JP2008027927A

JP2008027927A - 真空貼り合わせ装置用静電チャック

Info

Publication number: JP2008027927A
Application number: JP2004316174A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Otani; 義和大谷; Takeshi Shima; 武志島
Original assignee: Tomoegawa Paper Co Ltd; Shin Etsu Engineering Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Engineering Co Ltd; Tomoegawa Co Ltd
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2008-02-07
Also published as: WO2006054406A1; TW200631120A

Abstract

【課題】異物の噛み込みによる静電吸着機能部の破損を防止しながら安定した吸着保持を達成する。
【解決手段】２極以上の電極１ａと、それを覆う誘電層１ｂとを備え、真空中で誘電層をガラス基板Ｂに接触させて吸着保持する真空貼り合わせ装置用静電チャックにおいて、前記誘電層の厚さ寸法Ｔを５０〜２００μｍにしたことを特徴とする静電チャック。また、前記電極が２極の櫛歯型構造であり、この櫛歯型電極の幅寸法Ｌを０．５〜１．５ｍｍにしたこと。または、この櫛歯型電極同士の間隔Ｓを０．５〜１．５ｍｍにしたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば液晶ディスプレー（ＬＣＤ）やプラズマディスプレー（ＰＤＰ）などのフラットパネルディスプレーの製造過程において、ＣＦガラスやＴＦＴガラスなどのガラス基板を真空中で吸着保持して貼り合わせる際に使用する真空貼り合わせ装置用静電チャックに関する。
詳しくは、２極以上の電極と、それを覆う誘電層とを備え、真空中で誘電層をガラス基板に接触させて吸着保持する真空貼り合わせ装置用静電チャックに関する。

従来、この種の真空貼り合わせ装置用静電チャックには、液晶用ガラス基板を保持搬送する手段として、ガラス製基材の表面に、Ｃｕを0.3μｍ程度全面に真空蒸着した後、フォトエッチング加工により、２極の櫛歯型電極の幅寸法（線幅）80μｍ、該櫛歯型電極同士の間隔（ピッチ）200μｍをパターンニングし、更にエアロゾルデポジション法により、酸化アルミニウムの誘電層（誘電体層）を10μｍ製膜するか、又はＣＶＤ法によって酸化アルミニウム、酸化珪素、ポリイミドなどの誘電層の厚みを薄くして、より低い電圧でより高い吸着力を発生可能にするか、或いはイオンプレーティング法によって酸化アルミニウム、酸化珪素などの誘電層の厚みを薄くして、より低い電圧でより高い吸着力を発生可能にしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２７３１９４号公報（第２−３頁、図１−図２）

しかし乍ら、このような従来の真空貼り合わせ装置用静電チャックでは、誘電層が薄い（10μｍ）ために高い静電吸着力を得られるが、その物理的強度が極端に弱くなるため、この誘電層の表面をガラス基板に接触させて吸着保持する際、これら両者間に異物がガラス基板の表面に付着するなどして侵入すると、この異物の周囲に発生した静電吸着力により誘電層の中に噛み込んでしまい、その結果、薄い誘電層の表面が傷付くだけでなく、電極にもダメージを与えて静電吸着機能部が破損し易いという問題があった。
このような従来の静電チャックで上下一対のガラス基板を吸着保持したまま真空中で接近して圧着させると、異物の噛み込みによる傷で電極が露出し、この状態で電極へ通電すると、真空中のあるタイミングでプラズマ放電を引き起こし、ガラス基板へのダメージや静電吸着力の低下につながるという問題もあった。
また、従来の真空貼り合わせ装置用静電チャックでは、櫛歯電極の幅寸法が狭い（80μｍ）ために電界集中が起きて絶縁破壊が生じたり断線の可能性も高くなると共に、電極同士の間隔が狭い（200μｍ）ために高い静電吸着力を得られるが、隣同士の電圧差が大きいために絶縁破壊が起こる可能性が高く、歩留まりや信頼性に劣るという問題があった。

本発明のうち請求項１記載の発明は、異物の噛み込みによる静電吸着機能部の破損を防止しながら安定した吸着保持を達成することを目的としたものである。
請求項２、３記載の発明は、絶縁破壊や断線などの事故を防止しながら安定した吸着保持を達成することを目的としたものである。

前述した目的を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、誘電層の厚さ寸法を50〜200μｍにしたことを特徴とするものである。
請求項２記載の発明は、電極が２極の櫛歯型構造であり、この櫛歯型電極の幅寸法を0.5〜1.5ｍｍにしたことを特徴とするものである。
請求項３記載の発明は、電極が２極の櫛歯型構造であり、この櫛歯型電極同士の間隔を0.5〜1.5ｍｍにしたことを特徴とするものである。
ここで、上述した真空貼り合わせ装置用静電チャックとは、上下一対の保持板の対向面の両方又は一方のみに設けられ、二枚のガラス基板を吸着保持して対向させ、これら両ガラス基板を真空中で接近して圧着させる真空貼り合わせ装置に用いられる静電チャックをいう。

本発明のうち請求項１記載の発明は、誘電層の厚さ寸法が薄くなるほど静電吸着力は高くなるが、50μｍ未満になると物理的強度が極端に弱くなって、ガラス基板との間に異物の噛み込みで電極が露出し、真空中のあるタイミングでプラズマ放電を引き起こす恐れがあり、これと逆に200μｍより厚くなると、静電吸着力が低下するためにガラス基板の自重以上の吸着力が得られても、その周囲に発生する真空引き時の気流やガラス基板に対する吸着力のバラツキなどで落下の恐れがある。
従って、異物の噛み込みによる静電吸着機能部の破損を防止しながら安定した吸着保持を達成することができる。
その結果、誘電層が薄過ぎるために異物の噛み込みによって静電吸着機能部が破損し易い従来のものに比べ、プラズマ放電によるガラス基板へのダメージや静電吸着力の低下を防止でき、耐久性が向上して長期に亘り使用できて、信頼性の向上が図れる。

請求項２の発明は、櫛歯型電極の幅寸法については、0.5ｍｍより狭いと、電界集中が起きて絶縁破壊が生じたり断線の可能性も高くなり、これと逆に1.5ｍｍより広いと吸着力の根源となる２極電界の総量が減少するため、静電吸着力が低下して落下の恐れがある。
従って、絶縁破壊や断線などの事故を防止しながら安定した吸着保持を達成することができる。
その結果、櫛歯型電極の幅寸法が狭過ぎるために電界集中が起きて絶縁破壊が生じたり断線の可能性が高い従来のものに比べ、歩留まりや信頼性の向上が図れる。

請求項３の発明は、櫛歯型電極同士の間隔が0.5ｍｍより狭いと、大きな吸着力が得られるものの、隣同士の電圧差が大きいために絶縁破壊や断線などが起こる可能性が高く、これと逆に1.5ｍｍより離れると、静電吸着力が低下して落下の恐れがある。
従って、絶縁破壊や断線などの事故を防止しながら安定した吸着保持を達成することができる。
その結果、櫛歯型電極同士の間隔が狭過ぎるために電界集中が起きて絶縁破壊が生じたり断線の可能性が高い従来のものに比べ、歩留まりや信頼性の向上が図れる。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
この実施例は、図１（ａ）（ｂ）に示す如く、本発明の真空貼り合わせ装置用静電チャックＡが、電極１ａの表面に誘電層１ｂを積層した静電吸着機能部１と、この電極１ａの裏面側に設けられた基材層２と、この基材層２の裏面に貼り合わせた台座部材３とからなる板状の積層構造体である場合を示すものである。

上記電極１ａは、２極の櫛歯型構造であり、この櫛歯型電極１ａの幅寸法Ｌと櫛歯型電極１ａ同士の間隔Ｓを、後述する実験から得た所定範囲（約0.5〜1.5ｍｍ）内に設定することで、絶縁破壊や断線などの事故防止とガラス基板（絶縁基板）Ｂの良好な吸着保持を同時に達成することが好ましい。

上記電極１ａの裏面側には、粘着材又は接着剤などの接着層２ａを挟んで基材層２が該電極１ａを被覆するように設けられ、この基材層２の裏面と、例えばエンジニアリングプラスチックやセラミックスなどから選ばれる硬質な絶縁材料又はアルミニウムなどの金属で板状に形成された台座部材３の表面とが、粘着材又は接着剤などの接着層４を挟んで貼り付けられる。

上記誘電層１ｂと基材層２は、その主要構成材料として例えばポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）、ポリエチレンナフタレート(PEN）などのクッション性がある有機材料を用いることにより、後述する真空貼り合わせ装置のプレス工程で、例えばＴＦＴガラスやＣＦガラスなどのガラス基板Ｂへダメージをできる限り低減させる共に、少なくとも誘電層１ｂの厚さ寸法Ｔを、後述する実験から得た所定範囲（約50〜200μｍ）内に設定することで、異物の噛み込みによる静電吸着機能部１の破損防止とガラス基板Ｂの良好な吸着保持を同時に達成することが好ましい。

そして、前記静電チャックＡは、例えば液晶ディスプレーやプラズマディスプレーなどを製造するための真空貼り合わせ装置において、上下方向へ対向して配置された定盤などからなる保持板Ｃ，Ｄの対向面の両方又は一方のみの略全面或いは一部に取り付けることで組み込まれ、該静電チャックＡに例えばＴＦＴガラスやＣＦガラスなどのガラス基板Ｂを吸着保持して上下対向させると共に、これら両基板Ｂ，Ｂを相対的にＸＹθ方向へ調整移動して位置決めを行った後に、両者を真空中で接近して圧着させる。

図示例の場合には図１（ａ）（ｂ）に示す如く、各静電チャックＡがガラス基板Ｂの大きさよりも小さな矩形に形成され、上下保持板Ｃ，Ｄの対向面の両方に対して、複数枚の静電チャックＡを互いに接近させて並列状に配置すると共に、夫々の表面を面一状に配置して加圧ムラが発生しないようにすることにより、一辺が例えば1000ｍｍ以上の大型なガラス基板Ｂ，Ｂの全面を夫々分割して吸着保持するようにしている。

更に、これら各静電チャックＡと上下保持板Ｃ，Ｄと取り付け構造の一例を説明すれば、各静電チャックＡの裏面には、前記電極１ａと連通する入力端子（図示せず）が露出するように配設され、上下保持板Ｃ，Ｄの対向面側には、高電圧電源に通じる装置側の出力端子（図示せず）が、各静電チャックＡの入力端子と対向するように配設され、上下保持板Ｃ，Ｄの対向面側に各静電チャックＡを例えばボルトやネジなどで夫々着脱自在に取り付けることにより、夫々の入力端子と出力端子が接触して各静電チャックＡの電極１ａへ高電圧を印加するようにしている。

上述した真空貼り合わせ装置の作動を図示例に従って詳しく説明すれば、図１（ａ）に実線で示す如く、大気中で上下保持板Ｃ，Ｄの対向面に配置された上下の静電チャックＡ，Ａに、二枚のガラス基板Ｂ，Ｂを夫々吸着して保持させ、上下保持板Ｃ，Ｄの接近移動によって両者間に上下へ開閉自在な閉空間Ｅが上下基板Ｂ，Ｂを囲むように区画形成され、この閉空間Ｅ内が所定の真空度に達してから、上下保持板Ｃ，Ｄ及び静電チャックＡ，Ａを相対的にＸＹθ方向へ調整移動して、上下基板Ｂ，Ｂ同士の位置合わせが行われる。

その後、二点鎖線で示す如く、上下保持板Ｃ，Ｄを更に接近させるか、又は上方の静電チャックＡから上基板Ｂを強制的に剥離して下基板Ｂ上の環状接着剤（シール材）Ｆへ瞬間的に圧着することにより、両者間に液晶を封止して重ね合わせ、その後は、閉空間Ｅ内の雰囲気を大気圧に戻し、それにより両基板Ｂ，Ｂの内外に生じる気圧差で両基板Ｂ，Ｂの間を所定のギャップまで加圧して貼り合わせ工程が完了する。

次に、前記静電チャックＡによる良好な吸着条件を求めるために、誘電層１ｂの厚さ寸法Ｔが40〜210μｍの静電チャックと、櫛歯型電極１ａの幅寸法Ｌ及び櫛歯型電極１ａ同士の間隔Ｓが夫々0.4〜1.6ｍｍの静電チャックを用意し、液晶基板用に良く使われるカラーフィルター付きのＣＦガラス、ＴＦＴ素子付きのＴＦＴガラス、テスト時などに用いられる素ガラスについて吸着実験を行った結果を、下記の表１〜表３に示す。

この吸着実験では、上記ＣＦガラス、ＴＦＴガラス、素ガラスで同じ大きさ（直径200ｍｍ）の試験ガラスを作成し、これら試験ガラスを各静電チャックを夫々接触させ、同じ条件で引き上げた時の静電吸着力を順次計測した。
上記計測条件として櫛歯型電極１ａに３kＶの電圧を印加した場合と、５kＶの電圧を印加した場合と、７kＶの電圧を印加した場合を夫々計測したが、その結果は、これらは全て同様な結果だったので、ここでは印加電圧が５kＶの計測データのみを記載した。

表１では、各静電チャックによってＣＦガラスからなる試験ガラスを引き上げた時の静電吸着力（単位はｍＮ）を記載した。
表２では、各静電チャックによってＴＦＴガラスからなる試験ガラスを引き上げた時の静電吸着力（単位はｍＮ）を記載した。
表３では、各静電チャックによって素ガラスからなる試験ガラスを引き上げた時の静電吸着力（単位はｍＮ）を記載した。

その結果、誘電層１ｂの厚さ寸法Ｔについては、薄くなるほど静電吸着力は高くなるものの、50μｍ未満のごく薄い膜になると、その物理的強度が極端に弱くなることが別の実験で解った。

即ち、誘電層１ｂが50μｍ未満のごく薄い膜になると、この誘電層１ｂの表面をガラス基板Ｂに接触させて吸着保持する際、これら両者間に微小な異物でもガラス基板Ｂの表面に付着するなどして侵入すると、この異物の周囲に発生した静電吸着力により誘電層１ｂの中に噛み込んで、薄い誘電層１ｂの表面が傷付くだけでなく、電極１ａにもダメージを与えて静電吸着機能部１が破損し易いと共に、電極１ａが露出し、この露出状態で電極１ａへ通電すると、真空中のあるタイミングでプラズマ放電を引き起こす恐れがあるため、パッシェン曲線による放電し易い圧力領域では、静電チャックＡが使用できない。

これと逆に誘電層１ｂの厚さ寸法Ｔが200μｍよりも厚くなると、強度的には高くなるが、静電吸着力が低下してくるため、ガラス基板Ｂの自重以上の吸着力が得られても、閉空間Ｅから真空引き時の気流や吸着力のバラツキなどで落下の恐れがある。
このような理由から、誘電層１ｂの厚さ寸法Ｔは、約50〜200μｍが適当である。

更に、櫛歯型電極１ａの幅寸法Ｌについては、0.5〜1.5ｍｍの範囲においてガラス基板Ｂの自重以上の吸着力が得られるものの、0.5ｍｍより狭くなると、電界集中が起きて絶縁破壊が生じたり断線の可能性も高くなる。

これと逆に櫛歯型電極１ａの幅寸法Ｌが1.5ｍｍより広いと吸着力の根源となる２極電界の総量が減少するため、静電吸着力が低下してガラス基板Ｂの自重以上の吸着力が得られても、その周囲に発生する真空引き時の気流やガラス基板Ｂに対する吸着力のバラツキなどで落下の恐れがある。

また、櫛歯型電極１ａ同士の間隔Ｓについては、0.5〜1.5ｍｍの範囲においてガラス基板Ｂの自重以上の吸着力が得られ、更に狭くなるほど静電吸着力は高くなるものの、0.5ｍｍより狭いと、双極タイプである以上、隣同士の電圧差が大きいために絶縁破壊や断線などが起こる可能性が高い。

これと逆に櫛歯型電極１ａ同士の間隔Ｓが1.5ｍｍより離れると、静電吸着力が低下してガラス基板Ｂの自重以上の吸着力が得られても、その周囲に発生する真空引き時の気流やガラス基板Ｂに対する吸着力のバラツキなどで落下の恐れがある。

このような理由から、櫛歯型電極１ａの幅寸法Ｌと櫛歯型電極１ａ同士の間隔Ｓは、電極パターン形成のプロセスから考えると同等程度の約0.5〜1.5ｍｍが適当である。

しかも、上述した所定範囲内であれば、ガラス基板Ｂとして液晶基板用に良く使われるＣＦガラスやＴＦＴガラスだけでなく、テスト時などに用いられる素ガラスであっても、略同等の吸着力で吸着できる。
このことは、ガラス基板Ｂの機能面、即ち静電チャックＡと吸着接触している面の反対面に、強い電解がかからないことを意味しており、ガラス機能面への影響は極めて少なく、実際の真空貼り合わせ装置による生産においても、この不具合によるデバイス破壊などは起きることがない。

尚、前示実施例では、真空貼り合わせ装置用静電チャックＡが、２極の櫛歯型電極１ａを備えた双極型の静電チャックである場合を示したしたが、これに限定されず、電極１ａとして櫛歯型以外や２極以上のものを使用しても良い。
更に、電極１ａと誘電層１ｂとからなる静電吸着機能部１の裏面側に基材層２と台座部材３を順次貼り合わせた板状の積層構造体としたが、これも限定されず、少なくとも静電吸着機能部１が存在すれば、台座部材３と真空貼り合わせ装置の保持板Ｃ，Ｄとを一体化するなど、他の構造であっても良い。

また、図示例では、上下保持板Ｃ，Ｄの対向面に複数枚の静電チャックＡを互いに接近させて並列状に配置したが、これに限定されず、保持板Ｃ，Ｄの対向面略全体に亘って一枚の静電チャックＡを夫々配置しても良い。
また更に、静電チャックＡの電極１ａへ高電圧を印加する方法も、上述したものに限定されず、それ以外の通電方法でも良い。

（ａ）が本発明の一実施例を示す真空貼り合わせ装置用静電チャックの縦断正面図であり、（ｂ）が要部を部分拡大して示す横断平面図である。

符号の説明

Ａ静電チャックＢガラス基板
Ｃ，Ｄ保持板Ｅ閉空間
Ｆ環状接着剤Ｌ電極の幅寸法
Ｓ電極同士の間隔Ｔ誘電層の厚さ寸法
１静電吸着機能部１ａ電極（櫛歯型電極）
１ｂ誘電層２基材層
２ａ接着層３台座部
４接着層

Claims

２極以上の電極（１ａ）と、それを覆う誘電層（１ｂ）とを備え、真空中で誘電層（１ｂ）をガラス基板（Ｂ）に接触させて吸着保持する真空貼り合わせ装置用静電チャックにおいて、
前記誘電層（１ｂ）の厚さ寸法（Ｔ）を50〜200μｍにしたことを特徴とする真空貼り合わせ装置用静電チャック。
２極以上の電極（１ａ）と、それを覆う誘電層（１ｂ）とを備え、真空中で誘電層（１ｂ）をガラス基板（Ｂ）に接触させて吸着保持する真空貼り合わせ装置用静電チャックにおいて、
前記電極（１ａ）が２極の櫛歯型構造であり、この櫛歯型電極（１ａ）の幅寸法（Ｌ）を0.5〜1.5ｍｍにしたことを特徴とする真空貼り合わせ装置用静電チャック。
２極以上の電極（１ａ）と、それを覆う誘電層（１ｂ）とを備え、真空中で誘電層（１ｂ）をガラス基板（Ｂ）に接触させて吸着保持する真空貼り合わせ装置用静電チャックにおいて、
前記電極（１ａ）が２極の櫛歯型構造であり、この櫛歯型電極（１ａ）同士の間隔（Ｓ）を0.5〜1.5ｍｍにしたことを特徴とする真空貼り合わせ装置用静電チャック。