JP2014047020A - 浮上装置 - Google Patents

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清隆 藤平
Kenshiro Ito
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Abstract

【課題】本発明によれば、簡単な構成で薄板上のワークをパッド上で浮上させて、所望位置に保持、あるいは搬送させることができる浮上装置を提供すること。
【解決手段】本発明によれば、薄板状のワークWをパッド2上に浮上させる浮上装置であって、パッドが、表面に、加圧空気源に連通され加圧気体を噴出させる多数の細孔と、少なくとも1本の溝6とを備え、溝の一端に吸引手段に連通する吸引孔10が形成されていることを特徴とする浮上装置が提供される。
【選択図】図1

Description

本発明は、浮上装置に関し、詳細には、薄板上のワークを基板上で浮上させて、所望位置に保持、あるいは搬送できる浮上装置に関する。
FPD用ガラス基材等の薄いワークを非接触で取り扱う装置として、多孔質板の細孔から加圧空気を噴出させワークを浮上させる浮上装置が提案されている(例えば、特許文献1、2)
これらの浮上装置では、浮上したワークは、ステージの側方に設けられたレールに沿って移動するリニア式搬送装置によって搬送される。
特開2008−110852号公報 特開2011−084352号公報
このような浮上装置では、多孔質体の表面に形成された吸引孔から吸引によって、浮上した薄板状のワークの位置を安定させている。
しかしながら、これらの浮上装置に形成された吸引孔の構成では、ワークに水平方向の力が作用した場合などにワークの水平移動を十分に制限することができず、ワークは、わずかな力で簡単に水平移動してしまう。このため、上記の浮上装置では、ワークを確実にステージ上の所定位置で浮上させておくことが困難であった。
さらに、これらの浮上装置では、ワークを搬送するために、別体の搬送装置が必要である。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、簡単な構成で薄板上のワークを基板上で浮上させて、所望位置に保持、あるいは搬送させることができる浮上装置を提供することを目的とする。
本発明によれば、
薄板状のワークを基板上に浮上させる浮上装置であって、
前記基板が、表面に、加圧空気源に連通され加圧気体を噴出させる多数の細孔と、少なくとも1本の溝とを備え、
前記溝の一端に吸引手段に連通する吸引孔が形成されている、
ことを特徴とする浮上装置が提供される。
このような構成によれば、基板の表面に設けられた溝の一端側で空気が吸引されるので、この溝の一端側から他端側に向かう空気流が形成される。この結果、細孔から噴出する加圧空気によって基板表面上で浮上している薄板状のワークに、この空気流に沿った力が作用する。このため、溝の延びる方向、本数等を適宜、調整することにより、基板上で浮上している薄板状のワークを所望位置に保持、あるいは搬送することができる。
本発明の他の好ましい態様によれば、
前記基板の表面に少なくとも1つの吸引孔が形成されている。
本発明の他の好ましい態様によれば、
前記溝が、複数本、形成され、
前記各溝が、前記基板の周縁から中央に向かって延びている。
このような構成によれば、基板上で浮上しているワークに対して、基板中央に向かう力を作用させ、ワークが基板からはずれることを抑制できる。
本発明の他の好ましい態様によれば、
前記溝が、複数本、形成され、
前記複数の溝が、互いに対向して配置されている。
本発明の他の好ましい態様によれば、
前記複数の溝が、前記基板の側縁に対して同一方向に傾斜して配置されている。
このような構成によれば、基板上で浮上しているワークに対して、溝の傾斜方向に向かう力を作用させ、基板上で浮上しているワークを傾斜方向に移動させることができる。
本発明の他の好ましい態様によれば、
前記基板の表面に、前記複数の溝の傾斜方向に延びる長溝が形成され、
該長溝の、前記複数の溝の傾斜方向の下流端に、吸引手段に連通する吸引孔が形成されている。
このような構成によれば、長溝内で、複数の溝の傾斜方向下流側に向かう空気流が生じるので、基板上で浮上しているワークに対して、複数の溝の傾斜方向下流側に向かう力を作用させ、基板上で浮上しているワークを長溝に沿って効率的に移動させることができる。
本発明の他の好ましい態様によれば、
前記基板が細長い形状を有し、
長手方向一端側の領域では、前記溝が長手方向他端側領域に向けて傾斜して配置され、
長手方向他端側の領域では、前記溝が長手方向一端側領域に向けて傾斜して配置されている。
このような構成によれば、基板の長手方向一端側の領域上で浮上しているワークに対して、長手方向他端側の領域に向かう力を作用させて、ワークを長手方向他端側の領域に向けて搬送し、さらに、ワークが長手方向他端側の領域上に達すると、ワークに長手方向一端側に向かう力に作用し、ワークは基板との非接触状態を維持したまま、減速あるいは停止させられる。
本発明の他の好ましい態様によれば、
前記各溝は、幅が、前記パッドの縁から中央に向けて先細りする形状である。
本発明の他の好ましい態様によれば、
前記各溝は、深さが、前記パッドの縁から中央に向けて浅くなる。
本発明の他の好ましい態様によれば、
前記基板が、多孔質体で構成されている。
本発明の他の好ましい態様によれば、
前記多孔質体が多孔質カーボンである。
本発明によれば、
簡単な構成で薄板状のワークを基板上で浮上させて、所望位置に保持、あるいは搬送させることができる浮上装置が提供される。
本発明の第1実施形態の浮上装置の平面図である。 図1のII−II線に沿った断面図である。 図1のIII−III線に沿った断面図である。 第1実施形態の浮上装置の変形例の平面図である。 第1実施形態の浮上装置の他の変形例の断面図である。 本発明の第2実施形態の浮上装置の平面図である。 第2実施形態の浮上装置の変形例の平面図である。 本発明の第3実施形態の浮上装置の平面図である。 第3実施形態の浮上装置の変形例の平面図である。 第3実施形態の浮上装置の他の変形例の平面図である。 第3実施形態の浮上装置のもう一つの変形例の平面図である。 本発明の第4実施形態の浮上装置の平面図である。 第4実施形態の浮上装置の変形例の平面図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態の浮上装置について説明する。
図1は、本発明の第1実施形態の浮上装置1の平面図であり、図2は、図1のII−II線に沿った断面図であり、図3は図1のIII−III線に沿った断面図である。
本実施形態の浮上装置1は、シリコンウエハ、FPD用ガラス基材等の薄板状のワーク、例えば、厚さ20乃至1000μm程度のシリコンウエハを基板上で浮上させる浮上装置である。なお、本発明は、他の薄板状のワークにも適用可能である。
浮上装置1は、図1乃至3に示されているように、矩形の多孔質パッド(基板)2と、多孔質パッド2を下側(裏側)から保持する矩形のパッドホルダ4とを備えている。
本実施形態の浮上装置1では、多孔質パッド2は、通気性の多孔質カーボンで形成されている。多孔質パッド2の材料は、通気性の多孔質カーボンに限定されるものではなく、他の通気性の多孔質材料、例えばポーラスSiC・ポーラスアルミナ等でもよい。さらに、高圧空気を噴出させることができる細孔が全面に形成された金属板等も使用可能である。
多孔質パッド2の表面には、深さ及び幅が一定の複数の溝6が形成されている。各溝6は、多孔質パッド2の両側縁から中央に向かって対向するように配置されている。各溝6の一端(内端)の底部には、多孔質パッド2を厚さ方向に貫通する吸引路8の開口端である吸引孔10が形成されている。
また、多孔質パッド2の表面の中央部には、多孔質パッド2を厚さ方向に貫通する吸引通路12の開口端である吸引孔14が形成されている。
さらに、多孔質パッド2の裏面全体には、多孔質パッド2の裏面を部分的に矩形断面の凹部に加工することによって形成され加圧空気用の給気路16が格子状に配置されている。
パッドホルダ4の内部には、真空ポンプ等の外部の吸引手段に連通する吸引通路18と、コンプレッサ等の外部の加圧空気源に連通する加圧空気通路20とが形成されている。
また、パッドホルダ4には、吸引通路18と、多孔質パッド2に形成された吸引路8とを連通するホルダ側吸引路22が形成されている。さらに、パッドホルダ4には、吸引通路18と、多孔質パッド2に形成された吸引通路12とを連通するホルダ側吸引通路24が形成されている。
さらにまた、パッドホルダ4には、加圧空気通路20と、多孔質パッド2に形成された給気路16を連通するホルダ側給気路26が形成されている。
本実施形態の浮上装置1では、加圧空気通路20に接続されたコンプレッサ等の加圧空気源の作動により、加圧空気がパッドホルダ4の加圧空気通路20、ホルダ側給気路26に流入し、さらに、多孔質パッド2の裏面に形成された給気路16に流入する。多孔質パッド2は上述したように多孔質カーボンで構成されているので、多孔質パッド2の裏面の給気路16に流入した加圧空気は、多孔質カーボン内部の細孔を通り、矢印Aによって模式的に示すように、多孔質パッド2の表面から略均一に噴出する。
また、吸引通路18に接続された真空ポンプ等の吸引手段の作動により、ホルダ側吸引路22、吸引路8、吸引孔10を介して溝6の一端側が吸引され、各溝6内に、矢印Bで模式的に示す空気流が生成され、さらに、ホルダ側吸引通路24、吸引通路12、吸引孔14を介して、多孔質パッド2の表面の吸引孔14の近傍領域の空気が吸引孔14に向けて吸引され矢印Cで模式的に示す空気流が生成される。
このような状態で、多孔質パッド2の表面に、図1に二点鎖線で示されるようなワークWを配置すると、ワークWは、多孔質パッド2の表面から略均一に噴出する空気流(矢印A)によって、多孔質パッド2の表面から浮上する。さらに、各溝6内で生じた基板2の多孔質パッド2の中央(図1における上下方向中央)に向かう空気流(矢印B)によって、ワークWには多孔質パッド2の両側縁から中央方向に向かう力(矢印Bに沿った力)が作用し、多孔質パッド2の幅方向中央(図1の上下方向)へのワークWの移動が抑制される。
さらに、吸引孔14からの吸引による空気流(矢印C)によって、浮上しているワークWは、中央部が多孔質パッド2の表面側に吸引され、表面が多孔質パッド2の表面と略平行な状態となる。なお、吸引孔14からの吸引が行われない場合には、ワークWは、多孔質パッド2から噴出する高圧空気の空気流(矢印A)によって、中央部が上方に向かって凸状となるW1(図2)のような状態で浮上することになる。
このように、上記構成を有する本実施形態の浮上装置1では、ワークWの移動を規制し、所望位置に配置させながら、ワークWを多孔質パッド2の上方に浮上させることができる。
なお、上記実施形態の浮上装置1では、多孔質パッド2の表面に形成する溝6は、深さ及び幅が一定であったが、図4に示されているように、幅が、多孔質パッド2’の側縁から中央に向けて先細りする形状の溝6’を備えた浮上装置1’、図5に示されているように、深さが、多孔質パッド2’の側縁から中央に向けて浅くなる形状の溝6”を備えた浮上装置1”でもよい。
次に、本発明の第2実施形態の浮上装置30について説明する。図6は、第2実施形態の浮上装置30の平面図である。
浮上装置30は、第1の実施形態の浮上装置1と基本的に同一構成の浮上ユニット32を複数台、連結した構成の浮上装置である。
第2実施形態の各浮上ユニット32は、多孔質パッド34の形状が長方形であり、10本の溝36が各多孔質パッド34の側縁に直交する方向に延びるように対向して配置されている点を除き、第1実施形態の浮上装置1と同一の構成を有している。
第2実施形態の浮上装置30は、このような浮上ユニット32を長手方向に複数台、連結することによって構成されている。この結果、多孔質パッド34が細長い形状を有することになる。
このような浮上装置30では、作動中に、浮上しているワークWに、矢印Dで示す装置長手方向(搬送方向)に沿った力を作用させることにより、ワークWが、浮上装置30の長手方向に移動する。この際、各溝を流れる空気流(矢印B)によって、ワークWには各浮上ユニット32の側縁から幅方向内方に向かう力が作用しているので、ガイド等を設けることなく、浮上装置30からはずれることなく、ワークWを搬送させることが可能となる。
また、図7に示されているように、多孔質パッド38を幅方向に横断する長さの溝40と、多孔質パッド38の幅方向中央位置で溝40内に開口する吸引孔42とを有する浮上ユニット44を連結した浮上装置46としてもよい。
次に、本発明の第3実施形態の浮上装置50について説明する。図8は、第3実施形態の浮上装置50の平面図である。
浮上装置50は、第2の実施形態の浮上装置30と同様に同一構成の浮上ユニット52を複数台、連結した構成の浮上装置である。
浮上装置50を構成する浮上ユニット52では、各溝56が、多孔質パッド54の長手方向一端側に向けて傾斜して配置されている。詳細には、浮上ユニット52では、各溝56が、多孔質パッド54の側縁に直交する方向(多孔質パッド54の幅方向)に対して、多孔質パッド54の長手方向一端側(図8の右側)に向けて30度傾斜して配置されている。なお、この角度は、例えば、10乃至80度の範囲で適宜、変更可能である。
各溝56の多孔質パッド54の中央側端である一端(先端)には、吸引手段に連通する吸引孔58が形成されている。
さらに、浮上ユニット52では、幅方向中央に、浮上ユニット52の長手方向に延びる長溝60が形成され、長溝60の、溝56の傾斜方向の下流端には、吸引手段に連通する吸引孔62が形成されている、
このような浮上装置50では、吸引孔58からの吸引によって、溝56内に、多孔質パッド54の側縁に直交する方向(多孔質パッド54の幅方向)に対して、多孔質パッド54の長手方向一端側(図8の右側)に30度傾斜した方向で、多孔質パッド54の側縁から幅方向中央に向かう空気流(矢印E)が生じ、多孔質パッド54上のワークWには、この方向に向かう力が作用する。
さらに、長溝60内の吸引孔62からの吸引によって、長溝60内に、多孔質パッド54の長手方向一端に向かう空気流(矢印F)が生じ、多孔質パッド54上のワークWには、この方向に向かう力が作用する。
この結果、多孔質パッド54上で浮上したワークWは、吸引によって作用する力のみで、多孔質パッド54の両側縁から幅方向中央に向かう力を受けながら、多孔質パッド54の長手方向一端(図8の右側)方向(矢印D方向)に、搬送されることになる。
図9は、第3実施形態の浮上装置50の変形例の浮上装置64の平面図である。浮上装置62は、基本的な構成は、第3実施形態の浮上装置50と同一であるが、最下流(図8の右側)端の浮上ユニット52’として、浮上ユニット52を左右逆転させて配置している。
したがって、最下流(図8の右側)端の浮上ユニット52’では、側縁から延びる溝66の傾斜方向が、上流側の浮上ユニット52の溝56の傾斜方向と逆位相となり、さらに、最下流(図9の右側)端の浮上ユニット52’の長溝68内の吸引孔70の位置が上流端(図9の左側端)となっている。
即ち、浮上装置64では、連結された多孔質パッド54によって構成される細長い多孔質パッドの長手方向一端側の領域では、溝56が長手方向他端側領域に向けて傾斜して配置され、長手方向他端側の領域では、溝66が長手方向一端側領域に向けて傾斜して配置されていることになる。
このような構成によれば、浮上ユニット52’上では、上流側から搬送されてきたワークWに、多孔質パッド54’の長手方向他端方向に向かう力(矢印G)が作用してブレーキがかかる。したがって、ワークWの搬送速度を調整することができる。
なお、浮上装置50、64において、長溝を設けない構成でもよい。
この場合、図10および図11に示されている浮上装置72、74のように、両側縁からの溝を多孔質パッドの幅方向中央で連結してV字状の溝76としてもよい。この場合、吸引孔78は、V字の頂点に形成される。なお、図10の浮上装置では、下流側の浮上ユニットが逆向きとされ、V字状の溝76’、吸引孔78’の配置が逆転している。
次に、本発明の第4実施形態の浮上装置80について説明する。図12は、第4実施形態の浮上装置80の平面図である。
第4実施形態の浮上装置80は、基本的な構成は第1実施形態の浮上装置1と同一であるが、円形のワークW’を浮上させる装置であり、多孔質パッド82が円形形状を有し、側縁部からの複数本の溝84が多孔質パッド82の外縁から中心に向かって互いに対向して配置されている点で、第1実施形態の浮上装置1と異なる。溝84の内端には、吸引手段に連通する吸引孔86が形成されている。
第4の実施形態の浮上装置80では、吸引手段によって、吸引孔86から空気が吸引され、各溝84内で径方向に向かう空気の流れ(矢印H)が生じ、多孔質パッド82上で浮上しているワークW’に、多孔質パッド82の中心に向かう力が作用する。この結果、浮上しているワークW’は、円形の多孔質パッド82上に確実に保持される。
なお、浮上装置80においても、多孔質パッド82の表面に、吸引手段に連通する吸引開口88が設けられているので、この吸引開口からの吸引によって、浮上しているワークW’を、平坦な状態で保持することができる。
さらに、図13に示す変形例の浮上装置80’のように、多孔質パッド82’に形成された溝84’を半径方向から一定角度だけ傾斜させて配置した構成としてもよい。
このような構成によれば、吸引孔86’からの吸引で、溝84’内に生じる空気流(矢印I)によって、多孔質パッド86’上で浮上しているワークW’に、周方向の力を作用させ、浮上しているワークW’を回転させることができる。
なお、この構成では、溝84’と逆位相に配置された溝を設けることで、回転するワークW’にブレーキをかけることができる。
本発明の前記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内で種々の変更、変形が可能である。
1:浮上装置
2:多孔質パッド
4:パッドホルダ
6:溝
10:吸引孔

Claims (11)

  1. 薄板状のワークを基板上に浮上させる浮上装置であって、
    前記基板が、表面に、加圧空気源に連通され加圧気体を噴出させる多数の細孔と、少なくとも1本の溝とを備え、
    前記溝の一端に吸引手段に連通する吸引孔が形成されている、
    ことを特徴とする浮上装置。
  2. 前記基板の表面に少なくとも1つの吸引孔が形成されている、
    請求項1に記載の浮上装置。
  3. 前記溝が、複数本、形成され、
    前記各溝が、前記基板の周縁から中央に向かって延びている、
    請求項1または2に記載の浮上装置。
  4. 前記溝が、複数本、形成され、
    前記複数の溝が、互いに対向して配置されている、
    請求項1乃至3のいずれか1項に記載の浮上装置。
  5. 前記複数の溝が、前記基板の側縁に対して同一方向に傾斜して配置されている、
    請求項4に記載の浮上装置。
  6. 前記基板の表面に、前記複数の溝の傾斜方向に延びる長溝が形成され、
    該長溝の、前記複数の溝の傾斜方向の下流端に、吸引手段に連通する吸引孔が形成されている、
    請求項5に記載の浮上装置。
  7. 前記基板が細長い形状を有し、
    長手方向一端側の領域では、前記溝が長手方向他端側領域に向けて傾斜して配置され、
    長手方向他端側の領域では、前記溝が長手方向一端側領域に向けて傾斜して配置されている、
    請求項5または6に記載の浮上装置。
  8. 前記各溝は、幅が、前記パッドの縁から中央に向けて先細りする形状である、
    請求項3ないし7のいずれか1項に記載の浮上装置。
  9. 前記各溝は、深さが、前記パッドの縁から中央に向けて浅くなる、
    請求項3ないし8のいずれか1項に記載の浮上装置。
  10. 前記基板が、多孔質体で構成されている、
    請求項1乃至9に記載の浮上装置。
  11. 前記多孔質体が多孔質カーボンである、
    請求項10に記載の浮上装置。
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