CN109768008A - 静电吸盘的制造方法及静电吸盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于大面积基板上使用而且容易制造的静电吸盘及其制造方法。该静电吸盘具有在底面(1)上形成有第一电介质层(10’)和第二电介质层(20’)且在该电介质层(10’、20’)之间制备有电极图案(40)的结构。电介质层(10’、20’)是液态树脂的硬化层。支撑基板的第二电介质层(20’)上制备有缓冲层(50)。本发明提供的静电吸盘的结构十分简单，制造工艺简化，可明显地缩短制造时间。

Description

静电吸盘的制造方法及静电吸盘

技术领域

本发明涉及一种静电吸盘(ESC)，尤其，涉及一种显示器工艺中用于吸附基板的静电吸盘及其制造方法。

背景技术

静电吸盘是用于夹紧玻璃、晶片等被处理对象基板而使用的部件，基板污染的可能性较小，即使不向基板施加物理的力，也能准确地控制位置及温度，因此广泛应用于半导体或者LED显示器制造工艺等中。

在半导体和显示器产业中皆追求基板的大面积化。在第8代(generation)LCD工艺中，基板短边的长度约达到2000mm，对于第10代，基板短边的长度达到2900mm。为了实现如上述的大面积基板的精密化，静电吸盘的作用十分重要。

静电吸盘的典型例子为陶瓷型静电吸盘。陶瓷型静电吸盘可通过在印刷有电极图案的第一印刷电路基板上层叠第二印刷电路基板之后，进行共同烧结(co-firing)而制得。高温共同烧结过程中，由于电极材料和陶瓷材料间的热膨胀系数的差异导致积攒应力，由此导致发生静电吸盘变形等问题。陶瓷静电吸盘存在不易制成大面积的问题。

作为显示器工艺中主要使用的静电吸盘包括聚酰亚胺(polyimide)型静电吸盘。该静电吸盘中作为用于绝缘吸附电极的电介质，可使用聚酰亚胺薄膜。虽然适用于大面积化但是问题在于，软质的聚酰亚胺薄膜的耐久性比较脆弱及其导致的静电吸盘寿命较短的问题。该问题在韩国公开专利第2005-0064336号中被提及。

聚酰亚胺静电吸盘在制造过程中，需要对薄膜进行层叠及加压粘合工艺。由于需要对多张薄膜依次进行粘合，因此聚酰亚胺静电吸盘的制造过程对精密度和时间的要求比较高。层叠的薄膜间相互需要准确地进行匹配，不允许它们之间存在气泡或者薄膜中产生褶皱。

显示器的制造过程中，存在需要将两个基板进行对视的状态下进行工艺加工的情况。作为例子可包括在LCD工艺中将TFT基板和滤色片基板进行粘贴的情况以及在OLED封装工艺(encapsulation)中在TFT基板上增加玻璃盖片的情况。这些工艺中，两个基板间的距离十分近。因此，对于聚酰亚胺静电吸盘可能会发生基于绝缘破坏而导致的电弧放电的问题。

发明内容

【技术问题】

本发明的目的在于，基于对如上所述的现有技术的认识，提供一种静电吸盘及其制造方法，其适用于大面积基板的夹持而且容易制造。

本发明希望解决的技术问题不限于此处提及事项，没有提及的或者其它技术问题可基于以下记载的事项也能够理解。

【解决技术问题的手段】

为了实现如上所述的目的，本发明涉及的静电吸盘具有在由聚合物制成的第一电介质层和第二电介质层之间布置有用于吸附基板的电极图案的结构。这些电介质层也可被称之为绝缘层，具有为了产生静电力所需的适当的介电常数。例如电介质层可以是表面绝缘电阻值为10⁹～10¹⁴Ωcm的聚合物材料。

根据本发明，所述电介质层通过硬化液态树脂而形成。假设上述电介质层是以将已制造的聚合物板粘合的方式进行制造，则板间的粘合层可在等离子体环境中容易被侵蚀，为了防止该侵蚀，需要提供另外的解决方案。粘合聚合物板的方式可能限制静电吸盘的设计自由度，以及引起寿命减少。

本发明中所述液态树脂应该理解为包括在树脂底面上添加有陶瓷等的树脂膏(paste)。

现有技术中不存在如本发明通过硬化液态树脂使其作为用于绝缘吸附电极的电介质而使用的例子。现有技术中，为了确保高耐腐蚀性及稳定的绝缘特性，一直使用陶瓷烧结体或者制造优良的聚合物薄膜产品，这是该领域的常识。本发明提供一种超出这种常规观念的新的解决方式。

根据本发明，静电吸盘的制造方法可包括a)沿着底面的上部面边缘设置第一坝的步骤，基于第一坝而围成的底面的上部被规定为第一区域；b)向所述第一区域提供第一液态树脂，在底面上涂布第一液态树脂，并进行硬化的步骤；c)对硬化的所述第一液态树脂的上部面进行平坦加工，并形成第一电介质层的步骤；d)在所述第一电介质层上形成电极图案的步骤；e)沿着所述第一电介质层的边缘设置第二坝的步骤，基于第二坝而围成的第一电介质层上部被规定为第二区域；f)向所述第二区域提供第二液态树脂，在第一电介质层上涂布第二液态树脂并进行硬化的步骤；以及g)对硬化的所述第二液态树脂的上部面进行平坦加工，并形成第二电介质层的步骤。

现有的聚酰亚胺静电吸盘的制造过程需要精密度和时间，而如上所述的涂布液态树脂后进行硬化处理的方式由于十分简单可明显地缩短工艺时间，可稳定地确保良率。

根据本发明，支撑基板的第二电介质层上可制备有绝缘性缓冲层。缓冲层可通过将具有弹性的薄膜或者泡沫垫附着在第二电介质层上而制得。此外，缓冲层可通过与如前所述的电介质层相同的方法而制得。即，缓冲层可通过在第二电介质层上涂布液态树脂后利用加工表面的方式而制得。这些方式制得的缓冲层为了实现缓冲功能，具有比电介质层低的硬度且柔软。

所述缓冲层优选覆盖第二电介质层的全部。这种情况下，电极图案为了不向外部露出，尽量在第二电介质层的除了边缘区域之外的几乎全部区域上形成。

作为所述缓冲层所使用的薄膜，可使用橡胶系列的薄膜，例如聚氨基甲酸酯或者硅系列的薄膜，而且不排除使用聚酰亚胺薄膜。液态树脂也可以使用橡胶系列的树脂。绝缘性缓冲层在向第二电介质层提供缓冲功能的同时而且还提供绝缘性。

所述缓冲层可防止在基板的粘合工艺中由于第二电介质层的绝缘破坏而导致的静电吸盘间发生的电弧放电。粘合工艺中，玻璃盖片具有弯曲刃边(curved edge)形状时，即使第二电介质层由之间多少具有弹性的聚合物构成，也不能加压弯曲刃边部位。缓冲层通过吸收具有曲率的弯曲刃边形状，可均匀地向弯曲刃边施加荷重。对于通过附着薄膜或者泡沫垫而制成缓冲层的情况，缓冲层发生磨损或者损伤时，可容易进行替换。

另外，本发明涉及的静电吸盘的制造方法可包括a)在陶瓷材质的底面的上部面形成电极图案的步骤；b)沿着形成有所述电极图案的底面的上部面的边缘设置坝的步骤；c)在基于所述坝而围成的底面上涂布液态树脂，并进行硬化的步骤；以及d)对硬化的所述液态树脂的上部面进行平坦加工，并形成电介质层的步骤。

根据本发明，静电吸盘可以是约翰逊-拉别克(Johnsen-Rahbek)型或者库仑型，也可制成双极型或者单极型。利用约翰逊-拉别克效果的静电吸盘即使利用较低的导入电压也能产生较大的静电力，从而可有效地吸附基板，因此，尤其在大直径的基板的控制中十分有用。

【发明的效果】

根据本发明，静电吸盘的结构十分简单，制造工艺简化，可明显地缩短制造时间。

此外，根据本发明，基于基板的尺寸可适当地扩大静电吸盘的尺寸，因此对应地适用于大型基板。

此外，根据本发明，静电吸盘不是基于粘合剂相互粘贴第一电介质层和第二电介质层而是基于液态树脂的硬化几乎形成一体，从而显著地降低了电极图案向外露出的可能性，因此无需用于保护电极图案的附加装置。

此外，根据本发明，即便在边缘等部位上基板具有曲线形状，也能够通过吸收该形状对基板进行支撑或者加压。制备在第二电介质层上的缓冲层具有缓冲功能。

此外，根据本发明，在静电吸盘以相互面对面且十分靠近地布置的状态下，电介质层上具备的缓冲层进行作业时，可防止电介质层间由于绝缘破坏导致的静电吸盘间发生的电弧放电。

此外，根据本发明，静电吸盘容易制造。而且本发明提供一种适用于控制逐渐大面积化及多样化且具有弯曲刃边的最新的各种基板的方案。

此外，根据本发明，基于单一的静电吸盘可处理具有不同尺寸的基板。具体内容参照以下实施例的说明。

附图说明

图1至图9是依序概略地图示本发明涉及的静电吸盘的制造工艺的附图，

图10a和图10b是用于说明为何在第二电介质层上附着绝缘性薄膜的原因的附图。

具体实施方式

以下，参照本发明的附图，对本发明进行详细说明。为了便于说明，附图中相同的组成要素或者部件尽可能地使用相同的附图标记进行标识，为了能够更加明确地说明本发明的特征，附图可能被夸张或者概略地图示。

参照图1至图9，对本发明实施例涉及的静电吸盘的制造法进行观察。

底面的制备

图1中概略地图示了静电吸盘的底面1。底面1可以是如铝的金属材质或者陶瓷材质。如果底面1为金属材质，则为了绝缘其表面可预先进行陶瓷热喷涂或者阳极氧化处理。

为了使所述底面1上作为薄膜的电介质层10、20或者电极图案40以适当且均匀的厚度形成，底面1的上部面需要进行一定程度的平坦加工。例如，可对底面1的上部面进行5～30μm以内的平坦度加工。不足5μm的平坦加工，费用或者加工时间与性能比效率下降，超过30μm时，可能存在不能提供稳定的均质吸附力。

在所述底面1上形成第一电介质层10’之前，可在电极图案40上制备用于提供电源的电源供给孔2。底面1为金属材质时，电源供给孔2可进行绝缘处理。

参照图2，所述底面1上形成的电源供给孔2内设置有导电性连接器30，例如金属材质的连接器30。为了使连接器30能够与之后形成的电极图案40接触，将其布置为凸出于底面1的上部面。

第一电介质层的形成

参照图2，沿着所述底面1的上部面的边缘设置第一坝D1。第一坝D1以围绕底面1的上部面的形态设置。基于第一坝D1被围绕的底面1的上部，换而言之，基于第一坝D1和底面1的上部面而规定的区域被称之为第一区域S1。连接器30的上端从第一区域S1露出。

参照图2和图3，所述第一区域S1上涂有第一液态树脂10。第一液态树脂10可使用可热硬化的聚合物。例如，可使用环氧树脂、聚氨基甲酸酯树脂或者硅树脂等。硬化第一液态树脂10而形成的第一电介质层10’的表面绝缘电阻值可为10⁹～10¹⁴Ωcm。根据需要树脂10中可添加如陶瓷等非导电性物质的添加物。另外，作为第一液态树脂10并不完全排除使用可光硬化的聚合物。

所述第一液态树脂10可通过简单地倒入第一区域S1中或者通过倒入第一区域S1后利用部件以平层(leveling)的方式进行涂布。第一液态树脂10需要一定程度以上的流动性和可湿性。当第一液态树脂10被干燥或者硬化至可维持一定程度的形状之后，拆除第一坝D1。

参照图4，涂布在所述底面1的上部面的第一液态树脂10被干燥和硬化后，利用加工工具T，以预定的厚度进行平坦加工。平坦加工的第一电介质层10’的表面和连接器30处于同一平面，连接器30上端向外部露出。进行平坦加工时，连接器30连同第一电介质层10’一起可部分地被切除。

电极图案的形成

参照图5，在所述平坦加工的第一电介质层10’上形成有电极图案40。电极图案40可被印刷。作为印刷材料可以使用银或者铜、白金等金属膏。形成于第一电介质层10’上的电极图案40与连接器30电连接。

第二电介质层的形成

参照图6，沿着形成所述电极图案40的第一电介质层10’的边缘设有第二坝D2。第二坝D2以围绕第一电介质层10’外围的形态进行设置。基于第二坝D2而围绕的第一电介质层10’的上部，换而言之，基于第二坝D2和第一电介质层10’的上部面而规定的区域被称之为第二区域S2。

参照图6和图7，所述第二区域S2中投入有第二液态树脂20。第二液态树脂20可具有适当的流动性和可湿性。均匀地摊开在第一电介质层10’上的液态第二树脂20经硬化后形成单一体，该单一体与第一电介质层10’几乎不存在界线。

作为所述第二液态树脂20可使用与第一液态树脂10相同的聚合物。当然与第一液态树脂10不同的树脂，例如第一液态树脂10使用了硬质树脂，则第二液态树脂20可使用弹性优秀的橡胶系列的树脂。作为支撑基板的第二电介质层，如果使用如氨基甲酸酯、硅的弹性优越的树脂时，则能够不对基板构成损伤和过载，可均匀且稳定地提供支撑和加压。第二液态树脂20中也可以添加功能性材料。

参照图8，所述底面1的上部面上涂布的第二液态树脂20在经过干燥和硬化之后，利用加工工具T以预定的厚度进行平坦加工。第二电介质层20’的表面绝缘电阻值可为10⁹～10¹⁴Ωcm。

缓冲层的形成

参照图9，所述第二电介质层20’上可制备有绝缘性缓冲层50。缓冲层50可具有与第二电介质层20’相同水准的绝缘电阻值。

所述缓冲层50在向第二电介质层提供缓冲功能的同时还能够提供绝缘性。置于缓冲层50上的基板上具有曲线形态时，缓冲层50通过吸收该形状，在基板间进行粘合时可均匀地向基板全部进行加压。而且缓冲层50具有可防止置于其上面的基板滑动的防滑功能。

当所述电极图案40上部的电介质层所需的厚度为0.3mm时，全部厚度0.3mm中第二电介质层20’的厚度可为去除缓冲层50之外的厚度。由于第二电介质层20’上形成缓冲层50从而可提高绝缘性能及可靠性。

所述缓冲层50可通过在第二电介质层20’上附着具有弹性的薄膜或者泡沫垫的形式进行制备。作为缓冲层50可使用软质的薄膜。薄膜可具有40～80左右的肖氏(shore)硬度。作为产品出售的薄膜或者泡沫垫其本身作为具有致密组织的完成品，具有很高的绝缘性和可靠性。

当所述缓冲层50的薄膜或者泡沫垫发生磨损或者损伤时可进行替换。由于附着在液态树脂的硬化层上，因此可进行剥离。在剥离薄膜或者泡沫垫之后，对第二电介质层20’的表面进行研磨之后，通过将新的薄膜或者泡沫垫附着在第二电介质层20’上，从而可对静电吸盘进行再利用。

此外，所述缓冲层50可通过与前面所述的电介质层10’、20’相同的方式而获得。在第二电介质层20’上涂布液态树脂之后，基于表面加工可制备缓冲层50。作为缓冲层50所使用的液态树脂可使用具有弹性的树脂，尤其可使用橡胶系列的树脂。例如，作为缓冲层50可使用环氧、聚氨酯、硅系列等树脂。

所述缓冲层50为了能够吸收基板的形状其硬度应该至少比电介质层低且柔软。

图10a和图10b中概略地图示了用于说明当在支撑基板的电介质层上形成绝缘性缓冲层50时可产生的益处的形状。

图10a和图10b是从上方俯视静电吸盘的模式图。附图标记1为静电吸盘的底面，附图标记3为基板，附图标记40为用于吸附基板的电极图案。为了便于说明，省略了覆盖电极图案40的第二电介质层20’等其他构成。

参照图10a，现有的静电吸盘几乎只有限地应用于某一特定的基板上。即，静电吸盘的电极图案40以与作为处理对象的基板3相同的尺寸形成。

图10b图示了根据本发明实施例形成的静电吸盘，所述静电吸盘的电极图案40大于夹持的基板3。超出基板3区域外部的电极图案40的部位称之为外轮廓部。当希望通过使用图10b的静电吸盘，使两个基板相互面对面并粘合时，第一静电吸盘的电极图案的外轮廓部与其面向的第二静电吸盘的电极图案的外轮廓部位于十分临近的位置上。这种情况下，如果电极图案40上部的电介质层上存在损伤或者缺陷，则可能发生电弧放电。电极放电会导致基板的致命问题。

根据本发明实施例，在所述第二电介质层20’上制备有缓冲层50时，即使电极图案40超出基板3区域并在区域外形成，也能够防止临近的静电吸盘间发生的电弧放电。根据实施例，可在第二电介质层20’的除了边缘的几乎所有面积上形成电极图案40。根据实施例，基于单一的静电吸盘可控制各种尺寸的基板。利用单一的静电吸盘也可同时控制两种尺寸的基板。

图9中图示的静电吸盘是图示的一个简单示例，静电吸盘除了提及的构成之外还可以包括其他构成，还可包括制造工艺以及没有提及的其他步骤。

另外，作为另一实施例，静电吸盘可具有在陶瓷材质的底面上形成电极图案而且作为其上面的电介质层可制备有液态树脂硬化层的结构。制造方式可采用前面所述的制造方式。

虽然以上对本发明的特定实施例进行了图示和说明，但是需要说明的是，在不超出以下权利要求书中记载的发明的技术思想的范围内，还可对本发明进行各种修改或者变更。

Claims (6)

1.一种静电吸盘的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)沿着底面的上部面边缘设置第一坝的步骤，基于第一坝而围成的底面的上部被规定为第一区域；

b)向所述第一区域提供第一液态树脂并在底面上涂布第一液态树脂及进行硬化的步骤；

c)对硬化的所述第一液态树脂的上部面进行平坦加工，并形成第一电介质层的步骤；

d)在所述第一电介质层上形成电极图案的步骤；

e)沿着所述第一电介质层的边缘设置第二坝的步骤，基于第二坝而围成的第一电介质层上部被规定为第二区域；

f)向所述第二区域提供第二液态树脂并在第一电介质层上涂布第二液态树脂及进行硬化的步骤；以及

g)对硬化的所述第二液态树脂的上部面进行平坦加工，并形成第二电介质层的步骤。

2.如权利要求1所述的静电吸盘的制造方法，其特征在于，

在所述b)步骤之前，通过在底面上形成的孔，并将金属连接器布置为凸出于底面的上部面，在d)步骤中，使该金属连接器与电极图案连接。

3.如权利要求1所述的静电吸盘的制造方法，其特征在于，

还包括在所述第二电介质层上形成具有绝缘性的缓冲层的步骤，所述缓冲层通过在第二电介质层上附着具有弹性的薄膜或者泡沫垫，或者涂布液态树脂并硬化后对其表面进行加工而制得。

4.一种静电吸盘的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)在陶瓷材质的底面的上部面上形成电极图案的步骤；

b)沿着形成有所述电极图案的底面的上部面的边缘设置坝的步骤；

c)在基于所述坝而围成的底面上涂布液态树脂，并进行硬化的步骤；以及

d)对硬化的所述液态树脂的上部面进行平坦加工，并形成电介质层的步骤。

5.如权利要求4所述的静电吸盘的制造方法，其特征在于，

还包括在所述电介质层上形成具有绝缘性的缓冲层的步骤，

所述缓冲层通过在第二电介质层上附着具有弹性的薄膜或者泡沫垫，或者涂布液态树脂并硬化后对其表面进行加工而制得。

6.一种静电吸盘，其特征在于，

该静电吸盘基于权利要求1至权利要求5中任意一项所述的方法而制得。