JP5434417B2 - 基板を加工処理する生産ライン - Google Patents

Description

本発明は、平板状の基板に対して複数の処理工程による加工処理を施して板状製品を生産する生産ラインの効率的なレイアウト設計に関し、特に平面型工程内ストッカーを用いた生産ラインに関する。

半導体や液晶ディスプレイの生産ラインにおいては、板状の基板に対してさまざまな処理を施す枚葉処理工程の積み重ねによって、製品が生産されている。
ただ１種類の製品を生産するラインであって、各処理工程の内容や順序が常に一定であれば、単にこれらの処理工程ラインを直列に配置すれば済むが、製品の種類が多く、しかも品種によって各処理工程の内容や順序が変更されるような生産ラインにおいては、このような直列配置では、段取り変更に伴う待ち時間が増大し、生産効率が極端に低下する。そこで、これらの生産ラインにおいては、各処理工程間に、バッファを設ける目的で、処理工程間の基板あるいは中間製品または製品（以下これらを総称して単に基板と称する）を一時的にストックするために、基板を収納するカセットを用いた工程内ストッカーが一般的に用いられている。

従来のストッカーの多くは、次の２種類の構成物によって構成されている。すなわち、カセットを収納するための多段積層型カセット収納棚とカセットを搬送するための搬送装置である。搬送装置には、走行台車＝有軌道無人搬送車（Rail Guided Vehicle以下ＲＧＶと略す）や走行式昇降クレーン等が含まれる。

各処理工程における製品の投入／排出は、カセットへのアクセス（製品のロード／アンロード）が可能な専用ポート（ローダー／アンローダー）により実現する。また、ローダー／アンローダーへのアクセス（カセットの投入／回収）は、クレーンやＲＧＶにより実現する。しかしクレーンやＲＧＶは高価なものであるため、これらの台数を極小化してその分走行範囲を広げ、この周辺に多段式の積載棚や各工程のローダー／アンローダーを集中的に配置することが一般的に行われてきた。

特許文献１に記載されたカラーフィルター製造ラインシステムは、このような考え方に基づいたものであり、複数枚の基板が収納された複数の基板収納済みカセットを保管するコア装置に対して、複数の処理ラインを並列に接続し、コア装置に収納したカセットを基板出し入れ位置に搬送するスタッカークレーンと、カセットに収納された基板を出し入れする基板出し入れ機構とを備えたカラーフィルター製造ラインシステムである。

特許文献１に記載されたカラーフィルター製造ラインシステムは、コア装置と各処理ラインを平面的に配置したため、広大な床面積を必要とするばかりでなく、実際上各処理ライン毎に１台のスタッカークレーンが必要となり、搬送装置にかかる費用が膨大になるという問題がある。

一方、敷地面積等の制約によって走行式昇降クレーンやＲＧＶの走行距離を十分に確保できない場合には、以下に示したような問題が発生する。
（１）確保すべき棚数を一定とした場合、棚を複列並列配置とし、走行式昇降クレーンやＲＧＶの台数を増やして対応せざるを得ない。
（２）走行式昇降クレーンやＲＧＶ周辺へのローダー／アンローダーの集中配置が困難となるため、別のカセット搬送台車（もしくは長距離の枚葉製品搬送装置）の追加が必要となる。
いずれにしても、搬送設備の無用な増加を招き、結果として工場延べ床面積の増加に陥る。これは、工場新設のための初期投資や維持費用を増加させる大きな問題である。特に、設備や建屋が高価なクリーンルームを必要とする生産工場においては、影響が大である。

特開2004-109968号公報

本発明が解決しようとする課題は、工場建屋サイズ等の制約によらず、工場建設の際に効率的な生産設備のレイアウト設計を可能とすると共に、搬送設備のユニット数や費用を少なくすることが可能な、平面型ストッカーを用いた生産ラインを提案するものである。

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、基板を加工処理する生産ラインであって、少なくとも、前記基板を収納するカセットと、前記カセットを収納するカセット収納棚を有する工程内ストッカーと、前記カセットを前記工程内ストッカーに搬送するカセット搬送手段と、を前記基板を加工処理する処理工程ラインの設置された建屋の階層と異なる階層に設置し、前記処理工程ラインは、前記基板を垂直方向に移送する基板移送手段と結合し、加工処理後の前記基板を前記基板移送手段により前記工程内ストッカーを設置した階層へ移送し、前記カセットに収納した後、前記カセット搬送手段により前記工程内ストッカへ搬送することを特徴とする基板を加工処理する生産ラインである。

また、請求項２に記載の発明は、前記基板移送手段および前記カセット搬送手段を用いて、所定の前記カセットと所定の前記処理工程ラインを指定し、前記所定の前記カセットを前記所定の前記処理工程ラインへ搬送して、前記所定の前記カセットに収納した前記基板を前記処理工程ラインへ投入することを特徴とする請求項１に記載の基板を加工処理する生産ラインである。

本発明に係る生産ラインは、生産途中の基板を収納するカセットと該カセットを収納するカセット収納棚とを有する工程内ストッカーを、処理工程ラインの設置された建屋の階層とは異なる階層に設置し、工程内ストッカーと処理工程ラインとの間を、基板を垂直方向に移送する基板移送手段によって結合したので、処理工程ラインが設置される階層には、カセットも、カセットを水平方向に搬送する設備も必要がなくなり、処理工程ラインの配置の自由度が高まると共に、処理工程ラインの設置面積が少なくて済む。このことは、処理工程ラインをクリーンルーム内に収納しなければならないような生産ラインにおいては、特に大きなメリットになる。

工程内ストッカーと処理工程ラインとの間にあって、前記基板を垂直方向に移送するための基板移送手段は、基板を載置して各階層間を移動する枚葉リフターユニットと、該枚葉リフターユニットと前記カセットとの間で基板を出し入れする移載装置とを有するものであるから、処理工程ラインの設置された階層と工程内ストッカーの設置された階層の間を行き来するのは、基板のみであり、重量のあるカセットは移動しない。従って、基板移送手段の機構は簡単なものでよく、少ない設備コストで済む。

基板移送手段を複数設置した場合には、処理工程ライン階と工程内ストッカー階との間の基板の移動が円滑となり、待ち時間を少なくすることができる。

工程内ストッカーが、基板移送手段とカセット収納棚との間で、カセットを搬送するカセット搬送手段を有する場合には、カセット収納棚を工程内ストッカー階に広く配置することが可能となり、ストック容量を十分に確保することができる。

カセット収納棚が、カセットを１段収納する構造とした場合には、カセットを搬送するカセット搬送手段の仕様を簡単なものとすることが可能となり、設備コストを低減できる。また、工程内ストッカー階の階高を低く抑えることが可能となるため、建屋の建築コストを低減できる。

工程内ストッカーの設置された建屋の階層を挟んで、該階層の上階および下階に、前記処理工程ラインを設置した場合には、２階層の処理工程ラインに対して、１階層の工程内ストッカー階ですむため、建屋全体の利用効率が高まる。

板状基板がガラス基板であり、複数の処理工程ラインが液晶ディスプレイ用カラーフィルターを製造するための処理工程ラインである場合には、薄いガラス基板は常に水平に搬送しなければならないため、絶対面積が必要とされるが、本発明に係る生産ラインにおいては、処理工程ラインに要する面積を少なくすることが可能となり、工程内のガラス基板のストックに要するトータルコストも少なくすることができるため、本発明の特徴を最大限に発揮することができる。

本発明に係る生産ラインの一実施形態を示した模式図である。 工程内ストッカーのレイアウトの一例と動作を示した説明図である。 図２の（４）〜（６）の動作の拡大図である。 処理工程ライン階とストッカー専用階の配置例を示した模式図である。

以下図面に従って、本発明に係る生産ラインについて詳細に説明する。図１は、本発明に係る生産ラインの一実施形態を示した模式図である。図１に示した生産ラインにおいては、ストッカー専用階２を中心として、１階と２階が処理工程ライン階１となっている。処理工程ライン階１とストッカー専用階２との間には、基板６を垂直方向に移送するための基板移送手段として、ローダー／アンローダー（図中ではＬＤ／ＵＬＤと略す）４が複数台設置されている。

本発明に係る生産ラインは、平板状の枚葉基板６に各種の処理を施す処理工程ライン３を複数含む生産ラインである。平板状の枚葉基板６としては、特に限定されないが、本発明の特徴が最も発揮されるのは、厚さの割合に面積が大きくて、工程中は水平の状態でしか取り扱いができないような基板であり、例を挙げれば、液晶ディスプレイ用の大型ガラ
ス基板などが挙げられる。

各処理工程ラインにおいて実施される処理の例としては、脱脂洗浄、各種コーティング、乾燥、熱処理、露光、現像、蒸着、検査、修正等が挙げられる。これらの処理は、目的とする製品の品種によって、複数回行われることも、また、処理の順番が異なる場合もある。本発明の生産ラインは、このような複数の処理を組み合わせて生産するような製品の場合に、その特徴が発揮される。

本発明に係る生産ラインは、基板６を収納するカセット５と該カセットを収納するカセット収納棚とを有する工程内ストッカーを備えており、工程内ストッカーは、処理工程ライン３の設置された建屋の階層である処理工程ライン階１とは異なる階層であるストッカー専用階２に設置されることを最大の特徴とする。なお図では、カセット収納棚を省略している。また基板６の用語は、何も処理が施されていない本来の意味の基板や、途中工程における半製品、さらには最終製品までを含むものとして使用する。

カセット収納棚は、カセットを１段ないしは、２段程度収納できる平面型の構造とする。図１は、カセットを１段収納する構造を示している。カセット収納棚の収納段数は、工程内ストッカー内でカセットを搬送するカセット搬送手段であるＲＧＶ７の仕様と密接に関係する。カセット収納棚の段数が１段であれば、ＲＧＶ７の仕様は、簡単なもので済むが、収納棚の段数が高くなればカセットを上の段まで持ち上げるリフト機構が必要となる。

カセット収納棚の段数はまた、ストッカー専用階２の階高に影響を与える。カセット収納棚が１段であれば、ストッカー専用階の階高は、小さくて済むので、建屋の建築コストは、少なくて済む。一般的な生産ラインでは、ストッカー専用階の仕様は、カセット収納棚が１段の仕様で十分である場合が多い。

本発明の生産ラインは、工程内ストッカーと処理工程ラインとの間にあって、基板を垂直方向に移送するための基板移送手段を有する。図１では、基板移送手段としてローダー／アンローダー（ＬＤ／ＵＬＤ）４が複数設置されている。ローダー／アンローダー４は、基板６を載置して各階層間を移動する枚葉リフターユニットと、枚葉リフターユニットとカセット５との間で基板６を出し入れする移載装置とを有する。図では、移載装置として移載ロボット１０が設置されており、移載処理１１を行っている。

枚葉リフターユニットは、基板６を載置して、垂直搬送経路１２に沿って、ストッカー専用階２と処理工程ライン階１の間を往復する。ストッカー専用階では、基板は移載装置によって、カセットに収納される。従って２つの階層間を移動するのは、基板だけであって、カセットは、移動しない。一般に基板が大型になればなる程、基板を収納するカセットは、大がかりなものとなり、重量も重くなる。従ってカセットの上下移動が少ない本発明の生産ラインは、設備コストやエネルギーコストの面で有利である。

カセット搬送手段として、図１では、走行路８に沿って走行するＲＧＶ（有軌道無人搬送車（Rail Guided Vehicle）７が使用されているが、ＲＧＶやＡＧＶなどの搬送台車を使用せずに、カセットを直接レール上で搬送する方法でも良い。カセット収納棚が多段式の場合には、カセット搬送手段は、カセットを上下方向に移動するリフト機能を備えることが必要となる。

次に工程内ストッカーの動作について、さらに詳細に説明する。図２は、工程内ストッカーのレイアウトの一例と動作を示した説明図であり、図３は、図２の（４）〜（６）の動作の拡大図である。まず処理工程ライン階１にいるオペレーターが、操作端末９を操作
して、ＲＧＶ７に対して、所定のカセット５を搬送するよう命令を送る（１）。すると、ＲＧＶ７が、走行路８に沿って走行し、ストッカー専用階内のカセット収納棚にあるカセット５を取りに行く（２）。ＲＧＶ７が、カセット収納棚からカセット５を取出し、指定されたローダー／アンローダー４に搬送する（３）。この時、１台のＲＧＶで搬送できる範囲を超えるような場合は、他のＲＧＶとカセットの授受を行って対応する。ＲＧＶ７が指定されたローダー／アンローダー４に到着後カセット５の授受を行い、ＲＧＶ７の動作は完了する（４）。図３に示したように、ローダー／アンローダー４に搬入されたカセット５から移載ロボット１０によって基板６を抜き取り、枚葉リフターユニット１３に受け渡す（５）。枚葉リフターユニット１３は、処理工程ライン３に基板６を移送する（６）。

図３に示したように、枚葉リフターユニット１３は、一度に２枚の基板を移送できるように設計してもよい。そうすることにより、枚葉リフターユニット１３が、処理工程ライン階とストッカー専用階との間を往復する回数（＝時間）を削減することができる。この時、移載ロボット１０も、ダブルハンド化して、一度に２枚の基板を移載できるようにすると、カセット５と枚葉リフターユニット１３間の動作を少なくすることができ、さらに効果が高まる。

図４は、処理工程ライン階とストッカー専用階の配置例を示した模式図である。
図４（１）は、最もシンプルな配置例であって、１階が処理工程ライン階１であり、この上にストッカー専用階２を設けたものである。
図４（２）は、ストッカー専用階２を挟んで、この上階および下階に、処理工程ライン階１を設けた場合であり、基本的にこの３層構造が最もコストメリットが期待できる。この構成では、１階から２階への基板の移送に必要な手順が減り、移送に要する時間が短縮される。
図４（３）は、３層の処理工程ライン階１と２層のストッカー専用階２とを交互に重ねた５層構造の建屋である。
図４（４）は、図４（２）の３層構造を２段重ねた構造となっている。

本発明の生産ラインにおいては、ローダー／アンローダーを設置する場所を予め作っておくことによって、工程の途中からでも製品の加工が可能となるため、他工程からの生産の引き継ぎや、設置したローダー／アンローダー間のみ製品を流すようなことも可能なので、生産性の向上に繋がる。また、カセットの移動は、ストッカー専用階内のみで行われるので、処理工程ラインを直線的に無駄なく配置することが可能となる。

１・・・処理工程ライン階
２・・・ストッカー専用階（ＳＴＫ専用階）
３・・・処理工程ライン
４・・・ローダー／アンローダー（ＬＤ／ＵＬＤ）
５・・・カセット（ＣＳＴ）
６・・・基板
７・・・ＲＧＶ
８・・・ＲＧＶの走行路
９・・・操作端末
１０・・・移載ロボット
１１・・・移載処理
１２・・・垂直搬送経路
１３・・・枚葉リフターユニット

Claims (2)

1. 基板を加工処理する生産ラインであって、
   少なくとも、
   前記基板を収納するカセットと、
   前記カセットを収納するカセット収納棚を有する工程内ストッカーと、
   前記カセットを前記工程内ストッカーに搬送するカセット搬送手段と、
   を前記基板を加工処理する処理工程ラインの設置された建屋の階層と異なる階層に設置し、
   前記処理工程ラインは、前記基板を垂直方向に移送する基板移送手段と結合し、
   加工処理後の前記基板を前記基板移送手段により前記工程内ストッカーを設置した階層へ移送し、前記カセットに収納した後、前記カセット搬送手段により前記工程内ストッカへ搬送することを特徴とする基板を加工処理する生産ライン。
2. 前記基板移送手段および前記カセット搬送手段を用いて、所定の前記カセットと所定の前記処理工程ラインを指定し、前記所定の前記カセットを前記所定の前記処理工程ラインへ搬送して、前記所定の前記カセットに収納した前記基板を前記処理工程ラインへ投入することを特徴とする請求項１に記載の基板を加工処理する生産ライン。

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