JP2007329256A - 薄板材の搬送装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明の主な課題は、アームにその厚さ方向の突出物を配置したり、アームの動作スピードを遅くさせたりすることなく、アームが所定範囲内の高さで収納カセットに進入したかどうかを確実に検知でき、アームで薄板材を損傷することを未然防止できる薄板材の搬送装置を提供することである。
【解決手段】本発明の搬送装置100は、アーム24と、アーム24の先に延設され、その先端面に第1の電極102aが露出した可動電極部102と、アーム24の進入動作の終点で、第1の電極102aと接触可能となる第2の電極103aがその表面に多数、縦配列して露出した固定電極部103と、駆動手段25と、エレベータ部26と、第1の電極102aと、第2の電極103aにそれぞれ電気的接続され、アーム24の進入動作終点で、第1,第2の電極102a,103a間が導通状態か、非導通状態かを電気的に検知する検知部104とを備えている。
【選択図】図1

Description

本発明は、薄板材の搬送装置に関し、特に、半導体ウェーハや液晶ガラス基板などの薄板材を収納カセットに1枚ずつ収納したり、取り出したりする薄板材の搬送装置に関する。
従来の薄板材の搬送装置の一例として、半導体ウェーハを搬送する第1の搬送装置を図5に示す。図5(a)は従来の第1の搬送装置の概略構成を示す斜視図、図5(b)は要部拡大図である。
図5において、20は従来の第1の搬送装置、21は収納カセット、22は収納カセット21の側壁に形成された溝、23はウェーハ、24はアーム、23aはアーム24を挟んで隣り合う2つの溝のうちの上側の溝に収納されたウェーハ、23bはアーム24を挟んで隣り合う2つの溝のうちの下側の溝に収納されたウェーハ、25はアーム24の駆動手段、26はエレベータ部、Aは2枚のウェーハ23a,23b間の間隔、Bはアーム24の厚さ寸法、Cはアーム24と2枚のウェーハ23a,23bとのそれぞれの隙間寸法である。
図5(a)に示すように、従来の第1の搬送装置20は、その上面にウェーハ23を保持して収納カセット21に進退動作するアーム24と、アーム24を上下前後左右に移動させる駆動手段25と、収納カセット21を上下に移動させるエレベータ部26とを備え、収納カセット21を上下移動させて、所定の溝22にウェーハ23を1枚ずつ、収納したり、取り出したりできるようになっている。
尚、収納カセット21は、ウェーハ23の出し入れなどのために前後面の所要部分が開放されており、左右の側壁の内側には、ウェーハ23を1枚ずつ水平支持するための溝22が所定ピッチで多数対、形成されている。
従来の第1の搬送装置20によるウェーハ23の収納動作は、先ず、その上面にウェーハ23を保持したアーム24を、そのウェーハ23を収納する予定の溝22に対して所定の高さで、収納カセット21内に水平に進入させる。
このとき、アーム24の進入高さは、通常、上下のウェーハ23に対して、均等な隙間ができるような高さに設定されている。
次に、アーム24が所定の進入動作の終点まで進入したら、アーム24の動作を停止し、エレベータ部26を作動し、収納カセット21を所定距離だけ上昇させる。この動作により、ウェーハ23はアーム24の上面から離間し、溝22に支持される。
そして、空のアーム24を収納カセット21から引き出して収納動作は完了する。
その後、エレベータ部26を作動し、収納カセット21の高さを次のウェーハ23を収納するための所定の高さに変更する。
尚、上記では、収納カセット21を上昇させてアーム24とウェーハ23とを離間させることで説明したが、駆動手段25でアーム24を下降させて離間させるようにしてもよい。
次に、ウェーハ23の取り出し動作は、収納動作の反対の順序で行われる。
即ち、先ず、空のアーム24を、これから取り出す予定のウェーハ23を支持する溝22に対して所定の高さで、収納カセット21内に水平に進入させる。
次に、アーム24が所定の進入動作の終点まで進入したら、アーム24の動作を停止し、エレベータ部26を作動し、収納カセット21を所定距離だけ下降させる。この動作により、ウェーハ23はアーム24の上面に保持される。
そして、ウェーハ23を保持したアーム24を収納カセット21から引き出して取り出し動作は完了する。
その後、エレベータ部26を作動し、収納カセット21の高さを次のウェーハ23を取り出すための所定の高さに変更する。
尚、上記では、収納カセット21を下降させてアーム24にウェーハ23を保持させることで説明したが、駆動手段25でアーム24を上昇させて保持させるようにしてもよい。
ここで、図5(b)に示すように、例えば、2枚のウェーハ23a,23b間の間隔Aは、6mm程度であり、アーム24の厚さ寸法Bは、2〜3mm程度である。
したがって、アーム24を収納カセット21に進退動作させる際の直上/直下のウェーハ23a,23bとのそれぞれの隙間Cは、1.5〜2mm程度(C=(A−B)/2)と狭かった。
このため、エレベータ部26の部品の経時的な磨耗などにより、徐々に上下動作のばらつきが大きくなると、それに伴って、収納カセット21へのアーム24の進入高さのばらつきも増大し、上記の隙間分Cを越えて進入した場合、アーム24でウェーハ23a,23b表面(下面あるいは上面)を損傷させることになった。
これに対して、以下の従来の第2,第3の搬送装置が提案されている。
先ず、従来の第2の搬送装置について、図6を参照して説明する。図6は、従来の第2の搬送装置の概略構成を示す側断面図である。尚、図5と同一部分には同一符号を付す。また、ウェーハの収納動作/取り出し動作は、従来の第1の搬送装置20と同様であるため詳細説明は省略する。
図6において、40は従来の第2の搬送装置、41はアーム、42は感知器、43は接触式の感知部、44は金属層、45は弾性層、46は増幅部、47は制御部、48はアーム41の昇降機構部、49はアーム41の駆動手段である。
図6(a)に示すように、従来の第2の搬送装置40は、ウェーハ23aをその上面に保持する金属製のアーム41と、アーム41を前後左右に移動させる駆動手段49と、アーム41を上下に移動させる昇降機構部48と、アーム41の下面とウェーハ23bの上面との接触を感知する感知器42とを備えている。
感知器42は、接触式の感知部43と、その感知部43により発生する電気的信号を増幅する増幅部46と、その増幅された信号を受信して昇降機構部48を制御する制御部47とを備えている。
また、感知部43は、金属層44がアーム41の下面にシリコンゴムでなる弾性層45を介して取り付けられて構成される。
そして、図6(b)に示すように、アーム41の下面がウェーハ23bの上面に接触すると金属層44が押し上げられて、アーム41の下面とショートし、電気的信号を発生する。
そして、制御部47は、増幅部46を介して、この電気的信号を受けた場合、アーム41を停止させた後、昇降機構部48で収納カセット(図示せず)を下降させて、アーム41とウェーハ23bとを離間させるようになっている。(例えば、特許文献1参照)。
次に、従来の第3の搬送装置について、図7を参照して説明する。図7は、従来の第3の搬送装置の概略構成を示す側断面図である。尚、図5と同一部分には同一符号を付す。また、ウェーハの収納動作/取り出し動作は、従来の第1の搬送装置20と同様であるため詳細説明は省略する。
図7において、50は従来の第3の搬送装置、51はアーム、52は距離センサ、53はコントローラ、54は補正制御部、55はマニピュレータ、55aはリンク、55bはジョイント、56は付け根部である。
図7に示すように、従来の第3の搬送装置50は、ウェーハ23aをその上面に保持するアーム51と、アーム51を上下前後左右に移動させるロボットハンド型のマニピュレータ55と、このマニピュレータ55を制御するコントローラ53とを備えている。
また、マニピュレータ55は、駆動制御可能なリンク55aおよびジョイント55bと、このリンク55aの先端に取り付けられたアーム51とを含み、付け根部56を床部に固定設置され、アーム51を任意の位置に移動可能となっている。
また、コントローラ53は、このマニピュレータ55を駆動して、アーム51の軌跡を制御する。
また、アーム51の先端の上面には、ウェーハ23aの底面との距離を計測する光学的な非接触式の距離センサ52が配置されている。
そして、この距離センサ52は、コントローラ53に内蔵された補正制御部54と接続され、アーム51をウェーハ23a,23b間に進入した直後から、進入動作の終点に至るまでリアルタイムに距離計測を行い、その距離情報に基づいて、補正制御部54でアーム51の移動経路を補正する。(例えば、特許文献2参照)。
特開2002−9126号公報 図5,図6 特開2002−136280号公報 図1
しかしながら、上記の従来の第2,第3の搬送装置40,50は、いずれもアーム41,51にその厚み方向に突出する感知部43や距離センサ52を取り付ける構成であるため、アーム41,51とウェーハ23a,23bとの間のもともと狭い隙間をさらに減少させる方向となり、スペース面で困難であった。また、感知部43や距離センサ52の取り付けのために、アーム41,51の厚さを薄くするとアーム41,51の機械的強度の低下を招いた。
また、従来の第2の搬送装置40では、金属層44がアーム41の下面に接触するところまで変形してはじめて、アーム41とウェーハ23bの接触を検知するため、金属層44の変形量が少ない場合、接触していても検知できなかった。
また、接触を検知したときには、すでに当該のウェーハ23bを損傷させてしまっており、ウェーハ23bの損傷を未然防止することはできなかった。
また、従来の第3の搬送装置50では、距離センサ52からの距離情報に基づいて位置補正量を算出し、それをマニピュレータ55にフィードバックしながらアーム51を動かすようにするため、どうしてもアーム51の動作スピードが遅くなることが予想された。
本発明の主な課題は、アームにその厚さ方向の突出物を配置したり、アームの動作スピードを遅くさせたりすることなく、アームが所定範囲内の高さで収納カセットに進入したかどうかを確実に検知でき、かつ、アームで薄板材を損傷することを未然防止できる薄板材の搬送装置を提供することである。
本発明の薄板材の搬送装置は、
薄板材を保持して収納カセットに進退動作するアームの先に、アームの進退動作方向に延設され、その先端面に第1の電極が露出した可動電極部と、
収納カセットを挟んでアームと対向する側に固設され、アームの収納カセットへの進入動作の終点で、第1の電極と接触可能な第2の電極が、アームと対向する表面に露出した固定電極部と、
第1,第2の電極と、それぞれ電気的接続され、第1,第2の電極間がアームの進入動作の終点で導通状態か非導通状態かを電気的に検知する検知部とを備えた薄板材の搬送装置である。
本発明の薄板材の搬送装置によれば、アームにその厚さ方向の突出物を配置したり、アームの動作スピードを遅くさせたりすることなく、アームが所定範囲内の高さで収納カセットに進入したかどうかを確実に検知でき、かつ、アームで薄板材を損傷することを未然防止できる。
本発明の薄板材の搬送装置の一例として、半導体ウェーハの搬送装置を図1に示す。図1は、本発明の搬送装置の概略構成を示す側断面図である。また、図5と同一部分には同一符号を付す。
図1において、100は本発明の搬送装置、21は収納カセット、23はウェーハ、24はアーム、23aはアーム24を挟んで隣り合う2つの溝のうちの上側の溝に収納されたウェーハ、23bはアーム24を挟んで隣り合う2つの溝のうちの下側の溝に収納されたウェーハ、25はアーム24の駆動手段、26はエレベータ部、102は可動電極部、102aは可動電極部102の先端面に露出した第1の電極、103は固定電極部、103aは固定電極部103の表面に露出した第2の電極、103bは第1の絶縁基板、103cは第2の絶縁基板、103dはクッション部である。
図1に示すように、本発明の搬送装置100は、その上面にウェーハ23を保持して収納カセット21に進退動作するアーム24と、アーム24の先にアーム24の進退動作方向に延設され、その先端面に可動電極としての第1の電極102aが露出した可動電極部102と、アーム24の収納カセット21への進入動作の終点で、第1の電極102aと接触可能な第2の電極103aが、アーム24と対向する表面に多数、縦配列して露出した固定電極部103と、アーム24及び可動電極部102を上下前後左右に移動させる駆動手段25と、収納カセット21と固定電極部103をいっしょに上下移動させるエレベータ部26と、第1の電極102aと第2の電極103aに、それぞれ電気的接続され、アーム24の進入動作の終点において、第1,第2の電極102a,103a間が導通状態か、非導通状態かを電気的に検知する検知部104とを備え、収納カセット21を上下移動させて、所定の溝(図示せず)にウェーハ23を1枚ずつ収納したり、取り出したりできるようになっている。
尚、収納カセット21は、ウェーハ23の出し入れなどのために前後面の所要部分が開放されており、左右の側壁の内側には、ウェーハ23を1枚ずつ水平支持するための溝(図示せず)が所定ピッチで多数対、形成されている。
また、アーム24の先端に一体形成された可動電極部102の厚さは、アーム24の厚さと同じか、それよりも若干、薄い厚さとする。
また、アーム24および可動電極部102は、セラミックなどの絶縁物から成り、それらの内部に埋め込まれて形成された内部配線を通して、第1の電極102aは、検知部104に電気的接続されている。
また、固定電極部103は、クッション部103dを挟んで、表面に第2の電極103aが露出した第1の絶縁基板103bと、支持体としての第2の絶縁基板103cとが貼り合わされた積層構造となっている。
尚、クッション部103dは、例えば、シリコンゴムなどからなる弾性層、あるいは、クッションバネであってもよく、第1の電極102aが、第2の電極103aに当接する際のストレスを緩和させる役目をするものなら何でもよい。
第2の電極103aは、収納カセット21の溝の個数と同じ個数で、溝ピッチと同じピッチで縦配列された電極群であり、その電極群の個々の電極は、第1の絶縁基板103bの内部に埋め込まれて形成された内部配線を通して検知部104に電気的接続されている。
そして、固定電極部103は、その電極群の個々の電極が、各溝と1対1に対応するような高さ方向位置、かつ、アーム24の進入動作の終点で、第1の電極102aと第2の電極103aとが接触可能な前後方向位置に固定され、エレベータ部26により、収納カセット21と共に上下動作するようになっている。
また、検知部104は、第1,第2の電極102a,103a間に所定の微弱な電圧を付加し、アーム24の進入動作の終点において、第1,第2の電極102a,103a間が接触し導通状態となったか、接触せず非導通状態であるかを電流の大きさで検知可能となっている。
また、検知部104は、アーム24の駆動手段25と接続され、上記の検知結果に基づいて、駆動手段25を作動し、アーム24の動作を制御できるようになっている。
次に、アーム24の進入高さと第1,第2の電極102a,103aとの関係の一例を図2、図3を参照して説明する。図2、図3は要部拡大図である。
例えば、図2に示すように、第1の電極102aと第2の電極103aの縦寸法(L)を同じ寸法とし、第1の電極102aと第2の電極103aのセンタを一致させ、アーム24が丁度、2枚のウェーハ23a,23b間のセンタ(片側の隙間寸法が共にC)を狙って進入するように設定する。
そして、縦寸法L<隙間寸法Cとなるように、縦寸法Lを設定すると、図3(a)に示すように、収納カセット21に対して、アーム24が所定範囲内(進入高さのばらつき<縦寸法L)の高さで進入した場合、第1の電極102aはアーム24の進入動作の終点で第2の電極103aに当接して、第1,第2の電極102a,103a間は導通状態となる。
これに対して、図3(b)に示すように、アーム24が所定範囲外(進入高さのばらつき>縦寸法L)の高さで進入した場合、第1の電極102aは第2の電極103aに当接せず、第1,第2の電極102a,103a間は非導通状態となる。
すなわち、隙間Cに対して縦寸法Lを小さくすればするほど、アーム24の進入高さのばらつきに対する検知感度が向上する。
このように、隙間Cに対する電極102a,103aの縦寸法Lを任意に選択することで、アーム24の進入高さのばらつきが、ウェーハ23a,23bを損傷させてしまうレベルにまで増大する前に未然に検知できる。
ここで、縦寸法Lの決め方は、2つの電極102a,103aが互いに寸法Lだけずれると接触しなくなるので、アーム24のずれの許容範囲の最大値を目安にして決定すればよい。
一例としては、アーム24のずれの許容範囲の最大値を縦寸法Lと設定すればよい。
また、上記では、2つの電極102a,103aの縦寸法Lを同じ寸法とすることで説明したが、必ずしも同じ寸法でなくてもよく、その場合は、2つの縦寸法のうち、大きい方の寸法を、アーム24のずれの許容範囲の最大値を目安にして決定すればよい。
本発明の搬送装置100によるウェーハ23の収納動作は、先ず、上面にウェーハ23aを保持したアーム24を、そのウェーハ23aを収納する予定の溝(図示せず)に対して所定の高さで、収納カセット21内に水平に進入させる。
次に、アーム24が所定の進入動作の終点まで進入したら、アーム24の動作を停止する。
このとき、第1,第2の電極102a,103a間が導通状態になったか非導通状態かを検知部104で検知する。
もし、検知部104が、第1,第2の電極102a,103a間の導通状態を検知し、アーム24が所定範囲内の高さで進入したことが確認できたら、エレベータ部26を作動し、収納カセット21を所定距離だけ上昇させる。この動作により、ウェーハ23aはアーム24の上面から離間し、溝(図示せず)に支持される。
次に、空のアーム24を収納カセット21から引き出して収納動作は完了する。
その後、エレベータ部26を作動し、収納カセット21の高さを次のウェーハ23を収納するための所定の高さに変更する。
もし、万一、検知部104が、第1,第2の電極102a,103a間が非導通状態であることを検知したら、その信号を駆動手段25に送信し、アーム24の動作を停止し、即座に、警報を鳴らすなどして作業者に異常を知らせる
作業者は、異常警報の原因を調査して、磨耗部品を交換するなどの処置をする。
尚、上記では、収納カセット21を上昇させてアーム24とウェーハ23とを離間させることで説明したが、駆動手段25でアーム24を下降させて離間させるようにしてもよい。
次に、ウェーハ23aの取り出し動作は、収納動作の反対の順序で行われる。
即ち、先ず、空のアーム24を、これから取り出す予定のウェーハ23aを支持する溝(図示せず)に対して、所定の高さで収納カセット21内に水平に進入させる。
次に、アーム24が所定の進入動作の終点まで進入したら、アーム24の動作を停止する。
このとき、第1,第2の電極102a,103a間が導通状態になったか非導通状態かを検知部104で検知する。
もし、検知部104が、第1,第2の電極102a,103a間の導通状態を検知し、アーム24が所定範囲内の高さで進入したことが確認できたら、エレベータ部26を作動し、収納カセット21を所定距離だけ下降させる。この動作により、ウェーハ23aはアーム24の上面に保持される。
そして、ウェーハ23を保持したアーム24を収納カセット21から引き出して取り出し動作は完了する。
その後、エレベータ部26を作動し、収納カセット21の高さを次のウェーハ23を取り出すための所定の高さに変更する。
もし、万一、検知部104が、第1,第2の電極102a,103a間が非導通状態であることを検知したら、その信号を駆動手段25に送信し、アーム24の動作を停止し、即座に、警報を鳴らすなどして作業者に異常を知らせる。
作業者は、異常警報の原因を調査して、磨耗部品を交換するなどの処置をする。
尚、上記では、収納カセット21を下降させてアーム24にウェーハ23を保持させることで説明したが、駆動手段25でアーム24を上昇させて保持させるようにしてもよい。
尚、上記の例では、可動電極部102をアーム24の一箇所に設け、それに対応する固定電極部103および検知部104を配置して1系統の検知回路を形成することで説明したが、本発明の他の例として、図7に示すように、2個の可動電極部102をアーム24の左右両端(二箇所)に離間して設け、それぞれに対応する固定電極部103および検知部104を配置し、2系統の検知回路を独立して形成するようにしてもよい。
このようにすると、アーム24の水平度のばらつきについても検知でき好適である。
また、上記の例では、半導体ウェーハの搬送装置の例で説明したが、本発明はその他、液晶ガラス基板などの薄板材の搬送装置に用いることができる。
また、上記の例では、収納カセットに薄板材を水平方向に収納する例で説明したが、とくに水平方向に限るわけではなく、垂直方向や斜め方向に収納するような構成の場合にも応用できる。
本発明は、アームにその厚さ方向の突出物を配置したり、アームの動作スピードを遅くさせたりすることなく、アームが所定範囲内の高さで収納カセットに進入したかどうかを確実に検知でき、かつ、アームで薄板材を損傷することを未然防止できる薄板材の搬送装置に適用できる。
本発明の搬送装置の概略構成を示す側断面図 本発明の搬送装置の要部拡大図 本発明の搬送装置の要部拡大図 本発明の搬送装置の他の例の概略構成図 従来の第1の搬送装置の概略構成を示す斜視図および要部拡大図 従来の第2の搬送装置の概略構成を示す側断面図 従来の第3の搬送装置の概略構成を示す側断面図
符号の説明
20 従来の第1の搬送装置
21 収納カセット
22 収納カセット21の側壁に形成された溝
23 ウェーハ
24,41,51 アーム
アーム
23a アーム24を挟んで隣り合う2つの溝のうちの上側の溝に収納されたウェーハ
23b アーム24を挟んで隣り合う2つの溝のうちの下側の溝に収納されたウェーハ
25 アーム24の駆動手段
26 エレベータ部
40 従来の第2の搬送装置
42 感知器
43 接触式の感知部
44 金属層
45 弾性層
46 増幅部
47 制御部
48 昇降機構部
49 アーム41の駆動手段
50 従来の第3の搬送装置
52 距離センサ
53 コントローラ
54 補正制御部
55 マニピュレータ
55a リンク
55b ジョイント
56 付け根部
100 本発明の半導体ウェーハの搬送装置
102 可動電極部
102a 第1の電極
103 電極部
103a 第2の電極
103b 第1の絶縁基板
103c 第2の絶縁基板
103d クッション部
A 2枚のウェーハ23a,23b間の間隔
B アーム24の厚さ寸法
C アーム24と2枚のウェーハ23a,23bとのそれぞれの隙間寸法
L 第1,第2の極102a,103aの縦寸法

Claims (8)

  1. 薄板材を保持して収納カセットに進退動作するアームの先に、前記アームの進退動作方向に延設され、その先端面に第1の電極が露出した可動電極部と、
    前記収納カセットを挟んで前記アームと対向する側に固設され、前記アームの前記収納カセットへの進入動作の終点で、前記第1の電極と接触可能な第2の電極が、前記アームと対向する表面に露出した固定電極部と、
    前記第1,第2の電極と、それぞれ電気的接続され、前記第1,第2の電極間が前記アームの進入動作の終点で導通状態か非導通状態かを電気的に検知する検知部とを備えた薄板材の搬送装置。
  2. 前記固定電極部の第2の電極は、前記収納カセットの左右の側壁の内側に前記薄板材を支持するために所定ピッチで設けられた多数対の溝のそれぞれと1対1に対応する位置に配列された電極群である請求項1に記載の薄板材の搬送装置。
  3. 前記可動電極部の厚さは、前記アームの厚さと同じか、または、前記アームの厚さよりも薄い厚さである請求項1または2に記載の薄板材の搬送装置。
  4. 前記可動電極部は、前記アームと一体形成された請求項1から3のいずれかに記載の薄板材の搬送装置。
  5. 2個の前記可動電極部が、前記アームの左右両端に離間して延設され、それぞれの前記可動電極部に対応して前記固定電極部および前記検知部が配置され、2系統の検知回路が形成された請求項1から4のいずれかに記載の薄板材の搬送装置。
  6. 前記第1,第2の電極のそれぞれの大きさと相互位置関係は、前記収納カセットに対して、前記アームが所定範囲内の高さで進入した場合、前記アームの進入動作の終点で前記第1の電極が前記第2の電極に当接して導通状態となり、前記アームが所定範囲外の高さで進入した場合、前記第1の電極が前記第2の電極に当接せず非導通状態となるように設定された請求項1から5のいずれかに記載の薄板材の搬送装置。
  7. 前記固定電極部は、前記第1の電極と前記第2の電極の接触時の衝撃を緩和する弾性材からなるクッション部を備えた請求項1から6のいずれかに記載の薄板材の搬送装置。
  8. 前記検知部は、前記アームを駆動する駆動手段に電気的接続された請求項1から7のいずれかに記載の薄板材の搬送装置。
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