JP2009246238A

JP2009246238A - リフトピンユニット及びそれを具備したｘｙステージ装置

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Publication number: JP2009246238A
Application number: JP2008092914A
Authority: JP
Inventors: Kazuharu Uchiumi; 和晴内海
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2009-10-22
Anticipated expiration: 2028-03-31
Also published as: JP5047859B2

Abstract

【課題】ワークの大型化に対応させ易くしたリフトピンユニット及びそれを具備したＸＹステージ装置を提供する。
【解決手段】本発明に係るリフトピンユニット５０は、ワークを搭載させるための吸着盤１０の裏面に固定可能な取付けプレート５１と、取付けプレート５１に固定されるモータ５４と、吸着盤１０を貫通して上下方向に延在するピン穴７０内に挿入される複数のリフトピン６７と、モータ５４の回転をリフトピン６７の上下運動に変換する運動変換手段Ｓと、を備え、運動変換手段Ｓは、モータ５４の出力軸５４ａとして延在するネジ軸５７と、ネジ軸５７に螺合されたナット部５８と、ナット部５８に連結されたカム板６３と、カム板６３に形成されたカム溝６３ａに沿って移動すると共に、リフトピン６７を支持するリフトピンベース６６に連結された従動ローラ６４と、を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、特に、液晶パネル、プラズマディスプレイパネルなどのフラットパネルディスプレイ(ＦＰＤ)の製造や検査に利用されるＸＹステージ装置に関するものである。さらに、本発明は、特に、液晶パネル、プラズマディスプレイパネルなどのフラットパネルディスプレイ(ＦＰＤ)の製造や検査用として利用されるＸＹステージ装置に設けられた吸着盤に装着して利用されるリフトピンユニットに関するものである。

従来から一般的に利用されているＸＹステージ装置の一例として特開２００３−２８９７４号公報がある。この公報に記載されたＸＹステージ装置には、ワークを持ち上げるために３本のリフトピンが採用されている。各リフトピンは、θ軸テーブルに固定され、ワークテーブルを貫通して、このワークテーブルから出没自在である。従って、ワークテーブル上に載置されたワークをハンドリングロボット等で把持する際、Ｚ軸可動部の下降により、リフトピンの上端がワークテーブルから突出し、リフトピンの先端でワークを持ち上げ、その結果として、ワークテーブルからワークがリリースされる。

特開２００３−２８９７４号公報

しかしながら、前述した従来のリフトピンは、ＸＹステージ装置の構造の一部として組み込まれているので、ワークの大型化すなわちワークテーブルが大型化すると、リフトピンやその駆動装置の大幅な設計変更を余儀なくされ、ワークの大型化に対応させ難いといった問題点があった。

本発明は、ワークの大型化に対応させ易くしたリフトピンユニット及びそれを具備したＸＹステージ装置を提供することを目的とする。

本発明に係るリフトピンユニットは、ワークを搭載させるためのワークテーブルの裏面に配置可能な取付けプレートと、取付けプレートに固定されるモータと、ワークテーブルを貫通して上下方向に延在するピン穴内に挿入される複数のリフトピンと、モータの回転をリフトピンの上下運動に変換する運動変換手段と、を備えたことを特徴とする。

このリフトピンユニットは、ワークテーブルに固定可能な取付けプレートを備えているので、取付けプレートを、ボルトなどによりワークテーブルの裏面に密着させるように固定させることができる。よって、リフトピンユニットをワークテーブルに確実に固定させることができる。また、ワークがフラットパネルディスプレイ用のガラス基板である場合、このガラス基板は、非常に壊れ易く、極めてデリケートであり、ワークテーブル上に貼り付いた状態で載置される場合がある。このようなガラス基板をリフトピンによってワークテーブルから持ち上げる際、初期上昇速度を遅くする必要があり、ワークテーブルからガラス基板が離間した後は、上昇速度を早くする必要がある。また、ガラス基板をリフトピンの降下により吸着盤上に載置させる場合は、最終降下速度を遅くする必要がある。このようにリフトピンの昇降速度を精密に制御可能するために、本発明では、モータが採用されている。さらに、大型のワークに対応させるようにワークテーブルが大型化した場合でも、本発明に係るリフトピンユニットの個数を増やすだけでよく、従って、本発明は、大型のワークテーブルに対応させ易いといった優れた効果を有する。なお、ガラス基板は、ワークの一例であり、ワークとしては、半導体ウエハなどの利用も可能である。

また、運動変換手段は、モータの出力軸として延在するネジ軸と、ネジ軸に螺合されたナット部と、ナット部に連結されたカム板と、カム板に形成されたカム溝に沿って移動すると共に、リフトピンを支持するリフトピンベースと、を有すると好適である。
このような構成を採用すると、運動変換手段をコンパクトにすることができ、リフトピンの昇降機構の小型が可能になる。

また、複数のリフトピンの下端は、複数本のフレームによって略格子状に形成されたリフトピンベースに固定され、リフトピンベースは、取付けプレートに対して固定されたガイドレールに沿って上下動すると好適である。
このように、リフトピンベースを格子状にすることで、軽量化が可能になり、このような軽量化に伴って、モータの出力を小さくすることができるので、モータの小型化を可能にし、リフトピンユニットの軽量化及び小型化が達成される。

本発明に係るＸＹステージ装置は、上面でワークを吸着保持する吸着盤と、吸着盤の裏面に固定された複数のリフトピンユニットと、を有し、リフトピンユニットは、ワークを吸着させるための吸着盤の裏面に固定可能な取付けプレートと、取付けプレートに固定されたモータと、吸着盤を貫通可能で上下方向に延在するピン穴内に挿入される複数のリフトピンと、モータの回転をリフトピンの上下運動に変換する運動変換手段と、を備えたことを特徴とする。

このＸＹステージ装置においては、真空引きによってワークの吸着保持を可能にする吸着盤を備えているので、ワークがフラットパネルディスプレイ用のガラス基板である場合、このガラス基板は、非常に壊れ易く、極めてデリケートであり、吸着盤上に密着するように貼り付いた状態で載置される。このようなガラス基板をリフトピンによって吸着盤から持ち上げる際、初期上昇速度を遅くする必要があり、吸着盤からガラス基板が離間した後は、早くする必要がある。また、ガラス基板をリフトピンの降下により吸着盤上に載置させる場合は、最終降下速度を遅くする必要がある。このようにリフトピンの昇降速度を精密に制御可能にするために、本発明に適用されるリフトピンユニットでは、モータが採用されている。また、本発明に適用されるリフトピンユニットは、吸着盤に固定可能な取付けプレートを備えているので、取付けプレートを、ボルトなどにより吸着盤の裏面に密着させるように固定させることができる。よって、リフトピンユニットを吸着盤に確実に固定させることができる。さらに、大型のワークに対応させるように吸着盤が大型化した場合でも、リフトピンユニットの個数を増やすだけでよく、従って、本発明に適用されるリフトピンユニットは、大型の吸着盤に対応させ易いといった優れた効果を有する。なお、ガラス基板は、ワークの一例であり、ワークとしては、半導体ウエハなどの利用も可能である。

本発明は、ワークの大型化に対応させ易いとった効果を有する。

以下、図面を参照しつつ本発明に係るリフトピンユニット及びそれを具備したＸＹステージ装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、Ｘ軸及びＹ軸は水平面上で互いに９０度をなし、鉛直方向をＺ軸方向と定め、以下必要な場合にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を用いる。

図１及び図２に示すように、ＸＹステージ装置１は、ベース２上に並設されてＹ軸方向に延在する一対の石定盤３，４と、石定盤３，４に沿ってＹ軸方向へ移動するＹ軸ステージ６と、Ｙ軸ステージ６の駆動部として機能する一対のＹ軸リニアモータ７，８と、Ｙ軸ステージ６上でＸ軸方向へ移動するＸ軸ステージ９と、Ｘ軸ステージ９の駆動部として機能するＸ軸リニアモータ(図示せず)と、石定盤３，４上でエアベアリング５によって支持されると共に、Ｘ軸ステージ９の上方に配置されて、多数の吸引孔が設けられた吸着盤１０とを備えている。

一方の石定盤３は、角柱状の石材からなり、その上面には平面加工が施されることによって、Ｙ軸ステージ６のＹ軸リフトエアベアリング１４が滑走するための上面側滑走面３ａが形成されている。また、Ｙ軸方向に沿って延在する石定盤３の両側面にも、上面側滑走面３ａと同様に平面加工が施されることによって、Ｙ軸ステージ６のＹ軸ヨーエアベアリング１７が滑走するための側面側滑走面３ｂ，３ｃが形成されている。同様に、他方の石定盤４の上面及び両側面にも、平面加工が施されることによって上面側滑走面４ａ及び側面側滑走面４ｂ，４ｃが形成されている。

石定盤３，４上を滑走するＹ軸ステージ６は、石定盤３，４にガイドされながらそれぞれＹ軸方向へ移動する一対のＹ軸スライダ１２，１３と、Ｙ軸スライダ１２，１３を石定盤３，４の上面側滑走面３ａ，４ａに対して非接触状態でそれぞれＺ軸方向に支持するためのＹ軸リフトエアベアリング１４と、Ｙ軸スライダ１２，１３を石定盤３，４の側面側滑走面３ｂ，３ｃ，４ｂ，４ｃに対して非接触状態でそれぞれ水平方向に支持するためのＹ軸ヨーエアベアリング１７と、Ｙ軸スライダ１２，１３に固定されて、Ｙ軸スライダ１２，１３を架け渡すようにＸ軸方向へ延在するガイド部材１９とを備えている。

Ｙスライダ１２，１３上に配置されたＸ軸ステージ９は、ガイド部材１９に沿ってＸ軸方向へ移動するＸ軸スライダ３３と、Ｘ軸スライダ３３を石定盤３，４の上面側滑走面３ａ，４ａに対して非接触状態でそれぞれＺ軸方向に支持するためのＸ軸リフトエアベアリング(図示せず)と、Ｘ軸スライダ３３を水平方向に支持するためのＸ軸ヨーエアベアリング(図示せず)と、Ｘ軸スライダ３３と吸着盤１０との間に配置されて、吸着盤１０をＺ軸周りに回動させるθテーブル３７とを備えている。なお、Ｘスライダ３３を石定盤３，４上で滑走させるために、前述したＸ軸リフトエアベアリング(図示せず)は、Ｙ軸スライダ１２，１３に設けられた長穴２１，２２を上下に貫通している。

次に、吸着盤１０の裏面１０ａに固定されて、ワーク(例えば大型のガラス基板)を昇降させるために利用されるリフトピンユニット５０について詳細に説明する。

図３〜図９に示すように、リフトピンユニット５０は、ワークテーブルとして機能する吸着盤１０の裏面１０ａにボルト(図示せず)で固定される取付けプレート５１を備えている。取付けプレート５１には、吸着盤１０にボルトで固定するための複数の取付穴５１ａが設けられ、取付けプレート５１の四隅には、各支柱５２の上端が固定され、各支柱５２は、取付けプレート５１から垂下するように延在している。

さらに、取付けプレート５１の裏面には、ブラケット５３を介してモータ５４が固定され、モータ５４の出力軸５４ａ(図７参照)には、カップリング５６を介してネジ軸５７が取り付けられている。このネジ軸５７は、取付けプレート５１の下方で水平方向に延在し、ネジ軸５７にはナット部５８が螺合されている。そして、ナット部５８のスムーズな水平移動を達成させるために、ネジ軸５７とネット部５８とでボールネジが構成されている。

さらに、取付けプレート５１の裏面には、水平方向に延在する２本のガイドレール６０がボルトによって固定され、各ガイドレール６０には、摺動自在なスライダ６１がそれぞれ装着されている。左右一対のスライダ６１の間に配置されたナット部５８と各スライダ６１とは、ボルトによって連結プレート６２(図７参照)に固定されている。従って、ネジ軸５７の回転によりナット部５８が直線的に進退すると、このナット部５８の移動に追従して、連結プレート６２を、ガイドレール６０の案内によって水平方向に直線的に進退させることができる。

また、この連結プレート６２の両端には、左右一対のカム板６３がボルトによって固定され、鉛直方向に延在する各カム板６３は、連結プレート６２の移動に追従して水平方向に直線的に進退する(図７参照)。各カム板６３には、斜めに直線的又は曲線的に延在するカム溝６３ａが形成され、各カム溝６３ａには、従動ローラ(従動部)６４がそれぞれ装着されている。(図８参照)

なお、モータ５４の回転をリフトピン６７の上下動に変換する運動変換機構Ｓは、モータ５４の出力軸５４ａとして延在するネジ軸５７と、ネジ軸５７に螺合されたナット部５８と、ナット部５８に連結されたカム板６３と、カム板６３に形成されたカム溝６３ａに沿って移動すると共に、リフトピン６７を支持するリフトピンベース６６に連結された従動ローラ６４とからなっている。このような構成を採用すると、運動変換手段Ｓをコンパクトにすることができ、リフトピン６７の昇降機構の小型が可能になる。

さらに、各従動ローラ６４の支軸には、長さの異なる複数のフレームＦによって略格子状に組立てられたリフトピンベース６６が固定され、リフトピンベース６６の所定位置には、リフトピン６７の下端が固定されている。さらに、取付けプレート５１から垂下するように延在している各支柱５２には、上下方向に延在するガイドレール６８がボルトによってそれぞれ固定されている。各ガイドレール６８には、摺動自在なスライダ６９がそれぞれ装着され、各スライダ６９は、リフトピンベース６６に固定されている。

なお、図示しないが、リフトピンベース６６には、リフトピン６７と略同じ長さのパイプ状の吸着ピンの基端が複数本固定されている。各吸着ピンの基端は、真空源にチューブを介して連結され、ワークをリフトピン６７によって昇降させる際に、吸着ピンの先端がワークの裏面に吸着されることで、ワークの横滑りを防止している。各吸着ピンは、ワークがガラス基板のように滑りやすい材質で形成されている場合に特に有効である。そして、各吸着ピンも、リフトピン６７と同様に、リフトピンベース６６の昇降に伴って吸着盤１０から出没可能になっている。

従って、カム板６３が水平方向に進退すると、カム溝６３ａの移動に伴って従動ローラ６４が上下動し、ガイドレール６８の案内によってリフトピンベース６６及びリフトピン６７をスムーズに上下動させることができる(図８及び図９参照)。そして、リフトピンベース６６を略格子状にすることで、軽量化が可能になり、このような軽量化に伴って、モータ５４の出力を小さくすることができるので、モータ５４の小型化を可能にし、リフトピンユニット５０の軽量化及び小型化が達成される。

さらに、吸着盤１０には、貫通して上下方向に延在するピン穴７０(図１、図８及び図９参照)が形成され、各ピン穴７０内に挿入させたリフトピン６７は、リフトピンベース６６の上下動によって吸着盤１０から出没させることができる。更に、図１に示すように、各リフトピンユニット５０は、吸着盤１０の裏面１０ａの４カ所(二点鎖線で囲まれた領域)にボルトによって固定されている。

このように、ＸＹステージ装置１においては、真空引きによってワークの吸着保持を可能にする吸着盤１０を備えているので、ワークがフラットパネルディスプレイ用のガラス基板である場合、このガラス基板は、非常に壊れ易く、極めてデリケートであり、吸着盤１０上に密着するように貼り付いた状態で載置される。このようなガラス基板をリフトピン６７によって吸着盤１０から持ち上げる際、初期上昇速度を遅くする必要があり、吸着盤１０からガラス基板が離間した後は、上昇速度を早くする必要がある。また、ガラス基板をリフトピン６７の降下により吸着盤１０上に載置させる場合は、最終降下速度を遅くする必要がある。このようにリフトピン６７の昇降速度を精密に制御可能するために、リフトピンユニット５０では、モータ５４が採用されている。

また、リフトピンユニット５０は、吸着盤１０に固定可能な取付けプレート５１を備えているので、取付けプレート５１を、ボルトなどにより吸着盤１０の裏面に密着させるように固定させることができる。従って、リフトピンユニット５０を吸着盤１０に確実に固定させることができる。さらに、大型のワーク例えばガラス基板に対応させるように吸着盤１０が大型化した場合でも、吸着盤１０に装着されるリフトピンユニット５０の個数を増やすだけでよく、従って、前述したリフトピンユニット５０は、大型の吸着盤１０に対応させ易いといった優れた効果を有する。

図１及び図２に示すように、吸着盤１０の下方には、移動ステージ(Ｘ軸ステージ９、Ｙ軸ステージ６、θテーブル３７など)が配置され、リフトピンユニット５０のそれぞれも吸着盤１０の下方に配置されることになるので、リフトピンユニット５０の配置に工夫が必要になる。まず、θテーブル３７がＸＹステージ１上に配置されるため、各リフトピンユニット５０は、θテーブル３７の周囲に配置されることになる。リフトピンユニット５０自体の重心又はモータ５４の重心をθテーブル３７の回動軸線を中心に線対称の位置に各リフトピンユニット５０を配置させると、吸着盤１０上に配置されるワーク(例えば大型のガラス基板)をバランス良く持ち上げることができる。また、メンテナンス時には、吸着盤１０の下へ潜ってアクセスする必要があるので、各リフトピンユニット５０が吸着盤１０の周縁近傍に配置されると、各リフトピンユニット５０にアクセスし易く、メンテナンスがしやすい。また、各リフトピンユニット５０は、取り付けプレートを利用して吸着盤１０の裏面にぶら下がるように取り付けられるので、前述した移動ステージの機械類と干渉させずに済む。従って、移動ステージ上又はその付近にリフトピンの配置用のスペースを別途設ける必要がなく、移動ステージの形状や配置に制約を生じることがない。

本発明は、前述した実施形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、ワークとしては、ガラス基板に限らず半導体ウエハなどであってもよい。また、リフトピンベース６６の格子形状は、リフトピン６７の本数によって適宜設計変更され、リフトピンベース６６は、格子形状でなくてもよい。また、リフトピンユニット５０の個数や配列は、吸着盤１０の大きさ、ワークの大きさ、ワークの重量に応じて適宜選択される。また、カム溝６３ａの両端を緩やかな傾斜にすることで、リフトピン６７が昇降する際の初速及び終速を落とすことができる。

本発明に係るリフトピンユニットを適用したＸＹステージ装置の一実施形態を示す斜視図である。ＸＹステージ装置から吸着盤を取り外した状態を示す斜視図である。本発明に係るリフトピンユニットの一実施形態を示す斜視図である。図３に示されたリフトピンユニットから取付けプレートを取り外した状態を示す斜視図である。リフトピンが上昇した状態を示す斜視図である。リフトピンユニットから取付けプレートが取り外された状態を示す平面図である。リフトピンユニットの要部を拡大して示す底面図である。リフトピンが下降した状態を示す側面図である。リフトピンが上昇した状態を示す側面図である。

符号の説明

１…ＸＹステージ装置、１０…吸着盤(ワークテーブル)、５０…リフトピンユニット、５１…取付けプレート、５４…モータ、５４ａ…モータの出力軸、５７…ネジ軸、５８…ナット部、６３…カム板、６３ａ…カム溝、６４…従動ローラ(従動部)、６６…リフトピンベース、６７…リフトピン、６８…ガイドレール、７０…ピン穴、Ｓ…運動変換手段。

Claims

ワークを搭載させるためのワークテーブルの裏面に配置可能な取付けプレートと、
前記取付けプレートに固定されるモータと、
前記ワークテーブルを貫通して上下方向に延在するピン穴内に挿入可能な複数のリフトピンと、
前記モータの回転を前記リフトピンの上下運動に変換する運動変換手段と、を備えたことを特徴とするリフトピンユニット。
前記運動変換手段は、
前記モータの出力軸として延在するネジ軸と、
前記ネジ軸に螺合されたナット部と、
前記ナット部に連結されたカム板と、
前記カム板に形成されたカム溝に沿って移動すると共に、前記リフトピンを支持するリフトピンベースと、を有することを特徴とする請求項１記載のリフトピンユニット。
前記複数のリフトピンの下端は、複数本のフレームによって略格子状に形成された前記リフトピンベースに固定され、前記リフトピンベースは、前記取付けプレートに対して固定されたガイドレールに沿って上下動することを特徴とする請求項２記載のリフトピンユニット。
上面でワークを吸着保持する吸着盤と、
前記吸着盤の裏面に固定された複数のリフトピンユニットと、を有し、
前記リフトピンユニットは、
前記ワークを吸着させるための前記吸着盤の裏面に固定可能な取付けプレートと、
前記取付けプレートに固定されたモータと、
前記吸着盤を貫通可能で上下方向に延在するピン穴内に挿入される複数のリフトピンと、
前記モータの回転を前記リフトピンの上下運動に変換する運動変換手段と、を備えたことを特徴とするＸＹステージ装置。