KR102513466B1 - 정전식 피작업물 보유 방법 및 정전식 피작업물 보유 시스템 - Google Patents

정전식 피작업물 보유 방법 및 정전식 피작업물 보유 시스템 Download PDF

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Abstract

정전 흡착부의 전극에의 전압 인가를 끊은 상태로 피작업물의 보유가 가능한 정전식 피작업물 보유 방법 및 정전식 피작업물 보유 시스템을 제공한다. 정전식 피작업물 보유 방법은 초기화 공정 S1과 제전 공정 S2와 피작업물 세트 공정 S3과 피작업물 흡착 공정 S4와 피작업물 박리 공정 S5로 구성된다. 초기화 공정 S1은 정전 흡착부(1)의 전극(11)에 정전압을 인가함과 아울러 전극(12)에 부전압을 인가하는 공정이며, 제전 공정 S2는 정전 흡착부(1)의 표면(1a)의 전하를 제전하는 공정이다. 그리고, 피작업물 세트 공정 S3은 피작업물 W를 정전 흡착부(1)의 표면(1a)에 맞닿게 하는 공정이며, 피작업물 흡착 공정 S4는 정전 흡착부(1)의 전극(11)에의 정전압의 인가와 전극(12)에의 부전압의 인가를 끊는 공정이다. 또한, 피작업물 박리 공정 S5는 정전 흡착부(1)의 전극(11)에 정전압을 인가함과 아울러 전극(12)에 부전압을 인가하는 공정이다.

Description

정전식 피작업물 보유 방법 및 정전식 피작업물 보유 시스템
이 발명은, 도체, 반도체 및 유전체 등의 피작업물(workpiece)을 보유하기 위한 정전식 피작업물 보유 방법 및 정전식 피작업물 보유 시스템에 관한 것이다.
실리콘 웨이퍼 등의 피작업물을 보유하는 정전식 피작업물 보유 기술로서는, 예를 들면 특허 문헌 1이나 특허 문헌 2에 기재의 장치가 알려져 있다.
이들 장치는, 정전 흡착부와 전압 제어부로 구성되어 있다. 구체적으로는, 정전 흡착부가, 정부(正負) 1쌍의 전하를 주는 복수의 전극과 이들 전극을 덮은 절연층으로 형성되어 있다. 그리고, 전압 제어부가, 고전압을 정전 흡착부의 복수의 전극에 인가하거나 인가한 전압을 방전시키거나 할 수가 있다.
이에 의해, 전압 제어부에 의해, 고전압을 정전 흡착부의 전극에 인가시킴으로써, 정전 흡착력이 정전 흡착부의 표면에 재치된 피작업물과 정전 흡착부와의 사이에 생겨 피작업물이 정전 흡착부에 보유된다. 그리고, 전압 제어부에 의해, 전극에의 고전압의 인가를 정지하고 피작업물과 정전 흡착부와의 사이의 정전 흡착력을 해소함으로써, 피작업물의 해방을 행할 수가 있다. 즉, 이들 장치는, 피작업물을 정전 흡착력에 의해 흡인하여 보유(chuck)함과 아울러, 릴리스(release)시에는 피작업물을 탈착(dechuck)할 수 있는 정전 척(chuck)으로서 기능한다.
일본국 특허공개 1997-036212호 공보 일본국 특허공개 2003-282671호 공보
그러나, 상기한 종래의 기술에서는 다음과 같은 문제가 있다.
즉, 상기 장치에서는, 피작업물을 보유할 때에, 정전 흡착력을 피작업물과 정전 흡착부와의 사이에 발생시키기 위해서, 고전압을 피작업물에 계속 인가하지 않으면 안 된다. 즉, 피작업물을 보유하고, 정전 흡착부를 어느 공정으로부터 다음의 공정에 반송할 때에, 전극에 고전압을 계속 인가하기 위해서, 전원으로부터의 케이블을 정전 흡착부의 전극에 접속한 채로 하지 않으면 안 된다. 공정 사이의 거리가 긴 경우에는, 긴 케이블을 질질 끌면서 피작업물을 반송하게 되어, 매우 불편하고, 작업 효율의 저하를 초래한다.
또, 박막의 실리콘 웨이퍼에 있어서는, 정전 흡착부로부터 박리하여, 단체(單體)로 운반하면, 균열이나 마이크로 크랙(crack)이 실리콘 웨이퍼의 표면에 발생할 우려가 있다. 따라서, 이러한 박막 실리콘 웨이퍼를 정전 흡착부에 흡착시킨 상태로 운송할 수가 있다면, 균열 등의 발생을 방지할 수가 있다. 그러나, 케이블 접속이 필요한 종래의 기술에서는, 이러한 운반은 불가능하였다.
이 발명은, 상술한 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 정전 흡착부의 전극에의 전압 인가를 끊은 상태로 피작업물의 보유가 가능한 정전식 피작업물 보유 방법 및 정전식 피작업물 보유 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 제1의 발명은, 정전압을 인가 가능한 1개 이상의 제1의 전극과 부전압을 인가 가능한 1개 이상의 제2의 전극과 이들 제1 및 제2의 전극을 피복한 유전체로 형성된 정전 흡착부의 표면에, 피작업물을 정전 흡착력에 의해 보유하기 위한 정전식 피작업물 보유 방법으로서, 정전압을 제1의 전극에 인가함과 아울러 부전압을 제2의 전극에 인가하는 초기화 공정과, 초기화 공정의 실행 후에, 정전 흡착부의 표면의 전하를 제전(除電)하는 제전 공정과, 제전 공정의 실행 후에, 피작업물을 정전 흡착부의 표면에 맞닿게 하는 피작업물 세트(set) 공정과, 피작업물 세트 공정의 실행 후에, 제1의 전극에의 정전압의 인가와 제2의 전극에의 부전압의 인가를 끊는 피작업물 흡착 공정과, 피작업물 흡착 공정의 실행 후에, 정전압을 제1의 전극에 인가함과 아울러 부전압을 제2의 전극에 인가하는 피작업물 박리 공정을 구비하는 구성으로 하였다.
이러한 구성에 의해, 초기화 공정을 실행하면, 정전압이 제1의 전극에 인가됨과 아울러 부전압이 제2의 전극에 인가된다. 이에 의해, 정전압에 대응한 정전하가, 정전 흡착부의 표면에 있어서 또한 제1의 전극의 바로 위의 위치에 대전함과 아울러, 부전압에 대응한 부전하가, 정전 흡착부의 표면에 있어서 또한 제2의 전극의 바로 위의 위치에 대전한다.
그런 후에, 제전 공정을 실행하면, 정전압이 제1의 전극에 인가되고 또한 부전압이 제2의 전극에 인가된 상태로, 정전 흡착부의 표면에 대전한 정전하 및 부전하가 제전되어 정전 흡착부의 표면 전위가 제로(zero)로 된다.
이러한 상태로, 피작업물 세트 공정을 실행함으로써, 피작업물을 정전 흡착부에 싣는 등을 하여, 정전 흡착부의 표면에 맞닿게 할 수가 있다.
이 피작업물 세트 공정의 실행 후에, 피작업물 흡착 공정을 실행함으로써, 제1의 전극에의 정전압의 인가와 제2의 전극에의 부전압의 인가가 끊어지고, 당해 정전압에 대응한 부전하가, 정전 흡착부의 표면에 있어서 또한 제1의 전극의 바로 위의 위치에 대전함과 아울러, 당해 부전압에 대응한 정전하가, 정전 흡착부의 표면에 있어서 또한 제2의 전극의 바로 위의 위치에 대전한다.
이 결과, 정전하가 피작업물의 이면에 있어서 또한 제1의 전극에 대응하는 위치에 유기(誘起)됨과 아울러, 부전하가 피작업물의 이면에 있어서 또한 제2의 전극에 대응하는 위치에 유기된다. 이에 의해, 피작업물 이면의 전하와 정전 흡착부 표면의 전하와의 정전 흡착력에 의해, 피작업물이 정전 흡착부의 표면에 흡착된다.
그리고, 피작업물 흡착 공정의 실행 후에, 피작업물 박리 공정을 실행함으로써, 정전압이 제1의 전극에 인가됨과 아울러 부전압이 제2의 전극에 인가된다. 이에 의해, 정전 흡착부의 표면에 있어서 또한 제1의 전극의 바로 위의 위치에 대전한 부전하와 제2의 전극의 바로 위의 위치에 대전한 정전하가, 제1 및 제2의 전극에 인가된 정전압과 부전압에 의해 소멸된다. 이 결과, 피작업물과 정전 흡착부와의 사이의 정전 흡착력이 해제되어 피작업물을 용이하게 정전 흡착부의 표면으로부터 박리할 수가 있다.
제2의 발명은, 제1의 발명과 관련되는 정전식 피작업물 보유 방법에 있어서, 제전 공정은, 미약 X선을 정전 흡착부의 주위의 기체에 조사하여, 당해 기체를 이온화 함으로써, 정전 흡착부의 표면의 전하를 제전하는 구성으로 하였다.
이러한 구성에 의해, 제전 공정을 실행하면, 미약 X선이 정전 흡착부의 주위의 기체에 조사되어, 정전 흡착부의 주위에, 거의 동량의 정이온(plus ion)과 부이온(minus ion)이 발생한다. 그리고, 정전 흡착부의 표면에 있는 또한 제1의 전극의 바로 위에 있는 정전하가, 부이온에 의해 제전되고, 제2의 전극의 바로 위에 있는 부전하가, 정이온에 의해 제전된다. 이 결과, 정전 흡착부의 표면 전체가 제전된다.
제3의 발명은, 제1 또는 제2의 발명과 관련되는 정전식 피작업물 보유 방법에 있어서, 정전 흡착부의 제1 및 제2의 전극은, 소정 간격으로 서로 이웃하게 되도록 병설된 평판 모양의 전극, 또는 소정 간격으로 서로 맞물리도록 배치하여 설치된 빗살 모양의 전극의 어느 것인 구성으로 하였다.
이러한 구성에 의해, 정전 흡착부의 제1 및 제2의 전극이, 평판 모양의 전극인 경우에는, 피작업물을 쿨롬력(Coulomb force)에 의해 정전 흡착할 수가 있다. 따라서, 정전 흡착부상의 절연체의 피작업물에 대해서는, 충분한 정전 흡착력을 얻을 수가 없지만, 도체나 실리콘 웨이퍼 등의 반도체의 피작업물에 대해서는, 정전 유도에 의한 강한 정전 흡착력을 얻을 수가 있어, 피작업물을 강고하게 보유할 수가 있다.
또, 정전 흡착부의 제1 및 제2의 전극이, 소정 간격으로 서로 맞물리도록 배치하여 설치된 빗살 모양의 전극인 경우에는, 피작업물을 그래디엔트력(gradient force)에 의해 정전 흡착할 수가 있다. 따라서, 도체나 반도체의 피작업물을 정전 흡착하는 것이 가능할 뿐만 아니라, 유리 기판 등의 절연체의 피작업물에 대해서도, 유전 분극에 의한 강한 정전 흡착력을 얻을 수가 있어 이러한 피작업물을 강고하게 보유할 수가 있다.
또, 제4의 발명은, 정전압을 인가 가능한 1개 이상의 제1의 전극과 부전압을 인가 가능한 1개 이상의 제2의 전극과 이들 제1 및 제2의 전극을 피복한 유전체로 형성된 정전 흡착부와, 정전압을 제1의 전극에 인가함과 아울러 부전압을 제2의 전극에 인가할 수가 있는 전원부와, 정전 흡착부의 표면의 전하를 제전하는 제전부와, 피작업물을 정전 흡착부의 표면에 맞닿음 가능 및 취출 가능한 피작업물 세트부와, 피작업물 세트부와 제전부와 전원부를 제어하는 제어부를 구비하는 정전식 피작업물 보유 시스템으로서, 제어부는, 전원부를 온(on)으로 하는 초기화부와, 초기화부의 작동 후에, 제전부를 구동시키는 제전 구동부와, 제전 구동부의 작동 후에, 피작업물 세트부를 구동하여, 피작업물을 정전 흡착부의 표면에 맞닿게 하는 피작업물 맞닿음부와, 피작업물 맞닿음부의 작동 후에, 전원부를 오프(off)로 하는 피작업물 흡착부와, 피작업물 흡착부의 작동 후에, 전원부를 온으로 함과 아울러, 피작업물 세트부를 구동하여, 피작업물을 정전 흡착부로부터 취출하는 피작업물 박리부를 구비하는 구성으로 하였다.
이러한 구성에 의해, 제어부의 초기화부의 제어에 의해, 전원부가 온으로 되면, 정전압이 정전 흡착부의 제1의 전극에 인가됨과 아울러, 부전압이 제2의 전극에 인가된다. 이에 의해, 정전압에 대응한 정전하가, 정전 흡착부의 표면에 있어서 또한 제1의 전극의 바로 위의 위치에 대전함과 아울러, 부전압에 대응한 부전하가, 정전 흡착부의 표면에 있어서 또한 제2의 전극의 바로 위의 위치에 대전한다.
그런 후에, 제전 구동부의 제어에 의해, 제전부가 구동되면, 제전부에 의해, 정전 흡착부의 표면의 전하가 제전된다. 이에 의해, 정전압이 제1의 전극에 인가되고 또한 부전압이 제2의 전극에 인가된 상태로, 정전 흡착부의 표면에 대전한 정전하 및 부전하가 제전되어 정전 흡착부의 표면 전위가 제로(zero)로 된다.
이러한 상태로, 피작업물 맞닿음부의 제어에 의해, 피작업물 세트부가 구동되면, 피작업물 세트부에 의해, 피작업물이 정전 흡착부에 재치되는 등을 하여, 피작업물이 정전 흡착부의 표면에 맞닿는다.
그런 후에, 피작업물 흡착부의 제어에 의해, 전원부가 오프로 되면, 제1의 전극에의 정전압의 인가와 제2의 전극에의 부전압의 인가가 끊어진다. 이에 의해, 당해 정전압에 대응한 부전하가, 정전 흡착부의 표면에 있어서 또한 제1의 전극의 바로 위의 위치에 대전함과 아울러, 당해 부전압에 대응한 정전하가, 정전 흡착부의 표면에 있어서 또한 제2의 전극의 바로 위의 위치에 대전한다.
이 결과, 정전하가 피작업물의 이면에 있어서 또한 제1의 전극에 대응하는 위치에 유기됨과 아울러, 부전하가 피작업물의 이면에 있어서 또한 제2의 전극에 대응하는 위치에 유기되고, 피작업물 이면의 전하와 정전 흡착부 표면의 전하와의 정전 흡착력에 의해, 피작업물이 정전 흡착부의 표면에 흡착된다.
그리고, 제어부의 피작업물 흡착부에 의한 제어가 종료하면, 피작업물 박리부의 제어에 의해, 전원부가 온으로 되어, 정전압이 제1의 전극에 인가됨과 아울러, 부전압이 제2의 전극에 인가된다. 이에 의해, 정전 흡착부의 표면에 있어서 또한 제1의 전극의 바로 위의 위치에 대전한 부전하와 제2의 전극의 바로 위의 위치에 대전한 정전하가, 제1 및 제2의 전극에 인가된 정전압과 부전압에 의해 소멸된다. 이 결과, 피작업물과 정전 흡착부와의 사이의 정전 흡착력이 해제된다.
이러한 상태로, 피작업물 박리부의 제어에 의해, 피작업물 세트부가 구동되어 피작업물이 정전 흡착부로부터 박리된다.
제5의 발명은, 제4의 발명과 관련되는 정전식 피작업물 보유 시스템에 있어서, 제전부는, 작동시에, 미약 X선을 정전 흡착부의 주위의 기체에 조사하여, 당해 기체를 이온화 함으로써, 정전 흡착부의 표면의 전하를 제전하기 위한 정전기 제거 장치인 구성으로 하였다.
이러한 구성에 의해, 제전 구동부의 제어에 의해, 제전부인 정전기 제거 장치가 구동되면, 정전기 제거 장치로부터 출력된 미약 X선이 정전 흡착부의 주위의 기체에 조사되어, 정전 흡착부의 주위에, 거의 동량의 정이온과 부이온이 발생한다. 그리고, 정전 흡착부의 표면에 있는 또한 제1의 전극의 바로 위에 있는 정전하가, 부이온에 의해 제전되고, 제2의 전극의 바로 위에 있는 부전하가, 정이온에 의해 제전된다. 이 결과, 정전 흡착부의 표면 전체가 제전된다.
제6의 발명은, 제4 또는 제5의 발명과 관련되는 정전식 피작업물 보유 시스템에 있어서, 정전 흡착부의 제1 및 제2의 전극은, 소정 간격으로 서로 이웃하게 되도록 병설된 평판 모양의 전극, 또는 소정 간격으로 서로 맞물리도록 배치하여 설치된 빗살 모양의 전극의 어느 것인 구성으로 하였다.
제7의 발명은, 피작업물 보유 장치로서, 제1의 전극과, 제2의 전극과, 이들 제1의 전극과 제2의 전극을 피복한 유전체를 구비하고, 이들 표면의 피작업물을 흡착하는 정전 흡착부와, 정전 흡착부의 표면의 전하를 제거하기 위해, 정전 흡착부의 주위의 기체를 이온화하는 정전기 제거 장치와, 상기 제1의 전극 및 상기 제2의 전극은 소정 간격으로 이웃하도록 병설된 평판 모양의 전극이며, 이들 제1전극 및 제2전극의 전위가 제로볼트로 유지된 상태에서 제1전극상의 정전 흡착부의 표면이 부전하로 대전됨과 아울러 제2전극상의 정전 흡착부의 표면이 정전하에 대전되고, 또한 제1전극상의 피작업물에 정전하가 대전됨과 아울러 제2전극상의 피작업물에 부전하가 대전되어 있으며, 이에 따라 피작업물 내부가 전계 제로의 정전 유도 상태이며, 이 피작업물이 정전 흡착부에 흡착되어 있는 구성으로 하였다.
제8의 발명은, 피작업물 보유 장치로서, 제1의 전극과, 제2의 전극과, 이들 제1의 전극과 제2의 전극을 피복한 유전체를 구비하고, 이들 표면의 피작업물을 흡착하는 정전 흡착부와, 정전 흡착부의 표면의 전하를 제거하기 위해, 정전 흡착부의 주위의 기체를 이온화하는 정전기 제거 장치와, 상기 제1의 전극 및 상기 제2의 전극은 소정 간격으로 서로 맞물리도록 배설된 빗 이빨 모양의 전극이며, 이들 제1전극 및 제2전극의 전위가 제로볼트로 유지된 상태에서 제1전극의 각 치부상의 정전 흡착부의 표면이 정전하로 대전됨과 아울러 제2전극의 각 치부의 정전 흡착부의 표면이 부전하로 대전되고, 또한 제1전극상의 각 치부상의 피작업물에 부전하가 대전됨과 아울러 제2전극상의 각 치부상의 피작업물에 정전하가 대전되어 있으며, 이에 따라 피작업물 내부가 유전 분극 상태로, 이 피작업물이 정전 흡착부에 흡착되어 있는 구성으로 하였다.
이상 자세하게 설명한 것처럼, 이 발명에 의하면, 전압을 정전 흡착부의 제1 및 제2의 전극에 인가하는 일이 없이, 피작업물을 정전 흡착부에서 보유할 수가 있으므로, 전원으로부터의 케이블을 정전 흡착부에 접속하는 일이 없이, 정전 흡착부를 반송할 수가 있고, 그 결과, 반송 작업의 효율을 높일 수가 있음과 아울러 소비 전력의 삭감을 도모할 수가 있다고 하는 뛰어난 효과가 있다.
또, 균열이나 마이크로 크랙이 발생하기 쉬운 박막 실리콘 웨이퍼 등의 피작업물의 경우에 있어서도, 전원용의 케이블을 접속하는 일이 없이, 피작업물을 보유한 정전 흡착부만을 안전하게 운반할 수가 있다고 하는 효과가 있다.
또한, 제3의 발명이나 제6의 발명에 의하면, 쿨롬력(Coulomb force)에 의해, 도체나 실리콘 웨이퍼 등의 반도체의 피작업물을 강고하게 보유할 수가 있고, 또 그래디엔트력(gradient force)에 의해, 도체나 반도체뿐만이 아니라, 절연체의 피작업물도 보유할 수가 있다고 하는 효과가 있다.
또한, 제2 및 제5의 발명에 의하면, 미약 X선을 정전 흡착부의 주위의 기체에 조사하여, 정전 흡착부의 표면을 제전하는 구성이므로, 제전 부재 등을 정전 흡착부에 접촉시키는 일이 없이 제전할 수가 있다. 이 결과, 접촉식의 제전 수단에서 생기는 정전 흡착부 표면의 마모나 오염, 그리고 파티클(particle) 발생이라고 하는 사태가 생기는 일이 없다. 따라서, 파티클에 의한 오염이 문제가 되는 반도체 기판을 제전하는 경우에는, 이들 발명을 이용하면 특히 유효하다.
또, 마찬가지의 비접촉식의 제전 수단인 이오나이저(ionizer)보다, 단위 시간당의 제전량이 많기 때문에, 제전 작업 시간의 단축화를 도모할 수가 있다.
또한, 미약 X선의 광각 조사가 가능하므로, 다수의 정전 흡착부에 대해서, 제전 처리가 가능하게 된다. 이 결과, 뱃치(batch) 단위의 제전 처리가 가능하게 되어 작업 효율의 향상을 도모할 수가 있다.
도 1은 이 발명의 제1 실시예와 관련되는 정전식 피작업물 보유 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 이 실시예의 정전식 피작업물 보유 방법을 실행하기 위한 장치를 나타내는 개략도이다.
도 3은 1쌍의 전극을 노출시켜 나타내는 정전 흡착부의 평면도이다.
도 4는 초기화 공정을 실행한 상태의 장치를 나타내는 개략도이다.
도 5는 제전 공정을 실행한 상태의 장치를 나타내는 개략도이다.
도 6은 피작업물 세트 공정을 실행한 상태의 장치를 나타내는 개략도이다.
도 7은 피작업물 흡착 공정을 실행한 상태의 장치를 나타내는 개략도이다.
도 8은 정전 흡착부를 전원부로부터 떼어낸 상태를 나타내는 개략도이다.
도 9는 피작업물 박리 공정을 실행한 상태의 장치를 나타내는 개략도이다.
도 10은 이 발명의 제2 실시예와 관련되는 정전식 피작업물 보유 방법의 주요부를 나타내는 장치의 개략도이다.
도 11은 1쌍의 전극을 노출시켜 나타내는 정전 흡착부의 평면도이다.
도 12는 이 발명의 제3 실시예와 관련되는 정전식 피작업물 보유 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 13은 이 발명의 제4 실시예와 관련되는 정전식 피작업물 보유 방법을 나타내는 사시도이다.
도 14는 초기화 공정시에 있어서의 정전기 제거 장치의 배치를 나타내는 개략도이다.
도 15는 제전 공정을 실행한 상태를 나타내는 개략도이다.
도 16은 제전 공정의 제전 작용을 설명하기 위한 개략도이다.
도 17은 피작업물 세트 공정을 나타내는 개략도이다.
도 18은 실험 장치를 나타내는 개략도이다.
도 19는 실험 결과를 나타내는 선도(線圖)이다.
도 20은 뱃치(batch) 처리를 나타내는 사시도이다.
도 21은 정전기 제거 장치를 정전식 피작업물 보유 시스템에 적용한 예를 나타내는 블록도이다.
도 22는 정전 흡착부의 하나의 변형예를 나타내는 평면도이며 전극을 노출시켜 나타낸다.
도 23은 정전 흡착부의 다른 변형예를 나타내는 평면도이며 전극을 노출시켜 나타낸다.
이하, 이 발명의 최선의 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
<실시예 1>
도 1은 이 발명의 제1 실시예와 관련되는 정전식 피작업물 보유 방법을 나타내는 흐름도이며, 도 2는 이 실시예의 정전식 피작업물 보유 방법을 실행하기 위한 장치를 나타내는 개략도이다.
이 실시예의 정전식 피작업물 보유 방법은, 피작업물을 정전 흡착부에서 보유하거나 또는 박리하기 위한 방법으로서, 이 방법은, 도 1에 나타내듯이, 초기화 공정 S1과 제전 공정 S2와 피작업물 세트 공정 S3과 피작업물 흡착 공정 S4와 피작업물 박리 공정 S5로 구성된다.
이들 공정을 실행하는 장치는, 도 2에 나타내듯이, 피작업물 W를 정전 흡착하기 위한 정전 흡착부(1)와, 이 정전 흡착부(1)에 소정의 고전압을 공급하기 위한 전원부(2)로 구성되어 있다.
정전 흡착부(1)는, 제1의 전극으로서의 1개의 전극(11)과 제2의 전극으로서의 1개의 전극(12)을 유전체(10)로 피복한 구조로 되어 있다.
도 3은 1쌍의 전극(11, 12)을 노출시켜 나타내는 정전 흡착부(1)의 평면도이다.
도 3에 나타내듯이, 전극(11, 12)은, 평판 모양의 2매의 전극이며, 간격 d1로 서로 이웃하게 되도록 줄지어 있다.
이러한 전극(11, 12)의 소재로서는, 카본 잉크를 적용하였다. 그리고, 전극(11, 12)을 피복한 유전체(10)의 소재로서는, 폴리이미드 수지를 적용하였다.
도 2에 나타내듯이, 전원부(2)는, 예를 들면 +2000V(볼트)의 정전압을 전극(11)에 인가 가능한 전원(21)과, 예를 들면 -2000V의 부전압을 전극(12)에 인가 가능한 전원(22)을 구비하고 있다. 구체적으로는, 부극(negative electrode)이 접지된 전원(21)이, 스위치 SW1과 커넥터(13)를 통해 전극(11)에 전기적으로 접속되고, 그리고 정극(positive electrode)이 접지된 전원(22)이, 스위치 SW2와 커넥터(14)를 통해 전극(12)에 전기적으로 접속되어 있다.
도 4는 초기화 공정 S1을 실행한 상태의 장치를 나타내는 개략도이다.
초기화 공정 S1은, 정전압을 정전 흡착부(1)의 전극(11)에 인가함과 아울러 부전압을 전극(12)에 인가하는 공정이다.
구체적으로는, 도 4에 나타내듯이, 전원부(2)의 스위치 SW1, SW2를 모두 온(on)으로 한다.
이에 의해, +2000V의 정전압이 전극(11)에 인가되고, -2000V의 부전압이 전극(12)에 인가된다. 이 결과, +2000V에 대응한 정전하가 전극(11)의 바로 위의 정전 흡착부 표면(1a)에 대전하여, 당해 표면(1a)의 부위가 거의 +2000V의 전위로 된다. 또, -2000V에 대응한 부전하가 전극(12)의 바로 위의 정전 흡착부 표면(1a)에 대전하여, 당해 표면(1a)의 부위가 거의 -2000V의 전위로 된다.
도 5는 제전 공정 S2를 실행한 상태의 장치를 나타내는 개략도이다.
제전 공정 S2는, 정전 흡착부(1)의 표면(1a)의 전하를 제전하는 공정이며, 이 공정은, 상기 초기화 공정 S1의 실행 후에 실행된다.
구체적으로는, 도 5에 나타내듯이, 전원부(2)의 스위치 SW1, SW2를 온으로 한 상태로, 접지된 제전 브러쉬(15)를 정전 흡착부(1)의 표면(1a)의 거의 전면에 접촉시킨다. 그런 후에, 이 제전 브러쉬(15)를 정전 흡착부(1)로부터 멀리하여 정전 흡착부(1)와의 접촉을 끊는다.
이에 의해, 정전 흡착부(1)의 표면(1a)에 대전한 정전하 및 부전하가 제전되어 정전 흡착부(1)의 표면(1a)의 전위가 거의 0V로 된다.
도 6은 피작업물 세트 공정 S3을 실행한 상태의 장치를 나타내는 개략도이다.
피작업물 세트 공정 S3은, 피작업물 W를 정전 흡착부(1)의 표면(1a)에 맞닿게 하는 공정이며, 이 공정은, 상기 제전 공정 S2의 실행 후에 실행된다.
구체적으로는, 도 6에 나타내듯이, 전원부(2)의 스위치 SW1, SW2를 온으로 한 상태로, 피작업물 W를 정전 흡착부(1)에 실어, 피작업물 W를 표면(1a)에 맞닿게 한다. 이 때, 전극(11, 12)은, +2000V, -2000V로 유지되고 있지만, 정전 흡착부(1)의 표면(1a)은, 상기 제전 공정 S2에 의해 제전되어 있다. 이 때문에, 전하에 의한 정전 흡착력은, 피작업물 W와 정전 흡착부(1)와의 사이에 생기지 않는다. 이 결과, 피작업물 W를 정전 흡착부(1)의 표면(1a)의 임의의 장소에 순조롭게 위치시킬 수가 있다.
도 7은 피작업물 흡착 공정 S4를 실행한 상태의 장치를 나타내는 개략도이며, 도 8은 정전 흡착부(1)를 전원부(2)로부터 떼어낸 상태를 나타내는 개략도이다.
피작업물 흡착 공정 S4는, 정전 흡착부(1)의 전극(11)에의 정전압의 인가와 전극(12)에의 부전압의 인가를 끊는 공정이며, 이 공정은, 피작업물 세트 공정 S3의 실행 후에 실행된다.
구체적으로는, 도 7에 나타내듯이, 피작업물 W를 정전 흡착부(1)에 재치시킨 상태로, 전원부(2)의 스위치 SW1, SW2를 모두 오프(off)로 한다.
이에 의해, 전극(11)에의 정전압의 인가와 전극(12)에의 부전압의 인가가 끊어져 전극(11, 12)의 전위가 모두 0V로 바뀐다. 동시에, 전극(11)의 바로 위의 정전 흡착부 표면(1a)이 -2000V의 전위로 되고, 전극(12)의 바로 위의 정전 흡착부 표면(1a)이 +2000V의 전위로 된다. 즉, -2000V에 대응한 부전하가 전극(11) 바로 위의 정전 흡착부 표면(1a)에 대전함과 아울러, +2000V에 대응한 정전하가 전극(12) 바로 위의 정전 흡착부 표면(1a)에 대전한다.
이 결과, 정전하가 전극(11) 바로 위의 피작업물 W의 이면 Wa 개소에 대전함과 아울러, 부전하가 전극(12) 바로 위의 피작업물 W의 이면 Wa 개소에 대전하므로, 이들 전하에 의한 정전 흡착력이 발생한다. 이 정전 흡착력에 의해, 피작업물 W가 정전 흡착부(1)의 표면(1a)에 흡착된다.
그런데, 도 3에 나타낸 것처럼, 전극(11, 12)이 병렬의 평판 모양 전극이므로, 피작업물 W는 쿨롬력에 의해 정전 흡착된다.
즉, 피작업물 W가, 도체나 실리콘 웨이퍼 등의 반도체인 경우에는, 정전 흡착부 표면(1a) 위의 정전하, 부전하 사의의 외부 전계에 의해, 피작업물 W가 내부 전계 제로(zero)의 정전 유도 상태로 된다. 이 때문에, 피작업물 W가, 강한 정전 흡착력에 의해 정전 흡착부 표면(1a)에 흡착된다. 또한, 피작업물 단위 면적당의 전극(11, 12)의 단위 면적이 크기 때문에, 이 점으로부터도, 큰 흡착력을 얻을 수가 있다.
이와 같이, 피작업물 흡착 공정 S4를 실행함으로써, 전원부(2)를 오프로 한 상태로, 피작업물 W를 정전 흡착부(1)로 보유할 수가 있으므로, 도 8에 나타내듯이, 커넥터(13)의 숫커넥터(13a)와 암커넥터(13b)를 떼어 내고, 커넥터(14)의 숫커넥터(14a)와 암커넥터(14b)를 떼어 내도, 피작업물 W는 정전 흡착부(1)에 흡착된 상태에 있다. 따라서, 정전 흡착부(1)에 전원부(2)로부터의 케이블을 접속하는 일이 없이, 피작업물 W를 흡착한 정전 흡착부(1)만을 소정의 장소에 반송할 수가 있다.
도 9는 피작업물 박리 공정 S5를 실행한 상태의 장치를 나타내는 개략도이다.
피작업물 박리 공정 S5는, 정전압을 정전 흡착부(1)의 전극(11)에 인가함과 아울러 부전압을 전극(12)에 인가하는 공정이며, 이 공정은, 피작업물 흡착 공정 S4의 실행 후에 실행된다.
구체적으로는, 도 7에 나타낸 상태로, 소정의 가공을 피작업물 W에 행한 후, 또는 도 8에 나타내는 정전 흡착부(1)를 반송처의 전원부(2)에 커넥터(13, 14)를 통해 접속한 후, 도 9에 나타내듯이, 전원부(2)의 스위치 SW1, SW2를 모두 온으로 한다.
이에 의해, +2000V의 정전압이 전극(11)에 인가되고, -2000V의 부전압이 전극(12)에 인가된다. 이 결과, 전극(11)의 바로 위의 정전 흡착부 표면(1a)에 대전하고 있던 부전하(도 7 참조)가 제전되어, 당해 표면(1a)의 부위가 거의 0V의 전위로 된다. 또, 전극(12)의 바로 위의 정전 흡착부 표면(1a)에 대전하고 있던 정전하(도 7 참조)가 제전되어, 당해 표면(1a)의 부위도 거의 0V의 전위로 된다. 이 결과, 피작업물 W와 정전 흡착부(1)와의 사이의 정전 흡착력이 해제되고, 2점 쇄선으로 나타내듯이, 피작업물 W를 용이하게 정전 흡착부(1)의 표면(1a)으로부터 박리할 수가 있다.
<실시예 2>
다음에, 이 발명의 제2 실시예에 대해 설명한다.
도 10은 이 발명의 제2 실시예와 관련되는 정전식 피작업물 보유 방법의 주요부를 나타내는 장치의 개략도이며, 도 11은 1쌍의 전극(11′, 12′)을 노출시켜 나타내는 정전 흡착부(1)의 평면도이다.
이 실시예의 정전식 피작업물 보유 방법에서는, 빗살 모양의 전극(11′, 12′)을 제1 및 제2의 전극으로서 이용하는 점이, 상기 제1 실시예와 다르다.
구체적으로는, 도 10 및 도 11에 나타내듯이, 정전 흡착부(1)의 유전체(10)에 피복되는 전극(11′, 12′)이, 각각 빗살 모양으로 형성되고, 이들 전극(11′, 12′)이, 간격 d2로 서로 맞물리도록 배치되어 있다.
이러한 구성에 의해, 피작업물 W는, 그래디엔트력에 의해 정전 흡착된다.
즉, 피작업물 흡착 공정 S4를 실행하면, 도 10에 나타내듯이, 정전하가 전극(11′)의 각 치부(11a′)의 바로 위의 정전 흡착부 표면(1a)에 각각 대전하고, 부전하가 전극(12′)의 각 치부(12a′)의 바로 위의 정전 흡착부 표면(1a)에 각각 대전한다. 이 결과, 피작업물 W의 이면 Wa에는, 이들 전하와는 역극성의 전하가 교대로 대전한다. 즉, 피작업물 W의 이면 Wa가 유전 분극한 상태로 된다. 따라서, 유리 기판 등의 절연체를 피작업물 W로서 사용하면, 피작업물 W의 내부가 유전 분극 상태로 되어, 피작업물 W가 정전 흡착부(1)에 확실하게 흡착된다. 즉, 상기 제1 실시예의 정전 흡착부(1)에서는, 평판 모양의 전극(11, 12)을 이용하고 있었기 때문에, 쿨롬력이 생기지 않는 유리 기판 등의 절연체를 피작업물 W로서 이용할 수가 없었다. 그러나, 절연체는, 외부 전계에 의해 내부에 유전 분극을 일으키기 때문에, 이 절연체의 피작업물 W를 이 실시예와 같이, 정전하, 부전하가 교대로 배열하는 정전 흡착부(1)에 실으면, 피작업물 W가 그래디엔트력에 의해 정전 흡착부(1) 위에 강고하게 흡착되게 된다. 즉, 이 실시예의 정전식 피작업물 보유 시스템을 이용함으로써, 절연체의 피작업물 W를 정전 흡착할 수가 있다.
물론, 피작업물 W가 도체나 반도체인 경우에서도, 정전 흡착부(1)에 흡착되지만, 이 실시예의 전극(11′, 12′)은, 피작업물 단위 면적당의 전극의 단위 면적이, 상기 제1의 실시예의 전극(11, 12)에 있어서의 피작업물 단위 면적당의 전극의 단위 면적이 거의 반이므로, 흡착력이 제1 실시예의 전극(11, 12)에 비해서 약 반으로 감소하면 풀어진다.
그 외의 구성, 작용 및 효과는 상기 제1 실시예와 마찬가지이므로 그러한 기재는 생략한다.
<실시예 3>
다음에, 이 발명의 제3 실시예에 대해 설명한다.
도 12는 이 발명의 제3 실시예와 관련되는 정전식 피작업물 보유 시스템을 나타내는 블록도이다.
이 실시예의 정전식 피작업물 보유 시스템은, 상기 제1 실시예의 정전식 피작업물 보유 방법을 자동적으로 실행할 수가 있는 시스템이다.
이 정전식 피작업물 보유 시스템은, 도 12에 나타내듯이, 제1 실시예로 예시한 정전 흡착부(1)와 전원부(2′)와 제전부(3)와 피작업물 세트부(4)와 제어부(5)를 구비하고 있다.
전원부(2′)는, 정전압을 정전 흡착부(1)의 전극(11)에 인가함과 아울러 부전압을 전극(12)에 인가할 수가 있는 부분이며, 상기 제1 실시예의 전원부(2)와 마찬가지의 기능을 가진다.
구체적으로는, 전원부(2′)는 AC/DC 변환 회로(23)와 반전 회로(24)와 승압 회로(25)와 스위치 SW1, SW2로 구성되어 있다.
AC/DC 변환 회로(23)는, 입력한 +100V의 상용 교류 전원을 예를 들면 +24V의 직류 전압으로 변환하여, 당해 직류 전압을 출력단(23a, 23b)으로부터 각각 출력하는 회로이다.
AC/DC 변환 회로(23)의 출력단(23a)은, 승압 회로(25)에 직접 접속되고, 출력단(23b)은, 반전 회로(24)를 통해서 승압 회로(25)에 접속되어 있다. 즉, AC/DC 변환 회로(23)의 출력단(23a)으로부터 출력된 +24V의 직류 전압은, 직접 승압 회로(25)에 그대로 입력된다. 한편, 출력단(23b)으로부터 출력된 +24V의 직류 전압은, 반전 회로(24)에 의해 -24V의 직류 전압으로 반전된 후, 직접 승압 회로(25)에 입력된다.
승압 회로(25)는, AC/DC 변환 회로(23)로부터의 +24V의 직류 전압을 예를 들면 +2000V로 증폭하여 출력단(25a)으로부터 출력함과 아울러, 반전 회로(24)로부터의 -24V의 직류 전압을 예를 들면 -2000V로 증폭하여 출력단(25b)으로부터 출력하는 회로이다.
그리고, 승압 회로(25)의 출력단(25a)은, 스위치 SW1을 통해서 정전 흡착부(1)의 전극(11)에 접속되고, 출력단(25b)은, 스위치 SW2를 통해서 전극(12)에 접속되어 있다.
즉, 전원부(2′)에 있어서는, AC/DC 변환 회로(23)의 출력단(23a)과 승압 회로(25)가, 상기 제1 실시예의 전원부(2)의 전원(21)에 상당하고, AC/DC 변환 회로(23)의 출력단(23b)과 반전 회로(24)와 승압 회로(25)가, 상기 제1 실시예의 전원부(2)의 전원(22)에 상당하고 있다.
스위치 SW1, SW2는, 상기 제1 실시예의 스위치와 같은 스위치이며, 그 온(on), 오프(off) 동작은, 제어부(5)에 의해 제어된다.
제전부(3)는, 제전 브러쉬(15)를 정전 흡착부(1)의 표면(1a)에 접촉시키면서 이동시킴으로써, 정전 흡착부(1)에 대전한 전하를 제전하는 부분이며, 이 제전부(3)의 이동 동작은, 제어부(5)에 의해 제어된다.
피작업물 세트부(4)는, 소정 장소 S에 있는 피작업물 W를 정전 흡착부(1)의 표면(1a) 위에 재치하고, 또는 정전 흡착부(1)에 재치된 피작업물 W를 취출하여 소정 장소 S로 되돌리는 부분이며, 이 피작업물 세트부(4)는, 제어부(5)에 의해 제어된다.
제어부(5)는, 전원부(2′)와 제전부(3)와 피작업물 세트부(4)를 제어하는 부분이며, 이 제어부(5)는, 컴퓨터와 그 프로그램에 의해 구성되어 있다. 구체적으로는, 제어부(5)는, 기능 블록으로서의 초기화부(51)와 제전 구동부(52)와 피작업물 맞닿음부(53)와 피작업물 흡착부(54)와 피작업물 박리부(55)를 구비하고 있다.
초기화부(51)는, 온(on) 제어 신호 C1을 전원부(2′)로 보내어, 스위치 SW1, SW2를 온으로 함과 아울러, 지령 신호 Q1을 제전 구동부(52)로 출력하는 기능을 가지고 있다.
제전 구동부(52)는, 초기화부(51)로부터의 지령 신호 Q1을 입력하면, 제어 신호 C3을 제전부(3)로 출력하여, 제전부(3)를 구동시킴과 아울러, 지령 신호 Q2를 피작업물 맞닿음부(53)로 출력하는 기능을 가진다.
피작업물 맞닿음부(53)는, 제전 구동부(52)로부터의 지령 신호 Q2를 입력하면, 제어 신호 C4를 피작업물 세트부(4)로 출력하여, 피작업물 세트부(4)의 재치 동작을 제어함과 아울러, 지령 신호 Q3을 피작업물 흡착부(54)로 출력하는 기능을 가진다. 또, 이 피작업물 맞닿음부(53)는, 후술하는 피작업물 박리부(55)로부터의 지령 신호 Q5를 입력하면, 제어 신호 C5를 피작업물 세트부(4)로 출력하여, 피작업물 세트부(4)의 취출하는 동작을 제어하는 기능도 가지고 있다.
피작업물 흡착부(54)는, 피작업물 맞닿음부(53)로부터의 지령 신호 Q3을 입력하면, 오프 제어 신호 C2를 전원부(2′)로 보내어, 스위치 SW1, SW2를 오프로함과 아울러, 소정 시간 경과한 후에, 지령 신호 Q4를 피작업물 박리부(55)로 출력하는 기능을 가지고 있다.
피작업물 박리부(55)는, 피작업물 흡착부(54)로부터의 지령 신호 Q4를 입력하면, 온 제어 신호 C1을 전원부(2′)로 보내어, 스위치 SW1, SW2를 온으로 함과 아울러, 지령 신호 Q5를 피작업물 맞닿음부(53)로 출력하는 기능을 가지고 있다.
다음에 이 실시예의 정전식 피작업물 보유 시스템이 나타내는 동작에 대해 설명한다.
제어부(5)가 작동하면, 우선, 초기화부(51)가 기능하고, 초기화부(51)로부터의 온 제어 신호 C1을 받은 전원부(2′)가 온 상태로 되어, 정전 흡착부(1)가, 도 4에 나타낸 것 같은 전압 상태 및 대전 상태로 된다(초기화 공정 S1의 실행).
그런 후에, 초기화부(51)로부터의 지령 신호 Q1을 입력한 제전 구동부(52)가 기능하고, 이 제전 구동부(52)로부터의 제어 신호 C3을 입력한 제전부(3)가, 정전 흡착부(1)의 제전 브러쉬(15)를 이용하여 정전 흡착부(1)의 표면(1a)을 제전한다. 이 결과, 정전 흡착부(1)가, 도 5에 나타낸 전압 상태 및 대전 상태로 된다(제전 공정 S2의 실행).
그러면, 제전 구동부(52)로부터의 지령 신호 Q2를 입력한 피작업물 맞닿음부(53)가 기능하고, 피작업물 맞닿음부(53)로부터의 제어 신호 C4를 입력한 피작업물 세트부(4)가, 피작업물 W를 정전 흡착부(1)에 재치한다(피작업물 세트 공정 S3의 실행).
이러한 상태로, 피작업물 흡착부(54)가, 피작업물 맞닿음부(53)로부터의 지령 신호 Q3을 입력하여 기능하고, 피작업물 흡착부(54)로부터의 오프 제어 신호 C2를 받은 전원부(2′)가 오프 상태로 된다. 이 결과, 정전 흡착부(1)와 피작업물 W가, 도 7에서 나타낸 전압 상태 및 대전 상태로 되어, 피작업물 W가 정전 흡착부(1)의 표면(1a)에 흡착된다(피작업물 흡착 공정 S4의 실행).
그런 후에, 소정 시간 경과하고, 피작업물 W의 가공 등이 종료하면, 피작업물 흡착부(54)로부터의 지령 신호 Q4를 입력한 피작업물 박리부(55)가 기능하고, 전원부(2′)가 온 상태로 된다. 그러면, 정전 흡착부(1)와 피작업물 W가, 도 9에 나타낸 전압 상태 및 대전 상태로 된다. 그리고, 지령 신호 Q5를 피작업물 박리부(55)로부터 입력한 피작업물 맞닿음부(53)가, 제어 신호 C5를 피작업물 세트부(4)로 출력하여, 피작업물 세트부(4)의 취출하는 동작을 제어한다. 이에 의해, 가공 처리된 피작업물 W가, 소정 장소 S 위로 되돌려진다(피작업물 박리 공정 S5의 실행).
이상에 의해, 이 실시예의 정전식 피작업물 보유 시스템에 의한 1사이클의 작업이 종료한다.
그 외의 구성, 작용 및 효과는 상기 제1 및 제2 실시예와 마찬가지이므로 그러한 기재는 생략한다.
<실시예 4>
다음에, 이 발명의 제4 실시예에 대해 설명한다.
이 발명의 정전식 피작업물 보유 방법에 있어서의 제전 공정을 실행하는 제전 수단으로서는, 제전 부재를 정전 흡착부에 접촉시키고, 정전 흡착부의 표면의 전하를 제거하는 접촉식의 제전 수단과, 제전 부재를 정전 흡착부에 접촉시키지 않고 정전 흡착부의 표면의 전하를 제거하는 비접촉식의 제전 수단이 있다.
접촉식의 제전 수단으로서는, 상기 실시예에서 적용한 제전 브러쉬(15) 외에, 제전끈 등의 제전 기기나, 도체 금속판 또는 도체 고무 시트 등의 도체나 도체 물질을 접지판으로 한 것이 있다. 그 외에 이소프로필알코올이나 에틸알코올 등의 액체를 정전 흡착부에 도포하거나 아르곤 가스 등의 기체를 정전 흡착부에 접촉시키는 방법도 접촉식의 제전 수단으로서 적용할 수가 있다.
접촉식의 제전 수단은, 저전압 상태의 정전 흡착부로부터 고전압 상태의 정전 흡착부를 완전하게 제전할 수가 있고, 또한 접촉식의 제전 수단은, 제전 시간이 짧고 단위 시간당의 제전량이 많기 때문에 매우 뛰어난 제전 수단이다. 그러나, 이 제전 수단에서는, 제전 부재를 정전 흡착부 표면에 접촉시키므로, 정전 흡착부가 마모나 오염되고, 또 파티클(particle)이 정전 흡착부의 주위에 발생한다고 한다고 하는 사태가 생길 우려가 있다. 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판의 경우에는, 제전시에 이러한 사태가 생기는 것은 바람직하지 않기 때문에, 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판을 접촉식의 제전 공정을 구비한 정전식 피작업물 보유 방법으로 이용할 수 없다.
한편, 비접촉식의 제전 수단으로서는, 이오나이저(ionizer)가 있다. 이 이오나이저에 의한 제전 방법은, 고전압을 공기 중에 인가하여 코로나 방전시키고, 이 방전에 의해 생긴 이온을 이용하여 정전 흡착부를 제전하는 것이다. 이 제전 수단은, 정전 흡착부의 마모나 오염, 및 파티클의 발생이라고 하는 사태를 일으키게 하지 않는 점에서 우수하다. 그러나, 이 제전 수단은, 제전 시간이 길고 단위 시간당의 제전량이 적다고 하는 결점을 가지고 있다. 또, 역대전이 정전 흡착부에 생기기 쉽고, 제전 제어가 어렵다. 또한, 제전 범위가 좁기 때문에, 다수의 정전 흡착부를 한 번에 제전 처리하지 못하고, 작업 효율성에서도 뒤떨어진다고 하는 결점도 있다.
그래서, 이 실시예에서는, 비접촉이면서, 제전 시간이 짧고 단위 시간당의 제전량이 많고, 또 제전 제어가 용이하고, 또한 다수의 정전 흡착부를 한 번에 제전 처리(뱃치(batch) 처리)할 수가 있는 제전 공정을 구비한 정전식 피작업물 보유 방법을 예시한다.
도 13은 이 발명의 제4 실시예와 관련되는 정전식 피작업물 보유 방법을 나타내는 사시도이며, 도 14는 초기화 공정시에 있어서의 정전기 제거 장치의 배치를 나타내는 개략도이다.
이 실시예에 적용되는 제전 공정 S2는, 정전기 제거 장치(16)를 이용하여 정전 흡착부(1)의 표면(1a)의 전하를 제전하는 공정이다.
구체적으로는, 정전기 제거 장치(16)는, 작동시에, 미약 X선을 정전 흡착부(1)의 주위의 기체에 조사하여, 기체를 이온화 할 수가 있는 장치이다. 정전기 제거 장치(16)로서는, 예를 들면, 하마마츠포토닉스 주식회사의 「포토이온바 L12536」, 「포토이오나이저 L12645」및 「포토이오나이저 L11754」등을 적용할 수가 있다.
이러한 정전기 제거 장치(16)는, 도 13 및 도 14에 나타내듯이, 정전 흡착부(1)의 바로 위에 배치하여 설치되고, 그 출력창(16a)이 정전 흡착부(1)의 표면(1a)을 향해지고 있다.
이에 의해, 정전 흡착부(1)가 작동하면, 미약 X선이 정전기 제거 장치(16)의 출력창(16a)으로부터 정전 흡착부(1)의 표면(1a)을 향해 조사된다.
이 실시예의 정전식 피작업물 보유 방법에 있어서, 초기화 공정 S1을 실행하면, 상기 제1 실시예와 마찬가지로, +2000V의 정전압이 전극(11)에 인가되고, -2000V의 부전압이 전극(12)에 인가된다. 이 결과, 도 14에 나타내듯이, +2000V에 대응한 정전하가 전극(11)의 바로 위의 정전 흡착부 표면(1a)에 대전함과 아울러, -2000V에 대응한 부전하가 전극(12)의 바로 위의 정전 흡착부 표면(1a)에 대전한다.
도 15는 제전 공정을 실행한 상태를 나타내는 개략도이며, 도 16은 제전 공정의 제전 작용을 설명하기 위한 개략도이며, 도 17은 피작업물 세트 공정을 나타내는 개략도이다.
초기화 공정 S1의 실행 후에, 제전 공정 S2를 실행한다. 즉, 도 15에 나타내듯이, 정전기 제거 장치(16)를 작동시켜, 미약 X선 X를 출력창(16a)으로부터 정전 흡착부(1)의 표면(1a)을 향해 조사한다.
산소 분자나 질소 분자 등의 중성 입자 P가, 정전 흡착부(1)의 주위에 존재한다. 따라서, 미약 X선 X를 정전기 제거 장치(16)로부터 이들의 주위에 조사하면, 도 16에 나타내듯이, 미약 X선 X의 조사 영역 내의 중성 입자 P가, 정이온 P+와 부이온 P-로 분리되고, 동수의 정이온 P+와 부이온 P-가 미약 X선 X의 조사 영역 내에 발생한다.
그러면, 전극(11)의 바로 위에 대전한 정전하 Q+가 가까이의 부이온 P-와 전기적으로 결합하여 소멸하고, 전극(12)의 바로 위에 대전한 부전하 Q-가 가까이의 정이온 P+와 전기적으로 결합하여 소멸한다.
이 결과, 도 17에 나타내듯이, 정전 흡착부(1)의 표면(1a)에 대전한 정전하 Q+ 및 부전하 Q-가 모두 제전되어 정전 흡착부(1)의 표면(1a)의 전위가 거의 0V로 된다.
소정 시간 경과한 후에, 정전 흡착부(1)의 작동을 정지시킴으로써, 제전 공정 S2를 완료하고, 피작업물 세트 공정 S3을 실행하여, 피작업물 W를 비대전 상태의 정전 흡착부(1)의 표면(1a)에 실을 수가 있다.
발명자는 이러한 효과를 확인하기 위하여 다음과 같은 측정을 실시하였다.
도 18은 실험 장치를 나타내는 개략도이며, 도 19는 실험 결과를 나타내는 선도이다.
도 18에 나타내듯이, 이 실험에서는, 실험 장치로서 전원부(2)가 접속된 정전 흡착부(1)와, 정전기 제거 장치(16)와, 표면 전위계(100)와, X선 쉴드(shield) 박스(101)로 구성하였다.
구체적으로는, 정전기 제거 장치(16)를 정전 흡착부(1)의 옆에서 있어서 또한 전극(11, 12)의 경계 근처에 배치하고, 표면 전위계(100)를 정전 흡착부(1)의 표면(1a)에 접근하여 배치하였다. 그리고, 정전 흡착부(1)와 정전기 제거 장치(16)와 표면 전위계(100)를 X선 쉴드(shield) 박스(101)로 덮었다.
이 때, 정전 흡착부(1)로서는, 주식회사 크리에이티브테크놀로지제인 직경 300㎜의 PI-쌍극형의 정전 캐리어를 이용하고, 전원부(2)로서 최대 ±3KV의 직류 전압을 인가 가능한 주식회사 크리에이티브테크놀로지제의 정전 척용 고압 전원(CTPS-3KV2AF)을 이용하였다. 그리고, 정전기 제거 장치(16)로서 하마마츠포토닉스 주식회사의 「포토이오나이저 L12645」를 이용하였다. 또, 표면 전위계(100)로서는, 카스가전기 주식회사제의 디지털 저전위 측정기(MODELKSD-3000)을 이용하고, X선 쉴드(shield) 박스(101)로서는, PVC(폴리염화비닐)제의 박스를 이용하였다.
실험은 소정의 전압을 전원부(2)로부터 정전 흡착부(1)의 전극(11, 12)에 인가하여, 정전기 제거 장치(16)를 5분간 작동시키고, 정전 흡착부(1)의 표면(1a)의 표면 전위의 변화를 표면 전위계(100)에 의해 계측하였다.
제1의 실험 계측으로서 정전 흡착부(1)의 전극(11, 12)에 ±300V의 전압을 인가한 상태로, 정극의 전극(11)의 바로 위의 표면 전위와 부극의 전극(12)의 바로 위의 표면 전위를 5분간 계측하였다.
이 계측 결과에 의하면, 도 19의 곡선 R1에 나타내듯이, 정극의 전극(11)의 바로 위의 표면 전위는, 당초 +240V였지만, 5분후에는, -60V까지 점차 감소하였다. 그리고, 도 19의 곡선 R2에 나타내듯이, 부극의 전극(12)의 바로 위의 표면 전위는, 당초 -330V였지만, 5분후에는, -40V까지 점차 증가하였다.
제2의 실험 계측으로서 전극(11, 12)에 ±500V의 전압을 인가한 상태로, 부극의 전극(12)의 바로 위의 표면 전위를 5분간 계측하였다. 그러면, 도 19의 곡선 R3에 나타내듯이, 부극의 전극(12)의 바로 위의 표면 전위가, 당초 -530V였지만, 5분후에는, -70V까지 점차 증가하였다.
그 후, 제3, 제4 및 제5의 실험 계측으로서 전극(11, 12)에 ±1000V, ±1500V 및 ±2000V의 전압을 각각 인가하였다. 그리고, 각 전압 상태에 있어서, 부극의 전극(12)의 바로 위의 표면 전위를 5분간 계측하였다.
그러면, 제3의 실험 계측에서는, 곡선 R4에 나타내듯이, 부극의 전극(12)의 바로 위의 표면 전위가, -1040V ~ -90V까지 점차 증가한다고 하는 결과를 얻었다. 그리고, 제4의 실험 계측에서는, 곡선 R5에 나타내듯이, 부극의 전극(12)의 바로 위의 표면 전위가, -1600V ~ -150V까지 점차 증가하고, 제5의 실험 계측에서는, 곡선 R6에 나타내듯이, 부극의 전극(12)의 바로 위의 표면 전위가, -1980V ~ -290V까지 점차 증가한다고 하는 결과를 얻었다.
상기 실험 결과로부터, 발명자는 정전기 제거 장치(16)를 이용한 제전 방법을 이용함으로써, 단시간에 소망의 제전량을 얻을 수 있는 것을 확인하였다. 즉, 이 방법에 의하면, 단위 시간당의 제전량이 많기 때문에, 제전 작업 시간의 단축화를 도모할 수가 있다.
또, 실험 중에 정전 흡착부(1)의 표면(1a)의 마모나 오염, 파티클 발생 등의 사태는 생기지 않았다. 이러한 점에서, 이 제전 방법을 이용함으로써, 파티클에 의한 오염이 문제가 되는 반도체 기판도 확실하게 제전할 수가 있는 것을 확인하였다.
또한, 이 실시예의 정전식 피작업물 보유 방법에 적용되는 정전기 제거 장치(16)에서는, 도 20에 나타내듯이, 미약 X선 X를 광각 조사하여, 다수의 정전 흡착부(1)를 제전 처리할 수가 있다. 즉, 뱃치 단위의 제전 처리가 가능하게 되어 작업 효율의 향상을 도모할 수가 있다.
또, 이 실시예에 적용한 정전기 제거 장치(16)를 정전식 피작업물 보유 시스템에 적용할 수도 있다. 구체적으로는, 도 21에 나타내듯이, 정전기 제거 장치(16)를 제전부(3)로서 이용하고, 전압 공급부(5)의 제전 구동부(52)로부터 제어 신호 C3을 정전기 제거 장치(16)로 출력함으로써, 이 정전기 제거 장치(16)를 제어한다.
그 외의 구성, 작용 및 효과는 상기 제1 ~ 제3 실시예와 마찬가지이므로 그 기재는 생략한다.
또한, 이 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 발명의 요지의 범위내에 있어서 여러 가지의 변형이나 변경이 가능하다.
예를 들면, 상기 실시예에서는, 전극(11, 12, 11′, 12′)으로서 카본 잉크로 형성하였지만, 이에 한정하는 것은 아니고, 동, SUS, 철, 니켈, 은, 백금 등을 주성분으로 하거나 혹은 혼입한 도전성 물질(박(箔) 또는 페이스트(paste)) 등으로 형성할 수도 있다.
또, 상기 실시예에서는, 유전체(10)의 소재로서 폴리이미드 수지를 적용하였지만, 이에 한정하는 것은 아니고, 염화 비닐 등의 수지나 알루미나 또는 질화 알루미늄 등의 세라믹스도 유전체(10)의 소재로서 적용할 수가 있다.
또한, 상기 실시예에서는, 1개의 제1의 전극으로서의 전극(11, 11′)과 1개의 전극으로서의 전극(12, 12′)을 가진 정전 흡착부(1)를 예시하였지만, 제1 및 제2의 전극의 수는 각각 1개에 한정되는 것은 아니다. 도 22에 나타내듯이, 복수의 전극(11)과 복수의 전극(12)을 일률적으로 배치하여 설치한 정전 흡착부(1)나, 도 23에 나타내듯이, 1개의 전극(11)의 양측에 복수의 전극(12)을 늘어놓은 정전 흡착부(1)도 이 발명의 범위에 포함된다.
1 : 정전 흡착부 1a : 면(surface)
2, 2′ : 전원부 3 : 제전부
4 : 피작업물 세트부
5 : 제어부 10 : 유전체
11, 12, 11′, 12′ : 전극
11a′, 12 a′ : 각 치부(each tooth part)
13, 14 : 커넥터
13 a, 14 a : 숫커넥터 13 b, 14 b : 암커넥터
15 : 제전 브러쉬(brush)
16 : 정전기 제거 장치 16a : 출력창
21, 22 : 전원
23 : 변환 회로 23a, 23b : 출력단
24 : 반전 회로
25 : 승압 회로 25a, 25b : 출력단
51 : 초기화부 52 : 제전 구동부
53 : 피작업물 맞닿음부 54 : 피작업물 흡착부
55 : 피작업물 박리부
100 : 표면 전위계,
101 : X선 쉴드(shield) 박스
C1 : 온(ON) 제어 신호 C2 : 오프(OFF) 제어 신호
C3~C5 : 제어 신호
d1, d2 : 간격
P : 중성 입자
P+ : 정이온(positive ion) P- : 부이온(negative ion)
Q1~Q5 : 지령 신호
Q+ : 정전하(positive charge) Q- : 부전하(negative charge)
S : 소정 장소
S1 : 초기화 공정 S2 : 제전 공정
S3 : 피작업물 세트 공정 S4 : 피작업물 흡착 공정
S5 : 피작업물 박리 공정
SW1, SW2 : 스위치
W : 피작업물
Wa : 이면(back surface) X : 미약 X선

Claims (13)

  1. 정전압을 인가 가능한 1개 이상의 제1의 전극과 부전압을 인가 가능한 1개 이상의 제2의 전극과 이들 제1 및 제2의 전극을 피복한 유전체로 형성된 정전 흡착부의 표면에, 피작업물을 정전 흡착력에 의해 보유하기 위한 정전식 피작업물 보유 방법으로서,
    정전압을 상기 제1의 전극에 인가함과 아울러 부전압을 상기 제2의 전극에 인가하는 초기화 공정과,
    상기 초기화 공정의 실행 후에, 상기 정전 흡착부의 표면의 전하를 제전하는 제전 공정과,
    상기 제전 공정의 실행 후에, 피작업물을 정전 흡착부의 표면에 맞닿게 하는 피작업물 세트 공정과,
    상기 피작업물 세트 공정의 실행 후에, 상기 제1의 전극에의 정전압의 인가와 제2의 전극에의 부전압의 인가를 끊는 피작업물 흡착 공정과,
    상기 피작업물 흡착 공정의 실행 후에, 정전압을 상기 제1의 전극에 인가함과 아울러 부전압을 제2의 전극에 인가하는 피작업물 박리 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 정전식 피작업물 보유 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제전 공정은, 미약 X선을 상기 정전 흡착부의 주위의 기체에 조사하여, 당해 기체를 이온화 함으로써, 정전 흡착부의 표면의 전하를 제전하는 것을 특징으로 하는 정전식 피작업물 보유 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 정전 흡착부의 제1 및 제2의 전극은, 소정 간격으로 서로 이웃하게 되도록 병설된 평판 모양의 전극, 또는 소정 간격으로 서로 맞물리도록 배치하여 설치된 빗살 모양의 전극의 어느 것인 것을 특징으로 하는 정전식 피작업물 보유 방법.
  4. 정전압을 인가 가능한 1개 이상의 제1의 전극과 부전압을 인가 가능한 1개 이상의 제2의 전극과 이들 제1 및 제2의 전극을 피복한 유전체로 형성된 정전 흡착부와, 정전압을 상기 제1의 전극에 인가함과 아울러 부전압을 제2의 전극에 인가할 수가 있는 전원부와, 상기 정전 흡착부의 표면의 전하를 제전하는 제전부와, 피작업물을 상기 정전 흡착부의 표면에 맞닿음 가능 및 취출 가능한 피작업물 세트부와, 상기 피작업물 세트부와, 제전부와 전원부를 제어하는 제어부를 구비하는 정전식 피작업물 보유 시스템으로서,
    상기 제어부는,
    상기 전원부를 온으로 하는 초기화부와,
    상기 초기화부의 작동 후에, 상기 제전부를 구동시키는 제전 구동부와,
    상기 제전 구동부의 작동 후에, 상기 피작업물 세트부를 구동하여, 피작업물을 정전 흡착부의 표면에 맞닿게 하는 피작업물 맞닿음부와,
    상기 피작업물 맞닿음부의 작동 후에, 상기 전원부를 오프로 하는 피작업물 흡착부와,
    상기 피작업물 흡착부의 작동 후에, 상기 전원부를 온으로 함과 아울러, 상기 피작업물 세트부를 구동하여, 피작업물을 상기 정전 흡착부로부터 취출하는 피작업물 박리부를 구비하는 것을 특징으로 하는 정전식 피작업물 보유 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제전부는, 작동시에, 미약 X선을 상기 정전 흡착부의 주위의 기체에 조사하여, 당해 기체를 이온화 함으로써, 정전 흡착부의 표면의 전하를 제전하기 위한 정전기 제거 장치인 것을 특징으로 하는 정전식 피작업물 보유 시스템.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 정전 흡착부의 제1 및 제2의 전극은, 소정 간격으로 서로 이웃하게 되도록 병설된 평판 모양의 전극, 또는 소정 간격으로 서로 맞물리도록 배치하여 설치된 빗살 모양의 전극의 어느 것인 것을 특징으로 하는 정전식 피작업물 보유 시스템.
  7. 피작업물 보유 장치로서,
    제1의 전극과, 제2의 전극과, 이들 제1의 전극과 제2의 전극을 피복한 유전체를 구비하고, 이들 표면의 피작업물을 흡착하는 정전 흡착부와,
    정전 흡착부의 표면의 전하를 제거하기 위해, 정전 흡착부의 주위의 기체를 이온화하는 정전기 제거 장치와,
    상기 제1의 전극 및 상기 제2의 전극은 소정 간격으로 이웃하도록 병설된 평판 모양의 전극이며,
    이들 제1전극 및 제2전극의 전위가 제로볼트로 유지된 상태에서 제1전극상의 정전 흡착부의 표면이 부전하로 대전됨과 아울러 제2전극상의 정전 흡착부의 표면이 정전하에 대전되고, 또한 제1전극상의 피작업물에 정전하가 대전됨과 아울러 제2전극상의 피작업물에 부전하가 대전되어 있으며, 이에 따라 피작업물 내부가 전계 제로의 정전 유도 상태이며, 이 피작업물이 정전 흡착부에 흡착되어 있는 것을 특징으로 하는 피작업물 보유 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 피작업물은 쿨롬력에 의해 정전 흡착부에 흡착되어 있는 것을 특징으로 하는 피작업물 보유 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 피작업물은 도체 또는 반도체인 것을 특징으로 하는 피작업물 보유 장치.
  10. 피작업물 보유 장치로서,
    제1의 전극과, 제2의 전극과, 이들 제1의 전극과 제2의 전극을 피복한 유전체를 구비하고, 이들 표면의 피작업물을 흡착하는 정전 흡착부와,
    정전 흡착부의 표면의 전하를 제거하기 위해, 정전 흡착부의 주위의 기체를 이온화하는 정전기 제거 장치와,
    상기 제1의 전극 및 상기 제2의 전극은 소정 간격으로 서로 맞물리도록 배설된 빗 이빨 모양의 전극이며,
    이들 제1전극 및 제2전극의 전위가 제로볼트로 유지된 상태에서 제1전극의 각 치부상의 정전 흡착부의 표면이 정전하로 대전됨과 아울러 제2전극의 각 치부의 정전 흡착부의 표면이 부전하로 대전되고, 또한 제1전극상의 각 치부상의 피작업물에 부전하가 대전됨과 아울러 제2전극상의 각 치부상의 피작업물에 정전하가 대전되어 있으며, 이에 따라 피작업물 내부가 유전 분극 상태로, 이 피작업물이 정전 흡착부에 흡착되어 있는 것을 특징으로 하는 피작업물 보유 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 피작업물은 그래디엔트력에 의해 정전 흡착부에 흡착되어 있는 것을 특징으로 하는 피작업물 보유 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 피작업물은 도체, 반도체 또는 절연체인 것을 특징으로 하는 피작업물 보유 장치.
  13. 제7항 또는 제10항에 있어서,
    상기 유전체는 수지 또는 세라믹으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 피작업물 보유 장치.
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