(57)【要約】【課題】たわみのある基板であっても、安定してテーブル上に吸着して固定することができるようにする。【解決手段】この基板吸着装置１は、複数の貫通孔２ａを有するテーブル２に設けられている。この装置１は、フランジ部材４と、シリンダ５と、コイルスプリング６と、を備えている。フランジ部材４は、収容部１０ａを内部に有するとともに、収容部１０ａの底部に吸着源に連通する連通孔１０ｂを有し、収容部１０ａがテーブル２の貫通孔２ａに連通するように固定される。シリンダ５は、テーブル２の貫通孔２ａ及びフランジ部材４の収容部１０ａに収容され、上下動自在であり、内部に吸引孔５ａを有する。コイルスプリング６は、シリンダ５を上方に付勢する。そして、シリンダ５は、下方から視た投影面積が上端面の面積を超えないように形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の貫通孔を有するテーブルに設けられ、前記テーブル上に載置された基板を吸着するための基板吸着装置であって、
上方に開口する収容部を内部に有するとともに、前記収容部の底部に吸着源に連通する連通孔を有し、前記収容部の開口が前記テーブルの貫通孔に連通するように前記テーブルの下面に固定されるフランジ部材と、
前記テーブルの貫通孔に挿入されるとともに下方領域の一部が前記フランジ部材の収容部に収容され、前記貫通孔及び前記収容部内で上下動自在であり、上下に貫通する吸引孔を内部に有するシリンダと、
前記シリンダを、前記シリンダの上端面が前記テーブルの載置面から所定量だけ突出するように前記シリンダを上方に付勢する付勢手段と、
を備え、
前記シリンダは、下方から視た投影面積が上端面の面積を超えないように形成されている、
基板吸着装置。
【請求項２】
前記シリンダの上端面が前記テーブルの載置面から突出する量を規制する規制機構をさらに備えている、基板吸着装置。
【請求項３】
前記規制機構は、
前記シリンダの外周面に、上下方向に所定の長さで形成された溝と、
前記フランジ部材に設けられ、先端が前記溝内に侵入するとともに、前記シリンダが上下方向に移動した際に、前記溝内に侵入した先端が前記溝の上下の端面に当接するピンと、
を有している、
請求項２に記載の基板吸着装置。
【請求項４】
前記付勢手段はコイルスプリングである、請求項１から３のいずれかに記載の基板吸着装置。
【請求項５】
前記シリンダは円筒形状であり、下端面の内径に対する外径の比は１．０５以上２．１以下である、請求項１から４のいずれかに記載の基板吸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板吸着装置、特に、複数の貫通孔を有するテーブルに設けられ、テーブル上に載置された基板を吸着するための基板吸着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板の製造工程においては、加工される基板をテーブルに固定する必要がある。通常、基板表面には各種の素子が形成されている。このため、基板表面に押し付け部材を当接させてテーブル側に押し付け、基板をテーブルに固定することはできない。
【０００３】
そこで、例えば特許文献１に示されるように、基板裏面をテーブルに吸着するための基板吸着装置が用いられている。この特許文献１の基板吸着装置は、テーブルの一部に、内部に連通する連通孔が形成されており、この連通孔に沿って上下方向に摺動自在に支持部が配置されている。また、支持部の上部には吸引孔を有する吸着パッドが設けられている。そして、この特許文献１の装置では、テーブルに載置された基板を吸着パッドで吸着しながらテーブル側に引き寄せることによって、テーブルの載置面に基板を固定するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１４６７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の装置では、反ったりうねったりしている基板でも、基板を吸着してテーブルに固定することができる。
【０００６】
ここで、特許文献１の装置では、支持部の下端部に鍔部が形成されており、鍔部は、その上部の他の部分よりも外径が大きい。そして、鍔部の外方に突出した部分がその上部の部材に当接することによって、支持部の上方位置が規制されるようになっている。
【０００７】
しかし、支持部の下端部の面積を大きくすると、支持部が基板を吸着する力よりも、支持部が吸引される力の方が強くなり、基板がテーブルの載置面に引き寄せられる以前に、支持部が基板裏面から離れてしまうことがある。そして、いったん支持部が基板裏面から離れると、基板裏面と支持部との隙間から空気が侵入し、支持部を吸引する力が弱くなる。すると、支持部の下方に設けられたスプリングによって支持部が上方に押し上げられて基板裏面に当接する。
【０００８】
以上のような動作を繰り返し、支持部が上下方向に振動して、基板を安定してテーブル上に固定することができない。
【０００９】
本発明の課題は、たわみのある基板であっても、安定してテーブル上に吸着して固定することができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明に係る基板吸着装置は、複数の貫通孔を有するテーブルに設けられ、テーブル上に載置された基板を吸着するための装置である。この基板吸着装置は、フランジ部材と、シリンダと、付勢手段と、を備えている。フランジ部材は、上方に開口する収容部を内部に有するとともに、収容部の底部に吸着源に連通する連通孔を有し、収容部の開口がテーブルの貫通孔に連通するようにテーブルの下面に固定される。シリンダは、テーブルの貫通孔に挿入されるとともに下方領域の一部がフランジ部材の収容部に収容され、貫通孔及び収容部内で上下動自在であり、上下に貫通する吸引孔を内部に有する。付勢手段は、シリンダを、シリンダの上端面がテーブルの載置面から所定量だけ突出するようにシリンダを上方に付勢する。そして、シリンダは、下方から視た投影面積が上端面の面積を超えないように形成されている。
【００１１】
この装置では、テーブルに基板が載置されると、基板の裏面にシリンダの先端が当接する。この状態でシリンダ及びフランジ部材の内部が減圧され、これにより、基板は大気圧によってシリンダの先端に押し付けられる。基板が下方に押圧されると（すなわち吸引されると）、シリンダはコイルスプリングの付勢力に抗して下方に移動し、基板はシリンダに吸着されつつ下方に引き寄せられてテーブルに当接させられる。
【００１２】
以上の吸着動作において、基板のたわみが大きい場合、シリンダを吸引する力が大きすぎると、基板がテーブルの載置面に当接する前にシリンダが基板裏面から離れてしまうことになる。しかし、ここでは、シリンダは、シリンダを下方から視た投影面積（吸引力を受ける部分）は、基板の裏面にシリンダの先端が当接していない状態では、シリンダ及びフランジ部材の内部が減圧されても上方に付勢される力に抗して下方に移動しないような面積である。このため、基板を吸着して下方に引き込む際に、シリンダが基板から離れたり基板を吸着することなく下方に移動するといった不具合を抑えることができる。
【００１３】
（２）好ましくは、シリンダの上端面がテーブルの載置面から突出する量を規制する規制機構をさらに備えている、
【００１４】
（３）好ましくは、規制機構は、溝とピンとを有している。溝は、シリンダの外周面に、上下方向に所定の長さで形成されている。ピンは、フランジ部材に設けられ、先端が溝内に侵入するとともに、シリンダが上下方向に移動した際に、溝内に侵入した先端が溝の上下の端面に当接する。
【００１５】
（４）好ましくは、付勢手段はコイルスプリングである。
【００１６】
（５）好ましくは、シリンダは円筒形状であり、下端面の内径に対する外径の比は１．０５以上２．１以下である。
【発明の効果】
【００１７】
以上のような本発明では、たわみのある基板であっても、安定してテーブル上に吸着して固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態による基板吸着装置の部分断面構成図。
【図２】フランジ部材の底面図。
【図３】シリンダの正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［構成］
図１は本発明の一実施形態による基板吸着装置１の部分断面図である。基板吸着装置１は、基板（図示せず）が載置されるテーブル２に設けられている。具体的には、テーブル２には、上下方向に貫通する複数の貫通孔２ａが形成されており、この貫通孔２ａが形成された部分に、基板吸着装置１が設けられている。そして、この基板吸着装置１は、図示しない吸着源（例えば真空ポンプ）にホース等を介して接続されており、テーブル２に載置された基板を吸着して固定する。
【００２０】
基板吸着装置１は、フランジ部材４と、シリンダ５と、コイルスプリング６と、規制機構７と、を備えている。
【００２１】
フランジ部材４は、図１及び図２に示すように、矩形状の本体１０と、本体１０の上端部に一体で形成された円板部１１と、コネクタ部１２と、を有している。なお、図２はフランジ部材４の底面図である。矩形状の本体１０及び円板部１１の内部には、上下方向に延びる収容部１０ａが形成されている。収容部１０ａは、上方が開口しており、底部にはコネクタ部１２に接続されるホース（図示せず）に連通する連通孔１０ｂが形成されている。収容部１０ａは上下方向の全長にわたって断面円形に形成されている。円板部１１は、図２に示すように、テーブル２への取付用の４つの孔１１ａを有している。この孔１１ａを貫通するボルト（図示せず）によって、基板吸着装置１の全体が、テーブル２の貫通孔２ａが形成された部分の裏面に固定される。
【００２２】
シリンダ５は、上下に貫通する吸引孔５ａを有する円筒状の部材であり、樹脂により形成されている。なお、シリンダ５を形成する樹脂としては、基板にキズ等を付けないために、基板（例えばガラス基板）よりも硬度が低く、かつ基板との摩擦係数が小さい材料を選択することが望ましい。
【００２３】
シリンダ５は、テーブル２の貫通孔２ａに挿入されるとともに、下方領域の一部がフランジ部材４の収容部１０ａに収容されている。そして、シリンダ５は、貫通孔２ａ及び収容部１０ａ内で上下動自在である。また、シリンダ５は、下方から視た投影面積が上端面の面積を超えないように形成されている。この実施形態では、シリンダ５を下方から視た投影面積は、シリンダ５の下端面の面積であり、真空ポンプ等が動作した際に、シリンダ５に吸引力が作用する部分である。一方、シリンダ５の上端部における内壁面には、図３に示すように、面取り５ｂが形成されている。
【００２４】
なお、シリンダ５の形状として、下端面の内径に対する外径の比は小さい程好ましく、具体的には１．０５以上２．１以下が望ましい。２．１を越えると、基板の裏面にシリンダ５の先端が当接していない状態でも、シリンダ５及びフランジ部材４の内部が減圧されることによりシリンダ５が下方に移動し易くなってしまう。
【００２５】
コイルスプリング６は、フランジ部材４の収容部１０ａに収容され、上端がシリンダ５の下端面に当接し、下端が収容部１０ａの底面に当接している。そして、シリンダ５を常に上方に付勢している。なお、コイルスプリング６のばね定数が大きいほど、基板を吸着していない状態のシリンダ５が容易に下方に移動しないようになる。一方、コイルスプリング６の付勢力は、シリンダ５が下方に移動する際の抗力として作用し、シリンダ５が下方に移動する妨げとなってしまうので、基板を吸着した状態で（反った基板を矯正しながら）シリンダを下方に確実に移動させるためには、コイルスプリング６のばね定数は小さい方が好ましい。このため、シリンダ５の内径に対する外径の比を小さくしてシリンダ５に作用する吸引力を小さくすることにより、ばね定数の小さいコイルスプリング６を使用しても、基板を吸着していない状態のシリンダ５が下方に容易に下方に移動しないようにしている。
【００２６】
規制機構７は、シリンダ５の上端面がテーブル２の載置面から突出する量を、例えば５ｍｍに規制するための機構である。この規制機構７は、シリンダ５に形成された複数（例えば４個）の溝５ｃと、複数のネジ部材１４と、から構成されている。
【００２７】
溝５ｃは、図１及び図３に示すように、シリンダ５の下部の外周面に、上下方向に所定の長さで形成されている。なお、この実施形態では、溝５ｃは、外周面から内部の吸引孔５ａに向かって貫通しているが、外周面に所定の深さで貫通しないように形成してもよい。
【００２８】
ネジ部材１４は、フランジ部材４の円板部１１に形成されたネジ孔１１ｂに螺合されている。より具体的には、フランジ部材４の円板部１１には、外周面から内部に収容部１０ａに向かって径方向に貫通するネジ孔１１ｂが形成されている。また、ネジ部材１４は、ネジ孔１１ｂに螺合するネジ部１４ａと、ネジ部１４ａの先端に形成されたストップピン１４ｂと、を有している。そして、このストップピン１４ｂがシリンダ５の溝５ｃ内に侵入している。このため、シリンダ５が上下方向に移動した際に、溝５ｃ内に侵入したストップピン１４ｂが溝５ｃの上下の端面に当接する
【００２９】
以上の規制機構７によって、シリンダ５は溝５ｃが形成された範囲で、上下方向に移動自在である。この実施形態では、シリンダ５はコイルスプリング６によって上方に付勢される一方、規制機構７によって、シリンダ５の先端面（吸着面）がテーブル２の載置面から例えば５ｍｍ突出した状態で、上方向への移動が規制される。
【００３０】
［動作］
テーブル２に基板が載置された状態で、真空ポンプ等を作動させる。これにより、基板が真空吸着される。具体的には、基板がテーブル２に載置されると、基板の裏面にシリンダ５の先端面（上端面）が当接又は近接する。そして、この状態でシリンダ５及びフランジ部材４の内部を減圧すると、基板の表面には大気圧が作用しているために、基板がシリンダ５の上端面に吸着される。基板がシリンダ５に吸着されると、シリンダ５の内部が基板で塞がれ、シリンダ５に作用する吸引力が強くなる。そして、シリンダ５は上下方向に移動自在であるため、シリンダ５はコイルスプリング６の付勢力に抗して下方に移動する。このため、基板は、シリンダ５に吸着された状態で下方に引き寄せられ、テーブル２の載置面に当接させられる。
【００３１】
以上の動作によって、基板に反りやうねり等のたわみがあっても、基板を平らな状態でテーブル２に吸着固定することができる。
【００３２】
ここで、吸着動作の際に、基板のたわみが大きく、かつ基板の剛性が高い（たわみにくい）場合、シリンダ５に対する吸引力が大きすぎると、基板がテーブル２の載置面に当接することなく、シリンダ５が基板裏面から離れてしまったり、シリンダ５の先端に基板が吸着される前にシリンダ５が下方に移動してしまう。
【００３３】
シリンダ５に対する吸引力（シリンダ５を下方に移動させる力）は、シリンダ５の下方から視た投影面積に依存する。そこで、この実施形態では、シリンダ５は、吸引力を受ける部分（すなわちシリンダ５を下方から視た投影面積）が、基板を吸引している部分（すなわちシリンダ５の基板裏面と接触する上端面の面積）に対して大きくない。このため、基板を吸着して下方に引き込む際に、シリンダ５が基板から離れたり基板を吸着することなく下方に移動するといった不具合を抑えることができる。
【００３４】
［他の実施形態］
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。
【００３５】
（ａ）前記実施形態では、シリンダ５を上方に付勢する手段としてコイルスプリング６を用いたが、シリンダ５を上方に付勢する手段はこれに限定されない。
【００３６】
（ｂ）シリンダの上方への移動を規制する機構として、溝及びネジ部材（ピン）を用いたが、規制機構の構成は前記実施形態に限定されない。例えば、テーブル側に規制機構を設けてもよい。
【００３７】
（ｃ）前記実施形態では、シリンダを樹脂で形成したが、シリンダの材料は樹脂に限定されない。ただし、基板との摩擦係数が小さい材料で形成するのが好ましい。
【符号の説明】
【００３８】
１  基板吸着装置
２  テーブル
２ａ  貫通孔
４  フランジ部材
５  シリンダ
５ａ  吸引孔
５ｃ  溝
６  コイルスプリング
７  規制機構
１０ａ  収容部
１０ｂ  連通孔
１４  ネジ部材
１４ｂ  ストップピン
【図１】
2017103277.tif 000003
【図２】
2017103277.tif 000004
【図３】
2017103277.tif 000005