JPH07257751A - 静電浮上搬送装置及びその静電浮上用電極 - Google Patents

静電浮上搬送装置及びその静電浮上用電極

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JPH07257751A
JPH07257751A JP6048175A JP4817594A JPH07257751A JP H07257751 A JPH07257751 A JP H07257751A JP 6048175 A JP6048175 A JP 6048175A JP 4817594 A JP4817594 A JP 4817594A JP H07257751 A JPH07257751 A JP H07257751A
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electrostatic levitation
voltage
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Toshiro Higuchi
俊郎 樋口
巨 ▲靭▼
Kiyo Jin
Manabu Kanemoto
金本　　学
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Kanagawa Academy of Science and Technology
Mitsubishi Materials Corp
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Kanagawa Academy of Science and Technology
Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 リード部における電極の損傷がなく、最大吸
引力及び浮上剛性を向上させ、的確に浮上体の搬送を行
うことができる、信頼性の高い静電浮上搬送装置及びそ
の静電浮上用電極を提供する。 【構成】 静電浮上用電極１０は、円形状の絶縁基板４
上に分離帯１１ａ，１１ｂを挟んで、４等分に配置され
ている。これらの４つの扇状の電極１０ａ，１０ｂ，１
０ｃ，１０ｄに正電圧と負電圧とが交互に印加される。
また、電荷の集中を防ぐために、これらの扇状の電極１
０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの角部にはＲが形成され
ており、更に、扇状の電極１０ａの外側面にはリード線
１２ａが、扇状の電極１０ｂの外側面にはリード線（図
示なし）が、扇状の電極１０ｃの外側面にはリード線１
２ｃが、扇状の電極１０ｄの外側面にはリード線１２ｄ
がそれぞれ接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、静電吸引力を用いた浮
上体の静電浮上搬送装置及びその静電浮上用電極に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、半導体工業や精密機械工業など、
極めてクリーン度の高い作業環境が、多岐の分野におい
て要求されるようになってきている。クリーン度を向上
させるためには、塵埃の除去とともに、塵埃の発生を防
ぐため、機械的接触を伴わない非接触の搬送機構の開発
が望まれてきている。
【０００３】そこで、本願発明者等はシリコンウエハな
どの板状物体を、非接触でハンドリング及び搬送する機
構を開発するために、フィードバック制御による直流静
電浮上の研究を重ねてきた。図７に板状の物体を浮かせ
る静電浮上装置の構造例を示す。この図において、絶縁
基板４上の電極１に対して、所定のギャップを介して浮
上体２に働く静電吸引力が、浮上体２の重量と釣り合う
ように、電極１に印加する電圧を制御することにより、
浮上体２を空中に浮かせる。完全無接触な浮上を得るた
めには、浮上体２の運動を５つの方向から拘束する必要
がある。通常、電極１はいくつかの部分に分かれてい
る。
【０００４】図８に従来用いられた静電浮上用電極の平
面図を示す。この図において、電極全体は４つの部分に
分かれている。外側に均等に配置されている３つの電極
６ａ、６ｂ、６ｃは形も面積も同じで、１つのリングを
形成している。中心の電極６ｄは円板状になっており、
その面積は外側の３つの電極の面積の和である。外側の
３つの電極６ａ、６ｂ、６ｃには、同じ極性の電圧（例
えば、正電位）が印加されているが、中心電極６ｄには
極性が反対の電圧（例えば、負電位）が印加されてい
る。浮上体（図示なし）の電位をゼロボルトに保つた
め、中心電極６ｄに印加される電圧の絶対値は、外側の
３つの電極に印加されている電圧の平均値になってい
る。
【０００５】また、中心の電極６ｄにはリード線７ａに
より、周囲の電極６ａ、６ｂ、６ｃにはリード線８ａ〜
８ｃにより、それぞれ電圧が印加されるようになってい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の静電浮上用電極は、以下に示すような問題を有
することが発見された。 （イ）中心電極６ｄのリード線７ａは、外側の電極６ａ
と６ｂの間に挟まれており、電極とリード線との間の隙
間が小さいと、電極とリード線との間に、放電破壊が起
こりやすく、リード線が簡単に切れてしまい、電極全体
が使用できなくなる。電極が薄い蒸着膜でできている場
合に特に問題である。従来、この問題を解決するため、
電極とリード線との間の隙間を大きくする方法が採用さ
れた。しかしながら、隙間を大きくすることは、電極の
面積を小さくすることになり、最大静電吸引力及び浮上
剛性を下げてしまう。
【０００７】（ロ）中心電極６ｄの面積が外側の電極６
ａの面積の３倍であるため、同じ値の電圧が印加される
場合に、中心電極６ｄのリード線７ａを流れる電流は、
外側の電極６ａのリード線８ａを流れる電流の３倍にな
り、抵抗による発熱でリード線７ａは破壊され易い。電
極が薄い蒸着膜でできている場合には、特に、問題であ
る。
【０００８】本発明は、上記問題点を除去し、リード部
における電極の損傷がなく、最大静電吸引力及び浮上剛
性を向上させ、的確に浮上体の搬送を行うことができる
信頼性の高い、静電浮上搬送装置及びその静電浮上用電
極を提供することを目的とする。
【０００９】
【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、静電吸引力を用いた浮上体の静電浮上搬
送装置において、（ａ）正電圧が印加される電極と負電
圧が印加される電極とを絶縁基板上に均等に分割して配
置するとともに、それらの全ての電極の外側面から導出
されるリード線を有する静電浮上用電極と、（ｂ）この
静電浮上用電極と対向する浮上体と、（ｃ）前記静電浮
上用電極と浮上体とのギャップを検出する変位センサ
と、（ｄ）前記静電浮上用電極への印加電圧を制御する
制御器と、（ｅ）前記静電浮上用電極への電圧の印加に
より、前記浮上体を静電吸引力により吸引して無接触状
態で保持して搬送を行い、浮上体が予定された位置に至
ると、前記静電浮上用電極への電圧の遮断により、前記
浮上体を前記静電浮上用電極より離脱させるようにした
ものである。
【００１０】また、静電吸引力を用いた浮上体の静電浮
上搬送装置の静電浮上用電極において、絶縁基板上に均
等に多分割されるとともに、交互に正電圧と負電圧が印
加される電極と、この電極の全ての外側面から導出され
るリード線とを設けるようにしたものである。また、電
極の角部にはＲを形成するようにしたものである。
【００１１】
【作用】本発明によれば、上記したように、静電吸引力
を用いた浮上体の静電浮上搬送装置において、正電圧が
印加される電極と負電圧が印加される電極とを絶縁基板
上に均等に分割して配置するとともに、それらの全ての
電極の外側面から導出されるリード線を有する静電浮上
用電極と、この静電浮上用電極と対向する浮上体と、前
記静電浮上用電極と浮上体とのギャップを検出する変位
センサと、前記静電浮上用電極への印加電圧を制御する
制御器と、前記静電浮上用電極への電圧の印加により、
前記浮上体を静電吸引力により吸引して無接触状態で保
持して、搬送を行い、浮上体が予定された位置に至る
と、前記静電浮上用電極への電圧の遮断により、前記浮
上体を前記静電浮上用電極より離脱させるようにしたの
で、リード部における電極の損傷がなく、最大吸引力及
び浮上剛性を向上させ、確実に浮上体の搬送を行うこと
ができる。
【００１２】また、その静電浮上用電極は、絶縁基板上
に均等に多分割、例えば、４分割されるとともに、交互
に正電圧と負電圧が印加される電極と、この電極の全て
の外側面から導出されるリード線とを具備するようにし
たので、従来のように、電極とリード線との間の放電破
壊によるリード線の断線や、中心電極のリード線を流れ
る電流が過大になり、リード部における電極の損傷がな
く、確実な電圧の印加を行うことができる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例について図を参照しな
がら詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施例を示
す静電浮上搬送装置の概略構成図、図２は本発明の静電
浮上搬送装置によるシリコンウエハの搬送例を示す図で
ある。まず、本発明の静電浮上搬送装置の概略構成につ
いて図１を用いて説明する。
【００１４】円形状の絶縁基板４上には分離帯１１ａ，
１１ｂを挟んで、均等に分割された４つの扇状の電極１
０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが配置された静電浮上用
電極１０が設けられる。これらの４つの扇状の電極１０
ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに、正電圧と負電圧とが交
互に印加されるが、その場合、電荷の集中を防ぐため
に、これらの扇状の電極１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０
ｄの角部にはＲが形成されており、更に、扇状の電極１
０ａの外側面にはリード線１２ａが、扇状の電極１０ｂ
の外側面にはリード線１２ｂ（図示なし）が、扇状の電
極１０ｃの外側面にはリード線１２ｃが、扇状の電極１
０ｄの外側面にはリード線１２ｄが、それぞれ接続され
ている。
【００１５】この静電浮上用電極１０と対向するよう
に、浮上体２が配置される。その静電浮上用電極１０と
浮上体２とのキャップは変位センサ１４，１５（図示な
し），１６，１７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１８に送られる。制御器１８は入力
信号と目標値を比較し、その偏差を演算処理し、浮上体
が目標位置に安定に浮上できるのに必要な電圧信号Ｖ
１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を作りだし、それぞれを電極１０
ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄへ印加する。
【００１６】このように、電極１０ａ，１０ｂ，１０
ｃ，１０ｄへの印加電圧を制御することによって、電極
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと浮上体との間の静電
吸引力を制御し、浮上体を無接触で浮上させる。次に、
この静電浮上搬送装置によるシリコンウエハの搬送例を
図２を用いて説明する。
【００１７】（１）図２（ａ）に示すように、静電浮上
用電極１０は上方（点線位置）にある（ステップ）。
その位置から、静電浮上用電極１０が下がって、載置台
２２に置かれている浮上体、例えば、シリコンウエハ２
１に接近し、所定の位置に停止する。そして、電極１０
に制御された電圧を印加し、静電吸引力により、シリコ
ンウエハ２１を無接触状態で浮上させる（ステップ
）。
【００１８】例えば、直径４インチのシリコンウエハ
（厚さ５５０μｍ，９．７ｇ）を、４００μｍのギャッ
プを介して浮上させるには、約９１４Ｖの印加電圧が必
要である。一方、大気や真空の破壊電界は３．０Ｖ／μ
ｍなので、ギャップ４００μｍでは、最大１．２ｋＶま
で電圧を印加することができ、電界破壊の恐れはない。 （２）その状態で、図２（ｂ）に示すように、静電浮上
用電極１０を移動させることにより、シリコンウエハ２
１を搬送することができる（ステップ）。
【００１９】（３）そして、図２（ｃ）に示すように、
所定のシリコンウエハ２１の搬送位置に至ると、静電浮
上用電極１０を停止させて、静電浮上用電極１０への電
圧供給を遮断すると、シリコンウエハ２１は静電浮上用
電極１０から離脱し、シリコンウエハ２１は所定位置２
３に残される（ステップ）。 （４）そこで、静電浮上用電極１０を上方へ移動させ
て、次のサイクルに備える（ステップ）。
【００２０】なお、これは、静電浮上搬送装置の一例に
過ぎず、多種多様の搬送工程や搬送位置の変更を行うこ
とができることは言うまでもない。このような静電浮上
装置に用いる静電浮上用電極について、以下に説明す
る。図３は本発明の第１の実施例を示す静電浮上用電極
の平面図である。図３に示すように、この実施例の静電
浮上用電極１０は、外形はシリコンウエハなどの円板形
状を有する浮上体と同様の直径を有する円形状の絶縁基
板４からなっている。そして、形も面積も同じ、扇状に
なっている４つの電極１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ
が、絶縁基板４上に分離帯１１ａ，１１ｂを挟んで、４
等分に配置されている。換言すれば、分離帯１１ａ，１
１ｂにより、均等に４分割されている。
【００２１】そこで、４つの扇状の電極１０ａ，１０
ｂ，１０ｃ，１０ｄに、正電圧と負電圧とが交互に印加
されるようになっている。また、電荷の集中を防ぐため
に、これらの扇状の電極１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０
ｄの角部にはＲ１３が形成されている。更に、これらの
扇状の電極１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの外側面に
は、前記電圧を印加するためのリード線が接続されてい
る。すなわち、扇状の電極１０ａの外側面にはリード線
１２ａが、扇状の電極１０ｂの外側面にはリード線１２
ｂが、扇状の電極１０ｃの外側面にはリード線１２ｃ
が、扇状の電極１０ｄの外側面にはリード線１２ｄがそ
れぞれ接続されている。
【００２２】ここで、電極の製作例について説明する。
フォトリソグラフィ・エッチングにより、感光基板上に
電極パターンを形成する。その感光基板を厚さ１５ｍｍ
の絶縁基板に張り付ける。その条件の一例を示すと、 （１）露光：プリント基板用露光装置により３分間露光
後、有機系現像液を用いて現像を行う。
【００２３】（２）エッチング：前記感光基板専用のエ
ッチング液により、感光基板上の銅箔をエッチングし、
電極パターンを形成する。 （３）レジスト剥離：有機系剥離液により、エッチング
パターン上のレジストを除去する。 図４は本発明の第２の実施例を示す静電浮上用電極の平
面図である。
【００２４】図４に示すように、この実施例の静電浮上
用電極３０は、図５に示すような、穴４２が開いている
ディスク４１の静電浮上に利用できる。この実施例にお
ける静電浮上用電極３０は、中央にディスク４１の穴４
２に対応した円形の分離領域３１ｅを有する点を除け
ば、図３の電極構成と略同様である。すなわち、４つの
略扇状の電極３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄが円形状
の絶縁基板４上に分離帯３１ａ，３１ｂ及び円形の分離
領域３１ｅを挟んで４等分に配置されている。換言すれ
ば、分離帯３１ａ，３１ｂ及び円形の分離領域３１ｅに
より、均等に４分割されている。
【００２５】そこで、これらの４つの略扇状の電極３０
ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄには、正電圧と負電圧とが
交互に印加されるようになっている。また、電荷の集中
を防ぐため、４つの略扇状の電極３０ａ，３０ｂ，３０
ｃ，３０ｄの各々の角部にはＲ３３が形成されている。
更に、これらの略扇状の電極３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，
３０ｄの外側面には、電圧を印加するためのリード線が
接続されている。すなわち、略扇状の電極３０ａの外側
面にはリード線３２ａが、略扇状の電極３０ｂの外側面
にはリード線３２ｂが、略扇状の電極３０ｃの外側面に
はリード線３２ｃが、略扇状の電極３０ｄの外側面には
リード線３２ｄがそれぞれ接続されている。
【００２６】図６は本発明の第３の実施例を示す静電浮
上用電極の平面図である。図６に示すように、この実施
例の静電浮上用電極４０は、矩形の絶縁基板５０上に４
つの正方形の電極４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄが、
分離帯４１ａ，４１ｂを挟んで４等分に配置されてい
る。換言すれば、分離帯４１ａ，４１ｂにより、均等に
４分割されている。
【００２７】そこで、これらの４つの正方形の電極４０
ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄには、正電圧と負電圧とが
交互に印加されるようになっている。また、電荷の集中
を防ぐため、４つの正方形の電極４０ａ，４０ｂ，４０
ｃ，４０ｄの各々の角部にはＲ４３が形成されている。
更に、これらの正方形の電極４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，
４０ｄの外側面には、電圧を印加するためのリード線が
接続されている。すなわち、正方形の電極４０ａの外側
面にはリード線４２ａが、正方形の電極４０ｂの外側面
にはリード線４２ｂが、正方形の電極４０ｃの外側面に
はリード線４２ｃが、正方形の電極４０ｄの外側面には
リード線４２ｄがそれぞれ接続されている。
【００２８】このように構成される静電浮上用電極４０
は、正方形の板状物体の静電浮上に利用できる。また、
図示しないが、４つの長方形の電極からなる静電浮上用
電極を構成することにより、長方形の板状物体の静電浮
上に利用できることは言うまでもない。更に、上記した
４つの矩形の電極からなる静電浮上用電極の中央部に、
円形状の分離領域を形成するようにしてもよい。
【００２９】また、電極の面積が低減されても、浮上に
必要な吸引力と浮上剛性が得られる限り、電極の形状を
種々変形することは可能である。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き
種々の変形が可能であり、それらを本発明の範囲から排
除するものではない。
【００３０】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、リード部における電極の損傷がなく、最大吸引
力及び浮上剛性を向上させ、的確に浮上体の搬送を行う
ことができる。また、静電浮上用電極に対して、確実な
電圧の印加を行うことができる。
【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】本発明の静電浮上搬送装置によるシリコンウエ
ハの搬送例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施例を示す静電浮上用電極の
平面図である。
【図４】本発明の第２の実施例を示す静電浮上用電極の
平面図である。
【図５】本発明の第２の実施例を示す静電浮上体として
の穴が開いているディスクの平面図である。
【図６】本発明の第３の実施例を示す静電浮上用電極の
平面図である。
【図７】従来の板状の物体を浮かせる静電浮上装置の構
造例を示す図である。
【図８】従来の静電浮上用電極の平面図である。
【符号の説明】
２ 浮上体 ４ 円形状の絶縁基板 １０，３０，４０ 静電浮上用電極 １０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ 扇状の電極 １１ａ，１１ｂ，３１ａ，３１ｂ，４１ａ，４１ｂ
分離帯 １２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，３２ａ，３２ｂ，３
２ｃ，３２ｄ，４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ リ
ード線 １３，３３，４３ Ｒ １４，１５，１６，１７ 変位センサ １８ 制御器 ２１ 半導体ウエハ ２２ 載置台 ２３ 所定位置 ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ 略扇状の電極 ３１ｅ 円形の分離領域 ４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ 正方形の電極 ４１ ディスク ４２ 穴 ５０ 矩形の絶縁基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金本 学 神奈川県川崎市高津区下作延2110 ハイム 七面山101

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 静電吸引力を用いた浮上体の静電浮上搬
    送装置において、（ａ）正電圧が印加される電極と負電
    圧が印加される電極とを絶縁基板上に均等に分割して配
    置するとともに、それらの全ての電極の外側面から導出
    されるリード線を有する静電浮上用電極と、（ｂ）該静
    電浮上用電極と対向する浮上体と、（ｃ）前記静電浮上
    用電極と浮上体とのギャップを検出する変位センサと、
    （ｄ）前記静電浮上用電極への印加電圧を制御する制御
    器と、（ｅ）前記静電浮上用電極への電圧の印加により
    前記浮上体を静電吸引力により吸引して無接触状態で保
    持して搬送を行い、浮上体が予定された位置に至ると前
    記静電浮上用電極への電圧の遮断により前記浮上体を前
    記静電浮上用電極より離脱させることを特徴とする静電
    浮上搬送装置。
  2. 【請求項２】 前記浮上体は板状である請求項１記載の
    静電浮上搬送装置。
  3. 【請求項３】 静電吸引力を用いた浮上体の静電浮上搬
    送装置の静電浮上用電極において、（ａ）絶縁基板上に
    均等に多分割されるとともに、交互に正電圧と負電圧が
    印加される電極と、（ｂ）該電極の全ての外側面から導
    出されるリード線とを具備することを特徴とする静電浮
    上用電極。
  4. 【請求項４】 前記電極が４分割された請求項３記載の
    静電浮上用電極。
  5. 【請求項５】 前記電極の外形が円形状である請求項３
    又は４記載の静電浮上用電極。
  6. 【請求項６】 前記電極の形状が扇状である請求項３又
    は４記載の静電浮上用電極。
  7. 【請求項７】 前記電極の中央に穴を有する請求項３又
    は４記載の静電浮上用電極。
  8. 【請求項８】 前記電極の外形が矩形である請求項３又
    は４記載の静電浮上用電極。
  9. 【請求項９】 前記電極の形状が正方形である請求項８
    記載の静電浮上用電極。
  10. 【請求項１０】 前記電極の形状が長方形である請求項
    ８記載の静電浮上用電極。
  11. 【請求項１１】 前記電極の角部にＲを形成する請求項
    ３記載の静電浮上用電極。
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