AlN 세라믹 heater는 반도체 박막 제조를 위한 화학기상증착(CVD), 물리기상증착(PVD) 공정에서 증착장비에 부착된 웨이퍼를 clamping, 가열 및 냉각시키는 가장 중요한 부품이다. 이러한 세라믹 heater의 주 성분은 AlN으로 사용 온도에 따라 다른 종류의 소결 첨가물이 더해진다. AlN heater 구조는 내부금속 열선 및 전극이 포함된 플레이트와 금속 로드를 감싸는 샤프트로 이루어져 있다. Heater 기판으로 사용되는 AlN가 우수한 열전도도와 기계적 강도를 가지기 위해서는 높은 소결밀도를 가져야 한다. AlN은 독립적으로 소결이 어려우므로, 고밀도의 소결체를 얻기 위해서 높은 소결 온도 및 압력이 요구된다. 하지만, 서로 독립적으로 제작된 AlN 플레이트와 샤프트를 접합하는 과정에서 소결체 변형이 발생할 수 있어, 소결온도보다 더 낮은 온도에서의 AlN 접합이 필요하다. 현재, 플레이트의 소결온도를 낮추기 위해서 glass firt과 같은 첨가제를 사용하는 연구가 진행되고 있지만, 접합에 관해서는 연구가 더 필요하다.
본 연구에서는 Al₂O₃-Y₂O₃-CaO계 첨가 여부 및 조성에 따라 AlN 기판 sealing 그리고 첨가물와 AlN계면 미세구조를 관찰하였다. 먼저 Al₂O₃-Y₂O₃-CaO 첨가제를 제조하고, AlN sealing paste에 혼합하여, N₂ 분위기에서 4시간 동안 소결하였다. Al₂O₃-Y₂O₃-CaO를 사용함에 따라 AlN 기판 sealing은 온도가 1800 ℃에서 1600 ℃로 더 낮아 졌으며 제작한 시편 3개 모두 10-11 Pa·m³/s 이하의 누설률을 나타내었다. Al₂O₃-Y₂O₃-CaO 첨가제가 포함한 페이스트를 사용한 시편들은 첨가제의 결정패턴에 따라 서로 다른 기공 생성, 원소 확산 그리고 다른 미세구조를 보였다. 본 실험은 Al₂O₃-Y₂O₃-CaO계 물질이 AlN sealing에 미치는 영향을 연구함으로써 반도체 장비산업 경쟁력향상에 기여할 것으로 판단된다.