JP2016207847A - 基板の搬送方法および搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非常に簡易な機構で基板と搬送機構の接触面を最低限に抑えた基板搬送を可能とする搬送方法、搬送装置を提供すること。
【解決手段】湾曲形成部２０４は、基板供給部２０２に供給された基板１０４を搬送方向に搬送させつつ上方に凸の湾曲状に変形させる箇所である。湾曲形成部２０４を構成する複数組の一対のローラ１０５は、基板供給部２０２における一対のローラ１０５の間隔から搬送方向の下流に至るにつれて一対のローラ１０５の間隔が次第に狭まり、小径部１０５Ａと端面１０５Ｂとの角部に基板１０４の２辺が当接し、２辺の中間に位置する基板１０４の箇所が２辺に対して上方に変位した基板１０４の湾曲状態が形成されるように構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶表示パネルなどの製造に用いられるカラーフィルタ基板等のガラス基板、プリント基板等の各種板状枚葉基板(以下、基板とする)を搬送する基板の搬送方法および搬送装置に関する。

現在、基板搬送は、一本の軸に複数個のローラが軸方向に配置した搬送ローラを搬送方向に対して複数本並べ、全搬送ローラの軸を同方向に回転させた水平搬送が主流である。

しかしながら、例えばプリント基板のように、両面に回路パターンを形成した基板の搬送においては、少なくとも片面は搬送ローラに接触し、ローラ痕やローラ表面からの塵の付着などによって品質不良になる恐れがある。

この上記問題を解決するために、搬送ローラなど使用せず、気体や液体などの流体の流れにより発生する圧力を利用して基板を浮上させて、物理的な接触なく搬送・移戴する基板搬送装置が開発されている(特許文献１)。この技術は、基板の裏面と搬送装置面との間に流体の流れを発生させ、その領域の圧力を大気圧よりも少し高めに維持することにより、基板を浮上させるというものである。

この技術は、物理的な接触がないという点で非常に優れた技術であるが、搬送装置自体の規模が大きく、基板の浮上に利用される流体の制御などが難しい。
また、基板の下面側に流体の流れを発生させる必要があるため、例えば、ガラス基板の洗浄工程では、元来存在しているガラス基板裏面に付着する微粒子の除去など、基板裏面側に表面と同様のプロセス処理を行うことが不可能である。

特開２０１２−１８６３２５

本発明は、上記従来の問題を解決するもので、非常に簡易な機構で基板と搬送機構の接触面を最低限に抑えて基板搬送可能であり、スループットを低下させることなく搬送可能な基板の搬送方法および搬送装置を提供するものである。

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、互いに対向する２辺を有する基板を、前記２辺の延在方向に搬送する基板の搬送方法であって、前記基板の搬送方向の上流箇所において、前記搬送方向に前記基板が搬送されるにつれて前記２辺の間隔を次第に狭め、前記２辺の中間に位置する前記基板の箇所を、前記２辺に対して前記基板の厚さ方向に変位させることで前記基板を湾曲させ、前記上流箇所よりも前記搬送方向の下流側において、前記上流箇所で形成された基板の湾曲状態を維持しつつ搬送させるようにしたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記基板の湾曲状態を維持しつつ搬送させる箇所の前記搬送方向の中間の箇所で、前記搬送方向に前記基板が搬送されるにつれて前記２辺の間隔を次第に拡げて前記基板の湾曲度合を小さくするようにしたことを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、前記基板の厚さ方向の両端に位置する２つの面のうちの一方の面は上方に向けられ、前記基板を湾曲させた状態において、前記２辺の中間に位置する前記基板の箇所は、前記２辺に対して上方に変位していることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、互いに対向する２辺を有する基板をそれら２辺の延在方向に沿って搬送させる基板の搬送装置であって、前記搬送方向と直交する方向において互いに同軸上に対向配置され前記搬送方向に間隔をおいて複数組配置された一対のローラと、前記複数組の一対のローラを、前記基板を前記搬送方向に搬送させる方向に回転させるローラ回転機構とを備え、前記複数組配置された一対のローラと前記ローラ回転機構により前記基板の搬送路が構成され、前記ローラは、小径部と、前記小径部から起立する端面を有する大径部とを有し、前記搬送方向の上流端に位置する前記搬送路の箇所は、前記一対のローラの小径部上に前記基板の２辺が載置される間隔で複数組の一対のローラが配置された基板供給部とされ、前記基板供給部に続く前記搬送路の箇所は、前記基板供給部における前記一対のローラの間隔から搬送方向の下流に至るにつれて前記一対のローラの間隔が次第に狭まり、前記小径部と前記端面との角部に前記２辺が当接し前記２辺の中間に位置する前記基板の箇所が前記２辺に対して上方に変位した前記基板の湾曲状態が形成される湾曲形成部とされ、前記湾曲形成部に続く前記搬送路の箇所は、前記湾曲形成部で形成された前記基板の湾曲状態を維持しつつ前記基板を搬送する湾曲搬送部とされていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、前記湾曲搬送部に、搬送方向の下流に至るにつれて前記一対のローラの間隔が次第に拡がり、前記基板の湾曲度合を小さくする湾曲調整部が設けられていることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、前記基板供給部を除いた前記基板の搬送路に、前記基板の２辺に上方から当接可能に設けられ前記２辺の浮き上がりを抑制する浮き上がり抑制部が設けられていることを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、前記基板の下方から基板に向けて気体を噴射する気体噴射機構をさらに備えることを特徴とする。

本発明による基板搬送装置によれば、基板と搬送機構の接触面を最低限に抑えた状態で搬送が簡易に可能となる。その結果、従来の方法に比べ装置の規模が大幅に小さくなり、装置コストが抑制される。また、上面凸形状で基板下面からのプロセス処理を行う際、連続搬送中に各工程に合わせた基板形状にすることが可能なためスループットを低下させることなく両面とも同様のプロセス処理が可能な基板搬送装置となる。

基板搬送装置の説明図で（Ａ）は搬送路の平面図、（Ｂ）は基板供給部の断面側面図である。 基板搬送装置の説明図で（Ａ）は基板供給部に基板が供給された状態の平面図、（Ｂ）は同断面側面図である。 基板搬送装置の説明図で（Ａ）は湾曲形成部に基板が搬送された状態の平面図、（Ｂ）は同断面側面図である。 湾曲調整部を含んだ湾曲搬送部の平面図である。 基板浮き上がり抑制部を備えた基板搬送装置の断面側面図である。

まず、本発明における搬送方法を基板搬送装置と共に説明する。
図１〜図３に示すように、基板１０４の搬送装置は、互いに対向する２辺を有する基板１０４をそれら２辺の延在方向に沿って搬送させるものであり、本実施の形態では基板１０４は矩形板状を呈している。
搬送装置は、基板１０４の搬送方向と直交する方向において互いに同軸上に対向配置された複数組の一対のローラ１０５と、複数組の一対のローラ１０５を、基板１０４を搬送方向に搬送させる方向に回転させるローラ回転機構１０２と、気体噴射機構１０６と、基板浮き上がり抑制部２０５（図５参照）を備えている。
複数組配置された一対のローラ１０５とローラ回転機構１０２により基板１０４の搬送路２００が構成されている。

互いに対向して配置された一対のローラ１０５は、基板１０４の搬送方向と直交する方向に延在する回転軸１１０に回転軸１１０と一体に回転するように取着されている。
ローラ１０５は、図１（Ｂ）に示すように、小径部１０５Ａと、小径部１０５Ａから直角に起立する端面１０５Ｂを有する大径部１０５Ｃとを備え、一対のローラ１０５は、小径部１０５Ａが向き合うように配置されている。
図２に示すように、小径部１０５Ａは、基板供給部２０２において供給された基板１０４の互いに対向する２辺が載置される箇所である。
そして、一対のローラ１０５間の間隔が狭まると、図３に示すように、小径部１０５Ａと端面１０５Ｂとの角部に基板１０４の２辺が当接し、２辺の中間に位置する基板１０４の箇所が２辺に対して上方に変位した基板１０４の湾曲状態が形成されるように構成されている。小径部１０５Ａの外周面に対して端面１０５Ｂが直角に近い角度を持つと、基板１０４の端面が小径部１０５Ａの外周面と端面１０５Ｂとの角部に固定されることで、基板１０４の自重による滑りを物理的に抑制する上で好ましい。このようにローラ１０５は、基板供給部２０２において供給された基板１０４が載置されると共に、基板１０４を湾曲させた際に、基板１０４との接点が動きづらくなるように形成されている。

なお、小径部１０５Ａの外周面と端面１０５Ｂとの角部を鋭角にすると、基板１０４の２辺の上方への滑りを物理的に抑制する上でより好ましい。
また、互いに対向して配置された複数組の一対のローラ１０５相互の搬送方向における間隔は、基板１０４の搬送中に基板１０４の形状を保持するため常に基板１０４の２辺にそれぞれ複数のローラ１０５が接していることが望ましく、小さい間隔で設置されることが望ましい。
また、互いに対向して配置された複数組の一対のローラ１０５相互の搬送方向における間隔は、基板１０４の搬送方向において隣り合う一対のローラ１０５間での基板１０４の搬送受け渡しを効率的に行い、かつ基板１０４の２辺と一対のローラ１０５との接触損傷を防ぐため、小さい間隔で設置されることが望ましく、または、基板１０４の搬送方向において隣り合う一対のローラ１０５間に断面形状が直角に近い角を持つシームレスベルトなどを、ベルト状につなぐことが望ましい。
また、ローラ１０５の形状は、その断面形状が直角に近い角を持ち、基板１０４の自重による滑りを物理的な支持で抑制する方法の場合、ローラ１０５と基板１０４の接点、つまり、ローラ１０５の材料の動摩擦係数は小さく、自重方向に滑り易い材料、例えばＵ−ＰＥなどを用いることが好ましい。これは、仮にローラ１０５と基板１０４との接点が上方にずれたとしても、基板１０４の自重による滑りによって、接点が元の位置に復帰しやすいためである。

ローラ回転機構１０２は、複数組の一対のローラ１０５を、基板１０４を搬送方向に搬送させる方向に回転させるものである。
具体的には、回転軸１１０の両端はフレーム２９８により回転可能に支持されている。
そして、一方のフレーム２９８の外側に基板１０４の搬送方向に沿って延在する軸３１０が設けられ、フレーム２９８の外側で回転軸１１０に取着されたマグネットギア３０１と、軸３１０に取着されたマグネットギア３０２が噛合している。
軸３１０はモータで回転駆動され、複数組の一対のローラ１０５は、マグネットギア３０１，３０２を介して基板１０４を搬送する方向へ同期して回転し基板搬送を行なう。

搬送路２００は、基板供給部２０２、湾曲形成部２０４、湾曲搬送部２０６を備えている。
基板供給部２０２は、搬送方向の上流端に位置する搬送路２００の箇所に設けられ、基板供給部２０２は、搬送路２００に基板１０４が供給される箇所である。
基板供給部２０２は、一対のローラ１０５の小径部１０５Ａ上に基板１０４の２辺が載置される間隔で複数組の一対のローラ１０５が配置されることで構成されている。

湾曲形成部２０４は、基板供給部２０２に続く搬送路２００の箇所に設けられ、湾曲形成部２０４は、基板供給部２０２に供給された基板１０４を搬送方向に搬送させつつ上方に凸の湾曲状に変形させる箇所である。
図２（Ａ）、図３（Ａ）に示すように、湾曲形成部２０４を構成する複数組の一対のローラ１０５は、基板供給部２０２における一対のローラ１０５の間隔から搬送方向の下流に至るにつれて一対のローラ１０５の間隔が次第に狭まり、小径部１０５Ａと端面１０５Ｂとの角部に基板１０４の２辺が当接し、２辺の中間に位置する基板１０４の箇所が２辺に対して上方に変位した基板１０４の湾曲状態が形成されるように構成されている。
なお、基板１０４を上面凸形状へ湾曲させる量は可能な限り小さくすると良い。これは、湾曲させる量が大きい場合、ローラ１０５と基板１０４との接点において、湾曲から平らに戻ろうとする復元力によって、基板１０４とローラ１０５の接点が、自重方向と反対に動く作用が大きくなるからである。湾曲させる量としては、基板１０４のサイズ・材質・厚みにも関係するため、本発明では特に限定はするものではないが、基本的には、基板端部を基準にして、基板最上部が垂直方向に０ｍｍより大きく、１００ｍｍより小さいことが好ましい。

湾曲搬送部２０６は、湾曲形成部２０４に続く搬送路２００の箇所に設けられ、湾曲搬送部２０６は、湾曲形成部２０４で形成された基板１０４の湾曲状態を維持しつつ基板１０４を搬送する。
湾曲搬送部２０６を構成する複数組の一対のローラ１０５は、湾曲形成部２０４を構成する複数組の一対のローラ１０５のうちの下流端に位置する一対のローラ１０５の間隔と同一の間隔で形成され、小径部１０５Ａと端面１０５Ｂとの角部に基板１０４の２辺が当接し、２辺の中間に位置する基板１０４の箇所が２辺に対して上方に変位した基板１０４の湾曲状態が維持されるように構成されている。

したがって、ローラ回転機構１０２により複数組の一対のローラ１０５が同期して回転され、基板供給部２０２に基板１０４が供給されると、湾曲形成部２０４で基板１０４の湾曲状態が形成され、以後、湾曲搬送部２０６により基板１０４の湾曲状態を維持しつつ基板１０４が搬送される。したがって、基板供給部２０２の下流における搬送路２００、すなわち、湾曲形成部２０４、湾曲搬送部２０６により、基板の厚さ方向の両面である表面と裏面の双方の面に触れることなく基板１０４の連続搬送が可能となる。

また、湾曲搬送部２０６において、湾曲された基板形状の上面凸形状高さを下げたり、上げたり、すなわち基板１０４の湾曲度合を小さくしたり大きくしたり調整することも可能である。
例えば、エアナイフを用いた液切り乾燥のような基板１００を水平にした状態で行う工程や湾曲による搬送基板１００へのストレスを軽減させたい場合は、図４に示すように、湾曲搬送部２０６に、搬送方向の下流に至るにつれて一対のローラ１０５の間隔が次第に拡がり、基板１０４の湾曲度合を小さくする湾曲調整部２０８を設ければよい。
この場合には、湾曲調整部２０８に続く湾曲搬送部２０６、すなわち湾曲調整部２０８の下流に位置する湾曲搬送部２０６は、湾曲調整部２０８で湾曲度合が小さくされた湾曲状態を維持しつつ基板１０４を搬送するように、湾曲調整部２０８を構成する複数組の一対のローラ１０５のうちの下流端に位置する一対のローラ１０５の間隔と同一の間隔で配置されている。
このように、湾曲搬送部２０６に基板１０４の湾曲度合を小さくする湾曲調整部２０８を設けることで、基板凸形状を低くし、液切り乾燥工程や搬送基板へのストレス軽減が可能である。

また、例えば、ウェット式のプロセス処理工程が行なわれる場合、すなわち１流体シャワー２流体スプレーなどの上面からの処理効果を損なわないようにするために基板上面に液を滞留させたくない場合は、湾曲搬送部２０６に、前記の湾曲調整部２０８とは逆に搬送方向の下流に至るにつれて一対のローラ１０５の間隔が次第に狭まり、基板１０４の湾曲度合を大きくする湾曲調整部２０８を設ければよい。
このように、湾曲搬送部２０６に基板１０４の湾曲度合を大きくする湾曲調整部２０８を設けることで、基板凸形状を高くし、液の流れを促すことが可能である。

気体噴射機構１０６は基板１０４の下面から気体を噴射させることにより、基板１０４の２辺の間の中間部を上方へ押し上げ、基板１０４を上面凸形状へ湾曲させる役割を果たしており、必要に応じて設けられる。
気体噴射機構１０６には線状に気体を噴射できるスリットノズルを用いて、エアを噴射させるのが好ましく、搬送方向とスリットノズルの長手方向が平行になるように設置、もしくは、基板１０４の搬送に追従して気体噴射機構１０６を移動させ、エアを搬送基板１０４の中央に向かって噴射させる機構でもよい。

基板浮き上がり抑制部２５０は、基板１０４の２辺の浮き上がりを抑制するもので、必要に応じて設けられる。
基板浮き上がり抑制部２５０は、基板１０４の上面への湾曲させる量が大きく、基板１０４の２辺と、小径部１０５Ａと端面１０５Ｂとの角部との接点において、湾曲から平らに戻ろうとする復元力が大きくなる場合や、あるいは、気体噴射機構１０６による下方からのエアの圧によって自重方向と反対に動く作用が大きくなる場合、基板１０４の２辺の角部からの浮き上がりを抑制する役割を果たしている。基板浮き上がり抑制部２５０は、搬送基板１０４に干渉することなく、基板１０４の２辺の上方に設置し、物理的に基板の２辺の浮き上がりを抑制することが望ましい。
基板浮き上がり抑制部２５０は、フレーム２９８で支持され、基板１０４の２辺が浮き上がろうとすると、基板の２辺の上面に基板浮き上がり抑制部２５０が接触する。そのため、基板浮き上がり抑制部２５０の材質は、基板浮き上がり抑制部２５０がフレーム２９８で支持された静止した部材である場合は、動摩擦係数は小さく搬送方向に滑り易い材料で形成されることが好ましく、もしくは、フレーム２９８で回転可能に支持されたローラなど搬送方向に回転する構造が好ましい。
なお、一対のローラ１０５、基板浮き上がり抑制部２５０は、基板支持機能と基板搬送機能を少なくともどちらかを備えたものでも良く、本実施形態の一対のローラ１０５は、基板支持機能と基板搬送機能を具備し、駆動軸３１０の回転力をマグネットギア３０１、３０２を介して回転軸１１０に伝達し、基板支持機能と基板搬送機能を備えた一対のローラ１０５が回転し搬送方向へ基板１０４を搬送しており、本実施形態の基板浮き上がり抑制部２５０は、基板支持機能と基板搬送機能を具備していない。
なお一対のローラ１０５および基板浮き上がり抑制部２５０に基板搬送機能と基板支持機能がなくても、搬送装置中に基板搬送機能と基板支持機能が具備されていれば問題ない。例えば、基板搬送機能を奏する構造として、基板１０４の搬送方向と直交する２辺のうち搬送方向の下流側に位置する１辺を搬送方向に押すプランジャーを設けるなど、種々考えられる。

なお、基板１０４の上面凸形状について、湾曲させる量を管理するために、接触式センサ、光学式センサ、超音波センサなどを具備することができる。とりわけ光学式センサは非接触、かつ、精度良く湾曲の量を管理できる。また、測定された湾曲の量は、ローラ移動機構１０２の押し込み量にフィードバックを行い、湾曲させる量の制御をおこなってもよい。
また、本実施の形態では、基板１０４を水平方向に搬送した場合について説明したが、基板１０４の処理の種類によっては、基板１０４は、例えば、鉛直方向に搬送され、基板１０４を湾曲させた状態において、２辺の中間に位置する基板１０４の箇所は、２辺に対して水平方向に変位することになる。すなわち、基板１０４の搬送方向は、水平方向や鉛直方向に限定されない。
また、本実施の形態では、一対のローラ１０５を回転させることで基板を湾曲させ、搬送させる場合について説明したが、基板を湾曲させ、搬送させる構造は種々考えられる。例えば、基板の２辺に沿ってベルト面を対向させつつ延在する一対のベルトを設け、この一対の互いに対向するベルト面に、ベルト面から直角に起立する突起をベルトの延在方向に延在させ、このような突起を有する一対のベルトにより前記実施の形態と同様に基板１０４の搬送路２００を構成する。すなわち、基板供給部２０２を構成する搬送路２００の箇所では、一対のベルト間の間隔を、突起とベルト面との角部に基板１０４の２辺が載置される寸法とする。また、湾曲形成部２０４を構成する搬送路２００の箇所では、一対のベルト間の間隔を、搬送方向の下流に至るにつれて一対のベルトの間隔が次第に狭まり、突起とベルト面との角部に基板１０４の２辺が当接し、２辺の中間に位置する基板１０４の箇所が２辺に対して上方に変位した基板１０４の湾曲状態が形成されるように設定する。また、湾曲搬送部２０６では、一対のベルト間の間隔を、湾曲形成部２０４で形成された基板１０４の湾曲状態を維持しつつ基板１０４を搬送できるように設定する。このような構成によっても前記実施の形態と同様な効果が奏される。

１０２・・・ローラ回転機構
１０４・・・基板
１０５・・・ローラ
１０６・・・気体噴射機構
２０５・・・基板浮き上がり抑制部

Claims (7)

1. 互いに対向する２辺を有する基板を、前記２辺の延在方向に搬送する基板の搬送方法であって、
   前記基板の搬送方向の上流箇所において、前記搬送方向に前記基板が搬送されるにつれて前記２辺の間隔を次第に狭め、前記２辺の中間に位置する前記基板の箇所を、前記２辺に対して前記基板の厚さ方向に変位させることで前記基板を湾曲させ、
   前記上流箇所よりも前記搬送方向の下流側において、前記上流箇所で形成された基板の湾曲状態を維持しつつ搬送させるようにした、
   ことを特徴とする基板の搬送方法。
2. 前記基板の湾曲状態を維持しつつ搬送させる箇所の前記搬送方向の中間の箇所で、前記搬送方向に前記基板が搬送されるにつれて前記２辺の間隔を次第に拡げて前記基板の湾曲度合を小さくするようにした、
   ことを特徴とする請求項１記載の基板の搬送方法。
3. 前記基板の厚さ方向の両端に位置する２つの面のうちの一方の面は上方に向けられ、
   前記基板を湾曲させた状態において、前記２辺の中間に位置する前記基板の箇所は、前記２辺に対して上方に変位している、
   ことを特徴とする請求項１または２記載の基板の搬送方法。
4. 互いに対向する２辺を有する基板をそれら２辺の延在方向に沿って搬送させる基板の搬送装置であって、
   前記搬送方向と直交する方向において互いに同軸上に対向配置され前記搬送方向に間隔をおいて複数組配置された一対のローラと、
   前記複数組の一対のローラを、前記基板を前記搬送方向に搬送させる方向に回転させるローラ回転機構とを備え、
   前記複数組配置された一対のローラと前記ローラ回転機構により前記基板の搬送路が構成され、
   前記ローラは、小径部と、前記小径部から起立する端面を有する大径部とを有し、
   前記搬送方向の上流端に位置する前記搬送路の箇所は、前記一対のローラの小径部上に前記基板の２辺が載置される間隔で複数組の一対のローラが配置された基板供給部とされ、
   前記基板供給部に続く前記搬送路の箇所は、前記基板供給部における前記一対のローラの間隔から搬送方向の下流に至るにつれて前記一対のローラの間隔が次第に狭まり、前記小径部と前記端面との角部に前記２辺が当接し前記２辺の中間に位置する前記基板の箇所が前記２辺に対して上方に変位した前記基板の湾曲状態が形成される湾曲形成部とされ、
   前記湾曲形成部に続く前記搬送路の箇所は、前記湾曲形成部で形成された前記基板の湾曲状態を維持しつつ前記基板を搬送する湾曲搬送部とされている、
   ことを特徴とする基板の搬送装置。
5. 前記湾曲搬送部に、搬送方向の下流に至るにつれて前記一対のローラの間隔が次第に拡がり、前記基板の湾曲度合を小さくする湾曲調整部が設けられている、
   ことを特徴とする請求項４記載の基板の搬送装置。
6. 前記基板供給部を除いた前記基板の搬送路に、前記基板の２辺に上方から当接可能に設けられ前記２辺の浮き上がりを抑制する浮き上がり抑制部が設けられている、
   ことを特徴とする請求項４または５記載の基板の搬送装置。
7. 前記基板の下方から基板に向けて気体を噴射する気体噴射機構をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項４〜６に何れか１項記載の基板搬送装置。

Images