JP2005259947A - 基板搬送装置及びこれを備えた基板搬送システム - Google Patents

Abstract

【課題】 作業性及び生産性の向上を図ることができる基板搬送装置及びこれを備えた基板搬送システムを提供する。
【解決手段】 基板搬送装置１は、基板を高さ方向に複数収納できるカセット２を内部に有する密閉容器３と、この密閉容器３に形成されカセット２と基板処理装置１５との間で基板の受け渡しを行う開口５を開閉するバルブ６とを備えていると共に、基板処理装置１５は、バルブ６を開閉する駆動源２１を含むバルブ開閉機構１９と、カセット２を昇降させる駆動源２２を含むカセット昇降機構２０とを備えており、基板搬送装置１は、基板処理装置１５に接続されることにより、バルブ開閉機構１９及びカセット昇降機構２０を介してバルブ６及び前記カセット２がそれぞれ駆動されるようにする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば真空チャンバ等の基板処理装置に対して被処理基板やマスク基板等の搬入又は搬出を行うための基板搬送装置及びこれを備えた基板搬送システムに関する。

例えば、有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置の製造においては、第１のガラス基板に赤、緑及び青の三原色の発光層等を成膜する工程と、電極パターン等を成膜する工程と、この第１のガラス基板を第２のガラス基板と貼り合わせる工程等を有している。これらの各工程は、真空成膜室等の所定の基板処理装置においてそれぞれ行われると共に、これら各基板処理装置に対するガラス基板の搬入及び搬出に対しても、ガラス基板と空気（空気中の水分）との接触を回避するために、従来より、密閉構造の基板搬送装置が用いられている。

この種の基板搬送装置は、ガラス基板を収容する密閉容器と、この密閉容器に形成されカセットと基板処理装置との間でガラス基板の受け渡しを行う開口を開閉するバルブとを備え、これらは基板処理装置間を移動できるように例えば台車上に設置されている。そして、この基板搬送装置を基板処理装置へ接続しバルブを開放駆動させ、開放された開口を介してガラス基板を密閉容器内から基板処理装置へ搬入するようにしている。

従来の基板搬送装置は、バルブを駆動するための駆動源として空気圧シリンダを備えており、基板処理装置へ接続した後、当該空気圧シリンダをカプラーホースを介して外部のエアタンク等の圧力源に接続していた。

また、密閉容器内に複数枚のガラス基板を収納できるカセットを具備する基板搬送装置においては、カセットを昇降駆動するための駆動源としてモータを備えており、基板処理装置へ接続した後、当該モータをコネクターケーブルを介して外部の電源システムへ電気的に接続するようにしていた。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献として、以下のものがある。下記特許文献１には、半導体ウェーハ製造装置間で、キャリア等の搬送介在物を使用せずに直接、半導体ウェーハを搬送できる基板搬送装置及び基板搬送システムが開示されている。

特開平７−１６９８１７号公報

上述したように、従来の基板搬送装置においては、基板処理装置へのガラス基板の搬入作業に、バルブを開閉駆動する駆動源としての空気圧シリンダと、カセットを昇降させる駆動源としてのモータとを、それぞれ圧空カプラーあるいはコネクターケーブルを介して外部の圧力源あるいは電源に連結する作業を必要としていたので、作業性が非常に悪いという問題があった。

また、これらバルブあるいはカセットの各駆動源と圧空カプラーあるいはコネクターケーブルへの接続作業ミス等によってプロセスエラーが生じるという問題もあった。更に、電気ケーブルのコネクタ部の劣化対策も必要となり、そのメンテナンスの実施による生産性の低下も懸念されている。

更に、従来の基板搬送装置においては、バルブ及びカセットの各駆動源を搭載しているので、基板搬送装置の構成を複雑化し、また、基板搬送装置の高重量化により取り回し性を損ねているという問題もある。

本発明は上述の問題に鑑みてなされ、作業性及び生産性の向上を図ることができる基板搬送装置及びこれを備えた基板搬送システムを提供することを課題とする。

以上の課題は、基板処理装置に対して基板の搬入又は搬出を行うための基板搬送装置であって、前記基板を高さ方向に複数収納できるカセットを内部に有する密閉容器と、この密閉容器に形成され前記カセットと前記基板処理装置との間で前記基板の受け渡しを行う開口を開閉するバルブとを備え、前記バルブ及び前記カセットには、外部の駆動源に結合されることにより駆動力が伝達される駆動力被伝達部がそれぞれ設けられていることを特徴とする基板搬送装置、によって解決される。

また、以上の課題は、基板搬送装置と基板処理装置との間で基板の搬入又は搬出を行うための基板搬送システムであって、前記基板搬送装置は、前記基板を高さ方向に複数収納できるカセットを内部に有する密閉容器と、この密閉容器に形成され前記カセットと基板処理装置との間で前記基板の受け渡しを行う開口を開閉するバルブとを備えていると共に、前記基板処理装置は、前記バルブを開閉する駆動源を含むバルブ開閉機構と、前記カセットを昇降させる駆動源を含むカセット昇降機構とを備えており、前記基板搬送装置は、前記基板処理装置に接続されることにより、前記バルブ開閉機構及び前記カセット昇降機構を介して前記バルブ及び前記カセットがそれぞれ駆動されることを特徴とする基板搬送システム、によって解決される。

本発明では、バルブ及びカセットの各々の駆動源を基板搬送装置に搭載せず、外部、即ち基板処理装置側に具備させている。基板処理装置に搭載されたバルブ開閉機構及びカセット昇降機構は、基板処理装置のバルブ及びカセットの各駆動力被伝達部を介して、これらバルブ及びカセットへ駆動力を各々伝達する。

各駆動力被伝達部は、軸方向へ移動されることによりバルブを開閉し又はカセットを昇降させる軸状部材で構成することができる。この軸状部材とバルブ開閉機構及びカセット昇降機構との結合には、電磁石の磁気吸着力を利用することができる。

本発明によれば、基板搬送装置のバルブ及びカセットの各駆動源を外部、特に、基板処理装置側に搭載させるようにしたので、基板搬送装置を基板処理装置へ接続した後、基板搬送装置に対する外部圧力源や電力システム等との面倒な接続作業を廃止でき、速やかに且つ的確にバルブ開閉動作及びカセット昇降動作を行うことを可能として、作業性及び生産性を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は基板搬送装置１の概略構成を示している。基板搬送装置１は、複数枚の基板を高さ方向へ収納できるカセット２を内部に有する密閉容器３と、この密閉容器３を支持する台車部４とを備えている。ここでいう「基板」には、ガラス基板や半導体基板等の被処理基板は勿論、メタルマスクやレチクル等のマスク基板等も含まれる。また、台車部４は自走式でもよいし、作業者による手押し方式でもよい。

密閉容器３は、内部が真空又は大気圧以上の高圧に保持できる構造を有している。密閉容器３の一部側壁には、カセット２と後述する基板処理装置との間で基板の受け渡しを行う断面矩形状の開口５が形成されていると共に、この開口５を開閉するバルブユニット６が設けられている。

バルブユニット６は、開口５を開放又は閉塞するバルブ本体７と、このバルブ本体７を図示する閉塞位置へ付勢する付勢手段（図示略）が内蔵されている。この付勢手段としては、機械式バネや、圧縮ガスを利用したガススプリング等が適用可能である。

バルブ本体７の下端部には、バルブユニット６の外方へ延在するガイドロッド８が一体的に固定されており、このガイドロッド８のフランジ状の端部８Ａがバルブユニット６のケーシングに当接することにより、バルブ本体７の図示する閉塞位置が位置決めされている。

ここで、ガイドロッド８は、バルブ本体７に対する本発明の「駆動力被伝達部（軸状部材）」に相当し、後述するように、基板処理装置１５に搭載された第１の駆動源２１を含むバルブ開閉機構１９に連結され、昇降駆動されるようになっている。ガイドロッド８の端部８Ａは、例えば鉄、磁性ステンレス鋼等の磁性材料で構成されている。

なお、バルブ本体７の上端部にも同様なガイドロッド９が一体的に固定されており、このガイドロッド９のフランジ状の端部９Ａがバルブユニット６のケーシングに当接することにより、バルブ本体７の開放位置が位置決めされるようになっている（図２）。

カセット２は、密閉容器３の下部に設けられたカセット支持ユニット１０により、密閉容器３の内部において昇降自在に構成されている。カセット支持ユニット１０は、カセット２の下端に一体的に固定された昇降軸１１と、この昇降軸１１の周囲を被覆するベローズ１２と、昇降軸１１の昇降移動をガイドすると共にベローズ１２と密閉容器３との間を気密に保持する支持部材１３等により構成されている。

ここで、昇降軸１１は、カセット２に対する本発明の「駆動力被伝達部（軸状部材）」に相当し、後述するように、基板処理装置１５に搭載された第２の駆動源２２を含むカセット昇降機構２０に連結され、昇降駆動されるようになっている。昇降軸１１の端部１１Ａは、例えば鉄、磁性ステンレス鋼等の磁性材料で構成されている。

次に、図２を参照して、基板搬送装置１が接続される基板処理装置１５の構成について説明する。図２は、基板搬送装置１と基板処理装置１５との接続状態を示している。

基板処理装置１５は、基板搬送装置１のカセット２から基板を一枚ずつ取り出し、成膜室等の所定の真空処理室へ基板を搬送する中間室あるいは予備室に相当し、真空蒸着装置等の真空処理装置の一部を構成している。

この基板処理装置１５は、真空搬送装置１のバルブユニット６と接続し、カセット２から取り出した基板を真空チャンバ（成膜室等）に搬送する通路１６を内部に有する接続管１７と、通路１６を真空排気する真空ポンプ１８と、バルブユニット６を開閉駆動する第１の駆動源２１を含むバルブ開閉機構１９と、カセット２を昇降駆動する第２の駆動源２２を含むカセット昇降機構２０等を備えている。

接続管１７の端部には、基板搬送装置１のバルブユニット６の前面部に形成された基準孔６ａ（図１）に嵌合する基準ピン１７ａが設けられており、バルブユニット６と接続管１７との接続位置は、これら基準孔６ａ及び基準ピン１７ａの嵌合位置を基準としている。なお、接続間１７の端部には、バルブユニット６との間を気密に保持するシール構造が適用されているものとする。

バルブ開閉機構１９及びカセット昇降機構２０は、共に、基板処理装置１５の一部を構成する基台３０上に取り付けられている。以下、バルブ開閉機構１９及びカセット昇降機構２０の構成について、それぞれ図３及び図４を参照して説明する。

バルブ開閉機構１９は、第１の駆動源２１と、第１の電磁石ユニット３１等を備えている。

第１の駆動源２１は、接続管１７に接続されたバルブユニット６の直下方に位置し、バルブユニット６のバルブ本体７を開閉する駆動源として構成されている。本実施の形態では、第１の駆動源２１は空圧シリンダでなり、その駆動ロッド２３は、バルブユニット６のガイドロッド８と同軸上に整列している。

次に、バルブユニット６のバルブ本体７は、開口５を閉塞する位置へ常時付勢されているので、開口５を開放するためには、ガイドロッド８を引き下げて、バルブ本体７を下方へ移動させる必要がある。そこで、空圧シリンダ（第１の駆動源）２１の駆動ロッド２３の上端に第１の電磁石ユニット３１を設置し、磁性材料でなるガイドロッド８の端部８Ａに磁力により結合させて、バルブユニット６を開閉駆動するようにしている。

更に、空圧シリンダ２１の駆動ロッド２３は、基台３０に対し、ブラケット２４を介して取り付けられたガイドブッシュ２５により支持されている。ブラケット２４の上端には、第１の電磁石ユニット３１に結合されバルブ開放位置へ引き下げられたガイドロッド端部８Ａに係止するストッパ２６が取り付けられている。

このストッパ２６は回動軸２７に軸支され、図３において実線で示すロック位置と、二点鎖線で示すロック解除位置をとり得るように構成されており、常時、ロック解除位置へ付勢されている。ストッパ２６をロック解除位置へ付勢する構造は特に限定されないが、例えば、ストッパ２６の下端にスプリングプランジャを介装させたり、回動軸のまわりにトーションバネを設ける等の構成が適用可能である。

そして、ストッパ２６は、ガイドロッド端部８Ａの上面に係合する上フック部２６Ａと、第１の電磁石ユニット３１を支持する駆動ロッド２３上端の台座２３ａの下面に係合する下フック部２６Ｂとを有しており、駆動ロッド２３の下降の際、台座２３ａが下フック部２６Ｂに係合して、ストッパ２６を回動軸２７のまわりに回動させると共に、上フック部２６Ａがガイドロッド端部８Ａに係合するようになっている。

この構成により、不測の事態で第１の電磁石ユニット３１に対する電源供給が絶たれたとしても、スプリングバックによるバルブユニット６の閉塞動作を禁止でき、開口５の開放状態を維持することができる。

一方、カセット昇降機構２０は、第２の駆動源２２を含むリニアガイドアクチュエータ２９と、第２の電磁石ユニット３２等を備えている。

リニアガイドアクチュエータ２９は、例えば、第２の駆動源としての電動サーボモータあるいはサーボシリンダ２２の駆動によりガイドブロック３４をガイドレール３３に沿って昇降させ、最終制御位置が制御弁への入力信号の関数をなすような追従機構を一体として備えた精密送り機構として構成されている。なお、当該送り機構をボールネジユニット等で構成してもよい。

ガイドブロック３４には、第２の電磁石ユニット３２を支持するブラケット３５が取り付けられている。第２の電磁石ユニット３２は、カセット２の昇降軸１１の端部１１Ａに磁力により結合し、リニアガイドアクチュエータ２９の駆動により、ベローズ１２の伸縮を伴って、カセット２を密閉容器３内で昇降させる。

なお、第２の電磁石ユニット３２には、ブラケット３５に支持されている可撓性導出管３６の内部を介して、図示しない電力供給システムに接続されている。

以上のように構成される基板搬送装置１１及び基板処理装置１５により、本発明の基板搬送システムが構成される。次に、この作用について説明する。

基板搬送装置１の密閉容器３の内部に配置されたカセット２には、高さ方向に複数枚の基板が収納されている。バルブユニット６は開口５を閉塞する位置にあり、密閉容器３の内部は、窒素雰囲気又は所定の真空圧に保持されている。

基板搬送装置１は、基板処理装置１５の接続管１７の端部に設けられた基準ピン１７ａにバルブユニット６の基準孔６ａを嵌合させることによって、基板処理装置１５との接続が図られる。これにより、密閉容器３の開口５と接続管１７の通路１６とが整列する。

基板搬送装置１と基板処理装置１５との接続が完了すると、基板処理装置１５に設けられたバルブ開閉機構１９の第１の電磁石ユニット３１及びカセット昇降機構２０の第２の電磁石ユニット３２は、バルブユニット６のガイドロッド下端８Ａ及びカセット２の昇降軸下端１１Ａにそれぞれ対向する。そこで、第１，第２の駆動源２１，２２をそれぞれ作動させ、第１，第２の電磁石ユニット３１，３２をガイドロッド下端８Ａ及び昇降軸下端１１Ａにそれぞれ当接させた後、電力を供給して磁力により互いに連結する。

次に、真空ポンプ１８を作動させて、通路１６を所定の圧力にまで真空排気する。その後、バルブ開閉機構１９の作動により、ガイドロッド８を付勢力に抗して引き下げ、開口５を開放し、密閉容器３の内部と通路１６とを互いに連通させる（図２）。

この状態で、カセット２から基板が真空チャンバへ搬入される。基板の搬入は、真空チャンバ側に設置された図示しない搬送ロボットを介して行われる。基板処理装置１５における基板の処理は、カセット２から取り出した基板を処理（例えば成膜処理）した後、当該処理済の基板をカセット２の元の位置へ収納し、そして次なる基板をカセット２から取り出して処理する方式や、カセット２に収納された基板を順次取り出し、処理済の基板を別途用意されている同様な構成の基板搬送装置へ搬出する方式等、いずれの方式も適用できる。

このとき、カセット２は、カセット昇降機構２０の駆動により昇降し、基板の取り出し位置が調整される。本実施の形態では、精密送り可能なリニアガイドアクチュエータ２９でカセット昇降機構２０が構成されているので、カセット２の任意の基板収納位置を所定の取り出し位置へ精度良く供給することができる。

さて、カセット２に収納されている全ての基板に対する処理が完了した後、バルブ開閉機構１９の作動によりバルブユニット６は閉位置へ復帰される。このとき、密閉容器３の内部は、通路１６と同等の真空圧に保持される。そして、第１，第２の電磁石ユニット３１，３２に対する通電が解除され、これに伴って、ガイドロッド８及び昇降軸１１との連結が解除される。

その後、接続管１７の内部の通路１６は大気に解放され、基板搬送装置１は、基板処理装置１５から切り離されて、処理済の基板あるいは空のカセット２を次工程へ向けて搬送する。

以上のように、本実施の形態の基板搬送システムによれば、基板搬送装置１と基板処理装置１５との間で、基板を大気に曝すことなく搬入又は搬出することができ、例えば有機ＥＬ表示装置用ガラス基板等のように、大気に曝さないことが条件とされる被処理基板の搬入出に対して効果的な基板処理システムを構築することができる。

そして、本実施の形態によれば、基板搬送装置１のバルブユニット６及びカセット２を駆動する各駆動源を基板処理装置１５側に設けたので、基板搬送装置１を基板処理装置１５へ接続した後、バルブやカセットを駆動させるために圧空カプラやコネクターケーブル等を用いた面倒な連結作業を廃止できるので、速やかに且つ的確にバルブの開閉動作及びカセットの昇降動作を行うことが可能となり、これにより作業性及び生産性の向上を図ることができる。

また、本実施の形態によれば、基板搬送装置１のバルブユニット６及びカセット２を駆動する各駆動源を基板処理装置１５側に設けたので、基板搬送装置１の構成を簡素化及び軽量化を図ることができ、これにより基板搬送装置１の取り扱い性及び取り回し性を高めることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

例えば以上の実施の形態では、バルブユニット６のガイドロッドとバルブ開閉機構１９の駆動ロッド２３との間の連結、及び、カセット２の昇降軸１１とカセット昇降機構２０のリニアガイドアクチュエータ２９との間の連結を、それぞれ第１，第２の電磁石ユニット３１，３２で行うようにしたが、これに限らず、例えば機械的な係合作用等を伴った連結形態を採用することも可能である。

また、基板搬送装置１のバルブユニット６を、ガイドロッド８の引き下げ動作によってバルブ本体７を開放位置へ移動させる構成を説明したが、逆に、ガイドロッドを上昇させてバルブ本体を開放位置へ移動させる構成も適用可能である。この場合、バルブ開閉機構の駆動ロッドは、端に、ガイドロッド端部と当接させるだけの構成とすることができる。
なお、バルブユニット６の開閉動作は、ガイドロッドの上下方向の移動だけでなく、横方向又は回転方向の移動としてもよい。

更に、基板処理装置１５として、上述の実施形態では成膜装置等の真空処理装置を例に挙げたが、勿論これに限られず、密閉容器３内のカセット２に対して基板を搬入する仕込み室や、カセット２から基板を取り出す取出し室等も、本発明の基板処理装置として構成することができる。

本発明の基板搬送装置１の概略構成図である。 基板搬送装置１とこれに接続される基板処理装置１５の接続状態を示す側断面図である。 基板処理装置１５におけるバルブ開閉機構１９を示す側面図である。 基板処理装置１５におけるカセット昇降機構２０を示す側面図である。

符号の説明

１ 基板搬送装置
２ カセット
３ 密閉容器
４ 台車部
５ 開口
６ バルブユニット
７ バルブ本体
８ ガイドロッド（駆動力被伝達部、軸状部材）
１１ 昇降軸（駆動力被伝達部、軸状部材）
１５ 基板処理装置
１６ 通路
１７ 接続管
１８ 真空ポンプ
１９ バルブ開閉機構
２０ カセット昇降機構
２１ 第１の駆動源
２２ 第２の駆動源
２３ 駆動ロッド
２６ ストッパ
２９ リニアガイドアクチュエータ
３１ 第１の電磁石ユニット
３２ 第２の電磁石ユニット

Claims (11)

1. 基板処理装置に対して基板の搬入又は搬出を行うための基板搬送装置であって、
   前記基板を高さ方向に複数収納できるカセットを内部に有する密閉容器と、この密閉容器に形成され前記カセットと前記基板処理装置との間で前記基板の受け渡しを行う開口を開閉するバルブとを備え、
   前記バルブ及び前記カセットには、外部の駆動源に結合されることにより駆動力が伝達される駆動力被伝達部がそれぞれ設けられていることを特徴とする基板搬送装置。
2. 前記駆動力被伝達部は、それぞれ、軸方向へ移動されることにより前記バルブを開閉し又は前記カセットを昇降させる軸状部材でなる請求項１に記載の基板搬送装置。
3. 前記軸状部材の端部は、前記外部の駆動源に対し、電磁石の磁気吸着力を介して結合される請求項２に記載の基板搬送装置。
4. 前記バルブは、前記開口を閉塞する方向に常時付勢されている請求項１に記載の基板搬送装置。
5. 前記密閉容器を支持する台車部を備えた請求項１に記載の基板搬送装置。
6. 基板搬送装置と基板処理装置との間で基板の搬入又は搬出を行うための基板搬送システムであって、
   前記基板搬送装置は、前記基板を高さ方向に複数収納できるカセットを内部に有する密閉容器と、この密閉容器に形成され前記カセットと基板処理装置との間で前記基板の受け渡しを行う開口を開閉するバルブとを備えていると共に、
   前記基板処理装置は、前記バルブを開閉する駆動源を含むバルブ開閉機構と、前記カセットを昇降させる駆動源を含むカセット昇降機構とを備えており、
   前記基板搬送装置は、前記基板処理装置に接続されることにより、前記バルブ開閉機構及び前記カセット昇降機構を介して前記バルブ及び前記カセットがそれぞれ駆動されることを特徴とする基板搬送システム。
7. 前記バルブ及び前記カセットには、前記バルブ開閉機構及び前記カセット昇降機構に結合されることにより駆動力が伝達される駆動力被伝達部がそれぞれ設けられている請求項６に記載の基板搬送システム。
8. 前記駆動力被伝達部は、それぞれ、軸方向へ移動されることにより前記バルブを開閉し又は前記カセットを昇降させる軸状部材でなる請求項７に記載の基板搬送システム。
9. 前記軸状部材の端部は、前記バルブ開閉機構及び前記カセット昇降機構に対し、電磁石の磁気吸着力を介して結合される請求項８に記載の基板搬送システム。
10. 前記バルブは、前記開口を閉塞する方向に常時付勢されている請求項６に記載の基板搬送システム。
11. 前記基板搬送装置は、前記密閉容器を支持する台車部を備えている請求項６に記載の基板搬送システム。
    

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