JP2010052866A - ガラス基板移載システム - Google Patents

Abstract

【課題】高さが低く、収納ガラス基板を増やせる、構造が簡単で安価に作成できるカセット装置を用いて、ロボットハンド作業動作を低減して工程タクト短縮が行えるガラス基板移載システムを提供する。
【解決手段】複数のガラス基板を搬送・保管するカセット装置と、プロセス装置と前記カセット装置との間でガラス基板を移載する基板搬送用ロボットとを備えるガラス基板移載システムにおいて、カセット装置全体を昇降させる第一の昇降機構と、カセット装置内の基板受けの一部のみを昇降させる第二の昇降機構とを別に備え、第一の昇降機構によりカセット装置の移載対象基板受けの位置がプロセス装置のガラス基板パスラインの高さに合わせて昇降し、且つ、第二の昇降機構により基板搬送用ロボットのロボットハンドの基板受け渡し用フォークが挿入可能に移載対象基板受けの隣接する上下が開閉する。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば液晶ディスプレイパネルやプラズマディスプレイパネルなどのフラットパネルディスプレイ用のガラス基板の移載システムに関し、特に、ガラス基板を上下方向に多数枚収容するカセット式収納ケース（以下、カセットと略称する）とプロセス装置との間で、ガラス基板を一枚ずつ基板搬送用ロボットで移載するシステムに関するものである。

液晶ディスプレイパネルを構成するカラーフィルタは、例えば、１ｍ角を越える大きさの厚さ１ｍｍ以下の薄いガラス基板を用いて、ブラックマトリックス製膜工程やＲ・Ｇ・Ｂ着色画素製膜工程等の種々の工程を経て形成される。各工程間においては、多数のガラス基板を一時保管し、搬送し、また検査する必要があるため、量産ラインにおいては省スペースおよびラインタクトの調整を考慮して、ガラス基板を上下方向に多数枚収容するカセット装置が用いられる。

従来、ガラス基板の搬送・移載は、図１に示すように、複数のガラス基板１を一枚ずつ棚状の基板受けに収納保持したカセット装置２を移載部のベース５上に置き、各カセット装置からガラス基板１を1枚ずつ搬送用ロボット３のロボットハンド３０にて取り出し次工程に送り出す。カセット装置２からのガラス基板の取り出しは、隣接するガラス基板の間にロボットハンドの受け渡し用フォーク４が挿入し、すくい上げるようにガラス基板をカセット装置２から一枚一枚取り出す。ガラス基板が収納されている基板受け（図示せず）の位置は、カセット装置が移載部のベース部５に固定のため、取り出すガラス基板位置にロボットハンド１の受け渡し用フォーク部を昇降させて基板受けから取り出す。ロボットハンド１の移動量はカセット装置下端から上端まで移動させ、取り出したガラス基板は次工程のプロセス装置パスラインに高さをあわせガラス基板を供給する。

従来のカセット装置においては、ケース内の基板受けが等間隔に固定して設置されているため、各基板受けに収容されたガラス基板間それぞれにロボットのフォーク部が挿入でき、すくい上げるだけの隙間を確保するために、各段の上下間隔を大きく取る必要があった。通常、1枚のガラス基板の厚さにロボットハンドノフォーク部の厚みに加え更にすくい上げる距離と撓んだガラス基板が接触しない余裕のため、収納ケース自体の高さは異常に高くなり、1収納ケース当たりの収納数は思ったより少なくなってしまう。また、これに伴って基板搬送ロボットの上下ストロ−クが長くなり、カセット装置と基板搬送ロボットを収容するクリ−ンルームの高さが高くなる問題がある。

近年、例えば、液晶ディスプレイの大型化、量産化に伴い、用いるガラス基板は年々大型化し、最近では第６世代（１５００ｍｍ×１８００ｍｍ）、あるいは第８世代（２１６０ｍｍ×２４００ｍｍ）と呼ばれる大型ガラス基板が使われており、更には、第１０世代（２８５０ｍｍ×３０５０ｍｍ）の生産が準備されている。このような次世代の大型ガラス基板を搬送するシステムでは、ガラス基板を多段収容するカセット装置や、ガラス基板をカセット装置とプロセス装置との間で搬送する基板搬送用ロボットの省スペース化が強く望まれている。また、従来の工程作業方法では、平行動作が出来ないためロボットハンド作業動作が工程タクトを律していたが、ロボットハンドの移動量を少なくして、工程タクトを短縮することが求められている。

上記した背景の下で、特許文献１には、板材を支持する棚が筺体内に多段に配置され、筺体との間での相対的昇降動作により棚を上下方向に貫通して所望の棚に到達し当該棚に
対する板材の搬入又は搬出を行う、例えば多数のローラが平面上に並んだ搬送部が設けられた板材保管用カセット装置が開示されている。また、特許文献２には、複数の支柱と、各支柱に重置されたスライド可能な複数段の基板受け座をそれぞれ有し、同一段の複数の基板受け座によって液晶ガラス基板を支持する基板支持部と、任意の段の基板受け座を持ち上げ可能な機構を有し、持ち上げた当該段の基板受け座から上の基板受け座を持ち上げる持ち上げ機構とを備えるカセット装置および薄型基板移載システムが開示されている。
特開２００４−１３７０４６号公報 特開２００５−１４２４４３号公報

上記した特許文献１に開示されたカセット装置では、受け渡し用のロボットを不要とする利点があるが、プロセス装置とのガラス基板移載システム全体を変更する必要があり、工程の追加・変更等の柔軟性に欠ける。且つ、カセット装置自体に搬送部と昇降機構を有するため、クリーン度が保ちにくく、カセット装置が複雑になりコスト的に不利となる。また、特許文献２に開示されたカセット装置は、低い高さで多数の基板を収納できる利点があるが、カセット装置自体に基板受け座を持ち上げる機構を有するために、摺動部が多くクリーン度が保ちにくい問題があり、また、カセット装置全体が固定された状態で、基板受け座持ち上げ機構が上下に大きく動くことになるため、工程作業タクトが短縮できない問題がある。

本発明は上記した問題点を解決すべくなされたもので、カセット装置高さを低くし、尚且つ、収納できるガラス基板を増やせる構造が簡単で安価に作成できるカセット装置を用いて、ロボットハンド作業動作を低減して工程タクト短縮が行え、全体としてコンパクトなガラス基板移載システムを提供することを課題とする。

本発明の請求項１にかかる発明は、複数のガラス基板を多段の基板受けそれぞれに一枚ずつ収容して搬送・保管するカセット装置と、プロセス装置と前記カセット装置との間で該ガラス基板を一枚ずつ移載する基板搬送用ロボットとを備えるガラス基板移載システムにおいて
前記カセット装置全体を昇降させる第一の昇降機構と、前記カセット装置の基板受けの一部のみを昇降させる第二の昇降機構とを、カセット装置と別に備え、前記第一の昇降機構により前記カセット装置の移載対象基板受けの位置が前記プロセス装置のガラス基板パスラインの高さに合わせて昇降し、且つ、前記第二の昇降機構により前記基板搬送用ロボットのロボットハンドの基板受け渡し用フォークが挿入可能に、移載対象基板受けと隣接する上下の基板受けとの間隔が開閉することを特徴とするガラス基板移載システムである。

また、本発明の請求項２にかかる発明は、前記カセット装置は、複数の支柱に積重されたスライド可能な複数段の基板受け座を有し、同一段の複数の基板受け座に内設したガラス基板受けを備え、前記カセット装置のガラス基板出入方向に平行な側面側の外部に別に設置された前記第二の昇降機構のストッパーと前記基板受け座が嵌合することによって該同一段の基板受けが同一段ごとに昇降し、隣接する別段の基板受けとの間を開閉することを特徴とする請求項１に記載するガラス基板移載システムである。

また、本発明の請求項３にかかる発明は、前記第二の昇降機構のストッパーは、同時に移載対象基板受けを内設した基板受け座と、該基板受け座の直上の基板受け座と嵌合出来、それぞれを独立に昇降可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載するガラス基板移載システムである。

本発明のガラス基板移載システムによれば、ロボットハンドとカセット装置の基板受けに保持されたガラス基板とプロセス装置とのパスライン高さ調整を、ロボットハンドを昇降させることで行うのではなく、第一の昇降機構を用いてカセット装置全体を昇降させることにより行うことができるため、ロボットハンド昇降移動時間のタクト短縮が可能になる。
また、本発明のガラス基板移載システムによれば、パスライン高さ調整と同期して、別の第二の昇降機構により基板搬送ロボットの基板受け渡し用フォークが挿入可能に移載対象基板受けの隣接する上下の基板受けを開閉させることが可能で、タクトの短縮が可能である。さらに、移載対象でない基板受け及び取り出しの順番でない収納しているガラス基板隙間を最小限に押さえ、ロボットハンドのフォーク挿入部のみ必要な隙間を有することによりカセット装置の高さを低く押さえ、カセット装置を小さくもしくは従来と同じ大きさでガラス基板を多く収納することが可能になる。

また、本発明のガラス基板移載システムによれば、複数のガラス基板を多段の基板受けそれぞれに一枚ずつ収容して搬送・保管するカセット装置は、複数の支柱に積重されたスライド可能な複数段の基板受け座を有し、同一段の複数の基板受け座に内設したガラス基板収納用の基板受けを備え、この基板受け座のカセット装置のガラス基板出入方向に平行な側面側の外部に別に設置された前記第二の昇降機構のシリンダー突起部（ストッパー）と一時的に嵌合する、例えば穴を設けた簡単な構造とすることが可能であり、支柱と基板受け座とのスライド以外に回転部や摺動部がなくクリーン度を保ちやすく、省スペース、低コスト化が可能である。

以下、本発明のガラス基板移載システムを一実施形態に従って、図面を用いて説明する。

図２は、本発明のガラス基板移載システムの概略構成図である。（ａ）は上面図、（ｂ）はそれぞれ別方向から見た側面図である。前述した図１は、従来のガラス基板移載システムの概略構成図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）はそれぞれ別方向から見た側面図である。また、図３は、本発明のガラス基板移載システムにおける、ガラス基板受け部を部分的に昇降させる第二の昇降機構の片側の概略構成図である。（ａ）は上面図、（ｂ）はカセット装置側に向いた正面図、（ｃ）は側面図である。また、図４は、本発明のガラス基板移載システムを構成するカセット装置の部分側面と片側の第二の昇降機構を側面で示す概略図である。図４の（１）〜（８）は、本発明のガラス基板移載システムによる動作の一例として、ガラス基板のカセット装置挿入時の一連の動作を説明する部分側面図である。更に、図５は、本発明のガラス基板移載システムにおけるカセット装置と、従来のガラス基板移載システムにおけるカセット装置との大きさを比較する概略図である。

図２に示すように、本発明のガラス基板移載システムは、少なくとも、複数のガラス基板１を多段の基板受けそれぞれに一枚ずつ収容して搬送・保管するカセット装置２０と、プロセス装置７とカセット装置２０との間でガラス基板１を一枚ずつ移載する基板搬送用ロボット３とを備え、カセット装置２０全体を昇降させる、移載部のベース５内に設置された第一の昇降機構１６と、カセット装置２０の基板受けの一部のみを昇降させる第二の昇降機構１７とを備えている。本発明のガラス基板移載システムは、通常、クリーンルーム内に設置される。

カセット装置２０は、複数の支柱１５に積重されたスライド可能な複数段の基板受け座
１４を有し、同一段の複数の基板受け座１４に内設したガラス基板受け６を備え、カセット装置２０のガラス基板出入方向に平行な側面側の外部に別に設置された前記第二の昇降機構１７のシリンダー突起部である基板受けストッパー１８および基板受け隙間ストッパー１９と一時的に嵌合できる、例えば穴を基板受け座１４に設けた構造とする。このことによって、基板受け座１４基板受け座が支柱１５に沿ってスライドして、内設した同一段の基板受け６が同一段ごとに昇降し、隣接する別段の基板受けとの間が開閉できる構造となっている。そのため、カセット装置２０の上下の高さは、ガラス基板同士が接触しないで積み重ねられる基板枚数分の受け座１４の積重高さに、ロボットハンドのフォーク４による、挿入・すくい上げ・引き出し操作が可能なガラス基板一枚分の作業間隔を加えたものとすることができる。

基板搬送用ロボット３は、図示しないクリーンルーム内において、カセット装置２０とプロセス装置７との間でガラス基板１を一枚ずつ移載するものである。基板搬送用ロボット３は、例えば、固定リンクを用いた屈伸型などの昇降装置によって、アームおよびアーム先端に備えられたロボットハンドとしてのフォークを上下に移動可能なものであり、また、旋回軸によってフォークを任意の水平位置に移動させることができるものが使用できる。

プロセス装置７へのガラス基板１の投入（ローダーと略称する）の場合は、前工程より供給されたガラス基板が収納されたカセット装置２０からロボットハンド３０に設置されているロボットハンドのフォーク４をカセット装置２０のガラス基板１の隙間に挿入し、ガラス基板１をカセット装置２０から抜き取り次工程装置へガラス基板３を投入する。

カセット装置２０は、移載部のベース５にセットされると、第一の昇降機構１６により、基板受けに保持されたガラス基板１の投入パスラインまで下降する。ガラス基板１はカセット装置２０上側から順次抜き出し、カセット装置２０はガラス基板１が抜き出されると第一の昇降機構１６により1段分上昇する。この動作が繰り返され、ガラス基板１の抜き取りパスラインを一定に保つ。

次に、プロセス装置７からガラス基板１を引き抜く（アンローダーと略称する）場合は、プロセス装置７での工程終了後、ロボットハンド３０のフォーク４を使用しガラス基板１をプロセス装置７より取り出し、移載部のベース５上部に設置されている空のカセット装置２０に1枚ずつ挿入する。ガラス基板１挿入後カセット装置２０は第一の昇降機構１６により1段分下降する。この動作が繰り返され、ガラス基板１の挿入パスラインを一定に保つ。

前述した、図１に示す従来のガラス基板移載システムでは、ローダーまたはアンローダーの場合共に、ロボットハンド３０のみが、高さのあるカセット装置の上下に大きく移動することになるが、本発明のガラス基板移載システムでは、第一の昇降機構１６により、ガラス基板の抜き取りパスライン又は、ガラス基板の挿入パスラインを一定に保つことが可能であり、ロボットハンドの上下の移動量を大幅に減らし、タクトの短縮が可能となる。プロセス装置のガラスパスラインの高さと、移載部のベース高さ並びに、カセット装置の高さの設定によっては、ロボットハンドの上下の移動量を更に減らし、搬送用ロボットそのものの小型化、簡素化も可能となる。

次に、第二の昇降機構について説明する。図２に示すように、第二の昇降機構１７は、カセット装置２０のガラス基板出入り方向に平行な両サイド側に設置し、ガラス基板受け座を昇降させる機構である。図３に示すように、第二の昇降機構は、第一の構成部分として、移載部のベース５に固定された基板受けストッパー昇降シリンダー８に連接した基板受けストッパーベース１２と、該基板受けストッパーベース１２の基板受け座との嵌合用
の基板受けストッパー１８を押し引きする基板受けストッパーシリンダー１０を備えている。また、第二の構成部分として、移載部のベース５に固定された基板受け隙間ストッパー昇降シリンダー９に連接した基板受け隙間ストッパーベース１３と、該基板受け隙間ストッパーベース１３の基板受け座との嵌合用の基板受け隙間ストッパー１９を押し引きする基板受け隙間ストッパーシリンダー１１を備えている。ここで、第一の構成部分の基板受けストッパー１８と第二の構成部分の基板受け隙間ストッパー１９は、同時に移載対象基板受けを内設した基板受け座と、該基板受け座の直上の基板受け座とそれぞれ嵌合出来、基板受けストッパー昇降シリンダー８と基板受け隙間ストッパー昇降シリンダー９の動作により、移動対象基板受け座およびその直上の基板受け座をそれぞれ独立に昇降可能である。なお、基板受け隙間ストッパーベース１３は基板受けストッパーベース１２の上に乗っている構造であり、基板受けストッパー昇降シリンダー８が上昇するときは、基板受け隙間ストッパーベース１３は基板受けストッパーベース１２と同時に上昇することになる。

次に、図４の（１）〜（８）で、本発明のガラス基板移載システムによる動作の一例として、ガラス基板のカセット装置への挿入時の一連の動作を説明する。

（１）図示しない第一の昇降機構の動作により、カセット装置が所定の位置に停止する。この時、第二の昇降機構は動作前の状態である。
（２）はじめに、基板受けストッパーシリンダー１０及び基板受け隙間ストッパーシリンダー１１を起動させて、基板受け座１４及びその直上の基板受け座に設けられた図示しない穴に先端を挿入して嵌合させる。
（３）次に、基板受けストッパー昇降シリンダー８を上昇させる。
（４）次に、基板受け隙間ストッパー昇降シリンダー９を上昇させる。ここで、ガラス板１を挿入させる基板受け座１４に内設された基板受け６の上下の隙間が確保され、ロボットハンド３０のフォーク４によって搬送されたガラス基板１をカセット装置２０に挿入する。
（５）以上で、ガラス基板１が対象とした基板受け６に設置される。
（６）次に、基板受けストッパー昇降シリンダー８を下降させる。
（７）次に、基板受け隙間ストッパー昇降シリンダー９を下降させる。
（８）次に、基板受けストッパーシリンダー１０及び基板受け隙間ストッパーシリンダー１１を戻して、基板受け座１４及びその直上の基板受け座との嵌合を解除させ、第一の昇降機構を動作させてカセット装置２０を下降させる。
以上がガラス基板挿入の１サイクルであり、必要な段数あるいは枚数分繰り返す。

図５に示すように、本発明のガラス基板移載システムによれば、カセット装置の高さを、従来に比較してコンパクト化することが可能であり、従来のカセット装置２の高さを１００％とすると、本発明のガラス基板移載システムでのカセット装置２０は、Ｇ６〜Ｇ１０世代の寸法で、厚み０．７ｍｍのガラス基板を用いた場合、６０％程度の大きさにすることが可能である。

従来のガラス基板移載システムの概略構成図。 本発明のガラス基板移載システムの概略構成図。 本発明のガラス基板移載システムにおける、第二の昇降機構の片側の概略構成図。 本発明のガラス基板移載システムのカセット装置と第二の昇降機構を示す概略図。 本発明によるカセット装置と、従来のカセット装置との大きさを比較する概略図。

符号の説明

１・・・ガラス基板
２・・・従来のカセット装置 ２０・・・本発明のカセット装置
３・・・基板搬送用ロボット ３０・・・ロボットハンド ４・・・フォーク
５・・・移載部ベース ６・・・基板受け ７・・・プロセス装置
８・・・基板受けストッパー昇降シリンダー
９・・・基板受け隙間ストッパー昇降シリンダー
１０・・・基板受けストッパーシリンダー
１１・・・基板受け隙間ストッパーシリンダー
１２・・・基板受けストッパーベース １３・・・基板受け隙間ストッパーベース
１４・・・基板受け座 １５・・・支柱
１６・・・第一の昇降機構 １７・・・第二の昇降機構
１８・・・基板受けストッパー １９・・・基板受け隙間ストッパー

Claims (3)

1. 複数のガラス基板を多段の基板受けそれぞれに一枚ずつ収容して搬送・保管するカセット装置と、プロセス装置と前記カセット装置との間で該ガラス基板を一枚ずつ移載する基板搬送用ロボットとを備えるガラス基板移載システムにおいて
   前記カセット装置全体を昇降させる第一の昇降機構と、前記カセット装置の基板受けの一部のみを昇降させる第二の昇降機構とを、カセット装置と別に備え、前記第一の昇降機構により前記カセット装置の移載対象基板受けの位置が前記プロセス装置のガラス基板パスラインの高さに合わせて昇降し、且つ、前記第二の昇降機構により前記基板搬送用ロボットのロボットハンドの基板受け渡し用フォークが挿入可能に、移載対象基板受けと隣接する上下の基板受けとの間隔が開閉することを特徴とするガラス基板移載システム。
2. 前記カセット装置は、複数の支柱に積重されたスライド可能な複数段の基板受け座を有し、同一段の複数の基板受け座に内設したガラス基板受けを備え、前記カセット装置のガラス基板出入方向に平行な側面側の外部に別に設置された前記第二の昇降機構のストッパーと前記基板受け座が嵌合することによって該同一段の基板受けが同一段ごとに昇降し、隣接する別段の基板受けとの間を開閉することを特徴とする請求項１に記載するガラス基板移載システム。
3. 前記第二の昇降機構のストッパーは、同時に移載対象基板受けを内設した基板受け座と、該基板受け座の直上の基板受け座と嵌合出来、それぞれを独立に昇降可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載するガラス基板移載システム。