JP4283242B2 - ウオーキングビーム式搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体基板、ガラス基板などの薄板状の基板を搬送するためのウオーキングビーム式搬送装置に関するものである。

半導体基板、ガラス基板などの薄板状の基板に所定の処理を施すために、長手方向の相対移動と上下方向の相対移動とが交互に行われる長手状の第１ビームおよび第２ビームを備えて、その第１ビームと第２ビームとの間の受け渡しによって被搬送物を搬送するためのウオーキングビーム式搬送装置が知られている。たとえば、基板を熱処理する熱処理炉内でウオーキングビームを用いて搬送するためのウオーキングビーム式搬送装置を備えた熱処理装置がそれである。

しかしながら、上記ウオーキングビーム式搬送装置によれば、第１ビームと第２ビームとに交互に支持されつつ搬送される途中において、熱衝撃、振動等の何らかの原因で基板に割れが発生して複数個に分割される場合がある。このように基板が複数個に割れると、上記第１ビームおよび第２ビームにより支持できなくなって脱落し、続いて逐次搬送される基板がそれに衝突して堆積するので、不良品を発生させるという問題があった。

これに対し、基板を専ら支持する複数の支持ピンの他に、その複数の支持ピンよりも低い複数のサブ支持ピンをビーム上に設け、基板が割れるとそのサブ支持ピンによっても支持するようにしたウオーキングビーム式搬送装置が提案されている。たとえば、特許文献１に記載された基板搬送用ウオーキングビームがそれである。これによれば、基板に割れが生じても、割れた基板を引き続き搬送することができるので、割れた基板に後から搬送された基板が衝突して堆積することが軽減される。
特開２００４−１８１２２号公報

ところで、上記従来のウオーキングビーム式搬送装置によれば、基板の裏面に対して互いに隣接する第１ビームによる支持面積と第２ビームによる支持面積とが相互に異なるものであるため、分割された基板が特に第１ピームから第２ビームへの受け渡しに際して脱落することがあり、未だ十分な効果が得られがたいものであった。

本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、被搬送物に割れが発生してもビームから脱落し難く、そのまま搬送可能なウオーキングビーム式搬送装置を提供することにある。

本発明者等は、以上の事情を背景として種々の検討を重ねた結果、被搬送物の底面に対して互いに隣接する第１ビームによる支持範囲と第２ビームによる支持範囲とを重複させると、割れなどによって複数に分割された被搬送物であっても、そのまま好適に搬送されるという事実を見出した。本発明はそのような知見に基づいて為されたものである。

すなわち、前記目的を達成するための請求項１に係る発明の要旨とするところは、(a) 搬送方向の相対移動と上下方向の相対移動とが交互に行われる互いに平行な長手状の第１ビームおよび第２ビームと、その第１ビームおよび第２ビームからそれぞれ水平方向へ互いに平行に突設されて被搬送物の底面を交互に支持する複数本の長手状の水平支持部材とを備え、前記第１ビームに設けられた長手状の水平支持部材の先端部と前記第２ビームに設けられた長手状の水平支持部材の先端部とは、前記搬送方向に交差する方向の寸法がその搬送方向において互いに重複し、前記第１ビームと第２ビームとの間の受け渡しによってその被搬送物を輻射加熱するための加熱体を有するトンネル状の加熱炉内を通して搬送するための加熱炉のウオーキングビーム式搬送装置であって、(b)前記第１ビームに設けられた長手状の水平支持部材は、その第１ビームに対して直角よりも小さい所定角度で交差するように傾斜させられ、前記第２ビームに設けられた長手状の水平支持部材は、その第２ビームに対して直角よりも小さい所定角度で交差するように傾斜させられていることを特徴とする。

請求項１に係る発明のウオーキングビーム式搬送装置によれば、第１ビームおよび第２ビームにそれぞれ設けられ、搬送方向に対して交差する水平な方向において互いに平行な、前記被搬送物の底面を支持するための複数本の長手状の水平支持部材を含み、上記第１ビームに設けられた長手状の水平支持部材の先端部と上記第２ビームに設けられた長手状の水平支持部材の先端部とが上記搬送方向において互いに重複していることから、被搬送物の底面に対して互いに隣接する第１ビームによる支持範囲と第２ビームによる支持範囲とが搬送方向において互いに重複するので、割れなどによって複数に分割された被搬送物であっても好適にそのまま搬送される。したがって、被搬送物に割れが発生して複数に分割されても、後続の被搬送物がそれに衝突して堆積されることがなく、不良率が低下するとともに、被搬送物の処理設備の可動率が高められる。

また、前記ウオーキングビーム式搬送装置によれば、前記被搬送物を輻射加熱するための加熱体を有するトンネル状の加熱炉内を通してその被搬送物を搬送することから、その加熱炉内において被搬送物に割れが発生して複数に分割されても、後続の被搬送物がそれに衝突して堆積されることがなく、不良率が低下するとともに、被搬送物に熱処理を施すための設備である加熱炉の可動率が高められる。

ここで、好適には、前記被搬送物は、太陽電池セル、太陽電池用半導体ウエハ、ＬＣＤ或いはＰＤＰ用のガラス基板などの薄板状の基板である。

また、好適には、前記水平支持部材は、前記被搬送物の搬送方向の寸法の２分の１よりも短い間隔で配設されたものである。このようにすれば、搬送方向において、第１ビームによる支持状態および第２ビームによる支持状態のそれぞれにおいて複数本の水平支持部材によって支持されるので、比較的脆く割れやすい基板であっても好適に搬送が可能となる。たとえ被搬送物に割れが発生しても好適に搬送される。

また、好適には、前記水平支持部材は、断面円形、断面矩形の中実或いは中空の長手状の棒材であり、好適には、多孔質セラミックスなどの被搬送物よりも熱伝導率が低い材質から構成される。これにより、被搬送物内の温度分布がより均一となる。

また、好適には、前記水平支持部材は、搬送方向に対して必ずしも直交してなくてもよいし、必ずしも棒状でなく先端に向かうほど小径となるものであってもよい。

また、好適には、前記水平支持部材は、好適には、上方へ突き出す複数の小突起を備え、その小突起を介して前記被搬送物を支持するものである。これにより、被搬送物内の温度分布が一層均一となる。

また、好適には、前記第１ビームおよび／または第２ビームは、その第１ビームおよび第２ビームから垂直方向に突設された垂直支持軸を介して前記水平支持部材を支持するものである。このようにすれば、熱処理のための炉壁を通して垂直支持軸が水平支持部材を支持するので、被搬送物内の温度分布が一層均一となる。

前記第１ビームおよび第２ビームは、一方が固定され且つ他方が搬送方向および上下方向において相対移動可能に設けられたものでもよいが、両方が搬送方向および上下方向において相対移動可能に設けられたものでもよい。

以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において、発明の具体例を説明する目的の範囲で、図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明の一実施例の熱処理装置１０を示す要部断面図であり、図２は加熱炉１４の炉体をきり欠いてその中を示す要部平面図である。図１および図２において、熱処理装置１０は、フレーム（機枠）１２によって所定の高さ位置に固定されたトンネル状の加熱炉１４と、その加熱炉１４内を通して被搬送物である基板１６を加熱炉１４の入口側から出口側へ順次搬送するためのウオーキングビーム式搬送装置１８とを備えている。基板１６は、たとえば大型液晶表示装置或いは大型プラズマ表示装置に用いられるガラス半導体基板であり、矩形たとえば１００ｃｍ×１２０ｃｍ程度の長方形である。基板１６は、たとえばその表面および裏面に印刷された電極材料ペーストなどの膜材料を熱処理により焼成し固着して電極層とするために上記熱処理装置１０において熱処理される。

上記加熱炉１４は、入口および出口において開口するトンネル状の炉壁から成る炉体２０と、その加熱炉１４内を一定の間隔の複数個の加熱室に区画するための隔壁２２と、その炉体２０内に設けられてたとえば３乃至４μｍ以上の波長の遠赤外線を放射する加熱パネル２６とを備え、上記ウオーキングビーム式搬送装置１８により各加熱室間で順次搬送される基板１６に対して所定のヒートカーブで熱処理を施す。上記隔壁２２は、上記各加熱室毎に基板１６内を均一な温度に保持しつつ加熱するためのものであり、基板１６および後述の梁状の可動ビーム３４を通過させる必要かつ十分な断面積の貫通穴２４を備えている。酸化性雰囲気での加熱の場合は、図示しない空気供給管および排気管により上記加熱室内の膜材料の燃焼排気が除去されて雰囲気が清浄に維持される。非酸化性雰囲気であれば、上記空気に換えて、窒素などの不活性ガスが用いられ、還元雰囲気であれば水素ガスが用いられる。

上記炉体２０および隔壁２２は、セラミック繊維がたとえばシリカゲルの含浸により固められて厚板のブロック状に成形されることにより断熱性に優れ且つ軽量なセラミックファイバーボードにより構成されており、そのセラミックファイバーボードの表面のうち少なくとも内壁面側にはシリカ系コーティングが施されたものである。このため、断熱性が得られるだけでなく、セラミックファイバーボードからの粉塵の発生が防止され、クリーン度が高められる。

前記ウオーキングビーム式搬送装置１８は、炉体２０内の各加熱室内において搬送方向Ａに平行且つ互いに平行にそれぞれ固定された比較的薄い梁状の複数本（本実施例では互いに平行かつ同じ長さの４本）の第１ビームである固定ビーム３０と、炉体２０の下側の炉壁を貫通する複数本の支柱３２によって支持された炉長以上の長手状の第２ビームすなわち複数本の可動ビーム３４と、その可動ビーム３４に、固定ビーム３０に対する炉長方向の相対移動と上下方向の相対移動とを交互に行わせるビーム駆動装置３６とを備えている。本実施例では、互いに平行かつ炉体２０よりも長い３本の可動ビーム３４が、４本の固定ビーム３０の間に配設されている。なお、可動ビーム３４は、その長手方向において複数本に分割されたものであっても、相互に同期して駆動されれば問題ない。

ビーム駆動装置３６は、一対の水平レール３７により搬送方向Ａに移動可能に設けられ、炉体２０の下側において炉長方向の複数箇所に配置された複数の移動テーブル３８と、その移動テーブル３８を往復駆動する共通の往復駆動装置４０と、複数個の上下カム４２を有して各移動テーブル３８上において回転可能に支持された共通のカム軸４４と、移動テーブル３８のうちの１つに配置されてそのカム軸４４を回転駆動する回転駆動装置４６と、移動テーブル３８に設けられた上下ガイド装置４８によって上下方向に案内され且つ上下カム４２によって上下駆動される上下板５０とを備え、その上下板５０に立設された支柱３２を介して可動ビーム３４に、固定ビーム３０に対する上昇運動、前進運動、下降運動、後退運動を順次且つ繰り返し行わせることにより、固定ビーム３０と可動ビーム３４との間の受け渡しを行って基板１６を加熱炉１４の出口へ向かって所定の搬送ストロークで順次搬送する。この搬送ストロークは、たとえば前記加熱室の配置ピッチに対応するものである。なお、図１の１点鎖線は、可動ビーム３４に固設された水平支持軸５２が下降させられた位置を示している。

上記固定ビーム３０および可動ビーム３４のそれぞれには、搬送方向Ａに対して直角に交差し且つ水平な方向において互いに平行な複数本の水平支持軸５２が一定の間隔で固定されている。この支持軸５２の配置間隔は、基板１６の搬送方向Ａの寸法Ｂに対して８分の１に設定されているので、固定ビーム３０による支持状態および可動ビーム３４による支持状態において８本および９本の水平支持軸５２によりそれぞれ支持されるようになっている。この支持軸５２の配置間隔は、上記寸法Ｂに対して２分の１以下に設定されれば一応の効果が得られる。また、この支持軸５２の配置ピッチは必ずしも一定でなくてもよい。上記水平支持軸５２は、たとえば断面円形、断面矩形の中実或いは中空の棒材であり、多孔質セラミックスなどの基板１６よりも熱伝導率が低い材質から構成される。

図１および図２に示すように、本実施例において、４本の固定ビーム３０のうち、内側に位置する一対の固定ビーム３０に固定された支持軸５２は、外側に位置する一対の固定ビーム３０に固定された支持軸５２よりも長手寸法が大きい。また、３本の可動ビーム３４のうちの内側に位置する１本の可動ビーム３４に固定された支持軸５２は、外側に位置する１対の可動ビーム３４に固定された支持軸５２よりも長手寸法が大きい。そして、上記固定ビーム３０に設けられた水平支持軸５２の先端部と可動ビーム３４に設けられた水平支持軸５２の先端部とが、前記搬送方向Ａに直角な方向において互いに重複するように、水平支持軸５２のの長さが設定されている。図２のｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５、ｄ６は、固定ビーム３０に設けられた水平支持軸５２の先端部と可動ビーム３４に設けられた水平支持軸５２の先端部との重複寸法をそれぞれ示している。それらの重複寸法ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５、ｄ６は可及的に大きくなるように、水平支持軸５２が固定ビーム３０および可動ビーム３４の一方から他方へ向かってその他方に到達する直前位置まで突き出している。それら支持軸５２は基板１６を支持するための支持部材として機能している。

以上のように構成されたウオーキングビーム式搬送装置１８では、基板１６が固定ビーム３０に設けられた水平支持軸５２によって支持された状態と、図３に示すように基板１６が可動ビーム３４に設けられた水平支持軸５２によって支持された状態とが交互に行われることにより、基板１６が搬送される。ここで、固定ビーム３０に設けられた水平支持軸５２の先端部と可動ビーム３４に設けられた水平支持軸５２の先端部とが重複されるように構成されていることから、所定の基板１６について、上記固定ビーム３０の複数本の水平支持軸５２によって支持される支持面積（水平支持軸５２との複数の接触点を包含する面積）と可動ビーム３４の複数本の水平支持軸５２によって支持される支持面積とが相互に重複しているので、搬送される過程基板１６が分割されて分離したとしても、全体としてそのままの状態で搬送される。

上述のように、本実施例の熱処理装置１０のウオーキングビーム式搬送装置によれば、固定ビーム（第１ビーム）３０および可動ビーム（第２ビーム）３４にそれぞれ設けられ、搬送方向Ａに対して直交する水平な方向において互いに平行な、基板（被搬送物）１６の底面を支持するための複数本の水平支持軸５２を含み、上記固定ビーム３０に設けられた水平支持軸５２の先端部と上記可動ビーム３４に設けられた水平支持軸５２の先端部とが上記搬送方向Ａにおいて互いに重複していることから、基板１６の底面に対して互いに隣接する固定ビーム３０による支持範囲と可動ビーム３４による支持範囲とが搬送方向において互いに重複するので、割れなどによって複数に分割された基板１６であっても好適にそのまま搬送される。したがって、基板１６に割れが発生して複数に分割されても、後続の基板１６がそれに衝突して堆積されることがなく、不良率が低下するとともに、基板１６の処理設備の可動率が高められる。

また、本実施例のウオーキングビーム式搬送装置１８によれば、基板１６を輻射加熱するための加熱パネル（加熱体）２６を有するトンネル状の加熱炉１４内を通してその基板１６を搬送することから、その加熱炉１４内において基板１６に割れが発生して複数に分割されても、後続の基板１６がそれに衝突して堆積されることがなく、不良率が低下するとともに、基板１６に熱処理を施すための設備である加熱炉１４の可動率が高められる。

また、本実施例では、水平支持軸５２は、基板１６の搬送方向の寸法の２分の１よりも短い間隔で配設されたものであることから、搬送方向Ａにおいて、固定ビーム３０による支持状態および可動ビーム３４による支持状態のそれぞれにおいて複数個の水平支持軸５２によって支持されるので、比較的脆く割れやすい基板１６であっても好適に搬送が可能となる。

また、本実施例では、水平支持軸５２は、断面円形、断面矩形の中実或いは中空の棒材であり、多孔質セラミックスなどの基板１６よりも熱伝導率が低い材質から構成されるので、基板１６の温度分布がより均一となる。

次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において前述の実施例と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

図４の実施例において、可動ビーム３４では、垂直支持軸５４が水平支持軸５２を介して可動ビーム３４に取付られている。すなわち、可動ビーム３４は、それらから垂直方向に突設された垂直支持軸５４を介して水平支持軸５２を支持している。垂直支持軸５４は水平支持軸５２と同様の材質から構成される。本実施例によれば、熱処理のための炉体（炉壁）２０を通して垂直支持軸５４が水平支持軸５２を支持するので、基板１６の温度分布がより均一となる。なお、上記垂直支持軸５４は、固定ビーム３０に設けられてもよい。

図５の実施例において、固定ビーム３０および可動ビーム３４に設けられた水平支持軸５２には、上方に突き出す複数の小突起５６が備えられている。この小突起５６は、可及的に小接触面積で基板１６を支持するためのものであり、水平支持軸５２と同様の材質で構成されている。本実施例では、水平支持軸５２は、上方へ突き出す複数の小突起５６を備え、その小突起５６を介して基板１６を支持するものであるので、基板１６内の温度分布が一層均一となる。

図６は、本発明の他の実施例のウオーキングビーム式搬送装置５８を示すための熱処理装置の水平断面図である。図６のウオーキングビーム式搬送装置５８では、固定ビーム６０および可動ビーム６４は前述の固定ビーム３０および可動ビーム３４と同様であるが、それら固定ビーム６０および可動ビーム６４に設けられた水平支持部材６６の形状が前述の水平支持軸５２と相違する。すなわち、本実施例において、可動ビーム６４に固定された水平支持部材６６は、断面矩形の板状であり、両端部からその可動ビーム６４へ向かうほど搬送方向Ａとは反対の方向へ向かうように、可動ビーム６４に対して左右対象であるが可動ビーム６４に対して直角よりも小さい角度で交差するように形成されており、３本の可動ビーム６４にそれぞれ設けられて搬送方向Ａに直角な方向において互いに重複する部分の水平支持部材６６は互いに平行とされている。また、４本の固定ビーム６０に固定された水平支持部材６６は、両端部からその固定ビーム６０へ向かうほど搬送方向Ａへ向かうように、固定ビーム６０に対して略左右対象であるが固定ビーム６０に対して直角よりも小さい角度で交差するように形成され、上記固定ビーム６０に固定された水平支持部材６６と平行とされている。なお、４本の固定ビーム６０のうちの外側に位置する一対の固定ビーム６０に固定された水平支持部材６６のうちその一対の固定ビーム６０から外側に突き出す部分には、その固定ビーム６０から内側へ突き出す部分に対して直線上に位置する分岐突起６６ｂが設けられている。本実施例によれば、前述の実施例の支持軸５２に比較して水平支持部材６６の長さが長くなるとともに上記分岐突起６６ｂが設けられていることから、基板１６に対する水平支持部材６６の支持長さが長くなるので、割れなどによって複数に分割された基板１６であっても一層好適にそのまま搬送される。

以上、本発明を図面を参照して詳細に説明したが、本発明は更に別の態様でも実施でき、その主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものである。

本発明の一実施例のウオーキングビーム式搬送装置を備えた熱処理装置を示す正面視断面図である。 図１の実施例のウオーキングビーム式搬送装置を示すための熱処理装置の水平断面図である。 図１の実施例のウオーキングビーム式搬送装置によって基板が支持された状態を説明する図である。 本発明の他の実施例のウオーキングビーム式搬送装置によって基板が支持された状態を説明する図であって、図３に対応する図である。 本発明の他の実施例のウオーキングビーム式搬送装置によって基板が支持された状態を説明する図であって、図３に対応する図である。 本発明の他の実施例のウオーキングビーム式搬送装置を示すための熱処理装置の水平断面図であって、図２に相当する図である。

符号の説明

１０：熱処理装置
１４：加熱炉
１６：基板（被搬送物）
１８、５８：ウオーキングビーム式搬送装置
３０：固定ビーム（第１ビーム）
３４：可動ビーム（第２ビーム）
５２：水平支持軸（水平支持部材）
６０：固定ビーム
６４：可動ビーム
６６：水平支持部材

Claims (1)

1. 搬送方向の相対移動と上下方向の相対移動とが交互に行われる互いに平行な長手状の第１ビームおよび第２ビームと、該第１ビームおよび第２ビームからそれぞれ水平方向へ互いに平行に突設されて被搬送物の底面を交互に支持する複数本の長手状の水平支持部材とを備え、前記第１ビームに設けられた長手状の水平支持部材の先端部と前記第２ビームに設けられた長手状の水平支持部材の先端部とは、前記搬送方向に交差する方向の寸法が該搬送方向において互いに重複し、前記第１ビームと第２ビームとの間の受け渡しによって該被搬送物を輻射加熱するための加熱体を有するトンネル状の加熱炉内を通して搬送するための加熱炉のウオーキングビーム式搬送装置であって、
   前記第１ビームに設けられた長手状の水平支持部材は、該第１ビームに対して直角よりも小さい所定角度で交差するように傾斜させられ、前記第２ビームに設けられた長手状の水平支持部材は、該第２ビームに対して直角よりも小さい所定角度で交差するように傾斜させられている
   ことを特徴とするウオーキングビーム式搬送装置。

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