KR102460628B1 - 폴리이미드 정전척 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리이미드 필름을 유전층으로 채용하면서도 상면에 고경도 유무기 복합 코팅층이 형성되어 내구성이 향상된 폴리이미드 정전척에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 폴리이미드 정전척은, 금속 재질의 베이스; 상기 베이스 상면에 접착되어 구비되며, 소재를 정전력으로 흡착하는 폴리이미드 처킹부; 상기 폴리이미드 처킹부 상에 코팅되어 구비되는 유무기 복합 코팅층;을 포함한다.

Description

폴리이미드 정전척{A ELECTROSTATIC CHUCK}
본 발명은 정전척에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폴리이미드 필름을 유전층으로 채용하면서도 상면에 고경도 유무기 복합 코팅층이 형성되어 내구성이 향상된 폴리이미드 정전척에 관한 것이다.
최근의 차세대 반도체 및 디스플레이패널 공정 장비에는 정전기력을 이용한 정전척이 핵심 부품으로 사용되어 웨이퍼 또는 유리기판를 고정하고 있다. 상기 정전척은 모재(母材)에 통상적으로 2개 이상의 유전층이 형성되고 유전층 사이에 전극이 삽입되어 사용되는 것과, 모재(母材)에 절연층 및 유전층을 형성하고, 절연층 및 유전층 사이에 전극을 삽입하여 사용되는 것 등이 있으며, 전도성을 갖는 전극에 직류전압을 인가하면 유전체의 분극현상에 따라 피처리물인 웨이퍼 또는 유리기판에 반대 극성이 발생됨으로써 피처리물인 웨이퍼 또는 유리기판과 유전체 간에 발생되는 정전기력으로 피처리물인 웨이퍼 또는 유리기판을 고정하는 장치이다.
한편, 종래에는 액정 패널용 기판의 크기에 대응하도록 일변이 1000mm 이상되는 정전척을 단일화된 부품으로 사용하였다. 이 경우, 종래의 단일 정전척은 세라믹 또는 금속제와 같은 경도가 높은 재질로 제조되어, 단일 정전 흡착 장치의 평면을 균일하게 가공하기 힘들었다. 따라서 액정 패널용 기판을 가공 시, 상기 액정 패널용 기판에는 불균일한 하중이 인가되고, 상기 액정 패널용 기판이 종종 파손되곤 한다.
나아가, 종래의 정전 흡착 장치는 그 제조 자체의 비용도 높으며, 가공 시 평탄도의 균일성을 갖게 하기 위하여 상당한 비용과 가공 시간이 소요되고, 제품의 불량도가 높다. 이에 따라, 소형의 정전척들을 조립식으로 나열하여 대형기판을 흡착할 수 있는 조립형 정전 흡착 장치의 개발이 요구되어 왔다. 그러나 경도가 높은 세라믹이나 금속재의 지지기재가 적용된 정전척들을 조립하여 이용할 경우, 각각의 정전척의 가공치수가 다른 것과 각각의 정전 흡착력이 상이하여 전술한 단일 정전 흡착 장치의 문제점을 해결하지 못하고 있는 상황이다.
현재, 정전 척킹 방식은 디스플레이 산업뿐만 아니라 반도체 산업에서도 널리 사용되고 있다. 그러나 전술한 바와 같은 문제들이 웨이퍼를 정전 척킹 하는 경우에도 거의 동일하게 발생되어 고가의 웨이퍼가 손상되는 사고도 종종 발생하고 있는 실정이다.
따라서 폴리이미드 필름을 유전층으로 사용하고 정전척 내에 완충부재가 구비되어 이러한 문제점을 해결할 수 있는 정전척에 관한 기술이 대한민국공개특허제10-2007-99188호에 개시되어 있으나, 이러한 종래의 폴리이미드 정전척은 최상층의 폴리이미드 필름이 외부 충격에 취약하여 내구성이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 폴리이미드 필름을 유전층으로 채용하면서도 상면에 고경도 유무기 복합 코팅층이 형성되어 내구성이 향상된 폴리이미드 정전척을 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 폴리이미드 정전척은, 금속 재질의 베이스; 상기 베이스 상면에 접착되어 구비되며, 소재를 정전력으로 흡착하는 폴리이미드 처킹부; 상기 폴리이미드 처킹부 상에 코팅되어 구비되는 유무기 복합 코팅층;을 포함한다.
그리고 본 발명에서 상기 유무기 복합 코팅층은, 표면 경도가 4 ~ 7H 인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 유무기 복합 코팅층은, 10 ~ 20 ㎛ 두께로 구비되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 유무기 복합 코팅층은, SiOH를 주성분으로 하는 무기 코팅액; 경화용 유기 조성물; 펄 소재가 15 ~ 45 : 5 ~ 10 : 1의 중량비로 혼합되는 도료 조성물을 코팅하여 이루어지는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 무기 코팅액은, TetraEthyl Orthosilicate : Zinc acetate : Ethanol : H2O : HCl을 1 : 0.01 ~ 5 : 1 ~ 4 : 1 ~ 8 : 0.01 ~ 5 의 몰비로 혼합하여 제조되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 경화용 유기 조성물은, 상온경화형 합성수지 45 ~ 65중량%, 수용성 폴리머 1 ~ 20중량%, 에폭시계 실란 커플링제 0.5 ~ 5중량%, 실리콘 카바이드 5 ~ 10중량%, 이소결성 알루미나 분말 7 ~ 15중량%, 아연 분말 0.5 ~ 10중량%, 이산화규소(SiO2) 17.5 ~ 35중량%, 복합 산화코발트(CoO+Co3O4)로 이루어진 무기안료 0.5 ~ 10중량% , 수용성 형광 안료 0.1 ~ 1중량% 및 분산제 0.1 ~ 2중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 펄 소재는, 이산화티탄이 코팅된 마이카인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 폴리이미드 처킹부는, 하부 폴리이미드 필름; 상기 하부 폴리이미드 필름을 상기 베이스 상면에 부착하는 하부 접척제층; 상기 하부 폴리이미드 필름 상면에 부착되는 상부 폴리이미드 필름; 상기 하부 폴리이미드 필름과 상기 상부 폴리이미드 필름 사이에 구비되는 전도성 패턴층; 상기 상부 폴리이미드 필름을 상기 하부 폴리이미드 필름 상면에 부착하는 상부 접착제층;을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 폴리이미드 정전척에 따르면 상기 유무기 복합 코팅층이 상부 폴리이미드 필름 상면에 형성되어, 찍힘, 눌림, 스크래치 등의 외부 충격에 손상되지 않아서 정전척의 내구성이 대폭 향상되는 효과를 달성할 수 있다. 특히, 폴리이미드 필름 내부에 설치되는 전도성 패턴층의 손상을 최소화 또는 예방할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드 정전척의 구성을 도시하는 분리 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 처킹부의 구조를 도시하는 개념도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.
본 실시예에 따른 폴리이미드 정전척(100)은 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 베이스(110), 폴리이미드 처킹부(120) 및 유무기 복합 코팅층(130)을 포함하여 구성될 수 있다.
먼저 상기 베이스(110)는 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 폴리이미드 정전척(100)의 기초를 이루며, 전체적으로 플레이트(p;ate) 형상을 가지는 구성요소로서, 상기 폴리이미드 처킹부(10)를 하부에서 지지한다. 따라서 상기 베이스(110)는 형상이 변화되지 않는 금속 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 알루미늄 재질로 이루어진다.
다음으로 상기 폴리이미드 처킹부(120)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 베이스(110) 상면에 접착되어 구비되며, 정전력으로 그 상면에 안착되는 기판을 처킹(chucking)하는 구성요소이다. 이를 위하여 본 실시예에서 상기 폴리이미드 처킹부(120)는 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 하부 폴리이미드 필름(121), 하부 접착제층(122), 상부 폴리이미드 필름(123), 전도성 패턴층(124) 및 상부 접착제층(125)을 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 상기 폴리이미드 처킹부(120)는 폴리이미드 재질로 이루어진 상하 유전층(121, 123) 사이에 전도성 패턴층(124)이 배치되는 구조를 가지는 것이다. 그리고 상기 상하부 유전층인 상하부 폴리이미드 필름(121, 123)은 상하부 접착제층(122, 125)에 의하여 부착되는 것이다.
이때 상기 유전층들(121, 123)은 폴리이미드(Poly Imide) 재질로 이루어진 필름이 바람직하며, 두께는 약 20 ~ 100㎛인 것이 바람직하다.
그리고 상기 전도성 패턴층(124)은 특정한 패턴을 가지도록 형성되며, 별도의 공정에 의하여 성형된 상태에서 상기 상하부 폴리이미드 필름(121, 123) 사이에 부착되는 방식으로 설치될 수 있으며, 대표적인 전극재료의 재질인 구리(Cu)를 포함하여 금(Au), 은(Ag), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni) 등으로 이루어지는 것이 바람직하다.
다음으로 상기 유무기 복합 코팅층(130)은 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 폴리이미드 처킹부(120) 상에 코팅되어 구비되며, 본 실시예에 따른 폴리이미드 정전척(100)의 전체적인 내구성을 향상시키는 구성요소이다.
이를 위하여 본 실시예에서 상기 유무기 복합 코팅층(130)은, 표면 경도가 4 ~ 7H 인 것이 바람직하다. 표면 경도가 4H 미만인 경우에는 충분한 내구성을 확보하지 못하는 문제점이 있으며, 7H 를 초과하는 경우에는 흡착되는 소재를 손상시킬 수 있는 문제점이 있다.
그리고 본 실시예에서 상기 유무기 복합 코팅층(130)은, 10 ~ 20 ㎛ 두께로 구비되는 것이 바람직하다.
또한 본 실시예에서 상기 유무기 복합 코팅층(130)은, 구체적으로 무기 코팅액, 경화용 유기 조성물 및 펄 소재가 15 ~ 45 : 5 ~ 10 : 1의 중량비로 혼합되는 도료 조성물을 코팅하여 이루어지는 것이, 전술한 적정한 범위 내의 표면 경도를 달성할 수 있고, 코팅 공정이 용이하여 바람직하다.
여기에서 상기 무기 코팅액은 SiOH를 주성분으로 하는 물질이며, 구체적으로 TetraEthyl Orthosilicate : Zinc acetate : Ethanol : H2O : HCl을 1 : 0.01 ~ 5 : 1 ~ 4 : 1 ~ 8 : 0.01 ~ 5 의 몰비로 혼합하여 제조되는 것이 바람직하다.
다음으로 상기 경화용 유기 조성물은, 상온경화형 합성수지 45 ~ 65중량%, 수용성 폴리머 1 ~ 20중량%, 에폭시계 실란 커플링제 0.5 ~ 5중량%, 실리콘 카바이드 5 ~ 10중량%, 이소결성 알루미나 분말 7 ~ 15중량%, 아연 분말 0.5 ~ 10중량%, 이산화규소(SiO2) 17.5 ~ 35중량%, 복합 산화코발트(CoO+Co3O4)로 이루어진 무기안료 0.5 ~ 10중량% , 수용성 형광 안료 0.1 ~ 1중량% 및 분산제 0.1 ~ 2중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 무기 코팅액으로만 코팅층을 형성하면 취성이 약하여, 정전척의 작동과정에서 코팅층이 깨질 수 있는데, 상기 경화용 유기 조성물에 의하여 코팅층의 취성이 획기적으로 향상되어 코팅층의 파손 위험성이 낮아지는 것이다.
다음으로 상기 펄 소재는 이산화티탄이 코팅된 마이카인 것이 바람직하다.
100 : 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드 정전척
110 : 베이스 120 : 폴리이미드 처킹부
130 : 유무기 복합 코팅층

Claims (5)

  1. 금속 재질의 베이스;
    상기 베이스 상면에 접착되어 구비되며, 소재를 정전력으로 흡착하는 폴리이미드 처킹부;
    상기 폴리이미드 처킹부 상에 코팅되어 구비되는 유무기 복합 코팅층;을 포함하며,
    상기 유무기 복합 코팅층은,
    SiOH를 주성분으로 하는 무기 코팅액; 경화용 유기 조성물; 펄 소재가 15 ~ 45 : 5 ~ 10 : 1의 중량비로 혼합되는 도료 조성물을 코팅하여 이루어지고,
    상기 무기 코팅액은,
    TetraEthyl Orthosilicate : Zinc acetate : Ethanol : H2O : HCl을 1 : 0.01 ~ 5 : 1 ~ 4 : 1 ~ 8 : 0.01 ~ 5 의 몰비로 혼합하여 제조되고,
    상기 경화용 유기 조성물은,
    상온경화형 합성수지 45 ~ 65중량%, 수용성 폴리머 1 ~ 20중량%, 에폭시계 실란 커플링제 0.5 ~ 5중량%, 실리콘 카바이드 5 ~ 10중량%, 이소결성 알루미나 분말 7 ~ 15중량%, 아연 분말 0.5 ~ 10중량%, 이산화규소(SiO2) 17.5 ~ 35중량%, 복합 산화코발트(CoO+Co3O4)로 이루어진 무기안료 0.5 ~ 10중량% , 수용성 형광 안료 0.1 ~ 1중량% 및 분산제 0.1 ~ 2중량%를 포함하며,
    상기 펄 소재는 이산화티탄이 코팅된 마이카인 것을 특징으로 하는 폴리이미드 정전척.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유무기 복합 코팅층은,
    표면 경도가 4 ~ 7H 인 것을 특징으로 하는 폴리이미드 정전척.
  3. 제1항에 있어서, 상기 유무기 복합 코팅층은,
    10 ~ 20 ㎛ 두께로 구비되는 것을 특징으로 하는 폴리이미드 정전척.
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