KR20190134440A - 세라믹제 정전 척의 제조 방법 - Google Patents

세라믹제 정전 척의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 세라믹 또는 복합 세라믹 유전층의 고순도화 및 두께의 불균형을 최소화하는 것이 가능한 세라믹제 정전 척의 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 밀도 95% 이상의 세라믹 또는 복합 세라믹 유전체층에 전극의 패턴으로서의 홈을 형성하는 공정; 홈에 금속을 형성하여 전극 패턴으로 하는 공정; 유전체층에 접합을 위한 활성화 접합층을 형성하는 공정; 밀도 95% 이상의 세라믹 또는 복합 세라믹 절연체층을 유전체층에 접합하는 공정;을 포함한다.

Description

세라믹제 정전 척의 제조 방법{Manufacturing method of ceramic electrostatic chuck}
본 발명은, 세라믹제 정전 척의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 반도체나 액정 패널의 생산에 사용되는 세라믹제 정전 척의 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 세라믹제 정전 척의 제조 방법으로서, 그린 시트와 전극으로서의 텅스텐이나 몰리브덴 등의 고융점 금속 페이스트를 도포한 그린 시트를 적층시키는 동시에 소성하는 방법, 및 전극으로서의 텅스텐이나 몰리브덴 등의 고융점 금속판을 세라믹 분말 사이에 두고 핫 프레스 등으로 동시에 소성하는 방법이 일반적이다.
(특허 문헌 1) 일본 특허공개공보 제 2009-004649호 (특허 문헌 2) 일본 특허공개공보 제 (평)07-273164호
그러나, 상기의 방법에서는 고온에서의 소성 중에 세라믹의 수축에 의해, 형성되는 유전체층의 두께에 불균형이 생긴다. 또한, 그린 시트의 적층에 의한 방법에서는, 성형체를 얻기 위한 조제 첨가, 고융점 금속과의 밀착성을 얻기 위한 확산 성분 첨가가 필요하여, 세라믹의 고순도화는 어렵다. 또한, 핫 프레스에 의한 방법에서는, 세라믹과 전극으로서의 고융점 금속판의 계면에 보이드가 발생하기 쉽고, 전극은 메쉬 형상으로 할 필요가 있는 등의 제약이 생긴다.
본 발명은, 상기의 문제를 해결하기 위해 고안된, 유전체층의 고순도화 및 두께의 불균형을 최소로 억제하는 것이 가능한 세라믹제 정전 척의 제조 방법이며, 밀도 95% 이상의 세라믹 또는 복합 세라믹 유전체층에 전극의 패턴으로서의 홈을 형성하는 공정; 해당 홈에 금속을 형성하여 전극 패턴으로 하는 공정; 접합하기 위한 활성화 접합층을 형성하는 공정; 밀도 95% 이상의 세라믹 또는 복합 세라믹 절연체층을 접합하는 공정;을 포함한다.
본 발명은, 종래의 방법에서 필요한 소결성 향상을 위한 첨가물이 필요 없고, 저항값 제어 등 기능을 갖게 하기 위해 첨가하는 경우의 복합 세라믹에 있어서도, 그 이외의 첨가물을 포함하지 않는다.
도 1은 본 발명에 의해 제작하는 정전 척의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 각 공정의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 의해 제작하는 다른 정전 척의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 의해 제작하는 다른 정전 척의 단면도이다.
도 1은 본 발명에 의해 제조하는 정전 척 단면도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 정전 척(1)은, 유전체층(2); 전극 패턴(3-a); 유전체층측 접합층(4-a) 및 제1 절연체층측 접합층(4-b); 제1 절연체층(5);을 구비한다.
유전체층(2)은, 밀도 95% 이상의 세라믹 원료 또는 복합 세라믹 원료의 소결체로 이루어지는 유전체이다. 세라믹 원료로서는, Al2O3, 사파이어, Y2O3, AlN, Si3N4 등을 이용하는 것이 가능하다. 소결체로서의 세라믹 또는 복합 세라믹의 체적 저항률은, 유전체층 및 절연체층 모두 예를 들어 1.0 x 108(Ωcm) 이상이다. 또한, 저항값을 조정하기 위해 SiC, TiO2, TiN 등을 첨가한 복합재를, 유전체층 및 절연체층 모두에 이용하는 것도 가능하다.
전극 패턴(3-a)은, 유전체층(2)에 패턴으로서 형성된 홈에 매립된 금속 등의 재료로 이루어지는 전극이다. 금속으로서는, 예를 들어 주기율표 IVB족 내지 IB족에 포함되는 금속 또는 그 합금을 이용한다.
유전체층측 접합층(4-a) 및 제1 절연체층측 접합층(4-b)은, 유전체층(2)과 제1 절연체층(5)을 접합하기 위해, 표면이 활성화되는 세라믹으로 이루어지는 층이다. 접합층의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 접합된 접합층끼리가 합쳐서 50 μm 이하인 정도가 바람직하다.
제1 절연체층(5)은, 밀도 95% 이상의 세라믹 원료 또는 복합 세라믹 원료의 소결체로 이루어지는 절연체이다.
도 2를 참조하여, 본 발명의 세라믹제 정전 척의 제조 방법을 설명한다.
고순도 세라믹 원료 또는 복합 세라믹 원료를 소결하여, 밀도 95% 이상의 유전체를 미리 준비한다.
도 2 중의 (A)에 나타내는 바와 같이, 상기 밀도 95% 이상에서 소결된 세라믹 또는 복합 세라믹의 유전체를 평면도 0.05 mm 이하로 가공하고, 원하는 전극 패턴을 형성하기 위한 홈을 가공하여, 유전체층(2)으로 한다.
또한, 도 2 중의 (B)에 나타내는 바와 같이, 유전체층(2)의 상기 홈이 가공된 면에, 전극으로서의 금속층(3-b)을 형성한다. 금속을 형성하는 방법은 도금, 금속화(溶射), CVD나 PVD 등의 메탈라이즈 등의 방법을 이용하는 것이 가능하지만, 가공한 홈의 깊이보다 두껍게 형성하는 것이 바람직하다. 그 다음, 도 2 중의 (C)에 나타내는 바와 같이, 금속층(3-b)이 형성된 면을 연삭 및 연마함으로써 홈 내에 형성된 금속만을 표면에 노출시켜, 전극 패턴(3-a)으로 한다.
도 2 중의 (D)에 나타내는 바와 같이, 유전체층(2)의 전극 패턴(3)이 형성된 면에, 절연체층(5)과 접합하기 위한 유전체층측 접합층(4-a)을 형성한다. 유전체층측 접합층(4-a)의 형성 방법은 CVD 또는 PVD 등의 박막 형성 수법을 이용하는 것이 가능하다. 유전체층측 접합층(4-a)의 막 두께는 전극 패턴을 형성한 면의 표면 거칠기(Rz)보다 크게 성막(成膜)한다.
또한, 유전체층(2)과 접합하는 제1 절연체층(5-a)을 미리 준비한다. 제1 절연체층(5-a)에도 유전체층(2)과 동일하게 제1 절연체층측 접합층(4-b)을 형성한다.
유전체층측 접합층(4-a) 및 제1 절연체측 접합층(4-b)은 접합 후에 공극이 생기지 않도록 연마에 의해 표면 거칠기를 조정한다. 표면 거칠기(Ra)는 0.1 μm 이하가 바람직하다.
표면 거칠기를 조정한 유전체층측 접합층(4-a) 및 제1 절연체측 접합층(4-b)을 플라즈마 등에 의해 활성화시킨다.
마지막으로, 표면 활성화된 접합층끼리 겹쳐 저온 저하중(低溫低荷重)하에서 접합함으로써, 도 2 중의 (E)에 나타내는 바와 같이, 전극 패턴(3)을 내장한 정전 척(1)을 얻는다. 이미 소결 및 가공된 세라믹 또는 복합 세라믹끼리 저온 저하중에서 접합하는 것이 가능하므로, 고순도이고 유전체층 두께의 불균형을 억제한 정전 척의 제조가 가능해진다.
또한, 도 3에 나타내는 바와 같이, 본 방법에서는 정전 척 전극 외에, 히터로서의 금속을 내설(內設)하는 것도 가능하다. 도 3의 예에서는, 제1 절연체층(5-a)에 히터 패턴(6)이 형성되고, 추가로 제2 절연체층(5-b)이 접합되었다. 이 경우, 4-c가 히터측 접합층이며, 4-d가 제2 절연체층측 접합층이다.
또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 흡착 대상물을 냉각하기 위해 흡착면에 도입되는 냉각 가스 등의 홈을 내설하는 것이 가능하다. 도 4의 예에서는, 제1 절연체층(5-a)에 도입홈(7)이 형성되고, 추가로 제2 절연체층(5-b)이 접합되었다. 이 경우, 4-e가 도입홈측 접합층이며, 4-f가 제2 절연체층측 접합층이다.
이상, 본 발명의 실시예 및 변형예를 설명했지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 특허 청구 범위는, 당업자가 생각할 수 있는 변형·변경도 포함하는 것은 물론이다.
1: 정전 척
2: 유전체층
3-a: 전극 패턴
3-b: 금속층
4-a: 유전체층측 접합층
4-b: 제1 절연체층측 접합층
4-c: 히터측 접합층
4-d: 제2 절연체층측 접합층
4-e: 도입홈측 접합층
4-f: 제2 절연체층측 접합층
5-a: 제1 절연체층
5-b: 제2 절연체층
6: 히터 패턴
7: 도입홈

Claims (3)

  1. 밀도 95% 이상의 세라믹 또는 복합 세라믹으로 이루어지는 유전체층에 전극의 패턴으로서의 홈을 형성하는 공정; 상기 홈에 금속을 형성하여 전극 패턴으로 하는 공정; 상기 유전체층에 접합을 위한 접합층을 형성하는 공정; 상기 접합층을 연마 및 활성화 처리하는 공정; 동일하게 연마 및 활성화된 접합층을 갖는 밀도 95% 이상의 세라믹 또는 복합 세라믹으로 이루어지는 절연체층을 상기 유전체층에 접합하는 공정;을 포함하는 세라믹제 정전 척의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 세라믹 또는 복합 세라믹으로 이루어지는 유전체층 및 절연체층의 체적 저항률을 1.0 x 108(Ωcm) 이상으로 하는 세라믹제 정전 척의 제조 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 정전 척은 접합된 접합층끼리의 두께가 합쳐서 50 μm 이하의 두께가 되는 세라믹제 정전 척의 제조 방법.
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