JP2006286879A - 基板搬送装置及び基板搬送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 収容カセット内に収容された基板を搬出する際に、基板の損傷及び基板へのストレスの付与を防止し、搬送効率を向上させ得る基板搬送装置を提供する。
【解決手段】 複数本の支持棹１５ａ〜１５ｂを備えた搬送フォーク１１で基板Ｗを吸着して搬送する基板搬送装置であって、搬送フォーク１１には、基板Ｗの上面を吸着する吸着パッド２３を備えた支持棹１５ａ〜１５ｄと、各支持棹１５ａ〜１５ｄを基板Ｗの撓みに合わせて位置調節する調節手段１６ａ，１６ｂ，１８，１９，２０とを備えた。
【選択図】 図３

Description

この発明は、液晶表示パネルやプラズマディスプレイパネル等の製造工程において、大型かつ薄型の基板を搬送する搬送装置に関するものである。
液晶表示パネルやプラズマディスプレイパネル等の貼り合せ基板は、近年益々大型化が進み、これにともなって貼り合せ基板を露光するためのマスク基板も大型化している。従って、基板の大型化に関わらず、貼り合せ基板の露光工程におけるマスク基板及び貼り合せ基板の搬送効率及び搬送精度を向上させることが必要となっている。

液晶表示パネルやプラズマディスプレイパネルを構成する貼り合わせ基板は、２枚の基板が貼り合わされて構成される。２枚の基板は、一方の表面に薄膜トランジスタ等を形成した膜面を備えている。また、貼り合わせ基板を露光する露光工程では、上記の基板に対応するマスク基板が用いられ、そのマスク基板の一方の表面にはマスクパターンを形成した膜面が形成されている。

従来、上記のような基板を貼り合わせ装置あるいは露光装置に搬送する場合には、基板のサイズが小さければ（例えば７３０×９２０ｍｍ以下）、作業者自身が搬送することが可能であった。この場合、膜面を基板の下面として搬送するとき、膜面を損傷しないように、膜のない特定領域を支えて搬送する必要がある。

しかし、近年の基板の大型化にともなって、基板は薄く撓みやすくなっているので、作業者が持って搬送することは困難となり、ロボットハンドを使用して基板の搬送を行っている。

このようなロボットハンドによる搬送では、収容カセット内に収容されている基板をその下面を膜面とした状態で収容カセットから取り出して搬送する場合、ロボットハンドの吸着パッドを膜のない特定領域に接触させて下方からすくい上げるか、若しくはやむなく膜面に接触させてすくい上げていた。しかし、吸着パッドを膜面に接触させると、膜が剥がれ落ちたり、傷がついたりして品質劣化の原因となる。

また、マスク基板を搬送する場合は、基板が小サイズの場合には、基板をホルダーにセットした状態で搬送可能であるため、膜面に接触することなく搬送可能であった。
しかし、基板の大型化及び重量増にともない、基板をホルダーにセットした状態で搬送することが困難となり、上記のように収容カセット内に収容されたマスク基板をロボットハンドですくい上げて搬送することも行われている。このような場合には、膜の損傷が発生することがある。

図９は、マスク基板あるいは貼り合わせ基板を収容する収容カセットを示す。収容カセット１内には、多数段の基板受け２が対向して設けられ、図１０及び図１１に示すように、対向する各基板受け２上にそれぞれ基板３を支持可能である。図１０は、図１１に比して基板３及び収容カセット１のサイズが大きい場合を示し、基板サイズが大きくなると、撓みによる基板の曲率が増大する。

図１２は、収容カセット１内に収容された基板３をロボットハンドですくい上げる場合を示す。同図(ａ)に示すように、大型の基板３は撓みが大きく、このような基板３をロボットハンドの支持棹４ですくい上げるためには、基板受け２に干渉しない位置で支持棹４を上方へ移動させる必要がある。

そして、下方に向かって撓んでいる基板３の中央部を持ち上げると、同図（ｂ）に示すように、基板３の中央部が上方へ撓み、この状態で基板３の端部が基板受け２から完全に離れるまで持ち上げる必要があるため、支持棹４の昇降ストロークＨを十分に確保する必要がある。

この結果、支持棹４の昇降動作に時間を要し、基板搬送に要する時間が増大するとともに、基板受け２の間隔を大きくする必要があるため、収納ケース１に収容可能な基板３の枚数が減少する。

特許文献１には、基板をすくい上げるハンドアームの位置、角度を基板の撓みに合わせて調整する思想が開示されている。
特許文献２には、基板の撓みに合わせて吸着パッドの位置を個々に調整する思想が開示されている。

特許文献３には、肋骨形状のアームで撓んだ基板をすくい上げて搬送する思想が開示されている。
特許文献４には、基板の端側を支えるロッドを、基板の撓みにあわせて位置調節して基板をすくい上げ、撓みを矯正して搬送する思想が開示されている。
特開２００３−５１５２５号公報 特開２００３−２５１７４号公報 特開２００３−１４２５５６号公報 特開２００３−１４２５５５号公報

上記のように、収容カセット１内の基板３をロボットハンドの支持棹４で下方からすくい上げて収容カセット１から搬出する搬送装置では、下面側に上記のような膜面が形成されていると、その膜面を損傷することがある。

また、基板受け２と支持棹４との干渉を防ぐために、基板中央部をすくい上げると、基板の撓みが大きい場合には、支持棹４の昇降ストロークＨが大きくなって、上方の基板受け２に支持されている基板３と干渉してしまい、膜面を損傷することがある。

収容カセット１内の基板３をロボットハンドで上方から吸着すれば、膜面の損傷を防止することができる。しかし、吸着パッドが同一平面上に配設されたロボットハンドでは、撓んだ基板を確実に吸着することができず、吸着エラーが発生する。

また、撓んだ基板をさらに上方から押圧して吸着する際、基板にストレスを与えてしまうという問題点もある。
特許文献１，３，４に開示された搬送装置は、いずれも基板をすくい上げているため、膜面の損傷を防止することはできない。また、特許文献２には基板を上方から吸着する構成が開示されているが、収容カセットから基板を搬出するロボットハンドに応用することは困難である。

この発明の目的は、収容カセット内に収容された基板を搬出する際に、基板の損傷及び基板へのストレスの付与を防止し、搬送効率を向上させ得る基板搬送装置を提供することにある。

上記目的は、複数本の支持棹を備えた搬送フォークで基板を吸着して搬送する基板搬送装置であって、前記搬送フォークには、前記基板の上面を吸着する吸着パッドを備えた支持棹と、前記各支持棹を基板の撓みに合わせて位置調節する調節手段とを備えた基板搬送装置により達成される。

本発明によれば、収容カセット内に収容された基板を搬出する際に、基板の損傷及び基板へのストレスの付与を防止し、搬送効率を向上させ得る基板搬送装置を提供することができる。

図１は、貼り合わせ基板製造装置の一例を示す。上流ステージからＡステージに搬送される基板は、搬送フォーク１１を備えたロボットハンド１２で処理装置１３に搬送される。処理装置１３は、例えば基板を紫外線で露光するＵＶ装置あるいは基板の貼り合わせ装置である。

処理装置１３で処理された基板はロボットハンド１２でＢステージに搬送される。また、Ｂステージへの搬送に先だって、収容カセット１４に一時的に収容され、その後Ｂステージに搬送されることもある。

前記処理装置１３がＵＶ露光処理装置である場合には、収容カセット１４にはマスク基板が収容され、ロボットハンド１２で処理装置１３内に搬送される。また、露光処理の終了後には再びロボットハンド１２で収容カセット１４内に収容される。

図２〜図４は、前記搬送フォーク１１の具体的構成を示す。搬送フォーク１１は、４本の支持棹１５ａ〜１５ｄの基端部が支持板１６ａ，１６ｂに固定されている。前記支持板１６ａ，１６ｂの外側端部は、搬送フォーク１１の主枠１７に回動可能に支持され、内側端部（中間部）は連結部１８に回動可能にかつ支持板１６ａ，１６ｂの長手方向に相対移動可能に支持されている。

図３に示すように、前記連結部１８にはラック１９の上端が固定され、支持板１６ａの下方において前記主枠１７に固定されるモーター２０の出力軸にはピニオンギヤ２１が取着されている。前記ラック１９にピニオンギヤ２１が噛み合わされ、ピニオンギヤ２１の回転に基づいてラック１９が上下動するようになっている。

そして、ラック１９の上下動にともなって連結部１８が上下動し、図３及び図４に示すように、支持板１６ａ，１６ｂが平坦状に支持される状態と、支持板１６ａ，１６ｂの内側端部を下降させる状態とを選択可能となっている。従って、前記収容カセット１４内で撓んだ状態で収容されている基板Ｗの撓みに合わせて、支持板１６ａ，１６ｂを連結部１８部分で屈曲可能とする支持板屈曲装置が調節手段として構成されている。

前記各支持棹１５ａ〜１５ｄの上面及び下面には、それぞれ複数の吸着パッド２２，２３が設けられている。各吸着パッド２２，２３には、前記支持棹１５ａ〜１５ｄ内に配設される負圧供給管が接続され、上面側の吸着パッド２２と下面側の吸着パッド２３とにそれぞれ独立して負圧を供給可能となっている。

従って、上面の吸着パッド２２を使用して、基板の下面を吸着して搬送する動作と、下面の吸着パッド２３を使用して、基板の上面を吸着して搬送する動作に対応可能である。
前記吸着パッド２２，２３は、シリコンゴム等の軟質材で蛇腹状に形成され、吸着した基板に基板面方向の力が作用したとき、吸着パッド２２，２３の変形でその力を吸収可能となっている。

前記支持棹１５ａ〜１５ｄのうち両外側に位置する支持棹１５ａ，１５ｄは、図７に示すように、収容カセット１４の基板受け２４の先端部上方に位置している。
前記吸着パッド２２，２３による吸着制御と、前記モーター２０による支持板１６ａ，１６ｂの回動制御及びロボットハンド１２による搬送動作は、制御装置（図示しない）により制御される。

次に、上記のように構成された基板搬送装置の動作を説明する。ロボットハンド１２で収容カセット１４に収容されている基板を取り出す場合には、図４に示すように、収容カセット１４内で収容されている基板Ｗの撓みに沿うように支持板１６ａ，１６ｂを回動させる。この回動量は、あらかじめ基板レシピとして制御装置に入力されている基板サイズ等のデータに基づいて動作するモーター２０により設定される。

そして、搬送フォーク１１を収容カセット１４内に挿入し、各支持棹１５ａ〜１５ｄの吸着パッド２３で基板Ｗの上面を吸着する。このとき、図７に示すように、支持棹１５ａ，１５ｄの吸着パッド２３が収容カセット１４の基板受け２４の上方から基板Ｗを押圧しながら吸着するので、吸着動作時の基板Ｗの撓みが防止される。

基板Ｗを吸着後、搬送フォーク１１を収容カセット１４外まで後退させ、さらに反転させて処理装置１３内に基板Ｗを搬送する。このとき、図８（ａ）に示す状態から同図（ｂ）に示すように支持板１６ａ，１６ｂが平坦状に回動されて、基板Ｗの撓みが矯正された状態で処理装置１３内に搬送される。

このとき、基板Ｗの撓みの矯正にともなって吸着パッド２３に対し基板Ｗの上面に沿う方向、すなわち吸着パッド２３の吸着位置が横方向にずれるような力が作用するが、吸着パッド２３がそのずれを吸収するように変形するため、基板Ｗが吸着パッド２３から脱落することはない。

基板Ｗの上面を吸着し、撓んだ状態で基板Ｗを搬送して、処理装置１３あるいはＢステージで吸着を解除するとき、図５（ａ）に示すように、上方に向かって突出する複数本のピン（基板保持装置）２５ａ〜２５ｄの先端で基板Ｗを保持する場合がある。

このような場合には、図５（ａ）に示す状態から同図（ｂ）に示すように、まず支持棹１５ａ，１５ｄの吸着パッド２３への負圧の供給を解除する。すると、まず基板Ｗの両端部の吸着が解除され、基板Ｗが平坦に近い状態となる。次いで、支持棹１５ｂ，１５ｃの吸着パッド２３への負圧の供給を解除する。すると、支持棹１５ａ〜１５ｄによる基板Ｗの吸着が解除され、基板Ｗはピン２５ａ〜２５ｄ上に保持される。

このような動作では、まず基板Ｗの両側部で吸着が解除されて基板Ｗを平坦に近い状態とされるので、基板Ｗがピン２５ａ〜２５ｄ上に保持されるとき、ピン２５ａ〜２５ｄ上での基板Ｗの弾みが防止され、かつ基板Ｗとピン２５ａ〜２５ｄとの衝突による衝撃が緩和される。

また、前記制御装置によりピン２５ａ〜２５ｄの先端の高さを基板Ｗの撓み量に合わせて調節可能とすれば、図６（ａ）に示す状態から同図（ｂ）に示すように、ピン２５ａ〜２５ｄの高さを調節し、その状態で支持棹１５ａ〜１５ｄの吸着パッド２３による吸着を同時に解除してもよい。

貼り合わせ基板を搬送フォーク１１でＡステージから処理装置１３に搬送する場合、あるいは処理装置１３で処理された貼り合わせ基板を搬送フォーク１１でステージＢあるいは収容カセット１４に搬送する場合には、基板の下面に膜面は形成されていない。このような場合には、支持棹１５ａ〜１５ｄの上面の吸着パッド２２で基板の下面を吸着し、基板をすくい上げて搬送可能である。

従って、貼り合わせ基板をステージＡから処理装置１３に搬入して露光処理を行い、処理後にその基板をステージＢに搬送するような場合には、まずステージＡで搬送フォーク１１により基板を下方からすくい上げて処理装置１３内に搬送する。

次いで、上記のように収容カセット１４内に収容されているマスク基板の上面を搬送フォーク１１で吸着して、処理装置１３内に搬送し、貼り合わせ基板上に設置する。そして、露光処理を行った後、マスク基板を再び吸着して収容カセット１４内に収容し、露光処理済の貼り合わせ基板を搬送フォーク１１で吸着して、ステージＢに搬送する。

上記のように構成された基板搬送装置では、次に示す作用効果を得ることができる。
（１）搬送フォーク１１の支持棹１５ａ〜１５ｄを支持する支持板１６ａ，１６ｂを収容カセット１４内の基板Ｗの撓みに沿うように屈曲させることができる。従って、収容カセット１４内で撓んだ状態で支持されている基板Ｗの上面を各支持棹１５ａ〜１５ｄの吸着パッド２３で確実に吸着して搬送することができる。
（２）基板Ｗの上面を吸着して搬送することができるので、下面に膜面を備えた基板Ｗを搬送する際、膜面を損傷することなく搬送することができる。
（３）基板Ｗの上面を吸着するとき、両外側の支持棹１５ａ，１５ｄでは基板受け２４の上方から吸着パッド２３で押圧しながら吸着するので、吸着動作時の基板Ｗの撓みを防止することができる。
（４）収容カセット１４内の基板Ｗを搬出するとき、支持棹１５ａ〜１５ｄの昇降ストロークを小さくすることができるので、支持棹１５ａ〜１５ｄの昇降動作に要する時間を短縮し、基板搬送効率を向上させることができる。また、支持棹１５ａ〜１５ｄの昇降ストロークを小さくすることができるので、基板受け２４の上下方向の間隔を拡大する必要はない。従って、収容カセット１４での基板収容枚数を減少させることはない。
（５）撓んだ状態で吸着した基板Ｗを、平坦状に矯正して搬送することができる。
（６）吸着パッド２３を軟質材で蛇腹状に形成したので、撓んだ状態で吸着した基板Ｗを平坦状に矯正するとき、基板Ｗのずれを吸着パッド２３で吸収することができる。従って、基板Ｗを安定して保持することができる。
（７）撓んだ状態で搬送フォーク１１に吸着された基板Ｗの吸着を解除するとき、両外側の支持棹１５ａ，１５ｄの吸着パッド２３から吸着状態を解除するので、基板を保持するピン２５ａ〜２５ｄ上での基板Ｗの弾みを防止し、かつ基板Ｗとピン２５ａ〜２５ｄとの衝突による衝撃を緩和することができる。
（８）撓んだ状態で搬送フォーク１１に吸着された基板Ｗの吸着を解除するとき、基板を保持するピン２５ａ〜２５ｄの高さを撓みに合わせて調節することにより、ピン２５ａ〜２５ｄ上での基板Ｗの弾みを防止し、かつ基板Ｗとピン２５ａ〜２５ｄとの衝突による衝撃を緩和することができる。そして、基板Ｗの弾みによる位置ずれを防止することができる。
（９）各支持棹１５ａ〜１５ｄの上面および下面に吸着パッド２２，２３を設けたので、基板の上面を吸着して搬送する動作と、基板の下面を吸着して搬送する動作とを共通の搬送フォーク１１で行うことができる。

上記実施の形態は、以下の態様で実施してもよい。
・搬送フォーク１１の支持板１６ａ，１６ｂは、モーター以外のアクチュエータを使用して回動させてもよい。
・搬送フォーク１１の支持板１６ａ，１６ｂは、複数箇所で屈曲させてもよい。
・支持棹は、さらに多数本としてもよい。
・各支持棹をアクチュエータそれぞれ独立して昇降して、基板の撓みに合わせるようにしてもよい。

基板製造装置を示す平面図である。 搬送フォークを示す平面図である。 搬送フォークを示す正面図である。 搬送フォークの動作を示す正面図である。 （ａ）（ｂ）は基板の吸着解除動作を示す説明図である。 （ａ）（ｂ）は基板の吸着解除動作を示す説明図である。 収容カセット内の基板吸着動作を示す説明図である。 （ａ）（ｂ）は搬送フォークの動作を示す正面図である。 収容カセットを示す斜視図である。 基板を収容した収容カセットを示す正面図である。 基板を収容した収容カセットを示す正面図である。 （ａ）（ｂ）は従来の基板吸着動作を示す説明図である。

符号の説明

１１ 搬送フォーク
１４ 収容カセット
１５ａ〜１５ｂ 支持棹
１６ａ，１６ｂ 調整手段（支持板）
１８ 調節手段（連結部）
１９ 調節手段（ラック）
２０ 調節手段（モータ）
２２，２３ 吸着パッド
２４ 基板受け

Claims (7)

1. 複数本の支持棹を備えた搬送フォークで基板を吸着して搬送する基板搬送装置であって、
   前記搬送フォークには、
   前記基板の上面を吸着する吸着パッドを備えた支持棹と、
   前記各支持棹を基板の撓みに合わせて位置調節する調節手段と
   を備えたことを特徴とする基板搬送装置。
2. 前記支持棹には、前記基板の下面を吸着する吸着パッドを備えたことを特徴とする請求項１記載の基板搬送装置。
3. 前記調節手段として、前記支持棹の基端部を支持する支持板の中間部を、前記基板の撓みに合わせて屈曲する支持板屈曲装置を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の基板搬送装置。
4. 前記基板の上面を吸着する吸着パッドは、前記基板を収容する収容カセットの基板受けの上方に位置させたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板搬送装置。
5. 搬送フォークの複数本の支持棹の位置を収容カセットに収容された基板の撓みに合わせて調整し、前記支持棹の吸着パッドで前記基板の上面を吸着して収容カセット外に搬送し、前記基板の撓みを矯正するように支持棹の位置を調整して基板保持装置に受け渡すことを特徴とする基板搬送方法。
6. 搬送フォークの複数本の支持棹の位置を収容カセットに収容された基板の撓みに合わせて調整し、前記支持棹の吸着パッドで前記基板の上面を吸着して収容カセット外に搬送し、前記支持棹のうち両外側に位置する支持棹の吸着パッドから吸着を解除して、基板保持装置に受け渡すことを特徴とする基板搬送方法。
7. 搬送フォークの複数本の支持棹の位置を収容カセットに収容された基板の撓みに合わせて調整し、前記支持棹の吸着パッドで前記基板の上面を吸着して収容カセット外に搬送し、前記基板の撓みに合わせて基板保持装置を調整して該基板を受け渡すことを特徴とする基板搬送方法。

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