KR102134123B1 - Manufacturing method of Ceramic Plate for an Electrostatic Chuck using 3d printing - Google Patents

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KR102134123B1 KR1020180106109A KR20180106109A KR102134123B1 KR 102134123 B1 KR102134123 B1 KR 102134123B1 KR 1020180106109 A KR1020180106109 A KR 1020180106109A KR 20180106109 A KR20180106109 A KR 20180106109A KR 102134123 B1 KR102134123 B1 KR 102134123B1
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주식회사 예리코코리아
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    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
    • B28B1/001—Rapid manufacturing of 3D objects by additive depositing, agglomerating or laminating of material
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    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks

Abstract

본 발명은 3D프린터를 이용한 고밀도 플라즈마 정전척용 세라믹 플레이트의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상부 유전체, 전극층 및 하부 유전체를 각각 3D 프린터를 사용하여 인쇄한 후, 서로 접합되어 있는 상태에서 동시 소결함으로써, 고밀도의 변형없는 세라믹 플레이트를 제공할 수 있다.The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic plate for a high-density plasma electrostatic chuck using a 3D printer, and more specifically, after printing an upper dielectric, an electrode layer, and a lower dielectric using a 3D printer, respectively, and simultaneously sintering them in a bonded state. By doing so, it is possible to provide a high-density, deformation-free ceramic plate.

Description

3D 프린팅을 이용한 고밀도 플라즈마 정전척용 세라믹 플레이트의 제조방법{Manufacturing method of Ceramic Plate for an Electrostatic Chuck using 3d printing}Manufacturing Method of High Density Plasma Electrostatic Chuck Using 3D Printing {Manufacturing method of Ceramic Plate for an Electrostatic Chuck using 3d printing}

본 발명은 3D프린터를 이용한 고밀도 플라즈마 정전척용 세라믹 플레이트의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3D 프린터를 사용하여 고밀도 플라즈마 정전척용 세라믹 플레이트를 제조하기 위한 세라믹 조성물과 이를 통해 제조된 세라믹 플레이트 및 이를 포함하는 고밀도 플라즈마 정전척(ESC)에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic plate for a high-density plasma electrostatic chuck using a 3D printer, and more specifically, a ceramic composition for producing a ceramic plate for a high-density plasma electrostatic chuck using a 3D printer, and a ceramic plate prepared therefrom, and It relates to a high-density plasma electrostatic chuck (ESC) included.

일반적으로 정전척(ESC; Electrostatic Chuck)은 전극과 절연판, 도체판으로 구성되는 세라믹 플레이트(Ceramic Plate)로 구성되고, 핫프레스(Hot Press)나 정수압 성형(CIP) 및 테이프 캐스팅(Tape Casting) 방법 등을 통해 제조된다.In general, an electrostatic chuck (ESC) is composed of a ceramic plate composed of an electrode, an insulating plate, and a conductor plate, and a hot press or hydrostatic pressing (CIP) and tape casting method And the like.

상기 세라믹 플레이트는 세라믹(Ceramic) 내부에 전극층이 존재하고, He Path가 삽입되는 등 복잡한 구조를 가지고 있어, 제조공정이 매우 번거러운 단점이 있다. 게다가 상기 세라믹 플레이트(Ceramic Plate)를 구성하는 각 유전체의 평탄도(Flatness)와 유전체 두께(Dielectric Thickness)가 서로 제약을 주지 않는 범위 내에서 용이하게 제어 및 제조될 수 있어야 한다. 따라서, 종래 방법들만으로 상기 특성들이 반영된 바람직한 ESC용 세라믹 성형체(Ceramic Plate)를 제작하는 것이 불가능하며, 설사 가능하다고 하더라도 많은 단계와 장비, 이에 따른 비용이 발생하게 된다.The ceramic plate has a complicated structure such as an electrode layer inside a ceramic and a He Path being inserted, so that the manufacturing process is very troublesome. Moreover, the flatness and dielectric thickness of each dielectric constituting the ceramic plate should be easily controlled and manufactured within a range that does not constrain each other. Therefore, it is impossible to manufacture a desirable ceramic plate for ESC reflecting the above characteristics using only the conventional methods, and even if possible, many steps, equipment, and costs are incurred.

최근, 반도체 소자 선폭의 미세화로 인하여 정전척(ESC)에 대한 요구 기준치가 높아졌고, 종래의 방법 그대로를 적용한다면 유전체 두께(Dielectric Thickness) 및 평탄도(Flatness)가 틀어지게 되는 문제가 있다. 따라서 이러한 문제를 지닌 정전척으로 반도체 공정을 진행할 경우, 헬륨리크(He leak)나 막질의 에칭(Etching) 불균형 등, 반도체 소자에 다양한 문제점들이 야기되며, 특히 이로부터 제조된 반도체 소자 또는 액정 소자의 품질 및 수율이 낮아지는 문제가 발생할 수 있다.Recently, due to the miniaturization of the line width of the semiconductor device, the required standard value for the electrostatic chuck (ESC) has increased, and if the conventional method is applied, there is a problem that the dielectric thickness and flatness are distorted. Therefore, when a semiconductor process is performed with an electrostatic chuck having such a problem, various problems are caused in a semiconductor device, such as a helium leak or an imbalance in etching of a film quality. In particular, a semiconductor device or a liquid crystal device manufactured therefrom The problem of lowering quality and yield may occur.

앞서 설명한 바와 같이 정전척용 세라믹 플레이트의 제조가 어렵기 때문에, 현재 소수 특정 업체에서만 정전척(ESC)용 세라믹 플레이트(Ceramic Plate)가 제작되고 있으며, 이의 단가가 매우 높게 형성되어 있는 실정이다. 정전척의 단가는, 정전척이 사용되는 반도체/디스플레이 제조장비의 단가와, 이로부터 제조되는 반도체 소자 비용에도 영향을 끼치고 있다.As described above, since it is difficult to manufacture a ceramic plate for electrostatic chucks, only a few companies currently manufacture electrostatic chucks (ESC) ceramic plates, and their cost is very high. The unit price of the electrostatic chuck affects the unit cost of the semiconductor/display manufacturing equipment in which the electrostatic chuck is used, and the cost of the semiconductor device manufactured therefrom.

이에, 본 발명자들은 상기 종래기술들의 문제점들을 극복하기 위하여 예의 연구 노력한 결과, 정전척용 세라믹 성형체를 저렴하고 쉽게 제작할 수 있는, 3D 프린팅을 활용한 최적화된 방법을 확인함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다. Accordingly, the present inventors have completed the present invention by confirming an optimized method using 3D printing, which can manufacture a ceramic molded body for an electrostatic chuck inexpensively and easily as a result of earnest research efforts to overcome the problems of the prior art.

특허문헌 1. 대한민국 등록특허공보 제10-1223675호Patent Literature 1. Korea Registered Patent Publication No. 10-1223675

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 평탄도(Flatness)와 유전체 두께(Dielectric Thickness)를 용이하게 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 복잡한 구조의 정전척용 세라믹 플레이트를 쉽고 빠르게 대량 제조할 수 있는 방법을 제공하고자 하는 것이다.The present invention has been devised to solve the above problems, and the object of the present invention is to not only be able to easily control the flatness (Flatness) and the dielectric thickness (Dielectric Thickness), but also to provide a ceramic plate for electrostatic chucks with a complex structure. It is intended to provide a method for mass production easily and quickly.

본 발명의 다른 목적은 상기 방법을 통해 제조된, 우수한 특성을 갖는 고밀도 플라즈마용 정전척(ESC)용 세라믹 플레이트를 제공하고자 하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a ceramic plate for electrostatic chuck (ESC) for high-density plasma having excellent properties, produced through the above method.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 정전척용 세라믹 플레이트를 포함하는 정전척을 제공하고자 하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an electrostatic chuck comprising the ceramic plate for the electrostatic chuck.

본 발명은 상기 목적을 이루기 위하여, 하기 단계를 포함하는 3D 프린팅를 이용한 정전척(ESC)용 세라믹 플레이트의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method of manufacturing a ceramic plate for electrostatic chuck (ESC) using 3D printing, which includes the following steps.

Ⅰ) 3D 프린팅 공정을 통해 하부 유전체를 형성하는 단계;Ⅰ) forming a lower dielectric through a 3D printing process;

Ⅱ) 상기 하부 유전체의 상면에 3D 프린팅 공정을 통해 전극층을 형성하는 단계;Ⅱ) forming an electrode layer on a top surface of the lower dielectric through a 3D printing process;

Ⅲ) 상기 전극층 상면에, 3D 프린팅 공정을 통해 상부 유전체를 형성하여 성형체를 제조하는 단계; 및Ⅲ) forming an upper dielectric on the upper surface of the electrode layer through a 3D printing process to produce a molded body; And

Ⅳ) 상기 Ⅲ) 단계에서 완성된 성형체를 동시소결하는 단계.Ⅳ) Simultaneously sintering the molded body completed in step Ⅲ).

상기 Ⅰ) 또는 Ⅲ) 단계는, UV 3D 프린터에서 페이스트 조성물을 사용하여 하부 또는 상부 유전체를 인쇄하고, UV 광원으로 경화하는 하는 것일 수 있다.Step Ⅰ) or Ⅲ) may be to print the lower or upper dielectric using a paste composition in a UV 3D printer and cure it with a UV light source.

상기 페이스트 조성물은 Al2O3, SiO3, AIN, Al2O3, SiO3, SiO2, SiC, Si3N4, Y2O3, ZrO2, MgO2 및 CaCO3로 이루어진 군으로부터 선태되는 어느 하나 이상의 세라믹 분말; 첨가제; 및 UV 광감제를 포함하는 것일 수 있다.The paste composition is selected from the group consisting of Al 2 O 3 , SiO 3 , AIN, Al 2 O 3 , SiO 3 , SiO 2 , SiC, Si 3 N 4 , Y 2 O 3 , ZrO 2 , MgO 2 and CaCO 3 Ceramic powder; additive; And UV photosensitizers.

상기 UV 광원은 360~380 nm 파장범위로 조사되는 것일 수 있다.The UV light source may be irradiated in a wavelength range of 360 to 380 nm.

상기 Ⅲ) 단계에서, 하부 유전체를 인쇄할 때 스쿼즈 바 이동속도는 1~3 ㎜/s인 것일 수 있다.In step Ⅲ), when printing the lower dielectric material, the movement speed of the squash bar may be 1 to 3 mm/s.

상기 Ⅱ) 단계를 통해 형성된, 전극층의 두께는 10~20 ㎛일 수 있다.The thickness of the electrode layer formed through the step Ⅱ) may be 10 to 20 μm.

상기 상부 유전체의 두께가 100 내지 1000 ㎛이면 두께 편차는 ±0.1% 내지 ±2%이고, 상기 상부 유전체의 두께가 1000 ㎛ 이상이면 두께 편차는 ±5% 미만일 수 있다.When the thickness of the upper dielectric is 100 to 1000 μm, the thickness deviation may be ±0.1% to ±2%, and when the thickness of the upper dielectric is 1000 μm or more, the thickness deviation may be less than ±5%.

바람직하게, 상기 상부 유전체의 두께가 100 내지 700 ㎛이면 두께 편차는 ±0.1% 내지 ±2%이고, 상기 상부 유전체의 두께가 1000 내지 20,000 ㎛ 이면 두께 편차는 ±1% 내지 ±5%일 수 있다.Preferably, when the thickness of the upper dielectric is 100 to 700 μm, the thickness deviation may be ±0.1% to ±2%, and when the thickness of the upper dielectric is 1000 to 20,000 μm, the thickness deviation may be ±1% to ±5%. .

상기 상부 유전체의 두께는 299~302 ㎛이고, 상부 유전체의 두께 편차는 1~5 ㎛일 수 있다.The thickness of the upper dielectric may be 299 to 302 μm, and the thickness of the upper dielectric may be 1 to 5 μm.

상기 페이스트 조성물은 바인더를 더 포함할 수 있다.The paste composition may further include a binder.

상기 UV 광감제는 크실렌일 수 있다.The UV photosensitizer may be xylene.

상기 페이스트 조성물은 세라믹 분말 60~95 중량%, 첨가제 1 내지 30 중량% 및 UV 광감제 1 내지 15 중량%로 포함되는 것일 수 있다.The paste composition may be 60 to 95% by weight of ceramic powder, 1 to 30% by weight of additives and 1 to 15% by weight of UV photosensitizer.

상기 Ⅳ) 단계는 1500 내지 2000 ℃에서 1 내지 10 시간동안 수행될 수 있다.The step Ⅳ) may be performed at 1500 to 2000° C. for 1 to 10 hours.

상기 전극은 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 니켈(Ni), 텅스텐(W) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.The electrode may be any one selected from the group consisting of molybdenum (Mo), silver (Ag), nickel (Ni), tungsten (W), and mixtures thereof.

본 발명은 상기 다른 목적을 이루기 위하여, 상기 제조방법을 따라 제조된 정전척용 세라믹 플레이트를 제공한다.The present invention provides a ceramic plate for an electrostatic chuck manufactured according to the above manufacturing method in order to achieve the other object.

본 발명은 상기 또 다른 목적을 이루기 위하여 상기 세라믹 플레이트를 포함하는 반도체 및 액정 패널 제조설비의 정전척을 제공한다. The present invention provides an electrostatic chuck for semiconductor and liquid crystal panel manufacturing facilities including the ceramic plate to achieve the above another object.

본 발명의 제조방법은 상부 유전체, 전극층 및 하부 유전체를 각각 3D 프린터를 사용하여 인쇄한 후, 서로 접합되어 있는 상태에서 동시 소결하여 제조하므로, 고밀도의 변형없는 정전척용 세라믹 플레이트를 보다 손쉽게 제공할 수 있다는 장점을 갖는다.The manufacturing method of the present invention, after printing the upper dielectric, the electrode layer and the lower dielectric using a 3D printer, and then simultaneously sintering in a state where they are bonded to each other, it is possible to more easily provide a ceramic plate for electrostatic chuck without high-density deformation. It has the advantage of being.

즉, 상기 제조방법을 통해 제조된 정전척용 세라믹 플레이트는 상부 구초제, 전극층 및 하부 유전체에서 박리, 크랙 및 휨 등을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 세라믹 플레이트가 작용된 정전척을 반도체 제조 공정에 사용하면, 정전척에 의한 문제 발생 가능성을 최소화할 수 있다.That is, the ceramic plate for an electrostatic chuck manufactured through the above manufacturing method can prevent peeling, cracking and warping, etc., from the upper spheroid, the electrode layer and the lower dielectric. Therefore, when the electrostatic chuck on which the ceramic plate is applied is used in a semiconductor manufacturing process, the possibility of problems caused by the electrostatic chuck can be minimized.

종래 방법들을 사용하였을 때보다, 본 발명의 제조방법을 사용한 경우가 더 높은 정밀도를 갖는 정전척용 세라믹 플레이트를 빠르고 쉽게 제작할 수 있으므로, 품질뿐만 아니라 생산효율을 향상할 수 있고, 더불어 제조 공정상의 비용을 크게 절감할 수 있다.When using the manufacturing method of the present invention, the ceramic plate for electrostatic chucks can be manufactured quickly and easily, and the production efficiency can be improved as well as the quality in the manufacturing process. Significant savings.

또한, 본 발명의 정전척용 세라믹 플레이트는 종래의 방법으로 제조되었을 때보다 고 정밀성을 가지므로, 불량률이 낮고 수명이 길어진다.In addition, the ceramic plate for electrostatic chucks of the present invention has a higher precision than that produced by a conventional method, so the defect rate is low and the life is long.

본 발명의 제조방법은 요구되는 설계에 따라 우수한 성능을 갖는, 다양하고 복잡한 구조의 정전척용 세라믹 플레이트를 제공할 수 있으므로, 활용분야가 매우 광범위하다.Since the manufacturing method of the present invention can provide a ceramic plate for electrostatic chucks having various and complicated structures with excellent performance according to a required design, the field of application is very wide.

도 1은 본 발명에 따른 정전척용 세라믹 플레이트 제조 공정 순서도이다.
도 2는 실시예 24로부터 제조된 정전척용 세라믹 플레이트에서, 하부 소결체(Al2O3)의 표면을 주사전자현미경(SEM)으로 촬영한 사진이다.1 is a flow chart of a ceramic plate manufacturing process for an electrostatic chuck according to the present invention.
FIG. 2 is a photograph of a surface of the lower sintered body (Al 2 O 3 ) taken by a scanning electron microscope (SEM) in the ceramic plate for electrostatic chucks prepared from Example 24.

이하에서, 본 발명의 여러 측면 및 다양한 구현예에 대해 더욱 구체적으로 살펴보도록 한다.
Hereinafter, various aspects and various embodiments of the present invention will be described in more detail.

정전척은 정전인력(콜롱력)을 이용하여 피고정물을 고정하는 장치로, 전극 위에 유전체가 적층되어 형성된 구조를 갖는다. 정전척을 이용하여 피고정물을 고정하기 위해, 유전체 상에 피 고정물이 탑재되면, 전극에 전압을 인가함으로써, 피고정물과 전극 사이에 생기는 정전력 또는 정전력의 일종을 이용하여 피고정물을 고정할 수 있다.An electrostatic chuck is a device for fixing an object to be fixed using an electrostatic force (colon force), and has a structure formed by laminating a dielectric on an electrode. To fix the fixture using an electrostatic chuck, when the fixture is mounted on a dielectric, a voltage is applied to the electrode to fix the fixture using a constant power or a kind of constant power generated between the fixture and the electrode. Can.

정전척은 반도체 소자나 액정 소자 제조공정에 잠입되어 있으므로, 정전척에 따라 반도체 소자나 액정 소자의 품질과 수율에 매우 큰 영향을 미치는 장치이다. 따라서 이에 대한 요구 기준치가 매우 높다.Since the electrostatic chuck is immersed in the semiconductor device or liquid crystal device manufacturing process, it is a device that greatly affects the quality and yield of the semiconductor device or liquid crystal device depending on the electrostatic chuck. Therefore, the required standard value for this is very high.

현재까지 정전척은 테이프 캐스팅, 금형성형법, CIP(cold isostatic prressing)법, 슬립캐스트법, 스크린 프린팅 등이 개발되어 있으나, 제조공정이 까다롭고 복잡하여, 일부 특정 업체에서만 생산하고 있다. 따라서 이의 단가가 매우 높게 형성되어 있다. 정전척의 단가는, 정전척이 사용되는 반도체/디스플레이 제조장비의 단가와, 이로부터 제조되는 반도체 소자 비용에도 영향을 끼치고 있는 실정이다.To date, electrostatic chucks have been developed for tape casting, mold forming, cold isostatic prying (CIP), slip casting, and screen printing. However, the manufacturing process is difficult and complicated, and is only produced by certain companies. Therefore, its unit price is very high. The unit price of the electrostatic chuck affects the cost of the semiconductor/display manufacturing equipment in which the electrostatic chuck is used, and the cost of the semiconductor device manufactured therefrom.

게다가 상술한 제조방법들을 사용하여 정전척용 세라믹 플레이트가 제조되는 경우, 유전체 두께(Dielectric Thickness) 및 평탄도(Flatness)의 제어가 어려워, 반도체 공정에 적용될 경우, 수명이 짧고, 헬륨리크(He leak)나 막질의 에칭(Etching) 불균형 등, 반도체 소자에 다양한 문제점이 발생한다.In addition, when the ceramic plate for electrostatic chuck is manufactured using the above-described manufacturing methods, it is difficult to control the dielectric thickness and flatness, and when applied to a semiconductor process, the life span is short and helium leak. However, various problems occur in semiconductor devices, such as imbalance of film quality.

이에 종래 정전척용 세라믹 플레이트 제조방법의 문제점을 해결할 수 있는 최적화된 제조방법을 제공하고자 노력한 바, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
As a result, an effort was made to provide an optimized manufacturing method capable of solving the problems of the conventional method for manufacturing a ceramic plate for electrostatic chuck, and the present invention has been completed.

본 발명의 일 측면은 아래 단계를 포함하는 3D 프린팅를 이용한 정전척(ESC)용 세라믹 플레이트의 제조방법에 관한 것이다.One aspect of the present invention relates to a method of manufacturing a ceramic plate for electrostatic chuck (ESC) using 3D printing including the following steps.

Ⅰ) 3D 프린팅 공정을 통해 하부 유전체를 형성하는 단계;Ⅰ) forming a lower dielectric through a 3D printing process;

Ⅱ) 상기 하부 유전체의 상면에 3D 프린팅 공정을 통해 전극층을 형성하는 단계;Ⅱ) forming an electrode layer on a top surface of the lower dielectric through a 3D printing process;

Ⅲ) 상기 전극층 상면에, 3D 프린팅 공정을 통해 상부 유전체를 형성하여 성형체를 제조하는 단계; 및Ⅲ) forming an upper dielectric on the upper surface of the electrode layer through a 3D printing process to produce a molded body; And

Ⅳ) 상기 Ⅲ) 단계에서 완성된 성형체를 동시소결하는 단계.Ⅳ) Simultaneously sintering the molded body completed in step Ⅲ).

우선, 상기 Ⅰ) 단계는 UV 3D 프린터에서 페이스트 조성물을 사용하여 하부 또는 상부 유전체를 인쇄하고, UV 광원으로 경화하는데, 상기 페이스트 조성물은 Al2O3, SiO3, AIN, Al2O3, SiO3, SiO2, SiC, Si3N4, Y2O3, ZrO2, MgO2 및 CaCO3로 이루어진 군으로부터 선태되는 어느 하나 이상의 세라믹 분말; 첨가제; 및 UV 광감제를 포함할 수 있다. 이때, 하부 유전체와 상부 유전체의 제조에 사용되는 상기 페이스트 조성물은 서로 상이하거나 동일한 조성일 수 있고, 바람직하게는 동일한 조성의 페이스트 조성물을 사용하는 것일 수 있다.First, the Ⅰ) step is to print the lower or the upper dielectric by using the paste composition in the UV 3D printer, and curing the UV light source, the paste composition Al2O3, SiO3, AIN, Al 2 O 3, SiO 3, SiO 2 , SiC, Si 3 N 4 , Y 2 O 3 , ZrO 2 , MgO 2 and any one or more ceramic powder selected from the group consisting of CaCO 3 ; additive; And UV photosensitizers. At this time, the paste composition used for the production of the lower dielectric and the upper dielectric may be different from each other or may have the same composition, and preferably, a paste composition having the same composition.

상기 페이스트 조성물은 세라믹 분말 60~95 중량%, 첨가제 1 내지 30 중량% 및 UV 광감제 1 내지 15 중량%로 포함되는 것일 수 있다.The paste composition may be 60 to 95% by weight of ceramic powder, 1 to 30% by weight of additives and 1 to 15% by weight of UV photosensitizer.

상기 세라믹 분말은 반도체 소자 또는 액정 소자 제조 공정에서 사용되는 정전척에 적용가능한 물질이라면 특별히 이에 제한되지 않으나, 바람직하게 Al2O3, SiO3, AIN, Al2O3, SiO3, SiO2, SiC, Si3N4, Y2O3, ZrO2, MgO2 및 CaCO3로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다. 상기 세라믹 분말의 조성 성분은 90 내지 99 중량% AIN, Al2O3, Y2O3, Sm2O3, Ce2O3, La2O3 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 어느 하나, 0.1 내지 9 중량% SiO2, 그 외 0.1 내지 2 중량%의 불순물(MgO2, CaCO3)로 이루어진 것일 수 있다.The ceramic powder may if available materials applied to the electrostatic chuck used in a semiconductor device or liquid crystal device manufacturing process is not particularly limited, preferably Al2O3, SiO3, AIN, Al 2 O 3, SiO 3, SiO 2, SiC, Si 3 N 4 , Y 2 O 3 , ZrO 2 , MgO 2 and CaCO 3 . The composition of the ceramic powder is 90 to 99% by weight AIN, Al 2 O 3 , Y 2 O 3 , Sm 2 O 3 , Ce 2 O 3 , any one selected from La 2 O 3 and mixtures thereof, 0.1 to It may be made of 9% by weight of SiO 2 , other 0.1 to 2% by weight of impurities (MgO 2 , CaCO 3 ).

상기 첨가제는 정전척용 세라믹 플레이트의 페이스트 조성물에 통상적으로 사용되는 물질이면 특별히 이에 제한되지 않으나, 바람직하게는 바인더, 분산제, 가소제 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 바인더는 질화붕소(pyrolic boron nitrite, PBN), 분산제는 디에틸 프탈레이트(DEP), 가소제는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)일 수 있다.The additive is not particularly limited as long as it is a material commonly used in the paste composition of the ceramic plate for electrostatic chuck, but may preferably include any one or more selected from binders, dispersants, plasticizers, and mixtures thereof. Specifically, the binder may be boron nitride (PBN), a dispersant may be diethyl phthalate (DEP), and a plasticizer may be polymethyl methacrylate (PMMA).

상기 하부 구조체는 외부 전원과 전극층을 전기적으로 도통시키기 위하여, 일면에 관통홀이 형성된 것일 수 있다. 또한 상기 하부 구조체는 UV 광원에 의해 예비소결만 이루어진 상태인 것이 바람직하다.The lower structure may have a through hole formed on one surface to electrically connect the external power source and the electrode layer. In addition, it is preferable that the substructure is in a state in which only presintering is performed by a UV light source.

상기 Ⅰ) 단계에서, UV 램프는 360~380 ㎚ 파장범위로 조사되는 것이 바람직한데, 왜냐하면 360~380 ㎚의 UV 파장범위로 제조될 경우 가장 원하는 형상의 정전척용 세라믹 플레이트를 얻을 수 있으면서, 누설전류가 높지않은 최적화된 특성을 가질 수 있기 때문이다. 상기 UV 파장범위를 벗어날 경우, 정전척용 세라믹 플레이트가 아예 구조를 형성하지 못하거나, 누설전류가 과도하게 높아지는 문제를 확인하였다.In the step Ⅰ), it is preferable that the UV lamp is irradiated in the wavelength range of 360 to 380 nm, because when manufactured in the UV wavelength range of 360 to 380 nm, the ceramic plate for the electrostatic chuck having the most desired shape can be obtained, and the leakage current This is because it may have optimized characteristics that are not high. When it was outside the UV wavelength range, it was confirmed that the electrostatic chuck ceramic plate did not form a structure at all, or that the leakage current was excessively high.

상술한 과정을 통해 제조된 상기 하부 유전체는 정전척 세라믹 플레이트를 지지하는 역할을 수행하기 위하여 바람직하게 그 두께가 400~1000 ㎛일 수 있다.The lower dielectric material manufactured through the above-described process may preferably have a thickness of 400 to 1000 μm in order to perform a role of supporting the electrostatic chuck ceramic plate.

또한 하부 유전체는 상부 유전체와 달리 미세한 두께의 조정이 필수사항이 아니므로, 스쿼즈 바의 이동속도에 관여받지 않으나, 두께의 편차를 일정하고 정밀하게 유지함과 동시에 void의 형성을 억제 및 방지하기 위해서는 하부 유전체를 인쇄할 때도 스쿼즈 바 이동속도를 제어하는 것이 바람직하다. Also, unlike the upper dielectric, the lower dielectric is not required to adjust the fine thickness, so it is not involved in the movement speed of the squash bar, but in order to suppress and prevent the formation of voids while maintaining a constant and precise variation in thickness. When printing the lower dielectric, it is desirable to control the movement speed of the squash bar.

상기 Ⅰ) 단계에서, 하부 유전체를 인쇄할 때 스쿼즈 바 이동속도를 1~3 ㎜/s으로 제한하는 것이 가장 바람직한데, 상기 스퀴즈 바 이동 속도가 1~3 ㎜/s를 벗어날 경우, 두께 편차가 1 ㎜ 이상 발생하게 되고, 0.3~2.1 ㎜의 void가 1~15개 이상 형성될 수 있다.In step Ⅰ), when printing the lower dielectric, it is most preferable to limit the moving speed of the squeeze bar to 1 to 3 mm/s, and when the moving speed of the squeeze bar exceeds 1 to 3 mm/s, the thickness deviation Is generated more than 1 mm, and 1 to 15 voids of 0.3 to 2.1 mm may be formed.

상기 UV 광감제는 크실렌일 수 있다.The UV photosensitizer may be xylene.

다음으로, Ⅱ) 상기 하부 유전체의 상면에 3D 프린팅 공정을 통해 전극층을 형성하는데, 상기 전극층의 두께는 10~20 ㎛인 것이 바람직하다. 상기 전극층의 두께가 20 ㎛를 초과할 경우, 상부 유전체와 하부 유전체 사이에 Void가 형성되는 문제가 발생하였고, 10 ㎛ 미만일 경우 정전척의 정전흡착력(Chucking Force)이 저하되는 문제가 발생하였으므로, 상기 범위 내에서 제조되는 것이 바람직하다.Next, Ⅱ) to form an electrode layer on the upper surface of the lower dielectric through a 3D printing process, the thickness of the electrode layer is preferably 10 ~ 20 ㎛. When the thickness of the electrode layer exceeds 20 μm, a problem that voids are formed between the upper dielectric and the lower dielectric occurs, and when the thickness of the electrode layer is less than 10 μm, a problem occurs in that the chucking force of the electrostatic chuck decreases. It is preferably produced within.

상기 Ⅲ) 단계에서 3D 프린터로 전극층을 인쇄할 때, 원하는 설계의 구조를 갖는 전극층을 인쇄하기 위해서는 3D 모델링에 Slicing 작업을 진행할 수 있다. When printing the electrode layer with the 3D printer in step Ⅲ), in order to print the electrode layer having a desired design structure, a slicing operation may be performed in 3D modeling.

종래 제조방법으로 제조될 경우, 상기 전극층의 두께가 50 ㎛ 이상으로 비교적 두껍게 형성되는 경우가 많다. 상기 하부 유전체와 상부 유전체는 상기 전극층의 두께만큼 이견되므로, 하부 유전체와 상부 유전체의 거리가 멀어질수록, 열전달 특성이 열악해지기 때문에, 정전척과 웨이퍼의 발열이 쉽게 유발되고, 이로 인해 반도체 공정의 효율이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 또한 점도가 높은 전극층용 조성물을 사용해야 하므로, 불순물에 의한 2차 오염이 유발될 수 있다.When produced by a conventional manufacturing method, the thickness of the electrode layer is often formed to be relatively thick, 50 µm or more. Since the lower dielectric and the upper dielectric are dissimilar by the thickness of the electrode layer, the farther the distance between the lower dielectric and the upper dielectric is, the worse the heat transfer characteristics are, so that the heat generation of the electrostatic chuck and the wafer is easily caused, which leads to the semiconductor process. A problem that the efficiency decreases may occur. In addition, since a composition for an electrode layer having a high viscosity must be used, secondary contamination by impurities may be caused.

종래 제조방법으로, 50 ㎛ 미만의 전극층을 제조하고자 하는 경우에는 제조공정이 더욱 복잡해지고, 조건의 제어가 민감하에 이루어져야 하므로, 품질 또는 수율이 현저히 저하되는 문제가 있다. 설사 제조되더라도 전극층이 균일하지 않아 접촉이 불량해질 수 있다. 나아가, 제조 조건에 민감하므로, 이에 따라 두께의 편차가 크게 발생하므로, 두께를 정확히 조절할 수 없다는 문제점이 존재한다.In a conventional manufacturing method, when an electrode layer having a thickness of less than 50 μm is to be manufactured, the manufacturing process is more complicated, and since the control of the conditions has to be performed sensitively, there is a problem in that the quality or yield is significantly reduced. Even if it is manufactured, the contact may be poor because the electrode layer is not uniform. Furthermore, since it is sensitive to the manufacturing conditions, there is a problem that the thickness cannot be accurately adjusted because the thickness variation is large.

상기 전극층은 정전척의 전극층에 사용가능한 금속 전도체라면 특별히 이에 제한되지 않으나, 바람직하게는 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 니켈(Ni), 텅스텐(W) 및 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다. The electrode layer is not particularly limited as long as it is a metal conductor usable for the electrode layer of the electrostatic chuck, but is preferably any one selected from the group consisting of molybdenum (Mo), silver (Ag), nickel (Ni), tungsten (W), and mixtures. Can be

기존에는 전극층을 형성하기 위해, 스크린프린팅, 박막 인쇄, 무전해도금 또는 스퍼터링 방식 등이였으나, 본 발명은 3D 프린팅을 통해 원하는 두께 및 구조를 설계한 후, 인쇄하는 공정을 통해 만들 수 있으므로, 종래 방법보다 훨씬 시간을 단축할 수 있고, 두께와 평탄도 및 거칠기를 매우 정밀하게 제어하여 제조할 수 있다. 또한, 하부 유전체 표면에 접합이 잘 이루어져 접합을 위한 추가적인 물질이 필요하지 않으며, 하부 유전체와의 사이에 기포 불량이나 저항의 발생을 낮출 수 있고, 다양한 구조, 패턴을 구현할 수 있다는 장점이 있다.Conventionally, in order to form an electrode layer, screen printing, thin film printing, electroless plating or sputtering, etc. were used, but the present invention can be made through a process of designing a desired thickness and structure through 3D printing, and then printing. It is possible to shorten the time much more than the method, and it can be manufactured with very precise control of thickness, flatness and roughness. In addition, since the bottom dielectric surface is well bonded, there is no need for an additional material for bonding, and it is possible to reduce the occurrence of bubble defects or resistance between the bottom dielectric and implement various structures and patterns.

이후, Ⅲ) 상기 전극층 상면에, 3D 프린팅 공정을 통해 상부 유전체를 형성하여 성형체를 제조한다. 상기 Ⅲ) 단계는 구체적으로 UV 3D 프린터에서 페이스트 조성물을 사용하여 하부 또는 상부 유전체를 인쇄하고, UV 광원으로 경화하여 수행될 수 있다.Thereafter, Ⅲ) an upper dielectric is formed on the upper surface of the electrode layer through a 3D printing process to manufacture a molded body. The step Ⅲ) may be specifically performed by printing a lower or upper dielectric using a paste composition in a UV 3D printer and curing it with a UV light source.

상기 상부 유전체의 두께가 100 내지 1000 ㎛이면 두께 편차는 ±0.1% 내지 ±2%이고, 상기 상부 유전체의 두께가 1000 ㎛ 이상이면 두께 편차는 ±5% 미만일 수 있다. 바람직하게, 상기 상부 유전체의 두께가 100 내지 700 ㎛이면 두께 편차는 ±0.1% 내지 ±2%이고, 상기 상부 유전체의 두께가 1000 내지 20,000 ㎛ 이면 두께 편차는 ±1% 내지 ±5%일 수 있다.When the thickness of the upper dielectric is 100 to 1000 μm, the thickness deviation may be ±0.1% to ±2%, and when the thickness of the upper dielectric is 1000 μm or more, the thickness deviation may be less than ±5%. Preferably, when the thickness of the upper dielectric is 100 to 700 μm, the thickness deviation may be ±0.1% to ±2%, and when the thickness of the upper dielectric is 1000 to 20,000 μm, the thickness deviation may be ±1% to ±5%. .

얇은 두께의 정전척용 세라믹 플레이트를 제조하기 위해 종래 기술을 사용할 경우 평균 두께가 설정값과 일치되지 못하는 경우가 대다수이며, 설사 일치하더라도 void가 발생하거나, 표면에 굴곡이 있거나, 두께 편차가 3%를 초과하므로, 원하는 정전척을 위한 특성을 갖는 세라믹 플레이트를 정밀하고 신속하게 제조할 수 없다는 문제가 존재한다. When using the conventional technology to manufacture a thin thickness ceramic plate for electrostatic chucks, the average thickness is often not consistent with the set value, and even if it matches, voids are generated, the surface is curved, or the thickness deviation is 3%. Exceeding, there is a problem that it is impossible to precisely and quickly manufacture a ceramic plate having properties for a desired electrostatic chuck.

나악가 종래 기술은 두꺼운 두께의 정전척용 세라믹 플레이트를 제조하게 되면, 두께 편차도 ±10% 이상으로 크게 증가하나, 본 발명은 두께 편차 범위 ±5% 미만으로 정밀한 두께의 세라믹 플레이트를 제조할 수 있다는 장점을 갖는다.In the conventional art, if a thick thickness of the electrostatic chuck ceramic plate is manufactured, the thickness variation is also greatly increased to ±10% or more, but the present invention can manufacture a ceramic plate of precise thickness with a thickness variation range of less than ±5%. Have an advantage

상기 상부 유전체는 상면에 웨이퍼가 직접 안치되는 수단으로, 상부 유전체의 두께는 일정해야 하고, 표면은 웨이퍼가 안치되기 용이하도록 평평하게 형성되어야 하므로, 제조방법 상의 면밀한 제어가 요구된다. 이러한 특성을 지닌 상부 유전체를 제조하기 위해, 종래의 방법을 도입할 경우(예를 들어 테이프 캐스팅) 후술하는 실험예에서와 같이 유전체의 두께와 평탄도가 틀어지게되고, 공정 시간이 길어져 단가가 높아지는 문제가 발생한다. 나아가 3D 프린팅 공정을 사용한다 하더라도 조건이 벗어나게 될 경우, void가 발생하거나, 두께의 편차가 10 ㎛ 이상(± 3% 이상)으로 발생하여 유전체 두께가 일정하게 형성되지 못하여, 반도체 공정에 적용시 헬륨리크가 에칭의 불균형 등 다양한 문제점을 야기할 가능성이 있어, 반도체 소자나 액정 소자의 품질이나 수율을 현저히 저하시키게 된다.The upper dielectric is a means for directly placing the wafer on the upper surface, and the thickness of the upper dielectric must be constant, and the surface must be formed flat so that the wafer is easy to be placed, so close control in the manufacturing method is required. In order to manufacture the upper dielectric material having such characteristics, when a conventional method is introduced (for example, tape casting), the thickness and flatness of the dielectric are distorted, and the process cost is increased due to a long process time as in the experimental example described later. The problem arises. Furthermore, even if a 3D printing process is used, when the conditions are out of order, voids may occur, or a thickness variation may be more than 10 μm (± 3% or more), so that the dielectric thickness is not formed uniformly, and helium is applied to the semiconductor process. There is a possibility that the leak may cause various problems such as an imbalance of etching, and the quality and yield of a semiconductor device or a liquid crystal device is significantly reduced.

상기 상부 유전체는 통상적으로 정전척 세라믹 플레이트에 사용되는 세라믹 재료라면 특별히 이에 제한되지 않으며, 바람직하게 상기 상부 유전체의 페이스트 조성물은 Al2O3, SiO3, AIN, Al2O3, SiO3, SiO2, SiC, Si3N4, Y2O3, ZrO2, MgO2 및 CaCO3로 이루어진 군으로부터 선태되는 어느 하나 이상의 세라믹 분말; 첨가제; 및 UV 광감제를 포함할 수 있다. 이때, 상부 유전체의 제조에 사용되는 상기 페이스트 조성물은 하부 유전체와 서로 상이하거나 동일한 조성이 사용될 수 있고, 가장 바람직하게는 하부 유전체와 동일한 조성의 페이스트 조성물이 사용되는 것일 수 있다.The upper dielectric is typically electrostatic chuck if the ceramic material used for the ceramic plate is not particularly limited, preferably, the paste composition of the top dielectric is Al2O3, SiO3, AIN, Al 2 O 3, SiO 3, SiO 2, SiC, Any one or more ceramic powders selected from the group consisting of Si 3 N 4 , Y 2 O 3 , ZrO 2 , MgO 2 and CaCO 3 ; additive; And UV photosensitizers. At this time, the paste composition used for manufacturing the upper dielectric may be different from the lower dielectric or the same composition may be used, and most preferably, the paste composition having the same composition as the lower dielectric may be used.

상기 페이스트 조성물은 세라믹 분말 60 내지 95 중량%, 첨가제 1 내지 30 중량% 및 UV 광감제 1 내지 15 중량%로 포함되는 것일 수 있다.The paste composition may be 60 to 95% by weight of ceramic powder, 1 to 30% by weight of additives and 1 to 15% by weight of UV photosensitizer.

상기 세라믹 분말은 반도체 소자 또는 액정 소자 제조 공정에서 사용되는 정전척에 적용가능한 물질이라면 특별히 이에 제한되지 않으나, 바람직하게 Al2O3, SiO3, AIN, Al2O3, SiO3, SiO2, SiC, Si3N4, Y2O3, ZrO2, MgO2 및 CaCO3로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다. 상기 세라믹 분말의 조성 성분은 90 내지 99 중량% AIN, Al2O3, Y2O3, Sm2O3, Ce2O3, La2O3 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 어느 하나, 0.1 내지 9 중량% SiO2, 그 외 0.1 내지 2 중량%의 불순물(MgO2, CaCO3)로 이루어진 것일 수 있다.The ceramic powder may if available materials applied to the electrostatic chuck used in a semiconductor device or liquid crystal device manufacturing process is not particularly limited, preferably Al2O3, SiO3, AIN, Al 2 O 3, SiO 3, SiO 2, SiC, Si 3 N 4 , Y 2 O 3 , ZrO 2 , MgO 2 and CaCO 3 . The composition of the ceramic powder is 90 to 99% by weight AIN, Al 2 O 3 , Y 2 O 3 , Sm 2 O 3 , Ce 2 O 3 , any one selected from La 2 O 3 and mixtures thereof, 0.1 to It may be made of 9% by weight of SiO 2 , other 0.1 to 2% by weight of impurities (MgO 2 , CaCO 3 ).

상기 첨가제는 정전척용 세라믹 플레이트의 페이스트 조성물에 통상적으로 사용되는 물질이면 특별히 이에 제한되지 않으나, 바람직하게는 바인더, 분산제, 가소제 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 바인더는 질화붕소(pyrolic boron nitrite, PBN), 분산제는 디에틸 프탈레이트(DEP), 가소제는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)일 수 있다.The additive is not particularly limited as long as it is a material commonly used in the paste composition of the ceramic plate for electrostatic chuck, but may preferably include any one or more selected from binders, dispersants, plasticizers, and mixtures thereof. Specifically, the binder may be boron nitride (PBN), a dispersant may be diethyl phthalate (DEP), and a plasticizer may be polymethyl methacrylate (PMMA).

상기 UV 광감제는 크실렌일 수 있다.The UV photosensitizer may be xylene.

상기 Ⅲ) 단계에서, UV 램프는 360~380 ㎚ 파장범위로 조사되는 것이 바람직한데, 왜냐하면 360~380 ㎚의 UV 파장범위로 제조될 경우 가장 원하는 형상의 정전척용 세라믹 플레이트를 얻을 수 있으면서, 누설전류가 높지않은 최적화된 특성을 가질 수 있기 때문이다. 상기 UV 파장범위를 벗어날 경우, 정전척용 세라믹 플레이트가 아예 구조를 형성하지 못하거나, 누설전류가 과도하게 높아지는 문제를 확인하였다.In step Ⅲ), it is preferable that the UV lamp is irradiated in the wavelength range of 360 to 380 nm, because when manufactured in the UV wavelength range of 360 to 380 nm, it is possible to obtain a ceramic plate for the electrostatic chuck having the most desired shape, and leakage current. This is because it may have optimized characteristics that are not high. When it was outside the UV wavelength range, it was confirmed that the electrostatic chuck ceramic plate did not form a structure at all, or that the leakage current was excessively high.

상기 Ⅲ) 단계에서, 상부 유전체를 인쇄할 때 스쿼즈 바 이동속도는 1~3 ㎜/s인 것이 가장 바람직한데, 상기 스퀴즈 바 이동 속도가 1~3 ㎜/s를 벗어날 경우, 0.3~2.1 ㎜의 void가 1~15개 이상 형성되는 것을 확인하였다.In step Ⅲ), when printing the upper dielectric, it is most preferable that the squeeze bar moving speed is 1 to 3 mm/s, and when the squeeze bar moving speed exceeds 1 to 3 mm/s, 0.3 to 2.1 mm. It was confirmed that more than 1 to 15 voids were formed.

상술한 과정을 통해 제조된 상기 상부 유전체는 두께는 설계에 따라 요구되는 것에 따라 적절히 선택될 수 있고, 원하는 두께에 가장 근접한 두께(0~3 ㎛ 정도만 차이 발생)로 제조할 수 있으며, 바람직한 두께 범위는 0.1~10 ㎜이고, 가장 바람직하게는 299~302 ㎛일 수 있다. 종래 기술로 제조할 경우 원하는 두께로 제조되는 것이 어렵다. 실질적으로 최소 5 ㎛ 이상 차이가 나는 것을 확인하였다.The thickness of the upper dielectric material produced through the above-described process can be appropriately selected according to the requirements of the design, and can be manufactured to a thickness closest to a desired thickness (only a difference of about 0 to 3 μm occurs) and a preferred thickness range Is 0.1 to 10 mm, and most preferably 299 to 302 μm. It is difficult to produce the desired thickness when manufactured in the prior art. It was confirmed that there was a difference of at least 5 µm.

게다가 상부 유전체에서 두께의 균일함을 비교한 결과, 제조된 하나의 상부 유전체 평면 상에 임의로 12 포인트를 선택하고, 두께를 측정한 바(두께 편차), 두께 편차가 1~5 ㎛인 것으로 확인되었다. 이는 빠른 시간 내에 매우 균일하고 평평한 표면을 갖는 상부 유전체가 제조됨을 의미한다. 상기 두께 편차가 5 ㎛ 이상, 즉 10 ㎛을 초과할 경우에는 후술하는 실험예 4에서와 같이 Chucking force가 최대 900 gF 낮아지는 문제가 발생함을 알 수 있다.In addition, as a result of comparing the uniformity of the thickness in the upper dielectric, it was confirmed that 12 thicknesses were randomly selected on one manufactured upper dielectric plane and the thickness was measured (thickness deviation), and the thickness deviation was 1-5 μm. . This means that an upper dielectric with a very uniform and flat surface is produced in a short time. When the thickness deviation is more than 5 μm, that is, more than 10 μm, it can be seen that a problem occurs in that the chucking force is lowered up to 900 gF as in Experimental Example 4 described later.

게다가 상술한 과정을 통해 제조할 경우, 노하우나 첨단장비의 변경없이 다양한 형상과 사이즈 대응이 가능하다는 장점을 갖는다. 특히 제작이 불가능했던 원형 롤 타입, 접합부없는 원판 사이즈, 대형 사이즈의 제작 대응이 용이하다.In addition, when manufactured through the above-described process, it has the advantage of being capable of responding to various shapes and sizes without changing know-how or advanced equipment. In particular, it is easy to cope with the production of large-sized circular roll type, disc size without joint, which was impossible to manufacture.

상기 Ⅳ) 단계는 1500 내지 2000 ℃에서 1 내지 10 시간동안 수행될 수 있고, 이는 상부 또는 하부 유전체에 따라 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어 Al2O3 유전체가 사용된 경우에는 산화 분위기 상압소결을 진행하되, 1650 ℃에서 2 내지 5시간 수행하는 것이 바람직하다. 또한 AlN 유전체가 사용된 경우에는 카본로에서 N2, Ar 분위기소결을 진행하되, 1750 ℃에서 4 내지 7시간 수행하는 것이 바람직하다.The step Ⅳ) may be performed at 1500 to 2000° C. for 1 to 10 hours, which may be appropriately selected depending on the upper or lower dielectric. For example, when the Al 2 O 3 dielectric is used, the sintering under atmospheric pressure in an oxidizing atmosphere is performed, and it is preferable to perform 2 to 5 hours at 1650°C. In addition, when an AlN dielectric is used, N 2 and Ar atmosphere sintering is performed in a carbon furnace, and it is preferable to perform 4 to 7 hours at 1750°C.

상기 제조과정에 있어서, 어느 하나의 단계라도 3D 프린팅 공정이 아닌 종래의 공정을 통해 제조된다면 소결과정시 void가 추가적으로 발생하거나, 세라믹 분말간의 결합력 부족등으로 강도가 약해져 시간이 지남에 따라 세라믹 분말이 떨어져 나와 자체 분진이 발생되어, 정전척의 교체시기가 빨리질뿐만 아니라, 반도체 소자나 액정 소자의 품질에 악영향을 미치는 것으로 확인되었다. 게다가 형상이나 크기의 제어가 용이하지 않고, 가능하다고 하더라도 시간이 1/4~1 배 이상 더 증가하게 되는 문제가 발생할 수 있다. 제조공정에 있어서, 공정시간은 비용과 단가에 직결되므로 실질적 공정시 1/4 배의 저감효과라도, 이는 무시할 수 없는 현저한 상승효과라 할 것이다.
In the manufacturing process, if any one step is manufactured through a conventional process rather than a 3D printing process, voids are additionally generated during the sintering process, or strength is weakened due to lack of bonding strength between the ceramic powders, and thus, the ceramic powders over time. It has been confirmed that the self-dust is generated due to falling off, and the replacement time of the electrostatic chuck is not only fast, but also adversely affects the quality of the semiconductor device or liquid crystal device. In addition, it is not easy to control the shape or size, and even if possible, a problem may occur in which the time is increased by more than 1/4 to 1 time. In the manufacturing process, the process time is directly related to the cost and the unit price, so even if it is a quarter of the reduction effect in the actual process, this will be a remarkable synergistic effect that cannot be ignored.

본 발명의 다른 측면은 상기 제조방법에 따라 제조된 정전척용 세라믹 플레이트 및 이를 포함하는 반도체 및 액정 소자 제조설비의 정전척에 관한 것이다.Another aspect of the present invention relates to an electrostatic chuck of a ceramic plate for an electrostatic chuck manufactured according to the above manufacturing method and a semiconductor and liquid crystal device manufacturing facility including the same.

반도체 소자 제조에 있어 정적척(ESC)로 인한 He Leak, Etch 불균형등 많은 문제들이 발생하고 있다. 이러한 이슈들은 소자에 직접적인 영향을 주어 해당 소자들을 사용하지 못하게 하고, 수율(Yield)에 직접적인 영향을 끼치며, 기업에 막대한 손실을 발생시키는 등, 다양한 문제들을 야기한다. 즉, 정전척(ESC)는 반도체 소자 제조 공정에 있어, 매우 주요한 역할을 담당하고 있다. 대부분의 정전척(ESC)의 기능은 기본 구성인 세라믹 플레이트(Ceramic Plate)에 기반하고 있다. 최근, 소자의 선폭 미세화에 따른 고밀도 플라즈마 사용, 제조시간 단축을 위한 악조건에서 공정을 진행하는 등 반도체 소자 제조공정에 다양한 변화가 시도되고 있으나, 정전척(ESC)에 대한 개발은 미진하여, 정전척(ESC)의 낮은 성능이 대부분인 문제들이 많아지고 있다. 그러나 고정밀 고성능의 정전척용 세라믹 플레이트는 제조공정이 까다롭고 복잡하여 일부 소수 업체에서만 제조되고 있고, 그 비용이 만만치 않다. In semiconductor device manufacturing, there are many problems such as He Leak and Etch imbalance due to static chuck (ESC). These issues cause a variety of problems, such as having a direct effect on the device, preventing them from being used, directly affecting the yield, and causing a huge loss to the company. That is, the electrostatic chuck (ESC) plays a very important role in the semiconductor device manufacturing process. The function of most electrostatic chucks (ESCs) is based on the basic configuration of the ceramic plate. Recently, various changes have been attempted in semiconductor device manufacturing processes, such as the use of high-density plasma according to the miniaturization of the line width of the device and the process under adverse conditions to shorten the manufacturing time, but the development of electrostatic chucks (ESC) has not been developed. (ESC) There are a lot of problems with low performance. However, the high-precision, high-performance ceramic plate for electrostatic chucks is difficult and complicated to manufacture, and is only manufactured by a few companies, and its cost is not unreasonable.

따라서, 저렴하면서도 고정밀 고성능을 갖는 정전척용 세라믹 플레이트의 공급이 매우 시급한 실정이다.Therefore, it is urgent to supply a ceramic plate for an electrostatic chuck that has low cost and high precision and high performance.

이에 본 발명은 3D 프린터를 이용하여 정전척(ESC)용 세라믹 플레이트를 제조함으로써, 종전의 방법보다 제작 공정 과정이 간단할 뿐 아니라 가격적인 측면에서도 매우 저렴하며, 정밀성도 현저히 향상시킬 수 있음을 확인한 바, 최적화된 정전척(ESC)용 세라믹 플레이트의 제조방법을 개발하기에 이르렀고, 이러한 제조방법을 통해 다양한 설계 자유도를 갖는 우수한 성능의 정전척용 세라믹 플레이트를 제공할 수 있다.Accordingly, the present invention confirms that by manufacturing a ceramic plate for an electrostatic chuck (ESC) using a 3D printer, the manufacturing process is simpler than the previous method, and it is very inexpensive in terms of price, and the precision can be significantly improved. Bar, it has led to the development of a method for manufacturing an optimized electrostatic chuck (ESC) ceramic plate, and through such a manufacturing method, it is possible to provide a ceramic plate for an electrostatic chuck having excellent performance with various design degrees of freedom.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제조방법에 따라 제조된 정전척용 세라믹 플레이트는 매우 낮은 유전체의 두께 편차(± 0.1 내지 2%, 바람직하게는 1~5 ㎛, 가장 바람직하게는 2~3 ㎛)를 갖고, 균일한 구조를 가지며, 미세 크랙과 Void도 거의 발생하지 않은 정전척용 세라믹 플레이트인 것을 특징으로 한다. 또한, Chucking force가 3796~3916 gF로 확인되었고, 이는 종래 정전척 세라믹 플레이트인 비교예 1, 2에 비해 최대 900 gF 증가한 것으로써, 이러한 차이는 유의미한 정도의 수준 이상의 효과적 차이를 갖는 것이다.According to an embodiment of the present invention, the ceramic plate for an electrostatic chuck manufactured according to the above manufacturing method has very low dielectric thickness variation (± 0.1 to 2%, preferably 1 to 5 μm, most preferably 2 to 3 μm) ), has a uniform structure, and is characterized in that it is a ceramic plate for electrostatic chucks with little cracks and voids. In addition, the chucking force was confirmed to be 3796 to 3916 gF, which is an increase of up to 900 gF compared to Comparative Examples 1 and 2, which are conventional electrostatic chuck ceramic plates, and this difference has an effective difference over a significant level.

상술한 우수한 효과를 갖는 정전척용 세라믹 플레이트는 반도체 및 액정 소자 제조설비의 정전척에 효과적으로 활용될 수 있고, 종래 정전척 세라믹 플레이트를 사용한 것보다 Void, 미세 크랙이 현저히 개선되었기 때문에 상대적으로 장기간 사용이 가능하며, 반도체나 액정 소자의 불량을 감소시키고 수율을 증가시키는 효과를 나타낼 수 있다. 또한, 정전척의 단가를 크게 절감할 수 있다는 가장 큰 장점을 갖는다.
The ceramic plate for electrostatic chucks having the above-described excellent effect can be effectively used for electrostatic chucks in semiconductor and liquid crystal device manufacturing facilities, and since Void and fine cracks are significantly improved compared to those using conventional electrostatic chuck ceramic plates, their long-term use is relatively long. It is possible to reduce the defects of the semiconductor or liquid crystal device and increase the yield. In addition, it has the greatest advantage that it is possible to significantly reduce the cost of the electrostatic chuck.

이하에서 실시예 등을 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 하며, 다만 이하에 실시예 등에 의해 본 발명의 범위와 내용이 축소되거나 제한되어 해석될 수 없다. 또한, 이하의 실시예를 포함한 본 발명의 개시 내용에 기초한다면, 구체적으로 실험 결과가 제시되지 않은 본 발명을 통상의 기술자가 용이하게 실시할 수 있음은 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples and the like, but the scope and content of the present invention may be reduced or limited by the following examples. In addition, if it is based on the disclosure of the present invention including the following examples, it is obvious that a person skilled in the art can easily implement the present invention, in which experimental results are not specifically presented, and patents to which such modifications and corrections are attached Naturally, it is within the scope of the claims.

실시예 1. 340 ㎚ UV 파장범위로 제조된 정전척(ESC)용 세라믹 플레이트.Example 1. Ceramic plate for electrostatic chuck (ESC) manufactured in the 340 nm UV wavelength range.

1) 하부 유전체 인쇄1) Bottom dielectric printing

하부 유전체를 제작하기 위하여, 우선 페이스트 조성물을 준비하였다. 본 실시예에서는 Al2O3 페이스트 조성물을 사용하였다.In order to prepare the lower dielectric, a paste composition was first prepared. In this example, an Al 2 O 3 paste composition was used.

Al2O3 페이스트 조성물은 세라믹 분말 65 중량%;과 바인더 폴리비닐 부티랄(PVB) 10 중량%, 분산제 DEP 10 중량%, 가소제 PMMA 10 중량% 및 UV 광감제 크실렌(Xylene) 5 중량%를 혼합하여 준비하였다. 이때 세라믹 분말은 96 중량% Al2O3, 3 중량% SiO2, 그 외 1 중량%의 불순물(MgO2, CaCO3)로 이루어진 것을 사용하였다.The Al 2 O 3 paste composition is mixed with 65% by weight of ceramic powder; 10% by weight of binder polyvinyl butyral (PVB), 10% by weight of dispersant DEP, 10% by weight of plasticizer PMMA, and 5% by weight of UV photosensitizer xylene. Was prepared. At this time, the ceramic powder was made of 96% by weight of Al 2 O 3 , 3% by weight of SiO 2 , and other 1% by weight of impurities (MgO 2 , CaCO 3 ).

이후, 준비된 페이스트 조성물을 UV 3D 프린터(3DCERAM, co. Ltd)로 사용하여 하부 유전체를 인쇄하고, UV 광원으로 UV 레이저를 사용하여 경화하였다. 이때 340 ㎚로 조사하여 수행하였다. 페이스트 조성물은 얇게 적층하여 인쇄가 진행되며, 각각의 층은 1/4 ㎜ 두께로 진행되었다. 각층에 사용되는 페이스트 조성물은 약 100~150 g 사용되었다. 스퀴즈 바의 이동속도는 5 ㎜/s로 수행하였다. 인쇄 시 20~25 ℃, 습도는 50%이하로 유지되도록 하여, 하부 유전체를 제작하였다.Thereafter, the prepared paste composition was used as a UV 3D printer (3DCERAM, co. Ltd) to print the lower dielectric, and cured using a UV laser as a UV light source. At this time, irradiation was performed at 340 nm. The paste composition was thinly laminated and printing proceeded, and each layer was processed to a thickness of 1/4 mm. The paste composition used for each layer was about 100-150 g. The moving speed of the squeeze bar was performed at 5 mm/s. When printing, the lower dielectric was prepared by keeping the temperature at 20-25°C and humidity below 50%.

2) 전극층 인쇄2) Electrode layer printing

상기 형성된 하부 유전체의 상면에 3D 프린터(Concept Laser, co. Ltd)를 이용하여 전극층을 인쇄하였다. 전극층의 두께는 10 ㎛ 일 수 있으며, 전극층용 조성물은 약 50~60 g 사용되었다. 이때, 3D 프린터에서 스퀴즈 바의 이동속도는 3~6 ㎜/s로 수행하였고, 인쇄 시 20~25 ℃, 습도는 50%이하로 유지되도록 하였다.The electrode layer was printed on the upper surface of the formed lower dielectric using a 3D printer (Concept Laser, co. Ltd). The thickness of the electrode layer may be 10 μm, and the composition for the electrode layer was used about 50-60 g. At this time, in the 3D printer, the moving speed of the squeeze bar was performed at 3 to 6 mm/s, and when printing, the temperature was maintained at 20 to 25°C and humidity at 50% or less.

3) 상부 유전체 인쇄3) Upper dielectric printing

상기 형성된 전극층 상면에 3D 프린터를 이용하여 1) 하부 유전체 인쇄와 동일한 방법과 조건으로 상부 유전체를 인쇄하였다.Using the 3D printer on the upper surface of the formed electrode layer, 1) the upper dielectric was printed under the same method and conditions as the lower dielectric printing.

상술한 일련의 과정을 통해서, 상부 유전체/전극층/하부 유전체로 이루어진 정전척용 세라믹 성형체를 제작하였다.Through the series of processes described above, an electrostatic chuck ceramic molded body made of an upper dielectric/electrode layer/lower dielectric was manufactured.

4) 동시소결4) Simultaneous sintering

상기 과정을 통해 제조된 정전척용 세라믹 성형체를 동시소결하여, 실시예 1의 세라믹 플레이트를 제조하였다. 구체적으로 상기 하부 유전체가 Al2O3 페이스 조성물로 제조된 것일 경우에는, 산화 분위기 상압소결을 진행하였고, 대기 상태의 전기로를 이용하며, 1650 ℃온도 조건에서 2 또는 5시간 유지하는 조건으로 소결을 진행하였다.By simultaneously sintering the ceramic molded body for an electrostatic chuck manufactured through the above process, a ceramic plate of Example 1 was prepared. Specifically, when the lower dielectric was made of an Al 2 O 3 face composition, atmospheric pressure sintering was performed in an oxidizing atmosphere, an electric furnace in an atmospheric state was used, and sintering was performed under conditions of maintaining the temperature at 1650° C. for 2 or 5 hours. Proceeded.

상기 하부 유전체가 AlN 페이스트 조성물로 제조된 것일 경우에는, 카본로에서 N2 또는 Ar분위기 소결을 진행하며 1750 ℃ 온도 조건에서 4 또는 7시간 유지하여 수행하였다.When the lower dielectric material was made of an AlN paste composition, sintering was performed in an N 2 or Ar atmosphere in a carbon furnace and maintained at 1750° C. for 4 or 7 hours.

최종제조된 정전척용 세라믹 플레이트에서 하부 유전체의 두께는 700 ㎛이고, 상부 유전체의 두께는 300 ㎛이였으며, 두 유전체 두께 편차는 각각 5 ㎛ 내외(구체적으로 ±0.1 내지 2%)인 것으로 확인되었다.
It was confirmed that the thickness of the lower dielectric in the finally manufactured electrostatic chuck ceramic plate was 700 µm, the thickness of the upper dielectric was 300 µm, and the two dielectric thickness deviations were about 5 µm (specifically ±0.1 to 2%).

실시예 2. 350 ㎚ UV 파장범위로 제조된 정전척(ESC)용 세라믹 플레이트.Example 2. Ceramic plate for electrostatic chuck (ESC) manufactured in 350 nm UV wavelength range.

UV 파장범위를 350 ㎚로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 모두 동일하게 제조하였다.
All were prepared in the same manner as in Example 1, except that the UV wavelength range was changed to 350 nm.

실시예 3. 360 ㎚ UV 파장범위로 제조된 정전척(ESC)용 세라믹 플레이트.Example 3. Ceramic plate for electrostatic chuck (ESC) manufactured in the 360 nm UV wavelength range.

UV 파장범위를 360 ㎚로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 모두 동일하게 제조하였다.
All were prepared in the same manner as in Example 1, except that the UV wavelength range was changed to 360 nm.

실시예 4. 370 ㎚ UV 파장범위로 제조된 정전척(ESC)용 세라믹 플레이트.Example 4. Ceramic plate for electrostatic chuck (ESC) manufactured in the 370 nm UV wavelength range.

UV 파장범위를 370 ㎚로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 모두 동일하게 제조하였다.
All were prepared in the same manner as in Example 1, except that the UV wavelength range was changed to 370 nm.

실시예 5. 380 ㎚ UV 파장범위로 제조된 정전척(ESC)용 세라믹 플레이트.Example 5. Ceramic plate for electrostatic chuck (ESC) manufactured in the 380 nm UV wavelength range.

UV 파장범위를 380 ㎚로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 모두 동일하게 제조하였다.
All were prepared in the same manner as in Example 1, except that the UV wavelength range was changed to 380 nm.

실시예 6. 390 ㎚ UV 파장범위로 제조된 정전척(ESC)용 세라믹 플레이트.Example 6. Ceramic plate for electrostatic chuck (ESC) manufactured in the wavelength range of 390 nm UV.

UV 파장범위를 390 ㎚로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 모두 동일하게 제조하였다.
All were prepared in the same manner as in Example 1, except that the UV wavelength range was changed to 390 nm.

실시예 7. 400 ㎚ UV 파장범위로 제조된 정전척(ESC)용 세라믹 플레이트.Example 7. Ceramic plate for electrostatic chuck (ESC) manufactured in 400 nm UV wavelength range.

UV 파장범위를 400 ㎚로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 모두 동일하게 제조하였다.
All were prepared in the same manner as in Example 1, except that the UV wavelength range was changed to 400 nm.

실시예 8. 410 ㎚ UV 파장범위로 제조된 정전척(ESC)용 세라믹 플레이트.Example 8. Ceramic plate for electrostatic chuck (ESC) manufactured in the 410 nm UV wavelength range.

UV 파장범위를 410 ㎚로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 모두 동일하게 제조하였다.
All were prepared in the same manner as in Example 1, except that the UV wavelength range was changed to 410 nm.

실시예 9. 1 ㎜/s 스퀴즈 바의 이동속도로 제조된 정전척용 세라믹 플레이트.Example 9. Ceramic plate for electrostatic chuck manufactured at a moving speed of 1 mm/s squeeze bar.

스퀴즈 바 이동속도를 1 ㎜/s로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 모두 동일하게 제조하였다.
It was manufactured in the same manner as in Example 3 except that the squeeze bar movement speed was changed to 1 mm/s.

실시예 10. 3 ㎜/s 스퀴즈 바의 이동속도로 제조된 정전척용 세라믹 플레이트.Example 10. Ceramic plate for electrostatic chuck manufactured at a moving speed of 3 mm/s squeeze bar.

스퀴즈 바 이동속도를 3 ㎜/s로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 모두 동일하게 제조하였다.
It was manufactured in the same manner as in Example 3 except that the squeeze bar movement speed was changed to 3 mm/s.

실시예 11. 6 ㎜/s 스퀴즈 바의 이동속도로 제조된 정전척용 세라믹 플레이트.Example 11. Ceramic plate for electrostatic chuck manufactured at a moving speed of 6 mm/s squeeze bar.

스퀴즈 바 이동속도를 6 ㎜/s로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 모두 동일하게 제조하였다.
It was manufactured in the same manner as in Example 3, except that the squeeze bar movement speed was changed to 6 mm/s.

실시예 12. 9 ㎜/s 스퀴즈 바의 이동속도로 제조된 정전척용 세라믹 플레이트.Example 12. Ceramic plate for electrostatic chuck manufactured at a moving speed of 9 mm/s squeeze bar.

스퀴즈 바 이동속도를 9 ㎜/s로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 모두 동일하게 제조하였다.
It was prepared in the same manner as in Example 3 except that the squeeze bar movement speed was changed to 9 mm/s.

실시예 13. 12 ㎜/s 스퀴즈 바의 이동속도로 제조된 정전척용 세라믹 플레이트.Example 13. Ceramic plate for electrostatic chuck manufactured at a moving speed of 12 mm/s squeeze bar.

스퀴즈 바 이동속도를 12 ㎜/s로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 모두 동일하게 제조하였다.
It was prepared in the same manner as in Example 3 except that the squeeze bar movement speed was changed to 12 mm/s.

실시예 14. 15 ㎜/s 스퀴즈 바의 이동속도로 제조된 정전척용 세라믹 플레이트.Example 14. An electrostatic chuck ceramic plate manufactured at a moving speed of 15 mm/s squeeze bar.

스퀴즈 바 이동속도를 15 ㎜/s로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 모두 동일하게 제조하였다.
It was manufactured in the same manner as in Example 3 except that the squeeze bar movement speed was changed to 15 mm/s.

실시예 15. 전극층의 두께가 5 ㎛로 제조된 정전척용 세라믹 플레이트.Example 15. An electrostatic chuck ceramic plate having an electrode layer thickness of 5 μm.

전극층의 두께를 5 ㎛로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 모두 동일하게 제조하였다.
All were prepared in the same manner as in Example 3, except that the thickness of the electrode layer was changed to 5 μm.

실시예 16. 전극층의 두께가 10 ㎛로 제조된 정전척용 세라믹 플레이트.Example 16. An electrostatic chuck ceramic plate having an electrode layer thickness of 10 µm.

전극층의 두께를 10 ㎛로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 모두 동일하게 제조하였다.
All were prepared in the same manner as in Example 3, except that the thickness of the electrode layer was changed to 10 μm.

실시예 17. 전극층의 두께가 15 ㎛로 제조된 정전척용 세라믹 플레이트.Example 17. An electrostatic chuck ceramic plate having an electrode layer thickness of 15 μm.

전극층의 두께를 15 ㎛로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 모두 동일하게 제조하였다.
All were prepared in the same manner as in Example 3, except that the thickness of the electrode layer was changed to 15 μm.

실시예 18. 전극층의 두께가 20 ㎛로 제조된 정전척용 세라믹 플레이트.Example 18. An electrostatic chuck ceramic plate having an electrode layer thickness of 20 μm.

전극층의 두께를 20 ㎛로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 모두 동일하게 제조하였다.
All were prepared in the same manner as in Example 3, except that the thickness of the electrode layer was changed to 20 μm.

실시예 19. 전극층의 두께가 25 ㎛로 제조된 정전척용 세라믹 플레이트.Example 19. Electrostatic chuck ceramic plate made of 25 µm thick.

전극층의 두께를 25 ㎛로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 모두 동일하게 제조하였다.
All were prepared in the same manner as in Example 3, except that the thickness of the electrode layer was changed to 25 μm.

실시예 20. 전극층의 두께가 30 ㎛로 제조된 정전척용 세라믹 플레이트.Example 20. An electrostatic chuck ceramic plate having an electrode layer thickness of 30 μm.

전극층의 두께를 30 ㎛로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 모두 동일하게 제조하였다.
All were prepared in the same manner as in Example 3, except that the thickness of the electrode layer was changed to 30 μm.

실시예 21 내지 24 상부 유전체 두께가 302 ㎛로 제조된 정전척용 세라믹 플레이트.Examples 21 to 24 Ceramic plates for electrostatic chucks having an upper dielectric thickness of 302 μm.

실시예 21 내지 24는 상부 유전체 두께 300 ㎛를 목표로 하여 실시예 3과 모두 동일하게 하여 4개의 정전척용 세라믹 플레이트를 제조하였고, 하나의 정전척용 세라믹 플레이트가 하나의 실시예가 된다. In Examples 21 to 24, four electrostatic chuck ceramic plates were manufactured in the same manner as in Example 3 with the aim of the upper dielectric thickness of 300 µm, and one ceramic plate for electrostatic chuck is one example.

제조된 4개의 정전척용 세라믹 플레이트(실시예 21 내지 24)의 상부 유전체 두께를 측정하여 표 4에 구체적인 나타내었다. 이때 하나의 정전척용 세라믹 플레이트의 상부 유전체 상의 임의의 12군데 두께를 측정하여, 평균값을 두께로 표기하였다. 두께 편차는 12 군데 측정값의 Max-Min 값으로, 1개의 정전척용 세라믹 플레이트에서 상부 유전체 두께의 균일성을 의미한다.The upper dielectric thicknesses of the four ceramic plates for electrostatic chucks (Examples 21 to 24) were measured and are shown in Table 4. At this time, any 12 thicknesses on the upper dielectric of one electrostatic chuck ceramic plate were measured, and the average value was expressed as a thickness. The thickness variation is a Max-Min value of 12 measured values, which means the uniformity of the thickness of the upper dielectric in one electrostatic chuck ceramic plate.

표 4에 나타난 바와 같이, 본 발명의 제조방법을 통해 제조하면, 상부 유전체 두께 편차가 5 ㎛ 내외로 매우 정교하고 균일하게 제조되는 것을 확인할 수 있다.
As shown in Table 4, when manufactured through the manufacturing method of the present invention, it can be seen that the upper dielectric thickness variation is very precisely and uniformly produced within about 5 μm.

실시예 25. AlN 정전척용 세라믹 플레이트Example 25. AlN electrostatic chuck ceramic plate

하부 또는 상부 구조체를 Al2O3 페이스트 조성물 대신에 AlN 페이스트 조성물로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 모두 동일하게 제조하였다.All of the lower or upper structures were prepared in the same manner as in Example 1, except that the Al2O3 paste composition was changed to an AlN paste composition.

상기 AlN 페이스트 조성물은 상기 세라믹 분말을 99 중량% AlN, 그 외 Al 계 불순물 1 중량%으로 이루어진 것을 사용하였다는 것을 제외하고는 상기 Al2O3 페이스트 조성물과 동일하게 준비한 것을 사용하였다(세라믹 분말 65 중량%;과 바인더 PVB 10 중량%, 분산제 DEP 10 중량%, 가소제 PMMA 10 중량% 및 UV 광감제 크실렌(Xylene) 5 중량%를 혼합).The AlN paste composition was used in the same manner as the Al2O3 paste composition except that the ceramic powder was composed of 99% by weight of AlN and 1% by weight of other Al-based impurities (65% by weight of ceramic powder; And binder PVB 10% by weight, dispersant DEP 10% by weight, plasticizer PMMA 10% by weight and UV photosensitizer xylene (Xylene) 5% by weight mixed).

최종제조된 정전척용 AlN 정전척용 세라믹 플레이트도 하부 유전체의 두께는 20 ㎜이고, 상부 유전체의 두께는 1000 ㎛이였으며, 두 유전체 두께 편차는 각각 상기 두께의 ± 5%인 것으로 확인되었다. The final manufactured AlN electrostatic chuck ceramic plate also had a lower dielectric thickness of 20 mm, an upper dielectric thickness of 1000 µm, and two dielectric thickness deviations were found to be ± 5% of the thickness, respectively.

AlN과 Al2O3의 ESC 기능상의 특성(유전율, 절연저항 등)이 다르기 때문에, 소재와 사용처에 따라 제조하고자 하는 정적척용 세라믹 플레이트의 spec이 달라질 수 있다. 실시예 1의 Al2O3의 경우 상부 유전체는 300 ㎛, 하부 유전체는 700 ㎛이 되도록 제작하였다. 앞서 살펴본 바와 같이 하나의 정전척용 세라믹 플레이트 상에 임의의 12군데의 두께를 측정하여, 편차를 계산한 결과 1~5 ㎛를 벗어나지 않는 것을 확인하였다. 즉, 1000 ㎛ 미만, 700 ㎛ 미만의 두께를 갖는 정전척용 세라믹 플레이트 제조시, 본 발명에 따른 제조방법으로 제조하면 두께 편차가 ± 0.1 내지 2%를 벗어나지 않는 매우 균일하고, 평평한 하나의 플레이트를 제작할 수 있음을 알 수 있다.Since the functional characteristics (dielectric constant, insulation resistance, etc.) of AlN and Al2O3 are different, the spec of the static chuck ceramic plate to be manufactured may vary depending on the material and the application. In the case of Al2O3 of Example 1, the upper dielectric was 300 µm, and the lower dielectric was 700 µm. As described above, by measuring the thickness of any 12 locations on one electrostatic chuck ceramic plate, it was confirmed that the deviation did not deviate from 1 to 5 μm. That is, when manufacturing a ceramic plate for an electrostatic chuck having a thickness of less than 1000 μm and less than 700 μm, a very uniform, flat single plate with a thickness deviation of not exceeding ± 0.1 to 2% is produced when manufactured by the manufacturing method according to the present invention. Can see.

그리고 AlN의 경우, 두께가 1000 ㎛ 이상으로 매우 두꺼워졌음에도 불구하고, 상부 유전체 1000 ㎛, 하부 유전체 20 mm가 되도록 제조하였을 때, 하나의 플레이트 상에서 두께 편차가 ± 5%을 벗어나지 않음을 확인하였다. 이는 종래 제조방법으로 제조된 AIN의 정전척용 세라믹 플레이트의 두께 편차가 ±10% 내지 ±15%라는 것에 비하면 균일함이 현저히 개선된 것이라 할 수 있다.
And, in the case of AlN, even though the thickness was very thick (1000 µm or more), when it was prepared to be 1000 µm for the upper dielectric and 20 mm for the lower dielectric, it was confirmed that the thickness deviation on one plate did not deviate from ± 5%. This can be said that the uniformity is significantly improved compared to the thickness variation of the ceramic plate for electrostatic chuck of AIN manufactured by the conventional manufacturing method is ±10% to ±15%.

비교예 1. 종래 정전척용 세라믹 플레이트.Comparative Example 1. Conventional electrostatic chuck ceramic plate.

상부 구조체의 두께가 311 ㎛, 전극층의 두께가 10 ㎛인 Sinko로부터 구매한 Lam 374 ESC plate을 사용하였다.A Lam 374 ESC plate purchased from Sinko having a thickness of the superstructure of 311 μm and an electrode layer of 10 μm was used.

비교예 1은 종래 상용화되고 있는 정전척용 세라믹 플레이트 제품으로, 상부 유전층 두께가 300 ㎛인 것을 구매하였고, 구체적인 비교를 위해 구매한 제품의 상부 유전층 두께와 편차 및 전극층 두께를 본 발명의 실시예와 동일하게 측정하여 표 4에 나타내었다.
Comparative Example 1 is a ceramic plate product for electrostatic chucks that has been commercialized in the prior art, and an upper dielectric layer thickness of 300 μm was purchased. It was measured and shown in Table 4.

비교예 2. 종래 정전척용 세라믹 플레이트.Comparative Example 2. Conventional electrostatic chuck ceramic plate.

상부 구조체의 두께가 293 ㎛, 전극층의 두께가 10 ㎛인 Sinko로부터 구매한 Lam 374 ESC plate을 사용하였다.A Lam 374 ESC plate purchased from Sinko having a thickness of the superstructure of 293 μm and an electrode layer of 10 μm was used.

비교예 2는 종래 상용화되고 있는 정전척용 세라믹 플레이트 제품으로, 상부 유전층 두께가 300 ㎛인 것을 구매하였고, 구체적인 비교를 위해 구매한 제품의 상부 유전층 두께와 편차 및 전극층 두께를 본 발명의 실시예와 동일하게 측정하여 표 4에 나타내었다.
Comparative Example 2 is a ceramic plate product for electrostatic chucks that has been commercialized in the prior art, and an upper dielectric layer thickness of 300 μm was purchased, and the thickness and deviation of the upper dielectric layer and the electrode layer thickness of the product purchased for specific comparison are the same as those of the embodiment of the present invention It was measured and shown in Table 4.

실험예 1. 다양한 UV 파장범위로 제조된 정전척(ESC)용 세라믹 플레이트의 누설전류 분석.Experimental Example 1. Leakage current analysis of an electrostatic chuck (ESC) ceramic plate manufactured in various UV wavelength ranges.

상부 유전체를 제조함에 있어서, UV 3D 프린팅 과정에서 사용되는 UV 파장이 매우 중요하다. UV 파장범위가 너무 높을 경우, 최종 완성된 정전척용 세라믹 플레이트에 미세 크랙(Crack)이 생기게 되고, 정전척(ESC)의 유전율 저하와 누설전류(Leakage Current)와 같은 문제들이 발생하게 된다. 반면 UV 파장범위가 너무 낮을 경우, 제대로 경화되지 못하므로 구조가 유지되지 못하므로, 세라믹 플레이트를 아예 제조할 수 없게 된다.In manufacturing the upper dielectric, the UV wavelength used in the UV 3D printing process is very important. When the UV wavelength range is too high, micro cracks are generated in the final completed electrostatic chuck ceramic plate, and problems such as a decrease in dielectric constant of the electrostatic chuck (ESC) and leakage current occur. On the other hand, if the UV wavelength range is too low, the structure cannot be maintained because it is not cured properly, and thus the ceramic plate cannot be manufactured at all.

따라서, 각각의 유전체 두께와 인가전압을 동일하고, UV 파장범위만을 달리하여 제조된 실시예 1 내지 8의 정전척용 세라믹 플레이트를 제작하고, 이로부터 미세 크랙(crack)과 관련된 누설전류를 측정하였다. 제조된 각각의 실시예 1~8의 정전척용 플레이트는, 실제 정전척이 사용되는 0.3 mA에서 절연파괴(Break Down Voltage) 설정을 한 후, 누설전류를 측정하고 표 1에 나타내었다.Accordingly, the ceramic plates for electrostatic chucks of Examples 1 to 8, which were manufactured by changing the dielectric thickness and the applied voltage and having different UV wavelength ranges, were prepared, and the leakage current associated with the micro-cracks was measured therefrom. The prepared electrostatic chuck plates of Examples 1 to 8, after setting the breakdown voltage at 0.3 mA where the actual electrostatic chuck is used, measured the leakage current and are shown in Table 1.

누설전류 측정방법은 Power supply의 양극 혹은 음극에 멀티테스터기를 연결하여 누설전류를 측정하였다. 한편 세라믹 플레이트 형성여부 측정방법은 세정 후 육안으로 확인 하였을 때 경화된 부분의 일부가 떨어져나오거나 온전 할 경우에만 O로 표기하였으며, 그렇지 못한 경우에는 불량(X)으로 판정 및 표기하였다.In the leakage current measurement method, the leakage current was measured by connecting a multi-tester to the positive or negative pole of the power supply. On the other hand, the method of measuring whether or not the ceramic plate is formed is marked as O only when a part of the cured part comes off or is intact when checked visually after washing, otherwise it is judged and marked as defective (X).

구분division UV 파장범위UV wavelength range 정전척용 세라믹 플레이트 형성여부Whether to form a ceramic plate for electrostatic chuck 누설전류Leakage current 실시예 1Example 1 340 ㎚340 nm XX -- 실시예 2Example 2 350 ㎚350 nm XX -- 실시예 3Example 3 360 ㎚360 nm OO 0.1 ㎃ 이하0.1 ㎃ or less 실시예 4Example 4 370 ㎚370 nm OO 0.1 ㎃ 이하0.1 ㎃ or less 실시예 5Example 5 380 ㎚380 nm OO 0.1 ㎃ 이하0.1 ㎃ or less 실시예 6Example 6 390 ㎚390 nm OO B/DB/D 실시예 7Example 7 400 ㎚400 nm OO B/DB/D 실시예 8Example 8 410 ㎚410 nm OO B/DB/D

상기 표 1에서 B/D는 Break Down을 의미한다.In Table 1, B/D means Break Down.

표 1에 나타난 바와 같이 UV 파장범위 340, 350 ㎚으로 제조된 실시예 1 및 2는 정전척용 세라믹 플레이트로 형성되지 못하였으나, 360 ㎚ 이상부터는 원하는 형태의 정전척용 세라믹 플레이트로 제조되었음을 확인하였다. 특히, 360~380 ㎚의 UV 파장범위로 제조된 실시예 3~5의 정전척용 세라믹 플레이트는 누설전류가 0.1 ㎃ 이하인 것으로 확인되었다. 따라서, 360~380 ㎚의 UV 파장범위로 제조되는 것(실시예 3~5의 정전척용 세라믹 플레이트)이 가장 원하는 형상의 정전척용 세라믹 플레이트를 얻을 수 있으면서, 누설전류가 높지않은 최적화된 특성을 가지는, 가장 바람직한 범위임을 확인하였다.
As shown in Table 1, Examples 1 and 2 prepared in the UV wavelength range of 340 and 350 nm were not formed as a ceramic plate for electrostatic chucks, but it was confirmed that ceramic plates for electrostatic chucks of a desired shape were formed from 360 nm or more. In particular, the ceramic plates for electrostatic chucks of Examples 3 to 5 manufactured in the UV wavelength range of 360 to 380 nm were found to have a leakage current of 0.1 mA or less. Therefore, while being manufactured in the UV wavelength range of 360 to 380 nm (the ceramic plate for electrostatic chucks of Examples 3 to 5), it is possible to obtain the ceramic plate for electrostatic chucks having the most desired shape, and has optimized characteristics with high leakage current. , It was confirmed that it is the most preferable range.

실험예 2. 다양한 스퀴즈 바(BAR) 이동속도로 제조된 정전척(ESC)용 세라믹 플레이트의 Void 발생여부 분석.Experimental Example 2. Analysis of Void generation of ceramic plates for electrostatic chucks (ESCs) manufactured at various squeeze bar (BAR) movement speeds.

정전척용 세라믹 플레이트, 3D 프린터를 이용하여 제작할 경우에는, 페이스트 조성물이 인쇄되면서 적층되어 유전체를 형성하게 된다. 따라서, 유전체를 인쇄하는 과정에, 페이스트 조성물은 바(bar) 형태인 것을 사용하며, 본 발명에서 이를 스퀴즈 바(bar)라고 명명하였다.In the case of manufacturing using an electrostatic chuck ceramic plate and a 3D printer, the paste composition is printed while being stacked to form a dielectric. Therefore, in the process of printing the dielectric, the paste composition is used in the form of a bar (bar), in the present invention it was called a squeeze bar (bar).

상기 스퀴즈 바는 스퀴즈하는데 있어, 바의 이동속도가 과도하게 빠를 경우 최종 완성된 정전척용 세라믹 플레이트 내에 Void가 형성되는 문제가 발생한다. 따라서 스퀴즈 바 이동속도를 최적화하기 위하여, 스퀴즈 바 이동속도를 제외한 모든 조건을 동일하게 하여 정전척용 세라믹 플레이트를 제조(실시예 9 내지 14)하고, 각각에 대하여 Void와 이의 크기를 측정하여 표 2에 나타내었다.In the squeeze bar, when the moving speed of the bar is excessively fast, a void is formed in the final completed electrostatic chuck ceramic plate. Therefore, in order to optimize the moving speed of the squeeze bar, all the conditions except the squeeze bar moving speed are the same to prepare a ceramic plate for electrostatic chucks (Examples 9 to 14), and the voids and their sizes are measured for each of them in Table 2 Shown.

void 발생여부 측정방법은 초음파 측정 후 Void를 확인하며 1 ㎜이상일 경우에는 불량으로 간주한다.The void generation method is checked for voids after ultrasonic measurement, and if it is more than 1 mm, it is considered as defective.

　 Bar 이동속도Bar moving speed Void 개수Void Count 최대 Void 크기Maximum void size 실시예 9Example 9 1 ㎜/s1 mm/s 00 00 실시예 10Example 10 3 ㎜/s3 mm/s 00 00 실시예 11Example 11 6 ㎜/s6 mm/s 1One 0.3 ㎜0.3 mm 실시예 12Example 12 9 ㎜/s9 mm/s 33 1.2 ㎜1.2 mm 실시예 13Example 13 12 ㎜/s12 mm/s 88 1.5 ㎜1.5 mm 실시예 14Example 14 15 ㎜/s15 mm/s 1515 2.1 ㎜2.1 mm

표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 9와 실시예 10으로부터 제조된 정전척용 세라믹 플레이트에는 Void가 발생하지 않았음을 확인하였다. 반면, 실시예 11에서부터는 0.3~2.1 ㎜의 void가 형성되었음을 알 수 있다. As shown in Table 2, it was confirmed that voids did not occur in the ceramic plates for electrostatic chucks prepared from Examples 9 and 10. On the other hand, from Example 11, it can be seen that a void of 0.3 to 2.1 mm was formed.

따라서, 바람직한 스퀴즈 바 이동속도는 1 내지 3 ㎜/s임을 확인하였다.
Therefore, it was confirmed that the preferred squeeze bar moving speed is 1 to 3 mm/s.

실험예 3. 전극층 두께에 따라 제조된 정전척용 세라믹 플레이트의 Void 발생여부 및 Chucking Force 분석.Experimental Example 3. Void generation and chucking force analysis of the ceramic plate for electrostatic chucks prepared according to the thickness of the electrode layer.

전극층의 두께에 따라, 정전척용 세라믹 플레이트의 기능이 현저히 달라지게 된다. 구체적으로 전극층의 두께가 과도하게 두꺼울 경우, 하부 유전체 사이에 Void가 발생하는 문제가 있고, 전극층의 두께가 너무 얇을 경우에는 최종 형성된 정전척의 Chucking Force가 저하되는 문제가 있다.Depending on the thickness of the electrode layer, the function of the ceramic plate for electrostatic chuck is significantly changed. Specifically, when the thickness of the electrode layer is excessively thick, there is a problem that voids are generated between the lower dielectrics, and when the thickness of the electrode layer is too thin, there is a problem that the chucking force of the finally formed electrostatic chuck is lowered.

따라서, 전극층의 두께를 최적화하기 위하여, 전극층 두께를 제외한 모든 조건을 동일하게 하여 정전척용 세라믹 플레이트를 제조(실시예 15 내지 20)하고, 각각에 대하여 Void 발생여부 및 Chucking Force 분석하여 표 3에 나타내었다.Therefore, in order to optimize the thickness of the electrode layer, all the conditions except the electrode layer thickness were the same to prepare a ceramic plate for electrostatic chuck (Examples 15 to 20), and the void generation and chucking force analysis for each was shown in Table 3. Did.

실시예 15 내지 20으로부터 제조된 정전척용 세라믹 플레이트로부터 Void 크기를 측정하고, 1 ㎜ 이상의 크기를 갖는 Void가 1개 이상 존재하는 경우 O로 표시하였다. 1 ㎜ 미만의 Void만 존재하는 경우에는 X로 표시하였다.Void size was measured from the ceramic plates for electrostatic chucks prepared from Examples 15 to 20, and O was indicated when one or more Voids having a size of 1 mm or more were present. When only a Void of less than 1 mm exists, it is denoted by X.

상기 Chucking Force는 3,000 V의 전압 인가 후 Push Pull Gauge를 사용하여 측정하였다. Chucking Force의 기준은 현재 상용되고 있는 정전척(ESC)의 기준인 >3,000 gF @3000 V를 적용하였다.The chucking force was measured using a Push Pull Gauge after applying a voltage of 3,000 V. The standard of the chucking force was applied to the current electrostatic chuck (ESC) standard >3,000 gF @3000 V.

　 전극층의 두께Electrode layer thickness Void 발생여부Void occurrence Chucking ForceChucking Force 실시예 15Example 15 5 ㎛5 μm XX 2,392 gF2,392 gF 실시예 16Example 16 10 ㎛10 μm XX 3,310 gF3,310 gF 실시예 17Example 17 15 ㎛15 μm XX 3,328 gF3,328 gF 실시예 18Example 18 20 ㎛20 μm XX 3,486 gF3,486 gF 실시예 19Example 19 25 ㎛25 μm OO 3,488 gF3,488 gF 실시예 20Example 20 30 ㎛30 μm OO 3,530 gF3,530 gF

표 3에 나타난 바와 같이, 전극층의 두께가 5 내지 20 ㎛인 실시예 15 내지 18의 정전척용 세라믹 플레이트가 Void가 전혀 발생하지 않았음을 확인하였다. 그런데 실시예 15의 경우 Chucking Force가 2,392 gF로 현저히 낮아지는 문제점을 확인하였다. 실시예 16 내지 실시예 20의 정전척용 세라믹 플레이트가 우수한 Chucking force를 가지면 Void 발생하지 않아, 가장 바람직함을 확인하였다.
As shown in Table 3, it was confirmed that the ceramic plates for electrostatic chucks of Examples 15 to 18 having an electrode layer thickness of 5 to 20 μm did not generate any voids. However, in the case of Example 15, it was confirmed that the problem that the chucking force is significantly lowered to 2,392 gF. When the ceramic plates for electrostatic chucks of Examples 16 to 20 had excellent chucking force, voids were not generated, and it was confirmed that the ceramic plate is most preferable.

실험예 4. 유전체 두께에 따라 제조된 정전척(ESC)용 세라믹 플레이트와 종래 정전척(ESC)용 세라믹 플레이트의 성능 비교.Experimental Example 4. Performance comparison of the ceramic plate for electrostatic chucks (ESC) prepared according to the dielectric thickness and the ceramic plate for conventional electrostatic chucks (ESC).

실시예 21 내지 24로부터 제조된 정전척용 세라믹 플레이트를 준비하고, 이들 각가에 대하여, 정전척으로써의 가능성을 확인하고자 하였다. 정전척으로 사용되기 위해서는 일정 수준의 Chucking Force을 가져야하고, 유전체 두께간의 편차가 좁아야 한다. The ceramic plates for electrostatic chucks prepared from Examples 21 to 24 were prepared, and for each of them, it was intended to confirm the possibility of an electrostatic chuck. In order to be used as an electrostatic chuck, it must have a certain level of chucking force, and the variation between dielectric thicknesses must be narrow.

실시예 21 내지 24로부터 제조된 정전척용 세라믹 플레이트와 비교예 1 및 2의 종래 정전척용 세라믹 플레이트에 대하여, 유전체 두께 편차와 Chucking Force를 측정하여 분석하였다.The ceramic plates for electrostatic chucks prepared from Examples 21 to 24 and the conventional ceramic plates for electrostatic chucks of Comparative Examples 1 and 2 were analyzed by measuring dielectric thickness variation and chucking force.

유전체 두께 편차를 측정하기 위해, 도막측정기(Fischer사의 MMS-PC)를 사용하였다. 시편 당 12 Point를 측정하였고, Chucking Force는 Push Pull Gauge를 이용하여 3,000V의 전압을 인가하여 측정하여 표 4에 나타내었다.In order to measure the dielectric thickness deviation, a film measuring device (Fischer MMS-PC) was used. 12 points per specimen were measured, and the chucking force was measured by applying a voltage of 3,000 V using a Push Pull Gauge and shown in Table 4.

　 상부 유전체 두께Upper dielectric thickness 상부 유전체 두께 편차Upper dielectric thickness deviation Chucking forceChucking force 실시예 21Example 21 302 ㎛302 ㎛ 2 ㎛2 μm 3,810 gF3,810 gF 실시예 22Example 22 300 ㎛300 μm 3 ㎛3 μm 3,796 gF3,796 gF 실시예 23Example 23 299 ㎛299 ㎛ 2 ㎛2 μm 3,916 gF3,916 gF 실시예 24Example 24 300 ㎛300 μm 2 ㎛2 μm 3,887 gF3,887 gF 비교예 1Comparative Example 1 311 ㎛311 μm 13 ㎛13 μm 3,031 gF3,031 gF 비교예 2Comparative Example 2 293 ㎛293 μm 25 ㎛25 μm 3,189 gF3,189 gF

상기 표 4에서 상부 유전체 두께의 편차는 12 point 측정값에서 Max-Min값을 편차로 칭하였다.In Table 4, the deviation of the upper dielectric thickness was referred to as the deviation of Max-Min from the 12 point measurement.

표 4에 나타난 바와 같이 비교예 1 및 2의 종래 정전척용 세라믹 플레이트의 경우, 3,031~3,189 gF Chucking force를 가지며, 유전체 두께의 편차가 13~25 ㎛(약 ± 4.3 내지 8.5%)으로 매우 높은 것으로 확인되었다. 이는 종래 정전척용 세라믹 플레이트가 테이프 캐스팅(Tape Casing) 공법으로 제조되므로, 유전체 두께를 세밀하게 조절할 수 없다. 게다가 상·하부 구조체 및 전극층 사이에 1 ㎜ 이상의 Void가 다수 존재하는 것을 확인하였다.As shown in Table 4, the ceramic plates for the conventional electrostatic chucks of Comparative Examples 1 and 2 have 3,031 to 3,189 gF chucking force, and the variation in dielectric thickness is very high at 13 to 25 μm (about ± 4.3 to 8.5%). Was confirmed. This is because the conventional electrostatic chuck ceramic plate is manufactured by a tape casting method, and thus the dielectric thickness cannot be precisely controlled. Moreover, it was confirmed that a large number of voids of 1 mm or more existed between the upper and lower structures and the electrode layer.

즉, 종래 정전척용 세라믹 플레이트가 정전척으로 활용될 경우, 수명이 약하며, 공정 효율이 저하되며, 유전체 소결시 불순물이 방출되어 정전척의 오염을 유발하는 문제 등이 발생하며, 정전척의 불량을 유발할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 정전척용 세라믹 플레이트 제조를 위해 다단계 공정이 요구되므로 단가가 현저히 높다는 단점이 있다.That is, when a ceramic plate for a conventional electrostatic chuck is used as an electrostatic chuck, the life is weak, process efficiency is lowered, impurities are released during dielectric sintering, and problems such as contamination of the electrostatic chuck occur, and defects in the electrostatic chuck may occur. have. As described above, a multi-step process is required for manufacturing a ceramic plate for an electrostatic chuck, so there is a disadvantage in that the unit cost is remarkably high.

이에 반해, 본 발명의 실시예 21 내지 24의 정전척용 세라믹 플레이트는 유전체 두께 편차가 2~3 ㎛으로 매우 좁게, 균일하게 형성되었음을 확인하였다. 게다가 각 층간 Void가 거의 형성되지 않음을 확인하였다. 기능적인 측면에서도 Chucking force가 3796~3916 gF로 확인되었고, 이는 비교예 1, 2에 비해 최대 900 gF 증가한 것이다. 이러한 차이는 유의미한 정도의 수준 이상의 효과적 차이를 갖는 것이다.On the other hand, it was confirmed that the ceramic plates for electrostatic chucks of Examples 21 to 24 of the present invention had a very narrow and uniform dielectric thickness variation of 2 to 3 μm. Moreover, it was confirmed that almost no inter-layer voids were formed. In terms of functionality, the chucking force was found to be 3796 to 3916 gF, which is an increase of up to 900 gF compared to Comparative Examples 1 and 2. The difference is that it has an effective difference above a significant level.

게다가 이외에도 본 발명의 제조방법을 사용할 경우, 매우 낮은 유전체의 두께 편차를 갖고, 균일한 표면을 가지며, 미세 크랙과 Void도 거의 발생하지 않은 정전척용 세라믹 플레이트를, 종래 제조공정보다 약 1/4배 이상 시간을 단축하여 생산할 수 있으므로, 단가를 매우 절감할 수 있다는 큰 장점을 갖는다.In addition, when using the manufacturing method of the present invention, the ceramic plate for electrostatic chucks having a very low dielectric thickness variation, a uniform surface, and hardly generating micro-cracks and voids is about a quarter of the conventional manufacturing process. Since it can be produced by shortening the above time, it has a great advantage that the unit cost can be greatly reduced.

Claims (13)

Ⅰ) 3D 프린팅 공정을 통해 하부 유전체를 형성하는 단계;
Ⅱ) 상기 하부 유전체의 상면에 3D 프린팅 공정을 통해 전극층을 형성하는 단계;
Ⅲ) 상기 전극층 상면에, 3D 프린팅 공정을 통해 상부 유전체를 형성하여 성형체를 제조하는 단계; 및
Ⅳ) 상기 Ⅲ) 단계에서 완성된 성형체를 동시소결하는 단계;를 포함하고,
상기 Ⅰ) 또는 Ⅲ) 단계는, UV 3D 프린터에서 페이스트 조성물을 사용하여 하부 유전체와 상부 유전체를 각각 인쇄하고, UV 광원으로 경화하며,
상기 페이스트 조성물은 Al2O3, SiO3, AIN, Al2O3, SiO3, SiO2, SiC, Si3N4, Y2O3, ZrO2, MgO2 및 CaCO3로 이루어진 군으로부터 선태되는 어느 하나 이상의 세라믹 분말; 첨가제; 및 UV 광감제를 포함하며,
상기 UV 광원은 360~380 nm 파장범위로 조사되는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅을 이용한 정전척(ESC)용 세라믹 플레이트의 제조방법.Ⅰ) forming a lower dielectric through a 3D printing process;
Ⅱ) forming an electrode layer on a top surface of the lower dielectric through a 3D printing process;
Ⅲ) forming an upper dielectric on the upper surface of the electrode layer through a 3D printing process to produce a molded body; And
Ⅳ) Simultaneously sintering the molded body completed in the step Ⅲ); includes,
Step Ⅰ) or Ⅲ), using a paste composition in a UV 3D printer to print the lower dielectric and the upper dielectric, respectively, and cured with a UV light source,
The paste composition is selected from the group consisting of Al 2 O 3 , SiO 3 , AIN, Al 2 O 3 , SiO 3 , SiO 2 , SiC, Si 3 N 4 , Y 2 O 3 , ZrO 2 , MgO 2 and CaCO 3 Any one or more ceramic powders; additive; And UV photosensitizer,
The UV light source is a method of manufacturing a ceramic plate for electrostatic chuck (ESC) using 3D printing, characterized in that irradiated in the wavelength range of 360 ~ 380 nm. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 Ⅲ) 단계에서, 하부 유전체를 인쇄할 때 스쿼즈 바 이동속도는 1~3 ㎜/s인 것을 특징으로 하는 3D 프린팅를 이용한 정전척(ESC)용 세라믹 플레이트의 제조방법.According to claim 1,
In step Ⅲ), when printing the lower dielectric, the method of manufacturing a ceramic plate for electrostatic chuck (ESC) using 3D printing is characterized in that the moving speed of the squash bar is 1 to 3 mm/s. 제1항에 있어서,
상기 Ⅱ) 단계를 통해 형성된, 전극층의 두께는 10~20 ㎛인 것을 특징으로 하는 3D 프린팅를 이용한 정전척(ESC)용 세라믹 플레이트의 제조방법.According to claim 1,
Method of manufacturing a ceramic plate for electrostatic chuck (ESC) using 3D printing, characterized in that the thickness of the electrode layer formed through the step Ⅱ) is 10-20 μm. 제1항에 있어서,
상기 상부 유전체의 두께는 299~302 ㎛이고, 상부 유전체의 두께 편차는 1~5 ㎛인 것을 특징으로 하는 3D 프린팅를 이용한 정전척(ESC)용 세라믹 플레이트의 제조방법.According to claim 1,
A method of manufacturing a ceramic plate for electrostatic chuck (ESC) using 3D printing, wherein the thickness of the upper dielectric is 299 to 302 µm, and the thickness of the upper dielectric is 1 to 5 µm. 제1항에 있어서,
상기 UV 광감제는 크실렌인 것을 특징으로 하는 3D 프린팅를 이용한 정전척(ESC)용 세라믹 플레이트의 제조방법.According to claim 1,
The UV photosensitizer is a method of manufacturing a ceramic plate for electrostatic chuck (ESC) using 3D printing, characterized in that it is xylene. 제1항에 있어서,
상기 페이스트 조성물은 세라믹 분말 60~95 중량%, 첨가제 1 내지 30 중량% 및 UV 광감제 1 내지 15 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅를 이용한 정전척(ESC)용 세라믹 플레이트의 제조방법.According to claim 1,
The paste composition is a method of manufacturing a ceramic plate for electrostatic chuck (ESC) using 3D printing, characterized in that it comprises 60 to 95% by weight of ceramic powder, 1 to 30% by weight of additives and 1 to 15% by weight of UV photosensitizer. 제1항에 있어서,
상기 Ⅳ) 단계는 1500 내지 2000 ℃에서 1 내지 10 시간동안 수행되는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅를 이용한 정전척(ESC)용 세라믹 플레이트의 제조방법.According to claim 1,
The step Ⅳ) is a method of manufacturing a ceramic plate for electrostatic chuck (ESC) using 3D printing, which is performed at 1500 to 2000°C for 1 to 10 hours. 제1항에 있어서,
상기 전극은 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 니켈(Ni), 텅스텐(W) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 3D 프린팅를 이용한 정전척(ESC)용 세라믹 플레이트의 제조방법.According to claim 1,
The electrode is a ceramic plate for electrostatic chuck (ESC) using 3D printing, characterized in that it is any one selected from the group consisting of molybdenum (Mo), silver (Ag), nickel (Ni), tungsten (W) and mixtures thereof. Method of manufacturing. 제1항에 따라 제조된 정전척용 세라믹 플레이트.Ceramic plate for electrostatic chuck manufactured according to claim 1. 제12항에 따른 세라믹 플레이트를 포함하는 반도체 및 액정 소자 제조설비의 정전척.Electrostatic chuck of a semiconductor and liquid crystal device manufacturing equipment comprising the ceramic plate according to claim 12.
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