(57)【要約】【課題】薄板材料の板厚が異なる場合でも把持装置の把持部への位置決めを正確に行うことを目的とする。【解決手段】薄板材料１０の外縁部１０ａを薄板材料１０の板厚方向から把持部２ａ、３ａで隙間をもって挟持し、把持部２ａ、３ａから連続する吸気通路１３内の吸気口１１ａから空気を吸引し、吸気通路１３近傍に設けられた弾性部材７、８の働きにより把持部２ａ、３ａを薄板材料１０の板厚方向へ移動し、把持部２ａ、３ａの隙間をなくし薄板材料１０の外縁部１０ａを把持部２ａ、３ａで吸引する薄板材料の把持装置を提供する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄板材料の外縁部を前記薄板材料の板厚方向から挟持する把持部と、前記把持部から連続する吸気通路と、前記吸気通路内の空気を吸い出す吸気口とを有し、前記吸気口から空気を吸引することで前記薄板材料の外縁部を前記把持部に吸引すること薄板材料の把持装置であって、
前記薄板材料の外縁部をガイドするために前記把持部内に設けたストッパーピンと、
前記吸気通路を含め前記吸気通路の近傍に設けられ、前記把持部を前記薄板材料の板厚方向に移動させる弾性部材と、を備えることを特徴とする薄板材料の把持装置。
【請求項２】
前記把持部内に設けた前記ストッパーピンは前記把持部のテーパ面を含んだ領域に設けられることを特徴とする請求項１に記載の薄板材料の把持装置。
【請求項３】
前記把持部を前記薄板材料の板厚方向に移動させるための前記弾性部材は、前記吸気通路内の空気を吸引することによって、前記把持部を前記薄板材料の板厚方向で前記把持部が前記薄板材料の外縁部を挟持する方向へ移動することを特徴とする請求項１又は２に記載の薄板材料の把持装置。
【請求項４】
前記薄板材料の外縁部を前記薄板材料の板厚方向から挟持する際に、前記薄板材料の外縁部は前記把持部を前記薄板材料の板厚方向に移動させるための前記弾性部材と接触することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の薄板材料の把持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等の薄板材料を把持するために薄板材料の外縁部のみを把持する薄板材料の把持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の薄板材料の把持装置としては特開２００２−１８４８４９号公報にその内容が開示されている。把持装置１００は、図５及び図６に示すように、二枚のプレートを重ね合わせて形成されている。把持装置１００の薄板材料１０１を把持するための先端部には、その薄板材料１０１の外縁部１０１ａの一部とほぼ同じ円弧形状の把持部１００ａが形成されている。その把持部１００ａの中央には吸気通路２０（凹部領域）につながるような開口部３０が設けられている（図６参照）。把持部１００ａの形状は、吸気通路２０側の対向間隔が狭く、把持部１００ａの先端に向かうに従って徐々に対向間隔が広くなるテーパ面が形成されている。
【０００３】
この把持装置１００の動作としては、先ず、図示しない真空ポンプを駆動し、吸気通路２０内の空気を吸い出す。そして、薄板材料１０１を把持装置１００に接近させると、薄板材料１０１の外縁部１０１ａが、真空ポンプの吸引力により、把持装置１００の把持部１００ａに吸い付けられる。このように吸い付けられると、図６に示すように、薄板材料１０１と把持部１００ａとの間には、外縁部１０１ａと把持部１００ａ（テーパ面）とで囲まれる断面略Ｖ字形状の空間（減圧部）４０が形成される。そして、薄板材料１０１の外縁部１０１ａに発生する吸引力により、把持装置１００の把持部１００ａにおいて薄板材料１０１の外縁部１０１ａを吸い付き状態を維持することが可能になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この把持装置１００に薄板材料１０１が位置決めされるのは、薄板材料１０１の外縁部１０１ａの特に両縁部分である。一般に、薄板材料１０１の厚さには許容差があり、位置決めされる薄板材料１０１の厚さの寸法が一定ではない。つまり、薄板材料１０１の厚さが正規寸法より薄い場合には、テーパ面と接触する薄板材料１０１の外縁部１０１ａ（両縁部分）が吸気通路２０側に入り込み過ぎる（内側に入り込み過ぎる）（図５に示すＥ部分）ことになる。そして、真空ポンプの駆動を停止しても薄板材料１０１の把持を解除することができない。これは薄板材料１０１の外縁部１０１ａ（両縁部分）がテーパ面間で強く挟持されることによるものである（外縁部１０１ａがテーパ面間に食い付くことによる）。
【０００５】
また、薄板材料１０１の厚さが正規寸法より厚い場合には、薄板材料１０１の外縁部１０１ａと把持装置１００のテーパ面と囲まれる断面略Ｖ字形状の空間４０に隙間ができ空気が漏れる。具体的には、図７（ａ）に示すように、三次元的に見ると、一点鎖線で示された薄板材料１０１の外縁部１０１ａは把持部１００ａ（テーパ面）のＡ点、Ａ’点に接触することになる。本来であれば把持部１００ａと薄板材料１０１の外縁部１０１ａとが接触するＡ点、Ａ’点はもっと矢印方向へ移動した位置でなければならない（把持部１００ａの深く入り込んだ位置でなければならない）。
【０００６】
このように把持部１００ａの浅い位置で接触することになるため、薄板材料１０１の外縁部１０１ａと把持装置１００の把持部１００ａと接触する位置Ｃ点は本来、外縁部１０１ａと把持部１００ａ（テーパ面）とが接触しなければならない位置に到達しないことになる。つまり、図７（ａ）に示すように、本来接触しなければならない位置（図５に示すＤ部分）に比べ、吸気通路２０から離れ過ぎている。そして、Ｃ点では外縁部１０１ａと把持部１００ａが接触しないことになる。その結果、図７（ｂ）示すように、薄板材料１０１の外縁部１０１ａと把持装置１００の把持部１００ａ（テーパ面）との間に隙間ができ空気が漏れることになる（図７（ｂ）中の矢印方向）。
【０００７】
そして、この空気漏れにより、十分な吸着力（吸引力）が働かずに薄板材料１０１を把持部１００ａで吸着できない場合がある。また、把持装置１００の把持部１００ａ（テーパ面）と薄板材料１０１の外縁部１０１ａとの位置関係が正確でなくなり、本来の位置決め箇所で位置決めできなくなり、本来の位置決め箇所で位置決めする場合には別の制御機構が必要になってくる。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、把持装置の把持部へ薄板材料の外縁部の位置決めを正確に行う薄板材料の把持装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、薄板材料の外縁部を前記薄板材料の板厚方向から挟持する把持部と、前記把持部から連続する吸気通路と、前記吸気通路内の空気を吸い出す吸気口とを有し、前記吸気口から空気を吸引することで前記薄板材料の外縁部を前記把持部に吸引すること薄板材料の把持装置であって、前記薄板材料の外縁部をガイドするために前記把持部内に設けたストッパーピンと、前記吸気通路を含め前記吸気通路の近傍に設けられ、前記把持部を前記薄板材料の板厚方向に移動させる弾性部材と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
従って、請求項１に記載の発明によれば、把持部で薄板材料の外縁部を挟持する際に、把持部内に設けられた薄板材料の外縁部をストッパーピンと当接させ、把持部と薄板材料の外縁部との間に隙間をもたせ、把持部につながる吸気通路から空気を通気口を経て吸引することで、吸気通路近傍に設けられた弾性部材の働きにより、把持部を薄板材料の板厚方向へ移動させて、把持部と薄板材料の外縁部との間の隙間をなくし、把持部で薄板材料の外縁部を吸引することを可能にする。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記把持部内に設けた前記ストッパーピンは前記把持部のテーパ面を含んだ領域に設けられることを特徴とする。
【００１２】
従って、請求項２に記載の発明によれば、ストッパーピンを把持部のテーパ面を含んだ領域に設けることで、薄板材料の外縁部とストッパーピンを当接させると薄板材料の外縁部と把持部のテーパ面との間に隙間を設けることが可能になり、薄板材料の板厚が薄く薄板材料の外縁部が把持部の吸気通路側に入り過ぎるのを防ぐとともに、薄板材料の板厚が厚くても薄板材料の外縁部が把持部の所定の位置に挟持することが可能になる。
【００１３】
さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加え、前記把持部を前記薄板材料の板厚方向に移動させるための前記弾性部材は、前記吸気通路内の空気を吸い出すことによって、前記把持部を前記薄板材料の板厚方向で前記把持部が前記薄板材料の外縁部を挟持する方向へ移動することを特徴とする。
【００１４】
従って、請求項３に記載の発明によれば、把持部を薄板材料の板厚方向へ移動させる弾性部材は、吸気通路内の空気が吸引されて、把持部を薄板材料の板厚方向である薄板材料の外縁部を挟持する方向へ移動するので、薄板材料の外縁部と把持部との間の隙間をなくし、空気の漏れがない状態での把持部での薄板材料の外縁部の吸引（挟持）が可能になる。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の構成に加え、前記薄板材料の外縁部を前記薄板材料の板厚方向から挟持する際に、前記薄板材料の外縁部は前記把持部を前記薄板材料の板厚方向に移動させるための前記弾性部材と接触することを特徴とする。
【００１６】
従って、請求項４に記載の発明によれば、弾性部材の一部が、把持部で薄板材料の外縁部を薄板材料の板厚方向から挟持する際に、薄板材料の外縁部と接触しているので、吸気通路内の空気が吸引され、把持部と薄板材料の外縁部との間の隙間がなくなり、把持部で薄板材料の外縁部が吸引（挟持）されても、吸引による空気の漏れを防止し、把持部で薄板材料の外縁部の吸引（挟持）を可能にする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１から図３に示す本発明である薄板材料の把持装置１は下部プレート２と上部プレート３とから構成され、円盤状の薄板材料１０を把持するためのものである。この把持装置１により把持される薄板材料１０としては、半導体ウエハ、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＤＶＤ（ディジタルビデオディスク）等が該当する。これらの薄板材料１０は製造工程などにおいて表面の平坦度が極めて高い精度で要求されている。
【００１９】
下部プレート２及び上部プレート３は、薄い金属板又は合成樹脂板等から形成されている。図１及び図３に示すように、薄板材料１０を把持する下部プレート２の先端部は、薄板材料１０の外縁部１０ａの一部と略同一の円弧形状でテーパ面２１ａを備えた把持部２ａが形成されている。また下部プレート２の中央には下部プレート２の略相似形状の凹部領域２ｄが把持部２ａに到達する位置まで形成されている。その凹部領域２ｄには図１に示す中心線Ｘ（下部プレート２及び上部プレート３の中心位置を通る中心線Ｘ）を基準に対称な位置に板厚方向に延びる貫通孔２ｇが複数穿設されており、ボス状の固定部材４を挿入できるようになっている。そして、このボス状の固定部材４の中心穴には雌ねじが形成されている。本実施の形態では、この貫通孔２ｇが二つ設けられているが、特に二つに限定されることはない。
【００２０】
この凹部領域２ｄ内には、また中心線Ｘを基準に対称な位置に複数の小穴２ｆが設けられている。この小穴２ｆは板厚方向に形成されているが下部プレート２の板厚を貫通していない。本実施の形態では、この小穴２ｆが二つ設けられているが、特に二つに限定されることはない。さらに、下部プレート２上には凹部領域２ｄの囲むように、所定の幅の溝２ｃが設けられている。溝２ｃの端部近傍はＵ字形に折り返されており、Ｕ字形の底の部分が把持部２ａに及んでいる（入っている）。
【００２１】
中心線Ｘを基準に対称な位置に、この凹部領域２ｄと把持部２ａとの間で把持部２ａのテーパ面２１ａを含んだ領域内の位置にストッパーピン９を組み込むための小穴２ｂが設けられている。この小穴２ｂは板厚方向に形成されているが下部プレート２の板厚を貫通していない。本実施の形態では、この小穴２ｂが二つ設けられているが、特に二つに限定されることはない。また、凹部領域２ｄ内で中心線Ｘ上に板厚方向に延びる貫通孔２ｅが穿設されており、その貫通孔２ｅには雌ねじが形成されている。
【００２２】
図１から図３に示す上部プレート３は、貫通孔２ｅを有しない点を除いて下部プレート２と同一形状である。この上部プレート３と下部プレート２とを、図１に示すように、凹部領域２ｄ、３ｄが閉空間となるように対向して重ね合わせて組み立てられることになる。このとき、下部プレート２の小穴２ｆ、２ｆと上部プレートの小穴３ｆ、３ｆとにより形成される隙間には伸縮自在のばね部材（弾性部材）８が組み込まれることになる。また、下部プレート２の溝２ｃと上部プレート３の溝３ｃとにより形成される隙間には柔軟性のあるシールゴム（弾性部材）７がはめ込まれることになる。そしてシールゴム（弾性部材）７の断面は下部プレート２の溝２ｃと上部プレート３の溝３ｃとにより形成される断面より若干大きい。
【００２３】
さらに、下部プレート２の小穴２ｂと上部プレート３の小穴３ｂにはストッパーピン９が挿入されることになる。このストッパーピン９の長さは下部プレート２の板厚と上部プレート３の板厚とを加えた長さより短い。そして、下部プレート２及び上部プレート３に形成されている複数の貫通孔２ｇ及び３ｇにはボス状の固定部材４を通し、上部プレート３上からボス状の固定部材４にワッシャ５を介してねじ６を挿通し締め付けることになる。このようにして、下部プレート２と上部プレート３とを一体にして組み立てることになる。そして、この状態では、シールゴム（弾性部材）７が下部プレート２の溝２ｃと上部プレート３の溝３ｃとの間にはめ込まれ、ばね部材（弾性部材）８が下部プレート２の小穴２ｆ、２ｆと上部プレートの小穴３ｆ、３ｆとに組み込まれているため、下部プレート２と上部プレート３との間は隙間をもって組み立てられることになる。
【００２４】
下部プレート２の貫通孔２ｅには、配管用の接続金具１１が取り付けられている。接続金具１１には、筒状の吸気口１１ａと排気口１１ｂが設けられている。
吸気口１１ａの周囲には雄ねじ１１ｃが形成されており、下部プレート２の貫通孔２ｅにねじ締めできるようになっている。また、排気口１１ｂには、ホース１２が連結されており、このホース１２の他方の先端には図示しない真空ポンプが連結されている。
【００２５】
図３に示すように、下部プレート２と上部プレート３とが一体に組み立てられた状態では、下部プレート２側の凹部領域２ｄと上部プレート３側の凹部領域３ｄとの間に吸気通路１３が形成されている。そして、この吸気通路１３は接続金具１１の吸気口１１ａに続いている。
【００２６】
また、下部プレート２の把持部２ａ及び上部プレート３の把持部３ａの形状は、図３に示すように、吸気通路１３側の対向間隔が狭く、把持部２ａ、３ａの先端に向かうに従って徐々に対向間隔が広くなるテーパ面２１ａ、３１ａが形成されている。
【００２７】
つぎに、本発明である薄板材料の把持装置１の動作について説明する。先ず図示しない真空ポンプを駆動させ、ホース１２及び接続金具１１を介して吸気口１１ａから吸気通路１３内の空気を吸引する。図２に示すように、薄板材料１０を図２中の矢印で示す方向である把持装置１へ移動する。そして、真空ポンプの駆動による吸引力により、実線で示される薄板材料１０の外縁部１０ａが把持装置１の把持部２ａと把持部３ａとの間に吸引される。
【００２８】
そして、薄板材料１０の外縁部１０ａと把持部２ａ、３ａとで囲まれる断面略Ｖ字形状の空間からなる減圧部１４が形成され、この減圧部１４は薄板材料１０の外縁部１０ａに沿って円弧状に形成され吸気通路１３に続いている。
【００２９】
そして、薄板材料１０の外縁部１０ａを薄板材料１０の板厚方向から挟持する際に、薄板材料１０の外縁部１０ａはシールゴム（弾性部材）７と接触する。つまり、把持装置１の幅方向の両側では、薄板材料１０の外縁部１０ａの一部がシールゴム（弾性部材）７の当接部７ａ、７ａに押し付けられる（図２参照）。それと同時に、把持部２ａと把持部３ａとの間に吸い付けられた薄板材料１０の外縁部１０ａは、把持部２ａ、３ａに入り込んで設けられたストッパーピン９に当接する。図３に示すように、このとき薄板材料１０の外縁部１０ａと把持装置１の把持部２ａ、３ａとの間には、隙間１６が生じている。また同様にストッパーピン９に当接していない薄板材料１０の外縁部１０ａについても隙間１６が生じている。
【００３０】
この隙間１６が生じている状態で真空ポンプの吸引力の働きにより、断面略Ｖ字形状の空間からなる減圧部１４（及び吸気通路１３）内の空気が吸引される。
真空ポンプの吸引力による空気の漏れが隙間１６から生じることになるが、空気の漏れが真空ポンプの空気の吸引量に比べれば小さいので、吸気通路１３内を含めたシールゴム（弾性部材）７で仕切られた領域（断面略Ｖ字形状の空間からなる減圧部１４を含む）は密閉された状態に近くなる。そして、シールゴム（弾性部材）７と薄板材料１０の外縁部１０ａとで形成される減圧部１４の気圧は吸気通路１３内の気圧に近づき、しかも大気圧に比べて気圧が低い負圧状態となる。
【００３１】
さらなる真空ポンプの吸引力により、減圧部１４（吸気通路１３）の気圧は大気圧に比べてさらに低い負圧状態となり、下部プレート２と上部プレート３とが、シールゴム（弾性部材）７及びばね部材（弾性部材）８の弾性力に抗して、互いに対向する板厚方向へ移動し、下部プレート２と上部プレート３とが接近する。その結果、下部プレート２の把持部２ａと上部プレート３の把持部３ａとの間の隙間が狭くなる（図４参照）。つまり、把持部２ａ、３ａを薄板材料１０の板厚方向で把持部２ａ、３ａが薄板材料１０の外縁部１０ａを挟持する方向へ移動する。そして、下部プレート２の把持部２ａと上部プレート３の把持部３ａとの隙間が薄板材料１０の板厚に対応する隙間になり、空気の漏れがなくなる。また、シールゴム（弾性部材）７が把持部２ａ、３ａにも及び（入り）薄板材料１０の外縁部１０ａと当接している（当接部７ａ、７ａ）ので真空ポンプにより吸引される空気の漏れを防止できる。
【００３２】
このとき、吸気通路１３と減圧部１４とに接する薄板材料１０の外縁部１０ａには以下の吸引力（吸着力）Ｆが［Ｎ］が発生する。
【００３３】
【数１】
2004079935.tif 000003
【００３４】
ここで、Ｐは吸気通路１３及び減圧部１４内の真空度［Ｐａ］であり、Ｄは薄板材料１０の外径寸法［ｍ］であり、ｔは薄板材料１０の板厚寸法［ｍ］であり、θは薄板材料１０の外縁部１０ａに形成される減圧部全体の角度［゜］である。
【００３５】
この吸引力により、把持装置１の把持部２ａ、３ａにおいて薄板材料１０の外縁部１０ａを吸引し、薄板材料１０の外縁部１０ａのみが把持部２ａ、３ａのテーパ面２１ａ、３１ａに押し付けられる。その結果、把持装置１が薄板材料１０を把持する際に、薄板材料の板厚の厚さが薄くても厚くても確実に把持装置１の把持部２ａ、３ａで挟持（吸引）することができる。そして、真空ポンプの駆動を停止させると、吸引力がなくなり、薄板材料１０の把持を解除することになる。
【００３６】
なお、本実施の形態では、円盤形の薄板材料を用いて説明したが、把持装置１の把持部２ａ、３ａの形状を、薄板材料の外縁部の形状に対応する形状にすることで、例えば矩形形状の薄板材料であっても挟持（吸引）することが可能である。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、薄板材料の外縁部を挟持し（挟み込み）したときに下部プレートと上部プレートとの間の板厚方向に隙間を持たせた状態で、真空ポンプ等の駆動により減圧部を負圧にし、ばね部材及びシールゴム（弾性部材）に抗し、下部プレートと上部プレートとの間の板厚方向に隙間をなくし、把持装置の把持部からの吸引力により薄板材料の外縁部を吸引し保持しているので、薄板材料の板厚に許容差があって、板厚がばらつく場合でも確実に薄板材料の外縁部を吸引し保持することができる。
【００３８】
また、ストッパーピンを用いて、薄板材料の外縁部が把持装置の把持部に入り込む位置が強制的に決められるため、吸気通路に入り込み過ぎる（内側に入り込み過ぎる）ことがなくなり、把持装置の把持部における正確な薄板材料の外縁部の位置決めができる。
【００３９】
さらに、薄板材料の板厚に許容差があって、板厚がばらつく場合に板厚に応じて下部プレートの把持部と上部プレートの把持部との隙間を弾性部材等に抗して空気の漏れがない下部プレートと上部プレートとの間の間隔にする場合だけではなく、薄板材料の板厚が例えば、０．１ｍｍ程度違う場合であっても同様に、下部プレートの把持部と上部プレートの把持部との隙間を調節することができる。
また、大幅に薄板材料の板厚が変更となる場合には、把持装置の全体を変更することなく、ストッパーピンの長さを変更するだけで対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明である薄板材料の把持装置を示す分解斜視図である。
【図２】本発明である薄板材料の把持装置の平面図である。
【図３】図２に示すＺ−Ｚ線に沿った断面図である。
【図４】ストッパーピン近傍の断面図である。
【図５】従来の薄板材料の把持装置の平面図である。
【図６】従来の薄板材料の把持装置の断面図である。
【図７】従来の薄板材料の把持装置における薄板材料の外縁部を把持する場合の状況を示す説明図である。
（ａ）は従来の薄板材料の把持装置における薄板材料の外縁部を把持する場合を示す平面図である。
（ｂ）は従来の薄板材料の把持装置における薄板材料の外縁部を把持する場合を示す断面図である。
【符号の説明】
１…把持装置、２…下部プレート、３…上部プレート、２ａ…把持部、３ａ…把持部、２１ａ…テーパ面、３１ａ…テーパ面、２ｄ…凹部領域、３ｄ…凹部領域、７…シールゴム、８…ばね部材、９…ストッパーピン、１０…薄板材料、１０ａ…外縁部、１３…吸気通路、１４…減圧部
【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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