KR101405524B1 - 절연층이 포함된 탄소나노튜브 코팅 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진공흡착장치의 흡착면의 리크량을 최소한으로 할 수 있는 절연층이 포함된 탄소나노튜브 코팅 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 따라서, 본 발명의 절연층이 포함된 탄소나노튜브 코팅 방법은, 대전방지가 필요한 작업물을 진공 흡착하는 진공흡착장치의 흡착부에 대전방지층을 코팅하는 방법으로서, 표면처리 또는 아노다이징 처리되지 않은 베어(bare) 소재로 이루어진 흡착부를 준비하는 단계와, 고분자 플라스틱을 DMF, DMAc 및 NMP중 적어도 하나로 이루어진 용매에 의하여 용해시켜서 플라스틱 용액을 제조하는 단계와, 상기 플라스틱 용액을 흡착부의 흡착면 상에 코팅하여 절연층을 형성시키는 단계와, 용제에, 탄소나노튜브와, DMF, DMAc 및 NMP로 이루어진 바인더를 섞어서 탄소나노튜브 용액을 제조하는 단계와, 상기 탄소나노튜브 용액을 상기 절연층 상에 코팅하여 대전방지층을 형성시키는 단계를 포함한다.

Description

절연층이 포함된 탄소나노튜브 코팅 방법{Carbon Nano Tube Coating Method}
본 발명은 진공흡착장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판이나 유리 등의 작업물을 진공으로 흡착하는 것으로, 상기 작업물을 정전기로부터 보호할 필요가 있는 진공흡착장치에 적용된다.
반도체 제조 단계나 디스플레이 제조 단계에는 진공흡착장치가 적용된다.
상기 진공흡착장치는 디스플레이나 기판 등의 작업물을 진공으로 흡착하여서 작업을 행한 다음 로봇 등의 이송장치로 이송하거나, 상기 작업물을 진공으로 흡착한 상태로 이송시킨다. 상기 진공흡착장치의 흡착면은 통상적으로 알루미늄 소재로 이루어진다.
상기 진공흡착장치의 흡착면은 대전방지 코팅이 될 필요가 있다. 통상적으로 상기 대전방지 코팅은 불소 코팅 등을 사용하나, 상기 불소 코팅전에 상기 불소와 상기 흡착면
상기 진공흡착장치는 진공상태로 작업물을 흡착하기 때문에, 일정한 리크(leak)량을 유지시킬 필요가 있다. 그런데, 상기 흡착면을 표면처리 또는 봉공처리를 하게 되면, 상기 표면처리 공간이나 봉공처리 공간으로 리크가 발생하게 된다. 따라서 진공 흡착 작업을 사이의 접착을 위하여, 상기 흡착면을 표면처리 또는 봉공처리를 하여야 한다. 위하여 상기 이러한 리크에서 공기를 제거하는 시간이 길어질 수 밖에 없으며, 이에 따라서 진공흡착 작업 태그 시간이 길어질 수 밖에 없다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 비롯한 여러 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 진공흡착장치의 흡착면의 리크량을 최소한으로 할 수 있는 절연층이 포함된 탄소나노튜브 코팅 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
따라서, 본 발명의 대전방지층이 코팅된 진공흡착장치는 대전방지가 필요한 작업물을 진공 흡착하는 진공흡착장치로서, 상기 작업물을 흡착하는 흡착면을 가지고, 전처리 전의 베어(bare) 소재로 이루어진 흡착부와, 상기 흡착부의 흡착면에 코팅되는 것으로, 절연성을 가지며, 코팅 후 경화된 고분자 플라스틱을 포함하는 절연층과, 상기 절연층 상에 코팅되는 것으로, 고분자 플라스틱 및 탄소나노튜브를 포함하여, 105~1010Ω/□의 면저항을 가지는 대전방지층을 포함한다.
상기 절연층 및 대전방지층에 포함된 고분자 플라스틱은, 폴리이미드, 폴리아미드, 및 폴리카보네이트 중 선택된 적어도 하나일 수 있다.
이 경우, 상기 절연층의 두께는 0.1μm 내지 20 μm 일 수 있다.
상기 대전방지층은, 상기 탄소나노튜브가 DMF, DMAc 및 NMP로 이루어진 바인더 중 적어도 하나에 의하여 바인딩된 탄소나노튜브 용액을 상기 흡착면에 코팅함으로써 이루어질 수 있다.
상기 흡착부는 베어 알루미늄 소재로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에서의 절연층이 포함된 탄소나노튜브 코팅 방법은. 대전방지가 필요한 작업물을 진공 흡착하는 진공흡착장치의 흡착부에 대전방지층을 코팅하는 방법으로서, 표면처리 또는 아노다이징 처리되지 않은 베어(bare) 소재로 이루어진 흡착부를 준비하는 단계를 포함한다. 고분자 플라스틱을 DMF, DMAc 및 NMP중 적어도 하나로 이루어진 용매에 의하여 용해시켜서 플라스틱 용액을 제조하는 단계를 포함한다. 상기 플라스틱 용액을 흡착부의 흡착면 상에 코팅하여 절연층을 형성시키는 단계를 포함한다. 용제에, 탄소나노튜브와, DMF, DMAc 및 NMP로 이루어진 바인더를 섞어서 탄소나노튜브 용액을 제조하는 단계를 포함한다. 상기 탄소나노튜브 용액을 상기 절연층 상에 코팅하여 대전방지층을 형성시키는 단계를 포함한다.
이 경우, 상기 절연층을 코팅시키는 단계는, 상기 절연층의 두께가0.1μm 내지 20 μm 가 되도록 코팅시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 절연층을 형성시키는 단계와, 상기 대전방지층을 형성시키는 단계 사이에, 상기 절연층을 100℃ 내지 200℃ 의 온도로 10분 내지 1시간 열경화시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 진공흡착장치의 흡착면을 봉공처리 또는 표면처리를 하지 않은 원 소재 상에 대전방지코팅을 행함으로써, 흡착면에서 리크를 최소한으로 감소시킬 수 있음으로써 대전방지효과를 가지면서도 작업 태그시간이 단축된다.
또한, 탄소나노튜브를 포함하여 대전방지층을 진공흡착장치에 코팅함으로써 진공흡착장치의 마찰계수가 낮고 내마모성이 우수하여 진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대전방지층이 코팅된 진공흡착장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 흡착면을 확대 도시한 단면도이다.
도 3a 및 도 3e는 본 발명의 진공흡착장치 상의 대전방지코팅 방법의 각 단계를 도시한 개념도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 의한 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대전방지층(40)이 코팅된 진공흡착장치(10)를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 흡착면을 확대 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 대전방지층(40)이 코팅된 진공흡착장치(10)는, 흡착부(20)와, 절연층(30)과, 대전방지층(40)을 포함한다.
흡착부(20)는, 작업물(1)을 흡착하는 흡착면을 포함한다. 상기 작업물(1)은 유리이거나, 실리콘기판등대전방지가필요한소재일수있다.
상기 흡착부(20)에는 상기 작업물(1)을 흡착하기 위한 다수의 통공이 형성될 수 있으며, 상기 통공을 통하여 부압을 작업물(1)에 제공함으로써, 상기 흡착부(20)가 작업물(1)을 흡착할 수 있다.
상기 흡착부(20)는 알루미늄 등의 금속소재나 세라믹 소재일 수 있다. 상기 흡착부(20)는 아노다이징 처리 등의 표면 가공이나 플라즈마 에칭 등의 표면처리가 되지 않는, 즉 전처리 되지 않은 베어(bare) 소재로 이루어진다. 상기 베어 소재로 이루어진 흡착부(20)의 흡착면은 표면에 기공이 발생하지 않게 되어서 불필요한 리크가 발생하지 않게 된다.
절연층(30)은 상기 흡착부(20)의 흡착면에 코팅된다. 상기 절연층(30)은 후술하는 대전방지층(40)과 흡착면 사이의 접착력을 향상시키는 기능을 한다. 상기 대전방지층(40)이 아노다이징 처리나, 표면처리되지 않은 베어 소재의 흡착면에 코팅되면, 쉽게 벗겨지는 등 접착성이 좋지 않다. 따라서, 절연층(30)이 상기 흡착면과도 접착력이 우수한 동시에, 대전방지층(40)과도 접착력이 우수한 소재로 이루어져서 대전방지층(40)과 흡착면간의 접착력을 향상시키는 기능을 한다.
상기 절연층(30)은 절연기능을 한다. 즉, 흡착면이 대전방지층(40)과 직접적으로 만나게 되면, 대전방지층(40)의 전도성이 상기 흡착부(20)의 전도성에 영향을 받게 되어서, 원하는 정도의 면저항을 갖도록 조절하기가 어렵다.
상기 절연층(30)은 절연성 물질로 이루어지고, 상기 흡착면 및 대전방지층(40) 사이에 개재되어서, 상기 흡착면과 대전방지층(40)이 서로 접촉되지 않도록 한다. 이에 따라서 상기 대전방지층(40)의 면저항 조절이 정확하고 간단하게 된다.
이 경우, 상기 절연층(30)의 두께(L)는 0.1μm 내지 20μm 인 것이 바람직하다. 만약 상기 절연층(30)의 두께(L)가 0.1μm 미만인 경우에는 절연층(30)과 흡착면의 접착력이 저하되며 대전방지층(40)이 침투하여 흡착면과 접촉하는 등 절연 효과가 없고, 상기 절연층(30)의 두께(L)가 20μm를 초과하는 경우에는 경화 시간이 오래 걸리며 경도가 약해진다는 문제점이 있다. 이 경우, 보다 바람직하게는 상기 절연층(30)의 두께가 5μm 내지 10 μm 일 수 있다.
이 경우, 상기 절연층(30)은 코팅 후 경화된 고분자 플라스틱(32)을 포함한다. 이 경우, 상기 고분자 플라스틱(32)은 폴리이미드, 폴리아미드, 및 폴리카보네이트 중 선택된 적어도 하나일 수 있다.
상기 고분자 플라스틱(32)은, DMF, DMAc 및 NMP등과 같은 용재에 용해되어 플라스틱 용액으로서 상기 흡착면 상에 코팅된다.
이 경우, 상기 플라스틱 용액에는, 상기 흡착면과의 접착성 향상을 위하여 첨가재가 추가될 수 있다. 상기 첨가재로서는 에폭시실란, 아미노실란, 아크릴실란일 수 있다. 상기 첨가재는 무기재료와 유기재료를 화학적으로 결합시키는 기능을 함으로써 흡착면과 접착성을 향상시킨다.
대전방지층(40)은 상기 절연층(30) 상에 코팅되는 것으로, 고분자 플라스틱(44) 및 탄소나노튜브(42)를 포함하여, 105~1010Ω/□의 면저항을 가진다.
상기 고분자 플라스틱(44)은 절연층(30)과 마찬가지로, 폴리이미드, 폴리아미드, 및 폴리카보네이트 중 선택된 적어도 하나일 수 있다.
이 경우, 고분자 플라스틱(44)은 탄소나노튜브 용액에서 바인더 기능을 할 수 있다. 즉, 탄소나노튜브를 용제에 분산시킨 후, 융해된 고분자플라스틱과 혼합하여 절연층(30) 위에 코팅시켜서 대전방지층(40)을 형성시킬 수 있다.
한편, 대전방지막은 탄소나노튜브 (CNT, Carbon Nano Tube)(42)를 포함한다. 탄소나노튜브는 하나의 탄소가 다른 탄소원자와 육각형 벌집무늬로 결합되어 튜브형태를 이루고 있고, 튜브의 직경이 나노미터 수준으로 극히 작아서 특유의 전기 화학적 특성을 나타낸다.
탄소나노튜브는 우수한 기계적 특성, 전기적 선택성, 뛰어난 전계방출 특성을 가진다. 이러한 탄소나노튜브를 스테이지에 얇은 도전막으로 형성하면 높은 전도성을 가지므로 정전기 방지효과가 있다. 또한, 상기 탄소나노튜브들은 구형 형상이 아닌 튜브 형상으로 서로 네트웍을 구성하고 있기 때문에 분진 가능성이 적으며, 내구성이 우수하다.
상기 탄소나노튜브(42)로는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 및 다발형 탄소나노튜브 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다.
또한 산처리 등에 의해 표면이 개질된 탄소나노튜브나, 금속성 및 반도체성 등 서로 다른 속성이 분리된 탄소나노튜브가 선택될 수 있다.
상기 대전방지층(40)은 105내지 1010Ω/sq의 면저항을 가지는 것이 바람직하다. 상기 면저항이 작업 스테이지에서 정전기 발생을 방지하기 위한 적절한 수준이다. 만약 그 면저항이 1010Ω/□를 초과하면, 전기 전도도가 우수하지 못하여 상기 작업 스테이지 상의 정전기를 외부로 방출하는 효과가 작으며, 그 면저항이 105Ω/□이하이라면 그 자체의 전기 전도성이 너무 커서 인접하는 전자부품에 영향을 미칠 수 있다.
본 발명에 따르면, 진공흡착장치(10)의 흡착면을 표면처리 또는 아노다이징 처리를 하지 않은 상태로 대전방지층(40)을 코팅할 수 있다. 이에 따라서 공기 리크에 따른 작업 시간을 단축시킬 수 있고, 작업의 정밀도도 우수해진다.
또한, 대전방지층(40)에 탄소나노튜브를 포함하여 이루어짐으로써, 내마모성이 우수한 동시에 대전방지 효과가 뛰어나게 된다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 다른 측면에서의 실시예에 따른 진공흡착장치 상의 대전방지 코팅 방법의 각 단계를 도시한 이다. 도 3a 내지 도 3e을 참조하여 진공흡착장치 상의 대전방지 코팅 방법의 각 단계를 설명하면, 먼저 표면처리 또는 아노다이징 처리되지 않은 베어(bare) 소재로 이루어진 흡착부를 준비하는 단계를 거친다.
그 후에, 도 3a에 도시된 바와 같이, 고분자 플라스틱(32)을 DMF, DMAc 및 NMP중 적어도 하나로 이루어진 용제(31)에 의하여 용해시켜서, 플라스틱 용액(300)을 제조하는 단계를 포함한다. 상기 단계에서, 상기 흡착면과의 접착력을 향상시키기 위하여, 에폭시실란, 아미노실란, 아크릴실란 중에서 선택된 첨가재(34)를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 고분자 플라스틱(32)은 용제(31) 대비 0.1% 내지10중량%인 것이 바람직하다. 이는 0.1중량% 미만인 경우 부착력이 약하고, 10중량% 초과하는 경우 점성이 크고 휘발성이 나빠져 작업성이 저하되기 때문이다. 또한, 첨가재의 경우에도 용제 대비 0.01내지 1.0 중량%가투입될수있다.
그 후에 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 플라스틱 용액(300)을 흡착부(20)의 흡착면 상에 코팅하여 절연층을 형성시키는 단계를 거친다. 상기 코팅 방법은 스프레이 코팅, 그리비아 코팅 등의 일반적인 코팅을 이용할 수 있다.
이 경우, 상기 절연층의 코팅 두께는 0.1μm 내지 20μm 가 되도록 코팅하는 것이 바람직한데, 이는 상기 절연층(30)의 두께(L)가 0.1μm 미만인 경우에는 절연층(30)과 흡착면의 접착력이 저하되며 대전방지층(40)이 침투하여 흡착면과 접촉하는 등 절연 효과가 없고, 상기 절연층(30)의 두께(L)가 20μm를 초과하는 경우에는 경화 시간이 오래 걸리며 경도가 약해진다는 문제점이 있기 때문이다.
그 후에, 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 절연층(30)을 100℃ 내지 200℃의온도로10분 내지 1시간 열경화시키는 단계를 거치는 것이 바람직하다. 열경화온도가 100℃이하면 절연층의 경화가 완전히 이루어 지지 않아 코팅막의 부착력이 저하되며 대전방지층의 코팅 후에도 면저항 특성의 저하가 발생 할 수 있다. 또한 열경화 온도가200℃이상이면 Stage의 변형을 초래할 수 있다
그 후에, 도 3d에 도시된 바와 같이, DMF, DMAc 및 NMP등의 용제(41)에, 탄소나노튜브(42)와, 분산제(46) 및 바인더(44)를 섞어서 탄소나노튜브 용액(을 제조하는 단계를 거친다. 이 경우, 바인더(44)는 고분자 플라스틱 소재로 이루어질 수 있다.
이 경우, 상기 탄소나노튜브(42)는 용제(41) 대비 0.01 내지 2.0 중량%인 것이 바람직하다. 이는 0.01중량% 미만인 경우 대전방지 성능 저하를 유발할 수 있고, 2.0중량% 초과하는 경우 절연층과의 부착력이 저하될수 있기때문이다. 또한, 바인더의 경우에도 용제 대비 0.1 내지 10.0 중량%인 것이 바람직한데, 이는 0.1중량% 미만인 경우 코팅막의 경도가 저하되고 접착력이 저하되며, 10.0중량% 초과하는 경우 CNT에 의한 대전방지성능이 저하되기 때문이다
그 후에, 도 3e에 도시된 바와 같이, 상기 탄소나노튜브 용액(400)을 상기 절연층(30) 상에 코팅하여 대전방지층(40)을 형성시키는 단계를 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 진공흡착장치
20: 흡착부
30: 절연층
40: 대전방지층

Claims (6)

  1. 대전방지가 필요한 작업물을 진공 흡착하는 진공흡착장치의 흡착부에 대전방지층을 코팅하는 방법으로서,
    표면처리 또는 아노다이징 처리되지 않은 베어(bare) 알루미늄 소재로 이루어진 흡착부를 준비하는 단계;
    고분자 플라스틱을 DMF, DMAc 및 NMP중 적어도 하나로 이루어진 용매에 의하여 용해시켜서 플라스틱 용액을 제조하는 단계;
    상기 플라스틱 용액을 흡착부의 흡착면 상에 코팅하여, 두께가 5μm 내지 10 μm 가 되도록 절연층을 형성시키는 단계;
    용제에, 탄소나노튜브와, 고분자 플라스틱과, DMF, DMAc 및 NMP로 이루어진 바인더를 섞어서 탄소나노튜브 용액을 제조하는 단계; 및
    상기 탄소나노튜브 용액을 상기 절연층 상에 코팅하여 대전방지층을 형성시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연층이 포함된 탄소나노튜브 코팅 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절연층 및 대전방지층에 포함된 고분자 플라스틱은, 폴리이미드, 폴리아미드, 및 폴리카보네이트 중 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 절연층이 포함된 탄소나노튜브 코팅 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 대전방지층은 105~1010Ω/□의 면저항을 가지도록 하는 것을 특징으로 하는 절연층이 포함된 탄소나노튜브 코팅 방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 절연층을 형성시키는 단계와, 상기 대전방지층을 형성시키는 단계 사이에,
    상기 절연층을 100℃ 내지 200℃ 의 온도로 10분 내지 1시간 열경화시키는단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연층이 포함된 탄소나노튜브 코팅 방법.

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