KR101550833B1 - 고무 점착식 척킹기구 및 이를 구비한 기판 합착장치와 그 제조방법 - Google Patents

고무 점착식 척킹기구 및 이를 구비한 기판 합착장치와 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판 형태의 피흡착물을 흡착하기 위한 척킹기구에 있어서, 금속정반; 상기 금속정반에 상호 간격을 두고 마련되고 점착성이 있는 복수개의 점착 고무로 이루어진 점착부; 및 상기 금속정반에서 상기 점착부를 제외한 부분에 마련되고 점착성이 없는 복수개의 비점착 고무로 이루어진 비점착부;를 포함하고, 상기 점착부의 표면이 상기 비점착부의 표면과 동일평면상에 위치하는 것을 특징으로 하는 고무 점착식 척킹기구를 개시한다.

Description

고무 점착식 척킹기구 및 이를 구비한 기판 합착장치와 그 제조방법{ADHESIVE RUBBER TYPE CHUCKING DEVICE, SUBSTRATES ADHESION APPARATUS HAVING THE SAME AND FABRICATION METHOD THEREOF}
본 발명은 척킹장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기판 형태의 흡착물을 점착고무를 이용해 흡착하는 구조를 가진 고무 점착식 척킹기구 및 이를 구비한 기판 합착장치와 그 제조방법에 관한 것이다.
기판 형태의 피흡착물을 흡착하는 척킹기구는 디스플레이 패널용 글라스 기판을 척킹(Chucking)하여 고정하거나 합착, 가압, 이동시키는 용도로 널리 사용된다.
일반적으로 척킹기구의 척킹원리로는 정전기력을 이용하는 정전흡착 방식과, 안정한 고체와 불안정한 액체의 성질을 포함하는 중간적인 형태를 취하는 반유동체의 고무 재료를 이용하는 점착흡착 방식이 주로 사용되고 있다.
이러한 기판 흡착용 척킹기구는 액정표시장치(LCD)의 경우 하부의 TFT 글라스와 상부의 컬러필터 글라스를 액정 주입 후 합착하는 공정에 사용되고, 유기발광다이오드(OLED)의 경우 유기물 증착 및 봉지 공정 등의 합착 공정에 사용된다. 또한, 스마트폰 및 태블릿 PC와 같이 터치스크린 방식이 적용되는 디스플레이 분야에서도 디스플레이 모듈과 강화유리 글라스 합착 공정에 기판 흡착용 척킹기구로 많이 사용된다.
특히, 점착흡착 방식의 척킹기구는, 상대적으로 가격이 고가이고 정전기성 이물의 발생 가능성 및 트랜지스터의 절연 파괴의 가능성이 높은 정전흡착 방식의 척킹기구에 비해 널리 사용되고 있다. 점착흡착 방식의 척킹기구는 제조 단가가 저렴할 뿐만 아니라 반유동체 재료의 점착 첨가제 유무 및 첨가량에 따라 점탄성 변형에너지의 조절이 가능하다. 또한, 점탄성 변형에너지는 피흡착물에 접촉되는 면적, 접촉면의 표면상태(표면조도), 반유동체의 경도(부드러움과 딱딱함)에 따라 다르게 조절이 가능하며 특히, 접촉 면적에 크게 영향을 받게 된다.
글라스 합착 공정에서 고무를 이용한 점착흡착 방식의 척킹기구의 단위면적당 흡착력은 보통 정전기력을 이용한 정전흡착 방식보다 100배 정도의 큰 흡착력을 나타내고 있어 흡착하고자 하는 기판 면적 대비 5 % 이하로 접촉 면적을 갖게 하는 것이 일반적이다.
도 1 내지 도 3에는 종래기술에 따른 고무 점착식 척킹기구 및 이를 구비한 기판 합착장치의 구성과 글라스 합착 공정이 도시되어 있다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 종래기술에 따른 기판 합착장치는 제1 글라스 기판(1)을 그 상부에서 점착흡착하는 고무 점착식 척킹기구인 제1 척킹유닛(10)과, 제1 글라스 기판(1)의 하부에 위치하는 제2 글라스 기판(3)을 그 하부에서 점착흡착하는 고무 점착식 척킹기구인 제2 척킹유닛(20)을 포함한다.
제1 척킹유닛(10)과 제2 척킹유닛(20)은 각각 금속정반(11,21)과 이 금속정반(11,21)의 하부에 접합제(12,22)에 의해 고정된 점착고무(13,23)를 구비한다.
제1 척킹유닛(10) 및 제2 척킹유닛(20)의 점착고무(13,23)는 중력에 의해 글라스가 낙하하지 않을 정도의 높은 점착력을 유지할 것이 요구된다. 각각의 금속정반(11,21)과 글라스 기판(1,3)은 통상적으로는 100 ~ 300㎛ 범위의 간격이 유지되고, 단단한 금속정반(11,21)과 부드러운 점착고무(13,23) 간의 압축률 차이를 고려하여 점착고무(13,23)들 사이에 소정의 빈공간이 확보되도록 점착고무(13,23)는 금속정반의 표면으로부터 돌출된 구조를 가진다.
상기와 같은 구성을 가진 고무 점착식 척킹기구는 도 1에 도시된 바와 같이 제1 척킹유닛(10)과 제2 척킹유닛(20)이 각각 제1 글라스 기판(1)과 제2 글라스 기판(3)을 점착흡착하고, 제1 글라스 기판(1)과 제2 글라스 기판(3) 사이에 필름 또는 액체 형태의 투명 접합제(2)를 개재한 상태에서 도 2에 도시된 바와 같이 제1 척킹유닛(10) 및 제2 척킹유닛(20) 중 적어도 어느 하나를 승강시켜서 제1 글라스 기판(1)과 제2 글라스 기판(3)을 서로 합착시키는 공정을 수행한다.
그런데, 이와 같이 점착고무(13,23)들 사이에 빈공간이 존재함에 따라 글라스 합착 후 가압을 진행하는 공정에서 균일한 압력이 글라스의 전체면에 분포되지 못하고 불균일하게 분포되어 도 3에 도시된 바와 같이 제1 척킹유닛(10)과 제2 척킹유닛(20)이 원위치로 복귀한 후에도 글라스 사이에 개재되는 투명 접합제(2)의 내부에는 가스 기포가 필연적으로 생기는 문제점이 발생한다.
한편, 글라스의 전면에 점착고무를 접촉시키게 되면 단위면적당 1kgf/cm2 이상의 과도한 흡착력이 글라스에 가해지게 되므로 탈착이 되지 않고 글라스가 깨지는 문제가 발생한다.
고무 점착식 척킹기구에 관한 기술은 한국등록특허공보 제10-0855461호에 개시되어 있다.
한국등록특허공보 제10-0855461호는 점착고무가 사용된 점착모듈을 구비하여 낮은 비용으로 기판 척킹장치를 구현한 것으로서, 합착 공정 중 제1 기판을 대향하고 있는 제2 기판측으로 낙하시켜 합착이 되도록 점착모듈을 승강시키는 작용을 하는 승강부재를 구비한 것에 기술적 특징이 있다. 여기서, 점착모듈은 플레이트에 고정되는 제1 점착고무와, 승강부재에 의해 승강하게 되는 제2 점착고무로 이루어진다.
그러나, 한국등록특허공보 제10-0855461호에 따른 점착척의 경우에도 역시 점착모듈들 사이에 빈공간이 존재함에 따라 균일한 압력이 기판의 전체면에 분포되지 못하므로 기판 사이에 개재되는 투명 접합제 내부에 가스 기포가 발생하는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 피흡착물과 접촉 가능한 비점착부를 구비하여 적정 흡착력을 제공하고 기판 합착 시 전체 면적에 대하여 균일한 압력을 가할 수 있는 구조를 가진 고무 점착식 척킹기구 및 이를 구비한 기판 합착장치와 그 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 기판 형태의 피흡착물을 흡착하기 위한 척킹기구에 있어서, 금속정반; 상기 금속정반에 상호 간격을 두고 마련되고 점착성이 있는 복수개의 점착 고무로 이루어진 점착부; 및 상기 금속정반에서 상기 점착부를 제외한 부분에 마련되고 점착성이 없는 복수개의 비점착 고무로 이루어진 비점착부;를 포함하고, 상기 점착부의 표면이 상기 비점착부의 표면과 동일평면상에 위치하는 것을 특징으로 하는 고무 점착식 척킹기구를 제공한다.
상기 점착부 및 상기 비점착부 중 어느 하나는 고무판이고 다른 하나는 상기 고무판에 형성된 홀에 삽입되어 상기 금속정반에 접합된 고무블록일 수 있다.
대안으로, 상기 점착부 및 상기 비점착부 중 어느 하나는 고무판이고 다른 하나는 상기 고무판에 형성된 홈에 채워진 고무 코팅부일 수 있다.
상기 점착 고무 및 상기 비점착 고무는 서로 동일한 쇼아 경도를 갖는 것이 바람직하다.
상기 점착 고무 및 상기 비점착 고무는 상기 쇼아 경도는 20 ~ 70 범위에 속하는 반유동성 수지로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 점착 고무 및 상기 비점착 고무는 서로 동일한 압축률을 갖는 것이 바람직하다.
상기 비점착 고무의 표면조도(Ra)는 1.0~5.0㎛ 인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 기판 형태의 피흡착물을 흡착하기 위한 척킹기구에 있어서, 금속정반; 상기 금속정반에 상호 간격을 두고 마련되고 점착성이 있는 복수개의 점착 고무로 이루어진 점착부; 및 상기 금속정반에서 상기 점착부를 제외한 부분에 마련되고 점착성이 없는 복수개의 비점착 고무로 이루어진 비점착부;를 포함하고, 상기 점착 고무 및 상기 비점착 고무는 쇼아 경도가 20 ~ 70 범위에 속하는 반유동성 수지로 이루어지고, 상기 점착부의 표면이 상기 비점착부의 표면에 비해 5㎛ 이내의 범위에서 더 높은 것을 특징으로 하는 고무 점착식 척킹기구가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 고무 점착식 척킹기구를 구비한 기판 합착장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 기판 형태의 피흡착물을 흡착하기 위한 고무 점착식 척킹기구의 제조방법에 있어서, (a) 고무판에 정해진 간격으로 복수개의 홀을 형성하는 단계; (b) 상기 고무판을 금속정반에 접합하는 단계; 및 (c) 상기 홀에 고무블록을 삽입하여 상기 금속정반에 접합하는 단계;를 포함하고, 상기 고무판 및 상기 고무블록 중 어느 하나는 점착 고무로 이루어지고 다른 하나는 비점착 고무로 이루어지고, 상기 단계 (c)에서, 상기 고무블록의 표면은 상기 고무판의 표면과 동일평면상에 위치하거나, 상기 고무블록과 상기 고무판의 쇼아 경도가 20 ~ 70 범위에 속하는 경우 상기 고무블록의 표면은 상기 고무판의 표면에 비해 5㎛ 이내의 범위에서 더 높은 것을 특징으로 하는 고무 점착식 척킹기구의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 기판 형태의 피흡착물을 흡착하기 위한 고무 점착식 척킹기구의 제조방법에 있어서, (a) 고무판을 금속정반에 접합하는 단계; (b) 상기 고무판의 외부면에 정해진 간격으로 복수개의 홈을 형성하는 단계; 및 (c) 상기 고무판의 상기 홈 부분에 고무 코팅부를 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 고무판 및 상기 고무 코팅부 중 어느 하나는 점착 고무로 이루어지고 다른 하나는 비점착 고무로 이루어지고, 상기 단계 (b)에서, 상기 고무 코팅부의 표면은 상기 고무판의 표면과 동일선상에 위치하거나, 상기 고무 코팅부와 상기 고무판의 쇼아 경도가 20 ~ 70 범위에 속하는 경우 상기 고무 코팅부의 표면은 상기 고무판의 표면에 비해 1㎛ 이내의 범위에서 더 높은 것을 특징으로 하는 고무 점착식 척킹기구의 제조방법이 제공된다.
상기 단계 (c)에서는 두께 1㎛ 이하의 고무 코팅부를 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면 표면에 실질적으로 굴곡이 존재하지 않도록 점착부와 비점착부가 평탄하게 배열된 구성에 의해 피흡착물의 전체 면적에 대해 균일한 압력을 가할 수 있으므로 척킹 시 발생하는 기판의 파손을 방지할 수 있다.
또한, 점착부와 비점착부의 배치 형태를 자유롭게 조절하여 원하는 점착흡착 특성을 가진 척킹을 수행할 수 있는 이점이 있다.
또한, 피흡착 기판들 사이에 접합제가 삽입되는 경우 접합제의 층 내에서 기포가 발생하는 것이 방지되거나 최소화될 수 있다.
따라서, 본 발명은 터치스크린 패널이나 디스플레이 패널용 글라스 기판 등에 대한 척킹 및 합착 공정에 유용하게 적용 가능하다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1 내지 도 3은 종래기술에 따른 고무 점착식 척킹기구 및 이를 구비한 기판 합착장치의 구성과 글라스 합착 공정을 도시한 단면도,
도 4 내지 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고무 점착식 척킹기구 및 이를 구비한 기판 합착장치의 구성과 글라스 합착 공정을 도시한 단면도,
도 6 내지 도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고무 점착식 척킹기구의 제조방법을 도시한 단면도,
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 고무 점착식 척킹기구 및 이를 구비한 기판 합착장치의 구성과 글라스 합착 공정을 도시한 단면도,
도 10 내지 도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 고무 점착식 척킹기구의 제조방법을 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 4 내지 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고무 점착식 척킹기구 및 이를 구비한 기판 합착장치의 구성과 글라스 합착 공정을 도시한 단면도이다.
도 4 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 합착장치는 제1 글라스 기판(1)을 그 상부에서 점착흡착하는 고무 점착식 척킹기구로서 점착부 및 비점착부를 구비한 제1 척킹유닛(100)과, 제1 글라스 기판(1)의 하부에 위치하는 제2 글라스 기판(3)을 그 하부에서 점착흡착하는 고무 점착식 척킹기구로서 점착부 및 비점착부를 구비한 제2 척킹유닛(200)을 포함한다.
제1 척킹유닛(100)과 제2 척킹유닛(200)은 각각 금속정반(101,201)과, 금속정반(101,201)에 마련된 점착부 및 비점착부를 포함한다. 점착부는 점착성이 있는 복수개의 고무블록(104,204)들로 이루어진 고무블록 집합체에 의해 제공되고, 비점착부는 점착성이 없는 비점착성의 고무판(103,203)에 의해 제공된다.
고무블록(104,204) 및 고무판(103,203)은 유기 접착제(102,202)에 의해 금속정반(101,201)에 반영구적으로 접합된다.
고무블록(104,204)은 반유동체 수지로 이루어져서 기판 형태의 피흡착물에 점착력을 제공한다. 고무블록(104,204)의 점착력은 피흡착물과의 계면에서의 결합력 및 점착 물질의 점탄성적 변형에너지의 크기 등에 의해 결정된다. 점착성을 갖기 위해 고무블록(104,204)는 낮은 계면장력의 조건을 만족해야 한다.
고무판(103,203)은 고무블록(104,204)에 비해 높은 계면장력을 가져야 하며, 이를 위해 고무판(103,203)은 표면조도값이 커지도록 표면이 거칠게 구성되거나, 표면층이 단단하게 구성되거나, 점탄성적 변형에너지가 작은 고무로 구성된다. 피흡착물이 유리 기판인 경우, 고무판(103,203)의 표면을 거칠게 하기 위해서는 고무판(103,203)의 표면조도(Ra)가 1.0~5.0㎛의 범위를 만족하는 것이 가장 바람직하다.
고무블록(104,204)의 끝부분과 고무판(103,203)의 끝부분은 동일선상에 위치하도록 배열된다. 즉, 고무블록(104,204)의 표면과 고무판(103,203)의 표면은 동일 평면상에서 나란하게 배열되어 전체적으로 평탄한 구조를 이룬다. 여기서, 고무블록(104,204)과 고무판(103,203)은 서로 동일한 쇼아 경도와 압축률을 갖는 것이 바람직하다. 공지되어 있는 바와 같이, 쇼아 경도(Shore Hardness)는 일정한 높이에서 시료의 시험면 상에 낙하시킨 강재 해머가 퉁겨져 올라온 높이를 측정하여 산출한 경도를 의미한다.
한편, 고무블록(104,204)과 고무판(103,203)이 쇼아 경도 범위가 20 ~ 70 범위에 속하는 반유동성 수지로 이루어지는 경우에는 점착부의 표면이 비점착부의 표면에 비해 5㎛ 이내의 범위에서 살짝 더 높게 구성되어도 무방하다. 고무블록(104,204)과 고무판(103,203)이 쇼아 경도가 20 ~ 70 범위에 속하는 반유동체에 해당하는 경우 5㎛ 이내의 범위에서는 충분히 압축에 따른 완충 보상이 이루어져 글라스 기판에 파손이 발생하지 않는다.
상기와 같은 구성을 가진 기판 합착장치는 제1 척킹유닛(100)과 제2 척킹유닛(200)이 각각 제1 글라스 기판(1)과 제2 글라스 기판(3)을 점착흡착하고, 제1 글라스 기판(1)과 제2 글라스 기판(3) 사이에 필름 또는 액체 형태의 투명 접합제(2)를 개재한 상태에서 제1 척킹유닛(100) 및 제2 척킹유닛(200) 중 적어도 어느 하나를 승강시켜서 제1 글라스 기판(1)과 제2 글라스 기판(3)을 서로 합착시키는 공정을 수행한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 합착장치는 점착부의 표면과 비점착부의 표면이 실질적으로 동일평면상에 위치하는 배열 구조에 의해 피흡착물의 표면에 대한 가압 시 척킹면에 실질적으로 굴곡이 존재하지 않으므로 도 5에 도시된 바와 같이 피흡착물의 전체 면적에 대해 균일한 압력을 가할 수 있다. 이와 같이 글라스 기판(1,3)의 전체면에 균일한 압력이 가해지므로 투명 접합제(2)의 내부에서 가스 기포 발생의 문제가 발생하지 않는다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고무 점착식 척킹기구인 제1 척킹유닛(100)과 제2 척킹유닛(200)의 제조방법을 도시한 도면이다. 제1 척킹유닛(100)과 제2 척킹유닛(200)의 구성은 서로 동일하므로 도면에서 제1 척킹유닛(100)의 참조부호와 제2 척킹유닛(200)의 참조부호를 병기하였다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 제조방법은, 도 6의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 고무판(103,203)에 정해진 간격으로 복수개의 홀(103a,203a)을 형성하는 공정과, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 상기 홀(103a,203a)에 고무블록(104,204)을 삽입하여 금속정반(101,201)에 접합하는 공정을 포함한다. 도 6에서 (b)는 (a)의 점선에 따른 단면도이다.
본 실시예에서는 비점착 고무로 이루어진 고무판(103,203)과 점착 고무로 이루어진 고무블록(104,204)이 사용되지만 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 즉, 본 발명의 변형예에 따르면 점착 고무로 이루어진 고무판과 비점착 고무로 이루어진 고무블록이 사용되는 것도 가능하다.
고무판(103,203)에 정해진 간격으로 복수개의 홀(103a,203a)을 형성하는 공정에서는 비점착 고무로 이루어진 고무판(103,203)을 준비한 후 타발 장비를 이용하거나 기타 기계가공 등의 방법을 이용하여 점착부가 형성될 영역을 제거한다. 비록 도면에는 점착부가 형성될 영역이 원형으로 제거된 예가 도시되어 있으나 이러한 예에 한정되지 않고 사각형 등 다양한 형상으로 변형 가능하다.
바람직하게 타발 장비에 의해 홀 작업이 완료된 고무판(103,203)은 접합제(102,202)에 의해 금속정반(101,201)의 일면에 접합된다. 이때 접합제(102,202)로는 아크릴 계통이나 실리콘 계통의 접합제가 사용되고 온도, 압력 인자를 조절하여 금속정반(101,201)과 고무판(103,203) 간의 결합력인 키잉(Keying)에 의해 접합이 완료된다.
고무블록(104,204)의 삽입 공정에서는 고무판(103,203)에 형성된 홀(103a,203a)에 걸맞는 형태로 고무블록(104,204)을 가공한 후 홀(103a,203a)에 삽입하고 접합제(102,202)를 이용하여 홀(103a,203a) 내부에 노출된 금속정반(101,201)의 표면에 접합한다. 여기서, 고무블록(104,204)의 단부 표면은 상기 고무판(103,203)의 표면과 동일선상에 위치하거나, 압축 가압 시 압축률을 감안하여 고무판(103,203)의 표면에 비해 5㎛ 이내의 범위에서 더 높도록 가공되는 것이 바람직하다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 합착장치의 구성을 도시한 단면도이며, 도 10 내지 도 13은 기판 합착장치에 구비되는 고무 점착식 척킹기구인 제1 척킹유닛(100)과 제2 척킹유닛(200)의 제조방법을 도시한 단면도이다. 본 실시예는 비점착성 고무의 코팅에 의해 비점착부가 형성되는 것을 특징으로 한다. 제1 척킹유닛(100)과 제2 척킹유닛(200)의 구성은 서로 동일하므로 도면에서 제1 척킹유닛(100)의 참조부호와 제2 척킹유닛(200)의 참조부호를 병기하였다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 제조방법은, 도 10에 도시된 바와 같이 점착성의 고무판(103,203)을 금속정반(101,201)에 접합한 후 마스킹을 하는 공정과, 도 11에 도시된 바와 같이 식각을 진행하여 고무판(103,203)에 홈(106,206)을 형성하는 공정과, 도 12에 도시된 바와 같이 고무판(103,203)의 홈(106,206)을 채우도록 비점착성의 고무 코팅부(105,205)를 형성하는 공정을 포함한다.
본 실시예에서는 점착 고무로 이루어진 고무판(103,203)과 비점착 고무로 이루어진 고무 코팅부(105,205)를 가진 척킹기구를 개시하지만 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 즉, 본 발명의 변형예에 따르면 비점착 고무로 이루어진 고무판과 점착 고무로 이루어진 고무 코팅부를 가진 척킹기구가 제공되는 것도 가능하다.
도 10을 참조하면, 먼저 금속정반(101,201)의 일면에 점착성을 가진 고무판(103,203)을 접합한다. 이때 금속정반(101,201)과 고무판(103,203) 간의 결합은 접합제(102,202)에 의한 키잉(Keying) 결합력에 의해 이루어진다.
금속정반(101,201)에 고무판(103,203)을 접합한 후에는 비점착부를 형성하기 위한 패턴이 정해진 간격으로 다수 형성된 패턴 마스크(300)를 고무판(103,203) 위에 형성하는 마스크 작업을 진행한다. 패턴 마스크(300)는 필름 형태의 마스크 필름을 사용하는 것이 작업상 편리하다.
패턴 마스크(300)를 준비한 후에는 도 11에 도시된 바와 같이 고무판(103,203)의 마스크 처리되지 않은 부분의 식각을 위해 CF4+O2를 사용하는 플라즈마 식각을 진행하거나 산성 계열의 화학 약품을 이용한 습식식각(Wet Etching)을 진행한다. 이와 같이 의도적인 식각 공정을 진행하여 고무판(103,203)의 표면에 1㎛ 정도 깊이의 홈(106,206)을 형성한다. 플라즈마 식각에서 CF4와 O2를 사용하는 이유는 유기물이 대부분인 점착고무를 분해하기 위해서는 할로겐 가스인 불소(F)가 함유된 가스를 활성화시켜 유기고무 분자고리를 끊어내고 이 과정에서 발생되는 부산물은 산소(O2) 가스를 이용해 휘발성분으로 제거하기 위함이다. 통상적으로는 RIE 방식의 장비에서 1,000W를 인가하면 1000Å/분 정도의 식각률을 얻을 수 있다.
식각 공정을 완료한 후에는 도 12에 도시된 바와 같이 패턴 마스크(300)의 제거 없이 홈(106,206)이 코팅 물질로 채워지도록 코팅을 진행한다. 코팅 공정에서는 점착력이 발생하지 않는 비닐 형태의 유기물을 사용하되, 고무판(103,203)과 동일한 소재를 사용하는 것이 바람직하다. 특히 점착고무가 온도 상승에 취약하므로 상온 근처에서도 1㎛ 전후의 원하는 코팅 두께 및 점착고무와의 점착력(Adhesion)이 발생되는 코팅 공정이 선호된다. 이를 위해서는 후술하는 패럴린(Parylene) 코팅 공정을 60℃ 이하의 상온에서 진행하여 점착고무가 열에 의해 데미지를 받는 것을 최소화하는 것이 바람직하다. 그러나, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않고 반유동체 고무의 특성을 약화시키지 않는 상온 코팅 방식은 어느 것이나 적용이 가능하다.
패럴린 코팅(Parylene coating) 방식은 기상화학 증착법을 이용하여 상온 영역에서 Poly-para-Xylylene의 고분자 중합체 형태의 필름막을 형성하는 코팅 공정이다. 이 방식은 고체 분말 형태의 이합체인 다이머(Dimer)를 증발기에 삽입하여 100~180℃에서 기체상으로 증발시키고 약 600~700℃로 가열된 열분해기를 거치면서 단량체(Monomer)로 변환되고 이 단량체가 상온 진공 증착 챔버에서 피증착 표면에 코팅이 되는 것이며 상온 부근의 낮은 온도 영역에서 공정이 진행되므로 온도 상승에 취약한 반유동체의 점착고무의 표면 코팅에 매우 유용하다.
코팅 공정에서 고무 코팅부(105,205)는 그 표면이 고무판(103,203)의 표면과 동일선상에 위치하도록 코팅된다. 대안으로, 고무 코팅부(105,205)는 압축 가압 시 압축률을 감안하여 그 표면이 고무판(103,203)의 표면에 비해 1㎛ 이내의 범위에서 더 높도록 코팅될 수 있다. 고무 코팅부(105,205)와 고무판(103,203)의 쇼아 경도가 20 ~ 70 범위에 속하는 반유동체에 해당하는 경우 1㎛ 이내의 범위에서는 충분히 압축에 따른 완충 보상이 이루어져 글라스 기판에 파손이 발생하지 않는다.
코팅 완료 후 도 13에 도시된 바와 같이 마스크 필름을 제거하면 고무 코팅부(105,205)가 형성된 표면은 점착성이 없는 비점착부의 영역이 되고 마스크를 제거한 부분은 점착성이 있는 점착부의 영역이 된다.
상술한 바와 같은 과정에 의해 제조된 고무 점착식 척킹기구는 척킹면에 실질적으로 굴곡이 존재하지 않도록 점착부와 비점착부가 평탄하게 배열된 구성을 가지므로 피흡착물의 전체 면적에 대해 균일한 압력을 가할 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
1: 제1 글라스 기판 3: 제2 글라스 기판
100: 제1 척킹유닛 101,201: 금속정반
102,202: 접합제 103,203: 고무판
104,204: 고무블록 105,205: 고무 코팅부
200: 제2 척킹유닛 300: 패턴 마스크

Claims (12)

  1. 기판 형태의 피흡착물을 흡착하기 위한 척킹기구에 있어서,
    금속정반;
    상기 금속정반에 상호 간격을 두고 마련되고 점착성이 있는 복수개의 점착 고무로 이루어진 점착부; 및
    상기 금속정반에서 상기 점착부를 제외한 부분에 마련되고 점착성이 없는 복수개의 비점착 고무로 이루어진 비점착부;를 포함하고,
    상기 점착부의 표면이 상기 비점착부의 표면과 동일 평면상에서 나란하게 배열되어 척킹면이 평탄한 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고무 점착식 척킹기구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 점착부 및 상기 비점착부 중 어느 하나는 고무판이고 다른 하나는 상기 고무판에 형성된 홀에 삽입되어 상기 금속정반에 접합된 고무블록인 것을 특징으로 하는 고무 점착식 척킹기구.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 점착부 및 상기 비점착부 중 어느 하나는 고무판이고 다른 하나는 상기 고무판에 형성된 홈에 채워진 고무 코팅부인 것을 특징으로 하는 고무 점착식 척킹기구.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 점착 고무 및 상기 비점착 고무는 서로 동일한 쇼아 경도를 가진 것을 특징으로 하는 고무 점착식 척킹기구.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 점착 고무 및 상기 비점착 고무는 상기 쇼아 경도가 20 ~ 70 범위에 속하는 반유동성 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 고무 점착식 척킹기구.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 점착 고무 및 상기 비점착 고무는 서로 동일한 압축률을 가진 것을 특징으로 하는 고무 점착식 척킹기구.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 비점착 고무의 표면조도(Ra)가 1.0~5.0㎛ 인 것을 특징으로 하는 고무 점착식 척킹기구.
  8. 기판 형태의 피흡착물을 흡착하기 위한 척킹기구에 있어서,
    금속정반;
    상기 금속정반에 상호 간격을 두고 마련되고 점착성이 있는 복수개의 점착 고무로 이루어진 점착부; 및
    상기 금속정반에서 상기 점착부를 제외한 부분에 마련되고 점착성이 없는 복수개의 비점착 고무로 이루어진 비점착부;를 포함하고,
    상기 점착 고무 및 상기 비점착 고무는 쇼아 경도가 20 ~ 70 범위에 속하는 반유동성 수지로 이루어지고,
    상기 점착부의 표면이 상기 비점착부의 표면에 비해 5㎛ 이내의 범위에서 더 높은 것을 특징으로 하는 고무 점착식 척킹기구.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 고무 점착식 척킹기구를 구비한 기판 합착장치.
  10. 기판 형태의 피흡착물을 흡착하기 위한 고무 점착식 척킹기구의 제조방법에 있어서,
    (a) 고무판에 정해진 간격으로 복수개의 홀을 형성하는 단계;
    (b) 상기 고무판을 금속정반에 접합하는 단계; 및
    (c) 상기 홀에 고무블록을 삽입하여 상기 금속정반에 접합하는 단계;를 포함하고,
    상기 고무판 및 상기 고무블록 중 어느 하나는 점착 고무로 이루어지고 다른 하나는 비점착 고무로 이루어지고,
    상기 단계 (c)에서,
    상기 고무블록의 표면은 상기 고무판의 표면과 동일 평면상에서 나란하게 배열되어 척킹면이 평탄한 구조를 갖거나, 상기 고무블록과 상기 고무판의 쇼아 경도가 20 ~ 70 범위에 속하는 경우 상기 고무블록의 표면은 상기 고무판의 표면에 비해 5㎛ 이내의 범위에서 더 높은 것을 특징으로 하는 고무 점착식 척킹기구의 제조방법.
  11. 기판 형태의 피흡착물을 흡착하기 위한 고무 점착식 척킹기구의 제조방법에 있어서,
    (a) 고무판을 금속정반에 접합하는 단계;
    (b) 상기 고무판의 외부면에 정해진 간격으로 복수개의 홈을 형성하는 단계; 및
    (c) 상기 고무판의 상기 홈 부분에 고무 코팅부를 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 고무판 및 상기 고무 코팅부 중 어느 하나는 점착 고무로 이루어지고 다른 하나는 비점착 고무로 이루어지고,
    상기 단계 (b)에서,
    상기 고무 코팅부의 표면은 상기 고무판의 표면과 동일 평면상에서 나란하게 배열되어 척킹면이 평탄한 구조를 갖거나, 상기 고무 코팅부와 상기 고무판의 쇼아 경도가 20 ~ 70 범위에 속하는 경우 상기 고무 코팅부의 표면은 상기 고무판의 표면에 비해 1㎛ 이내의 범위에서 더 높은 것을 특징으로 하는 고무 점착식 척킹기구의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 단계 (c)에서 두께 1㎛ 이하의 고무 코팅부를 형성하는 것을 특징으로 하는 고무 점착식 척킹기구의 제조방법.
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