JP4674877B1

JP4674877B1 - 板状体の搬送装置

Info

Publication number: JP4674877B1
Application number: JP2010205570A
Authority: JP
Inventors: 智雄松下
Original assignee: 智雄松下
Priority date: 2010-09-14
Filing date: 2010-09-14
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2030-09-14
Also published as: JP2012064644A

Abstract

【課題】厚みが薄い板状体であっても搬送中の損傷を確実に防止することができる板状体の搬送装置を提供する。
【解決手段】板状体Ｐを上方から吸着保持する保持部材１０と、保持部材１０を移動可能に支持する支持部材２０とを備える板状体の搬送装置１であって、保持部材１０は、板状体Ｐと対向する下面側に環状に配置された噴射口１２ａと、噴射口１２ａにより囲まれた下面側中央部１０ａと板状体Ｐとの間に形成される空間Ｓを大気に開放する大気開放口１２ｃとを備え、噴射口１２ａは、板状体Ｐの外縁に向けて気体を噴射するように形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池用基板やウェハ等の板状体を搬送する板状体の搬送装置に関する。

この種の搬送装置として、吸着面に形成した噴射口からエアを噴射させ、吸着面と板状体との間に負圧を発生させて当該板状体を保持するように構成されたベルヌーイチャックが知られている。例えば、図７に示すように、特許文献１に開示されたベルヌーイチャック５０は、配管５１の先端に円板状治具５２が接続されており、円板状治具５２のウェハ吸着面に形成された複数のガス流出口５３からウェハ（図示せず）に向けてガスを噴出する。円板状治具５２の周囲には、ウェハ吸着面からウェハが飛び出すのを防止するピン５４が取り付けられている。

特開２００５−３４０５２１号公報

上記従来のベルヌーイチャック５０は、ウェハ吸着面における中心近傍のリング状領域に全てのガス流出口５３を配置することにより、ガス流出口５３からウェハ外周縁までの距離を確保して、ウェハ裏面側へのガスの回り込みを生じ易くしている。ところが、ウェハの吸着搬送時に、ウェハ外周縁の一部がピン５４に当接したり、ウェハ吸着面とウェハとの間におけるガス流の流速分布が不均一になると、ウェハの全体が吸着されているためにウェハが上に凸となるように変形して割れなどの損傷を生じるおそれがあった。このような問題は、例えば太陽電池用基板のように厚みが薄い最近の板状体の搬送において特に顕著となっていた。

そこで、本発明は、厚みが薄い板状体であっても搬送中の損傷を確実に防止することができる板状体の搬送装置の提供を目的とする。

本発明の前記目的は、板状体を上方から吸着保持する保持部材と、前記保持部材を移動可能に支持する支持部材とを備える板状体の搬送装置であって、前記保持部材は、板状体と対向する下面側に環状に配置された噴射口と、前記噴射口により囲まれた下面側中央部と板状体との間に形成される空間を大気に開放する大気開放口とを備え、前記噴射口は、板状体の外縁に向けて気体を噴射するように形成されており、前記保持部材は、上面側と下面側との間に中空部を有し、上面側には、圧縮気体が導入される導入孔が形成され、前記噴射口は、前記導入孔を取り囲むように形成されており、前記中空部は、前記導入孔から導入された圧縮気体の流れを分岐させて、板状体の周縁部を吸引できるように前記噴射口に向けて水平方向に案内する分岐流路を備え、前記大気開放口は、前記分岐流路と隔離された開放流路を介して前記保持部材の上面側に連通し、前記噴射口の開口面積の合計よりも、前記大気開放口の開口面積の合計が大きい板状体の搬送装置により達成される。

この板状体の搬送装置において、前記保持部材は、板状体の外縁に当接して該板状体の水平方向の移動を拘束する当接部材を備えることが好ましい。

本発明によれば、厚みが薄い板状体であっても搬送中の損傷を確実に防止することができる板状体の搬送装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る板状体の搬送装置の断面図である。図１に示す搬送装置の要部平面図である。図２の要部拡大図である。図３のＡ−Ａ断面図である。本発明の他の実施形態に係る板状体の搬送装置の要部平面図である。本発明の更に他の実施形態に係る板状体の搬送装置の裏面図である。従来のベルヌーイチャックの概略構成図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る板状体の搬送装置の断面図である。

図１に示すように、搬送装置１は、太陽電池用基板などの板状体Ｐを上方から保持する保持部材１０と、この保持部材１０の上面側に一端側が連結されたアーム状の支持部材２０とを備えている。支持部材２０は、内部に圧縮気体の流路２１が形成されており、モータ（図示せず）の作動により保持部材１０を水平回転駆動及び上下動できるように、吊り下げ支持されている。支持部材２０の流路２１は、ボンベや工場エア等の圧縮気体供給源（図示せず）に接続されており、保持部材１０の内部に圧縮気体を供給することができる。

保持部材１０は、下面側に円形の凹部１１ａが形成された平面視矩形状の保持部本体１１と、この凹部１１ａを覆うように保持部本体１１に取り付けられた円板状の底蓋体１２とを備えている。保持部本体１１の中心には導入孔１１ｂが形成されており、この導入孔１１ｂに支持部材２０がカプラや溶接などにより気密に接続されている。導入孔１１ｂは、保持部材１０の上面側と下面側との間に形成された中空部１３に連通している。中空部１３は、図１に破線で示すように、底蓋体１２の上面に形成された溝部からなる分岐流路１４を備えている。分岐流路１４は、導入孔１１ｂから導入された圧縮気体の流れを分岐して、板状体Ｐと対向する保持部材１０の下面側に環状に配置された複数の噴射口１２ａに案内する。各噴射口１２ａは、板状体Ｐの外縁に向けて圧縮気体を噴射するように、底蓋体１２の外周面に等間隔に形成されている。保持部材１０の下面側は、各噴射口１２ａからなる環状の仮想線を境界として、下面側中央部１０ａと下面側周縁部１０ｂとに分割されており、各噴射口１２ａにより囲まれた領域（すなわち、底蓋体１２の下面全体）が下面側中央部１０ａとされ、各噴射口１２ａよりも水平方向外方の領域（すなわち、保持部本体１１の下面における凹部１１ａ以外の領域）が下面側周縁部１０ｂとされている。中空部１３は、本実施形態のように底蓋体１２に溝部を形成する代わりに、保持部本体１１の凹部１１ａに溝部を形成し、或いは、凹部１１ａまたは底蓋体１２に凸部を設けることによっても形成可能である。

凹部１１ａの側壁１１ｃは、下方に向けて外側に広がる傾斜面とされており、側壁１１ｃと底蓋体１２の外縁との間には、噴射口１２ａから排出された圧縮気体が側壁１１ｃに沿って外方に流れるように、若干の隙間が形成されている。底蓋体１２の下面は、保持部本体１１の周縁部の下面と略面一となっている。

保持部本体１１の四辺には、それぞれ水平ブラケット１１１および垂直ブラケット１１２が設けられている。水平ブラケット１１１および垂直ブラケット１１２には、それぞれ破線で示す長孔１１１ａ，１１２ａが形成されており、長孔１１１ａ，１１２ａにボルト１１１ｂ，１１２ｂが挿通されている。垂直ブラケット１１２の下部には、板状体Ｐの外縁に当接して保持する当接部材１１３が設けられている。当接部材１１３は、ゴム材などの弾性材料から形成されることが好ましく、板状体Ｐとの当接部１１３ａは下方に向けて外側に拡がるように傾斜面とされている。水平ブラケット１１１は、保持部本体１１に対して長孔１１１ａに沿って水平方向に位置調整を行うことができ、ボルト１１１ｂで固定することができる。同様に、垂直ブラケット１１２は、水平ブラケット１１１に対して長孔１１２ａに沿って垂直方向に位置調整を行うことができ、ボルト１１２ｂで固定することができる。

保持部本体１１および底蓋体１２は、ボルト等の結合手段（図示せず）により結合することができ、この結合手段を均一に分散配置することにより、底蓋体１２の上面全体が凹部１１ａに密着している。保持部本体１１及び底蓋体１２には、保持部材１０の上面側から下面側に貫通するように互いに連通する位置に、それぞれ開放流路１１ｄ，１２ｂが形成されており、底蓋体１２の開放流路１２ｂの下端が大気開放口１２ｃとされている。大気開放口１２ｃは、底蓋体１２の下面側（すなわち、保持部材１０の下面側中央部１０ａ）と板状体Ｐとの間に形成される空間Ｓを大気に開放する。

保持部本体１１および底蓋体１２の開放流路１１ｄ，１２ｂの間は、底蓋体１２の上面凹部に配置したＯリング１５によりシールされており、中空部１３に導入された圧縮気体が開放流路１１ｄ，１２ｂと連通しないように構成されている。大気開放口１２ｃは、本実施形態においては導入孔１１ｂを挟んで両側２箇所に形成されている。

図２は、底蓋体１２の平面図である。以下の各図において、同様の構成部分には同一の符号を付している。上述したように、底蓋体１２は、図１に示す中空部１３を形成するための溝部からなる分岐流路１４が上面側に形成されている。分岐流路１４は、中央の導入部１４ａから互いに反対の２方向に分岐した後、案内部１４ｂの各分岐点Ｊで常に２方向に分岐しながら、底蓋体１２の外周に沿って等間隔に形成された排出部１４ｃに接続されている。分岐流路１４の溝深さは、導入部１４ａが最も深く、排出部１４ｃが最も浅くなるように形成されており、案内部１４ｂがその中間の一定の深さで案内する。底蓋体１２は、分岐流路１４以外の上面部分で保持部本体１１に密着しており、各排出部１４ｃは、隔壁１４ｄにより分離されている。

図３は、図２に示す板状体の要部拡大図である。分岐流路１４の案内部１４ｂは、分岐点Ｊへの圧縮気体の流入方向Ｂに対して２つの流出方向Ｃ，Ｃが両側に対称となるように形成されている。また、円形の底蓋体１２の中心Ｏと各分岐点Ｊとを結ぶ直線は、当該分岐点Ｊへの流入方向Ｂと一致している。また、案内部１４ｂから排出部１４ｃへの流出方向Ｄも、底蓋体１２の中心Ｏを通過するように形成されている。このような構成により、圧縮気体の流れは各排出部１４ｃに分配される。図４は、図３におけるＡ−Ａ断面図である。案内部１４ｂから排出部１４ｃに流れ込んだ圧縮気体は、排出部１４ｃにおいて流路が絞られて噴射口１２ａから噴射し、保持部本体１１の側壁１１ｃに沿って放射状にスムーズに排出される。

次に、上記構成を備える搬送装置１の作動を説明する。図１に示すように、保持部材１０の直下に板状体Ｐを配置した状態で導入孔１１ｂから圧縮気体を供給すると、各噴射口１２ａから板状体Ｐの外縁に向けて圧縮気体が噴射される。これにより、保持部材１０の下面側周縁部１０ｂと、この下面側周縁部１０ｂに対向する板状体Ｐの周縁部Ｐ１との間を通過する圧縮気体の流れが生じ、ベルヌーイ効果により板状体Ｐの周縁部Ｐ１が保持部材１０に吸引される。

一方、保持部材１０の下面側中央部１０ａと、この下面側中央部１０ａに対向する板状体Ｐの中央部Ｐ２との間に形成される空間Ｓには、上述した下面側周縁部１０ｂと板状体Ｐの周縁部Ｐ１との間に生じる圧縮気体の流れによって、周縁部に向けた水平方向外方への緩やかな気体の流れが生じる。本実施形態においては、この空間Ｓを大気に開放する大気開放口１２ｃが形成されているため、空間Ｓ内に上述した気体の流れが生じても、空間Ｓ内の減圧が防止され、板状体Ｐの中央部Ｐ２が保持部材１０に吸引されるのを抑制することができる。したがって、板状体Ｐの周縁部Ｐ１のみを吸着保持して搬送することができるので、搬送中の板状体Ｐの反りを抑制することができ、厚みが薄い板状体であっても搬送中の損傷を確実に防止することができる。

板状体Ｐは、周縁部Ｐ１が保持部材１０に吸着されることにより、外縁が当接部材１１３の当接部１１３ａに当接して保持される。こうして、板状体Ｐの上面が保持部材１０と非接触の状態で、支持部材２０の駆動により、板状体Ｐを搬送することができる。各当接部材１１３は、水平ブラケット１１１および垂直ブラケット１１２の位置調整により、板状体Ｐの大きさや形状に合わせて最適な位置で固定することができ、保持部材１０と板状体Ｐとの所定の間隔を維持することができる。

本実施形態において、当接部材１１３は、矩形状の板状体Ｐの各辺と当接することにより板状体Ｐの水平方向の移動を拘束しており、これによって、板状体Ｐの搬送中の位置ずれを防止して、所望の位置に確実に搬送することができる。また、このように板状体Ｐの水平移動が拘束されると、吸着によって板状体Ｐに上に凸となる反りが生じ易くなるため、大気開放口１２ｃの形成がより効果的なものとなる。但し、当接部材１３は、板状体Ｐを水平方向に完全に移動不能となるように拘束する必要はなく、例えば図７に示す従来の構成におけるピン５４のように、板状体Ｐを吸着可能な領域内で板状体Ｐの若干の水平移動を許容する構成であってもよい。また、当接部材１３は、本発明において必須のものではなく、当接部材１３を備えない構成であってもよい。

本実施形態の搬送装置１は、図２及び図３に示すように、分岐流路１４が、各分岐点Ｊに流入した圧縮気体を２方向に分岐して流出するように形成されており、分岐点Ｊへの流入方向Ｂに対して２つの流出方向Ｃ，Ｃが対称となっている。このような構成により、導入された圧縮気体を各分岐点Ｊで確実に均等となるように分配することができ、各噴射口１２ａから圧縮気体を放射状に均一に噴射することができる。この結果、保持部材１０の下面側周縁部１０ｂと、板状体Ｐの周縁部Ｐ１との間の負圧を一定に保つことができ、板状体Ｐの振動を防止して、板状体Ｐが損傷することなく確実に搬送することができる。各噴射口１２ａから気体を均一に噴射する構成として、各噴射口１２ａにそれぞれバルブを介して圧縮気体の供給源を接続し、各噴射口１２ａに対応するバルブの開度を個別に調整可能な構成を採用してもよい。

また、本実施形態においては、各噴射口１２ａが底蓋体１２の外周に沿って円形に配置されており、各分岐点Ｊへの流入方向Ａが底蓋体１２の径方向と一致している。このような構成により、圧縮気体の均一な分配をより確実に促すことができる。また、本実施形態においては、案内部１４ｂから排出部１４ｃへの流出方向Ｄも、底蓋体１２の径方向と一致しており、これによって各噴射口１２ａから放射状に噴射される圧縮気体の流れの均一化を図ることができる。

各噴射口１２ａからは、上述したように圧縮気体が均一に噴射されることが好ましいが、本発明においては必須のものではないため、中空部１３に形成される分岐流路１４の形状に特に制限はなく、或いは、中空部１３に分岐流路１４を備えない構成であってもよい。中空部１３に圧縮気体を導入する導入孔１１ｂの位置も、必ずしも保持部材１０の中央部でなくてもよい。

また、大気開放口１２ｃは、保持部材１０の下面側中央部１０ａと板状体Ｐとの間に形成される空間Ｓを大気と連通するように、保持部材１０に形成されていればよいが、本実施形態のように、保持部材１０が、分岐流路１４を有する中空部１３を備える構成においては、保持部材１０に上面から下面に貫通し、分岐流路１４と隔離された開放流路１１ｄ，１２ｂを形成することにより、大気開放口１２ｃを大気に容易に開放することができる。

大気開放口１２ｃの数、形状、大きさ、配置等は、大気開放口１２ｃが保持部材１０の下面側中央部１０ａに形成される限り特に制限はないが、小さすぎると下面側中央部１０ａと板状体Ｐと間の空間Ｓを大気に十分開放することが困難になり、空間Ｓ内の減圧抑制効果を得にくくなる。したがって、各大気開放口１２ｃの開口面積の合計をなるべく大きくすることが好ましく、例えば、各噴射口１２ａの開口面積の合計よりも、各大気開放口１２ｃの開口面積の合計を大きくすることが好ましい。具体的には、図５に示すように、保持部材１０の下面側中央部１０ａを構成する底蓋体１２が分岐流路１４により分割された全ての領域に大気開放口１２ｃを形成し、開口の大面積化と均一化を図ることができる。

本実施形態においては、保持部材１０が、凹部１１ａを有する保持部本体１１と、この凹部１１ａを覆う底蓋体１２とを備えることにより、底蓋体１２の外周面に噴射口１２ａが形成されているが、例えば、中空状のケーシングからなる保持部材の底面に、圧縮気体を板状体の外縁に向けて噴射できるように傾斜孔により形成された噴射口を、環状に複数配置してもよい。この場合、各噴射口により囲まれた領域が保持部材の下面側中央部となり、この下面側中央部に大気開放口を形成することができる。各噴射口１２ａの配置は、環状であれば特に制限はないが、本実施形態のように円環状であることが好ましく、或いは、正多角形環状であることも好ましい。図６は、中空ケーシングからなる保持部材１０の一例を示す裏面図である。この保持部材１０は、下面側に噴射口１２ａが円環状に多数形成され、これら噴射口１２ａに囲まれた下面側中央部１０ａに、大径の大気開放口１２ｃが形成されている。

１搬送装置
１０保持部材
１０ａ下面側中央部
１１保持部本体
１１ａ凹部
１１ｂ導入孔
１１ｃ側壁
１１ｄ開放流路
１１３当接部材
１２底蓋体
１２ａ噴射口
１２ｂ開放流路
１２ｃ大気開放口
１３中空部
１４分岐流路
２０支持部材

Claims

板状体を上方から吸着保持する保持部材と、前記保持部材を移動可能に支持する支持部材とを備える板状体の搬送装置であって、
前記保持部材は、板状体と対向する下面側に環状に配置された噴射口と、前記噴射口により囲まれた下面側中央部と板状体との間に形成される空間を大気に開放する大気開放口とを備え、
前記噴射口は、板状体の外縁に向けて気体を噴射するように形成されており、
前記保持部材は、上面側と下面側との間に中空部を有し、上面側には、圧縮気体が導入される導入孔が形成され、
前記噴射口は、前記導入孔を取り囲むように形成されており、
前記中空部は、前記導入孔から導入された圧縮気体の流れを分岐させて、板状体の周縁部を吸引できるように前記噴射口に向けて水平方向に案内する分岐流路を備え、
前記大気開放口は、前記分岐流路と隔離された開放流路を介して前記保持部材の上面側に連通し、
前記噴射口の開口面積の合計よりも、前記大気開放口の開口面積の合計が大きい板状体の搬送装置。
前記保持部材は、板状体の外縁に当接して該板状体の水平方向の移動を拘束する当接部材を備える請求項１に記載の板状体の搬送装置。