KR20190127402A - 보호 코팅층을 가지는 정전척 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상부 절연층 상면에 유무기 복합 재질의 보호 코팅층이 구비되어 절연층의 파손을 방지하고 용이한 리페어가 가능한 보호 코팅층을 가지는 정전척에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 보호 코팅층을 가지는 정전척은, 베이스층; 상기 베이스층 상에 형성되는 하부 절연층; 상기 하부 절연층 상에 패턴으로 형성되는 전극층; 상기 전극층 상에 형성되는 상부 절연층; 상기 상부 절연층의 상면 전면에 걸쳐서 형성되는 보호 코팅층;을 포함한다.

Description

보호 코팅층을 가지는 정전척{A ELECTROSTATIC CHUCK COMPRISING A PROTECTING COATING LAYER}
본 발명은 정전척에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상부 절연층 상면에 유무기 복합 재질의 보호 코팅층이 구비되어 절연층의 파손을 방지하고 용이한 리페어가 가능한 보호 코팅층을 가지는 정전척에 관한 것이다.
최근의 차세대 반도체 및 디스플레이패널 공정 장비에는 정전기력을 이용한 정전척이 핵심 부품으로 사용되어 웨이퍼 또는 유리기판를 고정하고 있다. 상기 정전척(1)은 도 1에 도시된 바와 같이, 모재(母材, 10)에 통상적으로 2개 이상의 유전층(20, 30)이 형성되고 유전층(20, 30) 사이에 전극(40)이 삽입되어 사용되는 구조를 가진다.
이러한 정전척에서는 전도성을 갖는 전극(40)에 직류전압을 인가하면 유전체(20, 30)의 분극 현상에 따라 피처리물인 웨이퍼 또는 유리기판에 반대 극성이 발생됨으로써 피처리물인 웨이퍼 또는 유리기판과 유전체 간에 발생되는 정전기력으로 피처리물인 웨이퍼 또는 유리기판을 고정하는 장치이다.
이러한 정전척은 크게 유전층의 종류에 따라 세라믹층을 유전층으로 사용하는 세라믹 정전척과 폴리이미드 등의 필름 소재를 유전층으로 사용하는 PI 척으로 분류될 수 있다.
상기 세라믹 정전척은 세라믹층 특유의 높은 경도와 취성으로 인하여 외부에서 강한 충격 발생시 세라믹 소재의 크랙이 발생하는 문제점이 있다.
한편 상기 PI척은 필름층이 우수한 전기적 특성을 나타내지만, 자체 물성인 경도, 강도 등의 기계적 특성이 매우 낮아서 공정 중 이물이나 직접적인 접촉에 대한 내구성이 매우 낮은 문제점이 있다. 특히, 최근 기판의 대형화 등의 추세에 따라 척킹력의 상승을 위하여 상부 유전층의 두께를 최소화하는 경향이 있어서 이러한 기계적 특성의 취약성이 더욱 심각한 문제점으로 대두되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상부 절연층 상면에 유무기 복합 재질의 보호 코팅층이 구비되어 절연층의 파손을 방지하고 용이한 리페어가 가능한 보호 코팅층을 가지는 정전척을 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 보호 코팅층을 가지는 정전척은, 베이스층; 상기 베이스층 상에 형성되는 하부 절연층; 상기 하부 절연층 상에 패턴으로 형성되는 전극층; 상기 전극층 상에 형성되는 상부 절연층; 상기 상부 절연층의 상면 전면에 걸쳐서 형성되는 보호 코팅층;을 포함한다.
그리고 본 발명에서 상기 보호 코팅층은, 레진, 경화제 및 무기 화합물을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 무기 화합물은, SiC, B4C, AlC, TiC, Si3N4, AION, TiN, AlN, TiB2, Al2O3, MgO, SiO2, Y2O3, ZrO2, CeO2, TiO2, BxCy, BN, YAG, AlF3 로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 레진은 에폭시 레진인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 경화제는 저온 열경화제인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 상부 유전층 및 하부 유전층은 세라믹 또는 절연 필름으로 이루어지는 것이 바람직하다.
한편 본 발명에서 상기 상부 유전층 및 하부 유전층은 폴리이미드로 이루어질 수도 있다.
본 발명의 보호 코팅층을 가지는 정전척에 의하면 상부 절연층 상면에 유무기 복합 재질의 보호 코팅층이 구비되어 절연층의 파손을 방지하고 용이한 리페어가 가능한 장점이 있다.
도 1은 종래의 정전척의 구조를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척의 구조를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 3 내지 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척의 리페어 과정을 도시하는 도면들이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.
본 실시예에 따른 보호 코팅층을 가지는 정전척(100)은 도 2에 도시된 바와 같이, 베이스층(110), 하부 절연층(120), 전극층(140), 상부 절연층(130) 및 보호 코팅층(150)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기에서 상기 베이스층(110), 하부 절연층(120), 전극층(140), 상부 절연층(130)은 기존에 알려진 구조와 실질적으로 동일하므로 이에 대해서는 간단하게 설명한다.
즉, 상기 하부 절연층(120)과 상부 절연층(130)은 세라믹 또는 절연필름으로 이루어질 수 있다. 상기 하부 절연층(120)과 상부 절연층(130)이 세라믹으로 이루어지는 경우에는 소결 등의 공정에 의하여 형성되며, 경도가 높은 장점이 있으나 강한 충격 발생시 크랙이 발생하는 문제점이 있다.
한편 상기 하부 절연층(120)과 상부 절연층(130)이 PolyImide와 같은 절연필름으로 이루어지는 경우에는 매우 우수한 전기적 절연 특성을 나타내지만 경도나 강도가 낮아서 내구성이 나쁜 문제점이 있다. 특히, 이러한 절연필름을 사용하는 정전척은 디스플레이 제조 분야와 같이 대면적 소자 제조에 사용되므로 보다 큰 처킹력을 요구하고 이를 위하여 유전체인 절연필름의 두께가 더욱 얇아져야 하는 요구가 있다.
다음으로 상기 보호 코팅층(150)은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 상부 절연층(130)의 상면 전면에 걸쳐서 형성되는 구성요소이며, 100 ~ 500㎛ 정도의 두께로 얇게 형성되어 상기 상부 절연층(130)을 보호하는 것이다. 본 실시예에서 상기 보호 코팅층(150)은 상기 상부 절연층(130)과 하부 절연층(120)이 세라믹으로 이루어지거나 절연필름으로 이루어지는 경우에 모두 적합하게 보호 작용을 수행할 수 있도록 레진, 경화제 및 무기 화합물을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
이러한 조성을 가지는 본 실시예의 보호 코팅층(150)은 유무기 하이브리드 성격을 가져서 무기물인 세라믹 절연층에 대해서는 유기적인 특성을 이용하여 보호하고, 유기물은 절연필름 절연층에 대해서는 무기적인 특성을 이용하여 보호할 수 있는 장점이 있다. 즉, 상기 세라믹 절연층에 대해서는 외부 충격 발생시 세라믹 절연층에 직접적으로 전달되는 충격을 흡수 및 완화하여 세라믹 절연층의 크랙 발생을 방지할 수 있다.
한편 상기 절연필름 정전척에 대해서는 외부 영향으로부터 발생하는 유전층 손상에 대한 내구성을 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 상기 상부 절연층의 두께를 최소화할 수 있어서 큰 처킹력을 확보할 수 있는 장점도 있다.
본 실시예에서 상기 무기 화합물은, SiC, B4C, AlC, TiC, Si3N4, AION, TiN, AlN, TiB2, Al2O3, MgO, SiO2, Y2O3, ZrO2, CeO2, TiO2, BxCy, BN, YAG, AlF3 로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.
또한 상기 레진은 에폭시 레진인 것이 바람직하며, 상기 경화제는 200℃ 이하의 저온 환경에서 경화되어 경화 과정에서 필름 재질인 상기 상하부 절연층에 영향을 미치지 않는 저온 열경화제인 것이 바람직하다.
한편 본 실시예에 따른 보호 코팅층을 가지는 정전척(100)에서는 보호 코팅층(150)에 손상이 발생하는 경우 이를 수리하는 과정이 종래의 정전척(1)에 비하여 매우 간단하고 용이하다. 이하에서 이를 상세하게 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 정전척 사용 중에 상기 보호 코팅층(150)에 손상(152)이 발생한 경우, 먼저 도 4에 도시된 바와 같이 상기 보호 코팅층(150)의 조성과 동일한 조성을 가지는 수리용 조성물(154)을 손상(152)이 발생한 부분에 충진한다. 그리고 나서 도 4에 도시된 바와 같이, 경화 온도로 가열하여 충진된 수리용 조성물(154)을 경화하면 경화된 수리용 조성물(154)은 애초의 보호 코팅층(150)과 동일한 물질이므로 완전히 일체화된다.
마지막으로 도 6에 도시된 바와 같이, 경화된 수리용 조성물(154) 중 상기 보호 코팅층(150)의 상면보다 돌출된 부분(154a)을 가공 및 제거하여 평탄도가 5 ~ 30㎛ 정도 되도록 맞추면 수리 과정이 마무리된다.
이렇게 수리된 정전척(100)은 별도의 상부 유전층 제거 과정 등이 불필요하고 수리된 부분이 애초의 보호 코팅층과 동일한 물질로서 완전히 일체화되므로 사용 과정에서 보호 코팅층으로부터 분리되는 등의 문제가 발생하지 않는 장점이 있다.
100 : 본 발명의 일 실시예에 따른 보호 코팅층을 가지는 정전척
110 : 베이스층 120 : 하부 절연층
130 : 상부 절연층 140 : 전극층
150 : 보호 코팅층

Claims (5)

  1. 베이스층;
    상기 베이스층 상에 형성되는 하부 절연층;
    상기 하부 절연층 상에 패턴으로 형성되는 전극층;
    상기 전극층 상에 형성되는 상부 절연층;
    상기 상부 절연층의 상면 전면에 걸쳐서 형성되는 보호 코팅층;을 포함하는 보호 코팅층을 가지는 정전척.
  2. 제1항에 있어서, 상기 보호 코팅층은,
    레진, 경화제 및 무기 화합물을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 보호 코팅층을 가지는 정전척.
  3. 제2항에 있어서, 상기 무기 화합물은,
    SiC, B4C, AlC, TiC, Si3N4, AION, TiN, AlN, TiB2, Al2O3, MgO, SiO2, Y2O3, ZrO2, CeO2, TiO2, BxCy, BN, YAG, AlF3 로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 보호 코팅층을 가지는 정전척.
  4. 제2항에 있어서, 상기 레진은,
    에폭시 레진인 것을 특징으로 하는 보호 코팅층을 가지는 정전척.
  5. 제2항에 있어서, 상기 경화제는,
    저온 열경화제인 것을 특징으로 하는 보호 코팅층을 가지는 정전척.
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