JPH0866071A - 静電吸着装置 - Google Patents

静電吸着装置

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JPH0866071A
JPH0866071A JP6217898A JP21789894A JPH0866071A JP H0866071 A JPH0866071 A JP H0866071A JP 6217898 A JP6217898 A JP 6217898A JP 21789894 A JP21789894 A JP 21789894A JP H0866071 A JPH0866071 A JP H0866071A
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JP
Japan
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force
adsorbed
dielectric
electrostatic
electrode
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JP6217898A
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English (en)
Inventor
Megumi Takatsu
恵 高津
Kazuo Kikuchi
一夫 菊地
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 被吸着物の吸着力を正確に制御できるととも
に吸着状態を的確にモニタできる静電吸着装置を提供す
ること。 【構成】 本発明は誘電体2を間にして電極3と被吸着
物である薄板基板10とを配置し、所定の電圧Vを印加
しすることで誘電体2を介して電極3と薄板基板10と
の間に微少電流iを流し、これによって生じる静電力を
利用して薄板基板10を誘電体2の表面に吸着する静電
吸着装置1であり、電流計4によって測定した微少電流
iの値を制御部5に入力し、その測定値に基づいて電極
3と薄板基板10との間に印加する電圧Vを制御するも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、誘電体を介して電極と
被吸着物との間に微少電流を流すことによって生じる静
電力を利用し、被吸着物を誘電体の表面に吸着する静電
吸着装置に関する。
【0002】
【従来の技術】静電力を利用した静電吸着装置は、例え
ばウエハなどから成る薄板基板を吸着する際に用いられ
るものであり、真空中での吸着保持や薄板基板の平面度
矯正などに適している。従来、静電力を利用した静電吸
着装置には、主としてクーロン力を利用したものとジョ
ンセン・ラーベック力を利用したものとがある。図2
(a)はクーロン力を利用した静電吸着装置1’の構成
図であり、これは絶縁体2’(抵抗値約1013Ω・cm
以上)を介して電極3と被吸着物である薄板基板10と
の間に電圧を印加し、これによってクーロン力に基づく
静電力を発生させて薄板基板10を絶縁体2’の表面に
吸着させるものである。この際のクーロン力(FC )
は、FC =1/2・ε・(V/d)2 によって表される
(ε:絶縁体2’の誘電率、V:印加電圧、d:絶縁体
2’の厚さ)。
【0003】また、図2(b)はジョンセン・ラーベッ
ク力を利用した静電吸着装置1’’の構成図であり、こ
れは誘電体2(抵抗値約1011〜1013Ω・cm)を介
して電極3と薄板基板10との間に電圧を印加し、微少
電流iを流すことによって生じるジョンセン・ラーベッ
ク力に基づく静電力を発生させて薄板基板10を誘電体
2の表面に吸着させるものである。この際のジョンセン
・ラーベック力(FJR)は、FJR=1/8π・(V’/
d’)2 によって表される(V’:界面にかかる電圧、
d’:薄板基板10と誘電体2との距離)。
【0004】いずれの力を利用した静電吸着装置であっ
ても、ウエハ等の薄板基板10を吸着する場合には、吸
着力と印加電圧との相関関係に基づき安全を見越して多
めの吸着力(最低必要な吸着力の2〜3倍の力)を得る
ため常に高めの印加電圧を与えている。また、真空中で
使用する場合において、薄板基板10の吸着状態(吸着
しているか否か)をモニタするには、薄板基板10の裏
面に供給するヘリウム(He)等のガス(熱伝導を向上
させるためのガス)の圧力から検出するタイプと、真空
室内の真空計の値から検出するタイプとがある。
【0005】すなわち、薄板基板10の裏面に供給する
ヘリウム(He)等のガスの圧力から検出するタイプに
おいては、薄板基板10を吸着している場合と吸着して
いない場合との供給ガスの圧力差によって吸着状態をモ
ニタすることができる。また、真空室内の真空計の値か
ら検出するタイプにおいては、薄板基板10を吸着して
いる場合の真空計の値と、吸着していない場合の真空計
の値との差によって吸着状態をモニタすることができ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな静電吸着装置には次のような問題がある。つまり、
吸着力を得る場合に安全を見越して高めの印加電圧を与
えているため、ウエハ等の薄板基板内に過剰電流が流れ
て内部に形成した素子等に悪影響を及ぼしたり、被吸着
物である薄板基板に残留静電気が発生しやすく離脱の際
の応答特性が低下するという問題が生じる。
【0007】また、吸着状態をモニタする場合、ガス圧
と吸着力とのバランス等によって被吸着物にばたつきが
生じるとガス漏れが生じ、吸着している場合としていな
い場合との圧力差が少なくなってしまう。このため、供
給ガスの圧力や真空計の値からでは吸着状態を区別する
のが困難となる。よって、本発明は被吸着物の吸着力を
正確に制御できるとともに吸着状態を的確にモニタでき
る静電吸着装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために成された静電吸着装置である。すなわ
ち、本発明は誘電体を間にして電極と被吸着物とを配置
し、この状態で電極と被吸着物との間に所定の電圧を印
加しすることで誘電体を介して電極と被吸着物との間に
微少電流を流し、これによって生じる静電力を利用して
被吸着物を誘電体の表面に吸着する静電吸着装置であ
り、電流測定手段によって測定した微少電流の値を制御
手段に入力し、その測定値に基づいて電極と被吸着物と
の間に印加する電圧を制御するものである。
【0009】
【作用】本発明では、誘電体を介して電極と被吸着物と
の間に流れる微少電流を電流測定手段にて測定し、この
測定した微少電流に基づき電極と被吸着物との間に印加
する電圧を制御手段によって制御している。つまり、被
吸着物を吸着するための静電力は電極と被吸着物との間
に流れる微少電流に対して相関関係があるため、この微
少電流を測定することにより静電力すなわち被吸着物の
吸着力を検出することができる。また、電流測定手段に
て測定した微少電流を制御手段へ渡し、これに基づいて
電極と被吸着物との間の印加電圧をフィードバック制御
することで、常に一定の吸着力を得ることができる。ま
た、電極と被吸着物との間に流れる微少電流の値から被
吸着物の吸着力を得ることから、被吸着物の吸着状態を
直接的に把握することができる。
【0010】
【実施例】以下に、本発明における静電吸着装置の一実
施例を図に基づいて説明する。図1は本発明の静電吸着
装置における一実施例を説明する図で、(a)は構成
図、(b)は微少電流と吸着力との関係を示すものであ
る。本実施例における静電吸着装置1は、誘電体2(抵
抗値約1011〜1013Ω・cm)を介して電極3と被吸
着物である薄板基板10との間に電圧を印加し、微少電
流iを流すことによって発生するジョンセン・ラーベッ
ク力を利用して薄板基板10を吸着するものである。
【0011】ジョンセン・ラーベック力(FJR)は、微
少電流iにより生じる薄板基板10と誘電体2との間の
電位差によって発生するものであり、FJR=1/8π・
(V’/d’)2 によって表される(V’:界面にかか
る電圧、d’:薄板基板10と誘電体2との距離)。な
お、界面にかかる電圧V’は印加電圧V、薄板基板10
と誘電体2との接触界面の抵抗値および誘電体2の体積
固有の抵抗値から求まるものであり、印加電圧Vに比例
する。つまり、ジョンセン・ラーベック力は界面にかか
る電圧V’および印加電圧Vに対して所定の関係を有し
ており、微少電流iに対しても相関関係を有することに
なる。
【0012】本実施例における静電吸着装置1では、こ
の微少電流iを測定するための測定手段である電流計4
を備えており、さらにこの電流計4で測定した電流値に
基づき印加電圧Vを制御するための制御部5を備えてい
る。図1(b)に示すように、微少電流iと吸着力との
間には相関関係がある。すなわち、先に説明したよう
に、ジョンセン・ラーベック力は微少電流iに対して相
関関係を有しており、静電吸着装置1ではこのジョンセ
ン・ラーベック力が薄板基板10に対する吸着力とな
る。
【0013】例えば、制御部5はこの相関関係を関数と
してまたはテーブルデータとして記憶しており、電流計
4から得た微少電流iの値に基づき静電吸着装置1の吸
着力を算出し、これが設定値となるよう印加電圧Vに対
してフィードバック制御を行う。また、薄板基板10を
吸着するのに必要な吸着力を得るための微少電流iが予
め分かっている場合には、制御部5はその微少電流iと
なるよう印加電圧Vに対してフィードバック制御を行
う。
【0014】つまり、微少電流iを測定してこれに基づ
いた印加電圧Vのフィードバック制御を行うことで、薄
板基板10を吸着するのに必要な吸着力を的確に得るこ
とが可能となる。すなわち、この静電吸着装置1では安
全を見越して高めの印加電圧Vをかける必要がなく、必
要最小限の吸着力を得るための印加電圧Vを正確に与え
ることができるようになる。これは、薄板基板10への
残留静電気を抑制できるメリットもあり、離脱における
応答性を向上させることが可能となる。また、微少電流
iを測定することで薄板基板10の吸着力を把握できる
ため、必要に応じた吸着力を自由に設定することができ
るとともに、吸着状態のモニタを的確に行うことが可能
となる。
【0015】通常、ウエハから成る薄板基板10を吸着
するには100g/cm2 程度の吸着力があれば十分で
ある。この100g/cm2 の吸着力を得るために必要
な微少電流iが例えば3μAであった場合、制御部5は
電流計4から送られる微少電流iの値と3μAとを比較
して、微少電流iの方が大きい場合には印加電圧Vを下
げるように制御し、反対に微少電流iの方が小さい場合
には印加電圧Vを上げるよう制御する。これによって、
微少電流iの値が3μAとなるよう印加電圧Vを制御す
ることができ、必要な吸着力を正確に得ることができる
ようになる。
【0016】また、電流計4による微少電流iの値から
薄板基板10の吸着力がわかるため、これによって吸着
状態を把握することができる。すなわち、電流計4によ
る微少電流iの値が先に示した例えば3μAであった場
合には100g/cm2 の吸着力を得ていることにな
り、誘電体2の表面に薄板基板10を吸着していること
がわかる。また電流計4による微少電流iの値が0とな
っている場合には吸着力を得ていないことになり、薄板
基板10を吸着していないことがわかる。このように、
電流計4の値が所定の吸着力を得るための値を示してい
るか否かによって薄板基板10の吸着状態を直接モニタ
することができる。
【0017】本実施例における静電吸着装置1では、電
流計4の示す値から薄板基板10の吸着状態を直接モニ
タできるため、例えば薄板基板10の裏面にヘリウム
(He)等のガスを流す場合、吸着の際にそのガスの圧
力を調整しても薄板基板10における吸着状態のモニタ
に影響はない。つまり、吸着の際にガスの圧力を調整し
て薄板基板10のばたつき発生を防止することができ、
これによって薄板基板10の吸着状態を正確に判断でき
るようになる。
【0018】なお、本実施例では被吸着物としてウエハ
等から成る薄板基板10を例として説明したが本発明は
これに限定されず、半導体や導体、石英基板の両面に導
体を形成したもの等であっても同様である。また、本実
施例で示した微少電流iおよび吸着力の具体的な値は一
例であり、これに限定されるものではない。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように本発明の静電吸着装
置によれば次のような効果がある。すなわち、本発明の
静電吸着装置では被吸着物と電極との間に流れる微少電
流を測定しこれに基づいて印加電圧を制御しているた
め、的確な吸着力を得ることが可能となる。このため、
必要以上に印加電圧を高くしなくても済むことから被吸
着物や内部の素子等にに悪影響を与えることが無く、し
かも容易に被吸着物の離脱を行うことが可能となる。ま
た、微少電流に基づき吸着力を直接モニタすることがで
きるため、被吸着物の吸着状態を正確に把握することが
可能となる。こられによって、被吸着物の吸着および離
脱に関して信頼性の高い静電吸着装置を提供することが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における静電吸着装置の一実施例を説明
する図で、(a)は構成図、(b)は微少電流と吸着力
との関係を示すものである。
【図2】従来例を説明する構成図で、(a)はクーロン
力型、(b)はジョンセン・ラーベック力型である。
【符号の説明】
1 静電吸着装置 2 誘電体 3 電極 4 電流計 5 制御部 10 薄板基板

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘電体を間にして電極と被吸着物とを配
    置した状態で該電極と該被吸着物との間に所定の電圧を
    印加し、該誘電体を介して該電極と該被吸着物との間に
    微少電流を流すことによって生じる静電力を利用して該
    被吸着物を該誘電体の表面に吸着する静電吸着装置であ
    って、 前記微少電流を測定するための電流測定手段と、 前記電流測定手段で測定した微少電流に基づき前記電極
    と前記被吸着物との間に印加する電圧を制御する制御手
    段とを備えていることを特徴とする静電吸着装置。
JP6217898A 1994-08-19 1994-08-19 静電吸着装置 Pending JPH0866071A (ja)

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