(57)【要約】【課題】  簡便な構成・方法により、可撓性の板状体を複数枚積み上げた集積体から１枚の板状体を確実に吸着して分離することができるようにした板状体吸着装置および板状体吸着方法を提供すること。【解決手段】  可撓性の板状体を複数枚積み上げた集積体の最も上に位置している前記板状体の上面を吸着構造によって吸着して、該板状体を前記集積体から引き上げる板状体吸着装置であって、前記吸着構造は、前記板状体の前記上面の中央部を先端で吸着する第１吸着部と、前記板状体の前記上面の他の複数部位を先端で吸着する複数の第２吸着部とを有しており、該第２吸着部の先端が、前記板状体における前記第１吸着部の吸着部位から前記第２吸着部の吸着部位までの撓み量の範囲内で、前記第１吸着部の先端よりも高い位置に配置されていることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性の板状体を複数枚積み上げた集積体の最も上に位置している前記板状体の上面を吸着構造によって吸着して、該板状体を前記集積体から引き上げる板状体吸着装置であって、
前記吸着構造は、前記板状体の前記上面の中央部を先端で吸着する第１吸着部と、前記板状体の前記上面の他の複数部位を先端で吸着する複数の第２吸着部とを有しており、該第２吸着部の先端が、前記板状体における前記第１吸着部の吸着部位から前記第２吸着部の吸着部位までの撓み量の範囲内で、前記第１吸着部の先端よりも高い位置に配置されていることを特徴とする板状体吸着装置。
【請求項２】
複数の前記第２吸着部の先端は、前記板状体の周縁部に沿って互いに等間隔状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の板状体吸着装置。
【請求項３】
前記吸着構造は、前記第１吸着部を下端に備えた第１吸気筒と、前記第２吸着部を下端に備えた複数の第２吸気筒と、両主面を貫通する３つ以上の貫通孔を備えた昇降板とを有しており、前記貫通孔のそれぞれに、前記第１吸気筒および複数の前記第２吸気筒のそれぞれが上下に移動可能な状態で保持されていることを特徴とする請求項１または２に記載の板状体吸着装置。
【請求項４】
前記吸着構造は、前記第１吸気筒を前記昇降板の下方へ向けて付勢する付勢手段をさらに有していることを特徴とする請求項３に記載の板状体吸着装置。
【請求項５】
前記第１吸着部および前記第２吸着部のそれぞれは、前記貫通孔の径よりも広い幅の部位を有していることを特徴とする請求項３または４に記載の板状体吸着装置。
【請求項６】
可撓性の板状体を複数枚積み上げた集積体の最も上に位置している前記板状体の上面を請求項１に記載の板状体吸着装置の前記吸着構造によって吸着して、該板状体を前記集積体から引き上げる板状体吸着方法であって、
前記板状体吸着装置の前記第１吸着部の先端によって前記板状体の前記上面の中央部を吸着する第１吸着工程と、
前記板状体吸着装置の前記第２吸着部によって吸引し、前記板状体の前記第１吸着工程における吸着部位よりも高い位置まで前記板状体を撓ませて、前記第２吸着部の先端で前記板状体の前記上面の他の部位を吸着する第２吸着工程とを含むことを特徴とする板状体吸着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ、太陽電池素子または液晶用ガラス基板などの可撓性の板状体が複数枚積まれた集積体から、最も上に位置している板状体を吸着して分離することが可能な板状体吸着装置および板状体吸着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
板状体である例えば太陽電池素子は、複数枚が積み上げられた集積体の状態で次工程の装置へ供給される。この際に、次工程の装置に設けられた吸着分離装置によって、集積体において最も上に位置している太陽電池素子が１枚ずつ取り出される。
【０００３】
一般に、板状体は各表面が高い平滑度に加工されている。このため、複数の板状体が積み上げられた状態では、互いに上下に位置している板状体において、相互に対向する各表面どうしが密着する。つまり、各表面に存在している微小な凹凸が相互に嵌合して、あるいは相互に接触して、各表面間には微小な密閉空間をもった状態（以下、微小セルという）がほぼ全面にわたって形成される。
【０００４】
このような状態で、複数枚の板状体が積まれた集積体のうち最も上に位置されている板状体（以下、上板状体という）を、その下に位置している板状体（以下、下板状体という）から順次に分離して吸着しようとするときに、上下に重なる各板状体の周縁部から中央部に向って前記した微小セルが徐々に大気に開放されるように分離しなければ、上板状体と下板状体との間に大きな吸着力が発生する。
【０００５】
大きな吸着力を発生させずに、上板状体を下板状体から円滑に吸着するためには、上板状体を下板状体に対して湾曲させた状態で上板状体を上昇させることによって、相互に吸着している上板状体と下板状体との間の吸着領域が周縁部から中央部に向って減少し、上板状体を下板状体から容易に分離することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３２１８４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、板状体を湾曲させてこれを集積体から分離する方法は、板状体を取り出す際の湾曲量を大きくすると、板状体の分離作業は確実に行えるが、変形応力の増大による板状体の破損が発生し易くなる。一方、上記湾曲量が小さいと板状体の破損は発生し難くなるが、板状体同士の密着状態からの剥離（分離）が充分ではなく、数枚重なったまま板状体が取り出されてしまうことがある。
【０００８】
したがって、集積体から板状体を破損させることなく１枚ずつ取り出すには、板状体の湾曲量の調整が必須であるが、これまでの方法・装置ではこの調整が煩雑になっていた。
【０００９】
本発明の目的は、上述した課題を解決すべくなされたものであり、簡便な構成・方法により、可撓性の板状体を複数枚積み上げた集積体から１枚の板状体を確実に吸着して分離することができるようにした板状体吸着装置および板状体吸着方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一形態に係る板状体吸着装置は、可撓性の板状体を複数枚積み上げた集積体の最も上に位置している前記板状体の上面を吸着構造によって吸着して、該板状体を前記集積体から引き上げる板状体吸着装置であって、前記吸着構造は、前記板状体の前記上面の中央部を先端で吸着する第１吸着部と、前記板状体の前記上面の他の複数部位を先端で吸着する複数の第２吸着部とを有しており、該第２吸着部の先端が、前記板状体における前記第１吸着部の吸着部位から前記第２吸着部の吸着部位までの撓み量の範囲内で、前記第１吸着部の先端よりも高い位置に配置されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の一形態に係る板状体吸着方法は、可撓性の板状体を複数枚積み上げた集積体の最も上に位置している前記板状体の上面を上記の板状体吸着装置の前記吸着構造によって吸着して、該板状体を前記集積体から引き上げる板状体吸着方法であって、前記板状体吸着装置の前記第１吸着部の先端によって前記板状体の前記上面の中央部を吸着する第１吸着工程と、前記板状体吸着装置の前記第２吸着部によって吸引し、前記板状体の前記第１吸着工程における吸着部位よりも高い位置まで前記板状体を撓ませて、前記第２吸着部の先端で前記板状体の前記上面の他の部位を吸着する第２吸着工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成の板状体吸着装置および板状体吸着方法によれば、きわめて簡便な構成および方法により、集積体の最上に位置している板状体の一部を湾曲させて、その板状体を集積体から効率よく破損させることなく分離させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一形態に係る板状体吸着装置の一部の一実施形態を模式的に説明する斜視図である。
【図２】図１に示す板状体吸着装置を構成する昇降板の下方からみた斜視図である。
【図３】本発明の一形態に係る板状体吸着装置を構成する吸着構造の一部を模式的に説明する断面図である。
【図４】本発明の一形態に係る板状体吸着装置を構成する吸着構造の一部を模式的に説明する断面図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明の一形態に係る板状体吸着装置を構成する吸着手段を模式的に説明する部分断面図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明の一形態に係る板状体吸着装置を構成する吸着手段を模式的に説明する部分断面図である。
【図７】本発明の一形態に係る板状体吸着装置の一部を模式的に説明する側面図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ本発明の一形態に係る板状体吸着方法の工程を模式的に説明する側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る板状体吸着装置および板状体吸着方法の一実施形態について、模式的に示した図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
＜板状体吸着装置＞
本実施形態の板状体吸着装置は、半導体ウエハ、太陽電池素子または液晶用ガラス基板などの可撓性の板状体の複数枚が積み上げられた集積体の最も上に位置している板状体の上面を第１吸着部および第２吸着部により吸着して、この板状体を集積体から分離する装置である。本実施形態では板状体として太陽電池素子を例にとり説明する。
【００１６】
まず、図１〜図４を用いて説明する。なお、図１における７ａは昇降板７の上面を示し、図２における７ｂは昇降板７の下面を示す。また、図３および図４はそれぞれ第１吸着部および第２吸着部を含む吸着構造の一部を示す拡大断面図である。
【００１７】
板状体分離装置Ｓは、板状体である太陽電池素子２０の上面の中央部を吸着するための第１吸着部である第１吸着パッド１を下端に備えた第１吸着筒３と、この第１吸着筒３の周囲に配置されており、太陽電池素子２０の上面の他の複数部位を吸着可能な複数の第２吸着部である第２吸着パッド２を備えた第２吸着筒４を有している。
【００１８】
ここで、第１吸着筒３および第２吸着筒４は、例えば、アルミニウムまたはその合金で構成された円筒状であり、この円筒の外径が約８ｍｍ、内径が約６ｍｍ、そして長さが約６０ｍｍである。また、これらはそれぞれ例えばアルミニウムまたはその合金等で構成された、例えば、厚さが２〜３ｍｍ程度、大きさ１６０ｍｍ×１６０ｍｍ程度の正方形板または６０ｍｍ×１６０ｍｍ程度の長方形板の昇降板７に保持されている。
【００１９】
第１吸着筒３および第２吸着筒４は、それぞれ昇降板７に設けられた貫通孔７ｃに挿入されており、第１吸着筒３および第２吸着筒４のそれぞれが貫通孔７ｃ内を摺動可能としている。
【００２０】
図３および図４に示すように、第１吸着筒３および第２吸着筒４のそれぞれの下端部の外周部には、第１吸着パッド１および第２吸着パッド２が装着されている。第１吸着パッド１および第２吸着パッド２のそれぞれの上部には、貫通孔７ｃの内径よりも広い幅（例えば外径が約１０ｍｍの円筒状）の取付部１ａおよび取付部２ａがあり、さらにその下方が円錐台状の末広がり部になっている。この末広がり部は、例えば、蛇腹状のニトリルゴム等の耐磨耗性に優れた弾性材料で構成されている。
【００２１】
また、第１吸着筒３および第２吸着筒４のそれぞれの上端部には、アルミニウムまたはその合金からなり、外径約２５ｍｍのリング状の第１ストッパ５および第２ストッパ６が取付けられている。
【００２２】
このような構成により、第１吸着筒３および第２吸着筒４のそれぞれは、それらの下方向の過度の動きが第１ストッパ５および第２ストッパ６により禁止される。一方、第１吸着筒３および第２吸着筒４のそれぞれは、それらの上方向の過度の動きが第１吸着パッド１および第２吸着パッド２により禁止される。
【００２３】
本実施形態では、平面視した状態で第１吸着パッド１が昇降板７の中央部に１つ設けられ、第２吸着パッド２が第１吸着パッド１の周囲に４つ、太陽電池素子２０の周縁部に沿って互いに等間隔状に配置されている。そして、両主面を貫通する５つの貫通孔７ｃを備えた昇降板７において、貫通孔７ｃのそれぞれには、第１吸気筒３および４つの第２吸気筒４のそれぞれが上下に移動可能な状態で保持されている。なお、昇降板７の両主面を貫通する貫通孔７ｃは３つ以上あればよく、これらの貫通孔７ｃのそれぞれに、第１吸気筒３および複数の第２吸気筒４のそれぞれが上下に移動可能な状態で保持されていればよい。
【００２４】
第１吸着筒３には、第１吸気筒３を昇降板７の下方へ向けて付勢する付勢手段を有している。本実施形態では、この付勢手段として昇降板７の下面と、第１吸着パッド１における第１吸着筒３の先端への取付部１ａとの間に介在させた圧縮バネ８を用いている。この圧縮バネ８の押圧力は太陽電池素子２０の破壊強度の限界荷重程度以下になるようなものが選ばれる。
【００２５】
なお、この付勢手段は圧縮バネ８に限定されるものではなく、第１吸気筒３を昇降板７の下方へ向けて付勢するものであればよく、例えば周知の油圧機構を適宜に利用したものでもよい。
【００２６】
また、第１吸着パッド１および第２吸着パッド２は、板状体を吸着できるものであればよく、上記の形状、材質およびサイズ等に限定されず、適宜変更が可能である。また、第１吸着筒３および第２吸着筒４は筒状であればよく、円筒状に限定されず、そのサイズ、材質等も上記に限定されず、適宜変更が可能である。
【００２７】
また、第１吸着パッド１は、安定的な吸着を実現させるために、太陽電池素子２０の中央部を吸着することが望ましい。また、また、第２吸着パッド２の個数は複数であればよいが、複数の第２吸着パッド２の先端は太陽電池素子２０の周縁部に沿って互いに等間隔状に配置されているとよい。あるいは、複数の第２吸着パッド２の先端は第１吸着パッド１の先端部を中心とした場合の円周上に配置されているとよい。これらの態様により、太陽電池素子２０をバランスよく吸着できるので、太陽電池素子２０をより安定的に吸着することが可能である。
【００２８】
次に、第１吸着筒３および第２吸着筒４、ならびに第１ストッパ５および第２ストッパ６の変形例について説明する。図５（ａ），（ｂ）に示すように、第１吸着筒３および第２吸着筒４の上部側に第１雄ネジ９および第２雄ネジ１０が設けられている。この第１雄ネジ９および第２雄ネジ１０に対して、第１ストッパ５および第２ストッパ６の内側面が不図示の第１雌ネジおよび第２雌ネジとなっており、これらネジどうしの結合により、第１吸着筒３および第２吸着筒４が、昇降板７に対して任意の上下位置に固定することができる。この構成により、板状体の材質（破損しない程度の許容撓み量）に応じて、第１吸着筒３および第２吸着筒４の上下位置の差異（図７における、第１吸着パッド１および第２吸着パッド２の先端の上下位置の高さの差ｈ）を調整することができる。
【００２９】
また、図６（ａ），（ｂ）に示すように、第１ストッパ５および第２ストッパ６の外周部のそれぞれには、各ストッパの内側に貫通する第１ネジ孔５ａおよび第２ネジ孔６ａが設けられている。そして、これら第１ネジ孔５ａおよび第２ネジ孔６ａには、固定用の第１止めネジ１１および第２止めネジ１２を第１吸着筒３および第２吸着筒４のそれぞれの外周面に到達するように螺着している。この構成によっても、第１吸着筒３および第２吸着筒４の昇降板７に対する上下位置の差異（図７における、第１吸着パッド１および第２吸着パッド２の先端の上下位置の高さの差ｈ）を調整することができる。なお、第１止めネジ１１および第２止めネジ１２は、第１ストッパ５および第２ストッパ６と同質材料で構成される。
【００３０】
第１吸着パッド１および第２吸着パッド２は、太陽電池素子２０の上面と接触する部分であるので、太陽電池素子２０の上面と当接する際の衝撃を緩和するために、上記したニトリルゴムの他に、弾性体でありかつ耐磨耗性に優れた例えばシリコンゴムまたはフッ素ゴムが好適に用いられる。第１吸着パッド１および第２吸着パッド２の形状は、第１吸着筒３および第２吸着筒４のそれぞれの横断面積に比べて太陽電池素子２０の上面との当接面が大きくなるように設計されていればよいが、好ましくは、第１吸着筒３および第２吸着筒４との接続面から板状体との当接面に向かうにしたがって、その断面積が漸次大きくなるように設計されるとよい。このため、下方に末広がりとなった、例えば、円錐台状または角錐台状などにする。例えば、図３および図４に示すように、第１吸着筒３および第２吸着筒４との接続面から所定の断面位置まで（取付部１ａおよび取付部２ａ）は断面積が一定であり、その断面位置から板状体の当接面に近づくにしたがって断面積が大きくなる構造にしている。
【００３１】
第１吸着筒３および第２吸着筒４のそれぞれには、空気を不図示の真空ポンプで吸引するようにしているので、第１吸着パッド１および第２吸着パッド２により太陽電池素子２０を吸着することができる。
【００３２】
昇降板７は、不図示の移動機構（Ｘ−Ｙロボット）によりＸ−Ｙ方向へ移動させられ、不図示の昇降機構により上下方向（Ｚ方向）へ移動させられる。この昇降機構は例えばエアシリンダ等を備えており、エアシリンダのピストンに金具等で固定されて、高さ方向に約３０ｍｍ程度のストロークを持たせている。このエアシリンダと昇降板７がひとつのユニットを構成して、Ｘ−Ｙロボットのアームを構成している。エアシリンダの上下（Ｚ）方向移動およびＸ−ＹロボットによるＸ−Ｙ方向の移動等がコンピュータ制御されることにより、昇降板７の移動が実現する。
【００３３】
以上により、本実施形態の太陽電池素子を吸着する吸着構造は、板状体である太陽電池素子２０の上面の中央部を先端で吸着する第１吸着部である第１吸着パッド１と、太陽電池素子の上面の他の複数部位を先端で吸着する複数の第２吸着パッド２とを有しており、第２吸着パッド２の先端が、太陽電池素子における第１吸着パッド１の吸着部位から第２吸着パッド２の吸着部位までの撓み量の範囲内で、第１吸着パッド１の先端よりも高い位置に配置されているので、簡便な構成により、可撓性の太陽電池素子２０を複数枚積み上げた集積体から１枚の太陽電池素子２０を確実に吸着して破損することなく分離することができる。
【００３４】
＜板状体吸着方法＞
次に、本実施形態の板状体吸着方法について説明する。
【００３５】
以下に、太陽電池素子２０を複数枚積み上げた集積体の最も上に位置している太陽電池素子２０の上面を上記の板状体吸着装置Ｓの吸着構造によって吸着して、太陽電池素子２０を集積体から引き上げる板状体吸着方法について図８を参照しながら説明する。
【００３６】
図８（ａ）に示すように、不図示の移動機構により所定位置に静止されていた昇降板７が、待機台４０に載せられている太陽電池素子２０を複数枚積み上げた集積体３０の上方位置へ移動させられる。このとき、第１吸着パッド１および第２吸着パッド２、ならびに、第１吸着筒３および第２吸着筒４は、これらの自重により昇降板７の下方に垂下した状態にある。
【００３７】
次いで、昇降板７を上下動させる不図示の昇降機構により昇降板７が下降する。第１吸着パッド１および第２吸着パッド２は、昇降板７とともに下降し、まず第１吸着パッド１が集積体３０の最も上に位置している太陽電池素子２０の上面に接触する。その後、図８（ｂ）に示すように、昇降板７がさらに下降し、昇降板７の下降が停止させられる。この停止のタイミングは装置全体の制御を行うコンピュータが決定する。
【００３８】
昇降板７の下降が停止すると、第１吸着パッド１および第２吸着パッドの内部の空気が吸引され、集積体３０の最も上に位置している太陽電池素子２０の１枚が真空吸着される（第１吸着工程）。なお、このときの太陽電池素子２０の空気の吸引による吸着は第１吸着パッド１のみの吸着でもよいし、第１吸着パッド１および第２吸着パッド２により太陽電池素子２０を同時に吸引させて吸着するようにしてもよい。
【００３９】
その後、真空吸着したまま昇降板７が上昇すると、図８（ｃ）に示すように、まず太陽電池素子２０の周縁部を吸着した第２吸着パッド２の先端が太陽電池素子２０の周縁部を持ち上げる。このとき、太陽電池素子２０の一部が集積体３０の２番目に位置している太陽電池素子からめくれ上がる。すなわち、太陽電池素子２０の上面における周縁部を第２
吸着パッド２によって吸引し続け、吸着した太陽電池素子２０の前記第１吸着工程における吸着部位よりも高い位置まで太陽電池素子２０を撓ませて、第２吸着パッド２の先端で第１吸着パッド１で吸着した太陽電池素子２０の上面の中央部以外である他の部位を吸着することにより、太陽電池素子２０の周縁部が集積体３０の上から２番面に位置している太陽電池素子からめくれ上がる（第２吸着工程）。
【００４０】
ここで、太陽電池素子２０の上面における中央部については、圧縮バネ８の昇降板７の下方への付勢圧により昇降板７が第１ストッパ５と当接するまでは上昇しない。これにより、集積体の最も上に位置している太陽電池素子２０は、凹状に湾曲することになり、太陽電池素子２０の周縁部からその下に位置している太陽電池素子から離間する。
【００４１】
その後、図８（ｄ）に示すように、昇降板７がさらに上昇することにより、太陽電池素子２０の中央部においてもその下に位置している太陽電池素子から離間して、集積体３０から太陽電池素子２０が完全に分離される。
【００４２】
このようにして、太陽電池素子２０とその下に位置している太陽電池素子との間が負圧にならずに、太陽電子素子の２枚取りミスの発生を抑制することができる。
【００４３】
以上により、本実施形態の板状体吸着方法は、板状体吸着装置Ｓの第１吸着パッド１の先端によって太陽電池素子２０上面の中央部を吸着する第１吸着工程と、板状体吸着装置Ｓの第２吸着パッド２によって吸引し、太陽電池素子２０の前記第１吸着工程における吸着部位よりも高い位置まで太陽電池素子２０を撓ませて、第２吸着パッド２の先端で太陽電池素子２０の上面の他の部位を吸着する第２吸着工程とを含むことにより、簡便な方法により、可撓性の太陽電池素子２０を複数枚積み上げた集積体から１枚の太陽電池素子２０を確実に吸着して破損することなく分離することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１    ：第１吸着パッド（第１吸着部）
２    ：第２吸着パッド（第２吸着部）
３    ：第１吸着筒
４    ：第２吸着筒
５    ：第１ストッパ
６    ：第２ストッパ
７    ：昇降板
８    ：圧縮バネ（付勢手段）
９    ：第１雄ネジ
１０  ：第２雄ネジ
１１  ：第１止めネジ
１２  ：第２止めネジ
２０  ：太陽電池素子（板状体）
３０  ：集積体
４０  ：待機台
Ｓ    ：板状体吸着装置
【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】
2012131622.tif 000009
【図８】
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