JP2001053134A

JP2001053134A - 静電吸着ステージ及び基板処理装置

Info

Publication number: JP2001053134A
Application number: JP11226948A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tanaka; 洋田中; Kiyoshi Nashimoto; 清梨本
Original assignee: Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 1999-08-10
Filing date: 1999-08-10
Publication date: 2001-02-23
Anticipated expiration: 2019-08-10
Also published as: JP4490524B2

Abstract

(57)【要約】【課題】対象物を静電吸着ステージから脱離させる際
に対象物の跳びはね、破損、剥離帯電、位置ずれ等の問
題を発生させないようにする。【解決手段】誘電体ブロック１２内の一対の吸着電極
１３１，１３２に吸着電源１４１，１４２によって互い
に極性の異なる直流電圧を印加して静電吸着面１０に静
電気を誘起して板状の対象物９を静電吸着する。対象物
９を脱離機構１５で静電吸着面１０から脱離させる際に
は、静電吸着力とは逆向きの機械的な圧力であって残留
吸着力より小さい予圧を対象物９に与え、吸着電源１４
１，１４２をオフにした後、静電吸着の際とは逆極性の
電圧を一対の吸着電極１３１，１３２に印加して誘電体
ブロック１２に逆電界を設定する。逆電界設定によって
誘電体ブロック２内の残留電荷が急速に緩和され、残留
電荷がゼロになる直前で予圧によって対象物９は静電吸
着面１０から離間し、対象物９に作用する残留吸着力は
ゼロになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願の発明は、板状の対象物
を静電吸着する静電吸着ステージに関するものであり、
また、このような静電吸着ステージによって対象物とし
ての基板を保持して基板の表面に所定の処理を施す基板
処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】対象物を静電気により吸着する静電吸着
の技術は、半導体ウェーハや液晶基板等の基板（製品の
基になる板状物の総称）を処理する装置において多用さ
れている。例えば、基板の表面に所定の薄膜を作成する
スパッタリング装置やプラズマ化学蒸着（ＣＶＤ）装
置、プラズマの作用を利用して基板の表面を所定のパタ
ーンでエッチングするプラズマエッチング装置等の基板
処理装置では、基板を静電吸着ステージに静電吸着して
処理を行っている。

【０００３】静電吸着ステージは、表面が対象物を静電
吸着する面になっている誘電体ブロックと、誘電体ブロ
ック内に埋設された吸着電極と、吸着電極に静電吸着用
の電圧を印加する吸着電源とから主に構成されている。
通常、一対又は複数対の吸着電極が設けられており、吸
着電源は、対を成す吸着電極に対して直流電圧を与え
る。この結果、誘電体ブロックの表面に静電気が誘起さ
れ、対象物が静電吸着される。

【０００４】上述したような基板処理装置は、真空中で
又は所定の雰囲気中で基板を処理するため、多くの場
合、気密な処理容器内に上記静電吸着ステージを備えて
いる。そして、搬送ロボットによって処理容器内に基板
を搬送し、静電吸着ステージに載置して静電吸着してい
る。そして、処理終了後は、基板を静電吸着ステージか
ら受け取って処理容器から搬出するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の静電吸着ス
テージにおいて、対象物を静電吸着ステージから取り去
る際には、吸着電源の動作を停止させ、吸着電極への電
圧印加を解消した状態とする。しかしながら、電圧印加
解消後も誘電体ブロックの電荷はすぐには解消せず、静
電吸着面には多くの電荷が残留している。このため、対
象物を静電吸着面から脱離させようとしても、残留電荷
による静電吸着力（以下、残留吸着力）のために対象物
が脱離しないことがある。また、無理矢理対象物を脱離
させようとすると、対象物が跳びはねたり、最悪の場合
には対象物が破損してしまうことがある。

【０００６】また、静電吸着面に残留電荷がある状態で
対象物を脱離させると、剥離帯電と同じメカニズムで対
象物の裏面が帯電してしまう問題がある。対象物が製品
の基になる基板である場合、裏面が帯電すると、そこに
多くの塵埃が吸い寄せられ、吸い寄せられた塵埃が基板
の表面側に周り込む結果、基板の表面を汚損する恐れが
ある。このような基板の汚損は、製品不良の原因となる
場合がある。

【０００７】さらに、対象物としての基板を搬送ロボッ
トで自動搬送する基板処理装置等において、残留吸着力
より静電吸着されている基板を無理矢理脱離させようと
すると、反動で基板の位置ずれが生じる。この結果、搬
送ロボットに基板を受け渡すことができなくなる事故が
発生する恐れもある。

【０００８】このような問題を避ける方法として、吸着
電極への電圧印加解消後、残留電荷が自然消滅する時間
をおいてから対象物を脱離させる方法が考えられる。し
かしながら、自然消滅するまでには３０秒〜６０秒程度
の時間を要し、脱離終了までに長時間を要する欠点があ
る。特に、静電吸着ステージが基板処理装置のような生
産設備に使用される場合、スループットの悪化等の生産
性低下の原因になる。

【０００９】また、別の方法として、一対の吸着電極に
対して静電吸着の際とは互いに逆極性の電圧を印加して
残留電荷を早急に解消させる方法も考えられる。即ち、
一対の吸着電極のうち、静電吸着の際には、一方の吸着
電極に正電圧を、他方の吸着電極には負電圧を印加す
る。そして、脱離の際には、一方の吸着電極に負電圧
を、他方の吸着電極には正電圧を印加する。誘電ブロッ
クには逆電界が設定されるため、残留電荷が短時間に解
消するメリットがある。

【００１０】しかしながら、上記方法も、次のような欠
点がある。まず、脱離の際に逆電界を設定した場合、逆
電界設定によって残留電荷は減少し、あるタイミングで
ゼロになるものの、それ以上に逆電界設定を続けると、
今度は逆方向に誘電体ブロックが充電されてしまい、静
電吸着面には逆極性の電荷が発生してしまう。従って、
この方法を実現するには、残留電荷が丁度ゼロになるタ
イミングで逆電界設定を停止させる必要がある。しかし
ながら、この残留電荷がゼロになっている時間の幅は非
常に短く、このタイミングで精度良く逆電界設定を停止
させるのは困難である。

【００１１】また、上記方法を実現するには、残留電荷
がゼロになるまでの時間を予め実験的に求めておき、そ
のタイミングで逆電界設定を停止させるシーケンスを採
用することになる。しかしながら、残留電荷がゼロにな
るまでの時間は色々な要因によって変化するため、残留
電荷ゼロの状態で逆電界設定を停止させるのは実際には
難しい。例えば、残留電荷がゼロになるまでの時間は、
誘電体ブロックの体積抵抗に大きく影響されるが、この
体積抵抗は温度により変化する。基板処理装置における
静電吸着ステージは、処理中に基板が所定の温度になる
ように加熱又は冷却されて温度制御されていることが多
く、その温度は処理の種類によって異なる。従って、残
留電荷がゼロになるまでの時間も処理の種類によって異
なることになる。残留電荷がゼロになるまでの時間を、
処理の種類に応じた静電吸着ステージの各温度に従って
予め求めておくことは困難かつ面倒である。

【００１２】また、誘電体ブロックの体積抵抗は、その
製造上の理由からばらつくことが避けられない。従っ
て、残留電荷がゼロになるまでの時間は、使用する静電
吸着ステージにより少しずつ変化してしまう。また、基
板処理装置では、残留電荷がゼロになるまでの時間は、
基板の表面状態によっても変わってしまう。例えば、基
板が単なるシリコンウェーハ（ベアシリコン）の場合
と、シリコンウェーハの表面に酸化シリコン等の絶縁膜
が形成されている場合とでは、残留電荷がゼロになるま
での時間は微妙に変わってしまう。

【００１３】さらに、対象物としての基板を搬送ロボッ
トにより自動搬送する基板処理装置等では、静電吸着ス
テージと搬送ロボットとの間の基板の受け渡しは、静電
吸着ステージに設けた複数の昇降ピンにより行われるこ
とが多い。この場合、異板への昇降ピンの当接箇所は複
数になるが、上記方法において残留電荷が消滅するタイ
ミングはそれら複数の当接箇所において同時になること
は殆どない。従って、ある箇所で残留電荷がゼロになっ
たタイミングを捉えて基板を脱離させても、他の箇所で
はまだ残留電荷があり、その箇所では昇降ピンが無理矢
理基板を脱離させることになる。この結果、基板の跳び
はね、破損、剥離帯電、位置ずれ等が生ずる恐れがあ
る。

【００１４】本願の発明は、このような課題を解決する
ためになされたものであり、対象物を静電吸着ステージ
から脱離させる際に対象物の跳びはね、破損、剥離帯
電、位置ずれ等の問題を発生させないという技術的意義
を有する。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願の請求項１記載の発明は、表面が静電吸着面で
ある誘電体ブロックと、誘電体ブロック内に設けられた
吸着電極とから成り、吸着電極に所定の電圧を印加して
誘電体ブロックに静電吸着用の電界を設定することで静
電吸着面に静電気を誘起して板状の対象物を静電吸着す
る吸着電源と、対象物を静電吸着面から脱離させる脱離
機構とを備えた静電吸着ステージであって、前記脱離機
構による対象物の脱離のために前記静電吸着用の電界を
解消させた後に前記誘電体ブロックに前記静電吸着用の
電界とは逆向きの電界を設定する逆電界設定機構と、静
電吸着力とは逆向きの機械的な圧力を対象物の脱離の前
に予め対象物に与える予圧機構とが設けられており、予
圧機構が与える予圧の大きさは、その予圧が与えられる
際の残留電荷による静電吸着力よりも小さいという構成
を有する。また、上記課題を解決するため、請求項２記
載の発明は、上記請求項１の構成において、前記静電吸
着面が水平な面であってその上に前記対象物が静電吸着
されるようになっており、前記予圧の大きさは、前記対
象物の自重による圧力より大きいという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項３記載の発明
は、上記請求項１又は２の構成において、前記逆向きの
電界により残留電荷が減少して静電吸着力が前記予圧よ
りも小さくなることで前記対象物が前記静電吸着面から
離間した際の前記静電吸着面と前記対象物との距離は、
０．１ｍｍ〜１．０ｍｍであるという構成を有する。ま
た、上記課題を解決するため、請求項４記載の発明は、
基板の表面に所定の処理を施す基板処理装置であって、
内部でその所定の処理が行われる処理容器と、処理容器
内の所定の位置に基板を静電吸着して保持する静電吸着
ステージとを備えており、静電吸着ステージは、表面が
静電吸着面である誘電体ブロックと、誘電体ブロック内
に設けられた吸着電極とから成るとともに、吸着電極に
所定の電圧を印加して誘電体ブロックに静電吸着用の電
界を設定することで静電吸着面に静電気を誘起して基板
を静電吸着する吸着電源と、基板を静電吸着面から脱離
させる脱離機構とを備えており、前記脱離機構による基
板の脱離のために前記静電吸着用の電界を解消させた後
に前記誘電体ブロックに前記静電吸着用の電界とは逆向
きの電界を設定する逆電界設定機構と、静電吸着力とは
逆向きの機械的な圧力を基板の脱離の前に予め対象物に
与える予圧機構とが設けられており、予圧機構が与える
予圧の大きさは、その予圧が与えられる際の残留電荷に
よる静電吸着力よりも小さいという構成を有する。ま
た、上記課題を解決するため、請求項５記載の発明は、
上記請求項４の構成において、前記静電吸着面が水平な
面であってその上に前記基板が静電吸着されるようにな
っており、前記予圧の大きさは、前記基板の自重による
圧力より大きいという構成を有する。また、上記課題を
解決するため、請求項６記載の発明は、上記請求項４又
は５の構成において、前記逆向きの電界により残留電荷
が減少して静電吸着力が前記予圧よりも小さくなること
で前記基板が前記静電吸着面から離間した際の前記静電
吸着面と前記基板との距離は、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ
であるという構成を有する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態につ
いて説明する。まず、静電吸着ステージの発明の実施形
態について説明する。図１及び図２は静電吸着ステージ
の発明の実施形態の概略を示す図であり、図１は正面断
面図、図２は平面図である。図１及び図２に示す静電吸
着ステージは、金属製のステージ本体１１と、表面が静
電吸着面１０である誘電体ブロック１２と、誘電体ブロ
ック１２内に設けられた吸着電極１３１，１３２とから
主に構成されている。

【００１７】誘電体ブロック１２は、アルミナ等の誘電
体製である。本実施形態では、二極方式の構成が採用さ
れており、従って吸着電極１３１，１３２は一対のもの
である。一対の吸着電極１３１，１３２は図２に示すよ
うに半円板状であり、静電吸着面１０と平行な面に沿っ
て設けられている。

【００１８】また、静電吸着ステージは、吸着電極１３
１，１３２に所定の電圧を印加して誘電体ブロック１２
に静電吸着用の電界を設定する吸着電源１４１，１４２
を備えている。吸着電源１４１，１４２は二つ設けられ
ており、一対の吸着電極１３１，１３２に極性が互いに
異なり大きさが同じである直流電圧を印加するようにな
っている。尚、ステージ本体１１はアースされている。
二つの吸着電源１４１，１４２が動作すると、一対の吸
着電極１３１，１３２の間には静電吸着用の電界として
直流電界が設定され、この電界によって静電吸着面１０
に静電気が誘起されて対象物９が静電吸着されるように
なっている。

【００１９】静電吸着のメカニズムとしては、二つのも
のが知られている。一つは、クーロン力によるものであ
り、もう一つはジョンソンラーベク力によるものであ
る。ジョンソンラーベク力は、微小な領域に電流が集中
することにより生ずる吸着力である。即ち、静電吸着面
１０や対象物９の裏面は、微視的には小さな凹凸があ
り、対象物９が静電吸着面１０に載置された際には、こ
れらの凹凸が接触している。吸着電源１４１，１４２が
動作して静電吸着面１０に静電気が誘起されると、これ
らの微小な凹凸の接触箇所に電流が集中して流れ、この
結果、ジョンソンラーベク力による吸着力が生ずる。本
実施形態のような静電吸着ステージは、クーロン力より
もジョンソンラーベク力の方が支配的であり、主にジョ
ンソンラーベク力により静電吸着が成される。

【００２０】また、静電吸着ステージは、対象物９を静
電吸着面１０から脱離させる脱離機構１５を備えてい
る。脱離機構１５は、主に静電吸着ステージ内で昇降す
る複数の昇降ピン１５１と、複数の昇降ピン１５１を一
体に保持したピン保持板１５２と、ピン保持板１５２を
駆動して複数の昇降ピン１５１を一体に昇降させるピン
駆動部１５３等から構成されている。図１及び図２に示
すように、静電吸着ステージには、上下方向に長いピン
用通路１６が形成されている。昇降ピン１５１はこのピ
ン用通路１６内に位置して昇降するようになっている。
尚、図２に示すように、ピン用通路１６は三つ設けられ
ており、それらの位置は静電吸着ステージの中心と同心
である正三角形の頂点の位置となっている。そして、そ
れらピン用通路１６の各々に昇降ピン１５１が設けられ
ており、従って三つの昇降ピン１５１が設けられてい
る。

【００２１】ピン保持板１５２は、水平な姿勢で設けら
れており、各昇降ピン１５１の下端を固定して保持して
いる。ピン駆動部１５３には、サーボモータとボールね
じを組み合わせた機構が採用されている。サーボモータ
を動作させると、ピン保持板１５２は不図示の回転規制
部によって回転しないようになっているので、ボールね
じによって回転運動が上下運動に変換されてピン保持板
１５２が上下に移動する。この結果、各昇降ピン１５１
が同時に昇降するようになっている。サーボモータとし
ては位置制御用の高精度のものが好適であり、昇降ピン
１５１を上下方向の任意の位置で停止させられるように
することが好ましい。

【００２２】上述した構成の静電吸着ステージに対象物
９を静電吸着させる場合、ピン駆動部１５３によって各
昇降ピン１５１を所定の上限位置に位置させる。この上
限位置では、各昇降ピン１５１は静電吸着面１０から突
出している。この状態で、各昇降ピン１５１の上に対象
物９を載せ、ピン駆動部１５３を動作させて各昇降ピン
１５１を下限位置まで下降させる。下限位置では、各昇
降ピン１５１の先端は静電吸着面１０よりも下方に位置
する状態となる。従って、各昇降ピン１５１が上限位置
から下降位置まで下降する際、対象物９は静電吸着面１
０の上に載る。この状態で、上述したように一対の吸着
電源１４１，１４２を動作させると、対象物９は静電吸
着面１０に静電吸着される。

【００２３】対象物９を静電吸着面１０から脱離させる
際には、上記とは逆の動作になる。即ち、ピン駆動部１
５３を動作させて各昇降ピン１５１を下限位置から上限
位置まで上昇させる。この上昇の際、各昇降ピン１５１
は対象物９を静電吸着面１０から持ち上げるよう動作す
る。そして、各昇降ピン１５１が上限位置に達すると、
対象物９も上限位置に位置することになる。これによ
り、対象物９の脱離動作が終了する。

【００２４】また、本実施形態の静電吸着ステージは、
上記対象物９の脱離の際に残留電荷を少なくするため、
逆電界設定機構１７を備えている。逆電界設定機構１７
は、誘電体ブロック１２に静電吸着用の電界とは逆向き
の電界を設定するものである。本実施形態では、静電吸
着用の電界を設定する一対の吸着電源１４１，１４２を
逆電界設定機構１７に兼用している。即ち、逆電界設定
機構１７は、一対の吸着電源１４１，１４２の吸着電極
１３１，１３２に対する接続を逆にするスイッチ回路１
７１と、スイッチ回路１７１を駆動するスイッチ駆動部
１７２とから主に構成されている。

【００２５】スイッチ回路１７１は、ＯＰアンプＩＣ等
の半導体素子を利用した回路又はリレー等が使用され
る。スイッチ駆動部１７２は、対象物９の静電吸着の際
には、例えば、正電圧印加の吸着電源（以下、正電源）
１４１を一方の吸着電極１３１に接続し、負電圧印加の
吸着電源（以下、負電源）１４２を他方の吸着電極１３
２に接続するようスイッチ回路１７１を駆動する。そし
て、対象物９の脱離の際には、正電源１４１を他方の吸
着電極１３２に接続し、負電源１４２を一方の吸着電極
１３１に接続するようスイッチ回路１７１を駆動する。
これにより、誘電体ブロック１２には静電吸着時とは逆
向きの電界が設定されるようになっている。

【００２６】本実施形態の静電吸着ステージの大きな特
徴点は、対象物９の脱離の際、所定の機械的な圧力を対
象物９に与える予圧機構が設けられている点である。以
下、この点を詳説する。予圧機構は、対象物９を静電吸
着ステージから脱離させる際、静電吸着面１０の残留電
荷による残留吸着力よりも大きさが小さくて静電吸着力
とは逆向きの機械的な圧力を脱離の前に予め対象物９に
与えるものである。本実施形態では、構造を簡略化する
ため、脱離機構１５を兼用して予圧機構としている。

【００２７】図３は、図１の静電吸着ステージに設けら
れた予圧機構について説明する図であり、図１に示す昇
降ピン１５１の断面構造を示す概略図である。図３に示
すように、昇降ピン１５１は上端側が中空状である。そ
して、この中空の部分には、コイルスプリング１８１
と、コイルスプリング１８１の上端に固定された可動ヘ
ッド１８２とが設けられている。コイルスプリング１８
１の下端は、昇降ピン１５１の非中空部分に固定されて
いる。図２に示すように本実施形態では三つの昇降ピン
１５１が設けられているが、それぞれ同じ構成のコイル
スプリング１８１及び可動ヘッド１８２が設けられてい
る。

【００２８】コイルスプリング１８１が自由長の状態に
あるとき、可動ヘッド１８２は昇降ピン１５１の上端開
口から少し突出した状態になる。前述したように脱離機
構１５が動作して昇降ピン１５１が上昇すると、可動ヘ
ッド１８２が対象物９の裏面に当接する。そしてさらに
昇降ピン１５１が上昇すると、対象物９は残留吸着力に
よって静電吸着面１０に吸着されているために可動ヘッ
ド１８２がコイルスプリング１８１をその弾性に逆らっ
て縮めるよう作用する。昇降ピン１５１が適当な上昇位
置で停止すると、残留吸着力よりも大きさが小さくて残
留吸着力とは逆向きの圧力がコイルスプリング１８１の
弾性によって対象物９に与えられることになる。以下、
この上昇位置を本実施形態の説明において「予圧位置」
と呼ぶ。

【００２９】次に、上記構成に係る本実施形態の静電吸
着ステージの動作について、図４を使用してさらに詳し
く説明する。図４は、図１から図３に示す実施形態の静
電吸着ステージの動作について説明するタイミングチャ
ートである。図４中、（１）は吸着電極１３１への印加
電圧を、（２）は吸着電極１３２への印加電圧を、
（３）は可動ヘッド１８２の位置を、（４）は予圧の印
加状況を、（５）は誘電体ブロック１２の残留電荷を、
（６）は対象物９に作用する静電吸着力についてそれぞ
れ時系列的に示している。

【００３０】まず、対象物９を静電吸着する場合には、
前述した通り対象物９を静電吸着ステージの静電吸着面
１０の上に載せ、一対の吸着電源１４１，１４２を動作
させる。これによって対象物９が静電吸着面１０に静電
吸着される。対象物９を静電吸着面１０から脱離させる
動作は、以下の手順で行う。まず、時刻ｔ₀ にて、一対
の吸着電源１４１，１４２の動作を停止させる。この結
果、一対の吸着電極１３１，１３２への印加電圧は０Ｖ
ということになる。この際、一対の吸着電極１３１，１
３２は接地電位ではあるものの、誘電体ブロック１２に
はまだ残留電荷が多く存在しており、対象物９は残留吸
着力によって静電吸着面１０に吸着されている。

【００３１】そして、時刻ｔ₁ において脱離機構１５の
ピン駆動部１５３を動作させ、昇降ピン１５１が下限位
置から予圧位置に位置するよう昇降ピン１５１を上昇さ
せる。この結果、前述したように、対象物９が残留吸着
力によって吸着されつつもそれとは逆向きの機械的な圧
力が対象物９に与えられた状態となる。その後、スイッ
チ駆動部１７２がスイッチ回路１７１を駆動させ、一対
の吸着電極１３１，１３２に対する一対の吸着電源１４
１，１４２の接続状態を互いに逆にする。そして、時刻
ｔ₂ において一対の吸着電源１４１，１４２に動作を再
開させる。この結果、一対の吸着電極１３１，１３２を
介して誘電体ブロック１２に静電吸着用の電界とは逆向
きの電界が設定される。この逆向きの電界によって、誘
電体ブロック１２の残留電荷は、図４（５）に示すよう
に急速に緩和されて減少する。

【００３２】逆電界の印加が続くと、時刻ｔ₄ において
残留電荷がやがてゼロになる。この時刻ｔ₄ を過ぎる
と、誘電体ブロック１２が逆極性に充電されて図４
（５）に示すように逆極性の電荷が生ずるようになる。
しかしながら、本実施形態の静電吸着ステージにおいて
重要な点は、対象物９に残留吸着力とは逆向きの予圧が
与えられているので、残留電荷がゼロになった時点では
予圧によって対象物９が静電吸着面１０から離間し、逆
極性の電荷によっては静電吸着されない点である。この
点について、図４に加え図５を使用して説明する。図５
は、対象物９の脱離の際の予圧機構の動作について説明
する図である。

【００３３】図５（１）に示すように、対象物９に予圧
が印加されている状態では、予圧機構のコイルスプリン
グ１８１はその弾性に逆らって圧縮されている状態であ
る。上述したように、誘電体ブロック１２の残留電荷の
減少に伴い、対象物９に作用する残留吸着力も急速に減
少する。そして、時刻ｔ₄ の前のｔ₃ においては、残留
吸着力と予圧とが等しくなる。この時刻ｔ₃ 又はこの時
刻ｔ₃ を過ぎたとたんに、図５（２）に示すように、昇
降ピン１５１内のコイルスプリング１８１の弾性により
対象物９が少し持ち上がって静電吸着面１０から離間す
る。

【００３４】対象物９が静電吸着面１０から離間する
と、誘電体ブロック１２と対象物９との間に電流は流れ
なくなるので、ジョンソンラーベク力による静電吸着力
はゼロになる。前述したように本実施形態のような静電
吸着ステージではジョンソンラーベク力による静電吸着
力が支配的であるから、対象物９が静電吸着面１０から
離間することにより、対象物９に作用する静電吸着力は
激減する。このため、対象物９に作用する力は殆どコイ
ルスプリング１８１の弾性のみになる。コイルスプリン
グ１８１はその自由状態に近い長さになるまでに伸張
し、対象物９はその分だけ上昇する。そして、対象物９
の自重とコイルスプリング１８１の弾性と釣り合いが取
れた位置（以下、離間位置）で対象物９の上昇が停止す
る。

【００３５】尚、対象物９が静電吸着面１０から離間し
てもクーロン力による静電吸着力は対象物９に作用して
いる。しかしながら、周知のようにクーロン力は距離の
二乗に反比例して小さくなる。本実施形態においては、
上記離間位置の静電吸着面１０からの距離（図５中ｄで
示す）が充分長くなるようコイルスプリング１８１の弾
性力が設定されており、離間位置において対象物９に作
用するクーロン力は無視できる程度に小さい。

【００３６】また、対象物９が静電吸着面１０から離間
するタイミングは、各昇降ピン１５１において同じにな
るとは限らない。これは、静電吸着面１０の残留吸着力
は完全に均一な度合いで減少するとは限らないからであ
る。即ち、三つの昇降ピン１５１において、まず一つの
昇降ピン１５１が当接している箇所で最初に離間が生
じ、次に、別の一つの昇降ピン１５１が当接している箇
所で離間が生じ、最後に、残りの一つの昇降ピン１５１
が当接している箇所で離間が生ずる場合もある。いずれ
にしても、充分な時間の経過後には、三つの昇降ピン１
５１の当接箇所すべてで離間が生じ、対象物９は静電吸
着面１０から完全に離間する。

【００３７】このようにして、対象物９が静電吸着面１
０から離間して離間位置まで上昇し、対象物９に作用す
る残留吸着力が解消されると、離脱機構が最終的な離脱
動作を行う。即ち、ピン駆動部１５３が動作して、各昇
降ピン１５１を所定の上限位置まで上昇させる。この結
果、対象物９も上限位置まで上昇する。この位置で、人
の手によって又はロボット等の自動的な機構によって対
象物９は静電吸着ステージから取り去られる。

【００３８】上記動作の説明から解るように、本実施形
態の静電吸着ステージによれば、静電吸着面１０に残留
吸着力が無いか又はあっても影響を受けない状態で対象
物９が静電吸着面１０から脱離するので、対象物９の跳
びはね、破損、位置ずれ、剥離帯電等の問題が生じな
い。また、対象物９に機械的な予圧をかけた状態で逆電
界を設定して残留電荷を緩和するので、残留電荷がゼロ
になる直前に予圧によって対象物９が静電吸着面１０か
ら自動的に離間する。従って、誘電体ブロック１２が逆
極性に誘電分極され始めても、対象物９にはこの逆極性
の誘電分極による残留吸着力は作用しない。このため、
残留電荷が丁度ゼロになるタイミングで逆電界設定を停
止させる必要はなく、本実施形態の構成の実用性は極め
て高い。即ち、誘電体ブロック１２の体積抵抗等の静電
的な条件に応じて逆電界の印加時間を調節する必要はな
い。図４に示すように、時刻ｔ₄ 経過後に、任意の時刻
ｔ₅ に一対の吸着電源１４１，１４２の動作を停止させ
ればよい。時刻ｔ₄ は、誘電体ブロック１２の体積抵抗
等の条件により異なるから、予想される（ｔ₄ −ｔ₀ ）
の時間のうち最も長い時間に対して充分長くなるように
時刻ｔ₅ を設定すればよい。

【００３９】上述した本実施形態の構成において、予圧
機構が与える予圧の大きさは重要なパラメータである。
予圧を印加する際、その印加の瞬間における残留吸着力
よりも大きな予圧を印加してしまうと、予圧の印加と同
時に対象物９が残留吸着力に逆らって静電吸着面１０か
ら離間する結果となる。これでは、対象物９を無理矢理
脱離させているのと同じになり、前述したように対象物
９の跳びはね、破損、位置ずれ、剥離帯電等の問題を生
ずる恐れがある。

【００４０】また、対象物９の自重がコイルスプリング
１８１を圧縮する圧力よりも予圧が小さくなってしまう
と、残留吸着力がゼロになった時点で対象物９が静電吸
着面１０から離間しない事態となってしまう。これで
は、逆極性の誘電分極による静電吸着力が引き続き作用
する結果となり、残留吸着力の無い状態で対象物９を脱
離させることが不可能になってしまう。従って、本実施
形態の構成では、予圧は対象物９の自重による圧力より
大きくすることが好ましい。

【００４１】本実施形態では、静電吸着面１０が水平に
沿った面であり、その上に対象物９が静電吸着された
が、静電吸着面１０が垂直な面であり、対象物９が垂直
に立った状態で静電吸着される場合もある。また、水平
な静電吸着面１０が静電吸着ステージの下面に相当して
おり、下側で対象物９を静電吸着する場合もある。この
ように静電吸着面１０が側面や下面に設定されている場
合、対象物９の自重の影響は無いので、対象物９の自重
よりも小さな予圧でも構わない場合がある。尚、このよ
うに静電吸着面１０が側面や下面に設定されている場
合、静電吸着面１０から離間した対象物９が落下しない
よう保持する保持具を別途設けることが好ましい。

【００４２】尚、予圧によって対象物９が静電吸着面１
０から離間した際の静電吸着面１０と対象物９との距離
（以下、離間距離）は、前述したように、クーロン力が
実質的に無視できる程度とされる。この距離は、０．１
ｍｍ程度以上である。離間距離を長くすることはクーロ
ン力の影響を小さくすることから好ましいが、あまり長
くすると、コイルスプリング１８１の弾性を強くするこ
とになり、離間の際に対象物９が大きく飛び跳ねてしま
う問題が生ずる。このため、離間距離は１．０ｍｍ程度
以下にすることが好ましい。

【００４３】次に、基板処理装置の発明の実施形態につ
いて説明する。基板処理装置の実施形態は、上述した実
施形態とほぼ同じ構成の静電吸着ステージを備え、対象
物としての基板を静電吸着ステージに静電吸着して保持
しながら基板の表面に所定の処理を施す装置である。こ
のような基板処理装置としては各種のものがあるが、以
下の説明では、一例としてスパッタリング装置を採り上
げる。図６は、基板処理装置の発明の実施形態であるス
パッタリング装置を示した正面断面概略図である。図６
に示す装置は、内部で基板９０に対してスパッタリング
処理が行われる処理容器２と、処理容器２内の所定位置
に基板９０を静電吸着して保持する静電吸着ステージ１
とを備えている。

【００４４】処理容器２は、排気系２１を備えた気密な
真空容器である。排気系２１は、処理容器２内を１０^-9
Ｔｏｒｒ程度の到達圧力まで排気できるよう構成され
る。処理容器２は、不図示のゲートバルブを介して不図
示の予備真空容器に気密に接続されている。

【００４５】静電吸着ステージ１は、図１〜図３に示す
実施形態と同様に、ステージ本体１１と誘電体ブロック
１２とから成る。そして、誘電体ブロック１２内に一対
の吸着電極１３１，１３２が埋設されており、この一対
の吸着電極１３１，１３２に極性が互いに異なる直流電
圧を印加する一対の吸着電源１４１，１４２が設けられ
ている。本実施形態においても、静電吸着ステージ１
は、逆電界設定機構１７を備えている。逆電界設定機構
１７は、図１〜図３に示す実施形態と同様に、スイッチ
回路１７１と、スイッチ回路１７１を駆動するスイッチ
駆動部１７２とから成る構成である。

【００４６】また、静電吸着ステージ１は、同様に脱離
機構１５及び予圧機構を備えている。これらの構成は、
図１〜図３に示すものとは多少異なる。脱離機構１５
は、静電吸着ステージ１内に設けられた複数の支持ピン
１５４と、静電吸着ステージ１全体を上下に駆動して昇
降させるステージ駆動部３とから主に構成されている。
本実施形態における支持ピン１５４では、図１から図３
に示す実施形態における昇降ピン１５１と同様に、正三
角形の頂点の位置に三つ設けられている。そして、図１
から図３に示す実施形態における昇降ピン１５１と同様
に、コイルスプリングと可動ヘッド（ともに図６中不図
示）が設けられている。

【００４７】また、図６に示すように、静電吸着ステー
ジ１の下面中央にはステージ支柱３１の上端が固定され
ている。ステージ支柱３１の下端は、水平なベース板３
２に固定されている。処理容器２の底板部には、静電吸
着ステージ１の断面よりも少し小さい開口が設けられて
いる。ステージ支柱３１はこの開口に層通されている。
そして、ベース板３２は処理容器２の下方に位置し、ベ
ース板３２の周縁と処理容器２の開口の縁と気密につな
ぐようにしてベローズ３３が設けられている。ステージ
駆動部３は、サーボモータ３４と、サーボモータ３４に
接続されたボールねじ３５と、ベース板３２に固定され
ているとともにボールねじ３５に噛み合った状態で設け
られた接続ポート３６とから主に構成されている。サー
ボモータ３４が駆動されると、ボールねじ３５の回転に
より接続ポート３６を介してベース板３２が昇降する。
この結果、静電吸着ステージ１もベース板３２と一体に
昇降するようになっている。

【００４８】脱離機構１５の動作について、図７を使用
して説明する。図７は、図６に示す装置における静電吸
着ステージ１の脱離機構１５の動作について説明する図
である。本実施形態の装置では、基板９０は、不図示の
搬送ロボットにより処理容器２内に搬送され、処理終了
後には、不図示の搬送ロボットにより処理容器２から搬
出されるようになっている。上述した静電吸着ステージ
１の脱離機構１５は、搬送ロボットから静電吸着ステー
ジ１への、また、静電吸着ステージ１から搬送ロボット
への基板９０の受け渡しのための機構にも兼用されてい
る。

【００４９】基板９０が処理容器２内に搬入されていな
い状態では、ステージ駆動部３は、静電吸着ステージ１
を所定の下限位置に位置させている。この状態では、支
持ピン１５４の先端は静電吸着ステージ１の上面（静電
吸着面１０）から突出している。この状態で、図７
（１）に示すように、搬送ロボットがアーム４によって
基板９０を支持しながら不図示のゲートバルブを通って
処理容器２内に進入した後に下降し、基板９０を支持ピ
ン１５４の上に載せる。搬送ロボットがアーム４を少し
下降させた後に後退させ、処理容器２内から退出させ
る。不図示のゲートバルブが閉じるとともに、ステージ
駆動部３が動作し、図７（２）に示すように、静電吸着
ステージ１を所定の上限位置まで上昇させる。この結
果、静電吸着ステージ１の静電吸着面１０の上に基板９
０が載る。支持ピン１５４の先端は、基板９０の裏面か
ら離れた状態となる。この状態で、吸着電源１４１，１
４２が動作し、前述した実施形態の場合と同様に基板９
０が静電吸着される。

【００５０】次に、処理終了後に基板９０を処理容器２
から搬出する場合には、ステージ駆動部３は静電吸着ス
テージ１を上限位置から下限位置まで下降させる。この
結果、基板９０が静電吸着ステージ１の静電吸着面１０
から脱離し、図７（１）に示すのと同様に支持ピン１５
４の上に基板９０が載った状態となる。この状態でゲー
トバルブが開いて搬送ロボットのアーム４が処理容器２
内に進入して基板９０の下方に位置する。そして、アー
ム４が所定距離上昇して基板９０を受け取り、処理容器
２から退出する。

【００５１】本実施形態における予圧機構は、上述した
各支持ピン１５４内のコイルスプリングと、ステージ駆
動部３のサーボモータ３４を制御する制御部１９等から
構成されている。制御部１９は、上記基板９０の脱離動
作の際、上限位置から下限位置に一気に下降させるので
はなく、各支持ピン１５４内のコイルスプリングにより
基板９０に予圧が与えられる位置に静電吸着ステージ１
を一時的に停止させるようになっている。本実施形態の
説明では、この位置を「予圧位置」と呼ぶ。この予圧機
構の動作について、図８を使用して以下具体的に説明す
る。図８は、図６に示す基板処理装置の実施形態におけ
る予圧機構の動作について説明する図である。

【００５２】前述した脱離動作の際、ステージ駆動部３
は、前述したように静電吸着ステージ１を上限位置から
下降させる。静電吸着ステージ１が下降すると、基板９
０の裏面と各支持ピン１５４の上端との距離が徐々に小
さくなり、やがて、各支持ピン１５４内のコイルスプリ
ング１５５の上端に設けられた可動ヘッド１５６に基板
９０の裏面が接触する（図８（１））。

【００５３】ステージ駆動部３は、静電吸着ステージ１
を図８（１）に示す状態からさらに短い所定の距離だけ
下降させる（図８（２））。この下降により、基板９０
の裏面は可動ヘッド１５６を下方に押し下げるため、コ
イルスプリング１５５の弾性により基板９０を上方に押
し上げる力が基板９０に対して与えられる。この際に基
板９０に与えられる力は、基板９０に作用している残留
吸着力よりも大きさが小さく静電吸着力とは逆向きの力
であり、本実施形態における予圧である。予圧の大きさ
は、図８（１）の状態から図８（２）の状態にする際の
静電吸着ステージ１の下降距離Ｄ及びコイルスプリング
１５５のバネ定数によって決まるが、予圧が残留吸着力
より大きくならないよう、これらのパラメータが選定さ
れる。

【００５４】本実施形態においても、上述した予圧の印
加により、誘電体ブロック１２の体積抵抗等を考慮する
ことなく、残留電荷がほぼゼロになるタイミングで確実
に基板９０の脱離を行うことができる。この点につい
て、図９を使用して説明する。図９は、図６から図８に
示す実施形態の装置における静電吸着ステージ１からの
基板９０の脱離動作について説明するタイミングチャー
トである。図９中、（１）は吸着電極１３１への印加電
圧を、（２）は吸着電極１３２への印加電圧を、（３）
は静電吸着ステージ１の位置を、（４）は予圧の印加状
況を、（５）は誘電体ブロック１２の残留電荷を、
（６）は基板９０に作用する静電吸着力についてそれぞ
れ時系列的に示している。

【００５５】処理終了後、基板９０を静電吸着ステージ
１から脱離させるために、時刻ｔ₀において、一対の吸
着電源１４１，１４２の動作を停止させる。この結果、
一対の吸着電極１３１，１３２への印加電圧は０Ｖにな
るものの、誘電体ブロック１２の残留電荷により基板９
０は静電吸着面１０に吸着されている。そして、時刻ｔ
₁ においてステージ駆動部３が動作し、静電吸着ステー
ジ１を上限位置から予圧位置に下降させる。この結果、
前述した予圧が対象物９に与えられた状態となる。

【００５６】その後、スイッチ駆動部１７２がスイッチ
回路１７１を駆動させ、一対の吸着電極１３１，１３２
に対する一対の吸着電源１４１，１４２の接続状態を互
いに逆にし、時刻ｔ₂ において一対の吸着電源１４１，
１４２が動作を再開する。この結果、一対の吸着電極１
３１，１３２を介して誘電体ブロック１２に逆電界が設
定される。これによって、誘電体ブロック１２の残留電
荷は、図９（５）に示すように急速に緩和されて減少す
る。

【００５７】そして、逆電界の印加が続き、時刻ｔ₄ に
おいて残留電荷がやがてゼロになり、時刻ｔ₄ を過ぎる
と、誘電体ブロック１２が逆極性に充電されて図９
（５）に示すように逆極性の電荷が生ずるようになる。
この際、時刻ｔ₄ より僅かに前のｔ₃ において、残留吸
着力と予圧とが等しくなり、この時刻ｔ₃ 又はこの時刻
ｔ ₃ を過ぎたとたんに、支持ピン１５４内のコイルスプ
リング１８１の弾性により対象物９が少し持ち上がって
静電吸着面１０から離間する。この結果、ジョンソンラ
ーベク力の解消により静電吸着力は激減する。そして、
基板９０は、コイルスプリング１５５の弾性と基板９０
の自重とが釣り合う高さまで持ち上がり、この状態では
残留電荷によるクーロン力は無視できるほど小さい。そ
の後、ステージ駆動部３が静電吸着ステージ１をさらに
下降させ、当初の下限位置に位置させる。これによっ
て、基板９０の脱離動作が完了する。

【００５８】上記説明から解るように、本実施形態にお
いても、静電吸着面１０に残留吸着力が無いか又はあっ
ても影響を受けない状態で基板９０が静電吸着面１０か
ら脱離するので、基板９０の跳びはね、破損、位置ず
れ、剥離帯電等の問題が生じない。また、予圧機構によ
って予圧が与えられているため、残留電荷がゼロになる
直前で基板９０が静電吸着面１０から自動的に離間して
静電吸着力が解消される。従って、誘電体ブロック１２
の体積抵抗等の条件を考慮する必要はなく、極めて実用
性が高い。

【００５９】次に、本実施形態の装置の他の構成につい
て説明する。本実施形態の装置は、上述した他、図６に
示すように、処理容器２内に所定のプロセスガスを導入
するガス導入系５と、処理容器２内に被スパッタ面が露
出するよう設けられたターゲット６と、ターゲット６に
所定の電圧を印加してスパッタ放電を生じさせるスパッ
タ電源７と、ターゲット６の背後に設けられた磁石機構
８とを備えている。

【００６０】ターゲット６は、絶縁材６１を介してスパ
ッタチャンバー１に気密に取り付けられている。ターゲ
ット６の材質は、基板９０の表面に作成する薄膜の材質
により決まる。スパッタ電源７には、負の直流電源又は
高周波電源が使用される。高周波電源が使用される場
合、ターゲット６とスパッタ電源７との間に所定のキャ
パシタンスが設けられ、ターゲット６に自己バイアス電
圧を与えてターゲット６をスパッタする。

【００６１】磁石機構８は、放電の効率のよいマグネト
ロンスパッタを行うために備えられている。具体的に
は、磁石機構８は、中心磁石８１と、中心磁石８１を周
状に取り囲む周辺磁石８２と、中心磁石８１及び周辺磁
石８２を繋ぐ円盤状のヨーク８３とから構成されてい
る。

【００６２】ガス導入系５は、所定のプロセスガスを溜
めた不図示ボンベと処理容器２とをつなぐ配管に設けら
れたバルブ５１や不図示の流量調整器とから主に構成さ
れている。プロセスガスとしては、アルゴンや窒素等の
ガスが使用される。

【００６３】本実施形態の装置の全体の動作について、
以下に説明する。排気系２１によって処理容器２が不図
示の予備真空容器と同程度の真空圧力まで排気されてい
る状態で、不図示のゲートバルブを通して基板９０を不
図示の搬送ロボットにより不図示の予備真空容器から処
理容器２内に搬入し、静電吸着ステージ１に載置して静
電吸着させる。そして、ゲートバルブを閉じた後、ガス
導入系５によって所定のプロセスガスを所定の流量で処
理容器２内に導入し、この状態でスパッタ電源７を動作
させる。この結果、スパッタ放電が生じてプラズマＰが
形成される。スパッタ放電によりターゲット６がスパッ
タされ、基板９０の表面に所定の薄膜が作成される。

【００６４】薄膜が所定の厚さに達するまでスパッタを
続けた後、スパッタ電源７及びガス導入系５の動作を止
める。その後、排気系２１によって処理容器２内を再度
排気した後、前述したように基板９０を静電吸着ステー
ジ１から脱離させ、不図示の搬送ロボットにより処理容
器２から不図示の予備真空容器に搬出する。これで一枚
の基板９０に対する一連の処理が終了する。このような
動作を繰り返して、成膜処理を各基板９０に対して行
う。

【００６５】上述したように、本実施形態の装置は、図
１から図３に示す静電吸着ステージ１とは多少異なる構
成のものを使用したが、全く同じ構成の静電吸着ステー
ジ１を使用することも勿論可能である。また、本実施形
態では、基板処理装置の一例としてスパッタリング装置
を採り上げたが、ＣＶＤ装置やエッチング装置等の他の
基板処理装置についても同様に実施できることはいうま
でもない。

【００６６】尚、上述したような処理容器２内にプラズ
マを形成して処理する装置では、プラズマと高周波との
相互作用により生ずる自己バイアス電圧により静電吸着
を行う構成も採用し得る。この場合には、一対の吸着電
極１３１，１３２に同様に高周波電圧を印加するか、又
は、吸着電極１３１，１３２を一つにしてこれに高周波
電圧を印加するようにする。プラズマ中のイオン及び電
子は高周波によって周期的に静電吸着ステージ１に引き
つけられるが、イオンと電子の移動度の違いから電子が
多く引きつけられ、その違いを相殺するようにして静電
吸着ステージ１の表面は高周波電圧に負の直流分の電圧
を重畳したような電位変化となる。この負の直流分の電
圧が自己バイアス電圧である。この自己バイアス電圧の
みによっても基板９０の静電吸着は可能であるが、さら
に吸着電極１３１，１３２に正の直流電圧を重畳させる
と、より強い誘電分極を生じるため静電吸着力が高くな
る。

【００６７】また、本実施形態では、基板９０としては
半導体ウェーハが想定されているが、液晶ディスプレイ
を製作する際の液晶基板やプリント回路を製作する際の
プリント基板等についても同様に実施できる。

【００６８】

【実施例】次に、上記基板処理装置の実施形態の実施例
について説明する。基板９０が直径２００ｍｍ程度のシ
リコン半導体ウェーハの場合、静電吸着ステージ１への
静電吸着は、一対の吸着電源１４１，１４２によって一
対の吸着電極１３１，１３２に±３００Ｖ程度の電圧を
印加することにより行える。

【００６９】このように静電吸着した基板９０を静電吸
着ステージ１から脱離させる場合、一対の吸着電源１４
１，１４２の出力をゼロにした後、１〜３秒程度この状
態を保持する。そして、前述した予圧機構により１０ｇ
ｆ／ｃｍ² 程度の予圧を基板９０に印加する。そして、
スイッチ回路１７１を動作させて極性を切り替え、±５
００Ｖ程度の電圧を印加して誘電体ブロック１２に逆電
界を設定する。この状態を５秒程度維持した後、脱離機
構１５を最終的に動作させ、基板９０を静電吸着ステー
ジ１から脱離する。この脱離動作までには、残留電荷が
ゼロになるタイミングで基板９０は静電吸着面１０から
自動的に離間しており、基板９０の跳びはね、破損、位
置ずれ、剥離帯電等は生じない。

【００７０】残留電荷がゼロになるタイミングは、前述
したように、基板９０の種類や表面の構成、誘電体ブロ
ック１２の体積抵抗のバラツキ等により変化するが、上
記条件による場合、予圧印加状態で逆電界を設定する時
間を５秒程度に設定すれば、殆どすべての場合において
自動的に基板９０が静電吸着面１０から離間する。尚、
与えるべき予圧の大きさは、前述した通り脱離の際の残
留吸着力によって変わる。そして、残留吸着力は基板９
０を静電吸着する際の電圧によって変わる。上述したよ
うな基板処理装置の場合、静電吸着用の電圧は５００Ｖ
〜１０００Ｖ程度である。この場合、予圧の大きさは１
０ｇｆ／ｃｍ² 〜３０ｇｆ／ｃｍ²程度であることが好
ましい。１０ｇｆ／ｃｍ² より小さいと、基板９０が静
電吸着面１０からうまく離間しない恐れがある。また、
３０ｇｆ／ｃｍ² より大きいと、離間の際に基板９０の
跳びはねが生ずる恐れがある。

【００７１】上述した各実施形態及び実施例において、
吸着電極１３１，１３２は一対のものであったが、二
対、三対、又はそれ以上であってもよい。また、誘電体
ブロック１２外の電極との間で電界を設定する構成であ
れば、吸着電極は一つであってもよい。脱離機構１５の
構成としては、前述したような昇降ピン１５１又は支持
ピン１５４を使用するものの他、複数のフック状の部材
を対象物９の周縁部分に引っ掛けて対象物９を脱離させ
る構成でもよい。さらに、脱離機構１５が予圧機構に兼
用されていない構成も考えられる。例えば、脱離機構１
５とは別に前述したような昇降ピンを設けて予圧機構と
してもよい。また、複数のフック状の部材を対象物９の
周縁部分に引っ掛けて対象物９を静電吸着面１０から引
き離す力を予圧として与える構成でもよい。

【００７２】本願の発明における予圧は、静電吸着力と
は逆向きの力であるが、完全に逆向きの力でなくともよ
い。静電吸着面から対象物９又は基板９０を離間させる
方向の力であればよく、静電吸着面に対して斜めに作用
する力の場合もある。尚、本願における静電吸着ステー
ジの発明は、前述したような基板処理装置の他、基板の
表面を検査する装置等に使用することが可能である。

【００７３】

【発明の効果】以上説明した通り、本願の請求項１記載
の発明によれば、静電吸着面に残留吸着力が無いか又は
あっても影響を受けない状態で対象物が静電吸着面から
脱離するので、対象物の跳びはね、破損、位置ずれ、剥
離帯電等の問題が生じない。また、対象物に機械的な予
圧をかけた状態で逆電界を設定して残留電荷を緩和する
ので、残留電荷がゼロになる直前に予圧によって対象物
が静電吸着面から自動的に離間する。従って、誘電体ブ
ロックが逆極性に誘電分極され始めても、対象物にはこ
の逆極性の誘電分極による残留吸着力は作用しない。こ
のため、残留電荷が丁度ゼロになるタイミングで逆電界
設定を停止させる必要はなく、極めて実用性の高い静電
吸着ステージが提供される。また、請求項２記載の発明
によれば、上記請求項１の効果に加え、予圧が対象物の
自重による圧力より大きいので、残留電荷がゼロになっ
た場合でも対象物の自重により対象物が静電吸着面から
離間しないという問題は生じない。また、請求項３記載
の発明によれば、上記請求項１又は２の効果に加え、対
象物と静電吸着面との離間距離が０．１ｍｍ〜１．０ｍ
ｍであるので、対象物がクーロン力等により静電吸着面
から離間しないという問題や、対象物が急激に離間して
跳びはねるといった問題は生じない。また、本願の請求
項４記載の発明によれば、基板処理装置において上記請
求項１の発明の効果と同様の効果を得ることができ、基
板の跳びはね、破損による歩留まりの低下、位置ずれに
よる基板搬送エラーの事故、剥離帯電による基板の汚損
等の問題が生じない実用的な装置が提供される。また、
請求項５記載の発明によれば、上記請求項４の効果に加
え、基板処理装置において上記請求項２と同様の効果を
得ることができる。また、請求項６記載の発明によれ
ば、上記請求項４又は５の効果に加え、基板処理装置に
おいて上記請求項３と同様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】静電吸着ステージの発明の実施形態の概略を示
す正面断面図である。

【図２】静電吸着ステージの発明の実施形態の概略を示
す平面図である。

【図３】図１の静電吸着ステージに設けられた予圧機構
について説明する図であり、図１に示す昇降ピン１５１
の断面構造を示す概略図である。

【図４】図１から図３に示す実施形態の静電吸着ステー
ジの動作について説明するタイミングチャートである。

【図５】対象物９の脱離の際の予圧機構の動作について
説明する図である。

【図６】基板処理装置の発明の実施形態であるスパッタ
リング装置を示した正面断面概略図である。

【図７】図７は、図６に示す装置における静電吸着ステ
ージ１の脱離機構１５の動作について説明する図であ
る。

【図８】図６に示す基板処理装置の実施形態における予
圧機構の動作について説明する図である。

【図９】図６から図８に示す実施形態の装置における静
電吸着ステージ１からの基板９０の脱離動作について説
明するタイミングチャートである。

【符号の説明】

１静電吸着ステージ１１ステージ本体１２誘電体ブロック１３１吸着電極１３２吸着電極１４１吸着電源１４２吸着電源１５脱離機構１５１昇降ピン１５２ピン保持板１５３ピン駆動部１５４支持ピン１５５コイルスプリング１５６可動ヘッド１７逆電界設定機構１７１スイッチ回路１７２スイッチ駆動部１８１コイルスプリング１８２可動ヘッド２処理容器３ステージ駆動部４アーム５ガス導入系６ターゲット７スパッタ電源８磁石機構９対象物９０基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4K029 JA05 4K030 GA02 5F004 AA16 BA13 BB22 BC06 CA02 CA03 CA08 5F031 CA02 HA16 HA19 HA33 LA12 MA28 MA29 MA32 PA26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面が静電吸着面である誘電体ブロック
と、誘電体ブロック内に設けられた吸着電極とから成
り、吸着電極に所定の電圧を印加して誘電体ブロックに
静電吸着用の電界を設定することで静電吸着面に静電気
を誘起して板状の対象物を静電吸着する吸着電源と、対
象物を静電吸着面から脱離させる脱離機構とを備えた静
電吸着ステージであって、前記脱離機構による対象物の脱離のために前記静電吸着
用の電界を解消させた後に前記誘電体ブロックに前記静
電吸着用の電界とは逆向きの電界を設定する逆電界設定
機構と、静電吸着力とは逆向きの機械的な圧力を対象物
の脱離の前に予め対象物に与える予圧機構とが設けられ
ており、予圧機構が与える予圧の大きさは、その予圧が
与えられる際の残留電荷による静電吸着力よりも小さい
ことを特徴とする静電吸着ステージ。
【請求項２】前記静電吸着面が水平な面であってその
上に前記対象物が静電吸着されるようになっており、前
記予圧の大きさは、前記対象物の自重による圧力より大
きいことを特徴とする請求項１記載の静電吸着ステー
ジ。
【請求項３】前記逆向きの電界により残留電荷が減少
して静電吸着力が前記予圧よりも小さくなることで前記
対象物が前記静電吸着面から離間した際の前記静電吸着
面と前記対象物との距離は、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍで
あることを特徴とする請求項１又は２記載の静電吸着ス
テージ。
【請求項４】基板の表面に所定の処理を施す基板処理
装置であって、内部でその所定の処理が行われる処理容
器と、処理容器内の所定の位置に基板を静電吸着して保
持する静電吸着ステージとを備えており、静電吸着ステージは、表面が静電吸着面である誘電体ブ
ロックと、誘電体ブロック内に設けられた吸着電極とか
ら成るとともに、吸着電極に所定の電圧を印加して誘電
体ブロックに静電吸着用の電界を設定することで静電吸
着面に静電気を誘起して基板を静電吸着する吸着電源
と、基板を静電吸着面から脱離させる脱離機構とを備え
ており、前記脱離機構による基板の脱離のために前記静電吸着用
の電界を解消させた後に前記誘電体ブロックに前記静電
吸着用の電界とは逆向きの電界を設定する逆電界設定機
構と、静電吸着力とは逆向きの機械的な圧力を基板の脱
離の前に予め対象物に与える予圧機構とが設けられてお
り、予圧機構が与える予圧の大きさは、その予圧が与え
られる際の残留電荷による静電吸着力よりも小さいこと
を特徴とする基板処理装置。
【請求項５】前記静電吸着面が水平な面であってその
上に前記基板が静電吸着されるようになっており、前記
予圧の大きさは、前記基板の自重による圧力より大きい
ことを特徴とする請求項４記載の基板処理装置。
【請求項６】前記逆向きの電界により残留電荷が減少
して静電吸着力が前記予圧よりも小さくなることで前記
基板が前記静電吸着面から離間した際の前記静電吸着面
と前記基板との距離は、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍである
ことを特徴とする請求項４又は５記載の基板処理装置。