JP4884811B2 - ガラス基板の静電吸着装置及びその吸着離脱方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス基板の静電吸着装置及びガラス基板の吸着離脱方法に関する。

半導体基板やガラス基板へのプロセスを行う際には、静電吸着力を利用した静電吸着装置を用いて、半導体基板やガラス基板を支持台等に吸着させて、半導体基板やガラス基板を確実に保持するようにしている。

特開平０６−０８５０４５号公報 特開平０９−２１３７８０号公報 特開平１１−３４０３０７号公報

図７（ａ）、（ｂ）に、従来のガラス基板の静電吸着装置を示す。
従来のガラス基板の静電吸着装置は、複数の正電極３１と複数の負電極３２が内部に配置されたセラミクス製の吸着板３３と、正電極３１に直流の正電圧を供給する正電圧電源部３４と、負電極３２に直流の負電圧を供給する負電圧電源部３５とを有するものである。

ガラス基板４１を吸着させる際には、ガラス基板４１を吸着板３３の表面に接触させ、正電圧電源部３４、負電圧電源部３５から正電極３１、負電極３２に直流電圧を印加することにより、吸着板３３、ガラス基板４４の互いの対向面に極性の異なる電荷を発生させ、これらの電荷による静電吸着力により、基板４１を吸着板３３の表面に吸着させて保持している。例えば、図７（ｂ）に示すように、吸着板３３内部の正電極３１と負電極３２を交互に平行に配列させて、２極式の静電吸着装置を構成することにより、大きなサイズのガラス基板であっても、確実に吸着するようにしている。特に、有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）素子用の真空蒸着装置においては、ガラス基板４１を吸着板３３の鉛直下面側に支持することもあり、ガラス基板４１の自重以上の吸着力が、静電吸着装置に求められる。

ところが、従来の静電吸着装置においては、吸着時における印加電圧を一定としており、その吸着力は、図８に示すように、時間と共に増大し、逆に、吸着板３３からガラス基板４１を離脱したいときには、その離脱に時間がかかるという問題があった。

又、上述したように、ガラス基板４１を吸着板３３の下面側に吸着させる際には、自重より大きい吸着力を必要とするが、自重によりガラス基板４１が変形し、ガラス基板４１を吸着させる際、吸着板３３とガラス基板４１との間にギャップができ、所望の吸着力が得られない場合もあった。例えば、幅約６００ｍｍのガラス基板４１の自重による変形を測定してみると、図９（ａ）に示すように、ガラス基板４１の中心部がたわみ、中心部と端部とにおいて、約２ｍｍの差が生じる。そして、吸着板３３とガラス基板４１の間のギャップと吸着力との間には、図９（ｂ）に示すような関係があり、吸着板３３とガラス基板４１との間のギャップが大きくなれば、吸着力も低下してしまい、ギャップが５０μｍ以上の場合には、自重より大きい吸着力とはいえ、実質的な吸着力は略０となってしまう。従って、ガラス基板４１の変形の大きさによっては、自重より大きい吸着力が生じない場合もありうる。特に、近年、ガラス基板４１の大型化に伴い、この問題は重大になってきている。

更に、吸着板３３の近傍には、正電極３１、負電極３２により表面電位が発生しており、この表面電位により、パーティクルが付着する可能性がある。例えば、吸着板３３に吸着されたガラス基板４１上の表面電位を、図７（ｂ）に示す矢印Ａに沿って計測してみると、図１０に示すように、表面電位が発生しており、特に、その端部において、大きい表面電位が発生していることがわかる。この表面電位により、例えば、吸着板３３の吸着面にパーティクルが付着した場合には、吸着板３３とガラス基板４１との間のギャップが生成されて、上述したように、吸着力が小さくなるおそれもある。又、ガラス基板４１の近傍にパーティクルが存在することにより、ガラス基板４１の吸着離脱の際、パーティクルがガラス基板４１自体に付着するおそれがあり、ガラス基板４１の近傍にパーティクルが存在することは、プロセスの面からも好ましいものではない。又、大きすぎる表面電位は、ガラス基板４１上に生成されたデバイスに悪影響を与える可能性もある。

加えて、図１１（ａ）に示すように、ガラス基板４１の体積抵抗率は、温度の上昇と共に急激に低下するという物性的特性を有している。例えば、ガラス基板４１の温度が１０℃高くなると、その体積抵抗率は１桁小さくなり、その結果、同じ印加電圧でも、吸着に必要な時間が速くなってしまう。これは、同じ印加電圧でも、ガラス基板４１の温度によって、ガラス基板４１の吸着力が変化することを意味し、このような特性が、安定した吸着離脱動作を阻害する原因にもなっている。実際、ガラス基板４１の温度変化に対する吸着力の変化を調べてみると、図１１（ｂ）に示すように、数度違うだけで、吸着力が大きく変化していることがわかる。特に、蒸着プロセス等においては、プロセス中にガラス基板の温度が室温から５０℃以上の温度に変化するため、吸着離脱に要する時間が大きく変化することが予想される。従って、このことを考慮しないと、安定して吸着離脱動作を行うことは難しい。

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、確実に吸着すると共に速やかに離脱させることができるガラス基板の静電吸着装置及び吸着離脱方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係るガラス基板の静電吸着装置は、
少なくとも１つ以上の第１電極と少なくとも１つ以上の第２電極とが内部に配置された誘電体からなる吸着板と、
前記第１電極に電圧を印加する第１電源と、
前記第２電極に、前記第１電極とは逆の極性の電圧を印加する第２電源と、
前記吸着板にガラス基板が吸着されたことを検知する吸着検知手段と、
前記ガラス基板の温度を測定又は予測する温度検知手段と、
前記吸着検知手段、前記温度検知手段からの検知結果に基づいて、前記第１電源、前記第２電源の電圧を制御する制御手段とを有し、
前記第１電極、前記第２電極への電圧の印加により、前記ガラス基板を前記吸着板に静電吸着し、又、前記ガラス基板を前記吸着板から離脱させるガラス基板の静電吸着装置において、
前記制御手段は、
前記ガラス基板の大きさ、比重、電気抵抗率が予め設定されると共に、前記ガラス基板の吸着に要する吸着時間、前記ガラス基板を吸着保持する保持時間、前記ガラス基板の離脱に要する離脱時間が予め設定され、
前記ガラス基板の大きさ、比重及び前記吸着時間に基づいて、前記ガラス基板の吸着に必要な吸着力を求め、
前記電気抵抗率及び前記温度検知手段により測定又は予測された前記ガラス基板の温度に基づいて、前記吸着力を得るために必要な吸着電圧を求めると共に、吸着を保持するための保持電圧及び離脱するための離脱電圧を求め、
前記吸着電圧の印加後、前記吸着検知手段により前記ガラス基板の吸着が検知された際、前記ガラス基板の吸着に要した実測吸着時間を測定し、
予め設定された吸着時間と前記実測吸着時間とを比較し、予め設定された吸着時間と前記実測吸着時間が異なる場合には、前記実測吸着時間に基づいて、前記保持電圧及び前記離脱電圧を再計算し、
再計算した保持電圧及び離脱電圧を用いて、前記ガラス基板の吸着維持及び離脱を制御することを特徴とする。

上記課題を解決する第２の発明に係るガラス基板の静電吸着装置は、
上記第１の発明に記載のガラス基板の静電吸着装置において、
前記制御手段は、前記吸着電圧、前記保持電圧、前記離脱電圧の少なくとも１つを、時間と共に漸減することを特徴とする。

上記課題を解決する第３の発明に係るガラス基板の静電吸着装置は、
上記第１又は第２の発明に記載のガラス基板の静電吸着装置において、
前記吸着検知手段を、前記第１電極に流れる電流を測定する第１電流計、又は、第２電極に流れる電流を測定する第２電流計の少なくとも一方とすると共に、
前記制御手段は、前記第１電流計、又は、前記第２電流計に流れる電流値の変化を検出して、前記吸着板に前記ガラス基板が吸着されたことを検知することを特徴とする。

上記課題を解決する第４の発明に係るガラス基板の静電吸着装置は、
上記第１又は第２の発明に記載のガラス基板の静電吸着装置において、
前記吸着検知手段を、前記吸着板の吸着面近傍に設けた位置センサとすると共に、
前記制御手段は、前記位置センサを用いて、前記吸着板に前記ガラス基板が吸着されたことを検知することを特徴とする。

上記課題を解決する第５の発明に係るガラス基板の静電吸着装置は、
上記第１乃至第４のいずれかの発明に記載のガラス基板の静電吸着装置において、
更に、前記ガラス基板の変形量を予測又は測定する変形検知手段を設け、
前記制御手段は、予測又は測定された前記ガラス基板の変形量に基づいて、前記吸着力を求めることを特徴とする。

上記課題を解決する第６の発明に係るガラス基板の静電吸着装置は、
上記第１乃至第５のいずれかの発明に記載のガラス基板の静電吸着装置において、
前記吸着板の吸着面以外の表面を覆うと共に接地された導電性部材を設けたことを特徴とする。

上記課題を解決する第７の発明に係るガラス基板の吸着離脱方法は、
ガラス基板の大きさ、比重、電気抵抗率を予め設定すると共に、前記ガラス基板の吸着に要する吸着時間、前記ガラス基板を吸着保持する保持時間、前記ガラス基板の離脱に要する離脱時間を予め設定し、
前記ガラス基板の大きさ、比重及び前記吸着時間に基づいて、前記ガラス基板の吸着に必要な吸着力を求め、
前記ガラス基板の温度を測定又は予測し、
前記電気抵抗率及び測定又は予測された前記ガラス基板の温度に基づいて、前記吸着力を得るために必要な吸着電圧を求めると共に、吸着を保持するための保持電圧及び離脱するための離脱電圧を求め、
前記吸着電圧の印加後、前記ガラス基板の前記吸着板への吸着を検知して、前記ガラス基板の吸着に要した実測吸着時間を測定し、
予め設定された吸着時間と前記実測吸着時間とを比較し、予め設定された吸着時間と前記実測吸着時間が異なる場合には、前記実測吸着時間に基づいて、前記保持電圧及び前記離脱電圧を再計算し、
誘電体からなる吸着板の内部に配置され、互いに逆の極性となる少なくとも１つ以上の第１電極と少なくとも１つ以上の第２電極とに、再計算した保持電圧及び離脱電圧を印加して、前記ガラス基板の吸着維持及び離脱を行うことを特徴とする。

上記課題を解決する第８の発明に係るガラス基板の吸着離脱方法は、
上記第７の発明に記載のガラス基板の吸着離脱方法において、
前記吸着電圧、前記保持電圧、前記離脱電圧の少なくとも１つを、時間と共に漸減することを特徴とする。

上記課題を解決する第９の発明に係るガラス基板の吸着離脱方法は、
上記第７又は第８の発明に記載のガラス基板の吸着離脱方法において、
前記第１電極、又は、前記第２電極に流れる電流値の少なくとも一方の変化を検出して、前記ガラス基板の前記吸着板への吸着を検知することを特徴とする。

上記課題を解決する第１０の発明に係るガラス基板の吸着離脱方法は、
上記第７又は第８の発明に記載のガラス基板の吸着離脱方法において、
前記吸着板の吸着面近傍に設けた位置センサにより、前記ガラス基板の前記吸着板への吸着を検知することを特徴とする。

上記課題を解決する第１１の発明に係るガラス基板の吸着離脱方法は、
上記第７乃至第１０のいずれかの発明に記載のガラス基板の吸着離脱方法において、
前記ガラス基板の変形量を予測又は測定し、予測又は測定された前記ガラス基板の変形量に基づいて、前記吸着力を求めることを特徴とする。

上記課題を解決する第１２の発明に係るガラス基板の吸着離脱方法は、
上記第７乃至第１１のいずれかの発明に記載のガラス基板の吸着離脱方法において、
前記吸着板の吸着面以外の表面を覆うと共に接地された導電性部材により、前記吸着板の吸着面以外の表面の電位を０とすることを特徴とする。

本発明によれば、ガラス基板を吸着させる際、大きさ、比重、電気抵抗率、基板温度、変形量等を把握した上で、必要な吸着力及び吸着力に必要な電圧を求め、実際に要した吸着時間に基づき、吸着保持及び離脱に必要な電圧を制御するので、基板の温度変化や吸着時間にばらつきがあっても、吸着離脱動作を速やかに安定して行うことができる。

又、本発明によれば、吸着板の吸着面以外の面を金属等の導電性部材でシールドして、０電位とするので、吸着板にパーティクルが付着することを防止し、ガラス基板の吸着離脱動作を阻害しないようにすることができる。

本発明に係るガラス基板の静電吸着装置及び吸着離脱方法の実施形態のいくつかを、図１〜図６を参照して説明を行う。

図１は、本発明に係るガラス基板の静電吸着装置の概略図である。
図１に示すように、本実施例のガラス基板の静電吸着装置は、少なくとも１つ以上の第１電極１と少なくとも１つ以上の第２電極２とが内部に配置され、セラミクス製等の誘電体からなる吸着板３と、第１電極１に電圧を供給する第１電源部４と、第１電極１に印加する電圧と逆の極性の電圧を第２電極２に供給する第２電源部５と、第１電極１に流れる電流を測定する第１電流計６と、第２電極２に流れる電流を測定する第２電流計７と、第１電流計６、第２電流計７の電流値を計測すると共に第１電源部４、第２電源部５から出力される電圧を制御する制御部８（制御手段）とを有するものである。

本実施例のガラス基板の静電吸着装置は、吸着板３内部の第１電極１と第２電極２とを交互に平行に配列することにより、２極式の静電吸着装置を構成しており、大きなサイズのガラス基板１１であっても、確実に吸着できるようにしている。なお、ガラス基板１１が更に大きい場合には、複数の第１電極１、複数の第２電極２を有する吸着板３を更に複数配置し、複数の吸着板３により、大きいガラス基板１１を吸着するようにしてもよい。

又、第１電源部４、第２電源部５は、一方の極性の直流電圧だけでなく、逆の極性の直流電圧も印加可能なものであり、更に、交流電圧も印加可能なものである。

又、吸着板３の近傍には、ガラス基板１１の温度を測定する、少なくとも１つ以上の温度センサ９（赤外線式又は熱電対式；温度検知手段）が設けられており、ガラス基板１１の温度を測定して、制御部８に入力している。

又、同じく、吸着板３の近傍には、ガラス基板１１の変形量を測定する、少なくとも１つ以上の位置センサ１０（変形検知手段）が設けられており、ガラス基板１１の変形量を測定して、制御部８に入力している。

又、制御部８は、第１電流計６、又は、第２電流計７で測定される電流値の少なくとも一方の変化を検知することで、ガラス基板１１が吸着板３に吸着したかどうか検知可能であり、この場合、第１電流計６、第２電流計７を吸着検知手段として機能させている。若しくは、上記位置センサ１０を吸着検知手段として用い、ガラス基板１１が吸着板３に吸着したかどうかを検知してもよい。

ガラス基板１１を吸着させる際には、ガラス基板１１を吸着板３の表面に接触させ、第１電極１、第２電極２に第１電源部４、第２電源部５から、直流電圧を印加することにより、吸着板３、ガラス基板１４の互いの対向面に極性の異なる電荷が発生させ、これらの電荷による静電吸着力により、基板１１を吸着板３の表面に吸着させて保持している。そして、吸着したガラス基板１１を離脱させる際には、吸着時に印加した電圧と逆極性の直流電圧又は交流電圧を第１電極１、第２電極２に印加して、吸着時に蓄積された電荷を減少させて、ガラス基板１１を離脱させている。

次に、上記構成の静電吸着装置におけるガラス基板の吸着離脱方法について、図２、図３を参照して説明を行う。

例えば、有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）素子用の真空蒸着装置においては、上記構成の静電吸着装置を用い、ガラス基板１１を吸着板３の鉛直下面側に吸着して、ガラス基板１１の鉛直下面側に蒸着プロセスを行っている。ガラス基板１１を吸着板３の鉛直下面側に吸着する場合、静電吸着装置には、ガラス基板１１の自重以上の吸着力が求められる。しかしながら、強すぎる吸着力は、ガラス基板１１の離脱を阻害するおそれが有る。

そこで、本発明においては、ガラス基板１１の物性を考慮して、ガラス基板１１の大きさ（縦×横×厚み）、材質（比重、電気抵抗率）を基本的な入力条件とし、更に、吸着が完了する吸着完了時間ｔ₁、吸着状態の保持を完了する保持完了時間ｔ₂、離脱を完了する離脱完了時間ｔ₃、ガラス基板１１の変形量、ガラス基板１１の温度を考慮して、吸着離脱時に用いる電圧及び電圧パターンを制御している。

具体的には、ガラス基板１１へのプロセス開始前に、ガラス基板１１の大きさ（縦×横×厚み）、材質（比重、電気抵抗率）を入力し（ステップＳ１）、ガラス基板１１へのプロセスに応じて、吸着完了時間ｔ₁、保持完了時間ｔ₂、離脱完了時間ｔ₃を入力する（ステップＳ２）。吸着完了時間ｔ₁は、電圧印加開始（ｔ＝０）からガラス基板１１が吸着されるまでの時間であり、保持完了時間ｔ₂は、電圧印加開始からガラス基板１１の吸着状態の保持が完了するまでの時間であり、離脱完了時間ｔ₃は、電圧印加開始からガラス基板１１が離脱されるまでの時間である。なお、図３に示すように、吸着に要する間の吸着時間は、吸着完了時間ｔ₁であり、吸着状態を保持する間の保持時間は、［保持完了時間ｔ₂−吸着完了時間ｔ₁］となり、離脱に要する間の離脱時間は、［離脱完了時間ｔ₃−保持完了時間ｔ₂］となる。

次に、ガラス基板１１の大きさ（縦×横×厚み）、材質（比重）に基づいて、ガラス基板１１の変形量を予測する（ステップＳ３）。又は、位置センサ１０を用いて、ガラス基板１１の変形量を実測してもよい（ステップＳ４）。若しくは、ガラス基板１１の変形量を、予め、実測しておいてもよい。なお、位置センサ１０は、少なくとも、変形量が一番大きいと予測されるガラス基板１１の中央部を測定できるように配置することが望ましい。そして、ガラス基板１１の変形量を予測又は測定することにより、ガラス基板１１の変形に伴う吸着力の変化を求める。

次に、ガラス基板１１の大きさ（縦×横×厚み）、材質（比重量、電気抵抗率）、ガラス基板１１の吸着完了時間ｔ₁、保持完了時間ｔ₂、離脱完了時間ｔ₃に基づいて、ガラス基板１１の温度変化を予測する（ステップＳ５）。又は、熱電対９を用いて、ガラス基板１１の温度を実測してもよい（ステップＳ６）。そして、ガラス基板１１の温度を予測又は測定することにより、ガラス基板１１の温度変化に伴う電気抵抗率の変化、更には、吸着力の変化を求める。

上記ステップで求めた条件下において、ガラス基板１１を吸着する最適な吸着力となるように、吸着時間における吸着電圧パターンＶ_c（ｔ）を求める。そして、吸着時間における吸着電圧パターンＶ_c（ｔ）に基づいて、保持時間における保持電圧パターンＶ_h（ｔ）と、離脱時間における離脱電圧パターンＶ_r（ｔ）を求める（ステップＳ７）。吸着電圧パターンＶ_c（ｔ）、保持電圧パターンＶ_h（ｔ）、離脱電圧パターンＶ_r（ｔ）は、図３に示す電圧Ｖ_c1、Ｖ_h1、Ｖ_r1のように、一定であってもよいし、図３に示す電圧Ｖ_c2、Ｖ_h2、Ｖ_r2のように、時間と共に印加電圧を漸減させてもよい。特に、ガラス基板１１における吸着力の変化を考慮すると、吸着電圧パターンＶ_c（ｔ）は、保持電圧パターンＶ_h（ｔ）より大きいことが望ましく、保持電圧パターンＶ_h（ｔ）は、印加時間と共に漸減させることが望ましい。

吸着電圧パターンＶ_c（ｔ）を印加した後、第１電流計６、第２電流計７における電流値の変化を計測する。後述の図５からもわかるように、ガラス基板１１が吸着板３に吸着する際には、第１電流計６、第２電流計７における電流値が一瞬大きくなり、これにより、ガラス基板１１が吸着板３に吸着したことが判定できる。このとき、吸着電圧パターンＶ_c（ｔ）を印加してからガラス基板１１が吸着板３に実際吸着するまでの吸着実測時間ｔ_cを測定する（ステップＳ８）。なお、第１電流計６、第２電流計７の電流値の変化に基づく吸着状態の確認に代えて、別途、位置センサ１０で、吸着状態及び吸着時間を確認するようにしてもよい。

ｔ₁＝ｔ_cであれば、実際の吸着力が上記ステップにおける予測通りであり、ｔ₁を用いて計算した保持電圧パターンＶ_h（ｔ）、離脱電圧パターンＶ_r（ｔ）を、保持完了時間ｔ₂における印加電圧、離脱完了時間ｔ₃における印加電圧と決定する（ステップＳ９、Ｓ１０）。

ｔ₁＝ｔ_cでなければ、実際の吸着力が上記ステップにおける予測と異なるため、実測値ｔ_cを用いて、保持電圧パターンＶ_h（ｔ）、離脱電圧パターンＶ_r（ｔ）を再計算し、これらを、保持完了時間ｔ₂における印加電圧、離脱完了時間ｔ₃における印加電圧と決定する（ステップＳ９、Ｓ１１）。例えば、ｔ₁＜ｔ_cの場合は、保持電圧Ｖ_h（ｔ）、離脱電圧Ｖ_r（ｔ）は、より大きくなり、ｔ₁＞ｔ_cの場合は、保持電圧Ｖ_h（ｔ）、離脱電圧Ｖ_r（ｔ）は、より小さくなる。

なお、吸着完了時間ｔ₁、離脱完了時間ｔ₃は必ずしも固定する必要はなく、この吸着実測時間ｔ_c応じて、保持電圧パターンＶ_h（ｔ）、離脱電圧パターンＶ_r（ｔ）と共に、適宜に変更してもよい。特に、離脱電圧パターンＶ_r（ｔ）が大きすぎたり、離脱完了時間ｔ₃長すぎたりすると、一旦離脱したガラス基板１１を再び吸着するおそれもある。従って、例えば、予め設定した吸着完了時間ｔ₁より、吸着実測時間ｔ_cが短い場合には、当初の吸着完了時間ｔ₁より短くして、吸着実測時間ｔ_cの経過後、即座に、保持電圧パターンＶ_h（ｔ）に印加電圧を変更したり、又、離脱電圧パターンＶ_r（ｔ）の印加が完了する離脱完了時間ｔ₃をより短い時間に設定し直したりすることが望ましい。

吸着離脱動作を安定して確実に行うためには、上述した条件に基づいて、適切な印加電圧、時間を設定することが重要である。本発明においては、上述したように、ガラス基板１１の吸着完了時間ｔ_cに応じて、保持電圧パターンＶ_h（ｔ）、離脱電圧パターンＶ_r（ｔ）、更には、吸着完了時間ｔ₁、離脱完了時間ｔ₃等を変更するので、ガラス基板１１を確実に吸着する吸着力を確保すると共に、吸着時に過剰に電荷が生成されることはなく、離脱の際には、速やか、かつ、確実に、ガラス基板１１を離脱させることができる。

ここで、本発明に係るガラス基板の静電吸着装置の電気等価回路モデルを図４に示して、本発明に係るガラス基板の吸着離脱方法における吸着力、吸着電圧、保持電圧、離脱電圧を求める計算方法を説明する。

最初に、吸着力とギャップ部の電位差との関係を求める。
具体例として、図４に示すように、吸着電圧が印加される各要素（ガラス部、ギャップ部、電極部）を、抵抗とコンデンサの並列回路として表現した電気等価回路モデルを考えると、吸着力Ｆは、ガラス部（ガラス基板１１）と電極部(電極１、２)との間のギャップｄに加わる静電力として、下記式（１）で計算できる。
Ｆ＝Ｑ²／（２ε₀）＝（Ｃ₁Ｖ_g）²／（２ε₀） ・・・ 式（１）
なお、Ｆは吸着力（Ｎ／ｍ²）、Ｑはギャップに蓄えられる電荷量（ｃ）、Ｃ₁はギャップ部の静電容量（Ｆ／ｍ²）、Ｖ_gはギャップ部の電位差（Ｖ）、ε₀は真空中の誘電率（Ｆ/ｍ）である。

又、静電容量Ｃ₁は、下記（２）式に示す通り、ガラス部と電極部の間のギャップｄの関数として表される。
Ｃ₁＝（ε₀・ε_s）／ｄ ・・・ 式（２）
なお、ｄはギャップの距離（ｍ）、ε₀は真空中の誘電率（Ｆ/ｍ）、ε_sは対象材質の比誘電率（Ｆ/ｍ）である。
例えば、上記ステップＳ３、Ｓ４で予測又は実測されたガラス基板１１の変形量から、ガラス部と電極部の間のギャップｄを求め、求められたギャップｄを用いて、上記静電容量Ｃ₁を求めればよい。
又、ガラス部、電極部の静電容量Ｃ₂、Ｃ₃は、上記式（２）において、ギャップｄを、ガラス部の厚み、電極部の厚みに置き換えることにより、各要素の静電容量Ｃ₂、Ｃ₃が計算される。

又、各要素のコンデンサＣ₁、Ｃ₂、Ｃ₃と並列接続される各要素の抵抗成分Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃は、電気抵抗率ρ_eを用いて下記式（３）で表される。
Ｒ＝（ρ_e・Ｌ）／Ｓ₀ ・・・ 式（３）
なお、Ｒは各要素の抵抗（Ω/ｍ²）、ρ_eは各要素の電気抵抗率（Ω・ｍ）、Ｌは各要素の厚み（ギャップ部ではｄ）（ｍ）、Ｓ₀は各要素の吸着面積（ｍ²）である。
電気抵抗率ρ_eは、各要素の材質や温度の関数として一意に与えられ、又、厚みＬや吸着面積Ｓ₀は、ガラス基板１１の大きさ（縦×横×厚み）等から決定される。従って、抵抗Ｒは、式（３）から、材質（電気抵抗率ρ_e）、温度Ｔ、基板の大きさ（厚みＬ、吸着面積Ｓ₀）等の関数として与えることができる。

次に、ギャップ部の電位差Ｖ_gと印加電圧Ｖ_aとの関係を求める。
ギャップ部の電位差Ｖ_gは、図４からもわかるように、印加電圧Ｖ_aに対して、ガラス部、ギャップ部、電極部の各インピーダンスに応じて分担された過渡的な(時間変化する）電圧として求められる。要素毎の各インピーダンスは、コンデンサの静電容量Ｃ₁、Ｃ₂、Ｃ₃及び抵抗Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃で決定されるので、上記式（２）、（３）を考慮すると、ギャップ部の電位差Ｖ_aは、各要素の材質や温度、基板の大きさ、印加電圧Ｖ_aの波形の関数として求められる。

次に、吸着力Ｆ、印加電圧Ｖ_aを求める式及び吸着、離脱条件との関係を求める。
静電力である吸着力Ｆは、式（１）からわかるように、ガラス部と電極部の間のギャップｄ、各部の材質や温度、大きさ及び印加電圧Ｖ_aの波形の関数として求められる。
Ｆ＝ｆ（ｄ、Ｓ₀、ρ_e、Ｌ、Ｔ、Ｖ_a） ・・・ 式（４）

上記式（４）を用いる予測では、ガラス基板１１の吸着、離脱のしきい値条件として、吸着力Ｆが、ガラス基板１１の密度から求められる自重よりも、十分大きくなる条件を設け、これを通過した時間を吸着時間ｔ_c又は脱離時間ｔ_rとして使用する。
なお、上記式（４）の関数ｆについては、事前に解析的に求めておくか、又は、実験的に校正曲線を求めておき、各吸着あるいは離脱時の入力条件に対する吸着力を求められるように準備しておけばよい。

本実施例の効果を確認するため、従来の吸着離脱方法におけるガラス基板の吸着離脱の時間を測定すると共に、本実施例の一番単純な電圧パターンを用いて、ガラス基板の吸着離脱の時間を測定してみた。図５（ａ）が従来法における測定結果であり、図５（ｂ）が本実施例の測定結果である。なお、本実施例の印加電圧のパターンとしては、吸着完了時間ｔ₁、保持完了時間ｔ₂、離脱完了時間ｔ₃を予め設定した時間に固定し、各時間における印加電圧を、図３における電圧Ｖ_c1→Ｖ_h1→Ｖ_r1のように、一定としたものである。又、図５（ａ）、（ｂ）において、具体的な数値は省略したが、電圧軸、時間軸は共に同じスケールとしている。

図５（ａ）に示すように、従来の吸着離脱方法では、吸着動作開始（ｔ＝０）と共に吸着電圧［Ｖ１］にて電圧を印加し、離脱動作開始（ｔ＝ｔ_2a）まで、吸着電圧［Ｖ１］を維持し、離脱動作開始（ｔ＝ｔ_2a）と共に離脱電圧［−Ｖ２（Ｖ２は正数）］にて電圧を印加し、離脱動作終了（ｔ＝ｔ_3a）まで、離脱電圧［−Ｖ２］を維持している。なお、図中、電圧設定値を点線で、電流測定値を実線で示している。この印加電圧に対する印加電流値の変化を見ると、吸着電圧［Ｖ１］の印加後、短い吸着実測時間ｔ_caでガラス基板が吸着しているにもかかわらず、離脱動作開始（ｔ＝ｔ_2a）まで、吸着電圧［Ｖ１］が維持されている。そのため、多くの電荷が生成されてしまい、離脱動作終了（ｔ＝ｔ_3a）までにガラス基板が離脱することができず、離脱動作終了（ｔ＝ｔ_3a）後、しばらく時間が過ぎた後、やっと、離脱できている。

これに対して、本実施例の吸着離脱方法では、図５（ｂ）に示すように、吸着動作開始（ｔ＝０）と共に吸着電圧［Ｖ１］にて電圧を印加し、吸着検知後、吸着完了時間（ｔ＝ｔ₁）まで、吸着電圧［Ｖ１］を維持した後、吸着完了時間（ｔ＝ｔ₁）後、離脱動作開始（ｔ＝ｔ₂）まで、保持電圧［Ｖ３］を維持し、離脱動作開始（ｔ＝ｔ₂）と共に離脱電圧［−Ｖ４（Ｖ４は正数）］にて電圧を印加し、離脱動作終了（ｔ＝ｔ₃）まで、離脱電圧［−Ｖ４］を維持している。この印加電圧に対する印加電流値の変化を見ると、吸着電圧［Ｖ１］の印加後、ガラス基板は短い吸着実測時間ｔ_cで吸着している。そして、吸着時間ｔ_cに基づいて求められた、吸着電圧［Ｖ１］より小さい保持電圧［Ｖ３］で吸着を維持するようにしているので、印加される電流も従来と比較すると小さくなっている。そのため、過剰に電荷が生成されることはなく、吸着時間ｔ_cに基づいて求められ、従来の離脱電圧［−Ｖ２］より小さい離脱電圧［−Ｖ４］であっても、短い離脱時間ｔ_rで、ガラス基板の離脱が終了している。

従来の吸着離脱方法と本実施例の吸着離脱方法を比較してみると、本実施例の吸着離脱方法における離脱時間ｔ_rは、従来の吸着離脱方法における離脱時間ｔ_raの約１／６となっており、本実施例の吸着離脱方法における効果が顕著であることがわかる。又、離脱時間が短いことは、過剰な電荷が生成されていないことも意味し、単に、離脱時間が早くなるだけでなく、過剰な表面電位が生成されることもないため、ガラス基板１１上のデバイスへの影響を低減できる点、パーティクル付着を低減できる点等、プロセスの面でも効果がある。

図６は、本発明に係るガラス基板の静電吸着装置の実施形態の他の一例を示す概略図である。なお、図６においては、その構成がわかるように、図を簡略化すると共に、実施例１の図１に示した構成と同等のものには同じ符号を付してある。従って、同等の構成のものについて、その詳細な説明は省略する。

本実施例のガラス基板の静電吸着装置は、実施例１の図１に示したガラス基板の静電吸着装置と略同等の構成を有するものであるが、図６に示すように、吸着板３において、ガラス基板１１を吸着する吸着面を除く他の表面を、導電性部材からなる金属カバー２１で覆うと共に、金属カバー２１を接地したものである。吸着板３の吸着面以外を、金属カバー２１でシールドすることにより、吸着板３の吸着面以外の表面電位を０とすることになり、吸着板３にパーティクル等が帯電して付着することを防止することができる。

従って、ガラス基板１１の近傍における吸着板３において、パーティクルの付着を防止するので、ガラス基板１１を吸着板３に吸着する際、ガラス基板１１と吸着板３の吸着面との間にパーティクルを巻き込むことも防止され、吸着力への影響も抑制することができる。又、プロセス時におけるガラス基板１１へのパーティクルの付着も抑制することができる。

本発明は、ガラス基板等の絶縁性基板に好適なものであり、例えば、ガラス基板を用いる有機ＥＬ製造装置や液晶製造装置に適用可能なものである。

本発明に係るガラス基板の静電吸着装置の実施形態の一例を示す概略図である。 本発明に係るガラス基板の吸着離脱方法の実施形態の一例を説明するフローチャートである。 本発明に係るガラス基板の吸着離脱方法における印加電圧のパターンを説明する図である。 本発明に係るガラス基板の静電吸着装置の電気等価回路モデルの図である。 従来の吸着離脱方法におけるガラス基板の吸着離脱時間の測定結果と、本発明に係る吸着離脱方法におけるガラス基板の吸着離脱時間の測定結果である。 本発明に係るガラス基板の静電吸着装置の実施形態の他の一例を示す概略図である。 従来のガラス基板の静電吸着装置を示す概略図である。 吸着力と吸着時間の関係を示すグラフである。 ガラス基板の自重によるたわみと、ギャップによる吸着力の変化を示すグラフである。 静電吸着装置の吸着面におけるガラス基板の表面電位を示すグラフである。 温度によるガラス基板の体積抵抗率の変化と吸着力の変化を示すグラフである。

符号の説明

１ 第１電極
２ 第２電極
３ 吸着板
４ 第１電源部
５ 第２電源部
６ 第１電流計
７ 第２電流計
８ 制御部
９ 温度センサ
１０ 位置センサ
１１ ガラス基板
２１ 金属カバー

Claims (12)

1. 少なくとも１つ以上の第１電極と少なくとも１つ以上の第２電極とが内部に配置された誘電体からなる吸着板と、
   前記第１電極に電圧を印加する第１電源と、
   前記第２電極に、前記第１電極とは逆の極性の電圧を印加する第２電源と、
   前記吸着板にガラス基板が吸着されたことを検知する吸着検知手段と、
   前記ガラス基板の温度を測定又は予測する温度検知手段と、
   前記吸着検知手段、前記温度検知手段からの検知結果に基づいて、前記第１電源、前記第２電源の電圧を制御する制御手段とを有し、
   前記第１電極、前記第２電極への電圧の印加により、前記ガラス基板を前記吸着板に静電吸着し、又、前記ガラス基板を前記吸着板から離脱させるガラス基板の静電吸着装置において、
   前記制御手段は、
   前記ガラス基板の大きさ、比重、電気抵抗率が予め設定されると共に、前記ガラス基板の吸着に要する吸着時間、前記ガラス基板を吸着保持する保持時間、前記ガラス基板の離脱に要する離脱時間が予め設定され、
   前記ガラス基板の大きさ、比重及び前記吸着時間に基づいて、前記ガラス基板の吸着に必要な吸着力を求め、
   前記電気抵抗率及び前記温度検知手段により測定又は予測された前記ガラス基板の温度に基づいて、前記吸着力を得るために必要な吸着電圧を求めると共に、吸着を保持するための保持電圧及び離脱するための離脱電圧を求め、
   前記吸着電圧の印加後、前記吸着検知手段により前記ガラス基板の吸着が検知された際、前記ガラス基板の吸着に要した実測吸着時間を測定し、
   予め設定された吸着時間と前記実測吸着時間とを比較し、予め設定された吸着時間と前記実測吸着時間が異なる場合には、前記実測吸着時間に基づいて、前記保持電圧及び前記離脱電圧を再計算し、
   再計算した保持電圧及び離脱電圧を用いて、前記ガラス基板の吸着維持及び離脱を制御することを特徴とするガラス基板の静電吸着装置。
2. 請求項１に記載のガラス基板の静電吸着装置において、
   前記制御手段は、前記吸着電圧、前記保持電圧、前記離脱電圧の少なくとも１つを、時間と共に漸減することを特徴とするガラス基板の静電吸着装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載のガラス基板の静電吸着装置において、
   前記吸着検知手段を、前記第１電極に流れる電流を測定する第１電流計、又は、第２電極に流れる電流を測定する第２電流計の少なくとも一方とすると共に、
   前記制御手段は、前記第１電流計、又は、前記第２電流計に流れる電流値の変化を検出して、前記吸着板に前記ガラス基板が吸着されたことを検知することを特徴とするガラス基板の静電吸着装置。
4. 請求項１又は請求項２に記載のガラス基板の静電吸着装置において、
   前記吸着検知手段を、前記吸着板の吸着面近傍に設けた位置センサとすると共に、
   前記制御手段は、前記位置センサを用いて、前記吸着板に前記ガラス基板が吸着されたことを検知することを特徴とするガラス基板の静電吸着装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のガラス基板の静電吸着装置において、
   更に、前記ガラス基板の変形量を予測又は測定する変形検知手段を設け、
   前記制御手段は、予測又は測定された前記ガラス基板の変形量に基づいて、前記吸着力を求めることを特徴とするガラス基板の静電吸着装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のガラス基板の静電吸着装置において、
   前記吸着板の吸着面以外の表面を覆うと共に接地された導電性部材を設けたことを特徴とするガラス基板の静電吸着装置。
7. ガラス基板の大きさ、比重、電気抵抗率を予め設定すると共に、前記ガラス基板の吸着に要する吸着時間、前記ガラス基板を吸着保持する保持時間、前記ガラス基板の離脱に要する離脱時間を予め設定し、
   前記ガラス基板の大きさ、比重及び前記吸着時間に基づいて、前記ガラス基板の吸着に必要な吸着力を求め、
   前記ガラス基板の温度を測定又は予測し、
   前記電気抵抗率及び測定又は予測された前記ガラス基板の温度に基づいて、前記吸着力を得るために必要な吸着電圧を求めると共に、吸着を保持するための保持電圧及び離脱するための離脱電圧を求め、
   前記吸着電圧の印加後、前記ガラス基板の前記吸着板への吸着を検知して、前記ガラス基板の吸着に要した実測吸着時間を測定し、
   予め設定された吸着時間と前記実測吸着時間とを比較し、予め設定された吸着時間と前記実測吸着時間が異なる場合には、前記実測吸着時間に基づいて、前記保持電圧及び前記離脱電圧を再計算し、
   誘電体からなる吸着板の内部に配置され、互いに逆の極性となる少なくとも１つ以上の第１電極と少なくとも１つ以上の第２電極とに、再計算した保持電圧及び離脱電圧を印加して、前記ガラス基板の吸着維持及び離脱を行うことを特徴とするガラス基板の吸着離脱方法。
8. 請求項７に記載のガラス基板の吸着離脱方法において、
   前記吸着電圧、前記保持電圧、前記離脱電圧の少なくとも１つを、時間と共に漸減することを特徴とするガラス基板の吸着離脱方法。
9. 請求項７又は請求項８に記載のガラス基板の吸着離脱方法において、
   前記第１電極、又は、前記第２電極に流れる電流値の少なくとも一方の変化を検出して、前記ガラス基板の前記吸着板への吸着を検知することを特徴とするガラス基板の吸着離脱方法。
10. 請求項７又は請求項８に記載のガラス基板の吸着離脱方法において、
    前記吸着板の吸着面近傍に設けた位置センサにより、前記ガラス基板の前記吸着板への吸着を検知することを特徴とするガラス基板の吸着離脱方法。
11. 請求項７乃至請求項１０のいずれかに記載のガラス基板の吸着離脱方法において、
    前記ガラス基板の変形量を予測又は測定し、予測又は測定された前記ガラス基板の変形量に基づいて、前記吸着力を求めることを特徴とするガラス基板の吸着離脱方法。
12. 請求項７乃至請求項１１のいずれかに記載のガラス基板の吸着離脱方法において、
    前記吸着板の吸着面以外の表面を覆うと共に接地された導電性部材により、前記吸着板の吸着面以外の表面の電位を０とすることを特徴とするガラス基板の吸着離脱方法。

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