알루미나는 내화학성, 내열성, 고강도 그리고 절연성 등의 우수한 특성으로 인하여 파인세라믹스분야의 주 소재로써 널리 사용되고 있다. 특히, 알루미나는 디스플레이 제조 장비에 적용되는 대형 알루미나 판제와 반도체 제조 장비에 적용되는 정전척 등의 핵심 소재로 사용되지만 대부분 일본과 미국 등 세라믹 소재 선진국에 의존하고 있는 추세이다. 또한, 국내에선 이러한 알루미나 제품 등이 개발되고 있으나, 아직 품질에 대한 신뢰성이 충분히 충족되지 못한 실정이다. 대형 디스플레이에 적용되는 대형 알루미나 판제의 경우 μm 단위의 정밀가공이 요구되는데 알루미나가 지니는 고강도 특성으로 인하여 가공성의 확보가 어려운 실정이다. 반면 반도체의 ...
알루미나는 내화학성, 내열성, 고강도 그리고 절연성 등의 우수한 특성으로 인하여 파인세라믹스분야의 주 소재로써 널리 사용되고 있다. 특히, 알루미나는 디스플레이 제조 장비에 적용되는 대형 알루미나 판제와 반도체 제조 장비에 적용되는 정전척 등의 핵심 소재로 사용되지만 대부분 일본과 미국 등 세라믹 소재 선진국에 의존하고 있는 추세이다. 또한, 국내에선 이러한 알루미나 제품 등이 개발되고 있으나, 아직 품질에 대한 신뢰성이 충분히 충족되지 못한 실정이다. 대형 디스플레이에 적용되는 대형 알루미나 판제의 경우 μm 단위의 정밀가공이 요구되는데 알루미나가 지니는 고강도 특성으로 인하여 가공성의 확보가 어려운 실정이다. 반면 반도체의 식각 공정에 사용되는 정전척의 경우 소재가 지니는 저항이 척킹력과 연관되므로 고 저항 특성을 가지는 소재의 개발이 요구된다. 이러한 산업계의 요구사항과 함께 균일한 알루미나 소재의 제조를 위한 분산 공정에 대한 기본적인 연구가 충분히 이루어지지 않은 실정이다. 따라서 본 연구에서는 분산의 최적화를 통하여 알루미나 판재의 균질성을 확보함과 동시에 가공성을 향상하고자 하였다. 한편, 정전척의 척킹력을 향상시키고자 알루미나와 첨가제의 조성비를 조절하여 고저항 특성의 알루미나 조성을 제안하였다. 산업계에서 사용하는 알루미나 판재의 제조방법인 필터 캐스팅에 적합한 슬러리의 용매로써 수계 용매를 사용하였다. 이를 위해 수계 분산제 중 5468CF, BYK-194 및 BYK-012를 선정하였고 양에 따라 분산을 진행하였다. 슬러리의 분산성을 확인하기 위한 방법으로 점도, 주파수 스윕, 입도 및 침강높이를 측정하였다. 그 결과 분산제의 종류에 대하여 각각의 최적화된 양을 결정하였고 분산제의 종류에 따라 제조된 소결체의 미세구조를 확인함으로써 분산성이 미세구조에 미치는 영향을 관찰하였다. 한편, 정전척 제조에 적합한 후막 공정용 슬러리의 용매로써 비수계 용매를 사용하였다. 비수계 용매에 적합한 분산제 BYK-111을 양에 따라 첨가하였고 제조된 슬러리의 분산성을 측정 평가하여 최적화 하였다. 고저항의 알루미나를 제조하고자 알루미나와 첨가제의 조성비를 조절하였다. 그 결과 고저항 특성을 나타내는 최적의 조성비를 확인하였고, 소결체들의 미세구조를 비교함으로써 조성비 및 미세구조가 저항에 미치는 영향을 비교 분석하였다. 수계 및 비수계 용매를 사용한 알루미나 슬러리의 분산을 최적화하였고 또한 알루미나와 첨가제의 조성비를 조절하여 고저항 특성을 지니는 조성을 확보하였다. 이러한 결과를 기반으로, 슬러리의 분산 최적화가 미세구조에 미치는 영향을 분석하였고, 이와 같은 분산성 향상이 슬러리 기반의 공정으로 제조하는 제품들의 균질성 향상에 기여할 것으로 판단하였다. 또한, 알루미나와 소결 첨가제의 조성비를 조절하여 고저항을 지니는 조성을 확보하였고, 이러한 조성을 활용한다면 정전척뿐만이 아닌 저항 특성이 요구되는 다수의 제품에 적용 가능할 것이라 판단하였다.
알루미나는 내화학성, 내열성, 고강도 그리고 절연성 등의 우수한 특성으로 인하여 파인세라믹스분야의 주 소재로써 널리 사용되고 있다. 특히, 알루미나는 디스플레이 제조 장비에 적용되는 대형 알루미나 판제와 반도체 제조 장비에 적용되는 정전척 등의 핵심 소재로 사용되지만 대부분 일본과 미국 등 세라믹 소재 선진국에 의존하고 있는 추세이다. 또한, 국내에선 이러한 알루미나 제품 등이 개발되고 있으나, 아직 품질에 대한 신뢰성이 충분히 충족되지 못한 실정이다. 대형 디스플레이에 적용되는 대형 알루미나 판제의 경우 μm 단위의 정밀가공이 요구되는데 알루미나가 지니는 고강도 특성으로 인하여 가공성의 확보가 어려운 실정이다. 반면 반도체의 식각 공정에 사용되는 정전척의 경우 소재가 지니는 저항이 척킹력과 연관되므로 고 저항 특성을 가지는 소재의 개발이 요구된다. 이러한 산업계의 요구사항과 함께 균일한 알루미나 소재의 제조를 위한 분산 공정에 대한 기본적인 연구가 충분히 이루어지지 않은 실정이다. 따라서 본 연구에서는 분산의 최적화를 통하여 알루미나 판재의 균질성을 확보함과 동시에 가공성을 향상하고자 하였다. 한편, 정전척의 척킹력을 향상시키고자 알루미나와 첨가제의 조성비를 조절하여 고저항 특성의 알루미나 조성을 제안하였다. 산업계에서 사용하는 알루미나 판재의 제조방법인 필터 캐스팅에 적합한 슬러리의 용매로써 수계 용매를 사용하였다. 이를 위해 수계 분산제 중 5468CF, BYK-194 및 BYK-012를 선정하였고 양에 따라 분산을 진행하였다. 슬러리의 분산성을 확인하기 위한 방법으로 점도, 주파수 스윕, 입도 및 침강높이를 측정하였다. 그 결과 분산제의 종류에 대하여 각각의 최적화된 양을 결정하였고 분산제의 종류에 따라 제조된 소결체의 미세구조를 확인함으로써 분산성이 미세구조에 미치는 영향을 관찰하였다. 한편, 정전척 제조에 적합한 후막 공정용 슬러리의 용매로써 비수계 용매를 사용하였다. 비수계 용매에 적합한 분산제 BYK-111을 양에 따라 첨가하였고 제조된 슬러리의 분산성을 측정 평가하여 최적화 하였다. 고저항의 알루미나를 제조하고자 알루미나와 첨가제의 조성비를 조절하였다. 그 결과 고저항 특성을 나타내는 최적의 조성비를 확인하였고, 소결체들의 미세구조를 비교함으로써 조성비 및 미세구조가 저항에 미치는 영향을 비교 분석하였다. 수계 및 비수계 용매를 사용한 알루미나 슬러리의 분산을 최적화하였고 또한 알루미나와 첨가제의 조성비를 조절하여 고저항 특성을 지니는 조성을 확보하였다. 이러한 결과를 기반으로, 슬러리의 분산 최적화가 미세구조에 미치는 영향을 분석하였고, 이와 같은 분산성 향상이 슬러리 기반의 공정으로 제조하는 제품들의 균질성 향상에 기여할 것으로 판단하였다. 또한, 알루미나와 소결 첨가제의 조성비를 조절하여 고저항을 지니는 조성을 확보하였고, 이러한 조성을 활용한다면 정전척뿐만이 아닌 저항 특성이 요구되는 다수의 제품에 적용 가능할 것이라 판단하였다.
Alumina is widely used as a main material in the field of fine ceramics due to excellent properties such as its good chemical resistance, heat resistance, high strength and insulation. In particular, alumina is used as a major material for the large-sized alumina plates used in display manufacturing...
Alumina is widely used as a main material in the field of fine ceramics due to excellent properties such as its good chemical resistance, heat resistance, high strength and insulation. In particular, alumina is used as a major material for the large-sized alumina plates used in display manufacturing equipment and in electrostatic chucks applied to semiconductor manufacturing equipment, but most of these applications are dependent on developed countries such as Japan and the USA. In addition, these types of alumina products are being developed in Korea, but reliable quality levels have yet to be met sufficiently. Large-size alumina plates used in large-sized displays require precision processing at the μm level. However, due to the high-strength properties of alumina, it is difficult to secure machinability. On the other hand, in the case of the electrostatic chuck used in the semiconductor etching process, given that the resistivity of the material is related to the chucking force, the development of a material with high resistivity characteristics is required. In addition to these industry requirements, basic research on the dispersion process for the production of uniform alumina materials remains insufficient. Therefore, in this study, we aimed to improve the machinability while securing homogeneity of the entire area of the alumina plate through the optimization of the dispersion characteristics. On the other hand, to improve the chucking force of the electrostatic chuck, alumina with high-resistivity characteristics was developed by adjusting the composition ratio of the alumina and the additives. An aqueous solvent was used as a slurry solvent suitable for filter casting, which is a production method of alumina plate used in industry. To do this, three types of water dispersants 5468CF, BYK-194, and BYK-012, were selected and slurries were prepared with different amounts of these dispersants. The viscosity, frequency sweep, particle size and sedimentation height were measured to confirm the dispersibility of the slurry. As a result, the optimum amount of each dispersant was determined and the effect of dispersibility on the microstructure was observed by confirming the microstructure of the sintered body produced according to the type of dispersant. On the other hand, a non-aqueous solvent was used as a solvent for the thick film process slurry suitable for electrostatic chuck manufacturing. The dispersant BYK-111, which is suitable for non-aqueous solvents, was added according to the amount and the dispersibility of the prepared slurry was evaluated and optimized. The composition ratio of alumina and additive was controlled to manufacture high-resistivity alumina. As a result, the optimum composition ratio showing the high resistivity characteristics was confirmed, and the effect of the composition ratio and microstructure on the resistivity was compared and compared by comparing the microstructure of the sintered bodies. The dispersion of alumina slurry using aqueous and non-aqueous solvents was optimized and the composition ratio of alumina and additives was controlled to obtain a composition having high resistivity characteristics. Based on these results, the effect of dispersion optimization of slurry on microstructure was analyzed and it was concluded that such improvement of dispersion contributes to improvement of homogeneity of products manufactured by slurry-based process. In addition, the composition of alumina and sintering additive was controlled to obtain a composition having high resistivity. If such a composition is utilized, it can be applied not only to electrostatic chuck but also to many products requiring resistivity characteristics.
Alumina is widely used as a main material in the field of fine ceramics due to excellent properties such as its good chemical resistance, heat resistance, high strength and insulation. In particular, alumina is used as a major material for the large-sized alumina plates used in display manufacturing equipment and in electrostatic chucks applied to semiconductor manufacturing equipment, but most of these applications are dependent on developed countries such as Japan and the USA. In addition, these types of alumina products are being developed in Korea, but reliable quality levels have yet to be met sufficiently. Large-size alumina plates used in large-sized displays require precision processing at the μm level. However, due to the high-strength properties of alumina, it is difficult to secure machinability. On the other hand, in the case of the electrostatic chuck used in the semiconductor etching process, given that the resistivity of the material is related to the chucking force, the development of a material with high resistivity characteristics is required. In addition to these industry requirements, basic research on the dispersion process for the production of uniform alumina materials remains insufficient. Therefore, in this study, we aimed to improve the machinability while securing homogeneity of the entire area of the alumina plate through the optimization of the dispersion characteristics. On the other hand, to improve the chucking force of the electrostatic chuck, alumina with high-resistivity characteristics was developed by adjusting the composition ratio of the alumina and the additives. An aqueous solvent was used as a slurry solvent suitable for filter casting, which is a production method of alumina plate used in industry. To do this, three types of water dispersants 5468CF, BYK-194, and BYK-012, were selected and slurries were prepared with different amounts of these dispersants. The viscosity, frequency sweep, particle size and sedimentation height were measured to confirm the dispersibility of the slurry. As a result, the optimum amount of each dispersant was determined and the effect of dispersibility on the microstructure was observed by confirming the microstructure of the sintered body produced according to the type of dispersant. On the other hand, a non-aqueous solvent was used as a solvent for the thick film process slurry suitable for electrostatic chuck manufacturing. The dispersant BYK-111, which is suitable for non-aqueous solvents, was added according to the amount and the dispersibility of the prepared slurry was evaluated and optimized. The composition ratio of alumina and additive was controlled to manufacture high-resistivity alumina. As a result, the optimum composition ratio showing the high resistivity characteristics was confirmed, and the effect of the composition ratio and microstructure on the resistivity was compared and compared by comparing the microstructure of the sintered bodies. The dispersion of alumina slurry using aqueous and non-aqueous solvents was optimized and the composition ratio of alumina and additives was controlled to obtain a composition having high resistivity characteristics. Based on these results, the effect of dispersion optimization of slurry on microstructure was analyzed and it was concluded that such improvement of dispersion contributes to improvement of homogeneity of products manufactured by slurry-based process. In addition, the composition of alumina and sintering additive was controlled to obtain a composition having high resistivity. If such a composition is utilized, it can be applied not only to electrostatic chuck but also to many products requiring resistivity characteristics.
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