알루미나의 Sinter-HIP 공정을 통한 시간 및 압력에 따른 기계적, 전기적, 미세조직적 특성 연구 : Sinter-HIP 공정을 통한 고특성 알루미나 유전체 제작 Effect of time and pressure on electrical and structural properties of Al2O3 fabricated by sinter-hot isostatic pressing원문보기
반도체 산업의 고도화, 고집적화로 고출력 환경의 공정 도입이 가속화됨에 따라, 대표적인 고부가가치 소모품인 정전척용 알루미나의 수명 및 특성 향상 연구에 대한 관심이 급격하게 증가하고 있다. 대표적으로 고부가가치 소모품인 정전척용 알루미나의 수명 및 특성 향상 연구에 대한 관심이 급격하게 증가하고 있는데 기존 정전척용 알루미나는 Co-Firing, Hot Press 공정으로 제조되고 있으나, 이러한 일반적인 분말야금 소결 공정은 내부 잔류기공을 완전하게 제거하지 못하는 문제점을 피할 수 없고, 특성을 향상시킬 수 있는 공정 개발 역시 한계에 직면하였다고 판단되고 있다. 따라서 본 연구에서는 등방압의 온도와 압력을 이용한 분말야금 공정인 SInter-HIP (Hot Isostatic Press)을 활용하여 수명과 특성이 우수한 차세대 정전척용 알루미나 제조기술을 개발하고자 한다. Sinter-HIP 공정은 pure ...
반도체 산업의 고도화, 고집적화로 고출력 환경의 공정 도입이 가속화됨에 따라, 대표적인 고부가가치 소모품인 정전척용 알루미나의 수명 및 특성 향상 연구에 대한 관심이 급격하게 증가하고 있다. 대표적으로 고부가가치 소모품인 정전척용 알루미나의 수명 및 특성 향상 연구에 대한 관심이 급격하게 증가하고 있는데 기존 정전척용 알루미나는 Co-Firing, Hot Press 공정으로 제조되고 있으나, 이러한 일반적인 분말야금 소결 공정은 내부 잔류기공을 완전하게 제거하지 못하는 문제점을 피할 수 없고, 특성을 향상시킬 수 있는 공정 개발 역시 한계에 직면하였다고 판단되고 있다. 따라서 본 연구에서는 등방압의 온도와 압력을 이용한 분말야금 공정인 SInter-HIP (Hot Isostatic Press)을 활용하여 수명과 특성이 우수한 차세대 정전척용 알루미나 제조기술을 개발하고자 한다. Sinter-HIP 공정은 pure 알루미나 분말을 Can에 장입하여 진공으로 밀봉한 뒤 일정 온도를 고정 후 시간, 압력을 변수로 두어 분말 야금을 진행하였다. 특히, HIP 공정 시간, 압력의 변화와 알루미나 특성과 상관관계를 규명하기 위해 각각의 공정 조건에서 알루미나를 제조하였고, 각 알루미나의 기계적, 전기적 특성, 그리고 미세조직을 비교 평가 및 분석하였다. 연구 결과, Sinter-HIP 시간, 압력에 따라 알루미나의 기계적, 전기적 특성이 일련의 상관관계를 가지고 있음을 확인할 수 있었고, 이에 따른 미세조직의 변화 역시 관찰할 수 있었다.
반도체 산업의 고도화, 고집적화로 고출력 환경의 공정 도입이 가속화됨에 따라, 대표적인 고부가가치 소모품인 정전척용 알루미나의 수명 및 특성 향상 연구에 대한 관심이 급격하게 증가하고 있다. 대표적으로 고부가가치 소모품인 정전척용 알루미나의 수명 및 특성 향상 연구에 대한 관심이 급격하게 증가하고 있는데 기존 정전척용 알루미나는 Co-Firing, Hot Press 공정으로 제조되고 있으나, 이러한 일반적인 분말야금 소결 공정은 내부 잔류기공을 완전하게 제거하지 못하는 문제점을 피할 수 없고, 특성을 향상시킬 수 있는 공정 개발 역시 한계에 직면하였다고 판단되고 있다. 따라서 본 연구에서는 등방압의 온도와 압력을 이용한 분말야금 공정인 SInter-HIP (Hot Isostatic Press)을 활용하여 수명과 특성이 우수한 차세대 정전척용 알루미나 제조기술을 개발하고자 한다. Sinter-HIP 공정은 pure 알루미나 분말을 Can에 장입하여 진공으로 밀봉한 뒤 일정 온도를 고정 후 시간, 압력을 변수로 두어 분말 야금을 진행하였다. 특히, HIP 공정 시간, 압력의 변화와 알루미나 특성과 상관관계를 규명하기 위해 각각의 공정 조건에서 알루미나를 제조하였고, 각 알루미나의 기계적, 전기적 특성, 그리고 미세조직을 비교 평가 및 분석하였다. 연구 결과, Sinter-HIP 시간, 압력에 따라 알루미나의 기계적, 전기적 특성이 일련의 상관관계를 가지고 있음을 확인할 수 있었고, 이에 따른 미세조직의 변화 역시 관찰할 수 있었다.
In recent semiconductor industries, much attention has been focused on developing high-performance electrostatic chucks (e.g., longer life time or high resistance for plasma etching) for the advanced semiconductor processing to integrate more devices under high-power operating conditions. So far, co...
In recent semiconductor industries, much attention has been focused on developing high-performance electrostatic chucks (e.g., longer life time or high resistance for plasma etching) for the advanced semiconductor processing to integrate more devices under high-power operating conditions. So far, co-fired or hot-pressed aluminum oxides (Al2O3) have been widely used for fabricating electrostatic chucks due to its high-resistance for plasma etching and good mechanical properties. However, the sintered Al2O3 via typical co-firing or hot-pressing methods often possess residual pores inside which is detrimental for improving electrical or mechanical properties, especially under high-power operating conditions. Thus, a development of new sintering process to fabricate Al2O3 without residual pores is urgently indispensable but challenging. In this research, we firstly report a novel manufacturing technology using sinter-hot isostatic press (sinter-HIP) for the next-generation Al2O3 electrostatic chuck with excellent characteristics. Briefly, our sinter-HIP process uses pure alumina powder which is charged into stainless steel can and sealed in a vacuum. Then, a constant temperature and isostatic pressure are applied for a certain period of time to sinter the Al2O3 powders. In particular, in order to investigate the correlations between the sinter-HIP time and pressure and the characteristics of sintered alumina, different time such as 2, 4, and 10 Hr and pressures such as 100, 150, and 200 MPa are tested and the structural, mechanical and electrical properties of each sintered body are systemically analyzed. As a result, it is confirmed that the sinter-HIP sintered Al2O3 exhibit strong processing-property relationships, where excellent plasma resistance as well as mechanical properties can be achieved by optimizing processing variables for the sinter-HIP.
In recent semiconductor industries, much attention has been focused on developing high-performance electrostatic chucks (e.g., longer life time or high resistance for plasma etching) for the advanced semiconductor processing to integrate more devices under high-power operating conditions. So far, co-fired or hot-pressed aluminum oxides (Al2O3) have been widely used for fabricating electrostatic chucks due to its high-resistance for plasma etching and good mechanical properties. However, the sintered Al2O3 via typical co-firing or hot-pressing methods often possess residual pores inside which is detrimental for improving electrical or mechanical properties, especially under high-power operating conditions. Thus, a development of new sintering process to fabricate Al2O3 without residual pores is urgently indispensable but challenging. In this research, we firstly report a novel manufacturing technology using sinter-hot isostatic press (sinter-HIP) for the next-generation Al2O3 electrostatic chuck with excellent characteristics. Briefly, our sinter-HIP process uses pure alumina powder which is charged into stainless steel can and sealed in a vacuum. Then, a constant temperature and isostatic pressure are applied for a certain period of time to sinter the Al2O3 powders. In particular, in order to investigate the correlations between the sinter-HIP time and pressure and the characteristics of sintered alumina, different time such as 2, 4, and 10 Hr and pressures such as 100, 150, and 200 MPa are tested and the structural, mechanical and electrical properties of each sintered body are systemically analyzed. As a result, it is confirmed that the sinter-HIP sintered Al2O3 exhibit strong processing-property relationships, where excellent plasma resistance as well as mechanical properties can be achieved by optimizing processing variables for the sinter-HIP.
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