JP5312760B2 - 搬送物浮上装置及びこれを用いたステージ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス基板などの搬送物をエアにより非接触で浮上させる搬送物浮上装置及びこれを用いたステージ装置に関する。

従来から、移動テーブルやガラス基板などの搬送物をエアにより非接触で浮上させる技術が知られている。かかる技術において、安定性を考慮せず、単に搬送物の移動を行うために浮上させるのであれば、搬送路の表面からエアを吹き出すだけでも十分であるが、吹出流路からエアを吹き出して浮上させる一方、吸引流路を通してエアを吸引することで、安定した浮上保持能力を得ることができ、またかかる技術が実用化されている。

しかしながら、単純にエアを吹き出し、かつ吸引するのみでは、十分な保持剛性が得られない場合がある。保持剛性が不十分であると、例えばガラス基板を搬送しながら加工処理するときに、浮上高さのずれや振動が起こり、ガラス基板に対する処理の要求精度を満足できなくなるおそれがある。

そこで、搬送台内部の吹出流路から、エアを吹き出してガラス基板等を浮上させる一方、別流路からエアを排出又は吸引流路を通じてエアを吸引し、更に吹出流路内に大きな圧損を生じさせる流路抵抗を設けることにより、基板等の保持剛性を高める技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、ユニット化した吹出流路と、そのユニット内部の流路形状の構成により、大きな圧力損失を発生させて保持剛性を高めるようにした技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。

このように、吹出側に流路抵抗（圧損回路）を設けることにより、保持剛性を高めることができる。
国際公開ＷＯ ０３／０６０９６１号公報 特開２００６−２７３５７６号公報

しかしながら、搬送台内部には、一般に非常に多数（例えば、１ｍ^２当たり千〜数千個）の吹出流路が形成され、上述の特許文献１又は特許文献２に記載の構成では、流路抵抗（圧損回路）を設けるために、多数個の吹出流路に複雑な形状加工を行う必要があり、製作が困難であるとともに、高価になるという問題があった。

そこで、本発明は、加工容易でありながら、より大きな保持剛性を実現できる搬送物浮上装置及びこれを用いたステージ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、第１の発明に係る搬送物浮上装置は、表面に吹出孔と吸引孔とを有し、内部に前記吹出孔に連通する吹出流路と前記吸引孔に連通する吸引流路とを有する搬送台と、
該搬送台の外部に設けられ、前記吹出流路にエアを供給するエア供給路とを有する搬送物浮上装置であって、
前記搬送台は、前記吹出孔及び前記吹出流路を複数有し、
前記吹出流路は、圧力損失を発生しない管路形状となっており、
前記搬送台の外部に設けられた前記エア供給路は、前記エアに圧力損失を生じさせる圧力損失発生手段と、複数の前記吹出流路の下端の各々に接続された複数のエア供給配管を含むことを特徴とする。

これにより、搬送台の外部のエア供給路に圧力損失手段を設けることができ、加工容易かつ安価に圧力損失発生手段を設けることが可能になるとともに、搬送台の構造を簡素化することができる。また、圧力損失発生手段の設置が容易になるので、種々の態様の圧力損失発生手段を適用することができ、用途に応じた必要十分な圧力損失効果を発生させて十分な保持剛性を得ることができる。更に、圧力損失手段を通過するエア流量を増加させることができ、大きな圧力損失を容易に発生させることができ、保持剛性を十分に大きくすることができる。また、複数の吹出流路に接続された複数の吹出孔について一度に保持剛性を高めることができるので、エア供給路に用いられる供給配管の数を減少させることができる。

第２の発明は、第１の発明に係る搬送物浮上装置において、
前記圧力損失発生手段は、圧力損失回路を含むことを特徴とする。

これにより、圧損効果の高い圧力損失回路を設けることができ、保持剛性を更に高めることができる。

第３の発明は、第１又は第２の発明に係る搬送物浮上装置において、
前記エア供給配管は、エア源と接続され、
前記圧力損失発生手段は、前記エア供給配管の径よりも小さい径の小径管を含むことを特徴とする。

これにより、通常設けられているエア供給配管より小さい径の小径管を用いることにより、特別の圧力損失回路を設けることなく、容易に圧力損失を発生させることができる。

第４の発明は、第１〜３のいずれか一つの発明に係る搬送物浮上装置において、
前記エア供給路は、複数の前記吹出流路を連結するマニホールドを含み、
前記圧力損失発生手段は、前記マニホールドの上流側に設けられたことを特徴とする。

これにより、マニホールドを用いることにより、吹出孔から吹き出されるエアが均一化され、搬送面の保持剛性を均一化することができる。

第５の発明は、第４の発明に係る搬送物浮上装置において、
前記複数の吹出流路に連通する複数の吹出孔は、前記搬送台の搬送方向に垂直に列をなして配置されたことを特徴とする。

これにより、基板等の搬送物の移動中であっても、均一化された高い保持剛性を得ることができる。

第６の発明は、第４又は第５の発明に係る搬送物浮上装置において、
前記搬送台の表面は、各々が複数の吹出孔を含む複数の領域に分割され、分割された該領域毎に前記圧力損失発生手段が対応して設けられたことを特徴とする。

これにより、所望の領域毎に保持剛性を高めることができる。特に、加工処理を行なう領域についてのみ保持剛性を高めるエア供給を行うことができ、省エネを行いつつ最大の加工効果を得ることができる。

第７の発明に係るステージ装置は、第１〜６のいずれか一つの発明に係る搬送物浮上装置と、
搬送物を把持し、前記搬送物浮上装置上を通過させる搬送装置と、を備えることを特徴とする。

これにより、高い保持剛性を有する非接触式のステージ装置を簡素な構造で実現することができる。

本発明によれば、高い保持剛性を容易に得ることができるとともに、搬送台の構造を簡素化することができる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、実施例１に係る搬送物浮上装置２００の要部の全体構成斜視図である。図１において、実施例１に係る搬送物浮上装置２００は、搬送台１０と、エア供給路２０とから構成される。また、エア排気路９０を更に備えてよい。

搬送台１０は、搬送物をエアにより非接触に浮上させて支持する搬送面を備えた搬送物浮上手段である。搬送台１０の表面１１には、吹出孔５０と、吸引孔６０とが設けられている。搬送台１０の内部１２には、吹出孔５０に連通する吹出流路７０と、吸引孔６０に連通する吸引流路８０が設けられる。吹出流路７０及び吸引流路８０は、各々吹出孔５０及び吸引孔６０の下方に設けられるが、搬送物に垂直にエア浮上力を与えるために、各々吹出孔５０及び吸引孔６０の鉛直下方に設けられることが好ましい。

搬送台１０は、１つの部材から構成されてもよいし、複数の異なる部材を組み合わせた一体的なユニットとして構成してもよい。複数の異なる部材を組み合わせる場合には、例えば、図１に示すように、定盤１８及び搬送物浮上ユニット１５等を含む、一体的なユニットとして構成されてよい。図１において、定盤１８は、搬送台１０の上部に設けられ、その表面１１に吹出孔５０及び吸引孔６０を有し、内部１２にはこれらと各々連通する吹出流路７０及び吸引流路８０を備える。搬送物浮上ユニット１５は、搬送台１０の下部に設けられ、下方から搬送路を形成する表面１１を支持して搬送台１０の一部として構成される。そして、その内部には、吹出孔５０と吸引孔６０と連通する吹出流路７０及び吸引流路８０が、定盤１８と連続的に連通して形成される。逆に、搬送台１０が一部材で構成される場合には、定盤１８のみが必要な厚さに構成されて配置されていればよい。

このように、搬送台１０は、定盤１８のみから構成されてもよいし、図１に示したように、定盤１８を更に下から支持する搬送物浮上ユニット１５等を含み、複数の異なる部材の組合せから一体的に構成されてもよい。また、複数の異なる部材から構成される場合には、更に別の部材を備えていてもよい。搬送台１０の表面１１に吹出孔５０及び吸引孔６０が形成され、これらと連通する吹出流路７０及び吸引流路８０が内部１２を貫通し、搬送台１０の外部に設けられたエア供給路２０及びエア排気路９０と接続可能に構成されていれば、搬送台１０の態様は問わない。

エア供給路２０は、搬送台１０の吹出流路７０にエアの供給をするための供給路であり、一端が吹出流路７０に接続されるとともに、他端はエア供給源４０に接続される。エア供給源４０は、例えばコンプレッサ等が適用されてよい。

エア供給路２０は、エア供給源４０に接続された元配管２４と、搬送台１０の吹出流路７０側に接続された分岐配管２５、２６等の通常のエア供給用の配管を含む。また、本実施例に係る搬送物浮上装置２００においては、エア供給路２０は、更に圧力損失発生手段２１を含む。また、エア供給路２０は、マニホールド２２、２３を備えてよい。また、マニホールド２２、２３は、親マニホールド２３と、子マニホールド２２とを含む２段構成で備えられてもよい。

図１において、エア供給路２０は、非常に多数の吹出孔５０への配管２６が複雑になるのを避けるため、複数個の子マニホールド２２を設けて、多数分岐させている。また、親マニホールド２３と子マニホールド２２の２段構成とし、数百個〜数千個の吹出孔５０及び吹出流路７０が設けられていても、整然として簡素化された配管系を構成できるように工夫されている。なお、図１においては、説明の容易のためにエア供給路２０の一部が示されているが、もっと多数の子マニホールド２２が備えられ、数百個〜数千個の吹出孔５０及び吹出流路７０に対応可能に構成されてよい。

マニホールド２２、２３は、エア供給路２０のバッファとしての役割を果たし、接続された分岐配管２５、２６のエア流量を均一化する。従って、エア供給源４０に接続された元配管２４から親マニホールド２３に供給されたエアは、親マニホールド２３に接続された分岐配管２５に略均一に供給され、更に各々圧力損失発生手段２１を介して各子マニホールド２２に供給される。各子マニホールド２２に供給された各エアは、各々子マニホールド２２から略均一に各分岐配管２６に供給される。

分岐配管２５、２６は、子マニホールド２２と親マニホールド２３との間及び吹出流路７０と子マニホールド２２との間を接続し、エア流路を形成する配管であり、通常の円筒形のエア用配管が用いられてよい。分岐配管２６は、全体で吹出流路７０と同数設けられてよく、一端は搬送台１０の内部に設けられた吹出流路７０の下端に接続され、他端は各々の子マニホールド２２に接続されてよい。また、分岐配管２５は、各子マニホールド２２と親マニホールド２３との間に、圧力損失発生手段２１を介して設けられ、親マニホールド２３と圧力損失発生手段２１及び子マニホールド２２とのエア流路を構成する。

なお、吸引孔６０及び吸引流路８０からエアを吸引して排気するエア排気路９０も、エア供給路２０と同様に搬送台１０の外部に設けられているが、この配管系も同様にマニホールド（図示せず）を用いて構成してもよい。これにより、エア供給路２０と同様に、吸引孔６０及び吸引流路８０が数百個〜数千個も存在し、複雑にならざるを得ないエア排気路９０の配管系の構造も、簡素化して構成することが可能となる。エア排気路９０の反対側は、吸引ポンプ等の排気手段（図示せず）に接続され、エア排気路９０を介して、吸引孔６０及び吸引流路８０の吸引がなされるように構成されてよい。

圧力損失発生手段２１は、通過するエアに圧力損失を発生させるための手段である。圧力損失手段２１は、エア流量に比例した圧力損失を生じさせることができ、エア流量が大きい程、圧力損失発生手段２１で発生する圧力損失が大きくなる。圧力損失発生手段２１は、複雑な配管路構成で構成される圧力損失回路や、圧力損失が発生し易い、細長い配管を用いて構成されてよい。図１においては、圧力損失発生手段２１には、圧力損失回路が適用されている。

圧力損失発生手段２１は、エア供給路２０の一部に組み込まれて設けられる。これにより、エア供給路２０を通過し、吹出流路７０を通って吹出孔５０を吹出すエアに圧力損失を発生させることができ、これによりエア浮上している搬送物の保持剛性を高めることができる。

次に、圧力損失発生手段２１を用いて、エア浮上している搬送物の保持剛性を高める原理について、図２を用いて説明する。

図２は、圧力損失回路２１ａを、搬送台１０の内部１２に設けた場合の搬送台１０の断面図である。かかる態様は、本発明が適用された実施例とは異なる態様であるが、本実施例に係る搬送物浮上物装置２００の理解の容易のために、まず圧力損失回路２１ａが搬送台１０の内部１２に組み込まれた態様について説明する。

図２において、搬送台１０の表面１１には、吹出孔５０と吸引孔６０が形成されている。これらは、搬送台１０の表面１１に、数百個又は千個〜数千個形成されていてよいが、本実施例においては、理解の容易のため、吹出孔５０及び吸引孔６０は、各１個のみ示されている。また、吹出孔５０は、搬送台１０の内部に形成された吹出流路７０に連通されており、吹出流路７０は、圧力損失回路２１ａに連通されている。圧力損失回路２１ａは、エア供給路２０ａに接続されており、エア供給路２０ａからエアが供給されるように構成されている。なお、エアの供給は、コンプレッサ等のエア供給源４０により行われてよい。また、吸引孔６０は、やはり搬送台１０の内部１２に形成された吸引流路８０に連通され、吸引流路８０は、エア排気路９０に接続されている。エア排気路９０は、吸引ポンプ等の排気手段に接続され、これにより排気される。吸引側は、吸引ポンプにより、エア排気路９０を介して排気され、吸引孔６０及び吸引流路８０からエアが吸引される。吹出孔５０よりエアが吹き出され、吸引孔６０からエアを吸引することにより、隙間ｈで搬送物Ｓを非接触で浮上支持している。また、隙間ｈを流れるエアの流量は、流量Ｑで平衡状態を保っているものとする。例えば、隙間ｈの大きさは、４０〜５０μｍ程度のオーダーであってよい。また、吹出孔５０及び吸引孔６０の直径は、例えば１ｍｍ程度のオーダーであってよく、吹出孔５０及び吸引孔６０の大きさに対して、隙間ｈは微小な大きさの関係にある。

このような構成において、エア供給路２０ａから搬送台１０に供給される正圧の圧力Ｐｓ２と、エア排気路９０から吸引される負圧の圧力Ｐｖ２は一定であると仮定する。そして、吹出孔５０の吹出圧力をＰｓ１、吹出孔５０の隙間内圧力をＰｓ０、同様に吸引孔６０の吸引圧力をＰｖ１、吸引孔６０の隙間内圧力をＰｖ０とする。

まず、エア供給路２０ａから供給されるエアが、圧力損失回路２１ａに導入される。エアは、圧力損失回路２１ａの複雑な通路を流れて吹出流路７０を経由し、吹出孔５０から圧力Ｐｓ１で吹き出される。ここで、吹出孔５０から吹き出される圧力Ｐｓ１は、圧力損失回路２１ａを通過して吹き出されるので、エア供給路２０ａから供給されるエア圧力Ｐｓ２よりは減少しており、Ｐｓ１<Ｐｓ２となる。そして、ガラス基板等の搬送物Ｓの隙間ｈの大きさは、吹出孔５０の直径に対して微小であるので、ここでも圧力損失を生じ、Ｐｓ０<Ｐｓ１となる。

次に、吹出孔５０から搬送物Ｓの下面に向けて吹き出されたエアは、搬送物Ｓと搬送台１０との隙間ｈを通して流れ、吸引孔６０から吸引流路８０に吸引される。ここで、上述のように、吸引孔６０の直径の大きさも隙間ｈに対して遥かに大きいので、吸引孔６０においても圧力損失を生じ、Ｐｖ１<Ｐｖ０となる。そして、吹出孔５０から吸引孔６０の方向に流れる流量は、（Ｐｓ０−Ｐｖ０）の圧力差に依拠して流れることになる。

図２において、搬送物Ｓと搬送台１０との隙間ｈが平衡位置よりも大きくなったとすると、隙間ｈ内の流路断面積は増加するので、隙間ｈを流れるエア流量は増加する。エア流量が増加すると、圧力損失回路２１ａにより発生する圧力損失も増加し、結果として吹出孔５０の圧力Ｐｓ１及び吹出孔５０の隙間内圧力Ｐｓ０は以前より減少する。ここで、圧力損失回路２１ａにおいては、エア流量に比例した圧損が生じるので、エア流量の増加に伴い、大幅な圧力損失を生ずる。

一方、吸引側では、吹出側で増加したエアの流れが流量保存して流量増大する必要から、吸引孔６０の隙間内圧力Ｐｖ０は高くなる（負圧の絶対値は小さくなる）。そして、上述のように、隙間内圧力Ｐｖ０と吸引孔６０との間でも圧力損失が生じているので、Ｐｖ１の圧力も変化し、やや高くなる（負圧の絶対値は減少する）。なお、Ｐｖ２は一定と仮定する。しかしながら、ここで、吸引側には圧力損失回路は設けていないので、その圧力変化の割合は、吹出側と比較すると小さくなる。

結果として、隙間ｈ内の圧力勾配（Ｐｓ０−Ｐｖ０）は上述のように小さくなるが、流量変化に対しては隙間ｈの影響が大きく、ｈの３乗に比例するため、流量は増大する。

ここで、吹出孔５０の隙間内圧力Ｐｓ０の変化量と、吸引孔の隙間内圧力Ｐｖ０の変化量の差を、搬送物Ｓの面積に亘って積分したものが保持剛性となるが、吹出側の圧損回路２１ａの影響により、同じ流量変化量に応じた圧力変化は吹出側の方が大きい。これはすなわち、保持剛性があることを意味し、圧力損失回路２１ａの圧損が大きいほど大きい。

具体的な例を挙げて説明すると、例えば、平衡状態で、吹出側の圧力がＰｓ２＝１０ｋＰａ、Ｐｓ１＝９ｋＰａ、Ｐｓ０＝８ｋＰａであり、吸引側の圧力が、Ｐｖ２＝−１０ｋＰａ、Ｐｖ１＝−９ｋＰａ、Ｐｖ０＝−８ｋＰａであったとする。ここで、吹出側と吸引側が同じ程度で圧力損失を発生する構成では、隙間ｈが増加し、流量Ｑが増加する変化があると、Ｐｓ１＝９→８．５ｋＰａ、Ｐｓ０＝８→７．５ｋＰａと吹出側が各々０．５ｋＰａ減少する変化をしたときに、吸引側もＰｖ０＝−８→−７．５ｋＰａ、Ｐｖ１＝−９→−８．５ｋＰａと各々０．５ｋＰａ増加する変化をする。

しかしながら、図２に示した構成のように、吹出側に圧力損失回路２１ａを設けると、同様大きさの隙間ｈの変化に対し、例えば、吸引側はＰｖ０＝−８→−７．５ｋＰａ、Ｐｖ１＝−９→−８．５ｋＰａと同様の０．５ｋＰａ増加する変化しかしないのに対し、吹出側はＰｖ０＝８→６ｋＰａ、Ｐｓ１＝９→７ｋＰａというように、２ｋＰａ減少する変化をし、吸引側よりも大きく圧力が変化する。そうすると、隙間ｈの増加に対して、隙間内圧力Ｐｓ０の圧力の減少量が大きくなるので、搬送物Ｓを元に戻して下げる力が大きく作用し、大きなバネ性の復元力を生じるので、保持剛性が高まる。なお、この例では、吹出側の隙間ｈが増加する例を説明したが、吹出側の隙間ｈが減少する場合についても、逆にして同様に考えればよい。

このように、吹出側に圧力損失回路を設けることにより、搬送物Ｓと搬送台１０との隙間ｈが変化しても、これを元に戻すバネ作用を大きくすることができ、保持剛性を高めることができる。

しかしながら、図２で示した構成のように、搬送台１０の内部に圧力損失回路２１ａを組み込む構成とすると、圧力損失回路２１ａの加工に大きな労力を要する。つまり、圧力損失回路２１ａは複雑な流路構成をしており、これらを非常に多数個（例えば数千個）存在する吹出孔５０各々に設けるためには、複雑な流路形状を多数工作しなければならず、製作が困難で高価となる問題がある。

そこで、本実施例に係る搬送物浮上装置２００においては、かかる圧力損失回路２１ａを、浮上物搬送ユニット１０の外部に構成し、この問題を解決している。

図１に戻ると、圧力損失発生手段２１に適用されている圧力損失回路は、搬送台１０の外部の、エア供給路２０内に設けられている。すなわち、エア供給路２０内の親マニホールド２３から各子マニホールド２２に分岐する分岐配管２５の部分に、圧力損失発生手段２１が組み込まれている。このように構成することにより、多数の圧力損失発生ユニットを搬送台１０の内部１２に組み込むことなく、同等以上の剛性増加を得ることができる。

本実施例に係る搬送物浮上装置２００において、この機能を図２における説明と同様に説明すると、以下のようになる。

まず、搬送台１０と搬送物Ｓとの隙間ｈが全体的に平衡位置よりも大きくなったとすると、隙間ｈ内の流量断面積は増えるので、エアの流量は増加する。個々の吹出孔５０を通る流量が増加すると、当然それを集合した子マニホールド２２に流れる流量も増加する。従って、圧力損失発生手段２１での圧力損失も大きくなり、結果として子マニホールド２２に入るエアの圧力Ｐｓ３は以前より低下する。これに伴って、子マニホールド２２から搬送台への圧力Ｐｓ２、各吹出孔５０の圧力Ｐｓ１、Ｐｓ０も以前より小さくなる（Ｐｓ１は、図２と同様に吹出孔５０の圧力を表す）。

一方、吸引側での変化は、図２で説明したように、その圧力変化の割合は吹出側に比べると小さい。

吹出孔５０の隙間内圧力Ｐｓ０の変化量と、吸引孔６０の隙間内圧力Ｐｖ０の変化量の差を、搬送物Ｓの面積に亘って積分したものが保持剛性となるが、吹出側の圧力損失発生手段２１の影響により、同じ流量変化に対応する圧力変化は吹出側の方が大きい。これは即ち、剛性増加を意味する。また、個々の吹出孔５０での流量変化が子マニホールド２２で合流するので、圧力損失発生手段２１を通る流量は、本実施例に係る浮上物搬送装置２００の方が、図２に説明した構成よりも格段に大きい。従って、圧力変化も大きく、剛性増加も大きくなる。すなわち、図２において説明したように、吹出孔５０は１ｍｍ程度の直径で構成される場合が多く、かかる場合には、各々の吹出孔５０の流量は小さくならざるを得ないが、これを子マニホールド２２で複数個まとめることにより、大きな流量に対して圧力損失発生回路２１を適用することができる。上述のように、圧力損失発生回路２１は、流量に比例した圧力損失を発生させるので、複数個の吹出孔５０に対して１つの圧力損失発生手段２１を設けることは、圧力損失の発生効率上好ましく、搬送物浮上装置２００の保持剛性を一層高めることができる。

また、本実施例に係る搬送物浮上装置２００においては、単に圧力損失発生手段２１を搬送台１０の外部に設けただけではなく、複数の吹出孔５０を連結する子マニホールド２２を設け、１個の子マニホールド２２に対して１個の圧力損失発生手段２１を設けた構成としている。このように構成することにより、同じ数の吹出孔５０に対して、圧力損失発生手段２１の数を減少させることができ、圧力損失発生手段２１の設置に必要なコスト及びスペースを減少させることができる。なお、圧力損失発生手段２１は、子マニホールド２２を設ける場合には、子マニホールド２２の上流側に設けることにより、圧力損失発生手段２１の数を減少させることができる。

更に、本実施例に係る搬送物浮上装置２００によれば、保持剛性の調整を、少数の子マニホールド２２への圧力損失発生手段２１で行うことができ、その調整が簡易化される。

なお、図１において、吸引ポンプからの吸引孔６０への配管系であるエア排気路９０及び吸引流路８０は、間接的に保持剛性の大きさに影響する。吹出孔５０へのエア供給路２０とは逆に、できるだけ圧力損失の少ない管路にすることが好ましい。図２において説明したように、吹出側と吸引側との圧力損失の差が保持剛性となるからである。

次に、図３を用いて、本実施例に係る搬送物浮上装置２００の保持剛性特性について説明する。図３は、配管系の圧力損失を約３倍にしたときの支持剛性の変化を示した図である。

図３において、横軸は圧力損失の大きさの比、縦軸はある面積あたりの支持剛性の大きさ（例えばＮ／μｍ）を示している。複数の特性が示されているのは、隙間ｈと流量Ｑの値の組合せを種々変化させたためである。図３に示されるように、エア供給路２０内に設けられた圧力損失の大きさを３倍にすることにより、支持剛性の大きさ（Ｎ／μｍ）は、２〜４倍に変化していることが分かる。そして、図３において、詳細の数値は図示していないが、隙間ｈが小さく、流量Ｑが大きいものがより支持剛性が高い特性を示している。従って、本実施例に係る搬送物浮上装置２００においては、子マニホールド２２を流れるエア流量を調整することにより、所望の大きな支持剛性を得ることができる。

このように、図３に示したように、本実施例に係る搬送物浮上装置２００は、構成が簡素でありながら、大きな保持剛性を得ることが可能であることが分かる。

次に、図４を用いて、実施例２に係る搬送物浮上装置２００ａについて説明する。図４は、実施例２に係る搬送物浮上装置２００ａの要部の構成を示した斜視図である。

実施例２に係る搬送物浮上装置２００ａは、実施例１に係る搬送物浮上装置２００と同様に、搬送台１０と、エア供給路２０ａとを備える。また、エア排気路９０を更に備えてよい。搬送台１０は、表面１１に吹出孔５０と吸引孔６０を有し、内部１２に吹出流路７０と、吸引流路８０とを備える。また、エア供給ユニット２０ａは、分岐配管２６と、子マニホールド２２と、圧力損失発生手段２１ｂと、親マニホールド２３と、元配管２４と、エア供給源４０とを備える。

図４において、搬送台１０と、エア排気路９０の構成は、実施例１と同様であるので、同様の構成要素には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。

実施例２においては、エア供給路２０ａの圧力損失発生手段２１ｂの態様が、実施例１とは異なっている。なお、エア供給路の他の構成要素についても、実施例１の説明と同様であるので、同様の構成要素には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。

実施例２における圧力損失発生手段２１ｂは、圧力損失回路ではなく、細長い配管が用いられている点で異なる。管路による圧力損失は、その長さに比例し、管径の４乗に反比例することが分かっているので、管径を細くすることで、容易に圧力損失を大きくすることができる。この場合には、特段の圧力損失回路を必要としない。また、圧力損失、ひいては保持剛性の調整も、管路の長さや径を変化させることで容易に可能である。

なお、図４に示すように、実施例２における圧力損失発生手段２１ｂは、ループ状に形成してよい。このように構成することにより、省スペース化を図ることができる。管路形状については、用途等に応じて、他にも種々の態様を適用することができる。

このように、圧力損失発生手段２１ｂを、圧力損失回路を用いなくても、細長い管路を適用することにより、より簡素な構成としつつ保持剛性を高めることができる。また、複雑な管路形状の圧力損失回路を必要としないので、より安価に圧力損失発生手段２１ｂを設置でき、搬送物浮上装置２００ａのコストを更に低減することができる。

なお、実施例１及び実施例２の応用例としては、子マニホールド２２から搬送台１０への分岐配管２６を細長い配管とし、これにより同様の圧力損失を得ることが考えられる。しかしながら、数百〜数千ある吹出孔５０への分岐配管２６の変更は容易でない上に、個々の吹出しでの流量変化は小さいため効率的ではなく、実施例１又は実施例２に係る搬送物浮上装置２００、２００ａの方が、効果が大きいと考えられる。

また、エア供給源４０から親マニホールド２３への元配管２４上に、圧力損失発生手段２１、２１ａ、２１ｂを設ける応用例も考えられる。これも一見効率的に思えるが、搬送台１０の表面１１を搬送物Ｓが覆っていて、隙間ｈが一様に変化する場合にしか対応できず、局所的な制御が不可能であるため、搬送物Ｓが移動、傾斜等する場合には、実用的ではない。

次に、図５乃至図８を用いて、本実施例に係る搬送物浮上装置２００、２００ａを、ステージ装置に適用した例について説明する。

図５は、本実施例に係る搬送物浮上装置２００、２００ａが適用された実施例に係る基板検査システム１００を示す斜視図である。なお、本実施例においては、基板搬送システム１００に適用された搬送物浮上装置２００、２００ａをまとめて、搬送物浮上装置２００ｂとして表示するものとする。

また、図６は、この基板検査システム１００の構成を示す平面図である。なお、図６においては、ガントリ１４０は一点鎖線で示している。

基板システム１００は、図５及び図６に示されるように、ステージ装置１１１と、検査装置１１４とを備えている。ステージ装置１１１は、搬送装置１１２と、搬送物浮上装置２００ｂを備えている。

搬送装置１１２は、ベース１１６と、１対のガイドレール１１８と、４つのスライダ１２０と、駆動機構１２２と、４つの保持部材１２４とを備えている。

ベース１１６は、外形が直方体形状をなし、床面などの水平面上に載置される。このベース１１６の上面１１６ａは、所定方向（Ｘ方向）に延在形成されている。このベース１１６の上面１１６ａの延在方向が、搬送物であるガラス基板１２８の搬送方向となる。

１対のガイドレール１１８は、搬送方向（Ｘ方向）に延びるように、ベース１１６の上面１１６ａに設置されている。これら１対のガイドレール１１８は、ガラス基板１２８の幅よりも若干大きめの間隔を開けて互いに平行に配置されている。

スライダ１２０は、１対のガイドレール１１８にそれぞれ２個ずつ設けられている。各スライダ１２０は、ガイドレール１１８にガイドされて、搬送方向（Ｘ方向）に移動可能に設けられている。

図７は、駆動機構１２２、保持部材１２４、搬送物浮上装置２００ｂの構成を示す側面図である。図７に示されるように、駆動機構１２２は、固定子１３０と稼動し１３２とを含むリニアモータ機構から構成されている。固定子１３０は、一対のガイドレール１１８それぞれの外側において、ガイドレール１１８に沿うようにベース１１６上に設けられている。可動子１３２は、図５乃至図７に示されるように、固定子１３０と作用して駆動される駆動体１３３と、駆動体１３３の両端から搬送方向（Ｘ方向）に延設され、駆動体１３３とスライダ１２０とを連結する連結部材１３７を含んでいる。連結部材１３７は、スライダ１２０の外側面にそれぞれ固定されている。これにより、各ガイドレール１１８に設けられた２つのスライダ１２０は、一定距離を保ったまま同期して移動する。

保持部材１２４は、４つのスライダ１２０の内側面にそれぞれ固定されている。また、保持部材１２４は、図７に示されるように、吸着部１３４とバネ板部１３６とを含んでいる。この保持部材１２４は、吸着部１３４でのエア引きにより、ガラス基板１２８の下側縁部を吸着して確実に保持する。これら保持部材１２４により、ガラス基板１２８はベース１１６の上面１１６ａから離間した状態で保持される。なお、ガラス基板が大きい場合は、エアの吹き出しを併用して保持してもよい。バネ板部１３６は、鉛直方向Ｚに沿って延びる基部１３６ａと、幅方向（Ｙ方向）に沿って延びる屈曲部１３６ｂとを含んでいる。吸着部１３４は、屈曲部１３６ｂ上に固定されている。

ここで、バネ板部１３６の屈曲部１３６ｂは、鉛直方向（Ｚ方向）にバネ性を有することが好ましい。このようにすれば、保持部材１２４は鉛直方向（Ｚ方向）にバネ性を有することとなり、鉛直方向（Ｚ方向）についてガラス基板１２８の高さ位置を微調整することができる。これにより、ガラス基板１２８が搬送物浮上装置２００ｂに当たる等の不具合が生じるおそれを低減することができる。

また、一方のガイドレール１１８上に設けられた２つのスライダ１２０に固定された保持部材１２４について、バネ板部１３６の基部１３６ａは、幅方向（Ｙ方向）にバネ性を有することが好ましい。このようにすれば、保持部材１２４は幅方向（Ｙ方向）にバネ性を有することになる。その結果、ガイドレール１１８が歪んでいるとき、他方のガイドレール１１８側を基準として、ガラス基板１２８の幅方向（Ｙ方向）のズレやベース１１６の上面１１６ａと平行な面内におけるガラス基板１２８の回転を是正することが可能となる。

搬送物浮上装置２００ｂは、ベース１１６上であって、検査装置１１４の下方の検査領域に設けられている。この搬送物浮上装置２００ｂは、図７に示されるように、ガラス基板１２８の下面１２８ａ側に対向する搬送台１０の表面１１に、エア搬送路３０を形成するために吹出孔５０及び吸引孔６０が設けられ、内部１２に吹出流路７０及び吸引流路８０が形成されている（図７中、破線で示す）。吹出流路７０及び吸引流路８０は、圧力損失を発生させる複雑な形状とはなっておらず、簡素な鉛直方向上下に延在する流路として構成されている。

この搬送物浮上装置２００ｂは、定盤１８と、複数の搬送物浮上ユニット１５を含む搬送台１０を有している。複数の搬送物浮上ユニット１５は、上面１５２及び下面１５８（図８参照）が同一平面になるように、互いに当接した状態で２次元状に配置されている。

図８は、搬送物浮上装置２００ｂの定盤１８と搬送物浮上ユニット１５との配置関係を示す縦断面図である。図８に示されるように、定盤１８は２次元状に配置された複数の搬送物浮上ユニット１５の上面に載置されており、複数の吹出流路７０及び吸引流路８０が、定盤１８及び搬送物浮上ユニット１５を貫通している。吹出流路７０及び吸引流路８０は、鉛直上下方向に延在する管路のみにより構成され、圧力損失を発生させるための複雑な管路形状は設けられていない。従来であれば、定盤１８又は搬送物浮上ユニット１５のいずれかに圧力損失を発生させるための複雑な管路を組み込む必要があったが、本実施例に係る搬送物浮上装置２００ｂを適用することにより、簡素な構造となっている。

また、定盤１８の吹出流路７０及び吸引流路８０は、Ｘ方向及びＹ方向に所定間隔で交互に配置され、Ｘ方向及びＹ方向に整列されている。

更に、搬送物浮上ユニット２００ｂの下面において、吹出流路７０が、外部に設けられたエア供給路２０の分岐配管２６と接続され、エア供給源４０からエア供給を受けるように構成されている。一方、同様に搬送物浮上ユニット２００ｂの下面において、吸引流路８０が、外部に設けられたエア排気路９０に接続され、吸引ポンプによりエア排気がなされるように構成されている。このような構成により、分岐配管２６から搬送台１０の吹出流路７０を通じてエア搬送路３０にエアを吹き出すとともに、同じく搬送台１０の吸引流路８０を通じてエアをエア排気路９０から吸引することで、安定したエア圧分布を有するエア搬送路３０を形成することが可能となり、エア圧による十分な保持剛性でガラス基板１２８を水平状態に保持した状態で浮上させることができる。

ここで、分岐配管２６の上流側には、実施例１及び実施例２で説明したような、子マニホールド２２と、圧力損失発生手段２１、２１ａ、２１ｂが設けられる。従って、エア搬送路３０における吹出孔５０から吹き出すエアと吸引孔６０から吸引するエアの流量変化に対する圧力変化は、吹出側の方が十分に大きくなり、ガラス基板１２８が平衡位置から上方又は下方に移動したときの保持剛性が十分に高められる。

再び、基板検査システム１００の説明に戻る。図５に示されるように、検査装置１１４は、上面１２８ｂ側からガラス基板１２８を検査する。検査装置１１４としては、ＣＣＤカメラ等の撮像装置や、レーザ光を照射してその反射光を受光するレーザ計測装置が挙げられる。撮像装置によれば、例えばガラス基板１２８上に形成された回路パターン等の光学像が得られ、これにより不良品等の検査が可能となる。またレーザ計測装置によれば、レーザ光の反射率を調べることで、不良品等の検査が可能となる。なお検査装置１１４としては、これらＣＣＤカメラやレーザ計測装置に限定されず、ガラス基板１２８の状態を非接触で検査可能な装置が総て含まれる。

この検査装置１１４は、ベース１１６上に設置されたガントリ１４０に、スライド部材１４４を介して取り付けられており、ガラス基板１２８に対するＹ方向のスキャンが可能となる。また、検査装置１１４自身も、スライド部材１４４に対して鉛直方向（Ｚ方向）に移動可能であり、これにより検査装置１１４をベース１１６上の所定高さ位置で支持することができる。従って、撮像装置においては焦点の合った光学像が得られ、レーザ計測器においてはデータの精度が向上されることになり、検査精度の向上が図られる。

ここで、今まで説明したように、ガラス基板１２８は、Ｘ方向に搬送され、検査装置１１４はこれと垂直なＹ方向にスキャンして検査を行うので、ガラス基板１２８の保持剛性は、ガラス基板１２８の移動の際、これを横切るＹ方向の一線に高められていることが好ましい。よって、本実施例に係る搬送物浮上装置２００ｂを基板搬送システム１００に適用する際、１つの子マニホールド２２により集合される吹出孔５０は、ガラス基板１２８の搬送方向（Ｘ方向）に垂直に横切るＹ方向の一線単位でまとめられていることが好ましい。このような配置とすることにより、ガラス基板１２８の移動中の保持剛性を、検査に適する形で高めることができる。よって、子マニホールド２２が複数設けられている場合には、幅方向（Ｙ方向）の列単位で、各子マニホールド２２に接続する構成とするのが好ましい。

なお、本実施例においては、搬送物が長方形のガラス基板１２８であり、横方向（Ｘ方向）に直線的に移動する例を挙げて説明したので、このようなＹ方向一直線状の配置及び集合方法が好ましいが、円形等を含む他の不定形上の場合には、もっと狭い領域で保持剛性を高めたい場合がある。そのような場合には、子マニホールド２２の集合単位を小さくしたり、又は子マニホールド２２から搬送台１０への分岐配管２６を細長い配管としたり、圧力損失発生手段２１、２１ａを設けるようにしたりし、微小面積の範囲に対しても剛性増加を得ることができる。このような構成であっても、圧力損失発生手段２１、２１ａ、２１ｂは搬送台１０の外部に設けられるので、構造はやはり簡素なものとすることができる。子マニホールド２２を設ける単位は、保持剛性を高めたい領域を複数に分割し、所望の各々の領域に設けることができるので、本実施例に係る搬送物浮上装置２００ｂは、種々の態様の基板検査システム１００やステージ装置１１１に適用可能である。

また、本実施例に係る搬送物浮上装置２００ｂによるガラス基板１２８のエア浮上制御は、ガラス基板１２８が搬送物浮上装置２００ｂの上を移動しているときのみ行えば足りる。従って、基板検査システム１００にガラス基板１２８の移動位置を検知するセンサを設け、ガラス基板１２８が搬送物浮上装置２００ｂの上にあるときにのみ搬送物浮上装置２００ｂがエア浮上制御を行うようにしてもよい。このように構成することにより、エア浮上の必要のない状態では搬送物浮上装置２００ｂの電力供給を停止することができ、省エネルギーを図りつつガラス基板１２８の保持剛性を高めるエア浮上制御を行うことができる。

次に、上述した基板検査システム１００を用いたガラス基板１２８の検査方法について説明する。

まず、ベース１１６上における検査装置１１４よりも前段で、４つの保持部材１２４により、ガラス基板１２８をＹ方向の側縁部にて吸着して保持する。このとき、ガラス基板１２８は、ベース１１６の上面１１６ａから離間した状態で保持されている。

次に、駆動機構１２２によりスライダ１２０を移動させることで、ガラス基板１２８を搬送方向（Ｘ方向）に所定速度で搬送する。そして、ガラス基板１２８が検査領域に来たとき、搬送物浮上装置２００ｂによりガラス基板１２８の下面１２８ａに対してエアの吹き出し及び吸引を行う。このとき、ガラス基板１２８は搬送物浮上装置２００ｂ上において、定盤１８の表面１１に形成されたエア搬送路３０から５０μｍ程度離間した高さ位置で高い保持剛性で保持される。なお、ガラス基板１２８の浮上量は、エア供給路２０に接続されたエア供給源４０からの圧力と流量、及びエア排気路９０に接続された吸引ポンプからの圧力と流量により制御される。

次に、上述の通り、検査領域においてガラス基板１２８の下面１２８ａにエアの吹き出し及び吸引を行うと同時に、搬送方向（Ｘ方向）へのガラス基板１２８の搬送を停止する。そして、スライド部材１４４を幅方向（Ｙ方向）にスライドさせて、検査装置１１４によりガラス基板１２８上をスキャンする。スキャンが終了すると、搬送方向Ｘにガラス基板１２８を所定距離だけ移動させ、再び搬送を停止した後、２回目のスキャンを行う。このようにして、複数回のスキャンを行うことで、検査装置１１４によりガラス基板１２８を上面１２８ｂから検査する。このとき、ガラス基板１２８の保持剛性は高められているため、振動が抑制されて、ガラス基板１２８の検査精度の向上が図られる。

次に、検査領域を通過してベース１１６の後段に搬送された検査済みのガラス基板１２８に対し、保持部材１２４による吸着を解除する。そして、ガラス基板１２８を系外に搬出するとともに、次のガラス基板１２８に対する検査のために、保持部材１２４をベース１１６の前段に戻す。

以上詳述したように、本実施例では、搬送物浮上装置２００ｂによりガラス基板１２８に対しエアの吹き出し及び吸引を行うとき、搬送台１０の外部のエア供給路２０に設けた圧力損失発生手段２１により、ガラス基板１２８の保持剛性を高めている。その結果、検査装置１１４による検査領域においてガラス基板１２８の振動を抑制することが可能となり、検査精度の向上を図ることが可能となる。

なお、本実施例においては、ガラス基板１２８を搬送して検査する態様を例に挙げて説明したが、これに限らず、ガラス基板１２８以外の搬送物を搬送する場合にも、本発明を適用することができ、或いは、上記検査装置の代わりに搬送物の表面を加工する加工装置をガントリ１４０に設ける構成の装置にも、本発明を適用できることは言うまでもない。本発明は、搬送物をエア浮上して搬送する種々の態様のステージ装置１１１に適用できる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

実施例１に係る搬送物浮上装置２００の要部の全体構成斜視図である。 圧力損失回路２１ａを搬送台１０の内部１２に設けた搬送台１０の断面図である。 配管系の圧力損失を約３倍にしたときの支持剛性の変化を示した図である。 実施例２に係る搬送物浮上装置２００ａの要部の構成を示した斜視図である。 本実施例に係る搬送物浮上装置２００、２００ａが適用された基板検査システム１００を示す斜視図である。 基板検査システム１００の構成を示す平面図である。 駆動機構１２２、保持部材１２４、搬送物浮上装置２００ｂの構成を示す側面図である。 搬送物浮上装置２００ｂの定盤１８と搬送物浮上ユニット１５との配置関係を示す縦断面図である。

符号の説明

１０ 搬送台
１１ 表面
１２ 内部
１５ 搬送物浮上ユニット
１８ 定盤
２０ エア供給路
２１、２１ａ、２１ｂ 圧力損失発生手段
２２ 子マニホールド
２３ 親マニホールド
２４ 元配管
２５、２６ 分岐配管
３０ エア搬送路
４０ エア供給源
５０ 吹出孔
６０ 吸引孔
７０ 吹出流路
８０ 吸引流路
９０ エア排気路
１００ 基板搬送システム
１１１ ステージ装置
１１２ 搬送装置
１１４ 検査装置
１１６ ベース
１１８ ガイドレール
１２０ スライダ
１２２ 駆動機構
１２４ 保持部材
１２８ ガラス基板（搬送物）
２００、２００ａ、２００ｂ 搬送物浮上装置

Claims (7)

1. 表面に吹出孔と吸引孔とを有し、内部に前記吹出孔に連通する吹出流路と前記吸引孔に連通する吸引流路とを有する搬送台と、
   該搬送台の外部に設けられ、前記吹出流路にエアを供給するエア供給路とを有する搬送物浮上装置であって、
   前記搬送台は、前記吹出孔及び前記吹出流路を複数有し、
   前記吹出流路は、圧力損失を発生しない管路形状となっており、
   前記搬送台の外部に設けられた前記エア供給路は、前記エアに圧力損失を生じさせる圧力損失発生手段と、複数の前記吹出流路の下端の各々に接続された複数のエア供給配管を含むことを特徴とする搬送物浮上装置。
2. 前記圧力損失発生手段は、圧力損失回路を含むことを特徴とする請求項１に記載の搬送物浮上装置。
3. 前記エア供給配管は、エア源と接続され、
   前記圧力損失発生手段は、前記エア供給配管の径よりも小さい径の小径管を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の搬送物浮上装置。
4. 前記エア供給路は、複数の前記吹出流路を連結するマニホールドを含み、
   前記圧力損失発生手段は、前記マニホールドの上流側に設けられたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の搬送物浮上装置。
5. 前記複数の吹出流路に連通する複数の吹出孔は、前記搬送台の搬送方向に垂直に列をなして配置されたことを特徴とする請求項４に記載の搬送物浮上装置。
6. 前記搬送台の表面は、各々が複数の吹出孔を含む複数の領域に分割され、分割された該領域毎に前記圧力損失発生手段が対応して設けられたことを特徴とする請求項４又は５に記載の搬送物浮上装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の搬送物浮上装置と、
   搬送物を把持し、前記搬送物浮上装置上を通過させる搬送装置と、を備えることを特徴とするステージ装置。

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