JP2022021625A - 基板吸着搬送機構 - Google Patents

Abstract

【課題】吸着パッドにより基板を下側に保持して搬送する基板搬送機構において、吸着パッドから基板が外れて落下する事が無い基板搬送機構を提供する。
【解決手段】平板状の基板２をワークステージ３上に載置して処理を行う基板処理装置において、吸着パッド１により基板を下側に保持して搬送する基板吸着搬送機構であって、基板の上面から吸着してから持ち上げて、基板を下側に保持して搬送する吸着パッドと、吸着パッドが基板を持ち上げた状態で、基板の側面を支持する事で、搬送開始時または搬送停止時に、吸着パッドから基板が外れる事を防止する基板端部支持手段１０と、を備えている事を特徴とする基板吸着搬送機構２０。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント配線基板などの製造工程で使用される基板処理装置において基板を吸着して搬送する基板吸着搬送機構に関する。

平板状の基板をワークステージ上に配置して各種の処理を行う基板処理装置においては、基板の搬送機構が重要な役割を果たしている。例えば、プリント配線基板の製造工程において、露光装置やレーザー加工機などにより露光処理やレーザー加工処理がワークステージ上に載置された基板に施される。

この様な基板処理装置に基板を搬入する場合や、処理済みの基板を基板処理装置から搬出する際に、基板搬送機構が使用される。

基板搬送機構としては、吸着パッドにより基板を吸着して搬送する方式が多用されている。この様な吸着パッドを用いた基板吸着搬送機構では、吸着ミスによる基板の落下が問題となっていた。

図４は、吸着パッドを使用した基板吸着搬送機構の基板落下を模擬的に示した断面説明図である。図４（ａ）は、ワークステージ３上に載置された基板２に吸着パッド１を吸着させた状態である。図４（ｂ）は、この状態から吸着パッド１を支持している搬送手段（図示省略）により、まず吸着パッド１が上昇した後、矢印の水平方向に向かって移動する状況を例示した説明図である。吸着パッド１と一緒に基板２も移動し、次の停止位置まで搬送したところで、吸着パッド１と一緒に基板２を下降させ、ワークステージ３上に載置する。この一連の動作の時に、図４（ｃ）に例示した様に、基板２が吸着パッド１から外れ、下に落下する事故が発生する場合がある。

基板２が吸着パッド１から外れて落下する原因は、図４（ｂ）において、吸着パッド１に吸着された基板２を水平方向に移動を開始する時、または移動を停止する時、に加速度が発生し、吸着バッド１と基板２の間に、基板２の質量と加速度に比例した力が加わるためである。製造ラインのタクトタイムを短縮する為、基板２の搬送に要する時間は短縮される一方である。それに伴って、停止した状態からできるだけ一定の時間以内で一定の速度に達し、再び一定の時間以内に停止させる必要から、ますます大きな加速度が発生する事となる。

その為、吸着パッド１により基板２を基板２の上方から吸着して搬送する基板吸着搬送機構においては、ますます搬送中に基板２が落下する虞が高まる方向にあり、何らかの基板の落下防止策が求められる。

この様な問題点を解決する先行技術としては、特許文献１に、基板を吸着パッドにより下側に保持して搬送し、基板をワークステージ上に載置するための基板搬送アームが開示されている。この基板搬送アームにおいては、搬送アームの移動中に基板が吸着パッドから外れたとしても、簡便な手段により、落下することを防止可能な基板搬送機構となっている。

この基板搬送機構は、複数の吸着パッドを備え、基板を真空吸着し下側に保持して搬送する基板搬送アームである。この基板搬送アームは、回転軸部により回転可能に取り付けられた腕部と、該腕部に取り付けられ該周縁の吸着パッドの下側に突出する捕手部と、該
腕部の先端に位置する滑走部からなる、一対の落下防止具が、前記複数の吸着パッドのうち、周縁に位置する吸着パッドの一部に隣接して配置されていることを特徴とする基板搬送アームである。

即ち、万が一、吸着パッドから基板が外れて落下しても、吸着パッドより下に、突出する捕手部からなる落下防止具が備えられている。その捕手部に基板の端部が受け止められる為、基板が落下する事を防止できる、というものである。捕手部は、腕部から突出した突起部であり、少なくとも基板重量を支える事ができ、更に、落下してきた基板が捕手部によって受け止められた時に発生する撃力にも耐え得る機械的な強度を備えている事が必要であると同時に、その様な撃力が基板にかかった場合においても、基板が損傷しない事が求められる。しかしながら、捕手部の材料については何ら記載されていない。

特許第５２８７６０３号公報

上記の事情に鑑み、本発明は、吸着パッドにより基板を下側に保持して搬送する基板搬送機構において、吸着パッドから基板が外れて落下する事が無い基板搬送機構を提供する事を課題とする。

上記課題を解決する手段として、本発明の請求項１に記載の発明は、平板状の基板をワークステージ上に載置して処理を行う基板処理装置において、吸着パッドにより基板を下側に保持して搬送する基板吸着搬送機構であって、
基板の上面から吸着してから持ち上げて、基板を下側に保持して搬送する吸着パッドと、
吸着パッドが基板を持ち上げた状態で、基板の側面を支持する事で、搬送開始時または搬送停止時に、吸着パッドから基板が外れる事を防止する基板端部支持手段と、を備えている事を特徴とする基板吸着搬送機構である。

また、請求項２に記載の発明は、前記基板端部支持手段が、
前記基板の厚さより小さい隙間が形成される様に配置された一対のフリーローラと、
該一対のフリーローラを回転可能に支持する回転支持板と、
回転支持板を回転可能に支持するアームと、を備えており、
回転支持板がフリーローラを回転可能に支持する平面と、アームが回転支持板を回転可能に支持する平面と、は平行であり、
回転支持板の初期状態の位置は、回転支持板の長手方向と、アームが延伸する方向と、が一致する方向に配置される位置であり、
回転支持板が初期状態から回転すると、回転支持板が初期状態に戻ろうとする復元力を生じさせる手段が備えられている事を特徴とする請求項１に記載の基板吸着搬送機構である。

また、請求項３に記載の発明は、前記復元力を生じさせる手段が、前記回転支持板が前記初期状態となる様に、前記回転支持板の端部と前記アームの間に接続された引きばねである事を特徴とする請求項２に記載の基板吸着搬送機構である。

本発明の基板吸着搬送機構によれば、基板の上から吸着し、下側に保持する吸着パッド
と、吸着パッドによって持ち上げられた状態において、基板の側面を保持する基板端部支持手段と、を備えている。その為、基板吸着搬送機構が基板を持ち上げ、搬送方向に搬送を開始する時に、搬送する方向とは反対方向に発生する力によって、基板が吸着パッドから外れてしまう事を、基板端部支持手段が阻止する事ができる。逆に、搬送方向に搬送されていた基板が停止する場合においても、基板が停止するのを阻止する方向に力が働くが、その力によって、基板が吸着パッドから外れてしまう事を、基板端部支持手段が阻止する事ができる。その為、本発明の基板吸着搬送機構によれば、基板を搬送する時に、基板が吸着パッドから外れてしまい、落下する事故を防ぐ事ができる。

本発明の基板吸着搬送機構の構成例と動作例を説明する説明図。 本発明の基板吸着搬送機構の構成例と動作例を説明する説明図。 本発明の基板吸着搬送機構の構成例と動作例を説明する説明図。 従来の基板吸着搬送機構の問題点を説明する説明図。

本発明の基板吸着搬送機構と、その動作について、図１～図３を用いて説明する。

本発明の基板吸着搬送機構２０は、平板上の基板２をワークステージ３上に配置して各種の処理を行う基板処理装置において、吸着パッド１により基板２を下側に保持して搬送する基板吸着搬送機構である。

基板処理装置とは、平板上の基板２を処理する装置である。例えば、プリント配線基板の製造工程であれば、露光装置やレーザーによる穿孔装置などを挙げる事ができる。これらの基板処理装置の前段、後段および装置内部に基板吸着搬送機構が備えられている。

ワークステージ３は、特に限定する必要は無いが、平坦性が良好な台が使用される。高い平面精度が求められる場合は定盤を使用すれば良いし、例えば単に光を照射するだけである場合は、平面精度が高くない台を使用する事も可能である。

本発明の基板吸着搬送機構２０は、基板２の上面から吸着してから持ち上げて、基板２を下側に保持して搬送する吸着パッド１と、吸着パッド１が基板２を持ち上げた状態で、基板２の側面を支持する事で、搬送開始時または搬送停止時に、吸着パッド１から基板２が外れる事を防止する基板端部支持手段１０と、を備えている。

吸着パッド１は、例えば、基板２を着脱可能な吸盤であっても良いし、真空吸引する手段であっても良い。

なお、吸着パッド１や基板端部支持手段１０を支持し、搬送する手段は、図示を省略している。この搬送する手段は、特に限定されない。専用に備えられた駆動機構であっても良いし、汎用性が高いロボットアームであっても構わない。

また、基板端部支持手段１０として、一対のフリーローラ６が、フリーローラの支持部８でアーム４に支持された構成を例示している。詳細は後述するが、この様な機構に限定する必要は無い。基板２の端部を何らかの手段により支持可能であり、基板２の落下を防止する事ができれば、如何なる手段であっても良い。

次に、図１～図２を用いて、本発明の基板吸着搬送機構２０について説明する。
図１（ａ）は、本発明の基板吸着搬送機構２０のワークステージ３上に、基板２が載置された状態を示している。本発明の基板吸着搬送機構２０は、基板２を吸着する吸着パッ
ド１と、基板２の側面を把持する基板端部支持手段１０を備えている。吸着パッド１は基板２の上方に配置されている。また、基板端部支持手段１０は基板２から離れたワークステージ３上の位置に配置されている。なお、一対のフリーローラ６は、両方ともワークステージ３上にあり、両者の中心を結ぶ線はワークステージ３の表面と平行である。

図１（ｂ）は、吸着パッド１が基板２を吸着した状態であり、基板２はワークステージ３上にある。また基板端部支持手段１０は、基板２に接近中の状態である。なお、一対のフリーローラ６の基板２に近い側のフリーローラを６－２、基板２から離れた側のフリーローラを６－１とした。

図１（ｃ）は、フリーローラ６－２が基板２上に乗り上げて配置しており、フリーローラ６－１が、ワークステージ３上に配置されていると同時に、基板２の端部に接した状態で静止し、その状態から、吸着パッド１と基板端部支持手段１０が上方に向かって上昇する直前の状態を示している。なお、フリーローラ６－１とフリーローラ６－２の中心を結ぶ直線は、ワークステージ３の表面から反時計方向に回転している。

図２（ｄ）は、基板２が吸着パッド１によって上昇するに連れて、フリーローラ６－１とフリーローラ６－２の中心を結ぶ直線が、図１（ｃ）における角度から更に半時計方向に回転した状態となりながら、上昇している状態を示している。

図２（ｅ）は、基板２の上昇が停止した状態において、基板端部支持手段１０が基板２の端部を支持した状態を示している。基板端部支持手段１０のフリーローラ６－１とフリーローラ６－２によって形成される谷の中間点に基板２の端部が配置して、支持されている。基板２が、吸着パッド１によって吸着された部位と、基板端部支持手段１０と、によって支持されている状態であっても良いし、基板２の端部が、一対のフリーローラ６－１、６－２の隙間に挟み込まれ、把持される事により支持されても良い。

図２（ｆ）は、図２（ｅ）の状態で、搬送方向に移動する状態を示している。搬送を開始する前（図２（ｅ））に、基板２の端部は基板端部支持手段１０の一対のフリーローラ６－１、６－２によって支持されており、また、基板２の他の部位を吸着パッド１によって吸着されている。その為、基板２はそれら２点で支持されている為、搬送が開始される時に、大きな加速度により基板２の搬送が開始された時に発生する力が基板２と吸着パッド１の間にかかっても、吸着パッド１から基板２が外れる事は無い。逆に、搬送されていた基板２が急速に減速し、停止する時に、大きな力が基板２と吸着パッド１の間にかかっても、吸着パッド１から基板２が外れる事は無い。

次に、図３を用いて、基板端部支持手段１０について説明する。

基板端部支持手段１０は、基板２の厚さより小さい隙間が形成される様に配置された一対のフリーローラ６－１、６－２と、該一対のフリーローラ６－１、６－２を回転可能に支持する回転支持板５と、回転支持板５を回転可能に支持するアーム４と、を備えている。
一対のフリーローラ６－１と６－２の間の隙間は無くても良い。

回転支持板５がフリーローラ６－１、６－２を回転可能に支持する平面と、アーム４が回転支持板５を回転可能に支持する平面と、は平行である。

回転支持板５の初期状態の位置は、回転支持板５の長手方向と、アーム４が延伸する方向と、が一致する方向に配置される位置である。

回転支持板５が初期状態から回転すると、回転支持板５が初期状態に戻ろうとする復元力を生じさせる手段が備えられている。

回転可能に支持する手段は、例えば、ボールベアリングを使用して実現する事ができる。即ち、ボールベアリングの内輪にシャフトを固定すると、ボールベアリングの外輪は、回転可能となる。ローラをボールベアリングの外輪に沿って備える事により、自由に回転するローラ（フリーローラ）を得る事ができる。その様なフリーローラ６－１、６－２は、自らの駆動力を持たないローラである。

また、フリーローラ６－１、６－２の表面は、金属の様な硬い材料がむき出しになっているよりも、基板２の端部より硬度が低い材料や、柔軟な材料から構成されている事が好ましい。基板２の硬度より高い硬度を持つ材料が基板２の端部を把持した時に、基板２の端部に傷を付ける虞がある為である。例えば、基板２が樹脂からなる場合は、その樹脂と同等以下の硬度を備えた樹脂を採用すれば良い。フリーローラ６－１、６－２の表面を柔軟な材料で被覆しておく事も基板２の端部に損傷を与えない有効な手段となる。柔軟な材料としては、例えば、エラストマーを挙げる事ができる。

基板端部支持手段１０においては、この様な一対のフリーローラ６－１、６－２が、相互にそれらの表面を接した状態で、アーム４に備えられたフリーローラの支持部８－１、８－２に回転可能に支持されていても良いし、基板２の厚さより狭い間隔で離れていても良い。また、一対のフリーローラ６－１、６－２は、回転支持板５に固定されているのではなく、回転支持板５が延伸する方向に沿って、互いに引き合う力で密着していても構わない。この様な場合は、基板２の端部を一対のフリーローラ６－１、６－２の間に押し込む事が可能となり、その状態で、基板２の端部がフリーローラ６－１とフリーローラ６－２によって挟み込まれる力で支持される。

本発明の基板端部支持手段１０は、図３（ａ）に示したが状態が初期状態である。即ち、アーム４が延伸する方向と、フリーローラ６－１の中心とフリーローラ６－２の中心を結ぶ直線の方向と、が一致する様に配置されている。これは、図１（ｅ）に示した状態と同じである。この状態から時計回りまたは反時計回りに回転すると、回転した角度に比例する大きさの復元力が働く様な手段が備えられている。復元力を生じさせる手段が、回転支持板５が初期状態となる様に、回転支持板５の端部とアーム４の間に接続された引きばねであっても良い。

具体的には、図３（ａ）の状態で、回転支持板５のフリーローラ６－２側の端部と、アーム４の回転支持板５のフリーローラ６－２側の端部より上方の任意の位置と、の間に引きばねを設置する事ができる。その状態から、回転支持板５が時計回り、または反時計回りに回転し傾くと、引きばねが引き伸ばされる。その為、回転支持板５は、位置を復元する方向に力を受ける事になる。図３（ａ）から図３（ｂ）を経て、図３（ｃ）に至っても復元する力が働き続ける。その為、図３（ｃ）の状態でアーム４を上方に引き上げると、回転支持板５は、図３（ｂ）の様に復元し、更に引き上げると、図３（ａ）の初期状態に戻る。

また、フリーローラの支持部８が、フリーローラ６を回転可能に支持する平面と、回転支持板の支持部７が、回転支持板５を回転可能に支持する平面と、が平行である。この事により、本発明の基板端部支持手段１０の動き方が、図１（ａ）～図２（ｆ）に示した一連の動きをする事が可能となる。

１・・・吸着パッド
２・・・基板
３・・・ワークステージ
４・・・アーム
５・・・回転支持板
６、６－１、６－２・・・フリーローラ
７・・・回転支持板の支持部
８・・・フリーローラの支持部
１０・・・基板端部支持手段
２０・・・基板吸着搬送機構

Claims (3)

1. 平板状の基板をワークステージ上に載置して処理を行う基板処理装置において、吸着パッドにより基板を下側に保持して搬送する基板吸着搬送機構であって、
   基板の上面から吸着してから持ち上げて、基板を下側に保持して搬送する吸着パッドと、
   吸着パッドが基板を持ち上げた状態で、基板の側面を支持する事で、搬送開始時または搬送停止時に、吸着パッドから基板が外れる事を防止する基板端部支持手段と、を備えている事を特徴とする基板吸着搬送機構。
2. 前記基板端部支持手段が、
   前記基板の厚さより小さい隙間が形成される様に配置された一対のフリーローラと、
   該一対のフリーローラを回転可能に支持する回転支持板と、
   回転支持板を回転可能に支持するアームと、を備えており、
   回転支持板がフリーローラを回転可能に支持する平面と、アームが回転支持板を回転可能に支持する平面と、は平行であり、
   回転支持板の初期状態の位置は、回転支持板の長手方向と、アームが延伸する方向と、が一致する方向に配置される位置であり、
   回転支持板が初期状態から回転すると、回転支持板が初期状態に戻ろうとする復元力を生じさせる手段が備えられている事を特徴とする請求項１に記載の基板吸着搬送機構。
3. 前記復元力を生じさせる手段が、前記回転支持板が前記初期状態となる様に、前記回転支持板の端部と前記アームの間に接続された引きばねである事を特徴とする請求項２に記載の基板吸着搬送機構。

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