KR20080056088A - 정전 척의 유전체층의 체적 저항률 측정 장치 및 그 장치를사용한 측정 방법 - Google Patents

정전 척의 유전체층의 체적 저항률 측정 장치 및 그 장치를사용한 측정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 측정되는 정전 척에 천공 가공을 행하지 않고, 정전 척의 유전체층의 체적 저항률을 측정할 수 있는 측정 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
측정되는 정전 척(1)의 유전체층의 표면에 대향하는 측정면을 가지며, 그 측정면이 각각 동일 평면 내에서 간격을 두고 배치되는 한 쌍의 도전성 고무 전극(11, 12)을 구비한다. 이 한 쌍의 도전성 고무 전극에 직류 전원(13)과 전류계(14)가 접속되어 있다. 도전성 고무 전극(11, 12)은 측정면이 서로 동일 면적이 되고 동일한 저항값을 갖는 형상이며, 체적 저항률이 1×105Ω·㎝ 이하이며, JIS-A 경도로 60Hs 내지 80Hs의 범위이다. 도전성 고무 전극(11, 12)의 간격은 측정되는 정전 척(1)의 유전체층의 두께의 6배 이상이다.

Description

정전 척의 유전체층의 체적 저항률 측정 장치 및 그 장치를 사용한 측정 방법{VOLUME RESISTIVITY MEASUREMENT APPARATUS FOR DIELECTRIC LAYER OF ELECTROSTATIC CHUCK AND MEASUREMENT METHOD USING THE SAME}
본 발명은 정전 척의 유전체층의 체적 저항률 측정 장치 및 그 장치를 사용한 측정 방법에 관한 것이다.
정전 척은, 예컨대, 반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서, 반도체 기판에 성막(成膜)이나 에칭 등의 각종 처리를 할 때, 또한, 처리 장치 사이를 운반할 때에, 이 반도체 기판을 흡착해서, 유지하기 위하여 사용되고 있다. 이러한 정전 척에는, 세라믹스로 이루어지는 판 형상의 기체(基體)를 가지며, 이 기체의 한쪽 평면이 반도체 기판의 유지면이고, 이 유지면 근방의 기체 내에 정전 전극이 매설된 것이 있다. 이 정전 전극에 외부로부터 전력이 공급되면, 기체에 있어서의 정전 전극과 유지면 사이의 영역이 분극해서 유전체층이 되고, 유지면에 정전력이 발생하여 반도체 기판을 흡착하는 것이 가능해진다. 이러한 기본 원리를 갖는 정전 척은, 유전체층의 체적 저항률에 의해 기판을 유지하기 위한 주된 흡착력이 크게 나뉘어, 쿨롱력을 주된 흡착력으로 하는 정전 척과, 존슨-라벡력(Johnson-Rahbek force)을 주된 흡착력으로 하는 정전 척이 있다.
정전 척의 유전체층의 체적 저항률은, 정전 척의 제품 특성에 영향을 미치는 중요한 인자이며, 소정의 체적 저항률을 구비할 것이 요구된다. 이 정전 척의 유전체층의 체적 저항률은, 정전 척의 제조 과정에 있어서, 제조 조건의 여하에 따라 변동하는 경우가 있다. 그 때문에, 제조된 정전 척의 유전체층의 체적 저항률을 확인하는 것은, 제품의 수율을 향상시키기 위해서도 유용하다.
종래, 세라믹스로 이루어지는 기체를 갖는 정전 척의 체적 저항률을 측정하는 방법에는, JIS-K6911에 준거한 방법에 의한 것이 있었다. 또한, 이 방법을 실시하는 경우에 발생할 수 있는, 시료에 접촉하는 면에 피복된 도전 고무의 녹아 붙음을 방지하기 위해서, 전류 제한 저항기를 직류 전원과 직렬로 접속한 체적 저항 측정 장치가 있다(특허 문헌 1).
그러나, 이들 방법 및 장치는, 측정 시료를 사이에 두도록 대향 전극을 배치하고, 이 대향 전극 사이에서 체적 저항률을 측정하는 것이기 때문에, 측정 시료가 정전 척인 경우에는, 이 정전 척의 기체 전체로서의 체적 저항률을 측정하는 것이다. 그 때문에, 정전 척의 유전체층의 체적 저항률을 부분적으로 측정할 수 있는 것은 아니었다.
그 때문에, 종래, 정전 척의 유전체층만의 체적 저항률을 측정하기 위해서는, 기체의 유지면과는 반대측의 면으로부터 기체 내에 매설되어 있는 정전 전극에 이르는 구멍을 뚫어 형성하고, 이 구멍의 저면에 정전 전극의 일부를 노출시키며, 이 노출된 정전 전극에 측정 단자를 전기적으로 접속하여, 이 정전 전극을 한쪽의 측정용 전극으로서 활용하는 동시에, 유전체층의 표면, 즉 기체의 유지면에 한쪽의 측정용 전극을 대향시켜서 설치하고, 이들 측정용 전극 사이에 전압을 인가하여 전류값을 측정함으로써 체적 저항률을 구하는 일이 행해지고 있었다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2000-88900호 공보
전술한 바와 같이 기체의 유지면과는 반대측의 면으로부터 기체 내에 매설되어 있는 정전 전극에 이르는 구멍을 형성하여 이 구멍의 저면에 정전 전극의 일부를 노출시켜서 유전체층의 체적 저항률을 측정하는 방법에서는, 정전 척의 기체가 세라믹스로 이루어지는 경우에, 이 구멍의 천공 가공에 시간과 노동력을 필요로 한다. 유전체층의 체적 저항률의 측정은, 제조 조건이 다른 것이 있는 로트에 따라, 정전 척이 소정의 체적 저항률을 갖고 있는지를 확인하기 위해서 행해지고 있다. 따라서, 체적 저항률의 측정을 위한 천공 가공에 시간과 노동력을 필요로 하면, 체적 저항률이 불량인 정전 척이 발생한 경우에, 생산을 중지하는 피드백에 시간이 걸리게 되고, 그 결과 불량품을 대량으로 제조해 버릴지도 모른다.
본 발명은 상기 문제를 유리하게 해결하는 것으로, 제조하는 정전 척에 천공 가공을 행하지 않고, 정전 척의 유전체층의 체적 저항률을 측정할 수 있도록 해서, 이에 따라 체적 저항률의 빠른 측정을 가능하게 하는 정전 척의 유전체층의 체적 저항률 측정 장치 및 그 장치를 사용한 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 정전 척의 유전체층의 체적 저항률 측정 장치는, 측정되는 정전 척의 유전체층의 표면에 대향하는 측정면을 가지며, 그 측정면이 각각 동일 평면 내에서 간격을 두고 배치되는 한 쌍의 도전성 고무 전극과,
이 한 쌍의 도전성 고무 전극을 접속하는 전기 회로에 설치되는 직류 전원 및 전류계를 구비하며, 또한, 각 도전성 고무 전극은, 측정면이 서로 동일 면적이 되고 동일한 저항값을 갖는 형상이고, 각 도전성 고무 전극의 간격이, 측정되는 정전 척의 유전체층의 두께의 6배 이상이며, 각 도전성 고무 전극은 체적 저항률이 1×105Ω·㎝ 이하이고, 각 도전성 고무 전극은 JIS-A 경도로 60Hs 내지 80Hs의 범위인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 정전 척의 유전체층의 체적 저항률 측정 방법은, 측정되는 정전 척의 유전체층의 표면에 대향하여 배치하는 한 쌍의 도전성 고무 전극으로서, 이 정전 척의 유전체층의 표면에 대향하는 측정면을 가지며, 이 측정면이 서로 동일 면적이 되고 동일한 저항값을 갖는 형상이고, 체적 저항률이 1×105Ω·㎝ 이하이며, JIS-A 경도로 60Hs 내지 80Hs의 범위인 것을 사용하며, 이 한 쌍의 도전성 고무 전극을, 각각의 측정면을 동일 평면 내로 하여, 정전 척의 유전체층의 두께의 6배 이상의 간격을 두고 배치한 후, 이 측정면과 정전 척의 유전체층의 표면을 밀착시키며, 이 한 쌍의 도전성 고무 전극 사이를 접속하는 전기 회로에 설치되는 직류 전원으로부터, 플러스 전압과 마이너스 전압을 번갈아 인가하고, 이 전기 회로에 접속하고 있는 전류계에 의해 측정되는 전류값의 평균값을 사용해서, 정전 척의 유전체층의 체적 저항률을 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 정전 척의 유전체층의 체적 저항률 측정 장치에 따르면, 제조된 정전 척에 천공 가공을 행하지 않고, 유전체층의 체적 저항률을 측정하는 것이 가 능해진다.
본 발명의 정전 척의 유전체층의 체적 저항률 측정 방법에 따르면, 상기의 체적 저항률 측정 장치에 의한 체적 저항률의 측정을, 보다 정확히 행하는 것이 가능해진다.
이하, 본 발명의 실시형태에 따른 정전 척의 유전체층의 체적 저항률 측정 장치를, 도면을 사용해서 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 정전 척의 유전체층의 체적 저항률 측정 장치를, 모식적인 단면으로 도시하는 도면이다. 도 1에 있어서, 체적 저항률이 측정되는 정전 척(1)은 세라믹스로 이루어지는 판 형상의 기체(2)와, 이 기체(2)의 기판 유지면인 한쪽의 표면 근방에 매설된 정전 전극(3)을 갖고 있다. 기체(2)에 있어서의 정전 전극(3)과 기판 유지면 사이의 영역이 유전체층의 영역이다.
본 실시형태의 체적 저항률 측정 장치는, 이 정전 척(1)의 기판 유지면에 대향하도록, 각각 평판 형상인 제1 도전성 고무 전극(11)과 제2 도전성 고무 전극(12)을 갖고 있다. 이 제1 도전성 고무 전극(11) 및 제2 도전성 고무 전극(12)에 있어서의, 정전 척(1)의 기판 유지면과 대향하는 면은 측정면이며, 이 정전 척(1)의 기판 유지면과 밀착할 수 있도록 평면으로 되어 있다. 이 제1 도전성 고무 전극(11)의 측정면과, 제2 도전성 고무 전극(12)의 측정면이 동일 평면에 있도록, 제1 도전성 고무 전극(11)과 제2 도전성 고무 전극(12)이 소정의 간격을 두고 배치되어 있다.
도 1에 도시한 본 실시형태에서는, 제1 도전성 고무 전극(11)에 직류 전원(13)의 양극측이 접속되고, 또한, 제2 도전성 고무 전극(12)에 전류계(14)가 접속되어 있다. 직류 전원(13)의 음극측에 접속되는 도선은 접지되고, 전류계(14)로부터 접속되는 도선도 또한 접지되어 있다. 이것에 의해, 제1 도전성 고무 전극(11), 직류 전원(13), 전류계(14) 및 제2 도전성 고무 전극을 접속하는 전기 회로가 형성되어 있다.
이들 제1 도전성 고무 전극(11) 및 제2 도전성 고무 전극(12) 그리고 직류 전원(13) 및 전류계(14)를 구비하는 본 실시형태의 체적 저항률 측정 장치를 사용하여 정전 척의 유전체층의 체적 저항률을 측정할 때는, 제1 도전성 고무 전극(11) 및 제2 도전성 고무 전극(12)을, 그 각 측정면이 상향이 되도록 해서 소정의 간격을 두고 배치한다. 그리고, 이들 제1 도전성 고무 전극(11), 제2 도전성 고무 전극(12)의 각 측정면에 정전 척(1)의 기판 유지면이 대향하도록 정전 척(1)의 기판 유지면을 하향으로 해서, 정전 척(1)을 제1 도전성 고무 전극(11), 제2 도전성 고무 전극(12)상에 탑재한다. 또한, 제1 도전성 고무 전극(11) 및 제2 도전성 고무 전극(12)은 도시하지 않는 절연체에 의해 지지 고정되어 있다. 이것에 의해, 제1 도전성 고무 전극(11) 및 제2 도전성 고무 전극(12)의 각 측정면과, 정전 척(1)의 기판 유지면은 정전 척(1)의 자중에 의해 밀착된다.
제1 도전성 고무 전극(11) 및 제2 도전성 고무 전극(12)의 각 측정면과, 정전 척(1)의 기판 유지면이 밀착되어 있는 상태에서, 직류 전원(13)으로부터 직류 전압을 인가하면, 직류 전류가, 제1 도전성 고무 전극(11)으로부터 정전 척(1)의 유전체층을 지나 정전 전극(3)으로 흐르고, 이 정전 전극(3)으로부터 정전 척(1)의 유전체층을 지나 제2 도전성 고무 전극(12)으로 흐르며, 이 제2 도전성 고무 전극(12)으로부터 전류계(14)로 흐른다. 이러한 전기 회로에 있어서의 직류 전원(13)에 의해 인가되는 소정의 전압값과, 전류계(14)에 의해 측정되는 전류값으로부터, 정전 척(1)의 유전체층의 체적 저항률을 산출할 수 있다.
본 실시형태의 체적 저항률 측정 장치에 따르면, 측정되는 정전 척(l)의 기판 유지면에 밀착되는 한 쌍의 도전성 고무 전극을 사용하여, 정전 척(1)의 유전체층의 체적 저항률을 측정할 수 있기 때문에, 이 체적 저항률의 측정시에 정전 척(1)에 천공 가공을 행할 필요가 없다. 따라서, 체적 저항률을 신속히 측정할 수 있다. 또한, 정전 척을 비파괴로 측정할 수 있기 때문에, 신뢰성이 높은 측정을 할 수 있다.
제1 도전성 고무 전극(11) 및 제2 도전성 고무 전극(12)의 평면 형상의 일례를, 도 2의 평면도를 사용하여 설명한다. 도 2에 도시한 본 실시형태에 있어서는, 제1 도전성 고무 전극(11) 및 제2 도전성 고무 전극(12)이 각각, 정전 척(1)의 기판 유지면을 덮을 수 있는 사이즈이며, 원의 중심을 지나는 선분으로 이분된 반원형 또는 D형의 평면 형상을 갖고 있다. 또한, 본 발명의 체적 저항률 측정 장치는, 도 2에 도시한 제1 도전성 고무 전극(11) 및 제2 도전성 고무 전극(12)의 평면 형상에 한정되는 것은 아니다. 제1 도전성 고무 전극(11) 및 제2 도전성 고무 전극(12)의 측정면이, 서로 동일 면적이 되어, 동일한 저항값을 갖는 형상이면 형상을 불문한다. 제1 도전성 고무 전극(11)의 측정면의 면적과, 제2 도전성 고무 전 극(12)의 측정면의 면적이 다르고, 양자의 저항값이 다른 경우에는, 정전 척(1)의 유전체층의 체적 저항률을 정확히 측정할 수 없다. 제l 도전성 고무 전극(11)의 재질과, 제2 도전성 고무 전극(12)의 재질을 동일하게 함으로써, 제1 도전성 고무 전극(11)의 측정면의 면적과, 제2 도전성 고무 전극(12)의 측정면의 면적을 동일하게 하기만 하면, 정확한 측정이 가능해진다.
제1 도전성 고무 전극(11)과 제2 도전성 고무 전극(12)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 소정의 간격(L)을 두고 이격 배치되어 있다. 이 간격(L)은, 측정되는 정전 척(1)의 유전체층의 두께의 6배 이상으로 한다. 유전체층의 두께의 6배에 못 미치면, 전류계(14)의 측정값이 제1 도전성 고무 전극(11)과 제2 도전성 고무 전극(12) 사이의 정전 척(1)의 기판 유지면을 흐르는 표면 전류의 영향을 받아, 정확한 측정값이 얻어지기 어려워진다. 간격(L)을, 측정되는 정전 척(1)의 유전체층의 두께의 6배 이상으로 함으로써, 표면 전류의 영향에 의한 오차를 무시할 수 있어, 정확한 체적 저항률의 측정이 가능해진다. 단, 거리(L)가 지나치게 커지면, 전류의 측정 면적이 작아지기 때문에, 오히려 정확한 측정값이 얻어지기 어려워질 우려가 있다. 적합한 간격(L)의 범위는, 이 정전 척(1)의 유전체층의 재질에도 관계되지만, 일반적인 정전 척의 재질로서 사용되는 체적 저항률이 108Ω·㎝ 내지 1013Ω·㎝의 유전체층인 경우에는, 상기 간격(L)이 정전 척(1)의 유전체층의 두께의 6배 이상, 보다 바람직하게는 10배 정도이다.
제1 도전성 고무 전극(11) 및 제2 도전성 고무 전극은, 모두, 체적 저항률이 1×105Ω·㎝ 이하이다. 이들 도전성 고무 전극의 체적 저항률은, 측정 대상인 정전 척(1)의 유전체층의 체적 저항률보다도 3자릿수 이상으로 작은 값이기 때문에, 정전 척(1)의 유전체층의 체적 저항률의 측정 결과에 악영향을 미치지 않는다. 본 발명의 체적 저항률 측정 장치에 의해 측정되는 정전 척(1)으로서는, 유전체층의 체적 저항률이 108Ω·㎝ 정도 이상인 것을 상정하고 있기 때문에, 제1 도전성 고무 전극(11) 및 제2 도전성 고무 전극(12)은, 모두, 체적 저항률을 1×105Ω·㎝ 이하로 한다. 또한, 체적 저항률이 1×105Ω·㎝ 이하인 도전성 고무는 시판되어 있는 것을 입수할 수 있다. 이러한 체적 저항률을 갖는 도전성 고무의 시트를, 전술한 바와 같이, 동일 면적이 되도록 펀칭 가공 등의 성형 가공을 해서, 제1 도전성 고무 전극(11) 및 제2 도전성 고무 전극(12)을 얻을 수 있다.
제1 도전성 고무 전극(11) 및 제2 도전성 고무 전극은, 모두 경도가, JIS-A 경도로 60Hs 내지 80Hs의 범위의 것이다. 이들 도전성 고무 전극의 경도는, 측정하는 정전 척(l)의 기판 유지면과의 밀착성을 확보하기 위해서 필요하다. 이들 도전성 고무 전극의 경도가 너무 단단하면, 정전 척(1)의 기판 유지면과의 밀착성이 저하하여, 정확한 측정이 어려워진다. 또한, 이들 도전성 고무의 경도가 너무 무르면, 제1 도전성 고무 전극(11) 및 제2 도전성 고무 전극의 측정면상에 정전 척(1)을 탑재했을 때에, 이 정전 척(1)의 자중에 의해 제1 도전성 고무 전극(11) 및 제2 도전성 고무 전극(12)이 변형해 버려서, 제1 도전성 고무 전극(11)과 제2 도전성 고무 전극(12) 사이의 간격(L)을 전술한 범위로 제어하는 것이 어려워진다. 따라서, 이들의 문제점이 없는 적합한 범위로서, 제1 도전성 고무 전극(11) 및 제2 도전성 고무 전극의 경도는 JIS-A 경도로 60Hs 내지 80Hs의 범위로 한다.
다음으로, 본 발명에 따른 정전 척의 유전체층의 체적 저항률 측정 방법의 일례에 대하여 설명한다. 정전 척의 유전체층의 체적 저항률을 측정할 때에는, 전술한 본 발명의 실시형태에 따른 체적 저항률 측정 장치를 사용한다. 이 체적 저항률 측정 장치를 사용하여, 제1 도전성 고무 전극(11)과, 제2 도전성 고무 전극(12)의 각 측정면상에 정전 척(1)을, 그 기판 유지면을 대향시켜서 탑재하고, 정전 척(1)의 기판 유지면과 제1 도전성 고무 전극(11)의 측정면 및 제2 도전성 고무 전극(12)의 측정면을, 정전 척(1)의 자중으로 밀착시킨다. 또한, 정전 척(1)의 자중에 한하지 않고, 예컨대, 제1 도전성 고무 전극(11) 및 제2 도전성 고무 전극을 향하여 정전 척(1)을 가압함으로써 밀착시킬 수도 있다.
제1 도전성 고무 전극(11)에 접속하고 있는 직류 전원(13)으로부터 소정의 전압을 인가하여, 제2 도전성 고무 전극(12)에 접속하고 있는 전류계에 의해 전류값을 측정한다. 이 전류값의 측정시, 직류 전원(13)으로부터, 플러스 전압과 마이너스 전압을 번갈아 1분간 인가하고, 전류계(14)에 의해 측정되는 전류값의 평균값을 사용해서, 정전 척(1)의 유전체층의 체적 저항률을 산출하는 것이, 이 유전체층의 체적 저항률을 정확히 측정하기 때문에 바람직하다.
이렇게 해서 산출된 정전 척(1)의 유전체층의 체적 저항률은, 실제로 측정한 결과, 유전체층의 체적 저항률이 108Ω·㎝ 내지 1013Ω·㎝의 범위에서, 종래의 측정 장치, 측정 방법에 의해 측정된 유전체층의 체적 저항률과 직선적인 상관 관계에 있었다. 이에 따라 본 발명에 따른 정전 척의 유전체층의 체적 저항률 측정 장치 및 측정 방법이, 실용적이라는 것이 발명자들의 계측에 의해 확인되고 있다.
본 발명에 따른 정전 척의 유전체층의 체적 저항률 측정 장치와의 비교를 위하여, 종래의 정전 척의 유전체층의 체적 저항률 측정 장치를 모식적으로 도 3에 도시한다. 도 3에 도시되는 측정 장치를 사용해서 정전 척(1)의 유전체층의 체적 저항률을 측정할 때에, 이 정전 척(l)의 기판 유지면과는 반대의 면으로부터, 기체(2) 내에 매설되어 있는 정전 전극(3)에 이르는 구멍(2a)이 형성되고, 이 구멍(2a)에 장입된 측정 단자(4)가, 정전 전극(3)에 전기적으로 접속되어 있다.
측정되는 정전 척(1)은, 기판 유지면을 하향으로 해서 용기(21) 내에 수용된 물(22) 속에 잠겨 있다. 정전 척에 부착된 측정 단자(4)에 직류 전원(13)의 양극측을 접속하고(음극측은 접지), 용기(21)에 접지된 전류계(14)를 접속하여, 이 직류 전원(13)으로부터 직류 전압을 인가하면, 직류 전원(13)으로부터 측정 단자(4), 정전 전극(3), 유전체층, 물(22) 및 용기(21)를 지나 전류가 흐르고, 전류계(14)에 의해 전류값이 측정된다. 인가된 전압값과 측정된 전류값으로부터, 정전 척(1)의 유전체층의 체적 저항률이 산출된다.
도 3에 도시한 종래의 측정 장치는, 기체(2)에 구멍(2a)을 천공 가공할 필요가 있기 때문에, 측정에 시간과 노동력이 드는 것이고, 도 1에 도시한 본 발명에 따른 측정 장치는, 이러한 천공 가공 없이 유전체층의 체적 저항률의 측정이 가능하기 때문에, 본 발명에 따른 측정 장치가 유리하다는 것은 명백하다.
본 발명에 따른 측정 장치에 따르면, 천공 가공 없이 유전체층의 체적 저항률의 측정이 가능하기 때문에, 여러 가지 이점이 고려된다. 예컨대, 정전 척을 거칠게 가공한 후, 마무리 가공 전에 유전체층의 체적 저항률의 측정을 행하고, 측정 결과로부터 목표로 하는 체적 저항률에서 벗어나 있는 정전 척이 있는 경우에는, 그 정전 척을 열처리해서, 소정의 목표 체적 저항률로 조정하는 것이 가능해진다. 이러한 조정은, 종래의 측정 장치를 사용한 경우에는, 천공 가공된 부분에 노출되는 정전 전극(3)이 열처리에 의해 산화되어 버리기 때문에 불가능하다. 또한, 정전 척에 한하지 않고, 고주파 전극을 내부에 갖는 서셉터 등의 유전체층의 체적 저항률을 비파괴, 비가공으로 측정하는 것을 가능하게 한다.
<실시예>
도 1에 도시한 장치를 사용해서, 정전 척의 유전체층의 체적 저항률을 측정하였다. 측정한 정전 척은, 기판 유지면의 직경이 298㎜인 원반 형상의 질화알루미늄제의 세라믹스로 이루어지는 것이다.
우선, 유전체층의 체적 저항률이 다른 2종류의 정전 척을 준비하였다. 이들 정전 척의 유전체층은, 체적 저항률이, 각각 1×1011Ω·㎝ 및 7×1011Ω·㎝이고, 두께는 1㎜이다. 이들 정전 척을 사용하여, 유전체층의 체적 저항률을 측정할 때에, 제1 도전성 고무 전극(11)과 제2 도전성 고무 전극(12)의 간격을 다양하게 변 화시킨 여러 가지 조건에 의해 측정을 행하였다. 제1 도전성 고무 전극(11) 및 제2 도전성 고무 전극(12)은, 체적 저항률이 1×104Ω·㎝, 경도가 JIS-A로 70인 것이었다. 제1 도전성 고무 전극(11) 및 제2 도전성 고무 전극(12)은, 평면 형상이 도 2에 도시한 바와 같은 D형이며, 측정면의 면적이 서로 동일한 것이다. 측정시에 있어서의 직류 전원(13)으로부터의 전압 인가는, 500V의 전압을, 플러스의 전압과 마이너스의 전압을 번갈아 1분간 인가하여, 각각의 전류값의 평균값을 구하였다.
도전성 고무 전극간 거리와 유전체층의 두께의 비(A)에 대한 상기 전류값(I)에 대하여 얻어진 결과를 도 4에 도시한다. 도 4에 도시되는 바와 같이, 도전성 고무 전극간 거리와 유전체층의 두께의 비(A)가 6 이상인 경우에, 2종류 중 어떠한 정전 척이어도, 전류값은 일정한 값이 되며, 도전성 고무 전극 사이의 표면 전류의 영향이 없는, 정확한 전류값이 얻어졌다.
이 도전성 고무 전극 사이의 표면 전류가 체적 저항률의 측정에 미치는 영향에 대해서, 도 5를 사용하여 설명한다. 도 5는, 본 발명의 실시형태에 따른 측정 장치의 모식도이며, 도 1에 도시한 측정 장치와 구성은 동일하다. 도 5에 도시되는 측정 장치를 사용한 체적 저항률의 측정에 관하여, 전류가 흐르는 경로는,
I: 정전 척의 내부(유전체층과 정전 전극)를 지나 도전성 고무 전극 사이에 흐르는 전류
i: 정전 척의 표면을 지나 도전성 고무 전극 사이에 흐르는 전류
의 2종류가 있다. 전류계(14)에 의해 측정되는 전류는, 이 I와 i의 합계량(I+i)이 되며, 이 합계량을 사용해서 산출되는 체적 저항률에는, 표면 전류분의 오차가 포함되게 된다.
측정시의 인가 전압(V)과 도전성 고무 전극의 측정면의 면적이 변하지 않는 (상수)로서, 유전체층의 체적 저항을 R, 도전성 고무 전극 사이의 기판 유지면의 표면 저항을 r이라고 하면, 각각의 저항은, 다음의 (1)식, (2)식과 같이, 유전체층 두께(d) 또는 도전성 고무 전극 사이의 거리(L)와 비례 관계에 있다.
R∝d……(1)
r∝L……(2)
전류계(14)에 의해 측정되는 전류값으로부터, 표면 저항(r)의 영향을 무시할 수 있도록 하기 위해서는, R에 대한 r의 비의 값이 무한대(r/R=∞)가 되는 것이 이상적이며, 실제로는, R에 대한 r의 비가 1000 이상(r/R≥1000)으로 하면, 측정에 영향을 미치지 않는다고 말할 수 있다. 이 관계와, 상기 (1)식 및 (2)식의 비례 관계로부터, 다음의 (3)식
L/d≥A……(3)(A는 상수)
이 되는 관계를 만족시키면, 측정상의 오차 요인은 무시할 수 있게 된다.
실측의 결과로서는, 도 4에 도시한 바와 같이, (3)식의 L/d의 값(A)이 6 이상이면, 표면 저항에 의한 오차로서는 무시할 수 있다는 것을 검증하였다. 이 값(A)은 정전 척의 유전체층의 재료의 저항이 높으면 큰 값이 되고, 저항이 낮으면 작은 값이 되지만, 본 발명의 장치를 사용해서 측정하는 정전 척의 유전체층의 재료가 구비하는 체적 저항률의 범위이면, L/d의 값(A)이 6 이상으로 측정상의 오차 요인은 무시할 수 있었다.
다음으로, 도전성 고무 전극의 경도를 다양하게 변화시킨 조건에서 정전 척의 유전체층의 체적 저항률을 측정하였다. 정전 척은 상기한 체적 저항률이 다른 2종류를 사용하였다. 도전성 고무 전극의 형상은 상기한 것과 동일한 것이다. 도전성 고무 전극간 거리(L)는 6㎜로 하였다. 측정 결과를 도 6에 도시한다.
도 6으로부터 알 수 있듯이, 도전성 고무 전극의 경도가 80 이하인 경우에는, 측정된 체적 저항률에 변동이 발생하지 않아, 정확한 값을 측정할 수 있었다. 또한, 도 6에는 도시하고 있지 않으나, 도전성 고무 전극의 경도가 60 미만인 경우에, 정확한 측정을 할 수 없다는 것을 확인하고 있다.
다음으로, 도전성 고무 전극의 체적 저항률을 다양하게 변화시킨 조건에서 정전 척의 유전체층의 체적 저항률을 측정하였다. 정전 척은, 상기한 체적 저항률이 다른 2종류를 사용하였다. 도전성 고무 전극의 형상은 상기한 것과 동일한 것이다. 도전성 고무 전극의 경도는 70으로 하였다. 도전성 고무 전극간 거리(L)는 6㎜로 하였다. 측정 결과를 도 7에 도시한다.
도 7로부터 알 수 있듯이, 도전성 고무 전극의 체적 저항률이 1×105Ω·㎝ 이하인 경우에는, 측정된 체적 저항률에 변동이 발생하지 않아, 정확한 값을 측정할 수 있었다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 정전 척의 유전체층의 체적 저항률 측정 장치를 도시하는 모식도이다.
도 2는 체적 저항률 측정 장치의 도전성 고무 전극의 예를 도시하는 평면도이다.
도 3은 종래의 정전 척의 유전체층의 체적 저항률 측정 장치를 도시하는 모식도이다.
도 4는 도전성 고무 전극간 거리와 유전체층의 두께의 비가 측정 전류에 미치는 영향을 도시하는 그래프이다.
도 5는 도전성 고무 전극 사이의 표면 전류가 체적 저항률의 측정에 미치는 영향을 설명하는 도면이다.
도 6은 도전성 고무 전극의 경도와 유전체층의 체적 저항률의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 7은 도전성 고무 전극의 체적 저항률과 유전체층의 체적 저항률의 관계를 도시하는 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
11: 제1 도전성 고무 전극 12: 제2 도전성 고무 전극
13: 직류 전원 14: 전류계

Claims (2)

  1. 측정되는 정전 척의 유전체층의 표면에 대향하는 측정면을 가지며, 그 측정면이 각각 동일 평면 내에서 간격을 두고 배치되는 한 쌍의 도전성 고무 전극과,
    이 한 쌍의 도전성 고무 전극을 접속하는 전기 회로에 설치되는 직류 전원 및 전류계를 구비하며,
    각 도전성 고무 전극은, 측정면이 서로 동일 면적이 되고 동일한 저항값을 갖는 형상이며,
    각 도전성 고무 전극의 간격이, 측정되는 정전 척의 유전체층의 두께의 6배 이상이며,
    각 도전성 고무 전극은 체적 저항률이 1×105Ω·㎝ 이하이고,
    각 도전성 고무 전극은 JIS-A 경도로 60Hs 내지 80Hs의 범위인 것을 특징으로 하는 정전 척의 유전체층의 체적 저항률 측정 장치.
  2. 측정되는 정전 척의 유전체층의 표면에 대향하여 배치하는 한 쌍의 도전성 고무 전극으로서, 이 정전 척의 유전체층의 표면에 대향하는 측정면을 가지며, 이 측정면이 서로 동일 면적이 되고 동일한 저항값을 갖는 형상이며, 체적 저항률이 1×105Ω·㎝ 이하이며, JIS-A 경도로 60Hs 내지 80Hs의 범위인 것을 사용하고,
    이 한 쌍의 도전성 고무 전극을, 각각의 측정면을 동일 평면 내로 하여, 정 전 척의 유전체층의 두께의 6배 이상의 간격을 두고 배치한 후, 이 측정면과 정전 척의 유전체층의 표면을 밀착시키며,
    이 한 쌍의 도전성 고무 전극 사이를 접속하는 전기 회로에 설치되는 직류 전원으로부터, 플러스 전압과 마이너스 전압을 번갈아 인가하고, 이 전기 회로에 접속하고 있는 전류계에 의해 측정되는 전류값의 평균값을 사용해서, 정전 척의 유전체층의 체적 저항률을 산출하는 것을 특징으로 하는 정전 척의 유전체층의 체적 저항률 측정 방법.
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