JP2008305989A - Substrate carrier - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、光ディスク用基板等(以下、単に「基板」という)を基板焼成炉に対して搬出入する基板搬送装置に関する。 The present invention relates to a substrate for carrying a semiconductor substrate, a glass substrate for a liquid crystal display device, a glass substrate for a photomask, a glass substrate for plasma display, a substrate for an optical disk (hereinafter simply referred to as “substrate”) to / from a substrate baking furnace. The present invention relates to a transport device.
一般に、基板に対して一連の処理を行う基板処理装置は、基板に対する所定の処理を実行する単位処理部(例えば、焼成処理部、洗浄処理部、レジスト塗布部、現像部等)と、単位処理部に対して基板を搬出入する基板搬送装置とから構成されている。基板搬送装置が所定の搬送順序で所定の処理部に基板を搬出入していくことで、基板に対する一連の処理が行われることになる。 In general, a substrate processing apparatus that performs a series of processing on a substrate includes a unit processing unit (for example, a baking processing unit, a cleaning processing unit, a resist coating unit, a developing unit, etc.) that performs predetermined processing on the substrate, and unit processing. And a substrate transfer device that carries the substrate in and out of the unit. The substrate transfer apparatus carries the substrate in and out of the predetermined processing unit in a predetermined transfer order, whereby a series of processes are performed on the substrate.
基板搬送装置は、一般に、基板を片持ち状態で支持する搬送フォークを備える。この搬送フォークは、従来においては、例えばCFRP(炭素繊維強化樹脂)により形成されており、中実、中空、或いは断面が下方に開いたコの字状の構造とされることが一般的であった。 A substrate transport apparatus generally includes a transport fork that supports a substrate in a cantilever state. Conventionally, this transport fork is formed of, for example, CFRP (carbon fiber reinforced resin), and is generally solid, hollow, or has a U-shaped structure with a cross section opened downward. It was.
ところで、従来の搬送フォークにおいては、支持する基板の重みや搬送フォークの自重等のために撓みが発生するという問題があった。搬送フォークが撓むと、基板を水平状態で支持できなくなってしまう。撓みを低減すべく、搬送フォークの強度を高めようとすると、今度は搬送フォークに相当の厚みが必要となってしまう。 By the way, in the conventional conveyance fork, there existed a problem that a bending generate | occur | produces because of the weight of the board | substrate to support, the weight of a conveyance fork, etc. If the transport fork is bent, the substrate cannot be supported in a horizontal state. If the strength of the transport fork is increased in order to reduce the deflection, the transport fork needs to have a considerable thickness.
搬送フォークがアクセスする処理部においては、この搬送フォークの撓みや厚みを考慮した設計が必要となる。例えば、基板焼成炉のように、基板を多段状態で格納して処理する処理部においては、基板を格納する棚の間隔(ラックピッチ)を、搬送フォークの撓みや厚みを考慮して(すなわち、撓んだ搬送フォークが挿入可能なように)大きくとらなければならない。これにより、基板焼成炉が大型化してしまうという問題があった。 The processing unit accessed by the transport fork needs to be designed in consideration of the deflection and thickness of the transport fork. For example, in a processing unit that stores and processes substrates in a multistage state, such as a substrate baking furnace, the interval between racks (rack pitch) for storing substrates is considered in consideration of the deflection and thickness of the transport fork (that is, It must be large (so that a bent transport fork can be inserted). Thereby, there existed a problem that a substrate baking furnace will enlarge.
基板焼成炉が大型化すると、熱損失が増大し、製造コストも増加する。また、単位高さあたりに処理可能な基板の枚数が少なくなるため、焼成処理能力が低下する。さらに、基板焼成炉の高さが輸送限界高さ以上となってしまうと、基板焼成炉を分割して輸送しなくてはならない。この場合、分割して輸送した基板焼成炉を密閉化するためにさらなる設計労力や製造コストが要されることになってしまう。 When the substrate baking furnace is increased in size, heat loss increases and manufacturing costs also increase. In addition, since the number of substrates that can be processed per unit height is reduced, the firing processing capacity is reduced. Furthermore, if the height of the substrate baking furnace exceeds the transport limit height, the substrate baking furnace must be divided and transported. In this case, additional design labor and manufacturing costs are required to seal the substrate firing furnace that is divided and transported.
支持すべき基板の大型化(すなわち、搬送フォークの全長増加)およびこれに伴う基板の重量増加が進む近年においては、搬送フォークの撓み発生は一層顕著なものとなってきており、この撓みに起因する上記の問題も一層深刻なものとなっている。 In recent years when the size of the substrate to be supported has increased (that is, the total length of the transport fork) and the accompanying increase in the weight of the substrate, the occurrence of warping of the transport fork has become more prominent. The above problems are becoming more serious.
この事情を受けて、撓みの発生しにくい搬送フォークを実現すべく各種の技術が考案されている。例えば、搬送フォークを、アルミニウム合金等からなる金属層と、当該金属層を上下からサンドイッチするCFRP層とによって構成することによって、CFRP層から撓みの抑制効果を得るとともに、金属層によってCFRP層の脆さや熱歪みをカバーする技術が提案されている(特許文献1参照)。 In view of this situation, various techniques have been devised to realize a transport fork that is unlikely to bend. For example, the conveyance fork is constituted by a metal layer made of an aluminum alloy or the like and a CFRP layer sandwiching the metal layer from above and below, thereby obtaining a bending suppression effect from the CFRP layer and making the CFRP layer brittle by the metal layer. A technique that covers sheath thermal distortion has been proposed (see Patent Document 1).
また、搬送フォークを、Si金属マトリックス中にSiC強化剤が複合されたSiC−Si複合材料を用いて形成し、さらにこれをハニカム構造体とすることによって、放熱性に優れ、軽量かつ高強度の搬送フォークを得る技術が提案されている(特許文献2参照)。 In addition, the transport fork is formed using a SiC-Si composite material in which a SiC reinforcing agent is composited in a Si metal matrix, and by making this a honeycomb structure, it has excellent heat dissipation, light weight and high strength. A technique for obtaining a transport fork has been proposed (see Patent Document 2).
また、搬送フォークを中空パイプにより構成することによって、軽量かつ高剛性の搬送フォークを得る技術が提案されている(特許文献3参照)。 Further, a technique for obtaining a lightweight and highly rigid transport fork by configuring the transport fork with a hollow pipe has been proposed (see Patent Document 3).
また、搬送フォーク内部に気体の供給機構を設け、搬送フォークの上面から気体を噴出させることによって、搬送フォークが基板の重みによって変形することを抑制する技術が提案されている(特許文献4参照)。 In addition, a technique has been proposed in which a gas supply mechanism is provided inside the transfer fork, and gas is ejected from the upper surface of the transfer fork to suppress deformation of the transfer fork due to the weight of the substrate (see Patent Document 4). .
ところで、例えば、基板焼成炉に対する基板の搬出入に供される搬送フォークのように、基板搬送時に高温下にさらされる搬送フォークM(図8参照)は、高温下にさらされることによってその剛性が低下してしまう。これによって、撓みの原因となる下向きの力(支持する基板Wの重みや、搬送フォークMの自重)AR91に起因する撓みが、常温下と比べてより顕著に現れる。 By the way, for example, a transport fork M (see FIG. 8) that is exposed to a high temperature when transporting a substrate, such as a transport fork that is used to carry the substrate in and out of the substrate baking furnace, is rigid when exposed to a high temperature. It will decline. As a result, the downward force (the weight of the substrate W to be supported and the weight of the transport fork M) AR91 that causes the bending appears more prominently than at normal temperature.
また、基板焼成炉から焼成処理された基板を搬出するにあたって、搬送フォークMは焼成処理温度まで昇温した基板Wを支持しなければならない。このとき、搬送フォークMの上面は昇温した基板Wと接触することによって熱膨張してしまう(AR92)。これに起因して搬送フォークMに反りが生じ、搬送フォークの撓みがさらに助長されてしまう。 Further, when carrying out the substrate subjected to the baking process from the substrate baking furnace, the transport fork M must support the substrate W whose temperature has been raised to the baking processing temperature. At this time, the upper surface of the transfer fork M is thermally expanded by coming into contact with the heated substrate W (AR92). As a result, the conveyance fork M is warped, and the bending of the conveyance fork is further promoted.
従来の技術によると、搬送フォークの撓みの抑制に関して一応の効果が得られるものの、上記のように基板搬送時に高温下にさらされる搬送フォークの撓みを抑制することができなかった。 According to the conventional technique, although a temporary effect can be obtained with respect to the suppression of the bending of the transfer fork, it is not possible to suppress the bending of the transfer fork exposed to a high temperature during the transfer of the substrate as described above.
この発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、厚みが薄く、かつ撓みが生じにくい搬送フォーク、特に、焼成処理温度のような高温下にさらされた場合であっても撓みが生じにくい搬送フォークを備える基板搬送装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and is a transport fork that is thin and difficult to bend, in particular, it is difficult to bend even when exposed to a high temperature such as a firing temperature. It aims at providing the board | substrate conveyance apparatus provided with a fork.
請求項1の発明は、基板焼成炉に対する基板の搬出入を行う基板搬送装置であって、基板を片持ち状態で支持する搬送フォークと、前記搬送フォークを駆動して前記基板焼成炉にアクセスさせる駆動部と、を備え、前記搬送フォークが、ハニカム構造体である本体部材と、前記本体部材の上面に接合され、前記本体部材よりも熱膨張率の小さい材質にて形成されている天板部材と、を備える。
The invention according to
請求項2の発明は、請求項1に記載の基板搬送装置であって、前記本体部材が、炭素繊維強化樹脂にて形成されている。 A second aspect of the present invention is the substrate transfer apparatus according to the first aspect, wherein the main body member is formed of a carbon fiber reinforced resin.
請求項3の発明は、請求項1に記載の基板搬送装置であって、前記本体部材が、セラミックスにて形成されている。 A third aspect of the present invention is the substrate transfer apparatus according to the first aspect, wherein the main body member is made of ceramics.
請求項4の発明は、請求項1から3のいずれかに記載の基板搬送装置であって、前記天板部材が、グラシックカーボンにて形成されている。 A fourth aspect of the present invention is the substrate transfer apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the top plate member is formed of glassic carbon.
請求項5の発明は、請求項1から3のいずれかに記載の基板搬送装置であって、前記天板部材が、ダイヤモンドライクカーボンにて形成されている。 A fifth aspect of the present invention is the substrate transfer apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the top plate member is formed of diamond-like carbon.
請求項6の発明は、請求項1から3のいずれかに記載の基板搬送装置であって、前記天板部材が、セラミックスにて形成されている。 A sixth aspect of the present invention is the substrate transport apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the top plate member is formed of ceramics.
請求項7の発明は、請求項1から3のいずれかに記載の基板搬送装置であって、前記天板部材が、樹脂にて形成されている。 A seventh aspect of the invention is the substrate transfer apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the top plate member is formed of a resin.
請求項8の発明は、請求項1から7のいずれかに記載の基板搬送装置であって、前記ハニカム構造体が六角形を並べる形で作られた構造体である。 The invention according to an eighth aspect is the substrate transfer apparatus according to any one of the first to seventh aspects, wherein the honeycomb structure is formed in a form in which hexagons are arranged.
請求項9の発明は、請求項1から7のいずれかに記載の基板搬送装置であって、前記ハニカム構造体が四角形を並べる形で作られた構造体である。 A ninth aspect of the present invention is the substrate transfer apparatus according to any one of the first to seventh aspects, wherein the honeycomb structured body is formed in a form in which squares are arranged.
請求項1〜9に記載の発明では、搬送フォークの本体部材をハニカム構造体とすることによって、厚みを増さずとも基板を支持するのに十分な強度が得られ、かつ撓みも生じにくい搬送フォークを得ることができる。またさらに、本体部材の上面に本体部材よりも熱膨張率の小さい材質にて形成されている天板部材を接合することによって、高温下にさらされた場合であっても撓みが生じにくい搬送フォークを得ることができる。
In the invention according to any one of
特に、請求項2に記載の発明では、本体部材が炭素繊維強化樹脂にて形成されているので、衝撃に強く、高耐熱性で軽量かつ高強度な搬送フォークを得ることができる。
In particular, in the invention according to
図面を参照して、この発明の実施の形態に係る基板搬送装置1について説明する。基板搬送装置1は、基板焼成炉2に対する基板の搬出入を行う装置である。そこで、基板搬送装置1について具体的に説明する前に、基板焼成炉2の構成について説明する。
A
〈1.基板焼成炉〉
基板焼成炉2の構成について図1〜図3を参照しながら説明する。図1は、基板焼成炉2の概略斜視図である。図2は、図1に示す基板焼成炉2の横断面図(K1−K1断面図)である。また、図3は、図1に示す基板焼成炉2の縦断面図(K2−K2断面図)である。
<1. Substrate firing furnace>
The configuration of the
基板焼成炉2は、開口部を有する箱形の炉体10と、炉体10の開口部を塞ぐルーバタイプのシャッター30とを備えている。
The
炉体10は、基板焼成炉2の本体を構成する筐体であり、断熱材を用いて成型されている。炉体10はその内部に基板格納部11、ヒータ12、ファン13、耐熱HEPAフィルタ14を収納している。
The
炉体10の内側面の一方(内側面S1)には、基板格納部11の内部空間V(以下において「焼成空間V」という)に熱を供給するヒータ12が備えられている。また、他方の内側面(内側面S2)には、ファン13が備えられている。また、ファン13と基板格納部11との間には耐熱HEPAフィルタ14が介挿されている。すなわち、ファン13が矢印AR1〜AR4のように炉体10内の気流を循環させることによって、焼成空間V内を温度ムラなく均質に所定の焼成処理温度に保つことができる。なお、ファン13とヒータ12の位置は逆でもよい。
One of the inner side surfaces (inner side surface S1) of the
基板格納部11は、複数の基板を多段状態に格納するための格納部であり、本体を構成する壁面110のうち、特に側壁面110a,110bはパンチングメタルによって成型されている。
The
基板格納部11を構成する筐体の内背面T1には、複数の炉内支持部材111の基端部がそれぞれ固定されている。炉内支持部材111は、基板格納部11内において、基板Wを片持ち状態で支持する基板支持部材である。炉内支持部材111の長尺方向の長さは、図2に示すように、基板格納部11に格納された基板Wの奥行き方向の長さと同程度の長さを有している。
The base end portions of the plurality of in-
基板格納部11を構成する筐体の内側面T2,T3はパンチングプレートで構成され、複数の補助支持部材112の基端部がそれぞれ固定されている。補助支持部材112は、基板格納部11内において、炉内支持部材111に支持された基板Wを、補助的に支持するための支持部材である。補助支持部材112の長尺方向の長さは、図2に示すように、後述する基板搬送装置1の搬送フォーク24と干渉しない程度の長さとする。
Inner side surfaces T2 and T3 of the housing constituting the
基板格納部11の内背面T1の同一水平位置には、複数の炉内支持部材111(図2においては3個)の基端部が固定されている。また、基板格納部11の内側面T2,T3のそれぞれには、同一水平位置に、複数の補助支持部材112(図2においては5個)の基端部がそれぞれ固定されている。互いに同一水平位置にその基端部が固定されたこれら支持部材の集合は、同一の基板Wを支持するために供される。すなわち、基板格納部11内に格納される複数の基板Wのそれぞれは、図3に示されるように、同一水平位置に固定された支持部材の集合によって水平に支持される。
Base end portions of a plurality of in-furnace support members 111 (three in FIG. 2) are fixed at the same horizontal position on the inner back surface T1 of the
さらに、図3に示されるように、基板格納部11の内背面T1および内側面T2,T3には、鉛直方向について、これら同一水平位置に固定された支持部材の集合が所定の配置間隔(ラックピッチ)dをおいて所定数(図3においては簡略化して示しているが、実際は、例えば40段程度)設けられている。これによって、基板格納部11は、それぞれ水平に支持された基板Wを多段状態で複数格納することができる。
Further, as shown in FIG. 3, a set of support members fixed at the same horizontal position in the vertical direction on the inner back surface T <b> 1 and the inner side surfaces T <b> 2, T <b> 3 of the
再び図1を参照する。シャッター30は、全体位置規制部材31と、全体位置規制部材31上に鉛直方向に積層載置された複数個のルーバ32a,32b,32cとを備える。
Refer to FIG. 1 again. The
全体位置規制部材31には昇降機構(図示省略)が取り付けられており、上下方向(矢印AR5)に昇降可能である。全体位置規制部材31に取り付けられた昇降機構を制御することによって、全体位置規制部材31およびそれに積層載置された複数のルーバ32a,32b,32cを一体に昇降させることができる。
A lifting mechanism (not shown) is attached to the overall
さらに、複数のルーバ32a,32b,32cのそれぞれにも昇降機構(図示省略)が取り付けられており、各ルーバ32a,32b,32cは上下方向(矢印AR6,7,8)に昇降可能である。例えば、ルーバ32bに取り付けられた昇降機構を制御することによって、ルーバ32bおよびそれに積層載置されたルーバ32aを一体に昇降させることができる。すなわち、ルーバ32bを上方に移動させることによって、ルーバ32cとルーバ32bの間に開口部Q(図3)を形成することができる。
Further, an elevating mechanism (not shown) is also attached to each of the plurality of
つまり、ルーバ32a,32b,32cおよび全体位置規制部材31のそれぞれを昇降制御することによって、基板格納部11の多段構造のうちの任意の段に対向した開口部を形成することができる。これによって、図2および図3に示すように、後述する基板搬送装置1に備えられた搬送フォーク24aが、基板格納部11の多段構造のうちの任意の段にアクセス(より具体的には、任意の段に載置された基板Wを取り出したり、任意の段に基板Wを載置すること)が可能となる。また、ルーバ32a,32b,32cの移動距離を適切に設定することによって、形成される開口部の鉛直方向についての長さを適正値(より具体的には、搬送フォーク24aが基板Wを載置した状態で挿通可能な最小の値)とすることができる。
In other words, by controlling the
〈2.基板搬送装置〉
〈2−1.基板搬送装置の全体構成〉
次に、この発明の実施の形態に係る基板搬送装置1について図4を参照しながら説明する。図4は、この発明に係る基板搬送装置1の構成を示す概略斜視図である。基板搬送装置1は、上述した基板焼成炉2に対する基板の搬出入を行う。
<2. Substrate transfer device>
<2-1. Overall configuration of substrate transfer device>
Next, the
基板搬送装置1は、円筒状の装置本体21と、装置本体21に取り付けられたコラム22と、コラム22の上面に取り付けられた第1の搬送アーム23aおよび第2の搬送アーム23bと、各搬送アーム23a,23bに固定された複数の搬送フォーク24a,24bと、を備えている。
The
装置本体21は基板焼成炉2を含む各種の処理部によって構成される基板処理装置の底面に配置される。装置本体21には円筒状の外形を有するコラム22が昇降自在かつ回動自在に取り付けられている。
The apparatus
コラム22は、装置本体21内に備えられた昇降機構(図示省略)によって上下方向(矢印AR21)に昇降可能である。また、装置本体21内に備えられた回動機構(図示省略)によってコラム22の中心軸A1のまわりに回動可能である。
The
第1の搬送アーム23aは、ベースアーム231aと、ベースアーム231aの先端に取り付けられた中間アーム232aと、中間アーム232aの先端に取り付けられた搬送フォーク保持アーム233aと、を備えている。また、ベースアーム231a、中間アーム232a、搬送フォーク保持アーム233aのそれぞれは回動機構(図示省略)を備え、ベースアーム231aは中心軸A2aのまわりに、中間アーム232aは中心軸A3aのまわりに、搬送フォーク保持アーム233aは中心軸A4aのまわりに、それぞれ回動可能である。
The
搬送フォーク保持アーム233aには、複数の搬送フォーク24aの基端部が固定されている。搬送フォーク24aは、基板を片持ち状態で支持する基板支持部材である。基端部が固定された状態で、支持面241a上に基板が載置されることによって、片持ち状態で基板を水平に支持することができる。なお、この支持面241aは、後述する天板部材Hの上面によって構成される。
The base end portions of the plurality of
第2の搬送アーム23bは、第1の搬送アーム23aとほぼ同様の構成を有している。なお、第2の搬送アーム23bの備える搬送フォーク保持アーム233bには、第1の搬送アーム23aの備える搬送フォーク支持アーム233aと同様に、複数の搬送フォーク24bの基端部が固定されている。搬送フォーク24bは、搬送フォーク24aと同様、基板を片持ち状態で支持する基板支持部材である。
The
ただし、搬送フォーク24bと搬送フォーク24aとは、互いの干渉を防ぐため、上下にずれて互いに平行な位置関係にある。すなわち、第2の搬送アーム23bの備える搬送フォーク保持アーム233bは、中間アーム232bの基端部側に延びる下アーム部331bと、下アーム部331bの先端から立ち上がる立ち上がり部332bと、立ち上がり部332bの上端に固定され、中間アーム232bの先端に向けて折り返す上アーム部333bと、を有しており、複数の搬送フォーク24bの基端部は上アーム部333bに固定されている。
However, the
第1および第2の搬送アーム23a,23bは、いわゆるスカラー方式のロボットを構成しており、ベースアーム231a,231b、中間アーム232a,232b、搬送フォーク保持アーム233a,233bが回動されることによって、搬送フォーク24a,24bの姿勢を変えることなくコラム22の中心軸A1に対して直線的に近接/離反変位させることができる(矢印AR22(図2、図3)参照)。また、同時に、コラム22が昇降されることによって、搬送フォーク24a,24bを、任意の水平位置におくことができる。すなわち、基板格納部11の多段構造のうちの任意の段に載置された基板Wを取り出したり、任意の段に基板Wを載置することが可能となる(図3参照)。
The first and
〈2−2.搬送フォークの構成〉
搬送フォーク24a,24b(以下において、搬送フォーク24aと搬送フォーク24bとを特に区別しない場合には、単に搬送フォーク24と示す。)の構成について図5を参照しながら説明する。図5は、搬送フォーク24の一部切り欠き斜視図である。
<2-2. Conveyor fork configuration>
The configuration of the
搬送フォーク24は、第1の材料にて形成された本体部材Bと、第2の材料にて形成された天板部材Hとの2層構造を有している。
The
〈本体部材Bの構造〉
本体部材Bは、搬送フォーク24の本体部を構成する部材であり、六角形を並べる形で作られたハニカム構造体により構成されている。なお、この実施の形態に係る搬送フォーク24においては、本体部材Bの下面は開放される。また、上面には後述する天板部材Hが接合される。
<Structure of body member B>
The main body member B is a member that constitutes a main body portion of the
ハニカム構造は、中実構造に比べて軽い。したがって、本体部材Bをハニカム構造とすることによって、自重に起因して生じる搬送フォーク24の撓みが低減される。また、ハニカム構造は、中空構造に比べて高強度である。したがって、本体部材Bをハニカム構造とすることによって、厚みを増さずとも基板を支持するのに十分な強度が得られる。また、基板Wを支持する際にも、撓みが生じくい。
The honeycomb structure is lighter than the solid structure. Therefore, the main body member B having a honeycomb structure reduces the bending of the
〈本体部材Bの材料〉
本体部材Bは、CFRP(炭素繊維強化樹脂)、もしくは、セラミックスを材料として形成される。
<Material of body member B>
The main body member B is made of CFRP (carbon fiber reinforced resin) or ceramics.
CFRPは、衝撃に強く、高耐熱性で軽量かつ高強度な材料であるので、CFRPを本体部材Bの材料として採用することによって、衝撃および熱に強く、軽量かつ高強度の本体部材Bが得られる。 Since CFRP is a material that is resistant to impact, high heat resistance, light weight, and high strength, adopting CFRP as a material for the body member B provides a light weight and high strength body member B that is resistant to impact and heat. It is done.
セラミックスを材料として採用する場合は、特に、耐衝撃性の高いセラミックス(例えば、窒化ケイ素、あるいは積層型セラミックス等)を採用することが望ましい。耐衝撃性の高いセラミックスを本体部材Bの材料として採用することによって、割れにも強い本体部材Bが得られる。 When using ceramics as a material, it is particularly desirable to use ceramics with high impact resistance (for example, silicon nitride or laminated ceramics). By adopting ceramics having high impact resistance as the material of the main body member B, the main body member B which is resistant to cracking can be obtained.
〈天板部材Hの構造〉
天板部材Hは、その上面が支持面241を構成する板状部材であり、その下面が本体部材Bの上面と接合される。より具体的には、接着剤により、もしくは一体成型によって本体部材Bの上面と接合される。
<Structure of top plate member H>
The top plate member H is a plate-like member whose upper surface constitutes the
〈天板部材Hの材料〉
天板部材Hは、本体部材Bを形成する材質よりも熱膨張率の小さい材質を材料として形成される。
<Material of top plate member H>
The top plate member H is formed using a material having a smaller coefficient of thermal expansion than the material forming the main body member B.
より具体的には、天板部材Hは、本体部材Bを形成する材質よりも熱膨張率の小さいセラミックスを材料として形成される。この場合、特に、低熱膨張セラミックス(熱膨張係数が、20×10-7℃-1より小さいセラミックス)を材料として採用することが望ましい。 More specifically, the top plate member H is made of a ceramic material having a smaller coefficient of thermal expansion than the material forming the main body member B. In this case, it is particularly desirable to employ a low thermal expansion ceramic (a ceramic having a thermal expansion coefficient smaller than 20 × 10 −7 ° C. −1 ) as a material.
また、天板部材Hは、本体部材Bを形成する材質よりも熱膨張率の小さい樹脂を材料として形成してもよい。この場合、特に、低熱膨張樹脂(熱膨張係数が、20×10-7℃-1より小さい樹脂)を材料として採用することが望ましい。 Further, the top plate member H may be made of a resin having a smaller coefficient of thermal expansion than the material forming the main body member B. In this case, it is particularly desirable to employ a low thermal expansion resin (a resin having a thermal expansion coefficient smaller than 20 × 10 −7 ° C. −1 ) as a material.
また、本体部材Bを形成する材質の熱膨張率がグラシックカーボン(ガラス状炭素)よりも大きい場合、天板部材Hは、グラシックカーボンを材料として形成してもよい。グラシックカーボンは、外観が黒色、かつガラス状で、破面も光沢のある貝殻状を示す硬質で非結晶の炭素であり、非常に均質ならびに緻密な構造を有する。このため、グラシックカーボンは、一般的な炭素材料の特徴である導電性、化学的安定性、耐熱性、高純度等の性質に加え、材料表面が粉化して脱落することがないという優れた特徴を有するため、直接に溶接する部材としても使用できる。さらに、グラシックカーボンは、塩酸やフッ酸などの酸に対しても優れた耐食性を有している。 Further, when the coefficient of thermal expansion of the material forming the main body member B is larger than that of glassic carbon (glassy carbon), the top plate member H may be formed of glassic carbon as a material. Glassic carbon is a hard, non-crystalline carbon that has a black appearance, glassy appearance, and a glossy shell shape, and has a very homogeneous and dense structure. For this reason, glassic carbon is excellent in that the surface of the material is not pulverized and dropped in addition to properties such as conductivity, chemical stability, heat resistance, and high purity, which are characteristics of general carbon materials. Since it has characteristics, it can also be used as a member to be welded directly. Further, glassic carbon has excellent corrosion resistance against acids such as hydrochloric acid and hydrofluoric acid.
また、本体部材Bを形成する材質の熱膨張率がダイヤモンドライクカーボン(ダイヤモンド状炭素)よりも大きい場合、天板部材Hは、ダイヤモンドライクカーボンを材料として形成してもよい。すなわち、本体部材Bの上面にダイヤモンドライクカーボンの皮膜を形成する構成としてもよい。ダイヤモンドライクカーボンは、ダイヤモンドに類似した炭素(カーボン)薄膜材料である。ダイヤモンドライクカーボンは、ダイヤモンド結合とグラファイト結合とが混在した非晶質(アモルファス)構造を有する。このため、ダイヤモンドライクカーボンは、硬質性、耐摩擦性、耐摩耗性、耐薬品性、電気絶縁性、赤外線透過性等の優れた特徴を有している。 Further, when the coefficient of thermal expansion of the material forming the main body member B is larger than that of diamond-like carbon (diamond-like carbon), the top plate member H may be formed using diamond-like carbon as a material. In other words, a diamond-like carbon film may be formed on the upper surface of the main body member B. Diamond-like carbon is a carbon (carbon) thin film material similar to diamond. Diamond-like carbon has an amorphous structure in which diamond bonds and graphite bonds are mixed. For this reason, diamond-like carbon has excellent characteristics such as hardness, friction resistance, wear resistance, chemical resistance, electrical insulation, and infrared transparency.
また、本体部材Bを正の熱膨張率を持つCFRP(PAN系)、天板部材Hを負の熱膨張率を持つCFRP(ピッチ系)としてもよい。 The main body member B may be CFRP (PAN system) having a positive thermal expansion coefficient, and the top plate member H may be CFRP (pitch system) having a negative thermal expansion coefficient.
天板部材Hは、搬送フォーク24が高温下におかれた際に生じる撓みを防止すべく、本体部材Bの上面に接合される。すなわち、搬送フォーク24が高温下にさらされた場合(例えば、搬送フォーク24が焼成処理温度まで昇温された基板焼成炉2の焼成空間に挿入された場合)に、搬送フォーク24には、図6に示すように、本体部材Bと天板部材Hとの間の熱膨張率の差に起因して、相対的に熱膨張率が小さな部材である天板部材Hの側に曲がろうとする上向きの力F1が生じる(所謂、バイメタル効果)。搬送フォーク24の撓みの原因となる下向きの力(すなわち、支持する基板Wの重みや自重に起因する下向きの力)F2が、この上向きの力F1で相殺されることによって、搬送フォーク24の撓みが抑制される。このように、本体部材Bの上面に天板部材Hが接合されることによって、搬送フォーク24が焼成処理温度のような高温下にさらされた場合に搬送フォーク24に生じる撓みが抑制される。
The top plate member H is joined to the upper surface of the main body member B in order to prevent bending that occurs when the
また、熱膨張率が本体部材Bに比べて相対的に小さな材質が天板部材Hを形成する材料として選択されるため、搬送フォーク24が焼成処理後の昇温した基板を支持面241上に支持した場合にも、支持面241が熱膨張しにくい。したがって、昇温した基板Wを支持した場合であっても、搬送フォーク24の撓みが増長されにくい。
In addition, since a material whose thermal expansion coefficient is relatively smaller than that of the main body member B is selected as the material for forming the top plate member H, the substrate whose temperature has been raised by the
また、図5の例においては、ハニカムは六角形としたが、三角形や四角形などの多角形等の形状でもよい。すなわち、図5の例においては、ハニカム構造体は、六角形を並べる形で作られた構造体であるとしたが、三角形や四角形などの多角形等の形状を並べる形で作ってもよい。特に、ハニカム構造体を四角形を並べる形で作ると、共振周波数が増し、撓み量が少なくなるので好ましい。 In the example of FIG. 5, the honeycomb has a hexagonal shape, but may have a polygonal shape such as a triangle or a quadrangle. That is, in the example of FIG. 5, the honeycomb structure is a structure formed by arranging hexagons, but it may be formed by arranging shapes such as polygons such as triangles and quadrangles. In particular, it is preferable to make the honeycomb structure in a quadrangular shape because the resonance frequency increases and the amount of bending decreases.
〈3.基板焼成処理〉
次に、基板搬送装置1が基板焼成炉2に対する基板の搬出入を行うことによって実行される基板焼成処理について説明する。
<3. Substrate firing process>
Next, a substrate baking process that is executed when the
基板焼成処理を実行するにあたっては、基板焼成炉2は、予めヒータ12によって焼成空間Vに熱の供給を開始し、焼成空間Vを焼成処理温度(例えば300℃)まで昇温する。
In executing the substrate baking process, the
焼成空間Vが焼成処理温度まで昇温されると、基板の焼成処理を開始する。すなわち、基板搬送装置1が、搬送フォーク24a,24bを駆動制御して、基板焼成炉2に対する基板Wの搬出入を開始する。より具体的には、搬送フォーク24a(もしくは、搬送フォーク24b)に、未処理基板を支持させて、基板焼成炉2内の所定の炉内支持部材111上に載置させる。また、これと同時に、搬送フォーク24b(もしくは、搬送フォーク24a)に、所定の炉内支持部材111上に載置された焼成処理済みの基板(すなわち、基板焼成炉2内で所定時間焼成された基板)を支持させて、基板焼成炉2内より取り出させる。
When the firing space V is heated to the firing processing temperature, the substrate firing process is started. That is, the
ここで搬送フォーク24a,24bは、焼成処理温度に保たれた焼成空間Vに挿入されることによって、また、焼成処理後の昇温した基板を支持面241上に支持することによって、高温下にさらされることになるが、上述の通り、搬送フォーク24a,24bは高温下にさらされても撓みにくい。
Here, the
〈4.効果〉
上記の実施の形態に係る搬送フォーク24においては、本体部材Bをハニカム構造とすることによって、搬送フォーク24を軽量化することができる。搬送フォーク24が軽量化されると、自重に起因して生じる搬送フォーク24の撓みが低減される。また、基板搬送装置1が搬送すべき重量(すなわち、搬送フォーク24と被搬送基板との総重量)が小さくなるので、基板搬送装置1の構造強度や駆動力を軽減することができる。
<4. effect>
In the
また、本体部材Bをハニカム構造とすることによって、厚みを増さずとも基板を支持するのに十分な強度が得られ、かつ撓みも生じにくい搬送フォーク24を得ることができる。
In addition, by forming the main body member B to have a honeycomb structure, it is possible to obtain the
また、上記の実施の形態に係る搬送フォーク24においては、本体部材Bの上面に本体部材Bよりも熱膨張率が小さな天板部材Hを接合することによって、焼成処理温度のような高温下にさらされた場合や搬送フォーク24が焼成処理後の昇温した基板を支持面241上に支持した場合であっても、撓みが生じにくい搬送フォーク24を得ることができる。
Further, in the
なお、搬送フォーク24の撓みが抑制されると、搬送フォーク24の撓みを考慮して基板焼成炉2のラックピッチd(図3参照)を大きく設定する必要がなくなる。また、搬送フォーク24の厚みが薄くなると、その分だけラックピッチdを小さくすることができる。ラックピッチdを小さくすることによって基板焼成炉2の高さが低くなり、基板焼成炉2が小型化される。これにより、熱損失の低減、製造コストの低減、といった効果が得られる。また、ラックピッチdが小さくなれば、単位高さあたりに処理可能な基板の枚数が増加するため、基板焼成炉2に格納可能な基板の枚数を増加させることができる。すなわち、基板焼成炉2の処理能力を向上させることができる。さらに、基板焼成炉2の高さの最大値が例えば輸送限界高さ等によって制限されている場合であっても基板焼成炉2の分割が不要となるため、密閉化が容易となる。
If the bending of the
また、上記の実施の形態に係る搬送フォーク24においては、本体部材BをCFRPによって形成することによって、搬送フォーク24を、高強度かつ軽量で、衝撃および熱に強いものとすることができる。
In the
〈5.変形例〉
上記の実施の形態においては、搬送フォーク24の本体部材Bはハニカム構造とし、その下面は開放されるものとしたが、本体部材Bを、下面が閉じられたハニカム構造により構成してもよい。図7には、この変形例に係る搬送フォーク24tの一部切り欠き斜視図が示されている。ただし、この変形例に係る本体部材Btにおいては、ハニカム構造体部分bt1の下面と接合される下面部分bt2は、ハニカム構造体部分bt1と同じ種類の材質を材料として形成する。すなわち、本体部材Btは全体として1種類の材料にて形成する。これにより、第1の実施の形態に係る搬送フォーク24と同様、搬送フォーク24tについても、焼成処理温度のような高温下にさらされた場合に搬送フォーク24tに生じる撓みが抑制される。
<5. Modification>
In the above embodiment, the main body member B of the
この変形例に係る搬送フォーク24tによると、本体部材Btが下面が閉じられたハニカム構造により構成されるので、搬送フォーク24tの強度(特に、ねじりに対する強度)を高めることができる。
According to the
1 基板搬送装置
2 基板焼成炉
24,24a,24b 搬送フォーク
B,Bt 本体部材
H,Ht 天板部材
DESCRIPTION OF
Claims (9)
基板を片持ち状態で支持する搬送フォークと、
前記搬送フォークを駆動して前記基板焼成炉にアクセスさせる駆動部と、
を備え、
前記搬送フォークが、
ハニカム構造体である本体部材と、
前記本体部材の上面に接合され、前記本体部材よりも熱膨張率の小さい材質にて形成されている天板部材と、
を備えることを特徴とする基板搬送装置。 A substrate transfer device for carrying a substrate in and out of a substrate baking furnace,
A transport fork that supports the substrate in a cantilevered state;
A drive unit for driving the transport fork to access the substrate baking furnace;
With
The transport fork is
A body member that is a honeycomb structure;
A top plate member joined to the upper surface of the main body member and formed of a material having a smaller coefficient of thermal expansion than the main body member;
The board | substrate conveyance apparatus characterized by the above-mentioned.
前記本体部材が、炭素繊維強化樹脂にて形成されていることを特徴とする基板搬送装置。 The substrate transfer apparatus according to claim 1,
The substrate transfer apparatus, wherein the main body member is formed of a carbon fiber reinforced resin.
前記本体部材が、セラミックスにて形成されていることを特徴とする基板搬送装置。 The substrate transfer apparatus according to claim 1,
The substrate transfer apparatus, wherein the main body member is formed of ceramics.
前記天板部材が、グラシックカーボンにて形成されていることを特徴とする基板搬送装置。 It is a board | substrate conveyance apparatus in any one of Claim 1 to 3,
The substrate transfer apparatus, wherein the top plate member is formed of glassy carbon.
前記天板部材が、ダイヤモンドライクカーボンにて形成されていることを特徴とする基板搬送装置。 It is a board | substrate conveyance apparatus in any one of Claim 1 to 3,
The substrate transport apparatus, wherein the top plate member is made of diamond-like carbon.
前記天板部材が、セラミックスにて形成されていることを特徴とする基板搬送装置。 It is a board | substrate conveyance apparatus in any one of Claim 1 to 3,
The board | substrate conveyance apparatus characterized by the said top-plate member being formed with ceramics.
前記天板部材が、樹脂にて形成されていることを特徴とする基板搬送装置。 It is a board | substrate conveyance apparatus in any one of Claim 1 to 3,
The board | substrate conveyance apparatus characterized by the said top-plate member being formed with resin.
前記ハニカム構造体が六角形を並べる形で作られた構造体であることを特徴とする基板搬送装置。 It is a board | substrate conveyance apparatus in any one of Claim 1 to 7,
A substrate transfer apparatus, wherein the honeycomb structure is a structure formed by arranging hexagons.
前記ハニカム構造体が四角形を並べる形で作られた構造体であることを特徴とする基板搬送装置。 It is a board | substrate conveyance apparatus in any one of Claim 1 to 7,
The substrate transport apparatus according to claim 1, wherein the honeycomb structure is a structure formed by arranging quadrangles.
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