JP2021141120A - 静電チャック装置用電源、静電チャック装置、及びデチャック制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】デチャック時に被保持物が保持部から離間するまでの時間を短縮できる静電チャック装置用電源、静電チャック装置、及びデチャック制御方法を提供する。【解決手段】静電チャック装置１は、被保持物Ｋのデチャックの際に用いるデチャック電圧を第１の電極５及び第２の電極６に印加する電圧印加部３を備え、デチャック電圧は、第１の電極５に第１の波形Ｗ１で印加される第１の交流電圧Ｖａ１と、第１の波形Ｗ１と位相差を持つ第２の波形Ｗ２で第２の電極６に印加される第２の交流電圧Ｖａ２とによって構成され、第１の波形Ｗ１と第２の波形Ｗ２とが交差するタイミングに関する情報を出力する情報出力部を有し、電圧印加部３は、情報に基づいて第１の電極５及び第２の電極６へのデチャック電圧の印加を停止する。【選択図】図１

Description

本開示は、静電チャック装置用電源、静電チャック装置、及びデチャック制御方法に関する。

従来の静電チャック装置として、例えば特許文献１に記載の静電保持装置がある。この従来の静電保持装置は、絶縁体層内に複数の電極を配置してなる静電保持手段と、当該静電保持手段と直流電源及び交流電源との接続状態を切り換える切換手段とを備えて構成されている。この静電保持装置では、被保持物のデチャックの際に交流電圧を電極に印加することにより、静電保持手段の電荷を除去している。

特公平６−７１９４４号公報 特開昭６２−４４３３２号公報

交流電圧を用いて電荷を除去する場合、従来では、電極に印加する交流電圧を時間と共に徐々に減少させる手法が採られていた（例えば特許文献２参照）。しかしながら、この従来の手法では、保持部の電荷が除去されるまでに数秒程度の時間を要するため、デチャックの際に被保持物が保持部から離間するまでの時間を短縮することが課題となっていた。

本開示は、上記課題の解決のためになされたものであり、デチャックの際に被保持物が保持部から離間するまでの時間を短縮できる静電チャック装置用電源、静電チャック装置、及びデチャック制御方法を提供すること目的とする。

本開示の一側面に係る静電チャック装置用電源は、被保持物のデチャックの際に用いるデチャック電圧を第１の電極及び第２の電極に印加する電圧印加部を備え、デチャック電圧は、第１の電極に第１の波形で印加される第１の交流電圧と、第１の波形と位相差をもつ第２の波形で第２の電極に印加される第２の交流電圧とによって構成され、第１の波形と第２の波形とが交差するタイミングに基づく情報を出力する情報出力部を有し、電圧印加部は、情報に基づいて第１の電極及び第２の電極へのデチャック電圧の印加を停止する。

この静電チャック装置用電源では、デチャックの際に、第１の交流電圧の波形と第２の交流電圧の波形とが交差するタイミングに関する情報に基づいて、第１の電極及び第２の電極へのデチャック電圧の印加を停止する。この構成によれば、第１の交流電圧及び第２の交流電圧の減衰を待つことなく、被保持物の離間に適したタイミングで積極的に第１の電極及び第２の電極へのデチャック電圧の印加を停止することができる。したがって、この静電チャック装置用電源では、デチャックの際に被保持物が保持部から離間するまでの時間を短縮できる。

情報出力部は、第１の交流電圧及び第２の交流電圧の検出によって、情報を取得してもよい。この場合、情報出力部は、情報を適切に出力することが可能となり、被保持物の離間に適したタイミングでデチャック電圧の印加を停止することができる。したがって、デチャックの際に被保持物が保持部から離間するまでの時間を短縮できる。

情報出力部は、第１の交流電圧及び第２の交流電圧に基づいて情報を予め保有していてもよい。この場合、情報出力部は、情報を適切に出力することが可能となり、被保持物の離間に適したタイミングでデチャック電圧の印加を停止することができる。したがって、デチャックの際に被保持物が保持部から離間するまでの時間を短縮できる。

電圧印加部は、第１の波形と第２の波形とが逆位相となるように、第１の電極及び第２の電極にデチャック電圧を印加してもよい。この場合、第１の電極と第２の電極とに正負の電位が交互に印加されるので、第１の交流電圧及び第２の交流電圧による保持部の電荷の除去効率を向上できる。

電圧印加部は、第１の波形と第２の波形とが交差する際に第１の交流電圧及び第２の交流電圧の値が共に０となるように、第１の電極及び第２の電極にデチャック電圧を印加してもよい。この場合、第１の交流電圧及び第２の交流電圧の電圧値が０となった際にデチャック電圧の印加を停止できるので、デチャックの確実性を向上できる。

電圧印加部は、第１の波形及び第２の波形の１周期を２πとした場合に、デチャック電圧の印加を開始する際の第１の波形及び第２の波形が示す周期が０以上１／２π未満及びπ以上３／２π未満となるように、第１の電極及び第２の電極にデチャック電圧を印加してもよい。この場合、デチャック電圧の印加を開始した後、第１の交流電圧及び第２の交流電圧の正負の絶対値が最大値となるまでの時間を短縮できる。したがって、デチャックの際に被保持物が保持部から離間するまでの時間を一層効果的に短縮できる。

電圧印加部は、第１の波形と第２の波形とが、互いに同振幅となるように第１の電極及び第２の電極にデチャック電圧を印加してもよい。この場合、第１の波形及び第２の波形に正負の対称性を持たせることで、第１の交流電圧及び第２の交流電圧による保持部の電荷の除去効率を向上できる。

電圧印加部は、被保持物のチャックの際に用いるチャック電圧からデチャック電圧への切り替えの際に、第１の電極に印加される電圧の極性と第２の電極に印加される電圧の極性とを反転させてもよい。この場合、デチャックの開始直後から保持部の電荷の除去を開始できる。したがって、デチャックの際に被保持物が保持部から離間するまでの時間を一層効果的に短縮できる。

本開示の一側面に係る静電チャック装置は、上記静電チャック装置用電源と、絶縁体内に第１の電極及び第２の電極を有する保持部と、を備える。

この静電チャック装置では、デチャックの際は、第１の交流電圧の波形と第２の交流電圧の波形とが交差するタイミングに関する情報に基づいて、第１の電極及び第２の電極へのデチャック電圧の印加を停止する。この構成によれば、第１の交流電圧及び第２の交流電圧の減衰を待つことなく、被保持物の離間に適したタイミングで、積極的に第１の電極及び第２の電極へのデチャック電圧の印加を停止することができる。したがって、この静電チャック装置では、デチャックの際に被保持物が保持部から離間するまでの時間を短縮できる。

本開示の一側面に係るデチャック制御方法は、第１の電極に第１の波形で第１の交流電圧を印加すると共に、第２の電極に第１の波形と位相差のある第２の波形で第２の交流電圧を印加するデチャック電圧の印加ステップと、第１の波形と第２の波形とが交差するタイミングに関する情報を出力する情報出力ステップと、情報出力ステップによって出力された情報に基づいて、第１の電極及び第２の電極へのデチャック電圧の印加を停止する停止するステップと、を備える。

このデチャック制御方法では、デチャックの際に、第１の交流電圧の波形と第２の交流電圧の波形とが交差するタイミングに関する情報に基づいて、第１の電極及び第２の電極へのデチャック電圧の印加を停止する。これにより、第１の交流電圧及び第２の交流電圧の減衰を待つことなく、被保持物の離間に適したタイミングで積極的に第１の電極及び第２の電極へのデチャック電圧の印加を停止することができる。したがって、この静電チャック装置では、デチャックの際に被保持物が保持部から離間するまでの時間を短縮できる。

情報出力ステップでは、第１の交流電圧及び第２の交流電圧の検出によって取得した情報を出力してもよい。この場合、情報を適切に出力することが可能となり、被保持物の離間に適したタイミングでデチャック電圧の印加を停止することができる。したがって、デチャックの際に被保持物が保持部から離間するまでの時間を短縮できる。

情報出力ステップでは、第１の交流電圧及び第２の交流電圧に基づいて予め保有する情報を出力してもよい。この場合、情報を適切に出力することが可能となり、被保持物の離間に適したタイミングでデチャック電圧の印加を停止することができる。したがって、デチャックの際に被保持物が保持部から離間するまでの時間を短縮できる。

印加ステップでは、第１の波形と第２の波形とが逆位相となるように、第１の電極及び第２の電極にデチャック電圧を印加してもよい。この場合、第１の電極と第２の電極とに正負の電位が交互に印加されるので、第１の交流電圧及び第２の交流電圧による保持部の電荷の除去効率を向上できる。

印加ステップでは、第１の波形と第２の波形とが交差する際に、第１の交流電圧及び第２の交流電圧の値が共に０となるように、第１の電極及び第２の電極にデチャック電圧を印加してもよい。この場合、第１の交流電圧及び第２の交流電圧の電圧値が０となった際にデチャック電圧の印加を停止できるので、デチャックの確実性を向上できる。

印加ステップでは、第１の波形及び第２の波形の１周期を２πとした場合に、デチャック電圧の印加を開始する際の第１の波形及び第２の波形が示す周期が０以上１／２π未満及びπ以上３／２π未満となるように、第１の電極及び第２の電極にデチャック電圧を印加してもよい。この場合、デチャック電圧の印加を開始した後、第１の交流電圧及び第２の交流電圧の正負の絶対値が最大値となるまでの時間を短縮できる。したがって、デチャックの際に被保持物が保持部から離間するまでの時間を一層効果的に短縮できる。

印加ステップでは、第１の波形と第２の波形とが、互いに同振幅となるように、第１の電極及び第２の電極にデチャック電圧を印加してもよい。この場合、第１の波形及び第２の波形に正負の対称性を持たせることで、第１の交流電圧及び第２の交流電圧による保持部の電荷の除去効率を向上できる。

印加ステップでは、チャック電圧からデチャック電圧への切り替えの際に、第１の電極に印加される電圧の極性と第２の電極に印加される電圧の極性とを反転させてもよい。この場合、デチャックの開始直後から保持部の電荷の除去を開始できる。したがって、デチャックの際に被保持物が保持部から離間するまでの時間を一層効果的に短縮できる。

本開示によれば、デチャックの際に被保持物が保持部から離間するまでの時間を短縮できる。

静電チャック装置の一実施形態を示す概略的な断面図である。 電圧印加部の構成例を示す回路図である。 電圧印加部で用いられる各種信号及び出力電圧の一例を示す図である。 電圧印加部によるチャック電圧及びデチャック電圧の制御の一例を示す図である。 静電チャック装置の動作を示すフローチャートである。 被保持物のデチャック条件の検証結果を示す図である。 電圧印加部の変形例を示す回路図である。

以下、図面を参照しながら、本開示の一側面に係る静電チャック装置用電源、静電チャック装置、及びデチャック制御方法の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、静電チャック装置１の一実施形態を示す概略的な断面図である。図１に示す静電チャック装置１は、被保持物Ｋの保持・非保持を切り替え可能な双極型静電チャック装置である。静電チャック装置１は、静電気力を利用して被保持物Ｋを保持する装置であり、エアによる吸着が困難な真空環境下でのシリコンウエハやＩＣリードフレームといった各種の被保持物Ｋの搬送・加工等に適用され得る。静電チャック装置１は、保持部２と、静電チャック装置用電源Ｐ（図２参照）とを含んで構成されている。

保持部２は、絶縁体４と、第１の電極５と、第２の電極６と備えている。絶縁体４は、例えばセラミックやポリイミドといった絶縁性材料によって板状に形成されている。絶縁体４の一面側は、保持部２による被保持物Ｋの保持面２ａとなっている。

第１の電極５及び第２の電極６は、いずれも導電性材料によって形成されている。第１の電極５及び第２の電極６は、幹状に延在する基体部と、延在方向に対して略垂直な方向に基体部から突出する複数の櫛歯状電極とを備えている。図１においては、櫛歯状電極のみを図示し、基体部を省略している。第１の電極５及び第２の電極６は、互いの櫛歯状電極が一定の間隔で離間し、交互かつ平行に、互いに噛み合うようにして配置され、絶縁体４内に封入されている。本実施形態では、第１の電極５の櫛歯状電極の配置数と、第２の電極６の櫛歯状電極の配置数とが同数となっている。図１中のＡ、Ｂは、図２中のＡ、Ｂと対応しており、第１の電極５及び第２の電極６は、電圧印加部３と電気的に接続されている。

静電チャック装置用電源Ｐは、第１の電極５及び第２の電極６に電圧を印加する部分であり、電圧印加部３を備える。より詳細には、本実施形態における電圧印加部３は、被保持物Ｋのチャックの際に用いるチャック電圧及び被保持物Ｋのデチャックの際に用いるデチャック電圧を第１の電極５及び第２の電極６に印加する。なお、被保持物Ｋのチャックの際に用いるチャック電圧を印加する電圧印加部と、被保持物Ｋのデチャックの際に用いるデチャック電圧を印加する電圧印加部とは、別体であってもよい。

本実施形態では、チャック電圧は、正負が反転した一対の直流電圧によって構成されており、デチャック電圧は、互いに同振幅かつ逆位相の一対の交流電圧によって構成されている（図４参照）。第１の電極５及び第２の電極６にチャック電圧が印加されると、保持部２の保持面２ａに静電気が帯電し、被保持物Ｋが保持面２ａによって保持される。第１の電極５及び第２の電極６にデチャック電圧が印加されると、第１の電極５及び第２の電極６に互いに正負が反転した電圧が周期的に印加され、保持部２の保持面２ａから静電気が除去される。その後、一対の交流電圧の印加を、互いの電圧値が０になった際（グランド電圧になった際）に停止することで、被保持物Ｋが保持面２ａから離間可能となる。この詳細は、後述する。

図２は、電圧印加部３の構成例を示す回路図である。同図に示すように、電圧印加部３は、交流電源２１と、直流電源２２と、クロス電圧調整部２３とを備えている。また、電圧印加部３は、コンパレタ２４と、カウンタ２５と、デコーダ２６と、第１のセレクタ２７と、第２のセレクタ２８と、第１の高圧アンプ２９と、第２の高圧アンプ３０とを備えている。

交流電源２１は、デチャックの際の交流電圧を出力する単相の電源である。交流電源２１は、コンパレタ２４及び第１のセレクタ２７に接続されている。直流電源２２は、チャックの際の直流電圧を出力する電源である。直流電源２２は、第２のセレクタ２８に接続されている。クロス電圧調整部２３は、デチャックの際の交流電圧のオフセット量を調整するための直流電源である。クロス電圧調整部２３は、コンパレタ２４、第１の高圧アンプ２９及び第２の高圧アンプ３０ごとにそれぞれ設けられ、接続されている。第１の高圧アンプ２９は、第１の電極５にそれぞれ接続され、第２の高圧アンプ３０は、第２の電極６にそれぞれ接続されている。

コンパレタ２４は、交流電源２１から入力された交流電圧の正負を判定する部分である。コンパレタ２４は、交流電源２１から出力される交流電圧と、クロス電圧調整部２３からの直流電圧とを比較して、交流電圧の周期に応じた出力信号をカウンタ２５に出力する。カウンタ２５は、チャック／デチャック信号の入力を受け、デチャックの際におけるコンパレタ２４からの出力信号の入力回数を計測する部分である。デコーダ２６は、交流電源２１から出力される交流電圧の極性反転回数を検出する部分である。デコーダ２６は、極性反転回数が予め設定された回数に到達した場合に、その旨を示す出力信号を第１のセレクタ２７に出力する。

コンパレタ２４と、カウンタ２５と、デコーダ２６とは、後述する第１の交流電圧Ｖａ１の第１の波形Ｗ１と、第２の交流電圧Ｖａ２の第２の波形Ｗ２とが交差するタイミングＴに関する情報を出力する情報出力部４０を構成する。

第１のセレクタ２７は、デコーダ２６からの出力信号に基づいて、交流電源２１及びグランド電圧の一方を、出力電圧として選択的に第２のセレクタ２８に接続する。第２のセレクタ２８は、チャック／デチャック信号の入力を受け、直流電源２２及び第１のセレクタ２７の一方の出力電圧を選択的に第１の高圧アンプ２９及び第２の高圧アンプ３０に接続する。第１の高圧アンプ２９及び第２の高圧アンプ３０は、第２のセレクタ２８及びクロス電圧調整部２３からの入力電圧を増幅し、第１の電極５及び第２の電極６に増幅後の電圧を印加する。

図３は、電圧印加部３で用いられる各種信号及び出力電圧の一例を示す図である。電圧印加部３の動作は、外部から入力されるチャック／デチャック信号に基づいて切り替えられる。チャック／デチャック信号は、図３（ａ）に示すように、チャックの際は０、デチャックの際は１となっている。すなわち、チャック／デチャック信号は、値が０のときは、静電チャック装置１にチャック動作を指示するチャック信号であり、時刻ｔ０に値が１となったときは、静電チャック装置１にデチャック動作を指示するデチャック信号となる。交流電源２１の出力電圧は、図３（ｂ）に示すように、チャックの際及びデチャックの際の双方において、一定の周波数及び振幅を持った交流電圧となっている。

コンパレタ２４の出力信号は、図３（ｃ）に示すように、交流電源２１の出力電圧が正（０を含む）となる期間に１となり、負となる期間に０となる。デコーダ２６の出力信号は、図３（ｄ）に示すように、デチャックの際に、時刻ｔ１となって交流電圧の極性反転回数が予め設定された回数に到達した際に、次のチャック信号が到来するまで１となり、他の期間では０となる。

第２のセレクタ２８の出力信号は、図３（ｅ）に示すように、チャックの際においては、一定の正の値を取り、デチャックの際においては、交流電源２１の出力電圧と同波形の交流信号となる。また、第２のセレクタ２８の出力信号は、デチャックの際にデコーダ２６の出力信号が１となった場合に０となる。

第１の高圧アンプ２９の出力電圧は、第１の電極５への印加電圧である。第１の高圧アンプ２９の出力電圧は、図３（ｆ）に示すように、チャックの際には正の直流電圧となり、時刻ｔ０にデチャックする際には、第２のセレクタ２８の出力信号に応じた交流電圧（後述の第１の交流電圧Ｖａ１）となる。第２の高圧アンプ３０の出力電圧は、第２の電極６への印加電圧である。第２の高圧アンプの出力電圧は、図３（ｇ）に示すように、チャックの際には負の直流電圧となり、時刻ｔ０にデチャックする際には、第２のセレクタ２８の出力信号と正負が反転した交流電圧（後述の第２の交流電圧Ｖａ２）となる。第１の高圧アンプ２９の出力電圧及び第２の高圧アンプ３０の出力電圧のいずれも、時刻ｔ１にデチャックする際にデコーダ２６の出力信号が１となった場合に０となる。

図４は、電圧印加部３によるチャック電圧及びデチャック電圧の制御の一例を示す図である。図４では、概念的に理解しやすいように、図３とは異なり、時刻ｔ０における第１の高圧アンプ２９の出力電圧（第１の電極５への印加電圧）及び第２の高圧アンプ３０の出力電圧（第２の電極６への印加電圧）の値を共に０としている。同図に示すように、チャックの際は、第１の電極５に第１の直流電圧Ｖｄ１が印加され、第２の電極６に第２の直流電圧Ｖｄ２が印加される。ここでは、第１の直流電圧Ｖｄ１は、正の電圧であり、第２の直流電圧Ｖｄ２は、負の電圧である。第１の直流電圧Ｖｄ１及び第２の直流電圧Ｖｄ２は、互いに極性が異なる一方、電圧の絶対値が等しくなっている。時刻ｔ０においてチャックからデチャックに切り替わる（チャック信号からデチャック信号に切り替わる）と、第１の電極５及び第２の電極６に印加される電圧が直流電圧から交流電圧に切り替わる。

デチャックの際は、第１の電極５に第１の交流電圧Ｖａ１が印加され、第２の電極６に第２の交流電圧Ｖａ２が印加される。本実施形態では、第１の交流電圧Ｖａ１が示す第１の波形Ｗ１と、第２の交流電圧Ｖａ２が示す第２の波形Ｗ２とは、互いに同振幅かつ逆位相となっている。また、第１の波形Ｗ１と第２の波形Ｗ２とが交差する際の電位は、第１の交流電圧Ｖａ１及び第２の交流電圧Ｖａ２のオフセット量によって調整されている。ここでは、第１の波形Ｗ１及び第２の波形Ｗ２が交差する際に、第１の交流電圧Ｖａ１及び第２の交流電圧Ｖａ２の電圧値が０となるように、第１の交流電圧Ｖａ１及び第２の交流電圧Ｖａ２のオフセット量が調整されている。

第１の交流電圧Ｖａ１及び第２の交流電圧Ｖａ２の１周期を２πとした場合、デチャック電圧の印加を開始する際、つまり時刻ｔ０の第１の波形Ｗ１及び第２の波形Ｗ２が示す周期は、０以上１／２π未満及びπ以上３／２π未満となっている。図４の例では、時刻ｔ０において、第１の波形Ｗ１が示す周期はπとなっており、第２の波形Ｗ２が示す周期は０となっている。したがって、チャックからデチャックへの切り替えの際、つまり時刻ｔ０において、第１の電極５に印加される電圧の極性と第２の電極６に印加される電圧の極性とがそれぞれ反転する。また、第１の交流電圧Ｖａ１及び第２の交流電圧Ｖａ２の正負の絶対値は、時刻ｔ０において０であり、時刻ｔ０以降は徐々に増加し、１／２πに対応する時間が経過したところで最初のピークを迎える。したがって、デチャック電圧の印加を開始する際、すなわち、時刻ｔ０の第１の波形Ｗ１及び第２の波形Ｗ２が示す周期が１／２π以上π未満及び３／２π以上２π未満である場合に比べて、第１の交流電圧Ｖａ１及び第２の交流電圧Ｖａ２の正負の絶対値が最初のピークを迎えるまでの時間が短縮される。

デチャック電圧の印加後、第１の波形Ｗ１と第２の波形Ｗ２とが交差するタイミングＴで、第１の電極５及び第２の電極６へのデチャック電圧の印加が停止される。具体的には、情報出力部４０は、第１の波形Ｗ１と第２の波形Ｗ２とが交差するタイミングＴに関する情報であるタイミング信号Ｔｓに基づいて、デチャック電圧印加停止信号Ｄｔを第１のセレクタ２７に向けて出力する。このデチャック電圧印加停止信号Ｄｔを受け、第１のセレクタ２７は、グランド電圧を第２のセレクタ２８に接続し、第２のセレクタ２８は、デチャック信号の入力を受け、第１のセレクタ２７のグランド電圧を第１の高圧アンプ２９及び第２の高圧アンプ３０に接続する。これにより、第１の電極５及び第２の電極６へのデチャック電圧の印加が停止される（図２参照）。

図４の例では、情報出力部４０は、時刻ｔ０で第１の波形Ｗ１及び第２の波形Ｗ２が最初に交差する際には、タイミングＴ１に関するタイミング信号Ｔｓ１を取得し、２回目に交差する際には、タイミングＴ２に関するタイミング信号Ｔｓ２を取得し、３回目に交差する際には、タイミングＴ３に関するタイミング信号Ｔｓ３を取得する。また、情報出力部４０は、時刻ｔ１で第１の波形Ｗ１及び第２の波形Ｗ２が４回目に交差する際には、タイミングＴ４に関するタイミング信号Ｔｓ４を取得する。情報出力部４０は、タイミング信号Ｔｓ４を受けて、デチャック電圧印加停止信号Ｄｔを出力する。これにより、第１の電極５及び第２の電極６へのデチャック電圧の印加が停止される。

本実施形態では、第１の交流電圧Ｖａ１および第２の交流電圧Ｖａ２は常に所望の状態で出力されるように制御されている。このため、第１の波形Ｗ１と第２の波形Ｗ２とが交差するタイミングＴに関する情報であるタイミング信号Ｔｓは、実際の交流電圧を検出しなくても、情報出力部４０のコンパレタ２４から出力することができる。つまり、交流電源２１から出力された交流電圧の正負判定が切り替わった（極性反転の）タイミングは、第１の波形Ｗ１と第２の波形Ｗ２とが交差するタイミングＴと等しいため、コンパレタ２４の出力信号は、タイミング信号Ｔｓとなる。カウンタ２５は、デチャック信号の入力を受け、デチャックを開始した時刻以降のコンパレタ２４からのタイミング信号Ｔｓの入力回数を計測し、デコーダ２６に向けて出力する。デコーダ２６は、極性反転の回数と同期したタイミング信号Ｔｓの回数が予めデコーダ２６に設定された回数に到達した場合に、デチャック電圧印加停止信号Ｄｔを第１のセレクタ２７に出力する。

第１の波形Ｗ１と第２の波形Ｗ２とが交差するいずれのタイミングＴでデチャック電圧の印加を停止するかは、例えば被保持物Ｋや保持部２の種類、チャック電圧の電圧値、デチャック電圧の振幅・周波数などにより適宜決定される。また、デチャック電圧の印加を停止するタイミング、すなわち、情報出力部４０により、デチャック電圧印加停止信号Ｄｔが出力されるタイミングを調整する場合は、第１の波形Ｗ１と第２の波形Ｗ２とが交差する回数（デコーダ２６の設定回数）を変更すればよい。また、第１の交流電圧Ｖａ１と第２の交流電圧Ｖａ２の電圧値や振幅や周波数を変更することによっても、デチャックの条件を調整することができる。この場合、具体的には、交流電源２１の振幅や周波数を変更することでデチャックの条件を調整することができる。

続いて、上述した静電チャック装置１の動作について説明する。図５は、静電チャック装置１の動作を示すフローチャートである。

図５に示すように、静電チャック装置１では、まず、チャック条件及びデチャック条件の設定がなされる（ステップＳ０１）。このステップＳ０１では、例えばチャックの際に用いる第１の直流電圧Ｖｄ１及び第２の直流電圧Ｖｄ２の電圧値、デチャックの際に用いる第１の交流電圧Ｖａ１及び第２の交流電圧Ｖａ２の波形、周波数、振幅、オフセット量、及びデチャック電圧を停止させるタイミングなどが設定される。

チャック条件及びデチャック条件の設定の後、チャック信号が入力されたか否かが判断される（ステップＳ０２）。チャック信号が入力されていない場合には、チャック信号の入力がなされるまでステップＳ０２の判断が繰り返される。チャック信号が入力された場合、第１の電極５及び第２の電極６へのチャック電圧（第１の直流電圧Ｖｄ１及び第２の直流電圧Ｖｄ２）の印加がなされる（ステップＳ０３）。第１の電極５及び第２の電極６へのチャック電圧の印加により、保持部２の保持面２ａに静電気が帯電し、被保持物Ｋが保持面２ａによって保持される。保持面２ａに保持された被保持物Ｋには、搬送、加工といった各種の処理が実施される。

チャック電圧の印加後、デチャック信号が入力されたか否かが判断される（ステップＳ０４）。デチャック信号が入力されていない場合には、保持面２ａでの被保持物Ｋの保持が継続し、デチャック信号の入力がなされるまでステップＳ０４の判断が繰り返される。デチャック信号が入力された場合、第１の電極５及び第２の電極６へのデチャック電圧（第１の交流電圧Ｖａ１及び第２の交流電圧Ｖａ２）の印加がなされる（ステップＳ０５）。デチャック電圧の印加により、第１の電極５及び第２の電極６に正負が反転した電圧が周期的に印加され、保持部２の保持面２ａから静電気が除去される。

デチャック電圧の印加開始後、ステップＳ０１で設定した、デチャック電圧を停止させるタイミングに達したか否かが判断される（ステップＳ０６）。設定したタイミングに達していない場合には、デチャック電圧の印加が継続し、このタイミングに達するまでステップＳ０６の判断が繰り返される。設定したタイミングに達した場合、第１の交流電圧Ｖａ１の波形と第２の交流の波形とが交差するタイミングでデチャック電圧の印加が停止される（ステップＳ０７）。また、第１の交流電圧Ｖａ１及び第２の交流電圧Ｖａ２の電圧値がグランド電圧となった際に第１の交流電圧Ｖａ１及び第２の交流電圧Ｖａ２の印加を停止することで、被保持物Ｋが保持面２ａから離間可能となる。

以上説明したように、静電チャック装置１では、デチャックの際に、第１の波形Ｗ１と第２の波形Ｗ２とが交差するタイミングに関する情報に基づいて、第１の電極５及び第２の電極６へのデチャック電圧の印加を停止する。この構成によれば、第１の交流電圧Ｖａ１及び第２の交流電圧Ｖａ２の減衰を待つことなく、被保持物Ｋの離間に適したタイミングで積極的に第１の電極５及び第２の電極６へのデチャック電圧の印加を停止することができる。したがって、この静電チャック装置１では、デチャックの際に被保持物Ｋが保持部２から離間するまでの時間を短縮できる。

本実施形態では、情報出力部４０は、第１の交流電圧Ｖａ１及び第２の交流電圧Ｖａ２に基づいて情報を予め保有している。これにより、情報出力部４０は、情報を適切に出力することが可能となり、被保持物Ｋの離間に適したタイミングでデチャック電圧の印加を停止することができる。したがって、デチャックの際に被保持物Ｋが保持部２から離間するまでの時間を短縮できる。

本実施形態では、電圧印加部３は、第１の波形Ｗ１と第２の波形Ｗ２とが逆位相となるように、第１の電極５及び第２の電極６にデチャック電圧を印加する。したがって、第１の電極５と第２の電極６とに正負の電位が交互に印加されるので、第１の交流電圧Ｖａ１及び第２の交流電圧Ｖａ２による保持部２の電荷の除去効率を向上できる。

本実施形態では、電圧印加部３は、第１の波形Ｗ１と第２の波形Ｗ２とが交差する際に第１の交流電圧Ｖａ１及び第２の交流電圧Ｖａ２の値が共に０となるように、第１の電極５及び第２の電極６にデチャック電圧を印加する。したがって、第１の交流電圧Ｖａ１及び第２の交流電圧Ｖａ２の電圧値が０となった際に、デチャック電圧の印加を停止できるので、デチャックの確実性を向上できる。

本実施形態では、電圧印加部３は、第１の波形Ｗ１及び第２の波形Ｗ２の１周期を２πとした場合に、デチャック電圧の印加を開始する際の第１の波形Ｗ１及び第２の波形Ｗ２が示す周期が０以上１／２π未満及びπ以上３／２π未満となるように、第１の電極５及び第２の電極６にデチャック電圧を印加する。したがって、デチャック電圧の印加を開始した後、第１の交流電圧Ｖａ１及び第２の交流電圧Ｖａ２の正負の絶対値が最大値となるまでの時間を短縮できる。したがって、デチャックの際に被保持物Ｋが保持部２から離間するまでの時間を一層効果的に短縮できる。

本実施形態では、電圧印加部３は、第１の波形Ｗ１と第２の波形Ｗ２とが、互いに同振幅となるように第１の電極５及び第２の電極６にデチャック電圧を印加する。したがって、第１の波形Ｗ１及び第２の波形Ｗ２に正負の対称性を持たせることで、第１の交流電圧Ｖａ１及び第２の交流電圧Ｖａ２による保持部２の電荷の除去効率を向上できる。

本実施形態では、電圧印加部３は、被保持物Ｋのチャックの際に用いるチャック電圧からデチャック電圧への切り替えの際に、第１の電極５に印加される電圧の極性と第２の電極６に印加される電圧の極性とを反転させる。したがって、デチャックの開始直後から保持部２の電荷の除去を開始できる。したがって、デチャックの際に被保持物Ｋが保持部２から離間するまでの時間を一層効果的に短縮できる。

図６は、被保持物Ｋのデチャック条件の検証結果を示す図である。本検証試験では、第１の交流電圧Ｖａ１及び第２の交流電圧Ｖａ２の周波数及び振幅をパラメータとし、鉛直下方に向けた保持面２ａに被保持物Ｋを保持した状態で第１の電極５及び第２の電極６にデチャック電圧を印加し、デチャック電圧の印加から被保持物Ｋが保持面２ａから落下するまでの時間（デチャック時間）が最短となる条件を求めた。被保持物Ｋの種類は、銅フレーム、紙、ガラス、銅板の４種とした。チャック電圧は、±１２００Ｖとした。

図６に示す結果では、銅フレームは、第１の交流電圧Ｖａ１及び第２の交流電圧Ｖａ２の周波数を１Ｈｚ、振幅を５００Ｖとした場合にデチャック時間が最短となった。紙では、第１の交流電圧Ｖａ１及び第２の交流電圧Ｖａ２の周波数を１Ｈｚ、振幅を２５０Ｖとした場合にデチャック時間が最短となった。ガラス及び銅板では、第１の交流電圧Ｖａ１及び第２の交流電圧Ｖａ２の周波数を０．１Ｈｚ、振幅を５００Ｖとした場合にデチャック時間が最短となった。いずれの被保持物Ｋの場合も、デチャック時間は１秒程度であった。

本開示は、上記実施形態に限られるものではない。上記実施形態では、タイミング信号Ｔｓは、コンパレタ２４を用いて交流電源２１から出力される交流電圧の正負判定を行うことにより取得されるが、図７に示すように、第１の交流電圧Ｖａ１及び第２の交流電圧Ｖａ２を直接検出する検出部５０を用いて、第１の波形Ｗ１と第２の波形Ｗ２とが交差するタイミングＴを検出することで、タイミング信号Ｔｓを取得してもよい。具体的には、検出部５０を構成するコンパレタ３２において、第１の交流電圧Ｖａ１の値と第２の交流電圧Ｖａ２の値が等しくなるタイミング、すなわち、第１の波形及び第２の波形Ｗ２が交差するタイミングＴを検出し、検出信号Ｄｓとして第３のセレクタ３３に入力してもよい。

この場合、第３のセレクタ３３には、コンパレタ２４からも図２において説明した信号が入力される。第３のセレクタ３３は、コンパレタ３２及びコンパレタ２４から入力される信号のうち、いずれか一方の信号を選択し、それに応じたタイミング信号Ｔｓをカウンタ２５に出力する。

また、第３のセレクタ３３は、検出部５０を用いるか否かの信号である検出部使用信号又は検出部非使用信号の入力を受け付けてもよい。検出部５０を用いる場合、第３のセレクタ３３は、検出部使用信号の入力を受け付け、コンパレタ３２から入力される検出信号Ｄｓを選択し、検出信号Ｄｓに基づいたタイミング信号Ｔｓをカウンタ２５に出力する。一方、検出部５０を用いない場合、第３のセレクタ３３は、検出部非使用信号の入力を受け付け、コンパレタ２４から入力される信号を選択し、それに応じたタイミング信号Ｔｓをカウンタ２５に出力する。また、検出部５０における検出情報を用いて、交流電源２１の出力を調整することで交流電源２１の特性を安定させる構成としてもよい。

このような形態によれば、情報出力部４０は、第１の交流電圧Ｖａ１及び第２の交流電圧Ｖａ２の検出によって、タイミング信号Ｔｓを取得する。これにより、情報出力部４０は、デチャック電圧印加停止信号Ｄｔを適切に出力することが可能となり、被保持物Ｋの離間に適したタイミングＴでデチャック電圧の印加を停止することができる。したがって、デチャックの際に被保持物Ｋが保持部２から離間するまでの時間を短縮できる。また、第１の交流電圧Ｖａ１及び第２の交流電圧Ｖａ２を直接検出することにより、例えば交流電源２１の特性が安定しない場合においても、適切なタイミングＴを得ることができる。

また、上記実施形態では、絶縁体４内の第１の電極５の櫛歯状電極の配置数と第２の電極６の櫛歯状電極の配置数とが同数となっているが、これらの配置数は異なっていてもよい。また、絶縁体４内の第１の電極５及び第２の電極６は、必ずしも櫛歯状電極を備える構成でなくてもよく、保持面２ａの法線方向から見た場合の第１の電極５及び第２の電極６の面積が互いに異なるものであってもよい。このような場合、デチャックの際に用いる第１の交流電圧Ｖａ１及び第２の交流電圧Ｖａ２は、逆位相の状態からずれていてもよく、振幅や周波数が互いに異なるものであってもよい。また、デチャック時において、第１の交流電圧Ｖａ１の波形と第２の交流電圧Ｖａ２の波形とが交差する際の電圧値が０に対して正負のいずれかにオフセットしていてもよい。

１…静電チャック装置、２…保持部、２ａ…保持面、３…電圧印加部、４…絶縁体、５…第１の電極、６…第２の電極、Ｋ…被保持物、Ｐ…静電チャック装置用電源、Ｔｓ…タイミング信号（情報）、Ｖｄ１…第１の直流電圧（チャック電圧）、Ｖｄ２…第２の直流電圧（チャック電圧）、Ｖａ１…第１の交流電圧（デチャック電圧）、Ｖａ２…第２の交流電圧（デチャック電圧）。

Claims (17)

1. 被保持物のデチャックの際に用いるデチャック電圧を第１の電極及び第２の電極に印加する電圧印加部を備え、
   前記デチャック電圧は、前記第１の電極に第１の波形で印加される第１の交流電圧と、前記第１の波形と位相差を持つ第２の波形で前記第２の電極に印加される第２の交流電圧とによって構成され、
   前記第１の波形と前記第２の波形とが交差するタイミングに関する情報を出力する情報出力部を有し、
   前記電圧印加部は、前記情報に基づいて前記第１の電極及び前記第２の電極への前記デチャック電圧の印加を停止する静電チャック装置用電源。
2. 前記情報出力部は、前記第１の交流電圧及び前記第２の交流電圧の検出によって前記情報を取得する請求項１記載の静電チャック装置用電源。
3. 前記情報出力部は、前記第１の交流電圧及び前記第２の交流電圧に基づく前記情報を予め保有している請求項１記載の静電チャック装置用電源。
4. 前記電圧印加部は、前記第１の波形と前記第２の波形とが逆位相となるように、前記第１の電極及び前記第２の電極に前記デチャック電圧を印加する請求項１〜３のいずれか一項記載の静電チャック装置用電源。
5. 前記電圧印加部は、前記第１の波形と前記第２の波形とが交差する際に前記第１の交流電圧及び前記第２の交流電圧の値が共に０となるように、前記第１の電極及び前記第２の電極に前記デチャック電圧を印加する請求項４記載の静電チャック装置用電源。
6. 前記電圧印加部は、前記第１の波形及び前記第２の波形の１周期を２πとした場合に、前記デチャック電圧の印加を開始する際の前記第１の波形及び前記第２の波形が示す周期が０以上１／２π未満及びπ以上３／２π未満となるように、前記第１の電極及び前記第２の電極に前記デチャック電圧を印加する請求項５記載の静電チャック装置用電源。
7. 前記電圧印加部は、前記第１の波形と前記第２の波形とが互いに同振幅となるように、前記第１の電極及び前記第２の電極に前記デチャック電圧を印加する請求項１〜６のいずれか一項記載の静電チャック装置用電源。
8. 前記電圧印加部は、前記被保持物のチャックの際に用いるチャック電圧から前記デチャック電圧への切り替えの際に、前記第１の電極に印加される電圧の極性と前記第２の電極に印加される電圧の極性とを反転させる請求項１〜７のいずれか一項記載の静電チャック装置用電源。
9. 請求項１〜８のいずれか一項記載の静電チャック装置用電源と、
   絶縁体内に前記第１の電極及び前記第２の電極を有する保持部と、を備える静電チャック装置。
10. 第１の電極に第１の波形で第１の交流電圧を印加すると共に、第２の電極に前記第１の波形と位相差を持つ第２の波形で第２の交流電圧を印加するデチャック電圧の印加ステップと、
    前記第１の波形と前記第２の波形とが交差するタイミングに関する情報を出力する情報出力ステップと、
    前記情報出力ステップによって出力された前記情報に基づいて、前記第１の電極及び前記第２の電極への前記デチャック電圧の印加を停止する停止ステップと、を備えるデチャック制御方法。
11. 前記情報出力ステップでは、前記第１の交流電圧及び前記第２の交流電圧の検出によって取得した前記情報を出力する請求項１０記載のデチャック制御方法。
12. 前記情報出力ステップでは、前記第１の交流電圧及び前記第２の交流電圧に基づいて予め保有する前記情報を出力する請求項１０記載のデチャック制御方法。
13. 前記印加ステップでは、前記第１の波形と前記第２の波形とが逆位相となるように、前記第１の電極及び前記第２の電極に前記デチャック電圧を印加する請求項１０〜１２のいずれか一項記載のデチャック制御方法。
14. 前記印加ステップでは、前記第１の波形と前記第２の波形とが交差する際に前記第１の交流電圧及び前記第２の交流電圧の値が共に０となるように、前記第１の電極及び前記第２の電極に前記デチャック電圧を印加する請求項１３記載のデチャック制御方法。
15. 前記印加ステップでは、前記第１の波形及び前記第２の波形の１周期を２πとした場合に、前記デチャック電圧の印加を開始する際の前記第１の波形及び前記第２の波形が示す周期が０以上１／２π未満及びπ以上３／２π未満となるように、前記第１の電極及び前記第２の電極に前記デチャック電圧を印加する請求項１４記載のデチャック制御方法。
16. 前記印加ステップでは、前記第１の波形と前記第２の波形とが互いに同振幅となるように、前記第１の電極及び前記第２の電極に前記デチャック電圧を印加する請求項１０〜１５のいずれか一項記載のデチャック制御方法。
17. 前記印加ステップでは、チャック電圧から前記デチャック電圧への切り替えの際に、前記第１の電極に印加される電圧の極性と前記第２の電極に印加される電圧の極性とを反転させる請求項１０〜１６のいずれか一項記載のデチャック制御方法。

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