JP2010185094A

JP2010185094A - 保持爪位置の測定方法および測定具

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Publication number: JP2010185094A
Application number: JP2009028251A
Authority: JP
Inventors: Bokushi Tokuhiro; 牧士徳廣; Yoshiaki Kuhira; 善昭工平
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2009-02-10
Filing date: 2009-02-10
Publication date: 2010-08-26

Abstract

【課題】高い精度で保持爪の位置を調整することができる保持爪位置の測定方法および測定具を提供する。
【解決手段】中心軸Ｃ２回りに測定具７１が回転すると、第１保持爪３１の先端や第２保持爪３２の先端は第１縁８１や第２縁８３に近づいていく。第１保持爪３１の先端が第１縁８１に接触すると、接触位置で目盛り８２が読まれる。目盛り８２は、中心軸Ｃ２回りの角位置に中心軸Ｃ２から第１縁８１までの距離を関連付けることから、第１保持爪３１および第１縁８１の接触位置の目盛り８２で第１保持爪３１の先端の位置が特定される。第２保持爪３２の位置は第１保持爪３１と同様に特定される。こうして第１および第２保持爪３１、３２の先端の位置は目盛り８２、８４に基づき測定されることから、作業者の相違によるばらつきは確実に回避される。第１および第２保持爪３１、３２の先端の位置は高い精度で調整される。
【選択図】図１６

Description

本発明は、例えば磁気ディスク用の基板を把持する保持爪の位置を測定する測定方法および測定具に関する。

磁気ディスクの製造にあたって基板が用意される。基板は基板ホルダに装着される。装着にあたって基板供給ロボットは基板ホルダに基板を供給する。基板ホルダでは、板ばねの先端に形成される保持爪の先端が基板の外縁に突き当てられる。板ばねの弾性変形に基づき保持爪は外縁に所定のばね力で押し付けられる。例えば３つの保持爪が３点で基板を保持する。基板ホルダはスパッタリング装置内に配置される。スパッタリング装置内で基板の表面には磁性膜や非磁性膜が成膜される。こうした基板ホルダは例えば数万回の成膜に使用される。保持爪には成膜のたびに膜が堆積していく。

板ばねのばね力は時間の経過とともに変化する。その結果、保持爪の先端の位置は基準位置からずれることがある。基板ホルダへの基板の取り付け時、仮に１つの保持爪の先端が基準位置から後退する場合を想定する。このとき、基板ホルダ内に基板が配置される。基板の外縁は他の２つの保持爪に向かって移動する。例えば他の２つの保持爪の一方の先端の位置が基準位置からずれると、基板の移動時に基板の外縁は一方の保持爪に片当たりする。基板は外縁で保持爪上の膜を刮ぎ取ってしまう。膜はパーティクル（塵埃）として基板上に付着する。こうした基板を製品として使用することはできない。

実公平８−１１０３９号公報

従来では、保持爪先端の位置の調整にあたって例えば基板と同じ径の円板が用いられる。円板の外縁には所定の幅の基準線が形成される。位置の調整にあたって円板は保持爪の後方に配置される。このとき、保持爪の先端が基準線内に配置されれば、先端の位置調整は不要と判断される。その一方で、保持爪の先端が基準線から外れると、先端の位置調整が実施される。先端の位置が基準線に入るまで板ばねの位置が変更される。こうした位置調整は作業者の目視で実施される。したがって、保持爪の先端の位置はおおまかにしか調整されない。作業者によって保持爪の先端の位置は変動してしまう。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、高い精度で保持爪の位置を調整することができる保持爪位置の測定方法および測定具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、保持爪位置の測定方法の一具体例は、中心軸回りに回転自在に測定具を装着し、前記中心軸回りに描かれる仮想円から内側に湾曲する前記測定具の第１縁に、第１板ばねの弾性変形に基づき前記中心軸から遠心方向に変位可能に前記第１板ばねの先端に形成される第１保持爪を向き合わせ、前記中心軸回りに描かれる仮想円から内側に湾曲する前記測定具の第２縁に、第２板ばねの弾性変形に基づき前記中心軸から遠心方向に変位可能に前記第２板ばねの先端に形成される第２保持爪を向き合わせる工程と、前記中心軸回りで前記測定具を回転させる工程と、前記測定具の回転に応じて前記第１保持爪が前記第１縁に接触すると、前記第１縁に沿って前記測定具に描かれて前記中心軸回りの角位置に前記中心軸から前記第１縁までの距離を関連付ける目盛りに基づき前記第１保持爪の位置を特定する工程と、前記測定具の回転に応じて前記第２保持爪が前記第２縁に接触すると、前記第２縁に沿って前記測定具に描かれて前記中心軸回りの角位置に前記中心軸から前記第２縁までの距離を関連付ける目盛りに基づき前記第２保持爪の位置を特定する工程とを備える。

こうした測定方法によれば、測定具は中心軸回りに回転自在に装着される。第１保持爪の先端は測定具の第１縁に向き合う。第２保持爪の先端は測定具の第２縁に向き合う。第１縁および第２縁は、中心軸回りで描かれる仮想円から内側に湾曲する。したがって、中心軸回りに測定具が回転すると、第１保持爪の先端や第２保持爪の先端は例えば第１縁や第２縁に近づいていく。第１保持爪の先端が第１縁に接触すると、第１縁に沿って測定具に描かれる目盛りが読まれる。目盛りは、中心軸回りの角位置に中心軸から第１縁までの距離を関連付けることから、第１保持爪および第１縁の接触位置の目盛りで第１保持爪の先端の位置が特定される。第２保持爪の位置は第１保持爪と同様に特定される。こうして第１および第２保持爪の先端の位置は目盛りに基づき測定されることから、作業者の相違によるばらつきは確実に回避される。第１および第２保持爪の先端の位置は高い精度で調整される。基板の装着にあたって基板の片当たりは回避される。基板上にパーティクル（塵埃）の付着は回避される。

上記目的を達成するために、測定具は、仮想平面に沿って広がる円板と、前記仮想平面に沿って前記円板の外縁から外側に広がり、前記仮想平面内で前記円板の中心軸回りに描かれる仮想円から内側に湾曲する第１縁を規定する第１板片と、前記第１縁に沿って前記第１板片に形成されて、前記中心軸回りの位置ごとに前記仮想平面内で前記中心軸から前記第１縁までの距離を特定する目盛りと、前記仮想平面に沿って前記円板の外縁から外側に広がり、前記仮想円から内側に湾曲する第２縁を規定する第２板片と、前記第２縁に沿って前記第２板片に形成されて、前記中心軸回りの位置ごとに前記仮想平面内で前記中心軸から前記第２縁までの距離を特定する目盛りとを備える。こうした測定具は前述の測定方法の実現に大いに貢献することができる。

以上のように開示の保持爪位置の測定方法によれば、高い精度で保持爪の位置を調整することができる。

一具体例に係るスパッタリング装置の構造を概略的に示す概念図である。一具体例に係る基板ホルダの構造を概略的に示す正面図である。一具体例に係る基板ホルダの構造を概略的に示す正面図である。一具体例に係る基板供給ロボットの構造を概略的に示す上面図である。一具体例に係るロック機構の構造を概略的に示す上面図である。ロック機構が基板ホルダをロックする様子を概略的に示す上面図である。ロック機構が基板ホルダをロックする様子を概略的に示す上面図である。基板供給ロボットが基板ホルダに基板を供給する様子を概略的に示す上面図である。基板供給ロボットが基板ホルダに基板を供給する様子を概略的に示す上面図である。基板ホルダの貫通孔内に基板が供給される様子を概略的に示す正面図である。基板ホルダの貫通孔内に基板が供給される様子を概略的に示す正面図である。基板ホルダの貫通孔内に基板が供給される様子を概略的に示す正面図である。一具体例に係る位置調整装置の構造を概略的に示す正面図である。本発明の一実施形態に係る測定具の構造を概略的に示す正面図である。位置調整装置に基板ホルダが装着される様子を概略的に示す正面図である。第２保持爪の先端の位置を調整する様子を概略的に示す正面図である。保持爪の先端の位置を調整する様子を概略的に示す正面図である。保持爪の先端の位置を調整する様子を概略的に示す正面図である。他の具体例に係る基板ホルダの構造を概略的に示す正面図である。さらに他の具体例に係る基板ホルダの構造を概略的に示す正面図である。本発明の他の実施形態に係る測定具の構造を概略的に示す正面図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。

図１は一具体例に係るスパッタリング装置１１の構造を概略的に示す。スパッタリング装置１１は例えば磁気ディスクの製造に用いられる。このスパッタリング装置１１はカセット１２を備える。カセット１２には成膜対象の新しい基板１３が収容される。基板１３は基板ホルダ１４に装着される。装着にあたって基板供給ロボット１５が用いられる。基板供給ロボット１５はカセット１２から基板ホルダ１４に基板１３を供給する。基板ホルダ１４はチャンバ１６に基板１３を搬送する。ここでは、基板１３には例えば２．５インチの基板が用いられる。すなわち、基板１３は６５ｍｍの径を有する。基板１３には例えばガラス基板やアルミニウム基板が含まれる。

チャンバ１６内では例えば真空環境が確立される。チャンバ１６内には例えばＡｒ（アルゴン）ガスといった不活性ガスが導入される。チャンバ１６内には基板１３を保持する基板ホルダ１４が配置される。チャンバ１６内で基板１３にはターゲット１７が向き合う。イオン化したＡｒがターゲット１７に衝突すると、ターゲット１７の表面で金属原子や金属化合物分子が弾き飛ばされる。弾き飛ばされた金属原子や金属化合物分子は基板の表面に膜を形成する。こうして基板１３の表面には磁性膜や非磁性膜が成膜される。成膜後の基板１３を保持する基板ホルダ１４はチャンバ１６の外側に移動する。チャンバ１６内には次の基板ホルダ１４が配置される。

図２は一具体例に係る基板ホルダ１４の構造を概略的に示す。基板ホルダ１４は例えば平板状のホルダ本体２１を備える。ホルダ本体２１は鉛直方向に直立する。ホルダ本体２１の下端には例えば１対の車輪２２が連結される。車輪２２は車軸回りで回転する。車輪２２の回転に基づき基板ホルダ１４は後述のレール上を水平移動することができる。ホルダ本体２１は、例えば車輪２２を受け止める水平面２３から直立する垂直姿勢を確立する。基板ホルダ１４の水平移動の実現にあたって車輪２２には例えば電動モータ（図示されず）が連結されればよい。

ホルダ本体２１には、例えば水平面２３に平行に配列される１対の位置決め用孔２４が形成される。各位置決め用孔２４にはその内端に沿って基準面２４ａが形成される。基準面２４ａは車輪２２の車軸に平行に広がる平坦面で規定される。基準面２４ａ、２４ａ同士は相互に平行に広がる。位置決め用孔２４の上方でホルダ本体２１には開口２５が形成される。開口２５内には水平面２３から所定の高さｈに規定される中心軸Ｃ１が規定される。ホルダ本体２１には、中心軸Ｃ１を通過しつつ水平面２３に直交する仮想鉛直面Ｌが規定される。仮想鉛直面Ｌは基準面２４ａに平行に広がる。基準面２４ａから仮想鉛直面Ｌまでの距離Ｄ１は等しく設定される。こうして基準面２４ａと水平面２３との位置に基づき中心軸Ｃ１の位置は一義的に決定される。

ホルダ本体２１には３片の板部材２６、２７、２８が取り付けられる。各板部材２６〜２８は保持爪３１、３２、３３を備える。保持爪３１〜３３は、中心軸Ｃ１から放射状に広がる仮想平面Ｐ内で広がる板片から形成される。保持爪３１〜３３の先端の位置は中心軸Ｃ１に同軸の仮想円Ｓ１よりも内側に配置される。ここでは、仮想円Ｓ１は基板１３の輪郭を規定する。保持爪３１〜３３は板ばね３４、３５、３６の先端に形成される。板ばね３４〜３６は、中心軸Ｃ１に同軸の円柱空間に接する平面に平行に広がる。平面は仮想平面Ｐと円柱空間との接点で規定される。

保持爪３１、３２は仮想鉛直面Ｌで相互に面対称に配置される。保持爪３１、３２は、仮想鉛直面Ｌと仮想円Ｓ１との上側の交点の角位置から中心軸Ｃ回りに同一の４５度の角位置に配置される。すなわち、保持爪３１は保持爪３２に対して９０度の角位置に配置される。その一方で、保持爪３３は、仮想鉛直面Ｌと仮想円Ｓ１との下側の交点の角位置に配置される。保持爪３３の角位置を０度とすると、保持爪３１は時計回りに１３５度の角位置に配置される。同様に、保持爪３２は反時計回りに１３５度の角位置に配置される。

ここでは、保持爪３１〜３３が基準位置に配置されると、仮想円Ｓ１を含む仮想平面内で中心軸Ｃ１から保持爪３１の先端までの距離は３２ｍｍに設定される。中心軸Ｃ１から保持爪３２の先端までの距離は保持爪３１と同一の３２ｍｍに設定される。その一方で、中心軸Ｃ１から保持爪３３の先端までの距離は３１ｍｍに設定される。こういった板ばね３４〜３６は例えばステンレス鋼やインコネル（登録商標）といった金属薄板から曲げ加工に基づき形成される。金属薄板は例えば０．５ｍｍ〜０．８ｍｍ程度の厚みを有する。金属薄板は例えば３．６ｍｍ〜４．０ｍｍ程度の幅を有する。

板ばね３４〜３６の基端は、ホルダ本体２１に形成される受け面３７に受け止められる、受け面３７は、中心軸Ｃ１に同軸の円柱空間に接する平面に平行に広がる。板ばね３４、３５は受け面３７で基板ホルダ２１に取り付けられる。取り付けにあたってボルト３８およびナット３９が用いられる。その一方で、板ばね３６は、受け面３７に直交する取り付け面４１で基板ホルダ２１に取り付けられる。取り付けにあたってボルト３８およびナット３９が用いられる。板ばね３４〜３６は受け面３７の輪郭の外側で弾性変形する。こうした弾性変形に基づき中心軸Ｃ１から遠心方向に保持爪３１〜３３は変位することができる。ここでは、受け面３７の輪郭の外側の板ばね３４〜３６の長さでばね定数が調整される。

図３を併せて参照し、保持爪３１〜３３先端が変位に基づき仮想円Ｓ１上に配置されると、板ばね３４〜３６には弾性変形に基づき弾性復元力が生成される。保持爪３１〜３３先端の変位量の増大に応じて弾性復元力は増大する。その結果、保持爪３１〜３３では中心軸Ｃ１に向かってばね力Ｆが生成される。保持爪３１のばね力Ｆ_１は水平方向成分Ｆ_ｘ１および垂直方向成分Ｆ_ｙ１とを有する。保持爪３２のばね力Ｆ_２は水平方向成分Ｆ_ｘ２および垂直方向成分Ｆ_ｙ２とを有する。その一方で、保持爪３３は垂直方向に上向きのばね力Ｆ_３を有する。ばね力Ｆ_３は、ばね力Ｆ_１の垂直方向成分Ｆ_ｙ１、ばね力Ｆ_２の垂直方向成分Ｆ_ｙ２および基板１３の重量Ｗの和に等しく設定される。

ここで、受け面３７および板ばね３４〜３６の間には所定の厚みの薄板（図示されず）が挟み込まれる。薄板の厚みは例えば０．１ｍｍに設定される。薄板の枚数に応じて保持爪３１〜３３先端の位置は変位する。こうして保持爪３１〜３３先端の位置は基準位置に合わせ込まれる。

図４は一具体例に係る基板供給ロボット１５の構造を概略的に示す上面図である。基板供給ロボット１５はカセット１２の正面および基準位置の基板ホルダ１４の正面の間に配置される。カセット１２は複数枚の基板１３を収容する。カセット１２内ではすべての基板１３は鉛直方向に直立する垂直姿勢を確立する。基板１３は相互に平行に配置される。基板１３の中心軸はすべての基板１３で一致する。その一方で、基板ホルダ１４が垂直姿勢で基準位置に位置決めされると、基板ホルダ１４の開口２５はカセット１２の正面の取出口１２ａに向き合う。

基板供給ロボット１５はロボット本体４５を備える。ロボット本体４５には１対のアーム４６、４６が連結される。アーム４６、４６は、スパッタリング装置１１内に規定されるｘ軸に沿ってロボット本体４５から相互に反対向きに延びる。ロボット本体４５が基準姿勢を確立すると、一方のアーム４６の先端はカセット１２の取出口１２ａに向き合う。他方のアーム４６の先端は基板ホルダ１４の開口２５に向き合う。各アーム４６の先端には例えば円柱状の保持軸４７が区画される。保持軸４７は、基板１３の中心に形成される貫通孔と同一の径を有する。保持軸４７は基板１３を保持することができる。

アーム４６、４６はｘ軸方向に伸縮することができる。こうした伸縮に基づきアーム４６の保持軸４７はカセット１２内に進入することができる。同時に、伸縮に基づきアーム４６の保持軸４７は基板ホルダ１４の開口２５内に進入することができる。その一方で、基準姿勢のロボット本体４５は、ｘ軸に直交するｚ軸回りで回転することができる。こうしたｚ軸回りの回転に基づき一方のアーム４６はカセット１２の正面から基板ホルダ１４の正面に移動することができる。反対に、他方のアーム４６は基板ホルダ１４の正面からカセット１２の正面に移動することができる。

基板ホルダ１４はレール４８に受け止められる。レール４８はチャンバ１６に向かって延びる。基板１３の供給時、基板ホルダ１４はレール４８上の所定位置で一旦停止する。停止時、基板ホルダ１４はロック機構４９でロックされる。図５に示されるように、ロック機構４９は、基板ホルダ１４の背面に向き合う機構本体５１を備える。機構本体５１には１対の位置決めアーム５２、５２が取り付けられる。位置決めアーム５２、５２は、基板ホルダ１４の背面に直交する方向に進退移動自在に機構本体５１に連結される。同時に、位置決めアーム５２、５２は基板ホルダ１４の背面に平行な方向に進退移動自在に機構本体５１に連結される。

基板ホルダ１４が所定位置で停止すると、位置決めアーム５２、５２は基板ホルダ１４に向かって移動する。こうして、図６に示されるように、位置決めアーム５２、５２は基板ホルダ１４の位置決め用孔２４、２４に個別に受け入れられる。続いて、位置決めアーム５２、５２は基板ホルダ１４の背面に平行な方向に移動する。位置決めアーム５２、５２同士は相互に近づく。その結果、図７に示されるように、位置決めアーム５２、５２は位置決め用孔２４、２４の内端に受け止められる。位置決めアーム５２、５２はロック位置に位置決めされる。こうして位置決めアーム５２、５２は基準位置に基板ホルダ１４を位置決めする。

いま、基板ホルダ１４に基板１３が供給される場面を想定する。レール４８上を移動する基板ホルダ１４は所定位置で停止する。ロック機構４９の働きですべての基板ホルダ１４は同一の基準位置に位置決めされる。基板供給ロボット１５は最大限にアーム４６を収縮させる基準姿勢を確立する。図８に示されるように、一方のアーム４６は基準姿勢から最大限に伸展する。その結果、アーム４６は、カセット１２内に収容される基板１３の貫通孔に保持軸４７を差し込む。保持軸４７は基板１３を保持する。アーム４６の収縮に基づき基板１３はカセット１２の取出口１２ａから取り出される。アーム４６は基準姿勢に復帰する。

このとき、ロボット本体４５はｚ軸回りに１８０度回転する。図９に示されるように、一方のアーム４６は開口２５に基板１３を向き合わせる。他方のアーム４６は取出口１２ａに先端を向き合わせる。一方のアーム４６が最大限に伸展すると、基板１３は基板ホルダ１４の開口２５内に配置される。同時に、他方のアーム４６が最大限に伸展すると、他方のアーム４６の保持軸４７は基板１３を保持する。アーム４６、４６が基準姿勢に復帰すると、一方のアーム４６から基板ホルダ１４に基板１３が供給される一方で、他方のアーム４６に基板１３が保持される。こうした基板供給ロボット１５の反復動作に基づきカセット１２から基板ホルダ１４に基板１３が供給される。

図１０に示されるように、基板１３の供給にあたって保持軸４７は開口２５内に基板１３を配置する。保持軸４７の軸心は仮想鉛直面Ｌ内に配置される。配置に先立って、基板ホルダ１４の保持爪３３は、板ばね３６の弾性変形に基づき仮想円Ｓ１から外側に後退する。板ばね３６には弾性復元力が蓄積される。基板１３の中心軸Ｘは、仮想鉛直面Ｌ内で中心軸Ｃ１から開口２５の下端側に偏倚して配置される。その結果、保持爪３１〜３３の先端と基板１３の外縁との接触は回避される。こうして基板１３は、仮想円Ｓ１を含む仮想平面に沿って配置される。ロボット本体４５はｚ軸に沿って上方に移動する。基板１３は仮想平面内で移動する。基板１３の中心軸Ｘは仮想鉛直面Ｌ内で中心軸Ｃ１に向かって移動する。

前述のように、保持爪３１、３２の先端は仮想円Ｓ１より内側に先端を規定する。しかも、保持爪３１、３２は仮想鉛直面Ｌで相互に面対称に配置されることから、基板１３の移動に伴って基板１３の外縁は保持爪３１、３２の先端に同時に接触する。保持爪３１、３２は中心軸Ｃ１から遠心方向に変位していく。板ばね３４、３５は弾性変形していく。板ばね３４、３５には弾性復元力が蓄積されていく。図１１に示されるように、ロボット本体４５が上限位置で移動を停止すると、基板１３の中心軸Ｘは中心軸Ｃ１上に重なる。基板１３の輪郭は仮想円Ｓ１に重なる。保持爪３１、３２は基板１３の外縁に所定のばね力で押し付けられる。

ここで、基板ホルダ１４が基準位置に位置決めされると、レール４８の表面から上限位置の保持軸４７の軸心すなわち基板１３の中心軸Ｘまでの高さは、基板ホルダ１４の水平面２３から中心軸Ｃ１までの高さｈに一致する。同様に、ロック位置の位置決めアーム５２、５２の内端から仮想鉛直面Ｌまでの距離は同一に設定される。この距離は前述の距離Ｄ１に一致する。したがって、基板ホルダ１４がレール４８上で基準位置に位置決めされると、保持軸４７の軸心は必ず中心軸Ｃ１に一致する。こうして基板ホルダ１４が基準位置に位置決めされるたびに基板１３の中心軸Ｘは基板ホルダ１４の中心軸Ｃ１に必ず一致する。

続いて、保持爪３３の変位が許容される。板ばね３６の弾性復元力に基づき保持爪３３は中心軸Ｃ１に向かって変位する。図１２に示されるように、保持爪３３の先端は基板１３の外縁に突き当てられる。保持爪３３は基板１３の外縁に所定のばね力で押し付けられる。ホルダ本体２１すなわち基板１３は鉛直方向に直立する垂直姿勢を確立することから、前述の通り、保持爪３１、３２のばね力Ｆ_１、Ｆ_２の垂直方向成分Ｆ_ｙ１、Ｆ_ｙ２および基板１３の重量Ｗの和と、保持爪３３のばね力Ｆ_３とが釣り合うことで、基板１３の輪郭は仮想円Ｓ１上に重なる。こうして基板１３は基板ホルダ１４に装着される。

その後、アーム４６は収縮する。保持軸４７は基板１３の貫通孔から離脱する。ロボット本体４５はｚ軸に沿って下方に移動する。基板ホルダ１４の位置決め用孔２４から位置決めアーム４６が離脱する。基板ホルダ１４のロックは解除される。基板１３の装着を完了した基板ホルダ１４は基準位置からチャンバ１６内に向かって移動する。前述の成膜が実施される。成膜が終了すると、基板ホルダ１４はチャンバ１６から取り出される。こうして成膜が繰り返される。保持爪３１〜３３上には成膜のたびに膜が堆積していく。その一方で、基準位置には次の基板ホルダ１４が位置決めされる。基板１３の装着が繰り返される。

以上のようなスパッタリング装置１１では、基板ホルダ１４は成膜にあたって何度も繰り返し使用される。したがって、例えば板ばね３４〜３６の弾性復元力の変化に応じて保持爪３１〜３３の先端の位置は基準位置からずれてしまうことがある。その結果、仮に保持爪３２の先端が基準位置から後退した位置に配置されると、基板１３の装着時に基板１３の外縁は保持爪３１、３２に同時に接触しない。基板１３の外縁は保持爪３１のみに片当たりする。基板１３は不自然に移動する。このとき、基板１３の外縁は、保持爪３１や保持爪３２上に堆積する膜を刮ぎ取ってしまう。膜はパーティクル（塵埃）として基板１３上に付着する。こうした基板１３は製品として使用されることができない。したがって、保持爪３１〜３３の先端の位置は極めて高い精度で調整されなければならない。

保持爪３１〜３３の先端の位置の調整にあたって位置調整装置６１が使用される。図１３は一具体例に係る位置調整装置６１の構造を概略的に示す。位置調整装置６１は台座６２を備える。台座６２は底面で平坦面に受け止められる。台座６２の上面には平坦な受け面６３が規定される。ここでは、受け面６３は水平面に平行に広がる。受け面６３から支柱６４が垂直に立ち上がる。台座６２や支柱６４は例えば金属材料から形成される。

台座６２の上面にはロック機構６５が連結される。ロック機構６５は前述のロック機構４９と同様の構成を備える。すなわち、ロック機構６５は機構本体６６を備える。機構本体６６には１対の位置決めアーム６７、６７が取り付けられる。位置決めアーム６７、６７同士の間に支柱６４が配置される。位置決めアーム６７、６７は、受け面６３に平行に位置調整装置６１の正面から前方に向かって進退移動自在に機構本体６６に連結される。同時に、位置決めアーム６７、６７は、受け面６３に平行に支柱６４に向かって相互に近づく方向に進退移動自在に機構本体６６に連結される。

支柱６４には本発明に係る測定具７１が取り付けられる。測定具７１は、受け面６３に平行な中心軸Ｃ２回りに回転自在に支柱６４に支持される。測定具７１には掴み７３が一体化される。作業者は、掴み７３を掴んで中心軸Ｃ２回りに測定具７１を回転させることができる。測定具７１は、中心軸Ｃ２に直交する仮想平面に沿って広がる円板７４を備える。円板７４には仮想平面に沿って円板７４の外縁から外側に広がる板片７５、７６、７７が一体化される。板片７５〜７７は中心軸Ｃ２回りに順番に配列される。板片７５および板片７６の間、板片７６および板片７７の間、板片７７および板片７５の間で円板７４の外縁が露出する。測定具７１は例えば金属材料の一体成型に基づき形成される。

ここで、位置調整装置６１では、受け面６３から中心軸Ｃ２までの高さｈは、水平面２３から中心軸Ｃ１までの高さｈに一致する。ロック位置の位置決めアーム６７、６７の内端には基準面６７ａが形成される。基準面６７ａは受け面６３に直交しつつ相互に平行に広がる。基準面６７ａには、中心軸Ｃ２を通過しつつ受け面６３に直交する仮想鉛直面Ｌが平行に広がる。基準面６７ａから仮想鉛直面Ｌまでの距離Ｄ３は等しく設定される。こうして基準面６７ａと受け面６３との位置に基づき中心軸Ｃ２の位置は一義的に決定される。基準面６７ａおよび受け面６３の位置と中心軸Ｃ２の位置との関係は、基板ホルダ１４の基準面４７ａおよび水平面２３の位置と中心軸Ｃ１の位置との関係を反映する。

図１４は本発明の一実施形態に係る測定具７１の構造を概略的に示す。板片７５の最外縁は、中心軸Ｃ２に直交する仮想平面内で中心軸Ｃ２回りに描かれる仮想円Ｓ２に沿って規定される。ここでは、仮想円Ｓ２の径は６６．０ｍｍに設定される。板片７５の外縁には仮想円Ｓ２から内側に湾曲する第１縁８１が規定される。第１縁８１の外端は、板片７６に向き合う板片７５の一方の側縁に接続される。第１縁８１の内端は最外縁に接続される。中心軸Ｃ２から第１縁８１までの距離Ｌ１は第１縁８１の外端から内端に向かうにつれて増大する。

ここでは、第１縁８１は、前述の仮想平面内に描かれるインボリュート曲線で規定される。第１縁８１の外端で距離Ｌ１は３０．０ｍｍに設定される。第１縁８１の内端で距離Ｌ１は３３ｍｍに設定される。第１縁８１では、反時計回りに中心軸Ｃ２回りの角位置が１度ずれるにつれて距離Ｌ１は０．１ｍｍ増える。第１縁８１に沿って板片７５には目盛り８２が形成される。目盛り８２は距離Ｌ１を特定する。目盛り８２は、中心軸Ｃ２回りに１度刻みの角位置ごとに距離Ｌ１を関連付ける。

同様に、板片７６の最外縁は仮想円Ｓ２に沿って規定される。板片７６の外縁には仮想円Ｓ２から内側に湾曲する第２縁８３が規定される。第２縁８３の外端は、板片７７側に規定される板片７６の一方の側縁に接続される。第２縁８３の内端は最外縁に接続される。第２縁８３の外端と第１縁８１の外端とは中心軸Ｃ２回りに９０度の角位置で隔てられる。中心軸Ｃ２から第２縁８３までの距離Ｌ２は第２縁８３の外端から内端に向かうにつれて増大する。

ここでは、第２縁８３は、前述の仮想平面内に描かれるインボリュート曲線で規定される。第２縁８３の外端で距離Ｌ２は３０．０ｍｍに設定される。第２縁８３の内端で距離Ｄ２は３３．０ｍｍに設定される。第２縁８３では、反時計回りに中心軸Ｃ２回りの角位置が１度ずれるにつれて距離Ｌ２は０．１ｍｍ増える。第２縁８３に沿って板片７６には目盛り８４が形成される。目盛り８４は距離Ｌ２を特定する。目盛り８４は、中心軸Ｃ２回りに１度刻みの角位置ごとに距離Ｌ２を関連付ける。

その一方で、板片７５の外縁には仮想円Ｓ２から内側に湾曲する第３縁８５がさらに規定される。第３縁８５の外端は、板片７７に向き合う板片７５の他方の側縁に接続される。第３縁８５の内端は最外縁に接続される。中心軸Ｃ２から第３縁８５までの距離Ｌ３は第３縁８５の外端から内端に向かうにつれて増大する。

ここでは、第３縁８５は、前述の仮想平面内に描かれるインボリュート曲線で規定される。第３縁８５の外端で距離Ｌ３は２８．０ｍｍに設定される。第３縁８５の内端で距離Ｌ３は３３．０ｍｍに設定される。第３縁８５では、時計回りに中心軸Ｃ２回りの角位置が１度ずれるにつれて距離Ｌ３は０．１ｍｍ増える。第３縁８５に沿って板片７５には目盛り８６が形成される。目盛り８６は距離Ｌ３を特定する。目盛り８６は、中心軸Ｃ２回りに１度刻みの角位置ごとに距離Ｌ３を関連付ける。

いま、位置調整装置６１を用いて基板ホルダ１４の保持爪３１〜３３の先端の位置を調整する場面を想定する。まず、位置調整装置６１に基板ホルダ１４が装着される。図１５に示されるように、基板ホルダ１４の車輪２２は台座６２の受け面６３に受け止められる。このとき、ロック機構６５の位置決めアーム６７、６７は進退移動に基づき基板ホルダ１４の位置決め用孔２４、２４内に進入する。位置決めアーム６７、６７は位置決め用孔２４、２４の内端に受け止められる。こうして基板ホルダ１４は位置調整装置６１に装着される。ロック機構６５の働きで基板ホルダ１４は装着のたびに台座６２上で必ず同じ基準位置にロックされる。

基板ホルダ１４が台座６２の受け面６３上に配置されると同時に、基板ホルダ１４の開口２５内には測定具７１が配置される。前述のように、基準面６７ａおよび受け面６３の位置と中心軸Ｃ２の位置との関係は、基板ホルダ１４の基準面４７ａおよび水平面２３の位置と中心軸Ｃ１の位置との関係を反映する。したがって、測定具７１の中心軸Ｃ２は基板ホルダ１４の中心軸Ｃ１に一致する。このとき、保持爪３１は板片７５および板片７６の間に配置される。保持爪３２は板片７６および板片７７の間に配置される。保持爪３３は板片７７および板片７５の間に配置される。円板７４、板片７５〜７７および保持爪３１〜３３は仮想円Ｓ１を含む仮想平面に沿って広がる。

作業者は掴み７３を掴んで時計回りに測定具７１を回転させる。保持爪３１の先端には板片７５の第１縁８１が向き合う。同時に、保持爪３２の先端には板片７６の第２縁８３が向き合う。測定具７１の回転に応じて保持爪３１、３２の先端は第１縁８１および第２縁８３に近づいていく。その結果、図１６に示されるように、保持爪３１の先端は第１縁８１に接触する。接触と同時に測定具７１の回転は一旦停止される。このとき、保持爪３１の先端との接触位置の目盛り８２が読まれる。ここでは、接触位置の目盛り８２は３２．０ｍｍを示す。中心軸Ｃ１から保持爪３１の先端までの距離は３２．０ｍｍと判断される。その結果、保持爪３１の先端の位置は基準位置に配置されることが確認される。

その一方で、図１６から明らかなように、保持爪３１の先端の接触時、保持爪３２の先端は第２縁８３に接触しないことから、中心軸Ｃ１から保持爪３２の先端までの距離は所定の距離より増大していることが確認される。このとき、作業者は時計回りに測定具７１をさらに回転させる。回転に応じて保持爪３２の先端は第２縁８３に近づいていく。その結果、図１７に示されるように、保持爪３２の先端は第２縁８３に接触する。接触と同時に測定具７１の回転は一旦停止される。このとき、保持爪３２の先端との接触位置の目盛り８４が読まれる。ここでは、接触位置の目盛り８４は３２．３ｍｍを示す。中心軸Ｃ１から保持爪３２の先端までの距離は３２．３ｍｍと判断される。保持爪３２の先端は所定の距離３２．０ｍｍから０．３ｍｍ外側に配置されていることが確認される。

続いて、作業者は反時計回りに測定具７１を回転させる。測定具７１の回転に基づき保持爪３３の先端には板片７５の第３縁８５が向き合わせられる。測定具７１の回転に応じて保持爪３３の先端は第３縁８５に近づいていく。同時に、保持爪３１は第１縁８１から遠ざかっていく。保持爪３２は第２縁８３から遠ざかっていく。その結果、図１８に示されるように、保持爪３３の先端は第３縁８５に接触する。接触と同時に測定具７１の回転は一旦停止される。このとき、保持爪３３の先端との接触位置の目盛り８６が読まれる。ここでは、接触位置の目盛り８６は３１．０ｍｍを示す。中心軸Ｃ１から保持爪３３の先端までの距離は３１．０ｍｍと判断される。その結果、保持爪３３の先端の位置は基準位置に配置されることが確認される。

保持爪３１〜３３の先端の位置の測定が終了すると、作業者は時計回りに測定具７１を回転させる。前述のように、測定に基づき保持爪３２の先端の位置が所定の位置から外側にずれていることが確認される。このとき、板ばね３４および受け面３７の間に例えば３枚の薄板（図示されず）が挟み込まれる。こうして保持爪３２の先端の位置は仮想円Ｓ１の中心軸Ｃ１に向かって０．３ｍｍ変位する。保持爪３２の先端の位置は基準位置に合わせ込まれる。その後、測定具７１の回転に基づき保持爪３２の先端の位置が再び測定される。保持爪３２の先端および第２縁８３の接触位置目盛り８４が３２．０ｍｍを示すことが確認される。こうして保持爪３１〜３３の先端の位置調整は終了する。基板ホルダ１４は位置調整装置６１から取り外される。

以上のような位置調整装置６１では、保持爪３１〜３３の先端の位置調整にあたって測定具７１が用いられる。測定具７１の板片７５〜７７には、中心軸Ｃ２回りに描かれる仮想円Ｓ２から内側に湾曲する第１〜第３縁８１、８３、８５が形成される。第１〜第３縁８１、８３、８５に沿って板片７５〜７７には目盛り８２、８４、８６が形成される。目盛り８２、８４、８６は中心軸Ｃ２から第１縁８１、第２縁８３、第３縁８５までの距離を特定する。したがって、作業者が第１縁８１、第２縁８３、第３縁８５との接触位置の目盛り８２、８４、８６を読めば、保持爪８１、８３、８５の先端の位置は高い精度で特定される。保持爪８１、８３、８５の先端の位置は高い精度で調整される。作業者の相違によるばらつきは回避される。

図１９は他の具体例に係る基板ホルダ１４ａの構造を概略的に示す。この基板ホルダ１４ａでは、前述の基板ホルダ１４に比べて、板部材２６〜２８が中心軸Ｃ１回りに１８０度回転した角位置に配置される。こうして板部材２６、２７と板部材２８とは前述と上下逆さまに配置される。基板１３の保持にあたって、保持爪３３のばね力Ｆ_３および基板１３の重量Ｗの和と、保持爪３１、３２のばね力の上向きの垂直方向成分Ｆ_ｙ１、Ｆ_ｙ２の和とが釣り合うことで、基板１３は保持爪３１〜３３に保持される。保持爪３１〜３３の先端の位置調整にあたって前述の測定具７１が用いられる。その他、前述の基板ホルダ１４と均等な構成や構造には同一の参照符号が付される。

図２０はさらに他の具体例に係る基板ホルダ１４ｂの構造を概略的に示す。この基板ホルダ１４ｂでは、保持爪３１、３２は、仮想円Ｓ１と仮想鉛直面Ｌとの上側の交点の角位置から中心軸Ｃ２回りに同一の９０度の角位置に配置される。すなわち、保持爪３１は保持爪３２に対して中心軸Ｃ２回りに１８０度の角位置に配置される。保持爪３１、３２すなわち板部材２６、２７は仮想鉛直面Ｌで相互に面対称に配置される。基板１３の保持にあたって、基板１３の重量Ｗおよび保持爪３３のばね力Ｆ_３が釣り合うと同時に、保持爪３１のばね力Ｆ_１および保持爪３２のばね力Ｆ_２が釣り合えばよい。こうして基板１３は保持爪３１〜３３に保持される。その他、前述の基板ホルダ１４と均等な構成や構造には同一の参照符号が付される。

保持爪３１〜３３の先端の位置調整にあたって、図２１に示されるように、測定具７１ａが用いられる。測定具７１ａでは、前述の測定具７１に比べて、板片７６の位置と板片７７の位置とが入れ替えられる。こうして第１縁８１の外端は第２縁８３の外端の角位置に対して中心軸Ｃ２回りに１８０度の角位置に配置される。こうした測定具７１ａは前述の測定具７１と同様に使用される。保持爪３１〜３３の先端の位置の測定にあたって、保持爪３１の先端は第１縁８１に向き合う。同様に、保持爪３２の先端は第２縁８３に向き合う。その他、前述の測定具７１と均等な構成や構造には同一の参照符号が付される。

以上のような基板ホルダ１４〜１４ｂでは、ホルダ本体２１の下端には前述の車輪２２に代えてスライド面が形成されてもよい。スライド面は水平面に平行に広がる。基板ホルダ１４〜１４ｂはスライド面でレール４８上をスライド移動する。スライド移動の実現にあたって例えばリニアモータの原理が用いられればよい。その他、測定具７１、７１ａでは、仮想円Ｓ２の径の大きさは基板１３の径に応じて設定されればよい。

３１保持爪（第１保持爪）、３２保持爪（第２保持爪）、３４板ばね（第１板ばね）、３５板ばね（第２板ばね）、７１測定具、７４円板、７５板片、７６板片、８１第１縁、８２目盛り、８３第２縁、８４目盛り、Ｃ２中心軸、Ｓ２仮想円。

Claims

中心軸回りに回転自在に測定具を装着し、前記中心軸回りに描かれる仮想円から内側に湾曲する前記測定具の第１縁に、第１板ばねの弾性変形に基づき前記中心軸から遠心方向に変位可能に前記第１板ばねの先端に形成される第１保持爪を向き合わせ、前記中心軸回りに描かれる仮想円から内側に湾曲する前記測定具の第２縁に、第２板ばねの弾性変形に基づき前記中心軸から遠心方向に変位可能に前記第２板ばねの先端に形成される第２保持爪を向き合わせる工程と、
前記中心軸回りで前記測定具を回転させる工程と、
前記測定具の回転に応じて前記第１保持爪が前記第１縁に接触すると、前記第１縁に沿って前記測定具に描かれて前記中心軸回りの角位置に前記中心軸から前記第１縁までの距離を関連付ける目盛りに基づき前記第１保持爪の位置を特定する工程と、
前記測定具の回転に応じて前記第２保持爪が前記第２縁に接触すると、前記第２縁に沿って前記測定具に描かれて前記中心軸回りの角位置に前記中心軸から前記第２縁までの距離を関連付ける目盛りに基づき前記第２保持爪の位置を特定する工程とを備えることを特徴とする保持爪位置の測定方法。
請求項１に記載の保持爪位置の測定方法において、前記第１縁および前記第２縁は、前記中心軸に直交する仮想平面内に描かれるインボリュート曲線で規定されることを特徴とする保持爪位置の測定方法。
仮想平面に沿って広がる円板と、
前記仮想平面に沿って前記円板の外縁から外側に広がり、前記仮想平面内で前記円板の中心軸回りに描かれる仮想円から内側に湾曲する第１縁を規定する第１板片と、
前記第１縁に沿って前記第１板片に形成されて、前記中心軸回りの位置ごとに前記仮想平面内で前記中心軸から前記第１縁までの距離を特定する目盛りと、
前記仮想平面に沿って前記円板の外縁から外側に広がり、前記仮想円から内側に湾曲する第２縁を規定する第２板片と、
前記第２縁に沿って前記第２板片に形成されて、前記中心軸回りの位置ごとに前記仮想平面内で前記中心軸から前記第２縁までの距離を特定する目盛りとを備えることを特徴とする測定具。
請求項３に記載の測定具において、前記第１縁および前記第２縁は、前記仮想平面内に描かれるインボリュート曲線で規定されることを特徴とする測定具。