KR101775135B1 - eletectrostatic chuck - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로서, 기판처리장치에서 정전기력에 의하여 기판을 고정하는 정전척의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing apparatus, and more particularly, to a method of manufacturing an electrostatic chuck for fixing a substrate by an electrostatic force in a substrate processing apparatus.
에칭, CVD, 스퍼터링, 이온 주입, 에싱, 증발증착 등 기판처리를 행하는 공정챔버 내에서, 반도체 기판, LCD 기판, OLED 기판 등의 피처리 기판을 흡착 유지하는 수단으로서 정전척이 사용되고 있다.An electrostatic chuck is used as means for adsorbing and holding a substrate to be processed such as a semiconductor substrate, an LCD substrate, and an OLED substrate in a process chamber for performing substrate processing such as etching, CVD, sputtering, ion implantation, ashing, and evaporation deposition.
상기 특허문헌 1~2에 개시되는 종래의 정전척의 구조는 도 1에 나타내는 바와 같이, 금속 플레이트(100) 상에 실리콘 수지 등의 유기 접착제(101)를 매개로 하여 전극(102)을 내부에 유지한 유전체층(103)을 접착 일체화하고 있다. The structure of the conventional electrostatic chuck disclosed in the above Patent Documents 1 and 2 is such that the
그리고, 유전체층(103) 내에 전극(102)을 매설하는 방법으로서는, 소성함으로써 유전체층이 되는 세라믹 그린 시트의 표면에 전극(텅스텐)을 프린트하고, 추가로 그 위에 별도의 세라믹 그린 시트를 겹쳐서 소성(핫프레스)하는 방법이 채용되고 있다.As a method of burying the
한편 대면적의 기판처리를 위한 기판처리장치에 사용되는 정전척의 경우 대면적화됨에 따라서 비용과 기술적인 문제로 특허문헌 6에 개시되는 바와 같이 정전척의 다른 제조방법으로서 유전체(103) 및 전극(102)을 플라즈마 용사를 이용하여 형성할 수 있다.On the other hand, in the case of an electrostatic chuck used in a substrate processing apparatus for large-area substrate processing, the dielectric 103 and the
그런데 유전체(103) 및 전극(102)이 플라즈마 용사에 의하여 형성되는 경우 공극 등의 형성으로 내전압 특성이 좋지 않으며, 수명이 짧으며 흡착력이 저하되는 문제점이 있다.However, when the dielectric 103 and the
또한 마스크가 밀착된 상태에서 기판처리가 수행되는 경우 기판에 대한 마스크의 밀착상태에 따라서 기판처리의 정밀도가 영향을 받는다.Further, when the substrate processing is performed in a state in which the mask is in close contact with the substrate, the accuracy of the substrate processing is affected depending on the state of the mask close to the substrate.
특히 증발증착법과 같이 기판이 캐리어의 저면에 밀착된 상태에 있는 경우 마스크의 처짐으로 인하여 기판 및 마스크의 밀착도가 저하되어 정밀한 기판처리가 어렵게 된다.In particular, when the substrate is in close contact with the bottom surface of the carrier as in the evaporation deposition method, the degree of adhesion of the substrate and the mask is reduced due to sagging of the mask, which makes it difficult to process the substrate with precision.
특허문헌 1 : 일본국 실용신안 공개 제(평)4-133443호 공보Patent Document 1: Japanese Utility Model Publication No. 4-133443
특허문헌 2 : 일본국 특허공개 제(평)10-223742호 공보Patent Document 2: Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-223742
특허문헌 3 : 일본국 특허공개 제2003-152065호 공보Patent Document 3: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-152065
특허문헌 4 : 일본국 특허공개 제2001-338970호 공보Patent Document 4: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-338970
특허문헌 5 : 한국 등록특허공보 제10-0968019호Patent Document 5: Korean Patent Registration No. 10-0968019
특허문헌 6 : 한국 등록특허공보 제10-0982649호Patent Document 6: Korean Patent Publication No. 10-0982649
본 발명의 제1목적은 정전척의 유전체층을 졸겔법에 의하여 형성함으로써 유전체층의 기공율을 낮추어 수명을 높이고, 유전율을 높여 기판에 대한 흡착력을 향상시킬 수 있는 정전척의 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.It is a first object of the present invention to provide a method of manufacturing an electrostatic chuck by forming a dielectric layer of an electrostatic chuck by a sol-gel method, thereby lowering the porosity of the dielectric layer to increase the lifetime and increase the dielectric constant to improve the attraction force to the substrate.
본 발명의 일 측면에 따르면 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 정전척의 제조방법은 금속재질의 베이스부재(330)와, 상기 베이스부재(330)의 상면에 형성되며, 내부에 DC전원이 인가되는 전극층(340)이 형성된 유전체층(200)을 포함하는 정전척의 제조방법으로서, 상기 유전체층(200)은 복수의 층으로 구성되고 상기 유전체층(200) 중 적어도 1개의 층은 세라믹 재질로부터 Sol-Gel법에 의하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 유전체층(200)은 복수의 층으로 구성되고 적어도 1개의 층은 플라즈마 용사에 의해 형성되고 나머지 층 중 적어도 1개의 층은 Sol-Gel법에 의하여 형성하는 것이 바람직하다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an electrostatic chuck according to one aspect of the present invention, including the steps of: forming a base member of a metal material on a surface of a base member; The
It is preferable that the
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상기 유전체층(200)이 Sol-Gel법에 의하여 형성되는 경우 기공율을 낮추어 내전압 특성을 높이고 수명을 늘릴 수 있으며, 유전율 또한 높여 기판(S)에 대한 흡착력을 향상시킬 수 있다.When the
상기 세라믹재질은 Al2O3, Y2O3, ZrO2, MgO, SiC, AlN, Si3N4 및 SiO2 중 어느 하나의 재질을 가질 수 있다.The ceramic material may have any one of Al 2 O 3 , Y 2 O 3 , ZrO 2 , MgO, SiC, AlN, Si 3 N 4 and SiO 2 .
구체적인 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 정전척의 제조방법은 상기 베이스부재(330)의 상면에 플라즈마 용사에 의하여 제1유전체층(210)을 형성하는 제1유전층형성단계와, 상기 제1유전체층(210)에 전극층(340)을 형성한 후 Sol-Gel법에 의하여 제2유전체층(220)을 형성하는 제2유전층형성단계와, 상기 제2유전체층(220)의 형성 후에 플라즈마 용사에 의하여 상기 가장자리지지부(310)를 형성하는 지지부형성단계를 포함할 수 있다.According to a specific embodiment, a method of manufacturing an electrostatic chuck according to the present invention includes: forming a first
그리고 상기 제2유전층(220) 및 상기 지지부형성단계 사이에 상기 제2유전층(220)의 상면에 플라즈마 용사에 의하여 제3유전체층을 형성하는 제3유전층형성단계를 포함할 수 있다.And a third dielectric layer forming step of forming a third dielectric layer by plasma spraying on the second
한편 상기 정전척(10)은 정전척(10)에 흡착고정되는 기판(S)의 상면에 마스크(M)가 밀착된 상태에서 기판처리를 수행할 수 있다.Meanwhile, the
본 발명의 일측면에 따르면, 정전척에 대한 기판의 가장자리에서의 밀착력을 높여 기판 및 정전척 사이로 파티클 등의 이물질이 유입되는 것을 방지하여 공정불량을 최소화하고 정전척의 유지보수 주기를 현저히 증가(약 10배 이상)시킬 수 있다.According to an aspect of the present invention, it is possible to increase the adhesion of the substrate to the electrostatic chuck by increasing the adhesion at the edge of the substrate, to prevent foreign particles such as particles from entering between the substrate and the electrostatic chuck, 10 times or more).
구체적으로 기판의 가장자리를 지지하는 가장자리 지지부를 내측의 돌기의 높이보다 높게 형성하여 기판의 가장자리에서의 밀착상태를 확보함으로써 기판 및 정전척 사이로의 파티클 등의 이물질을 유입을 방지할 수 있다.Specifically, the edge supporting portion for supporting the edge of the substrate is formed to be higher than the height of the inner protrusion, so that the adhesion state at the edge of the substrate is secured, and foreign substances such as particles can be prevented from flowing into the space between the substrate and the electrostatic chuck.
또한 정전척에 마스크의 저면에 밀착되는 마스크 지지부를 내측의 돌기의 높이보다 높게 형성하여 마스크의 저면 및 마스크 지지부 사이에서의 밀착상태를 확보함으로써 기판 및 정전척 사이로의 파티클 등의 이물질을 유입을 방지할 수 있다. Further, the electrostatic chuck is provided with a mask supporting portion which is in contact with the bottom surface of the mask so as to be higher than the inside protrusion height, thereby ensuring a close contact state between the bottom surface of the mask and the mask supporting portion to prevent foreign substances such as particles from entering the space between the substrate and the electrostatic chuck can do.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 정전척의 유전체층을 졸겔법(Sol-Gel법)에 의하여 형성함으로써 유전체층의 기공율을 낮추어 수명을 높이고, 유전율을 높여 기판에 대한 흡착력을 향상시킬 수 있다.According to another aspect of the present invention, the dielectric layer of the electrostatic chuck is formed by the sol-gel method (Sol-Gel method), thereby lowering the porosity of the dielectric layer to increase the lifetime and increase the dielectric constant to improve the attraction force to the substrate.
보다 바람직하게는 유전체층에서 플라즈마 용사에 의하여 형성되는 층, 졸겔법에 의하여 형성되는 층을 조합함으로써 졸겔법에 의하여 기공율이 낮은 층을 형성하고 플라즈마 용사에 의한 기계적 강성을 높임으로써 유전체층의 기공율을 낮추어 수명을 높이는 한편 기계적 강성을 확보할 수 있다.More preferably, a layer formed by plasma spraying in a dielectric layer or a layer formed by a sol-gel method is combined to form a layer having a low porosity by a sol-gel method, and mechanical rigidity by plasma spraying is increased to lower the porosity of the dielectric layer, And mechanical rigidity can be ensured.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 마스크가 기판에 밀착되어 기판처리를 수행함에 있어서 정전척에 자력에 의하여 마스크를 기판으로 밀착시키도록 함으로써 마스크 및 기판에 대한 밀착력을 향상시켜 공정의 균일도 및 마스크의 엣지 부분에서의 섀도우 효과(Shadow effect)를 개선할 수 있다.According to another aspect of the present invention, in the case where the mask is brought into close contact with the substrate to perform the substrate processing, the mask is brought into close contact with the substrate by the magnetic force on the electrostatic chuck, thereby improving the adhesion to the mask and the substrate, It is possible to improve the shadow effect in the part.
구체적으로 마스크가 기판에 밀착되지 않는 경우 마스크의 개구를 통과한 증착물질의 형성에 오차가 발생되는 등 증착의 정밀도가 저하되나, 본 발명은 마스크 및 기판의 밀착상태를 양호하게 유지할 수 있다.Specifically, in the case where the mask is not in close contact with the substrate, the accuracy of the deposition is lowered due to an error in the formation of the deposition material that has passed through the opening of the mask, but the present invention can maintain the adhesion state of the mask and the substrate well.
도 1은 종래기술에 따른 정전척을 보여주는 단면도,
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척이 설치되고 마스크가 결합된 캐리어를 보여주는 일부 단면도,
도 2b는 도 2a의 변형으로 마스크의 외곽프레임이 가장자리 지지부에 밀착된 실시예를 보여주는 일부 단면도,
도 3은 도 2a 또는 도 2b에서 가장자리 지지부 및 돌기의 높이차를 보여주는 일부 단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척을 보여주는 일부 단면도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척을 보여주는 일부 평면도,
도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척의 제조방법의 일 실시예를 보여주는 단면도들이다.1 is a sectional view showing an electrostatic chuck according to the prior art,
FIG. 2A is a partial cross-sectional view illustrating a carrier in which an electrostatic chuck is installed and a mask is coupled according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2B is a partial cross-sectional view showing an embodiment in which the outer frame of the mask is closely attached to the edge supporting portion by the modification of FIG.
FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing the height difference between the edge support and the protrusion in FIG. 2 A or FIG.
4 is a partial cross-sectional view illustrating an electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention.
5 is a partial plan view showing an electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention;
6A to 6F are cross-sectional views illustrating an embodiment of a method of manufacturing an electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 도 1은 종래기술에 따른 정전척을 보여주는 단면도, 도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척이 설치되고 마스크가 결합된 캐리어를 보여주는 일부 단면도, 도 2b는 도 2a의 변형으로 마스크의 외곽프레임이 가장자리 지지부에 밀착된 실시예를 보여주는 일부 단면도, 도 3은 도 2a 또는 도 2b에서 가장자리 지지부 및 돌기의 높이차를 보여주는 일부 단면도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척을 보여주는 일부 단면도, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척을 보여주는 일부 평면도, 도 6a 내지 도 6f는 도 4의 정전척의 제조방법의 일 실시예를 보여주는 단면도들이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 2A is a partial sectional view showing a carrier to which an electrostatic chuck is installed and a mask is coupled according to an embodiment of the present invention. FIG. 2B is a cross- FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing the height difference between the edge support and the projection in FIG. 2A or FIG. 2B, and FIG. 4 is a cross-sectional view showing an electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a partial plan view showing an electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 6A to 6F are cross-sectional views showing an embodiment of a method of manufacturing the electrostatic chuck of FIG.
본 발명의 일 실시예에 따른 정전척은 정전척(10)에 흡착고정되는 기판(S)의 상면에 마스크(M)가 밀착된 상태에서 기판처리를 수행하는 기판처리장치의 정전척(10)이다.The electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention includes an
본 발명의 일 실시예에 따른 정전척이 사용되는 기판처리장치는 CVD(Chemical Vapor Deposition) 장치, 스퍼터링 장치, 이온주입 장치, 에칭 장치, 증발증착장치 등 기판에 대한 처리를 수행하는 장치이면 모두 가능하다.The substrate processing apparatus using the electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention can be any apparatus that performs processing on a substrate such as a CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus, a sputtering apparatus, an ion implanting apparatus, an etching apparatus, Do.
구체적으로 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척은 대기압에 비하여 매우 낮은 압력 분위기 하에서 공정을 수행하는 장치에 사용된다.Specifically, the electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention is used in an apparatus for performing a process under a very low pressure atmosphere compared to atmospheric pressure.
그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척은 OLED 기판과 같은 제조장치로서 증발원에서 증발되는 증착물질에 의하여 기판에 증착막을 형성하는 증발증착장치에 사용됨이 바람직하다.The electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention is preferably used in an evaporation deposition apparatus for forming a deposition layer on a substrate by a deposition material evaporated in an evaporation source, such as an OLED substrate.
본 발명의 일 실시예에 따른 정전척은 기판(S)을 흡착고정하기 위한 정전기력을 발생시키는 구성요소로서 다양한 구상이 가능하다.The electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention is a constituent element for generating electrostatic force for attracting and fixing the substrate S, and can be variously designed.
일 실시예에 따르면, 정전척은 금속재질의 베이스부재(330)와, 베이스부재(330)의 상면에 형성되며, 내부에 DC전원이 인가되는 전극층(340)이 형성된 유전체층(200)을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the electrostatic chuck includes a
베이스부재(330)는 알루미늄, SUS 등 금속재질로 이루어져 기계적 강성을 확보하는 구성요소이며 사용조건에 따라서 재질 및 구조가 다양하게 구성될 수 있다.The
유전체층(200)은 베이스부재(330)의 상면에 형성되며, 내부에 DC전원이 인가되는 전극층(340)이 형성된 구성요소이다.The
전극층(340)은 유전체층(200) 내부에 텅스텐 등의 재질에 의하여 형성되어 DC전원과 전기적으로 연결되어 DC전원의 인가에 의하여 유전체층(340)과의 조합에 의하여 정전기력을 발생시키는 구성요소이다.The
전극층(340)은 플라즈마 용사법 등 다양한 방법에 의하여 형성될 수 있다.The
전극층(340)은 기판(S)의 흡착방식에 따라서 하나 이상으로 형성되며 Bi-Polar, Uni-Polar 등 다양한 구조를 가질 수 있다.The
유전체층(200)은 전극층(340)에 대한 DC전원인가에 의하여 정전기력을 발생시킬 수 있도록 유전율을 가지는 구성요소로서, 세라믹 재질로부터 플라즈마 용사 및 Sol-Gel법 중 적어도 하나의 방법에 의하여 형성될 수 있다.The
여기서 세라믹 재질은 Al2O3, Y2O3, ZrO2, MgO, SiC, AlN, Si3N4, SiO2 등의 재질을 가질 수 있다.Here, the ceramic material may have a material such as Al 2 O 3 , Y 2 O 3 , ZrO 2 , MgO, SiC, AlN, Si 3 N 4 , SiO 2 and the like.
한편 기판처리공정시 기판(S)이 정전척(10)에 밀착되지 않는 경우 기판(S) 및 정전척(10)의 상면 사이로 파티클이 유입되어 기판(S)의 이면을 오염시켜 기판처리의 불량을 야기할 수 있다.On the other hand, when the substrate S is not in close contact with the
이에 기판(S)이 정전척(10)에 밀착됨이 바람직하며, 이를 위하여 정전척(10)은 도 2에 도시된 바와 같이 기판(S)의 가장자리의 저면을 지지하는 가장자리 지지부(310)와, 가장자리 지지부(310)의 제1높이(H1)보다 낮은 제2높이(H1)를 가지는 다수의 돌기들(240)이 유전체층(200)의 상면에 형성됨이 바람직하다.The
가장자리 지지부(310)는 기판(S)의 가장자리의 저면을 지지하는 구성요소로서 유전체층(200)의 형성시 그 상면에 플라즈마 용사법 등에 의하여 형성될 수 있다.The
가장자리 지지부(310)는 도 5에 도시된 바와 같이 기판(S)의 가장자리에 대응되어 정전척(10)의 상면에 직사각형 등의 폐곡선으로 형성된다.As shown in FIG. 5, the
이때 가장자리 지지부(310)의 제1높이(H1)는 내측에 형성된 돌기들(240)들의 제2높이(H1)보다 높게 형성됨으로써 기판(S)의 가장자리 저면을 지지하게 된다.The first height H 1 of the
가장자리 지지부(310)의 형성에 의하여 기판(S)의 가장자리는 도 2a에 도시된 바와 같이 휘어져 가장자리 지지부(310)에 지지됨으로써 가장자리 지지부(310)를 경계로 파티클이 유입되거나 유출되는 것을 방지할 수 있게 된다.The edges of the substrate S are bent as shown in FIG. 2A by being supported on the
구체적으로 가장자리 지지부(310)의 외측에서 기판(S) 쪽으로 유입되는 것이 방지되는 한편 기판(S) 쪽에서 가장자리 지지부(310)의 외측으로 파티클이 유출되는 것을 방지하여 가장자리 지지부(310)의 외측의 캐리어프레임(11)로 파티클이 유출되는 것을 방지할 수 있다.Particularly, it is prevented that the edge S is prevented from flowing out from the outer side of the
한편 다수의 돌기들(240)은 정전척(10)의 상면에서 기판(S)이 이격될 수 있도록 선택적으로 형성되는 구성으로 기판처리의 종류에 따라서 선택적으로 형성될 수 있다.Meanwhile, the plurality of
정전척(10)에 다수의 돌기들(240)이 형성되지 않은 경우 가장자리 지지부(310)의 제1높이(H1)는 기판(S)이 파손되지 않은 범위에서 적절한 높이로 형성될 수 있다.The first height H 1 of the
한편 도 2a의 실시예의 경우 가장자리 지지부(310)가 기판(S)의 저면을 지지하는 예로 설명하였으나 가장자리 지지부(310)는 도 2b에 도시된 바와 같이 마스크(M)의 저면을 지지하도록 형성될 수 있다.2A, while the
도 2b에 도시된 실시예에서 마스크(M)의 저면을 지지하는 것 이외에는 도 2a와 동일한바 자세한 설명은 생략한다.2A, the same reference numerals as in FIG. 2A are used for the explanation of the bottom surface of the mask M in the embodiment shown in FIG. 2B.
그리고 도 2b에 도시된 실시예에서 기판(S)의 가장자리 끝부분은 가장자리 지지부(310)의 내측으로 위치됨은 물론이다.2B, the edge of the substrate S may be located inside the
이로써 가장자리 지지부(310)의 외측에서 기판(S) 쪽으로 유입되는 것이 방지되는 한편 기판(S) 쪽에서 가장자리 지지부(310)의 외측으로 파티클이 유출되는 것을 방지하여 가장자리 지지부(310)의 외측의 캐리어프레임(11)로 파티클이 유출되는 것을 방지할 수 있다.This prevents the particles from flowing out to the substrate S from the outer side of the
한편 유전체층(200)은 특히 대형 기판의 처리를 위해서, 종래에는 플라즈마 용사법에 의하여 형성됨이 일반적인데 플라즈마 용사법에 의한 경우 동공(Void, porosity)의 형성 등 기공율이 높아 내전압 특성이 나쁘며 수명이 짧아 유지 보수 주기가 짧으며, 더 나아가 유전율의 낮아 기판(S)에 대한 흡착력이 낮은 단점이 있다.On the other hand, the
이러한 점을 고려하여 본 발명은 일 실시예에 따르면, 유전체층(200)을 형성함에 있어서 유전체층(200)은 복수의 층으로 구성되고 유전체층(200) 중 적어도 하나의 층은 세라믹 재질로부터 Sol-Gel법에 의해서 형성될 수 있으며, 플라즈마 용사 및 Sol-Gel법의 조합에 의하여 형성될 수 있다.In view of this, according to one embodiment of the present invention, in forming the
특히 유전체층(200)이 Sol-Gel법에 의하여 형성되는 경우 기공율을 낮추어 내전압 특성을 높이고 수명을 늘릴 수 있으며, 유전율 또한 높여 기판(S)에 대한 흡착력을 향상시킬 수 있다.In particular, when the
졸겔법(Sol-Gel)은 유전체층(200)을 형성하는 방법으로서 널리 알려진 졸겔법을 사용할 수 있으며 예로서 다음과 같은 공정에 의하여 이루어질 수 있다.The sol-gel method (Sol-Gel) may be a sol-gel method widely known as a method of forming the
1) hydrolysis reaction or reaction with alcohols (가수분해) 1) hydrolysis reaction or reaction with alcohols (hydrolysis)
M(OR)x + mH2O → M(OR)x-m(OH)m + mROH, M (OR) x + mH 2 O → M (OR) x -m (OH) m + mROH,
2) water condensation (축합) 2) water condensation
2M(OR)x-m(OH)m → (OH)m-1(OR)x-m---(OR)x-m (OH)m-1 +H2O 2M (OR) xm (OH) m → (OH) m-1 (OR) xm --- (OR) xm (OH) m-1 + H 2 O
2') alcohol condensation 2M(OR)x-m(OH)m → (OH)m-1(OR)x-m---(OR)x-m-1+R(OH) 2 ') alcohol condensation 2M (OR ) xm (OH) m → (OH) m-1 (OR) xm --- (OR) xm-1 + R (OH)
한편 정전척의 유전체층 형성방법에서 Sol-Gel법은 상온에서 경도와 투명도, 화학적 안정도, 조절된 기공, 열전도도 등 좋은 성질의 균질한 무기질 산화물질을 만들 수 있다. On the other hand, in the method of forming the dielectric layer of the electrostatic chuck, the sol-gel method can produce a homogeneous inorganic oxide material having good properties such as hardness, transparency, chemical stability, controlled pore and thermal conductivity at room temperature.
이러한 졸-겔 과정을 응용하여 겔 상태에서 다양한 모양으로 성형함으로써 단일 암체(monolith)나 박막, 단일 크기의 분말 등을 얻을 수 있는 특수한 방법이 적용되었다. A special method has been applied to obtain a monolith, a thin film, and a single size powder by shaping the gel state into various shapes by applying the sol-gel process.
이 방법은 보호막과 다공질막, 절연재(window insulator), 유전체 및 전자재료 코팅 등을 만들 수 있으며, 정전척(10)에서 획기적인 성능 향상을 시킬 수 있었다.This method can make a protective film, a porous film, a window insulator, a dielectric material, and an electronic material coating, and can improve the performance of the
졸겔법(sol-gel)법을 이용하여 합성은 알루미나 합성을 통해 PH변화에 따른 입자크기 분포를 측정하여 입자크기가 가장 작을 때의 Ph를 선택하여 gel을 합성할 수 있다.The sol-gel method can be used to synthesize gel by measuring the particle size distribution according to pH change through synthesis of alumina and selecting Ph when the particle size is the smallest.
한편 졸겔법에 의하여 성형 후에는 150℃와 같은 상대적으로 저온에서 소결(sintering) 될 수 있다. On the other hand, it can be sintered at a relatively low temperature such as 150 ° C. by the sol-gel method.
구체적인 실시예에 따르면, 유전체층(200)은 베이스부재(330)의 상면에 플라즈마 용사에 의하여 형성되는 제1유전체층(210)과, 제1유전체층(210)에 전극층(340)이 형성된 후 Sol-Gel법에 의하여 형성되는 제2유전체층(220)을 포함하며, 제2유전체층(220)의 형성 후에 플라즈마 용사에 의하여 가장자리지지부(310) 및 돌기들(240)가 형성될 수 있다.According to a specific embodiment, the
여기서 제1유전체층(210) 또한 플라즈마 용사법 대신에 Sol-Gel법에 의하여 형성될 수 있다.Here, the
한편 제2유전층(220)의 형성 후 제2유전층(220)의 상면에 플라즈마 용사에 의하여 제3유전체층(230)이 더 형성될 수 있다.The third
제3유전층(230)의 형성에 의하여 졸겔법에 의하여 형성된 제2유전층(220)에 더하여 기계적 강성을 확보할 수 있다.By forming the third
일 실시예에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척은 기판(S)을 흡착고정하는 구성요소로서 증발증착장치 등 기판처리장치에서 이동되는 캐리어 자체 또는 구성 일부로서 사용될 수 있다.According to one embodiment, the electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention can be used as a carrier itself or a part of a component moved in a substrate processing apparatus such as an evaporation deposition apparatus as a component for adsorbing and fixing a substrate (S).
캐리어는 정전척을 구비하여 기판(S)을 흡착 고정한 상태에서 이동되는 구성요소이다.The carrier is a component that is moved with the electrostatic chuck provided thereon to hold the substrate S by suction.
캐리어는 기판처리장치에서의 이동방식 등에 의하여 다양한 구조를 가질 수 있다.The carrier may have a variety of structures by moving the substrate processing apparatus or the like.
캐리어의 이동방식은 증발증착장치의 경우 기판(S)이 하측을 향하도록 저면 쪽에 고정한 상태에서 이동하거나, 기판(S)이 측면방향을 향하도록 캐리어가 수직 또는 경사를 이룬 상태로 이동하는 등 다양한 이동방식에 의하여 캐리어가 이동될 수 있다.In the case of the evaporation deposition apparatus, the carrier moves in a state in which the substrate S is fixed to the bottom surface so as to face downward, or the carrier S moves in a vertical or inclined state such that the substrate S faces the lateral direction, The carrier can be moved by the moving method.
이러한 실시예를 위하여, 정전척(10)은 가장자리에 결합되는 캐리어프레임(11)이 추가로 결합되어 기판처리를 수행하는 기판처리시스템에서 기판(S)을 흡착 고정한 상태에서 기판(S)을 이송하는 캐리어를 이룰 수 있다.For this embodiment, the
한편 기판처리 공정에 따라서 기판(S)에 마스크(M)가 밀착된 상태로 수행될 수 있다.On the other hand, the mask (M) may be adhered to the substrate (S) in close contact with the substrate (S) in accordance with the substrate processing step.
마스크(M)는 기판(S)에 밀착되어 기판(S)에 미리 설계된 패턴으로 증착막을 형성하기 위한 구성요소로서 하나 이상의 개구(33)가 형성된 시트(31)를 포함하는 등 다양한 구성이 가능하다.The mask M may have a variety of configurations including a
일 실시예에 따르면, 마스크(M)는 미리 설정된 패턴으로 형성된 하나 이상의 개구(33)가 형성된 마스크시트(31)와, 마스크시트(31)의 가장자리를 지지하는 외곽프레임(32)을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the mask M may comprise a
그리고 마스크(M)는 픽셀단위의 개구가 형성된 FMM(Fine metal mask), 기판(S)에 밀착된 상태를 유지하는 Open Mask 등 공정에 따라서 다양한 구성이 가능하다.The mask M may have various configurations according to processes such as an FMM (fine metal mask) in which an aperture is formed in units of pixels, and an Open Mask in a state of being closely adhered to the substrate S.
한편 마스크(M)는 기판(S)에 최대한 밀착상태를 유지하는 것이 바람직한바 일 실시예에 따르면, 정전척(10)은 자력에 의하여 마스크(M)를 기판(S)의 상면에 밀착시키는 자석(12)이 더 설치되어 기판(S)에 대한 마스크(M)의 밀착력을 향상시킬 수 있다.According to an embodiment, the
자석(12)은 영구자석 등으로 구성되어 정전척(10)에 설치되어 자력에 의하여 마스크(M)를 기판(S)의 상면에 밀착시키는 구성요소로서 적절한 위치에 설치될 수 있다.The
자석(12)에 의하여 기판(S) 가장자리에서의 기판(S)에 대한 마스크(M)의 밀착력을 향상시켜 기판(S)의 가장자리에서의 공정의 균일도 및 섀도우 효과를 개선할 수 있다.The uniformity of the process at the edge of the substrate S and the shadow effect can be improved by improving the adhesion of the mask M to the substrate S at the edge of the substrate S by the
일 실시예에 따르면, 자석(12)은 정전척(10)을 이루는 베이스부재(330)의 저면에 설치될 수 있다.According to one embodiment, the
자석(12)은 마스크(M)가 외곽프레임(32)을 구비한 경우 자력에 의하여 정전척(10)의 상면에 밀착시킬 수 있다.The
여기서 마스크(M) 중 마스크시트(31)가 기판(S)에 밀착됨이 바람직한바 자석(12)은 마스크시트(31)를 자력에 의하여 정전척(10)의 상면에 밀착시키도록 위치됨이 바람직하다.Here, the
한편 본 발명은 앞서 설명한 바와 같이 졸겔법으로 또는 플라즈마 용사법 및 졸겔법의 조합에 의하여 정전척의 유전체층을 형성하는 것은 본 발명의 다른 요지로 한다.It is another object of the present invention to form the dielectric layer of the electrostatic chuck by the sol-gel method or the combination of the plasma spraying method and the sol-gel method as described above.
즉, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명에 따른 정전척의 제조방법은, 상기와 같은 구성을 가지는 정전척의 제조방법으로서, 유전체층(200)을 세라믹 재질로부터 Sol-Gel법에 의하여 형성됨을 특징으로 한다.That is, according to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an electrostatic chuck having the above-described structure, wherein the
구체적으로 유전체층(200)은 세라믹 재질로부터 플라즈마 용사 및 Sol-Gel법 중 조합에 의하여 형성될 수 있다.Specifically, the
특히 유전체층(200)은 세라믹 재질로부터 Sol-Gel법에 의해서 형성되는 것이 바람직하며, 플라즈마 용사 및 Sol-Gel법의 조합에 의하여 형성됨이 보다 바람직하다.In particular, it is preferable that the
유전체층(200)이 Sol-Gel법에 의하여 형성되는 경우 기공율을 낮추어 내전압 특성을 높이고 수명을 늘릴 수 있으며, 유전율 또한 높여 기판(S)에 대한 흡착력을 향상시킬 수 있다.When the
구체적인 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 정전척의 제조방법은 베이스부재(330)의 상면에 플라즈마 용사에 의하여 제1유전체층(210)을 형성하는 제1유전층형성단계와, 제1유전체층(210)에 전극층(340)을 형성한 후 Sol-Gel법에 의하여 제2유전체층(220)을 형성하는 제2유전층형성단계와, 제2유전체층(220)의 형성 후에 플라즈마 용사에 의하여 가장자리지지부(310)를 형성하는 지지부형성단계를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, a method of fabricating an electrostatic chuck according to the present invention includes forming a first
그리고 제2유전층(220) 및 지지부형성단계 사이에 제2유전층(220)의 상면에 플라즈마 용사에 의하여 제3유전체층(230)을 형성하는 제3유전층형성단계를 포함할 수 있다.And forming a third
S... 기판
M... 마스크
10... 정전척S ... substrate
M ... Mask
10 ... electrostatic chuck
Claims (6)
상기 유전체층(200)은 복수의 층으로 구성되고 상기 유전체층(200) 중 적어도 1개의 층은 세라믹 재질로부터 Sol-Gel법에 의하여 형성되며,
상기 베이스부재(330)의 상면에 플라즈마 용사에 의하여 제1유전체층(210)을 형성하는 제1유전층형성단계와,
상기 제1유전체층(210)에 전극층(340)을 형성한 후 Sol-Gel법에 의하여 제2유전체층(220)을 형성하는 제2유전층형성단계와,
상기 기판(S)과 정전척 사이로 파티클이 유입되는 것을 방지하기 위하여, 상기 제2유전체층(220)의 형성 후에 플라즈마 용사에 의하여 상기 정전척에 흡착고정되는 기판(S)의 가장자리의 저면을 지지하는 가장자리지지부(310)를 형성하는 지지부형성단계를 포함하는 정전척의 제조방법.A base member 330 formed of a metal material and provided on a top surface of the base member 330 and provided with a DC power source 310. The base member 330 is provided on a substrate processing apparatus for forming a deposition film on a substrate S by evaporation material evaporated in an evaporation source, And a dielectric layer (200) on which an electrode layer (340) to be applied is formed,
The dielectric layer 200 is formed of a plurality of layers, and at least one of the dielectric layers 200 is formed of a ceramic material by the Sol-Gel method,
A first dielectric layer forming step of forming a first dielectric layer 210 on the upper surface of the base member 330 by plasma spraying;
A second dielectric layer forming step of forming an electrode layer 340 on the first dielectric layer 210 and then forming a second dielectric layer 220 by a sol-gel method;
In order to prevent particles from flowing between the substrate S and the electrostatic chuck, the bottom surface of the edge of the substrate S to be attracted and fixed to the electrostatic chuck by plasma spraying after the formation of the second dielectric layer 220 And forming a supporting portion for forming the edge supporting portion (310).
상기 세라믹재질은 Al2O3, Y2O3, ZrO2, MgO, SiC, AlN, Si3N4 및 SiO2 중 어느 하나의 재질을 가지는 정전척의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the ceramic material has any one of Al 2 O 3 , Y 2 O 3 , ZrO 2 , MgO, SiC, AlN, Si 3 N 4 and SiO 2 .
상기 제2유전체층(220) 및 상기 지지부형성단계 사이에 상기 제2유전체층(220)의 상면에 플라즈마 용사에 의하여 제3유전체층을 형성하는 제3유전층형성단계를 포함하는 정전척의 제조방법.The method according to claim 1,
And forming a third dielectric layer on the upper surface of the second dielectric layer (220) by plasma spraying between the second dielectric layer (220) and the support forming step.
상기 정전척에 흡착고정되는 기판(S)의 상면에 마스크(M)가 밀착된 상태에서 기판처리를 수행하는 기판처리장치.An electrostatic chuck manufactured by the method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the substrate processing unit performs the substrate processing in a state in which the mask (M) is in close contact with the upper surface of the substrate (S) sucked and fixed to the electrostatic chuck.
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