JP2001044262A - 基板搬送装置 - Google Patents
基板搬送装置Info
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Abstract
送装置を提供する。 【解決手段】基板搬送装置20の腕部22に、幅4m
m、間隔2mm以下の電極を有する吸着装置23を取り
付ける。大きなグラディエント力が得られるので、絶縁
性基板11を吸着できる。その場合、絶縁性基板11を
つり下げた状態にしたり、立てた状態で搬送することが
できる。
Description
かり、特に、絶縁性の基板を吸着した状態で搬送できる
基板搬送装置に関する。
には基板搬送ロボットが用いられている。図10(a)の
符号110は、真空処理装置(スパッタリング装置)であ
り、真空槽112と基板搬送装置120を有している。
真空槽112内の天井側にはカソード電極113が配置
されており、底壁側には基板吸着装置114が配置され
ている。
と、該駆動装置121に取り付けられた腕部122と、
該腕部122の先端に取り付けられた載置部123とを
有している。
載置部123上に基板111を乗せ、腕部122を水平
移動させ、基板111を基板吸着装置114上に静止さ
せる。
降機構106を動作させ、基板111を載置部123上
から基板吸着装置114上に移し替える。
に、誘電体130内に2枚の電極1311、1312が配
置されており、その電極1311、1312間に正負の電
圧を印加すると、基板111が電極となり、基板111
と電極1311、1312間にそれぞれコンデンサ132
1、1322が形成される。このコンデンサ1321、1
322の電極間に静電吸着力が生じ、それによって基板
111が誘電体130表面に静電吸着される。図10
(b)はその状態を示している。
置部123を真空槽112から抜き出し、真空槽112
を密閉し、スパッタリングガスを導入し、カソード電極
113に配置されたターゲットのスパッタリングを行
う。
120の載置部123上に乗せて搬送する場合、基板1
11は載置部123の窪み上に置かれている。高速に移
動させたい場合には、載置部123上に機械的にクラン
プしたり、載置部123に、上記のような基板吸着装置
を配置し、静電吸着しながら基板111を搬送する必要
がある。
ラス基板の場合には、基板が絶縁性物質で構成されてい
るため、電極との間にコンデンサが形成されず、上記符
号114のような基板吸着装置を応用した基板搬送装置
を用いることはできない。
ラス基板を機械的にクランプして搬送しているが、基板
のエッジ部分が破損する場合があり、歩留まりを低下さ
せる原因になっている。
の課題を解決するために創作されたものであり、その目
的は、絶縁性の基板を吸着しながら搬送できる基板搬送
装置を提供することにある。
置上に配置した場合、電極と基板との間には誘電体層が
存するため、基板と電極とは誘電体層を間に挟んだコン
デンサーを形成する。従って、基板と電極の間に電圧が
印加されると、電極と基板には互いに逆極性の電荷が生
じ、両者の間にクーロン力が発現され、基板が吸着装置
に吸着される。
される。 F = 1/2・a・(V/d)2 aは誘電率に依存する定数、Vは電圧、dは誘電層の厚
み(電極間距離)である。
サイアロン、ダイヤモンド、ポリイミド、シリコーンゴ
ム等の高い誘電率を持った材料が使用されている。
力であり、得られる吸着力は非常に小さい。そこで従来
より、誘電層の抵抗率を108から1012Ω・cm程度
にし、基板と電極間に微小なリーク電流を生じさせ、ジ
ョンセン・ラーベック効果による大きな吸着力を得てい
た。
ーク電流を流すことは可能であるが、液晶表示装置等に
用いられるガラス基板には不純物の極めて少ない高純度
なものが要求されるため、リーク電流が流れず、ジョン
セン・ラーベック効果は得られない。
率に依存しているから、基板温度が変化すると吸着力も
変化してしまう。特に、近年では、基板温度は数100
度の高温から−100℃付近の低温まで変化するから、
ジョンセン・ラーベック効果による吸着力は不安定にな
りやすい。
ト力に着目し、本発明を完成するに至ったのである。グ
ラディエント力とは、不均一電場中の誘電体に作用する
力であり、不均一な電場E中に分極率αの誘電体を置い
たとき、その誘電体には、単位体積当たり次式で表され
るグラディエント力が働く。
が大きくなるように電極を配置すればよい。従来技術の
電極を用いた場合と、本発明の電極を用いた場合の吸着
力の比較結果を下記表に示す。
は、従来技術の電極に比べ、1.5倍の吸着力が得られ
ている。
と、実験に用いた基板の荷重は150gであるが、本発
明に用いた電極の吸着力は、印加電圧を±5kVとした
場合(電極間の電圧は10kV)、基板換算で45kgf
以上であるから、実験に用いた基板の厚み以上の厚みの
基板を吊り下げた状態で吸着することも可能なことが分
かる。
者であり、その請求項1記載された発明は、移動可能に
構成された腕部と、前記腕部に設けられ、腕部の移動に
よって移動可能に構成された吸着装置とを有する基板搬
送装置であって、前記吸着装置には、幅4mm以下であ
って、間隔2mm以下の第1、第2の電極が設けられ、
前記吸着装置は、前記第1、第2の電極間に電圧を印加
した状態で移動できるように構成された基板搬送装置で
ある。また、請求項2記載の発明は、請求項1記載の基
板搬送装置であって、前記第1、第2の電極表面には誘
電体層が配置され、前記吸着装置表面に基板を密着させ
たときに、前記第1、第2の電極と前記基板とに間には
誘電体層が存するように構成された基板搬送装置であ
る。請求項3記載の発明は、請求項1記載の基板搬送装
置であって、前記第1、第2の電極表面は露出され、前
記吸着装置に基板を密着させたときに、前記第1、第2
の電極と前記基板とは接触するように構成された基板搬
送装置である。請求項4記載の発明は、請求項1記載の
基板搬送装置であって、前記第1、第2の電極間には突
部が設けられ、前記吸着装置に基板を密着させたとき
に、前記基板は前記突部に当接され、前記基板と前記第
1、第2の電極間には隙間が形成されるように構成され
た基板搬送装置である。請求項5記載の発明は、前記吸
着装置を複数有する請求項1乃至請求項4のいずれか1
項記載の基板搬送装置であって、前記各吸着装置表面は
略同じ高さにされ、前記各吸着装置のうちの所望のもの
に電圧を供給できるように構成された基板搬送装置であ
る。請求項6記載の発明は、請求項1乃至請求項5のい
ずれか1記載の基板搬送装置であって、電源を有し、該
電源により、少なくとも前記第1、第2の電極間に1.
0×106V/m以上の電界を形成できるように構成さ
れた基板搬送装置である。請求項7記載の発明は、真空
槽と、請求項1乃至請求項6のいずれか1項記載の基板
搬送装置を有し、前記基板搬送装置の前記吸着装置上に
絶縁性基板を吸着した状態で、前記絶縁性基板を前記真
空槽に搬入又は搬出できるように構成された真空処理装
置である。請求項8記載の発明は、真空槽と、請求項1
乃至請求項6のいずれか1項記載の基板搬送装置を有
し、前記真空槽内には少なくとも前記吸着装置が配置さ
れ、前記真空槽内を真空雰囲気にして、絶縁性基板を前
記吸着装置に吸着させ、前記真空槽内で前記絶縁性基板
を吊り下げられるように構成された真空処理装置であ
る。請求項9記載の発明は、請求項8記載の真空処理装
置であって、前記吊り下げられた絶縁性基板の下方に他
の基板が配置され、前記吊り下げられた絶縁性基板と前
記他の基板との相対的な位置合わせができるように構成
された真空処理装置である。
配置する誘電体は、酸化アルミニウム、窒化アルミニウ
ム、炭化珪素、サイアロン、ダイヤモンド、ポリイミ
ド、シリコーンゴム等の材料を用いることができる。
した場合、第1、第2の電極の一方には正電圧を印加
し、他方には負電圧を印加するように構成するとよい。
または第1、第2の電極の一方に、正電圧又は負電圧の
いずれか一方の電圧を印加し、他方の電極を接地電位に
してもよい。
1.0×106V/m以上になるようにすると、実用上
問題のない大きさの絶縁性基板を吸着できることが実験
で確認されている。特に、絶縁性基板を起立させたり、
吊り下げた状態にする際には、印加電圧を大きくし、形
成する電場を大きくすると安全性が向上し、基板が倒れ
たり落下したりする危険を避けることができる。
いて説明する。図1を参照し、符号10は本発明の一例
の真空処理装置であり、符号20は、本発明の一例の基
板搬送装置を示している。
15とを有しており、真空槽12の天井側にはカソード
電極13が配置されており、底壁には載置台14が配置
されている。
0が配置されている。この基板搬送装置20は、駆動装
置21と、腕部22と、吸着装置23とを有している。
配置されており、腕部22の一端は、このモータに接続
されており、水平面内での伸縮移動と垂直方向への移動
ができるように構成されている。
れており、腕部の移動に伴って、水平方向と垂直方向に
移動できるように構成されている。
す。この吸着装置23は、金属板24と、該金属板24
上に配置された誘電体25を有している。この誘電体は
Al 2O3を主成分とするセラミックス製であり、その内
部に第1、第2の電極271、272が埋め込まれてい
る。
同図(b)に示す。第1、第2の電極271、272は櫛状
に成形されており、その歯の部分が互いに噛み合うよう
に配置されている。同図(a)は同図(b)のA−A線断面
図に相当する。第1、第2の電極271、272の幅は4
mm、電極間の間隔は1mmである。
は、誘電体25によって構成された厚さ500μm以下
(例えば400μm)の誘電体層26が配置されている。
パッタ電源16と、吸着電源17と、コンピュータ18
とが配置されている。カソード電極13はスパッタ電源
16に接続されており、第1、第2の電極271、272
は吸着電源17に接続されている。
続されており、スパッタリング作業を行う場合には、搬
出入室内に成膜対象の絶縁性基板を配置し、真空槽12
と、搬送室15と、搬出入室とを真空雰囲気にしてお
く。
ンピュータ18に接続されており、先ず、コンピュータ
18によって基板搬送装置20を動作させ、搬出入室内
に配置された絶縁性基板を吸着装置23上に乗せる。
2の電極271、272間に所定の大きさの電圧を印加す
る。
続されており、接地電位に対し、第1、第2の電極27
1の一方には正電圧を印加し、他方には負電圧を印加
し、絶縁性基板内部に1.0×106V/cm以上の電
場を形成すると、絶縁性基板は誘電体層26表面に吸着
される。
る。符号11は、吸着装置23上に配置された絶縁性基
板(ここではガラス基板)を示しており、符号Eは電場を
示している。また、符号fは絶縁性基板11に働くグラ
ディエント力の方向を示している。
板11を搬出入室内から取り出し、真空槽12内に搬入
する。その際、絶縁性基板11は吸着装置23表面に強
く密着されているので、吸着装置20を高速移動させて
も、絶縁性基板11は吸着装置20上から脱落すること
が無い。また、絶縁性基板11は機械的にクランプされ
ているのではないため、クランプによってダストが発生
したり、端部が欠けたりすることはない。
静止された状態を示している。この状態で第1、第2の
電極271、272への電圧印加を停止し、絶縁性基板1
1への吸着を解除した後、吸着装置23を降下させ、絶
縁性基板11を載置台14上に移し替える。
槽12内から抜き出し、真空槽12と搬送室15の間を
閉じ、真空槽12を密閉した状態でアルゴンガスを導入
する。
で、コンピュータ18によってスパッタ電源16を起動
し、カソード電極13に電圧を印加し、カソード電極1
3に配置されたターゲットをスパッタリングすると、絶
縁性基板11の成膜面10(絶縁性基板11の表面)に金
属薄膜等の薄膜を形成することができる。
極271、272表面に、誘電体層26が配置されていた
が、図4(a)の吸着装置31では、第1、第2の電極2
71、272が誘電体25表面に露出した構造となってい
る。また、同図(b)の吸着装置32では、第1、第2の
電極271、272の底面部分が誘電体25表面に食い込
んだ構造となっている。
基板11を配置した場合には、絶縁性基板11は第1、
第2の電極271、272と直接接触し、絶縁性基板11
が第1、第2の電極271、272に非常に近接している
ので、大きなグラディエント力を得ることができる。こ
の場合、絶縁性基板11には電流は流れないので、第
1、第2の電極271、272間が短絡することはない。
第2の電極271、272の表面が、誘電体25表面と同
一高さに形成された構造になっている。この吸着装置3
3上に絶縁性基板11を配置した場合には、絶縁性基板
11裏面は第1、第2の電極271、272と誘電体25
表面に接触する。
面に形成された溝28内に第1、第2の電極271、2
72が配置された構造となっている。第1、第2の電極
271、272の表面は、誘電体25表面よりもひくく、
溝28の奥まった部分に位置されており、結局、、第
1、第2の電極271、272間には、誘電体25を構成
する物質から成る突部29が配置された構造になってい
る。
るから、この吸着装置34上に絶縁性基板11を配置し
た場合には、絶縁性基板11裏面は突部29先端に当接
され、第1、第2の電極271、272の間には隙間が形
成されることになる。
1〜34を腕部22の先端に取り付けた基板搬送装置も
本発明に含まれる。
2に示した第1、第2の電極271、272のパターンに
限定されるものではない。
て、その櫛の歯の部分が同心円状に配置された第1、第
2の電極411、412を有している。第1、第2の電極
411、412の櫛の歯の部分は互いに絶縁された状態で
交互に配置されている。
有している。この8個の電極は、同じ極性の電圧が印加
される4個の第1の電極42A1、42B1、42C1、42
D1と、その電圧とは異なる極性の電圧が印加される4個
の第2の電極42A2、42B2、42C2、42D2とで構成
されている。印加する電圧の大きさは必要に応じて任意
に設定することができる。
D1と、第2の電極42A2、42B2、42C2、42D2と
は、櫛状にパターニングされており、櫛の歯の部分が同
心円状に配置されている。また、第1の電極42A1、4
2B1、42C1、42D1と、第2の電極42A2、42B2、
42C2、42D2の櫛の歯の部分は非接触で噛み合うよう
に交互に配置されている。
電極431、432が、二重渦巻き状に配置されたもので
ある。
取り付けた基板搬送装置も本発明に含まれる。
絶縁性基板11aの成膜面10aが鉛直上方を向いた場
合について説明したが、本発明の基板搬送装置はそれに
限定されるものではない。
に、成膜面10bを横方向を向けた状態でも搬送するこ
とができる。
の吸着面を鉛直にし、絶縁性基板11bの成膜面10b
とは反対側の面を吸着すればよい。
鉛直下方を向いているが、この姿勢の基板11cを搬送
する場合、吸着装置23、31〜37の吸着面(第1、
第2の電極が形成された面)を下方に向け、基板11c
の成膜面10cとは反対側の面を吸着すればよい。この
場合には、基板11cは吊り下げられた状態で搬送され
ることになる。
造することは困難であるため、以上説明した基板搬送装
置では、大型の絶縁性基板を搬送することは困難であ
る。
腕部52に複数の吸着装置381〜389(ここでは9個)
が設けられている。各吸着装置381〜389は、上記吸
着装置23、31〜37のいずれかの構成が採用されて
おり、各吸着装置381〜389の吸着面は、同一平面上
に配置されている。従って、この基板搬送装置53で
は、小型の吸着装置381〜389を用い、図8のよう
に、大型の絶縁性基板11dを吸着することができる。
4、55は、腕部57、58先端に吸着装置39、40
が取り付けられている。この吸着装置39、40につい
ても、上記吸着装置23、31〜37のいずれかの構成
が採用されており、一方の吸着装置39の吸着面は鉛直
下方に向けられ、他方の吸着装置40の吸着面は鉛直上
方に向けられている。
吸着して吊り下げ、他方の吸着装置40上に絶縁性基板
11fを配置して吸着すると、2枚の絶縁性基板11
e、11fは水平に対向する。
fを水平方向に相対移動させ、位置合わせをした状態
で、吸着装置39、40を垂直方向に移動させると、2
枚の絶縁性基板11e、11fの成膜面10e、10f
を向き合わせた状態で貼り合わせることができる。
置39、40とは接触しておらず、真空処理された直後
の状態が維持されている。この成膜面10e、10fは
溝がパターニングされている等、平坦でなくてもよく、
また、蛍光物質等が塗布されていてもよい。更に、成膜
面10e、10fは薄膜を形成する面には限定されず、
真空処理される面を広く含む。
ング装置であったが、本発明の基板搬送装置23、53
〜55は、CVD装置、エッチング装置、イオン注入装
置等の真空中で処理対象物を真空処理する装置の他、真
空雰囲気中で絶縁性基板を位置合わせする装置に広く使
用することができる。
強度は絶縁破壊が起こらない範囲で大きい方がよく、
1.0×106V/m以上の強度の電場を形成すること
が望ましい。
縁破壊が生じない範囲で狭い方が望ましい。第1、第2
の電極は、例えば導電性カーボンで構成されており、ス
クリーン印刷法やマスクを用いて成膜する方法(PV
D、CVD、イオン注入)によって形成することができ
る。また、エッチング技術を用いて形成することができ
る。いずれの形成方法によっても、電極間の距離をどの
程度近接させることができるかは、各形成方法のパター
ニング精度に依存する。
長さは長い方が吸着力が大きくなるので、電極幅は狭い
方が望ましい。その幅をどの程度小さくできるかもパタ
ーニング精度に依存する。
態で搬送することができる。特に、絶縁性基板を起立姿
勢にしたり、吊り下げた状態で搬送できるので、種々の
プロセスに対応することができる。また、絶縁性基板を
真空雰囲気中で位置合わせができるので、真空処理した
基板と基板を真空雰囲気中で貼り合わせて密封すると、
成膜面を大気中に取り出さないでディスプレイ用のパネ
ルを封止することができる。更に、複数の吸着装置を用
いた場合には、小型の吸着装置を複数個配置して大型の
絶縁性基板を吸着することができる。
示す図
面図 (b):その第1、第2の電極のパターンを示す図
二例〜第五例の断面図
1、第2の電極配置方法の第二例〜第四例を説明するた
めの図
態を示す図
例を示す図
するための図
電吸着装置を説明するための図
1……第1の電極 272、412、42A2、42B2、42C2、42D2、43
2……第2の電極 29……突部 10……真空処理装置 11、11a〜11f……絶縁性基板 12……真空槽 17……電源
Claims (9)
- 【請求項1】移動可能に構成された腕部と、 前記腕部に設けられ、腕部の移動によって移動可能に構
成された吸着装置とを有する基板搬送装置であって、 前記吸着装置には、幅4mm以下であって、間隔2mm
以下の第1、第2の電極が設けられ、 前記吸着装置は、前記第1、第2の電極間に電圧を印加
した状態で移動できるように構成された基板搬送装置。 - 【請求項2】前記第1、第2の電極表面には誘電体層が
配置され、前記吸着装置表面に基板を密着させたとき
に、前記第1、第2の電極と前記基板とに間には誘電体
層が存するように構成された請求項1記載の基板搬送装
置。 - 【請求項3】前記第1、第2の電極表面は露出され、前
記吸着装置に基板を密着させたときに、前記第1、第2
の電極と前記基板とは接触するように構成された請求項
1記載の基板搬送装置。 - 【請求項4】前記第1、第2の電極間には突部が設けら
れ、前記吸着装置に基板を密着させたときに、前記基板
は前記突部に当接され、前記基板と前記第1、第2の電
極間には隙間が形成されるように構成された請求項1記
載の基板搬送装置。 - 【請求項5】前記吸着装置を複数有する請求項1乃至請
求項4のいずれか1項記載の基板搬送装置であって、前
記各吸着装置表面は略同じ高さにされ、前記各吸着装置
のうちの所望のものに電圧を供給できるように構成され
た基板搬送装置。 - 【請求項6】電源を有し、該電源により、少なくとも前
記第1、第2の電極間に1.0×106V/m以上の電
界を形成できるように構成された請求項1乃至請求項5
のいずれか1記載の基板搬送装置。 - 【請求項7】真空槽と、請求項1乃至請求項6のいずれ
か1項記載の基板搬送装置を有し、 前記基板搬送装置の前記吸着装置上に絶縁性基板を吸着
した状態で、前記絶縁性基板を前記真空槽に搬入又は搬
出できるように構成された真空処理装置。 - 【請求項8】真空槽と、請求項1乃至請求項6のいずれ
か1項記載の基板搬送装置を有し、 前記真空槽内には少なくとも前記吸着装置が配置され、
前記真空槽内を真空雰囲気にして、絶縁性基板を前記吸
着装置に吸着させ、前記真空槽内で前記絶縁性基板を吊
り下げられるように構成された真空処理装置。 - 【請求項9】前記吊り下げられた絶縁性基板の下方に他
の基板が配置され、前記吊り下げられた絶縁性基板と前
記他の基板との相対的な位置合わせができるように構成
された請求項8記載の真空処理装置。
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