KR20180099761A

KR20180099761A - 진공 코팅 공정에서 커버 기판을 반 데르 발스 힘으로 클램핑하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20180099761A
Application number: KR1020187021345A
Authority: KR
Inventors: 다니엘 로버트 보턴; 제임스 제라르 페이건; 수마리 리키타바니츠컬 페이건
Original assignee: 코닝 인코포레이티드
Priority date: 2015-12-30
Filing date: 2016-12-29
Publication date: 2018-09-05
Also published as: WO2017117330A1; CN108431288A; US20190010602A1; TW201732856A

Abstract

척킹 장치 및 모바일 디바이스 커버 기판을 진공 가공하는 방법에 관한 것으로, 상기 진공 챔버에 있어 상기 척킹 장치는 진공 챔버 내에서 커버 기판을 일시적으로 고정시키도록 구성되고, 캐리어 기판 및 커버 기판이 진공 챔버에서 가공 동안 상이한 열 팽창률로 인해 서로 분리되는 것을 방지하기 위해 커버 기판의 CTE의 20% 내의 CTE를 갖는 캐리어 기판을 포함한다. 캐리어 기판은 진공 챔버에서 가공 동안 연속적인 결합을 제공하고 진공 챔버에서 가공이 완료된 이후에 탈-결합을 제공하도록 선택된, 커버 기판과 접촉하는 표면 접촉 면적을 가진다. 추가로, 캐리어 기판은 캐리어 기판과 커버 기판 사이의 반 데르 발스 결합을 용이하게 하는 세정 공정으로 사용되기 위해 준비된다.

Description

진공 코팅 공정에서 커버 기판을 반 데르 발스 힘으로 클램핑하는 방법 및 장치

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 35 U.S.C.§ 119 하에, 2016년 5월 18일에 출원된 미국 가출원 제62/337984호, 및 2015년 12월 30일에 출원된 미국 가출원 제62/272947호의 우선권 주장 출원이며, 상기 가출원 각각은 전체적으로 여기에 참조로 병합된다.

본 개시는 플라즈마 가공의 목적으로 실질적인 2-차원 (편평화 또는 2D) 커버 기판 및/또는 실질적인 3-차원 (때때로, 곡선화 또는 3D로 지칭됨) 커버 기판을 척킹 (chucking) 또는 클램핑 (clamping)하여, 예를 들면 코팅 또는 처리제가 기판에 적용되는 진공 (예를 들어, 물리적 기상 증착 또는 화학적 기상 증착)을 허용하는 일반적인 분야에 관한 것이다.

통상적으로, 그러한 커버 기판은 반사-방지 또는 스크래치-방지 속성을 수용하도록 코팅된다. 특히, 본 개시는 반 데르 발스 (van der Waals) 결합 또는 간략하게는 "VdW" 결합에 의한 그러한 척킹에 관한 것이다.

시장 요구에 부응하기 위해, 처리를 갖는 핸드헬드 디스플레이 기판 (통상적으로 유리로 제조)이 개발되고 있으며, 그리고 그러한 처리는 항균성 표면 처리 및 스크래치 방지 광학 코팅을 포함한다. 낮은 제조 비용 및 그러한 핸드헬드 디스플레이의 신속한 전달에 대한 필요성이 존재하며, 그러므로 2D 및 3D 커버 기판 둘 다에 고성능의 스크래치-방지 광학 코팅을 만들어내는 저가의 대량 제조 공정이 요구된다. 그러한 제조 공정은 공정 기간 동안 입자 반응 속도 (paticle kinetics)로 인해 기판이 상당한 온도 (예를 들어, 최대 230℃ 또는 심지어 그 초과)에 이르는 진공 코팅 공정을 포함하고, 이는 접착 테이프와 같은 종래 기술로는 기판을 클램핑시키는 것을 어렵게 한다.

공지된 제조 공정에서, 양 측면에 도포된 접착제를 가진 테이프 (즉, Kapton® trademark E. I. du Pont de Nemours and Company에서 구매 가능한 폴리이미드 테이프와 같은 양면 (double-sided) 테이프)는 코팅 시스템에서 기판을 캐리어에 부착시키기 위해 사용되고 있다. 이러한 방법에는 분명한 3 가지 단점이 있다: (1) 테이핑 공정은 노동 집약적이며 다음 작업을 위해 캐리어를 설치하는 시간을 증가시키고, (2) 접착제는 본래의 플라즈마 환경에서 가스가 제거되어 (outgases) 오염을 일으키고, 플라즈마 공정 챔버가 주기적으로 세정되는 것 및 상기 공정에 보다 많은 비용 및 시간이 추가되는 것을 요구하며, 그리고 (3) 접착제는 코팅된 기판 상에 잔류물을 남기므로, 추가의 취급 및 코팅 후 세정이 요구되고, 또한 공정에 추가 비용 및 시간이 추가된다.

유리-대-유리 반 데르 발스 결합, 현재 생산에서 사용되고 있는 이전에 언급했던 폴리이미드 접착 테이프와 같은 다양한 접착 조성물을 갖는 접착 결합, 및 표면 에너지를 변화시켜 고려된 최종 공정 동안에는 일시적으로 결합이 충분히 강하게 남아있지만 공정이 완료되면 결합이 떨어지기에 충분히 약하게 되는 유리 표면 상의 폴리머 코팅과 같은, 공정 동안에 기판 (특히, 유리 기판)을 일시적으로 결합시키는 여러 방법이 중요한 성공 없이 산업에서 시도되어 왔다. 이들은 클램핑 또는 홀딩 방법의 몇 가지 예이며 이들 각각은 단점을 가진다. 예를 들어, 캐리어 표면 상에 박막 폴리머화 코팅을 추가하여 표면 에너지를 변화시킴은 필요한 박막을 만들어 내기 위해 물리적 기상 증착 (PVD) 또는 화학적 기상 증착 (CVD) 시스템을 필요로 하며, 그리고 그 자체로 상당히 비싼 공정이다. 이러한 캐리어 상의 박막 코팅은 소정의 공정 실행 간격에서 벗겨내고 교체될 필요가 있기 때문에 추가 비용과 복잡성이 부과된다.

이에 따라서, 진공 증착 공정 (특히, PVD 공정)에서 커버 기판을 코팅하기 위해 커버 기판을 캐리어에 부착하기 위한 만족스러운 저-비용 기술에 대한 필요성이 여전히 있음을 알 수 있다. 본 개시는 주로 관련된 것이 제공된다.

간단히 설명하면, 제1 구현예에서, 본 개시는 진공 챔버에서 모바일 디바이스 커버 기판을 진공 가공하는 척킹 장치에 관한 것이다. 척킹 장치는 진공 챔버 내에 커버 기판을 일시적으로 고정하도록 구성되며, 캐리어 기판 및 커버 기판이 진공 챔버에서 가공 동안 상이한 열 팽창률로 인해 서로 분리되는 것을 방지하기 위해 커버 기판의 열 팽창 계수 (CTE)와 충분히 근접하게 매칭되는 CTE를 갖는 캐리어 기판을 포함한다. 하나 이상의 구현예에서, 커버 기판 및 캐리어 기판의 CTE 값은 서로 20% 내에 (예를 들어, 서로 18% 내에, 서로 16%, 서로 15%, 서로 14%, 서로 12%, 서로 10%, 서로 8%, 서로 6%, 서로 5%, 서로 4%, 서로 2%, 또는 서로 1% 내에) 있다. 캐리어 기판은 진공 챔버에서 가공 동안 연속적인 결합을 제공하고 진공 챔버에서 가공이 완료된 이후에 탈-결합을 제공하도록 선택된, 커버 기판과 접촉하는 표면 접촉 면적을 가진다. 추가로, 캐리어 기판은 캐리어 기판과 커버 기판 사이의 반 데르 발스 결합을 용이하게 하면서, 영구 결합을 피하는 표면을 포함하는 표면 접촉 면적을 포함할 수 있다. 이러한 표면은 하나 이상의 구현예에 따라 여기에 기재된 바와 같이 세정 공정 (cleaning process)에 의해 준비될 수 있다.

하나 이상의 구현예에서, 척킹 장치는 캐리어 프레임을 포함하고, 캐리어 기판은 캐리어 프레임에 고정된다. 하나 이상의 구현예에서, 캐리어 기판은 커버 기판의 CTE와 실질적으로 같은 것을 가진다. 예를 들어, 커버 기판 및 캐리어 기판의 CTE 값은 서로 20% 내에 있다 (예를 들어, 서로 18% 내에, 서로 16% 내에, 서로 15% 내에, 서로 14% 내에, 서로 12% 내에, 서로 10% 내에, 서로 8% 내에, 서로 6% 내에, 서로 5% 내에, 서로 4% 내에, 서로 2% 내에, 또는 서로 1% 내에 있음). 옵션으로, 캐리어 기판 및 커버 기판은 동일한 재료 조성물을 실질적으로 가진다. 하나 이상의 구현예에서, 캐리어 기판 및 커버 기판은 유리 재료를 포함한다.

옵션으로, 커버 기판은 핸드-헬드 디바이용 곡선형 커버 기판이고, 실질적인 편평 부분을 포함하며, 그리고 캐리어 기판은 곡선형 커버 기판보다 작고, 커버 기판의 실질적인 편평 부분과 맞물린다.

하나 이상의 구현예에서, 캐리어 기판은 커버 기판에 비해 낮은 질량을 가져, 열 보유 (heat retention)를 감소시키고, 이로써 캐리어 기판으로의 커버 기판의 영구 결합을 피한다. 바람직하게는, 캐리어 기판은 약 6 내지 8 그램의 질량을 가진다.

하나 이상의 구현예에서, 캐리어 기판은 약 0.5mm 내지 약 0.6mm의 두께를 가진다. 하나 이상의 특정 구현예에서, 캐리어 기판은 약 .55mm의 두께를 가진다. 대안적으로, 캐리어 기판은 약 1.5mm 내지 약 4.0mm의 두께를 가진다.

옵션으로, 캐리어 기판은 캐리어 기판을 캐리어 프레임으로부터 탈-결합시키기 위해 툴링 (tooling)을 허용하는 개구를 포함한다.

진공 코팅 챔버에서 모바일 디바이스 커버 기판을 코팅하는 방법의 하나 이상의 구현예는 다음을 포함한다:

a. 커버 기판을 코팅하는 회전 드럼에 일시적으로 커버 기판을 장착하기 위해 복수의 캐리어를 제공하는 단계;

b. 캐리어 기판을 포함하는 반 데르 발스 (VdW) 척 (chucks)을 캐리어에 제공하는 단계;

c. 캐리어 기판을 사용 준비 시에 세정하는 단계;

d. 커버 기판을 사용 준비 시에 세정하는 단계, 여기서 캐리어 기판의 세정 단계 및 커버 기판의 세정 단계는 VdW 결합을 용이하게 하는 방식으로 수행됨; 및

e. 캐리어 동안 커버 기판을 캐리어 기판에 장착하는 단계.

하나 이상의 구현예에서, 커버 기판을 캐리어 기판에 장착하는 단계는 코팅 챔버 외부에서 일어나고, 상기 방법은 진공 챔버에 캐리어를 위치시키는 단계; 모바일 디바이스 커버 기판 상에 코팅 동작을 수행하기 위해 진공 챔버를 동작시키는 단계; 캐리어를 제거하는 단계; 및 커버 기판을 캐리어로부터 제거하는 단계를 더욱 포함한다.

하나 이상의 구현예에서, 캐리어 기판 및 커버 기판은 VdW 결합을 용이하게 하기 위해 캐리어 기판 상에, 그리고 캐리어 기판 상에 유기물의 양을 제어하는 방식으로 세제로 세정되면서, 영구 결합을 피한다.

하나 이상의 구현예에서, 캐리어 기판 및 커버 기판은 VdW 결합의 강도 및 영속성을 제어하기 위해 상기 캐리어 기판 상에, 그리고 상기 캐리어 기판 상에 유기물의 양을 제어하는 방식으로 세제로 세정된다.

하나 이상의 구현예에서, 커버 기판은 세제로 세정되며, 그리고 캐리어 기판은 우선 세제로 세정되고, 그 후에 탈-이온수에 용해된 오존으로 세정됨에 이어 암모니아-계 용액으로 세정된다.

하나 이상의 구현예에서, 상기 방법은 다음을 포함하는 공정으로 캐리어 기판을 세정하는 단계를 더욱 포함한다:

a. 탈-이온수에 용해된 오존으로 캐리어 기판을 세정하는 단계;

b. 암모니아-계 용액으로 캐리어 기판을 세정하는 단계;

c. 탈-이온수로 캐리어 기판을 헹구는 단계; 및

d. 캐리어 기판을 건조하는 단계.

하나 이상의 구현예에서, 캐리어 기판 및 커버 기판을 세제로 세정하는 단계는 다음을 포함한다:

a. 탈-이온수로 헹구는 단계;

b. 세제 욕 (bath)에서 초음파 세정을 하는 단계;

c. 탈-이온수로 헹구는 단계;

d. 초음파 세정을 하는 동안 탈-이온수로 헹구는 단계;

e. 탈-이온수로 헹구는 단계; 및

f. 열풍 (hot air)으로 건조하는 단계.

옵션으로, 커버 기판은 초기에 진공 챔버 외부에 있는 동안 정전기 척킹 (electrostatic chucking)으로 적어도 부분적으로 척에 고정되고, 그 후에 진공 챔버로 이송되고, VdW 결합은 커버 기판을 캐리어 기판에 고정시키는 힘을 대부분 제공한다.

또 다른 예시적인 구현예에서, 본 개시는 코팅이 전달될 시에 커버 기판이 회전 드럼 상에 일시적으로 장착되는 스퍼터링 플라즈마 공정을 통해 코팅이 도포되는 코팅으로 모바일 디바이스 커버 기판을 코팅하는 제조 방법에 관한 것이다. 그에 대한 개량 특징은 회전 드럼에 일시적으로 고정될 캐리어 상에 반 데르 발스 (VdW) 척으로 커버 기판을 척킹하는 단계를 포함하며, 커버 기판은 VdW 힘에 의해 VdW 척에 일시적으로 고정된다.

또 다른 방식으로 정의된 바와 같이, 본 개시는, 세정, 특정 기판 조성물의 선택 및 캐리어 상의 표면 거칠기의 적당한 정도로의 CTE 매칭을 통한 계면 표면 준비 (interfacing surface preparation), 및 코팅 공정 동안에 균일하게 평탄하게 커버 기판을 제 위치에 유지하는 기간 동안 높은 접촉 면적 결합을 제공하고 코팅 공정이 완료되면 탈결합을 허용하기에 충분히 영구적이지 않은 압축 공정에 의하여, 2D 및 3D 커버 기판 기판과 기판 캐리어 사이의 반 데르 발스 힘 결합의 적용으로 고려될 수 있다.

옵션으로, 반 데르 발스 척은 정전기 척 (ESC 척)과 조합될 수 있다. 이러한 방식으로, 2 개의 상이한 척킹 기술은 함께 이용될 수 있으며, 이때 어느 것도 전체 척킹 하중을 견딜 필요는 없다. 그렇게 함께 사용되는 정전기 척킹 장치는 회전 드럼에 제거 가능하게 장착될 수 있는 액체-냉각된 냉각 판을 포함한 캐리어를 포함할 수 있다. 3D 커버 기판의 경우에, 캐리어는 3D 커버 기판의 3D 프로파일을 매칭시키기 위해 3D 프로파일을 갖는 일부분을 포함할 수 있다. 캐리어는, 회전 드럼을 회전시킴으로써 야기되는 원심력에 직면하여 캐리어에 대해 커버 기판을 제 위치에 고정시키도록 맞춰진 정전기 척을 추가로 포함할 수 있으며, 이때 ESC는 단독으로 또는 VdW 척과 조합하여 커버 기판을 제 위치에 확실하게 고정시키기에 충분한 클램핑 힘을 전개시킨다.

다양한 구현예에서 사용되는 커버 기판 및 캐리어 기판은 비결정질 기판 또는 결정질 기판을 포함할 수 있다. 비결정질 기판의 예시는 소다 석회 유리, 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 함유 보로실리케이트 유리 및 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리로 구성된 군으로부터 선택될 수 있는 유리를 포함한다. 몇몇 구현예세어, 유리는 강화될 수 있고 화학적으로 강화된 유리의 표면으로부터 적어도 약 10 μm의 층 깊이 (DOL)까지 강화 유리 내에서 연장되는 적어도 250 MPa의 표면 CS를 갖는 압축 응력 (CS) 층을 포함할 수 있다.

도 1은 하나 이상의 구현예에 따른 회전 드럼을 가진 코팅 챔버에서 커버 기판을 코팅하는 다수의 척킹 장치의 개략도이다.
도 2는 도 1의 예시적인 척킹 장치의 개략적 사시도이며, 그 위에 장착된 2-D 커버 기판을 나타낸다.
도 3은 본 개시에 따른 척킹 장치로 척킹될 3-D 커버 기판 및 그의 일 부분을 도시한 사시도이다.
도 4a는 기판 캐리어를 포함하는 도 1의 척킹 장치의 일 부분의 개략도이며, 상기 기판 캐리어는 그 위에 장착된 2-D 커버 기판을 척킹한다.
도 4b는 유리 캐리어를 포함하는 도 1의 척킹 장치의 일 부분의 개략도이며, 상기 유리 캐리어는 그 위에 장착된 2-D 커버 유리를 척킹한다.
도 4c는 알루미늄계 프레임 및 기판 캐리어를 포함하는 도 1의 척킹 장치의 일 부분의 개략도이며, 상기 기판 캐리어는 그 위에 장착된 2-D 커버 기판을 척킹한다.
도 5a는 기판 캐리어를 포함하는, 변형된 형태를 한 도 1의 칙킹 장치의 일 부분의 개략도이며, 상기 기판 캐리어는 그 위에 장착된 2-D 커버 기판을 척킹한다.
도 5b는 유리 캐리어를 포함하는, 변형된 형태를 한 도 1의 칙킹 장치의 개략도이며, 상기 유리 캐리어는 그 위에 장착된 2-D 커버 유리를 척킹한다.
도 5c는 알루미늄계 프레임 및 기판 캐리어를 포함하는, 변형된 형태를 한 도 1의 칙킹 장치의 개략도이며, 상기 기판 캐리어는 그 위에 장착된 2-D 커버 기판을 척킹한다.
도 6은 도 1의 척킹 장치를 사용하는 제1 세정 공정의 개략적인 다이어그램이다.
도 7은 도 6의 세정 고정의 세제 세정 단계의 개략적인 다이어그램이다.
도 8은 도 1의 척킹 장치를 사용하는 제2 세정 공정의 개략적인 다이어그램이다.
도 9는 도 8의 세정 공정의 세정 단계의 개략적인 다이어그램이다.
도 10a 및 10b는 반 데르 발스 결합 정도를 나타내는 실험 테스트 결과의 한 쌍의 이미지이고, 이때 어두운 영역은 비-결합 영역을 도시한다.
도 11a 및 11b, 및 도 12a 및 12b는 반 데르 발스 결합의 정도를 나타내는 실험 테스트 결과의 이미지이고, 이때 회절 링 영역은 비-결합 영역을 도시한다.

이제 다양한 도면을 상세하게 참조하면, 동일한 참조 부호는 여러 도면에 걸쳐 동일한 부분을 나타내고, 도 1은 회전 드럼 (D)을 가진 코팅 챔버 (C) 에서 커버 기판을 코팅하는 복수의 척킹 장치 (10)를 나타낸다. 여기에 기재된 구현예는 얇은 캐리어 (0.55 ㎜) 또는 두꺼운 캐리어 (> 1.5 ㎜, < 4.0 ㎜) 상에 2D 및 3D 커버 기판을 유지하기 위해 반 데르 발스 힘을 사용한다. 도 2의 2D 커버 기판과 같은 커버 기판 설계는 도 2의 화살표의 영역에 나타난 바와 같은 장식 구역을 가질 수 있고, 일반적으로 캐리어의 결합 부분은 커버 기판보다 작은 영역을 필요로 한다. 3D 부품의 경우 (도 3에 도시된 바와 같이), 커버 기판의 내부 편평 구역은 캐리어의 결합 부분이 커버 기판보다 작아야 하도록 일시적으로 결합될 구역이다.

캐리어의 질량은 기계적 클램프 고정구에 의해 유지될 수 있도록 충분한 두께를 만들어내도록 선택되지만, 그러나 동시에 효과적인 히트 싱크 역할을 하기에 충분치 않은 질량을 가진다 (이로 인해 공정 온도에서 그것과 커버 기판 사이의 영구 결합을 초래할 것이다). 질량 및 열 보유가 상승됨에 따라, 커버 기판과 두꺼운 캐리어 사이의 영구 결합이 최종적 (결과물)이다. 그의 낮은 질량으로 인해, 얇은 기판 캐리어 (10)는 심지어 승온에서도 이러한 영구 결합 효과를 겪지 않는다. 얇은 캐리어 기판의 질량은 6 내지 8 그램의 범위일 수 있다.

본 개시에 기재된 캐리어 (10)는 회전 드럼 (D) 상에 커버 기판 (G)을 코팅하기 위해 물리적 기상 증착 공정 동안 일시적인 결합을 허용하는 반 데르 발스 힘으로 약 20℃ 내지 < 250℃의 공정에서 사용되는 커버 기판 (G)의 것과 근접하게 매칭된 유사 CTE (열 팽창 계수) (공정 온도에 노출될 시에 휘어지거나 부풀어 오르는 것을 방지함)를 갖는 특정 조성물을 가진다. 커버 기판 조성물은 비결정질 기판 또는 결정질 기판을 포함할 수 있다. 비결정질 기판의 예는 소다 석회 유리, 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 함유 보로실리케이트 유리 및 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리로 구성된 군으로부터 선택될 수 있는 유리를 포함한다. 몇몇 구현예에서, 유리는 강화될 수 있고 화학적으로 강화된 유리의 표면으로부터 적어도 약 10 μm의 층 깊이 (DOL)까지 강화 유리 내에서 연장되는 적어도 250 MPa의 표면 CS를 갖는 압축 응력 (CS) 층을 포함할 수 있다. 기술 분야의 통상의 기술자는 다른 커버 조성물이 본 개시로 사용될 수 있음을 인식할 것이다. 커버 기판 (G)과 캐리어 (10) 사이의 실질적인 CTE 차는 캐리어 기판과 커버 기판 사이에 상이한 열팽창률을 유발할 것이며, 그리고 공정 온도가 증가함에 따라 하나 또는 다른 것의 휘어짐을 초래할 수 있다. 이로써, 커버 기판 및 캐리어 기판의 CTE는 서로 수치적으로 근접하도록 선택될 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 캐리어는 커버 기판과 매칭하는 유리 조성물 (이들은 동일한 조성물로 제조)을 포함한다. 예를 들어, 캐리어는 커버 기판과 동일하거나 실질적으로 동일한 유리 조성물을 포함할 수 있다.

하기는 본 발명으로 사용될 수 있는 몇몇 유리 조성물의 속성으로서 0 내지 300 ℃ 범위의 CTE를 나열한다:

유리 명칭 탄성률 (E-mod) Poisson CTE 휨 (Bow),μm

A 65.79 0.22 86.9 17.9

B 71.70 0.21 83.0 407.0

C 68.02 0.22 76.0 917.0

캐리어 기판 및/또는 커버 기판에 사용되는 기판은 무기물을 포함할 수 있으며, 그리고 비결정질 기판, 결정질 기판 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 캐리어 기판 및/또는 커버 기판에 사용되는 기판은 인공 재료 및/또는 자연 발생 재료 (예를 들여, 석영 및 폴리머)로 형성될 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 기판은 유기물로서 특징지어질 수 있으며, 그리고 구체적으로 폴리머일 수 있다.

몇몇 특정 구현예에서, 기판은 폴리머, 플라스틱 및/또는 금속 기판을 구체적으로 배제할 수 있다. 기판은 알칼리-포함 기판 (즉, 기판은 하나 이상의 알칼리를 포함함)으로 특징지어질 수 있다.

하나 이상의 구현예에서, 기판은 약 1.45 내지 약 1.55 범위의 굴절률을 나타낸다. 특정 구현예에서, 기판은 적어도 5, 적어도 10, 적어도 15, 또는 적어도 20 개의 샘플을 사용한 볼-온-링 (ball-on-ring) 테스트를 사용하여 측정된 바와 같이, 0.5% 이상, 0.6% 이상, 0.7% 이상, 0.8% 이상, 0.9% 이상, 1% 이상, 1.1% 이상, 1.2% 이상, 1.3% 이상, 1.4% 이상, 1.5% 이상 또는 심지어 2% 이상인, 하나 이상의 대향 주 표면 상의 표면에서의 평균 변형-대-파괴 (strain-to-failure)를 나타낼 수 있다. 특정 구현예에서, 기판은 약 1.2%, 약 1.4%, 약 1.6%, 약 1.8%, 약 2.2%, 약 2.4%, 약 2.6%, 약 2.8%, 또는 약 3% 이상의 하나 이상의 대향 주 표면 상의 그 표면에서의 평균 변형-대-파괴를 나타낼 수 있다.

적합한 기판은 약 30 GPa 내지 약 120 GPa 범위의 탄성률 (또는 영률)를 나타낼 수 있다. 몇몇 실례에서, 기판의 탄성률은 약 30 GPa 내지 약 110 GPa, 약 30 GPa 내지 약 100 GPa, 약 30 GPa 내지 약 90 GPa, 약 30 GPa 내지 약 80 GPa, 약 30 GPa 내지 약 70 GPa, 약 40 GPa 내지 약 120 GPa, 약 50 GPa 내지 약 120 GPa, 약 60 GPa 내지 약 120 GPa, 약 70 GPa 내지 약 120 GPa의 범위, 및 모든 범위 및 그 사이의 하위 범위에 있을 수 있다.

하나 이상의 구현예에서, 기판은 유리를 포함할 수 있는 비결정질 기판일 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 유리 기판은 강화 또는 비-강화될 수 있다. 적합한 유리의 예는 소다 석회 유리, 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 함유 보로실리케이트 유리 및 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리를 포함한다. 몇몇 변형예에서, 유리는 리티아 (lithia)가 없을 수 있다. 하나 이상의 대안적인 구현예에서, 기판은 유리 세라믹 기판 (강화 또는 비-강화일 수 있음)과 같은 결정질 기판을 포함할 수 있거나, 또는 사파이어와 같은 단결정 구조체를 포함할 수 있다. 하나 이상의 특정 구현예에서, 기판은 비결정질계 (예를 들어, 유리) 및 결정질 클래딩 (예를 들어, 사파이어 층, 다결정질 알루미나 층 및/또는 스피넬 (spinel) (MgAl₂O₄) 층)을 포함한다.

기판은 실질적으로, 광학적으로 클리어하고 투명하며, 그리고 광 산란이 없을 수 있다. 그러한 구현예에서, 기판은 약 85% 이상, 약 86% 이상, 약 87% 이상, 약 88% 이상, 약 89% 이상, 약 90% 이상, 약 91% 이상 또는 약 92% 이상의 광학적 파장 레짐 (regime)에 걸친 평균 광 투과율을 나타낼 것이다. 하나 이상의 대안적인 구현예에서, 기판은 불투명하거나, 또는 약 10 % 미만, 약 9% 미만, 약 8% 미만, 약 7% 미만, 약 6% 미만, 약 5% 미만, 약 4% 미만, 약 3% 미만, 약 2% 미만, 약 1% 미만, 또는 약 0% 미만의 광학적 파장 레짐에 걸친 평균 광 투과율을 나타낼 수 있다. 몇몇 구현예에서, 이들 광 반사율 및 투과율 값은 전체 반사율 또는 전체 투과율일 수 있거나 (기판의 주요 표면 둘 다 상의 반사율 또는 투과율을 고려함), 또는 기판의 단일 측면 상에서 관찰될 수 있다. 달리 명시되지 않는 한, 평균 반사율 또는 투과율은 0 도의 입사 조명 각 (즉, 수직 입사), 수직 입사로부터 5 도 또는 수직 입사로부터 8 도로 측정된다. 기판은 옵션으로 백색, 흑색, 적색, 청색, 녹색, 황색, 오렌지색 등과 같은 색상을 나타낼 수 있다.

부가적으로 또는 대안적으로, 기판의 물리적인 두께는 미적 및/또는 기능상의 이유로 그 치수 중 하나 이상을 따라 변화될 수 있다. 예를 들어, 기판의 에지는 기판의 보다 많은 중앙 영역과 비교하여 두꺼울 수 있다. 기판의 길이, 폭 및 물리적 두께 치수는 또한 물품의 적용 또는 용도에 따라 변화될 수 있다.

일단 형성되면, 기판은 강화 기판을 형성하도록 강화될 수 있다. 여기에 사용된 바와 같이, 용어 "강화 기판"은 예를 들어 기판의 표면에서 보다 작은 이온에 대한 보다 큰 이온의 이온 교환을 통하여 화학적으로 강화된 기판을 지칭 할 수 있다. 그러나, 열 템퍼링 (thermal tempering)과 같은 기술 분야에서 공지된 다른 강화 방법, 또는 압축 응력 및 중심 인장력 영역을 생성하기 위한 기판 부분 사이의 열 팽창 계수의 불일치를 이용함은 강화 기판을 형성하기 위해 이용될 수 있다.

기판이 이온 교환 공정에 의해 화학적으로 강화되는 경우, 기판의 표면 층의 이온은 동일한 원자가 또는 산화 상태를 가진 보다 큰 이온으로 교체 - 또는 교환 - 된다. 이온 교환 공정은 통상적으로 기판에서 보다 작은 이온으로 교환될 보다 큰 이온을 함유하는 용융 염 욕에 기판을 담금으로써 수행된다. 기술 분야의 통상의 기술자가 인식할 수 있는 바와 같이, 욕 (bath) 조성물 및 온도, 침지 시간, 염 욕 (또는 욕)에서의 기판 침지 수, 다수 염 욕의 사용, 부가적인 단계, 예를 들면 어닐링, 세척 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 이온 교환 공정에 대한 파라미터는 일반적으로, 강화 동작에 기인하는, 기판 조성물 및 원하는 압축 응력 (CS), 기판의 압축 응력 층 깊이 (또는 층 깊이)에 의해 결정된다. 예로서, 알칼리 금속-함유 유리 기판의 이온 교환은 보다 큰 알칼리 금속 이온의 질산염, 황산염 및 염화물 (그러나 이에 제한되지 않음)과 같은 염을 함유하는 적어도 하나의 용융 욕에 침지시킴으로써 달성될 수 있다. 용융 염 욕의 온도는 통상적으로 약 380 ℃로부터 약 450 ℃까지 범위에 있는 반면, 침지 시간은 약 15 분부터 약 40 시간까지 범위에 있다. 그러나, 상술된 것과는 다른 온도 및 침지 시간이 또한 사용될 수 있다.

이온 교환에 의해 달성되는 화학적 강화 정도는 중심 인장력 (CT), 표면 CS 및 층 깊이 (DOL)의 파라미터에 기초하여 정량화될 수 있다. 표면 CS는 표면 근방 또는 강화 유리 내에서 다양한 깊이로 측정될 수 있다. 최대 CS 값은 강화 기판의 표면 CS에서 측정된 CS를 포함할 수 있다. 유리 기판 내의 압축 응력 층에 인접한 내부 영역에 대해 계산된 CT는 CS, 물리적 두께 t 및 DOL로부터 계산될 수 있다. CS 및 DOL은 기술 분야에 공지된 이들 수단을 사용하여 측정된다. 그러한 수단은 Luceo Co., Ltd. (Tokyo, Japan)에 의해 제조된 FSM-6000과 같은 상업적으로 구입 가능한 도구를 사용하여 표면 응력의 측정 (FSM)을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 표면 응력 측정은 유리 기판의 복굴절과 관련된 응력 광학 계수 (SOC)의 정확한 측정에 의존한다. SOC는 결과적으로 섬유 및 4 점 굽힘 방법과 같은 기술 분야에서 공지된 이들 방법 및 벌크 실린더 방법에 의해 측정되고, 상기 섬유 및 4 점 굽힘 방법 둘 다는 내용이 참조로 여기에 전체적으로 병합되고 명칭이 "Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient"인 ASTM standard C770-98 (2008)에 기재된다. CS와 CT 사이의 관계는 식 (1)에 의해 주어진다:

여기서 t는 유리 물품의 물리적 두께 (μm)이다. 본 개시의 다양한 섹션에서, CT 및 CS는 여기서 메가파스칼 (MPa)로 표현되고, 물리적 두께 t는 마이크로미터 (μm) 또는 밀리미터 (mm)로 표현되며, 그리고 DOL은 마이크로미터 (μm)로 표시된다.

하나의 구현예에서, 강화 기판은 250 MPa 이상, 300 MPa 이상, 예를 들어, 400 MPa 이상, 450 MPa 이상, 500 MPa 이상, 550 MPa 이상, 600 MPa 이상, 650 MPa 이상, 700 MPa 이상, 750 MPa 이상 또는 800 MPa 이상의 표면 CS를 가질 수 있다. 강화 기판은 10μm 이상, 15 μm 이상, 20 μm 이상 (예를 들어, 25 μm, 30 μm, 35 μm, 40 μm, 45 μm, 50 μm 이상)의 DOL 및/또는 10 MPa 이상, 20 MPa 이상, 30 MPa 이상, 40 MPa 이상 (예를 들어, 42 MPa, 45 MPa, or 50 MPa 이상)이지만 100 MPa 미만 (예를 들어, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55 MPa 이하)인 CT를 가질 수 있다. 하나 이상의 특정 구현예에서, 강화 기판은 다음 중 하나 이상을 가진다: 500 MPa 초과의 표면 CS, 15 μm 초과의 DOL 및 18 MPa 초과의 CT.

기판이 결정질 기판을 포함하는 경우, 기판은 Al₂O₃을 포함할 수 있는 단결정를 포함할 수 있다. 그러한 단결정 기판은 사파이어로 지칭된다. 결정질 기판에 대한 다른 적합한 재료는 다결정질 알루미나 층 및/또는 스피넬 (spinel) (MgAl₂O₄)을 포함한다.

옵션으로, 결정질 기판은 강화 또는 비-강화일 수 있는 유리 세라믹 기판을 포함할 수 있다. 적합한 유리 세라믹의 예시는 Li₂O-Al₂O₃-SiO₂ 시스템 (즉 LAS-시스템) 유리 세라믹, MgO-Al₂O₃-SiO₂ 시스템 (즉 MAS-시스템) 유리 세라믹, 및/또는 β-석영 고체 용액, β-스포듀민 ss (spodumene ss), 코디에라이트 (cordierite), 및 리튬 디실리케이트를 포함한 주된 결정상 (predominant crystal phase)을 포함한 유리 세라믹을 포함할 수 있다. 유리 세라믹 기판은 여기에 개시된 화학적 강화 공정을 사용하여 강화될 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, MAS-시스템 유리 세라믹 기판은 Li₂SO₄ 용융 염으로 강화될 수 있어, Mg² ⁺에 대해 2Li⁺의 교환이 일어날 수 있다.

하나 이상의 구현예에 따른 기판은 약 100 μm 내지 약 5 mm의 범위의 물리적 두께를 가질 수 있다. 예시적인 기판 물리적 두께는 약 100 μm 내지 약 500 μm (예를 들어, 100, 200, 300, 400 또는 500 μm)의 범위에 있다. 추가로 예시적인 기판 물리적 두께는 약 500 μm 내지 약 1000 μm (예를 들어, 500, 600, 700, 800, 900 or 1000 μm)의 범위에 있다. 기판은 약 1 mm 초과의 물리적 두께 (예를 들어, 약 2, 3, 4, 또는 5 mm)를 가질 수 있다. 하나 이상의 특정 구현예에서, 기판은 2 mm 이하 또는 1 mm 미만의 물리적 두께를 가질 수 있다. 기판은 표면 결함의 효과를 제거 또는 감소시키기 위해 산 연마되거나, 이와 다르게 처리될 수 있다.

반 데르 발스 힘 결합을 위한 표면을 준비하기 위해, 세정 공정은 유기물 및 미립자를 제거하는데 도움이 되며, 상기 유기물 및 미립자가 제거되지 않는다면, 캐리어 기판에 대해 커버 기판을 가져올 시에 두 표면 사이의 분리를 유지시켜 결합을 방지할 것이다. 이는 일반적으로 도 6-9에 나타난다. 하나 이상의 구현예에서, 그러한 이물질 모두는 아니지만 몇몇은 일치 표면으로부터 제거되어 일시적인 (그러나 영구적이지는 않은) 결합을 용이하게 한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 이를 달성하기 위해, 기판은 공정 (60)에 따라 세정되고, 이때 얇은 캐리어 기판은 단계 (61)에서 결합을 위해 준비된 세제로 세정된다. 커버 기판은 단계 (62)에서 동일한 세제 세정 공정을 거친다. 커버 기판 및 얇은 캐리어는 그 후에 단계 (64)에서 VdW 힘으로 함께 결합되기 위해 함께 합쳐질 수 있다.

세제 세정 방법 (61, 62)의 세부 사항은 도 7에서, 단계 (71-76)에서 나타난다. 단계 (71)는 71 ℃에서 13 분 동안 탈-이온수 헹굼 샤워를 나타낸다. 단계 (72)는 71 ℃에서 12 분 동안 40 kHz 초음파 세제 욕을 나타낸다. 단계 (73)는 71 ℃에서 13 분 동안 탈-이온수 헹굼 샤워를 나타낸다. 단계 (74)는 71 ℃에서 12 분 동안 두 번째 40 kHz 초음파 세제 욕을 나타낸다. 단계 (75)는 71 ℃에서 12 분 동안 슬로우 풀 (slow pull) 탈-이온수 헹굼 욕을 나타낸다. 단계 (76)는 12 분 동안 강제 열풍 건조 단계 (forced hot air drying step)를 나타낸다. 상이한 온도 및 상이한 기간에서 헹굼, 세제 및 건조 단계의 다른 조합이 효과가 있는 것으로 판명될 수 있다. 그러나 상기의 단계 조합은 상당한 효과가 있는 것으로 판명되었다.

두꺼운 캐리어 기판 (1.5mm 내지 4.0mm)의 경우, 표면 화학 작용으로 인해, 캐리어는 세제로 세정되지만, 부가적으로 용해된 오존 및 표면 세정 공정으로도 세정된다. 이들 공정 단계는 도 8-9에 나타난다. 도 8에 나타난 바와 같이, 세정 공정은 커버 기판이 단계 (81)에서 세제로 세정되고 캐리어 기판이 단계 (82)에서 세제로 세정되는 것을 포함한다. 하나 이상의 구현예에서, 이들 세제 세정 단계 (81, 82)는 도 7에 나타난 세제 세정 공정을 사용한다. 부가적으로, 커버 기판은 상기에서 언급된 바와 같이, 부가적인 세정 단계로, 단계 (83)에서 용해 오존 및 표면 세정 공정으로 추가 세정된다. 그 후에, 일시적인 VdW 결합을 얻기 위해 함께 합쳐진다. 후-세정, 결합 공정은 높은 결합 접촉 면적 정도를 초래하여 90 % 초과의 결합 면적 결과를 달성한다.

단계 (83)는 도 9에 나타난 바와 같이 다-단계 세정 공정 (90)이다. 공정 (90)은 (탈-이온수에서) 용해된 오존이 기판을 17 ℃ 내지 21 ℃에서 10 분 동안 씻기는 (bathse) 단계 (91)를 포함한다. 단계 (92)에서 "SC1"로 표시된 표면 세정 공정에서 NH₄OH + H₂O₂는 기판을 65 ℃에서 10 분 동안 씻긴다. 단계 (93)은 17-21 ℃에서 12 분 동안 탈-이온수 헹굼 샤워를 나타낸다. 마지막으로, 단계 (94)는 17-21 ℃에서 14 분 동안 마란고니 (Marangoni) 건조 단계를 나타낸다. 다시, 상이한 온도 및 상이한 기간에서 헹굼, 세정 및 건조 단계의 다른 조합이 효과가 있는 것으로 판명될 수 있다. 그러나 상기의 단계 조합은 상당한 효과가 있는 것으로 판명되었다.

표면 거칠기의 신중한 선택은 충분한 반 데르 발스 결합을 만들기 위해 커버 기판 분자와 캐리어 기판 분자 사이에 원하는 접촉 정도를 제공하는데 도움이 된다. 그러나, 표면 거칠기가 너무 매끄럽지 않아야 하며, 그렇지 않으면 영구 결합이 일어날 수 있다. 이로써, 표면 거칠기는 공정 승온에서 영구 결합을 방지하기에 충분히 거칠도록 선택되어야 하지만, 그러나 일시적인 반 데르 발스 결합을 초래하기에 충분히 매끄럽다. 유사하게, 기판 표면은 청결해야 하지만, 그러나 너무 청결하지 않아야, 일시적인 결합 (및 영구 결합이 아님)만을 얻을 수 있다.

알루미노실리케이트 유리 조성물로 만들어진 커버 기판은 Rq = 0.59㎚ 및 Ra = 0.47㎚의 표면 거칠기를 가지며, 그리고 그 평탄도는 < 80 μm이다. 이들 값은 그러한 알루미노실리케이트 커버 유리의 정상적인 생산을 위한 것이다. 그러나, 캐리어 기판의 표면 거칠기 및 평탄도의 선택은 코팅 공정 동안 기판을 유지하지만 후-공정의 탈 결합을 허용하도록 반 데르 발스 결합을 생성하도록 선택된다. 그와 함께 사용하기 위한 필요 캐리어 기판은 < 0.6 μm의 거칠기 범위 및 < 60 μm의 평탄도를 가질 수 있다.

여기에서 사용되는 바와 같이 접촉 면적은 커버 기판에 VdW-결합되는 캐리어 기판 표면적으로 정의된다. 접촉은 도 2 및 3에 나타난 바와 같이 전체 면적을 차지할 필요는 없지만, 코팅 공정 동안에 결합을 유지하기 위해 커버 기판의 질량 및 원하는 결합 강도에 의존하여 보다 작아질 수 있다. 보다 많은 접촉 면적은 통상적으로 g/cm²로 나타난 결합 강도로 코팅 동작 동안, 보다 높은 유지력과 동일하다. 도 2에서의 커버 기판 (G)의 중량은 7.9g이며, 그리고 도 3에서의 커버 기판 (G)의 중량은 18g이다. 이를테면, 드럼 코터 (drum coater)는 1.5 m의 드럼 직경을 가질 수 있으며, 그리고 100 RPM으로 회전할 수 있다. 그 후에 원주는 4.7 m이고 초당 회전 수 (RPS)는 100/60 = 1.7 RPS이다. 이는 선 속도인 속도, v = 4.7 m/1.7 RPS = 2.8 m/s의 선 속도를 산출합니다. 원심력은 그 후 다음과 같다:

7.9 g 커버 기판인 경우:

접촉 면적이 5.5 cm × 10 cm 또는 55 cm²인 경우, 상기 면적 = 0.0055 m²이며, 그 후에 0.65 N/0.0055 m² = 118.2 N/m² = 1.21 g/cm²이며, 이는 100 RPM으로 회전하는 1.5 m 직경 드럼의 외부 상에서 회전할 시에 상기 부품을 유지하는데 필요한 최소 결합 강도이다.

18 g 커버 기판인 경우:

접촉 면적이 7 cm × 12 cm 또는 84 cm²인 경우, 상기 면적은 = 0.0084 m²이고, 그 후에

이는 100 RPM으로 회전하는 1.5 m 직경 드럼의 외부 상에서 회전할 시에 상기 부품을 유지하는데 필요한 최소 결합 강도이다.

캐리어 기판과 커버 기판 사이의 접촉 면적이 감소되는 경우, 평방 당 필요한 클램핑 힘은 증가되어야 한다. 마찬가지로, 커버 기판의 질량이 증가되지만 접촉 면적이 동일하게 남아 있는 경우, 평방 면적당 필요한 클램핑 힘 역시 증가되어야 한다.

증가된 결합 강도를 달성하기 위해, 접촉 면적은 캐리어 표면 거칠기 (평활도가 결합 강도를 증가시킬 것임) 및 캐리어 평탄도 (보다 균일한 접촉을 제공함)에서의 변화와 조합되어 증가될 수도 있다. 이들은 특정 코팅 공정 드럼 속도, 커버 기판의 질량, 및 결합을 위한 이용 가능한 커버 기판 편평 구역에 의해 요구되는 바와 같이 반 데르 발스 결합 강도를 증가/감소시키도록 조절될 수 있는 3 개의 변수이다.

이로써, 2D 및 3D 커버 기판의 조성물 및 크기는 캐리어 기판의 특성을 결정하며, 그리고 캐리어 기판 조성물의 선택을 결정하되, 이는 CTE와 관계가 있기 때문에 그러하다. 일단 재료가 선택되고 캐리어가 필요한 공정 치수로 절단 및 기계가공되면, 세제 및 용해된 오존 및 SC1 세정 공정은 (옵션의 마란고니 건조 공정과 함께) 이용될 수 있다. 이러한 지점에서, 두 개의 기판 표면 (캐리어 기판 및 커버 기판)은 반 데르 발스 힘으로 함께 결합될 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 도 1의 척킹 장치의 일부분의 개략적인 도면으로서, 유리 캐리어를 포함하고, 상기 유리 캐리어는 그 위에 장착된 2-D 커버 유리를 척킹하기 위한 것이다. 도 4c는 알루미늄계 프레임 (41) 및 유리 캐리어 (42) (그 위에 장착된 2-D 커버 유리를 척킹함)를 포함하는, 도 1의 척킹 장치의 일부분 (40)의 개략적인 도면이다. 이들 도면에 나타난 예시적인 구현예는, 얇은 캐리어가 기계적 프레임에 부착되는 0.4 mm 내지 1 mm 두께 범위의 두께를 갖는 얇은 캐리어 유리를 사용한다. 그러한 프레임은 통상적으로 알루미늄으로 만들어질 수 있으며, 그리고 프레임은 사용되는 PVD 시스템 유형에 의존하여, PVD 코팅 시스템 플랫폼, 즉, 회전 드럼, 캐러셀 (carousel) 또는 테이블에 기계적으로 부착될 수 있다.

캐리어는 폴리이미드 양면 테이프, 또는 캐리어 유리와 금속 프레임 사이에 결합된 고온 폴리머와 같은 접착 수단에 의해 금속 프레임에 부착될 수 있다. 테이프 방법은 도 4a, 4b 및 4c에 나타난다. 도 4c는 커버 유리 기판에 반 데르 발스로 결합된 A의 조성물을 가진 얇은 유리 캐리어를 나타내고 (및 캐리어를 알루미늄 프레임에 유지하는 양면 테이프를 나타냄), 상기 커버 유리 기판은 유리 캐리어 및 그 장착 프레임과 동일한 조성물을 가진다. 알루미늄 프레임에서의 홀 (예컨대, 홀 (46))은 일단 코팅이 완료되면 푸시로드 (push rods, 미도시)가 캐리어 유리 위로 밀어올려 테이프 (44)로부터 제거되는 것을 허용한다.

도 5a 및 도 5b는 변형된 형태를 한 도 1의 척킹 장치의 일부분 (50)의 개략적인 도면으로서, 유리 캐리어 (52)를 포함하고, 상기 유리 캐리어는 그 위에 장착된 2-D 커버 유리를 척킹하기 위한 것이다. 도 5c는 변형된 형태를 한 도 1의 척킹 장치의 개략적인 도면으로서, 알루미늄계 프레임 (51) 및 유리 캐리어 (52) (그 위에 장착된 2D 커버 유리를 척킹함)를 포함한다. 이러한 부가적인 구현예는, 2mm 내지 4mm 범위의 두께를 가지고 기계적 스프링-장착 프레임(mechanical spring-loaded frame)이 캐리어 에지를 붙잡는 것을 허용하는 모깍은 에지 (chamfered edge)를 가진 두꺼운 캐리어를 사용한다. 스프링-장착 금속 프레임은, 사용되는 PVD 시스템 유형에 의존하여, PVD 코팅 시스템 플랫폼, 즉 회전 드럼, 캐러셀 또는 테이블에 기계적으로 부착된다. 이러한 구현예는 "웨지 (wedge)" 유리 캐리어를 스프링-장착 금속 프레임에 클램핑하는 에지에 의해 예시된다 (도 5a 및 5b 참조). 이러한 스프링-장착 에지 클램핑 기술은 도 5b에 나타난다.

이들 2 개의 구현예 (도 4a-5c)는 설명의 목적을 위한 것이며, 유리-대-유리 반 데르 발스 결합의 사용은 이들 도면에 도시된 특정 예의 장착에 제한되지 않지만, 그러나 특정 적용이 요구되기 때문에 다양한 장착 방법일 수 있다. 이들 예시적인 장착 프레임을 회전 온도 테스트 셋 업 상에 놓고 210 RPM으로 3 시간 동안 회전시켰으며, 그리고 얇은 캐리어 및 두꺼운 캐리어의 반 데르 발스 결합이 그러한 온도 및 회전 속도 동안 유지될 수 있음을 입증하였다. 또한, 스핀 테스트 이후에 캐리어 유리 및 커버 유리가 탈결합될 수 있음을 입증하였다.

도 10a 및 10b는 반 데르 발스 결합 정도를 나타내는 실험 테스트 결과의 한 쌍의 이미지이고, 이때 어두운 영역은 비-결합 영역을 도시한다.

도 11a, 11b, 12a 및 12b는 반 데르 발스 결합의 정도를 나타내는 실험 테스트 결과의 이미지이고, 이때 회절 링 영역은 비-결합 영역을 도시한다.

옵션으로, 반 데르 발스 척은 정전기 척 (ESC 척)과 조합될 수있다. 이러한 방식으로, 2 개의 상이한 척킹 기술은 함께 이용될 수 있으며, 이때 어느 것도 전체 척킹 하중을 견딜 필요는 없다. 그렇게 함께 사용되는 정전기 척킹 장치는 회전 드럼에 제거 가능하게 장착될 수 있는 액체-냉각된 냉각 판을 포함한 캐리어를 포함할 수 있다. 3D 커버 기판의 경우에, 캐리어는 3D 커버 기판의 3D 프로파일을 매칭시키기 위해 3D 프로파일을 갖는 일부분을 포함할 수 있다. 캐리어는, 회전 드럼을 회전시킴으로써 야기되는 원심력에 직면하여 캐리어에 대해 커버 기판을 제 위치에 고정시키도록 맞춰진 정전기 척을 추가로 포함할 수 있으며, 이때 ESC는 단독으로 또는 VdW 척과 조합하여 커버 기판을 제 위치에 확실하게 고정시키기에 충분한 클램핑 힘을 전개시킨다.

유리하게는, 본 발명자는, PVD 적용에서 발견되는 기술적 과제에도 불구하고, CTE, 표면 거칠기, 표면 준비 및 재료 조성물의 신중한 설계 선택이 반 데르 발스 힘을 사용하여 커버 기판을 캐리어 기판에 우수하게 일시적으로 결합시킬 수 있다는 것을 발견했다. 특히, 다음 중 하나 이상이 단독으로 또는 조합되어 특히 유용하다는 것이 밝혀졌다: 여기에 기재된 바와 같이 커버 유리 기판을 유리 캐리어에 일시적으로 결합시키는 반 데르 발스를 사용함은 적당한 CTE에 대한 캐리어 유리 조성물의 선택, 열 보유 및 커버 유리와의 영구 결합을 방지하기 위한 캐리어 유리 질량의 선택, 진공 공정 동안 연속적인 결합 및 진공 공정이 완료되면 탈결합을 제공하기 위한 캐리어의 표면 접촉 면적, 결합 이전의 커버 유리 및 캐리어 유리의 세정 준비, 및 반 데르 발스 결합 (및 공정이 완료되면 탈결합)을 허용하기 위해 표면 거칠기의 적당한 선택을 사용하게 한다.

이러한 유리 코팅 적용에 대한 반 데르 발스 힘 결합의 적응은 코팅 공정 동안 2D 및 3D 커버 기판을 고정시키기 위한 저-비용 생산 방법을 제공한다.그에 반해, 양면 테이프 결합을 사용하는 현재의 생산 방법은 노동 집약적이며 비용이 많이 든다. 게다가, 테이프를 사용하는 현재의 생산 결합 공정은 플라즈마 공정 환경에서 테이프 접착성 가스의 배출을 초래하여, 몇 번의 실시마다 값비싼 플라즈마 챔버 세정을 야기시킨다. 그에 반해, 여기에 기재된 본 발명은 플라즈마 환경에서의 오염을 방지하거나 최소화한다. 이는 기계 가동 중단 시간 및 연관된 고가의 생산성 손실을 줄어들게 한다.

또한, 양면 테이프를 사용하는 현재의 생산 결합 공정은 코팅된 커버 유리 기판 상에 잔류물을 남기는데, 이는 새롭게-도포된 코팅에 손상을 주거나 커버 유리의 스크래치를 발생시키지 않기 위해 부품의 신중한 (및 고가인) 세정 및 취급을 필요로 한다. 여기에 기재된 구현예는 이러한 현재 후-코팅 공정 단계 및 코팅 부분을 손상시키는 연관 위험성을 제거한다.

본 개시가 다양한 예시적인 구현예에 의해 기재되었지만, 기술 분야의 통상의 기술자는 첨부된 청구항에 정의된 바와 같이 본 개시의 기술 사상 및 권리 범위로부터 벗어남 없이 다양한 변화, 부가, 삭제 및 수정이 이루어질 수 있음을 인식할 것이다. 본 개시의 다양한 요소는 예를 들어 다음의 구현예에서 설명된 바와 같이 임의의 및 모든 조합으로 조합될 수 있다.

구현예 1. 진공 챔버 내에 일시적으로 고정된 커버 기판을 진공 가공하는 척킹 장치에 있어서,

상기 커버 기판의 CTE 값의 20% 내의 CTE 값을 갖는 캐리어 기판을 포함하며,

상기 캐리어 기판은, 상기 진공 챔버에서 가공 동안 연속적인 결합을 제공하고 상기 진공 챔버에서 상기 가공이 완료된 이후에 탈-결합을 제공하도록 선택된, 상기 커버 기판과 접촉하는 표면 접촉 면적을 가지고; 그리고

상기 캐리어 기판은 상기 캐리어 기판과 상기 커버 기판 사이의 반 데르 발스 결합을 용이하게 하는 세정 표면을 포함하는, 척킹 장치.

구현예 2. 구현예 1에 있어서, 캐리어 프레임을 더욱 포함하며, 그리고 상기 캐리어 기판은 상기 캐리어 프레임에 고정되는, 척킹 장치.

구현예 3. 구현예 1 또는 2에 있어서, 상기 캐리어 기판은 상기 커버 기판의 열 팽창 계수 (CTE)와 실질적으로 같은 것을 가지는, 척킹 장치.

구현예 4. 구현예 3에 있어서, 상기 캐리어 기판 및 상기 커버 기판은 실질적으로 동일한 재료 조성물을 가지는, 척킹 장치.

구현예 5. 구현예 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커버 기판은 핸드-헬드 디바이용 곡선형 커버 기판이고, 실질적인 편평 부분을 포함하며, 그리고 상기 캐리어 기판은 상기 곡선형 커버 기판보다 작고, 상기 커버 기판의 실질적인 편명 부분과 맞물리는, 척킹 장치.

구현예 6. 구현예 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐리어 기판은 상기 커버 기판에 비해 낮은 질량을 가져, 열 보유를 감소시키고, 이로써 상기 캐리어 기판으로의 상기 커버 기판의 영구 결합을 피하는, 척킹 장치.

구현예 7. 구현예 6에 있어서, 상기 캐리어 기판은 약 6 내지 8 그램의 질량을 가지는, 척킹 장치.

구현예 8. 구현예 6 또는 7에 있어서, 상기 캐리어 기판은 약 0.5mm 내지 약 0.6mm의 두께를 가지는, 척킹 장치.

구현예 9. 구현예 6 또는 7에 있어서, 상기 캐리어 기판은 약 .55mm의 두께를 가지는, 척킹 장치.

구현예 10. 구현예 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐리어 기판은 약 1.5mm 내지 약 4.0mm의 두께를 가지는, 척킹 장치.

구현예 11. 구현예 1 내지 10 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐리어 기판은 상기 캐리어 기판을 상기 캐리어 프레임으로부터 탈-결합시키기 위해 툴링을 허용하는 개구를 포함하는, 척킹 장치.

구현예 12. 구현예 1 내지 11 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐리어 기판은 그 위에 커버 기판을 장착하기 이전에 세제로 세정되는, 척킹 장치.

구현예 13. 진공 코팅 챔버에서 모바일 디바이스 커버 기판을 코팅하는 방법에 있어서,

상기 커버 기판을 코팅하는 회전 드럼에 일시적으로 커버 기판을 장착하기 위해 복수의 캐리어를 제공하는 단계;

캐리어 기판을 포함하는 반 데르 발스 (VdW) 척을 상기 캐리어에 제공하는 단계;

상기 캐리어 기판을 사용 준비 시에 세정하는 단계;

상기 커버 기판을 사용 준비 시에 세정하는 단계, 여기서 상기 캐리어 기판의 세정 단계 및 상기 커버 기판의 세정 단계는 VdW 결합을 용이하게 하는 방식으로 수행됨; 및

상기 캐리어 동안 상기 커버 기판을 상기 캐리어 기판에 장착하는 단계;를 포함하는, 코팅 방법.

구현예 14. 구현예 13에 있어서, 상기 커버 기판을 상기 캐리어 기판에 장착하는 단계는 상기 코팅 챔버 외부에서 일어나고, 상기 방법은, 상기 진공 챔버에 상기 캐리어를 위치시키는 단계; 상기 모바일 디바이스 커버 기판 상에 코팅 동작을 수행하기 위해 상기 진공 챔버를 동작시키는 단계; 상기 캐리어를 제거하는 단계; 및 상기 커버 기판을 상기 캐리어로부터 제거하는 단계;를 더욱 포함하는, 코팅 방법.

구현예 15. 구현예 13 또는 14에 있어서, 상기 캐리어 기판 및 상기 커버 기판은 VdW 결합을 용이하게 하기 위해 상기 캐리어 기판 상에, 그리고 상기 캐리어 기판 상에 유기물의 양을 제어하는 방식으로 세제로 세정되는, 코팅 방법.

구현예 16. 구현예 13 내지 15 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐리어 기판 및 상기 커버 기판은 VdW 결합의 강도 및 영속성을 제어하기 위해 상기 캐리어 기판 상에, 그리고 상기 캐리어 기판 상에 유기물의 양을 제어하는 방식으로 세제로 세정되는, 코팅 방법.

구현예 17. 구현예 13 내지 16 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커버 기판은 세제로 세정되며; 그리고 상기 캐리어 기판은 우선 세제로 세정되고, 그 후에 탈-이온수에 용해된 오존으로 세정됨에 이어 암모니아-계 용액으로 세정되는, 코팅 방법.

구현예 18. 구현예 13 내지 16 중 어느 한 항에 있어서, 다음을 포함하는 공정으로 상기 캐리어 기판을 세정하는 단계:

탈-이온수에 용해된 오존으로 상기 캐리어 기판을 세정하는 단계;

암모니아-계 용액으로 상기 캐리어 기판을 세정하는 단계;

탈-이온수로 상기 캐리어 기판을 헹구는 단계; 및

상기 캐리어 기판을 건조하는 단계;를 더욱 포함하는, 코팅 방법.

구현예 19. 구현예 13 내지 16 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐리어 기판 및 상기 커버 기판을 세제로 세정하는 단계는:

탈-이온수로 헹구는 단계;

세제 욕에서 초음파 세정을 하는 단계;

탈-이온수로 헹구는 단계;

초음파 세정을 하는 동안 탈-이온수로 헹구는 단계;

탈-이온수로 헹구는 단계; 및

열풍으로 건조하는 단계;를 포함하는, 코팅 방법.

구현예 20. 구현예 13 내지 19 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커버 기판은 초기에 상기 진공 챔버 외부에 있는 동안 정전기 척킹으로 적어도 부분적으로 상기 척에 고정되고, 그 후에 상기 진공 챔버로 이송되고, 상기 VdW 결합은 상기 커버 기판을 상기 캐리어 기판에 고정시키는 힘을 대부분 제공하는, 코팅 방법.

구현예 21. 플라즈마-강화 PVD 공정을 통해 코팅이 도포되는 코팅으로 모바일 디바이스 커버 기판을 코팅하는 제조 방법으로서, 상기 플라즈마-강화 PVD 공정에서 상기 코팅이 전달될 시에 상기 커버 기판은 회전 드럼 상에 일시적으로 장착되는, 코팅 제조 방법에 있어서,

상기 회전 드럼에 일시적으로 고정될 캐리어 상에 반 데르 발스 (VdW) 척으로 상기 커버 기판을 척킹하는 단계를 포함하며,

상기 커버 기판은 VdW 힘에 의해 상기 VdW 척에 일시적으로 고정되는, 코팅 제조 방법.

Claims

진공 챔버 내에 일시적으로 고정된 커버 기판을 진공 가공하는 척킹 장치 (chucking apparatus)에 있어서,
상기 커버 기판의 CTE 값의 20% 내의 CTE 값을 갖는 캐리어 기판을 포함하며,
상기 캐리어 기판은, 상기 진공 챔버에서 가공 동안 연속적인 결합을 제공하고 상기 진공 챔버에서 상기 가공이 완료된 이후에 탈-결합을 제공하도록 선택된, 상기 커버 기판과 접촉하는 표면 접촉 면적을 가지고; 그리고
상기 캐리어 기판은 상기 캐리어 기판과 상기 커버 기판 사이의 반 데르 발스 결합을 용이하게 하는 세정 표면 (cleaned surface)을 포함하는, 척킹 장치.
청구항 1에 있어서,
캐리어 프레임을 더욱 포함하며, 그리고
상기 캐리어 기판은 상기 캐리어 프레임에 고정되는, 척킹 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 캐리어 기판은 상기 커버 기판의 열 팽창 계수 (CTE)와 실질적으로 같은 것을 가지는, 척킹 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 캐리어 기판 및 상기 커버 기판은 실질적으로 동일한 재료 조성물을 가지는, 척킹 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 커버 기판은 핸드-헬드 디바이용 곡선형 커버 기판이고, 실질적인 편평 부분을 포함하며, 그리고
상기 캐리어 기판은 상기 곡선형 커버 기판보다 작고, 상기 커버 기판의 실질적인 편명 부분과 맞물리는, 척킹 장치.
청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캐리어 기판은 상기 커버 기판에 비해 낮은 질량을 가져, 열 보유 (heat retention)를 감소시키고, 이로써 상기 캐리어 기판으로의 상기 커버 기판의 영구 결합을 피하는, 척킹 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 캐리어 기판은 약 6 내지 8 그램의 질량을 가지는, 척킹 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 캐리어 기판은 약 0.5mm 내지 약 0.6mm의 두께를 가지는, 척킹 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 캐리어 기판은 약 .55mm의 두께를 가지는, 척킹 장치.
청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캐리어 기판은 약 1.5mm 내지 약 4.0mm의 두께를 가지는, 척킹 장치.
청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캐리어 기판은 상기 캐리어 기판을 상기 캐리어 프레임으로부터 탈-결합시키기 위해 툴링 (tooling)을 허용하는 개구를 포함하는, 척킹 장치.
청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캐리어 기판은 그 위에 커버 기판을 장착하기 이전에 세제로 세정되는, 척킹 장치.
진공 코팅 챔버에서 모바일 디바이스 커버 기판을 코팅하는 방법에 있어서,
상기 커버 기판을 코팅하는 회전 드럼에 일시적으로 커버 기판을 장착하기 위해 복수의 캐리어를 제공하는 단계;
캐리어 기판을 포함하는 반 데르 발스 (VdW) 척 (chucks)을 상기 캐리어에 제공하는 단계;
상기 캐리어 기판을 사용 준비 시에 세정하는 단계;
상기 커버 기판을 사용 준비 시에 세정하는 단계, 여기서 상기 캐리어 기판의 세정 단계 및 상기 커버 기판의 세정 단계는 VdW 결합을 용이하게 하는 방식으로 수행됨; 및
상기 캐리어 동안 상기 커버 기판을 상기 캐리어 기판에 장착하는 단계;를 포함하는, 코팅 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 커버 기판을 상기 캐리어 기판에 장착하는 단계는 상기 코팅 챔버 외부에서 일어나고,
상기 방법은,
상기 진공 챔버에 상기 캐리어를 위치시키는 단계;
상기 모바일 디바이스 커버 기판 상에 코팅 동작을 수행하기 위해 상기 진공 챔버를 동작시키는 단계;
상기 캐리어를 제거하는 단계; 및
상기 커버 기판을 상기 캐리어로부터 제거하는 단계;를 더욱 포함하는, 코팅 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 캐리어 기판 및 상기 커버 기판은 VdW 결합을 용이하게 하기 위해 상기 캐리어 기판 상에, 그리고 상기 캐리어 기판 상에 유기물의 양을 제어하는 방식으로 세제로 세정되는, 코팅 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 캐리어 기판 및 상기 커버 기판은 VdW 결합의 강도 및 영속성을 제어하기 위해 상기 캐리어 기판 상에, 그리고 상기 캐리어 기판 상에 유기물의 양을 제어하는 방식으로 세제로 세정되는, 코팅 방법.
청구항 13 내지 16 중 어느 한 항에 있어서,
상기 커버 기판은 세제로 세정되며; 그리고
상기 캐리어 기판은 우선 세제로 세정되고, 그 후에 탈-이온수에 용해된 오존으로 세정됨에 이어 암모니아-계 용액으로 세정되는, 코팅 방법.
청구항 13 내지 16 중 어느 한 항에 있어서,
탈-이온수에 용해된 오존으로 상기 캐리어 기판을 세정하는 단계;
암모니아-계 용액으로 상기 캐리어 기판을 세정하는 단계;
탈-이온수로 상기 캐리어 기판을 헹구는 단계; 및
상기 캐리어 기판을 건조하는 단계;를 포함하는 공정으로 상기 캐리어 기판을 세정하는 단계를 더욱 포함하는, 코팅 방법
청구항 13 내지 16 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캐리어 기판 및 상기 커버 기판을 세제로 세정하는 단계는:
탈-이온수로 헹구는 단계;
세제 욕 (bath)에서 초음파 세정을 하는 단계;
탈-이온수로 헹구는 단계;
초음파 세정을 하는 동안 탈-이온수로 헹구는 단계;
탈-이온수로 헹구는 단계; 및
열풍 (hot air)으로 건조하는 단계;를 포함하는, 코팅 방법.
청구항 13 내지 16 중 어느 한 항에 있어서,
상기 커버 기판은 초기에 상기 진공 챔버 외부에 있는 동안 정전기 척킹 (electrostatic chucking)으로 적어도 부분적으로 상기 척에 고정되고, 그 후에 상기 진공 챔버로 이송되고,
상기 VdW 결합은 상기 커버 기판을 상기 캐리어 기판에 고정시키는 힘을 대부분 제공하는, 코팅 방법.
플라즈마-강화 PVD 공정을 통해 코팅이 도포되는 코팅으로 모바일 디바이스 커버 기판을 코팅하는 제조 방법으로서, 상기 플라즈마-강화 PVD 공정에서 상기 코팅이 전달될 시에 상기 커버 기판은 회전 드럼 상에 일시적으로 장착되는, 코팅 제조 방법에 있어서,
상기 회전 드럼에 일시적으로 고정될 캐리어 상에 반 데르 발스 (VdW) 척으로 상기 커버 기판을 척킹하는 단계를 포함하며,
상기 커버 기판은 VdW 힘에 의해 상기 VdW 척에 일시적으로 고정되는, 코팅 제조 방법.