상한을 벗어나는 경우에는 농도가 너무 높아 기판상에 코팅을 하기에 적합하지 않으므로, 위 범위에 그 의의가 있다.
한편, 탄화규소만으로 구성되는 페이스트의 높은 전기 저항성을 무기 바인더의 전기적 특성 부여에 의해 완충할 수 있으며, 이와 같이 무기 바인더의 전기적 특성 향상을 위해 ITO(In-Sn-O화합물), AZO(Al doped ZnO 화합물) 등 전기 저항성이 낮은 다양한 반도성 무기물의 졸을 첨가가 가능하다.
또한, 유기 바인더로서 5% 농도를 갖는 셀룰로오스를 사용하였는데, 상기 셀룰로오스는 테르핀올(terpineol)에 5%의 함량이 되도록 용해시킨 것이다. 상기 유기 바인더는 위 셀룰로오스 이외에도, PVA, PVB, 페놀 등 수계 또는 알코올계 바인더를 사용할 수 있다.
여기서, 유기 바인더를 첨가하는 것은 통상 무기물 자체 만의 페이스트 제조시 점도가 낮기 때문에 점도향상을 위해 저온에서 분해가 용이한 유기 바인더를 첨가하며, 특히 셀룰로오스는 아크릴계, 비닐계에 비해 점성 특성이 우수하고 기판에 코팅시 도포면의 도막 강도를 증진시켜주는 특징이 있다. 실제 페이스트 중의 중량비는 3% 미만으로 하는 것이 좋으며, 이로부터 점성의 부여와 도막의 강도에 기여할 수 있다.
또한 금속분말로서 Mo를 사용하였으며, 입자의 크기는 0.5 ~ 1㎛의 평균입도가 되도록 조정하였다. 상기 금속분말은 Mo 이외에도 WC, AlN, Ni, MoSi2 등 융점이 1500℃ 이상으로 높은 고융점 전기 전도성 재료로 대체하는 것도 가능하다.
또한 탄화규소 분말은 탄화규소 잉곳의 분쇄물을 사용하였으며, 이를 평균입도범위가 30 ~ 40㎛가 되도록 조정하였다. 이 때, 탄화규소 잉곳의 분쇄물 대신, 연마용 탄화규소를 사용하여도 무방하다.
여기서 상기 고융점 전기 전도성 재료의 평균입도는 상기 탄화규소의 평균입도와 충전밀도를 높이기 위해서 설정된 관계를 갖는다.
여기서, 탄화규소 분말 또는 분쇄체 사이에 존재하는 공극의 크기 및 양은 입자의 크기에 따라 변화하기 때문에 분쇄체의 크기에 따라 상응하는 전기 전도성의 무기 바인더와 첨가된 1500℃ 이상의 융점을 가지며 전기 전도성을 보유하는 금속, 탄화물, 질화물 또는 규화물의 분말 또는 분쇄체의 크기가 결정된다. 통상의 경우 SiC입자의 크기와 전기 전도성의 충전 입자 간의 크기 비는 평균입도를 기준으로 1500℃ 이상의 융점을 가지며 전기 전도성을 보유하는 금속, 탄화물, 질화물 또는 규화물의 분말 또는 분쇄체의 크기가 탄화규소 분말 또는 분쇄체의 크기보다 10% 또는 그 이상 작아야 바람직하다.
즉, 탄화규소 분말 또는 분쇄체의 크기와 금속 분말 또는 분쇄체의 크기 자체가 의미를 갖는다기 보다는 양 분말 또는 분쇄체간의 크기의 비가 의의가 있는 것이다.
그러나, 탄화규소 입자가 매우 미립인 경우에는 이러한 규칙이 적용되지 아니하여도 무방하다. 즉, 탄화규소의 입자크기가 매우 작은 경우에는 이러한 규칙을 만족하기가 매우 어렵기 때문이다.
이와 같은 출발물질인 탄화규소, 고융점의 전기 전도성 성분, 무기 바인더, 유기 바인더를 혼합하여 페이스트화 하고, 이를 기판에 도포하며, 필요에 따라서는 소정의 패턴이 형성되도록 기판에 도포함으로써, 고온용 탄화규소 히터를 제조하였다.
상용화되는 히터로 제조하기 위해서는 예를 들어 약 1500℃의 온도에서 열처리하는 것이 더 필요하다. 이러한 열처리 온도는 고융점 전기 전도성 성분의 융점을 감안하여 다른 온도로 대체될 수 있으며, 다만, 탄화규소의 통상적 소결온도보다 낮게 하는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 탄화규소와 Mo 또는 WC 분말의 혼합 상태를 나타내는 전자현미경 사진이다. 도시된 바와 같이, 탄화규소는 불규칙한 형상, 즉 부정형을 나타내고 있고, 여기에 미립의 Mo 또는 WC 분말이 연결되어 있음을 알 수 있다.
상기와 같이 불규칙 형상인 탄화규소는 정상적으로 가압성형 및 소결공정을 거치는 경우에도 그 소결성이 매우 낮아 소결이 어려운 문제점이 있다. 그러므로, 무리하게 치밀화하기 위하여 높은 온도에서 소결하지 않도록 하였으며, 통상의 탄화규소 소결온도보다 저온인 저온 소결방식을 채택하였고, 대신 탄화규소 입자간 가교가 일어나지 않으므로, 전원 인가시 저항이 무한대로 커질 수 있으며, 따라서 일정 정도의 전기 전도도가 필요하므로 전기 전도성을 갖는 고융점의 재료를 별도로 첨가한 것이다.
고융점의 전기 전도성 재료의 첨가량은 소망하는 전기전도도를 확보하기 위하여 그 양을 조절하여 첨가될 수 있으며, 예시된 Mo, Ni, AlN, MoSi2, WC 등 고융점을 갖는 금속, 탄화물, 질화물 또는 규화물의 분말 또는 분쇄체를 이용하여 제조되는 히터는 고온에서도 사용이 가능하다.
한편, 히터로서 사용되기 위해서는 내구성도 중요한 바, 기판과 본 발명에 의한 페이스트의 접합력이 확보되어야 한다. 이는 박리 테스트를 통해서 알 수 있는 바, 본 발명에 의한 탄화규소 히터용 페이스트는 연필경도 3H 수준의 경도값을 나타냄을 실험적으로 알 수 있었으며, 이러한 경도는 탄화규소 히터로서 상용화되는데 있어 적합한 경도값인 것으로 판단된다.
본 발명에 의하여 제조되는 조성물은 분체가 혼합된 형태로 유통될 수도 있고, 아니면 용액상태의 바인더에 분말을 혼합하여 슬러리화한 다음 유통될 수도 있으므로, 본 발명은 양자를 포괄하는 개념으로 이해되어야 한다.
이상과 같이 본 발명을 바람직한 실시예를 기초로 설명하였으나, 위 실시예에 의해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것으로 해석되어서는 아니되며, 바람직한 보호범위는 하기의 특허청구범위의 해석에 의하여야 할 것이다.
Claims (9)
- 부정형 탄화규소 분말 또는 분쇄체와, 1500℃ 이상의 융점을 가지며 전기 전도성을 보유하는 금속, 탄화물, 질화물 또는 규화물의 분말 또는 분쇄체와, 무기 바인더 및 유기 바인더를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 난소결성 부정형 탄화규소와 고융점 전기 전도성 성분이 함유된 히터용 조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 부정형 탄화규소 분말 또는 분쇄체는 탄화규소 잉곳을 분쇄한 것이거나, 연마용 탄화규소 분말인 것을 특징으로 하는 난소결성 부정형 탄화규소와 고융점 전기 전도성 성분이 함유된 히터용 조성물. - 제 1 항에 있어서,
상기 1500℃ 이상의 융점을 가지며 전기 전도성을 보유하는 금속, 탄화물 또는 질화물의 분말 또는 분쇄체는 WC, AlN, Mo, MoSi2 또는 Ni인 것을 특징으로 하는 난소결성 부정형 탄화규소와 고융점 전기 전도성 성분이 함유된 히터용 조성물. - 제 1 항에 있어서,
탄화규소 분말 또는 분쇄체와, 1500℃ 이상의 융점을 가지며 전기 전도성을 보유하는 금속, 탄화물, 질화물 또는 규화물의 분말 또는 분쇄체는 그 크기비에 있어서, 1500℃ 이상의 융점을 가지며 전기 전도성을 보유하는 금속, 탄화물, 질화물 또는 규화물의 분말 또는 분쇄체의 평균크기가 탄화규소 분말 또는 분쇄체의 평균크기보다 10% 또는 그 미만의 크기가 되도록 작은 것임을 특징으로 하는 난소결성 부정형 탄화규소와 고융점 전기 전도성 성분이 함유된 히터용 조성물. - 제 1 항에 있어서,
상기 무기 바인더는 알코올을 용매로 하는 실레인과 고체 SiO2의 혼합물인 것을 특징으로 하는 난소결성 부정형 탄화규소와 고융점 전기 전도성 성분이 함유된 히터용 조성물. - 제 5 항에 있어서,
무기 바인더로서, ITO(In-Sn-O화합물) 또는 AZO(Al doped ZnO 화합물) 중에서 선택되는 적어도 어느 하나가 더 첨가되는 것을 특징으로 하는 난소결성 부정형 탄화규소와 금속성분이 함유된 히터용 조성물. - 제 5 항에 있어서,
상기 무기 바인더는 고체 SiO2의 함량이 65 ~ 85%의 범위가 되도록 농축된 것임을 특징으로 하는 난소결성 부정형 탄화규소와 고융점 전기 전도성 성분이 함유된 히터용 조성물. - 제 1 항에 있어서,
상기 유기 바인더는 셀룰로오스, 또는 수계 또는 알코올계 바인더인 것을 특징으로 하는 난소결성 부정형 탄화규소와 고융점 전기 전도성 성분이 함유된 히터용 조성물. - 제 1 항의 조성물을 이용하여 제조되며, 상기 조성물을 상기 유기 바인더를 액상으로 하여 페이스트 형태로 마련한 다음 히터용 기판에 도포하여 열처리하여 제조되는 것을 특징으로 하는 난소결성 부정형 탄화규소와 고융점 전기 전도성 성분이 함유된 조성물을 이용한 고온용 히터.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120015287A KR20130093992A (ko) | 2012-02-15 | 2012-02-15 | 난소결성 부정형 탄화규소와 고융점 전기 전도성 성분이 함유된 히터용 조성물 및 고온용 히터 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120015287A KR20130093992A (ko) | 2012-02-15 | 2012-02-15 | 난소결성 부정형 탄화규소와 고융점 전기 전도성 성분이 함유된 히터용 조성물 및 고온용 히터 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20130093992A true KR20130093992A (ko) | 2013-08-23 |
Family
ID=49217988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120015287A KR20130093992A (ko) | 2012-02-15 | 2012-02-15 | 난소결성 부정형 탄화규소와 고융점 전기 전도성 성분이 함유된 히터용 조성물 및 고온용 히터 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20130093992A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107663089A (zh) * | 2017-08-23 | 2018-02-06 | 沈阳长信碳化硅微粉有限公司 | 一种精细陶瓷制品用的碳化硅微粉的表面改性方法 |
-
2012
- 2012-02-15 KR KR1020120015287A patent/KR20130093992A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107663089A (zh) * | 2017-08-23 | 2018-02-06 | 沈阳长信碳化硅微粉有限公司 | 一种精细陶瓷制品用的碳化硅微粉的表面改性方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101212924B1 (ko) | 실리콘 결정화용 도가니 및 이를 제조하는 방법 | |
| JP4987238B2 (ja) | 窒化アルミニウム焼結体、半導体製造用部材及び窒化アルミニウム焼結体の製造方法 | |
| KR101593922B1 (ko) | 화학기상증착법에 의한 반도체 공정용 다결정 탄화규소 벌크 부재 및 그 제조방법 | |
| CN110709367B (zh) | 复合烧结体、静电卡盘部件及静电卡盘装置 | |
| KR102124766B1 (ko) | 플라즈마 처리 장치 및 그 제조방법 | |
| WO2018194052A1 (ja) | 焼結体、基板、回路基板、および焼結体の製造方法 | |
| CN113874336A (zh) | 复合烧结体、静电卡盘部件、静电卡盘装置及复合烧结体的制造方法 | |
| JP4031419B2 (ja) | 静電チャック及びその製造方法 | |
| JP2006069843A (ja) | 半導体製造装置用セラミック部材 | |
| US9676631B2 (en) | Reaction bonded silicon carbide bodies made from high purity carbonaceous preforms | |
| KR101315167B1 (ko) | 난소결성 부정형 탄화규소와 저융점 금속성분이 함유된 히터용 조성물 및 히터 | |
| CN111886213A (zh) | 复合烧结体、静电卡盘部件、静电卡盘装置及复合烧结体的制造方法 | |
| KR101152628B1 (ko) | 탄화규소/카본 복합분말과 그 복합분말을 이용하여 제조된 고순도 및 고강도의 반응소결 탄화규소 | |
| KR101355542B1 (ko) | 세라믹 복합재료 및 그의 제조방법 | |
| KR20130093992A (ko) | 난소결성 부정형 탄화규소와 고융점 전기 전도성 성분이 함유된 히터용 조성물 및 고온용 히터 | |
| JP2022538888A (ja) | 腐食保護層を有するマルチゾーンシリコン窒化物ウエハヒータアセンブリ、並びにその製造方法および使用方法 | |
| KR101459724B1 (ko) | 탄화규소와 전기 전도성 성분이 함유된 히터용 조성물 및 히터 | |
| KR102687816B1 (ko) | 반도체 제조공정용 엣지링 제조방법 | |
| KR101040761B1 (ko) | 저저항 탄화규소 소결체, 이의 조성물 및 이의 제조방법 | |
| JP2011088771A (ja) | 型材を用いた石英ガラス材料の成形方法 | |
| KR102177139B1 (ko) | 저항 조절이 가능한 반도체 제조용 부품 | |
| JP4458692B2 (ja) | 複合材料 | |
| KR101483016B1 (ko) | 전도성 탄화규소 벌크소재 및 그 조성물 | |
| CN107805071B (zh) | 一种低玻璃润湿性钛三铝碳二/莫来石复合陶瓷的制备方法 | |
| KR101560196B1 (ko) | 탄화규소와 전기 전도성 성분의 그래핀이 함유된 히터용 조성물 및 히터 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |