JP4674745B2 - バックアップシステム付き製造工程レイアウト - Google Patents

Description

本発明は、概して、バックアップシステム付きの製造工程レイアウトに関し、特に、カセット輸送システムにおいて使用される製造工程レイアウトに関する。

近年、ディスプレイ効果がブラウン管ディスプレイ（ＣＲＴディスプレイ）よりはるかに優れ、軽量で、手ごろな大きさであり、低消費電力であり、及び、放射線汚染もないという利点を備えた、薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ（ＴＦＴ−ＬＣＤ）が、一般の関心を集めている。ＴＦＴ−ＬＣＤは、現在、デスクトップコンピュータ、ノートブックパソコン、個人用情報端末機器（ＰＤＡ）、モバイルコミュニケータ、ウェブサイトブラウザ及び、液晶プロジェクタなど、多様な種類のコンピュータ製品、通信製品、及び、家庭用電化製品で使用されている。

ここ数年の間に、ＴＦＴ−ＬＣＤで使用されるガラス基板の標準的なサイズが大きくなってきている。例えば、幅が約１０００ｍｍ、長さが約１２００ｍｍの第５世代のガラス基板は、幅が約３２０ｍｍ、長さが約４４０ｍｍの第１世代のガラス基板の９倍の大きさである。ガラス基板の配送のための典型的な輸送システムである「ジョブショップ」配送システムは、次世代のガラス基板には適していない。

図１は、従来の「ジョブショップ」製造工程レイアウトの概略図である。生産フローにおいては、洗浄、膜形成、フォトリソグラフィ、エッチング、レジスト剥離及び検査の工程が必要であると考えられている。典型的には、従来の「ジョブショップ」製造工程の設備は、それぞれが同じ機能を持った複数の加工機械を含む複数のベイに組織化されている。同じベイに配置される加工機械の組は、お互いに予備になるという利点がある。図１に示されるように、洗浄部１０１は、６台の洗浄装置を備え、膜形成部１０２は、６台のスパッタ装置またはＣＶＤ装置を備え、フォトレジスト（ＰＲ）塗布部１０３は、６台のフォトレジスト塗布装置を備え、露光部１０４は、（スキャナまたはステッパなどの）６台の露光装置を備え、現像部１０５は、６台の現像装置を備え、エッチング部１０６は、６台のエッチャ装置を備え、レジスト剥離部１０７は、６台のレジスト剥離装置を備え、検査部１０８は、６台の検査装置を備える。それに加えて、例えば作業者や自動化システムなどの多様なシステム（ベイ内輸送システムと呼ばれる）が、ベイ内で（カセットに装填された）ガラス基板を移送するために使用されている。作業者は、カートを使用してカセットを運び、加工機械とカートとの間でカセットを移送するために手動ロボットリンクまたは他のリフタを動かす。別の自動ベイ内輸送では、加工機械間でカセットを運び、加工機械の装填口にカセットを移送するために、自動誘導車（ＡＧＶ）またはレール誘導車（ＲＧＶ）が利用されている。

また、天井シャトル式搬送装置（ＯＨＳ）及び／又は吊り上げ装置などのベイ間輸送システムが、ベイ間でカセットを移送するために使用されている。例えば、洗浄部１０１内で完全に洗浄され、浄化されたガラス基板がカセットに装填され、ストッカー領域（図１の上部領域）に輸送される。次に、カセットは吊り上げ装置によって天井シャトル式搬送装置に移送され、シャトル経路１１０に沿って次の作業ステーション、例えば、膜蒸着のための膜形成部１０２に輸送される。

１つのベイの中に同じ機能の加工機械を集める従来の「ジョブショップ」製造工程レイアウトは、加工機械がお互いに予備になるという利点を有しているが、ガラス基板のサイズの拡大が、カセットの取り扱いにおける輸送上の問題を引き起こしている。例えば、第６世代のガラス基板は、幅が約１５００ｍｍ、長さが約１８００ｍｍであり、カセット内に保有される２０枚のガラス基板は、合計で約２００ｋｇの重量になる。カセットを運ぶためのＡＧＶは、重量が１２５０ｋｇ以上、幅が約１．９ｍ、長さが約２．３ｍ、高さが約１．９６ｍある。このようなかさばるＡＧＶによってベイ内でカセットを移送するのは容易ではなく、ＡＧＶの移動のためにさらに多くの空間を必要とする。また、大型サイズのガラス基板は、ＡＧＶでの輸送中に変形する可能性があり、衝突や破損などの如き損傷が起こり得るという深刻な問題がある。

さらに、一部の工程が、完結した半導体（又はＬＣＤ）生産フローの間で繰り返される。例えば、膜形成工程とフォトリソグラフィ工程は、エッチング工程が完了した後に必要とされるため、エッチング部１０６にあるカセットをＯＨＳで膜形成部１０２に戻す必要がある。カセットをベイ間で移送し、ＯＨＳからＡＧＶに移送し、加工完了後にＡＧＶに戻し、その後に次の作業ステーション（ベイ）へ搬送するためにＯＨＳに戻さなければならないので、非常に時間がかかる。そのうえ、、大型のガラス基板を良好な速度で、且つ、損傷なく、進めたり戻したりするような移送は、困難である。

食品業界で使用されている従来の「フローショップ」加工レイアウトは、生産フローに従ってさまざまな機械を配置する。一台ずつ配置された加工機械は輸送の時間を最小限に抑えるが、従来の「フローショップ」加工レイアウトは、製造工程をバックアップするための予備機械を備えていない。従って、半導体またはＬＣＤの工場には適していない。

したがって、本発明の目的は、同じ機能を持った複数の加工機械がお互いにバックアップすることができ、その結果、生産費用が減少するような、バックアップシステム付きの製造工程レイアウトを提供することである。

発明を解決するための手段

本発明は、複数の主要な加工機械と、メインコンベヤと、少なくとも一台の予備の加工機械と、輸送制御システムとを含むバックアップシステム付き製造工程を提供することにより、上記で特定した目的を達成する。主要な加工機械は、生産フローに従って配置される。メインコンベヤは、少なくとも１つのカセットを輸送するために主要加工機械と電気機械的に接続される。予備の加工機械は、生産フローをバックアップするために、主要加工機械の１台と同じ機能を実質的に備えている。輸送制御システムは、主要加工機械と予備加工機械の間でカセットを自動的に移送するために使用される。

また、カセットを保管するための緩衝保管部は、メインコンベヤの上にあり、カセットを、輸送制御システムによって、故障が生じた主要加工機械から緩衝保管部に即座に移送することができる。

主要加工機械は主要な生産ラインを構成する。それぞれの予備加工機械は同じ機能を持った主要加工機械に対向して設置され、輸送制御システムの機械設備はバックアップジョブを実行するために予備加工機械と主要加工機械の間に配置される。また、予備加工機械は、主要加工機械の端部に隣接して配置されることもでき、輸送制御システムの機械設備はバックアップジョブを実行するために主要加工機械の片側に配置される。

予備加工機械の数量、機能及び位置は、主要加工機械に対応している。予備加工機械が主要加工機械と全く同一である場合は、それらを生産ラインの一部とすることができる。

本発明のその他の目的、特徴及び利点は、以下の好ましくはあるが限定的ではない実施形態の詳細な説明から明らかになるであろう。以下の説明において、添付図面を参照する。

本発明において、バックアップシステム付きの製造工程レイアウトは、「ジョブショップ」加工レイアウトと「フローショップ」加工レイアウトとの利点を兼ね備える。本発明の加工レイアウトは、「ジョブショップ」加工レイアウトよりはるかに大きい能力を持つため、カセットに装填されたガラス基板は効率的且つ迅速に加工機械に移送され得る。したがって、移送のための費用と時間とが大幅に減少される。

さらに、本発明の実施形態を説明するために使用される図面は、本発明を曖昧にすることを避けるため、工程レイアウトの主要で特徴的な部分のみを示している。したがって、明細書及び図面は、限定的なものではなく、例示的なものとして理解されたい。

図２は、本発明の実施形態に係るバックアップシステム付き製造工程レイアウトの概略図である。生産フローの方向は矢印の方向で表示されている。この実施形態では、製造工程レイアウトは主要生産ライン２０と予備生産ライン３０を備えている。主要生産ライン２０と予備生産ライン３０の間には、輸送制御システム（図２には示さず）を設置し、カセットを移送するための空間がある。したがって、生産ライン２０と３０はカセット輸送のために、少なくともカセットの幅だけ離されなければならない。第１の主要加工部（洗浄部など）２０１と、第２の主要加工部（膜形成部など）２０２と、第３の主要加工部（フォトレジスト塗布部など）２０３と、第４の主要加工部（洗浄部など）２０４と…が主要生産ライン２０にあり、生産工程において必要な順に配置されている。予備生産ライン３０は、主要生産ライン２０と同一の配置を有し、第１の予備加工部（洗浄部など）３０１と、第２の予備加工部（膜形成部など）３０２と、第３の予備加工部（フォトレジスト塗布部など）３０３と、第４の予備加工部（洗浄部など）３０４等を備える。

主要生産ライン２０と予備生産ライン３０は、製品を製造するために同時に稼動可能である。主要生産ライン２０と予備生産ライン３０は、生産フローのさまざまな段階で、代わりに担当できる。いずれかの加工機械に故障が発生した場合、輸送制御システムは、同じ機能を持つ他の加工機械に即座にカセットを移送できる。

加工部内の加工機械２０１１、２０２１、２０３１、２０４１、３０１１、３０２１、３０３１、３０４１は、製品を製造するために使用される。メインコンベヤ２０５は、カセットを移送するために加工機械２０１１、２０２１、２０３１、２０４１、…に電気機械的に接続されている。同様に、コンベヤ３０５は、カセットを移送するために加工機械３０１１、３０２１、３０３１、３０４１、…に電気機械的に接続されている。また、カセットを一時的に保管するために、メインコンベヤ２０５とコンベヤ３０５の上に、複数の緩衝保管部２０１２、２０２２、２０３２、２０４２、３０１２、３０２２、３０３２、３０４２がある。リフタやクレーンなどの輸送制御システムの機械設備は、バックアップジョブを実行するために主要加工機械の片側に配置される。図２に示されるような構成では、輸送制御システムの機械設備は、時宜を得てカセットを移送するために、好ましくは主要生産ライン２０と予備の生産ライン３０の間に配置される。加工機械が故障した（または停止した）場合、あるいはカセットの目的地への到着が早すぎた（加工機械のいずれかがその製造速度を減速できる）場合、輸送制御システムは、加工機械またはコンベヤから他の予備の機械またはいずれかの緩衝保管部に時宜を得てカセットを移送することができる。

図３は本発明の実施形態に係るクレーンの概略図である。クレーン３１０は、実質的に、本体３１２、回転部３１４、及び、突出／引込み式アーム３１６を備えている。本体３１２は、回転部３１４を支持し、主要生産ライン２０と予備生産ライン３０の間の軌道（図示せず）に沿って移動可能である。また、、本体３１２を垂直方向に操作するために、吊り上げ機構が本体３１２に連結される。引込み式アーム３１６はカセットを把持しまたは持ち上げるために、回転部３１４に連結される。運転中、クレーン３１０の水平の自動移送、本体３１２の垂直移送、及び引込み式アーム３１６の突出移送により、カセットは効率的且つ自動的に移送できる。通常、クレーン３１０は、カセットが目的地に移送することが必要になるまで、アイドリング状態のままにされる。例えば、カセットを主要加工機械２０３１から予備加工機械３０３１に移送する必要がある場合、本体３１２は最初に主要加工機械２０３１上の位置に移動する。次に、引込み式アーム３１６はカセットを把持し、回転部３１４によって予備生産ラインに向き、それからカセットを予備加工機械３０３１に入れる。

クレーンには、さらに、持ち上げられ又は吊るされた物体を支え、又は、誘導するための張り出し棒、サスペンションフック、油圧プレス槽、クレーン固定装置及び他の安全装置などの、他の機能付属品を備えることができる。また、回転部３１４は、本体３１２の底部に接続され、本体３１２は軌道の軸サスペンション上に掛けられてもよい。本発明で使用されるリフタの種類は、前述したクレーンに限定されないことに留意されたい。本発明では、バックアップジョブを実行するために時宜を得てカセットを移送できるあらゆるリフタを採用することができる。さらに、移送制御システムとカセットの移送は、自動資材搬送システム（ＡＭＨＳ）により管理される。ＣＩＭシステム（コンピュータ統合生産システム）も、製品の生産制御を管理するための製造作業、例えば、工程設計、原料管理、製造、試験、組み立て、検査等に使用される。カセットのあらゆる移動は、ＣＩＭシステムにより監視及び記録され、カセットは、輸送制御システムによって効率的且つ迅速に移送される。したがって、高品質の製品が、本発明のレイアウトにより短時間に得られる。

本発明では、コンベヤをベースにした装置が、単一のガラス基板の搬送のためではなく、複数のガラス基板を装填したカセットの搬送のために使用される。カセット内に保持されるガラス基板は、（皮のベルトまたはローラなどの）コンベヤの搬送面との直接接触を避け、ガラス基板を微粒子の汚染または不注意による引っかき傷から保護する。基板輸送中に特別な注意を払うことなく、通常のコンベヤをベースにした装置を、本発明でカセット搬送のために採用することができ、その結果生産費が減少する。

さらに、本発明の実施形態では、連続カセット（ワイヤカセットまたはラインカセットとも呼ばれる）を使用できる。連続カセット内に装填されるガラス基板は鋼線によって分けられ、２つの隣接する基板の間の距離は約６．７ｍｍである。したがって、連続カセット内には相当数のガラス基板が装填される。さらに、コンベヤをベースにした装置は、カセットと輸送制御システムの機械設備との構成に応じて設計される。例えば、コンベヤは多数の金属性のローラまたはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）ローラとから構成することができ、皮のベルトをローラの上に取り付けてもよい。いくつかの特定の位置（例えば加工機械の装填口などの位置）で、誘導部材としてのピンが突出し、カセットを持ち上げることができ、引込み式アーム３１６は、持ち上げ又は把持のために、コンベヤとカセットの間に入ることができる。ピン、クレーン（リフタ）、及び、装填口センサは、輸送を完了するために、ＡＭＨＳシステム及びＣＩＭシステムにより十分に管理されなければならない。これ以上の例はカセットの構成を変更することである。カセットを持ち上げなくても引込み式アーム３１６を受け入れるように、カセットとコンベヤの間の空間を、カセットの底部に２本のリブを取り付けることによって創り出す。

上記の説明によれば、本発明の技術的な要点とは、輸送制御システムを使用して、主要加工機械又はコンベヤから予備の加工機械に時宜を得てカセットを移送することである。したがって、緩衝保管部は、図２に示されるようなコンベヤの上の位置に限定されない。緩衝保管部を、実際的な用途における人間工学的な考慮に基づいて、加工部の内部または外部にある別の領域に配置し直すことができる。

さらに、予備生産ライン３０に備えられた加工機械は、主要生産ライン２０の加工機械と完全に同一となる場合がある。しかし、本発明は本明細書に限定されない。予備生産ライン３０は予備機械１台だけを備えることができ、その機能は、生産フロー内の重要な加工ステップがどれであるか、あるいは加工機械の信頼性に依存している。例えば、予備生産ライン３０は、エッチング工程とレジスト剥離工程が生産フローで重要な役割を果たす場合にはエッチャ機械とレジスト剥離機械を備えてもよい。膜形成機械の信頼性が他の加工機械より低い場合、予備生産ライン３０は、場合によっては膜形成機械を備えてもよい。

また、予備生産ライン３０の位置は本明細書に限定されない。予備生産ライン３０を、工場の広さに応じて、主要生産ライン２０に対向して設置でき、あるいは、主要生産ライン２０の端部に隣接して配置できる。

さらに、典型的な「フローショップ」工程レイアウトの生産ラインを配置し直すことができ、その結果、同じ機能を持つ加工機械は、お互いをバックアップすることができる。図４を参照すると、本発明の別の最良の実施形態によるマルチレベル相互接続付きのデバイスを製造するための生産ラインの概略図が示されている。この実施形態では、デバイスには５つの層があり、第１の層の製造工程は第３の層の製造工程に類似し、第２の層の製造工程は第４の層の製造工程に類似すると想定する。生産ラインは図４の構成に従って配置できる。第１の層を作るための加工機械は第３の層を作るための加工機械に対向して設置される。輸送制御システムの機械設備とコンベヤをベースにした装置は、上図による構成に組み込まれている。したがって、第１の層と第３の層を作るための加工機械はお互いをバックアップすることができる。同様に、第２の層と第４の層を作るための加工機械は、輸送制御システムの機械設備とコンベヤをベースにした装置を設置することにより、お互いをバックアップすることができる。

前述の説明では、本発明の加工機械は、生産フローに従って配置される。輸送制御システムの機械設備とコンベヤを組み込むことにより、生産ライン上のカセットを、一時的な保管のために予備の機械に、又は、いずれかの緩衝保管部に、時宜を得て移送させることができる。本発明のバックアップシステム付きの製造工程レイアウトは、「ジョブショップ」加工レイアウトと、「フローショップ」加工レイアウトとの利点を結合する。カセットを、加工機械間で効率的且つ迅速に移送することができ、したがって生産時間が短縮される。また、加工機械を非常に大きな占有面積を取ることなく、規則正しく配置できる。これらの改善が、生産費を減少させる。

本発明を、実例及び最良の実施形態の点から説明してきたが、本発明はそれらに限定されないことを理解されたい。むしろ、多様な変形及び類似した配置と手順を網羅することが意図される。したがって、添付の請求項の範囲には、すべての変形及び類似する配置と手順を包含できるよう、最も広義な解釈が与えられるべきである。

従来のジョブショップ製造工程レイアウトの概略図である。 本発明の実施形態に係るバックアップシステム付きの製造工程レイアウトの概略図である。 本発明の実施形態に係るクレーンの概略図である。 本発明の別の最良の実施形態に係るマルチレベル相互接続付きの装置を製造するための生産ラインの概略図である。

符号の説明

１０１ 洗浄部
１０２ 膜形成部
１０３ フォトレジスト塗布部
１０４ 露光部
１０５ 現像部
１０６ エッチング部
１０７ レジスト剥離部
１０８ 検査部
１１０ シャトル経路
２０ 主要生産ライン
２０１ 第１の主要加工部
２０２ 第２の主要加工部
２０３ 第３の主要加工部
２０４ 第４の主要加工部
２０５ メインコンベヤ
２０１１、２０２１、２０３１、２０４１、３０１１、３０２１、３０３１、３０４１ 加工機械
２０１２、２０２２、２０３２、２０４２、３０１２、３０２２、３０３２、３０４２ 緩衝保管部
３０ 予備生産ライン
３０１ 第１の予備加工部
３０２ 第２の予備加工部
３０３ 第３の予備加工部
３０４ 第４の予備加工部
３０５ コンベヤ
３１０ クレーン
３１２ 本体
３１４ 回転部
３１６ アーム

Claims (15)

1. 生産フローの順に配置される複数の主要加工機械と、
   少なくとも１つのカセットを生産フローの順に前記各主要加工機械間を輸送するために前記主要加工機械に接続されるメインコンベヤと、
   前記生産フローをバックアップするために、前記主要加工機械の１台と同じ機能を実質的に備える、少なくとも１台の予備加工機械と、
   前記カセットを生産フローの順に前記各予備加工機械間を輸送するために前記予備加工機械に接続される予備コンベヤと、
   前記主要加工機械と前記予備加工機械の間で前記カセットを自動的に移送するための輸送制御システムと、
   を備え、
   前記予備加工機械は、前記主要加工機械に対応した数、機能、及び配置で前記生産フローの順に配置されるバックアップシステム付き製造工程レイアウト。
2. 前記カセットが連続カセットである、
   請求項１に記載のバックアップシステム付き製造工程レイアウト。
3. 複数のガラス基板が、前記連続カセット内に装填されると共に、複数のワイヤにより分離される、
   請求項２に記載のバックアップシステム付き製造工程レイアウト。
4. 高速で水平及び垂直に移送可能なクレーンが、前記輸送制御システムの機械設備を構成する、
   請求項１に記載のバックアップシステム付き製造工程レイアウト。
5. 前記クレーンが、本体と、本体により支持される回転部と、回転部に接続される引込み式アームとを実質的に備える、
   請求項４に記載のバックアップシステム付き製造工程レイアウト。
6. 前記カセットを保管するための緩衝保管部が前記メインコンベヤの上にあり、前記カセットは、前記輸送制御システムによって、いかなる前記主要加工機械からも、前記緩衝保管部に即座に移送可能である、
   請求項１に記載のバックアップシステム付き製造工程レイアウト。
7. 前記各予備加工機械が、同じ機能を持った前記主要加工機械と対向して設置され、前記輸送制御システムの機械設備が、バックアップジョブを実行するために前記予備加工機械と前記主要加工機械の間に配置される、
   請求項１に記載のバックアップシステム付き製造工程レイアウト。
8. 予備コンベヤが、前記カセットを移送するために、前記予備加工機械に電気機械的に接続される、
   請求項１に記載のバックアップシステム付き製造工程レイアウト。
9. 前記主要加工機械が生産ラインを構成し、前記予備加工機械が前記主要加工機械の端部に隣接して配置され、前記輸送制御システムの機械設備がバックアップジョブを実行するために前記主要加工機械の片側に配置される、
   請求項１に記載のバックアップシステム付き製造工程レイアウト。
10. 生産ラインで使用されるバックアップシステムであって、複数の主要加工機械が前記生産ラインを構成する、バックアップシステムにおいて、
    前記主要加工械機の１台と同じ機能を実質的に備える、少なくとも１台の予備加工機械と、
    少なくとも１個のカセットを移送するために前記主要加工機械に接続されるコンベヤと、
    前記主要加工機械と前記予備加工機械の間で前記カセットを自動的に移送するための少なくとも１つの輸送制御システムと、
    を備え、
    前記予備加工機械の数、機能、及び配置が前記主要加工機械に対応するバックアップシステム。
11. 前記カセットを保管するための緩衝保管部が前記コンベヤの上にあり、前記カセットは、前記輸送制御システムによって、いかなる前記加工機械からも、前記緩衝保管部に即座に移送可能である、
    請求項１０に記載のバックアップシステム。
12. 高速で水平及び垂直に移送可能なクレーンが、前記輸送制御システムの機械設備を構成し、前記クレーンが、本体と、本体により支持される回転部と、回転部に接続される引込み式アームとを実質的に備える、
    請求項１０に記載のバックアップシステム。
13. 前記各予備加工機械が同じ機能を持つ前記主要加工機械に対向して設置され、前記輸送制御システムの機械設備が、バックアップジョブを実行するために前記予備加工機械と前記主要加工機械の間に配置される、
    請求項１０に記載のバックアップシステム。
14. 前記コンベヤが前記予備加工機械に接続される、
    請求項１０に記載のバックアップシステム。
15. 予備コンベヤが前記カセットを移送するために前記予備加工機械に接続される、
    請求項１０に記載のバックアップシステム。

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