JP2013180891A - 基板搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】全面に一括して吸着用真空が供給されるワークステージに、薄くて柔らかいワークを空気だまりによるしわが生じないように載置できるようにすること。
【解決手段】搬送アーム１０には吸着パッド１が複数取り付けられており、吸着パッド１に真空を供給し、吸着パッド１によりワークを吸着して下側に保持し搬送する。搬送アーム１０に取り付ける吸着パッド１の高さ（吸着パッド１の吸着面から搬送アーム１０の吸着パッド取り付け面までの距離）は同じではなく、例えば、アーム１０の中央部に設けるものの高さが最も高く、周辺に向かうに従って高さを順次低くしている。ワークを搬送して真空吸着により保持するワークステージ１５に載置する際、ワークは中央部から周辺部に向かって順次吸着される。このため、薄くて柔らかいワークであっても、空気だまりによるしわを生じさせることなく、ワークステージ１５上に載置することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プリント基板や液晶パネル用のガラス基板等を吸着保持して搬送する基板搬送装置に関し、特に、薄くて柔らかい基板をしわが生じないように真空吸着ステージに吸着させるための基板搬送装置の搬送アームの構造に関するものである。

プリント基板や液晶パネルなどの製造工程において、プリント基板や、液晶パネルに使われるガラス基板等の搬送について、基板を、搬送アームに取り付けた複数の吸着パッドで吸着して吊り下げる方法（例えば特許文献１）がある。
図１１に、基板を吸着パッドで吊り下げて搬送する搬送アームを供えた搬送装置の構成を示す。同図は、搬送装置を横から見た図である。
搬送アーム１０には、搬送対象となる基板（ワーク）（不図示）を吸着する吸着パッド１が、複数、下向きに取り付けられている。吸着パッド１は、主な構成としてパッド部２と軸部３とからなる。軸部３にはばね３ａが設けられており、ばね３ａによりパッド部２は下側に付勢される。パッド部２は基板に接触する部分であり、変形が可能なやわらかい樹脂でできている。軸部３は吸着パッド１を搬送アーム１０に固定する部分であり、内部に真空供給路が形成されている。

各吸着パッド１の軸部３には真空配管３２が接続され、基板を吸着保持する際には真空が供給される。
搬送アーム１０には、搬送アーム１０をＸ方向（図面左右方向）に移動させるＸ方向移動機構２１が取り付けられ、Ｘ方向移動機構２１はＸ方向ガイド１４に沿って移動する。また、Ｘ方向ガイド１４は、Ｘ方向ガイド１４をＺ方向に移動させるＺ方向移動機構２２が取り付けられ、Ｚ方向移動機構２２はＺ方向ガイド１３に沿ってＺ方向に移動する。
さらに、Ｚ方向ガイド１３はベースプレート２３に取り付けられている。したがって、搬送アーム１０は、Ｘ方向移動機構２１により同図の左右方向に移動し、Ｚ方向移動機構２２により同図の上下方向に移動する。これにより、保持した基板を所望の位置に移動させることができる。なお、保持した基板をＹ方向（図面手前奥方向）に移動する機構を取り付けたものもある。
制御部３０は、上記Ｘ方向駆動部２１及びＺ方向駆動部２２を制御して、搬送アーム１０を所望の位置に移動させるとともに、電磁弁３１を駆動して搬送アーム１０の吸着パッド１への真空の供給を制御して、吸着パッド１による基板１１の吸着保持および解除を制御する。

プリント基板や液晶パネルなどの製造工程において使用される装置、例えば露光装置は、このような基板搬送アームを備えており、露光ステージへの基板の搬送、また露光ステージからの基板の搬出に使用する。
図１２は、図１１の搬送アーム１０の部分を拡大して示したものである。なお、同図において吸着パッド１に接続されている真空配管は省略している。
上記したように、吸着パッド１は、主としてパッド部２と軸部３とから構成されている。パッド部２は基板１１に触れる部分である。パッド部２の材質は柔らかい樹脂であり、ある程度の変形が可能である。
吸着パッド１は、軸部３において搬送アーム１０に取り付けられる。軸部３にはばね３ａが取り付けられており、吸着パッド１は取り付けた搬送アーム１０に対して、図面上下方向（Ｚ方向）に数ｍｍの範囲で移動可能である。

この図を用いて、搬送アーム１０が基板１１（ワーク１１ともいう）を装置の真空吸着ステージ１５（ワークステージ１５ともいう）に置く動作を説明する。
（１）図１２（ａ）に示すように搬送アーム１０がワーク１１を保持している。吸着パッド１には真空が供給されている。搬送アーム１０は、ワークステージ１５の直上に移動し下降する。
ワークステージ１５の表面には、ワーク１１を吸着保持するための、真空吸着孔１５ａ（または真空吸着溝）が形成され真空が供給されている。
（２）図１２（ｂ）に示すようにワーク１１の下面がワークステージ１５の表面に接触する。ワークステージ１５はワーク１１を吸着保持する。搬送アーム１０の吸着パッド１に供給している真空を停止し、吸着パッド１によるワーク１１の保持を解除する。
（３）搬送アーム１０が上昇する（不図示）。

特開２０１０−７６９２９号公報 特許第２８０４１５１号公報 特開２００２−１３４５９７号公報

パソコンや携帯電話またはゲーム機などに使用される基板１１は、これらの装置の小型化軽量化のために年々薄くなっており、最近は厚さが１００μｍから２００μｍ程度のものも使用されている。このような薄い基板１１は柔らかく、一部を持つと自重で垂れ下がる。
このような薄くて柔らかい基板１１（ワーク）を、真空吸着ステージ（ワークステージ１５）に置くと、ステージ１５とワーク１１の間に空気が残り、ワーク１１にしわが生じた状態でステージ１５に保持されることがある。

このような問題の対策として、特許文献２に記載の露光装置のステージは、基板吸着用真空が供給される孔を複数の孔群に分け、基板１１がステージ１５の一方から他方へ連続的に吸着されるよう、各孔群の吸着速度を調節している。また、特許文献３のステージ装置は、一つの真空吸着孔から放射状に真空吸着溝を設けている。
しかし、これらは従来のワークステージ１５に対して、ステージの構造や吸着保持の制御の変更が必要であり、新規の設計が必要となり、装置のコストアップにつながる。
本発明は上記問題を解決するものであり、従来の全面に一括して吸着用真空が供給されるワークステージに、薄くて柔らかいワークを空気だまりによるしわが生じないように載置できるようにすることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明においては、搬送アーム１０に複数設けられた吸着パッド１の高さ（吸着パッド１の基板に接触する吸着面から搬送アーム１０の吸着パッド取り付け面までの距離）を変えて、所定の位置に配置された吸着パッド１の高さを最も高くする。
例えば、搬送アーム１０の中央部付近に設けた吸着パッド１の高さを最も高くし、中央部付近に設けた吸着パッド１から周辺部に設けたものに向けて吸着パッド１の高さを徐々に低くする（上記距離を小さくする）。あるいは、搬送アーム１０の一方の端に設けた吸着パッド１を最も高くし、一方の端に設けた吸着パッド１から（対向する）他方の端に設けたものに向けて吸着パッド１の高さを徐々に低くする。
基板１１を保持した複数の吸着パッドがワークステージに近づくとき、搬送アーム１０に保持された基板１１は、吸着パッド１の高さが最も高い部分が、最初にワークステージ１５に接触する。以降、基板１１は、吸着パッド１の高さの順に、連続的にステージ１５に吸着保持される。
即ち、搬送アーム１０の中央部に設けた吸着パッド１が一番高く、周辺部に向かうにつれて低くした場合は、基板１１は中央部から周辺部に向かって順次吸着される。アームの一方の端に設けた吸着パッド１が一番高く、（対向する）他方の端に向かうにつれて低くした場合は、基板１１は、一方の端から他方の端に向かって順次吸着される。
このため、薄くて柔らかい基板１１であっても、空気だまりによるしわを生じさせることなく、ワークステージ上に載置することができる。

すなわち、本発明においては、以下のようして前記課題を解決する。
基板を、アームに取り付けられた複数の吸着パッドにより下側に保持して搬送し、該基板を真空吸着により保持するワークステージに載置する基板搬送装置において、上記複数の吸着パッドが上記ワークステージに近づくときの上記吸着パッドの上記ワークステージ面からの距離を変えて、上記吸着パッドの内の所定の位置に配置された吸着パッドの上記距離が、該所定の位置に配置された吸着パッド以外の吸着パッドの上記距離より小さくする。

本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）ワークがワークステージに、吸着パッドの高さの順に、例えば中央部から周辺部に向かって、または一方の端から他方の端に向かって順次吸着される。そのため、ワークステージとワークの間の空気は、中央部から周辺部に向かって、または一方の端から他方の端に向かって追い出される。したがって、ワークステージは、ワークを、空気だまりによるしわが生じることなく吸着保持することができる。
（２）吸着パッドの高さを変えるだけであり、ワークステージの構造や吸着保持の制御を変更する必要がなく、装置のコストアップを防ぐことができる。

本発明の実施例の基板搬送装置の構成例と第１の実施例の搬送アームを拡大して示した図である。 吸着パッドの構成例を示す図である。 第１の実施例の搬送アームの動作を説明する図（１）である。 第１の実施例の搬送アームの動作を説明する図（２）である。 本発明の第２の実施例の基板搬送アームの構成と動作を説明する図である。 本発明の第２の実施例の基板搬送アームの動作を説明する図である。 搬送アームにおける吸着パッドの具体的な配置例１を示す図である。 搬送アームにおける吸着パッドの具体的な配置例２を示す図である。 搬送アームにおける吸着パッドの具体的な配置例３を示す図である。 搬送アームにおける吸着パッドの具体的な配置例４を示す図である。 基板を吸着パッドで吊り下げて搬送する搬送アームを供えた従来の搬送装置の構成例を示す図である。 図１１に示す搬送アーム１０の部分を拡大して示した図である。

図１（ａ）は、本発明の実施例の基板搬送装置の構成例を示す図である。図１１に示した従来の基板搬送装置と異なる部分は、アームに取り付けた吸着パッド１の、アームからの高さであり、その他の構造は図１１と同じである。
すなわち、搬送アーム１０には吸着パッド１が、複数取り付けられている。吸着パッド１は、主な構成としてパッド部２と軸部３とからなり軸部３にはばね３ａが設けられている。パッド部２は変形が可能なやわらかい樹脂でできており、軸部３の内部に真空供給路が形成され、真空配管３２が接続される。搬送アーム１０は、前記したようにＸ方向移動機構２１、Ｚ方向移動機構２２により同図の左右方向、上下方向に移動する。制御部３０は、上記Ｘ方向駆動部２１及びＺ方向駆動部２２を制御して、搬送アーム１０を所望の位置に移動させるとともに、電磁弁３１を駆動して搬送アーム１０の吸着パッド１への真空の供給を制御して、吸着パッド１による基板１１の吸着保持および解除を制御する。

図１（ｂ）は本発明の第１の実施例の搬送アーム１０とワークステージの断面を拡大して示した図である。なお、同図において吸着パッド１に接続されている真空配管は省略している。
ワークステージ１５の表面には、同図に示すようにワーク１１を吸着保持するための、真空吸着孔１５ａ（または真空吸着溝）が形成され真空が供給されている。
図１１に示した従来の搬送アーム構造と異なる部分は、アームに取り付けた吸着パッド１の、アームからの高さである。
従来は、吸着パッド１のアームからの高さは、基本的には全て同じであった。しかし、図１に示す実施例では、搬送アーム１０に取り付ける吸着パッド１は、アーム１０の中央部に設けるものの高さが最も高く（吸着パッド１の基板に接触する吸着面から搬送アーム１０の吸着パッド取り付け面までの距離が最も大きく）、周辺に向かうにしたがって、高さを順次低くしている。図１では高さの差を拡大して示しているが、中央部の最も高い吸着パッド１と、周辺部の最も低い吸着パッド１の高さの差は１ｍｍから２ｍｍ程度である。

なお、図１は搬送アームを横方向から見た図であり、５個の吸着パッドを横に並べて配置した場合を示しているが、吸着パッドは、後述するようにワークの上の吸着することが許される領域に対応して配置され、例えば、ワークの中央部付近と周辺部付近に対応した位置に配置されることが多く、ワークステージ側から吸着パッドをみると、吸着パッドは田の字型に配置される場合が多い。
また、本実施例において示した吸着パッド１は、図２（ａ）に示すようなパッドの部分が吸盤形のものであるが、パッドの他の例としては、同図（ｂ）に示すようにベローズを用いた物や、同図（ｃ）に示すようにスポンジを用いた物などがある。

図３から図４を使って、図１に示した実施例の搬送アームの動作を説明する。なお、これらの図は、図１（ｂ）と同様に、吸着パッド１に接続されている真空配管を省略している。
（１）図３（ａ）に示すように、搬送アーム１０がワーク１１を保持している。吸着パッド１には真空が供給されている。吸着パッド１は高さが異なるが、保持されるワーク１１は薄くて柔らかいので、この程度の変形は許される。
（２）図３（ｂ）に示すように、搬送アーム１０は、ワークステージ１５の直上に移動し下降する。ワーク１１は、高さが最も高い吸着パッド１に保持された部分、この実施例の場合は、ワーク１１の中央部が、最初にワークステージ１５に接触する。
（３）図４（ｃ）（ｄ）に示すように、以降、搬送アーム１０が下降するにつれて、ワーク１１は、吸着パッド１の高さの順に、周辺部に向かって連続的にステージ１５に吸着保持される。ステージ１５とワーク１１の間の空気は、中央部から周辺部に向かって追い出され、真空吸着孔から排気されていく。

図５と図６は、本発明の第２の実施例の基板搬送アーム１０の構成と動作を説明する図である。
本実施例では、アーム１０に取り付ける吸着パッド１は、アーム１０の一方の端に設けるものの高さが最も高く、対向するもう一方の端に向かうにしたがって、高さを順次低くしている。最も高い吸着パッド１と、最も低い吸着パッド１の高さの差は、第１の実施例と同じく１ｍｍから２ｍｍ程度である。

図５から図６を使って、本案件の搬送アーム１０の動作を説明する。
（１）図５（ａ）に示すように、搬送アーム１０がワーク１１を保持している。吸着パッド１には真空が供給されている。
（２）図５（ｂ）に示すように、搬送アーム１０は、ワークステージ１５の直上に移動し下降する。ワーク１１は、高さが最も高い吸着パッド１に保持された部分、この実施例の場合は、ワーク１１の一方の端（図面左端）が、最初にワークステージ１５に接触する。
（３）図６（ｃ）（ｄ）に示すように、以降、搬送アーム１０が下降するにつれて、ワーク１１は、吸着パッド１の高さの順に図面左端から右端に向かって連続的にステージ１５に吸着保持される。ステージ１５とワーク１１の間の空気は、図面左側から右側に向かって追い出されていく。

図７から図１０は搬送アームにおける吸着パッドの具体的な配置例を示す図である。なお、同図において吸着パッド１に接続されている真空配管は省略されており、また軸部に設けたばね３ａも省略されている。
前記したように、搬送するワーク１１の表面には、吸着パッド１のパッド部２が吸着しても許される領域が設けられており、吸着パッド１は、その位置に合せて搬送アーム１０に取り付けられている。ワーク１１上の吸着パッド１が吸着しても許される領域は、ワーク１１に形成される回路等のパターンとパターンの間や、パターンの形成されないワーク１１の周辺部であることが多く、吸着パッドは、例えば図７から図１０に示すように、田の字型に配置されることが多い。なお、必ずしも吸着パッドが中央に設けられている必要はなく、中央付近の吸着パッドの位置が中央付近から上下、あるいは左右にずれていてもよい。

図７は、吸着パッドの第１の配置例を示す図であり、同図（ａ）は搬送アームをワークステージ側から見た図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は搬送アームを横方向から見た図である。同図中に示した「高」、「中」、「低」は吸着パッドの高さを示し、吸着パッドの高さは、「高」＞「中」＞「低」である。
この配置例は、吸着パッド１を搬送アーム１０に田の字状に配置し、中央付近の吸着パッド１を最も高くし、周辺部に行くに従って吸着パッドの高さを低くした場合を示す。
図７に示すように吸着パッド１を配置することにより、前記第１の実施例で説明したように、搬送アーム１０が下降したとき、高さが最も高い吸着パッド１に保持されたワーク１１の中央部が、最初にワークステージ１５に接触し、以降、吸着パッド１の高さの順に、ワーク１１は周辺部に向かって連続的にワークステージ１５に吸着保持される。その結果、ステージ１５とワーク１１の間の空気は、中央部から周辺部に向かって追い出され、空気だまりによるしわが生じることなくワークを吸着保持させることができる。

図８は、吸着パッドの第２の配置例を示す図であり、同図（ａ）は搬送アームをワークステージ側から見た図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は搬送アームを横方向から見た図である。同図中に示した「高」、「中」、「低」は吸着パッドの高さを示し、吸着パッドの高さは、「高」＞「中」＞「低」である。
この配置例は、吸着パッド１を搬送アーム１０に田の字状に配置し、搬送アーム１０の一方の辺に近い吸着パッド１を最も高くし、対向する他方の辺の近くに行くに従って吸着パッドの高さを低くした場合を示す。
図８に示すように吸着パッド１を配置することにより、前記第２の実施例で説明したように、搬送アーム１０が下降したとき、高さが最も高い吸着パッド１に保持されたワーク１１の一方の辺の近く（同図（ａ）の左側）が、最初にワークステージ１５に接触し、以降、吸着パッド１の高さの順に、ワーク１１は同図（ａ）の左側から右側に向かってステージ１５に吸着保持される。その結果、ステージ１５とワーク１１の間の空気は、左側から右側に向かって追い出され、空気だまりによるしわが生じることなくワークを吸着保持させることができる。

図９は、吸着パッドの第３の配置例を示す図であり、同図（ａ）は搬送アームをワークステージ側から見た図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は搬送アームを横方向から見た図である。同図中に示した「高」、「中」、「低」は吸着パッドの高さを示し、吸着パッドの高さは、「高」＞「中」＞「低」である。
この配置例は、吸着パッド１を搬送アーム１０に田の字状に配置し、搬送アーム１０の中央部を通り搬送アームの辺に平行な線に沿って配置された吸着パッド１を最も高くし、上記線に平行な一方の辺（同図（ａ）の左辺）の近くに配置された吸着パッドの高さを第２番目の高さとし、該辺に対向する辺（同図（ａ）の右辺）の近くに配置されて吸着パッドの高さを最も低くした場合を示す。
図９に示すように吸着パッド１を配置することにより、前記第１の実施例で説明したように、搬送アーム１０が下降したとき、高さが最も高い吸着パッド１に保持されたワーク１１の中央部が最初にワークステージ１５に接触し、以降、吸着パッド１の高さの順に、ワーク１１は同図（ａ）左端、次いで右端がワークステージ１５に接触し、その結果、ステージ１５とワーク１１の間の空気は、中央部から左側、右側に向かって追い出され、空気だまりによるしわが生じることなくワークを吸着保持させることができる。

図１０は、吸着パッドの第４の配置例を示す図であり、同図（ａ）は搬送アームをワークステージ側から見た図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｄ）は搬送アームを横方向から見た図である。同図中に示した「高」、「中」、「低」は吸着パッドの高さを示し、吸着パッドの高さは、「高高」＞「高」＞「中」＞「低」＞「低低」である。
この配置例は、吸着パッド１を搬送アーム１０に田の字状に配置し、搬送アーム１０の対角線の一端の近くに配置された吸着パッド１を最も高くし、この対角線に沿って、対角線の他端に近づくにしたがって吸着パッドの高さを低くした場合を示す。
図１０に示すように吸着パッド１を配置することにより、前記第２の実施例で説明したように、搬送アーム１０が下降したとき、高さが最も高い吸着パッド１に保持されたワーク１１の対角線の一方端の近く（同図（ａ）の左上側）が、最初にワークステージ１５に接触し、以降、吸着パッド１の高さの順に、ワーク１１は同図（ａ）の左上側から右下側に向かってステージ１５に吸着保持される。その結果、ステージ１５とワーク１１の間の空気は、左上側から右下側に向かって追い出され、空気だまりによるしわが生じることなくワークを吸着保持させることができる。

１ 吸着パッド
２ パッド部
３ 軸部
３ａ バネ
１０ 搬送アーム
１１ ワーク
１３ Ｚ方向ガイド
１４ Ｘ方向ガイド
１５ ワークステージ
１５ａ 真空吸着孔
２１ Ｘ方向移動機構
２２ Ｚ方向移動機構
２３ ベースプレート
３０ 制御部
３１ 電磁弁
３２ 真空配管

Claims (1)

1. 基板を、アームに取り付けられた複数の吸着パッドにより下側に保持して搬送し、該基板を真空吸着により保持するワークステージに載置する基板搬送装置であって、
   上記複数の吸着パッドが上記ワークステージに近づくときの上記吸着パッドの上記ワークステージ面からの距離は、
   上記吸着パッドの内の所定の位置に配置された吸着パッドの上記距離が、該所定の位置に配置された吸着パッド以外の吸着パッドの上記距離より小さい
   ことを特徴とする基板搬送装置。
   

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