KR20230111430A - 세라믹 히터 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 세라믹 히터 및 그의 제조방법은, 일 방향을 따라 위치되는 기판 서포팅 플레이트(substrate-supporting plate) 및 플레이트 서포팅 샤프트(shaft)와 함께, 상기 기판 서포팅 플레이트 및 상기 플레이트 서포팅 샤프트에 위치되는 제1 및 제2 열전대(thermocouple)를 형성하는 것을 포함한다.

Description

세라믹 히터 및 그의 제조방법{CERAMIC HEATER AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
본 발명은, 반도체 증착 장비의 공정 챔버의 내부에서, 기판을 안착시키도록, 순차적으로 적층되는 플레이트 서포팅 샤프트(plate-supporting shaft)와 기판 서포팅 플레이트(substrate-supporting plate)를 구비하는 세라믹 히터 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 칩은 전자회로를 웨이퍼 상에 인쇄하는 전공정, 조립 및 검사를 하는 후공정을 통하여 제조된다. 여기서, 상기 전공정은 웨이퍼 상에 회로도를 그리는 과정으로 웨이퍼 가공 공정이라고도 부르며, 노광 공정, 식각 공정, 연마 공정 그리고 증착 공정 등을 반복하여 웨이퍼 상에 소자와 배선을 배열하도록 수행된다. 이후로, 발명의 설명은 전공정에서 증착 공정에만 중점을 두기로 한다.
이를 위해, 반도체 증착 장비는, 공정 챔버의 내부에 발열체를 포함하는 히터(heater)을 구비한 상태에서, 히터 상에 기판을 안착시키고, 진공 분위기에서 히터에 RF(radio frequency) 전원을 인가하여 기판에 열을 전달하고, 공정 챔버에 캐리어 가스를 유입시켜 기판 상에 플라즈마를 형성하고, 공정 챔버에 반응 가스를 유입시켜 기판 상에 목적하는 막을 증착시키도록 구동된다.
그러나, 상기 반도체 증착 장비가 공정 챔버의 내부 온도를 600
Figure pat00001
이상으로 유지한 상태에서 기술 난이도가 높은 산화물 또는 비산화물 관련한 증착 공정을 수행하는 때, 상기 히터는 자체적으로 영역 별로 급격하게 온도 차이를 보여 기판 내 영역 별로 나타나는 온도 구배에 의해 기판 상에서 증착막 두께를 일정하게 유지시키기 어렵게 하고 최종적으로 기판의 휨(warpage) 현상을 야기시킨다.
왜냐하면, 상기 히터는 기판과 면대면으로 접촉하는 기저대와 기저대의 중심에서 기저대와 접촉하는 기둥축을 가지기 때문이다. 즉, 상기 기둥축은 반도체 증착 장비의 구동 동안 기둥축의 길이 방향을 따라 기저대의 중앙 영역으로부터 시작하는 열의 이동 경로를 만들어 기저대의 가장자리와 중앙 영역 사이의 온도 편차를 발생시킨다.
또한, 상기 기저대와 기둥축은 메탈 재료로부터 세라믹 재료로 대체되고 있다. 상기 메탈 재료는 반도체 증착 장비의 구동 동안 기판과 열팽창률 차이로 인해서 기저대에 대해 기판의 상대적인 미끄러짐을 야기시킨다. 이에 반해서, 상기 세라믹 재료는 기판과 열팽창 계수를 유사하게 가져 기재대로부터 기판의 미끄러짐을 방지한다.
그러나, 상기 세라믹 재료가 세라믹 분말을 소결하여 기저대와 기둥축의 구조물로 형성되지만, 세라믹 분말의 소결 후에 강도 및 경도를 크게 가지기 때문에, 상기 세라믹 재료는, 기저대의 가장자리와 중앙 영역 사이의 온도 편차를 줄이기 위해 기계 가공되는 때, 세라믹 분말의 소결 후에 기계 가공의 자유도에 한계를 갖는다.
한편, 상기 히터는 한국등록특허공보 제10-1333629호에도 종래기술로써 유사하게 개시되고 있다.
한국등록특허공보 제10-1333629호
본 발명은, 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 세라믹 분말을 소결시켜 순차적으로 적층되는 플레이트 서포팅 샤프트(plate-supporting shaft)와 기판 서포팅 플레이트(substrate-supporting plate)를 구비하면서도, 열 발산 부재를 포함하는 기판 서포팅 플레이트를 개별적으로 자유자재로 기계 가공하여 기판 서포팅 플레이트의 가장자리와 중앙 영역의 온도 편차를 줄이는데 적합한, 세라믹 히터 및 그의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 세라믹 히터는, 일 방향을 따라 위치되는 기판 서포팅 플레이트(substrate-supporting plate) 및 플레이트 서포팅 샤프트(shaft)와 함께, 상기 기판 서포팅 플레이트 및 상기 플레이트 서포팅 샤프트에 위치되는 제1 및 제2 열전대(thermocouple)를 포함하고, 상기 기판 서포팅 플레이트는, 상기 플레이트 서포팅 샤프트로부터 멀리에 제1 면과 상기 플레이트 서포트 샤프트 가까이에 제2 면을 갖는 판 형상의 제1 세라믹 소결체를 가지고, 상기 제1 세라믹 소결체에서 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면을 향해 순차적으로 적층되는 열 확산 부재와 열 발산 부재를 가지며, 상기 열 발산 부재와 상기 제2 면 사이에서 상기 제2 면의 일측 가장자리와 중앙 영역에 위치되는 제1 및 제2 열전대 설치 통로를 가지고, 상기 플레이트 서포팅 샤프트는, 상기 기판 서포팅 플레이트에서 상기 제2 면에 위치되어 상기 제1 면의 반대편을 향해 연장하는 기둥 형상의 제2 세라믹 소결체를 가지며, 상기 제2 세라믹 소결체의 길이 방향을 따라 위치되어 상기 제1 및 제2 열전대 설치 통로와 각각 연통하는 제3 및 제4 열전대 설치 통로를 가지고, 제1 열전대는, 제1 및 제3 열전대 설치 통로를 따라 위치되고, 제2 열전대는, 제2 및 제4 열전대 설치 통로를 따라 위치되는 것을 특징으로 한다.
제1 및 제2 세라믹 소결체는, 알루미늄 나이트라이드(AlN)를 포함할 수 있다.
상기 열 확산 부재와 상기 열 발산 부재는, 제1 및 제2 세라믹 소결체보다 더 높은 융점을 갖는 물질을 포함하고, 상기 제1 및 제2 세라믹 소결체와 동일한 물질이거나 다른 물질로 이루어질 수 있다.
상기 열 확산 부재와 상기 열 발산 부재는, 텅스텐(W) 및 몰리브덴(Mo) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 열 확산 부재와 상기 열 발산 부재는, 상기 제1 세라믹 소결체에 의해 둘러싸이고, 상기 제1 열전대와 상기 제2 열전대는, 상기 제1 세라믹 소결체 및 상기 제2 세라믹 소결체에 의해 둘러싸일 수 있다.
상기 제1 및 제2 열전대 설치 통로는, 개별적으로 볼 때, 상기 제1 세라믹 소결체의 내부에서 막히고, 상기 제2 면에서 상기 제2 세라믹 소결체를 향해 개구될 수 있다.
제1 열전대 설치 통로는, '┘' 형상으로 순차적으로 배열되어 서로에 대해 연통하는 제1 수평 열전대 설치 통로와 제1 수직 열전대 설치 통로를 포함하고, 상기 제2 열전대 설치 통로는, 상기 제2 면으로부터 시작하여 상기 열 발산 부재의 점유 영역을 지나 상기 열 발산 부재와 상기 열 확산 부재 사이의 영역을 향해 연장할 수 있다.
상기 제1 수평 열전대 설치 통로는, 상기 제1 세라믹 소결체의 내부에서 상기 제2 면과 평행을 이루어 상기 제1 수직 열전대 설치 통로의 반대 편을 향해 연장하고, 상기 제1 수직 열전대 설치 통로는, 상기 제2 면에 대해 수직을 이루도록, 상기 제1 세라믹 소결체의 상기 내부에서, 상기 제1 수평 열전대 통로로부터 상기 제2 면을 향해 연장하고, 상기 제2 열전대 설치 통로는, 상기 제1 수직 열전대 설치 통로와 평행을 이룰 수 있다.
상기 제3 및 제4 열전대 설치 통로는, 상기 제2 세라믹 소결체를 관통하여 상기 제1 및 제2 열전대 설치 통로와 각각 마주할 수 있다.
상기 세라믹 히터는, 상기 제1 세라믹 소결체에 제1 열 냉각 통로; 및 상기 제2 세라믹 소결체에 제2 열 냉각 통로를 더 포함하고, 제1 및 제2 열 냉각 통로는, 서로에 대해 연통할 수 있다.
상기 제1 열 냉각 통로는, '└' 형상으로 배열되어 서로에 대해 연통하는 제1 수평 열 냉각 통로와 제1 수직 열 냉각 통로를 포함하고, 상기 제1 수평 열 냉각 통로는, 상기 제2 면과 평형을 이루어 제1 열전대 설치 통로와 상기 열 발산 부재 사이에 위치되고, 상기 제1 수직 열 냉각 통로는, 상기 제1 세라믹 소결체에서 상기 제2 면의 타측 가장자리에 위치되어 상기 제2 면과 수직을 그리고 제2 열전대 설치 통로와 평행을 이루고, 상기 제2 열 냉각 통로는, 상기 제1 수직 열 냉각 통로와 정렬할 수 있다.
본 발명에 따른 세라믹 히터의 제조방법은, 제1 열간압축성형(Hot Press)을 바탕으로 하부 플레이트를 형성하고, 제2 열간압축성형과 제1 기계가공을 바탕으로 상부 플레이트를 형성하고, 제4 열간압축성형과 제3 기계가공을 바탕으로 기판 서포팅 플레이트를 형성하고, 가열 처리를 바탕으로 상기 기판 서포팅 플레이트 상에 플레이트 서포팅 샤프트를 형성하고, 상기 기판 서포팅 플레이트와 상기 플레이트 서포팅 샤프트에 제1 열전대와 제2 열전대를 위치시키는 것을 포함할 수 있다.
상기 하부 플레이트를 형성하는 것은, 상기 제1 열간압축성형을 구현시키도록, 제1 몰드 몸체의 내부에 제1 평탄화된 알루미늄 나이트라이드(AlN) 분말과 열 확산 부재와 제2 평탄화된 알루미늄 나이트라이드 분말과 열 발산 부재와 제3 평탄화된 알루미늄 나이트라이드 분말을 순차적으로 위치시키고, 상기 제1 몰드 몸체의 상기 내부에 제1 몰드 덮개를 투입시켜 소정 온도에서 상기 몰드 덮개를 가압하여 제1 내지 제3 평탄화된 알루미늄 나이트라이드 분말을 소결시킴과 동시에 하부 세라믹 소결체를 만들고, 상기 하부 세라믹 소결체로부터 상기 제1 몰드 몸체와 상기 제1 몰드 덮개를 제거시키는 것을 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제3 평탄화된 알루미늄 나이트라이드 분말은, 상기 제1 몰드 몸체의 상기 내부에 제1 내지 제3 알루미늄 나이트라이드 분말을 순차적으로 소정 량으로 채운 후, 상기 제1 내지 제3 알루미늄 나이트라이드 분말을 개별적으로 평탄화시켜서 형성될 수 있다.
제1 및 제2 평탄화된 알루미늄 나이트라이드 분말은, 상기 열 확산 부재 주변에서 접촉하여 상기 열 확산 부재를 감싸고, 제2 및 제3 평탄화된 알루미늄 나이트라이드 분말은, 상기 열 발산 부재 주변에서 접촉하여 상기 열 발산 부재를 감싸고, 상기 열 확산 부재와 상기 열 발산 부재는, 상기 제1 내지 제3 평탄화된 알루미늄 나이트라이드 분말보다 더 높은 융점을 갖는 금속을 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제3 평탄화 알루미늄 나이트라이드 분말을 소결시키는 것은, 상기 제1 몰드 몸체의 상기 내부에서 상기 제3 평탄화 알루미늄 나이트라이드 분말에 상기 제1 몰드 덮개를 접촉시키고, 상기 제1 몰드 덮개를 시용하여 상기 제1 내지 제3 평탄화 알루미늄 나이트라이드 분말을 가압함과 동시에 온도 1600 내지 2000℃에서 상기 제1 내지 제3 평탄화 알루미늄 나이트라이드 분말을 가열하는 것을 포함할 수 있다.
상기 상부 플레이트를 형성하는 것은, 상기 제2 열간압축성형을 구현시키도록, 제2 몰드 몸체와 제2 몰드 덮개 사이에 상부 세라믹 가소결체를 만들고, 상기 상부 세라믹 가소결체로부터 상기 제2 몰드 몸체와 상기 제2 몰드 덮개를 제거시키고, 상기 제1 기계가공을 구현시키도록, 머신 센터 투울(Machine Center Tool; MCT)을 사용하여 상기 상부 세라믹 가소결체의 일면으로부터 상기 상부 세라믹 가소결체의 내부를 향해 제1 수평 열전대 설치 통로를 만드는 것을 포함할 수 있다.
상기 상부 세라믹 가소결체를 만드는 것은, 상기 제2 몰드 몸체의 내부에 제4 평탄화된 알루미늄 나이트라이드(AlN) 분말을 위치시키고, 상기 제2 몰드 몸체의 상기 내부에 상기 제2 몰드 덮개를 투입시켜 소정 온도에서 상기 제2 몰드 덮개를 가압하여 상기 제4 평탄화된 알루미늄 나이트라이드 분말을 가소결시키는 것을 포함할 수 있다.
상기 제4 평탄화된 알루미늄 나이트라이드 분말을 가소결시키는 것은, 상기 제2 몰드 몸체의 상기 내부에서 상기 제4 평탄화 알루미늄 나이트라이드 분말에 상기 제2 몰드 덮개를 접촉시키고, 상기 제2 몰드 덮개를 시용하여 상기 제4 평탄화 알루미늄 나이트라이드 분말을 가압함과 동시에 온도 1000 내지 1500℃에서 상기 제4 평탄화 알루미늄 나이트라이드 분말을 가열하는 것을 포함할 수 있다.
상기 기판 서포팅 플레이트를 형성하는 것은, 상기 제4 열간압축성형을 구현하도록, 제4 몰드 몸체와 제4 몰드 덮개 사이에 제1 세라믹 소결체를 만들고, 상기 제1 세라믹 소결체로부터 상기 제4 몰드 몸체와 상기 제4 몰드 덮개를 제거시키고, 상기 제3 기계가공을 구현시키도록, 머신 센터 투울(Machine Center Tool; MCT)을 사용하여 상기 제1 세라믹 소결체의 제2 면으로부터 상기 제1 세라믹 소결체의 제1 면을 향해 제1 수직 열전대 설치 통로와 제2 열전대 설치 통로를 만드는 것을 포함할 수 있다.
상기 하부 플레이트와 상기 상부 플레이트가, 하부 세라믹 소결체와 상부 세라믹 가소결체로 각각 이루어지는 때, 상기 제1 세라믹체를 만드는 것은, 상기 제4 몰드 몸체의 내부에 상기 하부 플레이트와 상기 상부 플레이트를 순차적으로 적층시키고, 상기 제4 몰드 몸체의 상기 내부에 상기 제4 몰드 덮개를 투입시켜 소정 온도에서 상기 제4 몰드 덮개를 가압하여 상기 하부 플레이트와 상기 상부 플레이트를 소결시키는 것을 포함할 수 있다.
상기 하부 플레이트가, 상기 제4 몰드 몸체의 상기 내부에서 바닥을 기준으로 하여 상기 하부 세라믹 소결체에 순차적으로 적층되는 열 확산 부재와 열 발산 부재를 가지고, 상기 상부 플레이트가, 상기 상부 세라믹 가소결체의 일면에 제1 수평 열전대 설치 통로를 가지는 때, 상기 하부 플레이트와 상기 상부 플레이트를 순차적으로 적층시키는 것은, 상기 하부 세라믹 소결체에 상기 상부 세라믹 가소결체의 상기 일면을 접촉시켜 상기 하부 세라믹 소결체에 의해 상기 상부 세라믹 가소결체의 상기 제1 수평 열전대 설치 통로를 폐쇄시키는 것을 포함할 수 있다.
상기 하부 플레이트와 상기 상부 플레이트를 소결시키는 것은, 상기 제4 몰드 몸체의 상기 내부에서 상기 상부 플레이트에 상기 제4 몰드 덮개를 접촉시키고, 상기 제3 몰드 덮개를 시용하여 상기 상부 플레이트를 가압함과 동시에 온도 1600 내지 2000℃에서 상기 하부 플레이트와 상기 상부 플레이트를 가열하는 것을 포함할 수 있다.
상기 하부 플레이트가, 상기 제4 몰드 몸체의 상기 내부에서 바닥을 기준으로 하여 하부 세라믹 소결체에 순차적으로 적층되는 열 확산 부재와 열 발산 부재를 가지고, 상기 상부 플레이트가, 상기 상부 세라믹 가소결체의 일면에 제1 수평 열전대 설치 통로를 가지는 때, 상기 하부 플레이트와 상기 상부 플레이트를 순차적으로 적층시키는 것은, 상기 상부 세라믹 가소결체의 상기 일면에서 상기 제1 수평 열전대 설치 통로 주변에 결속 접착제를 바르고, 상기 결속 접착제를 통해 상기 하부 세라믹 소결체에 상기 상부 세라믹 가소결체의 상기 일면을 부착시켜 상기 하부 세라믹 소결체에 의해 상기 상부 세라믹 가소결체의 상기 제1 수평 열전대 설치 통로를 폐쇄시키는 것을 포함하고, 상기 결속 접착제는, 타이타늄 옥사이드(TiO2), 이트륨 옥사이드(Y2O3), 실리콘 옥사이드(SiO2), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 마그네슘 옥사이드(MgO), 및 알루미늄 옥사이드(Al2O3) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 하부 플레이트와 상기 상부 플레이트가, 상기 하부 플레이트와 상기 상부 플레이트 사이에 결속 접착제를 가지는 때, 상기 하부 플레이트와 상기 상부 플레이트를 소결시키는 것은, 상기 제4 몰드 몸체의 상기 내부에서 상기 상부 플레이트에 상기 제4 몰드 덮개를 접촉시키고, 상기 제4 몰드 덮개를 시용하여 상기 상부 플레이트를 가압함과 동시에 온도 1600 내지 2000℃에서 상기 하부 플레이트와 상기 결속 접착제와 상기 상부 플레이트를 가열하는 것을 포함할 수 있다.
상기 제1 세라믹 소결체가, 상기 제4 몰드 몸체의 내부에서 바닥을 기준으로 하여 순차적으로 적층되는 열 확산 부재와 열 발산 부재와 제1 수평 열전대 설치 통로를 가지는 때, 상기 제1 수직 열전대 설치 통로와 상기 제2 열전대 설치 통로를 만드는 것은, 상기 머신 센터 투울(MCT)을 사용하여 상기 제1 세라믹 소결체에서 상기 제2 면의 일측 가장자리으로부터 상기 제1 수평 열전대 설치 통로를 향해 상기 제1 수직 열전대 설치 통로를 위치시키고, 상기 머신 센터 투울(MCT)을 사용하여 상기 제1 세라믹 소결체에서 상기 제2 면의 중앙 영역으로부터 상기 열 발산 부재의 점유 영역을 수직하게 지나 상기 열 발산 부재와 상기 열 확산 부재 사이의 영역을 향해 상기 제2 열전대 설치 통로를 위치시키는 것을 포함하고, 제1 수평 및 수직 열전대 설치 통로는, 제1 열전대 설치 통로를 구성할 수 있다.
상기 기판 서포팅 플레이트가, 상기 제1 세라믹 소결체의 일측 가장자리에 제1 열전대 설치 통로를 가지고, 상기 제1 세라믹 소결체에서 중앙 영역에 제2 열전대 설치 통로를 가지는 때, 상기 기판 서포팅 플레이트 상에 상기 플레이트 서포팅 샤프트를 형성하는 것은, 상기 기판 서포팅 플레이트와 마주하는 상기 플레이트 서포팅 샤프트의 면에 고정 접착제를 바르고, 상기 고정 접착제를 사용하여 상기 기판 서포팅 플레이트에 상기 플레이트 서포팅 샤프트를 부착시키고, 상기 가열 처리를 구현하도록, 진공로의 내부에 상기 기판 서포팅 플레이트와 상기 플레이트 서포팅 샤프트를 수직하게 위치시키고, 상기 진공로의 상기 내부에서 상기 기판 서포팅 플레이트와 고정 접착제와 상기 플레이트 서포팅 샤프트를 온도 1300℃내지 1700℃로 가열시키는 것을 포함할 수 있다.
상기 플레이트 서포팅 샤프트가, 제2 세라믹 소결체에 제3 및 제4 열전대 설치 통로를 가지는 때, 상기 기판 서포팅 플레이트와 상기 플레이트 서포팅 샤프트를 수직하게 위치시키는 것은, 상기 제1 열전대 설치 통로에 제3 열전대 설치 통로를 그리고 상기 제2 열전대 설치 통로에 제4 열전대 설치 통로를 정렬시키는 것을 포함할 수 있다.
상기 플레이트 서포팅 샤프트가, 제2 세라믹 소결체를 포함하는 때, 상기 기판 서포팅 플레이트와 상기 플레이트 서포팅 샤프트를 가열시키는 것은, 상기 진공로의 상기 내부에서 상기 온도 1300℃내지 1700℃를 유지시키는 동안, 상기 기판 서포팅 플레이트와 상기 플레이트 서포팅 샤프트 사이의 상기 고정 접착제를 녹이면서 상기 기판 서포팅 플레이트와 상기 플레이트 서포팅 샤프트에 상기 고정 접착제를 화학 반응시키는 것을 포함하고, 상기 고정 접착제는, 타이타늄 옥사이드(TiO2), 이트륨 옥사이드(Y2O3), 실리콘 옥사이드(SiO2), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 마그네슘 옥사이드(MgO), 및 알루미늄 옥사이드(Al2O3) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 세라믹 히터의 제조방법은, 상기 하부 플레이트를 형성한 후, 제3 열간압축성형과 제2 기계가공을 바탕으로 중부 플레이트를 형성하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 중부 플레이트를 형성하는 것은, 상기 제3 열간압축성형을 구현시키도록, 제3 몰드 몸체와 제3 몰드 덮개 사이에 중부 세라믹 가소결체를 만들고, 상기 중부 세라믹 가소결체로부터 상기 제3 몰드 몸체와 상기 제3 몰드 덮개를 제거시키고, 상기 제2 기계가공을 구현시키도록, 머신 센터 투울(Machine Center Tool; MCT)을 사용하여 상기 중부 세라믹 가소결체의 일면으로부터 상기 중부 세라믹 가소결체의 내부를 향해 제1 수평 열 냉각 통로를 만드는 것을 포함할 수 있다.
상기 중부 세라믹 가소결체를 만드는 것은, 상기 제3 몰드 몸체의 내부에 제5 평탄화된 알루미늄 나이트라이드(AlN) 분말을 위치시키고, 상기 제3 몰드 몸체의 상기 내부에 상기 제3 몰드 덮개를 투입시켜 소정 온도에서 상기 제3 몰드 덮개를 가압하여 상기 제5 평탄화된 알루미늄 나이트라이드 분말을 가소결시키는 것을 포함할 수 있다.
상기 제5 평탄화된 알루미늄 나이트라이드 분말을 가소결시키는 것은, 상기 제3 몰드 몸체의 상기 내부에서 상기 제5 평탄화 알루미늄 나이트라이드 분말에 상기 제3 몰드 덮개를 접촉시키고, 상기 제3 몰드 덮개를 시용하여 상기 제5 평탄화 알루미늄 나이트라이드 분말을 가압함과 동시에 온도 1000 내지 1500℃에서 상기 제5 평탄화 알루미늄 나이트라이드 분말을 가열하는 것을 포함할 수 있다.
상기 기판 서포팅 플레이트를 형성하는 것은, 상기 제4 열간압축성형을 구현하도록, 제4 몰드 몸체와 제4 몰드 덮개 사이에 제1 세라믹 소결체를 만들고, 상기 제1 세라믹 소결체로부터 상기 제4 몰드 몸체와 상기 제4 몰드 덮개를 제거시키고, 상기 제3 기계가공을 구현시키도록, 머신 센터 투울(Machine Center Tool; MCT)을 사용하여 상기 제1 세라믹 소결체의 제2 면으로부터 상기 제1 세라믹 소결체의 제1 면을 향해 제1 수직 열전대 설치 통로와 제2 열전대 설치 통로와 수직 열 냉각 통로를 만드는 것을 포함할 수 있다.
상기 하부 플레이트와 상기 중부 플레이트와 상기 상부 플레이트가, 하부 세라믹 소결체와 중부 세라믹 가소결체와 상부 세라믹 가소결체로 각각 이루어지는 때, 상기 제1 세라믹 소결체를 만드는 것은, 상기 제4 몰드 몸체의 내부에 상기 하부 플레이트와 상기 중부 플레이트와 상기 상부 플레이트를 순차적으로 적층시키고, 상기 제4 몰드 몸체의 상기 내부에 상기 제4 몰드 덮개를 투입시켜 소정 온도에서 상기 제4 몰드 덮개를 가압하여 상기 하부 플레이트와 상기 중부 플레이트와 상기 상부 플레이트를 소결시키는 것을 포함할 수 있다.
상기 하부 플레이트가, 상기 제4 몰드 몸체의 상기 내부에서 바닥을 기준으로 하여 하부 세라믹 소결체에 순차적으로 적층되는 열 확산 부재와 열 발산 부재를 가지고, 상기 중부 플레이트가, 상기 중부 세라믹 가소결체의 일면에 제1 수평 열 냉각 통로를 가지고, 상기 상부 플레이트가, 상기 상부 세라믹 가소결체의 일면에 제1 수평 열전대 설치 통로를 가지는 때, 상기 하부 플레이트와 중부 플레이트와 상기 상부 플레이트를 순차적으로 적층시키는 것은, 상기 하부 세라믹 소결체에 상기 중부 세라믹 소결체의 상기 일면을 그리고 상기 중부 세라믹 소결체에 상기 상부 세라믹 소결체의 상기 일면을 접촉시켜 상기 하부 세라믹 소결체 및 상기 중부 세라믹 소결체에 의해 상기 중부 세라믹 소결체의 상기 제1 수평 열 냉각 통로 그리고 상기 상부 세라믹 소결체의 상기 제1 수평 열전대 설치 통로를 폐쇄시키는 것을 포함할 수 있다.
상기 하부 플레이트와 상기 중부 플레이트와 상기 상부 플레이트를 소결시키는 것은, 상기 제4 몰드 몸체의 상기 내부에서 상기 상부 플레이트에 상기 제4 몰드 덮개를 접촉시키고, 상기 제4 몰드 덮개를 시용하여 상기 상부 플레이트를 가압함과 동시에 온도 1600 내지 2000℃에서 상기 하부 플레이트와 상기 중부 플레이트와 상기 상부 플레이트를 가열하는 것을 포함할 수 있다.
상기 하부 플레이트가, 상기 제4 몰드 몸체의 상기 내부에서 바닥을 기준으로 하여 하부 세라믹 소결체에 순차적으로 적층되는 열 확산 부재와 열 발산 부재를 가지고, 상기 중부 플레이트가, 상기 중부 세라믹 가소결체의 일면에 제1 수평 열 냉각 통로를 가지고, 상기 상부 플레이트가, 상기 상부 세라믹 가소결체의 일면에 제1 수평 열전대 설치 통로를 가지는 때, 상기 하부 플레이트와 상기 중부 플레이트와 상기 상부 플레이트를 순차적으로 적층시키는 것은, 상기 중부 세라믹 가소결체의 상기 일면에서 상기 제1 수평 열전대 설치 통로 주변에 결속 접착제를 바르고, 상기 상부 세라믹 가소결체의 상기 일면에서 상기 제1 수평 열 냉각 통로 주변에 상기 결속 접착제를 바르고, 상기 결속 접착제를 통해 상기 하부 세라믹 소결체에 상기 중부 세라믹 가소결체의 상기 일면을 그리고 상기 중부 세라믹 가소결체에 상기 상부 세라믹 가소결체의 상기 일면을 부착시켜 상기 하부 세라믹 소결체와 상기 중부 세라믹 가소결체에 의해 상기 중부 세라믹 가소결체의 상기 제1 수평 열 냉각 통로와 상기 상부 세라믹 가소결체의 상기 제1 수평 열전대 설치 통로를 폐쇄시키는 것을 포함하고, 상기 결속 접착제는, 타이타늄 옥사이드(TiO2), 이트륨 옥사이드(Y2O3), 실리콘 옥사이드(SiO2), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 마그네슘 옥사이드(MgO), 및 알루미늄 옥사이드(Al2O3) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 하부 플레이트와 상기 중부 플레이트와 상기 상부 플레이트가, 상기 하부 플레이트와 상기 중부 플레이트와 상기 상부 플레이트 사이에 결속 접착제를 가지는 때, 상기 하부 플레이트와 상기 중부 플레이트와 상기 상부 플레이트를 소결시키는 것은, 상기 제4 몰드 몸체의 상기 내부에서 상기 상부 플레이트에 상기 제4 몰드 덮개를 접촉시키고, 상기 제4 몰드 덮개를 시용하여 상기 상부 플레이트를 가압함과 동시에 온도 1600 내지 2000℃에서 상기 결속 접착제와 함께 상기 하부 플레이트와 상기 중부 플레이트와 상기 상부 플레이트를 가열하는 것을 포함할 수 있다.
상기 제1 세라믹 소결체가, 상기 제4 몰드 몸체의 내부에서 바닥을 기준으로 하여 순차적으로 적층되는 열 확산 부재와 열 발산 부재와 제1 수평 열 냉각 통로와 제1 수평 열전대 설치 통로를 가지는 때, 상기 제1 수직 열전대 설치 통로와 상기 제2 열전대 설치 통로와 상기 수직 열 냉각 통로를 만드는 것은, 상기 머신 센터 투울(MCT)을 사용하여 상기 제1 세라믹 소결체에서 상기 제2 면의 일측 가장자리으로부터 상기 제1 수평 열전대 설치 통로를 향해 상기 제1 수직 열전대 설치 통로를 위치시키고, 상기 머신 센터 투울(MCT)을 사용하여 상기 제1 세라믹 소결체에서 상기 제2 면의 중앙 영역으로부터 상기 제1 수평 열 냉각 통로의 점유 영역과 상기 열 발산 부재의 점유 영역을 수직하게 지나 상기 열 발산 부재와 상기 열 확산 부재 사이의 영역을 향해 상기 제2 열전대 설치 통로를 위치시키고, 상기 머신 센터 투울(MCT)을 사용하여 상기 제1 세라믹 소결체에서 상기 제2 면의 타측 가장자리으로부터 상기 제1 수평 열 냉각 통로를 향해 상기 제1 수직 열 냉각 통로를 위치시키는 것을 포함하고, 제1 수평 및 수직 열전대 설치 통로는, 제1 열전대 설치 통로를 구성하고, 제1 수평 및 수직 열 냉각 통로는, 제1 열 냉각 통로를 구성할 수 있다.
상기 기판 서포팅 플레이트가, 상기 제1 세라믹 소결체의 일측 가장자리와 중앙 영역과 타측 가장 자리에 제1 열전대 설치 통로와 제2 열전대 설치 통로와 제1 열 냉각 통로를 가지는 때, 상기 기판 서포팅 플레이트 상에 상기 플레이트 서포팅 샤프트를 형성하는 것은, 상기 기판 서포팅 플레이트와 마주하는 상기 플레이트 서포팅 샤프트의 면에 고정 접착제를 바르고, 상기 고정 접착제를 사용하여 상기 기판 서포팅 플레이트에 상기 플레이트 서포팅 샤프트를 부착시키고, 상기 가열 처리를 구현하도록, 진공로의 내부에 상기 기판 서포팅 플레이트와 상기 플레이트 서포팅 샤프트를 수직하게 위치시키고, 상기 진공로의 상기 내부에서 상기 기판 서포팅 플레이트와 상기 고정 접착제와 상기 플레이트 서포팅 샤프트를 온도 1300℃내지 1700℃로 가열시키는 것을 포함할 수 있다.
상기 플레이트 서포팅 샤프트가, 제2 세라믹 소결체에 제3 및 제4 열전대 설치 통로와 함께 제2 열 냉각 통로를 가지는 때, 상기 기판 서포팅 플레이트와 상기 플레이트 서포팅 샤프트를 수직하게 위치시키는 것은, 상기 제1 열전대 설치 통로에 제3 열전대 설치 통로를 그리고 상기 제2 열전대 설치 통로에 제4 열전대 설치 통로를 그리고 상기 제1 열 냉각 통로에 상기 제2 열 냉각 통로를 정렬시키는 것을 포함할 수 있다.
상기 플레이트 서포팅 샤프트가, 제2 세라믹 소결체를 포함하는 때, 상기 기판 서포팅 플레이트와 상기 플레이트 서포팅 샤프트를 가열시키는 것은, 상기 진공로의 상기 내부에서 상기 온도 1300℃내지 1700℃를 유지시키는 동안, 상기 기판 서포팅 플레이트와 상기 플레이트 서포팅 샤프트 사이의 상기 고정 접착제를 녹이면서 상기 기판 서포팅 플레이트와 상기 플레이트 서포팅 샤프트에 상기 고정 접착제를 화학 반응시키는 것을 포함하고, 상기 고정 접착제는, 타이타늄 옥사이드(TiO2), 이트륨 옥사이드(Y2O3), 실리콘 옥사이드(SiO2), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 마그네슘 옥사이드(MgO), 및 알루미늄 옥사이드(Al2O3) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 기판 서포팅 플레이트가, 상기 제1 세라믹 소결체의 일측 가장자리와 중앙 영역에 제1 열전대 설치 통로와 제2 열전대 설치 통로를 가지고, 상기 플레이트 서포팅 샤프트가, 제3 및 제4 열전대 설치 통로를 가지는 때, 상기 기판 서포팅 플레이트와 상기 플레이트 서포팅 샤프트에 제1 열전대와 제2 열전대를 위치시키는 것은, 상기 기판 서포팅 플레이트와 상기 플레이트 서포팅 샤프트를 순차적으로 적층시킨 상태에서, 상기 제1 열전대 설치 통로와 상기 제3 열전대 설치 통로에 상기 제1 열전대를 밀어 넣고, 상기 제2 열전대 설치 통로와 상기 제4 열전대 설치 통로에 상기 제2 열전대를 밀어 넣는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실예에 따른 세라믹 히터 및 그의 제조방법은,
세라믹 소결체로 이루어진 하부 플레이트와 세라믹 가소결체로 이루어진 중부 플레이트를 준비하고, 중부 플레이트의 일 면에 기계 가공을 통해 제1 수평 열전대 설치 통로를 위치시키고, 순차적으로 적층된 하부 플레이트와 중부 플레이트를 소결하여 제1 세라믹 소결체를 만들고, 제1 세라믹 소결체 중(中) 중부 플레이트에 해당하는 영역에서 중부 플레이트의 타 면에 기계 가공을 통해 제1 수직 열전대 설치 통로(제1 수평 열전대 설치 통로와 연통함)와 제2 열전대 설치 통로를 위치시켜 기판 서포팅 플레이트(plate-supporting shaft)를 형성한 후에,
제2 세라믹 소결체로 이루어져 제3 및 제4 열전대 삽입 통로를 가지는 플레이트 서포팅 샤프트(substrate-supporting plate)를 준비하고, 플레이트 서포팅 샤프트에 고정 접착제를 바르고, 고정 접착제를 통해 기판 서포팅 플레이트에 플레이트 서포팅 샤프트를 부착시키면서 제1 수직 열전대 설치 통로에 제3 열전대 설치 통로를 그리고 제2 열전대 설치 통로에 제4 열전대 설치 통로를 정렬시키고, 플레이트 서포팅 샤프트와 고정 접착제와 기판 서포팅 플레이트를 소결시키고, 제1 열전대 설치 통로(= 수평 열전대 설치 통로 + 제1 수직 열전대 설치 통로)와 제3 열전대 설치 통로에 제1 열전대 그리고 제2 열전대 설치 통로와 제4 열전대 설치 통로에 제2 열전대를 삽입시키므로,
세라믹 분말을 소결시켜 순차적으로 적층되는 플레이트 서포팅 샤프트와 기판 서포팅 플레이트를 구비하면서도, 열 발산 부재를 포함하는 기판 서포팅 플레이트를 개별적으로 자유자재로 기계 가공하여 열 발산 부재 주변에 제1 및 제2 열전대를 위치시켜 기판 서포팅 플레이의 가장자리와 중앙 영역의 온도 측정을 통해 기판 서포팅 플레이의 가장자리와 중앙 영역의 온도 편차를 줄일 수 있게 한다.
본 발명의 다른 실예에 따른 세라믹 히터 및 그의 제조방법은,
세라믹 소결체로 이루어진 하부 플레이트와 세라믹 가소결체로 이루어진 중부 플레이트와 세라믹 가소결체로 이루어진 상부 플레이트를 준비하고, 중부 플레이트의 일 면에 기계 가공을 통해 제1 수평 열전대 설치 통로를 위치시키고, 상부 플레이트의 일 면에 기계 가공을 통해 제1 수평 열 냉각 통로를 위치시키고, 순차적으로 적층된 하부 플레이트와 중부 플레이트와 상부 플레이트를 소결하여 제1 세라믹 소결체를 만들고, 제1 세라믹 소결체 중(中) 중부 플레이트와 상부 플레이트에 해당하는 영역에 기계 가공을 통해 제1 수직 열전대 설치 통로(제1 수평 열전대 설치 통로와 연통함)와 제2 열전대 설치 통로 그리고 기계 가공을 통해 상부 플레이트에 해당하는 영역에 제1 수직 열 냉각 통로(제1 수평 열 냉각 통로와 연통함)를 위치시켜 기판 서포팅 플레이트를 형성한 후에,
제2 세라믹 소결체로 이루어져 제3 및 제4 열전대 삽입 통로와 함께 제2 열 냉각 통로를 가지는 플레이트 서포팅 샤프트를 준비하고, 플레이트 서포팅 샤프트에 고정 접착제를 바르고, 고정 접착제를 통해 기판 서포팅 플레이트에 플레이트 서포팅 샤프트를 부착시키면서 제1 수직 열전대 설치 통로에 제3 열전대 설치 통로를 그리고 제2 열전대 설치 통로에 제4 열전대 설치 통로를 그리고 제1 수직 열 냉각 통로에 제2 열 냉각 통로를 정렬시키고, 플레이트 서포팅 샤프트와 고정 접착제와 기판 서포팅 플레이트를 소결시키고, 제1 열전대 설치 통로(= 수평 열전대 설치 통로 + 제1 수직 열전대 설치 통로)와 제3 열전대 설치 통로에 제1 열전대 그리고 제2 열전대 설치 통로와 제4 열전대 설치 통로에 제2 열전대를 삽입시키므로,
세라믹 분말을 소결시켜 순차적으로 적층되는 플레이트 서포팅 샤프트와 기판 서포팅 플레이트를 구비하면서도, 열 발산 부재를 포함하는 기판 서포팅 플레이트를 개별적으로 자유자재로 기계 가공하여 열 발산 부재 주변에 제1 및 제2 열전대를 위치시키고 열 발산 부재 주변에 제1 열 냉각 통로(= 제1 수평 열 냉각 통로 + 제1 수직 열 냉각 통로; 냉각 유체의 흐름 통로임)를 위치시켜 기판 서포팅 플레이트의 가장자리와 중앙 영역의 온도 측정을 통해 그리고 기판 서포팅 플레이트의 가장자리와 중앙 영역의 온도 조정을 통해 기판 서포팅 플레이트의 가장자리와 중앙 영역의 온도 편차를 줄일 수 있게 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 히터를 보여주는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 세라믹 히터를 보여주는 개략도이다.
도 3은 도 1 또는 도 2의 세라믹 히터의 제조방법을 설명하는 순서도이다.
도 4는 도 3의 세라믹 히터의 제조방법에서 하부 플레이트를 형성하기 전(前)에 하부 플레이트와 관련된 개별 구성 요소를 보여주는 개략도이다.
도 5 내지 도 10은 도 1의 세라믹 히터의 제조방법을 설명하는 개략도이다.
도 11은 도 5의 세라믹 히터의 제조방법에 대한 변형예를 보여주는 개략도이다.
도 12 내지 도 16은 도 2의 세라믹 히터의 제조방법을 설명하는 개략도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 제한적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 제한된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 히터를 보여주는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 세라믹 히터(204)는, 일 방향을 따라 위치되는 기판 서포팅 플레이트(substrate-supporting plate; 120) 및 플레이트 서포팅 샤프트(shaft; 184)와 함께, 기판 서포팅 플레이트(120) 및 플레이트 서포팅 샤프트(164)에 위치되는 제1 및 제2 열전대(thermocouple; 192, 194)를 포함한다.
개략적으로 설명해 볼 때, 상기 기판 서포팅 플레이트(120)는, 플레이트 서포팅 샤프트(184)로부터 멀리에 제1 면(S1)과 플레이트 서포트 샤프트(184) 가까이에 제2 면(S2)을 갖는 판 형상의 제1 세라믹 소결체(88)를 가지고, 제1 세라믹 소결체(88)에서 제1 면(S1)으로부터 제2 면(S2)을 향해 순차적으로 적층되는 열 확산 부재(30)와 열 발산 부재(40)를 가지고, 열 발산 부재(40)와 제2 면(S2) 사이에서 제2 면(S2)의 일측 가장자리와 중앙 영역에 위치되는 제1 및 제2 열전대 설치 통로(79, H)를 갖는다.
상기 플레이트 서포팅 샤프트(184)는, 기판 서포팅 플레이트(120)에서 제2 면(S2)에 위치되어 제1 면(S1)의 반대편을 향해 연장하는 기둥 형상의 제2 세라믹 소결체(182)를 가지고, 제2 세라믹 소결체(182)의 길이 방향을 따라 위치되어 제1 및 제2 열전대 설치 통로(79, H)와 각각 연통하는 제3 및 제4 열전대 설치 통로(H1, H2)를 갖는다. 제1 열전대(192)는, 제1 및 제3 열전대 설치 통로(79, H1)를 따라 위치된다. 제2 열전대(194)는, 제2 및 제4 열전대 설치 통로(H, H2)를 따라 위치된다.
좀 더 상세하게 설명해 볼 때, 제1 및 제2 세라믹 소결체(88, 182)는, 알루미늄 나이트라이드(AlN)를 포함한다. 상기 열 확산 부재(30)와 열 발산 부재(40)는, 제1 및 제2 세라믹 소결체(88, 182)보다 더 높은 융점을 갖는 물질을 포함하고, 제1 및 제2 세라믹 소결체(88, 182)와 동일한 물질이거나 다른 물질로 이루어질 수 있다.
상기 열 확산 부재(30)와 열 발산 부재(40)는, 텅스텐(W) 및 몰리브덴(Mo) 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 열 확산 부재(30)와 열 발산 부재(40)는, 제1 세라믹 소결체(88)에 의해 둘러싸인다. 상기 제1 열전대(192)와 제2 열전대(194)는, 제1 세라믹 소결체(88) 및 제2 세라믹 소결체(182)에 의해 둘러싸인다. 상기 제1 및 제2 열전대 설치 통로(79, H)는, 개별적으로 볼 때, 제1 세라믹 소결체(88)의 내부에서 막히고, 제2 면(S2)에서 제2 세라믹 소결체(182)를 향해 개구된다.
제1 열전대 설치 통로(79)는, '┘' 형상으로 순차적으로 배열되어 서로에 대해 연통하는 제1 수평 열전대 설치 통로(74)와 제1 수직 열전대 설치 통로(78)를 포함한다. 상기 제2 열전대 설치 통로(H)는, 제2 면(S2)으로부터 시작하여 열 발산 부재(40)의 점유 영역을 지나 열 발산 부재(40)와 열 확산 부재(30) 사이의 영역을 향해 연장한다.
상기 제1 수평 열전대 설치 통로(74)는, 제1 세라믹 소결체(88)의 내부에서 제2 면(S2)과 평행을 이루어 제1 수직 열전대 설치 통로(78)의 반대 편을 향해 연장한다. 상기 제1 수직 열전대 설치 통로(78)는, 제2 면(S2)에 대해 수직을 이루도록, 제1 세라믹 소결체(88)의 내부에서, 제1 수평 열전대 통로(74)로부터 제2 면(S2)을 향해 연장한다. 상기 제2 열전대 설치 통로(H)는, 제1 수직 열전대 설치 통로(78)와 평행을 이룬다.
상기 제3 및 제4 열전대 설치 통로(H1, H2)는, 제2 세라믹 소결체(182)를 관통하여 제1 및 제2 열전대 설치 통로(79, H)와 각각 마주한다. 한편, 상기 제1 열전대 설치 통로(79)와 제3 열전대 설치 통로(H1)는 제2 열전대 설치 통로(H)와 제4 열전대 설치 통로(H2) 주변에 복수로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제1 열전대(192)도 제1 열전대 설치 통로(79)와 제3 열전대 설치 통로(H1)의 개수만큼 복수로 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 세라믹 히터를 보여주는 개략도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 세라믹 히터(208)는, 도 1의 세라믹 히터(204)와 유사한 구조를 갖는다. 그러나, 상기 세라믹 히터(208)는, 도 1의 세라믹 히터(204) 대비 기판 서포팅 플레이트(170)와 플레이트 서포팅 샤프트(188)에서 제1 및 제2 열 냉각 통로(139, H3)를 더 갖는다. 좀 더 상세하게 설명해 볼 때, 세라믹 히터(208)는, 제1 세라믹 소결체(148)에 제1 열 냉각 통로(139)와, 제2 세라믹 소결체(186)에 제2 열 냉각 통로(H3)를 포함한다. 제1 및 제2 열 냉각 통로(139, H3)는, 서로에 대해 연통한다.
상기 제1 열 냉각 통로(139)는, '└' 형상으로 배열되어 서로에 대해 연통하는 제1 수평 열 냉각 통로(134)와 제1 수직 열 냉각 통로(138)를 포함한다. 상기 제1 수평 열 냉각 통로(134)는, 제2 면(S2)과 평형을 이루어 제1 열전대 설치 통로(79)와 열 발산 부재 사이(40)에 위치된다. 상기 제1 수직 열 냉각 통로(138)는, 제1 세라믹 소결체(148)에서 제2 면(S2)의 타측 가장자리에 위치되어 제2 면(S2)과 수직을 그리고 제2 열전대 설치 통로(H)와 평행을 이룬다. 상기 제2 열 냉각 통로(H3)는, 제1 수직 열 냉각 통로(138)와 정렬한다.
여기서, 제1 열전대(196)는, 제1 및 제3 열전대 설치 통로(79, H1)에 위치된다. 제2 열전대(198)는, 제2 및 제4 열전대 설치 통로(H, H2)에 위치된다. 한편, 상기 제1 열전대 설치 통로(79)와 제3 열전대 설치 통로(H1)는 제2 열전대 설치 통로(H)와 제4 열전대 설치 통로(H2) 주변에 복수로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제1 열전대(196)도 제1 열전대 설치 통로(79)와 제3 열전대 설치 통로(H1)의 개수만큼 복수로 형성될 수 있다.
도 3은 도 1 또는 도 2의 세라믹 히터의 제조방법을 설명하는 순서도이고, 도 4는 도 3의 세라믹 히터의 제조방법에서 하부 플레이트를 형성하기 전(前)에 하부 플레이트와 관련된 개별 구성 요소를 보여주는 개략도이다. 또한, 도 5 내지 도 10은 도 1의 세라믹 히터의 제조방법을 설명하는 개략도이다.
도 3 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 히터의 제조방법은, 개략적으로 살펴 볼 때, 제1 열간압축성형(Hot Press)을 바탕으로 하부 플레이트(도 7의 50)를 형성하고(S310), 제2 열간압축성형과 제1 기계가공을 바탕으로 상부 플레이트(도 8의 95)를 형성하고(S330), 제4 열간압축성형과 제3 기계가공을 바탕으로 기판 서포팅 플레이트(도 1 또는 도 10의 120)를 형성하고(S350), 가열 처리를 바탕으로 기판 서포팅 플레이트(120) 상에 플레이트 서포팅 샤프트(도 1의 184)를 형성하고(S370), 기판 서포팅 플레이트(120)와 플레이트 서포팅 샤프트(184)에 제1 열전대(도 1의 192)와 제2 열전대(도 1의 194)를 위치시키는 것(S390)을 포함한다.
좀 더 상세하게 살펴 볼 때, 상기 하부 플레이트(50)를 형성하는 것(S310)은, 도 4 및 도 5 및 도 7을 고려하면, 제1 열간압축성형을 구현시키도록, 제1 몰드 몸체(1)의 내부에 제1 평탄화된 알루미늄 나이트라이드(AlN) 분말(22)과 열 확산 부재(30)와 제2 평탄화된 알루미늄 나이트라이드 분말(24)과 열 발산 부재(40)와 제3 평탄화된 알루미늄 나이트라이드 분말(26)을 순차적으로 위치시키고, 제1 몰드 몸체(1)의 내부에 제1 몰드 덮개(2)를 투입시켜 소정 온도에서 몰드 덮개(2)를 가압(P1)하여 제1 내지 제3 평탄화된 알루미늄 나이트라이드 분말(22, 24, 26)을 소결시킴과 동시에 하부 세라믹 소결체(28)를 만들고, 하부 세라믹 소결체(28)로부터 제1 몰드 몸체(1)와 제1 몰드 덮개(2)를 제거시키는 것을 포함한다.
여기서, 상기 제1 몰드 몸체(1)와 제1 몰드 덮개(2)는 제1 몰드(3)를 구성한다. 상기 제1 내지 제3 평탄화된 알루미늄 나이트라이드 분말(22, 24, 26)은, 제1 몰드 몸체(1)의 내부에 제1 내지 제3 알루미늄 나이트라이드 분말(도면에 미도시)을 순차적으로 소정 량으로 채운 후, 제1 내지 제3 알루미늄 나이트라이드 분말을 개별적으로 평탄화시켜서 형성된다. 제1 및 제2 평탄화된 알루미늄 나이트라이드 분말(22, 24)은, 열 확산 부재 주변(30)에서 접촉하여 열 확산 부재(30)를 감싼다. 제2 및 제3 평탄화된 알루미늄 나이트라이드 분말(24, 26)은, 열 발산 부재(40) 주변에서 접촉하여 열 발산 부재(40)를 감싼다.
상기 열 확산 부재(30)와 열 발산 부재(40)는, 제1 내지 제3 평탄화된 알루미늄 나이트라이드 분말(22, 24, 26)보다 더 높은 융점을 갖는 금속을 포함한다. 상기 제1 내지 제3 평탄화 알루미늄 나이트라이드 분말(22, 24, 26)을 소결시키는 것은, 제1 몰드 몸체(1)의 내부에서 제3 평탄화 알루미늄 나이트라이드 분말(26)에 제1 몰드 덮개(2)를 접촉시키고, 제1 몰드 덮개(2)를 시용하여 제1 내지 제3 평탄화 알루미늄 나이트라이드 분말(22, 24, 26)을 가압(P1)함과 동시에 온도 1600 내지 2000℃에서 제1 내지 제3 평탄화 알루미늄 나이트라이드 분말(22, 24, 26)을 가열하는 것을 포함한다.
상기 상부 플레이트(95)를 형성하는 것(S330)은, 도 6 및 도 8을 고려해 볼 때, 제2 열간압축성형을 구현시키도록, 제2 몰드 몸체(4)와 제2 몰드 덮개(5) 사이에 상부 세라믹 가소결체(86)를 만들고, 상부 세라믹 가소결체(86)로부터 제2 몰드 몸체(4)와 제2 몰드 덮개(6)를 제거시키고, 제1 기계가공을 구현시키도록, 머신 센터 투울(Machine Center Tool; MCT)을 사용하여 상부 세라믹 가소결체(86)의 일면으로부터 상부 세라믹 가소결체(86)의 내부를 향해 홈 형상의 제1 수평 열전대 설치 통로(74)를 만드는 것을 포함한다.
상기 상부 세라믹 가소결체(86)를 만드는 것은, 도 6 및 도 8을 고려해 볼 때, 제2 몰드 몸체(4)의 내부에 제4 평탄화된 알루미늄 나이트라이드(AlN) 분말(84)을 위치시키고, 제2 몰드 몸체(4)의 내부에 제2 몰드 덮개(5)를 투입시켜 소정 온도에서 제2 몰드 덮개(5)를 가압(도 6의 P2)하여 제4 평탄화된 알루미늄 나이트라이드 분말(84)을 가소결시키는 것을 포함한다. 상기 제4 평탄화된 알루미늄 나이트라이드 분말(84)을 가소결시키는 것은, 제2 몰드 몸체(4)의 내부에서 제4 평탄화 알루미늄 나이트라이드 분말(84)에 제2 몰드 덮개(5)를 접촉시키고, 제2 몰드 덮개(5)를 시용하여 제4 평탄화 알루미늄 나이트라이드 분말(84)을 가압(P2)함과 동시에 온도 1000 내지 1500℃에서 제4 평탄화 알루미늄 나이트라이드 분말(84)을 가열하는 것을 포함한다.
따라서, 상기 상부 세라믹 가소결체(86)는, 하부 세라믹 소결체(50)보다 더 작은 강도 및 경도를 가져 하부 세라믹 소결체(50) 대비 상대적으로 기계 가공을 쉽게 적용받을 수 있다. 여기서, 상기 제2 몰드 몸체(4)와 제2 몰드 덮개(5)는, 제2 몰드(6)를 구성한다. 상기 기판 서포팅 플레이트(120)를 형성하는 것(S350)은, 도 1 및 도 9 및 도 10을 고려해 볼 때, 제4 열간압축성형을 구현하도록, 제4 몰드 몸체(7)와 제4 몰드 덮개(8) 사이에 제1 세라믹 소결체(88)를 만들고, 제1 세라믹 소결체(88)로부터 제4 몰드 몸체(7)와 제4 몰드 덮개(8)를 제거시키고, 제3 기계가공을 구현시키도록, 머신 센터 투울(Machine Center Tool; MCT)을 사용하여 제1 세라믹 소결체(88)의 제2 면(S2)으로부터 제1 세라믹 소결체(88)의 제1 면(S1)을 향해 제1 및 제2 방향(D1, D2)을 따라 제1 수직 열전대 설치 통로(78)와 제2 열전대 설치 통로(H)를 만드는 것을 포함한다.
여기서, 상기 제4 몰드 몸체(7)와 제4 몰드 덮개(8)는, 제4 몰드(도 9의 9)를 구성한다. 상기 제4 몰드(9)는, 제1 및 도 2 몰드(3, 6)와 동일한 구조를 가지거나 다른 구조를 가질 수 있다. 상기 하부 플레이트(50)와 상부 플레이트(95)가, 하부 세라믹 소결체(28)와 상부 세라믹 가소결체(86)로 각각 이루어지는 때, 상기 제1 세라믹체(88)를 만드는 것은, 제4 몰드 몸체(7)의 내부에 하부 플레이트(50)와 상부 플레이트(95)를 순차적으로 적층시키고, 제4 몰드 몸체(7)의 내부에 제4 몰드 덮개(8)를 투입시켜 소정 온도에서 제4 몰드 덮개(8)를 가압(도 9의 P3)하여 하부 플레이트(50)와 상부 플레이트(95)를 소결시키는 것을 포함한다.
상기 하부 플레이트(50)가, 제4 몰드(7)의 내부에서 바닥을 기준으로 하여 하부 세라믹 소결체(28)에 순차적으로 적층되는 열 확산 부재(30)와 열 발산 부재(40)를 가지고, 상기 상부 플레이트(95)가, 상부 세라믹 가소결체(86)의 일면에 제1 수평 열전대 설치 통로(74)를 가지는 때, 상기 하부 플레이트(50)와 상부 플레이트(95)를 순차적으로 적층시키는 것은, 도 9와 같이, 하부 세라믹 소결체(28)에 상부 세라믹 가소결체(86)의 일면을 접촉시켜 하부 세라믹 소결체(28)에 의해 상부 세라믹 가소결체(86)의 제1 수평 열전대 설치 통로(74)를 폐쇄시키는 것을 포함한다. 상기 하부 플레이트(50)와 상부 플레이트(95)를 소결시키는 것은, 제4 몰드 몸체(7)의 내부에서 상부 플레이트(95)에 제4 몰드 덮개(8)를 접촉시키고, 제3 몰드 덮개(8)를 시용하여 상부 플레이트(95)를 가압(P3)함과 동시에 온도 1600 내지 2000℃에서 하부 플레이트(50)와 상부 플레이트(95)를 가열하는 것을 포함한다.
상기 제1 세라믹 소결체(88)가, 제4 몰드 몸체(7)의 내부에서 바닥을 기준으로 하여 순차적으로 적층되는 열 확산 부재(30)와 열 발산 부재(40)와 제1 수평 열전대 설치 통로(74)를 가지는 때, 상기 제1 수직 열전대 설치 통로(78)와 제2 열전대 설치 통로(H)를 만드는 것은, 도 10과 같이, 머신 센터 투울(MCT)을 사용하여 제1 세라믹 소결체(88)에서 제2 면(S2)의 일측 가장자리으로부터 제1 수평 열전대 설치 통로(74)를 향해 제1 방향(D1)을 따라 제1 수직 열전대 설치 통로(78)를 위치시키고, 머신 센터 투울(MCT)을 사용하여 제1 세라믹 소결체(88)에서 제2 면(S2)의 중앙 영역으로부터 열 발산 부재(40)의 점유 영역을 수직하게 지나 열 발산 부재(40)와 열 확산 부재(30) 사이의 영역을 향해 제2 열전대 설치 통로(H)를 위치시키는 것을 포함한다. 제1 수평 및 수직 열전대 설치 통로(74, 79)는, 제1 열전대 설치 통로(도 1의 79)를 구성한다.
상기 기판 서포팅 플레이트(120)가, 제1 세라믹 소결체(88)의 일측 가장자리에 제1 열전대 설치 통로(74)를 가지고, 제1 세라믹 소결체(88)에서 중앙 영역에 제2 열전대 설치 통로(H)를 가지는 때, 상기 기판 서포팅 플레이트(120) 상에 플레이트 서포팅 샤프트(도 1의 184)를 형성하는 것(S370)은, 기판 서포팅 플레이트(120)와 마주하는 플레이트 서포팅 샤프트(184)의 면에 고정 접착제(도면에 미도시)를 바르고, 고정 접착제를 사용하여 기판 서포팅 플레이트(120)에 플레이트 서포팅 샤프트(184)를 부착시키고, 가열 처리를 구현하도록, 진공로(도면에 미도시)의 내부에 기판 서포팅 플레이트(120)와 플레이트 서포팅 샤프트(184)를 수직하게 위치시키고, 진공로의 내부에서 기판 서포팅 플레이트(120)와 고정 접착제와 플레이트 서포팅 샤프트(184)를 온도 1300℃내지 1700℃로 가열시키는 것을 포함한다.
상기 플레이트 서포팅 샤프트(184)가, 도 1과 같이, 제2 세라믹 소결체(182)에 제3 및 제4 열전대 설치 통로(H1, H2)를 가지는 때, 상기 기판 서포팅 플레이트(120)와 플레이트 서포팅 샤프트(184)를 수직하게 위치시키는 것은, 도 1과 같이, 제1 열전대 설치 통로(79)에 제3 열전대 설치 통로(H1)를 그리고 제2 열전대 설치 통로(H)에 제4 열전대 설치 통로(H2)를 정렬시키는 것을 포함한다. 상기 플레이트 서포팅 샤프트(184)가, 도 1과 같이, 제2 세라믹 소결체(182)를 포함하는 때, 상기 기판 서포팅 플레이트(120)와 플레이트 서포팅 샤프트(184)를 가열시키는 것은, 진공로의 내부에서 온도 1300℃내지 1700℃를 유지시키는 동안, 기판 서포팅 플레이트(120)와 플레이트 서포팅 샤프트(184) 사이의 고정 접착제를 녹이면서 기판 서포팅 플레이트(120)와 플레이트 서포팅 샤프트(184)에 고정 접착제를 화학 반응시키는 것을 포함한다.
상기 고정 접착제는, 타이타늄 옥사이드(TiO2), 이트륨 옥사이드(Y2O3), 실리콘 옥사이드(SiO2), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 마그네슘 옥사이드(MgO), 및 알루미늄 옥사이드(Al2O3) 중 적어도 하나를 포함한다.
한편, 상기 기판 서포팅 플레이트(120)가, 도 1 및 도 10을 고려하면, 제1 세라믹 소결체(88)의 일측 가장자리와 중앙 영역에 제1 열전대 설치 통로(79)와 제2 열전대 설치 통로(H)를 가지고, 상기 플레이트 서포팅 샤프트가, 도 1과 같이, 제3 및 제4 열전대 설치 통로(H1, H2)를 가지는 때, 상기 기판 서포팅 플레이트(120)와 플레이트 서포팅 샤프트(184)에 제1 열전대(192)와 제2 열전대(194)를 위치시키는 것은, 도 1 및 도 10을 고려하면, 기판 서포팅 플레이트(120)와 플레이트 서포팅 샤프트(184)를 순차적으로 적층시킨 상태에서, 제1 열전대 설치 통로(79)와 제3 열전대 설치 통로(H1)에 제1 열전대(192)를 밀어 넣고, 제2 열전대 설치 통로(H)와 제4 열전대 설치 통로(H2)에 제2 열전대(194)를 밀어 넣는 것을 포함한다.
여기서, 상기 제1 열전대 설치 통로(79)와 제3 열전대 설치 통로(H1)는 제2 열전대 설치 통로(H)와 제4 열전대 설치 통로(H2) 주변에 복수로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제1 열전대(192)도 제1 열전대 설치 통로(79)와 제3 열전대 설치 통로(H1)의 개수만큼 복수로 형성될 수 있다.
도 11은 도 5의 세라믹 히터의 제조방법에 대한 변형예를 보여주는 개략도이다.
도 11을 참조하면, 상기 하부 플레이트(50)가, 도 5 및 도 7을 고려해 볼 때, 제1 몰드 몸체(1)의 내부에서 바닥을 기준으로 하여 하부 세라믹 소결체(28)에 순차적으로 적층되는 열 확산 부재(30)와 열 발산 부재(40)를 가지고, 상기 상부 플레이트(95)가, 도 6 및 도 8을 고려해 볼 때, 상부 세라믹 가소결체(86)의 일면에 제1 수평 열전대 설치 통로(74)를 가지는 때, 상기 하부 플레이트(50)와 상부 플레이트(95)를 순차적으로 적층시키는 것은, 상부 세라믹 가소결체(95)의 일면에서 제1 수평 열전대 설치 통로(74) 주변에 결속 접착제(110)를 바르고, 결속 접착제(110)를 통해 하부 세라믹 소결체(28)에 상부 세라믹 가소결체(86)의 일면을 부착시켜 하부 세라믹 소결체(28)에 의해 상부 세라믹 가소결체(86)의 제1 수평 열전대 설치 통로(74)를 폐쇄시키는 것을 포함한다.
상기 결속 접착제(110)는, 타이타늄 옥사이드(TiO2), 이트륨 옥사이드(Y2O3), 실리콘 옥사이드(SiO2), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 마그네슘 옥사이드(MgO), 및 알루미늄 옥사이드(Al2O3) 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 하부 플레이트(50)와 상부 플레이트(95)가, 하부 플레이트(50)와 상부 플레이트(95) 사이에 결속 접착제(110)를 가지는 때, 상기 하부 플레이트(50)와 상부 플레이트(95)를 소결시키는 것은, 제4 몰드 몸체(7)의 내부에서 상부 플레이트(95)에 제4 몰드 덮개(8)를 접촉시키고, 제4 몰드 덮개(8)를 시용하여 상부 플레이트(95)를 가압(P4)함과 동시에 온도 1600 내지 2000℃에서 하부 플레이트(50)와 결속 접착제(110)와 상부 플레이트(95)를 가열하는 것을 포함한다.
도 12 내지 도 16은 도 2의 세라믹 히터의 제조방법을 설명하는 개략도이다.
도 12 내지 도 16을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 세라믹 히터의 제조방법은, 개략적으로 살펴볼 때, 도 3 내지 도 5 그리고 도 7에서, 제1 열간압축성형(Hot Press)을 바탕으로 하부 플레이트(50)를 형성하는 것(S310)을 포함한다. 그러나, 상기 세라믹 히터의 제조방법은, 도 3에서, 단계(S310)와 단계(S330) 사이에 단계(S320)를 수행한다. 즉, 상기 세라믹 히터의 제조방법은, 도 7 또는 도 12의 하부 플레이트(50)를 형성한 후, 제3 열간압축성형과 제2 기계가공을 바탕으로 중부 플레이트(도 14의 155)를 형성하는 것(S320)을 더 포함한다.
상기 중부 플레이트(155)를 형성하는 것(S320)은, 도 14를 고려해 볼 때, 제3 열간압축성형을 구현시키도록, 제3 몰드 몸체와 제3 몰드 덮개(도면에 미도시) 사이에 중부 세라믹 가소결체(도 14의 146)를 만들고, 중부 세라믹 가소결체(146)로부터 제3 몰드 몸체와 제3 몰드 덮개를 제거시키고, 제2 기계가공을 구현시키도록, 머신 센터 투울(Machine Center Tool; MCT)을 사용하여 중부 세라믹 가소결체(146)의 일면으로부터 중부 세라믹 가소결체(146)의 내부를 향해 제1 수평 열 냉각 통로(134)를 만드는 것을 포함한다.
상기 중부 세라믹 가소결체(146)를 만드는 것은, 도 14를 고려해 볼 때, 제3 몰드 몸체의 내부에 제5 평탄화된 알루미늄 나이트라이드(AlN) 분말(도면에 미도시)을 위치시키고, 제3 몰드 몸체의 내부에 제3 몰드 덮개를 투입시켜 소정 온도에서 제3 몰드 덮개를 가압하여 제5 평탄화된 알루미늄 나이트라이드 분말을 가소결시키는 것을 포함한다. 상기 제5 평탄화된 알루미늄 나이트라이드 분말을 가소결시키는 것은, 제3 몰드 몸체의 내부에서 제5 평탄화 알루미늄 나이트라이드 분말에 제3 몰드 덮개를 접촉시키고, 제3 몰드 덮개를 시용하여 제5 평탄화 알루미늄 나이트라이드 분말을 가압함과 동시에 온도 1000 내지 1500℃에서 제5 평탄화 알루미늄 나이트라이드 분말을 가열하는 것을 포함한다.
따라서, 상기 중부 플레이트(155)는 하부 플레이트(50)보다 더 작은 강도와 경도를 갖는다. 상기 기판 서포팅 플레이트(170)를 형성하는 것은, 도 2 및 도 15 및 도 16을 고려해 볼 때, 제4 열간압축성형을 구현하도록, 제4 몰드 몸체(7)와 제4 몰드 덮개(8) 사이에 제1 세라믹 소결체(148)를 만들고, 제1 세라믹 소결체(148)로부터 제4 몰드 몸체(7)와 제4 몰드 덮개(8)를 제거시키고, 제3 기계가공을 구현시키도록, 머신 센터 투울(Machine Center Tool; MCT)을 사용하여 제1 세라믹 소결체(148)의 제2 면(S2)으로부터 제1 세라믹 소결체(148)의 제1 면(S1)을 향해 제1 내지 제3 방향(D1, D2, D3)을 따라 제1 수직 열전대 설치 통로(78)와 제2 열전대 설치 통로(H)와 수직 열 냉각 통로(138)를 만드는 것을 포함한다.
상기 하부 플레이트(50)와 중부 플레이트(155)와 상부 플레이트(95)가, 도 12 내지 도 14와 같이, 하부 세라믹 소결체(28)와 중부 세라믹 가소결체(146)와 상부 세라믹 가소결체(95)로 각각 이루어지는 때, 상기 제1 세라믹 소결체(148)를 만드는 것은, 도 15와 같이, 제4 몰드 몸체(7)의 내부에 하부 플레이트(50)와 중부 플레이트(155)와 상부 플레이트(95)를 순차적으로 적층시키고, 제4 몰드 몸체(7)의 내부에 제4 몰드 덮개(8)를 투입시켜 소정 온도에서 제4 몰드 덮개(8)를 가압(P5)하여 하부 플레이트(50)와 중부 플레이트(155)와 상부 플레이트(95)를 소결시키는 것을 포함한다.
상기 하부 플레이트(50)가, 도 12 및 도 15를 고려해 볼 때, 제4 몰드 몸체(7)의 내부에서 바닥을 기준으로 하여 하부 세라믹 소결체(28)에 순차적으로 적층되는 열 확산 부재(30)와 열 발산 부재(40)를 가지고, 상기 중부 플레이트(155)가, 도 14 및 도 15를 고려해 볼 때, 중부 세라믹 가소결체(146)의 일면에 제1 수평 열 냉각 통로(134)를 가지고, 상기 상부 플레이트(95)가, 도 13 및 도 15를 고려해 볼 때, 상부 세라믹 가소결체(86)의 일면에 제1 수평 열전대 설치 통로(74)를 가지는 때, 상기 하부 플레이트(50)와 중부 플레이트(155)와 상부 플레이트(95)를 순차적으로 적층시키는 것은, 도 15와 같이, 하부 세라믹 소결체(28)에 중부 세라믹 소결체(155)의 일면을 그리고 중부 세라믹 소결체(155)에 상부 세라믹 소결체(95)의 일면을 접촉시켜 하부 세라믹 소결체(28) 및 중부 세라믹 소결체(146)에 의해 중부 세라믹 소결체(146)의 제1 수평 열 냉각 통로(134) 그리고 상부 세라믹 소결체(86)의 제1 수평 열전대 설치 통로(74)를 폐쇄시키는 것을 포함한다.
상기 하부 플레이트(50)와 중부 플레이트(155)와 상부 플레이트(95)를 소결시키는 것은, 도 15를 고려해 볼 때, 제4 몰드 몸체(7)의 내부에서 상부 플레이트(95)에 제4 몰드 덮개(8)를 접촉시키고, 제4 몰드 덮개(8)를 시용하여 상부 플레이트(95)를 가압(P5)함과 동시에 온도 1600 내지 2000℃에서 하부 플레이트(50)와 중부 플레이트(155)와 상부 플레이트(95)를 가열하는 것을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 도 15의 변형예로써, 상기 하부 플레이트(50)가, 도 12 및 도 15를 고려해 볼 때, 제4 몰드 몸체(7)의 내부에서 바닥을 기준으로 하여 하부 세라믹 소결체(28)에 순차적으로 적층되는 열 확산 부재(30)와 열 발산 부재(40)를 가지고, 상기 중부 플레이트(155)가, 도 14 및 도 15를 고려해 볼 때, 중부 세라믹 가소결체(146)의 일면에 제1 수평 열 냉각 통로(134)를 가지고, 상기 상부 플레이트(95)가, 도 13 및 도 15를 고려해 볼 때, 상부 세라믹 가소결체(86)의 일면에 제1 수평 열전대 설치 통로(74)를 가지는 때, 상기 하부 플레이트(50)와 중부 플레이트(155)와 상부 플레이트(95)를 순차적으로 적층시키는 것은, 중부 세라믹 가소결체(146)의 일면에서 제1 수평 열 냉각 통로(134) 주변에 결속 접착제(도면에 미도시)를 바르고, 상부 세라믹 가소결체(86)의 일면에서 제1 수평 열전대 설치 통로(74) 주변에 결속 접착제를 바르고, 결속 접착제를 통해 하부 세라믹 소결체(28)에 중부 세라믹 가소결체(146)의 일면을 그리고 중부 세라믹 가소결체(146)에 상부 세라믹 가소결체(86)의 일면을 부착시켜 하부 세라믹 소결체(28)와 중부 세라믹 가소결체(155)에 의해 중부 세라믹 가소결체(155)의 제1 수평 열 냉각 통로(134)와 상부 세라믹 가소결체(96)의 제1 수평 열전대 설치 통로(74)를 폐쇄시키는 것을 포함한다.
상기 결속 접착제는, 타이타늄 옥사이드(TiO2), 이트륨 옥사이드(Y2O3), 실리콘 옥사이드(SiO2), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 마그네슘 옥사이드(MgO), 및 알루미늄 옥사이드(Al2O3) 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 하부 플레이트(50)와 중부 플레이트(155)와 상부 플레이트(95)가, 하부 플레이트(50)와 중부 플레이트(155)와 상부 플레이트(95) 사이에 결속 접착제를 가지는 때, 상기 하부 플레이트(50)와 중부 플레이트(155)와 상부 플레이트(95)를 소결시키는 것은, 도 15를 고려해 볼 때, 제4 몰드 몸체(7)의 내부에서 상부 플레이트(95)에 제4 몰드 덮개(8)를 접촉시키고, 제4 몰드 덮개(8)를 시용하여 상부 플레이트(95)를 가압(P5)함과 동시에 온도 1600 내지 2000℃에서 결속 접착제와 함께 하부 플레이트(50)와 중부 플레이트(155)와 상부 플레이트(95)를 가열하는 것을 포함한다.
한편, 상기 제1 세라믹 소결체(148)가, 도 15 및 도 16을 고려하면, 제4 몰드 몸체(7)의 내부에서 바닥을 기준으로 하여 순차적으로 적층되는 열 확산 부재(30)와 열 발산 부재(40)와 제1 수평 열 냉각 통로(134)와 제1 수평 열전대 설치 통로(74)를 가지는 때, 상기 제1 수직 열전대 설치 통로(78)와 제2 열전대 설치 통로(H)와 수직 열 냉각 통로(138)를 만드는 것은, 도 2 및 도 16을 고려하면, 머신 센터 투울(MCT)을 사용하여 제1 세라믹 소결체(28)에서 제2 면(S2)의 일측 가장자리으로부터 제1 수평 열전대 설치 통로(74)를 향해 제3 방향(D3)을 따라 제1 수직 열전대 설치 통로(78)를 위치시키고, 머신 센터 투울(MCT)을 사용하여 제1 세라믹 소결체(148)에서 제2 면(S2)의 중앙 영역으로부터 제1 수평 열 냉각 통로(134)의 점유 영역과 열 발산 부재(40)의 점유 영역을 수직하게 지나 열 발산 부재(40)와 열 확산 부재(30) 사이의 영역을 향해 제4 방향(D4)을 따라 제2 열전대 설치 통로(H)를 위치시키고, 머신 센터 투울(MCT)을 사용하여 제1 세라믹 소결체(148)에서 제2 면(S2)의 타측 가장자리으로부터 제1 수평 열 냉각 통로(134)를 향해 제5 방향(D5)을 따라 제1 수직 열 냉각 통로(138)를 위치시키는 것을 포함한다.
제1 수평 및 수직 열전대 설치 통로(74, 78)는, 도 2와 같이, 제1 열전대 설치 통로(79)를 구성한다. 제1 수평 및 수직 열 냉각 통로(134, 138)는, 도 2와 같이, 제1 열 냉각 통로(139)를 구성한다.
상기 기판 서포팅 플레이트(170)가, 도 2 및 도 16을 고려하면, 제1 세라믹 소결체(148)의 일측 가장자리와 중앙 영역과 타측 가장 자리에 제1 열전대 설치 통로(79)와 제2 열전대 설치 통로(H)와 제1 열 냉각 통로(139)를 가지는 때, 상기 기판 서포팅 플레이트(170) 상에 플레이트 서포팅 샤프트(188)를 형성하는 것은, 도 2 및 도 16을 고려하면, 기판 서포팅 플레이트(170)와 마주하는 플레이트 서포팅 샤프트(188)의 면에 고정 접착제(도면에 미도시)를 바르고, 고정 접착제를 사용하여 기판 서포팅 플레이트(170)에 플레이트 서포팅 샤프트(188)를 부착시키고, 가열 처리를 구현하도록, 진공로(도면에 미도시)의 내부에 기판 서포팅 플레이트(170)와 플레이트 서포팅 샤프트(188)를 수직하게 위치시키고, 진공로의 내부에서 기판 서포팅 플레이트(170)와 고정 접착제와 플레이트 서포팅 샤프트(188)를 온도 1300℃내지 1700℃로 가열시키는 것을 포함한다.
상기 플레이트 서포팅 샤프트(188)가, 도 2와 같이, 제2 세라믹 소결체(186)에 제3 및 제4 열전대 설치 통로(H1, H2)와 함께 제2 열 냉각 통로(H3)를 가지는 때, 상기 기판 서포팅 플레이트(170)와 플레이트 서포팅 샤프트(188)를 수직하게 위치시키는 것은, 도 2 및 도 16을 고려하면, 제1 열전대 설치 통로(79)에 제3 열전대 설치 통로(H1)를 그리고 제2 열전대 설치 통로(H)에 제4 열전대 설치 통로(H2)를 그리고 제1 열 냉각 통로(139)에 제2 열 냉각 통로(H3)를 정렬시키는 것을 포함한다.
상기 플레이트 서포팅 샤프트(188)가, 도 2와 같이, 제2 세라믹 소결체(186)를 포함하는 때, 상기 기판 서포팅 플레이트(170)와 플레이트 서포팅 샤프트(188)를 가열시키는 것은, 진공로의 내부에서 온도 1300℃내지 1700℃를 유지시키는 동안, 기판 서포팅 플레이트(170)와 플레이트 서포팅 샤프트(188) 사이의 고정 접착제를 녹이면서 기판 서포팅 플레이트(170)와 플레이트 서포팅 샤프트(188)에 고정 접착제를 화학 반응시키는 것을 포함한다. 상기 고정 접착제는, 타이타늄 옥사이드(TiO2), 이트륨 옥사이드(Y2O3), 실리콘 옥사이드(SiO2), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 마그네슘 옥사이드(MgO), 및 알루미늄 옥사이드(Al2O3) 중 적어도 하나를 포함하는
상기 기판 서포팅 플레이트(170)가, 도 2 및 도 16과 같이, 제1 세라믹 소결체(148)의 일측 가장자리와 중앙 영역에 제1 열전대 설치 통로(79)와 제2 열전대 설치 통로(H)를 가지고, 상기 플레이트 서포팅 샤프트(188)가, 도 2와 같이, 제3 및 제4 열전대 설치 통로(H1, H2)를 가지는 때, 상기 기판 서포팅 플레이트(170)와 플레이트 서포팅 샤프트(188)에 제1 열전대(196)와 제2 열전대(198)를 위치시키는 것은, 도 2 및 도 16을 고려하면, 기판 서포팅 플레이트(170)와 플레이트 서포팅 샤프트(188)를 순차적으로 적층시킨 상태에서, 제1 열전대 설치 통로(79)와 제3 열전대 설치 통로(H1)에 제1 열전대(196)를 밀어 넣고, 제2 열전대 설치 통로(H)와 제4 열전대 설치 통로(H2)에 제2 열전대(198)를 밀어 넣는 것을 포함한다.
여기서, 상기 제1 열전대 설치 통로(79)와 제3 열전대 설치 통로(H1)는 제2 열전대 설치 통로(H)와 제4 열전대 설치 통로(H2) 주변에 복수로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제1 열전대(196)도 제1 열전대 설치 통로(79)와 제3 열전대 설치 통로(H1)의 개수만큼 복수로 형성될 수 있다.
30; 열 확산 부재, 40; 열 발산 부재
74; 제1 수평 열전대 설치 통로, 78; 제1 수직 열전대 설치 통로
79; 제1 열전대 설치 통로, H; 제2 열전대 설치 통로
88; 제1 세라믹 소결체, 120; 기판 서포팅 플레이트
H1; 제3 열전대 설치 통로, H2; 제4 열전대 설치 통로
182; 제2 세라믹 소결체, 184; 플레이트 서포팅 샤프트
192; 제1 열전대, 194; 제2 열전대
204; 세라믹 히터, S1 & S2; 제1 및 제2 면

Claims (44)

  1. 일 방향을 따라 위치되는 기판 서포팅 플레이트(substrate-supporting plate) 및 플레이트 서포팅 샤프트(shaft)와 함께, 상기 기판 서포팅 플레이트 및 상기 플레이트 서포팅 샤프트에 위치되는 제1 및 제2 열전대(thermocouple)를 포함하고,
    상기 기판 서포팅 플레이트는,
    상기 플레이트 서포팅 샤프트로부터 멀리에 제1 면과 상기 플레이트 서포트 샤프트 가까이에 제2 면을 갖는 판 형상의 제1 세라믹 소결체를 가지고,
    상기 제1 세라믹 소결체에서 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면을 향해 순차적으로 적층되는 열 확산 부재와 열 발산 부재를 가지며,
    상기 열 발산 부재와 상기 제2 면 사이에서 상기 제2 면의 일측 가장자리와 중앙 영역에 위치되는 제1 및 제2 열전대 설치 통로를 가지고,
    상기 플레이트 서포팅 샤프트는,
    상기 기판 서포팅 플레이트에서 상기 제2 면에 위치되어 상기 제1 면의 반대편을 향해 연장하는 기둥 형상의 제2 세라믹 소결체를 가지며,
    상기 제2 세라믹 소결체의 길이 방향을 따라 위치되어 상기 제1 및 제2 열전대 설치 통로와 각각 연통하는 제3 및 제4 열전대 설치 통로를 가지고,
    제1 열전대는,
    제1 및 제3 열전대 설치 통로를 따라 위치되고,
    제2 열전대는,
    제2 및 제4 열전대 설치 통로를 따라 위치되는, 세라믹 히터.
  2. 제1 항에 있어서,
    제1 및 제2 세라믹 소결체는,
    알루미늄 나이트라이드(AlN)를 포함하는, 세라믹 히터.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 열 확산 부재와 상기 열 발산 부재는,
    제1 및 제2 세라믹 소결체보다 더 높은 융점을 갖는 물질을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 세라믹 소결체와 동일한 물질이거나 다른 물질로 이루어지는, 세라믹 히터.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 열 확산 부재와 상기 열 발산 부재는,
    텅스텐(W) 및 몰리브덴(Mo) 중 적어도 하나를 포함하는, 세라믹 히터.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 열 확산 부재와 상기 열 발산 부재는,
    상기 제1 세라믹 소결체에 의해 둘러싸이고,
    상기 제1 열전대와 상기 제2 열전대는,
    상기 제1 세라믹 소결체 및 상기 제2 세라믹 소결체에 의해 둘러싸이는, 세라믹 히터.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 열전대 설치 통로는,
    개별적으로 볼 때, 상기 제1 세라믹 소결체의 내부에서 막히고, 상기 제2 면에서 상기 제2 세라믹 소결체를 향해 개구되는, 세라믹 히터.
  7. 제1 항에 있어서,
    제1 열전대 설치 통로는,
    '┘' 형상으로 순차적으로 배열되어 서로에 대해 연통하는 제1 수평 열전대 설치 통로와 제1 수직 열전대 설치 통로를 포함하고,
    상기 제2 열전대 설치 통로는,
    상기 제2 면으로부터 시작하여 상기 열 발산 부재의 점유 영역을 지나 상기 열 발산 부재와 상기 열 확산 부재 사이의 영역을 향해 연장하는, 세라믹 히터.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 수평 열전대 설치 통로는,
    상기 제1 세라믹 소결체의 내부에서 상기 제2 면과 평행을 이루어 상기 제1 수직 열전대 설치 통로의 반대 편을 향해 연장하고,
    상기 제1 수직 열전대 설치 통로는,
    상기 제2 면에 대해 수직을 이루도록, 상기 제1 세라믹 소결체의 상기 내부에서, 상기 제1 수평 열전대 통로로부터 상기 제2 면을 향해 연장하고,
    상기 제2 열전대 설치 통로는,
    상기 제1 수직 열전대 설치 통로와 평행을 이루는, 세라믹 히터.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 및 제4 열전대 설치 통로는,
    상기 제2 세라믹 소결체를 관통하여 상기 제1 및 제2 열전대 설치 통로와 각각 마주하는, 세라믹 히터.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 세라믹 소결체에 제1 열 냉각 통로; 및
    상기 제2 세라믹 소결체에 제2 열 냉각 통로를 더 포함하고,
    제1 및 제2 열 냉각 통로는,
    서로에 대해 연통하는, 세라믹 히터.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 열 냉각 통로는,
    '└' 형상으로 배열되어 서로에 대해 연통하는 제1 수평 열 냉각 통로와 제1 수직 열 냉각 통로를 포함하고,
    상기 제1 수평 열 냉각 통로는,
    상기 제2 면과 평형을 이루어 제1 열전대 설치 통로와 상기 열 발산 부재 사이에 위치되고,
    상기 제1 수직 열 냉각 통로는,
    상기 제1 세라믹 소결체에서 상기 제2 면의 타측 가장자리에 위치되어 상기 제2 면과 수직을 그리고 제2 열전대 설치 통로와 평행을 이루고,
    상기 제2 열 냉각 통로는,
    상기 제1 수직 열 냉각 통로와 정렬하는, 세라믹 히터.
  12. 제1 열간압축성형(Hot Press)을 바탕으로 하부 플레이트를 형성하고,
    제2 열간압축성형과 제1 기계가공을 바탕으로 상부 플레이트를 형성하고,
    제4 열간압축성형과 제3 기계가공을 바탕으로 기판 서포팅 플레이트를 형성하고,
    가열 처리를 바탕으로 상기 기판 서포팅 플레이트 상에 플레이트 서포팅 샤프트를 형성하고,
    상기 기판 서포팅 플레이트와 상기 플레이트 서포팅 샤프트에 제1 열전대와 제2 열전대를 위치시키는 것을 포함하는, 세라믹 히터의 제조방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 하부 플레이트를 형성하는 것은,
    상기 제1 열간압축성형을 구현시키도록,
    제1 몰드 몸체의 내부에 제1 평탄화된 알루미늄 나이트라이드(AlN) 분말과 열 확산 부재와 제2 평탄화된 알루미늄 나이트라이드 분말과 열 발산 부재와 제3 평탄화된 알루미늄 나이트라이드 분말을 순차적으로 위치시키고,
    상기 제1 몰드 몸체의 상기 내부에 제1 몰드 덮개를 투입시켜 소정 온도에서 상기 몰드 덮개를 가압하여 제1 내지 제3 평탄화된 알루미늄 나이트라이드 분말을 소결시킴과 동시에 하부 세라믹 소결체를 만들고,
    상기 하부 세라믹 소결체로부터 상기 제1 몰드 몸체와 상기 제1 몰드 덮개를 제거시키는 것을 포함하는, 세라믹 히터의 제조방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 평탄화된 알루미늄 나이트라이드 분말은,
    상기 제1 몰드 몸체의 상기 내부에 제1 내지 제3 알루미늄 나이트라이드 분말을 순차적으로 소정 량으로 채운 후, 상기 제1 내지 제3 알루미늄 나이트라이드 분말을 개별적으로 평탄화시켜서 형성되는, 세라믹 히터의 제조방법.
  15. 제13 항에 있어서,
    제1 및 제2 평탄화된 알루미늄 나이트라이드 분말은,
    상기 열 확산 부재 주변에서 접촉하여 상기 열 확산 부재를 감싸고,
    제2 및 제3 평탄화된 알루미늄 나이트라이드 분말은,
    상기 열 발산 부재 주변에서 접촉하여 상기 열 발산 부재를 감싸고,
    상기 열 확산 부재와 상기 열 발산 부재는,
    상기 제1 내지 제3 평탄화된 알루미늄 나이트라이드 분말보다 더 높은 융점을 갖는 금속을 포함하는, 세라믹 히터의 제조방법.
  16. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 평탄화 알루미늄 나이트라이드 분말을 소결시키는 것은,
    상기 제1 몰드 몸체의 상기 내부에서 상기 제3 평탄화 알루미늄 나이트라이드 분말에 상기 제1 몰드 덮개를 접촉시키고,
    상기 제1 몰드 덮개를 시용하여 상기 제1 내지 제3 평탄화 알루미늄 나이트라이드 분말을 가압함과 동시에 온도 1600 내지 2000℃에서 상기 제1 내지 제3 평탄화 알루미늄 나이트라이드 분말을 가열하는 것을 포함하는, 세라믹 히터의 제조방법.
  17. 제12 항에 있어서,
    상기 상부 플레이트를 형성하는 것은,
    상기 제2 열간압축성형을 구현시키도록,
    제2 몰드 몸체와 제2 몰드 덮개 사이에 상부 세라믹 가소결체를 만들고,
    상기 상부 세라믹 가소결체로부터 상기 제2 몰드 몸체와 상기 제2 몰드 덮개를 제거시키고,
    상기 제1 기계가공을 구현시키도록,
    머신 센터 투울(Machine Center Tool; MCT)을 사용하여 상기 상부 세라믹 가소결체의 일면으로부터 상기 상부 세라믹 가소결체의 내부를 향해 제1 수평 열전대 설치 통로를 만드는 것을 포함하는, 세라믹 히터의 제조방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 상부 세라믹 가소결체를 만드는 것은,
    상기 제2 몰드 몸체의 내부에 제4 평탄화된 알루미늄 나이트라이드(AlN) 분말을 위치시키고,
    상기 제2 몰드 몸체의 상기 내부에 상기 제2 몰드 덮개를 투입시켜 소정 온도에서 상기 제2 몰드 덮개를 가압하여 상기 제4 평탄화된 알루미늄 나이트라이드 분말을 가소결시키는 것을 포함하는, 세라믹 히터의 제조방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 제4 평탄화된 알루미늄 나이트라이드 분말을 가소결시키는 것은,
    상기 제2 몰드 몸체의 상기 내부에서 상기 제4 평탄화 알루미늄 나이트라이드 분말에 상기 제2 몰드 덮개를 접촉시키고,
    상기 제2 몰드 덮개를 시용하여 상기 제4 평탄화 알루미늄 나이트라이드 분말을 가압함과 동시에 온도 1000 내지 1500℃에서 상기 제4 평탄화 알루미늄 나이트라이드 분말을 가열하는 것을 포함하는, 세라믹 히터의 제조방법.
  20. 제12 항에 있어서,
    상기 기판 서포팅 플레이트를 형성하는 것은,
    상기 제4 열간압축성형을 구현하도록,
    제4 몰드 몸체와 제4 몰드 덮개 사이에 제1 세라믹 소결체를 만들고,
    상기 제1 세라믹 소결체로부터 상기 제4 몰드 몸체와 상기 제4 몰드 덮개를 제거시키고,
    상기 제3 기계가공을 구현시키도록,
    머신 센터 투울(Machine Center Tool; MCT)을 사용하여 상기 제1 세라믹 소결체의 제2 면으로부터 상기 제1 세라믹 소결체의 제1 면을 향해 제1 수직 열전대 설치 통로와 제2 열전대 설치 통로를 만드는 것을 포함하는, 세라믹 히터의 제조방법.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 하부 플레이트와 상기 상부 플레이트가,
    하부 세라믹 소결체와 상부 세라믹 가소결체로 각각 이루어지는 때,
    상기 제1 세라믹체를 만드는 것은,
    상기 제4 몰드 몸체의 내부에 상기 하부 플레이트와 상기 상부 플레이트를 순차적으로 적층시키고,
    상기 제4 몰드 몸체의 상기 내부에 상기 제4 몰드 덮개를 투입시켜 소정 온도에서 상기 제4 몰드 덮개를 가압하여 상기 하부 플레이트와 상기 상부 플레이트를 소결시키는 것을 포함하는, 세라믹 히터의 제조방법.
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 하부 플레이트가,
    상기 제4 몰드 몸체의 상기 내부에서 바닥을 기준으로 하여 상기 하부 세라믹 소결체에 순차적으로 적층되는 열 확산 부재와 열 발산 부재를 가지고,
    상기 상부 플레이트가,
    상기 상부 세라믹 가소결체의 일면에 제1 수평 열전대 설치 통로를 가지는 때,
    상기 하부 플레이트와 상기 상부 플레이트를 순차적으로 적층시키는 것은,
    상기 하부 세라믹 소결체에 상기 상부 세라믹 가소결체의 상기 일면을 접촉시켜 상기 하부 세라믹 소결체에 의해 상기 상부 세라믹 가소결체의 상기 제1 수평 열전대 설치 통로를 폐쇄시키는 것을 포함하는, 세라믹 히터의 제조방법.
  23. 제21 항에 있어서,
    상기 하부 플레이트와 상기 상부 플레이트를 소결시키는 것은,
    상기 제4 몰드 몸체의 상기 내부에서 상기 상부 플레이트에 상기 제4 몰드 덮개를 접촉시키고,
    상기 제3 몰드 덮개를 시용하여 상기 상부 플레이트를 가압함과 동시에 온도 1600 내지 2000℃에서 상기 하부 플레이트와 상기 상부 플레이트를 가열하는 것을 포함하는, 세라믹 히터의 제조방법.
  24. 제21 항에 있어서,
    상기 하부 플레이트가,
    상기 제4 몰드 몸체의 상기 내부에서 바닥을 기준으로 하여 하부 세라믹 소결체에 순차적으로 적층되는 열 확산 부재와 열 발산 부재를 가지고,
    상기 상부 플레이트가,
    상기 상부 세라믹 가소결체의 일면에 제1 수평 열전대 설치 통로를 가지는 때,
    상기 하부 플레이트와 상기 상부 플레이트를 순차적으로 적층시키는 것은,
    상기 상부 세라믹 가소결체의 상기 일면에서 상기 제1 수평 열전대 설치 통로 주변에 결속 접착제를 바르고,
    상기 결속 접착제를 통해 상기 하부 세라믹 소결체에 상기 상부 세라믹 가소결체의 상기 일면을 부착시켜 상기 하부 세라믹 소결체에 의해 상기 상부 세라믹 가소결체의 상기 제1 수평 열전대 설치 통로를 폐쇄시키는 것을 포함하고,
    상기 결속 접착제는,
    타이타늄 옥사이드(TiO2), 이트륨 옥사이드(Y2O3), 실리콘 옥사이드(SiO2), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 마그네슘 옥사이드(MgO), 및 알루미늄 옥사이드(Al2O3) 중 적어도 하나를 포함하는, 세라믹 히터의 제조방법.
  25. 제21 항에 있어서,
    상기 하부 플레이트와 상기 상부 플레이트가,
    상기 하부 플레이트와 상기 상부 플레이트 사이에 결속 접착제를 가지는 때,
    상기 하부 플레이트와 상기 상부 플레이트를 소결시키는 것은,
    상기 제4 몰드 몸체의 상기 내부에서 상기 상부 플레이트에 상기 제4 몰드 덮개를 접촉시키고,
    상기 제4 몰드 덮개를 시용하여 상기 상부 플레이트를 가압함과 동시에 온도 1600 내지 2000℃에서 상기 하부 플레이트와 상기 결속 접착제와 상기 상부 플레이트를 가열하는 것을 포함하는, 세라믹 히터의 제조방법.
  26. 제20 항에 있어서,
    상기 제1 세라믹 소결체가,
    상기 제4 몰드 몸체의 내부에서 바닥을 기준으로 하여 순차적으로 적층되는 열 확산 부재와 열 발산 부재와 제1 수평 열전대 설치 통로를 가지는 때,
    상기 제1 수직 열전대 설치 통로와 상기 제2 열전대 설치 통로를 만드는 것은,
    상기 머신 센터 투울(MCT)을 사용하여 상기 제1 세라믹 소결체에서 상기 제2 면의 일측 가장자리으로부터 상기 제1 수평 열전대 설치 통로를 향해 상기 제1 수직 열전대 설치 통로를 위치시키고,
    상기 머신 센터 투울(MCT)을 사용하여 상기 제1 세라믹 소결체에서 상기 제2 면의 중앙 영역으로부터 상기 열 발산 부재의 점유 영역을 수직하게 지나 상기 열 발산 부재와 상기 열 확산 부재 사이의 영역을 향해 상기 제2 열전대 설치 통로를 위치시키는 것을 포함하고,
    제1 수평 및 수직 열전대 설치 통로는,
    제1 열전대 설치 통로를 구성하는, 세라믹 히터의 제조방법.
  27. 제12 항에 있어서,
    상기 기판 서포팅 플레이트가,
    상기 제1 세라믹 소결체의 일측 가장자리에 제1 열전대 설치 통로를 가지고,
    상기 제1 세라믹 소결체에서 중앙 영역에 제2 열전대 설치 통로를 가지는 때,
    상기 기판 서포팅 플레이트 상에 상기 플레이트 서포팅 샤프트를 형성하는 것은,
    상기 기판 서포팅 플레이트와 마주하는 상기 플레이트 서포팅 샤프트의 면에 고정 접착제를 바르고,
    상기 고정 접착제를 사용하여 상기 기판 서포팅 플레이트에 상기 플레이트 서포팅 샤프트를 부착시키고,
    상기 가열 처리를 구현하도록,
    진공로의 내부에 상기 기판 서포팅 플레이트와 상기 플레이트 서포팅 샤프트를 수직하게 위치시키고,
    상기 진공로의 상기 내부에서 상기 기판 서포팅 플레이트와 고정 접착제와 상기 플레이트 서포팅 샤프트를 온도 1300℃내지 1700℃로 가열시키는 것을 포함하는, 세라믹 히터의 제조방법.
  28. 제27 항에 있어서,
    상기 플레이트 서포팅 샤프트가,
    제2 세라믹 소결체에 제3 및 제4 열전대 설치 통로를 가지는 때,
    상기 기판 서포팅 플레이트와 상기 플레이트 서포팅 샤프트를 수직하게 위치시키는 것은,
    상기 제1 열전대 설치 통로에 제3 열전대 설치 통로를 그리고 상기 제2 열전대 설치 통로에 제4 열전대 설치 통로를 정렬시키는 것을 포함하는, 세라믹 히터의 제조방법.
  29. 제27 항에 있어서,
    상기 플레이트 서포팅 샤프트가,
    제2 세라믹 소결체를 포함하는 때,
    상기 기판 서포팅 플레이트와 상기 플레이트 서포팅 샤프트를 가열시키는 것은,
    상기 진공로의 상기 내부에서 상기 온도 1300℃내지 1700℃를 유지시키는 동안, 상기 기판 서포팅 플레이트와 상기 플레이트 서포팅 샤프트 사이의 상기 고정 접착제를 녹이면서 상기 기판 서포팅 플레이트와 상기 플레이트 서포팅 샤프트에 상기 고정 접착제를 화학 반응시키는 것을 포함하고,
    상기 고정 접착제는,
    타이타늄 옥사이드(TiO2), 이트륨 옥사이드(Y2O3), 실리콘 옥사이드(SiO2), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 마그네슘 옥사이드(MgO), 및 알루미늄 옥사이드(Al2O3) 중 적어도 하나를 포함하는, 세라믹 히터의 제조방법.
  30. 제12 항에 있어서,
    상기 하부 플레이트를 형성한 후,
    제3 열간압축성형과 제2 기계가공을 바탕으로 중부 플레이트를 형성하는 것을 더 포함하는, 세라믹 히터의 제조방법.
  31. 제30 항에 있어서,
    상기 중부 플레이트를 형성하는 것은,
    상기 제3 열간압축성형을 구현시키도록,
    제3 몰드 몸체와 제3 몰드 덮개 사이에 중부 세라믹 가소결체를 만들고,
    상기 중부 세라믹 가소결체로부터 상기 제3 몰드 몸체와 상기 제3 몰드 덮개를 제거시키고,
    상기 제2 기계가공을 구현시키도록,
    머신 센터 투울(Machine Center Tool; MCT)을 사용하여 상기 중부 세라믹 가소결체의 일면으로부터 상기 중부 세라믹 가소결체의 내부를 향해 제1 수평 열 냉각 통로를 만드는 것을 포함하는, 세라믹 히터의 제조방법.
  32. 제31 항에 있어서,
    상기 중부 세라믹 가소결체를 만드는 것은,
    상기 제3 몰드 몸체의 내부에 제5 평탄화된 알루미늄 나이트라이드(AlN) 분말을 위치시키고,
    상기 제3 몰드 몸체의 상기 내부에 상기 제3 몰드 덮개를 투입시켜 소정 온도에서 상기 제3 몰드 덮개를 가압하여 상기 제5 평탄화된 알루미늄 나이트라이드 분말을 가소결시키는 것을 포함하는, 세라믹 히터의 제조방법.
  33. 제32 항에 있어서,
    상기 제5 평탄화된 알루미늄 나이트라이드 분말을 가소결시키는 것은,
    상기 제3 몰드 몸체의 상기 내부에서 상기 제5 평탄화 알루미늄 나이트라이드 분말에 상기 제3 몰드 덮개를 접촉시키고,
    상기 제3 몰드 덮개를 시용하여 상기 제5 평탄화 알루미늄 나이트라이드 분말을 가압함과 동시에 온도 1000 내지 1500℃에서 상기 제5 평탄화 알루미늄 나이트라이드 분말을 가열하는 것을 포함하는, 세라믹 히터의 제조방법.
  34. 제30 항에 있어서,
    상기 기판 서포팅 플레이트를 형성하는 것은,
    상기 제4 열간압축성형을 구현하도록,
    제4 몰드 몸체와 제4 몰드 덮개 사이에 제1 세라믹 소결체를 만들고,
    상기 제1 세라믹 소결체로부터 상기 제4 몰드 몸체와 상기 제4 몰드 덮개를 제거시키고,
    상기 제3 기계가공을 구현시키도록,
    머신 센터 투울(Machine Center Tool; MCT)을 사용하여 상기 제1 세라믹 소결체의 제2 면으로부터 상기 제1 세라믹 소결체의 제1 면을 향해 제1 수직 열전대 설치 통로와 제2 열전대 설치 통로와 수직 열 냉각 통로를 만드는 것을 포함하는, 세라믹 히터의 제조방법.
  35. 제34 항에 있어서,
    상기 하부 플레이트와 상기 중부 플레이트와 상기 상부 플레이트가,
    하부 세라믹 소결체와 중부 세라믹 가소결체와 상부 세라믹 가소결체로 각각 이루어지는 때,
    상기 제1 세라믹 소결체를 만드는 것은,
    상기 제4 몰드 몸체의 내부에 상기 하부 플레이트와 상기 중부 플레이트와 상기 상부 플레이트를 순차적으로 적층시키고,
    상기 제4 몰드 몸체의 상기 내부에 상기 제4 몰드 덮개를 투입시켜 소정 온도에서 상기 제4 몰드 덮개를 가압하여 상기 하부 플레이트와 상기 중부 플레이트와 상기 상부 플레이트를 소결시키는 것을 포함하는, 세라믹 히터의 제조방법.
  36. 제35 항에 있어서,
    상기 하부 플레이트가,
    상기 제4 몰드 몸체의 상기 내부에서 바닥을 기준으로 하여 하부 세라믹 소결체에 순차적으로 적층되는 열 확산 부재와 열 발산 부재를 가지고,
    상기 중부 플레이트가,
    상기 중부 세라믹 가소결체의 일면에 제1 수평 열 냉각 통로를 가지고,
    상기 상부 플레이트가,
    상기 상부 세라믹 가소결체의 일면에 제1 수평 열전대 설치 통로를 가지는 때,
    상기 하부 플레이트와 중부 플레이트와 상기 상부 플레이트를 순차적으로 적층시키는 것은,
    상기 하부 세라믹 소결체에 상기 중부 세라믹 소결체의 상기 일면을 그리고 상기 중부 세라믹 소결체에 상기 상부 세라믹 소결체의 상기 일면을 접촉시켜 상기 하부 세라믹 소결체 및 상기 중부 세라믹 소결체에 의해 상기 중부 세라믹 소결체의 상기 제1 수평 열 냉각 통로 그리고 상기 상부 세라믹 소결체의 상기 제1 수평 열전대 설치 통로를 폐쇄시키는 것을 포함하는, 세라믹 히터의 제조방법.
  37. 제35 항에 있어서,
    상기 하부 플레이트와 상기 중부 플레이트와 상기 상부 플레이트를 소결시키는 것은,
    상기 제4 몰드 몸체의 상기 내부에서 상기 상부 플레이트에 상기 제4 몰드 덮개를 접촉시키고,
    상기 제4 몰드 덮개를 시용하여 상기 상부 플레이트를 가압함과 동시에 온도 1600 내지 2000℃에서 상기 하부 플레이트와 상기 중부 플레이트와 상기 상부 플레이트를 가열하는 것을 포함하는, 세라믹 히터의 제조방법.
  38. 제35 항에 있어서,
    상기 하부 플레이트가,
    상기 제4 몰드 몸체의 상기 내부에서 바닥을 기준으로 하여 하부 세라믹 소결체에 순차적으로 적층되는 열 확산 부재와 열 발산 부재를 가지고,
    상기 중부 플레이트가,
    상기 중부 세라믹 가소결체의 일면에 제1 수평 열 냉각 통로를 가지고,
    상기 상부 플레이트가,
    상기 상부 세라믹 가소결체의 일면에 제1 수평 열전대 설치 통로를 가지는 때,
    상기 하부 플레이트와 상기 중부 플레이트와 상기 상부 플레이트를 순차적으로 적층시키는 것은,
    상기 중부 세라믹 가소결체의 상기 일면에서 상기 제1 수평 열전대 설치 통로 주변에 결속 접착제를 바르고,
    상기 상부 세라믹 가소결체의 상기 일면에서 상기 제1 수평 열 냉각 통로 주변에 상기 결속 접착제를 바르고,
    상기 결속 접착제를 통해 상기 하부 세라믹 소결체에 상기 중부 세라믹 가소결체의 상기 일면을 그리고 상기 중부 세라믹 가소결체에 상기 상부 세라믹 가소결체의 상기 일면을 부착시켜 상기 하부 세라믹 소결체와 상기 중부 세라믹 가소결체에 의해 상기 중부 세라믹 가소결체의 상기 제1 수평 열 냉각 통로와 상기 상부 세라믹 가소결체의 상기 제1 수평 열전대 설치 통로를 폐쇄시키는 것을 포함하고,
    상기 결속 접착제는,
    타이타늄 옥사이드(TiO2), 이트륨 옥사이드(Y2O3), 실리콘 옥사이드(SiO2), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 마그네슘 옥사이드(MgO), 및 알루미늄 옥사이드(Al2O3) 중 적어도 하나를 포함하는, 세라믹 히터의 제조방법.
  39. 제35 항에 있어서,
    상기 하부 플레이트와 상기 중부 플레이트와 상기 상부 플레이트가,
    상기 하부 플레이트와 상기 중부 플레이트와 상기 상부 플레이트 사이에 결속 접착제를 가지는 때,
    상기 하부 플레이트와 상기 중부 플레이트와 상기 상부 플레이트를 소결시키는 것은,
    상기 제4 몰드 몸체의 상기 내부에서 상기 상부 플레이트에 상기 제4 몰드 덮개를 접촉시키고,
    상기 제4 몰드 덮개를 시용하여 상기 상부 플레이트를 가압함과 동시에 온도 1600 내지 2000℃에서 상기 결속 접착제와 함께 상기 하부 플레이트와 상기 중부 플레이트와 상기 상부 플레이트를 가열하는 것을 포함하는, 세라믹 히터의 제조방법.
  40. 제34 항에 있어서,
    상기 제1 세라믹 소결체가,
    상기 제4 몰드 몸체의 내부에서 바닥을 기준으로 하여 순차적으로 적층되는 열 확산 부재와 열 발산 부재와 제1 수평 열 냉각 통로와 제1 수평 열전대 설치 통로를 가지는 때,
    상기 제1 수직 열전대 설치 통로와 상기 제2 열전대 설치 통로와 상기 수직 열 냉각 통로를 만드는 것은,
    상기 머신 센터 투울(MCT)을 사용하여 상기 제1 세라믹 소결체에서 상기 제2 면의 일측 가장자리으로부터 상기 제1 수평 열전대 설치 통로를 향해 상기 제1 수직 열전대 설치 통로를 위치시키고,
    상기 머신 센터 투울(MCT)을 사용하여 상기 제1 세라믹 소결체에서 상기 제2 면의 중앙 영역으로부터 상기 제1 수평 열 냉각 통로의 점유 영역과 상기 열 발산 부재의 점유 영역을 수직하게 지나 상기 열 발산 부재와 상기 열 확산 부재 사이의 영역을 향해 상기 제2 열전대 설치 통로를 위치시키고,
    상기 머신 센터 투울(MCT)을 사용하여 상기 제1 세라믹 소결체에서 상기 제2 면의 타측 가장자리으로부터 상기 제1 수평 열 냉각 통로를 향해 상기 제1 수직 열 냉각 통로를 위치시키는 것을 포함하고,
    제1 수평 및 수직 열전대 설치 통로는,
    제1 열전대 설치 통로를 구성하고,
    제1 수평 및 수직 열 냉각 통로는,
    제1 열 냉각 통로를 구성하는, 세라믹 히터의 제조방법.
  41. 제12 항에 있어서,
    상기 기판 서포팅 플레이트가,
    상기 제1 세라믹 소결체의 일측 가장자리와 중앙 영역과 타측 가장 자리에 제1 열전대 설치 통로와 제2 열전대 설치 통로와 제1 열 냉각 통로를 가지는 때,
    상기 기판 서포팅 플레이트 상에 상기 플레이트 서포팅 샤프트를 형성하는 것은,
    상기 기판 서포팅 플레이트와 마주하는 상기 플레이트 서포팅 샤프트의 면에 고정 접착제를 바르고,
    상기 고정 접착제를 사용하여 상기 기판 서포팅 플레이트에 상기 플레이트 서포팅 샤프트를 부착시키고,
    상기 가열 처리를 구현하도록,
    진공로의 내부에 상기 기판 서포팅 플레이트와 상기 플레이트 서포팅 샤프트를 수직하게 위치시키고,
    상기 진공로의 상기 내부에서 상기 기판 서포팅 플레이트와 상기 고정 접착제와 상기 플레이트 서포팅 샤프트를 온도 1300℃내지 1700℃로 가열시키는 것을 포함하는, 세라믹 히터의 제조방법.
  42. 제41 항에 있어서,
    상기 플레이트 서포팅 샤프트가,
    제2 세라믹 소결체에 제3 및 제4 열전대 설치 통로와 함께 제2 열 냉각 통로를 가지는 때,
    상기 기판 서포팅 플레이트와 상기 플레이트 서포팅 샤프트를 수직하게 위치시키는 것은,
    상기 제1 열전대 설치 통로에 제3 열전대 설치 통로를 그리고 상기 제2 열전대 설치 통로에 제4 열전대 설치 통로를 그리고 상기 제1 열 냉각 통로에 상기 제2 열 냉각 통로를 정렬시키는 것을 포함하는, 세라믹 히터의 제조방법.
  43. 제41 항에 있어서,
    상기 플레이트 서포팅 샤프트가,
    제2 세라믹 소결체를 포함하는 때,
    상기 기판 서포팅 플레이트와 상기 플레이트 서포팅 샤프트를 가열시키는 것은,
    상기 진공로의 상기 내부에서 상기 온도 1300℃내지 1700℃를 유지시키는 동안, 상기 기판 서포팅 플레이트와 상기 플레이트 서포팅 샤프트 사이의 상기 고정 접착제를 녹이면서 상기 기판 서포팅 플레이트와 상기 플레이트 서포팅 샤프트에 상기 고정 접착제를 화학 반응시키는 것을 포함하고,
    상기 고정 접착제는,
    타이타늄 옥사이드(TiO2), 이트륨 옥사이드(Y2O3), 실리콘 옥사이드(SiO2), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 마그네슘 옥사이드(MgO), 및 알루미늄 옥사이드(Al2O3) 중 적어도 하나를 포함하는, 세라믹 히터의 제조방법.
  44. 제12 항에 있어서,
    상기 기판 서포팅 플레이트가,
    상기 제1 세라믹 소결체의 일측 가장자리와 중앙 영역에 제1 열전대 설치 통로와 제2 열전대 설치 통로를 가지고,
    상기 플레이트 서포팅 샤프트가,
    제3 및 제4 열전대 설치 통로를 가지는 때,
    상기 기판 서포팅 플레이트와 상기 플레이트 서포팅 샤프트에 제1 열전대와 제2 열전대를 위치시키는 것은,
    상기 기판 서포팅 플레이트와 상기 플레이트 서포팅 샤프트를 순차적으로 적층시킨 상태에서,
    상기 제1 열전대 설치 통로와 상기 제3 열전대 설치 통로에 상기 제1 열전대를 밀어 넣고,
    상기 제2 열전대 설치 통로와 상기 제4 열전대 설치 통로에 상기 제2 열전대를 밀어 넣는 것을 포함하는, 세라믹 히터의 제조방법.


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KR101333629B1 (ko) 2013-07-03 2013-11-27 (주)보부하이테크 낮은 누설전류와 전력효율이 향상된 반도체 제조용 질화알루미늄 세라믹히터의 제조방법 및 이에 의해 제조된 낮은 누설전류와 전력효율이 향상된 반도체 제조용 질화알루미늄 세라믹히터

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