(57)【要約】      （修正有）【課題】静電浮上モータを用いた真空搬送装置において、大きな静電吸引力を得ることができ、高重量物を搬送可能な真空搬送装置を提供する。【解決手段】移載装置５を支持台３の下面側に支持することによって支持台３の上面全体を真空雰囲気中に露出させることが可能になり、これに伴い真空室１の天板部１７ａの内面に、支持台３の上面全体に対応して平板電極７を配置することが可能になる。これにより、電極面積を広くとることが可能となり、従来の典型的な真空搬送装置に比較して、大きな静電吸引力を得ることができ、高重量物を搬送可能な真空搬送装置を提供する。【選択図】図２
2010037089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空室と、
被処理体を保持可能な保持部と、
表裏関係を有する第１の水平面と第２の水平面とを有し、前記保持部が前記第１の水平面に支持され、前記第２の水平面が前記真空室内の真空雰囲気中に露出した支持台と、
前記真空室内の前記支持台の前記第２の水平面に対向する面に設けられ、前記支持台との間で静電吸引力を発生させるとともに移動電界を形成させる複数の電極と
を具備する真空搬送装置。
【請求項２】
請求項１に記載の真空搬送装置であって、
前記電極と前記支持台の前記第２の水平面との距離を測定する距離測定器と、
前記距離測定器の測定結果をもとに、前記電極と前記支持台の前記第２の水平面との距離が一定となるように前記電極への印加電圧を制御する制御部と
をさらに具備する真空搬送装置。
【請求項３】
請求項２に記載の真空搬送装置であって、
前記支持台の搬送方向に対して直交する方向の両端の側面にそれぞれ設けられた永久磁石と、
前記真空室内の前記支持台の前記両端の側面にそれぞれ対応する位置に前記支持台の搬送方向に沿って設けられ、対応する前記永久磁石との間で反発力または吸引力を発生させるための電磁石と
をさらに具備する真空搬送装置。
【請求項４】
請求項３に記載の真空搬送装置であって、
一方の前記永久磁石とこれに対応する一方の前記電磁石との距離を測定する第２の距離測定器と、
前記第２の距離測定器の測定結果をもとに、一方の前記永久磁石とこれに対応する一方の前記電磁石との距離が一定となるように前記電磁石に印加する電流を制御する第２の制御部と
をさらに具備する真空搬送装置。
【請求項５】
請求項１に記載の真空搬送装置であって、
前記電極が、互いに直交する二軸方向にそれぞれ複数並べて格子状に配置され、前記二軸方向の間で前記支持台の搬送方向を切り替えるように、前記各電極に対する電荷極性の印加パターンを制御する第３の制御部
をさらに具備する真空搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空室内で半導体ウエハ基板、ガラス基板等の被処理体を保持可能な保持部を搬送する真空搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、高い真空度が保たれた真空室内で半導体ウエハ、ガラス基板などの被処理体を外部ユニットとの間で受け渡すための多関節アームなどで構成される移載装置を搬送する真空搬送装置として、リニアモータを動力源として用いたものが知られている（特許文献１参照）。この種の真空搬送装置は、一般に、被処理体やワークを搭載する台の搬送方向をリニアガイドとの機械的な接触により規制する構成を採っている。このため台の搬送に伴って、リニアガイドと台との摺動磨耗によるゴミ・パーティクルが真空室内に発生し、被処理体を汚染する事態を誘発する危険がある。
【０００３】
そこで、特許文献２などには、固定子に対して移動子を被接触で駆動できる静電浮上モータが開示されている。この静電浮上モータを真空搬送装置の駆動源として用いることで、摺動磨耗する部分が無くなり、ゴミ・パーティクルが真空室内に発生しないクリーンな真空搬送環境を実現することができる。
【０００４】
図７および図８は静電浮上モータを用いた典型的な真空搬送装置２００の構成を示す側面図である。この静電浮上モータを用いた典型的な真空搬送装置２００は、真空室２０１、支持台２０３、移載装置２０５、複数の平板電極２０７などで構成される。移載装置２０５は支持台２０３の上に搭載されている。真空室２０１内には、移載装置２０５を搭載した支持台２０３が配置される。真空室２０１内には、移載装置２０５を搭載した支持台２０３を一軸方向（Ｘ軸方向）に搬送可能なようにトンネル状の空間２１１が設けられている。支持台２０３の上面は移載装置２０５が搭載された中央の領域を除く両側の領域２１３が真空室２０１内の真空雰囲気に露出している。そして、その真空雰囲気に露出した支持台２０３の両側の領域２１３それぞれの上面に対向する真空室２０１の天井面には、複数の平板電極２０７が支持台２０３の搬送方向（Ｘ軸方向）に沿って並設されている。
【０００５】
各平板電極２０７にＸ軸方向に隣り合う平板電極２０７同士の極性が反対となるように３相高圧交流電源２０９から−Ｖと＋Ｖの各電位が印加されると、−Ｖが印加された平板電極２０７に対向する支持台２０３の部位には＋Ｖの電荷が、＋Ｖが印加された平板電極２０７に対向する支持台２０３の部位には−Ｖの電荷がそれぞれ誘導され、各平板電極２０７に印加された電荷と支持台２０３に誘導された電荷との間の静電吸引力により支持台２０３に浮上力が付与される。そして、例えば、各平板電極２０７に対する電荷極性の印加パターンを一方向に順次シフトさせると、そのシフトさせた方向に対応して、平板電極２０７と支持台２０３との間に進行電場が発生し、この進行電場とほぼ同期した速度で支持台２０３が移動する。
【特許文献１】特開平6−１７９５２４号公報
【特許文献２】特開２００３−３１９６６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、かかる静電浮上モータを用いた従来の典型的な真空搬送装置では、支持台の上に移載装置が搭載されていることから、電極を配置できる領域が制限され、吸引力、進行電場の強度ともに向上化が困難であった。また、進行電場だけでは支持台が搬送方向に対して左右にふらつくことが考えられる。しかし、ふらつきを防止するためにガイドなどを設けると、支持台とガイドの摺動磨耗によるゴミ・パーティクルが真空室内に発生し、被処理体を汚染するおそれがある。
【０００７】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、大きな静電吸引力を得ることができ、高重量物を搬送可能な真空搬送装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る真空処理装置は、真空室と、被処理体を保持可能な保持部と、表裏関係を有する第１の水平面と第２の水平面とを有し、前記保持部が前記第１の水平面に支持され、前記第２の水平面が前記真空室内の真空雰囲気中に露出した支持台と、前記真空室内の前記支持台の前記第２の水平面に対向する面に設けられ、前記支持台との間で静電吸引力を発生させるとともに移動電界を形成させる複数の電極とを具備する。
【０００９】
本発明では、支持部において、電極と対向する第２の水平面に対して表裏関係を持つ第１の水平面に保持部を支持させたことで、電極と対向する第２の水平面を全体的に真空雰囲気中に露出させることが可能になり、これに伴い、真空室内の支持台の第２の水平面に対向する面に、支持台の第２の水平面全体に対応して電極を配置することが可能になる。これにより、電極面積を広くとることが可能となり、従来の典型的な真空搬送装置に比較して、大きな静電吸引力を得ることができ、高重量物を搬送可能な真空搬送装置を提供することができる。
【００１０】
本発明は、前記電極と前記支持台の前記第２の水平面との距離を測定する距離測定器と、前記距離測定器の測定結果をもとに、前記電極と前記支持台の前記第２の水平面との距離が一定となるように前記電極への印加電圧を制御する制御部とをさらに具備するものであってよい。これにより、各電極と支持台の第２の水平面とのギャップを一定にすることができ、支持台の安定した浮上および搬送が可能になる。
【００１１】
本発明は、前記支持台の搬送方向に対して直交する方向の両端の側面にそれぞれ設けられた永久磁石と、前記真空室内の前記支持台の前記両端の側面にそれぞれ対応する位置に前記支持台の搬送方向に沿って設けられ、対応する前記永久磁石との間で反発力または吸引力を発生させるための電磁石とをさらに具備するものであってもよい。これにより、搬送中の支持台の搬送方向に対して直交する方向での位置拘束力を高めることができる。
【００１２】
本発明は、一方の前記永久磁石とこれに対応する一方の前記電磁石との距離を測定する第２の距離測定器と、前記第２の距離測定器の測定結果をもとに、一方の前記永久磁石とこれに対応する一方の前記電磁石との距離が一定となるように前記電磁石に印加する電流を制御する第２の制御部とをさらに具備するものとしてもよい。これにより、これにより、搬送中の支持台の搬送方向に対して直交する方向での位置拘束力を飛躍的に高めた真空搬送装置が得られる。
【００１３】
本発明は、前記電極が、互いに直交する二軸方向にそれぞれ複数並べて格子状に配置され、前記二軸方向の間で前記支持台の搬送方向を切り替えるように、前記各電極に対する電荷極性の印加パターンを制御する第３の制御部をさらに具備するものであってよい。これにより、典型的な真空搬送装置に比較して、大きな静電吸引力を得ることができ、高重量物を搬送可能であるとともに、支持台を二軸方向の間で切り替えて搬送することが可能な真空搬送装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によれば、大きな静電吸引力を得ることができ、高重量物を搬送可能な真空搬送装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
図1及び図2は本発明の第１の一実施形態に係る真空搬送装置の構成を示す図であり、図１は真空搬送装置を支持台の搬送方向において切断した側面断面図、図２はその真空搬送装置を支持台の搬送方向に対して直交する方向において切断した側面断面図である。
【００１７】
本実施形態の真空搬送装置１００は、真空室１、支持台３、移載装置５、平板電極７、3相高圧交流電源９、ＰＩ制御部１１、ギャップセンサ１３、張り出し部１５などで構成される。
【００１８】
真空室１は、その真空室１の内外を区画する隔壁１７を有する。真空室１は図示しない真空ポンプに接続され、隔壁１７内で減圧状態を維持することが可能となっている。その真空度は、真空搬送装置１００に接続される外部の処理ユニットの真空度と実質的に同じになるように設定される。隔壁１７は、実質的に直方体形状でなり、天板部１７ａと、天板部１７ａに対向する底板部１７ｂと、天板部１７ａと底板部１７ｂとの間の側壁部１７ｃとで構成される。
【００１９】
天板部１７ａの内面には、平板電極７がＸ軸方向にそれぞれ複数並設されている。各々の平板電極７はＹ軸方向に長い長方形もしくは帯状に形成され、Ｘ軸方向に並んだ各平板電極７同士は互いに所定の距離だけ離間して配置されている。各平板電極７には3相高圧交流電源９から、Ｘ軸方向に隣り合う平板電極７同士の極性が反対となるように＋Ｖの電位と−Vの電位が交互に印加され、０電位が真空室１に印加される。
【００２０】
一方、真空室１内には、移載装置５が下面に支持された支持台３が配置されている。移載装置５は、たとえば、半導体ウエハ、ガラス基板などの被処理体を複数の図示しない外部ユニットとの間で受け渡すための多関節アームなどで構成される。真空搬送装置１００に接続される外部の処理ユニットは真空室１の複数の側壁部１７ｃに連結されることが可能とされている。このため、各側壁部１７ｃに連結された外部の処理ユニットとの間で被処理体の受け渡しが行われるように、移載装置５を支持した支持台３はＸ軸方向に搬送される。
【００２１】
ここで、移載装置５は支持台３の下面に支持されているので、支持台３の上面は真空室１内の真空雰囲気中に全体が露出し、真空室１の天板部１７ａの内面に配置された各平板電極７と対向する。したがって、−Ｖの電荷が印加された平板電極７に対向する支持台３の部位には＋Ｖの電荷が、＋Ｖの電荷が印加された平板電極７に対向する支持台３の部位には−Ｖの電荷がそれぞれ誘導され、各平板電極７に印加された電荷と支持台３の各部位に誘導された電荷との間の静電吸引力により支持台３に浮上力が付与される。そして、各平板電極７に対する電荷極性の印加パターンをＸ軸方向に順次シフトさせることによって、そのシフトさせた方向に対応して、平板電極７と支持台３との間に進行電場が発生し、この進行電場とほぼ同期した速度で支持台３が移動する。このような電荷極性の印加パターンのシフト制御は、3相高圧交流電源９の出力（＋Ｖ，−Ｖ）と各平板電極７との電気的な接続を電荷極性の印加パターンのシフトの周期で切り替える切り替え回路を設けることなどによって実現される。
【００２２】
各平板電極７に印加された電荷と支持台３の各部位に誘導された電荷との間の静電吸引力ｆは、
ｆ＝（εＳＶ2 ）／ｄ2  ・・・・（１）
となる。ここで、εは誘電率、Sは電極面積［ｍ2］、Vは電圧［Ｖ］、dは平板電極７と支持台３とのギャップ［ｍ］である。
【００２３】
本実施形態の真空搬送装置１００では、移載装置５を支持台３の下面３ａに支持し、支持台３の上面を全面的に真空雰囲気中に露出させたことで、真空室１の天板部１７ａの内面に、支持台３の上面全体に対応して平板電極７を配置することが可能になり、上記（１）式の電極面積Ｓを広くとることが可能になった。また、このことに加えて、真空中では絶縁破壊強度（Ｖ／ｄ）が高いため高電圧を印加できるという利点もある。このような理由から、本実施形態の真空搬送装置１００では、従来の典型的な真空搬送装置に比較して、飛躍的に大きな静電吸引力ｆを得ることができ、高重量物を搬送可能な真空搬送装置１００を提供することができる。
【００２４】
ギャップｄを０．１ｍｍとした場合の大気中と高真空中（１０−４Ｐａ）それぞれの静電吸引力［Ｎ／ｍ２］は、例えば、以下の表の値になる。
【００２５】
【表１】
2010037089.tif 000003
【００２６】
また、この実施形態の真空搬送装置１００には、平板電極７と支持台３の上面との距離（ギャップｄ）を検出するギャップセンサ１３と、このギャップセンサ１３の測定データをもとに3相高圧交流電源９の出力を制御するＰＩ（比例・積分）制御部１１とが設けられている。ＰＩ制御部１１は、平板電極７と支持台３の上面との距離（ギャップｄ）が一定値よりも大きい場合には3相高圧交流電源９の出力（＋Ｖ，−Ｖ）を小さくし、逆にギャップｄが一定値よりも小さい場合には3相高圧交流電源９の出力を大きくして、ギャップｄが一定になるように制御を行う。これにより、平板電極７と支持台３の上面とのギャップｄを一定にすることができ、支持台３の安定した浮上および搬送が可能になる。
【００２７】
真空室１には、支持台３の落下防止のための張り出し部１５が設けられている。張り出し部１５は、万が一、搬送中に3相高圧交流電源９への給電が突然停止した場合などに、支持台３の搬送方向に対して直交する方向の両端部で支持台３を受けて、その落下をくい止める。これにより、支持台３に支持された移載装置５が落下の衝撃を受けて破壊することを防止できる。
【００２８】
以上のように、本実施形態の真空搬送装置１００では、移載装置５を支持台３の下面３ａ側に支持することによって支持台３の上面全体を真空雰囲気中に露出させることが可能になり、これに伴い真空室１の天板部１７ａの内面に、支持台３の上面全体に対応して平板電極７を配置することが可能になった。これにより、電極面積Ｓを広くとることが可能となり、従来の典型的な真空搬送装置に比較して、大きな静電吸引力を得ることができ、高重量物を搬送可能な真空搬送装置１００を提供することができる。
【００２９】
（第２の実施形態）
次に、本発明の真空搬送装置１００に係る第２の実施形態を説明する。
【００３０】
第１の実施形態の真空搬送装置１００では、平板電極７と支持台３の上面との間に発生する静電吸引力が、平板電極７の支持台３の上面と対向する面の面積が最大となるように、支持台３の搬送方向（Ｘ軸方向）に対して直交する水平方向（Ｙ軸方向）の位置を拘束する力として働く。しかしながら、その位置拘束力は決して十分ではなく、支持台３が搬送中に位置がふらつくことが考えられる。そこで、第２の実施形態では、支持台３のＹ軸方向の位置拘束力を高めた真空搬送装置１００について説明する。
【００３１】
図３は第２の実施形態に係る真空搬送装置１００の構成を示す図であり、当該真空搬送装置１００を支持台３の搬送方向に対して直交するＹ軸方向において切断した側面断面図である。
【００３２】
この真空搬送装置１００が、真空室１、支持台３、移載装置５、平板電極７、3相高圧交流電源９、ＰＩ制御部１１、ギャップセンサ１３、張り出し部１５などを有する点は第１の実施形態と同様であるため、これらの説明は省略する。この実施形態の真空搬送装置１００においては、支持台３のＹ軸方向の両端の側面に永久磁石２１ａ，２１ｂが設けられ、真空室１内の側壁部１７ｃの内面の永久磁石２１ａ，２１ｂに対向する部位に、対応する永久磁石２１ａ，２１ｂとの間に反発力または吸引力を生むための電磁石が配置されている。電磁石は、銅やアルミニウムなどからなる電極２３ａ，２３ｂとこの電極２３ａ，２３ｂに永久磁石２１ａ，２１ｂと同じ極性を付与する電磁石電源２５ａ，２５ｂとで構成される。
【００３３】
また、真空室１の側壁部１７ｃの内面の、一方の永久磁石２１ａに対向する部位には、この永久磁石２１ａと電磁石の電極２３ａとの距離（ギャップｄ２）を検出する第２のギャップセンサ２７と、このギャップセンサ２７の測定データをもとに、永久磁石２１ａと電磁石の電極２３ａとのギャップｄ２が一定となるように、電磁石電源２５ａから電磁石の電極２３ａに印加する電流を制御する第２のＰＩ制御部２９とが設けられている。第２のＰＩ制御部２９は、永久磁石２１ａと電磁石の電極２３ａとのギャップｄ２が一定値よりも大きい場合には、電磁石電源２５ａから電磁石の電極２３ａに印加する電流を小さくし、逆にギャップｄ２が一定値よりも小さい場合には電磁石の電極２３ａに印加する電流を大きくして、そのギャップｄ２が一定になるように制御を行う。ギャップｄ２が一定であるとき、支持台３の両側での永久磁石２１ａ，２１ｂと電磁石の電極２３ａ，２３ｂとの間での反発力は互いに均衡し、支持台３は搬送方向に対して直交する方向において正しい位置にある。
【００３４】
このように本実施形態によれば、搬送中の支持台３の搬送方向に対して直交する方向での位置拘束力を飛躍的に高めた真空搬送装置１００が得られる。
【００３５】
（第３の実施形態）
次に、本発明の真空搬送装置１００に係る第３の実施形態を説明する。
本実施形態は、支持台３をＸ軸方向とＹ軸方向とで切り替えて搬送することが可能な真空搬送装置１００に関するものである。
【００３６】
図４はこの第３の実施形態の真空搬送装置１００の概念的な平面図である。この真空搬送装置１００が、真空室１、支持台３、移載装置５、平板電極７、3相高圧交流電源９、ＰＩ制御部１１、ギャップセンサ１３などを有する点は第１の実施形態と同様である。この実施形態の真空搬送装置１００においては、真空室１の室内のＸ軸とＹ軸の二軸方向に支持台３の可動域が設けられている。支持台３をＸ軸方向とＹ軸方向とで切り替えて搬送することが可能なように、真空室１の天板部１７ａの内面の、支持台３の上面と対応する位置には、矩形の平板電極７がＸ軸方向とＹ軸方向にそれぞれ複数並べて格子状に配置されている。そして、各平板電極７に対する印加パターンとそのシフトのさせ方を、Ｘ軸方向とＹ軸方向の搬送方向に応じて変えることとしている。
【００３７】
図５および図６はそれぞれの搬送方向に応じた印加パターンの例を示す図であり、図５は支持台３をＸ軸方向に搬送する場合、図６は支持台３をＹ軸方向に搬送する場合の印加パターンを示している。
【００３８】
図５に示すように、支持台３をＸ軸方向に搬送する場合には、3相高圧交流電源９から、Ｘ軸方向に隣り合う平板電極７同士の極性が反対となるように＋Ｖの電位と−Vの電位が交互に印加され、Ｙ軸方向に並ぶ各電極に対しては＋Ｖまたは−Vの同電位が印加される。各平板電極７に対する電荷極性の印加パターンをＸ軸方向に順次シフトさせることで、平板電極７と支持台３との間にＸ軸方向の進行電場が発生し、支持台３がＸ軸方向に移動する。
【００３９】
一方、図６に示すように、支持台３をＹ軸方向に搬送する場合は、Ｙ軸方向に隣り合う平板電極７同士の極性が異なるように＋Ｖの電位と−Vの電位が交互に印加され、Ｘ軸方向に並ぶ各電極に対しては＋Ｖまたは−Vの同電位が印加される。各平板電極７に対する電荷極性の印加パターンをＹ軸方向に順次シフトさせることで、平板電極７と支持台３との間にＹ軸方向の進行電場が発生し、支持台３がＹ軸方向に移動する。
【００４０】
このように搬送方向に応じた電荷極性の印加パターンのシフト制御は、3相高圧交流電源９の出力（＋Ｖ，−Ｖ）と各平板電極７との電気的な接続を上記のように搬送方向に応じて、かつシフトの周期で切り替える切り替え回路を設けることなどによって実現される。
【００４１】
以上のように本実施形態によれば、典型的な真空搬送装置１００に比較して、大きな静電吸引力を得ることができ、高重量物を搬送可能であるとともに、支持台３をＸ軸方向とＹ軸方向とで切り替えて搬送することが可能な真空搬送装置１００を提供することができる。
【００４２】
本発明に係る実施形態は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態が考えられる。
【００４３】
上記各実施形態では、真空室１は、空気の圧力が所定の真空度にまで減圧されることとして説明した。しかし真空室１内を満たす気体は、空気に限られず、窒素、アルゴン等の不活性気体またはその他の気体が減圧されてもよい。
【００４４】
上記各実施形態では、移載装置５を搬送する真空搬送装置１００について説明した。しかし、例えばＸ−Ｙステージのように被処理体を２次元的に移動させる移動体を備えた真空装置、あるいは、被処理体を回転させる動作を含む処理ユニットを備えた真空装置に適用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る真空搬送装置を支持台の搬送方向において切断した側面断面図ある。
【図２】図１の真空搬送装置を支持台の搬送方向に対して直交する方向において切断した側面断面図である。
【図３】第２の実施形態に係る真空搬送装置の構成を示す側面断面図である。
【図４】第３の実施形態の真空搬送装置の概念的な平面図である。
【図５】支持台をＸ軸方向に搬送する場合の各平板電極に対する電荷極性の印加パターンを示す図である。
【図６】支持台をＹ軸方向に搬送する場合の各平板電極に対する電荷極性の印加パターンを示す図である。
【図７】静電浮上モータを用いた典型的な真空搬送装置を支持台の搬送方向において切断した側面断面図ある。
【図８】静電浮上モータを用いた典型的な真空搬送装置を支持台の搬送方向に対して直交する方向において切断した側面断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１    真空室
３    支持台
５    移載装置
７    平板電極
９    3相高圧交流電源
１１    ＰＩ制御部
１３    ギャップセンサ
１５    張り出し部
２１ａ，２１ｂ    永久磁石
２３ａ，２３ｂ    電磁石の電極
２５ａ，２５ｂ    電磁石電源
２７    ギャップセンサ
２９    第２のＰＩ制御部
１００    真空搬送装置
【図１】
2010037089.tif 000004
【図２】
2010037089.tif 000005
【図３】
2010037089.tif 000006
【図４】
2010037089.tif 000007
【図５】
2010037089.tif 000008
【図６】
2010037089.tif 000009
【図７】
2010037089.tif 000010
【図８】
2010037089.tif 000011