KR20130070623A - 정전 척 및 그것의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 두 장의 글래스 사이에 전극 패턴을 형성하고 척 바디에 부착하는 방식으로 구성함으로써, 전체적으로 제조가 용이하고 경제성이 우수한 효과가 있고, 또한 정전 척의 평판도 확보가 유리하여 기판이 대형화되더라도 보다 우수한 척킹 성능을 구현할 수 있는 정전 척 및 그것의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

정전 척 및 그것의 제조 방법 {Electrostatic Chuck and its manufacturing method}
본 발명은 반도체 제조 장비, LCD 등 평판표시소자 제조장비 등에서 기판을 고정하는 정전 척 및 그것의 제조 방법에 관한 것이다.
정전척(Electrostatic Chuck)은 반도체 및 LCD 제조장비의 진공 챔버 내부에 기판이 놓이는 곳으로 정전기의 힘을 사용하여 기판을 하부 전극에 고정시켜주는 기능을 한다.
LCD 제조장비 중 하나인 식각장비(etcher)에는 LCD 유리기판을 수평하게 지지하고 온도를 균일하게 유지시켜주는 하부전극이 있는데, LCD 유기기판이 점차 대형화 되어감에 따라 챔버 내부에서 유리기판을 수평하게 유지하기가 어려워지고 있다. 이에 따라 정전척은 하부전극에서 정전기를 발생시켜 유리 기판과 하부전극의 간격을 일정하게 유지하여 기판을 수평상태로 고정시켜주는데 사용되고 있다.
반도체 공정용 정전척도 위 식각장비의 정전척과 같은 원리를 통해 웨이퍼를 수평상태로 고정시켜주데 사용되고 있다.
도 1은 일본 공개특허공보 2002-70340호에 개시된 정전척을 개략적으로 보여주는 도면으로서, 일본 공개특허공보에 개시된 정전척은, 기재(1)상의 적어도 한쪽 표면에 금속질층으로 이루어지는 언더코트(2)를 갖고, 그 언더코트(2) 상에 Al2O3 세라믹스로 이루어지는 하부 절연층(3)을 갖고, 그 절연층 상에 금속질 전극층(4)을 가지며, 그 전극층 위에는 톱코트로서 Al2O3 세라믹스로 이루어지는 상부 절연층(5)을 형성하여 이루어진 구성을 보여준다.
도 1에서 도면 부호 10은 기판을 나타낸다.
그러나 위와 같은 일본 공개특허공보에 개시된 정전척을 포함하여, 종래의 정전척들은 대부분 세라믹 소재에 전극 패널을 형성하여 구성하기 때문에 균일한 평판도를 갖는 세라믹을 구성하는 작업, 세라믹 평판 사이에 전극 패턴 형성하는 작업 등의 제조 공정이 쉽지 않아 전체적으로 정전 척 제조 작업에 많은 어려움이 따르고, 또한 점차 대면적화되는 기판에 대응하도록 대형으로 제작할 경우에 제조 비용도 많이 소요되어 경제성이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 유리 기판을 이용하여 정전 척을 구성함으로써 제조가 용이하고, 이에 따라 경제성이 우수하면서도 정전 척의 평판도 확보가 유리하여 기판이 대형화되더라도 보다 우수한 척킹 기능을 실현할 수 있는 정전 척 및 그것의 제조 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 정전 척 제조 방법은, 제1글래스와 제2글래스의 상호 마주하는 면 중 적어도 어느 한 쪽면에 전극 패턴을 형성하는 제1단계와; 상기 제1단계를 통해 전극 패턴이 형성된 제1글래스와 제2글래스 사이에 합착 부재를 배치시킨 상태에서 제1글래스와 제2글래스를 상호 합착하는 제2단계와; 상기 제2단계에서 제1글래스와 제2글래스가 상호 합착된 글래스 합착 모듈을 척 바디에 고정하는 제3단계를 포함한 것을 특징으로 한다.
상기 제1단계는, 제1글래스와 제2글래스 중 어느 한쪽 글래스의 표면에 마스크를 부착한 상태에서 스퍼터링 방법으로 글래스 표면에 전극 패턴을 형성하는 것이 바람직하다.
상기 제1단계는, 제1글래스와 제2글래스 중 어느 한쪽 글래스의 표면에 패턴이 형성된 마스크를 부착하고, 마스크가 부착된 글래스의 한쪽 면을 습식 식각한 다음, 스퍼터링 방법으로 마스크가 부착된 글래스에 전극 패턴을 형성하고, 글래스에서 마스크를 제거하는 과정으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 제2단계는, 제1글래스와 제2글래스 중 적어도 어느 한쪽 글래스에 실런트를 도포한 후에 제1글래스와 제2글래스를 합착하고, 실런트를 경화시키는 열합착 과정으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 제2단계는, 제1글래스와 제2글래스가 상호 합착된 글래스 합착 모듈의 둘레 부분에 에지 커버를 설치하는 커버 설치 과정을 포함할 수 있다.
상기 제2단계와 제3단계 사이에서, 제1글래스와 제2글래스가 상호 합착된 글래스 합착 모듈의 상부 표면에 절연 소재를 이용하여 코팅막을 형성하는 것이 바람직하다.
이때, 코팅막은 그 표면에 다수의 엠보싱을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.
상기 제3단계에서 사용되는 척 바디는 금속 소재로 제작된 플레이트인 것이 바람직하다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 정전 척은, 상기한 바와 같은 정전 척 제조 방법으로 제작된 것을 특징으로 한다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 정전 척은, 평판 구조를 갖는 두 개의 글래스가 상호 합착되고, 이 두 개의 글래스 사이에 전극 패턴이 형성된 글래스 합착 모듈과; 적어도 상면이 평면 구조를 갖도록 형성되어 상기 글래스 합착 모듈의 저면에 결합되는 척 바디를 포함한 것을 특징으로 한다.
상기 글래스 합착 모듈은 두 개의 글래스가 합착된 둘레면에 에지 커버가 설치되는 것이 바람직하다.
상기 글래스 합착 모듈은 그 상부 표면에 세라믹으로 코팅된 코팅막이 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 코팅막은 기판이 접촉되는 다수의 돌출부를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같은 본 발명의 주요한 과제 해결 수단들은, 아래에서 설명될 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용', 또는 첨부된 '도면' 등의 예시를 통해 보다 구체적이고 명확하게 설명될 것이며, 이때 상기한 바와 같은 주요한 과제 해결 수단 외에도, 본 발명에 따른 다양한 과제 해결 수단들이 추가로 제시되어 설명될 것이다.
본 발명에 따른 정전 척 및 그것의 제조 방법은, 두 장의 글래스 사이에 전극 패턴을 형성하고 척 바디에 부착하는 방식으로 구성함으로써, 전체적으로 제조가 용이하고, 경제성이 우수한 효과가 있고, 또한 정전 척의 평판도 확보가 유리하여 기판이 대형화되더라도 보다 우수한 척킹 성능을 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 선행기술의 정전 척을 보여주는 개략적인 단면 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 정전 척의 일 실시예를 보여주는 개략적인 단면 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 정전 척 제조 방법의 일 실시예를 보여주는 순서 도면들이다.
도 4는 본 발명에 따른 정전 척 제조 방법에서 글래스에 전극 패턴을 형성하는 공정을 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명에 따른 정전 척 제조 방법에서 진공 합착 공정을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명에 따른 정전 척 제조 방법에서 정전 척 검사 방법을 나타낸 순서도이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 정전 척의 일 실시예에 대하여 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 정전 척은 크게 유리 기판 등으로 이루어진 글래스 합착 모듈(20)과, 금속재로 이루어진 척 바디(30)로 구성된다.
먼저, 글래스 합착 모듈(20)은 평판 구조를 갖는 두 개의 글래스, 즉, 제1글래스(21)와 제2글래스(22)가 실런트 등의 합착 부재(24)에 의해 상호 합착되고, 이 두 개의 글래스(21)(22) 사이에 전극 패턴(23)이 형성된 구조를 갖는다.
제1글래스(21)와 제2글래스(22)는 일반적으로 LCD 패널, PDP 등을 제작하는 글래스 소재(예를 들면 PD200, Eagle2000 등)로 이용하여 제작하는 것이 바람직하다.
두 글래스(21)(22) 사이에 전극 패턴(23)을 형성하는 구조에 대해서는 아래 정전 척 제조 방법을 설명할 때 구체적으로 설명한다.
참고로, 도 2는 두 글래스(21)(22)가 합착 부재(24)에 의해 합착된 상태를 보여주고 있는데, 도면에 예시된 바와 같이 두 글래스 사이가 합착 부재에 의해 틈새가 형성될 수 있고, 이와는 달리 틈새 없이 두 글래스가 완전히 밀착된 상태로 합착되거나, 합착 부재(24)가 두 글래스(21)(22) 사이의 전 부분에 도포되어 틈새 없이 구성하는 것도 가능하다.
*글래스 합착 모듈(20)은 두 개의 글래스(21)(22)가 합착된 둘레면에 에지 커버(25)가 설치되는 것이 바람직하다. 이때 에지 커버(25)는 세라믹, 금속재 등으로 제작하여 구성할 수 있고, 글래스 합착 모듈(20)의 둘레에 테두리 구조로 설치되어 구성되는 것이 바람직하다. 에지 커버(25)가 세라믹 소재로 구성된 경우에 테이프형 구조로 제작하여 글래스 합착 모듈(20) 둘레에 부착하거나, 에어로졸 데포지션법(aerosol deposition method)으로 세라믹 막을 형성하여 구성할 수 있다. Al 등의 금속재로 구성된 경우에 아노다이징 처리하거나, Al2O3 등의 산화막이 구성된 부재를 이용하여 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 글래스 합착 모듈(20)은 그 상부 표면에 세라믹 등의 절연 소재로 코팅된 코팅막(27)이 형성되는 것이 바람직하다. 이때 코팅막(27)은 엠보싱 구조로 형성되어 기판이 접촉되는 다수의 돌출부(28)를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
코팅막(27)은 글래스 합착 모듈(20)의 상부 표면 전체가 아닌 일부분에만 형성하는 것도 가능하다. 예를 들면 글래스 합착 모듈(20)의 상부 가장자리 부분에만 구성하는 것도 가능하다.
다음, 상기 척 바디(30)는 상면이 평면 구조를 갖도록 형성되어 상기 글래스 합착 모듈(20)의 저면에 결합되도록 구성된다.
이러한 척 바디(30)는 글래스 합착 모듈(20)을 지지할 수 있는 구조이면, 다양하게 구성할 수 있는데, 글래스 합착 모듈(20)이 사각 구조인 경우에 사각 플레이트 구조로 이루어져 글래스 합착 모듈(20)을 지지할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
척 바디(30)의 소재는 Al, 인코널(Inconel) 등을 이용하여 제작할 수 있다. 이러한 소재로 제작될 경우에 척 바디(30)의 표면을 아노다이징 처리하거나, Al2O3 등의 소재로 산화막 처리한 플레이트를 이용하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 글래스 합착 모듈(20)과 척 바디(30)를 결합하는 구조는 접착 부재를 이용하여 상호 부착하여 고정하는 방식을 이용할 수 있다.
이제, 상기한 바와 같은, 본 발명에 따른 정전 척 제조 방법에 대하여 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제1글래스(21)와 제2글래스(22)의 상호 마주하는 면 중 적어도 어느 한 쪽면에 전극 패턴(23)을 형성한다.
도 3의 (a) 및 도 4를 참조하여, 제1글래스(21)와 제2글래스(22) 중 제2글래스(22) 쪽에 전극 패턴(23)을 형성하는 방법을 예시하여 설명한다.
제2글래스(22)를 세척한 다음, 세척된 제2글래스(22)에 전극 패턴(23) 형성 작업을 실시하게 되는데, 이때 제2글래스(22)의 표면에 마스크(미도시)를 부착한 상태에서 스퍼터링 방법으로 전극 패턴(23)을 형성할 수 있다.
즉, 제2글래스(22)의 표면에 패턴이 형성된 마스크를 부착하고, 마스크가 부착된 제2글래스(22)를 습식 식각하여 처리한 다음, 스퍼터링 방법으로 마스크가 부착된 제2글래스(22)에 전극 패턴(23)을 형성하고, 제2글래스(22)에서 마스크를 제거하는 과정을 통해 제2글래스(22)에 전극 패턴(23)을 형성하는 것이다.
여기서, 습식 식각에 한정되지 않고, 실시 조건에 따라서는 건식 식각을 이용하여 마스크가 부착된 글래스의 한쪽 면에 전극 패턴(23)이 형성될 위치를 식각하여 처리하는 것도 가능하다.
그리고 스퍼터링 방법은 공지의 스퍼터링 방법을 이용하여 전극 패턴(23)을 용이하게 실시할 수 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.
제2글래스(22)에서 마스크를 제거하는 과정은 글래스 표면을 그라인딩 처리하여 글래스 표면을 후처리 가공하거나, 마스크 또는 금속 슬러그(slog) 등을 제거하는 공정으로 이루어지는 것이 바람직하다.
마스크 제거 공정이 끝나면, 전극 패턴(23)이 형성된 제2글래스(22)를 세척하는 공정을 실시한다.
상기에서, 제2글래스(22)에 형성되는 전극 패턴(23)은 제작하고자 하는 정전 척의 종류에 맞게 다양하게 형성할 수 있다. 이때 공지의 정전 척 전극 인가 방식에 따라 유니폴러(Unipolar type), 바이폴러 타입(Bipolar type) 등의 전극 패턴(23)을 형성할 수 있다.
제2글래스(22)에 형성된 전극 패턴(23)은 제2글래스(22)를 관통하여 연결된 전압 인가 라인 또는, 아래에서 설명할 글래스 합착 모듈(20)의 측면(edge)쪽에서 연결된 전압 인가 라인을 통해 전원을 인가받을 수 있도록 구성할 수 있다.
다음, 상기한 과정을 거쳐서, 전극 패턴(23)이 형성된 제2글래스(22)와 제1글래스(21) 사이에 합착 부재(24)를 배치시킨 상태에서 제1글래스(21)와 제2글래스(22)를 상호 합착한다.
도 3의 (b)와 도 5를 참조하면, 제1글래스(21)와 제2글래스(22) 중 적어도 어느 한쪽 글래스에 합착 부재(24)인 실런트를 도포한 후에 제1글래스(21)와 제2글래스(22)를 합착하고, 실런트를 경화시키거나 열합착 하는 과정으로 진행한다.
이때, 제1글래스(21)와 제2글래스(22)의 합착은 진공 환경(분위기)을 제공할 수 있는 진공 합착 챔버 내에서 실시하는 것이 바람직하고, 실런트는 통상적으로 LCD, 또는 PDP 패널을 합착할 때 사용되는 실런트 소재를 이용할 수 있다. 실런트의 도포 위치는 두 글래스(21)(22)가 합착되어 상호 고정될 수 있는 위치이면 글래스 위에 다양한 방식으로 도포하여 이용하여 구성할 수 있다.
실런트를 경화시키는 방법은 공지의 UV 경화 방법 또는 베이킹 챔버(baking chamber)를 이용한 경화 방법 등을 이용할 수 있다.
상기와 같은 방법으로 제1글래스(21)와 제2글래스(22)가 상호 합착된 글래스 합착 모듈(20)의 둘레 부분에 도 3의 (c)에서와 같이 에지 커버(25)를 설치하는 것이 바람직하다. 즉, 두 글래스(21)(22) 사이의 틈새 부분을 포함하여 글래스 합착 모듈(20)의 외곽 둘레 부분에 에지 커버(25)를 씌워서 보강하는 작업을 실시한다. 이러한 에지 커버(25) 설치 공정은 반드시 필요한 공정은 아니며, 실시 조건에 따라 생략하고 구성하는 것도 가능하다.
또한, 제1글래스(21)와 제2글래스(22)가 상호 합착된 글래스 합착 모듈(20)의 상부 표면에 도 3의 (c)에서와 같이 세라믹 코팅을 하여 코팅막(27)을 형성하는 것이 바람직하다. 이때 코팅막(27)은 그 표면에 기판이 접촉되어 올려질 수 있도록 다수의 엠보싱 즉, 돌출부(28)를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.
코팅막(27)을 형성하는 방법은 에어로졸 데포지션법(aerosol deposition method)을 이용하여 글래스 합착 모듈(20)의 상부 표면에 고속으로 치밀한 세라믹 막 형성하여 구성할 수 있다. 물론, 에어로졸 데포지션법 이외의 방법을 이용하여 글래스 합착 모듈(20)의 상부 표면에 세라믹 등의 절연 소재를 코팅하여 구성할 수 있다.
다음, 상기와 같은 방법으로 완성된 글래스 합착 모듈(20)을 척 바디(30)에 고정한다.(도 3의 (d) 및 도 5 참조)
척 바디(30)는 앞서 도 2를 참조하여 설명하였던 바와 같이 금속 소재로 제작된 플레이트 구조로 이루어지는 것이 바람직하다. 이때 금속 소재는 Al 소재로 이루어질 수 있다.
글래스 합착 모듈(20)에 척 바디(30)를 결합하는 방식은 접착 부재로 실리콘(Si)을 이용할 수 있으며, 이를 이용하여 글래스 합착 모듈(20)과 척 바디(30)를 상호 부착한 다음, UV 경화 방식 베이킹 챔버 경화 방식을 이용하여 경화시킬 수 있다.
상기한 바와 같이 글래스 합착 모듈(20)을 척 바디(30)에 고정하게 되면, 본 발명에 따른 정전 척이 완성되는데, 이후 필요에 따라 정전 척 테스트 공정을 실시한다.
정전 척의 테스트 공정은 도 6을 참조하면, 정전 척에 전압 인가 시스템을 전기적으로 연결하고, 전압을 인가하면서, 척킹력(Chucking Force), 누설 전류(Leakage Current), He 유동 상태 등을 측정하여, 정전 척의 제반 성능을 테스트 한다.
이후, 정전 척이 원하는 기준에 맞는 제작된 경우에 세척하고, 제작을 완료한다.
상기한 바와 같은, 본 발명의 실시예들에서 설명한 기술적 사상들은 각각 독립적으로 실시될 수 있으며, 서로 조합되어 실시될 수 있다. 또한, 본 발명은 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 실시예를 통하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 제1글래스와 제2글래스의 상호 마주하는 면 중 적어도 어느 한 쪽면에 전극 패턴을 형성하는 제1단계와;
    상기 제1단계를 통해 전극 패턴이 형성된 제1글래스와 제2글래스 사이에 합착 부재를 배치시킨 상태에서 제1글래스와 제2글래스를 상호 합착하는 제2단계와;
    상기 제2단계에서 제1글래스와 제2글래스가 상호 합착된 글래스 합착 모듈을 척 바디에 고정하는 제3단계를 포함하고,
    상기 제2단계는, 제1글래스와 제2글래스가 상호 합착된 글래스 합착 모듈의 둘레 부분에 제1글래스와 제2글래스 사이의 틈새 부분을 커버하는 에지 커버를 설치하는 커버 설치 과정을 포함한 것을 특징으로 하는 정전 척 제조 방법.
  2. 청구항1에 있어서,
    상기 제1단계는, 제1글래스와 제2글래스 중 어느 한쪽 글래스의 표면에 마스크를 부착한 상태에서 스퍼터링 방법으로 글래스 표면에 전극 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 정전 척 제조 방법.
  3. 청구항1에 있어서,
    상기 제1단계는, 제1글래스와 제2글래스 중 어느 한쪽 글래스의 표면에 패턴이 형성된 마스크를 부착하고, 마스크가 부착된 글래스의 한쪽 면을 습식 식각한 다음, 스퍼터링 방법으로 마스크가 부착된 글래스에 전극 패턴을 형성하고, 글래스에서 마스크를 제거하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전 척 제조 방법.
  4. 청구항1에 있어서,
    상기 제2단계는, 제1글래스와 제2글래스 중 적어도 어느 한쪽 글래스에 실런트를 도포한 후에 진공 환경에서 제1글래스와 제2글래스를 합착하고, 실런트를 경화시키는 열합착 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전 척 제조 방법.
  5. 청구항1에 있어서,
    상기 제2단계와 제3단계 사이에서, 제1글래스와 제2글래스가 상호 합착된 글래스 합착 모듈의 상부 표면에 절연 소재를 이용하여 코팅막을 형성하는 것을 특징으로 하는 정전 척 제조 방법.
  6. 평판 구조를 갖는 두 개의 글래스가 상호 합착되고, 이 두 개의 글래스 사이에 전극 패턴이 형성된 글래스 합착 모듈과;
    적어도 상면이 평면 구조를 갖도록 형성되어 상기 글래스 합착 모듈의 저면에 결합되는 척 바디를 포함하고,
    상기 글래스 합착 모듈은 두 개의 글래스가 합착된 둘레면에 두 개의 글래스 사이의 틈새 부분을 커버하는 에지 커버가 설치된 것을 특징으로 하는 정전 척.
  7. 청구항6에 있어서,
    상기 글래스 합착 모듈은 그 상부 표면에 절연 소재로 코팅된 코팅막이 형성된 것을 특징으로 하는 정전 척.
  8. 청구항7에 있어서,
    상기 코팅막은 기판이 접촉되는 다수의 돌출부를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 정전 척.
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