CN101677053B

CN101677053B - 静电吸盘及其制备方法

Info

Publication number: CN101677053B
Application number: CN200910176024.1A
Authority: CN
Inventors: 曺生贤; 朴镕均
Original assignee: YUANYI IPS CORP
Current assignee: Lap Yi Cmi Holdings Ltd; Wonik IPS Co Ltd
Priority date: 2008-09-19
Filing date: 2009-09-18
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2029-09-18
Also published as: CN101677053A; KR20100033302A; TW201013830A; TWI438860B; KR101058748B1

Abstract

本发明公开了一种利用静电引力以吸附的方式固定基板的静电吸盘，以及该静电吸盘的制备方法。所述静电吸盘包括被分成多个电极部分并且连接到直流电源的电极层，以使所述多个电极部分具有相同的极性。因此，静电引力可以被快速产生和释放，并且可以避免一些位置的电压差。

Description

静电吸盘及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种通过利用静电引力支撑基板的静电吸盘，以及该静电吸盘的制备方法。

背景技术

静电吸盘是一种通过利用静电引力支撑基板的设备。静电吸盘通常用于在真空状态中使用等离子体处理基板的基板处理设备(例如真空处理设备)中支撑小心固定的物体(例如基板)。

通过静电吸盘固定的基板包括用于液晶面板的玻璃基板。用于液晶面板的玻璃基板正为高产量大批量生产并且与更大的液晶显示器相适应。随着基板变大，静电吸盘也在变大。

根据电源供应的方法，静电吸盘分为成对形成具有精细图案(minute patterns)的阳极和阴极的双极性类型，和使用单一极性的单极性类型。

然而，所述双极性类型静电吸盘在用于更大的静电吸盘时存在问题。

更具体地，当双极性类型静电吸盘通过烧结陶瓷片或者使用聚酰胺制备时，在具有分钟模式的电极会出现短路现象。并且，使用烧结方式或者压制方式的制备方法可能存在各自的问题。

相反，所述单极性类型的静电吸盘由于使用等离子体喷涂工艺这种易于制造的方法正被广泛使用。但是，所述单极性类型静电吸盘也存在下述问题。

第一，当单极性类型静电吸盘变大时，需要花费长时间来为静电引力的产生提供电源，以及执行电源的切断。

第二，当距离与用于产生静电引力的直流电源连接的点的距离变长时，将会根据静电吸盘的位置产生较大的电压差。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供通过将与直流电源相连的电极层分隔成多个电极部分，能够快速执行电源供应和电源切断并能够避免电压差的静电吸盘，以及制备该静电吸盘的方法。

为了实现这些和其他优点，且与本发明的目的相一致，如在此体现和广泛描述的，提供了一种静电吸盘，包括：被分隔成了多个电极部分，且与直流电源相连以便该多个电极部分具有相同极性的电极层。

所述多个电极部分以并联的方式连接到该直流电源。

所述直流电源在数目上可以为多个，并且可以分别与所述电极部分相连。

根据本发明的另一个方面，提供了一种静电吸盘，包括：本体；形成在所述本体上的第一绝缘层；电极层，在所述第一绝缘层被分割成为多个电极部分，且与直流电源相连以便所述多个电极部分具有相同极性；以及形成在所述电极层上的第二绝缘层。

所述本体可以接地，或者可以装备有射频电源。

用于支撑该基板的多个凸起可以形成于所述第二绝缘层上。

根据本发明的另一个方面，提供了一种静电吸盘，包括：被分割成与基板的中心部分相适应的中心电极部分的电极层，以及形成以包围该中心电极部分的外围电极部分，其中所述中心电极部分和外围电极部分与直流电源连接。

所述中心电极部分可以整体形成，或者可以被分成多个部分。

所述中心电极部分还可以包括至少一个扩展到所述静电吸盘外围并与直流电源连接的延伸部分。

所述外围电极部分可以整体形成，或者可以被分为多个部分。

所述中心电极部分和外围电极部分可以连接到直流电源以便具有相同极性或不同的极性。

施加于所述中心电极部分的电压的绝对值小于或等于施加于所述外围电极部分的电压的绝对值。

为了实现依据本发明目的的这些和其它优点，如在此体现和广泛描述的，还提供了一种真空处理设备，包括：配置为形成用于真空处理基板的处理空间的真空腔；以及具有静电吸盘且配置为支撑该基板的基板支撑单元。

为了实现依据本发明目的的这些和其它优点，如在此体现和广泛描述的，还提供了一种用于制备静电吸盘的方法，包括：在本体上用于形成第一绝缘层的第一绝缘层形成步骤；在该第一绝缘层上形成电极层的电极层形成步骤，所述电极层被分成多个电极部分并且连接到直流电源；以及在该电极层上形成第二绝缘层的第二绝缘层形成步骤。

在所述电极层形成步骤中，所述电极层可以通过使用掩模或者带子(tape)被分成多个电极部分。

所述方法还可以包括用于展平所述第二绝缘层的上表面的第二绝缘层展平步骤。

在该第二绝缘层展平步骤之后，所述方法还可以包括在所述第二绝缘层上形成支撑所述基板的多个凸起的凸起形成步骤。

静电吸盘和用于制备该静电吸盘的方法具有下列优点。

第一，通过将电极层分隔成多个电极部分，即使该基板变大，电源也可以从多个电极部分同时被提供给电极层。相应地，静电引力可以被快速产生和释放。这可以减少用来制备基板的时间，因此提高基板的产量。

第二，通过将电极层分隔成多个电极部分，在电极层的各个位置的电压差可以被降低或者消除。这可以使基板固定得更加整齐和稳固。

第三，通过将电极层分隔成外围电极部分和中心电极部分，相比其他部分，基板的外围可以更加快速地从静电吸盘上脱离。这可以减少制备基板的时间，以及提高基板的产量。

本发明上述的以及其他目的、特征，方面和优点将结合附图从本发明下面的详细描述变得更加明显。

附图说明

附图，包括用于为本发明提供进一步的理解，并入和组成说明书的一部分，例示本发明的实施方案，且与描述一起解释本发明的原理。

图中：

图1是已经应用了本发明的静电吸盘的真空处理设备的结构图；

图2是根据本发明的第一实施方案的静电吸盘的剖面图；

图3是示出了根据本发明的第一实施方案的静电吸盘的电极式样的视图；

图4至图7是示出了根据本发明的第二至第六实施方案的静电吸盘的电极模式的视图；以及

图8A至8G是示出了制备根据本发明的静电吸盘的方法的视图。

具体实施方式

参照附图，对本发明给予详细的描述。

以下，使用了本发明的静电吸盘的真空处理设备将参照图1进行更加详细的解释。

使用了本发明的静电吸盘的真空处理设备6是一种用来执行例如蚀刻例如用于液晶显示器的晶片或玻璃基板的基板4的表面，或者用于在基板表面形成薄膜的处理的真空处理的设备。真空处理设备6可以被配置为在将气体注入处理空间2中时在密封处理空间2中形成等离子体。

真空处理设备6可以包括为真空处理形成处理空间2的真空腔。所述真空腔由腔体6a和可拆卸地与腔体6a连接的盖子6a组成。优选地，矩形真空处理设备6的一侧具有大于2000mm的长度，以便于处理更大的基板4。通过形成于腔体6a的门6c引入或释放出基板4。

真空处理设备6可以包括各种模块和设备，例如安装在所述处理空间2上且通过气体供应管12连接到气体供应设备用于气体供应的气体供应单元10，用于提高能量，以便在处理空间2中形成等离子体的能量供应单元，以及通过排气管14连接到真空泵，用于排气和压力控制的排气端口(未示出)。

所述能量供应单元可以具有依据能量供应方法的各种结构。该能量供应单元可以由通过将腔体6a接地配置的上部电极，盖子6b，和气体供应单元10组成；以及后面将会解释到的安装在基板支撑单元8上的，使用射频电源的下部电极。

真空处理设备包括安装在处理空间2上以便于支撑基板4的基板支撑单元8。

该基板支撑单元8包括通过使用静电引力来固定基板4的静电吸盘20。

为了提高用于真空处理该基板4的温度，和/或为了冷却在真空处理期间产生的热量，该基板支撑单元8还可以包括连接到静电吸盘20的下侧并具有用于温度控制的热传递液体沿其流动的通道的面板30。

基板支撑单元8可以被配置为将腔体6a接地。相应地，绝缘元件40可以附加地安装在静电吸盘20和腔体6a之间，以便于静电吸盘20可以与腔体6a绝缘。

当安装面板30时，绝缘元件40优选地连接到面板30下侧。

基板支撑单元8还可以包括连接到绝缘元件40下侧，且通过安装在真空腔6底部的法兰60支撑的底板50。

真空处理设备可以装备有用于从基板支撑单元8向上或向下移动基板4的起膜针(lift pins)。

以下，参照图2和图3对根据本发明的静电吸盘进行更详细的解释。

静电吸盘20包括连接到面板30上侧的本体22；形成于本体22的第一绝缘层25；形成于第一绝缘层25，且连接到直流电源以便于产生静电引力的电极层26；以及形成于电极层26的第二绝缘层27。

在基板和第二绝缘层27之间，静电吸盘20还可以包括从第二绝缘层27上凸出的多个凸起28，以便用于热传递的热传递气体(例如氦气)可以填充其中，以支撑基板并进行温度控制。用于支撑基板4的边缘的堤29可以形成于静电吸盘20的边缘上。

本体22可以由金属材料制成，以便可以通过接地或者通过使用至少一个射频电源来作为能量供应单元的下部电极。

为了用作静电吸盘，第一绝缘层25和第二绝缘层27可以由具有预定介电常数的各种材料制成。例如，第一绝缘层25和第二绝缘层27可以由陶瓷材料，更精确地，氧化铝陶瓷(Al₂O₃)制成。

电极层26可以彼此整体形成。但是，电极层26优选地被分成多个电极部分26A以便于快速产生静电引力，且不在相应的位置产生或降低电压差。

根据例如静电吸盘20的尺寸的设计条件，可以确定每个电极部分26A的形状和尺寸，电极部分26A的细分数，电极部分26A的式样等。

就是说，所述多个电极部分26A在数目上可以使用三个，并且也可以在一排中形成相同的形状，例如矩形。

参照图4的另一个实施方案，所述多个电极部分26A在数目上可以形成8个，并且可以以相同的三角形来形成。当两个电极部分26A形成一对时，形成矩形式样。由一对电极部分26A构成的矩形式样可以在右，左，上，下方向上以多个对规则地形成。

如另一个实施方案，所述多个电极部分26A可以不具有限定的分隔数目，但是可以形成例如圆形，多边形，以及不规则形状的各种形状。该电极部分26A可以以规则式样或者不规则式样形成。

优选地，多个电极部分26A以并联形式连接到一个直流电源(D)，由此同时接收各自的直流电源(D)。

也可能该多个电极部分26A与至少两个直流电源(D)之一连接。就是说，直流电源可以以与多个电极部分26A的数目相同的数目的配置多个。但是，在这种情况下，连接到多个电极部分26A的各自的直流电源(D)也有不同的电势，电势差可能出现在多个电极部分26A之间。此外，用于连接直流电源(D)的电路变得复杂了。而且，很难同时和持续地控制多个电极部分26A。

参照图5至7的另一个实施方案，电极层26可以由在静电吸盘20的中心部分形成的中心电极部分26B，以及在静电吸盘20的外围形成以便于包围中心电极部分26B的外围电极部分26C组成。

这里，中心电极部分26B可以对应于基板的中心部分形成，并且可以整体形成(中心电极部分，参照图6和7)。可选地，中心电极部分26B可以被分隔成至少两个。

外围电极部分26C也可以整体形成(外围电极部分，参照图5)。可选地，外围电极部分26C可以被分隔成至少两个(参照图6和图7)。

如前文中第一至第三实施方案中提到的，中心电极部分26B和外围电极部分26C优选地连接到D电源(D)，以便于具有相同极性(直流电源的‘+’(正极)极性已应用于图2中，但可以应用直流电源的‘-’(负极)极性)。然而，中心电极部分26B和外围电极部分26C可以连接到直流电源(D)以便于具有区别于彼此的极性。

当电极层26被分成中心电极部分26B和外围电极部分26C时，本发明的静电吸盘可以具有下述优点。

第一，热传递气体，例如氦气被填充在基板4和静电吸盘20之间。在此，热传递气体由于其气压可以沿着基板4的边缘泄漏。

在电极层26被分成中心电极部分26B和外围电极部分26C的情况下，施加于中心电极部分26B的电压(V1)的绝对值小于或等于施加于外围电极部分26C的电压(V2)的绝对值。这样可以阻止热传递气体从基板4的边缘泄漏。

为了使基板从静电吸盘更容易和更安全地分离，基板4的外围首先被抬起，然后基板4的中心由起膜针顶起。鉴于此，电极层26优选地被分成中心电极部分26B和外围电极部分26C。

参照图5，外围电极部分26C和中心电极部分26B以整体形成。但是，为了比清除中心电极部分26C剩余的静电引力更迅速地清除外围电极部分26C剩余的静电引力，外围电极部分26C优选地以比中心电极部分26B以更小的尺寸形成，或者优选地被分成多个部分(参照图6和7)。

参照图7，电极层26可以被分成中心电极部分26B和外围电极部分26C。并且，还可以形成通过从中心电极部分26B扩展到静电吸盘20的外围而连接到直流电源(D)上的延伸部分26D。相应地，即使在直流电源(D)只连接到静电吸盘20的边缘的情况下，中心电极部分26B可以很容易地连接到直流电源(D)。

在下文中，根据本发明制备静电吸盘的方法将会参照图8A至8G进行更详细的解释。

如图8A所示，执行第一绝缘层形成步骤，以便经热喷涂或等离子体喷涂等在本体22上形成第一绝缘层25。在此，第一绝缘层25可以只在用来形成电极层26的本体22的上表面上形成，或者可以形成于本体22的侧面和上表面。

如图8B至8D所示，执行电极层形成步骤，以便在第一绝缘层25上形成电极层26。

在此，电极层26可以以各种方式被分成多个电极部分26A。优选地，如图8B所示，多个电极部分26A的中间区域通过使用掩模100或带子来遮蔽，以便于不形成电极部分26A。如图8C所示，多个电极部分26A通过热喷涂或等离子体喷涂等来形成。如图8D所示，掩模100或带子被移除，由此形成被分成了多个电极部分26A的电极层26。

如图8E所示，第二绝缘层27通过热喷涂或等离子体喷涂等形成于电极层26上。在此，第二绝缘层27与电极层26相对应地形成于本体22的上表面。但是，第二绝缘层27也可以形成于本体22的侧面和上表面，以便于使本体22绝缘。

如图8E所示，在第二绝缘层27形成之后，第二绝缘层27的凹陷部分‘A’可以相应于电极部分26A之间的中间区域来形成。当电极层26被分成多个电极部分26A时，形成凹陷部分‘A’。

如图8F所示，执行第二绝缘层展平步骤，以便于通过研磨法等来展平第二绝缘层27的上表面。通过第二绝缘层修平步骤，在图8F的放大部分内部用虚线标示的第二绝缘层27可以被展平成用实线标示的层。

执行凸起形成步骤，以便在第二绝缘层27上通过热喷涂或等离子体喷涂来形成支撑基板的多个凸起28。通过这些步骤，完成静电吸盘20的制备过程。

静电吸盘不仅可以用于真空处理设备，还可以用于执行基板处理的基板处理设备。

上述实施方案和优点仅仅是典型例，并不用来限制本发明公开的内容。本发明的教导可以很容易的应用于其它类型的设备。该说明书只是例示，不用来限制权利要求的范围。多种替换，修改和变型对现有技术中的技术人员来说都是明显的。在此所描述的典型实施方案中的特征、结构、方法，以及其它特点可以以各种方式组合以获得另外的和/或可替换的典型实施方案。

在不偏离其特征的情况下，可以各种形式实施本发明的特征，也也可以理解，除非有特殊说明，以上描述的实施方案不受上述说明书的任何细节限制，而应当在所附权利要求所限定的范围内广泛地解释，因此，落入权利要求的界限和边界的所有改变和修改，或者这些界限和边界的等同方式也包含在所附权利要求内。

Claims

1.一种静电吸盘，包括：

本体；

第一绝缘层，整体地形成于所述本体上；

在所述第一绝缘层上的电极层，其被分成多个电极部分，并且连接到直流电源以使所述多个电极部分具有相同极性；以及

陶瓷材料的第二绝缘层，所述第二绝缘层通过热喷涂或等离子体喷涂方法整体地形成于所述电极层上；

其中，所述多个电极部分通过热喷涂或等离子体喷涂方法形成在所述第一绝缘层上；

其中，所述多个电极部分包括与基板中心部分相对应的中心电极部分，以及被形成以包围所述中心电极部分的外围电极部分，其中，所述中心电极部分和所述外围电极部分与直流电源连接，以及所述外围电极部分被分为多个部分；并且

其中，施加于所述中心电极部分的电压的绝对值小于施加于所述外围电极部分的电压的绝对值。

2.如权利要求1所述的静电吸盘，其中，所述本体接地，或者装备有射频电源。

3.如权利要求1所述的静电吸盘，其中，在所述第二绝缘层上形成用于支撑基板的多个凸起。

4.如权利要求1至3中任一项所述的静电吸盘，其中，所述多个电极部分并联地连接到所述直流电源。

5.如权利要求1至3中任一项所述的静电吸盘，其中，提供多个所述直流电源，且多个直流电源分别与所述多个电极部分相连。

6.如权利要求1所述的静电吸盘，其中，所述中心电极部分整体形成，或者被分成多个部分。

7.如权利要求6所述的静电吸盘，其中，所述中心电极部分还包括至少一个向所述静电吸盘外围扩展且与所述直流电源连接的延伸部分。

8.如权利要求6或7所述的静电吸盘，其中，所述中心电极部分和所述外围电极部分与所述直流电源连接，以便具有相同的极性。

9.一种真空处理装置，包括：

真空腔，被配置以形成用于真空处理基板的处理空间；以及

基板支撑单元，被配置为支撑所述基板，并且具有权利要求1至3中任一项所述的静电吸盘。

10.如权利要求9所述的真空处理装置，其中，所述多个电极部分并联地连接到所述直流电源。

11.如权利要求9所述的真空处理装置，其中，提供多个所述直流电源，并且多个直流电源分别与所述多个电极部分相连。

12.一种真空处理装置，包括：

真空腔，被配置以形成用于真空处理基板的处理空间；以及

基板支撑单元，被配置为支撑所述基板，并且具有权利要求6或7所述的静电吸盘。

13.如权利要求12所述的真空处理装置，其中，所述中心电极部分和所述外围电极部分与所述直流电源连接，以便具有相同的极性。

14.一种制备权利要求1所述的静电吸盘的方法，包括：

第一绝缘层形成步骤，用于通过热喷涂或等离子体喷涂方法在本体上整体地形成第一绝缘层；

电极层形成步骤，用于在所述第一绝缘层上形成电极层，在该步骤中使用掩模或者带子遮蔽并在所述电极层中通过热喷涂或等离子体喷涂方法使所述电极层被分为多个电极部分并且连接到所述直流电源，其中，所述多个电极部分被划分为中心电极部分和外围电极部分，其中，所述外围电极部分被分为多个部分；以及

第二绝缘层形成步骤，用于通过热喷涂或等离子体喷涂方法在所述电极层上整体地形成第二绝缘层。

15.如权利要求14所述的方法，还包括展平所述第二绝缘层的上表面的第二绝缘层展平步骤。

16.如权利要求15所述的方法，在所述第二绝缘层展平步骤之后还包括在所述第二绝缘层上形成支撑所述基板的多个凸起的凸起形成步骤。