JP2012216573A - 基板搬送ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】基板が薄板の場合でも基板たわみによる基板と基板受けピンとの干渉がない基板搬送ロボットを提供する。
【解決手段】処理装置間で基板の受け取り、受け渡しを行う基板搬送ロボットであって、基板の裏面に接して基板を支持する基板支持体Ａを固定して備えたロボットハンドと、基板の裏面に接して基板を支持する基板支持体Ｂを有する基板たわみ防止手段を備えたロボットハンドと、を有することを特徴とする基板搬送ロボット。
【選択図】図９

Description

本発明は液晶表示装置に用いられるカラーフィルタガラス基板（以下、基板）を製造するカラーフィルタ製造ラインで用いられる基板の受け取り、受け渡しを行う基板搬送ロボットに関するものである。

図１にカラー液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板の一例を断面で示す。カラーフィルタ１は、ガラス基板２上にブラックマトリックス（以下、ＢＭ）３、レッドＲの着色画素（以下、Ｒ画素）４−１、グリーンＧの着色画素（以下、Ｇ画素）４−２、ブルーＢの着色画素（以下、Ｂ画素）４−３、透明電極５、及びフォトスペーサー（Ｐｈｏｔｏ Ｓｐａｃｅｒ）（以下、ＰＳ）６、バーテイカルアライメント（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）（以下、ＶＡ）７が順次形成されたものである。

上記構造のカラーフィルタの製造方法は、フォトリソグラフィー法、印刷法、インクジェット法を用いることが知られているが、図２は一般的に用いられているフォトリソグラフィー法の工程を示すフロー図である。カラーフィルタは、先ず、ガラス基板上にＢＭを形成処理する工程（Ｃ１）、ガラス基板を洗浄処理する工程（Ｃ２）、着色フォトレジストを塗布および予備乾燥処理する工程（Ｃ３）、着色フォトレジストを乾燥、硬化処理するプリベーク工程（Ｃ４）、露光処理する工程（Ｃ５）、現像処理する工程（Ｃ６）、着色フォトレジストを硬化処理する工程（Ｃ７）、透明電極を成膜処理する工程（Ｃ８）、ＰＳ、ＶＡを形成処理する工程（Ｃ９）がこの順に行われ製造される。

例えば、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の順に画素が形成される場合には、カラーフィルタ用ガラス基板を洗浄処理する工程（Ｃ２）から、着色フォトレジストを硬化処理する工程間（Ｃ７）ではレッドＲ、グリーンＧ、ブルーＢの順に着色フォトレジストを変更して３回繰り返されてＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素が形成される。

図３にカラーフィルタ製造ラインの一例を示す。図３に示される製造ライン１１はある特定の１色（例えばＲ画素）の着色パターンを形成するためのもので、ストッカ装置１２と、ストッカ装置からラインに投入する搬入装置１３と、洗浄装置１４と、塗布装置１５と、露光装置１６と、現像装置１７と、ベーク装置１８と、基板をストッカ装置に搬出する搬出装置１９とを備えている。また、塗布装置１５の後には着色フォトレジストの膜厚や塗布ムラを検査する検査装置２７が設けられ、現像装置１７の後には異物やパターンの欠けを検査する検査装置２８が設けられている。上記各工程の処理を行う装置や検査装置は搬送装置（１）２１から搬送装置（６）２６によって接続されている。更に、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の３色の画素が形成された後に、搬送装置（６）２６の外に設けられた検査装置２９や修正装置３０によって検査や修正が行われ、その後搬出装置１９を経てストッカ装置１２に搬出される。尚、搬入装置１３からストッカ装置１２へ空のカセットが回収され、また、ストッカ装置１２は、空のカセットを搬出装置１９に供給する。また図示しないが各工程の処理速度の違いを吸収するために一時的に基板を収納するためのバッファ装置が設けられている。

上記カラーフィルター製造ラインにおいて、装置間の基板の受け取り、受け渡しを行う場合の搬送方法の一つにロボットを使用している。基板搬送ロボットは、図３で矢印で示された基板の受け取り、受け渡し場所、即ち、搬送ローラー等で基板搬送する装置、基板の一時的な保管をするバッファ装置、感光性樹脂液を塗布する装置、感光性樹脂液を塗布された基板を処理する装置への基板の受け取り、受け渡しのアクセスを行う場合に用いら
れる。

図４に上記基板の受け取り、受け渡しに用いられる基板搬送ロボットの一例を示す。一般的に基板搬送ロボットは、基板搬送ロボットの本体５１の先端に備えられたロボットハンド５２に設けられた基板支持体５３によって基板５４を支えながら基板の受け取り、受け渡しを行う。

ロボットハンド５２に設けられた基板支持体５３によって基板５４の受け取り、受け渡しを行う場合には、図５に示すように、処理装置５５（例えば図３の搬送装置（１）２１）に設けられた基板受けピン５６で基板５４を矢印５７の方向に持上げ、ロボットハンド５２が侵入するスペースを確保した後、ロボットハンドを基板の下方に矢印５８で示す方向に挿入し、更に矢印５９で示す方向に上昇させて基板５４を支え、矢印６０で示す方向に引き出して次の処理装置（例えば図３の洗浄装置１４）へ受け渡す。

図６は、上記図５で基板受けピン５６で基板５４を矢印５７の方向に持上げ、ロボットハンド５２が侵入するスペースを確保した後、ロボットハンドを基板の下方に矢印５８で示す方向に挿入し、更に矢印５９で示す方向に上昇させて基板５６を支え、基板支持体５３によって基板５４が保持された場合を示す図である。近年のカラー液晶表示装置は、大型化に伴って基板の薄板化の傾向が進んでいる。図６（ａ）のように従来の厚板のガラス基板５４ａの場合は、基板のたわみが少ないために破線６１ａで示される基板の端部は、基板受けピン５６と接することはない。一方、図６（ｂ）のように近年の薄板のガラス基板５４ｂの場合は、破線６１ｂで示される基板の端部は受けピンと干渉してしまい、基板は受けピンと接しながら基板は引き出される。ロボット搬送スペースが狭い箇所、または、ロボット動作軌跡の変更が可能なスペースがない場所では上記問題が顕著になる。

特開２００１−１７９６７２号公報 特開２００４−５９１１６号公報

上記の問題に鑑みて本発明は、基板が薄板の場合でも基板たわみによる基板と基板受けピンとの干渉がない基板搬送ロボットを提供することを目的とする。

そこで本発明の請求項１に係る発明は、処理装置間で基板の受け取り、受け渡しを行う基板搬送ロボットであって、
基板の裏面に接して基板を支持する基板支持体Ａを固定して備えたロボットハンドと、
基板の裏面に接して基板を支持する基板支持体Ｂを有する基板たわみ防止手段を備えたロボットハンドと、を有することを特徴とする基板搬送ロボットである。

本発明の請求項２に係る発明は、前記基板たわみ防止手段は基板の受け取り、受け渡し動作に基づいて回転制御されることを特徴とする請求項１に記載の基板搬送ロボットである。

本発明の請求項３に係る発明は、前記基板たわみ防止手段に設けられた基板支持体Ｂはエアの注入、排気によって上昇、下降することを特徴とする請求項１または２に記載の基板搬送ロボットである。

本発明の請求項４に係る発明は、前記基板たわみ防止手段はロボットハンドの侵入方向と並行な方向に移動する移動手段を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の基板搬送ロボットである。

本発明の請求項５に係る発明は、前記基板たわみ防止手段を設けたロボットハンドは複数であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の基板搬送ロボットである。

本発明の基板搬送ロボットによれば、薄板のガラス基板の装置間の受け取り、受け渡しを行う場合に、薄板基板の端部にたわみが発生しても、基板と装置の基板受けピンの干渉を防ぐことが出来る。

カラーフィルタ基板の一例を断面で示す図。 一般的に用いられているフォトリソグラフィー法によるカラーフィルタ層の製造工程を示すフロー図。 カラーフィルタ製造ラインの一例を示す図。 基板搬送ロボットの一例を示す図。 基板の受け取り、受け渡しを行う場合を示す図。 （ａ）は従来の厚板のガラス基板を受け取り、受け渡しする場合を示す図。（ｂ）は薄板のガラス基板を受け取り、受け渡しする場合を示す図。 本発明に係る基板搬送ロボットの概略を示す図。 本発明に係る基板搬送ロボットによって基板の受け取り、受け渡しを行う場合の動作を説明するための図。 本発明に係る基板搬送ロボットのロボットハンドの上面図。 本発明に係る基板搬送ロボットのロボットハンドの正面図。 従来用いられていたロボットハンドを示す図。 本発明に係る基板たわみ防止バーを詳細に示した図。 （ａ）は本発明に係る基板たわみ防止バーの一例として基板たわみ防止バー７２ｂの断面を示す図。（ｂ）は移動台６４ｂ−２の周辺６７を詳細に示す図。 本発明に係る基板たわみ防止バーに備えられた基板支持体Ｂを上昇させる方法を説明するための図。 基板の受け取り、受け渡しの際の搬送フロー図。 本発明に係る基板搬送ロボットのロボットハンドを示す図。

以下、図面を参照して本発明に係る基板搬送ロボットを実施するための形態を説明する。

図７は本発明に係る基板搬送ロボットの概略を示す図である。基板搬送ロボットはベース架台７４上に設けられた基板搬送ロボット本体７１と、基板搬送ロボット本体７１の先端に備えられたロボットハンド支持部７５と、ロボットハンド支持部７５に支えられたロボットハンド７２と、ロボットハンド７２に設けられ、基板５４の裏面に接し支持する基板支持体７３を備えている。

ここでロボットハンド７２に設けられた基板支持体７３は、摩擦係数の高い材料パットを用いたり真空吸着口を設けてロボット動作による基板ズレや落下を防止することが望ましい。

図８は本発明に係る基板搬送ロボットによって基板の受け取り、受け渡しを行う場合の動作を説明するための図である。ロボットハンド７２に設けられた基板支持体７３によって基板５４の受け取り、受け渡しを行う場合には、基板を処理する処理装置５５に設けられた基板受けピン５６（図８（ａ））で基板５４を矢印７６の方向に持ち上げ、ロボットハンド７２が侵入するスペース５５ａを確保した後（図８（ｂ））、ロボットハンド７２を基板の下方矢印７７で示す方向に挿入し、更に矢印７８で示す方向に上昇させて基板５４を支え、矢印７９で示す方向に引き出して次の処理装置へ受け渡す（図８（ｃ））。

図９は本発明に係る基板搬送ロボットのロボットハンドの上面図を示す。図９に示すロボットハンドの内、ロボットハンド７２ｃ及び７２ｄは、基板支持体Ａ７２ｃ−１〜７２ｃ−４及び７２ｄ−１〜７２ｄ−４を固定して有しており、また、両端のロボットハンド７２ａ及び７２ｂには基板たわみ防止手段である基板たわみ防止バー６２ａと６２ｂが設けられている。基板たわみ防止バー６２ａと６２ｂはそれぞれ４個の基板たわみ防止バー６２ａ−１〜６２ａ−４及び６２ｂ−１〜６２ｂ−４で構成されている。また、基板たわみ防止バー６２ａ−１〜６２ａ−４及び６２ｂ−１〜６２ｂ−４には、基板支持体Ｂ７２ａ―１〜７２ａ―４及び７２ｂ−１〜７２ｂ―４が設けられている。

図１０は図９の矢印６３の方向から見たロボットハンドの正面図である。図１０はロボットハンド７２ａ及び７２ｂに備えられた例えば基板たわみ防止バー６２ａ−１及び６２ｂ−１を示している。基板たわみ防止バー６２ａ−１及び６２ｂ−１に設けられた基板支持体Ｂ７３ａ―１及び７３ｂ−１は基板５４の端部５４ａ及び５４ｂを支えている。

一方、図１１は従来用いられていたロボットハンド５２を示す図であるが、基板１００が近年多く用いられる薄板の場合には、基板１００の端部１００ａ及び１００ｂがたわんでしまう。基板１００の端部１００ａ及び１００ｂがたわんでしまうと、処理装置の基板支持ピン５６と基板１００の端部１００ａ及び１００ｂが干渉してしまい、基板１００の傷つきや破損の原因となってしまう。

本発明による基板たわみ防止バーによれば基板が薄板の場合であっても、薄板基板１００の端部１００ａ及び１００ｂのたわみを無くすことが出来、処理装置の基板支持ピン５６と基板１００の左右の両端１００ａ及び１００ｂとの干渉を防ぐことが出来る。

図１２は本発明による基板たわみ防止バーを更に詳細に示した図である。図１２に示される基板たわみ防止バーは、複数の基板たわみ防止バーのうちの１本を例示したものである。基板たわみ防止バー（例えば６２ｂ−１）は、ロボットハンド７２ｂ内に設けられ、基板たわみ防止用ハンドのレール６４ｂ−１上を矢印６５に示すロボットハンドの侵入方向と並行な方向に移動する移動手段である移動台６４ｂ−２に固定されている。また、基板たわみ防止バー６２ｂ−１は矢印６６に示す方向に回転する。

図１３（ａ）は基板たわみ防止バーの一例として基板たわみ防止バー７２ｂの断面を示す図で、図１３（ｂ）は図１３（ａ）の移動台６４ｂ−２の周辺６７を詳細に示す図である。上記したように基板たわみ防止バー６２ｂ−１はレール６４ｂ−１上を矢印６５の方向に移動する移動台６４ｂ−２に固定されている。移動台６４ｂ−２に固定された基板たわみ防止バー６２ｂ−１は任意の位置で図１３（ｂ）に示されるボルトねじ６８を締め込むことによって固定される。

このように、本発明に係る基板たわみ防止バーの位置を任意の位置で固定することによって、処理装置の基板支持ピンの間隔が変化した場合でも、基板たわみ防止バーが処理装置の基板支持ピンの間に来るように調整することが出来る。

基板たわみ防止バー６２ｂ−１を図１２に示す矢印６６の方向に回転させる場合は、図示しない基板たわみ防止バー回転用モーターを駆動させることによって達成することが出来る。基板たわみ防止バー回転用モーターの駆動を制御することによって、基板を支持する直前に基板たわみ防止バーをロボットハンドの外側に回転し、また基板の受け渡しを終了した時点で内側に回転させることが出来、次の基板の受入れ状態とすることが出来る。

図１４は本発明に係る基板たわみ防止バーに備えられた基板支持体Ｂを上昇させる方法を説明するための図である。図１４に示される基板支持体Ｂは、基板たわみ防止バー６２ａ−１に設けられた基板支持体Ｂ７２ａ−１を例示した図である。図９に示されるロボットハンド７２ｃや７２ｄに設けられた例えば基板支持体Ａ７２ｃ−１や７２ｄ−１はロボットハンド上面に突き出して設けられている。一方、ロボットハンド７２ａや７２ｂの基板たわみ防止バー６２ａ−１や６２ｂ−１等に設けられた基板支持体Ｂ７２ａ−１や７２ｂ−１等は、基板の受け取り、受け渡しの場合を除いては基板たわみ防止バー６２ａ−１や６２ｂ−１の上面ないしは上面より下がった位置に設けられているので、基板の受け取り、受け渡しを行う場合には、基板たわみ防止バー６２ａ−１や６２ｂ−１の上面に突き出す必要がある。図１４に示される基板たわみ防止バー６２ａ−１に備えられた基板支持体Ｂ７２ａ−１を上昇させる場合には、基板支持体Ｂ７２ａ−１の底部に設けられた空気ねじ７３ａ−１に、エアポンプからのエアを図示しない電磁弁で制御して注入する（図１４（ａ））。空気ねじ７３ａ−１にエアが入っている場合は、空気ねじ８３が矢印８１で示す方向に膨張して基板支持体Ｂ７２ａ−１が矢印８２で示す方向に上昇し、その結果、ロボットハンド７２ａに設けられた基板たわみ防止バー６２ａ−１の上面に突き出すことができる（図１４（ｂ））。上面に突き出した状態で基板を支持し、基板の受け渡しが終了した後にエアを排気して基板支持体Ｂ７２ａ−１を下降する。

基板の受け取り、受け渡しの際の搬送フローを図１５のフロー図と図１６のロボットハンドを示す図を用いて説明する。

基板を処理する処理装置に設けられた基板受けピンが基板を持ち上げる（Ｓ１）。次にロボットハンドが侵入するスペースを確保した後、ロボットハンドが基板の下方に挿入され（Ｓ２）、次に基板たわみ防止バー６２ａ及び６２ｂがロボットハンド７２ａ及び７２ｂの外側に回転し（Ｓ３）、基板たわみ防止バー６２ａ及び６２ｂに設けられた基板支持体Ｂ７２ａ−１〜７２ａ−４及び７２ｂ−１〜７２ｂ−４が上昇し（Ｓ４）、ロボットハンド７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄに設けられた全ての基板支持体（７２ａ−１〜７２ａ−４、７２ｂ−１〜７２ｂ−４、７２ｃ−１〜７２ｃ−４、７２ｄ−１〜７２ｄ−４）が基板裏面に接した後に、更にロボットハンドが上昇して基板を持ち上げる（Ｓ５）。全ての基板支持体で基板を支持した状態で、基板をステップ（Ｓ２）で挿入した方向とは逆方向に引き出す（Ｓ６）。その後、基板を次装置に受け渡す（Ｓ７）。受け渡した後、ロボットハンド７２を下降した後、基板たわみ防止バー６２ａ及び６２ｂをロボットハンド７２ａ及び７２ｂの内側に回転し（Ｓ８）、ロボットハンド７２を次装置の外に引き出して（Ｓ９）、基板の受け取り、受け渡しを終了する（Ｓ１０）。

上記説明では、基板たわみ防止バーを設けたロボットハンドは７２ａ、７２ｂの２本の場合を例示したものであって、これに限定するものではなく、基板の端部以外の部分にたわみがある場合には、７２ｃや７２ｄに基板たわみ防止バーを設けても良い。

また、上記説明では、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタガラス基板を製造するカラーフィルタ製造ラインで用いられる基板の受け取り、受け渡しを行う基板搬送ロボットを例示したが、本発明はガラス基板を処理する製造工程に広く適用することが出来る。

以上のように本発明による基板搬送ロボットによれば、薄板のガラス基板を処理装置間
で受け取り、受け渡しを行う際に、基板と処理装置の基板受けピンとの干渉を防ぐことが可能となり、その結果、基板の傷つきや破損の発生を防ぐことが出来る。

１・・・カラーフィルタ
２・・・ガラス基板
３・・・ブラックマトリックス
４−１・・・レッドＲの着色画素
４−２・・・グリーンＧの着色画素
４−３・・・ブルーＢの着色画素
５・・・透明電極
６・・・フォトスペーサー
７・・・バーテイカルアライメント
１１・・・カラーフィルタ製造ライン
１２・・・ストッカ装置
１３・・・搬入装置
１４・・・洗浄装置
１５・・・塗布装置
１６・・・露光装置
１７・・・現像装置
１８・・・ベーク装置
１９・・・搬出装置
２１〜２６・・・搬送装置（１）〜搬送装置（６）
２７、２８、２９・・・検査装置
３０・・・修正装置
５１・・・基板搬送ロボットの本体
５２・・・ロボットハンド
５３・・・基板支持体
５４・・・基板
５４ａ・・・従来の厚板のガラス基板
５４ｂ・・・近年の薄板のガラス基板
５５・・・基板を処理する処理装置
５５ａ・・・ロボットハンドが侵入するスペース
５６・・・基板受けピン
５７・・・基板持上げる方向を示す矢印
５８・・・ロボットハンドの挿入方向を示す矢印
５９・・・ロボットハンドが基板を持ち上げる方向を示す矢印
６０・・・ロボットハンドが基板を引き出す方向を示す矢印
６１ａ、６１ｂ・・・基板の端部を示す破線
６２ａ、６２ｂ・・・基板たわみ防止バー
６４ｂ−１・・・レール
６４ｂ−２・・・移動台
６７・・・移動台の周辺
６８・・・ボルトねじ
７１・・・基板搬送ロボット本体
７２・・・ロボットハンド
７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄ・・・ロボットハンド
７２ａ−１〜７２ａ−４、７２ｂ−１〜７２ｂ−４・・・基板支持体Ｂ
７２ｃ−１〜７２ｃ−４、７２ｄ−１〜７２ｄ−４・・・基板支持体Ａ
７３・・・基板支持体Ａ、Ｂ
７４・・・基板搬送ロボットのベース架台
７５・・・ロボットハンド支持部
７６・・・基板持上げる方向を示す矢印
７７・・・ロボットハンドの挿入方向を示す矢印
７８・・・ロボットハンドが基板を持ち上げる方向を示す矢印
７９・・・ロボットハンドが基板を引き出す方向を示す矢印
８３・・・空気ねじ
１００・・・薄板の基板
１００ａ、１００ｂ・・・基板１００の端部

Claims (5)

1. 処理装置間で基板の受け取り、受け渡しを行う基板搬送ロボットであって、
   基板の裏面に接して基板を支持する基板支持体Ａを固定して備えたロボットハンドと、
   基板の裏面に接して基板を支持する基板支持体Ｂを有する基板たわみ防止手段を備えたロボットハンドと、を有することを特徴とする基板搬送ロボット。
2. 前記基板たわみ防止手段は基板の受け取り、受け渡し動作に基づいて回転制御されることを特徴とする請求項１に記載の基板搬送ロボット。
3. 前記基板たわみ防止手段に設けられた基板支持体Ｂはエアの注入、排気によって上昇、下降することを特徴とする請求項１または２に記載の基板搬送ロボット。
4. 前記基板たわみ防止手段はロボットハンドの侵入方向と並行な方向に移動する移動手段を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の基板搬送ロボット。
5. 前記基板たわみ防止手段を設けたロボットハンドは複数であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の基板搬送ロボット。