JP2014047020A - 浮上装置 - Google Patents

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。

Images