KR20200121343A - 웨이퍼 배치대의 제법 - Google Patents

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가즈히로 노보리
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엔지케이 인슐레이터 엘티디
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Abstract

본 실시형태의 웨이퍼 배치대의 제법은, (a) 세라믹 분말과 겔화제를 포함하는 세라믹 슬러리를 금속 메시(22)의 그물코 부분(22a)에 충전하고, 겔화제를 화학 반응시켜 세라믹 슬러리를 겔화시킨 후, 탈지, 하소함으로써 세라믹 충전 메시(20)를 제작하는 공정과, (b) 몰드 캐스트 성형한 후 하소하여 얻어진 제1 세라믹 하소체(31)와 제2 세라믹 하소체(32) 사이에 세라믹 충전 메시(20)를 끼워 넣음으로써 적층체(40)를 제작하는 공정과, (c) 적층체(40)를 핫 프레스 소성함으로써 웨이퍼 배치대(10)를 제작하는 공정을 포함한다.

Description

웨이퍼 배치대의 제법
본 발명은 웨이퍼 배치대의 제법에 관한 것이다.
웨이퍼 배치대로서는, 세라믹 플레이트에 금속 메시(전극)를 내장한 것이 알려져 있다. 이러한 웨이퍼 배치대의 제법으로서는, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 세라믹 원료의 성형체의 표면 상에 금속 메시를 설치하고, 그 위에 세라믹 원료의 과립을 충전한 후 프레스 성형하여 적층체로 하며, 그 적층체를 핫 프레스 소성하는 방법이 알려져 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 평성 제11-228244호 공보
그러나, 전술한 제법에서는, 과립을 프레스 성형할 때에 과립이 충전 밀도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하기 때문에, 금속 메시의 위치 어긋남이 발생하기 쉽다고 하는 문제가 있었다. 이 위치 어긋남을 방지하기 위해서, 공지 기술은 아니지만, 본 발명자들은 몰드 캐스트 성형한 후 하소하여 얻어진 2개의 세라믹 하소체 사이에 금속 메시를 끼워 넣어 소성하는 제법을 검토하였다. 실제로 이 제법에 의해 웨이퍼 배치대를 제조한 결과, 금속 메시의 위치 어긋남은 방지할 수 있었으나, 금속 메시와 소결체의 계면이 박리된다고 하는 문제가 새롭게 발생하였다.
본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 금속 메시의 위치 어긋남을 방지하고 금속 메시와 소결체의 계면 박리를 방지하는 것을 주목적으로 한다.
본 발명의 웨이퍼 배치대의 제법은,
(a) 세라믹 분말과 겔화제를 포함하는 세라믹 슬러리를 금속 메시의 그물코 부분에 충전하고, 상기 겔화제를 화학 반응시켜 상기 세라믹 슬러리를 겔화시킨 후, 탈지, 하소함으로써 세라믹 충전 메시를 제작하는 공정과,
(b) 몰드 캐스트 성형한 후 하소하여 얻어진 제1 세라믹 하소체와 제2 세라믹 하소체 사이에 상기 세라믹 충전 메시를 끼워 넣음으로써 적층체를 제작하는 공정과,
(c) 상기 적층체를 핫 프레스 소성함으로써 웨이퍼 배치대를 제작하는 공정
을 포함하는 것이다.
이 웨이퍼 배치대의 제법에 의하면, 금속 메시의 위치 어긋남을 방지하고 금속 메시와 소결체의 계면 박리를 방지할 수 있다. 구체적으로는, 적층체는, 제1 및 제2 세라믹 하소체 사이에 세라믹 충전 메시를 끼워 넣은 것이며, 몰드 캐스트 성형한 후 하소하여 얻어진 제1 및 제2 세라믹 하소체는 밀도가 균일하기 때문에, 그 메시의 위치 어긋남을 방지할 수 있다. 또한, 공정 (c)에서 핫 프레스 소성하기 전에 금속 메시의 그물코 부분에는 세라믹 하소체가 충전되어 있기 때문에, 핫 프레스 소성 시에 금속 메시의 그물코 부분에 공극이 남는 일이 없다. 따라서, 핫 프레스 소성 후에 금속 메시와 소결체의 계면에 박리가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 몰드 캐스트 성형이란, 최종 제품과 동일 형상의 성형용 공간을 갖는 금형(하형 및 상형)을 준비하고, 그 성형용 공간에 세라믹 슬러리를 주입하여 고화시킨 후 금형을 개방함으로써, 최종 제품과 동일 형상의 세라믹 성형체를 얻는 방법을 말한다.
본 발명의 웨이퍼 배치대의 제법에 있어서, 상기 공정 (a)에서는, 상기 금속 메시를 성형형(成形型)에 넣어 상형과 하형을 상기 금속 메시에 밀착시킨 상태에서 상기 성형형에 상기 세라믹 슬러리를 주입함으로써, 상기 세라믹 슬러리를 상기 금속 메시의 그물코 부분에 충전해도 좋다. 이렇게 하면, 세라믹 충전 메시의 두께 변동을 억제할 수 있다.
그 경우, 상기 공정 (a)에서, 상기 성형형에 상기 세라믹 슬러리를 주입하는 데 있어서는, 상기 성형형 내부를 대기압보다 낮아지도록 한 후 상기 세라믹 슬러리를 주입해도 좋다. 이렇게 하면, 세라믹 슬러리에의 기포의 말려 들어감을 방지할 수 있다.
본 발명의 웨이퍼 배치대의 제법에 있어서, 상기 공정 (a)에서는, 상기 세라믹 슬러리가 들어간 용기에 상기 금속 메시를 디핑함으로써, 상기 세라믹 슬러리를 상기 금속 메시의 그물코 부분에 충전해도 좋다. 이와 같이 해도, 세라믹 슬러리를 상기 금속 메시의 그물코 부분에 충전할 수 있다.
도 1은 웨이퍼 배치대(10)의 제조 공정도이다.
도 2는 금속 메시(22)의 일부를 도시한 사시도이다.
도 3은 성형형(60)의 평면도이다.
도 4는 도 3의 A-A 단면도이다.
도 5는 용기(70)의 사시도이다.
도 6은 웨이퍼 배치대(110)의 제조 공정도이다.
도 7은 웨이퍼 배치대(10)의 참고예의 제조 공정도이다.
본 발명의 적합한 실시형태를, 도면을 참조하면서 이하에 설명한다. 도 1은 웨이퍼 배치대(10)의 제조 공정도, 도 2는 금속 메시(22)의 일부를 도시한 사시도, 도 3은 성형형(60)의 평면도, 도 4는 도 3의 A-A 단면도, 도 5는 용기(70)의 사시도이다.
본 실시형태의 웨이퍼 배치대(10)의 제법은, 도 1에 도시된 바와 같이, (a) 세라믹 분말과 겔화제를 포함하는 세라믹 슬러리를 금속 메시(22)의 그물코 부분(22a)에 충전하고, 겔화제를 화학 반응시켜 세라믹 슬러리를 겔화시킨 후, 탈지, 하소함으로써 세라믹 충전 메시(20)를 제작하는 공정[도 1의 (a) 참조]과, (b) 제1 세라믹 하소체(31)와 제2 세라믹 하소체(32) 사이에 세라믹 충전 메시(20)를 끼워 넣음으로써 적층체(40)를 제작하는 공정[도 1의 (b) 참조]과, (c) 적층체(40)를 핫 프레스 소성함으로써 웨이퍼 배치대(10)를 제작하는 공정[도 1의 (c) 참조]을 포함하는 것이다.
·공정 (a)
공정 (a)에서는, 세라믹 분말과 겔화제를 포함하는 세라믹 슬러리를 이용한다. 세라믹 슬러리는, 통상, 세라믹 분말이나 겔화제 외에 용매나 분산제를 포함하고 있다.
세라믹 분말의 재료로서는, 산화물계 세라믹이어도 좋고, 비산화물계 세라믹이어도 좋다. 예컨대, 알루미나, 이트리아, 질화알루미늄, 질화규소, 탄화규소, 사마륨, 마그네시아, 불화마그네슘, 산화이테르븀 등을 들 수 있다. 이들 재료는, 1종류 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 좋다. 세라믹 분말의 평균 입경(粒徑)은, 균일한 세라믹 슬러리를 조정·제작 가능하면, 특별히 한정되지 않으나, 0.4 ㎛∼0.6 ㎛가 바람직하고, 0.45 ㎛∼0.55 ㎛가 보다 바람직하다.
겔화제로서는, 예컨대, 이소시아네이트류, 폴리올류 및 촉매를 포함하는 것으로 해도 좋고, 이소시아네이트류, 물 및 촉매를 포함하는 것으로 해도 좋다. 이 중, 이소시아네이트류로서는, 이소시아네이트기를 작용기로서 갖는 물질이면 특별히 한정되지 않으나, 예컨대, 톨릴렌디이소시아네이트(TDI), 디페닐메탄디이소시아네이트(MDI) 또는 이들의 변성체 등을 들 수 있다. 한편, 분자 내에 있어서, 이소시아네이트기 이외의 반응성 작용기가 함유되어 있어도 좋고, 나아가서는, 폴리이소시아네이트와 같이, 반응성 작용기가 다수 함유되어 있어도 좋다. 폴리올류로서는, 이소시아네이트기와 반응할 수 있는 수산기를 2 이상 갖는 물질이면 특별히 한정되지 않으나, 예컨대, 에틸렌글리콜(EG), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 프로필렌글리콜(PG), 폴리프로필렌글리콜(PPG), 폴리테트라메틸렌글리콜(PTMG), 폴리헥사메틸렌글리콜(PHMG), 폴리비닐알코올(PVA) 등을 들 수 있다. 촉매로서는, 이소시아네이트류와 폴리올류의 우레탄 반응을 촉진시키는 물질이면 특별히 한정되지 않으나, 예컨대, 트리에틸렌디아민, 헥산디아민, 6-디메틸아미노-1-헥산올 등을 들 수 있다.
용매(분산매라고도 함)로서는, 분산제 및 겔화제를 용해하는 것이면, 특별히 한정되지 않으나, 예컨대, 탄화수소계 용매(톨루엔, 크실렌, 솔벤트 나프타 등), 에테르계 용매(에틸렌글리콜모노에틸에테르, 부틸카르비톨, 부틸카르비톨아세테이트 등), 알코올계 용매(이소프로판올, 1-부탄올, 에탄올, 2-에틸헥산올, 테르피네올, 에틸렌글리콜, 글리세린 등), 케톤계 용매(아세톤, 메틸에틸케톤 등), 에스테르계 용매(아세트산부틸, 글루타르산디메틸, 트리아세틴 등), 다염기산계 용매(글루타르산 등)를 들 수 있다. 특히, 다염기산 에스테르(예컨대, 글루타르산디메틸 등), 다가 알코올의 산에스테르(예컨대, 트리아세틴 등) 등의 2 이상의 에스테르 결합을 갖는 용매를 사용하는 것이 바람직하다.
분산제로서는, 세라믹 분체를 용매 중에 균일하게 분산하는 것이면, 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 폴리카르복실산계 공중합체, 폴리카르복실산염, 소르비탄지방산에스테르, 폴리글리세린지방산에스테르, 인산에스테르염계 공중합체, 술폰산염계 공중합체, 3급 아민을 갖는 폴리우레탄폴리에스테르계 공중합체 등을 들 수 있다. 특히, 폴리카르복실산계 공중합체, 폴리카르복실산염 등을 사용하는 것이 바람직하다. 이 분산제를 첨가함으로써, 성형 전의 슬러리를, 저점도로 하고, 또한 높은 유동성을 갖는 것으로 할 수 있다.
세라믹 슬러리는, 먼저, 세라믹 분말에 용매 및 분산제를 소정의 비율로 첨가하고, 소정 시간에 걸쳐 이들을 혼합함으로써 슬러리 전구체를 조제하며, 그 후, 이 슬러리 전구체에, 겔화제를 첨가하여 혼합·진공 탈포하여 조제하는 것이 바람직하다. 슬러리 전구체나 슬러리를 조제할 때의 혼합 방법은, 특별히 한정되는 것은 아니며, 예컨대 볼 밀, 자공전식 교반, 진동식 교반, 프로펠러식 교반 등을 사용 가능하다. 한편, 슬러리 전구체에 겔화제를 첨가한 세라믹 슬러리는, 시간 경과에 따라 겔화제의 화학 반응(우레탄 반응)이 진행되기 시작하기 때문에, 신속히 성형형이나 용기 등에 유입시키는 것이 바람직하다.
공정 (a)에서는, 세라믹 슬러리를 도 2에 도시된 원형의 금속 메시(22)의 그물코 부분(22a)에 충전하고, 겔화제를 화학 반응시켜 세라믹 슬러리를 겔화시킨다. 금속 메시(22)의 재료로서는, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 예컨대 텅스텐, 몰리브덴, 티탄 등의 고융점 금속을 들 수 있다. 금속 메시(22)의 선직경이나 메시 사이즈는, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 선직경이 0.05 ㎜ 이상 0.8 ㎜ 이하인 것이 바람직하고, 1인치당의 메시 사이즈가 10 이상 80 이하인 것이 바람직하다. 세라믹 슬러리는, 슬러리에 포함되는 겔화제가 화학 반응함으로써 겔화한다. 겔화제의 화학 반응이란, 이소시아네이트류와 폴리올류(또는 물)가 우레탄 반응을 일으켜 우레탄 수지(폴리우레탄)가 되는 반응이다. 겔화제의 반응에 의해 세라믹 슬러리가 겔화하고, 우레탄 수지는 유기 바인더로서 기능한다.
공정 (a)에서는, 금속 메시(22)의 그물코 부분(22a)에 충전한 세라믹 슬러리를 겔화시킨 후, 건조, 탈지, 하소함으로써 세라믹 충전 메시(20)를 제작한다. 건조는, 겔에 포함되는 용매를 증발시키기 위해서 행한다. 건조 온도나 건조 시간은, 사용하는 용매에 따라 적절히 설정하면 된다. 단, 건조 온도는, 건조 대상물에 크랙이 생기지 않도록 주의해서 설정한다. 또한, 분위기는 대기 분위기, 불활성 분위기, 진공 분위기의 어느 쪽이어도 좋다. 건조에 의해 치수는 선방향으로 수% 정도 수축한다. 탈지는, 분산제나 촉매 등의 유기물을 분해·제거하기 위해서 행한다. 탈지 온도는, 포함되는 유기물의 종류에 따라 적절히 설정하면 된다. 또한, 분위기는 대기 분위기, 불활성 분위기, 진공 분위기의 어느 쪽이어도 좋다. 하소는, 강도를 높게 하여 핸들링하기 쉽게 하기 위해서 행한다. 하소 온도는, 포함되는 세라믹 분말의 종류에 따라 적절히 설정하면 된다. 또한, 분위기는 대기 분위기, 불활성 분위기, 진공 분위기의 어느 쪽이어도 좋다. 하소에 의해 치수는 선방향으로 수% 정도 수축한다.
공정 (a)에서는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 금속 메시(22)를 성형형(60) 내에 넣어 상형(61)과 하형(62)을 금속 메시(22)에 밀착시킨 상태에서 슬러리 주입구(63)로부터 성형형(60) 내에 세라믹 슬러리를 주입함으로써, 세라믹 슬러리를 금속 메시(22)의 그물코 부분(22a)에 충전해도 좋다. 이렇게 하면, 세라믹 충전 메시(20)의 두께 변동을 억제할 수 있다. 여기서, 성형형(60)의 슬러리 주입구(63)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 슬러리 배출구(64)보다 낮아지도록 비스듬히 배치되어 있다. 이에 의해, 세라믹 슬러리 중의 기포가 슬러리 배출구(64)로부터 배출되기 쉬워진다. 또한, 성형형(60) 내에 세라믹 슬러리를 주입하는 데 있어서는, 성형형(60) 내부를 진공 펌프로 대기압보다 낮아지도록 한 후 세라믹 슬러리를 주입한다. 이렇게 하면, 세라믹 슬러리에의 기포의 말려 들어감을 방지할 수 있다.
공정 (a)에서는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상부에 개구를 갖는 편평한 용기(70) 내에 세라믹 슬러리를 넣고, 거기에 금속 메시(22)를 디핑함으로써, 세라믹 슬러리를 금속 메시(22)의 그물코 부분(22a)에 충전해도 좋다. 충전 후의 금속 메시(22)는 매달아 올림구(72)로 매달아 올려 용기(70)로부터 취출하면 된다. 이 방법에 의해서도, 세라믹 슬러리를 금속 메시(22)의 그물코 부분(22a)에 충전할 수 있다. 단, 이 방법에서는, 전체의 두께가 균일하게 되지 않는 경우가 있다. 그 때문에, 이러한 문제가 발생하기 어려운 도 3 및 도 4를 이용하여 설명한 방법 쪽이 바람직하다.
·공정 (b)
공정 (b)에서는, 원판형의 제1 세라믹 하소체(31)와 마찬가지로 원판형의 제2 세라믹 하소체(32) 사이에 세라믹 충전 메시(20)를 끼워 넣음으로써 적층체(40)를 제작한다[도 1의 (b) 참조]. 제1 및 제2 세라믹 하소체(31, 32)는, 예컨대 전술한 세라믹 슬러리를 이용하여 몰드 캐스트 성형으로 제작한 성형체를 건조, 탈지, 하소함으로써 제작한다. 이에 의해, 세라믹 충전 메시(20)의 위치 어긋남을 방지할 수 있다. 적층체(40)를 제작할 때에는, 필요에 따라, 제1 세라믹 하소체(31)와 제2 세라믹 하소체(32)와 세라믹 충전 메시(20)의 위치 맞춤을 행한다.
·공정 (c)
공정 (c)에서는, 적층체(40)를 핫 프레스 소성함으로써 웨이퍼 배치대(10)를 제작한다. 핫 프레스 소성에서는, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 예컨대 최고 온도(소성 온도)에 있어서, 프레스 압력을 30 kgf/㎠∼300 kgf/㎠로 하는 것이 바람직하고, 50 kgf/㎠∼250 kgf/㎠로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 최고 온도는, 세라믹 분말의 종류, 입경 등에 따라 적절히 설정하면 되지만, 1000℃∼2000℃의 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 분위기는, 대기 분위기, 불활성 분위기(예컨대 질소 분위기), 진공 분위기 중에서, 세라믹 분말의 종류에 따라 적절히 선택하면 된다. 핫 프레스 소성에 의해 두께 방향으로 50% 정도 수축한다.
웨이퍼 배치대(10)는, 원형의 전극(14)[금속 메시(22)]을 내장한 원판형의 세라믹 플레이트(12)이고, 상면이 웨이퍼 배치면(12a)이 된다. 세라믹 플레이트(12)는, 제1 및 제2 세라믹 하소체(31, 32)와 세라믹 충전 메시(20)에 포함되는 세라믹 하소체가 혼연 일체가 되어 소결한 것이다. 웨이퍼 배치대(10)의 전극(14)은, 정전 전극으로서 이용할 수 있다. 그 경우, 웨이퍼 배치대(10)는, 전극(14)에 직류 전압이 인가되면 웨이퍼는 정전 흡착력에 의해 웨이퍼 배치면(12a)에 흡착 고정되고, 직류 전압의 인가를 해제하면 웨이퍼의 웨이퍼 배치면(12a)에의 흡착 고정이 해제된다. 혹은, 전극(14)은, RF 전극으로서 이용할 수도 있다. 그 경우, 웨이퍼를 배치한 웨이퍼 배치면(12a)의 상방에 웨이퍼 배치면(12a)과 평행하게 되는 상방 전극을 배치하고, 프로세스 가스 존재하, 전극(14)에 RF 전원으로부터 고주파 전력을 공급한다. 이렇게 함으로써, 상부 전극과 전극(14)을 포함하는 평행 평판 전극 사이에 플라즈마가 발생하고, 그 플라즈마를 이용하여 웨이퍼에 CVD 성막(成膜)을 실시하거나 에칭을 실시하거나 할 수 있다. 혹은, 전극(14)을, 정전 전극과 RF 전극을 겸용하는 전극으로서 이용할 수도 있다.
이상 상세히 서술한 웨이퍼 배치대(10)의 제법에 의하면, 세라믹 플레이트(12) 내의 전극(14)[금속 메시(22)]의 위치 어긋남을 방지하고 전극(14)과 세라믹 플레이트(12)의 계면 박리를 방지할 수 있다. 구체적으로는, 적층체(40)는, 제1 및 제2 세라믹 하소체(31, 32) 사이에 세라믹 충전 메시(20)를 끼워 넣은 것이며, 세라믹 충전 메시(20)의 주위에 분말이나 과립이 존재하지 않기 때문에, 그 메시(20)의 위치 어긋남을 방지할 수 있다. 또한, 공정 (c)에서 핫 프레스 소성하기 전에 금속 메시(22)의 그물코 부분(22a)에는 세라믹 하소체가 충전되어 있기 때문에, 핫 프레스 소성 시에 금속 메시(22)의 그물코 부분(22a)에 공극이 남는 일이 없다. 따라서, 핫 프레스 소성 후에 전극(14)과 세라믹 플레이트(12)의 계면에 박리가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 공정 (a)에서, 금속 메시(22)를 성형형(60) 내에 넣어 상형(61)과 하형(62)을 금속 메시(22)에 밀착시킨 상태에서 슬러리 주입구(63)로부터 성형형(60) 내에 세라믹 슬러리를 주입함으로써, 세라믹 슬러리를 금속 메시(22)의 그물코 부분(22a)에 충전한 경우, 세라믹 충전 메시(20)의 두께 변동을 억제할 수 있다. 그 경우, 성형형(60) 내부를 대기압보다 낮아지도록 한 후 세라믹 슬러리를 주입해도 좋다. 이렇게 하면, 세라믹 슬러리에의 기포의 말려 들어감을 방지할 수 있다.
또한, 공정 (a)에서는, 세라믹 슬러리가 들어간 용기(70)에 금속 메시(22)를 디핑함으로써, 세라믹 슬러리를 금속 메시(22)의 그물코 부분(22a)에 충전할 수도 있다.
한편, 본 발명은 전술한 각 실시형태에 조금도 한정되는 일은 없고, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 한 여러 가지 양태로 실시할 수 있는 것은 물론이다.
예컨대, 전술한 실시형태에서는, 웨이퍼 배치대(10)를 제조하였으나, 도 6에 도시된 웨이퍼 배치대(110)를 제조해도 좋다. 즉, 먼저, 전술한 실시형태와 동일하게 하여 세라믹 충전 메시(20)를 제작한다[도 6의 (a) 참조]. 다음으로, 제1 세라믹 하소체(31)와 제2 세라믹 하소체(32) 사이에 세라믹 충전 메시(20)를 끼워 넣고, 히터 전극(38)을 내장한 제3 세라믹 하소체(36)를 적층함으로써, 적층체(50)를 제작한다[도 6의 (b) 참조]. 히터 전극(38)은, 일필휘지의 요령으로 제3 세라믹 하소체(36)의 전면(全面)에 걸쳐 배선된 코일선이다. 한편, 제3 세라믹 하소체(36)의 전면을 복수의 존으로 나누고, 존마다 히터 전극을 설치해도 좋다. 다음으로, 적층체(50)를 핫 프레스 소성함으로써 웨이퍼 배치대(110)를 제작한다[도 6의 (c) 참조]. 웨이퍼 배치대(110)는, 원형의 전극(114)[금속 메시(22)]과 히터 전극(38)을 내장한 원판형의 세라믹 플레이트(112)이고, 상면이 웨이퍼 배치면(112a)으로 되어 있다. 세라믹 플레이트(112)는, 제1∼제3 세라믹 하소체(31, 32, 36)와 세라믹 충전 메시(20)에 포함되는 세라믹 하소체가 혼연 일체가 되어 소결한 것이다. 웨이퍼 배치대(110)는, 웨이퍼 배치면(112a)에 웨이퍼를 배치한 상태에서, 히터 전극(38)에 전력이 공급되면 히터 전극(38)은 발열하여 웨이퍼를 가열한다. 전극(114)은, 전술한 전극(14)과 마찬가지로, 정전 전극으로서 이용할 수도 있고, RF 전극으로서 이용할 수도 있으며, 양방을 겸용시킬 수도 있다.
전술한 실시형태에 있어서, 웨이퍼 배치대(10)의 이면에 중공의 세라믹 샤프트를 부착해도 좋다. 웨이퍼 배치대(110)의 이면에 중공의 세라믹 샤프트를 부착해도 좋다.
본 발명의 웨이퍼 배치대의 제법 대신에, 이하의 제법을 채용해도 좋다. 즉, 제1 세라믹 하소체와 제2 세라믹 하소체 사이에 금속 메시를 끼워 넣음으로써 적층체를 제작하고, 그 적층체를 핫 프레스 소성함으로써 웨이퍼 배치대를 제작하는 웨이퍼 배치대의 제법에 있어서, 제2 세라믹 하소체는 금속 메시와 접촉하는 면에 그 금속 메시의 각 그물코 부분에 대응하는 돌기를 갖고, 적층체를 제작할 때에 제2 세라믹 하소체의 각 돌기가 금속 메시의 각 그물코 부분에 끼워 넣어지도록 해도 좋다. 구체적으로는, 도 7에 도시된 바와 같이, 먼저, 원판형의 제1 세라믹 하소체(31)와 원형의 금속 메시(22)와 원판형의 제2 세라믹 하소체(33)를 준비한다[도 7의 (a) 참조]. 제2 세라믹 하소체(33)의 상면에는, 금속 메시(22)의 각 그물코 부분(22a)에 들어가는 원뿔형의 돌기(33a)가 형성되어 있다. 다음으로, 제1 세라믹 하소체(31)와 제2 세라믹 하소체(33) 사이에 금속 메시(22)를 끼워 넣음으로써 적층체(42)를 제작한다[도 7의 (b) 참조]. 적층체(42)를 제작할 때, 제2 세라믹 하소체(33)의 각 돌기(33a)가 금속 메시(22)의 각 그물코 부분(22a)에 끼워 넣어지도록 한다. 다음으로, 적층체(42)를 핫 프레스 소성함으로써 웨이퍼 배치대(10)를 제작한다[도 7의 (c) 참조]. 웨이퍼 배치대(10)는, 원형의 전극(14)[금속 메시(22)]을 내장한 원판형의 세라믹 플레이트(12)이다. 이와 같이 해도, 금속 메시(22)의 위치 어긋남을 방지하고 금속 메시(22)와 세라믹 플레이트(12)의 계면 박리를 방지할 수 있다.
실시예
이하에, 본 발명의 실시예에 대해 설명한다. 한편, 이하의 실시예는 본 발명을 조금도 한정하는 것이 아니다.
[실시예 1]
1. 제1 및 제2 세라믹 하소체의 제작
먼저, 질화알루미늄 분말(순도 99.7%) 100 질량부와, 산화이트륨 5 질량부와, 분산제(폴리카르복실산계 공중합체) 2 질량부와, 분산매(다염기산 에스테르) 30 질량부를, 볼 밀(트로멜)을 이용하여 14시간 혼합함으로써, 세라믹 슬러리 전구체를 얻었다. 이 세라믹 슬러리 전구체에 대해, 이소시아네이트(4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트) 4.5 질량부, 물 0.1 질량부, 촉매(6-디메틸아미노-1-헥산올) 0.4 질량부를 첨가하여 혼합함으로써, 세라믹 슬러리를 얻었다. 이 세라믹 슬러리를 원판 형상의 내부 공간을 갖는 성형형(제1 및 제2 세라믹 하소체를 제작하기 위한 성형형)에 유입시키고, 이소시아네이트와 물의 화학 반응에 의해 유기 바인더(우레탄 수지)를 생성시킨 후, 성형형으로부터 경화한 성형체를 취출한다. 그 성형체를 100℃에서 10시간 건조하고, 탈지 및 하소를 수소 분위기하, 최고 온도 1300℃에서 행하여, 제1 및 제2 세라믹 하소체를 얻었다.
2. 세라믹 충전 메시의 제작
세라믹 충전 메시를, 전술한 성형형(60)(도 3 및 도 4 참조)을 이용하여 제작하였다. 세라믹 슬러리는 상기 1.과 동일한 것을 이용하였다. 세라믹 슬러리의 성형형(60)에의 주입은 진공 중에서 행하였다. 또한, 건조, 탈지, 하소의 조건은 상기 1.과 동일한 조건을 이용하였다.
3. 적층체의 제작
제1 세라믹 하소체와 제2 세라믹 하소체 사이에 세라믹 충전 메시를 끼워 넣음으로써 적층체를 제작하였다.
4. 웨이퍼 배치대의 제작
적층체를, 질소 가스 중, 프레스 압력 250 kgf/㎠, 1860℃에서 6시간, 핫 프레스 소성함으로써 웨이퍼 배치대를 제작하였다.
5. 평가
얻어진 웨이퍼 배치대에 대해, 금속 메시와 세라믹 플레이트의 계면에 박리가 발생하고 있는지의 여부를 체크한 결과, 박리는 보이지 않았다. 또한, 금속 메시의 위치 어긋남도 보이지 않았다.
[실시예 2]
세라믹 충전 메시를, 전술한 용기(70)(도 5 참조)를 이용하여 제작한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 웨이퍼 배치대를 제작하였다. 구체적으로는, 용기(70)에 금속 메시를 세트하고, 실시예 1의 1.에서 조제한 세라믹 슬러리를 진공 중에서 용기(70) 내에 주입하며, 슬러리 점도가 7500 cP가 되었을 때에 진공을 해제하고, 금속 메시를 인상하여 공기 중에서 방치하였다. 건조, 탈지, 하소의 조건은 실시예 1의 1.과 동일한 조건을 이용하였다. 얻어진 웨이퍼 배치대에 대해, 금속 메시와 세라믹 플레이트의 계면에 박리가 발생하고 있는지의 여부를 체크한 결과, 박리는 보이지 않았다. 또한, 금속 메시의 위치 어긋남도 보이지 않았다.
[참고예 1]
도 7의 (a)∼(c)에 도시된 방법으로 웨이퍼 배치대를 제작하였다. 제1 및 제2 세라믹 하소체(31, 33)는, 실시예 1의 1.에서 조제한 세라믹 슬러리를 이용하여 성형체를 제작하고, 그 성형체를 실시예 1의 1.에 나타낸 조건으로 건조, 탈지, 하소를 행하였다. 핫 프레스 소성은 실시예 1의 4.와 동일한 조건으로 행하였다. 얻어진 웨이퍼 배치대에 대해, 금속 메시와 세라믹 플레이트의 계면에 박리가 발생하고 있는지의 여부를 체크한 결과, 박리는 보이지 않았다. 또한, 금속 메시의 위치 어긋남도 보이지 않았다.
[비교예 1]
세라믹 충전 메시 대신에 금속 메시를 그대로 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 웨이퍼 배치대를 제작하였다. 얻어진 웨이퍼 배치대에 대해, 금속 메시와 세라믹 플레이트의 계면에 박리가 발생하고 있는지의 여부를 체크한 결과, 박리가 보였다. 금속 메시의 위치 어긋남은 보이지 않았다.
본 출원은 2018년 9월 27일에 출원된 일본국 특허 출원 제2018-181174호를 우선권 주장의 기초로 하고 있고, 인용에 의해 그 내용 모두가 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 예컨대 웨이퍼에 성막하거나 웨이퍼를 에칭하거나 할 때에 이용되는 웨이퍼 배치대를 제조하는 데 이용 가능하다.
10: 웨이퍼 배치대 12: 세라믹 플레이트
12a: 웨이퍼 배치면 14: 전극
20: 세라믹 충전 메시 22: 금속 메시
22a: 그물코 부분 31: 제1 세라믹 하소체
32, 33: 제2 세라믹 하소체 33a: 돌기
36: 제3 세라믹 하소체 38: 히터 전극
40, 42, 50: 적층체 60: 성형형
61: 상형 62: 하형
63: 슬러리 주입구 64: 슬러리 배출구
70: 용기 72: 매달아 올림구
110: 웨이퍼 배치대 112: 세라믹 플레이트
112a: 웨이퍼 배치면 114: 전극

Claims (4)

  1. (a) 세라믹 분말과 겔화제를 포함하는 세라믹 슬러리를 금속 메시의 그물코 부분에 충전하고, 상기 겔화제를 화학 반응시켜 상기 세라믹 슬러리를 겔화시킨 후, 탈지, 하소함으로써 세라믹 충전 메시를 제작하는 공정과,
    (b) 몰드 캐스트 성형한 후 하소하여 얻어진 제1 세라믹 하소체와 제2 세라믹 하소체 사이에 상기 세라믹 충전 메시를 끼워 넣음으로써 적층체를 제작하는 공정과,
    (c) 상기 적층체를 핫 프레스 소성함으로써 웨이퍼 배치대를 제작하는 공정
    을 포함하는 웨이퍼 배치대의 제법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공정 (a)에서는, 상기 금속 메시를 성형형(成形型)에 넣어 상형과 하형을 상기 금속 메시에 밀착시킨 상태에서 상기 성형형에 상기 세라믹 슬러리를 주입함으로써, 상기 세라믹 슬러리를 상기 금속 메시의 그물코 부분에 충전하는 것인 웨이퍼 배치대의 제법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 공정 (a)에서, 상기 성형형에 상기 세라믹 슬러리를 주입하는 데 있어서는, 상기 성형형 내부를 대기압보다 낮아지도록 한 후 상기 세라믹 슬러리를 주입하는 것인 웨이퍼 배치대의 제법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 공정 (a)에서는, 상기 세라믹 슬러리가 들어간 용기에 상기 금속 메시를 디핑(dipping)함으로써, 상기 세라믹 슬러리를 상기 금속 메시의 그물코 부분에 충전하는 것인 웨이퍼 배치대의 제법.
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