KR20240078707A - 투명 플렉시블 정전척 - Google Patents

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KR20240078707A
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강민호
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Abstract

본 발명은 정전척(Electro Static Chuck, ESC)에 관한 것으로서, 특히 상부 유전층을 LSR 공법을 통해 형성함으로써, 투명하고 광투과율이 향상된 유전층을 용이하게 형성할 수 있고, 투명 전극을 OMO(oxide/metal/oxide) 코팅층을 패터닝하여 형성함으로써, 투명하고 전기적 특성이 우수하며 광 투과율이 향상된 투명 플렉시블 정전척에 관한 것이다.
본 발명인 투명 플렉시블 정전척을 이루는 구성수단은, 평판 및 굴곡 형태의 피흡착물을 정전기력을 이용하여 흡착하기 위한 정전척으로서, 빛의 투과율이 적어도 50% 이상인 소재로 이루어진 기재(substrate)로서의 투명 지지체, 상기 투명 지지체 상에 위치하고, 빛의 투과율이 적어도 50% 이상이면서 유연한 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), PEN(Polyethylene Naphthalate), 폴리이미드중 어느 하나로 이루어지는 하부 절연층, 상기 하부 절연층상에 형성되는 전극 패턴으로서 OMO(oxide/metal/oxide) 코팅층이 패터닝되어 형성되는 투명 전극 및 상기 투명 전극 상에 위치하고, 빛의 투과율이 적어도 50% 이상이면서 유연한 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), PEN(Polyethylene Naphthalate), 폴리이미드 중 어느 하나로 이루어지는 상부 유전층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

투명 플렉시블 정전척{TRANSPARENT AND FLEXIBLE ELECTRO STATIC CHUCK}
본 발명은 정전척(Electro Static Chuck, ESC)에 관한 것으로서, 특히 상부 유전층을 LSR 공법을 통해 형성함으로써, 투명하고 광투과율이 향상된 유전층을 용이하게 형성할 수 있고, 투명 전극을 OMO(oxide/metal/oxide) 코팅층을 패터닝하여 형성함으로써, 투명하고 전기적 특성이 우수하며 광 투과율이 향상된 투명 플렉시블 정전척에 관한 것이다.
정전척(Electro Static Chuck, ESC)은 반도체/디스플레이 양산 제조용 전공정 장비에 사용하는 핵심부품으로서, 디스플레이의 글라스의 플라즈마 에칭 및 증착공정에서 정전력을 이용하여 웨이퍼 및 글라스를 흡착 또는 이탈시키는 기능으로 대면적화, 고해상도 공정이 요구됨에 따라 그 중요성이 대두되고 있는 핵심 부품 중 하나이다.
정전척(ESC)은 기본적으로 축전지(Capacitor) 원리를 이용한 것이다. 두 개의 판 사이에 전극을 가하게 되면 쿨롱의 법칙에 의해서 전하에 의한 정전기적 힘이 생겨난다. 이를 정전력(Electrostatic force)이라 하며, 정전척은 이러한 현상을 이용한 것이다.
일반적으로, 정전척은 도체판(하부 전극, 절연층(전극 위에 입혀 진것), 그리고 또 다른 도체판(웨이퍼)을 갖는 커패시터와 같이 생각할 수 있다.
기존에 이용되던 정전척은, 반도체 및 디스플레이 공정에서 증착 및/또는 식각장비 내에서 주로 이용되었다. 정전척은 기판으로 사용되고 있는 실리콘 웨이퍼 또는 글라스 등의 부품을, 장비 내에서 정전기력을 통해 지지하고 잡아주는 역할을 수행하게 된다. 이때, 정전척은 냉각 또는 가열을 통해 기판의 온도를 일정하게 유지 또는 가열하여 공정 효율을 증대시키는 역할도 수행하였다.
이러한 정전척의 구성과 관련하여, 종래에는 세라믹으로 이루어진 본체부 사이에 전극층을 형성하고, 이러한 전극층에 DC포트를 통해 전압을 인가할 수 있도록 구성하였다. 상기 정전척은 알루미나(Al2O3)와 같은 낮은 비저항을 갖는 유전체를 코팅하여 왔으며, 전극에 직류전원을 인가하게 되면, 유전막 사이에 정전기력(인력)이 발생되어 기판을 잡아주는 방식으로 구동하고 있었다.
이러한 정전척은 전극 구조에 따라 모노폴라 타입과 바이폴라 타입으로 구분될 수 있다. 또한, 정전척은 소재나 제조방법에 따라 세라믹 정전척, 폴리이미드 정전척, 용사코팅 정전척 등으로 구분될 수 있다. 정전척은 또한 클램핑력의 흡착력의 유도 특성에 따라 쿨롱 타입과 존슨-라벡 타입으로 구분될 수도 있다.
바이폴라 정전척은 자체적으로 완성된 회로를 구성할 수 있기 때문에 플라즈마의 유무에 상관없이 기판을 클램핑할 수 있다. 정전척의 클램핑력은 전극의 면적에 비례하므로 전극은 넓은 면적을 커버하도록 다양한 형태의 패턴으로 형성된다.단일 전극을 갖는 모노폴라 정전척은 정전기력의 유도를 위해 기판에 전기적인 접촉을 시키거나 플라즈마가 그러한 접촉을 제공한다.
도 1은 전형적인 기존의 바이폴라 타입의 정전척의 일 예를 도시하고 있다.
도 1을 참조하면 바이폴라 정전척(10)은 절연성 또는 유전성을 갖는척 플레이트(11)와 플레이트(11) 내에 전기적으로 분리 매설된 2개의 전극(12a,12b)을 구비한다. 전극들(12a,12b)이 반대 극성의 전압이 인가되면 전극들(12a,12b)과 마주하는 기판(1) 부위들에 각각 반대되는 극성의 전하가 대전되고 유전분극에 의해 기판(1)이 흡착된다. 인가되는 전원으로는 고전압의 직류 전원 또는 교류 전원이 사용될 수 있다. 척 플레이트(11)는 베이스(13)에 의해 지지된다.
베이스(13)는 척 플레이트(11)를 챔버 내 프로세싱 스테이지나 이송체 등에 안착시킬 수 있도록 구성되며, 베이스(13)에는 전극(12a,12b)에 전원을 연결하기 위한 급전선, 냉각 채널 등이 마련될 수 있다. 베이스(13)는 아노다이징 처리된 알루미늄과 같은 금속이나 세라믹으로 구성될 수 있다.
이러한 종래의 정전척은 이를 가로질러 빛을 투과할 정도로 전체적으로 투명하게 제작되지 않는다. 대부분의 정전척은 알루미나(Al2O3), 잘화알루미늄(AlN)과 같은 세라믹으로 제조되며 불투명하다. 폴리이미드 정전척은 전극 위 유전층이 고절연성의 폴리이미드 필름으로 구성되지만 전체적으로 투명하게 제작되지는 않는다.
종래에 전체적으로 투명한 정전척은 제안된 바 없었고 제안하게 될 동기도 발견되지 않는다.
그러나, 최근에는 정전척에 대한 피흡착체인 기판의 비전 얼라인을 용이하게 하거나 라미네이션 공정후 계측장비에서 불량 여부를 쉽게 검사하기 위하여 투명 정전척이 등장하였다. 즉, 조명에 의한 광이 피흡착체인 기판으로 조사될 수 있으며, 이 광은 정전척에 대한 기판의 얼라인 공정시 또는 라미네이션 후 계측에 이용될 수 있다. 특히, 정전척을 일정한 정도 이상의 투명도를 가질 수 있게 형성함으로써 반도체 및 디스플레이의 검사장비에서도 정밀 얼라인이 가능해지고 있다.
이에 대응하여 본 출원인은 특허출원 10-2021-0122792호(이하, "선행기술문헌"이라 함)를 출원하였고, 이 선행기술문헌은 투명하고 유연한 고분자 전극을 포함하는 투명 플렉시블 정전척 및 그 제조방법을 개시하고 있다.
그런데, 상기 선행기술문헌은 투명하고 유연한 고분자 전극을 적용하고 있지만, 광 투과율과 전기적 특성에 있어서 다소 부족할 수도 있다. 따라서, 광 투과율과 전기적 특성이 우수한 투명 플렉시블 정전척이 제안될 필요성이 대두되고 있다.
선행기술문헌 : 대한민국 특허출원 10-2021-0122792호
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 상부 유전층을 LSR 공법을 통해 형성함으로써, 투명하고 광투과율이 향상된 유전층을 용이하게 형성할 수 있고, 투명 전극을 OMO(oxide/metal/oxide) 코팅층을 패터닝하여 형성함으로써, 투명하고, 전기적 특성이 우수하며 광 투과율이 향상된 투명 플렉시블 정전척을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 투명 플렉시블 정전척을 이루는 구성수단은, 평판 및 굴곡 형태의 피흡착물을 정전기력을 이용하여 흡착하기 위한 정전척으로서, 빛의 투과율이 적어도 50% 이상인 소재로 이루어진 기재(substrate)로서의 투명 지지체, 상기 투명 지지체 상에 위치하고, 빛의 투과율이 적어도 50% 이상이면서 유연한 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), PEN(Polyethylene Naphthalate), 폴리이미드중 어느 하나로 이루어지는 하부 절연층, 상기 하부 절연층상에 형성되는 전극 패턴으로서 OMO(oxide/metal/oxide) 코팅층이 패터닝되어 형성되는 투명 전극 및 상기 투명 전극 상에 위치하고, 액상 실리콘 고무 코팅액을 이용한 LSR 공법을 통해 형성되는 상부 유전층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 LSR 공법에 의해 형성되는 상부 유전층은 상기 액상 실리콘 고무 코팅액을 상기 투명 전극 상부에 코팅한 후, 상기 코팅된 액상 실리콘 고무 코팅액을 설정 온도에서 설정 시간동안 경화시켜 형성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 상부 유전층은 100㎛ ~ 400㎛의 두께를 가지고, 60A ~ 80A의 경도를 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 투명 전극은 제1 산화물층, 금속층 및 제2 산화물층으로 구성되는 OMO(oxide/metal/oxide) 코팅층에 대해 레이저 패터닝 공정을 수행함으로써 형성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제1 산화물층 및 제2 산화물층은 ITO, AZO, IZO, ZnO, SnO2 중 어느 하나이고, 금속층은 Au, Al, Cu, Ti, Ag, Pd 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 투명 전극은 두께 500nm 이하, 면저항 100Ω/sq 미만, 광 투과율 50% 이상인 플렉시블한 전극 패턴으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하부 절연층은 그 두께가 각각 15~200㎛인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 투명 플렉시블 정전척을 이루는 구성수단은, 평판 및 굴곡 형태의 피흡착물을 정전기력을 이용하여 흡착하기 위한 정전척으로서, 빛의 투과율이 적어도 50% 이상인 소재로 이루어진 기재(substrate)로서의 투명 지지체, 상기 투명 지지체 상에 위치하고, 빛의 투과율이 적어도 50% 이상이면서 유연한 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), PEN(Polyethylene Naphthalate), 폴리이미드중 어느 하나로 이루어지는 하부 절연층, 상기 하부 절연층상에 형성되는 전극 패턴으로서 OMO(oxide/metal/oxide) 코팅층이 패터닝되어 형성되는 투명 전극 및 상기 투명 전극 상에 위치하고, 빛의 투과율이 적어도 50% 이상이면서 유연한 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), PEN(Polyethylene Naphthalate), 폴리이미드 중 어느 하나로 이루어지는 상부 유전층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 과제 및 해결수단을 가지는 본 발명인 투명 플렉시블 정전척에 의하면, 상부 유전층을 LSR 공법을 통해 형성하기 때문에, 투명하고 광투과율이 향상된 유전층을 용이하게 형성할 수 있고, 투명 전극을 OMO(oxide/metal/oxide) 코팅층을 패터닝하여 형성하기 때문에, 투명하고, 전기적 특성이 우수하며 광 투과율이 향상되는 장점이 발생된다.
또한, 본 발명에 따른 투명 플렉시블 정전척은 종래의 불투명 정전척에 비해 공정 진행시 불량 유,무를 쉽게 파악할 수 있기 때문에 품질 향상에 도움을 줄 수 있다.
또한, 본 발명의 투명 플렉시블 정전척은 조명에 의한 광이 정전척을 통해 기판으로 조사될 수 있기 때문에, 이 광을 이용해 정전척에 대한 기판의 얼라인을 용이하게 수행할 수 있다.
또한, 종래의 글라스 타입의 투명 정전척에서는 깨짐 문제로 합착 공정에서 사용하지 못하는 필름 타입의 유전체와 플렉시블한 전극을 적용할 수 있어서 계측장치로 사용되는 한계를 극복할 수 있다.
또한, 본 발명의 투명 플렉시블 정전척은 글라스 타입의 기존 투명 정전척에 비해 수리나 가격적인면에서 높은 경쟁력을 가진다.
도 1은 종래기술에 따른 바이폴라 정전척의 주요 구성을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 투명 플렉시블 정전척의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 투명 플렉시블 정전척의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 투명 플렉시블 정전척의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척을 이용한 비전 얼라인의 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척을 이용한 피흡착체들 간의 라미네이션 상태를 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 과제, 해결수단 및 효과를 가지는 본 발명인 투명 플렉시블 정전척에 관한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 동작 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를들어, 연속하여 설명되는 두 동작이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 투명 플렉시블 정전척의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 투명 플렉시블 정전척의 분해 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투명플렉시블 정전척(20)은 투명한 하부 절연층(21), 하부 절연층(21)의 상부에 마련되며 투명한 상부 유전층(22) 및 상부 유전층과 하부 절연층(21,22) 사이에 마련된 투명 전극(23)을 포함하는 척 플레이트(21,22,23)와 이 척 플레이트(21,22,23)를 지지하는 투명 지지체(25)를 포함한다. 상기 척 플레이트(21,22,23)와 투명 지지체(25)는 투명 OCA(Optically Clear Adhesive : 광학용 투명 접착 필름)(24)를 통해 접합된다.
상기 투명 지지체(25)는 정전척의 기재 역할을 하는 것으로서, 투명 지지체(25)에는 전극(23)에 전원을 연결하기 위한 급전선, 냉각 채널 등이 마련될 수 있다. 본 발명의 투명 지지체(25)는 투명 아크릴, 투명 폴리카보네이트, 쿼츠(quartz), 글라스(glass) 등 빛의 투과율이 50% 이상인 소재를 사용한다.
상기 상부 유전층(22)은 투명하고 빛의 투과율이 50% 이상이 되도록 형성되는 것이 바람직하고, 이를 위하여 본 발명에 적용되는 상부 유전층(22)은 투명 전극 상에 위치하고, 액상 실리콘 고무 코팅액을 이용한 LSR 공법을 통해 형성된다. 여기서 LSR(Liquid Silicone Rubber) 공법은 액상 실리콘 고무 코팅액을 코팅하는 공정과 코팅된 액상 실리콘 고무 코팅액을 일정 온도 및 시간으로 건조시키는 경화 공정을 포함하는 공법이다.
구체적으로, 상기 LSR(Liquid Silicone Rubber) 공법에 의해 형성되는 상부 유전층(22)은 상기 액상 실리콘 고무 코팅액을 상기 투명 전극(23) 상부에 코팅한 후, 상기 코팅된 액상 실리콘 고무 코팅액을 설정 온도에서 설정 시간동안 경화시켜 형성된다.
여기서 상기 액상 실리콘 고무 코팅액은 액상 실리콘 주제와 경화제를 일정한 비율로 믹싱한 후 탈포기를 이용하여 기포를 제거하여 준비된다. 예를 들어, 액상 실리콘 주제와 경화제를 98 : 2로 믹싱한 후 기포를 제거하여 액상 실리콘 고무 코팅액을 준비할 수 있다.
상기 액상 실리콘 고무 코팅액이 준비되면, 상기 액상 실리콘 고무 코팅액을 바 코터(Bar Coater)를 이용하여 상기 투명 전극(23) 상부에 도포한다. 상기 바 코터는 상기 액상 실리콘 고무 코팅액을 상기 투명 전극(23) 상부에 일정한 두께로 균일하게 도포할 수 있다.
상기 투명 전극(23) 상부에 상기 액상 실리콘 고무 코팅액이 도포되면, 건조 오븐(Dry Oven)에서 일정한 시간동안 일정한 온도로 경화시켜서 상기 상부 유전층(22)을 형성한다. 이렇게 형성된 상부 유전층(22)은 액상 실리콘 고무 재질로 형성되기 때문에 투명하고 광 투과율이 향상될 수 있다.
상기 건조 오븐(Dry Oven)에서 진행되는 경화 공정은 사전에 실험을 통해 얻어진 특정 온도에서 특정 시간 동안 진행한다. 구체적으로, 테스트 결과, 100℃ 이상의 온도에서 약 10분 ~ 15분 동안 건조하면 경화가 이루어졌다. 좀 더 구체적으로, 공정 Test 결과, 100℃에서 12분 동안 또는 120℃에서 11분 동안 또는 140℃에서 10분 동안 건조하면 경화가 이루어졌다.
이와 같은 LSR(Liquid Silicone Rubber) 공법에 의해 형성되는 상부 유전층(22)은 100㎛ ~ 400㎛의 두께를 가지고, 60A ~ 80A의 경도(쇼어경도(Shore Hardness : shore A))를 가지는 것이 가장 바람직하다. 또한, 상기 형성되는 상부 유전층(22)은 3000V에서 6gf/cm2 이상의 척킹력(Chucking Force)을 가지는 것이 바람직하고, 1E12Ω·cm 이상의 저항을 가지는 것이 바람직하다.
상기 하부 절연층(21)은 상기 상부 유전층(22)과 상기 투명 지지체(25) 사이에 위치하고, 상기 투명 전극(23)과 접촉한다. 상기 하부 절연층(21)의 표면에는 투명 전극(23)이 패턴 형성된다. 하부 절연층(21)은 빛의 투과율이 50% 이상이며, 두께가 15~200㎛인 플렉시블한 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), PEN(Polyethylene Naphthalate), 투명 폴리이미드(CPI) 등으로 형성될 수 있다.
상기 투명 전극(23)은 상기 하부 절연층(21) 상에 형성되는 전극 패턴으로서 OMO(oxide/metal/oxide) 코팅층이 패터닝되어 형성된다. 상기 OMO(oxide/metal/oxide) 코팅층은 제1 산화물층, 금속층 및 제2 산화물층이 순차적으로 적층되어 형성되고, 이러한 다층 구조의 OMO(oxide/metal/oxide) 코팅층에 대한 패터닝 방법은 다양한 방법이 적용될 수 있지만, 본 발명에서는 신속하고 간단한 패터닝을 위하여 레이저 패터닝 공정이 적용된다.
이와 같이, 본 발명에 적용되는 상기 투명 전극은 제1 산화물층, 금속층 및 제2 산화물층으로 구성되는 OMO(oxide/metal/oxide) 코팅층에 대해 레이저 패터닝 공정을 수행함으로써 형성된다. 특허 레이저 패터닝 공정에 사용되는 레이저는 YAG 레이저를 적용하는 것이 바람직하다.
좀 더 구체적으로, 상기 OMO(oxide/metal/oxide) 코팅층을 구성하는 제1 산화물층, 금속층 및 제2 산화물층을 각각 독립적으로 병렬식 레이저 패터닝 공정을 수행하여, 제1 산화물층 패턴, 금속층 패턴 및 제2 산화물층 패턴의 전극 패턴에 해당하는 투명 전극을 형성할 수 있다. 즉, 상기 OMO(oxide/metal/oxide) 코팅층을 구성하는 제1 산화물층, 금속층 및 제2 산화물층을 동시에 병렬식 레이저 패터닝 공정을 수행하여 제1 산화물층 패턴, 금속층 패턴 및 제2 산화물층 패턴의 전극 패턴에 해당하는 투명 전극을 형성할 수도 있고, 상기 OMO(oxide/metal/oxide) 코팅층을 구성하는 제1 산화물층, 금속층 및 제2 산화물층 각각 개별적으로 병렬식 레이저 패터닝 공정을 수행하여 제1 산화물층 패턴, 금속층 패턴 및 제2 산화물층 패턴의 전극 패턴에 해당하는 투명 전극을 형성할 수도 있다.
상기 금속층 패턴의 선폭은 0 초과 50㎛ 이하일 수 있고, 0 초과 30㎛ 이하일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 금속 패턴의 선폭은 0㎛ 초과 10㎛ 이하일 수 있고, 구체적으로 0.1㎛ 이상 10㎛ 이하일 수 있으며, 더욱 구체적으로 0.2㎛ 이상 내지 8㎛ 이하일 수 있고, 더욱 더 구체적으로 0.5㎛ 이상 내지 5㎛ 이하 일 수 있다.
또한, 상기 제1 산화물층 패턴 또는 제2 산화물층 패턴은 상기 금속층 패턴과 동일한 형상의 패턴을 가질 수 있다. 다만, 상기 제1 산화물층 또는 제2 산화물층 패턴의 규모가 상기 금속층 패턴과 완전히 동일할 필요는 없으며, 상기 제1 산화물층 또는 제2 산화물층 패턴의 선폭이 상기 금속층 패턴의 선폭에 비하여 좁거나 넓은 경우도 본 출원의 범위에 포함된다. 구체적으로, 상기 제1 산화물층 또는 제2 산화물층 패턴의 선폭은 상기 금속층 패턴의 선폭의 80 ~ 120%일 수 있다. 또는, 구체적으로, 상기 제1 산화물층 패턴 또는 제2 산화물층 패턴이 구비된 면적은 상기 금속층 패턴이 구비된 면적의 80 ~ 120% 일 수 있다. 더욱 더 구체적으로, 상기 제1 산화물층 패턴 또는 제2 산화물층 패턴의 형태는 금속층 패턴의 선폭과 동일하거나 큰 선폭을 갖는 패턴 형태인 것이 바람직하다.
상기 투명 전극(23)은 두께 500nm 이하, 면저항 100Ω/sq 미만, 특히 10Ω/sq 미만, 광투과율 50% 이상인 플렉시블한 전극으로서, 상기 하부 절연층(21) 위에 상기와 같이 제1 산화물층, 금속층 및 제2 산화물층으로 구성되는 OMO(oxide/metal/oxide) 코팅층을 형성하고, 이 OMO(oxide/metal/oxide) 코팅층에 대해 레이저 패터닝 공정을 수행함으로써 형성된다.
이와 같이 투명 전극(23)이 형성된 하부 절연층(21) 위에 상부 유전층(22)을 형성한 척 플레이트(21,22,23)를 상기 투명 지지체(25)에 투명 OCA(Optically Clear Adhesive : 광학용 투명 접착 필름)(24)를 개재하여 접합함으로써 본 발명에 따른 투명 플렉시블 정전척(20)이 완성된다.
한편, 상기 OMO(oxide/metal/oxide) 코팅층을 구성하는 상기 제1 산화물층 및 제2 산화물층은 ITO, AZO, IZO, ZnO, SnO2 중 어느 하나이고, 금속층은 Au, Al, Cu, Ti, Ag, Pd 중 어느 하나인 것이 바람직하다. 특히, 상기 제1 산화물층과 제2 산화물층은 ITO로 형성하고 상기 금속층은 Au 또는 Ag, 특히 Au로 형성하는 것이 가장 바람직하다.
한편, 상기 제1 산화물층, 금속층 및 제2 산화물층은 각각 스퍼터링(sputtering) 공정, 증착(evaporation) 공정, 습식 코팅 공정, 증발 공정, 전해 도금 공정, 무전해 도금 공정 중, 어느 하나의 공정으로 형성된다. 다만, 상기 제1 산화물층, 금속층 및 제2 산화물층은 동일한 공정, 특히 스퍼터링(sputtering) 공정을 통해 연속적으로 형성되는 것이 가장 바람직하다.
또한, 상기 제1 산화물층, 금속층 및 제2 산화물층은 인쇄방법에 의하여 형성될 수도 있다. 상기 제1 산화물층, 금속층 및 제2 산화물층을 인쇄방법에 의하여 형성하는 경우, 상술한 제1 산화물층, 금속층 및 제2 산화물층의 재료를 포함하는 잉크 또는 페이스트를 이용할 수 있으며, 상기 페이스트는 상술한 제1 산화물층, 금속층 및 제2 산화물층 재료 이외에, 바인더 수지, 용매, 글래스 프릿 등을 더 포함할 수도 있다.
이러한 구성의 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 정전척은 다음과 같은 절차로 제조된다.
먼저, 두께가 15~200㎛인 플렉시블한 PET, PEN, 투명 폴리이미드(CPI)중 어느 하나로 이루어진 절연 필름(하부 절연층:21)을 준비한다.
상기 절연 필름(하부 절연층:21) 위에 순차적으로 제1 산화물층, 금속층 및 제2 산화물층을 적층하여 OMO(oxide/metal/oxide) 코팅층을 형성한 후, YAG 레이저를 이용한 레이저 패터닝 공정으로 전극 패턴층(투명 전극:23)을 형성한다.
상기 절연 필름(하부 절연층:21)의 상면에 전극 패턴(투명 전극:23)을 형성한 후, 그 위에 액상 실리콘 고무 코팅액을 이용한 LSR 공법을 통해, 구체적으로 액상 실리콘 고무 코팅액을 상기 투명 전극 상부에 코팅한 후, 상기 코팅된 액상 실리콘 고무 코팅액을 설정 온도에서 설정 시간동안 건조 및 경화시키는 것에 의해 상부 유전층(22)을 마련함으로써 척 플레이트(21,22,23)를 형성할 수도 있다.
이렇게 형성된 척 플레이트(21,22,23)의 밑에 투명 아크릴, 투명 폴리카보네이트, 쿼츠, 글라스 등 빛의 투과율이 50% 이상인 소재로 이루어진 투명 지지체(25)를 OCA Material Type(Silicon, Acrylic), OCA Curing Type(Heat, UV Curing, Pressure) 중 어느 하나의 접합 방식을 이용하여 접합하는 것에 의해 본 발명에 따른 투명 플렉시블 정전척을 완성한다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 투명 플렉시블 정전척의 단면도이다
도 4의 정전척(20)은 피 흡착체가 3D 형태로 굴곡진 경우에 사용할 수 있는 본 발명의 다른 일 실시예를 나타낸다. 즉, 피 흡착체가 평탄하지 않고 3D 형태로 굴곡진 경우에는 이러한 굴곡을 반영하여 정전척(20)의 척 플레이트(21,22,23)가 도 4와 같이 플렉시블하게 굴곡지게 형성되어야 한다.
본 발명과 같이 정전척(20)의 투명 전극(23)을 제1 산화물층, 금속층 및 제2 산화물층으로 구성되는 OMO(oxide/metal/oxide) 코팅층에 대해 레이저 패터닝 공정을 수행하여 형성하고, 상부 유전층(22)을 액상 실리콘 고무 코팅액을 도포한 후 건조 및 경화시켜 플렉시블하게 형성하며, 하부 절연층(21) 역시 플렉시블한 PET, PEN, 투명 폴리이미드(CPI) 등으로 형성하는 경우, 도 4와 같이 3D 형태로 굴곡진 피흡착체에 대해서 정전척 역시 대응되게 유연해짐으로써 피합착체의 라미네이션 공정을 좀더 원활하게 수행할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척을 이용한 비전 얼라인의 개념도이다.
도 5를 참조하면, 비전 얼라인을 위하여 피흡착체(30)인 기판을 흡착하는 정전척(20)을 사이에 두고 조명(40)과 카메라(50)를 서로 대향되게 배치한다. 정전 척(20)은 상부 유전층(22), 투명 전극(23), 하부 절연층(21) 및 투명 지지체(25)를 포함하는 상술한 구성의 본 발명에 따른 투명 플렉시블 정전척이다.
조명(40)은 투명 지지체(25)의 하측에 위치한다. 조명(40)은 투명 지지체(25)로 광을 조사하며, 투명 지지체(40)를 통과한 광은 하부 절연층(21), 투명 전극(23), 상부 유전층(22)을 거쳐 피흡착체(30)인 기판으로 조사된다.
카메라(50)는 상부 유전층(22)의 상측에 위치한다. 카메라(50)는 조명(40)으로부터 정전척(20)의 투명 지지체(25)와 투명 척 플레이트(21,22,23)를 거쳐 피흡착체(30)인 기판으로 조사된 광에 의해 시인되는 피흡착체(30)인 기판을 촬영한다. 이렇게 카메라(50)가 촬영한 이미지를 이용해 정전척(20)에 대한 피흡착체(30)인 기판의 비전 얼라인(vision align)을 수행할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 조명(40)으로부터 조사된 광이 투명 정전척(20)을 통해 피흡착체(30)인 기판으로 조사되고, 이 광을 카메라(50)로 촬영함으로써, 정전척(20)에 대한 피흡착체(30)인 기판의 비전 얼라인을 용이하게 수행할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척을 이용한 피흡착체들 간의 라미네이션 상태를 나타낸 단면도이다.
도 6을 참조하면, 우선 서로 다른 정전척(20',20'') 각각에는 피흡착체(30)로서 기판(33) 및 윈도우(31) 각각이 흡착되어 있다. 상기 정전척(20',20'')은 본 발명에 따른 상술한 구성의 투명 플렉시블 정전척이다. 이때, 기판(33) 및 윈도우(31) 각각은 서로 다른 정전척(20',20'') 각각에 비전 얼라인될 수 있다.
다음으로, 상기 기판(33) 및 윈도우(31) 사이에 수지층(32)을 위치시키고, 서로 다른 정전척(20',20'')을 서로 가압하여 기판(33)에 대한 윈도우(31)의 합착을 수행한다.
이렇게 서로 다른 정전척(20',20'')을 이용해 기판(33)과 윈도우(31) 간의 합착을 수행할 때, 서로 다른 정전척(20',20'')을 사이에 두고 조명(40)과 카메라(50)를 서로 대향되게 배치함으로써 공정 진행시 불량 유,무를 쉽게 검사(또는 계측)할 수 있다.
상기 서로 다른 정전척(20',20'')은 상부 유전층(22), 투명 전극(23), 하부 절연층(21) 및 투명 지지체(25)를 포함하는 상술한 구성의 본 발명에 따른 투명 플렉시블 정전척이다.
조명(40)은 정전척(20')의 투명 지지체(25)의 하측에 위치한다. 조명(40)은 정전척(20')의 투명 지지체(25)로 광을 조사하며, 투명 지지체(25)를 통과한 광은 하부 절연층(21), 투명 전극(23), 상부 유전층(22)을 거쳐 기판(33)과 윈도우(31)가 합착된 피흡착체(30)로 조사된다.
카메라(50)는 정전척(20'')의 투명 지지체(25)의 상측에 위치한다. 카메라(50)는 조명(40)으로부터 정전척(20')과 피합착체(30)를 거쳐 정전척(20'')의 상부 유전층(22), 광 투과율이 우수한 투명 전극(23), 하부 절연층(21) 및 투명 지지체(25)를 통과하는 광을 촬영한다. 이렇게 카메라(50)가 촬영한 이미지를 이용해 기판(33)과 윈도우(31)의 라미네이션 공정에서의 불량 유,무를 체크하거나 라미네이션 후 계측에 이용할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 조명(40)으로부터 조사된 광이 서로 다른 정전척(20',20'')을 통해 피합착체(30)로 조사되고, 이 광을 카메라(50)로 촬영함으로써, 피합착체(30)의 라미네이션 공정을 검사하거나 라미네이션 후 계측에 활용할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 투명 플렉시블 정전척은 상부 유전층을 상술한 바와 같이 LSR 공법을 통해 형성하지 않고, 다른 방법을 통해서도 형성될 수 있다. 이에 대해 설명하면 다음과 같다.
상기 상부 유전층(22)은 상기 투명 전극 상에 위치하고, 빛의 투과율이 적어도 50% 이상이면서 유연한 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), PEN(Polyethylene Naphthalate), 폴리이미드 중 어느 하나로 이루어지도록 형성할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 상기 상부 유전층(22)은 빛의 투과율이 50% 이상이고, 두께가 15~200㎛인 플렉시블한 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), PEN(Polyethylene Naphthalate), 투명 폴리이미드(CPI) 등으로 형성될 수 있다.
상기 전극 패턴층(투명 전극:23)이 형성되면 그 상부에 상부 유전층(22)에 해당하는 유전 필름을 부착한다. 구체적으로, 빛의 투과율이 50% 이상이고, 두께가 15~200㎛인 플렉시블한 PET, PEN, 투명 폴리이미드(CPI)중 어느 하나로 이루어진 유전 필름(상부 유전층:22)을 준비한 후, 상기 전극 패턴층(투명 전극:23)이 형성된 절연 필름(하부 절연층:21)위에 상기 유전 필름(상부 유전층:22)을 투명 전극(23)을 개재하여 접합하는 것에 의해 척 플레이트(21,22,23)를 형성할 수 있다.
또는, 상기 절연 필름(하부 절연층:21)의 상면에 전극 패턴(투명 전극:23)을 형성한 후, 그 위에 PET, PEN, 투명 폴리이미드(CPI)중 어느 하나로 이루어진 수지 페이스트를 도포한 후 이를 건조 및 경화시키는 것에 의해 상부 유전층(22)을 마련함으로써 척 플레이트(21,22,23)를 형성할 수도 있다.
이와 같이 상기 상부 유전층(22)은 LSR 공법 이외의 방법, 즉 투명 전극 상에 위치하고, 빛의 투과율이 적어도 50% 이상이면서 유연한 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), PEN(Polyethylene Naphthalate), 폴리이미드 중 어느 하나로 형성할 수도 있다. 상기 상부 유전층(22) 이외의 투명 지지체, 하부 절연층, 투명 전극에 관련된 기술적 특징은 동일하게 적용될 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
20 : 정전척 21 : 하부 절연층 22 : 상부 유전층
23 : 투명전극 24 : OCA 필름 25 : 투명 지지체,
30 : 피합착제 31 : 윈도우 32 : 수지층
33 : 기판 40 : 조명 50 : 카메라

Claims (8)

  1. 평판 및 굴곡 형태의 피흡착물을 정전기력을 이용하여 흡착하기 위한 정전척으로서,
    빛의 투과율이 적어도 50% 이상인 소재로 이루어진 기재(substrate)로서의 투명 지지체;
    상기 투명 지지체 상에 위치하고, 빛의 투과율이 적어도 50% 이상이면서 유연한 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), PEN(Polyethylene Naphthalate), 폴리이미드중 어느 하나로 이루어지는 하부 절연층;
    상기 하부 절연층상에 형성되는 전극 패턴으로서 OMO(oxide/metal/oxide) 코팅층이 패터닝되어 형성되는 투명 전극; 및
    상기 투명 전극 상에 위치하고, 액상 실리콘 고무 코팅액을 이용한 LSR 공법을 통해 형성되는 상부 유전층을 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 플렉시블 정전척.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 LSR 공법에 의해 형성되는 상부 유전층은 상기 액상 실리콘 고무 코팅액을 상기 투명 전극 상부에 코팅한 후, 상기 코팅된 액상 실리콘 고무 코팅액을 설정 온도에서 설정 시간동안 경화시켜 형성되는 것을 특징으로 하는 투명 플렉시블 정전척.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 상부 유전층은 100㎛ ~ 400㎛의 두께를 가지고, 60A ~ 80A의 경도를 가지는 것을 특징으로 하는 투명 플렉시블 정전척.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 투명 전극은 제1 산화물층, 금속층 및 제2 산화물층으로 구성되는 OMO(oxide/metal/oxide) 코팅층에 대해 레이저 패터닝 공정을 수행함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 투명 플렉시블 정전척.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 산화물층 및 제2 산화물층은 ITO, AZO, IZO, ZnO, SnO2 중 어느 하나이고, 금속층은 Au, Al, Cu, Ti, Ag, Pd 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 투명 플렉시블 정전척.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 투명 전극은 두께 500nm 이하, 면저항 100Ω/sq 미만, 광 투과율 50% 이상인 플렉시블한 전극 패턴으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투명 플렉시블 정전척.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부 절연층은 그 두께가 각각 15~200㎛인 것을 특징으로 하는 투명 플렉시블 정전척.
  8. 평판 및 굴곡 형태의 피흡착물을 정전기력을 이용하여 흡착하기 위한 정전척으로서,
    빛의 투과율이 적어도 50% 이상인 소재로 이루어진 기재(substrate)로서의 투명 지지체;
    상기 투명 지지체 상에 위치하고, 빛의 투과율이 적어도 50% 이상이면서 유연한 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), PEN(Polyethylene Naphthalate), 폴리이미드중 어느 하나로 이루어지는 하부 절연층;
    상기 하부 절연층상에 형성되는 전극 패턴으로서 OMO(oxide/metal/oxide) 코팅층이 패터닝되어 형성되는 투명 전극; 및
    상기 투명 전극 상에 위치하고, 빛의 투과율이 적어도 50% 이상이면서 유연한 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), PEN(Polyethylene Naphthalate), 폴리이미드 중 어느 하나로 이루어지는 상부 유전층을 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 플렉시블 정전척.
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