JP5345424B2

JP5345424B2 - 板状部材の位置決め搬送方法

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Publication number: JP5345424B2
Application number: JP2009064901A
Authority: JP
Inventors: 宏酒井
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-03-17
Filing date: 2009-03-17
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2029-03-17
Also published as: JP2010219337A

Description

本発明は、ガラス基板の如き重量のある板状部材を位置決めした上で、処理工程等に搬送するための板状部材の位置決め搬送方法に関する。

太陽電池、例えばカルコパイライト型太陽電池はガラス基板上に形成された下部電極層と、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ等のカルコパイライト化合物からなり、ｐ型半導体である光吸収層と、ｎ型半導体からなるバッファ層と、ｎ型半導体からなる透明電極層とが、この順序で積層された積層体として構成され、前記下部電極層と透明電極層とには、集電用の電極が配設される。この種のカルコパイライト型太陽電池についてはＷＯ２００５／０９８９６８号等に詳細な説明がある。ここで、前記光吸収層は、６００℃〜７００℃に設定された過熱処理炉内にて、セレン化工程に付される。実際には、多数枚のガラス基板を互いに所定間隔離間して保持する基板キャリアを加熱処理炉に搬送し、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）からなる層状金属膜が形成されたガラス基板をセレン化水素雰囲気化中にさらすことで、セレン化工程が営まれる。

ガラス基板を保持する基板キャリアが、セレン化工程において劣化等の悪影響から免れるために、特許文献１に開示されているように、耐セレン特性を有する石英で作成されることが知られている。ここで便宜的に前記石英で作成された基板キャリアを石英キャリアと称することがある。

また、特許文献２には、半導体ウエハを熱処理炉へ投入する際、半導体ウエハを支持するための縦型ウエハボートに関する発明が開示されている。前記縦型ウエハボートは半導体ウエハの撓みや変位を防止するために互いに所定間隔離間する支持溝が形成されている。

特開２００４−３２７６５３号公報特開平９−３０６９８０号公報

例えば、カルコパイライト型太陽電池の構成要素であるガラス基板に対し、前記セレン化工程を営むために、既に指摘したように石英キャリア内に多数枚のガラス基板を一括して投入する必要がある。しかしながら、前記太陽電池に用いるガラス基板は、特許文献２に記載の半導体ウエハと比べてそのサイズが大きく、重量も相当大きくなるために、当該石英キャリアに複数のガラス基板を投入する際に、生じる衝撃力も大きくなる。この結果、ガラス基板や石英キャリアにその衝撃による損傷、例えばクラックが生じやすいという懸念がある。そして、一旦ガラス基板にクラックが生じると、損傷したこのガラス基板を除去し不良品として処理した後、新たなガラス基板を石英キャリアに投入しなければならない等の作業が必要となり、ガラス基板の処理に対する生産性が著しく低下するという難点がある。この種の難点乃至不都合は、ガラス基板のみならず、位置決め搬送される比較的重量の大きい、しかも衝撃に弱い板状部材にも同様の不都合が生じている。

本発明は、前記不都合を克服するためになされたものであって、石英キャリアに板状部材を投入する際、板状部材と石英キャリアとの間に生ずる衝撃力を可及的に減少せしめ、これによって板状部材や石英キャリアに対する損傷を回避するとともに、効率的に板状部材を生産することを可能とする、板状部材の位置決め搬送方法を提供することを目的とする。

本発明に係る板状部材の位置決め搬送方法は、ガラス製の板状部材を搬入搬出するために開口された筐体状の搬送処理部であって、側部に複数の前記板状部材を受容する側部受け部と、前記筐体の底面を横断するように形成されて前記板状部材の下端部を位置決め保持する第１の受け部とを備えた石英製の搬送処理部と、前記板状部材の下端部を受容して位置決めし、緩衝部材で構成されるとともに前記搬送処理部によって囲繞される大きさを有する第２の受け部を備えた位置決め部と、を準備する工程と、前記搬送処理部を前記位置決め部の上方であって該位置決め部を囲繞するように、且つ前記第２の受け部が前記第１の受け部よりも上方に位置するように配置する工程と、次いで、前記板状部材の側部を前記側部受け部に沿って進入させ、前記板状部材を前記第２の受け部に着座させる工程と、ＸＹ方向に変位する移動手段の変位作用下に、昇降台を上昇させて前記搬送処理部を前記位置決め部に対し相対的に上昇させることにより、前記第１の受け部に前記板状部材を着座させ、前記板状部材を前記位置決め部から前記搬送処理部に移載する工程と、前記板状部材を前記搬送処理部とともに処理工程へと搬送する工程と、を備え、前記板状部材を前記第１の受け部に着座させる際に前記搬送処理部を前記位置決め部に対し相対的に上昇させる速度は、前記板状部材を前記第２の受け部に着座させる際に前記板状部材を前記位置決め部に対し相対的に移動させる速度よりも小さいことを特徴とする。

本発明に係る板状部材の位置決め搬送方法によれば、板状部材を緩衝部材によって緩衝させて位置決めするので脆弱な板状部材であってもクラック等が発生することなく品質の優れた板状部材を得ることが可能となる。また、位置決め部の第２の受け部に保持されている板状部材が搬送処理部の第１の受け部に上昇しながら移載されるので、移載中の衝撃も発生することなく移載も円滑に行うことができる。さらに、板状部材がガラス基板であるので、特に移載時の緩衝緩和効果が著しい。

本発明によれば、先ず、板状部材を緩衝部材を有する位置決め部に着座させた後、該板状部材を石英からなる搬送処理部に移載しているので、板状部材と搬送処理部との間に生ずる衝撃力を可及的に減少させることによって該板状部材や搬送処理部に対するクラック等の損傷を回避するとともに、効率的に板状部材を生産することが可能となる効果が得られる。

図１は、カルコパイライト型太陽電池を構成するガラス基板に対し、セレン化処理をするための製造ラインを示す一部省略説明図である。図２は、ガラス基板位置決め搬送装置を構成する位置決め部と搬送処理部との配置関係を示す斜視説明図である。図２に示す位置決め部を構成する第１ガラス基板受け部と、これに位置決めされるガラス基板の一部拡大縦断説明図である。図２に示す搬送処理部を構成する第２ガラス基板側部受け部と、これに位置決めされるガラス基板との関係を示す一部拡大縦断面図である。リフターの作用下に、ガラス基板位置決め搬送装置を構成する搬送処理部が上方へ変位された状態を示す説明図である。ガラス基板位置決め搬送装置を構成する搬送処理部にガラス基板を投入する状態を示す斜視説明図である。

以下、本発明に係る板状部材の位置決め搬送方法について、板状部材としてガラス基板を例示し、該方法を実施するガラス基板位置決め搬送装置との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本実施の形態に係るガラス基板位置決め搬送装置を含む移載ステーションと、このガラス基板位置決め搬送装置にガラス基板を搬入するための搬送系とセレン化処理炉との相互の関係を示す概略説明図である。後述するガラス基板は、２０枚を１セットとしてカセットＡに装填された上で、搬送ロボットＢの搬送に待機する。カセットＡに集積されたガラス基板は、所定のタイミングで搬送ロボットＢによって移載ステーションＣに配置されているガラス基板位置決め装置Ｄに一枚ずつ取り出される。前記移載ステーションＣのガラス基板位置決め搬送装置Ｄは、それぞれ、例えば、１００枚単位で搬送されるガラス基板を受容する。ガラス基板を収納した前記ガラス基板位置決め搬送装置ＤはトランスファーマシンＥによって複数並列して配置されたセレン化処理炉Ｆに運ばれ、セレン化処理される。

次に、図２以降によって本実施の形態に係るガラス基板位置決め搬送装置Ｄの詳細について説明する。なお、この実施の形態では、これ以降ガラス基板位置決め搬送装置Ｄは参照数字１０を用いて説明する。

ガラス基板位置決め搬送装置１０は、位置決め部１２と、搬送処理部１４とを有する。図２に示されるように、位置決め部１２に対して、搬送処理部１４は、その外側を囲繞する大きさの筐体からなる。すなわち、四角形状の位置決め部１２の一辺の長さＷ１は四角形状の搬送処理部１４の一編の長さＷ２より小さい。従って、位置決め部１２に対し、搬送処理部１４を重畳する際に、該搬送処理部１４は位置決め部１２を囲繞する。前記位置決め部１２は、４本の脚部１６Ａ〜１６Ｄを有する。位置決め部１２を構成する前記脚部１６Ａ及び１６Ｂは固定板１８Ａによってしっかりと固定され、同様に前記脚部１６Ｃ及び１６Ｄは固定板１８Ｂによって固定される。前記脚部１６Ａ、１６Ｂの頂部に橋架されて第１ガラス基板受け部２０Ａが設けられ、同様に脚部１６Ｃと１６Ｄの間に第１ガラス基板受け部２０Ｂが設けられる。

そこで、図３を参照して、前記第１ガラス基板受け部２０Ａ、２０Ｂの構造について説明する。なお、第１ガラス基板受け部２０Ｂは前記第１ガラス基板受け部２０Ａと同一の構造を採用するため、第１ガラス基板受け部２０Ａについてのみ、その詳細な説明を行う。第１ガラス基板受け部２０Ａは緩衝部材、例えば樹脂製であって、好適にはポリテトラフルオロエチレン樹脂から形成され、その長手方向に直交するように等間隔に後述するガラス基板１００の端部を受容する支持溝２２がその上面側に設けられる。前記支持溝２２は、図３から容易に了解されるように底面２４から互いに拡開するようなテーパ面２６Ａ、２６Ｂを有し、例えば、ガラス基板１００の厚みを０．７ミリと仮定すると、前記底面２４の幅Ｄ１は１ｍｍであり、また、テーパ面２６Ａ、２６Ｂの傾斜角度θ１は、１５°〜４５°、好ましくは３０°に設定されている。前記支持溝２２について互いに隣接する支持溝２２、２２間の間隔Ｐ１は、好ましくは、７．５ｍｍであり、また、溝の高さＴ１は、好適には、５ｍｍである。なお、図２から容易に了解されるように、位置決め部１２の前記第１ガラス基板受け部２０Ａ、２０Ｂ以外の脚部１６Ｂ、１６Ｃ間及び１６Ａ、１６Ｄ間は上部が開放された構成である。ここで、脚部１６Ａと１６Ｂの間、脚部１６Ｂと１６Ｃの間、脚部１６Ｃと１６Ｄの間及び脚部１６Ｄと１６Ａの間は何れも同一の幅員Ｗ１である。

次に、搬送処理部１４について説明する。搬送処理部１４は、基本的には、全ての部材が石英によって構成される筐体状である。耐熱性、処理安定性を確保するためである。搬送処理部１４は、４本の支柱３０Ａ〜３０Ｄを有し、その支柱３０Ａと３０Ｂの間、支柱３０Ｂと３０Ｃの間、支柱３０Ｃと３０Ｄの間及び支柱３０Ｄと３０Ａの間は何れも同一の幅員Ｗ２であって、前記の通り、前記位置決め部１２の脚部１６Ａ〜１６Ｄの間隔Ｗ１よりも長い。従って、位置決め部１２に対し、搬送処理部１４を重畳させたとき、搬送処理部１４は位置決め部１２の外側に位置することになる。

支柱３０Ａと３０Ｂとの間にガラス基板側部受け部（基板側部受け部）３２Ａ〜３２Ｄが等間隔離間して設けられる。すなわち、図２から容易に了解されるように、支柱３０Ａと３０Ｂとの頂部にガラス基板側部受け部３２Ａが橋架され、所定間隔離間して、ガラス基板側部受け部３２Ｂが橋架される。同様に、ガラス基板側部受け部３２Ｃ、３２Ｄが等間隔に設けられる。支柱３０Ｃ、３０Ｄの間にもガラス基板側部受け部３４Ａ〜３４Ｄが設けられ、それぞれのガラス基板側部受け部３４Ａ〜３４Ｄは前記ガラス基板側部受け部３２Ａ〜３２Ｄと同一の間隔で前記支柱３０Ｃ、３０Ｄの頂部から等間隔で４本配置される。この場合、図４に示すように、ガラス基板側部受け部３２Ａ〜３２Ｄと、３４Ａ〜３４Ｄとは、同一の構造であるために、ガラス基板側部受け部３２Ａについてその詳細を説明し、残余のガラス基板側部受け部３２Ｂ〜３２Ｄの詳細な説明を省略する。

ガラス基板側部受け部３２Ａは石英からなり、側部支持溝３６が等間隔に水平方向内側に指向するように拡開して形成される。側部支持溝３６は底面３８とこの底面３８の両端部から互いに拡開する方向で延在するテーパ面４０Ａ、４０Ｂを有する。テーパ面４０Ａ、４０Ｂの好ましい角度θ２は、１５°〜４５°、好ましくは３０°に設定されている。底面３８の幅Ｄ２は、好ましくは３．５ｍｍであり、また側部支持溝３６、３６間の好ましい間隔Ｐ２は、７．５ｍｍである。さらに、側部支持溝３６の溝の高さＴ２は５ｍｍである。従って、図４からも容易に了解されるように、底面３８はガラス基板１００の厚みを０．７ｍｍとすると、十分に受容することが可能な溝幅であることが容易に了解されよう。

なお、ガラス基板側部受け部３２Ａ〜３２Ｄとガラス基板側部受け部３４Ａ〜３４Ｄとの側部支持溝３６は互いに対向するように設けられていることは言うまでもない。

次に、搬送処理部１４の支柱３０Ｂ、３０Ｃ間には、その底部にロッド４２Ａが橋架され、その頂部にロッド４２Ｂが橋架される。また、支柱３０Ａと３０Ｄ間には、その底部にロッド４４Ａが橋架され、その頂部にロッド４４Ｂが橋架される。なお、搬送処理部１４の強度を増すために、支柱３０Ｂ、３０Ｃと支柱３０Ａ、３０Ｄの間に斜めに筋交いを設けてもよい。

また、ロッド４２Ａと４４Ａとの間に、第２ガラス基板受け部５０Ａ、５０Ｂが互いに平行に設けられる。第２ガラス基板受け部５０Ａ、５０Ｂは石英で構成される。第２ガラス基板受け部５０Ａ、５０Ｂには、上方に指向して第１ガラス基板受け部２０Ａの前記支持溝２２と同一構成の支持溝５２が形成されており、前記ガラス基板１００を受容する。すなわち、第１ガラス基板受け部２０Ａ、２０Ｂがポリテトラフルオロエチレン樹脂で構成されているのに対し、第２ガラス基板受け部５０Ａ、５０Ｂは石英で形成されている点が、異なるのみである。なお、第２ガラス基板受け部５０Ａ，５０Ｂの支持溝５２は、第１ガラス基板受け部２０Ａ、２０Ｂの端部支持溝２２と同一の位相で配置されている。

ここで、ガラス基板位置決め装置１０と図１に示される移載ステーションＥとの関係を説明する。図５は、移載ステーションＣについての概略側面説明図である。移載ステーションＣは、該移載ステーションＣの長手方向に沿う基台７０を有する。基台７０はその上部に移動台７２を有し、この移動台７２は前記基台７０上のレール７１に沿って図示しない回転駆動源の付勢作用下に図５の矢印Ｘで示す方向に移動自在である。前記移動台７２には、リフター７４が設けられる。リフター７４は、支柱７６を有し、この支柱７６に沿って、ボールねじ７８が配設されている。ボールねじ７８には、ナット８０が螺合するとともに、該ボールねじ７８の上端部には回転駆動源８２が固着されている。ナット８０は昇降台８４を保持する。昇降台８４は、その先端部に複数本の脚部８６を有し、前記脚部８６の頂部には、支持台８８が固着されている。この場合、昇降台８４、脚部８６及び支持台８８の高さは、位置決め搬送装置１０を構成する位置決め部１２の脚部１６Ａ〜１６Ｄよりもその高さが短く選択されている。従って、支持台８８は、例えば、位置決め部１２の脚部１６Ａ−１６Ｂ、１６Ｃ−１６Ｄの間に進入退出することが可能である。なお、図６において、参照符号９０は、搬送ロボットＤの移載アーム９２に配設された吸着板であり、真空吸着作用下にガラス基板１００を吸着保持することが可能である。

本実施の形態に係るガラス基板位置決め搬送装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作及び作用効果について説明する。

先ず、予めカセットＡには、図示はしていないが、例えば、ガラス基板１００が２０枚載置されているものとする。そこで、搬送ロボットＢが付勢され、この搬送ロボットＢの先端の移載アーム９２に設けられた吸着板９０の吸着作用下にガラス基板１００が移載ステーションＣに位置決めされているガラス基板位置決め搬送装置１０に一枚ずつ搬送される。実際、移載ステーションＣのガラス基板位置決め搬送装置１０は、位置決め部１２に被さるように搬送処理部１４が囲繞して配設されている。この場合、位置決め部１２の第１基板受け部２０Ａ、２０Ｂの高さは、搬送処理部１４の第２ガラス基板受け部５０Ａ、５０Ｂよりも高く設定される。この場合、その高さを調節するために、搬送処理部１４の下側に図示しない架台を設けてもよい。そこで、搬送ロボットＢがその吸着板９０の吸着作用下にガラス基板１００を吸着して搬送すると、該搬送ロボットＢは、第１枚目のガラス基板１００をガラス基板側部受け部３２Ａ、３４Ａの側部支持溝３６に進入せしめる。前記ガラス基板側部受け部３２Ａ、３４Ａは、テーパ面４０Ａ、４０Ｂを有していることから、その間に、該ガラス基板側部受け部３２Ａ、３２Ｂに特に接触することなく、進入する。そして、該ガラス基板１００の底面は、位置決め部１２の第１ガラス基板受け部２０Ａ、２０Ｂに載置される。

具体的には、図３に示すように、第１ガラス基板受け部２０Ａ、２０Ｂを構成する支持溝２２は、テーパ面２６Ａ、２６Ｂを有し、且つその角度θ１は、好ましくは３０°であるがために、ガラス基板１００の厚さを０．７ｍｍと仮定すると、幅方向に余裕を持って前記底面２４に載置することが可能である。次いで、搬送ロボットＢの移載アーム９２に設けられた吸着板９０に対する真空状態を解除し、該搬送ロボットＢは、再び次のガラス基板１００をカセットＡから移送するために原位置方向へと変位する。これを順次繰り返し、位置決め部１２に対して、例えば、１００枚のガラス基板１００が移載されると、移載ステーションＣのガラス基板位置決め搬送装置１０は、搬送処理部１４だけが、トランスファーマシンＥの搬送作用下にセレン化処理炉Ｆへと移送される。

詳細には、図５において移動台７２が矢印Ｘ１方向へと移動すると、搬送処理部１４が移載ステーションＣに到着する。そこで、リフター７４を構成する回転駆動源８２が付勢されて、ボールねじ７８が回転し、このボールねじ７８の回転によってナット８０が昇降台８４を上方へと、すなわち、矢印Ｙ１方向へ持ち上げる。この結果、位置決め部１２の第１ガラス基板受け部２０Ａ、２０Ｂに載置されていたガラス基板１００は、搬送処理部１４を構成する第２ガラス基板受け部５０Ａ、５０Ｂに移載されることになる。このとき、図４に示すように、前記第２ガラス基板受け部５０Ａ、５０Ｂには、テーパ面４０Ａ、４０Ｂが形成されており、従って、ガラス基板１００の厚みを０．７ｍｍとすると、底面３８が１ｍｍある第２ガラス基板受け部５０Ａ、５０Ｂはその底面３８にガラス基板１００を保持させることができる。ガラス基板１００の側部は、搬送処理部１４のガラス基板側部受け部３２Ａ〜３２Ｄと、３２Ａ〜３４Ｄに保持されていることから、ガラス基板１００の側部方向の変位は阻止され、且つ底面３８によって十分に保持された状態で昇降台８４は所定の位置に前記搬送処理部１４を持ち上げることができる。

次いで、トランスファーマシンＥがこのガラス基板１００が収納載置されている搬送処理部１４に近づき、これを保持して、セレン化処理炉Ｆのいずれかのステーションに搬送していく。この間に、搬送ロボットＢは次なるガラス基板位置決め装置１０に対して、前回と同様にガラス基板１００を移送する。セレン化処理炉Ｆ内部に前記ガラス基板１００が保持された搬送処理部１４が位置決め配置されると、トランスファーマシンＥは再び移載ステーションＣへと到達し、既にガラス基板１００が移載されている搬送処理部１４を保持するために待機する。そこで、再び、移動台７２がガラス基板位置決め装置１０をその中央部へと移動させ、再びリフター７０が付勢されて、矢印Ｙ方向へとこの搬送処理部１４を上昇させ、トランスファーマシンＥの次なる作業に待機することになる。これを繰り返して、セレン化処理炉Ｆでは搬送処理部１４に移載されたガラス基板１００をセレン化処理することが可能となる。

本実施の形態によれば、以上のようにセレン化処理炉Ｆに対して、ガラス基板１００を搬入する際に、まず、緩衝部材としてのポリテトラフルオロエチレン樹脂で構成された位置決め部１２に対して、該ガラス基板１００を載置することができる。前記のように、位置決め部１２を構成するポリテトラフルオロエチレン樹脂には、テーパ面２６Ａ、２６Ｂによって形成された支持溝２２があり、ポリテトラフルオロエチレン樹脂の特性からガラス基板１００を衝撃なく、底面２４で受け入れることができる。次いで、リフター７４によって、上昇させるとき、ガラス基板１００はこの位置決め部１２から離脱し、次いで、搬送処理部１４の第２ガラス基板受け部５０Ａ、５０Ｂによって受容されることになる。この間、リフター７４の支持台８８は比較的ゆっくりと衝撃なく、ガラス基板１００の底面を前記位置決め部１２から搬送処理部１４へと移載することができる。従って、ガラス基板１００は、セレン化処理の前に衝撃なく、この結果、損傷することなく、セレン化処理炉Ｆに搬送することができる。結局、ガラス基板１００のみならず搬送処理部１４へもクラック等の発生も回避でき、結果として歩留まりの良い且つ生産効率に優れたガラス基板処理を行うことができる。

以上、本実施の形態について詳細に説明したが、本実施の形態は、これに限定されるものではなく、例えば、ガラス基板だけではなく、他の板状部材であって、特に衝撃に脆弱なものに対しても十分に本発明を応用することが可能であることは言うまでもない。

１０…ガラス基板位置決め搬送装置
１２…位置決め部１４…搬送処理部
２０Ａ、２０Ｂ…第１ガラス基板受け部
２２…端部支持溝３２Ａ〜３２Ｄ…ガラス基板側部受け部
３４Ａ〜３４Ｄ…ガラス基板側部受け部
３６…側部支持溝５０Ａ、５０Ｂ…第２ガラス基板受け部
５２…支持溝７４…リフター
８４…昇降台８８…支持台
１００…ガラス基板

Claims

ガラス製の板状部材を搬入搬出するために開口された筐体状の搬送処理部であって、側部に複数の前記板状部材を受容する側部受け部と、前記筐体の底面を横断するように形成されて前記板状部材の下端部を位置決め保持する第１の受け部とを備えた石英製の搬送処理部と、前記板状部材の下端部を受容して位置決めし、緩衝部材で構成されるとともに前記搬送処理部によって囲繞される大きさを有する第２の受け部を備えた位置決め部と、を準備する工程と、
前記搬送処理部を前記位置決め部の上方であって該位置決め部を囲繞するように、且つ前記第２の受け部が前記第１の受け部よりも上方に位置するように配置する工程と、
次いで、前記板状部材の側部を前記側部受け部に沿って進入させ、前記板状部材を前記第２の受け部に着座させる工程と、
ＸＹ方向に変位する移動手段の変位作用下に、昇降台を上昇させて前記搬送処理部を前記位置決め部に対し相対的に上昇させることにより、前記第１の受け部に前記板状部材を着座させ、前記板状部材を前記位置決め部から前記搬送処理部に移載する工程と、
前記板状部材を前記搬送処理部とともに処理工程へと搬送する工程と、を備え、
前記板状部材を前記第１の受け部に着座させる際に前記搬送処理部を前記位置決め部に対し相対的に上昇させる速度は、前記板状部材を前記第２の受け部に着座させる際に前記板状部材を前記位置決め部に対し相対的に移動させる速度よりも小さいことを特徴とする板状部材の位置決め搬送方法。