CN102473668B - 静电吸附构造体及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电气地吸附被吸附物而使用的静电吸附构造体、并且在使用时紧固的一体构造被维持并在使用之后可以自由地变更构造体的结构的静电吸附构造体及其制造方法。具有在2个电介体之间夹入了电极的多个片部件、和至少1个吸附电源，层叠多个片部件并通过吸附电源向对向的片部件的电极之间施加电压，从而使对向的片部件之间电气地吸附固定，并且使被吸附物吸附到表面最外层或者背面最外层处的片部件中的某一方或者两方的最外层片部件的电介体而使用，在使用之后，如果解除施加电压，则可以使层叠了的片部件相互分离，并且，通过固定单元使多个片部件一边相互对位一边层叠，从而可靠地并且简便地得到这样的静电吸附构造体。

Description

静电吸附构造体及其制造方法
技术领域
本发明涉及电气地吸附被吸附物的静电吸附构造体及其制造方法，详细而言涉及在使用时形成紧固的一体构造，并且在使用之后可以自由地变更构造体的结构的静电吸附构造体及其制造方法。 
背景技术
电气地吸附并保持被吸附物的静电吸附构造体被使用于吸附并保持半导体基板、玻璃基板，并且被使用于吸附并保持纸、树脂等片状物等被使用于各种用途。静电吸附构造体通常从上下方向分别用电介体夹住电极并通过吸附电源对电极施加电压，从而将一方的电介体的表面作为吸附面而吸附被吸附物，在根据用途进而在例如半导体制造工艺等中使用的情况下，与具备流过冷却气体等制冷剂的管路的金属制的基体一体粘结。 
对于静电吸附构造体的吸附原理，除了利用在电极与被吸附物之间产生的静电吸附力的库仑力型、利用在载置了被吸附物的电介体与被吸附物之间产生的静电吸附力的约翰逊-拉贝克效应力型以外，还已知在例如成为梳齿状的2个电极之间产生电位差而形成不均匀的电场并利用起因于该不均匀电场的吸附力的梯度力型，还有独立地利用这些吸附力的构造体、组合利用多个力的构造体。另外，根据该吸附原理的差异、构造体的使用目的，除了使电极成为单极型或者双极型以外，还一边选择电介体的种类、特性一边形成静电吸附构造体。例如，在利用约翰逊-拉贝克效应力的静电吸附构造体的情况下，将具有规定的体积电阻率的陶瓷材料用作电介体，夹住电极而进行热压，从而在电介体内埋设电极，并且，根据防止起灰的目的而使用绝缘性的膜，例如用聚酰亚胺膜夹住电极，而经由粘结膜、粘结剂进行热压 接。 
进而，在利用梯度力的静电吸附构造体中，不依赖于吸附对象的材质而产生吸附力，所以用于吸附半导体基板以外的物质。另外，本发明者此前提出了适合于吸附大型的玻璃基板的装置(参照专利文献1)。对于梯度力，通常，通过使电极间的距离变窄从而得到更大的吸附力，但如果该距离变近，则电极间的放电成为问题，所以无法施加高的电压。因此，在本发明者提出的装置中，通过利用上下配置2个电极并在它们之间介有电极间绝缘层(电介体)的静电吸附构造体，提高电气绝缘的可靠性。 
但是，在这样的静电吸附构造体中，在为了在电极间绝缘层的两面中形成规定的电极而例如使用导电性的墨水印刷规定形状的电极的情况、热喷涂导电性的陶瓷材料来得到规定形状的电极的情况下，都需要对电极间绝缘层的表背面进行2次处理，所以作业总体上变得烦杂，还成为成本提高的原因。 
另一方面，对于静电吸附构造体，根据为了均匀地得到吸附力等理由，通常使电介体和电极一边层叠一边固定而形成紧固的一体构造，进而，在粘结到金属制基体的情况下，根据为了保证向被吸附物的热传导性等目的，相互紧固地粘结。因此，对于一旦形成了的静电吸附构造体，例如，即使在吸附面产生损伤、或者一部分被消耗，也难以部分地去除吸附面来更新，在再生的情况下，必需进行机械地切削表面的全部的电介体而另外形成电介体等处理。 
专利文献1：WO2005/091356号手册 
发明内容
在这样的状况下，本发明者等在潜心研究了可以更简便地得到隔着电介体上下排列电极那样的静电吸附构造体，并且可以自由地变更一旦形成了的构造体的结构的方法，发现通过重叠多个在电介体之间夹入了电极的片部件，并利用在各个片部件的电极间产生的静电吸附力使它们一体地形成，在使用时可以一边维持紧固的一体构造一边吸附被吸附物，并且在使用之后如果解除电压的施加，则可以使这些片部件之间容易地分离，而完成了本发明。 
因此，本发明的目的在于提供一种静电吸附构造体，在使用时维持紧固的一体构造，在使用之后可以自由地变更构造体的结构。 
另外，本发明的另一目的在于提供一种静电吸附构造体的制造方法，可以简便并且可靠地得到隔着电介体上下排列了电极的静电吸附构造体，在使用之后可以自由地变更构造体的结构。 
即，本发明提供一种静电吸附构造体，包括：多个片部件，在2个电介体之间夹入电极；以及至少1个吸附电源，层叠多个片部件，通过吸附电源向对向的片部件的电极之间施加电压，从而使对向的片部件之间电吸附固定，并且使被吸附物吸附到表面最外层的片部件和背面最外层的片部件的双方的最外层片部件的电介体而进行使用，在使用之后，通过解除施加电压，能够使层叠了的多个片部件之间相互分离。 
另外，本发明提供一种静电吸附构造体的制造方法，是制造上述静电吸附构造体的方法，其特征在于：使多个片部件一边相互对位一边层叠，通过吸附电源向对向的片部件的电极之间施加电压，从而使对向的片部件之间电吸附固定而一体地形成，在解除了施加电压之后，能够使层叠了的多个片部件之间相互分离。 
本发明的静电吸附构造体具有多个片部件和至少1个吸附电源，通过一边使多个片部件层叠，一边向对向的片部件的电极间从吸附电源施加电压，根据在对向的片部件的电极间产生的静电吸附力使片部件彼此相互吸附从而形成一体。即，片部件是在2个电介体之间夹入了电极的结构，在通过吸附电源施加了电压时，可以在对向的片部件的电极间产生静电吸附力，并且可以在层叠了的多个片部件中的、位于表面侧或者背面侧各自的最外层的片部件(以下，将它们称为“最外层片部件”)中的某一方或者两方中，将电介体作为吸附面而吸附被吸附物。 
其中，为了在对向的片部件的电极间产生静电吸附力，例如对这些电极间施加极性相互不同的电压，而在对向的电介体的表面中产生正和负的电荷即可，对于电极的形状等没有特别限制。 
另外，对于具备形成吸附面的电介体的最外层片部件，为了在其与对向的片部件的电极之间，产生达到吸附面侧的吸附力，优选具备具有多个开口部的电极，以使在与对向的片部件的电极之间产生的电力线能够到达吸附面侧。为了得到更大的吸附力，优选为对于与具备具有开口部的电极的最外层片部件对向地层叠的片部件，至少在与最外层片部件的电极的开口部对应的位置存在电极。即，在将开口部投影到厚度方向的情况下，优选在对向的片部件中，在投影了的位置存在电极。另外，在最外层片部件的两方具备具有开口部的电极的情况下，当然可以用作在表背两面中吸附被吸附物的两面吸附构造体。 
作为具有多个开口部的电极，可以例示具有多个例如成为圆形等规定形状的开口部的网眼状的电极、格子状电极、梳齿状电极等图案电极，但不限于这些，并且，对于开口部的数量、大小、形状等，可以根据被吸附物的种类、尺寸等而适宜设计。另一方面，对于不吸附被吸附物的片部件的电极，既可以是具有多个开口部的电极，也可以具备不具有开口部的平面状电极。 
对于向对向的片部件的电极间施加电压的吸附电源，可以使用与在一般的静电吸附构造体中使用的电源同样的电源，并且，也可以具备将光能变换为电能而发电的太阳能电池和使由该太阳能电池发电的电力升压至所需的电压的升压电路。在向对向的片部件的电极间施加电压时，既可以针对对向的每个片部件逐个使用吸附电源，也可以通过一个吸附电源向所有对向的片部件的电极间施加电压。另外，在本发明中，通过吸附电源向对向的片部件的电极间施加电压，而使对向的片部件间吸附，并且在吸附面侧也产生针对被吸附物的吸附力，但例如也可以构成为片部件具备双极型的电极，也可以向这些片部件内的电极间施加电压而在对向的片部件之间产生吸附力并且在吸附面侧产生针对被吸附物的吸附力。 
对于形成片部件的电介体，其材质、制造方法等没有特别限制， 而可以根据被吸附物的种类、静电吸附构造体的使用目的等适宜地设计。代表地除了可以例举聚酰亚胺等绝缘性膜、陶瓷板以外，还可以例举将氧化铝(Al2O3)粉末、氮化铝(AlN)粉末、氧化锆(ZrO2)粉末等陶瓷粉末热喷涂而形成的陶瓷热喷涂膜等，但当使由纸、树脂制的片物构成的展示物等吸附而利用于在室外使用的展示装置、吸附大气中的尘土、灰尘的集尘装置等那样的情况下，无需考虑半导体制造工艺中的等离子体照射的影响等，所以也可以印刷例如聚对苯二甲酸(PET)、聚酯、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚乙烯、赛璐珞、聚氯乙烯等塑料膜、绝缘性墨水来形成电介体。另外，对于电介体的厚度，根据所使用的材料、构造体的使用目的等而不同，但例如当利用于在室外使用的展示装置、集尘装置等的情况下，优选使用PET膜、绝缘性墨水，设成分别具有厚度20～70μm左右的电介体的构造体。另外，夹住电极的2个电介体既可以分别是不同的材料，并且，也可以由2层以上的多个层形成各个电介体。 
另外，对于形成片部件的电极，其材质、制造方法等没有特别限制，例如，也可以将金属箔、通过溅射法、离子镀法等成膜了的金属蚀刻为规定的形状而得到，也可以热喷涂金属材料、或者印刷导电性墨水而得到规定的形状。电极的厚度根据构造体的使用目的等而不同，但一般优选为5～20μm左右。 
在本发明中，层叠了的片部件通过吸附电源对各个片部件的电极间施加电压而被相互电吸附固定，但在层叠时，也可以在使片部件相互对位了的状态下，预先通过固定单元固定。作为这样的固定单元，是在直至对层叠了的片部件的各电极施加电压的期间可以维持对位了的状态，并且在解除了电压施加之后可以使片部件之间容易分离的单元即可，优选使用所谓临时固定单元、即例如在两面涂敷了粘接剂的两面粘接带那样的单元。 
本发明的静电吸附构造体在使用时可以一边维持紧固的一体构造一边使被吸附物吸附，并且在使用之后通过解除电压施加可以使层叠了的多个片部件之间相互分离，所以例如还可以简单地使层叠了的 片部件的一部分翻过来而将其他电介体用作新的吸附面、改变片部件的层叠顺序、仅将一部分的片部件更换为新的片部件，进而可以容易地增减所层叠的片部件的数量，所以例如还可以根据被吸附物的种类、尺寸等来改变所产生的吸附力。 
根据本发明的静电吸附构造体，在使用时，在电介体的两面配置了电极的紧固的一体构造被维持，而可以将最外层片部件的电介体作为吸附面而使被吸附物吸附，在使用之后，可以使片部件之间容易地分离，所以可以自由地变更构造体自身的结构。另外，根据本发明的静电吸附构造体的制造方法，得到可以简便并且可靠地得到隔着电介体上下排列了电极的静电吸附构造体，并且可以得到可以自由地变更构造体自身的结构的静电吸附构造体。 
附图说明
图1是用于说明在本发明的实施例1的静电吸盘装置中用作吸附/保持单元的静电吸附构造体的剖面说明图。 
图2是本发明的实施例1的静电吸附构造体中采用的电极的平面说明图(A)以及(B)。 
图3是用于说明本发明的实施例2的展示/揭示装置的剖面说明图。 
图4是本发明的实施例2的静电吸附构造体中采用的电极的平面说明图(A)以及(B)。 
图5是用于说明本发明的实施例2的静电吸附构造体的说明图。 
图6是用于说明本发明的实施例3的静电吸附构造体的剖面说明图。 
具体实施方式
以下，根据附图所示的实施例，具体说明本发明的静电吸附构造体及其制造方法的优选的实施方式。 
[实施例1] 
在图1以及图2中，示出了将本发明的实施例1的静电吸附构造体X用作通过等离子体刻蚀等半导体制造工艺吸附/保持硅晶片等半导体基板的单元的静电吸盘装置。 
在该实施例1的静电吸盘装置中，作为上述半导体基板的吸附/保持单元的静电吸附构造体X具有片部件5以及15和吸附电源4，与具备流过冷却媒体的未图示的管路等的铝制基体7一体形成而构成静电吸盘装置，将电吸附构造体X中的片部件5的电介体2作为吸附面，可以吸附并保持硅晶片等半导体基板8。 
此处，在具有纵320mm×横320mm×厚度50μm的大小的由聚酰亚胺膜构成的电介体1的表面，蒸镀铜之后，以成为规定形状的方式蚀刻，形成纵300mm×横300mm×厚度3μm的电极3，进而以覆盖该电极3的方式，隔着未图示的键合片层叠聚酰亚胺膜，形成纵320mm×横320mm×厚度50μm的电介体2，而得到片部件5。其中，电极3如图2(A)的俯视图所示，具有多个开口部3a，形成为电极宽度d1是3mm、开口宽度d2是1mm的梳齿状。其他片部件15如图2(B)的俯视图所示，蒸镀铜而形成了不具有开口部的纵300mm×横300mm×厚度3μm的平面电极13，除此以外，与片部件5相同，具有由聚酰亚胺膜构成的厚度50μm的电介体11、和同样地由聚酰亚胺膜构成的厚度50μm的电介体12。 
另外，为了形成静电吸盘装置，如图1(A)所示，将片部件15的电介体12侧隔着未图示的粘结片粘结到铝制基体7之后，在电介体11的缘粘贴两面粘接带6，一边使剩余的片部件5对位一边使电介体1侧重叠而固定。另外，在片部件5的电极3与片部件15的电极13之间，经由连接端子以及开关(都未图示)连接了直流电源(吸附电源)4，可以对电极3施加+1kV、对电极13施加-1kV的电压。 
因此，根据该实施例1的静电吸盘装置，如图1(B)所示，将构成电吸附构造体X的吸附电源4的开关闭合，而对电极3和电极13施加上述电压，从而在片部件5与片部件15之间产生静电吸附力而被相互吸附固定，同时，通过开口部3a，在电极3与电极13之间 产生的电力线到达片部件5的电介体2而产生吸附力，所以可以吸附半导体基板8。 
然后，如果在进行了对静电吸附构造体X上吸附的半导体基板8进行等离子体刻蚀等规定的处理之后，断开吸附电源4的开关来解除施加电压，则可以从电介体2去除半导体基板8，并且因为在片部件5以及15之间产生的静电吸附力消失，所以还可以去除片部件5。因此，例如在电介体2被消耗了的情况下，只要仅将片部件5更换为其他片部件，就可以使静电吸附构造体X再次与新品同样地使用。 
[实施例2] 
在图3～图5中，示出了将本发明的实施例2的静电吸附构造体X用作展示/揭示用的显示单元的展示/揭示装置。 
在该实施例2的展示/揭示装置中，作为上述显示单元的静电吸附构造体X具有片部件25以及35和吸附电源14，可以使片部件35的电介体32侧吸附到例如壁面10，使由纸、树脂制的片构成的揭示物9吸附到片部件25的电介体22侧。 
此处，在具有纵400mm×横600mm×厚度50μm的大小的PET膜(电介体)21中，丝网印刷碳墨(jujo-chemical公司制JELCON型式CH-10)而形成纵350mm×横550mm×厚度10μm的电极23，进而以覆盖该电极23的方式，丝网印刷绝缘墨水(jujo-chemical公司制JELCON型式AC-3G)而形成纵400mm×横600mm×厚度50μm的电介体22，从而得到片部件25。其中，电极23如图4(A)的俯视图所示，形成为具有电极宽度d1是3mm、开口宽度d2是1mm的多个开口部23a。其他片部件35如图4(B)的俯视图所示，具有电极33的电极宽度d1是3mm、开口宽度d2是1mm的多个开口部33a，并且开口部33a的位置与电极23的图案不同，除此以外，与片部件25同样地形成。 
另外，在该实施例2的展示/揭示装置中，作为形成静电吸附构造体X的吸附电源14，利用了太阳能电池。如图5所示，该吸附电源14具备太阳能电池14a和使由该太阳能电池14a发电的电力升压 的升压电路14b，并且，以积蓄由太阳能电池14a发电的电力而在该太阳能电池14a的发电能力临时停止或者降低了时也可以对上述电极23以及电极33施加电压的方式，设置了能量容量200mWh的大容量电容器14c，进而，在该升压电路14b中，设置有使向电极23以及33的电压施加成为ON/OFF的电源开关14d。 
另外，在该实施例2的展示/揭示装置中，构成静电吸附构造体X的片部件25以及35和吸附电源14一体地形成，但以对各片部件的电极23以及电极33施加电压的方式接线即可，也可以将它们用比较长的连接电缆连接，对于吸附电源14，设置于利用太阳能电池14a进行发电的便捷的场所。 
然后，为了形成展示/揭示装置，一边例如用两面粘接带(未图示)固定，一边使片部件25的PET膜21和片部件35的PET膜31重叠而对位。此时，片部件35以在与形成片部件25的电极23的开口部23a对应的位置存在电极的方式对位，片部件25以在与形成片部件35的电极33的开口部33a对应的位置存在电极的方式对位。即，如图3所示，在包括各个电极的开口部那样的剖面中观察的情况下，电极23以及33都具有宽度1mm的间隙，隔着对向的片部件的PET膜21以及31，将与一方的电极的间隙对应的部分形成为被其他电极塞住，并对位成如图3中的箭头i所示，在将片部件25的电极23中的开口部23a投影到了厚度方向的位置，存在片部件35的电极33，并且，同样地如箭头ii所示，在将片部件35的电极33中的开口部33a投影到了厚度方向的位置，存在片部件25的电极23。另外，如箭头iii所示，电极23和电极33的厚度方向的重叠部分在两端都成为1mm。 
因此，根据该实施例2的展示/揭示装置，首先，在电源开关14d是OFF的状态下，使重叠了的片部件25和片部件35的电介体32侧对位配置到规定的壁面10，在该状态下使电源开关14d成为ON，对电极23以及33之间施加电压而使片部件25和片部件35电吸附固定，并且使静电吸附构造体X吸附固定到壁面10，进而，在片部件25的电介体22的表面粘贴揭示揭示物9。 
另外，在例如持续规定的期间在室外揭示揭示物9，而片部件25的电介体22的表面污染了的情况下，也可以使电源开关14d成为OFF，一旦去除揭示物9并且从壁面10去除静电吸附构造体X，例如，使静电吸附构造体X翻过来，使片部件25的电介体22侧朝向壁面10，在片部件35的电介体32上粘贴使用揭示物9。或者，也可以仅使片部件25翻过来以使PET膜21侧成为揭示物的吸附面的方式，使片部件25的电介体22和片部件35的PET膜31对向而形成静电吸附构造体X。 
[实施例3] 
在图6中，示出了在上述实施例2中利用的静电吸附构造体X的变形例。利用2张实施例2中的形成了静电吸附构造体X的片部件25，进一步在它们之间放入片部件45，而层叠3枚张片部件，从而形成该实施例3的静电吸附构造体X。其中，片部件45具备不形成开口部而使整个面成为电极的纵350mm×横550mm×厚度10μm的电极43，除此以外与片部件25同样地形成。另外，在该实施例3的静电吸附构造体X中，使用2个吸附电源14，对对向的片部件的电极之间施加电压，除此以外与实施例2同样地形成。 
另外，在该实施例3的静电吸附构造体X中，相比于实施例2的情况，可以进一步增大在分别对向的片部件之间产生的吸附力，所以可以增大例如静电吸附构造体X自身而吸附更大的揭示物等、改变用途或使用目的等而更多样地利用。 
另外，上述实施例1～3中说明的本发明的静电吸附构造体X当然还可以利用于分别说明的装置以外的用途，除了基板搬送装置那样的半导体制造工艺、液晶制造领域等中的更进一步的其他用途以外，还可以用作例如对空气中的灰尘、尘土进行集尘、或者对病毒、病原性细菌等进行灭菌、除菌的空气清净装置，并且，还可以用作在水、液体中使用来回收液中的金属等的装置、去除在各种作业现场产生的切屑等的碎屑去除装置等。 
(符号说明) 
1、2、11、12：电介体；3、13、23、33、43：电极；3a、23a、33a：开口部；4、14：吸附电源；14a：太阳能电池；14b：升压电路；14c：大容量电容器；14d：电源开关；5、15、25、35、45：片部件；6：两面粘接带；7：金属制基体；8：半导体基板；9：揭示物；10：壁面；X：静电吸附构造体。 

Claims (7)

1.一种电吸附被吸附物而使用的静电吸附构造体，包括：
多个在2个电介体之间夹入电极的片部件；以及
至少1个吸附电源，
层叠多个片部件，通过吸附电源向对向的片部件的电极之间施加电压，从而使对向的片部件之间电吸附固定，并且使被吸附物吸附到表面最外层的片部件和背面最外层的片部件的双方的最外层片部件的电介体而进行使用，在使用之后，通过解除施加电压，能够使层叠了的多个片部件之间相互分离。
2.根据权利要求1所述的静电吸附构造体，其特征在于：最外层片部件的双方具备具有多个开口部的电极，在与具备具有开口部的电极的最外层片部件对向地层叠的片部件中，至少与开口部对应的位置存在电极。
3.根据权利要求1或者权利要求2所述的静电吸附构造体，其特征在于：在相互对位了的状态下，通过固定单元固定多个片部件。
4.根据权利要求1或者权利要求2所述的静电吸附构造体，其特征在于：将通过在绝缘性膜上印刷导电性墨水来形成规定的电极并以覆盖该电极的方式印刷绝缘性墨水而得到的片部件层叠多个而成。
5.根据权利要求4所述的静电吸附构造体，其特征在于：使在由绝缘性膜构成的电介体上印刷导电性墨水来形成具有多个开口部的电极并以覆盖该电极的方式印刷绝缘性墨水来形成了电介体的2张片部件重叠，能够使被吸附物吸附到表背面双方的电介体而进行使用。
6.根据权利要求5所述的静电吸附构造体，其特征在于：由绝缘性膜构成的电介体的厚度是20～70μm，由绝缘性墨水构成的电介体的膜厚是20～70μm，由导电性墨水构成的电极的膜厚是5～20μm。
7.一种静电吸附构造体的制造方法，是制造权利要求1～权利要求6中的任意一项所述的静电吸附构造体的方法，其特征在于：使多个片部件一边相互对位一边层叠，通过吸附电源向对向的片部件的电极之间施加电压，从而使对向的片部件之间电吸附固定而一体地形成，在解除了施加电压之后，能够使层叠了的多个片部件之间相互分离。
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