[go: up one dir, main page]

KR20240131594A - Electrode static chuck and fabrication method thereof - Google Patents

Electrode static chuck and fabrication method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR20240131594A
KR20240131594A KR1020230024814A KR20230024814A KR20240131594A KR 20240131594 A KR20240131594 A KR 20240131594A KR 1020230024814 A KR1020230024814 A KR 1020230024814A KR 20230024814 A KR20230024814 A KR 20230024814A KR 20240131594 A KR20240131594 A KR 20240131594A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
brazing
aluminum
metal
brazing filler
mmc
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
KR1020230024814A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이승행
이승현
유승남
Original Assignee
이승행
이승현
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이승행, 이승현 filed Critical 이승행
Priority to KR1020230024814A priority Critical patent/KR20240131594A/en
Publication of KR20240131594A publication Critical patent/KR20240131594A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus 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
    • H01L21/683Apparatus 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
    • H01L21/6831Apparatus 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
    • H01L21/6833Details of electrostatic chucks
    • H10P72/722
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus 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
    • H01L21/683Apparatus 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
    • H01L21/687Apparatus 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 mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714Apparatus 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 mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68757Apparatus 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 mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a coating or a hardness or a material
    • H10P72/7616

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

Provided is an electrostatic chuck which comprises: an upper body on which a substrate can be mounted; and a lower body brazed to the upper body and including a flow path through which a fluid for cooling the substrate can flow, wherein the brazing is formed by forming respective metal layers on one side of the upper body and one side of the lower body and forming a brazing filler metal between the metal layers. The electrostatic chuck according to the present invention enables easy brazing of MMC, titanium, and titanium-aluminum alloys, which were difficult to join by conventional methods, through the selection of metal layers and brazing filler metals.

Description

정전척 및 이의 제조방법{Electrode static chuck and fabrication method thereof}Electrostatic chuck and fabrication method thereof {Electrode static chuck and fabrication method thereof}

본 발명은 정전척 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electrostatic chuck and a method for manufacturing the same.

정전척(Electrode Static Chuck, ESC)란 반도체 및 디스플레이 제조장비의 진공챔버 내부에 기판(Silicon Wafer)이 놓이는 곳으로, 정전기의 힘을 사용하여 기판을 하부 전극에 고정시켜주는 기능을 하는 핵심 부품이다. Electrostatic Chuck (ESC) is a key component that is placed inside the vacuum chamber of semiconductor and display manufacturing equipment to hold the substrate (silicon wafer) to the lower electrode using the power of static electricity.

정전척의 종류는 유전체의 종류에 따라 구분되며, 폴리이미드 필름, 아노다이징 플레이트 타입, 세라믹 타입 등 크게 3가지로 나뉘며, 이들 여러 소재에 대한 연구가 꾸준히 진행되고 있으며, 알루미늄이 일반적으로 사용되고 있다. The types of electrostatic chucks are classified according to the type of dielectric, and are broadly divided into three types: polyimide film, anodizing plate type, and ceramic type. Research on these various materials is continuously being conducted, and aluminum is generally used.

반도체 생산 공정은 극한의 상황에 이루어질 수 있어 극저온(-100℃), 극고온(+400℃)의 환경에서 버틸수 있는 정전척 개발이 필요한 상태이다. Semiconductor production processes can take place in extreme conditions, so there is a need to develop electrostatic chucks that can withstand extremely low (-100℃) and extremely high (+400℃) temperatures.

알루미늄의 열팽창계수는 23.8 X 106/℃정도로 극한의 환경에서는 열팽창으로 인해 안전하게 웨이퍼를 잡아주지 못하는 한계를 보인다. 그러나 금속복합재료(Metal Matrix Composites, 이하 'MMC'라 한다) 소재의 경우 열팽창계수가 3~14 X 106/℃정도로 낮아, 상기 알루미늄을 대체할 수 있는 소재로 주목받고 있다. The coefficient of thermal expansion of aluminum is approximately 23.8 X 10 6 /℃, which shows limitations in safely holding wafers in extreme environments due to thermal expansion. However, metal matrix composites (hereinafter referred to as 'MMC') materials have a low coefficient of thermal expansion of approximately 3 to 14 X 10 6 /℃, and are attracting attention as a material that can replace aluminum.

MMC는 금속 매트릭스에 인위적으로 제2상의 강화제를 넣어,개개의 구성 재료보다 우수한 특성을 얻을 수 있는 재료로, 반도체 분야뿐만 아니라 군수기기,전자전기 기기,육상 수송기기,항공/우주기기,정밀기기,기반 산업,레저용 제품 등 다양하게 적용되고 있다. MMC is a material that can obtain properties superior to those of individual constituent materials by artificially adding a second phase reinforcing agent to a metal matrix. It is widely applied not only in the semiconductor field but also in military equipment, electronic and electrical equipment, land transportation equipment, aerospace equipment, precision equipment, basic industries, and leisure products.

현재 반도체 부품 시장에서 기존 알루미늄 몸체(BODY) 정전척의 한계성을 느끼고 극한의 환경에서 사용가능한 MMC BODY 정전척에 대한 개발이 진행되고 있다. Currently, in the semiconductor component market, the limitations of the existing aluminum body electrostatic chuck are being felt, and development of an MMC body electrostatic chuck that can be used in extreme environments is in progress.

정전척을 제작하기 위해선 소재 간 접합, 즉 알루미늄과 알루미늄을 접합하거나, MMC와 MMC를 접합하는 공정이 이루어진다. To manufacture an electrostatic chuck, a process of joining materials, such as joining aluminum to aluminum or MMC to MMC, is performed.

접합 기술들은 진공 브레이징을 포함하는 브레이징 접합, 삽입금속을 이용한 적외선 용접, 마찰용접, 확산 붙임, 전자빔 용접과 같은 복합용접, 그리고 전기방전용접 등 다양한 방법이 가능하다. Joining techniques include brazing, including vacuum brazing, infrared welding using insert metal, friction welding, diffusion bonding, composite welding such as electron beam welding, and electric discharge welding.

Al BODY 간 접합은 브레이징 접합 공정이 주로 사용되고, 한 쌍의 Al BODY 사이에 용접제를 배치하여 진공 챔버에서 600℃근처의 온도에서 융합하여 하나의 모재로 제작한다. 이러한 브레이징 접합은 형상과 크기의 제한이 거의 없고 정밀한 접합이 가능하며, 상대적으로 낮은 접합온도에서 하나의 공정으로 여러 접합부를 동시에 접합이 가능한 장점이 있다. The brazing process is mainly used for joining Al BODYs, and a welding agent is placed between a pair of Al BODYs, and they are fused at a temperature of around 600℃ in a vacuum chamber to produce a single parent material. This brazing joint has almost no restrictions on shape and size, allows for precise joining, and has the advantage of being able to simultaneously join multiple joints in one process at a relatively low joining temperature.

브레이징 접합을 위해선 모재에 적합한 브레이징 필러 금속(Brazing filler metal, BFM)을 선택하고, 접합하고자 하는 모재 사이의 공간에 주입하여 용접 조인트를 형성하여 접합을 수행한다. For brazing joints, a brazing filler metal (BFM) suitable for the base metal is selected and injected into the space between the base metals to be joined to form a welding joint.

Al BODY 간 접합 공정이나 브레이징 필러 금속의 선정은 여러 기술이 공지되어 있어 접합 공정이 용이하나, MMC BODY 간 접합 공정의 경우 적절한 브레이징 필러 금속이 존재하지 않는다. 현재 MMC BODY 간의 접합 기술은 거의 알려지지 않고 있으며, 상기 Al BODY 간 접합 공정을 적용할 경우 여러 가지 문제를 야기한다. There are many known technologies for joining processes between Al BODYs or for selecting brazing filler metals, making the joining process easy. However, for the joining process between MMC BODYs, there is no suitable brazing filler metal. Currently, joining technologies between MMC BODYs are hardly known, and applying the above-mentioned joining process between Al BODYs causes various problems.

일례로, 기존 Al BODY 간 접합 공정 및 이때 사용하는 브레이징 필러 금속을 적용할 경우, 적절한 브레이징 접합 공정을 수행함에도 브레이징 필러 금속이 반응하지 않아 MMC BODY간 접합이 쉽게 이루어지지 않는다. 또한, MMC 내 존재하는 알루미늄이 알루미늄의 융점인 660℃에서 반응하는 것이 아니라 브레이징 필러 금속융점에서 반응하여 MMC 모재 내 침투되어 있는 알루미늄이 모재 밖으로 쉽게 용출되는 문제가 발생한다. For example, when applying the existing Al BODY bonding process and the brazing filler metal used at that time, the MMC BODY bonding is not easily formed because the brazing filler metal does not react even when the appropriate brazing bonding process is performed. In addition, the aluminum present in the MMC does not react at 660℃, which is the melting point of aluminum, but reacts at the melting point of the brazing filler metal, causing a problem in that the aluminum that has penetrated into the MMC base material is easily eluted out of the base material.

이러한 문제로 인해 MMC BODY 간 접합 공정은 온도 조절이 매우 섬세하게 이루어져야 할 뿐만 아니라 적절한 브레이징 필러 금속의 선정 또한 중요하다. 그러나, 현재 마땅한 MMC 접합법이 존재 하지 않아 이에 대한 연구 개발이 시급한 실정이다.Due to these problems, the MMC BODY bonding process requires not only very delicate temperature control, but also the selection of an appropriate brazing filler metal. However, there is currently no suitable MMC bonding method, so research and development on this is urgently needed.

KR 공개특허 10-2018-0017634 (2018.02.21)KR Publication Patent No. 10-2018-0017634 (2018.02.21) KR 공개특허 10-2016-0126924 (2016.11.02)KR Publication Patent No. 10-2016-0126924 (2016.11.02)

본 발명은 극한의 조건에서의 반도체 제조 공정에 적용이 가능하며, All MMC BODY, All Al BODY, All TiAl BODY의 정전척의 제작을 가능케하도록 접합 재료에 대한 연구를 수행하였다.The present invention can be applied to semiconductor manufacturing processes under extreme conditions, and research was conducted on bonding materials to enable the production of electrostatic chucks of all MMC BODY, all Al BODY, and all TiAl BODY.

이에 접합이 이루어지는 접합면에 금속층을 형성하고, 브레이징 필러 금속의 종류를 한정하여 브레이징 접합을 수행할 경우 종래 접합이 어려웠던 MMC, 알루미늄, 티타늄알루미늄 합금 재질의 접합을 가능케 하였다.Accordingly, by forming a metal layer on the joint surface where bonding is performed and performing brazing bonding by limiting the type of brazing filler metal, bonding of MMC, aluminum, and titanium-aluminum alloy materials that were difficult to bond in the past becomes possible.

본 발명의 목적은 정전척 및 이의 제조방법을 제공한다.The purpose of the present invention is to provide an electrostatic chuck and a method for manufacturing the same.

본 발명은 기판이 안착될 수 있는 상부 몸체; 및 상기 상부 몸체와 브레이징 접합되며, 상기 기판을 냉각하는 유체가 흐를 수 있는 유로를 포함하는 하부 몸체;를 포함하는 정전척을 제공한다.The present invention provides an electrostatic chuck including an upper body on which a substrate can be mounted; and a lower body brazed to the upper body and including a flow path through which a fluid for cooling the substrate can flow.

상기 브레이징 접합은 상기 상부 몸체 및 하부 몸체의 일측 면에 각각의 금속층이 형성되고, 이들 사이에 브레이징 필러 금속이 형성되어 접합된다.The above brazing joint is formed by forming a metal layer on each side of the upper body and the lower body, and forming a brazing filler metal between them to join them.

상기 상부 몸체 및 하부 몸체의 모재는 서로 동일하며, 금속복합재료(Metal Matrix Composites, MMC), 티타늄, 또는 티타늄알루미늄 합금 중 어느 하나이다.The base materials of the upper body and lower body are the same and are either metal matrix composites (MMC), titanium, or titanium-aluminum alloy.

상기 금속층은 두께가 1㎛ 내지 20㎛인 알루미늄 증착층이다.The above metal layer is an aluminum deposition layer having a thickness of 1 ㎛ to 20 ㎛.

또한, 본 발명은In addition, the present invention

상부 몸체 및 하부 몸체를 준비하는 단계;Step of preparing the upper body and lower body;

상기 상부 및 하부 몸체의 일측면에 금속층을 형성하는 단계;A step of forming a metal layer on one side of the upper and lower bodies;

상기 금속층이 형성된 상부 및 하부 몸체를 금속층이 대면하도록 배치하고, 이들 사이에 브레이징 필러 금속을 개재하는 단계; 및A step of arranging the upper and lower bodies on which the metal layers are formed so that the metal layers face each other and interposing a brazing filler metal between them; and

브레이징 접합 공정을 수행하여 상기 상부 몸체와 하부 몸체를 브레이징 접합하는 단계;를 포함하는 정전척 제조방법을 제공한다. A method for manufacturing an electrostatic chuck is provided, including a step of brazing and joining the upper body and the lower body by performing a brazing joining process.

본 발명에 따른 정전척은 금속층 및 브레이징 필러 금속의 선정에 의해 종래 접합이 어려웠던 MMC, 티타늄, 티타늄알루미늄합금의 브레이징 접합을 용이하게 할 수 있다. The electrostatic chuck according to the present invention can facilitate brazing joining of MMC, titanium, and titanium-aluminum alloy, which were difficult to join in the past, by selecting a metal layer and a brazing filler metal.

특히 상기 재료는 반도체 생산 공정에 적용될 수 있고, 극저온 또는 극고온의 극한의 상황에서 적용 가능하며, All MMC BODY, All Al BODY, All TiAl BODY의 정전척의 제작을 가능케 한다.In particular, the above material can be applied to a semiconductor production process, can be applied in extreme conditions of extremely low or extremely high temperatures, and enables the production of electrostatic chucks of All MMC BODY, All Al BODY, and All TiAl BODY.

도 1은 본 발명의 정전척의 제조를 설명하기 위한 단면도이다.Figure 1 is a cross-sectional view for explaining the manufacture of the electrostatic chuck of the present invention.

본 발명은 정전척 및 이의 제조방법을 개시한다. The present invention discloses an electrostatic chuck and a method for manufacturing the same.

정전척은 기판이 안착될 수 있는 상부 몸체; 및 상기 상부 몸체와 브레이징 접합되며, 상기 기판을 냉각하는 유체가 흐를 수 있는 유로를 포함하는 하부 몸체;를 포함한다. The electrostatic chuck comprises an upper body on which a substrate can be mounted; and a lower body brazed to the upper body and including a flow path through which a fluid for cooling the substrate can flow.

기판은 반도체나 디스플레이 제품을 형성하기 위한 기판을 포함하며, 예를 들어, 실리콘 기판이나 글래스 기판 등을 포함할 수 있다.The substrate includes a substrate for forming a semiconductor or display product, and may include, for example, a silicon substrate or a glass substrate.

본 발명에 따른 정전척의 제조는 다음 단계를 따른다.The manufacture of an electrostatic chuck according to the present invention follows the following steps.

단계 a) 상부 몸체 및 하부 몸체를 준비하는 단계;Step a) preparing the upper body and lower body;

단계 b) 상기 상부 및 하부 몸체의 일측면에 금속층을 형성하는 단계;Step b) forming a metal layer on one side of the upper and lower bodies;

단계 c) 상기 금속층이 형성된 상부 및 하부 몸체를 금속층이 대면하도록 배치하고, 이들 사이에 브레이징 필러 금속을 개재하는 단계; 및Step c) a step of arranging the upper and lower bodies on which the metal layers are formed so that the metal layers face each other and interposing a brazing filler metal between them; and

단계 d) 브레이징 접합 공정을 수행하여 상기 상부 몸체와 하부 몸체를 브레이징 접합하는 단계.Step d) A step of brazing and joining the upper body and the lower body by performing a brazing joining process.

이하 도면을 참조하여 각 단계별로 설명한다. 도 1은 본 발명의 정전척의 제조를 설명하기 위한 단면도이다. Each step is described below with reference to the drawings. Figure 1 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing of the electrostatic chuck of the present invention.

(단계 a)(step a)

먼저, 본 발명에 따른 정전척의 제조방법은 상부 몸체(10) 및 하부 몸체(20)를 준비한다.First, the method for manufacturing an electrostatic chuck according to the present invention prepares an upper body (10) and a lower body (20).

상부 몸체(10)는 기판이 안착될 수 있도록 편평한 기판 형태를 갖는다. 또한, 하부 몸체는 기판을 냉각하는 유체가 흐를 수 있는 냉각유로 및 가스유로를 내장할 수 있고, 열전도를 위한 열전도층 및 기판 온도 조절을 위한 히터를 더욱 구비할 수 있다. 이러한 구조의 정전척은 위에서 바라봤을 때, 정사각형 또는 원형일 수 있으며, 필요에 따라 다양한 형태일 수 있다. 상기 정전척의 구조는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며 공지된 바의 구조를 포함할 수 있다. The upper body (10) has a flat substrate shape so that the substrate can be settled. In addition, the lower body can have a cooling path and a gas path built in through which a fluid for cooling the substrate can flow, and can further have a heat-conducting layer for heat conduction and a heater for controlling the substrate temperature. The electrostatic chuck having this structure can be square or circular when viewed from above, and can have various shapes as needed. The structure of the electrostatic chuck is not particularly limited in the present invention and can include a known structure.

상부 몸체(10) 및 하부 몸체(20)의 모재는 정전척에 사용되는 공지된 바의 금속, 세라믹, 및 복합 재료 모두 가능하다. 이 중에서도 본 발명은 서로 동일한 재질로 상부 몸체(10) 및 하부 몸체(20)를 제작한다.The base material of the upper body (10) and the lower body (20) can be any of the metals, ceramics, and composite materials known to be used in electrostatic chucks. Among these, the present invention manufactures the upper body (10) and the lower body (20) using the same material.

특히, 본 발명의 정전척은 극저온(-100℃), 극고온(+400℃)의 환경에서 버틸수 있는 반도체 제조 공정에 적용할 수 있도록, 이러한 극한 환경에서도 적용 가능한 재질, 바람직하기로 MMC, 티타늄(Ti) 또는 티타늄알루미늄(TiAl)합금 중 어느 하나를 사용하여 All MMC BODY, All Al BODY, All TiAl BODY의 정전척을 제조한다. In particular, the electrostatic chuck of the present invention can be applied to a semiconductor manufacturing process that can withstand extremely low temperature (-100℃) and extremely high temperature (+400℃) environments, and thus an electrostatic chuck of All MMC BODY, All Al BODY, and All TiAl BODY is manufactured using a material that can be applied even in such extreme environments, preferably one of MMC, titanium (Ti), or titanium aluminum (TiAl) alloy.

본 명세서에서 'All MMC BODY'란 상부 몸체(10) 및 하부 몸체(20)의 모재가 MMC로 이루어지는 것을 의미하고, 'All Al BODY'란 상부 몸체(10) 및 하부 몸체(20)의 모재가 알루미늄(Al)로 이루어지는 것을 의미하고, 'All TiAl BODY'란 상부 몸체(10) 및 하부 몸체(20)의 모재가 티타늄알루미늄(TiAl)로 이루어지는 것을 의미한다.In this specification, 'All MMC BODY' means that the base material of the upper body (10) and the lower body (20) is made of MMC, 'All Al BODY' means that the base material of the upper body (10) and the lower body (20) is made of aluminum (Al), and 'All TiAl BODY' means that the base material of the upper body (10) and the lower body (20) is made of titanium aluminum (TiAl).

MMC는 매트릭스에 강화제가 입자, 위스커 또는 파이버 형태로 분산 강화된 것을 의미한다. 상기 매트릭스 및 강화제는 금속 및 세라믹의 조합으로 이루어지며, Al, Ti, M, Si 등의 매트릭스에 SiC, 알루미나, TiB2, 흑연(graphite), 및 보론(B) 중에서 선택된 1종 이상의 강화제가 입자, 위스커 또는 파이버 형태로 분산 강화된 금속복합재료이다. 그 중에서도, 매트릭스가 Al에 강화제로 SiC가 분산된 복합재료가 알루미나의 경량성과 함께 저열팽창, 고열전도성과 방열성이 뛰어나다.MMC refers to a matrix in which a reinforcing agent is dispersed and reinforced in the form of particles, whiskers, or fibers. The matrix and reinforcing agent are composed of a combination of metal and ceramic, and are a metal composite material in which a matrix such as Al, Ti, M, or Si is reinforced with at least one reinforcing agent selected from SiC, alumina, TiB 2 , graphite, and boron (B) dispersed and reinforced in the form of particles, whiskers, or fibers. Among these, a composite material in which SiC is dispersed as a reinforcing agent in the matrix of Al has excellent low thermal expansion, high thermal conductivity, and heat dissipation properties along with the light weight of alumina.

일 구현예에 따르면, MMC는 SiC 30~40부피%와 Al 60~70부피%를 포함하는 주조형, SiC 70~75부피%와 Al 25~30부피%의 침투형이 있으며, 일례로 SA301, SA401, SA701, 및 SA001 제품이 사용될 수 있다. According to one embodiment, the MMC is a cast type containing 30 to 40 vol% SiC and 60 to 70 vol% Al, and an infiltrated type containing 70 to 75 vol% SiC and 25 to 30 vol% Al, and for example, products such as SA301, SA401, SA701, and SA001 can be used.

SA301SA301 SA401SA401 SA701SA701 SA001SA001 세라믹 종류Ceramic types SiC 30 부피%SiC 30 vol% SiC 40 부피%SiC 40 vol% SiC 70 부피%SiC 70 vol% Si 75 부피%Si 75 vol% 금속 종류Type of metal Al 70 부피%Al 70 vol% Al 60 부피%Al 60 vol% Al 30 부피%Al 30 vol% Al 25 부피%Al 25 vol% 밀도(g/cm3)Density (g/cm 3 ) 2.82.8 2.92.9 3.03.0 2.42.4 휨강도(MPa)Flexural strength (MPa) -- -- 340340 150150 영율(GPa)Young's modulus (GPa) 125125 150150 260260 120120 프아송비(-)Poissonby(-) 0.290.29 0.290.29 0.200.20 0.290.29 파괴인성(MPa·m1/2)Fracture toughness (MPa·m 1/2 ) 1515 1414 88 33 열팽창계수(x106)Coefficient of thermal expansion (x10 6 ) 1414 1313 77 99 열전도율(W/m·K)Thermal Conductivity (W/m K) 150150 155155 160160 120120 비열(J/g·K)Specific heat (J/g K) 0.80.8 0.90.9 0.60.6 0.90.9 체적고유저항(Ω·cm)Volume resistivity (Ω cm) -- -- 1 x 10-5 1 x 10 -5 4 x 10-5 4 x 10 -5 경도hardness HRB 90HRB 90 HRB 93HRB 93 HRB110HRB110

SA301는 알루미늄 70 부피%에 SiC를 30 부피%로 함유시킨 것이고, SA401는 알루미늄 60 부피%에 SiC를 40 부피%로 함유시킨 것이다. 이들 재료는 알루미늄과 동일한 무게로 주철 이상의 영율을 갖으며 작은 크기 및 대형 크기의 복잡한 형태에도 제작을 가능케 한다. SA701은 SiC 다공체(70 부피%)에 알루미늄 30 부피%를 침투시킨 복합재료이다. 알루미늄과 동일한 경량화로 스테인레스의 1.3배 영율을 갖고 있으며 열특성에도 매우 뛰어나며, 세라믹보다도 대형화가 쉽고, 금속을 침투시키므로서 파괴 인성을 상승시켜 깨지지 않아 극한의 환경에서 사용가능한 정전척의 몸체로 적합하다.SA301 contains 30% SiC in 70% aluminum by volume, and SA401 contains 40% SiC in 60% aluminum by volume. These materials have a Young's modulus higher than cast iron at the same weight as aluminum, and enable the production of complex shapes in both small and large sizes. SA701 is a composite material infiltrated with 30% aluminum by volume into a SiC porous body (70% by volume). It has a Young's modulus 1.3 times that of stainless steel at the same weight as aluminum, and has excellent thermal properties. It is easier to manufacture than ceramics, and it increases fracture toughness by infiltrating metal, so it does not break, making it suitable as a body for an electrostatic chuck that can be used in extreme environments.

SA001은 Si 다공체(75 부피%)에 알루미늄 25 부피%를 함침(합쳐 메워짐)시킨 복합재료로, 알루미늄보다 가볍고 주철과 동등한 강성이 있으며 세라믹 재료에 가까운 저열팽창성을 갖는다.SA001 is a composite material that impregnates (fills together) 25 volume% aluminum into a Si porous body (75 volume%). It is lighter than aluminum, has rigidity equivalent to cast iron, and has low thermal expansion properties similar to ceramic materials.

그 중에서도 본 발명은 30 부피%의 Al에 70 부피%의 SiC가 침투된 SA701일 수 있다. Among them, the present invention may be SA701 in which 70 volume% of SiC is infiltrated into 30 volume% of Al.

다른 구현예에 따르면, 상부 몸체(10) 및 하부 몸체(20)의 모재는 티타늄 또는 티타늄알루미늄 합금 재질이 사용될 수 있다. 이들 재질은 알루미늄보다 저온 및 고온에서 열변형이 적은 재질로, 극한 환경에서 적용이 가능하다는 이점이 있다.According to another embodiment, the parent material of the upper body (10) and the lower body (20) may be titanium or a titanium-aluminum alloy material. These materials have less thermal deformation at low and high temperatures than aluminum, and have the advantage of being applicable in extreme environments.

본 발명의 상부 몸체(10) 및 하부 몸체(20)는 브레이징 접합을 통해 접합된다. The upper body (10) and the lower body (20) of the present invention are joined through brazing.

일반적인 브레이징 접합은 상부 몸체(10) 및 하부 몸체(20) 사이에 브레이징 필러 금속을 형성한 후 진공 조건 하에 고온에서 압착을 통해 이루어진다. 이러한 방법은 상기 몸체들이 알루미늄 재질인 경우 원활히 이루어질 수 있으나, 본 발명의 MMC, 티타늄 또는 티타늄알루미늄 등의 재질에서는 접합 자체가 이루어지지 않거나, 접합 공정 중 알루미늄의 용출 또는 몸체, 즉 모재의 변형이 일어난다. A typical brazing joint is formed by forming a brazing filler metal between an upper body (10) and a lower body (20) and then pressing at high temperature under vacuum conditions. This method can be performed smoothly when the bodies are made of aluminum, but in the case of materials such as MMC, titanium or titanium aluminum of the present invention, the joint itself is not performed, or aluminum is dissolved or the body, i.e., the base material, is deformed during the joining process.

이에 본 발명에서는 브레이징 접합이 이루어지는 접합면(접합부, 이음부, 이음면 등)에 금속층을 형성하여 상기 문제를 해소한다. Accordingly, the present invention solves the above problem by forming a metal layer on the joint surface (joint section, joint section, joint surface, etc.) where brazing is performed.

(단계 b)(step b)

일 구현예에 따르면, 상기 금속층(11, 22)은 알루미늄으로 이루어진 층일 수 있다. 통상의 브레이징 접합부는 브레이징 필러 금속과 모재와 반응에 의해 모재의 용융과 모재 및 브레이징 필러 금속 원소의 확산을 통해 접합이 이루어지는데, 이때 모재와 브레이징 필러 금속 간 금속간화합물을 발생시켜 접합 강도가 낮아질 수 있다. 이에, 금속층(11, 22)을 형성할 경우 상부 및 하부 몸체(10, 20)의 모재와 브레이징 필러 금속(30) 간의 직접적인 반응을 억제하고, 금속층(11, 22)과 브레이징 필러 금속(30)과의 용이한 결합으로 인해 상기 접합면에서의 인장 및 전단 강도가 크게 향상될 뿐만 아니라 접합 강도가 더욱 향상된다. According to one embodiment, the metal layer (11, 22) may be a layer made of aluminum. In a typical brazing joint, the joining is performed through melting of the base material and diffusion of the base material and brazing filler metal elements by the reaction between the brazing filler metal and the base material. At this time, an intermetallic compound may be generated between the base material and the brazing filler metal, which may reduce the joining strength. Accordingly, when the metal layers (11, 22) are formed, the direct reaction between the base material of the upper and lower bodies (10, 20) and the brazing filler metal (30) is suppressed, and the tensile and shear strengths at the joining surface are greatly improved due to the easy bonding between the metal layers (11, 22) and the brazing filler metal (30), and the joining strength is further improved.

일 구현예에 따르면, 금속층(11, 22)은 그 두께를 1㎛ 내지 20㎛로 형성한다. 만약 상기 금속층(11, 22)의 두께가 상기 범위 미만이면 상기한 문제를 해소할 수 없고, 상기 두께를 초과하면 접합면에서의 용출 문제 또는 접합면에서 브레이징 필러 금속(30)과 반응하여 금속간화합물을 발생시켜 접합 강도를 낮추는 문제가 발생한다. 또한, 상기 금속층(11, 22)의 재질로 Ti, Cu 등 알루미늄이 아닌 다른 금속을 사용할 경우 MMC의 경우 알루미늄 용출 문제, 티타늄 또는 티타늄알루미늄의 경우 고온으로 인한 모재 변형 등의 문제를 해소할 수 없다.According to one embodiment, the metal layer (11, 22) is formed to have a thickness of 1 ㎛ to 20 ㎛. If the thickness of the metal layer (11, 22) is less than the above range, the above problem cannot be solved, and if the thickness exceeds the above range, a problem of dissolution at the joint surface or a problem of reacting with the brazing filler metal (30) at the joint surface to generate an intermetallic compound, thereby lowering the joint strength, occurs. In addition, if a metal other than aluminum, such as Ti or Cu, is used as the material of the metal layer (11, 22), problems such as aluminum dissolution in the case of MMC and deformation of the base material due to high temperature in the case of titanium or titanium aluminum cannot be solved.

금속층(11, 22)의 형성은 용사법, 물리적기상증착(PVD), 화학적기상증착(CVD), 원자층화학증착(ALD) 등 다양한 방법이 가능하나, 균일한 코팅층을 위해서는 물리적기상증착 방법을 이용한다.The formation of the metal layer (11, 22) can be accomplished by various methods, such as spraying, physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), and atomic layer chemical vapor deposition (ALD), but the physical vapor deposition method is used to form a uniform coating layer.

물리적기상증착은 증기(Vapor)를 이용해 증착하는 방법으로, 열증착, 전자빔증착, 이빔(E-beam)증착, 레이저증착, 아크이온플레이팅(Arc Ion Plating) 및 스퍼터링 공정 등이 있으며, 이 중에서도 높은 박막 밀도를 얻고 매끈하면서도 균일한 코팅층을 얻을 수 있는 스퍼터링 공정을 사용한다. Physical vapor deposition is a method of deposition using vapor, and includes thermal deposition, electron beam deposition, E-beam deposition, laser deposition, arc ion plating, and sputtering processes. Among these, the sputtering process is used because it can obtain a high thin film density and a smooth, uniform coating layer.

스퍼터링 공정을 이용한 금속층(11, 22)의 형성은 Al 금속층의 경우, DC 마그네트론 구성에 Al 99.9%순도 이상의 모재를 타겟에 부착 한 후 진공챔버의 초기 진공도를 10-7 torr 이상까지 Pumping 한 후 Ar 가스를 주입하여 플라즈마를 형성한다. 이때 플라즈마에 의해 해리된 Ar+ 이온이 Al 타겟에 가속 충돌하게되고, 떨어져 나온 Al 입자는 모재에 증착된다. 상기 스퍼터링 공정시 박막 모니터링을 통해 금속층의 두께를 쉽게 제어할 수 있다. The formation of the metal layer (11, 22) using the sputtering process is as follows: in the case of the Al metal layer, a base material having a purity of Al of 99.9% or higher is attached to the target in a DC magnetron configuration, and then the initial vacuum of the vacuum chamber is pumped to 10 -7 torr or higher, and then Ar gas is injected to form plasma. At this time, the Ar+ ions dissociated by the plasma are accelerated and collide with the Al target, and the Al particles that fall off are deposited on the base material. The thickness of the metal layer can be easily controlled through thin film monitoring during the sputtering process.

(단계 c)(step c)

본 발명에 따른 정전척의 제조방법은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 금속층(11, 22)이 형성된 상부 및 하부 몸체(10, 20)를 금속층(11, 22)이 대면하도록 배치하고, 이들 사이에 브레이징 필러 금속(30)을 개재하는 단계를 수행한다.The method for manufacturing an electrostatic chuck according to the present invention, as shown in Fig. 1, performs a step of arranging upper and lower bodies (10, 20) on which the metal layers (11, 22) are formed so that the metal layers (11, 22) face each other, and interposing a brazing filler metal (30) between them.

금속층(11, 22)의 형성 부위는 상부 몸체(10)와 하부 몸체(20)를 접합하는 접합면의 전면에 걸쳐 형성한다. 이때 접합면에 형성되는 브레이징 접합부의 형태는 맞대기 접합(butt joint), 겹치기 접합(lap joint), 혼합 또는 변형 접합(butt-lap or modification joint) 등이 있다. The formation area of the metal layer (11, 22) is formed over the entire surface of the joint surface joining the upper body (10) and the lower body (20). At this time, the form of the brazing joint formed on the joint surface includes a butt joint, a lap joint, a butt-lap or modification joint, etc.

상기 금속층(11, 22)의 형성에 의해 브레이징 필러 금속(30)의 선정은 금속층(11, 22)이 알루미늄 재질이므로 상대적으로 더욱 자유로와 다양한 종류의 적용이 가능하다. 그러나 극저온이나 극고온 등의 가혹한 환경에서 사용 가능해야하므로, 브레이징 필러 금속(30)의 선정 또한 매우 중요하다. 또한, 브레이징 필러 금속(30)에 의해 접합면에서의 화학 조성 변화가 발생하여 접합부의 접합 강도가 낮아지고 모재의 강도 및 내식성에도 악영향을 미친다. By forming the above metal layers (11, 22), the selection of the brazing filler metal (30) is relatively more free because the metal layers (11, 22) are made of aluminum, and various types of applications are possible. However, since it must be usable in harsh environments such as extremely low or extremely high temperatures, the selection of the brazing filler metal (30) is also very important. In addition, the brazing filler metal (30) causes a change in the chemical composition at the joint surface, which lowers the joint strength of the joint and also adversely affects the strength and corrosion resistance of the base material.

브레이징 필러 금속(30)은 MMC, 티타늄 또는 티타늄알루미늄 모재의 접합을 위해 고온에서의 브레이징 접합을 위해 고온의 브레이징 필러 금속(30)을 사용해야 한다. 그러나 고온에서의 브레이징 접합은 알루미늄의 용출 또는 모재의 변형 등의 문제가 있어, 융점이 SiC보다 상대적으로 낮은 알루미늄 기반의 브레이징 필러 금속(30)을 사용하는 것이 바람직하다.Brazing filler metal (30) must be used for high-temperature brazing bonding for joining MMC, titanium or titanium-aluminum base materials. However, high-temperature brazing bonding has problems such as aluminum dissolution or deformation of the base material, so it is preferable to use an aluminum-based brazing filler metal (30) having a relatively lower melting point than SiC.

일 구현예에 따르면, 본 발명의 브레이징 필러 금속(30)은 4000 시리즈 알루미늄 합금 중 하나인 4047 알루미늄, 또는 4147 알루미늄을 사용한다. 상기 4047 알루미늄은 4047(BAISi-4)로 표시되며, 알루미늄을 잔부로 하며, 여기에 11~13 중량%의 실리콘, 0.8 중량% 이하 철, 0.3 중량% 이하의 구리, 0.05 중량% 이하의 망간, 0.05 중량% 이하의 마그네슘, 0.1 중량% 이하의 아연, 0.01 중량% 이하의 카드뮴, 0.1 중량% 이하의 수은, 0.1 중량% 이하의 납을 함유한 알루미늄 합금이다. 상기 브레이징 필러 금속은 577℃내지 582℃의 융점(melting point)를 갖는다.According to one embodiment, the brazing filler metal (30) of the present invention uses 4047 aluminum, or 4147 aluminum, which is one of the 4000 series aluminum alloys. The 4047 aluminum is represented as 4047 (BAISi-4) and is an aluminum alloy containing aluminum as the remainder, 11 to 13 wt% of silicon, 0.8 wt% or less of iron, 0.3 wt% or less of copper, 0.05 wt% or less of manganese, 0.05 wt% or less of magnesium, 0.1 wt% or less of zinc, 0.01 wt% or less of cadmium, 0.1 wt% or less of mercury, and 0.1 wt% or less of lead. The brazing filler metal has a melting point of 577°C to 582°C.

4147 알루미늄 4047(BAISi-9)로 표시되며, 알루미늄을 잔부로 하며, 여기에 11~13 중량%의 실리콘, 0.8 중량% 이하 철, 0.1 내지 0.5 중량%의 마그네슘, 0.25 중량% 이하의 구리, 0.2 중량% 이하의 아연, 0.0003 중량% 이하의 베릴륨 및 residual의 금속을 포함하는 알루미늄 합금이다. 상기 브레이징 필러 금속은 580℃내지 600℃의 융점(melting point)를 갖는다.4147 Aluminum, denoted as 4047 (BAISi-9), is an aluminum alloy containing aluminum as the remainder, 11 to 13 wt% silicon, 0.8 wt% or less iron, 0.1 to 0.5 wt% magnesium, 0.25 wt% or less copper, 0.2 wt% or less zinc, 0.0003 wt% or less beryllium, and residual metals. The brazing filler metal has a melting point of 580°C to 600°C.

본 발명의 브레이징 필러 금속(30)은 실리콘 함량이 높고 융점이 낮고 용융 유동성이 우수하며 최종 제품이 깨지지 않기 때문에 브레이징 접합 공정에 적용이 용이하고, 내마모성과 내열성이 높다는 특징이 있다. 실리콘 함량이 높으면 용접 공정 중에 매끄러운 마무리와 감소된 수축으로 유동성이 향상되어, 본 발명에서 언급하는 가혹한 환경에서의 작업을 가능케 한다.The brazing filler metal (30) of the present invention is easy to apply to the brazing joining process because it has a high silicon content, a low melting point, excellent melt fluidity, and the final product does not break, and has the characteristics of high wear resistance and heat resistance. The high silicon content improves fluidity with a smooth finish and reduced shrinkage during the welding process, enabling work in the harsh environment mentioned in the present invention.

기존 MMC의 경우 알루미늄의 융점인 660℃에서 반응하는 것이 아니라 브레이징 필러 금속(30)의 융점 수준의 온도로 가열할 경우 상기 MMC에 침투법으로 제조된 알루미늄이 모재 밖으로 용출될 뿐만 아니라 MMC 모재 간 접합이 이루어지지 않는다. 이에 MMC 접합을 위해선 온도 조절이 매우 섬세하게 이루어져야 하나, 온도 조절이 이루어지더라도 모재 간 접합이 이루어지지 않는다. 이는 상기 언급한 금속층(11, 22)의 형성과 함께 브레이징 필러 금속(30)의 선정을 통해 해소될 수 있다.In the case of the existing MMC, instead of reacting at 660℃, which is the melting point of aluminum, when heated to a temperature at the melting point level of the brazing filler metal (30), the aluminum manufactured by the infiltration method in the MMC is not only eluted out of the base metal, but also bonding between the MMC base metals does not occur. Accordingly, temperature control must be performed very delicately for MMC bonding, but even if temperature control is performed, bonding between the base metals does not occur. This can be resolved by selecting the brazing filler metal (30) along with the formation of the metal layers (11, 22) mentioned above.

또한, 금속층(11, 22) 및 브레이징 필러 금속(30)의 선정에 의해 브레이징 접합시 온도를 낮춘 상태에서 접합이 가능하기 때문에, 모재가 티타늄 및 티타늄알루미늄 재질의 경우 약 1000℃수준의 고온에서의 브레이징 온도를 낮출 수 있다. 이때 진공도와 온도 상승 곡선 등의 활용을 통해 공정 안정성을 확보할 수 있다. In addition, since brazing can be performed at a lower temperature by selecting the metal layers (11, 22) and the brazing filler metal (30), the brazing temperature can be lowered from a high temperature of about 1000°C when the parent material is titanium or titanium aluminum. At this time, process stability can be secured by utilizing the vacuum degree and temperature rise curve.

브레이징 필러 금속(30)은 용융액을 제조 후 도포하는 방법, 브레이징 시트 형태로 제작하는 방법, 또는 증착에 의해 브레이징 필러 금속을 형성하여 금속층 사이에 위치시킬 수 있다. 이때 용융액을 통한 도포 두께 및 브레이징 시트의 두께는 1㎛ 내지 100㎛의 두께일 수 있다. 만약 그 두께가 상기 범위 미만이면 브레이징 필러 금속에 의한 접합 효과를 기대할 수 없고, 너무 두꺼울 경우 접합 공정에서 모재로부터 용출될 수 있다.The brazing filler metal (30) can be formed by applying the metal after preparing the molten solution, manufacturing it in the form of a brazing sheet, or forming the brazing filler metal by deposition and positioning it between the metal layers. At this time, the thickness of the application through the molten solution and the thickness of the brazing sheet can be 1 ㎛ to 100 ㎛. If the thickness is less than the above range, the bonding effect by the brazing filler metal cannot be expected, and if it is too thick, it can be dissolved from the base material during the bonding process.

(단계 d)(step d)

본 발명의 제조방법은 브레이징 접합 공정을 수행하여 상기 상부 몸체(10)와 하부 몸체(20)를 브레이징 접합하는 단계를 수행한다.The manufacturing method of the present invention performs a step of brazing and joining the upper body (10) and the lower body (20) by performing a brazing joining process.

본 발명의 브레이징 접합은 고진공 분위기 중에서 브레이징하는 진공 브레이징 접합공정을 사용한다. 상기 진공 브레이징은 접합부의 결함이 적고, 접합부 내 잔사 제거를 위한 세정 처리가 필요하지 않고, 브레이징된 제품의 표면이 미려하며, 다른 브레이징법에 비해 변형이 적은 장점이 있다. The brazing joint of the present invention uses a vacuum brazing joint process that brazes in a high vacuum atmosphere. The vacuum brazing has the advantages of having fewer defects in the joint, not requiring cleaning treatment to remove residues inside the joint, an attractive surface for the brazed product, and less deformation compared to other brazing methods.

바람직하기로, 브레이징 온도는 브레이징 필러 금속(30)의 융점을 고려하여 570℃내지 630℃에서 5 내지 20분간 수행하며, 압력은 1.0Х10-5 Torr 내지 5.0Х10-5 Torr의 범위에서 수행한다. 상기 브레이징 조건은 접합부에서의 최도의 전단 강도를 얻기 위한 것으로, 온도, 시간 및 압력이 상기 범위를 벗어나는 경우 상부 몸체(10) 및 하부 몸체(20)의 접합이 어려울 수 있다. Preferably, the brazing temperature is 570°C to 630°C for 5 to 20 minutes, considering the melting point of the brazing filler metal (30), and the pressure is in the range of 1.0Х10 -5 Torr to 5.0Х10 -5 Torr. The above brazing conditions are for obtaining the maximum shear strength at the joint, and if the temperature, time, and pressure are outside the above range, the joining of the upper body (10) and the lower body (20) may be difficult.

상부 몸체(10) 및 하부 몸체(20)는 지그에 의해 가압시켜 브레이징 필러 금속(30)이 금속층(11, 22) 상에 균일하게 분포됨과 동시에 외측으로 이들이 유출되지 않도록 하여 견고한 접합을 이루도록 한다. The upper body (10) and the lower body (20) are pressurized by a jig so that the brazing filler metal (30) is uniformly distributed on the metal layers (11, 22) while preventing them from leaking outward, thereby forming a strong joint.

이하, 실시예를 들어 본 발명에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples.

본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.The embodiments according to this specification can be modified in many different forms, and the scope of this specification is not construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments of this specification are provided to more completely explain this specification to a person having average knowledge in the art.

[실시예][Example]

MMC(SA701) 재질의 기판을 상부는 36mm(가로)X40mm(세로)X12mm(두께)로 가공하고, 하부는 40mm(가로)X40mm(세로)X16mm(두께)로 가공한 후, 표면이 일정한 조도를 갖도록 표면에 대해 밀링가공을 수행하였다. 이어서 접합소재의 접합부를 탈지, 산세하여 깨끗한 상태가 되도록 하였다. The substrate made of MMC (SA701) material was processed into an upper part of 36 mm (width) X 40 mm (height) X 12 mm (thickness) and a lower part of 40 mm (width) X 40 mm (height) X 16 mm (thickness), and then milling was performed on the surface to have a consistent roughness. Then, the joint of the bonding material was degreased and pickled to ensure a clean state.

상기 상부 기판 및 하부 기판을 증착 챔버로 이송하고, 999%순도 이상의 모재를 타겟에 부착 한 후 진공챔버의 초기 진공도를 10-7 torr 이상까지 Pumping 한 후 Ar 가스를 주입하여 DC-마그네트론 스퍼터링 방식을 이용하여 알루미늄 금속층을 형성하였다.The upper and lower substrates were transferred to the deposition chamber, and a base material having a purity of 999% or higher was attached to the target. After pumping the initial vacuum of the vacuum chamber to 10 -7 torr or higher, Ar gas was injected to form an aluminum metal layer using the DC-magnetron sputtering method.

상부 기판과 하부 기판을 금속층이 대면하도록 배치하고, 여기에 브레이징 필러 금속 시트를 삽입한 후 진공 가열로(진공도 2X10-5 torr 이하)에 장입하여 600℃에서 5분간 브레이징 접합 공정을 수행하였다.The upper and lower substrates were placed so that their metal layers faced each other, a brazing filler metal sheet was inserted therein, and then placed in a vacuum furnace (vacuum level 2X10 -5 torr or less) to perform a brazing bonding process at 600°C for 5 minutes.

[시험예 1] 브레이징 접합 여부[Test Example 1] Whether brazing is used

상부 기판 및 하부 기판, 금속층 및 브레이징 필러의 재질을 달리하여 접합 여부를 평가하였고, 그 결과를 하기 표에 나타내었다. 이때 금속층 두께는 15㎛, 브레이징 필러 금속층의 두께는 약 5㎛이었다. The bonding was evaluated by changing the materials of the upper substrate and lower substrate, metal layer, and brazing filler, and the results are shown in the table below. At this time, the thickness of the metal layer was 15 ㎛, and the thickness of the brazing filler metal layer was approximately 5 ㎛.

기판재질Substrate material 금속층Metal layer 브레이징필러금속Brazing filler metal 접합여부Whether or not it is joined MMCMMC AlAl 4047 알루미늄4047 Aluminum OO TiTi 4047 알루미늄4047 Aluminum XX -- 4047 알루미늄4047 Aluminum X, 용출X, eruption AlAl 알루미늄(순도99%)Aluminum (99% purity) X, 용출X, eruption 티타늄Titanium AlAl 4047 알루미늄4047 Aluminum OO TiTi 4047 알루미늄4047 Aluminum XX -- 4047 알루미늄4047 Aluminum XX TiTi 티타늄Titanium XX 티타늄알루미늄합금Titanium Aluminum Alloy AlAl 4047 알루미늄4047 Aluminum OO TiTi 4047 알루미늄4047 Aluminum XX -- 4047 알루미늄4047 Aluminum XX TiTi 티타늄Titanium XX

상기 표를 보면, 금속층의 재질에 따라 접합이 이루어지거나 이루어지지 않음을 알 수 있었다. MMC 기판의 경우 MMC에서의 알루미늄의 용출이 일어났다.또한, 티타늄 기판-티타늄금속층과 같이 동일 재질로 금속층을 형성하더라도 접합이 이루어지지 않음을 알 수 있다.As can be seen from the table above, bonding is achieved or not achieved depending on the material of the metal layer. In the case of the MMC substrate, aluminum was dissolved from the MMC. In addition, it can be seen that bonding is not achieved even when the metal layer is formed with the same material, such as a titanium substrate-titanium metal layer.

[시험예 2] 금속층 두께에 따른 접합 강도 평가[Test Example 2] Evaluation of bonding strength according to metal layer thickness

접합부의 인장특성을 평가하기 위하여, 와이어 절단법을 이용하여 직경 10mm의 환봉을 가공하고, 환봉을 다시 ASTM E8 규격에 따른 인장시편을 가공한 후, 인스트론사의 인장시험기를 사용하여 인장시험을 수행하였다.In order to evaluate the tensile properties of the joint, a 10 mm diameter round bar was processed using the wire cutting method, and the round bar was then processed into a tensile specimen according to the ASTM E8 standard, and a tensile test was performed using an Instron tensile tester.

기판 재질Substrate material 금속층 두께(㎛)Metal layer thickness (㎛) 인장강도(MPa)Tensile strength (MPa) 항복강도(MPa)Yield strength (MPa) MMCMMC 0.50.5 245245 184184 1.01.0 415415 335335 5.05.0 427427 374374 15.015.0 458458 386386 20.020.0 446446 365365 25.025.0 348348 312312

상기 표를 보면, 금속층의 두께에 따라 인장강도 및 항복강도에 차이가 있으며, 일정 범위에서의 인장강도 및 항복강도가 높은 수치를 나타내, 특정 두께 범위로 금속층을 형성할 경우 접합강도가 우수함을 알 수 있다. 이러한 경향은 기판 재질로 티타늄 및 티타늄알루미늄 합금에서도 동일하게 나타내었다.As can be seen from the table above, there are differences in tensile strength and yield strength depending on the thickness of the metal layer, and the tensile strength and yield strength show high values within a certain range, indicating that the bonding strength is excellent when the metal layer is formed within a certain thickness range. This trend was also shown in titanium and titanium-aluminum alloy as substrate materials.

10: 상부 몸체 20: 하부 몸체
11, 20: 금속층 30: 브레이징 필러 금속
10: Upper body 20: Lower body
11, 20: Metal layer 30: Brazing filler metal

Claims (4)

기판이 안착될 수 있는 상부 몸체; 및
상기 상부 몸체와 브레이징 접합되며, 상기 기판을 냉각하는 유체가 흐를 수 있는 유로를 포함하는 하부 몸체;를 포함하고,
상기 브레이징 접합은 상기 상부 몸체 및 하부 몸체의 일측 면에 각각의 금속층이 형성되고, 이들 사이에 브레이징 필러 금속이 형성되어 접합된 것인, 정전척.
An upper body on which a substrate can be mounted; and
A lower body is brazed to the upper body and includes a flow path through which a fluid for cooling the substrate can flow;
The above brazing joint is an electrostatic chuck in which each metal layer is formed on one side of the upper body and the lower body, and a brazing filler metal is formed between them to form a bond.
제1항에 있어서,
상기 상부 몸체 및 하부 몸체의 모재는 서로 동일하며, 금속복합재료(Metal Matrix Composites, MMC), 티타늄, 또는 티타늄알루미늄 합금 중 어느 하나인, 정전척.
In the first paragraph,
The base material of the upper body and lower body is the same, and is one of metal matrix composites (MMC), titanium, or titanium-aluminum alloy.
제1항에 있어서,
상기 금속층은 두께가 1㎛ 내지 20㎛인 알루미늄 증착층인, 정전척.
In the first paragraph,
An electrostatic chuck wherein the metal layer is an aluminum deposition layer having a thickness of 1 ㎛ to 20 ㎛.
상부 몸체 및 하부 몸체를 준비하는 단계;
상기 상부 및 하부 몸체의 일측면에 금속층을 형성하는 단계;
상기 금속층이 형성된 상부 및 하부 몸체를 금속층이 대면하도록 배치하고, 이들 사이에 브레이징 필러 금속을 개재하는 단계; 및
브레이징 접합 공정을 수행하여 상기 상부 몸체와 하부 몸체를 브레이징 접합하는 단계;를 포함하는 정전척 제조방법.
Step of preparing the upper body and lower body;
A step of forming a metal layer on one side of the upper and lower bodies;
A step of arranging the upper and lower bodies on which the metal layers are formed so that the metal layers face each other and interposing a brazing filler metal between them; and
A method for manufacturing an electrostatic chuck, comprising: a step of performing a brazing joining process to braze the upper body and the lower body.
KR1020230024814A 2023-02-24 2023-02-24 Electrode static chuck and fabrication method thereof Pending KR20240131594A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230024814A KR20240131594A (en) 2023-02-24 2023-02-24 Electrode static chuck and fabrication method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230024814A KR20240131594A (en) 2023-02-24 2023-02-24 Electrode static chuck and fabrication method thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240131594A true KR20240131594A (en) 2024-09-02

Family

ID=92757535

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230024814A Pending KR20240131594A (en) 2023-02-24 2023-02-24 Electrode static chuck and fabrication method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20240131594A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12237204B1 (en) * 2023-08-24 2025-02-25 Mico Ceramics Ltd. Ceramic susceptor and method of manufacturing same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160126924A (en) 2015-04-24 2016-11-02 주식회사 아모센스 Ceramic Board Manufacturing Method and Ceramic Board manufactured by thereof
KR20180017634A (en) 2016-08-10 2018-02-21 주식회사 아모센스 Substrate for High Frequency and Manufacturing Method therefor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160126924A (en) 2015-04-24 2016-11-02 주식회사 아모센스 Ceramic Board Manufacturing Method and Ceramic Board manufactured by thereof
KR20180017634A (en) 2016-08-10 2018-02-21 주식회사 아모센스 Substrate for High Frequency and Manufacturing Method therefor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12237204B1 (en) * 2023-08-24 2025-02-25 Mico Ceramics Ltd. Ceramic susceptor and method of manufacturing same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7910051B2 (en) Low-energy method for fabrication of large-area sputtering targets
JP5346096B2 (en) Target consisting of hard-to-sinter body of refractory metal alloy, refractory metal silicide, refractory metal carbide, refractory metal nitride or refractory metal boride, its manufacturing method, and sputtering target-backing plate assembly and its Production method
US11648620B2 (en) Semiconductor processing equipment with high temperature resistant nickel alloy joints and methods for making same
KR100764269B1 (en) Method for producing sputter target assembly
US6503368B1 (en) Substrate support having bonded sections and method
EP0187025A2 (en) Direct liquid phase bonding of ceramics
EP1361931A1 (en) Reducing metals as a brazing flux
AU2001275856A1 (en) Reducing metals as a brazing flux
EP2514552A1 (en) Coated rotary tool
KR20170117046A (en) High temperature method for bonding materials and devices utilizing the same
CN109604802A (en) Connection method of tungsten or tungsten alloy and steel, connection method of profile and profile joint
US20230257856A1 (en) Method for preparing high-entropy alloy composites reinforced by diamond particles
CN107735386A (en) Method for repairing the equipment parts used in semiconductor machining
US7270885B1 (en) Method for brazing ceramic-containing bodies, and articles made thereby
JP5242169B2 (en) Method for manufacturing sputtering target structure
JPH0367985B2 (en)
JPH04228480A (en) Composite being stable at high temperature and preparation thereof
KR20240131594A (en) Electrode static chuck and fabrication method thereof
KR940008937B1 (en) Fabricating method of composite material
US6884511B1 (en) Method for brazing ceramic-containing bodies, and articles made thereby
Hausner et al. Brazing of metal and ceramic joints
TWI786289B (en) Composite body and process for producing a composite body
Li et al. Microstructure and mechanical properties of Al2O3 ceramic and copper joints brazed with AgCuInTi brazing alloy
EP0066895B1 (en) Method of joining ni-base heat-resisting alloys
JPS61288065A (en) Target

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109

PA0201 Request for examination

St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902

PG1501 Laying open of application

St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501

E13-X000 Pre-grant limitation requested

St.27 status event code: A-2-3-E10-E13-lim-X000

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-3-3-R10-R18-oth-X000

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902

E13-X000 Pre-grant limitation requested

St.27 status event code: A-2-3-E10-E13-lim-X000

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P22-X000 Classification modified

St.27 status event code: A-2-2-P10-P22-nap-X000