KR20010078732A - 정전기 코팅 방법에 있어서 플래너 기판을 클램핑하기위한 척 장치 - Google Patents

정전기 코팅 방법에 있어서 플래너 기판을 클램핑하기위한 척 장치 Download PDF

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KR20010078732A
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호이 청 선
보그단 브라이키
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낸시 엠. 그레이
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Abstract

본 발명은 그레인을 플래너 기판에 정전기적으로 응착시키기 위한 장치에 관한 것으로: a)하전 입자를 플래너 기판 상에 대응하는 표면에 정전기적으로 전달하기 위하여 적어도 하나의 그레인 집합 영역을 가진 집합 표면을 구비한 정전기 척(10); 및 b)진공 소스가 척을 통해 작용하여 플래너 기판에 응착하게 하는 구멍 패턴을 포함한다.

Description

정전기 코팅 방법에 있어서 플래너 기판을 클램핑하기 위한 척 장치{CHUCK APPARATUS FOR CLAMPING A PLANAR SUBSTRATE IN AN ELECTROSTATIC COATING METHOD}
반도체 공정 분야에서, 반도체 웨이퍼는 클램프(clamp), 마그네틱 클램프, 정전기 척 및 진공 척을 가지고 처리하기 위하여 적소에서 유지되어져 왔다. 그러한 반도체 공정은 전형적으로 포토 레지스트, 도핑 불순물, 식각액(etchant)과 같은 마스크 물질, 마스크 현상 물질을 반도체에 주입하는 것을 추구한다. 식각액을 반도체에 주입하는데 있어서, 전자기 필드는 대부분의 에칭이 소정 방향으로 일어나도록 주입하는데에 이용될 수 있으며: 그렇게 주입하는 에칭 공정은 반도체를 그레인으로 코팅하는것을 목적하지는 않는다. 예를 들어, Week 등의 미국특허 제 5,692,873호, McKinley 등의 미국특허 제5,724,151, 그리고 Hasegawa 등의 미국 특허 제5,676,758호 모두 다양한 반도체 장치와 관련하여 진공 척을 서술하고, 또한 정전기 척이 반도체 웨이퍼를 클램핑하는데 이용될 수도 있다는 것을 언급한다. Di Milia 등의 미국특허 제4,551,192호는 진공 또는 정전기력을 이용하는 리소그래피 공정 중에 기판을 유지하는데 이용될 수 있는 핀척을 서술한다.
정전기 척은 그레인 물질을 기판에 주입하여 코팅된 기판을 제공하는데 이용될 수 있다. 다양한 방법들은 그러한 코팅 기술이 재료를 정확하고, 일부의 경우에는, 공간적으로 용해되는 코팅을 이용하는 것을 확실하게 하는데 이용될 수 있으면서, 약제를 주입하기 위하여 정전기 코팅 기술을 이용하는 것을 실행가능하게 한다. "공간적으로 용해됨"은 표면의 한정된 소구역에 피착하는 것을 가리킨다. 이 영역에 있어서 기술의 예시들은 Sun의 "Chucks and Methods for Positioning Multiple Objects on a Substrate" 미국특허출원 제08/630,012호, 1996년 4월 9일 출원; Sun 등의 "Electrostatic Chucks" 미국특허출원 제08/661,210호, 1996년 6월 10일 출원; Pletcher 등의 "Method and Apparatus for Electrostatically Depositing a Medicament Powder Upon Predefined Regions of a Substrate", 미국특허출원 제08/659,501호, 1996년 6월 6일 출원; 및 Sun 등의 "Acoustic Dispenser" 미국특허출원 제08/661,211호, 1996년 6월 10일 출원들을 포함한다. 이 문서들은 여기에 참조로서 수록된다.
연질의 플래너 기판을 코팅하기 위하여 그런 정확한 피착 장치들을 테스트하는 도중에, 본 출원인은 정전기 척이 평면기판을 지탱하고 그레인의 정전기 피착하는데에 이용될 수 있는 한편, 척 상에 진공력을 더 이용하는 결합이 공정 효율을 증대시켜 플래너 기판이 변형과 에어포켓없이 더 잘 재생할 수 있게 응착된 상태로 될 수 있게 하는 것을 발견하였다. 그러한 결합은 진공이 플래너 기판 으로 통할 수 있는 구멍(hole)을 갖는, 바람직하게는 상부에 약 25㎛ 내지 약 250㎛ 두께의정전기 척이 있는 진공 척의 형태를 취한다.
본 발명은 플래너 기판의 응착을 확실하게 하도록 진공 척을 사용하기 위한 장치 및 방법에 관한 것아며, 그레인(예를 들어, 건조 분말가루)을 플래너 기판에 응착시키기 위하여 흡인하는 전극을 이용한다.
도 1A는 본 발명의 그레인을 정전기적으로 응착하기 위한 장치에 이용되는 진공 척을 도시하는 도면.
도 1B는 진공 척의 응착 표면에 응착된 정전기 척을 나타내는 도면.
도 2A는 3층 정전기 척의 상부 표면을 나타내는 도면.
도 2B는 도 2A에 표시된 단면을 나타내는 도면.
도 3A는 다른 정전기 척의 상부 표면을 나타내는 도면.
도 3B는 정전기 척의 후면을 나타내는 도면.
도 3C는 관통하는 구멍이 슬롯 대신에 둥근 구멍인 대안의 실시예를 나타내는 도면.
도 4A-4C는 정전기 척을 위한 다양한 대안 설계의 단면도를 나타내는 도면.
도 5는 벨트 형상으로 형성된 일련의 진공 척으로 구성되는 플래너 기판 수송부를 나타내는 도면.
도 6은 둥근 표면을 가지는 진공 척을 도시하는 도면.
도 7은 휘기쉬운 다공성의 물질을 이용하는 진공 척을 도시하는 도면.
도 8은 플로우팅 전극을 결합한 정전기 척의 단면을 나타내는 도면.
정의
다음의 용어들은, 본 발명의 목적을 위하여, 아래에 기술되는 각각의 의미를 가진다.
- 동물로의 전달: 한정량의 시약을 동물에게 전달하기 위한 전달 장치는 그 한정량을 동물의 조직에 전달한다. 예를 들어, 그 장치는 시약을 경구로,혀 밑으로, 직장으로, 코로, 질로, 국부로(패치 또는 경피흡수제의 이용을 포함) 폐 경로에 의해(예를 들어, 에어로졸 혹은 분말구름의 사용에 의해), 또는 비경구적으로(예를 들어, 근육내로, 피하로, 복막내로, 동맥내로, 정맥내로, 또는 포막내로를 포함함)전달할 수 있다.
- 건조 피착됨: 물질을 액상 매체에 적용하지 않고 피착하면 그 물질은 "건조 피착된" 것이다.
- 전달물질부형체: 전달물질부형체는 약학적으로 용인되는, 비경구, 장(예를 들어, 경구제 또는 흡입제) 혹은 국소 적용에 적합한 유기 또는 무기 전달물이다. 바람직하게, 이 전달물질부형체는 활성 화합물과 해롭게 반응하지 않는다. 적합한 약학적으로 용인되는 전달자들은 물, 식염액, 알콜, 아라비아 고무(), 벤질 알콜, 젤라틴, 및 락토즈, 아밀로즈, 녹말과 같은 탄수화물, 마그네슘 스테아르산염, 활석, 규산(), 하이드록시메틸셀룰로오스(), 폴리비닐피롤리디오니() 등을 포함하나,이에 제한되지는 않는다.
- 유효량: "유효량"의 의미는 임상의들에게 인식되어질 것이나, (1)치료하고자 하는 질병의 하나 이상의 증세들을 감소시키거나, 개선하거나 혹은 제거하기 위한, (2)치료하고자하는 질병의 치료에 관련된 약학적 변화를 하는데 유도하기 위한, 또는 (3)질병의 발생 횟수, 또는 그의 증세를 예방하거나, 줄이기 위하여 유효한 양을 포함한다.
- 전기-인력적 건조 피착: 이 용어는 건조 피착 하전 그레인(예를 들어, 입자)에 전자기 필드 또는 정전기적으로 충전된 표면을 이용하는 방법에 관한 것이다.
- 그레인은 본 발명의 목적을 위한 분자의 집합체 또는 입자이며, 바람직하게는 적어도 약 3nm 평균 직경, 바람직하게는 적어도 약 500nm 또는 800nm 평균 직경을 갖는다. 그레인은, 예를 들어, 건조 분말과 같은 분말 입자이다.
- 플래너 기판은 테이프 혹은 시트와 같은, 두개의 주요 단위를 가지고 우위적으로 형성된 기판을 나타내고자 하는 것이다.
결합된 정전기및 진공 척
도 1A는 본 발명에서 그레인을 정전기적으로 응착시키기 위한 장치와 함께 이용되는 진공 척을 도시한다. 진공 척(10)은 다공성의 디스크(11)로 구성되며, 그 상부에는 소결 세라믹(sintered ceramics)과 같은 소결된 물질같은, 다공성의 물질이 장착되어 있다. 다공성 물질의 상부 표면은 응착 표면(13)이다. 응착 표면(13) 하부에는 진공 척 분기관(14)이 있으며, 이것은 방출구(15)를 통하여 저압소스에 연결된다. 도 1B는 응착 표면에 응착된 3층(후에 더 기술됨)으로 구성된 정전기 척(20)을 보여준다. "상부의", "하부의" 등과 같은 상대적 방향에 대한 모든 참조들은 예시로 하는 도면을 참고로 본 발명을 설명하는 것을 용이하게 하고자 이루어진 것이며, 발명을 한정하고자 하는 것은 아님을 유의하여야만 한다.
도시된 진공 척(10)은 다공성의 디스크(11)를 가지며, 이 다공성의 디스크는 예를 들어 알루미늄 또는 강철과 같은 다공성의 금속, 소결 세라믹, 또는 소결 유리일 수 있다. 디스크의 평균 구멍은 예를 들어, 약 20㎛ 처럼, 20㎛ 로부터 약 500㎛ 까지일 수 있다. 또한, 진공 전송 표면은, 예를 들어, 그 안에 일련의 구멍이 형성되었던 표면일 수 있다.
도 2A는 3층 정전기 척(20)의 상부 표면을 보여준다. 도 2B는 도 2에 나타낸 단면을 보여준다. 정전기 척은 진공 척(10)과 같은 진공 척으로부터의 진공이 정전기 척(20)을 통하여 플래너 기판으로 수송되게 하는 관통하는 구멍(ECH)을 구비한다. 많은 실시예에서 정전기 척은 예를 들어 클램프 또는 접착제에 의해 진공척에 응착되어 있는 반면에, 진공은 상당히 얇고 탄력성 있는 정전기 척이 적합한 형태를 따른다는 것을 확실하게 할 수 있다. 정전기 척(20)은 차폐 전극(21), 유전층(22) 및 그레인 흡인 전극(23)으로 구성된다. 차폐 전극(21)에서 개구는 집합 영역(CZ)을 정의한다. 정전기 척을 통하는 개구는 관통하는 구멍(ECH)을 형성한다. 흡인된 그레인은 전형적으로 아래에 기술되고 여기에 기재된 서류들에서와 같이 적절하게 충전된다. 적절한 전위는, 제한 없이 소정 극성의 약 200V 내지 2,500V 까지 또는 약 3,000V 까지이며, 그레인 흡인 전극(23)에 인가되는 한편, 접지 전위 또는 반대 전위는 차폐 전극(21)에 인가된다. (함께 진행중인 1998년 6월 10일에 이것과 동시에 출원된 미국 출원 제09/095,425호 "AC Waveform Biasing for Bead Manipulating Chucks"에 기재된 것처럼, 그레인-흡인 전압은 펄스 방식으로 인가될 수 있으며, 전도성 기판에 그레인을 흡인하는데 있어서 더 나은 결과를 만든다.)
도면은 공통척도를 가지는 것은 아니다. 본 발명에 이용되어 왔던 정전기 척은, 예를 들어, 직경이 약 10cm이거나, 약 10 × 15cm이다. 차폐 전극의 두께는, 예를 들어, 약 0.1㎛ 내지 약 50㎛, 또는 약 10㎛ 내지 약 25㎛ 이다. 유전층의 두께는, 예를 들어, 약 10㎛ 내지 약 75㎛, 또는 약 15㎛ 내지 약 25㎛ 이다. 그레인 흡인 전극의 두께는, 예를 들어, 약 0.1㎛ 내지 약 50㎛ , 또는 약 15㎛ 내지 약 25㎛ 이다. 이 두께들은 비드-흡인 전극이 그레인을 집합 영역(CZ)의 상부에 위치한 플래너 기판의 영역으로 흡인하기에 충분한 필드를 생성할 수 있음을 확실하게 하기 위하여 선택된다. 또한, 유전층(22)과 플래너 기판의 두께는, 일단 플래너 기판 상에 피착되기만 하면, 하전 그레인이 그레인-흡인 전극에 인가된 전압에 의한 것보다 더 큰 이미지력을 생성하는 그레인-흡인 전극에서 전하 재분포를 일으킬 수 있도록 선택 가능하다.
일 실시예에 있어서, 그레인-흡인 전극(23)은 5000 옹스트롬의 금(Au) 층을 유전층(22)의 상부에 이용하는 것과 같은 공지의 기술을 이용하여 피착함으로써 제작될 수 있다. 대안으로, 그레인-흡인 전극(23)은, 예를 들어, 100 옹스트롬의 크롬(Cr) 층과 5000 옹스트롬의 금(Au) 층의 오버코트를 포함할 수 있다.유전층(22)은, 예를 들어, Dupont Kapton 폴리이미드 필름(예를 들어, Dupont DeNemours, Willmington, DE에서의 3 mil 두께의 유형 300HN)으로 구성될 수 있으며 또는 예를 들어 두께 10 mil의 Corning Pyrex 7740 글라스(Corning Glass, Corning, NY) 상에 형성될 수 있다. 차폐 전극(21)은 예를 들어, 유전층(22) 상에 구리(Cu)를 35 마이크론 피착하는 것을 포함할 수 있다.
도 3A는 정전기 척(20')의 상부면을 보여주며, 이것은 슬롯이고 정전기 척(20')의 주변부 상에 위치한 정전기 척 관통하는 구멍(ECH)을 가지는 점에 의해 정전기 척(20)과는 상이하다. 집합 영역(CZ)은 다르게는 유전 물질로 구성된 표면(24) 상에 배치된다. 관통하는 구멍(ECH)은 먼지와 다른 입자들에 의한 방해물에 영향을 적게 받는다. 도 3B는 어드레싱 전극들(25)을 구비하는 정전기 척(20')의 후면을 보여주며, 어드레싱 전극을 통하여 집합 영역(CZ)을 형성하는 각 전극의 열이 구동 일렉트로닉스에 접속가능하다. 전기적 콘택 패드(26)는 접속을 위하여 전압소스에 콘택 포인트를 제공한다. 도 3C는 관통하는 구멍들(ECH)이 슬롯 대신에 원형의 구멍인 대안의 실시예를 보여준다.
도 4A-4C는 집합 영역(CZ)에서 본 발명에 알맞게 채택가능한 정전기 척의 특징을 도시한다. 도 4A에 있어서, 차폐 전극(A21)(또한, 우선적인 바이어스에 기초한 "접지 전극"라고도 칭함)은 유전층(A22) 내에 적층되며, 유전층은 예를 들어 Kapton(폴리이미드 필름, Dupont DeNemours, Willmington, DE)(Kapton은 탄력성있는 인쇄 회로를 위한 기판 물질로서 이용될 수 있고, 알카라인 용액, 펀치 및 레이저 드릴에서 에치될 수 있고, 다중층 폴리이미드 필름 적층물을 형성하는데 이용될수 있음)으로 구성될 수 있다. 그레인-흡인 전극(A23)은 플래너 기판(A40)을 흡인하는 표면에서 돌출하고, 전기 콘택이 형성되는 반대쪽 표면에서 돌출될 수 있다. 정전기척의 두께(d)는 예를 들어, 0.01 인치일 수 있다. 정전기 척 자체만으로 상대적으로 휘어질수 있다. 도면에서, 플래너 기판은 바깥쪽으로 돌출하는 그레인-흡인 전극(A23)을 상대적으로 꼭 맞는 방식으로 감싼다. 그레인-흡인 전극은 전형적으로 플래너 기판을 응착하는 역할을 한다. 정전기 척과 결합하여 이용되는 진공 척 역시, 플래너 기판을 흡인하는데 공헌할 수 있다. 플래너 기판이 정전기 척에 빈틈없이 부드럽게 응착되는 것은 트랩된 가스에 의해 분리되지 않으며, 집합 영역에서 그레인 피착의 신뢰성을 증가시킨다.
도 4B는 관통하는 구멍(ECH)이 그레인-흡인 전극(A23)에 형성된 실시예를 도시한다. 도 4C는 추가의 유전층(C22)이 플래너 기판(C40)으로부터 그레인-흡인 전극(C23)을 분리하는 실시예를 도시한다. 도 4C의 구성에 의해 제공된 정전기 척은 "패드 인덴트 척(Pad Indent Chuck)"으로 명명되며, 이는 집합 영역(CZ)당, 예를 들어 약 2mg 미만의, 바람직하게는 약 100㎍ 미만을 피착하는데에 유용하다(예를 들어, 4mm 직경처럼, 3-6mm 직경의 집합 영역을 가정함). 도 4A의 구성에 의해 제공된 정전기 척은 "패드 포워드 척(Pad Forward Chuck)"으로 명명되며, 예를 들어 집합 영역(CZ) 당, 약 20 ㎍ 이상을 피착하는데에(4mm직경처럼, 직경 3-6mm의 집합영역을 다시 가정함) 유용하나, 패드 인덴트 척보다 더 많은 도우즈의 피착에 더욱 유용하다.
플래너 기판 전달기
도 5는 벨트 형상을 형성하는 일련의 진공 척(10)으로 구성된 플래너 기판 전달기를 보여준다, 진공 척(10)의 벨트 형상 주위로의 회전은 공정 챔버(30)를 통하여 플래너 기판을 운반하는데 이용되며, 이 프로세스 챔버에서 하전 그레인은 진공 척(10) 상부에 배치된 정전기 척에 의해 조정되는 응착을 위하여 플래너 기판에 전달된다. 도시된 진공 척(10)은 벨트 형상 주위로 회전하며, 도시된 것처럼 저압이 진공 척에 인가되어, 그레인의 주입 전에 흡입력이 플래너 기판의 테이프(도시되지 않음)에 부드럽게 도입될 수 있게 한다. 그레인의 적용 후에, 운반기는 진공이 방출되는 점에서 순환하여, 플래너 기판의 테이프가 풀어지고 다른 공정 단계로 넘어가게 한다. 따라서, 시간 T1에 저압은 진공 척(20A)에 인가되고, 진공 척(20B-20H)에 대해 유지되며, 진공 척(20I)에 대해 방출되며, 진공 척(20J-20L)은 대기압에서 유지된다. 도시된 후의 시간인 시간 T2에, 저압은 진공 척(20L)에 인가되고, 진공 척(20A-20G)에 대해 유지되며, 진공 척(20H)에 대해 방출되며, 진공 척(20I-20K)은 대기압에서 유지된다.
도 6은 플래너 기판(40)에 형태를 적용하도록 설계된(예를 들어, 구형, 원기둥형, 불규칙형, 인덴트형 등) 원형의 표면을 갖는 진공 척(10')을 도시한다. 플래너 기판(40)의 그러한 형상은 코팅된 플래너 기판이 젤캡(gelcaps)에서처럼 후속 공정을 위해 유용하게 형성되는 데에 유용할 수 있다.
다른, 더욱 유연한 다공성의 물질들이 본 발명에 이용되는 진공 척에 사용될 수 있다. 그러한 물질을 이용하는 진공 척(10*)은 도 7에 도시되어 있으며, 상술한구멍이나 다공성의 디스크를 갖는 황동판과 같은 강체 또는 준-강체 판(16)을 이용하여, 다공성의 Teflon(퍼플루오리네이티드(perfluorinated) 폴리머, DuPont de Nemours, Willmington, DE)과 같은 부드러운 다공성의 물질(17)을 지탱한다. 진공 척(10*)은 박막 기판(18)을 지탱한다.
본 발명에 이용되는 플래너 기판은 많은 수의 물질일 수 있으나, 본 발명은 알맞게는 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 하이드록시프로필메틸셀룰로오스 (hydroxypropylmethylcelluose:HPMC), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에스테르 (polyester)(예를 들러 마이라(Mylar)) 및 폴리아미드(polyamide)(예를 들어, 나일론)과 같은 유연성있는 필름 상에 물질을 피착하는데 적용되며, 이 필름들은 기름과 다른 알려진 플라스틱화제로 플라스틱화될 수 있다. 본 발명의 한 특히 유용한 실시예는 여기에 기술된 장치를 이용하여, 약제를 포함하는, 비타민과 다른 생체학적 매체와 같은 물질을 동물로 전달하기 위한 전달체를 형성하는 것이다. 따라서, 많은 실시예에 있어서, 플래너 기판은 소비에 적합한 물질인 것이 바람직하다.
정전기 및 제어 필드 피착 방법
어떤 정전기 피착 방법에 있어서 기판은 정전기적으로 충분히 절연되어 정전기 전하가 기판 상부에 축적될 수 있다. 전하를 축적시키는 한가지 수단은 광전 효과를 이용하는 것에 의한다. 이 방법에 있어서, 기판은 기판의 표면으로부터 전자와 같은 전하를 피착하거나 또는 제거하는데 효과적인, 이온 충격(ion bombardment) 또는 전자기 방사에 노출된다. 다른 방법은 마찰 충전, 플라즈마 처리, 유도 충전 및 코로나 충전을 포함한다. 더욱 바람직한 방법에 있어서, 이온 방출기는 그위에 전하를 생성하고자 하는 표면을 향하여 집중되고 작동된다. 파우더와 같은 하전 물질을 제어가능하게 정전기적으로 피착하기 위한 이온 프린팅의 방법들은 미국특허등록 제5,714,007호 및 미국특허출원 제08/659,501호(1996년 6월 6일 출원)와 제08/733,525호(1996년 10월 18일 출원)에 기술되어 있으며, 이 문서들은 여기에 참조로서 수록된다.
피착 물질의 하전 입자의 평균 전하-대-질량비가 알려진 경우에는, 효과적으로 피착될 입자의 질량이 미리 기판 상에 축적된 전하의 양으로부터 상대적으로 정확하게 예측될 수 있다는 것은 유의할만 하다. 특히, 소정 형태의 기판에 대해서 교정 데이타베이스가 컴파일될 수 있다. 주입된 입자의 소정의 평균 전하-대-질량비에 대해서, 피착된 질량에 대한 축적된 전하의 관계는 소정세트의 물질과 충전 조건에 대해 교정될 수 있다. 제품 프로토콜에서, 입자의 평균 전하-대-질량비는, 예를 들어 1996년 6월 10일에 둘다 출원된, 미국특허 제5,753,302호와 미국특허출원 제08/661,210호에 기술된 속도계와 개조된 수정 결정판 모니터를 이용하여 모니터될 수 있으며, 이 문서들은 여기에 참조로서 수록된다. 예시하는 전하-대-질량 모니터는 진동 주파수를 설정하기 위하여 수정 결정과 같은 결정에 전압을 인가하는 것에 의해 기능하며, 하전 입자에 노출될 때 진동 주파수에서의 변화를 모니터하고, 이러한 변화를 모니터에 충돌하는 입자의 질량에 연관시킨다. 다른 전하-대-질량 모니터는 C.B.Schein과 J.Cranch의 케이지 방출 방법, J.Applied Phys. 46:5140, 1975,을 이용한다. 하나 이상의 전하-대-질량 모니터를 이용하여,피이드백 루프는 피착 장치의 전기적 제어에 결합될 수 있다. 하나의 바람직한 실시예에서, 전하-대-질량 모니터는 입자의 전하-대-질량을 그들의 소스(다음에 기술되는 소스 디바이스를 위한 예시)에서 샘플하도록 배치되고, 전하 모니터(예를 들어, 하전 입자를 피착함으로써 생성된 전류를 측정하기 위한 장치)는 피착의 위치에 인접하게 배치된다.
다수의 추가 방법이 고체 지지부 또는 기판 상에 피착되는 물질의 양을 모니터하기 위하여 이용될 수 있다. 예를 들어, 광학적 방법은 레이저, 또는 광 또는 협 대역폭의 비시준광(non-collimated light)을 이용하는 반사성, 투과성, 또는 형광성을 측정하는 것을 포함할 수 있다. 다른 직접 전자기 에너지, 예를 들어, X-ray 흡수 또는 형광이 사용될 수 있으며, 또는 마이크로웨이브 흡수가 이용될 수 있다. 튜닝된 회로가, 피착된 물질이 마이크로에너지원과 같은 에너지원을 갖는 공명을 생성하는 종단점(endpoint)을 모니터하기 위하여 이용될 수 있다. 또한 음향 흡수가 바람직하게는 음향원이 초음파원인 경우에 이용될 수 있다. 다른 본보기의 측정하는 방법은 피착된 물질을 갖는 표면에 의해 광빔이 편향되는 양을 측정하는 레이저 장치인 프로휠라미터(profilameter)를 이용하여 피착 물질의 깊이를 측정할 수있다. 또한, 전기적 방법은 고체 지지부 또는 기판(예를 들어 고체 지지부에 결합된 전도 물질, 또는 그것에 인접하게 배치된 고체 지지부를 가지는 전도 물질)과 연관된 전도 물질과, 다른 전도체 사이의 캐패시턴스를 측정하는 것을 포함하며, 이때 피착 물질이 두 전도체 사이에 위치한다.
다양한 추가 요소들을 모니터되거나 혹은 제어하여 하전된 피착 물질소스에의해 형성되는 전하-대-질량비의 재생성을 증대시킬수 있다. 예를 들어, 특정부위 환경의 습도를 조절하여, 피착하고자하는 물질에 있어서의 결합 용액의 특성과 내용, 피착하고자 하는 물질의 순도, 및 마찰충전 공정에 유효한 마찰 속도가 중요할 수 있다.
하전된 피착 물질을 표면으로 흡인하는 다른 방법은 "제어 필드 피착"로 명명되고, 전형적으로 전극에 전위를 인가하는 것을 수반하는데, 이 전극은 하전 입자가 피착될 표면에 인력 전계를 형성하는 결과를 직접적으로 또는 간접적으로 야기한다. 예를 들어, 기판은 피착 표면의 하부에 놓여있는 전기 도체를 가질 수 있으며, 전도체에 인가된 전위는 표면에 인력 필드를 형성하게 된다. 기판의 표면과 전도체 사이의 간격이 충분히 작은 경우, 외부 전위가 더이상 전도체에 인가되지 않으면 피착 물질의 전하는 정전기 "이미지"력이 피착 물질과 전도체 사이에 형성되도록 전도체에 전하 재분포를 일으키며, 그럼으로써 피착 물질을 표면에 응착하는 것을 안정화하게 돕는다.
필드-생성 수단의 다른 예시들은 "플로우팅" 전극의 이용을 포함한다. 플로우팅 전극은, 플로우팅 전극에 집중되는 필드를 전하 재분포의 결과로써 개선하는 전극이며, 전하 재분포는 예를 들어 하나 이상의 인접한 바이어스 전극을 가로질러 인가되는 전압에 의해 발생된다. 따라서, 예를 들어 도 8에 도시된 것처럼, 플로우팅 전극 장치(100)는 후면(backing) 전극(120), 비전도층(130), 쉴딩 전극(160) 및 플로우팅 전극(170)을 구비한다. 예시하는 플로우팅 전극에 있어서, 후면 전극과 쉴딩 전극을(두 전극이 바이어스 전극으로써 이용됨) 가로질러 인가된 바이어스전위는, 플로우팅 전극에서 전하 재분포를 일으켜 플로우팅 전극에 필드를 흡인하는 하전 입자를 생성한다. 플로우팅 전극, 및 제어되는 필드 피착을 위한 다른 형태의 필드 생성 장치에 대한 더욱 자세한 설명은 1996년 6월 10일에 출원된 미국특허출원 제08/661,210호에서 알아낼 수 있으며, 이 문서는 여기에 참조로서 수록된다. 플로우팅 전극 장치의 이점은 플로우팅 전극에서 생성된 필드의 결과로써 효과적으로 응착될 하전 입자들의 양이 바이어스 전위의 크기에 의존한다는 것이다.(더욱 직접적인 필드 생성 장치에 대해서, 피착은 원칙적으로 전위가 인가되는 동안 계속된다.)
제어 필드 피착을 위한 필드 생성 장치는 (a)필드를 생성하기 위한 전극을 결합하는 장치에 피착 물질을 직접적으로 피착하거나 또는 (b)상부에 피착 물질이 피착된 기판과 결합하여 동작하는 정전기 척(즉, 필드 인가 구조)으로 이용하도록 설계될 수 있다. 전자(a)의 경우에 있어서, 전극을 생성하는데 이용되는 금속화 공정이 대량 생산 기술에 영향받기 쉬운 것이 일반적으로 바람직하다. 예를 들어, 금속화는 미세하게 패턴화된 전극을 추구하는 리소그래픽 기술에 의해, 혹은 금속층을 기판에 응착하거나 용해시키는 것에 의해 생성될 수 있다. 설계 (b)에 있어서, 정전기 척은 일반적으로 기판을 정전기적으로 척에 응착하는데에 효과적이다. 기판의 척에 대한 이러한 응착성은 기판 상에 전하를 생성하기 위한 임의의 공정을 적용하는 것에 의존하지 않으나, 대신에 정전기 척에 의해 발생된 필드에 응답하여 기판에 전하를 재분포하는 결과가 생기는 것으로 믿어진다. 물론, 기판 상의 전하는 정전기 응착성을 강화시키기 위하여 유용하게 이용될 수 있다. 세번째 옵션은전극을 제공하는 장치와 양면 겸용으로 결합하도록 기판을 설계하여, 기판과 결합된 장치가 필드 생성 장치를 제공하는 것이다. 이 방법에 있어서, 제조 가격의 근거가 될 수 있는 전극 구조는 화학 공정을 수행하기 위한 시약이 피착될 소모품과는 여전히 분리된 채로 남는다. 상기에 인용한 문서들 외에, 전극 구조와 정전기 척에 관한 더 많은 정보들을 1996년 4월 9일에 출원된 미국특허출원 제08/630,012호에서 알아낼 수 있으며, 이 문서는 여기에 참조로서 수록된다.
기판에 주입하는 입자의 전하는 예를 들어, 플라즈마 처리, 방사 처리(적절한 고에너지 전자기 방사를 갖는 처리를 포함함), 또는 이온 충격에 의해 생성될 수 있다. 더우기, 전하는 마찰충전 또는 유도 충전(예를 들어, 통과하는 그레인에 전하를 유도하기에 충분한 필드를 생성하도록 바이어스되는 튜브를 통과하는 것)에 의해 발생될 수 있으며, 여기에서 상이한 마찰전기 상수를 가지는 두개의 물질이 서로 문질러서 전하를 서로의 사이에서 전송한다. 마찰충전 및 유도 충전과 같은 방법들은 입자를 소량의 반응-증진 에너지에 노출시키고, 따라서 화합물을 디그레이드(degrade)하는 것에 영향을 적게 받는다. 마찰충전하기 위해 이용될 수 있는 물질의 예들은 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene "TEFLON")과, 클로로트라이플루오르에틸렌(chlorotrifluorethylene), 염소화 프로필렌(chlorinated propylene), 비닐 클로라이드(vinyl chloride), 염소화 에테르(chlorinated ether), 4-클로로스티렌(4-chlorostyrene), 4-클로로-4미톡시-스티렌(4-chloro-4-methoxy-styrene), 에피클로르하이드린(epichlorhydrin), 스티렌(styrene), 에틸렌(ethylene), 카르보네이트(carbonate), 에틸렌 비닐 아세테이트(ethylene vinyl acetate), 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate), 비닐 아세테이트(vinyl acetate), 비닐 버티랄(vinyl butural), 2-비닐 피리딘 스티렌(2-vinyl pyridine styrene), 및 에틸렌 옥사이드(ethylene oxide)의 폴리머들; 또한 폴리술폰(polysulfones)과 나일론도 포함한다. 예를 들어, K.C.Frisch와 A.Patsis의 "Triboelectrification of Polymers", Electrical Propertiesof Polymers(Technomic Publications, Westport, CT) 를 참조하는데, 이 논문은 여기에 참조로서 수록된다. 예를 들어, 폴리테트라플루오르에틸렌과 폴리에틸렌은 일반적으로 음전하를 채택하고 그것들에 마찰되는 물체에 대해 양전하를 생성할 것이다. 나일론과 다른 물질들은 일반적으로 양전하를 채택하고 그것들에 마찰되는 물체에 대해 음전하를 생성할 것이다. 하전 입자들을 분배하기 위한 마찰충전 및 응용들이 미국출원번호 제08/659,501호(1996년 6월 6일에 출원) 및 미국특허 제5,753,302호에 서술되어 있다. 미국특허등록 제5,753,302호는, 특히, 진동 에너지와 전계를 게이팅하는 것을 이용하여 하전 입자를 기판 상에 피착하기 위하여 분배하는 음향 분배기(dispenser)를 기술하며, 여기에 참조로서 수록되어 있다.
어떤 실시예에 있어서, 하전 입자는 액체 물질의 입자 또는 부유하는 고체 물질을 가진 액체 물질이 충전되는 습식 토우너에서 구성될 수 있다. 액체 입자를 충전시키는 것은 예를 들어, 입자가 형성될 때 발생하는 마찰충전에 의해, 고체 입자와 입자들 사이의 콘택 전위차를 이용하는 것에, 또는 계면활성제와 같은 표면 처리를 이용하여 전기 전위에서의 차이를 변경하는 것에 의할 수 있다. (L.B.Schein, Electrophotography and Development Physics, Laplacian Press,1996, p.227 참조) 종종 화학 약품의 용해성과 안정성의 유출물을 피하기 위하여 피착 물질을 건조시키는 것이 알맞다. 그러나, 반면에 액상 피착은 종종 실제로 유용한데, 특히 액체 상태에 노출하는 시간을 제한하는 것 및 적절한 전달 용매를 선택하는 것과 같은 조심스러운 절차에서 이용된다. 액상 피착은 예를 들어 피착되는 물질이, 피착될 수 있는 건조 형태로 쉽게 변환되지 않는 경우, 혹은 비-피착 건조 형태가 생물학적 활동도와 같은 활동도를 유지하지 않는 경우에 유용하다.
몇 개의 함께 진행중인 출원들 혹은 등록된 특허들은 건조 피착 기술에 관한 정보를 제공한다. 예를 들어, 비드 운송기 척과 음향 그레인 분배기를 이용하기 위한 방법들은 Pletcher 등의 "Apparatus for electrostatically depositing a medicament powder upon predefined regions of a substrate", 미국특허 제5,714,007호, 1998년 2월 3일에 등록; Pletcher 등의 "Method and apparatus for electrostatically depositing a medicament powder upon predefined regions of a substrate" 미국특허출원 제08/659,501호, 1996년 6월 6일에 출원 ; Pletcher 등의 "Method and apparatus for electrostatically depositing a medicament powder upon predefined regions of a substrate" 미국특허출원 제08/733,525호, 1996년 10월 18일에 출원; Pletcher 등의 "Apparatus for electrostatically depositing and retaining materials upon a substrate" 미국특허 제5,669,973호, 1997년 9월 23일에 등록; Datta 등의 "Inhaler apparatus with modified surfaces for enhanced release of dry powders" 미국특허출원 제08/661,213, 1996년 6월 10일에 출원; Sun 등의 "Acoustic dispenser", 미국특허등록 제5,753,302호, 1998년5월 19일 등록; Sun 등의 "Electrostatic Chucks", 미국특허출원 제08/630,050호, 1996년 4월 9일 출원; Sun 등의 "Electrostatic Chucks" 미국특허출원 제08/661,210호, 1996년 6월 10일 출원; Sun의 "Chucks and Methods for Positioning Multiple Objects on a Substrate" 미국특허출원 제08/630,012호, 1996년 4월 9일 출원; Loewy 등의 "Depositied Reagents for Chemical Processes", 미국특허출원 제08/956,348호, 1997년 10월 23일에 출원; Loewy 등의 "Solid Support With Attached Molecules" 미국특허출원 제08/956,737호, 1997년 10월 23일에 출원; Sun의 "Bead Transporter Chucks Using Repulsive Field Guidance" 미국특허출원 제09/026,303호, 1998년 2월 19일 출원; Sun의 "Bead manipulating Chucks with Bead Size Selector", 미국특허출원 제09/047,631호; Sun의 "Focused Acoustic Bead Charger/Dispenser for Bead Manipulating Chucks", 미국특허출원 제09/083,487호, 1998년 5월 22일에 출원. 추가의 교육용의 정보는 Sun 등의 "AC waveforms biasing for bead manipulating chucks", 미국특허출원 제09/095,425호, 이것과 동시에 출원[SAR]; Poliniak 등의 "Dry Powder Deposition Apparatus", 미국특허출원 제09/095,246호, 이것과 동시에 출원[SAR 12914]; "Pharmaceutical Product and Method of Making" 이것과 동시에 출원된 미국특허출원 에서 알 수 있다.
이 명세서에 인용된 모든 출판물과 참고문은, 특허 및 특허출원을 포함하나 그에 한정되지 않으며, 참조로서 여기에 수록되어 있는 것으로, 마치 각각의 출판물 혹은 참고문이 구체적으로 및 개별적으로 기재되어 충분하게 설명되어지는것과같이 여기에 참조로서 수록된다. 본 출원이 우선권을 주장하는 특허출원 또한 그 전체가 출판물과 참고문을 위해 상술한 방식으로 여기에 참조로서 수록되어 있다.
본 발명이 바람직한 실시예에 강조를 두어 기술되어지는 한편, 이 분야의 당업자들에 의해 바람직한 장치와 방법에 있어서의 변경을 이용할 수 있으며 본 발명은 여기에 구체적으로 기술된것 외에 실행될 수 있다. 따라서, 본 발명은 다음에 첨부되는 청구항들에 의해 명시된 본 발명의 정신과 사상으로 둘러싸인 모든 변경들을 포함한다.
발명의 개요
일 실시예에 있어서, 본 발명은 그레인을 플래너 기판에 정전기적으로 응착하기 위한 장치에 관한 것으로:
a. 플래너 기판이 집합 표면 상에 적층될 때, 하전 그레인을 플래너 기판상에 대응하는 표면으로 정전기적으로 전달하기 위하여 적어도 하나의 그레인 집합 영역이 있는 집합 표면을 갖는 정전기 척; 및
b. 저압 소스가 정전기 척을 통하여 작용하여 플래너 기판에 응착하도록 하는, 정전기 척을 관통하는 구멍 패턴
을 포함한다.
본 장치는:
c. 구멍을 저압 소스에 접속하도록 구멍과 함께 정렬하기 위한, 복수개의 구멍이 있는 응착 표면을 가지는 저압 척
을 더 포함한다. 응착 표면은 다공성의 물질일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 정전기 척은 (ⅰ)집합 표면, (ⅱ) 집합 표면의 뒤에 위치한 유전층, (ⅲ) 유전층의 뒤에서, 그레인을 집합 영역으로 흡인하기 위한 하나 이상의 흡인 전극을 포함한다. 또한, 정전기 척은 (ⅳ) 하전 그레인이 집합 영역으로 부터 벋어나서 주입되는 것을 막기 위한 하나 이상의 차폐 전극을 더 포함한다. 복수개의 회전 가능한 상기 저압 척의 클러스터를 이용하여, 저압 척이 하전그레인 분배기에 반복적이고 순차적으로 응착 표면을 제공하도록 회전할 수 있다. 저압 제어 메카니즘은 저압이 인가된 저압 척의 연속적인 축적과 저압이 인가되지 않은 저압 척의 연속적인 축적이 있도록, 저압을 저압 척에 순차적으로 인가하고, 저압 척으로부터 저압을 순차적으로 방출하여, 플래너 기판 시트가 하전 그레인 분배기에 제공되는 한편 정전기 척과 저압 척에 응착되고 그후 후속 공정을 위해서 방출되게 하는데 이용될 수 있게 한다.
또한 플래너 기판 상에 그레인을 정전기적으로 피착하기 위한 정전기 피착 장치가 제공되어:
ⅰ. 저압을 응착 표면으로 전달하기 위한 복수개의 구멍이 있는 응착 표면을 가지는 적어도 하나의 저압 척;
ⅱ. 플래너 기판이 집합 표면 상에 적층될 때, 플래너 기판 상의 대응하는 표면으로 하전 그레인을 정전기적으로 전달하기 위한 적어도 하나의 그레인 집합 영역이 있는 집합 표면을 가지는, 집합 표면 상에 적층되는 적어도 하나의 정전기 척, 상기 적어도 하나의 정전기 척은 정전기 척을 관통하는 구멍 패턴을 구비하여, 저압이 정전기 척을 통해 작용함으로써 플래너 기판에 응착하게 함; 및
ⅲ. 하전 그레인을 그레인 집합 영역을 향하여 전달하기 위한 하전 그레인 분배기
를 포함한다.
또한, 그레인을 플래너 기판에 정전기적으로 주입하는 방법이 제공되어:
a. 정전기 척을 관통한 경로를 통하여 플래너 기판에 전달되는 압력 차이를가지는 정전기 척에 플래너 기판을 응착하고;
b. 정전기 척에 전압을 인가하여 정전기 척에 의해 형성된 적어도 하나의 그레인 집합 영역으로 하전 그레인을 흡인하고;
c. 하전 그레인을 하전 그레인 집합 영역을 향하여 전달하며;
d. 하전 그레인을 그레인 집합 영역에 대응하는 플래너 기판의 일부분에 정전기적으로 응착하는
것을 더 포함한다.

Claims (9)

  1. 플래너 기판에 그레인을 정전기적으로 응착하기 위한 장치에 있어서,
    적어도 하나의 그레인 집합 영역이 있는 집합 표면을 가지는 정전기 척으로서, 상기 플래너 기판이 상기 집합 표면 상에 적층될 때, 상기 플래너 기판 상의 대응하는 표면으로 하전 그레인을 정전기적으로 전달하기 위한 정전기 척; 및
    상기 정전기 척을 통하여 흡입력을 전달하기 위한 수단으로서, 저압 소스가 상기 정전기 척을 통해 상기 플래너 기판이 상기 집합 표면에 응착하는 것을 촉진시키도록 작용하는 수단
    을 포함하는 플래너 기판에 그레인을 정전기적으로 응착하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    복수개의 구멍이 있는 응착 표면을 구비한 저압 척으로서, 상기 구멍을 상기 저압 소스에 접속하기 위하여 상기 구멍과 함께 정렬하기 위한 저압 척
    을 더 포함하는 플래너 기판에 그레인을 정전기적으로 응착하기 위한 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 응착 표면은 다공성의 물질을 포함하는 플래너 기판에 그레인을 정전기적으로 응착하기 위한 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 정전기 척은
    (ⅰ)상기 집합 표면,
    (ⅱ)상기 집합 표면의 뒤쪽에 놓여있는 유전층
    (ⅲ)상기 유전층의 뒤에서, 그레인을 상기 집합 영역으로 흡인하기 위한 하나 이상의 흡인 전극
    을 포함하는 플래너 기판에 그레인을 정전기적으로 응착하기 위한 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 정전기 척은
    (ⅳ)하전 그레인이 상기 집합 영역으로부터 벗어나서 전달되는 것을 막기 위한 하나 이상의 차폐 전극
    을 더 포함하는 플래너 기판에 그레인을 정전기적으로 응착하기 위한 장치.
  6. 그레인을 플래너 기판 상에 정전기적으로 피착하기 위한 정전기 피착 장치에 있어서,
    응착 표면을 구비하여 흡입력을 상기 응착 표면으로 전달하기 위한 수단을 포함하는 적어도 하나의 저압 척;
    상기 응착 표면에 응착하거나 적층되며, 적어도 하나의 입자 표면이 있는 집합 표면을 가지며, 상기 플래너 기판이 상기 집합 표면 상에 적층될 때, 상기 플래너 기판 상의 대응하는 표면으로 하전 그레인을 정전기적으로 전달하기 위한 적어도 하나의 정전기 척으로서, 상기 플래너 기판에 대한 상기 집합 영역의 응착성을 촉진시키도록 상기 정전기 척을 통하여 상기 저압 척으로부터의 흡입력을 전달하는 수단을 포함하는 적어도 하나의 정전기 척; 및
    하전 그레인을 상기 그레인 집합 영역을 향하여 전달하기 위한 하전 그레인 분배기(dispenser)
    를 포함하는 정전기 피착 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    복수개의 회전가능한 상기 저압 척의 클러스터를 더 포함하고, 상기 저압 척은 상기 하전 그레인 분배기에 상기 응착 표면을 반복적이고 순차적으로 제공하도록 회전하는 정전기 피착 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    저압을 상기 저압 척에 순차적으로 인가하고 상기 저압을 상기 저압 척으로부터 순차적으로 방출시켜, 저압이 인가되는 상기 저압 척의 연속적인 집합과 저압이 인가되지 않는 상기 저압 척의 연속적인 집합이 존재함으로써, 플래너 기판의 시트가 정전기 척과 저압 척에 응착되는 동안 상기 하전 그레인 분배기에 제공된 후 후속 공정을 위해 방출되어지도록 하는 저압 제어 메카니즘
    을 더 포함하는 정전기 피착 장치.
  9. 그레인을 플래너 기판에 정전기적으로 피착시키는 방법에 있어서,
    a.정전기 척을 관통하는 경로를 통하여 상기 플래너 기판에 전달된 압력차이에 의해 정전기 척에 상기 플래너 기판을 응착하는 단계;
    b.상기 정전기 척에 의해 형성된 적어도 하나의 그레인 집합 영역으로 하전 그레인을 흡인시키도록 상기 정전기 척에 전압을 인가하는 단계;
    c.하전 그레인을 상기 하전 그레인 집합 영역을 향하도록 전달하는 단계; 및
    d.상기 그레인 집합 영역에 대응하는 상기 플래너 기판의 일부분 상에 하전 그레인을 정전기적으로 응착하는 단계
    를 포함하는 그레인을 플래너 기판에 정전기적으로 피착시키는 방법.
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