专利名称：双极型静电吸盘的制作方法
技术领域：
本发明涉及以静电吸附保持试样的双极型静电吸盘。
背景技术：
蚀刻装置、由化学汽相淀积(CVD)形成薄膜等用的等离子处理装置、电子曝光装置、离子描写装置、离子注入装置等、于硅等半导体晶片上形成集成电路时所需半导体制造过程所用的装置，以及于玻璃等绝缘性基板上进行液晶压入时所用的基板粘合装置、离子掺杂装置等、电视画面与计算机用显示器等所用液晶显示板的制造工艺所用的装置中，都广泛地采用由静电吸附保持晶片与玻璃等试样的静电吸盘。这同利用机械装置进行保持的方法相比，在试样的损伤问题、因机械接触损伤产生碎料粒引起的合格率问题以及对保持的试样进行平坦性补偿等方面，静电吸盘能发挥其优越性能。
近年来，受到大型液晶电视的普及与平板显示器的发展影响，产生了处理超过以往的大型玻璃基板的必要性，其中的大型件也是用超过1m×1m的基板的制品制造的。此外，在半导体制造工艺中，直径300mm的硅片的处理正成为当前的主流。不论是上述哪一种情形都涉及到大型化的进展以及玻璃基板与半导体晶片的重量加大，这样，高的吸附力以及为静电吸盘所吸附的吸附面上的试样平坦性也变得更重要。
一般，静电吸盘上吸附试样的吸附面的平坦性还关系到静电吸盘保持试样的保持力的大小。这就是说，随着上述的所吸附试样的大型化，静电吸盘必须具有充分的保持力。
在此考虑对两个电极施加正负电压的双极型静电吸盘，它通过下式(1)所示的不均匀电场时发生的梯度力F的作用，吸附硅等半导体片与玻璃基板等介电体，此梯度力正比于电场强度E的平方的空间导致即梯度。
F∝(E2) (1)于是，迄今已有过几个有关使相互邻接的电极间距变窄的双极型静电吸盘的报告。例如已报导有将相互为带状的齿形电极相互交错地组成10cm×10cm的单层梳型双极电极，同时将这些电极相互按1mm节距(各个电极宽1mm且相互的电极间距为1mm)排列，使表面电介质层为50μm厚而形成双极型静电吸盘。
(K.Asano，F.Hatakeyama and K.Yatsuzuka，“FundamentalStudy of an Electrostatic Chuck for Silicon Wafer Handling”，IAS’97.Conference Record of the 1997 IEEE Industry ApplicationsConference Thirty-Second IAS Annual Meeting(Cat.No.97CH36096)，Partvol.3，Page1998-2003.)。
这种静电吸盘对于被吸附物硅片当施加电压1500V可获得约3N的力。换算成单位面积的吸附力时成为约3gf/cm2。此外，于绝缘体内部是成带状电极的双极型静电吸盘，已报导有使此种带状电极的线宽与带状电极间距分别为0.3～3mm的例子(特开平0-223742号公报)。还报导有于电介质基底上排列间隔开的电极且使这些电极的电极宽度与电极间隔分别为100μm以下的例子(特表2000-502509号公报)。
但当互邻的电极间距狭窄时就有个放电极限问题，具体地说，由于静电吸盘用的电极材料的蚀刻剖面以及在绝缘体内部固定电极的粘合层形成状态都难以控制，例如在示明已有双极型静电吸盘的剖面28的电极附近剖面模式图(放大图)中，在第一电极2与第二电极4的端部因蚀刻不一致而变尖的处所，电场容易集中，此外，用于形成固定绝缘层相互关系或绝缘层与电极相互关系的粘合层的粘合剂在固化时会生成点状件，这在相邻的电极间会显著降低绝缘的耐压性。因此，在上述双极型的静电吸盘中，当电极与电极之间接近到一定距离后，怕有可能在电极间引起放电。
至于这种放电极限，一般在双极型静电吸盘中对于电极间距为0.5mm时约为3kV。实际上，在使用上述这种双极型静电吸盘时，从安全性考虑就必须施加低的电压。因此在前面所说的将原先的电极间距变窄的双极型静电吸盘中，实际能施加的电压是受到限制的，这对于直径尺寸在进行大型化的半导体晶片与在进行大型化的液晶电视与平板显示器等所用的玻璃基板，由于单位面积的重量增加就会有不能发挥充分的吸附力(梯度力)的问题。
另一方面，当由静电吸盘吸附绝缘性试样时，即使切断了施加给电极的电压，由于残留的电荷，便存在不易从静电吸盘的试样吸附面上除下试样的问题，特别是随着试样的大型化，这种问题便更加严竣。
但是就双极型静电吸盘而论，几乎都是包括有先前所述的各部分并把电极设在同一平面内的，其中虽也报导有在绝缘体内部叠置多层电极的这类静电吸盘(特许第2838810号公报)，但在把极性相异的电极设置于同一平面内这点上则与前述双极型静电吸盘相同，一样地存在有放电极限问题。
特许文献1特开平10-223742号公报特许文献2特表2000-502509号公报特许文献3特许第2838810号公报非特许文献1K.Asano，F.Hatakeyama and K.Yatsuzuka，“Fundamental Study of an Electrostatic Chuck for SiliconWafer Handling”，IAS’97.Conference Record of the 1997 IEEEIndustry Applications Conference Thirty-Second IAS Annual Meeting(Cat.No.97CH36096)，Partvol.3，Page1998-2003.
发明内容
在此，本发明人等着重于使上述先有的双极型静电吸盘的放电极限在电场强度上约为6MV/m。此值比一般经验所知道的真空中绝缘击穿电场强度10MV/m要低，此外由于绝缘体材料的耐压性例如聚酰亚胺的远比160MV/m为低，在绝缘体内部邻接的施加有互异极性的电压的电极之间，则要考虑相邻电极端部的形状以及这些电极间存在的粘合层内空隙等对于降低绝缘击穿电场强度都会有很大影响。
对于在电场强度方面有优越性而且即便是大型试样也能发挥与其充分对应的强大梯度力的双极型静电吸盘，为使之成为现实进行了积极的研究，结果发现将施加相异极性电压的第一电极与第二电极从试样吸附面朝深度方向顺次排列于绝缘体内部，同时在此两电极间设置绝缘耐压性能优越的绝缘层，结果即使此两电极的间距变窄、获得强大的梯度力，仍然可有优越的绝缘耐压性，这样便完成了本发明。
于是，本发明的目的即是提供绝缘耐压性优越且能产生优异吸附力的双极型静电吸盘。
本发明的另一目的则在于提供当结束对电极施加电压后得以尽可能地消除从试样吸附面上取下试样的难度的双极型静电吸盘。
具体地说，本发明是在绝缘体内部配备了第一电极与第二电极而以此绝缘体表面为试样吸附面的双极型静电吸盘。其特征在于上述绝缘体沿其深度方向按照接近试样吸附面的顺序设为第一电极、电极间绝缘层与第二电极，而此第二电极沿试样吸附面的法线方向相对于第一极具有非重叠区域。
此外，本发明还是于上述绝缘体的表面上再形成导电性层而以此导电性层作为试样吸附面的双极型静电吸盘。
本发明中，绝缘体沿其深度方向按照接近试样吸附面的顺序设有第一电极、电极间绝缘层与第二电极，第二电极必须具有沿试样吸附面的法线方向对第一电极具有非重叠区域。第一电极与第二电极在绝缘体内部沿绝缘的深度(厚度)方向相互分离地存在，同时在此第一电极与第二电极之间需要有电极间绝缘层。
本发明中，所谓第二电极沿试样吸附面的法线方向相对于第一电极具有非重叠区域一事，是说只以绝缘体内部存在的第一电极与第二电极为对象，从试样的吸附面沿垂直方向观察时，第二电极具有不与第一电极重叠的区域。具体地说，沿着试样吸附面的法线方向。存在有第二电极与第一电极不重叠的情形、第二电极的一部分与第一电极重叠的情形(在此重叠部分以外，第二电极与第一电极不重叠)。这里，有关第一电极与第二电极沿试样吸附面的法线方向相互于线上接合的情形以及第一电极与第二电极沿试样吸附面的法线方向于点上接合的情形，后者的具体例子认为包含在第二电极的一部分沿试样吸附面的法线方向与第一电极重叠的情形中。
本发明中第一电极与第二电极各自的形状以及绝缘体内部的两电极的设置，如上所述，沿试样吸附面的法线方向，第二电极相对于第一电极也可具有非重叠区域，例如可以举出以下的情形。
具体地说，作为第二电极沿试样吸附面的法线方向与第一电极不重叠的情形，例如第一电极形成带状梳齿形同时第二电极也形成带状梳齿形，这两种带状梳齿相互交错组配，而第二电极沿试样吸附面的法线方向也可设置成不与第一电极重叠，在第一电机有形成半圆形的同时第二电极形成线对称的半圆形，第二电极沿着试样吸附面的法线方向也可设置成不与第一电极重叠，在第一电极形成矩形或方形的同时第二电极则形成与第一电极线对称的矩形或方形，第二电极也可沿试样吸附面的法线方向设置成不与第一电极重叠。
作为第二电极的一部分沿试样吸附面的法线方向与第一电极重叠的情形，例如第一电极形成为带状梳齿形而第二电极形成具有预定区域的平板形，此第二电极的一部分可以沿试样吸附面的法线方向设置成与第一电极重叠。或者，第一电极形成井字形而第二电极形成具有预定区域的平板形，此第二电极的一部分可以沿试样吸附面的法线方向设置成与第一电极重叠。
此外，第一电极在预定的区域内形成具有多个呈圆形、三角形、方形、矩形或四边形以上多边形的开口部的网状，而第二电极则形成具有预定区域的平板形，此第二电极的一部分也可沿试样吸附面的法线方向设置成与上述第一电极重叠。第一电极中开口部的大小(对于圆形，指直径；对于四边形以上的多边形，指最大对角线的长度)，最好形成为与相邻开口部之间的距离大致相同或是形成为相邻的开口部与开口部之间距离约120％；由于使第一电极形成为具有上述大小开口部的网状，就能适当地加大第二电极的电场泄漏。至于这种开口部的具体大小，从能发挥充分的梯度力的观点考虑最好为0.1～3.0mm。此外，从吸附力的均一性观点考虑，开口部最好是均匀地存在于第一电极的预定区域内。
再有，也可使第一电极形成为具有预定宽度的环状而使第二电极形成具有预定圆形区域的平板形，此第二电极的一部分则可沿试样吸附面的法线方向设置成与上述第一电极重叠。此第一电极以具有预定的圆形区域的圆形部为中心，有着从此圆形部出发隔预定间距排列成同心圆状的第一环形部，形成为具有连接上述圆形部与第一环状部的第一连接部，第二电极形成具有比上述第一电极的圆形部与第一环状部的间隔小的宽度的环形，此第二电极从试样吸附面法线方向看也可配置在上述第一电极的圆形部与第一环形部之间。此第一电极以具有预定的圆形区域的圆形部为中心，有着从此圆形部出发隔预定间距排列成同心圆心圆状的第一环形部，形成具有连接上述圆形部与第一环状部的第一连接部，第二电极形成具有与上述第一电极的圆形部与第一环状部的间隔有相同宽度的环形，此第二电极从试样吸附面的法线方向看也可设置于上述第一电极的圆形部与第一环形部之间。如上所述，在第一电极具有圆形部与第一环形部以及第一连接部的同时而第二电极形成环形时，第一电极与第二电极也可形成为各个具有许多同心圆状的环形部。另一方面，第二电极也可形成为具有相互隔预定间距排列成同心圆形的两个以上的第二环状部且具有连接在第二环形部之间的第二连接部，而第二电极的各第二环形部从试样吸附面的法线方向上看也可设置在上述第一电极的各第一环形部之间。
再有，第一电极与第二电极可以各形成为以上所述的任一种形状，可以将此第一电极与第二电极组合配置，也可以将第二电极的一部分沿试样吸附面的法线方向与第一电极重叠配置。
对于本发明的第一电极与第二电极，例如施加极性相异的电压或使其一方的电极接地而让余剩的电极为正极或负极，则相互产生电位差。此第一电极可以由1或2个以上电极形成，而此第二电极也可由1或2个以上电极形成。
本发明中，从试样吸附面对保持试样的吸附力均一性观点考虑，此第一电极与第二电极各自外周形状所占的区域最好都能占有从试样吸附面的中央部到边缘部的区域。这就是说，第一电极的外周形状与第二电极的外周形状最好相对于试样吸附面的法线方向相互大致重叠，而更好是，第一电极的外周形状与第二电极的外周形状以及保持于试样吸附面上的试样外周形状相对于试样吸附面的法线方向相互大致重叠。
对于第二电极沿试样吸附面的法线方向上相对于第一电极具有非重叠区域的情形，从吸附力的均一性观点考虑，最好是均匀地存在于从试样吸附区的中央部到周缘部的区域中，而更为最好的是上述非重叠区域所存在的区域均匀地处在吸附于试样吸附面上的试样所占有的区域中。
另一方面，从能减小静电吸盘的静电电容的观点考虑，上述第一电极与第二电极相对于试样吸附面的法线方向上相互重叠区域愈小愈好，而更好是第二电极在沿试样吸附面的法线方向上不与第一电极重合。如果能减小静电吸盘的静电电容，则能在结束两电极施加电压后，得以尽可能地消除从试样吸附面上取下试样的困难程度。
本发明中，绝缘体内部的第一电极与第二电极的间距最好是1～1000μm而尤为最好是50～500μm。当第一电极与第二电极的电极间距小于1μm，例如利用市售的叠层体形成第一电极、电极间绝缘层与第二电极时，亦即采用于绝缘膜的表面与背面都具有金属箔的叠层体时，形成电极间绝缘层的绝缘膜中较1μm薄的便于从市上购到，相反，当上述电极间距离大于1000μm时，制得的双极型静电吸盘从热传导性观点看会产生问题。此外，当上述电极间距离在50μm以上时，则用市售的聚酰亚胺等绝缘片由粘合剂垫层来形成电极间绝缘层时，容易形成所需的电极间距离，而对于500μm以下，将厚度设定为可从市上购到的绝缘片一片的厚度时，则在形成电极间绝缘层能容易形成必要的电极间距离时，可以看到由此制得的静电吸盘在约数kv的低电压工作下能产生必要的吸附力。此外，上述电极间距离是指以直线连接第一电极与第二电极时的最短距离。
对于在本发明中将第一电极形成为带状梳齿形时，当此带状梳齿形的带形部分宽度(下面有时也称为“带形电极宽度”)与相邻带形部分的间隔(下面有时也称为“电极间间隙”)相等时(带形电极宽度＝电极间间隙＝Z)，则此Z最好为0.15～0.5mm而尤为最好是0.2～0.4mm，使带状电极宽度与电极间间隙相等且设它们在上述范围内时，就能发挥优越的吸附力。
本发明中的第一电极与第二电极可以由例如铜、钨、铝、镍、铬、银、铂、锡、钼、镁、钯等形成，但从电导性或生产性观点看最好是铜、铝。此外，第一电极与第二电极既可以由相同的材料也可以由不同的材料形成。
此第一电极与第二电极也能利用在绝缘性膜的表里两面上有上述这类金属组成的箔的市售叠层体。或者，例如在电极间绝缘层的上表面或下表面或是后述的上部绝缘层或下部绝缘层中各自的一个表面上用通常的溅涂法形成由上述金属组成的电极面，然后再用通常的蚀刻法将如此形成的电极面各自制成预定的形状，此外也可从铜、钨、铝、镍、铬、银、铂、锡、钼、镁与钯中选取一种以上金属，制成糊状而用印刷处理、电镀处理、用离子电镀蒸涂法的处理、用钼、钨、钽等高融点金属喷涂方法等，形成于电极间绝缘层或后述的上部绝缘层与下部绝缘层的表面上。
至于第一电极与第二电极各自的厚度问题，当利用绝缘性膜的表里两面有金属箔的叠层体时，两电极的各自厚度都为0.2～30μm而最好为1～30μm。电极的厚度比0.2μm小时，易出现针孔，给制作技术带来困难，相反，比30μm大时，在绝缘体内部的电极附近会形成空洞等所致间隙，有可能给绝缘体的强度带来问题。此外，当电极的厚度在1μm以上，特别是在形成大型的静电吸盘时，就有可能在整个范围内形成有可靠性的电极。
在以钼、钨、钽等预定金属进行喷射成形时，电极的厚度对第一电极为20～100μm而最好是20～30μm，对第二电极为20～100μm而最好是20～30μm。当两个电极的膜厚都比20μm小时会产生空隙，影响到作为导电膜的功能。
在以上述其他方法形成第一与第二电极时，其厚度例如可以约为1～30μm。
本发明的第一电极的一部或全部在沿试样吸附面的法线方向切开时的剖面形状并无特别限制，例如可从矩形、方形、圆形、三角形、四边形或以上的多边形中选取。再有，本发明的第二电极的一部分或全部沿试样吸附面的法线方向切断时的剖面形状也可作与上述第一电极情形相同的考虑，而此第一电极与第二电极的一部分或全部的剖面形状可以一致或相异。
本发明的电极间绝缘层可以在绝缘体内部与第一电极和第二电极相互不接触地分离开，同时可以与此第一电极与第二电极是电绝缘的。作为这种电极间绝缘层例如可以由聚酰亚胺、聚酰胺亚胺、聚酯、聚对苯二甲酸乙二酯、环氧树脂以及丙烯酸酯中选取的一或两种以上树脂组成的树脂层形成，也可以由氧化铝、氮化铝、氮化硅、碳化硅、氧化锆与二氧化钛中选取的一种或两种以上组成的陶瓷层形成，或也可由硅与二氧化硅中选取一种或两种组成的层形成。其中从工业生产观点考虑，最好是从聚酰亚胺、聚酰胺亚胺、聚酯、聚对苯二甲酸乙二酯与环氧树脂中选取的一种或两种以上的树脂组成的树脂层形成，而从绝缘稳定性与化学稳定性的观点考虑以聚酰亚胺最好。
上述树脂层最好是由一或两种以上树脂膜组成。作为这种树脂膜具体地例如有カプトン(Kapton)(东V·デユポン社制商品名)、ユ一ピVツフスADシ一ト(Upilex AD sheet)(宇部兴座社制商品名)、アピカル(Apical)(钟渊化学工业社制商品名)等，而最好是聚酰亚胺组成的カプトン(Kaption)。通过将树脂膜用于形成电极间绝缘层的树脂层中，就得以尽可能地消除在第一电极与第二电极间存在空隙的顾虑，能够或可靠的电极间绝缘层，可制成有良好绝缘稳定性的静电吸盘。例如カプトン(Kapton)(东V·デユポン社制商品名)的绝缘击穿电场强度为160MV/m，将这种カプトン(Kapton)用作电极间绝缘层的本发明的静电吸盘能够具备更优越的绝缘稳定性。
上述树脂层的厚度因选用的材料而异，例如用到聚酰亚胺膜时1～1000μm，最好为50～500μm。电极间绝缘层厚比1μm小时，例如利用市售的叠层体形成第一电极，电极间绝缘层与第二电极的情形，也即利用于绝缘膜的表里两面有金属箔的叠层体的情形，然而市场上难以购到比1μm薄的用于形成电极间绝缘层的绝缘性膜，反之当电极间绝缘层的厚度大于1000μm时，这样制得的双极型静电吸盘从热导性方面考虑怕会带来问题。电极间绝缘层当其厚度在50μm以上时，则能用市售的聚酰亚胺绝缘片经粘合剂粘合叠层而成，而当其厚度在500μm以下，通过将此厚度设定为市售品一片绝缘件的厚度便可制成，制得的静电吸盘在约数kv的低电压操作下已发现能产生所需的吸附力。
当由陶瓷层形成电极间绝缘层时，则可将氧化铝、氮化铝、碳化硅、氮化硅、氧化锆、氧化钇、氧化镁与二氧化钛等的单体或它们的复合体，通过大气或等离子体的喷镀形成，此外也可用烧结的陶瓷薄板形成。
在由喷镀成形时，电极间绝缘层的膜厚在一般的喷镀技术下可形成约30～500μm，必要时也可形成最大达约3mm的厚度。这种膜厚小于30μm时难形成均匀的膜层，相反在大于500μm时会使梯度力变小。为了尽可能地减少用在半导体装置过程中因侵蚀对试样或装置造成污染的影响，从优化绝缘稳定性观点出发，最好是采用99.99％以上高纯度材料来形成陶瓷层，而从能高效地冷却试样吸附面上保持的试样的角度来看，则最好使用氮化铝等热导率高的材料。
在通过喷镀形成陶瓷层时，最好对喷镀后的表面通过机械加工等平坦化。此时的平坦度从绝缘体内电极的位置关系来看至关重要，基于能均匀地形成电场使梯度力形成的吸附力在试样吸附面上均一化，表面糙度最好为约5～50μm而尤为最好是在10μm以下。
另一方面，在用烧结成的陶瓷薄板形成电极间绝缘层时，其膜厚虽可任意设计，但最好为30～500μm。膜厚小于30μm时难以形成均匀的膜层，相反大于500μm时则使梯度力变小。至于所用的材料则与喷镀时相同。
在从硅与二氧化硅中选择一种或两种组成的层来形成电极间绝缘层时，例如可由CVD或溅涂法形成膜厚1～50μm的电极间绝缘层。
本发明的绝缘体虽有必要沿其深度方向按照离试样吸附面近的顺序设置第一电极、电极间绝缘层以及第二电极，但最好是沿绝缘体的深度方向按照离试样吸附面近的顺序具有上部绝缘层、第一电极、电极间绝缘层、第二电极以及下部绝缘层。这里说明上部绝缘层与下部绝缘层的上下方向是以绝缘体的表面试样吸附面侧为上，距试样吸附面近的一方为上部而远的一方为下部。
此上部绝缘层例如在其下表面上可以是具有热塑性聚酰亚胺的聚酰亚胺、聚酰胺、聚酯、聚对苯二甲酸乙二酯与环氧树脂中选取的一种或两种以上的树脂组成的树脂层，氧化铝、氮化铝、碳化硅、氮化硅、氧化锆、氧化钇与二氧化钛中选取的一种或两种以上组成的陶瓷层，而从生产率与绝缘性观点上看，下表面上最好是具有热塑性聚酰亚胺的聚酰亚胺。
对于下部绝缘层，上表面上除具有热塑性聚酰亚胺的聚酰亚胺外与上述上部绝缘层的情形相同，但从生产率与绝缘性观点考虑，其上表面上最好是具有热塑性聚酰亚胺的聚酰亚胺。
在由树脂层形成上部绝缘层时，其膜厚为10～200μm而最好为50～100μm。若此膜厚小于50μm，有可能影响膜的耐用性，相反大于100μm时，将减小梯度力。至于由树脂层形成下部绝缘层时的膜厚，宜为10μm以上而最好是50μm以上。上部绝缘层的膜厚小于50μm时，需考虑耐电压性问题与静电容增大的问题，相反大于200μm时，从被吸附物就有可能不能将热充分地传导给基盘，也即可能不能充分冷却被吸持物。
在由陶瓷层形成上部绝缘层和/或下部绝缘层时，与电极间绝缘层的情形相同，可以将氧化铝、氮化铝、碳化硅、氮化硅、氧化锆、氧化钇、氧化镁与二氧化钛的单体或它们的复合体，通过大气或等离子体的喷镀形成，此外也可用烧结成的陶瓷薄板形成。
在用喷涂法成形时，这种膜厚在上部绝缘层中根据由树脂层形成的情形中的相同理由最好为10μm～200μm，而在下部绝缘层中仍然基于相同的理由也最好为10μm～200μm。至于所用的材料与平坦化方面则与电极间绝缘层的情形相同。
用烧结好的陶瓷薄板形成上部绝缘层和/或下部绝缘层时，膜厚可以任意设计，根据由上述树脂层或喷镀法成形时的相同理由，最好在10μm～200μm。至于所用材料，则与喷镀情形相同。
在以陶瓷薄板形成上部绝缘层、下部绝缘层或电极间绝缘层中的一个以上时，需有粘合工艺，例如可以用环氧树脂粘合剂、钎焊等接合方法，也可以将陶瓷薄板保持于高温状态下于真空炉中压焊接合。
本发明中还于绝缘体的表面上形成导电性层，也可以以这种导电性层的表面作为试样吸附面，通过于绝缘体表面另形成导电性层而以此导电性层表面作为试样吸附面，就能减小静电吸盘的时间常数，在中止对双极型电极的两个电极施加电压后，得以尽可是能地消除从试样吸附面上取下试样的难度。这种导电性层例如可以于绝缘体的表面上叠层导电性聚酰亚胺或导电性氟树脂或是为使绝缘体自身具有导电性而对其混合的碳等充填材料而成。
作为制备本发明的双极型静电吸盘的方法，例如也可以首先于电极间绝缘层的上下两表面上分别由上述方法形成第一电极与第二电极，然后于下表面上将具有热塑性聚酰亚胺膜的聚酰亚胺膜重叠到具有第一电极与第二电极的电极间绝缘层上，于处理温度100～250℃，压力0.1～5MPa的条件下经低温热压成形而形成上部绝缘层，再于上表面的具有热塑性聚酰亚胺膜的聚酰亚胺膜上重叠以成为整体的上部绝缘层、第一电极、电极间绝缘层与第二电极，再与上述相同由低温热压成形形成绝缘体。此外，作为上部绝缘层，于下表面上形成具有热塑性聚酰亚胺膜的聚酰亚胺膜，于上下两表面上形成第一电极与第二电极的电极间绝缘层；作为下部绝缘层，于上表面上顺次重叠上具有热塑性聚酰亚胺膜的聚酰亚胺膜，也可以在处理温度100～250℃和压力0.1～5MPa的条件下，通过一次低温热压成形形成绝缘体。然后将上述热绝缘体通过热塑性聚酰亚胺膜与环氧树脂压接片，载承于铝、铝合金、MMC(金属基体复合材料)、不锈钢、不锈钢合金的金属基盘或氧化铝、氮化铝等陶瓷材料等组成的陶瓷基盘上，于处理温度100～250℃，压力0.1～5MPa的条件下，经低温热压接而完成静电吸盘。
或也可用聚酰亚胺铜膜叠层板的市售的ユピセルN(Upicel N)(宇部兴产株式会社制商品名)或ネオフVツクス(NEDFLEX)(三井化学株式会社制商品名)等具有铜表面层以及在绝缘膜的表里两面具有金属箔的叠层体，将这种金属箔蚀刻成预定的电极图案等形成第一电极、电极间绝缘层与第二电极，在其上与上述相同贴附上部绝缘层与下部绝缘层，再与上述相同贴附到金属基盘上即完成静电吸盘。此外，对于这类静电吸盘也可通过前面说明的方法形成导电性层。
发明效果本发明的双极型静电吸盘由于采用了沿绝缘体深度方向按照离试样吸附面近的顺序设有第一电极、电极间绝缘层以及第二电极的结构，故具有优越的绝缘稳定性、能尽可能地缩小第一电极与第二电极的电极间距离而发挥良好的吸附力。结果，本发明的双极型静电吸盘在优化保持试样的平坦性同时，即使对于相应于近年来大型化的超过1m×1m的玻璃基板以及直径≥300mm的硅片等，也能发挥充分的吸附性能，此外由于能显示出优异的吸附力，就能以低电压驱动，经济上有利同时可最大限度消除放电的顾虑，可靠性也高。
本发明的双极型静电吸盘由于最大限度地减小了第一电极与第二电极相对于试样吸附面法线方向的相互重叠区域，就能减小静电吸盘的静电电容和解除了在中止对两电极施加电压后从试样吸附面上取下试样的困难。此外，在绝缘体表面另形成导电性层而以此导电性层的表面作为试样吸附面的情形下，即使是相对于试样吸附面的法线方向的第一电极与第二电极有重叠的区域，也能减小静电吸盘的时间常数，同时可解除在中止对双极型电极的两电极施加电压后从试样吸附面上取下试样的困难。
图1是本发明实施例1的双极型静电吸盘X的分解斜视说明图。
图2是实施例1的双极型静电吸盘X的剖面说明图(图1中A-A剖面的一部分)。
图3是实施例1的双极型静电吸盘X的第一电极与第二电极沿试样吸附面法线方向观察时的局部平面说明图。
图4是本发明实施例2的双极型静电吸盘的剖面说明图。
图5是实施例2的双极型静电吸盘X的第一电极与第二电极沿试样吸附面法线方向观察时的局部平面说明图。
图6是本发明的实施例3的双极型静电吸盘X的分解斜视说明图。
图7是实施例3的双极型静电吸盘X的剖面说明图(图6中A-A剖面的一部分)。
图8是实施例3的双极型静电吸盘X的第一与第二电极沿试样吸附面法线方向观察时的局部平面说明图。
图9是本发明的实施例4的双极型静电吸盘X的分解斜视说明图。
图10是实施例4的双极型静电吸盘X的第一电极与第二电极沿试样吸附面法线方向观察时的局部平面说明图。
图11是本发明实施例5的双极型静电吸盘X的分解斜视说明图。
图12是实施例5的双极型静电吸盘X的第一电极与第二电极沿试样吸附面法线方向观察时的局部平面说明图。
图13是本发明的实施例6的双极型静电吸盘X的第一电极与第二电极沿试样吸附面法线方向观察时的局部平面说明图。
图14是本发明实施例7的双极型静电吸盘X的分解斜视说明图。
图15是本发明实施例8的双极型静电吸盘X的第一电极的局部平面说明图。
图16是本发明实施例9的双极型静电吸盘X的第一电极的局部平面说明图。
图17是本发明实施例10的双极型静电吸盘X的一部分剖面说明图。
图18是本发明实施例11的双极型静电吸盘X的电极间绝缘层以及第一电极的局部剖面说明图。
图19是参考例1的第一电极与第二电极的平面说明图。
图20是参考例1的双极型静电吸盘的梯度力分布按二维电场计算求得的结果。
图21是参考例1的双极型静电吸盘的电位等高线分布图按二维电场计算求得的结果。
图22是本发明实施例1的双极型静电吸盘的梯度力分布按二维电场计算求得的结果。
图23是本发明实施例1的双极型静电吸盘的电位等高线分布按二维电场计算求得的结果。
图24是本发明实施例3的双极型静电吸盘的梯度力分布按二维电场计算求得的结果。
图25是本发明实施例1的双极型静电吸盘的电位等高线分布按二维电场计算求得的结果。
图26示明以参考例1的双极型静电吸盘为模型，使上部绝缘层的体积电阻率变化时时间常数的曲线图。
图27示明相对于吸附力的带状电极宽度(电极间间隙)最优化的曲线图。
图28是示明先有例的双极型静电吸盘的剖面说明图。
图中各标号的意义如下X，双极型静电吸盘；1、11，上部绝缘层；2、12、22、32、42、52、62，第一电极；2a，带状部分；2b，根部；12a，间隙部分；22a，圆形部分；22b，环状部分；22c，连接部分；32a、42a，开口部；3、13、23，电极间绝缘层；4、14、24、34、44、54、64，第二电极；4a、14a，带状部分；4b、14b，根部；34a、44a，中央环部；34b、44b，环状部分；34c、44c，连接部分；5、15，下部绝缘层；6，金属基盘；7，试样吸附面；8，玻璃基板；9，绝缘体；10，直流电源。
具体实施例方式
下面基于附图所示的实施例具体说明本发明的最佳实施形式。又，本发明的双极型静电吸盘并不局限于以下各实施例的情形。
实施例1图1示明实施例1的双极型静电吸盘的分解斜视说明图，此双极型静电吸盘X包括长100mm×宽100mm，膜厚50μm而电阻率ε＝3.5，在下表面上具有热塑性聚酰亚胺膜的聚酰亚胺膜组成的上部绝缘层1；膜厚3μm的铜组成的第一电极2；长100mm×宽100mm、膜厚50μm而电阻率ε＝3.5的聚酰亚胺膜组成的电极间绝缘层3；膜厚3μm的铜组成的第二电极4；长100mm×宽100mm、膜厚50μm而电阻率ε＝3.5，在上表面上有热塑性聚酰亚胺的聚酰亚胺膜组成的下部绝缘层5；长100mm×宽100mm×厚10mm的铝组成金属基盘6。此外，在此双极型静电吸盘X中，由上部绝缘层1的上表面组成的试样吸附面7吸附保持着长100mm×宽100mm×厚0.2mm而电阻率ε＝5.5的玻璃基板8。
此实施例1的双极型静电吸盘X按下述步骤形成。首先利用上下两面(表里两面)有铜表面层的聚铣亚胺镀铜叠层片的ネオフVツクス(三井化学株式会社制商品名)，于其上下两面经丝网印刷形成预定电极的抗蚀剂图案，然后用氯化铁组成的侵蚀剂进行蚀刻。由此形成具有长80mm×宽80mm区域的带状梳齿的第一电极2、电极间绝缘层3(聚酰亚胺膜)以及具有长80mm×宽80mm区域的带状梳齿的第二电极4。
然后于形成上部绝缘层1的下表面上顺次叠置具有热塑性聚酰亚胺膜的聚酰亚胺膜、第一电极2、聚酰亚胺膜(电极间绝缘层3)、第二电极4以及在形成下部绝缘层5的上表面上具有热塑性聚酰亚胺膜的聚酰亚胺膜，在处理温度150℃，压力2MPa的条件下进行低温热压接成形，形成绝缘体9，再将此绝缘体9通过中介的未图示的热塑性聚酰亚胺膜，在同于上述的条件下进行低温热压接处理，固定到金属基盘6上，完成双极型静电吸盘X。
对于此双极型静电吸盘X，使第一电极2侧为负极而使第二电极4侧为正极，与直流电源10连接，此外，金属基盘6成为接地电极。至于对电极施加的电压，即使以第一电极2侧为正极、第二电极4侧为负极，也能产生与上述相同的吸附效果。也可以使第一电极2或第二电极4两者之一为0V(接地)，而以余剩的电极为正极或负极，以在相互的电极间产生电位差。
图2示明实施例1的双极型静电吸盘X的剖面说明图(图1中A-A剖面的一部分)，图3是实施例1的双极型静电吸盘X的第一电极2与第二电极4沿试样吸附面7的法线方向观察时的局部平面说明图。此外，图2中的“2”表示下述试验例5中说明的带状电极宽度与电极间间隙。
如上所述，第一电极2与第2电极4都形成为带状梳齿，这两个电极的带状梳齿相互交错组合，使此第一电极2与第二电极4设置成沿试样吸附面7的法线方向相互线连重叠。形成带状梳齿的第一电极2的带状部分2a具有电极宽度1mm和厚度3μm，此带状部分2a按间隔1mm的节距排列，与电极宽度3mm和厚度3μm的根部2b成为一体形成带状梳齿。同样，第二电极4的带状部分4a有电极宽度1mm，厚3μm，此带状部分4a按间隔1mm节距排列，与电极宽度3mm，厚度3μm的根部4b成为一体，形成带状梳齿。第一电极2与第二电极4之间的电极间距离y相当于上述电极间绝缘层3的膜厚值50μm。
形成电极间绝缘层3的上述聚酰亚胺膜的绝缘耐压性达160MV/m，因而实施例1的双极型静电吸盘X可有8kv的绝缘耐压特性。
实施例2图4是实施例2的双极型静电吸盘X的剖面说明图，图5是实施例2的双极型静电吸盘X的第一电极1与第二电极14沿试样吸附面7的法线方向观察时的局部平面说明图。
实施例2的双极型静电吸盘X中，第二电极14的带状部分14a的电极宽度形成0.6mm，此第二电极14的带状部分14a设在位于由第一电极2的带状部分2a形成的间隙(1mm)的中央，第一电极2的带状梳齿与第二电极14的带状梳齿相互交错组合，沿着试样吸附面7的法线方向将第一电极2与第二电极14设置成使其各个带状部分2a、14a的前端与其各个根部2b、14b成为线连重叠(沿试样吸附面7的法线方向，第一电极2的带状部分2a与第二电极14a的距离为0.2mm)。用上述以外的条件与实施例1相同的条件，由此完成了实施例2的双极型静电吸盘X。
实施例3图6是实施例3的双极型静电吸盘X的分解斜视说明图，图7是实施例3的双极型静电吸盘X的剖面(图6中A-A剖面一部分)说明图，图8是实施例3的双极型静电吸盘X的第一电极2与第二电极24沿试样吸附面7的法线方向观察时的局部平面图。图8中有点的区域部分表示第二电极24沿试样吸附面7的法线方向上与第一电极2重叠的部分。
实施例3的双极型静电吸盘X除第二电极24形成为具有长80mm×宽80mm的平面区域的平板状外，用与实施例1相同的条件完成了双极型静电吸盘。
实施例4图9是实施例4的双极型静电吸盘X的分解斜视图。图10是实施例4的双极型静电吸盘X的第一电极12与第二电极24沿试样吸附面7的法线方向观察时的局部平面说明图。图10中有点的区域部分表示第二电极24在试样吸附面7的法线方向上与第一电极12重叠的部分。
此实施例4的双极型静电吸盘X中，第一电极12形成井字形，具有将长100mm×宽100mm的区域按长3mm×宽3mm的间隙部分12a的长度3mm的节距(形成井字形的电极宽度3mm)。除上述之外的条件，其余取与实施例3相同的条件而完成此实施例4的双极型静电吸盘X。此外，在如以上所述将第一电极12形成井字形时，即使因外部的撞击切断了电极的一部分时也仍可供给电压。
实施例5图11是实施例5的双极型静电吸盘X的分解斜视说明图，图12是实施例5的双极型静电吸盘X的沿试样吸附面的法线方向观察第一电极22与第二电极34时中心附近的局部平面说明图。图12中浓着色(涂抹了的)部分表示第二电极34沿试样吸附面7的法线方向与第一电22重叠的部分。
实施例5的第一电极22具有以半径2mm的圆形部分22a为中心，电极宽度3mm，相互电极间的间隔5mm而形成同心圆状的环形部分22b，同时具有连接此圆形部分22a与环形部分22b的电极宽度1mm的连接部分22c，整体形成为半径100mm的同心圆电极。另一方面，第二电极34具有以内径3mm与外径6mm的中央环34a为中心，电极宽度3mm，相互电极间间隔5mm的形成同心圆状的环形部分34b，同时具有连接此中央环34a与环形部分34b的电极宽度1mm的连接部分34c，整体形成为半径100mm的同心圆电极，上述条件以外与实施例1相同，由此完成了实施例5的双极型静电吸盘X。
对实施例5的第一电极22与第二电极34沿试样吸附面7的法线方向观察时，环形部分22b、34b相互的距离d＝1mm，同时此第二电极34的连接部分34c设置成沿试样吸附面7的法线方向可与上述第一电极22的连接部分22c重叠。
实施例6图13是实施例6的双极型静电吸盘X的从试样吸附面7沿法线方向观察第一电极22与第二电极44时的局部平面说明图。图13中浓着色(涂抹了的)部分表示第二电极44沿试样吸附面7的法线方向与第一电极22重叠的部分。
此实施例6的第二电极44具有以内径2mm与外径7mm的中央环44a为中心，电极宽度5mm，相互电极间的间隔3mm，形成为同心圆状的环形部分44b，同时具有连接此中央环44a与环形部分44b的连接部分44c，整体形成为半径100mm的同心圆电极，上述条件以外与实施例5相同，由此完成了实施例6的双极型静电吸盘X。
当沿试样吸附面7的法线方向观察实施例6的第一电极22与第二电极44时，环形部分22b、44b相互线连重叠，而第二电极44的连接部分44c设置成在试样吸附面7的法线方向上与第一电极22的连接部分22c重叠。
实施例7图14是实施例7的双极型静电吸盘X的分解斜视说明图，此实施例7的第二电极54形成为具有半径100mm的圆形区域。上述条件以外与实施例5的相同，由此完成实施例7的双极型静电吸盘X。
实施例8图15是实施例8的双极型静电吸盘X的第一电极32的局部平面说明图。第一电极32具有厚度3μm，直径300mm的圆形区域，此圆形区域中均匀地分布着半径0.6mm的圆形开口部32a。图15是示明这种圆形区域中心部附近形态的局部平面说明图，注意此第一电极32中一开口部32a，在其周围存在6个开口部32a，这6个开口部32a设置成使其各自的中心位于正六边形的顶点。中央开口部32a的中心与正六边形顶点处开口部32a的中心距R为1.5mm，中央开口部32a与相邻开口部32a的间隔r为0.3mm。
上述条件以外与实施例3的相同，由此完成了实施例8的双极型静电吸盘X。有了这样的取圆形的开口部32a。开口部的角隅处理就较容易，可以形成均匀的梯度力。
实施例9图16是实施例9的双极型静电吸盘X的第一电极42的局部平面说明图。第一电极42具有厚3μm，直径300mm的圆形区域，在此圆形区域中均匀地分布有每边为0.6mm的正六边形开口部。图16是示明此圆形区域中心附近形态的平面说明图。注意此第一电极42中一开口部42a，在其周围设有六个以其对应边相互平行的开口部42a。中央开口部42a的中心与相邻开口部42a的中心距离R为1.5mm，相邻开口部42a相互的间隔r为0.3mm。
上述条件以外与实施例3的相同，由此完成了实施例9的双极型静电吸盘X。在这种具有正六边形开口部42a的第一电极42中，由于电极的线宽可均一地形成，就能实现更均匀的吸附力。
实施例10图17是实施例10的双极型静电吸盘X的局部剖面说明图。此双极型静电吸盘X是于长100mm×宽100mm×厚10mm的铝组成的金属基盘6的表面上，用氧化铝由等离子喷涂形成长100mm×宽100mm×膜厚0.2mm的陶瓷层组成的下部绝缘层15，然后对喷镀形成的此陶瓷层的上表面进行机加工，平面化为表面糙度Ra为10μm。
再对以上形成的下部绝缘层15的表面上喷镀以钼，形成长100mm×宽100mm×膜厚50μm的第二电极64。此时所用的金属为了抑制热应力需使其热膨胀系数与上述喷涂形成的下部绝缘层15的陶瓷材料基本相同，于是如上所述采用了钼。
还在上述形成的第二电极64的表面上，用于对下部绝缘层15采用过的方法，形成长100mm×宽100mm×膜厚0.1mm的电极间绝缘层13。在使此电极间绝缘层13的表面与下部绝缘层15的情形相同地平坦化后，对电极间绝缘层13的表面进行预定的掩模处理，使之成为与实施例1中第一电极2相同形状的带状梳齿，喷涂膜至膜厚50μm，形成第一电极52。在形成此第一电极52时，与第二电极64的情形一样，为能与电极间绝缘层13的热膨胀系数基本相同而用到了钼。然后采用形成下部绝缘层15与电极间绝缘层13的相同方法，对第一电极52的表面上喷镀氧化铝，形成长100mm×宽100mm×膜厚0.1mm的上部绝缘层11。此上部绝缘层11在对其表面研磨后，用环氧树脂或硅酮作真空浸渍以对喷镀层的整个表面进行封闭空隙，而为了使整个表面特别是成为试样吸附面7这部分的平坦度是在表面糙度Ra 5～20μm范围下制造工艺要求的基准值与偏差之内，进行了机械加工。然后于有机溶剂中进行超声波净化处理，完成静电吸盘X。此实施例10的第一电极52与第二电极54的电极间距离y为0.1mm。
如上所述，由喷镀第一电极、第二电极、电极间绝缘层、上部绝缘层与下部绝缘层两叠层得到的陶瓷体形成的绝缘体所构成的静电吸盘，由于陶瓷体耐磨耗，即使用于多发生粒子的严酷的环境下，也能发挥其耐用性能。还由于能廉价的制作而适于工业化生产。
实施例11图18是实施例11的双极型静电吸盘X中电极间绝缘层23以及第一电极62的局部剖面说明图。与实施例10相同，在金属基盘6上形成了下部绝缘层15与第二电极64。然后以长100mm×宽100mm×厚0.1mm的氧化铝组成的陶瓷薄板作为电极间绝缘层23，并于其上表面(试样吸附面侧)与实施例10相同地形成第一电极62。
然后于形成一体的金属基盘6。下部绝缘层15与第二电极64之上(第二电极64的上表面上)叠置上述电极间绝缘层23，经环氧树脂粘合剂固定。再与实施例10相同于第一电极62的表面上形成上部绝缘层11。上部绝缘层11的表面研磨、封闭空隙处理、平坦化的机加工以及超声波的净化处理都按同于实施例10的方式进行，完成静电吸盘X。
按照此实施例的静电吸盘X，将对于绝缘稳定性有极高要求的电极间绝缘层由陶瓷薄板形成，于是提高了电极间的绝缘可靠性，能发挥与本发明的在电极间设置聚酰亚胺的情形同等的绝缘稳定性。
对于上述实施例1与实施例3的双极型静电吸盘X，根据二维电场计算制成计算模型，利用将单位面积上的吸附力(梯度力)变换为能量的方法算出。作为计算条件，将所施加的电压都设为±1500V。结果如表1所示。
此外，作为参考例1，如图19所示，将形成为带状梳齿的第一电极2与第二电极4相互交错组合，为此作为配置于同一平面中的双极型静电吸盘的计算模型。在此参考例1中。使第一电极2与第二电极4按电极间节距1mm(两电极的带状部分的电极宽度1mm)设于同一平面内。同时将此第一电极2与第二电极4夹设于聚酰亚胺组成的上部绝缘层和聚酰胺组成的下部绝缘层之间，给此相邻的电极以极性相反的电位而成为双极型静电吸盘。结果示明于表1。
表1
从表1可知，实施例1与实施例3的结果与参考例1的相比较都约为其4倍。此外，参考例1的结果经计算与前面说明的非特许文献1所公开的结果近似，因此尽管存在着试样的不同(本发明的参考例1中为玻璃基板，而在非特许文献1中则为硅片)，但在试验例1的计算结果在其他各方面应该是可信的。
通过与上述试验例1相同的计算，算出实施例3与参考例1的双极型静电吸盘X的静电电容。可以认为，此静电电容与残留吸附力(停止施加电压从试样吸附面7上取下玻璃基板8时，由于有残留电荷导致不易脱下)成正比。结果示明于表1，根据此结果可知，在静电电容方面以使第一电极与第二电极沿试样吸附面的法线方向不重叠为有利。
根据二维电场计算制成计算模型，算出了上述实施例1、实施例3与参考例1的梯度力与电位等高线的分布图，其结果示明于图20～25中(图20与21示明参考例1，图22与23示明实施例1，图24与25示明实施例3)。此外，各图之中对各模型的电极部分作了放大表示。这里的梯度力Fy相对于试样吸附面7的法线方向可以由下式表示Fy＝(Ey2)/y(2)图22与图24同图20相比较，可以看到在图中以虚线包围的范围中广泛地存在着色泽浓的部分(梯度力强的部分)，由此得知实施例1与实施例3的静电吸盘同参考例1的情形相比都有着优异的梯度力。此外，从图23与图25可知，此梯度力存在于等电位等高线从狭窄处到广处的部分内。
以参考例1的双极型静电吸盘作为模型，使上部绝缘层的体积电阻率变化，将相对于此设定为导电性层时的时间常数的变化标绘成曲线图，结果示明于图26中，使体积电阻率从聚酰亚胺所具有的1E14Ω·m进一步减小时，时间常数变小。在大致1E10Ω·m位置处，时间常数下降3倍，这会有助于使剥离容易。这是由于玻璃基板上蓄积的电荷通过导电性层流向电极，最后于电源内部自然地或由安装于外部的放电部等消除。
具有同于实施例1的带状梳齿形的第一电极2与第二电极4，且将上部绝缘层1，电极间绝缘层3与下部绝缘层5各与实施例1相同都由厚50μm的聚酰亚胺膜形成，将这样构成的双极型静电吸盘作为模型，此时使第一电极2中带状部分2a的宽度Z(带状电极宽度Z)与相邻的带状部分2a的间隔(电极间间隙Z)相等，同时使第二电极4的带状部分4a的宽度Z(带状电极宽度Z)与相邻的带状部分4a的间隔Z(电极间间隙Z)相等，使此Z(＝带状电极宽度＝电极间间隙)变化，通过计算求得试样吸附面中单位面积上的吸附力(gf/cm2)。结果示明于图27中。图27中的曲线图表明以Z＝1mm时吸附力的比的相对比(曲线图左侧的轴)、供给±1.5kv的电位时的吸附力(曲线图左侧的轴)，以及供给±1.5kv的电位时作用于形成第一电极2的带状梳齿的1根齿(带状部分2a)上的单位长度上的吸附力(曲线图右侧的轴)等各个值的变化。根据此曲线图，Z在0.15～0.5mm间的相对比和供给±1.5kv电位时的吸附力(gf/cm2)有最大点，大致在0.3mm处相当此最大点。从此结果可知，供给±1.5kv的电位时可获得最大30gf/cm2的吸附力。这一值超过上述试验例1中参考例1的吸附力的10倍。
再就将形成电极间绝缘层3的聚酰亚胺膜厚为25μm以及为75μm的情形，在其他条件与上述相同而使Z(＝带状电极宽度＝电极间间隙)变化，通过计算来求试样吸附面上单位面积的吸附力(gf/cm2)。此结果与前面的结果相同，在上述任一种膜厚的情形下，在0.15～0.5mm之间的吸附力最大，大致在0.3mm处达到其最大的。可以看到，当电极间绝缘层的膜厚为25μm时，当供给的电位为±1.5kv，最大吸附力为46gf/cm2，而且电极间绝缘层的膜厚愈薄，吸附力也愈增大。
对于试验例5的内容，即使第二电极形成为具有预定的平面区域的平板状时，也显示出相同的结果，这就是说，如实施例3所示，在包括有带状梳齿的第一电极2和具有预定平面区域的平板状的第二电极24的双极型静电吸盘的模型中，即使是按上述试验例5的条件进行计算的情形，可知能获得与图27的曲线所示结果相同的结果。
工业实用性本发明的双极型静电吸盘有优越的电场强度能发挥强大的梯度力，因而可以用作吸附与保持试样平坦性的优越装置，同时即使是对于大型的试样，也能发挥充分的保持力。特别是对于现时所谓第四代的液晶显示器所用玻璃基板大到900mm×1100mm，为了实现吸附这种玻璃基板的静电吸盘，例如已制成了300mm×400mm本发明的静电吸盘，能将9块这样的玻璃板均一地设置于安装台上。
本发明的双极型静电吸盘不仅具有由梯度力组成的吸附力，在梯度力之外还能发挥具有例如约100gf/cm2的吸附力的库仓力。因而能用于硅片等半导体基片的吸附保持。即当采用此双极型静电吸盘时。可由相同的装置处理上述玻璃基板等绝缘性基板与硅片等半导体基板，且不论在哪种情形下都能以施加尽可能低的电压下的最优条件可靠地吸持这类基板。
本发明的双极型静电吸盘还能在中止对电极施加电压后尽可能地消除从这样吸附面上取下试样的困难，因此它特别有利于用在当前大型化的液晶板与半导体制造领域以及各种平板显示器的制造领域。硅、无定形硅、磷化镓、砷化镓、硅绝缘体等半导体基片或钠钙玻璃、低碱玻璃、无碱玻璃等玻璃基板，尤其是不久将来可实现的软显示器用的树脂性膜基板等制造工艺领域中。
权利要求
1.一种双极型静电吸盘，它在绝缘体内部具有第一电极与第二电极且将此绝缘体的表面作为试样吸附面，其特征在于上述绝缘体沿其深度方向按照离试样吸附面近的顺序具有第一电极，电极间绝缘层以及第二电极，而此第二电极沿试样吸附面的法线方向相对于第一电极具有非重叠区域。
2.根据权利要求1所述的双极型静电吸盘，其中该绝缘体沿其深度方向按照离试样吸附面近的顺序具有上部绝缘层、第一电极、电极间绝缘层、第二电极以及下部绝缘层。
3.根据权利要求1或2所述的双极型静电吸盘，其中第二电极沿试样吸附面法线方向不与第一电极重叠。
4.根据权利要求3所述的双极型静电吸盘，其中第一电极形成带状梳齿同时第二电极形成带状梳齿，这两个带状梳齿相互交错组合，而第二电极沿试样吸附面法线方向不与第一电极重叠。
5.根据权利要求1或2所述的双极型静电吸盘，其中第二电极的一部分沿试样吸附面的法线方向与第一电极重叠。
6.根据权利要求5所述的双极型静电吸盘，其中第一电极形成带状梳齿，同时第二电极形成具有预定区域的平板状，此第二电极的一部分沿试样吸附面的法线方向与上述第一电极重叠。
7.根据权利要求5所述的双极型静电吸盘，其中第一电极形成井字形，同时第二电极形成具有预定区域的平板状，此第二电极的一部分沿试样法线方向与上述第一电极重叠。
8.根据权利要求5所述的双极型静电吸盘，其中第一电极形成于预定区域内具有多个从圆形、三角形、方形、矩形、四边形以上的多边形选择1个以上形状的开口部的网状，而第二电极形成具有预定区域的平板状，此第二电极的一部分沿试样吸附面的法线方向与上述第一电极重叠。
9.根据权利要求5所述的双极型静电吸盘，其中第一电极形成具有预定宽度的环形，同时而第二电极形成具有预定区域的平板状，此第二电极的一部分沿试样吸附面法线方向与上述第一电极重叠。
10.根据权利要求5所述的双极型静电吸盘，其中第一电极具有以有着预定圆形区域的圆形部为中心从此圆心部起隔预定间隔排列成同心圆状的第一环形部，还包括连接上述圆形部与第一环状部的第一连接部；而上述第二电极形成为具有比上述第一电极的圆形部与第一环形部的间隔小的宽度的环形，此第二电极沿试样吸附面的法线方向观察时设在上述第一电极的圆形部与第一环形部之间。
11.根据权利要求5所述的双极型静电吸盘，其中第一电极具有以有着预定圆形区域的圆形部为中心从此圆心部起隔预定间隔排列成同心圆状的第一环形部，还包括连接上述圆形部与第一环状部的第一连接部；而上述第二电极形成为具有与上述第一电极的圆形部与第一环形部的间隔相等的宽度的环形，此第二电极沿试样吸附面的法线方向观察时设在上述第一电极的圆形部与第一环形部之间。
12.根据权利要求10或11所述的双极型静电吸盘，其中第一电极具有相互隔预定间隔排列成同心圆状的两个以上的第一环形部，而第二电极具有相互隔预定间隔排列成同心圆状的两个以上的第二环形部，还具有连接在各第二环形部分之间的第二连接部。
13.根据权利要求1或2所述的双极型静电吸盘，其中第一电极与第二电极间的距离在1μm以上与1000μm以下。
14.根据权利要求1或2所述的双极型静电吸盘，其中第一电极形成带状梳齿，当此第一电极的带状电极宽度Z与电极间间隙Z相等时，此Z在0.15～0.5mm范围内。
15.根据权利要求1或2所述的双极型静电吸盘，其中电极间绝缘层是由选自聚酰亚胺、聚酰胺亚胺、聚酯、聚对苯二甲酸乙二酯、环氧树脂以及丙烯酸酯中选取1种或2种以上的树脂组成的树脂层。
16.根据权利要求15所述的双极型静电吸盘，其中树脂层是1种或2种以上的树脂膜组成。
17.根据权利要求1或2所述的双极型静电吸盘，其中电极间绝缘层是由氧化铝、氮化铝、碳化硅、氮化硅、氧化锆以及二氧化钛中选择的1种或2种以上组成的陶瓷层。
18.根据权利要求1或2所述的双极型静电吸盘，其中电极间绝缘层是从硅与二氧化硅中选取的1种或2种组成。
19.根据权利要求1或2所述的双极型静电吸盘，其中绝缘体表面上还形成有导电性层并以此导电性层表面作为试样吸附面。
20.根据权利要求1或2所述的双极型静电吸盘，其中第一电极的一部或全部沿试样吸附面法线方向切断时的剖面形状是从矩形、方形、圆形与三角形之中选取的形状。
21.根据权利要求1或2所述的双极型静电吸盘，其中第二电极的一部或全部沿试样吸附面法线方向切断时的剖面形状是从矩形、方形、圆形与三角形之中选取的形状。
全文摘要
提供了绝缘稳定性优越且能产生优异的吸附力的双极型静电吸盘，在对其电极中止施加电压后，能最大限度地消除从试样吸附面上取下试样的困难。在此绝缘体内部沿其深度方向按照离试样吸附面近的顺序设有第一电极、电极间绝缘层与第二电极，并以此绝缘体的表面作为试样吸附面。此第二电极沿试样吸附面的法线方向相对于第一电极具有非重叠区域。
文档编号H02N13/00GK1934693SQ20058000881
公开日2007年3月21日 申请日期2005年3月15日 优先权日2004年3月19日
发明者藤泽博, 宫下欣也 申请人:创意科技股份有限公司