KR20200005139A - 정전척용 접착제 조성물, 그 제조방법 및 이를 이용한 정전척 - Google Patents

정전척용 접착제 조성물, 그 제조방법 및 이를 이용한 정전척 Download PDF

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Abstract

본 발명은 정전척용 접착제 조성물, 그 제조방법 및 이를 이용한 정전척에 관한 것으로, 에폭시 수지 8~25중량%, 경화제 1~15중량%, 경화촉매 0.1~1중량%, 무기충진제 60~90중량% 및 첨가제 0.1~1중량%를 포함하는 것을 기술적 특징으로 하며, 무기충진제를 60~90중량% 포함하므로써 열팽창계수를 낮출 수 있는 장점이 있으며, 정전척의 베이스기판에 삽입 또는 부착된 소재 부품의 접착부, 연결부 및 코팅층의 크랙 및 아킹 발생을 저감시킬 수 있는 장점이 있으며, 플라즈마용사코팅 시 형성되는 코팅층 두께가 더 높게 형성되어 코팅 및 가공 공정시간을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

정전척용 접착제 조성물, 그 제조방법 및 이를 이용한 정전척{Adhesive Composition for Electrostatic Chuck and Manufacturing Method of the same and Electrostatic Chuck using thereof}
본 발명은 정전척용 접착제 조성물, 그 제조방법 및 이를 이용한 정전척에 관한 것으로, 보다 상세하게는 베이스기판과 베이스기판에 삽입되는 부품 유닛을 부착시 열팽창계수를 낮추어 크랙 발생을 방지할 수 있는, 정전척용 접착제 조성물, 그 제조방법 및 이를 이용한 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.
한국등록특허공보 제10-1789916호(2017.10.25.)에는 베이스와 별도로 유전층을 형성함과 아울러 유전층을 접착 페이스트 수지 조성물을 살포하여 형성되는 접착층으로 베이스에 접착하여 고정하는 대면적 정전척의 제조방법이 개시되어 있다.
상기 대면적 정전척의 제조방법은 유전층에 기공이 발생 되는 것을 방지하여 아킹을 줄이면서도 내전압 특성이 향상되는 장점이 있지만, 높은 열팽창계수로 인하여 크랙이 발생하는 단점이 있다.
KR 10-1109743 B1 2012.02.24. KR 10-1789916 B1 2017.10.25.
본 발명의 목적은 베이스기판과 베이스기판에 삽입되는 부품 유닛을 부착시 열팽창계수를 낮추어 크랙 발생을 방지할 수 있는, 정전척용 접착제 조성물, 그 제조방법 및 이를 이용한 정전척을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다음과 같은 수단을 제공한다.
본 발명은, 에폭시 수지 8~25중량%, 경화제 1~15중량%, 경화촉매 0.1~1중량%, 무기충진제 60~90중량% 및 첨가제 0.1~1중량%를 포함하는, 정전척용 접착제 조성물을 제공한다.
상기 에폭시 수지(Epoxy Resin)는 페놀 노볼락 에폭시 수지(Phenol Novolac Epoxy), 크레졸 노볼락 에폭시 수지(Cresol Novolac Epoxy), 지환족 에폭시 수지(Cycloaliphtic Epoxy), 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 수첨 에폭시 수지 및 실리콘 에폭시 수지로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용하며, 상기 경화제(hardner)는 산무수물계 경화제 또는 폴리티올(polythiol) 경화제 중에서 선택된 하나 이상을 사용하며, 상기 경화촉매는 포스핀계, 보론계 및 이마다졸계 촉매로 구성된 군에서 선택된 하나 이상을 사용하며, 상기 무기충진제는 실리카, 알루미나, TiO2, Y2O3 및 MgO로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용하며, 상기 첨가제는 실란 커플링제를 사용한다.
상기 무기충진제의 평균입경은 0.2~50㎛인 것을 사용하며, 평균입경이 서로 다른 2 종류 이상의 무기충진제를 사용한다.
또한, 본 발명은, 에폭시 수지에 첨가제를 투입하여 10분 동안 교반시킨 후 무기충전제를 투입하여 교반시켜 주제 조성물을 제조하는 단계(단계 1); 경화제와 경화촉매를 60℃에서 용융 혼합한 다음 첨가제를 투입하여 10분 동안 교반시킨 후 무기충진제를 투입하고 교반시켜 경화제 조성물을 제조하는 단계(단계 2); 및 상기 주제 조성물과 경화제 조성물을 혼합하는 단계(단계 3); 을 포함하되, 상기 에폭시 수지(Epoxy Resin)는 페놀 노볼락 에폭시 수지(Phenol Novolac Epoxy), 크레졸 노볼락 에폭시 수지(Cresol Novolac Epoxy), 지환족 에폭시 수지(Cycloaliphtic Epoxy), 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 수첨 에폭시 수지 및 실리콘 에폭시 수지로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용하며, 상기 경화제(hardner)는 산무수물계 경화제 또는 폴리티올(polythiol) 경화제 중에서 선택된 하나 이상을 사용하며, 상기 경화촉매는 포스핀계, 보론계 및 이마다졸계 촉매로 구성된 군에서 선택된 하나 이상을 사용하며, 상기 무기충진제는 실리카, 알루미나, TiO2, Y2O3 및 MgO로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용하며, 상기 첨가제는 실란 커플링제를 사용하는, 정전척용 접착제 조성물의 제조방법을 제공한다.
상기 단계 1은 에폭시 수지 100g에 첨가제 1g을 투입하여 10분 동안 교반시킨 후 무기충진제 231~435g을 투입하여 교반시켜 주제 조성물을 제조하며, 상기 단계 2는 경화제 94~114g과 경화촉매 1.5g을 60℃에서 용융 혼합한 다음 첨가제 0.5g를 투입하여 10분 동안 교반시킨 후 무기충진제 231~435g을 투입하고 교반시켜 경화제 조성물을 제조한다.
또한, 본 발명은 상기 정전척용 접착제 조성물을 이용하여 베이스기판과 베이스기판에 삽입되는 부품 유닛을 부착하는 정전척을 제공한다.
본 발명에 따른 정전척용 접착제 조성물은 무기충진제를 60~90중량% 포함하므로써 열팽창계수를 낮출 수 있는 장점이 있으며, 정전척의 베이스기판에 삽입 또는 부착된 소재 부품의 접착부, 연결부 및 코팅층의 크랙 및 아킹 발생을 저감시킬 수 있는 장점이 있으며, 플라즈마용사코팅 시 형성되는 코팅층 두께가 더 높게 형성되어 코팅 및 가공 공정시간을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 내플라즈마 특성이 우수하고, 내전압 특성이 우수하여 정전척의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 베이스기판에 삽입되는 부품 유닛을 본 발명에 따른 정전척용 접착제 조성물을 이용하여 베이스기판에 부착한 정전척의 구성도이다.
도 3 및 도 4는 전극층과 2차 코팅층을 본 발명에 따른 정전척용 접착제 조성물을 이용하여 부착한 정전척의 구성도이다.
도 5는 전극층과 1차 코팅층을 본 발명에 따른 정전척용 접착제 조성물을 이용하여 부착한 정전척의 구성도이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
종래에는 베이스기판에 삽입되는 부품 유닛을 베이스기판에 부착시 에폭시 접착제에 소량의 무기충진제를 첨가하여 사용하였다.
하지만, 종래의 에폭시 접착제 조성물은 정전척 작동 온도 범위에서 베이스 기판 보다 높은 열팽창계수로 인해 상부 세라믹 코팅층에서 크랙이 발생하는 문제가 있다.
본 발명은 에폭시 접착제에 무기충진제 함량을 높여 열팽창계수를 낮추면서도 접착력이 저하되는 것을 방지할 수 있는 정전척용 접착제 조성물을 제공하는 것에 특징이 있다.
먼저, 본 발명에 따른 정전척용 접착제 조성물을 설명한다.
본 발명의 정전척용 접착제 조성물은,
에폭시 수지 8~25중량%, 경화제 1~15중량%, 경화촉매 0.1~1중량%, 무기충진제 60~90중량% 및 첨가제 0.1~1중량%를 포함한다.
상기 에폭시 수지(Epoxy Resin)는 페놀 노볼락 에폭시 수지(Phenol Novolac Epoxy), 크레졸 노볼락 에폭시 수지(Cresol Novolac Epoxy), 지환족 에폭시 수지(Cycloaliphtic Epoxy), 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 수첨 에폭시 수지 및 실리콘 에폭시 수지로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 에폭시 수지 함량은 8~25중량%인 것이 바람직하며, 8중량% 미만 포함되면 접착력이 떨어지는 문제가 있고, 25중량% 초과 포함되면 무기충진제를 다량 포함할 수 없으므로 열팽창계수가 높아지는 문제가 있다.
상기 경화제(hardner)는 산무수물계 경화제 또는 폴리티올(polythiol) 경화제 중에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
폴리티올(polythiol) 경화제를 포함하는 경우에는 접착력을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
상기 경화촉매는 경화속도를 조절하는 첨가제로서 포스핀계, 보론계 또는 이마다졸계의 촉매를 사용할 수 있다.
상기 포스핀계 경화촉매는 트리페닐포스핀(Triphenylphosphine), 트리-o-토일포스핀(Tri-o-tolylphosphine), 트리-m-토일포스핀(Tri-m-tolylphosphine), 트리-p-토일포스핀(Tri-ptolylphosphine), 트리-2,4-자일포스핀(Tri-2,4-xylylphosphine), 트리-2, 5-자일포스핀(Tri-2, 5-xylylphosphine), 트리-3, 5-자일포스핀(Tri-3, 5-xylylphosphine), 트리벤질포스핀(Tribenzylphosphine), 트리스(p-메톡시페닐)포스핀(Tris(p-methoxyphenyl)phosphine), 트리스(p-tert-부톡시페닐)포스핀(Tris(p-tertbutoxyphenyl)phosphine), 디페닐시클로헥실포스핀(Diphenylcyclohexylphosphine), 트리시클로포스핀(Tricyclohexylphosphine), 트리부틸포스핀(Tributylphosphine), 트리-tett-부틸포스핀(Tri-tertbutylphosphine), 트리-n-옥틸포스핀(Tri-n-octylphosphine), 디페닐포스피노스타이렌(Diphenylphosphinostyrene), 디페닐포스피노어스클로라이드(Diphenylphosphinouschloride), 트리-n-옥틸포스핀옥사이드(Tri-n-octylphosphine oxide), 디페닐포스피닐히드로퀴논(Diphenylphosphinyl hydroquinone), 테트라부틸포스포늄히드록시드(Tetrabutylphosphoni㎛ hydroxide), 테트라부틸포스피니움아세테이트(Tetrabutylphosphoni㎛ acetate), 벤질트리페닐포스피늄헥사플루오로안티모네이트(Benzyltriphenylphosphoni㎛ hexafluoroantimonate), 테트라페닐포스피늄테트라페닐보레이트(Tetraphenylphosphoni㎛ tetraphenylborate), 테트라페닐포스포늄테트라-p-토일보레이트(Tetraphenylphosphoni㎛ tetra-ptolylborate), 벤질트리페닐포스포늄테트라페닐보레이트(Benzyltriphenylphosphoni㎛ tetraphenylborate), 테트라페닐포스포늄테트라플루오로보레이트(Tetraphenylphosphoni㎛ tetrafluoroborate), p-토일트리페닐포스포늄테트라-p-토일보레이트(p-Tolyltriphenylphosphoni㎛ tetra-p-tolylborate), 트리페닐포스핀트리페닐보레인(Triphenylphosphine triphenylborane), 1,2-비스(디페닐포스피노)에탄(1,2-Bis(diphenylphosphino)ethane), 1,3-비스(디페닐포스피노)프로판(1,3-Bis(diphenylphosphino)propane), 1,4-비스(디페닐포스피노)부탄(1,4-Bis(diphenylphosphino)butane), 1,5-비스(디페닐포스피노)펜탄(1,5-Bis(diphenylphosphino)pentane) 등이 있다.
보론계 경화촉매로는 페닐보로닉산(Phenyl boronic acid), 4-메틸페닐보로닉산(4-Methylphenyl boronic acid), 4-메톡시페닐보로닉산(4-Methoxyphenyl boronic acid), 4-트리프루오로메톡시페닐보로닉산(4-Trifluoromethoxyphenyl boronic acid), 4-tert-부톡시페닐보로닉산(4-tert-Butoxyphenyl boronic acid), 3-플루오로-4-메톡시페닐보로닉산(3-Fluoro-4-methoxyphenyl boronic acid), 피리딘-트리페닐보렌(Pyridinetriphenylborane), 2-에틸-4-메틸이미다졸륨테트라페닐보레이트(2-Ethyl-4-methyl imidazoli㎛ tetraphenylborate), 1,8-디아자바이시클로[5.4.0]언데센-7-테트라페닐보레이트(1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undecene-7-tetraphenylborate) 중 하나 이상을 사용할 수 있다.
이미다졸계의 경화촉매로는 2-메틸이미다졸(2-methylimidazole), 2-언데실이미다졸(2-undecylimidazole), 2-헵타데실이미다졸(2-heptadecylimidazole), 2-에틸-4-메틸이미다졸(2-ethyl-4-methylimidazole), 2-페닐이미다졸(2-phenylimidazole), 2-페닐-4-메틸이미다졸(2-phenyl-4-methylimidazole), 1-벤질-2-페닐이미다졸(1-benzyl-2-phenylimidazole), 1,2-디메틸이미다졸(1,2-dimethylimidazole), 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸(1-cyanoethyl-2-methylimidazole), 1-시아노에틸-2-에틸-4-메틸이미다졸(1-cyanoethyl-2-ethyl-4-
methylimidazole), 1-시아노에틸-2-언데실이미다졸(1-cyanoethyl-2-undecylimidazole), 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸(1-cyanoethyl-2-phenylimidazole), 1-시아노에틸-2-언데실이미다졸륨트리멜리테이트(1-cyanoethyl-2-undecylimidazolium-trimellitate), 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸륨트리멜리테이트(1-cyanoethyl-2-phenylimidazolium-trimellitate), 2,4-디아미노-6[2'-메틸이미다조일-(1')-에틸-s-트리아진(2,4-diamino-6-[2'-methylimidazoly-(1')]-ethyl-s-triazine), 2,4-디아미노-6-[2'-언데실이미다조일-(1')]-에틸-s-트리아진(2,4-diamino-6-[2'-undecylimidazoly-(1')]-ethyl-s-triazine), 2,4-디아미노-6-[2'-에틸-4'-메틸이미다조일-(1')]-에틸-s-트리아진(2,4-diamino-6-[2'-ethyl-4'methylimidazoly-(1')]-ethyl-striazine), 2,4-디아미노-6-[2'-메틸이미다졸리-(1')]-에틸-s-트리아진 이소시아누릭산 유도체 디하이드레이트(2,4-diamino-6-[2'-
methylimidazoly-(1')]-ethyl-s-triazine isocyanuric acid adduct dihydrate), 2-페닐이미다졸이소시아누릭산유도체(2-phenylimidazole isocyanuric acid adduct), 2-메틸이미다졸 이소시아누릭산유도체 디하이드레이트(2-methylimidazole isocyanuric acid adduct dihydrate), 2-페닐-4,5-디히드록시메틸이미다졸(2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole), 2-페닐-4-메틸-5-히드록시메틸이미다졸(2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole), 2,3-디히드로-1H-피롤로[1,2-a]벤지미다졸(2,3-dihyro-1H-pyrrolo[1,2-a]benzimidazole), 4,4'-메틸렌비스(2-에틸-5-메틸이미다졸(4,4'-methylene bis(2-ethyl-5-methylimidazole), 2-메틸이미다졸린(2-methylimidazoline), 2-페닐이미다졸린(2-phenylimidazoline), 2,4-디아미노-6-비닐-1,3,5-트리아진(2,4-diamino-6-vinyl-1,3,5-triazine), 2,4-디아미노-6-비닐-1,3,5-트리아진이소시아누릭 산유도체(2,4-diamino-6-vinyl-1,3,5-triazine isocyanuric acid adduct), 2,4-디아미노-6-메타아트릴로일록시에틸-1,3,5-트리아진이소시아누릭 산 유도체(2,4-diamino-6-methacryloyloxylethyl-1,3,5-triazine isocyanuric acid adduct), 1-(2-시아노에틸)-2-에틸-4-메틸이미다졸(1-(2-cyanoethyl)-2-ethyl-4-methylimidazole), 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸(1-cyanoethyl-2-methylimidazole), 1-(2-시아노에틸)2-페닐-4,5-디(시아노에톡시메틸)이미다졸(1-(2-cyanoethyl)2-phenyl-4,5-di-(cyanoethoxymethyl)imidazole), 1-아세틸-2-페닐히드라진(1-acetyl-2-phenylhydrazine), 2-에틸-4-메틸이미다졸린(2-ethyl-4-methyl imidazoline), 2-벤질-4-메틸디이미다졸린(2-benzyl-4-methyl dimidazoline), 2-에틸이미다졸린(2-ethyl imidazoline), 2-페닐이미다졸(2-pheny imidazole), 2-페닐-4,5-디히드록시메틸이미다졸(2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole) 등이 있다.
상기 경화촉매는 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다.
상기 경화촉매 함량은 0.1~1중량%인 것이 바람직하며, 경화촉매 함량이 1중량% 초과일 경우에는 저장안정성이 떨어질 가능성이 있다.
상기 무기충진제는 실리카, 알루미나, TiO2, Y2O3 및 MgO로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 무기충진제 함량은 60~90중량%인 것이 바람직하며, 60중량% 미만 포함되면 열팽창계수가 높아져서 크랙이 발생하는 문제가 있고, 90중량% 초과 포함되면 접착력이 떨어지는 문제가 있다.
상기 무기충진제의 평균입경은 0.2~50㎛인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명은 평균입경이 서로 다른 2 종류 이상의 무기충진제를 사용하므로써 무기충진제를 60중량% 초과 포함함에도 불구하고 접착력이 저하되는 것을 방지할 수 있는 것에 특징이 있다.
상기 첨가제는 에폭시 수지내 무기충진제의 효과적인 분산을 도와주고 무구충진제의 표면 개질을 통하여 에폭시 수지와의 반응을 형성하여 기계적 및 화학적 물성을 향상시키는 실란 커플링제를 사용할 수 있다.
상기 실란 커플링제는 에폭시 함유 실란 또는 머캡토 함유 실란을 사용할 수 있다. 그 구체적인 예를 들면, 에폭시가 함유된 2-(3,4 에폭시 사이클로 헥실)-에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 아민기가 함유된 N-2(아미노에틸)3-아미토프로필메틸디메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-트리에톡시실리-N-(1,3-디메틸뷰틸리덴)프로필아민, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, 머켑토가 함유된 3-머켑토프로필메틸디메톡시실란, 3-머켑토프로필트리에톡시실란 등을 예시할 수 있으며, 이를 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 첨가제 함량은 0.1~1중량%인 것이 바람직하며, 첨가제 함량이 1중량% 초과일 경우에는 접착력이 저하될 수 있다.
본 발명의 정전척용 접착제 조성물은 2액형 에폭시 접착제 조성물로, 주제 조성물과 경화제 조성물을 포함한다.
다음은, 본 발명에 따른 정전척용 접착제 조성물의 제조방법을 설명한다.
본 발명에 따른 정전척용 접착제 조성물의 제조방법은,
에폭시 수지에 첨가제를 투입하여 10분 동안 교반시킨 후 무기충전제를 투입하여 교반시켜 주제 조성물을 제조하는 단계(단계 1);
경화제와 경화촉매를 60℃에서 용융 혼합한 다음 첨가제를 투입하여 10분 동안 교반시킨 후 무기충진제를 투입하고 교반시켜 경화제 조성물을 제조하는 단계(단계 2); 및
상기 주제 조성물과 경화제 조성물을 혼합하는 단계(단계 3);
을 포함한다.
상기 단계 1 이전에 상기 에폭시 수지를 100℃에서 교반하는 단계가 추가될 수 있다.
상기 단계 1은 에폭시 수지 100g에 첨가제 1g을 투입하여 10분 동안 교반시킨 후 무기충진제 231~435g을 투입하여 교반시켜 주제 조성물을 제조하는 단계이다.
상기 에폭시 수지(Epoxy Resin)는 페놀 노볼락 에폭시 수지(Phenol Novolac Epoxy), 크레졸 노볼락 에폭시 수지(Cresol Novolac Epoxy), 지환족 에폭시 수지(Cycloaliphtic Epoxy), 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 수첨 에폭시 수지 및 실리콘 에폭시 수지로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 첨가제는 에폭시 수지내 무기충진제의 효과적인 분산을 도와주고 무구충진제의 표면 개질을 통하여 에폭시 수지와의 반응을 형성하여 기계적 및 화학적 물성을 향상시키는 실란 커플링제를 사용할 수 있다.
상기 무기충진제는 실리카, 알루미나, TiO2, Y2O3 및 MgO로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 무기충진제의 평균입경은 0.2~50㎛인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 상기 무기충진제는 평균입경이 서로 다른 2 종류 이상의 무기충진제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 단계 1 이후에 상기 교반물을 3롤 밀을 이용하여 상기 무기충진제를 에폭시 수지 내에 분산시키는 단계가 추가될 수 있다.
상기 단계 2는 경화제 94~114g과 경화촉매 1.5g을 60℃에서 용융 혼합한 다음 첨가제 0.5g를 투입하여 10분 동안 교반시킨 후 무기충진제 231~435g을 투입하고 교반시켜 경화제 조성물을 제조하는 단계이다.
상기 경화제(hardner)는 산무수물계 경화제 또는 폴리티올(polythiol) 경화제 중에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 경화촉매는 경화속도를 조절하는 첨가제로서 포스핀계, 보론계 또는 이마다졸계의 촉매를 사용할 수 있다.
상기 첨가제는 에폭시 수지내 무기충진제의 효과적인 분산을 도와주고 무구충진제의 표면 개질을 통하여 에폭시 수지와의 반응을 형성하여 기계적 및 화학적 물성을 향상시키는 실란 커플링제를 사용할 수 있다.
상기 무기충진제는 실리카, 알루미나, TiO2, Y2O3 및 MgO로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 상기 무기충진제의 평균입경은 0.2~50㎛인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 상기 무기충진제는 평균입경이 서로 다른 2 종류 이상의 무기충진제를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 무기충진제를 60~90중량% 포함하는 정전척용 접착제 조성물을 이용하여 베이스기판과 베이스기판에 삽입되는 부품 유닛을 부착하는 정전척을 제공한다.
도 1 및 도 2는 베이스기판에 삽입되는 부품 유닛을 본 발명에 따른 정전척용 접착제 조성물을 이용하여 베이스기판에 부착한 정전척의 구성도이다.
도 2는 도 1에 비하여 본 발명에 따른 정전척용 접착제 조성물이 1차 코팅층 안쪽으로 적용되므로써, 직접적인 외부환경에 영향을 덜 받아 내식성, 내열성, 내마모성 및 플라즈마 식각성에 관한 물성이 향상된 정전척을 제조할 수 있다.
도 3 및 도 4는 전극층과 2차 코팅층을 본 발명에 따른 정전척용 접착제 조성물을 이용하여 부착한 정전척의 구성도이다.
도 4는 도 3에 비하여 본 발명에 따른 정전척용 접착제 조성물이 부분적으로 적용되어 절연성 및 아킹 개선 효과가 향상된 정전척을 제조할 수 있다.
도 5는 전극층과 1차 코팅층을 본 발명에 따른 정전척용 접착제 조성물을 이용하여 부착한 정전척의 구성도이다.
도 5도 본 발명에 따른 정전척용 접착제 조성물이 부분적으로 적용되어 절연성 및 아킹 개선 효과가 향상된 정전척을 제조할 수 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.
에폭시 수지 100g을 100℃에서 교반한 후 첨가제 1g을 투입하여 10분 동안 교반시킨 후 평균입경 20㎛인 무기충진제 161.5g, 평균입경 5㎛인 무기충진제 69.5g을 투입하여 교반한 후, 3롤 밀을 이용하여 무기충진제를 에폭시 수지 내에 분산시켜 주제 조성물을 제조하였다. 상기 에폭시 수지(Epoxy Resin)는 페놀 노볼락 에폭시 수지(Phenol Novolac Epoxy)를 사용하였다. 상기 첨가제는 실란 커플링제를 사용하였다. 상기 무기충진제는 알루미나를 사용하였다. 산무수물계 경화제 95g과 경화촉매 1.5g을 60℃에서 용융 혼합한 다음 첨가제 0.5g를 투입하여 10분 동안 교반시킨 후 평균입경 20㎛인 무기충진제 161.5g, 평균입경 5㎛인 무기충진제 69.5g을 투입하고 교반시켜 경화제 조성물을 제조하였다. 상기 첨가제는 실란 커플링제를 사용하였다. 상기 주제 조성물과 경화제 조성물을 공자전믹서를 이용하여 혼합하고 탈포하여 정전척용 접착제 조성물을 제조하였다.
실시예 1에서, 주제 조성물 제조시 평균입경 20㎛인 무기충진제 277g, 평균입경 5㎛인 무기충진제 118.5g을 투입한 것과, 경화제 조성물 제조시 평균입경 20㎛인 무기충진제 277g, 평균입경 5㎛인 무기충진제 118.5g을 투입한 것을 제외하고 나머지는 동일하게 하여 정전척용 접착제 조성물을 제조하였다.
실시예 1에서, 에폭시 수지(Epoxy Resin)는 페놀 노볼락 에폭시 수지(Phenol Novolac Epoxy) 80g과 지환족 에폭시 수지(Cycloaliphtic Epoxy) 20g 사용한 것과, 산무수물계 경화제 94g 사용한 것과, 주제 조성물 제조시 평균입경 20㎛인 무기충진제 276.5g, 평균입경 5㎛인 무기충진제 118.5g을 투입한 것과, 경화제 조성물 제조시 평균입경 20㎛인 무기충진제 276.5g, 평균입경 5㎛인 무기충진제 118.5g을 투입한 것을 제외하고 나머지는 동일하게 하여 정전척용 접착제 조성물을 제조하였다.
실시예 3에서, 주제 조성물 제조시 평균입경 20㎛인 무기충진제 197.5g, 평균입경 5㎛인 무기충진제 197.5g을 투입한 것과, 경화제 조성물 제조시 평균입경 20㎛인 무기충진제 197.5g, 평균입경 5㎛인 무기충진제 197.5g을 투입한 것을 제외하고 나머지는 동일하게 하여 정전척용 접착제 조성물을 제조하였다.
실시예 3에서, 주제 조성물 제조시 평균입경 20㎛인 무기충진제 118.5g, 평균입경 5㎛인 무기충진제 276.5g을 투입한 것과, 경화제 조성물 제조시 평균입경 20㎛인 무기충진제 118.5g, 평균입경 5㎛인 무기충진제 276.5g을 투입한 것을 제외하고 나머지는 동일하게 하여 정전척용 접착제 조성물을 제조하였다.
실시예 3에서, 산무수물계 경화제 94g과 폴리티올 경화제 20g 투입한 것과, 주제 조성물 제조시 평균입경 20㎛인 무기충진제 304.5g, 평균입경 5㎛인 무기충진제 130.5g을 투입한 것과, 경화제 조성물 제조시 평균입경 20㎛인 무기충진제 304.5g, 평균입경 5㎛인 무기충진제 130.5g을 투입한 것을 제외하고 나머지는 동일하게 하여 정전척용 접착제 조성물을 제조하였다.
[비교예 1]
실시예 1에서, 주제 조성물 제조시 평균입경 20㎛인 무기충진제 29.5g, 평균입경 5㎛인 무기충진제 12.5g을 투입한 것과, 경화제 조성물 제조시 평균입경 20㎛인 무기충진제 29.5g, 평균입경 5㎛인 무기충진제 12.5g을 투입한 것을 제외하고 나머지는 동일하게 하여 정전척용 접착제 조성물을 제조하였다.
[비교예 2]
실시예 1에서, 주제 조성물 제조시 평균입경 20㎛인 무기충진제 69.5g, 평균입경 5㎛인 무기충진제 29.5g을 투입한 것과, 경화제 조성물 제조시 평균입경 20㎛인 무기충진제 69.5g, 평균입경 5㎛인 무기충진제 29.5g을 투입한 것을 제외하고 나머지는 동일하게 하여 정전척용 접착제 조성물을 제조하였다.
[실험예 1]
실시예 1~6, 비교예 1, 2에서 제조한 정전척용 접착제 조성물을 베이스 기판(Al) 위에 300㎛ 두께로 코팅하고 80℃에서 24시간 동안 경화 후, 그 상부에 플라즈마용사코팅으로 알루미나 코팅층을 형성하고, 알루미나 코팅두께, 접착력, 열팽창계수, 내플라즈마 식각특성, 내전압 및 크랙 발생수를 측정하여 표 1에 나타내었다. 알루미나 코팅두께는 코팅층 두께를 도막두께 측정기를 사용하여 측정하였다. 접착력은 정전척용 접착제 조성물과 알루미나 용사코팅층의 접착력을 도막 접착력 시험기 PosiTest AT-A와 표면부착력시험기 돌리 20㎜를 이용하여 측정하였다. 열팽창계수는 시험시편(길이 5㎜, 폭 5㎜, 높이 5㎜)을 제조하고, TA사에서 제조한 TAQ-400을 이용하여 25℃에서부터 5℃/min의 속도로 300℃까지 승온하여 시료의 열팽창계수를 측정하였다. 내플라즈마 식각성은 베이스 기판(길이 20㎜, 폭 20㎜, 높이 3㎜)에 정전척용 접착제 조성물을 300㎛ 두께로 코팅하고 80℃에서 24시간 동안 경화 후 코팅층 위에 플라즈마용사코팅으로 알루미나 코팅층을 형성하여 시험시편을 제조하고, Dry Etching을 진행하여 식각되는 정도를 표면단차계측기를 이용하여 측정하였다. 내전압은 10kV까지 인가 가능한 전원장치를 이용하여 0.5kV씩 1분 동안 인가하여 아킹과 누설전류의 발생유무로 내전압을 측정하였다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 비교예1 비교예2
알루미나
코팅두께
(㎛)		 483 560 551 569 556 545 450 462
접착력
(MPa)		 9.5 7.8 8.2 9.5 10.3 10.6 10.2 10.3
열팽창
계수
(ppm/℃)		 38 20 19 20 16 22 152 62
내플라
즈마
식각특성
(㎚)		 7,201 5,210 4,821 4,603 4,618 3,824 18,184 12,026
내전압
(kV)		 9.5
이상		 9.5
이상		 9.5
이상		 9.5
이상		 9.5
이상		 9.5
이상		 9.5
이상		 9.5
이상
크랙
(ea)		 0/10 0/10 0/10 0/10 0/10 0/10 3/10 1/10
표 1에 나타난 바와 같이 실시예 1 내지 6은 비교예 1, 2에 비하여 열팽창계수가 낮을 것을 알 수 있다. 이로부터 열변화에 따른 수축팽창이 적어짐을 알 수 있다. 실시예 1 내지 6은 크랙이 발생하지 않은 데 비하여 비교예 1, 2는 크랙이 발생하였다. 또한 실시예 1 내지 6은 비교예 1, 2에 비하여 접착력이 크게 감소하지 않은 것을 알 수 있다.
또한, 실시예 1 내지 6은 무기충전제 함량이 증가함에 따라 플라즈마용사코팅층의 코팅두께가 증가한 것을 알 수 있다. 이에 따라, 코팅시간 및 가공시간을 단축하여 정전척의 생산성을 향상시켜주는 장점이 있다.

Claims (6)

  1. 에폭시 수지 8~25중량%, 경화제 1~15중량%, 경화촉매 0.1~1중량%, 무기충진제 60~90중량% 및 첨가제 0.1~1중량%를 포함하는,
    정전척용 접착제 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 에폭시 수지(Epoxy Resin)는 페놀 노볼락 에폭시 수지(Phenol Novolac Epoxy), 크레졸 노볼락 에폭시 수지(Cresol Novolac Epoxy), 지환족 에폭시 수지(Cycloaliphtic Epoxy), 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 수첨 에폭시 수지 및 실리콘 에폭시 수지로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용하며,
    상기 경화제(hardner)는 산무수물계 경화제 또는 폴리티올(polythiol) 경화제 중에서 선택된 하나 이상을 사용하며,
    상기 경화촉매는 포스핀계, 보론계 및 이마다졸계 촉매로 구성된 군에서 선택된 하나 이상을 사용하며,
    상기 무기충진제는 실리카, 알루미나, TiO2, Y2O3 및 MgO로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용하며,
    상기 첨가제는 실란 커플링제를 사용하는,
    정전척용 접착제 조성물.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 무기충진제의 평균입경은 0.2~50㎛인 것을 사용하며,
    평균입경이 서로 다른 2 종류 이상의 무기충진제를 사용하는,
    정전척용 접착제 조성물.
  4. 에폭시 수지에 첨가제를 투입하여 10분 동안 교반시킨 후 무기충전제를 투입하여 교반시켜 주제 조성물을 제조하는 단계(단계 1);
    경화제와 경화촉매를 60℃에서 용융 혼합한 다음 첨가제를 투입하여 10분 동안 교반시킨 후 무기충진제를 투입하고 교반시켜 경화제 조성물을 제조하는 단계(단계 2); 및
    상기 주제 조성물과 경화제 조성물을 혼합하는 단계(단계 3);
    을 포함하되,
    상기 에폭시 수지(Epoxy Resin)는 페놀 노볼락 에폭시 수지(Phenol Novolac Epoxy), 크레졸 노볼락 에폭시 수지(Cresol Novolac Epoxy), 지환족 에폭시 수지(Cycloaliphtic Epoxy), 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 수첨 에폭시 수지 및 실리콘 에폭시 수지로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용하며,
    상기 경화제(hardner)는 산무수물계 경화제 또는 폴리티올(polythiol) 경화제 중에서 선택된 하나 이상을 사용하며,
    상기 경화촉매는 포스핀계, 보론계 및 이마다졸계 촉매로 구성된 군에서 선택된 하나 이상을 사용하며,
    상기 무기충진제는 실리카, 알루미나, TiO2, Y2O3 및 MgO로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용하며,
    상기 첨가제는 실란 커플링제를 사용하는,
    정전척용 접착제 조성물의 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 단계 1은 에폭시 수지 100g에 첨가제 1g을 투입하여 10분 동안 교반시킨 후 무기충진제 231~435g을 투입하여 교반시켜 주제 조성물을 제조하며,
    상기 단계 2는 경화제 94~114g과 경화촉매 1.5g을 60℃에서 용융 혼합한 다음 첨가제 0.5g를 투입하여 10분 동안 교반시킨 후 무기충진제 231~435g을 투입하고 교반시켜 경화제 조성물을 제조하는,
    정전척용 접착제 조성물의 제조방법.
  6. 청구항 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항의 정전척용 접착제 조성물을 이용하여 베이스기판과 베이스기판에 삽입되는 부품 유닛을 부착하는 정전척.
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