JP2001091205A - 物体搭載装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】被搭載物体の搭載位置ずれが検知可能な物体搭
載装置を提供する 【解決手段】絶縁体１１と４つの検出電極２２２、３２
２、４２２、５２２を一体化したアーム１０を形成す
る。検出電極２２２、３２２、４２２、５２２を４つの
容量−電圧変換（ＣＶ変換）装置１０１〜１０４の各々
の信号線にそれぞれ接続する。各ＣＶ変換装置１０１〜
１０４は、出力端子と反転入力端子との間に帰還インピ
ーダンスを接続した演算増幅器と、演算増幅器の反転入
力端子に接続された信号線と、演算増幅器の非反転入力
端子に接続された交流信号発生手段と、信号線をシール
ドすると共に演算増幅器の非反転入力端子および交流信
号発生手段に接続されたシールド手段とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物体搭載装置に関
し、特に、静電容量変化を利用した近接センサであっ
て、ＦＡ機器、検査機、ロボット、半導体製造装置等に
利用可能な静電容量型センサを備えた物体搭載体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図１３は、特開平７−２９４６７号公報
に示されている従来の静電容量型近接スイッチのセンサ
部及びアンプ部の前段部分を示す図である。本図におい
てセンサ部１１１は３層のプリント基板１１２によって
構成されている。このプリント基板１１２の一方の面に
形成される第１層のパターンは物体検知領域に対向して
配置された検知電極１１２ａであり、プリント基板１１
２の内部のパターンはこの検知電極１１２ａをシールド
するための第２層パターン、即ち同相シールドパターン
１１２ｂである。このプリント基板１２の他方の面に形
成される第３層のパターンをシールドアースパターン１
１２ｃとしている。シールドアースパターン１１２ｃは
検知電極１１２ａ、同相シールドパターン１１２ｂに対
する外来ノイズの影響を少なくするためのパターンであ
る。そしてパターン１１２ａ、１１２ｂをシールドケー
ブル１１３の芯線及び被覆線にそれぞれ接続し、主回路
部１１４側に接続している。主回路部１１４において検
知電極１１２ａが接続される芯線はバッファ回路１１５
の入力端に接続されている。そしてバッファ回路１１５
の出力端はシールド線１１３の被覆線に接続され、さら
にシュミットトリガインバータ１１６の入力端に接続さ
れている。帰還抵抗Ｒはシュミットトリガインバータ１
１６の出力端とバッファ回路１１５の入力端との間に接
続されている。

【０００３】ここで検知電極１１２ａに、接地された物
体が近接すればその間の静電容量Ｃｄが増加する。バッ
ファ回路１１５とシュミットトリガインバータ１１６は
この静電容量Ｃｄと帰還抵抗Ｒを時定数として発振する
発振回路１１７を構成しており、その出力は周期カウン
タ１１８に接続される。周期カウンタ１１８は発振回路
の発振周期を測定するものであって、その出力はリニア
ライザ１１９に与えられる。リニアライザ１１９は周期
の変化を物体までの距離に対する変化として直線化する
ものである。リニアライザ１１９の出力は表示回路１２
０及び比較回路１２１に入力される。比較回路１２１は
入力信号を所定の閾値で弁別するものであり物体の有無
の判別信号として出力回路１２２により出力される。

【０００４】このような構成によれば、検知電極１１２
ａと同相シールドパターン１１２ｂとはシールドケーブ
ル１１３を介してバッファ回路１１５の入出力端に接続
されているため、常に同位相、同電圧となる。そのため
検知電極１１２ａは同相シールドパターン１１２ｂとの
間の静電容量の影響を受けなくなる。このためシールド
ケーブル１１３によって検知電極を有するセンサ部と電
子回路部とを分離することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、特開平７
−２９４６７によれば、センサ部は、物体検出に向けら
れた検出電極の第１層パターンと、シールドの第２層の
パターンと、接地された第３層の電極パターンセンサか
ら成る。また、アンプ部から検出部各電極まではシール
ド線で接続されており、別に接地配線を施している。こ
れらの構造では以下の問題を有する。 検出電極上に検出物が一部でも存在すると、異常なし
と判定する。 ウエハ等の位置のずれを検知しない。

【０００６】従って、本発明の主な目的は、被搭載物体
の搭載位置ずれが検知可能な物体搭載装置を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、物体
を搭載可能な物体搭載体と、前記物体搭載体に取り付け
られた少なくとも２つの物体検出電極と、前記少なくと
も２つの物体検出電極にそれぞれ接続された少なくとも
２つの検出回路であって、出力端子と反転入力端子との
間に帰還インピーダンス回路が接続された演算増幅器
と、前記演算増幅器の前記反転入力端子と前記少なくと
も２つの物体検出電極のうちの一つの物体検出電極との
間に接続された信号線と、前記演算増幅器の非反転入力
端子に接続された交流信号発生手段と、前記信号線の少
なくとも一部をシールドすると共に前記演算増幅器の前
記非反転入力端子および前記交流信号発生手段に接続さ
れたシールド手段と、をそれぞれ有する前記少なくとも
２つの検出回路と、を備えることを特徴とする物体搭載
装置が提供される。

【０００８】請求項２によれば、物体を搭載可能な物体
搭載体と、前記物体搭載体に取り付けられた少なくとも
２つの物体検出電極と、出力端子と反転入力端子との間
に帰還インピーダンス回路が接続された演算増幅器と、
前記演算増幅器の前記反転入力端子に接続された信号線
と、前記演算増幅器の非反転入力端子に接続された交流
信号発生手段と、前記信号線の少なくとも一部をシール
ドすると共に前記演算増幅器の前記非反転入力端子およ
び前記交流信号発生手段に接続されたシールド手段と、
前記信号線と前記少なくとも２つの物体検出電極との間
の接続を切り替えて前記信号線を前記少なくとも２つの
物体検出電極のうちの任意の一つに接続可能な切り替え
手段と、を備えることを特徴とする物体搭載装置が提供
される。

【０００９】請求項３によれば、物体を搭載可能な物体
搭載体と、前記物体搭載体に取り付けられた少なくとも
２つの物体検出電極と、前記少なくとも２つの物体検出
電極にそれぞれ接続された少なくとも２つの検出回路で
あって、出力端子と反転入力端子との間に帰還インピー
ダンス回路が接続され、前記反転 入力端子と非反転入
力端子とがイマジナルショート状態の演算増幅器と、前
記演算増幅器の前記反転入力端子と前記少なくとも２つ
の物体検出電極のうちの一つの物体検出電極との間に接
続された信号線と、前記信号線の少なくとも一部をシー
ルドすると共に前記演算増幅器の前記非反転入力端子に
接続されたシールド手段と、をそれぞれ有する前記少な
くとも２つの検出回路と、を備えることを特徴とする物
体搭載装置が提供される。

【００１０】請求項４によれば、物体を搭載可能な物体
搭載体と、前記物体搭載体に取り付けられた少なくとも
２つの物体検出電極と、出力端子と反転入力端子との間
に帰還インピーダンス回路が接続され、前記反転入力端
子と非反転入力端子とがイマジナルショート状態の演算
増幅器と、前記演算増幅器の前記反転入力端子に接続さ
れた信号線と、前記信号線の少なくとも一部をシールド
すると共に前記演算増幅器の前記非反転入力端子に接続
されたシールド手段と、前記信号線と前記少なくとも２
つの物体検出電極との間の接続を切り替えて前記信号線
を前記少なくとも２つの物体検出電極のうちの任意の一
つに接続可能な切り替え手段と、を備えることを特徴と
する物体搭載装置が提供される。

【００１１】請求項５によれば、前記少なくとも２つの
物体検出電極の各々の少なくとも一部をそれぞれシール
ドすると共に前記少なくとも２つの検出回路の各々の前
記シールド手段にそれぞれ接続された少なくとも２つの
シールド電極が前記物体搭載体にさらに取り付けられて
いることを特徴とする請求項１または３記載の物体搭載
装置が提供される。

【００１２】請求項６によれば、前記少なくとも２つの
物体検出電極の各々の少なくとも一部をそれぞれシール
ドすると共に、前記シールド手段に接続されているかま
たは前記切り替え手段を介して前記シールド手段に接続
される少なくとも２つのシールド電極が前記物体搭載体
にさらに取り付けられていることを特徴とする請求項２
または４記載の物体搭載装置が提供される。

【００１３】請求項７によれば、前記少なくとも２つの
物体検出電極の各々が、被検出物体を検出する検出部検
出電極をそれぞれ有し、前記検出部検出電極は、少なく
とも一つの方向において前記シールド電極でシールドさ
れていることを特徴とする請求項５又は６記載の物体搭
載装置が提供される。

【００１４】請求項８によれば、前記物体が平板状の物
体であり、前記物体を前記物体搭載体に搭載した場合に
前記物体の底面と平行になるように前記少なくとも２つ
の物体検出電極の前記検出部検出電極が配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の物
体搭載装置が提供される。

【００１５】請求項９によれば、前記物体が平板状の物
体であり、前記物体を前記物体搭載体に搭載した際に前
記物体を前記物体搭載体上に投影してできる投影面を、
互いに等しい面積となるように少なくとも２つの副領域
に分割した場合に、前記少なくとも２つの物体検出電極
の各々が前記少なくとも２つの副領域の各々にそれぞれ
対応する位置にそれぞれ配置されていることを特徴とす
る請求項１乃至８のいずれかに記載の物体搭載装置が提
供される。

【００１６】請求項１０によれば、物体を搭載可能な物
体搭載体と、前記物体を前記物体搭載体に搭載した際の
前記物体の底面積の１０分の１以下の電極面積を有し、
前記物体搭載体に取り付けられた物体検出電極と、出力
端子と反転入力端子との間に帰還インピーダンス回路が
接続された演算増幅器と、前記演算増幅器の前記反転入
力端子と前記物体検出電極との間に接続された信号線
と、前記演算増幅器の非反転入力端子に接続された交流
信号発生手段と、前記信号線の少なくとも一部をシール
ドすると共に前記演算増幅器の前記非反転入力端子およ
び前記交流信号発生手段に接続されたシールド手段と、
を備えることを特徴とする物体搭載装置が提供される。

【００１７】請求項１１によれば、物体を搭載可能な物
体搭載体と、前記物体を前記物体搭載体に搭載した際の
前記物体の底面積の１０分の１以下の電極面積を有し、
前記物体搭載体に取り付けられた物体検出電極と、出力
端子と反転入力端子との間に帰還インピーダンス回路が
接続され、前記反転入力端子と非反転入力端子とがイマ
ジナルショート状態の演算増幅器と、前記演算増幅器の
前記反転入力端子と前記物体検出電極との間に接続され
た信号線と、前記信号線の少なくとも一部をシールドす
ると共に前記演算増幅器の前記非反転入力端子に接続さ
れたシールド手段と、を備えることを特徴とする物体搭
載装置が提供される。

【００１８】請求項１２によれば、前記物体検出電極の
少なくとも一部をシールドすると共に前記シールド手段
に接続されたシールド電極がさらに前記物体搭載体に取
り付けられていることを特徴とする請求項１０または１
１記載の物体搭載装置が提供される。

【００１９】請求項１３によれば、前記物体検出電極
が、被検出物体を検出する検出部検出電極を有し、前記
検出部検出電極は少なくとも一つの方向において前記シ
ールド電極でシールドされていることを特徴とする請求
項１２記載の物体搭載装置が提供される。

【００２０】請求項１４によれば、前記物体検出電極
が、被検出物体を検出する検出部検出電極を有し、前記
検出部検出電極はその内側に開口部を有しており、前記
検出部検出電極の外周は、前記物体を前記物体搭載体に
搭載した際の前記物体の底面の外周と同じかそれよりも
小さいことを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか
に記載の物体搭載装置が提供される。

【００２１】請求項１５によれば、前記物体検出電極
が、被検出物体を検出する検出部検出電極を有し、前記
物体が平板状の物体であり、前記物体を前記物体搭載体
に搭載した際に前記物体の底面を、互いに等しい面積と
なるように複数の副領域に分割した場合に、前記検出部
検出電極が前記複数の副領域の全てに対面するように前
記検出部検出電極が構成されかつ配置されていることを
特徴とする請求項１０乃至１４のいずれかに記載の物体
搭載装置が提供される。

【００２２】請求項１６によれば、前記物体が半導体ウ
ェーハであり、請求項１乃至１５のいずれかに記載の物
体搭載装置を備えることを特徴とするウエーハ移載装置
が提供される。

【００２３】請求項１７によれば、前記物体が液晶表示
素子製造用の基板であり、請求項１乃至１５のいずれか
に記載の物体搭載装置を備えることを特徴とする液晶表
示素子製造用基板移載装置が提供される。

【００２４】請求項１８によれば、前記物体が半導体ウ
ェーハであり、請求項１乃至１５のいずれかに記載の物
体搭載装置を備えることを特徴とする半導体製造装置が
提供される。

【００２５】請求項１９によれば、前記物体が液晶表示
素子製造用の基板であり、請求項１乃至１５のいずれか
に記載の物体搭載装置を備えることを特徴とする液晶表
示素子製造装置が提供される。

【００２６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００２７】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第
１の実施の形態の半導体ウェーハ検出機能付き搬送アー
ムを説明するための概略部分横断面図である。図２は、
本発明の第１の実施の形態の半導体ウェーハ検出機能付
き搬送アームを説明するための概略縦断面図である。図
３は、本発明の第１の実施の形態の半導体ウェーハ検出
機能付き搬送アームを説明するための概略部分拡大横断
面図である。図４は、本発明の第１の実施の形態の半導
体ウェーハ検出機能付き搬送アームによるウェーハの検
出動作を説明するための概略部分横断面図である。

【００２８】本実施の形態のウェーハ検出機能付き搬送
アーム１０は、絶縁体１１と４つのセンサ電極２０、３
０、４０、５０とを備えている。絶縁体１１は、絶縁体
層１２〜１６が一体化されて構成されている。絶縁体層
１２〜１６の各層の厚さはそれぞれ０．５ｍｍである。
センサ電極２０は、検出電極２２とシールド電極２１２
３、２４とを備えている。センサ電極３０は、検出電極
３２とシールド電極３１、３３、３４とを備えている。
センサ電極４０は、検出電極４２とシールド電極４１、
４３、４４とを備えている。センサ電極５０は、検出電
極５２とシールド電極５１、５３、５４を備えている。
絶縁体層１２にはシールド電極２１、３１、４１、５１
が形成され、絶縁体層１４には検出電極２２、３２、４
２、５２とシールド電極２３、３３、４３、５３とが形
成され、絶縁体層１６にはシールド電極２４、３４、４
４、５４が形成されている。絶縁体層１６上に絶縁体層
１５を挟んで絶縁体層１４が積層され、その上に絶縁体
層１３を挟んで絶縁体層１２が積層されている。

【００２９】このウェーハ検出機能付き搬送アーム１０
は、アルミナ系のセラミックスを用い、シート成形によ
ってシートを成形した後、シートに電極をスクリーン印
刷して、さらに位置合わせをし、積層後、アームの形状
に切断成形し、同時焼成により作成した。

【００３０】次に、このようにして形成されたウェーハ
検出機能付き搬送アーム１０の４つのセンサ電極２０、
３０、４０、５０の構造およびこれらの電極間の位置関
係を説明する。

【００３１】４つのセンサ電極２０、３０、４０、５０
はほぼ同じ構造なので、まず、センサ電極２０を例にと
って説明する。

【００３２】シールド電極２４上に絶縁体層１５を介し
て検出電極２２およびシールド電極２３が形成され、検
出電極２２およびシールド電極２３上に絶縁体層１３を
介してシールド電極２１が形成されている。

【００３３】検出電極２２は、被検出物体を検出する円
形の検出部検出電極２２２と検出部検出電極まで電極を
導入する電極導入部検出電極２２１とを備えている。シ
ールド電極２３は検出電極２２と同一層内に設けられて
いる。シールド電極２３は、検出電極２２の周囲を検出
電極２２の主面と平行な方向において取り囲んでいる。
シールド電極２３は、検出部シールド電極２３２と電極
導入部シールド電極２３１とを備えている。検出部シー
ルド電極２３２は、検出部検出電極２２２を検出電極２
２の主面と平行な方向において取り囲んでいる。検出部
シールド電極２３２と検出部検出電極２２２との間には
絶縁体１１が存在する。検出電極２２の主面と平行な方
向における電極導入部検出電極２２１の両側には２つの
電極導入部シールド電極２３１が、電極導入部検出電極
２２１と平行にそれぞれ設けられている。電極導入シー
ルド電極２３１と電極導入検出電極２２１との間には絶
縁体１１が存在する。

【００３４】シールド電極２１は電極導入部シールド電
極２１１からなり、電極導入部シールド電極２１１は、
電極導入部検出電極２２１およびその両側の電極導入部
シールド電極２３１に対面して設けられている。電極導
入部シールド電極２１１と、電極導入部検出電極２２１
およびその両側の電極導入部シールド電極２３１との間
には、絶縁体１１が存在する。シールド電極２１は、検
出部検出電極２２２とは対向して設けられておらず、検
出部検出電極２２２は、シールド電極２１から露出して
いる。従って、被検出物体とこの検出部検出電極２２２
との間に形成される容量値を測定することによって、被
検出物体を検出することができる。

【００３５】シールド電極２４は、検出部シールド電極
２４２と電極導入部シールド電極２４１とを備えてい
る。検出部シールド電極２４２は、検出部検出電極２２
２およびその周囲の検出部シールド電極２３２に対面し
て設けられている。電極導入部シールド電極２４１は、
電極導入部検出電極２２１およびその両側の電極導入部
シールド電極２３１に対面して設けられている。シール
ド電極２４と、検出電極２２およびシールド電極２３と
の間には、絶縁体１１が存在する。

【００３６】センサ電極３０は、検出電極３２とシール
ド電極３１、３３、３４とを備え、検出電極３２は、被
検出物体を検出する円形の検出部検出電極３２２と検出
部検出電極まで電極を導入する電極導入部検出電極３２
１とを備え、シールド電極３１は電極導入部シールド電
極３１１からなり、シールド電極３３は、検出部シール
ド電極３３２と電極導入部シールド電極３３１とを備
え、シールド電極３４は、検出部シールド電極３４２と
電極導入部シールド電極３４１とを備えている。

【００３７】センサ電極４０は、検出電極４２とシール
ド電極４１、４３、４４とを備え、検出電極４２は、被
検出物体を検出する円形の検出部検出電極４２２と検出
部検出電極まで電極を導入する電極導入部検出電極４２
１とを備え、シールド電極４１は電極導入部シールド電
極４１１からなり、シールド電極４３は、検出部シール
ド電極４３２と電極導入部シールド電極４３１とを備
え、シールド電極４４は、検出部シールド電極４４２と
電極導入部シールド電極４４１とを備えている。

【００３８】センサ電極５０は、検出電極５２とシール
ド電極５１、５３、５４とを備え、検出電極５２は、被
検出物体を検出する円形の検出部検出電極５２２と検出
部検出電極まで電極を導入する電極導入部検出電極５２
１とを備え、シールド電極５１は電極導入部シールド電
極５１１からなり、シールド電極５３は、検出部シール
ド電極５３２と電極導入部シールド電極５３１とを備
え、シールド電極５４は、検出部シールド電極５４２と
電極導入部シールド電極５４１とを備えている。

【００３９】これらセンサ電極３０、４０、５０の構造
は上述したセンサ電極２０の構造とほぼ同じなので、そ
の説明は省略する。

【００４０】本実施の形態においては、後に説明する演
算増幅器を備えるＺ／Ｖ変換（インピーダンス−電圧変
換）装置をＣ／Ｖ変換（容量−電圧変換）装置として４
個使用する。センサ電極２０はＣ／Ｖ変換装置１０１
に、センサ電極３０はＣ／Ｖ変換装置１０２に、センサ
電極４０はＣ／Ｖ変換装置１０３に、センサ電極５０は
Ｃ／Ｖ変換装置１０４にそれぞれ接続する。すなわち、
検出電極２２をＣ／Ｖ変換装置１０１の演算増幅器の反
転入力端子に接続し、シールド電極２１、２３、２４を
Ｃ／Ｖ変換装置１０１の演算増幅器の非反転入力端子に
接続する。また、検出電極３２をＣ／Ｖ変換装置１０２
の演算増幅器の反転入力端子に接続し、シールド電極３
１、３３、３４をＣ／Ｖ変換装置１０２の演算増幅器の
非反転入力端子に接続する。さらに、検出電極４２をＣ
／Ｖ変換装置１０３の演算増幅器の反転入力端子に接続
し、シールド電極４１、４３、４４をＣ／Ｖ変換装置１
０３の演算増幅器の非反転入力端子に接続する。さら
に、検出電極５２をＣ／Ｖ変換装置１０４の演算増幅器
の反転入力端子に接続し、シールド電極５１、５３、５
４をＣ／Ｖ変換装置１０４の演算増幅器の非反転入力端
子に接続する。

【００４１】Ｃ／Ｖ変換装置１０１〜１０４の演算増幅
器の２つの入力端子（反転入力端子および非反転入力端
子）はイマジナルショート状態にあるので、検出電極２
２とシールド電極２１、２３、２４とは同一電位とな
り、検出電極３２とシールド電極３１、３３、３４とは
同一電位となり、検出電極４２とシールド電極４１、４
３、４４とは同一電位となり、検出電極５２とシールド
電極５１、５３、５４とは同一電位となる。従って、こ
れらの間に形成される寄生容量に影響されることなく、
検出部検出電極２２２、３２２、４２２、５２２と被検
出物体とによってそれぞれ形成されるインピーダンス成
分の値（本実施の形態では容量値）のみに依存した電圧
を得ることができ、インピーダンス値が非常に大きくて
も（インピーダンスが容量の場合は、容量値が微小であ
っても）高精度のＺ／Ｖ変換が可能になる。

【００４２】その結果、上述した特開平７−２９４６７
号公報記載の技術と比較して、接地線を必要とせずコス
ト削減となり、また、接地電極を必要とせずコスト削減
となる。

【００４３】さらに、上述したように、検出部検出電極
２２２が、検出電極２２の主面と平行な方向において検
出部シールド電極２３２によって取り囲まれており、検
出部検出電極３２２が、検出電極３２の主面と平行な方
向において検出部シールド電極３３２によって取り囲ま
れており、検出部検出電極４２２が、検出電極４２の主
面と平行な方向において検出部シールド電極４３２によ
って取り囲まれており、検出部検出電極５２２が、検出
電極５２の主面と平行な方向において検出部シールド電
極５３２によって取り囲まれているので、ウェーハ検出
機能付き搬送アーム１０の横方向の物体に対して検出す
ることなく、性能が向上する。

【００４４】さらに、上述したように、検出部検出電極
２２２直下には検出部シールド電極２４２が設けられて
おり、検出部検出電極３２２直下には検出部シールド電
極３４２が設けられており、検出部検出電極４２２直下
には検出部シールド電極４４２が設けられており、検出
部検出電極５２２直下には検出部シールド電極５４２が
設けられているので、ウェーハ検出機能付き搬送アーム
１０の下方向の物体によって影響を受けることなく、性
能が向上する。また、ウェーハ検出機能付き搬送アーム
１０を縦方向に複数個配置した場合でも、ある特定のウ
ェーハ検出機能付き搬送アーム１０はその検出部検出電
極２２２、３２２、４２２、５２２直上に配置された対
象被検出物体のみを検出することになり、性能は向上す
る。

【００４５】上述のように、本実施の形態においては、
検出電極２２とシールド電極２１、２３、２４とが同一
電位となり、検出電極３２とシールド電極３１、３３、
３４とが同一電位となり、検出電極４２とシールド電極
４１、４３、４４とが同一電位となり、検出電極５２と
シールド電極５１、５３、５４とが同一電位となるの
で、これら検出電極とシールド電極との間に形成される
寄生容量に影響されることなく、検出部検出電極２２
２、３２２、４２２、５２２の各々と被検出物体とによ
ってそれぞれ形成されるインピーダンス成分の値（本実
施の形態では容量値）のみに依存した電圧を得ることが
でき、インピーダンス値が非常に大きくても（インピー
ダンスが容量の場合は、容量値が微小であっても）高精
度のＺ／Ｖ変換が可能になる。

【００４６】このように、本実施の形態に使用するＣ／
Ｖ変換回路は、静電容量を高精度に検出できるセンサ回
路なので、センサは鈍くても良く、センサ電極の面積を
小さくすることができる。そして、センサ電極を相対的
に小さくすれば、被検出物体のずれに対する検出時の容
量変化比率を大きくすることができ、ずれの検出感度が
向上する。

【００４７】本実施の形態では、被検出物体として半導
体シリコンウェーハ６０を使用した。４つの検出部検出
電極２２２、３２２、４２２、５２２を、半導体シリコ
ンウェーハ６０をウェーハ検出機能付き搬送アーム１０
に搭載した場合に、半導体シリコンウェーハ６０を４等
分した場合の４つの領域に対応するようにウェーハ検出
機能付き搬送アーム１０に設けた。検出部検出電極２２
２、３２２、４２２、５２２は半導体シリコンウェーハ
６０の底面と平行になるように配置している。

【００４８】このような構造とすることにより、センサ
電極２０、３０、４０、５０にそれぞれ対応する出力電
圧から、半導体シリコンウェーハ６０の有無のみなら
ず、半導体シリコンウェーハ６０がアーム１０上の正規
の位置に配置しているか、異常な位置にずれていないか
を検出可能となった。また、半導体シリコンウェーハ６
０の反りや曲がりも、これら複数の出力電圧のバランス
から検出可能となる。また、ウェーハ搬送と同時に半導
体シリコンウェーハ６０の反り等の異常も同時に検査で
き、コスト削減になる。

【００４９】図３を参照し、センサ電極２０を例とし
て、本実施の形態のウェーハ検出機能付き搬送アーム１
０の一具体例を説明すると、電極導入部シールド電極２
１１の幅ａを５ｍｍ、シールド電極２３の幅ｂを１ｍ
ｍ、電極導入部検出電極２２１の幅ｄを２ｍｍ、電極導
入部シールド電極２３１と電極導入部検出電極２２１と
の間ｃを０．５ｍｍ、検出部検出電極２２２の直径ｆを
１０ｍｍ、検出部シールド電極２３２の外径ｇを１４ｍ
ｍ、電極導入部シールド電極２４１の幅ｅを５ｍｍ、検
出部シールド電極２４２の直径ｈを１４ｍｍとした。セ
ンサ電極３０、４０、５０についても、対応する部分の
寸法は、センサ電極２０と同じである。また、絶縁体層
１２〜１６の各層の厚さはそれぞれ０．５ｍｍである。

【００５０】このようにして形成したウェーハ検出機能
付き搬送アーム１０上に、図４Ａに示すように、正常に
半導体シリコンウェーハ６０を搭載した場合のＣ／Ｖ変
換装置１０１〜１０４の出力電圧は、ほぼ同一の値であ
ったが、図４Ｂのように、半導体シリコンウェーハ６０
の搭載位置がずれると、半導体シリコンウェーハ６０が
円形の検出部検出電極２２２上にない場合には、図４Ｃ
に示すように半導体シリコンウェーハ６０をウェーハ検
出機能付き搬送アーム１０上にまったく搭載しない場合
とほぼ同じ出力電圧となり、半導体シリコンウェーハ６
０が円形の検出部検出電極５２２上の一部上にしか存在
しない場合には上記２つの値の中間の出力電圧となる。

【００５１】また、上記のように、本実施の形態で使用
するＣ／Ｖ変換装置１０１〜１０４は、静電容量を高精
度に検出できるセンサ回路なので、センサは鈍くても良
く、電極構造を簡素化することができる。従って、検出
電極２２、３２、４２、５２のみを設けたウェーハ検出
機能付き搬送アーム１０でもよく、また、シールド電極
２１（３１、４１）、２３（３３、４３）および２４
（３４、４４）のうちのいずれか一つを設けた構造のも
のでも性能が向上する。従って、わずか１枚のセラミッ
クス基板板の片面に検出電極とシールド電極とを設けた
構造のものでアームを構成することもでき、１枚のセラ
ミックス基板の両面に電極を焼き付けたもので、アーム
を構成することもできる。

【００５２】なお、本実施の形態では、Ｃ／Ｖ変換装置
を４個使用して、センサ電極２０はＣ／Ｖ変換装置１０
１に、センサ電極３０はＣ／Ｖ変換装置１０２に、セン
サ電極４０はＣ／Ｖ変換装置１０３に、センサ電極５０
はＣ／Ｖ変換装置１０４にそれぞれ接続したが、Ｃ／Ｖ
変換装置を一つ使用して、センサ電極２０、３０、４
０、５０との間の接続をマルチプレクサなどによって切
り替えてもよい。その場合には、センサ電極２０、３
０、４０、５０の各シールド線はすべてＣ／Ｖ変換装置
のシールド手段に接続してもよく、マルチプレクサなど
によって切り替えてもよい。

【００５３】また、本実施の形態のウェーハ検出機能付
き搬送アーム１０は、ウェーハ移載装置に使用され、ま
た、半導体製造装置に使用される。

【００５４】（第２の実施の形態）図５は、本発明の第
２の実施の形態の半導体ウェーハ検出機能付き搬送アー
ムを説明するための概略部分平面図である。図６は、本
発明の第２の実施の形態の半導体ウェーハ検出機能付き
搬送アームの変形例を説明するための概略部分平面図で
ある。

【００５５】本実施の形態においては、アルミナ系セラ
ミックスからなる絶縁体１１上に検出電極７０を一体化
して設けている。検出電極７０は、被検出物体を検出す
る検出部検出電極７１と検出部検出電極７１まで電極を
導入する電極導入部検出電極７２とを備えている。検出
部検出電極７１はその内部に開口部７３を有しており、
検出部検出電極７１の円弧状部分の外周は半導体シリコ
ンウェーハ６０の外周と同じである。検出部検出電極７
１の電極面積は、半導体シリコンウェーハ６０の底面積
の１０分の１以下である。電極導入部検出電極７２は、
後に説明するＺ／Ｖ変換装置（本実施の形態ではＣ／Ｖ
変換装置として使用する）の演算増幅器の反転入力端子
に接続される。

【００５６】半導体シリコンウェーハ６０が正常搭載位
置からずれると、検出部検出電極７１の一部が半導体シ
リコンウェーハ６０からはみ出て容量が変わるので、半
導体シリコンウェーハ６０の位置ずれが検出できる。そ
して、本実施の形態では、被検出物体を検出する検出部
検出電極７１の電極面積は被検出物体である半導体シリ
コンウェーハ６０の底面積に対して充分に小さい（１０
分の１以下）ので、位置ずれが高精度で検出できる。

【００５７】なお、検出部検出電極は、図６Ａに示すよ
うに、うずまき状の検出部検出電極８１でもよく、図６
Ｂに示すように、多重リング状の検出部検出電極９１〜
９３でもよい。検出部検出電極８１および検出部検出電
極９１〜９３は、それぞれ電極導入部検出電極８２、電
極導入部検出電極９４を介して、後に説明するＺ／Ｖ変
換装置（本実施の形態ではＣ／Ｖ変換装置として使用す
る）の演算増幅器の反転入力端子に接続される。

【００５８】また、検出部検出電極内にシールド電極が
来てスルーホール等でつながっても良い。例えば、図６
Ｃに示すように、リング状の検出部検出電極１３１内に
円盤状のシールド電極１３３を設けてもよく、図６Ｄに
示すように、リング状の検出部検出電極１４１内にリン
グ状のシールド電極１４３を設けてもよい。これらのシ
ールド電極１３３、１４３は絶縁体１１に設けたスルー
ホール等を介して、後に説明するＺ／Ｖ変換装置（本実
施の形態ではＣ／Ｖ変換装置として使用する）の演算増
幅器の非反転入力端子に接続される。また、検出部検出
電極１３１および検出部検出電極１４１は、それぞれ電
極導入部検出電極１３２、電極導入部検出電極１４２を
介して、後に説明するＺ／Ｖ変換装置（本実施の形態で
はＣ／Ｖ変換装置として使用する）の演算増幅器の反転
入力端子に接続される。

【００５９】また、図６Ｅに示すように、リング状の検
出部検出電極１５１の外側に検出部シールド電極１６１
がきても良い。検出部検出電極１５１は、電極導入部検
出電極１５２を介して、後に説明するＺ／Ｖ変換装置
（本実施の形態ではＣ／Ｖ変換装置として使用する）の
演算増幅器の反転入力端子に接続され、検出部シールド
電極１６１は電極導入部検出電極１５２の両側に設けた
電極導入部シールド電極１６２を介して、後に説明する
Ｚ／Ｖ変換装置（本実施の形態ではＣ／Ｖ変換装置とし
て使用する）の演算増幅器の非反転入力端子に接続され
る。

【００６０】さらに、検出部検出電極７１、８１、９１
〜９３、１３１、１４１の上層、または下層に、電極導
入部検出電極７２、８２、９４、１３２、１４２、１５
２をシルードし、検出部検出電極７１、８１、９１〜９
３、１３１、１４１を露出するシールド電極であって、
後に説明するＺ／Ｖ変換装置（本実施の形態ではＣ／Ｖ
変換装置として使用する）の演算増幅器の非反転入力端
子に接続されるシールド電極を設けてもよく、電極導入
部検出電極７２、８２、９４、１３２、１４２、１５２
および検出部検出電極７１、８１、９１〜９３、１３
１、１４１を共にシールドするシールド電極であって、
後に説明するＺ／Ｖ変換装置（本実施の形態ではＣ／Ｖ
変換装置として使用する）の演算増幅器の非反転入力端
子に接続されるシールド電極を設けてもよく、これら２
種類のシールド電極を検出部検出電極７１、８１、９１
〜９３、１３１、１４１の上層および下層にそれぞれ設
けてもよい。

【００６１】なお、本実施の形態においては、検出部検
出電極７１、８１、９１〜９３、１３１、１４１の電極
面積は、半導体シリコンウェーハ６０の底面積の１０分
の１以下であることが好ましい。また、半導体シリコン
ウェーハ６０の正常搭載時は、検出部検出電極７１、８
１、９１〜９３、１３１、１４１はすべて半導体シリコ
ンウェーハ６０によって覆われるか、検出部検出電極７
１、８１、９１〜９３、１３１、１４１のうちの充分に
広い割合（１０分の９以上）が、半導体シリコンウェー
ハ６０によって覆われることが好ましい。また、検出部
検出電極７１、８１、９１〜９３、１３１、１４１の最
外周は、半導体シリコンウェーハ６０の外周と同じかそ
れよりも小さいことが好ましい。

【００６２】また、半導体シリコンウェーハ６０の底面
を互いに等しい面積となるように複数の副領域に分割し
た場合に、検出部検出電極７１、８１、９１〜９３、１
３１、１４１がこれら複数の副領域の全てに対面するよ
うに構成され配置されていることが好ましい。

【００６３】また、本実施の形態の製造方法は第１の実
施の形態と同様である。

【００６４】なお、上記第１および第２の実施の形態に
おける絶縁体１１用の材料としては、樹脂、セラミック
等、半導体製造工程で使用する高温仕様のものが好適に
使用される。

【００６５】また、上記第１および第２の実施の形態に
おける各電極は、樹脂、セラミック等の絶縁体層で覆わ
れていることが好ましく、このようにすれば、高温での
電極劣化が防止される。

【００６６】次に、図７〜１２を参照して、上記第１お
よび第２の実施の形態で使用するＺ／Ｖ変換装置（上記
第１および第２の実施の形態ではＣ／Ｖ変換装置として
使用）の構成を詳細に説明する。

【００６７】図７は、上記第１および第２の実施の形態
に係るＺ／Ｖ変換装置の第１の実施例を概略的に示す回
路図である。図７において、演算増幅器１は入力インピ
ーダンスと利得が極めて大きい演算増幅器であり、その
出力端子２と反転入力端子（−）との間に帰還インピー
ダンス素子３が接続されて演算増幅器１に負の帰還ルー
プが形成されている。演算増幅器１の非反転入力端子
（＋）には交流電圧を発生する交流信号発生器４が接続
され、演算増幅器１の反転入力端子（−）には、信号線
５の一端が接続されている。信号線５の他端には、未知
の値のインピーダンス成分すなわち被検出インピーダン
ス成分（対象物）６の検知電極６１（上記第１の実施の
形態では検出電極２２、３２、４２、５２、上記第２の
実施の形態では検出電極７０、検出部検出電極８１、９
１〜９３、１３１、１４１、１５１）が接続される。対
象物６の他方の電極６２は接地されるか、直流の一定の
バイアス電位に固定されるか、あるいは、フローティン
グ状態とされる。

【００６８】なお、他方の電極６２に交流バイアスを加
えることもできるが、このときには、演算増幅器１の出
力電圧の数学的解析が複雑になる。

【００６９】外部からのノイズ等の不要信号が信号線５
に誘導されるのを防止するために、信号線５の周囲はシ
ールド手段７によって包囲されている。このシールド手
段７は１つのシールド層からなり、アースされず、演算
増幅器１の非反転入力端子（＋）に接続される。なお、
上記第１の実施の形態では、シールド電極２１、２３、
２４、シールド電極３１、３３、３４、シールド電極４
１、４３、４４およびシールド電極５１、５３、５４が
Ｃ／Ｖ変換装置１０１〜１０４の各々のシールド手段７
に接続され、上記第２の実施の形態では、シールド電極
１３３、１４３または１６０がこのシールド手段７に接
続される。

【００７０】演算増幅器１には帰還インピーダンス素子
３を介して負帰還がかかっており、しかも、演算増幅器
１は入力インピーダンスと利得が極めて大きい演算増幅
器であるので、演算増幅器１の反転入力端子（−）及び
非反転入力端子（＋）はイマジナリショート状態にあ
り、電位差は実質的にゼロである。したがって、信号線
５とシールド手段７とは同電位にあるので、信号線５と
シールド手段７との間に生じる浮遊容量をキャンセルす
ることができる。このことは、信号線５の長さに無関係
に成立する。したがって、信号線５の移動や折り曲げ、
折り返し等による信号線５とシールド線７との間に生じ
る浮遊容量の変化は、出力される出力電圧の変化には現
れない。

【００７１】いま、交流信号発生器４の交流出力電圧を
Ｖｉとし、被検出インピーダンス成分すなわち対象物６
の検出すべきインピーダンス値をＺｘ、対象物６を流れ
る電流をｉ_１、既知の帰還インピーダンス回路３のイン
ピーダンス値をＺｆ、帰還インピーダンス回路３を流れ
る電流をｉ₂とし、演算増幅器１の反転入力端子（−）
における電圧をＶｍ、演算増幅器１の出力電圧をＶｏと
すると、演算増幅器１の２つの入力端子は前述のとおり
イマジナリショート状態にあるので、反転入力端子
（−）における電圧Ｖｍは交流信号発生器４の交流信号
出力電圧Ｖｉと同電位となる。すなわち、Ｖｉ＝Ｖｍ

【００７２】また、

【数１】ｉ_１＝−Ｖｍ／Ｚｘ＝−Ｖｉ／Ｚｘ ｉ_２＝（Ｖｍ−Ｖｏ）／Ｚｆ＝（Ｖｉ−Ｖｏ）／Ｚｆ が成り立つ。ここで、ｉ_１＝ｉ_２であるから、演算増幅
器１の出力電圧Ｖｏは、

【数２】 Ｖｏ＝Ｖｉ（１＋Ｚｆ／Ｚｘ） （１） となる。式（１）は、演算増幅器１がインピーダンス値
Ｚｘに依存して変化する交流電圧を出力することを表し
ている。

【００７３】以上のことから、信号線５、シールド手段
７、交流信号発生器４、演算増幅器１及び帰還インピー
ダンス素子３を含む部分（図７の一点鎖線で囲まれたブ
ロック８）は、信号線５の他端に接続される対象物６の
インピーダンスＺｘをそれに対応する電圧Ｖｏへ変換す
るＺ／Ｖ変換装置を構成していることがわかる。

【００７４】ここで留意すべきは、演算増幅器１の反転
及び非反転入力端子はイマジナリ・ショート状態にある
ので、信号線５とシールド手段７の間に生じる浮遊容量
が演算増幅器１の２つの入力端子の間に現れることはな
いということである。これにより、演算増幅器１の出力
電圧Ｖｏは、信号線５とシールド手段７との間に生じる
浮遊容量に関係する項を全く含まないので、対象物６の
インピーダンスＺｘが非常に大きくても、演算増幅器１
からは、この非常に大きなインピーダンスＺｘのみに対
応した電圧Ｖｏが出力される。

【００７５】演算増幅器１の出力電圧Ｖｏは上記式
（１）のように表され、式（１）において、帰還インピ
ーダンス回路３のインピーダンスＺｆ並びに交流信号Ｖ
ｉの周波数及び振幅は既知である。また、演算増幅器１
の交流出力電圧Ｖｏは、周波数が交流信号Ｖｉの周波数
と同一であり、振幅は演算増幅器１の出力のピーク値を
検出することにより得ることができる。従って、式
（１）を逆算することにより、インピーダンス値Ｚｘを
得ることができる。例えば、対象物６のインピーダンス
Ｚｘが容量成分Ｃｘである場合、ＣｘとＶｏの振幅と
は、ある実験においては図８のグラフに示されるように
なった。なお、ＺｘとＶｏの関係を予め記憶した関数テ
ーブルを検索することによっても、インピーダンス値Ｚ
ｘを得ることができる。

【００７６】さらに、交流出力電圧Ｖｏを適宜の回路に
供給して該交流出力電圧に対応する直流電圧Ｖｄｄを生
成し、該回路によって得られた直流電圧Ｖｄｄに基づ
き、インピーダンス値Ｚｘを得ることもできる。直流電
圧Ｖｄｄを生成する回路として、例えば整流平滑回路等
の任意のＡＣ−ＤＣ変換回路を採用することができる。
また、必要に応じて、出力電圧Ｖｏを増幅した後にＡＣ
−ＤＣ変換してもよい。

【００７７】このように、図７の一点鎖線で囲まれたブ
ロック８と、演算増幅器１の出力電圧Ｖｏ又は該電圧Ｖ
ｏに対応する直流電圧ＶｄｄからインピーダンスＺｘを
求める処理回路とを組み合わせることにより、対象物６
のインピーダンス値Ｚｘを検出することができる。

【００７８】図７に示した第１の実施例において、シー
ルド手段７はパイプ状のシールド手段とすることができ
る。また、信号線５及びシールド手段７からなる同軸ケ
ーブルに可撓性を持たせるために、シールド手段７を細
い金属ストリップを編み込んだ１重層のメッシュ構造に
形成することもできる。

【００７９】ただし、シールド手段７を１重層のメッシ
ュ構造にした場合、交流信号発生器４の周波数を高周波
にすると、該高周波信号が信号線５からシールド手段７
の微細な穴を介してリークしてしまい、交流出力電圧Ｖ
ｏに影響を与えてしまう恐れがある。また、高周波の外
乱ノイズがシールド手段７により遮蔽されずに信号線５
に載ってしまうこともあり、この場合も交流出力電圧Ｖ
ｏに外乱ノイズの影響が顕れてしまう。さらに、このよ
うな同軸ケーブルに手を触れた場合、演算増幅器１から
の出力電圧Ｖｏが変動してしまうことがある。

【００８０】図９は、シールド手段をメッシュ構造にし
て可撓性を持たせた場合でも、高精度でＺ／Ｖ変換を行
うことができる、上記第１および第２の実施の形態のＺ
／Ｖ変換装置の第２の実施例を示している。図９におい
て、図７の第１の実施例と同一の構成要素には同一の参
照番号を付しており、第２の実施例は、シールド手段
が、ともに演算増幅器１の非反転入力端子に接続される
内側シールド手段（第１のシールド層）７１、外側シー
ルド手段（第２のシールド層）７２の２重のメッシュ構
造になっている点で、第１の実施例と相違している。

【００８１】第２の実施例においては、シールド手段を
２重のメッシュ構造にしているので、１重のメッシュ構
造のものと比較して、シールド手段の穴の径が小さくな
り、交流信号発生器４の周波数が高周波であっても信号
線５からシールド手段７１、７２へのリークが低減さ
れ、また外来ノイズによる影響も低減されるので、検出
すべきインピーダンスＺｘに正確に対応する出力電圧Ｖ
ｏを得ることができる。例えば、上記第１および第２の
実施の形態において、シールド手段を１重メッシュ構造
にして静電容量を検出した場合、１ＭＨｚ程度の周波数
では同軸ケーブルに手が触れると数百ｐｐｍ程度の出力
変動が生じるが、２重メッシュ構造にすると、手が触れ
ても変動が殆ど生じることがない。

【００８２】図１０（Ａ）及び（Ｂ）は、第１の実施例
と第２の実施例を水分計として用いて、１重のシールド
手段及び２重のシールド手段によって生じるノイズの影
響を実験により検証した場合の、実験結果を示してい
る。この実験においては、交流信号発生器４から１ＭＨ
ｚの交流信号Ｖｉを発生させ、また、同軸ケーブルを間
欠的に手で握ることによって、出力電圧Ｖｏに現れる影
響を検出した。

【００８３】図１０の（Ａ）及び（Ｂ）から明らかなよ
うに、１重メッシュ構造を採用している第１の実施例の
場合には、手で握った期間Ｔ_１、Ｔ_２、Ｔ_３で出力電圧
Ｖｏに大きなノイズが重畳されているのに対して、２重
メッシュ構造を採用している第２の実施例においては、
出力電圧にノイズが重畳されていない。したがって、実
験結果から、シールド手段を２重メッシュ構造とすれば
ノイズの影響を殆どゼロにすることができることが実証
された。

【００８４】図１１は、上記第１および第２の実施の形
態のＺ／Ｖ変換装置の第３の実施例を示している。該第
３の実施例は、第２の実施例と同様に、シールド手段を
２重のメッシュ構造とし、かつ内側シールド手段７１を
演算増幅器１の非反転入力端子に接続しているが、外側
シールド手段７２を接地している点で、第２の実施例と
相違している。

【００８５】ただし、第３の実施例のように外側シール
ド手段７２を接地すると、内側シールド手段７１と外側
シールド手段７１との間に１０００ｐＦ/ｍ以上の層間
容量すなわち寄生容量が生じ、該寄生容量は、同軸ケー
ブル（信号線５及び内側及び外側シールド手段７１、７
２）が長くなると、大きくなる。また、交流信号発生器
４の周波数が高くなると、寄生容量のインピーダンスが
低下し信号リークが大きくなる。したがって、第３の実
施例は、検知電極６１と演算増幅器１とが比較的近接し
て配置されて同軸ケーブルが比較的短い場合及び交流信
号発生器４の周波数が比較的低い場合に、適用すること
が好ましい。

【００８６】上記第１および第２の実施の形態の第１〜
第３の実施例において、シールド手段７又は内側及び外
側シールド手段７１、７２により信号線５を全てシール
ドすることが好ましい。しかしながら、使用状況等によ
っては、信号線５の一部のみ（１０％以上）をシールド
してもよい。さらに、信号線５のみならず、検知電極６
１以外の全ての装置をシールドすることが、より効果的
である。

【００８７】また、第１〜第３の実施例において、対象
物６の被検出インピーダンス成分を、抵抗、コンデン
サ、コイル等の任意のインピーダンス成分とすることが
できる。

【００８８】被検出インピーダンス成分として容量素子
Ｃｘを用いた場合、第１〜第３の実施例は容量−電圧変
換装置となり、容量型センサを構成する。この場合、容
量素子Ｃｘの信号線５に接続されない電極６２（又はそ
れに相当するもの）は接地されるか、適宜のバイアス電
位に設定されるか、あるいは、空間に解放されている。

【００８９】測定対象の被検出インピーダンス成分が容
量成分の場合は、帰還インピーダンス回路３としてコン
デンサを採用し、抵抗成分の場合は、帰還インピーダン
ス回路３として抵抗又はコンデンサを採用し、誘導成分
の場合には帰還インピーダンス回路３としてコイル、抵
抗、コンデンサの中で最もＳ／Ｎ比の良いものを採用す
ることが好ましい。帰還インピーダンス回路３と対象物
６の被検出インピーダンス成分とを同一特性とした場
合、ノイズがより低減されることが多い。

【００９０】なお、異なる性質のもの組み合わせを採用
しても良いことは勿論であり、例えば、図１２に示すよ
うに、対象物６が容量成分Ｃｘの場合に、帰還インピー
ダンス回路３として抵抗を採用してもよい。帰還インピ
ーダンス回路として抵抗を用いるので、演算増幅器と帰
還抵抗とを１チップとして形成することが容易となる。
この場合、交流信号発生器４の出力の角周波数をωと
し、帰還抵抗３の抵抗値をＲｆとすると、出力電圧Ｖｏ
は、式（１）から以下のように表すことができる。

【数３】 Ｖｏ＝Ｖｉ（１＋ｊωＲｆ・Ｃｘ） （２）

【００９１】帰還インピーダンス回路３として、抵抗と
コンデンサの並列回路等を採用してもよい。その他、任
意の組み合わせが可能である。

【００９２】また、式（１）から明らかなように、帰還
インピーダンス回路３と対象物６の接続位置を取り替え
てもよい。すなわち、演算増幅器１の反転入力端子と出
力端子との間に検出すべき対象物を接続し、信号線５の
一端に既知の値のインピーダンス素子又は回路を接続し
ても良い。この場合、シールド手段は、被検出インピー
ダンス成分の２つの検知電極と演算増幅器の反転入力端
子及び出力端子との間をそれぞれ接続する２つの線に被
覆する必要がある。

【００９３】さらに、帰還インピーダンス回路３も未知
のインピーダンス値であるとしてもよい。この場合、式
（１）の右辺のＺｆ及びＺｘはともに未知の値であるた
め、出力電圧ＶｏはＺｆとＺｘの比の値（＝Ｚｆ／Ｚ
ｘ）に対応した電圧値となる。

【００９４】一方、例えば図１２に示したＺ／Ｖ変換装
置において、帰還インピーダンス回路３も未知の抵抗成
分とし、該抵抗成分及び対象物６の容量成分がともにあ
る変量Ｙ（例えば、圧力、温度等）に対して線形変化す
る場合、これらのインピーダンスの比の値Ｚｆ／Ｚｘ＝
ｊωＣｘＲｆが変量Ｙに応じて変化することになり、変
量Ｙに対応して変化する出力電圧Ｖｏ（＝Ｖｉ（１＋Ｚ
ｆ／Ｚｘ）＝Ｖｉ（１＋ｊωＣｘＲｆ））が得られる。

【００９５】ここで、２つの未知のインピーダンス成分
がそれぞれ、ある変量Ｙに対して線形変化しないもので
あっても、その組み合わせにより、出力電圧Ｖｏを変量
Ｙに対して線形変化させることができ、逆に、各インピ
ーダンス成分が変量Ｙに対して線形変化するものであっ
ても、出力電圧Ｖｏを非線形変化させることができる。

【００９６】上記第１および第２の実施の形態で使用す
るＺ／Ｖ変換装置は、上記したように構成されているの
で、以下のような作用効果を奏することができる。 （１）演算増幅器の２つの入力端子のイマジナルショー
トにより、検出すべき対象物の被検出インピーダンス成
分に接続された信号線とそれを包囲するシールド手段と
が同一電位となるので、これらの間に形成される寄生容
量に影響されることなく、被検出インピーダンス成分の
値のみに依存した電圧を得ることができる。よって、イ
ンピーダンス値が非常に大きくても高精度のＺ／Ｖ変換
が可能になる。 （２）被検出インピーダンス成分の一方の電極が或る電
位にバイアスされていても、そのインピーダンス値に対
応した電圧を求めることができる。 （３）シールド手段を２重のメッシュ構造にすることに
より、信号線及びシールド手段からなる同軸ケーブルに
可撓性を持たせつつ、信号線からの信号リーク及び信号
線への外来ノイズの回り込みを低減することができ、よ
り高精度のＺ／Ｖ変換が可能となる。 （４）帰還インピーダンス回路を被検出インピーダンス
成分とした場合、２つの被検出インピーダンス成分のイ
ンピーダンス比に対応する出力電圧を、信号線の寄生容
量に影響されずに高精度で得ることができる。 （５）信号線が長くなってもシールドとの寄生容量に影
響されないので、非常に大きいインピーダンスを高精度
に測定することができる。

【００９７】このような優れた特性のＺ／Ｖ変換装置を
上述した構造のウェーハ検出機能付き搬送アーム１０に
使用するので、簡単な構造のウェーハ検出機能付き搬送
アームであっても、上記第１実施の形態では、高精度に
半導体ウェーハのずれや、反り、曲がりの検出を行うこ
とができ、上記第２実施の形態では、高精度に半導体ウ
ェーハのずれの検出を行うことができる。

【００９８】なお、上記においては、半導体ウェーハを
対象としたウェーハ検出機能付き搬送アームを本発明の
上記第１および第２の実施の形態として説明したが、本
発明は、液晶表示素子形成用のガラス基板等を対象とし
た液晶表示素子製造用基板搬送アームやその他の被検出
物検出機能付き搬送アームにも好適に適用でき、ウェー
ハ検出機能付き搬送アームを備えたウェーハ移載装置、
ウェーハ検出機能付き搬送アームを備えた半導体製造装
置、液晶表示素子形成用のガラス基板等の液晶表示素子
製造用基板検出機能付き搬送アームを備えた液晶表示素
子製造用基板移載装置や液晶表示素子製造用基板検出機
能付き搬送アームを備えた液晶表示素子製造装置にも好
適に適用できる。

【００９９】

【発明の効果】本発明によれば、被搭載物体の搭載位置
ずれが検知可能な物体搭載装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の半導体ウェーハ検
出機能付き搬送アームを説明するための概略部分横断面
図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態の半導体ウェーハ検
出機能付き搬送アームを説明するための概略縦断面図で
ある。

【図３】本発明の第１の実施の形態の半導体ウェーハ検
出機能付き搬送アームを説明するための概略部分拡大横
断面図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態の半導体ウェーハ検
出機能付き搬送アームによるウェーハの検出動作を説明
するための概略部分横断面図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態の半導体ウェーハ検
出機能付き搬送アームを説明するための概略部分平面図
である。

【図６】本発明の第２の実施の形態の半導体ウェーハ検
出機能付き搬送アームの変形例を説明するための概略部
分平面図である。

【図７】本発明の一実施の形態に係るインピーダンス−
電圧（Ｚ／Ｖ）変換装置の第１の実施例を示す回路図で
ある。

【図８】本発明の一実施の形態に係るＺ／Ｖ変換装置に
おいて、被検出インピーダンスを容量成分とした場合の
Ｃｘと出力電圧Ｖｏとの関係の実験による一例を示すグ
ラフである。

【図９】本発明の一実施の形態に係るＺ／Ｖ変換装置の
第２の実施例を示す回路図である。

【図１０】第１の実施例と第２の実施例を用いて、ノイ
ズによる影響を実機テストにより検証した場合のテスト
結果を示すグラフである。

【図１１】本発明の一実施の形態に係るＺ／Ｖ変換装置
の第３の実施例を示す回路図である。

【図１２】第１の実施例において、被検出インピーダン
ス成分として静電容量を、帰還インピーダンス回路とし
て抵抗を採用した場合の回路図である。

【図１３】従来の静電容量型近接センサを示す図であ
る。

【符号の説明】

１…演算増幅器 ２…出力端子 ３…帰還インピーダンス回路 ４…交流信号発生器 ５…信号線 ６…検出すべき対象物 ６１…検出電極 ６２…電極 ７…シールド手段 ７１…内側シールド手段 ７２…外側シールド手段 １０…アーム １１…絶縁体 １２〜１６…絶縁体層 ２０、３０、４０、５０…センサ電極 ２１、２３、２４、３１、３３、３４、４１、４３、４
４、５１、５３、５４、１６０…シールド電極 ２１１、２３１、２４１、３１１、３３１、３４１、４
１１、４３１、４４１、５１１、５３１、５４１、１６
２…電極導入部シールド電極 ２３２、２４２、３３２、３４２、４３２、４４２、５
３２、５４２、１３３、１４３、１６１…検出部シール
ド電極 ２２、３２、４２、５２、７０、８０、９０、１３０、
１４０、１５０…検出電極 ２２１、３２１、４２１、５２１、７２、８２、９４、
１３２、１４２、１５２…電極導入部検出電極 ２２２、３２２、４２２、５２２、７１、８１、９１〜
９３、１３１、１４１、１５１…検出部検出電極 ６０…半導体シリコンウェーハ １０１〜１０４…ＣＶ変換回路

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】物体を搭載可能な物体搭載体と、 前記物体搭載体に取り付けられた少なくとも２つの物体
   検出電極と、 前記少なくとも２つの物体検出電極にそれぞれ接続され
   た少なくとも２つの検出回路であって、 出力端子と反転入力端子との間に帰還インピーダンス回
   路が接続された演算増幅器と、 前記演算増幅器の前記反転入力端子と前記少なくとも２
   つの物体検出電極のうちの一つの物体検出電極との間に
   接続された信号線と、 前記演算増幅器の非反転入力端子に接続された交流信号
   発生手段と、 前記信号線の少なくとも一部をシールドすると共に前記
   演算増幅器の前記非反転入力端子および前記交流信号発
   生手段に接続されたシールド手段と、をそれぞれ有する
   前記少なくとも２つの検出回路と、 を備えることを特徴とする物体搭載装置。
2. 【請求項２】物体を搭載可能な物体搭載体と、 前記物体搭載体に取り付けられた少なくとも２つの物体
   検出電極と、 出力端子と反転入力端子との間に帰還インピーダンス回
   路が接続された演算増幅器と、 前記演算増幅器の前記反転入力端子に接続された信号線
   と、 前記演算増幅器の非反転入力端子に接続された交流信号
   発生手段と、 前記信号線の少なくとも一部をシールドすると共に前記
   演算増幅器の前記非反転入力端子および前記交流信号発
   生手段に接続されたシールド手段と、 前記信号線と前記少なくとも２つの物体検出電極との間
   の接続を切り替えて前記信号線を前記少なくとも２つの
   物体検出電極のうちの任意の一つに接続可能な切り替え
   手段と、 を備えることを特徴とする物体搭載装置。
3. 【請求項３】物体を搭載可能な物体搭載体と、 前記物体搭載体に取り付けられた少なくとも２つの物体
   検出電極と、 前記少なくとも２つの物体検出電極にそれぞれ接続され
   た少なくとも２つの検出回路であって、 出力端子と反転入力端子との間に帰還インピーダンス回
   路が接続され、前記反転入力端子と非反転入力端子とが
   イマジナルショート状態の演算増幅器と、 前記演算増幅器の前記反転入力端子と前記少なくとも２
   つの物体検出電極のうちの一つの物体検出電極との間に
   接続された信号線と、 前記信号線の少なくとも一部をシールドすると共に前記
   演算増幅器の前記非反転入力端子に接続されたシールド
   手段と、をそれぞれ有する前記少なくとも２つの検出回
   路と、 を備えることを特徴とする物体搭載装置。
4. 【請求項４】物体を搭載可能な物体搭載体と、 前記物体搭載体に取り付けられた少なくとも２つの物体
   検出電極と、 出力端子と反転入力端子との間に帰還インピーダンス回
   路が接続され、前記反転入力端子と非反転入力端子とが
   イマジナルショート状態の演算増幅器と、 前記演算増幅器の前記反転入力端子に接続された信号線
   と、 前記信号線の少なくとも一部をシールドすると共に前記
   演算増幅器の前記非反転入力端子に接続されたシールド
   手段と、 前記信号線と前記少なくとも２つの物体検出電極との間
   の接続を切り替えて前記信号線を前記少なくとも２つの
   物体検出電極のうちの任意の一つに接続可能な切り替え
   手段と、 を備えることを特徴とする物体搭載装置。
5. 【請求項５】前記少なくとも２つの物体検出電極の各々
   の少なくとも一部をそれぞれシールドすると共に前記少
   なくとも２つの検出回路の各々の前記シールド手段にそ
   れぞれ接続された少なくとも２つのシールド電極が前記
   物体搭載体にさらに取り付けられていることを特徴とす
   る請求項１または３記載の物体搭載装置。
6. 【請求項６】前記少なくとも２つの物体検出電極の各々
   の少なくとも一部をそれぞれシールドすると共に、前記
   シールド手段に接続されているかまたは前記切り替え手
   段を介して前記シールド手段に接続される少なくとも２
   つのシールド電極が前記物体搭載体にさらに取り付けら
   れていることを特徴とする請求項２または４記載の物体
   搭載装置。
7. 【請求項７】前記少なくとも２つの物体検出電極の各々
   が、被検出物体を検出する検出部検出電極をそれぞれ有
   し、 前記検出部検出電極は、少なくとも一つの方向において
   前記シールド電極でシールドされていることを特徴とす
   る請求項５又は６記載の物体搭載装置。
8. 【請求項８】前記物体が平板状の物体であり、 前記物体を前記物体搭載体に搭載した場合に前記物体の
   底面と平行になるように前記少なくとも２つの物体検出
   電極の前記検出部検出電極が配置されていることを特徴
   とする請求項１乃至７のいずれかに記載の物体搭載装
   置。
9. 【請求項９】前記物体が平板状の物体であり、 前記物体を前記物体搭載体に搭載した際に前記物体を前
   記物体搭載体上に投影してできる投影面を、互いに等し
   い面積となるように少なくとも２つの副領域に分割した
   場合に、前記少なくとも２つの物体検出電極の各々が前
   記少なくとも２つの副領域の各々にそれぞれ対応する位
   置にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１
   乃至８のいずれかに記載の物体搭載装置。
10. 【請求項１０】物体を搭載可能な物体搭載体と、 前記物体を前記物体搭載体に搭載した際の前記物体の底
    面積の１０分の１以下の電極面積を有し、前記物体搭載
    体に取り付けられた物体検出電極と、 出力端子と反転入力端子との間に帰還インピーダンス回
    路が接続された演算増幅器と、 前記演算増幅器の前記反転入力端子と前記物体検出電極
    との間に接続された信号線と、 前記演算増幅器の非反転入力端子に接続された交流信号
    発生手段と、 前記信号線の少なくとも一部をシールドすると共に前記
    演算増幅器の前記非反転 入力端子および前記交流信号
    発生手段に接続されたシールド手段と、 を備えることを特徴とする物体搭載装置。
11. 【請求項１１】物体を搭載可能な物体搭載体と、 前記物体を前記物体搭載体に搭載した際の前記物体の底
    面積の１０分の１以下の電極面積を有し、前記物体搭載
    体に取り付けられた物体検出電極と、 出力端子と反転入力端子との間に帰還インピーダンス回
    路が接続され、前記反転入力端子と非反転入力端子とが
    イマジナルショート状態の演算増幅器と、 前記演算増幅器の前記反転入力端子と前記物体検出電極
    との間に接続された信号線と、 前記信号線の少なくとも一部をシールドすると共に前記
    演算増幅器の前記非反転入力端子に接続されたシールド
    手段と、 を備えることを特徴とする物体搭載装置。
12. 【請求項１２】前記物体検出電極の少なくとも一部をシ
    ールドすると共に前記シールド手段に接続されたシール
    ド電極がさらに前記物体搭載体に取り付けられているこ
    とを特徴とする請求項１０または１１記載の物体搭載装
    置。
13. 【請求項１３】前記物体検出電極が、被検出物体を検出
    する検出部検出電極を有し、 前記検出部検出電極は少なくとも一つの方向において前
    記シールド電極でシールドされていることを特徴とする
    請求項１２記載の物体搭載装置。
14. 【請求項１４】前記物体検出電極が、被検出物体を検出
    する検出部検出電極を有し、 前記検出部検出電極はその内側に開口部を有しており、
    前記検出部検出電極の外周は、前記物体を前記物体搭載
    体に搭載した際の前記物体の底面の外周と同じかそれよ
    りも小さいことを特徴とする請求項１０乃至１３のいず
    れかに記載の物体搭載装置。
15. 【請求項１５】前記物体検出電極が、被検出物体を検出
    する検出部検出電極を有し、 前記物体が平板状の物体であり、 前記物体を前記物体搭載体に搭載した際に前記物体の底
    面を、互いに等しい面積となるように複数の副領域に分
    割した場合に、前記検出部検出電極が前記複数の副領域
    の全てに対面するように前記検出部検出電極が構成され
    かつ配置されていることを特徴とする請求項１０乃至１
    ４のいずれかに記載の物体搭載装置。
16. 【請求項１６】前記物体が半導体ウェーハであり、 請求項１乃至１５のいずれかに記載の物体搭載装置を備
    えることを特徴とするウエーハ移載装置。
17. 【請求項１７】前記物体が液晶表示素子製造用の基板で
    あり、 請求項１乃至１５のいずれかに記載の物体搭載装置を備
    えることを特徴とする液晶表示素子製造用基板移載装
    置。
18. 【請求項１８】前記物体が半導体ウェーハであり、 請求項１乃至１５のいずれかに記載の物体搭載装置を備
    えることを特徴とする半導体製造装置。
19. 【請求項１９】前記物体が液晶表示素子製造用の基板で
    あり、 請求項１乃至１５のいずれかに記載の物体搭載装置を備
    えることを特徴とする液晶表示素子製造装置。