KR101217253B1 - Dielectric materials with black color for electrostatic chuck and manufacturing method of the same - Google Patents
Dielectric materials with black color for electrostatic chuck and manufacturing method of the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR101217253B1 KR101217253B1 KR1020100102179A KR20100102179A KR101217253B1 KR 101217253 B1 KR101217253 B1 KR 101217253B1 KR 1020100102179 A KR1020100102179 A KR 1020100102179A KR 20100102179 A KR20100102179 A KR 20100102179A KR 101217253 B1 KR101217253 B1 KR 101217253B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- electrostatic chuck
- parts
- weight
- dielectric
- black
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
- H01B3/02—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances
- H01B3/10—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances metallic oxides
-
- 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
- C04B35/50—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on rare-earth compounds
- C04B35/505—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on rare-earth compounds based on yttrium oxide
-
- 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
- C04B35/581—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 based on aluminium nitride
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
- H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
- H01L21/6833—Details of electrostatic chucks
Abstract
본 발명은, 산화이트륨(Y2O3) 100중량부와, 명도를 낮추어 복사열에 의한 열전달이 높아 웨이퍼의 온도 균일도를 향상시키고 유전체 색상의 변동을 억제하기 위한 카본(C), SiC, WC, TiC, TaC, VC, CrC, ZrC, NbC, MoC, HfC 및 NiO 중에서 선택된 1종 이상의 물질이 상기 산화이트륨(Y2O3) 100중량부에 대하여 0.05~4 중량부 포함되며, 명도가 20～60 범위이고, 상온에서의 체적저항율이 1×1015～5×1016Ω·㎝ 범위 이며, 상대밀도가 98.0～99.8% 범위를 이루는 정전척용 흑색 유전체 소재 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 플라즈마 환경에서 사용되는 정전척의 내구성을 향상시키면서도 웨이퍼의 온도 균일도를 향상시킬 수 있고 유전상수가 높고 치밀하며 체적저항값이 1×1015 Ω·㎝ 이상 이므로 누설전류가 적고 웨이퍼 탈착 성능이 우수한 특성을 제공할 수 있다.According to the present invention, 100 parts by weight of yttrium oxide (Y 2 O 3 ) and high brightness are transferred to radiant heat to increase the temperature uniformity of the wafer and to suppress variations in dielectric color. One or more materials selected from TiC, TaC, VC, CrC, ZrC, NbC, MoC, HfC and NiO are contained in an amount of 0.05 to 4 parts by weight based on 100 parts by weight of the yttrium oxide (Y 2 O 3 ), and the brightness is 20 to It relates to a black dielectric material for electrostatic chucks having a range of 60, a volume resistivity at room temperature of 1 × 10 15 to 5 × 10 16 Ω · cm, and a relative density of 98.0 to 99.8%, and a method of manufacturing the same. According to the present invention, the temperature uniformity of the wafer can be improved while improving the durability of the electrostatic chuck used in the plasma environment, the dielectric constant is high and dense, and the volume resistivity is 1 × 10 15 Ω · cm or more, so that there is little leakage current and wafer detachment. It can provide excellent performance characteristics.
Description
본 발명은 정전척용 소재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마 환경에서 사용되는 정전척의 내구성을 향상시키면서도 명도가 낮아 복사열에 의한 열전달이 높아 웨이퍼의 온도 균일도를 향상시킬 수 있고 유전상수가 높고 치밀하며 체적저항값이 1×1015 Ω·㎝ 이상 이므로 누설전류가 적고 웨이퍼 탈착 성능이 우수한 특성을 제공할 수 있는 정전척용 흑색 유전체 소재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a material for an electrostatic chuck and a method of manufacturing the same, and more particularly, to improve the durability of the electrostatic chuck used in the plasma environment and to improve the temperature uniformity of the wafer due to high heat transfer due to radiant heat and low dielectric constant. The present invention relates to a black dielectric material for electrostatic chucks and a method for manufacturing the same, which have high leakage density and excellent wafer detachment performance because of high, dense and volume resistivity of 1 × 10 15 Ω · cm or more.
정전척은 정전기력을 이용하여 웨이퍼를 고정시키는 장치로서, 흡착방법에 따라서 존슨-라벡(Johnsen-Rahbek)형 정전척 및 쿨롱(Coulomb)형 정전척으로 나누어진다. An electrostatic chuck is an apparatus for fixing a wafer using electrostatic force, and is classified into a Johnson-Rahbek type electrostatic chuck and a Coulomb type electrostatic chuck according to an adsorption method.
존슨-라벡형 정전척은 일반적으로 1×109~1×1012 Ω·㎝ 정도의 낮은 체적저항 특성을 지니며, 낮은 체적저항 특성으로 인하여 유전체의 웨이퍼 흡착면에 전하들이 충전되고 이러한 표면전하들의 정전기적 인력을 통하여 웨이퍼가 고정된다. Johnson-Lavec electrostatic chucks generally have a low volume resistivity characteristic of 1 × 10 9 to 1 × 10 12 Ω · cm, and because of the low volume resistivity, charges are charged to the wafer adsorption surface of the dielectric and these surface charges The wafers are fixed through their electrostatic attraction.
한편, 쿨롱형 정전척은 유전체 상하면에 존재하는 서로 다른 전하들 간의 정전기적인 인력을 이용하여 웨이퍼를 고정하는 것으로서 유전체의 체적저항값이 1×1015 Ω·㎝ 이상 이어야만 누설전류가 적고 웨이퍼 탈착 성능이 우수하다. On the other hand, the coulomb type electrostatic chuck is used to fix the wafer by using electrostatic attraction between the different charges on the upper and lower surfaces of the dielectric. The leakage current is low and the wafer detachment performance only when the volume resistivity of the dielectric is 1 × 10 15 Ω · cm or more. This is excellent.
일반적으로 정전척용 소재로는 산화알루미늄(Al2O3) 혹은 질화알루미늄(AlN)등과 같이 알루미늄을 주요원소로 하는 소재가 사용되어 왔다. 그러나, 이러한 소재는 제조가 용이하고 경제적이라는 장점이 있으나 불소계 플라즈마에서 AlF3의 생성에 따른 내구성이 낮은 단점이 있다.
In general, as an electrostatic chuck material, materials such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ) or aluminum nitride (AlN), such as aluminum, have been used as main elements. However, this material has the advantage of being easy to manufacture and economical, but has the disadvantage of low durability due to the generation of AlF 3 in the fluorine-based plasma.
본 발명이 해결하려는 과제는 플라즈마 환경에서 사용되는 정전척의 내구성을 향상시키면서도 명도가 낮아 복사열에 의한 열전달이 높아 웨이퍼의 온도 균일도를 향상시킬 수 있고 유전상수가 높고 치밀하며 체적저항값이 1×1015 Ω·㎝ 이상 이므로 누설전류가 적고 웨이퍼 탈착 성능이 우수한 특성을 제공할 수 있는 정전척용 흑색 유전체 소재 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
The problem to be solved by the present invention is to improve the durability of the electrostatic chuck used in the plasma environment, low brightness, high heat transfer by radiant heat, improve the temperature uniformity of the wafer, high dielectric constant, dense, volume resistivity value of 1 × 10 15 The present invention provides a black dielectric material for electrostatic chuck and a method of manufacturing the same that can provide characteristics of less leakage current and excellent wafer desorption performance since it is Ω · cm or more.
본 발명은, 정전척에 사용되는 소재에 있어서, 산화이트륨(Y2O3) 100중량부와, 명도를 낮추어 복사열에 의한 열전달이 높아 웨이퍼의 온도 균일도를 향상시키고 유전체 색상의 변동을 억제하기 위한 카본(C), SiC, WC, TiC, TaC, VC, CrC, ZrC, NbC, MoC, HfC 및 NiO 중에서 선택된 1종 이상의 물질이 상기 산화이트륨(Y2O3) 100중량부에 대하여 0.05~4 중량부 포함되며, 명도가 20～60 범위이고, 상온에서의 체적저항율이 1×1015～5×1016Ω·㎝ 범위 이며, 상대밀도가 98.0～99.8% 범위를 이루는 정전척용 흑색 유전체 소재를 제공한다.The present invention, in the material used in the electrostatic chuck, 100 parts by weight of yttrium oxide (Y 2 O 3 ), and to increase the heat transfer by the radiant heat to lower the brightness to improve the temperature uniformity of the wafer and to suppress the variation of the color of the dielectric At least one material selected from carbon (C), SiC, WC, TiC, TaC, VC, CrC, ZrC, NbC, MoC, HfC and NiO is 0.05 to 4 with respect to 100 parts by weight of the yttrium oxide (Y 2 O 3 ). Black dielectric material for electrostatic chucks, which includes parts by weight, has a brightness of 20 to 60, a volume resistivity of 1 × 10 15 to 5 × 10 16 Ω · cm at room temperature, and a relative density of 98.0 to 99.8%. to provide.
상기 정전척용 흑색 유전체 소재에 웨이퍼와 접촉하는 유전체의 경도를 조절하기 위한 산화알루미늄(Al2O3)이 상기 산화이트륨(Y2O3) 100중량부에 대하여 0.1~90 중량부 더 포함될 수 있다. The black dielectric material for electrostatic chuck may further include 0.1 to 90 parts by weight of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) to adjust the hardness of the dielectric in contact with the wafer based on 100 parts by weight of the yttrium oxide (Y 2 O 3 ). .
상기 정전척용 흑색 유전체 소재는 10~1000 kHz의 범위에서 유전상수가 11～15 범위일 수 있다. The black dielectric material for the electrostatic chuck may have a dielectric constant in the range of 11 to 15 in the range of 10 to 1000 kHz.
상기 정전척은 유전체 상하면에 존재하는 서로 다른 전하들 간의 정전기적인 인력을 이용하여 웨이퍼를 고정하는 쿨롱형 정전척일 수 있다. The electrostatic chuck may be a coulomb type electrostatic chuck that fixes the wafer by using electrostatic attraction between different charges on upper and lower surfaces of the dielectric.
또한, 본 발명은, 정전척에 사용되는 소재의 제조방법에 있어서, 산화이트륨(Y2O3) 분말과, 상기 산화이트륨(Y2O3) 100중량부에 대하여 명도를 낮추어 복사열에 의한 열전달이 높아 웨이퍼의 온도 균일도를 향상시키고 유전체 색상의 변동을 억제하기 위한 카본(C), SiC, WC, TiC, TaC, VC, CrC, ZrC, NbC, MoC, HfC 및 NiO 중에서 선택된 1종 이상의 분말 0.05~4 중량부를 포함하는 원료분말을 준비하는 단계와, 상기 원료분말을 혼합하는 단계 및 혼합된 원료분말을 가압 소결하여 명도가 20～60 범위이고 상온에서의 체적저항율이 1×1015～5×1016Ω·㎝ 범위 이며 상대밀도가 98.0～99.8% 범위를 이루는 흑색 유전체 소재를 수득하는 단계를 포함하는 정전척용 흑색 유전체 소재의 제조방법을 제공한다. In addition, the present invention, in the manufacturing method of the material used for the electrostatic chuck, the brightness is lowered with respect to yttrium oxide (Y 2 O 3 ) powder and 100 parts by weight of the yttrium oxide (Y 2 O 3 ) to transfer heat by radiant heat At least one powder selected from carbon (C), SiC, WC, TiC, TaC, VC, CrC, ZrC, NbC, MoC, HfC, and NiO to improve wafer temperature uniformity and suppress dielectric color variations 0.05 Preparing a raw material powder comprising ˜4 parts by weight, mixing the raw material powder and pressing and sintering the mixed raw powder to have a brightness of 20 to 60 and a volume resistivity at room temperature of 1 × 10 15 to 5 × It provides a method for producing a black dielectric material for an electrostatic chuck comprising the step of obtaining a black dielectric material in the range of 10 16 Ω · cm and a relative density in the range of 98.0-99.9%.
상기 원료분말에 고가의 산화이트륨의 사용량을 줄이는 경제적인 이유 외에도 웨이퍼와 접촉하는 유전체의 경도를 조절하기 위한 산화알루미늄(Al2O3)이 더 포함될 수 있으며, 상기 산화알루미늄(Al2O3)은 상기 원료분말에 상기 산화이트륨(Y2O3) 100중량부에 대하여 0.1~90 중량부 함유되는 것이 바람직하다. The raw material powder of expensive aluminum oxide (Al 2 O 3) may be included further to control the hardness of the dielectric in contact with the addition to economic reasons wafer to reduce the amount of the yttrium oxide in the aluminum oxide (Al 2 O 3) Silver is preferably contained in the raw material powder 0.1 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of the yttrium oxide (Y 2 O 3 ).
상기 가압 소결은 1400~1600℃의 온도에서 10~30 MPa의 압력을 인가하여 30분～10시간 동안 수행하는 단계로 이루어질 수 있다.The pressure sintering may be performed by applying a pressure of 10 ~ 30 MPa at a temperature of 1400 ~ 1600 ℃ for 30 minutes to 10 hours.
상기 가압 소결은 아르곤(Ar) 가스, 질소(N2) 가스 또는 이들의 혼합가스 분위기에서 수행되고, 공급하는 가스의 유량은 100～2000sccm 범위인 것이 바람직하다. The pressure sintering is performed in an argon (Ar) gas, nitrogen (N 2 ) gas or a mixed gas atmosphere thereof, the flow rate of the gas to be supplied is preferably in the range of 100 ~ 2000sccm.
상기 혼합된 원료분말을 가압 소결하기 위한 몰드는 흑연 재질로 이루어진 몰드를 사용하는 것이 바람직하다. As a mold for pressure sintering the mixed raw material powder, it is preferable to use a mold made of graphite material.
상기 정전척은 유전체 상하면에 존재하는 서로 다른 전하들 간의 정전기적인 인력을 이용하여 웨이퍼를 고정하는 쿨롱형 정전척이고, 상기 정전척용 흑색 유전체 소재의 유전상수는 10~1000 kHz의 범위에서 11～15 범위일 수 있다.
The electrostatic chuck is a Coulomb type electrostatic chuck which fixes the wafer by using electrostatic attraction between different charges on the upper and lower surfaces of the dielectric, and the dielectric constant of the black dielectric material for the electrostatic chuck is 11 to 15 in the range of 10 to 1000 kHz. It can be a range.
본 발명에 의한 정전척용 흑색 유전체 소재에 의하면, 플라즈마 환경에서 사용되는 정전척의 내구성을 향상시키면서도 명도가 낮아 복사열에 의한 열전달이 높아 웨이퍼의 온도 균일도를 향상시킬 수 있고, 유전상수가 높고 치밀하며 체적저항값이 1×1015 Ω·㎝ 이상 이므로 누설전류가 적고 웨이퍼 탈착 성능이 우수한 특성을 제공할 수 있다. 명도가 낮아 복사에 의한 온도 균일도 향상에 도움이 되며, 정전척의 내구성이 높으면서도 유전율이 높아 정전척 유전체의 두께를 기존 산화알루미늄 소재 대비 20% 이상 증가시킬 수 있으며, 이에 따른 누설전류의 감소 및 정전척의 안정적인 동작에 기여할 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 정전척용 흑색 유전체 소재는 플라즈마 환경에서 내식각 특성이 기존의 알루미나 소재보다 우수하여 정전척용 소재로서 유용성이 뛰어나다.
According to the black dielectric material for an electrostatic chuck according to the present invention, the durability of the electrostatic chuck used in the plasma environment is improved while the brightness is low, the heat transfer due to the radiant heat is high, so that the temperature uniformity of the wafer can be improved, the dielectric constant is high, the density is high, and the volume resistance is increased. Since the value is 1 × 10 15 Ω · cm or more, the leakage current is low and the wafer detachment performance is excellent. Low brightness helps to improve the temperature uniformity by radiation, high electrostatic chuck and high dielectric constant can increase the thickness of the electrostatic chuck dielectric by more than 20% compared to the existing aluminum oxide material. It can contribute to the stable operation of the chuck. In addition, the black dielectric material for an electrostatic chuck according to the present invention has excellent corrosion resistance in a plasma environment than conventional alumina materials, and thus has excellent utility as an electrostatic chuck material.
도 1은 실시예 1에 따라 제조된 정전척용 흑색 유전체 소재의 파단면 미세구조를 보여주는 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope; SEM) 사진이다.
도 2는 실시예 1의 전압에 따른 상온에서의 비저항을 나타낸 그래프이다.
도 3은 비교예 6에 따라 제조된 정전척용 흑색 유전체 소재의 파단면 미세구조를 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 4는 내플라즈마성 평가 결과를 보여주는 그래프이다. FIG. 1 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing a fracture surface microstructure of an electrostatic chuck black dielectric material prepared according to Example 1. FIG.
Figure 2 is a graph showing the specific resistance at room temperature according to the voltage of Example 1.
3 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing the fracture surface microstructure of the black dielectric material prepared for Comparative Example 6. FIG.
4 is a graph showing the results of evaluation of plasma resistance.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following embodiments are provided to those skilled in the art to fully understand the present invention, and may be modified in various forms, and the scope of the present invention is limited to the embodiments described below. It doesn't happen.
플라즈마 환경에서 사용되는 정전척의 내구성을 향상시키면서도 웨이퍼의 온도 균일도를 향상시킬 수 있는 흑색 정전척 소재가 요구되고 있다. 플라즈마 환경이라 함은 불소, 산소를 포함하는 기체를 이온화시켜 식각 등의 반도체 제조공정을 진행하는 환경을 말한다. 온도 균일도를 향상시키기 위한 수단으로서 유전체의 두께 편차를 일정 이하로 유지하여야 되는데, 유전상수가 큰 소재를 정전척의 유전체로 사용하는 경우 동일한 정전기적인 인력을 얻는데 필요한 평균 유전체의 두께를 증가시킬 수 있다. 이러한 유전체 특성을 가지고 있으면서도 체적저항값이 1×1015 Ω·㎝ 이상 이어서 누설전류가 적고 웨이퍼 탈착 성능이 우수한 특성을 제공할 수 있는 흑색 유전체 소재가 필요하다.There is a need for a black electrostatic chuck material capable of improving the temperature uniformity of the wafer while improving the durability of the electrostatic chuck used in the plasma environment. The plasma environment refers to an environment in which a semiconductor manufacturing process such as etching is performed by ionizing a gas containing fluorine and oxygen. As a means for improving the temperature uniformity, the thickness variation of the dielectric should be kept below a certain level. When a material having a large dielectric constant is used as the dielectric of the electrostatic chuck, the thickness of the average dielectric required to obtain the same electrostatic attraction may be increased. There is a need for a black dielectric material having such a dielectric property and having a volume resistivity of 1 × 10 15 Ω · cm or more, thus providing low leakage current and excellent wafer desorption performance.
이를 위해 본 발명은, 고밀도 플라즈마 환경에서 내구성이 뛰어난 정전척용 소재로서, 명도가 20～60 범위이고, 상온에서의 체적저항율이 1×1015～5×1016Ω·㎝ 범위 이며, 상대밀도가 98.0～99.8% 이면서 산화이트륨(Y2O3)을 포함하는 정전척용 흑색 유전체 소재를 제시한다. To this end, the present invention is an electrostatic chuck material with excellent durability in a high-density plasma environment, has a brightness range of 20 to 60, a volume resistivity at room temperature of 1 × 10 15 to 5 × 10 16 Ω · cm, and a relative density A black dielectric material for electrostatic chucks containing yttrium oxide (Y 2 O 3 ) with 98.0-99.9% is presented.
본 발명의 정전척용 흑색 유전체 소재에서는 명도를 낮추어 복사열에 의한 열전달이 높아 웨이퍼의 온도 균일도를 향상시키고 유전체 색상의 변동을 억제하기 위한 카본(C), SiC, WC, TiC, TaC, VC, CrC, ZrC, NbC, MoC, HfC 및 NiO 중에서 선택된 1종 이상의 물질이 산화이트륨(Y2O3) 100중량부에 대하여 0.05~4 중량부 포함된다. 이 경우, 본 발명의 정전척용 흑색 유전체 소재에는 산화이트륨(Y2O3) 100 중량부와, 상기 산화이트륨(Y2O3) 100중량부에 대하여 0.05~4 중량부의 카본(C), SiC, WC, TiC, TaC, VC, CrC, ZrC, NbC, MoC, HfC 및 NiO 중에서 선택된 1종 이상의 물질이 포함되게 된다. 이때, 카본의 함량은 산화이트륨(Y2O3) 100 중량부에 대하여 4 중량부 이하인 것이 바람직한데, 이는 카본(C)의 함량이 4 중량부 이상이면 최적 저항율의 감소가 일어날 수 있기 때문이다. 또한, SiC의 함량은 4 중량부 이하인 것이 바람직한데, 이는 SiC의 함량이 4 중량부 이상이면 최적 저항율의 감소뿐만 아니라 소결밀도 또한 급격히 감소하는 문제가 발생할 수 있기 때문이다. 카본(C), SiC, WC, TiC, TaC, VC, CrC, ZrC, NbC, MoC, HfC 및 NiO 중에서 선택된 1종 이상의 물질의 함량이 산화이트륨(Y2O3) 100 중량부에 대하여 0.05 중량부 이하 이면 명도를 낮추는 효과가 미약할 수 있다.In the black dielectric material of the electrostatic chuck of the present invention, the heat transfer due to radiant heat is increased by lowering the brightness, thereby improving the temperature uniformity of the wafer and suppressing the variation of the color of the dielectric (C), SiC, WC, TiC, TaC, VC, CrC, At least one material selected from ZrC, NbC, MoC, HfC and NiO is contained in an amount of 0.05 to 4 parts by weight based on 100 parts by weight of yttrium oxide (Y 2 O 3 ). In this case, the electrostatic chuck black dielectric material is yttrium oxide of the present invention (Y 2 O 3) 100 parts by weight of the yttrium oxide (Y 2 O 3) based on 100 parts by weight of 0.05 ~ 4 parts by weight of carbon (C), SiC At least one material selected from WC, TiC, TaC, VC, CrC, ZrC, NbC, MoC, HfC, and NiO will be included. In this case, the carbon content is preferably 4 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of yttrium oxide (Y 2 O 3 ), since the optimum resistivity may occur when the content of carbon (C) is 4 parts by weight or more. . In addition, the content of SiC is preferably 4 parts by weight or less, because when the content of SiC is 4 parts by weight or more, the problem of not only reducing the optimum resistivity but also rapidly decreasing the sintering density may occur. The content of at least one material selected from carbon (C), SiC, WC, TiC, TaC, VC, CrC, ZrC, NbC, MoC, HfC and NiO is 0.05% by weight based on 100 parts by weight of yttrium oxide (Y 2 O 3 ). If it is less than negative, the effect of lowering the brightness may be weak.
또한, 본 발명의 정전척용 흑색 유전체 소재에서는 고가의 산화이트륨의 사용량을 줄이는 경제적인 이유외에도 웨이퍼와 접촉하는 유전체의 경도를 조절하기 위하여 산화알루미늄(Al2O3)이 산화이트륨(Y2O3) 100중량부에 대하여 0.1~90 중량부 더 포함될 수 있다. 이 경우, 본 발명의 정전척용 흑색 유전체 소재에는 산화이트륨(Y2O3) 100 중량부와, 상기 산화이트륨(Y2O3) 100중량부에 대하여 0.05~4 중량부의 카본(C), SiC, WC, TiC, TaC, VC, CrC, ZrC, NbC, MoC, HfC 및 NiO 중에서 선택된 1종 이상의 물질과, 상기 산화이트륨(Y2O3) 100중량부에 대하여 0.1~90 중량부의 산화알루미늄(Al2O3)이 포함되게 된다. 불소계 플라즈마에서의 내구성 향상을 위하여 산화알루미늄(Al2O3)의 함량은 산화이트륨(Y2O3) 100 중량부에 대하여 90 중량부 이하인 것이 바람직한데 이는 산화알루미늄(Al2O3)이 불소계 플라즈마에 취약하기 때문이다. In addition, in the black dielectric material for electrostatic chuck of the present invention, aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is yttrium oxide (Y 2 O 3 ) to control the hardness of the dielectric in contact with the wafer, in addition to economic reasons for reducing the amount of expensive yttrium oxide. 0.1 to 90 parts by weight may be further included based on 100 parts by weight. In this case, the electrostatic chuck black dielectric material is yttrium oxide of the present invention (Y 2 O 3) 100 parts by weight of the yttrium oxide (Y 2 O 3) based on 100 parts by weight of 0.05 ~ 4 parts by weight of carbon (C), SiC At least one material selected from WC, TiC, TaC, VC, CrC, ZrC, NbC, MoC, HfC, and NiO, and 0.1 to 90 parts by weight of aluminum oxide (100 parts by weight of yttrium oxide (Y 2 O 3 )) Al 2 O 3 ) will be included. In order to improve durability in the fluorine-based plasma, the content of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is preferably 90 parts by weight or less based on 100 parts by weight of yttrium oxide (Y 2 O 3 ), in which aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is fluorine-based. This is because it is vulnerable to plasma.
본 발명의 정전척용 흑색 유전체 소재는 플라즈마 환경에서 사용되는 정전척의 내구성을 향상시키면서도 명도가 낮아 웨이퍼의 온도 균일도를 향상시킬 수 있고 생산과정의 유전체 색상의 변동을 억제할 수 있으며, 10~1000 kHz의 범위에서 유전상수가 11～15 정도로서 높고 치밀하며, 체적저항값이 1×1015 Ω·㎝ 이상 이므로 누설전류가 적고, 웨이퍼 탈착 성능이 우수한 특성을 제공하는 반도체 제조용 부재로서 사용될 수 있으며, 특히 유전체 상하면에 존재하는 서로 다른 전하들 간의 정전기적인 인력을 이용하여 웨이퍼를 고정하는 쿨롱형 정전척으로 적용될 경우 매우 효과적이다.
The black dielectric material for electrostatic chuck of the present invention can improve the temperature uniformity of the wafer while reducing the brightness while improving the durability of the electrostatic chuck used in the plasma environment, and can suppress the variation of the dielectric color in the production process, In the range, the dielectric constant is about 11-15, high and dense, and the volume resistivity value is 1 × 10 15 Ω · cm or more, so it can be used as a semiconductor manufacturing member that provides the characteristics of low leakage current and excellent wafer desorption performance. It is very effective when applied as a Coulomb type electrostatic chuck that fixes the wafer by using electrostatic attraction between different charges on the upper and lower surfaces.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정전척용 흑색 유전체 소재의 제조방법을 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing a black dielectric material for an electrostatic chuck according to a preferred embodiment of the present invention will be described.
원료분말로서 산화이트륨(Y2O3) 분말과, 카본(C), SiC, WC, TiC, TaC, VC, CrC, ZrC, NbC, MoC, HfC 및 NiO 중에서 선택된 1종 이상의 분말을 준비한다. 상기 원료분말에 카본(C), SiC, WC, TiC, TaC, VC, CrC, ZrC, NbC, MoC, HfC 및 NiO 중에서 선택된 1종 이상의 분말이 상기 산화이트륨(Y2O3) 100중량부에 대하여 0.05~4 중량부 함유되게 하는 것이 바람직하다.As a raw material powder, yttrium oxide (Y 2 O 3 ) powder and at least one powder selected from carbon (C), SiC, WC, TiC, TaC, VC, CrC, ZrC, NbC, MoC, HfC and NiO are prepared. At least one powder selected from carbon (C), SiC, WC, TiC, TaC, VC, CrC, ZrC, NbC, MoC, HfC and NiO is added to 100 parts by weight of the yttrium oxide (Y 2 O 3 ). It is preferable to make it contain 0.05-4 weight part with respect to.
상기 원료분말에는 산화알루미늄(Al2O3)이 더 포함될 수 있으며, 이 경우 상기 산화알루미늄(Al2O3)은 상기 산화이트륨(Y2O3) 100중량부에 대하여 0.1~90 중량부 함유되게 하는 것이 바람직하다.The raw material powder may further include aluminum oxide (Al 2 O 3 ), in which case the aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is 0.1 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of the yttrium oxide (Y 2 O 3 ) Is preferred.
준비된 원료분말을 혼합한다. 상기 혼합 공정은 볼 밀링(ball milling) 공정 등을 이용할 수 있다. 볼 밀링 공정을 구체적으로 설명하면, 원료분말을 볼밀링기(ball milling machine)에 장입하여 물, 알코올과 같은 용매와 함께 혼합하고, 볼 밀링기를 이용하여 일정 속도로 회전시켜 원료분말 입자들을 균일하게 혼합한다. 볼 밀링에 사용되는 볼은 알루미나(Al2O3), 지르코니아(ZrO2)와 같은 세라믹 재질의 볼을 사용할 수 있으며, 볼은 모두 같은 크기의 것일 수도 있고 2가지 이상의 크기를 갖는 볼을 함께 사용할 수도 있다. 볼의 크기, 밀링 시간, 볼 밀링기의 분당 회전속도 등을 조절하는데, 예를 들면, 볼의 크기는 1㎜～30㎜ 정도의 범위로 설정하고, 볼 밀링기의 회전속도는 50～500rpm 정도의 범위로 설정하며, 볼 밀링은 1～48 시간 동안 실시할 수 있다. 볼 밀링에 의해 원료분말은 균일하게 혼합되게 된다. The prepared raw powder is mixed. The mixing process may use a ball milling process or the like. The ball milling process will be described in detail. The raw powder is charged into a ball milling machine, mixed with a solvent such as water and alcohol, and rotated at a constant speed using a ball mill to uniformly mix the raw powder particles. do. The balls used for ball milling may be made of ceramic balls such as alumina (Al 2 O 3 ) and zirconia (ZrO 2 ), and the balls may be all the same size or may have two or more balls together. It may be. Adjust the size of the ball, milling time, rotation speed per minute of the ball mill, etc. For example, set the size of the ball in the range of 1 mm to 30 mm, and the rotation speed of the ball mill in the range of 50 to 500 rpm. Ball milling can be performed for 1 to 48 hours. By ball milling, the raw powder is uniformly mixed.
혼합이 완료된 원료분말을 건조한다. 상기 건조는 60～120℃의 온도에서 30분～24시간 동안 수행하는 것이 바람직하다.The mixed raw powder is dried. The drying is preferably carried out for 30 minutes to 24 hours at a temperature of 60 ~ 120 ℃.
건조된 원료분말은 뭉쳐져 있을 수 있으므로 알루미나 유발과 같은 장치를 이용하여 분쇄할 수 있으며, 분쇄가 완료된 분말을 소정 메쉬(예컨대, 80메쉬)의 체를 이용하여 체거름을 실시할 수도 있다. Since the dried raw powder may be aggregated, it may be pulverized using a device such as alumina induction, and the pulverized powder may be sieved using a sieve of a predetermined mesh (eg, 80 mesh).
이렇게 준비된 원료분말을 흑연과 같은 물질로 이루어진 몰드에 장입하고 소결한다. The raw powder thus prepared is charged into a mold made of a material such as graphite and sintered.
상기 소결은 1400~1600℃ 범위의 소결온도에서 이루어지는 것이 바람직하고, 1450~1550℃로 하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 소결온도가 1400℃ 미만인 경우에는 상대밀도가 떨어지며, 1600℃를 초과하여 소결하는 것은 경제적 손실을 초래할 뿐만 아니라 과도한 입자성장을 가져와 소결체의 강도를 약하게 하여 반도체 부재를 제조하는 단계에서 파손을 일으킬 수 있다. 상기 소결온도까지는 5～50℃/min의 승온속도로 상승시키는 것이 바람직한데, 승온 속도가 너무 느린 경우에는 시간이 오래 걸려 생산성이 떨어지고 승온 속도가 너무 빠른 경우에는 급격한 온도 상승에 의해 열적 스트레스가 가해질 수 있으므로 상기 범위의 승온 속도로 온도를 올리는 것이 바람직하다. The sintering is preferably made at a sintering temperature in the range of 1400-1600 ° C, more preferably 1450-1550 ° C. If the sintering temperature is less than 1400 ℃ relative density is lowered, sintering exceeding 1600 ℃ not only causes economic loss but also leads to excessive grain growth to weaken the strength of the sintered body may cause breakage in the step of manufacturing a semiconductor member have. It is preferable to increase the temperature at a heating rate of 5 to 50 ° C./min until the sintering temperature. If the temperature is too slow, productivity may take a long time, and if the temperature is too fast, thermal stress may be applied by a rapid temperature increase. Since it is possible to raise the temperature at a temperature rising rate in the above range, it is preferable.
또한, 상기 소결은 상기 소결온도에서 30분~10 시간 동안 유지하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1~5 시간으로 하는 것이 좋다. 소결시간은 30분～10시간 정도인 것이 바람직한데, 소결시간이 너무 긴 경우에는 에너지의 소모가 많으므로 비경제적일 뿐만 아니라 더 이상의 소결 효과를 기대하기 어려우며, 소결시간이 작은 경우에는 불완전한 소결로 인해 유전체 소재의 물성이 좋지 않을 수 있다.In addition, the sintering is preferably maintained for 30 minutes to 10 hours at the sintering temperature, more preferably 1 to 5 hours. It is preferable that the sintering time is about 30 minutes to 10 hours. If the sintering time is too long, energy consumption is high, so it is not economical and it is difficult to expect further sintering effect. Due to this, the physical properties of the dielectric material may be poor.
또한, 상기 소결 시에 10 ~ 30 MPa의 압력을 가하여 치밀화를 촉진하는 것이 바람직하다. 상기 압력은 몰드 상부와 하부에서 상하 양방향 압축을 실시하거나, 일방향에서 압축을 실시할 수도 있다. 이때 원료분말에 가해지는 압력(상기 몰드에 의해 압축되는 압력)은 10～30MPa 정도인 것이 바람직한데, 가압 압력이 너무 작은 경우에는 원료분말 입자 사이에 공극이 많게 되므로 원하는 고밀도의 유전체 소재를 얻기 어렵고, 가압 압력이 너무 큰 경우에는 그 이상의 효과는 기대할 수 없고 고압에 따른 몰드, 유압장치 등의 설계가 추가됨으로써 설비 제작 비용이 증가할 수 있다. 상기 몰드는 소결체(소결되어 형성되는 유전체 소재)의 명도를 낮출 수 있는 흑연과 같은 카본(C) 성분을 포함하는 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 다른 재질로 이루어진 몰드를 사용하는 경우에는 후속의 소결 과정에서 불순물로 작용될 수도 있기 때문이다. In addition, it is preferable to accelerate the densification by applying a pressure of 10 to 30 MPa during the sintering. The pressure may be performed up and down bidirectional compression in the upper and lower molds, or may be compressed in one direction. At this time, the pressure applied to the raw material powder (pressure compressed by the mold) is preferably about 10 to 30 MPa. When the pressurization pressure is too small, there are many voids between the raw material powder particles, which makes it difficult to obtain a desired high density dielectric material. If the pressurization pressure is too large, further effects cannot be expected, and the manufacturing cost of equipment may increase due to the addition of a mold, a hydraulic device, etc. according to the high pressure. The mold is preferably made of a material containing a carbon (C) component such as graphite, which can lower the brightness of the sintered body (a dielectric material formed by sintering), and in the case of using a mold made of another material, subsequent sintering process This is because it may act as an impurity in.
또한, 상기 소결은 아르곤(Ar) 가스, 질소(N2) 가스 또는 이들의 혼합가스 분위기에서 실시하는 것이 바람직하며, 공급하는 가스의 유량은 100～2000sccm 정도인 것이 바람직하다. The sintering is preferably carried out in an argon (Ar) gas, nitrogen (N 2 ) gas or a mixed gas atmosphere thereof, and the flow rate of the gas to be supplied is preferably about 100 to 2000 sccm.
이와 같이 제조된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정전척용 흑색 유전체 소재는 상온에서의 체적저항율이 1×1015 Ω·㎝ 이상, 보다 구체적으로는 1×1015～5×1016Ω·㎝ 범위 이고, 상대밀도가 98% 이상, 보다 구체적으로는 98.0～99.8% 범위 이며, 명도가 60 이하, 보다 구체적으로는 20～60 범위 이며, 10~1000 kHz의 범위에서 유전상수가 11 이상, 보다 구체적으로는 11～15 범위의 값을 갖는다. The black dielectric material for electrostatic chuck according to the preferred embodiment of the present invention prepared as described above has a volume resistivity of 1 × 10 15 Ω · cm or more at room temperature, more specifically 1 × 10 15 to 5 × 10 16 Ω · cm Relative density is 98% or more, more specifically 98.0-99.9%, brightness is 60 or less, more specifically 20-60, and dielectric constant 11 or more, 10-1000 kHz It has a value in the range of 11-15.
이와 같이 제조된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정전척용 흑색 유전체 소재는 우수한 불소계 플라즈마의 내구성, 우수한 누설전류 특성과, 충분한 흡착력, 양호한 탈착 특성을 가지며, 쿨롱형 정전척과 같은 높은 체적저항 특성을 요구하는 반도체 제조용 부재의 제조에 이용될 수 있다.
The black dielectric material for electrostatic chuck according to the preferred embodiment of the present invention manufactured as described above has excellent fluorine-based plasma durability, excellent leakage current characteristics, sufficient adsorption force, and good desorption characteristics, and requires high volume resistivity characteristics such as a coulomb type electrostatic chuck. It can be used for the manufacture of a semiconductor manufacturing member.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예들의 물성과 비교하기 위하여 비교예들을 제시하지만, 상기 비교예들은 단지 비교를 위해 제시하는 것으로 본 발명의 선행기술이 아님을 밝혀둔다. Hereinafter, the embodiments of the present invention will be described in more detail, and the present invention is not limited to the following examples. In addition, although comparative examples are presented for comparison with the physical properties of the examples, the comparative examples are presented for comparison only, and it is not known that the prior art of the present invention.
원료분말 준비 및 혼합Raw powder preparation and mixing
산화이트륨(Y2O3) 분말로서 99.9% 이상의 고순도 분말을 사용하였다. 산화이트륨(Y2O3)의 평균입자직경이 약 0.8 ㎛이었다. 또한, 산화알루미늄(Al2O3) 분말로서는 평균입자직경이 약 0.4㎛인 것을 사용하였다. 카본(C)의 평균입자직경은 약 0.5 ㎛, SiC의 평균입경은 약 0.3㎛, NiO의 평균입경은 약 1.0 ㎛이었다. SiC를 직접 사용하는 대신 800~1500℃ 사이의 온도에서 열처리 될 경우 무게비로 약 70%의 SiC를 생성하는 폴리카보실란(Polycarbosilane; PCS)을 사용할 수도 있다. Cr2O3의 평균입경은 약 2.0 ㎛이었다.As a yttrium oxide (Y 2 O 3 ) powder, a high purity powder of at least 99.9% was used. The average particle diameter of yttrium oxide (Y 2 O 3 ) was about 0.8 μm. As the aluminum oxide (Al 2 O 3 ) powder, an average particle diameter of about 0.4 μm was used. The average particle diameter of carbon (C) was about 0.5 μm, the average particle diameter of SiC was about 0.3 μm, and the average particle diameter of NiO was about 1.0 μm. Instead of using SiC directly, polycarbosilane (PCS), which produces about 70% SiC by weight when heat-treated at temperatures between 800 and 1500 ° C., may be used. The average particle diameter of Cr 2 O 3 was about 2.0 μm.
이와 같은 분말들을 하기 표 1 및 표 2에 기재된 바와 같은 각각의 조성으로 혼합하였다.These powders were mixed in their respective compositions as described in Tables 1 and 2 below.
상기 조성으로 혼합된 분말을 습식 볼 밀링 공정을 이용하여 혼합하였는데, 구체적으로는 무수에탄올을 용매로 나일론으로 제조된 포트에서 8mm 크기의 알루미나 볼을 이용하여 120 rpm의 속도로 20시간 동안 습식 혼합하였다. 혼합 후, 슬러리를 추출하여 건조기에서 80℃에서 20시간 동안 건조한 후, 알루미나 유발을 이용하여 건조체를 분쇄하였다. 분쇄가 완료된 분말을 80매쉬 체를 이용하여 체거름을 실시하여 원료분말을 준비하였다.
The powder mixed in the above composition was mixed using a wet ball milling process. Specifically, anhydrous ethanol was wet mixed for 20 hours at a speed of 120 rpm using an alumina ball having a size of 8 mm in a pot made of nylon as a solvent. . After mixing, the slurry was extracted and dried in a drier at 80 ° C. for 20 hours, and then the dried body was ground using alumina induction. The pulverized powder was sieved using an 80 mesh sieve to prepare a raw material powder.
고온가압소결Hot pressing sintering
이와 같이 준비된 원료분말을 직경 Φ40㎜인 흑연 몰드에 장입하고, 이를 고온가압소결로에서 프레스 압력 20MPa, 질소 분위기 압력 0.1MPa 하에서 하기 표 1 및 표 2에 기재된 바와 같이 각각 정해진 소결온도에서 정해진 시간 동안 소결한 후, 냉각을 실시하였다. 고온가압소결을 진행한 후, 온도를 낮추어 상온까지 냉각하는 동안에 1000cc/min의 유량으로 질소 가스를 흘려주었다.The raw powder thus prepared was charged into a graphite mold having a diameter of Φ40 mm, which was then pressed in a high-temperature pressurizing furnace under a press pressure of 20 MPa and a nitrogen atmosphere pressure of 0.1 MPa for a predetermined time at a predetermined sintering temperature as shown in Tables 1 and 2, respectively. After sintering, cooling was performed. After the high-temperature pressurization and sintering, nitrogen gas was flowed at a flow rate of 1000 cc / min while the temperature was lowered and cooled to room temperature.
아래의 표 1은 실시예들의 원료 및 소결조건, 소결체의 특성을 나타낸 것이다. Table 1 below shows the raw materials and the sintering conditions of the embodiments, the characteristics of the sintered body.
Ω-㎝Room temperature
Ω-cm
아래의 표 2는 비교예들의 원료 및 소결조건, 소결체의 특성을 나타낸 것이다.Table 2 below shows the raw materials and the sintering conditions of the Comparative Examples, the characteristics of the sintered body.
Ω-㎝Room temperature
Ω-cm
체적저항율Volume resistivity 측정 Measure
시험편 두께는 1㎜를 기준으로 하였다. 전극 형상은 주전극 직경 26㎜, 보호 전극 직경 38㎜로 하였다. 실시예 1의 경우 인가전계를 기준으로 100, 250, 500, 1000V/㎜가 되도록 인가전압을 설정하였고 전압 인가시간은 60초를 유지한 후 얻어진 체적저항값을 기록하였다. 나머지 실시예들 및 비교예들의 경우에 체적저항율은 500V/㎜에서 측정한 결과이다. 측정을 반복하여 실시하는 경우 표면의 잔류전하를 충분히 제거하기 위하여 측정 후 5분간 대기중에 노출한 후 재측정을 실시하였다.
The test piece thickness was based on 1 mm. The electrode shape was made into 26 mm of main electrode diameters, and 38 mm of protective electrode diameters. In Example 1, the applied voltage was set to 100, 250, 500, and 1000 V / mm based on the applied electric field, and the volume resistance value obtained after maintaining the voltage application time for 60 seconds was recorded. In the case of the remaining examples and comparative examples, the volume resistivity is measured at 500 V / mm. In the case of repeating the measurement, in order to remove the residual charge on the surface sufficiently, the measurement was performed after exposing to the air for 5 minutes and measuring again.
색도의Chromatic 측정 Measure
유전체 소결체의 색도를 컬러미터(colormeter)를 이용하여 측정하였다. 색도는 La*b*시스템을 이용하여 분석하였는데, L은 명도를 나타낸다. L이 0 이면 이상적인 흑색을 100이면 흰색을 의미한다.
The chromaticity of the dielectric sintered body was measured using a color meter. Chromaticity was analyzed using the La * b * system, with L representing lightness. L = 0 means ideal black, 100 means white.
상대밀도 측정Relative Density Measurement
아르키메데스법에 의하여 수중 측정한 벌크밀도를 이론밀도값으로 나눈 값으로 결정하였다.
The bulk density measured in water by the Archimedes method was determined as the value divided by the theoretical density value.
도 1은 실시예 1에 따라 제조된 정전척용 흑색 유전체 소재의 파단면 미세구조를 보여주는 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope; SEM) 사진이다. FIG. 1 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing a fracture surface microstructure of an electrostatic chuck black dielectric material prepared according to Example 1. FIG.
도 1을 참조하면, 치밀화가 매우 높은 수준으로 이루어져 있는 것을 확인할 수 있다.
Referring to Figure 1, it can be seen that the densification is made at a very high level.
도 2는 실시예 1의 전압에 따른 상온에서의 비저항을 나타낸 것이다. Figure 2 shows the specific resistance at room temperature according to the voltage of Example 1.
도 2를 참조하면, 상온 비저항이 2×1016Ω-㎝로서 충분히 쿨롱형 정전척의 유전체로 사용가능한 값을 보여주고 있다.
Referring to FIG. 2, the room temperature resistivity is 2 × 10 16 Ω-cm, showing a value that can be sufficiently used as a dielectric of a coulomb type electrostatic chuck.
도 3은 비교예 6에 따라 제조된 정전척용 흑색 유전체 소재의 파단면 미세구조를 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진이다. 3 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing the fracture surface microstructure of the black dielectric material prepared for Comparative Example 6. FIG.
도 3을 참조하면, 치밀화가 충분히 이루어지지 않은 것을 확인할 수 있다. 비교예의 6의 명도는 38.22로 매우 낮으나 상대밀도가 98% 미만 이었다.
Referring to Figure 3, it can be seen that the densification is not made sufficiently. The brightness of the comparative example 6 was very low at 38.22, but the relative density was less than 98%.
시험편의 내플라즈마성을 아래의 표 3에 나타낸 불소계 플라즈마 조건에서 실시하여 식각 깊이를 측정하였다. Plasma resistance of the test piece was performed under the fluorine-based plasma conditions shown in Table 3 below, and the etching depth was measured.
아래의 표 3은 내플라즈마성 측정 조건을 나타낸 것이다. Table 3 below shows the plasma resistance measurement conditions.
도 4는 내플라즈마성 평가 결과를 보여주는 그래프이다. 4 is a graph showing the results of evaluation of plasma resistance.
도 4를 참조하면, 식각 깊이(etch depth)가 작을수록 내플라즈마성이 우수함을 의미한다. 산화이트륨(Y2O3)의 함량(Content of Y2O3)이 55 중량% 미만인 경우(즉 37 mol% 이내) 내플라즈마성이 급격히 감소함을 보여준다.
Referring to FIG. 4, the smaller the etch depth, the better the plasma resistance. If the content of yttrium oxide (Y 2 O 3 ) (Content of Y 2 O 3 ) is less than 55% by weight (ie within 37 mol%), the plasma resistance shows a sharp decrease.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described in detail, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation by a person of ordinary skill in the art within the scope of the technical idea of this invention is carried out. This is possible.
Claims (10)
산화이트륨(Y2O3) 100중량부와, 명도를 낮추어 복사열에 의한 열전달이 높아 웨이퍼의 온도 균일도를 향상시키고 유전체 색상의 변동을 억제하기 위한 카본(C), WC, TiC, TaC, VC, CrC, ZrC, NbC, MoC, HfC 및 NiO 중에서 선택된 1종 이상의 물질이 상기 산화이트륨(Y2O3) 100중량부에 대하여 0.05~4 중량부 포함되며, 명도가 20～60 범위이고, 상온에서의 체적저항율이 1×1015～5×1016Ω·㎝ 범위 이며, 상대밀도가 98.0～99.8% 범위를 이루며, 10~1000 kHz의 범위에서 유전상수가 11～15 범위인 것을 특징으로 하는 정전척용 흑색 유전체 소재.
In the material used for the electrostatic chuck,
100 parts by weight of yttrium oxide (Y 2 O 3 ) and carbon (C) for improving the temperature uniformity of the wafer and suppressing fluctuation of dielectric color due to high brightness and low heat transfer due to radiant heat, One or more materials selected from WC, TiC, TaC, VC, CrC, ZrC, NbC, MoC, HfC, and NiO are contained in an amount of 0.05 to 4 parts by weight based on 100 parts by weight of the yttrium oxide (Y 2 O 3 ). It is in the range of 20 to 60, the volume resistivity at room temperature is in the range of 1 × 10 15 to 5 × 10 16 Ω · cm, the relative density is in the range of 98.0 to 99.8%, and the dielectric constant is in the range of 10 to 1000 kHz. Black dielectric material for electrostatic chuck, characterized in that the range of 15.
The black oxide material for electrostatic chuck according to claim 1, wherein aluminum oxide (Al 2 O 3 ) for adjusting the hardness of the dielectric in contact with the wafer is 0.1 to 90 parts by weight of the yttrium oxide (Y 2 O 3 ). Black dielectric material for electrostatic chuck further comprises a weight part.
The black dielectric material as claimed in claim 1 or 2, wherein the electrostatic chuck is a Coulomb type electrostatic chuck which fixes the wafer by using electrostatic attraction between different charges existing on the upper and lower surfaces of the dielectric.
산화이트륨(Y2O3) 분말과, 상기 산화이트륨(Y2O3) 100중량부에 대하여 명도를 낮추어 복사열에 의한 열전달이 높아 웨이퍼의 온도 균일도를 향상시키고 유전체 색상의 변동을 억제하기 위한 카본(C), WC, TiC, TaC, VC, CrC, ZrC, NbC, MoC, HfC 및 NiO 중에서 선택된 1종 이상의 분말 0.05~4 중량부를 포함하는 원료분말을 준비하는 단계;
상기 원료분말을 혼합하는 단계; 및
혼합된 원료분말을 가압 소결하여 명도가 20～60 범위이고 상온에서의 체적저항율이 1×1015～5×1016Ω·㎝ 범위 이며 상대밀도가 98.0～99.8% 범위를 이루고 10~1000 kHz의 범위에서 유전상수가 11～15 범위인 흑색 유전체 소재를 수득하는 단계를 포함하는 정전척용 흑색 유전체 소재의 제조방법.
In the manufacturing method of the material used for the electrostatic chuck,
Carbon is used to improve the temperature uniformity of the wafer and to suppress the variation of the dielectric color due to the high heat transfer due to radiant heat due to the lowering of the brightness of the yttrium oxide (Y 2 O 3 ) powder and 100 parts by weight of the yttrium oxide (Y 2 O 3 ). Preparing a raw powder including 0.05 to 4 parts by weight of at least one powder selected from (C), WC, TiC, TaC, VC, CrC, ZrC, NbC, MoC, HfC, and NiO;
Mixing the raw powder; And
The mixed raw powder was pressed and sintered, and the brightness was in the range of 20 to 60, the volume resistivity at room temperature was 1 × 10 15 to 5 × 10 16 Ω · cm, and the relative density was in the range of 98.0 to 99.8% and 10 to 1000 kHz. A method of producing a black dielectric material for an electrostatic chuck comprising the step of obtaining a black dielectric material having a dielectric constant in the range of 11 to 15.
The method of claim 5, wherein the raw powder further comprises aluminum oxide (Al 2 O 3 ) for adjusting the hardness of the dielectric in contact with the wafer, the aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is the oxidation in the raw powder A method for producing a black dielectric material for an electrostatic chuck, comprising 0.1 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of yttrium (Y 2 O 3 ).
The method of manufacturing a black dielectric material for an electrostatic chuck according to claim 5, wherein the pressure sintering is performed for 30 minutes to 10 hours by applying a pressure of 10 to 30 MPa at a temperature of 1400 to 1600 ° C.
The method of claim 7, wherein the pressure sintering is carried out in an argon (Ar) gas, nitrogen (N 2 ) gas or a mixed gas atmosphere, the flow rate of the supplied gas is in the range of 100 ~ 2000sccm black Method for producing a dielectric material.
The method of manufacturing a black dielectric material for electrostatic chuck according to claim 5, wherein the mold for pressure sintering the mixed raw material powder is made of a graphite material.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100102179A KR101217253B1 (en) | 2010-10-20 | 2010-10-20 | Dielectric materials with black color for electrostatic chuck and manufacturing method of the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100102179A KR101217253B1 (en) | 2010-10-20 | 2010-10-20 | Dielectric materials with black color for electrostatic chuck and manufacturing method of the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20120040776A KR20120040776A (en) | 2012-04-30 |
| KR101217253B1 true KR101217253B1 (en) | 2012-12-31 |
Family
ID=46140542
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020100102179A KR101217253B1 (en) | 2010-10-20 | 2010-10-20 | Dielectric materials with black color for electrostatic chuck and manufacturing method of the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101217253B1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20230173314A (en) * | 2022-06-17 | 2023-12-27 | 에스케이엔펄스 주식회사 | Corrosion-resistant ceramic part and manufacturing method of the same |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100717109B1 (en) * | 2005-08-19 | 2007-05-11 | 니뽄 가이시 가부시키가이샤 | Yttria sintered body, electrostatic chuck, and manufacturing method of yttria sintered body |
| KR100918190B1 (en) | 2005-04-22 | 2009-09-22 | 주식회사 코미코 | High dense sintered body of aluminium nitride, method for preparing the same and member for manufacturing semiconductor using the sintered body |
| KR100940456B1 (en) | 2005-12-30 | 2010-02-04 | 주식회사 코미코 | Aluminum nitride sintered compact and members for semiconductor producing apparatus having the same |
-
2010
- 2010-10-20 KR KR1020100102179A patent/KR101217253B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100918190B1 (en) | 2005-04-22 | 2009-09-22 | 주식회사 코미코 | High dense sintered body of aluminium nitride, method for preparing the same and member for manufacturing semiconductor using the sintered body |
| KR100717109B1 (en) * | 2005-08-19 | 2007-05-11 | 니뽄 가이시 가부시키가이샤 | Yttria sintered body, electrostatic chuck, and manufacturing method of yttria sintered body |
| KR100940456B1 (en) | 2005-12-30 | 2010-02-04 | 주식회사 코미코 | Aluminum nitride sintered compact and members for semiconductor producing apparatus having the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20120040776A (en) | 2012-04-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI447088B (en) | Alumina sintered body and its preparation method | |
| JP4987238B2 (en) | Aluminum nitride sintered body, semiconductor manufacturing member, and aluminum nitride sintered body manufacturing method | |
| TWI433825B (en) | Yttrium oxide-containing material, component of semiconductor manufacturing equipment, and method of producing yttrium oxide-containing material | |
| KR102339550B1 (en) | Aluminum nitride sintered compact and members for semiconductor manufacturing apparatus including the same | |
| JP7062229B2 (en) | Plate-shaped silicon nitride sintered body and its manufacturing method | |
| US11845697B2 (en) | Composite sintered body, semiconductor manufacturing apparatus member, and method of manufacturing composite sintered body | |
| US8231964B2 (en) | Aluminum oxide sintered body, method for producing the same and member for semiconductor producing apparatus | |
| KR101413250B1 (en) | Aluminum nitride sintered product, method for producing the same, and electrostatic chuck including the same | |
| KR101965895B1 (en) | Electrostatic chuck and method for preparing the same | |
| KR101217253B1 (en) | Dielectric materials with black color for electrostatic chuck and manufacturing method of the same | |
| KR102124766B1 (en) | Plasma processing apparatus and manufacturing method of the same | |
| JP4939379B2 (en) | Aluminum nitride sintered body for electrostatic chuck | |
| KR20160100110A (en) | Composition for Pressureless Sintered Silicon Carbide Material Having Low-Resistivity, Sintered Body and the Producing Method of the Same | |
| KR101151209B1 (en) | Machinable ceramic composite material with black color and manufacturing method of the same | |
| JP3150606B2 (en) | Method for controlling specific resistance of silicon carbide sintered body | |
| KR20230042679A (en) | Composite sintered body and method of manufacturing composite sintered body | |
| KR101195009B1 (en) | Manufacturing method of aluminum nitride ceramics | |
| JP5117892B2 (en) | Yttrium oxide material and member for semiconductor manufacturing equipment | |
| KR20220066778A (en) | Low temperature sintered Y2O3 ceramics and the manufacturing method of the same | |
| JP2000327424A (en) | Aluminum nitride base sintered compact, its production and susceptor using the same | |
| KR100940019B1 (en) | High dense sintered body of aluminium nitride, method for preparing the same and member for manufacturing semiconductor using the sintered body | |
| KR20200052841A (en) | MoCu HEAT DISSIPATION MATERIAL WITH CARBON PARTICLES AND PREPARING METHOD THEREOF | |
| KR102535856B1 (en) | Ceramic heater for semiconductor manufacturing apparatus | |
| JP6107503B2 (en) | Aluminum nitride sintered body and method for producing the same | |
| JP2013535398A (en) | Method for producing sintered silicon carbide using balls |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151201 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161201 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171208 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20181217 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20191204 Year of fee payment: 8 |