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Dokumentenidentifikation DE112005000621T5 08.02.2007
Titel Bipolare elektrostatische Haltevorrichtung
Anmelder Creative Technology Corporation, Tokyo, JP
Erfinder Fujisawa, Hiroshi, Nara, JP;
Miyashita, Kinya, Tokyo, JP
Vertreter Vossius & Partner, 81675 München
DE-Aktenzeichen 112005000621
Vertragsstaaten AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BW, BY, BZ, CA, CH, CN, CO, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EC, EE, EG, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, EP, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NA, NI, NO, NZ, OM, PG, PH, PL, PT, RO, RU, SC, SD, SE, SG, SK, SL, SM, SY, TJ, TM, TN, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VC, VN, YU, ZA, ZM, ZW, BW, GH, GM, KE, LS, MW, MZ, NA, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZM, ZW, AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM, AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IS, IT, LT, LU, MC, NL, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR, BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG, BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG
WO-Anmeldetag 15.03.2005
PCT-Aktenzeichen PCT/JP2005/004557
WO-Veröffentlichungsnummer 2005091356
WO-Veröffentlichungsdatum 29.09.2005
Date of publication of WO application in German translation 08.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.02.2007
IPC-Hauptklasse H01L 21/68(2006.01)A, F, I, 20061109, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H02N 13/00(2006.01)A, L, I, 20061109, B, H, DE   

Beschreibung[de]
Technischer Bereich

Die vorliegende Erfindung betrifft eine bipolare elektrostatische Haltevorrichtung (Chuck), die eine Probe elektrostatisch anzieht und hält.

Hintergrundtechnik

Elektrostatische Haltevorrichtungen zum elektrostatischen Anziehen und Halten einer Probe, z.B. eines Wafers oder eines Glassubstrats, werden in einer Vorrichtung weit verbreitet verwendet, die in einem Halbleiterfertigungsprozess verwendet wird, der zum Ausbilden einer integrierten Schaltung auf einem Halbleiterwafer (z.B. Silizium) erforderlich ist, wie beispielsweise in einer Ätzvorrichtung, einer Plasmaverarbeitungsvorrichtung zum Ausbilden einer Dünnschicht durch chemische Dampfphasenabscheidung (abgekürzt als CVD-Verfahren bezeichnet), einer Elektronenbelichtungsvorrichtung, einer Ionenextraktionsvorrichtung, einer Ionenimplantationsvorrichtung, oder in einer Vorrichtung, die in einem Prozess zum Herstellen eines Flüssigkristalldisplays verwendet wird, das für einen Fernsehbildschirm oder ein Computerdisplay verwendet wird, wie beispielsweise in einer Substratverbindungsvorrichtung oder einer Ionendotierungsvorrichtung, die zum Einpressen eines Flüssigkristalls in ein Isoliersubstrat, z.B. in ein Glassubstrat, verwendet wird. Dies ist der Fall, weil die elektrostatische Haltevorrichtung im Vergleich zu einem mechanischen Haltemechanismus ausgezeichnete Eigenschaften bezüglich des Problems einer Beschädigung einer Probe, des Problems einer hohen Ausschuss- oder Defektrate, die Partikeln zugeordnet werden kann, die aufgrund von durch einen mechanischen Kontakt verursachten Kratzern entstehen, der Kompensation der Flachheit der gehaltenen Probe usw. aufweist.

In den letzten Jahren sind Fernsehgeräte mit großformatigem Flüssigkristalldisplay weit verbreitet verwendet worden, und es sind Flachdisplays entwickelt worden. Infolgedessen ist es erforderlich, Glassubstrate zu verarbeiten, die größer sind als in der Vergangenheit verwendete Glassubstrate. Beispielsweise sind Produkte hergestellt worden, für die große Glassubstrate mit einem Format von mehr als 1m × 1m verwendet werden. Außerdem wird gegenwärtig in einem Halbleiterfertigungsprozess typischerweise ein Siliziumwafer mit einem Durchmesser von 300 mm verarbeitet. In beiden Fällen wird die Produktgröße größer, und aufgrund einer Gewichtszunahme des Glassubstrats und des Halbleiterwafers werden ein hohes Anziehungsvermögen sowie die Ebenheit oder Flachheit der Probe auf einer Anziehungsfläche, wenn die Probe durch die elektrostatische Haltevorrichtung angezogen wird, immer wichtiger.

Im Allgemeinen steht die Ebenheit oder Flachheit der Probe, die durch die elektrostatische Haltevorrichtung auf der Anziehungsfläche angezogen wird, mit der Größe einer Haltekraft in Beziehung, mit der die elektrostatische Haltevorrichtung die Probe hält. D.h., wenn die Größe der anzuziehenden Probe zunimmt, wie vorstehend erwähnt wurde, muss die elektrostatische Haltevorrichtung eine ausreichende Haltekraft bereitstellen.

In der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung, die zwei Elektroden eine positive bzw. eine negative Spannung zuführt, wird vorausgesetzt, dass ein Halbleiterwafer, z.B. aus Silizium, oder ein dielektrisches Material, z.B. ein Glassubstrat, durch die Wirkung einer Gradientenkraft F angezogen wird, die sich im Fall eines ungleichmäßigen elektrischen Feldes entwickelt und durch die folgende Formel (1) dargestellt wird. Die Gradientenkraft ist dem räumlichen Differential, d.h. dem Gradienten, des Quadrats der elektrischen Feldstärke E proportional. F ∞ ∇(E2)(1)

Es sind mehrere bipolare elektrostatische Haltevorrichtungen bekannt, in denen ein Abstand zwischen den benachbarten Elektroden vermindert werden kann. Beispielsweise ist eine bipolare elektrostatische Haltevorrichtung bekannt, in der Elektroden, die jeweils eine Konfiguration aus streifenförmigen Kammzähnen (nachstehend als "kammförmige Konfiguration" bezeichnet) haben, alternierend angeordnet sind, um eine einlagige kammförmige bipolare Elektrode mit einer Größe von 10cm × 10cm herzustellen, die jeweiligen Elektroden in einem Abstand von 1 mm angeordnet sind (jede Elektrodenbreite beträgt 1 mm, und das Intervall zwischen den jeweiligen Elektroden beträgt 1 mm), und eine dielektrische Oberflächenschicht eine Dicke von 50 &mgr;m hat (vergl. K. Asano, F. Hatakeyama und K. Yatsuzuka, "Fundamental Study of an Electrostatic Chuck for Silicon Wafer Handling", IAS '97. Conference Record of the 1997 IEEE Industry Applications Conference thirty-second IAS Annual Meeting (Cat. No. 97CH36096), Part: vol. 3, Seiten 1998–2003). Durch die elektrostatische Haltevorrichtung wird bei einer Zufuhrspannung von 1500 V bezüglich eines anzuziehenden Siliziumwafers eine Anziehungskraft von 3N oder weniger erhalten. Dies entspricht 3fg/cm2 oder weniger bezüglich eines Anziehungsvermögens pro Flächeneinheit. Außerdem ist ein Beispiel bekannt, in dem die Leitungsbreite der streifenförmigen Elektroden und das Intervall der streifenförmigen Elektroden in einer bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung mit einem Paar streifenförmigen Elektroden im Inneren eines Isoliermaterials 0,3 bis 3 mm betragen (vergl. JP-A-10-223742). Außerdem ist ein Beispiel bekannt, in dem voneinander beabstandete Elektroden auf einer dielektrischen Basis angeordnet sind, wobei die Elektrodenbreite und das Elektrodenintervall dieser Elektroden jeweils 100 &mgr;m oder weniger betragen (vergl. JP-A-2000-502509).

Wenn der Abstand zwischen den benachbarten Elektroden verkleinert wird, tritt jedoch ein Problem eines Entladungsgrenzwertes auf. D.h., weil es beispielsweise schwierig ist, einen Ätzquerschnitt eines für die elektrostatische Haltevorrichtung verwendeten Elektrodenmaterials und die Ausbildung einer Klebstoffschicht, die die Elektroden im Inneren des Isoliermaterials fixiert, zu kontrollieren, wie in einer schematischen Querschnittansicht (vergrößerte Ansicht) der Umgebung der Elektroden in 28 dargestellt ist, die eine Querschnittansicht einer herkömmlichen bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung zeigt, konzentriert sich ein elektrischen Feld tendenziell an scharfen Randabschnitten einer ersten Elektrode 2 und einer zweiten Elektrode 4, die einem ungleichmäßigen Ätzvorgang zuschreibbar sind. Außerdem treten Hohlräume oder Lücken auf, wenn ein Klebstoff zum Ausbilden einer Klebstoffschicht aufgebracht wird, die die jeweiligen Isolierschichten aneinander fixiert, oder die Isolierschichten mit den Elektroden verbunden werden. Dadurch nimmt die dielektrische Durchschlagsfestigkeit zwischen den benachbarten Elektroden wesentlich ab. Aus diesem Grunde besteht in der vorstehend erwähnten bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung, wenn ein Abstand zwischen den Elektroden nahe bei einem vorgegebenen Abstand liegt, eine Unsicherheit dahingehend, dass eine Entladung zwischen den Elektroden stattfinden kann.

Im Allgemeinen wird vorausgesetzt, dass der Entladungsgrenzwert etwa 3kV beträgt, wenn der Abstand zwischen den Elektroden der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung 0,5 mm beträgt. Tatsächlich muss im Fall der Verwendung der vorstehend beschriebenen bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung unter Berücksichtigung eines Sicherheitsfaktors eine Spannung zugeführt werden, die niedriger ist als dieser Entladungsgrenzwert. Aus diesem Grunde ist in der herkömmlichen bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung, in der der Abstand zwischen den Elektroden vermindert ist, wie vorstehend beschrieben wurde, eine tatsächlich zuführbare Spannung begrenzt, so dass ein Problem dahingehend auftritt, dass kein ausreichendes Anziehungsvermögen, d.h. keine ausreichende Gradientenkraft, erhalten werden kann, wenn das Gewicht pro Flächeneinheit bezüglich eines Halbleiterwafers, dessen Durchmesser immer weiter zunimmt, oder eines für ein Flüssigkristall-Fernsehgerät oder ein Flachdisplay verwendeten Glassubstrats mit einer immer weiter zunehmenden Größe zunimmt.

Andererseits tritt in dem Fall, in dem eine isolierende Probe durch die elektrostatische Haltevorrichtung angezogen wird, ein Problem dahingehend auf, dass eine Probe aufgrund von Restladungen nur schwer von der Anziehungsfläche der Probe abnehmbar ist, auch wenn eine den Elektroden zugeführte Spannung abgeschaltet wird. Dieses Problem wird insbesondere mit einer zunehmenden Größe der Probe ernsthaft.

Die Elektroden sind in den meisten bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtungen, einschließlich des vorstehend beschriebenen Typs, in einer Ebene angeordnet. Es ist auch eine elektrostatische Haltevorrichtung bekannt, in der mehrere Elektroden im Inneren eines Isoliermaterials aufeinander laminiert sind (vergl. JP-B-2838810). Diese bipolare elektrostatische Haltevorrichtung ist mit der vorstehend erwähnten bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung dahingehend identisch, dass Elektroden mit verschiedener Polarität in der gleichen Ebene angeordnet sind, und weist ähnlicherweise das Problem des Entladungsgrenzwertes auf.

  • Patentdokument 1: JP-A-10-223742
  • Patentdokument 2: JP-A-2000-502509
  • Patentdokument 3: JP-B-2838810
  • Dokument 1 (kein Patentdokument): K. Asano, F. Hatakeyama und K. Yatsuzaka, "Fundamental Study of an Electrostatic Chuck for Silicon Wafer Handling", IAS '97. Conference Record of the 1997 IEEE Industry Applications Conference thirty-second IAS Annual Meeting (Cat. No. 97CH36096), Part: vol. 3, Seiten 1998–2003

Kurze Beschreibung der Erfindung Durch die Erfindung zu lösende Probleme

Unter den vorstehend erwähnten Verhältnissen haben die vorliegenden Erfinder ihre Aufmerksamkeit auf die Tatsache gerichtet, dass der Entladungsgrenzwert der vorstehend beschriebenen herkömmlichen bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung etwa 6MV/m bezüglich der elektrischen Feldstärke beträgt. Dieser Wert ist niedriger als die dielektrische Durchschlagsfestigkeit von 10MV/m in Vakuum, die allgemein empirisch bekannt ist, und wesentlich niedriger als die dielektrische Durchschlagsfestigkeit des Isoliermaterials, die beispielsweise in Polyimid 160MV/m beträgt. Dies hat zu dem Schluss geführt, dass durch die Konfiguration benachbarter Elektrodenränder, die in hohem Maße auftretenden Hohlräume oder Lücken in der zwischen diesen Elektroden angeordneten Klebstoffschicht, und ähnliche Faktoren eine Verschlechterung der dielektrischen Durchschlagsfestigkeit zwischen den Elektroden verursacht wird, denen Spannungen mit verschiedener Polarität zugeführt wird und die im Inneren des Isoliermaterials benachbart zueinander angeordnet sind.

Dann haben die vorliegenden Erfinder als Ergebnis einer umfangreichen Untersuchung der Realisierung der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung, die eine ausgezeichnete elektrische Feldstärke aufweist und eine große und ausreichende Gradientenkraft auf eine große Probe ausübt, die vorliegende Erfindung folgendermaßen implementiert. Eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode, denen Spannungen mit verschiedener Polarität zugeführt werden, sind bezüglich einer Probenanziehungsfläche nacheinander in eine Tiefenrichtung im Inneren eines Isoliermaterials angeordnet, und eine Isolierschicht, die eine ausgezeichnete dielektrische Durchschlagsfestigkeit aufweist, ist zwischen diesen Elektroden angeordnet, um einen Abstand zwischen diesen Elektroden zu vermindern, so dass die ausgezeichnete dielektrische Durchschlagsfestigkeit auch dann erhalten wird, wenn eine große Gradientenkraft ausgeübt wird.

Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine bipolare dielektrische Haltevorrichtung mit einer ausgezeichneten dielektrischen Durchschlagsfestigkeit bereitzustellen, die ein ausgezeichnetes Anziehungsvermögen aufweist.

Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine bipolare dielektrische Haltevorrichtung bereitzustellen, durch die die Schwierigkeit der Abnahme der Probe von der Probenanziehungsfläche, nachdem die den Elektroden zugeführte Spannung abgeschaltet worden ist, weitestgehend eliminiert wird.

Mittel zum Lösen der Probleme

D.h., die vorliegende Erfindung betrifft eine bipolare elektrostatische Haltevorrichtung mit einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode, die im Inneren eines Isoliermaterials angeordnet sind, wobei eine Oberfläche des Isoliermaterials als Probenanziehungsfläche wirken kann, wobei bezüglich der Probenanziehungsfläche in eine Tiefenrichtung des Isoliermaterials nacheinander die erste Elektrode, eine Zwischenelektroden-Isolierschicht und die zweite Elektrode im Isoliermaterial angeordnet sind, und wobei die zweite Elektrode einen Abschnitt aufweist, der die erste Elektrode in einer Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche nicht überlappt.

Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung eine bipolare elektrostatische Haltevorrichtung, in der auf der Oberfläche des Isoliermaterials außerdem eine elektrisch leitfähige Schicht ausgebildet ist, wobei die Oberfläche der elektrisch leitfähigen Schicht als Probenanziehungsfläche dient.

In der vorliegenden Erfindung müssen die erste Elektrode, die Zwischenelektroden-Isolierschicht und die zweite Elektrode bezüglich der Probenanziehungsfläche nacheinander in der Tiefenrichtung im Isoliermaterial angeordnet sein, und die zweite Elektrode weist einen Abschnitt auf, der die erste Elektrode in einer Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche nicht überlappt. Die erste Elektrode und die zweite Elektrode müssen in der Tiefenrichtung, d.h. in der Dickenrichtung, des Isoliermaterials im Inneren des Isoliermaterials voneinander beabstandet sein. Außerdem muss die Zwischenelektroden-Isolierschicht zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode ausgebildet sein.

In der vorliegenden Erfindung entspricht die Tatsache, dass die zweite Elektrode einen Abschnitt aufweist, der die erste Elektrode in einer Normalenrichtung des Probenanziehungstischs nicht überlappt, der Tatsache, dass die zweite Elektrode einen Abschnitt aufweist, der die erste Elektrode nicht überlappt, wenn die erste Elektrode und die zweite Elektrode, die im Inneren des Isoliermaterials angeordnet sind, in der Probenanziehungsfläche in der vertikalen Richtung betrachtet werden. D.h., es tritt ein Fall auf, in dem die zweite Elektrode die erste Elektrode in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche nicht überlappt. Es tritt ein anderer Fall auf, in dem ein Teil der zweiten Elektrode die erste Elektrode in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche überlappt. In diesem Fall überlappt die zweite Elektrode die erste Elektrode mit Ausnahme des vorstehend erwähnten Überlappungsabschnitts nicht. In diesem Fall sind ein Fall, in dem die erste Elektrode und die zweite Elektrode sich in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche in einer Linie überlappen, und ein Fall, in dem die erste Elektrode und die zweite Elektrode sich in einem Punktkontakt in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche überlappen, einem später beschriebenen spezifischen Beispiel zugeordnet, d.h., der Fall, in dem ein Teil der zweiten Elektrode die erste Elektrode in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche überlappt.

In den jeweiligen erfindungsgemäßen Konfigurationen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode, und bei der Anordnung beider Elektroden im Inneren des Isoliermaterials muss, wie vorstehend beschrieben wurde, die zweite Elektrode einen Abschnitt aufweisen, der die erste Elektrode in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche nicht überlappt. Die folgenden Fälle stellen Beispiele dar.

D.h., der Fall, in dem die zweite Elektrode die erste Elektrode in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche nicht überlappt, beinhaltet beispielsweise einen Fall, in dem die erste Elektrode in einer kammförmigen Konfiguration ausgebildet ist, die zweite Elektrode ebenfalls in einer kammförmigen Konfiguration ausgebildet ist und die Kammzähne der beiden kammförmigen Konfigurationen alternierend derart angeordnet sind, dass die zweite Elektrode die erste Elektrode in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche nicht überlappt. Außerdem ist ein Fall eingeschlossen, in dem die erste Elektrode eine halbkreisförmige Konfiguration hat, die zweite Elektrode ebenfalls eine halbkreisförmige Konfiguration hat, die bezüglich der ersten Elektrode achsensymmetrisch ist, und die zweite Elektrode die erste Elektrode in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche nicht überlappt. Außerdem ist ein Fall eingeschlossen, in dem die erste Elektrode eine rechteckige oder quadratische Konfiguration hat und die zweite Elektrode eine rechteckige oder quadratische Konfiguration hat, die bezüglich der ersten Elektrode achsensymmetrisch ist, so dass die zweite Elektrode die erste Elektrode in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche nicht überlappt.

Der Fall, in dem ein Teil der zweiten Elektrode die erste Elektrode in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche überlappt, beinhaltet beispielsweise einen Fall, in dem die erste Elektrode eine kammförmige Konfiguration hat, die zweite Elektrode in einer Ebenenkonfiguration mit einer vorgegebenen Fläche ausgebildet ist, und ein Teil der zweiten Elektrode die erste Elektrode in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche überlappt. Außerdem ist ein Fall eingeschlossen, in dem die erste Elektrode eine kranzförmige Konfiguration hat, die zweite Elektrode eine Ebenenkonfiguration mit einer vorgegebenen Fläche hat, und ein Teil der zweiten Elektrode die erste Elektrode in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche überlappt.

Außerdem ist ein Fall eingeschlossen, in dem die erste Elektrode in einer Maschenkonfiguration mit mehreren kreisförmigen, dreieckigen, quadratischen, rechteckigen oder vieleckigen (mehr als vier Ecken) Öffnungen mit einer vorgegebenen Fläche ausgebildet ist, wobei ein Teil der zweiten Elektrode die erste Elektrode in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche überlappt. Vorzugsweise wird die Größe der Öffnungen in der ersten Elektrode, die der Länge eines Kreisdurchmessers bzw. der Länge einer Diagonallinie eines Vierecks oder eines Polygons entspricht, derart festgelegt, dass sie einem Abstand zur benachbarten Öffnung, oder etwa 120& des Abstands zwischen benachbarten Öffnungen, im wesentlichen gleicht. Die erste Elektrode wird in einer Maschenkonfiguration ausgebildet, die Öffnungen mit der vorstehend erwähnten Größe aufweist, so dass der Beitrag des elektrischen Feldes von der zweiten Elektrode geeignet erhöht werden kann. Vorzugsweise beträgt die spezifische Größe jeder der Öffnungen hinsichtlich der Ausübung einer ausreichenden Gradientenkraft 0,1 bis 3,0 mm. Außerdem ist es bevorzugt, wenn die Öffnungen innerhalb der vorgegebenen Fläche der ersten Elektrode gleichmäßig angeordnet sind.

Außerdem ist ein Fall eingeschlossen, in dem die erste Elektrode in einer Ringkonfiguration mit einer vorgegebenen Breite ausgebildet ist, die zweite Elektrode in einer Ebenenkonfiguration mit einer vorgegebenen kreisförmigen Fläche ausgebildet ist, und ein Teil der zweiten Elektrode die erste Elektrode in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche überlappt. Außerdem ist ein Fall eingeschlossen, in dem die erste Elektrode auf einem kreisförmigen Abschnitt mit einer vorgegebenen Kreisfläche zentriert ist und einen ersten ringförmigen Abschnitt aufweist, der in einem vorgegebenen Abstand vom kreisförmigen Abschnitt konzentrisch angeordneten ist, wobei die erste Elektrode einen ersten Verbindungsabschnitt aufweist, der den kreisförmigen Abschnitt und den ersten ringförmigen Abschnitt verbindet, und wobei die zweite Elektrode in einer ringförmigen Konfiguration mit einer Breite ausgebildet ist, die kleiner ist als der Abstand zwischen dem kreisförmigen Abschnitt und dem ersten ringförmigen Abschnitt der ersten Elektrode und betrachtet in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche zwischen dem kreisförmigen Abschnitt und dem ersten ringförmigen Abschnitt der ersten Elektrode angeordnet ist. Außerdem ist ein Fall eingeschlossen, in dem die erste Elektrode auf einem kreisförmigen Abschnitt mit einer vorgegebenen Kreisfläche zentriert ist, einen ersten ringförmigen Abschnitt aufweist, der in einem vorgegebenen Abstand vom kreisförmigen Abschnitt konzentrisch angeordnet ist, und einen ersten Verbindungsabschnitt aufweist, der den kreisförmigen Abschnitt mit dem ersten ringförmigen Abschnitt verbindet, wobei die zweite Elektrode in einer ringförmigen Konfiguration mit einer Breite ausgebildet ist, die dem Abstand zwischen dem kreisförmigen Abschnitt und dem ersten ringförmigen Abschnitt der ersten Elektrode gleicht und betrachtet in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche zwischen dem kreisförmigen Abschnitt und dem ersten ringförmigen Abschnitt der ersten Elektrode angeordnet ist. Wie vorstehend beschrieben wurde, beinhaltet der Fall, in dem die erste Elektrode den kreisförmigen Abschnitt, den ersten ringförmigen Abschnitt und den ersten Verbindungsabschnitt aufweist, und die zweite Elektrode ringförmig ausgebildet sind, einen Fall, in dem die erste Elektrode und die zweite Elektrode mehrere konzentrische ringförmige Abschnitte aufweisen können. Außerdem kann die erste Elektrode zwei oder mehr erste ringförmige Abschnitte aufweisen, die in einem vorgegebenen Intervall konzentrisch angeordnet sind, und die zweite Elektrode kann zwei oder mehr ringförmige Abschnitte aufweisen, die in einem vorgegebenen Intervall konzentrisch angeordnet sind, wobei durch den zweiten Verbindungsabschnitt eine Verbindung zwischen den zweiten ringförmigen Abschnitten hergestellt wird, und die jeweiligen ringförmigen Abschnitte der zweiten Elektrode sind betrachtet in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche zwischen den jeweiligen ersten ringförmigen Abschnitten der ersten Elektrode angeordnet.

Außerdem können die erste Elektrode und die zweite Elektrode jeweils in beliebigen der vorstehend beschriebenen Konfigurationen ausgebildet sein, und die erste Elektrode wobei die zweite Elektrode derart miteinander kombiniert werden, dass ein Teil der zweiten Elektrode die erste Elektrode in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche überlappt.

Der ersten und der zweiten erfindungsgemäßen Elektrode werden beispielsweise Spannungen mit voneinander verschiedener Polarität zugeführt, oder eine Elektrode wird geerdet, und die andere Elektrode wird als positive Elektrode oder negative Elektrode verwendet, wodurch ein Potentialunterschied entsteht. Die erste Elektrode kann aus einer oder aus mehreren Elektroden bestehen, und die zweite Elektrode kann ebenfalls aus einer oder aus mehreren Elektroden bestehen.

In der vorliegenden Erfindung ist es hinsichtlich der Gleichmäßigkeit der Anziehungskraft, die auf die auf der Probenanziehungsfläche gehaltene Probe ausgeübt wird, vorteilhaft, wenn beide Flächen, die durch die Außenumfangskonfigurationen der ersten Elektrode bzw. der zweiten Elektroden belegt werden, eine Fläche einnehmen, die sich vom Mittenabschnitt der Probenanziehungsfläche zum Umfangsabschnitt erstreckt. D.h., es ist bevorzugt, wenn die Außenumfangskonfiguration der ersten Elektrode und die Außenumfangskonfiguration der zweiten Elektrode sich in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche im wesentlichen überlappen. Es ist noch bevorzugter, wenn die Außenumfangskonfiguration der ersten Elektrode, die Außenumfangskonfiguration der zweiten Elektrode und die Außenumfangskonfiguration der auf der Probenanziehungsfläche gehaltenen Probe sich bezüglich der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche im wesentlichen überlappen.

Es ist außerdem bevorzugt, wenn die Fläche der zweiten Elektrode, die die erste Elektrode in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche nicht überlappt, in einem Abschnitt gleichmäßig angeordnet ist, der sich vom Mittenabschnitt der Probenanziehungsfläche zum Umfangsabschnitt erstreckt. Es ist noch bevorzugter, wenn ein Nicht-Überlappungsbereich der Fläche in einem Abschnitt gleichmäßig angeordnet ist, der durch die durch die Probenanziehungsfläche angezogene Probe belegt wird.

Andererseits ist es hinsichtlich der Kapazität der elektrostatischen Haltevorrichtung bevorzugt, wenn die Fläche, in der die erste Elektrode und die zweite Elektrode sich bezüglich der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche einander überlappen, vermindert ist. Es ist noch bevorzugter, wenn die zweite Elektrode die erste Elektrode in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche nicht überlappt. Wenn die Kapazität der elektrostatischen Haltevorrichtung vermindert werden kann, kann die Schwierigkeit bei der Entnahme der Probe von der Probenanziehungsfläche, nachdem die den beiden Elektroden eine Spannung zugeführt worden ist, weitestgehend eliminiert werden.

In der vorliegenden Erfindung ist es vorteilhaft, wenn ein Abstand zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode im Inneren des Isoliermaterials 1 bis 1000 &mgr;m, bevorzugter 50 bis 500 &mgr;m, beträgt. Wenn der Abstand zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode kleiner ist als 1 &mgr;m, z.B. in dem Fall, in dem die erste Elektrode, die Zwischenelektroden-Isolierschicht und die zweite Elektrode jeweils aus einem herkömmlich erhältlichen laminierten Körper hergestellt sind, d.h., in dem Fall, in dem ein laminierter Körper mit einer Metallfolie sowohl für die Vorder- als auch für die Rückseite des Isolierfilms verwendet wird, ist es schwierig, kommerziell einen Isolierfilm, der dünner ist als 1 &mgr;m, zum Ausbilden der Zwischenelektroden-Isolierschicht zu erhalten. Andererseits besteht, wenn der Zwischenelektrodenabstand größer ist als 1000 &mgr;m, die Möglichkeit, dass in der erhaltenen bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung ein Problem hinsichtlich der Wärmeleitfähigkeit auftritt. Wenn der Zwischenelektrodenabstand größer oder gleich 50 &mgr;m ist, wird eine beispielsweise aus Polyimid oder einem ähnlichen Material hergestellte, kommerziell erhältliche Isolierlage durch einen Klebstoff laminiert, um die Zwischenelektroden-Isolierschicht herzustellen, wodurch der erforderliche Zwischenelektrodenabstand leicht bereitgestellt werden kann. Außerdem wird, wenn der Zwischenelektrodenabstand kleiner oder gleich 500 &mgr;m ist, die Dicke einer einzelnen herkömmlich erhältlichen Isolierlage dicker gemacht, um die Zwischenelektroden-Isolierschicht auszubilden, so dass der erforderliche Zwischenelektrodenabstand leicht bereitgestellt werden kann. Außerdem ist die erhaltene elektrostatische Haltevorrichtung dazu geeignet, das erforderliche Anziehungsvermögen durch einen Betrieb bei einer niedrigen Spannung von etwa mehreren Kilovolt auszuüben. Der Zwischenelektrodenabstand bezeichnet den geraden kürzesten Abstand zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode.

Außerdem ist es erfindungsgemäß in dem Fall, in dem die erste Elektrode in einer kammförmigen Konfiguration ausgebildet ist, wenn die Breite des streifenförmigen Abschnitts der Kammzähne (nachstehend auch als "Streifenbreite der Elektrode" bezeichnet) derart festgelegt ist, dass sie dem Intervall zwischen benachbarten streifenförmigen Abschnitten (nachstehend auch als "Zwischenelektrodenabstand" bezeichnet) gleicht, unter der Voraussetzung, dass die Streifenbreite der Elektrode = Zwischenelektrodenabstand = z beträgt, bevorzugt, wenn z im Bereich von 0,15 bis 0,5 mm und bevorzugter im Bereich von 0,2 bis 0,4 mm liegt. Die Streifenbreite der Elektrode und der Zwischenelektrodenabstand werden einander gleich gemacht und im vorstehend erwähnten Bereich festgelegt, so dass ein ausgezeichnetes Anziehungsvermögen erhalten werden kann.

Die erste Elektrode und die zweite Elektrode der vorliegenden Erfindung können beispielsweise aus Kupfer, Wolfram, Aluminium, Nickel, Chrom, Silber, Platin, Zinn, Molybdän, Magnesium oder Palladium hergestellt sein. Vorzugsweise werden die erste Elektrode und die zweite Elektrode hinsichtlich der elektrischen Leitfähigkeit oder der Produktivität aus Kupfer oder Aluminium hergestellt. Außerdem können die erste und die zweite Elektrode aus dem gleichen Material oder aus voneinander verschiedenen Materialien hergestellt werden.

Dann können die erste Elektrode und die zweite Elektrode aus einem Laminatkörper mit einer Metallfolie auf der Vorder- und der Rückseite des herkömmlich erhältlichen Isolierfilms ausgebildet werden. Alternativ kann eine aus dem vorstehend erwähnten Metall hergestellte Elektrodenfläche auf der Oberseite oder der Unterseite der Zwischenelektrodenisolierschicht oder auf den jeweiligen einen Flächen einer oberen Isolierschicht und einer unteren Isolierschicht, die später beschrieben werden, durch ein normales Sputterverfahren ausgebildet, und die ausgebildeten Elektrodenflächen werden dann jeweils durch ein normales Ätzverfahren in einer vorgegebenen Konfiguration ausgebildet. Außerdem kann ein oder können mehrere Metalle, das/die aus Kupfer, Wolfram, Aluminium, Nickel, Chrom, Silber, Platin, Zinn, Molybdän, Magnesium und Palladium ausgewählt wird/werden, als Paste aufgebracht und einem Druckprozess unterzogen werden. Außerdem können die dünnen Metallschichten auf den Oberflächen der Zwischenelektroden-Isolierschicht oder den Oberflächen der oberen Isolierschicht und der unteren Isolierschicht, die später beschrieben werden, durch Ätzen der Metallschichten in einem vorgegebenen Muster ausgebildet werden, nachdem die Metallschichten durch einen Prozess unter Verwendung eines Ionenmetallisierungs-Aufdampfverfahrens, eines Galvanisierungs- oder Metallisierungsverfahrens, eines chemischen Dampfphasenabscheidungsverfahrens (CVD-Verfahren) oder eines thermischen Aufsprühverfahrens zum Aufsprühen eines Metalls mit hohem Schmelzpunkt, wie beispielsweise Molybdän, Wolfram oder Tantal, ausgebildet worden sind.

Vorzugsweise betragen die Dicken der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode jeweils 0,2 bis 30 &mgr;m und bevorzugter 1 bis 30 &mgr;m, wenn der Laminatkörper mit einer Metallfolie auf der Vorder- und der Rückseite des Isolierfilms verwendet wird. Wenn die Dicken der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode kleiner sind als 0,2 &mgr;m, werden in den Elektroden wahrscheinlich Pinholes oder ähnliche Defekte erzeugt, so dass es technisch schwierig ist, die Elektroden herzustellen. Wenn die Dicken der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode dagegen größer sind als 30 &mgr;m, werden in der Nähe der Elektroden im Inneren des Isoliermaterials Zwischenräume erzeugt, die Hohlräumen zugeordnet werden können, wodurch ein Problem hinsichtlich der Festigkeit des Isoliermaterials entsteht. Außerdem können, wenn die Dicke der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode jeweils größer oder gleich 1 &mgr;m ist, Elektroden ausgebildet werden, die über die gesamte Fläche hochgradig zuverlässig sind, insbesondere wenn eine großformatige elektrostatische Haltevorrichtung hergestellt wird.

Wenn die Metallschichten durch thermisches Sprühen eines vorgegebenen Metalls, wie beispielsweise Molybdän, Wolfram oder Tantal ausgebildet werden, ist es bevorzugt, wenn die Dicke der ersten Elektrode 20 bis 100 &mgr;m, bevorzugter 20 bis 30 &mgr;m beträgt. Außerdem ist es bevorzugt, wenn die Dicke der zweiten Elektrode 20 bis 100 &mgr;m, bevorzugter 20 bis 30 &mgr;m beträgt. Wenn beide Elektroden eine Dicke von weniger als 20 &mgr;m haben, werden Hohlräume erzeugt, und es ist schwierig, zu erreichen, dass die Metallfilme als elektrisch leitfähige Filme funktionieren.

Auch wenn die erste Elektrode und die zweite Elektrode durch andere Verfahren hergestellt werden, können die Dicken der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode beispielsweise auf einen Wert im Bereich von etwa 1 bis 30 &mgr;m festgelegt werden.

In der vorliegenden Erfindung ist die Querschnittkonfiguration eines Teils oder der gesamten ersten Elektrode entlang der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche nicht besonders eingeschränkt. Beispielsweise kann die Konfiguration der ersten Elektrode aus einer rechteckigen, quadratischen, kreisförmigen, dreieckigen, viereckigen oder mehreckigen (mehr als viereckigen) Konfiguration ausgewählt werden. Die gleichen Merkmale wie bezüglich der Querschnittskonfiguration der ersten Elektrode treffen auch auf die Querschnittskonfiguration eines Teils oder der gesamten erfindungsgemäßen zweiten Elektrode entlang der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche zu. Die Querschnittskonfigurationen eines Teils oder der gesamten ersten Elektrode und der zweiten Elektrode können einander gleich oder voneinander verschieden sein.

In der erfindungsgemäßen Zwischenelektroden-Isolierschicht können die erste Elektrode und die zweite Elektrode derart voneinander beabstandet sein, dass sie nicht mit dem Inneren des Isoliermaterials in Kontakt stehen, so dass die erste Elektrode und die zweite Elektrode voneinander elektrisch isoliert werden müssen. Die Zwischenelektroden-Isolierschicht kann beispielsweise aus einer Harzschicht hergestellt werden, die aus einem oder mehreren Harzmaterialien hergestellt wird, die aus Polyimid, Polyamidimid, Polyester, Polyethylen, Polyethylenterephthalat, Epoxid und Acryl ausgewählt werden. Außerdem kann die Zwischenelektroden-Isolierschicht aus einer Keramikschicht hergestellt werden, die aus einem oder mehreren Elementen hergestellt wird, die aus Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, Zirkonoxid und Titanoxid ausgewählt werden. Außerdem kann die Zwischenelektroden-Isolierschicht aus einer Keramikschicht aus Silizium und/oder Siliziumdioxid hergestellt werden. Vorzugsweise kann die Zwischenelektroden-Isolierschicht hinsichtlich der Produktivität aus einer Harzschicht hergestellt werden, die aus einem oder mehreren Harzmaterialien hergestellt wird, die aus Polyimid, Polyamidimid, Polyester, Polyethylenterephthalat und Epoxid ausgewählt werden. Noch bevorzugter kann die Zwischenelektroden-Isolierschicht hinsichtlich der dielektrischen Durchschlagsfestigkeit oder der chemischen Beständigkeit aus Polyimid hergestellt werden.

Vorzugsweise besteht die Harzschicht aus einem oder mehreren Harzfilmen. Als derartige Harzfilme kommen insbesondere Kapton (Handelsbezeichnung, hergestellt von DuPont-Toray Co., Ltd.), Upilex AD (Handelsbezeichnung, hergestellt von Ube Industries, Ltd.) und Apical (Handelsbezeichnung, hergestellt von Kaneka Corp.) in Betracht. Noch bevorzugter wird der Harzfilm aus polyimidhaltigem Kapton hergestellt. Wenn der Harzfilm für die Harzschicht verwendet wird, die die Zwischenelektroden-Isolierschichten bildet, kann eine elektrostatische Haltevorrichtung mit einer hochgradig zuverlässigen Zwischenelektroden-Isolierschicht erhalten werden, wodurch das Problem des Auftretens von Hohlräumen zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode weitestgehend eliminiert und eine ausgezeichnete dielektrische Durchschlagsfestigkeit erhalten wird. Beispielsweise beträgt die dielektrische Durchschalgsfestigkeit von Kapton (Handelsbezeichnung, hergestellt von DuPont-Toray Co., Ltd.) 160MV/m, so dass durch die erfindungsgemäße elektrostatische Haltevorrichtung mit Kapton als Zwischenelektroden-Isolierschicht eine ausgezeichnete dielektrische Durchschlagsfestigkeit bereitgestellt werden kann.

Die Dicke der Harzschicht ist vom verwendeten Material abhängig, wobei es, wenn die Harzschicht beispielsweise aus einem Polyimidfilm hergestellt wird, bevorzugt ist, wenn die Dicke der Harzschicht 1 bis 1000 &mgr;m und bevorzugter 50 bis 500 &mgr;m beträgt. Wenn die Dicke der Zwischenelektroden-Isolierschicht z.B. kleiner ist als 1 &mgr;m, ist es, wenn die erste Elektrode, die Zwischenelektroden-Isolierschicht bzw. die zweite Elektrode aus einem herkömmlich erhältlichen Laminatkörper hergestellt werden, d.h., wenn diese Elemente aus einem Laminatkörper mit einer Metallfolie auf der Vorder- und der Rückseite des Isolierfilms hergestellt werden, schwierig, kommerziell einen Isolierfilm mit einer Dicke von weniger als 1 &mgr;m zu erhalten, durch den die Zwischenelektroden-Isolierschicht hergestellt wird. Wenn dagegen die Dicke der Zwischenelektroden-Isolierschicht größer ist als 1000 &mgr;m, zeigt die erhaltene bipolare elektrostatische Haltevorrichtung hinsichtlich der Wärmeleitfähigkeit ein schlechtes Verhalten. Außerdem kann, wenn die Dicke der Zwischenelektroden-Isolierschicht größer oder gleich 50 &mgr;m beträgt, die bipolare elektrostatische Haltevorrichtung durch Laminieren von kommerziell erhältlichen Isolierlagen aus Polyimid durch einen Klebstoff hergestellt werden. Außerdem kann, wenn die Dicke der Zwischenelektroden-Isolierschicht kleiner oder gleich 500 &mgr;m ist, eine bipolare elektrostatische Haltevorrichtung hergestellt werden, indem eine große Dicke eines einzelnen herkömmlich erhältlichen Isolierlagenmaterials gewählt wird, wobei die erhaltene elektrostatische Haltevorrichtung ist dazu geeignet ist, durch einen Betrieb bei einer niedrigen Spannung von mehreren Kilovolt die erforderliche Anziehungskraft auszuüben.

Wenn die Zwischenelektroden-Isolierschicht aus einer Keramikschicht gebildet wird, kann die Keramikschicht durch thermisches Sprühen einer elementaren Substanz oder eines Komplexes hergestellt werden, der aufgrund von atmosphärischer Luft oder eines Plasmas aus Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Siliziumkarbid, Kohlenstoffnitrid, Zirkonoxid, Yttriumoxid, Magnesiumoxid oder Titanoxid besteht. Außerdem kann die Keramikschicht unter Verwendung einer gesinterten keramischen Dünnschicht hergestellt werden.

Bei der Herstellung der Keramikschicht durch thermisches Sprühen durch ein allgemeines thermisches Sprühverfahren kann die Dicke der Zwischenelektroden-Isolierschicht auf einen Bereich von etwa 30 bis 500 &mgr;m eingestellt und nach Erfordernis bis zu einer Dicke von etwa 3 mm erhöht werden. Wenn die Schichtdicke kleiner ist als 30 &mgr;m, ist es schwierig, eine gleichmäßige Schicht auszubilden. Wenn die Schichtdicke dagegen größer ist als 500 &mgr;m, wird die Gradientenkraft kleiner. Außerdem ist es bevorzugt, wenn die Keramikschicht durch thermisches Sprühen aus einem Material mit einem Reinheitsgrad von 99,99% oder mehr hergestellt wird, um den Einfluss einer Verunreinigung einer Probe oder einer Vorrichtung aufgrund von Verschleiß während eines Halbleiterbausteinfertigungsprozesses weitestgehend zu vermindern, oder aus dem Gesichtspunkt, dass die Keramikschicht eine ausgezeichnete elektrische Isolierung aufweist. Außerdem wird aus dem Gesichtspunkt einer effizienten Kühlung der auf der Probenanziehungsfläche gehaltenen Probe vorzugsweise ein Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit verwendet, wie beispielsweise Aluminiumnitrid.

Wenn die Keramikschicht durch thermisches Sprühen hergestellt wird, ist es bevorzugt, wenn eine obere Fläche der Keramikschicht, die einem thermischen Sprühprozess unterzogen worden ist, durch eine maschinelle Bearbeitung abgeflacht wird. Die Ebenheit oder Flachheit ist zu diesem Zeitpunkt hinsichtlich der Positionsbeziehung der Elektroden im Inneren des Isoliermaterials wichtig. Vorzugsweise wird die Oberflächenrauhigkeit Ra aus dem Gesichtspunkt, dass ein gleichmäßiges elektrisches Feld erzeugt wird, gemäß dem das Anziehungsvermögen aufgrund der Gradientenkraft auf der Probenanziehungsebene gleichmäßig ist, auf 5 bis 50 &mgr;m und bevorzugter auf 10 &mgr;m oder weniger festgelegt.

Andererseits ist es, wenn die Zwischenelektroden-Isolierschicht aus einer gesinterten Keramikdünnschicht hergestellt wird, obwohl die Dicke beliebig festgelegt werden kann, bevorzugt, wenn die Dicke 30 bis 500 &mgr;m beträgt. Wenn die Dicke kleiner ist als 30 &mgr;m ist es schwierig, eine gleichmäßige Schicht auszubilden, und wenn die Dicke größer ist als 500 &mgr;m, wird die Gradientenkraft kleiner. Das zu verwendende Material ist das gleiche wie im Fall des thermischen Sprühens.

Wenn die Zwischenelektroden-Isolierschicht aus Silizium und/oder Siliziumdioxid hergestellt wird, kann z.B. durch ein CVD- oder ein Sputterverfahren eine Zwischenelektroden-Isolierschicht mit einer Dicke von 1 bis 50 &mgr;m hergestellt werden.

Außerdem muss im erfindungsgemäßen Isoliermaterial bezüglich der Probenanziehungsfläche in der Tiefenrichtung nacheinander die erste Elektrode, die Zwischenelektroden-Isolierschicht und die zweite Elektrode angeordnet sein. Im Isoliermaterial ist bezüglich der Probenanziehungsfläche in der Tiefenrichtung nacheinander vorzugsweise die obere Isolierschicht, die erste Elektrode, die Zwischenelektroden-Isolierschicht, die zweite Elektrode und die untere Isolierschicht angeordnet. In diesem Beispiel bezeichnen die Aufwärts- und die Abwärtsrichtung, die durch die obere Isolierschicht bzw. die untere Isolierschicht definiert sind, dass eine Seite, die näher zur Probenanziehungsfläche angeordnet ist, eine Oberseite oder eine obere Fläche ist, während eine Seite, die weiter von der Probenanziehungsfläche entfernt ist, eine Unterseite bzw. eine untere Fläche ist, wenn die Seite der Probenanziehungsfläche auf der Oberfläche des Isoliermaterials als Oberseite definiert ist.

Die obere Isolierschicht kann aus einer Harzschicht hergestellt werden, die aus einem oder aus mehreren Harzarten hergestellt wird, die aus Polyimid mit einem thermoplastischen Polyimid auf einer Unterseite, Polyamid, Polyester, Polyethylenterephthalat und Epoxid ausgewählt werden. Außerdem kann die obere Isolierschicht aus einer Keramikschicht hergestellt werden, die aus einem oder mehreren Materialien hergestellt wird, die aus Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, Zirkonoxid, Yttriumoxid, Magnesiumoxid und Titanoxid ausgewählt werden. Vorzugsweise wird die obere Isolierschicht hinsichtlich der Produktivität und der Isoliereigenschaften aus Polyimid mit einem thermoplastischen Polyimid auf der Unterseite hergestellt.

Die untere Isolierschicht besteht aus dem gleichen Material wie die obere Isolierschicht, z.B. aus Polyimid mit thermoplastischem Polyimid auf der Oberseite. Vorzugsweise wird die untere Isolierschicht hinsichtlich der Produktivität und der Isoliereigenschaften aus Polyimid mit einem thermoplastischen Polyimid auf der Oberseite hergestellt.

Wenn die obere Isolierschicht aus einer Harzschicht hergestellt wird, ist es bevorzugt, wenn die Dicke der oberen Isolierschicht 10 bis 200 &mgr;m und bevorzugter 50 bis 100 &mgr;m beträgt. Wenn die Dicke der oberen Harzisolierschicht kleiner ist als 50 &mgr;m, wird die Haltbarkeit des Films nachteilig beeinflusst, wohingegen, wenn die Dicke der oberen Isolierschicht größer ist als 100 &mgr;m, die Gradientenkraft kleiner wird. Außerdem ist es bevorzugt, wenn die Dicke der aus der Harzschicht gebildeten unteren Isolierschicht größer oder gleich 10 &mgr;m und bevorzugter größer oder gleich 50 &mgr;m ist. Wenn die Dicke der oberen Harzisolierschicht kleiner ist als 50 &mgr;m, kann ein Problem hinsichtlich einer Schwächung der dielektrischen Durchschlagsfestigkeit oder einer Zunahme der Kapazität auftreten. Wenn die Dicke der oberen Isolierschicht dagegen größer ist als 200 &mgr;m, wird die Wärmeleitung von der anzuziehenden Probe (Target) zur Basis unzureichend, d.h., die Kühlung der anzuziehenden Probe (Target) wird unzureichend.

Wenn die obere Isolierschicht und/oder die untere Isolierschicht aus einer Keramikschicht bestehen, kann die Keramikschicht wie im Fall der Zwischenelektroden-Isolierschicht durch thermisches Sprühen einer einzelnen Substanz oder einer Verbindung, die aus Materialien wie beispielsweise Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Siliziumkarbid, Kohlenstoffnitrid, Zirkonoxid, Yttriumoxid, Magnesiumoxid oder Titanoxid besteht, in atmosphärischer Luft oder in einer Plasmaumgebung ausgebildet werden. Außerdem kann die Keramikschicht unter Verwendung einer gesinterten Keramikdünnschicht hergestellt werden.

Bei der Ausbildung der Keramikschicht durch thermisches Sprühen ist es aus den gleichen Gründen wie im Fall der Herstellung der oberen Isolierschicht durch die Harzschicht bevorzugt, wenn die Dicke der oberen Isolierschicht 10 bis 200 &mgr;m beträgt. Ähnlicherweise ist es aus den gleichen Gründen bevorzugt, wenn die Dicke der oberen Isolierschicht 10 bis 200 &mgr;m beträgt. Ein zu verwendendes Material und die Flachheit sind mit denjenigen der Zwischenelektroden-Isolierschicht identisch.

Wenn die obere Isolierschicht und/oder die untere Isolierschicht aus einer gesinterten Keramikdünnschicht hergestellt werden, kann die Dicke der oberen Isolierschicht und der unteren Isolierschicht beliebig festgelegt werden. Vorzugsweise wird die Dicke aus dem gleichen Grunde wie im Fall der Herstellung der oberen oder der unteren Isolierschicht durch die vorstehend erwähnte Harzschicht oder durch thermisches Sprühen auf einen Bereich von 10 bis 200 &mgr;m festgelegt. Außerdem ist das zu verwendende Material mit dem im Fall des thermischen Sprühens verwendeten Material identisch.

Wenn die obere Isolierschicht und/oder die untere Isolierschicht und/oder die Zwischenelektrodenschicht aus der Keramikdünnschicht ausgebildet wurde, ist eine Verbindungseinrichtung erforderlich. Beispielsweise kann ein Verbindungsverfahren unter Verwendung eines Epoxidklebstoffs oder eines Lötprozesses verwendet werden. Außerdem kann die Keramikdünnschicht bei einer hohen Temperatur gehalten werden, und die Keramikdünnschicht wird in einem Vakuumofen aufgepresst und verbunden.

Außerdem kann erfindungsgemäß ferner eine elektrisch leitfähige Schicht auf der Oberfläche des Isoliermaterials ausgebildet werden, wobei die Oberfläche der elektrisch leitfähigen Schicht als die Probenanziehungsfläche dient. Außerdem kann, indem eine elektrisch leitfähige Schicht auf der Oberfläche des Isoliermaterials ausgebildet wird, wobei die Oberfläche der elektrisch leitfähigen Schicht als Probenanziehungsfläche dient, die Zeitkonstante der elektrostatischen Haltevorrichtung vermindert werden. Dadurch kann die Schwierigkeit der Abnahme der Probe von der Probenanziehungsfläche, nachdem die den beiden Elektroden der bipolaren Elektrode zugeführte Spannung abgeschaltet wurde, weitestgehend eliminiert werden. Eine derartige elektrisch leitfähige Schicht kann beispielsweise hergestellt werden durch Auflaminieren eines elektrisch leitfähigen Polyimidlagenmaterials oder eines elektrisch leitfähigen Fluoridharzes auf die Oberfläche des Isoliermaterials oder durch Mischen eines Füllstoffs, wie beispielsweise Kohlenstoff, mit der elektrisch leitfähigen Schicht, um dem Isoliermaterial selbst eine elektrische Leitfähigkeit zu verleihen. Dadurch kann die elektrostatische Haltevorrichtung hergestellt werden.

Als Verfahren zum Herstellen der erfindungsgemäßen bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung werden beispielsweise zunächst durch das vorstehend erwähnte Verfahren die erste und die zweite Elektrode auf der Oberseite bzw. der Unterseite der Zwischenelektroden-Isolierschicht ausgebildet. Der Polyimidfilm mit dem thermoplastischen Polyimidfilm auf der Unterseite wird auf die Zwischenelektroden-Isolierschicht mit der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode auflaminiert und dann einem thermischen Niedrigtemperatur-Pressformungsprozess bei einer Temperatur von 100 bis 250°C und einem Druck von 0,1 bis 5 MPa unterzogen, um die obere Isolierschicht herzustellen. Außerdem können die obere Isolierschicht, die erste Elektrode, die Zwischenelektroden-Isolierschicht und die zweite Elektrode, die integral angeordnet sind, auf dem Polyimidfilm mit dem thermoplastischen Polyimidfilm auf der Oberseite auflaminiert und dann wie vorstehend erwähnt einem thermischen Niedrigtemperatur-Pressformungsprozess unterzogen werden, um das Isoliermaterial herzustellen. Außerdem können der Polyimidfilm mit dem thermoplastischen Polyimidfilm auf der Unterseite als die obere Isolierschicht, die Zwischenelektroden-Isolierschicht mit der auf der Ober- und der Unterseite ausgebildet ersten Elektrode bzw. zweiten Elektrode, und der Polyimidfilm mit dem thermoplastischen Polyimidfilm auf der Oberseite als die untere Isolierschicht nacheinander aufeinander laminiert und dann einem thermischen Niedrigtemperatur-Pressformungsprozess unterzogen werden, in dem die Temperatur 100 bis 250°C und der Druck 0,1 bis 5 MPa betragen, um das Isoliermaterial herzustellen. Dann wird das Isoliermaterial durch den thermoplastischen Polyimidfilm oder das für eine thermische Pressverbindung geeignete Epoxidlagenmaterial auf einer aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung, einem Metallmatrixverbundmaterial (MMC), rostfreiem Stahl oder einer rostfreien Legierung hergestellten Metallbasis oder auf einem aus einem Keramikmaterial, wie beispielsweise Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid, hergestellten Keramiksubstrat angeordnet und dann dem thermischen Niedrigtemperatur-Pressformungsprozess unterzogen, in dem die Temperatur 100 bis 250°C und der Druck 0,1 bis 5 MPa betragen, wodurch die elektrostatische Haltevorrichtung fertiggestellt werden kann.

Alternativ wird ein Laminatkörper mit einer Metallfolie auf der Vorder- und der Rückseite verwendet, die das Polyimidlagenmaterial mit einer auf der Vorderfläche ausgebildeten Kupferschicht aufweist, wie beispielsweise Upicel N (Handelsbezeichnung, hergestellt von Ube Industries, Ltd.) oder NEOFLEX (Handelsbezeichnung, hergestellt von Mitsui Chemicals, Inc.), die jeweils ein herkömmlich erhältliches Polyimid-Kupfer-Laminatmaterial sind. Dann wird die Metallfolie in einem vorgegebenen Muster geätzt, um die erste Elektrode, die Zwischenelektroden-Isolierschicht und die zweite Elektrode auszubilden. Dann werden die obere Isolierschicht und die untere Isolierschicht auf die vorstehend erwähnte Weise stapelförmig auf dem Isoliermaterial angeordnet. Außerdem wird das Isoliermaterial auf die vorstehend erwähnte Weise auf der Metallbasis angeordnet, um die elektrostatische Haltevorrichtung fertigzustellen. Außerdem kann in der elektrostatischen Haltevorrichtung durch das vorstehend erwähnte Verfahren eine elektrisch leitfähige Schicht ausgebildet werden.

Wirkungen der Erfindung

Die erfindungsgemäße bipolare elektrostatische Haltevorrichtung ist derart konstruiert, dass sie ausgehend von der Probenanziehungsfläche in der Tiefenrichtung des Isoliermaterials nacheinander die erste Elektrode, die Zwischenelektroden-Isolierschicht und die zweite Elektrode aufweist. Mit der vorstehend erwähnten Struktur weist die erfindungsgemäße bipolare elektrostatische Haltevorrichtung eine ausgezeichnete elektrische Isolierung auf, und der Abstand zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode kann so weit wie möglich vermindert werden, wodurch ein ausgezeichnetes Anziehungsvermögen bereitgestellt wird. Daher wird eine ausgezeichnete Ebenheit oder Flachheit der durch die erfindungsgemäße bipolare elektrostatische Haltevorrichtung gehaltenen Probe erzielt, und die elektrostatische Haltevorrichtung übt eine ausreichende Anziehungskraft bezüglich eines Glassubstrats mit einer Größe von mehr als 1m × 1m aus, so dass die in jüngster Zeit verwendeten großformatigen Glassubstrate, ein Siliziumwafer mit einem Durchmesser von 300 mm oder mehr und ähnliche Materialien aufgenommen werden können. Außerdem kann durch die erfindungsgemäße bipolare elektrostatische Haltevorrichtung ein ausgezeichnetes Anziehungsvermögen bereitgestellt werden. Dadurch kann die erfindungsgemäße bipolare elektrostatische Haltevorrichtung in einem Niedrigspannungsbetrieb betrieben werden, ist die bipolare elektrostatische Haltevorrichtung aus ökonomischen Gesichtspunkten vorteilhaft und wird in der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung das Entladungsproblem weitestgehend eliminiert, und die bipolare elektrostatische Haltevorrichtung ist hochgradig zuverlässig.

Außerdem ist in der erfindungsgemäßen bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung eine Fläche, in der die erste Elektrode und die zweite Elektrode sich in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche einander überlappen, weitestgehend vermindert, so dass die Kapazität der elektrostatischen Haltevorrichtung vermindert werden kann und die Schwierigkeit der Abnahme der Probe vom Probenanziehungstisch, nachdem die den beiden Elektroden zugeführte Spannung abgeschaltet wurde, eliminiert wird. Außerdem kann, wenn eine elektrisch leitfähige Schicht auf der Oberfläche des Isoliermaterials ausgebildet ist und die Oberfläche der elektrisch leitfähigen Schicht als Probenanziehungsfläche dient, in der erfindungsgemäßes bipolares elektrostatisches Haltevorrichtung die Zeitkonstante der elektrostatischen Haltevorrichtung unabhängig von der Fläche reduziert werden, in der die erste Elektrode und die zweite Elektrode sich in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche einander überlappen. In der erfindungsgemäßen bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung kann außerdem die Schwierigkeit der Abnahme der Probe vom Probenanziehungstisch, nachdem die den beiden Elektroden zugeführte Spannung abgeschaltet wurde, eliminiert werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 zeigt eine erläuternde perspektivische Explosionsansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X;

2 zeigt eine erläuternde Querschnittansicht (die einem Teil eines Querschnitts A-A in 1 entspricht) der ersten Ausführungsform der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X;

3 zeigt eine erläuternde Teil-Draufsicht einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode der ersten Ausführungsform der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X, betrachtet in einer Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche;

4 zeigt eine erläuternde Querschnittansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X;

5 zeigt eine erläuternde Teil-Draufsicht einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode der zweiten Ausführungsform der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X, betrachtet in einer Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche;

6 zeigt eine erläuternde perspektivische Explosionsansicht einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X;

7 zeigt eine erläuternde Querschnittansicht (die einem Teil eines Querschnitts A-A in 6 entspricht) der dritten Ausführungsform der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X;

8 zeigt eine erläuternde Teil-Draufsicht einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode der dritten Ausführungsform der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X, betrachtet in einer Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche;

9 zeigt eine erläuternde perspektivische Explosionsansicht einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X;

10 zeigt eine erläuternde Teil-Draufsicht einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode der vierten Ausführungsform der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X, betrachtet in einer Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche;

11 zeigt eine erläuternde perspektivische Explosionsansicht einer fünften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X;

12 zeigt eine erläuternde Teil-Draufsicht einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode der fünften Ausführungsform der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X, betrachtet in einer Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche;

13 zeigt eine erläuternde Teil-Draufsicht einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode einer sechsten Ausführungsform der erfindungsgemäßen bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X, betrachtet in einer Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche;

14 zeigt eine erläuternde perspektivische Explosionsansicht einer siebenten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X;

15 zeigt eine erläuternde Teil-Draufsicht einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode einer achten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X;

16 zeigt eine erläuternde Teil-Draufsicht einer ersten Elektrode einer neunten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X;

17 zeigt eine erläuternde Teil-Querschnittansicht einer zehnten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X;

18 zeigt eine erläuternde Teil-Querschnittsansicht einer Zwischenelektroden-Isolierschicht und einer ersten Elektrode einer elften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X;

19 zeigt eine erläuternde Draufsicht zum Darstellen einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode in einem ersten Referenzbeispiel;

20 zeigt die durch eine zweidimensionale Berechnung des elektrischen Feldes erhaltenen Ergebnisse einer Gradientenkraftverteilung für das erste Referenzbeispiel der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung;

21 zeigt die durch eine zweidimensionale Berechnung des elektrischen Feldes erhaltenen Ergebnisse eines Potenzial-Höhenliniendiagramms für das erste Referenzbeispiel der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung;

22 zeigt die durch eine zweidimensionale Berechnung des elektrischen Feldes erhaltenen Ergebnisse für die Gradientenkraftverteilung für die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung;

23 zeigt die durch eine zweidimensionale Berechnung des elektrischen Feldes erhaltenen Ergebnisse eines Potenzial-Höhenliniendiagramms für die erste Ausführungsform der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung;

24 zeigt die durch eine zweidimensionale Berechnung des elektrischen Feldes erhaltenen Ergebnisse für die Gradientenkraftverteilung für die dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung;

25 zeigt die durch eine zweidimensionale Berechnung des elektrischen Feldes erhaltenen Ergebnisse eines Potenzial-Höhenliniendiagramms für die dritte Ausführungsform der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung;

26 zeigt einen Graphen zum Darstellen einer Zeitkonstanten für den Fall, in dem der Volumenwiderstand der oberen Isolierschicht im ersten Referenzbeispiel der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung als Modell geändert wird;

27 zeigt einen Graphen zum Darstellen der Optimierung der Streifenbreite einer Elektrode, d.h. des Abstands zwischen den Elektroden, bezüglich eines Anziehungsvermögens; und

28 zeigt eine erläuternde Querschnittansicht einer herkömmlichen bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung.

Beschreibung der Symbole

Bezugszeichen X bezeichnet eine bipolare elektrostatische Haltevorrichtung; Bezugszeichen 1 und 11 bezeichnen obere Isolierschichten; Bezugszeichen 2, 12, 22, 32, 42, 52 und 62 bezeichnen erste Elektroden; Bezugszeichen 2a bezeichnet einen streifenförmigen Abschnitt; Bezugszeichen 2b bezeichnet einen Wurzel- oder Basisabschnitt; Bezugszeichen 12a bezeichnet einen Zwischenraumabschnitt; Bezugszeichen 22a bezeichnet einen kreisförmigen Abschnitt; Bezugszeichen 22b bezeichnet einen ringförmigen Abschnitt; Bezugszeichen 22c bezeichnet einen Verbindungsabschnitt; Bezugszeichen 32a und 42a bezeichnen Öffnungsabschnitte; Bezugszeichen 3, 13 und 23 bezeichnen Zwischenelektroden-Isolierschichten; Bezugszeichen 4, 14, 24, 34, 44, 54 und 64 bezeichnen zweite Elektroden; Bezugszeichen 4a und 14a bezeichnen streifenförmige Abschnitte; Bezugszeichen 4b und 14b bezeichnen Wurzel- oder Basisabschnitte; Bezugszeichen 34a und 44a bezeichnen Mittenringe; Bezugszeichen 34b und 44b bezeichnen ringförmige Abschnitte; Bezugszeichen 34c und 44c bezeichnen Verbindungsabschnitte; Bezugszeichen 5 und 15 bezeichnen untere Isolierschichten; Bezugszeichen 6 bezeichnet eine Metallbasis; Bezugszeichen 7 bezeichnet eine Probenanziehungsfläche; Bezugszeichen 8 bezeichnet ein Glassubstrat; Bezugszeichen 9 bezeichnet ein Isoliermaterial; und Bezugszeichen 10 bezeichnet eine Gleichspannungs(DC)quelle.

Beste Techniken zum Implementieren der Erfindung

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Die erfindungsgemäße bipolare elektrostatische Haltevorrichtung ist jedoch nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt.

Erste Ausführungsform

1 zeigt eine erläuternde perspektivische Explosionsansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X. Die bipolare elektrostatische Haltevorrichtung X weist auf: eine obere Isolierschicht 1, die aus einem Polyimidfilm mit einem thermoplastischen Polyimidfilm auf einer Unterseite davon hergestellt ist und eine Höhe von 100 mm, eine Breite von 100 mm, eine Dicke von 50 &mgr;m und eine Dielektrizitätskonstante &egr; = 3,5 aufweist; eine aus Kupfer hergestellte erste Elektrode 2 mit einer Dicke von 3 &mgr;m; und eine Zwischenelektroden-Isolierschicht 3, die aus einem Polyimidfilm hergestellt ist und eine Höhe von 100 mm, eine Breite von 100 mm, eine Dicke von 50 &mgr;m und eine Dielektrizitätskonstante &egr; = 3,5 aufweist. Die bipolare elektrostatische Haltevorrichtung X weist außerdem auf: eine aus Kupfer hergestellte zweite Elektrode 4 mit einer Dicke von 3 &mgr;m; eine aus einem Polyimidfilm mit einem thermoplastischen Polyimidfilm auf seiner Oberseite hergestellte untere Isolierschicht 5 mit einer Höhe von 100 mm, einer Breite von 100 mm, einer Dicke von 50 &mgr;m und einer Dielektrizitätskonstante &egr; = 3,5; und eine aus Aluminium hergestellte Metallbasis 6 mit einer Höhe von 100 mm, einer Breite von 100 mm und einer Dicke von 10 mm. Außerdem weist die bipolare elektrostatische Haltevorrichtung X ein Glassubstrat 8 mit einer Höhe von 100 mm, einer Breite von 100 mm, einer Dicke von 0,2 mm und einer Dielektrizitätskonstanten &egr; = 5,5 auf, die von der Probenanziehungsfläche 7, die eine Oberseite der oberen Isolierschicht 1 darstellt, angezogen und darauf gehalten wird.

Die erste Ausführungsform der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X wird folgendermaßen hergestellt. Zunächst wird unter Verwendung von NEOFLEX (Handelsbezeichnung, hergestellt von Mitsui Chemicals, Inc.), einem Polyimid-Kupfer-Laminatlagenmaterial mit Kupferoberflächenschichten auf seiner Ober- und seiner Unterseite (Vorder- und Rückseite) ein vorgegebenes Resistmuster einer Elektrode auf der Ober- und der Unterseite durch einen Serigraphen ausgebildet. Dann wird das Produkt unter Verwendung eines aus Eisenchlorid hergestellten Ätzmittels geätzt. Auf diese Weise werden die erste Elektrode 2 mit einer kammförmigen Konfiguration mit einer Fläche, die durch eine Breite von 80 mm und eine Höhe von 80 mm gebildet wird, die Zwischenelektroden-Isolierschicht 3 (Polyimidfilm) und die zweite Elektrode 4 mit einer kammförmigen Konfiguration mit einer Fläche, die durch eine Breite von 80 mm und eine Höhe von 80 mm gebildet wird, hergestellt.

Anschließend werden der Polyimidfilm mit dem thermoplastischen Polyimidfilm auf seiner Unterseite, der die obere Isolierschicht 1 bildet, die erste Elektrode 2, der Polyimidfilm (Zwischenelektroden-Isolierschicht 3), die zweite Elektrode 4, der Polyimidfilm mit dem thermoplastischen Polyimidfilm auf seiner Oberseite, der die untere Isolierschicht 5 bildet, nacheinander aufeinander laminiert und dann einem thermischen Niedrigtemperatur-Pressformungsprozess unterzogen, in dem die Behandlungstemperatur 150°C und der Druck 2 MPa betrugen, um das Isoliermaterial 9 herzustellen. Dann wird das Isoliermaterial 9 durch den an der Metallbasis 6 zu fixierenden thermoplastischen Polyimidfilm (nicht dargestellt) einem thermischen Niedrigtemperatur-Pressverbindungsprozess unter den gleichen Bedingungen wie vorstehend beschrieben unterzogen, um die bipolare elektrostatische Haltevorrichtung X fertigzustellen.

Die bipolare elektrostatische Haltevorrichtung X wird mit einer Gleichspannungsversorgung 10 derart verbunden, dass die erste Elektrode 2 als negative Elektrode und die zweite Elektrode als positive Elektrode wirkt. Außerdem dient die Metallbasis 6 als Erdungselektrode. Durch eine den Elektroden zugeführte Spannung wird die gleiche Anziehungswirkung erzielt wie vorstehend beschrieben wurde, auch wenn die erste Elektrode 2 die positive Elektrode und die zweite Elektrode 4 die negative Elektrode ist. Außerdem kann die erste Elektrode 2 oder die zweite Elektrode 4 auf 0V (Masse) gelegt und die andere Elektrode als positive Elektrode oder negative Elektrode festgelegt werden, um einen Potenzialunterschied zwischen den Elektroden zu erzeugen.

2 zeigt eine erläuternde Querschnittansicht (die einem Teil eines Querschnitts A-A in 1 entspricht) der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X. 3 zeigt eine erläuternde Teil-Draufsicht der ersten Elektrode 2 und der zweiten Elektrode 4 der ersten Ausführungsform der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X, betrachtet in einer Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche. Bezugszeichen "z" in 2 bezeichnet die Streifenbreite der Elektrode und den Zwischenraum zwischen den Elektroden, wie nachstehend in Verbindung mit dem fünften Testbeispiel beschrieben wird.

Wie vorstehend beschrieben wurde, ist die erste Elektrode 2 in kammförmig ausgebildet, die zweite Elektrode 4 ist ebenfalls kammförmig ausgebildet, und die beiden kammförmigen Konfigurationen sind alternierend angeordnet, so dass die erste Elektrode 2 und die zweite Elektrode 4 in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche 7 sich in einer Linie überlappen. Die streifenförmigen Abschnitte 2a der kammförmigen ersten Elektrode 2 erstrecken sich über 1 mm der Elektrodenbreite und haben eine Dicke von 3 &mgr;m, wobei die streifenförmigen Abschnitte 2a in Abständen von 1 mm angeordnet und mit einem Basisabschnitt 2b einstückig ausgebildet sind, der sich über 3 mm der Elektrodenbreite erstreckt und eine Dicke von 3 &mgr;m hat, um die streifenförmigen Kammzähne zu bilden. Ähnlicherweise erstrecken sich die streifenförmigen Abschnitte 4a der zweiten Elektrode 4 über 1 mm der Elektrodenbreite und haben eine Dicke von 3 &mgr;m, wobei die streifenförmigen Abschnitte 4a in Abständen von 1 mm angeordnet und mit einem Basisabschnitt 4b einstückig ausgebildet sind, der sich über 3 mm der Elektrodenbreite erstreckt und eine Dicke von 3 &mgr;m hat, um die streifenförmigen Kammzähne zu bilden. Außerdem beträgt ein Abstand Y zwischen der ersten Elektrode 2 und der zweiten Elektrode 4 50 &mgr;m und entspricht damit der Dicke der Zwischenelektroden-Isolierschicht 3.

Weil der die Zwischenelektroden-Isolierschicht 3 bildende Polyimidfilm eine dielektrische Durchschlagsfestigkeit von 160MV/m aufweist, hat die erste Ausführungsform der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X eine dielektrische Durchschlagsfestigkeit von 8 kV.

Zweite Ausführungsform

4 zeigt eine erläuternde Querschnittansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X. 5 zeigt eine erläuternde Teil-Draufsicht einer ersten Elektrode 2 und einer zweiten Elektrode 14 der zweiten Ausführungsform der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X betrachtet in einer Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche 7.

In der zweiten Ausführungsform der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X beträgt die Elektrodenbreite der streifenförmigen Abschnitte 14a der zweiten Elektrode 14 0,6 mm, und die streifenförmigen Abschnitte 14a der zweiten Elektrode 14 sind in der Mitte von Zwischenräumen (1 mm) angeordnet, die zwischen den jeweiligen streifenförmigen Abschnitten 2a der ersten Elektrode 2 ausgebildet sind. Die streifenförmigen Kammzähne der ersten Elektrode 2 und die streifenförmigen Kammzähne der zweiten Elektrode 14 sind alternierend angeordnet, und die erste Elektrode 2 und die zweite Elektrode 14 sind in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche 7 derart angeordnet, dass die vorderen Ränder der jeweiligen streifenförmigen Abschnitte 2a und 14a sich in einem linearen Kontakt mit den Basisabschnitten 2b bzw. 14b überlappen (der Abstand zwischen den streifenförmigen Abschnitten 2a der ersten Elektrode 2 und den streifenförmigen Abschnitten 14a der zweiten Elektrode 14 beträgt in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche 7 0,2 mm). Die anderen Bedingungen sind die gleichen wie in der ersten Ausführungsform, wodurch die zweite Ausführungsform der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X fertiggestellt wird.

Dritte Ausführungsform

6 zeigt eine erläuternde perspektivische Explosionsansicht einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X. 7 zeigt eine erläuternde Querschnittansicht (die einem Teil eines Querschnitts A-A in 6 entspricht) der dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X. 8 zeigt eine erläuternde Teil-Draufsicht einer ersten Elektrode 2 und einer zweiten Elektrode 24 der dritten Ausführungsform der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X, betrachtet in einer Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche 7. In 8 stellt ein punktierter Flächenabschnitt einen Abschnitt dar, in dem die zweite Elektrode 24 die erste Elektrode 2 in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche 7 überlappt.

In der dritten Ausführungsform der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X sind die Bedingungen, die von der Bedingung, dass die zweite Elektrode 24 in einer Ebene mit einem ebenen Bereich mit einer Höhe von 80 mm und einer Breite von 80 mm ausgebildet ist, verschieden sind, die gleichen wie in der ersten Ausführungsform, wodurch die bipolare elektrostatische Haltevorrichtung X fertiggestellt ist.

Vierte Ausführungsform

9 zeigt eine erläuternde perspektivische Explosionsansicht einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X. 10 zeigt eine erläuternde Teil-Draufsicht einer ersten Elektrode 12 und einer zweiten Elektrode 24 der vierten Ausführungsform der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X, betrachtet in einer Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche 7. In 10 stellt ein punktierter Flächenabschnitt einen Abschnitt dar, in dem die zweite Elektrode 24 die erste Elektrode 12 in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche 7 überlappt.

In der vierten Ausführungsform der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X ist die erste Elektrode 12 in einer kranzförmigen Konfiguration ausgebildet, wobei Zwischenraumabschnitte 12a mit einer Höhe von 3 mm und einer Breite von 3 mm in Abständen von 3 mm in der Höhe und in der Breite (die den Kranz bildende Elektronenbreite beträgt 3 mm) in einem Bereich ausgebildet sind, der eine Höhe von 100 mm und eine Breite von 100 mm hat. Die von den vorstehenden Bedingungen verschiedenen Bedingungen sind mit denen der dritten Ausführungsform identisch, wodurch die vierte Ausführungsform der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X fertiggestellt wird. Wenn die erste Elektrode 12 in einer kranzförmigen Konfiguration ausgebildet ist, wie vorstehend beschrieben wurde, kann auch dann ein Potenzial zugeführt werden, wenn ein Teil der Elektrode aufgrund eines äußeren Stoßes oder Schlags unterbrochen wird.

Fünfte Ausführungsform

11 zeigt eine erläuternde perspektivische Explosionsansicht einer fünften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X. 12 zeigt eine erläuternde Teil-Draufsicht der Umgebung der Mitte einer ersten Elektrode 22 und einer zweiten Elektrode 34 der fünften Ausführungsform der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X, betrachtet in einer Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche 7. Der in 12 dargestellte dunkle (geschwärzte) Abschnitt stellt einen Abschnitt dar, in dem die zweite Elektrode 34 die erste Elektrode 22 in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche 7 überlappt.

Die erste Elektrode 22 der fünften Ausführungsform ist auf einem kreisförmigen Abschnitt 22a mit einem Radius von 2 mm zentriert und hat einen konzentrischen ringförmigen Abschnitt 22b derart, dass die elektrische Breite 3 mm und das Intervall zwischen den jeweiligen Elektroden 5 mm beträgt. Die erste Elektrode 22 hat einen Verbindungsabschnitt 22c mit einer Elektrodenbreite von 1 mm, der den kreisförmigen Abschnitt 22a mit dem ringförmigen Abschnitt 22b verbindet, und bildet eine konzentrische kreisförmige Elektrode mit einem Radius von insgesamt 100 mm. Die zweite Elektrode 34 ist dagegen auf einem Mittenring 34a mit einem Innendurchmesser von 3 mm und einem Außendurchmesser von 6 mm zentriert und hat einen konzentrischen Ringabschnitt 34b derart, dass die elektrische Breite 3 mm und das Intervall zwischen den jeweiligen Elektroden 5 mm beträgt. Die zweite Elektrode 34 hat ebenfalls einen Verbindungsabschnitt 34c mit einer Elektrodenbreite von 1 mm, der den Mittenring 34a mit dem ringförmigen Abschnitt 34b verbindet, und bildet eine konzentrische kreisförmige Elektrode mit einem Radius von insgesamt 100 mm. Die von den vorstehenden Bedingungen verschiedenen Bedingungen sind mit denen der ersten Ausführungsform identisch, wodurch die fünfte Ausführungsform der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X fertiggestellt wird.

Wenn die erste Elektrode 22 und die zweite Elektrode 34 der fünften Ausführungsform in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche 7 betrachtet werden, haben beide ringförmigen Abschnitte 22b und 34b einen Abstand d = 1 mm, und der Verbindungsabschnitt 34c der zweiten Elektrode 34 ist derart angeordnet, dass er den Verbindungsabschnitt 22c der ersten Elektrode 22 in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche 7 überlappt.

Sechste Ausführungsform

13 zeigt eine erläuternde Teil-Draufsicht einer ersten Elektrode 22 und einer zweiten Elektrode 44 einer sechsten Ausführungsform der erfindungsgemäßen bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X, betrachtet in einer Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche 7. Der in 13 dargestellte dunkle (geschwärzte) Abschnitt stellt einen Abschnitt dar, in dem die zweite Elektrode 44 die erste Elektrode 22 in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche 7 überlappt.

Die zweite Elektrode 44 der sechsten Ausführungsform ist auf einem Mittenring 44a mit einem Innendurchmesser von 2 mm und einem Außendurchmesser von 7 mm zentriert und weist einen konzentrischen ringförmigen Abschnitt 44b derart auf, dass die elektrische Breite 5 mm und ein Intervall zwischen den jeweiligen Elektroden 3 mm beträgt. Die zweite Elektrode 44 weist einen Verbindungsabschnitt 44c auf, der den Mittenring 44a mit dem ringförmigen Abschnitt 44b verbindet, und bildet eine konzentrische kreisförmige Elektrode mit einem Radius von insgesamt 100 mm. Die von den vorstehenden Bedingungen verschiedenen Bedingungen sind mit denen der fünften Ausführungsform identisch, wodurch die sechste Ausführungsform der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X fertiggestellt wird.

Wenn die erste Elektrode 22 und die zweite Elektrode 44 der sechsten Ausführungsform in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche 7 betrachtet werden, überlappen sich die ringförmigen Abschnitte 22b und 44b in einer kreisförmigen Linie, und der Verbindungsabschnitt 44c der zweiten Elektrode 44 ist derart angeordnet, dass er den Verbindungsabschnitt 22c der ersten Elektrode 22 in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche 7 überlappt.

Siebente Ausführungsform

14 zeigt eine erläuternde perspektivische Explosionsansicht einer siebenten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X. Eine zweite Elektrode 54 der siebenten Ausführungsform ist derart ausgebildet, dass sie eine kreisförmige Fläche mit einem Radius von 100 mm aufweist. Die von den vorstehenden Bedingungen verschiedenen Bedingungen sind mit denen der fünften Ausführungsform identisch, wodurch die siebente Ausführungsform der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X fertiggestellt wird.

Achte Ausführungsform

15 zeigt eine erläuternde Teil-Draufsicht einer ersten Elektrode 32 einer achten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X. Die erste Elektrode 32 hat einen kreisförmigen Bereich mit einer Dicke von 3 &mgr;m und einem Durchmesser von 300 mm, und im kreisförmigen Bereich sind kreisförmige Öffnungen 32a mit einem Radius von 0,6 mm gleichmäßig angeordnet. 15 zeigt eine erläuternde Teil-Draufsicht eines Zustands in der Nähe der Mitte des kreisförmigen Bereichs. Wenn eine Öffnung 32a in der ersten Elektrode 32 betrachtet wird, sind sechs Öffnungen 32a um die betrachtete Öffnung 32a herum ausgebildet, und diese sechs Öffnungen 32a sind derart angeordnet, dass ihre jeweiligen Mitten. an Eckpunkten eines regelmäßigen Sechsecks angeordnet sind. Ein Abstand R zwischen der Mitte der Mittenöffnung 32a und der Mitte der Öffnungen 32a, die an den Eckpunkten des regelmäßigen Sechsecks angeordnet sind, beträgt 1,5 mm, und ein Intervall r zwischen der Mittenöffnung 32a und den benachbarten Öffnungen 32a beträgt 0,3 mm.

Die von den vorstehenden Bedingungen verschiedenen Bedingungen sind mit denen der dritten Ausführungsform identisch, wodurch die achte Ausführungsform der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X fertiggestellt wird. Wenn die Öffnungen 32a derart in der kreisförmigen Konfiguration ausgebildet werden, sind die Ecken der Öffnungen relativ leicht bearbeitbar, so dass eine gleichmäßige Gradientenkraft erzeugt werden kann.

Neunte Ausführungsform

16 zeigt eine erläuternde Teil-Draufsicht einer ersten Elektrode 42 einer neunten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X. Die erste Elektrode 42 hat einen kreisförmigen Bereich mit einer Dicke von 3 &mgr;m und einem Durchmesser von 300 mm, und im kreisförmigen Bereich sind Öffnungen 42a in der Form regelmäßiger Sechsecke mit einer Seitenlänge von 0,6 mm gleichmäßig angeordnet. 16 zeigt eine erläuternde Teil-Draufsicht eines Zustands in der Nähe der Mitte des kreisförmigen Bereichs. Wenn eine Öffnung 42a in der ersten Elektrode 42 betrachtet wird, sind sechs Öffnungen 42a um die betrachtete Öffnung 42a herum derart ausgebildet, dass ihre jeweiligen Seiten parallel zueinander ausgerichtet sind. Ein Abstand R zwischen der Mitte der Mittenöffnung 42a und der Mitte der Öffnungen 42a beträgt 1,5 mm, und ein Intervall r zwischen benachbarten Öffnungen 42a beträgt 0,3 mm.

Die von den vorstehenden Bedingungen verschiedenen Bedingungen sind mit denen der dritten Ausführungsform identisch, wodurch die neunte Ausführungsform der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X fertiggestellt wird. In der vorstehend beschriebenen ersten Elektrode 42 mit den regelmäßigen sechseckigen Öffnungen 42a kann, weil die Leitungsbreite der Elektrode gleichmäßig ausgebildet werden kann, ein gleichmäßigeres Anziehungsvermögen realisiert werden.

Zehnte Ausführungsform

17 zeigt eine erläuternde Teil-Querschnittansicht einer zehnten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X. In der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X wird eine untere Isolierschicht 15, die aus einer Keramikschicht mit einer Höhe von 100 mm, einer Breite von 100 mm und einer Schichtdicke von 0,2 mm ausgebildet ist, durch thermisches Plasmasprühen unter Verwendung von Aluminiumoxid auf der Oberfläche einer Metallbasis 6 ausgebildet, die aus Aluminium hergestellt ist und eine Höhe von 100 mm, eine Breite von 100 mm und eine Dicke von 10 mm hat. Dann wird die durch thermisches Sprühen ausgebildete obere Fläche der Keramikschicht durch eine maschinelle Bearbeitung derart abgeflacht, dass die Oberflächenrauhigkeit Ra 10 &mgr;m beträgt.

Dann wird Molybdän auf die Oberfläche der gemäß der vorstehenden Beschreibung ausgebildeten unteren Isolierschicht 15 thermisch aufgesprüht, um eine zweite Elektrode 64 mit einer Höhe von 100 mm, einer Breite von 100 mm und einer Schichtdicke von 50 &mgr;m auszubilden. Das in diesem Fall verwendete Metall ist Molybdän, wie vorstehend beschrieben wurde, weil es erforderlich ist, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient des Metalls mit demjenigen des Keramikmaterials der unteren Isolierschicht 15 vergleichbar ist, die durch thermisches Sprühen ausgebildet worden ist, wie vorstehend beschrieben wurde, um thermische Spannungen zu unterdrücken.

Außerdem wird eine Zwischenelektroden-Isolierschicht 13 mit einer Höhe von 100 mm, einer Breite von 100 mm und einer Dicke von 0,1 mm auf der Oberfläche der zweiten Elektrode 64 auf die gleiche Weise ausgebildet wie die untere Isolierschicht 15. Nachdem die Oberfläche der Zwischenelektroden-Isolierschicht 13 abgeflacht worden ist, wie im Fall der unteren Isolierschicht 15, wird eine Maskierungsverarbeitung bezüglich der Oberfläche der Zwischenelektroden-Isolierschicht 13 ausgeführt, um eine kammförmige Konfiguration wie diejenige der ersten Elektrode 2 der ersten Ausführungsform bereitzustellen, und Molybdän wird auf die Oberfläche der Zwischenelektroden-Isolierschicht 13 thermisch aufgesprüht, um eine erste Elektrode 52 mit einer Dicke von 50 &mgr;m auszubilden. Bei der Ausbildung der ersten Elektrode 52 wird Molybdän verwendet, so dass der Wärmeausdehnungskoeffizient der ersten Elektrode 52 mit demjenigen der Zwischenelektroden-Isolierschicht 13 vergleichbar gemacht wird, wie im Fall der zweiten Elektrode 64. Dann wird Aluminiumoxid auf die Oberfläche der ersten Elektrode 52 auf die gleiche Weise thermisch aufgesprüht wie bei der Ausbildung der unteren Isolierschicht 15 und der Zwischenelektroden-Isolierschicht 13, um eine obere Isolierschicht 11 mit einer Höhe von 100 mm, einer Breite von 100 mm und einer Dicke von 0,1 mm auszubilden. Nachdem die Oberfläche der oberen Isolierschicht 11 poliert worden ist, wird die gesamte Oberfläche der aufgesprühten Schicht mit Epoxid oder Silizium vakuumimprägniert, um die Oberfläche zu versiegeln, und es wird ein maschineller Bearbeitungsschritt derart ausgeführt, dass die Flachheit der gesamten Oberfläche, insbesondere eines Abschnitts, der die Probenanziehungsfläche 7 bildet, einem Bezugswert entspricht oder innerhalb eines für den Herstellungsprozess erforderlichen Toleranzbereichs für die Oberflächenrauhigkeit Ra von 5 bis 20 &mgr;m liegt. Daraufhin wird ein Ultraschallreinigungsprozess für das Produkt in einem organischen Lösungsmittel ausgeführt, wodurch die elektrostatische Haltevorrichtung X fertiggestellt wird. Der Abstand Y zwischen der ersten Elektrode 52 und der zweiten Elektrode 54 beträgt in der zehnten Ausführungsform 0,1 mm.

In der vorstehend beschriebenen elektrostatischen Haltevorrichtung mit dem Isoliermaterial mit der ersten Elektrode, der zweiten Elektrode, der Zwischenelektroden-Isolierschicht, der oberen Isolierschicht und der unteren Isolierschicht, die durch einen Keramiksprühprozess hergestellten wird, wird auch unter widrigen Umgebungsbedingungen, in denen beispielsweise häufig Partikel auftreten, weil das Keramikmaterial eine hohe Abriebfestigkeit aufweist, eine ausgezeichnete Beständigkeit bezüglich Umgebungsbedingungen erhalten. Die vorstehend erwähnte elektrostatische Haltevorrichtung ist für eine Massenproduktion geeignet, weil die elektrostatische Haltevorrichtung relativ kostengünstig herstellbar ist.

Elfte Ausführungsform

18 zeigt eine erläuternde Teil-Querschnittsansicht einer Zwischenelektroden-Isolierschicht 23 und einer ersten Elektrode 62 einer elften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X. Eine untere Isolierschicht 15 und eine zweite Elektrode 64 sind wie in der zehnten Ausführungsform auf einer Metallbasis 6 ausgebildet. Anschließend wird eine erste Elektrode 62 auf einer oberen Fläche (Probenanziehungsfläche 7) einer Keramikdünnschicht, die aus Aluminiumoxid hergestellt ist und eine Höhe von 100 mm, eine Breite von 100 mm und eine Dicke von 0,1 mm aufweist, als Zwischenelektroden-Isolierschicht 23 ausgebildet, wie in der zehnten Ausführungsform.

Dann wird die Zwischenelektroden-Isolierschicht 23 auf die obere Fläche (die obere Fläche der zweiten Elektrode 64) der Metallbasis 6, die untere Isolierschicht 15 und die zweite Elektrode 64, die miteinander integriert worden sind, auflaminiert und durch einen Epoxidklebstoff an der oberen Fläche fixiert. Dann wird, wie in der zehnten Ausführungsform, die obere Isolierschicht 11 auf der Oberfläche der ersten Elektrode 62 ausgebildet. Der Bearbeitungsprozess und der Ultraschallreinigungsprozess werden bezüglich des Produkts wie in der zehnten Ausführungsform ausgeführt, um die Oberfläche der oberen Isolierschicht 11 zu polieren, zu versiegeln und zu glätten, wodurch die elektrostatische Haltevorrichtung X fertiggestellt wird.

Die Zwischenelektroden-Isolierschicht, für die die größte elektrische Isolierung erforderlich ist, wird in dieser Ausführungsform der elektrostatischen Haltevorrichtung X aus der Keramikdünnschicht hergestellt, um die Zuverlässigkeit der Isolierung zwischen den Elektroden zu verbessern und die gleiche elektrische Isolierung bereitzustellen wie in dem Fall, in dem das Polyimidlagenmaterial zwischen den erfindungsgemäßen Elektroden angeordnet ist.

Erstes Testbeispiel

Für die erste und die dritte Ausführungsform der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X wird ein Rechenmodell für eine zweidimensionale Berechnung des elektrischen Feldes erzeugt, und ein Anziehungsvermögen (Gradientenkraft) pro Flächeneinheit wird durch ein Energievariationsmodell berechnet. Eine Rechenbedingung ist, dass die Zufuhrspannung in der ersten und in der dritten Ausführungsform ±1500V beträgt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Außerdem wird in einem ersten Referenzbeispiel ein Rechenmodell für eine bipolare elektrostatische Haltevorrichtung erzeugt, in der die erste Elektrode 2 und die zweite Elektrode 4, die in einer kammförmigen Konfiguration ausgebildet sind, alternierend in einer Ebene angeordnet sind, wie in 19 dargestellt ist. Im ersten Referenzbeispiel sind die erste Elektrode 2 und die zweite Elektrode 4 benachbart zueinander derart angeordnet, dass ein Abstand zwischen den Elektroden 1 mm beträgt (die Elektrodenbreite des streifenförmigen Abschnitts der ersten und der zweiten Elektrode beträgt 1 mm). Außerdem sind die erste Elektrode 2 und die zweite Elektrode 4 zwischen der aus Polyimid hergestellten oberen Isolierschicht und der aus Polyimid hergestellten unteren Isolierschicht angeordnet, und den benachbarten Elektroden werden Potenziale mit verschiedener Polarität zugeführt, um die bipolare elektrostatische Haltevorrichtung bereitzustellen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Die Ergebnisse der ersten Ausführungsform und der dritten Ausführungsform bezüglich des Anziehungsvermögens sind etwa viermal so groß wie im ersten Referenzbeispiel. Dieser Wert, der etwa dem im vorstehend erwähnten Dokument 1 dargestellten Wert entspricht, wird als Rechenergebnis für das erste Referenzbeispiel erhalten, so dass angenommen wird, dass die Rechenergebnisse für das erste Testbeispiel auch für andere Fälle unabhängig von den unterschiedlichen Proben zuverlässig sind (im ersten Referenzbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Glassubstrat verwendet, während im Dokument 1 ein Siliziumwafer verwendet wird).

Zweites Testbeispiel

Die Kapazitäten der ersten Ausführungsform, der dritten Ausführungsform und des ersten Referenzbeispiels der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung X wurden durch die gleiche Berechnung wie im ersten Testbeispiel berechnet. Es wird vorausgesetzt, dass die Kapazität dem Rest-Anziehungsvermögen proportional ist (durch das die Schwierigkeit bei der Abnahme des Glassubstrats 8 aufgrund von Restladungen entsteht, wenn das Glassubstrat 8 von der Probenanziehungsfläche 7 entfernt wird, nachdem die Spannungszufuhr abgeschaltet wurde). Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Anhand der Ergebnisse ist ersichtlich, dass die Struktur, gemäß der die erste Elektrode und die zweite Elektrode sich in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche nicht überlappen, bezüglich der Kapazität vorteilhaft ist.

Drittes Testbeispiel

Gradientenkraftverteilungsdiagramme und Potenzial-Höhenliniendiagramme für die erste Ausführungsform, die dritte Ausführungsform und das erste Referenzbeispiel werden durch Erzeugen von Rechenmodellen in der zweidimensionalen elektrischen Feldberechnung berechnet. Diese Ergebnisse sind in den 20 bis 25 dargestellt (die 20 und 21 zeigen das erste Referenzbeispiel, die 22 und 23 zeigen die erste Ausführungsform und die 24 und 25 zeigen die dritte Ausführungsform). In den jeweiligen Beispielen sind die Elektrodenabschnitte der jeweiligen Modelle in vergrößerten Ansichten dargestellt.

In diesem Beispiel wird die Gradientenkraft Fy bezüglich der Normalenrichtung y der Probenanziehungsfläche 7 durch den folgenden Ausdruck (2) dargestellt.

Die 22 und 24 zeigen, dass im Vergleich zu 20 schwarze Abschnitte (Abschnitte mit großer Gradientenkraft) im wesentlichen in einem Bereich vorhanden sind, der in den Figuren durch gestrichelte Linie umschlossen ist. Daher ist ersichtlich, dass die erste Ausführungsform und die dritte Ausführungsform der elektrostatischen Haltevorrichtung im Vergleich zum ersten Referenzbeispiel jeweils eine ausgezeichnete Gradientenkraft aufweisen. Gemäß den 23 und 25 ist ersichtlich, dass die Gradientenkraft in einem Abschnitt erzeugt wird, wo die Potenzial-Höhenlinien dicht sind.

Viertes Testbeispiel

Mit dem ersten Testbeispiel der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung als Beispiel wird eine Änderung einer Zeitkonstanten für einen Fall graphisch dargestellt, in dem ein Volumenwiderstand der oberen Isolierschicht geändert wird, um eine elektrisch leitfähige Schicht herzustellen. Die Ergebnisse sind in 26 dargestellt. Die Zeitkonstante wird kleiner, wenn der Volumenwiderstand von 1E14&OHgr;·m von Polyimid reduziert wird. Es wird vorausgesetzt, dass die Zeitkonstante um drei Größenordnungen abnimmt, wenn der Volumenwiderstand etwa 1E10&OHgr;·m beträgt, was dazu beiträgt, dass ein Substrat leicht von der Probenanziehungsfläche abgenommen werden kann. Dies ist der Fall, weil im Glassubstrat gespeicherte elektrische Ladungen über die elektrisch leitfähige Schicht in die Elektrode fließen und schließlich in einer Spannungsquelle natürlich entfernt werden, oder durch eine externe Entladungseinheit oder auf ähnliche Weise entfernt werden.

Fünftes Testbeispiel

Die bipolare elektrostatische Haltevorrichtung mit der ersten Elektrode 2 in der kammförmigen Konfiguration und der zweiten Elektrode 4 in der kammförmigen Konfiguration, wie in der ersten Ausführungsform, und mit der oberen Isolierschicht 1, der Zwischenelektroden-Isolierschicht 3 und der unteren Isolierschicht 5, die aus den Polyimidfilmen mit einer Dicke von jeweils 50 &mgr;m ausgebildet sind, wie in der ersten Ausführungsform, wird modelliert. In diesem Fall wird veranlasst, dass eine Breite z (Streifenbreite z der Elektrode) des streifenförmigen Abschnitts 2a der ersten Elektrode 2 einem Intervall z (Zwischenelektrodenabstand z) zwischen den benachbarten streifenförmigen Abschnitten 2a gleicht, und eine Breite z (Streifenbreite z der Elektrode) des streifenförmigen Abschnitts 4a der zweiten Elektrode 4 einem Intervall z (Zwischenelektrodenabstand z) zwischen den benachbarten streifenförmigen Abschnitten 4a gleicht. Dann wird das Anziehungsvermögen (gf/cm2) pro Flächeneinheit auf der Probenanziehungsfläche durch Ändern des Wertes z (= Streifenbreite der Elektrode = Zwischenelektrodenabstand) berechnet. Die Ergebnisse sind in 27 dargestellt. 27 zeigt eine Änderung der jeweiligen Werte eines relativen Verhältnisses des Anziehungsvermögens, wobei das Verhältnis des Anziehungsvermögens für einen Fall, in dem z = 1 mm beträgt, auf 1 gesetzt ist [eine Achse auf der linken Seite des Graphen], eines Anziehungsvermögens (gf/cm2) in einem Fall, in dem ein Potenzial von ±1,5kV zugeführt wird [eine Achse auf der linken Seite des Graphen], und eines Anziehungsvermögens (N/m) pro Längeneinheit, das auf einen Zahn (streifenförmigen Abschnitt 2a) der streifenförmigen Kammzähne ausgeübt wird, die die erste Elektrode 2 bilden, für einen Fall, in dem ein Potenzial von ±1,5kV zugeführt wird [eine Achse auf der rechten Seite des Graphen]. Im Graphen werden, wenn z im Bereich von 0,15 bis 0,5 mm liegt, das relative Verhältnis und das Anziehungsvermögen (gf/cm2) in dem Fall, wenn das Potenzial von ±1,5kV zugeführt wird, maximal und erreichen jeweils die Maximalpunkte, wenn z etwa 0,3 mm beträgt. Wie anhand der vorstehenden Ergebnisse ersichtlich ist, zeigt sich, dass ein Anziehungsvermögen von maximal 30 gf/cm2 erhalten wird, wenn das Potenzial von ±1,5kV zugeführt wird. Der Wert ist mehr als zehnmal so groß wie das Anziehungsvermögen im ersten Referenzbeispiel als das erste Testbeispiel.

Für einen Fall, in dem die Schichtdicke des Polyimidfilms, der die Zwischenelektroden-Isolierschicht 3 bildet, 25 &mgr;m beträgt, und einen anderen Fall, in dem die Schichtdicke 75 &mgr;m beträgt, wird ein Anziehungsvermögen (gf/cm2) pro Flächeneinheit der Probenanziehungsfläche durch Ändern des Wertes z (Streifenbreite der Elektrode = Zwischenelektrodenabstand) mit Ausnahme der Dicke des Polyimidfilms unter den gleichen Bedingungen wie vorstehend beschrieben berechnet. Dadurch wird das Anziehungsvermögen bei jeder Schichtdicke maximal, wenn z im Bereich von 0,15 bis 0,5 mm liegt, und erreicht, wie in den vorstehenden Ergebnissen, ein Maximum, wenn z etwa 0,3 mm beträgt. Es zeigt sich, dass, wenn die Schichtdicke der Zwischenelektroden-Isolierschicht 25 &mgr;m beträgt, das maximale Anziehungsvermögen einen Wert von 46 gf/cm2 hat, wenn ein Potenzial von ±1,5kV zugeführt wird, und das Anziehungsvermögen zunimmt, wenn die Schichtdicke der Zwischenelektroden-Isolierschicht dünner wird.

In Verbindung mit dem fünften Testbeispiel wurden die gleichen Ergebnisse erzielt, auch wenn die zweite Elektrode in einer Ebene mit einer vorgegebenen ebenen Fläche ausgebildet ist. D.h., im Modell der bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung mit der ersten Elektrode 2 mit der kammförmigen Konfiguration und der plattenförmigen zweiten Elektrode 24 mit der vorgegebenen ebenen Fläche, wie in der dritten Ausführungsform, zeigt sich, dass die gleichen Ergebnisse erhalten werden wie die durch den Graphen von 27 dargestellten Ergebnisse, auch wenn die Berechnung unter den Bedingungen des vorstehend beschriebenen fünften Testbeispiels ausgeführt werden.

Industrielle Anwendbarkeit

Die erfindungsgemäße bipolare elektrostatische Haltevorrichtung weist eine ausgezeichnete elektrische Feldstärke auf und erzeugt eine große Gradientenkraft, so dass eine ausgezeichnete Flachheit der angezogenen und gehaltenen Probe erzielt werden kann. Außerdem wird durch die erfindungsgemäße bipolare elektrostatische Haltevorrichtung auch für eine großformatige Probe ein ausreichendes Anziehungsvermögen bereitgestellt. Insbesondere ist in den letzten Jahren ein Glassubstrat für ein als Display der "vierten Generation" bezeichnetes Flüssigkristalldisplay mit einer Größe von 900 mm × 1100 mm verwendet worden, und um eine elektrostatische Haltevorrichtung zu realisieren, die das Glassubstrat anzieht, wird beispielsweise eine erfindungsgemäße elektrostatische Haltevorrichtung mit einer Größe von 300 mm × 400 mm hergestellt, und 9 elektrostatische Haltevorrichtungen werden auf einem Vorrichtungstisch angeordnet, der dazu geeignet ist, diese elektrostatischen Haltevorrichtungen gleichmäßig zu montieren, wodurch die vorstehend erwähnte elektrostatische Haltevorrichtung realisierbar werden kann.

Außerdem wird durch die erfindungsgemäße elektrostatische Haltevorrichtung nicht nur das durch die Gradientenkraft verursachte Anziehungsvermögen bereitgestellt, sondern es wird zusätzlich zur Gradientenkraft eine Coulombkraft erzeugt, die ein Anziehungsvermögen von beispielsweise 100 gf/cm2 erzeugt. Daher kann die erfindungsgemäße bipolare elektrostatische Haltevorrichtung zum Halten eines Halbleitersubstrats, z.B. eines Siliziumwafers, verwendet werden. D.h., durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung kann ein Isoliersubstrat, z.B. ein Glassubstrat, und ein Halbleitersubstrat, z.B. ein Siliziumwafer, durch die gleiche Vorrichtung verarbeitet werden. In jedem Fall ist die erfindungsgemäße bipolare elektrostatische Haltevorrichtung dazu geeignet, diese Substrate mit hoher Zuverlässigkeit unter optimierten Bedingungen anzuziehen und zu halten, wobei die den Elektroden zugeführte Spannung so weit wie möglich reduziert ist.

Außerdem kann in der erfindungsgemäßen bipolaren elektrostatischen Haltevorrichtung die Schwierigkeit der Abnahme der Probe von der Probenanziehungsfläche, nachdem die den Elektroden zugeführte Spannung abgeschaltet wurde, weitestgehend eliminiert werden. Aus diesem Grunde ist die vorliegende Erfindung insbesondere im Bereich der Herstellung von Flüssigkristalldisplays und Halbleitern, die in den letzten Jahren zunehmend großformatiger wurden, sowie für die Herstellung verschiedener Flachdisplays und in ähnlichen Bereichen vorteilhaft, die mit der Herstellung eines Halbleitersubstrats aus Silizium, amorphem Silizium, Galliumphosphid, Galliumarsenid, Silizium-auf-Isolator, usw. eines Glassubstrats, das aus Natronkalkglas, einem Niedrigalkaliglas, einem Nichtalkaliglas, usw. hergestellt wird, eines Harzschichtsubstrats für ein flexibles Display, das möglicherweise in naher Zukunft realisierbar ist, oder ähnlicher Substrate in Beziehung stehen.

Zusammenfassung Bipolare elektrostatische Haltevorrichtung

Durch die vorliegende Erfindung wird eine bipolare elektrostatische Haltevorrichtung mit einer ausgezeichneten dielektrischen Durchschlagsfestigkeit und einem ausgezeichneten Anziehungsvermögen bereitgestellt. Durch die bipolare elektrostatische Haltevorrichtung wird die Schwierigkeit der Abnahme einer Probe von einer Probenanziehungsfläche, nachdem eine den Elektroden zugeführte Spannung abgeschaltet wurde, weitestgehend eliminiert. Die bipolare elektrostatische Haltevorrichtung weist eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode auf, die in einem Isolator angeordnet sind, wobei eine Oberfläche des Isolators als Probenanziehungsfläche dienen kann. Der Isolator weist ausgehend von der Probenanziehungsfläche in der Tiefenrichtung nacheinander die erste Elektrode, eine Zwischenelektroden-Isolierschicht und die zweite Elektrode auf. Die zweite Elektrode weist einen Abschnitt auf, der die erste Elektrode in einer Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche betrachtet nicht überlappt.


Anspruch[de]
Bipolare elektrostatische Haltevorrichtung mit einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode, die in einem Innenraum eines Isoliermaterials angeordnet sind, wobei eine Oberfläche des Isoliermaterials als Probenanziehungsfläche wirken kann;

dadurch gekennzeichnet, dass

im Isoliermaterial die erste Elektrode, eine Zwischenelektroden-Isolierschicht und die zweite Elektrode ausgehend von der Probenanziehungsfläche in einer Tiefenrichtung des Isoliermaterials nacheinander angeordnet sind; und

die zweite Elektrode einen Bereich aufweist, der die erste Elektrode in einer Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche nicht überlappt.
Haltevorrichtung nach Anspruch 1, wobei im Isoliermaterial eine obere Isolierschicht, die erste Elektrode, die Zwischenelektroden-Isolierschicht, die zweite Elektrode und eine untere Isolierschicht ausgehend von der Probenanziehungsfläche in der Tiefenrichtung des Isoliermaterials nacheinander angeordnet sind. Haltevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Elektrode die erste Elektrode in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche nicht überlappt. Haltevorrichtung nach Anspruch 3, wobei:

die erste Elektrode in einer kammförmigen Konfiguration und die zweite Elektrode in einer kammförmigen Konfiguration ausgebildet ist;

die streifenförmigen Kammzähne der ersten und der zweiten Elektrode alternierend angeordnet sind; und

die zweite Elektrode die erste Elektrode in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche nicht überlappt.
Haltevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Teil der zweiten Elektrode die erste Elektrode in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche überlappt. Haltevorrichtung nach Anspruch 5, wobei:

die erste Elektrode in einer kammförmigen Konfiguration ausgebildet ist;

die zweite Elektrode in einer Ebene mit einer vorgegebenen Fläche ausgebildet ist; und

ein Teil der zweiten Elektrode die erste Elektrode in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche überlappt.
Haltevorrichtung nach Anspruch 5, wobei die erste Elektrode in einer kranzförmigen Konfiguration ausgebildet ist, die zweite Elektrode in einer Ebene mit einer vorgegebenen Fläche ausgebildet ist, und ein Teil der zweiten Elektrode die erste Elektrode in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche überlappt. Haltevorrichtung nach Anspruch 5, wobei:

die erste Elektrode in einer maschenförmigen Konfiguration mit mehreren Öffnungen ausgebildet ist, die jeweils die Form eines Kreises, eines Dreiecks, eines Quadrats, eines Rechtecks oder eines Polygons mit mehr Ecken als ein Viereck mit einer vorgegebenen Fläche haben;

die zweite Elektrode in einer Ebene mit einer vorgegebenen Fläche ausgebildet ist; und

ein Teil der zweiten Elektrode die erste Elektrode in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche überlappt.
Haltevorrichtung nach Anspruch 5, wobei:

die erste Elektrode in einer Ringkonfiguration mit einer vorgegebenen Breite ausgebildet ist;

die zweite Elektrode in einer Ebene mit einer vorgegebenen Fläche ausgebildet ist; und

ein Teil der zweiten Elektrode die erste Elektrode in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche überlappt.
Haltevorrichtung nach Anspruch 5, wobei:

die erste Elektrode auf einem kreisförmigen Abschnitt mit einer vorgegebenen Kreisfläche zentriert ist und einen ersten ringförmigen Abschnitt, der in einem vorgegebenen Abstand vom kreisförmigen Abschnitt konzentrisch angeordnet ist, und einen ersten Verbindungsabschnitt aufweist, der den kreisförmigen Abschnitt mit dem ersten ringförmigen Abschnitt verbindet; und

die zweite Elektrode in einer ringförmigen Konfiguration mit einer Breite ausgebildet ist, die kleiner ist als ein Intervall zwischen dem kreisförmigen Abschnitt und dem ersten ringförmigen Abschnitt der ersten Elektrode, und die zweite Elektrode, betrachtet in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche, zwischen dem kreisförmigen Abschnitt und dem ersten ringförmigen Abschnitt der ersten Elektrode angeordnet ist.
Haltevorrichtung nach Anspruch 5, wobei:

die erste Elektrode auf einem kreisförmigen Abschnitt mit einer vorgegebenen Kreisfläche zentriert ist und einen ersten ringförmigen Abschnitt, der in einem vorgegebenen Abstand vom kreisförmigen Abschnitt konzentrisch angeordnet ist, und einen ersten Verbindungsabschnitt aufweist, der den kreisförmigen Abschnitt mit dem ersten ringförmigen Abschnitt verbindet; und

die zweite Elektrode in einer ringförmigen Konfiguration mit einer Breite ausgebildet ist, die dem Intervall zwischen dem kreisförmigen Abschnitt und dem ersten ringförmigen Abschnitts der ersten Elektrode gleicht, und die zweite Elektrode, betrachtet in der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche, zwischen dem kreisförmigen Abschnitt und dem ersten ringförmigen Abschnitt der ersten Elektrode angeordnet ist.
Haltevorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei:

die erste Elektrode zwei oder mehr ringförmige Abschnitte aufweist, die in einem vorgegebenen Intervall konzentrisch angeordnet sind; und

die zweite Elektrode zwei oder mehr ringförmige Abschnitte, die in einem vorgegebenen Intervall konzentrisch angeordnet sind, und einen zweiten Verbindungsabschnitt aufweist, der die jeweiligen ringförmigen Abschnitte verbindet.
Haltevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Abstand zwischen der ersten und der zweiten Elektrode größer oder gleich 1 &mgr;m und kleiner oder gleich 1000 &mgr;m ist. Haltevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei

die erste Elektrode in einer bandartigen, kammförmigen Konfiguration ausgebildet ist; und

wenn eine Streifenbreite z der ersten Elektrode und ein Zwischenelektrodenabstand z einander gleich gemacht werden, z im Bereich von 0,15 bis 0,5 mm liegt.
Haltevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zwischenelektroden-Isolierschicht aus einer Harzschicht hergestellt ist, die aus einem oder mehreren Harzen besteht, die aus Polyimid, Polyamidimid, Polyester, Polyethylenterephthalat, Epoxid und Acryl ausgewählt werden. Haltevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Harzschicht aus einer oder mehreren Harzlagen besteht. Haltevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zwischenelektroden-Isolierschicht aus einer Keramikschicht hergestellt ist, die aus einem oder mehreren Materialien besteht, die aus Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Siliziumkarbid, Zirkonoxid und Titanoxid ausgewählt werden. Haltevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zwischenelektroden-Isolierschicht aus Silizium und/oder Siliziumdioxid hergestellt ist. Haltevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei:

außerdem eine elektrisch leitfähige Schicht auf der Oberfläche des Isoliermaterials ausgebildet ist; und

die Oberfläche der elektrisch leitfähigen Schicht als Probenanziehungsfläche dient.
Haltevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Querschnittkonfiguration eines Teils oder der gesamten ersten Elektrode entlang der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche eine Konfiguration ist, die aus einem Rechteck, einem Quadrat, einem Kreis und einem Dreieck ausgewählt wird. Haltevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Querschnittkonfiguration eines Teils oder der gesamten zweiten Elektrode entlang der Normalenrichtung der Probenanziehungsfläche eine Konfiguration ist, die aus einem Rechteck, einem Quadrat, einem Kreis und einem Dreieck ausgewählt wird.






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