KR100943434B1 - 전극 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전극 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전극의 제조시 기판의 손상과 파티클 발생을 방지하도록 엠보싱 처리되는 전극 및 그 제조방법에 관한 것이다.

즉, 본 발명은 상부에 기판이 안착되는 전극에 있어서, 다수개의 삽입홈이 절삭에 의해 형성되는 베이스층; 상기 삽입홈에 삽입되며, 상기 기판에 접촉되어 지지하기 위한 다수개의 지지핀으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전극에 관한 것이다.

플라즈마, 플라즈마 처리장치, 전극, 엠보싱, 베이스층, 지지핀, 용사 코팅

Description

전극 및 그 제조방법{ELECTRODE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

도 1은 종래에 따른 전극을 개략적으로 도시한 측단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극을 개략적으로 도시한 측단면도이다.

도 3a 및 도 3b는 상기 전극에 절연층 및 수지층 또는 절연산화피막층 및 수지층이 적층된 상태를 도시한 측단면도이다.

도 4는 상기 전극을 구성하는 베이스층에 삽입되는 다른 실시 예의 지지핀을 도시한 측단면도이다.

도 5는 상기 전극의 제조방법의 공정도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

110 : 전극 112 : 베이스층

114 : 삽입홈 120 : 지지핀

120a : 삽입부 120b : 연장부

130 : 절연층 130a : 절연산화피막층

140 : 수지층

본 발명은 전극 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전극의 제조시 기판의 손상과 파티클 발생을 방지하도록 엠보싱 처리되는 전극 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 웨이퍼 또는 평판디스플레이 제작에 있어서, 기판을 에칭하거나 기판상에 어떤 대상물들을 증착하기 위해, 플라즈마 처리장치가 유용하게 사용되고 있다. 이러한 플라즈마 처리장치에는 스퍼터 에칭, RIE(Reactive Ion Etching), 및 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 등이 포함된다.

이러한 플라즈마 처리가 이루어지는 진공 상태의 처리장치 내의 전극에 전원을 인가하는 전원으로 RF(Radio Frequency)가 사용되며, 이 RF 소오스와 전원이 인가된 전극과의 효율적인 커플링을 위해 매치박스가 사용되기도 한다.

상기 플라즈마 처리장치는 도면에 도시하지 않았지만 그 내부 상, 하부에 전극이 설치되며 어느 하나는 RF전원에 연결되고, 다른 하나는 접지된 상태로 설치되는 것이 일반적이다.

여기서, 상기 전극의 표면에 단층 용사하는 방법에는 두 가지가 있으며, 첫 번째로는 코팅층을 형성한 후에 마킹을 통해서 엠보싱을 형성시키는 방법과, 두 번째로는 표면에 돌기부를 만들어 코팅과 엠보싱을 동시에 병행하는 방법이 있었다.

이렇게, 상기 전극의 표면에 엠보싱 처리하는 이유는 반도체 기판의 제작공정상 기판의 손상과 파티클 발생을 방지하도록 하기 위함이다.

여기서, 상기 전극은 플라즈마 처리를 위하여 RF 전력이 인가되는 구성요소 이다. 따라서 도전성 소재로 형성되는 것이다. 그리고 이 전극의 상부에 절연층이 형성된다. 이 절연층은 RF 전력이 인가되는 전극과 정전척 작동을 위하여 DC전원이 인가되는 정전척 전극 패턴과의 전기적 접촉을 방지하기 위한 것이다. 이러한 절연층으로는 AlN(질화 알루미늄)이 많이 사용되며, 용사 코팅 방법으로 형성된다.

그리고 이 절연층 상부에는 하부 유전체층과 상부 유전체층이 형성된다. 이 상, 하부 유전체층은 그 내부에 구비되는 전극 패턴을 하부에서 감싸는 구조이며, 역시 용사 코팅 방법으로 형성된다.

또한, 하부 유전체층의 상부에는 특정한 전극 패턴이 형성된다. 이 전극 패턴은 정전기력에 의해 기판을 흡착시키는 정전척 구동을 위한 DC전원이 인가되는 구성요소로서, 정전척으로 고정시키는 피고정부재의 형상에 따라 일정한 형태로 패터닝된다. 다음으로 이 전극 패턴의 상부에는 상부 유전체층이 형성된다.

상기 상부 유전체층은 전극 패턴을 상부에서 감싸는 구조로 마련되며, 용사 코팅 방법으로 형성된다. 더욱 정확하게는 하부 유전체층과 상부 유전체층 사이에 전극 패턴이 부유되는(floating) 형태를 취한다.

따라서 전극 패턴이 외부로 노출되지 않고, 유전체에 의하여 전체적으로 감싸지는 형태를 취하는 것이다. 그리고 이 상부 유전체층의 상면에 기판과 같은 피고정부재가 위치되어 고정된다.

종래의 전극(10)은 도 1에 도시된 바와 같이 알루미늄 금속을 적정 크기로 가공한 일체형 베이스층(12)으로 구비되며 상기 베이스층(12)의 상면 전체를 절삭 공구(T)로 기계 가공하여 일정한 간격마다 돌출부(12a)가 양각 형성되도록 한다.

그러나 상기 전극(10) 표면에 기계 가공하여 형성된 돌출부(12a)에 용사 코팅을 실시하면 상기 돌출부(12a)에 의해 엠보싱 처리한 효과를 얻을 수 있으나 시간 및 비용의 증가하고 평탄도 및 표면의 조도 등이 고려되지 못하므로 최종 용사 코팅을 하였을 때 절연층 등의 평탄도 불량을 초래하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 전극의 엠보싱 처리시 돌출되는 부분을 별도로 삽입 고정하여 평탄도와 가공의 용이성, 가공 비용 및 가공 시간을 단축할 수 있게 한 전극 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상부에 기판이 안착되는 전극에 있어서, 다수개의 삽입홈이 절삭에 의해 형성되는 베이스층; 상기 삽입홈에 삽입되며, 상기 기판에 접촉되어 지지하기 위한 다수개의 지지핀으로 이루어짐으로써, 상기 전극을 구성하는 베이스층과, 전극에 엠보싱 처리하기 위해 구비되는 지지핀을 베이스층과는 별도로 준비하고 삽입 고정하여 가공이 용이하고 결국 전극의 평탄도가 상승되므로 바람직하다.

이하, 본 발명의 전극 및 그 제조방법을 첨부도면을 참조하여 실시 예들을 들어 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 전극이 구비되는 플라즈마 처리장치는 종래의 그것과 동일한 구조와 기능을 하므로 상세한 설명은 생략하며, 다만 전극의 상이하므로 상기 전극에 대해서만 설명한다.

상기 전극(110)은 도 2 및 도 3a, 3b에 도시된 바와 같이 적정 두께를 갖는 금속 판인 베이스층(112)과 상기 베이스층(112)에 다수개가 삽입 고정되어 용사 코팅(spray coating)시 엠보싱 역할을 하는 지지핀(120)으로 이루어진다.

상기 베이스층(112)은 도전체로 그 상면에 일정 간격을 갖도록 배열시키기 위한 다수개의 지지핀(120)을 삽입 고정시킬 수 있도록 배열 위치마다 절삭에 의해 형성되는 적정 깊이의 삽입홈(114)이 다수 형성되되 기판을 접촉시켜 지지하는 기능을 한다.

상기 삽입홈(114)은 원형 기둥 또는 다각 기둥 형상을 갖도록 음각 형성된다.

상기 지지핀(120)은 상기 삽입홈(114)에 삽입 고정할 수 있도록 이 삽입홈(114)의 형상과 상응하는 삽입부(120a)와, 상기 삽입부(120a)의 상단에서 상방을 향해 돌출되어 연장되는 연장부(120b)로 이루어지며 일체형으로 형성된다.

여기서, 상기 지지핀(120)은 원 기둥 또는 다각 기둥의 형상으로 형성되되 형상의 변형이 가능하며 절연재질인 세라믹(Ceramic)이나 폴리이미드(Polyimide) 재질로 형성된다. 더욱이, 상기 지지핀(120)은 베이스층(112)과 같은 도전체로 형성될 수 있다.

한편, 상기 지지핀(120)이 구비된 베이스층(112) 표면에는 세라믹 재질 또는 폴리이미드 재질의 절연층(130)이 코팅되어 상기 베이스층(112)을 보호하고 외부와 절연시키기 위하여 형성된다. 일반적으로 상기 절연층(130)은 아노다이징(anodizing) 방법을 이용하여 형성된다.

그리고 상기 절연층(130)의 상부에는 이 절연층(130)을 밀봉하기 위한 수지 계열의 수지층(140)이 더 형성되어 방전시 발생하는 스퍼트링으로부터 보호한다.

또한, 상기 베이스층(112) 표면에는 절연산화피막층(130a)이 형성되고 상기 절연산화피막층(130a)이 형성된 베이스층(112)에 세라믹 재질의 지지핀(120)이 삽입 고정된다.

그리고 상기 베이스층(112)에 형성된 절연산화피막층(130a) 표면에는 절연산화피막층(130a)을 밀봉하기 위한 수지 계열의 수지층(140)이 더 형성되어 방전시 발생하는 스퍼트링으로부터 보호한다.

상기 연장부(120b)는 그 단면 형상이 구배진 역사다리꼴 형상으로 형성된다. 즉, 상기 연장부(120b) 형상이 쐐기 형태인 역사다리꼴로 형성되면 용사 코팅시 이 연장부(120b)의 하단 둘레 면에 용사 코팅 물질이 쌓이는 것을 방지하여 결국 수평 방향에서 보았을 때 양 측면이 평행하는 정사각형 형상으로 형성된다. 결국, 용사 코팅에 따른 엠보싱 형태를 뚜렷하게 나타내기 위함이다.

그리고 도 4에 도시된 바와 같이 상기 연장부(120b)의 단면 형상이 구배진 사다리꼴로 형성되면 절연층(130) 코팅시 이 연장부(120b)의 코팅 형상을 다각형 형상으로 형성시킬 수 있다.

이렇게, 상기 전극(110)의 표면을 엠보싱 처리하기 위해 이 전극(110) 표면 에서 지지핀(120)이 돌출되도록 삽입 고정되며, 상기 지지핀(120)의 연장부(120b) 형상에 따라 원하고자 하는 엠보싱 형상을 형성시킬 수 있는 것이다.

본 발명에 따른 플라즈마 처리장치의 전극 제조방법은 도 5에 도시된 바와 같이 삽입홈 형성 단계(S200)와, 지지핀 삽입 단계(S210) 및 절연층 코팅 단계(S220)로 이루어진다

상기 삽입홈 형성 단계(S200)는 금속 재질의 베이스층(112)을 준비하고 상기 베이스층(112)의 표면에 일정 간격을 갖으면서 지지핀(120)의 삽입부(120a)와 상응한 형상을 갖도록 삽입홈(114)을 가공에 의해 형성시키는 단계이다.

이때, 상기 베이스층(112)의 형상은 원형의 반도체 웨이퍼를 처리하는 경우에는 원형으로 형성되고, 직사각형의 평판표시소자 기판을 처리하는 경우에는 직사각형으로 형성된다.

그리고 삽입홈 형성 단계(S200) 전에 상기 베이스층(112) 상면의 이물질을 제거하는 공정이 포함된다.

상기 지지핀 삽입 단계(S210)는 상기 베이스층(112)과는 별도로 준비한 지지핀(120)을 상기 베이스층(112)의 삽입홈(114)에 삽입하는 단계로 상기 지지핀(120)이 베이스층(112)의 삽입홈(114)에서 이탈되지 않도록 상기 삽입홈(114)에 접착제를 도포하거나 강제끼움 방식 등으로 고정한다.

여기서, 상기 지지핀(120)은 일체형으로 상기 삽입홈(114)에 삽입 고정되는 삽입부(120a)와 상기 삽입부(120a)에서 연장되어 절연층 코팅시 엠보싱 처리되는 연장부(120b)로 이루어진다.

특히, 상기 연장부(120b)는 그 형상이 역사다리꼴 또는 사다리꼴로 형성되어 코팅 후 엠보싱 형상이 뚜렷하게 하면서 정사각형이나 다각형으로 형성될 수 있게 한다.

상기 절연층 코팅 단계(S220)는 상기 베이스층(112)의 삽입홈(114)에 지지핀(120)의 삽입부(120a)가 삽입된 후 이 베이스층(112) 표면에 세라믹 또는 폴리이미드 재질을 사용하여 코팅하는 단계로 코팅에 의해 상기 지지핀(120)의 연장부(120b)가 엠보싱 처리된다.

더욱이, 상기 절연층 코팅 단계(S220) 수행 후에 상기 절연층을 밀봉하기 위한 수지 계열의 수지층 코팅 단계가 더 포함될 수 있다.

여기서, 상기 절연층 코팅 단계(S220) 후 용사 코팅 공정이 더 포함될 수 있고 상기 베이스층(112)의 표면에 절연산화피막층을 형성하는 절연산피막층 코팅 단계가 더 포함되고 이 절연산화피막층의 표면에 절연산화피막층을 밀봉하기 위한 수지 계열의 수지층 코팅 단계가 더 포함될 수 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

이와 같은 본 발명의 전극 및 그 제조방법은 전극의 제조시 엠보싱 처리하기 위해 구비되는 지지핀을 베이스층과 개별적으로 구비하고 결합시킴에 따라 제작의 용이성 추구와 제작 비용이 절감되고 가공 시간도 단축되며 차후 실시하는 절연층 공정 완료시 평탄도가 우수한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 상기 지지핀의 형상을 역사다리꼴 또는 사다리꼴로 형성되게 하여 엠보싱의 형상을 다양하게 변형시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (16)

1. 상부에 기판이 안착되는 전극에 있어서,

   삽입홈이 절삭에 의해 다수 형성되는 베이스층;

   상기 삽입홈에 끝단이 삽입 고정되어 접촉하는 상기 기판을 지지하는 다수개의 지지핀;을 포함하며,

   상기 지지핀이 삽입된 상기 베이스층의 상부에는 절연층이 코팅되는 것을 특징으로 하는 전극.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 베이스층은 도전체이고, 상기 지지핀은 절연재질인 것을 특징으로 하는 전극.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 지지핀은 세라믹 재질인 것을 특징으로 하는 전극.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 지지핀은 폴리이미드 재질인 것을 특징으로 하는 전극.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 베이스층 및 상기 지지핀은 도전체인 것을 특징으로 하는 전극.
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서,

   상기 절연층은 세라믹 재질인 것을 특징으로 하는 전극.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 절연층은 폴리이미드 재질인 것을 특징으로 하는 전극.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 절연층의 상부에는 상기 절연층을 밀봉하기 위한 수지계열의 수지층이 형성되는 것을 특징으로 하는 전극.
10. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 지지핀에는 구배가 형성되는 것을 특징으로 하는 전극.
11. 제 1항에 있어서,

    상기 베이스층 및 상기 지지핀은 세라믹 재질인 것을 특징으로 하는 전극.
12. 제 1항에 있어서,

    상기 베이스층에는 절연산화피막층이 형성되는 것을 특징으로 하는 전극.
13. 제 12항에 있어서,

    절연산화피막층이 형성된 상기 베이스층에는 세라믹재질의 지지핀이 삽입되는 것을 특징으로 하는 전극.
14. 제 13항에 있어서,

    상기 절연산화피막층의 상부에는 상기 절연산화피막층을 밀봉하기 위한 수지계열의 수지층이 형성되는 것을 특징으로 하는 전극.
15. 전극의 제조방법에 있어서,

    베이스층에 절삭에 의한 방법으로 삽입홈을 다수 형성하는 삽입홈 형성단계;

    상기 삽입홈에 끝단이 삽입 고정되어 접촉하는 기판을 지지하도록 지지핀을 삽입하는 삽입단계;를 포함하며,

    상기 삽입단계 후에 상기 지지핀이 삽입된 상기 베이스층의 상부에 절연층을 코팅하는 절연층 코팅단계가 실시되는 것을 특징으로 하는 전극 제조방법.
16. 삭제

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