KR100553480B1 - 단일방향도전성커플러층을가지는정전척및그제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 척을 충전시키기 위한 전압 공급 단자를 가지는 처리 챔버의 기판을 고정하기 위한 정전척에 대한 것이다. 척은, 전극에 전하를 제공하기 위한 전기 접촉면, 기판을 고정하기 위해 전기적으로 절연된 고정면에 의해 덮이는 적어도 하나의 전극을 포함하는 정전부재를 포함한다. 단일 방향 도전성 커플러는, 단자에서 접촉면을 향해 거의 한 방향으로만 전하를 흐르게 하기 위하여, 정전부재의 접촉면을 전압 공급 단자에 전기적으로 결합시킨다. 계면(junction surface)을 가지는 전기 접속기가 전기 접촉면에 접합되고, 전압 공급 단자와 전기적으로 접촉하기 위한 단부면(terminal surface)은 단일 방향 도전성 커플러를 전압 공급 단자에 전기적으로 결합시키는 것이 바람직하다.

Description

단일 방향 도전성 커플러 층을 가지는 정전척 및 그 제조 방법{ELECTROSTATIC CHUCK HAVING A UNIDIRECRTIONALLY CONDUCTING COUPLER LAYER}
본 발명은 기판을 고정(holding)하기 위한 정전척에 관한 것이다.
정전척은, 실리콘 웨이퍼 같은 기판을 그 처리가 이루어지는 동안 유지하기 위하여 사용된다. 일반적인 정전척은 챔버의 지지부에 고착될 수 있는 베이스에 부착되는 정전부재를 포함한다. 척을 사용하기 위하여, 기판이 정전부재 상에 배치되고, 정전부재의 전극은 전압에 의해 기판에 대해 전기적으로 바이어스(bias)된다. 처리 가스가 처리 챔버로 유입되고, 어떤 공정에서는, 처리 가스로부터 플라즈마가 형성된다. 반대의 정전하가 정전부재 및 기판에 축적되어, 척에 기판을 정전기적으로 유지하는 정전인력을 발생시킨다.
척의 정전부재는, 전극을 둘러싸고 상기 전극을 처리 챔버의 전압 공급 단자에 연결하는 접속기 스트랩(connector strap)을 가지는 절연체(insulator)를 포함한다. 보통 접속기 스트랩은 척의 에지로 연장되어 챔버의 부식 환경에 노출된다. 접속기 스트랩을 덮는 절연체는 폴리이미드 같은 절연 중합체를 포함하는데, 상기 절연 중합체는 부식 환경, 예를 들어 산소 함유 플라즈마 내에서 수명이 제한된다. 이러한 부식성 공정에서, 전기 접속기 스트랩 상의 노출된 절연체는 빠르게 부식되며, 절연체를 통한 단 한 곳에서의 부식조차도 전극 및 플라즈마 사이에 아크를 발생시켜, 척 전체가 교체되어야 한다.
이런 문제에 대한 한 가지 해결책은 Yuh-Jia Su 등에 의하여 1994년 11월 2일에 출원되었고 발명의 명칭이 “내식 정전척(EROSION RESISTANT ELECTROSTATIC CHUCK)”인 미국특허 08/333,455호에 기재되어 있으며, 이 특허에서는 접속기 스트랩을 덮기 위해 보호 플러그(protective plug)가 사용된다. 그러나 보호 플러그도 부식되어 챔버에 오염을 형성할 수 있다. 다른 해결책은 Shamouilian 등에 의하여 1995년 3월 24일에 출원되었고 발명의 명칭이 “개선된 부식 저항을 가지는 정전척(ELECTROSTATIC CHUCK WITH IMPROVED EROSION RESISTANCE)”인 미국특허 제 08/410,449호에 기재되어 있으며, 이 특허에서 접속기 스트랩은 척의 베이스 내 구멍을 통하여 삽입되어, 위에 놓인 기판에 의해 부식 환경으로부터 덮여 보호된다. 그러나 접속기 스트랩은 베이스의 구멍을 통해 삽입되도록 접혀지고, 정전부재 상의 구부러짐 스트랩(bent-over strap)에 의해 가해지는 압력은 정전부재 내의 박리(delamination)를 유발한다. 또 베이스 내의 구멍과 접속기 스트랩 사이의 간극에 의해, 처리 가스 및 플라즈마가 접속기 스트랩이 접하여 부식된다.
종래 정전척의 다른 문제점은 챔버 내의 고전압 단자를 가지는 척의 접속기 스트랩의 전기 접촉부 지점에서 발생된다. 접속기 스트랩을 전압 단자에 전기적으로 연결하기 위한 전기 접촉 디스크(electrical contact disc), 및 접촉 디스크 및 단자 사이에 밀봉을 제공하기 위한 와셔(washer)를 포함하는, 다수의 구성요소를 일반적으로 포함하는 고전압 접촉 어셈블리가 사용되어 접촉 어셈블리를 형성한다. 고전압 어셈블리의 구성요소가 적절히 조립되지 않으면, 상기 구성요소로부터 주변의 도전성 베이스로 전하가 누설된다. 상기 전하 누설은 기판을 고정하기 위하여 사용되는 정전력을 변화시켜, 챔버 내에서 기판을 이동시키거나 오정렬시킨다. 또 접속기 스트랩이 척의 베이스 아래에 배치된 후에만 조립될 수 있는 고전압 구성요소를 조립하기는 어렵다. 게다가 전기 접촉 디스크 및 와셔는 우수한 전기 접촉부를 얻기 위하여 정밀한 규격으로 이루어져야 하고 그 결과 제조비가 비싸다.
다른 문제점은 비교적 얇은 전극 층에 대해 접속기 어셈블리에 의해 가해지는 압력에서 발생한다. 우수한 전기 접촉을 위해, 전압 단자는 접속기 스트랩의 노출 부분에 대하여 확실하게 압축되고, 이렇게 강하게 인가된 압력은 접속기 스트랩의 얇은 노출 접촉부를 전압 공급 단자와의 접촉 지점에서 닳아지게 한다. 또 접속기 스트랩 상에 강한 압력을 인가하면 스트랩은 구부러진 부분에서 끊어진다. 이와 달리, 압력이 약하면 전기 접촉이 약한데, 이에 따라 접속기 스트랩의 임피던스가 변화되어, 정전척의 물리는 힘이 가변적이고 균일하지 않게 된다.
따라서 본 발명의 목적은, 전극에 직접 연결되며, 통해 흐르는 전하의 가변성이나 누설이 감소되며, 정전부재의 손상이나 박리(delamination)가 감소되는 전기 접촉 어셈블리를 가지는 정전척을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 척이 부식 가스 환경에서 부식에 현저하게 저항하도록 하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 고전압 접촉부가 최소의 구성요소로 제조되고 최소의 조립만이 필요하게 하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 고전압 접촉부가 주변 척 구조에 전하를 과도하게 발산해버리지 않는 우수한 전하 도전체를 제공하는 것이다.
본 발명의 정전척은, 정전척의 전극과 전극을 충전시키기 위한 처리 챔버의 전압 공급 단자 사이에 신뢰성 높고 우수한 전기 접속부(electrical connections)를 제공함으로써 상기 필요를 만족시킨다. 척은 정전부재를 포함하며, 정전부재는 (ⅰ)전극, (ⅱ)전기적으로 절연된 고정면(holding surface), 및 (ⅲ)전하를 전극에 도전시키기 위한 전기 접촉면(contact surface)을 포함한다. 단일 방향 도전성 커플러 층(unidirectionally conducting coupling layer)이 접촉면에 접합되어(bonded), 전압 공급 단자로부터 접촉면으로 거의 한 방향으로만 전하를 흐르게 하여 전극을 충전시킨다. 그 결과 척은 안전하고 도전성이 높은 전기적 연결을 제공하며 따라서 주변 척 구조를 통한 전하의 누설이 감소된다.
또 본 발명은 척을 충전시키기 위한 전압 공급 단자를 가지는 처리 챔버에서 기판을 지지하기 위한 정전척을 제조하는 방법을 제공한다. 이 방법은 전기적으로 절연된 고정면 및 노출된 전기 접촉면을 가지는 전극을 포함하는 정전부재의 형성 단계를 포함한다. 단일 방향 도전성 커플러 층은 전극의 접촉면에 접합되어, 전압 공급 단자로부터 접촉면으로 한 방향으로만 전하가 흐르게 하여 정전부재의 전극을 충전시킨다.
본 발명의 이들 특징 및 다른 특징과 장점은 본 발명의 실시예에 대한 이하의 설명, 첨부된 청구범위 및 도면을 참조하여 보다 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 정전척(20)의 변형을 도시한다. 정전척(20)은 보어구멍(24)이 뚫려 있는 베이스를 포함하고, 상기 베이스(22)는 정전부재(25)를 지지하기에 적당하다. 정전부재(25)는 (ⅰ)전극(30), (ⅱ)기판(45)을 유지하기 위한 전극 상의 전기 절연된 고정면(holding surface, 40), 및 (ⅲ)전극(30)에 전하를 흐르게 하기 위한 전기 접촉면(48)을 포함한다. 접촉면(48)은 절연체(48)가 없는 전극(30)의 노출 부분을 포함하는 것이 바람직하다. 전극의 노출된 접촉면(48)에 접합되고(bonded) 전기적으로 결합될(electrically coupled) 수 있는 계면(junction surface, 55) 및 상기 접속기를 전압 공급 단자(65)에 전기적으로 접속하고 결합하기 위한 단부면(terminal surface, 60)을 포함하는 전기 접속기(50)는 베이스(22)의 보어구멍(24)을 통해 연장된다. 단일 방향 도전성 커플러 층(70)은, 전압 공급 단자(65)로부터 정전부재(25)의 전극으로 하나의 일치된 방향으로만 전류를 흐르게 하기 위하여, 전압 공급 단자(65)를 전기 접속기(50)를 통해 정전부재(25)의 접촉면(48)에 전기적으로 결합 및 접합시킨다. 단일 방향 도전성 커플러 층(70)은 그 도전층(70)의 평면에 대해 직교하면서 가로지르는(orthogonal and transverse) 단일 방향으로 전극에 직접 전류가 흐르도록 하여, 주변 도전 베이스(22)를 통한 전류 손실이 최소로 되게 한다.
정전척(20)은 사용되는 동안 처리 챔버(80)의 지지부(support, 75) 상에 유지된다. 상기 지지부(75)는 그 자신과 챔버 사이에 놓이는 절연체 플랜지(77)를 포함하며, 이 플랜지(77)는 지지부를 전기적으로 절연한다. 처리 챔버(80)는 기판(45)을 처리하기에 적당한 인클로저를 형성하며 스로틀 배출구(84)를 포함하여 가스 부산물을 배출한다. 도 1에 도시된 처리 챔버(80)의 특정 실시예는 기판(45)의 플라즈마 처리에 적당한데, 이 플라즈마는 척(20)을 부식시키는 주요 원인이다. 그러나 척(20)은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다른 처리 챔버 및 비플라즈마 처리(non-plasma processes)에도 사용된다.
척(20)이 지지부(75) 위에 놓일 때, 접속기(50)의 단부면(60)은 지지부(75)상의 전압 공급 단자(65)와 전기적으로 맞물린다. 제 1 전압 공급원(85)은 척(20)을 동작시키기 위해 전압 공급 단자(65)에 전압을 제공한다. 전압은 접속기(50) 및 단일 방향 도전성 커플러 층(70)을 통해 흘러, 정전부재의 전극(30)을 작동시킨다. 일반적으로 제 1 전압 공급기(85)는 회로를 포함하고, 이 회로는 10㏁ 저항기를 통하여 고전압 리드아웃(readout)에 연결되는 약 1000～3000볼트의 고전압 DC원을 포함한다. 회로의 1㏁ 저항기는 회로를 통해 흐르는 전류를 제한하고, 500㎊ 캐패시터는 교류 필터로서 제공된다.
제 2 전압 공급기(90)는 처리 챔버(80) 내에서 지지부(75)의 전기가 통하는 부분에 연결된다. 지지부(75)의 도전성 부분은 챔버(80) 내에 플라즈마를 형성하기 위한 처리 전극, 보통 음극으로서 작용한다. 제 2 전압 공급기(90)는 양극으로 기능하는 챔버(80)의 전기 접지 표면(95)에 관련하여 지지부(75)를 전기적으로 바이어스하여, 챔버(80)에 유입된 처리 가스로부터 플라즈마를 형성한다. 제 2 전압 공급기(90)는, 절연 캐패시터(isolation capacitor)와 직렬로, 처리 챔버(80)의 임피던스를 선전압(line voltage)의 임피던스에 매칭하는 RF 임피던스를 포함하는 것이 일반적이다.
척(20)을 동작시키기 위하여, 처리 챔버(80)는 미리 정해진 대기압 아래의 압력으로 배기되어 유지된다. 기판(45)이 척(20) 상에 배치되고, 척(20)의 전극(80)은 접속기(50) 및 단일 방향 도전성 커플러 층(70)을 통하여 제 1 전압 공급원(85)에 의해 공급되는 전압 또는 전류에 의해 기판(45)에 대해 전기적으로 바이어스된다. 그후 처리 가스는 가스 입구(82)를 통하여 챔버(80)로 유입되고, 제 2 전압 공급원(90)을 활성화시킴으로써 처리 가스로부터 플라즈마가 형성된다. 전극(30)에 공급되는 전압은 정전하가 전극(30)에 축적되게 하고 챔버(80)의 플라즈마는 기판(45)에 축적되는 반대 극성의 충전 종을 제공한다. 축적된 반대 정전하는 기판(45) 및 척(20)의 전극(30) 사이에 정전인력을 유발하여, 기판(45)이 척(20)에 대해 정전기적으로 유지되게 한다. 기판(45)을 균일한 온도에 유지하기 위하여, 열 전달 가스 소스(100)가 사용되어, 정전부재(25)의 절연 고정면(40) 내 홈(105)에 열 전달 가스를 공급한다. 정전기적으로 유지되는 기판(45)은 홈(105)을 덮어 밀봉하여, 홈(105)에서 누설되는 열 전달 가스를 감소시킨다. 홈(105)에서 열 전달 가스는 기판(45)으로부터 열을 제거하고 처리가 이루어지는 동안 기판(45)을 일정한 온도로 유지한다. 일반적으로, 홈(105)은 홈(105)에 유지된 열 전달 가스가 거의 기판(45) 전체를 냉각할 수 있는 간격과 크기를 가지고 분배된다. 특히 홈(105)은 전극(30)을 커버하는 전체 절연층(35)을 통하여 연장되는 교차 채널(intersecting channels)의 패턴을 형성한다.
도 2를 참조하면, 척의 전극(30)은 베이스(22) 및 지지부(75) 사이의 인터페이스에서 지지부(75) 상에 배치되는 것이 바람직한 전압 공급 단자를 통하여 공급되는 전하에 의해 전력을 공급받는다. 보통 각 전압 공급 단자(65)는 지지부(75)를 통하여 보어구멍(175)에 배치되는 완전한 원형의 핀 부재(170)를 포함한다. 핀 부재(170)는 금도금된 구리인 것이 바람직한 도전성 단부 팁(terminal tip, 180)에서 끝난다. 고전압 리드(도시되지 않음)는 도전성 단부 팁(180)에 전압을 제공하기 위하여 제 1 전압 공급기(85)로부터 핀 부재(170)로 연장된다. 베이스(22) 및 지지부(75) 사이의 인터페이스는 베이스(22)의 보어구멍(24)을 통하여 통과하는 임의의 열 전달 가스가 처리 챔버(80)로 누설되지 않도록 밀봉된다. 밀봉 O링(190)은 베이스(22) 및 지지부(75) 사이의 인터페이스에 배치되고, 접속기(50) 및 베이스(22)의 보어구멍 양쪽에 대하여 둘레에 배치된다. 은못 핀(dowel pin, 192)은 접속기(50)의 회전 이동을 방지한다. 중합체 부싱 또는 탄성체 부싱(195)은 고전압 접촉 어셈블리를 둘러싸 전기적으로 절연한다.
적어도 두 개의 전극(30a, 30b)을 가지는 정전부재(25)를 구비한 바이폴라 척(20)의 동작이 도 3의 실시예에 나타나 있다. 각 전극(30a, 30b)은 절연체 없이 전극의 일부분을 각각 노출시키는 노출 접촉면(48a, 48b)을 포함한다. 각각 계면(55a, 55b)을 포함하는 전기 접속기(50a, 50b)는 전극의 노출된 접촉면(48a, 48b)을 계면(55a, 55b)에 전기적으로 결합하기 위하여 사용된다. 단부면(60a, 60b)은 접속기를 전압 공급 단자(65a, 65b)에 전기적으로 접속하기 위하여 사용된다. 두 개의 단일 방향 도전성 커플러 층(70a, 70b)은 전극(30a, 30b)의 접촉면(48a, 48b)에 접합되고 전기적으로 결합된다. 척의(20) 바이폴라 전극에 전력을 인가하는 전압 공급기는 몇몇 다른 구조를 가질 수 있다. 바람직한 구조에서, 전압 공급기는 제 1 DC 전력 소스(87a)를 포함하는 제 1 전기 회로 또는 전압 소스(86a), 및 제 2 DC 전력 소스(87b)를 포함하는 제 2 전기 회로 또는 전압 소스(86b)를 포함한다. 제 1 및 제 2 전력 소스(87a, 87b)는 각각 음 및 양의 전기 전위에서 전극을 유지하기 위하여 제 1 및 제 2 전극에 음 및 양의 전압을 제공한다. 전극(30a, 30b)의 반대 전위는 처리 챔버(80)에서 플라즈마의 사용 없이 척(20)에 유지된 기판(45) 및 전극의 반대 정전하를 유도하여, 기판(45)이 척(20) 상에 정전기적으로 유지되게 한다. 바이폴라 전극 구조는 기판(45)을 전기적으로 바이어스하기 위한 전하로서 사용하기 위한 충전된 플라즈마 종이 없는 비플라즈마 처리에 바람직하다.
도 2를 참조하면, 종래 기술의 척 이상의 장점을 제공하는 본 발명의 척(20)의 특징이 설명되어 있다. 접속기(50)를 전극(30)에 전기적으로 결합하기 위하여 사용되는 척의 단일 방향 도전성 커플러 층(70)은 척(20)의 주변 베이스(22)에 높은 전압 전류의 손실 없이 신뢰할 수 있는 높은 전압 접촉부를 제공한다. 단일 방향 도전성 커플러 층(70)은 단부면(60)으로부터 계면(55)까지 직선의 Z축 방향 내에서 접속기(50)의 길이 방향 축에 평행하고 정전부재의 노출 접촉면(48)에 실질적으로 직교하거나 수직인 화살표(112)에 의해 도시된 바와 같이 주(primary) 도전성 축 즉 고도전성 축(high conductive axis)을 가지는 이방성 도전성 재료(anisotropic conductive material)를 포함한다. 커플러 층(70)은 화살표 114에 의해 도시된 바와 같이, 접속기(50)의 XY 단면의 평면에 평행한(전극 30의 노출된 접촉면이 평면에 평행한) 이차적인 저도전성 또는 비도전성 평면을 더 포함한다. 바람직하게, 단일 방향 도전성 커플러 층(70)은 주 고도전성 방향(primary high conductive axis direction, 112)에서 적어도 약 0.1 밀리오옴인 제 1의 더 높은 Z축 도전성, 및 낮은 도전성의 XY 평면을 따라 적어도 약 1×108 밀리오옴인 더 낮은 제 2의 도전성을 포함한다. 단일 방향 도전성 커플러 층(70)은 주 Z 축 방향(primary Z-axis direction)에서 약 0.1 내지 약 50밀리오옴의 더 높은 제 1 도전성, 및 낮은 XY 도전 평면에서 약 1×108 내지 약 1×1012인 제 2의 낮은 도전성을 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
단일 방향 도전성 커플러 층(70)은 전압 공급 단자(65)로부터 척의 전극(30)으로 필요한 레벨의 전류를 흐르게 하기 위하여 충분히 높은 전류 운반 능력을 포함한다. 바람직하게, 단일 방향 도전성 재료는 약 0.1 내지 약 100 amps, 보다 바람직하게 약 1 내지 약 50 amps의 전류 운반 능력을 포함한다. 고전압 전류의 스파크 발생이나 아크 발생을 방지하기 위하여 약 1000 내지 약 5000 볼트/mil의 유전체 브레이크다운 세기가 목표된다. 도전층의 절연 저항은 1010 오옴 이상인 것이 바람직하다. 유전체 상수는 약 1 내지 약 20, 그리고 보다 일반적으로는 4 내지 15인 것이 바람직하다. 일반적으로, 단일 방향 도전성 커플러 층(70)의 유전율은 전기 특성에 의해 결정된다. 전기장이 존재할 때, 도전층(70)의 단위 체적당 극화 벡터(polarization vector), 또는 전기 이극 모멘트(electric dipole moment)는 유도된 이극 모멘트, 영구 이극 모멘트의 정렬, 또는 이온 전하의 이동에 기인한다. 이방성 도전층(70)에서, 전기장 벡터는 전하에 대한 전기 변위 벡터와 평행하지 않다. 그래서 도전층(70)은 전기적으로 이방성이고 유전율 텐서 및 스칼라 투자율에 의해 기술된다.
단일 방향 도전성 커플러 층(70)은 전극(30)에 높은 전압 및 전류를 방향성을 가지고 도전되도록 하기 위하여, 안정적이고 신뢰성 있으며 높은 도전성 접촉을 제공한다. 단일 방향 도전성 커플러 층(70)은 접속기(50)의 길이방향 축에 실질적으로 평행한 Z 방향으로 제 1 또는 높은 도전 축(112), 및 접속기(60)의 단면 평면에 평행한 XY 평면으로 제 2 낮은 도전 평면(114)을 가지는 이방성 도전성 재료를 포함하기 때문에, 척(20)의 둘레 도전 부분을 통한 전류의 손실은 최소화되거나 실질적으로 완전히 제거된다. 단일 방향 도전성 커플러 층(70)은 예를 들어 접속기의 상부층인 접속기(50) 부분을 형성하거나, 전체 접속기(50)는 단일 방향 도전성 재료로부터 완전히 제조될 수 있다.
바람직한 변형에서, 단일 방향 도전성 커플러 층(70)은 전극(30)의 노출된 접촉면(48)에 직접적으로 접속기(50)의 계면(55)을 접촉시킬 수 있는 접합 부착물(bonding adhesive)을 포함한다. 이에 따라 접속기(50)가 단일 방향 도전성 커플러 층(70)을 통하여 전극(30)과 직류 접촉을 형성할 수 있어, 스프링을 장착하고, 중간층 없이 전극(30)의 표면에 대해 직접 접속기(50)를 압축할 필요 없이 전류가 흐르게 한다. 결과적인 어셈블리는 상대적으로 얇은 전극 층의 마모 및 손상을 감소시킨다. 또 전극(30) 상에 인가된 감소된 힘은 정전부재(25)가 박리되거나 찢어지는 것을 감소 또는 제거하여, 척의 유효 수명을 증가시킨다. 적당한 단일 방향 도전성 접착제에는 Sheldhal, Northfield, Minnesota로부터 상업적으로 이용할 수 있는 Z-LINK(TM)가 포함된다. 단일 방향 도전성 접착제의 박리강도(peel strength)는 0.1～50lb in이 바람직하고, 약 1～10lb in이 더욱 바람직하다.
고전압 접촉 어셈블리는 접착 접합 도전층(adhesive bonding conducting layer, 70)을 통해 접속기(50)를 전극(30)에 접합시킴으로써, 단일 압력 형성 단계에서 제조될 수 있다. 정전부재(25)는 압력 성형 공정을 이용하여 중합 절연체 층 내의 금속 전극 층을 압축 적층함으로써 형성된다. 압력 성형 공정에서, 접착제에 기초한(adhesive-based) 단일 방향 도전성 커플러 층(70)은 접속기(50)의 계면(55)에 대해 접촉 및 접합된다. 이에 따라 전체 접촉 어셈블리 및 정전부재가 하나의 압력 적층 처리 단계에서 제조되어, 제조 비용을 최소로 하고, 정전척 시스템에 형성되는 전기 접속의 신뢰성을 높인다.
이하 척(20)의 특정 구성 요소 및 특징을 설명한다. 보통 받침대(pedestal)로서 알려진 척(20)의 베이스(22)가 제공되어 정전부재(25)를 지지하며, 이 베이스는 열 전달을 가장 크게 하고 넓은 고정면을 제공하기 위하여 기판(45)의 모양 및 크기와 같은 것이 보통이다. 예를 들어 만약 기판(45)이 디스크 모양이면, 실린더형 베이스(22)가 바람직하다. 통상, 베이스(22)는 알루미늄이고 지름이 약 100～325mm, 두께는 약 1.5cm～2cm인 실린더형이다. 플레이트의 상부면 및 하부면은 플레이트의 표면 거칠기가 1 미크론 이하일 때까지 통상적인 그라인딩 기술을 사용하여 연마되어, 베이스(22)가 지지부(75) 및 기판(45)과 균등하게 접촉하고, 기판(45) 및 지지부(75) 사이에 효과적인 열 전달이 이루어진다. 그라인딩 후, 플레이트는 연마 부산물을 제거하기 위하여 완전히 세척된다. 베이스(22)는 하나 이상의 보어구멍(24)을 가지며, 보어구멍의 수는 정전부재(25)에서 전극에 대해 요구되는 전기 접속부의 수에 대응한다. 보어구멍(24)은 간극이 최소이거나 거의 없는 상태에서 접속기(50)를 삽입하기에 충분히 큰 크기이다. 보어구멍(24)은 접속기(50)가 보어구멍(24)내에 있을 때, 보어구멍으로부터 열 전달 가스 누설이 거의 없는 정도로 작은 크기이며, 적당한 간극은 약 125미크론(5 밀)보다 작은 크기, 보다 바람직하게는 약 5000미크론(20밀)보다 작은 크기이다.
정전부재(25)는 하나 이상의 전극(30)을 가지는 절연체(35)를 포함한다. 절연체(35)는 폴리이미드, 폴리케톤, 폴리에테르케톤, 폴리술폰, 폴리카르보네이트, 폴리스티렌, 나일론, 폴리니닐클로라이드, 폴리프로필렌, 폴리에테르케톤, 폴리에테르술폰, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 플루오르에틸렌 프로필렌 코폴리머, 셀룰로오스, 트리-아세테이트, 실리콘 및 고무 같은 전기적 절연 중합체 재료를 포함한다. 절연체(35)는 알루미늄 산화물, 알루미늄 질화물, 붕소 카바이드, 붕소 질화물, 다이아몬드, 실리콘 산화물, 실리콘 카바이드, 실리콘 질화물, 티타늄 산화물, 티타늄 카바이드, 지르코늄 보라이드, 지르코늄 카바이드 및 그 균등물 또는 이들의 혼합물과 같은 세라믹 재료로 형성된다. 중합체 및 세라믹 코팅은 통상적인 제조 방법을 사용하여 형성된다.
척(20)이 고온 공정에 사용될 수 있도록, 절연체(35)는 50 ℃를 넘는 온도, 바람직하게는 100℃를 넘는 온도를 견딜 수 있다. 또 절연체(35)는 처리가 이루어지는 동안 기판(45)에 발생된 열이 척(20)을 통하여 발산될 수 있도록 열전도율이 높은 것이 바람직하며, 적당한 열전도율은 적어도 약 0.10와트/m/K이다. 열전도율이 높은 입자 충전물(particle filler)이 절연체에 첨가될 수도 있는데, 충전물은 열전도율 및 내식성을 높이도록 평균 입자 크기가 약 10㎛보다 작다. 절연체에 대한 충전물의 체적 비율은 약 10～80%가 바람직하고, 20～50%가 더욱 바람직하다. 더욱이 보호 코팅(도시되지 않음)이 절연체(35)의 고정면(40)에 도포되어, 부식성 처리 환경에서 척(20)의 화학적 분해를 줄일 수 있다.
절연체(35)는 전극(30)을 밀봉하기에 충분히 큰 크기이고 전극(30)을 전기적으로 절연시키기에 충분한 두께이다. 보통, 절연체(35)는 약 1011～1020Ωcm 범위의 저항, 및 적어도 약 2, 보다 바람직하게는 적어도 약 3의 유전상수를 가진다. 절연체(35)의 전체 두께는 전기 저항 및 절연체(35)를 형성하기 위하여 사용된 절연 재료의 유전 상수에 따른다. 예를 들어, 절연체(35)가 약 3.5의 유전 상수를 가질 때, 절연체(35)의 두께는 통상 약 10㎛ 내지 500㎛, 보다 바람직하게는 약 100㎛ 내지 약 300㎛이다. 폴리이미드 절연 재료는 보통 약 3.9볼트/밀(100볼트/미크론), 보다 바람직하게는 적어도 약 39볼트/밀(1000볼트/미크론)의 유전체 브레이크다운 세기를 가진다.
정전부재(25)의 절연체(35)는 절연된 고정면(40)을 전극 상에 형성하고, 절연체(35)의 전극 아래 부분은 정전부재의 노출된 접촉면을 형성하기 위하여 벗겨진다. 일반적으로, 절연체(35)는 전극이 끼워진 하부 절연층(35a) 및 상부 절연층(35b)을 포함하는, 도 2에 도시된 것과 같은 두 개의 적층 구조를 포함한다. 절연층(35a, 35b)은 약 50㎛ 내지 약 100㎛의 실질적으로 균등한 두께를 가지는 것이 바람직하다. 하부 절연층(35a)은 노출된 접촉면(48)을 형성하기 위하여 전극(50) 부분을 노출시키는 개구부를 포함한다. 하부 절연층(35a)의 개구부는 최소 틈을 가지는 접속기(50)의 계면(55)을 삽입하기 위하여 충분히 큰 크기이다. 전극(30)의 노출된 접촉면(48)은 약 50 내지 약 400sq.mm의 영역, 그리고 보다 바람직하게는 약 75 내지 약 150 sq.mm를 가진다. 상부 절연층(35b)은 기판(45)을 수용하기 위한 절연 고정면(40)을 형성하도록 전극(30)을 커버하고 밀봉한다.
적층 절연체(35)는 하나 이상의 전극(30)을 포함한다. 단극 전극(30) 및 이극 전극(30a, 30b)은 모두 예를 들어 구리, 니켈, 크롬, 알루미늄, 철 및 그의 합금 같은 도전성 금속 재료로 만들어진다. 전극(30)의 모양 및 크기는 기판(45)의 크기 및 모양에 따라 바뀐다. 예를 들어 도면에 도시된 바와 같이, 만약 기판(45)이 디스크 모양이면, 전극은 기판(45)과 접촉하여 전극의 영역을 최대화하기 위한 디스크 모양이다. 전극(30)은 절연체(35)의 전체 영역을 커버하는 것이 바람직하며, 전극의 전체 영역은 약 50 내지 약 500 sq.cm, 보다 바람직하게는 80 내지 380 sq.cm이다. 이극 전극 구조에 대하여, 각 전극(30a, 30b) 영역은 실질적으로 척(20) 상부면의 전체 영역과 동일하고 보통 약 1/2이다. 그래서, 각 전극의 영역은 약 50 내지 약 250 sq.cm, 보다 바람직하게는 100 내지 200 sq.cm이다. 일반적으로, 전극(30)의 두께는 약 1㎛ 내지 100㎛, 그리고 보통 약 1㎛ 내지 약 50㎛이다. 그러나 어떤 전극 구조에서는, 여기에서 카메론(Cameron) 등에 의해 1995년 1월 6일자에 출원되었고 발명의 제목이 “개선된 냉각 시스템을 가진 내식 정전척(EROSION RESISTANT ELECTROSTATIC CHUCK WITH IMPROVED COOLING SYSTEM)”이고 미국특허 제 08/369,237 에 개시된 바와 같은 절연체(35)의 주변 에지(110)로 연장되는 열 전달 가스 홈(105)의 선단을 효과적으로 밀봉하기 위하여 보다 얇은 전극을 사용하는 것이 바람직하다.
단극 전극(30) 및 이극 전극(130, 135)은 연속적이거나 패턴이 형성될 수 있으며, 서로 연결된 피쳐(features)를 구비할 수 있는데, 이 피쳐는 그 사이에 형성되는 열 전달 가스 홈(105)이 사용되어, 척(20) 위에 지지된 기판(45)을 가열 또는 냉각하기 위한 열전달 가스를 보유한다. 이극 전극(30a, 30b)은 전기 절연 보이드(electrical isolation voids)를 가지는 외부 전극 링에 의해 둘러싸인 내부 전극 링을 가지는 링 전극 구조(도시되지 않음)를 포함한다. 일반적으로, 이극 전극(30a, 30b)은 전극이 기판(45) 상에 동일한 정전기 체결력을 생성하도록, 동일 평면에 있고 실질적으로 동일한 영역을 가진다. 다른 구조에서, 이극 전극은 방사상으로 연장되는 전기 절연 보이드에 의해 분리된 두 개의 반원 전극(도시되지 않음)을 포함한다. 적당한 이극 전극 구조는 미국특허 제 08/410,449 호에 설명되어 있다.
단일 전기 접속기(50)는 제 1 전압 공급기(85)에 단극 전극(30)을 전기적으로 접속하기 위하여 사용된다. 분리된 접속기는 제 1 전압 공급기(85)에 이극 전극(30a, 30b) 각각을 전기적으로 접속하기 위하여 사용된다. 이들 두 가지 형태의 전극에 대해, 전기 접속기는 동일하며 따라서 반복을 피하기 위하여 한 번만 설명한다. 접속기(50)는 구리나 알루미늄 같은 도전성 금속으로 제조될 수 있다. 접속기(50)는 전압 공급 단자(65)에 전극(30)을 전기적으로 접속하기에 충분히 길다. 보통 접속기(50)의 길이 및 폭은 각각 약 1㎜ 내지 약 20㎜이다. 접속기(50)는 단일 방향 도전성 커플러 층(70)을 통하여 전극(30)의 노출된 접촉면(48)에 대해 전기 접속하기에 적당한 계면(55)을 포함한다. 접속기(50)는 전압 공급 단자(65)와 전기적으로 맞물리기 위한 단부면(60)을 포함한다. 접속기(50)의 단부면(60)은 고전압 통과 중에 아크 발생 없이 지지부(75) 상에 전압 공급 단자(65)를 전기적으로 직접 맞물리기에 충분한 모양 및 크기이다. 단부면(60)의 영역은 고전압 단자(65) 영역 주변, 및 바람직하게는 고전압 단자(65) 영역과 실질적으로 동일한 것이 바람직하다. 단부면(60) 영역은 보통 약 50 내지 약 400sq.㎜이다. 반지름이 5 내지 12㎜ 범위인 디스크 또는 직사각형 단면 단부면(60)은 충분한 접촉 영역을 제공한다.
정전부재(25)의 제조 방법을 설명한다. 정전부재는 단극 전극(30) 또는 이극 전극(30a, 30b)을 가진 두 개 이상의 절연층(35a, 35b)을 포함하는 적층부로서 제조되는 것이 바람직하다. 적층부는 25 내지 125㎛ 두께의 폴리이미드 절연층상에 도전성 구리 층을 포함하며 미국 아리조나주 챈들러(Chandler) 소재의 로저스 코포레이션(Rogers Corporation)에서 구할 수 있는 “R/FLEX 1100" 필름 같은 절연체 층 및 도전층을 포함하는 다중층 필름으로서 제조된다. 다중층 필름의 구리 층은 전극(30)을 형성하기 위하여 에칭되거나 루팅되거나(routed) 밀링된다. 전극(30) 또는 전극들(30a, 30b)을 형성하기에 적당한 에칭 처리는 (ⅰ) 다중층 필름의 도전층 상에 전극(30)의 모양에 대응하게 패턴화된 보호 저항 층을 형성하는 단계 및 (ⅱ) 통상적인 에칭 처리를 사용하여 저항 보호 다중층 필름을 에칭하는 단계를 포함한다. 저항 층은 전극 층 상에 제공된 미국 델라웨어주 윌밍턴(Wilmington) 소재의 Dupont de Nemours Chemical Co.에 의해 제조되는 ”RISTON"과 같은 포토레지스트 재료를 사용하여 형성될 수 있다. Stanley Wolf 및 Richard N. Tauber가 저술하였고 미국 캘리포니아의 Lattice Press에서 펴낸 1986년판 VLSI 시대를 위한 실리콘 처리, 1 권: 처리 기술(Silicon Processing for the 피냐 Era, Volume 1: Process Technology)의 12, 13 및 14장에 설명된 것과 같은 일반적인 포토리소그래픽 방법이 사용되어 도전층 상에 레지스트 층을 패턴화할 수 있다. 통상적인 습식 또는 건식 화학 에칭 방법은 여기에서 실리콘 처리(Silicon Processing), 16장에 설명된 것과 같은 다중층 필름을 에칭하기 위하여 사용될 수 있다. 적당한 습식 화학 에칭 방법은 전극 층의 보호되지 않은 부분이 에칭될 때까지 제 2 염화물, 과황산나트륨, 또는 산이나 염기 같은 에칭제에 다중층 필름을 담그는 방법을 포함한다.
도전층을 에칭한 후 전극(30)을 형성하기 위하여, 제 2 절연 필름이 상부 절연체 필름 내에 내장되도록 도전층 상에 부착되어, 도전층이 적층된 정전부재(25)를 형성한다. 제 2 절연체 필름에는 개구부가 형성되어 도전층의 일부를 노출시킴으로써, 노출된 접촉면(48)을 형성한다. 적당한 절연체 필름은 미국 델라웨어주 윌링톤 소재의 듀퐁 드 네모스 코포레이션에 의해 제조된 폴리이미드 필름인 “KAPTON"; 일본 가네가푸찌 케미컬 인더스트리사(Kanegafuchi Chemical Indus.)에 의해 제조되는 ”APIQUED"; 일본 우베 인더스트리 리미티드(Ube Indus. Ltd.)에 의해 제조되는 “ UPILEX"; 일본 니토 전기 인더스트리 코포레이션 리미티드(Nitto Electric Indus. Co. Ltd.)에 의해 제조되는 ”NITOMID“; 및 일본 미쯔비시 플라스틱 인더스트리 리미티드(Mitsubishi Plastics Indus. Ltd.)에 의해 제조되는 ”SUPERIOR FILM"을 포함한다. 절연체 적층 구조를 제조하는 방법은 상기 미국 특허 08/199,916호에 대체로 설명되어 있다.
도 4를 참조하여, 압력 형성 처리는 서로 정전부재(25)의 다양한 층에 부착 및 접합하고, 동시에 단일 방향 도전성 층(30)에 접속기(50)를 접합하기 위하여 사용된다. 접합하기 전에, 단일 방향 도전성 커플러 층(70)에 접합될 전극의 노출된 접촉면(48) 및 접속기의 계면(55)은 95℉에서 약 30 내지 45초 동안 소듐 퍼술페이트 에칭을 사용하여 에칭 세척되고, 그후 물에서 헹궈진다. 다양한 절연체 및 전극 층은 베이스(22)상에 배치된다. 상기된 Z-LINK 접합 재료 같은 단일 방향 도전성 재료의 디스크 모양 패드는 커팅되고 베이스(22)의 후면으로부터 전극(30)의 노출된 접촉면에 배치된다. 사전 제작 접속기(50)는 베이스(22)의 보어구멍(24)을 통하여 삽입된다. 접속기(500)의 계면(55)은 단일 방향 도전성 층(70) 상에 놓이고 접속기(50)의 단부면(60)은 도 4에 도시된 바와 같은 베이스 필름 어셈블리(200)를 형성하기 위하여 베이스(22)를 통하여 노출된다.
베이스 필름 어셈블리(200)는 잔류 습기를 제거하기 위하여 질소 분위기에서 약 2 시간동안 약 250℃의 온도로 미리 소정(baking)된다. 베이스 필름 어셈블리(200)는 단일 방향 도전성 층(70)을 접속기(50)에 서로 접합하기 위하여 절연체 층(35a, 35b)에 충분히 높은 압력으로 힘을 가하도록 압력 형성 장치(205)에 배치된다. 압력 형성 장치(205)는 약 500 내지 30,000토르(10 내지 약 500psi), 그리고 보다 바람직하게는 약 10,000 내지 30,000토르(200 내지 500psi)의 압력으로 유지되는 것이 바람직하다. 감압성 접착제를 사용하여 절연체 층(35a, 35b)이 베이스(22)에 접착될 때, 접착제가 과도한 압착되는 것을 막기 위해 압력이 낮을 필요가 있으며, 이 압력은 약 500 내지 약 13,000토르(10 내지 25psi) 범위가 일반적이다. 거칠기가 0.2 내지 0.3 미크론 RMS보다 낮은 스테인레스강 플레이트가 절연체 층(35a, 35b)에 배치되어, 적층부에 균일하고 일정한 압력을 인가함으로써 편평한 고정면(40)을 제하는 것이 바람직하다. 일반적인 압력 형성 처리는 1985년 4월에 펴낸 알렌 제이. 킹(Allen J. King)의 복합재료, 개량된 복합재료를 위한 경화 기술(Curing Technologies for Composites, Advanced Composites)에 설명되어 있다.
압축과 동시에, 베이스 필름 어셈블리(200)가 충분히 높은 온도로 가열되어, 절연체 필름 층(35a, 35b)이, 전성(malleable)이 있게 되고 전극(30)에 부착되며, 접속기(50)의 계면(55)에 단일 방향 도전성 커플링 층(70)을 부착시키는 것이 바람직하다. 일반적인 열 사이클은 (ⅰ) 절연체 필름으로부터 가스 반응 부산물의 배출을 허용하도록 약 15분 동안 약 12℉/분의 온도 상승, (ⅱ) 보통 약 50 내지 60분 동안 약 375 내지 380℉의 절연체 및 단일 방향 도전성 재료의 경화 온도에서의 유지, 및 (ⅲ) 약 12℉/분의 온도 하강을 포함한다.
적당한 압력 형성 장치(205)는 오토클레이브 플래튼(autoclave platen) 압력 또는 등방압(isostatic pressure)을 포함한다. 오토클레이브는 베이스 필름 어셈블리(200)에 보다 균일한 압력을 제공하기 때문에 바람직하다. 일반적인 오토클레이브는 지름이 약 1 내지 10피트 범위인 내압 강제 챔버를 포함한다. 오토클레이브를 압축하는 데에는 이산화탄소나 질소 같은 가압된 비반응성 가스가 사용된다. 적당한 오토클레이브 중에는 미국 캘리포니아주의 산타 페 스프링스(Santa Fe Springs)에 소재한 “BARON AUTOCLAVES”; 캘리포니아주 애너하임(Anaheim) 소재의 “AOV INDUSTRIES"; 및 캘리포니아주 아즈사(Azusa) 의 ”MELCO STEEL"이 포함된다. 오토클레이브를 사용하는 대신, 플래튼 압력 또는 등방압이 사용되어 절연체(35a, 35b)를 베이스(22)에 맞출 수도 있다. 플래튼이 사용될 때, 실리콘이나 스테인레스강 플레이트 같은 압력 분배 시트는 플래튼 압력을 베이스 필름 어셈블리(200)에 균일하게 분배하기 위하여 절연체(35a, 35b)에 배치된다. 등방압이 사용되어 적당한 등방 몰딩 백(molding bag)에 베이스 필름 어셈블리(200)를 배치시키며, 등방압을 사용하여 충분한 압력을 백에 인가한다.
베이스 필름 어셈블리(200)에 압력을 인가함과 동시에, 도 4에 도시된 바와 같은 진공 백 어셈블리(210)를 사용하여 절연층(35a, 35b) 및 베이스(22) 사이에 포획된 공기를 배출 및 제거하는 것이 바람직하다. 금속 전극(30)의 산화를 막기 위하여, 포획된 공기를 제거하는 것도 바람직하다. 진공 백 어셈블리(210)는 가요성 백 재료(220)를 사용하여 밀봉될 수 있는 스테인레스강 베이스 플레이트(215)를 포함한다. 백 재료(220)는 나일론이나 실리콘으로 만들어지고 두께가 약 25 내지 100㎛이다. 미국 캘리포니아주 카슨(Carson) 소재의 AIRTECH International Inc.;미국 캘리포니아주 노웍(Norwalk) 소재의 Bond Line Products; 및 미국 워싱턴주 오번(Auburn) 소재의 Zip-Vac에 의해 제조되는 진공 백이 적당하다. 진공 백(220)을 사용하기 위하여, 베이스 필름 어셈블리(205)가 백 내에 배치되고, 구조 층 및 릴리스 층이 베이스 필름 어셈블리에 적층되어, 가스 반응 부산물이 배출되고 베이스 필름 어셈블리가 진공 백으로부터 쉽게 분리되는 진공 백 어셈블리를 형성한다. 도 4에 도시된 바와 같은 적당한 일련의 구조 및 릴리스 필름(225a, 225b)은 (ⅰ) 베이스 필름 어셈블리(200)의 어느 한 쪽에 배치된 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재 Dupont de Nemours Company에서 제조되는 “TEFLON" 및 캘리포니아주 카슨 소재 Airtech에서 제조되는 “A4000P" 릴리스 필름 같은 릴리스 필름; (ⅱ) 상부 릴리스 필름(225b) 상에 배치되는 열가소성 실리콘 시트 같은 압력 분배에 맞춰진 시트(pressure-distribution conformed sheet, 230); (ⅲ) 진공 백(210)의 진공을 촉진하고 처리 시 형성된 응축물을 제거하기 위하여 맞춤 시트 상에 배치되는, 캘리포니아주 카슨 소재 Airtech에서 제조되는 ”AIRWEAVE FR EDGE BLEED"같은 다공성 블리더(bleeder) 구조(235) 적층부; 및 (ⅳ) 백(210) 주변에 균일한 진공 압력을 제공하기 위하여 블리더 구조(235) 상에 배치되는 캘리포니아주 카슨 소재 Airtech에서 제조되는 “AIRWEAVE SS RESIN ABSORBER" 즉 ”A22C"와 같은 브레더 시트(breather sheet, 240)를 포함한다. 접착성 밀봉 테이프(250)가 사용되어 진공 백(210)을 밀봉한다. 밀봉된 진공 백(210)은 진공 시스템, 백을 통하여 통과하고 브레더 시트(240) 근처에서 끝나는 진공 라인에 접속된 진공 접속기 라인을 통하여 약 25인치의 수은보다 작은 압력으로 배기된다.
이상 설명된 본 발명의 정전척(20)을 사용할 때의 효과는 다음과 같다. 먼저, 접속기(50)를 전극(30)에 전기적으로 결합하는 단일 방향 도전성 커플러 층(70)은 접속기(50)의 길이 방향 축에 평행한 높은 도전성, 및 접속기(60)의 단면 평면에 평행한 낮은 도전성을 가지는 이방성 도전 재료가 제공된다. 이에 따라 척(20)의 둘레 베이스(22)에 공급되는 고압 전류의 손실이 감소되는 신뢰성 높은 고지향성 고전압 접촉이 제공된다. 단일 방향 도전성 커플러 층(70)은 전압 공급 단자(65)로부터 척의 전극(30)으로 필요한 전류를 통하게 하는 높은 전류 운반 능력도 제공된다. 게다가, 전극(30)에 직접 접속기(50)를 접합시키면 전극(30)에 대해 접속기(50)를 스프링 로딩 또는 압축할 필요 없이, 신뢰성 높은 고압 접촉이 직접 제공된다. 이상과 같이, 접속기(50)는 전극을 손상시키거나 정전부재(25)의 구조적 통일성을 감소시키지 않는다. 게다가 접속기가 베이스(22)를 통하여 통과되고 척(20) 상에 유지된 기판(45)에 의해 보호되기 때문에, 접속기 어셈블리는 처리 챔버(80)의 부식 환경에 대해 상당한 내식성을 가진다.
비록 특정한 바람직한 예를 들어 본 발명을 상세히 설명하였지만, 다른 많은 변형이 당업자에게 명백하다. 그러므로 첨부된 청구범위의 사상 및 범위는 이상 설명한 바람직한 실시예에 한정되어서는 안될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 정전척을 도시하는 처리 챔버의 부분 단면 개략도,
도 2는 전극의 노출된 접촉면, 단일 방향 도전성 커플러 층, 및 전압 공급 단자 사이의 전기적 접속을 나타내는 상세한 부분 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 바이폴라 정전척의 실시예를 도시하는 처리 챔버의 부분 단면 개략도,
도 4는 압력 형성 장치에서 정전척을 제조하기 위하여 사용된 진공 백 배열의 개략적인 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
20: 정전척 22: 베이스
24: 보어구멍 25: 정전부재
30: 전극 40: 고정면
45: 기판 48: 접촉면
50: 전기 접속기 60: 단부면
70: 단일 방향 도전성 커플러 층 80: 처리 챔버

Claims (10)

  1. 처리 챔버 내에 기판을 고정시키기 위한 정전척으로서, 상기 정전척을 충전시키기 위한 전압 공급 단자를 상기 처리 챔버가 가지며, 전하를 전극으로 흐르게 하기 위한 전기 접촉면과 전기적으로 절연된 고정면에 의해 덮인 전극을 가지는 정전부재를 포함하는 정전척에 있어서,
    단일 방향 도전성 커플러가 전기 접촉면에 전기적으로 결합되어, 전압 공급 단자부터 전기 접촉면까지 한 방향으로만 전하를 도전시킴으로써 전극을 충전시키는 것을 특징으로 하는, 정전척.
  2. 제 1항에 있어서,
    전기 접촉면에 직교하는 주 도전 축(primary conduction axis)을 가지는 이방성 도전 층(anisotropic conductive layer)을 상기 단일 방향 도전성 커플러가 포함하는 것을 특징으로 하는, 정전척.
  3. 제 2항에 있어서,
    전기 접촉면에 수직인 방향으로는 0.1 밀리오옴 이상인 제 1 도전율, 및 전기 접촉면에 평행한 평면 내에는 1× 108 밀리오옴 이상인 제 2 도전율을 상기 단일 방향 도전성 커플러가 포함하는 것을 특징으로 하는, 정전척.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 단일 방향 도전성 커플러가 25 암페어 이상의 전류 운반 용량을 포함하는 것을 특징으로 하는, 정전척.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 단일 방향 도전성 커플러가 전기 접촉면에 접합되는 것을 특징으로 하는 정전척.
  6. 처리 챔버 내에서 기판을 고정하는 정전척을 제조하는 방법으로서, 상기 챔버는 정전척을 충전시키기 위한 전압 공급 단자를 가지며,
    (a) 전기 접촉면을 가지며 전기적으로 절연된 고정면에 의해 덮이는 전극을 포함하는 정전부재를 형성하는 단계; 및
    (b) 단일 방향 도전성 커플러를 상기 전기 접촉면에 전기적으로 결합시켜, 전압 공급 단자부터 전기 접촉면을 향해 한 방향으로만 전하를 도전시킴으로써 전극을 충전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 정전척 제조방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 전기 접촉면에 이방성 도전 재료층을 도포하여, 전기 접촉면과 직교하는 주 도전 축을 가지는 단일 방향 도전성 커플러를 형성하는 단계를 상기 단계(b)가 포함하는 것을 특징으로 하는, 정전척 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 단계(b)에서 전기 접촉면에 직교하는 방향으로 적어도 약 0.1밀리오옴인 제 1 도전율, 및 전기 접촉면의 평면에 평행한 적어도 약 1× 108 밀리오옴의 제 2 도전율을 상기 단일 방향 도전성 커플러가 포함하는 것을 특징으로 하는, 정전척 제조방법.
  9. 제 6항에 있어서, 단일 방향 도전성 커플러를 전기 접촉면에 접합시키는 단계를 상기 단계(b)가 포함하는 것을 특징으로 하는, 정전척 제조방법.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 단계(b)가,
    (ⅰ) 상기 전기 접촉면에 단일 방향 도전성 재료의 층을 도포하는 단계;
    (ⅱ) 상기 단일 방향 도전 층에 접속기의 계면을 위치시키는 단계; 및
    (ⅲ) 상기 단일 방향 도전 층에 압력을 인가면서, 상기 단일 방향 도전성 커플러가 상기 전기 접촉면 및 계면 양쪽에 접합 가능한 온도로, 상기 단일 방향 도전 층을 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 정전척 제조방법.
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