JP4468893B2 - 真空吸着ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、基板を搬送する際に、基板を保持したり、基板を吸着したりする真空吸着ヘッドに関するものである。本発明において基板とは、単板の半導体ウエハ、セラミックス基板、ガラス基板、プラスチック基板、及び貼り合わせ基板である透過型プロジェクタ基板、またフラットパネルディスプレイであるＰＤＰ（プラズマディスプレイ）、反射型液晶プロジェクタ基板、液晶パネル、有機ＥＬ素子基板等である。ここで基板厚みの薄いガラス基板などは脆性材料基板と呼ばれる。以下の説明では液晶パネルを例に挙げて説明する。

基板の加工装置等に給材および除材を行うために搬送ロボット等が用いられる。第１図は搬送ロボットの真空吸着装置に使用されている基板を搬送するための第１従来例の真空吸着パッド１と、吸着対象の基板を貼り合わせた貼り合わせ基板である液晶パネル２とを示している。液晶パネル２は、周知のごとく２枚のガラス基板３ａ、３ｂを粒状のスペーサ４を挟んで重ね合わせてから、両ガラス基板３ａ、３ｂの周縁部を接着剤（シール剤）５を用いて相互に固定し、接着剤（シール剤）５の層に設けた小孔から液晶を注入したものである。この真空吸着パッド１は、お椀を伏せた形状に似たゴム製の吸盤１ａと、その吸盤１ａの上部を貫通した位置に設けられた吸引管１ｂとからなる。
第２図は、その吸盤１ａの下端周縁部１ｃを液晶パネル２の上面に押し当て、吸引管１ｂを通じて真空吸引した状態を示す。この真空吸引により、真空吸引した箇所では上側のガラス基板３ａが上方に局部的に変形し、この箇所では上下のガラス基板間のギャップが大きくなり、一時的に圧力が低くなることがある。この場合に液晶がその箇所に集中するように流れ込む。スペーサ４は例えば直径５〜１０μｍのものが１００個／ｍｍ^２程度に均一な密度となるように封入されている。しかしスペーサ４はガラス基板３ａ、３ｂに固着されていないので、液晶の移動に伴ってスペーサ４も移動する。液晶パネル２に液晶が未注入の場合は圧力の低くなった箇所に空気が流れ込む。この場合は、スペーサ４の移動抵抗が少ないため、スペーサ４の移動が更に増長される。
この結果、真空吸着パッド１による吸着終了後には、第３図に示すようにスペーサ４の分布にバラツキが生じ、それに応じて上下のガラス基板間のギャップにもバラツキが生じる。また図示はしていないが、近年スペーサ無しで２枚のガラス基板を貼り合わせたタイプの液晶パネルも存在し、このスペーサ無しのタイプの液晶パネルは、第１〜３図において、液晶パネル２間のスペーサ４が封入されていない状態で構成されている。このスペーサ無しのタイプの液晶パネルを吸盤１ａにより真空吸引を行う場合においても、上側のガラス基板３ａが上方に局部的に変形し、上側のガラス基板３ａの局部的な変形が元に戻らずに上下のガラス基板間のギャップにバラツキが生じてしまう。このように液晶パネルの上下のガラス基板間におけるギャップの間隔が０．０４ｍｍ以上にばらつくと、表示面に色むらが現れて液晶パネルとして製品不良となる。
上述のように第１従来例の真空吸着パッド１により液晶パネル２を吸着する時に上側のガラス基板が変形する原因は、ガラス基板の板厚やスペーサ４のサイズに比べて、吸盤１ａの口径が大きいためである。吸盤１ａの口径は数十ｍｍもあるのに対して、ガラス基板の板厚は０．５〜１．１ｍｍであり、その板厚は薄いものが選択される傾向にある。
このような真空吸着パッド１による吸着による吸着面のガラス基板の局部的な変形やガラス基板間のギャップのバラツキやそれに起因するスペーサ４における分布のバラツキの問題を回避するために、第１図の真空吸着パッド１において、吸盤１ａのサイズを小さくすれば、吸引力が不足することとなる。このため第４図に示されるように、小さな吸盤を用いた真空吸着パッド１を複数個設けて液晶パネル２を吸引する方法がある。この場合、真空吸着パッド１がガラス基板の表面を押さえつけないように全ての真空吸着パッド１の吸着面を所定の取り付け公差範囲内に設けるように真空吸着装置に取り付ける必要がある。さらに吸着対象である液晶パネル２にうねりや撓みがある場合においても、全ての真空吸着パッド１の吸着面が、液晶パネル２を吸着可能な間隔内に設定されていることが必要である。
複数の真空吸着パッド１の吸着面が、上記の取り付け公差範囲内で真空吸着装置に取り付いていないと、吸着が不完全なまま液晶パネル２を搬送することになるため、搬送途中に液晶パネル２を落下させるおそれや、液晶パネル２を吸着するときに真空吸着パッド１で液晶パネル２を押さえつけて、上下のガラス基板間のギャップにバラツキを生じさせてしまうため、製品不良の発生を招くおそれがあった。
第５図は、特開平１１−１９８３８号公報に示される第２従来例における真空吸着パッド２１の構造を示す分解図である。真空吸着パッド２１の吸着盤２２は、感光性樹脂材からなる円盤状のものであり、その中央部に上下方向に貫通した吸入口２２ｃが設けられ、その吸着盤２２の吸着面には後述するように多数の凸部と凹部とが設けられている。このような多数の凸部と凹部は、感光性樹脂材のエッチング処理によって形成される。
真空吸着パッド２１の吸着盤２２における吸着面の構造を第６図に示し、真空吸着パッド２１の断面図を第７図に示す。この吸着盤２２は、周縁のフラットな面を持つ気密部２２ａと、多数の凸部と凹部が形成された吸着部２２ｂとを有している。補強層２３は、第７図に示すように、感光性樹脂材が外部応力によって変形しないように剛性の大きな板材からなる層であり、感光性樹脂材が製版材料として製品化される段階で貼り合わされる。マグネットシート２４は、吸着盤２２と同径のシートである。両面接着シート２５は、マグネットシート２４と補強層２３とを接合するための接着シートであり、その径は吸着盤２２における吸着部２２ｂの径に等しい。これらの部材２３〜２５には、吸入口２２ｃと対応する位置に穴Ｑが設けられる。
両面接着シート２５の径を吸着部２２ｂの径と同一にする場合、第７図に示されるように、吸着盤２２はその吸着部２２ｂのみがマグネットシート２４を介して支持部材２６に固定される。しかし、気密部２２ａは固定されずにフリーとなっている。第８図は、両面接着シート２５の径を吸着盤２２の径と同一にした例であり、この場合は、吸着盤２２の全面が支持部材２６に固定される。
第６図に戻って、吸着盤２２の周縁部の拡大図Ｘを参照する。気密部２２ａは感光性樹脂材をエッチングしていない領域である。吸着部２２ｂは多数の小円の領域を非エッチング部（凸部）とし、その他をエッチング部（凹部）としたものである。第６図の拡大図Ｘに示すように小円の箇所が凸部Ｍとして残り、その他が凹部Ｎとなる。ここで、凸部Ｍと気密部２２ａとは共に非エッチング部であるため、同一面上にある。
支持部材２６はマグネットシート２４と同径を持つ鉄製の部材であり、吸着盤２２の吸入口２２ｃと対応する中央部の位置に支持部２６ａが一体に形成される。支持部２６ａには、吸引管２７が挿通されており、その吸引管２７は図示しない真空ポンプに接続される。吸着盤２２は、補強層２３、両面接着シート２５、マグネットシート２４と一体的に接合され、マグネットシート２４の作用により支持部材２６に対して着脱自在になっている。
このように構成された真空吸着パッド２１を平坦な液晶パネル２に押し当てると、吸着盤２２の吸着部２２ｂの凹部Ｎは、気密部２２ａによって閉空間を形成し、しかも個々の凸部Ｍが独立しているため、第５図に示すように吸着盤２２の吸入口２２ｃがこの閉空間に連通しているので、吸入口２２ｃを通じて上述の図示しない真空ポンプにより真空吸引が行われることにより、吸着盤２２を液晶パネル２に吸着させることができる。
第９図は、前述した第２従来例の真空吸着パッド２１を用いて外形形状の小さい液晶パネル２を吸着した状態を示す断面図である。この場合、基板を保持するために、搬送ロボット等に備えられる真空吸着装置に用いる真空吸着パッド２１の数は１つであり、液晶パネル２の大きさは真空吸着パッド２１よりやや大きい程度とする。液晶パネル２を真空吸着パッド２１に吸着させる時には、第６図の拡大図Ｘの気密部２２ａと同一面にある多数の凸部Ｍが液晶パネル２における上側のガラス基板３ａの上面に当接するため、液晶パネル２の上側のガラス基板３ａは局部的に変形しなくなり、上側のガラス基板３ａと下側のガラス基板３ｂ間のギャップにバラツキは生じない。また、スペーサを封入せずにギャップが形成されている液晶パネルの場合にも、上下のガラス基板間のギャップにバラツキは生じない。尚、真空吸着パッド２１は、吸着盤２２自身に十分な柔軟性がある場合は、第８図に示したように両面接着シート２５により、吸着盤２２の全面を固定したタイプであってもよい。
個々の表示装置に用いられる液晶パネルの形状が小さい場合、マザー液晶パネルを分断することにより、規定サイズの液晶パネルが複数枚製造される。携帯電話やＰＤＡ等に用いられる液晶パネルがその例である。一方、外形形状の大きな液晶パネルでは、第４図に示すような真空吸着装置として真空吸着パッドが複数個用いられる。
１つの真空吸着装置に複数個の真空吸着パッドが設けられる場合、第４図のように第１従来例である真空吸着パッド１を使用すると、上述したように、液晶パネルにおける上側のガラス基板の局部的な変形やこの変形に起因する前述のスペーサの偏在が生じて製品不良の発生を招く。このため、第２従来例の真空吸着パッド２１が使用される。
真空吸着パッドには液晶パネルを吸着できる距離（間隔）が存在する。第５図に示す構造の真空吸着パッド２１では、吸引管２７を介して空気を排気する。このとき真空吸着パッド２１が前面の空気を吸い込み、液晶パネルを吸着する。このときの液晶パネルにおける上側のガラス基板の表面から真空吸着パッド２１の吸着盤２２までの距離を吸着可能な間隔という。この間隔は従来では０．０〜０．３ｍｍであり、適正な範囲が非常に狭いため、この間隔を維持させることが非常に難しく、またその調整も困難であった。
第１０図（ａ），（ｂ）に示すように液晶パネル２にうねりや撓みがある場合、複数個の真空吸着パッド２１を所定の取り付け公差範囲内で真空吸着装置に設けたとしても、液晶パネル２の上面と真空吸着パッド２１の間隔Ｇが、真空吸着パッド２１の吸着可能な間隔に収まらないことがあった。この場合は、複数個の真空吸着パッド２１のいずれかが液晶パネル２を正規の状態で吸引することができず、吸着が不完全なまま液晶パネル２を搬送し、搬送中に液晶パネル２を落下させたり、液晶パネル２を真空吸着パッド２１に吸着させるときに、真空吸着パッド２１が液晶パネル２を押さえつけるため、液晶パネル２の上側のガラス基板が局部的に変形することにより、上下のガラス基板間のギャップにバラツキが生じる恐れがあった。
本発明はこのような問題を解決するものであり、真空吸着パッドがうねりや撓みを生じている基板を基板に不具合を生じること無く保持し、吸着する時、真空吸着パッドと基板との間の吸着可能な間隔を広げ、且つ液晶パネルのような貼り合わせ基板の場合、吸引による基板の局部的な変形の防止と、この局部的な変形に起因する上下のガラス基板間のギャップにバラツキが生じることを防止できる真空吸着ヘッドを提供することを目的とする。

本発明は、基板を真空吸着する真空吸着ヘッドであって、板状部材を用い、その一方の面に対して多数の独立した凸部と凹部とを形成した吸着部、前記吸着部を囲む前記板状部材の外周位置に環状に形成した気密部、前記吸着部の気体を排気する通路となる溝部、前記溝部の気体を外部に排気する開口を設けた真空吸着パッドと、前記真空吸着パッドを取り込むように形成され、前記真空吸着パッドが吸着対象の基板に近接したとき、前記真空吸着パッドの周辺空間から外気を遮断する弾性部材と、を具備し、さらに前記弾性部材は、該弾性部材の外側の気体を内側にリークさせる機能を具備することを特徴とする。
ここで弾性部材は、スカート状に形成されたスカートパッドであり、前記真空吸着パッドを吸着面の背後から支持するプレート部と、前記真空吸着パッドの外周部を所定の間隙を介して囲むよう、前記プレート部の外縁部分に厚肉環状に形成した環状部と、前記環状部の外周部より肉厚を薄くして円錐環状に形成したスカート部と、を具備するようにしてもよい。
このスカートパッドは、前記環状部の外側と内側空間とを連通し、前記外側と内側空間の圧力差が大きいとき前記外側の気体を内側にリークさせるスリットを前記環状部に設けたものとしてもよい。
又この弾性部材は、円筒状に形成されたスポンジパッドであり、前記真空吸着パッドが吸着対象の基板に近接したときに前記真空吸着パッドの周辺空間を外気から遮蔽するよう連泡スポンジ部材を用いて円筒状に成形され、遮蔽状態で外側と内側空間の圧力差があるとき前記外側の気体を内側にリークさせるものとしてもよい。
又真空吸着パッドの吸着部は、エッチング可能な板状部材を用い、その一方の面に対して多数の独立した凸部と凹部とをエッチングにより形成したものであり、前記気密部は前記板状部材の外周を非エッチング領域として環状に形成したものとしてもよい。
この真空吸着パッドは、紫外線照射及び溶剤を用いて選択的にエッチングが可能な感光性樹脂材料を用いたものとしてもよい。

第１図は第１従来例の真空吸着パッドと、吸着対象の脆性材料基板である液晶パネルとの位置関係を示す断面図である。
第２図は第１従来例の真空吸着パッドにおいて、吸盤の下端周縁部を液晶パネルの上面に押し当て、吸引管を通じて真空吸引した状態を示す断面図である。
第３図は第１従来例の真空吸着パッドを用いた場合、吸着終了後にスペーサの分布にバラツキが生じ、それに応じてガラス基板間のギャップにもバラツキが生じた状態を示す説明図である。
第４図は複数個の真空吸着パッドを設けた従来例の真空吸着装置の構成を示す外観図である。
第５図は第２従来例における真空吸着パッドの構造を示す分解斜視図である。
第６図は第２従来例の真空吸着パッドにおいて、吸着盤を下方から見た平面図である。
第７図は第２従来例の真空吸着パッドにおいて、吸着盤の構造を示す断面図である。
第８図は第２従来例の真空吸着パッドにおいて、両面接着シートの径を吸着盤の径と同じにした場合の断面図である。
第９図は第２従来例の真空吸着パッドを用い、外郭形状の小さい液晶パネルを吸着した状態を示す断面図である。
第１０図は第２従来例の真空吸着パッドとうねりがある液晶パネルとの間隔を示す説明図である。
第１１図は本発明の実施の形態１における真空吸着ヘッドの構造を示す端面図である。
第１２図は本発明の実施の形態１における真空吸着ヘッドの吸着面の構造を示す平面図である。
第１３図はスリット無しの真空吸着ヘッドを用いた場合の液晶パネルに対する吸着状態を示す断面図である。
第１４図は本発明の実施の形態１における真空吸着ヘッドを用いた場合の液晶パネルに対する過渡的な吸着状態を示す断面図である。
第１５図は本発明の実施の形態１における真空吸着ヘッドを用いた場合の液晶パネルに対する吸着状態を示す断面図である。
第１６図は本発明の実施の形態２における真空吸着ヘッドの構造を示す端面図である。
第１７図は実施の形態２における真空吸着ヘッドを用いた場合の液晶パネルに対する過渡的な吸着状態を示す断面図である。
第１８図は実施の形態２における真空吸着ヘッドを用いた場合の液晶パネルに対する吸着状態を示す断面図である。
第１９図は各実施の形態の真空吸着ヘッドに用いられる他の吸着盤の構造を示す平面図である。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における真空吸着ヘッドについて、図面を参照しつつ説明する。本発明において基板とは、単板の半導体ウエハ、セラミックス基板、ガラス基板、プラスチック基板、及び貼り合わせ基板である透過型プロジェクタ基板、またフラットパネルディスプレイであるＰＤＰ（プラズマディスプレイ）、反射型液晶プロジェクタ基板、液晶パネル、有機ＥＬ素子基板等である。スペーサが封入されていない液晶パネル及びマザー液晶パネルにおいても、本発明の真空吸着ヘッドは有効に適用することができるが、ここではスペーサが封入されている液晶パネルを例に挙げて説明する。第１１図は実施の形態１における真空吸着ヘッド３０Ａの構造を示す端面図である。この真空吸着ヘッド３０Ａは真空吸着パッド３１とスカートパッド３２とを含んで構成される。第１２図は真空吸着パッド３１の吸着面（吸着盤３３）の構造を示す平面図である。
真空吸着パッド３１は第６図及び第７図に示す真空吸着パッドと類似の構造を有し、吸着盤３３と補強層３４とが両面接着シート３５ａで接合された多層構造のものである。吸着盤３３は、周縁のフラットな面の気密部３３ａと、多数の凹凸部が形成された吸着部３３ｂとを有している。
吸着盤３３は感光性樹脂材からなる円盤状のものであり、その中央部に上下方向に貫通した吸引口３６の一部として開口３３ｄが設けられる。吸着部３３ｂの多数の凸部と凹部は、感光性樹脂材のエッチング処理によって形成される。感光性樹脂材として、例えば印刷版材であるＡＦＰが用いられる。このＡＦＰは紫外線照射と溶剤を用いて選択的に凸部と凹部を形成できる。なお感光性樹脂材であれば印刷用版材に限定されない。金属板やセラミック等でもエッチング処理が可能であり、またこれと類似の加工方法が適用できるのであれば、それらの方法を用いても良い。
感光性樹脂材を用いる場合、シート状の感光性樹脂版の表面に、所望のパターンを描いたフィルムをマスクとして貼り合わせる。そしてその上から紫外線を照射（感光）した後、その感光性樹脂を処理液でエッチング（現像）する。こうすることによりパターンの箇所以外ではエッチングされて凹部が形成され、光を透過しないパターンの箇所はエッチングされないために凸部として残される。
凸部の分布密度は、１０〜２５０メッシュ／インチ^２であり、個々の凸部の大きさは、その分布密度において、吸着部３３ｂに対する全凸部の面積率が１０〜５０％となるような値とする。また、凹部の深さ（エッチング深さ）は、数十μｍ〜数百μｍもあれば十分である。尚、凸部の形状は円に限定されず、多角形等の任意の形状であっても差し支えない。
気密部３３ａは感光性樹脂材のエッチングされない領域である。ここで、凸部と気密部３３ａとは共にエッチングされていない領域のため、同一面上に位置することになる。また気密部３３ａの内周側には環状の溝３３ｃが新たな凹部として形成されている。また吸着盤３３の中心に開口３３ｄが設けられ、これを通る十字形状に溝３３ｅが形成されている。これらの溝は開口３３ｄと連通し、凹部に存在する空気を排気する際の通路となる。
補強層３４は吸着盤３３を構成する感光性樹脂材が外部応力により変形しないように貼り合わされた層である。この層は、感光性樹脂材が製版材料として製品化される段階で両面接着シート３５ａを介して貼り合わされている。この補強層３４の中心部にも開口が設けられている。
スカートパッド３２は、本発明において新たに設けられた弾性部材であり、プレート部３２ａと環状部３２ｂとスカート部３２ｃとが一体に成形されたゴムである。プレート部３２ａは両面接着シート３５ｂを介して真空吸着パッド３１を保持する円盤状の保持部材であり、その径は真空吸着パッド３１の外径より充分大きい。このプレート部３２ａの中心にも開口が設けられ、真空吸着パッド３１の開口と連通して吸引口３６となっている。環状部３２ｂは所定の間隙を隔てて真空吸着パッド３１を取り囲むように、プレート部３２ａの外縁部分に厚肉環状に形成され、かつ真空吸着パッド３１が環状部３２ｂより下に突き出るように、環状部３２ｂの下面が真空吸着パッドの下面より高く形成されたものである。スカート部３２ｃは環状部３２ｂを付け根とし、基板と対面する方向に円錐状に広がった薄肉環状のゴム部材である。このゴム材として例えばニトリルゴムが用いられる。
スカートパッド３２は、基板を吸着するときに、吸着部周辺での排気空間を拡大し、真空吸着パッド３１と基板との間の吸着可能な間隔を大きくする働きをするものである。スカート部３２ｃはその肉厚が薄いので、真空吸着ヘッド３０Ａが基板に近接したとき外周部が当接して弾性変形する。このようにスカートパッド３２のスカート部３２ｃは、基板との接触により、外界からの空気の流入を遮断するというシール機能を発揮する。
スリット３２ｄは環状部３２ｂに設けた切り込みであり、スカート外部とスカート内部との間で空気がリークするようにしたものである。このスリット３２ｄは、例えば成形後のスカートパッド３２に対して側方の一部分に薄刃を用いて切り込みを入れることで実現できる。
なおスリット３２ｄはこの製法及び形状に限定されない。スリット３２ｄは、スカート部３２ｃが基板と接触し、真空吸着パッド３１がガラス基板に接するまでの間に内部の空間を負圧状態に維持でき、真空吸着パッド３１が基板を吸着するのを妨げない大きさの貫通孔であればよく、例えば微小径の丸孔でもよい。
また、真空吸着パッド３１が環状部３２ｂより下に突き出るように、環状部３２ｂの下面は真空吸着パッド３１の下面より高くなっている。このため、真空吸着パッド３１が液晶パネル２に当接しても環状部３２ｂは液晶パネル２には当接しない。従って環状部３２ｂが変形して、スリット３２ｄを閉ざすことはない。
ここでスリット３２ｄの機能について更に説明する。スリット３２ｄが無いタイプの真空吸着ヘッドを３０Ｂとする。第１３図は真空吸着ヘッド３０Ｂの液晶パネル２に対する吸着状態を示す断面図である。前述したように、液晶パネル２は、上側のガラス基板３ａと下側のガラス基板３ｂとがスペーサＳを介して一定のギャップが保たれた状態となっている。真空吸着ヘッド３０Ｂを液晶パネル２に近接させ、吸引口３６から排気を行うと、図示のようにスカート部３２ｃが液晶パネル２に密着し、スカート部３２ｃで覆われた空間が負圧に保持される。やがて吸着盤３３も液晶パネル２に密着し、更なる排気により液晶パネル２に対して吸引力が働く。
真空吸着パッド３１が環状部３２ｂの下端より下にあり、スカート部３２ｃの付け根である環状部３２ｂの下面が真空吸着パッド３１の下面よりも高くなっているので、空間Ｖ１が生じる。この空間Ｖ１は、真空吸着パッド３１と環状部３２ｂの隙間によって形成されるものであり、真空吸着パッド３１の外径と環状部３２ｂの内径との差が大きい場合は更に広くなる。ガラス基板３ａ、３ｂは従来例で説明したようにその肉厚が０．５〜１．１ｍｍと薄く、負圧が作用すると第１３図のようにｘ１、ｘ２部分で上側のガラス基板３ａが上側に局部的に変形する。このような状態になると、ｘ１、ｘ２部分で上側のガラス基板３ａと下側のガラス基板３ｂとのギャップが広がり、スペーサＳがギャップの広くなったｘ１、ｘ２の部分に移動することとなる。また第１３図において、液晶パネル２の上下のガラス基板間にスペーサＳが封入されていないタイプの液晶パネルも存在する。このスペーサ無しのタイプの液晶パネルを真空吸着ヘッド３０Ｂにより真空吸引を行う場合においても、上側のガラス基板３ａが上方に局部的に変形し、上側のガラス基板３ａの局部的な変形が元に戻らずに上下のガラス基板間のギャップにバラツキが生じてしまう。このように液晶パネルにおける上下のガラス基板間で、ギャップの間隔にバラツキが生じ、表示面に色むらが現れて液晶パネルとして製品不良となる。
この問題を解消するため、第１１図のようにスカートパッド３２に吸気用のスリット３２ｄを設けている。真空吸着パッド３１が液晶パネル２に当接しても環状部３２ｂが変形してスリット３２ｄを閉ざすことがないように、真空吸着パッド３１が環状部３２ｂより下側に突き出るようにする。このために、環状部３２ｂの下面を真空吸着パッド３１の下面より高い位置にしたのである。この場合の真空吸着ヘッド３０Ａの液晶パネルに対する過渡的な吸着状態を第１４図に示し、定常の吸着状態を第１５図に示す。
吸引口３６を介して排気を行い、液晶パネル２を吸着すると、第１４図に示すようにまずスカート部３２ｃが液晶パネル２に当接する。この状態で排気を続けると、スカート部３２ｃと上側のガラス基板３ａで覆われる空間が負圧になる。このときスカート部３２ｃが弾性変形し、スカート部３２ｃと上側のガラス基板３ａとの接触面積は増加する。またスカート部３２ｃ内部の負圧が大きくなるので、スリット３２ｄを介して外部から空気がリークを始める。
このため吸着盤３３の周辺の負圧を減じるが、この程度の負圧は真空吸着パッド３１が液晶パネル２を吸い寄せるのを妨げることにはならず、液晶パネル２が真空吸着パッド３１に吸い寄せられる。さらに排気が続くと、第１５図に示すように真空吸着パッド３１の吸着盤３３が液晶パネル２に当接する。このような状態になると、気密部３３ａの密封機能により吸着盤３３の上側のガラス基板３ａに対する負圧は更に大きくなる。このため吸着盤３３だけで液晶パネル２を吸着保持できる状態となる。その後空間Ｖ１においては、スリット３２ｄより外気が更にリークして負圧が解消される。このような方法で吸着すると、空間Ｖ１の圧力が外圧とほぼ等しく保たれ、上側のガラス基板３ａは第１３図のように局部的に変形しなくなる。従ってスペーサＳの移動も起こらず、ガラス基板間のギャップを均一な状態で保持しつつ、液晶パネル２を吸着保持することができる。
このような構造の真空吸着ヘッド３０Ａを複数個用い、外形形状の大きい脆性材料基板を吸着する場合、吸着可能な距離は従来例より大きくなり、一例として０．０〜２．０ｍｍとなった。このため、脆性材料基板に多少のうねりや撓みがあっても吸着盤３３が追従し、確実に基板を保持することが可能となった。
（実施の形態２）
次に本発明の実施の形態２における真空吸着ヘッドについて、図面を参照しつつ説明する。第１６図は実施の形態２における真空吸着ヘッド４０の構造を示す端面図である。この真空吸着ヘッド４０は真空吸着パッド３１とプレート部４１とスポンジパッド４２とを含んで構成される。プレート部４１には真空吸着パッド３１とスポンジパッド４２とが同心状に取り付けられる。
真空吸着パッド４１の構造は第１１図及び第１２図に示すものと同一であるので、構成要素については説明を省略する。スポンジパッド４２は第１１図のスカートパッド３２と同様の機能を有する弾性部材である。スポンジパッド４２は、多孔性のゴムを素材に用い、筒状に形成された弾性部材である。多孔性のゴムとして特に圧力損失が高いものが用いられる。ここでは耐候性、耐熱性、耐老化性に優れたＥＰＴ（エチレン・プロピレン・ターポリマー）のスポンジ体を用いる。スポンジ体として所望の圧力損失を有する連泡タイプが好ましい。真空吸着パッド３１の中心軸をｚとすると、無歪状態でのスポンジパッド４２のｚ方向の高さは、真空吸着パッド３１のｚ方向の厚みより少し大きい。そして真空吸着パッド３１の中心軸には吸引口４３が設けられる。
この場合の真空吸着ヘッド４０の液晶パネル２に対する過渡的な吸着状態を第１７図に示し、定常の吸着状態を第１８図に示す。真空吸着ヘッド４０を液晶パネル２に近接させると、第１７図に示すようにまずスポンジパッド４２の下端部が上側のガラス基板３ａに当たり、その弾性によりスポンジパッド４２は肉厚が大きくなる方向に撓む。吸引口４３から排気を行うと、スポンジパッド４２で覆われた閉空間が負圧になり、スポンジパッド４２の外圧と内圧の差によって、外界の空気が第１７図中の矢印のように流れ込む。しかし、この空気の流入は液晶パネル２が真空吸着パッド３１に吸い寄せられるのを妨げるほどには該閉空間の負圧を減じない。こうして液晶パネル２が更に真空吸着パッド３１に吸い寄せられ、第１８図に示すように真空吸着パッド３１の吸着盤３３が液晶パネル２に当接する。このとき、気密部３３ａの密封機能により吸着盤３３の上側のガラス基板３ａに対する負圧は充分な値に保持され、吸着盤３３だけで液晶パネル２を吸着保持することができる。一方、スポンジパッド４２と真空吸着パッド３１間の空間Ｖ２は、スポンジパッド４２の外圧と内圧の差によって外界の空気が既に流れ込んだため、空間Ｖ２の負圧がすぐに解消される。従って、この部分の上側のガラス基板３ａは上方に局部的に変形しなくなる。従ってスペーサＳの移動も起こらず、ガラス基板間のギャップを均一な状態で保持しつつ、液晶パネル２を確実に吸着保持することができる。
このような構造の真空吸着ヘッド４０を複数個用い、外形形状の大きい脆性材料基板を吸着する場合、吸着可能な距離は従来例より大きくなる。一例として０．０〜２．０ｍｍとなり、脆性材料基板に多少のうねりや撓みがあっても吸着盤３３が追従し、脆性材料基板を確実に保持することが可能となった。
なお、実施の形態１及び２において、真空吸着パッドとして、吸着部は第１２図に示すように微小な凸部を残し、エッチングにより互いに連通する凹部を形成した。しかし第１９図に示すように、微小な凸部を形成する代わりに溝を多く設け、溝で囲まれる部分を凸部としてもよい。第１９図の吸着盤５０では、外周部を気密部５０ａとし、開口５０ｂを中心に同心状に複数の溝５０ｃをエッチングにより形成し、開口５０ｂを横切るように十字状の溝５０ｄをエッチングにより形成する。またエッチングされない領域を凸部５０ｅとする。このような構造の吸着盤５０でも実施の形態１又は２と同様の吸着効果が得られ、吸着可能距離も同様に拡大する。
尚、本実施の形態１及び２の説明において、基板として主に液晶パネルを用いて説明したが、本発明の真空吸着ヘッドは、単板の半導体ウエハ、セラミックス基板、ガラス基板、プラスチック基板、及び貼り合わせ基板である透過型プロジェクタ基板、反射型プロジェクタ基板、またフラットパネルディスプレイであるプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、液晶パネル、有機ＥＬ素子基板等に、基板に局部的な変形を与えずに吸着させることが出来るので、有効に適用することが出来る。また、液晶パネル及びマザー液晶パネルにおける２枚のガラス基板の間に、スペーサが封入されている場合について説明したが、スペーサが封入されていない液晶パネル及びマザー液晶パネルにおいても、本発明の真空吸着ヘッドが有効に適用することができる。

産業上の利用の可能性

本発明によれば、吸着盤の外周部に弾性部材を設けたために、基板を吸着する直前に吸着盤の周辺を早期且つ安定して負圧にすることができる。次に吸着盤が基板に密着すると、基板に対する吸着盤の吸引力が更に高くなるよう保持される。こうして、基板を吸着盤に吸着できる間隔（すなわち基板と吸着盤の吸着面との間隔）が拡がるので、吸着盤を複数個用いて形状の大きな基板を吸着するときに、吸着不良が生じなくなる。また基板の吸着時に発生する基板の局部的な変形を防止することができ、また貼り合わせ基板の場合、前記基板の局部的な変形に起因する基板間のギャップが変化することを防止することができる。さらに弾性部材は、基板の吸着時に発生する基板の局部的な変形を吸収して、基板を安定した吸引力で吸着盤に密着させるので、複数の吸着盤を複数個用いて大きな基板を吸着するときに、安定した吸着が可能になる。このような真吸着ヘッドは、基板のスクライブ装置や基板の搬送装置に好適に利用することができる。

Claims (3)

1. 基板を真空吸着する真空吸着ヘッドであって、
   板状部材を用い、その一方の面に対して多数の独立した凸部と凹部とを形成した吸着部、前記吸着部を囲む前記板状部材の外周位置に環状に形成した気密部、前記吸着部の気体を排気する通路となる溝部、前記溝部の気体を外部に排気する開口を設けた真空吸着パッドと、
   前記真空吸着パッドを取り込むように形成され、前記真空吸着パッドが吸着対象の基板に近接したとき、前記真空吸着パッドの周辺空間から外気を遮断する弾性部材と、を具備し、
   前記弾性部材は、スカート状に形成されたスカートパッドであり、
   前記真空吸着パッドを吸着面の背後から支持するプレート部と、
   前記真空吸着パッドの外周部を所定の間隙を介して囲むよう、前記プレート部の外縁部分に厚肉環状に形成した環状部と、
   前記環状部の外周部より肉厚を薄くして円錐環状に形成し、前記環状部の外側と内側空間とを連通し、前記外側と内側空間の圧力差が大きいとき前記外側の気体を内側にリークさせるスリットを前記環状部に設けたスカート部と、を具備するものである真空吸着ヘッド。
2. 前記真空吸着パッドの吸着部は、
   エッチング可能な板状部材を用い、その一方の面に対して多数の独立した凸部と凹部とをエッチングにより形成したものであり、前記気密部は前記板状部材の外周を非エッチング領域として環状に形成したものであることを特徴とする請求項１記載の真空吸着ヘッド。
3. 前記真空吸着パッドは、紫外線照射及び溶剤を用いて選択的にエッチングが可能な感光性樹脂材料を用いたものであることを特徴とする請求項２記載の真空吸着ヘッド。

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