(57)【要約】【課題】使い勝手によって静電吸引力の低下のない静電保持装置を提供すること及び手作業によって使用しても、静電吸引力の低下のない静電ピンセットを提供すること。【解決手段】絶縁材１０２で被覆された複数の電極からなる電極群１０３を保持面として、該電極群１０３へ所定の電圧を印加して保持対象物１０４を静電力により接触的に保持して又は非接触的に浮上させて保持する静電保持装置１００である。電極群１０３へ印加する電圧の極性を切り替えて絶縁材１０２内に発生する内部分極を消滅させる内部分極消去手段（印加電圧制御部１０５）を備えている。【選択図】図１
2004335811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁材で被覆された複数の電極からなる電極群を保持面として、該電極群へ所定の電圧を印加して保持対象物を静電力により接触的に保持して又は非接触的に浮上させて保持する静電保持装置において、
前記電極群へ印加する電圧の極性を切り替えて前記絶縁材内に発生する内部分極を消滅させる内部分極消去手段を備えていることを特徴とする静電保持装置。
【請求項２】
絶縁材で被覆された複数の電極からなる電極群を保持面として、該電極群へ所定の電圧を印加して保持対象物を静電力により接触的に保持して又は非接触的に浮上させて保持する静電保持装置において、
前記電極群への印加電圧を遮断から印加に切り替える度に同一電極群には前回の印加電圧とは逆極性の電圧を印加する印加電圧切り替え手段として機能する印加電圧制御部を備えていることを特徴とする静電保持装置。
【請求項３】
絶縁材で被覆された複数の電極からなる電極群を保持面として、該電極群へ所定の電圧を印加して保持対象物を静電力により接触的に保持して又は非接触的に浮上させて保持する静電保持装置において、
ハンドリング時に前記電極群に印加する電圧とは逆極性の電圧を発生させる逆極性電圧発生手段として機能する印加電圧制御手段を備え、静電力が低下した場合に前記逆極性電圧発生手段により発生した逆極性電圧を前記電極群に印加可能に構成されていることを特徴とする静電保持装置。
【請求項４】
絶縁材で被覆された複数の電極群からなる電極群を保持面として、該電極群へ所定の電圧を印加して保持対象物を静電力により接触的に保持して又は非接触的に浮上させて保持する静電保持装置において、
前記電極群への印加電圧を、逆極性に交互に変えて印加する電圧印加手段として機能する印加電圧制御手段を備えていることを特徴とする静電保持装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の静電保持装置を用い、前記保持面をピンセット吸引部とする静電ピンセット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、静電気吸引力を用いて薄板などの保持対象物を接触又は非接触の状態で保持する静電保持装置及びそれを用いた静電ピンセットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、対象物を保持する保持装置としては真空チャックが一般に用いられているが薄板を対象とする場合には真空チャックでは周辺が撓む欠点がある。これに対して，静電チャックなどの静電保持装置によれば，電極面全体の静電力により対象物を保持することができるので、薄板をハンドリング（保持）しても周辺が撓むことがない（例えば、特許文献１〜４参照）。
【０００３】
このような静電保持装置として、例えば、図１１及び図１３に示すようなものが知られている。
【０００４】
ここで、図１１に示す接触型の静電保持装置１１００においては、符号１０１は電極（静電電極）を取り付けるベース部材であり、電極要素１０３ａと電極要素１０３ｂとからなる電極要素群（電極）１０３が絶縁材１０２に覆われてベース部材１０１に固定されている。
【０００５】
これらの電極１０３は制御部１１０５に接続され、この制御部１１０５はスイッチＳＷに接続されている。この制御部は、スイッチＳＷのオン（ｏｎ）、オフ（ｏｆｆ）操作により、図１２に示すように、オン時には一定の電圧（例えば、電極要素１０３ａには＋Ｖボルト、電極要素１０３ｂには−Ｖボルト）を出力し、オフ時には、これらの電圧は遮断される。これにより、スイッチＳＷがオン時に電極面１０３とハンドリング対象物１０４との間に静電気吸引力が誘起されてハンドリング対象物１０４が静電気吸引力で絶縁材１０２の保持面に吸引されて保持され、スイッチＳＷをオフ時には、これらの静電気吸引力は解消される。これにより、導体、半導体又は高抵抗体などのハンドリング対象物を静電気吸引力により吸引して、静電チャックとして機能される。
【０００６】
また、図１３に示す浮上型の静電保持装置１２００では、電極面１０３は絶縁材１０２により包まれ、ベース板１０１に固定されている。電極面１０３と導体、半導体又は高抵抗体などのハンドリング対象物１０４間のギャップ（離間距離）を実時間でフィードバックするように変位センサ２０６が設けられている。
【０００７】
変位センサ２０６は貫通穴２０７を通ってハンドリング対象物１０４と電極面間のギャップを測定し、コントローラ１２０５にフィードバックする。コントローラ１２０５は、測定されたギャップに基づいて印加電圧を制御し、ギャップを前もって指定した所定値に維持する。例えば、図１４に示すように、ギャップがターゲットギャップより大きい場合（ギャップ＞ターゲット）は、所定の直流電圧を印加して、静電気吸引力を誘起してハンドリング対象物を吸引してギャップを小さくする。一方、ギャップがターゲットギャップより小さい場合（ギャップ＜ターゲット）は、各電極の印加される電圧を遮断して（０Ｖとし）、ハンドリング対象物への吸引力を無くして自重でハンドリング対象物を下げギャップを大きくする。これを繰り返すことにより、所定のギャップにハンドリング対象物を保持することができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平７−２５７７５１号公報
【特許文献２】
特開平９−３２２５６４号公報
【特許文献３】
特開平１０−６６３６７号公報
【特許文献４】
特開２００１−９７６６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１１及び図１３に示す静電チャックでは、作業に伴って静電気吸引力（以下、単に吸引力という場合がある。）の低下が観察される。そして、この吸引力の低下は、使い方によって差が生じる。
【００１０】
例えば、静電チャックを自動機に取り付けて作業する場合には、吸引力の低下は顕著ではないが、この静電チャックを手作業でハンドリングする場合には吸引力の低下が顕著に観察される。吸引力が低下すると必要なハンドリングを行うことができない。それ故、手作業でハンドリングを行っても十分な静電気吸引力を発生できる静電保持装置の提供が望まれる。
【００１１】
そこで、この発明は、使い勝手によって静電吸引力の低下のない静電保持装置を提供することを目的とする。
【００１２】
また、この発明は、手作業によって使用しても、静電吸引力の低下のない静電ピンセットを提供することを他の目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明者等は鋭意研究の結果、手作業で静電保持装置を使用した場合の吸引力の低下の原因は、ハンドリング対象物が近くにない状態で静電保持装置のスイッチをオンとした状態で放置することが多いことに関連することをつきとめた。
【００１４】
例えば、絶縁材１０２として体積抵抗が１０１５Ω・ｃｍである材料を用いて試作された静電保持装置１１００では、ハンドリング対象物１０４が近距離（１ｍｍ以下）にある状態では吸引力の低下は顕著ではないが、ハンドリング対象物１０４が存在しない状態で３分間程度の間電圧を印加しつづけると、次に電圧を印加してもハンドリング対象物１０４に対する吸引力が働かなくなった。また、この吸引力は時間の経過とともに回復するが、その回復には数時間を要することが確認された。
【００１５】
そこで、本発明者等は、この理由を電極表面を被覆している絶縁材１０２の内部分極によるものと推定した。
【００１６】
すなわち、絶縁材は絶縁目的を満たすために抵抗値の高い材料が用いられている。ここで、絶縁材の内部分極は、一般には、電子分極、原子分極、双極子分極及び空間電荷分極等から構成されている。これらの中で、電子分極及び原子分極はそれぞれ電子振動及び原子振動の早さに相当するので、外部電界を遮断すると（印加電圧を遮断すると）、瞬時的に内部分極は消滅するので実質的な影響はない。しかしながら、双極子分極や空間電荷分極では、内部分極の生起や進行には強い外部電界が必要であると共に、一度内部分極が生起して進行した場合、その内部分極が消滅するまでに要する緩和時間は数時間程度と長くなる。
【００１７】
そこで、従来の静電保持装置の絶縁材にもこの双極子分極や空間電荷分極が生起、進行してこの内部分極が影響しているのではないかと推定した。すなわち、絶縁材の内部分極の存在している状態では、電圧を印加してハンドリング対象物を吸引しようとしても、電界が乱れているのでハンドリング対象物に対する静電吸引力が弱まる。この静電吸引力の弱まる程度は、絶縁材内の双極子分極及び空間電荷分極の存在度合いに左右されるが、この双極子分極及び空間電荷分極の進行度合いは、絶縁材の構成成分、外部電界（印加電圧と電極形状）に依存する他その印加時間に依存する。
【００１８】
このような双極子分極や空間電荷分極は、逆方向の外部電界の無い状態では、内部分極の消滅には数時間程度の長い緩和時間を要するが、分極方向とは逆方向の外部電界を印加することにより、瞬時に解消又は緩和できる。
【００１９】
そこで、本発明者等は、このような吸引力の低下した静電保持装置に対して、同一電極群に対して、同一電極群に先に印加していた印加電圧とは逆極性の電圧を印加したところ、吸引力が直ぐに回復することをつきとめ本発明に到達した。
【００２０】
すなわち本発明は、絶縁材で被覆された複数の電極からなる電極群を保持面として、該電極群へ所定の電圧を印加して保持対象物を静電力により接触的に保持して又は非接触的に浮上させて保持する静電保持装置の改良である。
【００２１】
第１の発明は、前記電極群へ印加する電圧の極性を切り替えて前記絶縁材内に発生する内部分極を消滅させる内部分極消去手段を備えていることを特徴とする静電保持装置である。
【００２２】
第２の発明は、前記電極群への印加電圧を遮断から印加に切り替える度に同一電極群には前回の印加電圧とは逆極性の電圧を印加する印加電圧切り替え手段として機能する印加電圧制御部を備えていることを特徴とする静電保持装置である。
【００２３】
第３の発明は、ハンドリング時に前記電極群に印加する電圧とは逆極性の電圧を発生させる逆極性電圧発生手段として機能する印加電圧制御手段を備え、静電力が低下した場合に前記逆極性電圧発生手段により発生した逆極性電圧を前記電極群に印加可能に構成されていることを特徴とする静電保持装置である。
【００２４】
第４の発明は、前記電極群への印加電圧を、逆極性に交互に変えて印加する電圧印加手段として機能する印加電圧制御手段を備えていること特徴とする静電保持装置である。
【００２５】
このような静電保持装置によれば、保持面の静電力により保持対象物を接触的又は非接触的（静電浮上）に保持することができる。
【００２６】
また第１の発明のように、電極群へ印加する電圧の極性を切り替えて前記絶縁材内に発生する内部分極を消滅させる内部分極消去手段として機能する印加電圧制御手段を備えていれば、保持対象物を保持しない状態で電極群へ電圧を印加して絶縁材内に内部分極が進行されていても、その内部分極が内部分極消去手段により消去又は緩和されて、吸引力を回復させることができる。
【００２７】
また、第２の発明のように、電極群への印加電圧を遮断から印加に切り替える度に同一電極群には前回の印加電圧とは逆極性の電圧を印加する印加電圧切り替え手段として機能する印加電圧制御部を用いれば、同一電極群には前回の印加電圧とは逆極性の電圧が印加されるので、絶縁材内に内部分極が進行されていても、その内部分極が瞬時に消滅又は緩和されて、吸引力を直ぐに回復させることができる。
【００２８】
また、第３の発明のように、ハンドリング時に前記電極群に印加する電圧とは逆極性の電圧を発生させる逆極性電圧発生手段として機能する印加電圧制御手段を備え、前記絶縁材内に内部分極が発生して静電力が低下した場合に前記逆極性電圧発生手段により発生した逆極性電圧を前記電極群に印加可能に構成されているものを用いれば、絶縁材内の内部分極に起因した静電吸引力の低下があった場合、逆極性電圧発生手段により発生した逆極性電圧を電極群に積極的に印加することにより、その内部分極が瞬時に消滅又は緩和されて、吸引力を直ぐに回復させることができる。
【００２９】
また、第４の発明のように、電極群には、正負の逆極性の電圧を交互に印加する電圧印加手段として機能する印加電圧制御手段を備えていれば、電極群には正負の逆極性の電圧が交互に印加されるので、絶縁材内に内部分極を生起することが無く、内部分極に基づく静電吸引力の低下を防ぐことができる。
【００３０】
以上のような静電保持装置は、半導体ウエハーなどの各種の薄膜を把持する把持手段としたり、また、長時間にわたって安定に保持できるので、半導体ウエハーへ露光する際の半導体ウエハーを保持するステージ（保持台）としての有用性が期待される。また、半導体ウエハーなど薄膜の搬送装置としての応用も期待される。
【００３１】
また、以上のような静電保持装置は、ハンドリング対象物が保持面近傍に存在しない状態で不用意に電極面に電圧を印加させやすい静電ピンセットなどを含めて手作業により静電保持装置を取り扱う場合に特に有効に利用される。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態に係る接触支持型の静電保持装置につき図面に基づき説明する。
【００３３】
図１は、本発明の実施の形態に係る接触支持型の静電保持装置の概念を説明する概念図であり、静電保持装置を電極面に対して直交する中心を通る断面により切断した場合の断面図が示されている。
【００３４】
図１において符号１００は接触型の静電保持装置であり、ベース部材１０１の一面には絶縁材１０２が形成されている。この絶縁材１０２に周囲を被覆されて電極群１０３が形成されている。この電極群１０３は、二つの電極要素群１０３ａ，１０３ｂから構成されている。ここでは、絶縁材１０２は、電極要素群１０３ａと電極要素群１０３ｂとの間、電極群１０３とハンドリング対象物１０４間を絶縁するために、高い絶縁抵抗を有する材料が用いられている。
【００３５】
また、このとき発生する静電気吸引力は、ハンドリング対象物１０４と電極群１０３の表面との距離（絶縁材の厚みｄ）の２乗に反比例するので、十分な静電気吸引力を誘起するには、絶縁材１０２の厚みｄは絶縁耐圧を満たす限りなるべく薄く形成することが重要であり、一般的には１００μｍ程度である。
【００３６】
電極群１０３には、図２に示すように、スイッチＳＷと連動して電極群への印加電圧を遮断から印加に切り替える度に、同一電極には前回の印加電圧とは逆極性の電圧を印加するコントローラ１０５（印加電圧切り替え手段として機能する印加電圧制御部）が接続されている。
【００３７】
次にこのような静電保持装置１００を用いたハンドリング対象物１０４のロード及びアンロードについて説明する。
【００３８】
例えば、保持面としての絶縁材１０２に保持対象物としてのハンドリング対象物１０４を接触させた状態で、スイッチＳＷを切断（オフ：ｏｆｆ）状態から印加（オン：ｏｎ）状態とする。このときの時刻（ｔｉｍｅ）をｔ１とすると、図２に示すように、時刻ｔ１では、コントローラ１０５の出力１（ｏｕｔｐｕｔ１）から正の電圧である＋Ｖ１ボルトが電極要素群１０３ａに印加され、また、出力２（ｏｕｔｐｕｔ２）から出力１とは逆極性の負の電圧−Ｖ１ボルトが電極要素群１０３ｂに出力される。これにより、電極群１０３の表面とハンドリング対象物１０４との間に静電気が誘起されて、導体、半導体、高抵抗体などのハンドリング対象物１０４が静電気吸引力により絶縁材１０２に吸引されて支持することができる（ロード）。
【００３９】
次に、時刻ｔ２においてスイッチＳＷをオフ（ｏｆｆ）とすると、各出力１及び出力２からの出力がゼロボルトとなり、絶縁材１０２の表面での静電気吸引力が消滅してハンドリング対象物１０４の保持を解消することができる（アンロード）。
【００４０】
次に、時刻ｔ３にて不用意に（又は誤って）ハンドリング対象物１０４が近くに無い状態で長時間スイッチＳＷをオンとしてしまう。すると、ハンドリング対象物１０４が無い状態で電極１０３に所定の電圧を印加し続けることになる。このようにハンドリング対象物１０４が無い状態で例えば、３分間以上電極に所定の電圧を印加し続けると、電極群１０３の表面の絶縁材１０２にはそれぞれの極性に応じた内部分極が時間の経過と共に進行される。すなわち、電極要素群１０３ａ近傍の絶縁材１０２には出力１（ｏｕｔｐｕｔ１）の負の電圧に基づく内部分極が進行され、電極要素群１０３ｂ近傍の絶縁材１０２には出力２（ｏｕｔｐｕｔ２）の正の電圧に基づく内部分極が進行される。この結果、保持面としての絶縁材１０２には進行した内部分極に起因して、その後にハンドリング対象物１０４を接触しても出力１及び出力２に基づく静電気吸引力が弱くなりハンドリング対象物１０４を吸着保持することができなくなる。
【００４１】
そこで、ｔ４にて一度スイッチＳＷを切断し、ハンドリング対象物１０４を接触させた状態でｔ５にて再びスイッチＳＷをオンとする。本発明の実施の形態１で使用されるコントローラ１０５では、スイッチＳＷがオンされる毎に、同一電極には前回のオン状態で印加された印加電圧と逆極性の電圧が印加されるように設定されているので、時刻ｔ５では、出力１（ｏｕｔｐｕｔ１）からは前回のオン時とは逆極性の正の電圧である＋Ｖ１ボルトが電極要素群１０３ａに印加され、また、出力２（ｏｕｔｐｕｔ２）から前回のオン時とは逆極性の負の電圧−Ｖ１ボルトが電極要素群１０３ｂに出力される。これにより、電極群１０３の表面の絶縁材１０２に進行された内部分極を打ち消す電圧が印加されることにより、内部分極は瞬時に消滅される。なお、この発明では、逆極性の電圧を印加する目的は内部分極を瞬時に消滅させることであるので、極性が異なれば、Ｖ１とＶの絶対値は必ずしも等しくなくてもよい。
【００４２】
これにより、時刻ｔ５で印加された電圧により、電極群１０３の表面とハンドリング対象物１０４との間に静電気が正常に誘起されて、導体、半導体、高抵抗体などのハンドリング対象物１０４が再び静電気吸引力により絶縁材１０２に吸引されて支持することができる（ロード）。
【００４３】
すなわち、本発明で用いるコントローラ１０５は、スイッチＳＷのオン（ｏｎ）、オフ（ｏｆｆ）に応じて、スイッチＳＷがオンされた場合には、前回のスイッチＳＷがオフとされる前の各電極要素群１０３ａと電極要素群１０３ｂに印加されていた電圧と逆極性の電圧が印加されるように制御されていることにより、絶縁材１０２内に緩和時間の長い双極子分極や空間電荷分極が生起されて進行されていたとしても、瞬時にこれらの内部分極を消滅して、ハンドリング対象物１０４の保持を可能とする。
【００４４】
これにより、従来の静電保持装置では、ハンドリング対象物１０４が無い状態で不用意にスイッチＳＷをオンとすることにより保持面としての絶縁材１０２中に不用意に内部分極を発生してハンドリング対象物への保持能力が低下するが、この発明の静電保持装置１００では、スイッチＳＷをもう一度入れ直すことにより絶縁材１０２中の内部分極が瞬時に消滅されて常に所望の静電気吸引力を維持させることができる。
【００４５】
なお、このようなハンドリング対象物１０４が無い状態で不用意にスイッチＳＷをオンとする操作は、装置のメンテナンスや装置の調整時に起こりやすい。一度内部分極が生起すると、静電吸引力が極端に低下するが、この発明の実施の形態に係る装置では、スイッチＳＷを入れ直すだけで、内部分極が解消されて、実用的な静電吸引力を直ぐに回復できるという、実用的に有意義な効果を奏することができる。
【００４６】
【変形例１】
以下に本発明の実施の形態に係る静電保持装置の変形例として、非接触型（浮上型）の静電保持装置につき図面に基づき説明する。発明の実施の形態と実質的に同一乃至は均等な部位部材は同一番号を付して説明する。
【００４７】
図３は、本発明の実施の形態の変形例に係る非接触支持型の静電保持装置の概念を説明する概念図であり、静電保持装置を電極面に対して直交する中心を通る断面により切断した場合の断面図が示されている。
【００４８】
変形例１に係る静電保持装置２００によれば、電極面１０３は絶縁材１０２により包まれ、ベース板１０１に固定されている。電極面１０３と導体、半導体又は高抵抗体などのハンドリング対象物１０４間のギャップ（離間距離）を実時間でフィードバックするように変位センサ２０６が設けられている。変位センサ２０６は貫通穴２０７を通ってハンドリング対象物１０４と電極面間のギャップを測定し、コントローラ２０５にギャップが所定値より大きいか小さいかのシグナル情報（ｓｉｇｕｎａｌ）Ａをオン情報（ｏｎ）又はオフ情報（ｏｆｆ）としてフィードバックする。
【００４９】
ここで、この変形例に係るコントローラ２０５は本発明に従う印加電圧切り替え手段として機能する印加電圧制御部であり、このシグナル情報Ａに基づいて、図４に示すように、ギャップがターゲットギャップより大きい場合（ギャップ＞ターゲット）は、シグナル（ｓｉｇｎａｌ）Ａからのオン（ｏｎ）情報を入力してコントローラ２０５からの出力１，２に所定の印加電圧を出力し、ギャップがターゲットギャップより小さい場合（ギャップ＜ターゲット）は、シグナル（ｓｉｇｎａｌ）Ａからのオフ（ｏｆｆ）情報を入力してコントローラ２０５からの出力１，２を遮断する。また、このオン情報が入力される毎に、出力１（又は出力２）から出力される印加電圧の正負が逆転している。
【００５０】
例えば、時刻ｔ０にてハンドリング対象物１０４が保持するに十分に近い状態でメインスイッチがオンとされて、コントローラ２０５を含む静電保持装置２００が作動されたとする。
【００５１】
ハンドリング対象物１０４は、自重により落下するので、時刻ｔ１にてギャップが大きくなりターゲットギャップよりも大きくなる。
【００５２】
ここで、時刻ｔ１では、ターゲットギャップよりも大きくなった旨のシグナル情報Ａがオン情報としてコントローラ２０５に入力される。
【００５３】
コントローラ２０５は出力１には所定の正の電圧＋Ｖ１ボルトを出力し、出力２には、出力１とは逆極性の負の電圧−Ｖ１ボルトを出力し、ハンドリング対象物１０４と電極面１０３との間で静電気吸引力を誘起してハンドリング対象物１０４を吸引してギャップが小さくなるように誘導される。
【００５４】
次に、時刻ｔ２でギャップがターゲットギャップより小さくなるが、その場合は、シグナルＡはオフ（ｏｆｆ）情報を出力し、この出力情報はコントローラ２０５に入力される。コントローラ２０５は、この入力されたオフ情報に基づいて各電極の印加される電圧を遮断して（０Ｖとし）、ハンドリング対象物１０４と電極面１０３との静電吸引力を無くして自重でハンドリング対象物１０４を下げギャップが大きくなるように誘導する。
【００５５】
次に、時刻ｔ３でギャップが再びターゲットギャップより大きくなるが、その場合は、シグナルＡはオン情報を出力し、この出力情報はコントローラ２０５に入力される。コントローラ２０５は、この入力されたオン情報に基づいて各電極に所定の電圧を印加する。ここでは、時刻ｔ１にて印加された前回の各電極群１０３ａ、１０３ｂに印加された電圧とは逆極性の電圧が印加される。すなわち、出力１には所定の負の電圧−Ｖ２ボルトが出力され、出力２には前回の印加電圧とは逆極性の正の電圧＋Ｖ２ボルトが出力される。
【００５６】
ここで、各出力１，２から出力される電圧は、前回に印加された電圧とは逆極性であればよく、Ｖ１とＶ２の絶対値は同一であってもよく、また異なっていてもよい。すなわち、例えば、出力１には出力される電圧は負であれば、先に印加された電圧＋Ｖ１ボルトとは絶対値が等しい、−Ｖ１ボルトであってもよい。
【００５７】
これにより、ハンドリング対象物１０４と電極面１０３との間で静電気吸引力を誘起してハンドリング対象物１０４を吸引してギャップが小さくなるように誘導される。また、絶縁材１０２に内部分極がある場合には各電極１０３には逆極性の電圧が印加されるので、内部分極は緩和又は消滅させることができる。
【００５８】
次に、時刻ｔ４でギャップがターゲットギャップより小さくなるが、その場合は、シグナルＡはオフ（ｏｆｆ）情報を出力し、この出力情報はコントローラ２０５に入力される。コントローラ２０５は、この入力されたオフ情報に基づいて各電極の印加される電圧を遮断して（０Ｖとし）、ハンドリング対象物１０４と電極面１０３との静電吸引力を無くして自重でハンドリング対象物１０４を下げギャップが大きくなるように誘導する。
【００５９】
次に、時刻ｔ５でギャップが再びターゲットギャップより大きくなるが、その場合は、シグナルＡはオン情報を出力し、この出力情報はコントローラ２０５に入力される。コントローラ２０５は、この入力されたオン情報に基づいて時刻ｔ３にて印加された前回の各電極要素群１０３ａ、１０３ｂに印加された電圧とは逆極性の電圧が印加される。これにより、ハンドリング対象物１０４と電極面１０３との間で静電気吸引力を誘起してハンドリング対象物１０４を吸引してギャップが小さくなるように誘導される。また、絶縁材１０２に内部分極がある場合には各電極１０３には逆極性の電圧が印加されるので、内部分極は緩和又は消滅させることができる。
【００６０】
次に、時刻ｔ６でギャップがターゲットギャップより小さくなるが、その場合は、シグナルＡはオフ（ｏｆｆ）情報を出力し、この出力情報はコントローラ２０５に入力され、この入力されたオフ情報に基づいてハンドリング対象物１０４はギャップが大きくなるように誘導される。
【００６１】
以下同様に、時刻ｔ７でギャップが再びターゲットギャップより大きくなるので、シグナルＡのオン情報に基づいて、時刻ｔ５にて印加された前回の各電極群１０３ａ、１０３ｂに印加された電圧とは逆極性の電圧が印加されてハンドリング対象物１０４はギャップが小さくなるように誘導される。
【００６２】
以上のような静電保持装置２００によれば、コントローラ２０５から出力される電圧は、印加電圧が遮断から印加に切り替える度に同一電極には前回の印加電圧とは異なる極性（逆極性）の電圧が印加されるので、絶縁材１０２内の内部分極が進行されないか、または、内部分極があった場合にも内部分極は緩和又は消滅させることができる。
【００６３】
【変形例２】
以下に本発明の実施の形態に係る静電保持装置の変形例として、接触型の静電保持装置につき図面に基づき説明する。発明の実施の形態と実質的に同一乃至は均等な部位部材は同一番号を付して説明する。
【００６４】
図５は、本発明の実施の形態の変形例に係る静電保持装置の概念を説明する概念図であり、静電保持装置を電極面に対して直交する中心を通る断面により切断した場合の断面図が示されている。
【００６５】
この変形例２に係る静電保持装置３００では、図１に係る静電保持装置１００のスイッチＳＷ及びコントローラ１０５とからなる印加電圧制御部に変えて、二つのスイッチＳＷ１及びＳＷ２とコントローラ３０５からなる逆極性電圧発生手段としても機能する印加電圧制御部が用いられている。
【００６６】
このような印加電圧制御部によれば、スイッチＳＷ１及びＳＷ２のオン（ｏｎ）、オフ（ｏｆｆ）操作により、出力１（ｏｕｔｐｕｔ１）および出力２（ｏｕｔｐｕｔ２）に図６に示すような印加電圧を出力することができる。
【００６７】
このような静電保持装置３００によれば、スイッチＳＷ１をオン、オフすることにより、出力１及び出力２から互いに逆極性の印加電圧を出力させることができ、これにより、スイッチＳＷ１がオン状態（時刻ｔ１−ｔ２及び時刻ｔ３−ｔ４間）では、電極要素群１０３ａには、正の印加電圧＋Ｖ１ボルトを印加させ、電極要素群１０３ｂには負の印加電圧−Ｖ１ボルトを印加させることができ、これにより、電極面１０３とハンドリング対象物１０４との間に静電気吸引力を働かせてハンドリング対象物１０４を保持面に保持させることができる。また、スイッチＳＷ１をオフ（時刻ｔ２又はｔ４）とすることにより、出力１及び出力２の印加電圧を遮断させて、静電気吸引力を消去させて保持力を解消させてハンドリング対象物をロードさせたり、アンロードさせたりするハンドリング操作を行うことができる。以下、このスイッチＳＷ１によりロード、アンロードしている状態をハンドリング操作時と略称して説明する。
【００６８】
また、スイッチＳＷ１がオフ状態（時刻ｔ４−ｔ７）のときに、スイッチＳＷ２をオン（時刻ｔ５）とすることにより、出力１からハンドリング操作時とは異なる極性の負の電圧−Ｖ２ボルトを出力し、出力２からハンドリング操作時とは異なる極性の正の電圧＋Ｖ２ボルトを出力させることができる。これにより、この変形例２に係る印加電圧制御部は、ハンドリング時に電極１０３に印加する電圧とは逆極性の電圧を発生させる逆極性電圧発生手段としても機能する。
【００６９】
以上のような静電保持装置３００によれば、ハンドリング操作時に同一電極要素群１０３ａ又は１０３ｂに同一極性の電圧が印加されることにより絶縁材１０２に内部分極が発生して静電保持力が弱くなった場合にスイッチＳＷ２をオンとすることにより、静電保持力を回復させることができる。
【００７０】
すなわち、この変形例２に係る逆極性電圧発生手段によりスイッチＳＷ１がオフ状態でスイッチＳＷ２をオンとすれば、各電極１０３にはハンドリング操作時とは異なる極性の電圧が印加される。これにより、静電保持力を弱める原因となる絶縁材１０２内の内部分極が消滅又は緩和されて、静電保持装置の静電気吸引力を回復させることができる。
【００７１】
【変形例３】
以下に本発明の実施の形態に係る静電保持装置の変形例として、非接触型（浮上型）の静電保持装置につき図面に基づき説明する。変形例２と実質的に同一乃至は均等な部位部材は同一番号を付して説明する。
【００７２】
図７は、本発明の実施の形態の変形例に係る非接触型の静電保持装置４００の概念を説明する概念図であり、静電保持装置を電極面に対して直交する中心を通る断面により切断した場合の断面図が示されている。
【００７３】
この変形例３に係る静電保持装置４００では、図３に係る静電保持装置２００のコントローラ２０５からなる印加電圧制御部に加えて、スイッチＳＷ２の制御信号によっても印加電圧を制御可能なコントローラ４０５が印加電圧切り替え手段として機能する印加電圧制御部として用いられている。
【００７４】
このような印加電圧制御部によれば、シグナルＡのオン（ｏｎ）、オフ（ｏｆｆ）情報及びスイッチＳＷ２の情報により、出力１（ｏｕｔｐｕｔ１）および出力２（ｏｕｔｐｕｔ２）に図８に示すような印加電圧を出力することができる。
【００７５】
すなわち、このような静電保持装置４００によれば、シグナルＡのオン、オフ情報に基づいて出力１及び出力２から互いに逆極性の印加電圧を出力する。すなわち、スイッチＳＷ２がオフの状態で、例えば、時刻ｔ１でシグナルＡのオン情報を入力したコントローラ４０５は、出力１からは正の電圧＋Ｖ１を出力し、出力２からは負の電圧−Ｖ１を出力し静電吸引力を働かせてギャップを小さくさせる。また、時刻ｔ２でシグナルＡのオフ情報が入力されることにより、印加電圧を遮断（出力１及び出力２ともに０ボルト）させることにより、ハンドリング対象物１０４を自重で落下させてギャップを大きくする。
【００７６】
また、時刻ｔ３でシグナルＡのオン情報を入力したコントローラ４０５は、出力１からは正の電圧＋Ｖ１を出力し、出力２からは負の電圧−Ｖ１を出力し、また、時刻ｔ４でシグナルＡのオフ情報が入力されることにより、印加電圧を遮断（出力１及び出力２ともに０ボルト）させる。
【００７７】
ついで、スイッチＳＷ２がオンの状態で、例えば、時刻ｔ５でシグナルＡのオン情報を入力したコントローラ４０５は、出力１からは負の電圧−Ｖ２を出力し、出力２からは正の電圧＋Ｖ２を出力し静電吸引力を働かせてギャップを小さくさせる。
【００７８】
時刻ｔ６でシグナルＡのオフ情報が入力されることにより、印加電圧を遮断（出力１及び出力２ともに０ボルト）させることにより、ハンドリング対象物１０４を自重で落下させてギャップを大きくする。
【００７９】
また、時刻ｔ７でシグナルＡのオン情報を入力したコントローラ４０５は、出力１からは再び正の電圧＋Ｖ１を出力し、出力２からは負の電圧−Ｖ１を出力し、また、時刻ｔ８でシグナルＡのオフ情報が入力されることにより、印加電圧を遮断（出力１及び出力２ともに０ボルト）させる。
【００８０】
このような制御を繰り返すことにより、所定のギャップにハンドリング対象物を保持することができる。
【００８１】
ここで、この変形例３に係る静電保持装置４００では、スイッチＳＷ２がオン状態の時刻ｔ５−ｔ６の間に出力される印加電圧は、時刻ｔ１−ｔ４の間に印加された電圧と極性が逆転されていることにより、時刻ｔ１−ｔ４の間に絶縁材１０２内に内部分極が生起されて進行されていても時刻ｔ５−ｔ６の逆極性の電圧の印加により内部分極は緩和され又は消去される。
【００８２】
このように、ハンドリング操作時に同一電極要素群１０３ａ又は１０３ｂに同一極性の電圧を印加させて絶縁材１０２に内部分極が発生して静電保持力が弱くなった場合には、スイッチＳＷ２をオンとすることにより、各電極１０３に逆極性の電圧を印加させることにより内部分極を消滅又は緩和させて静電保持装置の静電気吸引力を回復させることができる。
【００８３】
なお、ここでは、スイッチＳＷ２の操作により同一電極に印加される電圧の極性を変更するように制御していたが、その制御の形式及び制御のタイミングは自由である。例えば、スイッチＳＷ２の操作によらずに、ハンドリング操作時間の一定時間が経過する毎に印加電圧の正負を逆転して印加させて制御してもよい。
【００８４】
【変形例４及び５】
以下に本発明の実施の形態の変形例４及び５を図面に基づき説明する。実施の形態１及び変形例１と同一乃至は均等な部位部材は同一番号を付して説明する。
【００８５】
ここで、図９及び図１０は、本発明の実施の形態の変形例に係る静電保持装置の概念を説明する概念図であり、静電保持装置を電極面に対して直交する中心を通る断面により切断した場合の断面図が示されている。ここで、図９は接触支持型の静電保持装置を示し、図１０は非接触支持型（浮上型）の静電保持装置を示している。
（接触型の静電保持装置）
図９において符号５００は接触型の静電保持装置であり、ベース部材１０１の一面には絶縁材１０２が形成されている。この絶縁材１０２に周囲を被覆されて電極１０３が形成されている。この電極１０３は、二つの電極要素群１０３ａ，１０３ｂから構成されている。各電極１０３（電極要素群１０３ａ，１０３ｂ）には、図９に示すような波形の印加電圧を発生させるコントローラ５０５が接続されている。
【００８６】
すなわち、このコントローラ５０５には、電極要素群１０３ａと電極要素群１０３ｂとに正、負の互いに逆極性の電圧を印加すると共に、同一電極要素には正負の逆極性の電圧を交互に印加（交番電場を印加）している。
【００８７】
このようなコントローラ５０５を備えれば、印加電圧を逆極性に変換することによって、ハンドリング対象物１０４の表面に逆極性の電荷が瞬時的に誘導されて、絶縁材１０２の内部に内部分極が生起することがなく、常に一定の静電吸引力を得ることができる。
【００８８】
この印加電圧の変換周波数はとくには制限されずに、例えば、数百Ｈｚ以下である。なお、交番電場の波形は、図に示すような矩形波が好ましい。
（浮上型の静電保持装置）
図１０に示す本発明の変形例５に係る静電保持装置６００では、同一電極要素には正極と負極の電圧を常に交互に印加するコントローラ６０５が用いられている。
【００８９】
このようなコントローラ６０５を用いることにより、ハンドリング対象物１０４とのギャップ（距離）を広げたいときは、印加電圧を遮断し、自重でハンドリング対象物１０４を下ろすが、ギャップを狭めたいときは、図１０に示すように、極性の異なる２電圧を交互に印加するようにすると、絶縁材１０２内に内部分極を起こすことなく、静電気吸引力の連続した降下を妨げ、安定した浮上支持を実現することができる。
【００９０】
以上の実施の形態及び変形例にて説明した静電保持装置を用いれば、把持手段を用いずに対象物を保持したり保持を解除することが自由にできるので、薄膜部材のハンドリング装置、静電浮上システムなどへの利用が期待され、電子ビーム加工や露光装置での位置決め用の各種ステージとして、精密機械や部品の防振など、また、ハードディスクなどの静電浮上装置としても利用が期待される。
【００９１】
また、浮上型の静電保持装置を用いれば、把持手段を用いずに対象物が浮上した状態で対象物を保持したり保持を解除することが自由にできるので、半導体ウエハーなどの薄膜のハンドリング装置、静電搬送装置、各種浮上システムなどへの利用が期待される。また、このような浮上型の静電保持装置によれば、摩耗や発塵などの無い各種の静電チャックへの応用が期待される。
【００９２】
また、以上の静電保持装置によれば、ハンドリング対象物が近くに無い状態で、スイッチをオンとしても、絶縁材内に発生した内部分極を消滅又は緩和できたり、又は内部分極を生起させないので、常に安定した静電保持力を得ることができる。これにより、本発明の静電保持装置を、例えば、静電ピンセットなどの手作業でハンドリングを行う装置に適用することにより、本発明の有効な効果を奏させることができる。
【００９３】
以上、この発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。
【００９４】
【発明の効果】
以上説明してきたように、この発明によれば、使い勝手によって静電吸引力の低下のない静電保持装置を提供することができる。また、この静電保持装置は、手作業によって使用しても、静電吸引力の低下がないので、静電ピンセットなどとして利用することができる、という実用上有益な効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る接触型の静電保持装置の一例を断面により説明する図である。
【図２】図１の静電保持装置の電極に印加される電圧の波形を説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る浮上型の静電保持装置の一例を断面により説明する図である。
【図４】図３の静電保持装置の電極に印加される電圧の波形を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る接触型の静電保持装置の一例を断面により説明する図である。
【図６】図５の静電保持装置の電極に印加される電圧の波形を説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る浮上型の静電保持装置の一例を断面により説明する図である。
【図８】図７の静電保持装置の電極に印加される電圧の波形を説明する図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る接触型の静電保持装置の一例を断面により説明する図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る浮上型の静電保持装置の一例を断面により説明する図である。
【図１１】従来の静電チャックを説明する図である。
【図１２】図１１の静電チャックの電極に印加される電圧の波形を説明する図である。
【図１３】従来の浮上型の静電チャックを説明する図である。
【図１４】図１３の静電チャックの電極に印加される電圧の波形を説明する図である。
【符号の説明】
１００，２００，３００，４００，５００，６００，１１００，１２００：静電保持装置
１０１：ベース部材
１０２：絶縁材
１０３：電極（電極面，電極群）
１０３ａ：電極要素群
１０３ｂ：電極要素群
１０４：保持対象物
１０５、２０５，３０５，４０５，５０５，６０５（印加電圧制御部：内部分極消去手段）
１１０５，１２０５：制御部（コントローラ）
２０６：変位センサ
２０７：貫通穴
【図１】
2004335811.tif 000003
【図２】
2004335811.tif 000004
【図３】
2004335811.tif 000005
【図４】
2004335811.tif 000006
【図５】
2004335811.tif 000007
【図６】
2004335811.tif 000008
【図７】
2004335811.tif 000009
【図８】
2004335811.tif 000010
【図９】
2004335811.tif 000011
【図１０】
2004335811.tif 000012
【図１１】
2004335811.tif 000013
【図１２】
2004335811.tif 000014
【図１３】
2004335811.tif 000015
【図１４】
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