KR102635167B1 - 코팅 타입 고온 정전척 - Google Patents
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Abstract
본 개시는 코팅 타입 고온 정전척에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 고온 환경에서도 휘지 않고 평탄도가 우수한 대면적 코팅 타입 고온 정전척을 제공하는데 있다. 이를 위해 본 개시는 베이스 부재; 및 상기 베이스 부재 상에 본딩층없이 직접 코팅된 제1유전층과, 상기 제1유전층 상에 형성된 전극층과, 상기 제1유전층 및 상기 전극층 상에 코팅된 제2유전층으로 이루어진 지지 부재를 포함하고, 상기 베이스 부재와 상기 지지 부재 사이의 열팽창 계수의 표준편차는 0.01% 내지 10%인, 코팅 타입 고온 정전척을 제공한다.
Description
본 개시(disclosure)는 코팅 타입 고온 정전척에 관한 것이다.
최근 반도체 장치와 LCD, OLED, FPD 산업 등 디스플레이 산업이 급격한 발전을 거듭하고 있다. 이러한 발전 속도는 반도체 메모리의 고집적화, 디스플레이 장치의 대면적화를 의미하고 있기 때문에 이들을 제조하는 장비 역시 고기능, 대면적화가 요구되고 있다.
일반적으로, 정전척(electrostatic chuck)은 반도체 및 디스플레이 제조 장비의 진공 챔버 내부에서 웨이퍼나 글래스 패널을 일정한 위치에 고정시키기 위해 사용되는 것으로, 종래에는 기판을 고정하기 위하여 진공 흡착 방식 등이 사용되었으나, 최근 들어서는 대부분 정전척에 의해 그 내부에서 발생되는 정전기력에 의해 웨이퍼나 글래스 패널을 흡착하여 잡아주는 역할을 한다. 즉, 정전척은 전극층에서 정전기를 발생시켜 기판을 수평 상태로 고정시킬 수 있도록 구성되며, 이는 반도체 웨이퍼나 디스플레이용 글래스 패널의 사이즈가 증가할수록 정전척의 크기나 면적 역시 증가할 수밖에 없다.
위와 같이, 웨이퍼나 디스플레이 기판이 대형화되어 가는 추세에 따라 이를 가공하기 위한 대면적 정전척에 대한 필요성이 요구되고 있고, 또한 설정된 수치 이내의 평탄도도 요구되고 있다. 예를 들면, 금속재 베이스 부재 위에 전극층과 세라믹층이 제공되어 있는 정전척은 그 면적이 커질수록 고온 환경 하에서 야기되는 열응력이나 열팽창 계수 차이와 같은 요인으로 인하여 정전척이 구조적으로 변형되어 그 위에 장착되는 기판에 대한 평탄도가 저하될 가능성이 높으며, 그러한 평탄도의 저하로 인하여 기판을 잡는 힘, 즉 척력(chucking force)이 약해진다는 문제점이 있다.
위와 같은 이유로, 각각의 정전척은 전체적으로 평탄도가 상이하여 이러한 변형을 제어하여 전 평면에 걸쳐 평탄도를 균일하게 하는데 많은 어려움이 있으며, 실제로 대면적의 정전척일수록 기판을 지지하게 되는 힘이 불균일하게 되는 문제점이 많이 발생한다. 다시 말해 정전척의 구조가 불균일하게 되면 정전척의 표면은 설정된 수치 이내의 평탄도를 가지지 않게 되므로, 기판을 강하게 잡아주질 못하게 된다.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 개시에 따른 해결하고자 하는 과제는 고온 환경에서도 휘지 않고 평탄도가 우수한 대면적 코팅 타입 고온 정전척을 제공하는데 있다.
본 개시에 따른 코팅 타입 고온 정전척은 베이스 부재; 및 상기 베이스 부재 상에 본딩층없이 직접 코팅된 제1유전층과, 상기 제1유전층 상에 형성된 전극층과, 상기 제1유전층 및 상기 전극층 상에 코팅된 제2유전층으로 이루어진 지지 부재를 포함하고, 상기 베이스 부재와 상기 지지 부재 사이의 열팽창 계수의 표준편차는 0.01% 내지 10%이고, 상기 베이스 부재는 하부 영역에 형성된 쿨링 라인; 상부 영역에 형성된 히팅 라인; 및 상기 하부 영역과 상기 상부 영역의 사이에 캐비티가 제공되고 상기 캐비티의 내측에 단열재가 충진되어 이루어진 열 차단 영역을 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 코팅 타입 고온 정전척은 베이스 부재; 상기 베이스 부재 상에 본딩층없이 직접 코팅된 제1유전층과, 상기 제1유전층 상에 형성된 전극층과, 상기 제1유전층 및 상기 전극층 상에 코팅된 제2유전층으로 이루어진 지지 부재; 및 상기 베이스 부재와 상기 지지 부재의 사이에 개재된 열 확산 영역을 포함하고, 상기 베이스 부재와 상기 지지 부재 사이의 열팽창 계수의 표준편차는 0.01% 내지 10%이며, 상기 베이스 부재는 하부 영역에 형성된 쿨링 라인; 상부 영역에 형성된 히팅 라인; 및 상기 하부 영역과 상기 상부 영역의 사이에 캐비티가 제공되어 이루어진 열 차단 영역을 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 코팅 타입 고온 정전척은 베이스 부재; 상기 베이스 부재 상에 본딩층없이 직접 코팅된 제1유전층과, 상기 제1유전층 상에 형성된 전극층과, 상기 제1유전층 및 상기 전극층 상에 코팅된 제2유전층으로 이루어진 지지 부재; 및 상기 베이스 부재와 상기 지지 부재의 사이에 개재된 열 확산 영역을 포함하고, 상기 베이스 부재와 상기 지지 부재 사이의 열팽창 계수의 표준편차는 0.01% 내지 10%이며, 상기 베이스 부재는 하부 영역에 형성된 쿨링 라인; 상부 영역에 형성된 히팅 라인; 및 상기 하부 영역과 상기 상부 영역의 사이에 캐비티가 제공되고 상기 캐비티의 내측에 단열재가 충진되어 이루어진 열 차단 영역을 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 상기 코팅 타입 고온 정전척은 200℃ 내지 800℃의 범위에서 사용될 수 있다.
일부 예들에서, 상기 베이스 부재 및 상기 지지 부재는 상부에서 보았을 때 사각형 또는 원형일 수 있다.
일부 예들에서, 상기 지지 부재중 한변의 길이는 400mm 내지 3500mm이거나, 또는 상기 지지 부재의 직경은 100mm 내지 400mm일 수 있다.
일부 예들에서, 상기 제1유전층은 베이스 부재 상에 상압 플라즈마 스프레이 방식으로 직접 코팅될 수 있다.
일부 예들에서, 상기 제2유전층은 상기 전극층 및 상기 제1유전층 상에 상압 플라즈마 스프레이 방식으로 직접 코팅될 수 있다.
본 개시에 따른 코팅 타입 고온 정전척은 베이스 부재; 상기 베이스 부재 상에 본딩층없이 직접 코팅된 제1유전층과, 상기 제1유전층 상에 형성된 전극층과, 상기 제1유전층 및 상기 전극층 상에 코팅된 제2유전층으로 이루어진 지지 부재; 및 상기 베이스 부재와 상기 지지 부재의 사이에 개재된 열 확산 영역을 포함하고, 상기 베이스 부재와 상기 지지 부재 사이의 열팽창 계수의 표준편차는 0.01% 내지 10%이며, 상기 베이스 부재는 하부 영역에 형성된 쿨링 라인; 상부 영역에 형성된 히팅 라인; 및 상기 하부 영역과 상기 상부 영역의 사이에 캐비티가 제공되어 이루어진 열 차단 영역을 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 코팅 타입 고온 정전척은 베이스 부재; 상기 베이스 부재 상에 본딩층없이 직접 코팅된 제1유전층과, 상기 제1유전층 상에 형성된 전극층과, 상기 제1유전층 및 상기 전극층 상에 코팅된 제2유전층으로 이루어진 지지 부재; 및 상기 베이스 부재와 상기 지지 부재의 사이에 개재된 열 확산 영역을 포함하고, 상기 베이스 부재와 상기 지지 부재 사이의 열팽창 계수의 표준편차는 0.01% 내지 10%이며, 상기 베이스 부재는 하부 영역에 형성된 쿨링 라인; 상부 영역에 형성된 히팅 라인; 및 상기 하부 영역과 상기 상부 영역의 사이에 캐비티가 제공되고 상기 캐비티의 내측에 단열재가 충진되어 이루어진 열 차단 영역을 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 상기 코팅 타입 고온 정전척은 200℃ 내지 800℃의 범위에서 사용될 수 있다.
일부 예들에서, 상기 베이스 부재 및 상기 지지 부재는 상부에서 보았을 때 사각형 또는 원형일 수 있다.
일부 예들에서, 상기 지지 부재중 한변의 길이는 400mm 내지 3500mm이거나, 또는 상기 지지 부재의 직경은 100mm 내지 400mm일 수 있다.
일부 예들에서, 상기 제1유전층은 베이스 부재 상에 상압 플라즈마 스프레이 방식으로 직접 코팅될 수 있다.
일부 예들에서, 상기 제2유전층은 상기 전극층 및 상기 제1유전층 상에 상압 플라즈마 스프레이 방식으로 직접 코팅될 수 있다.
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본 개시는 고온 환경에서도 휘지 않고 평탄도가 우수한 대면적 코팅 타입 고온 정전척을 제공할 수 있다. 일부 예들에서, 본 개시는 베이스 부재와 지지 부재 사이의 열팽창 계수에 대한 표준편차가 대략 0.01% 내지 대략 10%의 범위를 갖도록 베이스 부재와 지지 부재의 구조 및/또는 재료가 제공됨으로써, 대략 200℃ 내지 대략 800℃의 고온 환경에서, 베이스 부재와 지지 부재가 바이메탈과 유사하게 휘지 않게 되고, 이에 따라 평탄도가 우수한 대면적 코팅 타입 고온 정전척을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시는 베이스 부재 중에서 쿨링 라인을 갖는 하부 영역과 히팅 라인을 갖는 상부 영역의 사이에 열 차단 영역이 더 개재됨으로서, 하부 영역과 상부 영역의 설정 온도를 유지하는데 소비되는 에너지를 절감할 수 있는 고온 정전척을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시는 베이스 부재 상에 열 확산 영역이 더 제공됨으로서, 히팅 라인에 의한 열이 균일하게 확산되고, 이에 따라 지지 부재의 전체 영역이 균일한 온도를 갖는 고온 정전척을 제공할 수 있다.
도 1은 본 개시에 따른 예시적 코팅 타입 고온 정전척을 도시한 단면도이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 개시에 따른 예시적 코팅 타입 고온 정전척의 제조 방법을 도시한 개략도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 개시에 따른 다른 예시적 코팅 타입 고온 정전척을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 개시에 따른 다른 예시적 코팅 타입 고온 정전척을 도시한 단면도이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 개시에 따른 예시적 코팅 타입 고온 정전척의 제조 방법을 도시한 개략도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 개시에 따른 다른 예시적 코팅 타입 고온 정전척을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 개시에 따른 다른 예시적 코팅 타입 고온 정전척을 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 개시들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
도 1에 도시된 예에서, 본 개시에 따른 예시적 코팅 타입 고온 정전척(100)은 베이스 부재(110) 및 지지 부재(120)를 포함할 수 있다.
베이스 부재(110)는 폭이 상대적으로 큰 하부 영역(112)과, 하부 영역(112) 상에 폭이 상대적으로 작은 상부 영역(114)을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 하부 영역(112)에는 다수의 쿨링 라인(111)이 소정 피치를 가지며 제공될 수 있고, 상부 영역(114)에는 히팅 라인(113)이 소정 피치를 가지며 제공될 수 있다. 쿨링 라인(111)에는 쿨링 매체가 흘러 베이스 부재(110)의 하부 영역(112)을 소정 온도까지 쿨링시킬 수 있고, 히팅 라인(113)에는 전류가 흘러 베이스 부재(110)의 상부 영역(114)을 소정 온도까지 히팅시킬 수 있다. 일부 예들에서, 히팅 라인(113)은 니켈-크롬 열선과, 이를 감싸는 절연체로 이루어질 수 있다.
일부 예들에서, 베이스 부재(110)는 순수 티타늄 또는 티타늄 합금으로 제공될 수 있다. 순수 티타늄의 경우 열팽창 계수(Thermal Exapansion Coefficient, 단위는 m/m℃)는 대략 8.6 x 10-6일 수 있고, 티타늄 합금의 경우 열팽창 계수는 대략 9.4 x 10-6일 수 있다.
지지 부재(120)는 베이스 상에 본딩층없이 직접 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 지지 부재(120)는 제1유전층(121), 전극층(123) 및 제2유전층(122)을 포함할 수 있다. 제1유전층(121)은 베이스 부재(110) 상에 본딩층없이 직접 코팅되어 제공될 수 있다. 전극층(123)은 제1유전층(121) 상에 제공될 수 있다. 제2유전층(122)은 제1유전층(121) 및 전극층(123) 상에 코팅되어 제공될 수 있다.
일부 예들에서, 제1유전층(121)은 베이스 부재(110) 상에 상압 플라즈마 스프레이 방식으로 직접 코팅되어 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 제2유전층(122)은 전극층(123) 및 제1유전층(121) 상에 상압 플라즈마 스프레이 방식으로 직접 코팅될 수 있다. 일부 예들에서, 상압 플라즈마 스프레이 방식 외에 에어로졸 데포지션, 아크 스프레이, 고속 산소연료 스프레이, 콜드 스프레이 또는 플레임 스프레이의 방식이 이용될 수 있다.
일부 예들에서, 제1,2유전층(121,122)중 적어도 하나는 세라믹으로 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 제1,2유전층(121,122)중 적어도 하나는 지르코니아(ZrO2), 산화베릴륨(BeO), 산화알루미늄(Al2O3), 질화알루미늄(AlN), 실리콘카바이드(SiC), 질화실리콘(Si3N4) 또는 티탄산알루미늄(Al2TiO5)을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 제1,2유전층(121,122)중 적어도 하나는 산화이트륨(Y2O3) 또는 산불화이트륨(YOF)을 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 지르코니아의 열팽창 계수는 대략 11 x 10-6이다. 일부 예들에서, 산화베릴륨의 열팽창 계수는 대략 8 x 10-6이다. 일부 예들에서, 산화알루미늄의 열팽창 계수는 대략 7.3 x 10-6이다. 일부 예들에서, 질화알루미늄의 열팽창 계수는 대략 4.4 x 10-6이다. 일부 예들에서, 실리콘카바이드의 열팽창 계수는 대략 3.7 x 10-6이다. 일부 예들에서, 질화알루미늄의 열팽창 계수는 대략 3.4 x 10-6이다. 일부 예들에서, 티탄산알루미늄의 열팽창 계수는 대략 1 x 10-6이다. 일부 예들에서, 산화이트륨 및 산불화이트륨의 열팽창 계수는 대략 10 내지 대략 10.5 x 10-6이다.
일부 예들에서, 베이스 부재(110) 및/또는 지지 부재(120)는 디스플레이용 글래스를 위한 것일 경우 상부에서 보았을 때 대략 사각 형태로 제공될 수 있고 반도체용 웨이퍼를 위한 것일 경우 상부에서 보았을 때 대략 원 형태로 제공될 수 있다.
일부 예들에서, 정전척이 디스플레이 제조용으로 이용될 경우, 지지 부재(120)중 한변의 길이는 대략 400mm 내지 대략 3500mm일 수 있다. 일부 예들에서, 정전척이 반도체 제조용으로 이용될 경우, 지지 부재(120)의 직경은 대략 100mm 내지 대략 400mm일 수 있다.
일부 예들에서, 정전척은 대략 200℃ 내지 대략 800℃의 온도 범위에서 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 베이스 부재(110)와 지지 부재(120) 사이의 열팽창 계수의 표준편차(standard deviation)는 대략 0.01% 내지 대략 10%일 수 있다. 따라서, 정전척의 사용 온도인 대략 200℃ 내지 대략 800℃의 범위에서, 베이스 부재(110)와 지지 부재(120) 사이의 열팽창 계수 차이로 인한 휨 현상이 최소화될 수 있고, 이에 따라 고온 환경에서 정전척의 평평도가 우수하게 유지될 수 있다.
일부 예들에서, 베이스 부재(110)가 순수 티타늄(CTE: 8.6)으로 제공되고, 지지 부재(120)를 구성하는 제1,2유전층(121,122)이 산화베릴륨(CTE: 8)으로 제공될 경우, CTE의 표준편차는 대략 0.4%일 수 있다. 일부 예들에서, 베이스 부재(110)가 순수 티타늄(CTE: 8.6)으로 제공되고, 지지 부재(120)를 구성하는 제1,2유전층(121,122)이 산화알루미늄(CTE: 7.3)으로 제공될 경우, CTE의 표준편차는 대략 0.9%일 수 있다.
일부 예들에서, 베이스 부재(110)가 티타늄 합금(CTE: 9.4)으로 제공되고, 지지 부재(120)를 구성하는 제1,2유전층(121,122)이 산화베릴륨(CTE: 8)으로 제공될 경우, CTE의 표준편차는 대략 1%일 수 있다. 일부 예들에서, 베이스 부재(110)가 티타늄 합금(CTE: 9.4)으로 제공되고, 지지 부재(120)를 구성하는 제1,2유전층(121,122)이 산화알루미늄(CTE: 7.3)으로 제공될 경우, CTE의 표준편차는 대략 1.5%일 수 있다.
일부 예들에서, 베이스 부재(110)가 티타늄 합금(CTE: 9.4)으로 제공되고, 지지 부재(120)를 구성하는 제1,2유전층(121,122)이 산화이트륨(CTE: 10)으로 제공될 경우, CTE의 표준편차는 대략 1.9%일 수 있다.
이와 같이 하여, 본 개시에 따른 정전척은 대략 200℃ 내지 대략 800℃의 고온 환경에서 사용되어도, 베이스 부재(110)와 지지 부재(120) 사이의 열팽창 계수의 표준편차가 대략 2%보다 작기 때문에, 휨 현상이 거의 일어나지 않고 우수한 평탄도를 유지할 수 있다.
한편, 종래와 같이 베이스 부재(110)가 알루미늄(CTE: 23)으로 제공되고, 지지 부재(120)를 구성하는 제1,2유전층(121,122)이 산화알루미늄(CTE: 7.3)으로 제공될 경우, CTE의 표준편차는 대략 11%이다. 이 경우, 정전척이 상술한 고온 환경에서 사용될 경우, 베이스 부재(110)와 지지 부재(120) 사이의 CTE 차이로 인해 휨 현상이 크게 발생하고, 따라서 평탄도가 나빠져 디스플레이용 글래스 또는 반도체용 웨이퍼를 정전척이 강한 힘으로 고정할 수 없게 된다.
도 2a 내지 도 2d는 본 개시에 따른 예시적 코팅 타입 고온 정전척(100)의 제조 방법을 도시한 개략도이다.
도 2a는 본 개시에 따른 예시적 코팅 타입 고온 정전척(100)의 제조 초기 단계를 도시한 것이다. 하부 영역(112)에 다수의 쿨링 라인(111)이 구비되고, 상부 영역(114)에 다수의 히팅 라인(113)이 구비된 베이스 부재(110)가 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 베이스 부재(110)는 순수 티타늄 또는 티타늄 합금으로 제공될 수 있다.
도 2b는 본 개시에 따른 예시적 코팅 타입 고온 정전척(100)의 제조 후기 단계를 도시한 것이다. 베이스 부재(110) 상에 제1유전층(121)이 직접 코팅될 수 있다. 일부 예들에서, 산화알루미늄 파우더를 상압 플라즈마 스프레이 방식으로 베이스 부재(110) 상에 코팅할 수 있다. 이에 따라, 베이스 부재(110)와 제1유전층(121)의 사이에 본딩층이 존재하지 않고, 베이스 부재(110) 상에 직접 제1유전층(121)이 제공될 수 있다. 도면중 미설명 부호 150은 파우더 스프레이 노즐이다.
도 2c는 본 개시에 따른 예시적 코팅 타입 고온 정전척(100)의 제조 후기 단계를 도시한 것이다. 제1유전층(121) 상에 전극층(123)이 제공될 수 있다. 전극층(123) 역시 도금 방식 또는 상술한 다양한 스프레이 방식으로 제공될 수 있다. 전극층(123)은 텅스텐(W) 및/또는 티타늄(Ti)을 포함할 수 있다.
도 2d는 본 개시에 따른 예시적 코팅 타입 고온 정전척(100)의 제조 후기 단계를 도시한 것이다. 제1유전층(121) 및 전극층(123) 상에 제2유전층(122)이 직접 코팅될 수 있다. 일부 예들에서, 산화알루미늄 파우더를 상압 플라즈마 스프레이 방식으로 제1유전층(121) 및 전극층(123) 상에 코팅할 수 있다. 여기서, 제1유전층(121), 전극층(123) 및 제2유전층(122)이 지지 부재(120)로 정의 또는 지칭될 수 있다.
이와 같이, 베이스 부재(110)는 티타늄을 포함하고, 지지 부재(120)는 산화알루미늄을 포함함으로써, 베이스 부재(110)와 지지 부재(120)의 열팽창 계수의 표준편차가 대략 2%보다 작게 되고, 따라서 대략 200℃ 내지 대략 800℃의 고온 환경에서 정전척이 사용되어도, 베이스 부재(110)와 지지 부재(120)의 휨 현상이 거의 일어나지 않고 우수한 평탄도를 유지하게 된다. 따라서, 정전척에 의한 글래스 또는 웨이퍼의 고정력이 우수하게 유지될 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 본 개시에 따른 다른 예시적 코팅 타입 고온 정전척(200A,200B,200C)을 도시한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 본 개시에 따른 다른 예시적 코팅 타입 고온 정전척(200A,200B,200C)은, 특히, 베이스 부재(110)는 쿨링 라인(111)(하부 영역 또는 쿨링 영역(112))과 히팅 라인(113)(상부 영역 또는 히팅 영역(114))의 사이에 개재된 열 차단 영역(230A,230B,230C)을 더 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 하부 영역(112)은 쿨링 라인(111)으로 인해 대략 60℃의 온도로 유지될 수 있고, 상부 영역(114)은 히팅 라인(113)으로 인해 대략 600℃의 온도로 유지될수 있다. 그런데, 하부 영역(112)과 상부 영역(114)이 직접 연결되어 있으면, 상호간 열 에너지가 교환됨으로서, 하부 영역(112) 및 상부 영역(114)의 설정 온도를 각각 유지하기 위해 더 많은 에너지가 투입할 필요가 있다.
그러나, 상술한 바와 같이 쿨링 라인(111)과 히팅 라인(113) 사이에 열 차단 영역(230A,230B,230C)이 개재되면, 쿨링 라인(111)과 히팅 라인(113)의 사이에서 열 에너지의 흐름이 차단되어, 하부 영역(112) 및 상부 영역(114)의 설정 온도를 각각 유지하기 위한 에너지를 더 투입할 수 있다.
일부 예들에서, 열 차단 영역(230A,230B,230C)은 캐비티(cavity)를 포함하거나, 캐비티 및 여기에 충진된 단열재(예를 들면, 에어로겔, 펄라이트, 발포 유리, 미네랄울, 글래스울 등)를 포함할 수 있다.
도 3a에 도시된 정전척(200A)에서, 열 차단 영역(230A)은 쿨링 라인(111)과 히팅 라인(113) 사이에 수평 방향으로 길게 하나가 제공될 수 있다. 도 3b에 도시된 정전척(200B)에서, 열 차단 영역(230B)은 쿨링 라인(111)과 히팅 라인(113) 사이에 수평 방향으로 다수가 제공될 수 있다. 도 3c에 도시된 정전척(200C)에서, 열 차단 영역(230C)은 쿨링 라인(111)과 히팅 라인(113) 사이에 수평 방향으로 다수가 제공되되, 하부 영역(112)과 상부 영역(114)은 열 차단 영역(230C) 사이의 연결 영역(115)을 통해 서로 연결될 수 있다.
이와 같이 하여 본 개시는 쿨링 라인(111)과 히팅 라인(113)의 사이에 열 차단 영역(230A,230B,230C)이 더 개재됨으로써, 쿨링 라인(111)에 의한 하부 영역(112)의 설정 온도 유지와 히팅 라인(113)에 의한 상부 영역(114)의 설정 온도 유지에 상대적으로 적은 에너지(예를 들면, 전기 에너지)를 필요로 한다.
도 4는 본 개시에 따른 다른 예시적 코팅 타입 고온 정전척(300)을 도시한 단면도이다.
도 4에 도시된 예에서, 본 개시에 따른 다른 예시적 코팅 타입 고온 정전척(300)은 베이스 부재(110)와 지지 부재(120) 사이에 개재된 열 확산 영역(340)을 더 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 히팅 라인(113)은 소정 피치를 가지며 배열되어 있으므로, 베이스 부재(110)의 상부 영역(114)은 영역마다 온도에 차이가 있을 수 있다. 예를 들면, 히팅 라인(113)과 가까운 영역의 온도는 상대적으로 높고, 히팅 라인(113)과 먼 영역의 온도는 상대적으로 낮을 수 있다.
열 확산 영역(340)은 베이스 부재(110) 상에 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 열 확산 영역(340)은 히팅 라인(113)이 구비된 상부 영역(114)과 지지 부재(120)의 사이에 개재됨으로서, 영역별 온도 차이를 감소시킬 수 있다. 일부 예들에서, 열 확산 영역(340)은 베이스 부재(110)의 열전도율보다 높은 열전도율을 갖는 재료로 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 열 확산 영역(340)은 실리콘카바이드, 알루미늄질화물, 금속-세라믹 복합체(MMC), 실리콘카바이드-알루미늄, 또는 실리콘카바이드-실리콘으로 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 열 확산 영역(340)의 열전도율(단위: W/mK)은 대략 100보다 높을 수 있다. 일례로, 실리콘카바이드의 열전도율은 대략 190이고, 알루미늄질화물의 열전도율은 대략 275이다. 여기서, 베이스 부재(110)가 순수 티타늄 또는 티타늄 합금으로 제공될 경우, 열전도율은 대략 17이다.
따라서, 열전도율이 낮는 베이스 부재(110) 상에 열전도율이 높은 열 확산 영역(340)이 제공됨으로서, 히팅 라인(113)에 의한 베이스 부재(110)의 상부 영역(114)에 대한 온도 편차가 감소되고, 베이스 부재(110)에 구비된 상부 영역(114)의 전체에 대하여 균일한 온도 유지가 가능하다. 즉, 글래스 또는 웨이퍼를 고정하는 지지 부재(120)의 온도가 영역별 편차없이 균일하게 이루어짐으로써, 제조 공정 상의 온도 편차로 인한 다양한 문제(온도에 따른 증착율 또는 식각율의 차이)가 발생하지 않게 된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 코팅 타입 고온 정전척을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100.200,300; 코팅 타입 고온 정전척
110; 베이스 부재 111; 쿨링 라인
112; 하부 영역 113; 히팅 라인
114; 상부 영역 120; 지지 부재
121; 제1유전층 122; 제2유전층
123; 전극층 150; 스프레이 노즐
230; 열 차단 영역 340; 열 확산 영역
110; 베이스 부재 111; 쿨링 라인
112; 하부 영역 113; 히팅 라인
114; 상부 영역 120; 지지 부재
121; 제1유전층 122; 제2유전층
123; 전극층 150; 스프레이 노즐
230; 열 차단 영역 340; 열 확산 영역
Claims (8)
- 코팅 타입 고온 정전척에 있어서,
베이스 부재; 및
상기 베이스 부재 상에 본딩층없이 직접 코팅된 제1유전층과, 상기 제1유전층 상에 형성된 전극층과, 상기 제1유전층 및 상기 전극층 상에 코팅된 제2유전층으로 이루어진 지지 부재를 포함하고,
상기 베이스 부재와 상기 지지 부재 사이의 열팽창 계수의 표준편차는 0.01% 내지 2%이고,
상기 베이스 부재는
하부 영역에 형성된 쿨링 라인;
상부 영역에 형성된 히팅 라인; 및
상기 하부 영역과 상기 상부 영역의 사이에 캐비티가 제공되고 상기 캐비티의 내측에 단열재가 충진되어 이루어진 열 차단 영역을 포함하며,
상기 코팅 타입 고온 정전척은 200℃ 내지 800℃의 온도 범위에서 사용되고, 상기 코팅 타입 고온 정전척의 전체 사용 공정 동안 상기 열 차단 영역의 열전도율이 변하지 않고 일정하여 상기 하부 영역의 쿨링 라인 온도 및 상기 상부 영역의 히팅 라인 온도가 변하지 않고 일정하게 유지되는, 코팅 타입 고온 정전척. - 코팅 타입 고온 정전척에 있어서,
베이스 부재;
상기 베이스 부재 상에 본딩층없이 직접 코팅된 제1유전층과, 상기 제1유전층 상에 형성된 전극층과, 상기 제1유전층 및 상기 전극층 상에 코팅된 제2유전층으로 이루어진 지지 부재; 및
상기 베이스 부재와 상기 지지 부재의 사이에 개재된 열 확산 영역을 포함하고,
상기 베이스 부재와 상기 지지 부재 사이의 열팽창 계수의 표준편차는 0.01% 내지 2%이며,
상기 베이스 부재는
하부 영역에 형성된 쿨링 라인;
상부 영역에 형성된 히팅 라인; 및
상기 하부 영역과 상기 상부 영역의 사이에 캐비티가 제공되어 이루어진 열 차단 영역을 포함하며,
상기 코팅 타입 고온 정전척은 200℃ 내지 800℃의 온도 범위에서 사용되고, 상기 코팅 타입 고온 정전척의 전체 사용 공정 동안 상기 열 차단 영역의 열전도율이 변하지 않고 일정하여 상기 하부 영역의 쿨링 라인 온도 및 상기 상부 영역의 히팅 라인 온도가 변하지 않고 일정하게 유지되는, 코팅 타입 고온 정전척. - 코팅 타입 고온 정전척에 있어서,
베이스 부재;
상기 베이스 부재 상에 본딩층없이 직접 코팅된 제1유전층과, 상기 제1유전층 상에 형성된 전극층과, 상기 제1유전층 및 상기 전극층 상에 코팅된 제2유전층으로 이루어진 지지 부재; 및
상기 베이스 부재와 상기 지지 부재의 사이에 개재된 열 확산 영역을 포함하고,
상기 베이스 부재와 상기 지지 부재 사이의 열팽창 계수의 표준편차는 0.01% 내지 2%이며,
상기 베이스 부재는
하부 영역에 형성된 쿨링 라인;
상부 영역에 형성된 히팅 라인; 및
상기 하부 영역과 상기 상부 영역의 사이에 캐비티가 제공되고 상기 캐비티의 내측에 단열재가 충진되어 이루어진 열 차단 영역을 포함하며,
상기 코팅 타입 고온 정전척은 200℃ 내지 800℃의 온도 범위에서 사용되고, 상기 코팅 타입 고온 정전척의 전체 사용 공정 동안 상기 열 차단 영역의 열전도율이 변하지 않고 일정하여 상기 하부 영역의 쿨링 라인 온도 및 상기 상부 영역의 히팅 라인 온도가 변하지 않고 일정하게 유지되는, 코팅 타입 고온 정전척. - 삭제
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 베이스 부재 및 상기 지지 부재는 상부에서 보았을 때 사각형 또는 원형인, 코팅 타입 고온 정전척. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지지 부재중 한변의 길이는 400mm 내지 3500mm이거나, 또는 상기 지지 부재의 직경은 100mm 내지 400mm인, 코팅 타입 고온 정전척. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1유전층은 베이스 부재 상에 상압 플라즈마 스프레이 방식으로 직접 코팅된, 코팅 타입 고온 정전척. - 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2유전층은 상기 전극층 및 상기 제1유전층 상에 상압 플라즈마 스프레이 방식으로 직접 코팅된, 코팅 타입 고온 정전척.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/KR2022/005521 WO2022231190A1 (ko) | 2021-04-26 | 2022-04-18 | 코팅 타입 고온 정전척 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210053819 | 2021-04-26 | ||
| KR20210053819 | 2021-04-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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