KR20070098566A - Electrostatic chuck - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 의한 쌍극(雙極) 타입의 정전 척을 설명하는 모식도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic diagram explaining the bipolar type electrostatic chuck by this invention.
도 2는 본 발명에 의한 단극(單極) 타입의 정전 척을 설명하는 모식도.It is a schematic diagram explaining the electrostatic chuck of the monopole type which concerns on this invention.
도 3은 본 발명의 정전 척에 의한 표면의 요철(凹凸) 정도가 큰 유리 기판의 흡착 유지를 설명하는 모식도.It is a schematic diagram explaining adsorption retention of the glass substrate with the large unevenness | corrugation degree of the surface by the electrostatic chuck of this invention.
도 4는 본 발명에 의한 다양한 정전 척의 흡착력을 나타내는 그래프.4 is a graph showing the adsorption force of various electrostatic chucks according to the present invention.
도 5는 종래의 정전 척을 설명하는 모식도.5 is a schematic diagram illustrating a conventional electrostatic chuck.
도 6은 종래의 정전 척에 의한 표면의 요철 정도가 큰 유리 기판의 흡착 유지를 설명하는 모식도.It is a schematic diagram explaining adsorption retention of the glass substrate with the big unevenness | corrugation grade of the surface by the conventional electrostatic chuck.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings
10, 10’ : 정전 척(chuck) 12 : 유전층10, 10 ': electrostatic chuck 12: dielectric layer
14a, 14b, 14’ : 전극 16 : 탄성층14a, 14b, 14 ': electrode 16: elastic layer
18 : 가대(架臺) 20a, 20b, 20’ : 급전(給電)부 18:
22 : 흡착면22: adsorption surface
본 발명은 유리 기판 등의 흡착 유지에 사용되는 정전 척에 관한 것이다.The present invention relates to an electrostatic chuck used for adsorption holding of a glass substrate or the like.
플랫 패널 디스플레이(FPD)의 제조에서는 유리 기판의 흡착 유지에 정전 척이 사용되고 있다. 예를 들어, 액정 패널 제조의 액정 주입 공정에서는, 진공 중에서의 유리 기판 유지용으로, 흡착면이 세라믹 소결체 제(製), 세라믹 용사 제, 알루마이트 제, 또는 폴리이미드 제의 정전 척을 사용하고 있다.In manufacture of a flat panel display (FPD), the electrostatic chuck is used for the adsorption hold | maintenance of a glass substrate. For example, in the liquid crystal injection process of liquid crystal panel manufacture, the adsorption surface uses the electrostatic chuck of the ceramic sintered compact, the ceramic spraying agent, the alumite, or the polyimide for adsorption surfaces for glass substrate holding in a vacuum. .
도 5에 종래의 정전 척을 모식적으로 나타낸다. 이 도면의 정전 척은 쌍극 타입이며, 유리판 등의 피흡착물(도시 생략)을 흡착하는 유전층(102)에, 2개의 전극(104a, 104b)이 매립되어 있다. 전극(104a, 104b)에 전압을 인가함으로써 유전층(102)과 피흡착물에 반대 전하를 생기게 하고, 정전력(쿨롬력)으로 피흡착물을 흡착면(110)에 흡착 유지한다. 유전층(102)은 피흡착물을 흡착하는 흡착면(110)의 평탄도를 높은 정밀도로 유지하기 위해, 변형하지 않는 재료(세라믹 등)나 구조로 제작되고, 전극(104)은 니켈, 동판(銅板) 등으로 제작된다. 유전층(102)은 알루미늄 합금 등으로 제작된 가대(架臺)(106) 위에 배치된다. 전극(104)은 급전(給電)부(108)에 접속된다. 쌍극 타입 이외에, 전극이 1개만 있는 단극(單極) 타입의 정전 척도 사용되고 있다.5 schematically shows a conventional electrostatic chuck. The electrostatic chuck shown in this figure is of a bipolar type, and two
이전 패널은 비교적 작았기 때문에, 유리 기판의 경우에는, 안정되게 흡착하는 데에 필요한 정전하를 축적할 수 없어, 흡착에 정전 척을 사용하는 것은 실용적이지 않았다. 그 때문에, 예를 들어 특허문헌 1에서는, 정전 척에 의해 흡착되는 흡착막을 유리 기판에 설치함으로써, 정전 척을 사용하여 유리 기판을 흡착 유지하는 방법이 제안되고 있다.Since the previous panels were relatively small, in the case of glass substrates, it was not possible to accumulate the static charge necessary for stable adsorption, and it was not practical to use an electrostatic chuck for adsorption. Therefore, for example, in patent document 1, the method of adsorbing and holding a glass substrate using an electrostatic chuck is proposed by providing the adsorption film adsorbed by an electrostatic chuck to a glass substrate.
최근, 패널의 대형화가 진행되고, 일례로서 제 7 세대를 초월하는 유리 기판(2000㎜ 사방 정도, 예를 들어 2200×1900㎜ 크기를 가짐)은 표면적이 크고, 충분한 정전하를 축적할 수 있기 때문에, 정전 척에서의 직접 흡착 유지가 가능해지고 있다. 그런데, 제 7 세대를 초월하는 유리 기판은 그 두께가 ±15%정도 편차가(일반적인 0.7㎜ 두께 기판에서 ±0.1㎜) 있기 때문에, 도 6에 모식적으로 나타낸 바와 같이 종래의 정전 척(120)에서는 흡착면에 대하여 유리 기판(122)의 표면이 접촉하지 않는 부분(124)이 존재하고, 그 때문에 흡착력이 부족하여(흡착력은 접촉 면적에 비례함), 최악의 경우에는 유리 기판의 낙하를 초래할 경우가 있다. 또한, 이와 같은 유리 기판을 정전 척에서 흡착 유지하여 액정 주입·패널 접합 장치에서 처리할 경우에는, 균일한 액정 주입이 행해지지 않고, 액정 패널의 특성에 악영향을 미칠 수도 있다.In recent years, panel enlargement has progressed, and as an example, glass substrates (about 2000 mm square, having a size of 2200 × 1900 mm, for example) exceeding the seventh generation have a large surface area and can accumulate sufficient static charge. Therefore, direct adsorption and retention in the electrostatic chuck can be maintained. By the way, the glass substrate beyond the seventh generation has a variation of about 15% in thickness (± 0.1 mm in a typical 0.7 mm thick substrate), so as shown schematically in FIG. 6, the conventional electrostatic chuck 120 In this case, there is a
[특허문헌 1] 일본국 공개특허 제2000-208594호 공보 [Patent Document 1] Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-208594
본 발명은 두께에 편차가 있는 유리 기판과 같은, 표면의 평탄성이 부족한 피흡착물의 흡착 유지를 가능하게 하고, 피흡착물의 개체 차(差)에 따르지 않고 일정 흡착력을 발현할 수 있는 정전 척의 제공을 목적으로 한다.The present invention provides the provision of an electrostatic chuck capable of maintaining the adsorption of an adsorbate having a lack of flatness on the surface, such as a glass substrate having a difference in thickness, and expressing a constant adsorption force without depending on the individual difference of the adsorbate. The purpose.
본 발명의 정전 척은, 피흡착물을 흡착하는 흡착면을 갖는 유전층, 유전층의 변형을 가능하게 하는 탄성층, 및 유전층의 흡착면과 탄성층 사이에 위치하는, 흡착에 필요한 정전하를 발생시키기 위한 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.The electrostatic chuck of the present invention provides a dielectric layer having an adsorption surface for adsorbing an adsorbate, an elastic layer for allowing deformation of the dielectric layer, and an electrostatic charge necessary for adsorption, which is located between the adsorption surface and the elastic layer of the dielectric layer. It characterized in that it comprises an electrode.
본 발명의 정전 척에 있어서, 유전층은 유기 수지 재료로 제작할 수 있다. 유기 수지 재료는 2 이상의 비(比)유전률을 갖는 것이 바람직하고, 적합한 것으로서 폴리에스테르를 들 수 있다.In the electrostatic chuck of the present invention, the dielectric layer can be made of an organic resin material. It is preferable that an organic resin material has a specific dielectric constant of 2 or more, and polyester is mentioned as a suitable thing.
탄성층은 예를 들어 실리콘 고무로 제작할 수 있고, 실리콘 고무는 55 이상의 쇼어 A경도를 나타내는 것이 바람직하다.The elastic layer can be made of, for example, silicone rubber, and the silicone rubber preferably exhibits a Shore A hardness of 55 or more.
또한, 탄성층의 비(比)저항은 1013Ω·㎝ 이하가 바람직하고, 그것에 의해 피흡착물의 전하를 용이하게 방출 가능하게 하고, 신속한 이탈성과 전하의 축적에 의한 셀이나 디바이스의 파괴 방지를 실현할 수 있다.In addition, the specific resistance of the elastic layer is preferably 10 13 Ω · cm or less, thereby making it possible to easily discharge the charges of the adsorbed material, thereby preventing breakage of the cell or device by rapid release and charge accumulation. It can be realized.
도 1에 본 발명에 의한 정전 척(10)을 모식적으로 나타낸다. 이 정전 척(10)은 쌍극 타입이며, 유전층(12), 2개의 전극(14a, 14b), 탄성층(16)을 포함한다. 유전층(12)의 흡착면(22)과 탄성층(16) 사이에 전극(14a, 14b)이 위치한다.In FIG. 1, the
유전층(12)은 변형 가능한 유전 재료, 예를 들어 폴리에스테르, 폴리이미드 등의 유기 수지 재료 등으로 제작할 수 있다. 흡착에 기여하는 쿨롬력은 유전층의 비유전률에 비례하기 때문에, 유전층의 비유전률이 크면 클수록 정전 척의 흡착력이 증대하고, 더 저(低)전압의 인가로 큰 흡착력을 얻을 수 있다. 인가 전압의 저하는 정전 척의 방전의 예방과, 디바이스나 셀의 고(高)전계나 정전기 등에 의한 파괴 방지의 관점에서도 유리하다. 일반적으로는, 유전층 재료의 비유전률은 2 이상이 바람직하고, 이와 같은 재료의 예로서는 폴리에스테르를 들 수 있다.The
유전층(12)은 두께의 편차에 따라 표면에 요철이 있는 유리 기판 등의 피흡 착물(도시 생략)을 흡착하기 위해, 피흡착물의 표면 요철에 추종하여 변형하는 것이 필요하다. 따라서, 유전층(12)은 이 변형을 가능하게 하는 정도의 두께여야 한다. 일반적으로는, 사용하는 재료에 의존한다고는 하여도, 유전층의 두께는 20∼250㎛ 정도가 좋고, 더 바람직하게는 50∼100㎛, 특히 바람직하게는 75㎛ 정도이다.In order to adsorb | suck to-be-adsorbed material (not shown), such as a glass substrate with an unevenness | corrugation on the surface according to the thickness variation, it is necessary to deform | transform and follow the uneven | corrugated surface of the to-be-adsorbed object. Thus,
전극(14a, 14b)은 얇은 도체 재료, 예를 들어 구리 포일 등으로 제작할 수 있다. 전극(14a, 14b)의 두께는 5㎛ 정도가 좋다. 전극(14a, 14b)은 또한 통상의 정전 척에서 사용되는 것과 동일한 급전부(20a, 20b)에 접속할 수 있다.The
탄성층(16)은 실리콘 고무 등의 일반적인 탄성 재료로 제작할 수 있고, 그 자체가 탄성 변형함으로써, 유전층(12)이 피흡착물의 요철이 있는 표면 형상으로 추종하여 변형하는 것을 가능하게 하기 위한 것이다. 이 목적을 위해, 탄성층(16)은 쇼어 A경도가 55 이상인 탄성 재료로 제작하는 것이 바람직하고, 예를 들어 위에 예시한 실리콘 고무를 비롯하여 천연 고무, 합성 고무, 우레탄 등의 재료를 사용할 수 있다. 또한, 그 두께는 2∼10㎜ 정도가 바람직하고, 보다 바람직한 두께는 3∼5㎜이다. 경우에 따라서는, 예를 들어 스프링으로 형성된 탄성층을 이용할 수도 있다.The
탄성층(16)의 배후(유전층(12)으로부터 먼 측)에 가대(18)를 설치할 수 있다. 가대(18)는 통상의 정전 척에서 사용되는 것과 동일하면 된다. 예를 들어, 알루미늄 합금제의 가대를 사용할 수 있다.The
도 1에 나타낸 본 발명의 정전 척(10)은, 예를 들어 다음과 같이 하여 제조 할 수 있다. 가대(18) 위에 두께 5㎜의 실리콘 고무 시트로 탄성층(16)을 형성하고, 그 위에 실리콘 접착제로 두께 5㎛의 구리 포일(급전부(20)로의 접속 배선 부착)을 첨부하여 전극(14a, 14b)을 제작한다. 다음으로, 전극(14a, 14b) 위에 두께 75㎛의 폴리에스테르 필름을 접착제(실리콘계, 아크릴계 등)로 고정하여 유전층(12)을 형성하고, 정전 척(10)을 완성한다. 유전층(12) 아래의 전극(14a, 14b)은 유전층(12)에 비하여 얇기 때문에, 형성된 유전층(12)의 흡착면(22)은 고르지 않아도 된다.The
본 발명의 정전 척은 임의의 크기로 제조할 수 있다. 하지만, 일반적으로는, 제작상이나 메인트넌스의 용이성 등의 이유에서, 흡착면이 250×250㎜ 정도로 되는 것이 바람직하다. 이와 같은 소형 정전 척을 유닛으로서 조합시킴으로써, 1대의 대형 정전 척 장치를 구성할 수 있다. 이 경우, 유리 기판 등의 피흡착물의 한층 더 대형화에 대하여도, 조합의 변경 등에 의해 용이하게 대응할 수 있다. 또한, 각각의 정전 척 유닛은 독립되어 있기 때문에, 고장 시에도 유닛의 교환으로 대처할 수 있다.The electrostatic chuck of the present invention can be manufactured in any size. In general, however, it is preferable that the adsorption surface be on the order of 250 x 250 mm, for reasons of manufacture and ease of maintenance. By combining such a small electrostatic chuck as a unit, one large electrostatic chuck device can be configured. In this case, even larger size of adsorbed substances, such as a glass substrate, can be responded easily by change of a combination. In addition, since each electrostatic chuck unit is independent, it is possible to cope with replacement of the unit even in the case of failure.
본 발명의 정전 척은, 도 2에 나타낸 바와 같이 단일 전극(14’)을 포함하는 단극 타입일 수도 있다. 이 도면의 정전 척(10’)은 단일 전극(14’)을 사용하는 것과, 플러스 전압을 인가하는 급전부(20’)에만 접속되는 것 이외에는, 도 1을 참조하여 설명한 정전 척(10)과 동일한 구성일 수도 있다. 이 단극 타입의 정전 척에 의해 흡착을 행하는 때에는, 피흡착물(도시 생략)에 마이너스 전압이 인가된다.The electrostatic chuck of the present invention may be a monopole type including a single electrode 14 ', as shown in FIG. The electrostatic chuck 10 'in this figure is connected to the
도 3에 도 1의 쌍극 타입의 본 발명의 정전 척(10)이 표면의 요철 정도가 큰 유리 기판(30)을 흡착 유지한 바를 모식적으로 나타낸다. 유전층(12)은 배후의 탄성층(16)의 탄성 변형에 의해, 유리 기판(30) 표면의 요철에 추종하여 변형하고, 유리 기판(30)의 표면 전체와 접촉할 수 있어, 그것에 의해 유리 기판을 확실히 흡착 유지할 수 있다.3, the
유전층의 재료로서 폴리에스테르, 폴리이미드, 염화비닐, 폴리에틸렌 및 불소고무 필름(75㎛ 두께) 중 1개를 사용하는, 흡착면이 250×250㎜의 쌍극 타입의 5 종류의 정전 척을 제작했다. 어느 정전 척도, 전극은 240×240㎜, 두께 5㎛의 구리 포일로 제작하고, 탄성층은 두께 5㎜, 쇼어 A경도 90의 실리콘 고무 시트로 제작했다. 이들 정전 척의 각각에 인가하는 전압을 변화시키고, 정전 척이 나타내는 흡착력을 측정한 결과를 도 4에 나타낸다. 폴리에스테르의 유전층을 갖는 정전 척이 인가 전압에 거의 비례하여 증가하는 흡착력을 나타내는 것, 특히 3000V를 초월하는 인가 전압에서 2gf/㎠(약 0.02N/㎠) 이상의 큰 흡착력을 나타내는 것을 알 수 있다.Five types of electrostatic chucks of bipolar type having an adsorptive surface of 250 x 250 mm using one of polyester, polyimide, vinyl chloride, polyethylene, and a fluororubber film (75 탆 thickness) were prepared as the material of the dielectric layer. In any electrostatic measure, the electrode was made of a copper foil of 240 × 240 mm and a thickness of 5 μm, and the elastic layer was made of a silicon rubber sheet having a thickness of 5 mm and a Shore A hardness of 90. The voltage applied to each of these electrostatic chucks is changed, and the result of having measured the adsorption force which the electrostatic chuck shows is shown in FIG. It can be seen that an electrostatic chuck with a dielectric layer of polyester exhibits an adsorption force that increases substantially in proportion to the applied voltage, in particular a large adsorption force of 2 gf / cm 2 (about 0.02 N / cm 2) or more at an applied voltage exceeding 3000 V.
여기서는 피흡착물을 유리 기판으로서 설명하고는 있지만, 본 발명의 정전 척을 사용할 수 있는 피흡착물은 그것에는 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 정전 척은 실리콘 기판 등의 흡착 유지에 이용하는 것도 가능하다.Although an adsorbate is demonstrated here as a glass substrate, the adsorbate which can use the electrostatic chuck of this invention is not limited to it. For example, the electrostatic chuck of the present invention can also be used for adsorption holding of a silicon substrate or the like.
본 발명에 의하면, 정전 척의 흡착면이 변형하여 피흡착물의 두께를 흡수함으로써, 피흡착물의 전면(全面)이 정전 척의 흡착면에 접촉하고, 피흡착물의 개체 차에 따르지 않는 일정 흡착력을 발생할 수 있다. 또한, 유전층을 특히 폴리에스 테르로 제작한 경우, 폴리이미드 등을 사용한 정전 척과 비교하여 강한 흡착력을 발생시킬 수 있어, 정전 척의 동작 전압을 저하시키는 것이 가능하며, 이것에 따라 정전 척의 방전을 예방할 수 있다.According to the present invention, the adsorption surface of the electrostatic chuck deforms to absorb the thickness of the adsorbed object, so that the entire surface of the adsorbed object comes into contact with the adsorption surface of the electrostatic chuck, thereby generating a constant adsorption force that does not depend on the individual difference of the adsorbed object. . In addition, when the dielectric layer is made of polyester in particular, strong adsorption force can be generated as compared with an electrostatic chuck made of polyimide or the like, and the operating voltage of the electrostatic chuck can be reduced, thereby preventing the discharge of the electrostatic chuck. have.
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