KR102292502B1 - 내스크래치성이 향상된 정전척 - Google Patents

내스크래치성이 향상된 정전척 Download PDF

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Abstract

개시되는 내스크래치성이 향상된 정전척의 표면이 나노실리콘 바인더에 의해 코팅됨으로써, 상기 내스크래치성이 향상된 정전척의 정전력이 유지되면서도, 상기 내스크래치성이 향상된 정전척의 스크래치에 대한 내구성이 향상될 수 있게 되는 장점이 있다.

Description

내스크래치성이 향상된 정전척{Electrostatic chuck having enhanced durability for scratch}
본 발명은 내스크래치성이 향상된 정전척에 관한 것이다.
정전척은 정전기의 힘인 정전력을 이용하여, 반도체 웨이퍼, 디스플레이 패널용 글래스 등의 피흡착체를 고정시켜주는 것인데, 이러한 정전척은 반도체 웨이퍼를 수평으로 고정하거나, 디스플레이 패널용 글래스를 수평으로 유지하는 데 주로 사용된다.
이러한 정전척의 예로 제시될 수 있는 것이 아래 제시된 특허문헌의 그 것들이다.
종래에는, 정전척을 세라믹 또는 폴리이미드(polyimide)로 주로 제조하는데, 특히, 디스플레이 패널 제조 공정에서는, 대면적화에 적합하도록, 정전척이 폴리이미드로 주로 제조되고 있다.
그러나, 종래의 폴리이미드로 제조된 정전척에 의하면, 폴리이미드가 연질의 성질을 가지기 때문에, 상기 정전척의 표면이 스크래치(scratch)에 매우 취약하여, 상기 정전척의 내구성이 떨어지는 문제가 있었다.
공개특허 제 10-2016-0047403호, 공개일자: 2016.05.02., 발명의 명칭: 정전척 및 그 정전척에 사용되는 베이스 부재
본 발명은 스크래치에 대한 내구성이 향상될 수 있는 내스크래치성이 향상된 정전척을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 내스크래치성이 향상된 정전척은 피흡착체를 정전력에 의해 고정시켜주는 것으로서,
상기 내스크래치성이 향상된 정전척의 표면이 나노실리콘 바인더에 의해 코팅되고, 상기 나노실리콘 바인더에 대한 용제로, 에탄올, 이소프로필알코올(isopropyl alcohol, IPA), 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone, MEK) 중 적어도 하나가 채택되는 것을 특징으로 한다.
삭제
본 발명의 일 측면에 따른 내스크래치성이 향상된 정전척에 의하면, 내스크래치성이 향상된 정전척의 표면이 나노실리콘 바인더에 의해 코팅됨으로써, 상기 내스크래치성이 향상된 정전척의 정전력이 유지되면서도, 상기 내스크래치성이 향상된 정전척의 스크래치에 대한 내구성이 향상될 수 있게 되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내스크래치성이 향상된 정전척의 구조를 개략적으로 보이는 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내스크래치성이 향상된 정전척의 척킹력을 일반적인 폴리이미드 정전척의 척킹력과 비교 테스트한 결과값을 보이는 표.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내스크래치성이 향상된 정전척에 대한 쇼트 테스트에 대한 결과값을 보이는 표.
도 4는 종래의 일반적인 폴리이미드 정전척에 대한 쇼트 테스트에 대한 결과값을 보이는 표.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 내스크래치성이 향상된 정전척에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내스크래치성이 향상된 정전척의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내스크래치성이 향상된 정전척의 척킹력을 일반적인 폴리이미드 정전척의 척킹력과 비교 테스트한 결과값을 보이는 표이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내스크래치성이 향상된 정전척에 대한 쇼트 테스트에 대한 결과값을 보이는 표이고, 도 4는 종래의 일반적인 폴리이미드 정전척에 대한 쇼트 테스트에 대한 결과값을 보이는 표이다.
도 1 내지 도 4를 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 내스크래치성이 향상된 정전척(100)의 표면이 나노실리콘 바인더에 의해 코팅되는 것을 특징으로 한다.
상기 내스크래치성이 향상된 정전척(100)의 표면에 상기 나노실리콘 바인더를 코팅하기 위하여 적용되는 상기 나노실리콘 바인더에 대한 용제로는, 에탄올, 이소프로필알코올(isopropyl alcohol, IPA), 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세트(propylene glycol monomethyl ether acetate, PGMEA), 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone, MEK) 중 적어도 하나가 채택된다.
상기와 같이, 상기 내스크래치성이 향상된 정전척(100)의 표면이 상기 나노실리콘 바인더에 의해 코팅됨으로써, 상기 내스크래치성이 향상된 정전척(100)의 정전력이 유지되면서도, 상기 내스크래치성이 향상된 정전척(100)의 스크래치에 대한 내구성이 향상될 수 있게 된다.
이하에서는 도면을 참조하여, 상기 내스크래치성이 향상된 정전척(100)에 대하여 상세히 설명한다.
상기 내스크래치성이 향상된 정전척(100)은 베이스 부재(110)와, 절연 코팅층(120)과, 전극 패턴층(130)과, 상부 유전층(140)과, 나노실리콘 바인더층(160)을 포함한다.
상기 베이스 부재(110)는 상기 내스크래치성이 향상된 정전척(100)의 하부를 이루고, 상기 내스크래치성이 향상된 정전척(100)의 설치면에 놓이는 것으로, 알루미늄 등의 금속으로 이루어질 수 있다.
상기 절연 코팅층(120)은 상기 베이스 부재(110) 상에 절연을 위해 코팅되는 것이다.
상기 베이스 부재(110) 상에 상기 절연 코팅층(120)을 이루는 절연 물질이 코팅된 상태에서 평면으로 연마되어짐으로써, 상기 절연 코팅층(120)이 형성될 수 있다.
상기 전극 패턴층(130)은 상기 절연 코팅층(120) 상에 요구되는 소정 전극 패턴으로 형성되는 것으로, 동박 등의 전극을 인쇄하는 방법 등에 의해 형성될 수 있다.
도면 번호 150은 상기 베이스 부재(110)와 상기 절연 코팅층(120)을 관통하여, 외부 전원(미도시)과 상기 전극 패턴층(130)을 통전시키는 DC port 등의 전극 포트이다.
상기 상부 유전층(140)은 상기 전극 패턴층(130) 상에 형성되는 유전체이다.
상기 전극 패턴층(130) 상에 상기 상부 유전층(140)을 이루는 유전 물질이 코팅된 상태에서 평면으로 연마되어짐으로써, 상기 상부 유전층(140)이 형성될 수 있다.
본 실시예에서는, 상기 상부 유전층(140)이 폴리우레탄, 실리콘, 에폭시 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
상세히, 상기 상부 유전층(140)을 이루는 물질은 상기 상부 유전층(140) 100중량부에 대해, 사이클로실라잔, 메틸 하이드로진, 메틸 비닐(cyclosilazanes, methyl hydrogen, methyl vinyl) 20 내지 45중량부와, 터트-부틸 아세테이트(tert-butyl acetate) 55 내지 80 중량부를 포함하고, 경도 Shore A type이 90 내지 99이고, 100% modulus가 140 내지 160 Kgf/cm2이고, 300% modulus가 380 내지 430 Kgf/cm2이고, 인장 강도가 500 내지 550 Kgf/cm2이고, 인열 강도가 170 내지 190 Kgf/cm2이고, 신장율이 350 내지 400 %이고, 반발탄성이 42 내지 43 %인 특성을 가지는 것이다.
여기서, 상기 100% modulus는 상기 상부 유전층(140)을 이루는 물질을 100% 늘렸을 때 들어가는 힘의 크기이고, 상기 300% modulus는 상기 상부 유전층(140)을 이루는 물질을 300% 늘렸을 때 들어가는 힘의 크기이다.
또한, 본 실시예에서는, 상기 절연 코팅층(120)이 폴리우레탄, 실리콘, 에폭시 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
상세히, 상기 절연 코팅층(120)을 이루는 물질은 상기 절연 코팅층(120) 100중량부에 대해, 사이클로실라잔, 메틸 하이드로진, 메틸 비닐(cyclosilazanes, methyl hydrogen, methyl vinyl) 20 내지 45중량부와, 터트-부틸 아세테이트(tert-butyl acetate) 55 내지 80 중량부를 포함하고, 경도 Shore A type이 90 내지 99이고, 100% modulus가 140 내지 160 Kgf/cm2이고, 300% modulus가 380 내지 430 Kgf/cm2이고, 인장 강도가 500 내지 550 Kgf/cm2이고, 인열 강도가 170 내지 190 Kgf/cm2이고, 신장율이 350 내지 400 %이고, 반발탄성이 42 내지 43 %인 특성을 가지는 것이다.
상기와 같이, 상기 내스크래치성이 향상된 정전척(100)이 상기 베이스 부재(110)와, 상기 절연 코팅층(120)과, 상기 전극 패턴층(130)과, 상기 상부 유전층(140)을 포함하고, 상기 상부 유전층(140)은 정전력 및 가공성이 우수한 폴리우레탄, 실리콘, 에폭시 중 적어도 하나로 이루어짐에 따라, 상기 내스크래치성이 향상된 정전척(100)의 상기 상부 유전층(140)이 파손에 강하고 그 내구성이 우수하여 파티클 발생이 방지되고, 상기 상부 유전층(140)이 그 자체로 쿠션층으로 기능하기 때문에 별도의 쿠션층이 적용될 필요가 없고, 상기 내스크래치성이 향상된 정전척(100)의 정전력이 우수하기 때문에, 상기 내스크래치성이 향상된 정전척(100)에 집게 형태인 클램프의 적용없이 흡착식으로 상기 피흡착체를 집을 수 있게 되고, 그에 따라 클램프 삽입홈이 상기 내스크래치성이 향상된 정전척(100) 상에 형성될 필요가 없게 되어, 상기 피흡착체를 누르는 실리콘 재질의 가압체가 상기 클램프 삽입홈의 모서리에 찍혀 손상되는 현상이 방지될 수 있게 되고, 상기 내스크래치성이 향상된 정전척(100)의 표면 형태에 대한 가공성이 우수하기 때문에, 상기 내스크래치성이 향상된 정전척(100)의 상면을 일체로 성형할 수 있고, 그에 따라 상기 내스크래치성이 향상된 정전척(100)의 상면이 공차없이 요구되는 곡면으로 성형될 수 있게 되어, 엣지 형태의 스마트폰의 디스플레이용 글래스 등의 상기 피흡착체에 대응되는 형태로 정확하게 성형될 수 있고, 상기 상부 유전층(140)의 두께 조절 등에 의해 정전력을 요구되는 수준으로 조절하여 상기 내스크래치성이 향상된 정전척(100)을 제조할 수 있게 된다.
여기서, 상기 흡착식이라 함은 부압(negative pressure)이 걸린 흡착 수단(미도시)을 상기 피흡착체의 표면에 접촉시켜, 그 부압을 이용하여 상기 피흡착체를 들어올리는 방식으로, 상기 클램프처럼 상기 피흡착체의 측면에서 접근이 필요없고 상기 피흡착체의 상면에서 그대로 접근 가능하기 때문에, 상기 클램프 삽입홈이 요구되지 않게 된다.
상기 나노실리콘 바인더층(160)은 상기 상부 유전층(140)의 표면이 상기 나노실리콘 바인더에 의해 코팅되어 형성된 것으로, 본 실시예에서는, 상기 상부 유전층(140)의 표면이 상기 나노실리콘 바인더에 의해 분사, 디핑 등 다양한 방식에 의해 코팅될 수 있다.
상기 나노실리콘 바인더층(160)의 형성을 위해, 상기 나노실리콘 바인더가 상기 용제, 즉 에탄올, 이소프로필알코올, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세트, 메틸에틸케톤 중 적어도 하나에서 채택된 것에 용해된 상태로, 분사, 디핑 등이 이루어지게 된다.
상기와 같이, 상기 내스크래치성이 향상된 정전척(100)의 표면이 상기 나노실리콘 바인더에 의해 코팅됨으로써, 상기 내스크래치성이 향상된 정전척(100)의 정전력이 유지되면서도, 상기 내스크래치성이 향상된 정전척(100)의 스크래치에 대한 내구성이 향상될 수 있게 된다.
상기 내스크래치성이 향상된 정전척(100)의 척킹력(chucking force)을 일반적인 폴리이미드(PI) 정전척의 척킹력과 비교 테스트한 결과값을 보이는 표가 도 2에 제시되어 있다.
도 2의 (a)는 상기 내스크래치성이 향상된 정전척(100)의 척킹력을 보이는 표이고, 도 2의 (b)는 종래의 일반적인 폴리이미드 정전척의 척킹력을 보이는 표이다.
상기와 같은 도 2의 (a) 및 (b)를 참조하면, 상기 내스크래치성이 향상된 정전척(100)의 척킹력은 2.9 kgf이고, 종래의 일반적인 폴리이미드 정전척의 척킹력은 2.8 kgf여서, 상기 내스크래치성이 향상된 정전척(100)의 척킹력이 종래의 일반적인 폴리이미드 정전척의 척킹력에 비해 상대적으로 더 우수함을 알 수 있다.
여기서, 상기 척킹력은 각 정전척에 시편인 패널 및 윈도우 안착 후 푸쉬 풀 게이지(push full gauge)를 수평 방향으로 밀어서 그 시편이 슬립되는 시점의 피크 수치를 측정하는 방법에 의해 측정되었다.
상기 내스크래치성이 향상된 정전척(100)에 대한 쇼트 테스트(short test)에 대한 결과값을 보이는 표가 도 3에 제시되어 있고, 종래의 일반적인 폴리이미드 정전척에 대한 쇼트 테스트에 대한 결과값이 도 4에 제시되어 있다.
상기와 같은 도 3을 참조하면, 상기 내스크래치성이 향상된 정전척(100)에 대한 쇼트 테스트 결과, 파티클 500 ㎛에서는 쇼트가 발생되지 아니하였고, 파티클 800 ㎛에서야 비로소 쇼트가 발생되었음을 알 수 있다.
이에 비해, 상기와 같은 도 4를 참조하면, 종래의 일반적인 폴리이미드 정전척에 대한 쇼트 테스트 결과, 파티클 500 ㎛에서 바로 쇼트가 발생되었음을 알 수 있다.
여기서, 상기 쇼트 테스트는 각 정전척에 파티클(particle) 합착 후 해당 정전척에 전기를 인가하여, 쇼트가 발생되는지 여부를 확인하는 방법에 의해 측정되었다.
상기에서 본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그렇지만 이러한 수정 및 변형 구조들은 모두 본 발명의 권리범위 내에 포함되는 것임을 분명하게 밝혀두고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 내스크래치성이 향상된 정전척에 의하면, 스크래치에 대한 내구성이 향상될 수 있으므로, 그 산업상 이용가능성이 높다고 하겠다.
100 : 내스크래치성이 향상된 정전척
110 : 베이스 부재
120 : 절연 코팅층
130 : 전극 패턴층
140 : 상부 유전층
160 : 나노실리콘 바인더층

Claims (3)

  1. 피흡착체를 정전력에 의해 고정시켜주는 내스크래치성이 향상된 정전척으로서,
    상기 내스크래치성이 향상된 정전척의 표면이 나노실리콘 바인더에 의해 코팅되고,
    상기 나노실리콘 바인더에 대한 용제로, 에탄올, 이소프로필알코올(isopropyl alcohol, IPA), 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone, MEK) 중 적어도 하나가 채택되는 것을 특징으로 하는 내스크래치성이 향상된 정전척.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 내스크래치성이 향상된 정전척은
    베이스 부재;
    상기 베이스 부재 상에 절연을 위해 코팅되는 절연 코팅층;
    상기 절연 코팅층 상에 요구되는 전극 패턴으로 형성되는 전극 패턴층;
    상기 전극 패턴층 상에 형성되는 유전체인 상부 유전층; 및
    상기 상부 유전층의 표면이 상기 나노실리콘 바인더에 의해 코팅되어 형성된 나노실리콘 바인더층;을 포함하고,
    상기 상부 유전층을 이루는 물질은 상기 상부 유전층 100중량부에 대해, 사이클로실라잔, 메틸 하이드로진, 메틸 비닐(cyclosilazanes, methyl hydrogen, methyl vinyl) 20 내지 45중량부와, 터트-부틸아세테이트(tert-butyl acetate) 55 내지 80 중량부를 포함하고, 경도 Shore A type이 90 내지 99이고, 100% modulus가 140 내지 160 Kgf/cm2이고, 300% modulus가 380 내지 430 Kgf/cm2이고, 인장 강도가 500 내지 550 Kgf/cm2이고, 인열 강도가 170 내지 190 Kgf/cm2이고, 신장율이 350 내지 400 %이고, 반발탄성이 42 내지 43 %인 특성을 가지고,
    상기 절연 코팅층을 이루는 물질은 상기 절연 코팅층 100중량부에 대해, 사이클로실라잔, 메틸 하이드로진, 메틸 비닐(cyclosilazanes, methyl hydrogen, methyl vinyl) 20 내지 45중량부와, 터트-부틸아세테이트(tert-butyl acetate) 55 내지 80 중량부를 포함하고, 경도 Shore A type이 90 내지 99이고, 100% modulus가 140 내지 160 Kgf/cm2이고, 300% modulus가 380 내지 430 Kgf/cm2이고, 인장 강도가 500 내지 550 Kgf/cm2이고, 인열 강도가 170 내지 190 Kgf/cm2이고, 신장율이 350 내지 400 %이고, 반발탄성이 42 내지 43 %인 특성을 가지는 것을 특징으로 하는 내스크래치성이 향상된 정전척.
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