JP4442685B2

JP4442685B2 - ワークの支持装置

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Publication number: JP4442685B2
Application number: JP2007310915A
Authority: JP
Inventors: 倫央郷古; 敏尚谷口; 敦資坂井田; 富一石川; 圭司岡本
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-11-30
Filing date: 2007-11-30
Publication date: 2010-03-31
Anticipated expiration: 2027-11-30
Also published as: CN101447445A; KR20090056797A; JP2009135307A; TW200929424A; KR101059617B1; TWI389240B; CN101447445B

Description

本発明は、半導体基板、液晶基板等のワークの支持装置に関し、気体によって浮上させることにより、破損や疵を付けることなく搬送することのできるワークの支持装置に関するものである。

例えば精密機器分野などの生産工程においては、微小であっても、ワークに疵がついたり、汚れがつくことは不良要因となることから許されないため、一般に気体を用いて非接触状態でワークを支持して搬送する方式が採用されている。
例えば、特許文献１では、エア浮上搬送装置が開示されているが、このエア浮上搬送装置は、平面基板の下方に配置されたエア浮上ユニットからエアを噴出して平面基板を浮上させつつ、送り機構によって前方へ移送させるようにしたものであって、平面基板の搬送方向の先端に位置するエア浮上ユニットの下流端近傍に平面基板の浮上量を大きくする機構を設けて、平面基板とエア浮上ユニットとが干渉して破損、疵付くことがないようにしたものである。

特開２００６−２２２２０９号公報

一方、特許文献２では、大型の基板にレジスト付フィルムを添付する装置に用いる基板搬送システムを開示しており、基板浮上プレートにより基板に下面からのエアを吹き付けることにより浮上させ、基板端部を基板の搬送経路に沿って設けられた搬送用ローラで挟み込んで搬送するとしている。

特開２００２−１５１５７１号公報

また、図６に示すワーク支持装置１のように、加圧気体の供給源２から加圧気体を、一時的に充満させるヘッド空間３を介し、一面に多数の小孔ｈを有する支持板４より送り込んで、ワークＷを支える構成のものがある。
この方式では、ワークＷの質量と気体の流量のバランスを調整することで安定性を得るようにしている。
このように、上記ワーク支持装置１は気体の圧力によりワークＷを支持するものであるため、特に非接触方式を必要とする精密ワークの支持用として適しているといえる。
精密ワークは、ウエハ、基板、ガラス板など薄く軽いプレート形状であるため、気体の流量を微小に制御することが必要となり、支持板４にはパンチングメタルＰｍや焼結プレートＰｓなどの多孔質材が主に用いられている（図８、図９参照）。パンチングメタルＰｍは、一面に、１０ｍｍ間隔で形成された径５ｍｍ程の小孔ｈを有している。また、焼結プレートＰｓでは、多孔質材Ｓ表面をガラス材Ｇで被覆し、一面に５０ｍｍ間隔で、径３０ｍｍの小孔ｈを形成している。

しかしながら近年、精密製品の高密度化が進行し、取り扱うワークＷはより薄化しフィルム状ワークＷとなっている。このようなワークＷを安定的に支持するためには、より微妙な気体流量の調整が求められるのに対し、パンチングメタルＰｍや焼結プレートＰｓでは構造上、流量の制御には限界があり、対応が難しい。
例えば０．１ＭＰａの元圧をかけたときに、パンチングメタルＰｍや焼結プレートＰｓのような支持板４から、噴出させる気体の流量を０．５ＮＬ／ｍｉｎ／ｃｍ^２以下にすることは現状では困難で、この流量では近年の厚み１０μｍオーダーのフィルム状ワークＷでは、ワークＷの質量と気体流量とのバランスが崩れ、いわゆる波打ちや膨らみが起こり、支持姿勢が不安定となる（図７参照）。
また、支持面がパンチングメタルＰｍや焼結プレートＰｓでは，姿勢が不安定になったワークＷが接触したとき、ワークＷ表面が疵付く虞がある。
そのため、より軽量で薄化したフィルム状ワークＷでも安定した姿勢で支持することができ、且つワークＷが接触した場合でも、疵付くことがない、支持装置が求められている。
本発明は、以上のような背景から提案されたもので、より通気抵抗の大きい通気性多孔シートを支持面として用いることにより、支持面全体から、制御された微小流量の気体を放出させて、軽量薄化ワークの安定支持を可能とした、ワークの支持装置を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、基体（１１）と、基体（１１）上に配設された枠部材（１２）と、枠部材（１２）内側の基体（１１）上に配設された少なくとも一つの取付部材（１３）と、枠部材（１２）と取付部材（１３）とにより支持され、枠部材（１２）と取付部材（１３）との間で凸状に膨出する通気性多孔シート（１４）と、通気性多孔シート（１４）と枠部材（１２）と、基体（１１）とにより画成した密閉空間（１５）に加圧気体を供給する加圧気体供給源（１６）とを備えてなり、枠部材（１２）と取付部材（１３）との間で凸状に膨出する箇所では、通気性多孔シート（１４）から噴出する気体によりワーク（Ｗ）を支持すると共に、凸状に膨出する箇所以外では、取付部材（１３）上であって、凸状に膨出した通気性多孔シート（１４）とワーク（Ｗ）とで囲まれた空間（１７）に気体を滞留させて気体層を形成し、当該気体層の気体圧によりワーク（Ｗ）を支持することを特徴とする。

これにより、加圧気体供給源（１６）により加圧気体が供給されると、通気性多孔シート（１４）から、通気性多孔シート（１４）における高い通気抵抗によって、制御された微小流量の気体が噴出し、通気性多孔シート（１４）上面に載置されるワーク（Ｗ）との間で、気体層が形成される。
この際、通気性多孔シート（１４）の取付部材（１３）上に形成される空間（１７）に、噴出された気体が滞留するため、ワーク（Ｗ）が薄いフィルム状シートであっても、全体が所定の気体圧で支えられ、安定してワーク（Ｗ）を支えることができる。

請求項２に記載の発明では、取付部材（１３）は基体（１１）上に稜部として構成したことを特徴とする。

これにより、通気性多孔シート（１４）を支持する稜部状の取付部材（１３）上には、噴出する気体を滞留させる空間が形成される。

請求項３に記載の発明では、取付部材（１３）は基体（１１）上に柱状部として構成したことを特徴とする。

これにより、通気性多孔シート（１４）を支持する柱状の取付部材（１３）上には、噴出する気体を滞留させる空間が形成される。

請求項４に記載の発明では、密閉空間（１５）は、互いに連通させたことを特徴とする。

これにより、全ての密閉空間（１５）に満遍なく、気体を行渡らせることができる。

請求項５に記載の発明では、通気性多孔シート（１４）は、フッ素系樹脂で構成したことを特徴とする。

これにより、例え、ワーク（Ｗ）が通気性多孔シート（１４）に接触したとしても、フッ素樹脂は特性として低摩擦性を有する樹脂であり、表面が損傷する虞はない。

請求項６に記載の発明では、通気性多孔シート（１４）上のワーク（Ｗ）支持面に近接して、ワーク（Ｗ）に接触してワーク（Ｗ）を搬送方向に案内するワーク搬送手段（２１）を設けたことを特徴とする。

これにより、ワーク（Ｗ）が気体圧で通気性多孔シート（１４）上面から浮上した状態で支えられるので、ワーク搬送手段（２１）によってワーク（Ｗ）を搬送する力は、微小な力で済む。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明にかかるワークの支持装置について、一つの実施形態を示し、図面に基づいて詳細に説明する。
図１、図２にワークとして、薄化フィルム状ワークＷの支持装置１０の要部を模式的に示す。
この支持装置１０は、基体１１上に配設された気密状の枠部材１２と、この枠部材１２内側の基体１１上に配設された少なくとも一つの取付部材１３と、これら枠部材１２と取付部材１３とにより支持される通気性多孔シート１４と、通気性多孔シート１４と枠部材１２と、基体１１とにより画成した密閉空間１５に加圧気体を供給する加圧気体供給源１６とを備えている。

基体１１は平坦状の部材であり、底部面積が、少なくとも、後述する支持搬送すべきワークＷ全体を載置可能な面積を有する方形状の部材で構成され、基体１１上の最外周に気密状に枠部材１２が突設されている。

取付部材１３は、枠部材１２の内側において、枠部材１２と同一の高さに、所定間隔毎に稜状に突設されている。勿論、配列の仕方は適宜であり、互いに平行に、あるいは、格子状に配列させる構成としてもよい（図４参照）。さらには、取付部材１３は、柱状物のように構成することもできる（図５参照）。

通気性多孔シート１４には、例えば、低摩擦性、非粘着性の特性を有するフッ素系樹脂を用いることができる。この場合、通気性多孔シート１４は、厚さが例えば０．５ｍｍとしている。

通気性多孔シート１４下面側には、基体１１と枠部材１２と各取付部材１３とにより画成した密閉空間１５を形成している。この密閉空間１５には加圧気体供給源１６から加圧気体を供給可能に配管Ｌを接続している。なお、それぞれの密閉空間１５は、各取付部材１３に設けた連通口Ｈにより連通している。

そして、通気性多孔シート１４は、枠部材１２と、稜状の取付部材１３とにより支持される際、取付部材１３による支持箇所間の箇所は凸状に膨出させており、取付部材１３による支持箇所上における空間１７には、通気性多孔シート１４から噴出する気体を滞留させるようにしている（図３参照）。
この場合、通気性多孔シート１４と取付部材１３とは、適宜な固定手段で固定することができる。すなわち、通気性多孔シート１４と取付部材１３とは、適宜な当て部材１８を介して、ボルトなど機械的に固定してもよいし、接着、融着によって固定することもできる。
これら固定箇所は、取付部材１３の高さ寸法によって高さが規定され、これら固定箇所以外の通気性多孔シート１４は、凸状に膨出させていることから、固定箇所を底部とした、凸状に膨出する箇所に比較して窪んだ状態として、気体を滞留させる空間１７が形成される。
なお、この支持装置１０においては、厚さが例えば０．５ｍｍの通気性多孔シート１４を、基体１１上の取付部材１３に取着するに当たり、隣接する凸状に膨出する通気性多孔シート１４の頂部間の間隔を支持ピッチＰとして、３０ｍｍとしている。

密閉空間１５に加圧気体を供給する加圧気体供給源１６は、基体１１底部中央に開口された供給孔１９に、コネクタ部材２０を介して配管Ｌにより接続して、加圧気体を供給するようにしている。
なお、加圧気体供給源１６には、周知の構成のものを用いることができる。

さらに以上のような支持装置１０には、図１、図２に示すように、両側部に適宜なワーク搬送手段２１を設けている。すなわち、ワーク搬送手段２１は、例えば基体１１両側両端部に配置した回動プーリ２１ａと、両側部両端部の回動プーリ２１ａ、２１ａ間にそれぞれ掛け渡した駆動ベルト２１ｂとを具備している。

本発明にかかワークの支持装置１０は、以上のように構成されるものであり、次にその作用を説明する。
この支持装置１０により支持搬送される対象のワークＷについて説明する。このワークＷは、例えば厚さ５０μｍの樹脂上に、厚さ３０μｍの銅による回路パターンを形成した、単位面積当たりの質量０．０２ｇ／ｃｍ^２としている。

かかるワークＷを、支持装置１０における基体１１上の取付部材１３に取着した通気性多孔シート１４上に載置し、加圧気体供給源１６を駆動すると、加圧気体が基体１１底部中央の供給孔１９を通じて、通気性多孔シート１４下面側の、基体１１と取付部材１３とにより仕切られた密閉空間１５内に供給される。加圧気体は、取付部材１３に形成された連通口Ｈを通じて、全ての密閉空間１５に、満遍なく行渡らせることができ、通気性多孔シート１４全体に亘って通気性多孔シート１４上面から気体を噴出させることができる。

通気性多孔シート１４は、全面に微細孔が存在するために、気体が通過する際に大きな通気抵抗がある。このため、密閉空間１５内からは、流量が微少量に抑制された気体が、通気性多孔シート１４上面から噴出する。
気体の噴出によって、通気性多孔シート１４上面とワークＷとの間に気体が充満し、通気性多孔シート１４における窪んだ箇所である、空間１７に気体が溜まり気体層が形成される。
ワークＷはこれら気体圧によって、支持することができる。この場合、通気性多孔シート１４は、全面に微細孔が存在し、一方、空間１７は、気体は噴出はしないものの、支持箇所周囲の膨出する箇所から噴出した気体が滞留するため、全体として略一定圧の気体層が形成され、ワークＷは安定した状態で支持される。

なお、実施形態においては、ワークＷは、厚さ５０μｍの樹脂上に、厚さ３０μｍの銅による回路パターンを形成した、単位面積当たりの質量０．０２ｇ／ｃｍ^２とのフィルム材であり、加圧気体供給源１６によって供給される加圧気体は、圧力０．１Ｍｐで送られ、通気性多孔シート１４上面から噴出する気体の流量は、従来の装置で用いられたパンチングメタルＰｍや焼結プレートＰｓなどの多孔質材に比較して、略１／１０以下である、０．０５ＮＬ／ｍｉｎ／ｃｍ^２となり、１．５ｍｍの支持高さＴで安定した支持が可能となる。

そして、この状態でワークＷを搬送するには、基体１１両側両端部に配置したワーク搬送手段２１における回動プーリ２１ａ、２１ａ間にそれぞれ掛け渡した駆動ベルト２１ｂを搬送方向に作動して、些細な力によりワークＷを送り出すことができる。

なお、ワークＷが何らかの原因で、通気性多孔シート１４上面に接触するようなことがあっても、通気性多孔シート１４は、軟質であり、低摩擦性のフッ素系樹脂で構成されているため、ワークＷが疵付くようなことはない。

本発明に係るワークの支持装置の要部を示す、模式的な平面図である。図１に示すワークの支持装置の、断面説明図である。図２に示すワークの支持装置の要部拡大断面説明図である。本発明に係るワークの支持装置における基体上の取付部材における別の配列構成を示した、模式的な平面図である。本発明に係るワークの支持装置における基体上の取付部材における別の配列構成を示した、模式的な平面図である。従来のワーク支持装置の一例を示す、模式的な要部断面説明図である。図６に示すワーク支持装置を用いて、薄化フィルム状ワークを支持する際の不都合を示した、模式的な要部断面説明図である。従来のワーク支持装置において用いられる、支持板としてのパンチングメタルを示した、模式的説明図である。従来のワーク支持装置において用いられる、支持板としての焼結プレートを示した、模式的説明図である。

符号の説明

１０支持装置
１１基体
１２枠部材
１３取付部材
１４通気性多孔シート
１５密閉空間
１６加圧気体供給源
１７凹部
１８当て部材
１９供給孔
２０コネクタ部材
２１ワーク搬送手段
２１ａ回動プーリ
２１ｂ駆動ベルト
Ｗワーク
Ｈ連通口

Claims

基体（１１）と、
基体（１１）上に配設された枠部材（１２）と、
前記枠部材（１２）内側の前記基体（１１）上に配設された少なくとも一つの取付部材（１３）と、
前記枠部材（１２）と前記取付部材（１３）とにより支持され、前記枠部材（１２）と前記取付部材（１３）との間で凸状に膨出する通気性多孔シート（１４）と、
前記通気性多孔シート（１４）と前記枠部材（１２）と、前記基体（１１）とにより画成した密閉空間（１５）に加圧気体を供給する加圧気体供給源（１６）とを備えてなり、
前記枠部材（１２）と前記取付部材（１３）との間で凸状に膨出する箇所では、前記通気性多孔シート（１４）から噴出する気体によりワーク（Ｗ）を支持すると共に、
前記凸状に膨出する箇所以外では、前記取付部材（１３）上であって、前記凸状に膨出した前記通気性多孔シート（１４）と前記ワーク（Ｗ）とで囲まれた空間（１７）に前記気体を滞留させて気体層を形成し、当該気体層の気体圧により前記ワーク（Ｗ）を支持することを特徴とするワークの支持装置。
前記取付部材（１３）は前記基体（１１）上に稜部として構成したことを特徴とする請求項１に記載のワークの支持装置。
前記取付部材（１３）は前記基体（１１）上に柱状部として構成したことを特徴とする請求項１に記載のワークの支持装置。
前記密閉空間（１５）は、互いに連通させたことを特徴とする請求項１ないし３のうち、いずれか１に記載のワークの支持装置。
前記通気性多孔シート（１４）は、フッ素系樹脂で構成したことを特徴とする請求項１ないし４のうち、いずれか１に記載のワークの支持装置。
前記通気性多孔シート（１４）上のワーク（Ｗ）支持面に近接して、ワーク（Ｗ）に接触して前記ワーク（Ｗ）を搬送方向に案内するワーク搬送手段（２１）を設けたことを特徴とする請求項１ないし５のうち、いずれか１に記載のワークの支持装置。