KR20020046214A - 정전척 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20020046214A
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Abstract

절연기재(1,2)위에 도체전극(3)을 배치하고, 도체전극의 표면을 피막층(4)으로 피복한 구성의 정전척에 있어서, 피막층이 108내지 1013Ω·cm의 범위의 전기저항율을 갖는 비정질탄소(DLC)를 주성분으로 하는 것을 특징으로 하고 있다. 피막층의 두께는 2.5㎛이상인 것이 바람직하다. 이 피막층은, 플라스마 화학적 기상증착법에 의하여 성막하고, 15 내지 26atom%의 수소를 함유하고, 라만분광분석에 의하여 탄소의 라만스펙트럼을 4개의 피크로 분할한 경우에 있어서 1360cm-1의 피크높이를 1로 하였을 때의 1500cm-1의 피크높이 비가 0.7 내지 1.2의 범위인 것이 바람직하다. 또, 이 정전척은 소정패턴으로 형성한 피성막체(6)를 플라스마 CVD로(10)내에서 탄화수소화합물(CxHy)의 x가 1 내지 10의 범위에 있고 또한 y가 2 내지 22의 범위에 있는 것을 플라스마 방전에 의하여 이온화한 후 250μsec 이하의 애프터글로우우타임 내에 -1kV 내지 -20kV의 펄스전압을 인가함으로써 탄화수소이온을 도체전극표면에 가속충돌시켜, 108내지 1013Ω·cm의 범위의 전기저항율을 갖는 비정질탄소(DLC)를 주성분으로 하는 피막층을 도체전극표면에 피복형성하여 정전척을 제조할 수가 있다.

Description

정전척 및 그 제조방법{ELECTROSTATIC CHUCK AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 반도체나 FPD(액정을 포함), 광학계 메모리 디바이스 등의 제조프로세스에 알맞게 사용되는 정전척 및 그 제조방법에 관한다.
반도체나 FPD(액정을 포함), 광학계 메모리 디바이스등의 제조프로세스에 있어서, 드라이에칭, PVD(물리적 기상증착법), CVD(화학적 기상증착법)등을 행하는 경우에 대상물(실리콘 웨이퍼, 글라스기재, 알루미늄기재, 고분자재료 등)을 고정하기위하여 정전척이 널리 사용되고 있다.
정전척은 예를들면 도 1에 도시하는 바와같이, 그래파이트판(1)의 주위를 PBN(열분해질화붕소)등의 절연층(2)으로 피복하여 이루어지는 절연기재위에 도체전극(3)을 소정패턴으로 배치하고, 이들을 피막층(4)으로 피복한 구성을 갖고 있다. 혹은, 산화물이나 질화물 등의 세라믹스를 절연기재로하고, 이 위에 고융점 금속몰리브덴, 탄탈, 텅스텐 등의 도체(3)를 전극(3)으로하고, 이들을 피막층(4)으로 피복한 구성으로 하여도 된다.
이 구성의 정전척에 있어서, 표면(척면)위에 실리콘웨이퍼등의 피흡착물(5)을 얹어놓고, 전극단자사이에 전압을 인가하면 쿨롱힘이 발생하고, 피흡착물(5)을 척할 수가 있다. 또, 이 구성에서는 정전척이 히터를 겸하고 있고, 적정한 척흡인력이 발휘되는 최적온도에 피흡착물(5)을 균일하게 가열·냉각하도록 하고 있다.
더욱이, 도 1은 쌍극형 정전척의 구성예를 도시하는 것이고, 단극형 정전척에 있어서는 절연기재위에 단일의 도체전극을 배치한 것을 피막층으로 피복한 구성을 갖고, 전극과 표면에 얹어놓은 피흡착물과의 사이에 전압인가함으로써 척한다.
정전척에 있어서의 상기 피막층은 108내지 1013Ω·cm의 범위의 전기저항율을 갖는 것이 바람직하다. 피막층이 상기 범위의 전기저항율을 갖게함으로써 전극과 피흡착물와의 사이에 극히 미약전류가 흐르는 것을 허용하고, 존슨라벡 효과에 의하여 척흡인력이 대폭으로 증대한다.
이 관점에서, 본 출원인은 CVD(화학적기상증착법)을 사용하여 PBN에 미량의 카본을 함유시켜 피막층(4)으로 함으로써 상기 범위의 전기저항율을 부여하는 수법을 발안하고,일본특허 제 2756944호 및 미국특허 제 5606484호를 취득하였다. 이 방법에 의하면, PBN성형을 위한 반응가스(예를들면 삼염화붕소 +암모니아)에 더하여카본첨가를 위해 필요한 가스(예를들면 메탄)을 감압고온 CVD로내에 도입하고, 미량카본을 함유하는 PBN성형체를 얻음으로써 상기 범위의 전기저항율을 갖는 피막층이 형성된다.
그런데, 정전척의 피막층은 상기 범위의 전기저항율을 갖는 것이 요망될 뿐아니라, 평활성, 박막성, 저마찰성, 내마모성 등도 중요한 요구성능이다. 특히, 피흡착물이 프로세스온도에 영향을 받아서 팽창수축하는 경우에, 피막층과 마찰함으로써 생기는 파티클발생을 억제하는 성능을 갖는 것이 불가결이다. 또, 도 1에 도시하는 바와같이 히터를 겸하는 경우에는 열전도율, 적외선 투광성등의 히터로서의 요구성능도 충족시킬 필요가 있다.
일본특허 제 2756944호 및 미국특허 제 5606484호에서는 CVD법에 의하여 미량의 카본을 첨가한 PBN(C-PBN)로 피막층을 형성하고 있어서, 대략만족할만한 성능을 발휘할 수 있는 것이지만, C-PBN는 결정질이기 때문에 기재로부터 층박리하기 쉽고, 내구성이 약간 뒤떨어지는 것, 피막층에서 결정이 탈리하여 파티클의 발생원인으로 되는 것, 복수의 반응가스에 의한 화학반응이 되기 때문에 카본함유량을 엄밀히 컨트롤하기위해서는 프로세스제어가 복잡하고, 전기저항율에도 편차가 생기기 쉬운것, 막두께가 불균일하게 되기 쉽기 때문에 제품화에는 표면연마가 필요한 것등의 문제가 있었다.
도 1은 쌍극형 정전척의 구성을 도시하는 단면도,
도 2는 도 1의 쌍극형 정전척에 표면보호층을 더 형성한 구성을 도시하는 단면도,
도 3은 DLC의 라만분광분석차트의 일예를 도시하는 도면,
도 4는 플라스마 CVD법에 의한 성막원리도,
도 5는 플라스마 CVD법에 있어서의 플라스마 및 펄스전압인가의 타이밍차트.
본 발명자는 정전척에 있어서의 피막층으로서의 각종 요구성능을 고차원으로 충족시킬 수 있는 재료로서 다이어몬드 라이크 카본(DLC)라 불리우는 비정질 탄소에 착안하였다.
DLC는 탄소동위체의 일종으로서 그래파이트구조(sp2)와 다이어몬드구조(sp3)가 혼재한 구조를 갖고, 따라서 전기저항율에 대해서도 도전성인 그래파이트(전기저항율 =10-3부근)과 비도전성인 다이어몬드(전기저항율=약 1012내지 1016Ω·cm)의 중간적 수치인 약 108내지 1013Ω·cm의 범위를 갖게하는 것이 용이하다. 더욱더, DLC는 비정질이기 때문에 파티클발생은 실질적으로 전무하고, 평활성, 박막성, 저마찰성, 내마모성 등에도 우수하기 때문에 정전척의 피막층으로서 알맞고 또, 열전도율, 적외선 투과성등의 히터적성에도 우수하다.
DLC는 그의 내마모성이나 경질성을 이용하여 절삭공구나 금형에 사용되고, 또 하드디스크나 VTR자기 테이프등의 전자부품에도 사용되고 있지만, 출원인이 아는 한도에 있어서, 정전척의 피막층으로서 사용한 예는 과거에는 없다.
본 발명은 상기 식견에 의거하여 더욱더 실험과 연구를 거듭한 결과 완성한 것으로, 본 발명의 제 1의 태양은 절연기재위에 도체전극을 배치하고, 도체전극의 표면을 피막층으로 피복한 구성의 정전척에 있어서, 피막층이 108내지 1013Ω·cm의 범위의 전기저항율을 갖는 비정질 탄소를 주성분으로 하는 것을 특징으로 하고 있다.
이 정전척에 있어서, 피막층의 두께는 2.5㎛이상인 것이 바람직하다. 또 피막층은 플라스마 화학적 기상증착법(P-CVD)에 의하여 생성된 비정질탄소를 주성분으로 하는 경질피막인 것이 바람직하다. 더욱더, 피막층은 15 내지 26atom%의 수소를 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 2의 태양은 절연기재위에 도체전극을 배치하고 이들을 108내지 1013Ω·cm의 범위의 전기저항율을 갖는 세라믹스로 이루어지는 피막층으로 피복하고, 피막층의 전기저항율과 동등 또는 그 이상의 전기저항율을 갖는 비정질 탄소를 주성분으로 하는 표면보호막을 피막층의 표면에 코팅하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전척이다. 이 정전척에 있어서, 표면보호막은 15 내지 26atom%의 수소를 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 3의 태양은 절연기재위에 도체전극을 배치하고, 도체전극의 표면을 피막층으로 피복한 구성의 정전척에 있어서, 피막층이 비정질탄소를 주성분으로 하고, 라만분광분석에 의하여 탄소의 라만스펙트럼을 4개의 피크로 분할한 경우에 있어서 1360cm-1의 피크높이를 1로 하였을때의 1500cm-1의 피크높이비가 0.7 내지 1.2의 범위로서, 108내지 1013Ω·cm의 범위의 전기저항율을 갖는 것을 특징으로 하고 있다. 이 정전척에 있어서, 상기 피막층의 두께는 2.5㎛이상인 것이 바람직하다. 또, 상기 피막층은 플라스마 화학적 기상증착법에 의하여 생성된 비정질 탄소를 주성분으로 하는 경질피막인 것이 바람직하다. 더욱더, 상기 피막층은 15 내지26atom%의 수소를 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 4의 태양은 절연기재위에 도체전극을 배치하고, 이들을 피막층으로 피복하고, 108내지 1013Ω·cm의 범위의 전기저항율을 갖는 비정질탄소를 주성분으로 하는 표면보호막을 피막층의 표면에 코팅하여 이루어지고, 표면피막층은 라만분광분석에 의하여 탄소의 라만스펙트럼을 4개의 피크로 분할한 경우에 있어서, 1360cm-1의 피크높이를 1로 하였을 때의 1500cm-1의 피크높이비가 0.7 내지 1.2의 범위인 것을 특징으로 하는 정전척이다. 이 정전척에 있어서 상기 표면보호막은 15 내지 26atom%의 수소를 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 정전척의 제조방법의 제 1의 태양은 절연기재위에 도체전극을 소정패턴으로 형성하고, 플라스마 CVD로내에서 탄화수소화합물(CxHy)의 x가 1 내지 10의 범위에 있고, 또한 y가 2 내지 22의 범위에 있는 것을 플라스마 방전에 의하여 이온화한 후 소정의 펄스전압을 인가함으로써 탄화수소이온을 도체전극표면에 가속충돌시켜서, 108내지 1013Ω·cm의 범위의 전기저항율을 갖는 비정질탄소를 주성분으로 하는 피막층을 도체전극표면에 피복형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 정전척의 제조방법의 제 2의 태양은 절연기재위에 도체전극을 소정패턴으로 형성하고, 플라스마 CVD로내에서, 탄화수소 화합물을 플라스마 방전에 의하여 이온화한 후, -1kV 내지 -20kV의 펄스전압을 인가함으로써 탄화수소 이온을 도체전극표면에 가속충돌시켜 108내지 1013Ω·cm의 범위의 전기저항율을 갖는 비정질탄소를 주성분으로 하는 피막층을 도체전극표면에 피복형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 정전척의 제조방법의 제 3의 태양은 절연기재위에 도체전극을 소정패턴으로 형성하고, 플라스마 CVD로내에서 탄화수소화합물을 플라스마 방전에 의하여 이온화한 후 250μsec이하의 애프터글로우타임내에 소정의 펄스전압을 인가함으로써, 108내지 1013Ω·cm의 범위의 전기저항율을 갖는 비정질탄소를 주성분으로 하는 피막층을 도체전극표면에 피복형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 정전척의 제조방법의 제 4의 태양은 절연기재위에 도체전극을 소정패턴으로 형성하고, 플라스마 CVD로내에서 탄화수소화합물(CxHy)의 x가 1 내지 10의 범위에 있고, 또한 y가 2 내지 22의 범위에 있는 것을 플라스마 방전에 의하여 이온화한후 250μsec 이하의 애프터글로우타임내에 -1kV 내지 -20kV의 펄스전압을 인가함으로써 탄화수소 이온을 도체전극표면에 가속충돌시켜 108내지 1013Ω·cm의 범위의 전기저항율을 갖는 비정질탄소를 주성분으로 하는 피막층을 도체전극표면에 피복형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 정전척의 제조방법의 제 5의 태양은 절연기재위에 도체전극을 소정패턴으로 형성하고, 피막층을 도체전극표면에 피복형성한 후, 이것을 플라스마 CVD로내에서, 탄화수소화합물(CxHy)의 x가 1 내지 10의 범위에 있고, 또한, y가 2 내지 22의 범위에 있는 것을 플라스마 방전에 의하여 이온화한후 소정의 펄스전압을 인가함으로써 탄화수소이온을 피막층표면에 가속충돌시켜서, 108내지 1013Ω·cm의 범위의 전기저항율을 갖는 비정질 탄소를 주성분으로 하는 표면보호막을 피막층 표면에 피복형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 정전척의 제조방법의 제 6의 태양은 절연기재위에 도체전극을 소정패턴으로 형성하고, 피막층을 도체전극표면에 피복형성한 후, 이것을 플라스마 CVD로내에서 탄화수소화합물을 플라스마 방전에 의하여 이온화한 후 -1kV 내지 -20kV의 펄스전압을 인가함을써 탄화수소이온을 피막층 표면에 가속충돌시켜, 108내지 1013Ω·cm의 범위의 전기저항율을 갖는 비정질탄소를 주성분으로 하는 표면보호막을 피막층표면에 피복형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 정전척의 제조방법에 제 7의 태양은 절연기재위에 도체전극을 소정패턴으로 형성하고, 피막층을 도체전극표면에 피복형성한 후, 이것을 플라스마 CVD로내에서 탄화수소화합물을 플라스마 방전에 의하여 이온화한 후, 250μsec 이하의 애프터글로우타임내에 소정의 펄스전압을 인가함으로써, 탄화수소이온을 피막층 표면에 가속충돌시켜, 108내지 1013Ω·cm의 범위의 전기저항율을 갖는 비정질탄소를 주성분으로 하는 표면보호막을 피막층 표면에 피복형성하는 것을 특징으로한다.
본 발명에 의한 정전척의 제조방법의 제 8의 태양은 절연기재위에 도체전극을 소정패턴으로 형성하고, 피막층을 도체전극표면에 피복형성한 후, 이것을 플러스마 CVD로내에서 탄화수소화합물(CxHy)의 x가 1 내지 10의 범위에 있고, 또한 y가 2 내지 22의 범위에 있는 것을 플라스마방전에 의하여 이온화한 후, 250μsec이하의 애프터글로우타임내에 -1kV 내지 -20kV의 펄스전압을 인가함으로써 탄화수소 이온을 피막층 표면에 가속충돌시켜, 108내지 1013Ω·cm의 범위의 전기저항율을 갖는 비정질탄소를 주성분으로 하는 표면보호막을 피막층표면에 피복형성하는 것을 특징으로 한다.
(발명의 실시형태)
본 발명은 일실시형태로서 도 1에 도시되는 구조의 쌍극형 정전척에 있어서, 피막층(4)을 DLC경질피막으로 형성한 경우에 대하여 이하 설명한다.
(실시예 1)
두께 10mm의 그래파이트판(1)의 표면에 감압고온 CVD법에 의하여 300㎛의 PBN절연층(2)을 형성하고, 더욱더, 같은 감압고온 CVD법에 의하여 50㎛의 PG층을 양면에 형성한 후, 이 PG층중의 도체전극(3)이 되는 소정패턴의 부분을 남기고, 다른 부분을 제거함으로써 PBN절연층(2)의 양면에 소정패턴의 도체전극(3)을 형성하였다.
뒤이어, C2H2(아세틸렌)을 원료가스로 사용하여 플라스마 CVD법(도 4참조)에 의하여 2.5㎛두께의 DLC경질피막으로 성막하여 피막층(4)으로서 실시예 1의 정전척을 얻었다. 이때의 플라스마 CVD조건은 기판에 인가한 펄스전압이 -5000V의 압력이 6×10-3Torr이고, 얻어진 DLC경질피막의 전기저항율을 측정한 즉 약 1010Ω·cm이었다.
(비교예 1)
피막층(4)인 DLC경질피막의 막두께를 2.0㎛로 한 것외에는 실시예 1과 동일하게하여, 비교예 1의 정전척을 얻었다.
(비교예 2)
도체전극(3)의 형성까지는 실시예 1과 동일하게 하고, 그 후, 피막층(4)으로서 일본특허 제 2756944호 및 미국특허 제 5606484호 기재와 같이 미량카본첨가된 PBN을 CVD법에 의하여 형성하여, 비교예 2의 정전척을 얻었다. 이 PBN 피막층(4)의 형성은 감압고온 CVD로내에 BCl3/NH3/CH4를 1/3/2.4몰비로 혼합한 가스를 도입하고, 압력 0.5Torr, 온도 1850℃의 조건으로 CVD처리하였다. 형성된 PBN피막층(4)의 전기저항율을 측정하자, 1010Ω·cm이었다.
(실시예 2)
비교에 2의 정전척을 얻은 후, 더욱더 C2H2(아세틸렌)을 원료가스로 사용하여 플라스마 CVD법(도 4참조)에 의하여 2.0㎛두께의 DLC표면보호막(7)을 형성하여, 실시예 2의 정전척(도 2)을 얻었다. 이때의 플라스마 CVD조건은 기판에 인가한 펄스전압이 -5000V의 압력이 6×10-3Torr이고, 얻어진 DLC표면보호막의 전기저항율을 측정한 즉 약 1010Ω·cm이었다.
이상에 의하여 제조한 실시예 1,2 및 비교예 1,2의 정전척을 1000V 및 2000V로 인가하였을 때의 절연파괴를 측정한 즉, 비교예 1의 정전척은 1000V인가로 절연파괴하여 전기저항율이 저하하여, 척력이 급격히 저하하였지만, 실시예 1의 정전척은 1000V인가로서는 절연파괴가 발견되지 않았다.
더욱이, 절연내력을 400000V/mm로 추정하면, 정전척에 1000V의 전압을 인가하더라도 절연파과하지 않는 피막층의 두께는(1000×1000)/400000=2.5㎛이고, 이 계산결과로부터도 피막층으로서 2.5㎛이상의 두께가 필요한 것을 알 수 있다.
또, 척력은 쿨롱법칙에 의하여 지배되고, 하기식에 의하여 정해지기 때문에 두께가 얇을 수록 척력이 크게되는 것이 알려져 있다.
F=(1/2)S·ε·(V/d)2
F:흡착력(g/㎠)
S:흡착면적(㎠)
ε:피막층의 유전율
d:피막층의 두께(㎠)
V:인가전압
C-PBN를 피막층으로 하면 막두께가 크게되고, 이 때문에, 비교예 2의 정전척의 피막층은 150㎛나 되는 두께를 갖고 있고, 상기식으로 부터도 명백한 바와같이, 필요한 척력을 부여하기 위해서는 인가전압을 2000V로 올려야만 했었다.
또, 비교예 2의 정전척은 실리콘웨이퍼 70000장에서 마모상처가 발생하고, 약 1㎛의 파티클이 발생한데 대하여 DLC표면보호막을 형성한 실시예 2의 정전척에서는 실리콘웨이퍼 70000장에 반복사용하더라도 마모가 전연발견되지 않고, 내마모성이 현저하게 향상되고 있는 것이 확인되었다.
이상설명한 본 발명의 실시예 및 비교예에 의한 정전척의 구조 및 시험결과를 정리하여 표 1에 표시한다.
더욱이, 상기 실시예등에 있어서 DLC 피막층의 형성을 플라스마 CVD법에 의하여 행하였다. 플라스마 CVD법은 도 4를 참조하여 후에 상술하는 바와같이, 아세틸렌, 벤젠 등의 탄화수소가스를 진공용기내에서 직류방전이나 고주파방전(고전압펄스)에 의하여 플라스마화하고, 전리한 이온을 전기적으로 가속시켜서 제품위에 증착시키는 방법이고, 그외 DLC성막법으로서는 고체탄소원에 스패터링 하는 방법등도 알려져 있지만, 플라스마 CVD법에 의하면 탄소이온뿐아니라 수소이온도 동시에 증착되기 때문에, 약간량의 수소를 포함하는 DLC 경질피막(4)이 형성된다. 이 사실이 DLC경질피막(4)에 108내지 1013Ω·cm의 전기저항율을 갖게하는 점에서 유효하게 기능하고 있다고 사려되므로, 본 발명의 정전척에 있어서의 DLC 경질피막(4)의 형성은 플라스마 CVD법에 의하여 행하는 것이 바람직하다.
알맞는 수소함유량의 범위를 확인하기 위히여, 실시예 1에 있어서의 플라스마 CVD에 의한 DLC 성막조건을 여러가지로 변경하면서 각종의 정전척을 제조하고, 얻어진 정전척의 전기저항율과 수소함유량을 측정하였다. 이때의 제조조건과 측정결과를 정리하여 표 2에 도시하다.
더욱이 수소함유량의 측정은 ERD분석법(탄성반도검출분석)에 의하여 행하고, He원자를 가속하여 검체(이 경우는 DLC경질피막 4)에 조사하여 튀어나오는 H원자수를 카운트한 것이다.
이 시험결과로부터 DLC경질피막(4)의 전기저항율은 수소함유량이 증가함에 따라 대략 비례적으로 감소한다라는 상관성을 갖는 것이 판명되고, 전기저항율을 108내지 1013Ω·cm의 범위로 하기 위해서는 15 내지 26 atom%의 수소함유량으로 하여야 하는 것이 확인되었다.
더욱더, 본 발명자 등은 DLC경질피막(4)에 108내지 1013Ω·cm의 전기저항율을 갖게하기 위한 조건에 대하여 시험과 연구를 거듭하여, DLC경질피막(4)의 탄소구조를 라만분광분석에 의하여 해석한 결과, 탄소의 라만스펙트럼을 4개의 피크로 분할한 경우에 있어서 1360cm-1의 피크높이를 1로 하였을 때의 1500cm-1의 피크높이비가 전기저항율과 상관성을 갖는 것을 발견하였다.
더욱이, 라만분광분석이란, 특정의 레이저광을 검체(이 경우는 DLC경질피막4)에 조사하는 것으로 분자내의 원자가 진동 또는 회전하고, 이로인한 산란광의(라만스펙트럼)파장을 검출함으로써 물질구조를 해석하는 수법이다.
DLC의 라만분광분석차트의 일예를 도시하면 도 3과 같이되고, 상술한 바와같이, 그래파이트 구조와 다이어먼드구조가 혼재한 구조를 갖고 있기 때문에, 1150cm-1에 하이드로카본피크, 1360cm-1에 불규측 그래파이트피크, 1500cm-1에 비정질(비결정)카본피크, 1590cm-1에 규칙성 그래파이트 피크의 계 4개의 피크로 분할할 수가 있다. 그리고, 이 경우에 있어서 1360cm-1의 불규칙 그래파이트피크 높이를 a로 하고, 1500cm-1의 비정질 카본피크높이를 b로 하였을 때의 비=b/a가 전기저항율에 큰 영향을 부여하는 것이 판명된 것이다.
본 발명자등은 실시예 1에 있어서 플라스마 CVD에 의한 DLC성막조건을 여러가지로 변경하면서 각종의 정전척을 제조하고, 얻어진 정전척의 DLC경질피막(4)의 전기저항율을 측정함과 동시에, 라만분광분석에 의한 상기 피크높이(a 및 b)를 측정하고, 그 높이 비=b/a를 측정하였다. 이때의 제조조건을 표 3에 측정결과를 표 4에 각각 표시한다.
이 시험결과로부터, DLC경질피막(4)의 전기저항율은 피크높이비=b/a가 크게됨에 따라 거의 비례적으로 상승한다라는 상관성을 갖고 있는 것이 판명되고, 전기저항율을 108내지 1013Ω·cm의 범위로 하기 위해서는 피크높이비=b/a을 0.7 내지 1.2로 하여야함이 확인되었다.
(시험 1)
실시예 1과 마찬가지로 하여, PBN 절연층(2)의 양면에 소정의 패턴의 도체전극(3)을 형성한 후, 각종의 탄화수소 화합물을 원료가스로 사용하여 플라스마 CVD법에 의하여 2.5㎛ 두께의 DLC경질피막(4)으로 성막하여, 각종의 정전척을 얻었다. 플라스마 CVD법에 대하여 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면, CVD로(10)의 전극(11)위에 피성막체(절연기재위에 소정패턴의 도체전극을 형성한 것)을 얹어놓고, 진공펌프(12)에 의하여 CVD로(10)내를 감압분위기로 유지하고, 탄화수소화합물(CxHy)을 기체, 액체 또는 고체로 하여 원료도입부(17)로부터 도입하고, 플라스마 전원(13)으로부터 믹싱유닛(16)을 통하여 고주파 전압을 피성막체(6)에 인가한다. 이로서 피성막체(6)의 주변에 플라스마영역(14)이 형성되고, 도입된 탄화수소화합물이 이온화된다. 뒤이어 소정의 애프터글로우타임(플라스마 고주파 전압인가후 펄스전압인가까지의 시간)경과후에 펄스전원(15)으로부터 믹싱유닛(16)을 통하여 소정의 펄스전압을 피성막체(6)에 인가함으로써, 탄화수소이온이 고속이동하고 피성막체의 표면에 증착하여 DLC경질피막(4)이 형성된다.
이 실시예에서는 펄스전압을 -10kV, CVD로내의 압력을 6 내지 9×10-3Torr, 탄화수소가스의 유량을 6ccm로하여 플라스마 CVD법을 실시하였다. 얻어진 각종의 정전척에 있어서 DLC경질피막(4)의 전기저항율을 측정한 결과를 표 5에 표시한다.
표 5에 표시하는 바와같이, DLC경지피막(4)의 성막원료가스로서 메탄(CH4), 아세틸렌(C2H2), 톨루엔(C7H8), 크실렌(C8H10), 데칸(C10H22)의 어느것이나 사용한 경우도 전기저항율이 108내지 1013Ω·cm의 범위의 DLC경질피막(4)으로서 성막시킬 수가 있다. 또, 이결과로부터, 성막원료로서 사용하는 탄화수소화합물의 분자량과 성막되는 DLC경질피막(4)의 전기저항율와의 사이에 상관성을 볼 수있고, 이 시험에서 사용한 것중에서 가장분자량이 작은 메탄을 사용한 경우의 전기저항율이 108내지 1013Ω·cm의 범위의 하한과 거의 합치하고 있고, 가장 분자량이 큰 데칸을 사용한 경우의 전기저항율이 108내지 1013Ω·cm의 범위의 상한과 거의 합치하고 있는 것을 알 수 있다. 이 시험결과로부터 108내지 1013Ω·cm의 범위의 DLC경질피막(4)을 성막시키기 위해서는 탄화수소화합물(CxHy)의 x가 1 내지 10의 범위에 있고, 또한 y가 2 내지 22의 범위에 있는 것을 성막원료로서 사용하여야함이 확인되었다.
더욱이, 표 5에는 각 성막원료를 사용한 경우에 성막된 DLC경질피막(4)의 라만스펙터럼 피크높이비가 아울러 표시되어 있다. 이미 설명한 바와같이, DLC경질피막(4)을 라만분광분석에 의뢰하여 탄소의 라만스펙트럼을 4개의 피크로 분할한 경우에 있어서의 라만스펙트럼 피크높이비(1500cm-1의 피크높이/1360cm-1의 피크높이)는 그 DLC경질피막의 전지저항율과 상관성을 갖고 있고, 이것을 0.7 내지 1.2의 범위로 하는 것이 108내지 1013Ω·cm의 범위의 전기저항율을 부여하기 위하여 알맞다. 표 5에 표시하는 성막원료을 사용한 경우는 어느것이나 이 라만스펙트럼피크 높이비가 0.7 내지 1.2범위내에 있고, 이 관점으로부터도 정전척으로서 알맞는 것임이 확인되었다.
(시험 2)
원료가스에 톨루엔(C7H8)을 사용하고, 피성막체(6)에 인가하는 펄스전압을 -1kV 내지 -20kV의 범위로 변화시킨외는 시험 1과 마찬가지로하여 플라스마 CVD법을 실시하였다. 얻어진 각종의 정전척에 있어서의 DLC경질피막(4)의 전기저항율을 측정한 결과를 표 6에 표시한다.
표 6에 표시하는 바와같이, 펄스전압을 -1kV 내지 -20kV의 범위로 변화시킨 어느경우에도 전기저항율이 108내지 1013Ω·cm의 범위의 DLC경질피막(4)으로서 성막시킬 수가 있었다. 또, 이 결과로부터 성막조건으로서의 펄스전압과 성막되는 DLC경질피막(4)의 전기저항율과의 사이에 상관성을 볼 수 있고, 이 시험에서 사용한 것중에서 가장 작은 -1kV의 펄수전압으로한 경우의 전기저항율이 108내지 1013Ω·cm의 범위의 상한과 거의 합치하고 있고, 가장 큰 -20kV의 펄스전압으로한 경우의 전기저항율이 108내지 1013Ω·cm의 범위의 하한과 거의 합치하고 있는 것을 알수 있다. 이 시험결과로부터 108내지 1013Ω·cm의 범위의 DLC경질피막(4)을 성막시키기 위해서는 CVD법에의한 성막시에 피성막체(6)에 인가하는 펄스전압을 -1kV 내지 -20kV의 범위로 하여야 할 것임이 확인되었다.
(시험 3)
원료가스에 톨루엔(C7H8)을 사용하고, 피성막체(6)에 인가하는 펄스전압을 -5kV로하고, 플라스마 방전후 펄스전압인가까지의 애프터글로우타임을 70 내지 250μsec의 범위로 변화시킨외는 시험 1과 동일하게하여 플라스마 CVD법을 실시하였다. 얻어진 각종의 정전척에 있어서의 DLC경질피막(4)의 전기저항율을 측정한 결과를 표 7에 표시한다.
표 7에 표시하는 바와같이, 애프터글로우타임을 70 내지 250μsec의 범위로 변화시킨 어느 경우에 있어서도 전기저항율이 108내지 1013Ω·cm의 범위의 DLC경질피막(4)으로서 성막시킬 수가 있었다. 또, 이 결과로부터 성막조건으로서의 애프터글로우타임과 성막되는 DLC경질피막(4)의 전기저항율과의 사이에 상관성을 볼 수 있고, 이 시험에서 사용한 것중에서 가장 긴 250μsec의 애프터글로우타임로 하였을 경우 전기저항율이 108내지 1013Ω·cm의 범위의 상한과 거의 합치하고 있는 것을 알 수 있다. 이 시험결과로부터 108내지 1013Ω·cm의 범위의 DLC경질피막(4)을 성막시키기 위해서는 CVD법에 의한 성막시에 있어서의 애프터글로우타임을 250μsec이하로 하여야 되는 것이 확인되었다.
(시험 4)
실시예 2와 마찬가지로하여 도 2의 구성의 정전척을 제조함에 있어서, DLC표면보호막(7)의 성막조건에 대하여 시험 1과 동일하게 하여 원료가스로서의 탄화수소화합물을 여러가지로 변화시키고 시험 2과 동일하게하여 인가펄스전압을 여러가지로 변화시켜 또 시험 3과 동일하게 하여 플라스마 방전후 펄스전압인가까지의 애프터글로우타임을 여러가지로 변화시켜 실시한 즉, 어느 것이나 시험 1 내지 3에 대하여 이미 설명한 것과 동일한 결과가 얻어졌다. 즉, 플라스마 CVD법에서 108내지 1013Ω·cm의 범위의 DLC표면보호막(7)을 성막시키기 위해서는 탄화수소화합물(CxHy)의 x가 1 내지 10의 범위에 있고, 또한 y가 2 내지 22의 범위에 있는 것을 성막원료로서 사용하는 것이 바람직하고, 인가펄스전을 -1kV 내지 -20kV의 범위로 하는 것이 바람직하고, 또, 애프터글로우타임을 250μsec이하로 하는 것이 바람직한 것으로 확인되었다.
이상의 실시예, 비교예 및 시험에 있어서, 정전척의 절연기재에는 그래파이트판(1)의 주위를 PBN절연층(2)으로 피복하여 이루어진 것을 사용하였지만, 이에한정되는 것은 아니고, 예를들면 산화물이나 질화물등의 세라믹스의 단체를 절연기제로서 사용하더라도 좋다. 또, 전극에는 PG를 사용하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 다른 도전재료 예를들면 고융점 금속몰리브덴, 탄탈, 텅스텐 등을 사용하더라도 좋다.
본 발명에 의하면, 전기저항을 그외의 요구성능을 어느것이나 고차원으로 충족시키는 정전척이 얻어지고, 반도체나 FPD(액정등)의 제조프로세스에 알맞게 사용할 수가 있다.

Claims (20)

  1. 절연기재위에 도체전극을 배치하고, 도체전극의 표면을 피막층으로 피복한 구성의 정전척에 있어서, 피막층이 108내지 1013Ω·cm의 범위의 전기저항율을 갖는 비정질 탄소를 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 정전척.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 피막층의 두께는 2.5㎛이상인 것을 특징으로 하는 정전척.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 피막층은 플라스마 화학적 기상증착법에 의하여 생성된 비정질탄소를 주성분으로 하는 경질피막인 것을 특징으로 하는 정전척.
  4. 제 1 항에 있어서, 피막층은 15 내지 26 atom%의 수소를 함유하는 것을 특징으로 하는 정전척.
  5. 절연기재위에 도체전극을 배치하고 이들을 피막층으로 피복하고 108내지 1013Ω·cm의 범위의 전기저항율을 갖는 비정질 탄소를 주성분으로 하는 표면보호막을 피막층의 표면에 코팅하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전척.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 표면보호막은 15 내지 26 atom%의 수소를 함유하는 것을 특징으로 하는 정전척.
  7. 절연기재위에 도체전극을 배치하고, 도체전극의 표면을 피막층으로 피복한 구성의 정전척에 있어서, 피막층이 비정질탄소를 주성분으로 하고, 라만분광분석에 의하여 탄소의 라만스펙트럼을 4개의 피크로 분할한 경우에 있어서 1360cm-1의 피크높이를 1로 하였을때의 1500cm-1의 피크높이비가 0.7 내지 1.2의 범위로서, 108내지 1013Ω·cm의 범위의 전기저항율을 갖는 것을 특징으로 하는 정전척.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 피막층의 두께는 2.5㎛이상인 것을 특징으로 하는 정전척.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 피막층은 플라스마 화학적 기상증착법에 의하여 생성된 비정질 탄소를 주성분으로 하는 경질피막인 것을 특징으로 하는 정전척.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 피막층은 15 내지 26 atom%의 수소를 함유하는 것을 특징으로 하는 정전척.
  11. 절연기재위에 도체전극을 배치하고, 이들을 피막층으로 피복하고, 108내지 1013Ω·cm의 범위의 전기저항율을 갖는 비정질탄소를 주성분으로 하는 표면보호막을 피막층의 표면에 코팅하여 이루어지고, 표면피막층은 라만분광분석에 의하여 탄소의 라만스펙트럼을 4개의 피크로 분할한 경우에 있어서, 1360cm-1의 피크높이를 1로 하였을 때의 1500cm-1의 피크높이비가 0.7 내지 1.2의 범위인 것을 특징으로 하는 정전척.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 표면보호막은 15 내지 26 atom%의 수소를 함유하는 것을 특징으로 하는 정전척.
  13. 절연기재위에 도체전극을 소정패턴으로 형성하고, 감압고온 CVD로내에서 탄화수소화합물(CxHy)의 x가 1 내지 10의 범위에 있고, 또한 y가 2 내지 22의 범위에 있는 것을 플라스마 방전에 의하여 이온화한 후 소정의 펄스전압을 인가함으로써 탄화수소이온을 도체전극표면에 가속충돌시켜서, 108내지 1013Ω·cm의 범위의 전기저항율을 갖는 비정질탄소를 주성분으로 하는 피막층을 도체전극표면에 피복형성 하는 것을 특징으로 하는 정전척의 제조방법.
  14. 절연기재위에 도체전극을 소정패턴으로 형성하고, 감압고온 CVD로내에서, 탄화수소 화합물을 플라스마 방전에 의하여 이온화한 후, -1kV 내지 -20kV의 펄스전압을 인가함으로써 탄화수소 이온을 도체전극표면에 가속충돌시켜, 108내지 1013Ω·cm의 범위의 전기저항율을 갖는 비정질탄소를 주성분으로 하는 피막층을 도체전극표면에 피복형성하는 것을 특징으로 하는 정전척의 제조방법.
  15. 절연기재위에 도체전극을 소정패턴으로 형성하고, 감압고온 CVD로내에서 탄화수소화합물을 플라스마 방전에 의하여 이온화한 후 250μsec이하의 애프터글로우타임내에 소정의 펄스전압을 인가함으로써, 108내지 1013Ω·cm의 범위의 전기저항율을 갖는 비정질탄소를 주성분으로 하는 피막층을 도체전극표면에 피복형성하는 것을 특징으로 하는 정전척의 제조방법.
  16. 절연기재위에 도체전극을 소정패턴으로 형성하고, 감압고온 CVD로내에서 탄화수소화합물(CxHy)의 x가 1 내지 10의 범위에 있고, 또한 y가 2 내지 22의 범위에 있는 것을 플라스마 방전에 의하여 이온화한 후 250μsec 이하의 애프터글로우타임내에 -1kV 내지 -20kV의 펄스전압을 인가함으로써 탄화수소 이온을 도체전극표면에 가속충돌시켜 108내지 1013Ω·cm의 범위의 전기저항율을 갖는 비정질탄소를 주성분으로 하는 피막층을 도체전극표면에 피복형성하는 것을 특징으로 하는 정전척의 제조방법.
  17. 절연기재위에 도체전극을 소정패턴으로 형성하고, 피막층을 도체전극표면에 피복형성한 후, 이것을 감압고온 CVD로내에서, 탄화수소화합물(CxHy)의 x가 1 내지 10의 범위에 있고, 또한, y가 2 내지 22의 범위에 있는 것을 플라스마 방전에 의하여 이온화한 후 소정의 펄스전압을 인가함으로써 탄화수소이온을 피막층표면에 가속충돌시켜서, 108내지 1013Ω·cm의 범위의 전기저항율을 갖는 비정질 탄소를 주성분으로 하는 표면보호막을 피막층 표면에 피복형성하는 것을 특징으로 하는 정전척의 제조방법.
  18. 절연기재위에 도체전극을 소정패턴으로 형성하고, 피막층을 도체전극표면에 피복형성한 후, 이것을 감압고온 CVD로내에서 탄화수소화합물을 플라스마 방전에 의하여 이온화한 후 -1kV 내지 -20kV의 펄스전압을 인가함으로써 탄화수소이온을 피막층 표면에 가속충돌시켜, 108내지 1013Ω·cm의 범위의 전기저항율을 갖는 비정질탄소를 주성분으로 하는 표면보호막을 피막층표면에 피복형성하는 것을 특징으로 하는 정전척의 제조방법.
  19. 절연기재위에 도체전극을 소정패턴으로 형성하고, 피막층을 도체전극표면에 피복형성한 후, 이것을 감압고온 CVD로내에서 탄화수소화합물을 플라스마 방전에 의하여 이온화한 후, 250μsec 이하의 애프터글로우타임내에 소정의 펄스전압을 인가함으로써, 탄화수소이온을 피막층 표면에 가속충돌시켜, 108내지 1013Ω·cm의 범위의 전기저항율을 갖는 비정질탄소를 주성분으로 하는 표면보호막을 피막층 표면에 피복형성하는 것을 특징으로 하는 정전척의 제조방법.
  20. 절연기재위에 도체전극을 소정패턴으로 형성하고, 피막층을 도체전극표면에 피복형성한 후, 이것을 감압고온 CVD로내에서 탄화수소화합물(CxHy)의 x가 1 내지 10의 범위에 있고, 또한 y가 2 내지 22의 범위에 있는 것을 플라스마방전에 의하여 이온화한 후, 250μsec이하의 애프터글로우타임내에 -1kV 내지 -20kV의 펄스전압을 인가함으로서 탄화수소 이온을 피막층 표면에 가속충돌시켜, 108내지 1013Ω·cm의 범위의 전기저항율을 갖는 비정질탄소를 주성분으로 하는 표면보호막을 피막층표면에 피복형성하는 것을 특징으로 하는 정전척의 제조방법.
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