JP2005064279A - 基板保持ケース及び基板搬送システム - Google Patents

Abstract

【課題】 基板を垂直姿勢に保持する基板において、ロボットで基板を取り出す際のハンドリングミスや、基板に対する塵埃の付着を防止する。
【解決手段】 上部が開口する外箱３と、外箱３の内部に着脱自在に設けられる中箱４とを備え、中箱４の基板保持溝４ｂに沿って上方から挿入される基板２を垂直姿勢に保持する基板保持ケース１であって、中箱４及び／又は外箱３の外側面に、中箱４及び／又は外箱３を横倒し姿勢に支持する脚部４ｃ、３ｂが設けられ、中箱４及び／又は外箱３を脚部４ｃ、３ｂで支持したとき、基板２が水平姿勢となり、基板２の水平方向の挿入及び／又は引き出しが許容される。
【選択図】 図６

Description

本発明は、フォトマスク、フォトブランクス、サブストレートなどの基板を保持する基板保持ケース、更には、基板保持ケースに対する基板の挿入や基板の引き出しを、ロボットなどを用いて行う基板搬送システムに関する。

フォトマスクや、その材料となるフォトブランクス、サブストレートなどの基板を保持する基板保持ケースが知られている（例えば、特許文献１参照。）。この種の基板保持ケースは、製造が完了した基板の出荷ケースとして用いられる他、製造過程における基板の運搬ケースや保管ケースとしても使用されている。

基板保持ケースは、通常、上部が開口する外箱と、外箱の内部に設けられる中箱とを備え、中箱の基板保持溝に沿って、例えば上方から挿入される基板を垂直姿勢に保持するように構成されている。
基板保持溝は、挿入される基板の両側縁部を保持するために、中箱の対向する二つの内側面に形成されており、複数の基板を保持する場合は、中箱の各内側面に複数の基板保持溝が並列状に形成される。
基板保持溝の溝幅は、保持する基板の厚さ寸法に応じて設定されており、基板と基板保持溝との間には、所定のクリアランスが確保される。

従来、基板保持ケースに対する基板の挿入や基板の引き出しは、手作業で行われており、その際には、手袋やハンドリング治具が使用されている。そして、基板を垂直姿勢に保持する基板保持ケースでは、基板の上端部のみを支持しながら基板の挿入や引き出しが可能であるため、手作業による基板の挿入や引き出しに際して、良好な作業性が確保されていた。
特開２００１−１５４３４１号公報

ところで、近年では、基板保持ケースに対する基板の挿入や基板の引き出しをロボットで行うケースが増えている。例えば、フォトブランクスを購入した顧客が、出荷ケース兼基板保持ケースに保持されたフォトブランクスをロボットで取り出し、これを次工程のカセットに自動搬送するなどの自動化が行われている。
しかしながら、基板を垂直姿勢に保持する基板保持ケースに対し、ロボットを用いて基板の挿入や引き出しを行うと、以下のような問題が発生する。

前述したように、基板と基板保持溝との間には、所定のクリアランスが確保されているため、基板を基板保持溝で垂直姿勢に保持した状態では、クリアランスの分だけ、基板保持溝に対し基板が斜めに保持されているなど、基板の位置にばらつきが生じ、基板の位置が不安定になっている。そのため、垂直姿勢の基板をロボットで引き出す際に、クリアランス分の位置ずれにより、基板が基板保持溝でこすれ発塵し、付着する。

また、上記の基板保持ケースに対して基板の挿入や基板の引き出しを行う場合は、基板のハンドリング方向が上下方向になるため、上下方向の動作機能を備える多軸型ロボットが必要になる。ところが、この種のロボットが、基板の上方で動作すると、ロボットからの発塵が基板に付着する可能性がある。特に、フォトマスクなどの基板では、わずかな塵埃の付着がフォトマスクのパターン欠陥や、転写特性に悪影響を与え、重大な欠陥となるため、無視することができない。

本発明は、上記の事情にかんがみなされたものであり、開口を有する外箱と、外箱の内部に着脱自在に設けられる中箱とを備え、中箱の基板保持溝に沿って挿入される基板を垂直姿勢に保持するものでありながら、基板の水平方向の挿入や引き出しを可能にし、ロボットで基板を取り出す際、基板に対する塵埃の付着を防止することができる基板保持ケース、及び、基板の挿入及び／又は引き出し時の発塵を防止することになる清浄度の高い自動化工程が可能でロボットのハンドリングミスのない基板搬送システムの提供を目的とする。

上記目的を達成するため本発明の基板保持ケースは、開口を有する外箱と、前記外箱の内部に着脱自在に設けられる中箱とを備え、前記中箱の基板保持溝に沿って挿入される基板を保持する基板保持ケースであって、前記中箱及び／又は前記外箱の外側面に、前記中箱及び／又は前記外箱を横倒し姿勢に支持する脚部が設けられ、前記中箱及び／又は前記外箱を前記脚部で支持したとき、前記基板が水平姿勢となり、前記基板の水平方向の挿入及び／又は引き出しが可能となる構成としてある。

基板保持ケースをこのように構成すれば、中箱の基板保持溝に沿って、例えば、上方から挿入される基板を保持するものでありながら、中箱及び／又は外箱を横倒し姿勢としたときには、この中箱及び／又は外箱が脚部で支持され、基板の水平方向の挿入及び／又は引き出しが可能になる。これにより、基板は、中箱の基板保持溝に当接している状態で位置決めされるので、ロボットによって、基板を保持溝に接触しないように浮上させて引き出すことができ、基板が保持溝でこすれることによる発塵を防ぐことができる。

また、基板保持ケースに対する基板の挿入や基板の引き出しをスカラ型ロボットで行うことが可能になる。これにより、多軸型ロボットのような高度な制御技術が必要な高価なロボットを使用しなくてもすむ。また、スカラ型ロボットは、駆動部分を常に基板より下方に配した状態で基板をハンドリングすることが可能であるため、ロボットからの発塵が基板に付着することを防止し、塵埃による基板の欠陥を抑制することができる。

また、本発明の基板保持ケースは、前記中箱及び／又は前記外箱が、前記脚部を、前記基板と並列する二つの外側面に備える構成としてある。
基板保持ケースをこのように構成すれば、基板を水平方向に引き出す際、横倒し姿勢の中箱及び／又は外箱を任意に上下反転させることが可能になる。これにより、基板の向き（表裏）が中箱ごとに異なっていても、所望の向きで基板を引き出すことができる。

また、本発明の基板保持ケースは、前記外箱の内側面に、前記中箱の前記脚部を係止する係止部が設けられる構成としてある。
基板保持ケースをこのように構成すれば、外箱に対する中箱の移動を規制して、振動による発塵を防止することができる。しかも、中箱の脚部を利用するため、中箱に専用の突起を設ける場合に比べ、構造を簡略化することができる。

また、上記目的を達成するため本発明の基板搬送システムは、前記基板保持ケースを用い、かつ、前記中箱及び／又は前記外箱が載置されるステージと、前記ステージに載置された前記中箱及び／又は前記外箱に対して、前記基板の挿入及び／又は引き出しを行うハンド部材とを備え、
前記ステージは、横倒し姿勢の前記中箱及び／又は前記外箱を、前記脚部との係合により、前記ステージに対して位置決めする位置決め部を備え、
前記ロボットは、前記ステージに横倒し姿勢で位置決めされた前記中箱又は中箱を収納した前記外箱に対して、前記基板の挿入及び／又は引き出しを行う構成としてある。

これにより、基板を取り出す際、基板保持溝に対する基板の位置を安定させて位置決めでき、基板の挿入及び／又は引き出し時の発塵を防止できるので、清浄度の高い自動化工程が可能な基板搬送システムを得ることができる。

また、基板保持ケースに対する基板の挿入や基板の引き出しをスカラ型ロボットで行うことが可能になるため、基板搬送システムの構築が安価にでき、また、ロボットからの発塵が基板に付着することを防止し、塵埃による基板の欠陥を抑制することができる。
しかも、ステージは、横倒し姿勢の中箱及び／又は外箱を、脚部との係合により、ステージに対して位置決めする位置決め部を備えているので、ステージに対する基板の位置を正確に規定して、ロボットのハンドリングミスを防止することができる。

以上のように、本発明によれば、開口を有する外箱と、外箱の内部に着脱自在に設けられる中箱とを備え、中箱の基板保持溝に沿って挿入される基板をに保持するものでありながら、基板の水平方向の挿入や引き出しを可能としているので、ロボットで基板を取り出す際、基板に対する塵埃の付着を防止することができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

［基板保持ケース］
まず、本発明に係る基板保持ケースの実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
図１は、基板保持ケースの一部切り欠き正面図、図２は、基板保持ケースの一部切欠き平面図である。

これらの図に示すように、基板保持ケース１は、その内部で基板２を垂直姿勢に保持するために、上部が開口する外箱３と、外箱３の内部に着脱自在に装着される中箱４と、外箱３の上部開口を覆う蓋５とを備えて構成されている。
基板２としては、主表面が正方形のフォトマスクや、その材料となるフォトブランクス、サブストレートなどが挙られる。通常は、これらの基板２を中箱４に収納するとともに、この中箱４を外箱３に収納し、その後、外箱３の上部開口に蓋５を被せることにより、基板２が基板保持ケース１に密封状態で収納される。

外箱３は、上部開口の周縁部にフランジ状の嵌合部３ａを備えている。この嵌合部３ａは、蓋５が被せられたとき、蓋５の周縁部に形成される嵌合部５ａと嵌合し、基板保持ケース１の内部を密閉状態とする。本実施形態では、嵌合した嵌合部３ａ、５ａ同士を別部材のフック６で係止することにより、外箱３と蓋５が一体的に固定される。
また、蓋５の上部下面には、リテーナ７が設けられている。外箱３に蓋５を被せると、リテーナ７が基板２の上端角部に弾性的に当接することにより、基板２のがたつきが抑制されるようになっている。

中箱４は、その洗浄を容易にするために、上部及び底部が開口された箱形状に形成され、底部開口の対向する左右内側縁には、基板２の下端を支持するための支持片４ａが形成されている。また、中箱４の対向する左右内側面には、垂直方向に一対の基板保持溝４ｂが形成され、これらの基板保持溝４ｂに沿って基板２を挿入することにより、基板２の左右両側縁部が保持される。本実施形態では、中箱４の各内側面に三本づつの基板保持溝４ｂを並列状に形成し、三枚の基板２を収納可能としている。
本実施形態では、三枚の基板２を収納可能な基板保持ケースとしているが、これに限定されるものではなく、基板２は一枚でもよく又は三枚以外の複数枚であってもよい。
基板保持溝４ｂの溝幅は、保持する基板２の厚さ寸法よりも大きく設定されており、基板２と基板保持溝４ｂとの間には、所定のクリアランスが確保される。これにより、基板保持溝４ｂに対する基板２の挿入や基板２の引き出しが容易になるとともに、摩擦による基板２の損傷が抑制される。
以上の外箱３、中箱４及び蓋５を形成する材料としては、特に制限はないが、ポリプロピレン、アクリル、ポリエチレン、ポリアミド、ＡＢＳなどの各種樹脂から適宜選択することが好ましい。

つぎに、本発明に係る基板保持ケース１の特徴部分について説明する。
図３（ａ）は、中箱の正面図、図３（ｂ）は、横倒し姿勢の中箱を示す側面図である。
図１〜図３に示すように、中箱４の正面及び背面（基板２と並列する二つの外側面）には、中箱４を横倒し姿勢に支持するための脚部４ｃが設けられている。本実施形態では、脚部４ｃを正方形の突起とし、これを中箱４の正面及び背面の四隅に配しているが、脚部４ｃの形状や個数は、これに限定されるものではなく、適宜変更することができる。また、脚部４ｃは、中箱４に一体成形してもよいし、別部材として形成して中箱４に固定してもよい。
各脚部４ｃの突出寸法は、脚部４ｃで中箱４を横倒し姿勢に支持したとき、中箱４に保持される基板２が水平姿勢となるように調整されている。

中箱４をこのように構成すると、中箱４を横倒し姿勢にするだけで、基板２が水平姿勢となり、基板２の水平方向の挿入や引き出しが可能になる。そして、この状態では、基板２が重力によって基板保持溝４ｂの一側面に当接し、位置が安定するため、ロボットで基板２を基板保持溝４ｂに接触しない程度浮上させて引き出すことにより、基板２が基板保持溝４ｂとこすれることに起因する発塵を防止することができる。

また、中箱４をこのように構成すると、基板保持ケース１に対する基板２の挿入や基板２の引き出しをスカラ型ロボットで行うことが可能になる。スカラ型ロボットは、多軸型ロボットのような高度な制御技術を必要とせず、比較的安価であるとともに、駆動部分を常に基板２より下方に配した状態で基板２をハンドリングすることが可能であるので、ロボットからの発塵が基板２に付着することを防止し、塵埃による基板２の欠陥を抑制することが可能になる。

また、本実施形態の中箱４は、基板２と並列する二つの外側面に脚部４ｃを備えているので、中箱４を横倒しする際、基板２の収納状態に応じてどちらの向きにも中箱４を任意に反転させることができる。これにより、基板２の収納状態（表裏）が中箱４ごとに異なっていても、中箱４を任意の方向に横倒して、所望の向きで基板２を引き出すことが可能になる。

図４は、横倒し姿勢の基板保持ケースを示す側面図である。
図１、図２及び図４に示すように、外箱３の正面及び背面（基板２と並列する二つの外側面）には、外箱３を横倒し姿勢に支持するための脚部３ｂが設けられている。本実施形態では、脚部３ｂをＬ字形の突起とし、これを外箱３の正面及び背面の四隅に配しているが、脚部３ｂの形状や個数は、これに限定されるものではなく、適宜変更することができる。また、脚部３ｂは、外箱３に一体成形してもよいし、別部材として形成して外箱３に固定してもよい。
各脚部３ｂの突出寸法は、脚部３ｂで外箱３を横倒し姿勢に支持したとき、中箱４に保持される基板２が水平姿勢となるように調整されている。

外箱３をこのように構成すると、中箱４を収納したまま外箱３を横倒し姿勢にするだけで、基板２が水平姿勢となり、基板２の水平方向の挿入や引き出しが可能になるため、中箱４を横倒し姿勢にした場合と同様の効果が得られる。
しかも、この場合には、外箱３から中箱４を取り出す必要がないので、作業手順を減らし、作業効率が高められるという利点がある。
なお、本実施形態を基板搬送システムに適用する場合、基板を挿入及び／又は引き出すときに、中箱４が前後に移動しないようにするためのストッパ（係止手段）をステージ８に設けることが好ましい。

図５（ａ）〜（ｃ）は、外箱の係止部を示す水平断面図である。
図１及び図２では省略しているが、外箱３の内側面（基板２と並列する二つの内側面）には、中箱４の脚部４ｃを係止する係止部３ｃが設けられている。本実施形態の係止部３ｃは、中箱４が外箱３に装着されたとき、脚部４ｃの側部を係止するように形成された突起であり、中箱４の前後方向のがたつきを抑える。例えば、図５（ａ）に示すように、各脚部４ｃの両側部を係止するものであっても良いし、図５（ｂ）や図５（ｃ）に示すように、脚部４ｃの一側部を係止するものであっても良い。
外箱３をこのように構成すれば、外箱３に対する中箱４の移動を規制することができるので、基板保持ケース１の搬送中に、外箱１の中で中箱４が移動したりすることがなく、振動による発塵を防止することができる。しかも、中箱４の脚部４ｃを利用するので、中箱４に専用の突起を設ける場合に比べ、構造を簡略化することが可能になる。

［基板搬送システム］
つぎに、本発明に係る基板搬送システムの実施形態について、図６及び図７を参照して説明する。
図６は、基板搬送システムを示す斜視図、図７は、ステージに位置決めされた中箱を示す側面図である。
この図に示すように、基板搬送システムは、基板２を保持する前記した外箱３とその中に収納された中箱４を有する基板保持ケース１と、中箱４が載置されるステージ８と、ステージ８に載置された中箱４から、基板２の挿入や引き出しを行うハンド部材９ａを有するロボット９とを備えて構成されている。
なお、本実施形態の基板搬送システムでは、中箱４をステージ８に載置するが、中箱４が収納された外箱３をステージ８に載置する場合においても適用することができる。また、ハンド部材９ａは、ロボット９が操作するのではなく、手動によって操作されるものであってもよい。

ステージ８は、横倒し姿勢の中箱４（又は外箱３及び中箱４）を、脚部４ｃ（又は脚部３ｂ）との係合により、ステージ８に対して位置決めする位置決め部８ａを備えている。本実施形態では、位置決め部８ａをＬ字形の突起とし、これをステージ８の四箇所に配しているが、位置決め部８ａの形状や個数は、これに限定されるものではなく、適宜変更することができる。
このように構成されたステージ８に中箱４を載置する場合は、脚部４ｃの外側角部を位置決め部８ａの内側角部に係合させることにより、ステージ８に対する中箱４の位置が正確に位置決めされる。

ロボット９は、ステージ８に横倒し姿勢で位置決めされた中箱４に対して、基板２の挿入や引き出しを行うように構成されている。このとき、中箱４は、横倒し姿勢であり、基板２の挿入、引き出し方向が水平方向となるため、スカラ型ロボットを用いて基板２の挿入や引き出しを行うことが可能になる。
ロボット９は、プレート状のハンド９ａを有しており、その上部には、基板２を下方から受止める受け部材９ｂが複数設けられている。ハンド９ａは、少なくとも、基板２の挿入や引き出しを行うための水平動作と、基板２の受け渡しを行うための垂直動作が可能であり、水平動作と垂直動作の組み合せで中箱４に対する基板２の挿入や引き出しが行われる。

基板搬送システムをこのように構成すると、中箱４を横倒し姿勢とし、基板２の水平方向の挿入や引き出しが可能になるため、基板２を取り出す際、基板保持溝４ｂに対する基板２の位置を安定させて位置決めでき、基板の挿入及び／又は引き出し時の発塵を防止できるので、清浄度の高い自動化工程が可能な基板搬送システムを得ることができ、また、ロボット９のハンドリングミスを防止することが可能になる。
しかも、ステージ８は、横倒し姿勢の中箱４を、脚部４ｃとの係合により、ステージ８に対して位置決めする位置決め部８ａを備えるため、ステージ８に対して中箱４や外箱３を正確に位置決めし、ロボット９のハンドリング精度を高めることが可能になる。
また、中箱４に対する基板２の挿入や基板の引き出しをスカラ型のロボット９で行うことが可能になるため、ロボット９からの発塵が基板２に付着することを防止し、塵埃による基板２の欠陥を抑制することができる。

本発明の基板保持ケースは、フォトマスクや、その材料となるフォトブランクス、サブストレートなどの基板を収納する出荷ケース、運搬ケース、保管ケースなどとして利用されるものである。また、本発明の基板搬送システムは、ロボットを用いて、基板保持ケースから基板を引き出したり、基板保持ケースに基板を挿入する場合に有用である。

基板保持ケースの一部切り欠き正面図である。 基板保持ケースの一部切欠き平面図である。 （ａ）は、中箱の正面図、（ｂ）は、横倒し姿勢の中箱を示す側面図である。 横倒し姿勢の基板保持ケースを示す側面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、外箱の係止部を示す水平断面図である。 基板搬送システムを示す斜視図である。 ステージに位置決めされた中箱を示す側面図である。

符号の説明

１ 基板保持ケース
２ 基板
３ 外箱
３ｂ 脚部
３ｃ 係止部
４ 中箱
４ｂ 基板保持溝
４ｃ 脚部
５ 蓋
８ ステージ
８ａ 位置決め部
９ ロボット
９ａ ハンド

Claims (4)

1. 開口を有する外箱と、前記外箱の内部に着脱自在に設けられる中箱とを備え、前記中箱の基板保持溝に沿って挿入される基板を保持する基板保持ケースであって、
   前記中箱及び／又は前記外箱の外側面に、前記中箱及び／又は前記外箱を横倒し姿勢に支持する脚部が設けられ、前記中箱及び／又は前記外箱を前記脚部で支持したとき、前記基板が水平姿勢となり、前記基板の水平方向の挿入及び／又は引き出しが可能となることを特徴とする基板保持ケース。
2. 前記中箱及び／又は前記外箱が、前記脚部を、前記基板と並列する二つの外側面に備えることを特徴とする請求項１記載の基板保持ケース。
3. 前記外箱の内側面に、前記中箱の前記脚部を係止する係止部が設けられることを特徴とする請求項１又は２記載の基板保持ケース。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の基板保持ケースを用いた基板搬送システムであって、
   前記中箱及び／又は前記外箱が載置されるステージと、前記ステージに載置された前記中箱及び／又は前記外箱に対して、前記基板の挿入及び／又は引き出しを行うハンド部材とを備え、
   前記ステージは、横倒し姿勢の前記中箱及び／又は前記外箱を、前記脚部との係合により、前記ステージに対して位置決めする位置決め部を備え、
   前記ロボットは、前記ステージに横倒し姿勢で位置決めされた前記中箱又は中箱を収納した前記外箱に対して、前記基板の挿入及び／又は引き出しを行う
   ことを特徴とする基板搬送システム。

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