(57)【要約】  ワーク（ｗ）の平面方向に対する横ずれを検出することができるワーク保持装置、及びそれを用いたワーク（ｗ）の横ずれ検出方法を提供する。  支持プレート上に粘着パッド（２）を備えてワーク（ｗ）を保持するワーク保持装置であって、ワーク（ｗ）の周縁部に対応する位置の少なくとも一部に配設された第１及び第２の電極（３ａ、３ｂ）からなる電極対を有して、この電極対の静電容量を測定する静電容量測定器（５）と、測定された静電容量を所定の基準値と比較して、支持プレート（１）の平面方向に対するワーク（ｗ）の横ずれを検出する比較回路（６）とを備えたワーク保持装置であり、また、上記比較回路（６）に入力された静電容量を所定の基準値と比較して、ワーク（ｗ）の横ずれを検出するワーク（ｗ）の横ずれ検出方法である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持プレート上に粘着パッドを備えてワークを保持するワーク保持装置であって、ワークの周縁部に対応する位置の少なくとも一部に配設された第１及び第２の電極からなる電極対を有して、この電極対の静電容量を測定する静電容量測定器と、測定された静電容量を所定の基準値と比較して、支持プレートの平面方向に対するワークの横ずれを検出する比較回路とを備えたことを特徴とするワーク保持装置。
【請求項２】
第１及び第２の電極の少なくとも一方が、粘着パッドを介して、ワークの周縁部に対応する位置に配設されている請求項１に記載のワーク保持装置。
【請求項３】
第１及び第２の電極からなる電極対が、ワークの周縁部に沿って連続して配設されている請求項１又は２に記載のワーク保持装置。
【請求項４】
第１及び第２の電極がそれぞれ帯状電極であり、ワークの中心から周縁部に向かう方向に沿ってこれらが互いに平行となるようにしながら電極対を形成し、尚且つ、この電極対の一部がワークの周縁部から外側に張り出すようにして備え付けられている請求項１又は２に記載のワーク保持装置。
【請求項５】
第１及び第２の電極からなる電極対が、矩形ワークの四隅に対応する位置にそれぞれ配設されている請求項１又は２に記載のワーク保持装置。
【請求項６】
第１及び第２の電極からなる電極対が、円形ワークの円周を少なくとも２等分する位置にそれぞれ配設されている請求項１又は２に記載のワーク保持装置。
【請求項７】
各電極対に対して、それぞれ個別の比較回路を備える請求項５又は６に記載のワーク保持装置。
【請求項８】
支持プレート上に粘着パッドを備えてワークを保持するワーク保持装置において、支持プレートの平面方向に対するワークの横ずれを検出する方法であって、ワーク保持装置は、ワークの周縁部に対応する位置の少なくとも一部に配設された第１及び第２の電極からなる電極対を有して、この電極対の静電容量を測定する静電容量測定器と、測定された静電容量が入力される比較回路とを備えており、比較回路に入力された静電容量を所定の基準値と比較して、ワークの横ずれを検出することを特徴とするワークの横ずれ検出方法。
【請求項９】
第１及び第２の電極からなる電極対がワークの周縁部に対応する位置に複数配設されると共に、各電極対における第１及び第２の電極間での静電容量をそれぞれ個別の比較回路に入力して、ワークの横ずれ位置を特定する請求項８に記載のワークの横ずれ検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ワーク保持装置及びこれを用いたワークの横ずれ検出方法に関し、詳しくは、ワーク（被吸着物）を保持した際に、支持プレートの平面方向に対するワークの横ずれを検出することができるワーク保持装置、及び、これを用いたワークの横ずれ検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネル、プラズマパネル、有機ＥＬパネル等を用いたフラットパネルディスプレイの製造や半導体基板の製造等では、各工程において、あるいは、工程間の受け渡しにおいて、ガラス基板や半導体基板等のワークを保持するワーク保持装置が汎用されている。また、太陽電池装置や有機ＥＬ装置等の製造においても、フィルムや樹脂基板等のワークを保持するワーク保持装置が用いられている。【０００３】
これらのワーク保持装置には、液晶パネル製造装置等に予め組み込まれたものから、各工程におけるそれぞれの装置にワークを移載するようなロボットハンド型のものまで、各種存在する。それに伴い、ワーク保持装置がワークを保持する手段としては、例えば、真空吸引方式や静電吸着力を利用した静電チャック方式等が知られているが、ワークの材質によらずほぼ一定の力でワークを保持することができるほか、処理環境を選ばず（例えば、真空処理が必要な場面では真空吸引方式は使用できない）、かつ、吸引ホースや電気配線等の引き回しが比較的少ない点などを考慮すると、支持プレート上に粘着パッドを備えてワークを保持するワーク保持装置が利用されている。【０００４】
これらのようなワークを保持する手段によらず、ワーク保持装置に共通して求められることのひとつに、ワークが正常に保持されたか否かを判別することがある。ワークの保持力が不足した状態であると、ワークに対する処理が正しく行われず、最悪の場合にはワークが脱落して、製造ラインを停止しなければならなくなる。そこで、静電チャック方式等により基板（ワーク）を保持するワーク保持装置において、ワーク保持装置に保持されたワークとワーク保持装置との間の静電容量を測定して、所定の基準値と比較しながらワーク保持力が不足した状態を検出する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２２８４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、従来の静電容量に基づく技術は、ワークの保持力が不足していないかどうかの検出を主な目的としており、ワークの横ずれの検出については特に考慮されていない。例えば、特許文献１記載の発明では、ワークのほぼ全面を吸着保持する静電チャックの電極を利用して静電容量を測定し、ワークの表裏面方向（ワーク保持面の垂線方向）に対するワークの吸着状態を検出するものであって、平面方向（ワーク保持面の水平方向）に対するワークの横ずれを検出するものではなく、仮に検出しようとしても横ずれを正確に判断することはできない。ワークの横ずれは、これまで専ら、ワーク保持装置やワークを受け渡す側の受け渡し装置の位置精度（機械精度）の問題として扱われており、また、例えば、外部からのカメラ映像等でワークの横ずれを検査するようなことはあっても、ワーク保持装置自体がワークの横ずれを検出することまではなされていない。【０００７】
そこで、本発明者らは、上記のような課題を解決すべく鋭意検討した結果、ワーク保持装置において、ワークの周縁部に対応する位置に、第１及び第２の電極からなる電極対を配設して、これら第１及び第２の電極間の静電容量を測定することで、平面方向に対するワークの横ずれを検出することができるようになることを見出し、本発明を完成させた。【０００８】
したがって、本発明の目的は、ワーク保持装置によってワークの平面方向に対する横ずれを検出することができるワーク保持装置を提供することにある。【０００９】
また、本発明の別の目的は、ワーク保持装置において、平面方向に対するワークの横ずれを簡便に、かつ瞬時に検出することができるワークの横ずれ検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち、本発明は、支持プレート上に粘着パッドを備えてワークを保持するワーク保持装置であって、ワークの周縁部に対応する位置の少なくとも一部に配設された第１及び第２の電極からなる電極対を有して、この電極対の静電容量を測定する静電容量測定器と、測定された静電容量を所定の基準値と比較して、支持プレートの平面方向に対するワークの横ずれを検出する比較回路とを備えたことを特徴とするワーク保持装置である。【００１１】
また、本発明は、支持プレート上に粘着パッドを備えてワークを保持するワーク保持装置において、支持プレートの平面方向に対するワークの横ずれを検出する方法であって、ワーク保持装置は、ワークの周縁部に対応する位置の少なくとも一部に配設された第１及び第２の電極からなる電極対を有して、この電極対の静電容量を測定する静電容量測定器と、測定された静電容量が入力される比較回路とを備えており、比較回路に入力された静電容量を所定の基準値と比較して、ワークの横ずれを検出することを特徴とするワークの横ずれ検出方法である。【００１２】
本発明におけるワーク保持装置では、ワークの周縁部に対応する位置の少なくとも一部に配設された第１及び第２の電極からなる電極対を有して、これら第１及び第２の電極間の静電容量（すなわち電極対の静電容量）を測定する静電容量測定器を備えており、測定された静電容量を比較回路で基準値と比較することで、支持プレートの平面方向に対するワークの横ずれを検出するようにする。つまり、第１及び第２の電極からなる電極対を覆うワーク周縁部の面積によって、第１及び第２の電極間で測定される静電容量が変化するため、支持プレートに対してワークが正常な状態で保持された場合の基準静電容量値（基準値）と比較することで、ワークの横ずれを検出することができる。【００１３】
本発明において、好ましくは、第１及び第２の電極を環状電極にして、ワークの周縁部に沿って連続した電極対を配設してもよく、あるいは、ワークの周縁部に対して複数の電極対を配設するようにしてもよい。このうち、ワークの周縁部の全てを連続した電極対で占めるようにようにすれば、僅かな静電容量の変化を検知できるため、支持プレートに対するワークの横ずれをより精緻に判別することが求められるような場合に適している。【００１４】
一方で、第１及び第２の電極からなる電極対を複数配設する場合、好適には、例えば、矩形ワークの四隅に対応する位置にそれぞれ電極対を配設したり、円形ワークの円周を少なくとも２等分する位置にそれぞれ電極対を配設すれば、ワークの横ずれをより正確に検出することができる。その際、好ましくは、各電極対に対して、それぞれ個別の比較回路を備えるようにするのがよい。すなわち、各電極対における第１及び第２の電極間での静電容量をそれぞれ個別の比較回路に入力して基準値と比較すれば、ワークの横ずれ位置を特定することが可能になる。【００１５】
本発明においては、第１及び第２の電極をそれぞれ帯状電極にして、ワークの中心から周縁部に向かう方向に沿ってこれらが互いに平行となるようにしながら電極対を形成し、尚且つ、この電極対の一部がワークの周縁部から外側に張り出すようにして備え付けるようにしてもよい。すなわち、電極対を覆うワーク周縁部の面積の変化を連続した静電容量値で捉えることができるため、支持プレートに対するワークの横ずれをより精緻に判別することができる。【００１６】
第１及び第２の電極からなる電極対は、支持プレートやワークとの間で電気的に絶縁させるように、樹脂フィルム等に挟持されるようにするのがよい。また、第１及び第２の電極の少なくとも一方が、粘着パッドを介して、ワークの周縁部に対応する位置に配設されるようにするのが好ましい。詳しくは後に述べるが、例えば、粘着パッドがシリコーンゴムからなる場合、一般にその誘電率は３〜３．５である（ちなみに空気の誘電率は約１．０である）。そのため、第１及び／又は第２の電極とワークとの間に粘着パッドが存在すると、その分だけ第１及び第２の電極間で測定される静電容量は増加することになる。つまり、粘着パッドを介在させることで、粘着パッドを誘電体として機能させることになり、静電容量の変化を大きくつけることができて、検出精度を高めることができる。【００１７】
本発明において、支持プレート上に備える粘着パッドは、例えば、ガラス基板、プラスチック基板、半導体基板、サファイア基板、樹脂フィルム、樹脂基材、金属箔等のような板状又はシート状のワークに対して粘着力を発現するものであって、載置したワークを粘着保持したり、ワークを鉛直方向に向けた場合にその自重で落下しないように粘着保持することができ、しかも、ワークの着脱を繰り返し可能にするものであるのがよい。【００１８】
このような粘着パッドとして、例えば、シリコーンゴム（シリコーン樹脂）、スチレンブタジエンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴム、イソブチレンイソプレンゴム、ウレタンゴム等のような樹脂材料からなり、かつ、表面にサブミクロンオーダーの高アスペクト比の繊維構造を有するような微細な突起が形成されたものを好適に挙げることができる。そして、このような粘着パッドの市販品として、例えば、扶桑ゴム産業社製商品名シリウス等を用いることができる。なお、粘着パッドが粘着力を発現するしくみについては特に制限されないが、そのひとつに分子間力（ファンデルワールス力）が挙げられる。【００１９】
また、粘着パッドは、支持プレート上でワークを保持することができれば、その大きさや形状等に特に制限はなく、支持プレート上での配置場所等については、ワークの種類や形状等にあわせて適宜設定することができる。更に、支持プレートについては、例えば、ワークを処理する際にワークの形状を保つことができたり、工程間の移送に伴いワークと一体に移動させることができるなど、ワーク保持装置として必要な程度の剛性を備えたものから形成されていれば特に制限はなく、また、ワークの形状や大きさにあわせて、円形、矩形等の任意の形状を適宜選択することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のワーク保持装置は、ワークの周縁部に対応する位置の少なくとも一部に配設された第１及び第２の電極からなる電極対を有した静電容量測定器を備えることから、測定された静電容量を比較回路で所定の基準値と比較すれば、支持プレートの平面方向に対するワークの横ずれを検出することができる。また、このワーク保持装置を用いたワークの横ずれ検出方法によれば、ワークの横ずれを簡便に、かつ瞬時に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明に係るワーク保持装置の第一実施形態の説明図であり、（ａ）は側面図を示し、（ｂ）は平面図を示し、（ｃ）は一部断面図（ｘ−ｘ’）を示す。
【図２】図２は、本発明に係るワーク保持装置の第二実施形態の説明図であり、（ａ）は平面図を示し、（ｂ）はセンサー部を説明するための分解図を示す。
【図３】図３は、本発明に係るワーク保持装置の第三実施形態の説明図（平面図）である。
【図４】図４は、第三実施形態で採用したセンサー部の説明図であり、（ａ）は平面図を示し、（ｂ）はセンサー部に対するワーク円周部の位置関係を説明する模式図である。
【図５】図５は、本発明に係るワーク保持装置の第四実施形態の説明図である。
【図６】図６は、本発明のワーク保持装置に関する試験例の説明図であり、（ａ）はセンサー部に関する模式図であり、（ｂ）は静電容量を測定する様子を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を用いながら本発明に係る実施の形態を説明する。なお、本発明は、以下の内容に限定して解釈されるものではない。
【実施例】
【００２３】
〔第一の実施形態〕
図１に、本発明の第一の実施形態に係るワーク保持装置が示されている。このワーク保持装置は、支持プレート１と、この支持プレート１に保持される矩形ワークの周縁部に沿って配設された第１電極3a及び第２電極3bからなる電極対を有して、これらの電極3a、3b間の静電容量を測定する静電容量測定器５と、ワークｗの周縁部を粘着保持する粘着パッド２と、静電容量測定器５で測定された静電容量を所定の基準値と比較する比較回路６とを有している。【００２４】
ここで、第１電極3a及び第２電極3bからなる電極対を有した静電容量測定器５については、第１電極3a及び第２電極3bが電極対を形成しながら、ポリイミド等からなる２つの絶縁材3cに挟まれるようにして環状のセンサー部３を構成しており、このセンサー部３は、粘着パッド２を介して、矩形ワークｗの周縁部に対応して配設されている。そして、センサー部３を覆うワーク周縁部の面積の違いによって静電容量が変化することから、ワークｗを保持するたびに、あるいは、ワークｗの処理時や搬送途中などに、前記と同様の絶縁材3cで被覆されたセンサー配線４を介して、静電容量を測定する。【００２５】
静電容量測定器５で測定された静電容量は、電源供給（図示外）を受ける比較回路６に入力される。比較回路６には、予め、支持プレート１に対してワークｗが正しい状態で保持されたときの基準静電容量値（基準値）を記憶させておき、その基準値と比較することで、支持プレート１の平面方向に対するワークｗの横ずれの有無を瞬時に検出することができる。その際、比較回路６からワークｗの横ずれを知らせる警告信号が出力されるようにしてもよい。【００２６】
〔第二の実施形態〕
図２に、本発明の第二の実施形態に係るワーク保持装置が示されている。このワーク保持装置は、上記の第一の実施形態に係るワーク保持装置の場合とは異なり、矩形ワークの四隅に対応する位置にそれぞれセンサー部３が配設されている。これらのセンサー部３は、半円状をした第１電極3aと第２電極3bとが電極対を形成しながら、２つの絶縁材3cに挟まれるようにして正方形のセンサー部３を構成している。このうち、２つのセンサー部３ごとにセンサー配線４を設けて静電容量測定器５を形成し、それぞれに比較回路６を接続している。【００２７】
〔第三乃至第四の実施形態〕
図３に、本発明の第三の実施形態に係るワーク保持装置が示されている。このワーク保持装置は、上記の第一の実施形態に係るワーク保持装置の場合とは異なり、粘着パッド２とは別の場所であって、円形ワークｗの円周を４等分する位置にセンサー部３が配設されている。これらのセンサー部３は、図４（ａ）に示されるように、２枚の絶縁材3cの間に挟まれた第１電極3aと第２電極3bとは帯状電極からなり、円形ワークｗの中心からその周縁部に向かう方向（図中の矢印方向）に沿って、これら第１及び第２の電極3a、3bが互いに平行となりながら電極対を形成しており、かつ、この電極対の一部がワークｗの周縁部から外側に張り出すようにして備え付けられている。そして、各センサー部３について、第１及び第２の電極3a、3b間の静電容量を測定するようにして４つの静電容量測定器５を構成しており、それぞれの静電容量測定器５で測定された静電容量は、個別の比較回路６に入力される。なお、この実施形態のように、センサー部３を粘着パッド２とは異なる場所に設ける場合には、例えば、センサー部３より粘着パッド２を０．０１〜５ｍｍ程度高くなるようにして、ワークｗとセンサー部３との接触を避けるようにすればよい。【００２８】
ここで、この第三の実施形態に係るワーク保持装置において、図４（ｂ）に示されるように、支持プレート１に対してワークｗが正しい位置に保持されたii）の状態で測定される静電容量を、各比較回路６においてそれぞれ基準値として設定すれば、各センサー部３における電極対を覆うワーク周縁部の面積の変化を連続した静電容量値で捉えることができるため、支持プレート１に対するワークｗの横ずれをより精緻に判別することができる。すなわち、あるセンサー部３において、ｉ）の状態のように正常な位置よりワークｗの端部が外側にずれたり、iii）の状態のように正常な位置よりワークｗの端部が内側にずれた場合には、残りのセンサー部３で測定される静電容量との関係をもとに、ワークｗが横ずれした場所やそのずれ量を特定することができる。【００２９】
また、図５は、本発明の第四の実施形態に係るワーク保持装置を示し、上記の第三の実施形態に係るワーク保持装置に対して、更に、高さセンサー部７を配設したものである。この高さセンサー部７は、第１及び第２の電極からなる電極対を備える点でワークｗの横ずれを検出するセンサー部３と共通するが、センサー部３よりもワークの中心側に備え付けられる点で異なる。すなわち、この高さセンサー部７を備えて静電容量測定器を構成したり、測定された静電容量を入力する比較回路を別途備えるようにすればよい（いずれも図示外）。【００３０】
そして、ワークｗの横ずれを検出するセンサー部３とこの高さセンサー部７とを組み合わせることで、例えば、以下のような判別を行うことができる。すなわち、高さセンサー部７に関する静電容量が基準値より低い場合、粘着パッド２とワークｗとの間に異物が介在する異常であったり、ワークｗ自体の材料不良が考えられる。また、高さセンサー部７に関する静電容量が基準値より高く、かつ、その近傍のセンサー部３での静電容量が基準値より低い場合、ワークｗが粘着パッド２に正しく保持されずに支持プレート１にワークが脱落していることが考えられる。【００３１】
（試験例）
図６（ａ）に示したように、厚さ６３μｍの第１ポリイミドフィルム3cの上に、厚さ１２μｍの銅箔からなる第１及び第２の電極3a、3bを有し、更にその上に厚さ５０μｍの第２ポリイミドフィルム3cが積層されたセンサー部３を備えた静電容量測定器５を用いて、以下のような試験を行った。ここで、センサー部３は３０ｍｍ×３０ｍｍのサイズを有し、また、第１及び第２の電極3a、3bは、それぞれ幅９ｍｍ×長さ２０ｍｍの帯状電極からなり、互いに平行になるようにして電極対を形成している。更に、このセンサー部３にはセンサー配線４が接続されており、センサー配線４は、第１及び第２の電極3a、3bから延設された接続線が、同じく第１及び第２の第１ポリイミドフィルム3cから延設されたポリイミドフィルムによって被覆されて、第１及び第２の電極3a、3bによる静電容量を測定することができる。【００３２】
この電容量測定器５におけるセンサー部３の第１ポリイミドフィルム3c側に厚さ１５０μｍの両面テープ（図示外）を貼り付け、支持プレートを模した厚さ５ｍｍのアルミ板に取り付けた。そして、図６（ｂ）に示したように、センサー部３に外周部が重なるようにしてシリコンウエハー（直径150ｍｍ）を載置し、そのときの静電容量を測定した。先ず、第１及び第２の帯状電極3a、3bの長さ方向のほぼ中央にシリコンウエハーの端が位置したとき（図中の（ii）の状態）の静電容量は２５ｐＦであった。また、シリコンウエハーによって第１及び第２の帯状電極3a、3bを完全に覆ってしまったとき（（図中の（i）の状態））の静電容量は１９．４ｐＦであった。更に、シリコンウエハーの端が第１及び第２の帯状電極3a、3bにかからないとき（（図中の（iii）の状態））の静電容量は２９．７ｐＦであった。すなわち、このような静電容量の違いによって、支持プレートに対するワークの横ずれを検出できることが分かる。
【符号の説明】
【００３３】
１：支持プレート
２：粘着パッド
３：センサー部
3a：第１電極
3b：第２電極
3c：絶縁材
４：センサー配線
５：静電容量測定器
６：比較回路
７：高さセンサー部
【図１】
2014057843.tif 000003
【図２】
2014057843.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2014057843.tif 000008
【国際調査報告】
2014057843.tif 000009
2014057843.tif 000010
2014057843.tif 000011
2014057843.tif 000012