JP4770789B2 - Substrate handling device - Google Patents
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Description
本発明は、基板ハンドリング装置に関する。 The present invention relates to a substrate handling apparatus .
一般に、薄膜太陽電池等の製造工程において、ガラス基板にシリコンの成膜処理が行われており、複数のガラス基板を所定間隔を有して垂直に保持する基板搬送装置が使用されている。また、太陽電池のコストダウンを図るために、ガラス基板の大型化が進んでいる。例えば、ガラス基板の大きさと重量は、1000mm以上×1000mm以上、板厚4〜5mm、重量10〜30kgであり、これを基板搬送装置へ自動化して、搭載し固定することが要請されている。 In general, in a manufacturing process of a thin film solar cell or the like, a silicon film is formed on a glass substrate, and a substrate transfer device that holds a plurality of glass substrates vertically with a predetermined interval is used. Moreover, in order to reduce the cost of the solar cell, the glass substrate has been increased in size. For example, the glass substrate has a size and weight of 1000 mm or more and 1000 mm or more, a plate thickness of 4 to 5 mm, and a weight of 10 to 30 kg.
従来、ガラス基板を縦に保持する基板搬送装置において、人間が2人一組で1枚ずつ基板を基板保持枠へ搭載し、基板の各辺をクランプポイントでクランプしていた。
しかし、従来の基板搬送装置では、人間が2人掛かりで1枚ずつ基板を搭載し、基板の各辺をバネ操作でクランプあるいは解除していたため、作業に手数がかかり量産装置に対応していなかった。また、自動化するにも、基板搬送装置が複数の基板を保持する場合、狭隘な搭載場所に設置するのは困難であった。 However, in the conventional substrate transfer device, since two people are loaded one by one and each side of the substrate is clamped or released by a spring operation, work is troublesome and it is not compatible with mass production devices. It was. In addition, even in the case of automation, when the substrate transfer apparatus holds a plurality of substrates, it is difficult to install the device in a narrow mounting place.
この発明は、上記に鑑み提案されたもので、基板搬送装置への基板の搭載および取り出しを自動化することのできる基板ハンドリング装置、基板搭載方法、基板取出方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been proposed in view of the above, and it is an object of the present invention to provide a substrate handling apparatus, a substrate mounting method, and a substrate removal method capable of automating the loading and unloading of a substrate on a substrate transport apparatus. is there.
本発明に係る基板ハンドリング装置および基板搭載方法、基板取出方法では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第1の発明は、ロボットアームの先端に取り付けられる基板ハンドリング装置であって、前記ロボットアームに取り付けられた板状保持部材と、前記板状保持部材に先端が垂直方向に突出可能に軸支され、先端に基板吸着パッド部を備えた基板保持アームと、前記基板保持アームを板状保持部材から突出しない状態で固定するロック機構と、前記基板吸着パッド部を前記基板保持アームから突出する方向に付勢する突出機構と、前記基板保持アームの前記板状保持部材からの突出を制限する吸着パッド部とを備えたことを特徴とする。
In the substrate handling apparatus, the substrate mounting method, and the substrate take-out method according to the present invention, the following means are employed in order to solve the above problems.
1st invention is the board | substrate handling apparatus attached to the front-end | tip of a robot arm, Comprising: The plate-shaped holding member attached to the said robot arm, and the front-end | tip are pivotally supported by the said plate-shaped holding member so that protrusion is possible to a perpendicular direction. A substrate holding arm having a substrate suction pad portion at the tip, a lock mechanism for fixing the substrate holding arm without protruding from the plate-like holding member, and a direction in which the substrate suction pad portion protrudes from the substrate holding arm. It is characterized by comprising a protruding mechanism for urging and a suction pad portion for limiting the protrusion of the substrate holding arm from the plate-like holding member .
また、前記基板吸着パッド部は、前記基板保持アームに対して揺動可能に取り付けられたことを特徴とする。
また、前記基板保持アームは、先端に、前記基板を保持する保持突起を有することを特徴とする。
また、前記基板保持アームは、前記板状保持部材の長手方向に沿った中心軸線の近傍に軸支されるとともに、軸線方向に所定間隔を有してかつ中心軸線に対称に配置されたことを特徴とする。
The substrate suction pad portion may be swingably attached to the substrate holding arm.
Further, the substrate holding arm has a holding projection for holding the substrate at a tip thereof.
The substrate holding arm is pivotally supported in the vicinity of the central axis along the longitudinal direction of the plate-like holding member, and is disposed symmetrically with respect to the central axis with a predetermined interval in the axial direction. Features.
第2の発明は、基板ハンドリング装置を使用して基板搬送装置へ基板を搭載する方法であって、前記基板を立てた状態で保持した前記基板ハンドリング部を基板搬送装置の挿入する工程と、前記基板ハンドリング部を前記基板搬送装置の基板保持枠に向けて前進させる工程と、前記基板ハンドリング部を傾ける工程と、前記基板ハンドリング部のロック機構を解除する工程と、前記基板の底部付近を前記基板保持枠に押し付ける工程と、前記基板を前記基板保持枠に押し付けたまま降ろして前記基板の荷重を前記基板保持枠に移す工程と、前記基板を垂直に立てて前記基板保持枠でクランプする工程と、前記基板ハンドリング部を前記基板保持枠から離間させる工程と、を有することを特徴とする。 A second invention is a method of mounting a substrate on a substrate transport apparatus using a substrate handling apparatus, the step of inserting the substrate handling section held in a state where the substrate is stood up into the substrate transport apparatus, A step of advancing the substrate handling unit toward the substrate holding frame of the substrate transfer device; a step of tilting the substrate handling unit; a step of releasing a lock mechanism of the substrate handling unit; and a region near the bottom of the substrate. A step of pressing against the holding frame; a step of lowering the substrate while being pressed against the substrate holding frame; transferring the load of the substrate to the substrate holding frame; and a step of clamping the substrate vertically with the substrate holding frame; And a step of separating the substrate handling unit from the substrate holding frame.
第3の発明は、基板ハンドリング装置を使用して基板搬送装置から基板を取り出す方法であって、前記基板ハンドリング部を前記基板搬送装置へ挿入する工程と、前記基板ハンドリング部のロック機構のロックを解除する工程と、前記基板ハンドリング部を前記基板に近づかせて吸着する工程と、前記基板ハンドリング部を傾ける工程と、前記基板を傾けたまま上昇して一時吸着を解除して前記基板の荷重を前記基板ハンドリング部に移す工程と、前記基板ハンドリング部を前記基板保持枠から離間させる工程と、前記基板を垂直に立てる工程と、前記基板ハンドリング部を前記基板搬送装置から離間させる工程と、を有することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for removing a substrate from a substrate transport apparatus using a substrate handling apparatus, comprising: inserting the substrate handling section into the substrate transport apparatus; and locking the lock mechanism of the substrate handling section. A step of releasing, a step of sucking the substrate handling unit closer to the substrate, a step of tilting the substrate handling unit, and lifting the substrate while tilting to release the temporary suction, thereby reducing the load on the substrate A step of moving to the substrate handling unit; a step of separating the substrate handling unit from the substrate holding frame; a step of standing the substrate vertically; and a step of separating the substrate handling unit from the substrate transfer device. It is characterized by that.
本発明によれば以下の効果を得ることができる。
本発明によれば、基板の搭載および取り出し作業を自動化することができる。
また、基板および基板保持枠の個体差に対応することができる。また、基板を確実に保持することができる。また、種々の基板の精度誤差に対応することができる。
According to the present invention, the following effects can be obtained.
According to the present invention, it is possible to automate the loading and unloading operations of a substrate.
Moreover, it is possible to cope with individual differences between the substrate and the substrate holding frame. Further, the substrate can be securely held. In addition, it can cope with accuracy errors of various substrates.
第2の発明によれば、基板の搭載を自動化できる。
第3の発明によれば、基板の取り出しを自動化できる。
According to the second invention, mounting of the substrate can be automated.
According to the third invention, it is possible to automate the removal of the substrate.
以下、本発明に係る基板ハンドリング装置、基板搭載方法、基板取出方法の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る基板ハンドリング装置を示す側面図である。
図2は、基板ハンドリング装置の平面図である。
図3は、基板ハンドリング装置のハンドリング部を示す正面図である。
図4は、ハンドリング部を示す側面図、図5は、図3のA−A線拡大断面図である。
Hereinafter, embodiments of a substrate handling apparatus, a substrate mounting method, and a substrate extraction method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a side view showing a substrate handling apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the substrate handling apparatus.
FIG. 3 is a front view showing a handling part of the substrate handling apparatus.
4 is a side view showing the handling portion, and FIG. 5 is an enlarged sectional view taken along line AA of FIG.
基板ハンドリング装置10は、6軸ロボット12のロボットアーム11に接続されており、旋回、回転、移動等の種々の動作をすることができる。
The
板状保持部材14は、重量を軽減するために開口部14aおよび14bを有している。また、基端部は、アングル部材19および補強プレート20で補強されている。
更に、基板21の左右両端を規制する鈎型の規制部材22を備えている。板状保持部材14の長手方向に沿った中心軸線Cの近傍に軸23が配置されており、この軸23に基板保持アーム16が軸支されている。
The plate-
Furthermore, a saddle-shaped regulating
基板保持アーム16は、軸線方向に所定間隔を有して一対配置されるとともに、中心軸線Cに対称に合計4個設けられている。基板保持アーム16は、軸23によって基板保持方向に突出可能に構成されている。
基板保持アーム16の先端は、コイルバネである突出バネ18によって所定寸法だけ突出可能に構成されるとともに、蛇腹状の吸着パッド24によって、後退可能となっている。つまり、吸着パッド24に負圧を供給することにより、基板保持アーム16の先端は、板状保持部材14側に移動してロックされる。
また、基板保持アーム16は、先端に板状の基板21を保持する保持突起16aを有している。
A pair of
The tip of the
The
基板保持アーム16の先端に配置された基板吸着パッド部15は、基板21に吸着する表面に複数の孔を有したピーク パッド25と、ピークパッドの背面に配置された蛇腹パッド26から構成されている。浅い円筒状のピークパッド25は、周囲に形成されたフランジ25aによって所定量以上の突出が制限されるとともにあらゆる向きにも対応できる。蛇腹パッド26は、不図示のエアー配管によって負圧が供給され、ピークパッド25とともに、基板21を吸着する。また、基板吸着パッド部15の両端には、前述の突出バネ18および吸着パッド24が配置されている。
The substrate
図6は、基板搬送装置を示す斜視図である。
基板搬送装置13は、複数の基板保持枠27を走行方向に対して直角方向に所定間隔を有して立設・収容するものである。本実施例では、6枚の基板保持枠が配設されている。
また、基板搬送装置13は、下端に車輪13aを備えており、製造ラインに沿って移動することができる。基板搬送装置13は、搭載位置で搭載された複数の基板21を基板保持枠27で保持して、プラズマCVD装置内に移送し、シリコン薄膜を基板面に形成した後、基板取り出し位置まで搬送するものである。
FIG. 6 is a perspective view showing the substrate transfer apparatus.
The
Moreover, the board |
図7〜図9は、本発明の基板ハンドリング装置10の動作を示す説明図あって、図7は基板吸着パッド部15が基板21に接触する状態、図8は基板吸着パッド部15が基板21に吸着する状態、図9は基板吸着パッド部15により基板21が完全に吸着保持された状態を示す図である。
基板21を把持する際には図7から図9の順に動作し、逆に、基板21の把持を開放する際には図9から図7の順に動作する。
なお、図7(b)、図8(b)、図9(b)は、それぞれ基板吸着パッド部15の周辺を拡大した図である。
7 to 9, there explanatory view showing the operation of
When the
7B, FIG. 8B, and FIG. 9B are enlarged views of the periphery of the substrate
図7に示すように、例えば、基板21を取りに行く場合には、ロック機構17は解除されており、基板保持アーム16は板状保持部材14に対して数度回動している。また、吸着パッド24も解除され、基板吸着パッド部15は係止ピン28で係止されていない上端が突出方向に数度傾いている。仮止ピン28で吸着パッド24の下部角度を拘束し、基板21が基板ハンドリング装置10の保持突起16aにかからない状態では吸着しないようにしている。
この状態で基板21の各種誤差を吸収して吸着することができる。
As shown in FIG. 7, for example, when the
In this state, various errors of the
図8に示すように、基板吸着パッド部15を作動させると、蛇腹パッド26が伸びた状態でピークパッド25が基板21に密着する。
そして、図9に示すように、蛇腹パッド26を収縮させることで、基板21が吸着保持される。
As shown in FIG. 8, when the substrate
Then, as shown in FIG. 9, the
次に、以上のように構成された本発明の基板ハンドリング装置10を使用した基板搭載方法について説明する。
図10は、基板搬送装置に基板を搭載する方法を工程順に示した図である。
Next, a substrate mounting method using the
FIG. 10 is a diagram illustrating a method of mounting a substrate on the substrate transfer apparatus in the order of steps.
まず、図10(a)に示すように、基板21を保持した基板ハンドリング装置10が基板搬送装置の対向配置された基板保持枠27の間に挿入される。
この時、基板21と基板保持枠27までの距離L1は、数十mm、基板21を保持した基板ハンドリング装置10の厚さDは、数十mmである。また、基板ハンドリング装置10の底部と基板21を載置する載置パッドまでの距離Hは、数mmである。
First, as shown in FIG. 10A, the
At this time, the distance L1 between the
次に、図10(b)に示すように、基板ハンドリング装置10を基板保持枠27側へ前進させる。これは、基板21を傾けた際に、後ろの基板保持枠27に接触させない為である。
そして、図10(c)に示すように、基板ハンドリング装置10を数度傾けるとともに、ロック機構を解除する。この時、基板ハンドリング装置10の下端と基板保持枠27に隙間がなくならないような角度とする。
更に、図10(d)に示すように、吸着パッド24を解除し、突出バネ18によって、基板21が基板保持枠27側へ突出する。
Next, as shown in FIG. 10B, the
Then, as shown in FIG. 10C, the
Further, as shown in FIG. 10D, the
次いで、図10(e)に示すように、傾けたまま基板21の底辺付近を基板保持枠27に押し付ける。この際、基板ハンドリング装置10と基板21の端部は突出バネ18等により押し付け方向に逃げがある。
そして、図10(f)に示すように、基板21を基板保持枠27に押し付けたまま基板保持枠27の受け部27a上に下ろす。この際、一時基板吸着パッド部15を解除し、基板21を自由に動けるようにする。基板21の自重を基板保持枠27の受け部27aに移動する。
Next, as shown in FIG. 10E, the vicinity of the bottom of the
Then, as shown in FIG. 10 (f), the
更に、図10(g)に示すように、基板ハンドリング装置10を数度遥動回転させてほぼ垂直として、基板21全体を基板保持枠27に当接させる。この時、ロック機構17は固定する。一方、基板保持枠27側では、不図示のクランプアームによって基板21をクランプする。
最後に、図10(h)に示すように、基板ハンドリング装置10は、基板保持枠27から離れる。
Further, as shown in FIG. 10 (g), the
Finally, as shown in FIG. 10 (h), the
以上のような手順で、重量のある基板21を基板ハンドリング装置10は基板搬送装置13に基板吸着パッド上を滑らせることにより、自動で載せ換えて搭載することができる。
Through the above-described procedure, the
次に、基板ハンドリング装置10を使用した基板搬送装置からの基板取り出し方法について説明する。
図11は、基板搬送装置から基板21を取り出す方法を工程順に示した図である。
Next, a method for taking out a substrate from the substrate transport apparatus using the
FIG. 11 is a diagram illustrating a method of taking out the
先ず、図10(a)に示すように、基板ハンドリング装置10は基板保持枠27の前へ移動する。この時、基板保持アーム16の保持突起16aは、基板21の端部下に位置する。
そして、図11(b)に示すように、ロック機構17を解除する。
更に、図11(c)に示すように、基板21に近づきながら基板吸着パッド部15で基板21を吸着する。押し付け量は、数mmであるが突出バネ18による逃げがある。一方、基板保持枠27は、不図示のクランプアームを解除する。
First, as shown in FIG. 10A, the
Then, as shown in FIG. 11B, the
Further, as shown in FIG. 11C, the
次いで、図11(d)に示すように、基板ハンドリング装置10を数度傾け、基板21の自重を基板ハンドリング装置10に預けるとともに並進して基板保持枠27から外す。
そして、図11(e)に示すように、基板21を傾けたまま上昇し、離脱する。この際、一時基板吸着パッド部15を解除して、基板21の自重を基板ハンドリング装置10側に移動する。同時にロック機構17をロックする。
更に、図11(f)に示すように、基板ハンドリング装置10は、基板保持枠27から並進して離れる。
Next, as shown in FIG. 11 (d), the
Then, as shown in FIG. 11 (e), the
Further, as shown in FIG. 11 (f), the
次いで、図11(g)に示すように、基板ハンドリング装置10ごと基板21を垂直に立てる。この時、基板21は基板保持枠27から並行して離れている。
最後に、図11(h)に示すように、基板保持枠27と干渉しないように後退して、基板搬送装置13から出る。
Next, as shown in FIG. 11G, the
Finally, as shown in FIG. 11 (h), the substrate moves backward so as not to interfere with the
以上のような手順で、基板ハンドリング装置10は、基板搬送装置13から基板21を基板吸着パッド部15上で滑らせることにより、自動で載せ換えて取り外すことができる。
The
なお、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 Note that the operation procedure shown in the above-described embodiment, various shapes and combinations of the constituent members, and the like are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.
例えば、上述した実施形態では、基板21の乗せ換え時に、基板21を基板吸着パッド部15上で滑らせる例について説明したが、基板21を保持している基板ハンドリング装置10自体を上下にスライドする構造としてもよい。
For example, in the above-described embodiment, the example in which the
また、ロボットアーム11の軸を回転させ、基板ハンドリング装置10を裏返し、上述した実施形態の背面の基板保持枠27への基板21の乗せ換えも可能である。
Further, the axis of the
10…基板ハンドリング装置(基板ハンドリング部)
11…ロボットアーム
12…ロボット
13…基板搬送装置
14…板状保持部材
15…基板吸着パッド部
16…基板保持アーム
16a…保持突起
17…ロック機構
18…突出バネ
19…アングル部材
20…補強プレート
21…基板
22…規制部材
24…吸着パッド
25…ピークパッド(基板吸着パッド部先端)
26…蛇腹パッド
27…基板保持枠(板状保持部材)
10 ... Board handling device (Board handling section)
DESCRIPTION OF
26 ...
Claims (4)
前記ロボットアームに取り付けられた板状保持部材と、
前記板状保持部材に先端が垂直方向に突出可能に軸支され、先端に基板吸着パッド部を備えた基板保持アームと、
前記基板保持アームを板状保持部材から突出しない状態で固定するロック機構と、
前記基板吸着パッド部を前記基板保持アームから突出する方向に付勢する突出機構と、
前記基板保持アームの前記板状保持部材からの突出を制限する吸着パッド部と、
を備えたことを特徴とする基板ハンドリング装置。 A substrate handling device attached to the tip of a robot arm,
A plate-like holding member attached to the robot arm;
A substrate holding arm that is pivotally supported by the plate-like holding member so that the tip can protrude in the vertical direction , and has a substrate suction pad portion at the tip;
A lock mechanism for fixing the substrate holding arm without protruding from the plate-like holding member;
A protrusion mechanism for urging the substrate suction pad portion in a direction protruding from the substrate holding arm;
A suction pad portion for restricting protrusion of the substrate holding arm from the plate-like holding member ;
A substrate handling apparatus comprising:
前記基板保持アームに対して揺動可能に取り付けられたことを特徴とする請求項1に記載の基板ハンドリング装置。 The substrate suction pad portion is
The substrate handling apparatus according to claim 1, wherein the substrate handling device is swingably attached to the substrate holding arm.
先端に、前記基板を保持する保持突起を有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の基板ハンドリング装置。 The substrate holding arm is
3. The substrate handling apparatus according to claim 1, further comprising a holding projection for holding the substrate at a tip.
前記板状保持部材の長手方向に沿った中心軸線の近傍に軸支されるとともに、軸線方向に所定間隔を有してかつ中心軸線に対称に配置されたことを特徴とする請求項1から請求項3のうちいずれか一項に記載の基板ハンドリング装置。 The substrate holding arm is
2. The plate-like holding member is pivotally supported in the vicinity of a central axis along the longitudinal direction of the plate-like holding member, and is disposed symmetrically with respect to the central axis with a predetermined interval in the axial direction. Item 4. The substrate handling apparatus according to any one of Items 3 to 3.
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