KR101231665B1

KR101231665B1 - 정전흡착판을 이용한 반송장치

Info

Publication number: KR101231665B1
Application number: KR1020087005885A
Authority: KR
Inventors: 히데마사 아라이에; 켄이치 타카시마; 스스무 타카기
Original assignee: 세이렌가부시끼가이샤
Priority date: 2005-08-12
Filing date: 2006-08-11
Publication date: 2013-02-08
Also published as: EP1921033A4; US20100133070A1; US7918329B2; EP1921033B1; CN101238054A; KR20080045188A; JP2007045618A; CN101238054B; EP1921033A1; WO2007020988A1

Abstract

고속 반송이 가능하며, 정전흡착판과 필름 등의 반송대상물과의 접촉 상태를 일정하게 할 수 있고, 반송대상물 위에 미소 결함을 발생시키는 일이 없는 정전흡착 반송장치를 염가에 제공한다.

정전흡착판, 반송장치

Description

정전흡착판을 이용한 반송장치 {TRANSFER APPARATUS USING ELECTROSTATIC ATTRACTION BOARD}

본 발명은, 필름 등의 비교적 박육(薄肉)의 반송대상물을 정전기력을 이용해 흡착 반송하는 반송장치에 관한다.

두께가 대체로 1mm이하 정도의 플라스틱 필름이나 포(布) 등의 비교적 박육의 필름상 재료를 첩합(貼合)하는 작업 등에 있어서, 다수 매의 필름상 재료를 수용한 용기 등으로부터 필름상 재료를 1매씩 꺼내 작업 위치에 반송하는 작업은 여러 가지의 분야에서 행해지고 있다. 종래, 이러한 반송수단으로서는, 평판 위의 구조체에 복수체의 진공 지퍼가 달린 진공흡착장치를 이용해, 반송대상물을 진공 지퍼로 흡착해서 반송하는, 진공 지퍼 반송방식이 알려져 있다. 그러나 이 방식으로는, 반송대상물이 필름상으로 얇기 때문에, 그 표면을 손상시켜버릴 우려가 있었다. 또, 반송대상물이 다수의 공공(空孔)을 가지는 스크린상의 필름인 경우는, 공공에서 공기가 새어 버려 흡착이 곤란하다는 문제가 있었다.

한편, 일본 실공소54-41892호 공보에서 알려져 있듯이, 절연체층의 위에 복수개의 전극을 배치하고, 그 위에 반도전성의 흡착층을 포개어, 이 전극군에 직류 전압을 인가(印加)하고, 정전기를 흡착층 위에 발현시켜서, 흡착물을 정전적 흡인 력에 의해 흡착 유지하는 정전유지장치가 있다. 이 정전유지장치를 반송에 응용하면, 반송대상물에 피해를 주는 일 없이 흡착 반송이 가능하고, 반도체 웨이퍼나 광학 글라스나 필름 등, 미소 결함이 제품의 비율에 크게 영향을 미치는 분야에서 널리 이용되고 있다.

정전흡착 반송방식에 있어서의 흡착방법에 관해서, 일본 특개2003-282671호 공보나 일본 특개2OO4-120921호 공보에는, 한 쌍 또는 복수 쌍의 전극을 촘촘한 피치로 인접시켜, 서로 역극성의 전압을 인가, 제어하여, 복수매 적층되어 있는 반송대상물의 최상매만을, 효율 좋게 부상 혹은 흡착시키는 방법이 나타나 있다.

또, 정전흡착 반송방식에 있어서의 반송대상물의 박리방법에 관해서, 일본 특공평6-71944호 공보에는, 인가전압에 직류 및 교류 전원을 이용하여 전원 절단 후 반송대상물의 잔류 대전을 빠르게 감소시켜, 반송대상물을 흡착판보다 빠르게 이탈시키는 방법이 나타나 있다.

또한, 일본 특개2OO3-285289호 공보에는, 가요성을 갖는, 저부 표면에 요철이 형성된 절연부재상에 전극을 배치해, 흡착시 혹은 박리시에 반송대상물의 위치 정밀도의 향상을 노린 방법이 나타나 있다.

그러나, 일본 특개2O03-282671호 공보나 일본 특개2OO4-12O921호 공보에 나타낸 방법으로는, 인가전압을 수시 최적으로 제어하기 위한 제어부가 필요하며, 그 결과, 일정 인가전압방식의 정전흡착장치와 비교해서, 장치가 고가의 물건이 되어버린다.

또, 일본 특공평6-71944호 공보에서 나타난 실시예에 의하면, 반송대상물의 흡착판으로부터의 이탈 시간에는 수 초 걸리고 있어, 고속 반송이 요구되는 이용 분야에 있어서는, 반송 효율에 문제가 남는다. 또한, 일본 특개20O3-285289호 공보에 나타난 방법으로는, 가요성의 흡착판을 이용하고 있기 때문에, 흡착판과 반송대상물과의 접촉 상태가 일정하지 않고, 흡착·박리를 할 때, 반송대상물에 대한 흡착판의 접압(接壓)에 차이가 나버려, 미소 결함이 제품 비율에 크게 영향을 미치는 제품에 대해서는, 스쳐서 생긴 상처, 닿아서 생긴 상처, 코 꼬임 등을 발생시켜 버릴 경향이 있다.

발명의 목적

본 발명의 목적은, 상기한 종래의 반송장치가 가지는 문제점을 해결하는 것에 있으며, 특히 고속 반송이 가능하고, 정전흡착판과 필름상 반송대상물과의 접촉 상태를 일정하게 하는 것이 가능하며, 반송대상물상에 미소 결함 등을 발생시키는 일이 없고, 또한 염가의 정전흡착 반송장치를 제공하는 것에 있다.

발명의 요약

본 발명은, 내부에 전극부를 가지는 정전흡착판과, 그 전극부에 전압을 인가하는 전압 인가부를 갖추고, 그 전극부에 그 전압 인가부에 의해서 전압을 인가하는 것에 의해 발생하는 정전기력을 이용하고, 반송대상물을 흡착 반송하는 반송장치에 있어서, 그 정전흡착판에 대하여 반송대상물측에, 다수의 개구를 가지는 박리판을 갖추어, 그 박리판은, 그 한편의 표면이 그 정전흡착판의 표면과의 사이에 접촉 상태와 비접촉 상태를 반복시키도록 부착되어 있고, 또한 그 정전흡착판의 표면이 반송대상물의 표면에 대해 경사지고 있는 것을 특징으로 하는 반송장치이다.

본 발명에 있어서, 박리판은 절연재료에서 이루어지는 것이 바람직하다. 또, 박리판의 공극률은 50%이상인 것이 바람직하다.

또한, 정전흡착판의 반송대상물의 표면과의 경사 각도는 1~45도인 것이 바람직하다.

도1은, 본 발명의 정전흡착 반송장치의 일례를 나타내는 상면 및 측면도이며 반송대상물을 흡착 또는 반송하고 있는 상태이다.

도2는, 본 발명의 정전흡착 반송장치의 일례를 나타내는 측면도이며 반송대상물을 박리하고 있는 상태이다. A)는 박리판이 회전해서 정전흡착판과 괴리하는 예이며, B)는 정전흡착판이 위쪽으로 슬라이드하고, 박리판과 괴리하는 예이다.

도3은, 본 발명의 정전흡착 반송장치의 일례를 나타내는 상면 및 측면도이다.

도4는, 박리판의 형상예를 나타내는 도이다. a)는 사조(絲條)를 옆 스트라이프상에 둘러친 예이며, b)는 사조를 격자상에 둘러치게 한 예이다.

도 가운데, 1은 정전흡착판, 2는 박리판, 3은 지지대, 4는 반송대상물, 5a, 5b는 틀부, 그리고 6a, 6b는 박리부를 나타낸다.

발명 실시의 태양

이하에 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

정전흡착판으로서는, 종래 공지의 정전흡착판을 적당의 지지대에 고정해서 이용할 수 있다. 정전흡착판에는, 절연층에 세라믹 타입, 폴리이미드 타입, 그 외 범용 플라스틱 재료 (예를 들면, 폴리염화비닐, 폴리메타크릴산메틸, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리이소부틸렌 등)를 이용한 타입이 있지만, 특수한 환경 이외에서의 사용을 상정하는 경우는, 범용 플라스틱 재료 타입으로 충분하다.

정전흡착판을 구성하는 전극부로서는, 단극 타입, 쌍극 타입의 어느 쪽을 이용해도 상관없다. 바람직하게는, 전극부는 전극A와 전극B로 구성되고, 이 전극A 및 전극B는 절연 영역을 개재하여 촘촘한 피치로 다수 배열되어, 서로 같은 극성 전압을 인가 (단극), 또는 역극성의 전압을 인가 (쌍극)하는 것으로 생기는 정전기력을 이용하여 반송대상물을 유지한다. 인가전압은 50OV~5,OOOV의 직류 전압을 인가하는 것이 바람직하다. 인가전압이 5OOV미만일 때는, 충분한 정전흡착효과를 얻는 것이 곤란해진다. 또, 인가전압이 5,OOOV를 넘으면, 정전흡착시에 있어 과대한 정전기력의 작용으로 반송대상물에 주름이나 상처를 발생시키기 쉬워진다.

정전흡착판은, 대체로 수평에 다수매가 겹쳐서 정치(靜置)된 반송대상물에 대해, 경사져서 배치된다. 이 경사 각도는 1도~45도의 범위인 것이 바람직하고, 특히, 5~20도의 범위가 바람직하다. 경사 각도가 1도보다 작은 경우, 정전기력이 반송대상물 전체에 작용하여, 복수매 적층된 반송대상물의 최상면만을 흡착하는 것이 곤란해지고, 다음의 대상물이 위치에서 벗어나 버릴 우려가 있다. 또, 각도가 45도보다 큰 경우, 반송대상물에 작용하는 정전기력이 작아져, 흡착 능력이 부족할 우려가 있다.

박리판은, 통상, 반송대상물에 접촉하는 박리부와, 이 박리부를 지지하는 틀부로 이루어진다. 박리부는 다수의 개구를 가진 전기 절연재료에서 이루어지는 판, 필름, 시트, 스크린, 사 등 비교적 두께가 얇은 형태의 것이 이용된다. 절연재료에서 이루어지는 세폭(細幅)의 테이프나 리본 또는 사조를 틀내에 둘러싸게 해서 평면화한 것도 바람직하다. 금속 등의 전도재료를 이용하는 것도 가능하지만, 이 경우는, 흡착판에 발현한 정전기력이 차폐되므로, 보다 공극률을 크게 하는 것이 바람직하다. 절연재료의 종류로서는, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 나일론, 폴리에틸렌 등을 사용할 수 있다. 상기 재료를 이용하는 것으로, 정전흡착판의 정전기력은 감쇠하는 일 없이 반송대상물에 작용한다. 또, 박리부를 지지하는 틀부를 구성하는 재료는, 사용에 적절한 강도를 가지는 것이면 특별히 제한되지 않는다.

박리판은 정전흡착판에, 대향하는 표면끼리가 흡착 조작시에는 접촉해 있고 박리 조작시에는 비접촉 상태가 되도록, 이동 가능하게 고정된다. 이러한 접촉·비접촉 기구의 일례로서, 양자의 틀부의 1변을 회전축으로서 고정하고, 문의 개폐와 같은 회전운동을 하도록 구성하는 예를 들 수 있다. 그 기구는, 공기압이나 유압을 이용한 실린더에 의하는 것이나, 모터 등을 이용해 회전시키는 것 등, 특별히 제한되지 않는다. 반송대상물을 흡착, 반송할 때에는, 박리판은 정전흡착판에 접촉해 있어, 충분한 정전흡착력으로 반송대상물을 유지하고, 박리시킬 때에는, 축을 중심에 부분적으로 회전운동시키는 것으로, 반송대상물을 정전흡착판보다 박리시킬 수 있다. 회전축으로서는, 경사져서 배치된 정전흡착판의 최하방변으로 하는 것이 바 람직하다.

접촉·비접촉 기구의 다른 예로서는, 예를 들면 사각형의 정전흡착판과 박리판의 각 정점에, 실린더나 가이드레일 등을 배치하는 한편, 또는 쌍방을 슬라이드시키는 방법도 들 수 있다. 어떠한 방법에 있어서도, 박리판 또는 정전흡착판의 어느 한 쪽이 동작해도 좋고, 쌍방이 동작하는 것이라도 상관없다.

박리판의 개구 패턴은, 원상, 격자상, 슬릿상 등 특별히 한정되지 않지만, 균일 패턴인 것이 바람직하다. 공극률은 5O%이상인 것이 바람직하고, 특히 8O%이상인 것이 보다 바람직하다. 박리판의 공극률이 50%미만일 때, 정전흡착판으로의 인가전압을 차단해도 박리판에 정전기력이 잔류해, 반송대상물을 빠르게 박리시키지 못하고, 반송 효율이 저하해 버릴 우려가 있다. 박리판에 다수의 개구를 설치하는 방법으로서는, 그 성형시에 임의 패턴의 다수의 개구를 미리 형성해도 좋고, 개구가 없는 상기 절연재료의 판이나 필름 등에 임의의 수단으로 소공(小孔)을 여는 방법이라도 좋다. 또, 상기 절연재료로 이루어지는 세폭의 테이프나 리본 또는 사조를, 간격을 두고 틀부에 걸치는 방법을 채택할 수도 있다.

본 발명의 정전흡착 반송장치는, 대형판으로 비교적 박육인 플라스틱 필름, 포백, 종이 등의 정전흡착할 수 있는 필름상 반송대상물의 반송에 적절하다. 흡착판 및 박리판은 반송대상물의 치수에 맞추어, 몇 개의 부분으로 나누어져 배치되어도 좋고, 형상도 방형뿐만 아니라 원형, 다각형이어도 좋다.

본 발명의 반송장치는 적당의 이동 수단에 부착해서 이용된다.

본 발명의 정전흡착 반송장치의 동작에 대해서 도1을 이용해 설명한다. 도1 은 본 발명의 반송장치의 일례를 나타낸다. 대체로 수평면 위에 복수매 적층된 반송대상물(4)의 위쪽보다, 정전흡착판(1)이 박리판(2)을 개재한 상태로 접근한다. 이때, 박리판(2)은 정전흡착판(1)에 밀착해 있는 상태가 바람직하다. 정전흡착판(1)이 반송대상물(4)에 대해서 경사져 있기 때문에, 양자의 간격은 이 경사에 따라 차이가 난다. 이 상태로 도시하지 않은 전극부에 전압을 인가하면, 정전흡착판(1)과 반송대상물(4)과의 사이의 정전기력도, 양자의 간격에 따라 강약을 일으킨다. 그 때문에, 간격이 좁은 곳에서 먼저, 최상면의 반송대상물(4)이 정전흡착판(1)에 흡착되고, 최종적으로 반송대상물(4) 전체가, 박리판(2)을 개재해 정전흡착판(1)에 흡착된다. 이러한 흡착 순서를 밟기 때문에, 적층된 반송대상물을 확실히 1매씩 흡착할 수 있어, 복수매를 동시에 흡착해 버리는 일이나, 2매째 이후의 반송대상물의 위치가 어긋나 버리는 것을 막을 수 있다. 또, 흡착할 때, 반송대상물에 주름이 들어가는 일도 없다.

다음에 박리 동작을 도2의 A)를 이용해 설명한다. 반송대상물(4)을 흡착 반송한 후, 정전흡착판(1)과 박리판(2)을 소정의 위치에 하강시키고, 도시하지 않은 축을 중심으로서 박리판(2)을 수평 상태로 부분 회전시킨다. 박리 조작시에는, 정전흡착판(1)은 전압을 인가한 상태에서도, 차단한 상태에서도 상관없다. 박리판(2)이 정전흡착판(1)에서 떨어지기 때문에, 반송대상물(4)에 작용하는 정전흡착력은 저하하고, 한층 더 박리판(2)의 잔류 대전 시간은 짧아지므로, 반송대상물(4)은 빠르게 박리된다. 또, 반송대상물(4)에의 접촉 피해도 없다. 그렇게 해서, 반송대상물(4)은 정밀도 좋게 반송 이동할 수 있다.

또한, 도1 및 3의 측면도 및 도2는, 수평면을 편의상 수직면으로서 나타낸 것이다.

실시예

정전흡착판에는 타이헤이카가쿠세이힌(주)제, 「큐론」 (등록상표) (쌍극 타입)을 사용했다. 면 치수 22Omm×260mm (A4 사이즈)의 정전흡착판을 8매, 도3과 같이 배치하고, 윗면에는 지지부를 설치해, 로봇 액츄에이터와 접합시키는 것으로 정전흡착판을 상하 좌우 방향으로 이동할 수 있도록 했다. 또, 도4에 나타낸 것처럼 박리판을 작성하고, 정전흡착판의 아랫면 (반송대상물이 접촉하는 면)에 배치했다. 박리판은, 리버시블 모터에 의해, 장변부(長邊部)를 축으로 한 회전운동을 할 수 있다.

실시예 및 비교예로 반송대상물에는 플라즈마디스플레이용 전자파 실드 스크린을 이용했다. 전자파 실드 스크린은 선경(線徑) 30μm의 폴리에스테르제 모노필라멘트를 경사 밀도 135개/인치, 위사 밀도 135개/인치에 제직(製織)한 박육 메시상 직물에 도전화 처리를 행하는 것에 의해 얻을 수 있다. 도전화 처리에 의해 얻어진 박육 메시상 직물을 세로 700mm, 가로 10O0mm, 바이어스 각도 20도에 재단, 50매 적층해, 대체로 수평인 스테이지에 정치해서 반송대상물로 했다.

반송 위치 불균형의 평가 방법은, 정전흡착판이 반송대상물을 흡착해서 반송 이동, 박리 퇴피했을 때, 이동 후의 반송대상물 단변 위치와 기준점의 간격을 밀리오더로 측정해, 5O회의 반송 이동에 대해서, 그 불균형을 산출했다. 위치 불균형 (σ50)은 작은 만큼 좋고, 5이하를 양호하다고 판단했다.

실시예 1:

정전흡착판을 수평면에 대해 10도의 경사 각도로 배치하고, 3OOmm×600mm의 개구부를 가지는 스테인리스제 틀부에 선경 20Oμm의 나일론제 모노필라멘트사를 가로 스트라이프상으로 배치하여, 공극률을 95%로 한 박리판 (도4의a)을 작성해서 설치했다. 정전흡착판에 3,OOOV의 전압을 인가했을 때, 흡착력은 5kgf였다. 이 반송장치를 이용해 반송 시험을 실시한 결과를 표 1에 나타낸다.

실시예 2:

실시예 1과 같은 구성의 반송장치를 이용해서, 정전흡착판에 1,OOOV의 전압을 인가했을 때, 흡착력은 3kgf였다. 이 조건으로 반송 시험을 실시한 결과를 표 1에 나타낸다.

실시예 3:

정전흡착판을 수평면에 대해 5도의 경사 각도로 배치하고, 3OOmm×6OOmm의 개구부를 가지는 스테인리스제 틀부에 선경 200μm의 폴리에스테르제 모노필라멘트사를 격자상에 배치하여, 공극률을 9O%로 한 박리판 (도4의 b)을 작성해서 설치했다. 정전흡착판에 3,OOOV의 전압을 인가했을 때, 흡착력은 5kgf였다. 이 반송장치를 이용해 반송 시험을 실시한 결과를 표 1에 나타낸다.

비교예 1:

정전흡착판을 수평면에 대해 평행으로(경사 각도 0도) 배치하고, 3O0mm×60Omm의 개구부를 가지는 스테인리스제 틀부에 선경 2OOμm의 나일론제 모노필라멘트사를 가로 스트라이프상에 배치하고, 공극률을 95%로 한 박리판 (도4의 a)를 작 성해서 부착했다.

정전흡착판에 3,OOOV의 전압을 인가했을 때, 흡착력은 5kgf였다. 이 반송장치를 이용해 반송 시험을 실시한 결과를 표 1에 나타낸다.

비교예 2:

정전흡착판을 수평면에 대해 1O도의 경사 각도로 배치하고, 30Omm×6OOmm의 개구부를 가지는 스테인리스제 틀부에 두께 1mm의 알루미늄판을 부착했다. 이 알루미늄판에는 개구부는 없다. 이 반송장치를 이용해서, 정전흡착판에 3,OOOV의 전압을 인가해, 반송 시험을 실시한 결과를 표 1에 나타낸다.

표 1

발명의 효과

본 발명에 의하면, 흡착 단계에 있어서, 정전흡착판이 반송대상물에 대해 각 도를 유지해서 흡착하는 조작을 하면, 일정 인가전압 조건이라도, 복수매 적층되어 있는 대상물의 최상부의 1매만을 효율 좋게 흡착할 수 있다.

또, 박리 단계에 있어서, 박리판의 표면과 정전흡착판의 표면을 떼어 놓기 때문에, 반송대상물에 미치는 정전흡착력를 충분히 저하시키는 것이 가능해져, 빠르게 반송대상물을 박리시킬 수 있다. 더해서, 정전흡착력의 제거시에 종래 볼 수 있던 스쳐서 생긴 상처, 닿아서 생긴 상처, 코 꼬임 등의 결함의 발생을 방지할 수 있어 더욱 위치 결정 정밀도가 향상한다.

Claims

내부에 전극부를 가지는 정전흡착판과, 그 전극부에 전압을 인가하는 전압인가부를 갖추고, 그 전극부에 그 전압인가부에 의해 전압을 인가하는 것에 의해서 발생하는 정전기력을 이용하고, 반송대상물을 흡착 반송하는 반송장치에 있어서, 그 정전흡착판에 대해 반송대상물측에, 다수의 개구를 가지는 박리판을 갖추고, 그 정전흡착판의 표면이 반송대상물의 표면에 대해 경사지며, 그 박리판은, 경사진 그 정전흡착판의 최하방변을 회전축으로 회전가능하도록 고정되고, 그 박리판은 그 정전흡착판에 대해 상대적으로 회전운동하는 것에 의해, 그 박리판이 그 정전흡착판에 대해 접촉상태와 비접촉상태를 반복하는 것을 특징으로 하는 반송장치.
제1항에 있어서, 박리판이 절연재료로 이루어지는 반송장치.
제1항에 있어서, 박리판의 공극률이 5O%이상인 것을 특징으로 하는 반송장치.
제1항 내지 3항의 어느 한 항에 있어서, 정전흡착판과 반송대상물의 표면과의 경사의 각도가 1~45도인 반송장치.
겹쳐진 다수의 필름상 반송대상물에서 그 반송대상물을 반송하는 것에 즈음해, 제1항 내지 3항의 어느 한 항에 기재한 반송장치를 정전흡착판과 박리판이 접촉한 상태로, 그 반송대상물 위에 그 표면에 대해 경사져서 배치하고 최상부의 1매의 반송대상물을 정전 흡착해서, 소정의 위치로 반송하고, 경사진 그 정전흡착판의 최하방변을 회전축으로 회전가능하도록 고정된 그 박리판을 회전시켜 그 정전흡착판과 그 박리판을 비접촉 상태로 해서 반송한 반송대상물을 그 반송장치에서 분리하는 일련의 조작을 반복하는 것을 특징으로 하는 반송방법.