KR20080013740A

KR20080013740A - 정전 척

Info

Publication number: KR20080013740A
Application number: KR1020070077945A
Authority: KR
Inventors: 히로시 요네쿠라; 고키 다마가와; 다케시 고바야시; 히토시 가네코
Original assignee: 신꼬오덴기 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2006-08-08
Filing date: 2007-08-03
Publication date: 2008-02-13
Also published as: US20080037196A1; JP2008041993A; TW200810010A

Abstract

본 발명은, LCD 패널과 같은 전기적 절연체로 이루어지는 대형의 워크(work)일지라도 확실히 흡착 지지할 수 있고, 워크의 반송 조작 등에 적확(的確)하게 사용할 수 있는 정전(靜電) 척(chuck)을 제공하는 것을 과제로 한다.

전기적 절연체로 이루어지는 워크(20)를 흡착 지지하는 정전 척(15)으로서, 플러스 마이너스의 전압이 인가되는 플러스 측의 전극(12a)과 마이너스 측의 전극(12b)이, 내층(內層)에 형성된 척 본체(10)를 구비하고, 상기 플러스 측의 전극(12a)과 마이너스 측의 전극(12b)이, 상기 척 본체(10)의 흡착면에 대하여 점유하는 면적비가 60%∼90%로 설치되는 것을 특징으로 한다.

정전 척, 워크, 베이스 플레이트, 척 본체, 접속 패턴

Description

정전 척{ELECTROSTATIC CHUCK}

본 발명은 정전(靜電) 척(chuck)에 관한 것으로서, 더 상세하게는 LCD 패널에 이용되는 유리 기판 등의 전기적 절연체로 이루어지는 워크를 흡착 지지하기 위한 정전 척에 관한 것이다.

정전 척은 반도체 웨이퍼 등의 처리 장치에서 워크를 흡착 지지하여 반송하는 기구로서 널리 사용되고, 최근은 액정 패널 등의 절연체의 반송용으로서도 사용되고 있다. 이 정전 척에 의해 워크를 흡착 지지하는 흡착력을 발생시키는 기구에는, (1) 워크와 정전 척 사이에서 작용하는 쿨롱력(Coulomb force)을 이용하는 것, (2) 워크와 정전 척의 접촉계면에서 발생하는 존슨·라벡력(Johnson-Rahbec force)에 의한 것, (3) 정전 척에 의해 불균일 전계를 발생시키고, 워크와의 사이에서 발생하는 그레이디언트력(gradient force)을 이용하는 것이 알려져 있다.

도 10에, 쿨롱력(a), 존슨·라벡력(b), 그레이디언트력(c)에 의한 작용을 모식적으로 나타냈다. 쿨롱력은 척 본체(10)를 구성하는 유전체층이 고저항(체적 저항율 10¹³Ω·㎝정도 이상)인 경우에 지배적이고, 존슨·라벡력은 척 본체(10)가 어 느 정도의 전기 전도성(체적 저항율 10⁸∼10¹²Ω·㎝정도)을 갖고 있는 경우에 지배적으로 된다. 쿨롱력에 의한 작용은 척 본체(10)의 전극(12)과 워크(20) 사이에서 작용하는 장거리력(長距離力)인 것에 대하여, 존슨·라벡력은 척 본체(10)와 워크(20)의 접촉계면에서 유기(誘起)되는 전하에 의한 흡인력에 의한 것이기 때문에, 반도체 웨이퍼 등의 도체(導體)의 흡착 작용으로서는 쿨롱력보다도 훨씬 강하게 작용한다(예를 들어 특허문헌 1 참조).

이것에 대하여, 그레이디언트력에 의한 흡착 방법은 흡착 대상물이 유리 기판과 같은 전기적 절연체로 이루어지는 것을 흡착하는 방법으로서 제안되었다(예를 들어 특허문헌 2, 3 참조). 이 그레이디언트력에 의한 작용은 정전 척의 표면에 불균일 전계를 발생시켜 워크를 흡착 지지하는 것이며, 플러스 마이너스의 쌍으로 되는 전극을, 패턴 폭 및 패턴 간격을 수㎜ 이하의 미세한 패턴으로 형성하고, 유전체층의 표층 근방에 전극(12)을 형성하여 워크에 그레이디언트력이 작용하도록 형성된다.

[특허문헌 1] 일본국 공개특허2005-166820호 공보

[특허문헌 2] 일본국 공개특허2005-223185호 공보

[특허문헌 3] 일본국 공개특허2006-49852호 공보

그레이디언트력을 이용하여 워크를 흡착 지지하는 방법은, 유리 기판 등의 전기적 절연체로 이루어지는 워크를 흡착하는 방법에 이용되지만, 그레이디언트력에 의한 흡착 작용은 그다지 큰 흡착력이 얻어지는 것은 아니다. 따라서, 소형의 워크에 대해서는 그레이디언트력의 작용에 의해 워크를 흡착 지지할 수는 있지만, 한 변이 1미터나 되는 LCD 패널과 같은 대형의 무거운 유리 기판을 반송하는 경우에는 흡착력이 충분히 얻어지지 않는다는 문제가 있다.

그레이디언트력에 의한 흡착력은 전극에 인가하는 전압을 고전압으로 함으로써 크게 할 수 있기 때문에, 전극에 고전압을 인가하여 워크를 흡착하도록 할 수는 있다. 그러나, LCD 패널과 같은 기판의 표면에 회로가 형성되어 있는 워크를 취급하는 경우에는, 전극에 고전압을 인가하면 회로가 절연 파괴되거나, 아크 방전에 의해 워크가 손상되는 문제가 생긴다.

한편, 인가 전압을 낮추면, 그레이디언트력이 저하되고, 반송 시에 워크의 위치가 어긋나게 되어 반송 에러가 생기는 문제나, 워크의 위치 어긋남에 의해 유리 기판의 표면에 형성된 회로에 고전압이 발생하여 회로를 손상시키는 문제가 생긴다.

또한, 대형의 LCD 패널 등의 워크를 대기 중에서 고속 반송하는 경우에는, 공기와의 접촉에 의해 워크가 대전하기 쉽고, 또한, 절연체인 유리 기판 등의 대전은 내부로부터 발생하는 경우가 많고, 이오나이저(ioniger)와 같이 외부로부터 이 온을 조사하여 중화하는 제전 수단은 유효하지 않기 때문에, 대전한 상태에서 워크를 정전 척으로 반송하면, 정전 척에 의한 흡착력이 없어지도록 작용하고, 워크의 위치가 어긋나게 되어 워크의 반송 에러가 생기는 문제가 생긴다.

본 발명은 이 과제들을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, LCD 패널과 같은 전기적 절연체로 이루어지는 대형의 워크일지라도 확실하게 흡착 지지할 수 있고, 워크의 반송 조작 등에 적확하게 사용할 수 있는 정전 척을 제공하는 것을 목적으로 한다.

정전 척에 의해, 유리 기판 등의 전기적 절연체로 이루어지는 워크를 흡착할 때에, 그레이디언트력에 의한 흡착 작용을 이용할 수 있는 것에 대해서는 알려져 있지만, 유리 기판 등의 전기적 절연체로 이루어지는 워크에 대하여도 쿨롱력에 의한 흡착력이 작용한다. 본 발명자는 이 쿨롱력에 의한 흡착 작용이, 전극 패턴의 형태에 의해 전기적 절연체로 이루어지는 워크의 흡착, 특히 대형의 워크의 흡착에 유효하게 작용하는 것을 발견하였다. 본 발명은 이 쿨롱력에 의한 흡착 작용을 효과적으로 발현시킴으로써, 전기적 절연체로 이루어지는 워크를 효과적으로 흡착 지지할 수 있는 정전 척을 제공하는 것이다.

즉, 본 발명은, 전기적 절연체로 이루어지는 워크를 흡착 지지하는 정전 척으로서, 플러스 마이너스의 전압이 인가되는 플러스 측의 전극과 마이너스 측의 전극이 내층에 형성된 척 본체를 구비하고, 상기 플러스 측의 전극과 마이너스 측의 전극이 상기 척 본체의 흡착면에 대하여 점유하는 면적비가 60%∼90%로 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전극이 상기 척 본체의 흡착면에 대하여 점유하는 면적비가 70%∼80%인 것이 특히 유효하다.

또한, 상기 척 본체는 흡착면의 면적이 0.6㎡ 이상인 경우, 즉 0.6㎡ 이상의 면적을 갖는 대형의 워크를 흡착하는 장치로서 효과적으로 이용할 수 있다.

또한, 상기 척 본체는 체적 저항율이 10¹³Ω·ｍ 이상의 유전체에 의해 형성되어 있는 것에 의해, 유리 기판 등의 전기적 절연체로 이루어지는 워크를 효과적으로 흡착 지지할 수 있다.

또한, 상기 플러스 측의 전극과 마이너스 측의 전극이 평행 패턴으로 형성되어 빗살 형상으로 맞물려 들어간 배치로 설치되어 있는 것이 유효하다.

또한, 상기 플러스 측의 전극과 마이너스 측의 전극이 척 본체의 두께 방향으로 이간된 층 배치로 설치되어 있는 것에 의해, 전극 간의 전기적 단락 등의 문제를 회피하면서, 용이하게 척 본체의 흡착면에서의 전극의 면적비를 크게 설정할 수 있다.

본 발명에 따른 정전 척은 플러스 측의 전극과 마이너스 측의 전극이 상기 척 본체의 흡착면에 대하여 점유하는 면적비를 60%∼90%로 설치함으로써, 유리 기판 등의 전기적 절연체로 이루어지는 워크에 효과적으로 쿨롱력을 발현시키는 것이 가능해지고, 이것에 의해 대형의 워크일지라도 확실하게 흡착 지지하는 것이 가능 해진다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 첨부 도면과 함께 상세하게 설명한다.

(전극 패턴의 예)

도 1 내지 도 3은, 정전(靜電) 척(chuck)의 척 본체(10)에 형성한 전극(12a, 12b)의 예를 나타낸다. 도시한 전극(12a, 12b)은 모두 빗살 형상으로 형성한 것이며, 플러스 측의 전극(12a)과 마이너스 측의 전극(12b)이 함께 평행 패턴으로 형성되고, 전극 패턴을 횡단하는 방향(도면의 A-A선 방향)에서, 플러스 측의 전극(12a)과 마이너스 측의 전극(12b)이 번갈아 배치되어 있다. 플러스 측의 전극(12)은 공통의 접속 패턴(13a)을 통하여 플러스 측의 고압 전원에 접속되고, 마이너스 측의 전극(12b)은 공통의 접속 패턴(13b)을 통하여 마이너스 측의 고압 전원에 접속된다.

도 1의 (b) 및 도 2의 (b)는, 세라믹 기판(유전체층)에 의해 형성되는 척 본체(10)의 내층(內層)에 전극(12a, 12b)이 형성되고, 전극(12a, 12b)이 각각 플러스 측의 전원(+V2 볼트), 마이너스 측의 전원(-V1 볼트)에 접속되고, 척 본체(10)가 금속으로 이루어지는 베이스 플레이트(14)에 지지되는 것을 나타낸다. 정전 척(15)은 척 본체(10)와 베이스 플레이트(14)로 이루어진다.

척 본체(10)는 흡착 대상인 워크(work)의 평면 형상 및 크기에 맞춰 형성된다. 도 1 내지 도 3에서는 평면 형상이 정사각형인 워크를 흡착하는 예로서, 흡착 면이 정사각형으로 형성된 척 본체(10)를 나타낸다.

도 1 내지 도 3에 나타내는 전극 패턴 중, 도 1에 나타내는 전극 패턴이 가장 좁은 폭으로 형성되고, 도 3에 나타내는 전극 패턴이 가장 넓은 폭으로 형성되어 있다. 도 3에 나타내는 전극 패턴은 플러스 측의 전극(12a)과 마이너스 측의 전극(12b)을 종횡(縱橫) 방향으로 번갈아 배치한 예를 나타낸다.

본 발명에서는, 척 본체(10)에 형성하는 전극(12a, 12b)이 척 본체(10)의 흡착면 내에서 점유하는 면적비가 정전 척의 특성을 규정하는 중요한 파라미터로 된다. 도 1은 전극(12a, 12b)이 척 본체(10)의 흡착면 내에서 점유하는 면적의 비율이 50%(패턴 폭과 전극 간격의 비가 1:1), 도 2는 전극(12a, 12b)이 점유하는 면적의 비율이 75%(패턴 폭과 전극 간격의 비가 3:1), 도 3은 전극(12a, 12b)이 점유하는 면적의 비율이 83%(패턴 폭과 전극 간격의 비가 5:1)인 예를 나타낸다.

상술한 바와 같이, 그레이디언트력(gradient force)에 의해 유리 기판 등의 워크를 흡착하는 힘은 정전 척의 표면에 불균일 전계를 발생시킴으로써 생기기 때문에, 그레이디언트력에 의한 작용을 증대시키기 위해서는 전극 패턴은 가능한 한 미세하게 또한 고밀도로 형성하는 것이 좋다. 즉, 도 1 내지 도 3에 나타내는 예에서는, 도 1에 나타내는 전극 패턴으로 하는 경우가 그레이디언트력에 의한 작용이 가장 크게 나타난다.

한편, 쿨롱력은 전극 패턴의 면적이 클수록, 환언하면 정전 척의 흡착면에 점유하는 전극의 면적이 넓을수록 커진다. 도 1 내지 도 3에 나타내는 전극 패턴에서는, 도 3에 나타내는 전극 패턴의 경우가 쿨롱력에 의한 작용이 가장 크게 나 타난다.

(전극의 면적 비율과 단위 면적당 흡착력)

도 4는, 정전 척에 형성하는 전극의 흡착면에 대한 면적비에 따라 유리 기판에 작용하는 흡착력이 어떻게 변화하는지를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다. 도 4에서는, 정전 척에 의해 흡착 지지하는 유리 기판으로서, 한 변이 0.45m인 정사각형(G1), 한 변이 0.8m인 정사각형(G2), 한 변이 1.2m인 정사각형(G3)의 기판에 대해서 나타낸다. 도 4의 측정 결과는 플러스 측의 전극과 마이너스 측의 전극 간에 4000볼트의 전압을 인가한 경우에, 워크의 단위 면적당 작용하는 흡착력을 나타낸다.

도 4에 나타내는 그래프에서, 우선, 전극의 면적 비율이 50%정도인 경우에는, 유리 기판(G1, G2, G3) 모두, 단위 면적당 흡착력에는 큰 차가 없는 것, 즉, 도 1에 나타낸 바와 같은 전극(12a, 12b)이 흡착면의 50%정도를 점유하는 패턴으로 한 경우에는, 유리 기판의 크기에는 의존하지 않는 흡착력이 작용하는 것을 알 수 있다. 유리 기판에 작용하는 그레이디언트력은 단위 면적당 일정한 흡착력으로 나타난다. 따라서, 전극의 면적 비율이 50%정도인 경우에는, 유리 기판에는 그레이디언트력이 지배적으로 작용하고, 유리 기판의 크기에는 의존하지 않는 흡착력이 작용하는 것으로 생각된다.

다음으로, 전극의 면적 비율이 60∼80%정도인 범위에서는, 유리 기판의 크기에 의존하여 흡착력이 크게 상이한 것이 특징적이다.

즉, 전극의 면적 비율이 60%정도를 초과하게 되면, 소형의 유리 기판(G1)에 대해서는 단위 면적당 흡착력이 면적 비율 50%일 때보다도 크게 감소한다. 이것은 도 2에 나타낸 바와 같이, 전극의 면적 비율이 60%정도를 초과하게 되면, 전극의 패턴 폭이 전극 간의 간격에 비하여 넓어지기 때문에, 본래, 전극을 좁은 폭으로 고밀도로 형성함으로써 발현하는 그레이디언트력이 발현하는 패턴의 형태로부터 벗어나게 되어, 그레이디언트력이 저감된 것으로 생각된다.

한편, 중형의 유리 기판(G2)과 대형의 유리 기판(G3)에 대해서는, 전극의 면적 비율이 60%∼80%가 되면, 단위 면적당 흡착력이 급격하게 커지고, 면적 비율이 증대함에 따라 흡착력이 커진다. 소형의 유리 기판(G1)에 대해서는, 이 영역에서 흡착력이 감소하는 경향이 되는 것과 맞춰 생각하면, 전극의 패턴이 넓은 폭이 됨으로써 쿨롱력에 의한 흡착력이 증대하고, 이 전극의 면적 비율의 영역에서는, 유리 기판(G2, G3)에 대해서는 쿨롱력이 지배적으로 된다고 생각된다.

전극의 면적 비율이 80%를 초과하면, 유리 기판(G1)에 대해서는 단위 면적당 흡착력이 더 감소하는 한편, 유리 기판(G2, G3)에 대해서는 흡착력이 서서히 증대한다. 이 영역에서는 유리 기판(G1)에 대해서 보면, 전극은 유리 기판의 큰 영역을 점유하기 때문에, 쿨롱력이 지배적이지만, 유리 기판의 면적 자체가 다른 유리 기판(G2, G3)과 비교하여 작기 때문에, 전극 자체가 점유하는 절대적인 면적이 작아, 충분한 흡착력이 얻어지지 않는 것으로 생각된다.

도 5는 정전 척의 흡착면 내에서의 전극의 면적 비율을 50%로 한 경우(P50), 75%로 한 경우(P75), 85%로 한 경우(P85)에 대해서, 유리 기판의 크기에 따라 흡착력이 어떻게 변화되는지를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다. 그래프의 횡축은 정사각형의 유리 기판의 한 변의 길이, 종축은 유리 기판 전체에 작용하는 흡착력을 나타낸다.

도 5에서, 정전 척에 형성되는 전극의 면적 비율이 50%인 경우(P50)는 유리 기판의 크기가 커지면 서서히 증대하지만, 이것은 유리 기판의 흡착력이 유리 기판의 면적과 함께 증대하는 것을 나타내고 있다. 즉, 단위 면적당 흡착력이 균등한 것을 나타낸다.

한편, 전극의 면적 비율이 75%인 경우(P75)와 면적 비율이 85%인 경우(P85)에는, 유리 기판의 크기가 한 변 0.5m정도인 경우에는 면적 비율이 50%인 경우(P50)와 흡착력은 동일한 정도이지만, 유리 기판의 크기가 한 변 0.8m(면적0.6㎡)정도 이상이 되면, 흡착력의 차가 명확하게 나타나는 것을 알 수 있다.

도 4 및 도 5의 결과로부터, 한 변의 크기가 0.8m정도 이상인 정사각형의 유리 기판에 대해서는 정전 척(15)의 척 본체(10)에 형성하는 전극의 면적비를 60%∼90%로 설정함으로써, 유리 기판에 작용하는 흡착력을 효과적으로 증대시킬 수 있고, 특히 전극의 면적비가 70%∼80%의 범위에서는 흡착력이 크게 증대하는 것을 알 수 있다. 즉, 대형의 워크에 대해서는 쿨롱력에 의한 흡착력을 이용하여 흡착하는 구성으로 되도록 전극 패턴을 형성하는 것이 유효한 것을 알 수 있다.

유리 기판에 작용하는 흡착력을 증대시킬 수 있으면, 전극에 인가하는 전압을 낮출 수 있기 때문에, LCD 패널 등과 같이 기판에 회로가 형성되어 있는 워크를 흡착 지지하여 반송하는 경우에, 고전압에 의해 워크가 손상되는 문제를 효과적으로 방지할 수 있다.

상기 실시예에서는, 정사각형의 유리 기판을 흡착 지지하는 정전 척에 대해서 측정한 결과에 의거하여 설명했지만, 쿨롱력에 의한 흡착력은 워크의 형상이나 재질에 의존하는 것은 아니다. 정사각형 이외의 예를 들어 원형의 워크를 흡착하는 정전 척에 대해서도 완전히 동일하게 적용할 수 있다. 즉, 흡착 대상으로 하는 워크가 유리 기판과 같은 전기적 절연체로 이루어지는 것이며, 쿨롱력, 그레이디언트력에 의한 작용에 의해 흡착 지지하는 워크를 대상으로 하는 경우에, 0.6㎡ 이상의 흡착 면적을 갖는 정전 척을 구성하는 경우에는, 흡착면에 대한 전극의 면적 비율을 60%∼90%, 바람직하게는 70%∼80%로 함으로써 적절한 흡착력을 갖는 정전 척으로서 제공할 수 있다.

(전극의 다른 형성예)

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 정전 척에서는, 전극이 정전 척의 척 본체의 흡착면에 대하여 점유하는 면적 비율이 60%∼90%로 큰 면적을 점유하고 있다. 전극의 면적 비율을 크게 하기 위해서는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 전극 부분을 넓은 폭으로 하고 전극 간의 간격을 좁게 하도록 설계하면 된다. 이와 같이, 하나하나의 전극 영역을 흡착면 내에서 큰 블록 형상으로 함으로써, 전극의 면적 비율을 크게 할 수는 있지만, 하나하나의 전극 영역을 극단적으로 크게 취하지 않도록 설계하는 경우에는 전극 간의 간격을 좁게 해야만 한다. 그러나, 전극 간의 간격을 좁게 하면, 정전 척을 제작할 때에 전극 간에서 전기적으로 단락할 우려가 있고, 전극에 고전압을 인가하였을 때에 전극 간에서 방전할 우려가 있다.

정전 척에 형성하는 전극 패턴의 패턴 폭을 그다지 크게 취하지 않도록 하 고, 또한 전극의 면적 비율을 크게 하기 위해서는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 척 본체(10)의 내층에 복수층으로 전극(12a, 12b)을 형성하는 방법이 유효하다. 또한, 도면에서는 베이스 플레이트를 생략하고 있다.

도 6의 (a)는 플러스 측의 전극(12a)과 마이너스 측의 전극(12b)을 정전 척 본체(10)의 내층에서 별개의 층에 형성하고, 각각 플러스 전원과 마이너스 전원에 접속한 예이다. 도 6의 (b)는 플러스 측의 전극(12a)과 마이너스 측의 전극(12b)을 2층 구조로 하고 척 본체(10)의 평면을 2개로 구분(예를 들어 좌우로 2분할)하고, 하나의 절반부와 다른 절반부에 각각 전극(12a, 12b)을 배치한 예이다.

이와 같이, 복수층으로 전극(12a, 12b)을 형성하는 구성으로 하면, 전극의 층간 거리를 확보함으로써 전극 간의 전기적 단락을 방지할 수 있고, 척 본체(10)를 평면 방향에서 본 경우에는 전극 사이가 근접하여 배치되고, 전극의 면적비를 실질적으로 크게 할 수 있다. 도 6의 (b)의 예에서는, 플러스 측의 전극(12a)과 마이너스 측의 전극(12b)을 형성하는 영역에서는 평면 배치가 중복되도록 배치할 수도 있다.

척 본체(10)는 알루미나 등의 세라믹 그린 시트를 적층하고, 척 본체(10)에 형성하는 전극의 패턴에 따라 텅스텐 페이스트 등의 도체 페이스트를 인쇄하고, 그린 시트를 적층하여 평판 형상으로 소성(燒成)하여 형성한다. 따라서, 적절한 형상으로 전극 패턴을 인쇄한 그린 시트를 적층하여 소성함으로써, 도 6에 나타내는 전극(12a, 12b)이 복수층으로 형성된 척 본체(10)를 형성할 수 있다.

또한, 척 본체(10)를 구성하는 유전체층은 워크의 디척(dechuck)성 등을 고 려하여, 적당한 저항값으로 되도록 설정된다. 유전체층의 저항값은 세라믹 그린 시트를 조제할 때에, 주재료로 되는 세라믹 재료에 저항값을 조절하는 재료를 적당하게 추가함으로써 조정된다.

도 7은, 척 본체(10)에 형성하는 전극의 또 다른 예를 나타낸다. 상술한 바와 같이, 유리 기판 등의 전기적 절연체로 이루어지는 워크를 흡착할 때에 쿨롱력을 더 효과적으로 발현시키기 위해서는 전극의 면적을 크게 하는 것이 유효하다. 도 7은 척 본체(10)의 내층에 형성하는 전극(12a, 12b)을 단면 형상이 파형으로 되도록 형성한 예이다. 이와 같이 전극(12a, 12b)을 평탄면으로 하지 않고 절곡(折曲)한 형상으로 함으로써, 동일한 평면 영역 내에서의 전극(12a, 12b)의 표면적을 증대시킬 수 있고, 이것에 의해 쿨롱력에 의한 흡착 작용을 향상시킬 수 있다.

(대전한 워크를 흡착 지지하는 방법)

LCD 패널과 같은 대형의 유리 기판을 처리하는 장치에서는, 고속으로 워크를 반송하였을 때에, 워크가 공기와 접촉하여 워크가 대전하는 경우가 있다. 또한, 이온 에칭 등의 건식 에칭 프로세스에 의해 워크가 대전하는 경우가 있다. 이와 같은 경우에, 워크가 대전된 상태로 정전 척에 반송되면, 워크의 대전이 정전 척에 의한 정전 흡착력을 없애도록 작용하여, 정전 척의 흡착력이 약화되는 현상이 생긴다.

이와 같은 문제를 해소하는 방법으로서, 도 8에 나타낸 바와 같이, 정전 척에 형성하는 플러스 측의 전극(12a)과 마이너스 측의 전극(12b)의 패턴 폭을 바꿈으로써 해소할 수 있다.

워크가 플러스에 대전하는 경우에는, 마이너스 측의 전극 패턴을 플러스 측의 전극 패턴보다도 넓은 폭으로 하여 플러스 측의 전극보다도 면적을 크게 하고, 플러스 측의 전극(12a)과 마이너스 측의 전극(12b)에 의해 발생하는 쿨롱 전하를 언밸런스하게 하여, 워크(20)가 대전하고 있는 것에 의한 영향을 없앰으로써, 소요 흡착력이 얻어지도록 할 수 있다.

워크의 대전을 없애도록 하여 정전 척에 의해 흡착 지지하는 다른 방법으로서, 도 9에 나타내는 바와 같이, 플러스 측의 전극이 접속되는 전원과, 마이너스 측의 전극이 접속되는 전원에 각각 전류계(A2, A1)를 설치하고, 전류계(A2, A1)의 전류(i2, i1)를 모니터하면서, 플러스 측의 전극과 마이너스 측의 전극에 인가하는 전원 전압(+V2, -V1)을, 전류 i2=i1로 되도록 조절함으로써, 대전한 워크를 안정되게 흡착 지지할 수 있다. 대전한 워크가 정전 척 위로 반송되어 왔을 때에, 전류계(A2, A1)의 전류가 일치하도록 전원 전압(+V2, -V1)을 조절함으로써, 워크의 대전을 없애도록 전극에 전하가 공급되고, 정전 척에 의한 본래의 흡착력을 얻을 수 있다.

이와 같이, 전극의 면적 비율을 플러스 측의 전극과 마이너스 측의 전극에서 바꾸도록 하는 방법, 플러스 측의 전극과 마이너스 측의 전극에 공급하는 전류값이 일치(i1=i2)하도록 제어하는 방법에 의해, 대전한 워크일지라도 정전 척에 확실하게 흡착 지지할 수 있는 것은 워크를 흡착하는 흡착력이 쿨롱력에 기인함에 의한다. 유리 기판과 같은 전기적 절연체는 반도체 등과 비교하여 대전하기 쉬운 성질이 있기 때문에, 워크의 대전을 없애도록 하여 흡착 지지할 수 있도록 하는 것은, 전기적 절연체로 이루어지는 워크를 흡착 지지하는 정전 척으로서 유효하다. 또한, 워크의 대전을 방지하도록 전극 패턴의 패턴 폭을 플러스 측의 전극과 마이너스 측의 전극에서 바꾼 경우도, 상술한 실시예와 동일하게, 전극의 흡착면에 대한 면적비를 60%∼90%, 바람직하게는 70%∼80%로 하는 것이 좋다.

또한, 상기 실시예의 정전 척(15)은 베이스 플레이트(14)에 유전체층으로서 세라믹 기판으로 이루어지는 척 본체(10)를 접착하여 형성한 것이지만, 척 본체(10)에 쿠션(cushion)성을 갖게 하기 위해서, 베이스 플레이트(14)에 실리콘 고무를 접착하고, 실리콘 고무의 표면에 구리 패턴으로 이루어지는 전극을 형성한 전극 필름과, 폴리에스테르 필름 등의 절연 필름으로 이루어지는 유전체층을 적층하도록 접착하여 형성한 정전 척도 사용된다. 이와 같은 쿠션성을 갖게 한 척 본체를 구비하는 정전 척은, LCD 패널 등의 대형의 워크의 흡착 지지에 유효하며, 본 발명은 이와 같은 쿠션성을 갖는 본체를 구비한 정전 척에 대해서 동일하게 적용할 수 있다.

도 1은 정전 척에 형성하는 전극의 평면 배치(a)와 단면 배치(b)를 나타내는 설명도.

도 2는 정전 척에 형성하는 전극의 평면 배치(a)와 단면 배치(b)를 나타내는 설명도.

도 3은 정전 척에 형성하는 전극의 평면 배치를 나타내는 설명도.

도 4는 흡착 면적이 상이한 3종의 워크에 대해서, 전극의 면적비에 대한 단위 면적당 흡착력을 측정한 결과를 나타내는 그래프.

도 5는 전극의 면적비를 바꾼 경우의, 유리 기판의 크기에 대한 흡착력에 대해서 측정한 결과를 나타내는 그래프.

도 6은 정전 척에 형성하는 전극의 다른 형성예를 나타내는 단면도.

도 7은 정전 척에 형성하는 전극의 또 다른 형성예를 나타내는 단면도.

도 8은 대전한 워크를 흡착 지지하는 방법을 나타내는 전극의 평면 배치(a)와 단면 배치(b)를 나타내는 설명도.

도 9는 대전한 워크를 흡착 지지하는 다른 방법을 나타내는 설명도.

도 10은 쿨롱력(a), 존슨·라벡력(b), 그레이디언트력(c)에 의해 워크를 흡착 지지하는 작용을 나타내는 설명도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 척 본체 12, 12a, 12b : 전극

13a, 13b : 접속 패턴 14 : 베이스 플레이트

15 : 정전 척 20 : 워크

Claims

전기적 절연체로 이루어지는 워크(work)를 흡착 지지하는 정전(靜電) 척으로서,

플러스 마이너스의 전압이 인가되는 플러스 측의 전극과 마이너스 측의 전극이, 내층(內層)에 형성된 척 본체를 구비하고,

상기 플러스 측의 전극과 마이너스 측의 전극이 상기 척 본체의 흡착면에 대하여 점유하는 면적비가 60%∼90%로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 정전 척.
제 1 항에 있어서,

상기 전극이 상기 척 본체의 흡착면에 대하여 점유하는 면적비가 70%∼80%인 것을 특징으로 하는 정전 척.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 척 본체는 흡착면의 면적이 0.6㎡ 이상인 것을 특징으로 하는 정전 척.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 척 본체는, 체적 저항율이 10¹³Ω·ｍ 이상인 유전체에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전 척.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 플러스 측의 전극과 마이너스 측의 전극이 평행 패턴으로 형성되어 빗살 형상으로 맞물려 들어간 배치로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 정전 척.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 플러스 측의 전극과 마이너스 측의 전극이 척 본체의 두께 방향으로 이간된 층 배치로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 정전 척.