KR100570477B1

KR100570477B1 - 기판 지지구조와 그 적재장치 및 로봇 핸드

Info

Publication number: KR100570477B1
Application number: KR1020030013907A
Authority: KR
Inventors: 다나카히데키
Original assignee: 에스펙 가부시키가이샤
Priority date: 2002-06-26
Filing date: 2003-03-06
Publication date: 2006-04-12
Also published as: CN1467058A; CN100436083C; KR20040002456A; TW200400150A; JP3929364B2; JP2004026426A; TWI224575B

Abstract

열처리시의 휨이 대폭 감소해서 열처리후의 품질을 좋게 하는 기판 지지구조와 그 적재용기 및 로봇 핸드를 제공한다.

기판 지지구조는, 곤돌라(2), 그중에서 다단으로 설치되어 기판(W)을 2점에서 지지하는 기판받이(1), 기판의 간격내에 삽입되었을 때에 기판받이(1)의 간격의 중앙부분(Wc)에 삽입방향으로 뻗은 본체부와 삽입 방향에서 기판받이(1)와 간섭하지 않도록 그 간격부분에 위치하고 횡방향(X)으로 기판(1)의 위치까지 뻗은 달아 낸 부를 구비한 로봇 핸드(3) 등으로 구성되어 있다.

X방향으로 래핑하는 기판받이와 로봇 핸드의 달아 낸 부에 의해 어느쪽이나 휨이 충분히 작아지도록 지지할 수 있다. 로봇 핸드는 넣고 빼는 것과 승강이 가능하다. 휨감소 효과에 의해, 피치간격을 유지할 수 있다.

로봇 핸드, 기판받이, 곤돌라, 흡착패드, 피치, 치수여유.

Description

기판 지지구조와 그 적재장치 및 로봇 핸드{SUPPORTING CONSTRUCTION AND LOADING EQUIPMENT OF SUBSTRATE AND ROBOT HAND}

도 1은 본 발명의 기판 지지구조가 적용된 적재장치의 일예인 곤돌라의 정면도이다.

도 2는 상기 장치의 평면도이다.

도 3은 상기 장치의 기판받이의 구성예를 도시하고, (a)는 평면도, (b)는 측면도, (c)는 다수조로 했을 때의 측면도이다.

도 4는 상기 기판 지지구조를 구성하는 로봇 핸드의 구조예를 도시하고, (a) 내지 (d)는 각각, 평면도, 측면도, 흡착패드의 측면도, 및 받이시트의 측면도이다.

도 5는 로봇 핸드의 다른 예를 도시하고, (a)는 사시도이고 (b)는 기판간격에 넣어진 상태를 도시하는 일부분의 측면도이다.

도 6은 기판받이와 로봇 핸드를 조합한 상태를 도시하고, (a)는 측면도이고 (b)는 평면도이다.

도 7은 상기 장치가 설치되는 열처리장치의 개략적인 구성예를 도시하는 설명도이다.

도 8은 종래의 기판 지지구조에서의 기판의 휨상태를 도시하는 설명도이다.

(부호의 설명)

1: 기판받이(지지부재)

2: 곤돌라(적재장치)

3: 로봇 핸드

11, 12: 받이시트(지지부)

31: 본체판(종부재)

32: 달아 낸 판(횡부재)

33: 중심 받이시트(중심지지부)

34: 흡착패드(선단지지부)

35: 받이시트(선단지지부)

D; 종간격 부분(지지부재 사이의 위치)

p: 피치(일정한 피치)

P₁, P₂: 2개소의 위치(2개소 이상의 위치)

W: 기판

Wc: 중앙부분(중앙의 일부분의 범위)

Wm: 측부(중앙의 일부분의 범위 까지의 사이)

Ws: 양측

X: 횡방향

Y: 종방향

본 발명은, 평판형상의 기판의 횡방향의 양측을 종방향의 복수위치에서 지지할 수 있는 복수의 지지부재를 일정한 피치로 다단으로 구비하고 있어 상기 기판을 지지할 수 있는 적재장치와 상기 피치의 사이에서 승강하여 상기 기판을 지지하고 상기 종방향으로 이동하여 상기 적재장치에 출납 가능하게 하는 로봇 핸드를 갖는 기판 지지구조와 그 적재장치 및 로봇 핸드에 관한 것이며, 특히, 플랫 패널 디스플레이(FPD)나 박막 트랜지스터(TFT) 등의 액정 유리기판(LCD)의 제조공정중의 열처리장치의 기판 지지기술로서 매우 적합하게 이용된다.

예를 들면, LCD의 제조공정의 일부분을 구성하는 백 오븐 등의 열처리장치에서는, LCD 유리기판을 곤돌라 등의 적재용기에 다단으로 적재하고, 적재용기를 승강 가능하게 하여, 특정한 1개소로부터 로봇 핸드의 진퇴동작과 상하동의 조합으로 기판을 출납하거나, 적재용기를 일정위치로 해서, 로봇 핸드를 승강시켜서 출납해야 할 기판위치에 맞추고, 그 위치에서 로봇 핸드를 진퇴 및 상하동시켜서 기판의 출납을 행하도록 하고 있었다.

이 경우, 종래에는, 보통, 기판(W)은 로봇 핸드의 진퇴방향의 복수 개소에서 이것에 직각인 횡방향의 양끝 위치에서 지지되어 있었다. 또, 기판의 대형화에 대응해서, 양끝 위치로부터 어느정도 횡방향의 중심 근처에 들어 간 위치를 지지하는 것도 있었다. 또한, 기판 지지장치로서 궁리된 것으로서, 기판의 각종 크기에 대응할 수 있도록 지지간격을 가변하도록 한 장치도 알려져 있지만 (일본 실개평 7- 23710호, 일본 특개평 09-250885호 공보 참조), 이 장치에서도, 기판의 옆의 양끝을 지지하는 점에서는 상기의 것과 동일하였다.

한편, 이와 같은 기판 지지장치에 대응해서, 이것을 적재용기로부터 출납하는 로봇의 핸드는, 기판의 횡폭에 대응해서 안정하게 지지할 수 있도록, 횡방향의 중심으로부터 양측의 이격된 위치에 종방향에 두 갈래로 연장시킨 구조의 것이었다(예를 들면 일본 특개평 9-234686 호 공보 참조).

그렇지만, 이와 같은 기판 지지장치에서는, 예를 들면 폭 1m이고 길이 1.2m 또는 그 이상으로도 되는 기판의 대형화에 의해, 기판의 휨이 커져서 그것들이 열처리후의 기판의 품질에 중대한 영향을 미칠 우려가 있는 것을 알았다.

즉, 예를 들면 TFT 등에서는, 전자회로가 형성된 기판과 칼라필터가 형성된 기판이 분산된 미소 스페이서를 개재시켜서 보통 4μm의 미소간극(δ)을 가지고 가접합된 상태에서 열처리장치에 반입되고, 열처리중의 승온에 의해, 양 기판간의 측끝부분에 미리 부착되어져 있는 용제가 용융한후 고형화 하도록 상변화를 함으로써 고착되어 있지만, 기판의 휨이 커지면, 상기 δ가 전체적으로 정밀도 좋게 형성되지 않는다는 문제가 발생할 우려가 있다.

예를 들면, 상기δ의 허용값은 보통 4μm±0.1μm 이지만, 양 기판의 휨이 커지면, 스페이서가 존재하는 곳과 이것으로부터 이격된 곳에서는 국부적으로 간극이 변화되어, 0.1μm 정도의 값을 쉽게 초과하여, 고착·열처리후에 영구왜곡으로서 존재한다. 또, 상당 정도 휜 기판이 그대로 붙여 접합되어서 고착되면, 이것을 평탄하게 했을 때에도, 국부적으로 간격이 흐트러지게 된다. 그리고 상기 기준을 만족시킬 수 없게 된다.

그러한 때에는, 제품화되었을 때에 기판에 형성되는 화상이 왜곡되어 보이게 된다. 더욱이, 기판에 큰 휨이 있으면, 일반적으로도 잔류응력이 생기는 바람직하지 않은 현상이 생기게 된다.

그래서 본 발명은, 종래기술에서의 상기 문제를 해결하고, 열처리시의 휨이 대폭 저감되어, 열처리후의 품질을 좋게 할 수 있는 기판 지지구조와 그 적재용기 및 로봇 핸드를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항 1의 발명은, 액정 유리기판으로 된 평판형상의 기판의 횡방향의 양측을 종방향의 복수 위치에서 지지할 수 있는 복수의 지지부재의 각각을 일정한 피치로 다단으로 구비하고 있어 상기 기판을 지지할 수 있는 적재장치와 상기 피치의 사이에서 승강하여 상기 기판을 지지하고 상기 종방향으로 이동하여 상기 적재장치에 출납 가능하게 하는 로봇 핸드를 갖는 기판 지지구조에 있어서,

상기 다단의 각각의 단의 상기 지지부재는, 내열 수지로 되어 있어 상기 양측으로부터 이 양측의 간격의 중앙의 일부분의 범위까지의 사이에서 상기 기판의 2개소 이상의 위치를 동일 평면상으로 지지할 수 있게 설치된 지지부와 지지판과 받이판을 구비하고 있고, 상기 지지판은 스테인레스강으로 되어 있어 상기 횡방향이 길이방향이고 상기 종방향이 폭방향이고 상기 승강하는 방향이 깊이방향이고 이 깊이방향의 치수가 상기 폭방향의 치수보다 크고 상기 받이판과 지지부를 통하여 상기 기판의 중량을 지지할 수 있도록 상기 횡방향으로 길게 형성되어 있고, 상기 받이판은 내열 수지로 되어 있어 상기 횡방향으로 길게 상기 지지판의 상기 깊이방향의 한 면에 부착되어 있고 상기 지지판의 상기 폭방향의 치수보다 큰 치수의 폭을 가져서 상기 지지부가 상기 지지판의 상기 깊이방향의 상단으로부터 일체로 돌출되도록 형성되어 있고,

상기 로봇 핸드는, 상기 기판을 출납할 때에 상기 피치의 사이에 넣어져서 상기 승강을 하기 직전의 상태로 되었을 때에 상기 일부분의 범위내에 상기 종방향으로 뻗어 설치되어 있어 상기 횡방향의 상기 간격의 중심위치 근방의 범위를 지지할 수 있는 복수의 중심지지부를 구비한 종부재와, 이 종부재로부터 상기 횡방향의 양측의 방향으로 뻗어 설치되고 선단부분에 선단지지부를 구비하고 있어 상기 복수의 지지부재의 상기 종방향의 사이의 위치를 포함하고 상기 지지부재로부터 상기 종방향 및 상기 승강방향으로 이격된 위치에 설치된 복수의 횡부재를 갖는 것을 특징으로 한다.

청구항 2의 발명은, 액정 유리기판으로 된 평판형상의 기판의 횡방향의 양측을 종방향의 복수위치에서 지지할 수 있는 복수의 지지부재의 각각을 일정한 피치로 다단으로 구비하고 있어 상기 기판을 지지할 수 있는 적재장치와 상기 피치의 사이에서 승강하여 상기 기판을 지지하고 상기 종방향으로 이동하여 상기 적재장치에 출납 가능하게 하는 로봇 핸드를 갖는 기판 지지구조의 상기 적재장치에 있어서,

청구항 3의 발명은, 액정 유리기판으로 된 평판형상의 기판의 횡방향의 양측을 종방향의 복수 위치에서 지지할 수 있는 복수의 지지부재의 각각을 일정한 피치로 다단으로 구비하고 있어 상기 기판을 지지할 수 있는 적재장치와 상기 피치의 사이에서 승강하여 상기 기판을 지지하고 상기 종방향으로 이동하여 상기 적재장치에 출납 가능하게 하는 로봇 핸드를 갖는 기판 지지구조의 상기 로봇 핸드에 있어서,

(발명의 실시형태)

도 1 내지 도 5는 본 발명의 기판 지지구조를 구성하는 적재장치의 일예인 곤돌라와 그 기판받이 및 로봇 핸드의 구조예를 게시하고, 도 6은 기판받이와 로봇 핸드를 조합한 상태를 도시한다. 이들 도면을 기초로 하여 본 발명을 적용한 기판 지지구조를 설명한다.

기판 지지구조는, 평판형상의 기판인 플랫 패널 디스플레이(FPD)나 박막 트랜지스터(TFT) 등의 액정 유리기판(LCD)(이하 단지 「기판(W)」이라 함)의 횡방향(X)의 양측(Ws)을 종방향(Y)의 복수위치로서 본 예에서는 4위치에서 지지할 수 있는 복수의 지지부재로서 양측(Ws)의 외측으로부터 각각 4개의 기판받이(1)를 일정한 피치(p)로 다단으로 하고 본 예에서는 28단 구비하고 있어 기판(W)을 지지할 수 있는 적재장치로서의 곤돌라(2)와, 피치(p) 사이에서 상하방향(Z)으로 승강하여 기판(W)을 지지하고 종방향(Y)으로 이동하여 곤돌라(2)에 출납 가능하게 하는 로봇 핸드(3)를 갖는다. 또한 도 1에서는, 중간의 기판받이(1)의 도시를 생략하고 있다.

각각의 기판받이(1)는, 기판(W)의 양측(Ws)(도 3에서는 편측만을 도시)으로부터 중앙의 일부분의 범위인 중앙부분(Wc) 까지의 사이인 측부(Wm)에서 기판(W)의 2개소 이상의 위치로서 본 예에서는 2개소의 위치 P₁ 및 P₂를 지지할 수 있는 지지부인 받이시트(11,12)를 구비하고 있다.

위치(P₁ ,P₂)는, 측부(Wm)중에서 양측(Ws)으로부터 각각 x₁, x₂의 거리에 있고, 기판(W)의 휨이 충분히 작아지는 적당한 위치로 정해진다. 이 경우, 복수의 치수의 기판(W)을 취급하는 장치에서는, 그 중의 최대치수의 것으로 정해진다. 예를 들면 폭 1000mm의 기판에서는, x₁=100mm, x₂=350mm 정도의 치수로 된다. 그 경우에는, Wc는 300mm로 된다. 또한, 2개소 이상의 위치로서, P₁, P₂ 뿐만 아니라 3개소 이상 또는 연속지지로 하는 것도 가능하다.

이와 같은 기판받이(1)는, 곤돌라(2)에 세워 설치된 기둥(21)에 핀(13a) 등으로 고정되어 기판(W)의 중심방향으로 뻗은 지지판(13), 이것에 부착된 받이판(14 및 15), 각각의 받이판의 선단위치이고 상기 P₁, P₂위치에 돌출설치된 상기 받이시 트(11,12) 등에 의해 형성되어 있다. 지지판(13)은 통상 스테인레스강으로 되어 있어, 강도가 높아 기판(W)의 중량을 지지하고 있을 때에도 실질적으로 변형하지 않는 치수로 되어 있다. 받이시트(11,12)는 기판(W)을 상처내지 않는 재료로서 내열수지 등으로 되어 있다. 또한, 도 3(c)에 도시하는 바와 같이, 기판받이(1)를 다수조의 일체구조로 해도 좋다. 그렇게 하면, 기판받이의 생산성이 올라가는 동시에, 기둥(21)에의 부착상태를 보다 안정시킬 수 있다.

곤돌라(2)는, 통상의 골조 구조의 것이고, 8개 설치되어 있는 상기 기둥(21), 이것들이 고정되어 있는 천판(22) 및 바닥판(23), 네모퉁이의 틀재(24), 등으로 구성되어 있고, 도시하지 않은 브래킷이나 지주형상 부재 등에 의해 적당히 보강되어 있다.

로봇 핸드(3)는, 도 4 및 도 5에 각각 구조예를 도시하는 바와 같이, 종부재로서의 본체판(31) 및 횡부재로서의 달아 낸 판(32)을 갖는다. 본체판(31)은, 기판(W)을 출납하도록 도 6에도 도시하는 바와 같이 곤돌라(2)의 기판받이(1)의 피치(p)의 사이에 넣어졌을 때에, 중앙의 일부분의 범위내인 상기 중앙부분(Wc)에 종방향(Y)으로 뻗어 설치되어 있고, 횡방향(X)의 중심위치 근방의 범위로서 본 예에서는 중심위치를 지지할 수 있는 복수의 중심지지부로서 본 예에서는 3개의 중심 받이시트(33)를 구비하고 있다.

달아 낸 판(32)은, 본체판(31)으로부터 횡방향(X)의 양측으로 뻗어 설치되어 선단부분에 선단지지부로서 Y방향의 전후 끝의 흡착패드(34) 및 중간의 받이시트(35)를 구비하고 있고, 4개의 기판받이(1) 사이의 위치인 종간격 부분(D)을 포함하여 기판받이(1)로부터 종방향(Y) 및 승강방향인 상기 상하방향(Z)으로 이격된 위치에 복수로서 본 예에서는 각각의 종간격 부분(D)내에 3개 설치되어 있다.

본체판(31) 및 달아 낸 판(32)에는, 각각의 흡착패드(34)의 공기흡인용의 구멍(36)이 형성되어 있다. 로봇 핸드(3)는 이것을 3차원으로 움직이는 도시하지 않은 로봇에 결합되어 있고, 구멍(36)은 로봇을 통해서 도시하지 않은 진공장치에 결합되어 있다.

기판받이(1)와 로봇 핸드(3)는, 피치간에 핸드가 삽입되었을 때에는 상기와 같은 관계가 되지만, 그 상태는 도 6 및 도 5에 부분적으로 도시되어 있다.

상하방향(Z)에서는, 각각의 치수로서, 피치를 p, 기판받이(1)의 두께를 포함하여 기판 지지위치까지의 필요한 상하간 치수를 t₁, 로봇 핸드(3)의 본체판(31)의 두께에 중심 받이시트의 높이를 더한 본체판의 필요두께 및 이것과 동일한 달아 낸 판(32)의 흡착패드(34)까지의 상하간 치수를 t₂, 흡착패드(34)와 기판받이(1)의 하끝위치 사이의 상방 치수여유를 h₁, 로봇 핸드(3)의 하끝위치와 그 하 기판(W) 사이의 하방 치수여유를 h₂라 하면, 이들 치수의 관계식은,

t₁+t₂+h₁+h₂=p ------------- (1)

로 된다. 이들의 수식예에 대해서는 후술한다.

폭 X방향에서는, 기판(W)의 폭(B)에 대해, 그 양측(Ws)으로부터 기판받이(1)의 지지점까지의 거리를 상기와 같이 x₁, x₂, 양측(Ws)으로부터 흡착패드(34) 또는 받이시트(35)까지의 거리를 x₃라고 하면, 이들 거리는 상기와 같이 기판(W)의 휨을 작게 하도록 정해진다. 또, 거의 양측의 x₂의 사이에 상당하는 중앙부분(Wc)의 간격을 Wc, 로봇 핸드(3)의 본체판(31)의 폭을 Br이라 하면, Br의 치수를 Wc의 범위까지 크게하는 것이 가능하다.

종방향(Y)에서는, 기판(W)의 길이(L)에 대해서, 기판받이(1) 및 로봇 핸드(3)의 지지위치는 각각 도시와 같은 L₁, y₁, L₂, y₂, 의 치수로 된다. 또한, 기판받이(1) 및 로봇 핸드(3)의 길이(L)방향의 개수 및 지지위치는 어느정도 자유롭게 결정할 수 있으므로, 그 방향의 휨이 충분히 작아지도록 가감된다. 예를 들면 Y방향에 기판받이(1)를 5개로 하고 로봇 핸드의 달아 낸 부(32)를 4개로 하는 것도 가능하다.

도 7은 이상과 같은 기판 지지구조가 사용되는 장치의 하나인 열처리장치의 개략적인 구성의 일예를 도시한다.

열처리장치(200)는, 단열벽(201), 이 중에서 도 1 등에 도시하는 곤돌라(2)가 승강 가능하게 넣어지는 열처리실(202), 그 하방에 형성된 기계 스페이스(203), 곤돌라(2)에 부착되어 기계 스페이스(203)로 뻗어 설치된 승강축(204), 그 승강기구(205), 도시를 생략하고 있는 가열기, 순환 송풍기, 고성능 필터, 등을 구비한 통상의 구조의 것이다. 열풍은 도면에서 지면에 직각인 X방향으로 흐르게 된다.

곤돌라(1)는 상기와 같이 상하판과 기둥을 기본구조로 하고 있어 열풍이 X방향을 포함하여 불어 지나갈 수 있게 되어 있다. 단열벽(201)에는, 1개소 또는 도 시와 같이 좌우 2개소 혹은 이들을 상하방향으로 위치를 바꾸어서 다시 2개소 추가 장비되는 일이 있는 출입구(206)가 형성되어 있어, 로봇 핸드(3)는 이 출입구로부터 기판(W)을 출납한다.

이상과 같은 기판 지지구조는 통상 다음과 같이 사용되어서 그 작용효과를 발휘한다.

열처리장치(200)의 곤돌라(2)에는 로봇 핸드(3)에 의해 기판(W)이 도 1에서는 28단의 기판받이(1)의 전체단에 탑재되고, 그 속을 보통 250℃ 정도의 열풍이 순환하고, 기판(W)은 열풍으로 가열되어서 1택트에 1장씩 열처리를 완료하고, 로봇 핸드(3)에 의해 열처리실(202)로부터 반출되고, 대신에 다음에 열처리해야 할 기판(W)이 동일 출입구(206) 또는 도 7과 같이 대향하는 측의 출입구(206)로부터 반입된다. 이와 같은 열처리에서, 기판(W)이 솔리드한 것이 아니고 가접합된 2층식 기판일 경우에는, 그들 2층의 사이에 부착되어 있는 접착제가 용융후 고형화함으로써, 기판(W)은 완전히 접합된 완성상태로 된다.

이와 같은 열처리에서, 본 발명을 적용한 기판받이(1)에 의한 기판(W)의 지지 에 의하면, 도 6(b)에 도시하는 바와 같은 16개소의 지지점 배치에 의해, 폭 1m를 초과하는 대형의 기판이라도, 최대 휨을 종래의 장치의 경우보다도 각별히 작은 값인 1mm 이하로 할 수 있다. 또, 본 발명을 적용한 X방향에 3점지지로 하는 로봇 핸드(3)에 있어서도, 최대 휨을 종래의 두 갈래식의 핸드의 그것에 비해 충분히 작은 값인 1.3mm 정도 이하로 할 수 있다.

이것들에 대해서는, 컴퓨터의 FEM계산 프로그램에 의한 계산결과에 의해 이 하와 같이 확인되었다:

기판치수 ; 1250㎜×1100㎜×0.5㎜(길이(L)×폭(B)×두께)

기판 1장의 질량 ; 18.6N

기판의 영율 ; 0.715MPa

기판받이의 지지점 ; x₁=40㎜ x₂=360㎜ y₁=145㎜ L₁=310㎜

기판받이로 지지했을 때의 기판의 휨

휨량; 최대 0.22㎜

최대 휨 및 이것에 가까운 휨이 발생한 위치;

도 6(b)에 도시하는 A점이나 로봇 핸드의 33∼35의 지지위치 등, 받이시트(11 및 12)의 어디로부터도 멀리 이격된 위치

로봇 핸드의 지지점;

도 6(b)에서 x₃=120㎜, x₄=중심=550㎜, y₂=225㎜, L₂=400㎜의

치수위치로 되어 있는 중심 받이시트(33), 흡착패드(34) 및 중 간의 받이시트(35)의 합계 6점

로봇 핸드로 지지했을 때의 기판의 휨

휨량; 최대 1.33㎜

최대 휨의 발생위치; 네모퉁이 위치

상기에서, 기판(W)의 두께는 실제로는 1㎜이지만, 2층식 기판을 열처리장치 에 의해 접합시킬 때에는, 기판이 승온하여 접착재가 녹고, 기판강도가 2층 합체시의 1㎜ 두께의 강도로 되지 않는 상태가 있기 때문에, 상기 계산에서는 안전성을 고려해서 기판두께를 1장분의 0.5㎜이라고 하고 있다.

이상의 계산 결과에 의해, 기판받이에서 지지했을 때의 기판(W)의 휨은 충분히 작은 값으로 되는 것이 확인되었다. 기판의 열처리중에 기판에 휨이 있으면, 그 상태에서 2층의 유리가 고착되어서 일체화되기 때문에, 상기와 같이 기판의 휨이 극히 작은 값으로 최소화 함으로써, 열처리시의 안전성의 확보와 함께, 제품으로서의 기판의 품질을 좋게 할 수 있었다.

또한, 지지점의 위치를 여러가지 변경하면 당연히 휨도 변하지만, 어느정도 밸런스 좋게 지지점을 배치하면, 휨이 문제가 되는 일은 전혀 없다. 또, 필요에 따라서 Y방향으로 기판받이(1)의 수를 가감하는 것도 가능하다.

상기에서, 기판받이로 지지했을 때에 비해 로봇 핸드로 지지했을 때의 휨이 커지고 있는데, 도 5(b)에 로봇 핸드의 상하의 간격치수의 일예를 도시하는 바와 같이, 상기의 1.3㎜ 정도의 휨이 있어도, 로봇 핸드를 기판사이로 넣고 뺄때의 안전성은 확보된다.

또한, 로봇 핸드에 의한 기판 반송시에는, 2층식 기판의 상하간이 접착제로 고착된 상태로 되어 있고, 기판은 일체화된 강도에 가까운 강도를 갖기 때문에, 실제로는 휨이 상기의 수분의 1이 된다. 따라서 로봇 핸드를 기판사이로 넣고 뺄때의 안전성은 전혀 문제가 안된다. 더욱이, 로봇 핸드에 의한 기판의 취급시에는, 그 휨이 기판의 품질에 직접 영향을 주지 않기 때문에, 이 점으로부터도, 상기 정 도의 휨은 문제가 안된다.

이에 대하여 종래의 기판 지지구조에서는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 극히 큰 휨이 발생하였다. 즉 길이(L)=1200㎜에서 폭 1100㎜(도면에서는 중심선(O)으로부터 절반인 550㎜를 도시하고 있음)의 기판(W)에서, 도 6의 x₁의 지지점(P₁)에 대응하는 기판받이(1')의 x₁'=170㎜인 위치의 지지점P₁'만을 지지하고 있지만, 그 때의 X방향의 중심위치(O)상의 휨은 14.68㎜였다. 그리고 지지점P₁'에 발생하는 큰 휨각에 의해, 기판의 끝(Ws)에서는 상향의 마이너스 휨이 9.46㎜ 나왔다.

이와 같이 종래의 기판받이에서는, 로봇 핸드(3')는 두 갈래형상으로 되어 있고(도면에서는 좌측의 것만을 도시), 각각 기판(W)의 끝(Ws)으로부터 210㎜의 위치에 삽입되어 있었다. 그리고 이 핸드의 치수는, 이 예와 같이 통상 폭 50㎜이고 두께 16㎜로 되어 있고, 기판지지 피치(p)=40㎜에 대하여, 삽입되었을 때의 기판(W)과의 상하 간격은, 기판(W)의 휨의 영향이 있어서 9.14mm로 되었다. 또, 로봇 핸드로 기판(W)을 지지했을 때의 중심(O)의 위치 및 끝의 휨은 각각 4.15㎜ 및 3.16mm였다.

이와 같은 종래의 기판 지지구조에 대하여, 본 발명을 적용한 기판 지지구조에서는, 상기와 같이 기판받이(1)에 의한 기판지지에 있어서 기판의 휨이 거의 문제가 되지 않는 작은 값으로 되므로, 기판의 출납시에 로봇 핸드(3)를 기판 피치내에 삽입했을 때에, 도 6(a)에 도시하는 바와 같이 핸드의 달아 낸 판(32)과 기판받이(1)가 피치내에서 상하(Z)방향으로 겹친상태로 됨에도 불구하고, 도 5(b)에도 도 시하는 바와 같이, 종래의 기판 지지구조인 때와 동일한 피치 40㎜를 유지할 수 있다.

즉 전식 (1)에서, 기판받이의 두께에 근거하는 치수(t₁)는, 기판받이의 길이가 x₂-x₁'=190㎜ 정도 길이가 길어지지만, 기판받이의 지지판(13)이 통상 강도적으로 충분히 여유가 있는 스테인레스강 등으로 되어 있기 때문에, 종래와 동일한 10㎜ 이하의 치수인 9㎜면 충분하고, t₂는 종래의 본체판(31)의 두께 16㎜에 대하여 12㎜로서 중심 받이시트의 높이를 1㎜로 하여 합계 13㎜로 함으로써, 동일한 피치=40㎜로 하여 상하의 치수여유(h₁ 및 h₂)를 모두 9㎜로 할 수 있다.

상기에서, 본체판(31)을 12㎜로 하면, 종래의 것보다 두께가 얇아지고, 응력 및 휨이 각각 두께의 2승 및 3승에 비례하여 커지기 때문에, 휨은 약 2.37배가 되지만, 본 예의 것에서는 폭(Br)이 150㎜로 되어 있고, 종래의 두 갈래 핸드의 2개분의 폭 100㎜보다도 1.5배로 커지고 있어 그것에 비례해서 휨이 작아지는 동시에, 본체판(31)에 부분적으로 달아 낸 판(32)이 고정되어 있어 이것이 이 부분에서 X방향의 단면(斷面) 2차 모멘트를 대폭 증대시키고 있는 동시에 보강효과를 가지므로, 결국 종래의 두 갈래 핸드와 동일한 정도의 강도조건을 구비하게 된다. 또한, 본체판(31)을 1㎜ 더 두껍게 하여 h₁ 및 h₂를 각각 8.5㎜로 해도, 후술하는 바와 같이 아무런 문제 없다.

또, 본체판(31)이 들어가게 되는 기판(W) 아래의 중앙부분(Wc)은, 폭 1000㎜ 정도의 기판이면 통상 300㎜ 정도의 치수로 되므로, 본 예의 본체판의 폭 150㎜를 필요에 따라서 적어도 250㎜ 정도까지 안전하게 크게 할 수가 있고, 그것에 비례해서 본체판의 강도를 올려 휨을 작게 할 수 있다.

본 예에서는, 상기와 같이 피치 40㎜로 로봇 핸드 삽입시에 상하로 h₁=h₂=9㎜씩 여유가 얻어졌지만, 이 여유는 종래의 것의 9.14㎜의 여유보다도 확실성이나 신뢰성이 높은 값이다. 즉 종래의 장치에서는 기판이 크게 휘기 때문에, 곤돌라나 로봇 핸드의 진동이나 거동에 대한 여유를 크게 볼 필요가 있는 것에 대해, 본 예의 구조에서는, 기판이 휘지 않기 때문에, 치수여유가 기계적인 치수관계에 의해 정해지는 확실성이 높은 것이며, 신뢰할 수 있는 값이다. 또, 로봇 핸드(3)로 기판을 지지할 때에도, 휨 1.2㎜ 이하이고 종래의 4.15㎜의 1/3 이하로 되어 있어, 이 점에서도 치수여유에서 플러스가 되고 있다.

그 결과, 상기와 같이 기판받이(1)와 핸드의 달아 낸 판(31)을 상하방향으로 래핑시켜서 기판의 휨을 실질적으로 최소화한 효과에 의해, 결국 피치치수를 종래대로에 유지할 수 있었다.

모든 기판(W)이 곤돌라(2)에 탑재되고 1장의 기판(W)의 열처리 시간이 경과하면, 열처리가 완료된 그 기판(W)이 취출되고, 새롭게 열처리되어야 할 기판(W)이 반입된다. 이 때에는, 도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 기판(W₁과 W₂) 간격부분인 피치(p)내에 이들의 기판에 평행하게 종방향(Y)의 Y₁ 방향으로 로봇 핸드(3)가 삽입되어서 도시한 상태로 된다. 이 때, 상기와 같이 예를 들면 피치가 40㎜인 장 치에서 로봇 핸드(3)의 상하 치수여유(h₁, h₂)가 각각 9㎜ 이므로, 핸드 삽입시의 안전성이 확보된다.

이 상태로부터, 로봇 핸드(3)가 도면에서 화살표로 표시한 바와 같이 상방(Z₁)으로 1피치 상승하고, 그 도중에 그 본체판(31)의 중심 받이시트(33) 및 달아 낸 판(32)의 흡착패드(34) 및 받이시트(35)가 열처리가 종료된 기판(W₁)에 접촉해서 이것을 태우고, 지지 및 흡착 지지하여 1피치 위의 기판간격 위치까지 들어 올린다.

이 때, 본체판(31)은 X방향에서 기판받이(1)의 간격부분으로 되어 있는 중앙부분(Wc)의 위치에 있으므로, 기판받이(1)와 간섭하지 않고 그대로 상승할 수 있다. 또, 달아 낸 판(32)은 종간격 부분(D)의 위치에 오고 있으므로, 동일하게 기판받이(1)와 간섭하지 않고 이들 사이를 그대로 상승할 수 있다.

이 상태로부터, 기판(W₁)을 지지한 로봇 핸드(3)가 Y₂방향으로 퇴피하고, 기판(W₁)을 열처리장치(200)로부터 반출하고, 다음 제조공정으로 송출한다. 이 때, 로봇 핸드(3)에 지지된 기판(W₁)의 휨이, 종래의 핸드로 지지되었을 때의 1/3 이하의 작은 값으로 되어 있으므로, 반출시의 안전성이 한층더 향상된다.

기판(W1)이 반출되면, 다음에 열처리되어야 할 기판(W)이 반입되고, 기판(W1)이 실려 있던 기판받이(1)에 탑재된다. 이 때에는, 반출시와 대칭적인 동작이 된다. 그리고, 반출시와 동일하게 동작의 안전성이 확보된다.

이상과 같은 열처리에서, 본 발명을 적용한 본 예의 기판 지지구조에 의하면, 기판(W)은, 반입, 반출시에 로봇 핸드로 지지되어 있을 때, 및 열처리중에 기판받이(1)에 지지되어 있을 때의 모든 때에, 거의 휨이 없는 양호한 형상으로 되어 있으므로, 예를 들면 미소간극(δ)=4μm±0.1μm이라는 허용범위를 가지는 2층식 구조의 기판이라도, δ가 허용범위에 들어가는 정밀도로 열처리 할 수 있다.

이에 대하여 종래의 기판 지지구조에서는, 기판(W)의 휨이 크므로, 기판(W)은, 가첩부시의 평탄한 상태로부터, 열처리후에는, 간극부분이 부분적으로 고착되어서 최종적으로 휜 상태로 완성되고, 열처리후의 다른 처리나 제품으로서 사용될 때에 다시 플랫 패널로 되기 때문에, 간극부분에 스페이서가 끼워져 있어도, 스페이서의 간격부분에서는 미소한 부등변형이 생기고, 미소간극(δ)이 상기의 허용범위에 들어가지 않게 된다. 본 발명을 적용한 본 예의 기판 지지구조에서는, 열처리의 전과정에서 기판(W)에 거의 휨이 생기지 않으므로, 이 문제가 확실하게 해결된다.

이상과 같이 본 발명은 2층 구조의 기판에 특히 매우 적합하게 적용되지만, 통상의 기판(W)이라도, 치수가 커서 종래의 기판 지지구조에서는 휨이 커지는 것에 대해서도 효과적으로 사용된다. 즉 휨이 없는 상태에서 열처리를 종료할 수 있으므로, 이것을 플랫 패널 제품으로서 사용할 때에, 아무런 외력을 가하는 일 없어 그대로 평면도가 얻어지는 것, 따라서 굽은 기판을 평면형상으로 변형시킬 필요가 없어 재료에 잔류응력이나 왜곡이 잔류하지 않는 것, 또 표면의 평면정밀도가 좋아지는 것, 열처리시나 그 밖의 조작에서 취급성이 좋고 안전성이 높아지는 것, 등의 여러 작용효과를 얻을 수 있다.

또한 이상에서는, 적재장치가 곤돌라일 경우에 대하여 설명했지만, 적재장치는 이와 같이 승강되는 것에 한정되지 않고, 열처리장치내의 일정위치에 놓여지는 반송가능식 기판 지지래크나, 열처리장치에 붙여진 래크장치 등이라도 좋은 것은 물론이다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 청구항 1의 발명에서는, 소정의 구성을 구비한 적재장치와 로봇 핸드를 갖는 기판 지지구조에서, 적재장치의 지지부재가, 기판의 양측으로부터 중앙의 일부분의 범위까지의 사이에서 기판의 2개소 이상의 위치를 지지할 수 있는 지지부를 구비하고 있으므로, 기판의 횡방향을 적어도 4점지지 함으로써, 지지간격을 충분히 짧게 하는 동시에 지지점으로부터의 오버행량을 짧게 하여, 기판의 횡방향의 휨을 충분히 작은 값으로 할 수 있다. 또, 종방향에서는 필요에 따라서 지지부재의 수를 자유롭게 증감할 수 있으므로, 종방향의 휨을 문제가 없는 값으로 하는 것은 당연히 가능하다. 따라서 전체로서의 기판의 휨을 충분히 작은 값으로 할 수 있다.

그 결과, 2층 접합시켜 구조의 기판이라도, 열처리후에 플랫 패널로서 사용될 때의 2층간의 미소간극을 허용 범위내에 유지하여, 결함이 없는 양호한 플랫 패널 제품으로 할 수 있다. 또, 통상의 솔리드한 큰 사이즈의 기판이라도, 그 휨을 충분히 작게 함으로써, 플랫 패널 제품으로서의 평면도나 표면상태를 양호하게 하고, 또 열처리시나 그 밖의 조작에서의 취급성을 양호하게 하여 안전성을 높일 수 있다.

또, 로봇 핸드가 종부재를 구비하고 있고, 이 부재를, 기판을 출납할 때에 그 피치의 사이에 넣어졌을 때에, 기판 중앙의 일부분의 범위내에 종방향으로 뻗어 설치되어 있어 횡방향의 중심위치 근방의 범위를 지지할 수 있는 복수의 중심지지부를 구비한 구조로 하므로, 로봇 핸드가 기판의 반출·반입시에 기판간격내에 넣어졌을 때에, 그대로 상하방으로 승강할 수 있고, 상승시에는 중심지지부에 의해 기판의 중심위치를 지지할 수 있다.

더욱이, 로봇 핸드가 횡부재를 구비하고 있고, 이 부재를, 종부재로부터 횡방향의 양측으로 뻗어 설치되어 선단부분에 선단지지부를 구비하고 있고 복수의 지지부재 사이의 위치를 포함하여 지지부재로부터 종방향 및 승강방향으로 이격된 위치에 복수 설치하므로, 선단지지부에 의해, 횡방향에서 지지부재와 오버래핑 하는 위치이여도 중심으로부터 필요한 만큼 이격된 양측의 2점에서 기판을 받을 수 있다. 따라서 종부재와 함께, 횡방향으로 기판을 3점 지지할 수 있다. 그 결과, 종래의 두 갈래식의 2점 지지의 핸드에 비해, 횡방향의 지지상태를 좋게 하여 휨을 대폭 작게 할 수 있다. 그 결과, 로봇 핸드로 지지하는 기판의 반입·반출의 1시기라도 휨을 충분히 작게 하여, 상기 작용효과를 확보할 수 있다.

또, 횡부재가 지지부재로부터 종방향으로 이격된 위치에 복수 설치되어 있으므로, 횡방향에서 지지부재와 오버래핑 하고 있어도, 로봇 핸드의 승강시에 지지부재와 간섭하지 않고 승강할 수 있다. 따라서 로봇 핸드는, 승강과 종방향에의 진퇴에 의해, 기판을 반입 및 반출할 수 있다.

이 경우, 횡부재와 지지부재와는 횡방향에서 오버래핑하기 때문에, 로봇 핸드를 종방향으로 기판간격부분에 삽입할 때에는, 양자를 상하방향으로 어긋나게 할 필요가 있지만, 기판에 휨이 없는 동시에 종부재가 중앙의 일부분과 만나서 일부분이 통상 적당히 넓은 치수로 되기 때문에, 종부재의 폭을 넓혀서 두께를 작게 함으로써, 상하방향에서 차지하는 높이를 작게 할 수 있다. 또, 종부재에 대하여 횡부재가 보강재로 되기 때문에, 이 점에서도 종부재의 두께를 얇게 할 수 있다. 더욱이, 휨이 없기 때문에, 로봇 핸드가 기판간격내에 넣어졌을 때에, 지지부재 및 기판과의 간격치수가 확실하게 얻어지는 동시에 동적인 여유를 그것만큼 고려할 필요가 없으므로, 결국 종래 채용되어 있는 기판간격을 넓히지 않고, 적재장치를 구성할 수 있다.

그 결과, 청구항 1의 발명의 기판 지지구조에 의하면, 열처리능력을 종래와 동등하게 유지하고, 열처리후의 기판의 제품성능을 각별히 향상시킬 수 있다.

청구항 2 또는 3의 발명에서는, 상기와 같은 작용효과를 구비한 기판 지지구조를 구성하는 적재장치 또는 로봇 핸드를 제공할 수 있다.

Claims

액정 유리기판으로 된 평판형상의 기판의 횡방향의 양측을 종방향의 복수위치에서 지지할 수 있는 복수의 지지부재의 각각을 일정한 피치로 다단으로 구비하고 있어 상기 기판을 지지할 수 있는 적재장치와 상기 피치 사이에서 승강하여 상기 기판을 지지하고 상기 종방향으로 이동하여 상기 적재장치에 출납 가능하게 하는 로봇 핸드를 갖는 기판 지지구조에 있어서,

상기 다단의 각각의 단의 상기 지지부재는, 내열 수지로 되어 있어 상기 양측으로부터 이 양측의 간격의 중앙의 일부분의 범위까지의 사이에서 상기 기판의 2개소 이상의 위치를 동일 평면상으로 지지할 수 있게 설치된 지지부와 지지판과 받이판을 구비하고 있고, 상기 지지판은 스테인레스강으로 되어 있어 상기 횡방향이 길이방향이고 상기 종방향이 폭방향이고 상기 승강하는 방향이 깊이방향이고 이 깊이방향의 치수가 상기 폭방향의 치수보다 크고 상기 받이판과 지지부를 통하여 상기 기판의 중량을 지지할 수 있도록 상기 횡방향으로 길게 형성되어 있고, 상기 받이판은 내열 수지로 되어 있어 상기 횡방향으로 길게 상기 지지판의 상기 깊이방향의 한 면에 부착되어 있고 상기 지지판의 상기 폭방향의 치수보다 큰 치수의 폭을 가져서 상기 지지부가 상기 지지판의 상기 깊이방향의 상단으로부터 일체로 돌출되도록 형성되어 있고,

상기 로봇 핸드는, 상기 기판을 출납할 때에 상기 피치의 사이에 넣어져서 상기 승강을 하기 직전의 상태로 되었을 때에 상기 일부분의 범위내에 상기 종방향으로 뻗어 설치되어 있어 상기 횡방향의 상기 간격의 중심위치 근방의 범위를 지지할 수 있는 복수의 중심지지부를 구비한 종부재와, 이 종부재로부터 상기 횡방향의 양측의 방향으로 뻗어 설치되고 선단부분에 선단지지부를 구비하고 있어 상기 복수의 지지부재의 상기 종방향의 사이의 위치를 포함하고 상기 지지부재로부터 상기 종방향 및 상기 승강방향으로 이격된 위치에 설치된 복수의 횡부재를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 지지구조.
액정 유리기판으로 된 평판형상의 기판의 횡방향의 양측을 종방향의 복수위치에서 지지할 수 있는 복수의 지지부재의 각각을 일정한 피치로 다단으로 구비하고 있어 상기 기판을 지지할 수 있는 적재장치와 상기 피치 사이에서 승강하여 상기 기판을 지지하고 상기 종방향으로 이동하여 상기 적재장치에 출납 가능하게 하는 로봇 핸드를 갖는 기판 지지구조의 상기 적재장치에 있어서,

상기 다단의 각각의 단의 상기 지지부재는, 내열 수지로 되어 있어 상기 양측으로부터 이 양측의 간격의 중앙의 일부분의 범위까지의 사이에서 상기 기판의 2개소 이상의 위치를 동일 평면상으로 지지할 수 있게 설치된 지지부와 지지판과 받이판을 구비하고 있고, 상기 지지판은 스테인레스강으로 되어 있어 상기 횡방향이 길이방향이고 상기 종방향이 폭방향이고 상기 승강하는 방향이 깊이방향이고 이 깊이방향의 치수가 상기 폭방향의 치수보다 크고 상기 받이판과 지지부를 통하여 상기 기판의 중량을 지지할 수 있도록 상기 횡방향으로 길게 형성되어 있고, 상기 받이판은 내열 수지로 되어 있어 상기 횡방향으로 길게 상기 지지판의 상기 깊이방향의 한 면에 부착되어 있고 상기 지지판의 상기 폭방향의 치수보다 큰 치수의 폭을 가져서 상기 지지부가 상기 지지판의 상기 깊이방향의 상단으로부터 일체로 돌출되도록 형성되어 있고,

상기 로봇 핸드는, 상기 기판을 출납할 때에 상기 피치의 사이에 넣어져서 상기 승강을 하기 직전의 상태로 되었을 때에 상기 일부분의 범위내에 상기 종방향으로 뻗어 설치되어 있어 상기 횡방향의 상기 간격의 중심위치 근방의 범위를 지지할 수 있는 복수의 중심지지부를 구비한 종부재와, 이 종부재로부터 상기 횡방향의 양측의 방향으로 뻗어 설치되고 선단부분에 선단지지부를 구비하고 있어 상기 복수의 지지부재의 상기 종방향의 사이의 위치를 포함하고 상기 지지부재로부터 상기 종방향 및 상기 승강방향으로 이격된 위치에 설치된 복수의 횡부재를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 지지구조의 적재장치.
액정 유리기판으로 된 평판형상의 기판의 횡방향의 양측을 종방향의 복수위치에서 지지할 수 있는 복수의 지지부재의 각각을 일정한 피치로 다단으로 구비하고 있어 상기 기판을 지지할 수 있는 적재장치와 상기 피치 사이에서 승강하여 상기 기판을 지지하고 상기 종방향으로 이동하여 상기 적재장치에 출납 가능하게 하는 로봇 핸드를 갖는 기판 지지구조의 상기 로봇 핸드에 있어서,

상기 다단의 각각의 단의 상기 지지부재는, 내열 수지로 되어 있어 상기 양측으로부터 이 양측의 간격의 중앙의 일부분의 범위까지의 사이에서 상기 기판의 2개소 이상의 위치를 동일 평면상으로 지지할 수 있게 설치된 지지부와 지지판과 받이판을 구비하고 있고, 상기 지지판은 스테인레스강으로 되어 있어 상기 횡방향이 길이방향이고 상기 종방향이 폭방향이고 상기 승강하는 방향이 깊이방향이고 이 깊이방향의 치수가 상기 폭방향의 치수보다 크고 상기 받이판과 지지부를 통하여 상기 기판의 중량을 지지할 수 있도록 상기 횡방향으로 길게 형성되어 있고, 상기 받이판은 내열 수지로 되어 있어 상기 횡방향으로 길게 상기 지지판의 상기 깊이방향의 한 면에 부착되어 있고 상기 지지판의 상기 폭방향의 치수보다 큰 치수의 폭을 가져서 상기 지지부가 상기 지지판의 상기 깊이방향의 상단으로부터 일체로 돌출되도록 형성되어 있고,

상기 로봇 핸드는, 상기 기판을 출납할 때에 상기 피치의 사이에 넣어져서 상기 승강을 하기 직전의 상태로 되었을 때에 상기 일부분의 범위내에 상기 종방향으로 뻗어 설치되어 있어 상기 횡방향의 상기 간격의 중심위치 근방의 범위를 지지할 수 있는 복수의 중심지지부를 구비한 종부재와, 이 종부재로부터 상기 횡방향의 양측의 방향으로 뻗어 설치되고 선단부분에 선단지지부를 구비하고 있어 상기 복수의 지지부재의 상기 종방향의 사이의 위치를 포함하고 상기 지지부재로부터 상기 종방향 및 상기 승강방향으로 이격된 위치에 설치된 복수의 횡부재를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 지지구조의 로봇 핸드.