JP4631433B2 - 基板搬送装置及び基板搬送方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体基板、液晶基板等の板状基板を搬送する基板搬送装置及び基板搬送方法に関する。

従来より、半導体等の製造工程において、基板に対して所定の処理を施す処理装置同士の間あるいは処理装置と基板収容容器との間で基板の受け渡しを行う基板搬送装置が用いられる。

こうした基板搬送装置としては、多関節アーム機構を備える装置が多く用いられる（例えば、特許文献１参照）。多関節アーム機構を備える装置は、高さの異なる箇所の間で容易に基板の移送が行えるなど、移送動作の柔軟性が高いという利点を有する。

近年、基板の大型化が進んでおり、多関節アーム機構を備える装置においては、アームの可動範囲が増大して装置の大型化や設備コストの増大を招いたり、アーム重量の増大に伴って動作速度の低下を招いたりするなどの懸念が生じている。そこで、簡素な構成のアーム機構とコンベアとを組み合わせた基板搬送装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。こうした基板搬送装置では、アームの可動範囲を狭くでき、装置の大型化を抑制することができる。
特開２００２−２１０６８４号公報 特開２００２−２１０８４号公報（図１、図２）

アーム機構とコンベアとを組み合わせた基板搬送装置では、コンベアの近くにアーム機構が配置されることから、コンベアを用いた基板搬送の際に、基板がアーム機構に衝突し、基板の破損や搬送不良をまねくおそれがある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、装置構成の簡素化を図るとともに、基板の確実な搬送が可能であり、大型基板に好ましく適用される基板搬送装置及び基板搬送方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供している。
本発明の基板搬送装置は、第１装置と第２装置との間で基板を搬送する装置であって、前記第１装置と前記第２装置との間の中間位置に配されるコンベアと、前記中間位置と前記第２装置との間で前記基板の移送を行うアーム機構とを備え、前記アーム機構は、前記基板を支持する棒状部材と、前記棒状部材の一端が固定された基部と、前記基部に設けられ前記コンベアによる前記基板の搬送を補助する搬送補助部とを有することを特徴とする。

この基板搬送装置では、コンベアを介して第１装置と中間位置との間で基板の搬送が行われ、また、アーム機構を介して中間位置と第２装置との間で基板の移送が行われる。つまり、アーム機構は、中間位置と第２装置との間でのみ基板の移送を行えばよい。その結果、この基板搬送装置では、第１装置と第２装置との間の基板搬送に際し、アーム機構の旋回動作や昇降動作が省略または簡略化される。
またこの基板搬送装置では、第１装置と中間位置との間の基板搬送時において、アーム機構の一部（搬送補助部）をコンベアの搬送補助として利用することで、基板が確実に支持されかつ基板とアーム機構との干渉が回避される。

上記の基板搬送装置において、前記搬送補助部は、前記棒状部材の上面並びに前記基部の上面よりも高い位置で前記基板を移動自在に支持する構成であるのが好ましい。
この場合、例えば、前記搬送補助部は、前記基部の上部に突出して配設された回転自在なローラを含む構成とすることができる。
この構成によれば、アーム機構の基部に設けられたローラに支持されることで、第１装置と中間位置との間で基板の搬送が良好に行われる。

また、上記の基板搬送装置において、前記コンベア及び前記搬送補助部の少なくとも一方は、空気浮上により前記基板の搬送を行う構成とすることができる。
空気による浮上搬送は、安価な空気を利用できるとともに、基板に傷や汚れをつけるおそれが少ないという利点を有する。

本発明の基板搬送方法は、第１装置と第２装置との間で基板を搬送する方法であって、前記第１装置と前記第２装置との間の中間位置に配されるコンベアを介して、前記第１装置と前記中間位置との間で前記基板を搬送する第１工程と、アーム機構を介して前記中間位置と前記第２装置との間で前記基板の移送を行う第２工程とを有し、前記第１工程では、前記アーム機構の一部を利用して前記コンベアによる前記基板の搬送を補助することを特徴とする。

この基板搬送方法では、アーム機構は中間位置と第２装置との間でのみ基板の移送を行えばよく、第１装置と第２装置との間の基板搬送に際し、アーム機構の旋回動作や昇降動作が省略または簡略化される。
またこの基板搬送方法では、第１装置と中間位置との間の基板搬送時において、アーム機構の一部を利用してコンベアの搬送を補助することから、基板が確実に支持される。

上記の基板搬送方法において、前記アーム機構は、前記基板を支持する棒状部材と、前記棒状部材の一端が固定された基部と、前記基部に設けられ前記コンベアによる前記基板の搬送を補助する搬送補助部とを有する構成とすることができる。

例えば、前記搬送補助部は、前記棒状部材の上面並びに前記基部の上面よりも高い位置で前記基板を移動自在に支持するとよい。
この場合、前記搬送補助部は、前記基部の上部に突出して配設された回転自在なローラを含む構成とすることができる。
これによれば、アーム機構の基部に設けられたローラに支持されることで、第１装置と中間位置との間で基板の搬送が良好に行われる。

また、上記の基板搬送方法において、前記コンベア及び前記搬送補助部の少なくとも一方は、空気浮上により前記基板の搬送を行う構成とすることができる。
空気による浮上搬送は、安価な空気を利用できるとともに、基板に傷や汚れをつけるおそれが少ないという利点を有する。

本発明の基板搬送装置及び基板搬送方法によれば、アーム機構とコンベアとの組み合わせにより、アーム機構の旋回動作や昇降動作が省略または簡略化され、その結果、装置構成の簡素化を図ることができる。また、アーム機構の一部をコンベアの搬送補助として利用することで、基板搬送を確実に行うことができる。

以下、本発明に係る基板搬送装置の実施の形態例について、図面を参照して説明する。
図１、図２、及び図３は、本実施形態の基板搬送装置１の構成を示す斜視図である。
図１〜図３に示すように、本実施形態の基板搬送装置１は、基板移送用のアーム機構２０と、基板搬送用のコンベア４０とを主体に構成されている。

アーム機構２０は、図１に示すように、ダブルアーム型であり、上段アーム２１と、下段アーム２２と、上段アーム２１を水平方向（Ｘ方向）に往復動させる上段駆動部２３（図２参照）と、下段アーム２２を水平方向（Ｘ方向）に往復動させる下段駆動部２４（図３参照）と、上段アーム２１及び下段アーム２２を昇降させるアーム昇降機構２５とを有している。

上段アーム２１は、一端が基部３０に固定されかつ互いに間隔をあけて並べて配置された複数の棒状部材からなる。すなわち、各上段アーム２１は、基部３０に固定された端部を基点としてＸ方向に延在している。上段アーム２１の基部３０は、ブラケット３１を介して移動ガイド３２にＸ方向に摺動自在に支持されている。基部３０が移動ガイド３２に沿って移動することにより、上段アーム２１がその延在方向（Ｘ方向）に移動するようになっている。

また、上段アーム２１の基部３０には、コンベア４０の搬送補助部としての複数のローラ３５が取り付けられている。すなわち、複数のローラ３５は、基部３０の上面３０ａから突出した状態で回転自在に配設されている。複数のローラ３５の上面（基板支持面）は、基部３０の上面３０ａ及び上段アーム２１の上面（基板支持面）２１ａよりも高い位置である。さらに、複数のローラ３５は、基部３０の上面３０ａにおいて２次元配列されている。すなわち、複数のローラ３５は、水平面内で上段アーム２１の延在方向（Ｘ方向）及びその直交方向（Ｙ方向）に互いに所定間隔をあけて並べて配置されている。複数のローラ３５の配置間隔は、搬送対象の基板の撓みなどの材料特性に応じて定められる。なお、複数のローラ３５は、駆動されてもよく、駆動されなくても（フリー）よい。

下段アーム２２も同様に、一端が基部３８（図６参照）に固定されかつ互いに間隔をあけて並べて配置された複数の棒状部材からなる。下段アーム２２の基部３８も同様に、不図示の移動ガイドにＸ方向に摺動自在に支持されている。

コンベア４０は、図１に示すように、複数の搬送ローラ４１と、複数の搬送ローラ４１を回転自在に支持する支持ユニット４２と、複数の搬送ローラ４１を駆動する不図示の駆動部と、支持ユニット４２を昇降させるローラ昇降機構４３とを有している。

複数の搬送ローラ４１は、アーム機構２０における上段アーム２１（下段アーム２２）同士の間及びその外側に並べて配置されている。すなわち、支持ユニット４２は、Ｙ方向に関して、上段アーム２１（下段アーム２２）と交互に並べて配される複数のローラブラケット４５を含み、各ローラブラケット４５は上段アーム２１（下段アーム２２）と同方向（Ｘ方向）に延在して設けられている。そして、各ローラブラケット４５に、複数の搬送ローラ４１がＸ方向に並べて配置されている。

ローラ昇降機構４３は、支持ユニット４２を昇降させて、複数の搬送ローラ４１の配設高さ（基板支持高さ）を変化させるものである。具体的には、ローラ昇降機構４３は、上段アーム２１が基準高さ位置にあるときに、上段アーム２１の上面２１ａよりも高い位置と低い位置との間で複数の搬送ローラ４１の上面（基板支持高さ）が移動可能となるように、支持ユニット４２を昇降させる。

図４は、上記した基板搬送装置１を備える製造ラインの一例を模式的に示す平面図である。
この製造ライン１００は、上記基板搬送装置１と、収容容器または処理装置からなる４つの装置（第１装置１０１、第２装置１０２、第３装置１０３、第４装置１０４）と、上記基板搬送装置１を水平移動させる移動装置１１０とを備えて構成されている。

移動装置１１０を中心に、第１装置１０１と第３装置１０３とが一方の側に配置され、第２装置１０２と第４装置１０４とが他方の側に配置されている。また、第１装置１０１と第２装置１０２とが移動装置１１０を挟んで対向して配置され、第３装置１０３と第４装置１０４とが移動装置１１０を挟んで対向して配置され、第１装置１０１及び第２装置１０２と、第３装置１０３及び第４装置１０４とはＹ方向に互いに離間している。

移動装置１１０は、上記基板搬送装置１が載置される移動台と、移動台をＹ方向に案内するガイドレールと、移動台を走行させる駆動部（いずれも不図示）とを有し、基板搬送装置１を、第１装置１０１と第２装置１０２との間の中間位置Ｍ１と、第３装置１０３と第４装置１０４との間の中間位置Ｍ２との間で移動させる。

そして、この製造ライン１００では、例えば、第１装置１０１から第２装置１０２あるいは第４装置１０４に基板Ｐが搬送される。すなわち、基板搬送装置１は、第１装置１０１から中間位置Ｍ１に基板Ｐを搬送し、その基板Ｐを中間位置Ｍ１から第２装置１０２に搬送する（図４に示す矢印Ｌ１）。あるいは、基板搬送装置１は、第１装置１０１から中間位置Ｍ１に基板Ｐを搬送し、移動装置１１０を介して中間位置Ｍ２まで移動した後に、その基板Ｐを中間位置Ｍ２から第４装置１０４に搬送する（図４に示す矢印Ｌ２）。なお、上記した基板Ｐの搬送経路は一例であり、第３装置１０３と他の装置との間で基板Ｐの搬送を行うことも可能である。

図５〜図８は、第１装置１０１と第２装置１０２との間で基板Ｐを搬送する際の基板搬送装置１の動作の一例を説明するための図である。

まず、図５に示すように、基板搬送装置１において、上段アーム２１及び下段アーム２２を基準高さ位置に配し、コンベア４０の搬送ローラ４１を上昇させる。そして、搬送ローラ４１の上面（基板支持面）の高さ位置を、アーム機構２０の基部３０及び上段アーム２１よりも高い位置に、より具体的にはアーム機構２０の基部３０に設けられたローラ３５の上面（基板支持面）と同じにする。

次に、図６に示すように、第１装置１０１の搬送ローラ１５１及び基板搬送装置１の搬送ローラ４１を駆動し、第１装置１０１から中間位置Ｍ１に基板Ｐを搬送する。このとき、基板Ｐは、上段アーム２１の基部３０上を通過するものの、基部３０にローラ３５が設けられていることで、基板Ｐが確実に支持されかつ基板Ｐと基部３０（アーム機構２０）との干渉が回避される。そして、基板搬送装置１では、上段アーム２１の基部３０上を基板Ｐが通過すると、搬送ローラ４１を停止する。これにより、コンベア４０を介して第１装置１０１から基板搬送装置１（中間位置Ｍ１）に基板Ｐが受け渡される。

次に、図７に示すように、基板搬送装置１において、上段アーム２１及び下段アーム２２を上昇させる。これにより、搬送ローラ４１から上段アーム２１に基板Ｐが受け渡される。

次に、図８に示すように、上段アーム２１によって基板Ｐを第２装置１０２に移送する。すなわち、基板搬送装置１において、上段アーム２１を前方に押し出して、基板Ｐを中間位置Ｍ１から第２装置１０２に移送する。第２装置１０２では、昇降ピン等により基板Ｐを受け取った後、その基板Ｐに対して所定の処理を施したり、その基板Ｐを収容したりする。

以上の工程により、基板搬送装置１を介して第１装置１０１から第２装置１０２に基板Ｐが搬送される。
本例では、コンベア４０を介して第１装置１０１から中間位置Ｍ１に基板Ｐを搬送することから、アーム機構２０を用いた基板Ｐの移送は、中間位置Ｍ１と第２装置１０２との間でのみ行えばよい。その結果、基板搬送装置１では、アーム機構２０の旋回動作が省略され、また、アーム機構２０の昇降動作も比較的少なくて済み、装置の大型化が抑制されるとともに搬送動作の簡素化が図られる。

また、基板搬送装置１では、第１装置１０１と中間位置Ｍ１との間の基板搬送時において、アーム機構２０の一部（基部３０のローラ３５）をコンベア４０の搬送補助として利用することから、基板Ｐが確実に支持されるとともに、基板Ｐがアーム機構２０（例えば上段アーム２１の基部３０）に衝突するといったことが回避される。そのため、基板搬送を確実に行うことができる。

なお、先の図４に示したように、第１装置１０１から第３装置１０３に基板Ｐを搬送してもよい。この場合、図６または図７の状態において、移動装置１１０を介して基板搬送装置１を中間位置Ｍ１からＭ２に移動させる（図４参照）。その後、図８の動作と同様に、基板搬送装置１のアーム機構２０を用いて中間位置Ｍ２から第３装置１０３に基板Ｐの移送を行う。

また、図９及び図１０に示すように、上段アーム２１及び下段アーム２２のそれぞれに基板Ｐ１，Ｐ２を載置し、それらの基板Ｐ１，Ｐ２を第２装置１０２または第３装置１０３に移送してもよい。

すなわち、この場合、先の図７の状態（コンベア４０から上段アーム２１に基板Ｐ１を受け渡した状態）の後に、図９に示すように、第１装置１０１の搬送ローラ１５１及び基板搬送装置１の搬送ローラ４１を駆動し、第１装置１０１から中間位置Ｍ１に次の基板Ｐ２を搬送する。次に、図１０に示すように、基板搬送装置１において、上段アーム２１及び下段アーム２２をさらに上昇させ、搬送ローラ４１から下段アーム２２に基板Ｐ２を受け渡す。これにより、上段アーム２１及び下段アーム２２のそれぞれに基板Ｐ１，Ｐ２が載置される。その後、第２装置１０２（または第３装置１０３）に対し、上段アーム２１または下段アーム２２を介して基板Ｐ１，Ｐ２の移送を行う。

図１１〜図１３は、第１装置１０１と第２装置１０２との間で基板Ｐを搬送する際の基板搬送装置１の動作の他の例を説明するための図である。
本例では、第２装置１０２が基板搬送用のローラ（搬送ローラ１５２）を備えており、中間位置Ｍ１と第２装置１０２との間でローラ搬送により基板の受け渡しを行う。

まず、図１１に示すように、上段アーム２１及び下段アーム２２を基準高さ位置に設定し、コンベア４０の搬送ローラ４１を上昇させる。そして、搬送ローラ４１の上面（基板支持面）の高さ位置を、アーム機構２０の基部３０及び上段アーム２１よりも高い位置に、より具体的にはアーム機構２０の基部３０に設けられたローラ３５の上面（基板支持面）と同じにする。

次に、図１２に示すように、第１装置１０１の搬送ローラ１５１及び基板搬送装置１の搬送ローラ４１を駆動し、第１装置１０１から中間位置Ｍ１に基板Ｐを搬送する。このとき、基板Ｐは、上段アーム２１の基部３０上を通過するものの、基部３０にローラ３５が設けられていることで、基板Ｐが確実に支持されかつ基板Ｐと基部３０（アーム機構２０）との干渉が回避される。

次に、図１３に示すように、上段アーム２１の高さ位置はそのままで、基板搬送装置１の搬送ローラ４１及び第２装置１０２の搬送ローラ１５２を駆動し、中間位置Ｍ１から第２装置１０２に基板Ｐを搬送する。
以上の工程により、基板搬送装置１を介して第１装置１０１から第２装置１０２に基板Ｐが搬送される。

このとき、図１４〜図１６に示すように、上段アーム２１に基板Ｐ１を載置した状態で、次の基板Ｐ２を第２装置１０２に送ることも可能である。
すなわち、この場合、図１２の状態から上段アーム２１及び下段アーム２２を上昇させて搬送ローラ４１から上段アーム２１に基板Ｐ１を受け渡し（図１４）、その後に、第１装置１０１の搬送ローラ１５１及び基板搬送装置１の搬送ローラ４１を駆動し、第１装置１０１から中間位置Ｍ１に次の基板Ｐ２を搬送し（図１５）、さらに第２装置１０２の搬送ローラ１５２を駆動してその基板Ｐ２を中間位置Ｍ１から第２装置１０２に搬送する（図１６）。

また、図１７〜図１９に示すように、上段アーム２１（及び下段アーム２２）が逆向きであっても、図１１〜図１３に示した動作と同様に、第１装置１０１と第２装置１０２との間で基板Ｐの搬送が行われる。そして、この場合、コンベア４０を介して中間位置Ｍ１から第２装置１０２に基板Ｐを搬送する際、基板Ｐが上段アーム２１の基部３０上を通過するものの、基部３０にローラ３５が設けられていることで、基板Ｐが確実に支持されかつ基板Ｐと基部３０（アーム機構２０）との干渉が回避される。

なお、本発明の技術範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記例では、アーム機構２０において、上段アーム２１の基部３０に搬送補助部としてのローラ３５を配設しているが、搬送補助部の形態はこれに限らず、ガス圧により基板を浮上支持する形態（空気による浮上搬送）など、他の形態でもよい。
同様に、コンベア４０の搬送形態もローラ搬送に限らず、ガス圧により基板を浮上支持する形態（空気による浮上搬送）など、他の形態でもよい。
また、上段アーム２１のみならず、下段アーム２２の基部に搬送補助部（ローラ）を設けてもよい。

本発明の実施形態に係るの基板搬送装置の構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るの基板搬送装置の構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るの基板搬送装置の構成を示す斜視図である。 基板搬送装置を備える製造ラインの一例を模式的に示す平面図である。 第１装置と第２装置との間で基板を搬送する際の基板搬送装置の動作の一例を説明するための図である。 第１装置と第２装置との間で基板を搬送する際の基板搬送装置の動作の一例を説明するための図である。 第１装置と第２装置との間で基板を搬送する際の基板搬送装置の動作の一例を説明するための図である。 第１装置と第２装置との間で基板を搬送する際の基板搬送装置の動作の一例を説明するための図である。 第１装置と第２装置との間で基板を搬送する際の基板搬送装置の動作の一例を説明するための図である。 第１装置と第２装置との間で基板を搬送する際の基板搬送装置の動作の一例を説明するための図である。 第１装置と第２装置との間で基板を搬送する際の基板搬送装置の動作の他の例を説明するための図である。 第１装置と第２装置との間で基板を搬送する際の基板搬送装置の動作の他の例を説明するための図である。 第１装置と第２装置との間で基板を搬送する際の基板搬送装置の動作の他の例を説明するための図である。 第１装置と第２装置との間で基板を搬送する際の基板搬送装置の動作の他の例を説明するための図である。 第１装置と第２装置との間で基板を搬送する際の基板搬送装置の動作の他の例を説明するための図である。 第１装置と第２装置との間で基板を搬送する際の基板搬送装置の動作の他の例を説明するための図である。 第１装置と第２装置との間で基板を搬送する際の基板搬送装置の動作の他の例を説明するための図である。 第１装置と第２装置との間で基板を搬送する際の基板搬送装置の動作の他の例を説明するための図である。 第１装置と第２装置との間で基板を搬送する際の基板搬送装置の動作の他の例を説明するための図である。

符号の説明

１…基板搬送装置、２０…アーム機構、２１…上段アーム（棒状部材）、２２…下段アーム、３０…基部、３５…ローラ（搬送補助部）、４０…コンベア、４１…搬送ローラ、１０１…第１装置、１０２…第２装置、１０３…第３装置、１０４…第４装置、１１０…移動装置、１５１，１５２…搬送ローラ、Ｍ１，Ｍ２…中間位置。

Claims (6)

1. 第１装置と第２装置との間で基板を搬送する装置であって、
   前記第１装置と前記第２装置との間の中間位置に配されるコンベアと、
   前記中間位置と前記第２装置との間で前記基板の移送を行うアーム機構とを備え、
   前記アーム機構は、前記基板を支持する棒状部材と、前記棒状部材の一端が固定された基部と、前記基部に設けられ前記コンベアによる前記基板の搬送を補助する搬送補助部とを有し、
   前記搬送補助部は、前記棒状部材の上面並びに前記基部の上面よりも高い位置で前記基板を移動自在に支持し、
   前記搬送補助部は、前記基部の上部に突出して配設された回転自在なローラを含むことを特徴とする基板搬送装置。
2. 前記棒状部材は、前記コンベアの搬送方向に沿って、かつこのコンベアと交互に並べて配置され、前記コンベアは上下動可能に設けられたことを特徴とする請求項１記載の基板搬送装置。
3. 前記コンベア及び前記搬送補助部の少なくとも一方は、空気浮上により前記基板の搬送を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板搬送装置。
4. 第１装置と第２装置との間で基板を搬送する方法であって、
   前記第１装置と前記第２装置との間の中間位置に配されるコンベアを介して、前記第１装置と前記中間位置との間で前記基板を搬送する第１工程と、
   アーム機構を介して前記中間位置と前記第２装置との間で前記基板の移送を行う第２工程とを有し、
   前記第１工程では、前記アーム機構の一部を利用して前記コンベアによる前記基板の搬送を補助し、
   前記アーム機構は、前記基板を支持する棒状部材と、前記棒状部材の一端が固定された基部と、前記基部に設けられ前記コンベアによる前記基板の搬送を補助する搬送補助部とを有し、
   前記搬送補助部は、前記棒状部材の上面並びに前記基部の上面よりも高い位置で前記基板を移動自在に支持し、
   前記搬送補助部は、前記基部の上部に突出して配設された回転自在なローラを含むことを特徴とする基板搬送方法。
5. 前記棒状部材は、前記コンベアの搬送方向に沿って、かつこのコンベアと交互に並べて配置され、前記コンベアを上下動させることによって、前記コンベアまたは棒状部材のいずれかに前記基板を支持させることを特徴とする請求項４記載の基板搬送方法。
6. 前記コンベア及び前記搬送補助部の少なくとも一方は、空気浮上により前記基板の搬送を行うことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の基板搬送方法。

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