JP2001144165A - ガラス基板用非接触アライメント装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】基板の端縁を検出して基板の位置ずれを修正す
る際、修正誤差を少なくするアライメント装置を提供す
ること。 【解決手段】アライメント装置Ｍは、基板Ｗを収納する
カセット２と、基板Ｗを搬送するロボット３と、基板Ｗ
の傾きを検出するアライナー５と、基板Ｗを加工する次
工程装置７とを有している。ロボット３のハンド３１に
は基板Ｗの前面端縁の位置を検出する前面端検出センサ
３５を装着し、アライナー５には基板Ｗの側面端縁の二
位置を検出する２個の側面端検出センサ５２、５２を装
着している。アライナー５はロボット３を挟んでロボッ
ト３のＹ軸方向に対して両側にそれぞれ配置してハンド
３１が基板３１を吸着した後で基板の側面端縁を検出す
るように構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、主に薄型状のガ
ラス基板のアライメントを行なって次工程に搬送するガ
ラス基板の非接触アライメント装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、カセットに収納されたガラス基
板を搬送ロボットで取り出して次工程に搬送する際、ガ
ラス基板は水平方向で傾いたりあるいは前後方向にずれ
たりして、必ずしもカセット内で正規の位置に配置され
ていない。ガラス基板が加工装置で加工されるために
は、加工装置の所定の正規の位置に配置する必要があ
り、そのために、カセットから次工程に搬送するまでに
ガラス基板の位置ずれを補正するいわゆるアライメント
を行なう必要がある。従来のアライメント装置は、例え
ば、特開平９−６９５４８号または特開平１０−３３５
４２０号で提案されている。

【０００３】前者のアライメント装置は、カセットと、
カセットに収納されているガラス基板Ｗの側面近傍に配
置されるアライナーと、ガラス基板を取り出して搬送す
るロボットとを有して構成されている。アライナーに
は、ガラス基板の側部端縁の位置を検出する第１位置セ
ンサが２か所に装着され、ロボットにはハンド部にガラ
ス基板の前部端縁の位置を検出する第２の位置センサが
１か所に装着されている。アライナーに装着される第１
の位置センサは、カセットに収納されている全てのガラ
ス基板の位置を検出するためにガラス基板に対して接近
・離隔する方向への移動及び上下方向への移動を行なう
ように構成され、ロボットのハンド部に装着される第２
の位置センサはロボットの移動でガラス基板の前部端縁
の位置を検出する。２個の第１の位置センサによってガ
ラス基板の傾きとＹ軸方向位置とが検出されると、制御
装置によってロボットのハンドがガラス基板の傾きに合
わせて角度設定され、第２の位置センサによってハンド
の伸長位置（Ｘ軸方向の位置）が設定され、その状態で
ハンドが移動してガラス基板が吸着されるとガラス基板
はハンドで吸着された状態で次工程に正規の位置で搬送
される。

【０００４】後者のアライメント装置は、ロボットのハ
ンドに、ハンドの伸長方向方向に対して直交する位置に
ガラス基板の前部端縁を２か所で検出する第１の位置セ
ンサが装着され、ロボットの側部付近にガラス基板の側
部端縁を１か所で検出する第２の位置センサが配置され
ている。ハンドがＸ軸移動して２個の第１の位置センサ
がガラス基板の前部端縁に達すると第１の位置センサの
感知によりガラス基板の傾きとＸ軸方向の位置とを測定
することができ、それによってハンドがガラス基板吸着
前にハンドをガラス基板の傾きに合わせて角度設定され
る。ガラス基板を吸着保持したハンドは、屈曲してロボ
ット本体側に移動され、ガラス基板を次工程に搬送する
前にＹ軸移動してガラス基板の側部端縁を第２の位置セ
ンサに近づける。そして、ガラス基板の側部端縁が第２
のセンサに感知されるとガラス基板のＹ軸方向の位置が
測定される。第１の位置センサと第２の位置センサによ
りガラス基板の正規の位置が演算されてハンドが正規の
位置に設定されガラス基板を次工程に搬送する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ガラス基板が
その需要の増大で大型化されると、ガラス基板がカセッ
トに収納される状態では、ガラス基板は、正面に対して
中央部で下方に大きく撓むように載置されている。従っ
て、この状態では、ハンドでガラス基板を吸着保持する
際に撓みの分が戻されて、ハンドの傾きを修正する際
に、吸着前と吸着後において測定値とのずれが生じ修正
誤差を生じることになる。

【０００６】従来の装置のうち、前者のアライメント装
置の場合には、ガラス基板のＹ軸位置の検出はアライナ
ーに装着された２個の第１の位置センサで行なわれる。
しかも、このアライナーはロボットのハンドがガラス基
板を吸着保持する前に、ガラス基板の側部端縁を検出す
るため、ハンドのガラス基板吸着前と吸着後とではガラ
ス基板の側部端縁のＹ軸方向の位置の修正誤差を生じる
ことになる。さらにこのアライナーはカセットに収納さ
れた全てのガラス基板の位置を検出するために上下移動
を行なうように構成され、しかも全てのガラス基板に対
して接近離隔する移動を行なうように構成されているた
め、複雑な構成を有して高価な装置を提供することにな
る。

【０００７】また、後者のアライメント装置は、ガラス
基板の前部端縁を２個の位置センサによって測定するよ
うに構成しているため、ハンドで吸着する前にガラス基
板の前部端縁の二位置の検出によるガラス基板の傾きの
測定は、ハンド吸着後にはハンドの傾きを修正する際に
測定値とのずれが生じ修正誤差となって現われてしま
う。

【０００８】この発明は、上述の課題を解決するもので
あり、高価な装置を必要とせず、しかも大型のガラス基
板を吸着搬送する際に、ガラス基板の修正誤差を極めて
小さくできるガラス基板の非接触アライメント装置を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明にかかわるガラ
ス基板の非接触アライメント装置では、上記の課題を解
決するために以下のように構成するものである。即ち、
矩形状のガラス基板を保持して搬送するロボットと、前
記ガラス基板の位置ずれを検出するための検出装置と、
を有し、前記ロボットが、前記ガラス基板を前記ロボッ
トのハンドの伸縮方向に移動するＸ軸移動と前記ガラス
基板を前記Ｘ軸移動と直交するＹ軸移動とを、行なうよ
うに構成され、前記ロボットでカセットに収納されてい
るガラス基板の位置ずれを修正して次工程に搬送するよ
うに構成されたガラス基板用非接触アライメント装置で
あって、ガラス基板の位置ずれを検出するための位置セ
ンサが、ガラス基板の直交する二辺の端縁を検出するよ
うに配設され、一方の一辺に１個の位置センサが配設さ
れてその位置が検出され、他方の１辺に２個の位置セン
サが配設されてガラス基板の傾きが検出され、前記ガラ
ス基板の傾きを測定するために配設される前記２個の位
置センサが、前記ハンドでガラス基板を保持した後に検
出するように構成されることを特徴とするものである。

【００１０】また、この発明にかかわるガラス基板用非
接触アライメント装置は、矩形状のガラス基板を保持し
て搬送するロボットと、前記ガラス基板の位置ずれを検
出するための検出装置と、を有し、前記ロボットが、前
記ガラス基板を前記ロボットのハンドの伸縮方向に移動
するＸ軸移動と前記ガラス基板を前記Ｘ軸移動と直交す
るＹ軸移動とを、行なうように構成され、前記ロボット
でカセットに収納されているガラス基板の位置ずれを修
正して次工程に搬送するように構成されたものであっ
て、前記ハンドのＸ軸移動の際に前記ガラス基板の前面
端縁の一位置を検出する前面端検出センサと、前記ガラ
ス基板のＹ軸移動の際に前記基板の側面端縁の前後二位
置を検出する側面端検出センサと、を有して構成され、
前記前面端検出センサが前記ハンドに装着され、該セン
サが前記ガラス基板の前面端縁に達すると前記ガラス基
板の前面端縁の位置が検出され、前記側面端検出センサ
が前記ロボットの側方近辺に配設され、前記ハンドに保
持された前記ガラス基板の側面端縁が前記側面端検出セ
ンサに達すると前記ガラス基板の側面端縁の位置が検出
され、前記前面端検出センサと前記側面端検出センサと
から出力された信号で演算されて前記ガラス基板の位置
ずれが修正されることを特徴とするものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態を
図面に基づいて説明する。

【００１２】本形態のガラス基板用非接触アライメント
装置（以下アライメント装置という）Ｍは、図１〜２に
示すように、架台１上に配置され矩形状のガラス基板
（以下、基板という）Ｗを収納するカセット２と、カセ
ット２の正面に対向する位置に架台１上をレール体４を
介して架台１の長手方向（Ｙ軸方向）に移動可能なロボ
ット３と、レール体４の両側に設置されるアライナー
５、５とを有している。さらに図例では、ロボット３を
挟んでカセット２と対向する側は、客先ステージとして
配置され、客先ステージには、客先用カセットあるいは
加工装置等の次工程装置７が配置されている。

【００１３】カセット２には、図３に示すように、上下
方向に複数の基板Ｗを収納するために両壁から突起する
基板支持部２１が複数段に配置されている。基板支持部
２１は、ロボット３のハンド３１がカセット２内に挿入
して上下移動できるように中央部に空間部を有するよう
に形成されている。そして、このカセット２には、大型
の基板Ｗが収納され、基板Ｗはハンド３１が挿入される
正面視において中央部が下方に大きく撓むように基板支
持部２１上に載置されている。

【００１４】ロボット３は、機台３２と機台３２に回動
可能なアーム体３３とアーム体３３に対して回動可能に
連結されるハンド３１とを有し、ハンド３１上に吸着保
持された基板Ｗを直線的に移動するように構成されてい
る。さらにハンド３１にはカセット２内に収納された基
板Ｗの前面端縁の位置（Ｘ１）を検出する前面端検出セ
ンサ３５が埋設するように取り付けられている。前面端
検出センサ３５は反射式の光センサが使用され、前面端
検出センサ３５がハンド３１と共にカセット２に収納さ
れた基板Ｗの前面端縁を基板Ｗの下方で通過すると、前
面端検出センサ３５から上方に向かって投射されている
光線が基板Ｗによって遮光され反射された光を感知する
ことによって、ハンド３１の元位置からの基板Ｗの前面
端縁の位置Ｘ１を検出する。検出された基板Ｗの前面端
縁の位置（Ｘ１）は、架台１上に配置された制御装置９
に出力される。

【００１５】また、ロボット３は、ハンド３１をカセッ
ト２あるいは次工程装置７に向かって伸縮方向に移動す
るＸ軸移動と、ロボット３自体が架台１の長手方向に移
動するＹ軸移動と、アーム体３３及びハンド３１を機台
３２に対して上下移動するＺ軸移動、さらにハンド３１
をアーム体３３とともに機台３２に対して回動するθ回
転とを行なうように作動される。

【００１６】アライナー５、５は、ロボット３のＹ軸方
向に沿ってロボット３を挟んでレール体４の両側にそれ
ぞれ配置され、カセット２または次工程装置７の配置状
態によってはいずれかのアライナー５で基板Ｗの側面端
縁を検出するようにしている。各アライナー５には、そ
れぞれセンサ支持台５１に、基板Ｗの側面と略平行に基
板Ｗの側面端縁の二位置（Ｙ１、Ｙ２）を検出する２個
の側面端検出センサ５２、５２が取り付けられている。
側面端検出センサ５２は反射式の光センサまたは投光・
受光型の光センサが使用される。基板Ｗを吸着保持した
ハンド３１が、カセット２内からロボット３の機台３１
上の元一に戻り、ロボット３のＹ軸方向に移動して基板
Ｗの側面端縁が側面端検出センサ５２の上方を通過する
と、反射式センサの場合には、投射された光が反射され
ることによって感知し、投光・受光型の場合には、投光
器から投射されている光を基板で遮光することにより、
受光器が遮光を感知して基板Ｗの側面端縁の前後方向の
二位置（Ｙ１、Ｙ２）を検出する。検出された基板Ｗの
側面端縁の二位置（Ｙ１、Ｙ２）は前述の制御装置９に
出力される。

【００１７】従って、ロボット３のハンド３１は基板Ｗ
の前面端縁の一位置（Ｘ１）を検出することによって、
基板ＷのＸ軸方向の位置が修正されて基板Ｗを吸着保持
し、基板Ｗの側面端縁の二位置（Ｙ１、Ｙ２）を検出す
ることによって、Ｙ軸方向の位置及び傾きが修正されて
基板Ｗを次工程にＹ軸方向に向かって移動する。

【００１８】次に、上記のように構成されたアライメン
ト装置Ｍの作用を説明する。基板Ｗがカセット２内に収
納した状態で、図１に示すように、カセット２が外部か
ら搬入されて所定の位置に設置されると、ロボット３の
ハンド３１は、Ｚ軸移動して図示しない基板有無センサ
によって各段の基板支持部２１上の基板Ｗの有無を確認
する。基板有無センサが基板Ｗの有無を検出した後、図
４〜５に示すように、ロボット３のハンド３１が、例え
ば、最上段の基板Ｗを吸着保持するためにＸ軸移動を行
なう。

【００１９】このハンド３１がＸ軸移動する前の位置
（前面端検出センサ３５）を原点位置Ｐ１とし、その後
ハンド３１がカセット２のガラス基板Ｗの下方に向かっ
て前進する。この工程においては、ハンド３１は原点位
置Ｐ１からガラス基板Ｗの直前の位置Ｐ２まで高速で移
動し（図５参照）、Ｐ２の位置からガラス基板Ｗの前端
縁を越えてしばらくした位置Ｐ３まで緩速で移動する。
この緩速移動中に、前面端検出センサ３５から投光され
た光をガラス基板Ｗの前面端縁が遮光することによって
光が反射され、ガラス基板Ｗの前面端縁の位置（Ｐ１か
らＸ１までの距離）を計測することができる。そしてハ
ンド３１はＰ３の位置からハンド３１がガラス基板Ｗを
吸着する位置Ｐ４まで高速で移動する。従って、ハンド
３１は原点位置Ｐ１からガラス基板Ｗの所定の下方位置
までに移動される間、ガラス基板Ｗの位置を計測すると
きには緩速で移動し、それ以外は高速で移動することに
なる。そして、計測されたガラス基板Ｗの位置はそのま
ま制御装置９内で記憶される

【００２０】次にハンド３１は、図６の正面図に示すよ
うに、Ｐ４の位置でゆっくりと上昇し、ガラス基板Ｗの
下面に当接すると図示しない吸着装置によりガラス基板
Ｗを吸着して、さらに僅か上昇する（吸着工程）。下方
に撓んでいる基板Ｗは、ハンド３１で吸着されると同時
に、撓みが吸収されて略平面上に保持される。

【００２１】その後、図７に示すように、ハンド３１は
Ｐ４の位置から高速な動きで原点位置Ｐ１まで後退移動
する。そして、原点位置Ｐ１に復帰したハンド３１は、
ロボット３と共にレール体４上を、図中、右方向に基板
Ｗの右側端面端縁が、図中、右側のアライナー５に装着
された側面端検出センサ５２を通過してしばらくした位
置Ｐ５まで緩速な動きで移動する。この緩速移動中、基
板Ｗの右側端面端縁の二位置（Ｙ１、Ｙ２）が側面端検
出センサ５２上を通過する際に、側面端検出センサ５２
から上方への投射された光を基板Ｗが遮光することによ
って反射し、基板Ｗ側端縁の二位置（Ｙ１、Ｙ２）を計
測することになる。計測された基板Ｗの側面端端縁の二
位置（Ｙ１、Ｙ２）はそのまま制御装置９内で記憶され
る。なお、基板Ｗを吸着保持したハンド３１が原点位置
Ｐ１に復帰した際、図中、左側のアライナー５の側面端
検出センサ５２で、基板Ｗの左側側面端を検出するよう
にしてもよい。

【００２２】Ｐ５の位置に移動したハンド３１は、次工
程装置７に基板Ｗを収納するために、ロボット３本体ご
と架台１上に配置されたレール体４上を移動し、次工程
装置７に対向する位置Ｐ６（図９参照）まで移動してハ
ンド３１を１８０°θ回転する。この移動する際、図８
に示すように、ロボット３は制御装置９によって演算さ
れた基板Ｗの側面端縁の二位置（Ｙ１、Ｙ２）間のＸ軸
方向に対する位置ずれ量ΔＹから演算してハンド３１を
角度ずれ量△θ分補正する。この角度ずれ量Δθは、２
個の側面端検出センサ５２、５２間の距離をＺとする
と、ｔａｎ△θ＝△Ｙ／Ｚから、△θを求めることがで
きる。ハンド３１の角度補正は傾き角θを機台９に対し
て回転することによって行なわれる。また、次工程装置
７の対するＹ軸の停止位置は、側面端検出センサ５２、
５２により検出された基板Ｗの側面端縁のＹ１あるいは
Ｙ２のいずれかの位置に対する、正規の位置との位置ず
れ量分補正して決定される。

【００２３】その後、図９に示すように、ハンド３１が
基板Ｗを吸着した状態で次工程装置７に向かって高速で
前進移動し、緩速移動で下降してガラス基板Ｗを次工程
装置に収納する。基板のＸ軸移動量は、前面端検出セン
サ３５により検出された基板Ｗの前面端縁の位置Ｘ１と
正規の位置との位置ずれ量ΔＸ分を補正して決められ
る。

【００２４】カセット２に複数段に収納された全ての基
板Ｗは、このように、ハンド３１によって、上から順次
吸着され位置を修正されて、次工程装置７に搬送され収
納される。

【００２５】従って、本形態のアライメント装置Ｍで
は、基板Ｗの現在位置を検出する際、基板Ｗの撓みによ
る修正誤差の影響の少ない１辺（側面端縁）を、ハンド
３１で基板Ｗを吸着した後で、２個の検出センサ５２、
５２で検出して基板Ｗの傾きを測定し、基板Ｗの撓みに
よる影響の少ない他の１辺（前面端縁）をハンド３１で
基板Ｗを吸着する前に、１個の検出センサ３５で測定す
るように構成している。つまり、基板Ｗの側面端検出セ
ンサ５２、５２を、ロボット３のＹ軸移動の方向に対し
てロボット３を挟んで架台１の両側に配置するように構
成することによって、基板Ｗの傾きをカセット２から取
り出した後で測定するため修正誤差を少なくすることが
できる。

【００２６】なお、上述のアライメント装置は上記の形
態に限るものではない。例えば、基板Ｗの傾きを測定す
るために、基板Ｗの１辺を２か所で測定する位置センサ
を、基板吸着後に行なうように構成すれば、例えば、２
個の位置センサを装着したアライナー５をカセット２に
干渉しない位置でカセット２に隣設する位置に配置して
もよい。そして、この場合、２個の位置センサは基板Ｗ
の前面端縁を検出することになる。

【００２７】また、次工程装置７は、ロボット３を挟ん
でカセット２に対向する位置でなくても、カセット２側
に並設するように配置してもよい。また、基板Ｗの前面
端縁の位置ずれΔＸの補正タイミングは、前面端縁を検
出した後でロボット３のハンド３１が基板３１を吸着す
る前に行なってもよく、ハンド３１が基板Ｗを吸着して
原点位置Ｐ１に戻る際に行なってもよく、また、ロボッ
ト３のＹ軸移動の際に行なってもよい。

【００２８】さらに、ロボット３のハンド３１に装着さ
れる前面端検出センサ３５の位置は、図に示す位置に限
らずハンド３１のどこでもよく、例えばハンド３１の先
端部であってもよい。

【００２９】また、アライナー５に装着される側面端検
出センサ５２、５２のＺ方向の位置は、基板に干渉する
ことがなければ、光線を上から下にむけて投射するよう
に配置しても構わない。

【００３０】

【発明の効果】上述のように本発明のアライメント装置
は、ガラス基板の傾きを検出する２個の位置センサを基
板吸着後に検出するように構成している。そのため、大
型化した基板がカセット内で大きな撓み量を有して収納
されていても、吸着した後で二位置を検出すれば基板の
修正誤差を極めて少なくすることができ、次工程で加工
する際に基板を精度よく配置させることができる。

【００３１】また、基板の前面端縁の一位置を検出する
位置センサをロボットのハンドに１か所設け、基板の側
面端縁の二位置を検出する２個の位置センサを、ロボッ
トのＹ軸移動方向の少なくとも一か所に設ければ、基板
の傾きは基板吸着後に検出して測定することができ、基
板の撓みの影響によるロボットのハンドの修正誤差を極
めて少なくすることができる。従って、次工程において
精度良い加工を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一形態によるアライメント装置の概略
平面図

【図２】図１におけるＡ矢視図

【図３】基板が撓みを有してカセットに収納される状態
を示す一部正面断面図

【図４】ハンドがカセット内に移動する状態を示す概略
平面図

【図５】ハンドがカセット内に移動する状態を示す一部
側面断面図

【図６】ハンドが基板を吸着して上昇する状態を示す一
部正面図

【図７】基板の側面端縁の位置を検出する状態を示す概
略平面図

【図８】基板の位置ずれを演算するための説明図

【図９】ハンドが基板を次工程装置に収納する状態を示
す概略平面図

【符号の説明】

Ｍ…アライメント装置 １…架台 ２…カセット ３…ロボット ５…アライナー ７…次工程装置 ９…制御装置 ３１…ハンド ３５…前面端検出センサ ５２…側面端検出センサ Ｗ…基板

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F069 AA03 AA17 AA93 BB36 BB40 CC06 EE04 GG04 GG07 GG58 GG65 HH30 MM03 PP06 5F031 CA05 FA01 FA07 FA11 FA12 GA24 GA43 GA47 GA48 JA22 JA30

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 矩形状のガラス基板を保持して搬送する
   ロボットと、前記ガラス基板の位置ずれを検出するため
   の検出装置と、を有し、前記ロボットが、前記ガラス基
   板を前記ロボットのハンドの伸縮方向に移動するＸ軸移
   動と前記ガラス基板を前記Ｘ軸移動と直交するＹ軸移動
   とを、行なうように構成され、前記ロボットでカセット
   に収納されているガラス基板の位置ずれを修正して次工
   程に搬送するように構成されたガラス基板用非接触アラ
   イメント装置であって、 ガラス基板の位置ずれを検出するための位置センサが、
   ガラス基板の直交する二辺の端縁を検出するように配設
   され、一方の一辺に１個の位置センサが配設されてその
   位置が検出され、他方の１辺に２個の位置センサが配設
   されてガラス基板の傾きが検出され、 前記ガラス基板の傾きを測定するために配設される前記
   ２個の位置センサが、前記ハンドでガラス基板を保持し
   た後に検出するように構成されることを特徴とするガラ
   ス基板用非接触アライメント装置。
2. 【請求項２】 矩形状のガラス基板を保持して搬送する
   ロボットと、前記ガラス基板の位置ずれを検出するため
   の検出装置と、を有し、前記ロボットが、前記ガラス基
   板を前記ロボットのハンドの伸縮方向に移動するＸ軸移
   動と前記ガラス基板を前記Ｘ軸移動と直交するＹ軸移動
   とを、行なうように構成され、前記ロボットでカセット
   に収納されているガラス基板の位置ずれを修正して次工
   程に搬送するように構成されたガラス基板用非接触アラ
   イメント装置であって、 前記ハンドのＸ軸移動の際に前記ガラス基板の前面端縁
   の一位置を検出する前面端検出センサと、前記ガラス基
   板のＹ軸移動の際に前記基板の側面端縁の前後二位置を
   検出する側面端検出センサと、を有して構成され、 前記前面端検出センサが前記ハンドに装着され、該セン
   サが前記ガラス基板の前面端縁に達すると前記ガラス基
   板の前面端縁の位置が検出され、 前記側面端検出センサが前記ロボットの側方近辺に配設
   され、前記ハンドに保持された前記ガラス基板の側面端
   縁が前記側面検出センサに達すると前記ガラス基板の側
   面端縁の位置が検出され、 前記前面端検出センサと前記側面端検出センサとから出
   力された信号で演算されて前記ガラス基板の位置ずれが
   修正されることを特徴とするガラス基板用非接触アライ
   メント装置。