KR20030074196A - Vacuum chuck - Google Patents
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Abstract
박리전하에 의한 회로파괴의 우려가 없는 진공 척을 제공한다.Provided is a vacuum chuck with no fear of circuit breakdown due to peeling charge.
진공 척(1)은, 상단의 일부분에 워크(W)를 착탈하는 흡착면(2)이 형성되어 있는 패드(3), 패드(3)를 유지하는 동시에 진공공간(4)을 형성하는 링(5), 그 부착나사(6), 패드(3)를 구면지지하고 있는 중간판(7) 등으로 구성되어 있고, 로봇핸드에 부착된다. 흡착면(2)은, 워크(W)의 재료가 유리일 때에는, 패드(3)의 상단면(31)으로부터 약간 돌출한 정상부 평면부(32)에 유리와 대전열의 순위가 가까운 SiO2등을 코팅함으로써 형성되어 있다.The vacuum chuck 1 is a ring (3) holding a pad (3) and a pad (3) on which a suction surface (2) for attaching and detaching a workpiece (W) is formed at a portion of an upper end thereof, and at the same time forming a vacuum space (4). 5) The attachment screw 6, the intermediate plate 7 which spherically supports the pad 3, etc., are attached to the robot hand. Suction face (2), the workpiece (W) material to when the glass, the pad (3) SiO 2, etc. are ranked charging the glass column to the top flat portion 32 which slightly protrudes close from the top end face 31 of the It is formed by coating.
흡착면을 워크와 대전열의 순위가 가까운 재료로 하므로, 흡착면을 워크로부터 착탈할 때에 워크에 발생하는 박리대전량을 저감시키고, 워크의 회로파괴를 방지할 수 있다.Since the adsorption surface is made of a material having a close rank between the workpiece and the electrification heat, the amount of peeling charge generated on the workpiece when the adsorption surface is detached from the workpiece can be reduced, and circuit breakage of the workpiece can be prevented.
Description
본 발명은, 전자회로가 형성되는 기판의 외면에 착탈되는 흡착면을 구비하고 있고 상기 기판의 이동에 사용되는 진공 척에 관한 것이며, 반도체소자의 제조공정이나 그 응용품인 박막 트랜지스터(TFT) 액정패널의 제조공정 등의 정전기에 의해 회로소자가 파괴될 우려가 있는 공정에서의 기판의 핸들링에 이용된다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a vacuum chuck having a suction surface detachable from an outer surface of a substrate on which an electronic circuit is formed, and used for movement of the substrate. It is used for the handling of the substrate in a process in which a circuit element may be destroyed by static electricity, such as a manufacturing process of a panel.
트랜지스터 회로가 형성되는 액정 유리기판 등의 워크의 제조공정에서는, 워크의 이동은, 통상 진공 척을 장비한 핸드 등을 구비한 로봇에 의해 행해진다. 이와 같은 진공 척은, 예를 들면 일본 특개평 7-237765호 공보에 개시된 플로팅형 진공 척과 같이, 워크흡착부의 구조면에서 개량된 것이 여러가지 제안되어 있다. 한편, 이와 같은 종래의 진공 척의 흡착부의 재료로서는, 비교적 딱딱한 PI나 PEEK와 같은 경질수지재가 사용되는 것이 일반적이었다.In the manufacturing process of workpiece | work, such as a liquid crystal glass substrate in which a transistor circuit is formed, movement of a workpiece | work is normally performed by the robot provided with the hand etc. equipped with a vacuum chuck. Such vacuum chucks have been proposed in various ways, for example, in terms of the structure of the work adsorption portion, such as the floating vacuum chucks disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-237765. On the other hand, as a material of the adsorption part of such a conventional vacuum chuck, it is common to use a hard resin material such as relatively hard PI or PEEK.
그렇지만, 흡착부를 상기와 같은 재료로 하면, 워크 핸들링시, 진공 척의 흡착을 해제하여 그 흡착부를 워크로부터 떼어낼 때에 박리 대전현상이 발생하여, 워크에 800~1500V의 전압에 상당하는 전하가 대전한다는 문제가 있었다. 그리고, TFT 액정패널의 제조공정에서는, 그 머더유리의 대형화와 박판화의 진전에 의해, 박리대전에 의해 트랜지스터 회로가 파괴되기에 이를 때 까지의 내정전기 여유(margin)가 감소하여, 정전기 파괴의 위험성이 증대하고 있다.However, if the adsorption unit is made of the same material as above, a peeling charging phenomenon occurs when the suction of the vacuum chuck is released and the adsorption unit is removed from the work during handling of the work, so that a charge corresponding to a voltage of 800 to 1500 V is charged to the work. There was a problem. In the manufacturing process of the TFT liquid crystal panel, due to the enlargement and thinning of the mother glass, the margin of static electricity until the transistor circuit is destroyed by peeling charging decreases, and thus the risk of static electricity destruction. This is increasing.
또한, 이와 같은 대전은, 유리에 접촉하는 접촉부에 전기적 도체를 사용했다고 해도, 유리기판 상면에 잔류하는 전하 때문에, 유도대전에 의한 박리대전을 방지하는 것이 어려웠었다.In addition, such charging was difficult to prevent peeling charging due to induction charging because of the charge remaining on the upper surface of the glass substrate even when an electrical conductor was used for the contact portion in contact with the glass.
본 발명은 종래기술에서의 상기 문제를 해결하고, 박리대전에 의한 회로파괴의 우려가 없는 진공 척을 제공하는 것을 과제로 한다.This invention solves the said problem in the prior art, and makes it a subject to provide the vacuum chuck which does not have the concern of circuit destruction by peeling charging.
도 1은 본 발명을 적용한 진공 척의 구성예를 도시하는 단면도이고, (a) 및 (b)는 각각 전체 및 부분을 도시한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing which shows the structural example of the vacuum chuck which applied this invention, and (a) and (b) show the whole and part, respectively.
도 2는 상기 진공 척이 장착된 로봇핸드의 일예를 도시하고, (a)는 평면도이고 (b)는 (a)의 b-b선 단면도이다.Fig. 2 shows an example of the robot hand mounted with the vacuum chuck, where (a) is a plan view and (b) is a sectional view taken along the line b-b of (a).
도 3 (a) 내지 (d)는 상기 진공 척을 장착한 로봇핸드이고 워크를 이동시킬 때의 상태를 도시하는 설명도이다.Fig.3 (a)-(d) is explanatory drawing which shows the state at the time of moving a workpiece | work with the robot hand equipped with the said vacuum chuck.
(부호의 설명)(Explanation of the sign)
1: 진공 척1: vacuum chuck
2: 흡착면2: adsorption surface
W: 워크(기판)W: Work board
Wb: 이면(외면)Wb: back side (outside)
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1의 발명은, 전자회로가 형성되는 기판의 외면에 착탈되는 흡착면을 구비하고 있고 상기 기판의 이동에 사용되는 진공 척에 있어서,MEANS TO SOLVE THE PROBLEM In order to solve the said subject, the invention of Claim 1 is equipped with the adsorption surface detachable to the outer surface of the board | substrate in which an electronic circuit is formed, The vacuum chuck used for the movement of the said board | substrate,
상기 흡착면의 재료는, 상기 기판의 표면의 재료와 동일한 재료 또는 대전열에서 상기 기판의 재료의 순위에 가까운 순위를 갖는 대전순위 근사재료중 어느 하나의 재료인 것을 특징으로 한다.The material of the adsorption surface is any one of the same material as the material of the surface of the substrate or a charge ranking approximation material having a ranking close to that of the material of the substrate in the charging heat.
(발명의 실시형태)Embodiment of the Invention
도 1은 본 발명을 적용한 진공 척의 구조예를 도시하고, 도 2는 이 진공 척이 부착된 워크 핸들링용의 로봇핸드의 일부분의 구조예를 도시한다.Fig. 1 shows a structural example of a vacuum chuck to which the present invention is applied, and Fig. 2 shows a structural example of a part of a robot hand for workpiece handling with this vacuum chuck attached.
진공척(1)은, 트랜지스터 회로 등의 전자회로가 형성되는 기판인 액정 유리기판으로 이루어지는 워크(W)의 외면으로서 통상 이면(Wb)에 착탈되는 흡착면(2)을 구비하고 있고, 워크(W)의 이동에 사용되는 것이다. 흡착면(2)의 재료는, 워크(W)의 이면(Wb)의 재료이고 워크 전체의 재료인 유리와 동일한 재료인 유리로 이루어지든지, 또는, 대전열에서 유리의 순위에 가까운 순위를 갖는 재료로서 예를 들면 유리의 주성분을 차지하는 실리카(SiO2)나 파인세라믹의 1종인 질화규소(SiN, Si3N4) 등의 대전순위 근사재료중 어느 하나의 재료로 이루어진다.The vacuum chuck 1 is provided with an adsorption surface 2 detachably attached to the rear surface Wb as an outer surface of a workpiece W made of a liquid crystal glass substrate, which is a substrate on which electronic circuits such as transistor circuits are formed. W) is used to move. The material of the adsorption surface 2 is made of glass which is the same material as glass which is the material of the back surface Wb of the workpiece W and the material of the whole workpiece, or has a ranking close to that of the glass in the electrified heat. for silica, which accounts for the main component of the example as a glass material (SiO 2) or silicon nitride, one member of fine ceramics (SiN, Si 3 N 4) made of any one material of the charging rank approximation material such as.
이와 같은 진공 척(1)은, 일반적인 구조부분으로서, 상단의 일부분에 상기 흡착면(2)이 형성되어 있고 외측이 부분구면으로 되어 있고 속에 공간부를 갖는 패드(3), 이 공간부내에서 패드(3)를 가동한 상태에서 유지하는 동시에 적당한 진공공간(4)을 형성하도록 설치된 플랜지부착 링(5), 이것을 부착하기 위한 나사(6), 패드(3)를 구면지지하여 나사(6)를 고정하는 동시에 진공공간(4)을 형성하기 위한 원형의 중간판(7), 등으로 구성되어 있고, 통상 로봇핸드(100)의 2매의 핸드(101)에 나사에 의해 부착된다.Such a vacuum chuck 1 is a general structural part, wherein the suction surface 2 is formed at a part of the upper end, and the pad 3 has a space portion in the outer side, and has a space portion therein. 3) The screw 6 is fixed by spherically supporting the flange attaching ring 5, the screw 6 for attaching it, and the pad 3 so as to maintain the movable state and to form an appropriate vacuum space 4. At the same time, it is composed of a circular intermediate plate 7 for forming the vacuum space 4 and the like, and is usually attached to the two hands 101 of the robot hand 100 by screws.
본 예의 로봇핸드(100)는, 중간판(7)을 개재하여 진공 척(1)이 각각 2개소에 부착되어 있고 속에 상기 진공공간(4)과 도통하는 진공통로(101a)가 형성되어 있는 상기 2매의 핸드(101), 이들이 나사(103)에 의해 부착되어 있고 상기 진공통로(101a)와 도통하는 진공중간로(104a)가 속에 형성되어 있는 연결판(104), 등에 의해 구성되어 있다. 이 로봇핸드(100)는 도시하지 않은 로봇에 장착되고, 진공중간로(104a)는 로봇에 부착된 도시하지 않은 진공배관에 접속된다.In the robot hand 100 of the present example, the vacuum chucks 1 are attached to two places through the intermediate plate 7, and the vacuum passage 101a is formed in the interior of the robot hand 100. It consists of two hands 101, the connecting plate 104 which is attached by the screw 103, and the vacuum intermediate path 104a which is electrically connected with the said vacuum path 101a is formed in it. The robot hand 100 is mounted on a robot (not shown), and the vacuum intermediate path 104a is connected to a vacuum pipe (not shown) attached to the robot.
흡착면(2)은, 도 1(b)에도 도시하는 바와 같이, 패드(3)의 상단면(31)으로부터 약간 돌출한 정상부 평면부(32)에 형성된다. 그리고, 상기와 같이 워크(W)와 동일한 유리 또는 SiO2나 SiN 등의 재료로 이루어진다. 이 경우, 흡착면(2)이 형성되는 패드(3)의 전체 또는 정상부 평면부(32)를 이와 같은 재료로 해도 좋지만, 본 예에서는, 정상부 평면부(32)에 SiO2등을 코팅함으로써 흡착면(2)을 형성하고 있다. SiO2는 특히 코팅이 용이하고 저렴하여, 본 용도에 적당한 제료이다. 워크(W)가 실리콘 웨이퍼일 때에는, 흡착면(2)에 실리콘(Si)을 코팅하는 것이 좋다. 이와 같은 코팅은, 밀착강도가 충분히 얻어지도록 예를 들면 스퍼터링에 의해 행해진다.As shown in FIG. 1 (b), the suction surface 2 is formed on the top planar portion 32 which slightly protrudes from the upper end surface 31 of the pad 3. And, it made of a material such as a workpiece (W) and the same glass or SiO 2 or SiN, as described above. In this case, the whole or top planar part 32 of the pad 3 in which the adsorption surface 2 is formed may be such a material, but in this example, adsorption is carried out by coating SiO 2 or the like on the top planar part 32. The surface 2 is formed. SiO 2 is particularly easy and inexpensive to coat, making it a suitable material for this application. When the workpiece W is a silicon wafer, it is preferable to coat silicon (Si) on the suction surface 2. Such coating is performed by, for example, sputtering so that adhesion strength is sufficiently obtained.
이 경우, 워크(W)에 접촉하는 접촉면만이 워크(W)에의 대전성에 영향을 미치므로, 코팅의 두께는 문제가 되지 않는다. 따라서, 예를 들면, 수십μ 정도의 통상의 코팅두께로 되면 좋다. 또, 패드(3)의 상단면(31)은, 통상의 면취가공에 의해 정상부 평면부(32)로부터 하방으로 퇴피한 형상으로 이루어지므로, 이 부분은 대전성에 전혀 영향을 미치지 않는다. 따라서, 이 부분에의 코팅은 불필요하다.In this case, only the contact surface in contact with the work W affects the chargeability to the work W, so the thickness of the coating does not matter. Therefore, what is necessary is just a normal coating thickness, for example about tens of micrometers. Moreover, since the upper end surface 31 of the pad 3 is formed in the shape which retracted downward from the top planar part 32 by normal chamfering processing, this part does not affect charging property at all. Therefore, coating on this part is unnecessary.
이상과 같은 진공 척은 다음과 같이 운전되어 그 작용효과를 발휘한다.The vacuum chuck as described above is operated as follows to exert its effect.
워크(W)는, 최대로 1m각 정도의 크기의 유리기판이고, 트랜지스터 회로를 사진제판하는 코터나 노광기나 열처리 장치 등에서의 TFT의 각종 에레이 공정을 거쳐서 액정 유리기판으로서 제작된다. 그리고, 이와 같은 각 공정에서, 본 발명을 적용한 진공 척(1)을 장비한 로봇핸드(100)를 가지는 로봇에 의해, 각 공정내의 기계장치 사이나 반송계와의 사이에서 워크(W)가 이동되는 것으로 된다.The workpiece | work W is a glass substrate of the magnitude | size of the maximum at about 1m each, and is produced as a liquid crystal glass substrate through various erasing processes of TFT in the coater, the exposure machine, the heat processing apparatus, etc. which photo-translate a transistor circuit. And in each of these processes, the workpiece | work W moves by the robot which has the robot hand 100 equipped with the vacuum chuck 1 which applied this invention between the machinery in each process, or between a conveying system. It becomes.
이 이동은 예를 들면 도 3에 도시하는 바와 같이 행해진다. 동도(a) 및 (b)에서는, 전공정의 장치의 기판받이(200) 등에 얹혀진 워크(W)의 아래에 진공 척(1)을 구비한 로봇의 핸드(101)가 삽입되고, 화살표시와 같이 상승하고, 워크(W)가 기판받이(200)로부터 들어 올려져서 진공 척(1)의 패드(3)의 흡착면(2)상에 올려 놓여지고, 이것과 동시에 진공계가 작동하여, 순차 진공중간로(104a), 진공통로(101a), 진공공간(4)에 부압이 형성되고, 워크(W)가 진공 척(1)에 흡착되어서 로봇핸드(100)에 확실하게 유지된다.This movement is performed as shown in FIG. 3, for example. In Figs. (A) and (b), the hand 101 of the robot provided with the vacuum chuck 1 is inserted below the workpiece W placed on the substrate support 200 or the like of the apparatus of the previous step, as shown by the arrow. As a result, the work W is lifted from the substrate support 200 and placed on the suction surface 2 of the pad 3 of the vacuum chuck 1, and at the same time, the vacuum system is operated to sequentially operate the vacuum intermediate. A negative pressure is formed in the furnace 104a, the vacuum passage 101a, and the vacuum space 4, and the workpiece | work W is attracted to the vacuum chuck 1, and is hold | maintained firmly in the robot hand 100. As shown in FIG.
동도(c) 및 (d)에서는, 워크(W)를 흡착지지한 핸드(101)가 로봇에 의해 반송계 또는 후가공의 장치의 기판받이(300) 등의 위로 이동되고, 진공계의 작동이 해제되어 워크(W)가 단지 흡착면(2)에 올라간 상태로 된 후, 핸드(101)가 화살표시와 같이 하강하여 워크(W)가 가판받이(300)에 올려놓이고, 워크(W)로부터 이격된 패드(3) 및 핸드(101)가 워크(W)의 아래의 위치로부터 퇴피하여, 워크이동이 완료한다.In Figures (c) and (d), the hand 101 on which the workpiece W is adsorbed and supported is moved by the robot onto the substrate tray 300 or the like of the transfer system or post-processing device, and the operation of the vacuum system is released. After the work W has just risen to the suction surface 2, the hand 101 is lowered as shown by the arrow, and the work W is placed on the kiosk 300, and is spaced apart from the work W. The pad 3 and the hand 101 which have been retracted are retracted from the position below the work W, and the work movement is completed.
이때, 종래와 같이 워크(W)와 접촉하고 있는 흡착면이 패드(3)와 일체로 예를 들면 테플론(등록상표)과 같은 재료일 때에는, 박리대전에 의해 워크(W)에 800V~1500V의 고전위를 갖는 전하가 잔류한다. 그리고, 워크(W)가 어스될 때에 이 전하에 의해 전류가 흘러, 워크(W)에 형성되어 있는 트랜지스터 회로가 파괴될 우려가 있다. 특히 TFT에서는 그 경향이 현저하다.At this time, when the adsorption surface in contact with the workpiece W is made of a material such as Teflon (registered trademark) integrally with the pad 3 as in the prior art, the workpiece W may be 800V to 1500V by peeling charging. A charge with a high potential remains. And when the workpiece | work W is earthed, electric current flows by this electric charge, and there exists a possibility that the transistor circuit formed in the workpiece | work W may be destroyed. Especially in the TFT, the tendency is remarkable.
이에 대해 본 발명을 적용한 진공 척(1)에서는, 흡착면(2)이 워크(W)의 재료인 유리와 동일한 유리 또는 유리의 주성분을 이루는 실리카나 질화규소 등의 대전서열이 근사한 재료 또는 그 코팅재이기 때문에, 박리전하의 전하량이 충분히 작은 값으로 된다.On the other hand, in the vacuum chuck 1 to which the present invention is applied, the adsorption surface 2 is a material having a cool charge sequence, such as silica or silicon nitride, which forms the main component of glass or glass which is the same as the glass of the workpiece W, or a coating material thereof. Therefore, the charge amount of the peeling charges becomes a value sufficiently small.
물질의 대전열을 플러스측에서부터 마이너스측으로 예시하면, 아세테이트-유리-인모-나일론----------폴리에틸렌-염화비닐-KEL·F-테플론(등록상표)로 되어 있다. 따라서, 유리와 종래의 진공 척의 패드재료인 테플론(등록상표)은, 대전열의 순위가 플러스측과 마이너스측으로 가장 이격되어 있고, 박리대전량이 많아지는 재료관계로 되어 있는데에 대해, 유리와 그 주성분인 실리카 등의 대전열에서의 순위는 가깝기 때문에, 박리대전량이 극히 근소하게 된다. 그 결과, 종래의 두께 0.7mm~1.1mm의 유리가 얇아져서 두께 0.5mm~0.6mm의 유리로 되어도, 정전기 파괴를확실하게 방지할 수 있다.Exemplary electrification heat from the positive side to the negative side is made of acetate-glass-human-nylon-polyethylene-vinyl chloride-KEL.F-Teflon (registered trademark). Therefore, Teflon (registered trademark), which is a pad material of glass and a conventional vacuum chuck, has a material relationship in which the order of charging heat is most spaced apart on the plus side and the minus side, and the peeling charge amount is increased. Since the ranking in the heat of charge such as silica is close, the peeling charge is extremely small. As a result, even if the glass of conventional thickness 0.7mm-1.1mm becomes thin and becomes glass of thickness 0.5mm-0.6mm, electrostatic destruction can be reliably prevented.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 전자회로가 형성되는 기판의 외면에 착탈되는 진공척의 흡착면의 재료를, 기판의 표면의 재료와 동일한 재료 또는 대전열에서 기판의 재료의 순위에 가까운 순위를 갖는 대전순위 근사재료중 어느 하나의 재료로 하므로, 진공 척이 로봇핸드 등에 장착되어, 기판의 제조공정중에 기판을 이동시키기 위해 흡착면을 기판으로부터 뗄 때에 발생하는 박리대전의 전하량이 충분히 저감되고, 기판이 대형화된 경우에도, 종래의 통상의 진공 척에서 발생할 우려가 높았던 박리대전에 의한 전자회로의 파괴를 확실하게 방지할 수 있다.As described above, according to the present invention, the material of the adsorption surface of the vacuum chuck detachable to the outer surface of the substrate on which the electronic circuit is formed is charged with the same material as the material of the surface of the substrate or the order close to that of the material of the substrate in the electrification heat. Since the material is any one of the rank approximation materials, the vacuum chuck is mounted on the robot hand or the like, and the amount of charge of the peeling charge generated when the suction surface is removed from the substrate to move the substrate during the manufacturing process of the substrate is sufficiently reduced. Even when it is enlarged, it is possible to reliably prevent the destruction of the electronic circuit due to the peeling charge, which is highly likely to occur in a conventional vacuum chuck.
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