静电保持装置以及使用其的静电钳的制作方法

专利名称：静电保持装置以及使用其的静电钳的制作方法
技术领域：
本发明涉及静电保持装置以及使用此装置的静电钳(electrostatic pincette),即使取下电源也可进行长时间操作(handling )。
背景技术：
先前以来，作为保持对象物的保持装置， 一般是使用真空夹头(vacuum chuck),但在保持薄板时存在其周边弯曲的缺点。相对于此，利用静电夹头 等静电保持装置，则可通过电极面整体的静电力而保持对象物，因此，即 使操作(保持)薄板时，周边也不会弯曲(例如，参照专利文献l、 2)。
作为这样的静电保持装置，已知有例如图6及图7所示的静电夹头。 该静电夹头如图6所示，其包括基板201以及安装于该基板上的保持部110。 保持部110是由具有电极元件组202a与电极元件组202b的电极、以及覆盖 该电极的绝缘层203而形成。在该绝缘层203的背面203b固定有基板201。 另外，这些电极元件组202a、 202b分别经由开关121a、 121b电连接于直流 高压电源122。
图6所示的保持部110如图7所示，其包括使电荷蓄积的电容器112 以及电阻111。
根据上述静电保持装置，通过开关121a、 121b的接通(ON)操作，将+V 伏特的高电压施加于电极元件组202a，并将-V伏特的高电压施加于电极元 件组202b。由此，在开关121a、 121b接通时，绝缘层203的表面203a成 为保持面，并且与操作对象物205之间感应产生静电吸引力，使操作对象 物205因静电吸引力而被吸引并保持在保持面203a上。
在此期间，保持部110在电容器112中保持有作为静电吸引力的原因 的电位，另外，电阻lll(电极元件组202a与电极元件组202b之间的绝缘层 203)中产生固定的漏电流。电阻111 (绝缘层203)的体积电阻率一般为10)4Qm 以上，当使用具有200mmx200mm表面尺寸的电极时，该固定的漏电流为
约lnA以下，4及小。
其次，在开关121a、 121b断开(OFF)时，直流高压电源122的电压净皮 阻断。电极元件组202a与电极元件组202b之间的漏电流继续产生。该漏电 流虽是lnA左右的极小电流，但也会使得电极元件组202a以及电极元件组 202b的电位逐渐下降，从而使静电吸引力下降。在此期间，示意电路图的 保持部110中，电容性分量112的电位由于经由高电阻分量111逐渐泄漏的 电荷的消耗而下降。
由此，在开关121a、 121b断开时，保持部110的静电吸引力下降，而 使操作对象物205的保持力下降，不久后使操作对象物205脱离。另外， 如果要快速地释放操作对象物205时，进行未图示的接地操作。
根据这样的静电夹头，通过开关121a、 121b的接通(ON)、断开(OFF) 操作，在接通时输出固定的高电压(例如，对电极元件组202a输出+V伏特， 对电极元件组202b输出-V伏特)，在断开时，这些电压被阻断。由此，在 开关121a、 121b接通时，绝缘层203的表面203a成为保持面，并且与操作 对象物205之间感应产生静电吸引力，使操作对象物205因静电吸引力而 被吸引并保持于保持面203a上。在开关121a、 121b断开时，这些静电吸引 力被解除而可释放操作对象物205。由此，可将导体、半导体或高电阻体等 操作对象物通过静电吸引力而吸引且保持(承载，load),并且在释放时可将 操作对象物脱附(卸载，unload)。日本专利特开2004-335811号公报(图11)日本专利特开2003-282671号公报(图1、 2)

发明内容
发明要解决的课题
然而，施加于这样的静电夹头的电极元件组(电极)的电压，必须约为例 如± 1KV以上的高电压的直流电压。因此，使用低电压的干电池或商用交 流电源作为直流高压电源时，必须结合使用升压电路与电压稳定化电路。
然而，这样的升压电路及电压稳定化电路一般消耗功率较大，所以， 使用电池作为低电压电源时，实际上难以进行例如超过1小时的长时间操 作。因此，为在长时间内确保如± 1KV这样的直流高电压，必须自外部一 直供给大容量电源。
在近年来的半导体芯片(chip)的制造步骤中，正逐渐引入厚度为
50|im~150|am左右的薄棵晶圆(thinbare wafer)。由于这样的薄棵晶圓易破， 故难以进行单体操作。另外，薄棵晶圓易发生翘曲，必须以该翘曲修正后 的状态转至下一制造步骤。因此提出如下方案，即，例如将薄晶片的背面 通过双面胶贴在支持基板上，从而增强机械强度，在抑制或者修正了翘曲 的状态下，使薄棵晶圓转至下一制造步骤。这样地贴附在支持基板上的晶 片，经由UV照射步骤等而从支持基板取下。
这里，在这样的半导体芯片的制造步骤中，作为保持面而引入具有平 滑面的静电夹头，则具有以下优点通过电源的接通断开，可简易保持及 拆卸晶片，并且可同时抑制、修正翘曲。然而，现有的静电夹头中，如上 所述，必须一直确保高电压的直流高压电源，因此，对于在需要灵活操作 的半导体芯片的制造步骤中引入静电夹头而言，预计较为困难。
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种静电保持装置，其具有即使切 断直流高压电源也可进行长时间操作的简易构造。 解决课题的手段
为达成上述目的，本发明的一实施例的静电保持装置具备具有电极的 保持部和对电极施加电压的直流高压电源，并通过保持部的静电力将保持 对象物保持，该静电保持装置包括电极电位下降緩和装置，其緩和施加 于上述电极的电位的下降。
在一实施例中，电极包括多个电极元件组，并且电极电位下降緩和装 置緩和对电才及元件组所施加的电位的下降。
根据上述构成，由于包括电极电位下降緩和装置，其緩和施加于电极 元件组的电位的下降，因此，即使切断直流高压电源，也可进行长时间操 作。
这里，作为如此的电极电位下降緩和装置，例如示出可蓄积高压电荷 的电容器作为 一例，而电极元件组例如包括第 一电极元件组以及第二电极 元件组。
另外，当解除操作对象物的静电保持时，通过使第一电极元件组与第 二电极元件组短^各，而可快速释放操作对象物。因此，优选将短路电3各配 置在电容器与第一电极元件组及第二电极元件组之间。
另外，以保持部的保持面为表面时，通过将电极电位下降緩和装置平
面配置在保持部的背面，而成为使配置有电极电位下降缓和装置的部位作 为保持部的增强材料而发挥作用的结构，静电保持装置通过配置有电极电 位下降緩和装置的部位而被增强，进而整体的外观形状也可以构成为薄型 结构。由此，本发明的静电保持装置可作为例如使半导体晶片等的薄膜材 料以不发生翘曲、或者翘曲修正后的状态保持的保持装置而利用。
另外，如果为以下结构当判断电容器中蓄存电荷的电位下降至低于 规定值时，使直流高压电源运转并对电容器充电；当判断电容器中蓄存电 荷的电位达到规定值时，使直流高压电源停止，则可延长连续吸附保持的 时间。
另外，此时，可将直流高压电源内置于静电保持装置中，并且优选以 下结构，即，当判断为电容器中蓄存电荷的电位达到规定值时，使直流高 压电源停止，进而将直流高压电源与电容器电性切断。由此，可使静电保 持装置能进一步地抑制消耗功率，故可延长使用电池时的电池寿命，而且， 在将直流高压电源内置于静电保持装置时，也可长时间操作。
以上所揭示的静电保持装置，通过将保持部作为钳吸引部，从而可作 为静电钳而利用。
发明效果
根据本发明，可提供一种静电保持装置，即使切断直流高压电源，也 可长时间操作。


图1为通过以本发明的静电保持装置的保持部作为电结构元件来示意
表现的电性示意电路进行说明的图。
图2为用于说明本发明的静电保持装置的结构的优选实施例的图。 图3为用于说明本发明的静电保持装置的结构的优选实施例的图。 图4为用于说明图3的直流高压电源的结构的方块图。 图5(A)及图5(B)为用于说明本发明的静电保持装置的结构的优选实施
例的图。
图6为用于说明以往的静电保持装置的结构的图。 图7为通过以图6的静电保持装置的保持部作为电结构元件来示意表 现的电性示意电路进行说明的图。
标号说明
100:电极电位下降緩和装置(緩和装置)
101a、 101b:开关
102a、 102b:电容器
103:开关
104:电阻
110:保持部
111:(作为保持部的一部分电结构元件的)高电阻分量 112:(作为保持部的一部分电结构元件的)电容性分量 121a、 121b:开关(或充电接点) 122:直流高压电源 123:电池
124a、 124b:开关(或接点)
125:升压电^各
126:电压稳定化电^各
200:增强基板
201:基板
202a 、 202b:电极元件组(电极组)
203:绝纟彖层
2(Ba:表面(保持面)
203b:背面
205:操作对象物(保持对象物)
300:增强基板
400:手柄部
401:联动开关
410:纟奉状部件
800:静电保持装置
具体实施例方式
以下，对本发明的静电保持装置的最佳方式，基于实施其的实施例, 参照附图进行详细说明。
参照图1,通过电性示意电路表示本发明的静电保持装置的一实施例。
该静电保持装置如图2及图3所示，其包括基板201以及设置于该基 板201上的保持部110。该保持部110包括电阻111以及并联连接于该电阻 的电容器112。另外，该保持部110具有电极，而该电极例如具有第一电极 元件组202a与第二电极元件组202b。
在图l中，在直流高压电源122与保持部IIO之间，经由开关121a、 121b,配置有本发明的电极电位下降緩和装置(以下，仅称为緩和装置100)。
该缓和装置100包括 一对电容器102a、 102b;在这些电容器102a、 102b之间接地的地线105;开关103;在该开关103上，与保持部110串联 配置的电阻104。还有，电容器112包括与电容器具有同样功能的电子零件， 而且电阻111具有高电阻分量。
这里，电容器102a、 102b用于补充电阻111所消耗的电流，并维持电 容器112的电位。
另外，地线105是用于将一对电容器102a、 102b间的电位设为零，使 供给至第一及第二电极元件组202a、 202b的电荷极性互不相同，从而分别 供给正极和负极的电荷。
另夕卜，开关103用于快速解除保持部110的静电吸引力而使电容器112 短路，电阻104用于抑制电容器112通过开关103的连接而短路时，产生 瞬间的大电 流。
另外，作为电荷蓄积源的一对电容器102a、 102b与作为短路元件的开 关103之间，插入有开关101a、开关101b。该开关10a、 101b用于在开关 103短^^时，将开关101a、 101b分别打开，以抑制对作为电荷蓄积源的电 容器102a、 102b所蓄积的电荷的放电。
直流高压电源122的正极(+Vl)侧经由开关121a连接电容器102a及开 关101a，直流高压电源122的负极(-Vl)侧经由开关121b连接电容器102b 以及开关101b。另外，开关101a的另一端连接于保持部110的电极202a 与电阻104;开关101b的另一端连接保持部110的另一端和开关103，该 开关103的另一端连接电阻104的另一端。
其次，对以上述方式所构成的静电保持装置的作用进行说明。
(1)充电
从将所有开关121a、 121b、 101a、 101b以及103打开的状态，通过开 关121a、 121b的接通(ON)操作，将+V伏特的高电压施加于电容器102a， 而-V伏特的高电压施加于电容器102b，并使对应于电容器102a、 102b容 量的电荷蓄积，以完成充电。在充电完成后，关闭开关121a、 121b或者取 下电源122，从而切断电源122与缓和电路100的连接。
(2)保持与释放操作及其重复操作
通过开关101a、 101b的接通(ON)操作，将+V伏特的高电压施加于第 一电极元件组202a,而-V伏特的高电压施加于第二电极元件组202b,且操 作对象物205被静电吸引。绝缘层203上流动有微小的电流，但使用具有 200mmx200mm平面尺寸的电极时，此电流为lnA左右的极小电流，其漏 电流/人电容器102a、 102b补充。
在此期间，使用示意电路图进行说明，在电容性分量112中保持有感 应产生静电吸引力的电位。另外，高电阻分量111(第一电极元件组202a与 第二电极元件组202b之间的绝缘层203)中产生固定的漏电流，但该漏电流 /人电容器102a、 102b补充。
由此，开关101a、 101b接通时，绝缘层203的表面203a成为保持面， 并且与操作对象物205之间感应产生静电吸引力，使操作对象物205因静 电吸引力而被吸《1并保持于保持面203a上。
其次，通过将开关101a、 101b断开(OFF),而阻断电容器102a、 102b 的电压。第 一 电极元件组202a与第二电极元件组202b之间，经由绝缘层 203继续产生漏电流。该漏电流为lnA左右的;f及小电流，^旦会〗吏电容器 112(或者第一电才及元件组202a及第二电才及元件组202b)的电位下降，由此降 低对操作对象物205的静电吸引力而进行释放操作。
此时如果关闭开关103,则电容器112的电荷会快速下降，并且快速释 放操作对象物205。在此，如果4吏电阻104(例如，1KQ左右的电阻)插入其 间，则可将短路时的瞬间电流抑制为固定值以下。
另外，在使第 一电极元件组202a与第二电极元件组202b的总面积相
等，且分别施加极性相反而振幅相同的电压时，使开关103短路，从而可 将第一及第二电极元件组202a、 202b的电位瞬间清除。 [保持—释放操作的重复]
其次，断开开关103，并使开关lOla、 101b接通，则进行操作对象物 205的保持操作。另外，断开开关101a、 101b，并接通开关103，则进行释 放操作》
这里，充电于电容器102a、 102b中的电荷，由以下几方面而^C消^^ 即(l)对电容器112的充电；(2)开关103短路而引起电容性分量112的放电； 以及(3)基于高电阻分量111的漏电。因此，如果使用电荷容量大于电容性 分量112的大容量电容器102a、 102b,则可重复进行保持-释放操作。
使用具有200mmx200mm平面尺寸的电极，且使用具有0.1|iF左右容 量的电容器以作为电容器102a、 102b时，可将上述保持-释放操作重复数千 次。
当保持力下降(或电容器102a、 102b的电位下降)时，进行充电操作即 可。还有，该充电操作也可在保持操作对象物205的状态下进行。该充电 时间数秒即足够。
如上所述，由于具备使施加于电极组的电位下降缓和的电极电位下降 緩和装置，所以，即使切断直流高压电源，也可进行长时间操作。 实施例1
其次，通过实施例1，参照图2说明具体的应用例。
该实施例1的静电保持装置是可与直流高压电源122切断的薄型静电 保持装置的一例。缓和装置100为平面薄型的结构，且其被组装入固定于 保持部110的背面203b上的基板201的内部，进而构成增强基板200。变 更图1的开关121a、 121b而设置接点(未图示)，构成为经由这些接点可与 外部直流高压电源122连接、切断。
根据以上所构成的静电保持装置，其形成为与直流高压电源122切断 的所谓的无电线型(cordlesstype)。另外，装置整体为薄型，可通过增强基板 200而维持保持部的机械强度及平滑性。由此，其可作为以薄晶片的翘曲修 正后的状态投入至下一制造工序的装置而利用，所以，通过将其并入半导 体制造工序，而可发挥其优势性。
此时，保持及释放操作可瞬间进行，可进行长时间连续吸附、或者重 复进行吸附操作-释放操作。在需要充电时，进行数秒钟的充电即可。
实施例2
其次，通过实施例2,并参照图3及图4说明具体的应用例。
该实施例2的静电保持装置是内置有直流高压电源122的薄型静电保 持装置的一例。緩和装置100及直流高压电源122构成为平面薄型，且被 组装入保持部110背面的基板201的内部，进而构成增强基板300。
另外，该直流高压电源122如图4所示，其包括电池123;经由开关 124a、 124b连接于该电池123的升压电^各125;以及连接于升压电路125 的电压稳定化电^各126。
由此，连接有开关124a、 124b时，构成为电池123连接于升压电路125、 电压稳定化电路126，以使直流高压电源122动作，并自直流高压电源122 输出+V、 -V伏特的高压直流。
由此，图3及图4的静电保持装置中，直流高压电源122的动力源采 用电池，以实现无电线型的结构。而升压电路125及电压稳定化电路126 在充电时间以外，可阻断开关124a、 124b以及开关121a、 121b，所以，可 使功率消耗最小。
还有，此时的充电操作，也可在开关101a、 101b断开状态或者接通状 态的任一状态下进行。
由此，缓和装置100的电蓄积量下降至规定值以下时，在使开关124a、 124b接通，并使直流高压电源122驱动的状态下，开关121a、 121b为接通， 电容器10h、 10a被充电。另外，电容器102a、 102b在充满电时(在判断 为蓄积在电容器102a、 102b的电位达到了规定值时)， 一并切断开关121a、 Ulb以及开关1Ma、 124b,并使直流高压电源122停止，进而也切断直流 高压电源122与电容器102a、 102b的连接。
如此，如果构成为仅在緩和装置100的电蓄积量下降至规定值以下时 进4亍充电操作，则^f吏用三个单四电池作为直流高压电源122的动力源时， 也可实现20小时左右的连续吸附。
还有，对蓄积于电容器102a、 102b中的电荷的电位是否达到规定值的 判断，可通过将电位计配置在可直接或间接检测电容器102a、 102b电位的 位置而检测出。另外，作为替代方法，也可检测保持面的电位。即使一直 对保持面的电位进行检测，由于被消耗的电流极小，故不存在实用上的障 碍。
另外，装置整体为薄型，利用增强基板300可维持保持部的机械强度 及平滑性，故通过将其组装入半导体制造工序，而可以薄晶片翘曲修正后
的状态导入至下一制造工序。
此时保持及释放操作可瞬间进行，可进行长时间连续吸附、或者重复 进行吸附操作-释放操作。
实施例3
其次，通过实施例3，参照图5说明具体的应用例。
该实施例的静电保持装置是将保持部110作为钳吸引部，由此将静电 保持装置作为静电钳而利用的例子。
该图中，保持部110被固定于基板201上，该基板201经由棒状部件 410而固定于手柄部400。该手柄部400内置有緩和装置100,并设置有未 图示的用以连接直流高压电源122的接点，緩和装置100经过棒状部件410 内部而电连接保持部110。另外，手柄部400上配置有操作按钮401，该操 作按钮401与各开关联动。
由此，对操作按钮401进行接通操作，以使开关103断开，并使开关 101a、 101b接通，使保持部110上感应产生有静电吸引力。另外，对操作 按钮401进行断开操作，以使开关101a、 101b断开，并使开关103接通， 使静电吸附瞬间解除。
使用者在静电钳吸附力减弱时，再次将未图示的接点连接于直流高压 电源122,并对内置的緩和装置IOO进行充电，可使静电吸引力恢复。作为 无电线型静电钳，可期待广泛的应用。
另外，图5的实施例中，没有内置直流高压电源122，可以将该直流高 压电源122内置于手柄部400中。
以上，通过附图以及实施例，对本发明的实施方式进行了详细说明， 但具体的构成并不限定于上述实施方式，未脱离本发明要旨范围的设计变 更等也包含于本发明。
例如，以上说明中，电容器102a、 102b与保持部110之间设置有短路 电路(开关103),通过使第 一 电极元件组及第二电极元件组根据需要而短路， 而可消除静电吸引力，所以，短路电路(开关103)的位置，也可独立于电容 器102a、 102b而设置。
另外，本发明中实质上无需地线105，此时，电容器102a、 102b可使 用未分割成两个的一个电容器，且其电容量大于保持部IIO的电容量。
另外，以上是对接触型静电保持装置进行说明，本发明也可应用于非 接触型(悬浮型)静电保持装置。 产业上的可利用性
根据本发明的静电保持装置，可提出一种静电保持装置，即使切断直 流高压电源，也可长时间地维持长时间吸附性能，因此，作为需要直流高 压电源的静电保持装置，但无须一直连接有直流高压电源，故可实现装置 的小型化。
由此，将其组入半导体晶片的制造步骤、半导体芯片等各种电子零件 的装配步骤、封装步骤等各种制造步骤中，可期待作为灵活的操作装置、 运送装置、静电钳的广泛用途的开展。
权利要求
1.一种静电保持装置，包括具有电极的保持部和对该电极施加电压的直流高压电源，并通过所述保持部的静电力而将保持对象物保持，该静电保持装置包括电极电位下降缓和装置，其缓和施加于所述电极的电位的下降。
2. 静电保持装置，其中，所述电极包括第一电极元件组和第二电极元件组。
3. 如权利要求1所述的静电保持装置，其中，所述电极电位下降缓和 装置包括根据需要使第一电极元件组与第二电极元件组的电路短路的电 路，该短路电路在解除操作对象物的静电保持时被短路。
4. 如权利要求1至3中任一项所述的静电保持装置，其中，在以所述 保持部的保持面为表面的情况下，通过将所述电极电位下降缓和装置平面 地配置在所述保持部的背面，使配置有该电极电位下降緩和装置的部位作 为所述保持部的增强材料而发挥作用。
5. 如权利要求1所述的静电保持装置，其中，所述电极电位下降緩和 装置包括电容器，当判断所述电容器中蓄存电荷的电位下降至低于规定值时，使所述直 流高压电源运转并对该电容器充电；当判断该电容器中蓄存电荷的电位达到规定值时，使所述直流高压电 源停止。
6. 如权利要求1所述的静电保持装置，其中，所述电极电位下降緩和 装置包括电容器；所述直流高压电源内置于静电保持装置中；当判断所述电容器中蓄存电荷的电位下降至低于规定值时，使所述直 流高压电源运转并对该电容器充电；当判断所述电容器中蓄存电荷的电位达到规定值时，使所述直流高压 电源停止，同时电切断该直流高压电源与电容器。
7. 如权利要求1所述的静电保持装置，其中，所述电极是相互施加有 相反极性电压的第 一 电极元件组以及第二电极元件组，所述电极电位下降 緩和装置包括一对电容器，所述一对电容器被与所述直流高压电源并联而排列在所述电极组之间；该一对电容器与所述直流高压电源构成为可分别电切断及连接。
8. —种静电钳，使用权利要求1至7中任一项所述的静电保持装置， 将所述保持部作为钳吸引部。
全文摘要
提供一种静电保持装置，即使切断直流高压电源，也可进行长时间操作。该静电保持装置将多个电极组(202a、202b)作为保持部(110)，并从直流高压电源(122)向电极组(202a、202b)施加规定电压，且通过静电力而将保持对象物(205)保持。包括电极电位下降缓和装置(100)，当通过开关(121a、121b)而与直流高压电源(122)切断时，缓和施加至电极组(202a、202b)的电位的下降。该电极电位下降缓和装置(100)例如包括电容器(102a、102b)。
文档编号H01L21/67GK101180718SQ20068001738
公开日2008年5月14日 申请日期2006年5月17日 优先权日2005年5月20日
发明者傅宝莱 申请人:筑波精工株式会社