(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース面に設けられたノズルから空気を噴き出してワークを浮上させると共に、前記ベース面に設けられた電極に電圧を印加することにより前記ワークを静電気力で前記ベース面に引き寄せる非接触式静電チャックであって、
前記ノズルは、前記電極が設けられた領域の少なくとも一部を囲うと共に、該囲まれた領域の内側に向けて前記ベース面に対し斜めに延びて開口しており、
前記囲まれた領域において、該領域の中心を基準に多重の環状に分割した複数の領域のそれぞれについて前記静電気力を独立して調節する静電気力調節装置を有し、
前記静電気力調節装置は、前記中心に向かうにつれて、前記静電気力が大きくなるように、前記複数の領域の前記静電気力を独立して調節することを特徴とする非接触式静電チャック。
【請求項２】
前記複数の領域のうち少なくとも一つに設けられ、前記ワークと前記ベース面との間の距離を計測する距離計を有し、
前記静電気力調節装置は、前記距離計の計測結果に基づいて、前記複数の領域の前記静電気力を独立して調節することを特徴とする請求項１に記載の非接触式静電チャック。
【請求項３】
前記複数の領域のうち、隣り合う領域における電極の延在方向は、互いに交差する方向であることを特徴とする請求項１または２に記載の非接触式静電チャック。
【請求項４】
前記複数の領域のうち少なくとも一つに設けられ、前記ワークと前記ベース面との間における空気の吸入あるいは空気の噴射を行う第２のノズルと、
前記第２のノズルと連通するチャンバーを備えて、該チャンバーの圧力を、前記ワークを前記ベース面に対し所定距離で浮上させるときの圧力に調節する圧力調節装置と、を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の非接触式静電チャック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触式静電チャックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ワークを非接触保持する装置について、下記特許文献１に記載の装置が知られている。この装置は、ベース面に設けられたノズルから空気を噴き出してワークを浮上させると共に、上記ベース面に設けられた電極に電圧を印加することによりワークを静電気力でベース面に引き寄せる構成となっている。この構成によれば、正確な位置にワークを非接触保持しつつ、ハンドリングすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−６３８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来技術の構成では、柔らかく剛性の低い薄物ワークについては適用できない虞がある。
上記従来技術は、ベース面に対し真直ぐに空気を噴き出してワークを浮上させる構成となっている。そうすると、噴き付ける空気の圧力分布が、ワークに対して不均一となり、薄物ワークの場合、空気噴き付け位置において、波打つように局所変形してしまう。このようにワークが局所変形し、姿勢が不安定になると、ハンドリングが難しく、また、ワークの一部が電極に接触してしまう場合もある。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、柔らかく剛性の低い薄物ワークでも局所変形を生じさせることなく非接触保持することができる非接触式静電チャックの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明は、ベース面に設けられたノズルから空気を噴き出してワークを浮上させると共に、上記ベース面に設けられた電極に電圧を印加することにより上記ワークを静電気力で上記ベース面に引き寄せる非接触式静電チャックであって、上記ノズルは、上記電極が設けられた領域の少なくとも一部を囲うと共に、上記囲まれた領域の内側に向けて上記ベース面に対し斜めに延びて開口しており、上記囲まれた領域において、該領域の中心を基準に多重の環状に分割した複数の領域のそれぞれについて上記静電気力を独立して調節する静電気力調節装置を有するという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明は、ベース面に対して斜めに延びて開口するノズルで囲まれた領域において空気溜まりを形成し、該囲まれた領域において、ワークを大きく撓ませながら（膨らませながら）浮上させる。そして、本発明は、該囲まれた領域の中心を基準に多重の環状に分割した複数の領域における静電気力を独立して調節することで、ワークの撓みに応じた適切な引き寄せを行い、ワークの撓みを最小限にし、姿勢を安定させる。
【０００７】
また、本発明においては、上記静電気力調節装置は、上記中心に向かうにつれて、上記静電気力が大きくなるように、上記複数の領域の上記静電気力を独立して調節するという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、ノズルにより囲まれた領域の中心に向かうにつれて、静電気力が大きくなるように、上記複数の領域の静電気力を独立して調節することで、ワークの撓みに応じた適切な引き寄せを行う。
【０００８】
また、本発明においては、上記複数の領域のうち少なくとも一つに設けられ、上記ワークと上記ベース面との間の距離を計測する距離計を有し、上記静電気力調節装置は、上記距離計の計測結果に基づいて、上記複数の領域の上記静電気力を独立して調節するという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明は、上記複数の領域のうち少なくとも一つのワークとベース面との間の実際の距離に基づいて、上記複数の領域における静電気力を独立して調節し、上記複数の領域におけるワークの引き寄せを適正化する。
【０００９】
また、本発明においては、上記複数の領域のうち、隣り合う領域における電極の延在方向は、互いに交差する方向であるという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明は、上記複数の領域のうち、隣り合う領域における電極の延在方向を互いに交差させることで、ワークのベース面に沿う方向の意図しない滑りを抑制する。
【００１０】
また、本発明においては、上記複数の領域のうち少なくとも一つに設けられ、上記ワークと上記ベース面との間における空気の吸入あるいは空気の噴射を行う第２のノズルと、
上記第２のノズルと連通するチャンバーを備えて、該チャンバーの圧力を、上記ワークを上記ベース面に対し所定距離で浮上させるときの圧力に調節する圧力調節装置と、を有するという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明は、ワークとベース面との間における空気の吸入あるいは空気の噴射を行い、ワークを浮上させる空気量を適正化する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ベース面に設けられたノズルから空気を噴き出してワークを浮上させると共に、上記ベース面に設けられた電極に電圧を印加することにより上記ワークを静電気力で上記ベース面に引き寄せる非接触式静電チャックであって、上記ノズルは、上記電極が設けられた領域の少なくとも一部を囲うと共に、上記囲まれた領域の内側に向けて上記ベース面に対し斜めに延びて開口しており、上記囲まれた領域において、該領域の中心を基準に多重の環状に分割した複数の領域のそれぞれについて上記静電気力を独立して調節する静電気力調節装置を有するという構成を採用することによって、ベース面に対して斜めに延びて開口するノズルで囲まれた領域において空気溜まりを形成し、該囲まれた領域において、ワークを大きく撓ませながら（膨らませながら）浮上させる。そして、本発明は、該囲まれた領域の中心を基準に多重の環状に分割した複数の領域における静電気力を独立して調節することで、ワークの撓みに応じた適切な引き寄せを行い、ワークの撓みを最小限にし、姿勢を安定させる。
したがって、本発明では、柔らかく剛性の低い薄物ワークでも局所変形を生じさせることなく非接触保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態における非接触式静電チャックの構成を示す平面図である。
【図２】図１における矢視Ａ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態における非接触式静電チャックの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態における非接触式静電チャック１の構成を示す平面図である。図２は、図１における矢視Ａ−Ａ断面図である。なお、図１においては、視認性を向上させるため、ベース面２ａに設けられた電極３には、ハッチを付して示している。
本実施形態の非接触式静電チャック１は、例えば、厚さ１０μｍ〜２０μｍ程度の薄物のワークＷを非接触支持しつつハンドリングする装置である。
【００１５】
非接触式静電チャック１は、ベース面２ａに設けられたノズル４から空気を噴きだしてワークＷ（図２参照）を浮上させる構成となっている。ベース面２ａは、ベース部２の天部を構成する。図１に示すように、ノズル４は、電極３が設けられた領域の少なくとも一部を囲うように設けられている。本実施形態のノズル４は、平面視で矩形枠形状となって、ベース面２ａに対して開口している。以下、ノズル４により囲まれた領域を、領域Ｘと称する。なお、ノズル４よりも外側の領域を、領域Ｙと称する。
【００１６】
ノズル４は、図２に示すように、領域Ｘの内側に向けてベース面２ａに対し斜めに延びて開口している。したがって、ノズル４は、領域Ｘに向けて四方から斜めに空気を噴き出し可能な構成となっている。ノズル流路４ａは、ベース部２に形成されている。本実施形態のノズル流路４ａは、隙間をあけて凹部材５に凸部材６を挿入することにより形成される。ノズル流路４ａは、ベース部２の裏面側に接続されたチャンバー７内に連通している。なお、チャンバー７内には、不図示の空気供給源（ファン、ブロワ等）から空気が圧送されてくる構成となっている。
【００１７】
非接触式静電チャック１は、ベース面２ａに設けられた電極３に電圧を印加することにより、空気浮上したワークＷを静電気力でベース面２ａに引き寄せ、ワークＷの姿勢を水平にして保持する構成となっている。具体的に、非接触式静電チャック１は、領域Ｘに設けられた電極３に電圧を印加し、ワークＷを誘導帯電させ、静電気力で引き寄せを行う構成となっている。なお、領域Ｙに設けられた電極３は、ワークＷの端に電気的な反発力を与えて、ワークＷの位置保持（位置復元）を行う構成となっている。
【００１８】
図１に示すように、領域Ｘは、その中心から距離に応じて複数の領域に分割されている。以下、領域Ｘの中心を含む中心部の領域を分割領域Ｘ１と称し、分割領域Ｘ１を環状に囲う領域を分割領域Ｘ２と称し、分割領域Ｘ２を環状に囲う領域を分割領域Ｘ３と称し、分割領域Ｘ３を環状に囲う領域を分割領域Ｘ４と称する。
【００１９】
電極３は、ベース面２ａの面方向に沿って所定ピッチのストライプ状となって直線的に延在している。複数の領域（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４）のうち、隣り合う領域における電極３の延在方向は、互いに交差する方向となっている。本実施形態では、複数の領域（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４）のうち、隣り合う領域における電極３の延在方向は、互いに直交する方向となっている。この構成によれば、電極３の配置が交差しているので、静電気力の作用時、ベース面２ａに沿う方向の意図しないワークＷの滑りを抑制することができる。
【００２０】
非接触式静電チャック１は、複数の領域（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４）のそれぞれについて静電気力を独立して調節する静電気力調節装置９を有する。静電気力調節装置９は、複数の領域（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４）毎に、対応する不図示の電源装置を備え、各領域における電極３に印加する電圧を可変制御する構成となっている。なお、複数の領域毎に静電気力が均一となれば、複数の領域毎に電極３を直列に配線しても並列に配線しても、また、電極３の一つ一つに独立して電流を流す構成としても良い。
【００２１】
複数の領域（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４）のそれぞれには、ワークＷとベース面２ａとの間の距離を計測する距離計８が設けられている。距離計８は、例えば非接触式のレーザーアセンブリセンサを用いることができる。静電気力調節装置９は、距離計８と電気的に接続されており、各領域における計測結果が入力される構成となっている。そして、静電気力調節装置９は、該計測結果に基づいて、複数の領域（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４）の静電気力を独立して調節する構成となっている。
【００２２】
続いて、上記構成の非接触式静電チャック１の具体的な動作について説明する。
先ず、不図示の空気供給源から空気を圧送し、チャンバー７内を昇圧する。チャンバー７内が昇圧すると、空気がノズル流路４ａに導入される。ノズル流路４ａに導入された空気は、領域Ｘに向かう内向き流れとなって、各ノズル４からベース面２ａに噴き出る。各ノズル４からベース面２ａに噴き出た空気は、領域ＸとワークＷとの間に、空気溜まりＧを形成する。空気溜まりＧは、ワークＷをベース面２ａに対し浮上させる。
【００２３】
静電気力を作用させていない状態では、空気溜まりＧは、ワークＷを、領域Ｘにおいて大きく撓ませながら（膨ませながら）、浮上させる（図２において２点差線で示す）。すなわち、各ノズル４から噴き出た空気は、領域Ｘの四方から内側に向い、領域Ｘの中央において空気が合流するので、図２に示すように、空気浮上に伴うワークＷの撓みを一体且つ単純にさせることができる。これにより、従来のような局所変形を伴うことなく、ワークＷを浮上させることができる。また、空気浮上に伴うワークＷの撓みを一体且つ単純にさせることで、以下説明するワークＷの撓みに応じた適切な引き寄せを容易に行うことが可能となる。
【００２４】
静電気力調節装置９は、複数の領域（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４）のそれぞれについて静電気力を独立して調節し、ワークＷをベース面２ａに引き寄せ、空気浮上に伴う撓みを最小限にし、姿勢を略水平に安定させる。空気浮上に伴うワークＷの撓みは、領域Ｘの中央部において最も大きく、端に向かうに従って徐々に小さくなる分布を有する。本実施形態の領域Ｘは、空気浮上に伴うワークＷの撓み分布に応じて複数の領域（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４）に分割されているので、各領域において個別に静電気力を調節することで、ワークＷの姿勢を適切に安定化させることができる。
【００２５】
具体的に、静電気力調節装置９は、ワークＷの撓みがもっとも大きい分割領域Ｘ１において、最も大きい静電気力を発現させ、また、分割領域Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４の順に静電気力が小さくなるように、各領域に設けられた電極３に電圧を印加する。これにより、ワークＷの撓みに応じた適切な引き寄せを行う。また、静電気力調節装置９は、距離計８から出力される計測結果の差が所定の範囲内に収まるように、複数の領域（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４）における静電気力を独立して調節する。これにより、ワークＷを、精度良く水平姿勢で保持することができる。
【００２６】
したがって、上述の本実施形態によれば、ベース面２ａに設けられたノズル４から空気を噴き出してワークＷを浮上させると共に、ベース面２ａに設けられた電極３に電圧を印加することによりワークＷを静電気力でベース面２ａに引き寄せる非接触式静電チャック１であって、ノズル４は、電極３が設けられた領域の少なくとも一部を囲うと共に、上記囲まれた領域Ｘの内側に向けてベース面２ａに対し斜めに延びて開口しており、上記囲まれた領域Ｘにおいて、該領域の中心からの距離に応じて複数の領域（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４）に分割し、該複数の領域のそれぞれについて上記静電気力を独立して調節する静電気力調節装置９を有するという構成を採用することで、ベース面２ａに対して斜めに延びて開口するノズル４で囲まれた領域Ｘにおいて空気溜まりＧを形成し、該囲まれた領域Ｘにおいて、ワークＷを大きく撓ませながら（膨らませながら）浮上させることができる。そして、本実施形態は、該囲まれた領域Ｘの中心からの距離に応じて複数の領域（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４）に分割し、該複数の領域における静電気力を独立して調節することで、ワークＷの撓みに応じた適切な引き寄せを行い、ワークＷの撓みを最小限にし、姿勢を安定させることができる。
したがって、本実施形態では、柔らかく剛性の低い薄物ワークＷでも局所変形を生じさせることなく非接触保持することができる。
【００２７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
図３は、本発明の第２実施形態における非接触式静電チャック１の構成を示す断面図である。
図に示すように、第２実施形態の非接触式静電チャック１は、分割領域Ｘ１に設けられ、距離計８の計測結果に基づいてワークＷとベース面２ａとの間における空気の吸入あるいは空気の噴射を行う第２のノズル１０を備えている。
【００２８】
第２のノズル１０は、分割領域Ｘ１において、ベース面２ａに対し垂直に延びて開口している。第２のノズル１０は、領域Ｘの中心に対応する位置に設けられている。第２のノズル流路１０ａは、ベース部２及びチャンバー７を貫通して設けられた管部材１２により形成される。管部材１２は、圧力調節装置１３に接続されている。本実施形態の圧力調節装置１３は、第２のノズル流路１０ａが連通する不図示のチャンバーを備え、該チャンバー内の圧力を可変制御する構成となっている。圧力調節装置１３は、距離計８と電気的に接続され、該計測結果に基づいて、チャンバー内の圧力を制御し、第２のノズル１０からの吸引あるいは噴射を行う構成となっている。
【００２９】
続いて、上記構成の非接触式静電チャック１の具体的な動作について説明する。
ワークＷは、ベース面２ａに対し常に一定距離を保つことが好ましいが、実際には若干の変動（振動）が生じてしまう。これは、ワークＷが薄物であること、及び、ノズル４からの空気量が、空気供給源（ファン、ブロワ等）の機械的振動の影響を受けることに起因する。そこで、第２実施形態では、ワークＷとベース面２ａとの間の距離に基づいて、第２のノズル１０からワークＷとベース面との間における空気の吸入あるいは空気の噴射を行い、ワークＷを浮上させる空気量を適正化させる。
【００３０】
具体的には、圧力調節装置１３により不図示のチャンバー内及び第２のノズル流路１０ａ内を所定の圧力に保つ。この所定の圧力は、ワークＷをベース面２ａに対し所定距離で浮上させるときの空気溜まりＧの理想的な圧力となるように設定する。この構成によれば、上記変動により、ノズル４からの空気量が下がり、空気溜まりＧの圧力が、設定した圧力よりも低下すると、圧力差で第２のノズル１０から空気が噴射・供給される。一方、上記変動により、ノズル４からの空気量が上がり、空気溜まりＧの圧力が、設定した圧力よりも増加すると、圧力差で第２のノズル１０に空気が吸入される。このように、第２実施形態では、第２のノズル１０によって、ワークＷを浮上させる空気量を適正化させることで、ワークＷの変動を低減させることができる。したがって、ワークＷの精度の良い保持が可能となる。
【００３１】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００３２】
例えば、上記実施形態では、領域Ｘを中心からの距離に応じて４つの領域（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４）に分割して、静電気力を調節する構成について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、分割する領域数は２つ以上あればよい。
【００３３】
また、例えば、上記実施形態では、距離計８を、複数の領域（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４）のそれぞれに設けたが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、上記複数の領域のうち少なくとも一つに設ける構成であってもよい。
【００３４】
また、例えば、上記実施形態では、ノズル４は、領域Ｘを平面視で矩形にして囲う構成について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、例えば、円形あるいは他の多角形にして囲う構成であってもよい。
【００３５】
また、例えば、上記実施形態では、第２のノズル１０を分割領域Ｘ１に設けた構成について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、複数の領域（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４）のうち少なくとも一つに設ける構成であってもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１…非接触式静電チャック、２ａ…ベース面、３…電極、４…ノズル、８…距離計、９…静電気力調節装置、１０…第２のノズル、Ｗ…ワーク、Ｘ…領域（囲まれた領域）、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４…分割領域（複数の領域）
【図１】
0005879680.tif 000002
【図２】
0005879680.tif 000003
【図３】
0005879680.tif 000004