JP4330052B2

JP4330052B2 - 基板位置決め装置

Info

Publication number: JP4330052B2
Application number: JP33818399A
Authority: JP
Inventors: 篤利山田; 彰宍戸
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1999-11-29
Filing date: 1999-11-29
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2019-11-29
Also published as: JP2001157931A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体、カラーフィルタ等の製造において、セラミックスやガラス等からなる基板上に高精度パターンを形成するために、治具上に基板を位置決めする基板位置決め装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、カラーフィルタの透明電極層を形成する工程では、スパッタ法が量産化の点で有利であり、自動化ラインにおいては、治具に対して基板とマスクを所定位置に固定し、数１０個程度の治具をスパッタ装置内に搬送しスパッタを行っている。従来、基板を治具に位置決めする場合、ロボットにより基板を吸着保持し、基板の基準となる辺を画像処理等により検出し、ロボットにより基板を治具上のおおよその位置にセットし、次いで、ロボットの水平移動により最終的な位置決めを行うようにしているが、基板の基準となる辺を高精度で検出するための装置が必要となり、また、基準辺の検出誤差やロボットの移動精度による誤差が累積され、位置精度を低下させていた。そのため、最終位置に予め設置された位置決めピンまたはブロックに付き当てるようにして位置決めを行う方式もとられているが、基板に負荷を加えることになり、基板を破損させてしまうという問題を有している。
【０００３】
この問題を解決するための基板位置決め装置が特開平６−８８２０５号により提案されている。これを図７により説明する。
【０００４】
図（Ａ）において、製造ラインの搬送装置上の所定位置には治具１が配置され、治具１の主プレート２上に位置決めピン７ａ、７ｂが設けられ、この位置決めピン７ａ、７ｂにマスク８に設けられた穴８ｃを通すことによってマスク８が位置決めセットされている。副プレート５は、主プレート２との間にマスク８と基板９を挟持するための部材であり、開かれた状態で待機している。このとき、基板位置決め装置１１の作動ピン１２は、図示しない外部装置の昇降ロッド１３により押されており、図（Ｂ）に示すように、作動ピン１２は装着穴６内に収納されるとともに、位置決めヘッド１４が基板９の固定位置から離れて傾斜状態に保持される。この状態で、図示しないロボットの把持装置により、基板９がマスク８上に載置される。次に、図（Ｃ）に示すように、昇降ロッド１３を作動ピン１２より解除すると、スプリングの付勢力により、作動ピン１２は主プレート２の底面から突出し、位置決めヘッド１４は基板９を位置決めピン７ａに付き当てることにより、基板９は所定位置に位置決めされる。なお、基板９には、例えば、２つのカラーパターン１０ａ、１０ｂが形成されており、マスク８にはカラーパターン１０ａ、１０ｂに対向するように開口部８ａ、８ｂが形成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の基板位置決め装置においては、治具１ごとに基板位置決め装置１１を設ける必要があり、基板のサイズが変更されると治具のサイズも変更され、その都度、基板位置決め装置を設けなければならず、コストが増大するという問題を有している。また、基板位置決め装置は、位置決めピン７ａ方向に付き当てるようにしているため、位置決めピン７ｂ側に対応する基板の辺を高精度で検出する装置が必要になり、具体的には画像処理を伴う光学系により基板９の辺および位置決めピン７ｂを検出または基板９およびマスク８に予め設けたアライメントマークをもとに検出して相対距離を算出しなければならないという問題を有している。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するものであって、高精度な位置検出装置を必要とせず、基板へ過度な負荷をかけずに精度良く基板の位置決めを行うことができる基板位置決め装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そのために本発明の請求項１記載の基板位置決め装置は、治具１に設けられた位置決め部材７に基板９を突き当てることにより基板を治具上に位置決めする基板位置決め装置において、ロボットハンド１６ａに固定されたベースプレート２１と、該ベースプレートに回転自在に支持された回動プレート２６と、該回動プレートに対して水平方向に移動可能に装着された第１の移動プレート３２と、該第１の移動プレートを移動させる第１のエアシリンダ３０と、前記第１の移動プレート３２の移動方向に対して直角方向に移動可能に装着された第２の移動プレート３７と、該第２の移動プレートを移動させる第２のエアシリンダ３５とを備え、前記第１および第２のエアシリンダ３０、３５には、基板９が位置決め部材７に突き当たって負荷が作用すると、シリンダの押圧力を予め設定された圧力に調整する調整装置が備えられていることを特徴とし、
請求項２記載の発明は、請求項１において、前記回動プレート２６の外周端部に装着された回転規制部材２７と、ベースプレート２２に固定され、前記回転規制部材の穴２７ｂに出没可能に配設されるピストン２９ａを有する回動用エアシリンダ２９を備えたことを特徴とし、
請求項３記載の発明は、請求項１、２において、前記位置決め部材７は、位置決めピンであり、該位置決めピンにローラ４２を回動自在に設けたことを特徴とする。なお、上記構成に付加した番号は、本発明の理解を容易にするために図面と対比させるものであり、これにより本発明の構成が何ら限定されるものではない。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明が適用される成膜工程を示し、図（Ａ）、図（Ｃ）は側面図、図（Ｂ）は平面図である。図（Ａ）において、製造ラインの搬送台車１５上には、２組の治具１、１が縦置き状態で設置され、図（Ｂ）の位置において、治具１、１が水平状態に回動され、この状態でロボット１６のハンド１６ａの先端に装着された基板位置決め装置２０が基板９を保持し、基板９を治具１、１の位置決めピン（位置決め部材）７に付き当てるようにしてセットし、基板９を固定する。その後、治具１、１は再び縦置き状態にされて成膜装置１７内に搬送される。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の請求項１記載の基板位置決め装置は、治具１に設けられた位置決め部材７に基板９を突き当てることにより前記基板を前記治具上に位置決めするロボットハンド１６ａに取り付けられる基板位置決め装置において、前記ロボットハンドに一端を固定された上方のベースプレート２１と、前記上方のベースプレートに回転自在に支持された回動プレート２６と、前記回動プレートの下面に固定される水平移動用の第１のエアシリンダ３０と、前記第１のエアシリンダのピストン３０ａに連結部材３１を介して固定される第１の移動プレート３２と、前記第１に移動プレートの下面に固定され、前記第１のエアシリンダによる水平移動に対して直角方向の水平移動用の第２のエアシリンダ３５と、前記第２のエアシリンダのピストン３５ａに連結部材３６を介して固定される第２の移動プレート３７と、前記第２の移動プレートに配設され前記基板を吸着保持する吸着パッド４１と、前記ロボットハンドに一端を固定された下方のベースプレート２２と、前記回動プレートの外周端部に装着された回転規制部材２７と、前記下方のベースプレートに固定され、前記回転規制部材に設けた穴２７ｂに出没可能に配設されるピストン２９ａを有する回動用エアシリンダ２９と、を備え、前記第１および前記第２のエアシリンダの押圧による前記第１および前記第２の移動プレートの移動により、前記治具上の前記基板を移動させて前記位置決め部材に突き当て、前記基板が前記位置決め部材に突き当たることによる負荷の作用より、前記第１および前記第２のシリンダの押圧力を予め設定した圧力に調整する圧力調整装置を備えることを特徴とし、請求項２記載の発明は、請求項１において、前記位置決め部材は、位置決めピンであり、該位置決めピンにローラ４２を回動自在に設けたことを特徴とする。なお、上記構成に付加した番号は、本発明の理解を容易にするために図面と対比させるもので、これにより本発明が何ら限定されるものではない。
【００１０】
ロボットハンド１６ａには、ベースプレート２１、２２が固定され、上方のベースプレート２１には、リング状の取付部材２３が固定され、取付部材２３の中央部に支持部材２４がベアリング２５を介して回転自在に支持され、支持部材２４の下面に回動プレート２６が固定されている。図３に示すように、回動プレート２６のロボットアーム１６ａ側外周端部には、テーパー部２７ａを有する回転規制穴２７ｂが形成された回転規制部材２７が装着されている。下方のベースプレート２２には、回転規制穴２７ｂに対向するように回動用エアシリンダ２９が固定され、エアシリンダ２９のピストン２９ａの径は回転規制穴２７ｂの径より僅かに細く、また先端は円錐形状にされ、ピストン２９ａは回転規制穴２７ｂ内に出没可能に配設されている。これにより、ピストン２９ａが回転規制穴２７ｂに挿入されると回動プレート２６を所定位置まで回動させて停止させるが、ピストン２９ａの先端が回転規制穴２７ｂに僅かに入った位置で停止させると、回動プレート２６を２〜３°の範囲で回転可能にしている。
【００１１】
図４に示すように、回動プレート２６の下面には、水平移動用の第１のエアシリンダ３０が固定され、エアシリンダ３０のピストン３０ａに連結部材３１を介して第１の移動プレート３２が固定されている。図３に示すように、回動プレート２６の下面には、一対のレール３３が固定され、また、第１の移動プレート３２の上面には前記レール３３に嵌合されるレールガイド３４が固定されている。さらに、第１の移動プレート３２の下面には、水平移動用の第２のエアシリンダ３５が固定され、エアシリンダ３５のピストン３５ａに連結部材３６を介して第２の移動プレート３７が固定されている。図４に示すように、第１の移動プレート３２の下面には、一対のレールガイド３９が固定され、また、第２の移動プレート３７の上面には前記レールガイド３９に嵌合されるレール４０が固定されている。
【００１２】
前記第１および第２のエアシリンダ３０、３５並びにレール３３、４０は、それぞれ互いに直交する方向に配置され、これにより第１の移動プレート３２と第２の移動プレート３７は、第１および第２のエアシリンダ３０、３５により互いに直交する方向に水平移動される構造になっている。第２の移動プレート３７には基板９を吸着保持するための４つの吸着パッド４１が配設され、吸着パッド４１の接続口４１ａには真空吸引ホース（図示せず）が接続される。第１および第２のエアシリンダ３０、３５には、基板９が位置決めピン７（図１）に突き当たって負荷が作用すると、シリンダの押圧力を自動的に弱め、予め設定された圧力に調整する調整装置が備えられている。
【００１３】
図６は、エアシリンダの調整装置５０を示すエア圧回路図である。なお、ここではエアシリンダ３０について説明するが、エアシリンダ３５についても同様である。エアシリンダ３０の内部は、ピストン３０ａにより圧力室５１、５２が区画形成されており、圧力室５１、５２は、それぞれ、速度調節器５３を介してソレノイド弁５５に選択的に接続され、ソレノイド弁５５は、圧力計付の圧力調整弁５６を介して制御用エアと排気ＥＸに選択的に接続されている。この構成によりエアシリンダ３０の左右の圧力室５１、５２は、圧力調整弁５６により予め設定された圧力となるように制御可能になっている。
【００１４】
上記構成からなる本発明の作用を、図２および図６をも参照して説明する。図１（Ｂ）において、基板位置決め装置２０が基板９を吸着パッド４１により保持すると、ロボットハンド１６ａは、基板９を図２（Ａ）に示すＰ１位置（この位置は予めロボットに教示した座標である）まで搬送する。このとき、ソレノイド弁５５を図６で右（Ｒ）方向に切り換えられ、エアシリンダ３０（および３５）は予め設定された圧力に制御されている。次に、ロボットハンド１６ａに設けた基板位置決め装置２０により位置決めピン７を越えるＰ２位置を目指して矢印Ｙ方向に基板９の移動を開始させる。基板９が位置決めピン７に突き当たって負荷が作用すると、第１および第２エアシリンダ３０、３５のピストンに反力（負荷）が作用するが、圧力調整弁５６によって第１および第２エアシリンダ３０、３５は圧力制御されており、過大な負荷を加えることなく、所定のＰ３位置にセットされることになる。このとき、回動用エアシリンダ２９を動作させ、ピストン２９ａを回転規制穴２７ｂに挿入させることにより基板９を回動させ、基板９と位置決めピン７との間の隙間Ｋ（回転誤差）をなくし、基板９の正確な位置決めを行うことができる。なお、基板９は吸着パッド４１の吸着が解除されることにより解放される。
以上
【００１５】
図５は、本発明の変形例を示す断面図である。本例においては、位置決めピン７にベアリングで回転するローラ４２を設けている。これにより、基板が位置決めピン７に突き当たる際に生じる剪断抵抗をころがり抵抗に変えることができ、基板に作用する負荷をさらに軽減させることができる。
【００１６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態においては、基板９を位置決めピン７に突き当てるようにしているが、ブロック等の位置決め部材であってもよい。
【００１７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明によれば、高精度な位置検出装置を必要とせず、基板へ過度な負荷をかけずに精度良く基板の位置決めを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される成膜工程を示し、図（Ａ）、図（Ｃ）は側面図、図（Ｂ）は平面図である。
【図２】本発明の作用を説明するための図である。
【図３】本発明における基板位置決め装置の１実施形態を示す縦方向断面図である。
【図４】図３のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【図５】本発明の変形例を示す断面図である。
【図６】本発明に係わるエアシリンダの調整装置を示すエア圧回路図である。
【図７】従来の基板位置決め装置の例を示し、図（Ａ）は全体斜視図、図（Ｂ）および図（Ｃ）は作用を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１…治具
７…位置決め部材
９…基板
１６ａ…ロボットハンド
２１…ベースプレート
２６…回動プレート
２７…回転規制部材
２９…回動用エアシリンダ
３０…第１のエアシリンダ
３２…第１の移動プレート
３５…第２のエアシリンダ
３７…第２の移動プレート
４２…ローラ
５０…調整装置

Claims

治具に設けられた位置決め部材に基板を突き当てることにより前記基板を前記治具上に位置決めするロボットハンドに取り付けられる基板位置決め装置において、
前記ロボットハンドに一端を固定された上方のベースプレートと、
前記上方のベースプレートに回転自在に支持された回動プレートと、
前記回動プレートの下面に固定される水平移動用の第１のエアシリンダと、
前記第１のエアシリンダのピストンに連結部材を介して固定される第１の移動プレートと、
前記第１に移動プレートの下面に固定され、前記第１のエアシリンダによる水平移動に対して直角方向の水平移動用の第２のエアシリンダと、
前記第２のエアシリンダのピストンに連結部材を介して固定される第２の移動プレートと、
前記第２の移動プレートに配設され前記基板を吸着保持する吸着パッドと、
前記ロボットハンドに一端を固定された下方のベースプレートと、
前記回動プレートの外周端部に装着された回転規制部材と、
前記下方のベースプレートに固定され、前記回転規制部材に設けた穴に出没可能に配設されるピストンを有する回動用エアシリンダと、
を備え、
前記第１および前記第２のエアシリンダの押圧による前記第１および前記第２の移動プレートの移動により、前記治具上の前記基板を移動させて前記位置決め部材に突き当て、
前記基板が前記位置決め部材に突き当たることによる負荷の作用より、前記第１および前記第２のシリンダの押圧力を予め設定した圧力に調整する圧力調整装置を備えることを特徴とする基板位置決め装置。
前記位置決め部材は、位置決めピンであり、該位置決めピンにローラを回動自在に設けたことを特徴とする請求項１に記載の基板位置決め装置。