JP3948085B2 - 静電浮上搬送装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電吸引力を用いた被搬送物の静電浮上搬送装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、半導体工業などの極めてクリーン度の高い作業環境において、シリコンウエハなどの板状の被搬送物を非接触で搬送するための静電浮上搬送装置は、図5のようになっている。
円形状の絶縁基板2上には、分離帯2a、2bを挟んで均等に分割された4つの扇状の浮上用電極1a 、1b 、1c 、1d が配置されている。これら4つの扇状の電極1a 、1b 、1c 、1d に、正電圧と負電圧とが交互に印加される。
この浮上用電極1a 、1b 、1c 、1d と対向するように、被搬送物4が配置される。その浮上用電極1a 、1b 、1c 、1d と被搬送物4とのギャップは変位センサ3a 、3b 、3c 、3d により検出され、それをフィードバック信号として制御器5に送られる。制御器5は各変位センサの入力信号と目標値を比較し、その偏差を演算処理し、被搬送物4が目標位置に安定浮上できるのに必要な電圧Va 、Vb 、Vc 、Vd を作りだし、それぞれを浮上用電極1a 、1b 、1c 、1d へ印加する。このように、浮上用電極1a 、1b 、1c 、1d への印加電圧を制御することによって、浮上用電極1a 、1b 、1c 、1d と被搬送物4との間の静電吸引力を制御し、被搬送物4を無接触で浮上搬送させる(例えば、特開平7- 257751号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来技術では、以下に示すような問題があった。
(1) 浮上前の被搬送物と浮上用電極の何れかの表面が相対向する物体の表面に対して僅かに傾斜するような状態にあったり、被搬送物と浮上用電極間のギャップが不均一であったりすると、浮上時の浮上用電極の正と負の両極の電圧にアンバランスが生じ、被搬送物が電位をもち、被搬送物の下面から電界が発生する。その結果、被搬送物はその下面付近のパーティクルを吸着するため被搬送物自体が汚染するという問題点があった。
(2) 被搬送物の下面付近において浮遊イオンも吸着するので、被搬送物は搬送後には浮上時の電位と逆極性の帯電を生じてしてしまい、後工程での歩留まりを下げてしまうという問題があった。
そこで、本発明は、被搬送物の下面から電界が発生することなく、その結果、被搬送物の下面付近のパーティクル等を吸着せずに、被搬送物の搬送後において浮上時の電位と逆極性の帯電を生じることのない、また、後工程での歩留まりを下げてしまうことのない静電浮上搬送装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明は、次のような構成にしたものである。
(1) 請求項1記載の静電浮上用搬送装置は、分離帯を挟んで複数に分割されて配置された正電圧と負電圧が交互に印加される浮上用電極を有する絶縁基板と、前記浮上用電極と対向する被搬送物と、前記浮上用電極と前記被搬送物とのギャップを検出する変位センサと、前記変位センサから得られた検出値を予め設定された目標値と比較してその偏差を演算処理することにより前記被搬送物が目標位置に浮上できるように前記浮上用電極への印加電圧を制御する制御器と、を備え、 前記浮上用電極への電圧の印加により前記被搬送物を静電吸引力により吸引して無接触で保持して搬送を行い、前記被搬送物が予定された位置に至ると前記浮上用電極への電圧の遮断により前記被搬送物を前記浮上用電極より離脱させる静電浮上用搬送装置において、前記被搬送物を挟んで前記浮上用電極と反対側に、前記被搬送物と同電位になるような電圧を印加するダミー電極を設けたことを特徴とするものである。
(2) 請求項1記載の静電浮上搬送装置において、前記被搬送物と前記ダミー電極の間に前記被搬送物の電位を計測する電位計を設けたものである。
(3) 請求項1記載の静電浮上搬送装置において、前記ダミー電極に印加される電圧は、前記浮上用電極に印加する全電圧としたものである。
(4) 請求項1から3までの何れか1項に記載の静電浮上搬送装置において、前記ダミー電極は、前記被搬送物と同時に移動する機構に取り付けられたものである。
(5) 請求項1から4までの何れか1項に記載の静電浮上搬送装置において、前記被搬送物は、金属板もしくは半導体ウエハまたはガラス板としたものである。
上記手段により、ダミー電極を浮上用電極と被搬送物との間に設ける構成とし、ダミー電極を浮上用電極と同電位に制御するようにしたので、本発明の静電浮上搬送装置で被搬送物を搬送していくと、浮上用電極の電圧のアンバランスにより被搬送物が電位をもっても、被搬送物の下面とダミー電極にはさまれた空間は電気的に遮蔽された形となり同電位であるため、被搬送物とダミー電極間には電界が発生しない。その結果、被搬送物の下面は周辺のパーティクルを吸着せず、被搬送物をクリーンに搬送できる。
【0005】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図に基づいて詳細に説明する。
ここで、従来例と同じ構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
図1は、本発明の第1の実施例を示す概略構成図である。
本発明が従来例と異なる点は、静電浮上搬送装置の被搬送物4の下部に被搬送物4と同電位になるよう電圧を印加したダミー電極6を設置したことを特徴とし、また、被搬送物4とダミー電極6間に、被搬送物4の電位Ve を直接計測するための電位計7を設置したことを特徴とするものである。また、電位計7には振動容量型のものを用い、電位計7のグランド(図示せず)をアースに落とし、被搬送物の絶対電位Ve を求め、この電圧と等しい電圧Vx を制御器5から、ダミー電極に印加するようにしている。
次に動作を説明する。
本発明の静電浮上搬送装置は、被搬送物4が目標位置に無接触で安定浮上できるように、 絶縁基板2上に均等に分割・配置された4つの扇状の浮上用電極1a 、1b 、1c 、1d によって各浮上用電極と被搬送物4とのギャップを、変位センサ3a 、3b 、3c 、3d により検出し、それをフィードバック信号として制御器5に送ると共に、 制御器5が各変位センサの入力信号と目標値を比較しながら、その偏差を演算処理し、必要な電圧Va 、Vb 、V c、Vd を作りだして浮上用電極1a 、1b 、1c 、1d へ正電圧と負電圧とで交互に印加制御することによって、各浮上用電極1a 、1b 、1c 、1d と被搬送物4との間の静電吸引力を制御するようにしている。もし、仮に被搬送物4と浮上用電極1a 、1b 、1c 、1d の何れかの表面の平行度が低い状態にあったり、被搬送物4と浮上用電極1a 、1b 、1c 、1d 間のギャップが不均一な状態であって、浮上時の浮上用電極1a 、1b 、1c 、1d の正と負の両極の電圧にアンバランスが生じて被搬送物4が電位をもったとしても、被搬送物4とダミー電極6とが同電位になるため、被搬送物4の下面とダミー電極6間には電界が発生することはない。そのため、被搬送物4の下面付近のパーティクルが電界により被搬送物下面に吸着することがなくなる。
また、被搬送物4の下面付近において浮遊イオンを吸着することもなく、被搬送物4は搬送後には浮上時の電位と逆極性の帯電を生じることがなく、後工程での歩留まりを下げてしまうことはない。
次に、本発明の静電浮上搬送装置を用いて、従来装置との特性比較を行うためその特性を確認した。
被搬送物4に半導体ウエハを用いた例によると浮上前の浮上用電極1a 、1b 、1c 、1d の平行度が電極の両端で数10μm異なった場合、浮上時の浮上用電極の印加電圧にアンバランスが生じ、被搬送物4は約+100V程度の電位をもつことが確認されている。従来技術のようにダミー電極を用いない場合には、この被搬送物4の電位により、被搬送物4の下面から電界が発生し、パーティクルが被搬送物4に吸着する力が発生する。ところが、図1に示す本静電浮上搬送装置を用いた場合、浮上時の被搬送物4は約+100Vあるが、ダミー電極6の電位を被搬送物4と同じ約+100Vに制御することにより、被搬送物4の下面とダミー電極6間に電界が発生せず、パーティクルが被搬送物4に吸着する力が発生しないため、被搬送物4にパーティクルが吸着せず、搬送後の被搬送物4の表面を光学顕微鏡で観察したところ、従来技術のダミー電極を用いない場合に較べ、本発明のダミー電極を用いた場合のパーティクルの量は数%程度になっていた。
なお、電位計7のグランドをアースに落とす代わりにダミー電極に落とし、被搬送物とダミー電極の電位差が0となるようにフィードバックループを形成しても良い。また電位計は、振動容量型のほかにチョッパ型等の方式のものでも良い。
【0006】
次に、本発明の第2の実施例について説明する。
図2は、本発明の第2の実施例を示す概略構成図である。
図2に示される実施例では、各浮上用電極1a 、1b 、1c 、1d に印加した電圧の総和Vxを制御器5で求めることで被搬送物の電位が推定できる。この総和電位Vxを被搬送物4の下部に設置したダミー電極6に印加する。被搬送物に半導体ウエハを用いた実験によると被搬送物は+110V程度の電位をもった場合、各浮上用電極1a 、1b 、1c 、1d に印加した電圧の総和も約+100V程度の電圧を示した。
そこで、図2の構成で実験を行うと、図1に示した第1の実施例と同じ結果が得られた。なお、図1、2の実施例を製造ラインで用いた時の具体例として、図3に示すように、被搬送物4の搬送に伴って同時に移動可能なダミー電極の場合について説明する。ロボット8の旋回軸80に取り付けられた上腕81の先端に絶縁基板2を設け、同じく旋回軸80に取り付けられた下腕82の先端にダミー電極6を設けるようにした構成である。(a) において、絶縁基板2の浮上電極により、前工程作業台9に予め載置された被搬送物4を静電吸引し、その後、被搬送物4の下面にダミー電極6を移動させる。(b) において、被搬送物4を静電吸引したまま無接触で保持して搬送を行う。(c) において、被搬送物4を予定された位置にある後工程作業台10上まで搬送し、ダミー電極6を被搬送物4の対向位置から離間させるようにして、絶縁基板2の浮上用電極への電圧遮断により被搬送物4を浮上用電極より離脱させる。
また、その他の実施例として、図4に示すように絶縁基板2の下方に対向して、四角形状のダミー電極61を固定するようにしても良い。ダミー電極61は、ダミー電極61と同一形状の絶縁台12の上面に固定されて配置したものである。絶縁基板2 はダミー電極61の長手方向に対向して移動させるように絶縁基板2と同じ水平面内に設けたスライダ11に支持されている。このような構成で、ダミー電極61に電圧を印加し、ダミー電極61上と絶縁基板2の間に設けた被搬送物4を静電吸引力により浮上させ、直線状に伸びる搬送経路に沿って移動させても構わない。
【0007】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、浮上前の被搬送物または浮上用電極が水平でなかったり、被搬送物と浮上用電極間のギャップが均一でない場合でも被搬送物の下面に設置した被搬送物と同電位のダミー電極により、被搬送物とダミー電極間にはさまれた空間は、電気的に遮断された形になり空間内には電界が発生しない。そのため、被搬送物の下面は周辺のパーティクルを吸着せず、被搬送物をクリーンに搬送できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1 の実施例を示す静電浮上搬送装置の概略構成図である。
【図2】本発明の第2 の実施例を示す静電浮上搬送装置の概略構成図である。
【図3】静電浮上搬送装置とロボットを組み合わせた搬送の一例を示す模式図である。
【図4】静電浮上搬送装置と直動駆動機構を組み合わせた搬送の一例を示す模式図である。
【図5】従来の静電浮上搬送装置の概略構成図である。
【符号の説明】
1a 、1b 、1c 、1d :浮上用電極
2:絶縁基板
2a 、2b :分離帯
3a 、3b 、3c 、3d :変位センサ
4:被搬送物
5:制御器
6、61:ダミー電極
7:電位計
8:ロボット
80:旋回軸
81:上腕
82:下碗
9:前工程作業台
10:後工程作業台
11:スライダ
12:絶縁台
13:パーティクル
Claims (5)
- 分離帯を挟んで複数に分割されて配置された正電圧と負電圧が交互に印加される浮上用電極を有する絶縁基板と、前記浮上用電極と対向する被搬送物と、前記浮上用電極と前記被搬送物とのギャップを検出する変位センサと、前記変位センサから得られた検出値を予め設定された目標値と比較してその偏差を演算処理することにより前記被搬送物が目標位置に浮上できるように前記浮上用電極への印加電圧を制御する制御器と、を備え、 前記浮上用電極への電圧の印加により前記被搬送物を静電吸引力により吸引して無接触で保持して搬送を行い、前記被搬送物が予定された位置に至ると前記浮上用電極への電圧の遮断により前記被搬送物を前記浮上用電極より離脱させる静電浮上用搬送装置において、
前記被搬送物を挟んで前記浮上用電極と反対側に、前記被搬送物と同電位になるような電圧を印加するダミー電極を設けたことを特徴とする静電浮上搬送装置。 - 前記被搬送物と前記ダミー電極の間に前記被搬送物の電位を計測する電位計を設けた請求項1記載の静電浮上搬送装置。
- 前記ダミー電極に印加される電圧は、前記浮上用電極に印加する全電圧とした請求項1記載の静電浮上搬送装置。
- 前記ダミー電極は、前記被搬送物と同時に移動する機構に取り付けられた請求項1から3の何れか1項に記載の静電浮上搬送装置。
- 前記被搬送物は、金属板もしくは半導体ウエハまたはガラス板である請求項1から4までの何れか1項に記載の静電浮上搬送装置。
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