JP3936015B2 - 静電浮上型搬送装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、板状や円筒状の被搬送物を静電吸着力により非接触の状態で支持しながら搬送する静電浮上型搬送装置に関するものであり、特に、半導体ウエハ、サファイア基板、ガラス基板、セラミック基板、プリンター用ドラム等の表面を傷付けることなく固定、搬送するのに好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、半導体製造工程等では、半導体ウエハを所定の位置に移動させるために図5に示すような搬送装置が使用されている。
【0003】
この搬送装置は、被搬送物501を保持する静電チャック502をハンド503に設け、第1関節504と第2関節505を第1アーム506にて結合してある。また、第2関節505と第3関節507は第2アーム508にて結合してあり、第3関節507は上下リフタ509と結合してある。更に、上下リフタ509はリスト関節510に結合され、いわゆる水平多関節の搬送装置を構成している。
【0004】
また、上記静電チャック502の構造は図6に示すように、円盤状をした絶縁基体401の表面に半円状をした2枚の静電力発生用電極402,403を敷設するとともに、この静電力発生用電極402,403を覆うように絶縁基体401の表面を絶縁皮膜404で被覆し、その表面を吸着面405としたものであり、この吸着面405に被搬送物501を載置し、静電力発生用電極402,403間に高電圧を印加することで被搬送物501を分極させて帯電せしめ、その電荷と静電力発生用電極402,403との間に作用する静電吸着力でもって、被搬送物501を吸着面405に保持するようになっており、静電力発生用電極402,403間に印加する電圧を上げて、静電吸着力を高めることにより、被搬送物501と吸着面405との間の摩擦力を増大せしめ、搬送時や外部からの振動に対して位置ズレを生じることなく、所定の位置に被搬送物501を保持するようにしていた。
【0005】
なお、上記搬送装置の各関節504,505,507や上下リフタ509には回転機構として回転ベアリング511や回転アクチュエータ512、あるいはリニアベアリング514やリニアアクチュエータ515をそれぞれ設けてあり、これらの駆動により発生する油分や粉体(パーティクル)が真空中に飛散することを防ぐために、各関節504,505,507には回転シール513を、上下リフタ509にはリニアシール516をそれぞれ設けてある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような搬送装置による真空中の固定や搬送においては、以下のような問題点があった。
【0007】
(1)被搬送物501を支持する場合、その底面の大部分が静電チャック502の吸着面405と接触することから、この接触により真空容器中を微小ながら汚染することが知られている。
【0008】
また、関節504,505,507や上下リフタ509の回転シール513やリニアシール516からも、微量ながらパーティクルの発生が検出されることがあった。
【0009】
一般的な例であるが、被搬送物501に8インチのシリコンウエハを用いた場合、静電チャック502ではチャック動作の1アクションで、0.02mgの粉体(パーティクル)が平均して飛散し、各関節504,505,507に備える回転シール513や上下リフタ509に備えるリニアシール516からは1アクションで、0.05mgの粉体と0.03mgのガス成分が平均して飛散していた。
【0010】
(2)被搬送物501を常に水平にして保持する関係で、前述の飛散した粉体やガス成分が舞い上がり、被搬送物501の表面に付着する確率が高く、製造装置での歩留まりを大きく低下させているのが現状であった。
【0011】
この確率は、製造装置の状態(清掃の有無等)で異なるが、真空中での処理に関する不良の原因を挙げると、その殆どが粉体(パーティクル)汚染であることが判っている。
【0012】
本発明は、上記問題点を除去し、粉体(パーティクル)の発生を低減するために、被搬送物を水平方向に対して傾斜させた状態で非接触に支持するとともに、この状態を保持しながら搬送することが可能な静電浮上型搬送装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、静電浮上型搬送装置において、被搬送物を静電吸着力により非接触状態で保持するための静電力発生用電極を備えた絶縁基板を立設してなる保持装置と、この保持装置の静電力発生用電極への印加電圧を調整する制御部と、前記被搬送物を支持する支持部材を備えてなり、この支持部材を前記保持装置に沿って移動させるスライド機構とを備え、前記被搬送物を前記支持部材とともに立設した状態で搬送するようにしたものである。
【0014】
このように構成した静電浮上型搬送装置は、被搬送物を支持部材だけで支持することができるため、被搬送物との接触面積を飛躍的に小さくでき、接触摩擦により発生する粉体(パーティクル)の総量を、無視できるほど小さくすることができる。しかも、被搬送物は立設させた保護装置により非接触の状態で保持するようにしたことから、処理室内に飛散した粉体やガス成分が被搬送物の表面に付着する確率を大幅に低減することが可能である。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【0016】
図1は本発明の実施形態の一例を示す静電浮上型搬送装置の斜視図である。
【0017】
この静電浮上型搬送装置は、一主面203に静電力発生用電極204を備えた絶縁基体202からなる保持装置201を立設させるとともに、この保持装置201の一主面203と平行にスライド装置として浮上リニアモータ207を並設してあり、この浮上リニアモータ207の可動部208には被搬送物501の外周面を2点で支持する支持部材206を設けてある。
【0018】
さらに、保持装置201の一主面203と反対側の面には、被搬送物501と静電力発生用電極204との間隔を計測する検出部として複数個の三角測量式変位センサ205を等間隔に並設し、絶縁基体202に設けた貫通穴202aより計測するようにしている。
【0019】
上記静電力発生用電極204に印加する電圧値を調整する制御部は、図2に示すように、上記三角測量式変位センサ205からの出力信号106と基準信号107とを比較する比較演算器108と、PID演算器109、及び高電圧増幅器110とから構成してあり、被搬送物501を静電力発生用電極204と、ある一定の隙間を設けて保持するようにしてある。
【0020】
例えば、被搬送物501と静電力発生用電極204との隙間が大き過ぎ、三角測量式変位センサ205からの出力信号106が基準信号107より大きい場合、比較演算器108には正の電圧が出力され、PID演算器109にて応答を調整し、静電力発生用電極204に加える電圧を高くすることで、静電吸着力を高めて被搬送物501と静電力発生用電極204との隙間を小さくし、逆に被搬送物501と静電力発生用電極204との隙間が小さ過ぎ、三角測量式変位センサ205からの出力信号106が基準信号107より小さい場合、比較演算器108には負の電圧が出力され、PID演算器109にて応答を調整し、静電力発生用電極204に加える電圧を低くすることで、静電吸着力を弱めて被搬送物501と静電力発生用電極204との隙間を大きくするというように、被搬送物501と静電力発生用電極204との隙間を所定値に制御することができる。そして、この一連の動作は、三角測量式変位センサ205からの出力信号106が基準信号107に等しくなるか、あるいは許容値になるまで自動的に追従(サーボ)することから、常に一定の間隔を保って保持することができる。
【0021】
そのため、被搬送物501を倒立させた状態で支持部材206上に配置し、絶縁基体202の静電力発生用電極204に電圧を印加すると、被搬送物501と静電力発生用電極204との間に静電吸着力が発生する。そして、三角測量式変位センサ205により被搬送物501と静電力発生用電極204との隙間を計測し、制御部にて静電力発生用電極204に印加する電圧値を調整して被搬送物501と静電力発生用電極204との隙間が所定値となるように保持することができる。
【0022】
そして、浮上リニアモータ207の可動部208を移動させれば、被搬送物501を静電力発生用電極204と、ある一定の間隔を保った状態で搬送することができる。
【0023】
この搬送装置によれば、被搬送物501を支持部材206のみで支持することができ、保持装置201とは非接触であることから、被搬送物501との接触面積を飛躍的に小さくでき、接触摩擦により発生する粉体(パーティクル)の総量を、無視できるほど小さくすることができる。しかも、被搬送物501は水平方向に対して傾斜させた状態で支持するようにしてあることから、処理室内に飛散した粉体やガス成分が被搬送物501の表面に付着する確率を大幅に低減することができる。
【0024】
例えば、8インチのシリコンウエハを搬送する場合、接触部の面積比率を理論的に1/50000以下にまで小さくすることができ、実際発生した粉体(パーティクル)の総量は100回のアクションでも皆無であり、浮上リニアモータ207におけるパーティクルの発生も100回のアクションにおいて皆無とすることができる。なお、上記の計測は搬送装置をクリーンな処理室に配置し、この処理室内をパーティクルカウンタにて計測した結果である。
【0025】
次に、本発明の他の実施形態を図3及び図4に示す。
【0026】
図3に示す静電浮上型搬送装置は、保持装置201の絶縁基板202にL字状のガイド壁209を一体に形成したものであり、上記ガイド壁209の各内面には長手方向に沿って縦縞状に細分化した静電力発生用電極302,303をそれぞれ形成するとともに、これらの静電力発生用電極302,303間に電圧を印加することで支持体301と静電的に浮上させるようにしたものである。また、上記支持体301の先端部にはV溝301aを形成してあり、このV溝301aで被搬送物501の外周面を支持するようにしてある。
【0027】
この実施形態によれば、スライド装置を保持装置201に一体的に形成してあることから、静電浮上型搬送装置をより小型化することができるとともに、被搬送物501の外周面を支持する支持体301を静電的に浮上させ、縦縞状の静電力発生用電極302,303に印加する電圧を順次移行させることにより駆動力を発生させ、支持体301とともに被搬送物501を長手方向に沿って搬送することができる。
【0028】
図4に示す静電浮上型搬送装置は、静電力発生用電極204を縦縞状に細分化するとともに、スライド装置として可動部308に被搬送物501の外周面を2点で支持する支持部材306を備えたリニアガイド307を用いたものであり、その他は図1と同様の構造をしたものである。
【0029】
この実施形態によれば、縦縞状の静電力発生用電極204に印加する電圧を順次移行させることにより駆動力を発生させ、支持部材306により支持された被搬送物501を保持装置201の一主面に沿って非接触の状態で搬送することができる。
【0030】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【0031】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、被搬送物を静電吸着力により非接触状態で保持するための静電力発生用電極を備えた絶縁基板を立設してなる保持装置と、この保持装置の静電力発生用電極への印加電圧を調整する制御部と、前記被搬送物を支持する支持部材を備えてなり、この支持部材を前記保持装置に沿って移動させるスライド機構とから静電浮上型搬送装置を構成したことから、被搬送物との接触面積を飛躍的に小さくでき、接触摩擦で発生する粉体(パーティクル)の総量を、無視できるほど小さくすることができるとともに、被搬送物は水平方向に対して傾斜させた状態で保持することができるため、処理室内に飛散した粉体やガス成分が被搬送物の表面に付着する確率を大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態の一例である静電浮上型搬送装置を示す斜視図である。
【図2】 本発明の実施形態の一例である静電浮上型搬送装置の制御部を示す制御回路図である。
【図3】 本発明の他の実施形態である静電浮上型搬送装置を示す斜視図である。
【図4】 本発明の他の実施形態である静電浮上型搬送装置を示す斜視図である。
【図5】 従来の搬送装置を示す斜視図である。
【図6】 従来の搬送装置に有する静電チャックを示す断面図である。
【符号の説明】
106 出力信号
107 基準信号
108 比較演算器
109 PID演算器
110 高電圧増幅器
201 保持装置
202 絶縁基体
202a 貫通穴
203 一主面
204,302,303 静電力発生用電極
205 三角測量式変位センサ
206,306 支持部材
207 浮上リニアモータ
208,308 可動部
209 L字状のガイド壁
301 支持体
301a V溝
307 リニアガイド
501 被搬送物

Claims (1)

  1. 被搬送物を静電吸着力により非接触状態で保持するための静電力発生用電極を備えた絶縁基板を立設してなる保持装置と、該保持装置の静電力発生用電極への印加電圧を調整する制御部と、前記被搬送物を支持する支持部材を備えてなり、該支持部材を前記保持装置に沿って移動させるスライド機構とを備え、前記被搬送物を前記支持部材とともに立設した状態で搬送することを特徴とする静電浮上型搬送装置。
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