JP5452413B2 - 非接触吸着装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェハのような面状部材を非接触吸着し、例えば、取出し、搬送したりする非接触吸着装置に関するものである。

従来から、半導体ウェハ等の薄い面状部材を非接触吸着して保持する非接触吸着装置が種々提案されている。これらの非接触吸着装置は、空気などの流体をこの面状部材の中央若しくは周縁に噴出し、面状部材との間に生ずる負圧（ベルヌーイ効果）によって面状部材を非接触吸着して保持するものである。

例えば、特許文献１は、四角形上の面状部材のほぼ中央をベルヌーイ吸着して非接触吸着するものであるが、面状部材の周縁が垂れ下がるため、また、中央のみを非接触吸着すると面状部材にストレスが掛かり易くなるため、面状部材の周縁を真空吸着パッドで吸着し、垂れ下がりを防止すると共に、面状部材にストレスが生じないようにしている。

特開２００３−４８６２０号公報

しかし、特許文献１は、真空吸着時の衝撃により面状部材にストレスがかかり易く、更に、真空吸着するためコスト高となる。

本発明は、上述のような現状に鑑みなされたもので、面状部材を安定且つ位置ずれの少ない状態で非接触吸着して面状部材へのストレスを低減できると共に簡易な構成で安価に実現できる非接触吸着装置を提供することを目的とする。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

基体１から噴出する流体による負圧により面状部材４を非接触吸着する非接触吸着装置であって、前記基体１の一側は凹部５が設けられ、この凹部５には前記流体を噴出する第一流体噴出部６及び第二流体噴出部14が設けられ、また、前記凹部５の周囲には前記面状部材４を非接触吸着する非接触吸着部２が設けられ、前記凹部５内にして前記第一流体噴出部６にはガイド体７が対設され、前記第一流体噴出部６から噴出した前記流体が前記ガイド体７により外方向に案内され、前記非接触吸着部２を通過することで生ずる負圧により前記面状部材４が前記非接触吸着部２に非接触吸着されるように構成され、更に、前記第二流体噴出部14から流体を噴出して前記非接触吸着部２を通過する流体を遮断することで前記非接触吸着部２に非接触吸着している前記面状部材４を離脱させるように構成されていることを特徴とする非接触吸着装置に係るものである。

また、請求項１記載の非接触吸着装置において、前記非接触吸着部２は、前記凹部５の周縁部に設けた平坦部であることを特徴とする非接触吸着装置に係るものである。

また、請求項１，２いずれか１項に記載の非接触吸着装置において、前記面状部材４は、前記非接触吸着部２から外向に大きく突出しない大きさであることを特徴とする非接触吸着装置に係るものである。

また、請求項１〜３いずれか１項に記載の非接触吸着装置において、前記ガイド体７は、前記ガイド体７の下面と前記非接触吸着部２とが略面一となるように構成されていることを特徴とする非接触吸着装置に係るものである。

また、請求項１〜４いずれか１項に記載の非接触吸着装置において、前記ガイド体７は、前記第一流体噴出部６の開口部６ａの周囲とほぼ平行に配設されていることを特徴とする非接触吸着装置に係るものである。

また、請求項１〜５いずれか１項に記載の非接触吸着装置において、前記凹部５の周壁は、先端側ほど拡開するテーパ面10に形成されていることを特徴とする非接触吸着装置に係るものである。

また、請求項１〜６いずれか１項に記載の非接触吸着装置において、前記基体１には、前記非接触吸着部２に非接触吸着した前記面状部材４を所定位置に位置決めする位置決め機構11が設けられていることを特徴とする非接触吸着装置に係るものである。

また、請求項７記載の非接触吸着装置において、前記位置決め機構11は、前記非接触吸着した前記面状部材４の周縁に当接する当接部12であり、この当接部12は前記基体１に対して突没するように構成されていることを特徴とする非接触吸着装置に係るものである。

また、請求項１〜８いずれか１項に記載の非接触吸着装置において、光を照射する光照射部15と、光を検出する光検出部16と、前記光照射部15から光を照射した際に所定強度の光が前記光検出部16で検出されることで前記面状部材４が前記非接触吸着部２に非接触吸着されたか否かを確認する吸着確認手段17が設けられていることを特徴とする非接触吸着装置に係るものである。

本発明は上述のように、基体の一側に設けた凹部に第一噴出部を設け、この凹部の周囲に非接触吸着部を設け、第一噴出部に対してガイド体を対設したから、基体を面状部材に近づけて第一噴出部から流体を噴出すると、負圧が生じて面状部材を安定且つ位置ずれの少ない状態で非接触吸着して面状部材へのストレスを低減でき、よって簡易な構成で安価に実現できる非接触吸着装置となる。

本実施例に係る非接触吸着装置の斜視図である。 本実施例に係る非接触吸着装置の断面構造を示す図である。 本実施例に係る非接触吸着装置の要部の断面構造を示す図である。 本実施例に係る非接触吸着装置の吸着動作の説明図である。 本実施例に係る非接触吸着装置の離脱動作の説明図である。

好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

基体１の一側に設けた凹部５の第一流体噴出部６から流体を凹部５内に噴出すると、噴出した流体が、第一流体噴出部６に対して対設されたガイド体７によって流れの方向が変えられると共に整流され、更に高速流となって非接触吸着部２の外方向に案内され、非接触吸着部２を通過し、非接触吸着部２の近傍に面状部材４があると、面状部材４と非接触吸着部２との間に負圧が生ずることになり、面状部材４は非接触吸着部２に非接触吸着される。

例えば、面状部材４が置かれている場所に、この非接触吸着部２を近づけて第一流体噴出部６から流体を噴出すると、非接触吸着部２と面状部材４との間を外方向に流体が高速で噴出し、この非接触吸着部２と面状部材４との間隙が面状部材４の外側の大気圧に対して負圧となって面状部材４が非接触吸着部２に非接触吸着される。この際、例えば、面状部材４を非接触吸着部２から大きく突出しない大きさのものとし、更に、ガイド体７の下面を非接触吸着部２と略面一となるようにすると、ガイド体７の下面と面状部材４との間隙にも前記同様に負圧が生じ、よって、面状部材４の全面が非接触吸着されることになり、よって、を安定且つ位置ずれの少ない状態で非接触吸着されることになる。

本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。

本実施例は、本発明を太陽電池に用いる正方形状の半導体ウェハの搬送装置の取出し搬送ハンドに実施したものであって、この正方形状の半導体ウェハを面状部材４とし、この面状部材４を非接触吸着する非接触吸着装置20である。

具体的には、この非接触吸着装置20は、基体１の一側に凹部５が設けられ、この凹部５には流体（圧縮空気）を噴出する第一流体噴出部６が設けられ、また、凹部５の周囲には面状部材４を非接触吸着する非接触吸着部２が設けられ、凹部５内にして第一流体噴出部６にはガイド体７が対設されて、第一流体噴出部６から噴出した流体が前ガイド体７により外方向に案内され、非接触吸着部２を通過することで生ずる負圧により面状部材４が非接触吸着されるように構成されている。

詳細には、本実施例の非接触吸着装置20の非接触吸着部２は、方形状に基体１の下面の凹部５の周縁部に設けた平坦部である。

また、面状部材４は、非接触吸着部２から外向に大きく突出しない大きさであって、本実施例では、基体１の下面の面積とほぼ同じ面積の方形状の面状部材４が採用される。

また、凹部５は、開口部及び天部が正方形状であると共に平坦な構造であり、この凹部５の天部面８と非接触吸着部２とは平行である。

更に、凹部５の周壁は先端（図４，５において下側）程拡開するテーパ面10に形成されている。

また、凹部５の天部面８の中央には第一流体噴出部６が設けられ、流体が凹部５の開口に直交する方向に噴出される構成である。

詳細には、第一流体噴出部６は、凹部５の開口を下側とした際に天部面８の中央部に貫通孔21が設けられ、更にこの貫通孔21に対して外部から流体を流入させるプラグ22が設けられている。従って、外部から流体をプラグ22に導入すると、第一流体噴出部６から凹部５の開口方向に流体が噴出する。

また、このガイド体７は正方形板である。

また、ガイド体７は、ガイド体７の下面で非接触吸着し得るように、ガイド体７の下面と非接触吸着部２とが略面一になるように構成されている。

即ち、非接触吸着部２及びガイド体７の下面は平坦面に設けられており、ガイド体７を凹部５内に配設することで、非接触吸着部２とガイド体７の下面とは略面一になり、非接触吸着部２及びガイド体７の両方で非接触吸着作用が発揮される。

また、ガイド体７は、第一流体噴出部６の開口部６ａの周囲（即ち、凹部５の天部面８）と平行に配設されている。前記凹部５の開口を下として、ガイド体７を凹部５の天部面８に平行且つ近接して配設することで、第一流体噴出部６から噴出した流体が通過する間隙３が形成される。この間隙３は、第一流体噴出部６から噴出した乱流状態の流体の流れの向きを変えると共に流れを整流し、更に高速の流体を生成する流路であり、こうして流れの向きを変えられ整流された高速な流体がガイド体７の周縁部から外方向へ噴出する。この高速で流出した流体は、テーパ面10の傾斜に沿って、流速を殆ど低下せずに噴出方向を緩やかに非接触吸着部２の外方向に変え、乱流の発生を抑制された状態で非接触吸着部２を高速で流れることになる。

従って、非接触吸着部２に近接して面状部材４を置くと、非接触吸着部２と面状部材４との間（面状部材４の周縁側）の気圧は、面状部材４の外側の気圧よりも低くなって負圧を生じ、面状部材４の周縁側は非接触吸着され、また、面状部材４とガイド体７下面との間にも非接触吸着部２と面状部材４との間と同様に狭い隙間が形成されているから、ガイド体７と面状部材４の間（面状部材４中央部分）も外側の気圧より低くなって負圧を生じ、面状部材４の中央部分も非接触吸着される。

このように、第一流体噴出部６から噴出した乱流状態の流体は、このガイド体７が形成する間隙３によって流れが整流されると共に高速流に変換され、基体１から噴出されるようになるため非接触吸着された面状部材４を振動させたり回転させたりせず、面状部材４全体が基体１に略静止状態で極めて良好に非接触吸着できることになる。

よって、本実施例の非接触吸着装置20は、面状部材４を非接触吸着部２の平坦面及びガイド体７の平坦面の双方で非接触吸着するから、面状部材４が基体１に非常に良好に保持され、しかも、面状部材４が基体１から外側に殆どはみださないため、面状部材４を非接触吸着したまま非接触吸着装置20を移動しても、風圧で面状部材４が歪んだり、脱落するような事態を可及的に防止できる。

更に、本実施例では、基体１には、非接触吸着部２に非接触吸着した面状部材４を所定位置に位置決めする位置決め機構11が設けられ、この位置決め機構11は、非接触吸着した面状部材４の周縁に当接する当接部12が設けられ、この当接部12は基体１に対して突没するように構成されている。

具体的には、位置決め機構11は、基体１の側面（非接触吸着部２に隣接する面）の夫々に１個のピストンシリンダ27と、このピストンシリンダ27を挟んで対称に配設されたバネ付勢ピストンシリンダ28とを設け、更に、このピストンシリンダ27の端部とバネ付勢ピストンシリンダ28の端部とに架設状態で取付部が設けられ、この取付部の下端には回転面に面状部材４の周縁が当接するローラが設けられている。また、ピストンシリンダ27には、第３流体噴出部32が設けられ、この第３流体噴出部32へプラグ30を経由して外部から圧縮空気の導出入が行われ、ローラの基体１に対する突没制御（接離動作）を行う構成である。

従って、圧縮空気を第３流体噴出部32から外部に排出すると、バネ付勢ピストンシリンダ28のピストンがバネ付勢によってシリンダ内に戻って取付部が基体１の側面に近づき、ローラの回転面が非接触吸着部２に吸着した面状部材４の端部に当接する。また、外部から第３流体噴出部32へ圧縮空気を供給すると、ピストンシリンダ27のピストンがバネ付勢付きピストンシリンダ28のバネ力に抗してシリンダから押し出され、取付部が基体１の側面から離れローラによる前記当接が解除される。

即ち、位置決め機構11を突没制御して、基体１に吸着した面状部材４の周縁をローラで支持するから、面状部材４を正確に所定の位置で非接触吸着でき、面状部材４の位置ずれを確実に防止できることになる。

また、凹部５には、内方から流体を噴出して非接触吸着部２を通過する流体を遮断し非接触吸着している面状部材４を離脱させる第二流体噴出部14が設けられている。

この第二流体噴出部14は、第一流体噴出部６から噴出した流体の流れを遮断する流体を噴出すると共に該流体を面状部材４に直接噴出することで非接触吸着部２から、非接触吸着している面状部材４を離脱させるものである。

具体的には、第二流体噴出部14は、凹部５の開口を下側として、凹部５の天部面８の角部に貫通孔23が設けられ、この貫通孔23の外部に圧縮空気を流入させるプラグ24を設けたものであり、また、この貫通孔23の位置に設けられるガイド体７の四隅には切欠部25が設けられている。

第二流体噴出部14から噴出した圧縮空気は第一流体噴出部６から噴出した圧縮空気に対して略直交する方向に噴出してこの第一流体噴出部６からの圧縮空気が遮断されると同時に、非接触吸着部２に非接触吸着している面状部材４にこの圧縮空気を直接噴射し、よって、この非接触吸着部２に非接触吸着している面状部材４は非接触吸着部２から離脱せしめられる。

非接触吸着した面状部材４を離脱する際、第一流体噴出部６への流体の供給を停止するだけでは、一旦負圧状態になって吸着した面状部材４を離脱するには時間を要する。しかし、本実施例では、第二流体噴出部14から流体を噴出して第一流体噴出部６からの流体を遮断すると共に、この流体を面状部材４に直接噴出することで、非接触吸着部２に吸着した面状部材４を速やかに離脱させることができる。しかも、第二流体噴出部14は、凹部５の四角形状の天部の角部に設けられると共に、ガイド体７の角部に切欠部25を設けているから、場所もとらずに効率的に速やかに面状部材４を離脱させることができる構造になる。

また、本実施例の非接触吸着装置20は、光を照射する光照射部15と、光を検出する光検出部16と、光照射部15から光を照射した際に光検出部16で所定強度の光を検出することで面状部材４が吸着されているか否かを確認する吸着確認手段17が設けられている。

具体的には、この吸着確認手段17は、光照射部15と光検出部16とが一体になった光センサで構成されており、基体１の天部に小室33が設けられ、この小室33の中にこの光センサが取り付けられている。更に、本実施例では、ガイド体７に小穴34を設け、小室33に設けられた光センサの光がこのガイド体７の小穴34を通過して、面状部材４の検出を行う構成である。尚、この小室33及び小穴34が圧縮空気の流通を阻害しないように光センサの光の通過に支障のない材料で小室33及び小穴34は閉塞されている。

従って、本実施例の非接触吸着装置20によって、常時、面状部材４の吸着状態を別に設けた制御装置で確実に把握できるから、確実な面状部材４の搬送が可能となり、例えば、信頼度の高い半導体の製造に寄与できることになる。

本実施例は、基体１の形状を正方形状として正方形状の面状部材４を吸着できるようにしたが、従来から汎用されている集積回路用の円形状の面状部材４を吸着できるように基体１の形状を円形としてもよい。この場合には、凹部５は円錐台形状とし、また、ガイド体７は円板状とする。

本実施例は、以上のように構成したから、基体１の凹部５内にガイド体７を設けた状態で、面状部材４が置かれている場所にこの非接触吸着装置20の非接触吸着部２を近づけ、第一流体噴出部６から流体を噴出させると、凹部５内に噴出した流体が、この凹部５の内壁面８とガイド体７との間を流れることで流れが整流されると共に高速流になり、更に、凹部５の内側面に設けたテーパ面10によって流体の通路が緩やかに進路が変更されて非接触吸着部２と面状部材４との間を外方向に流体が高速で一様に噴出し、この非接触吸着部２及びガイド体７と面状部材４とで挟まれた部分が大気圧に対して安定した負圧になり、面状部材４を非接触吸着部２及びガイド体７とで非接触吸着することになる。

従って、本実施例の非接触吸着装置20は、基体１にテーパ面10を有する凹部５を設け、この凹部５に流体を噴出する第一流体噴出部６を設け、この凹部５の周囲に非接触吸着部２を設けて、更に凹部５の開口に非接触吸着部２と略面一となるようにガイド体７を設けるだけの極めて簡易な構造で、従来例のような真空吸着パッドなどがなくとも、面状部材４を極めて良好に非接触吸着でき、しかも簡易な構成で安価に実現できることになる。

１ 基体
２ 非接触吸着部
４ 面状部材
５ 凹部
６ 第一流体噴出部
６ａ 開口部
７ ガイド体
１０ テーパ面
１１ 位置決め機構
１２ 当接部
１４ 第二流体噴出部
１５ 光照射部
１６ 光検出部
１７ 吸着確認手段

Claims (9)

1. 基体から噴出する流体による負圧により面状部材を非接触吸着する非接触吸着装置であって、前記基体の一側は凹部が設けられ、この凹部には前記流体を噴出する第一流体噴出部及び第二流体噴出部が設けられ、また、前記凹部の周囲には前記面状部材を非接触吸着する非接触吸着部が設けられ、前記凹部内にして前記第一流体噴出部にはガイド体が対設され、前記第一流体噴出部から噴出した前記流体が前記ガイド体により外方向に案内され、前記非接触吸着部を通過することで生ずる負圧により前記面状部材が前記非接触吸着部に非接触吸着されるように構成され、更に、前記第二流体噴出部から流体を噴出して前記非接触吸着部を通過する流体を遮断することで前記非接触吸着部に非接触吸着している前記面状部材を離脱させるように構成されていることを特徴とする非接触吸着装置。
2. 請求項１記載の非接触吸着装置において、前記非接触吸着部は、前記凹部の周縁部に設けた平坦部であることを特徴とする非接触吸着装置。
3. 請求項１，２いずれか１項に記載の非接触吸着装置において、前記面状部材は、前記非接触吸着部から外向に大きく突出しない大きさであることを特徴とする非接触吸着装置。
4. 請求項１〜３いずれか１項に記載の非接触吸着装置において、前記ガイド体は、前記ガイド体の下面と前記非接触吸着部とが略面一となるように構成されていることを特徴とする非接触吸着装置。
5. 請求項１〜４いずれか１項に記載の非接触吸着装置において、前記ガイド体は、前記第一流体噴出部の開口部の周囲とほぼ平行に配設されていることを特徴とする非接触吸着装置。
6. 請求項１〜５いずれか１項に記載の非接触吸着装置において、前記凹部の周壁は、先端側ほど拡開するテーパ面に形成されていることを特徴とする非接触吸着装置。
7. 請求項１〜６いずれか１項に記載の非接触吸着装置において、前記基体には、前記非接触吸着部に非接触吸着した前記面状部材を所定位置に位置決めする位置決め機構が設けられていることを特徴とする非接触吸着装置。
8. 請求項７記載の非接触吸着装置において、前記位置決め機構は、前記非接触吸着した前記面状部材の周縁に当接する当接部であり、この当接部は前記基体に対して突没するように構成されていることを特徴とする非接触吸着装置。
9. 請求項１〜８いずれか１項に記載の非接触吸着装置において、光を照射する光照射部と、光を検出する光検出部と、前記光照射部から光を照射した際に所定強度の光が前記光検出部で検出されることで前記面状部材が前記非接触吸着部に非接触吸着されたか否かを確認する吸着確認手段が設けられていることを特徴とする非接触吸着装置。

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