CN101401292B - 静电保持装置以及使用该装置的真空环境装置和接合装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种静电保持装置，该静电保持装置(100)，将多个电极组(112a、112b)作为保持部向电极组(112a、112b)施加规定高电压，且通过静电力而将保持对象物(W1、W2)保持。将用来从低电压向静电保持所必需的规定高电压转换的高电压发生部或高电压发生源(114)配置在每一个电极模块(110)中。该高电压发生部(114)被密封或封闭起来。该高电压发生部也可以包含电压放大电路。此外，该高电压发生部还可以包含电池和升压电路。
Description
技术领域
本发明涉及一种保持对象物的静电保持装置以及使用该静电保持装置的真空环境装置和贴合对象物的接合装置。
背景技术
现有技术，一般是使用真空卡盘作为保持对象物的保持装置，但当对象物为薄板时，存在所谓薄板的周边弯曲的缺点。对此，如果采用静电卡盘等静电保持装置，则可通过整个电极面整体的静电力而保持对象物，因此即使处理(保持)薄板时，其周边也不会弯曲(例如，参照专利文献1、2)。
在上述静电卡盘中，基底板上设置有用来保持住对象物的保持部，该保持部由提供一对正负电荷的电极元件组和为覆盖该电极元件组而固定在基底板上的绝缘层构成。
由此，经由开关向这些电极元件组施加高电压，以绝缘层的表面作为保持面，在对象物与保持面之间感应产生的静电吸引力将对象物保持在保持面上。开关断开时，静电吸引力消失，对象物脱离保持面。这样，静电卡盘就能够用静电吸引力吸引导体、半导体或高电阻体等对象物，将其保持(承载)住或者使其脱离(卸载)。此外，还在开发由控制电路等控制吸引力而将对象物保持在漂浮状态下的静电卡盘。
由于这种静电卡盘能够在减压状态下维持对象物的保持力，因此被应用于必须在减压状态下进行组装的如液晶显示装置的面板的制造工序等之中的基板的对准装置或基板的接合(贴合)装置等(参照专利文献3、4)。
例如，专利文献3记载的对准装置中，在真空槽的内部，用基板保持器(静电卡盘)的静电吸引力保持住掩模等的加工材料即上基板W1，还将被对准的下基板W2与上基板W1一起略水平地支承在下载台上。
该静电卡盘具有连接在电机等致动器上并可以沿x轴方向、y轴方向、z轴方向(竖直方向)、θ方向(在xy平面内的旋转方向)移动的平板形状的基底部件，在该基底部件下面，固定有被绝缘材料覆盖的一对正负电极元件组。向这一对电极元件组分别施加正负电压，使上基板W1静电吸附在作为保持面的绝缘材料的下面。
另一方面，在该静电卡盘和/或载台上，设置有用于由监视摄影机监视对准标记的孔。据此，下基板W2就被承载并固定支承在载台上，传送装置将上基板W1一直传送至保持面附近，向一对电极元件组施加+V1伏、—V1伏的电压，从而将上基板W1静电吸附住。
驱动致动器使静电卡盘沿z轴方向下降，使上基板W1和下基板W2相互接近(或接触)，根据来自摄影机的对准标记等的信息测定位置偏移量，依据该位置偏移量来驱动致动器，使上基板W1和下基板W2沿x轴方向、y轴方向、θ方向移动，使得位置偏移量消失，由此进行对准。
但是，如上所述，使用现有技术的基板的对准装置或者基板的接合装置对准或接合对象物时，一旦电极面因某些原因破损，则必须修复破损的电极面。像这样的电极面的破损在组装对准装置或接合装置时或提出生产条件时会经常发生。此外，要在将静电保持部安装在对准装置或接合装置上的状态下或者从对准装置或接合装置上取下来修复破损的电极面。
近年来的液晶显示装置主基板如第七代主基板是表面尺寸为1.9m×2.2m的玻璃基板，正在向2.5m×2.5m以上的第八代的大型化发展，静电卡盘的保持面也必须与该基板的大小对应地增大。但是，在制造液晶显示装置(LCD)的主基板等的装置中，必须高精度地将基板定位并贴合，而且，要求静电卡盘的保持面高精度地保持厚度为约60μm的薄绝缘层的平坦度达到几μm程度。这样的静电保持面价格高，并且在组装好的状态下通常很难修复保持面。
因此，可以考虑将大面积的保持面分割为多个区域，只将有破损电极面的模块取下来进行修复。但是，如果增加分割的模块数量，则必须有多条用来确保向各模块施加电压的导线。必须将这些导线打捆并连接在配置在真空腔室外部的高电压发生源上，但必须要根据模块的数量将被捆起的导线的配线解开、再重新缠上，要花很多功夫。
对此，如果用配置在真空槽内的连接器将与外部的高电压发生源的连接接合起来的话，就不用将导线的配线解开、再重新缠起来，但是连接器内的电荷与高速地将真空槽内减压而产生的空气流一起迅速从连接器内部向外部流出，有可能发生漏电。因此，不能将这种作为与高压电源的连接点的连接器配置在真空槽内，结果，如果增加电极模块的数量，就会增大与该数量对应的必要的导线操作的繁琐程度。
专利文献1：日本专利特开2004-335811号公报(图11)
专利文献2：日本专利特开2004-120921号公报(段落0012)
专利文献3：日本专利特开2004-176124号公报(图3、图4)
专利文献4：日本专利特开2002-357838号公报
发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题是提供一种即使增大电极模块的数量的情况下也能够容易地进行更换的静电保持装置以及使用该静电保持装置的真空环境装置和接合装置。
为实现上述目的，本发明涉及的一个实施例的静电保持装置设置包括：多个电极模块，具有保持面并将保持对象物静电保持在所述保持面上；和高电压发生部，设置在所述多个电极模块的每一者中而使低电压变换为静电保持所必需的规定高电压。这里，高电压发生部是密封的。
在一个实施例中，高电压发生部包含电压放大电路。
该高电压发生部也可以包含电压放大电路。
此外，该高电压发生部也可以包含电池和升压电路，这种情况下，将开关配置在该电池和升压电路之间，也可以从外部控制该开关。
可以设置与向这些高电压发生部供给低电压的低电压源连接用的连接器，此外，还可以具备控制高电压发生部的控制电压用的连接器。
使用这样的静电保持装置，即使在使静电保持装置动作的状态下高速抽真空，也不会发生漏电，所以可以用于各种真空环境装置或基板等的接合装置。
根据本发明，可以提供在增大电极模块的数量的情况下也可以容易地进行更换的静电保持装置以及使用该静电保持装置的真空环境装置和对准装置或接合装置。
附图说明
图1是说明本发明的第一实施例的连接装置的概念而由与电极面正交的截面将连接装置切断时的截面结构图。
图2是本发明的接合装置的主要部分即电极模块的截面结构图。
图3是本发明的接合装置的主要部分即电极模块的截面结构图。
图4是本发明的第四实施例的接合装置的结构图。
符号的说明
1000：接合装置
2000：接合装置
W1：上基板
W2：下基板
d：间隔
10：壁体
11：贴合室(真空腔室)
12：门
13：法兰部
14：导线(低电压或控制信号)
15：连接器
16：上载台
17：下载台
18：导线(高电压)
100：接合装置
101：上工作台
102：下工作台
103：通孔
104：摄影机
105：照射灯
110：电极模块
111：基底部件(模块主体)
112a、112b：电极元件组
113：绝缘材料
113a：保持面(静电保持面)
114：高电压发生部(高电压发生电路或高电压发生源)
115：直流低电压源
116：开关
117：控制线
200：贴合装置主体(静电保持装置)
210：电极模块
具体实施方式
以下，参照附图详细说明将实施本发明的最佳方式具体化的实施例。
图1示出本发明第一实施例的接合装置1000。该接合装置1000使作为需要加工的工件的对象物如上基板W1和下基板W2相互贴合(接合)起来。这种情况下，上基板W1由本发明的静电保持装置100静电保持住。接合装置1000以及静电保持装置100被配置在用壁体10密闭的腔室11内。该腔室11能够被连接到用来将其内部减压(或真空)的减压装置(或者真空发生装置)或用来解除减压的排放气装置(未图示)而将内部减压(或真空)，并且可以解除(排放气)该减压使其成为大气压。
该壁体10上设有可以开闭的门12，通过该门12，将上基板W1和下基板W2搬入静电保持装置100以及将贴合后的制品搬出。这样的工件例如是玻璃基板、滤色片基板(CF基板)、TFT基板等，但并不局限于所述基板。
此外，用于进行配置在腔室11内的各种机器的运转或控制的电缆或导线等可以经法兰部13从腔室的外部导入到该壁体10内。图1中，只图示了本发明的目的范围内用来控制电极模块的导线14，图面上省略了经法兰部13从外部导入其他目的所使用的导线等。
该实施例中，静电保持装置100由为从上方保持上基板W1而设置的从平面看为正方形的上工作台101和为从下方支承下基板W2而设置的从平面看为正方形的下工作台102构成。
该上工作台101被固定在作为由未图示的驱动装置(致动器)升降的升降器的上载台16上，上基板W1对下基板W2的相对位置可以沿z轴方向升降。下工作台102被固定在由未图示的驱动装置(致动器)略水平移动的水平移动装置的下载台17上，并被设定使得下基板W2对上基板W1的相对位置可以沿x轴方向、y轴方向、θ方向(xy平面内的旋转方向)移动。
上工作台101上形成有多个通孔103(图中有两处)，这些通孔103的一处或多处分别固定有一个或多个摄影机104和一个或多个照射UV线等光线的照射灯105。为判断上基板W1和下基板W2的相互的相对定位(对准)是否准确，该摄影机104经通孔103监视上基板W1和下基板W2。为了用光固化树脂固定或暂时粘住准确对准后的上基板W1和下基板W2，照射灯105向光固化树脂照射适当的光。
在上工作台101的下面固定有从平面看为矩形的多个电极模块110。这些电极模块110在需要被保持的上基板W1的大小变大而必须确保大面积作为静电保持面的情况下，将多个静电保持面分割开，并配置在上工作台101的下面，从而容易维护管理电极模块110。
在该实施例中的静电保持装置100的情况下，分别具有约30cm×30cm的静电保持面的6个(合计36个)电极模块110各自空开间隔d，被分别配置在成为基板的面方向的平面方向上，由此，整体上确保约2m×2m的静电保持面。
这里，本发明中，本质上必须由电极模块110分割静电保持面，但分割的数量、分割模块的大小、分割形状等是自由的。因此，静电保持面和分割模块110不只局限于大体正方形，可以根据基板的形状、大小自由地设计。
如图2所示，各电极模块110中，模块主体(作为支承体的基底部件)111下面分别固定有一对电极元件组112a、112b，电极元件组112a、112b分别被埋设于绝缘材料113中。在这些绝缘材料113的下面形成有被制成高精度平滑面的保持面113a。
图2所示的电极模块110中，在基底部件111内，例如埋设有将100V以下的低电压变换为高电压的高电压发生部(放大器)114，由此，该高电压发生部114就被密封起来。该高电压发生部114的输入侧与也可以被配置在腔室11内的连接器15相连接，该连接器15还与外部的导线14连接。本发明中，必须将高电压发生部114密封或封闭，但也可以不密封或封闭连接器15。该高电压发生部114的输出侧与各电极元件组112a、112b相连接。
这里，本发明中，将这些高电压发生部114密封是很重要的。也就是说，腔室11内的空气被急速排出时必须降低或消除来自高电压发生部114的漏电。本发明中，为此而将高电压发生部114密封起来。实质上，只要空气的流动不引起电荷流出，就没有必要将高电压发生部114严密地密封。通常，用绝缘性材料(例如绝缘性树脂等)将这些高电压发生部114封闭(铸模)即达成目的，将高电压发生部封入密封容器内即可。并且，主要设置有控制高电压发生部114的控制装置(未图示)。
以下，说明使用如以上构成的接合装置的接合(贴合)工序。
在将门12开启的状态下，使用没有图示的机械手将LCD的两基板即CF基板以及TFT基板搬入腔室11内。
经与未图示的控制电路连接的导线14从连接器15将低电压提供给电极模块110时，就将与由控制电路发送的输入电压成比例的高电压作为对应于输入电压的模式(pattern)的输出电压分别施加到各电极元件组112a、112b上。由此，向各电极模块110施加高电压，而将上基板W1即CF基板(或TFT基板)静电吸附于成为绝缘材料113的下面的保持面113a上。
接着，将另一方的下基板W2即TFT基板(或CF基板)放置在下工作台102上。上基板W1处于从上面被牵引的状态，但由于吸附面(保持面113a)是由静电保持装置面吸附的，所以即使在使用大面积的薄基板的情况下也不会发生弯曲。
在此状态下关闭门12，由抽真空装置(未图示)对设定为大气压的腔室11内抽真空，使其内部气压减至0.1Pa上下。即使使腔室11内急速减压或抽成真空，由于高电压发生部114是被密封的，所以不会发生漏电现象。此外，由于接点即连接器15只承受约100V以下的低电压，所以不会从作为该接点的连接器15部分发生漏电。
一边用摄影机104确认对准两基板W1、W2的相对位置的标记等信息一边测定位置偏移量，按照常规方法，由上工作台101的升降操作和下工作台102在平面方向(x、y、θ)上的移动操作进行对准。
在没有位置偏移量的状态下，驱动致动器使上工作台101沿z轴方向下降，使下基板W2和上基板W1相接，对准操作完毕，对准后，向上下基板的接合部照射从照射灯105射出的例如紫外线，暂时将两基板W1、W2固定。接着，将完成该暂时固定的基板通过门12从腔室11内取出。
由于某些原因在电极模块的保持面113a上发生损伤的情况下，只取出发生损伤的电极模块110的包括到连接器15的部分为止，在取出的状态下修复损伤部分，随后可以把该修复好的电极模块重新安装上去。
还可以准备多个同一形状的备用电极模块110，当场只更换受损的电极模块110。
以下，说明接合装置的第二实施例。
该第二实施例的接合装置中，一旦将直流电压作为由控制电路供电的输入电压供给连接器15，则将一对正负高电压施加于电极元件组112a、112b，此外，如果施加交变电压作为输入电压，与输入模式成比例的高电压的交变电压就被施加于各电极元件组112a、112b。这样，按照本发明的静电保持装置，如图1所示，也可以与保持面113a接触地保持住上基板W1。
该第二实施例中，与上述第一实施例同样，即便将腔室11内急速减压或抽真空，由于高电压发生部114被铸模，所以也不会发生漏电现象。接点即连接器15也仅仅承受约100V以下的低电压，所以不会从作为该接点的连接器15部分发生漏电。
由于某些原因在保持面113a上发生损伤的情况下，与上述第一实施例同样，只取出发生损伤的电极模块110的包括到连接器15的部分为止，在取出的状态下修复损伤部分，随后可以重新安装上去。
还可以准备多个同一形状的备用电极模块110，当场只更换发生损伤的电极模块110。
以下，说明接合装置的第三实施例。
该第三实施例的接合装置中，用图3所示的电极模块110来取代图2所示的电极模块。该图3所示的电极模块110中，基底部件111内装有干电池、蓄电池等的100V以下的直流低电压源115、开关116以及高电压发生部114，该实施例的高电压发生部114由升压电路和稳压电路构成。该直流低电压源(电池)115经开关116与高电压发生部114(升压电路和稳压电路)连接，这些输出侧连接在各电极元件组112a、112b上。
该开关116可以从外部控制，在该第三实施例中，控制该开关的控制线117经连接器15连接在与外部相连接的导线14上。
由此，一旦经未图示的导线14从连接器15向开关116发送控制信号，依据控制信号使开关116接通、断开，开关接通则将正的高电压+HV施加于电极元件组112a，而将负的高电压—HV施加于电极元件组112b，静电保持所需的高电压(例如1kV)将上基板W1静电吸附于构成为绝缘材料113的下面的保持面113a上。
这种情况下，即使将腔室11内急速减压或抽真空，由于高电压发生部114被铸模，所以也不会发生漏电现象。由于在接点即连接器15中只要使低电压的控制电压通电的程度就可以，所以不会从该连接器15部分发生漏电。
由于某些原因在电极模块的保持面113a上发生损伤的情况下，只取出发生损伤的电极模块110的包括到连接器15的部分为止，在取出的状态下修复损伤的部分之后再装上去。
此外，还可以准备多个同一形状的备用电极模块110，当场只更换发生损伤的电极模块110。
另外，作为直流低电压源115优先使用充电式的电池。这种情况下，可以用适当的常规方法对直流低电压源115充电。这种情况下的充电，优选在将电极模块110安装在基底部件111上的状态下进行，此时，充电端子也可以从模中露出来。
并且，也可以将使电极元件组112a、112b之间短路的容易进行断开操作的短路电路导入收容有高电压发生部的基底部件111内，并用能缓和向各电极元件组112a、112b施加的电位的下降的电极电位下降缓和装置。
关于详细的该发明，例如，在本申请人所涉及的日本专利特愿2005-147537号中详细说明了这种发明的细节。
以下，参照图4说明接合装置的第四实施例。
图4示意性地示出作为图1所示的接合装置1000的变形例的接合装置2000的主要部分。为了说明的便利，对于与第一实施例相同和等同的部件，标记同样的标号并省略详细说明。
在图4中，组装有未内装高电压发生部或高电压发生源的电极模块210，以取代图2和图3的电极模块。
也就是说，该图4的电极模块210中，各电极元件组112a、112b被埋设在与基底部件共同的绝缘材料113中。各电极元件组112a、112b分别与导线18连接，该导线18通过法兰部13与外部的高电压发生源(—HV，+HV)相连接。
这样，即使将腔室11内急速减压或抽真空，由于高电压发生部被配置于外部，所以也不会发生漏电现象，但由于某些原因保持面113a上发生损伤时，即便只取出发生损伤的电极模块210的情况下，也必须拆下法兰部13，并解开捆成束的导线18。安装电极模块210时，必须重新捆起导线18。
上述第二到第四实施例的其他作用效果与第一实施例大体相同。
为避免该作业的繁琐，如果将连接导线18的连接器配置在腔室11内，就可以减轻解开和捆起导线18的作业，但在施加高电压的状态下对腔室11内抽真空时，连接器部分会发生漏电。
以上，根据附图详细描述了本发明的实施例，但本发明不只局限于这些实施例，不脱离本发明的宗旨的范围的设计的变更等均包含在本发明中。
例如，关于本发明的实施例，说明了接触方式的示例，但本发明也可以在漂浮状态下进行对准。该情况下，也可以漂浮保持上基板或下基板来进行对准，也可以在上下使用静电保持装置。例如，在本申请人所涉及的日本专利特愿2004-283118号专利申请的说明书中详细说明了这种控制的细节。控制从控制电路供电的输入电压就能够不接触保持面113a而保持住上基板W1，也就是说，可以在使其漂浮的状态下保持住上基板W1。此时，也可以并用保持装置或支承装置，该保持装置或支承装置可以在使上基板W1在z轴方向漂浮规定的间隔而将其保持或支承住，这样容易进行基板的对准。
按照本发明的接合装置或静电保持装置，即使在产生高电压的状态下抽真空，也不会发生漏电，所以除被用于在贴合滤色片基板和TFT基板等时的对准装置或接合装置等以外，还将其加入到其他的液晶显示装置等各种电子零部件的组装工序、封装工序等的制造工序中，从而可以期待将其扩展至对准装置、装卸装置、传送装置等广泛的用途。
Claims (5)
1.一种静电保持装置，其特征在于包括：
多个电极模块，具有保持面并将保持对象物静电保持在所述保持面上，
高电压发生部，设置于所述多个电极模块的每一者中，而使低电压变换为静电保持所必需的规定高电压，和
连接器，连接到向所述高电压发生部供给低电压的低电压源；
所述高电压发生部是密封的。
2.根据权利要求1所述的静电保持装置，其特征在于所述高电压发生部包含电压放大电路。
3.一种静电保持装置，其特征在于包括：
多个电极模块，具有保持面并将保持对象物静电保持在所述保持面上，
高电压发生部，设置于所述多个电极模块的每一者中，而使低电压变换为静电保持所必需的规定高电压，和
控制所述高电压发生部的控制电压用的连接器；
所述高电压发生部是密封的，且具有升压电路，
在所述电极模块中还设有与所述升压电路相连接的电池，
所述电池与所述升压电路之间设有开关，该开关通过与所述连接器连接的控制线可以从该静电保持装置的外部控制。
4.一种在内部设置有权利要求1或3所述的静电保持装置的真空环境装置。
5.一种接合装置，设置有工作台，该在工作台将需要接合的两个基板保持在具备使内部成为减压气氛的配管的腔室内并被设置成在已对准的状态下基板面相互之间可以沿基板面方向和交叉方向自如地相对移动该接合装置的特征在于具有保持至少一个所述基板的、权利要求1或3所述的静电保持装置，该静电保持装置可以从该静电保持装置自身的外部进行控制。
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