KR20220146992A - Coating type high temperature electrostatic chuck - Google Patents
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Abstract
Description
본 개시(disclosure)는 코팅 타입 고온 정전척에 관한 것이다.The present disclosure relates to a coating type high temperature electrostatic chuck.
최근 반도체 장치와 LCD, OLED, FPD 산업 등 디스플레이 산업이 급격한 발전을 거듭하고 있다. 이러한 발전 속도는 반도체 메모리의 고집적화, 디스플레이 장치의 대면적화를 의미하고 있기 때문에 이들을 제조하는 장비 역시 고기능, 대면적화가 요구되고 있다.Recently, the display industry, such as semiconductor devices, LCD, OLED, and FPD industries, is rapidly developing. Since this development speed means high integration of semiconductor memories and large area of display devices, equipment for manufacturing them is also required to have high function and large area.
일반적으로, 정전척(electrostatic chuck)은 반도체 및 디스플레이 제조 장비의 진공 챔버 내부에서 웨이퍼나 글래스 패널을 일정한 위치에 고정시키기 위해 사용되는 것으로, 종래에는 기판을 고정하기 위하여 진공 흡착 방식 등이 사용되었으나, 최근 들어서는 대부분 정전척에 의해 그 내부에서 발생되는 정전기력에 의해 웨이퍼나 글래스 패널을 흡착하여 잡아주는 역할을 한다. 즉, 정전척은 전극층에서 정전기를 발생시켜 기판을 수평 상태로 고정시킬 수 있도록 구성되며, 이는 반도체 웨이퍼나 디스플레이용 글래스 패널의 사이즈가 증가할수록 정전척의 크기나 면적 역시 증가할 수밖에 없다.In general, an electrostatic chuck is used to fix a wafer or a glass panel at a predetermined position in a vacuum chamber of semiconductor and display manufacturing equipment. Conventionally, a vacuum adsorption method is used to fix a substrate, but In recent years, most of the electrostatic chucks adsorb and hold the wafer or glass panel by the electrostatic force generated therein. That is, the electrostatic chuck is configured to fix the substrate in a horizontal state by generating static electricity in the electrode layer. As the size of the semiconductor wafer or the glass panel for display increases, the size or area of the electrostatic chuck inevitably increases.
위와 같이, 웨이퍼나 디스플레이 기판이 대형화되어 가는 추세에 따라 이를 가공하기 위한 대면적 정전척에 대한 필요성이 요구되고 있고, 또한 설정된 수치 이내의 평탄도도 요구되고 있다. 예를 들면, 금속재 베이스 부재 위에 전극층과 세라믹층이 제공되어 있는 정전척은 그 면적이 커질수록 고온 환경 하에서 야기되는 열응력이나 열팽창 계수 차이와 같은 요인으로 인하여 정전척이 구조적으로 변형되어 그 위에 장착되는 기판에 대한 평탄도가 저하될 가능성이 높으며, 그러한 평탄도의 저하로 인하여 기판을 잡는 힘, 즉 척력(chucking force)이 약해진다는 문제점이 있다.As described above, as wafers or display substrates are becoming larger, there is a need for a large-area electrostatic chuck for processing them, and flatness within a set value is also required. For example, in an electrostatic chuck in which an electrode layer and a ceramic layer are provided on a metal base member, as the area increases, the electrostatic chuck is structurally deformed due to factors such as thermal stress or thermal expansion coefficient difference caused in a high-temperature environment and is mounted thereon. There is a high possibility that the flatness of the substrate to be used is lowered, and there is a problem in that the force holding the substrate, that is, the chucking force, is weakened due to the lowering of the flatness.
위와 같은 이유로, 각각의 정전척은 전체적으로 평탄도가 상이하여 이러한 변형을 제어하여 전 평면에 걸쳐 평탄도를 균일하게 하는데 많은 어려움이 있으며, 실제로 대면적의 정전척일수록 기판을 지지하게 되는 힘이 불균일하게 되는 문제점이 많이 발생한다. 다시 말해 정전척의 구조가 불균일하게 되면 정전척의 표면은 설정된 수치 이내의 평탄도를 가지지 않게 되므로, 기판을 강하게 잡아주질 못하게 된다.For the above reasons, since the overall flatness of each electrostatic chuck is different, it is difficult to control the deformation to make the flatness uniform over the entire plane. There are a lot of problems to do. In other words, when the structure of the electrostatic chuck is non-uniform, the surface of the electrostatic chuck does not have a flatness within a set value, and thus the substrate cannot be strongly held.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.The above-described information disclosed in the background technology of the present invention is only for improving the understanding of the background of the present invention, and thus may include information that does not constitute the prior art.
본 개시에 따른 해결하고자 하는 과제는 고온 환경에서도 휘지 않고 평탄도가 우수한 대면적 코팅 타입 고온 정전척을 제공하는데 있다.An object to be solved according to the present disclosure is to provide a large-area coating-type high-temperature electrostatic chuck that does not warp even in a high-temperature environment and has excellent flatness.
본 개시에 따른 코팅 타입 고온 정전척은 베이스 부재; 및 상기 베이스 부재 상에 본딩층없이 직접 코팅된 제1유전층과, 상기 제1유전층 상에 형성된 전극층과, 상기 제1유전층 및 상기 전극층 상에 코팅된 제2유전층으로 이루어진 지지 부재를 포함하고, 상기 베이스 부재는 티타늄 또는 금속-세라믹 복합체를 포함하고, 상기 지지 부재는 산화알루미늄을 포함할 수 있다.A coating-type high-temperature electrostatic chuck according to the present disclosure includes a base member; and a support member comprising a first dielectric layer directly coated on the base member without a bonding layer, an electrode layer formed on the first dielectric layer, and a second dielectric layer coated on the first dielectric layer and the electrode layer, wherein The base member may include titanium or a metal-ceramic composite, and the support member may include aluminum oxide.
상기 코팅 타입 고온 정전척은 200℃ 내지 800℃의 범위에서 사용될 수 있다.The coating type high-temperature electrostatic chuck may be used in a range of 200°C to 800°C.
상기 베이스 부재 및 상기 지지 부재는 상부에서 보았을 때 사각형 또는 원형일 수 있다.The base member and the support member may be rectangular or circular when viewed from above.
상기 지지 부재중 한변의 길이는 400mm 내지 3500mm이거나, 또는 상기 지지 부재의 직경은 100mm 내지 400mm일 수 있다.The length of one side of the support member may be 400 mm to 3500 mm, or the diameter of the support member may be 100 mm to 400 mm.
상기 제1유전층은 베이스 부재 상에 상압 플라즈마 스프레이 방식으로 직접 코팅될 수 있다.The first dielectric layer may be directly coated on the base member by atmospheric pressure plasma spraying.
상기 제2유전층은 상기 전극층 및 상기 제1유전층 상에 상압 플라즈마 스프레이 방식으로 직접 코팅될 수 있다.The second dielectric layer may be directly coated on the electrode layer and the first dielectric layer by atmospheric pressure plasma spraying.
상기 베이스 부재는 하부 영역에 형성된 쿨링 라인; 및 상부 영역에 형성된 히팅 라인을 더 포함할 수 있다.The base member may include a cooling line formed in a lower region; and a heating line formed in the upper region.
본 개시는 고온 환경에서도 휘지 않고 평탄도가 우수한 대면적 코팅 타입 고온 정전척을 제공할 수 있다. 일부 예들에서, 본 개시는 베이스 부재와 지지 부재 사이의 열팽창 계수에 대한 표준편차가 대략 0.01% 내지 대략 10%의 범위를 갖도록 베이스 부재와 지지 부재의 구조 및/또는 재료가 제공됨으로써, 대략 200℃ 내지 대략 800℃의 고온 환경에서, 베이스 부재와 지지 부재가 바이메탈과 유사하게 휘지 않게 되고, 이에 따라 평탄도가 우수한 대면적 코팅 타입 고온 정전척을 제공할 수 있다.The present disclosure may provide a large-area coating-type high-temperature electrostatic chuck that does not warp even in a high-temperature environment and has excellent flatness. In some examples, the present disclosure provides a structure and/or material of the base member and the support member such that the standard deviation for the coefficient of thermal expansion between the base member and the support member ranges from about 0.01% to about 10%, whereby the structure and/or material is provided at approximately 200°C. In a high-temperature environment of about 800° C. to about 800° C., the base member and the support member do not bend similarly to the bimetal, thereby providing a large-area coating-type high-temperature electrostatic chuck having excellent flatness.
또한, 본 개시는 베이스 부재 중에서 쿨링 라인을 갖는 하부 영역과 히팅 라인을 갖는 상부 영역의 사이에 열 차단 영역이 더 개재됨으로서, 하부 영역과 상부 영역의 설정 온도를 유지하는데 소비되는 에너지를 절감할 수 있는 고온 정전척을 제공할 수 있다. In addition, according to the present disclosure, a heat shielding region is further interposed between the lower region having a cooling line and an upper region having a heating line among the base member, so that energy consumed to maintain the set temperature of the lower region and the upper region can be reduced. It is possible to provide a high-temperature electrostatic chuck with
또한, 본 개시는 베이스 부재 상에 열 확산 영역이 더 제공됨으로서, 히팅 라인에 의한 열이 균일하게 확산되고, 이에 따라 지지 부재의 전체 영역이 균일한 온도를 갖는 고온 정전척을 제공할 수 있다.In addition, according to the present disclosure, since a heat diffusion region is further provided on the base member, heat by the heating line is uniformly spread, and thus, it is possible to provide a high-temperature electrostatic chuck having a uniform temperature over the entire area of the support member.
도 1은 본 개시에 따른 예시적 코팅 타입 고온 정전척을 도시한 단면도이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 개시에 따른 예시적 코팅 타입 고온 정전척의 제조 방법을 도시한 개략도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 개시에 따른 다른 예시적 코팅 타입 고온 정전척을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 개시에 따른 다른 예시적 코팅 타입 고온 정전척을 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating an exemplary coating type high temperature electrostatic chuck according to the present disclosure.
2A-2D are schematic diagrams illustrating a method of manufacturing an exemplary coating type high temperature electrostatic chuck according to the present disclosure.
3A to 3C are cross-sectional views illustrating another exemplary coating type high temperature electrostatic chuck according to the present disclosure.
4 is a cross-sectional view illustrating another exemplary coating type high temperature electrostatic chuck according to the present disclosure.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 개시들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.The present disclosure is provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art, and the following examples may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is limited to the following examples It is not limited. Rather, these examples are provided so that this disclosure will be more thorough and complete, and will fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.In addition, in the following drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated for convenience and clarity of description, and the same reference numerals in the drawings refer to the same elements. As used herein, the term “and/or” includes any one and any combination of one or more of those listed items. In addition, in the present specification, "connected" means not only when member A and member B are directly connected, but also when member A and member B are indirectly connected by interposing member C between member A and member B. do.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.The terminology used herein is used to describe specific embodiments, not to limit the present invention. As used herein, the singular form may include the plural form unless the context clearly dictates otherwise. Also, as used herein, “comprise, include” and/or “comprising, including” refer to the referenced shapes, numbers, steps, actions, members, elements and/or groups thereof. It specifies the presence and does not exclude the presence or addition of one or more other shapes, numbers, movements, members, elements and/or groups.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.Although the terms first, second, etc. are used herein to describe various members, parts, regions, layers and/or parts, these members, parts, regions, layers, and/or parts are limited by these terms, so that It is self-evident that These terms are used only to distinguish one member, component, region, layer or portion from another region, layer or portion. Accordingly, a first member, component, region, layer, or portion discussed below may refer to a second member, component, region, layer or portion without departing from the teachings of the present invention.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.Space-related terms such as “beneath”, “below”, “lower”, “above”, and “upper” refer to an element or feature shown in the drawings and It may be used to facilitate understanding of other elements or features. These space-related terms are for easy understanding of the present invention according to various process conditions or usage conditions of the present invention, and are not intended to limit the present invention. For example, if an element or feature in a figure is turned over, an element or feature described as "below" or "below" becomes "above" or "above". Accordingly, "below" is a concept encompassing "above" or "below".
도 1에 도시된 예에서, 본 개시에 따른 예시적 코팅 타입 고온 정전척(100)은 베이스 부재(110) 및 지지 부재(120)를 포함할 수 있다. In the example shown in FIG. 1 , an exemplary coating type high temperature
베이스 부재(110)는 폭이 상대적으로 큰 하부 영역(112)과, 하부 영역(112) 상에 폭이 상대적으로 작은 상부 영역(114)을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 하부 영역(112)에는 다수의 쿨링 라인(111)이 소정 피치를 가지며 제공될 수 있고, 상부 영역(114)에는 히팅 라인(113)이 소정 피치를 가지며 제공될 수 있다. 쿨링 라인(111)에는 쿨링 매체가 흘러 베이스 부재(110)의 하부 영역(112)을 소정 온도까지 쿨링시킬 수 있고, 히팅 라인(113)에는 전류가 흘러 베이스 부재(110)의 상부 영역(114)을 소정 온도까지 히팅시킬 수 있다. 일부 예들에서, 히팅 라인(113)은 니켈-크롬 열선과, 이를 감싸는 절연체로 이루어질 수 있다.The
일부 예들에서, 베이스 부재(110)는 순수 티타늄 또는 티타늄 합금으로 제공될 수 있다. 순수 티타늄의 경우 열팽창 계수(Thermal Exapansion Coefficient, 단위는 m/m℃)는 대략 8.6 x 10-6일 수 있고, 티타늄 합금의 경우 열팽창 계수는 대략 9.4 x 10-6일 수 있다.In some examples, the
지지 부재(120)는 베이스 상에 본딩층없이 직접 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 지지 부재(120)는 제1유전층(121), 전극층(123) 및 제2유전층(122)을 포함할 수 있다. 제1유전층(121)은 베이스 부재(110) 상에 본딩층없이 직접 코팅되어 제공될 수 있다. 전극층(123)은 제1유전층(121) 상에 제공될 수 있다. 제2유전층(122)은 제1유전층(121) 및 전극층(123) 상에 코팅되어 제공될 수 있다.The
일부 예들에서, 제1유전층(121)은 베이스 부재(110) 상에 상압 플라즈마 스프레이 방식으로 직접 코팅되어 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 제2유전층(122)은 전극층(123) 및 제1유전층(121) 상에 상압 플라즈마 스프레이 방식으로 직접 코팅될 수 있다. 일부 예들에서, 상압 플라즈마 스프레이 방식 외에 에어로졸 데포지션, 아크 스프레이, 고속 산소연료 스프레이, 콜드 스프레이 또는 플레임 스프레이의 방식이 이용될 수 있다.In some examples, the first
일부 예들에서, 제1,2유전층(121,122)중 적어도 하나는 세라믹으로 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 제1,2유전층(121,122)중 적어도 하나는 지르코니아(ZrO2), 산화베릴륨(BeO), 산화알루미늄(Al2O3), 질화알루미늄(AlN), 실리콘카바이드(SiC), 질화실리콘(Si3N4) 또는 티탄산알루미늄(Al2TiO5)을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 제1,2유전층(121,122)중 적어도 하나는 산화이트륨(Y2O3) 또는 산불화이트륨(YOF)을 포함할 수 있다.In some examples, at least one of the first and second
일부 예들에서, 지르코니아의 열팽창 계수는 대략 11 x 10-6이다. 일부 예들에서, 산화베릴륨의 열팽창 계수는 대략 8 x 10-6이다. 일부 예들에서, 산화알루미늄의 열팽창 계수는 대략 7.3 x 10-6이다. 일부 예들에서, 질화알루미늄의 열팽창 계수는 대략 4.4 x 10-6이다. 일부 예들에서, 실리콘카바이드의 열팽창 계수는 대략 3.7 x 10-6이다. 일부 예들에서, 질화알루미늄의 열팽창 계수는 대략 3.4 x 10-6이다. 일부 예들에서, 티탄산알루미늄의 열팽창 계수는 대략 1 x 10-6이다. 일부 예들에서, 산화이트륨 및 산불화이트륨의 열팽창 계수는 대략 10 내지 대략 10.5 x 10-6이다.In some examples, the coefficient of thermal expansion of zirconia is approximately 11×10 −6 . In some examples, the coefficient of thermal expansion of beryllium oxide is approximately 8×10 −6 . In some examples, the coefficient of thermal expansion of aluminum oxide is approximately 7.3 x 10 -6 . In some examples, the coefficient of thermal expansion of aluminum nitride is approximately 4.4 x 10 -6 . In some examples, the coefficient of thermal expansion of silicon carbide is approximately 3.7 x 10 -6 . In some examples, the coefficient of thermal expansion of aluminum nitride is approximately 3.4×10 −6 . In some examples, the coefficient of thermal expansion of aluminum titanate is approximately 1×10 −6 . In some examples, the coefficient of thermal expansion of yttrium oxide and yttrium oxide fluoride is between about 10 and about 10.5 x 10 -6 .
일부 예들에서, 베이스 부재(110) 및/또는 지지 부재(120)는 디스플레이용 글래스를 위한 것일 경우 상부에서 보았을 때 대략 사각 형태로 제공될 수 있고 반도체용 웨이퍼를 위한 것일 경우 상부에서 보았을 때 대략 원 형태로 제공될 수 있다.In some examples, the
일부 예들에서, 정전척이 디스플레이 제조용으로 이용될 경우, 지지 부재(120)중 한변의 길이는 대략 400mm 내지 대략 3500mm일 수 있다. 일부 예들에서, 정전척이 반도체 제조용으로 이용될 경우, 지지 부재(120)의 직경은 대략 100mm 내지 대략 400mm일 수 있다.In some examples, when the electrostatic chuck is used for manufacturing a display, the length of one side of the
일부 예들에서, 정전척은 대략 200℃ 내지 대략 800℃의 온도 범위에서 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 베이스 부재(110)와 지지 부재(120) 사이의 열팽창 계수의 표준편차(standard deviation)는 대략 0.01% 내지 대략 10%일 수 있다. 따라서, 정전척의 사용 온도인 대략 200℃ 내지 대략 800℃의 범위에서, 베이스 부재(110)와 지지 부재(120) 사이의 열팽창 계수 차이로 인한 휨 현상이 최소화될 수 있고, 이에 따라 고온 환경에서 정전척의 평평도가 우수하게 유지될 수 있다.In some examples, the electrostatic chuck may be used in a temperature range of approximately 200°C to approximately 800°C. In some examples, the standard deviation of the coefficient of thermal expansion between the
일부 예들에서, 베이스 부재(110)가 순수 티타늄(CTE: 8.6)으로 제공되고, 지지 부재(120)를 구성하는 제1,2유전층(121,122)이 산화베릴륨(CTE: 8)으로 제공될 경우, CTE의 표준편차는 대략 0.4%일 수 있다. 일부 예들에서, 베이스 부재(110)가 순수 티타늄(CTE: 8.6)으로 제공되고, 지지 부재(120)를 구성하는 제1,2유전층(121,122)이 산화알루미늄(CTE: 7.3)으로 제공될 경우, CTE의 표준편차는 대략 0.9%일 수 있다. In some examples, when the
일부 예들에서, 베이스 부재(110)가 티타늄 합금(CTE: 9.4)으로 제공되고, 지지 부재(120)를 구성하는 제1,2유전층(121,122)이 산화베릴륨(CTE: 8)으로 제공될 경우, CTE의 표준편차는 대략 1%일 수 있다. 일부 예들에서, 베이스 부재(110)가 티타늄 합금(CTE: 9.4)으로 제공되고, 지지 부재(120)를 구성하는 제1,2유전층(121,122)이 산화알루미늄(CTE: 7.3)으로 제공될 경우, CTE의 표준편차는 대략 1.5%일 수 있다. In some examples, when the
일부 예들에서, 베이스 부재(110)가 티타늄 합금(CTE: 9.4)으로 제공되고, 지지 부재(120)를 구성하는 제1,2유전층(121,122)이 산화이트륨(CTE: 10)으로 제공될 경우, CTE의 표준편차는 대략 1.9%일 수 있다.In some examples, when the
이와 같이 하여, 본 개시에 따른 정전척은 대략 200℃ 내지 대략 800℃의 고온 환경에서 사용되어도, 베이스 부재(110)와 지지 부재(120) 사이의 열팽창 계수의 표준편차가 대략 2%보다 작기 때문에, 휨 현상이 거의 일어나지 않고 우수한 평탄도를 유지할 수 있다.In this way, even when the electrostatic chuck according to the present disclosure is used in a high temperature environment of about 200° C. to about 800° C., the standard deviation of the coefficient of thermal expansion between the
한편, 종래와 같이 베이스 부재(110)가 알루미늄(CTE: 23)으로 제공되고, 지지 부재(120)를 구성하는 제1,2유전층(121,122)이 산화알루미늄(CTE: 7.3)으로 제공될 경우, CTE의 표준편차는 대략 11%이다. 이 경우, 정전척이 상술한 고온 환경에서 사용될 경우, 베이스 부재(110)와 지지 부재(120) 사이의 CTE 차이로 인해 휨 현상이 크게 발생하고, 따라서 평탄도가 나빠져 디스플레이용 글래스 또는 반도체용 웨이퍼를 정전척이 강한 힘으로 고정할 수 없게 된다.Meanwhile, as in the prior art, when the
도 2a 내지 도 2d는 본 개시에 따른 예시적 코팅 타입 고온 정전척(100)의 제조 방법을 도시한 개략도이다. 2A-2D are schematic diagrams illustrating a method of manufacturing an exemplary coating-type high-temperature
도 2a는 본 개시에 따른 예시적 코팅 타입 고온 정전척(100)의 제조 초기 단계를 도시한 것이다. 하부 영역(112)에 다수의 쿨링 라인(111)이 구비되고, 상부 영역(114)에 다수의 히팅 라인(113)이 구비된 베이스 부재(110)가 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 베이스 부재(110)는 순수 티타늄 또는 티타늄 합금으로 제공될 수 있다.2A illustrates an initial stage of manufacturing an exemplary coating type high temperature
도 2b는 본 개시에 따른 예시적 코팅 타입 고온 정전척(100)의 제조 후기 단계를 도시한 것이다. 베이스 부재(110) 상에 제1유전층(121)이 직접 코팅될 수 있다. 일부 예들에서, 산화알루미늄 파우더를 상압 플라즈마 스프레이 방식으로 베이스 부재(110) 상에 코팅할 수 있다. 이에 따라, 베이스 부재(110)와 제1유전층(121)의 사이에 본딩층이 존재하지 않고, 베이스 부재(110) 상에 직접 제1유전층(121)이 제공될 수 있다. 도면중 미설명 부호 150은 파우더 스프레이 노즐이다.2B illustrates a later stage of manufacture of an exemplary coated-type high-temperature
도 2c는 본 개시에 따른 예시적 코팅 타입 고온 정전척(100)의 제조 후기 단계를 도시한 것이다. 제1유전층(121) 상에 전극층(123)이 제공될 수 있다. 전극층(123) 역시 도금 방식 또는 상술한 다양한 스프레이 방식으로 제공될 수 있다. 전극층(123)은 텅스텐(W) 및/또는 티타늄(Ti)을 포함할 수 있다.2C illustrates a later stage of manufacture of an exemplary coating type high temperature
도 2d는 본 개시에 따른 예시적 코팅 타입 고온 정전척(100)의 제조 후기 단계를 도시한 것이다. 제1유전층(121) 및 전극층(123) 상에 제2유전층(122)이 직접 코팅될 수 있다. 일부 예들에서, 산화알루미늄 파우더를 상압 플라즈마 스프레이 방식으로 제1유전층(121) 및 전극층(123) 상에 코팅할 수 있다. 여기서, 제1유전층(121), 전극층(123) 및 제2유전층(122)이 지지 부재(120)로 정의 또는 지칭될 수 있다.2D illustrates a later stage of manufacture of an exemplary coated-type high-temperature
이와 같이, 베이스 부재(110)는 티타늄을 포함하고, 지지 부재(120)는 산화알루미늄을 포함함으로써, 베이스 부재(110)와 지지 부재(120)의 열팽창 계수의 표준편차가 대략 2%보다 작게 되고, 따라서 대략 200℃ 내지 대략 800℃의 고온 환경에서 정전척이 사용되어도, 베이스 부재(110)와 지지 부재(120)의 휨 현상이 거의 일어나지 않고 우수한 평탄도를 유지하게 된다. 따라서, 정전척에 의한 글래스 또는 웨이퍼의 고정력이 우수하게 유지될 수 있다.As such, since the
도 3a 내지 도 3c는 본 개시에 따른 다른 예시적 코팅 타입 고온 정전척(200A,200B,200C)을 도시한 단면도이다.3A to 3C are cross-sectional views illustrating other exemplary coating-type high-temperature electrostatic chucks 200A, 200B, and 200C according to the present disclosure.
도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 본 개시에 따른 다른 예시적 코팅 타입 고온 정전척(200A,200B,200C)은, 특히, 베이스 부재(110)는 쿨링 라인(111)(하부 영역 또는 쿨링 영역(112))과 히팅 라인(113)(상부 영역 또는 히팅 영역(114))의 사이에 개재된 열 차단 영역(230A,230B,230C)을 더 포함할 수 있다. 3A to 3C , other exemplary coating-type high-temperature electrostatic chucks 200A, 200B, and 200C according to the present disclosure, in particular, the
일부 예들에서, 하부 영역(112)은 쿨링 라인(111)으로 인해 대략 60℃의 온도로 유지될 수 있고, 상부 영역(114)은 히팅 라인(113)으로 인해 대략 600℃의 온도로 유지될수 있다. 그런데, 하부 영역(112)과 상부 영역(114)이 직접 연결되어 있으면, 상호간 열 에너지가 교환됨으로서, 하부 영역(112) 및 상부 영역(114)의 설정 온도를 각각 유지하기 위해 더 많은 에너지가 투입할 필요가 있다.In some examples, the
그러나, 상술한 바와 같이 쿨링 라인(111)과 히팅 라인(113) 사이에 열 차단 영역(230A,230B,230C)이 개재되면, 쿨링 라인(111)과 히팅 라인(113)의 사이에서 열 에너지의 흐름이 차단되어, 하부 영역(112) 및 상부 영역(114)의 설정 온도를 각각 유지하기 위한 에너지를 더 투입할 수 있다.However, as described above, when the
일부 예들에서, 열 차단 영역(230A,230B,230C)은 캐비티(cavity)를 포함하거나, 캐비티 및 여기에 충진된 단열재(예를 들면, 에어로겔, 펄라이트, 발포 유리, 미네랄울, 글래스울 등) 또는 캐비티 및 여기에 충진된 금속-세라믹 복합체(MMC)를 포함할 수 있다. In some examples, the
도 3a에 도시된 정전척(200A)에서, 열 차단 영역(230A)은 쿨링 라인(111)과 히팅 라인(113) 사이에 수평 방향으로 길게 하나가 제공될 수 있다. 도 3b에 도시된 정전척(200B)에서, 열 차단 영역(230B)은 쿨링 라인(111)과 히팅 라인(113) 사이에 수평 방향으로 다수가 제공될 수 있다. 도 3c에 도시된 정전척(200C)에서, 열 차단 영역(230C)은 쿨링 라인(111)과 히팅 라인(113) 사이에 수평 방향으로 다수가 제공되되, 하부 영역(112)과 상부 영역(114)은 열 차단 영역(230C) 사이의 연결 영역(115)을 통해 서로 연결될 수 있다.In the
이와 같이 하여 본 개시는 쿨링 라인(111)과 히팅 라인(113)의 사이에 열 차단 영역(230A,230B,230C)이 더 개재됨으로써, 쿨링 라인(111)에 의한 하부 영역(112)의 설정 온도 유지와 히팅 라인(113)에 의한 상부 영역(114)의 설정 온도 유지에 상대적으로 적은 에너지(예를 들면, 전기 에너지)를 필요로 한다.In this way, the present disclosure further interposes the
도 4는 본 개시에 따른 다른 예시적 코팅 타입 고온 정전척(300)을 도시한 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating another exemplary coating type high temperature
도 4에 도시된 예에서, 본 개시에 따른 다른 예시적 코팅 타입 고온 정전척(300)은 베이스 부재(110)와 지지 부재(120) 사이에 개재된 열 확산 영역(340)을 더 포함할 수 있다. In the example shown in FIG. 4 , another exemplary coating type high temperature
일부 예들에서, 히팅 라인(113)은 소정 피치를 가지며 배열되어 있으므로, 베이스 부재(110)의 상부 영역(114)은 영역마다 온도에 차이가 있을 수 있다. 예를 들면, 히팅 라인(113)과 가까운 영역의 온도는 상대적으로 높고, 히팅 라인(113)과 먼 영역의 온도는 상대적으로 낮을 수 있다.In some examples, since the
열 확산 영역(340)은 베이스 부재(110) 상에 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 열 확산 영역(340)은 히팅 라인(113)이 구비된 상부 영역(114)과 지지 부재(120)의 사이에 개재됨으로서, 영역별 온도 차이를 감소시킬 수 있다. 일부 예들에서, 열 확산 영역(340)은 베이스 부재(110)의 열전도율보다 높은 열전도율을 갖는 재료로 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 열 확산 영역(340)은 실리콘카바이드, 알루미늄질화물, 금속-세라믹 복합체, 실리콘카바이드-알루미늄, 실리콘카바이드-실리콘 또는 금속-세라믹 복합체(MMC)로 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 열 확산 영역(340)의 열전도율(단위: W/mK)은 대략 100보다 높을 수 있다. 일례로, 실리콘카바이드의 열전도율은 대략 190이고, 알루미늄질화물의 열전도율은 대략 275이다. 여기서, 베이스 부재(110)가 순수 티타늄 또는 티타늄 합금으로 제공될 경우, 열전도율은 대략 17이다. The
따라서, 열전도율이 낮는 베이스 부재(110) 상에 열전도율이 높은 열 확산 영역(340)이 제공됨으로서, 히팅 라인(113)에 의한 베이스 부재(110)의 상부 영역(114)에 대한 온도 편차가 감소되고, 베이스 부재(110)에 구비된 상부 영역(114)의 전체에 대하여 균일한 온도 유지가 가능하다. 즉, 글래스 또는 웨이퍼를 고정하는 지지 부재(120)의 온도가 영역별 편차없이 균일하게 이루어짐으로써, 제조 공정 상의 온도 편차로 인한 다양한 문제(온도에 따른 증착율 또는 식각율의 차이)가 발생하지 않게 된다.Accordingly, since the
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 코팅 타입 고온 정전척을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only one embodiment for implementing the coating-type high-temperature electrostatic chuck according to the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and as claimed in the claims below, the present invention Without departing from the gist, it will be said that the technical spirit of the present invention exists to the extent that various modifications can be made by anyone with ordinary knowledge in the field to which the invention pertains.
100.200,300; 코팅 타입 고온 정전척
110; 베이스 부재
111; 쿨링 라인
112; 하부 영역
113; 히팅 라인
114; 상부 영역
120; 지지 부재
121; 제1유전층
122; 제2유전층
123; 전극층
150; 스프레이 노즐
230; 열 차단 영역
340; 열 확산 영역100.200,300; Coated Type High Temperature Electrostatic Chuck
110;
112;
114;
121; first
123;
230;
Claims (7)
상기 베이스 부재 상에 본딩층없이 직접 코팅된 제1유전층과, 상기 제1유전층 상에 형성된 전극층과, 상기 제1유전층 및 상기 전극층 상에 코팅된 제2유전층으로 이루어진 지지 부재를 포함하고,
상기 베이스 부재는 티타늄 또는 금속-세라믹 복합체를 포함하고, 상기 지지 부재는 산화알루미늄을 포함하는, 코팅 타입 고온 정전척.base member; and
A support member comprising a first dielectric layer directly coated on the base member without a bonding layer, an electrode layer formed on the first dielectric layer, and a second dielectric layer coated on the first dielectric layer and the electrode layer,
The base member comprises titanium or a metal-ceramic composite, and the support member comprises aluminum oxide.
상기 코팅 타입 고온 정전척은 200℃ 내지 800℃의 범위에서 사용되는, 코팅 타입 고온 정전척.The method of claim 1,
The coating-type high-temperature electrostatic chuck is used in a range of 200°C to 800°C.
상기 베이스 부재 및 상기 지지 부재는 상부에서 보았을 때 사각형 또는 원형인, 코팅 타입 고온 정전척.The method of claim 1,
wherein the base member and the support member are rectangular or circular when viewed from above.
상기 지지 부재중 한변의 길이는 400mm 내지 3500mm이거나, 또는 상기 지지 부재의 직경은 100mm 내지 400mm인, 코팅 타입 고온 정전척.The method of claim 1,
The length of one side of the support member is 400mm to 3500mm, or the diameter of the support member is 100mm to 400mm, a coating type high temperature electrostatic chuck.
상기 제1유전층은 베이스 부재 상에 상압 플라즈마 스프레이 방식으로 직접 코팅된, 코팅 타입 고온 정전척.The method of claim 1,
The first dielectric layer is directly coated on the base member by atmospheric pressure plasma spray method, a coating type high-temperature electrostatic chuck.
상기 제2유전층은 상기 전극층 및 상기 제1유전층 상에 상압 플라즈마 스프레이 방식으로 직접 코팅된, 코팅 타입 고온 정전척.The method of claim 1,
and the second dielectric layer is directly coated on the electrode layer and the first dielectric layer by atmospheric pressure plasma spraying.
상기 베이스 부재는
하부 영역에 형성된 쿨링 라인; 및
상부 영역에 형성된 히팅 라인을 더 포함하는, 코팅 타입 고온 정전척.
The method of claim 1,
the base member
a cooling line formed in the lower region; and
Coating type high temperature electrostatic chuck further comprising a heating line formed in the upper region.
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