(57)【要約】【課題】対象物の傾きの少ない浮上を実現することが可能な浮上装置を提供する。【解決手段】ポーラスカーボン板１の裏面はケース２と接合され、ケース２とポーラスカーボン板１の間には空隙３が設けられ、空隙３に対応するポーラスカーボン板１の上面部分が通気面１０となっている。空隙３には通気口４が形成され、通気口４をエアコンプレッサ等の加圧手段（図示せず）を接続し、通気することにより通気面１０からエアーを吹き出してガラス基板９０等の対象物を浮上させる。ポーラスカーボン板１は、通気率のバラツキが３．０ｃｍ2/秒以下、且つ通気率０．２〜６．０ｃｍ2／秒以内のポーラスカーボンよりなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースの上にポーラス板を固着し、該ケースに設けた通気孔から流体圧をかけ、前記ポーラス板から流体を吹き上げることにより対象物を浮上させる浮上装置において、
前記ポーラス板が、通気率のバラツキが３．０ｃｍ2/秒以下、且つ通気率０．２〜６．０ｃｍ2／秒以内の多孔体である、
ことを特徴とする浮上装置。
【請求項２】
前記ポーラス板の気孔率が５〜２５vol％である、
請求項１の浮上装置。
【請求項３】
前記ポーラス板が、ポーラスカーボンからなる、
請求項１の浮上装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、浮上装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶製造で用いられる薄板状のガラス基板や半導体ウエーハの搬送等に用いる装置としてロボットアームによる接触搬送装置やゴムパットや吸着パッド等を用いた吸着固定搬送装置などが従来から知られているが、近年製品の高性能化、大型化に伴い、対象物を空気圧で浮上させる浮上装置を用いて搬送などを行う方法がある。尚、この浮上装置は、搬送だけではなく、露光による回路形成工程、検査工程、修復工程、等に広く用いられており、対象物を浮上させながら種々の処理が行われる。
浮上装置は、通常は金属ケースの上にポーラス板を装着した構造になっており、該金属ケース背面に設けたエアー通気孔からエアー圧をかけ、前記ポーラス板からエアーを吹き上げることにより対象物を浮上させる構成になっている。このポーラス板としては、従来は焼結セラミックスやカーボンなどが用いられている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２４４１８６号公報
【特許文献２】特開２００１−８５４９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、エアーを吹き上げることにより対象物を浮上させる場合、対象物の姿勢を平行に保つことができず、対象物が傾きを生ずる問題がある。
例えば、浮上装置を露光装置に使用した場合、対象物が傾くと露光のときの焦点にずれが発生し、精度の高い回路を形成することができない。また、回路修復工程でも同様の不具合が発生する。また浮上装置を検査装置に使用した場合には検査誤差が大きくなり、精度の良い検査ができない。また、搬送装置として使用した場合には、浮上装置のポーラス板と対象物とが接触したり、搬送の経路から外れてしまう危険なども考えられる。
本発明は上記従来技術の問題点を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、ケースの上にポーラス板を固着し、該ケースに設けた通気孔から流体圧をかけ、前記ポーラス板から流体を吹き上げることにより対象物を浮上させる浮上装置において、前記ポーラス板が、通気率のバラツキが３．０ｃｍ2/秒以下、且つ通気率０．２〜６．０ｃｍ2／秒以内の多孔体である、ことを特徴とする。
通気率のバラツキが３．０ｃｍ2／秒を超えると浮上させる対象物の傾き量が急速に大きくなるため、これを上限とする。また、通気率が０．２ｃｍ2／秒未満であると、対象物が浮上しにくくなり、対象物と浮上装置とが接触する恐れがある。一方通気率が６．０ｃｍ2／秒を超えると、気体の通気量が大きくなりすぎ、浮上量の制御が難しくなる。
気孔率を５〜２５vol％に設定することにより、前記通気率０．２〜６．０ｃｍ2／秒にすることが出来る。
前記ポーラス板は、ポーラスカーボンで構成することが望ましく、ポーラスカーボンが導電性であることから気体が気孔を通過する時に発生する静電気をアースすることができ、浮上対象物を静電気による破損から防止することが出来る。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の浮上装置によれば、対象物の傾きの少ない浮上を実現することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１により、浮上装置Ａの全体の構成を説明する。
金属などから形成されるケース２の上にポーラスカーボン板１が装着されている。ポーラスカーボン板１の表面は平面に精密に研磨加工されており、通気面１０になっている。ポーラスカーボン板１の裏面はケース２と接合され、ケース２とポーラスカーボン板１の間には空隙３が設けられ、空隙３に対応するポーラスカーボン板１の上面部分が通気面１０となっている。
空隙３には通気口４が形成され、通気口４に例えばエアコンプレッサ等の加圧手段（図示せず）を接続し、エアーで通気することにより通気面１０からエアーを吹き出してガラス基板９０等の対象物を浮上させる構成になっている。
【０００８】
図２の浮上装置Ａ’は、ポーラスカーボン板１の裏面側に空隙３を形成した構成を示すものである。空隙３はポーラスカーボン板１側或いはケース２側に形成可能であり、またポーラスカーボン板１とケース２の両方に形成しても良い。
【０００９】
以上のような構成の本発明の浮上装置において、ポーラスカーボン板１として、通気率のバラツキが３．０ｃｍ2/秒以下、且つ通気率０．２〜６．０ｃｍ2／秒以内のポーラスカーボン板１を用いる。通気率のバラツキが３．０ｃｍ2／秒を超えると対象物の傾き量が急速に大きくなるためである。また、通気率が０．２ｃｍ2／秒未満であると、対象物が浮上しにくくなり、対象物と浮上装置とが接触する恐れがある。一方通気率が６．０ｃｍ2／秒を超えると、気体の通気量が大きくなりすぎ、浮上量の制御が難しくなる。気孔率を５〜２５vol％に設定することにより、前記通気率０．２〜６．０ｃｍ2／秒とすることが出来る。
【００１０】
ポーラスカーボン板１の通気により浮上したガラス基板９０は、該通気のバラツキによって、図３に示す様に浮上時に傾斜し、変位が発生する。
本発明者らは、種々の実験と研究を重ねた結果、この変位量とポーラスカーボン板１の通気率のバラツキとに相関があることを見出し、通気率のバラツキとガラス基板の変位量との相関関係を明確に位置付け、通気率のバラツキ３．０ｃｍ2/秒付近に変曲点を見出した。
図４に変位量と通気率のバラツキとの関係のグラフを示す。
【００１１】
図４のグラフに示すように、通気率のバラツキが３．０ｃｍ2/秒付近から変位量が急激に大きくなることが分る。グラフに示すように、通常使用されているガラス基板の厚みが約1mmのものを浮上させる場合、ポーラスカーボン板１の通気率のバラツキが３ｃｍ2／秒より大きいと変位量が２０μｍを超える。
ガラス基板の露光装置においては、変位量が３０μm以上あると露光時の焦点にずれが発生し、上手く透明電極の回路を構成することができないとされている。また、回路修復工程でも同様の不具合が発生する。更に検査装置に浮上装置Ａを使用した場合には検査誤差が大きくなり、精度の良い検査ができない。また、搬送するガラス基板と浮上装置との浮上距離が不均一になり、ガラス基板が浮上面のポーラスカーボン板１に接触し、基板をキズつけたり、破損したりする。また、ガラス基板の浮上量のバラツキから搬送方法にもよるが搬送の経路から外れてしまう可能性もあり、変位量は３０μｍ以下好ましくは２０μｍ以下が良く、通気率のバラツキを３．０ｃm2/秒以下と限定する。
【００１２】
ポーラスカーボン板１は更に、圧力０．１ＭＰａのエアーを通気した時の通気率を０．２〜６．０ｃｍ2／秒に調整してある。この通気率０．２〜６．０ｃｍ2／秒とするために、気孔率を５〜２５vol％となる様に構成している。ポーラスカーボン板１の通気率６．０ｃｍ2／秒つまり気孔率２５vol％より大きいと気体の通気量が大きくなりすぎ、これ以上では浮上量の制御がしにくい。また、エアーコンプレッサ容量が大きくなりコストアップになる。一方、通気率が０．２ｃｍ2／秒つまり気孔率５vol％より小さいと気体の通気量が小さくなり、これ以下では、対象物が浮上しにくく、対象物と浮上装置とが接触する恐れがある。
なお、上記観点から通気率は１〜３ｃｍ2／秒に調整するのが好ましく、そのために気孔率を１５vol％〜２０vol％に構成することが好ましい。
【００１３】
次に、上記した通気率と変位量について説明する。
変位量とは、図３に示すようにガラス基板９０の浮上の高さの最大値と最小値との差である。
また、通気率のバラツキは次のように定義する。
図５に示すように通気面１０を８分割し、それぞれの分割面の通気量を測定し、それぞれの通気率Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５，Ｋ６，Ｋ７，Ｋ８の最大と最小の通気率の差を通気率のバラツキとする。通気量は図６に示すように部分通気測定装置５０を用いて測定した。
なお通気率は次の式で示される。
通気率  Ｋ＝Ｑ・Ｌ／Ｐ・Ａ          式１
Ｑ：通気量（MPa・ｃｍ3／秒）
Ｌ：ポーラスカーボン板１の厚さ（ｃｍ）
Ｐ：空隙３の圧力（MPa）
Ａ：部分通気測定装置５０の測定面積（ｃｍ2）
【００１４】
ポーラスカーボン板１の材料である浮上装置用ポーラスカーボンの製法について説明する。
ピッチ等のバインダーとの混練物を、粉砕機を用いて所定の粒子径に粉砕し、成形粉とする。こうして得られた成形粉は成形装置を用いて成形体とし、非酸化性雰囲気中で８００〜２０００℃の温度で熱処理することにより浮上装置用カーボンを作る。
所定の粒度範囲で調整された成形粉で出来た成形体は、１０００℃焼成時の収縮率を約１０％以下に制御することより、通気率のバラツキが３ｃｍ2／秒以下のポーラスカーボンに製造することが出来る。目的の通気率または気孔率にするためには、粒子径、成形圧力、焼成温度で適宜調整できる。この時、成形粉中に焼成時に揮発する樹脂ビーズを加えて気孔径を調整する方法で気孔率、通気率を調整しても良い。
【００１５】
次に実施例を説明する。
＜実施例１＞
微粉化したコークス粒を１００重量部とピッチ３０重量部とをニーダーで充分に加熱混練し、２７０×１１０×１０ｍｍが成形できるゴム型に詰め、ＣＩＰ装置を用い成形圧１．０ｔ/ｃｍ2で成形し、非酸化雰囲気下１０００℃処理してポーラスカーボン板１を得た。ポーラスカーボン板の線収縮率は４．５％、気孔率は１５vol％あった。そのように試作したポーラスカーボン板１を２４０×１００×５ｍｍの大きさに加工して、図１に示すように図７と図８に示すアルミ製メタルケース２’に接着面２０において接着固定し、研磨加工でポーラスカーボン面を平面度１０μｍ以下に仕上げ加工を施した。ここで平面度とは、研磨加工したポーラスカーボン面が幾何学的に正しい平面からの狂いの大きさを示し、研磨したポーラスカーボン面を幾何学的に正しい平行２平面で挟んだ時、平行２平面の間隔が最小となる間隔の寸法を表し、それを真円度測定機で測定した。この浮上装置Ａを実施例１とする。
【００１６】
＜実施例２＞
微粉化したコークス粒１００重量部とピッチ３０重量部とをニーダーで充分に加熱混練し、２７０×１１０×１０ｍｍが成形できる金型に詰め、油圧式プレス機で成形圧１．０t/ｃｍ2  で成形し、非酸化雰囲気下１０００℃焼成処理して得た。得られて焼成体の線収縮率は５％、気孔率は１５vol％あった。その板を実施例１同様に処理し、浮上装置Ａとした。これを実施例２とする。
【００１７】
＜比較例１＞
微粉化した結合成分を持った炭素粉を３００×１２５×１５ｍｍが成形できる金型に詰め、油圧プレスを用い成形圧０．４t/ｃｍ2で成形し、非酸化雰囲気下１０００℃焼成を施しポーラスカーボン板を得た。このポーラスカーボン板の線収縮率は１４％、気孔率は１７vol％であった。このポーラスカーボン板を実施例１同様に処理して浮上装置を作り、比較例１とした。
【００１８】
＜通気率のバラツキと変位量の比較＞
図６に示す通り、浮上装置の通気口４とエアーコンプレッサとをフィルタとバルブと圧力調整弁と圧力計とを介して接続し、このポーラスカーボン板１の浮上面を測定孔がφ２０の通気量測定器５０で、図５のようにポーラスカーボン浮上面をゾーン１から８の８等分に均一に分け、それぞれの通気量を図６のように測定して式１に従ってゾーン１からゾーン８の通気率を算出した。それぞれのゾーンの通気率Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ５、Ｋ６、Ｋ７、Ｋ８の中の最小値と最大値の差をバラツキとして算出した。
次に図３の様に２５０ｍｍ×１００ｍｍ×厚さ０．５ｍｍの２０．０ｇのガラス基板９０を上記浮上装置のポーラスカーボン面に配置し、圧力０．３ＭＰａのエアーを導入し、ガラス板を浮上させ、ガラスの浮上状態としてダイヤルゲージ（最小目盛り1μｍ）をＫ１とＫ８との位置に２個使い、浮上量と変位量の合計を求め、ダイヤルゲージ１とダイヤルゲージ２との差から変位量を測定した。
【００１９】
表１
【表１】
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【００２０】
表１から通気率のバラツキが、４．０ｃｍ2／秒であり、本発明範囲を超える比較例１においては変位量が３２μｍとなり、適正な範囲を超えていることが明らかである。
【００２１】
＜実施例３＞
微粉化したコークス粒１００重量部とピッチ３０重量部とをニーダーで充分に加熱混練し、２７０×１１０×１０ｍｍが成形できるゴム型に詰め、ＣＩＰ装置（静水圧加圧成形装置）を用い成形圧０．６/ｃｍ2で成形し、非酸化雰囲気下１０００℃焼成してポーラスカーボン板を得た。このポーラスカーボン板の気孔率は２５vol％、通気率６ｃｍ2／秒であった。そのカーボン板を使い実施例１と同様に浮上装置Ａを試作して、実施例３とした。
【００２２】
＜実施例４＞
微粉化したコークス粒とピッチとをニーダーで充分に加熱混練し、２７０×１１０×１０ｍｍが成形できるゴム型に詰め、ＣＩＰ装置（静水圧加圧成形装置）を用い成形圧１．６/ｃｍ2で成形し、非酸化雰囲気下１０００℃焼成処理してポーラスカーボン板を得た。このポーラスカーボン板の気孔率は５vol％、通気率０．２ｃｍ2／秒であった。そのカーボン板を使い実施例１と同様に浮上装置Ａを試作して、実施例４とした。
【００２３】
＜通気率と気孔率及び浮上量の関係＞
次に図３と同様に、実施例１と実施例３及び４の浮上装置の通気口４とコンプレッサとをフィルタとバルブと圧力計とを介して接続し、浮上装置の通気面の上に２５０×１００×０．５ｍｍ  ２０．０ｇのガラス基板を乗せ、ガラス基板の所定の１カ所に１つのダイヤルゲージを当て、ガラス基板の浮上量が測定出来るように設定してテスト装置とした。エアーコンプレッサからの圧縮空気を圧力調整弁で０．１ＭＰａに調整しバルブを開け、フィルタを介して、浮上装置にクリーンな圧縮空気を供給した。
各実施例の、通気率と浮上量及び気孔率の関係を下掲表２に示す。
本発明の通気率（又は気孔率）の範囲内であれば、適正の浮上量が得られることがわかる。
【００２４】
表２
【表２】
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【００２５】
なお、上記実施例では、いずれもポーラスカーボン板１を用いており、焼結セラミックスを用いていない。これは、焼結セラミック自体に導電性がないため、気体が通過する際に発生する静電気が原因で対象物である製品の回路等を破損する恐れがある。また、静電気により基板同士が接触してしまう恐れがあるためである。
一方ポーラスカーボンは導電性であることから気体が気孔を通過する時に発生する静電気をアースすることができ、製品を静電気による破損から防止することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態を示す概略図。
【図２】本発明の他の実施形態を示す概略図。
【図３】本発明の実施例の結果を得るための装置及び方法の説明図。
【図４】通気率のバラツキと変位量の関係を示すグラフ。
【図５】本発明の実施例の結果を得るための装置及び方法の説明図。
【図６】本発明の実施例の結果を得るための装置及び方法の説明図。
【図７】本発明の実施例のケース２’の平面図。
【図８】本発明の実施例のケース２’の立面図。
【符号の説明】
【００２７】
１：ポーラスカーボン板、２：ケース、３：空隙、４：通気口、１０：通気面、２０：接着面、５０：部分通気測定装置、９０：ガラス基板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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