(57)【要約】  平面間の付着力を測定するための方法及び装置は、力測定ゲージと、真空源と流体連通している少なくとも１つの開口部又は窪んだチャネルを備えた平面を有する基板接触コンポーネントとを含む。基板接触コンポーネントの平面と基板との間の付着力を決定するために、該装置と平面を有する基板とを、第１，第２，及び第３の位置の間で互いに対して相対的に移動させる。
2020521132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面間の付着力を測定するための装置において、
平面内へと窪んだ少なくとも１つの開口部又はチャネルを含む平面を備えた基板接触コンポーネントであって、前記少なくとも１つの開口部又はチャネルが真空源と流体連通している、基板接触コンポーネント；及び
力測定ゲージ
を備えており、
前記装置と平面を備えた基板とが、前記基板接触コンポーネントの前記平面と前記基板の前記平面とが、第２の位置に至るまでは接触していない少なくとも第１の位置から、前記基板接触コンポーネントの前記平面と前記基板の前記平面とが互いに接触している第２の位置まで、互いに対して相対的に移動するように構成されており、該第２の位置にある間に、少なくとも１つの開口部又はチャネルに少なくとも部分的な真空が生成され；
前記装置と前記基板とが、前記第２の位置から第３の位置まで互いに相対的に移動するように構成されており、前記基板接触コンポーネントの前記平面と前記基板の前記平面とが接触しておらず；
前記装置が、前記第２の位置と前記第３の位置との間の移動の結果としての前記基板接触コンポーネントの前記平面と前記基板の前記平面との間の付着力を決定できるように構成されている、
装置。
【請求項２】
前記基板接触コンポーネントが、少なくとも１つの開口部又はチャネルを含む前記平面を備えた取り外し可能なサブコンポーネントを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
材料の層が、前記取り外し可能なサブコンポーネントの前記平面の少なくとも一部の上に配置される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つのチャネルが複数の平行なチャネルを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つのチャネルが、前記チャネルの少なくとも１つの他のセクションに対して垂直なセクションを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記装置が、前記第２の位置にある間に少なくとも１つのチャネル内に生成される前記部分的な真空を変化させるように構成される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
平面間の付着力を測定する方法において、
装置と平面を備えた基板とを、少なくとも第１の位置から第２の位置まで互いに対して相対的に移動させる工程であって、
前記装置が、力測定ゲージと、前記平面内へと窪んだ少なくとも１つの開口部又はチャネルを含む平面を備えた基板接触コンポーネントとを備えており、ここで、前記少なくとも１つの開口部又はチャネルが真空源と流体連通しており；
前記基板接触コンポーネントの前記平面と前記基板の前記平面とが、前記第１の位置では接触しておらず；
前記基板接触コンポーネントの前記平面と前記基板の前記平面とが、前記第２の位置では互いに接触している、工程、
前記第２の位置にあるときに、前記少なくとも１つの開口部又はチャネルに少なくとも部分的な真空を生成する工程；
前記装置及び前記基板を第３の位置まで移動させる工程であって、前記基板接触コンポーネントの前記平面と前記基板の前記平面とが接触していない、工程；及び
前記第２の位置と前記第３の位置との間の移動の結果としての前記基板接触コンポーネントの前記平面と前記基板の前記平面との間の付着力を決定する工程
を含む、方法。
【請求項８】
前記基板接触コンポーネントが、少なくとも１つの開口部又はチャネルを含む前記平面を備えた取り外し可能なサブコンポーネントを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
材料の層が、前記取り外し可能なサブコンポーネントの前記平面の少なくとも一部の上に配置される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのチャネルが複数の平行なチャネルを含む、請求項７〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのチャネルが、前記チャネルの少なくとも１つの他のセクションに対して垂直なセクションを含む、請求項７〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記方法が、前記第２の位置にある間に、少なくとも１つのチャネル内に生成される前記部分的な真空を変化させる工程をさらに含む、請求項７〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、その内容が依拠され、その全体がここに参照することによって本願に援用される、２０１７年５月２５日出願の米国仮特許出願第６２／５１１，０３６号の米国法典第３５編特許法１１９条に基づく優先権の利益を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、概して、平面間の付着力を測定するための方法及び装置に関し、より詳細には、さまざまな負荷条件の下での平面間の付着力の測定に関する。
【背景技術】
【０００３】
互いに密接に接触している平らな表面は、しばしば、幾つかのタイプの材料相互作用に起因して付着する。関係する材料系並びに幾何学的因子及び／又は形態係数に応じて、２つの表面を分離するために必要な力は、非常に小さいものから非常に大きいものまでさまざまに異なりうる。これは、寸法が大きく、非常に平らで薄いガラス基板と、通常、真空処理装置の真空チャック又はサセプタとして機能する金属表面などの等しく大きい平らな表面とが日常的に接触する、フラットパネルディスプレイの製造プロセスにおいて、大きな課題となりうる。ある特定の状況では、これらの表面を互いから取り外すには、ガラス表面の強度を超える力が必要になることがあり、その結果、破損する可能性がある。加えて、表面材料、表面粗さ、及び大気条件（例えば湿度等）などの要因が、平面間の付着力に影響を与える可能性がある。これらの影響を軽減できる表面工学的な方法は存在するが、付着力を正確に研究するためには、実際のプロセス条件のロバストなシミュレーションを含む改善された測定技術が引き続き必要とされている。
【発明の概要】
【０００４】
本明細書に開示される実施形態は、平面間の付着力を測定するための装置を含む。本装置は、平面内へと窪んだ少なくとも１つの開口部又はチャネルを含む平面を備えた基板接触コンポーネントを含む。少なくとも１つの開口部又はチャネルは、真空源と流体連通している。本装置はまた、力測定ゲージも備えている。本装置と平面を有する基板とは、基板接触コンポーネントの平面と基板の平面とが接触していない少なくとも第１の位置から、基板接触コンポーネントの平面と基板の平面とが互いに接触している第２の位置まで、互いに対して相対的に移動するように構成されている。この第２の位置にある間に、少なくとも１つの開口部又はチャネルに少なくとも部分的な真空が生成される。加えて、装置と基板とは、第２の位置から第３の位置まで互いに相対的に移動するように構成されており、ここで、基板接触コンポーネントの平面と基板の平面とは接触していない。装置はまた、第２の位置と第３の位置との間の移動の結果としての基板接触コンポーネントの平面と基板の平面との間の付着力を決定できるように構成されている。
【０００５】
本明細書に開示される実施形態はまた、平面間の付着力を測定する方法も含む。本方法は、装置と平面を有する基板とを、少なくとも第１の位置から第２の位置まで、互いに対して相対的に移動させる工程を含む。該装置は、力測定ゲージと、平面内へと窪んだ少なくとも１つの開口部又はチャネルを含む平面を備えた基板接触コンポーネントとを備えている。少なくとも１つの開口部又はチャネルは、真空源と流体連通している。基板接触コンポーネントの平面と基板の平面とは、第１の位置では接触していない。本方法はまた、第２の位置にあるときに、少なくとも１つの開口部又はチャネルに少なくとも部分的な真空を生成する工程も含む。加えて、本方法は、装置及び基板を第３の位置まで移動させる工程を含み、ここで、基板接触コンポーネントの平面と基板の平面とは接触していない。本方法はまた、第２の位置と第３の位置との間の移動の結果としての基板接触コンポーネントの平面と基板の平面との間の付着力を決定する工程も含む。
【０００６】
本明細書に開示される実施形態のさらなる特徴及び利点は、以下の詳細な説明に記載されており、一部にはその説明から当業者には容易に明らかになり、あるいは、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、並びに添付の図面を含む、本明細書に記載されるように開示される実施形態を実施することによって認識される。
【０００７】
前述の概要及び後述する詳細な説明はいずれも、特許請求の範囲に記載される実施形態の性質及び特徴を理解するための概観又は枠組みを提供することが意図されていることが理解されるべきである。添付の図面は、さらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれて、その一部を構成する。図面は本開示のさまざまな実施形態を例証しており、その説明とともに、それらの原理及び動作を説明する役割を担う。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本明細書に開示される実施形態による例となる付着力測定装置の概略的な斜視図
【図２】図１の装置の側面断面図
【図３Ａ】複数の平行なチャネルが平面内へと窪んでいる、図１の装置の基板接触コンポーネントの平面の底面斜視図
【図３Ｂ】平面内へと窪んでいるチャネルが、該チャネルの少なくとも１つの他のセクションに対して垂直なセクションを含む、基板接触コンポーネントの別の平面の底面斜視図
【図４Ａ】第１、第２、及び第３の位置の間を互いに対して相対的に移動する、基板接触コンポーネントと基板の側面斜視図
【図４Ｂ】第１、第２、及び第３の位置の間を互いに対して相対的に移動する、基板接触コンポーネントと基板の側面斜視図
【図４Ｃ】第１、第２、及び第３の位置の間を互いに対して相対的に移動する、基板接触コンポーネントと基板の側面斜視図
【図５】付着力測定装置と基板とが第１、第２、及び第３の位置の間を互いに対して相対的に移動するときの時間の関数としての総負荷を示すグラフ
【図６】付着力測定装置と基板とが、第１及び第２の位置の間を互いに対して相対的に移動するときの時間の関数としての総負荷を示すグラフ
【図７】付着力測定装置と基板とが、第２及び第３の位置の間を互いに対して相対的に移動するときの時間の関数としての総負荷を示すグラフ
【図８Ａ】複数の貫通孔と、その上に材料の層が配置された平面とを備えた取り外し可能なサブコンポーネントとを含む、基板接触コンポーネントの側面斜視図
【図８Ｂ】複数の貫通孔と、その上に材料の層が配置された平面とを備えた取り外し可能なサブコンポーネントとを含む、基板接触コンポーネントの底面斜視図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
これより、その例が添付の図面に示される本開示の実施形態について、詳細に説明する。可能な場合はいつでも、同一又は類似した部分についての言及には、図面全体を通して同じ参照番号が用いられる。しかしながら、本開示は、多くの異なる形態で具体化することができ、本明細書に記載される実施形態に限定されると解釈されるべきではない。
【００１０】
本明細書では、範囲は、「約」１つの特定の値から、及び／又は「約」別の特定の値までとして表現することができる。このような範囲が表現される場合、別の実施形態は、その１つの特定の値から及び／又は他方の特定の値までを含む。同様に、例えば先行詞「約」の使用によって、値が近似値として表される場合、その特定の値は別の実施形態を形成することが理解されよう。さらには、範囲の各々の端点は、他の端点に関連して、及び他の端点とは独立してのいずれにおいても重要であることが理解されよう。
【００１１】
本明細書で使用される方向用語（例えば、上、下、右、左、前、後、上部、底部）は、描かれた図を参照してのみ作られており、絶対的な方向を意味することは意図していない。
【００１２】
特に明記しない限り、本明細書に記載のいずれの方法も、その工程が特定の順序で実行されることを必要とする、若しくは、装置には特定の向きが必要であると解釈されることは、決して意図していない。したがって、方法クレームが、その工程が従うべき順序を実際には記載していない場合、若しくは装置クレームが個々の構成要素に対する順序又は向きを実際に記載していない場合、あるいは、工程が特定の順序に限定されるべきであることが特許請求の範囲又は明細書に別段に明確に述べられていない場合、若しくは装置の構成要素に対する特定の順序又は向きが記載されていない場合には、いかなる意味においても、順序又は方向が推測されることは決して意図していない。これには、次のような解釈のためのあらゆる非明示的根拠が当てはまる：工程の配置、動作フロー、構成要素の順序、又は構成要素の方向に関する論理的事項；文法上の編成又は句読点から派生した平明な意味；及び、明細書に記載される実施形態の数又はタイプ。
【００１３】
本明細書で用いられる場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈上明らかに別段の指示がない限り、複数の指示対象を含む。よって、例えば、「ある１つの（ａ）」構成要素への言及は、文脈がそうでないことを明確に示さない限り、そのような構成要素を２つ以上有する態様を含む。
【００１４】
本明細書で用いられる場合、「真空源」という用語は、該真空源と流体連通している装置、システム、又はコンポーネント内に少なくとも部分的な真空を生成することができる源を指す。
【００１５】
図１は、本明細書に開示される実施形態による例となる付着力測定装置１００の概略的な斜視図を示しており、図２は、図１に示される装置１００の側面断面図を示している。装置１００は、平面１０２を有する基板接触コンポーネント１０６を備えている。基板接触コンポーネント１０６は、接続ピン１１８を介して安定化コンポーネント１１６と堅く結合される。次に、安定化コンポーネント１１６は、ねじ係合部材１２０及び１２２を介してブラケット１２４に結合される。
【００１６】
図３Ａは、図１及び２に示される装置１００の基板接触コンポーネント１０６の平面１０２の底面斜視図を示している。図３Ａに示される実施形態では、複数の平行なチャネル１０４は平面１０２内へと窪んでいる。
【００１７】
図３Ｂは、チャネル１０４’の少なくとも１つの他のセクションに対して垂直なセクションを有するチャネル１０４’が平面１０２’内へと窪んでいる、基板接触コンポーネント１０６’の別の平面１０２’の底面斜視図を示している。チャネル１０４’はまた、チャネル１０４’の少なくとも他のセクションに対して平行なセクションも含む。チャネル１０４’は、小さい矩形のセクションを取り囲む大きい矩形のセクションを含むことを特徴とすることもでき、この矩形のセクションは４つの交差する接続セクションによって接続される。
【００１８】
ある特定の例示的な実施形態では、平面１０２、１０２’は、アルミニウム、鋼、及び真鍮のうちの少なくとも１つなど、金属を含む。平面はまた、セラミック又はプラスチックなどの非金属材料を含んでいてもよい。
【００１９】
ある特定の例示的な実施形態では、平面１０２、１０２’は、約５，０００平方ミリメートル〜約５００，０００平方ミリメートルの面積を有しうる。
【００２０】
ある特定の例示的な実施形態では、チャネル１０４、１０４’は、該チャネル１０４、１０４’を含むように、例えば、機械的切断（例えば、機械加工）、レーザ切断、又は平面１０２、１０２’の成形など、１つ以上の方法によって平面１０２、１０２’内に形成されうる。チャネル１０４、１０４’の深さは、限定はしないが、約０．５ミリメートル〜約１ミリメートルの範囲とすることができる。チャネル１０４、１０４’の幅は、限定はしないが、約０．５ミリメートル〜約１ミリメートルの範囲とすることができる。チャネル１０４、１０４’の長さは、限定はしないが、約１０ミリメートル〜約１２０ミリメートルの範囲とすることができる。
【００２１】
図１及び２に示されるように、装置１００は、真空源（図示せず）と流体連通することを可能にする真空ライン１０８及び真空チャンバ１１０をさらに含む。真空源は、平面１０２、１０２’が平面を有する基板などの物体に接触するときに、チャネル１０４、１０４’内に生成される部分的な真空を変化させるように動作させることができる。
【００２２】
装置１００は、例えば、リード線１１４を介してデータ処理ユニット（図示せず）と電気通信することができる力測定ゲージ１１２をさらに含む。ある特定の例示的な実施形態では、力測定ゲージ１１２はロードセルを含みうる。ロードセルは、例えば、当業者に知られているように、張力モードと圧縮モードの両方で較正される統合された一方向ロードセルでありうる。例示的な市販のロードセルには、ＦＵＴＥＫ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  Ｉｎｃ．社、ＯＭＥＧＡ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ社、及びＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ社から入手可能なものが含まれる。
【００２３】
図４Ａ〜４Ｃは、それぞれ、装置１００の基板接触コンポーネント１０６と第１、第２、及び第３の位置の間を互いに対して相対的に移動する基板２００の側面斜視図を示している。具体的には、図４Ａは、装置１００の基板接触コンポーネント１０６と平面２０２を含む基板２００との、第１の位置から第２の位置までの相対運動の側面斜視図を示している。図４Ａに示されるように、基板接触コンポーネント１０６の平面１０２と基板２００の平面２０２とは互いに接触していないが、矢印Ａ及びＢによって示されるように、互いに相対的に近づき合うように移動する。
【００２４】
図４Ｂでは、基板接触コンポーネント１０６を備えた装置１００と基板２００とが第２の位置で示されており、ここで、基板接触コンポーネント１０６の平面１０２と基板２００の平面２０２とは互いに接触している。第２の位置にある間、真空ライン１０８及び真空チャンバ１１０を通る真空源の動作により、少なくとも１つのチャネル（例えば、図３Ａ及び３Ｂに示される１０４、１０４’）に少なくとも部分的な真空を生成することができる。
【００２５】
図４Ｃは、装置１００の基板接触コンポーネント１０６と平面２０２を含む基板２００との、第２の位置から第３の位置までの相対運動の側面斜視図を示している。図４Ｃに示されるように、基板接触コンポーネント１０６の平面１０２と基板２００の平面２０２とは互いに接触しておらず、矢印Ａ及びＢによって示されるように、互いに相対的に離れ合うように移動する。
【００２６】
図４Ａ〜４Ｃに示されるように、基板２００の平面２０２の表面積は、基板接触コンポーネント１０６の平面１０２の表面積よりも大きいものとして示されている。しかしながら、本明細書に開示される実施形態は、基板２００の平面２０２と基板接触コンポーネント１０６の平面１０２とが、図４Ａ〜４Ｃに示されるものとは異なる相対的なサイズであるものを含み、例えば、基板２００の平面２０２と基板接触コンポーネント１０６の平面１０２とがほぼ同じ面積を有する場合、又は、基板接触コンポーネント１０６の平面１０２が基板２００の平面２０２よりも大きい表面積を有する場合などである。したがって、装置１００を使用して、さまざまな表面積を有する基板の付着力を決定することができる。
【００２７】
装置１００と基板２００との間の相対運動は、装置１００と基板２００の一方又は両方の運動を介して生じうる。例えば、ある特定の例示的な実施形態では、装置１００は、基板２００を静止させたままで、基板２００に向かって及び基板２００から離れるように移動させることができる。あるいは、ある特定の例示的な実施形態では、基板２００は、装置１００を静止させたままで、装置１００に向かって及び装置１００から離れるように移動させることができる。加えて、ある特定の例示的な実施形態では、装置１００と基板２００は、互いに向かって及び互いから離れるように、の両方に移動することができる。
【００２８】
例えば、本明細書に開示される実施形態は、その開示全体が参照することによって本明細書に組み込まれる米国仮特許出願第６２／２６２，６３８号明細書に記載されるように、例として、例えば基板上の静電荷を測定するために用いられるシステムを含む、基板の追加の特性を調べるシステムなど、装置１００がより大きいプラットフォーム又はシステムに統合されるものを含む。このようなシステムは、当業者に知られている方法に従って湿度制御することができる。
【００２９】
このような実施形態では、基板２００は、取り付けプラットフォーム上に取り付けられ、クランプ、真空チャック、及び他の同様のコンポーネント又は方法など、任意の適切な固定機構、若しくはそれらの組合せを使用して、プラットフォームに任意選択的に固定することができる。次に、取り付けプラットフォームは、とりわけ、取り付けプラットフォームと装置１００とを互いに対して位置決めするために使用することができるアセンブリプラットフォームに含まれてもよい。
【００３０】
例えば、幾つかの実施形態では、装置１００を、ブラケット１２４を介して多軸アクチュエータに取り外し可能に固定することができ、この多軸アクチュエータは、取り付けプラットフォームに近接して（例えば、上に）配置されて、サーボモータなどのモータと位置決めセンサとの組合せなどにより、取り付けプラットフォームに対して三次元運動を提供するように作動させることができる。多軸アクチュエータは、所望の運動又はシーケンスを実行するためのプログラミングをさらに含むことができる。モータを使用して、所与の基板用に選択されたプログラミングに基づいて、多軸アクチュエータの動きに動力を供給することができる。
【００３１】
基板２００は、例えば、ガラス、プラスチック、金属、及びセラミックのうちの少なくとも２つを含む基板を含めた、ガラス基板、プラスチック基板、金属基板、セラミック基板から選択することができる。ある特定の例示的な実施形態では、基板２００は、ガラスシート又はパネルなどのガラスを含む。ある特定の例示的な実施形態では、基板２００は、幾つか例を挙げれば、無機コーティング、有機コーティング、及びポリマーコーティングから選択される少なくとも１つのコーティング材料から選択される少なくとも１つのコーティング材料でコーティングされた、ガラスシート又はガラスパネルなどのガラスを含む。
【００３２】
基板２００の厚さは、限定はしないが、例えば、約０．０５ミリメートル〜約５ミリメートルの範囲でありうる。基板２００の表面積は、限定はしないが、例えば、約５，０００平方ミリメートル〜約５００，０００平方ミリメートルの範囲でありうる。
【００３３】
装置１００と基板２００とが第１、第２、及び第３の位置の間を互いに対して相対的に移動するときに、装置１００によって基板２００に加えられる総負荷又は力は、力測定ゲージ１１２によって測定することができ、リード線１１４を介してデータ処理ユニットに送ることができる。図５は、図４Ａ〜４Ｃに示されるように、装置１００と基板２００とが第１、第２、及び第３の位置の間を互いに対して相対的に移動するときの時間の関数としての総負荷を示すグラフである。図６は、装置１００と基板２００とが第１及び第２の位置の間を互いに対して相対的に移動するときの時間の関数としての総負荷を示すグラフである。図７は、装置１００及び基板２００が第２及び第３の位置の間を互いに対して相対的に移動するときの時間の関数としての総負荷を示すグラフである。
【００３４】
具体的には、図５〜７は、５回の実験ランの時間の関数としての平均総負荷を示している。図５〜７に示されるように、装置１００は、図３Ｂに示されるチャネル１０４’を有する平面１０２’を備えた基板接触コンポーネント１０６’を含んでいた。基板接触コンポーネント１０６’はステンレス鋼で作られており、基板接触コンポーネント１０６’の表面積は約１０，９０７平方ミリメートルであり、チャネル１０４’の深さは約０．７６ミリメートルであり、チャネル１０４’の幅は約０．７６ミリメートルであった。基板２００は、約０．５ミリメートルの厚さと約９，１２３平方ミリメートルの表面積を有する、Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ社から入手可能なＥａｇｌｅ  ＸＧ（登録商標）ガラスでできていた。
【００３５】
図５〜７に示されるように、装置１００及び基板２００は、装置１００と基板２００とが第２の位置になる約５３．３秒の時点まで、互いに対して相対的に近づくように移動し、この第２の位置で、装置１００の基板接触コンポーネント１０６’の平面１０２’と基板２００の平面２０２が互いに接触した。第２の位置にある間、約２５ｍＰａの負圧の部分的な真空がチャネル１０４’内で生成された。接触すると、装置１００によって基板２００に加えられる総負荷は、約０ポンド（約０ｇ）から約１．５ポンド（約６８０ｇ）へと急速に増加した。
【００３６】
図５〜７に示されるように、装置１００の基板接触コンポーネント１０６’の平面１０２’と基板２００の平面２０２は、約６３．２秒の時間、接触して保持され、その後、約１１６．５２秒の時点で、装置１００と基板２００は、基板接触コンポーネント１０６’の平面１０２’と基板２００の平面２０２が接触しない第３の位置に移動した。
【００３７】
図７に示されるように、基板接触コンポーネント１０６’の平面１０２’と基板２００の平面２０２との間の付着力は、装置１００と基板２００とが第２の位置から移動し始めた瞬間の負の負荷として表される。図７の実施形態では、付着力は約０．２５ポンド（約１１３ｇ）である。付着力は、表面間に付着をもたらす、さまざまな力の合計として広く要約することができ、この事例では、基板接触コンポーネント１０６’の金属表面と基板２００のガラス表面との間の付着である。このような力には、例えば、非共有結合した電荷相互作用による静電力、電荷状態に依存しない分子引力、及び液体媒介接触又は付着による（例えば、湿度に起因する）毛細管力が含まれる。
【００３８】
図８Ａ及び８Ｂは、それぞれ、複数の開口部（貫通孔１３０）を含む取り外し可能なサブコンポーネント１２６と、その上に配置された材料の層１２８を有する平面１０２”とを含む、基板接触コンポーネント１０６の側面斜視図及び底面斜視図を示している。取り外し可能なサブコンポーネント１２６は、例えば、当業者に知られている取り付け機構（例えば、ネジ、クランプ、締まり嵌め等）を介して基板接触コンポーネント１０６の本体に繰り返し取り付け及び取り外しすることができる。図８Ｂは８つの貫通孔１３０を示しているが、本明細書に開示される実施形態は、貫通孔１３０などの任意の数の開口部を有する取り外し可能なサブコンポーネントを含む。
【００３９】
貫通孔１３０などの開口部は、真空源と流体連通することができる。例えば、ある特定の例示的な実施形態では、貫通孔１３０は、基板接触コンポーネント１０６、１０６’の本体のチャネル（例えば、１０４、１０４’）と流体連通し、これが次に真空源と流体連通するように、所定の位置で取り外し可能なサブコンポーネント１２６を貫通して形成又は機械加工することができる。あるいは、基板接触コンポーネントの本体は、真空源と取り外し可能なサブコンポーネント１２６の複数の開口部との間の流体連通を可能にするように構成された貫通孔などの複数の開口部を含むことができる。
【００４０】
このような流体連通は、基板接触コンポーネントの本体と取り外し可能なサブコンポーネント１２６との間に薄いＯリング又はガスケットを使用することでさらに可能にすることができる。加えて、取り外し可能なサブコンポーネント１２６の平面１０２”は、図３Ａ及び３Ｂに示されるチャネルパターンなど、真空源と流体連通する少なくとも１つのチャネルを備えてもよい。
【００４１】
取り外し可能なサブコンポーネント１２６及び／又はその平面１０２”は、任意の数の材料のうちの１つ以上を含むことができる。例えば、本明細書に開示される実施形態は、基板接触コンポーネントの本体にそれぞれ交換可能に取り付け及び取り外しできる複数の取り外し可能なサブコンポーネントを含む。複数の取り外し可能なサブコンポーネントの部材はそれぞれ、複数の取り外し可能なサブコンポーネントの他の部材の平面材料とは異なる材料を含む平面を備えることができる。このような材料の変更により、例えば、ガラスと異なる材料との間の付着力の研究がさらに可能になる。ある特定の例示的な実施形態では、取り外し可能なサブコンポーネント１２６の平面１０２”は、ケイ素及びガラスから選択される少なくとも１つの材料を含む。
【００４２】
複数の取り外し可能なサブコンポーネントの部材はそれぞれ、複数の取り外し可能なサブコンポーネントの他の部材とはある特定の表面特性が異なっている、同じ材料を含む平面を備えることができる。例えば、複数の取り外し可能なサブコンポーネントの部材はそれぞれ、複数の取り外し可能なサブコンポーネントの他の部材と比較して表面粗さが異なっている同じ材料を含む平面を備えることができる。
【００４３】
図８Ｂに示されるように、材料の層１２８は、取り外し可能なサブコンポーネント１２６の平面１０２”の少なくとも一部の上に配置される。材料の層１２８は、当業者に知られている任意の方法により、平面１０２”上に付着（例えば、接着）、コーティング、若しくは他の方法で堆積又は配置することができる。例えば、上で論じたように、本明細書に開示される実施形態は、基板接触コンポーネントの本体にそれぞれ交換可能に取り付け及び取り外しできる複数の取り外し可能なサブコンポーネントを含む。複数の取り外し可能なサブコンポーネントの部材はそれぞれ、複数の取り外し可能なサブコンポーネントの他の部材の平面上に配置された材料の層とは異なる、その上に配置された材料の層を含む平面を備えることができる。ある特定の例示的な実施形態では、材料の層１２８は、金属及びポリマーから選択される少なくとも１つの材料を含む。例示的な金属には、クロム、アルミニウム、金、ニッケル、銅、白金、及びチタン、並びにそれらの合金及び多層が含まれるが、これらに限定されない。材料の層１２８の厚さは、特に限定されないが、例えば、約１０ナノメートル〜約１マイクロメートル、さらには約２０ナノメートル〜約２００ナノメートルなど、約１ナノメートル〜約１ミリメートルの範囲でありうる。
【００４４】
複数のプロセスを使用して、取り外し可能なサブコンポーネント１２６に貫通孔１３０などの開口部を生成することができる。例えば、取り外し可能なサブコンポーネント１２６がケイ素を含む実施形態では、窒化ケイ素の薄いコーティングをその表面に堆積させることができ、この堆積の後に、これらの表面の少なくとも１つを、フォトマスクを通して露光される紫外線（ＵＶ）パターン化可能なフォトレジスト材料でコーティングすることができる。フォトレジストが現像された後、例えばプラズマドライエッチングを使用して、フォトレジスト中の窒化ケイ素をエッチング除去することができる。次に、フォトレジストを除去し、取り外し可能なサブコンポーネント１２６を、加熱したアルカリ溶液（例えば、７０〜９０℃に加熱した水中の２０〜３０質量％のＫＯＨ）に挿入することができる。溶液は、貫通開口部が形成されるまで、異方性の方式でケイ素をエッチングすることができる。
【００４５】
取り外し可能なサブコンポーネント１２６がガラスを含む実施形態では、パイロット孔のパターンは、レーザ露光を使用して画成することができる。レーザによって導入された表面下の損傷は、例えば、ＨＦ水溶液などの酸性溶液でのエッチングをはるかに高速にし、ガラス貫通ビアの形成をもたらす。
【００４６】
取り外し可能なサブコンポーネント１２６の材料にかかわらず、必要に応じて、サブコンポーネントの平面は、当業者に知られているさまざまな化学的又は機械的な方法によって粗くすることができる。例えば、取り外し可能なサブコンポーネント１２６がガラスを含む場合、取り外し可能なサブコンポーネント１２６の平面は、細かいグリットサンドブラストを使用して粗くすることができる。このような表面の粗面化の後、取り外し可能なサブコンポーネント１２６は、例えば洗剤溶液で洗浄され、その後、コーティングが、取り外し可能なサブコンポーネント１２６の少なくとも１つの表面に塗布されうる。
【００４７】
力測定ゲージ１１２を含む装置１００に関連して、装置はまた、例えば、リード線１１４を介してデータ処理ユニット（図示せず）と電気通信することができる電位計又は静電電圧計も含みうる。電位計は、例えば、基板２００が第２の位置にあるとき、第２の位置と第３の位置との間の移動の結果として、基板接触コンポーネント１０６、１０６’の平面１０２、１０２’と基板２００との間の電荷移動を記録することができる。同様に、静電電圧計は、第２の位置と第３の位置との間の移動の結果として基板２００の表面に生成された電圧を記録することができる。
【００４８】
本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、本開示の実施形態に対してさまざまな修正及び変形がなされうることは、当業者にとって明白であろう。よって、本開示は、添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物の範囲内に入ることを条件として、そのような修正及び変形にも及ぶことが意図されている。
【００４９】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００５０】
実施形態１
平面間の付着力を測定するための装置において、
平面内へと窪んだ少なくとも１つの開口部又はチャネルを含む平面を備えた基板接触コンポーネントであって、前記少なくとも１つの開口部又はチャネルが真空源と流体連通している、基板接触コンポーネント；及び
力測定ゲージ
を備えており、
前記装置と平面を備えた基板とが、前記基板接触コンポーネントの前記平面と前記基板の前記平面とが、第２の位置に至るまでは接触していない少なくとも第１の位置から、前記基板接触コンポーネントの前記平面と前記基板の前記平面とが互いに接触している第２の位置まで、互いに対して相対的に移動するように構成されており、該第２の位置にある間に、少なくとも１つの開口部又はチャネルに少なくとも部分的な真空が生成され；
前記装置と前記基板とが、前記第２の位置から第３の位置まで互いに相対的に移動するように構成されており、前記基板接触コンポーネントの前記平面と前記基板の前記平面とが接触しておらず；
前記装置が、前記第２の位置と前記第３の位置との間の移動の結果としての前記基板接触コンポーネントの前記平面と前記基板の前記平面との間の付着力を決定できるように構成されている、
装置。
【００５１】
実施形態２
前記基板がガラスを含む、実施形態１に記載の装置。
【００５２】
実施形態３
前記基板接触コンポーネントの前記平面が金属を含む、実施形態１に記載の装置。
【００５３】
実施形態４
前記基板接触コンポーネントが、少なくとも１つの開口部又はチャネルを含む前記平面を備えた取り外し可能なサブコンポーネントを含む、実施形態１に記載の装置。
【００５４】
実施形態５
前記取り外し可能なサブコンポーネントの前記平面が、ケイ素及びガラスから選択される少なくとも１つの材料を含む、実施形態４に記載の装置。
【００５５】
実施形態６
材料の層が、前記取り外し可能なサブコンポーネントの前記平面の少なくとも一部の上に配置される、実施形態５に記載の装置。
【００５６】
実施形態７
前記材料の層が、金属及びポリマーから選択される少なくとも１つの材料を含む、実施形態６に記載の装置。
【００５７】
実施形態８
前記基板が少なくとも１つのコーティング材料でコーティングされる、実施形態２に記載の装置。
【００５８】
実施形態９
前記力測定ゲージがロードセルを含む、実施形態１に記載の装置。
【００５９】
実施形態１０
前記装置が、電位計又は静電電圧計をさらに含む、実施形態１に記載の装置。
【００６０】
実施形態１１
前記電位計が、前記基板が前記第２の位置にあるときに、前記第２の位置と前記第３の位置との間の移動の結果としての前記基板接触コンポーネントの前記平面と前記基板との間の電荷移動を記録するように構成される、実施形態１０に記載の装置。
【００６１】
実施形態１２
前記少なくとも１つのチャネルが複数の平行なチャネルを含む、実施形態１に記載の装置。
【００６２】
実施形態１３
前記少なくとも１つのチャネルが、前記チャネルの少なくとも１つの他のセクションに対して垂直なセクションを含む、実施形態１に記載の装置。
【００６３】
実施形態１４
前記装置が、前記第２の位置にある間に少なくとも１つのチャネル内に生成される前記部分的な真空を変化させるように構成される、実施形態１に記載の装置。
【００６４】
実施形態１５
平面間の付着力を測定する方法において、
装置と平面を備えた基板とを、少なくとも第１の位置から第２の位置まで互いに対して相対的に移動させる工程であって、
前記装置が、力測定ゲージと、前記平面内へと窪んだ少なくとも１つの開口部又はチャネルを含む平面を備えた基板接触コンポーネントとを備えており、ここで、前記少なくとも１つの開口部又はチャネルが真空源と流体連通しており；
前記基板接触コンポーネントの前記平面と前記基板の前記平面とが、前記第１の位置では接触しておらず；
前記基板接触コンポーネントの前記平面と前記基板の前記平面とが、前記第２の位置では互いに接触している、工程、
前記第２の位置にあるときに、前記少なくとも１つの開口部又はチャネルに少なくとも部分的な真空を生成する工程；
前記装置及び前記基板を第３の位置まで移動させる工程であって、前記基板接触コンポーネントの前記平面と前記基板の前記平面とが接触していない、工程；及び
前記第２の位置と前記第３の位置との間の移動の結果としての前記基板接触コンポーネントの前記平面と前記基板の前記平面との間の付着力を決定する工程
を含む、方法。
【００６５】
実施形態１６
前記基板がガラスを含む、実施形態１５に記載の方法。
【００６６】
実施形態１７
前記基板接触コンポーネントの前記平面が金属を含む、実施形態１５に記載の方法。
【００６７】
実施形態１８
前記基板接触コンポーネントが、少なくとも１つの開口部又はチャネルを含む前記平面を備えた取り外し可能なサブコンポーネントを含む、実施形態１５に記載の方法。
【００６８】
実施形態１９
前記取り外し可能なサブコンポーネントの前記平面が、ケイ素及びガラスから選択される少なくとも１つの材料を含む、実施形態１８に記載の方法。
【００６９】
実施形態２０ 
材料の層が、前記取り外し可能なサブコンポーネントの前記平面の少なくとも一部の上に配置される、実施形態１９に記載の方法。
【００７０】
実施形態２１
前記材料の層が、金属及びポリマーから選択される少なくとも１つの材料を含む、実施形態２０に記載の方法。
【００７１】
実施形態２２
前記基板が、少なくとも１つのコーティング材料でコーティングされる、実施形態１６に記載の方法。
【００７２】
実施形態２３
前記力測定ゲージがロードセルを含む、実施形態１５に記載の方法。
【００７３】
実施形態２４
前記装置が電位計又は静電電圧計をさらに含む、実施形態１５に記載の方法。
【００７４】
実施形態２５
前記電位計が、前記基板が前記第２の位置にあるときに、前記第２の位置と前記第３の位置との間の移動の結果としての前記基板接触コンポーネントの前記平面と前記基板との間の電荷移動を記録する、実施形態２４に記載の方法。
【００７５】
実施形態２６
前記少なくとも１つのチャネルが複数の平行なチャネルを含む、実施形態１５に記載の方法。
【００７６】
実施形態２７
前記少なくとも１つのチャネルが、前記チャネルの少なくとも１つの他のセクションに対して垂直なセクションを含む、実施形態１５に記載の方法。
【００７７】
実施形態２８
前記方法が、前記第２の位置にある間に、少なくとも１つのチャネル内に生成される前記部分的な真空を変化させる工程をさらに含む、実施形態１５に記載の方法。
【符号の説明】
【００７８】
１００  付着力測定装置
１０２，１０２’，１０２”  平面
１０４，１０４’  チャネル
１０６，１０６’  基板接触コンポーネント
１０８  真空ライン
１１０  真空チャンバ
１１２  力測定ゲージ
１１４  リード線
１１６  安定化コンポーネント
１１８  接続ピン
１２０，１２２  ねじ係合部材
１２４  ブラケット
１２６  取り外し可能なサブコンポーネント
１２８  材料の層
１３０  貫通孔
２００  基板
２０２  平面
【図１】
2020521132.tif 000003
【図２】
2020521132.tif 000004
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
2020521132.tif 000009
【図５】
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【図６】
2020521132.tif 000011
【図７】
2020521132.tif 000012
【図８Ａ】
2020521132.tif 000013
【図８Ｂ】
2020521132.tif 000014
【国際調査報告】
2020521132.tif 000015
2020521132.tif 000016