静電チャック及びその製造方法
【課題】静電チャック及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】静電チャックは、基体と、基体上に形成された非晶質の第１絶縁層と、第１絶縁層上に形成された静電気力発生用電極層と、電極層上に形成された誘電層とを含む。従って、静電チャックは漏洩電流によるアーキング発生を抑制し、電気的特性及び耐久性が向上される。
【解決手段】静電チャックは、基体と、基体上に形成された非晶質の第１絶縁層と、第１絶縁層上に形成された静電気力発生用電極層と、電極層上に形成された誘電層とを含む。従って、静電チャックは漏洩電流によるアーキング発生を抑制し、電気的特性及び耐久性が向上される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は静電チャック及びその製造方法に関し、より詳しくは、プラズマを利用した半導体製造装置において、基板を吸着支持するための静電チャック及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置のうち、プラズマ処理装置は、チャンバ内の基板支持台に半導体基板を
固定した状態で工程ガスをプラズマ状態に変換して半導体基板を加工する。前記基板支持台としては、半導体基板の固定に静電気力を利用する静電チャックを挙げることができる。
【０００３】
前記静電チャックは、誘電層間に電極層が埋設されるように具備され、電極層に電圧を印加して誘電層上に形成される静電気力で半導体基板を静電吸着し固定することになる。ここで、プラズマ処理装置で使われる静電チャックの場合、プラズマ状態の工程ガスによってエッチングされることを防ぐための溶射コーティング層を利用して誘電体を形成する。
【０００４】
一般的に、プラズマ処理装置の静電チャックで誘電層として使用される溶射コーティング層は、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等を含むセラミック系の溶射コーティング用粉末を利用して溶射コーティング工程によって形成される。
【０００５】
このように、セラミック系の溶射コーティング用粉末を利用した溶射コーティング層は、結晶構造を有することになり、結晶構造を有する溶射コーティング層の場合、誘電率が相対的に良いという長所を有する。
【０００６】
しかし、結晶構造を有する溶射コーティング層の場合、気孔が相対的に多く存在して、体積抵抗が低いという短所によって漏洩電流が発生し、漏洩電流によるアーキングの発生が問題になっている。これを改善するために結晶構造の溶射コーティング層に含まれた気孔を埋める封孔処理を通じて体積抵抗を増加させる方案が開発されたが、長時間使用によって体積抵抗が減少してアーキング発生及び静電吸着機能が低下するという問題点があった。
【０００７】
また、最近基板の大型化が急速に進行していて大面積の基板を吸着するために電極層に印加される電圧が低電圧から高電圧に増加している。しかし、高電圧に増加すればするほど、基体と溶射コーティング層の熱膨張係数の差によるクラック（ｃｒａｃｋ）発生によって絶縁破壊現象が発生しやすく、静電吸着機能を増大させることが難しいという問題点がある。
【０００８】
従って、静電気力形成に必要な誘電率を維持しながら漏洩電流防止のために体積抵抗が増加した誘電層を有する静電チャックが要求されているのが現状である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、本発明が解決しようとする一課題は、静電気力の形成に必要な誘電率の減少なしで体積抵抗を増加させて、漏洩電流によるアーキング発生を抑制できる静電チャックを提供することにある。
【００１０】
本発明が解決しようとする他の課題は、前記静電チャックを製造するための方法を提供す
ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記本発明の一課題を達成するために本発明の一実施形態に係る静電チャックは、基体
と、前記基体上に形成された非晶質の第１絶縁層と、前記第１絶縁層上に形成された静電気力発生用電極層と、前記電極層上に形成された誘電層を含む。
【００１２】
ここで、一実施形態に係る静電チャックにおいて、前記誘電層は前記電極層上に形成された非晶質の第１誘電層と、前記第１誘電層上に形成された結晶質の第２誘電層を含むことができる。
【００１３】
他の実施形態に係る静電チャックにおいて、前記第１誘電層の厚さは１００ｕｍ〜３００ｕｍであり、前記第２誘電層の厚さは２００ｕｍ〜４００ｕｍであることができる。
【００１４】
また他の実施形態に係る静電チャックにおいて、前記第１誘電層は気孔率が０.５％〜２
％であり、前記第２誘電層は気孔率が３％〜７％であることができる。
【００１５】
また他の実施形態に係る静電チャックにおいて、前記第１誘電層は表面粗度（Ｒａ）が４ｕｍ〜８ｕｍであり、前記第２誘電層は表面粗度（Ｒａ）が３ｕｍ〜５ｕｍであることができる。
【００１６】
また他の実施形態に係る静電チャックにおいて、前記第１誘電層及び第２誘電層は、硬度が６５０Ｈｖ以上であり、接着強度が１４Ｍｐａ以上であることができる。
【００１７】
また他の実施形態に係る静電チャックにおいて、前記第１誘電層と前記第２誘電層の全体積抵抗は１０１４〜１０１５Ω・ｃｍであることができる。
【００１８】
また他の実施形態に係る静電チャックにおいて、前記電極層は前記第１誘電層によって埋設されて、前記第１誘電層は前記第２誘電層によって埋設されるように形成することを特徴とすることができる。
【００１９】
また他の実施形態に係る静電チャックにおいて、前記第１絶縁層は厚さが４００ｕｍ〜６００ｕｍであることができる。
【００２０】
また他の実施形態に係る静電チャックにおいて、前記基体と前記電極層との間に形成された結晶質の第２絶縁層をさらに含むことができる。また、前記第１絶縁層は厚さが１００ｕｍ〜３００ｕｍであり、前記第２絶縁層は厚さが２００ｕｍ〜４００ｕｍであることができる。
【００２１】
前記本発明の一課題を達成するために本発明の一実施形態に係る静電チャックは、基体と、前記基体上に形成された絶縁層と、前記絶縁層上に形成された静電気力発生用電極層と、前記電極層上に形成された非晶質の第１誘電層と、前記第１誘電層上に形成された結晶質の第２誘電層とを含む。
【００２２】
前記本発明の他の課題を達成するために本発明の一実施形態に係る静電チャックの製造方法は、基体を準備する段階と、前記基体上に非晶質の第１絶縁層を形成する段階と、前記第１絶縁層上に静電気力発生用電極層を形成する段階と、前記電極層上に誘電層を形成する段階とを含む。
【００２３】
この時、一実施形態に係る静電チャック製造方法において、前記誘電層を形成する段階は
、前記電極層上に非晶質の第１誘電層を形成する段階と、前記第１誘電層上に結晶質の第２誘電層を形成する段階とを含むことができる。
【００２４】
他の実施形態に係る静電チャック製造方法において、前記第１誘電層は、前記電極層を包むように形成され、前記第２誘電層は前記第１絶縁層、前記第１誘電層、及び前記基体を包むように形成されることができる。
【００２５】
また他の実施形態に係る静電チャック製造方法において、前記第１絶縁層、前記第１誘電層及び第２誘電層は、大気プラズマ溶射工程、高速酸素−燃料溶射工程、真空プラズマ溶射工程、または、キネティック噴射工程のうち、いずれか１つによって形成することができる。
【００２６】
また他の実施形態に係る静電チャック製造方法において、前記第１絶縁層と、前記第１誘電層及び第２誘電層に対して個別的またはグループ単位または一括的に封孔処理材を利用して封孔処理する段階をさらに含むことができる。
【００２７】
また他の実施形態に係る静電チャック製造方法において、前記電極層を形成する段階以前に前記第１絶縁層上に、または、前記第１絶縁層を形成する段階以前に前記基体上に、結晶質の第２絶縁層を形成する段階をさらに含むことができる。
【００２８】
また、前記第２絶縁層は大気プラズマ溶射工程、高速酸素−燃料溶射工程、真空プラズマ溶射工程、または、キネティック噴射工程のうち、いずれか１つによって形成することができる。また、前記第１絶縁層及び第２絶縁層と、前記第１誘電層及び第２誘電層とに対して個別またはグループ単位または一括的に封孔処理材を利用して封孔処理する段階をさらに含むことができる。
【００２９】
前記本発明の他の課題を達成するために本発明の一実施形態に係る静電チャックの製造方法は、基体を準備する段階と、前記基体上に第１絶縁層を形成する段階と、前記第１絶縁層上に静電気力発生用電極層を形成する段階と、前記電極層上に非晶質の第１誘電層を形成する段階と、前記第１誘電層上に結晶質の第２誘電層を形成する段階とを含む。
【発明の効果】
【００３０】
このように構成された本発明による静電チャックは、誘電層が非晶質の溶射コーティング層と結晶質の溶射コーティング層を含む多重層構造で形成されるので、静電気力形成のための適正な誘電率を有しながら、かつ、体積抵抗は増加するので、漏洩電流を抑制してアーキング発生を抑制し、静電吸着力を向上させ、電気的特性を向上させる。
【００３１】
また、電極層に電圧を印加するための端子の接続部分にバッファ層を具備することによって、熱応力によって端子の接続部分で頻繁に発生するクラック不良を改善することができる。
【００３２】
従って、静電チャックの維持費用を節減でき、静電チャックの機能向上を通じて工程効率を向上させることができ、耐久性向上で静電チャックの寿命を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態による静電チャックの構成を示す概略図である。
【図２】図１に図示したコネクタの一実施形態を示す概略図である。
【図３】図１に図示したコネクタのまた他の実施形態を示す概略図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る静電チャックの構成を示す概略図である。
【図５】本発明による静電チャック及び従来技術による静電チャックにおいて電極層に印加される電圧による絶縁抵抗を示すグラフである。
【図６】本発明による静電チャック及び従来静電チャックの使用時間による漏洩電流及び冷却ガス供給量を示すグラフである。
【図７】本発明による静電チャックを利用したエッチング工程後のエッチング率を示すグラフである。
【図８】従来静電チャックを利用したエッチング工程後のエッチング率を図示したグラフである。
【図９】図１に図示した非晶構造を有する溶射コーティング層の形成に利用される第１溶射コーティング用粉末を説明するための写真である。
【図１０】図９に図示した第１溶射コーティング用粉末の製造方法を説明するための工程図である。
【図１１】図１０に図示した第１スラリー組成物の形成方法を説明するための工程図である。
【図１２】図１０に図示した第２スラリー組成物の形成方法を説明するための工程図である。
【図１３】図１０に図示した混合スラリー組成物の形成方法において、酸化イットリウムと酸化アルミニウムの結合を説明するための図面である。
【図１４】本発明の一実施形態による静電チャック製造方法を説明するための工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施形態に係る静電チャック及びその製造方法に対して詳細に説明する。
【００３５】
本発明は多様な変更を加えることができ、種々の形態を有することができるが、特定の実施形態を図面に例示して本明細書に詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の開示形態に限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるすべての変更、均等物ないし代替物を含むと理解するべきである。各図面 を説明しながら類似の
参照符号を類似の構成要素に対して使った。添付した図面において、構造物のサイズは本発明の明確性を期するために実際より拡大して示した。第１、第２等の用語は多様な構成要素を説明するのに使用しているが、これらの構成要素がこのような用語によって限定されるものではない。これらの用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的で使った。例えば、本発明の権利範囲から逸脱しなければ第１構成要素は第２構成要素と命名することができ、同様に第２構成要素も第１構成要素と命名することができる。
【００３６】
本明細書で使用する用語は単に特定の実施形態を説明するために使用するもので、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は文脈上明白に異なるように意味しない限り、複数の表現を含む。 本明細書で、「含む」または「有する」等の用語は明細書上に
記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品または、これを組み合わせたのが存在するということを指定しようとするものであって、一つまたは、それ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品または、これを組み合わせたものの存在または、付加の可能性を、予め排除しない。
【００３７】
別に定義しない限り、技術的或いは科学的用語を含み、本明細書中において使用される全ての用語は本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、一般的に理解するのと同一の意味を有する。一般的に使用される辞書において定義する用語と同じ用語は関連技術の文脈上に有する意味と一致する意味を有するものと理解するべきで、本明細書において明白に定義しない限り、理想的或いは過度に形式的な意味として解釈してはならない。
【００３８】
静電チャックは、１つの電極を有するユニポーラ（ｕｎｉｐｏｌａｒ）タイプと２つの電極を有するバイポーラ（ｂｉｐｏｌａｒ）タイプを含む。ここでは、１つの電極を有するユニポーラタイプの静電チャックに対して説明する。
【００３９】
図１は本発明の一実施形態に係る静電チャックの構成を示す概略面である。
【００４０】
図１を参照すれば、本発明の一実施形態に係る静電チャック１００は、基体１１０、第１絶縁層１２０、電極層１４０、第１誘電層１５０、第２誘電層１６０、及びコネクタ１７０を含む。
【００４１】
特に、前記静電チャック１００において、第１絶縁層１２０と第１誘電層１５０は、非晶構造を有する溶射コーティング層であり、第２誘電層１６０は、結晶構造を有する溶射コーティング層である。即ち、前記静電チャック１００の誘電層は、非晶質の溶射コーティング層と結晶質の溶射コーティング層を含む多重層で構成され、前記多重層構成を通じて静電気力形成に必要な誘電率を確保すると同時に、高い体積抵抗を確保することによって電気的特性が向上される。また、基体１１０と電極層１４０を絶縁させるための絶縁層は、非晶質の溶射コーティング層で構成されることによって、非晶質の溶射コーティング層が有する高い体積抵抗特性によって絶縁特性が向上される。
【００４２】
前記基体１１０は、平板形態またはシリンダー形態を有する。基体１１０は、一般的に吸着対象物（例えば、基板）に対応する大きさを有する。即ち、基体１１０は、半導体素子または平板表示素子を製造するための基板の大きさと同じであるか、または、前記基板の大きさより大きいことができる。一例として、基体１１０は金属から形成することができる。前記金属の例としては、アルミニウム（Ａｌ）を含むことができる。他の例としては、基体１１０は、その表面に金属コーティング層を含むことができる。
【００４３】
前記第１絶縁層１２０は、基体１１０上に形成される。例えば、第１絶縁層１２０は、基体１１０の上部面の一部領域に形成されることができる。第１絶縁層１２０は、非晶構造を有し、第１溶射コーティング用粉末を利用して溶射コーティング工程によって収得される。即ち、第１溶射コーティング用粉末は、非晶質の溶射コーティング層を形成するための溶射コーティング用粉末である。例えば、第１溶射コーティング用粉末は、酸化イットリウム及び酸化アルミニウムを含み、２０ｕｍ〜６０ｕｍの平均粒子直径を有する粗粒粒子からなることができる。具体的に、前記第１溶射コーティング用粉末は、第１スラリー組成物と第２スラリー組成物との混合スラリー組成物から収得される粗粒粒子からなることができる。ここで、前記第１スラリー組成物は、０.０１ｕｍ〜２ｕｍの直径を有する
酸化イットリウム粒子、前記酸化イットリウム粒子を均一に分散させる第１分散剤、前記酸化イットリウム粒子間に結合力を提供する第１結合剤、及び余分の第１溶媒を含む。前記第２スラリー組成物は、０.５ｕｍ〜２ｕｍの直径を有する酸化アルミニウム粒子、前
記酸化アルミニウム粒子を均一に分散させる第２分散剤、前記酸化アルミニウム粒子間に結合力を提供する第２結合剤、及び余分の第２溶媒を含む。また、前記混合スラリー組成物で、第１スラリー組成物の酸化イットリウムと第２スラリー組成物の酸化アルミニウムが１：０.４〜１の重量比を有する。前記第１溶射コーティング用粉末に対しては以下に
おいてより詳細に説明する。
【００４４】
前記第１絶縁層１２０は、４００ｕｍ〜６００ｕｍの厚さを有する。第１絶縁層１２０は、基体１１０と電極層１４０を絶縁させるが、第１絶縁層１２０の厚さが４００ｕｍ未満の場合には絶縁のための体積抵抗を有しても耐電圧特性が悪くなって電極層１４０と基体１１０との間の絶縁性が低下するので望ましくない。第１絶縁層１２０は非晶構造を有することによって高い体積抵抗を有する。例えば、第１絶縁層１２０は、約１０１３Ω・ｃｍの体積抵抗を有する。また、第１絶縁層１２０は後処理工程によって溶射コーティング
層に含まれた気孔を埋める封孔処理が進行されることができ、前記封孔処理を通じて第１絶縁層１２０の体積抵抗は、約１０１４〜１０１５Ω・ｃｍに増加する。また、第１絶縁層１２０は、非晶構造を有するということによってコーティング層内部の空間を最小化することができて低い気孔率を有する。前記第１絶縁層１２０は２％以下の気孔率を有し、望ましくは１％以下の気孔率を有する。具体的に第１絶縁層１２０は、約０.５％〜２％
の気孔率を有し、望ましくは約０.５％〜１％の気孔率を有する。また、第１絶縁層１２
０は、一定水準以上の接着強度を確保するために４ｕｍ〜８ｕｍの表面粗度（Ｒａ）を有し、これを通じて１４Ｍｐａ以上の接着強度を有することになる。また、第１絶縁層１２０は６５０Ｈｖ以上の硬度を有する。
【００４５】
前記基体１１０と第１絶縁層１２０との間にはボンディング層１１５を備えることができる。前記ボンディング層１１５は、基体１１０と第１絶縁層１２０を接着する役割をする。前記ボンディング層１１５は、基体１１０の熱膨張率と第１絶縁層１２０の熱膨張率の中間程度の熱膨張率を有し、互いに異なる熱膨張率を有する基体１１０と第１絶縁層１２０との間で緩衝役を果たす。前記ボンディング層１１５は、金属合金を含み、前記金属合金の例としては、ニッケル−アルミニウム合金を挙げることができる。前記ボンディング層１１５は、３０ｕｍ〜５０ｕｍの厚さを有し、約５％以下の気孔率を有することが望ましい。
【００４６】
前記電極層１４０は、第１絶縁層１２０上に形成される。例えば、電極層１４０は、第１絶縁層１２０の上部面の一部領域に形成されることができる。電極層１４０は、静電気力発生のために具備される。電極層１４０は、前記第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０を誘電体として、第２誘電層１６０の上面に静電気力を発生させ、前記静電気力で第２誘電層１６０上に安着される基板を静電吸着して固定し維持することになる。電極層１４０は導電性材質からなる。前記導電性材質の一例としては、タングステンを挙げることができる。一例として、電極層１４０は溶射コーティング工程によって形成されることができる。これとは違って、電極層１４０はスクリーン印刷技法を使用して形成されることができる。前記電極層１４０は約３０ｕｍ〜５０ｕｍの厚さを有する。電極層１４０の厚さが３０ｕｍ未満の場合、電極層１４０内の気孔率及びその他の欠陥によって抵抗値が増加することになり、前記抵抗値の増加によって静電吸着力が低下する現象が発生するので望ましくない。電極層１４０の厚さが５０ｕｍを超過すると過電流が発生してアーキングが発生することになるので望ましくない。従って、電極層１４０は約３０ｕｍ〜５０ｕｍの厚さを有することが望ましい。
【００４７】
前記電極層１４０は、静電気力を形成するために外部から高電圧の印加を受けることになり、高電圧の印加は前記コネクタ１７０を通じて行われる。前記コネクタ１７０は、基体１１０及び第１絶縁層１２０を貫通して電極層１４０に接続される。
【００４８】
図２は図１に図示したコネクタの一実施形態を示す概略図である。
【００４９】
図２を参照すれば、一実施形態に係る前記コネクタ１７０は、端子１７１、絶縁部材１７２及びバッファ層１７３を含む。
【００５０】
前記端子１７１は、基体１１０及び第１絶縁層１２０を貫通して電極層１４０に電気的に接続され、実質的に外部の電源（図示せず）から供給される高電圧を電極層１４０に伝達する役割をする。従って、基体１１０及び第１絶縁層１２０には、端子１７１を貫通させるための貫通ホールが具備される。端子１７１は、導電性材質からなる。例えば、端子１７２は、タングステン、モリブデン、チタンなどの導電性材質からなることができる。
【００５１】
前記絶縁部材１７２は、端子１７１の絶縁のために具備される。従って、絶縁部材１７２
は、端子１７１を包むように形成する。例えば、絶縁部材１７２は、端子１７１と基体１１０との間、端子１７１と第１絶縁層１２０との間に形成する。また、絶縁部材１７２は、電極層１４０と接触する端子１７１の先端の一部を除いた端子１７１と電極層１４０との間にも形成されることができる。絶縁部材１７２は、例えば、セラミック焼結体で形成されることができる。セラミック焼結体は、気孔が少ないため、絶縁性を極大化させることができるという長所がある。ここで、絶縁部材１７２は、約２０００ｕｍの厚さで形成されることができ、表面抵抗を低くしてアーキング発生を減らすために０.１ｕｍ〜２ｕ
ｍの表面粗度（Ｒａ）を有するように形成されることができる。
【００５２】
前記静電チャック１００には、基板に対する工程（例えば、プラズマ工程）が進行される間に熱応力（例えば、プラズマ温度による熱応力）が加えられる。具体的に、静電チャック１００には、工程中に発生する熱によって熱膨張が発生するが、熱応力は基体１１０、第１絶縁層１２０、及び絶縁部材１７２の熱膨張の程度が各々違うので発生することになる。このような熱応力は、絶縁部材１７２と基体１１０の接触面の端部及び第１絶縁層１２０の接触面の端部などで最大になる。また、熱応力は相対的に強度の弱い第１絶縁層１２０側に伝播されてクラックを発生させ、さらには第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０側に成長して静電チャック１００の寿命を短縮させる要因となる。
【００５３】
このような熱応力による損傷を最小化させるためにバッファ層１７３が具備される。
【００５４】
前記バッファ層１７３は、絶縁部材１７２の上部の一部領域を包むように形成する。例えば、バッファ層１７３は、絶縁部材１７２と基体１１０の接触面のうち少なくとも一部、絶縁部材１７２と第１絶縁層１２０の接触面、絶縁部材１７２と電極層１４０の接触面に形成されることができる。バッファ層１７３は、セラミックを含むことができ、前記セラミックの例としては、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＡｌＣ、ＴｉＮ、ＡｌＮ、ＴｉＣ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＣｅＯ２、ＴｉＯ２、ＢｘＣｙ、ＢＮ、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、ＹＡＧ、Ｍｕｌｌｉｔｅ、ＡｌＦ３等を挙げることができる。この時、これらのセラミックは、単独または組合わせて使用することができる。一例として、バッファ層１７３は、溶射コーティング工程を利用して形成することができる。
【００５５】
前記バッファ層１７３は、１００ｕｍ〜２５０ｕｍの厚さを有し、望ましくは、１５０ｕｍ〜２００ｕｍの厚さを有する。バッファ層１７３の厚さが２５０ｕｍを超過する場合、バッファ層１７３内部に気孔などが生成してクラックが発生されることができるので望ましくなく、バッファ層１７３の厚さが１００ｕｍ未満の場合には、緩衝役が果たせなくなるので望ましくない。また、バッファ層１７３は、表面抵抗を低くすることによって、アーキング発生を減らすために、０.１ｕｍ〜２ｕｍの表面粗度（Ｒａ）を有するように形
成することが望ましい。
【００５６】
前記バッファ層１７３は、工程中に静電チャック１００の温度上昇に起因して発生する熱応力を吸収（緩衝）する役割をする。例えば、静電チャック１００が熱を受けて基体１１０が膨張することになる時に生成される熱応力が、絶縁部材１７２に直接的に伝えられずにバッファ層１７３によって吸収されることになる。
【００５７】
本実施形態において、バッファ層１７３による熱応力の緩衝効果を極大化するために、バッファ層１７３の気孔率は、基体１１０、第１絶縁層１２０、第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０の気孔率と同じであるか、または、それ以上であるのが望ましい。例えば、バッファ層１７３は、２％〜１０％の気孔率を有することができ、望ましくは、２％〜７％の気孔率を有する。バッファ層１７３の気孔率が１０％を超過する場合にはバッファ層１７３内部の気孔が増加して強度が落ち、さらには、バッファ層１７３自体が落ちることがあるので望ましくなく、バッファ層１７３の気孔率が２％未満の場合にはバッファ層１
７３にクラックが発生することがあるので望ましくない。
【００５８】
また、バッファ層１７３のエッジ部は、鋭く（ｓｈａｒｐ）ないラウンド形状または面取り（ｃｈａｍｆｅｒ）形状を有するように形成することが望ましい。バッファ層１７３のエッジ部が鋭い形状を有することになれば、その部分に応力が集中されてクラックの発生確率を増加させることができるためである。
【００５９】
図３は図１に図示したコネクタの他の実施形態を示す概略図である。
【００６０】
ここで、図３に図示したコネクタ１７０は、図２を参照して上述したコネクタ１７０と形態上の差異点を除けば非常に類似している。従って、説明上の便宜のために差異点中心に簡略に説明し、説明しない部分は上述した図２に図示した構成と同一であることと理解するべきである。
【００６１】
図３を参照すれば、他の実施形態に係る前記コネクタ１７０は、端子１７７、絶縁部材１７８、及びバッファ層１７９を含む。
【００６２】
前記端子１７７は、基体１１０及び第１絶縁層１２０を貫通して電極層１４０に電気的に接続され、外部電源（図示せず）からの高電圧を電極層１４０に伝達する役割をする。
【００６３】
前記絶縁部材１７８は基体１１０と端子１７７との間に形成され、基体１１０と端子を絶縁させる役割をする。絶縁部材１７８は、基体１１０領域に対して形成される。即ち、絶縁部材１７８は、端子１７７と基体１１０との間に形成される。
【００６４】
前記バッファ層１７９は熱応力を緩衝するために具備される。バッファ層１７９は、第１バッファ層１７９ａと第２バッファ層１７９ｂを含む。
【００６５】
前記第１バッファ層１７９ａは、絶縁部材１７８の上段部の一部領域及び絶縁部材１７８から露出された端子１７７の上段部を包むように形成される。例えば、第１バッファ層１７９ａは、基体１１０と絶縁部材１７８の接触面のうちの一部、絶縁部材１７８と第１絶縁層１２０の接触面、及び端子１７７と第１絶縁層１２０の接触面に対して形成されることができる。ここで、言及したように、第１バッファ層１７９ａが絶縁部材１７８及び端子１７７の上段部の一部を包むように形成しているにもかかわらず、クラックが発生することができる。即ち、第１バッファ層１７９ａが熱応力を完全に吸収できない場合、基体１１０と絶縁部材１７８の接触面の端部でクラックが発生することができるが、このクラックは成長して第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０に伝播されることができる。従って、第１バッファ層１７９ａが形成されているにもかかわらず、発生したクラックが第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０に伝播されることを抑制するために第２バッファ層１７９ｂを具備する。
【００６６】
前記第２バッファ層１７９ｂは、絶縁部材１７８の上段部付近に形成される。例えば、第２バッファ層１７９ｂは、絶縁部材１７８と第１絶縁層１２０との間、及び、基体１１０と第１絶縁層１２０の接触面のうち一部領域に形成されることができる。ここで、絶縁部材１７８と第１絶縁層１２０との間には、実質的に第１バッファ層１７９ａと第１絶縁層１２０との間に第２バッファ層１７９ｂが形成されることになる。このような第２バッファ層１７９ｂは形成位置を除けば、材質、厚さ、表面粗度などの特性が第１バッファ層１７９ａと実質的に同じである。
【００６７】
言及した通り、熱応力が最も大きく発生する地点である基体１１０と絶縁部材１７８の接触面の周囲に、第１バッファ層１７９ａ及び第２バッファ層１７９ｂが形成されることに
よって、発生した熱応力を２段階にかけて吸収するので、クラック発生をより効果的に防止できるようになる。従って、静電チャック１００の寿命短縮を改善することができる。一方、前記バッファ層１７９が第１バッファ層１７９ａ及び第２バッファ層１７９ｂを含んでいると説明したが、他の実施形態においては、第２バッファ層１７９ｂは省略することもできる。
【００６８】
本実施形態において、基体１１０は端子１７７及び絶縁部材１７８が貫通する位置に対応して傾斜面を有する。前記基体１１０の傾斜面によって第１絶縁層１２０のＡ領域の密度が傾斜面を除いた基体１１０上のＢ領域の密度より相対的に低いことができる。反面、Ａ領域の厚さがＢ領域の厚さより厚いため、Ａ領域の第１絶縁層１２０に含まれた気孔を通じての電流漏洩を減少させることができる。従って、基体１１０と電極層１４０との間のアーキングの発生を減らすことができる。また、Ａ領域の厚さが相対的に厚いので、基体１１０と絶縁部材１７８との境界面部位の第１絶縁層１２０にクラックの発生を防ぐことができる。従って、クラックを通じての基体１１０と電極層１４０との間のアーキング発生を減らすことができる。
【００６９】
また、電極層１４０は端子１７７の上方領域の電極層１４０の上部面が、第１絶縁層１２０の上方領域の電極層１４０の上部面より低く形成することが望ましい。これを通じて、端子１７７の上方のＣ領域に形成される第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０の厚さが残りのＤ領域に形成される第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０の厚さより厚く形成されることが望ましい。これは、端子１７７を通じて高電圧の電源が電極層１４０に印加されても電極層１４０と、第２誘電層１６０上に安着し支持される基板との間の放電現象を防止するためである。
【００７０】
再び、図１を参照すれば、前記第１誘電層１５０は、電極層１４０上に形成される。第１誘電層１５０は電極層１４０を包むように形成されて電極層１４０が埋設されるようにする。例えば、第１誘電層１５０は、電極層１４０が形成されていない第１絶縁層１２０の上部面の残りの領域及び電極層１４０の上部面に対して形成されることができる。第１誘電層１５０は、第１溶射コーティング用粉末を利用して溶射コーティング工程によって収得される。従って、第１誘電層１５０もやはり非晶構造を有する。即ち、第１誘電層１５０の形成に使用される第１溶射コーティング用粉末は、第１絶縁層１２０の形成に使用される第１溶射コーティング用粉末と同一である。
【００７１】
前記第１誘電層１５０は、１００ｕｍ〜３００ｕｍの厚さを有する。第１誘電層１５０は非晶構造を有することによって、コーティング層内部の空間を最小化することができるので、低い気孔率を有する。第１誘電層１５０は、２％以下の気孔率を有し、望ましくは１％以下の気孔率を有する。具体的に、第１誘電層１５０は約０.５％〜２％の気孔率を有
し、望ましくは約０.５％〜１％の気孔率を有する。また、第１誘電層１５０は、接着強
度を確保するために４ｕｍ〜８ｕｍの表面粗度（Ｒａ）を有し、これを通じて１４Ｍｐａ以上の接着強度を有することになる。また、第１誘電層１５０は６５０Ｈｖ以上の硬度を有する。
【００７２】
前記第２誘電層１６０は、第１誘電層１５０上に形成され、その上部面に基板が安着される。例えば、第２誘電層１６０は、第１誘電層１５０の上部面に形成されることができる。これと共に、第２誘電層１６０は、第１絶縁層１２０、第１誘電層１５０、及び基体１１０の露出面全体に対して形成されることができる。即ち、第２誘電層１６０は、基体１１０、第１絶縁層１２０、及び第１誘電層１５０の側面の露出面まで完全にカバーすることによって、前記部材が損傷されることを抑制することになる。第２誘電層１６０は第２溶射コーティング用粉末を利用して溶射コーティング工程によって収得される。ここで、第２溶射コーティング用粉末は、結晶質のコーティング層を形成するための溶射コーティ
ング用粉末である。例えば、第２溶射コーティング用粉末は、セラミックを含むことができる。前記セラミックの例としては、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＡｌＣ、ＴｉＮ、ＡｌＮ、ＴｉＣ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＣｅＯ２、ＴｉＯ２、ＢｘＣｙ、ＢＮ、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、ＹＡＧ、Ｍｕｌｌｉｔｅ、ＡｌＦ３等を挙げることができる。これらは単独または組合わせて使用することができる。
【００７３】
前記第２誘電層１６０は、２００ｕｍ〜４００ｕｍの厚さを有する。第２誘電層１６０は、結晶構造を有することによって第１誘電層１５０より相対的に高い気孔率を有する。従って、第２誘電層１６０は、３％〜７％の気孔率を有する。第２誘電層１６０はコーティング層間の接着強度を確保するために３ｕｍ〜５ｕｍの表面粗度（Ｒａ）を有し、これを通じて１４Ｍｐａ以上の接着強度を有することになる。また、第２誘電層１６０は、６５０Ｈｖ以上の硬度を有する。
【００７４】
本実施形態において、誘電層の第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０の厚さは、各々１００ｕｍ〜３００ｕｍ及び２００ｕｍ〜４００ｕｍの範囲を有する。第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０の厚さが言及した範囲を有するのは、誘電率、体積抵抗（例えば、絶縁抵抗）、静電吸着力などに起因する。誘電層の厚さ、つまり、第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０の全厚さが５００ｕｍを超過する場合、電極層１４０と基板（例えば、吸着対象物）との距離が遠くなって静電吸着力が減少することができて望ましくない。従って、第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０の全厚さは５００ｕｍを超過しないことが望ましい。また、前記誘電層の誘電率は、結晶構造を有する第２誘電層１６０によって大きく左右されるが、第２誘電層１６０の厚さが２００ｕｍ未満の場合、静電気力形成に必要な十分な誘電率が確保されなくて望ましくない。また、体積抵抗は非晶構造を有する第１誘電層１５０により大きく左右されるが、第１誘電層１５０の厚さが１００ｕｍ未満の場合、体積抵抗が低くなって望ましくない。従って、第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０は全厚さが５００ｕｍを超過しないで第１誘電層１５０は１００ｕｍ以上の厚さを有し、第２誘電層１６０は２００ｕｍ以上の厚さを有することが望ましい。結果的に、第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０は上記の条件が満足できるように、第１誘電層１５０の厚さは１００ｕｍ〜３００ｕｍを有し、第２誘電層１６０の厚さは２００ｕｍ〜４００ｕｍを有することが望ましい。
【００７５】
このように、本実施形態に係る静電チャック１００において、誘電層は結晶質の溶射コーティング層と非晶質の溶射コーティング層を含む多重層で構成されることによって、従来に比べて誘電率の減少なしで体積抵抗が増加する効果を有する。例えば、一般的に結晶質の溶射コーティング層は、約１０９〜１０１１Ω・ｃｍの体積抵抗を有する反面、非晶質の溶射コーティング層は、約１０１３Ω・ｃｍの体積抵抗を有する。即ち、第２誘電層１６０は、約１０９〜１０１１Ω・ｃｍの体積抵抗を有し、第１誘電層１５０は、約１０１３Ω・ｃｍの体積抵抗を有する。さらに、誘電体役割をする第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０の全体積抵抗は、約１０１３ Ω・ｃｍの体積抵抗を有することになる。結果的に、誘電層を非晶質層と結晶質層の多重層で構成することによって、従来のような誘電率を維持しながら体積抵抗が増加する。従って、絶縁抵抗が増加された効果をもたらし、絶縁抵抗の増加を通じて絶縁特性が増加されるので、電気的特性が向上された誘電層が具現できるようになる。また、前記静電チャック１００において、絶縁層の第１絶縁層１２０は体積抵抗特性の良い非晶構造の溶射コーティング層からなることによって、体積抵抗が増加して絶縁特性が向上される。
【００７６】
前記第１絶縁層１２０と、第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０は、溶射コーティング工程の後処理工程として、溶射コーティング層に含まれた気孔及びクラックなどの多孔質を埋める封孔処理工程を経ることができる。前記封孔処理は、第１絶縁層１２０と、第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０全体に対して一括的に実行されることができ、グルー
プ単位または個別単位で実行されることができる。第１絶縁層１２０と第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０の封孔処理に使われる封孔処理材は樹脂を含み、一例として、前記樹脂はシリコン系のアクリル樹脂であることができる。
【００７７】
このような封孔処理を通じて、第１絶縁層１２０と第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０は、体積抵抗が増加される効果を得る。例えば、結晶構造を有する第２誘電層１６０の体積抵抗は、封孔処理前には、約１０９〜１０１１Ω・ｃｍを有するが、封孔処理後には、約１０１３Ω・ｃｍに増加する。また、非晶構造を有する第１絶縁層１２０及び第１誘電層１５０の体積抵抗は、封孔処理前には、約１０１３Ω・ｃｍを有するが、封孔処理後には、約１０１４〜１０１５Ω・ｃｍに増加する。さらに、第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０の全体積抵抗は、封孔処理前には、約１０１３Ω・ｃｍを有するが、封孔処理後には、約１０１４〜１０１５ Ω・ｃｍに増加する。
【００７８】
従って、多重層構造を有する誘電層は、静電気力形成に必要な十分な誘電率を有しならも体積抵抗が増加することによって、漏洩電流の抑制を通じてアーキング発生を抑制し、電気的特性を向上させる。さらに、非晶構造の絶縁層は非晶構造の溶射コーティング層が高い体積抵抗を有するので、絶縁特性が向上される。
【００７９】
本実施形態において、非晶質の第１誘電層１５０上に結晶質の第２誘電層１６０を形成して最上層（例えば、最外郭）に結晶質のコーティング層が配置されることを説明した。誘電層は、誘電率及び体積抵抗のみを見ると、結晶質のコーティング層上に非晶質のコーティング層を形成しても上述した効果と同じ効果を得ることができる。しかし、非晶質のコーティング層は物理的側面では高い体積抵抗を有する反面、熱膨張係数が小さいので、工程中にクラックが発生することができ、機能的側面で非晶質のコーティング層が最上層に位置する時、誘電率増加に従がってプラズマによるアーキング発生の危険性を有するようになる。従って、非晶質のコーティング層が最上層に配置されることは望ましくなく、結晶質のコーティング層が最上層に配置されることが望ましい。従って、本実施形態において、誘電層を形成する時、非晶質の第１誘電層１５０上に結晶質の第２誘電層１６０を形成することによって、最上層に結晶質のコーティング層が配置されるように構成する。
【００８０】
図４は本発明の他の実施形態に係る静電チャックの構成を示す概略面である。
【００８１】
ここで、図４に図示した静電チャック２００は、図１を参照して上述した静電チャック１００の構成と非常に類似しているので、同一部材に対しては同じ符号を使用し、差異点中心に簡略に説明する。
【００８２】
本発明の他の実施形態に係る静電チャック２００は、基体１１０、第１絶縁層２２０、第２絶縁層２３０、電極層１４０、第１誘電層１５０、第２誘電層１６０、及びコネクタ１７０を含む。
【００８３】
前記基体１１０は、平板形態またはシリンダー形態を有し、金属で形成されることができる。前記金属の例としては、アルミニウム（Ａｌ）を含むことができる。
【００８４】
前記第１絶縁層２２０は基体１１０上に形成する。第１絶縁層２２０は基体１１０の上部面の一部領域に形成されることができる。第１絶縁層２２０は、第１溶射コーティング用粉末を利用した溶射コーティング工程で収得され、非晶構造を有する。第１絶縁層２２０は少なくとも１００ｕｍ以上の厚さを有し、望ましくは１００ｕｍ〜３００ｕｍの厚さを有する。第１絶縁層２２０の厚さが１００ｕｍ未満の場合、体積抵抗が低くて電極層１４０層と基体１１０との間の絶縁特性が低下されるので望ましくない。従って、第１絶縁層２２０は、少なくとも１００ｕｍ以上の厚さを有することが望ましい。第１絶縁層２２０
は非晶構造を有するので気孔率が２％以下、望ましくは１％以下を有する。例えば、第１絶縁層２２０は、約０.５％〜２％の気孔率を有し、望ましくは約０.５％〜１％の気孔率を有する。また、第１絶縁層２２０は、接着強度を確保するために４ｕｍ〜８ｕｍの表面粗度（Ｒａ）を有し、これを通じて１４Ｍｐａ以上の接着強度を有するようになる。また、第１絶縁層２２０は６５０Ｈｖ以上の硬度を有する。
【００８５】
前記第２絶縁層２３０は第１絶縁層２２０上に形成する。例えば、前記第２絶縁層２３０は、第１絶縁層２２０の上部面に対応して形成することができる。第２絶縁層２３０は、第２溶射コーティング用粉末を利用した溶射コーティング工程によって収得される。ここで、第２溶射コーティング用粉末は結晶質のコーティング層を形成するための溶射コーティング用粉末である。例えば、第２溶射コーティング用粉末は、セラミックを含むことができる。前記セラミックの例としては、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＡｌＣ、ＴｉＮ、ＡｌＮ、ＴｉＣ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＣｅＯ２、ＴｉＯ２、ＢｘＣｙ、ＢＮ、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、ＹＡＧ、Ｍｕｌｌｉｔｅ、ＡｌＦ３等を挙げることができる。これらは単独または組合わせて使用することができる。
【００８６】
前記第２絶縁層２３０は、２００ｕｍ〜４００ｕｍの厚さを有する。第２絶縁層２３０は結晶構造を有することによって第１絶縁層２２０より高い気孔率を有する。例えば、第１誘電層２３０は、３％〜７％の気孔率を有する。第２絶縁層２３０はコーティング層間の接着強度を確保するために３ｕｍ〜５ｕｍの表面粗度（Ｒａ）を有し、これを通じて１４Ｍｐａ以上の接着強度を有するようになる。また、第１誘電層１５０は６５０Ｈｖ以上の硬度を有する。
【００８７】
一方、前記静電チャック２００において、第２絶縁層２３０が第１絶縁層２２０上に形成されることと図示及び説明したが、これとは異なって、第２絶縁層２３０は基体１１０上に形成されることができる。即ち、第２絶縁層２３０は、基体１１０と第１絶縁層２２０との間に形成されることができる。本実施形態で基体１１０と電極層１４０の絶縁のために、第１絶縁層２２０及び第２絶縁層２３０が形成される時、第１絶縁層２２０及び第２絶縁層２３０の配置位置は変更可能である。前記静電チャック２００において、基体１１０と電極層１４０を絶縁させる絶縁層は、非晶質の第１絶縁層２２０と結晶質の絶縁層２３０を含む多重層構成を有することによって、体積抵抗の増加を通じて絶縁抵抗特性が向上された構成であれば十分である。
【００８８】
前記第２絶縁層２３０上には電極層１４０が形成する。例えば、電極層１４０は第２絶縁層２３０の一部領域に形成することができる。電極層１４０は導電性材質からなる。前記導電性材質の例としてはタングステンを挙げることができる。
【００８９】
前記電極層１４０上には第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０が順次に形成される。
【００９０】
前記第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０は、電極層１４０によって静電気力が形成されるように誘電体役割をする。第１誘電層１５０は、第１溶射コーティング用粉末を利用した溶射コーティング工程で収得され、第２誘電層１６０は第２溶射コーティング用粉末を利用した溶射コーティング工程で収得される。従って、第１誘電層１５０は非晶構造を有し、第２誘電層１６０は結晶構造を有する。
【００９１】
このように、前記静電チャック２００は絶縁層及び誘電層が各々非晶構造の溶射コーティング層と結晶構造の溶射コーティング層とを含む多重層からなる。従って、結晶構造の溶射コーティング層によって静電気力形成に必要な誘電率を確保することになり、非晶構造の溶射コーティング層によって体積抵抗が増加し、体積抵抗の増加によって絶縁抵抗が増加して絶縁特性が向上される。結果的に、誘電率の減少なしで体積抵抗が増加されるので
、絶縁抵抗特性が向上して漏洩電流による不良を改善することによって、電気的特性が向上されることになる。
【００９２】
前記コネクタ１７０は、基体１１０、第１絶縁層２２０及び第２絶縁層２３０を貫通して電極層１４０に接続される。コネクタ１７０は外部からの高電圧を電極層１４０に印加する役割をする。
【００９３】
前記コネクタ１７０の構成は、基体１１０、第１絶縁層２２０及び第２絶縁層２３０を貫通して電極層１４０に接続されることを除けば、図２及び図３を参照して説明した構成と非常に類似している。即ち、図１を参照して説明した静電チャック１００においては、基体１１０と電極層１４０との間に第１絶縁層１２０のみが位置するが、前記静電チャック２００においては、基体１１０と電極層１４０との間に第１絶縁層２２０及び第２絶縁層２３０が位置する構成を有する。このような差異点を除いては上述した場合と同一であるので、前記コネクタ１７０についての詳細な説明は上述した説明に代替する。
【００９４】
以下、本発明による静電チャックと従来静電チャックの比較を通じて本発明による静電チャックの効果に対して簡略に説明する。
【００９５】
図５は本発明による静電チャック及び従来技術による静電チャックにおいて電極層に印加される電圧による絶縁抵抗を示すグラフである。
【００９６】
ここで、本発明の静電チャック１００、２００及び従来静電チャックは、次の条件と同一である。静電チャックのサイズは、３００φ×４５Ｔを有し、基体上に形成された全体コーティング層（例えば、絶縁層と誘電層）の厚さは、９５０ｕｍ〜１０５０ｕｍの範囲を有し、誘電層の厚さは４００ｕｍ〜５００ｕｍの範囲を有する。前記絶縁抵抗の測定は、電極層に印加される電圧を５００Ｖから２５００Ｖまで、５００Ｖ単位で段階的に増加させて測定した値を図示した。
【００９７】
図５に図示したように、本発明による静電チャック１００、２００の誘電層の絶縁抵抗は、従来静電チャックの誘電層の絶縁抵抗に対して少なくとも２.５倍以上高いということ
が分かる。従って、本発明による構成として非晶質の溶射コーティング層と結晶質の溶射コーティング層を含む多重層構成の誘電層は、結晶質の単一層からなっている誘電層より体積抵抗が顕著に増加することが分かる。
【００９８】
従って、本発明に係る静電チャック１００、２００の場合、誘電層が有する絶縁抵抗が増加することによって、漏洩電流が減少することになり、前記漏洩電流の減少によって漏洩電流に起因するアーキングなどの不良発生が減少するので電気的特性が向上される。
【００９９】
特に、従来静電チャックにおいて、電極層に印加される電圧が５００Ｖから２５００Ｖに段階的に増加されることに伴った絶縁抵抗の変化が非常に少ないことが分かる。即ち、従来静電チャックは、電極層に５００Ｖの電圧が印加される場合、約５５３０ＭΩの絶縁抵抗を有し、電極層に２５００Ｖの電圧が印加される場合にもそれほど変わりのない約５７８０ＭΩの絶縁抵抗を有する。電極層に印加される電圧が１０００Ｖ、１５００Ｖ、２０００Ｖの場合に、各々、５６４０ＭΩ、５７８０ＭΩ、５６５０ＭΩの絶縁抵抗を有する。従って、従来静電チャックは、電極層に印加される電圧が高電圧化されるほど、漏洩電流が増加（同一抵抗で電流は電圧に比例するので）することになり、前記漏洩電流の増加はアーキングなどの不良を誘発する。このように、従来静電チャックは電極層に印加される電圧が高電圧化されるほど電気的特性が悪くなる。
【０１００】
反面、本発明による静電チャック１００、２００は、電極層に印加される電圧が５００Ｖ
から２５００Ｖに段階的に増加することに伴って絶縁抵抗が増加することが分かる。電極層に５００Ｖの電圧が印加される時、約１４,９００ＭΩの絶縁抵抗を有し、電極層に２
５００Ｖの電圧が印加される時、約２４,６００ＭΩの絶縁抵抗を有することを示し、絶
縁抵抗が約６５％増加したことが分かる。さらに、電極層に印加される電圧が１０００Ｖ、１５００Ｖ、２０００Ｖの場合に、各々１８,２００ＭΩ、２１,２００ＭΩ、２３,５
００ＭΩの絶縁抵抗を有する。従って、本発明による静電チャックの場合、電極層に印加される電圧が増加（例えば、高電圧化）されることにより、絶縁抵抗が増加するので、漏洩電流の増加幅は大きくないことが分かる。このように電極層に印加される電圧が増加される場合にも、漏洩電流を低水準に維持することができるようになるので、漏洩電流に起因するアーキングなどの不良を抑制することができる。
【０１０１】
結論的に、本発明による静電チャック１００、２００は、誘電層（または、絶縁層）が非晶構造のコーティング層と結晶構造のコーティング層を含む多重層からなることによって、絶縁抵抗が増加する効果を有する。前記絶縁抵抗の増加は、漏洩電流を減少させる効果を有し、漏洩電流の減少はアーキングなどの不良を抑制して電気的特性が向上されるようになる。
【０１０２】
図６は本発明による静電チャック及び従来静電チャックの使用時間による漏洩電流及びＨｅ漏洩量を示すグラフである。
【０１０３】
図６に図示したように、本発明の静電チャック１００、２００が有する使用時間経過に伴う漏洩電流は、従来静電チャックが有する使用時間経過に伴う漏洩電流より低いことが分かる。
【０１０４】
一般的に、半導体基板の製造工程中には、プラズマによって基板の温度が増加することになるが、基板の温度増加は工程不良の原因になるので基板の温度を低くする必要がある。このために、基体及びコーティング層を貫通して形成された貫通ホールを通じて基板の下面に温度調節用ヘリウム（Ｈｅ）ガスを供給して基板を冷却させることによって基板を適正温度に維持することになる。即ち、ヘリウム（Ｈｅ）ガスは、冷却ガスの役割をする。前記ヘリウム（Ｈｅ）ガスの供給量は、静電チャックの吸着力によって変わることになる。例えば、静電チャックの吸着力が良ければ、基板と静電チャックとの間の密封が良くなって基板と静電チャックとの間を通じて外部に漏洩されるガス量が少なくなり、静電チャックの吸着力が悪ければ、相対的に基板と静電チャックとの間の密封が悪くなって漏洩されるガス量が増加することになる。
【０１０５】
上記のような観点から見れば、本発明の静電チャック１００を利用した製造工程時に、ヘリウム（Ｈｅ）ガスの漏洩量が従来静電チャックを利用した製造工程時のヘリウム（Ｈｅ）ガス漏洩量より少ないので、本発明の静電チャック１００、２００が相対的に静電吸着力が良いことが分かる。特に、従来静電チャックは、使用時間経過に伴って現れるヘリウム（Ｈｅ）ガス漏洩量の変化幅が大きく現れることが分かる。即ち、従来静電チャックを利用した製造工程においては、ヘリウム（Ｈｅ）ガス漏洩量の均一性が低下されたことが分かる。反面、本発明の静電チャックは、使用時間経過に伴って現れるヘリウム（Ｈｅ）ガス供給量の変化幅が非常に少なく現れることが分かる。
【０１０６】
結果的に、本発明の静電チャック１００、２００において、漏洩電流及びヘリウム（Ｈｅ）ガス漏洩量が従来静電チャックより低いのは、本発明の静電チャック１００、２００の静電吸着力が従来静電チャックの静電吸着力より向上したことを反証するデータである。さらに、本発明の静電チャック１００、２００は、使用時間経過に伴う静電吸着力の均一性が確保される。
【０１０７】
図７は本発明による静電チャックを利用したエッチング工程後のエッチング率を図示したグラフであり、図８は従来静電チャックを利用したエッチング工程後のエッチング率を図示したグラフである。
【０１０８】
ここで、本発明による静電チャック及び従来技術による静電チャックを利用するということを除けば、同一工程条件でエッチング工程を実行した後、エッチング対象物の領域をマトリックス形態に区画して各領域のエッチング率を示したグラフである。前記エッチング工程条件は、プラズマ形成空間のギャップ（Ｇａｐ）は１２０ｍｍであり、工程圧力は２５０ｍＴｏｒｒであり、ＲＦ電圧は５ｋＷである。また、工程ガスのＳＦ６及びＯ２の供給量は、各々４００ｍＴｏｒｒ及び７０００ｍＴｏｒｒである。
【０１０９】
本発明の静電チャックを利用したエッチング工程のエッチング率
【表１】
【０１１０】
従来静電チャックを利用したエッチング工程のエッチング率
【表２】
【０１１１】
ここで、前記エッチング均一度は、下記の式により求める。
〔数１〕
エッチング均一度＝（最大値−最小値）／（最大値＋最小値）
【０１１２】
図７及び図８は、各々前記〔表１〕及び〔表２〕を基盤にして図示したグラフである。
【０１１３】
図７及び図８を参照すれば、本発明の静電チャック１００、２００を利用したエッチング工程のエッチング平均値は、１３２９０.７であり、従来静電チャックを利用したエッチ
ング工程のエッチング平均値は１０８４０.７である。即ち、本発明の静電チャック１０
０、２００の静電チャックを利用してエッチング工程を進行する時、相対的にエッチング率が向上されたことが分かる。
【０１１４】
また、従来静電チャックを利用したエッチング工程のエッチング 均一度は約１８.８０
％である反面、本発明の静電チャック１００、２００の利用したエッチング工程のエッチング均一度は約７.１５％と測定され、本発明の静電チャック１００、２００を利用する
時に相対的に均一なエッチングが可能であることが分かる。
【０１１５】
このように、本発明の静電チャック１００、２００を利用する場合、より均一なエッチング面の形成が可能であるので、前記静電チャック１００、２００を利用する時、エッチング工程の信頼性が向上される効果を有する。
【０１１６】
以下、非晶構造を有する溶射コーティング層を形成するための第１溶射コーティング用粉末に対して簡略に説明する。
【０１１７】
図９は図１に図示した非晶構造を有する溶射コーティング層の形成に利用される第１溶射コーティング用粉末を説明するための写真である。
【０１１８】
図９を参照すれば、前記第１溶射コーティング用粉末は、第１スラリー組成物と第２スラリー組成物の混合スラリー組成物から収得する。以下に説明する組成物の含量は、重量％を基準とする。
【０１１９】
前記第１スラリー組成物は、酸化イットリウム粒子、第１分散剤、第１結合剤、及び余分の第１溶媒を含む。
【０１２０】
前記酸化イットリウム粒子は、約０.０１ｕｍ〜２ｕｍの直径を有する。前記酸化イット
リウム粒子の直径が０.０１ｕｍ未満の場合、第１溶射コーティング用粉末の平均粒子直
径が小さくなることができ、球形の粗粒粒子を形成しにくくなるので望ましくなく、直径が２ｕｍを超過する場合、粒子が塊りを成して粗粒粒子の平均直径が大きくなりすぎることができるので望ましくない。
【０１２１】
前記第１分散剤は、前記第１スラリー組成物で前記酸化イットリウム粒子を互いに均等に分散させる役割をする。前記第１分散剤は塩基性を有することができる。前記第１分散剤の例としては、カルボキシル系物質、エステル系物質、アミド系物質などを挙げることができ、これらは単独で使用するか、または、２つ以上を混合して使用することができる。前記第１分散剤はｐＨが約１０〜１２であることもでき、より望ましくは、ｐＨが約１０であることができる。前記塩基性を有する第１分散剤で前記酸化イットリウムは（−）表面電荷を有する。前記第１分散剤の含量は、約０.３％〜０.５％であることが望ましい。前記第１分散剤の含量が約０.５％を超過すると、噴射乾燥工程を通じて第１溶射コーテ
ィング用粉末を球形に形成することができなく、約０.３％未満の場合には前記第１スラ
リー組成物の粘度が増加されて望ましくない。
【０１２２】
前記第１結合剤は前記第１スラリー組成物で酸化イットリウム粒子間に結合力を提供する。前記第１結合剤の含量は約２％〜３％であることが望ましい。前記第１結合剤の含量が約２％未満の場合、前記酸化イットリウム粒子が十分に結合されないで、第１溶射コーティング用粉末を球形に形成することができなく、約３％を超過する場合、前記第１スラリー組成物の粘度が急激に増加するので望ましくない。前記第１結合剤の例としてはビニル系物質、アクリル系物質などを挙げることができる。
【０１２３】
前記第１スラリー組成物は余分の第１溶媒を含む。前記第１溶媒は、前記有機物または水
系であることができる。前記第１結合剤がビニル系物質の場合、第１溶媒がエタノールなどのような有機物であることが望ましく、前記第１結合剤がアクリル系物質の場合、前記第１溶媒が水系であることが望ましい。前記ビニル系物質の例としては、エチレンビニルアセテート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルピロリジン、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセテート、ポリビニルエーテル等を挙げることができ、これらは単独で使用するか、または、２つ以上を混合して使用することができる。また、前記アクリル系物質の例としては、メタクリル樹脂、ポリメチルメタクリル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ノルマルブチルアクリル樹脂、ポリスチレンポリメチルメタアクリル樹脂等を挙げることができ、これらは単独で使用するか、または、２つ以上を混合して使用することができる。
【０１２４】
前記第１スラリー組成物は、ボールミル（ｂａｌｌ ｍｉｌｌ）を使用して形成することができる。前記第１スラリー組成物の固形分比率は、第１分散剤の含量に比例する。前記第１スラリー組成物は前記固形分比率が約２０％未満の場合には、第１溶媒内に粗粒粒子の大きさが小さいこともあり、約３０％を超過する場合には粘度が高まって前記第１溶射コーティング用粉末を製造する工程制御が容易ではなく、非球形の粉末が生成されることができる。従って、前記第１スラリー組成物の固形分の比率は、約２０％〜３０％であることが望ましい。
【０１２５】
前記第２スラリー組成物は、酸化アルミニウム粒子、第２分散剤、第２結合剤及び余分の第２溶媒を含む。
【０１２６】
例えば、前記酸化アルミニウム粒子は、約０.５ｕｍ〜２ｕｍの直径を有する。前記酸化
アルミニウム粒子の直径が、約０.５ｕｍ未満の場合には第１溶射コーティング用粉末の
平均直径が小さくなることができて球形の粗粒粒子を形成しにくくなり、約２ｕｍを超過する場合には粗粒粒子の平均直径が大きくなりすぎることができる。
【０１２７】
前記第２分散剤は、前記第２スラリー組成物で前記酸化アルミニウム粒子を互いに均等に分散させる役割をする。前記第２分散剤は酸性を有することができる。前記第２分散剤の例としては、カルボキシル系物質、エステル系物質、アミド系物質などを挙げることができる。これらは単独で使用するか、または、２つ以上を混合して使用することができる。前記第２分散剤はｐＨが約２〜４であることもでき、より望ましくは、ｐＨが約２であることができる。前記塩基性を有する第２分散剤で前記酸化アルミニウムは（＋）表面電荷を有する。前記第２分散剤の含量は、約０.３％〜２％であることが望ましい。前記第２
分散剤の含量の範囲は、前記第１スラリー組成物で第１分散剤の場合と同じ理由を有する。
【０１２８】
前記第２結合剤は、前記第２スラリー組成物で酸化アルミニウム粒子間に結合力を提供する。前記第２結合剤の含量は約２％〜３％であることが望ましい。前記第２結合剤の含量が約２％未満の場合には、前記酸化アルミニウム粒子が十分に結合されなくて第１溶射コーティング用粉末を球形に形成することができなく、約３％を超過する場合には、前記第１溶射コーティング用粉末を球形に形成することはできるが、前記第２スラリー組成物の粘度が急激に増加するので望ましくない。前記第２結合剤の例に対する説明は、前記第１結合剤の例に対する説明と実質的に同一である。
【０１２９】
前記第２スラリー組成物は余分の第２溶媒を含む。前記第２溶媒は、前記有機物または水系であることができる。前記第２溶媒に対する説明は前記第１溶媒に対する説明と実質的に同一である。
【０１３０】
前記第２スラリー組成物は、ボールミル（ｂａｌｌ ｍｉｌｌ）を使って形成することが
できる。前記第２スラリー組成物の固形分の比率は、第２分散剤の含量に比例する。前記第２スラリー組成物の前記固形分の比率が約２０％未満の場合には、第２溶媒内に前記酸化アルミニウム粉末含量が低くて粗粒粒子の大きさが小さいことがあり、約３０％を超過する場合には粘度が高まって前記第１溶射コーティング用粉末を製造する工程制御が容易ではなく、非球形の粉末が生成されることができる。従って、前記第２スラリー組成物の固形分の比率は、約２０％〜３０％であることが望ましい。
【０１３１】
前記混合スラリー組成物で前記酸化イットリウムと前記酸化アルミニウムの重量比が１：９〜４：６の場合、前記混合スラリー組成物から収得した第１溶射コーティング用粉末を使用して形成したコーティング層は、主に酸化アルミニウムの特性を有し、強度は高いが接着力が弱いという短所がある。前記混合スラリー組成物で前記酸化イットリウムと前記酸化アルミニウムの重量比が８：２〜９：１の場合、前記混合スラリー組成物から収得した第１溶射コーティング用粉末を使用して形成したコーティング層は、主に酸化イットリウムの特性を有し、強度及び接着力が弱いという短所がある。従って、前記混合スラリー組成物で前記酸化イットリウムと前記酸化アルミニウムは、約５：５〜約７：３の重量比を有することが望ましく、約５：５の重量比を有することがより望ましい。
【０１３２】
前記第１溶射コーティング用粉末は、前記第１スラリー組成物と前記第２スラリー組成物が混合されたスラリー組成物から収得された粗粒粒子を含み、前記粗粒粒子は約２０ｕｍ〜６０ｕｍの平均直径を有し、約３０ｕｍ〜４０ｕｍの平均直径を有することがより望ましい。前記粗粒粒子の平均直径が約２０ｕｍ未満の場合には、粉末の大きさが小さすぎて溶射コーティングを実行する時、粉末自体が対象物まで十分に伝達しなくなる可能性もあって望ましくなく、約６０ｕｍを超過する場合には、粉末が大きすぎて溶射コーティングを実行する時、塊りができるような現象が発生して均一なコーティングが成り立たないことができて望ましくない。
【０１３３】
図１０は図９に図示した第１溶射コーティング用粉末の製造方法を説明するための工程図である。
【０１３４】
図１０を参照すれば、前記第１溶射コーティング用粉末の製造方法は、先ず第１スラリー組成物を形成する（Ｓ１１０）。前記第１スラリー組成物は０.０１ｕｍ〜２ｕｍの直径
を有する酸化イットリウム粒子、前記酸化イットリウム粒子を均一に分散させる第１分散剤、前記酸化イットリウム粒子間に結合力を提供する第１結合剤及び余分の第１溶媒を含む。前記酸化イットリウム粒子間の結合力が十分な場合には、前記第１スラリー組成物は、前記第１結合剤を含まないことができる。
【０１３５】
図１１は図１０に図示した第１スラリー組成物の形成方法を説明するための工程図である。
【０１３６】
図１１を参照すれば、前記第１スラリー組成物の形成方法は第１溶媒を準備し（Ｓ１１１）、順次に前記第１溶媒に０.０１ｕｍ〜２ｕｍの直径を有する酸化イットリウム粒子を
投入し（Ｓ１１２）、約０.３％〜０.５％の含量で第１分散剤を投入し（Ｓ１１３）、約２％〜３％の含量で第１結合剤を投入する（Ｓ１１４）。ここで、前記第１分散剤によって前記酸化イットリウム粒子は（−）表面電荷を有する。これとは違って、前記酸化イットリウム粒子、前記第１分散剤、前記第１結合剤を前記第１溶媒に投入する順番が変わっても構わない。
【０１３７】
以後、ボールミルを使って前記酸化イットリウム粒子、前記第１分散剤、前記第１結合剤、及び第１溶媒を互いに混合させて前記第１スラリー組成物を形成する。
【０１３８】
再び、図１０を参照すれば、第２スラリー組成物を形成する（Ｓ１２０）。
【０１３９】
前記第２スラリー組成物は、０.５ｕｍ〜２ｕｍの直径を有する酸化アルミニウム粒子、
前記酸化アルミニウム粒子を均一に分散させる第２分散剤、前記酸化アルミニウム粒子間に結合力を提供する第２結合剤及び余分の第２溶媒を含む。前記酸化アルミニウム粒子間の結合力が十分な場合、前記第２スラリー組成物は前記第２結合剤を含まないことができる。
【０１４０】
図１２は図１０に図示した第２スラリー組成物の形成方法を説明するための工程図である。
【０１４１】
図１２を参照すれば、第２溶媒を準備し（Ｓ１２１）、順次に前記第２溶媒に０.５ｕｍ
〜２ｕｍの直径を有する酸化アルミニウム粒子を投入し（Ｓ１２２）、約０.３％〜２％
の含量で第２分散剤を投入し（Ｓ１２３）、約２％〜３％の含量で第２結合剤を投入する（Ｓ１２４）。ここで、第２分散剤によって酸化アルミニウム粒子は（＋）表面電荷を有する。これとは違って、前記酸化アルミニウム粒子、前記第２分散剤、前記第２結合剤を前記第２溶媒に投入する順番が変わっても構わない。
【０１４２】
以後、ボールミルを使って前記酸化アルミニウム粒子、前記第２分散剤、前記第２結合剤及び溶媒を互いに混合させて前記第２スラリー組成物を形成する。
【０１４３】
また、図１０を参照すれば、前記第１スラリー組成物と前記第２スラリー組成物を混合して混合スラリー組成物を形成する（Ｓ１３０）。この時、前記第１スラリー組成物の酸化イットリウムと前記第２スラリー組成物の酸化アルミニウムが、７：３〜５：５の重量比、即ち、１：０.４〜１の重量比を有する。
【０１４４】
図１３は、図１０に図示した混合スラリー組成物の形成方法において、酸化イットリウムと酸化アルミニウムの結合を説明するための図面である。
【０１４５】
図１３を参照すれば、前記酸化イットリウムが（−）表面電荷を有し、前記酸化アルミニウムが（＋）表面電荷を有するので、静電気的引力によって前記酸化イットリウムが容易に結合されることができる。
【０１４６】
再び、図１０を参照すれば、前記混合スラリー組成物を噴霧乾燥（ｓｐｒａｙ ｄｒｙｉｎｇ）工程を実行して酸化イットリウムと酸化アルミニウムを含む粗粒粒子を形成する（Ｓ１４０）。前記噴霧乾燥工程は、噴霧乾燥器から前記混合スラリー組成物を噴射しながら高温で加熱して実行する。前記噴霧乾燥工程は、約８００℃〜１５００℃の温度で実行することが望ましく、前記温度範囲で前記噴霧乾燥工程で高い硬度を有する粗粒粒子を形成することができる。
【０１４７】
前記噴霧乾燥工程を実行して、前記混合スラリー組成物は約２０ｕｍ〜６０ｕｍの平均粒子直径を有し、酸化イットリウム及び酸化アルミニウムを含む粗粒粒子で形成される。
【０１４８】
一方、前記第１溶射コーティング用粉末の製造工程、即ち、前記第１スラリー組成物を形成する段階（Ｓ１１０）、前記第２スラリー組成物を形成する段階（Ｓ１２０）、前記混合スラリー組成物を形成する段階（Ｓ１３０）、及び前記混合スラリー組成物を噴霧乾燥する段階（Ｓ１４０）は、空気、水素、酸素、及び窒素雰囲気、または、これらが混合された雰囲気で行われることができる。
【０１４９】
以下、本発明による静電チャック製造方法に対して説明する。ここで、図４に図示した静
電チャック２００の構成と図３に図示したコネクタ１７０の構成を基準として説明する。
【０１５０】
図１４は本発明の一実施形態に係る静電チャック製造方法を説明するための工程図である。
【０１５１】
図３、図４及び図１４を参照すれば、本発明による静電チャック２００の製造方法は、基体１１０を準備する（Ｓ２１０）。基体１１０は平板形態またはシリンダー形態を有することができる。基体１１０はコネクタ１７０を挿入のための貫通ホールが形成された状態に準備する。
【０１５２】
前記コネクタ１７０を準備する（Ｓ２２０）。コネクタ１７０の準備は、基体１１０の準備段階と個別的に行われる。コネクタ１７０は、端子１７７の周辺に絶縁部材１７８を形成し、絶縁部材１７８の上段部の一部に第１バッファ層１７９ａを形成した状態に準備する。
【０１５３】
前記基体１１０とコネクタ１７０が、各々個別準備されると、次に、基体１１０に形成されているコネクタ１７０用貫通ホールにコネクタ１７０を挿入する（Ｓ２３０）。即ち、コネクタ１７０を基体１１０の定位置させる。コネクタ１７０が定位置に配置されれば、第２バッファ層１７９ｂを形成する。第２バッファ層１７９ｂは、以下形成される第１絶縁層２２０と絶縁部材１７８との間の領域及び第１絶縁層２２０と基体１１０との接触面のうち、一部領域に形成する。
【０１５４】
続いて、第２バッファ層１７９ｂを含むコネクタ１７０領域を除いて、基体１１０の上部面に対してボンディング層１１５を形成する（Ｓ２４０）。ボンディング層１１５は、基体１１０と第１絶縁層２２０との接着のために形成し、金属合金を含む。前記金属合金の例としては、ニッケル−アルミニウム合金を挙げることができる。
【０１５５】
続いて、基体１１０上に第１溶射コーティング用粉末を利用した溶射コーティング工程を実行して非晶構造を有する第１絶縁層２２０を形成する（Ｓ２５０）。第１絶縁層２２０は基体１１０の上部面の一部領域に形成される。前記第１溶射コーティング用粉末に対しては、図８及び図１２を参照して説明したので、その詳細な説明は省略する。前記第１絶縁層２２０は、第１溶射コーティング用粉末を溶融噴射する溶射コーティング工程によって形成する。前記溶射コーティング工程の例としては、大気プラズマ溶射（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃａｌｌｙ Ｐｌａｓｍａ Ｓｐｒａｙ：ＡＰＳ）工程、高速酸素−燃料溶射工程、真空プラズマ溶射工程、キネティック噴射工程などを挙げることができる。
【０１５６】
続いて、第１絶縁層２２０上に第２溶射コーティング用粉末を利用した溶射コーティング工程を実行して結晶構造を有する第２絶縁層２３０を形成する（Ｓ２６０）。第２絶縁層２３０は、第１絶縁層２２０の上部面に対して形成される。前記第２溶射コーティング用粉末は、結晶質のコーティング層を形成するための粉末であって、セラミックを含むことができる。前記セラミックの例としてはＡｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＡｌＣ、ＴｉＮ、ＡｌＮ、ＴｉＣ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＣｅＯ２、ＴｉＯ２、ＢｘＣｙ、ＢＮ、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、ＹＡＧ、Ｍｕｌｌｉｔｅ、ＡｌＦ３等を挙げることができ、これらは単独または組合わせて使用することができる。
【０１５７】
前記第２絶縁層２３０は、第２溶射コーティング用粉末を溶融噴射する溶射コーティング工程によって形成する。前記溶射コーティング工程の例としては大気プラズマ溶射（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃａｌｌｙ Ｐｌａｓｍａ Ｓｐｒａｙ：ＡＰＳ）工程、高速酸素−燃料溶射工程、真空プラズマ溶射工程、キネティック噴射工程などを挙げることができる。即ち、第１絶縁層１３０の形成方法と互いに異なるコーティング用粉末を使用することを
除いては同一である。
【０１５８】
前記第２絶縁層２３０を形成した後に第２絶縁層２３０の平坦調節段階を実行する。さらに、第２絶縁層２３０の平坦調節段階を行いながらコネクタ１７０が、以下形成する電極層１４０と接触できるようにコネクタ１７０の接触部（例えば、上端平面）を露出させる。一方、図１に図示した静電チャック１００の場合、基体１１０と電極層１４０との間に第１絶縁層１２０のみが形成されるので、第１絶縁層１２０を形成した後に第１絶縁層１２０の平坦調節段階を実行することになり、この過程でコネクタ１７０を露出させる。
【０１５９】
続いて、第２絶縁層２３０上に導電性材質を利用して電極層１４０を形成する（Ｓ２７０）。電極層１４０は第２絶縁層２３０の上部面の一部領域に形成することができる。電極層１４０を形成するための導電性材質の例としてはタングステンを挙げることができる。
【０１６０】
続いて、電極層１４０を形成した後に、電極層１４０上に第１溶射コーティング用粉末を利用した溶射コーティング工程を実行して非晶構造を有する第１誘電層１５０を形成する（Ｓ２８０）。第１誘電層１５０は電極層１４０が形成されていない第２絶縁層２３０の上部面の残り領域及び電極層１４０の上部面に形成する。即ち、第１誘電層１５０は電極層１４０を完全に包むように形成される。第１誘電層１５０を形成するための第１溶射コーティング用粉末は第１絶縁層２２０を形成するための粉末と同一であり、第１誘電層１５０を形成するための溶射コーティングの例は、上述した第１絶縁層２２０を形成するための溶射コーティングの例と同一である。
【０１６１】
続いて、第１誘電層１５０上に第２溶射コーティング用粉末を利用した溶射コーティング工程を実行して結晶質の第２誘電層１６０を形成する（Ｓ２９０）。第２誘電層１６０は、第１誘電層１５０を完全に包むように形成され、さらに、コーティング層が形成されていない基体１００の上端面の残り領域（例えば、端部領域）及び基体１１０の側面と、第１絶縁層２２０及び第２絶縁層２３０の側面、並びに、第１誘電層１５０の側面を同時にコーティングする。即ち、第２誘電層１６０は、基体１１０をはじめとして、全てのコーティング層２２０、２３０、１５０の露出面に対してコーティングする。形成過程において、前記コーティング層２２０、２３０、１５０の間の溶射界面が存在することができるが、前記溶射界面は今後のクラックに発展することができ、前記クラックによってアーキングが発生される可能性があって問題になる。従って、このような問題を改善するために第２誘電層１６０を形成する時、基体１１０をはじめとして、コーティング層２２０、２３０、２３０の側面の露出部位まで第２誘電層１６０を同時にコーティングする。
【０１６２】
前記第２誘電層１６０を形成するために使われる第２溶射コーティング用粉末は、第２絶縁層２３０を形成するために使用されたコーティング用粉末と同一である。また、第２誘電層１６０を形成するための溶射コーティングの例としては、上述した第１絶縁層２２０を形成するための溶射コーティングの例と同一である。
【０１６３】
前記第２誘電層１６０が形成された後には、第２誘電層１６０の上面に突起部を加工する段階を含むことができる。
【０１６４】
第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０まで形成すると、第１絶縁層２２０及び第２絶縁層２３０と、第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０に含まれた気孔を埋めるための封孔処理を行う（Ｓ３００）。前記封孔処理は、封孔処理材を利用して実行される。前記封孔処理材は樹脂を含み、一例として、前記樹脂はシリコン系のアクリル樹脂であることもできる。封孔処理を通じて第１絶縁層２２０及び第２絶縁層２３０と、第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０に含まれた気孔を埋めることによって、体積抵抗を増加させる。
【０１６５】
一方、上記において、封孔処理が第１絶縁層２２０及び第２絶縁層２３０と、第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０に全部形成された後に一括的に実行されると説明した。これとは違って、封孔処理は、第１絶縁層２２０及び第２絶縁層２３０と、第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０の形成後に各々実行されるか、または、第１絶縁層２２０及び第２絶縁層２３０と、第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０をグループ単位で分けて実行することもできる。即ち、封孔処理時期及び処理回数は変更することができる。
【０１６６】
また、上記において平坦調節段階は第２絶縁層２３０のみに対して説明したが、各段階の形成後、必要に応じて平坦調節段階を含むことができる。即ち、ボンディング層１１５、第１絶縁層２２０、電極層１４０、第１誘電層１５０、第２誘電層１６０の形成後、各々必要に応じて平坦調節段階を適用することが可能である。
【０１６７】
上記の静電チャック製造方法において、図４に図示した静電チャック２００を基準として説明した。即ち、絶縁層が非晶質の第１絶縁層２２０及び結晶質の第２絶縁層２３０を含む多重層構成を有する静電チャック２００の製造方法に対して説明した。
【０１６８】
これとは違って、図１に図示したように、絶縁層が非晶質の単一層からなった静電チャック１００の場合、第２絶縁層２３０を形成する段階（Ｓ２６０）が省略され、第１絶縁層１２０を形成した後、第１絶縁層１２０上に電極層１４０を形成する差異点のみを有する。
【０１６９】
上述したように、本発明の静電チャック及びその製造方法によれば、誘電層が非晶質の溶射コーティング層と結晶質の溶射コーティング層からなった多重層で構成されることによって、非晶質の溶射コーティング層を通じて誘電率の減少なしで体積抵抗が増加するので、漏洩電流によるアーキング発生を抑制し、電気的特性が向上された静電チャックを具現することができる。
【０１７０】
また、絶縁層は非晶質の溶射コーティング層を含んで構成されるので非晶質の溶射コーティング層が有する高い体積抵抗特性を通じて、基体と電極層との間の絶縁特性が向上された静電チャックを具現することができる。
【０１７１】
また、電極層に高電圧を印加するための端子の接続部にバッファ層が具備されることによって、工程中に発生する熱応力によって端子の接続部位で発生するクラックを改善して静電チャックの耐久性を向上し、維持管理費用を節減することができる。さらに、静電チャックの寿命を増加させることができる。
【０１７２】
従って、電気的特性が安定し、耐久性が向上した静電チャックを要する半導体製造装置で望ましく使用することができる。
【０１７３】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明の属する技術の分野における熟練した当業者は、下記特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域の範疇内において、本発明を多様に修正及び変更させることができるものと了解される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は静電チャック及びその製造方法に関し、より詳しくは、プラズマを利用した半導体製造装置において、基板を吸着支持するための静電チャック及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置のうち、プラズマ処理装置は、チャンバ内の基板支持台に半導体基板を
固定した状態で工程ガスをプラズマ状態に変換して半導体基板を加工する。前記基板支持台としては、半導体基板の固定に静電気力を利用する静電チャックを挙げることができる。
【０００３】
前記静電チャックは、誘電層間に電極層が埋設されるように具備され、電極層に電圧を印加して誘電層上に形成される静電気力で半導体基板を静電吸着し固定することになる。ここで、プラズマ処理装置で使われる静電チャックの場合、プラズマ状態の工程ガスによってエッチングされることを防ぐための溶射コーティング層を利用して誘電体を形成する。
【０００４】
一般的に、プラズマ処理装置の静電チャックで誘電層として使用される溶射コーティング層は、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等を含むセラミック系の溶射コーティング用粉末を利用して溶射コーティング工程によって形成される。
【０００５】
このように、セラミック系の溶射コーティング用粉末を利用した溶射コーティング層は、結晶構造を有することになり、結晶構造を有する溶射コーティング層の場合、誘電率が相対的に良いという長所を有する。
【０００６】
しかし、結晶構造を有する溶射コーティング層の場合、気孔が相対的に多く存在して、体積抵抗が低いという短所によって漏洩電流が発生し、漏洩電流によるアーキングの発生が問題になっている。これを改善するために結晶構造の溶射コーティング層に含まれた気孔を埋める封孔処理を通じて体積抵抗を増加させる方案が開発されたが、長時間使用によって体積抵抗が減少してアーキング発生及び静電吸着機能が低下するという問題点があった。
【０００７】
また、最近基板の大型化が急速に進行していて大面積の基板を吸着するために電極層に印加される電圧が低電圧から高電圧に増加している。しかし、高電圧に増加すればするほど、基体と溶射コーティング層の熱膨張係数の差によるクラック（ｃｒａｃｋ）発生によって絶縁破壊現象が発生しやすく、静電吸着機能を増大させることが難しいという問題点がある。
【０００８】
従って、静電気力形成に必要な誘電率を維持しながら漏洩電流防止のために体積抵抗が増加した誘電層を有する静電チャックが要求されているのが現状である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、本発明が解決しようとする一課題は、静電気力の形成に必要な誘電率の減少なしで体積抵抗を増加させて、漏洩電流によるアーキング発生を抑制できる静電チャックを提供することにある。
【００１０】
本発明が解決しようとする他の課題は、前記静電チャックを製造するための方法を提供す
ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記本発明の一課題を達成するために本発明の一実施形態に係る静電チャックは、基体
と、前記基体上に形成された非晶質の第１絶縁層と、前記第１絶縁層上に形成された静電気力発生用電極層と、前記電極層上に形成された誘電層を含む。
【００１２】
ここで、一実施形態に係る静電チャックにおいて、前記誘電層は前記電極層上に形成された非晶質の第１誘電層と、前記第１誘電層上に形成された結晶質の第２誘電層を含むことができる。
【００１３】
他の実施形態に係る静電チャックにおいて、前記第１誘電層の厚さは１００ｕｍ〜３００ｕｍであり、前記第２誘電層の厚さは２００ｕｍ〜４００ｕｍであることができる。
【００１４】
また他の実施形態に係る静電チャックにおいて、前記第１誘電層は気孔率が０.５％〜２
％であり、前記第２誘電層は気孔率が３％〜７％であることができる。
【００１５】
また他の実施形態に係る静電チャックにおいて、前記第１誘電層は表面粗度（Ｒａ）が４ｕｍ〜８ｕｍであり、前記第２誘電層は表面粗度（Ｒａ）が３ｕｍ〜５ｕｍであることができる。
【００１６】
また他の実施形態に係る静電チャックにおいて、前記第１誘電層及び第２誘電層は、硬度が６５０Ｈｖ以上であり、接着強度が１４Ｍｐａ以上であることができる。
【００１７】
また他の実施形態に係る静電チャックにおいて、前記第１誘電層と前記第２誘電層の全体積抵抗は１０１４〜１０１５Ω・ｃｍであることができる。
【００１８】
また他の実施形態に係る静電チャックにおいて、前記電極層は前記第１誘電層によって埋設されて、前記第１誘電層は前記第２誘電層によって埋設されるように形成することを特徴とすることができる。
【００１９】
また他の実施形態に係る静電チャックにおいて、前記第１絶縁層は厚さが４００ｕｍ〜６００ｕｍであることができる。
【００２０】
また他の実施形態に係る静電チャックにおいて、前記基体と前記電極層との間に形成された結晶質の第２絶縁層をさらに含むことができる。また、前記第１絶縁層は厚さが１００ｕｍ〜３００ｕｍであり、前記第２絶縁層は厚さが２００ｕｍ〜４００ｕｍであることができる。
【００２１】
前記本発明の一課題を達成するために本発明の一実施形態に係る静電チャックは、基体と、前記基体上に形成された絶縁層と、前記絶縁層上に形成された静電気力発生用電極層と、前記電極層上に形成された非晶質の第１誘電層と、前記第１誘電層上に形成された結晶質の第２誘電層とを含む。
【００２２】
前記本発明の他の課題を達成するために本発明の一実施形態に係る静電チャックの製造方法は、基体を準備する段階と、前記基体上に非晶質の第１絶縁層を形成する段階と、前記第１絶縁層上に静電気力発生用電極層を形成する段階と、前記電極層上に誘電層を形成する段階とを含む。
【００２３】
この時、一実施形態に係る静電チャック製造方法において、前記誘電層を形成する段階は
、前記電極層上に非晶質の第１誘電層を形成する段階と、前記第１誘電層上に結晶質の第２誘電層を形成する段階とを含むことができる。
【００２４】
他の実施形態に係る静電チャック製造方法において、前記第１誘電層は、前記電極層を包むように形成され、前記第２誘電層は前記第１絶縁層、前記第１誘電層、及び前記基体を包むように形成されることができる。
【００２５】
また他の実施形態に係る静電チャック製造方法において、前記第１絶縁層、前記第１誘電層及び第２誘電層は、大気プラズマ溶射工程、高速酸素−燃料溶射工程、真空プラズマ溶射工程、または、キネティック噴射工程のうち、いずれか１つによって形成することができる。
【００２６】
また他の実施形態に係る静電チャック製造方法において、前記第１絶縁層と、前記第１誘電層及び第２誘電層に対して個別的またはグループ単位または一括的に封孔処理材を利用して封孔処理する段階をさらに含むことができる。
【００２７】
また他の実施形態に係る静電チャック製造方法において、前記電極層を形成する段階以前に前記第１絶縁層上に、または、前記第１絶縁層を形成する段階以前に前記基体上に、結晶質の第２絶縁層を形成する段階をさらに含むことができる。
【００２８】
また、前記第２絶縁層は大気プラズマ溶射工程、高速酸素−燃料溶射工程、真空プラズマ溶射工程、または、キネティック噴射工程のうち、いずれか１つによって形成することができる。また、前記第１絶縁層及び第２絶縁層と、前記第１誘電層及び第２誘電層とに対して個別またはグループ単位または一括的に封孔処理材を利用して封孔処理する段階をさらに含むことができる。
【００２９】
前記本発明の他の課題を達成するために本発明の一実施形態に係る静電チャックの製造方法は、基体を準備する段階と、前記基体上に第１絶縁層を形成する段階と、前記第１絶縁層上に静電気力発生用電極層を形成する段階と、前記電極層上に非晶質の第１誘電層を形成する段階と、前記第１誘電層上に結晶質の第２誘電層を形成する段階とを含む。
【発明の効果】
【００３０】
このように構成された本発明による静電チャックは、誘電層が非晶質の溶射コーティング層と結晶質の溶射コーティング層を含む多重層構造で形成されるので、静電気力形成のための適正な誘電率を有しながら、かつ、体積抵抗は増加するので、漏洩電流を抑制してアーキング発生を抑制し、静電吸着力を向上させ、電気的特性を向上させる。
【００３１】
また、電極層に電圧を印加するための端子の接続部分にバッファ層を具備することによって、熱応力によって端子の接続部分で頻繁に発生するクラック不良を改善することができる。
【００３２】
従って、静電チャックの維持費用を節減でき、静電チャックの機能向上を通じて工程効率を向上させることができ、耐久性向上で静電チャックの寿命を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態による静電チャックの構成を示す概略図である。
【図２】図１に図示したコネクタの一実施形態を示す概略図である。
【図３】図１に図示したコネクタのまた他の実施形態を示す概略図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る静電チャックの構成を示す概略図である。
【図５】本発明による静電チャック及び従来技術による静電チャックにおいて電極層に印加される電圧による絶縁抵抗を示すグラフである。
【図６】本発明による静電チャック及び従来静電チャックの使用時間による漏洩電流及び冷却ガス供給量を示すグラフである。
【図７】本発明による静電チャックを利用したエッチング工程後のエッチング率を示すグラフである。
【図８】従来静電チャックを利用したエッチング工程後のエッチング率を図示したグラフである。
【図９】図１に図示した非晶構造を有する溶射コーティング層の形成に利用される第１溶射コーティング用粉末を説明するための写真である。
【図１０】図９に図示した第１溶射コーティング用粉末の製造方法を説明するための工程図である。
【図１１】図１０に図示した第１スラリー組成物の形成方法を説明するための工程図である。
【図１２】図１０に図示した第２スラリー組成物の形成方法を説明するための工程図である。
【図１３】図１０に図示した混合スラリー組成物の形成方法において、酸化イットリウムと酸化アルミニウムの結合を説明するための図面である。
【図１４】本発明の一実施形態による静電チャック製造方法を説明するための工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施形態に係る静電チャック及びその製造方法に対して詳細に説明する。
【００３５】
本発明は多様な変更を加えることができ、種々の形態を有することができるが、特定の実施形態を図面に例示して本明細書に詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の開示形態に限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるすべての変更、均等物ないし代替物を含むと理解するべきである。各図面 を説明しながら類似の
参照符号を類似の構成要素に対して使った。添付した図面において、構造物のサイズは本発明の明確性を期するために実際より拡大して示した。第１、第２等の用語は多様な構成要素を説明するのに使用しているが、これらの構成要素がこのような用語によって限定されるものではない。これらの用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的で使った。例えば、本発明の権利範囲から逸脱しなければ第１構成要素は第２構成要素と命名することができ、同様に第２構成要素も第１構成要素と命名することができる。
【００３６】
本明細書で使用する用語は単に特定の実施形態を説明するために使用するもので、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は文脈上明白に異なるように意味しない限り、複数の表現を含む。 本明細書で、「含む」または「有する」等の用語は明細書上に
記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品または、これを組み合わせたのが存在するということを指定しようとするものであって、一つまたは、それ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品または、これを組み合わせたものの存在または、付加の可能性を、予め排除しない。
【００３７】
別に定義しない限り、技術的或いは科学的用語を含み、本明細書中において使用される全ての用語は本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、一般的に理解するのと同一の意味を有する。一般的に使用される辞書において定義する用語と同じ用語は関連技術の文脈上に有する意味と一致する意味を有するものと理解するべきで、本明細書において明白に定義しない限り、理想的或いは過度に形式的な意味として解釈してはならない。
【００３８】
静電チャックは、１つの電極を有するユニポーラ（ｕｎｉｐｏｌａｒ）タイプと２つの電極を有するバイポーラ（ｂｉｐｏｌａｒ）タイプを含む。ここでは、１つの電極を有するユニポーラタイプの静電チャックに対して説明する。
【００３９】
図１は本発明の一実施形態に係る静電チャックの構成を示す概略面である。
【００４０】
図１を参照すれば、本発明の一実施形態に係る静電チャック１００は、基体１１０、第１絶縁層１２０、電極層１４０、第１誘電層１５０、第２誘電層１６０、及びコネクタ１７０を含む。
【００４１】
特に、前記静電チャック１００において、第１絶縁層１２０と第１誘電層１５０は、非晶構造を有する溶射コーティング層であり、第２誘電層１６０は、結晶構造を有する溶射コーティング層である。即ち、前記静電チャック１００の誘電層は、非晶質の溶射コーティング層と結晶質の溶射コーティング層を含む多重層で構成され、前記多重層構成を通じて静電気力形成に必要な誘電率を確保すると同時に、高い体積抵抗を確保することによって電気的特性が向上される。また、基体１１０と電極層１４０を絶縁させるための絶縁層は、非晶質の溶射コーティング層で構成されることによって、非晶質の溶射コーティング層が有する高い体積抵抗特性によって絶縁特性が向上される。
【００４２】
前記基体１１０は、平板形態またはシリンダー形態を有する。基体１１０は、一般的に吸着対象物（例えば、基板）に対応する大きさを有する。即ち、基体１１０は、半導体素子または平板表示素子を製造するための基板の大きさと同じであるか、または、前記基板の大きさより大きいことができる。一例として、基体１１０は金属から形成することができる。前記金属の例としては、アルミニウム（Ａｌ）を含むことができる。他の例としては、基体１１０は、その表面に金属コーティング層を含むことができる。
【００４３】
前記第１絶縁層１２０は、基体１１０上に形成される。例えば、第１絶縁層１２０は、基体１１０の上部面の一部領域に形成されることができる。第１絶縁層１２０は、非晶構造を有し、第１溶射コーティング用粉末を利用して溶射コーティング工程によって収得される。即ち、第１溶射コーティング用粉末は、非晶質の溶射コーティング層を形成するための溶射コーティング用粉末である。例えば、第１溶射コーティング用粉末は、酸化イットリウム及び酸化アルミニウムを含み、２０ｕｍ〜６０ｕｍの平均粒子直径を有する粗粒粒子からなることができる。具体的に、前記第１溶射コーティング用粉末は、第１スラリー組成物と第２スラリー組成物との混合スラリー組成物から収得される粗粒粒子からなることができる。ここで、前記第１スラリー組成物は、０.０１ｕｍ〜２ｕｍの直径を有する
酸化イットリウム粒子、前記酸化イットリウム粒子を均一に分散させる第１分散剤、前記酸化イットリウム粒子間に結合力を提供する第１結合剤、及び余分の第１溶媒を含む。前記第２スラリー組成物は、０.５ｕｍ〜２ｕｍの直径を有する酸化アルミニウム粒子、前
記酸化アルミニウム粒子を均一に分散させる第２分散剤、前記酸化アルミニウム粒子間に結合力を提供する第２結合剤、及び余分の第２溶媒を含む。また、前記混合スラリー組成物で、第１スラリー組成物の酸化イットリウムと第２スラリー組成物の酸化アルミニウムが１：０.４〜１の重量比を有する。前記第１溶射コーティング用粉末に対しては以下に
おいてより詳細に説明する。
【００４４】
前記第１絶縁層１２０は、４００ｕｍ〜６００ｕｍの厚さを有する。第１絶縁層１２０は、基体１１０と電極層１４０を絶縁させるが、第１絶縁層１２０の厚さが４００ｕｍ未満の場合には絶縁のための体積抵抗を有しても耐電圧特性が悪くなって電極層１４０と基体１１０との間の絶縁性が低下するので望ましくない。第１絶縁層１２０は非晶構造を有することによって高い体積抵抗を有する。例えば、第１絶縁層１２０は、約１０１３Ω・ｃｍの体積抵抗を有する。また、第１絶縁層１２０は後処理工程によって溶射コーティング
層に含まれた気孔を埋める封孔処理が進行されることができ、前記封孔処理を通じて第１絶縁層１２０の体積抵抗は、約１０１４〜１０１５Ω・ｃｍに増加する。また、第１絶縁層１２０は、非晶構造を有するということによってコーティング層内部の空間を最小化することができて低い気孔率を有する。前記第１絶縁層１２０は２％以下の気孔率を有し、望ましくは１％以下の気孔率を有する。具体的に第１絶縁層１２０は、約０.５％〜２％
の気孔率を有し、望ましくは約０.５％〜１％の気孔率を有する。また、第１絶縁層１２
０は、一定水準以上の接着強度を確保するために４ｕｍ〜８ｕｍの表面粗度（Ｒａ）を有し、これを通じて１４Ｍｐａ以上の接着強度を有することになる。また、第１絶縁層１２０は６５０Ｈｖ以上の硬度を有する。
【００４５】
前記基体１１０と第１絶縁層１２０との間にはボンディング層１１５を備えることができる。前記ボンディング層１１５は、基体１１０と第１絶縁層１２０を接着する役割をする。前記ボンディング層１１５は、基体１１０の熱膨張率と第１絶縁層１２０の熱膨張率の中間程度の熱膨張率を有し、互いに異なる熱膨張率を有する基体１１０と第１絶縁層１２０との間で緩衝役を果たす。前記ボンディング層１１５は、金属合金を含み、前記金属合金の例としては、ニッケル−アルミニウム合金を挙げることができる。前記ボンディング層１１５は、３０ｕｍ〜５０ｕｍの厚さを有し、約５％以下の気孔率を有することが望ましい。
【００４６】
前記電極層１４０は、第１絶縁層１２０上に形成される。例えば、電極層１４０は、第１絶縁層１２０の上部面の一部領域に形成されることができる。電極層１４０は、静電気力発生のために具備される。電極層１４０は、前記第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０を誘電体として、第２誘電層１６０の上面に静電気力を発生させ、前記静電気力で第２誘電層１６０上に安着される基板を静電吸着して固定し維持することになる。電極層１４０は導電性材質からなる。前記導電性材質の一例としては、タングステンを挙げることができる。一例として、電極層１４０は溶射コーティング工程によって形成されることができる。これとは違って、電極層１４０はスクリーン印刷技法を使用して形成されることができる。前記電極層１４０は約３０ｕｍ〜５０ｕｍの厚さを有する。電極層１４０の厚さが３０ｕｍ未満の場合、電極層１４０内の気孔率及びその他の欠陥によって抵抗値が増加することになり、前記抵抗値の増加によって静電吸着力が低下する現象が発生するので望ましくない。電極層１４０の厚さが５０ｕｍを超過すると過電流が発生してアーキングが発生することになるので望ましくない。従って、電極層１４０は約３０ｕｍ〜５０ｕｍの厚さを有することが望ましい。
【００４７】
前記電極層１４０は、静電気力を形成するために外部から高電圧の印加を受けることになり、高電圧の印加は前記コネクタ１７０を通じて行われる。前記コネクタ１７０は、基体１１０及び第１絶縁層１２０を貫通して電極層１４０に接続される。
【００４８】
図２は図１に図示したコネクタの一実施形態を示す概略図である。
【００４９】
図２を参照すれば、一実施形態に係る前記コネクタ１７０は、端子１７１、絶縁部材１７２及びバッファ層１７３を含む。
【００５０】
前記端子１７１は、基体１１０及び第１絶縁層１２０を貫通して電極層１４０に電気的に接続され、実質的に外部の電源（図示せず）から供給される高電圧を電極層１４０に伝達する役割をする。従って、基体１１０及び第１絶縁層１２０には、端子１７１を貫通させるための貫通ホールが具備される。端子１７１は、導電性材質からなる。例えば、端子１７２は、タングステン、モリブデン、チタンなどの導電性材質からなることができる。
【００５１】
前記絶縁部材１７２は、端子１７１の絶縁のために具備される。従って、絶縁部材１７２
は、端子１７１を包むように形成する。例えば、絶縁部材１７２は、端子１７１と基体１１０との間、端子１７１と第１絶縁層１２０との間に形成する。また、絶縁部材１７２は、電極層１４０と接触する端子１７１の先端の一部を除いた端子１７１と電極層１４０との間にも形成されることができる。絶縁部材１７２は、例えば、セラミック焼結体で形成されることができる。セラミック焼結体は、気孔が少ないため、絶縁性を極大化させることができるという長所がある。ここで、絶縁部材１７２は、約２０００ｕｍの厚さで形成されることができ、表面抵抗を低くしてアーキング発生を減らすために０.１ｕｍ〜２ｕ
ｍの表面粗度（Ｒａ）を有するように形成されることができる。
【００５２】
前記静電チャック１００には、基板に対する工程（例えば、プラズマ工程）が進行される間に熱応力（例えば、プラズマ温度による熱応力）が加えられる。具体的に、静電チャック１００には、工程中に発生する熱によって熱膨張が発生するが、熱応力は基体１１０、第１絶縁層１２０、及び絶縁部材１７２の熱膨張の程度が各々違うので発生することになる。このような熱応力は、絶縁部材１７２と基体１１０の接触面の端部及び第１絶縁層１２０の接触面の端部などで最大になる。また、熱応力は相対的に強度の弱い第１絶縁層１２０側に伝播されてクラックを発生させ、さらには第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０側に成長して静電チャック１００の寿命を短縮させる要因となる。
【００５３】
このような熱応力による損傷を最小化させるためにバッファ層１７３が具備される。
【００５４】
前記バッファ層１７３は、絶縁部材１７２の上部の一部領域を包むように形成する。例えば、バッファ層１７３は、絶縁部材１７２と基体１１０の接触面のうち少なくとも一部、絶縁部材１７２と第１絶縁層１２０の接触面、絶縁部材１７２と電極層１４０の接触面に形成されることができる。バッファ層１７３は、セラミックを含むことができ、前記セラミックの例としては、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＡｌＣ、ＴｉＮ、ＡｌＮ、ＴｉＣ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＣｅＯ２、ＴｉＯ２、ＢｘＣｙ、ＢＮ、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、ＹＡＧ、Ｍｕｌｌｉｔｅ、ＡｌＦ３等を挙げることができる。この時、これらのセラミックは、単独または組合わせて使用することができる。一例として、バッファ層１７３は、溶射コーティング工程を利用して形成することができる。
【００５５】
前記バッファ層１７３は、１００ｕｍ〜２５０ｕｍの厚さを有し、望ましくは、１５０ｕｍ〜２００ｕｍの厚さを有する。バッファ層１７３の厚さが２５０ｕｍを超過する場合、バッファ層１７３内部に気孔などが生成してクラックが発生されることができるので望ましくなく、バッファ層１７３の厚さが１００ｕｍ未満の場合には、緩衝役が果たせなくなるので望ましくない。また、バッファ層１７３は、表面抵抗を低くすることによって、アーキング発生を減らすために、０.１ｕｍ〜２ｕｍの表面粗度（Ｒａ）を有するように形
成することが望ましい。
【００５６】
前記バッファ層１７３は、工程中に静電チャック１００の温度上昇に起因して発生する熱応力を吸収（緩衝）する役割をする。例えば、静電チャック１００が熱を受けて基体１１０が膨張することになる時に生成される熱応力が、絶縁部材１７２に直接的に伝えられずにバッファ層１７３によって吸収されることになる。
【００５７】
本実施形態において、バッファ層１７３による熱応力の緩衝効果を極大化するために、バッファ層１７３の気孔率は、基体１１０、第１絶縁層１２０、第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０の気孔率と同じであるか、または、それ以上であるのが望ましい。例えば、バッファ層１７３は、２％〜１０％の気孔率を有することができ、望ましくは、２％〜７％の気孔率を有する。バッファ層１７３の気孔率が１０％を超過する場合にはバッファ層１７３内部の気孔が増加して強度が落ち、さらには、バッファ層１７３自体が落ちることがあるので望ましくなく、バッファ層１７３の気孔率が２％未満の場合にはバッファ層１
７３にクラックが発生することがあるので望ましくない。
【００５８】
また、バッファ層１７３のエッジ部は、鋭く（ｓｈａｒｐ）ないラウンド形状または面取り（ｃｈａｍｆｅｒ）形状を有するように形成することが望ましい。バッファ層１７３のエッジ部が鋭い形状を有することになれば、その部分に応力が集中されてクラックの発生確率を増加させることができるためである。
【００５９】
図３は図１に図示したコネクタの他の実施形態を示す概略図である。
【００６０】
ここで、図３に図示したコネクタ１７０は、図２を参照して上述したコネクタ１７０と形態上の差異点を除けば非常に類似している。従って、説明上の便宜のために差異点中心に簡略に説明し、説明しない部分は上述した図２に図示した構成と同一であることと理解するべきである。
【００６１】
図３を参照すれば、他の実施形態に係る前記コネクタ１７０は、端子１７７、絶縁部材１７８、及びバッファ層１７９を含む。
【００６２】
前記端子１７７は、基体１１０及び第１絶縁層１２０を貫通して電極層１４０に電気的に接続され、外部電源（図示せず）からの高電圧を電極層１４０に伝達する役割をする。
【００６３】
前記絶縁部材１７８は基体１１０と端子１７７との間に形成され、基体１１０と端子を絶縁させる役割をする。絶縁部材１７８は、基体１１０領域に対して形成される。即ち、絶縁部材１７８は、端子１７７と基体１１０との間に形成される。
【００６４】
前記バッファ層１７９は熱応力を緩衝するために具備される。バッファ層１７９は、第１バッファ層１７９ａと第２バッファ層１７９ｂを含む。
【００６５】
前記第１バッファ層１７９ａは、絶縁部材１７８の上段部の一部領域及び絶縁部材１７８から露出された端子１７７の上段部を包むように形成される。例えば、第１バッファ層１７９ａは、基体１１０と絶縁部材１７８の接触面のうちの一部、絶縁部材１７８と第１絶縁層１２０の接触面、及び端子１７７と第１絶縁層１２０の接触面に対して形成されることができる。ここで、言及したように、第１バッファ層１７９ａが絶縁部材１７８及び端子１７７の上段部の一部を包むように形成しているにもかかわらず、クラックが発生することができる。即ち、第１バッファ層１７９ａが熱応力を完全に吸収できない場合、基体１１０と絶縁部材１７８の接触面の端部でクラックが発生することができるが、このクラックは成長して第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０に伝播されることができる。従って、第１バッファ層１７９ａが形成されているにもかかわらず、発生したクラックが第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０に伝播されることを抑制するために第２バッファ層１７９ｂを具備する。
【００６６】
前記第２バッファ層１７９ｂは、絶縁部材１７８の上段部付近に形成される。例えば、第２バッファ層１７９ｂは、絶縁部材１７８と第１絶縁層１２０との間、及び、基体１１０と第１絶縁層１２０の接触面のうち一部領域に形成されることができる。ここで、絶縁部材１７８と第１絶縁層１２０との間には、実質的に第１バッファ層１７９ａと第１絶縁層１２０との間に第２バッファ層１７９ｂが形成されることになる。このような第２バッファ層１７９ｂは形成位置を除けば、材質、厚さ、表面粗度などの特性が第１バッファ層１７９ａと実質的に同じである。
【００６７】
言及した通り、熱応力が最も大きく発生する地点である基体１１０と絶縁部材１７８の接触面の周囲に、第１バッファ層１７９ａ及び第２バッファ層１７９ｂが形成されることに
よって、発生した熱応力を２段階にかけて吸収するので、クラック発生をより効果的に防止できるようになる。従って、静電チャック１００の寿命短縮を改善することができる。一方、前記バッファ層１７９が第１バッファ層１７９ａ及び第２バッファ層１７９ｂを含んでいると説明したが、他の実施形態においては、第２バッファ層１７９ｂは省略することもできる。
【００６８】
本実施形態において、基体１１０は端子１７７及び絶縁部材１７８が貫通する位置に対応して傾斜面を有する。前記基体１１０の傾斜面によって第１絶縁層１２０のＡ領域の密度が傾斜面を除いた基体１１０上のＢ領域の密度より相対的に低いことができる。反面、Ａ領域の厚さがＢ領域の厚さより厚いため、Ａ領域の第１絶縁層１２０に含まれた気孔を通じての電流漏洩を減少させることができる。従って、基体１１０と電極層１４０との間のアーキングの発生を減らすことができる。また、Ａ領域の厚さが相対的に厚いので、基体１１０と絶縁部材１７８との境界面部位の第１絶縁層１２０にクラックの発生を防ぐことができる。従って、クラックを通じての基体１１０と電極層１４０との間のアーキング発生を減らすことができる。
【００６９】
また、電極層１４０は端子１７７の上方領域の電極層１４０の上部面が、第１絶縁層１２０の上方領域の電極層１４０の上部面より低く形成することが望ましい。これを通じて、端子１７７の上方のＣ領域に形成される第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０の厚さが残りのＤ領域に形成される第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０の厚さより厚く形成されることが望ましい。これは、端子１７７を通じて高電圧の電源が電極層１４０に印加されても電極層１４０と、第２誘電層１６０上に安着し支持される基板との間の放電現象を防止するためである。
【００７０】
再び、図１を参照すれば、前記第１誘電層１５０は、電極層１４０上に形成される。第１誘電層１５０は電極層１４０を包むように形成されて電極層１４０が埋設されるようにする。例えば、第１誘電層１５０は、電極層１４０が形成されていない第１絶縁層１２０の上部面の残りの領域及び電極層１４０の上部面に対して形成されることができる。第１誘電層１５０は、第１溶射コーティング用粉末を利用して溶射コーティング工程によって収得される。従って、第１誘電層１５０もやはり非晶構造を有する。即ち、第１誘電層１５０の形成に使用される第１溶射コーティング用粉末は、第１絶縁層１２０の形成に使用される第１溶射コーティング用粉末と同一である。
【００７１】
前記第１誘電層１５０は、１００ｕｍ〜３００ｕｍの厚さを有する。第１誘電層１５０は非晶構造を有することによって、コーティング層内部の空間を最小化することができるので、低い気孔率を有する。第１誘電層１５０は、２％以下の気孔率を有し、望ましくは１％以下の気孔率を有する。具体的に、第１誘電層１５０は約０.５％〜２％の気孔率を有
し、望ましくは約０.５％〜１％の気孔率を有する。また、第１誘電層１５０は、接着強
度を確保するために４ｕｍ〜８ｕｍの表面粗度（Ｒａ）を有し、これを通じて１４Ｍｐａ以上の接着強度を有することになる。また、第１誘電層１５０は６５０Ｈｖ以上の硬度を有する。
【００７２】
前記第２誘電層１６０は、第１誘電層１５０上に形成され、その上部面に基板が安着される。例えば、第２誘電層１６０は、第１誘電層１５０の上部面に形成されることができる。これと共に、第２誘電層１６０は、第１絶縁層１２０、第１誘電層１５０、及び基体１１０の露出面全体に対して形成されることができる。即ち、第２誘電層１６０は、基体１１０、第１絶縁層１２０、及び第１誘電層１５０の側面の露出面まで完全にカバーすることによって、前記部材が損傷されることを抑制することになる。第２誘電層１６０は第２溶射コーティング用粉末を利用して溶射コーティング工程によって収得される。ここで、第２溶射コーティング用粉末は、結晶質のコーティング層を形成するための溶射コーティ
ング用粉末である。例えば、第２溶射コーティング用粉末は、セラミックを含むことができる。前記セラミックの例としては、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＡｌＣ、ＴｉＮ、ＡｌＮ、ＴｉＣ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＣｅＯ２、ＴｉＯ２、ＢｘＣｙ、ＢＮ、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、ＹＡＧ、Ｍｕｌｌｉｔｅ、ＡｌＦ３等を挙げることができる。これらは単独または組合わせて使用することができる。
【００７３】
前記第２誘電層１６０は、２００ｕｍ〜４００ｕｍの厚さを有する。第２誘電層１６０は、結晶構造を有することによって第１誘電層１５０より相対的に高い気孔率を有する。従って、第２誘電層１６０は、３％〜７％の気孔率を有する。第２誘電層１６０はコーティング層間の接着強度を確保するために３ｕｍ〜５ｕｍの表面粗度（Ｒａ）を有し、これを通じて１４Ｍｐａ以上の接着強度を有することになる。また、第２誘電層１６０は、６５０Ｈｖ以上の硬度を有する。
【００７４】
本実施形態において、誘電層の第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０の厚さは、各々１００ｕｍ〜３００ｕｍ及び２００ｕｍ〜４００ｕｍの範囲を有する。第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０の厚さが言及した範囲を有するのは、誘電率、体積抵抗（例えば、絶縁抵抗）、静電吸着力などに起因する。誘電層の厚さ、つまり、第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０の全厚さが５００ｕｍを超過する場合、電極層１４０と基板（例えば、吸着対象物）との距離が遠くなって静電吸着力が減少することができて望ましくない。従って、第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０の全厚さは５００ｕｍを超過しないことが望ましい。また、前記誘電層の誘電率は、結晶構造を有する第２誘電層１６０によって大きく左右されるが、第２誘電層１６０の厚さが２００ｕｍ未満の場合、静電気力形成に必要な十分な誘電率が確保されなくて望ましくない。また、体積抵抗は非晶構造を有する第１誘電層１５０により大きく左右されるが、第１誘電層１５０の厚さが１００ｕｍ未満の場合、体積抵抗が低くなって望ましくない。従って、第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０は全厚さが５００ｕｍを超過しないで第１誘電層１５０は１００ｕｍ以上の厚さを有し、第２誘電層１６０は２００ｕｍ以上の厚さを有することが望ましい。結果的に、第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０は上記の条件が満足できるように、第１誘電層１５０の厚さは１００ｕｍ〜３００ｕｍを有し、第２誘電層１６０の厚さは２００ｕｍ〜４００ｕｍを有することが望ましい。
【００７５】
このように、本実施形態に係る静電チャック１００において、誘電層は結晶質の溶射コーティング層と非晶質の溶射コーティング層を含む多重層で構成されることによって、従来に比べて誘電率の減少なしで体積抵抗が増加する効果を有する。例えば、一般的に結晶質の溶射コーティング層は、約１０９〜１０１１Ω・ｃｍの体積抵抗を有する反面、非晶質の溶射コーティング層は、約１０１３Ω・ｃｍの体積抵抗を有する。即ち、第２誘電層１６０は、約１０９〜１０１１Ω・ｃｍの体積抵抗を有し、第１誘電層１５０は、約１０１３Ω・ｃｍの体積抵抗を有する。さらに、誘電体役割をする第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０の全体積抵抗は、約１０１３ Ω・ｃｍの体積抵抗を有することになる。結果的に、誘電層を非晶質層と結晶質層の多重層で構成することによって、従来のような誘電率を維持しながら体積抵抗が増加する。従って、絶縁抵抗が増加された効果をもたらし、絶縁抵抗の増加を通じて絶縁特性が増加されるので、電気的特性が向上された誘電層が具現できるようになる。また、前記静電チャック１００において、絶縁層の第１絶縁層１２０は体積抵抗特性の良い非晶構造の溶射コーティング層からなることによって、体積抵抗が増加して絶縁特性が向上される。
【００７６】
前記第１絶縁層１２０と、第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０は、溶射コーティング工程の後処理工程として、溶射コーティング層に含まれた気孔及びクラックなどの多孔質を埋める封孔処理工程を経ることができる。前記封孔処理は、第１絶縁層１２０と、第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０全体に対して一括的に実行されることができ、グルー
プ単位または個別単位で実行されることができる。第１絶縁層１２０と第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０の封孔処理に使われる封孔処理材は樹脂を含み、一例として、前記樹脂はシリコン系のアクリル樹脂であることができる。
【００７７】
このような封孔処理を通じて、第１絶縁層１２０と第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０は、体積抵抗が増加される効果を得る。例えば、結晶構造を有する第２誘電層１６０の体積抵抗は、封孔処理前には、約１０９〜１０１１Ω・ｃｍを有するが、封孔処理後には、約１０１３Ω・ｃｍに増加する。また、非晶構造を有する第１絶縁層１２０及び第１誘電層１５０の体積抵抗は、封孔処理前には、約１０１３Ω・ｃｍを有するが、封孔処理後には、約１０１４〜１０１５Ω・ｃｍに増加する。さらに、第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０の全体積抵抗は、封孔処理前には、約１０１３Ω・ｃｍを有するが、封孔処理後には、約１０１４〜１０１５ Ω・ｃｍに増加する。
【００７８】
従って、多重層構造を有する誘電層は、静電気力形成に必要な十分な誘電率を有しならも体積抵抗が増加することによって、漏洩電流の抑制を通じてアーキング発生を抑制し、電気的特性を向上させる。さらに、非晶構造の絶縁層は非晶構造の溶射コーティング層が高い体積抵抗を有するので、絶縁特性が向上される。
【００７９】
本実施形態において、非晶質の第１誘電層１５０上に結晶質の第２誘電層１６０を形成して最上層（例えば、最外郭）に結晶質のコーティング層が配置されることを説明した。誘電層は、誘電率及び体積抵抗のみを見ると、結晶質のコーティング層上に非晶質のコーティング層を形成しても上述した効果と同じ効果を得ることができる。しかし、非晶質のコーティング層は物理的側面では高い体積抵抗を有する反面、熱膨張係数が小さいので、工程中にクラックが発生することができ、機能的側面で非晶質のコーティング層が最上層に位置する時、誘電率増加に従がってプラズマによるアーキング発生の危険性を有するようになる。従って、非晶質のコーティング層が最上層に配置されることは望ましくなく、結晶質のコーティング層が最上層に配置されることが望ましい。従って、本実施形態において、誘電層を形成する時、非晶質の第１誘電層１５０上に結晶質の第２誘電層１６０を形成することによって、最上層に結晶質のコーティング層が配置されるように構成する。
【００８０】
図４は本発明の他の実施形態に係る静電チャックの構成を示す概略面である。
【００８１】
ここで、図４に図示した静電チャック２００は、図１を参照して上述した静電チャック１００の構成と非常に類似しているので、同一部材に対しては同じ符号を使用し、差異点中心に簡略に説明する。
【００８２】
本発明の他の実施形態に係る静電チャック２００は、基体１１０、第１絶縁層２２０、第２絶縁層２３０、電極層１４０、第１誘電層１５０、第２誘電層１６０、及びコネクタ１７０を含む。
【００８３】
前記基体１１０は、平板形態またはシリンダー形態を有し、金属で形成されることができる。前記金属の例としては、アルミニウム（Ａｌ）を含むことができる。
【００８４】
前記第１絶縁層２２０は基体１１０上に形成する。第１絶縁層２２０は基体１１０の上部面の一部領域に形成されることができる。第１絶縁層２２０は、第１溶射コーティング用粉末を利用した溶射コーティング工程で収得され、非晶構造を有する。第１絶縁層２２０は少なくとも１００ｕｍ以上の厚さを有し、望ましくは１００ｕｍ〜３００ｕｍの厚さを有する。第１絶縁層２２０の厚さが１００ｕｍ未満の場合、体積抵抗が低くて電極層１４０層と基体１１０との間の絶縁特性が低下されるので望ましくない。従って、第１絶縁層２２０は、少なくとも１００ｕｍ以上の厚さを有することが望ましい。第１絶縁層２２０
は非晶構造を有するので気孔率が２％以下、望ましくは１％以下を有する。例えば、第１絶縁層２２０は、約０.５％〜２％の気孔率を有し、望ましくは約０.５％〜１％の気孔率を有する。また、第１絶縁層２２０は、接着強度を確保するために４ｕｍ〜８ｕｍの表面粗度（Ｒａ）を有し、これを通じて１４Ｍｐａ以上の接着強度を有するようになる。また、第１絶縁層２２０は６５０Ｈｖ以上の硬度を有する。
【００８５】
前記第２絶縁層２３０は第１絶縁層２２０上に形成する。例えば、前記第２絶縁層２３０は、第１絶縁層２２０の上部面に対応して形成することができる。第２絶縁層２３０は、第２溶射コーティング用粉末を利用した溶射コーティング工程によって収得される。ここで、第２溶射コーティング用粉末は結晶質のコーティング層を形成するための溶射コーティング用粉末である。例えば、第２溶射コーティング用粉末は、セラミックを含むことができる。前記セラミックの例としては、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＡｌＣ、ＴｉＮ、ＡｌＮ、ＴｉＣ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＣｅＯ２、ＴｉＯ２、ＢｘＣｙ、ＢＮ、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、ＹＡＧ、Ｍｕｌｌｉｔｅ、ＡｌＦ３等を挙げることができる。これらは単独または組合わせて使用することができる。
【００８６】
前記第２絶縁層２３０は、２００ｕｍ〜４００ｕｍの厚さを有する。第２絶縁層２３０は結晶構造を有することによって第１絶縁層２２０より高い気孔率を有する。例えば、第１誘電層２３０は、３％〜７％の気孔率を有する。第２絶縁層２３０はコーティング層間の接着強度を確保するために３ｕｍ〜５ｕｍの表面粗度（Ｒａ）を有し、これを通じて１４Ｍｐａ以上の接着強度を有するようになる。また、第１誘電層１５０は６５０Ｈｖ以上の硬度を有する。
【００８７】
一方、前記静電チャック２００において、第２絶縁層２３０が第１絶縁層２２０上に形成されることと図示及び説明したが、これとは異なって、第２絶縁層２３０は基体１１０上に形成されることができる。即ち、第２絶縁層２３０は、基体１１０と第１絶縁層２２０との間に形成されることができる。本実施形態で基体１１０と電極層１４０の絶縁のために、第１絶縁層２２０及び第２絶縁層２３０が形成される時、第１絶縁層２２０及び第２絶縁層２３０の配置位置は変更可能である。前記静電チャック２００において、基体１１０と電極層１４０を絶縁させる絶縁層は、非晶質の第１絶縁層２２０と結晶質の絶縁層２３０を含む多重層構成を有することによって、体積抵抗の増加を通じて絶縁抵抗特性が向上された構成であれば十分である。
【００８８】
前記第２絶縁層２３０上には電極層１４０が形成する。例えば、電極層１４０は第２絶縁層２３０の一部領域に形成することができる。電極層１４０は導電性材質からなる。前記導電性材質の例としてはタングステンを挙げることができる。
【００８９】
前記電極層１４０上には第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０が順次に形成される。
【００９０】
前記第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０は、電極層１４０によって静電気力が形成されるように誘電体役割をする。第１誘電層１５０は、第１溶射コーティング用粉末を利用した溶射コーティング工程で収得され、第２誘電層１６０は第２溶射コーティング用粉末を利用した溶射コーティング工程で収得される。従って、第１誘電層１５０は非晶構造を有し、第２誘電層１６０は結晶構造を有する。
【００９１】
このように、前記静電チャック２００は絶縁層及び誘電層が各々非晶構造の溶射コーティング層と結晶構造の溶射コーティング層とを含む多重層からなる。従って、結晶構造の溶射コーティング層によって静電気力形成に必要な誘電率を確保することになり、非晶構造の溶射コーティング層によって体積抵抗が増加し、体積抵抗の増加によって絶縁抵抗が増加して絶縁特性が向上される。結果的に、誘電率の減少なしで体積抵抗が増加されるので
、絶縁抵抗特性が向上して漏洩電流による不良を改善することによって、電気的特性が向上されることになる。
【００９２】
前記コネクタ１７０は、基体１１０、第１絶縁層２２０及び第２絶縁層２３０を貫通して電極層１４０に接続される。コネクタ１７０は外部からの高電圧を電極層１４０に印加する役割をする。
【００９３】
前記コネクタ１７０の構成は、基体１１０、第１絶縁層２２０及び第２絶縁層２３０を貫通して電極層１４０に接続されることを除けば、図２及び図３を参照して説明した構成と非常に類似している。即ち、図１を参照して説明した静電チャック１００においては、基体１１０と電極層１４０との間に第１絶縁層１２０のみが位置するが、前記静電チャック２００においては、基体１１０と電極層１４０との間に第１絶縁層２２０及び第２絶縁層２３０が位置する構成を有する。このような差異点を除いては上述した場合と同一であるので、前記コネクタ１７０についての詳細な説明は上述した説明に代替する。
【００９４】
以下、本発明による静電チャックと従来静電チャックの比較を通じて本発明による静電チャックの効果に対して簡略に説明する。
【００９５】
図５は本発明による静電チャック及び従来技術による静電チャックにおいて電極層に印加される電圧による絶縁抵抗を示すグラフである。
【００９６】
ここで、本発明の静電チャック１００、２００及び従来静電チャックは、次の条件と同一である。静電チャックのサイズは、３００φ×４５Ｔを有し、基体上に形成された全体コーティング層（例えば、絶縁層と誘電層）の厚さは、９５０ｕｍ〜１０５０ｕｍの範囲を有し、誘電層の厚さは４００ｕｍ〜５００ｕｍの範囲を有する。前記絶縁抵抗の測定は、電極層に印加される電圧を５００Ｖから２５００Ｖまで、５００Ｖ単位で段階的に増加させて測定した値を図示した。
【００９７】
図５に図示したように、本発明による静電チャック１００、２００の誘電層の絶縁抵抗は、従来静電チャックの誘電層の絶縁抵抗に対して少なくとも２.５倍以上高いということ
が分かる。従って、本発明による構成として非晶質の溶射コーティング層と結晶質の溶射コーティング層を含む多重層構成の誘電層は、結晶質の単一層からなっている誘電層より体積抵抗が顕著に増加することが分かる。
【００９８】
従って、本発明に係る静電チャック１００、２００の場合、誘電層が有する絶縁抵抗が増加することによって、漏洩電流が減少することになり、前記漏洩電流の減少によって漏洩電流に起因するアーキングなどの不良発生が減少するので電気的特性が向上される。
【００９９】
特に、従来静電チャックにおいて、電極層に印加される電圧が５００Ｖから２５００Ｖに段階的に増加されることに伴った絶縁抵抗の変化が非常に少ないことが分かる。即ち、従来静電チャックは、電極層に５００Ｖの電圧が印加される場合、約５５３０ＭΩの絶縁抵抗を有し、電極層に２５００Ｖの電圧が印加される場合にもそれほど変わりのない約５７８０ＭΩの絶縁抵抗を有する。電極層に印加される電圧が１０００Ｖ、１５００Ｖ、２０００Ｖの場合に、各々、５６４０ＭΩ、５７８０ＭΩ、５６５０ＭΩの絶縁抵抗を有する。従って、従来静電チャックは、電極層に印加される電圧が高電圧化されるほど、漏洩電流が増加（同一抵抗で電流は電圧に比例するので）することになり、前記漏洩電流の増加はアーキングなどの不良を誘発する。このように、従来静電チャックは電極層に印加される電圧が高電圧化されるほど電気的特性が悪くなる。
【０１００】
反面、本発明による静電チャック１００、２００は、電極層に印加される電圧が５００Ｖ
から２５００Ｖに段階的に増加することに伴って絶縁抵抗が増加することが分かる。電極層に５００Ｖの電圧が印加される時、約１４,９００ＭΩの絶縁抵抗を有し、電極層に２
５００Ｖの電圧が印加される時、約２４,６００ＭΩの絶縁抵抗を有することを示し、絶
縁抵抗が約６５％増加したことが分かる。さらに、電極層に印加される電圧が１０００Ｖ、１５００Ｖ、２０００Ｖの場合に、各々１８,２００ＭΩ、２１,２００ＭΩ、２３,５
００ＭΩの絶縁抵抗を有する。従って、本発明による静電チャックの場合、電極層に印加される電圧が増加（例えば、高電圧化）されることにより、絶縁抵抗が増加するので、漏洩電流の増加幅は大きくないことが分かる。このように電極層に印加される電圧が増加される場合にも、漏洩電流を低水準に維持することができるようになるので、漏洩電流に起因するアーキングなどの不良を抑制することができる。
【０１０１】
結論的に、本発明による静電チャック１００、２００は、誘電層（または、絶縁層）が非晶構造のコーティング層と結晶構造のコーティング層を含む多重層からなることによって、絶縁抵抗が増加する効果を有する。前記絶縁抵抗の増加は、漏洩電流を減少させる効果を有し、漏洩電流の減少はアーキングなどの不良を抑制して電気的特性が向上されるようになる。
【０１０２】
図６は本発明による静電チャック及び従来静電チャックの使用時間による漏洩電流及びＨｅ漏洩量を示すグラフである。
【０１０３】
図６に図示したように、本発明の静電チャック１００、２００が有する使用時間経過に伴う漏洩電流は、従来静電チャックが有する使用時間経過に伴う漏洩電流より低いことが分かる。
【０１０４】
一般的に、半導体基板の製造工程中には、プラズマによって基板の温度が増加することになるが、基板の温度増加は工程不良の原因になるので基板の温度を低くする必要がある。このために、基体及びコーティング層を貫通して形成された貫通ホールを通じて基板の下面に温度調節用ヘリウム（Ｈｅ）ガスを供給して基板を冷却させることによって基板を適正温度に維持することになる。即ち、ヘリウム（Ｈｅ）ガスは、冷却ガスの役割をする。前記ヘリウム（Ｈｅ）ガスの供給量は、静電チャックの吸着力によって変わることになる。例えば、静電チャックの吸着力が良ければ、基板と静電チャックとの間の密封が良くなって基板と静電チャックとの間を通じて外部に漏洩されるガス量が少なくなり、静電チャックの吸着力が悪ければ、相対的に基板と静電チャックとの間の密封が悪くなって漏洩されるガス量が増加することになる。
【０１０５】
上記のような観点から見れば、本発明の静電チャック１００を利用した製造工程時に、ヘリウム（Ｈｅ）ガスの漏洩量が従来静電チャックを利用した製造工程時のヘリウム（Ｈｅ）ガス漏洩量より少ないので、本発明の静電チャック１００、２００が相対的に静電吸着力が良いことが分かる。特に、従来静電チャックは、使用時間経過に伴って現れるヘリウム（Ｈｅ）ガス漏洩量の変化幅が大きく現れることが分かる。即ち、従来静電チャックを利用した製造工程においては、ヘリウム（Ｈｅ）ガス漏洩量の均一性が低下されたことが分かる。反面、本発明の静電チャックは、使用時間経過に伴って現れるヘリウム（Ｈｅ）ガス供給量の変化幅が非常に少なく現れることが分かる。
【０１０６】
結果的に、本発明の静電チャック１００、２００において、漏洩電流及びヘリウム（Ｈｅ）ガス漏洩量が従来静電チャックより低いのは、本発明の静電チャック１００、２００の静電吸着力が従来静電チャックの静電吸着力より向上したことを反証するデータである。さらに、本発明の静電チャック１００、２００は、使用時間経過に伴う静電吸着力の均一性が確保される。
【０１０７】
図７は本発明による静電チャックを利用したエッチング工程後のエッチング率を図示したグラフであり、図８は従来静電チャックを利用したエッチング工程後のエッチング率を図示したグラフである。
【０１０８】
ここで、本発明による静電チャック及び従来技術による静電チャックを利用するということを除けば、同一工程条件でエッチング工程を実行した後、エッチング対象物の領域をマトリックス形態に区画して各領域のエッチング率を示したグラフである。前記エッチング工程条件は、プラズマ形成空間のギャップ（Ｇａｐ）は１２０ｍｍであり、工程圧力は２５０ｍＴｏｒｒであり、ＲＦ電圧は５ｋＷである。また、工程ガスのＳＦ６及びＯ２の供給量は、各々４００ｍＴｏｒｒ及び７０００ｍＴｏｒｒである。
【０１０９】
本発明の静電チャックを利用したエッチング工程のエッチング率
【表１】
【０１１０】
従来静電チャックを利用したエッチング工程のエッチング率
【表２】
【０１１１】
ここで、前記エッチング均一度は、下記の式により求める。
〔数１〕
エッチング均一度＝（最大値−最小値）／（最大値＋最小値）
【０１１２】
図７及び図８は、各々前記〔表１〕及び〔表２〕を基盤にして図示したグラフである。
【０１１３】
図７及び図８を参照すれば、本発明の静電チャック１００、２００を利用したエッチング工程のエッチング平均値は、１３２９０.７であり、従来静電チャックを利用したエッチ
ング工程のエッチング平均値は１０８４０.７である。即ち、本発明の静電チャック１０
０、２００の静電チャックを利用してエッチング工程を進行する時、相対的にエッチング率が向上されたことが分かる。
【０１１４】
また、従来静電チャックを利用したエッチング工程のエッチング 均一度は約１８.８０
％である反面、本発明の静電チャック１００、２００の利用したエッチング工程のエッチング均一度は約７.１５％と測定され、本発明の静電チャック１００、２００を利用する
時に相対的に均一なエッチングが可能であることが分かる。
【０１１５】
このように、本発明の静電チャック１００、２００を利用する場合、より均一なエッチング面の形成が可能であるので、前記静電チャック１００、２００を利用する時、エッチング工程の信頼性が向上される効果を有する。
【０１１６】
以下、非晶構造を有する溶射コーティング層を形成するための第１溶射コーティング用粉末に対して簡略に説明する。
【０１１７】
図９は図１に図示した非晶構造を有する溶射コーティング層の形成に利用される第１溶射コーティング用粉末を説明するための写真である。
【０１１８】
図９を参照すれば、前記第１溶射コーティング用粉末は、第１スラリー組成物と第２スラリー組成物の混合スラリー組成物から収得する。以下に説明する組成物の含量は、重量％を基準とする。
【０１１９】
前記第１スラリー組成物は、酸化イットリウム粒子、第１分散剤、第１結合剤、及び余分の第１溶媒を含む。
【０１２０】
前記酸化イットリウム粒子は、約０.０１ｕｍ〜２ｕｍの直径を有する。前記酸化イット
リウム粒子の直径が０.０１ｕｍ未満の場合、第１溶射コーティング用粉末の平均粒子直
径が小さくなることができ、球形の粗粒粒子を形成しにくくなるので望ましくなく、直径が２ｕｍを超過する場合、粒子が塊りを成して粗粒粒子の平均直径が大きくなりすぎることができるので望ましくない。
【０１２１】
前記第１分散剤は、前記第１スラリー組成物で前記酸化イットリウム粒子を互いに均等に分散させる役割をする。前記第１分散剤は塩基性を有することができる。前記第１分散剤の例としては、カルボキシル系物質、エステル系物質、アミド系物質などを挙げることができ、これらは単独で使用するか、または、２つ以上を混合して使用することができる。前記第１分散剤はｐＨが約１０〜１２であることもでき、より望ましくは、ｐＨが約１０であることができる。前記塩基性を有する第１分散剤で前記酸化イットリウムは（−）表面電荷を有する。前記第１分散剤の含量は、約０.３％〜０.５％であることが望ましい。前記第１分散剤の含量が約０.５％を超過すると、噴射乾燥工程を通じて第１溶射コーテ
ィング用粉末を球形に形成することができなく、約０.３％未満の場合には前記第１スラ
リー組成物の粘度が増加されて望ましくない。
【０１２２】
前記第１結合剤は前記第１スラリー組成物で酸化イットリウム粒子間に結合力を提供する。前記第１結合剤の含量は約２％〜３％であることが望ましい。前記第１結合剤の含量が約２％未満の場合、前記酸化イットリウム粒子が十分に結合されないで、第１溶射コーティング用粉末を球形に形成することができなく、約３％を超過する場合、前記第１スラリー組成物の粘度が急激に増加するので望ましくない。前記第１結合剤の例としてはビニル系物質、アクリル系物質などを挙げることができる。
【０１２３】
前記第１スラリー組成物は余分の第１溶媒を含む。前記第１溶媒は、前記有機物または水
系であることができる。前記第１結合剤がビニル系物質の場合、第１溶媒がエタノールなどのような有機物であることが望ましく、前記第１結合剤がアクリル系物質の場合、前記第１溶媒が水系であることが望ましい。前記ビニル系物質の例としては、エチレンビニルアセテート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルピロリジン、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセテート、ポリビニルエーテル等を挙げることができ、これらは単独で使用するか、または、２つ以上を混合して使用することができる。また、前記アクリル系物質の例としては、メタクリル樹脂、ポリメチルメタクリル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ノルマルブチルアクリル樹脂、ポリスチレンポリメチルメタアクリル樹脂等を挙げることができ、これらは単独で使用するか、または、２つ以上を混合して使用することができる。
【０１２４】
前記第１スラリー組成物は、ボールミル（ｂａｌｌ ｍｉｌｌ）を使用して形成することができる。前記第１スラリー組成物の固形分比率は、第１分散剤の含量に比例する。前記第１スラリー組成物は前記固形分比率が約２０％未満の場合には、第１溶媒内に粗粒粒子の大きさが小さいこともあり、約３０％を超過する場合には粘度が高まって前記第１溶射コーティング用粉末を製造する工程制御が容易ではなく、非球形の粉末が生成されることができる。従って、前記第１スラリー組成物の固形分の比率は、約２０％〜３０％であることが望ましい。
【０１２５】
前記第２スラリー組成物は、酸化アルミニウム粒子、第２分散剤、第２結合剤及び余分の第２溶媒を含む。
【０１２６】
例えば、前記酸化アルミニウム粒子は、約０.５ｕｍ〜２ｕｍの直径を有する。前記酸化
アルミニウム粒子の直径が、約０.５ｕｍ未満の場合には第１溶射コーティング用粉末の
平均直径が小さくなることができて球形の粗粒粒子を形成しにくくなり、約２ｕｍを超過する場合には粗粒粒子の平均直径が大きくなりすぎることができる。
【０１２７】
前記第２分散剤は、前記第２スラリー組成物で前記酸化アルミニウム粒子を互いに均等に分散させる役割をする。前記第２分散剤は酸性を有することができる。前記第２分散剤の例としては、カルボキシル系物質、エステル系物質、アミド系物質などを挙げることができる。これらは単独で使用するか、または、２つ以上を混合して使用することができる。前記第２分散剤はｐＨが約２〜４であることもでき、より望ましくは、ｐＨが約２であることができる。前記塩基性を有する第２分散剤で前記酸化アルミニウムは（＋）表面電荷を有する。前記第２分散剤の含量は、約０.３％〜２％であることが望ましい。前記第２
分散剤の含量の範囲は、前記第１スラリー組成物で第１分散剤の場合と同じ理由を有する。
【０１２８】
前記第２結合剤は、前記第２スラリー組成物で酸化アルミニウム粒子間に結合力を提供する。前記第２結合剤の含量は約２％〜３％であることが望ましい。前記第２結合剤の含量が約２％未満の場合には、前記酸化アルミニウム粒子が十分に結合されなくて第１溶射コーティング用粉末を球形に形成することができなく、約３％を超過する場合には、前記第１溶射コーティング用粉末を球形に形成することはできるが、前記第２スラリー組成物の粘度が急激に増加するので望ましくない。前記第２結合剤の例に対する説明は、前記第１結合剤の例に対する説明と実質的に同一である。
【０１２９】
前記第２スラリー組成物は余分の第２溶媒を含む。前記第２溶媒は、前記有機物または水系であることができる。前記第２溶媒に対する説明は前記第１溶媒に対する説明と実質的に同一である。
【０１３０】
前記第２スラリー組成物は、ボールミル（ｂａｌｌ ｍｉｌｌ）を使って形成することが
できる。前記第２スラリー組成物の固形分の比率は、第２分散剤の含量に比例する。前記第２スラリー組成物の前記固形分の比率が約２０％未満の場合には、第２溶媒内に前記酸化アルミニウム粉末含量が低くて粗粒粒子の大きさが小さいことがあり、約３０％を超過する場合には粘度が高まって前記第１溶射コーティング用粉末を製造する工程制御が容易ではなく、非球形の粉末が生成されることができる。従って、前記第２スラリー組成物の固形分の比率は、約２０％〜３０％であることが望ましい。
【０１３１】
前記混合スラリー組成物で前記酸化イットリウムと前記酸化アルミニウムの重量比が１：９〜４：６の場合、前記混合スラリー組成物から収得した第１溶射コーティング用粉末を使用して形成したコーティング層は、主に酸化アルミニウムの特性を有し、強度は高いが接着力が弱いという短所がある。前記混合スラリー組成物で前記酸化イットリウムと前記酸化アルミニウムの重量比が８：２〜９：１の場合、前記混合スラリー組成物から収得した第１溶射コーティング用粉末を使用して形成したコーティング層は、主に酸化イットリウムの特性を有し、強度及び接着力が弱いという短所がある。従って、前記混合スラリー組成物で前記酸化イットリウムと前記酸化アルミニウムは、約５：５〜約７：３の重量比を有することが望ましく、約５：５の重量比を有することがより望ましい。
【０１３２】
前記第１溶射コーティング用粉末は、前記第１スラリー組成物と前記第２スラリー組成物が混合されたスラリー組成物から収得された粗粒粒子を含み、前記粗粒粒子は約２０ｕｍ〜６０ｕｍの平均直径を有し、約３０ｕｍ〜４０ｕｍの平均直径を有することがより望ましい。前記粗粒粒子の平均直径が約２０ｕｍ未満の場合には、粉末の大きさが小さすぎて溶射コーティングを実行する時、粉末自体が対象物まで十分に伝達しなくなる可能性もあって望ましくなく、約６０ｕｍを超過する場合には、粉末が大きすぎて溶射コーティングを実行する時、塊りができるような現象が発生して均一なコーティングが成り立たないことができて望ましくない。
【０１３３】
図１０は図９に図示した第１溶射コーティング用粉末の製造方法を説明するための工程図である。
【０１３４】
図１０を参照すれば、前記第１溶射コーティング用粉末の製造方法は、先ず第１スラリー組成物を形成する（Ｓ１１０）。前記第１スラリー組成物は０.０１ｕｍ〜２ｕｍの直径
を有する酸化イットリウム粒子、前記酸化イットリウム粒子を均一に分散させる第１分散剤、前記酸化イットリウム粒子間に結合力を提供する第１結合剤及び余分の第１溶媒を含む。前記酸化イットリウム粒子間の結合力が十分な場合には、前記第１スラリー組成物は、前記第１結合剤を含まないことができる。
【０１３５】
図１１は図１０に図示した第１スラリー組成物の形成方法を説明するための工程図である。
【０１３６】
図１１を参照すれば、前記第１スラリー組成物の形成方法は第１溶媒を準備し（Ｓ１１１）、順次に前記第１溶媒に０.０１ｕｍ〜２ｕｍの直径を有する酸化イットリウム粒子を
投入し（Ｓ１１２）、約０.３％〜０.５％の含量で第１分散剤を投入し（Ｓ１１３）、約２％〜３％の含量で第１結合剤を投入する（Ｓ１１４）。ここで、前記第１分散剤によって前記酸化イットリウム粒子は（−）表面電荷を有する。これとは違って、前記酸化イットリウム粒子、前記第１分散剤、前記第１結合剤を前記第１溶媒に投入する順番が変わっても構わない。
【０１３７】
以後、ボールミルを使って前記酸化イットリウム粒子、前記第１分散剤、前記第１結合剤、及び第１溶媒を互いに混合させて前記第１スラリー組成物を形成する。
【０１３８】
再び、図１０を参照すれば、第２スラリー組成物を形成する（Ｓ１２０）。
【０１３９】
前記第２スラリー組成物は、０.５ｕｍ〜２ｕｍの直径を有する酸化アルミニウム粒子、
前記酸化アルミニウム粒子を均一に分散させる第２分散剤、前記酸化アルミニウム粒子間に結合力を提供する第２結合剤及び余分の第２溶媒を含む。前記酸化アルミニウム粒子間の結合力が十分な場合、前記第２スラリー組成物は前記第２結合剤を含まないことができる。
【０１４０】
図１２は図１０に図示した第２スラリー組成物の形成方法を説明するための工程図である。
【０１４１】
図１２を参照すれば、第２溶媒を準備し（Ｓ１２１）、順次に前記第２溶媒に０.５ｕｍ
〜２ｕｍの直径を有する酸化アルミニウム粒子を投入し（Ｓ１２２）、約０.３％〜２％
の含量で第２分散剤を投入し（Ｓ１２３）、約２％〜３％の含量で第２結合剤を投入する（Ｓ１２４）。ここで、第２分散剤によって酸化アルミニウム粒子は（＋）表面電荷を有する。これとは違って、前記酸化アルミニウム粒子、前記第２分散剤、前記第２結合剤を前記第２溶媒に投入する順番が変わっても構わない。
【０１４２】
以後、ボールミルを使って前記酸化アルミニウム粒子、前記第２分散剤、前記第２結合剤及び溶媒を互いに混合させて前記第２スラリー組成物を形成する。
【０１４３】
また、図１０を参照すれば、前記第１スラリー組成物と前記第２スラリー組成物を混合して混合スラリー組成物を形成する（Ｓ１３０）。この時、前記第１スラリー組成物の酸化イットリウムと前記第２スラリー組成物の酸化アルミニウムが、７：３〜５：５の重量比、即ち、１：０.４〜１の重量比を有する。
【０１４４】
図１３は、図１０に図示した混合スラリー組成物の形成方法において、酸化イットリウムと酸化アルミニウムの結合を説明するための図面である。
【０１４５】
図１３を参照すれば、前記酸化イットリウムが（−）表面電荷を有し、前記酸化アルミニウムが（＋）表面電荷を有するので、静電気的引力によって前記酸化イットリウムが容易に結合されることができる。
【０１４６】
再び、図１０を参照すれば、前記混合スラリー組成物を噴霧乾燥（ｓｐｒａｙ ｄｒｙｉｎｇ）工程を実行して酸化イットリウムと酸化アルミニウムを含む粗粒粒子を形成する（Ｓ１４０）。前記噴霧乾燥工程は、噴霧乾燥器から前記混合スラリー組成物を噴射しながら高温で加熱して実行する。前記噴霧乾燥工程は、約８００℃〜１５００℃の温度で実行することが望ましく、前記温度範囲で前記噴霧乾燥工程で高い硬度を有する粗粒粒子を形成することができる。
【０１４７】
前記噴霧乾燥工程を実行して、前記混合スラリー組成物は約２０ｕｍ〜６０ｕｍの平均粒子直径を有し、酸化イットリウム及び酸化アルミニウムを含む粗粒粒子で形成される。
【０１４８】
一方、前記第１溶射コーティング用粉末の製造工程、即ち、前記第１スラリー組成物を形成する段階（Ｓ１１０）、前記第２スラリー組成物を形成する段階（Ｓ１２０）、前記混合スラリー組成物を形成する段階（Ｓ１３０）、及び前記混合スラリー組成物を噴霧乾燥する段階（Ｓ１４０）は、空気、水素、酸素、及び窒素雰囲気、または、これらが混合された雰囲気で行われることができる。
【０１４９】
以下、本発明による静電チャック製造方法に対して説明する。ここで、図４に図示した静
電チャック２００の構成と図３に図示したコネクタ１７０の構成を基準として説明する。
【０１５０】
図１４は本発明の一実施形態に係る静電チャック製造方法を説明するための工程図である。
【０１５１】
図３、図４及び図１４を参照すれば、本発明による静電チャック２００の製造方法は、基体１１０を準備する（Ｓ２１０）。基体１１０は平板形態またはシリンダー形態を有することができる。基体１１０はコネクタ１７０を挿入のための貫通ホールが形成された状態に準備する。
【０１５２】
前記コネクタ１７０を準備する（Ｓ２２０）。コネクタ１７０の準備は、基体１１０の準備段階と個別的に行われる。コネクタ１７０は、端子１７７の周辺に絶縁部材１７８を形成し、絶縁部材１７８の上段部の一部に第１バッファ層１７９ａを形成した状態に準備する。
【０１５３】
前記基体１１０とコネクタ１７０が、各々個別準備されると、次に、基体１１０に形成されているコネクタ１７０用貫通ホールにコネクタ１７０を挿入する（Ｓ２３０）。即ち、コネクタ１７０を基体１１０の定位置させる。コネクタ１７０が定位置に配置されれば、第２バッファ層１７９ｂを形成する。第２バッファ層１７９ｂは、以下形成される第１絶縁層２２０と絶縁部材１７８との間の領域及び第１絶縁層２２０と基体１１０との接触面のうち、一部領域に形成する。
【０１５４】
続いて、第２バッファ層１７９ｂを含むコネクタ１７０領域を除いて、基体１１０の上部面に対してボンディング層１１５を形成する（Ｓ２４０）。ボンディング層１１５は、基体１１０と第１絶縁層２２０との接着のために形成し、金属合金を含む。前記金属合金の例としては、ニッケル−アルミニウム合金を挙げることができる。
【０１５５】
続いて、基体１１０上に第１溶射コーティング用粉末を利用した溶射コーティング工程を実行して非晶構造を有する第１絶縁層２２０を形成する（Ｓ２５０）。第１絶縁層２２０は基体１１０の上部面の一部領域に形成される。前記第１溶射コーティング用粉末に対しては、図８及び図１２を参照して説明したので、その詳細な説明は省略する。前記第１絶縁層２２０は、第１溶射コーティング用粉末を溶融噴射する溶射コーティング工程によって形成する。前記溶射コーティング工程の例としては、大気プラズマ溶射（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃａｌｌｙ Ｐｌａｓｍａ Ｓｐｒａｙ：ＡＰＳ）工程、高速酸素−燃料溶射工程、真空プラズマ溶射工程、キネティック噴射工程などを挙げることができる。
【０１５６】
続いて、第１絶縁層２２０上に第２溶射コーティング用粉末を利用した溶射コーティング工程を実行して結晶構造を有する第２絶縁層２３０を形成する（Ｓ２６０）。第２絶縁層２３０は、第１絶縁層２２０の上部面に対して形成される。前記第２溶射コーティング用粉末は、結晶質のコーティング層を形成するための粉末であって、セラミックを含むことができる。前記セラミックの例としてはＡｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＡｌＣ、ＴｉＮ、ＡｌＮ、ＴｉＣ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＣｅＯ２、ＴｉＯ２、ＢｘＣｙ、ＢＮ、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、ＹＡＧ、Ｍｕｌｌｉｔｅ、ＡｌＦ３等を挙げることができ、これらは単独または組合わせて使用することができる。
【０１５７】
前記第２絶縁層２３０は、第２溶射コーティング用粉末を溶融噴射する溶射コーティング工程によって形成する。前記溶射コーティング工程の例としては大気プラズマ溶射（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃａｌｌｙ Ｐｌａｓｍａ Ｓｐｒａｙ：ＡＰＳ）工程、高速酸素−燃料溶射工程、真空プラズマ溶射工程、キネティック噴射工程などを挙げることができる。即ち、第１絶縁層１３０の形成方法と互いに異なるコーティング用粉末を使用することを
除いては同一である。
【０１５８】
前記第２絶縁層２３０を形成した後に第２絶縁層２３０の平坦調節段階を実行する。さらに、第２絶縁層２３０の平坦調節段階を行いながらコネクタ１７０が、以下形成する電極層１４０と接触できるようにコネクタ１７０の接触部（例えば、上端平面）を露出させる。一方、図１に図示した静電チャック１００の場合、基体１１０と電極層１４０との間に第１絶縁層１２０のみが形成されるので、第１絶縁層１２０を形成した後に第１絶縁層１２０の平坦調節段階を実行することになり、この過程でコネクタ１７０を露出させる。
【０１５９】
続いて、第２絶縁層２３０上に導電性材質を利用して電極層１４０を形成する（Ｓ２７０）。電極層１４０は第２絶縁層２３０の上部面の一部領域に形成することができる。電極層１４０を形成するための導電性材質の例としてはタングステンを挙げることができる。
【０１６０】
続いて、電極層１４０を形成した後に、電極層１４０上に第１溶射コーティング用粉末を利用した溶射コーティング工程を実行して非晶構造を有する第１誘電層１５０を形成する（Ｓ２８０）。第１誘電層１５０は電極層１４０が形成されていない第２絶縁層２３０の上部面の残り領域及び電極層１４０の上部面に形成する。即ち、第１誘電層１５０は電極層１４０を完全に包むように形成される。第１誘電層１５０を形成するための第１溶射コーティング用粉末は第１絶縁層２２０を形成するための粉末と同一であり、第１誘電層１５０を形成するための溶射コーティングの例は、上述した第１絶縁層２２０を形成するための溶射コーティングの例と同一である。
【０１６１】
続いて、第１誘電層１５０上に第２溶射コーティング用粉末を利用した溶射コーティング工程を実行して結晶質の第２誘電層１６０を形成する（Ｓ２９０）。第２誘電層１６０は、第１誘電層１５０を完全に包むように形成され、さらに、コーティング層が形成されていない基体１００の上端面の残り領域（例えば、端部領域）及び基体１１０の側面と、第１絶縁層２２０及び第２絶縁層２３０の側面、並びに、第１誘電層１５０の側面を同時にコーティングする。即ち、第２誘電層１６０は、基体１１０をはじめとして、全てのコーティング層２２０、２３０、１５０の露出面に対してコーティングする。形成過程において、前記コーティング層２２０、２３０、１５０の間の溶射界面が存在することができるが、前記溶射界面は今後のクラックに発展することができ、前記クラックによってアーキングが発生される可能性があって問題になる。従って、このような問題を改善するために第２誘電層１６０を形成する時、基体１１０をはじめとして、コーティング層２２０、２３０、２３０の側面の露出部位まで第２誘電層１６０を同時にコーティングする。
【０１６２】
前記第２誘電層１６０を形成するために使われる第２溶射コーティング用粉末は、第２絶縁層２３０を形成するために使用されたコーティング用粉末と同一である。また、第２誘電層１６０を形成するための溶射コーティングの例としては、上述した第１絶縁層２２０を形成するための溶射コーティングの例と同一である。
【０１６３】
前記第２誘電層１６０が形成された後には、第２誘電層１６０の上面に突起部を加工する段階を含むことができる。
【０１６４】
第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０まで形成すると、第１絶縁層２２０及び第２絶縁層２３０と、第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０に含まれた気孔を埋めるための封孔処理を行う（Ｓ３００）。前記封孔処理は、封孔処理材を利用して実行される。前記封孔処理材は樹脂を含み、一例として、前記樹脂はシリコン系のアクリル樹脂であることもできる。封孔処理を通じて第１絶縁層２２０及び第２絶縁層２３０と、第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０に含まれた気孔を埋めることによって、体積抵抗を増加させる。
【０１６５】
一方、上記において、封孔処理が第１絶縁層２２０及び第２絶縁層２３０と、第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０に全部形成された後に一括的に実行されると説明した。これとは違って、封孔処理は、第１絶縁層２２０及び第２絶縁層２３０と、第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０の形成後に各々実行されるか、または、第１絶縁層２２０及び第２絶縁層２３０と、第１誘電層１５０及び第２誘電層１６０をグループ単位で分けて実行することもできる。即ち、封孔処理時期及び処理回数は変更することができる。
【０１６６】
また、上記において平坦調節段階は第２絶縁層２３０のみに対して説明したが、各段階の形成後、必要に応じて平坦調節段階を含むことができる。即ち、ボンディング層１１５、第１絶縁層２２０、電極層１４０、第１誘電層１５０、第２誘電層１６０の形成後、各々必要に応じて平坦調節段階を適用することが可能である。
【０１６７】
上記の静電チャック製造方法において、図４に図示した静電チャック２００を基準として説明した。即ち、絶縁層が非晶質の第１絶縁層２２０及び結晶質の第２絶縁層２３０を含む多重層構成を有する静電チャック２００の製造方法に対して説明した。
【０１６８】
これとは違って、図１に図示したように、絶縁層が非晶質の単一層からなった静電チャック１００の場合、第２絶縁層２３０を形成する段階（Ｓ２６０）が省略され、第１絶縁層１２０を形成した後、第１絶縁層１２０上に電極層１４０を形成する差異点のみを有する。
【０１６９】
上述したように、本発明の静電チャック及びその製造方法によれば、誘電層が非晶質の溶射コーティング層と結晶質の溶射コーティング層からなった多重層で構成されることによって、非晶質の溶射コーティング層を通じて誘電率の減少なしで体積抵抗が増加するので、漏洩電流によるアーキング発生を抑制し、電気的特性が向上された静電チャックを具現することができる。
【０１７０】
また、絶縁層は非晶質の溶射コーティング層を含んで構成されるので非晶質の溶射コーティング層が有する高い体積抵抗特性を通じて、基体と電極層との間の絶縁特性が向上された静電チャックを具現することができる。
【０１７１】
また、電極層に高電圧を印加するための端子の接続部にバッファ層が具備されることによって、工程中に発生する熱応力によって端子の接続部位で発生するクラックを改善して静電チャックの耐久性を向上し、維持管理費用を節減することができる。さらに、静電チャックの寿命を増加させることができる。
【０１７２】
従って、電気的特性が安定し、耐久性が向上した静電チャックを要する半導体製造装置で望ましく使用することができる。
【０１７３】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明の属する技術の分野における熟練した当業者は、下記特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域の範疇内において、本発明を多様に修正及び変更させることができるものと了解される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、
前記基体上に形成された非晶質の第１絶縁層と、
前記第１絶縁層上に形成された静電気力発生用電極層と、
前記電極層上に形成された誘電層と、を含む静電チャック。
【請求項２】
前記誘電層は、
前記電極層上に形成された非晶質の第１誘電層と、
前記第１誘電層上に形成された結晶質の第２誘電層と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の静電チャック。
【請求項３】
前記第１誘電層の厚さは１００ｕｍ〜３００ｕｍであり、前記第２誘電層の厚さは２００ｕｍ〜４００ｕｍであることを特徴とする請求項２に記載の静電チャック。
【請求項４】
前記第１誘電層は気孔率が０.５％〜２％であり、前記第２誘電層は気孔率が３％〜７％
であることを特徴とする請求項２に記載の静電チャック。
【請求項５】
前記第１誘電層は表面粗度（Ｒａ）が４ｕｍ〜８ｕｍであり、前記第２誘電層は表面粗度（Ｒａ）が３ｕｍ〜５ｕｍであることを特徴でする請求項２に記載の静電チャック。
【請求項６】
前記第１及び第２誘電層は硬度が６５０Ｈｖ以上であり、接着強度が１４Ｍｐａ以上であることを特徴とする請求項２に記載の静電チャック。
【請求項７】
前記第１誘電層と前記第２誘電層の全体積抵抗は、１０１４〜１０１５ル・ｃｍであることを特徴とする請求項２に記載の静電チャック。
【請求項８】
前記電極層は前記第１誘電層によって埋設され、前記第１誘電層は前記第２誘電層によって埋設されるように形成されることを特徴とする請求項２に記載の静電チャック。
【請求項９】
前記第１絶縁層の厚さは４００ｕｍ〜６００ｕｍであることを特徴とする請求項１に記載の静電チャック。
【請求項１０】
前記基体と前記電極層との間に形成された結晶質の第２絶縁層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の静電チャック。
【請求項１１】
前記第１絶縁層の厚さは１００ｕｍ〜３００ｕｍであり、前記第２絶縁層の厚さは２００ｕｍ〜４００ｕｍであることを特徴とする請求項１０に記載の静電チャック。
【請求項１２】
基体と、
前記基体上に形成された絶縁層と、
前記絶縁層上に形成された静電気力発生用電極層と、
前記電極層上に形成された非晶質の第１誘電層と、
前記第１誘電層上に形成された結晶質の第２誘電層とを含む静電チャック。
【請求項１３】
基体を準備する段階と、
前記基体上に非晶質の第１絶縁層を形成する段階と、
前記第１絶縁層上に静電気力発生用電極層を形成する段階と、
前記電極層上に誘電層を形成する段階と、を含む静電チャック製造方法。
【請求項１４】
前記誘電層を形成する段階は、
前記電極層上に非晶質の第１誘電層を形成する段階と、
前記第１誘電層上に結晶質の第２誘電層を形成する段階と、を含むことを特徴とする請求項１３に記載の静電チャック製造方法。
【請求項１５】
前記第１誘電層は、前記電極層を包むように形成され、
前記第２誘電層は、前記第１絶縁層、前記第１誘電層、及び前記基体を全部包むように形成されることを特徴とする請求項１４に記載の静電チャック製造方法。
【請求項１６】
前記第１絶縁層、前記第１誘電層及び第２誘電層は、大気プラズマ溶射工程、高速酸素−燃料溶射工程、真空プラズマ溶射工程、またはキネティック噴射工程のうち、いずれか１つによって形成されることを特徴とする請求項１４に記載の静電チャック製造方法。
【請求項１７】
前記第１絶縁層と、前記第１誘電層及び第２誘電層に対して、個別またはグループ単位または一括的に封孔処理材を利用して封孔処理する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の静電チャック製造方法。
【請求項１８】
前記電極層を形成する段階以前に前記第１絶縁層上に、または、前記第１絶縁層を形成する段階以前に前記基体上に、結晶質の第２絶縁層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の静電チャック製造方法。
【請求項１９】
前記第２絶縁層は、大気プラズマ溶射工程、高速酸素−燃料溶射工程、真空プラズマ溶射工程、または、キネティック噴射工程のうち、いずれか１つによって形成され、前記第１絶縁層及び第２絶縁層と、前記第１誘電層及び第２誘電層とに対して、個別的またはグループ単位または一括的に封孔処理材を利用して封孔処理する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の静電チャック製造方法。
【請求項２０】
基体を準備する段階と、
前記基体上に第１絶縁層を形成する段階と、
前記第１絶縁層上に静電気力発生用電極層を形成する段階と、
前記電極層上に非晶質の第１誘電層を形成する段階と、
前記第１誘電層上に結晶質の第２誘電層を形成する段階と、を含む静電チャック製造方法。
【請求項１】
基体と、
前記基体上に形成された非晶質の第１絶縁層と、
前記第１絶縁層上に形成された静電気力発生用電極層と、
前記電極層上に形成された誘電層と、を含む静電チャック。
【請求項２】
前記誘電層は、
前記電極層上に形成された非晶質の第１誘電層と、
前記第１誘電層上に形成された結晶質の第２誘電層と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の静電チャック。
【請求項３】
前記第１誘電層の厚さは１００ｕｍ〜３００ｕｍであり、前記第２誘電層の厚さは２００ｕｍ〜４００ｕｍであることを特徴とする請求項２に記載の静電チャック。
【請求項４】
前記第１誘電層は気孔率が０.５％〜２％であり、前記第２誘電層は気孔率が３％〜７％
であることを特徴とする請求項２に記載の静電チャック。
【請求項５】
前記第１誘電層は表面粗度（Ｒａ）が４ｕｍ〜８ｕｍであり、前記第２誘電層は表面粗度（Ｒａ）が３ｕｍ〜５ｕｍであることを特徴でする請求項２に記載の静電チャック。
【請求項６】
前記第１及び第２誘電層は硬度が６５０Ｈｖ以上であり、接着強度が１４Ｍｐａ以上であることを特徴とする請求項２に記載の静電チャック。
【請求項７】
前記第１誘電層と前記第２誘電層の全体積抵抗は、１０１４〜１０１５ル・ｃｍであることを特徴とする請求項２に記載の静電チャック。
【請求項８】
前記電極層は前記第１誘電層によって埋設され、前記第１誘電層は前記第２誘電層によって埋設されるように形成されることを特徴とする請求項２に記載の静電チャック。
【請求項９】
前記第１絶縁層の厚さは４００ｕｍ〜６００ｕｍであることを特徴とする請求項１に記載の静電チャック。
【請求項１０】
前記基体と前記電極層との間に形成された結晶質の第２絶縁層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の静電チャック。
【請求項１１】
前記第１絶縁層の厚さは１００ｕｍ〜３００ｕｍであり、前記第２絶縁層の厚さは２００ｕｍ〜４００ｕｍであることを特徴とする請求項１０に記載の静電チャック。
【請求項１２】
基体と、
前記基体上に形成された絶縁層と、
前記絶縁層上に形成された静電気力発生用電極層と、
前記電極層上に形成された非晶質の第１誘電層と、
前記第１誘電層上に形成された結晶質の第２誘電層とを含む静電チャック。
【請求項１３】
基体を準備する段階と、
前記基体上に非晶質の第１絶縁層を形成する段階と、
前記第１絶縁層上に静電気力発生用電極層を形成する段階と、
前記電極層上に誘電層を形成する段階と、を含む静電チャック製造方法。
【請求項１４】
前記誘電層を形成する段階は、
前記電極層上に非晶質の第１誘電層を形成する段階と、
前記第１誘電層上に結晶質の第２誘電層を形成する段階と、を含むことを特徴とする請求項１３に記載の静電チャック製造方法。
【請求項１５】
前記第１誘電層は、前記電極層を包むように形成され、
前記第２誘電層は、前記第１絶縁層、前記第１誘電層、及び前記基体を全部包むように形成されることを特徴とする請求項１４に記載の静電チャック製造方法。
【請求項１６】
前記第１絶縁層、前記第１誘電層及び第２誘電層は、大気プラズマ溶射工程、高速酸素−燃料溶射工程、真空プラズマ溶射工程、またはキネティック噴射工程のうち、いずれか１つによって形成されることを特徴とする請求項１４に記載の静電チャック製造方法。
【請求項１７】
前記第１絶縁層と、前記第１誘電層及び第２誘電層に対して、個別またはグループ単位または一括的に封孔処理材を利用して封孔処理する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の静電チャック製造方法。
【請求項１８】
前記電極層を形成する段階以前に前記第１絶縁層上に、または、前記第１絶縁層を形成する段階以前に前記基体上に、結晶質の第２絶縁層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の静電チャック製造方法。
【請求項１９】
前記第２絶縁層は、大気プラズマ溶射工程、高速酸素−燃料溶射工程、真空プラズマ溶射工程、または、キネティック噴射工程のうち、いずれか１つによって形成され、前記第１絶縁層及び第２絶縁層と、前記第１誘電層及び第２誘電層とに対して、個別的またはグループ単位または一括的に封孔処理材を利用して封孔処理する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の静電チャック製造方法。
【請求項２０】
基体を準備する段階と、
前記基体上に第１絶縁層を形成する段階と、
前記第１絶縁層上に静電気力発生用電極層を形成する段階と、
前記電極層上に非晶質の第１誘電層を形成する段階と、
前記第１誘電層上に結晶質の第２誘電層を形成する段階と、を含む静電チャック製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図７】
【図８】
【図９】
【公表番号】特表２０１３−５０２７２１（Ｐ２０１３−５０２７２１Ａ）
【公表日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５２５４７５（Ｐ２０１２−５２５４７５）
【出願日】平成２２年８月１７日（２０１０．８．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２０１０／００５４０８
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２１８２４
【国際公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【出願人】（５０２３９４１８４）コミコ株式会社 (12)
【住所又は居所原語表記】７９，Ｓｉｎｍｏｓａｎ−ｄｏｎｇ，Ａｎｓｅｏｎｇ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ，Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１７日（２０１０．８．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２０１０／００５４０８
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２１８２４
【国際公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【出願人】（５０２３９４１８４）コミコ株式会社 (12)
【住所又は居所原語表記】７９，Ｓｉｎｍｏｓａｎ−ｄｏｎｇ，Ａｎｓｅｏｎｇ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ，Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
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