JP7265336B2 - 搬送装置、成膜装置、有機ｅｌ素子の製造システム、および有機ｅｌ素子の製造方法 - Google Patents

搬送装置、成膜装置、有機ｅｌ素子の製造システム、および有機ｅｌ素子の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、搬送装置、成膜装置、有機ＥＬ素子の製造システム、および有機ＥＬ素子の製造方法に関する。
従来より、蒸着装置、例えば、ガラス基板上に下部金属電極、有機薄膜、上部透明電極などを順次積層することにより有機ＥＬ素子を製造する有機ＥＬ素子の製造システムにおいて、ガラス基板の搬送を行う搬送装置が用いられている。この種の搬送装置は、例えば基板を保持するハンドを備えた水平多関節ロボットによって構成され、例えばそれぞれ工程の異なる複数の成膜チャンバ間で基板を搬送する。
この種の基板は、例えば厚みの非常に薄いガラス基板などであって、ハンドやグリッパなどにより大きな把持力を加えて保持、搬送することができない。そのため、搬送装置は、破損や変形なく基板を搬送するため、基板を掬い上げるようにハンドを動作させ、ハンド上に載置した基板を搬送する。このような、掬い上げ保持の形態から、搬送装置のハンドは例えば、フォークなどと呼ばれる場合もある。
この掬い上げ保持による搬送形態では、搬送中に基板の位置がずれて、落下させたり、基板割れのような破損を生じたりする可能性がある。また、カメラなどを介して保持部上で大きな基板の位置ずれを検出した場合には、基板の持ち直し操作などを行わなければならない場合もある。
そこで、掬い上げ保持を行う保持部では、フォーク個々の先端部を傾斜部として構成し、このフォーク先端の傾斜部に滑り止めのパッドを配置する、あるいはさらにフォークの先端に変形可能な突出片を設ける構成が提案されている（下記の特許文献１）。
特開２０１７－２０８４５１号公報
特許文献１の構成は、パッドや突出片が基板の縁部と接触して生じる変形応力や摩擦力を利用しており、能動的に把持力を印加して基板の位置を規制するものではない。このような構成は、基板サイズや重量がそれ程大きくなければ良好に機能する場合もある。しかしながら、昨今のように基板が大型化し、しかも高速搬送が求められる環境においては、基板搬送に伴う慣性力や遠心力が大きくなる傾向があり、数ミクロンオーダで基板が位置ずれを生じる可能性がある。
そこで、本発明の課題は、成膜システムなどで用いられる搬送装置において、位置ずれを生じることなく、また、破損や変形を生じることなくガラス基板のような板状の対象物を搬送できるようにすることにある。
上記課題を解決するため、本発明においては、ハンドに板状の対象物を載置して搬送する搬送装置において、前記ハンドの構成部材の上面に固定的に装着された保持部と、前記保持部に対して移動可能に配置された可動保持部と、前記可動保持部を、前記保持部の上方位置と、前記保持部よりも前記ハンドの外側の退避位置と、の間で移動させるよう駆動する第１の駆動機構と、前記可動保持部を、前記保持部の上方位置から前記保持部に向かう方向に下降、または、前記保持部から離れ前記保持部の上方位置に向かう方向に上昇させるよう駆動する第２の駆動機構と、を備え、前記ハンドは、その手首側から手先側に伸びるメインフレームと、前記メインフレームに装着され前記メインフレームに対して交差する方向に伸びるサブフレームと、を前記構成部材として備え、前記保持部と、前記可動保持部を駆動する前記第１の駆動機構および前記第２の駆動機構と、が前記サブフレームに装着されており、前記第１の駆動機構により前記可動保持部を前記退避位置から前記保持部の上に載置された前記対象物の上方位置に前記サブフレームに沿って移動させた後、前記第２の駆動機構により前記可動保持部を前記対象物の上方位置から、前記対象物に向かって下降させて、前記可動保持部と前記保持部とにより前記対象物を保持する保持動作と、前記第２の駆動機構により前記可動保持部を前記対象物の上方位置へ上昇させた後、前記第１の駆動機構により前記可動保持部を前記対象物の上方位置から前記退避位置に前記サブフレームに沿って移動させる解放動作と、を行う構成を採用した。
上記構成によれば、成膜システムなどで用いられる搬送装置において、位置ずれを生じることなく、また、破損や変形を生じることなくガラス基板のような板状の対象物を搬送することができる。
本発明の実施形態に係る搬送装置のハンドの上面図である。 本発明の実施形態に係る搬送装置のメインシャフトとサブシャフトの要部を示した正面図である。 本発明の実施形態に係る搬送装置の可動保持部を昇降させる駆動機構を示した正面図である。 本発明の実施形態に係る搬送装置の可動保持部を水平に移動させる駆動機構を示した正面図である。 図３、図４に示した駆動機構の平面図である。 図３、図４に示した駆動機構の側方から見た状態を紙面上の高さの異なる位置に並べて図示する様式を用いて、可動保持部を水平に移動させる動作を示した説明図である。 図３、図４に示した駆動機構の側方から見た状態を紙面上の高さの異なる位置に並べて図示する様式を用いて、可動保持部を昇降させる動作を示した説明図である。 本発明の実施形態に係る搬送装置のハンドの上方から示した斜視図である。 図３、図４に示した駆動機構の要部を上方から示した斜視図である。 本発明の実施形態に係る搬送装置のハンドにおける力学的な作用を示した説明図である。 本発明の実施形態に係る搬送装置と、この搬送装置を用いた成膜システムの上面図である。 本発明の実施形態に係る搬送装置と、この搬送装置を用いた成膜システムの全体構成の一例を示した上面図である。
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態につき説明する。なお、以下に示す構成はあくまでも一例であり、例えば細部の構成については本発明の趣旨を逸脱しない範囲において当業者が適宜変更することができる。また、本実施形態で取り上げる数値は、参考数値であって、本発明を限定するものではない。
以下では、有機薄膜形成を行う成膜システムにおいて搬送装置として用いられるロボットアームとそのハンドの構成を例示する。ここでは、まず、図１１に本実施形態の搬送装置を含む成膜システムの構成例を示す。この成膜システムは、例えばガラス基板に有機薄膜を成膜する成膜システムであって、同基板を用いて有機ＥＬ素子を製造する有機ＥＬ素子の製造システムの一部を構成する。図１１の成膜システムでは、成膜チャンバ１００、成膜チャンバ１０１、成膜チャンバ１０２、搬送室２３５、搬送経路１０３が、ゲートバルブ２３４を介して互いに接続されている。
図１１の成膜システム（成膜装置）において、成膜チャンバ１００、成膜チャンバ１０１、成膜チャンバ１０２は、その内部が所定の真空度に保たれた状態で有機材料を基板３１に蒸着して有機薄膜を成膜する成膜手段であり、各チャンバの基本構成は同一である。なお、各成膜チャンバが同一種の有機材料を成膜するように成膜システムを構成してもよいし、成膜チャンバ毎に異種の有機材料を成膜するように構成してもよい。
搬送室２３５はロボットアーム１０４を備え、このロボットアーム１０４により各成膜チャンバに搬送経路１０３から基板３１を搬入したり、各成膜チャンバから搬送経路１０３に基板３１を搬出したりすることができる。ロボットアーム１０４は、基板３１を保持するためのハンド２３３を備え、各成膜チャンバで成膜が行われる蒸着エリア２３２に基板３１を搬入したり搬出したりする動作を行う。そのため、ロボットアーム１０４は、ハンド２３３の基板に対する相対的な位置および／または姿勢を制御できるよう構成される。ロボットアーム１０４のリンク、関節の構成は、真空装置内で安定して基板３１をハンドリングできるものであれば、どのような形式の機構でもよい。ハンド２３３の構成例については以下で詳細に説明する。
なお、図１１は、成膜チャンバ１００の蒸着エリア２３２と搬送室２３５とを接続するゲートバルブ２３４が開かれ、ロボットアームが輪郭を破線で示した基板３１をハンド２３３に載置した状態で搬送（搬入または搬出）している状態を模式的に示している。また、図中のＸ、Ｙ、Ｚは、３次元座標軸の方向を示している（後述の図も同様）。
搬送経路１０３は、大気中に基板３１を出し入れ可能なロードロック室や、別の成膜システムに基板３１を搬送するための搬送路である。なお、図１１では、搬送室２３５の周囲の４面に成膜チャンバや搬送経路を配置したが、成膜システムの形態はこの構成に限定される必要はなく、例えば搬送室を中心に周囲の６面あるいは８面に成膜チャンバや搬送経路を配置してもよい。また、基板３１の搬送装置としてのロボットアームにはシングルアームに限らず、マルチアーム構成の配置を用いてもよい。
図１、図８は、図１１に示した上述のロボットアーム１０４のハンド２３３の構成例を示している。図１、図８に示すように、このハンド２３３は、ハンド２３３の手首側から手先側へと伸びる２本のメインフレーム３７を備えている。メインフレーム３７には、メインフレーム３７と交差する方向に、それぞれ左右７本ずつのサブフレーム１が突設されている。
各々のサブフレーム１の先端には、基板受け３が配置される。さらに、ハンド２３３の基板載置領域の四隅に相当するサブフレーム１の先端には、保持機構としての基板把持ユニット３５（３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ）が配置されている。基板把持ユニット３５（３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ）は、基板受け３に対して移動可能に配置された可動保持部としての基板把持爪１５（図３）を備える。基板受け３は、ハンドの構成部材の上面に固定的に装着された保持部であって、基板把持ユニット３５（３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ）は、後述するように、可動保持部としての基板把持爪１５を基板受け３に対して接近、離間させることができる。この基板把持ユニット３５（３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ）は、ハンド２３３に載置した基板３１の四隅付近を上下方向から基板受け３、基板把持爪１５によって把持する。
また、手首側、手先側のサブフレーム１には、それぞれメインフレーム３７と平行に伸びるサブフレーム３１１、３１１…が装着されており、その先端にも基板受け３が配置され、これらの基板受け３、３…によって基板３１の後縁、前縁が支持される。
基板把持ユニット３５（３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ）は、基板把持爪１５を水平動作させる第１の駆動機構と、基板把持爪１５を昇降（上下駆動）させる第２の駆動機構と、を備える。これらの駆動機構は、メインフレーム３７、３７上にそれぞれ配置された２本のメインシャフト３３、３３（図１、図２、図４）と、基板把持ユニット３５が設けられたサブフレーム１上に配置された４本のサブシャフト１７によって駆動される。
図２に示すように、メインシャフト３３、３３は、軸受３２、３２（…）を介してメインフレーム３７、３７上に回転可能に支持されている。これらメインシャフト３３、３３は、ハンド２３３の例えば手首側に配置されたステッピングモータやサーボモータなどの駆動源（不図示）によりそれぞれ回転駆動される。これにより、例えば図示のような楕円のカム面を備えた偏心カム３４の回動位置を選択することができる。
軸受３６、３６（…）に軸支されたサブシャフト１７の後端は、偏心カム３４に当接し、サブフレーム１上で往復移動し、これによりサブシャフト１７の先端が後述の機構を操作することによって、基板把持爪１５を水平および上下方向に動作させる。本実施形態の基板把持ユニット３５（３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ）は、サブシャフト１７の水平直線運動によって、基板把持爪１５を水平方向および上下方向の２方向に動作させる。基板把持ユニット３５（３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ）は、下記のように、リニアガイド、板カム、バネ、係合爪、などによって構成することができる。
基板把持動作では、基板把持ユニット３５は、まず、基板把持爪１５を、基板受け３上に載置されている基板３１の上方位置であって、かつ基板３１の外側の位置から水平に侵入するよう水平に移動させる。続いて、設定したストローク位置で、基板把持爪１５に基板面に対してほぼ垂直に下降させ、基板把持爪１５が基板３１に当接し、基板把持爪１５および基板受け３で基板３１を把持する。基板開放動作では、基板把持ユニット３５は、まず、基板把持爪１５を基板面から上昇、離間させ、続いて、基板３１の上空を基板輪郭の外側の退避位置まで水平に移動させる。
以下、図１～図１０を参照して、基板把持ユニット３５（３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ）の構成および動作につき詳細に説明する。これらの図のうち、まだ言及していない図４は、上述した可動保持部としての基板把持爪１５を水平に移動させる第１の駆動機構３５１を、また、図３は、可動保持部としての基板把持爪１５を昇降させる第２の駆動機構３５２を示している。また、図５は、基板把持爪１５を、水平移動、ないし昇降させる第１、第２の駆動機構を上面から示している。また、図６、図７は、機構の動作の理解を容易にするため、本来ほぼ同じ高さに配置される図３、図４の第１、第２の駆動機構を、紙面上の高さの異なる位置に側方から見た状態で並べて図示する様式を用いて図示したもので、図６は基板３１の解放状態を、図７は基板３１の把持状態に相当する。また、図９は、基板把持爪１５を駆動する上記の第１、第２の駆動機構を斜視状態で示したものである。また、図１０は、基板把持ユニット３５の作用と配置の要件に係るもので、基板受け３と基板の相互作用を基板の側面方向から示したものである。
上述のように、２本のメインフレーム３７にそれぞれ複数（この例では左右７本ずつ）のサブフレーム１が配置されている。各サブフレーム１の先端には、少なくとも基板受け３が配置される。基板受け３は、例えばフッ素ゴムなどの材質から、例えばサブフレーム３１１の先端側の方が高くなった形状などにその上面が形成されている（図１０の基板受け３１０参照）。基板把持ユニット３５が配置されていないサブフレーム１では、基板３１は単に基板受け３の上に載置された状態で下方から支持する。ハンド２３３の四隅に相当するサブフレーム１の先端には、ベース２によって支持された基板受け３が設けられる（図３）。さらに可動保持部としての基板把持爪１５を上記のように上下、水平に移動させる基板把持ユニット３５（３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ）が配置される。
本実施形態では、基板把持ユニット３５（３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ）はハンド２３３の四隅に相当するサブフレーム１の先端に配置されているが、より多数の基板把持ユニット３５が任意のサブフレーム１に配置されていてもよい。基板把持ユニット３５（３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ）は、後述のように共通のメインシャフト３３、３３の回転駆動力によって動作するものであり、ハンド２３３の四隅以外にさらに基板把持ユニット３５を増設するのは容易である。
以下、図３～図５、図９を参照して、本実施形態の基板把持ユニット３５の第１、第２の駆動機構３５１、３５２の構成例につき説明する。第１の駆動機構３５１は、図４のように、第１のリニアガイド２１によって、サブシャフト１７と平行な方向に直線移動できるよう支持されたＬ字型のベース２０を備える。即ち、このＬ字型のベース２０は、往復運動するサブシャフト１７の先端に当接可能な位置に第１のリニアガイド２１に支持されている。
図４、図５、図９において、Ｌ字型のベース２０の後端部のブラケット２２は、ブラケット２６との間で圧縮バネガイド２５に弾装された圧縮バネ２４（第１の付勢手段）によって、ベース２０の前端がサブシャフト１７の先端と当接するように付勢されている。
図４の状態は、偏心カム３４の最も高いカム面がサブシャフト１７の後端に当接している。この状態では、基板把持爪１５は基板３１よりも外側の退避位置に水平移動されている。図４の実線の状態から、鎖線の状態に偏心カム３４を回転させると、矢印のようにＬ字型のベース２０、ないし板カム１８に対してサブシャフト１７が後退する。これにより、基板把持爪１５は基板３１上空に進入するように水平移動する。
即ち、メインシャフト３３が回転駆動され、偏心カム３４を介してサブシャフト１７に伝達される駆動力により、サブシャフト１７がサブフレーム１に沿って往復移動し、サブシャフト１７の前端部を介して第１の駆動機構３５１または前記第２の駆動機構３５２が駆動される。
サブシャフト１７が後退すると、Ｌ字型のベース２０、ないし板カム１８は圧縮バネ２４に付勢されて偏心カム３４に当接した状態で同じ矢印方向に水平移動する。このベース２０、ないし板カム１８の、基板３１上空への進入する方向への水平移動の限界位置は、ストッパ調整ネジ２９と、Ｌ字型のベース２０に設けられたストッパ１９とが当接することによって規制される。ストッパ調整ネジ２９の係止位置は、サブフレーム１上に配置されたブラケット３０に対するねじ込み量によって調節できる。ストッパ調整ネジ２９によるベース２０の係止位置は、基板把持爪１５を昇降させる基板３１の縁部の内側の所定位置に調節される。
図５、図９に示すようにＬ字型のベース２０の側面には、板カム１８が固定されている。この板カム１８は、第２の駆動機構３５２のカムフォロワ７と協働して、基板把持爪１５の昇降を制御するためのものである。板カム１８のカム面は、サブシャフト１７の側が高く、カム面のこの部分によって基板把持爪１５の上昇高さ（退避高さ）が決定される。板カム１８のカム面のＬ字型のベース２０後方に相当する部分は、基板把持爪１５を下降させる傾斜面となっている。本実施形態では、上記の板カム１８のカム面の形状はいずれも直線状であり、板カム１８は全体として台形形状であるが、これらカム面は基板把持爪１５の任意の昇降タイミングや昇降の軌道を得られるよう考慮された任意の形状であってよい。
一方、第２の駆動機構３５２は、第２のリニアガイド１１によって、サブシャフト１７と平行な方向に直線移動できるようベース１０により支持されたブラケット９を備える。基板把持爪１５は、図３、図９に示すようにブラケット６の先端に固定されている。なお、図３、図９では、ブラケット６の形状や、カムフォロワ７廻りの形状が一部異なるものとなっているが、これらの構造の機械的な機能は同等である。特にカムフォロワ７はこれらの図に示すように、例えばローラ形式のカムフォロワで、小さな摩擦抵抗で板カム１８のカム面に従動できるよう配慮されている。
ブラケット６は、ブラケット９に対して、上下方向に移動できるようリニアガイド８を介して装着されている。ブラケット６は、ブラケット９との間に弾装された引張バネ１６によって、下方に付勢されている。ブラケット６および基板把持爪１５の昇降高さは、ブラケット６に装着されたカムフォロワ７と当接する板カム１８のカム面の高さによって決定される。
第１、第２の駆動機構３５１、３５２のサブシャフト１７と平行な水平方向の連動は、引張バネ１３と、互いに係合可能な係合爪として構成されたストッパ２７、２８（図５）によって制御される。引張バネ１３（第２の付勢手段）は、ブラケット９の後端に突設されたアーム１４と、Ｌ字型のベース２０のブラケット２３の間に弾装され、これらを近接させる方向に付勢する。なお、引張バネ１３と圧縮バネ２４の力関係は、例えば（圧縮バネ２４の復元力）＞（引張バネ１３）の引張力、のように設定しておく。
図５のように、第２の駆動機構３５２のブラケット９ないし６には、ストッパ２７が、第１の駆動機構３５２のＬ字型のベース２０にはストッパ２８が突設されている。図５に示した状態では、ストッパ２７、２８が係止し、水平方向に関しては、引張バネ１３の付勢力によって第１の駆動機構３５２のＬ字型のベース２０と、第２の駆動機構３５２のブラケット９ないし６が一体となって移動できる。
ただし、第２の駆動機構３５２のブラケット９がサブシャフト１７に向かう方向への水平移動位置は、サブフレーム１に配置されたブラケット５により支持されたストッパ調整ネジ４とストッパ１２（図３）とが当接することによって規制される。このブラケット９の規制位置は、ストッパ調整ネジ４によって調整可能である。そして、図５～図７に示すように、サブシャフト１７の先端を基準とすると、このストッパ調整ネジ４のサブフレーム１上における配置位置は、上述のストッパ調整ネジ２９の位置よりも遠い。
上記構成において、図５、図６に示すようにブラケット９がストッパ調整ネジ４と当接した後は、第２の駆動機構３５２のブラケット９、６、基板把持爪１５はこの基板３１の外縁内側の所定の昇降位置よりも右方へは水平移動できない。この状態から、さらにサブシャフト１７を後退させると、第１の駆動機構３５１のＬ字型のベース２０のみが圧縮バネ２４の付勢力によって右方へ移動する。この時、ストッパ２７、２８は離間して、ブラケット９の水平位置（基板把持爪１５の昇降位置）は、引張バネ１３によってストッパ調整ネジ４と当接するよう付勢されることによって維持される。図５、図６の状態では、カムフォロワ７が板カム１８の水平な高いカム面の位置に当接しており、基板把持爪１５は、まだ基板受け３上に載置された基板３１の縁部には下降していない。
図５、図６の状態からさらにサブシャフト１７を後退させると、第１の駆動機構３５１のＬ字型のベース２０のみが圧縮バネ２４の付勢力によって停止しているブラケット９よりも右方へ移動する。その結果、図７に示すように、引張バネ１６により付勢されたカムフォロワ７が板カム１８のカム面の斜面に沿って下降して、これにより基板把持爪１５が下降し、基板受け３上に載置された基板３１の縁部上面に当接する。
以上のようにして、四隅の基板把持ユニット３５（３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ）において、基板把持爪１５、および基板受け３によって、基板３１の縁部が上下方向から把持する保持動作が行われる。なお、この保持状態において、基板把持爪１５と基板受け３（例えば共にフッ素ゴムなどから製作する）の寸法、基板３１の厚みなどを選択することによって、カムフォロワ７と板カム１８の間に適当な間隙ができるよう設定しておく。これにより、基板把持爪１５に加わる適宜選んでおいた引張バネ１６の付勢力と、基板把持爪１５と基板受け３を構成するフッ素ゴムなどの弾性部材の反発力などに起因する軽い保持力で基板３１を保持できる。これにより、基板３１を破損、変形させることなく、また、ハンド２３３への載置位置ずれを起すことなく確実に基板３１を保持できる。
一方、この基板３１の把持状態から、基板把持爪１５を上昇させ、さらに基板３１の縁部より外側の退避位置に移動させる解放動作は次のようにして行われる。この解放動作は、図７の状態から、図６の状態への上記と逆の方向、逆の順序の動作である。図７の状態から、サブシャフト１７の前端を図中左方に前進させて、板カム１８の前縁などを介してＬ字型のベース２０を押圧すると、カムフォロワ７が板カム１８のカム面の斜面に沿って上昇する。これにより、基板把持爪１５が基板受け３上に載置された基板３１の縁部上面から離間する。ストッパ２７、２８は、図５に示すようにカムフォロワ７が板カム１８のカム面の斜面を昇り切ると、ようやく当接するような位置関係となっている。そのため、ストッパ２７、２８が当接するまでは、第２の駆動機構３５２のブラケット９ないし６は、引張バネ１３の付勢力を介してストッパ調整ネジ４と当接した状態を保つ。そして、その間にカムフォロワ７が板カム１８のカム面の斜面を昇り切り、図６のように基板把持爪１５が基板３１の縁部上面から離間する。
さらに、サブシャフト１７の前端を図中左方に移動させると、ストッパ２７、２８が当接し、これらストッパの係止を介して、第１の駆動機構３５１のＬ字型のベース２０が第２の駆動機構３５２のブラケット９ないし６を左方に移動させる。これにより、基板把持爪１５が基板受け３上に載置された基板３１の縁部上面よりも外側の退避位置に移動させる。
以上のようにして、Ｌ字型のハンドの四隅の基板把持ユニット３５（３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ）において、上記の基板３１の把持状態から、基板把持爪１５を上昇させ、さらに基板３１の縁部より外側の退避位置に移動させる解放動作が行われる。上述の基板把持ユニット３５（３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ）の保持動作と、解放動作は、メインシャフト３３、３３を駆動することにより、同期的に、連動して実行することができる。
なお、以上では、図１、図８などに示すように、ハンド２３３の手首、手先側の四隅に基板把持ユニット３５（３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ）を配置する構成を示した。上述のように、基板把持ユニット３５の配置数はこれよりも多くても良いが、逆に、ハンドのより少ない個所に配置する構成も考えられる。
その場合、この種の基本構成を有するハンドでは、ハンドの手首側の例えば２個所、例えば基板把持ユニット３５Ａ、３５Ｂのみを設ける構成が好ましい。この構成は、基板把持ユニット３５Ａ、３５Ｂを省略して、手先側の基板把持ユニット３５Ｃ、３５Ｄのみを設ける構成よりも、以下のような理由で利点が大きい（図１０）。
図１０は、図１のＡ－Ａ’線に沿った断面を示しており、図１０において上方が図１の上方の手先側、下方が図１の下方の手首側に対応する。また、同図において、３１１は、サブフレーム１に対して直角に配置されたサブフレーム３１１を、また３１０は、それらサブフレーム３１１の先端に配置されたフッ素ゴムなどの弾性部材から成る基板受けを示している。この基板受け３１０は、上述の基板受け３と同等の構成で、その上面は例えばサブフレーム３１１の先端側の方が高くなった形状に形成されている。
また、図１０において、ＣＦは、図１のハンドをロボットアーム１０４で操作した時に生じるハンド２３３や載置、保持している基板３１に加わる遠心力の方向を示している。複数リンク、関節から成るロボットアーム１０４の構成では、多くの場合、ハンドの部分を旋回させると、ＣＦのような方向に遠心力が作用する。また、遠心力ＣＦの大きさは、多くの場合、図上側の手先側の方が、手首側よりも大きい。
そして、ロボットアーム１０４のリンクが揺動され、遠心力ＣＦが作用すると、基板３１は例えば図中の鎖線～実線のように変形し、その前端縁は、図上側（手先側）の基板受け３１０の斜面に喰い込むように働く。一方、基板３１の後端縁は、図下側（手首側）の基板受け３１０の斜面から滑落するように働く。上記のような事情で、ロボットアーム１０４のリンクが揺動された場合、基板３１の保持力は図上側（手先側）の基板受け３１０では比較的高く、図下側（手首側）の基板受け３１０ではそれよりも低くなる傾向を生じる。
以上のような理由で、基板把持ユニット３５の配置を２個所に限定するのであれば、ハンド２３３の手首側の２個所、例えば図１の基板把持ユニット３５Ｃ、３５Ｄを省略し、基板把持ユニット３５Ａ、３５Ｂのみを設ける構成が好ましい。これにより、図下側（手首側）の基板受け３１０の弱い保持力を補い、また、遠心力ＣＦの小さい側で効率よく、小さな保持力でも確実に基板を保持することができる。以上のようにして、手首側の基板把持ユニット３５Ａ、３５Ｂのみを設ける構成によれば、効果的に基板３１の位置ずれを防ぎ、確実な基板保持が可能となる。
以上の実施形態によれば、成膜システムなどで用いられる搬送装置において、位置ずれを生じることなく、また、破損や変形を生じることなくガラス基板のような板状の対象物を搬送することができる。なお、以上では板状の対象物として、成膜システムなどで取り扱われる薄板のガラス基板のような対象物を例示したが、上述の基本構成は他の板状の対象物を搬送する搬送装置においても上述同様に有用であるのはいうまでもない。
本発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。
例えば、図１２は、本発明を実施した、有機ＥＬパネルを製造する製造システム３００の全体構成の一例を示している。製造システム３００は、複数の成膜チャンバ１００、搬送室１１０１、搬送室１１０２、搬送室１１０３、基板供給室１１０５、マスクストック室１１０６、受渡室１１０７、ガラス供給室１１０８、貼合室１１０９、取出室１１１０等を備えている。各々の成膜チャンバ１００は、成膜材料の違いやマスクの違いなど細かい点で相違する部分はあるものの、基本的な構成（特に基板の搬送やアライメントに関わる構成）はほぼ共通している。なお、一つの成膜チャンバは、複数の蒸着エリアを備えていてもよい。このような構成では、一方の蒸着エリアにおける蒸着が完了するまでの間に、他方の蒸着エリアではマスク支持部を蒸着済の基板の搬出と未蒸着の基板の搬入を行う、といった並列的な成膜処理が可能である。
搬送室１１０１、搬送室１１０２、搬送室１１０３には、搬送機構であるロボットアーム１１２０が配置されている。このロボットアーム１１２０には、上述のハンド２３３を設けることができ、上述の構成によって、例えば成膜チャンバ１００間で正確かつ確実に搬送することができる。
製造システム３００に含まれる複数の成膜チャンバ１００は、お互いが同一材料を成膜する装置であってもよいし、異なる材料を成膜する装置であってもよい。例えば、各成膜チャンバが互いに異なる発光色の有機材料を蒸着する製造システムでもよい。製造システム３００では、ロボットアーム１１２０によって搬送された基板に有機材料を蒸着する、あるいは金属材料等の無機材料の薄膜を例えば蒸着により形成する。
基板供給室１１０５には、外部から基板が供給される。マスクストック室１１０６には、各成膜チャンバ１００にて用いられ、膜が堆積したマスクが、ロボットアーム１１２０によって搬送される。マスクストック室１１０６に搬送されたマスクを回収することで、マスクを洗浄することができる。また、マスクストック室１１０６に洗浄済みのマスクを収納しておき、ロボットアーム１１２０によって成膜チャンバ１００にセットすることもできる。
ガラス供給室１１０８には、外部から封止用のガラス材が供給される。貼合室１１０９において、成膜された基板に封止用のガラス材を貼り合わせることで、有機ＥＬパネルが製造される。製造された有機ＥＬパネルは、取出室１１１０から取り出される。
以上のように、本発明を採用した搬送装置としてのハンド２３３を備えたロボットアーム１１２０は、有機ＥＬ素子を製造する製造システムないし製造方法に好適に実施することができる。ただし、本発明を採用した搬送装置は、有機膜に限らず種々の成膜を行う成膜システムにおいて、基板などの対象物の搬送に好適に用いることができる。
１…サブフレーム、２…ベース、５、６、９、２２、２３、３０…ブラケット、３、３１０…基板受け、４…ストッパ調整ネジ、７…カムフォロワ、８、１１、２１…リニアガイド、１３、１６…引張バネ、１５…基板把持爪、１７…サブシャフト、１８…板カム、２０…Ｌ字型のベース、２４…圧縮バネ、２５…圧縮バネガイド、２７、２８…ストッパ、２９…ストッパ調整ネジ、３１…基板、３３…メインシャフト、３４…偏心カム、３５…基板把持ユニット、３７…メインフレーム、１００、１０１、１０２…成膜チャンバ、１０３…搬送経路、１０４…ロボットアーム、２３３…ハンド、３００…製造システム、３５１…第１の駆動機構、３５２…第２の駆動機構、１１０１、１１０２、１１０３…搬送室、１１０５…基板供給室、１１０６…マスクストック室、１１０７…受渡室、１１０８…ガラス供給室、１１０９…貼合室、１１１０…取出室、１１２０…ロボットアーム。

Claims (15)

  1. ハンドに板状の対象物を載置して搬送する搬送装置において、
    前記ハンドの構成部材の上面に固定的に装着された保持部と、
    前記保持部に対して移動可能に配置された可動保持部と、
    前記可動保持部を、前記保持部の上方位置と、前記保持部よりも前記ハンドの外側の退避位置と、の間で移動させるよう駆動する第１の駆動機構と、
    前記可動保持部を、前記保持部の上方位置から前記保持部に向かう方向に下降、または、前記保持部から離れ前記保持部の上方位置に向かう方向に上昇させるよう駆動する第２の駆動機構と、を備え、
    前記ハンドは、その手首側から手先側に伸びるメインフレームと、前記メインフレームに装着され前記メインフレームに対して交差する方向に伸びるサブフレームと、を前記構成部材として備え、前記保持部と、前記可動保持部を駆動する前記第１の駆動機構および前記第２の駆動機構と、が前記サブフレームに装着されており、
    前記第１の駆動機構により前記可動保持部を前記退避位置から前記保持部の上に載置された前記対象物の上方位置に前記サブフレームに沿って移動させた後、前記第２の駆動機構により前記可動保持部を前記対象物の上方位置から、前記対象物に向かって下降させて、前記可動保持部と前記保持部とにより前記対象物を保持する保持動作と、
    前記第２の駆動機構により前記可動保持部を前記対象物の上方位置へ上昇させた後、前記第１の駆動機構により前記可動保持部を前記対象物の上方位置から前記退避位置に前記サブフレームに沿って移動させる解放動作と、を行う搬送装置。
  2. 請求項１に記載の搬送装置において、前記メインフレームに対して複数の前記サブフレームが装着され、前記複数のサブフレームの上面に前記保持部が固定的に装着され、前記ハンドの手首側に装着された前記サブフレームに対して、前記保持部に加えて、前記可動保持部が配置されている搬送装置。
  3. 請求項２に記載の搬送装置において、前記ハンドの手先側の前記サブフレームに対して、前記保持部に加えて、前記可動保持部が配置されている搬送装置。
  4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の搬送装置において、前記メインフレームに回転可能に支持されて回転駆動されるメインシャフトと、前記メインシャフトの回転駆動力により前記サブフレームに沿って往復移動し、前記第１の駆動機構または前記第２の駆動機構を駆動するサブシャフトと、を備える搬送装置。
  5. ハンドに板状の対象物を載置して搬送する搬送装置において、
    前記ハンドの構成部材の上面に固定的に装着された保持部と、
    前記保持部に対して移動可能に配置された可動保持部と、
    前記可動保持部を、前記保持部の上方位置と、前記保持部よりも前記ハンドの外側の退避位置と、の間で移動させるよう駆動する第１の駆動機構と、
    前記可動保持部を、前記保持部の上方位置から前記保持部に向かう方向に下降、または、前記保持部から離れ前記保持部の上方位置に向かう方向に上昇させるよう駆動する第２の駆動機構と、を備え、
    前記第１の駆動機構により前記可動保持部を前記退避位置から前記保持部の上に載置された前記対象物の上方位置に移動させた後、前記第２の駆動機構により前記可動保持部を前記対象物の上方位置から、前記対象物に向かって下降させて、前記可動保持部と前記保持部とにより前記対象物を保持する保持動作と、
    前記第２の駆動機構により前記可動保持部を前記対象物の上方位置へ上昇させた後、前記第１の駆動機構により前記可動保持部を前記対象物の上方位置から前記退避位置に移動させる解放動作と、を行い、
    前記ハンドは、その手首側から手先側に伸びるメインフレームと、前記メインフレームに装着され前記メインフレームに対して交差する方向に伸びるサブフレームと、を前記構成部材として備え、前記保持部と、前記可動保持部を駆動する前記第１の駆動機構および前記第２の駆動機構と、が前記サブフレームに装着されており、
    前記メインフレームに回転可能に支持されて回転駆動されるメインシャフトと、前記メインシャフトの回転駆動力により前記サブフレームに沿って往復移動し、前記第１の駆動機構または前記第２の駆動機構を駆動するサブシャフトと、を備える搬送装置。
  6. 請求項４または５に記載の搬送装置において、前記メインシャフトに装着されたカムと、前記サブシャフトの後端部と、が当接し、前記メインシャフトが回転駆動され、前記カムを介して前記サブシャフトに伝達される駆動力により、前記サブシャフトが前記サブフレームに沿って往復移動し、前記サブシャフトの前端を介して前記第１の駆動機構または前記第２の駆動機構が駆動される搬送装置。
  7. 請求項６に記載の搬送装置において、
    前記第１の駆動機構は、往復運動する前記サブシャフトの先端に当接可能な位置に第１のリニアガイドに支持されたベースと、前記ベースに装着された、傾斜面を有する板カムと、前記第１のリニアガイドを前記サブシャフトの先端に当接する方向に付勢する第１の付勢手段と、前記可動保持部が前記保持部の上方位置にある際、前記ベースを停止させる係止手段と、を有し、
    前記第２の駆動機構は、前記可動保持部を支持するブラケットと、前記ブラケットを支持する、前記第１のリニアガイドと平行に配置された第２のリニアガイドと、前記ベースと係合可能な係合爪と、前記係合爪と前記ベースとが係止する方向に前記第２のリニアガイドを付勢する第２の付勢手段と、前記板カムと当接して前記可動保持部の昇降位置を決定するカムフォロワを有し、
    前記保持動作においては、前記サブシャフトが後退して、前記ベースが移動し、前記係合爪を介して前記ブラケットを前記可動保持部が前記保持部の上方位置に達するまで移動させた後、前記カムフォロワが前記板カムの前記傾斜面に沿って下降して前記可動保持部を前記対象物に当接させ、
    前記解放動作においては、前記サブシャフトが前進して、前記ベースが移動し、前記カムフォロワが前記板カムの前記傾斜面に沿って上昇して前記可動保持部を前記対象物から離間させた後、さらに前記可動保持部が前記保持部の上方位置から前記退避位置に移動するまで前記係合爪を介して前記ブラケットを移動させる搬送装置。
  8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の搬送装置において、前記保持部が弾性部材により構成されている搬送装置。
  9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の搬送装置において、前記可動保持部が弾性部材により構成されている搬送装置。
  10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の搬送装置において、前記ハンドの前記対象物に対する相対的な位置および／または姿勢を制御するロボットアームを備えた搬送装置。
  11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載の搬送装置と、前記対象物としてのガラス基板に対して成膜を行う成膜チャンバと、を備えた成膜装置。
  12. 請求項１から１０のいずれか１項に記載の搬送装置と、
    前記搬送装置により前記対象物として搬送されるガラス基板に対して有機薄膜を成膜する成膜チャンバと、を備え、
    前記成膜チャンバにより有機薄膜が成膜された前記ガラス基板を用いて有機ＥＬ素子を製造する有機ＥＬ素子の製造システム。
  13. 請求項１から１０のいずれか１項に記載の搬送装置によって、有機薄膜を成膜する成膜チャンバに対して、前記対象物としてのガラス基板を搬入または搬出する搬送工程と、
    前記ガラス基板に対して、前記成膜チャンバにより有機薄膜を成膜する成膜工程と、
    を含み、前記ガラス基板を用いて有機ＥＬ素子を製造する有機ＥＬ素子の製造方法。
  14. 請求項１１に記載の成膜装置を複数台備えたことを特徴とする製造システム。
  15. 請求項１１に記載の成膜装置を複数台備え、そのうち少なくとも一台の前記成膜装置は前記対象物として搬送されるガラス基板に有機薄膜を成膜することを特徴とする有機ＥＬパネルの製造システム。
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