[한국기술뉴스] 한국세라믹기술원 이성민 연구팀은 열전달 효율 및 누설전류 개선 효과가 있는 정전척용 흑색 유전체 소재를 개발했다. 개발된 기술은 한국세라믹기술원 산학협력단을 통해 2010년 10월 20일 특허를 출원(출원번호 제1020100102179호)했다. 특허 명칭은 '정전척용 흑색 유전체 소재 및 그 제조방법’이다. 현재 특허 등록이 완료돼 산업에서 기술을 활용할 수 있도록 기술이전을 추진할 계획이다. 

[기자]

쿨롱형 정전척은 유전체 상하면의 서로 다른 전하들의 정전기적 인력을 이용해 웨이퍼를 고정하는 장치입니다. 정전척은 웨이퍼의 온도를 균일하게 하기 위해 높은 열전달 효율을 가져야 하며, 누설전류가 적고 탈착 성능이 우수해야 합니다. 알루미늄을 주요원소로 하는 소재는 경제적이고 제조가 쉬운 장점이 있어 정전척 제조에 많이 사용됩니다. 하지만, 불소계 플라즈마 환경에서 불화 알루미늄을 생성해 내구성이 낮아진다는 단점이 있습니다.

한국세라믹기술원 연구팀은 산화이트륨과 카본을 추가해 경제적이면서도 내구성과 열전달 효율 그리고 누설전류를 개선한 흑색 유전체 소재를 개발했습니다.

산화 이트륨 분말과 산화알루미늄 분말, 소량의 카본분말을 혼합하고 볼밀링해 균일하게 혼합된 원료 분말을 제조합니다. 카본분말을 소재의 명도를 낮춰 복사열에 의한 열전달을 높이고, 웨이퍼의 온도 균일도를 향상하기 위함으로, 탄화규소나 탄화지르코늄 등으로 대체할 수 있습니다. 산화알루미늄과 산화 이트륨을 혼합해 사용함으로써 경제적인 가격으로 불소계 플라즈마 환경에서 내구성을 개선할 수 있습니다. 또한 유전체의 두께를 증가시켜 누설전류를 감소시키고 정전척의 안정적인 동작이 가능합니다. 혼합된 원료 분말을 건조하고 불순물의 개입을 방지하기 위해 흑연과 같은 물질로 이루어진 몰드에 장입해 소결합니다.

본 방법으로 제조된 흑색 유전체 소재는 매우 치밀한 구조를 보이며, 상온 비저항이 높고, 내플라즈마성이 뛰어납니다. 웨이퍼에 적용할 시 온도 균일성을 높일 수 있습니다.
반도체 제조용 부재로 활용해 플라즈마 환경에서의 반도체 제조를 용이하게 할 것으로 기대됩니다.