TWI443770B - 靜電夾盤 - Google Patents

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Description

靜電夾盤
本揭示案係關於一種具有一對電極之靜電夾盤。
本申請案係基於2007年4月27日申請之日本專利申請案第2007－119380號，且主張該案之優先權，該案之全文以引用方式併入本文中。
近年來，由液晶顯示器裝置代表之平板顯示器(FPI)之尺寸增加，且穩定地支撐大尺寸玻璃基板之方法及結構在FPD之製造步驟中變得重要。
舉例而言，液晶顯示器裝置係由以下方式製造：使用密封部件以約數微米之間隔將兩片玻璃基板黏結在一起，其中在該兩片玻璃上提供彩色濾光片、薄膜電晶體陣列等；及接著液晶被填充於間隔中且密封於兩片玻璃基板中。
一種填充及密封液晶之方法係在真空下進行。更特定而言，將密封部件塗佈於待黏貼之兩個玻璃基板中之任一者上，且又將液晶滴於兩個玻璃基板中的任一者上，接著將兩片玻璃基板黏結在一起而同時施加壓力，藉此密封液晶。
在此FPD之製造步驟中，基於靜電之夾持方法(靜電夾盤)已被用作在真空下(以低壓力)支撐玻璃基板之方法。然而，不同於導體或用作半導體基板之諸如矽晶圓或類似物之半導體，玻璃基板不具有導電性。因此，為了獲得足夠夾持力，必須向靜電夾盤施加高電壓。
當向靜電夾盤施加高電壓時，各種問題出現。舉例而言，1)形成於玻璃基板上之裝置可能被損壞，2)靜電夾盤之電路布局可能被複雜化，及3)在靜電夾盤中可能易於引起放電。
因此，已提出各種結構以用於降低施加至靜電夾盤的電壓(參見例如JP－A－2005－223185)。
然而，根據如JP－A－2005－223185中描述之結構及條件，對於靜電夾盤而言，難以藉由足夠夾持力穩定地夾持玻璃基板。因此，已需要具有一用於實質上穩定地夾持玻璃基板之新結構的靜電夾盤。
本發明之例示性具體例係針對一種能夠解決以上問題之新的且可用的靜電夾盤，且更特定而言，係針對一種能夠以低的施加電壓穩定夾持玻璃基板的靜電夾盤。
根據本發明之一或多個態樣，在一種用於夾持玻璃基板之靜電夾盤中，靜電夾盤包括嵌入於陶瓷材料中且彼此交錯之一對電極，其中陶瓷材料之體積電阻率為1×108 Ω cm至1×1014 Ω cm，覆蓋該對電極之夾持表面側上之陶瓷材料的厚度為100 μm至200 μm，該對電極之圖案寬度為0.5 mm至1 mm，且該對電極之間的最小距離為0.5 mm至1 mm。
根據本發明，可提供能夠以低的施加電壓穩定夾持玻璃基板的靜電夾盤。
以下將參見圖式描述本發明之例示性具體例。
圖1為顯示根據本發明之具體例之靜電夾盤的示意性剖視圖。參見圖1，根據本具體例之靜電夾盤10具有一由陶瓷材料製成之支撐台3，且支撐台3(例如)經由含有樹脂材料作為主要組份之黏附層2黏結至由諸如Al或類似物之金屬材料形成的金屬基板1。
一對電極4a、4b可由諸如W(鎢)之難熔金屬製成，且被嵌入至陶瓷材料中。如圖2中隨後所述，該對電極4a、4b相互交錯且形成為梳齒形狀。又，該對電極4a、4b可形成為同心圓形狀、螺旋形狀或其他形狀。
作為被夾持標的之玻璃基板S被安置於支撐台3上。當一極之電壓及另一極之電壓被分別施加至電極4a、4b時，玻璃基板S被靜電夾持於支撐台3上。然而，在相關技術中之靜電夾盤，當由諸如玻璃之絕緣材料製成被夾持標的時，必須在電極4a、4b之間施加高電壓以確保足夠夾持力。
在某些情況下，例如，當施加於電極4a、4b之間的電壓增加時，形成於玻璃基板上之諸如薄膜電晶體(TFT，thin film transistor)的裝置可能被損壞。舉例而言，近來利用使用多晶矽之TFT替代使用非晶矽的TFT，作為顯示器裝置之驅動器。
與使用非晶矽之TFT相比較，使用多晶矽之TFT更可能藉由所施加之電壓而被損壞。因此，當施加至靜電夾盤之電壓較大(例如，約4000 V至5000 V)時，可能顯著地損 壞TFT。
又，在某些情況下，當施加至靜電夾盤之電壓較大時，在電極之間可能發生放電。又，靜電夾盤之布局及耐高電壓之電路的布局變得複雜。因此，增加靜電夾盤之生產成本。
因此，在根據本具體例之靜電夾盤10中，藉由比先前技術中之所施加電壓低之所施加電壓(例如，1000 V或更小)產生穩定的夾持力(例如，2 gf/cm2 或更大)，且靜電夾盤10係藉由以下特點來特徵化。
首先，構成支撐台3之陶瓷材料係由含有Al2 O3 (氧化鋁)作為主要組份的材料製成。在常溫下陶瓷材料之體積電阻率為1×108 至1×1014 Ω cm。用於覆蓋電極4a、4b之夾持表面側上(接觸被夾持標的之表面側上)之構成支撐台3的陶瓷材料之厚度t(下文中又被簡稱為「厚度t」)被設定為100 μm至200 μm。
在以上組態情況下，由於在支撐台3與玻璃基板S之間產生夾持力，故Johnsen－Rahbek力高於庫侖力而佔優勢。因此，靜電夾盤10被特徵化為所謂之Johnsen－Rahbek型靜電夾盤。
Johnsen－Rahbek力之夾持力係大於庫侖力的夾持力。因此，可藉由減小覆蓋電極4a、4b之陶瓷材料之體積電阻率且藉由減小夾持表面側上之陶瓷材料的厚度t而大力地施加此Johnsen－Rahbek力。因此，Johnsen－Rahbek力在夾持力中佔優勢。
在此情況下，當過度減小陶瓷材料之體積電阻率時，放電很可能在電極4a、4b之間發生，且又放電很可能在電極與被夾持標的之間發生。又，在過度減小厚度t時，放電很可能發生。
由於此原因，在根據本具體例之靜電夾盤10中，構成支撐台3之陶瓷材料之體積電阻率被設定為1×108 至1×1014 Ω cm(例如，在本具體例之情況下為1×1011 Ω cm)，且覆蓋電極4a、4b之夾持表面側上之構成支撐台3的陶瓷材料之厚度t被設定為100 μm至200 μm。結果，可藉由增加Johnsen－Rahbek力而達成大的夾持力，同時陶瓷材料之抵抗電壓(resistance voltage)可維持於給定值以抑制放電產生。
又，為了增加夾持力，電極4a、4b可經組態，使得除Johnsen－Rahbek力外，梯度力也大大地起作用。接著，下文中將參見圖2描述電極4a、4b的組態。
圖2為顯示圖1中之靜電夾盤10之電極4a、4b之組態的實施例之平面圖。參見圖2，該對電極4a、4b形成為梳齒形狀，且其電極圖案相互交錯。在以上組態中，電極4a、4b之交錯部分之梳齒圖案的寬度h(下文中亦簡稱為「電極寬度h」)可被設定為0.5 mm至1 mm，且電極4a、4b之交錯部分之相鄰梳齒圖案之間的距離d(下文中簡稱為「電極間隔d」)可被設定為0.5 mm至1 mm。舉例而言，當使得電極間隔d為小時，可增強梯度力，但亦增強電極4a、4b之間的放電風險。相較而言，當如上組態電極4a、 4b時，可藉由增加所施加之梯度力，同時抑制電極之間的放電風險而增加靜電夾盤的夾持力。
又，在液晶顯示器裝置之製造中，例如，在靜電夾盤用以將兩片大尺寸玻璃基板黏結在一起時，在室溫(約25℃)下使用此靜電夾盤。又，在低於200℃之相對較低溫度範圍內使用以上靜電夾盤為較佳。
又，在使得支撐台3之夾持表面之表面粗糙度Ra較小時，夾持力被增加。因此，較佳地表面粗糙度Ra可被設定為1.5 μm或更小。舉例而言，在本具體例中，表面粗糙度Ra被設定為0.8 μm。
接著，以下將描述靜電夾盤之夾持力的結果。
圖3為顯示在改變圖1所示之陶瓷材料之厚度t(如圖3所示為「絕緣表面層厚度」)時顯示於圖1及圖2中之靜電夾盤10的夾持力之結果的視圖。在此情況下，電極寬度h及電極間隔d被分別設定為1 mm。又，藉由在電極4a與4b之間施加1500 V之電壓而執行檢查陶瓷材料之抵抗電壓的測試。又，圖4為圖3中之以上結果的圖表。
參見圖3及圖4，在陶瓷材料之厚度t被設定為250 μm(0.25 mm)或400 μm(0.4 mm)時，主要由庫侖力引起夾持力。因此，靜電夾盤變為庫侖型，且夾持力為小的值(低於2 gf/cm2 )。相較而言，在陶瓷材料之厚度t被設定為100 μm(0.1mm)或150 μm(0.15 mm)時，Johnsen－Rahbek力佔優勢而作為夾持力。因此，夾持力為2 gf/cm2 或更大，且靜電夾盤可穩定地夾持玻璃基板。
又，在厚度t被設定為50 μm(0.05 mm)時，在靜電夾盤中發生放電。因此，對於靜電夾盤而言，難以穩定地夾持玻璃基板。由於以上結果，較佳地厚度t被設定為100 μm至200 μm。此係因為可以1000 V或更小之低的施加電壓，藉由2 gf/cm2 之夾持力穩定地夾持玻璃基板，同時抑制靜電夾盤中之放電的產生。
圖5為顯示當改變圖2所示之電極寬度h及電極間隔d時顯示於圖1及圖2中之靜電夾盤10的夾持力之結果之視圖。在以上情況下，厚度t被設定為150 μm。又，藉由在電極4a與電極4b之間施加1500 V之電壓而執行檢查陶瓷材料之抵抗電壓的測試。又，圖6為圖5中之以上結果的圖表。
參見圖5及圖6，在電極寬度h被設定為0.5 mm至1.0 mm且電極間隔d被設定為0.5 mm至1.0 mm時，確定可獲得2 gf/cm2 或更大之夾持力，且可在抑制放電情況下夾持玻璃基板。
雖然已參見本發明之某些例示性具體例顯示且描述本發明，但熟習此項技術者將理解，在不悖離如藉由隨附申請專利範圍定義之本發明的精神及範疇的情況下，可在形式及細節上對該等具體例進行各種改變。因此，其目的係在隨附申請專利範圍中涵蓋屬於在本發明之真實精神及範疇內的所有此等改變及修改。
舉例而言，構成支撐台3之陶瓷材料並不限制於含有Al2 O3 作為主要組份的材料。舉例而言，陶瓷材料可含有 AlN或SiC作為主要組份。又，陶瓷材料可含有各種添加材料，諸如，Tix Oy 、Cr、Ca、Mg、二氧化矽(SiO2 )及類似物，該等添加材料係用於在燃燒期間調整體積電阻率或膨脹係數。
1‧‧‧金屬基板
2‧‧‧黏附層
3‧‧‧支撐台
4a‧‧‧電極
4b‧‧‧電極
10‧‧‧靜電夾盤
d‧‧‧電極間隔
h‧‧‧電極寬度
Ra‧‧‧表面粗糙度
S‧‧‧玻璃基板
t‧‧‧厚度
圖1為根據本發明之具體例之靜電夾盤的示意性剖視圖；圖2為顯示圖1中之靜電夾盤之電極結構的平面圖；圖3為顯示靜電夾盤之夾持力之結果的視圖(#1)；圖4為顯示靜電夾盤之夾持力之結果的視圖(#2)；圖5為顯示靜電夾盤之夾持力之結果的視圖(#3)；及圖6為顯示靜電夾盤之夾持力之結果的視圖(#4)。
1‧‧‧金屬基板
2‧‧‧黏附層
3‧‧‧支撐台
4a‧‧‧電極
4b‧‧‧電極
10‧‧‧靜電夾盤
S‧‧‧玻璃基板
t‧‧‧厚度

Claims (5)

  1. 一種靜電夾盤，其係用於夾持一玻璃基板，該靜電夾盤包含：彼此交錯且嵌入於一陶瓷材料中的一對電極，其中，該陶瓷材料之體積電阻率為1×108 Ω cm至1×1014 Ω cm，一覆蓋該對電極之夾持表面側上之該陶瓷材料的厚度為100μm至200μm，該對電極之圖案寬度為0.5mm至1mm，該對電極之間的最小距離為0.5mm至1mm，及該對電極之間所施加的電壓為1000V或更小，且夾持力為2gf/cm2 或更大。
  2. 如申請專利範圍第1項之靜電夾盤，其中，該對電極之間所施加的電壓為自600V至1000V。
  3. 如申請專利範圍第1項之靜電夾盤，其中，該陶瓷材料含有Al2 O3 作為一主要組份。
  4. 如申請專利範圍第1項之靜電夾盤，其中，該對電極形成為梳齒形狀、同心圓形狀或螺旋形狀。
  5. 如申請專利範圍第1項之靜電夾盤，其中，該陶瓷材料之該夾持表面之表面粗糙度Ra為1.5μm或更小。
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