(57)【要約】【課題】吸着パッドと被吸着物との接触による被吸着物の破壊を防止し、より安価な基板吸着装置及び基板吸着方法を提供する。【解決手段】基板１と、平板状のハンドベース２と、ハンドベースの一方の面に取り付けられ、基板を吸着するためのカーボン吸着面を有する吸着パッド３と、ハンドベースの他方の面に設けられるとともにハンドベース及び吸着パッドを貫通し、基板を吸着パッドに吸引するための吸引口４，５と、吸引口を通して大気吸引して基板を吸着パッドに吸引する吸引部７ａ７ｂ，８ａ，８ｂと、ハンドベースの他方の面に設けられるともにハンドベースを貫通し基板を吸着パッドに吸着するための吸着口６と、吸着口を通して基板を吸着パッドに吸着する吸着部７ｃ，８ｃとを備える。【選択図】図１
2014011286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
平板状のハンドベースと、
前記ハンドベースの一方の面に取り付けられ、前記基板を吸着するためのカーボン吸着面を有する吸着パッドと、
前記ハンドベースの他方の面に設けられるとともに前記ハンドベース及び前記吸着パッドを貫通し、前記基板を前記吸着パッドに吸引するための吸引口と、
前記吸引口を通して大気吸引して前記基板を前記吸着パッドに吸引する吸引部と、
前記ハンドベースの他方の面に設けられるともに前記ハンドベースを貫通し、前記基板を前記吸着パッドに吸着するための吸着口と、
前記吸着口を通して前記基板を前記吸着パッドに吸着する吸着部と、
を備えることを特徴とする基板吸着装置。
【請求項２】
前記吸引口の圧力を測定するメータと、
前記メータで測定された前記吸引口の圧力の変化が所定値以上の場合には前記大気吸引を停止させる制御部とを備え、
前記吸着部は、前記制御部が前記大気吸引を停止させた後、前記カーボン吸着面を真空破壊させ、
前記吸引部は、前記吸着部が前記カーボン吸着面を真空破壊させた後、前記吸引口から圧縮空気を注入して、前記吸着パッドから前記基板を剥離させることを特徴とする請求項１記載の基板吸着装置。
【請求項３】
基板と、
平板状のハンドベースと、
前記ハンドベースの一方の面に取り付けられ、前記基板を吸着するためのカーボン吸着面を有する吸着パッドと、
前記ハンドベースの他方の面に設けられるとともに前記ハンドベースを貫通し、前記基板を前記吸着パッドに吸着するための吸着口と、
前記吸着口を通して前記基板を前記吸着パッドに吸着する吸着部と、
前記吸着パッドを貫通して設けられ、先端部が前記基板に接触すると前記吸着パッド内を移動するコンタクトパッドと、
前記基板がコンタクトパッドに接触したことを検知する検知部と、
を備えることを特徴とする基板吸着装置。
【請求項４】
前記吸着部は、前記検知部からの検知出力により前記カーボン吸着面を真空破壊させ、
圧縮空気を注入する排気口と、  
前記吸着部が前記カーボン吸着面を真空破壊させた後、前記排気口を介して圧縮空気を注入して、前記吸着パッドから前記基板を剥離させる排気部と、
を備えることを特徴とする請求項３記載の基板吸着装置。
【請求項５】
平板状のハンドベースの一方の面に取り付けられ、基板を吸着するためのカーボン吸着面を有する吸着パッドを用意するステップと、
前記ハンドベースの他方の面に設けられるとともに前記ハンドベース及び前記吸着パッドを貫通し、前記基板を前記吸着パッドに吸引するための吸引口を用意するステップと、
前記ハンドベースの他方の面に設けられるともに前記ハンドベースを貫通し、前記基板を前記吸着パッドに吸着するための吸着口を用意するステップと、
前記吸引口を通して大気吸引して前記基板を前記吸着パッドに吸引する吸引ステップと、
前記吸着口を通して前記基板を前記吸着パッドに吸着する吸着ステップと、
を含むことを特徴とする基板吸着方法。
【請求項６】
前記吸引口の圧力を測定する測定ステップと、
測定された前記吸引口の圧力の変化が所定値以上の場合には前記大気吸引を停止させる制御ステップとを含み、
前記吸着ステップは、前記大気吸引が停止された後、前記カーボン吸着面を真空破壊させ、
前記吸引ステップは、前記カーボン吸着面が真空破壊された後、前記吸引口から圧縮空気を注入して、前記吸着パッドから前記基板を剥離させることを特徴とする請求項５記載の基板吸着方法。
【請求項７】
平板状のハンドベースの一方の面に取り付けられ、前記基板を吸着するためのカーボン吸着面を有する吸着パッドを用意するステップと、
前記ハンドベースの他方の面に設けられるとともに前記ハンドベースを貫通し、前記基板を前記吸着パッドに吸着するための吸着口を用意するステップと、
前記吸着パッドを貫通して設けられ、先端部が前記基板に接触すると前記吸着パッド内を移動するコンタクトパッドを用意するステップと、
前記吸着口を通して前記基板を前記吸着パッドに吸着する吸着ステップと、
前記基板がコンタクトパッドに接触したことを検知する検知ステップと、
を含むことを特徴とする基板吸着方法。
【請求項８】
前記吸着ステップは、前記検知ステップからの検知出力により前記カーボン吸着面を真空破壊させ、
前記カーボン吸着面が真空破壊された後、排気口を介して圧縮空気を注入して、前記吸着パッドから前記基板を剥離させる排気ステップを含むことを特徴とする請求項７記載の基板吸着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を吸着する基板吸着装置及び基板吸着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板吸着装置は、吸着パッドを用いて基板を吸着している。この吸着パッドとしては、カーボンのポーラス性を利用したポーラスカーボン製の吸着パッドが知られている（非特許文献１）。ポーラスカーボン製の吸着パッドは、多孔質体で吸着特性に優れ、炭素材料である。このため、ポーラスカーボン製の吸着パッドは、パッド平面を一様に吸着するため、吸着パッドを被吸着物に吸着した時に、接触ダメージが少ない利点がある。
【０００３】
また、この種の基板吸着装置として、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１１８４８０号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】TANKEN SEAL SEIKO CO.LTD Porous Carbon Pad カーボン製精密吸着盤  ポーラスカーボンパッド
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したポーラスカーボン製の吸着パッドを用いても、吸着力を発生させるためには、吸着パッドと被吸着物との距離を近づけ、吸着パッドと被吸着物とをほぼ接触状態にする必要がある。この場合、吸着パッドと被吸着物との接触により、被吸着物を破壊する可能性がある。
【０００７】
また、吸着パッドと被吸着物との距離を精度良く近づける機構が必要となるため、基板吸着装置が高価になる。
【０００８】
本発明の課題は、吸着パッドと被吸着物との接触による被吸着物の破壊を防止し、より安価な基板吸着装置及び基板吸着方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る基板吸着装置は、上記課題を解決するために、基板と、平板状のハンドベースと、前記ハンドベースの一方の面に取り付けられ、前記基板を吸着するためのカーボン吸着面を有する吸着パッドと、前記ハンドベースの他方の面に設けられるとともに前記ハンドベース及び前記吸着パッドを貫通し、前記基板を前記吸着パッドに吸引するための吸引口と、前記吸引口を通して大気吸引して前記基板を前記吸着パッドに吸引する吸引部と、前記ハンドベースの他方の面に設けられるともに前記ハンドベースを貫通し、前記基板を前記吸着パッドに吸着するための吸着口と、前記吸着口を通して前記基板を前記吸着パッドに吸着する吸着部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る基板吸着方法は、平板状のハンドベースの一方の面に取り付けられ、基板を吸着するためのカーボン吸着面を有する吸着パッドを用意するステップと、前記ハンドベースの他方の面に設けられるとともに前記ハンドベース及び前記吸着パッドを貫通し、前記基板を前記吸着パッドに吸引するための吸引口を用意するステップと、前記ハンドベースの他方の面に設けられるともに前記ハンドベースを貫通し、前記基板を前記吸着パッドに吸着するための吸着口を用意するステップと、前記吸引口を通して大気吸引して前記基板を前記吸着パッドに吸引する吸引ステップと、前記吸着口を通して前記基板を前記吸着パッドに吸着する吸着ステップとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、吸着パッドと被吸着物との接触による被吸着物の破壊を防止し、より安価な基板吸着装置及び基板吸着方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１に係る基板吸着装置の構成図である。
【図２】実施例１の基板吸着装置による基板吸着方法の手順を示すフローチャートである。
【図３】実施例２に係る基板吸着装置の構成図である。
【図４】実施例２に係る基板吸着装置の動作を説明するための図である。
【図５】実施例２の基板吸着装置による基板吸着方法の手順を示すフローチャートである。
【図６】実施例２の基板吸着装置を基板移載装置に適用した例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の基板吸着装置及び基板吸着方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、実施例１に係る基板吸着装置の構成図である。基板吸着装置は、図１に示すように、ハンドベース２に取り付けられた吸着パッド３に基板１を吸着し、吸着パッド３と被吸着物である基板１との距離が例えば３ｍｍ〜５ｍｍ程度離れていても基板１を吸着パッド３に引き寄せる機構を有することを特徴とするものである。具体的には、吸着パッド３のカーボン吸着面とは別系統で真空吸着するための吸引口を設けたことを特徴とする。以下、実施例１の特徴とする部分の詳細について説明する。
【００１５】
ハンドベース２は、平板状の例えばセラミック、樹脂、金属、カーボン等からなり、ハンドベース２の左右両端に凸部２ａが形成されている。ハンドベース２の凸部２ａの下面には平板状の例えばカーボン製の吸着パッド３が取り付けられている。この吸着パッド３の下側には平板状の基板１が配置されている。なお、カーボン製の吸着パッド３は、例えば、ポーラスカーボン製の吸着パッド３が用いられる。
【００１６】
ハンドベース２の上面の左右２箇所には凸部２ａと対向しない位置に、基板１を吸着パッド３に吸引するための吸引口４，５が設けられている。吸引口４，５にはハンドベース２を貫通する貫通穴部４ａ，５ａとこの貫通穴部４ａ，５ａの先端には中空状の細長いパイプ４ｂ，５ｂが形成されている。
【００１７】
パイプ４ｂ，５ｂは、吸着パッド３に埋め込まれ、パイプ４ｂ，５ｂの先端面は吸着パッド３の下面と略同一面上に位置されている。吸引口４，５からの大気吸引により、パイプ４ｂ，５ｂの先端面と吸着パッド３の下面とに基板１の上面が吸着されているようになっている。
【００１８】
また、ハンドベース２の上面の略中央部には基板１を吸着パッド３に吸着するための吸着口６が設けられている。吸着口６にはハンドベース２を貫通する貫通穴部６ａが形成されている。
【００１９】
さらに、吸引口４，５には、バルブ７ａ，７ｂが取り付けられ、バルブ７ａ，７ｂにはポンプ８ａ，８ｂが取り付けられている。吸引口４，５とバルブ７ａ，７ｂとの間には吸引口４，５の圧力を測定するメータ９ａ，９ｂが取り付けられている。吸着口６には、バルブ７ｃが取り付けられ、バルブ７ｃにはポンプ８ｃが取り付けられている。
【００２０】
バルブ７ａ，７ｂ、ポンプ８ａ，８ｂは、基板１を吸着パッド３に吸引するための吸引部を構成し、バルブ７ｃ、ポンプ８ｃは、基板１を吸着パッド３に吸着するための吸着部を構成する。
【００２１】
次に、このように構成された実施例１に係る基板吸着装置により実現される基板吸着方法を図２に示すフローチャートを参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
まず、バルブ７ａ，７ｂを開き、ポンプ８ａ，８ｂにより吸引口４，５、貫通穴部４ａ，５ｂ、及びパイプ４ｂ，５ｂを介して大気吸引して、被吸着物である基板１を吸い上げる。
【００２３】
また、この基板１の吸い上げと同時に、バルブ７ｃを開き、ポンプ８ｃにより吸着口６、貫通穴部６ａを介して吸引して、吸着パッド３のカーボン吸着面の吸引を開始し、カーボン吸着面を真空状態にする（ステップＳ１１）。
【００２４】
次に、吸引口４，５での圧力をメータ９ａ，９ｂによりモニタする（ステップＳ１２）。また、メータ９ａ，９ｂで測定された空気圧力情報が図示しない制御部に入力され、この制御部は、空気圧力情報に基づき、吸引口４，５の圧力の変化が所定値以上かどうかを判定する。即ち制御部は、真空差圧を検知したかどうかを判定する（ステップＳ１３）。
【００２５】
真空差圧が検知された場合、即ち、吸引口４，５の圧力の変化が所定値以上である場合には、被吸着物である基板１が吸着パッド３のカーボン吸着面に接触するので（ステップＳ１４）、バルブ７ａ，７ｂを閉めて、ポンプ８ａ，８ｂによる吸引口４，５を介するバルブ７ｄのオープンにて大気吸引をオフさせる（ステップＳ１５）。
【００２６】
ここで、基板を所定の位置に搬送し（ステップＳ１５ａ）、搬送のゴール位置にて、吸着パッド３のカーボン吸着面を真空破壊する（ステップＳ１６）。吸着パッド３のカーボン吸着面の吸着破壊は、時定数が大きい。このため、バルブ７ｂを開けて、圧縮エア又はＮ２又は大気を吸着口６と兼用されている排気口に注入し、圧縮エアの圧力により被吸着物である基板１を吸着パッド３から剥離する（ステップＳ１７）。
【００２７】
このように実施例１に係る基板吸着装置及び基板吸着方法によれば、吸着パッド３のカーボン吸着面とは別系統で真空吸着するための吸引口４，５を設けたので、吸着パッド３と基板１との距離が例えば３ｍｍ〜５ｍｍ程度離れていても基板１を吸着パッド３に引き寄せることができる。即ち、吸着パッド３と基板１との距離をほぼ接触状態にする必要がなくなる。
【００２８】
従って、吸着パッド３と基板１との接触による基板１の破壊を防止することができる。また、吸着パッド３と基板１との距離を精度良く近づける機構が不要となるので、基板吸着装置をより安価に構成することができる。
【実施例２】
【００２９】
図３は、実施例２に係る基板吸着装置の構成図である。図３に示す実施例２に係る基板吸着装置は、吸着パッド３のカーボン吸着面とは別に、基板１に接触させ且つ基板１との接触を検知するためのコンタクトパッド１５を設け、このコンタクトパッド１５を設けることで、ハンドベース２が基板１を押し付けることによる基板１の破壊を防止することを特徴とする。
【００３０】
ハンドベース２、吸着パッド３、基板１の構成は、図１に示すそれらの構成と同一構成であるので、ここではそれらの説明は省略する。
【００３１】
ハンドベース２の上面の右側には凸部２ａと対向しない位置に、基板１を吸着パッド３に吸着するための吸着口１１が設けられている。吸着口１１にはハンドベース２を貫通する貫通穴部１１ａが形成されている。
【００３２】
ハンドベース２の上面の左側には凸部２ａと対向しない位置に、基板１を吸着パッド３から剥離するために排気するための排気口１４が設けられている。排気口１４にはハンドベース２を貫通する貫通穴部１４ａとこの貫通穴部１４ａの先端には中空状の細長いパイプ１４ｂが形成されている。
【００３３】
パイプ１４ｂは、吸着パッド３に埋め込まれ、パイプ１４ｂの先端面は吸着パッド３の下面と略同一面上に位置されている。
【００３４】
また、ハンドベース２の上面の略中央部にはハンドベース２を貫通した蓋体１７が設けられている。蓋体１７は、平板部１７ａと、この平板部１７ａに取り付けられ且つ平板部１７ａよりも小径でハンドベース２を貫通した貫通体１７ｂと、平板部１７ａの略中央の上面及び下面に突起して形成された棒体１７ｃとを有して構成されている。
【００３５】
貫通体１７ｂの内部で且つ平板部１７ａの下面に突起して形成された棒体１７ｃの周りにはバネ１６が設けられている。貫通体１７ｂの下面には基板１に接触するためのコンタクトパッド１５が取り付けられている。
【００３６】
図４（ａ）に示すように、基板１が吸着パッド３に当節していない通常時には、蓋体１７の平板部１７ａの下面がハンドベース２の上面に接触し、且つコンタクトパッド１５の下面が吸着パッド３の下面よりも突起するように設定されている。
【００３７】
突起部１７とコンタクトパッド１５とは、コンタクトパッド１５が基板１により押圧されたときに、バネ１６の弾性力によりハンドベース２に対して上に移動するようになっている。なお、バネ１６のバネ力は、基板１の強度に比べて極めて小さいものとする。
【００３８】
また、平板部１７ａの上面に突起して形成された棒体１７ｃの先端には、図４（ａ）に示すように、スイッチ１８（検知部）が配置されている。さらに、吸着口１１には、バルブ１２ａが取り付けられ、バルブ１２ａにはポンプ１３ａが取り付けられている。また、バルブ１２ｃが真空破壊用に設けられている。排気口１４には、バルブ１２ｂが取り付けられ、バルブ１２ｂには圧縮エア又はＮ２又は大気が導入されている。
【００３９】
バルブ１２ｂは、基板を剥離するためのブロー機構を構成し、バルブ１２ａ、ポンプ１３ａは、基板１を吸着パッド３に吸着するための吸着部を構成する。
【００４０】
次に、このように構成された実施例２に係る基板吸着装置の動作を図４を参照しながら説明し、基板吸着装置により実現される基板吸着方法を図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００４１】
ここでは、最初に、基板１とコンタクトパッド３との位置関係は、図４（ａ）に示す状態にあるものとする。
【００４２】
まず、バルブ１２ａを開き、ポンプ１３ａにより吸着口１１、貫通穴部１１ａを介して吸引して、吸着パッド３のカーボン吸着面の吸引を開始し、カーボン吸着面を真空状態にする（ステップＳ２１）。
【００４３】
次に、ハンドベース２を基板１に近づけると（ステップＳ２２）、基板１がコンタクトパッド１５に当節する（ステップＳ２３）。このとき、基板１は吸着パッド３に吸着される（ステップＳ２４）。
【００４４】
その後、コンタクトパッド１５が基板１により押圧されて、バネ１６が縮む。このため、バネ１６の弾性力により突起部１７とコンタクトパッド１５とは、ハンドベース２に対して上に移動する。
【００４５】
そして、図４（ｂ）に示すように、コンタクトパッド１５の上面が吸着パッド３の下面に接触したときに、突起部１７とコンタクトパッド１５とは、停止する。このとき、スイッチ１８がオンする（ステップＳ２５）。
【００４６】
すると、図示しない制御部がスイッチ１８がオンしたことを検知して、基板吸着を間接的に確認する。その後、基板１を所定の場所に搬送して、搬送のゴール位置にてバルブ１２ｃをオープンし、吸着パッド３のカーボン吸着面を真空破壊する。バルブ１２ｂをオープンし圧縮エアを排気口１４に注入し、圧縮エアの圧力により被吸着物である基板１を吸着パッド３から剥離する（ステップＳ２６）。
【００４７】
このように実施例２に係る基板吸着装置及び基板吸着方法によれば、吸着パッド３のカーボン吸着面とは別に、基板１に接触させ且つ基板１との接触を検知するためのコンタクトパッド１５を設けたので、ハンドベース２が基板１を押し付けることによる基板１の破壊を防止することができる。
【００４８】
また、実施例２に係る基板吸着装置は、図６（ａ）に示すような基板移載装置に適用するのが好適である。図６（ａ）に示すような基板移載装置は、別の場所にあった基板１を、ハンドベース２に取り付けられた吸着パッド３で吸着して、垂直方向に延伸した基板プレート２１（ボート）の３つのピンＰ１〜Ｐ３の間に基板１を移載するものである。このピン配置は、基板１の移載方法により４つ以上のピンで構成されても良い。
【００４９】
基板プレート２１の３つのピンＰ１〜Ｐ３の間に基板１が挿入された状態において、実施例１に係る基板吸着装置により基板１を吸着パッド３に吸引しようとすると、基板１とピンＰ１〜Ｐ３とが干渉して、基板１の吸着パッド３への吸引が不可能となる。
【００５０】
このような場合には、実施例２に係る基板吸着装置を用い、コンタクトパッド１５が基板１に当節し、コンタクトパッド１５と蓋体１７とが上に移動して、スイッチ１８がオンすることで、基板１と吸着パッド３とが密着したことを確認する。
【００５１】
即ち、コンタクトパッド１５を設けることで、ハンドベース２が基板１を押し付けることによる基板１の破壊を防止することができる。
【００５２】
なお、本発明は実施例１及び実施例２に係る基板吸着装置に限定されるものではない。実施例１に係る基板吸着装置では、吸引口を２つ設けたが、これに限定されることなく、吸引口は１つ設けても良く、あるいは、３つ以上設けても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、太陽電池用の結晶シリコン基板を吸着する基板吸着装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１‥基板、２‥ハンドベース、２ａ，１７ａ‥凸部、３‥吸着パッド、４，５‥吸引口、４ａ，５ａ，１１ａ，１４ａ‥貫通穴部、４ｂ，５ｂ，１４ｂ‥パイプ、６，１１‥吸着口、７ａ〜７ｃ，１２ａ，１２ｂ‥バルブ、８ａ〜８ｃ，１３ａ，１３ｂ‥ポンプ、１４‥排気口、１５‥コンタクトパッド、１６‥バネ、１７‥蓋体。
【図１】
2014011286.tif 000003
【図２】
2014011286.tif 000004
【図３】
2014011286.tif 000005
【図４】
2014011286.tif 000006
【図５】
2014011286.tif 000007
【図６】
2014011286.tif 000008