JP3948085B2 - 静電浮上搬送装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【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Ｖ_e 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Ｖ_e を求め、この電圧と等しい電圧Ｖ_x 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Ｖ_a 、Ｖ_b 、Ｖ _c、Ｖ_d 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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。

Images