JP3609889B2

JP3609889B2 - Substrate transfer device

Info

Publication number: JP3609889B2
Application number: JP32295995A
Authority: JP
Inventors: 勉上山; 幸雄松田; 良幸中川
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1995-12-12
Filing date: 1995-12-12
Publication date: 2005-01-12
Anticipated expiration: 2015-12-12
Also published as: JPH09162261A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置や液晶表示基板製造装置等の基板処理装置において、半導体ウエハや液晶用ガラス基板等の基板を複数の処理部の間で搬送するように構成された基板搬送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶表示基板や半導体ウエハなどの精密電子基板の製造プロセスにおいては、例えば、洗浄処理部や熱処理部といった複数の処理部が配置され、基板搬送装置により基板が各処理部の間で搬送されつつ各処理部に対して出し入れされることにより基板に所定の処理が施されるようになっている。
【０００３】
上述のような基板搬送装置としては、例えば、各処理部に亘って移動可能な搬送ユニットに可動式のハンド部材が搭載され、このハンド部材によって基板を保持して搬送するようになっている。ハンド部材は、一般に互いに平行な一対の支持片を具備したＵ字状に形成されており、液晶用の角型ガラス基板であれば、上記支持片で基板の両端縁部を支持して基板を水平に保持するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のようにハンド部材により基板の両端部を支持して搬送する装置では、搬送ユニットの昇降時の加速（加減速）によって基板が撓む傾向にあり、この撓みが大きい場合には、基板を破損したり、あるいは内部応力の蓄積により基板自体を脆くしたりする等、基板品質を低下させる原因となる。近年、処理効率向上の為に基板のサイズが大型化しており、特に、液晶用の基板においては薄板化、かつ大サイズ化に伴い、基板の撓みが無視できない状況となっている。
【０００５】
そのため、基板品質と処理効率との関係から搬送ユニットの移動時の加速度を如何に設定するかが問題となるが、一般には、搬送ユニットの昇動作に限り処理効率を犠牲にし、搬送ユニットの加速度を充分に低く設定して基板品質を確実に確保し得るようにしている。
【０００６】
しかし、処理部を上下方向に多数備えた基板処理装置では、頻繁に基板を上下方向に搬送する必要があるため、上述のように搬送ユニットを作動させて基板を搬送するのでは基板の処理効率を高めることが難く、この点において改善の余地がある。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、基板の品質を適切に確保しながら処理効率を高めることができる基板搬送装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る基板搬送装置は、複数の処理部に亘って移動可能な基板支持用のハンド部材を有し、このハンド部材に設けられた一対の支持片で基板の両端縁部を支持して搬送する基板搬送装置において、上記ハンド部材を各処理部に亘って移動させる駆動手段と、上記ハンド部材に昇降動作を行わせるべく上記駆動手段を制御する制御手段とを有し、この制御手段は、複数種類の基板に関して各基板がその撓みにより破壊されるときの曲げ応力値である最大曲げ応力値を予め記憶し、これらの応力値のうち搬送対象となる基板の最大曲げ応力値に基づいて所定の許容曲げ応力値を求め、ハンド部材の上昇動作又は下降動作の少なくとも一方の動作において、上記許容曲げ応力値を基板に生じさせる加速度でハンド部材を移動させるように構成されてなるものである。
なお、この基板搬送装置において、前記最大曲げ応力値は例えば下記式より求められる（請求項２）。
σ _a ＝（Ｍ ₀ ＋Ｍ ₁ ）／Ｚ＝Ｍ／Ｚ
ここに、
σ _a ：最大曲げ応力値
Ｍ ₀ ：ハンド部材上に支持した基板に荷重を与えて基板を撓ませて破壊したときの荷重による基板の曲げモーメント
Ｍ ₁ ：理論的に求められる基板の自重による曲げモーメント
Ｍ：合成モーメント
Ｚ：基板の断面係数
また、前記許容曲げ応力値は、前記最大曲げ応力値に基板の材質に応じた係数を乗じた値とされる（請求項３）。
さらに、前記加速度は下記式より求められる（請求項４）。
α＝（Ｗ／Ｗ ₀ −１）Ｇ
ここに、
α ：加速度
Ｗ：基板に作用させる荷重：Ｗ＝４ｌ _y ｔ ² σ _b ／３ｌ _x
ｌ _y ：基板の辺寸法
ｔ：基板の厚み
ｌ _x ：基板の支持間隔
σ _b ：許容曲げ応力値
Ｗ ₀ ：基板の自重
Ｇ：重力加速度
【０００９】
この装置によれば、基板の品質に影響が生じる虞のない範囲の高い加速度でハンド部材が上下方向に移動させられるため、基板の上下方向の搬送において基板品質を適切に保ちつつ、迅速な基板の搬送を行うことが可能となる。なお、請求項の記載において「加速度」とは、いわゆる減速度（負方向の加速度）も含む趣旨である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１１】
図１及び図２は、本発明にかかる基板搬送装置の一例が適用される基板処理装置を概略的に示し、図１は正面図で、図２は平面図である。同図に示す基板処理装置１０は、角型ガラス基板（以下、基板と略す）に所定の処理を施す装置であって、基板の搬入出部１２と、一連の処理を基板に施すための処理ユニット部２０と、搬入出部１２と処理ユニット部２０との間で基板を搬送する基板搬送部２２とを備えている。
【００１２】
上記搬入出部１２には、カセット載置台１６が設けられ、このカセット載置台１６上に多数の基板Ｂを収納した２つのカセット１４ａ，１４ｂが設置されるとともに、カセット１４ａ，１４ｂと基板搬送部２２の所定の基板受渡し位置との間で基板Ｂを搬送するインデクサロボット１８が設けられ、これが上記カセット載置台１６に対向して配置されている。
【００１３】
上記インデクサロボット１８は、詳しく図示していないが、一軸方向（Ｙ軸方向）に延びるレール１７上に移動可能に装着される本体と、この本体の上部に装備される基板保持用のヘッドとを備えている。このヘッドは、本体に対してＸ軸方向（上記一軸方向と水平面上で直交する方向）及びＺ軸方向（上下方向）の移動が可能であるとともにＲ軸周り（鉛直軸周りの）の回転が可能となっている。
【００１４】
上記処理ユニット２０には、基板Ｂに所定の処理を施すための複数の処理部が本実施形態においては上下２段に配置されている。
【００１５】
具体的には、基板Ｂを洗浄するためのスピンスクラバーＳＳと、洗浄された基板Ｂにフォトレジスト液を塗布するスピンコーターＳＣとが処理ユニット２０の下段に配置される一方、スピンスクラバーＳＳで洗浄された基板Ｂを脱水ベークするホットプレートＨＰ１と、フォトレジスト液が塗布された基板ＢをプリベークするホットプレートＨＰ２と、各ホットプレートＨＰ１，ＨＰ２で加熱された基板Ｂを冷却するクールプレートＣＰ１，ＣＰ２とが処理ユニット２０の上段に配置されている。
【００１６】
上記基板搬送部２２には、基板搬送用の搬送ユニット２４が上記処理ユニット部２０の各処理部に亘って移動可能に設けられている。
【００１７】
すなわち、基板搬送部２２には、Ｘ軸方向に延びる固定レール２６と、Ｘ軸移動モータ２３（図４に示す）の駆動によりこの固定レール２６に沿って移動する搬送ユニット支持部材２８（以下、支持部材２８と略す）とが設けられ、この支持部材２８に、Ｚ軸移動モータ２５（図４に示す）の駆動により作動する垂直多関節型のアーム２９を介して搬送ユニット２４がＺ軸方向に移動可能に支持されている。そして、上記支持部材２８がＸ軸方向に移動されつつ、上記アーム２９が作動されることにより、上記搬送ユニット２４がＸ軸方向及びＺ軸方向に移動し、これによって搬送ユニット２４が各処理部に対向する基板受渡し可能な位置に移動させられるようになっている。
【００１８】
なお、アーム２９は、詳しく図示していないが、上記支持部材２８を構成する一対の固定フレーム２８ａの上端にそれぞれＸ軸回りに回転可能に取付けられる第１リンク２９ａと、この第１リンク２９ａの先端に回転可能に連結される第２リンク２９ｂとから構成されており、各第２リンク２９ｂの先端間に上記搬送ユニット２４を移動可能に水平状態で支持している。そして、上記Ｚ軸移動モータ２５の駆動により上記第１リンク２９ａ及び第２リンク２９ｂが連動して回転させられることによって搬送ユニット２４を水平に保持したままＺ軸方向に移動させるように構成されている。
【００１９】
図３は、上記搬送ユニット２４の構造を示している。
【００２０】
この図に示すように、搬送ユニット２４は処理ユニット部２０に向かって開口する箱型のユニット本体３０を有し、このユニット本体３０に基板Ｂの搬送及び受渡しの一連の動作において基板Ｂを支持するハンド部材３４を備えている。
【００２１】
ハンド部材３４は、互いに平行で、かつ間隔が基板Ｂに対応した一対の支持片３５ａ，３５ｂを有するＵ字形の部材で、各支持片３５ａ，３５ｂの表面には、それぞれ長手方向に所定の間隔で複数の突起３６を備えている。そして、基板Ｂの搬送時には、同図の一点鎖線に示すように、基板Ｂの両端縁部を支持片３５ａ，３５ｂの各突起３６で受けた状態で基板Ｂを支持するようになっている。なお、本願実施形態では、同図に示すように基板Ｂは長方形であり、その長辺側縁部が各支持片３５ａ，３５ｂにより支持されるようになっている。
【００２２】
上記ハンド部材３４は、ユニット本体３０に装備されたアーム３８の先端に水平面内で回動自在に連結されている。
【００２３】
このアーム３８は、リンク３９ａ，３９ｂからなり、アーム作動モータ２７（図４に示す）の駆動により作動する水平関節型のアームで、上記ハンド部材３４をユニット本体３０前方の受渡し位置（同図の実線で示す位置）とユニット本体３０内部の収納位置とに亘ってＹ軸方向に進退させ得るように構成されている。そして、各処理部間での基板Ｂの搬送時には、ハンド部材３４が基板Ｂを支持した状態で上記収納位置に退避させられることによって基板Ｂをユニット本体３０内に収納するようになっている。
【００２４】
次に、上記搬送ユニット２４を制御するための制御系について図４のブロック図を用いて説明する。
【００２５】
上記基板処理装置１０には、同図に示すようなコントローラ４０が搭載されており、上記基板搬送部２２において搬送ユニット２４を作動させる上記Ｘ軸移動モータ２３、Ｚ軸移動モータ２５及びアーム作動モータ２７はすべてこのコントローラ４０に接続され、このコントローラ４０によって統括制御されるようになっている。より詳しくは、基板処理装置１０の動作を統括制御するための主制御手段４４と、この主制御手段４４によって制御されるドライバ４２ａ〜４２ｃとがコントローラ４０に設けられ、上記各モータ２３，２５，２７はこれらのドライバ４２ａ〜４２ｃにそれぞれ接続されている。そして、基板処理装置１０の作動時には、搬入出部１２と処理ユニット部２０との間及び処理ユニット部２０の各処理部の間で基板Ｂを搬送すべく上記Ｘ軸移動モータ２３がドライバ４２ｃを介して、Ｚ軸移動モータ２５がドライバ４２ｂを介して、アーム作動モータ２７がドライバ４２ａを介してそれぞれ主制御手段４４によって制御されるようになっている。
【００２６】
上記コントローラ４０には、さらに記憶手段４６及び加速度演算手段４８が設けられており、これらが上記主制御手段４４に接続されている。
【００２７】
上記主制御手段４４は、搬送すべき基板Ｂに応じ、基板Ｂの種類に対応して予め記憶されている基板Ｂの撓みによる最大曲げ応力値（σ_ａ）を読み出し、搬送時に基板Ｂの品質に影響が生じない曲げ応力の最大値、すなわち許容曲げ応力値（σ_ｂ）を演算し、さらにこの演算結果に基づいて搬送ユニット２４の上昇時の加速度（α）を演算するようになっている。
【００２８】
すなわち、上記記憶手段４６には、基板Ｂの材質やサイズ（厚み等）により分類される複数種類の基板Ｂに対応する上記最大曲げ応力値（σ_ａ）がテーブルとして記憶されており、後述するデータ入力手段５０による基板Ｂの種類に関するデータの入力に応じて記憶された最大曲げ応力値（σ_ａ）が加速度演算手段４８に読みだされるようになっている。
【００２９】
最大曲げ応力値（σ_ａ）は、ハンド部材３４上に支持した基板Ｂに荷重を与えて基板Ｂを撓ませて破壊したときの荷重による基板Ｂの曲げモーメント（Ｍ_０）を実験的に求め、この実験値と、理論的に求められる基板Ｂの自重（Ｗ_０）による基板Ｂの曲げモーメント（Ｍ_１）に基づいて、以下の式から求められている。
【００３０】
【数１】

加速度演算手段４８では、上述のように読み出した最大曲げ応力値（σ_ａ）から、搬送ユニット２４の上昇動作時の加速度（α）を演算するが、具体的には、以下のようにして加速度（α）を演算するようになっている。
【００３１】
先ず、読み出した最大曲げ応力値（σ_ａ）から、以下の式に基づいて許容曲げ応力値（σ_ｂ）を演算する。
【００３２】
【数２】
σ_ｂ＝ｋσ_ａ
ｋ；係数
ここで、上記係数ｋは、基板Ｂの材質等によって異なる値で、搬送対象がガラス基板である本実施形態では、基板Ｂの引張応力が圧縮応力の１／１０程度であり、撓みによる基板Ｂの破壊が基板Ｂの引張応力に起因することが実験的に確認されたことから、係数ｋ＝１／１０として、最大曲げ応力値（σ_ａ）の１／１０の値を許容曲げ応力値（σ_ｂ）としている。
【００３３】
許容曲げ応力値（σ_ｂ）が求まると、当該許容曲げ応力を基板Ｂに生じさせるのに必要な荷重（Ｗ）を演算する。
【００３４】
ここで、基板Ｂの両端縁部を支持する場合の基板Ｂの曲げモーメントは、
【００３５】
【数３】
Ｍ＝Ｗｌ_ｘ ^２／８
ｌ_ｘ；基板の支持間隔（図３に示す）
なので、この数３の式と上記数１の式から導かれる以下の式に基づいて基板Ｂにかける荷重（Ｗ）が求められる。
【００３６】
【数４】
σ_ｂ＝Ｍ／Ｚ＝３Ｗｌ_ｘ ^２／４ｌ_ｙｔ^２
これを変形して、
Ｗ＝４ｌ_ｙｔ^２σ_ｂ／３ｌ_ｘ ^２
こうして基板Ｂにかける荷重（Ｗ）が求まると、この荷重（Ｗ）を基板Ｂにかけるための搬送ユニット２４の上昇時の加速度（α）を演算する。
【００３７】
ここで、搬送ユニット２４の加速時の荷重（Ｗ）は、
【００３８】
【数４】
Ｗ＝Ｗ_０＋αＲＲ；基板の質量
であり、基板Ｂの自重（Ｗ_０）は、
【００３９】
【数５】
Ｗ_０＝ＲＧＧ；重力加速度
であるため、数４の式と数５の式から導かれる以下の式に基づいて搬送ユニット２４の上昇時の加速度（α）が求められる。
【００４０】
【数６】
Ｗ＝Ｗ_０＋αＷ_０／Ｇ
これを変形して
α＝（Ｗ／Ｗ_０−１）Ｇ
このようにして加速度（α）が求まると、加速度演算手段４８から当該加速度（α）を示すデータが上記主制御手段４４に出力され、搬送動作中の搬送ユニット２４の上昇動作に関しては、上記加速度（α）、もしくはこの加速度（α）よりも低い値であって加速度（α）に近い値の加速度でもって搬送ユニット２４を移動させるように上記Ｚ軸移動モータ２５がドライバ４２ｂを介して主制御手段４４により駆動制御されるようになっている。Ｚ軸移動モータ２５の加速制御は、Ｚ軸移動モータ２５の種類により異なるが、Ｚ軸移動モータ２５がＤＣモータの場合には、パルスデューティを順次大きくする方法や駆動電圧を上昇させる方法により、またＺ軸移動モータ２５がＡＣモータの場合には、周波数を順次大きくする方法により行われる。
【００４１】
なお、求められた加速度（α）は、記憶手段４６に記憶されるようになっており、被処理基板の変更によって新たな加速度（α）が求められることにより更新記憶されるようになっている。
【００４２】
上記コントローラ４０には、さらにキーボード等からなるデータ入力手段５０が付設されており、このデータ入力手段５０が上記主制御手段４４に接続されている。
【００４３】
データ入力手段５０は、コントローラ４０に対して基板処理装置１０の制御に必要なデータの入力、あるいはデータの修正を行うもので、処理基板の切換え時に上記加速度（α）を設定するための基板Ｂの種類に関するデータの入力や、上記記憶手段４６へのデータ入力や記憶データの修正等がオペレータによりこのデータ入力手段５０を介して行われるようになっている。
【００４４】
以上のように構成された基板処理装置１０において、上記カセット載置台１６にカセット１４ａ，１４ｂがセットされて処理動作が開始されると、上記インデクサロボット１８によってカセット１４ａ，１４ｂから基板Ｂが一枚ずつ取出されて基板搬送部２２の搬送ユニット２４に渡される。
【００４５】
基板Ｂを受け取る際には、ハンド部材３４がユニット本体３０前方の受渡し位置に保持されており、この状態で上記インデクサロボット１８によって基板Ｂがハンド部材３４の各支持片３５ａ，３５ｂ上に亘って載置される。そして、基板Ｂが載置されると、ハンド部材３４がユニット本体３０内部に退避させられ、これによって基板Ｂがユニット本体３０内に収納される。
【００４６】
こうして基板Ｂの受渡しが完了すると、搬送ユニット２４がＸ軸及びＺ軸方向に移動させられて処理ユニット部２０の所定の処理部に対向した位置に配置されるとともに、ハンド部材３４がユニット本体３０の前方の受渡し位置に移動させられ、これにより基板Ｂが当該処理部内に挿入させられる。そして、搬送ユニット２４が若干下降させられ、次いでハンド部材３４がユニット本体３０内に退避することにより基板Ｂが処理部内の所定の基板載置個所に載置されて当該処理部に対する基板Ｂの受渡しが完了する。
【００４７】
そして、以後、各処理部の間で搬送ユニット２４による基板Ｂの搬送が同様に行われながら、基板Ｂに対する各処理部での処理が施され、全ての処理が完了すると、搬送ユニット２４から上記インデクサロボット１８に基板Ｂが渡される。そして、基板Ｂがカセット１４ａ，１４ｂに収納されることによって基板処理装置１０による当該基板Ｂの処理が完了する。
【００４８】
このような基板Ｂの一連の処理動作において、上記実施形態の基板処理装置１０によれば、搬送ユニット２４の上昇動作における加速度が、基板Ｂの撓みにより生じる基板Ｂの曲げ応力が許容曲げ応力値（σ_ｂ）となるような加速度に設定されているため、基板Ｂの品質を損なわない範囲の最も高い加速度で基板Ｂを上方へ搬送することができる。
【００４９】
そのため、搬送効率を無視して搬送ユニットの上昇時の加速度を充分に低く設定して基板を搬送していた従来のこの種の装置に比べると、搬送効率をより良く高めることができ、これによって基板Ｂの処理効率を向上させることができる。しかも、従来装置同様に、確実に基板品質を確保することができる。
【００５０】
その上、上記実施形態の基板処理装置１０では、基板Ｂの種類に応じた最大曲げ応力値（σ_ａ）が記憶手段４６に予め記憶され、データ入力手段５０による基板Ｂの種類に関するデータの入力に応じて当該基板Ｂに対応する最大曲げ応力値（σ_ａ）が加速度演算手段４８に読み出されて上記加速度（α）が求められるようになっているので、基板Ｂの種類に応じた最適な加速度、すなわち、高い搬送効率と品質確保を達成できる加速度でもって基板Ｂを搬送させることができる。そのため、基板処理装置１０において基板Ｂの種類の変更等が頻繁に行われるような場合であっても、基板Ｂの種類に拘らず、基板品質を適切に確保しながら高効率な処理を行うことができる。
【００５１】
なお、上記実施形態の基板処理装置１０は、本発明の基板搬送装置が適用される基板処理装置の一例であって、基板処理装置１０や基板搬送装置の具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００５２】
例えば、上記実施形態の基板処理装置１０では、上記数２の式において、係数ｋ＝１／１０とし、最大曲げ応力値（σ_ａ）の１／１０の値を許容曲げ応力値（σ_ｂ）とするようにしているが、係数ｋは基板Ｂの材質、厚み、あるいは基板Ｂの支持間隔（ｌ_ｘ）等に応じて異なるため、搬送する基板Ｂの種類等に応じて適宜選定するようにすればよい。この場合、データ入力手段５０による基板Ｂの種類に関するデータの入力の際に係数ｋの値を合わせ入力するようにしてもよいが、例えば、処理する基板Ｂの種類が多く、基板Ｂ毎に係数ｋを変更する必要がある場合には、係数ｋを最大曲げ応力値（σ_ａ）と対にして上記記憶手段４６に記憶するようにすればよい。
【００５３】
また、上記実施形態では、データ入力手段５０による基板Ｂの種類に関するデータの入力に応じて加速度演算手段４８において加速度（α）を演算するように構成されているが、予め基板Ｂの種類毎に加速度（α）を求め、これをテーブルとして記憶しておくようにし、データ入力手段５０による基板Ｂの種類に関するデータの入力に応じて当該基板Ｂに対応する加速度（α）を主制御手段４４に読み出すようにコントローラ４０を構成してもよい。
【００５４】
さらに、上記実施形態では、搬送ユニット２４の上昇時の加速度（α）を求めるようにしているが、搬送ユニット２４が下降後、停止するときにも基板Ｂが撓む傾向にあるため、搬送ユニット２４の下降時の減速度（負方向の加速度）についても、基板Ｂの品質を損なわない範囲で迅速に停止させ得るような減速度を求めてＺ軸移動モータ２５を制御するようにしてもよい。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の基板搬送装置は、ハンド部材に設けられた一対の支持片で被処理基板の両端縁部を支持して搬送する基板搬送装置において、ハンド部材の上昇動作又は下降動作の少なくとも一方の動作時に、基板の種類毎に予め記憶されている最大曲げ応力値に基づいて求めた許容曲げ応力が基板に生じるような加速時でハンド部材を移動させるようにしたので、基板の品質を損なわない範囲の高い加速度で基板を上下方向へ搬送することができる。そのため、搬送効率を犠牲して搬送ユニットの昇降時の加速度を充分に低く設定して基板を搬送していた従来のこの種の装置に比べ、基板品質を適切に確保しつつ、搬送効率をより良く高めることができ、これによって基板の処理効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る基板搬送装置の一例が適用される基板処理装置を示す正面概略図である。
【図２】上記基板処理装置を示す平面概略図である。
【図３】搬送ユニットの構成を示す斜視概略図である。
【図４】搬送ユニットの動作制御するための制御系を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０基板処理装置
１２搬入出部
１８インデクサロボット
２０処理ユニット部
２２基板搬送部
２３Ｘ軸移動モータ
２４搬送ユニット
２５Ｚ軸移動モータ
２６固定レール
２７アーム作動モータ
２８搬送ユニット支持部材
２９アーム
３４ハンド部材
３５ａ，３５ｂ支持片
４０コントローラ
４２ａ〜４２ｃドライバ
４４主制御手段
４６記憶手段
４８加速度演算手段
５０データ入力手段
Ｂ基板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate transport apparatus configured to transport a substrate such as a semiconductor wafer or a glass substrate for liquid crystal between a plurality of processing units in a substrate processing apparatus such as a semiconductor manufacturing apparatus or a liquid crystal display substrate manufacturing apparatus. It is.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a manufacturing process of precision electronic substrates such as liquid crystal display substrates and semiconductor wafers, for example, a plurality of processing units such as a cleaning processing unit and a heat treatment unit are arranged, and the substrate is transferred between the processing units by a substrate transfer device. However, the substrate is subjected to predetermined processing by being taken in and out of each processing unit.
[0003]
As the above-described substrate transfer apparatus, for example, a movable hand member is mounted on a transfer unit that can move over each processing unit, and the substrate is held and transferred by this hand member. The hand member is generally formed in a U-shape having a pair of support pieces parallel to each other. If the glass member is a rectangular glass substrate for liquid crystal, the support piece supports the both edges of the substrate with the support pieces. It is designed to hold horizontally.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the apparatus that supports and conveys both ends of the substrate by the hand member as described above, the substrate tends to bend due to acceleration (acceleration / deceleration) at the time of raising and lowering the transfer unit. It causes the substrate quality to deteriorate, for example, the substrate is damaged or the substrate itself becomes brittle due to the accumulation of internal stress. In recent years, the size of a substrate has been increased in order to improve processing efficiency. In particular, in a substrate for a liquid crystal, as the thickness is reduced and the size is increased, bending of the substrate cannot be ignored.
[0005]
For this reason, the problem is how to set the acceleration during movement of the transport unit from the relationship between the substrate quality and the processing efficiency. However, in general, only the ascending operation of the transport unit sacrifices the processing efficiency and the acceleration of the transport unit. Is set sufficiently low so that the substrate quality can be reliably ensured.
[0006]
However, in a substrate processing apparatus having a large number of processing units in the vertical direction, it is necessary to frequently transfer the substrate in the vertical direction. Therefore, if the substrate is transferred by operating the transfer unit as described above, the substrate processing efficiency There is room for improvement in this respect.
[0007]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a substrate transfer apparatus capable of improving the processing efficiency while appropriately ensuring the quality of the substrate.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The substrate transfer apparatus according to the present invention includes a substrate supporting hand member that can move over a plurality of processing units, and supports a pair of support pieces provided on the hand member to support both edge portions of the substrate. In the substrate transfer apparatus to be transferred, the substrate transfer apparatus includes a drive unit that moves the hand member across the processing units, and a control unit that controls the drive unit to cause the hand member to move up and down. The maximum bending stress value, which is a bending stress value when each substrate is destroyed by its bending, is stored in advance for a plurality of types of substrates, and based on the maximum bending stress value of the substrate to be transferred among these stress values seeking a predetermined allowable bending stress value, at least one of the operations of the rising operation or falling operation of the hand member, constituting the upper Kimoto ml bending stress value to move the hand member in the acceleration causing the substrate It is made of is.
In this substrate transfer apparatus, the maximum bending stress value is obtained, for example, from the following equation (claim 2).
σ _a = (M ₀ + M ₁ ) / Z = M / Z
here,
σ _a : Maximum bending stress value
M ₀ : The bending moment of the substrate due to the load when the substrate supported on the hand member is applied with a load to bend and break the substrate.
M ₁ : Bending moment due to the weight of the substrate required theoretically
M : Composite moment
Z : Section modulus of substrate
The allowable bending stress value is a value obtained by multiplying the maximum bending stress value by a coefficient corresponding to the material of the substrate.
Further, the acceleration is obtained from the following equation (claim 4).
α = (W / W ₀ −1) G
here,
α : Acceleration
W : Load acting on the substrate: W = 4 l _y t ² σ _b / 3 l _x
l _y : Side dimension of substrate
t : Board thickness
l _x : Board support interval
σ _b : Allowable bending stress value
W ₀ : Weight of the substrate
G : Gravity acceleration [0009]
According to this apparatus, since the hand member is moved in the vertical direction with a high acceleration within a range in which there is no possibility of affecting the quality of the substrate, the substrate quality can be quickly maintained while appropriately maintaining the substrate quality in the vertical conveyance of the substrate. Can be carried out. In the description of the claims, “acceleration” includes so-called deceleration (acceleration in the negative direction).
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0011]
1 and 2 schematically show a substrate processing apparatus to which an example of a substrate transfer apparatus according to the present invention is applied. FIG. 1 is a front view and FIG. 2 is a plan view. A substrate processing apparatus 10 shown in FIG. 1 is a device that performs a predetermined process on a square glass substrate (hereinafter abbreviated as a substrate), and includes a substrate loading / unloading unit 12 and a process for performing a series of processes on the substrate. A unit unit 20 and a substrate transfer unit 22 for transferring a substrate between the carry-in / out unit 12 and the processing unit unit 20 are provided.
[0012]
The loading / unloading unit 12 is provided with a cassette mounting table 16, and two

cassettes

14 a and 14 b storing a large number of substrates B are installed on the cassette mounting table 16, and the

cassettes

14 a and 14 b and the substrate transfer unit An indexer robot 18 for transporting the substrate B between 22 predetermined substrate delivery positions is provided, and this is disposed to face the cassette mounting table 16.
[0013]
Although not shown in detail, the indexer robot 18 includes a main body movably mounted on a rail 17 extending in one axis direction (Y-axis direction) and a substrate holding head mounted on the upper portion of the main body. I have. The head can move in the X-axis direction (a direction orthogonal to the uniaxial direction on the horizontal plane) and the Z-axis direction (vertical direction) relative to the main body, and can rotate around the R-axis (around the vertical axis). It is possible.
[0014]
In the processing unit 20, a plurality of processing units for performing predetermined processing on the substrate B are arranged in two upper and lower stages in the present embodiment.
[0015]
Specifically, a spin scrubber SS for cleaning the substrate B and a spin coater SC for applying a photoresist solution to the cleaned substrate B are arranged in the lower stage of the processing unit 20, while cleaning with the spin scrubber SS. A hot plate HP1 for dehydrating and baking the substrate B, a hot plate HP2 for pre-baking the substrate B coated with a photoresist solution, and cool plates CP1 and CP2 for cooling the substrate B heated by the hot plates HP1 and HP2. Are arranged in the upper stage of the processing unit 20.
[0016]
A substrate transport unit 24 is provided in the substrate transport unit 22 so as to be movable across the processing units of the processing unit unit 20.
[0017]
That is, the substrate transport unit 22 includes a fixed rail 26 extending in the X-axis direction, and a transport unit support member 28 (hereinafter referred to as “moving unit support member 28”) that moves along the fixed rail 26 by driving an X-axis moving motor 23 (shown in FIG. The abbreviation support member 28 is provided, and the transport unit 24 is attached to the support member 28 via a vertical articulated arm 29 that is operated by driving a Z-axis movement motor 25 (shown in FIG. 4). Is supported so as to be movable. Then, the arm 29 is operated while the support member 28 is moved in the X-axis direction, so that the transport unit 24 is moved in the X-axis direction and the Z-axis direction. The substrate can be moved to a position where the substrate can be delivered.
[0018]
Although not shown in detail, the arm 29 includes a first link 29a attached to the upper ends of a pair of fixed frames 28a constituting the support member 28 so as to be rotatable about the X axis, and the first link 29a. The second link 29b is rotatably connected to the tip, and the transport unit 24 is supported in a horizontal state so as to be movable between the tips of the second links 29b. The first link 29a and the second link 29b are rotated in conjunction with the driving of the Z-axis movement motor 25 so that the transport unit 24 is moved in the Z-axis direction while being held horizontally. Yes.
[0019]
FIG. 3 shows the structure of the transport unit 24.
[0020]
As shown in this figure, the transport unit 24 has a box-shaped unit main body 30 that opens toward the processing unit section 20, and the substrate main body 30 supports the substrate B in a series of operations of transporting and delivering the substrate B. The hand member 34 is provided.
[0021]
The hand member 34 is a U-shaped member having a pair of

support pieces

35a and 35b that are parallel to each other and that correspond to the substrate B. The surface of each

support piece

35a and 35b has a predetermined distance in the longitudinal direction. A plurality of protrusions 36 are provided. When the substrate B is transported, the substrate B is supported in a state where both edge portions of the substrate B are received by the projections 36 of the

support pieces

35a and 35b, as indicated by a one-dot chain line in FIG. In the embodiment of the present application, as shown in the figure, the substrate B is rectangular, and the long side edge is supported by the

support pieces

35a and 35b.
[0022]
The hand member 34 is connected to the tip of an arm 38 mounted on the unit main body 30 so as to be rotatable in a horizontal plane.
[0023]
The arm 38 is composed of

links

39a and 39b, and is a horizontal joint-type arm that is operated by driving an arm operating motor 27 (shown in FIG. 4). A position indicated by a solid line) and a storage position inside the unit main body 30 are configured to be able to advance and retract in the Y-axis direction. When the substrate B is transferred between the processing units, the substrate B is stored in the unit body 30 by being retracted to the storage position while the hand member 34 supports the substrate B.
[0024]
Next, a control system for controlling the transport unit 24 will be described with reference to the block diagram of FIG.
[0025]
The substrate processing apparatus 10 is equipped with a controller 40 as shown in the figure, and the X-axis moving motor 23, the Z-axis moving motor 25, and the arm operating motor that operate the transport unit 24 in the substrate transport unit 22. 27 are all connected to the controller 40 and are controlled by the controller 40. More specifically, the controller 40 is provided with main control means 44 for overall control of the operation of the substrate processing apparatus 10 and drivers 42a to 42c controlled by the main control means 44, and the

motors

23, 25, 27 is connected to each of these drivers 42a to 42c. When the substrate processing apparatus 10 is in operation, the X-axis moving motor 23 causes the driver 42c to transfer the substrate B between the loading / unloading unit 12 and the processing unit unit 20 and between the processing units of the processing unit unit 20. Thus, the Z-axis movement motor 25 is controlled by the main control means 44 via the driver 42b, and the arm operating motor 27 is controlled by the main control means 44 via the driver 42a.
[0026]
The controller 40 is further provided with storage means 46 and acceleration calculation means 48, which are connected to the main control means 44.
[0027]
The main control means 44 reads the maximum bending stress value (σ _a ) due to the deflection of the substrate B stored in advance corresponding to the type of the substrate B according to the substrate B to be transported, and the quality of the substrate B during the transport The maximum bending stress value that does not affect the value, that is, the allowable bending stress value (σ _b ) is calculated, and the acceleration (α) when the transport unit 24 is raised is calculated based on the calculation result. .
[0028]
That is, the storage means 46 stores the maximum bending stress values (σ _a ) corresponding to a plurality of types of substrates B classified by the material and size (thickness, etc.) of the substrate B as _a table, which will be described later. The maximum bending stress value (σ _a ) stored in response to the input of data relating to the type of the substrate B by the data input means 50 is read by the acceleration calculation means 48.
[0029]
The maximum bending stress value (σ _a ) is obtained experimentally by determining the bending moment (M ₀ ) of the substrate B by the load when the substrate B supported on the hand member 34 is loaded and bent to break the substrate B. Based on this experimental value and the bending moment (M ₁ ) of the substrate B due to the theoretical weight (W ₀ ) of the substrate B, the following equation is obtained.
[0030]
[Expression 1]

The acceleration calculation means 48 calculates the acceleration (α) during the ascending operation of the transport unit 24 from the maximum bending stress value (σ _a ) read out as described above. Specifically, the acceleration calculation means 48 performs the acceleration as follows. (Α) is calculated.
[0031]
First, an allowable bending stress value (σ _b ) is calculated from the read maximum bending stress value (σ _a ) based on the following equation.
[0032]
[Expression 2]
σ _b = kσ _a
k: Coefficient Here, the coefficient k is a value that varies depending on the material of the substrate B and the like. In this embodiment in which the object to be conveyed is a glass substrate, the tensile stress of the substrate B is about 1/10 of the compressive stress, and the bending Since it was experimentally confirmed that the breakage of the substrate B due to the tensile stress of the substrate B, the coefficient k = 1/10 and the value of 1/10 of the maximum bending stress value (σ _a ) is allowed bending The stress value (σ _b ) is used.
[0033]
When the allowable bending stress value (σ _b ) is obtained, a load (W) necessary to generate the allowable bending stress on the substrate B is calculated.
[0034]
Here, the bending moment of the substrate B when supporting both edge portions of the substrate B is:
[0035]
[Equation 3]
M = _Wl ^x 2/8
l _x ; support interval of substrate (shown in FIG. 3)
Therefore, the load (W) applied to the substrate B is obtained based on the following equation derived from the equation (3) and the equation (1).
[0036]
[Expression 4]
σ _b = M / Z = 3Wl _x ² / 4l _y t ²
Transform this,
W = 4 l _y t ² σ _b / 3 l _x ²
When the load (W) applied to the substrate B is obtained in this way, the acceleration (α) when the transport unit 24 is raised to apply the load (W) to the substrate B is calculated.
[0037]
Here, the load (W) during acceleration of the transport unit 24 is
[0038]
[Expression 4]
W = W ₀ + αR R; the mass of the substrate, and its own weight (W ₀ ) of the substrate B is
[0039]
[Equation 5]
Since W ₀ = RG G; gravitational acceleration, the acceleration (α) when the transport unit 24 is raised is determined based on the following formulas derived from the formulas 4 and 5.
[0040]
[Formula 6]
W = W ₀ + αW ₀ / G
This is transformed to α = (W / W ₀ −1) G
When the acceleration (α) is obtained in this way, data indicating the acceleration (α) is output from the acceleration calculation means 48 to the main control means 44, and the acceleration is related to the ascending operation of the transport unit 24 during the transport operation. The Z-axis movement motor 25 performs main control via the driver 42b so as to move the transport unit 24 at an acceleration (α) or a value lower than the acceleration (α) and close to the acceleration (α). The drive is controlled by means 44. The acceleration control of the Z-axis movement motor 25 differs depending on the type of the Z-axis movement motor 25. However, when the Z-axis movement motor 25 is a DC motor, the method of sequentially increasing the pulse duty or the method of increasing the drive voltage Further, when the Z-axis moving motor 25 is an AC motor, it is performed by a method of sequentially increasing the frequency.
[0041]
The obtained acceleration (α) is stored in the storage means 46, and is updated and stored when a new acceleration (α) is obtained by changing the substrate to be processed. .
[0042]
The controller 40 is further provided with data input means 50 such as a keyboard, and the data input means 50 is connected to the main control means 44.
[0043]
The data input means 50 inputs data necessary for control of the substrate processing apparatus 10 to the controller 40 or corrects the data. The substrate B for setting the acceleration (α) when the processing substrate is switched. Input of data relating to the type of data, data input to the storage means 46, correction of stored data, and the like are performed by the operator via the data input means 50.
[0044]
In the substrate processing apparatus 10 configured as described above, when the

cassettes

14a and 14b are set on the cassette mounting table 16 and the processing operation is started, one substrate B is transferred from the

cassettes

14a and 14b by the indexer robot 18. It is taken out one by one and transferred to the transport unit 24 of the substrate transport unit 22.
[0045]
When the substrate B is received, the hand member 34 is held at the delivery position in front of the unit main body 30. In this state, the substrate B is stretched over the

support pieces

35a and 35b of the hand member 34 by the indexer robot 18. Placed. When the substrate B is placed, the hand member 34 is retracted into the unit main body 30, whereby the substrate B is accommodated in the unit main body 30.
[0046]
When the delivery of the substrate B is completed in this way, the transport unit 24 is moved in the X-axis and Z-axis directions and disposed at a position facing a predetermined processing unit of the processing unit unit 20, and the hand member 34 is moved to the unit main body 30. The substrate B is thereby inserted into the processing section. Then, the transport unit 24 is slightly lowered, and then the hand member 34 is retracted into the unit main body 30 so that the substrate B is placed at a predetermined substrate placement location in the processing unit, and the substrate B is delivered to the processing unit. Is completed.
[0047]
Thereafter, while the substrate B is similarly transported by the transport unit 24 between the processing units, the processing in each processing unit is performed on the substrate B. The substrate B is delivered to the indexer robot 18. Then, when the substrate B is stored in the

cassettes

14a and 14b, the processing of the substrate B by the substrate processing apparatus 10 is completed.
[0048]
In such a series of processing operations of the substrate B, according to the substrate processing apparatus 10 of the above embodiment, the acceleration in the ascending operation of the transport unit 24 is the bending stress of the substrate B caused by the bending of the substrate B. Since the acceleration is set to be (σ _b ), the substrate B can be transported upward at the highest acceleration within a range that does not impair the quality of the substrate B.
[0049]
Therefore, compared with the conventional device of this type, where the substrate is transported by setting the acceleration when the transport unit ascends to a sufficiently low level while ignoring the transport efficiency, the transport efficiency can be further improved. The processing efficiency of the substrate B can be improved. In addition, the substrate quality can be reliably ensured as in the conventional apparatus.
[0050]
In addition, in the substrate processing apparatus 10 of the above-described embodiment, the maximum bending stress value (σ _a ) corresponding to the type of the substrate B is stored in the storage unit 46 in advance, and data regarding the type of the substrate B is input by the data input unit 50. Accordingly, the maximum bending stress value (σ _a ) corresponding to the substrate B is read out to the acceleration calculation means 48 so that the acceleration (α) is obtained. The substrate B can be transported at a high acceleration, that is, an acceleration that can achieve high transport efficiency and quality assurance. Therefore, even when the type of the substrate B is frequently changed in the substrate processing apparatus 10, high-efficiency processing is performed while appropriately ensuring the substrate quality regardless of the type of the substrate B. Can do.
[0051]
The substrate processing apparatus 10 of the above embodiment is an example of a substrate processing apparatus to which the substrate transfer apparatus of the present invention is applied, and the specific configuration of the substrate processing apparatus 10 and the substrate transfer apparatus is the gist of the present invention. As long as it does not deviate from the above, it can be appropriately changed.
[0052]
For example, in the substrate processing apparatus 10 of the above-described embodiment, the coefficient k = 1/10 in the formula 2 above, and the value of 1/10 of the maximum bending stress value (σ _a ) is the allowable bending stress value (σ _b ). However, since the coefficient k varies depending on the material and thickness of the substrate B, or the support interval (l _x ) of the substrate B, etc., the coefficient k is appropriately selected according to the type of the substrate B to be transported. do it. In this case, the data k may be inputted together with the value of the coefficient k when inputting data related to the type of the substrate B by the data input means 50. For example, there are many types of the substrate B to be processed, and the coefficient is different for each substrate B. When it is necessary to change k, the coefficient k may be stored in the storage means 46 in combination with the maximum bending stress value (σ _a ).
[0053]
In the above embodiment, the acceleration calculating means 48 calculates the acceleration (α) in response to the data input means 50 inputting data relating to the type of the substrate B. The acceleration (α) is obtained and stored as a table, and the acceleration (α) corresponding to the board B is inputted to the main control means 44 in accordance with the data input means 50 relating to the type of the board B. The controller 40 may be configured to read.
[0054]
Further, in the above-described embodiment, the acceleration (α) when the transport unit 24 is raised is obtained. However, since the substrate B tends to bend when the transport unit 24 is lowered and then stopped, the transport unit 24 Regarding the deceleration (negative acceleration) at the time of descending 24, the Z-axis moving motor 25 may be controlled by obtaining a deceleration that can be stopped quickly within a range that does not impair the quality of the substrate B. .
[0055]
【The invention's effect】
As described above, the substrate transport apparatus of the present invention is a substrate transport apparatus that supports and transports both edge portions of the substrate to be processed by a pair of support pieces provided on the hand member. Since at least one of the movements, the hand member is moved at the time of acceleration such that the allowable bending stress obtained based on the maximum bending stress value stored in advance for each type of substrate is generated in the substrate. The substrate can be conveyed in the vertical direction with a high acceleration within a range that does not impair the quality of the substrate. Therefore, compared to this type of conventional device that transports substrates with a sufficiently low acceleration when raising and lowering the transport unit at the expense of transport efficiency, the transport efficiency is improved while ensuring board quality appropriately. Thus, the substrate processing efficiency can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic front view showing a substrate processing apparatus to which an example of a substrate transfer apparatus according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a schematic plan view showing the substrate processing apparatus.
FIG. 3 is a schematic perspective view illustrating a configuration of a transport unit.
FIG. 4 is a block diagram showing a control system for controlling the operation of the transport unit.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Substrate processing apparatus 12 Loading / unloading part 18 Indexer robot 20 Processing unit part 22 Substrate conveyance part 23 X-axis movement motor 24 Conveyance unit 25 Z-axis movement motor 26 Fixed rail 27 Arm operation motor 28 Conveyance unit support member 29 Arm 34

Hand member

35a , 35b Support piece 40 Controllers 42a to 42c Driver 44 Main control means 46 Storage means 48 Acceleration calculation means 50 Data input means B Substrate

Claims

In a substrate transport apparatus that has a substrate supporting hand member movable across a plurality of processing units and supports and conveys both edge portions of the substrate with a pair of support pieces provided on the hand member.
Driving means for moving the hand member across the processing units;
Control means for controlling the drive means to cause the hand member to move up and down,
This control means stores in advance a maximum bending stress value that is a bending stress value of a plurality of types of substrates and is a bending stress value when each substrate is broken by its bending, and transports among these stress values. seeking a predetermined allowable bending stress value on the basis of the maximum bending stress value of the substrate of interest, at least one of the operations of the rising operation or falling operation of the hand member, the upper Kimoto ml bending stress value at acceleration to cause the substrate A substrate transfer apparatus configured to move a hand member.

The substrate transfer apparatus according to claim 1,
The substrate bending apparatus, wherein the maximum bending stress value is obtained from the following equation.
σ _a = (M ₀ + M ₁ ) / Z = M / Z
here,
σ _a : Maximum bending stress value M ₀ : Substrate bending moment M ₁ when a load is applied to the substrate supported on the hand member and the substrate is bent and broken M ₁ : Bending due to the substrate's own weight that is theoretically required Moment M: Composite moment Z: Section modulus of substrate

The substrate transfer apparatus according to claim 2,
The substrate conveying apparatus, wherein the allowable bending stress value is a value obtained by multiplying the maximum bending stress value by a coefficient corresponding to a material of the substrate.

In the board | substrate conveyance apparatus of Claim 3,
The substrate transport apparatus according to claim 1, wherein the acceleration is obtained from the following equation.
α = (W / W ₀ −1) G
here,
α: acceleration W: load acting on the substrate: W = 4 l _y t ² σ _b / 3 l _x
t: substrate thickness l _x : substrate support interval l _y : substrate side dimension (dimension in a direction orthogonal to the direction of l _x )
σ _b : allowable bending stress value W ₀ : substrate weight G: gravity acceleration