KR101617006B1 - Electrostatic chuck with heater and manufacturing method for the same - Google Patents
Electrostatic chuck with heater and manufacturing method for the sameInfo
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Abstract
Description
본 발명은 히터가 구비된 정전척 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고순도 플레이트를 사용하면서 온도 균일도를 향상시킬 수 있는 히터가 구비된 정전척 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an electrostatic chuck having a heater and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an electrostatic chuck having a heater capable of improving temperature uniformity while using a high purity plate and a method of manufacturing the same.
일반적으로 기판 처리 장치는 웨이퍼 상에 막을 증착하거나, 반도체 기판상에 증착된 막을 식각하는 장치들을 지칭한다. 이와 같은 기판 처리 장치를 통해 막을 형성하고 식각하여 반도체 소자, 평판 표시 패널, 광학 소자 및 솔라셀 등을 생산한다. In general, a substrate processing apparatus refers to apparatuses for depositing a film on a wafer or etching a film deposited on a semiconductor substrate. A film is formed and etched through such a substrate processing apparatus to produce semiconductor devices, flat panel display panels, optical elements, and solar cells.
기판 처리 장치를 통해 웨이퍼 상에 박막을 증착하는 경우에는, 웨이퍼가 처리되는 공간을 제공하는 챔버의 내부에 웨이퍼를 안치시킨 다음 화학기상증착, 스퍼터링, 포토리소그라피, 에칭, 이온주입 등 수많은 단위 공정들을 순차적 또는 반복적으로 수행하고 가공하는 방법을 통해 웨이퍼 표면에 소정의 막을 형성한다.In the case of depositing a thin film on a wafer through a substrate processing apparatus, a wafer is placed inside a chamber which provides a space for processing the wafer, and then a number of unit processes such as chemical vapor deposition, sputtering, photolithography, A predetermined film is formed on the surface of the wafer through a sequential or repetitive processing and processing.
도 1은 일반적인 기판 처리 장치를 보여주는 구성도로서, 기판 처리 장치는 웨이퍼(W)가 처리되는 공간을 제공하는 챔버(10)와, 상기 챔버(10)의 하부에 구비되어 웨이퍼(W)가 안치되는 기판 안치유닛(20)과, 상기 기판 안치유닛(20)의 상부에 구비되어 박막의 증착 또는 식각을 위한 공정가스가 분사되는 가스 분사유닛(30)이 구비된다. 이때 상기 기판 안치유닛(20)은 정전기력을 사용해 웨이퍼(W)를 척킹(chucking) 또는 디척킹(dechucking)시키는 정전척이 일반적으로 사용된다.FIG. 1 is a block diagram showing a general substrate processing apparatus. The substrate processing apparatus includes a
기판 처리 장치에서 웨이퍼(W)를 처리하는 공정을 진행하기 위해서는 웨이퍼(W)를 챔버(10) 내부의 기판 안치유닛(이하, 예를 들어 이하 "정전척"이라 함)(20)에 척킹시켜서 웨이퍼(W)를 가공한 후, 다음 단계의 가공을 위해 디척킹하는 과정을 여러번 반복하게 된다.In order to proceed the process of processing the wafer W in the substrate processing apparatus, the wafer W is chucked by a substrate holding unit (hereinafter referred to as "electrostatic chuck" hereinafter) 20 in the
정전척(ESC; 20)은 젠센-라벡효과(A. Jehnson & K. Rahbek's Force)에 의한 정전기력을 이용하여 웨이퍼(W)를 고정시키는 웨이퍼 지지대로서, 건식가공 공정이 일반화되어가는 최근의 반도체소자 제조기술의 추세에 부응하여 진공척이나 기계식 척을 대체하여 반도체소자 제조공정 전반에 걸쳐 사용되고 있는 장치이며, 특히 플라즈마를 이용하는 드라이 에칭공정에서는, 챔버 상부에 설치되는 RF 상부전극에 대한 하부전극의 역할을 하며, 고온(약 150∼200℃)가공되는 웨이퍼의 배면 측에 불활성 가스를 공급하거나 별도의 수냉부재가 설치되어 웨이퍼의 온도가 일정하게 유지될 수 있도록 하는 기능을 수행한다.The electrostatic chuck (ESC) 20 is a wafer supporting table for fixing the wafer W using an electrostatic force by A. Jehnson & K. Rahbek's force, In particular, in a dry etching process using a plasma, a lower electrode of the RF upper electrode provided at an upper portion of the chamber serves as a lower electrode And an inert gas is supplied to the back side of the wafer processed at a high temperature (about 150 to 200 ° C), or a separate water-cooling member is provided to maintain the temperature of the wafer at a constant level.
정전척(20)의 사용에 대하여 부연하자면, 챔버(10)의 내부로 웨이퍼(W)를 로딩시킨 후 정전척(20)에 내장된 전극(21)에 전원을 인가하면, 상기 정전척(20)의 표면에 정전기가 발생되어 웨이퍼(W)를 견고히 고정되는 척킹 작업이 수행되는 것이다. 이 상태에서 상기 챔버(10)의 내부에서 웨이퍼(W)의 표면을 가공하고, 가공이 완료된 후 전극(21)에 공급된 전원을 차단하고 상기 웨이퍼(W)를 정전척(20)에서 분리하는 디척킹 작업을 수행하게 된다.When the wafer W is loaded into the
한편, 정전척(20)에는 웨이퍼(W)를 가열시키는 히터(22)도 내장된다. 이렇게 정전척(20)의 내부에는 전극(21) 및 히터(22)와 같은 요소들이 내장되어야 하기 때문에 여러 장의 플레이트에 전극(21) 또는 히터(22)를 인쇄하고, 이렇게 전극(21) 또는 히터(22)가 인쇄된 여러 장의 플레이트를 서로 접합하여 제작된다. 이때 여러 장의 플레이트는 접착제에 의해 접합되는데, 일반적으로 실리콘 접착제가 사용된다.On the other hand, the
한편, 최근 반도체 공정에서는 초미세 선폭의 구현 및 대구경화를 위하여 고밀도 플라즈마 공정이 필요하게 되었으면, 이에 따른 정전척 표면의 내플라즈마성이 점점 중요해 지고 있다. 그런데 저순도의 정전척 플레이트의 경우 액상 소결조제로 첨가된 SiO2, CaO, MgO 등의 성분이 플레이트 표면에서 식각되어 챔버 오염을 발생시키게 되고, 표면조도가 거칠어져 정전척의 수명 증진에 한계가 있다. 특히 고밀도 플라즈마 공정에서는 저순도 정전척(예; <97wt% Al2O3)의 경우 표면이 크게 움푹 패이는 현상이 나타날 수 있으며, 불균일한 식각반응으로 인하여 사용 초기에 표면조도가 매우 거칠어 지게 되어 입자발생으로 인한 챔버 오염이 우려된다.Meanwhile, in recent semiconductor processes, if a high density plasma process is required for the realization of ultrafine linewidths and for the curing of large size, the plasma resistance of the surface of the electrostatic chuck becomes increasingly important. However, in the case of a low-purity electrostatic chuck plate, components such as SiO 2 , CaO, and MgO added as a liquid phase sintering aid are etched on the surface of the plate to cause chamber contamination, and surface roughness becomes coarse to limit the lifetime of the electrostatic chuck . Especially, in the high density plasma process, low purity electrostatic chuck (eg, <97 wt% Al 2 O 3 ) may have a large depression on the surface and the surface roughness becomes very rough at the beginning of use due to the uneven etching reaction Chamber contamination due to particle generation is a concern.
반면에 고순도 세라믹 정전척(예; >99wt% Al2O3)의 경우에서는 균일한 식각반응으로 인하여 저순도 정전척보다 식각 깊이 및 입자발생현상을 크게 개선시킬 수 있다. 하지만 기존의 그린 시트(Green sheet)를 이용하여 정전척 플레이트를 제작하는 방법으로는, 액상 물질이 반드시 포함되어야 하기 때문에 97wt% 이상의 고순도 플레이트를 제조하기가 어려워 상술한 챔버 오염이 필연적으로 발생하게 되는 문제가 있으며, 고온가압(Hot Press)방식에 의한 방법은 고순도 세라믹 정전척 플레이트를 제작할 수 있지만 대구경화 및 소재의 다변화에 대처하기가 매우 난이하므로 제조원가가 높아지게 되는 문제점이 있다.On the other hand, in the case of a high purity ceramic electrostatic chuck (eg,> 99 wt% Al 2 O 3 ), etching depth and particle generation can be significantly improved over a low purity electrostatic chuck due to the uniform etching reaction. However, as a method of manufacturing an electrostatic chuck plate using a conventional green sheet, it is difficult to produce a high-purity plate of 97 wt% or more because a liquid substance must be included, and the chamber contamination necessarily occurs And a hot press method can manufacture a high-purity ceramic electrostatic chuck plate, but it is very difficult to cope with the curing of a high-purity ceramic material and the diversification of materials, thus increasing manufacturing costs.
그래서, 본 출원인은 플라즈마에 의해 정전척 플레이트 표면이 식각되거나 플레이트 간 접착제가 손상되어 챔버의 내부가 오염되는 것을 개선시킬 수 있는 고순도 세라믹 정전척을 제작하는 방법을 제안하였으며, 그 방법에 대해서는 "글래스 접합방식을 이용한 고순도 세라믹 정전척의 제조방법 및 그에 따른 정전척(등록특허 10-1103821; 특허문헌 1)"에서 구체적으로 공지되어 있다.The present applicant has proposed a method for manufacturing a high-purity ceramic electrostatic chuck capable of improving the contamination of the interior of the chamber by etching the surface of the electrostatic chuck plate by plasma or damaging the inter-plate adhesive, A method of manufacturing a high-purity ceramic electrostatic chuck using a bonding method, and an electrostatic chuck according to the method (specifically, Patent Document 1).
특허문헌 1의 방법을 이용하면 고순도의 플레이트를 이용하여 정전척을 제작할 수 있는 장점이 있었다. 하지만, 본 출원인은 고순도의 플레이트를 이용하면서도 정전척의 온도 균일도를 증진시킬 수 있는 방법을 모색하였다.The use of the method of Patent Document 1 has an advantage that an electrostatic chuck can be manufactured using a plate of high purity. However, the applicant of the present invention sought a method of increasing the temperature uniformity of the electrostatic chuck while using a high-purity plate.
하지만, 고순도의 플레이트와 열전도성이 높은 플레이트는 서로 열팽창계수가 달라 접합용 글래스를 이용하여 접합시키는 것에 한계가 있고, 서로 다른 플레이트를 접합시키기 위하여 실리콘 접착제를 사용하는 경우 고밀도의 플라즈마에 의해 실리콘 접착제가 손상되는 한계가 있었다.
However, the high-purity plate and the high-thermal-conductivity plate have different thermal expansion coefficients so that they can not be bonded together using a bonding glass. When a silicon adhesive is used to bond different plates, a high- There was a limit to damage.
본 발명은 고순도의 플레이트를 사용하여 플레이트 표면의 식각에 의한 챔버 오염을 방지하면서 온도 균일도를 향상시킬 수 있는 히터가 구비된 정전척 및 그 제조방법을 제공한다.
The present invention provides an electrostatic chuck equipped with a heater capable of improving temperature uniformity while preventing chamber contamination due to etching of a plate surface using a high purity plate, and a method of manufacturing the same.
본 발명의 일 실시형태에 따른 히터가 구비된 정전척은 하면에 전극이 인쇄된 전극 플레이트와; 하면에 히터가 인쇄되고, 상면이 제 1 접합층을 매개로 상기 전극 플레이트의 하면에 접합되는 히터 플레이트와; 상면이 제 2 접합층을 매개로 상기 히터 플레이트의 하면에 접하되는 절연 플레이트를 포함하고, 상기 전극 플레이트, 히터 플레이트 및 절연 플레이트는 Al2O3를 90.0 ~ 99.9wt% 함유하는 Al2O3계 소재인 것을 특징으로 한다.An electrostatic chuck having a heater according to an embodiment of the present invention includes: an electrode plate on which an electrode is printed on a lower surface; A heater plate on the lower surface of which a heater is printed and whose upper surface is bonded to a lower surface of the electrode plate through a first bonding layer; The upper surface of the second bonding layer of the medium when the electrode plate, the heater plate and the insulating plate, and an insulating plate which is tangent to the heater plate is Al 2 O containing Al 2 O 3 90.0 ~ 99.9wt% 3 based And is a material.
상기 전극 플레이트, 히터 플레이트 및 절연 플레이트는 Al2O3를 97wt% 이상 함유하는 Al2O3계 소재인 것을 특징으로 한다.The electrode plate, the heater plate and the insulating plate is characterized in that the Al 2 O 3 based material containing Al 2 O 3 more than 97wt%.
상기 제 1 접합층 및 제 2 접합층은 CAS 글래스 및 MgO가 도핑된 CAS 글래스 중 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 한다.And the first bonding layer and the second bonding layer are formed of any one of CAS glass and MgO-doped CAS glass.
상기 제 2 접합층의 용융점이 제 1 접합층의 용융점 보다 50℃ 이상 높은 것을 특징으로 한다.And the melting point of the second bonding layer is at least 50 캜 higher than the melting point of the first bonding layer.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 히터가 구비된 정전척 제조방법은 하면에 전극이 인쇄된 전극 플레이트, 하면에 히터가 인쇄된 히터 플레이트 및 절연 플레이트를 마련하는 준비단계와; 상기 히터 플레이트의 하면 또는 상기 절연 플레이트의 상면에 고온접합용 글래스를 도포하는 1차 도포단계와; 상기 히터 플레이트의 하면과 상기 절연 플레이트의 상면을 맞대고 상기 고온접합용 글래스를 가열시켜 상기 히터 플레이트와 상기 절연 플레이트를 접합하는 1차 접합단계와; 상기 전극 플레이트의 하면 또는 상기 히터 플레이트의 상면에 저온접합용 글래스를 도포하는 2차 도포단계와; 상기 전극 플레이트의 하면과 상기 히터 플레이트의 상면을 맞대고 상기 저온접합용 글래스를 가열시켜 상기 전극 플레이트와 상기 히터 플레이트를 접합하는 2차 접합단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an electrostatic chuck having a heater, the method comprising: preparing an electrode plate having electrodes on a lower surface thereof, a heater plate having a heater printed thereon, and an insulating plate; A first applying step of applying a glass for high-temperature bonding to a lower surface of the heater plate or an upper surface of the insulating plate; A first bonding step of bonding the heater plate and the insulating plate by heating the glass for high-temperature bonding while bringing the lower surface of the heater plate and the upper surface of the insulating plate into contact with each other; A secondary coating step of applying a glass for low-temperature bonding to the lower surface of the electrode plate or the upper surface of the heater plate; And a secondary bonding step of bonding the electrode plate and the heater plate by heating the glass for low-temperature bonding while bringing the lower surface of the electrode plate and the upper surface of the heater plate into contact with each other.
상기 1차 접합단계에서 상기 고온접합용 글래스를 가열시키는 온도는 상기 2차 접합단계에서 상기 저온접합용 글래스를 가열시키는 온도보다 50℃ 이상으로 유지하는 것을 특징으로 한다.The temperature for heating the glass for high-temperature bonding in the primary bonding step is maintained at 50 ° C or more higher than the temperature for heating the low-temperature bonding glass in the secondary bonding step.
상기 1차 접합용 글래스는 상기 2차 접합용 글래스보다 용융점이 50℃ 이상 높은 것을 사용하는 것을 특징으로 한다.Wherein the glass for primary bonding has a melting point higher than that of the secondary bonding glass by 50 占 폚 or higher.
상기 준비단계에서 상기 전극 플레이트, 히터 플레이트 및 절연 플레이트는 Al2O3를 90.0 ~ 99.9wt% 함유하는 Al2O3계 소재를 사용하여 제작하는 것을 특징으로 한다.In the preparation phase the electrode plate, the heater plate and the insulating plate is characterized in that produced using Al 2 O 3 based material containing Al 2 O 3 90.0 ~ 99.9wt% .
상기 준비단계에서 상기 전극 플레이트, 히터 플레이트 및 절연 플레이트는 Al2O3를 97wt% 이상 함유하는 Al2O3계 소재를 사용하여 제작하는 것을 특징으로 한다.
In the preparation phase the electrode plate, the heater plate and the insulating plate is characterized in that produced using Al 2 O 3 based material containing Al 2 O 3 more than 97wt%.
본 발명의 실시예에 따르면, 고순도의 플레이트를 사용하여 고밀도 플라즈마 공정에서도 플레이트의 표면 식각을 방지하여 챔버 내부가 오염되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.According to the embodiment of the present invention, it is possible to prevent the surface of the plate from being etched in a high-density plasma process by using a plate of high purity, thereby preventing contamination of the inside of the chamber.
특히, 전극 플레이트, 히터 플레이트 및 절연 플레이트 상호 간을 접합하는데 글래스 접합방식을 이용하되, 전극 플레이트와 히터 플레이트의 접합에 사용되는 접합재료와, 히터 플레이트와 절연 플레이트의 접합에 사용되는 접합재료의 용융점을 서로 다르게 조절하여 전극 플레이트, 히터 플레이트 및 절연 플레이트 모두를 고순도의 Al2O3계 소재를 적용할 수 있는 효과가 있다.
Particularly, a glass bonding method is used to bond the electrode plate, the heater plate and the insulating plate, and the bonding material used for bonding the electrode plate and the heater plate and the melting point of the bonding material used for bonding the heater plate and the insulating plate So that it is possible to apply Al 2 O 3 -based materials of high purity to both the electrode plate, the heater plate and the insulating plate.
도 1은 일반적인 기판 처리 장치를 보여주는 구성도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 히터가 구비된 정전척을 보여주는 단면도이며,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 히터가 구비된 정전척을 제작하는 단계를 보여주는 도면이다.1 is a configuration diagram showing a general substrate processing apparatus,
2 is a cross-sectional view illustrating an electrostatic chuck having a heater according to an embodiment of the present invention,
3 is a view showing a step of fabricating an electrostatic chuck having a heater according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 히터가 구비된 정전척을 보여주는 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 히터가 구비된 정전척을 제작하는 단계를 보여주는 도면이다.FIG. 2 is a sectional view showing an electrostatic chuck having a heater according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a view illustrating a step of manufacturing an electrostatic chuck having a heater according to an embodiment of the present invention.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 히터가 구비된 정전척은 전극 플레이트(100), 히터 플레이트(400) 및 절연 플레이트(700)가 서로 적층되도록 접합되어 이루어진다.As shown in FIGS. 2 and 3, the electrostatic chuck having a heater according to an embodiment of the present invention is formed by bonding an
상기 전극 플레이트(100)는 정전척의 최상부에 배치되어 그 상면으로 웨이퍼가 안착되는 수단으로서, 정전기력을 사용해 웨이퍼를 척킹(chucking) 또는 디척킹(dechucking) 하기 위한 전극(200)이 그 하면에 인쇄된다. 상기 전극(200)은 몰리브덴(Mo) 또는 텅스텐(W) 계열의 재료를 사용하여 형성할 수 있다.The
상기 전극 플레이트(100)는 원판 형태로 제작되고, 특히 특정 성분에 대해 기설정된 값 이상의 고순도 재료를 사용하여 제작된다.The
상기 히터 플레이트(400)는 정전척의 중간에 배치되어 정전척의 온도를 유지시키는 수단으로서, 발열에 의해 정전척을 원하는 수준의 온도로 유지하기 위한 히터(600)가 그 하면에 인쇄된다. 상기 히터(600)는 상기 전극(200)과 마찬가지로 몰리브덴(Mo) 또는 텅스텐(W) 계열의 재료를 사용하여 형성할 수 있다.The
상기 히터 플레이트(400)는 전극 플레이트(100)와 마찬가지로 원판 형태로 제작되고, 특히 특정 성분에 대해 기설정된 값 이상의 고순도 재료를 사용하여 제작된다.Like the
상기 절연 플레이트(700)는 상기 정전척의 최하단에 배치되어 정전척을 다른 부품과 절연시키는 수단으로서, 상기 전극 플레이트(100) 및 히터 플레이트(400)와 마찬가지로 원판 형태로 제작되고, 특히 특정 성분에 대해 기설정된 값 이상의 고순도 재료를 사용하여 제작된다.The
상기 전극 플레이트(100), 히터 플레이트(400) 및 절연 플레이트(700)는 전술된 바와 같이 모두 특정 성분에 대해 기설정된 값 이상의 고순도 재료를 사용하여 제작되는데, 예를 들어 Al2O3 소재의 경우에는 97.0 ~ 99.99wt% 범위에서 99.5wt%이상의 고순도 플레이트인 것이 바람직하며, Al2O3-TiC, Al2O3-SiC 등의 Al2O3계 복합소재의 경우에는 Al2O3함량이 90.0 ~ 97.0wt% 범위를 만족하는 고순도 플레이트인 것이 바람직하다. 그래서, 저순도 플레이트에 액상소결 조제로 첨가된 SiO2, CaO, MgO 등의 성분이 플레이트 표면에서 식각되어 챔버 내부를 오염시키는 것을 현저하게 감소시킬 수 있다.The
한편, 전극 플레이트(100)와 히터 플레이트(400) 사이 및 히터 플레이트(400)와 절연 플레이트(700) 사이는 접합용 글래스에 의해 접합된다. 그래서 전극 플레이트(100)와 히터 플레이트(400) 사이에는 제 1 접합층(300)이 형성되고, 히터 플레이트(400)와 절연 플레이트(700) 사이에는 제 2 접합층(500)이 형성된다.On the other hand, between the
이때 제 1 접합층(300)과 제 2 접합층(500)을 형성하는 접합용 글래스는 상기 전극 플레이트(100), 히터 플레이트(400) 및 절연 플레이트(700)와 열팽창계수가 유사한 재질로서, 본 실시예에서는 CAS 글래스 및 MgO가 도핑된 CAS 글래스 중 어느 하나로 형성된다. 예를 들어 CAS 글래스는 MgO 0 ~ 3wt%, CaO 22 ~ 28wt%, Al2O3 8 ~ 15wt%, SiO2 59 ~ 62wt%를 만족하는 것이 바람직하며, K2O 및 Fe2O3 등의 불순물은 1wt%이내인 것이 바람직하다. 또한 전극 플레이트(100), 히터 플레이트(400) 및 절연 플레이트(700)와 열팽창계수를 비슷하게 제어하기 위하여 AlN, Al2O3, SiO2, Codierite, Si3N4 등의 필러가 0 ~ 15wt%이내의 범위에서 첨가될 수 있다.The bonding glass forming the
한편, 제 1 접합층(300)과 제 2 접합층(500)을 형성하는 접합용 글래스는 원활한 접합공정을 위하여 서로 다른 용융점을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어 상기 제 2 접합층(500)의 용융점이 제 1 접합층(300)의 용융점보다 50℃ 이상 높은 것이 바람직하다. 그래서 히터 플레이트(400)와 절연 플레이트(700)는 상대적으로 고융점의 고온접합용 글래스를 사용하여 먼저 접합하고, 그 이후에 히터 플레이트(400)의 상면에 전극 플레이트(100)를 상대적으로 저융점의 저온접합용 글래스를 사용하여 나중에 접합한다.On the other hand, it is preferable that the bonding glass forming the
이때 접합용 글래스는 CaO의 함량을 낮추고 Al2O3와 SiO2의 함량을 증가시켜서 용융점을 높이는 방식으로 용융점을 적절히 조절할 수 있다.At this time, the melting glass can be appropriately adjusted in such a manner that the content of CaO is decreased and the content of Al 2 O 3 and SiO 2 is increased to increase the melting point.
한편, 상기 히터 플레이트(400) 및 절연 플레이트(700)에는 상기 전극 플레이트(100)의 하면에 형성된 전극(200)으로 전원을 인가하기 위한 전극 단자홀(401)이 상하방향으로 관통하여 연통되도록 형성되고, 상기 절연 플레이트(700)에는 상기 히터 플레이트(400)의 하면에 형성된 히터(600)로 전원을 인가하기 위한 히터 단자홀(701, 702)이 상하방향으로 관통하여 형성된다. 이때 전극 단자홀(401) 및 히터 단자홀(701, 702)의 위치 및 개수는 전극(200) 및 히터(600)의 패턴에 대응하여 형성된다.
An
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예에 따른 히터가 구비된 정전척의 제작과정을 도 3을 참조하여 설명한다.A process for fabricating the electrostatic chuck having the heater according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
먼저, 고순도의 Al2O3계 재료를 이용하여 원판형의 전극 플레이트(100), 히터 플레이트(400) 및 절연 플레이트(700)를 마련한다. 이때, 상기 전극 플레이트(100)의 하면에 전극(200)을 패터닝하여 인쇄하고, 상기 히터 플레이트(400)의 하면에 히터(600)를 패터닝하여 인쇄한다. 그리고, 상기 전극(200) 및 히터(600)의 패턴에 대응하여 히터 플레이트(400) 및 절연 플레이트(700)에 전극 단자홀(401)을 서로 연통되도록 가공하고, 절연 플레이트(700)에는 히터 단자홀(701, 702)을 적어도 하나 이상 가공한다.(준비단계)First, a disk-shaped
이때 전극(200) 및 히터(600)의 인쇄는 예를 들어, 인쇄두께 10 ~ 15㎛, 경화온도 110℃ 조건에서 약 10분 동안 수행될 수 있다. 그런 다음 전극(200) 및 히터(600) 소성 과정이 수행될 수 있다. 전극(200) 및 히터(600) 소성 과정은 1300 ~ 1450℃의 범위에서 이루어지고, 바람직하게는 1350℃의 온도에서 15분간 실행하며 승온 속도는 5~12℃/min의 범위에서 수행될 수 있다. 또한 전극(200) 및 히터(600)의 소성 분위기는 질소 분위기에서 행하며, 바람직하게는 산화를 방지하기 위하여 수소-질소 혼합 분위기에서 수행될 수 있다.At this time, the printing of the
이렇게 전극 플레이트(100), 히터 플레이트(400) 및 절연 플레이트(700)가 준비되면 히터 플레이트(400)와 절연 플레이트(700)를 먼저 접합한다.When the
이를 위해 절연 플레이트(700)의 상면에 상대적으로 용융점이 높은 고온접합용 글래스를 인쇄(도포)한다.(1차 도포단계; 도 3의 (a)) 이때 고온접합용 글래스의 인쇄는 바인더를 제거하는 하소 공정이 함께 수행되며 예를 들어, 온도 600℃에서 승온속도 5℃/min로 약 1시간 동안 수행될 수 있다.For this purpose, a glass for high-temperature bonding having a relatively high melting point is printed on the upper surface of the insulating plate 700 (primary coating step; Fig. 3 (a)). At this time, printing of the glass for high- For example, can be carried out at a temperature of 600 DEG C and a heating rate of 5 DEG C / min for about 1 hour.
이렇게 절연 플레이트(700)의 상면에 고온접합용 글래스가 인쇄되었다면, 상기 히터 플레이트(400)의 하면과 절연 플레이트(700)의 상면이 마주하도록 접합한다.(1차 접합단계; 도 3의 (b)) 이때 접합소성온도 범위는 1000 ~ 1250℃에서 이루어질 수 있으며, 승온속도는 1 ~ 5℃/min로 1 ~ 2분간 수행될 수 있다. 접합소성온도는 예를 들어 1110℃에서 승온속도 2.5℃/min로 1mim 동안 수행될 수 있다. 이렇게 1차 접합단계가 완료되면 히터 플레이트(400)와 절연 플레이트(700)는 고온접합용 글래스(제 2 접합층(500))을 매개로 접합이 된다.When the glass for high-temperature bonding is printed on the upper surface of the insulating
히터 플레이트(400)와 절연 플레이트(700)가 접합되면, 히터 플레이트(400)의 상면을 연삭하여 히터 플레이트(400)의 두께를 원하는 수준, 예를 들어 1mm 이하로 가공한다.When the
히터 플레이트(400)의 두께 조절이 완료되면 히터 플레이트(400)의 상면에 상대적으로 용융점이 낮은 저온접합용 글래스를 인쇄(도포)한다.(2차 도포단계; 도 3의 (c)) 이때 저온접합용 글래스의 인쇄는 바인더를 제거하는 하소 공정이 함께 수행되며 예를 들어, 온도 600℃에서 승온속도 5℃/min로 약 1시간 동안 수행될 수 있다.When the thickness of the
이렇게 히터 플레이트(400)의 상면에 저온접합용 글래스가 인쇄되었다면, 상기 전극 플레이트(100)의 하면과 히터 플레이트(400)의 상면이 마주하도록 접합한다.(2차 접합단계; 도 3의 (d)) 이때 접합소성온도는 1000 ~ 1250℃의 범위에서 상기 1차 접함단계의 온도보다 50℃ 이상 낮은 온도에서 이루어질 수 있으며, 승온속도는 1 ~ 5℃/min로 1 ~ 2분간 수행될 수 있다. 접합소성온도는 예를 들어 1050℃에서 승온속도 2.5℃/min로 1mim 동안 수행될 수 있다. 이렇게, 1차 접합단계보다 60℃ 정도 낮은 온도로 접합을 진행하기 때문에 1차 접합단계에서 형성된 제 2 접합층(500)은 2차 접합단계에서 승온되는 온도에 영향을 받지 않고 히터 플레이트(400)와 절연 플레이트(700) 사이에서 접합력이 유지되는 것이다.When the glass for low-temperature bonding is printed on the upper surface of the
그래서 2차 접합단계가 완료되면 전극 플레이트(100)와 히터 플레이트(400)는 저온접합용 글래스(제 1 접합층(300))을 매개로 접합이 된다.Thus, when the secondary bonding step is completed, the
이렇게 전극 플레이트(100), 히터 플레이트(400) 및 절연 플레이트(700)의 접합이 완료되면 정전척을 최종 사용하고자 하는 장치에 대응하여 최종 형상으로 가공한다.
After the
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings and the preferred embodiments described above, the present invention is not limited thereto but is limited by the following claims. Accordingly, those skilled in the art will appreciate that various modifications and changes may be made thereto without departing from the spirit of the following claims.
100: 전극 플레이트 200: 전극
300: 제 1 접합층(저온접합용 글래스)
400: 히터 플레이트 401: 전극 단자홀
500: 제 2 접합층(고온접합용 글래스)
600: 히터 700: 절연 플레이트
701, 702: 히터 단자홀100: electrode plate 200: electrode
300: First bonding layer (glass for low-temperature bonding)
400: heater plate 401: electrode terminal hole
500: second bonding layer (glass for high temperature bonding)
600: heater 700: insulating plate
701, 702: Heater terminal hole
Claims (9)
하면에 히터가 인쇄되고, 상면이 제 1 접합층을 매개로 상기 전극 플레이트의 하면에 접합되는 히터 플레이트와;
상면이 제 2 접합층을 매개로 상기 히터 플레이트의 하면에 접하되는 절연 플레이트를 포함하고,
상기 전극 플레이트, 히터 플레이트 및 절연 플레이트는 Al2O3를 90.0 ~ 99.9wt% 함유하는 Al2O3계 소재이고,
상기 제 1 접합층 및 제 2 접합층은 CAS 글래스 및 MgO가 도핑된 CAS 글래스 중 어느 하나로 형성되되, 상기 제 2 접합층의 용융점이 제 1 접합층의 용융점 보다 50℃ 이상 높은 히터가 구비된 정전척.
An electrode plate on which an electrode is printed;
A heater plate on the lower surface of which a heater is printed and whose upper surface is bonded to a lower surface of the electrode plate through a first bonding layer;
And an insulating plate whose upper surface is in contact with a lower surface of the heater plate via a second bonding layer,
And the electrode plate, the heater plate and the insulating plate is Al 2 O 3 of 90.0 ~ 99.9wt% contained Al 2 O 3 based material which,
Wherein the first bonding layer and the second bonding layer are formed of any one of CAS glass and MgO-doped CAS glass, wherein the melting point of the second bonding layer is higher than the melting point of the first bonding layer by a heater chuck.
상기 전극 플레이트, 히터 플레이트 및 절연 플레이트는 Al2O3를 97wt% 이상 함유하는 Al2O3계 소재인 히터가 구비된 정전척.
The method according to claim 1,
The electrode plate, the heater plate and the insulating plate is Al 2 O 3 to Al 2 O 3 based material, an electrostatic chuck, a heater provided with a containing not less than 97wt%.
상기 히터 플레이트의 하면 또는 상기 절연 플레이트의 상면에 고온접합용 글래스를 도포하는 1차 도포단계와;
상기 히터 플레이트의 하면과 상기 절연 플레이트의 상면을 맞대고 상기 고온접합용 글래스를 가열시켜 상기 히터 플레이트와 상기 절연 플레이트를 접합하는 1차 접합단계와;
상기 전극 플레이트의 하면 또는 상기 히터 플레이트의 상면에 저온접합용 글래스를 도포하는 2차 도포단계와;
상기 전극 플레이트의 하면과 상기 히터 플레이트의 상면을 맞대고 상기 저온접합용 글래스를 가열시켜 상기 전극 플레이트와 상기 히터 플레이트를 접합하는 2차 접합단계를 포함하는 히터가 구비된 정전척 제조방법.
A preparation step of preparing an electrode plate on which an electrode is printed on a lower surface, a heater plate on which a heater is printed, and an insulating plate;
A first applying step of applying a glass for high-temperature bonding to a lower surface of the heater plate or an upper surface of the insulating plate;
A first bonding step of bonding the heater plate and the insulating plate by heating the glass for high-temperature bonding while bringing the lower surface of the heater plate and the upper surface of the insulating plate into contact with each other;
A secondary coating step of applying a glass for low-temperature bonding to the lower surface of the electrode plate or the upper surface of the heater plate;
And a secondary bonding step of bonding the electrode plate and the heater plate by heating the glass for low-temperature bonding while bringing the lower surface of the electrode plate and the upper surface of the heater plate into contact with each other.
상기 1차 접합단계에서 상기 고온접합용 글래스를 가열시키는 온도는 상기 2차 접합단계에서 상기 저온접합용 글래스를 가열시키는 온도보다 50℃ 이상으로 유지하는 히터가 구비된 정전척 제조방법.
The method of claim 5,
Wherein the temperature for heating the glass for high-temperature bonding in the primary bonding step is maintained at 50 占 폚 or higher than the temperature for heating the low-temperature bonding glass in the secondary bonding step.
상기 1차 접합용 글래스는 상기 2차 접합용 글래스보다 용융점이 50℃ 이상 높은 것을 사용하는 히터가 구비된 정전척 제조방법.
The method of claim 6,
Wherein the glass for primary bonding has a melting point higher than that of the secondary bonding glass by 50 占 폚 or more.
상기 준비단계에서 상기 전극 플레이트, 히터 플레이트 및 절연 플레이트는 Al2O3를 90.0 ~ 99.9wt% 함유하는 Al2O3계 소재를 사용하여 제작하는 히터가 구비된 정전척 제조방법.
The method of claim 5,
The electrode plate, the heater plate and the insulating plate is Al 2 O 3 of 90.0 ~ 99.9wt% contained Al 2 O 3 based material The method of producing the electrostatic chuck heater is provided that produced using, at the preparation stage.
상기 준비단계에서 상기 전극 플레이트, 히터 플레이트 및 절연 플레이트는 Al2O3를 97wt% 이상 함유하는 Al2O3계 소재를 사용하여 제작하는 히터가 구비된 정전척 제조방법.
The method of claim 8,
Wherein the electrode plate, the heater plate, and the insulating plate are manufactured using an Al 2 O 3 -based material containing 97 wt% or more of Al 2 O 3 in the preparing step.
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