專利名稱：靜電保持裝置以及使用該裝置的真空環境裝置和接合裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種保持對象物的靜電保持裝置以及使用該靜電保持裝置的 真空環境裝置和貼合對象物的接合裝置。
背景技術：
現有技術， 一般是使用真空卡盤作為保持對象物的保持裝置，但當對象物 為薄板時，存在所謂薄板的周邊彎曲的缺點。對此，如果采用靜電卡盤等靜電保 持裝置，則可通過整個電極面整體的靜電力而保持對象物，因此即使處理(保持)薄板時，其周邊也不會彎曲(例如，參照專利文獻1、 2)。在上述靜電卡盤中，基底板上設置有用來保持住對象物的保持部，該保持 部由提供一對正負電荷的電極元件組和為覆蓋該電極元件組而固定在基底板 上的絕緣層構成。由此，經由開關向這些電極元件組施加高電壓，以絕緣層的表面作為保持 面，在對象物與保持面之間感應產生的靜電吸引力將對象物保持在保持面上。 開關斷開時，靜電吸引力消失，對象物脫離保持面。這樣，靜電卡盤就能夠用 靜電吸引力吸引導體、半導體或高電阻體等對象物，將其保持(承載)住或者 使其脫離(卸載)。此外，還在開發由控制電路等控制吸引力而將對象物保持 在漂浮狀態下的靜電卡盤。由于這種靜電卡盤能夠在減壓狀態下維持對象物的保持力，因此被應用于 必須在減壓狀態下進行組裝的如液晶顯示裝置的面板的制造工序等之中的基 板的對準裝置或基板的接合(貼合)裝置等(參照專利文獻3、 4)。例如，專利文獻3記載的對準裝置中，在真空槽的內部，用基板保持器(靜 電卡盤)的靜電吸引力保持住掩模等的加工材料即上基板Wl，還將被對準的 下基板W2與上基板Wl —起略水平地支承在下載臺上。該靜電卡盤具有連接在電機等致動器上并可以沿x軸方向、y軸方向、z 軸方向(豎直方向)、e方向(在xy平面內的旋轉方向)移動的平板形狀的基 底部件，在該基底部件下面，固定有被絕緣材料覆蓋的一對正負電極元件組。
向這一對電極元件組分別施加正負電壓，使上基板W1靜電吸附在作為保持面 的絕緣材料的下面。另一方面，在該靜電卡盤和/或載臺上，設置有用于由監視攝影機監視對準標記的孔。據此，下基板W2就被承載并固定支承在載臺上，傳送裝置將上 基板W1—直傳送至保持面附近，向一對電極元件組施加+Vl伏、一V1伏的電 壓，從而將上基板W1靜電吸附住。驅動致動器使靜電卡盤沿z軸方向下降，使上基板Wl和下基板W2相互接 近(或接觸)，根據來自攝影機的對準標記等的信息測定位置偏移量，依據該 位置偏移量來驅動致動器，使上基板Wl和下基板W2沿x軸方向、y軸方向、 e方向移動，使得位置偏移量消失，由此進行對準。但是，如上所述，使用現有技術的基板的對準裝置或者基板的接合裝置對 準或接合對象物時， 一旦電極面因某些原因破損，則必須修復破損的電極面。 像這樣的電極面的破損在組裝對準裝置或接合裝置時或提出生產條件時會經 常發生。此外，要在將靜電保持部安裝在對準裝置或接合裝置上的狀態下或者 從對準裝置或接合裝置上取下來修復破損的電極面。近年來的液晶顯示裝置主基板如第七代主基板是表面尺寸為1. 9mX 2. 2m 的玻璃基板，正在向2.5mX2.5m以上的第八代的大型化發展，靜電卡盤的保 持面也必須與該基板的大小對應地增大。但是，在制造液晶顯示裝置(LCD) 的主基板等的裝置中，必須高精度地將基板定位并貼合，而且，要求靜電卡盤 的保持面高精度地保持厚度為約60Mm的薄絕緣層的平坦度達到幾Mm程度。這 樣的靜電保持面價格高，并且在組裝好的狀態下通常很難修復保持面。因此，可以考慮將大面積的保持面分割為多個區域，只將有破損電極面的 模塊取下來進行修復。但是，如果增加分割的模塊數量，則必須有多條用來確 保向各模塊施加電壓的導逸必須將這些導線打捆并連接在配置在真空腔室外 部的高電壓發生源上，但必須要根據模塊的數量將被捆起的導線的配線解開、 再重新纏上，要花很多功夫。對此，如果用配置在真空槽內的連接器將與外部的高電壓發生源的連接接 合起來的話，就不用將導線的配線解開、再重新纏起來，但是連接器內的電荷 與高速地將真空槽內減壓而產生的空氣流一起迅速從連接器內部向外部流 出，有可能發生漏電。因此，不能將這種作為與高壓電源的連接點的連接器配
置在真空槽內，結果，如果增加電極模塊的數量，就會增大與該數量對應的必 要的導線操作的繁瑣程度。專利文獻1:日本專利特開號公報(圖11) 專利文獻2:日本專利特開號公報(段落0012) 專利文獻3:日本專利特開號公報(圖3、圖4) 專利文獻4:日本專利特開號公報發明內容因此，本發明所要解決的技術問題是提供一種即使增大電極模塊的數量的 情況下也能夠容易地進行更換的靜電保持裝置以及使用該靜電保持裝置的真 空環境裝置和接合裝置。為實現上述目的，本發明涉及的一個實施例的靜電保持裝置設置包括多 個電極模塊，具有保持面并將保持對象物靜電保持在所述保持面上；和高電壓發生部，設置在所述多個電極模塊的每一者中而使低電壓變換為靜電保持所必 需的規定高電壓。這里，高電壓發生部是密封的。在一個實施例中，高電壓發生部包含電壓放大電路。該高電壓發生部也可以包含電壓放大電路。此外，該高電壓發生部也可以包含電池和升壓電路，這種情況下，將開關 配置在該電池和升壓電路之間，也可以從外部控制該開關。可以設置與向這些高電壓發生部供給低電壓的低電壓源連接用的連接 器，此外，還可以具備控制高電壓發生部的控制電壓用的連接器。使用這樣的靜電保持裝置，即使在使靜電保持裝置動作的狀態下高速抽真 空，也不會發生漏電，所以可以用于各種真空環境裝置或基板等的接合裝置。根據本發明，可以提供在增大電極模塊的數量的情況下也可以容易地進行 更換的靜電保持裝置以及使用該靜電保持裝置的真空環境裝置和對準裝置或 接合裝置。


圖1是說明本發明的第一實施例的連接裝置的概念而由與電極面正交的截 面將連接裝置切斷時的截面結構圖。 圖2是本發明的接合裝置的主要部分即電極模塊的截面結構圖。圖3是本發明的接合裝置的主要部分即電極模塊的截面結構圖。 圖4是本發明的第四實施例的接合裝置的結構圖。 符號的說明1000:接合裝置 2000:接合裝置 Wl:上基板 W2:下基板d:間隔 10:壁體11:貼合室(真空腔室)12:門13:法蘭部14:導線(低電壓或控制信號)15:連接器16:上載臺17:下載臺18:導線(高電壓)100:接合裝置101:上工作臺102:下工作臺103:通孔104:攝影機105:照射燈110:電極模塊111:基底部件(模塊主體)112a、 112b:電極元件組113:絕緣材料113a:保持面(靜電保持面)114:高電壓發生部(高電壓發生電路或高電壓發生源)
115:直流低電壓源 116:開關 117:控制線200:貼合裝置主體(靜電保持裝置) 210:電極模塊具體實施方式
以下，參照附圖詳細說明將實施本發明的最佳方式具體化的實施例。圖1示出本發明第一實施例的接合裝置1000。該接合裝置1000使作為需 要加工的工件的對象物如上基板W1和下基板W2相互貼合(接合)起來。這種 情況下，上基板W1由本發明的靜電保持裝置100靜電保持住。接合裝置IOOO 以及靜電保持裝置100被配置在用壁體10密閉的腔室11內。該腔室11能夠被連接到用來將其內部減壓(或真空)的減壓裝置(或者真空發生裝置)或用 來解除減壓的排放氣裝置(未圖示)而將內部減壓(或真空)，并且可以解除 (排放氣)該減壓使其成為大氣壓。該壁體10上設有可以開閉的門12，通過該門12，將上基板Wl和下基板 W2搬入靜電保持裝置100以及將貼合后的制品搬出。這樣的工件例如是玻璃 基板、濾色片基板(CF基板)、TFT基板等，但并不局限于所述基板。此外，用于進行配置在腔室11內的各種機器的運轉或控制的電纜或導線 等可以經法蘭部13從腔室的外部導入到該壁體10內。圖1中，只圖示了本發 明的目的范圍內用來控制電極模塊的導線14，圖面上省略了經法蘭部13從外 部導入其他目的所使用的導線等。該實施例中，靜電保持裝置100由為從上方保持上基板W1而設置的從平 面看為正方形的上工作臺101和為從下方支承下基板W2而設置的從平面看為 正方形的下工作臺102構成。該上工作臺101被固定在作為由未圖示的驅動裝置(致動器)升降的升降 器的上載臺16上，上基板Wl對下基板W2的相對位置可以沿z軸方向升降。 下工作臺102被固定在由未圖示的驅動裝置(致動器)略水平移動的水平移動 裝置的下載臺17上，并被設定使得下基板W2對上基板Wl的相對位置可以沿 x軸方向、y軸方向、e方向(xy平面內的旋轉方向)移動。
上工作臺101上形成有多個通孔103 (圖中有兩處)，這些通孔103的一處 或多處分別固定有一個或多個攝影機104和一個或多個照射UV線等光線的照 射燈105。為判斷上基板Wl和下基板W2的相互的相對定位(對準)是否準確， 該攝影機104經通孔103監視上基板Wl和下基板W2。為了用光固化樹脂固定 或暫時粘住準確對準后的上基板W1和下基板W2，照射燈105向光固化樹脂照 射適當的光。在上工作臺101的下面固定有從平面看為矩形的多個電極模塊110。這些 電極模塊110在需要被保持的上基板Wl的大小變大而必須確保大面積作為靜 電保持面的情況下，將多個靜電保持面分割開，并配置在上工作臺101的下面，從而容易維護管理電極模塊iio。在該實施例中的靜電保持裝置100的情況下，分別具有約30cmX30cm的 靜電保持面的6個(合計36個)電極模塊110各自空開間隔d，被分別配置 在成為基板的面方向的平面方向上，由此，整體上確保約2mX2m的靜電保持 面。這里，本發明中，本質上必須由電極模塊110分割靜電保持面，但分割的 數量、分割模塊的大小、分割形狀等是自由的。因此，靜電保持面和分割模塊 110不只局限于大體正方形，可以根據基板的形狀、大小自由地設計。如圖2所示，各電極模塊110中，模塊主體(作為支承體的基底部件)111 下面分別固定有一對電極元件組112a、 112b，電極元件組112a、 112b分別被 埋設于絕緣材料113中。在這些絕緣材料113的下面形成有被制成高精度平滑 面的保持面113a。圖2所示的電極模塊110中，在基底部件111內，例如埋設有將100V以 下的低電壓變換為高電壓的高電壓發生部(放大器)114，由此，該高電壓發 生部114就被密封起來該高電壓發生部114的輸入側與也可以被配置在腔室 11內的連接器15相連接，該連接器15還與外部的導線14連接。本發明中， 必須將高電壓發生部114密封或封閉，但也可以不密封或封閉連接器15。該 高電壓發生部114的輸出側與各電極元件組112a、 112b相連接。這里，本發明中，將這些高電壓發生部114密封是很重要的。也就是說， 腔室11內的空氣被急速排出時必須降低或消除來自高電壓發生部114的漏 電。本發明中，為此而將高電壓發生部114密封起來。實質上，只要空氣的流
動不引起電荷流出，就沒有必要將高電壓發生部114嚴密地密封。通常，用絕 緣性材料(例如絕緣性樹脂等)將這些高電壓發生部114封閉(鑄模)即達成 目的，將高電壓發生部封入密封容器內即可。并且，主要設置有控制高電壓發生部114的控制裝置(未圖示)。以下，說明使用如以上構成的接合裝置的接合(貼合)工序。在將門12開啟的狀態下，使用沒有圖示的機械手將LCD的兩基板即CF基 板以及TFT基板搬入腔室11內。經與未圖示的控制電路連接的導線14從連接器15將低電壓提供給電極模 塊110時，就將與由控制電路發送的輸入電壓成比例的高電壓作為對應于輸入 電壓的模式(pattern)的輸出電壓分別施加到各電極元件組112a、 112b上。 由此，向各電極模塊110施加高電壓，而將上基板W1即CF基板(或TFT基板) 靜電吸附于成為絕緣材料113的下面的保持面113a上。接著，將另一方的下基板W2即TFT基板(或CF基板)放置在下工作臺102 上。上基板W1處于從上面被牽引的狀態，但由于吸附面(保持面113a)是由 靜電保持裝置面吸附的，所以即使在使用大面積的薄基板的情況下也不會發生 彎曲。在此狀態下關閉門12，由抽真空裝置(未圖示)對設定為大氣壓的腔室 ll內抽真空，使其內部氣壓減至O. 1Pa上下。即使使腔室ll內急速減壓或抽 成真空，由于高電壓發生部114是被密封的，所以不會發生漏電現象。此外， 由于接點即連接器15只承受約100V以下的低電fi所以不會從作為該接點的 連接器15部分發生漏電。一邊用攝影機104確認對準兩基板Wl、 W2的相對位置的標記等信息一邊 測定位置偏移量，按照常規方法，由上工作臺101的升降操作和下工作臺102 在平面方向(x、 y、 e )上的移動操作進行對準。在沒有位置偏移量的狀態下，驅動致動器使上工作臺101沿z軸方向下 降，使下基板W2和上基板Wl相接，對準操作完畢，對準后，向上下基板的接 合部照射從照射燈105射出的例如紫外線，暫時將兩基板W1、 W2固定。接著， 將完成該暫時固定的基板通過門12從腔室11內取出。由于某些原因在電極模塊的保持面113a上發生損傷的情況下，只取出發 生損傷的電極模塊110的包括到連接器15的部分為止，在取出的狀態下修復
損傷部分，隨后可以把該修復好的電極模塊重新安裝上去。還可以準備多個同一形狀的備用電極模塊110，當場只更換受損的電極模 塊110。以下，說明接合裝置的第二實施例。該第二實施例的接合裝置中， 一旦將直流電壓作為由控制電路供電的輸入電壓供給連接器15，則將一對正負高電壓施加于電極元件組112a、 112b，此 外，如果施加交變電壓作為輸入電壓，與輸入模式成比例的高電壓的交變電壓 就被施加于各電極元件組U2a、 112b。這樣，按照本發明的靜電保持裝置， 如圖1所示，也可以與保持面113a接觸地保持住上基板Wl。該第二實施例中，與上述第一實施例同樣，即便將腔室11內急速減壓或 抽真空，由于高電壓發生部114被鑄模，所以也不會發生漏電現象。接點即連 接器15也僅僅承受約100V以下的低電壓，所以不會從作為該接點的連接器 15部分發生漏電。由于某些原因在保持面113a上發生損傷的情況下，與上述第一實施例同 樣，只取出發生損傷的電極模塊110的包括到連接器15的部分為止，在取出 的狀態下修復損傷部分，隨后可以重新安裝上去。還可以準備多個同一形狀的備用電極模塊110，當場只更換發生損傷的電 極模塊IIO。以下，說明接合裝置的第三實施例。該第三實施例的接合裝置中，用圖3所示的電極模塊110來取代圖2所示 的電極模塊。該圖3所示的電極模塊110中，基底部件lll內裝有干電池、蓄 電池等的100V以下的直流低電壓源115、開關116以及高電壓發生部114，該 實施例的高電壓發生部114由升壓電路和穩壓電路構成。該直流低電壓源(電 池)115經開關116與高電壓發生部114 (升壓電路和穩壓電路)連接，這些 輸出側連接在各電極元件組U2a、 112b上。該開關116可以從外部控帝i在該第三實施例中，控制該開關的控制線117 經連接器15連接在與外部相連接的導線14上。由此， 一旦經未圖示的導線14從連接器15向開關116發送控制信號，依 據控制信號使開關116接通、斷開，開關接通則將正的高電壓+HV施加于電 極元件組112a，而將負的高電壓一HV施加于電極元件組112b，靜電保持所需 的高電壓(例如lkV)將上基板W1靜電吸附于構成為絕緣材料113的下面的 保持面113a上。這種情況下，即使將腔室ll內急速減壓或抽真空，由于高電壓發生部114 被鑄模，所以也不會發生漏電現象。由于在接點即連接器15中只要使低電壓 的控制電壓通電的程度就可以，所以不會從該連接器15部分發生漏電。由于某些原因在電極模塊的保持面113a上發生損傷的情況下，只取出發 生損傷的電極模塊110的包括到連接器15的部分為止，在取出的狀態下修復 損傷的部分之后再裝上去。此外，還可以準備多個同一形狀的備用電極模塊110，當場只更換發生損 傷的電極模塊110。另夕卜，作為直流低電壓源115優先使用充電式的電池。這種情況下，可以 用適當的常規方法對直流低電壓源115充電。這種情況下的充電，優選在將電 極模塊110安裝在基底部件111上的狀態下進行，此時，充電端子也可以從模 中露出來。并且，也可以將使電極元件組112a、 112b之間短路的容易進行斷開操作 的短路電路導入收容有高電壓發生部的基底部件lll內，并用能緩和向各電極 元件組112a、 112b施加的電位的下降的電極電位下降緩和裝置。關于詳細的該發明，例如，在本申請人所涉及的日本專利特愿 號中詳細說明了這種發明的細節。以下，參照圖4說明接合裝置的第四實施例。圖4示意性地示出作為圖1所示的接合裝置1000的變形例的接合裝置2000 的主要部分。為了說明的便利，對于與第一實施例相同和等同的部件，標記同 樣的標號并省略詳細說明。在圖4中，組裝有未內裝高電壓發生部或高電壓發生源的電極模塊210， 以取代圖2和圖3的電極模塊。也就是說，該圖4的電極模塊210中，各電極元件組112a、 112b被埋設 在與基底部件共同的絕緣材料113中。各電極元件組112a、 112b分別與導線 18連接，該導線18通過法蘭部13與外部的高電壓發生源(一HV， +HV)相 連接。這樣，即使將腔室11內急速減壓或抽真空，由于高電壓發生部被配置于
外部，所以也不會發生漏電現象，但由于某些原因保持面113a上發生損傷時， 即便只取出發生損傷的電極模塊210的情況下，也必須拆下法蘭部13，并解 開捆成束的導線18。安裝電極模塊210時，必須重新捆起導線18。上述第二到第四實施例的其他作用效果與第一實施例大體相同。為避免該作業的繁瑣，如果將連接導線18的連接器配置在腔室11內，就 可以減輕解開和捆起導線18的作業但在施加高電壓的狀態下對腔室11內抽 真空時，連接器部分會發生漏電。以上，根據附圖詳細描述了本發明的實施例，但本發明不只局限于這些實 施例，不脫離本發明的宗旨的范圍的設計的變更等均包含在本發明中。例如，關于本發明的實施例，說明了接觸方式的示例，但本發明也可以在 漂浮狀態下進行對準。該情況下，也可以漂浮保持上基板或下基板來進行對 準，也可以在上下使用靜電保持裝置。例如，在本申請人所涉及的日本專利特 愿號專利申請的說明書中詳細說明了這種控制的細節。控制從控 制電路供電的輸入電壓就能夠不接觸保持面113a而保持住上基板Wl，也就是 說，可以在使其漂浮的狀態下保持住上基板Wl。此時，也可以并用保持裝置 或支承裝置，該保持裝置或支承裝置可以在使上基板Wl在z軸方向漂浮規定 的間隔而將其保持或支承住，這樣容易進行基板的對準。按照本發明的接合裝置或靜電保持裝置即使在產生高電壓的狀態下抽真 空，也不會發生漏電，所以除被用于在貼合濾色片基板和TFT基板等時的對準 裝置或接合裝置等以外，還將其加入到其他的液晶顯示裝置等各種電子零部件 的組裝工序、封裝工序等的制造工序中，從而可以期待將其擴展至對準裝置、 裝卸裝置、傳送裝置等廣泛的用途。
權利要求
1. 一種靜電保持裝置，其特征在于包括多個電極模塊，具有保持面并將保持對象物靜電保持在所述保持面上；高電壓發生部，設置于所述多個電極模塊的每一者中，而使低電壓變換為靜電保持所必需的規定高電壓，所述高電壓發生部是密封的。
2. 根據權利要求1所述的靜電保持裝置，其特征在于所述高電壓發生部包含 電壓放大電路。
3. 根據權利要求1所述的靜電保持裝置，其特征在于所述高電壓發生部具有 升壓電路，在所述電極模塊中還設有與所述升壓電路相連接的電池。
4. 根據權利要求3所述的靜電保持裝置，其特征在于所述電池與所述升壓電 路之間設有開關，該開關可以從外部控制。
5. 根據權利要求1所述的靜電保持裝置，其特征在于設置有連接到向所述高 電壓發生部供給低電壓的低電壓源用的連接器。
6. 根據權利要求1所述的靜電保持裝置，其特征在于還設置有控制所述高電 壓發生部的控制電壓用的連接器。
7. —種在內部設置有權利要求1所述的靜電保持裝置的真空環境裝置。
8. —種接合裝置，設置有工作臺，該在工作臺將需要接合的兩個基板保持在 具備使內部成為減壓氣氛的配管的腔室內并被設置成在已對準的狀態下基板面相 互之間可以沿基板面方向和交叉方向自如地相對移動，該接合裝置的特征在于具有 保持至少一個所述基板的所述權利要求1所述的靜電保持裝置該靜電保持裝置可 以從裝置外部進行控制。
全文摘要
本發明提供一種靜電保持裝置，該靜電保持裝置(100)，將多個電極組(112a、112b)作為保持部向電極組(112a、112b)施加規定高電壓，且通過靜電力而將保持對象物(W1、W2)保持。將用來從低電壓向靜電保持所必需的規定高電壓轉換的高電壓發生部或高電壓發生源(114)配置在每一個電極模塊(110)中。該高電壓發生部(114)被密封或封閉起來。該高電壓發生部也可以包含電壓放大電路。此外，該高電壓發生部還可以包含電池和升壓電路。
文檔編號H01L21/67GK101401292SQ200780008478
公開日2009年4月1日 申請日期2007年3月9日 優先權日2006年3月9日
發明者傅寶萊 申請人:筑波精工株式會社