KR20070065567A - 정전척 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정전척의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 세라믹볼을 이용하여 엠보싱 처리된 정전척을 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 정전척에 의하면, 반도체 기판의 제작공정상 기판의 손상과 파티클 발생을 방지하도록 엠보싱 처리된 정전척 및 그 제조방법을 제공하는 효과가 있다. 또한, 세라믹볼을 이용하여 엠보싱 처리를 함으로써 세라믹볼의 마모시 교체가 가능하고 세라믹볼 표면의 조도조절이 가능하여, 빠르고 정확하게 엠보싱 정전척을 생성하고 사용수명이 연장된 정전척 및 그 제조방법을 제공하는 효과가 있다.

정전척, 엠보싱, 세라믹볼, 용사코팅

Description

정전척 및 그 제조방법{BMBOSSED ESC AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

도 1은 정전척의 구조를 개략적으로 설명하는 단면도.

도 2는 종래의 정전척 제조방법의 공정도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척 제조방법의 공정도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척의 제조방법을 개략적으로 설명하는 사시도.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척의 상부 유전체층 제조방법을 개략적으로 도시한 단면도.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척을 개략적으로 도시한 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 정전척 2 : 피고정부재

10 : 전극 20 : 절연층

30 : 전극 패턴 40 : 하부 유전체층

50 : 상부 유전체층 52 : 돌기부

53 : 홈부 54 : 세라믹볼

본 발명은 정전척의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 세라믹볼을 이용하여 엠보싱 처리된 정전척을 제조하는 방법에 관한 것이다.

최근 반도체 건식처리에서 반도체 기판의 패터닝시 위치정밀도를 향상시킬 필요가 대두되었으며, 정전척은 정전기력을 이용하여 이러한 위치정밀도의 향상을 위해 사용되어지는 장치이다. 도 1은 정전척(1)을 개략적으로 나타내는 단면도로서, 이하에서는 도 1을 참조하여 일반적인 정전척을 설명한다.

먼저 금속 재질의 전극(10)이 최하부에 형성된다. 이 전극(10)은 플라즈마 처리를 위하여 RF 전력이 인가되는 구성요소이다. 따라서 도전성 소재로 형성되는 것이다. 그리고 이 전극(10)의 상부에 절연층(20)이 형성된다. 이 절연층(20)은 RF 전력이 인가되는 전극과 정전척 작동을 위하여 DC전원이 인가되는 정전척 전극 패턴(40)과의 전기적 접촉을 방지하기 위한 것이다. 이러한 절연층(20)으로는 AlN(질화 알루미늄)이 많이 사용되며, 용사코팅 방법으로 형성된다.

그리고 이 절연층(20) 상부에는 하부 유전체층(40)이 형성된다. 이 하부 유전체층(40)은 그 상부에 형성되는 전극 패턴(30)을 하부에서 감싸는 구조이며, 역시 용사코팅 방법으로 형성된다. 또한 하부 유전체층(40)의 상부에는 특정한 전극 패턴(30)이 형성된다. 이 전극 패턴(30)은 정전척 구동을 위한 DC전원이 인가되는 구성요소로서, 정전척으로 고정시키는 피고정부재의 형상에 따라 일정한 형태로 패터닝된다. 다음으로 이 전극 패턴(30)의 상부에는 상부 유전체층(50)이 형성된다. 이 상부 유전체층(50)은 전극 패턴을 상부에서 감싸는 구조로 마련되며, 용사코팅 방법으로 형성된다. 보다 정확하게는 하부 유전체층(40)과 상부 유전체층(50) 사이에 전극 패턴(30)이 부유되는(floating) 형태를 취한다. 따라서 전극 패턴(30)이 외부로 노출되지 않고, 유전체(40, 50)에 의하여 전체적으로 감싸지는 형태를 취하는 것이다. 그리고 이 상부 유전체층(50)의 상면에 기판과 같은 피고정부재가 위치되어 고정된다.

이하에서는 이러한 정전척을 제조하는 방법을 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 종래의 정전척 제조방법의 공정도이다.

우선 금속 재질의 전극을 형성하는 공정(S 10)이 진행된다. 이때 전극의 형상은 원형의 반도체 웨이퍼를 처리하는 경우에는 원형으로 형성되고, 직사각형의 평판표시소자 기판을 처리하는 경우에는 직사각형으로 형성된다. 다음으로는 이 전극 상면의 이물질을 제거하는 공정 후에 절연층 형성 공정(S 20)이 진행된다. 이 공정에서는 용사 코팅 방법을 사용하여 절연층을 형성한다. 이 절연층은 판상의 형상을 취하여 일반적으로는 80㎛정도의 두께로 형성된다.

다음으로는 이 절연층 상부에 하부 유전체층을 형성시키는 공정(S 30)이 진행된다. 이 공정에서는 절연층을 용사 코팅 방법으로 형성시키며, 일반적으로 하부 유전체층은 500㎛의 두께로 형성된다. 그리고 하부 유전체층의 상부에 전극 패턴을 형성시키는 공정(S 40)이 진행된다. 이 공정에서는 원하는 패턴 형상으로 전극을 형성시킨다. 이 전극 패턴은 얇은 판상의 형상을 취하며, 일반적으로 20㎛정도의 두께로 형성된다. 이러한 전극 패턴은 텅스텐 재질로 형성된다.

다음으로는 이 전극 패턴의 상부에 상부 유전체층을 형성시키는 공정(S 50) 이 진행된다. 이 공정에서는 하부 유전층 상부에 형성된 전극 패턴을 완전히 감싸도록 용사 코팅 방법을 사용하여 상부 유전체층을 형성시킨다. 이 상부 유전체층은 일반적으로 약 400㎛정도의 두께로 형성된다.

그러나, 이와 같은 종래의 정전척(1)은 기판(2)과 면접촉을 함에 따라, 기판상에 파티클이 발생할 우려가 있으며, 기판 전체면이 정전척과 접촉함에 따라 기판의 평판도를 유지하는데 어려움이 있고, 이에 따라 기판 제작상 균일한 표면처리와 구조적인 평판도를 확보하기가 어렵다는 문제점이 있었다. 그리고, 정전척과 기판이 면접촉함에 따라, 기판의 제조공정상 식각 또는 증착시 온도, 압력 등의 공정조건의 균일성을 확보하기가 어렵다는 문제점이 있었다.

이에 대하여 상기와 같이 정전척과 기판의 면접촉을 감소시키고자 접촉면을 엠보싱처리한 정전척이 사용되었으나 엠보싱의 접촉에 의한 마멸로 인해 기판상에 파티클 발생 및 파손의 우려가 있으며, 엠보싱부의 수명이 짧아 정전척 제작비용이 과다하게 소요된다는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 반도체 기판의 제작공정상 기판의 손상과 파티클 발생을 방지하도록 엠보싱 처리된 정전척 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.

또한, 세라믹볼을 이용하여 엠보싱 처리를 함으로써 기능상 및 제작상의 안정성이 확보되고 사용수명이 연장된 정전척 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 정전척 제조방법에 있어서, 1)전극패턴을 포함하는 유전체의 상부 유전체층 형성시, 상기 상부 유전체층 상면에 홈부를 형성하는 단계; 및 2)상기 홈부에 세라믹볼을 결합하여 볼록부를 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 제2)단계에서는, 각 홈부의 위치와 대응되는 돌기부의 말단에 접착제를 묻히고, 상기 돌기부를 하강시켜 각 홈부에 상기 접착제를 부착하는 하는 것이 바람직하다. 상기 제2)단계에서는, 상기 홈부의 개수보다 많은 개수의 세라믹볼을 상기 상부 유전체층 상면에 투입하고 흔들어줌으로써 모든 홈부에 한 개의 세라믹볼이 결합되도록 한다.

상기 제2)단계 완료 후에는 상기 세라막볼이 결합된 상기 상부 유전체층에 용사코팅하여 결합을 강화하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 세라믹볼은 표면조도(surface roughtness)가 큰 것을 사용하여 정전기력을 강화할 수 있다.

이하에서는 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 엠보싱 정전척의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

본 실시예에 따른 엠보싱 정전척의 제조방법은 도 3에 도시된 바와 같이, 전극패턴을 포함하는 유전체의 상부 유전체층을 형성함에 있어서, 상기 상부 유전체 층 상면에 일정한 간격을 가지고 홈부가 형성되도록 한다. (S110). 그리고 나서 상기 홈부의 위치와 대응되는 위치에 돌기가 형성된 돌기부를 사용하여 각 홈부에 접착제를 바른다(S120). 그리고 나서 상기 홈부에는 세라믹볼을 결합하여 볼록부를 형성한다(S130). 이때, 상기 세라믹볼이 쉽게 분리되지 않도록 용사코팅을 한다(S140). 이와 같은 공정을 통하여 다수개의 볼록부가 구비된 엠보싱 정전척을 제조한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엠보싱 정전척의 제조방법을 개략적으로 설명하는 사시도이다. 하부 유전체층 상면 및 전극 패턴 상면에 용사 코팅 방법으로 상부 유전체층(50)을 형성하되, 도 4a와 같이 상기 상부 유전체층 상면에 일정한 간격 또는 불규칙적으로 홈부(53)를 형성한다.

그리고 나서 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 홈부의 위치와 대응되는 위치에 다수개의 돌기가 형성되어 있는 돌기부를 이용하여 각 홈부에 접착제를 바른다. 즉, 각 돌기의 말단에 접착제가 묻어 있는 상기 돌기부를 하강시켜 각 홈부의 내부에 일정량의 접착제가 발라지도록 하는 것이다.

그 후 도 4c에 도시된 바와 같이 상기 홈부의 개수보다 많은 수의 세라믹볼(54)을 상부 유전체층 상부에 투입하고 흔들어주어 각 홈부에 세라믹볼이 결합하도록 한다. 이를 통해 도 4c와 같이 다수개의 세라믹볼(54)이 피고정부재의 위치부인 상부 유전체층 상에 결합되어 볼록부를 형성함으로써 엠보싱 처리된 정전척을 형성한다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 돌기부(52)의 말단에 접착제를 묻혀놓 아, 상기 돌기부의 말단과 접촉한 상기 홈부(53)에 접착제가 마련되도록 할 수 있다. 이를 통해 각 각의 홈부(53)에 세라믹볼(54) 결합되어 쉽게 분리되지 않도록 할 수 있다.

도 6a에 도시된 바와 같이, 다수개의 세라믹볼(54)은 상기 상부 유전체층(50)과 결합되나, 일체형으로 구성되지 않고 분리가능하므로 마모된 경우 교체가 가능하다. 또한, 세라믹볼(54) 자체의 표면조도(surface roughness)의 조절이 가능하다. 거친 표면을 가지는 세라믹볼(54)을 결합하여 볼록부를 형성한 경우 더 높은 정전기력을 발생시킬 수 있는 구조를 개시한다.

이때, 도 6b에 도시된 바와 같이 상기 세라믹볼이 결합된 상기 상부 유전체층은 열 분사(Thermal Spray)방식으로 상부를 용사 코팅하여 결합부의 틈새가 없도록 구성하는 것이 바람직하다.

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

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 정전척에 의하면, 반도체 기판의 제작공정상 기판의 손상과 파티클 발생을 방지하도록 엠보싱 처리된 정전척 및 그 제조방법을 제공하는 장점이 있다.

또한, 세라믹볼을 이용하여 엠보싱 처리를 함으로써 세라믹볼의 마모시 교체가 가능하고 표면의 조도조절이 가능하여, 빠르고 정확하게 엠보싱 정전척을 생성하고 사용수명이 연장된 정전척 및 그 제조방법을 제공하는 장점이 있다.

Claims (7)

1. 정전척 제조방법에 있어서,

   1)전극패턴을 포함하는 유전체층 형성시, 상기 유전체층 상면에 홈부를 형성하는 단계; 및

   2)상기 홈부에 세라믹볼을 결합하여 볼록부를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2)단계에서는,

   각 홈부의 위치와 대응되는 돌기부의 말단에 접착제를 묻히고, 상기 돌기부를 하강시켜 각 홈부에 상기 접착제를 부착하는 것을 특징으로 하는 정전척의 제조방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 제2)단계에서는,

   상기 홈부의 개수보다 많은 개수의 세라믹볼을 상기 상부 유전체층 상면에 투입하고 흔들어줌으로써 상기 홈부에 상기 세라믹볼이 결합되도록 하는 것을 특징으로 하는 정전척의 제조방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제2)단계 완료 후에, 상기 세라믹볼이 결합된 상기 유전체층에 용사코팅 작업을 진행하여 상기 세라믹볼과 홈부의 결합을 강화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척의 제조방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 코팅 작업은 용사코팅인 것을 특징으로 하는 정전척의 제조방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 세라믹볼은 정전기력이 높아지도록 표면조도(surface roughtness)가 큰 것을 특징으로 하는 전전척의 제조방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 방법으로 제조되는 정전척.

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