KR20100090559A - 에어로졸 코팅층을 갖는 정전척 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유전체 플레이트; 에어로졸(Aerosol) 코팅에 의해 상기 유전체 플레이트의 상면에 형성된 유전체 박막; 및 상기 유전체 플레이트의 내부 또는 일측에 마련된 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척을 개시한다.
정전척, 쿨롱력, 존슨 라벡력, 에어로졸 코팅, 이트리아, 유전체 박막
Description
본 발명은 정전척(Electrostatic chuck)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피흡착물을 흡착하는 정전 플레이트(Electrostatic plate)의 표면 구조가 개선된 정전척 및 그 제조방법에 관한 것이다.
정전척은 정전기력을 이용하여 피흡착물을 흡착하는 기구로서 반도체 웨이퍼나 디스플레이용 글라스 기판을 척킹(Chucking)하여 고정하거나 이동시키기 위한 용도로 널리 사용된다. 또한, 정전척은 플라즈마 가스를 이용하여 박막을 형성하거나 식각하는 플라즈마 처리장치에 적용되어 웨이퍼 온도 제어와 척킹 기능을 제공한다.
도 1은 일반적인 세라믹 정전척의 주요 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 정전척은 세라믹과 같은 유전체 물질로 이루어진 정전 플레이트(Electrostatic plate)(10)와, 정전 플레이트(10) 내부에 마련된 박판 형태의 금속 전극(11)과, 정전 플레이트(10)의 하부에 접합된 금속재질의 하부 지지대(12)를 포함한다.
정전척이 플라즈마 처리장치에 적용되는 경우, 정전 플레이트(10) 내부의 전 극(11)과 하부 지지대(12)에는 각각 직류전원장치(20)와 플라즈마 발생용 고주파전원장치(30)가 연결된다. 이 경우 정전척은 피흡착물을 긴밀히 고정하기 위한 정전기적 흡착력을 제공하고, 플라즈마의 발생을 위한 전극에 대향되는 바이어스 전극의 역할을 겸할 수 있다.
상기와 같은 구성에 의하면, 피흡착물을 정전 플레이트(10)의 상면에 올려 놓고 고전압의 직류전원을 공급했을 때 정전 플레이트(10) 내에서 분극이 일어나고, 이 과정에서 정전 플레이트(10)의 표면과 피흡착물의 표면에 정전하가 유도되어 쿨롱력(Coulomb force)이나 존슨 라벡력(Johnsen-Rahbek force)에 의해 피흡착물이 정전 플레이트(10)의 상면에 긴밀하게 흡착되어 고정된다.
정전 플레이트(10)의 재료로는 고분자 물질이나 세라믹이 유전체적 특성을 나타내기 때문에 많이 사용되고 있으며, 특히 전기적 특성과 열적 특성 및 기계적 특성이 우수하고 내구성이 좋은 세라믹 재료가 널리 사용되고 있다. 세라믹 재료의 사용 시 제조 공법으로는 세라믹 파우더를 노즐을 통해 고속, 고온으로 분사하여 순간적으로 플라즈마 상태를 만들어 기재 표면에 부착시키는 플라즈마 스프레이 코팅 방식이나, 세라믹 파우더를 가압 소결하는 방식이 적용된다.
플라즈마 스프레이 코팅 공법은 정전척의 대면적화에 유리하고 고온의 소결로가 필요없는 등의 장점은 있으나, 순간적으로 세라믹 입자를 녹여서 부착하는 방식이기 때문에 세라믹 입자 간에 기공이 필연적으로 형성되어 누설전류가 발생하게 되는 치명적인 결함이 있다. 대안으로, 유기 또는 무기 실란트(Sealant)를 이용해 기공을 메우는 방법이 사용되고는 있으나, 이 경우 국부적인 실란트 부족 등으로 인해 전류가 흐를 수 있는 채널이 형성되어 아킹(Arcking)이 발생하는 문제가 있다.
가압 소결로를 통해 고온에서 소결한 세라믹 정전척은 제조 비용이 비싸고 정전 플레이트의 체적저항 제어가 쉽지 않은 단점이 있다. 특히 에어갭 원리에 의한 존슨 라벡력을 이용하는 존슨-라벡형 정전척의 경우에는 쿨롱형 정전척에 비해 체적저항이 작게 설계되면서 109~1012Ωㆍcm 정도를 유지해야 하므로 체적저항의 제어가 까다로운 문제가 있다. 체적저항이 109Ωㆍcm 미만이 될 경우에는 많은 전류가 피흡착물인 웨이퍼 쪽으로 흐르게 되어 웨이퍼에 전기적 데미지를 줄 우려가 있다. 공지의 에어갭 원리에 의하면, 저저항의 정전 플레이트와 피흡착물이 접촉하는 접촉점 부분에서는 전류가 흘러 전위차가 0이 되고 접촉점들 사이에 형성된 공간에서는 전하의 이동이 차단되어 강한 정전기적 인력이 발생하므로 이 인력을 이용하여 흡착력을 얻을 수 있다. 존슨-라벡형 정전척에서는 정전 플레이트 자체의 커패시턴스보다는 에어갭의 커패시턴스에 의존하여 흡착력이 제공된다.
한편, 웨이퍼에 대한 플라즈마 식각 공정이나 증착 공정에서는 이물질 발생을 억제하는 것이 디바이스 수율을 올리기 위한 관건이라 할 수 있으나, 플라즈마 처리 중에는 필연적으로 이물질이 발생하므로 이에 대한 대책이 요구되고 있다. 이와 관련하여, 웨이퍼가 없는 상태에서 프로세스 챔버에 크리닝 가스를 주입함으로써 공방전 형태의 플라즈마를 발생시켜 프로세스 챔버에 부착되어 있는 이물질을 제거하는 방법이 통용되고 있다. 하지만 이 방법은 정전척의 표면이 플라즈마에 직 접적으로 노출되어 표면의 입자들이 떨어져 나가거나 거칠어져서 오히려 이물질이 생성될 수 있는 취약점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 체적저항의 제어가 용이하고 내플라즈마성 등이 부여되도록 상온 공정에 의해 정전 플레이트의 표면에 유전물질이 코팅된 구조를 갖는 정전척 및 그 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척은, 유전체 플레이트; 에어로졸(Aerosol) 코팅에 의해 상기 유전체 플레이트의 상면에 형성된 유전체 박막; 및 상기 유전체 플레이트의 내부 또는 일측에 마련된 전극;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 유전체 박막은 이트리아(Y2O3) 박막인 것이 바람직하다.
상기 유전체 박막의 두께는 0.5~100㎛인 것이 바람직하다.
상기 유전체 박막은 100V/㎛ 이상에서 내전압성을 갖는 것이 바람직하다.
상기 유전체 플레이트의 체적저항은 109~1016Ωㆍ㎝이며, 상기 유전체 박막의 체적저항은 1013 이상인 것이 바람직하다.
상기 유전체 플레이트는 알루미나(Al2O3), 질화 알루미늄(AlN) 및 이트리아(Y2O3) 중 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 금속 재질로 이루어진 하부 지지대; 에어로졸(Aerosol) 코팅에 의해 상기 하부 지지대 위에 형성된 유전체 플레이트; 및 상기 유전체 플레이트 내부에 마련된 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척이 제공된다.
상기 유전체 플레이트는 이트리아(Y2O3)에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
상기 유전체 플레이트의 두께는 10~300㎛인 것이 바람직하다.
상기 유전체 플레이트는 100V/㎛ 이상에서 내전압성을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 피흡착물을 정전기력을 이용하여 흡착하기 위한 정전척의 제조방법에 있어서, (a) 세라믹 파우더를 소결 처리 또는 플라즈마 스프레이 처리하여 유전체 플레이트를 성형하는 단계; 및 (b) 상기 유전체 플레이트의 상면에 대하여 에어로졸(Aerosol) 코팅을 수행하여 유전체 박막을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 피흡착물을 정전기력을 이용하여 흡착하기 위한 정전척의 제조방법에 있어서, (a) 금속 재질로 이루어진 하부 지지대를 준비하는 단계; (b) 상기 하부 지지대의 상면에 대하여 에어로졸(Aerosol) 코팅을 수행하여 유전체 플레이트를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척 의 제조방법이 제공된다.
본 발명에 따른 에어로졸 코팅층을 갖는 정전척 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 에어로졸 코팅에 의해 상온에서 박막 코팅이 형성될 수 있으므로 열에 의한 정전척의 변형이나 열화 없이 저항 제어성과 내플라즈마성이 우수한 정전척이 제공될 수 있다.
둘째, 결정성이 우수한 이트리아에 의해 치밀하고 매끄러운 표면 구조가 제공되므로 아킹 발생을 억제할 수 있고 공정 중 발생하는 반응물의 부착을 억제하여 이물질을 줄일 수 있다.
셋째, 존슨-라벡형 정전척으로 제작될 경우 피흡착물인 웨이퍼로 흐르는 누설 전류의 제어가 가능하여 흡착 및 탈착을 정밀하게 수행할 수 있다.
넷째, 할로겐 가스를 사용하는 인시츄(In-Situ) 플라즈마 크리닝 공정 시 불화 이트리움(YF3), 염화 이트리움(YCl3) 등의 반응 생성물이 정전척의 표면에 형성되므로 고온의 플라즈마로부터 정전척의 표면이 보호될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척의 주요 구성을 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 정전척은 상면에 피흡착물이 올려지는 유전체 플레이트(100)와, 유전체 플레이트(100)의 상면에 에어로졸(Aerosol) 코팅에 의해 형성된 유전체 박막(102)과, 유전체 플레이트(100)에 마련된 전극(101)과, 유전체 플레이트(100)의 하부에 접합된 금속재질의 하부 지지대(104)를 포함한다.
유전체 플레이트(100)는 알루미나(Al2O3), 질화 알루미늄(AlN), 이트리아(Y2O3) 등과 같이 유전특성이 우수한 세라믹 재료에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 쿨롱력(Coulomb force)이나 존슨 라벡력(Johnsen-Rahbek force)이 효과적으로 발생될 수 있도록 유전체 플레이트(100)는 109~1016Ωㆍ㎝의 체적저항을 갖는 것이 바람직하다.
유전체 박막(102)은 정전척의 타입(쿨롱형, 존슨-라벡형)에 따라 1013 이상의 범위에서 체적저항이 결정되는 것이 바람직하다. 특히 체적저항을 1013 이상으로 유지하게 되면 존슨-라벡형 정전척에 있어서 유전체 플레이트(100)로부터 피흡착물로 흐르는 전류의 흐름을 효과적으로 억제할 수 있다.
유전체 박막(102)은 결정성이 우수하고 뛰어난 내플라즈마성을 제공하는 이트리아(Y2O3)에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 유전체 박막(102)은 에어로졸 코팅에 의해 형성되므로 양질의 박막 특성을 제공하기 위해서는 0.5~100㎛의 두께로 제작되고, 100V/㎛ 이상에서 내전압성을 갖는 것이 바람직하다.
전극(101)은 텅스텐(W)이나 몰리브덴(Mo)과 같은 고융점의 금속에 의해 제작되어 유전체 플레이트(100)에 내설된다. 대안으로, 전극(101)은 소정의 절연체의 의해 지지된 상태로 유전체 플레이트(100)의 하면에 설치될 수도 있다.
정전척이 플라즈마 처리장치에 적용되는 경우, 유전체 플레이트(100) 내부의 전극(101)과 하부 지지대(104)에는 각각 직류전원장치(200)와 플라즈마 발생용 고주파전원장치(300)가 연결된다.
도 3에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전척의 주요 구성이 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에서는 상면에 피흡착물이 올려지는 유전체 플레이트(105)가 에어로졸(Aerosol) 코팅에 의해 직접적으로 금속 재질의 하부 지지대(104)의 상면에 형성된 구조의 정전척을 제공한다.
기능적인 측면으로 볼 때, 유전체 플레이트(105)는 전극(13)을 기준으로 상 부에 위치하는 유전층(106)과 하부에 위치하는 절연층(107)으로 구분될 수 있다. 여기서, 유전층(106)과 절연층(107)은 상호 동일하게 이트리아(Y2O3)에 의해 형성되는 것이 바람직하나, 상호 다른 세라믹 물질에 의해 형성되는 것도 가능하다.
양질의 박막 혹은 후막 특성을 제공하기 위해 유전체 플레이트(105)는 10~300㎛의 두께로 제작되고, 100V/㎛ 이상에서 내전압성을 갖는 것이 바람직하다.
한편, 도 2에 도시된 정전척을 제조하기 위한 제조과정은, 세라믹을 소결하여 유전체 플레이트(100)를 준비하는 공정과, 에어로졸 코팅을 수행하여 유전체 플레이트(100)의 표면에 유전체 박막(102)을 형성하는 공정을 포함한다.
유전체 플레이트(100)의 준비 공정에서는 통상의 테이프 캐스팅 공법이나 가압 프레스 공법을 적용하여 세라믹 파우더를 소결 처리함으로써 유전체 플레이트를 성형한다. 구체적으로, 유전체 플레이트(100)는 특정한 저항성을 부여하기 위해 질화 알루미늄(AlN) 파우더에 소결조제로서 이트리아(Y2O3)를 첨가한 후 가열하여 입자를 크게 성장시키는 공정을 통해 성형될 수 있다. 대안으로, 유전체 플레이트(100)는 알루미나(Al2O3) 파우더에 소결조제로서 산화티타늄(TiO2)를 첨가한 후 환원분위기하에서 소결 처리함으로써 성형될 수 있다. 이 경우 산화티타늄(TiO2)이 알루미나(Al2O3)에 고용되면서 전자(Electron)가 생성되어 저저항화에 기여하게 된다.
유전체 박막(102)의 형성 공정에서는 도 4에 도시된 바와 같은 에어로졸 증 착장비를 사용하여 유전체 플레이트(100)의 표면에 유전체 물질을 증착한다.
에어로졸 증착장비는 캐리어 가스(Carrier gas)를 공급하는 캐리어 가스탱크(400)와, 에어로졸 분말이 저장되는 에어로졸 챔버(401)와, 유전체 플레이트(100)의 표면에 에어로졸 분말의 혼합 슬러리(Slurry)를 분사하기 위한 노즐(403)이 내장된 증착챔버(402)와, 증착챔버(402) 내부의 진공을 유지하기 위한 진공펌프(404)를 포함한다.
에어로졸 분말의 혼합 슬러리는 바람직하게 이트리아(Y2O3)에 해당하는 원료 분말을 에틸 알콜 등의 용매에 섞은 슬러리를 알루미나(Al2O3) 등의 구형 볼(Ball)과 함께 볼밀(Ball mill)에 장입한 후 평균 입경이 1~3㎛가 되도록 균일하게 혼합함으로써 제공된다.
에어로졸 분말의 혼합 슬러리는 캐리어 가스의 이동과 함께 노즐로 공급되어 증착챔버(402) 내에서 유전체 플레이트(100)에 고속, 상온 분위기에서 분사되어 유전체 플레이트(100)의 표면에 증착됨으로써 유전체 박막(102)을 이루게 된다. 이때, 유전체 박막(102)은 0.5~100㎛의 두께를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 한편, 본 발명의 다른 실시예에 따라 하부 지지대(104) 위에 직접적으로 에어로졸 코팅을 실시하여 유전체 플레이트(105)를 형성하는 경우, 유전체 플레이트(105)는 10~300㎛의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
상기와 같은 에어로졸 코팅 공정을 수행하여 유전체 플레이트(100)의 표면에 이트리아(Y2O3)로 이루어진 유전체 박막(102)을 형성할 경우 정전척의 표면 구조가 치밀하고 매끄럽게 형성되므로 아킹 발생과 이물질의 발생을 억제할 수 있다. 도 5에 나타난 바와 같이 에어로졸 코팅에 의해 형성된 이트리아(Y2O3) 박막(Film)은 스프레잉(Spraying)이나 벌크(Bulk) 상태 등에 비해 표면거칠기(Ra) 특성이 우수하여 기공이 없이 치밀하고 균일한 표면 구조를 제공한다.
또한, 이트리아(Y2O3)로 이루어진 유전체 박막(102)은 아래의 반응식 1이나 반응식 2로 표현되는 반응에 의해 내플라즈마성이 부여되므로 정전척의 표면을 보호할 수 있다.
반응식 1은 이트리아(Y2O3) 박막의 표면에 할로겐 가스인 불소(F)가 플라즈마 상태로 접촉했을 때의 반응을 나타내며, 이 경우 반응 생성물은 1152℃의 융점을 가지므로 플라즈마에 노출되어도 쉽게 부식되지 않는다. 반응식 2는 이트리아(Y2O3) 박막의 표면에 할로겐 가스인 염소(Cl)가 플라즈마 상태로 접촉했을 때의 반응을 나타내며, 이 경우에도 반응 생성물은 680℃의 융점을 가지므로 플라즈마에 노출되어도 쉽게 부식되지 않는다.
상기와 같은 과정을 통해 제조된 정전척은 반도체 기판이나 글라스 기판에 해당하는 피흡착물을 유전체 플레이트(100)의 상면에 올려 놓고 전극(101)에 고전압의 직류전원을 공급했을 때 쿨롱력이나 존슨 라벡력에 의해 흡착력이 발생하고, 유전체 플레이트(100)의 상면에 에어로졸 코팅에 의해 형성된 유전체 박막(102)을 통해 정전척의 표면을 보호할 수 있으며, 유전체 플레이트(100)로부터 피흡착물로 흐르는 전류를 용이하게 제어할 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 상술한 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래기술에 따른 세라믹 정전척의 주요 구성을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척의 주요 구성을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전척의 주요 구성을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정전척의 제조방법을 수행하기 위한 에어로졸 코팅 장치의 구성도이다.
도 5는 에어로졸 코팅에 의해 형성된 이트리아(Y2O3) 박막(Film)의 구조를 스프레잉(Spraying) 및 벌크(Bulk) 상태와 비교한 사진이다.
<도면의 주요 참조 부호에 대한 설명>
100: 유전체 플레이트 101: 전극
102: 유전체 박막 104: 하부 지지대
200: 직류전원장치 300: 고주파전원장치
Claims (17)
- 피흡착물을 정전기력을 이용하여 흡착하기 위한 정전척에 있어서,유전체 플레이트;에어로졸(Aerosol) 코팅에 의해 상기 유전체 플레이트의 상면에 형성된 유전체 박막; 및상기 유전체 플레이트의 내부 또는 일측에 마련된 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척.
- 제1항에 있어서,상기 유전체 박막은 이트리아(Y2O3) 박막인 것을 특징으로 하는 정전척.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 유전체 박막의 두께는 0.5~100㎛인 것을 특징으로 하는 정전척.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 유전체 박막은 100V/㎛ 이상에서 내전압성을 갖는 것을 특징으로 하는 정전척.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 유전체 플레이트의 체적저항은 109~1016Ωㆍ㎝이며,상기 유전체 박막의 체적저항은 1013 이상인 것을 특징으로 하는 정전척.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 유전체 플레이트는 알루미나(Al2O3), 질화 알루미늄(AlN) 및 이트리아(Y2O3) 중 선택된 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 정전척.
- 피흡착물을 정전기력을 이용하여 흡착하기 위한 정전척에 있어서,금속 재질로 이루어진 하부 지지대;에어로졸(Aerosol) 코팅에 의해 상기 하부 지지대 위에 형성된 유전체 플레이트; 및상기 유전체 플레이트 내부에 마련된 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척.
- 제7항에 있어서,상기 유전체 플레이트는 이트리아(Y2O3)에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 정전척.
- 제7항 또는 제8항에 있어서,상기 유전체 플레이트의 두께는 10~300㎛인 것을 특징으로 하는 정전척.
- 제7항 또는 제8항에 있어서,상기 유전체 플레이트는 100V/㎛ 이상에서 내전압성을 갖는 것을 특징으로 하는 정전척.
- 피흡착물을 정전기력을 이용하여 흡착하기 위한 정전척의 제조방법에 있어서,(a) 세라믹 파우더를 소결 처리 또는 플라즈마 스프레이 처리하여 유전체 플레이트를 성형하는 단계; 및(b) 상기 유전체 플레이트의 상면에 대하여 에어로졸(Aerosol) 코팅을 수행하여 유전체 박막을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척의 제조방법.
- 제11항에 있어서, 상기 단계 (b)에서,진공, 상온 분위기에서 이트리아(Y2O3)를 포함하는 혼합 슬러리를 상기 유전체 플레이트의 표면에 분사하여 상기 유전체 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 정전척의 제조방법.
- 제12항에 있어서, 상기 단계 (b)에서,상기 유전체 박막의 두께는 0.5~100㎛인 것을 특징으로 하는 정전척의 제조방법.
- 피흡착물을 정전기력을 이용하여 흡착하기 위한 정전척의 제조방법에 있어서,(a) 금속 재질로 이루어진 하부 지지대를 준비하는 단계;(b) 상기 하부 지지대의 상면에 대하여 에어로졸(Aerosol) 코팅을 수행하여 유전체 플레이트를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척의 제조방법.
- 제14항에 있어서, 상기 단계 (b)에서,진공, 상온 분위기에서 이트리아(Y2O3)를 포함하는 혼합 슬러리를 상기 유전체 플레이트의 표면에 분사하여 상기 유전체 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 정전척의 제조방법.
- 제15항에 있어서, 상기 단계 (b)에서,상기 유전체 플레이트의 두께는 10~300㎛인 것을 특징으로 하는 정전척의 제조방법.
- 제11항 내지 제16항 중 선택된 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 정전척.
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|---|---|---|---|---|
| KR101272736B1 (ko) * | 2013-02-07 | 2013-06-10 | 주식회사 템네스트 | 에어로졸 코팅을 이용한 정전척 재생 방법 |
| KR101323645B1 (ko) * | 2013-07-05 | 2013-11-05 | 주식회사 템네스트 | 에어로졸 코팅을 이용한 정전척 측면부 재생 방법, 및 이에 의해 재생된 정전척 |
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| KR102130442B1 (ko) * | 2019-09-16 | 2020-07-06 | 주식회사 제스코 | 모바일 글래스 척의 제조 방법, 그에 따라 제조된 모바일 글래스 척 및 스마트폰의 모바일 패널을 모바일 글래스와 접합하는 방법 |
-
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101272736B1 (ko) * | 2013-02-07 | 2013-06-10 | 주식회사 템네스트 | 에어로졸 코팅을 이용한 정전척 재생 방법 |
| KR101323645B1 (ko) * | 2013-07-05 | 2013-11-05 | 주식회사 템네스트 | 에어로졸 코팅을 이용한 정전척 측면부 재생 방법, 및 이에 의해 재생된 정전척 |
| KR20180021329A (ko) * | 2016-08-19 | 2018-03-02 | 삼성전자주식회사 | 기판 처리 장치 |
| KR102108419B1 (ko) * | 2019-05-28 | 2020-05-07 | 주식회사 제스코 | 정전척 제조 방법 및 정전척 재생 방법 |
| KR102130442B1 (ko) * | 2019-09-16 | 2020-07-06 | 주식회사 제스코 | 모바일 글래스 척의 제조 방법, 그에 따라 제조된 모바일 글래스 척 및 스마트폰의 모바일 패널을 모바일 글래스와 접합하는 방법 |
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