KR20160057817A - 소결체 제조 방법 및 이에 의해 제조된 소결체를 포함하는 세라믹 히터 제조 방법 - Google Patents

소결체 제조 방법 및 이에 의해 제조된 소결체를 포함하는 세라믹 히터 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 소결체를 제조하는 방법에 있어서, 플레이트의 재료가 되는 분말 상태인 세라믹 소재를 준비하는 세라믹 소재 마련 단계, 고온에서 탄소 및/또는 산소와 반응하는 난융 금속을 상기 세라믹 소재의 상부 및/또는 하부에 공급하는 난융 금속 공급 단계 및 미리 정한 온도 하에서 상기 세라믹 소재를 가열하여 가소결된 판형 부재인 플레이트를 형성하는 플레이트 가소결 단계를 포함하는 소결체 제조 방법을 개시한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 세라믹 히터를 제조하는 방법에 있어서, 플레이트의 재료가 되는 분말 상태인 세라믹 소재를 준비하는 세라믹 소재 마련 단계, 고온에서 탄소 및/또는 산소와 반응하는 난융 금속을 상기 세라믹 소재의 상부 및/또는 하부에 공급하는 난융 금속 공급 단계, 미리 정한 온도 하에서 상기 세라믹 소재를 가열하여 가소결된 판형 부재인 플레이트를 형성하는 플레이트 가소결 단계 및 상기 가소결된 플레이트 또는 상기 플레이트의 재료가 되는 분말 상태인 세라믹 소재로 상판, 중간판, 및 하판을 준비하는 상판, 중간판 및 하판 마련 단계, 정전기를 발생시키는 정전기 발생 전극을 상기 중간판의 상면에 배치하고, 열을 발산하는 발열 부재를 상기 중간판의 하면에 배치하는 발열 부재 및 정전기 발생 전극 배치 단계 및 상기 상판과 중간판 및 하판을 가열 압착공법에 의하여 가열하여 압착시킴으로써 상기 상판과 중간판 및 하판이 서로 접합되는 가열 압착공법에 의한 가열 압착 단계를 포함하며, 상기 상판, 중간판, 및 하판 중 적어도 어느 하나는 상기 가소결된 플레이트로 마련되는 세라믹 히터 제조 방법을 개시한다.

Description

소결체 제조 방법 및 이에 의해 제조된 소결체를 포함하는 세라믹 히터 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING SINTERED PLATE AND METHOD OF MANUFACTURING CERAMIC HEATER INCLUDING THE SAME}
본 발명은 소결체 제조 방법 및 이에 의해 제조된 소결체를 포함하는 세라믹 히터 제조 방법에 관한 것이다.
세라믹 히터(Ceramic heater)는 반도체를 제조하는 공정 중에 반도체 웨이퍼를 가열하기 위한 장치이다.
상기 세라믹 히터는, 질화알루미늄(AlN; aluminium nitride) 또는 산화알루미늄(Al2O3; aluminium oxide)등의 세라믹 소재를 이용하여 제조되는 원형 평판 부재인 세라믹 기판, 상기 세라믹 기판의 하면에 부착되며 중심축을 따라 길게 연장된 중공형 새프트, 상기 세라믹 기판의 내부에 배선되어 열을 발산하는 열선, 상기 세라믹 기판의 내부에 배선되는 그물망(mesh) 형상의 금속 부재로서 상기 반도체 웨이퍼를 흡착하거나 플라즈마를 발생시키기 위한 정전기를 발생시키는 정전기 발생 전극을 포함하여 구성된다.
따라서, 상기 세라믹 히터는, 상기 열선에 의하여 상기 반도체 웨이퍼를 가열하고, 상기 정전기 발생 전극에 의하여 발생되는 정전기를 이용하여 상기 반도체 웨이퍼를 흡착하여 고정하거나 플라즈마를 발생시키게 된다.
본 발명의 목적은, 소결체 제조 방법 및 이에 의해 제조된 소결체를 포함하는 세라믹 히터 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예는 소결체를 제조하는 방법에 있어서, 플레이트의 재료가 되는 분말 상태인 세라믹 소재를 준비하는 세라믹 소재 마련 단계, 고온에서 탄소 및/또는 산소와 반응하는 난융 금속을 상기 세라믹 소재의 상부 및/또는 하부에 공급하는 난융 금속 공급 단계 및 미리 정한 온도 하에서 상기 세라믹 소재를 가열하여 가소결된 판형 부재인 플레이트를 형성하는 플레이트 가소결 단계를 포함하는 소결체 제조 방법을 개시한다.
본 실시예에 있어서, 상기 플레이트 가소결 단계에서 상기 세라믹 소재의 상부 및/또는 하부에 공급된 난융 금속과 탄소 및/또는 산소가 반응할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 난융 금속 공급 단계에서 상기 난융 금속은 상기 세라믹 소재의 상부 및/또는 하부에 시트(sheet) 형태로 구비될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 난융 금속 공급 단계에서 상기 난융 금속은 상기 세라믹 소재의 상부 및/또는 하부에 페이스트(paste) 형태로 구비될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 난융 금속 공급 단계에서 상기 페이스트(paste) 형태의 난융 금속은 상기 세라믹 소재의 상부 및/또는 하부에 붓에 의해 발라져 공급될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 난융 금속 공급 단계에서 상기 난융 금속은 상기 세라믹 소재의 상부 및/또는 하부에 파우더(powder) 형태로 구비될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 파우더(Powder) 형태의 난융 금속은 상기 세라믹 소재의 상부 및/또는 하부에 스프레이에 의해 분사되어 공급될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 난융 금속은 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 하프늄(Hf), 니오붐(Nb) 중 어느 하나의 금속일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 플레이트 가소결 단계가 수행된 후 추가적으로 상기 세라믹 소재의 상부 및/또는 하부에 공급된 난융 금속과 산소 및/또는 탄소가 반응하여 상기 플레이트 표면에 생성된 화합물을 제거하는 산화물 및/또는 탄화물 제거 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 산화물 및 탄화물 제거 단계;는 산화물 및/또는 탄화물이 형성된 상기 플레이트의 상부면 및/또는 하부면을 식각 공정에 따라 제거할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 분말 상태인 세라믹 소재를 미리 정한 온도 하에서 1차로 가열하여 가소결된 판형 부재인 플레이트를 형성하는 플레이트 1차 가소결 단계, 고온에서 탄소 및/또는 산소와 반응하는 난융 금속을 상기 가소결된 플레이트의 상부면 및/또는 하부면에 공급하는 난융 금속 공급 단계 및 미리 정한 온도 하에서 상기 플레이트를 2차로 가열하여 완전 소결된 판형 부재인 플레이트를 형성하는 플레이트 2차 완전 소결 단계를 포함하는 소결체 제조 방법을 개시한다.
본 실시예에 있어서, 상기 플레이트 2차 완전 소결 단계에서 상기 플레이트의 상부면 및/또는 하부면에 공급된 난융 금속과 탄소 및/또는 산소가 반응할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 난융 금속은 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 하프늄(Hf), 니오붐(Nb) 중 어느 하나의 금속일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 플레이트 2차 완전 소결 단계;가 수행된 후 추가적으로 상기 플레이트의 상부면 및/또는 하부면에 공급된 난융 금속과 산소 및/또는 탄소가 반응하여 표면에 생성된 화합물을 제거하는 산화물 및/또는 탄화물 제거 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 산화물 및/또는 탄화물 제거 단계;는 산화물 및/또는 탄화물이 형성된 상기 플레이트의 상부면 및/또는 하부면을 식각 공정에 따라 제거할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 세라믹 히터를 제조하는 방법에 있어서, 플레이트의 재료가 되는 분말 상태인 세라믹 소재를 준비하는 세라믹 소재 마련 단계, 고온에서 탄소 및/또는 산소와 반응하는 난융 금속을 상기 세라믹 소재의 상부 및/또는 하부에 공급하는 난융 금속 공급 단계, 미리 정한 온도 하에서 상기 세라믹 소재를 가열하여 가소결된 판형 부재인 플레이트를 형성하는 플레이트 가소결 단계 및 상기 가소결된 플레이트 또는 상기 플레이트의 재료가 되는 분말 상태인 세라믹 소재로 상판, 중간판, 및 하판을 준비하는 상판, 중간판 및 하판 마련 단계, 정전기를 발생시키는 정전기 발생 전극을 상기 중간판의 상면에 배치하고, 열을 발산하는 발열 부재를 상기 중간판의 하면에 배치하는 발열 부재 및 정전기 발생 전극 배치 단계 및 상기 상판과 중간판 및 하판을 가열 압착공법에 의하여 가열하여 압착시킴으로써 상기 상판과 중간판 및 하판이 서로 접합되는 가열 압착공법에 의한 가열 압착 단계를 포함하며, 상기 상판, 중간판, 및 하판 중 적어도 어느 하나는 상기 가소결된 플레이트로 마련되는 세라믹 히터 제조 방법을 개시한다.
본 실시예에 있어서, 상기 플레이트 가소결 단계가 수행된 후 상기 상판, 중간판 및 하판 마련 단계가 수행되기 전에, 상기 세라믹 소재의 상부 및/또는 하부에 공급된 난융 금속과 산소 및/또는 탄소가 반응하여 상기 플레이트 표면에 생성된 화합물을 제거하는 산화물 및/또는 탄화물 제거 단계를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 상판의 하면 또는 상기 중간판의 상면 중 적어도 하나에는, 상기 정전기 발생 전극이 수용될 수 있는 정전기 발생 전극 수용홈이 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 중간판의 하면 또는 상기 하판의 상면 중 적어도 하나에는, 상기 발열 부재가 수용될 수 있는 발열 부재 수용홈이 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 발열 부재는 길이 방향으로 길게 연장된 금속 재질의 와이어 부재이며, 상기 세라믹 기판의 상면과 실질적으로 평행한 가상의 2차원 평면상에 2차원적으로 배선되어 있는 열선을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는, 분말 상태인 세라믹 소재를 미리 정한 온도 하에서 1차로 가열하여 가소결된 판형 부재인 플레이트를 형성하는 플레이트 1차 가소결 단계, 고온에서 탄소 및/또는 산소와 반응하는 난융 금속을 상기 가소결된 플레이트의 상부면 및/또는 하부면에 공급하는 난융 금속 공급 단계, 미리 정한 온도 하에서 상기 플레이트를 2차로 가열하여 완전 소결된 판형 부재인 플레이트를 형성하는 플레이트 2차 완전 소결 단계, 상기 완전소결된 플레이트 또는 상기 플레이트의 재료가 되는 분말 상태인 세라믹 소재로 상판, 중간판, 및 하판을 준비하는 상판, 중간판 및 하판 마련 단계, 정전기를 발생시키는 정전기 발생 전극을 상기 중간판의 상면에 배치하고, 열을 발산하는 발열 부재를 상기 중간판의 하면에 배치하는 발열 부재 및 정전기 발생 전극 배치 단계 및 상기 상판과 중간판 및 하판을 가열 압착공법에 의하여 가열하여 압착시킴으로써 상기 상판과 중간판 및 하판이 서로 접합되는 가열 압착공법에 의한 가열 압착 단계를 포함하며, 상기 상판, 중간판, 및 하판 중 적어도 어느 하나는 상기 완전소결된 플레이트로 마련되는 세라믹 히터 제조 방법을 개시한다.
본 실시예에 있어서, 상기 플레이트 2차 완전 소결 단계가 수행된 후 상기 상판, 중간판 및 하판 마련 단계가 수행되기 전에, 상기 가소결된 플레이트의 상부면 및/또는 하부면에 공급된 난융 금속과 산소 및/또는 탄소가 반응하여 상기 플레이트 표면에 생성된 화합물을 제거하는 산화물 및/또는 탄화물 제거 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 소결 공정에서 탄소 및/또는 산소가 제거되어 내구성이 증가되고 세라믹 기판의 변색 또는 균열이 방지되는 유리한 효과가 있다.
본 발명의 효과는 상술한 내용 이외에도, 도면을 참조하여 이하에서 설명할 내용으로부터도 도출될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 소결체 제조 방법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 소결체 제조 방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 소결체 제조 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 소결체 제조 방법의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 히터 제조 방법에 의해 제조된 세라믹 히터의 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 세라믹 히터의 "A"부분 확대도이다.
도 7은 도 5에 도시된 세라믹 기판의 분리 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 부재의 평면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 발열부재의 정면도이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시예인 세라믹 히터 제조 방법의 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 세라믹 히터 제조 방법의 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 세라믹 히터 제조 방법의 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 제4 실시예인 세라믹 히터 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 다른 실시예에 도시되어 있다 하더라도, 동일한 구성요소에 대하여서는 동일한 식별부호를 사용한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면들에 도시된 본 발명에 관한 실시 예들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예인 소결체 제조 방법의 흐름도이다.
먼저, 판형 부재인 플레이트의 재료가 되는 세라믹 소재를 분말 상태로 준비하는 세라믹 소재 마련 단계(S10)를 수행한다.
상기 세라믹 소재 마련 단계(S10)에서 세라믹 소재를 분말 상태로 준비한 후 난융 금속을 상기 세라믹 소재의 상부 및/또는 하부에 공급하는 난융 금속 공급 단계(S30)를 수행할 수 있다.
난융(難融) 금속이란 녹는점이 철의 녹는점인 1539°C 보다 높은 금속의 총칭으로서 내화금속이라고도 한다.
후술하는 바와 같이 본 발명의 플레이트 가소결 단계(S50)는 약 1200 내지 1600에서 이루어지므로 가열 단계에서 녹지 않기 위해서는 녹는점이 1650 이상인 금속이 구비되어야 한다.
특히, 본 발명의 난융(難融) 금속은 산소 및/또는 탄소와 반응을 잘 하는 금속일 수 있다. 즉, 가열되기 전에 공급되는 난융(難融) 금속이 산소 및/또는 탄소와 결합하여 화합물을 형성하도록 하기 위해서 산소 및/또는 탄소와 반응을 잘 하는 난융(難融) 금속이 공급될 수 있다.
상기 난융 금속 공급 단계에(S30)서 상기 난융 금속은 상기 세라믹 소재의 상부에만 공급되거나 하부에만 공급될 수 있으며 물론 상기 세라믹 소재의 상부 및 하부 전체에 공급될 수도 있다.
상기 세라믹 소재의 상부 및/또는 하부에 난융 금속이 공급되고 난 후 상기 세라믹 소재를 가열하여 가소결된 판형 부재인 플레이트를 형성하는 플레이트 가소결 단계(S50)를 수행할 수 있다.
상기 플레이트 가소결 단계(S50)에서 분말 상태인 상기 세라믹 소재를 1200 내지 1600°C의 온도하에서 1차로 가열하여, 밀도가 1.6 내지 2.5 g/cm3 인 가소결된 판형 부재인 플레이트를 형성할 수 있다.
상기 세라믹 소재의 상부 및/또는 하부에 공급된 난융(難融) 금속은 상기 플레이트 가소결 단계(S50)에서 탄소 및/또는 산소와 반응해 플레이트의 표면에 탄화물 및/또는 산화물을 형성한다.
탄소 및/또는 산소는 플레이트 가소결 단계(S50)에서 세라믹의 부분적인 색상 변화를 유발하는 요소로서 히터의 균일한 색상을 위해 최대한 제거해야 하는 필요성이 있다.
이에, 본 발명에서는 탄소 및/또는 산소와 민감하게 반응하는 난융(難融) 금속을 공급하여 플레이트 가소결 단계(S50)에서 탄소 및/또는 산소를 최대한 제거하여 공정 시간을 최소화하며 세라믹의 변색을 방지할 수 있는 유리한 효과가 있다.
본 발명 소결체 제조 방법의 일 실시예에서 공급될 수 있는 난융(難融) 금속으로는 녹는점이 철의 녹는점보다 높으면서 탄소 및/또는 산소와의 반응성이 매우 좋은 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 하프늄(Hf), 니오붐(Nb) 등이 사용될 수 있다.
즉, 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 하프늄(Hf), 니오붐(Nb) 중 어느 하나의 금속이 난융(難融) 금속으로 상기 세라믹 소재의 상부 및/또는 하부에 공급될 수 있다.
물론, 공급되는 난융(難融) 금속은 상술한 금속들에 한정되는 것은 아니며, 녹는점이 가소결 공정에서 녹지 않을 정도로 높고 산소 및/또는 탄소와의 반응성이 큰 금속이면 어떤 것이라도 사용될 수 있다.
본 발명 소결체 제조 방법에서 상기 난융(難融) 금속은 다양한 형태로 공급될 수 있다. 즉, 어느 하나의 형태로 한정되어 공급되는 것이 아니라 파우더(powder)형태, 페이스트(paste) 형태, 시트(sheet) 형태 등 다양한 형태로 공급될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 난융(難融) 금속은 시트(sheet) 형태로 공급될 수 있으며 세라믹 소재의 상부에 난융(難融) 금속 시트(sheet)가 부착되거나 세라믹 소재의 하부에 난융(難融) 금속 시트(sheet)가 부착될 수 있다. 물론, 세라믹 소재의 상부와 하부 모두에 (難融) 금속 시트(sheet)가 부착될 수도 있다.
상기 난융(難融) 금속 시트(sheet)는 탄소 및/또는 산소와 반응하여 세라믹 소재의 상부 및/또는 하부에 탄화물 및/또는 화합물을 형성하게 된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 상기 난융(難融) 금속은 페이스트(paste)형태로 공급될 수 있다. 페이스트(paste) 형태란 고체와 액체의 중간 굳기를 뜻하는 것으로서 풀과 같이 점착성이 있는 상태의 물질을 의미한다.
즉, 난융(難融) 금속이 고체와 액체의 중간 상으로 세라믹 소재의 상부 및/또는 하부에 공급될 수 있다.
상기 난융(難融) 금속이 페이스트(paste) 형태로 공급됨에 있어서 붓과 같은 도구에 의해 세라믹 소재의 상부 및/또는 세라믹 소재의 하부에 발라져 제공될 수 있다. 물론, 난융(難融) 금속이 페이스트(paste) 형태로 공급됨에 있어서 붓은 하나의 실시예일뿐 공급 도구는 이에 한정되지 않는다.
세라믹 소재의 상부 및/또는 하부에 페이스트(paste) 형태로 발라져 공급된 난융(難融) 금속은 탄소 및/또는 산소와 반응하여 가소결된 플레이트 표면에 탄화물 및/또는 산화물을 형성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 상기 난융(難融) 금속은 파우더(powder) 형태로 공급될 수 있다. 즉, 난융(難融) 금속이 세라믹 소재의 상부 및/또는 하부에 가루 형태로 뿌려질 수 있다.
파우더(powder) 형태의 난융(難融) 금속은 표면적이 넓어지므로 탄소 및/또는 산소와의 반응성이 커진다. 따라서 상기 세라믹 소재의 상부 및/또는 하부에 공급된 파우더(powder) 형태의 난융(難融) 금속은 표면에서 탄소 및/또는 산소와 반응하여 탄화물 및/또는 산화물을 형성한다.
파우더(powder) 형태의 난융(難融) 금속은 스프레이와 같은 도구에 의해 표면에 뿌려질 수 있다. 물론, 난융(難融) 금속 파우더(powder)가 뿌려져 공급됨에 있어 스프레이는 하나의 실시예일뿐 공급 도구가 이에 한정되는 것은 아니다.
상술한 바와 같이 플레이트 가소결 단계(S50)가 수행되기 전에 상기 세라믹 소재의 상부 및/또는 하부에 난융(難融) 금속이 공급될 수 있다.(S30)
이 때, 난융(難融) 금속이 파우더(powder)형태, 페이스트(paste) 형태, 시트(sheet) 형태로 공급되는 실시예에 대하여 상세히 설명하였다. 다만, 난융(難融) 금속이 공급되는 형태는 이에 한정되지 않으며 세라믹 소재에 공급될 수 있는 것이라면 난융 금속 공급 단계(S50)에서 어떤 형태로라도 공급될 수 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 소결체 제조 방법의 흐름도이다. 도 2에서 도 1과 동일한 단계 부호는 동일한 단계를 나타내며, 설명의 편의를 위하여 이들의 중복 설명은 생략한다.
제2 실시예에 따른 소결체 제조 방법은 상기 플레이트 가소결 단계(S50)가 수행된 후 가소결된 플레이트 표면에 형성된 산화물 및/또는 탄화물을 제거하는 산화물 및/또는 탄화물 제거 단계(S70)가 수행될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명 소결체 제조 방법에서는 탄소 및/또는 산소와 반응하는 난융(難融) 금속이 세라믹 소재의 상부 및/또는 하부에 공급되므로 산화물 및/또는 탄화물이 가소결된 플레이트 표면에 형성되는바 쉽게 제거할 수 있는 유리한 효과가 있다.
표면에 형성된 산화물 및/또는 탄화물을 제거함에 따라 산소 및/또는 탄소의 함유량이 낮은 소결체를 제조할 수 있으며 이러한 소결체를 포함하는 세라믹 히터 등을 제작할 수 있어 내구성이 증가되는 유리한 효과가 있다.
표면에 형성된 산화물 및/또는 탄화물을 제거하는 방법은 한정되지 않으며 식각 등의 공정을 추가적으로 수행하여 산화물 및/또는 탄화물이 표면에서 쉽게 제거될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 소결체 제조 방법의 흐름도이다.
본 실시예에서는 먼저, 분말 상태인 세라믹 소재를 1200 내지 1600°C의 온도하에서 1차로 가열하여, 밀도가 1.6 내지 2.5 g/cm3 인 가소결된 판형 부재인 플레이트를 형성하는 플레이트 1차 가소결 단계(S11)를 수행할 수 있다.
여기서, 상기 가소결된 플레이트는, 후술할 플레이트 2차 완전소결 단계(S51)에서 완전소결 상태로 변할 때, 두께 방향으로 20 내지 50%의 수축율로 수축될 정도로 비교적 무른 성질을 가지고 있다.
상기 플레이트 1차 가소결 단계(S11)가 수행된 후 가소결된 플레이트의 상부면 및/또는 하부면에 난융(難融) 금속을 공급하는 난융 금속 공급 단계(S31)를 수행할 수 있다.
이 때, 난융 금속 공급 단계(S31)에서 공급되는 난융(難融) 금속은 상기 제1 실시예에서 상술한 바와 동일하며 설명의 편의를 위하여 반복하여 설명하지 않는다.
후술하는 바와 같이 플레이트 2차 완전 소결 단계는 약 1650 내지 1800하에서 가열 단계에서 녹지 않기 위해서는 녹는점이 1650 이상인 금속이 구비되어야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명 소결체 제조 방법의 일 실시예에서 공급될 수 있는 난융(難融) 금속으로는 녹는점이 철의 녹는점보다 높으면서 탄소 및/또는 산소와의 반응성이 매우 좋은 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 하프늄(Hf), 니오붐(Nb) 등이 사용될 수 있다.
즉, 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 하프늄(Hf), 니오붐(Nb) 중 어느 하나의 금속이 난융(難融) 금속으로 상기 가소결된 플레이트의 상부면 및/또는 하부면에 공급될 수 있다.
난융 금속 공금 단계(S31)에서 가소결된 플레이트의 상부면 및/또는 하부면에 난융 금속이 공급된 후 플레이트 2차 완전소결 단계(S51)를 수행할 수 있다.
상기 가소결된 플레이트의 표면에 난융 금속이 공급된 상태로 가소결된 플레이트를 1650 내지 1800°C의 온도 하에서 2차로 가열하고 미리 정한 시간 동안 가압시키면, 상기 가소결된 플레이트가 완전소결되어 밀도가 3.0 내지 3.4 g/cm3로 변할 수 있다.
이 때, 플레이트 2차 완전소결 단계(S51)에서 산소 및/또는 탄소는 표면에 공급된 난융(難融) 금속과 반응하기 위해서 가소결된 플레이트의 표면으로 몰리게 된다. 따라서, 플레이트 2차 완전소결 단계(S51)에서 상기 가소결된 플레이트의 표면에는 난융(難融) 금속과 탄소 및/또는 산소가 반응하여 형성되는 탄화물 및/또는 산화물이 형성된다.
상술한 바와 같이 난융 금속 공급 단계(S31)에서 가소결된 플레이트의 상부면 및/또는 하부면에 공급된 난융 금속은 플레이트 2차 완전소결 단계(S51)에서 산소 및/또는 탄소와 반응할 수 있다.
이 때, 상기 난융 금속 공급 단계(S31)에서 공급되는 난융 금속의 형태는 한정되지 않으며 다양한 형태로 공급될 수 있다. 난융 금속이 공급되는 형태는 제1 실시예에서 설명한 바와 동일하며 설명의 편의를 위하여 반복하여 설명하지 않는다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 소결체 제조 방법의 흐름도이다. 도 4에서 도 3과 동일한 단계 부호는 동일한 단계를 나타내며, 설명의 편의를 위하여 이들의 중복 설명은 생략한다.
제4 실시예에 따른 소결체 제조 방법은 상기 플레이트 2차 완전소결 단계(S51)가 수행된 후 완전소결된 플레이트 표면에 형성된 산화물 및/또는 탄화물을 제거하는 산화물 및/또는 탄화물 제거 단계(S71)가 수행될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명 소결체 제조 방법에서는 탄소 및/또는 산소와 반응하는 난융(難融) 금속이 가소결된 플레이트의 상부면 및/또는 하부면에 공급되므로 산화물 및/또는 탄화물이 상기 완전소결된 플레이트 표면에 형성되는바 쉽게 제거할 수 있는 유리한 효과가 있다.
완전소결된 플레이트 표면에 형성된 산화물 및/또는 탄화물을 제거함에 따라 산소 및/또는 탄소의 함유량이 낮은 소결체를 제조할 수 있으며 이러한 소결체를 포함하는 세라믹 히터 등을 제작할 수 있어 내구성이 증가되는 유리한 효과가 있다.
완전소결된 플레이트의 표면에 형성된 산화물 및/또는 탄화물을 제거하는 방법은 한정되지 않으며 식각 등의 공정을 추가적으로 수행하여 산화물 및/또는 탄화물이 표면에서 쉽게 제거될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 상술한 소결체 제조 방법으로 제조된 가소결체를 포함하는 세라믹 히터 제조 방법을 개시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예인 세라믹 히터를 나타내는 단면도이며, 도 6은 도 5에 도시된 세라믹 히터의 "A"부분 확대도이다. 도 7은 도 5에 도시된 세라믹 기판의 분리 단면도이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세라믹 히터(100)는, 반도체 웨이퍼(wafer)를 가열하기 위한 세라믹 히터(ceramic heater)로서, 세라믹 기판(90)과, 중공형 새프트(3)와, 발열 부재(40)와, 정전기 발생 전극(50)을 포함하여 구성된다.
상기 세라믹 기판(90)은, 중심축(C)을 원의 중심으로 하는 원형 평판 부재로서, 열팽창 계수 4.4*10-6*K-1인 질화알루미늄(AlN; aluminium nitride) 또는 열팽창 계수 8.0*10-6*K-1인 산화알루미늄(Al2O3; aluminium oxide)등의 세라믹 소재를 이용하여 제조될 수 있는데, 본 실시예에서는 질화알루미늄(AlN)이 사용된다.
상기 세라믹 기판(90)은, 도 6에 도시된 바와 같이 중간판(10)과 상판(20)과 하판(30)을 포함하여 구성된다.
상기 중간판(10)의 상면에는, 상기 정전기 발생 전극(50)이 수용될 수 있는 정전기 발생 전극 수용홈(11)이 형성되어 있다.
상기 정전기 발생 전극 수용홈(11)의 깊이(H2)는, 상기 정전기 발생 전극(50)의 전체 부피 및 상기 중간판(10) 및 상판(20)의 수축율을 고려하여 결정되며, 상기 정전기 발생 전극(50)의 두께(T2)의 20% 내지 40%의 값을 가진다.
상기 상판(20)은, 상기 중심축(C)을 원의 중심으로 하는 원형 평판 부재로서, 상기 중간판(10)의 상면에 배치되는 부재이다. 상기 상판(20)의 상면에는, 피가열물인 반도체 웨이퍼가 올려질 수 있는 피가열물 안착홈(21)이 형성되어 있다.
상기 하판(30)은, 상기 중심축(C)을 원의 중심으로 하는 원형 평판 부재로서, 상기 중간판(10)의 하면에 배치되는 부재이다. 상기 하판(30)의 상면에는, 상기 발열 부재(40)가 수용될 수 있는 발열 부재 수용홈(31)이 형성되어 있다.
상기 발열 부재 수용홈(31)의 깊이(H1)는, 상기 발열 부재(40)의 전체 부피 및 상기 중간판(10) 및 하판(30)의 수축율을 고려하여 결정되며, 상기 발열 부재(40)의 두께(T1)의 20% 내지 40%의 값을 가진다.
상기 중공형 새프트(3)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 내부에 중공(H)을 가진 파이프형 세라믹 부재로서, 상기 세라믹 기판(90)의 하면에 기밀 가능하게 부착된다. 따라서, 상기 중공(H)은 외부로부터 기밀 가능하게 격리되어 있다.
상기 중공형 새프트(3)는, 상기 세라믹 기판(90)과 동일한 재질의 질화알루미늄(AlN)이 원료로 사용된다. 상기 중공형 새프트(3)의 내부에는, 제1 전기 공급 부재(6)와 제2 전기 공급 부재(7)가 배치되어 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 부재의 평면도이고, 도 9는 도 8에 도시된 발열부재의 정면도이다.
상기 발열 부재(40)는, 전기에 의하여 열을 발산하는 부재로서, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 중간판(10)과 하판(30)의 사이에 배치된다.
상기 발열 부재(40)는, 상기 하판(30)의 발열 부재 수용홈(31)에 안착된다.
본 실시예에서 상기 발열 부재(40)로는 길이 방향으로 길게 연장된 직경(T1)의 금속 재질 와이어(wire)를 절곡하여 제조되며, 미리 정한 두께(T1)를 가진 원판형 열선(40)이 사용된다.
상기 열선(40)은, 미리 정한 직경(T1)을 가진 원형 단면의 와이어로서, 몰리브덴(Mo; molybdenum) 또는 텅스텐(W; tungsten)과 같은 도전성 금속으로 제조될 수 있는데, 본 실시예에서는 몰리브덴(Mo)으로 제조된다. 여기서, 상기 몰리브덴(Mo)의 열팽창 계수는 5.1*10-6*K-1의 값을 가지며, 상기 텅스텐(W)의 열팽창 계수는 5.4*10-6*K-1의 값을 가진다.
따라서, 상기 열선(40)의 열팽창 계수는, 상기 세라믹 기판(90)의 열팽창 계수로부터
Figure pat00001
3.0*10-6*K-1의 오차 범위 이내의 값을 가지게 된다.
상기 열선(40)은, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 세라믹 기판(90)의 상면과 실질적으로 평행한 가상의 2차원 평면상에 밀착된 상태로 2차원적으로 배선되어 있다. 따라서, 상기 열선(40)은 상기 2차원 평면으로부터 돌출되지 않도록 배선됨으로써, 상기 열선(40)의 배치 두께(T1)가 상기 열선(40)의 직경(T1)과 동일한 값을 가지게 된다. 본 발명에서, 상기 가상의 2차원 평면은 수학적으로 완벽한 평면만을 의미하는 것은 아니다.
상기 열선(40)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 분리선(S)을 기준으로 상기 세라믹 기판(90)의 우반면에 배치된 우반부(40a)와, 상기 세라믹 기판(90)의 좌반면에 배치된 좌반부(40b)를 포함한다.
본 실시예에서, 상기 열선(40)은, 별도의 접합 작업 없이 1개의 와이어를 절곡함으로써 제조된다.
상기 우반부(40a) 및 좌반부(40b)는, 상기 세라믹 기판(90)의 중심축(C)을 원의 중심으로 하는 복수 개의 동심원 상에 배치된 복수 개의 원호부(44)와, 다른 동심원 상에 배치된 상기 원호부(44)를 서로 연결해주는 복수 개의 결합부(45)를 포함한다.
상기 우반부(40a)의 일단부(41) 및 상기 좌반부(40b)의 일단부(42)는, 상기 제1 연결 부재(8)와 결합되어 전기를 공급받는 부분으로서, 상기 중공형 새프트(3)의 중공(H) 내부와 연통될 수 있도록, 상기 세라믹 기판(90)의 중심축(C) 부근에 배선되어 있다.
상기 우반부(40a)의 타단부와 상기 좌반부(40b)의 타단부는, 상기 세라믹 기판(90)의 최외곽에 위치하는 연결점(43)에서 서로 연결되어 있다.
상기 열선(40)은 지그재그 형상으로 꼬불꼬불하게 형성되어 있다. 여기서 상기 열선(40)의 꼬불꼬불한 파형의 피치(pitch) 및 진폭(amplitude)은 상기 세라믹 기판(90) 상의 배선된8위치에 따라 다른 값을 가질 수 있다.
본 실시예에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 세라믹 기판(90)의 중심축(C) 부근 열선(40)의 피치가 나머지 부분 열선(40)의 피치보다 작다. 다만, 상기 열선(40)의 피치는, 동일한 동심원 상에서는 동일한 값을 가진다.
본 실시예에서, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 세라믹 기판(90)의 중심축(C)에 가장 가까운 동심원 상에 배선된 열선(40)의 진폭이 나머지 부분 열선(40)의 진폭보다 크다. 다만, 상기 열선(40)의 진폭은 동일한 동심원 상에서는 동일한 값을 가진다.
상기 정전기 발생 전극(50)은 전극선(51)이 그물망(mesh) 형상으로 형성된 원판형 금속 부재로서, 반도체 웨이퍼를 흡착하거나 플라즈마를 발생시키기 위한 정전기를 발생시키는 부재이다.
상기 정전기 발생 전극(50)은, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 중간판(10)과 상판(20)의 사이에 배치되며, 도 7에 도시된 바와 같이 미리 정한 두께(T2)를 가지고 있다. 상기 정전기 발생 전극(50)은, 상기 중간판(10)의 정전기 발생 전극 수용홈(11)에 안착된다.
도 10은 본 발명 세라믹 히터 제조 방법의 제1 실시예에 따른 흐름도이다. 다만, 도 10에서 도 1과 동일한 단계 부호는 동일한 단계를 나타내며, 설명의 편의를 위하여 이들의 중복 설명은 생략한다.
상술한 바와 같이 본 발명 소결체 제조 방법의 제1 실시예에 따라 가소결된 플레이트를 형성할 수 있다.
즉, 도 10에 도시된 바와 같이 세라믹 소재 마련 단계(S10), 난융 금속 공급 단계(S30), 플레이트 가소결 단계(S50)를 순차적으로 수행할 수 있다.
이에 따라 공급된 난융 금속과 산소 및/탄소가 반응하여 표면에 산화물 및/또는 탄화물이 형성되는 플레이트를 형성할 수 있다.
이후, 본 실시예에 따른 세라믹 히터를 제조하기 위하여 상판(20), 중간판(10) 및 하판(30)을 제공하는 상판(20), 중간판(10) 및 하판(30) 마련 단계(S100)를 수행할 수 있다.
본 실시예에 따른 세라믹 히터 제조 방법에서 상판(20), 중간판(10) 및 하판(30)은 상기 세라믹 소재 마련 단계(S10), 난융 금속 공급 단계(S30), 플레이트 가소결 단계(S50)를 순차적으로 수행해 만들어진 가소결된 플레이트 또는 상기 플레이트의 재료가 되는 분말 상태인 세라믹 소재로 준비될 수 있다.
본 실시예에 따른 세라믹 히터 제조 방법은 상기 상판(20), 상기 중간판(10) 및 상기 하판(30) 중 적어도 어느 하나는 상기 세라믹 소재 마련 단계(S10), 난융 금속 공급 단계(S30), 플레이트 가소결 단계(S50)를 순차적으로 수행해 만들어진 가소결된 플레이트일 수 있다.
상판(20), 중간판(10) 및 하판(30) 마련 단계(S100)에서 상기 정전기 발생 전극 수용홈(11), 발열 부재 수용홈(31)을 절삭 가공에 의해 형성할 수 있다.
상기 상판(10), 중간판(30) 및 하판(50) 마련 단계(S100)를 수행한 후 발열 부재 및 정전기 발생 전극 배치 단계(S120)가 수행 될 수 있다.
상기 하판(30)의 발열 부재 수용홈(31)에 상기 열선(40)을 배치하고, 상기 열선(40)의 위에 상기 중간판(10)을 배치하고, 상기 중간판(10)의 정전기 발생 전극 수용홈(11)에 상기 정전기 발생 전극(50)을 배치하고, 상기 정전기 발생 전극(50)의 위에 상기 상판(20)을 차례로 배치하게 하게 된다.
이후, 상판(20), 중간판(10) 및 하판(30)을 가열 압착하는 가열 압착 단계(S140)를 수행할 수 있다. 상기 가열 압착 단계(S140)에서 차례로 배치된 하판(30), 열선(40), 중간판(10), 정전기 발생 전극(50), 상판(20)을 가열 압착기에 배치할 수 있다.
상기 가열 압착기(미도시)는, 상기 중간판(10), 상판(20) 및 하판(30)의 측면을 지지하는 원통형 측면 금형과, 상기 상판(20)의 상면을 가압하는 상부 금형과, 상기 하판(30)의 하면을 받쳐서 지지하는 하부 금형을 포함하는 장치로서, 가열 압착공법(Hot Pressing)을 위하여 사용되는 장치이다.
상기 가열 압착기를 구동시켜, 적층된 상기 중간판(10), 상판(20) 및 하판(30)을 1650 내지 1800°C의 온도에서 2차로 가열한 상태에서, 상기 상부 금형을 하강시켜 미리 정한 시간 동안 가압시키면, 상기 중간판(10), 상판(20) 및 하판(30)이 완전소결되어 밀도가 3.0 내지 3.4 g/cm3로 변하면서 서로 접합됨으로써 상기 세라믹 기판(90)의 제조가 완료된다.
그 후 상기 세라믹 기판(90)의 하면에 상기 중공형 새프트(3)를 접합시키고, 기타 마무리 절삭 가공을 하면 세라믹 히터(100)의 제조가 완료된다.
상술한 세라믹 히터 제조 방법은, 세라믹 소재 마련 단계(S10)와 상기 세라믹 소재의 상부 및/또는 하부에 난융 금속을 공급하는 난융 금속 공급 단계(S30)와 상기 세라믹 소재를 가열하여 가소결된 플레이트를 형성하는 플레이트 가소결 단계(S30)와 상판(20), 중간판(10), 하판(30) 중 적어도 어느 하나는 상기 가소결된 플레이트를 포함하도록 상판(20), 중간판(10), 및 하판을 마련 하는 단계(S100)와 발열 부재 및 정전기 발생 전극 배치 단계(S120)와 가열 압착 단계(S140)를 포함하므로, 난융 금속 공급 단계(S30)에서 탄소 및/또는 산소와 반응성이 큰 난융(難融) 금속을 공급함에 따라 탄소 및/또는 산소가 표면에 난융(難融) 금속과 반응하여 플레이트 표면에 탄화물 및/또는 산화물을 형성하므로 상기 정전기 발생 전극(50) 및 열선(40)이 소결시에 산화되거나 탄화되지 않아 내구성이 증가하는 장점이 있다. 만약 상기 정전기 발생 전극(50) 및 열선(40)이 산화되거나 탄화되면, 상기 금속 부재들(40, 50)의 수명 및 성능이 감소하며, 상기 세라믹 기판(90)에 균열 및 변색이 발생할 위험이 커진다.
아울러 상기 세라믹 히터 제조 방법은, 상판(20)과 중간판(10) 및 하판(30)을 가열 압착공법에 의하여 2차로 가열하여 압착시킴으로써, 상기 상판(20)과 중간판(10) 및 하판(30)이 완전소결 상태로 변하면서 서로 접합되므로, 완전소결체끼리 접착시킬 경우에 필요한 분말 상태의 세라믹 재료를 접착제로 사용하지 않아도 되는 장점이 있다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 세라믹 히터 제조 방법의 흐름도이다. 다만, 도 11에서 도 1, 2 및 도 10과 동일한 단계 부호는 동일한 단계를 나타내며, 설명의 편의를 위하여 이들의 중복 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 세라믹 히터 제조 방법은 상기 플레이트 가소결 단계(S50)가 수행된 후 가소결된 플레이트 표면에 형성된 산화물 및/또는 탄화물을 제거하는 산화물 및/또는 탄화물 제거 단계(S70)가 수행될 수 있다.
상기 산화물 및/또는 탄화물 제거 단계(S70)에 대한 상세한 설명은 제2 실시예에 따른 소결체 제조 방법에서 상술한 것과 동일한바 설명의 편의를 위하여 반복하여 설명하지 않는다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 세라믹 히터 제조 방법의 흐름도이다. 다만, 도 12에서 도 3 및 도 10과 동일한 단계 부호는 동일한 단계를 나타내며, 설명의 편의를 위하여 이들의 중복 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 세라믹 히터 제조 방법은 상술한 바와 같이 소결체 제조 방법의 제3 실시예에 따라 완전소결된 플레이트를 형성할 수 있다.
즉, 도 12에 도시된 바와 같이 플레이트 1차 가소결 단계(S11), 난융 금속 공급 단계(S31), 플레이트 2차 완전소결 단계(S51)를 순차적으로 수행할 수 있다.
이에 따라 공급된 난융 금속과 산소 및/탄소가 반응하여 표면에 산화물 및/또는 탄화물이 형성되는 완전소결된 플레이트를 형성할 수 있다.
본 실시예에 따른 세라믹 히터 제조 방법에서 상판(20), 중간판(10) 및 하판(30)은 플레이트 1차 가소결 단계(S11), 난융 금속 공급 단계(S31), 플레이트 2차 완전소결 단계(S51)를 순차적으로 수행해 만들어진 완전소결된 플레이트 또는 상기 플레이트의 재료가 되는 분말 상태인 세라믹 소재로 준비될 수 있다.
본 실시예에 따른 세라믹 히터 제조 방법은 상기 상판(20), 상기 중간판(10) 및 상기 하판(30) 중 적어도 어느 하나는 플레이트 1차 가소결 단계(S11), 난융 금속 공급 단계(S31), 플레이트 2차 완전소결 단계(S51)를 순차적으로 수행해 만들어진 완전소결된 플레이트일 수 있다.
상판(20), 중간판(10) 및 하판(30) 마련 단계(S100)에서 상술한 바와 같이 적어도 어느 하나는 플레이트 1차 가소결 단계(S11), 난융 금속 공급 단계(S31), 플레이트 2차 완전소결 단계(S51)를 순차적으로 수행해 만들어진 완전소결된 플레이트로 마련할 수 있다.
즉, 상판(20), 중간판(10) 및 하판(30) 중 적어도 어느 하나는 난융 금속이 표면에 공급된 상태에서 플레이트 2차 완전소결 단계(S51)가 수행되어 난융 금속이 산소 및/또는 탄소와 반응하여 표면에 산화물 및/또는 탄화물이 형성될 수 있다.
상판(20), 중간판(10) 및 하판(30) 마련 단계(S100)가 수행된 후 발열 부재 및 정전기 발생 전극 배치 단계(S120) 및 가열 압착 단계(S140)가 순차적으로 수행될 수 있으며 이는 제1 실시예에 따른 세라믹 히터 제조 방법에서 이미 상술한 바 설명의 편의를 위하여 반복하여 설명하지 않는다.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 세라믹 히터 제조 방법의 흐름도이다. 다만, 도 13에서 도 4 및 도 10과 동일한 단계 부호는 동일한 단계를 나타내며, 설명의 편의를 위하여 이들의 중복 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 세라믹 히터 제조 방법은 상기 플레이트 2차 완전소결 단계(S51)가 수행된 후 완전소결된 플레이트 표면에 형성된 산화물 및/또는 탄화물을 제거하는 산화물 및/또는 탄화물 제거 단계(S71)가 수행될 수 있다.
상기 산화물 및/또는 탄화물 제거 단계(S71)에 대한 상세한 설명은 제4 실시예에 따른 소결체 제조 방법에서 상술한 것과 동일한 바 설명의 편의를 위하여 반복하여 설명하지 않는다.
상술한 실시예들에서는, 상기 정전기 발생 전극 수용홈(11)이 상기 중간판(10)의 상면에 형성되어 있으나, 상기 상판(20)의 하면에 형성되거나, 상기 중간판(10)의 상면 및 상기 상판(20)의 하면 모두에 형성될 수도 있음은 물론이다.
상술한 실시예들에서는, 상기 발열 부재 수용홈(31)이 상기 하판(30)의 상면에 형성되어 있으나, 상기 중간판(10)의 하면에 형성되거나, 상기 중간판(10)의 하면 및 하판(30)의 상면 모두에 형성될 수도 있음은 물론이다.
한편, 상술한 실시예에서는 위로부터 상판(20) 중간판(10) 하판(30)의 순서대로 가열 압착기에 장착되어 있으나, 위로부터 하판(30) 중간판(10) 상판(20)의 역순으로도 가능함은 물론이다. 이 경우에는 상기 정전기 발생 전극 수용홈(11)은 상기 상판(20)에 형성되고, 상기 발열 부재 수용홈(31)은 상기 중간판(10)에 형성되는 것이 바람직하다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
100 : 세라믹 히터
10 : 중간판
11 : 정전기 발생 전극 수용홈
20 : 상판
21 : 피가열물 안착홈
23: 상판의 상부면
30 : 하판
31 : 발열 부재 수용홈
33: 하판의 하부면
40 : 발열 부재, 열선
50 : 정전기 발생 전극
51 : 전극선

Claims (22)

  1. 소결체를 제조하는 방법에 있어서,
    플레이트의 재료가 되는 분말 상태인 세라믹 소재를 준비하는 세라믹 소재 마련 단계;
    고온에서 탄소 및/또는 산소와 반응하는 난융 금속을 상기 세라믹 소재의 상부 및/또는 하부에 공급하는 난융 금속 공급 단계;
    미리 정한 온도 하에서 상기 세라믹 소재를 가열하여 가소결된 판형 부재인 플레이트를 형성하는 플레이트 가소결 단계;
    를 포함하는 소결체 제조 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 플레이트 가소결 단계에서 상기 세라믹 소재의 상부 및/또는 하부에 공급된 난융 금속과 탄소 및/또는 산소가 반응하는 소결체 제조 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 난융 금속 공급 단계에서 상기 난융 금속은 상기 세라믹 소재의 상부 및/또는 하부에 시트(sheet) 형태로 구비되는 소결체 제조 방법.
  4. 제1 항에 있어서
    상기 난융 금속 공급 단계에서 상기 난융 금속은 상기 세라믹 소재의 상부 및/또는 하부에 페이스트(paste) 형태로 구비되는 소결체 제조 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 난융 금속 공급 단계에서 상기 페이스트(paste) 형태의 난융 금속은 상기 세라믹 소재의 상부 및/또는 하부에 붓에 의해 발라져 공급되는 소결체 제조 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 난융 금속 공급 단계에서 상기 난융 금속은 상기 세라믹 소재의 상부 및/또는 하부에 파우더(powder) 형태로 구비되는 소결체 제조 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 파우더(Powder) 형태의 난융 금속은 상기 세라믹 소재의 상부 및/또는 하부에 스프레이에 의해 분사되어 공급되는 소결체 제조 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 난융 금속은 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 하프늄(Hf), 니오붐(Nb) 중 어느 하나의 금속인 소결체 제조 방법.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 플레이트 가소결 단계가 수행된 후 추가적으로 상기 세라믹 소재의 상부 및/또는 하부에 공급된 난융 금속과 산소 및/또는 탄소가 반응하여 상기 플레이트 표면에 생성된 화합물을 제거하는 산화물 및/또는 탄화물 제거 단계;
    를 더 포함하는 소결체 제조 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 산화물 및 탄화물 제거 단계;는 산화물 및/또는 탄화물이 형성된 상기 플레이트의 상부면 및/또는 하부면을 식각 공정에 따라 제거하는 소결체 제조 방법.
  11. 분말 상태인 세라믹 소재를 미리 정한 온도 하에서 1차로 가열하여 가소결된 판형 부재인 플레이트를 형성하는 플레이트 1차 가소결 단계;
    고온에서 탄소 및/또는 산소와 반응하는 난융 금속을 상기 가소결된 플레이트의 상부면 및/또는 하부면에 공급하는 난융 금속 공급 단계;
    미리 정한 온도 하에서 상기 플레이트를 2차로 가열하여 완전 소결된 판형 부재인 플레이트를 형성하는 플레이트 2차 완전 소결 단계;
    를 포함하는 소결체 제조 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 플레이트 2차 완전 소결 단계에서 상기 플레이트의 상부면 및/또는 하부면에 공급된 난융 금속과 탄소 및/또는 산소가 반응하는 소결체 제조 방법.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 난융 금속은 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 하프늄(Hf), 니오붐(Nb) 중 어느 하나의 금속인 소결체 제조 방법.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 플레이트 2차 완전 소결 단계;가 수행된 후 추가적으로 상기 플레이트의 상부면 및/또는 하부면에 공급된 난융 금속과 산소 및/또는 탄소가 반응하여 표면에 생성된 화합물을 제거하는 산화물 및/또는 탄화물 제거 단계;
    를 더 포함하는 소결체 제조 방법.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 산화물 및/또는 탄화물 제거 단계;는 산화물 및/또는 탄화물이 형성된 상기 플레이트의 상부면 및/또는 하부면을 식각 공정에 따라 제거하는 소결체 제조 방법.
  16. 세라믹 히터를 제조하는 방법에 있어서,
    플레이트의 재료가 되는 분말 상태인 세라믹 소재를 준비하는 세라믹 소재 마련 단계;
    고온에서 탄소 및/또는 산소와 반응하는 난융 금속을 상기 세라믹 소재의 상부 및/또는 하부에 공급하는 난융 금속 공급 단계;
    미리 정한 온도 하에서 상기 세라믹 소재를 가열하여 가소결된 판형 부재인 플레이트를 형성하는 플레이트 가소결 단계; 및
    상기 가소결된 플레이트 또는 상기 플레이트의 재료가 되는 분말 상태인 세라믹 소재로 상판, 중간판, 및 하판을 준비하는 상판, 중간판 및 하판 마련 단계;
    정전기를 발생시키는 정전기 발생 전극을 상기 중간판의 상면에 배치하고, 열을 발산하는 발열 부재를 상기 중간판의 하면에 배치하는 발열 부재 및 정전기 발생 전극 배치 단계; 및
    상기 상판과 중간판 및 하판을 가열 압착공법에 의하여 가열하여 압착시킴으로써 상기 상판과 중간판 및 하판이 서로 접합되는 가열 압착공법에 의한 가열 압착 단계;를 포함하며,
    상기 상판, 중간판, 및 하판 중 적어도 어느 하나는 상기 가소결된 플레이트로 마련되는 세라믹 히터 제조 방법.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 플레이트 가소결 단계가 수행된 후 상기 상판, 중간판 및 하판 마련 단계가 수행되기 전에,
    상기 세라믹 소재의 상부 및/또는 하부에 공급된 난융 금속과 산소 및/또는 탄소가 반응하여 상기 플레이트 표면에 생성된 화합물을 제거하는 산화물 및/또는 탄화물 제거 단계;를 더 포함하는 세라믹 히터 제조 방법.
  18. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 상판의 하면 또는 상기 중간판의 상면 중 적어도 하나에는, 상기 정전기 발생 전극이 수용될 수 있는 정전기 발생 전극 수용홈이 형성되어 있는 세라믹 히터 제조 방법.
  19. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 중간판의 하면 또는 상기 하판의 상면 중 적어도 하나에는, 상기 발열 부재가 수용될 수 있는 발열 부재 수용홈이 형성되어 있는 세라믹 히터 제조 방법
  20. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 발열 부재는 길이 방향으로 길게 연장된 금속 재질의 와이어 부재이며, 상기 세라믹 기판의 상면과 실질적으로 평행한 가상의 2차원 평면상에 2차원적으로 배선되어 있는 열선을 포함하는 세라믹 히터 제조 방법.
  21. 세라믹 히터를 제조하는 방법에 있어서,
    분말 상태인 세라믹 소재를 미리 정한 온도 하에서 1차로 가열하여 가소결된 판형 부재인 플레이트를 형성하는 플레이트 1차 가소결 단계;
    고온에서 탄소 및/또는 산소와 반응하는 난융 금속을 상기 가소결된 플레이트의 상부면 및/또는 하부면에 공급하는 난융 금속 공급 단계;
    미리 정한 온도 하에서 상기 플레이트를 2차로 가열하여 완전 소결된 판형 부재인 플레이트를 형성하는 플레이트 2차 완전 소결 단계;
    상기 완전소결된 플레이트 또는 상기 플레이트의 재료가 되는 분말 상태인 세라믹 소재로 상판, 중간판, 및 하판을 준비하는 상판, 중간판 및 하판 마련 단계;
    정전기를 발생시키는 정전기 발생 전극을 상기 중간판의 상면에 배치하고, 열을 발산하는 발열 부재를 상기 중간판의 하면에 배치하는 발열 부재 및 정전기 발생 전극 배치 단계; 및
    상기 상판과 중간판 및 하판을 가열 압착공법에 의하여 가열하여 압착시킴으로써 상기 상판과 중간판 및 하판이 서로 접합되는 가열 압착공법에 의한 가열 압착 단계;를 포함하며,
    상기 상판, 중간판, 및 하판 중 적어도 어느 하나는 상기 완전소결된 플레이트로 마련되는 세라믹 히터 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 플레이트 2차 완전 소결 단계가 수행된 후 상기 상판, 중간판 및 하판 마련 단계가 수행되기 전에,
    상기 가소결된 플레이트의 상부면 및/또는 하부면에 공급된 난융 금속과 산소 및/또는 탄소가 반응하여 상기 플레이트 표면에 생성된 화합물을 제거하는 산화물 및/또는 탄화물 제거 단계;를 더 포함하는 세라믹 히터 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001273968A (ja) * 2000-03-28 2001-10-05 Ibiden Co Ltd セラミックヒーター及びその製造方法
JP2008098626A (ja) * 2006-09-13 2008-04-24 Ngk Insulators Ltd 静電チャック及びその製造方法
JP2009295960A (ja) * 2008-05-02 2009-12-17 Ngk Insulators Ltd セラミックスヒータ及びその製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001273968A (ja) * 2000-03-28 2001-10-05 Ibiden Co Ltd セラミックヒーター及びその製造方法
JP2008098626A (ja) * 2006-09-13 2008-04-24 Ngk Insulators Ltd 静電チャック及びその製造方法
JP2009295960A (ja) * 2008-05-02 2009-12-17 Ngk Insulators Ltd セラミックスヒータ及びその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019168270A1 (ko) * 2018-02-28 2019-09-06 주식회사 미코 세라믹 히터 및 그 제조 방법

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