KR20200002184A - 상부에 보호층이 구비된 정전척 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 상부에 보호층이 구비된 정전척에 관한 것으로, 금속으로 이루어진 정전척 모재; 상기 정전척 모재 상부에 형성된 제1 접착층; 상기 제1 접착층 상부에 형성된 1차 절연층; 상기 1차 절연층 상부에 형성된 전극층; 상기 전극층 상부에 형성된 제2 접착층; 상기 제2 접착층 상부에 형성된 2차 절연층; 및 상기 2차 절연층 상부에 형성된 보호층; 을 포함하는 것을 기술적 특징으로 하며, 고정되는 기판에 손상이 발생하지 않으면서, Particle이나 Chip과 같은 이물질에 의한 폴리이미드 필름의 찍힘과 스크래치 발생을 방지할 수 있어, 반도체 및 디스플레이 제조 장치에 사용되는 폴리이미드 타입의 정전척의 Life-Time을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.
Description
본 발명은 상부에 보호층이 구비된 정전척에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고정되는 기판에 손상이 발생하지 않으면서, 이물질에 의한 폴리이미드 필름의 찍힘과 스크래치 발생을 방지할 수 있는, 상부에 보호층이 구비된 정전척에 관한 것이다.
최근 반도체 및 디스플레이패널 등과 같은 제조 공정 기술의 경향인 웨이퍼 또는 유리기판의 대형화, 회로의 고집적화 및 초미세 가공, 그리고 플라즈마 식각 공정 등의 기술동향은 박막증착과 식각공정에서 피처리물인 웨이퍼 또는 유리기판을 고정하는 등의 방법에 큰 변혁을 요구하고 있다.
상기와 같은 웨이퍼 또는 유리기판을 종래에는 기계적 클램프 또는 진공척을 이용하여 피처리물인 웨이퍼 또는 유리기판을 고정하여 왔으나, 최근의 차세대 반도체 및 디스플레이패널 공정 장비에는 정전기력을 이용한 정전척이 핵심 부품으로 사용되어 웨이퍼 또는 유리기판를 고정하고 있다.
상기 정전척은 모재에 통상적으로 2개 이상의 유전층이 형성되고 유전층 사이에 전극이 삽입되어 사용되는 것과, 모재에 절연층 및 유전층을 형성하고, 절연층 및 유전층 사이에 전극을 삽입하여 사용되는 것 등이 있으며, 전도성을 갖는 전극에 직류전압을 인가하면 유전체의 분극현상에 따라 피처리물인 웨이퍼 또는 유리기판에 반대 극성이 발생됨으로서 피처리물인 웨이퍼 또는 유리기판과 유전체 간에 발생되는 정전기력으로 피처리물인 웨이퍼 또는 유리기판을 고정하는 장치이다.
한편, 상기와 같은 종래의 기술로는 피흡착물을 정전기력을 이용하여 흡착하기 위한 정전척에 있어서, 베이스 부재, 상기 베이스 부재의 일면에 조립되고, 각각에 전극이 마련된 복수개의 유전체 플레이트 유닛들이 조합되어 형성된 유전체 플레이트 및 상기 유전체 플레이트를 이루는 유전체 플레이트 유닛들 사이의 틈을 충진하는 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하며, 피흡착물을 정전기력을 이용하여 흡착하기 위한 정전척의 제조방법에 있어서, 세라믹 소결 공정을 실시하여 전극이 삽입된 유전체 플레이트 유닛을 제작하는 단계, 베이스 부재의 일면에 복수개의 상기 유전체 플레이트 유닛을 상호 이격되게 조립하는 단계 및 플라즈마 스프레이 공정을 실시하여 유전체 플레이트 유닛들 사이의 틈을 충진하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기술이 한국등록특허공보 제10-1109743호(2012.02.24.)에서와 같이 공지된바 있다.
하지만, 상기와 같은 기술은 세라믹 소결 공정 및 플라즈마 스프레이 공정을 실시하여 정전척을 형성하는 것으로서 세라믹 소결 공정 및 플라즈마 스프레이 공정의 특성상 유전체에 기공이 다수 발생되어 아킹 현상이 일어남과 아울러 내전압 특성이 나빠지는 문제점이 있다.
한국공개특허공보 제10-2005-0064336호(2005.06.29.)에는 반도체 제조 장치용 폴리이미드 타입 정전척의 라이프타임 개선 방법이 개시되어 있다.
상기 반도체 제조 장치용 폴리이미드 타입 정전척의 라이프타임 개선 방법은 폴리이미드 타입 정전척(PI ESC)이 손상되었을 경우, 손상된 폴리이미드 필름을 제거하고 대신 세라믹 재료를 코팅함으로써, 재사용이 가능하도록 하여 정전척의 수명을 연정시킬 수 있는 장점이 있지만, 고정되는 기판에 손상이 발생되는 단점이 있다.
본 발명의 목적은 고정되는 기판에 손상이 발생하지 않으면서, 이물질에 의한 폴리이미드 필름의 찍힘과 스크래치 발생을 방지할 수 있는, 상부에 보호층이 구비된 정전척을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 폴리이미드 타입의 정전척에서 파티클로 인한 손상을 방지하여 정전척의 수명을 증가시킬 수 있는 상부에 보호층이 구비된 정전척을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다음과 같은 수단을 제공한다.
본 발명은, 금속으로 이루어진 정전척 모재; 상기 정전척 모재 상부에 형성된 제1 접착층; 상기 제1 접착층 상부에 형성된 1차 절연층; 상기 1차 절연층 상부에 형성된 전극층; 상기 전극층 상부에 형성된 제2 접착층; 상기 제2 접착층 상부에 형성된 2차 절연층; 및 상기 2차 절연층 상부에 형성된 보호층; 을 포함하는, 상부에 보호층이 구비된 정전척을 제공한다.
상기 제1 접착층은 에폭시(epoxy) 수지, 페놀(phenol) 수지 및 폴리아세탈 수지로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 2가지 이상의 복합물을 사용하며, 상기 1차 절연층은 40~100㎛의 두께의 폴리이미드 필름(Polyimide Film)으로 이루어지며, 상기 정전척 모재와 1차 절연층의 접착은 진공에서 50~150℃의 온도 및 0.05~20kgf/㎠ 압력 조건에서 이루어진다.
상기 전극층은 1차 절연층 상부에 금속박막 증착법(Sputtering)을 이용하여 1~10㎛ 두께로 형성된다.
상기 제2 접착층은 실리콘 수지, 열경화성 수지 및 플럭스 활성을 가지는 화합물로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용하며, 상기 2차 절연층은 20~100㎛의 두께의 폴리이미드 필름(Polyimide Film)으로 이루어지며, 상기 전극과 2차 절연층의 접착은 열압착 공정을 통하여 압착하되, 상기 열압착 조건은 25~120℃의 온도 및 1~50kgf/㎠ 압력 조건에서 수행된다.
상기 보호층은 폴리우레탄 도료 조성물로 이루어지되, 상기 폴리우레탄 도료 조성물은 수분산 우레탄 수지 35~45중량% 및 에폭시 화합물 55~65중량%를 반응시켜 제조한다.
상기 보호층은 상기 2차 절연층 상부에 상기 폴리우레탄 도료 조성물을 Spray Coating, Printing, Deeping 또는 Brushing 의 방법으로 형성하고, 15~100℃에서 30분~25시간 동안 경화시키며, 상기 보호층의 두께는 0.1~2㎜이다.
본 발명에 따른 상부에 보호층이 구비된 정전척은, 고정되는 기판에 손상이 발생하지 않으면서, Particle이나 Chip과 같은 이물질에 의한 폴리이미드 필름의 찍힘과 스크래치 발생을 방지할 수 있어, 반도체 및 디스플레이 제조 장치에 사용되는 폴리이미드 타입의 정전척의 Life-Time을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 정전척의 폴리이미드 필름이 이물질에 의해 스크래치가 발생한 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 상부에 보호층이 구비된 정전척의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 상부에 보호층이 구비된 정전척의 단면도이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
정전척이 기판을 고정하기 위하여는 척킹력이 필요하며, 척킹력을 위해서는 기판과 정전척과의 거리가 가까울수록 유리하다. 그래서, 종래에는 강한 척킹력만을 고려하여 정전척 상층에 어떠한 코팅도 하지 않았다.
종래에, 정전척 상부에 표면처리를 하지 않는 경우, Particle이나 Chip과 같은 이물질에 의한 폴리이미드 필름의 찍힘과 스크래치 등으로 절연이 파괴되어 정전척 불량을 발생시키는 문제가 있다. (도 1 참조)
이러한 문제를 보완하기 위하여 정전척에 보호막을 코팅 시, 정전척에 코팅된 물질이 경도가 있는 단단한 물질일 경우 폴리이미드 필름은 보호가 되지만 고정되는 기판에 손상이 발생되는 문제가 있다. 이에 따라, 기판과 정전척 사이에서 양쪽을 모두 보호할 수 있는 재질이 필요하다.
본 발명은 정전척 상부에 강성과 연성을 동시에 갖는 폴리우레탄 도료 조성물로 보호층을 형성하고 경화시킴으로써 기계적 강도가 약한 폴리이미드 필름을 보호하여 정전척의 Life-Time을 증가시킬 수 있는, 상부에 보호층이 구비된 정전척을 제공하는 것에 특징이 있다.
먼저, 본 발명에 따른 상부에 보호층이 구비된 정전척을 설명한다.
본 발명의 상부에 보호층이 구비된 정전척은,
금속으로 이루어진 정전척 모재;
상기 정전척 모재 상부에 형성된 제1 접착층;
상기 제1 접착층 상부에 형성된 1차 절연층;
상기 1차 절연층 상부에 형성된 전극층;
상기 전극층 상부에 형성된 제2 접착층;
상기 제2 접착층 상부에 형성된 2차 절연층; 및
상기 2차 절연층 상부에 형성된 보호층;
을 포함한다.
상기 정전척 모재는 알루미늄 또는 스테인레스와 같은 금속 재질로 형성되며, 스테이지 형상을 가짐으로써 피처리물이 안착되어 고정될 수 있는 구조를 제공한다.
고전압 전원부와 연결되어 상기 정전척 모재의 측면을 따라 형성된 전원선이 구비된다. 상기 전원선은 1차 절연층과 2차 절연층 사이에 형성되며, ESC 와의 이격을 위하여 상기 정전척 모재의 측면을 따라 접착되어 형성되고, 외벽과는 전기적 차단 상태이며, 하부 고전압 전원부를 통해 외부의 전원과 전기적으로 연결된다.
상기 제1 접착층은 에폭시(epoxy) 수지, 페놀(phenol) 수지 및 폴리아세탈 수지로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 2가지 이상의 복합물을 사용할 수 있다.
상기 1차 절연층은 폴리이미드 필름(Polyimide Film)으로 이루어지고, 상기 정전척 모재와 전극층 사이에 형성되어 상기 정전척 모재로부터 절연시킨다.
상기 1차 절연층은 40~100㎛의 두께로 형성되는 것이 바람직하며, 40㎛미만의 두께로 형성되면 절연 파괴 현상으로 인한 아킹 현상(arcing)이 발생할 수 있으며, 100㎛초과의 두께로 형성되면 폴리이미드 필름을 고온, 고압으로 접착시 과다시간 소요에 따른 용량(Capacity) 저하 및 접착성의 균일도가 떨어질 수 있다. 상기 폴리이미드 필름은 불용, 불융의 초고내열성 수지로서 내열산화성, 내열특성, 내방사선성, 저온특성, 내약품성 등에 우수한 특성을 가지고 있다.
상기 정전척 모재와 1차 절연층의 접착은 진공에서 50~150℃의 온도 및 0.05~20kgf/㎠ 압력 조건에서 이루어지는 것이 바람직하다. 50℃ 미만의 온도로 가열하면 정전척 모재와 1차 절연층의 접착력이 떨어질 수 있으며, 150℃ 초과의 온도로 가열하면 폴리이미드 필름이 변형될 수 있다.
상기 전극층은 전도성 물질로 형성되며, 전도성 물질로는 경도와 저항 등을 고려하여 NiCr/Cu 또는 Cu 등이 주로 사용된다.
상기 전극층은 1차 절연층 상부에 금속박막 증착법(Sputtering)을 이용하여 1~10㎛ 두께로 형성된다.
상기 전극층은 상기 전원선을 통하여 외부의 전원으로부터 공급된 고전압의 전기를 전달받게 된다.
상기 제2 접착층은 실리콘 수지, 열경화성 수지 및 플럭스 활성을 가지는 화합물로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 제2 접착층 상부에는 2차 절연층이 형성되고, 상기 전극층에 고전압의 전기가 인가되어지면 상기 2차 절연층에 정전기가 대전된다. 상기 2차 절연층에 대전된 정전기가 가지는 정전기력에 의하여 피처리물의 위치가 변동하지 않도록 피처리물을 고정할 수 있게 된다.
상기 2차 절연층은 폴리이미드 필름(Polyimide Film)으로 이루어진다.
상기 2차 절연층은 20~100㎛의 두께로 구성되는 것이 바람직하며, 20㎛미만의 두께로 구성되면 절연파괴 및 Arching이 발생하는 문제가 있고, 100㎛초과의 두께로 구성되면 정전기력의 저하로 피처리물의 척킹력이 저하되는 문제가 있다.
상기 전극과 2차 절연층의 접착은 열압착 공정을 통하여 압착한다. 상기 열압착 조건은 25~120℃의 온도 및 1~50kgf/㎠ 압력 조건에서 수행되는 것이 바람직하다. 25℃ 미만의 온도로 가열하면 전극과 2차 절연층의 접착력이 떨어질 수 있으며, 120℃ 초과의 온도로 가열하면 폴리이미드 필름이 변형될 수 있다.
상기 보호층은 폴리우레탄 도료 조성물로 이루어진다.
상기 폴리우레탄 도료 조성물은 수분산 우레탄 수지 35~45중량% 및 에폭시 화합물 55~65중량%를 반응시켜 제조한다.
상기 에폭시 화합물은 에폭시 수지에 폴리올 화합물과 폴리우레탄 희석제를 혼합하여 만든다.
상기 보호층은 상기 2차 절연층 상부에 상기 폴리우레탄 도료 조성물을 Spray Coating, Printing, Deeping 또는 Brushing 의 방법으로 형성하고, 15~100℃에서 30분~25시간 동안 경화시킨다.
상기 경화온도가 15℃ 미만이면 경화가 되지 않는 문제가 있고, 100℃ 초과이면 우레탄 수지의 탄화와 같은 변형이 일어나는 문제가 있다.
상기 보호층의 두께는 0.1~2㎜가 바람직하며, 상기 보호층의 두께가 0.1㎜ 미만이면 Particle에 의한 찍힘과 Scratch에 의한 불량을 방지할 수 없는 문제가 있으며, 2㎜ 초과되면 Chuck Force가 감소되는 문제가 있다.
본 발명에 따른 상부에 보호층이 구비된 정전척은, 고정되는 기판에 손상이 발생하지 않으면서, Particle이나 Chip과 같은 이물질에 의한 폴리이미드 필름의 찍힘과 스크래치 발생을 방지할 수 있어, 반도체 및 디스플레이 제조 장치에 사용되는 폴리이미드 타입의 정전척의 Life-Time을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.
이하, 실시 예를 통하여 본 발명의 구성 및 효과를 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시 예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들 실시 예에 의해 제한되는 것은 아니다.
정전척 모재는 알루미늄으로 형성하였다. 상기 정전척 모재 상부에 에폭시 수지 접착제를 도포하여 제1 접착층을 형성하였다. 상기 제1 접착제 상부에 100㎛ 두께의 폴리이미드 필름으로 1차 절연층을 형성하였다. 상기 정전척 모재와 1차 절연층의 접착은 진공에서 100℃의 온도 및 20kgf/㎠ 압력 조건에서 수행하였다. 상기 1차 절연층 위에 금속박막 증착법(Sputtering)을 이용하여 10㎛ 두께로 전극층을 형성하였다. 상기 전극층 상부에 실리콘 수지를 도포하여 제2 접착층을 형성하였다. 상기 제2 접착층 상부에 100㎛ 두께의 폴리이미드 필름으로 2차 절연층을 형성하였다. 상기 전극과 2차 절연층의 접착은 열압착 공정을 통하여 압착하였다. 상기 열압착 조건은 120℃의 온도 및 10kgf/㎠ 압력 조건에서 수행하였다. 상기 2차 절연층 상부에 폴리우레탄 도료 조성물을 Brushing하고 25℃에서 25시간 동안 경화시켜 보호층을 1㎜ 두께로 형성하여, 상부에 보호층이 구비된 정전척을 제조하였다. 상기 폴리우레탄 도료 조성물은 수분산 우레탄 수지 45중량% 및 에폭시 화합물 55중량%를 반응시켜 제조하였다.
본 발명에 따른 상부에 보호층이 구비된 정전척은, 보호층이 단단하지 않으므로 고정되는 기판에 손상이 발생하지 않으면서, Particle이나 Chip과 같은 이물질에 의한 폴리이미드 필름의 찍힘과 스크래치 발생을 방지할 수 있어, 반도체 및 디스플레이 제조 장치에 사용되는 폴리이미드 타입의 정전척의 Life-Time을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.
Claims (6)
- 금속으로 이루어진 정전척 모재;
상기 정전척 모재 상부에 형성된 제1 접착층;
상기 제1 접착층 상부에 형성된 1차 절연층;
상기 1차 절연층 상부에 형성된 전극층;
상기 전극층 상부에 형성된 제2 접착층;
상기 제2 접착층 상부에 형성된 2차 절연층; 및
상기 2차 절연층 상부에 형성된 보호층;
을 포함하는,
상부에 보호층이 구비된 정전척.
- 제 1항에 있어서,
상기 제1 접착층은 에폭시(epoxy) 수지, 페놀(phenol) 수지 및 폴리아세탈 수지로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 2가지 이상의 복합물을 사용하며,
상기 1차 절연층은 40~100㎛의 두께의 폴리이미드 필름(Polyimide Film)으로 이루어지며,
상기 정전척 모재와 1차 절연층의 접착은 진공에서 50~150℃의 온도 및 0.05~20kgf/㎠ 압력 조건에서 이루어지는,
상부에 보호층이 구비된 정전척.
- 제 1항에 있어서,
상기 전극층은 1차 절연층 상부에 금속박막 증착법(Sputtering)을 이용하여 1~10㎛ 두께로 형성되는,
상부에 보호층이 구비된 정전척.
- 제 1항에 있어서,
상기 제2 접착층은 실리콘 수지, 열경화성 수지 및 플럭스 활성을 가지는 화합물로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용하며,
상기 2차 절연층은 20~100㎛의 두께의 폴리이미드 필름(Polyimide Film)으로 이루어지며,
상기 전극과 2차 절연층의 접착은 열압착 공정을 통하여 압착하되,
상기 열압착 조건은 25~120℃의 온도 및 1~50kgf/㎠ 압력 조건에서 수행되는,
상부에 보호층이 구비된 정전척.
- 제 1항에 있어서,
상기 보호층은 폴리우레탄 도료 조성물로 이루어지되,
상기 폴리우레탄 도료 조성물은 수분산 우레탄 수지 35~45중량% 및 에폭시 화합물 55~65중량%를 반응시켜 제조하는,
상부에 보호층이 구비된 정전척.
- 제 5항에 있어서,
상기 보호층은 상기 2차 절연층 상부에 상기 폴리우레탄 도료 조성물을 Spray Coating, Printing, Deeping 또는 Brushing 의 방법으로 형성하고, 15~100℃에서 30분~25시간 동안 경화시키며,
상기 보호층의 두께는 0.1~2㎜인,
상부에 보호층이 구비된 정전척.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210105169A (ko) * | 2020-02-18 | 2021-08-26 | (주)아폴로테크 | 폴리이미드 정전척 |
| KR20240033719A (ko) | 2022-09-02 | 2024-03-13 | (주)티티에스 | 복합 절연층을 형성하는 정전척 및 그 제조방법 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20050064336A (ko) | 2003-12-23 | 2005-06-29 | 삼성전자주식회사 | 반도체 제조 장치용 폴리이미드 타입 정전척의 라이프타임 개선 방법 |
| KR101109743B1 (ko) | 2009-12-08 | 2012-02-24 | 이지스코 주식회사 | 대면적 조합형 정전척 및 그 제조방법 |
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2018
- 2018-06-29 KR KR1020180075399A patent/KR20200002184A/ko not_active Application Discontinuation
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