(57)【要約】      （修正有）【課題】外力により基板に不均一な応力が分布することを防止し、基板の扁平度を保持し、合着基板の品質を向上させる。【解決手段】基底部８０と基底部の上面に絶縁層９１、電極層９２、誘電層９３からなる静電力発生部とからなる静電チャック装置において、上記基底部は、弾性復原力を有する弾性素材からなる弾性層を具備することを特徴とする静電チャック装置及びそれを備えた基板合着装置を提供する。基底部は、弾性復原力を有する弾性素材からなる弾性層と、その一面に位置した非弾性素材からなる非弾性層とからなる２層構造である。【選択図】図４ａ
2010148177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性復原力を有する弾性素材からなる弾性層を有する基底部；
上記基底部の上面に位置した絶縁層、電極層、誘電層で構成された静電力発生部；
からなる静電チャック装置。
【請求項２】
上記基底部は、弾性復原力を有する弾性素材からなる弾性層と、その一面に位置した非弾性素材からなる非弾性層とからなる２層構造であることを特徴とする請求項１に記載の静電チャック装置。
【請求項３】
上記基底部の弾性層の弾性素材は、ウレタンからなる請求子１に記載の静電チャック装置。
【請求項４】
上記基底部の弾性層の弾性素材はウレタンであり、非弾性層の素材はアルミニウムからなる請求項２または３に記載の静電チャック装置。
【請求項５】
加工チャンバー内に、基板付着手段として静電チャックを備えた基板合着装置において、
弾性復原力を有する弾性素材からなる弾性層を有する基底部；
上記基底部の上面に位置した絶縁層、電極層、誘電層で構成された静電力発生部；
からなる静電チャックを有する基板合着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電チャック(ＥＳＣ： Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  ｃｈｕｃｋ)装置に関する。より詳細には、液晶パネルの製造時、基板合着工程で基板吸着に使われる静電チャック装置において、静電チャックの基底部に弾性素材からなる弾性層を備えたことを特徴とする静電チャック及びそれを備えた基板合着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
静電チャックは、半導体及びＬＣＤ製造装備の真空チャンバー内部に基板（ガラスまたはウエハー）が載置される箇所であり、静電気の力だけで基板を固定させる部品である。
【０００３】
静電チャックの原理は、主知のように、電極と基板と間に位置する誘電層で発生されるクーロン力（Ｃｏｕｌｏｍｂｉｃ  ｆｏｒｃｅ）とジョンセン・ラーベック力（Ｊｏｈｎｓｅｎ-Ｒａｈｂｅｃｋ  ｆｏｒｃｅ）を利用して基板を吸着することである。このような静電チャックは、大きくポリイミドタイプの静電チャックとセラミックタイプの静電チャックとに分けられる。
【０００４】
静電チャック構造については、特許文献１に静電気エネルギーを利用してウエハーを吸着させるための絶縁層、電極層、誘電層からなる静電チャックが開示されている。特許文献２には複数の構造を有するキャパシタプレートを形成し、静電気エネルギーでウエハーを吸着する静電チャックが開示されている。
【０００５】
静電チャックは、大きく静電チャック基底部とその上面の静電力発生部とで構成され、また静電力発生部は絶縁層と電極層及び誘電層で構成される。静電力発生部の誘電層上に基板などの吸着物が載置される。電極層に電圧が印加されれば、基板と電極層と間に位置している誘電層に、一方には＋（正）、他方には−（負）の電荷が発生する。そのようにして、これら間に電気的エネルギーが作用して基板を吸着する。
【０００６】
このような静電チャックは、基板製造工程で使われるが、例えば、ＬＣＤの製造においては、ＴＦＴ基板及びＣＦ（Ｃｏｌｏｒ  Ｆｉｌｔｅｒ）基板をそれぞれ製造した後、両基板を合着し、その間の空間に液晶物質を注入する工程が必要とされる。
【０００７】
このような基板合着工程は、その内部を真空状態に形成しうる上部チャンバーと下部チャンバーとで構成されるチャンバー室を備えた基板合着装置によって遂行されるが、このような基板合着装置の上部チャンバーの上定盤及び下部チャンバーの下定盤に基板を吸着させるために基板吸着手段として、主に静電チャックが利用される。
【０００８】
基板合着工程において、上下両基板が一定の間隙を置いて平行度と扁平度を保持しながら整列することは、全体工程において品質を決定する重要な段階である。
【０００９】
基板合着装置で、両基板間の間隙及び平行度の保持のために、Ｚ軸の微細整列手段によって基板のマーク中心点の位置を整列する方式を使用している。このような微細整列手段は平行度の向上に寄与することができる。
【００１０】
しかし、基板の変形による基板面全体の扁平度を調整することはできない。基板の扁平度を阻害する理由は、基板に不均一な応力が印加され、変形が生まれることに起因する。さらに、このような現象は加工基板が大面積化するほど、さらに深化する。
【００１１】
基板に不均一な応力が印加される要因には、チャンバーの荷重によるチャンバーの沈下による固定的要因と基板合着工程中にチャンバー室が真空状態となり、気圧差によって変形される可変的な要因などが挙げられる。
【００１２】
チャンバーに変形が発生する時、このような変形を阻止する手段がない場合には、そのような変形は基板に伝達され、基板の変形を招き、これは最終的に合着基板の品質低下に繋がる。
【００１３】
このような変形の中で、チャンバー荷重による変形は静的な変形であり、初期設定で調整することができる。しかし、気圧差による変形は加工工程中の動的なものであり、これによる影響を除去することが問題になる。特に、このような影響はベースフレームに固定された下部チャンバーに比べて上部チャンバーでさらに深刻である。
【００１４】
以下では、各影響による問題点の中で気圧差による変形について、上部チャンバー部を中心にして説明する。
【００１５】
基板合着工程は、内部が真空状態のチャンバー室で行われる。この時、チャンバー内外部の気圧差によってチャンバー内外部に圧縮力が発生する。このような圧縮力によってチャンバーは、一般的に中心部が沈下する形状の変形が発生する。一方、このような変形は、チャンバー内部にまで伝播され、これに機構的に締結された静電チャックにも伝播され、最終的にこれに吸着された基板にまで伝達され、基板の撓み現象が発生する。
【００１６】
図１で加工チャンバーの変形による吸着された基板の変形を概略的に図示している。図１に示されるように、真空排気によってチャンバー１０は、内外部の気圧差によって外部から内部へ圧縮力を受け、このような圧縮力によってチャンバーは中心部が撓む変形を示す。このような変形は基板支持部２０によってチャンバーと吸着された基板にまで及ぼされ、全体的に基板Ｐは中心部が撓んだ形状となる。
【００１７】
図２を通して基板の変形をさらに詳細に説明する。
【００１８】
変形前の基板Ｐの整列マークの中心点Ｘと変形後の基板Ｐ'の整列マークの中心点Ｘ'は、図示されるように、基板が変形に伴い差を示すことになるが、これは基板の扁平度が低下されたことを意味する。
【００１９】
このように扁平度が低下された状態で、両基板が加圧合着されれば、合着基板は基板の周辺部に比べて中心部の間隙が狭くなる基板間隙の不均一が生じ、合着基板の品質低下に繋がる。
【特許文献１】米国特許第６，１３４，０９６号
【特許文献２】米国特許第６，１４１，２０３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は、上記の問題点に対応し、加工工程中の加工チャンバーの動的な変形にかかわらず、吸着される基板が初期扁平度を保持できるようにし、基板合着工程の品質向上を図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、上記した課題を解決するために、基板合着装置の静電チャックを用いて、チャンバーの変形によって基板に変形が伝達されることを緩和する緩衝手段を備えた静電チャック装置を提供する。
【００２２】
このような緩衝手段は、基板合着装置の構成に別途の装置を追加することなく、従来の静電チャックの基底部を弾性変形しうる弾性素材に代替して構成されるか、従来基底部の一構成要素として上記弾性素材を追加して構成される。
【００２３】
そのために弾性素材層を有する静電チャック基底部と上記基底部の上面に絶縁層、電極層、誘電層からなる静電力発生部とからなる静電チャック装置を提供する。
【００２４】
以下では、本発明に係る弾性素材層による改善された特徴を、図３を通して説明する。
【００２５】
図３で、外力などによるチャンバー１０の変形は同一である。このようなチャンバーの変形は位置に応じて均一しなく、偏差を示す。緩衝手段がない場合、このような変形は、基板にまで伝達されることは既に上述した。緩衝手段を備えた基板支持部２０はこのような変形に対して、これを阻止する弾性復原力を提供し、外力を周囲に分散する作用をする。これにより、緩衝手段を備えた基板支持部２０は、チャンバーと当接した一面は応力分布が不均一になり、チャンバーの変形形状に対応して同じ変形を示すが、基板に付着される反対面へ行くほど応力の分布が均一になり、局部的な変形の影響が減少する。結局、基板にも均一な応力が印加され、初期の扁平度を保持することができる。
【００２６】
静電チャックの基底部に使われる弾性素材としては、外力が除去された時、元の形状に復元する形状復原力に優れ、局部的な変形に対して周囲に変形の波及効果の少ない素材が好ましい。一方、加工工程中の各種汚染源から安定性があり、且つ加工性の良い素材でなければならない。このような素材としてはウレタン材質のゴムが好ましい。
【００２７】
弾性素材は吸着される基板の変形特性、使用条件などに応じて適切なものに代替することができる。
【発明の効果】
【００２８】
以上のように、静電チャックの基底部に弾性素材からなる弾性層を備え、チャンバー変形などによる基板に伝達される不均一な応力を弾性素材の弾性復原力で均一化し、基板の扁平度を向上することで、吸着基板の品質を高めることができる。
【００２９】
特に、本発明は静電チャックの基底部に弾性層を備え、基板合着装置に別途の装置を付加することなく、簡単に構成でき、費用の低コスト化が達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。しかし、本発明は、ここで説明される実施例に限定されなく、他の形態に具体化され得る。むしろ、ここで紹介される実施例は開示された内容が徹底し、完全になり得るように、そして当業者に本発明の思想が十分に伝達できるようにするために提供されるものである。
【００３１】
以下では、様々な実施例を挙げて本発明の静電チャック構造を説明する。
【００３２】
まず、図４ａを参照して、本発明の一実施例として静電チャックの基底部を、弾性素材であるウレタンを用いた静電チャックの断面構造について説明する。
【００３３】
図４ａで、静電チャックの基底部８０はウレタン弾性層８１からなり、その上面に静電力発生部９０が位置する。静電力発生部９０は、ポリイミドフィルムからなる絶縁層９１と銅基板からなる電極層９２とポリイミドフィルムからなる誘電層９３とが、それぞれ接合フィルム９５で接合された構造を有する。
【００３４】
基底部の形状は、加工基板の形状に応じて様々な形態を有するが、液晶パネル合着工程では、長方形ブロック形状を有することが一般的である。このように加工された基底部を上記静電力発生部と接合し、本発明の静電チャック断面を形成する。電極に電源を供給する方法については、具体的に図示しなかったが、一般的に上記電極は直流パワー供給機(未図示)と連結されている。
【００３５】
一方、上記静電チャックは、加工チャンバー内の定盤と締結手段で固定され、静電チャックを貫通する多数のリフトピンホールが形成されていてもよい。
【００３６】
図４ｂ及び４ｃでは、本発明の別の実施例による静電チャック断面構造を示している。
【００３７】
静電チャックの基底部と基底部の上面に静電力発生部とが位置した構造は、上記と同一である。以下では静電力発生部の構造については説明を省略する。
【００３８】
図４ｂでは、基底部がウレタン弾性層８１とその上面にアルミニウム層８２とを有する２層構造からなる。アルミニウム層を追加することで、基底部からの変形に対して静電力発生部を保護するのに、さらに有効である。
【００３９】
図４ｃでは、基底部がアルミニウム層８２とその上面にウレタン弾性層８１とを有する２層構造からなる。
【００４０】
図５を参照して、基板合着装置中に本発明の静電チャックの配置及び作動を説明する。
【００４１】
図５は本発明の一実施例に係る基板合着装置を示した概略図である。
基板合着装置は、上部基板Ｐ１と下部基板Ｐ２とが安着される上部チャンバー１１と下部チャンバー１２とを備える。下部チャンバー１２はベースフレーム（未図示）に固定され、上部チャンバー１１は昇降部４０により昇降する。
【００４２】
上部チャンバー１１には、上部基板Ｐ１を安着する上部静電チャック２１が設けられ、下部チャンバー１２には下部基板Ｐ２を安着する下部静電チャック２２が設けられる。
【００４３】
上部静電チャック２１と下部静電チャック２２は、それぞれ上部チャンバー１１に備えられた上部定盤３１と下部チャンバー１２に備えられた下部定盤３２とに設けられる。
【００４４】
下部静電チャック２２には、下部定盤３２を貫通して出没する多数個のリフトピン（Ｌｉｆｔ  Ｐｉｎ）３２１が備えられる。
【００４５】
下部リフトピン３２１は、下部静電チャック２２に位置する下部基板Ｐ２が搬入される場合、上昇して下部基板Ｐ２を受け取った後、下降して下部静電チャック２２に位置させる役割を果たし、合着工程が完了し、上部の上部基板Ｐ１と下部の下部基板Ｐ２とが合着され、パネルになった場合、合着されたパネルを外部に搬出するために合着基板を上昇させる役割を果たす。
【００４６】
また、上部チャンバー１１には、上部基板Ｐ１と下部基板Ｐ２に表示された整列マーク（Ａｌｉｇｎ  ｍａｒｋ）を撮影し、基板が正確な合着支点に配置されたかを確認することができるカメラ７０が設けられる。カメラ７０は、上部チャンバー１１を貫通する撮影ホール71を介して整列マークを撮影する。
【００４７】
また、上部チャンバー１１と下部チャンバー１２には、これらの密着で工程空間を形成する場合、内部を真空状態で形成するための真空手段５０として、高真空分子ポンプ（ＴＭＰ：Ｔｕｒｂｏ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｐｕｍｐ）またはドライポンプ（Ｄｒｙ
ｐｕｍｐ）が連結される。
【００４８】
基板合着装置の上部静電チャックと下部静電チャックとしては、本発明の種々実施例中の一つである静電チャックを備えて基板面の扁平度を向上させる。相対的に変形程度の少ない下部チャンバーの下部静電チャックは従来の静電チャックを用いてもよい。
【００４９】
以下では、上述した構成の本発明に係る基板合着装置の作動状態及び本発明の静電チャックの緩衝機能を説明する。
【００５０】
上部チャンバー１１と下部チャンバー１２とが離隔された状態で、まず、基板搬送ロボット(未図示)によって、上部基板Ｐ１が上部チャンバー１１と下部チャンバー１２と間の空間に搬入にされ、以降、上部チャンバー１１に備えられたリフトピン３１１が下降し、上部基板Ｐ１を吸着して上昇する。
【００５１】
リフトピン３１１によって吸着された状態で上昇した上部基板Ｐ１は、上部定盤３１に備えられた上部静電チャック２１に付着される。
【００５２】
また、基板搬送ロボットによって下部基板Ｐ２が搬入され、下部基板Ｐ２を受け取るためにリフトピン３２１が上昇し、下部基板Ｐ２を支持した状態でロボットは外部に抜け出る。以降、リフトピン３２１は下降し、下部静電チャック２２に安着及び付着される。
【００５３】
次に、昇降部４０によって上部チャンバー１１が下降し、下部チャンバー１２と密着されることによって工程空間が形成される。工程空間が形成されたら、真空手段５０により真空状態を形成し、この時、上部定盤３１が下降して概略的に上部基板Ｐ１と下部基板Ｐ２との整列を実施するようになる。
【００５４】
概略的な整列が実施された後、基板Ｐ１と基板Ｐ２と間の微細整列が実施され、整列が完了される。
【００５５】
このような微細整列は、大きく合着基板間の整列マークを一致させるＸＹθ軸整列と合着基板間の間隙及び平行度を調整するＺ軸整列とからなる。
【００５６】
このような整列は、基板の整列マークを基準にして行われ、最終整列が終われば、上部基板Ｐ１と下部基板Ｐ２とは合着のために近接した状態となる。
【００５７】
以降、静電チャックに電源が分離され、上部基板Ｐ１は静電チャック２１から離脱され、下方に位置した下部基板Ｐ２と合着される。
【００５８】
上部基板Ｐ１と下部基板Ｐ２とが合着されれば、チャンバー室１００の内部を排気し、待機状態にする。この時、図示していなが、上部チャンバー１１側でＮ２ガスが供給され、上部基板Ｐ１と下部基板Ｐ２とがさらに堅固に合着される。
【００５９】
上述したような過程が完了すれば、上部チャンバー１１と下部チャンバー１２は離隔され、下部チャンバー１２のリフトピン３２１は上昇し、外部から基板搬送ロボットが入り、合着された基板を搬出する過程を介して合着工程は完了される。
【００６０】
上記工程で本発明の静電チャックは真空排気によるチャンバーの変形が基板に伝達しないように緩衝して、基板面の扁平度を保持する役割を果たし、合着される基板の品質向上に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】チャンバーの変形及びそれによる基板に及ぼす変形を概略的に示す断面図である。
【図２】基板の変形による扁平度の低下を示す概念図である。
【図３】本発明による基板の変形が徐々に減っていくことを示す断面図である。
【図４ａ】本発明の一実施例に係る静電チャック断面図である。
【図４ｂ】本発明の別の実施例に係る静電チャック断面図である。
【図４ｃ】本発明の別の実施例に係る静電チャック断面図である。
【図５】静電チャックを備えた基板合着装置を概略的に示した断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
８０  基底部、
８１  ウレタン層
８２  アルミニウム層
９０  静電力発生部
９１  絶縁層
９２  電極層
９３  誘電層
９４  銅電極
９５  接合フィルム 
【図１】
2010148177.tif 000003
【図２】
2010148177.tif 000004
【図３】
2010148177.tif 000005
【図４ａ】
2010148177.tif 000006
【図４ｂ】
2010148177.tif 000007
【図４ｃ】
2010148177.tif 000008
【図５】
2010148177.tif 000009