KR20030016394A - 적재용 대전 분말을 전달하기 위한 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명의 재순환식 입자 공급 장치(10)는 가스중의 부유 입자(gas suspended particulates)를 재순환시키기에 적합한 원형 도관(11; circular conduit)과, 척(9; chuck)의 적재 표면이 끼워맞춰지는 상태로, 정전식 척이 내부로 끼워맞춰지는 개구를 상기 도관상에 포함하는 적재 스테이션(17; deposition station)과, 상기 도관(11)을 통한 가스 및 입자의 순환을 유지하기 위한 추진 디바이스(12; propulsion device)를 포함하고, 상기 디바이스(12)는 입자의 적재 유효량을 상기 적재 스테이션(17)에서의 정전-흡인 효과 범위 내의 양으로 흡인하는 순환 속도로 순환을 유지하도록 되어 있다.

Description

적재용 대전 분말을 전달하기 위한 디바이스{Device for delivering charged powder for deposition}

본 발명자들 또는 본 발명자들과 협력하는 관계자들은 측정된 양의 입자를 기판상에 적용하기에 유용한 다양한 기술 및 디바이스를 기술해오고 있다. 상기 적재 기술은 기판의 공간적으로 결정된 영역상에 예를 들어, 제어된 양의 약제를 적재하는 것을 가능하게 한다. 이러한 기술은 통상적으로, 입자 또는 그레인(grains)을 흡인하는 전기장을 제공하는 정전식 척으로 명명될 수 있는 디바이스에 장착된 기판상에 대전 입자 또는 그레인을 적재하는 기술이다. 상기 입자 또는 그레인의 극성화를 통해 흡인이 발생할 수 있으나, 상기 입자 또는 그레인은 통상적으로 대전된다. 상기 정전식 척은 상기 흡인력을 발생시키기 위해 극성화되는 전극 패드를 구비한다. 상이한 전위의 인접하는 전극들은 흡인 필드 또는 스티어(attractivefield or steer) 입자 또는 그레인을 바람직하지 않은 위치로부터 멀리 형성하는데 사용될 수 있다. 상기 정전식 척의 일예의 단면도는 도 7에 도시된다. 주어진 위치로 흡인될 때, 그레인 또는 입자는 가까운 컨덕터에서 이미지 포스(image force)를 유도할 수 있고, 상기 이미지 포스는 상기 그레인 또는 입자를 보유하는 힘에 대한 뛰어난 보조수단이 될 수 있다. 다른 보유력(retentive forces)으로서는 다른 대전 및 대전 재분배 유도력(induced forces), 패킹력(packing forces), 및 반데르발스 힘(Van der Waals forces) 등이 있다.

상기 입자를 기판에 전달하고 그 입자를 대전시키는데 사용되는 방법 및 디바이스의 추가 개선은 정전-흡인 적재를 개선하거나, 적당한 환경에서 사용하기 위한 추가 선택안을 제공하는 수단으로서가 바람직하다. 본 발명자는 이러한 목적을 위해 신규한 방법 및 디바이스를 제공한다.

본 출원은 2000년 7월 11일자 미국 가특허출원 제60/217,260호의 장점을 청구한다.

본 발명은 특히, 정전-흡인 적재(electro-attractive deposition)용 디바이스에 사용하기 위해 분말 입자(powder particles)를 전달 또는 정전식으로 대전시키기 위한 디바이스에 관한 것이다.

도 1a 및 도 1b는 예시적인 두가지 재순환식 입자 공급 장치를 도시하는 도면.

도 1c 및 도 1d는 도 1a의 장치의 상이한 두 방향에서의 단면도.

도 2a 및 도 2b는 예시적인 왕복운동식 입자 공급 장치를 상이한 두 방향에서 도시하는 도면.

도 3a 내지 도 3c는 다른 왕복운동식 입자 공급 장치를 도시하는 도면.

도 4는 원통형 입자 공급 장치를 도시하는 도면.

도 5는 예시적인 입자 대전 디바이스를 도시하는 도면.

도 6a 및 도 6b는 추가의 왕복운동식 입자 공급 장치를 도시하는 도면.

도 7은 예시적인 정전식 척을 도시하는 도면.

도 8a 및 도 8b는 다수의 적재 개구를 구비한 적재 챔버의 사시도 및 단면도.

도 9a 및 도 9b는 다수의 적재 개구를 합체하는 재순환식 입자 공급 장치를 도시하는 도면.

본 발명은 부유 입자(suspended particles)를 구비한 가스를 순환시키기에 적합한 크기의 도관(conduit)(바람직하게는, 원형)과; 척(chuck)의 적재 표면(deposition surface)을 상기 도관의 내부에 이용할 수 있는 상태로, 정전식 척이 내부로 끼워맞춰지는 개구를 상기 도관상에 포함하는 적재 스테이션(deposition station)과; 상기 도관을 통한 유체 및 입자의 순환을 유지하기 위한 추진 디바이스(propulsion device)를 포함하는 재순환식 입자 공급 장치를 제공하고, 상기 추진 디바이스는 입자의 적재 유효량을 상기 적재 스테이션에서의 정전-흡인 효과 범위 내의 양으로 흡인하는 순환 속도로 유체 및 입자의 순환을 유지하도록 되어 있다.

또한, 본 발명은 적재 챔버(deposition chamber)와; 척의 적재 표면을 상기 도관의 내부에 이용할 수 있는 상태로, 정전식 척이 내부로 끼워맞춰지는 개구를 상기 적재 챔버상에 포함하는 적재 스테이션을 포함하고; 상기 적재 챔버의 크기는 내부에 부유된 입자의 적재 유효량을 상기 적재 스테이션에서의 정전-흡인 효과 범위 내의 양으로 제공하기에 적합한 크기이고, 상기 적재 챔버 내에서의 입자 부유를 유지하기 위해, 상기 적재 챔버에 연결되는 피스톤 및 확장 챔버를 포함하는 적어도 하나의 피스톤 디바이스(piston device)를 또한 포함하는 왕복운동식 입자 공급 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 중심 축선을 갖는 원통형 적재 챔버와, 척의 적재 표면을 도관의 내부에 이용할 수 있는 상태로, 정전식 척이 내부로 끼워맞춰지는 개구를 상기 적재 챔버상에 포함하는 적재 스테이션을 포함하고, 상기 적재 챔버의 크기는 내부에 부유된 입자의 적재 유효량을 상기 적재 스테이션에서의 정전-흡인 효과 범위 내의 양으로 제공하기에 적합한 크기인 입자 공급 장치를 제공하고, 상기 중심 축선은 상기 개구에 중심이 맞춰지고, 상기 개구에 대해 직교한다.

도 1a는 도관(11), 추진 모터(12) 및 추진 블레이드(13)[물론, 이와 같이 제공된 팬(fan)은 터빈 또는 적절한 밸브식 피스톤 디바이스와 같은 다른 추진 디바이스로 대체될 수 있음]를 구비한 예시적인 입자 공급 장치(10)를 도시한다. 입자는 유동층 베드(14; fluidized bed), 오거 및 오거 모터 디바이스(15; auger and auger motor device) 및 에어-록(16; air-lock)을 포함하는 로딩 디바이스를 통해 도관(11) 내로 삽입된다. 상기 에어-록은 예를 들어, 회전문과 유사한 방식으로 작동하는 회전식 베인(rotating vanes)을 포함할 수 있다. 입자는 적재 개구(18)가 위치되는 적재 챔버(17)까지 상기 도관을 통해 추진된다. 대전 플레이트(19)는 유도 대전에 의해 입자를 대전시키기 위한 수단을 제공하는 전위원(source ofelectrical potential)에 연결될 수 있다. 전환 베인(22)은 적재 개구(18)를 향해 입자를 안내하도록 작동한다. 상기 적재 개구(18)는 게이트를 이동시키는 솔레노이드/액추에이터(23)(도 1d 참조)를 작동시킴으로써 폐쇄될 수 있다. 도 1c는 특정한 상황에 맞게 도시된 정전식 척의 적재 전극(51)을 갖는 적재 개구(18)의 평면도를 도시한다. (정전식 척의 주된 기능은 상기 척에 또는 상기 척상에 적층된 기판에 대전 입자를 흡인하는 것이다. 상기 척은 기판의 전기-기반 부착을 제공할 필요가 없다.)

도 1b는 도관(31), 추진 모터(32) 및 추진 블레이드(33)를 구비한 예시적인 다른 재순환식 입자 공급 장치(30)를 도시한다. 입자는 호퍼(34; hopper), 오거 디바이스(35) 및 에어-록(36)을 포함하는 로딩 디바이스를 통해 상기 도관(31) 내로 삽입된다. 입자는 적재 개구(38)가 위치되는 적재 챔버(37)까지 상기 도관을 통해 추진된다. 대전 플레이트(39) 또는 대전 플레이트(41)는 유도 대전에 의해 입자를 대전시키기 위한 수단을 제공하는 전위원에 연결될 수 있다.

도 1에 예시된 입자 대전 부재들은 다른 디바이스로 대체될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 상기 도관은 제트 밀(jet mill)을 추가로 포함할 수 있고, 상기 밀의 사이클론(cyclone) 부분을 통해 입자 유동이 통과하게 된다. 전위는 상기 밀에 적용되고, 상기 밀을 통과하는 입자 유동은 상기 밀과 입자 사이에 대전 전달-유효 접촉을 제공하도록 되어 있다. 입자는 상기 사이클론 부재의 중심에서 출구(예를 들어, 상기 사이클론 내부의 원형 유동에 직교하는 출구)를 통해 상기 밀로부터 유출될 수 있다.

유체 및 입자 유동이 주입된 가스에 의해 유지되는 경우에, 가스 출구는 유체 통로[예를 들어, 도관(11)]에 부착되어야만 한다. 상기 출구는 본 기술분야에 공지된 바와 같이, 가스의 유출을 위해 제공되며 다량의 입자를 상기 재순환식 입자 공급 장치에 복귀시키도록 구성될 수 있다. 상기 입자의 복귀는 필터링, 정전식 침전, 운반 가스의 재압축 등을 통해 이루어질 수 있다. 안전을 위해, 입자는 예를 들어, 정전식 침전, 사이클론 세퍼레이터의 사용, 또는 필터링에 의해 유출 가스로부터 세정되어야 한다. 유체 및 입자 유동을 주입된 가스와 함께 유지하는 한 방법은 상기 순환계 내의 가스 및 부유 입자가 인출되고 외부 가스가 주입되는 벤투리(Venturi)를 사용한다. 입자는 외부 가스 주입과 함께 상기 도관 내로 삽입될 수 있다.

상기 재순환식 입자 공급이 가스 주입 없이 작동되는 경우에, 상기 방법은 입자의 직접적인 재순환을 제공하고, 입자 제거에 필요한 세정 기술을 배제하는 단순화를 제공한다. 그럼에도 불구하고, 가스 주입에 의하면, 재순환식 입자 공급은 모든 체적 유량을 세정 시스템을 통과시켜야 하는 시스템에 비해 실질적인 재순환의 장점을 제공한다.

상기 도관을 통과하는 가스 유량은 상기 입자를 충분히 부유된 상태로 유지하도록 선택되어, 상기 적재 스테이션에서의 적재를 허용하고 바람직하게는 상기 도관 내부에의 입자 침전을 최소화한다. 이러한 유량은 입자의 크기 및 밀도에 따라 변경될 수 있다.

입자는 상기 도관을 통해 유동하는 입자의 양 또는 상기 적재 공정에서 소비되는 입자의 양으로 피드백 데이터에 따라 상기 도관 내로 도입될 수 있다. 감지 데이터는 상기 적재 작업 전후에 하나의 위치 또는 두개 이상의 위치에서 얻어질 수 있다. 예시적인 센서는 광센서이다. 도관 내의 광학창 또는 광학창들(optical window or windows)(또는 미러를 사용하는 경우에는, 광을 상기 광학창에 복귀시키는 미러)은 난류 발생 부재(후술됨)를 합체하는 구역 또는 벤투리의 출구와 같은 난류 구역에 위치될 수 있다. 상기 난류는 상기 광학창 또는 미러에 입자가 부착하는 것을 방지한다. 유사하게, 감시 부위에서의 수축(constriction)은 가스 유량을 증가시킴으로써 상기 광학창 또는 미러를 충분히 선명하게 유지시킬 수 있다.

내부에서 입자가 부유되는 가스는 질소 또는 아르곤 등의 정화된 가스 또는 공기일 수 있다. 습도 제어는 소망의 대전 및 입자 크기 분포를 달성하거나 유지하는 것을 돕는다.

도 2, 특히 도 2a는 제 1 피스톤(71), 제 1 피스톤 로드(73), 제 1 피스톤 액추에이터(75), 적재 챔버(79)에 연결된 제 1 확장 챔버(77), 제 2 피스톤(72), 제 2 피스톤 로드(74), 제 2 피스톤 액추에이터(76), 및 적재 챔버(79)에 연결된 제 2 확장 챔버(78)를 구비한 왕복운동식 입자 공급 장치(70)를 도시한다. 상기 확장 챔버와 적재 챔버 사이를 이동하는 입자는 대전 플레이트(82)에 의해 대전될 수 있다. 적재 챔버(79)에는 적재 개구(81)가 연결된다. 입자는 호퍼(83), 오거 디바이스(84), 및 에어-록(85)을 포함하는 로딩 디바이스를 통해 입자 공급 장치(70) 내로 삽입된다. 상기 왕복운동식 입자 공급 장치(70)에 이미 대전된 입자를 전달하는 디바이스를 포함하는 다른 분말 전달 디바이스가 사용될 수 있다는 것이 이해될것이다.

도 3a 내지 도 3c는 예시적인 다른 왕복운동식 입자 공급 장치(110, 120, 130)를 도시한다. 공통된 특징은 적재 개구(113, 123, 133), 입자 공급 디바이스(112, 122, 132), 및 피스톤(111, 121, 131)을 포함한다. 왕복운동식 입자 공급 장치(110)는 보유 클립(115)을 갖는 수축식 접시형 다이어프램(114; deflating dish diaphragms)을 사용하고, 왕복운동식 입자 공급 장치(120)는 롤링 다이어프램(124; rolling diaphragms)을 사용한다. 왕복운동식 입자 공급 장치(130)는 스프링 다이어프램(134)을 사용한다.

도 4는 출구 노즐(152)을 갖는 입자 로딩 디바이스(151), 원통형 벽(153)을 구비한 적재 챔버(156), 원통형 적재 개구(154) 및 입자 복귀부(155)를 구비하는 입자 공급 장치(150)를 도시한다. A-B 축선은 상기 원통 및 적재 개구의 중심에 위치된다. 예시적인 크기는 인치(in)로 도시되어 있다. 상기 입자 공급 장치는 입자 유동 특징에서 보다 양호한 균일성을 제공하고, 층류 구성을 허용한다. 가스 및 입자의 유동은 층류 또는 난류로 이루어지거나, 두 유동 특성의 조합을 합체할 수 있다. 내부 배플(baffles) 또는 확산기(diffusers)는 적재 기판 또는 정전식 척이 위치되는 적재 개구를 향해 분말 유동을 안내하도록 적재 챔버 내로 합체될 수 있다.

추가의 두가지 왕복운동식 입자 공급 장치는 도 6a 및 도 6b에 도시된다. 왕복운동식 입자 공급 장치(180)는 상보적인 등체적 스트로크 패턴에 따라 작동하는 제 1 피스톤(181A) 및 제 2 피스톤(181B)에 의해 작동된다. 입자 공급 디바이스(182)는 입자를 상기 장치 내로 주입하고, 여기서 상기 피스톤 스트로크는상기 입자를 대전 플레이트(185)를 지나(대전 플레이트가 존재하는 경우에) 적재 개구(183)를 향해서 구동시킨다. 전환 베인(186)은 입자를 적재 개구(183)를 향해 안내한다. 왕복운동식 입자 공급 장치(190)는 상보적인 등체적 스트로크 패턴에 따라 작동하는 제 1 피스톤(191A) 및 제 2 피스톤(191B)에 의해 작동된다. 상기 피스톤은 제 1 전동장치(199A) 및 제 2 전동장치(199B)를 왕복식으로 구동시키는 모터(198)에 의해 구동된다. 입자 공급 디바이스(192)는 입자를 상기 장치 내로 주입하고, 여기서 상기 피스톤 스트로크는 상기 입자를 대전 플레이트(195)를 지나(대전 플레이트가 존재하는 경우에) 적재 개구(193)를 향해서 구동시킨다. 전환 베인(196)은 입자를 적재 개구(193)를 향해 안내한다.

도 5는 (배관 내의 표면과의 충돌에 의한) 마찰대전(tribocharging) 입자 또는 (배관 내의 표면으로부터의 입자 수집 대전에 의한) 유도 대전 입자의 세그먼트를 도시한다. 입자 대전 배관 내에는 난류 발생 부재(171; 예를 들어, 나비-넥타이형 부재 또는 스테틱 믹서 부재)가 삽입된다. 상기 난류 발생 부재(171)는 입자를 상기 대전 표면과 접촉시키거나 상기 표면에 가깝게 위치시키는 와류를 발생시킨다. 상기 대전 표면은 난류 발생 부재(171)의 표면을 포함할 수 있다. 본 발명의 이러한 양태에 의해 얻어질 수 있는 장점은 상기 입자의 q/m 비(ratio)의 양호한 균일성 및 보다 높은 대전 레벨이다. 마찰 대전 및 유도 대전 방법 이외에, 코로나(corona) 대전, 열이온(thermionic) 또는 전계 방출(field emission) 대전 방법을 포함하는 다른 대전 방법이 사용될 수 있다. "코로나 대전"은 당업자에게는 친숙한 대전 방법이다. 예를 들어, IOP Publishing Limited(1987)의 J.A. Cross에의한Electrostatics: Principles, Problems and Applications, 46 내지 49면 참조. 또한, 예를 들어, 코로나 대전 입자용 그리드 전극을 기술하는 Branch 등에 의한 미국특허 제6,246,852호 참조.

적절한 마찰대전 물질은 폴리에틸렌, 폴리카보네이트, 스테인리스 스틸, 및 통상적으로 테프론(teflon) 및 나일론(nylon) 등의 최종 물질로 한정되는 마찰전기 계열의 다른 물질을 포함한다. 일반적인 마찰전기 계열의 표에 대해서는, Adam Hilger & Bristol에 의해 1987년에 발행된 J.A. Cross에 의한 "Electrostatics Principles, Problems and Applications"의 30면을 참조하기 바란다. 상기 물질은 대전시 및 소망 극성으로의 대전시의 효율을 고려하여 선택될 수 있으며, 대전시켜야 할 특정 입자가 발견된다. 도전 입자를 사용하는 일부 경우에는, 본 발명에 의해 유도된 여분의 접촉은 상기 입자의 최종 대전을 감소시킬 수 있다(항상 그러한 것은 아니지만, 바람직하지 않게 빈도가 높음). 이러한 감소는 도전 입자로부터 발생하는 대전에 의해 발생할 수 있다. 유도 대전에 대해서, 상기 대전 표면은 통상적으로, 전위원에 결합되는 도체이다.

상기 스테틱 믹서는 와이어 메시(wire mesh)와 같은 배관 내의 임의의 난류 발생 삽입물로 대체될 수 있다. 상기 삽입물은 다양한 공급 회사에서 시판하고 있는 Swaglok 브랜드의 파이프 피팅과 같은 기계식 피팅 디바이스에 의해 결합되는 결합부와 같은 배관 내의 결합부에 위치될 수 있다.

도 7은 적재 전극(4)들이 유전체(5; dielectric)[바람직하게는, 대기(atmosphere)]에 의해 실드 전극(3; shield electrodes)들로부터 분리되어 있으며, 이들 부재들은 기재(2; base material)에 위치되어 있는 동일평면 척(9)의 단면도를 도시한다. 상기 적재 전극(4)들은 바람직하게는, 300 시리즈 스테인리스 스틸로 형성된다. 적재 전극(4)은 회로 기판(1)에 접속하기 위한 핀 리셉터클(6)을 포함한다. 기재(2)는 Noryl폴리머(미국 매사추세츠 피츠필드 소재의 GE Plastics)와 같은 유전체로 제조된다. Noryl 가공된 플라스틱은 변형된 폴리페닐렌 옥사이드, 또는 폴리페닐렌 옥사이드 및 폴리페닐렌 에테르, 수지이다. 이들 수지의 변형은 폴리스티렌 또는 폴리스티렌/부타디엔과 같은 2차 폴리머와의 배합을 포함한다. 배합 비율 및 다른 첨가제를 변경함으로써, 다양한 등급이 생성된다. 변형되지 않은 상기 폴리머들은 메인 분자 체인 내에서 규칙적으로 근거리로 이격된 링 구조(페닐 그룹)에 의해 특정된다. 이러한 구성은 강한 분자간 견인과 함께 극도의 강성 및 가동성 저하를 야기한다. 상기 실드 전극(3)은 예를 들어, 접착제 또는 양면 고무질 접착 테이프에 의해 상기 기재(2)에 부착되는 도전 물질(예를 들어, 300 시리즈 스테인리스 스틸)로 제조될 수 있다. 유전체(5)의 바람직한 실시예인 환형 갭(annular gaps)은 상기 실드 전극(3)을 형성하는 상기 도전층 내에 일련의 구멍을 천공함으로써 제조될 수 있다. 상기 적재 전극(4)은 예를 들어, 상기 기재 내로 압착 또는 접착될 수 있다. 조립체는 바람직하게는, 편평한 공통 표면을 예를 들어, 0.0005cm(0.0002in)의 허용오차 범위 내로 생성하도록 연마된다. 유전체(5)가 대기(정전식 척이 작동하게 되는 대기)인 경우에는, 바람직하게는 대기를 포함하는 전극의 유전체 분리 부분은, 사용시에 유전체(5)에 정렬된 정전식 척의 상부면이 적재작업 사이를 완전하게 방전시키기에 충분하다. 상기 다량의 유전체 분리가 "실질적인" 분리이다.

상기 정전식 척은 상술된 감지 회로를 제공하기 위해 제어 전자장치에 개별적으로 접속될 수 있는 전기적으로 절연된 실드 전극을 합체하는 것이 개시된 기술에 의해 간단하게 변형될 수 있다. A의 치수는 예를 들어, 0.0254cm(0.01in)일 수 있고, B의 치수는 예를 들어, 0.3988cm(0.157in)일 수 있으며, C의 치수는 예를 들어, 0.5994cm(0.236in)일 수 있고, 픽셀간의 피치인 D의 치수는 예를 들어, 0.8999cm(0.3543in)일 수 있다. 상기 정전식 척은 예를 들어, 상기 적재 전극에 가해진 700V 또는 1,400V 까지의 전압에 의해 작동될 수 있다.

다른 실시예는 보다 높은 처리량을 위한 수단을 제공한다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 적재 개구(218)(예를 들어, 도시된 바와 같이, 적재 개구 218A 내지 218L)는 원형 또는 타원형, 또는 다면형(도시된 바와 같음) 적재 챔버(217) 둘레로 위치될 수 있다. 상기 적재 챔버(217)는 바람직하게는, 수직하게(즉, 중력 벡터를 따라) 배향된다. 입자는 개략적인 화살표로 지시된 방향들 중 한 방향의 체적 유동에 의해, 또는 노즐(도시되지 않음)을 통해 도입될 수 있다. 적절한 노즐은 모든 적재 개구에서 입자를 안내하도록 되어 있는 노즐, 또는 하위세트의 적재 개구에서 분말을 안내하도록 되어 있는 위치들 사이에서 회전하는 노즐을 포함한다. 도시된 바와 같이, 적재 개구가 다층으로 또는 단층으로 이루어질 수 있다. 상기 적재 챔버(217)가 원형 또는 타원형인 경우에, 상기 적재 개구에 끼워맞춰지는 정전식 척은 적응성 피팅에 의해 끼워맞춰질 수 있거나, 또는 상기 정전식 척은 둘레로 위치된 개구들 또는 그 개구들에 적합한 피팅들에 일치하도록 적절하게 라운드처리될수 있다. 도 8b는 단면도를 도시한다. 도시되지는 않았지만, 상기 적재 챔버는 하나 이상의 적재 개구에 차례로 끼워맞춰질 수 있는 상부벽(예를 들어, 도 8a에서 상부 화살표가 있는 위치)에 끼워맞춰질 수 있다.

도 9a 및 도 9b는 본 실시예로서 사용될 수 있는 상술된 본 발명의 양태들과는 다른 양태를 도시한다. 따라서, 적재 개구(318A, 318B)는 분말 공급원(314), 분말 플럭스를 제공하기 위한 디바이스(313), 및 전환 베인(322)을 구비한 재순환식 입자 공급 장치(300) 내에 위치될 수 있다. 전환 베인(322)은 분말을 상기 적재 개구를 향하도록 전환하기에 적합한 형상의 중실 또는 중공 부재일 수 있고, 브레이스(324; braces)와 같은 지지체에 의해 도관(311) 내에 위치될 수 있다. 도 9b는 선택적으로 도 9a의 참조번호에 대응하여 수치 100이 더해진 참조번호가 부여된 다른 특징부들 및 적재 개구(418)를 위한 추가 위치를 갖는 재순환식 입자 공급 장치(400)를 도시한다. 상술된 바와 같은 다른 디바이스 또는 본원에서 인용된 다른 특허 또는 특허출원에 기재된 다른 디바이스와 같은 분말 공급 디바이스가 사용될 수 있다.

용어설명

하기의 정의는 본원에서 빈번하게 사용된 용어들의 이해가 용이하도록 제공하는 것이다.

"척의 적재 표면(deposition surface of the chuck)"은 선택된 표면상에, 또는 상기 적재 표면상에 장착된 기판의 대응 표면상에 정전-흡인 적재를 위해 설계된 표면이다.

"정전-흡인 적재(electro-attractive deposition)"는 대전 입자를 표면에 흡인 또는 적재하기 위해 전기력을 사용하는 방법을 의미한다.

피스톤 디바이스의 "확장 챔버(expansion chamber)"는 상기 피스톤의 외향 및 내향 스트로크로 인해 확장 및 수축하는 챔버, 통상적으로는 원통체이다.

"입자(particles)"는 본원의 목적에 부합하게, 평균 직경이 통상적으로 적어도 대략 3nm인 분자의 집합체로서, 그 평균 직경은 적어도 대략 500nm 또는 800nm이고, 통상은 예를 들어, 대략 100nm 내지 500㎛와 같이 대략 100nm 내지 5mm이다. 입자는 예를 들어, 미세화된 분말의 입자이거나, "비드(beads)"로서 인용될 수 있는 폴리머 구조이다. 비드는 코팅되거나, 흡착 분자를 가지거나, 포착 분자를 가지거나, 또는 다른 물질을 운반할 수 있다.

"적재 스테이션에서의 정전-흡인 효과 범위(range of electro-attractive influence at the deposition station)"은 적재 스테이션에 결합된 정전식 척이, 선택적으로 상기 적재 스테이션에서 보조적인 전력공급된 집점 스크린 또는 전극과 함께, (통상적으로, 상기 정전식 척상에 장착된 기판상의) 선택된 적재 부위를 향해 입자를 작용시키는 범위이다.

본원에 기술된 발명은 본 출원인 또는 본 출원인과 함께 협력하는 관계자들에 의해 기술된 다수의 디바이스 및 방법과 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 1999년 10월 14일자로 선(Sun) 등에 의해 출원된 미국특허출원 제09/417,736호의 "Electrostatic Sensing Chuck Using Area matched Electrodes"와, 1999년 10월 14일자로 선 등에 의해 출원된 미국특허출원 제09/417,820호의 "Device for theDispersal and Charging of Fluidized Powder"는 본 발명과 함께 사용될 수 있다. 본 발명의 다양한 양태로서 사용될 수 있는 다른 디바이스 및 방법으로서는, 예를 들어, 1998년 8월 4일자로 공고된 선에 의한 미국특허 제5,788,814호의 "Chucks and Methods for Positioning Multiple Objects on a Substrate"; 1999년 1월 12일자로 공고된 선 등에 의한 미국특허 제5,858,099호의 "Electrostatic Chucks and a Particle Deposition Apparatus Therefor"; 1998년 2월 3일자로 공고된 플레처(Pletcher) 등에 의한 미국특허 제5,714,007호의 "Apparatus for Electrostatically Depositing a Medicament Powder Upon Predefined Regions of a Substrate"(1999년 12월 28일자로 공고된 미국특허 제6,007,630호 역시 참조); 1998년 12월 8일자로 공고된 선 등에 의한 미국특허 제5,846,595호의 "Method of Making Pharmaceutical Using Electrostatic Chuck"; 1998년 5월 19일자로 공고된 선 등에 의한 미국특허 제5,753,302호의 "Acoustic Dispenser"; 2000년 8월 1일자로 공고된 선에 의한 미국특허 제6,098,368호의 "Bead Transporter Chucks Using Repulsive Field Guidance"; 1999년 11월 23일자로 공고된 선에 의한 미국특허 제5,988,432호의 "Bead Manipulating Chucks with Bead Size Selector"; 2001년 1월 2일자로 공고된 선에 의한 미국특허 제6,168,666호의 "Focused Acoustic Bead Charger/Dispenser for Bead Manipulating Chucks"; 2000년 11월 21일자로 공고된 선 등에 의한 미국특허 제6,149,774호의 "AC Waveforms Biasing For Bead Manipulating Chucks"; 1998년 6월 10일자로 출원된 선 등에 의한 미국특허출원 제09/095,321호의 "Apparatus for Clamping a Planar substrate"; 2000년 5월 16일자로 공고된 폴리니악(Poliniak) 등에 의한 미국특허 제6,063,194호의 "Dry Powder Deposition Apparatus"; 및 1998년 6월 10일자로 출원된 미국특허출원 제09/095,616호의 "Pharmaceutical Product and Method of Making"에 기술된 운반장치의 척, 음향 비드 분배기 및 다른 분말-취급 디바이스의 사용 방법들이 있다. 원추 형상의 안개 상자(cloud chamber)를 포함하는 추가의 분말-취급 디바이스는 1999년 11월 12일자로 출원된 오마라(O'Mara) 등에 의한 미국특허출원 제09/438,801호의 "Article Comprising a Diffuser with Flow"에 기술된다.

본 명세서에서 인용된 특허 및 특허출원들을 포함하지만 그것에 제한되지는 않는 모든 공보 및 참조문헌은, 각각의 개별 공보 또는 참조문헌이 충분히 기술된 바와 같이 특별히 및 개별적으로 본원에 참조로서 합체되는 것으로 지시된다면, 그 전체 내용이 본원에 참조로서 합체된다. 본 출원이 우선권을 주장하는 임의의 특허출원 역시, 공보 및 참조문헌에 대해 상술된 방식으로 그 전체 내용이 본원에 참조로서 합체된다.

본 발명이 바람직한 실시예들을 중점적으로 설명하였지만, 당업자라면, 바람직한 디바이스 및 방법들의 변형이 사용될 수 있으며 본 발명이 본원에서 설명된 것 이외로도 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명은 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되는 본 발명의 정신 및 범위 내에 포함되는 모든 변형을 포함한다.

Claims (10)

1. (a) 부유 입자를 구비한 가스를 순환시키기에 적합한 크기의 도관(conduit)과,

   (b) 척(chuck)의 적재 표면(deposition surface)을 상기 도관의 내부에 이용할 수 있는 상태로, 정전식 척이 내부로 끼워맞춰지는 적어도 하나의 개구를 상기 도관상에 포함하는 적재 스테이션(deposition station)과,

   (c) 상기 도관을 통한 유체 및 입자의 순환을 유지하기 위한 추진 디바이스(propulsion device)를 포함하는 재순환식 입자 공급 장치(re-circulating particle feed apparatus)에 있어서,

   상기 추진 디바이스는 입자의 적재 유효량을 상기 적재 스테이션에서의 정전-흡인 효과 범위 내의 양으로 흡인하는 순환 속도로 유체 및 입자의 순환을 유지하도록 되어 있는 재순환식 입자 공급 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 입자를 상기 적재 스테이션을 향해 안내하도록 위치되는 하나 이상의 베인(vanes)을 부가로 포함하는 재순환식 입자 공급 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 추진 디바이스는 순환계 내의 가스 및 부유 입자가 인출되고 외부 가스가 주입되는 벤투리(Venturi)를 포함하는 재순환식 입자 공급 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 인출 입자는 상기 외부 가스 주입과 함께 상기 도관 내로 삽입되는 재순환식 입자 공급 장치.
5. 제 1 항에 있어서, (d) 입자가 상기 도관 내로 삽입되기 전에 통과하는 에어-록(air-lock)을 부가로 포함하는 재순환식 입자 공급 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 적재 스테이션은 두개 이상의 상기 개구를 포함하는 재순환식 입자 공급 장치.
7. (1) 적재 챔버(deposition chamber)와,

   (2) 척의 적재 표면을 도관의 내부에 이용할 수 있는 상태로, 정전식 척이 내부로 끼워맞춰지는 개구를 상기 적재 챔버상에 포함하는 적재 스테이션을 포함하고,

   상기 적재 챔버의 크기는 내부에 부유된 입자의 적재 유효량을 상기 적재 스테이션에서의 정전-흡인 효과 범위 내의 양으로 제공하기에 적합한 크기이고,

   (3) 상기 적재 챔버 내에서의 입자 부유를 유지하기 위해, 상기 적재 챔버에 연결되는 피스톤 및 확장 챔버를 포함하는 적어도 하나의 피스톤 디바이스(piston device)를 또한 포함하는 왕복운동식 입자 공급 장치.
8. 제 7 항에 있어서, (4) 두개 이상의 피스톤 디바이스를 포함하고,

   상기 각각의 피스톤 디바이스는 그 각각의 내향 스트로크가 다른 피스톤 디바이스의 피스톤으로부터의 왕복운동 스트로크에 의해 상쇄되도록 되어 있는 왕복운동식 입자 공급 장치.
9. 제 7 항에 있어서, (5) 상기 피스톤 디바이스의 내향 피스톤 스트로크가 그 용적을 압축시키게 될 때 상기 적재 챔버에 연결되는 포위 용적을 확장시키도록 되어 있는 하나 이상의 확장 디바이스를 부가로 포함하는 왕복운동식 입자 공급 장치.
10. (a) 중심 축선을 갖는 원통형 적재 챔버와,

    (b) 척의 적재 표면을 도관의 내부에 이용할 수 있는 상태로, 정전식 척이 내부로 끼워맞춰지는 개구를 상기 적재 챔버상에 포함하는 적재 스테이션을 포함하고,

    상기 적재 챔버의 크기는 내부에 부유된 입자의 적재 유효량을 상기 적재 스테이션에서의 정전-흡인 효과 범위 내의 양으로 제공하기에 적합한 크기인 입자 공급 장치에 있어서,

    상기 중심 축선은 상기 개구에 중심이 맞춰지고, 상기 개구에 대해 직교하는 입자 공급 장치.