JPH11163093A - 基板搬送ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板検出センサーの検出距離を長くしなくて
も、基板の撓みや反りの影響を受けることなくハンド上
の基板の有無の検出を正確に行うことができるようにす
る。 【解決手段】 真空チャック１０の吸着パッド２２が基
板１６を吸着した状態で水平から傾くことのできる傾き
角度をθ、吸着パッド２２の上面から当該上面よりも下
にある基板検出センサー１２の上面までの距離をａ、基
板検出センサー１２の基板検出が可能な検出距離をｂと
した場合、基板検出センサー１２を、複数の真空チャッ
ク１０の内の少なくとも一つの真空チャック１０に、Ｌ
＝（ｂ−ａ）／ｔａｎθで表される距離Ｌ以内に近づけ
て配置している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばイオンド
ーピング装置（非質量分離型のイオン注入装置）、イオ
ン注入装置、ＣＶＤ装置、スパッタリング装置等に用い
られるものであって、大気中においてハンド上に基板を
保持して搬送する基板搬送ロボットに関し、より具体的
には、そのハンドに設けている基板検出センサーの配置
の仕方の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、基板搬送ロボットを備えるイオ
ンドーピング装置の一例を部分的に示す概略図である。
この装置は、真空予備室１８の外側の大気中において、
複数枚の基板１６を収納したカセット１４から、基板搬
送ロボット２（または後述する基板搬送ロボット２ａ）
によって、基板１６を１枚ずつ取り出してそれを真空弁
２０を経由して真空予備室１８内へ搬送するよう構成さ
れている。カセット１４は、複数枚の基板１６を一定の
ピッチで多段に収納するものであり、このようなカセッ
トの一例が例えば実開平６−１３１４５号公報に開示さ
れている。真空予備室１８には、図示しない処理室が隣
接されており、この処理室において基板１６に対して、
例えばイオン注入等の処理が施される。

【０００３】基板搬送ロボット２は、図４に詳述するよ
うに、基板１６を保持して搬送するハンド４と、このハ
ンド４に連結された複数のアーム６と、このアーム６に
連結された本体部８とを備えており、ハンド４およびア
ーム６を矢印Ｃ〜Ｅに示すように回転させると共に、こ
の例ではハンド４およびアーム６を矢印Ｆに示すように
上下動させることができる。即ちこの例では４自由度を
有している。但し、この上下動を省略して、それの代わ
りに前述したカセット１４を上下動させる場合もある。

【０００４】基板１６は、例えば液晶ディスプレイ用の
透明のガラス基板、あるいはその他の半導体基板等の基
板である。液晶ディスプレイ用のガラス基板は、特に、
薄くて寸法が大きい（即ち大型である）という特徴があ
る。例えば、一辺が３００ｍｍ〜８００ｍｍ程度の長方
形または正方形をしており、厚さは０．５ｍｍ〜１．１
ｍｍ程度である。

【０００５】基板搬送ロボット２のハンド４は、このよ
うな大型の基板１６を安定して支えることができる大き
さをしており、通常は図示例のように枠状として重量の
軽減を図っている。このハンド４は、例えばアルミニウ
ム、アルミナ、カーボン等から成る。

【０００６】ハンド４の上面部には、搬送時の当該ハン
ド４上での基板１６のずれを防止する等のために、真空
によって基板１６を吸着する複数の（図示例では４個
の）真空チャック１０が設けられている。各真空チャッ
ク１０は、基板１６を安定して保持すると共に、保持し
た基板１６の撓み量が小さくなるように、基板１６の形
状等に応じて分散配置している。

【０００７】各真空チャック１０は、例えば図５に示す
ように、基板１６を吸着する吸着パッド２２を、ゴム等
の弾性材から成るパッド支え２６によって、吸着パッド
２２がその全周方向において、水平から２点鎖線で示す
ように上下に傾くことができるように支持した構造をし
ている。３０は押さえ金具である。吸着パッド２２は例
えば樹脂から成る。この吸着パッド２２を傾き可能にし
ているのは、基板１６の撓みや反りに追従できるように
するためである。吸着パッド２２およびパッド支え２６
には互いに連通する穴２４および２８が設けられてお
り、この穴２４および２８は、ハンド４およびアーム６
等の内部に設けた真空排気穴３２または真空排気ホース
等を経由して、本体部８の外部に設けられた図示しない
真空発生源（例えば真空エジェクターや真空ポンプ）に
よって真空排気される。

【０００８】基板搬送ロボット２がそのハンド４上に基
板１６を保持しているか否かの検出は重要であるので、
特に基板１６の自動搬送においては重要であるので、上
記ハンド４には、当該ハンド４上での基板１６の有無を
検出する基板検出センサー１２が設けられている。この
基板検出センサー１２の位置については、従来は、保持
する基板１６の下に位置さえしていれば良く、特定の場
所にこだわらないという考えであった。一例として従来
は、センサー１２を、図４に示すようにハンド４の根本
（即ちアーム６との接続部側。以下同じ）近くでハンド
４の幅方向の中心部付近に配置している。ハンド４の根
本近くに配置しているのは、ハンド４を基板１６の下に
所定の奥の位置まで差し入れたときに初めて基板１６を
検出することができるようにするためである。ハンド４
の幅方向の中心部付近に配置しているのは、通常は対称
性があるように物を配置するという考えに従っただけで
ある。この基板検出センサー１２は、基板１６と衝突し
ないように、この例ではハンド４の上面部内に埋め込ま
れている。

【０００９】基板検出センサー１２は、この例では光電
スイッチの一種である。より具体的にはこの例では、基
板検出センサー１２は反射型で光ファイバ型のものであ
り、図６に示すように、光３８を基板１６に向けて発す
る光ファイバ３４と、基板１６で反射した光３８を受け
る光ファイバ３６とを有しており、反射光量の大小によ
って基板１６の有無を検出することができる。両光ファ
イバ３４および３６は、前記真空排気穴３２の場合と同
様、ハンド４およびアーム６内を通して本体部８へ導か
れ、当該本体部８内またはその外側に設けられていて発
光素子および受光素子を有する検出回路部（図示省略）
に接続される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記基板検出センサー
１２には、通常は、検出距離（即ち基板１６を検出し得
る、当該センサー１２の上面からの距離。図２の検出距
離ｂ参照）の非常に短い（例えば２ｍｍ程度）ものが用
いられる（このようなものは限定検出距離型とも呼ばれ
る）。これは、前述したカセット１４内にハンド４を挿
入して所望の段の基板１６をすくい上げる動作をしたと
き、仮に当該段に基板１６が入っていなかったときに、
基板検出センサー１２の検出距離が長いと、一つ上の段
の基板１６を誤って検出して、あたかもハンド４上に基
板１６を載せたかのように誤検出する恐れがあり、これ
を防止するためである。ちなみに、カセット１４内に収
納される基板１６の上下のピッチは、当該カセット１４
の小型化（低背化）やハンド４の上下ストロークの短縮
等を図るために、例えば１２ｍｍ程度と小さい。また、
基板１６が前述した透明ガラス基板の場合は、通常は基
板検出センサー１２の検出距離が短い方が正確に透明ガ
ラス基板を検出することができるからである。

【００１１】ところが、従来の基板搬送ロボット２で
は、ハンド４上に基板１６を吸着した場合、基板１６の
自重による撓みや、処理直後の基板１６の当該処理の際
の熱による反りによって、基板検出センサー１２と基板
１６（より具体的にはその下面１６ａ）との距離が、基
板検出センサー１２の上記検出距離以上に変化してしま
い、基板１６の検出失敗を起こすことがあった。基板検
出センサー１２の検出距離を長くすれば、この検出失敗
の可能性は減るけれども、反対に前述したカセット１４
内での誤検出の可能性が高まる。

【００１２】そこでこの発明は、基板検出センサーの検
出距離を長くしなくても、基板の撓みや反りの影響を受
けることなくハンド上の基板の有無の検出を正確に行う
ことができるようにすることを主たる目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明の基板搬送ロボ
ットは、前記真空チャックの吸着パッドが基板を吸着し
た状態で水平から傾くことのできる傾き角度をθ、前記
真空チャックの吸着パッドの上面から当該上面よりも下
にある前記基板検出センサーの上面までの距離をａ、前
記基板検出センサーの基板検出が可能な検出距離をｂと
した場合、前記基板検出センサーを、前記複数の真空チ
ャックの内の少なくとも一つの真空チャックに、Ｌ＝
（ｂ−ａ）／ｔａｎθで表される距離Ｌ以内に近づけて
配置していることを特徴としている。

【００１４】基板検出センサーを真空チャックに対して
上記距離Ｌ以内に配置したことにより、基板に撓みや反
りが生じても、真空チャックが基板を吸着している限
り、基板の下面は常に基板検出センサーの検出距離内に
あるので、基板検出センサーの検出距離を敢えて長くし
なくても、ハンド上の基板の有無の検出を正確に行うこ
とができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、この発明に係る基板搬送
ロボットの一例を示す図であり、Ａは平面図、Ｂは側面
図である。図４〜図６の従来例と同一または相当する部
分には同一符号を付し、以下においては当該従来例との
相違点を主に説明する。また、イオンドーピング装置の
構成は図３を参照するものとする。

【００１６】この基板搬送ロボット２ａにおいては、前
述した基板検出センサー１２を、ハンド４上の複数の真
空チャック１０の内の一つの真空チャック１０に対し
て、以下に説明する距離Ｌ以内に近づけて配置してい
る。

【００１７】これを図２を参照して説明する。この図２
は、前述したカセット１４（図３参照）内においてハン
ド４が任意の段の基板１６をすくい上げて真空チャック
１０の吸着パッド２２で吸着保持した状態を示してい
る。まず、この図２中の符号の意味を説明すると、１６
ａは、基板１６を真空チャック１０で吸着したときの当
該基板１６の下面を示す。実線で示す下面１６ａは、基
板１６に撓みや反りが全くない水平状態を示し、２点鎖
線で示す下面１６ａは、撓みや反りが生じた場合を示
す。基板１６は通常は曲面状に撓んだり反ったりするけ
れども、距離の近い２点間では直線とみなして差し支え
ないので、ここでは下面１６ａを直線で近似して表して
いる。４ａは、ハンド４の下面を示す。Ｔは、ハンド４
の厚さ（この例では下面４ａから吸着パッド２２の上面
までの距離）を示し、例えば最大で約８ｍｍ程度であ
る。１６ｂは、上記カセット１４内での一つ上の段の基
板１６の下面を示す。Ｍは、この一つ上の段の基板の下
面１６ｂと、ハンド４が基板１６をすくい上げる動作を
したときの吸着パッド２２の上面との間の距離であり、
カセット１４内での上下の基板１６間のピッチが例えば
前述した１２ｍｍの場合、この距離Ｍは約２〜３ｍｍ程
度の小さいものとなる。Ｓは基板検出センサー１２の検
出領域である。

【００１８】ここで、真空チャック１０の吸着パッド２
２が基板１６を吸着した状態で水平から上下に（即ち±
に）傾くことのできる傾き角度をθ、真空チャック１０
の吸着パッド２２の上面から当該上面よりも下にある基
板検出センサー１２の上面までの距離をａ、基板検出セ
ンサー１２の基板検出が可能な検出距離をｂとした場
合、真空チャック１０の吸着パッド２２の中心と基板検
出センサー１２の中心との間の距離Ｌは、次式で表され
るものが、吸着パッド２２で基板１６を吸着しかつ基板
検出センサー１２で基板１６を検出することができる範
囲の最大である。なお、基板検出センサー１２の検出距
離ｂは、基板検出センサー１２の上面からの距離であ
り、この検出距離ｂ以内（即ち基板検出センサー１２の
上面を０とした場合、０〜ｂの範囲内）で基板１６の検
出が可能である。

【００１９】

【数１】Ｌ＝（ｂ−ａ）／ｔａｎθ

【００２０】基板１６の撓みや反りの量は、基板１６の
材質、厚さ、その表面上の金属膜の有無、処理によって
加熱される温度等によって様々に変化するけれども、こ
の基板１６の撓みや反りが過大になって吸着パッド２２
が当該基板１６を吸着しておれなくなる状態では、そも
そもこの基板搬送ロボット２ａによる基板１６の搬送は
困難になるので、基板１６の最大の撓みや反りの量を、
吸着パッド２２が基板１６を吸着した状態で傾き得る上
記傾き角度θで置き換えて考えることができる。この傾
き角度θのときに、基板１６の下面１６ａが基板検出セ
ンサー１２の検出距離ｂ内に入ることのできる距離Ｌの
最大値が上記数１で示すものである。

【００２１】従ってこの基板搬送ロボット２ａでは、基
板検出センサー１２を真空チャック１０に対して上記距
離Ｌ以内に近づけて配置している。このように配置する
ことにより、基板１６に撓みや反りが生じても、真空チ
ャック１０がその吸着パッド２２で基板１６を吸着して
いる限り、基板１６の下面１６ａは常に基板検出センサ
ー１２の検出距離ｂ内にあるので、基板検出センサー１
２の検出距離ｂを敢えて長くしなくても、ハンド４上で
の基板１６の有無の検出を正確に行うことができる。し
かも基板検出センサー１２の検出距離ｂを敢えて長くし
なくて済むので、カセット１４から基板１６を搬出する
ときに一つ上の段の基板１６を誤検出する可能性を無く
することができる。

【００２２】具体例を示すと、上記距離ａを１ｍｍ、検
出距離ｂを２ｍｍとした場合、傾き角度θが１度の真空
チャック１０の場合は上記距離Ｌは約５７ｍｍ、傾き角
度θが２度の真空チャック１０の場合は上記距離Ｌは約
２９ｍｍになる。基板検出センサー１２の埋め込みを浅
くして距離ａを０．５ｍｍにし、検出距離ｂは上記と同
様２ｍｍとした場合、傾き角度θが１度の真空チャック
１０の場合は上記距離Ｌは約８６ｍｍ、傾き角度θが２
度の真空チャック１０の場合は上記距離Ｌは約４３ｍｍ
になる。

【００２３】基板検出センサー１２は、上記距離Ｌ以内
で、例えば図１に示す実施例のように、ハンド４の一番
奥に位置する真空チャック１０の更に奥に配置しても良
く、そのようにすれば、ハンド４を基板１６の下に所定
の奥の位置まで差し入れたときに初めて基板１６を検出
することができる。このような効果を期待しないのであ
れば、勿論、基板検出センサー１２を、任意の真空チャ
ック１０に対して任意の方向から上記距離Ｌ以内に近づ
けて配置しても良い。

【００２４】なお、基板検出センサー１２は、基板１６
の種類等に応じて、上記例のような光ファイバ型以外の
ものを用いても良い。例えば、発光素子と受光素子の両
者をハンド４に設けていてそれらで基板１６の有無を検
出する光電スイッチ型の基板検出センサーでも良い。ま
た、静電容量の変化によって基板１６の有無を検出する
静電容量型近接スイッチ型の基板検出センサーでも良
い。静電容量型近接スイッチにも、周知のように、金属
以外にガラス等の誘電体を検出することのできるものが
ある。

【００２５】また、ハンド４の形状やそれに設ける真空
チャック１０の数は、上記例以外のものでも良く、その
内の少なくとも一つの真空チャック１０に対して、上記
基板検出センサー１２を上記距離Ｌ以内に近づけて配置
すれば良い。また、基板搬送ロボット２ａのハンド４以
外のアーム６等の構成や、自由度の数等も、上記例のも
のに限られるものではない。

【００２６】また、この発明は、液晶ディスプレイ用の
ガラス基板のように、大型でしかも薄くて撓みや反りの
大きい基板に適用すれば特に効果が大きいけれども、勿
論それ以外の基板にも適用することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、基板検
出センサーを真空チャックに対して上記距離Ｌ以内に配
置したことにより、基板に撓みや反りが生じても、真空
チャックが基板を吸着している限り、基板の下面は常に
基板検出センサーの検出距離内にあるので、基板検出セ
ンサーの検出距離を敢えて長くしなくても、ハンド上で
の基板の有無の検出を正確に行うことができる。しかも
基板検出センサーの検出距離を敢えて長くしなくて済む
ので、カセットから基板を搬出するときに一つ上の段の
基板を誤検出する可能性を無くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る基板搬送ロボットの一例を示す
図であり、Ａは平面図、Ｂは側面図である。

【図２】基板検出センサーの配置を説明する図である。

【図３】基板搬送ロボットを備えるイオンドーピング装
置の一例を部分的に示す概略図である。

【図４】従来の基板搬送ロボットの一例を示す図であ
り、Ａは平面図、Ｂは側面図である。

【図５】真空チャックの詳細例を示す断面図である。

【図６】基板検出センサーの一例を示す断面図である。

【符号の説明】

２ａ 基板搬送ロボット ４ ハンド １０ 真空チャック １２ 基板検出センサー １６ 基板 ２２ 吸着パッド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 大気中においてハンド上に基板を保持し
   て搬送するロボットであって、ハンド部に、傾き可能な
   吸着パッドを有していて基板を真空によって吸着する複
   数の真空チャックと、基板の有無を検出する基板検出セ
   ンサーとを備える基板搬送ロボットにおいて、前記真空
   チャックの吸着パッドが基板を吸着した状態で水平から
   傾くことのできる傾き角度をθ、前記真空チャックの吸
   着パッドの上面から当該上面よりも下にある前記基板検
   出センサーの上面までの距離をａ、前記基板検出センサ
   ーの基板検出が可能な検出距離をｂとした場合、前記基
   板検出センサーを、前記複数の真空チャックの内の少な
   くとも一つの真空チャックに、Ｌ＝（ｂ−ａ）／ｔａｎ
   θで表される距離Ｌ以内に近づけて配置していることを
   特徴とする基板搬送ロボット。