KR101475860B1 - Ceramic electrostatic chuck for applications of co-fired by direct bonding and method for manufacturing the same - Google Patents
Ceramic electrostatic chuck for applications of co-fired by direct bonding and method for manufacturing the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR101475860B1 KR101475860B1 KR20130078078A KR20130078078A KR101475860B1 KR 101475860 B1 KR101475860 B1 KR 101475860B1 KR 20130078078 A KR20130078078 A KR 20130078078A KR 20130078078 A KR20130078078 A KR 20130078078A KR 101475860 B1 KR101475860 B1 KR 101475860B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- dielectric layer
- electrostatic chuck
- metal oxide
- ceramic body
- electrode
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
- H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
- H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
- H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
- H01L21/68757—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a coating or a hardness or a material
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N13/00—Clutches or holding devices using electrostatic attraction, e.g. using Johnson-Rahbek effect
Abstract
Description
본 발명은 세라믹 정전척 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 유전체층과 세라믹체의 직접접합에 의한 동시소성이 가능한 세라믹 정전척 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a ceramic electrostatic chuck and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a ceramic electrostatic chuck capable of co-firing by direct bonding of a dielectric layer and a ceramic body and a manufacturing method thereof.
일반적으로 반도체 웨이퍼 또는 평판표시장치를 제조하는 과정에서는 증착 등 각종 표면처리 공정을 반복적으로 수행한다. 이러한 표면처리 공정들은 기판처리장치에서 실시되고, 기판처리장치 내부에는 처리될 기판을 흡착하기 위한 정전척이 배치된다. 이러한 정전척의 제조를 위해 종래에는 절연성 폴리이미드 필름이 널리 사용되었다. Generally, in the process of manufacturing a semiconductor wafer or a flat panel display device, various surface treatment processes such as deposition are repeatedly performed. These surface treatment processes are performed in a substrate processing apparatus, and an electrostatic chuck for adsorbing a substrate to be processed is disposed inside the substrate processing apparatus. In order to manufacture such an electrostatic chuck, an insulating polyimide film has heretofore been widely used.
그러나, 반도체 제조 공정에서는 그 사용되는 부식성 가스나 마찰로 인한 표면의 마모에 따라 정전척의 수명이 좌우되는데, 기존의 폴리이미드 혹은 금속 알루미늄 표면의 산화층을 이용한 정전척의 경우, 폴리이미드는 마모성이 떨어지고 아노다이징 처리한 금속 알루미늄 재질의 정전척은 국부적인 내전압에 약한 단점으로 인해 수명이 매우 짧았다. 반면, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 아노다이징의 두께를 높이게 될 경우에는 사용 도중 크랙이 발생하기가 쉬웠고 두께 편차가 심하게 발생하는 것으로 알려져 있다. However, in the semiconductor manufacturing process, the lifetime of the electrostatic chuck depends on the corrosive gas used or the wear of the surface due to friction. In the case of the electrostatic chuck using the oxide layer of the conventional polyimide or metal aluminum surface, the polyimide has low abrasion resistance, The electrostatic chuck made of the treated metal aluminum has a very short lifetime due to weak weak points to the local withstand voltage. On the other hand, in order to solve the above-described problems, it is known that when the thickness of the anodizing is increased, cracks are easily generated during use, and the thickness variation occurs severely.
또한, 상기 폴리이미드 타입의 경우, 150℃ 이상의 열을 가해서 처리되어져야만 하는 공정조건에서는 사용할 수 없는 단점이 있었고, 산화알루미늄을 이용한 아노다이징 처리된 알루미늄 정전척의 경우, 금속 성분인 알루미늄과 표면층인 산화알루미늄간의 열팽창계수의 차이로 열을 심하게 가할 경우 혹은 급작스럽게 온도가 가해지면 표면에 크랙이 발생하게 되는 문제점이 있었다. 따라서, 근래에는 세라믹 타입으로 전향되어지고 있다. In addition, in the case of the polyimide type, there is a disadvantage that it can not be used under the process conditions in which heat should be applied at a temperature of 150 ° C or more. In the case of an aluminum electrostatic chuck subjected to anodizing using aluminum oxide, There is a problem that cracks are generated on the surface when the heat is severely applied due to the difference in thermal expansion coefficient between the surfaces or when the temperature is suddenly applied. Therefore, in recent years, ceramic type has been converted.
그러나, 이러한 세라믹 재질을 활용하는 최근 기술의 경우, 그 내구성 향상을 위해 세라믹 재질 슬러리를 이용해서 테이프 성형하여 절연층 그린시트를 제조한 후 그 위에 전극인 도전체층을 부착하고 또다시 그 위에 그린시트를 얹어 적층함으로써 전체적으로 일체화시켜 함께 소성 열처리하는 방식을 사용하게 되는데, 이때 소성시 내부 전극층과의 열팽창계수가 서로 달라 소성 후 휨이나 크랙이 발생하기 쉬운 문제점이 새롭게 발생되었다.However, in the case of a recent technology utilizing such a ceramic material, in order to improve its durability, a green sheet of an insulating layer is formed by tape-forming using a slurry of a ceramic material, a conductive layer as an electrode is attached thereon, A method of integrally integrating them and laminating them together is used. In this case, the thermal expansion coefficient of the internal electrode layer is different from that of the internal electrode layer during firing, which causes a problem that bending or cracking easily occurs after firing.
또한, 하부베이스로 사용되는 재질이 알루미늄이거나 세라믹재질로 된 소성체이기 때문에 별도의 접착제를 사용하여 부착하는 번거로움이 있고, 부착시에 따르는 액상 접착제의 불완전 건조 및 기포 형성이 수반되어 정전척의 품질에 큰 악영향을 유발시키는 문제점이 있었다. In addition, since the material used as the lower base is a sintered body made of aluminum or a ceramic material, it is troublesome to attach it using a separate adhesive, and there is incomplete drying and bubble formation of the liquid adhesive upon attachment, And the like.
한편, 종래의 정전척 하부 재질은 일반적으로 알루미늄등과 같은 금속재질이며, 또한 얇게 소성된 그리고 내부에 전극이 형성된 세라믹 판을 미리 가공하여 접착제를 이용해서 접합을 하는 경우가 있으나, 접합시 사용되는 접합제의 형상이 액상으로 되어 있어 기공이 형성되기 쉽고, 내부의 깊숙한 곳까지 건조가 되지 않아 반도체 공정상 온도 상승이 될 경우 건조되지 않은 기체의 팽창으로 인해 정전척의 표면이 불룩해지는 불량이 발생하기 쉬워 제조공정상 어려움이 많았다. On the other hand, the conventional electrostatic chuck lower material is generally made of a metal such as aluminum or the like, and a ceramics plate having a thinly sintered body and an electrode formed therein is preliminarily processed to be bonded using an adhesive agent. However, The bonding agent is in the form of a liquid and pores are easily formed, and when the temperature of the semiconductor process increases due to the drying of the inside of the substrate, the surface of the electrostatic chuck is bulged due to the expansion of the non- It was easy, and there were many difficulties in normal manufacturing.
따라서, 이상 살펴본 바와 같이, 최근 반도체 집적기술의 발달에 따라 그필요성이 급증하고 있는 정전척과 관련하여, 종래 기술의 문제점을 개선하는 발명이 시급한 실정이나 아직까지 이에 관하여 개시된 바를 찾아볼 수가 없다.Therefore, as described above, there is an urgent need for an invention for improving the problems of the prior art with respect to the electrostatic chuck, which is rapidly increasing in accordance with the recent development of semiconductor integration technology.
이에 본 발명자는 이를 개선하기위해 예의 노력을 계속하던 중, 유전체층과 세라믹체를 직접접합하고 절연구조 및 하부베이스를 전체적으로 일체화시킴으로써 열 내마모성, 열전도성 및 신뢰성이 우수하며 동시 소성이 가능한, 정천적에 관한 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
Accordingly, the inventors of the present invention have made efforts to improve the above-mentioned problems, and have found that, while continuing to make efforts to improve this, the dielectric layer and the ceramic body are directly bonded and the insulating structure and the lower base are integrated as a whole, The present invention has been completed.
본 발명의 목적은 휨이나 크랙이 발생하지 않으며 두께 편차가 없는 정전척을 제공하기 위함이다. An object of the present invention is to provide an electrostatic chuck which does not cause warpage or cracks and has no thickness variation.
본 발명의 다른 목적은 우수한 열내마모성, 열전도성 및 신뢰성을 지닌 정전척을 제공하기 위함이다. Another object of the present invention is to provide an electrostatic chuck having excellent thermal abrasion resistance, thermal conductivity and reliability.
본 발명의 다른 목적은 세라믹 직접접합을 통해 동시소성이 가능한 정전척의 제조방법을 제공하기 위함이다.It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing an electrostatic chuck capable of co-firing through ceramic direct bonding.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
The above and other objects of the present invention can be achieved by the present invention described below.
본 발명의 하나의 관점은 세라믹체; 상기 세라믹체 상부에 형성된 유전체층; 상기 유전체층에 내장된 전극; 및 상기 세라믹체를 관통하여 상기 전극에 연결되는 전극 연결부;를 포함하고, 상기 유전체층은 상기 세라믹체와 직접접합(direct bonding)된 정전척에 관한 것이다. One aspect of the present invention relates to a ceramic body; A dielectric layer formed on the ceramic body; An electrode embedded in the dielectric layer; And an electrode connection part connected to the electrode through the ceramic body, wherein the dielectric layer is directly bonded to the ceramic body.
상기 유전체층과 상기 세라믹체는 동일한 재질일 수 있다. The dielectric layer and the ceramic body may be made of the same material.
상기 유전체층과 상기 세라믹체는 비유전율이 5 내지 15 일 수 있다. The dielectric layer and the ceramic body may have a relative dielectric constant of 5 to 15.
상기 유전체층과 상기 세라믹체는 알루미나(Al2O3) 또는 이트리아를 포함할 수 있다. The dielectric layer and the ceramic body may include alumina (Al 2 O 3) or yttria.
상기 전극은 유니폴라(Unipolar) 또는 바이폴라(Bipolar) 타입일 수 있다. The electrode may be a unipolar or bipolar type.
본 발명의 다른 하나의 관점은 제1금속산화물, 제2금속산화물, 유기바인더 및 용매를 포함하는 슬러리로 유전체층을 형성하는 단계; 상기 유전체층 위에 전극을 형성하는 단계; 상기 유전체층과 대향적으로 접합시키기 위해 세라믹체를 별도로 제조하는 단계; 상기 세라믹체와 상기 유전체층을 가접합시키는 단계; 상기 가접합된 유전체층과 세라믹체를 소성하여 정전척 소결체를 형성하는 단계;를 포함하는 정전척의 제조방법을 제공한다. Another aspect of the present invention is a method for forming a dielectric layer comprising: forming a dielectric layer with a slurry comprising a first metal oxide, a second metal oxide, an organic binder and a solvent; Forming an electrode on the dielectric layer; Separately preparing a ceramic body for oppositely bonding with the dielectric layer; Bonding the ceramic body and the dielectric layer to each other; And firing the dielectric layer and the ceramic body to form the electrostatic chucking sintered body.
상기 전극은 전도성 페이스트를 인쇄하여 형성될 수 있다. The electrode may be formed by printing a conductive paste.
상기 전극 형성 단계와 상기 세라믹체 제조 단계 사이에, 상기 유전체층을 1 내지 10 매 적층하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include laminating one to ten dielectric layers between the electrode forming step and the ceramic body manufacturing step.
상기 제1금속산화물은 알루미나 또는 이트리아일 수 있다. The first metal oxide may be alumina or yttria.
상기 제2금속산화물은 TiO2, ZnO, SnO2, MnO2, MgO, NiO, WO3, Co3O4, Fe2O3, In2O3, ZrO2, V2O5, CeO2, PbTiO3, RuO2, SiO2, Ta2O5, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 금속산화물을 포함할 수 있다.Wherein the second metal oxide is selected from the group consisting of TiO2, ZnO, SnO2, MnO2, MgO, NiO, WO3, Co3O4, Fe2O3, In2O3, ZrO2, V2O5, CeO2, PbTiO3, RuO2, SiO2, Ta2O5, ≪ / RTI >
상기 제1금속산화물은 바이모달(Bimodal) 입도분포를 가질 수 있다.The first metal oxide may have a bimodal particle size distribution.
상기 제1금속산화물은 평균입경(D50)이 0.1 내지 1㎛인 제1입자가 20 내지 80wt%, 평균입경(D50)이 1㎛ 초과 2㎛ 이하인 제2입자가 80 내지 20 wt% 혼합될 수 있다.
The first metal oxide may include 20 to 80 wt% of the first particles having an average particle diameter (D50) of 0.1 to 1 m and 80 to 20 wt% of the second particles having an average particle diameter (D50) of more than 1 m and 2 m or less have.
본 발명에 의한 정전척은 유전체층과의 접합성이 우수하기 때문에 전극 층의 박리 현상이나 크랙, 휨 등을 방지할 수 있고, 반도체 공정 중의 가열, 냉각조건 하에서도 우수한 열전도성을 발휘할 수 있으며, 그 표면온도가 균일하게 분포되고, 내열충격성으로 인해 급격한 가열 및 냉각이 반복되는 조건에서도 균열이 발생하지 않아 수명이 길어지며, 비용절감, 불량률 감소, 품질향상 및 생산효율이 증대되는 효과를 지니고 있다.
Since the electrostatic chuck according to the present invention has excellent bonding with the dielectric layer, it is possible to prevent peeling, cracking, warping, and the like of the electrode layer and to exhibit excellent thermal conductivity even under heating and cooling conditions during semiconductor processing, The temperature is uniformly distributed and thermal shock resistance does not cause cracking even under the repeated heating and cooling conditions, so that the lifetime is prolonged, and the cost, the defect rate, the quality improvement and the production efficiency are increased.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른, 유니폴라(Unipolar) 타입의 정전척을 나타내는 종단면도이다 ((a)는 유전체층 내부에 정전용 전극이 형성되는 모습을, (b)는 유전체층과 세라믹체간의 직접접합 표면에 형성되는 모습을 나타낸다).
도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른, 바이폴라(Bipolar) 타입의 정전척을 나타내는 종단면도이다 ((a)는 유전체층 내부에 정전용 전극이 형성되는 모습을, (b)는 유전체층과 세라믹체간의 직접접합 표면에 형성되는 모습을 나타낸다).
도 3은 본 발명의 일 구체예에 따른, 유니폴라(Unipolar) 타입의 정전척을 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 구체예에 따른, 바이폴라(Bipolar) 타입의 정전척을 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 구체예에 따른 정전척의 제조방법을 나타내는 개략도이다.FIG. 1 is a vertical cross-sectional view illustrating an unipolar electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 (a) shows a state in which a static electrode is formed in a dielectric layer, The shape is formed on the direct bonding surface of the trunk).
FIG. 2 is a vertical cross-sectional view illustrating a bipolar type electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 (a) shows a state in which a static electrode is formed in a dielectric layer, On the direct bonding surface of the substrate.
3 is a plan view showing a unipolar type electrostatic chuck according to one embodiment of the present invention.
4 is a plan view showing a bipolar type electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention.
5 is a schematic view showing a method of manufacturing an electrostatic chuck according to one embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고하여 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다. 전체적으로 도면 설명시 관찰자 시점에서 설명하였고, 일 요소가 다른 요소 위에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 이는 상기 일 요소가 다른 요소 위에 바로 위치하거나 또는 그들 요소들 사이에 추가적인 요소가 개재될 수 있다는 의미를 모두 포함한다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. In the drawings, the width, thickness, and the like of the components are enlarged in order to clearly illustrate the components of each device. It is to be understood that when an element is described as being located on another element, it is meant that the element is directly on top of the other element or that additional elements can be interposed between the elements . In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.
또한, 본 명세서에서, '상부' 또는 '하부' 라는 용어는 관찰자의 시점에서 설정된 상대적인 개념으로, 관찰자의 시점이 달라지면, '상부' 가 '하부'를 의미할 수도 있고, '하부'가 '상부'를 의미할 수도 있다. In this specification, the term 'upper' or 'lower' is a relative concept set at the viewpoint of the observer. When the observer's viewpoint is changed, 'upper' may mean 'lower' May mean '.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. In addition, the terms described below are terms defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.
이하, 도면을 참조하여 본 발명인, 직접접합을 통해 동시소성이 가능한 정전척 및 그 제조방법을 설명하기로 한다.
Hereinafter, an electrostatic chuck capable of co-firing through direct bonding and a method of manufacturing the same will be described with reference to the drawings.
정전척Electrostatic chuck
본 발명의 하나의 관점인 정전척은 세라믹체(200); 상기 세라믹체(200) 상부에 형성된 유전체층(100); 상기 유전체층(100)에 내장된 전극(300); 및 상기 세라믹체를 관통하여 상기 전극에 연결되는 전극 연결부(400);를 포함하고, 상기 유전체층(100)은 상기 세라믹체(200)와 직접접합(direct bonding)되어 형성된다.An electrostatic chuck which is one aspect of the present invention comprises a ceramic body (200); A
본 발명에서 언급되는 상기 “정전척(Electrostatic Chuck)”은 정전기의 힘을 사용해 기판을 하부 전극에 고정해 주는 핵심 부품으로, 정전척(ESC)에 '+', '-'를 인가시키면 대상물에는 반대의 전위가 대전('-', '+')되고, 대전된 전위에 의하여 서로 끌어당기는 힘이 발생하는 원리를 이용한다. 이러한 정전척은 반도체의 웨이퍼를 수평으로 고정하거나 LCD의 유리 기판을 수평하게 유지하는 데 주로 사용한다. The " electrostatic chuck " referred to in the present invention is a core component that fixes a substrate to a lower electrode using the force of an electrostatic force. When '+' and '-' are applied to an electrostatic chuck (ESC) The opposite potential is charged ('-', '+'), and a force is generated that attracts each other due to the charged potential. Such an electrostatic chuck is mainly used for fixing a semiconductor wafer horizontally or keeping a glass substrate of an LCD horizontally.
일반적으로 반도체공정에 사용되는 웨이퍼를 흡착할 수 있는 기술로는 메카니컬 클램핑과 정전력 클램핑이라는 2가지가 있다. 현재는 정전력을 사용한 기술이 널리 활용되고 있다. 이러한 정전력 클램핑 방식은 쿨롱의 법칙에 의해 결정되는 경우와 존슨-라벡 힘으로 결정되는 2가지가 있다.In general, there are two technologies that can adsorb wafers used in semiconductor processing: mechanical clamping and constant power clamping. Currently, technologies using electrostatic power are widely used. There are two types of constant-power clamping methods, which are determined by Coulomb's law and those determined by Johnson-Lavack force.
이러한 쿨롱 힘과 존슨-라벡 힘을 응용하기 위하여, 정전척은 통상적으로 절연체를 구비하며, 상기 절연체는 그 내부에 편평한 박막 형태의 전극을 포함하고 있다.여기서, 막 형태의 전극이 정전 발생용 전극이 되며, 전극 위에 배치되는 절연체가 유전체로서 동작한다. In order to apply such a Coulombic force and a Johnson-Lavebec force, an electrostatic chuck usually has an insulator, and the insulator includes a flat thin film electrode in the inside thereof. Here, And the insulator disposed on the electrode operates as a dielectric.
유전체 상에는 웨이퍼가 배치되어 웨이퍼를 하나의 전하로 간주하고, 막 형태의 전극을 또 하나의 전하로 간주하여 상기 전하들 사이에 절연체를 중간층에 게재시킴으로써 정전 흡착력이 발생하게 된다.The wafer is placed on the dielectric, the wafer is regarded as one charge, and the electrode in the form of a film is regarded as another charge, and an insulator is placed on the intermediate layer between the charges so that an electrostatic attraction force is generated.
본 발명에서 언급되는 상기 “유전체층(thick dielectric)”은 하부 전극이 하부표면 및 중간층에 게재되어 정전기적으로 충방전 혹은 대전 역할을 하는 것으로, “그린시트(green sheet)” 혹은 “그린시트 상태로 시작되어 열처리된 시트”로도 표현된다. The " thick dielectric " referred to in the present invention means that the lower electrode is placed on the lower surface and the middle layer to electrostatically charge, discharge, or charge, and is referred to as a " green sheet "Quot; heat treated sheet that has been started ".
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른, 유니폴라 타입의 정전척의 종단면도를 나타낸다. 도2는 본 발명의 제2실시예에 따른, 바이폴라 타입의 정전척의 종단면도를 나타낸다. 도1과 2를 참조하면, 상기 정전척은 세라믹체(200); 상기 세라믹체(200) 상부에 형성된 유전체층(100); 상기 유전체층(100)에 내장된 전극(300); 및 상기 세라믹체(200)를 관통하여 상기 전극에 연결되는 전극 연결부(400);를 포함하고, 상기 유전체층(100)은 상기 세라믹체(200)와 직접접합(direct bonding)되어 형성된 구조를 갖는다. 1 is a longitudinal sectional view of a unipolar type electrostatic chuck according to a first embodiment of the present invention. 2 is a longitudinal sectional view of a bipolar type electrostatic chuck according to a second embodiment of the present invention. 1 and 2, the electrostatic chuck includes a
기본적으로는 유전체층(또는 그린시트)(100) 내부에 전극(300)을 형성(도1(a) 혹은 도2(a))하는 것인데, 정전력 발생용 전극(300)의 형성방법 및 위치에 따라 달리 구성되어 질 수 있다. Basically, the
보다 구체적으로는, 유전체층(100)과 세라믹체(200)간의 직접접합에 따른 상부의 유전체층(100) 하부 표면 혹은 하부의 세라믹체(200)의 위 표면에 정전력 발생용 전극(300)을 형성(도1(b) 혹은 도2(b))하거나, 또한 반대로 형성하는 경우, 즉, 유전체층(100)를 하부로 두고, 세라믹체(200)를 상부로 구성할 경우, 정전력 발생용 전극(300)의 위치는, 기본적으로는 하부에 위치해 있는 유전체층(100)의 내부에 전극(300)을 형성하는 것인데, 상부 세라믹체(200)의 아랫면 혹은 하부 유전체층(100)의 윗면에 전극(300)을 구성할 수 있다. More specifically, the
또한, 상기 세라믹체(200)와 유전체층(100)간의 접합 방법으로는, 종래에 납 접합, 유리 접합, 수지 접합 및 고상 확산법에 의한 접합 등이 사용되었으나, 본 발명에서는 유전체층(100)과 세라믹체(200)를 서로 겹쳐 열과 압력을 가하여 서로 맞닿게 한 후 일체 소성과정을 거쳐 별도의 접합물질 없이 접합하는 “직접접합(direct bonding)”의 방식을 채용하였다.As a bonding method between the
이를 통해, 전극(300)이 세라믹 내부에 형성되고 베이스 재질도 세라믹으로 구성되어지는 세라믹 정전척을 제조하게 되었고(도1(b), 도 2(b) 참조), 그 결과, 정전척의 절연구조 및 하부 베이스를 전체적으로 일체화하여 동시 소성이 가능한 효과를 얻었다. As a result, a ceramic electrostatic chuck in which the
상기 유전체층(100)과 상기 세라믹체(200)는 동일한 재질일 수 있다. The
상기 유전체층(100)과 상기 세라믹체(200)는 비유전율이 5 내지15일 수 있다. The
상기 본 발명에서 언급되는 “비유전율(specific inductive capacity, εr)”은 물체의 유전율 ε 및 진공 유전율 ε0와의 비(ε/ε0)을 의미한다. 이를 측정하려면 평판 콘덴서의 극판 사이에 임의의 유전체를 삽입하였을 때의 용량을 C, 이것을 제거하고 공기 또는 진공 상태로 했을 때의 용량을 C0로 하면, C와 C0의 비에서 그 물체의 비유전율을 구할 수 있다.The "specific inductive capacity,? R" referred to in the present invention means the ratio (? /? 0) between the permittivity? And the permittivity? 0 of the object. To measure the capacitance, let C be the capacitance of an arbitrary dielectric inserted between the plates of the plate capacitor, and C0 be the capacitance when the capacitor is placed in the air or vacuum state. The relative dielectric constant of the object Can be obtained.
본 발명의 한 구체예에서, 유전체층(100)의 제조시에 사용된 제1금속산화물의 경우 알루미나는 그 비유전율이 8.7, 이트리아는 9.3으로, 그 물성 또한 휨이 적고 소결밀도가 높게 나타났는 바, 본 반도체 공정에 사용될 수 있는 최적의 정전척을 도출하였다. In one embodiment of the present invention, in the case of the first metal oxide used in the production of the
상기 유전체층(100)과 상기 세라믹체(200)는 비유전율이 5 내지 15, 바람직하게는 7 내지 12, 보다 바람직하게는 8 내지 10일 수 있다. 상기 범위에서 웨이퍼 디척킹시 잔류 정전력으로 인한 탈착 소요시간이 줄어들어 반도체 공정을 신속히 진행시킬 수 있고, 소성 후 휨 발생을 감소시켜 정전력의 편차를 최소화 할 수 있다. The
상기 유전체층(100)과 상기 세라믹체(200)는 제1금속산화물과 제2금속산화물을 포함하며, 상기 제1금속산화물은 알루미나 또는 이트리아이며; 상기 제2금속산화물은 금속산화물은 TiO2, ZnO, SnO2, MnO2, MgO, NiO, WO3, Co3O4, Fe2O3, In2O3, ZrO2, V2O5, CeO2, PbTiO3, RuO2, SiO2, Ta2O5 등을 포함할 수 있다. 상기 제2금속 산화물은 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. Wherein the dielectric layer (100) and the ceramic body (200) comprise a first metal oxide and a second metal oxide, wherein the first metal oxide is alumina or yttria; The second metal oxide may include TiO2, ZnO, SnO2, MnO2, MgO, NiO, WO3, Co3O4, Fe2O3, In2O3, ZrO2, V2O5, CeO2, PbTiO3, RuO2, SiO2, Ta2O5 and the like. The second metal oxides may be used alone or in combination of two or more.
구체예에서 상기 제1금속산화물과 제2금속산화물간 중량비는 90~98 : 2~10, 바람직하게는 92~96 : 4~8 일 수 있다. In an embodiment, the weight ratio between the first metal oxide and the second metal oxide may be 90 to 98: 2 to 10, preferably 92 to 96: 4 to 8.
한 구체예에서 상기 제2금속산화물은 산화티타늄, 산화칼슘, 산화마그네슘, 산화규소를 포함할 수 있다. In one embodiment, the second metal oxide may include titanium oxide, calcium oxide, magnesium oxide, and silicon oxide.
제2금속산화물로 산화규소가 적용될 경우, 전체 금속 산화물중 1~3중량%로 포함될 수 있다. When silicon oxide is applied to the second metal oxide, it may be contained in an amount of 1 to 3% by weight of the total metal oxide.
상기 제1금속산화물로 알루미나(Al2O3)를 적용할 경우 내열성, 내약품성, 강도 등 세라믹스에 요구되는 일반적인 성질을 거의 만족시키고 값이 싸므로 바람직하게 적용될 수 있다. When the alumina (Al 2 O 3) is used as the first metal oxide, it can be suitably applied since the general properties required for ceramics such as heat resistance, chemical resistance and strength are almost satisfied and the value is low.
상기 제1금속산화물로 이트리아(산화이트리움, Yttria, Y2O3)를 적용할 경우, 2450℃에 이르는 매우 높은 용융온도와 2350℃까지 상전이가 없기 때문에 고온에서도 높은 화학적 안정성 및 내열성을 가질 수 있다. When yttria (Yttria, Y2O3) is used as the first metal oxide, it can have high chemical stability and heat resistance even at high temperature because it has a very high melting temperature up to 2450 ° C and no phase transition up to 2350 ° C.
또한 상기 유전체층과 상기 세라믹체의 소결밀도는 1550℃, 2시간 조건에서 3.45 g/cm3 이상, 바람직하게는 3.58 내지 3.9 g/cm3 이다. The sintered density of the dielectric layer and the ceramic body is 3.45 g / cm 3 or more, preferably 3.58 to 3.9 g / cm 3 at 1550 ° C for 2 hours.
상기 전극은 유니폴라(Unipolar) 또는 바이폴라(Bipolar) 타입일 수 있다. The electrode may be a unipolar or bipolar type.
상기 본 발명에서 언급되는 “유니폴라”타입의 정전척은 하나의 전극 만을 사용하여 웨이퍼를 척킹(chucking)하는 것을 의미하고, “바이폴라”타입의 정전척은 두 개의 상반된 전극을 사용하는 것을 의미한다. Quot; unipolar " type electrostatic chuck referred to in the present invention means chucking the wafer using only one electrode, and " bipolar " type electrostatic chuck means using two opposing electrodes .
유니폴라 타입의 경우는 클램핑 힘(clamping force)은 매우 강하나, 하나의 전극을 사용하기 때문에 플라즈마가 없으면 웨이퍼의 척킹(chucking) 및 디척킹(dechucking)이 불가능하다는 단점이 있다. 따라서, 플라즈마가 꺼질 경우에 디척킹이 되지 않아 다시 플라즈마를 켜고 디척킹해야 하는 불편함이 있다. In the case of the unipolar type, the clamping force is very strong. However, since one electrode is used, the chucking and dechucking of the wafer is impossible without the plasma. Therefore, when the plasma is turned off, dechucking does not occur and there is inconvenience that the plasma must be turned on and dechucked again.
반면, 바이폴라 타입의 경우는 척킹 및 디척킹은 용이하나 구조가 복잡하여 고장이 나기 쉽고, 특히 좁은 간격에 고전압이 걸리기 때문에 웨이퍼 상의 디바이스(device)에 손상을 줄 수 있다는 단점이 있다. On the other hand, in the case of the bipolar type, chucking and dechucking are easy, but the structure is complicated and the device tends to fail. Especially, a high voltage is applied at narrow intervals, which can damage the device on the wafer.
각 타입별 특성 및 사용되는 반도체 패키지에서의 활용 용도에 따라 이를 선택할 수 있는 바, 본 발명에서는, 한 구체예에서 유니폴라 타입의 정전척(도 1, 3 참조)을, 다른 한 구체예에서는 바이폴라 타입의 정전척(도 2, 4 참조)을 제조하였다.
According to the present invention, the unipolar type electrostatic chuck (refer to FIGS. 1 and 3) is used in one embodiment and the bipolar Type electrostatic chuck (see Figs. 2 and 4).
정전척의 제조방법Manufacturing Method of Electrostatic Chuck
본 발명의 다른 하나의 관점인 정전척의 제조방법은 제1금속산화물, 제2금속산화물, 유기바인더 및 용매를 포함하는 슬러리로 유전체층(100)을 형성하는 단계(S11); 상기 유전체층(100) 위에 전극(300)을 형성하는 단계(S13); 상기 유전체층(100)과 대향적으로 접합시키기 위해 세라믹체(200)를 별도로 제조하는 단계; 상기 세라믹체(200)와 상기 유전체층(100)을 가접합시키는 단계; 상기 가접합된 유전체층(100)과 세라믹체(200)를 소성하여 정전척 소결체를 형성하는 단계;를 포함한다. The method of manufacturing an electrostatic chuck according to another aspect of the present invention includes the steps of forming (S11) a
도 5를 참조하면, 본 발명의 정전척은 한 구체예에서 유전체층 형성단계 (S11), 전극 형성단계(S13), 세라믹 성형체 제조단계(S15), 가접합 단계(S17), 정전척 소결체 형성단계(S19) 및 정전척 완성단계(S21)를 거쳐서 형성될 수 있다. 5, an electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention includes a dielectric layer forming step S11, an electrode forming step S13, a ceramic compact forming step S15, a joining step S17, an electrostatic chucking step (S19) and an electrostatic chuck finishing step (S21).
상기 제1금속산화물은 알루미나 또는 이트리아가 사용될 수 있다.The first metal oxide may be alumina or yttria.
구체예에서 상기 제1금속산화물은 바이모달(Bimodal) 입도분포를 가질 수 있다. 이 경우 분산이 균일해지고 성형밀도가 높아져 우수한 물성을 가질 수 있다.In embodiments, the first metal oxide may have a bimodal particle size distribution. In this case, the dispersion becomes homogeneous and the molding density becomes high, so that it can have excellent physical properties.
또한, 상기 유기바인더의 양과 세라믹분말의 입도분포에 대한 적절한 비율을 선택하여 일체소성 후 뒤틀림이나 휨 및 내부 들뜸 현상이 제거할 수 있다.In addition, a suitable ratio of the amount of the organic binder and the particle size distribution of the ceramic powder may be selected to eliminate twisting, warping, and internal entanglement after firing together.
한 구체예에서 상기 제1금속산화물은 평균입경(D50)이 0.1 내지 1㎛인 제1입자가 20 내지 80wt%, 평균입경(D50)이 1㎛ 초과 2㎛ 이하인 제2입자가 80 내지 20 wt% 혼합될 수 있다.In one embodiment, the first metal oxide has 20 to 80 wt% of the first particles having an average particle diameter (D50) of 0.1 to 1 mu m, a second particle having an average particle diameter (D50) of 1 to 2 mu m, % ≪ / RTI >
상기 본 발명에서 언급되는 “평균입경(D50)”은 분무립이나 세립토의 입경가적곡선에서 통과질량 백분율이 50%에 상당하는 입경을 의미하며, 관용적으로 D50으로 표기한다. D50만에서는 공학적 의미를 갖지 않지만 균등계수 Uc＝D60/D10에 의하여 입자의 크기와 입도분포의 상태를 알 수 있다.The term " average particle diameter (D50) " referred to in the present invention means a particle diameter at which the percentages of the passing masses correspond to 50% in the particle size curves of the spray lips or the fine particles. In D50 only, it has no engineering meaning, but the particle size and particle size distribution can be determined by the uniformity coefficient Uc = D60 / D10.
바람직하게는, 유전체층(100) 혹은 세라믹체(200)의 주성분인 알루미나 혹은 이트리아 분말의 혼합비율은, 평균입경(D50)이 0.2 내지 0.8㎛의 상대적으로 작은 입자가 25 내지 75wt%, 평균입경(D50)이 1.1 내지 1.8㎛ 크기의 큰 입자가 75 내지 25wt% 혼합하여 사용할 수 있다. Preferably, the mixing ratio of alumina or yttria powder, which is the main component of the
더욱 바람직하게는, 평균입경(D50)이 0.3 내지 0.6㎛ 크기의 상대적으로 작은 입자가 30 내지 70wt%, 평균입경(D50)이 1.2내지 1.7㎛ 크기의 큰 입자가 70내지 30wt% 혼합하여 사용할 수 있다. More preferably, 30 to 70 wt% of relatively small particles having an average particle size (D50) of 0.3 to 0.6 mu m and 70 to 30 wt% of large particles having an average particle size (D50) of 1.2 to 1.7 mu m can be used have.
상기와 같은 두 입자간 분말의 혼합비율 범위에서, Tape 캐스팅시 세라믹체(200)의 물성변화에 따른 입자분율, 슬러리(Slurry) 점도 및 성형밀도의 증감 조절이 적절하고, 또한, 직접접합(direct bonding)에 의한 일체소성시의 소성수축율의 차이가 보다 더 좁아질 수 있다.In the mixing ratio range of the two intergranular powders as described above, it is preferable to control the increase and decrease of the particle fraction, the slurry viscosity and the molding density according to the physical property changes of the
상기 제2금속산화물은 TiO2, ZnO, SnO2, MnO2, MgO, NiO, WO3, Co3O4, Fe2O3, In2O3, ZrO2, V2O5, CeO2, PbTiO3, RuO2, SiO2, Ta2O5 등이 사용될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다. The second metal oxide may be TiO2, ZnO, SnO2, MnO2, MgO, NiO, WO3, Co3O4, Fe2O3, In2O3, ZrO2, V2O5, CeO2, PbTiO3, RuO2, SiO2 or Ta2O5. . These may be used alone or in combination of two or more.
본 발명에서 사용되는 상기 “유기바인더”는 알칼리 현상성을 부여하기 위한 카르복실기(Carboxyl Group) 등의 친수성을 가지는 아크릴 모노머로 공중합시킨 아크릴계 고분자 이외에 에틸 셀룰로오즈(Ethyl Cellulose). 히드록시에틸 셀룰로오즈(Hydroxyethyl Cellulose), 히드록시프로필 셀룰로오즈(Hydroxypropyl Cellulose) 또는 히드록시에틸히드록시프로필 셀룰로오즈(Hydroxyethylhydroxypropyl) 등의 셀룰로오즈계 고분자들을 각각 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. The " organic binder " used in the present invention is an acrylic polymer that is copolymerized with an acrylic monomer having hydrophilicity such as a carboxyl group for imparting alkali developability, and ethyl cellulose. Cellulose polymers such as hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose and hydroxyethylhydroxypropyl may be used alone or in combination of two or more thereof.
상기 유기바인더의 함량은 1~20중량%, 바람직하게는 4~15중량% 사용될 수 있다. 상기 범위에서 슬러리 제조 후 점도 변화를 일정하게 유지시켜 인쇄 및 건조 후에 기판력과의 접착력을 강화시킬 수 있고, 또한 소성시 바인더 분해가 원활히 이루어져 저항이 낮아지는 장점이 있다. The content of the organic binder may be 1 to 20% by weight, preferably 4 to 15% by weight. It is possible to maintain the change in viscosity after the preparation of the slurry within the above-mentioned range to keep the viscosity constant, thereby enhancing the adhesive force with the substrate force after printing and drying, and further, the binder is decomposed smoothly during firing.
상기 사용되는 유기바인더는, 슬러리(Slurry)의 유동성 및 유전체층(100) 의 건조성을 결정하며 유전체 분말의 분산성을 좌우할 뿐만 아니라, 세라믹 유전체층(100)의 표면조도특성 및 유연성, 인장강도, 캐리어 필름(Carrier film)으로부터의 박리(Stripping) 특성을 좌우한다. 슬러리의 점도가 적절할 경우, 분산성이 우수하여 신뢰성을 부여하고 유전체층의 핀 홀(Pin hole) 및 줄무늬 발생 등의 문제가 발생하지 않아 바람직하게 적용될 수 있다. The organic binder used determines the fluidity of the slurry and the dryness of the
본 발명에서 사용되는 “용매”는 메틸 셀로솔브(Methyl Cellosolve), 에틸 셀로솔브(Ethyl Cellosolve), 부틸 셀로솔브(Butyl Cellosolve), 지방족 알코올(Alcohol), α-터피네올(Terpineol), β-터피네올, 다이하이드로 터피네올(Dihydro-terpineol), 에틸렌 글리콜(Ethylene Grycol), 에틸렌 글리콜 모노 부틸 에테르(Ethylene glycol mono butyl ether), 부틸셀로솔브 아세테이트(Butyl Cellosolve acetate), 텍사놀(Texanol) 등이 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 용매의 함량은 0~99 중량%로 사용할 수 있다."Solvent" used in the present invention includes, but is not limited to, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, alcohols, α-terpineol, But are not limited to, terpineol, dihydro-terpineol, ethylene glycol, ethylene glycol mono butyl ether, butyl cellosolve acetate, Texanol ), But the present invention is not limited thereto. These may be used alone or in combination of two or more. The content of the solvent may be 0 to 99% by weight.
또한, 본 발명의 한 구체예에서, 상기 유전체층(100)을 형성하기 위해 슬러리 제조시 “가소제(plasticizer)”를 더 첨가할 수 있다. Further, in one embodiment of the present invention, a " plasticizer " may be further added during the production of the slurry to form the
상기 가소제로 DOP(다이옥틸프탈레이트), DOA(다이옥틸아디페이트), TCP(트라이크레실포스테이트) 등이 사용될 수 있다. 기타 활용될 수 있는 첨가제로는 광택제, 평활화제, 계면활성제, 이온봉쇄제(킬레이트제), 전착응력 조정제, 산화제, 환원제 등을 포함할 수 있다.As the plasticizer, DOP (dioctyl phthalate), DOA (dioctyl adipate), TCP (tricalcium phosphate) and the like can be used. Other additives that may be utilized include a polishing agent, a smoothing agent, a surfactant, an ionic blocking agent (chelating agent), an electrodeposition stress modifier, an oxidizing agent, a reducing agent and the like.
또한, 본 발명의 한 구체예에서, 상기 세라믹체(200)의 형성단계는 압출 혹은 주입성형(slip casting)에 의해 이루어질 수 있다. Further, in one embodiment of the present invention, the step of forming the
상기 본 발명의 “주입성형(슬립 캐스팅)”은 세라믹 분말과 유기바인더를 혼합하여 만든 슬러리를 간이형에 흘려 넣은 후 건조, 탈지, 소결의 과정을 거쳐 제품을 얻는 공정으로, 이는 분말이 아닌 슬러리를 이용하여 캐스팅을 하기 때문에 표현 가능한 형상의 제한이 적고, 일반적인 세라믹의 가공에 비해서 공정과 비용을 줄일 수 있는 장점이 있다. In the "injection molding (slip casting)" of the present invention, a slurry prepared by mixing a ceramic powder and an organic binder is poured into a simple mold, followed by drying, degreasing, and sintering to obtain a product. There is little restriction on the shape that can be expressed and it is advantageous in that the process and cost can be reduced as compared with the processing of general ceramics.
상기 전극은 전도성 페이스트를 인쇄하여 형성될 수 있다. The electrode may be formed by printing a conductive paste.
상기 전도성 페이스트로는 전도성 분말, 유기바인더, 용매 등을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 전도성 페이스트는 전도성 분말, 유기바인더, 용매 (각각 함량 기재)를 포함할 수 있다.The conductive paste may include a conductive powder, an organic binder, a solvent, and the like. For example, the conductive paste may include a conductive powder, an organic binder, and a solvent (each containing a content).
상기 전도성 분말로는 은(Ag), 금(Au), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Cu), 크롬(Cr), 코발트(Co), 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni) 등이 사용될 수 있다. 상기 전도성 분말은 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있으며, 2종 이상이 합금된 형태일 수 있다.The conductive powder may be at least one selected from the group consisting of Ag, Au, Pd, Pt, Cu, Cr, Co, Al, Molybdenum (Mo), nickel (Ni), or the like can be used. The conductive powder may be one or a mixture of two or more kinds, and at least two types may be alloyed.
상기 유기바인더는 우레탄 아크릴레이트 수지, 아크릴계 수지, 스티렌 수지, 노볼락 수지, 폴리에스테르 수지, 수용성 셀룰로오스계 수지, 폴리비닐알코올 수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지 및 폴리비닐 부티랄 수지 등을 사용할 수 있다.The organic binder may be a urethane acrylate resin, an acrylic resin, a styrene resin, a novolak resin, a polyester resin, a water-soluble cellulose resin, a polyvinyl alcohol resin, an epoxy resin, a melamine resin and a polyvinyl butyral resin.
상기 용매는 카르비톨(carbitol), 테르피네올(terpineol), 헥실 카르비톨, 텍산올, 부틸 카르비톨, 부틸 카르비톨 아세테이트, 또는 디메틸 아디페이트(dimethyl adipate) 등이 사용될 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.The solvent may be, but is not limited to, carbitol, terpineol, hexylcarbitol, texanol, butyl carbitol, butyl carbitol acetate, or dimethyl adipate. It is not.
한 구체예에서, 상기 인쇄는 공판인쇄 방식으로 전도성 페이스트를 이용하여 실크스크린법으로 인쇄할 수 있다. In one embodiment, the printing may be printed by a silk screen method using a conductive paste in a stencil printing process.
상기 전극(300) 형성단계와 상기 세라믹체(200) 제조단계 사이에, 상기 유전체층(100)을 1 내지 10 매 적층하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include laminating one to ten
본 발명의 한 구체예에서 상기 유전체층은 다층 구조로 집적될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the dielectric layers can be integrated into a multi-layer structure.
멀티층(multiple layer) 구조 세라믹 콘덴서의 소형화, 대용량화 필요성에 의해 다층 구조가 활용되는데, 이 경우 솔더 실장시 크랙 발생이 줄어들고 양호한 내열충격성을 가지며, 기타 유전특성, 절연성, 온도 특성 및 고온부하 특성이 잘 유지되는 장점이 있다.
Multiple layer structure A multi-layer structure is utilized due to the need for miniaturization and large capacity of a ceramic capacitor. In this case, cracks are reduced during solder mounting, good thermal shock resistance is exhibited, and other dielectric characteristics, insulation properties, temperature characteristics, There is an advantage of being well maintained.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되지는 않는다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments of the present invention. However, the following examples are provided to aid understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following examples. The contents not described here are sufficiently technically inferior to those skilled in the art, and a description thereof will be omitted.
하기 실시예 및 비교예에서 사용된 각 성분의 사양은 다음과 같다.
The specifications of each component used in the following examples and comparative examples are as follows.
산화알루미늄(알루미나) : ALCOA社의 Calcined Alumina(평균입도 0.6㎛ 및 1.7㎛)를 사용하였다.Aluminum oxide (alumina): Calcined Alumina (average particle size of 0.6 탆 and 1.7 탆) manufactured by ALCOA was used.
이트리아(산화이트리움) : NYC社의 YT3W(평균입도 0.5㎛)를 사용하였다.Yttria (acid whitening): YT3W (average particle size 0.5 탆) manufactured by NYC was used.
TiO2 : Ferro社의 203-1A(평균입도 2.3㎛)를 사용하였다.TiO2: 203-1A (average particle size 2.3 mu m) of Ferro Co. was used.
CaO : 일본 고순도社의 제품(평균입도 5.5㎛)을 사용하였다.CaO: a product of Japan High Purity Corporation (average particle size of 5.5 占 퐉) was used.
MgO : 일본 고순도社의 제품(평균입도 3.5㎛)을 사용하였다.MgO: a product of Japan High Purity Corporation (average particle size 3.5 mu m) was used.
SiO2 : 일본 고순도社의 제품(평균입도 1.2㎛)을 사용하였다. SiO2: a product of Japan High Purity Corporation (average particle size of 1.2 mu m) was used.
유기바인더 : 일본 적수화학社의 BL-1Z을 사용하였다.Organic binder: BL-1Z manufactured by Nippon Uniform Chemical Co., Ltd. was used.
용매 : 대정화금社의 일반용 제품을 사용하였다. Solvent: A general purpose product of DaeHwaGaGe was used.
가소제 : 대정화금社의 DOP(Dioctyl Phthalate)을 사용하였다. Plasticizer: DOP (Dioctyl Phthalate), manufactured by Daehwa Fine Chemical Co., Ltd., was used.
전도성 페이스트 : 성지테크社의 제품(텅스텐 입도 1㎛)을 사용하였다.
Conductive paste: A product of Sungji Tech Co. (tungsten particle size 1 탆) was used.
실시예 Example
실시예 1 Example 1
제1금속산화물로 알루미나 94 중량%, 제2금속산화물로 TiO2 2 중량%, CaO 1 중량%, MgO 1.5 중량% 및 SiO2 1.5 중량%를 혼합한 금속산화물 100 중량부에 유기바인더 11 중량부, 용매 48 중량부, 가소제 4.5 중량부를 혼합하여 슬러리를 제조하였다. 제조된 슬러리를 0.3mm 두께로 Tape성형하여 유전체층을 제조하였다. 11 parts by weight of an organic binder, 100 parts by weight of a metal oxide mixed with 94% by weight of alumina as a first metal oxide, 2% by weight of TiO2 as a second metal oxide, 1% by weight of CaO, 1.5% by weight of MgO and 1.5% 48 parts by weight, and 4.5 parts by weight of a plasticizer were mixed to prepare a slurry. The prepared slurry was subjected to tape molding to a thickness of 0.3 mm to prepare a dielectric layer.
제조된 유전체층 상부에 전도성 페이스트로 실크스크린법으로 인쇄하고 건조하였다. The dielectric layer thus prepared was printed with a conductive paste by a silk screen method and dried.
상기 건조된 페이스트 위에 상기 유전체층을 얹어 열간 압력을 가해 접합을 하였다. 이때 정전척 패턴의 전극을 외부로 인출하기 위해 유전체층에 관통 홀을 구성하였다.The dielectric layer was placed on the dried paste, and hot pressure was applied to the joint. At this time, a through hole was formed in the dielectric layer to take out the electrode of the electrostatic chuck pattern to the outside.
이와 별개로 정전척의 하부 베이스용 세라믹체를 형성하기 위하여 슬립캐스팅법을 이용하여 5~30nm 두께로 제조하였다. 상기 세라믹체와 상기 유전체층을 50℃에서 압착기를 통해 서로 가접합시켰다. Separately, in order to form the ceramic body for the lower base of the electrostatic chuck, a slurry casting method was used to produce a thickness of 5 to 30 nm. The ceramic body and the dielectric layer were bonded to each other at 50 占 폚 through a compactor.
이후 상기 가접합된 것을 수소, 질소 혼합가스 및 가습된 상태로 분위기가 조절되는 전기로에서 1550℃, 2시간 동안 소성시켜 소결체를 형성하였다. Then, the sintered body was fired at 1,550 DEG C for 2 hours in an electric furnace controlled in an atmosphere of hydrogen, a nitrogen mixed gas and a humidified state to form a sintered body.
최종적으로 웨이퍼가 닿는 정전척의 표면을 정밀 연마하고, 전극 연결구를 부착시켜서, 본 발명의 유니폴라 타입의 정전척을 제조하였다.
Finally, the surface of the electrostatic chuck where the wafer was contacted was precisely polished, and an electrode connecting port was attached, thereby manufacturing the unipolar type electrostatic chuck of the present invention.
실시예 2Example 2
제1금속산화물로 알루미나 대신 이트리아를 적용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
The procedure of Example 1 was repeated except that yttria was used instead of alumina as the first metal oxide.
비교예 1Comparative Example 1
제1금속산화물로 알루미나 대신 네오디움산화물(Nd2O3)을 사용한 것 이외에는 상기 실시예1과 동일하게 수행하였다.
The procedure of Example 1 was repeated except that neodium oxide (Nd 2 O 3) was used instead of alumina as the first metal oxide.
비교예 2Comparative Example 2
직접접합 방식이 아닌 접착제 접합방식을 사용한 것 이외에는 상기 실시예1과 동일하게 수행하였다.
The same procedure as in Example 1 was carried out except that the adhesive bonding method was used instead of the direct bonding method.
상기 구체예에 의해 제조된, 정전척의 유전체층에 대해 비유전율, 휨 및 소결밀도를 측정하였으며 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
The relative dielectric constant, warpage and sintered density of the dielectric layer of the electrostatic chuck fabricated according to the above specific examples were measured and the results are shown in Table 1 below.
@1KHz, 1VrmsRelative dielectric constant
@ 1KHz, 1Vrms
(<15㎛)warp
(<15 μm)
(g/cm3)
@1550℃,
2Hrs.Sintered density
(g / cm3)
@ 1550 ℃,
2Hrs.
물성평가방법Property evaluation method
(1) 비유전율 : 에질런트社의 LCR meter(HP4278A)를 사용하여 비유전율을 측정하였다.(1) Specific dielectric constant: The relative dielectric constant was measured using an LCR meter (HP4278A) manufactured by Agilent.
(2) 휨 : 미쯔도요社의 버어니어캑리퍼스를 사용하여 휨을 측정하였다.(2) Warpage: The warpage was measured by using a Burerni stirrup of Mitsudo Co., Ltd.
(3) 소결밀도 : 아르키메데스법을 사용하여 소결밀도를 측정하였다.
(3) Sintered density: The sintered density was measured using the Archimedes method.
실시예 3~18 Examples 3 to 18
세라믹체 제조시 제1금속산화물을 하기 표2와 같이 바이모달(Bimodal) 입도분포를 갖게 한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다
Ceramic body During manufacture The procedure of Example 1 was repeated except that the first metal oxide had a bimodal particle size distribution as shown in Table 2 below
구분sample
division
(%)Plastic shrinkage ratio
(%)
(g/cm3)
@1550℃/2Hrs.Sintered density
(g / cm3)
@ 1550 C / 2Hrs.
(D50,㎛)Average particle size
(D50, 占 퐉)
(wt%)content
(wt%)
(D50,㎛)Average particle size
(D50, 占 퐉)
(wt%)content
(wt%)
상기 표2의 결과를 통해, 유기결합제의 양과 세라믹 분말의 바이모달 입도분포 비율을 조절하여, 일체소성 후 뒤틀림이나 휨 및 내부 들뜸 현상이 없는 세라믹 정전척을 제조할 수 있음을 확인하였다. From the results shown in Table 2, it was confirmed that the ceramic electrostatic chuck can be manufactured without twisting, warping, and internal lifting after the sintering by controlling the amount of the organic binder and the bimodal particle size distribution ratio of the ceramic powder.
특히 제1입자와 제2입자의 중량비가 20~80 중량% : 80~20 중량%일 경우 낮은 소성수축율 달성과 동시에 3.58 g/cm3 이상의 소결밀도를 확보할 수 있는 것을 알 수 있다.
In particular, when the weight ratio of the first particle and the second particle is 20 to 80% by weight: 80 to 20% by weight, it can be seen that a sintering density of 3.58 g / cm 3 or more can be secured at the same time as achieving a low plastic shrinkage.
이상 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood that the invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the embodiments described above are in all respects illustrative and not restrictive.
Claims (11)
b) 상기 유전체층 위에 전극을 형성하는 단계;
c) 상기 유전체층과 대향적으로 접합시키기 위해, 세라믹체를 별도로 제조하는 단계;
d) 상기 세라믹체와 상기 유전체층을 가접합시키는 단계;
e) 상기 가접합된 유전체층과 세라믹체를 소성하여 정전척 소결체를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 정전척의 제조방법.
a) forming a dielectric layer with a slurry comprising a first metal oxide, a second metal oxide, an organic binder and a solvent;
b) forming an electrode on the dielectric layer;
c) separately preparing a ceramic body for opposing bonding with the dielectric layer;
d) bonding the ceramic body and the dielectric layer together;
and e) forming the electrostatic chucking sintered body by firing the dielectric layer and the ceramic body bonded with each other.
상기 전극은, 전도성 페이스트를 인쇄하여 형성된 것을 특징으로 하는, 정전척의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the electrode is formed by printing a conductive paste.
상기 b) 단계와 상기 c) 단계 사이에, 상기 유전체층을 1 내지 10 매 적층하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 정전척의 제조방법.
The method according to claim 6,
Further comprising laminating one to ten dielectric layers between the step b) and the step c).
상기 제1금속산화물은 알루미나 또는 이트리아이며; 상기 제2금속산화물은 TiO2, ZnO, SnO2, MnO2, MgO, NiO, WO3, Co3O4, Fe2O3, In2O3, ZrO2, V2O5, CeO2, PbTiO3, RuO2, SiO2, Ta2O5 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 금속산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 정전척의 제조방법.
The method according to claim 6,
The first metal oxide is alumina or yttria; Wherein the second metal oxide is selected from the group consisting of TiO2, ZnO, SnO2, MnO2, MgO, NiO, WO3, Co3O4, Fe2O3, In2O3, ZrO2, V2O5, CeO2, PbTiO3, RuO2, SiO2, Ta2O5, ≪ / RTI > wherein the metal oxide comprises at least one metal oxide.
상기 제1금속산화물은 바이모달(Bimodal) 입도분포를 갖는 것을 특징으로 하는, 정전척의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the first metal oxide has a bimodal particle size distribution.
상기 제1금속산화물은 평균입경(D50)이 0.1 내지 1㎛ 인 제1입자가 20 내지 80 wt%, 평균입경(D50)이 1㎛ 초과 2㎛ 이하인 제2입자가 80 내지 20 wt% 혼합되는 것을 특징으로 하는, 정전척의 제조방법. The method according to claim 6,
Wherein the first metal oxide has 20 to 80 wt% of the first particles having an average particle diameter (D50) of 0.1 to 1 m and 80 to 20 wt% of the second particles having an average particle diameter (D50) Wherein the electrostatic chuck is formed of an electrostatic chuck.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20130078078A KR101475860B1 (en) | 2013-07-03 | 2013-07-03 | Ceramic electrostatic chuck for applications of co-fired by direct bonding and method for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20130078078A KR101475860B1 (en) | 2013-07-03 | 2013-07-03 | Ceramic electrostatic chuck for applications of co-fired by direct bonding and method for manufacturing the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101475860B1 true KR101475860B1 (en) | 2014-12-23 |
Family
ID=52679767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR20130078078A KR101475860B1 (en) | 2013-07-03 | 2013-07-03 | Ceramic electrostatic chuck for applications of co-fired by direct bonding and method for manufacturing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101475860B1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101714619B1 (en) * | 2016-06-08 | 2017-03-09 | 주식회사하나기업 | Electrode static chuck and Manufacturing method thereof |
| GB2583911A (en) * | 2019-05-03 | 2020-11-18 | Morgan Advanced Ceramics Inc | High density corrosion resistant layer arrangement for electrostatic chucks |
| KR20230007899A (en) | 2021-07-06 | 2023-01-13 | 한국표준과학연구원 | Electrostatic chuck with plasma diagnostics |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000031254A (en) * | 1998-07-07 | 2000-01-28 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Ceramic electrostatic chuck and manufacture thereof |
| KR20040030803A (en) * | 2001-07-19 | 2004-04-09 | 이비덴 가부시키가이샤 | Ceramic connection body, method of connecting the ceramic bodies, and ceramic structural body |
| JP2005210077A (en) * | 2003-12-26 | 2005-08-04 | Ngk Insulators Ltd | Electrostatic chuck and manufacturing method therefor, and alumina sintered member and manufacturing method therefor |
| KR20120112150A (en) * | 2011-03-30 | 2012-10-11 | 엔지케이 인슐레이터 엘티디 | Method for producing electrostatic chuck and electrostatic chuck |
-
2013
- 2013-07-03 KR KR20130078078A patent/KR101475860B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000031254A (en) * | 1998-07-07 | 2000-01-28 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Ceramic electrostatic chuck and manufacture thereof |
| KR20040030803A (en) * | 2001-07-19 | 2004-04-09 | 이비덴 가부시키가이샤 | Ceramic connection body, method of connecting the ceramic bodies, and ceramic structural body |
| JP2005210077A (en) * | 2003-12-26 | 2005-08-04 | Ngk Insulators Ltd | Electrostatic chuck and manufacturing method therefor, and alumina sintered member and manufacturing method therefor |
| KR20120112150A (en) * | 2011-03-30 | 2012-10-11 | 엔지케이 인슐레이터 엘티디 | Method for producing electrostatic chuck and electrostatic chuck |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101714619B1 (en) * | 2016-06-08 | 2017-03-09 | 주식회사하나기업 | Electrode static chuck and Manufacturing method thereof |
| GB2583911A (en) * | 2019-05-03 | 2020-11-18 | Morgan Advanced Ceramics Inc | High density corrosion resistant layer arrangement for electrostatic chucks |
| KR20230007899A (en) | 2021-07-06 | 2023-01-13 | 한국표준과학연구원 | Electrostatic chuck with plasma diagnostics |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20070066890A (en) | Electrostatic chuck | |
| CN103681437B (en) | Electrostatic chuck | |
| TWI687391B (en) | Method for manufacturing alumina sintered body and alumina sintered body | |
| KR19990062716A (en) | Electrostatic adsorption device and its manufacturing method | |
| US8810992B2 (en) | Electrostatic chuck | |
| KR20110030364A (en) | Electrostatic chuck and method for producing same | |
| US6122159A (en) | Electrostatic holding apparatus | |
| JP7306915B2 (en) | Ceramic substrate, electrostatic chuck, manufacturing method of electrostatic chuck | |
| TW201628989A (en) | Glass ceramic composition and coil electronic component | |
| KR101475860B1 (en) | Ceramic electrostatic chuck for applications of co-fired by direct bonding and method for manufacturing the same | |
| KR101833318B1 (en) | Manufacturing method of electrostatic chuck | |
| KR101714619B1 (en) | Electrode static chuck and Manufacturing method thereof | |
| JP2003282688A (en) | Electrostatic chuck | |
| WO2020096267A1 (en) | Electrostatic chuck and manufacturing method therefor | |
| US20230140614A1 (en) | Multi-layer composite ceramic plate and manufacturing method thereof | |
| KR102427144B1 (en) | Improved method for manufacturing large co-fired articles | |
| JP5644161B2 (en) | Electrostatic chuck for holding semiconductor and method for manufacturing the same | |
| JP4023944B2 (en) | Manufacturing method of aluminum nitride sintered body and plate heater or electrostatic chuck | |
| KR101495850B1 (en) | Static electricity chuck of ceramic and manufacturing method of the same | |
| WO2022077821A1 (en) | Electrostatic chuck provided with heating function and preparation method therefor | |
| KR101977394B1 (en) | Method of manufacturing ceramic electrostatic chuck using liquid sintering method | |
| JP2006319344A (en) | Wafer holder for semiconductor production system and semiconductor production system mounting same | |
| JPH0819982A (en) | Static electric chuck and manufacture thereof | |
| KR20000067819A (en) | Electrically conductive ceramics, a process of producing same, and an electrostatic chuck | |
| JP4342002B2 (en) | Electrostatic chuck and manufacturing method thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |