KR100677169B1

KR100677169B1 - 평판 패널용 대면적 정전척

Info

Publication number: KR100677169B1
Application number: KR1020050039848A
Authority: KR
Inventors: 송화열; 이성수
Original assignee: 플루오르테크주식회사
Priority date: 2005-05-12
Filing date: 2005-05-12
Publication date: 2007-02-02
Also published as: KR20060117089A

Abstract

본 발명은 평판 패널(Flat Panel Display)에 사용되는 유리기판을 챔버내에 안정적으로 고정시키는 정전척에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 챔버내 하부전극 모재(Al)자체를 정전척의 전극층으로 사용하는 간단한 구조를 제시하여 제작수율을 높이는 것을 특징으로 하는 평판 패널용 대면적 정전척에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명의 구성은 모재의 하부전극 상에 단일층의 세라믹층을 스프레이(spray)방법으로 형성하는데, 상기 세라믹층은 약 200∼500㎛의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.

또한 플라즈마 반응에 취약한 하부전극의 측면 및 하부를 절연물질로 코팅하는 한편 하부전극 내에 쿨링패스를 형성하여 하부전극의 냉각을 보다 효율적으로 수행할 수 있도록 할 수 있다.

플라즈마, 정전척, 전극층, 세라믹층, 쿨링패스

Description

평판 패널용 대면적 정전척{the Electrostatic Churk for Flat Panel Display}

도 1은 종래 반응챔버 내의 모습을 나타낸 단면도이며,

도 2는 종래 정전척의 모습을 상세히 보여주는 도면이며,

도 3은 본 발명을 이용한 반응챔버내의 모습을 보여주는 도면이며,

도 4는 본 발명에 의한 정전척의 모습을 상세히 보여주는 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 설명*

10, 100: 상부전극 20, 200: 플라즈마 반응영역

30, 300: 유리기판 40, 400: 하부전극

41, 440: 헬륨라인 42, 510: 절연체

43, 45: 제1, 2세라믹층 44: 전극층

410: 절연코팅층 420: 세라믹층

50: 쿨링플레이트 51, 430: 쿨링패스

500: 하부플레이트 60, 600: 정전척파워라인

70, 700: 쿨링라인

본 발명은 평판 패널(FPD:Flat Panel Display)에 사용되는 유리기판을 챔버내에 안정적으로 고정시키는 정전척에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 챔버내 하부전극 모재(Al)자체를 정전척의 전극층으로 사용하는 간단한 구조를 제시하여 제작수율을 높이는 것을 특징으로 하는 평판 패널용 대면적 정전척에 관한 것이다.

현재 평판 패널를 제조함에 있어서는 유리기판을 사진, 식각, 확산, 이온주입, 금속증착 및 화학기상증착 등의 제조공정을 반복수행하게 되는데, 특히 식각공정을 수행하는 건식식각장비(dry etcher)의 반응챔버 내에서는 정전척(ESC: Electro Static Churk)을 구비하여 유리기판을 고정시키고 있다.

상기 정전척은 커패시턴스(capacitance)와 전압을 이용한 정전기력으로 유리기판을 고정시키게 되는데, 그 구조는 도 1 내지 도 2를 참조하여 상세하게 살펴본다.

상기 정전척은 주로 알미늄(Al) 재질의 하부전극(40) 상면에 적어도 둘이상의 세라믹층(43, 45)을 형성되는데, 상기 세라믹층(43, 45) 사이에 전도성물질이 개재된 전극층(44)이 형성된다.

상기 전극층(44)에는 하부전극(40)을 관통하여 공급되는 정전척파워라인(60)에 연결되고, 정전척파워라인(60)은 절연체(42)로 둘러싸여 전극층(44)을 제외한 부분과는 절연되도록 한다.

또한 정전척의 상면에 안착되는 유리기판의 온도제어를 보조하기 위하여 헬륨가스를 공급하는데, 상기 헬륨가스를 공급하기 위하여 하부전극(40) 내부로 헬륨라인(41)을 구성하여 정전척 상면으로 유출되도록 한다.

상기 세라믹층(43, 45)은 산화알미늄(Al₂O₃) 또는 질화알미늄(AlN) 등이 사용되고, 전극층(44)은 텅스텐(W)이 주로 사용되고 있으며, 상기 하부전극(40) 상에 세라믹층(43, 45) 및 전극층(44)을 형성하는 방법은 주로 플라즈마 용사에 의한 방법을 사용한다. 그러나 최근에 콜드스프레이(cold spray)방법이 제시되고 있으므로, 향후 다양한 스프레이(spray) 방법으로 상기 세라믹층(43, 45) 및 전극층(44)을 형성할 수 있을 것이다.

상기 용사(thermal spray)방법은 와이어나 파우더 형태의 재료를 용융 또는 반용융 상태로 분사하여 부품 표면에 층을 형성하는 것으로, 하부전극(40) 상에 세라믹분말을 용사하여 약 500㎛의 두께로 제1세라믹층(43)을 형성하고, 그 위에 텅스텐분말 등의 전도성이 양호한 재료를 용사하여 전극층(44)을 약 50㎛ 두께로 형 성하며, 다시 세라믹을 용사하여 제2세라믹층(45)을 약 450㎛의 두께로 형성함으로써 정전척을 구성한다.

그러나 상기와 같은 스프레이 방법으로 미세한 두께의 전극층(44) 및 세라믹층(43, 45)을 균일한 두께로 형성하기 위해서는 연마공정이 필수적으로 요구되는데, 상기 연마공정에서도 무시못할 정도의 두께편차(통상 30∼50㎛)가 발생하는 문제점이 있었다.

또한 미세한 두께의 상기 전극층(44)에 정전척파워라인(60)을 직접 연결해야 하는 바, 이 과정에서 정전척의 제작수율이 극히 낮아지는 문제점이 있었다.

한편 하부전극(40)의 측면과 하부면은 아노다이징(anodizing) 처리만 되어 있는데, 그 코팅층(46)이 약 50∼60㎛정도로 얇은 두께로 형성되므로 플라즈마의 침투에 의한 하부전극(40) 모재가 손상되는 문제점이 있었다.

이러한 하부전극(40)의 손상은 결합력이 약한 그레인(grain)을 따라 결합이 끊어져 비교적 큰 가루(particle)가 떨어지게 되고 이로 인한 아킹(arcing)현상이 발생하여 챔버내 플라즈마 반응에 대한 안정성을 낮추는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로써, 본 발명의 목적은 종래 챔버내에 플라즈마 반응을 위해 구성된 하부전극 모재(Al)자체를 정전척의 전극층으로 이용함으로써 보다 간단하게 구성되는 평판 패널용 대면적 정전척을 제공하는 데 있으며, 궁극적으로 정전척의 제작수율을 높이는 데 있다.

또한 플라즈마 반응에 취약한 부분을 강화하여 플라즈마 반응에 대한 안정성을 보완하고, 하부전극 내에 쿨링패스를 형성하여 냉각효율을 향상시킬 수 있는 평판 패널용 대면적 정전척을 제공하는 데 있다.

이하, 본 발명의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3 내지 도 4를 참조하여 챔버내 설치되는 하부전극(400)은 종래와 같이 알미늄(Al) 소재로 구성되되, 플라즈마 반응시 손상되기 쉬운 하부전극(400)의 측면과 하부면을 절연물질로 코팅(410)한다.

상기 하부전극(400) 상면에는 스프레이(spray)방법으로 단일층의 세라믹층(420)을 형성하는데, 정전척의 적절한 정전기력을 발생시키기 위해 그 두께를 약 200∼500㎛로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 하부전극(400)의 모재에는 정전척파워라인(600)이 연결되고, 정전척파워라인(600)은 절연체(510)로 둘러싸여 하부전극(400) 모재를 제외한 부분과는 절연되도록 한다.

또한 정전척의 상면에 안착되는 유리기판의 온도제어를 보조하기 위하여 헬륨가스가 공급되는데, 상기 헬륨가스를 공급하기 위하여 하부전극(400) 내부로 헬륨라인(440)을 구성하여 정전척 상면으로 유출되도록 한다.

상기와 같이 하부전극(400) 모재에 정전척파워라인(600)을 직접 연결함으로써, 하부전극(400)은 플라즈마 반응을 위한 전극으로서의 역할뿐만 아니라 정전기를 발생시키는 전극층의 역할까지 수행할 수 있게 된다.

한편 도 1에서와 같은 종래의 경우에, 하부전극(40) 하부에는 내부에 쿨링패스(51)가 구성된 쿨링플레이트(50)를 배치되는데, 이러한 배치방식을 사용할 경우 열전달이 하부전극(40)의 하부면과 쿨링플레이트(50) 상면의 면접촉을 통해서만 이루어지기 때문에 하부전극(40)의 냉각효율을 향상시킴에 있어서는 한계를 가질 수 밖에 없다.

따라서 본 발명에서는 하부전극(400) 내부에 쿨링패스(430)를 형성하여 하부전극(400)의 냉각효율을 효과적으로 향상시킬 수 있으며, 하부전극(400) 하부에는 종래의 쿨링플레이트(50) 대신 하부플레이트(500)를 구성하여 이를 접지(ground)시키게 된다.

이로써 종래 플라즈마 반응을 위한 전극의 역할만 수행하던 하부전극을 평판 패널 유리기판을 고정시키기 위한 전극층으로도 이용함으로써 정전척의 구조를 대폭 간단하게 할 수 있으므로 정전척의 제작수율을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 플라즈마 반응에 취약한 하부전극의 측면 및 하부면을 절연물질로 코팅함으로써 하부전극의 반응안정성을 강화하는 효과가 있으며, 하부전극 내부에 쿨링패스를 형성하여 냉각효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

알미늄(Al) 소재로 구성되는 하부전극(400)과;

상기 하부전극(400) 상면에는 스프레이(spray) 방법으로 형성되는 단일층의 세라믹층(420)과;

상기 하부전극(400)의 모재에 직접 연결되는 정전척파워라인(600)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 평판 패널용 대용량 정전척.
제 1항에 있어서,

상기 하부전극(400)의 측면과 하부면을 절연물질로 코팅(410)하고,

상기 단일층의 세라믹층(420)은 약 200∼500㎛의 두께를 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 평판 패널용 대용량 정전척.
제 1항 또는 2항에 있어서,

상기 하부전극(400) 내에는 쿨링패스(430)가 형성된 것을 특징으로 하는 평판 패널용 대용량 정전척.