专利名称：静电夹具和具有该静电夹具的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种静电夹具，尤其是涉及在制造液晶显示器(LCD)面板 过程中的衬底组装工艺中吸引衬底的静电夹具。
背景技术：
可以使用多种不同的设备来组装衬底。对于用来在处理过程中在这些设 备中保持和固定衬底的各种器件所进行的改进，可以改进组装工艺和最终衬 底的整体质量。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种静电夹具，包括基底部，所述基 底部包括具有弹性恢复力的弹性部分；以及设置在所述基底部的上表面上面 的静电力发生部，其中，所述静电力发生部包括绝缘层、电极层和介电层。
根据本发明的另 一个方面，提供了 一种用于衬底组装设备的静电夹具， 所述衬底组装设备用于组装平板显示器面板的衬底，所述静电夹具包括具 有弹性部分的基底部；以及结合于所述基底部的静电力发生部，其中，所述 基底部的弹性部分吸收施加在其上的外力，使得所述外力不被传递给所述静 电力发生部。
下面将参照附图详细地描述实施例。附图中，类似附图标记表示类似元 件，其中，
图1是显示腔室变形以及由于腔室变形造成衬底变形的剖视图； 图2显示的是由于图1所示衬底变形造成平整度变差；图3是本申请包含并概括性描述的衬底组装设备的剖视图； 图4是图3所示衬底组装设备的一个示例性静电夹具的剖视图； 图5是图3所示衬底组装设备的另一个示例性静电夹具的剖视图； 图6是图3所示衬底组装设备的另一个示例性静电夹具的剖视图；以及 图7是一个衬底的剖视图，其中，利用本申请包含并概括性描述的衬底 组装设备的静电夹具，该衬底中的变形减少了。
具体实施例方式
静电夹具是在一件半导体或者LCD制造设施的真空腔室中在其上放置 例如玻璃或者晶片衬底的部件。静电夹具利用静电力夹持衬底。更具体地说， 静电夹具利用可在位于电极和衬底之间的介电层中产生的约翰逊-拉贝克 (Johnsen-Rahbeck )力和库伦力来吸引衬底。静电夹具总的可以分为聚酰亚 胺静电夹具和陶瓷静电夹具。
静电夹具可包括基底部和设在基底部上表面上的静电力发生部。静电力 发生部可包括绝缘层、电极层和介电层。待吸引的物体，例如衬底，可放置 在静电力发生部的介电层上。当电压施加到电极层时，在介电层面对衬底的 一侧产生正电荷，而在介电层的另一侧产生负电荷。于是，电能在正、负电 荷之间起作用，因此吸引衬底。
静电夹具可以用在衬底制造工艺。例如，在制造LCD的情况中，在单独 制造了薄膜晶体管(TFT)衬底和滤色器(CF)衬底之后，这两个衬底会被 结合起来，然后将液晶材料注入到衬底之间。
这些衬底的组装或者结合可以由衬底组装设备进行，这种衬底组装设备 具有里面可以产生真空的、包括上、下腔室的腔室。为了分别将这两个待组 装的衬底吸31到上腔室的上板和下腔室的下板，静电夹具可用作这种衬底吸 引装置。
在衬底组装工艺中，重要的是要对齐上、下衬底，使得能够维持上、下 衬底之间不变的间隔，保持衬底平行以及维持平整度，因为这影响到这种组 装工艺所得到的产品的质量。为了在衬底组装设备中维持上、下衬底间的间 隔和平行度，可以使用Z轴精密对准仪对准各衬底的中心标记点。这种精密 对准装置还可以提高平行度。如果合适，也可以使用其他系统。
然而，这种工艺并没有提供由于衬底变形而产生的对衬底整个表面平整度进行的调整。更具体地说，施加到衬底的不均匀应力可能造成衬底变形。 而且，待处理衬底越大，变形可能越差，因而平整度变得越差。因为腔室上 的负载造成腔室下陷而使得应力改变，而且因为在衬底組装工艺中腔室内产 生真空时的压力差造成应力改变，所以，非均匀应力施加到衬底上。如果没 有某些手段来防止腔室变形，那么，变形就会传递到衬底，导致衬底变形和 组装后衬底质量恶化。
由于腔室负载造成的变形是静态变形，所以，这种变形可以通过调整初 始设定值进行处理。但是，压力差造成的变形是动态变形，因此，消除这种 变形会更困难。尤其是，发生在上腔室内的动态变形可能比发生在下腔室内 的动态变形更严重，其中下腔室可以固定到并由此由基底框架支承。下文中， 为讨论方便，由于空气压力差造成的变形将针对上腔室详细描述。
上述的衬底组装工艺在里面已经产生了真空的腔室中进行。这时，由于 腔室内、外压力差造成了腔室内、外产生挤压力。这种挤压力造成腔室的中 心部分下陷而变形。这种变形被传递给腔室里面，也传递给机械紧固到腔室 的静电夹具。最终，变形传递给静电夹具保持的衬底，造成衬底下陷。
图1示出了上面讨论的由腔室变形造成的衬底变形。如图1所示，当腔
室IO被抽真空而在腔室10内产生真空时，由于里面和外面之间大气压力差，
挤压力从腔室外面向腔室里面作用。在图l所示的例子中，挤压力造成腔室
l()的中心部分弯曲而变形。这种变形影响了由衬底支承20吸引到腔室IO的 衬底P,使衬底P的中心部分也弯曲而变形。
图2示出了变形前的衬底P (用虛线表示)和变形后的同一衬底P'(用 实线表示)。如图2所示，变形前衬底P的对准标记中心点X不同于变形后 衬底P'的对准标记中心点X'。这表示了衬底的平整度受到了怎样不好的影响。
当如图2所示平整度下降并在组装中将两个衬底压在一起时，两个衬底 之间的间隔是不规则的。在图2所示的例子中，衬底中心部分之间的间隔小 于衬底边缘部分之间的间隔。也就是说，衬底间的间隔是不均匀的，于是使 組装后衬底的质量劣化。
现在将参照图3~7来讨论本申请包含并概括性描述的静电夹具和具有 该静电夹具的衬底组装设备。
如图3所示，衬底组装设备可以包括内部安放上衬底P1的上腔室11和 内部安放下衬底P2的下腔室12。下腔室12可固定到基底框架(未示出)，上腔室1 1可由移动装置40升高和降低。
上静电夹具21可设置在上腔室11内，以将上衬底P1安放在里面。下静 电夹具22可设在下腔室12内，以将下衬底P2安放在里面。上静电夹具21 可安装在设于上腔室11内的上板31上，下静电夹具22可安装在设于下腔室 12内的下板32上。上、下静电夹具21、 22可各自包括多个销311、 321,这 些销可以经上、下板31、 32可缩回地伸出。
当下衬底P2进入下腔室12时，下销321可向上运动以接收衬底P2。随 后，下销321可向下运动，而将下衬底P2放置在下静电夹具22上。进一步， 当完成了组装工艺而将上衬底P1和下衬底P2组装成面板时，为了将面板传 送到外面，下销321可从下板32伸出，以向上移动组装后面^1。
摄像机70可与上腔室11 一同设置，以拍摄在上、下村底P1、 P2上指 示的对准标记的图像，因而确定衬底Pl、 P2是否定位于精确的组装位置。 摄像机70可通过穿过上腔室11的孔71来拍摄对准标记的图像。
进一步，当上、下腔室ll、 12相互紧密接触而形成处理空间时，真空装 置5(),例如涡轮分子泵('rMP)、千式泵或者合适的其他形式的泵，可以连 接到处理空间，以在内部产生真空。
下面将参照图4 ~ 6描述可用作图3所示衬底组装设备的上或下静电夹具 21或者22的静电夹具。
图4是图3所示衬底组装设备的示例性静电夹具的剖视图，其中静电夹 具21/22的基底部80包括具有弹性的尿烷材料。
如图4所示，静电夹具21/22的基底部80可包括尿烷弹性层81。静电力 发生部90可设置在基底部80的上表面。静电力发生部90可包括用例如聚酰 亚胺膜制成的绝缘层91、用例如铜膜制成并在上面形成有电极94的电极层 92、以及用例如聚酰亚胺膜制成的介电层93。绝缘层91、电极层92和介电 层93可以使用例如粘性膜95相互贴在一起。
取决于待处理衬底的形状，基底部80可具有各种形状。例如，在LCD 面板制造工艺中，基底部80可具有矩形块的形状。按此方式制造的基底部 8()可结合到图4所示的静电力发生部90。虽然图中没有详细地表示出对形成 于电极层92上的电极94进行供电的方法，但是电极94可连接到直流电源设 备(没有示出)。
图4所示的静电夹具21/22可以经过各种紧固装置紧固到腔室11/12内的板31/32，并且多个销通过孔可以穿过静电夹具21/22形成，以容纳所述的多 个销311/321。
图5是图3所示衬底组装设备的另一个示例性静电夹具21/22的剖视图。 如图5所示，静电夹具21/22的基底部80可具有双层结构，该双层结构具有 尿烷弹性层81和设在尿烷弹性层81上表面上的铝层82。这样，绝缘层91、 电极层92和介电层93按顺序叠置在铝层82的上表面上。铝层82可加到静 电夹具21/22的基底部80以更有效地保护静电力发生部90不受基底部80变 形的影响。
图6是图3所示衬底组装设备的另一个示例性静电夹具21/22的剖视图。 如图6所示，静电夹具21/22的基底部80可具有双层结构，该双层结构具有 铝层82和设在铝层82上表面上的尿烷弹性层81 。这样，绝缘层91 、电极层 92和介电层93按顺序叠置在尿烷弹性层81的上表面上。
下面将讨论本申请包含并概括性描述的衬底组装设备的操作和静电夹具 的沖击吸收功能。
当上衬底P1由衬底传送机器人(没有示出)传送到相互间分隔开的上腔 室11和下腔室12之间的空间100内时，设在上腔室11上的上销311向下运 动并在上衬底P1上施加吸引力。上销311向上运动，上衬底P1由于受上销 3U的吸引也向上运动。然后，上衬底Pl接触并附着于设在上板31上的静 电夹具21，接着释放来自上销311的吸引力。
当下衬底P2由衬底传送机器人传送到空间100内时，下销321向上运动 以在上面接收下衬底P2，而机器人移动到外面。接着，下销321向下运动， 并将下衬底P2安放并附着于下静电夹具22。
上腔室U接着被移动装置40向下移动， 一直到上腔室接触下腔室12， 这样就在上腔室11和下腔室12之间形成了一个密封的处理空间100。通过 真空装置50的操作，密封的处理空间IOO可保持真空状态。这时，上板31 向下运动，上衬底Pl被贴近下衬底P2定位。
上衬底Pl和下衬底P2的对准被分解成使设在衬底Pl、 P2上的对准标 记相互对齐的XYe轴对准以及调整衬底Pl 、 P2之间间隔和平行度的Z轴对 准。当完成最终对准时，上衬底P1被定位在下衬底P2上，使上、下衬底P1、 P2相互组装起来。
衬底Pl和P2的这种初始的预组装之后，终止对静电夹具21和22的供
8电，因而上衬底P1被从静电夹具21释放，以与设在下面位置上的下衬底P2 进行组装。 .
接着，排空处理空间IO()并将衬底组装设备放置成等待模式。虽然图中 没有示出，但是，从上腔室11供给N2气，使上衬底P1和下衬底P2更牢固 地组装在一起。
当衬底P1和P2完全组装好之后，上腔室ll和下腔室12被相互移开， 而且向上移动下腔室11的下销321，使衬底传送机器人可将组装后衬底传送 出处理空间100。经过这样的工艺，组装工艺完成。
在这个工艺中，本申请包含并概括性描述的静电夹具可以吸收例如4齐压 力等的冲击，使得抽真空造成的腔室变形不会传递给衬底，于是保持了衬底 表面的平整度并显著提高了组装后衬底的质量。
本申请包含并概括性描述的静电夹具可包括在基底部中用弹性材料制成 的弹性层，于是利用弹性材料的弹性恢复力解决了腔室变形造成的传递给衬 底的非均匀应力问题，由此改善了衬底的平整度，提高了组装后衬底的质量。
尤其是，弹性层可设在静电夹具的基底部中，这样衬底组装设备中就不 再需要额外的装置，由此实现了一种简单经济的结构。
下面将讨论本申请包含并概括性描述的、具有用弹性材料制成的层的静 电夹具的特征。
外力造成的腔室10的变形可以是不变的但不是均匀的，并随着位置改变 而不同。在例如如图1所示没有沖击吸收装置的情况下，如上所述，变形被 传递给衬底。作为对比，具有沖击吸收装置的衬底支承单元20，用来提供抵 消变形的弹性恢复力以及用来更均匀地分散外力。由此，在具有与腔室10 接触的沖击吸收装置的衬底支承单元20的一个表面上，应力分布可以是非均 匀的，而且该表面表现出随着腔室10变形而变形。但是，对于与该表面相对、 附着着衬底的表面来说，应力分布变得基本均匀而且局部变形的影响可被减 少。结果，均匀的应力可被施加到衬底P，这样如图7所示，衬底P能够保 持初始的平整度。
作为用于静电夹具的基底部80中的弹性材料，优选的材料是当解除外力 时具有优异的形状恢复力而且不会传递局部变形的影响。进一步，优选的材 料是能够抵御在制造工艺中出现的各种污染源并具有良好的可加工性。作为 这样的一种材料，优选的材料例如是用尿烷材料制成的橡胶。根据衬底的变
9形特征、使用条件和其他类似因素，其他材料也会适合用作弹性材料。
提供了一种衬底組装设备的静电夹具，该夹具具有冲击吸收装置，该沖 击吸收装置能够减少变形从腔室到衬底的传递。
这种冲击吸收装置可以通过使用可弹性变形的弹性材料制造静电夹具的 基底部而得到，无需对衬底组装设备增加额外装置。另外的方式是，可以通 过向静电夹具的基底部增加弹性材料来得到冲击吸收装置。
本申请包含并概括性描述的静电夹具可以包括具有弹性材料层的基底部 以及设在基底部上表面上、具有绝缘层、电极层和介电层的静电力发生部。
在本说明书中所谈到的"一个实施例"、"实施例"、"示例性实施例"、 "特定实施例"、"替换性实施例"等等，指的是结合该实施例描述的具体 特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明 书中任何地方出现这种表述不是一定都指的是该同一个实施例。进一步，结 合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他 实施例来实现这种特征、结构或者特点，落在本领域技术人员的范围内。
尽管参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该 理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和 实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请 公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局 进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于 本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
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权利要求
1. 一种静电夹具，包括基底部，所述基底部包括具有弹性恢复力的弹性部分；以及设置在所述基底部的上表面上面的静电力发生部，其中，所述静电力发生部包括绝缘层、电极层和介电层。
2. 如权利要求1所述的静电夹具，其中，所述绝缘层位于所述基底部的 上表面上面，所迷电极层位于所述绝缘层的上表面上面，所述介电层位于所 述电极层的上表面上面，使得所述介电层暴露的上表面构成衬底接收表面。
3. 如权利要求1所述的静电夹具，其中，所述基底部的弹性部分吸收施 加在其上面的外力，使得所述力不被传递给所述静电力发生部。
4. 如权利要求1所述的静电夹具，其中，所述基底部具有双层结构，所 述双层结构包括用弹性材料制成的弹性层和设在所述弹性层的表面上面、用 非弹性材料制成的非弹性层。
5. 如权利要求4所述的静电夹具，其中，所述非弹性层位于所述弹性层 的上表面上面，所述绝缘层位于所述基底部的上表面上面，所述电极层位于 所述绝缘层的上表面上面，所述介电层位于所述电极层的上表面上面，使得 所述介电层暴露的上表面构成衬底接收表面。
6. 如权利要求5所述的静电夹具，其中，所述弹性层是用尿烷材料制成 的，所述非弹性层是用铝制成的。
7. 如权利要求5所述的静电夹具，其中，所述弹性层变形以吸收施加在 其上面的外力，而所述非弹性层保持其形状不变，使得所述外力不被传递给 所述静电力发生部。
8. 如权利要求4所述的静电夹具，其中，所述弹性层位于所述非弹性层 的上表面上面，所述绝缘层位于所述基底部的上表面上面，所述电极层位于 所述绝缘层的上表面上面，所述介电层位于所速电极层的上表面上面，使得 所述介电层暴露的上表面构成衬底接收表面。
9. 如权利要求7所述的静电夹具，其中，所述弹性层是用尿烷材料制成 的，所述非弹性层是用铝制成的。
10.如权利要求7所述的静电夹具，其中，所述弹性层变形以吸收施加 在其上面的外力，而所述非弹性层保持其形状不变，使得所述外力不被传递给所述静电力发生部。
11. 一种用于衬底组装设备的静电夹具，所述衬底组装设备用于组装平板显示器面板的衬底，所述静电夹具包括 具有弹性部分的基底部；以及结合于所述基底部的静电力发生部，其中，所述基底部的弹性部分吸收 施加在其上的外力，使得所述外力不被传递给所述静电力发生部。
12. 如权利要求11所述的静电夹具，其中，所述静电力发生部包括 设在所述基底部的接收表面上面的绝缘层； 设在所述绝缘层上面的电极层；以及介电层，所述介电层设在所述电极层上面并具有形成衬底接收表面的暴 露表面。
13. 如权利要求12所述的静电夹具，其中，所述基底部包括 用弹性材料制成的弹性层；以及 结合于所述弹性层并用非弹性材料制成的非弹性层。
14. 如权利要求13所述的静电夹具，其中，所述弹性层位于所述非弹性 层上面，使得所述弹性层的上表面形成所述基底部的接收表面。
15. 如权利要求13所述的静电夹具，其中，所述非弹性层位于所述弹性 层上面，使得所述非弹性层的上表面形成所述基底部的接收表面。
16. 如权利要求13所述的静电夹具，其中，所述弹性层是用尿烷材料制 成的，所述非弹性层是用铝制成的。
17. 如权利要求13所述的静电夹具，其中，所述弹性层变形以吸收施加 在其上面的外力，而所述非弹性层保持其形状不变，使得所述外力不被传逸 给所述静电力发生部。
全文摘要
本发明提供了一种静电夹具和具有该静电夹具的设备。该静电夹具可以在制造平板显示器面板的衬底组装工艺中吸引衬底。用弹性材料制成的弹性层可以设在静电夹具的基底部中，防止由于外力造成的非均匀应力分布在衬底上，因此保持衬底的平整度，提高组装后衬底的质量。该静电夹具可包括设在基底部上表面上面的静电力发生部，该静电力发生部包括绝缘层、电极层和介电层。基底部可设有用具有弹性恢复力的弹性材料制成的弹性层。
文档编号H01L21/683GK101452870SQ20081017209
公开日2009年6月10日 申请日期2008年10月30日 优先权日2007年12月3日
发明者黄载锡 申请人:爱德牌工程有限公司