JP4768577B2 - 非接触支持装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス基板等の板状のワークを非接触支持する非接触支持装置に関する。

近年、液晶パネルや半導体の製造工程では、ガラス基板や半導体ウェハ等の板状ワークの表面を傷つけないように、当該板状ワークを非接触支持する非接触支持装置が用いられている。非接触支持装置は、板状ワークと向かい合うように多孔質体を配置し、多孔質体の表面から噴出されるエアによって板状ワークを浮上させるものである。このような非接触支持装置は、板状ワークを検査したり特定の処理を施したりする場合や、次の工程への搬送を行う場合など、各所で使用される。

しかしながら、多孔質体の表面から板状ワークに向けて噴出されるエアが多孔質体表面と板状ワーク裏面との間に残って上手く排出されないと、多孔質体の中央付近においてエアが溜まってしまい、板状ワークがその付近においてドーム状に膨らんでしまう。このような状況では板状ワークの平坦度が低くなり、高精度な検査や処理等を行うことができない。

そこで、エア溜まりを低減すべく、板状ワークの進行方向に平行な溝を多孔質体に形成した技術が提案されている（例えば、特許文献１のFigure３参照）。かかる技術では、多孔質体表面と板状ワーク裏面との間のエアを溝側へと案内し、多孔質体表面と板状ワーク裏面との間のエアを排出することができるものと期待されている。
国際公開第２００６／０５２９１９号パンフレット

しかしながら、多孔質体それ自体に溝を形成するには当該溝の切削工程を追加しなければならず、製造効率の面で不利である。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、製造効率を高めつつ加圧気体の排出ルートを確保することのできる非接触支持装置を提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の非接触支持装置は、加圧気体供給用の供給通路を有するベースと、前記ベース上に設置され、前記供給通路を介して加圧気体が供給されることにより表面である気体噴出面から加圧空気を噴出する多孔質体とを備え、前記多孔質体を前記ベース上に複数離間して配置するとともに、各多孔質体を前記ベースの上面から少なくとも一部が上方へ突出するように配置したことを特徴とする。

本発明によれば、複数の多孔質体をベース上に離間して配置するとともに、各多孔質体をベースの上面から少なくとも一部が上方へ突出するように配置したことにより、各多孔質体の側面とベース上面とから気体排出通路が形成される。これにより、多孔質体に溝を形成しなくても、前記気体排出通路が溝の役割を担って加圧気体を外部へ排出することができる。したがって、多孔質体それ自体に切削等により溝を形成する必要がないため、製造効率を高めつつ加圧気体の排出ルートを確保することができる。

前記多孔質体が、各々複数個の多孔質体からなる複数の配列で設置されていることが好ましい。多孔質体が複数の配列で設置されている構成では、各列の間に溝（エア排出溝）を形成することが一層困難となる。この点、上記のとおり各多孔質体の側面とベース上面とにより気体排出通路が形成される構成では、各列の間にも同様に気体排出通路が形成される。それ故に、多孔質体が複数列に設けられる構成であっても、製造効率を高めることができる。

ここで、前記ベースの上面には、前記各多孔質体が設置される凹部がそれぞれ形成され、当該各凹部の深さが多孔質体の高さよりも小さくなるように設定されていることが好ましい。このようにすれば、各多孔質体を前記ベースの上面から一部が上方へ突出する配置構成を容易に実現できるからである。なお、凹部からの多孔質体の脱落を防止する構成としては、各多孔質体と凹部内面との間に接着剤を介在させて両者を固定することが一例として挙げられる。

前記各多孔質体は同一の多孔質体であることが好ましい。同一の多孔質体を用いることで、コスト低減効果が期待できるし、各多孔質体を整然と並べることも容易になるからである。また、大型の非接触支持装置を構築する場合にあっても、各多孔質体はその数を増加させるのみで対処できる利点がある。

前記各多孔質体は、各気体噴出面によって同一平面が形成されるように配置されていることが好ましい。各気体噴出面によって同一平面が形成されることにより、板状ワークの平面度が高められるからである。

前記各多孔質体には真空引き孔がそれぞれ形成され、前記ベースには前記各真空引き孔に連通される真空引き用の排気通路が形成されていることが好ましい。これにより、気体噴出面からの加圧気体の噴出と同時に真空引きが行われ、ワーク浮上量を抑えて軸受剛性を高めることができるからである。また、排気通路を前記供給通路とともにベースに形成することで、ベースを単なる多孔質体の取付ベースとしてだけでなく気体用流路としても機能させることができ、構成の簡素化を図ることができる。

前記各多孔質体は円形状に形成されたものを使用することができ、この場合には円形中心に前記真空引き孔が形成されていることが好ましい。これにより、真空引きの作用が均等に及び、板状ワークを一層安定させた状態で非接触支持することができる。なお、円形状の多孔質体を用いる場合にあっては、各多孔質体を千鳥状に配列すれば、各円形状の多孔質体間の隙間を少なくして単位面積当りにおける各気体噴出面の占める割合を高めることができるため、ワークの平面度を高めるのに好適である。

前記各多孔質体は正方形状又は長方形状に形成されたものを使用することもでき、この場合にも円形状の多孔質体を用いる場合と同様の理由から、各多孔質体の中央に前記真空引き孔が形成されていることが好ましい。なお、正方形状又は長方形状の多孔質体を用いる場合にあっては、各多孔質体のうち隣接する多孔質体の向かい合う側面が平行となるように配列すれば、気体排出通路がほぼ同一幅の溝形状となって、気体排出を円滑に行うことができる。一部に気体排出通路の幅が狭くなって気体排出が円滑に行われない事態を回避し得るからである。

以下、発明を具体化した一実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態では、非接触支持装置をガラス基板の表面検査装置に用いた場合について具体化している。図１には非接触支持装置１０の構成を示しており、図１の（ａ）は非接触支持装置１０の平面図、（ｂ）は非接触支持装置１０の側面図、（ｃ）は非接触支持装置１０の下面図である。図２は図１のＡ−Ａ断面図である。また、図３は、非接触支持装置１０を構成するベース１１を単体で示す平面図である。

図１〜図３に示すように、非接触支持装置１０は、長尺状をなしかつその長手方向に延びる中空部を有するベース１１と、そのベース１１上に並べて設置される複数の多孔質体１２と、ベース１１の底部に設けられる底板１３とを備えている。なお説明の便宜上、図１の（ｃ）では、底板１３を取り外した状態を図示している。

ベース１１はアルミニウム等の金属材料よりなり、その上面には、多孔質体１２の設置場所となる円形状の凹部２１が形成されている。凹部２１は、二列でかつ各列において等間隔で複数設けられており、各列の凹部２１が非接触支持装置１０の長手方向に直交する方向（短手方向）に並ぶよう配列されている。各凹部２１は互いに離間して設けられ、その深さは多孔質体１２の高さ（厚み）よりも小さいものとなっている。また、各凹部２１の底面には、凹部２１と同心の環状溝２２が形成されている。環状溝２２にはエア通路２３を介してエア供給通路２４が連通されている。エア供給通路２４は、ベース１１の長手方向に沿って直線状に２カ所に設けられており、ベース１１の側面に形成された加圧エアポート２５からエア供給通路２４に加圧エアが供給されるようになっている。なお、エア供給通路２４の両端部はストッパ（図示略）により閉塞されている。

また、ベース１１には、その底面側（下面側）に開口するエア流通溝２６が設けられている。エア流通溝２６は、上面側に設けられた凹部２１の配列に合わせて二列に（本非接触支持装置１０の長手方向に沿って）設けられており、ベース底面側に底板１３が取り付けられることで閉塞されるようになっている。なお、底板１３にはエア排出ポート（図示略）が設けられている。

ベース１１においてエア流通溝２６の上方には、上下方向に延びるエア吸引通路２７が凹部２１ごとに形成されており、そのエア吸引通路２７の上端部が小径部２７ａとなっている。エア吸引通路２７は凹部２１と同心で形成されており、小径部２７ａは凹部２１の中心部に開口している。

一方、多孔質体１２は、焼結三フッ化樹脂、焼結四フッ化樹脂といったフッ素樹脂により形成されている。各多孔質体１２は円板状をなしており、その上面がエア噴出面となっている。多孔質体１２の中心部にはエア吸引孔２８が形成されている。このエア吸引孔２８は、前述したベース１１側の小径部２７ａよりも大径に形成されている。

多孔質体１２は、ベース１１に設けられた各凹部２１に一部が収容されるようにして固定されている。この場合、凹部２１の深さは多孔質体１２の高さ（厚み）よりも小さいため、多孔質体１２を凹部２１に固定した状態では、多孔質体１２の一部がベース上面よりも突出する。多孔質体１２は接着剤等を用いて凹部２１の内面に接合されており、これにより、凹部２１からの多孔質体１２の脱落が防止されるようになっている。ベース１１に固定される各多孔質体１２はいずれも同じものであり、各多孔質体１２がベース１１に固定された状態では、各多孔質体１２のエア噴出面によって同一平面が形成されるようになっている。

また、各多孔質体１２がベース１１に固定された状態では、ベース１１の上面が多孔質体１２のエア噴出面に対して低位となり、各多孔質体１２の側面とベース１１上面とに囲まれるようにしてエア排出通路２９が形成されている。つまり、ベース１１上には、各多孔質体１２を取り囲むようにしてエア排出通路２９が形成されている。

なお、多孔質体１２は、フッ素樹脂以外に、焼結ナイロン樹脂、焼結ポリアセタール樹脂等の合成樹脂材料や、焼結アルミニウム、焼結銅、焼結ステンレス等の金属材料、焼結カーボン、焼結セラミックスなど、他の材料で形成されてもよい。

上記構成の非接触支持装置１０では、図示しないエアポンプ等からベース１１に加圧エアが供給されると、その加圧エアが加圧エアポート２５、エア供給通路２４、エア通路２３を通じて環状溝２２に流れ込み、その流れ込んだ加圧エアが多孔質体１２の微細孔を通過して、その上面（エア噴出面）から噴出される。多孔質体１２の上方に板状ワークが存在している状態では、エア噴出面から噴出された加圧エアによってワークが浮上し、当該ワークが非接触状態で支持される。

このとき、各多孔質体１２の周囲にはエア排出通路２９が形成されているため、ワーク下面に対して噴出されたエアはエア排出通路２９に入り、そのエア排出通路２９を通じて非接触支持装置１０の側方へ排出される。これにより、多孔質体１２のエア噴出面とワーク下面との間にエアが溜まり、それに起因してワークがドーム状に膨らむといった不都合が回避される。特に本実施形態では、各多孔質体１２を取り囲むようにエア排出通路２９が形成されているため、加圧エアが局部的に溜まることはなく、エア排出が効率良く行われる。

また、多孔質体１２から加圧エアを噴出させてワークを浮上させる場合には、それと同時に、図示しない真空ポンプ等によりエア吸引が行われる。すなわち、ベース１１のエア流通溝２６及びエア吸引通路２７と、各多孔質体１２に設けられたエア吸引孔２８とを通じてエア吸引（真空引き）が行われ、そのエア吸引によりワークが引き寄せられる。これにより、ワーク浮上量が抑えられ、軸受剛性が高められる。すなわち、外乱に対する浮上量変動が抑制されるようになる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

多孔質体１２をベース１１上に複数離間して配置するとともに、各多孔質体１２をベース１１の上面から一部が上方へ突出するように配置したため、各多孔質体１２の側面とベース１１の上面とによりエア排出通路２９が形成される。かかる場合、多孔質体１２に切削等により溝を形成しなくても、エア排出通路２９が溝の役割を担って加圧エアを外部へ排出することができる。したがって、多孔質体１２それ自体に溝を形成する必要がないため、製造効率を高めつつ加圧エアの排出ルートを確保することができる。

本実施形態の非接触支持装置１０のように、多孔質体１２が、各々複数個の多孔質体１２からなる複数の配列で設置されている場合には、各列の間に溝（エア排出溝）を形成することが一層困難となるが、上記のとおり各多孔質体１２の側面とベース１１の上面とによりエア排出通路２９が形成される構成では、各列の間にも同様にエア排出通路２９が形成される。それ故に、多孔質体１２が複数列に設けられる構成であっても、製造効率を高めることができる。

ベース１１の上面に形成した凹部２１の深さを多孔質体１２の高さ（厚み）よりも小さくしたため、各多孔質体１２をベース１１の上面から一部が上方へ突出する配置構成を容易に実現することができる。

各多孔質体１２をいずれも同一構成としたため、コスト低減効果が期待できる。加えて、各多孔質体１２を整然と並べることも容易になる。また、大型の非接触支持装置を構築する場合にあっても、各多孔質体１２はその数を増加させるのみで対処できる利点がある。

各多孔質体１２を、各エア噴出面によって同一平面が形成されるように配置したため、板状ワークの平面度を高めることができる。

各多孔質体１２にエア吸引孔２８（真空引き孔）をそれぞれ形成し、この吸引孔２８を通じて、エア噴出面からの加圧エアの噴出と同時にエア吸引（真空引き）を行う構成としたため、ワーク浮上量を抑えて軸受剛性を高めることができる。

また、真空引き用の排気通路を構成するエア流通溝２６及びエア吸引通路２７を、エア供給通路２４と共にベース１１に形成したため、ベース１１を単なる多孔質体１２の取付ベースとしてだけでなくエア流路としても機能させることができ、構成の簡素化を図ることができる。

各多孔質体１２においてその円形中心にエア吸引孔２８を形成したため、エア吸引の作用が各多孔質体１２において均等に及び、板状ワークを一層安定させた状態で非接触支持することができる。

本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されても良い。

上記実施形態では、ベース１１の上面に、二列に整列させた状態で複数の凹部２１を設けたが、これを変更する。例えば、図４に示すように、複数の凹部２１を千鳥状に配列して設ける。この場合、多孔質体１２も同様に千鳥状に配列される。上記のとおり円形状の多孔質体１２を用いる構成にあっては、各多孔質体１２を千鳥状に配列することにより、各多孔質体１２間の隙間（各多孔質体１２の間に形成されるエア排出通路２９）を少なくして単位面積当りにおける各エア噴出面の占める割合を高めることができる。これは、ワークの平面度を高めるのに好適である。

多孔質体１２として、円形以外の形状のものを使用することもできる。例えば、図５の（ａ）に示す非接触支持装置１０では、ベース１１の上面に正方形状の凹部２１が形成され、その凹部２１に同じく正方形状の多孔質体１２が設置されている。凹部２１の底部には円形の環状溝２２が形成されている。ベース１１において環状溝２２やその他通路系の構成は前述のとおりである。また、多孔質体１２の中央部には、前記同様、エア吸引孔２８（真空引き孔）が形成されている。また、図５の（ｂ）に示す非接触支持装置１０では、凹部２１及び多孔質体１２が正方形状をなすことは前記（ａ）と同じであり、違いとして、ベース１１において環状溝２２やエア吸引通路２７が、凹部２１等と同様に正方形状をなしている。

図５の（ａ），（ｂ）の非接触支持装置１０では、各多孔質体１２が、互いに隣接する多孔質体１２の向かい合う側面が平行となるように配列されている。これにより、各多孔質体１２の間に形成されるエア排出通路２９がほぼ同一幅の溝形状となり、同エア排出通路２９を通じてのエア排出を円滑に行うことができる。つまり、一部にエア排出通路２９の幅が狭くなってエア排出が円滑に行われない事態を回避することができ、それによりエア排出の円滑化が可能となる。

多孔質体１２を長方形状に形成することも可能である。かかる場合にも、前記同様の効果が得られる。その他、多孔質体１２を四角形以外の多角形状、例えば六角形等に形成することも可能である。

上記実施形態では、ベース１１の上面に凹部２１を形成し、その凹部２１に一部を収容するようにして多孔質体１２を設置したが、この構成を変更する。例えば、ベース１１の上面（平坦面）に位置決め用の突起部を設けるとともに、その突起部により位置決めすることで複数の多孔質体１２を設置しても良い。また、ベース１１の上面を凹凸の無い平坦面とし、そのベース上面に多孔質体１２を設置することも可能である（ただし、エア供給及びエア吸引用の孔部のみ設ける）。

上記実施形態では、各多孔質体１２をいずれも同一構成としたが、これを変更し、複数種の多孔質体１２を混在させる構成としても良い。例えば、大小異なるサイズの多孔質体をベース上に設置する。また、エア吸引孔（真空引き孔）が形成された多孔質体と、同エア吸引孔（真空引き孔）が形成されていない多孔質体とを混在させてベース上に設置することも可能である。

上記実施形態では、ワークとしてガラス基板を例に挙げて説明したが、板状ワークであればガラス基板に限定されない。

上記実施形態では、非接触支持装置１０に供給される加圧気体としてエアを例に挙げて説明したが、エア以外にも窒素等の他の気体を用いてもよい。

非接触支持装置の全体構成を説明するための図。 図１のＡ−Ａ線断面図。 非接触支持装置を構成するベースを単体で示す平面図。 別の実施形態において非接触支持装置を示す平面図。 別の実施形態において非接触支持装置の一部を示す平面図。

符号の説明

１０…非接触支持装置、１１…ベース、１２…多孔質体、２１…凹部、２３…エア通路、２４…エア供給通路、２６…エア流通溝、２７…エア吸引通路、２８…エア吸引孔、２９…エア排出通路。

Claims (8)

1. 加圧気体供給用の供給通路と真空引き用の吸引通路とを有するベースと、
   前記ベース上に設置され、前記供給通路を介して供給された加圧気体を噴出する気体噴出面と、その気体噴出面側に開口して設けられ前記吸引通路を介して真空引きを行う吸引部とを有する複数の多孔質体と
   を備え、前記多孔質体の気体噴出面に対向して配置される板状ワークに対して気体噴出と真空引きとを行い、その気体噴出と真空引きとにより前記板状ワークを浮上状態で支持するものであり、
   前記多孔質体の前記吸引部は、前記気体噴出面の中央部に前記多孔質体の厚さ方向に貫通して設けられた第１吸引孔であり、
   前記ベースの前記吸引通路として、前記複数の多孔質体の各第１吸引孔に接続される位置に該第１吸引孔よりも小径の第２吸引孔がそれぞれ設けられており、
   前記複数の多孔質体は、前記ベース上において互いに離間して、かつ前記ベースの上面から少なくとも一部が上方へ突出するように配置されており、前記ベースの上方における多孔質体同士の間の隙間が、前記気体噴出面から噴出された加圧気体が通過する気体通路となっていることを特徴とする非接触支持装置。
2. 前記複数の多孔質体が、各々複数個の多孔質体からなる複数の配列で設置されている請求項１に記載の非接触支持装置。
3. 前記ベース上には、前記複数の配列として第１列と第２列とが設けられており、
   前記第１列及び前記第２列において、それら各列における前記多孔質体同士の間の前記気体通路の最小通路幅Ｌ１と、前記第１列と前記第２列との列間における前記多孔質体同士の間の前記気体通路の最小通路幅Ｌ２とが相違しており、前記最小通路幅Ｌ２は、前記最小通路幅Ｌ１よりも大きいものとなっている請求項２に記載の非接触支持装置。
4. 前記ベースの上面には、前記各多孔質体が設置される凹部がそれぞれ形成され、当該各凹部の深さが多孔質体の高さよりも小さくなるように設定されている請求項１乃至３のいずれかに記載の非接触支持装置。
5. 前記各多孔質体は同一の多孔質体である請求項１乃至４のいずれかに記載の非接触支持装置。
6. 前記各多孔質体は、各気体噴出面によって同一平面が形成されるように配置されている請求項１乃至５のいずれかに記載の非接触支持装置。
7. 前記各多孔質体は円形状に形成されており、それら各多孔質体が千鳥状に配置されている請求項１乃至６のいずれかに記載の非接触支持装置。
8. 前記各多孔質体は正方形状又は長方形状に形成されており、それら各多孔質体が、隣接する多孔質体の向かい合う側面が平行となるように配置されている請求項１乃至６のいずれかに記載の非接触支持装置。

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