(57)【要約】【課題】ワークを振動板の上方で位置決めするために要する時間を短くすることが可能なワークの非接触保持装置を提供する。【解決手段】ワークの非接触保持装置１は、超音波浮揚装置１０と、ワーク８０よりも下方に吸気口２１を配置し、吸気口２１から吸気を行うことで、吸気口２１の真上を覆うワーク８０に対して吸気口２１に引き付ける吸引力を作用させる吸引装置２０と、を備え、ワーク８０が目標位置Ｐに保持されたときのワーク８０の振動板対向面８０ａと一致する領域をワーク保持領域とし、吸気口２１は、複数設けられ、かつ、上方から見て、当該ワーク保持領域の外周縁に沿って所定の間隔ｄ１・ｄ２・・・を空けて配列される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子の振動が伝達されて振動する振動板の上方に、板状のワークを目標位置に浮かせて非接触で保持する超音波浮揚装置と、
前記ワークよりも下方に吸気口を配置し、前記吸気口から吸気を行うことで、前記吸気口の真上を覆う前記ワークに対して前記吸気口に引き付ける吸引力を作用させる吸引装置と、を備え、
前記ワークが目標位置に保持されたときの前記ワークの振動板対向面と一致する領域をワーク保持領域とし、
前記吸気口は、複数設けられ、かつ、上方から見て、当該ワーク保持領域の外周縁に沿って所定の間隔を空けて配列されることを特徴とする、
ワークの非接触保持装置。
【請求項２】
前記ワークの振動板対向面は、前記振動板の上面に一致もしくは略一致し、又は、前記振動板の上面に包含される形状を有することを特徴とする、
請求項１に記載のワークの非接触保持装置。
【請求項３】
前記振動板は、その上面が真円形状であり、前記振動子の振動が前記振動板の中心に伝達されてその上面に同心円状の振動の腹節が生じるものであり、
上方から見たときの前記ワークの外周縁は、前記振動板の上面に生じる節のうちのいずれか一つの節に略一致する形状を有することを特徴とする、
請求項１又は請求項２に記載のワークの非接触保持装置。
【請求項４】
前記吸気口は、その内壁面が上方から見て前記ワーク保持領域の外周縁に内接又は略外接し、かつ、ワークと接触しない所定の距離を隔てた位置に設置されることを特徴とする、
請求項１〜３のいずれか一項に記載のワークの非接触保持装置。
【請求項５】
前記吸気口は、八個又は十六個設けられ、上方から見て、前記ワーク保持領域の外周縁に沿って等しい間隔を空けて配列されることを特徴とする、
請求項１〜４のいずれか一項に記載のワークの非接触保持装置。
【請求項６】
前記吸気口は、その径が１．２ｍｍであることを特徴とする、
請求項１〜５のいずれか一項に記載のワークの非接触保持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの非接触保持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
振動子の振動が伝達されて振動する振動板の上方に、板状のワークを浮かせて非接触で保持するワークの非接触保持装置は公知である（例えば、特許文献１）。
特許文献１には、振動板の外形寸法とウェハの外形寸法とを一致させる技術が開示されている。
【０００３】
本件発明者は、特許文献１に開示されるように、振動板の外形寸法とウェハの外形寸法とを一致させ、振動子の振動が伝達されて振動する振動板の上方に、板状のワークを浮かせて非接触で保持するワークの非接触保持装置を試作し、その性能評価を行った。
特許文献１に記載の装置においては、ワークが振動板の上方に配置されると、ワークは振動板に対して平行に揺動し続けた。その後、ワークの揺動が収まり、ワークが振動板に対して位置決めされた。しかし、ワークの揺動が収まるまでに約３分もかかることが確認された。これにより、例えば、半導体ウェハの非接触式のアライナーなどに適用するにあたり、満足のいく性能が得られなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−６３９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、ワークを振動板の上方で位置決めするために要する時間を短くすることが可能なワークの非接触保持装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、
振動子の振動が伝達されて振動する振動板の上方に、板状のワークを目標位置に浮かせて非接触で保持する超音波浮揚装置と、
前記ワークよりも下方に吸気口を配置し、前記吸気口から吸気を行うことで、前記吸気口の真上を覆う前記ワークに対して前記吸気口に引き付ける吸引力を作用させる吸引装置と、を備え、
前記ワークが目標位置に保持されたときの前記ワークの振動板対向面と一致する領域をワーク保持領域とし、
前記吸気口は、複数設けられ、かつ、上方から見て、当該ワーク保持領域の外周縁に沿って所定の間隔を空けて配列される。
【０００７】
第２の発明においては、
前記ワークの振動板対向面は、前記振動板の上面に一致もしくは略一致し、又は、前記振動板の上面に包含される形状を有する。
【０００８】
第３の発明においては、
前記振動板は、その上面が真円形状であり、前記振動子の振動が前記振動板の中心に伝達されてその上面に同心円状の振動の腹節が生じるものであり、
上方から見たときの前記ワークの外周縁は、前記振動板の上面に生じる節のうちのいずれか一つの節に略一致する形状を有する。
【０００９】
第４の発明においては、
前記吸気口は、その内壁面が上方から見て前記ワーク保持領域の外周縁に内接又は略外接し、かつ、ワークと接触しない所定の距離を隔てた位置に設置される。
【００１０】
第５の発明においては、
前記吸気口は、八個又は十六個設けられ、上方から見て、前記ワーク保持領域の外周縁に沿って等しい間隔を空けて配列される。
【００１１】
第６の発明においては、
前記吸気口は、その径が１．２ｍｍである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１３】
第１の発明によれば、上方から見て、全ての吸気口を囲む環状の境界線を画定し、ワークが境界線の外側へ逃げようとしたときに、吸引力によりワークを振動板に対して傾けることによって、ワークを境界線の内側に戻すことができる。これにより、ワークが境界線の外側へ逃げることを防止でき、ワークの揺動範囲を制限できる。その結果、ワークを振動板の上方で位置決めするために要する時間を短くすることができる。
【００１４】
第２の発明によれば、振動板の上面の上方でワークを浮かせて非接触で位置決めすることが可能となる。
【００１５】
第３発明によれば、上方から見て、ワークは、その外周縁が、振動板に生じる節（外周縁と同形状の節）と重なる位置で、非接触で保持される。
【００１６】
第４の発明によれば、ワークが、ワーク保持領域において吸気口に接触しないで保持される。
【００１７】
第５発明によれば、ワークを振動板の上方で位置決めするために要する時間を短くすることができ、かつ、ワークの位置決め精度を向上させることができる。
【００１８】
第６発明によれば、ワークを振動板の上方で位置決めするために要する時間を短くすることができ、かつ、ワークの位置決め精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ワークの非接触保持装置を示す概略構成図。
【図２】（ａ）図１のワークと振動板を上方から見た図、（ｂ）ワークの外周縁と振動板に生じる節との形状を比較した上面図。
【図３】（ａ）〜（ｃ）吸気口の配置箇所の一例を示す上面図。
【図４】（ａ）〜（ｃ）ワークの揺動範囲が規制される原理を示す側面断面図。
【図５】（ａ）〜（ｃ）ワークの揺動範囲が規制される原理を示す側面断面図。
【図６】（ａ）〜（ｃ）ワークの揺動範囲が規制される原理を示す側面断面図。
【図７】吸気口を囲む境界線を示す上面図。
【図８】吸気口を囲む境界線を示す上面図。
【図９】吸気口を囲む境界線を示す上面図。
【図１０】吸気口の間隔を示す上面図。
【図１１】吸気口の変形例を示す上面図。
【図１２】（ａ）〜（ｄ）実験結果を示す図。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）実験に用いられるワークと振動板を示す側面断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１に示すように、ワークの非接触保持装置１は、超音波浮揚装置１０と、吸引装置２０とを備えている。
【００２１】
まず、超音波浮揚装置１０について説明する。
【００２２】
図１に示すように、超音波浮揚装置１０は、積層された複数（本実施形態では３枚）のリング状の圧電素子（ピエゾ素子）１１と、該圧電素子１１の両側からボルト締めされた円筒状の金属製のブロック１２とを有して構成される、所謂ボルト締めランジュバンタイプの超音波振動子１３と、を有している。また、各圧電素子１１には、高周波電源が接続されており、該高周波電源から高周波電圧が印加されることにより、圧電素子１１が、超音波振動を発生する。すなわち、振動子１３は、特許請求の範囲に記載の振動子として機能する。
【００２３】
振動子１３の一端には、該振動子１３が発生した超音波振動を増幅して伝達する金属性の部材である段付複合ホーン（以下、単に「ホーン」という）１６が接続されている。ホーン１６は、その一端が振動子１３と接合される円柱部１４と、該円柱部１４と一体的に形成され、超音波振動を増幅する中実の略円錐状（指数形）の増幅部１５とを含んで構成されている。ホーン１６の増幅部１５の先端には、ホーン１６と連動して振動する金属性の円盤状の振動板１７が溶接あるいは螺子などで連結されている。なお、振動子１３、ホーン１６、及び振動板１７は、それぞれの中心軸が一致するように接続されている。
【００２４】
超音波浮揚装置１０は、超音波振動により振動板１７の上面１７ａの上方に板状のワーク８０を浮かせて非接触で保持する装置である。振動板１７の上面１７ａは、超音波浮揚装置１０によりワーク８０が振動板１７の上方に浮かされるときに、ワーク８０と対向する面である。
ワーク８０は、円盤状の板であり、一方の盤面（振動板対向面）８０ａが振動板１７の上面１７ａに対向しており、その他方の盤面８０ｂが上方を向いている。ワーク８０は、例えば、半導体のウェハ、太陽電池のウェハ等である。なお、本実施形態のワーク８０は、円盤状の板であるが、本発明はこれに限定されず、多角形状の板や、Ｒ形状を含む板であってもよい。ここで、ワーク８０が目標位置Ｐで静止したときにその盤面（振動板対向面）８０ａが存在している領域をワーク保持領域として定義する。
【００２５】
図１及び図２（ａ）に示すように、ワーク８０の振動板対向面８０ａは、振動板１７の上面１７ａよりも小さく、振動板１７の上面１７ａに包含される形状を有する。
図２（ｂ）に示すように、振動板１７は、その上面１７ａが真円形状であり、振動子１３の振動が振動板１７の中心に伝達されてその上面１７ａに同心円状の振動の腹節が生じる。なお、図２（ｂ）において、実線の太線の円が腹であり、点線の太線の円が節である。
上方から見たときのワーク８０の外周縁８１は、振動板１７の上面１７ａに生じる節のうちのいずれか一つの節Ｎに一致する形状を有する（ワーク＝節）。
【００２６】
なお、ワーク８０の振動板対向面８０ａは、振動板１７の上面１７ａに一致（略一致も含む）する形状を有するように構成してもよい（ワーク＝振動板の外形）。この場合、ワーク８０の振動板対向面８０ａが、振動板１７の上面１７ａに一致しているか否かを判断するときには、後述する吸気口２１の存在は考慮されない。従って、ワーク８０の振動板対向面８０ａと、振動板１７の上面１７ａとを比較して、吸気口２１の箇所（吸気口２１を設置するために加工された箇所）のみが異なっており、他は一致（又は略一致）しているときには、ワーク８０の振動板対向面８０ａが、振動板１７の上面１７ａに一致していることとなる。
【００２７】
超音波浮揚装置１０の動作について説明する。
図１に示すように、振動子１３を構成する圧電素子１１に高周波電圧が印加されると、印加電圧の周波数に応じた周波数の超音波振動が発生する。この超音波振動は、ホーン１６に入力されてホーン１６中を軸方向に伝播されるとともに、増幅部１５で増幅される。増幅された超音波振動は、振動板１７に入力され、振動板１７に超音波振動を生じさせる。このとき、振動板１７の上面１７ａには、同心円状の振動の腹節が生じる。振動板１７が超音波振動することにより、ワーク８０との間にスクイーズ空気膜が生成される。その結果、超音波スクイーズ効果が生じ、ワーク８０に対する浮揚力（ワーク８０を振動板１７の上面１７ａから離間させる力）が発生する。これにより、ワーク８０は、振動板１７の上面１７ａの上方に浮いた状態になる。
そして、ワーク８０は、振動板１７に対して浮いている状態で、振動板１７の上面１７ａに対して平行に揺動する。そして、ワーク８０は、揺動範囲を徐々に狭めていき、最終的に所定位置Ｐ（又は所定位置Ｐから多少ずれた位置）で停止する。その結果、ワーク８０が、振動板１７に対して非接触で保持された状態（位置決めされた状態）になる。
【００２８】
ワーク８０の形状に関して、上記したワーク＝節である場合、前記所定位置（前記目標位置）Ｐは、上方から見て、ワーク８０の外周縁８１が、外周縁８１と同形状の節Ｎと重なる位置である（図２（ｂ）参照）。
【００２９】
また、ワーク８０の形状に関して、上記したワーク＝振動板の外形である場合、前記所定位置Ｐは、上方から見て、ワーク８０の振動板対向面８０ａが振動板１７の上面１７ａと一致するように重なる位置である。
【００３０】
次に、吸引装置２０について説明する。
【００３１】
図１に示すように、吸引装置２０は、吸気口２１と、本体部２２と、を有している。
【００３２】
振動板１７には板厚方向（上下方向）に貫通する貫通孔２３が形成されている。貫通孔２３は、振動板１７の上面１７ａで開口して、吸気口２１を形成している。すなわち、吸気口２１が、振動板１７の上面１７ａに形成されている。
吸気口２１は、超音波浮揚装置１０により非接触で保持されたワーク８０よりも下方に配置される。
本実施形態の吸気口２１は、上方から見て円形状であるが、本発明はこれに限定されず、例えば、四角形等の多角形状であってもよい。また、ワーク８０の外形に沿った円弧状の長穴であってもよい。
【００３３】
吸気口２１は、貫通孔２３及びホース２４を介して本体部２２に接続されている。本体部２２は、吸気口２１から上方の空気を貫通孔２３及びホース２４を介して吸引し、外部に排気する。
【００３４】
吸気口２１は、上向きに設けられており、その真上の空気を吸引する。これにより、ワーク８０が吸気口２１の真上を覆うとき、ワーク８０に対して吸気口２１に引き付ける吸引力Ｘが作用する。詳細には、ワーク８０における吸気口２１の真上に存在する部分に対して、吸気口２１に引き付ける吸引力Ｘが作用する。
吸気口２１は、ワーク８０と接触しない所定の距離を隔てた位置に設置される。前記所定の距離は、ワーク８０の振動板対向面８０ａが、前記ワーク保持領域に存在しているときに吸気口２１に接触しないような距離である。
【００３５】
吸気口２１は、上方から見て、所定位置Ｐに存在するワーク８０の縁部（前記ワーク保持領域の縁部）に配置される。
ワーク８０の縁部とは、上方から見て、（ｉ）吸気口２１が、ワーク８０の外周縁８１（前記ワーク保持領域の外周縁）で分割される位置（図３（ａ）参照）、（ｉｉ）吸気口２１の内壁面が、ワーク８０の外周縁８１（前記ワーク保持領域の外周縁）に外接する位置（図３（ｂ）参照）、及び（ｉｉｉ）吸気口２１の内壁面が、ワーク８０の外周縁８１（前記ワーク保持領域の外周縁）に内接する位置（図３（ｃ）参照）のことである。
なお、（ｉ）吸気口２１がワーク８０の外周縁８１で分割されている状態とは、上方から見て、吸気口２１の一部が所定位置Ｐにあるワーク８０の外周縁８１の外側に存在し、吸気口２１の残部が所定位置Ｐにあるワーク８０の外周縁８１の内側に存在している状態である（図３（ａ）参照）。また、本実施形態では、上方から見たとき、所定位置Ｐに存在するワーク８０の外周縁８１と、前記ワーク保持領域の外周縁とが一致していることとする。
【００３６】
以下では、ワーク８０の揺動範囲が規制される原理について説明する。
【００３７】
まず、（ｉ）吸気口２１がワーク８０の外周縁８１で分割されている場合について説明する。
図４（ａ）に示すように、ワーク８０が左右両側の吸気口２１・２１の中央に配置されている場合は、ワーク８０が安定した状態になり、ワーク８０が振動板１７の上面１７ａに対して平行な状態になる。
図４（ａ）の状態から、ワーク８０が、左方に移動し、左側の吸気口２１の真上がワーク８０で覆われた状態になった場合は、ワーク８０の左端部が吸引力Ｘにより左側の吸気口２１に引き付けられて、ワーク８０が振動板１７の上面１７ａに対して傾いた状態になる（図４（ｂ）参照）。その結果、左側の吸気口２１と、ワーク８０の左端部との間の空気の圧力が高くなり、ワーク８０と振動板１７との間で左右に圧力差が生じる。
これにより、ワーク８０は圧力の低い方（右方）へ力Ｙを受け、右方へ戻される（図４（ｂ）参照）。ワーク８０は、右方へ戻されて、前記圧力差が解消されると、振動板１７に対して平行な状態に戻る（図４（ｃ）参照）。
図４（ａ）の状態からワーク８０が右方に移動する場合についても、同様の原理が成り立つ。従って、ワーク８０は、右方に移動して、左側の吸気口２１の真上を覆うと、左側の吸気口２１からの吸引力により振動板１７に対して傾いた状態になり、左方へ戻される。ワーク８０は、左方へ戻されて、前記圧力差が解消されると、振動板１７に対して平行な状態に戻る。
以上のように、ワーク８０は、左右両側の吸気口２１・２１の外側に逃げようとしたときに、吸気口２１・２１からの吸引力により振動板１７に対して傾けられることによって吸気口２１・２１の内側に戻される。これにより、ワーク８０の左右方向の揺動範囲が、左右両側の吸気口２１・２１の両端部の間の範囲Ｓ１に画定される（図４（ｃ）参照）。
【００３８】
（ｉｉ）吸気口２１の内壁面がワーク８０の外周縁８１に外接する場合についても、上記（ｉ）のときと同様の原理が成り立つ（図５（ａ）〜図５（ｃ）参照）。従って、ワーク８０の左右方向の揺動範囲が、左右両側の吸気口２１・２１の両端部の間の範囲Ｓ２に画定される（図５（ｃ）参照）。
【００３９】
（ｉｉｉ）吸気口２１の内壁面がワーク８０の外周縁８１に内接する場合についても、上記（ｉ）のときと同様の原理が成り立つ（図６（ａ）〜図６（ｃ）参照）。従って、ワーク８０の左右方向の揺動範囲が、左右両側の吸気口２１・２１の両端部の間の範囲Ｓ３に画定される（図６（ｃ）参照）。
なお、上記（ｉｉｉ）の場合は、ワーク８０が少しでも左右にずれると、振動板１７に対して傾いて元の位置に戻される。これにより、上記（ｉ）及び（ｉｉ）の場合に比べて、ワーク８０の揺動範囲がより狭くなる（図４（ｃ）、図５（ｃ）、及び図６（ｃ）参照）。
【００４０】
以下では、吸気口２１の配置について説明する。
【００４１】
吸気口２１は、複数（好ましくは、三個以上）設けられる。本実施形態では、八個の吸気口２１が設けられている。
【００４２】
図７は、（ｉ）吸気口２１がワーク８０の外周縁８１で分割される位置に設けられるときの、吸気口２１の配置を示している。
図８は、（ｉｉ）吸気口２１の内壁面（内周面）がワーク８０の外周縁８１に外接する位置に設けられるときの、吸気口２１の配置を示している。
図９は、（ｉｉｉ）吸気口２１の内壁面（内周面）がワーク８０の外周縁８１に内接する位置に設けられるときの、吸気口２１の配置を示している。
【００４３】
図７〜図９には、上方から見て、全ての吸気口２１を囲む環状の境界線Ｌ１・Ｌ２・Ｌ３が記載されている。境界線Ｌ１・Ｌ２・Ｌ３には、上方から見て、全ての吸気口２１の内壁面が内接している。また、境界線Ｌ１・Ｌ２・Ｌ３は、振動板１７の上面１７ａの上方に仮想的に設定される。吸引装置２０は、ワーク８０が揺動して境界線Ｌ１・Ｌ２・Ｌ３の外側に逃げようとしたとき、前記吸引力によりワーク８０を振動板１７に対して傾けることによって、ワーク８０と振動板１７との間で圧力差を生じさせて、ワーク８０を境界線Ｌ１・Ｌ２・Ｌ３の内側へ戻す。このとき、図４（ａ）〜図６（ｃ）に示した原理に基づいて、ワーク８０が境界線Ｌ１・Ｌ２・Ｌ３の内側へ戻される。これにより、ワーク８０が境界線Ｌ１・Ｌ２・Ｌ３の外側へ逃げることを防止でき、ワーク８０の揺動範囲を制限できる。
【００４４】
図１０に示すように、吸気口２１・２１・・・は、上方から見て、所定位置Ｐに存在するワーク８０の外周縁８１に沿って（前記ワーク保持領域の外周縁に沿って）、所定の間隔ｄ１・ｄ２・・・を空けて配列される。
所定の間隔ｄ１・ｄ２・・・は、境界線Ｌ１・Ｌ２・Ｌ３を画定して、ワーク８０の揺動範囲を制限する観点から設定される。
また、所定の間隔ｄ１・ｄ２・・・は、ワーク８０を所定位置Ｐで安定的に保持する観点からも設定される。これは、例えば、吸気口２１・２１・・・が一箇所にかたまって配置されたとすると、ワーク８０の下方では、吸気口２１・２１・・・に向かう空気流が偏った箇所で発生してしまう。これにより、ワーク８０が不安定な状態になってしまうからである。
従って、吸気口２１・２１・・・が、上方から見て前記ワーク保持領域の外周縁に沿ってバランスよく配置されるように、吸気口２１・２１・・・の間隔ｄ１・ｄ２・・・が設定される。
本実施形態では、各間隔ｄ１・ｄ２・・・が互いに等しい。これにより、吸気口２１・２１・・・が、上方から見て、前記ワーク保持領域の外周縁に沿って等しい間隔を空けて配列される（ｄ１＝ｄ２＝ｄ３・・・）。
【００４５】
以上のように、吸気口２１・２１・・・が、上方から見て、前記ワーク保持領域の外周縁に沿って所定の間隔ｄ１・ｄ２・・・を空けて配列される。
これにより、吸引装置２０は、上方から見て、全ての吸気口２１・２１・・・を囲む環状の境界線Ｌ１・Ｌ２・Ｌ３を画定し、ワーク８０が境界線Ｌ１・Ｌ２・Ｌ３の外側へ逃げようとしたときに、前記吸引力によりワーク８０を振動板１７に対して傾けることによって、ワーク８０を境界線Ｌ１・Ｌ２・Ｌ３の内側に戻すことができる（図７〜図９参照）。これにより、ワーク８０が境界線Ｌ１・Ｌ２・Ｌ３の外側へ逃げることを防止でき、ワーク８０の揺動範囲を制限できる。その結果、ワーク８０を振動板１７の上方で位置決めするために要する時間を短くすることができる。
【００４６】
なお、本実施形態では、振動板１７に貫通孔２３を形成して、振動板１７の上面１７ａに吸気口２１を形成したが、本発明はこれに限定されず、振動板１７の外周部を内側に陥没させて、陥没させた箇所にノズル２５を配置し、ノズル２５の先端に吸気口２１を形成してもよい（図１１参照）。すなわち、吸気口２１を、振動板１７とは別部材で構成してもよい。
【００４７】
以下では、非接触保持装置１の実機を用いた実験結果について説明する。
【００４８】
本件発明者は、非接触保持装置１を用いてワーク８０の位置決めを行い、（α）位置決め精度と、（β）整定時間と、を測定した。
（α）は、ワーク８０が非接触保持装置１により振動板１７に対して非接触で位置決めされたときの、所定位置Ｐに対するワーク８０の位置ずれ量である。この位置ずれ量は、振動板１７の上面１７ａに平行な方向（水平方向）の目標位置Ｐからのずれ量である。
（β）は、ワーク８０が位置決め開始からほぼ静止して前記位置ずれ量に収まるまでに要した時間（整定時間）である。ここで、位置決め開始位置は、目標位置Ｐから５ｍｍ離れた位置とした。
【００４９】
まず、本件発明者は、吸引装置２０を用いず、超音波浮揚装置１０のみを用いて実験を行った。すなわち、本件発明者は、吸気口２１及び貫通孔２３が形成されていない振動板１７を用いて実験を行った。従って、この実験では、ワーク８０が、超音波浮揚装置１０の超音波振動のみによって位置決めされることになる。
本件発明者は、（ａ）ワーク８０の振動板対向面８０ａが振動板１７の上面１７ａに一致する構成（ワーク＝振動板の外形）と、（ｂ）上方から見たときのワーク８０の外周縁８１が、振動板１７の上面１７ａに生じる節のうちのいずれか一つの節に一致する構成（ワーク＝節）と、についてそれぞれ実験を行った。
図１２（ａ）に示すように、（ａ）の構成（ワーク＝振動板の外形）の場合、（α）が±０．５ｍｍであり、（β）が約３分であった。
図１２（ａ）に示すように、（ｂ）の構成（ワーク＝節）の場合、超音波振動によるワーク８０の保持力が弱かったため、ワーク８０が揺動し続けた。その結果、ワーク８０がなかなか位置決めされなかったので、（α）、及び（β）の測定が中止された。
【００５０】
次に、本件発明者は、超音波浮揚装置１０と、吸引装置２０と、を用いて、ワーク８０を位置決めする実験を行った。なお、ワーク８０については、上記（ｂ）の構成のものが用いられた。
【００５１】
まず、本件発明者は、吸気口２１の位置の最適化を図るための実験を行った。この実験では、吸気口２１の位置を変更する代わりに、ワーク８０の径を変更した。
本件発明者は、上方から見て、（ｃ）吸気口２１がワーク８０の外周縁８１で分割される構成と（図３（ａ）及び図１３（ａ）参照）、（ｄ）吸気口２１の内壁面がワーク８０の外周縁８１に内接する構成と（図３（ｃ）及び図１３（ｂ）参照）、（ｅ）（ｄ）の構成よりも吸気口２１がさらに内側に存在する構成と（図１３（ｃ）参照）、について実験を行った。
なお、吸気口２１は、八個設けられており、上方から見て前記ワーク保持領域の外周縁に沿って等しい間隔を空けて配列されている。また、吸気口２１の径は１．２ｍｍである。
図１２（ｂ）に示すように、（ｃ）の構成（ワーク径＝１３９ｍｍ）の場合で、ワーク８０の表面を振動板１７に対向させたとき、（α）が±２．０ｍｍであり、（β）が０．５秒であった。また、ワーク８０の裏面を振動板１７に対向させたとき、（α）が±２．８ｍｍであり、（β）が０．２秒であった。
図１２（ｂ）に示すように、（ｄ）の構成（ワーク径＝１４１ｍｍ）の場合で、ワーク８０の表面を振動板１７に対向させたとき、（α）が±０．８ｍｍであり、（β）が０．４秒であった。また、ワーク８０の裏面を振動板１７に対向させたとき、（α）が±１．１ｍｍであり、（β）が０．３秒であった。
図１２（ｂ）に示すように、（ｅ）の構成（ワーク径＝１４１．５ｍｍ）の場合、ワーク８０が振動板１７に近接して全ての吸気口２１を塞いでしまった。これにより、（α）、及び（β）を測定できなかった。
以上の実験結果によると、ワーク８０の表と裏とで位置決め精度に差が見られた。また、（ｄ）の構成が最も位置決め精度がよかった。
また、（ｃ）及び（ｄ）の構成の方が、（ａ）の構成に比べて、整定時間を大幅に短縮できることが確認された。
【００５２】
次に、本件発明者は、吸気口２１の数の最適化を図るための実験を行った。
本件発明者は、上記（ｄ）の構成と、（ｆ）（ｄ）の吸気口２１の数を十六個に変更した構成と、について実験を行った。なお、実験は、ワーク８０の表面を振動板１７に対向させた場合についてのみ行われた。
図１２（ｃ）に示すように、（ｄ）の構成（ワーク径＝１４１ｍｍ、吸気口：八個）の場合、（α）が±０．８ｍｍであり、（β）が０．４秒であった。
図１２（ｃ）に示すように、（ｆ）の構成（ワーク径＝１４１ｍｍ、吸気口：十六個）の場合、（α）が±０．０７ｍｍであり、（β）が０．４秒であった。
以上の実験結果より、吸気口２１の数を十六個に増やすことで、位置決め精度がさらに向上することが確認された。
【００５３】
次に、本件発明者は、吸気口２１の径の最適化を図るための実験を行った。
本件発明者は、上記（ｆ）の構成と、（ｇ）（ｆ）の吸気口２１の径を０．５ｍｍに変更した構成と、について実験を行った。
図１２（ｄ）に示すように、（ｆ）の構成（吸気口径＝１．２ｍｍ）の場合、（α）が±０．０７ｍｍであり、（β）が０．４秒であった。
図１２（ｄ）に示すように、（ｇ）の構成（吸気口径＝０．５ｍｍ）の場合、（α）が±０．３７ｍｍであり、（β）が０．６秒であった。
以上の実験結果より、吸気口２１の径を１．２ｍｍにしたほうが、位置決め精度、及び整定時間について良好な結果を得られることが確認された。
【符号の説明】
【００５４】
１      ワークの非接触保持装置
１０    超音波浮揚装置
１３    振動子
２０    吸引装置
２１    吸気口
８０    ワーク
８１    外周縁
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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