JP2013110268A - 基板移載装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より確実にトレイからリフトアームを用いてガラス基板を離脱させることができる簡素な構成の基板移載装置を提供する。
【解決手段】基板移載装置１Ａは、トレイ１００上に載置されたガラス基板２００をトレイ１００から離脱させることによってガラス基板２００を移載するものであって、トレイ１００の周縁部を開放させた状態でトレイ１００を支持する支持部２０と、トレイ１００の周縁部を下方に向けて撓み変形させることにより、トレイ１００の周縁部とガラス基板２００の周縁部との間に隙間を生じさせる押圧ピン１４と、トレイ１００の周縁部とガラス基板２００の周縁部との間に生じた隙間に側方から挿入されることにより、ガラス基板２００の周縁部を下方から支持してガラス基板２００をトレイ１００から離脱させるリフトアーム１３とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、基板を移載するための基板移載装置に関し、より特定的には、トレイ上に載置された基板をリフトアームを用いてトレイから離脱させて基板を移載する基板移載装置に関する。

太陽電池や液晶パネル、半導体装置等の製造工程においては、ワークである基板（ガラス基板や半導体基板等）を各種製造装置間や各種製造装置と基板カセット間等において頻繁に移載させることが必要になる。ここで、ワークである基板は、それ単体で移載される場合に限られず、当該基板が載置されたトレイごと移載される場合や、当該基板が載置されたトレイから基板のみが離脱されて移載される場合等がある。

たとえば、特開２０１０−２３２４６５号公報（特許文献１）や特開２０１１−７３８７５号公報（特許文献２）には、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置のロードロック室に収容された、基板が載置されたトレイを、ロボットハンドを用いて基板カセットに移載する基板移載装置が開示されている。当該特許文献１および２においては、基板がトレイごと基板カセットに収納される場合を例示しているが、トレイから基板が離脱させられることにより、基板のみが基板カセットに収納される場合もある。

特開２０１０−２３２４６５号公報 特開２０１１−７３８７５号公報

ここで、基板の移載に使用される基板移載装置としては、各種のものが知られている。その一つにリフトアームを用いて基板を移載する基板移載装置がある。当該リフトアームを利用した基板移載装置は、他の種類の基板移載装置に比較して簡素な構成で実現できるため、設置コストが大幅に削減できるメリットがある。

しかしながら、トレイ上に載置された基板をリフトアームを用いてトレイからリフトさせるためには、基板の下面をリフトアームによって支持することが必要になるが、通常、基板の下面はトレイの上面に接触しているため、これを実現することは必ずしも容易ではない問題があった。

また、製造過程において熱処理等が実施された後の基板およびトレイには、不定形状の反りが生じている場合が多く、そのため反りの生じ方如何によっては基板をリフトすることすらままならない状況も考えられ、製造ラインの突発的な停止が頻繁に起こってしまうといった問題や基板に破損が生じてしまうといった問題等が生じる懸念があった。

したがって、本発明は、上述した問題点を解決すべくなされたものであり、より確実にトレイからリフトアームを用いて基板を離脱させることができる簡素な構成の基板移載装置を提供することを目的とする。

本発明に基づく基板移載装置は、トレイ上に載置された基板を上記トレイから離脱させることによって上記基板を移載するものであって、上記トレイの周縁部の少なくとも一部を開放させた状態で上記トレイを支持する支持部と、上記トレイの開放された部分を下方に向けて撓み変形させることにより、上記トレイの周縁部と上記基板の周縁部との間に隙間を生じさせる隙間形成手段と、上記トレイの周縁部と上記基板の周縁部との間に生じた隙間に側方から挿入されることにより、上記基板の周縁部を下方から支持して上記基板を上記トレイから離脱させるリフトアームとを備えている。

上記本発明に基づく基板移載装置にあっては、上記隙間形成手段および上記リフトアームの各々が、上記支持部を挟み込むように少なくとも一対以上設けられていることが好ましい。

上記本発明に基づく基板移載装置にあっては、上記隙間形成手段が、上記トレイの開放された部分を上方から押圧する押圧部にて構成されていることが好ましい。

上記本発明に基づく基板移載装置は、上記リフトアームおよび上記リフトアームを水平方向に沿って移動させる移動機構を含むリフト部と、上記リフト部を鉛直方向に沿って昇降させる昇降機構とをさらに備えていてもよい。その場合には、上記押圧部が、上記リフト部に一体的に設けられていることが好ましい。

上記本発明に基づく基板移載装置にあっては、上記トレイを上方から押圧する部位である上記押圧部の先端面が、上記基板の周縁部を下方から支持する部位である上記リフトアームの支持面よりも下方に位置していることが好ましい。

上記本発明に基づく基板移載装置にあっては、上記基板の周縁部を下方から支持する部位である上記リフトアームの支持面が、先端側に向かうに連れて徐々に低くなる傾斜面にて構成されていることが好ましい。

上記本発明に基づく基板移載装置にあっては、上記支持部が、上記トレイを保持するための吸着パッドを具備してなるロボットハンドにて構成されていてもよい。

本発明によれば、より確実にトレイからリフトアームを用いて基板を離脱させることができる簡素な構成の基板移載装置とすることができる。

本発明の実施の形態１における基板移載装置の平面図および正面図である。 図１に示す基板移載装置において、リフト部を下降させた状態を示す平面図および正面図である。 図２に示す領域ＩＩＩの拡大図である。 図１に示す基板移載装置において、リフトアームの支持爪部をガラス基板の周縁部の下方に挿入させた状態を示す平面図および正面図である。 図４に示す領域Ｖの拡大図である。 図１に示す基板移載装置において、リフトアームを用いてガラス基板を持ち上げた後の状態を示す正面図である。 本発明の実施の形態２における基板移載装置の平面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態１および２は、たとえばＣＶＤ装置のロードロック室に収容された、ガラス基板が載置されたアルミ製の薄板からなるトレイを、ロボットハンドを用いて当該ロードロック室から取り出した後に、トレイ上に載置されているガラス基板のみをリフトアームを用いてトレイから離脱させて基板カセットに移載する基板移載装置に本発明を適用した場合を例示するものである。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における基板移載装置の構成を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図である。まず、この図１を参照して、本実施の形態における基板移載装置１Ａの構成について説明する。

図１に示すように、基板移載装置１Ａは、ガラス基板２００を持ち上げるためのユニットであるリフト部１０と、ガラス基板２００が載置されたトレイ１００を支持するためのユニットである支持部２０とを主として備えている。

リフト部１０は、ベースとなる機枠１１と、当該機枠１１に設けられた移動機構１２と、当該移動機構１２を介して機枠１１に取付けられたリフトアーム１３と、機枠１１に移動機構１２を介することなく直接取付けられた隙間形成手段である押圧部としての押圧ピン１４とを有している。なお、リフト部１０は、図示しない昇降機構によって駆動されることにより、図中に示すＺ軸方向（すなわち鉛直方向）に沿って昇降可能となるように構成されている。

ここで、基板移載装置１Ａにあっては、平面視矩形状のガラス基板２００を安定的に支持して移載するために、ガラス基板２００の一対の長辺に対応する部分にそれぞれ２つずつリフトアーム１３が設けられている。これにより、リフト部１０は、合計で４つのリフトアーム１３を有することになる。より詳細には、ガラス基板２００が載置されたトレイ１００を支持する支持部２０を挟み込むように、図中に示すＸ軸方向に沿って対向して一対のリフトアーム１３，１３が配置されるとともに、当該一対のリフトアーム１３，１３が図中に示すＹ軸方向に沿って２組設けられている。

移動機構１２は、リフトアーム１３を図中に示すＸ軸方向（すなわち水平方向）に沿って移動させるためのものであり、リフトアーム１３を案内するガイド機構やリフトアームを駆動する駆動機構等を含んでいる。移動機構１２は、上述した合計４つのリフトアーム１３のそれぞれに対応して設けられており、個別にこれらリフトアーム１３を駆動する。なお、これに代えて、ガラス基板２００の一方の長辺に対応して配置された２つのリフトアーム１３，１３を単一の移動機構１２を用いて同時に駆動することとしてもよい。

リフトアーム１３は、正面視略Ｌ字状の形状を有しており、その下端に支持爪部１３ａを有している。支持爪部１３ａは、いずれも支持部２０側に向かって突出するように形成されており、当該支持爪部１３ａの先端部近傍の上面が、ガラス基板２００を支持するための支持面として機能する。

また、基板移載装置１Ａにあっては、平面視略矩形状のトレイ１００の周縁部を安定的に押圧可能にするために、トレイ１００の一対の長辺に対応する部分にそれぞれ２つずつ押圧ピン１４が設けられている。これにより、リフト部１０は、合計で４つの押圧ピン１４を有することになる。より詳細には、ガラス基板２００が載置されたトレイ１００を支持する支持部２０を挟み込むように、図中に示すＸ軸方向に沿って対向して一対の押圧ピン１４，１４が配置されるとともに、当該一対の押圧ピン１４，１４が図中に示すＹ軸方向に沿って２組設けられている。

押圧ピン１４は、棒状の形状を有しており、その上端部が機枠１１に固定されている。押圧ピン１４は、下方に向かって延びるように形成されており、その下端に位置する先端面が、トレイ１００を押圧するための部位として機能する。

なお、合計４つの押圧ピン１４のそれぞれは、上述した合計４つのリフトアーム１３のそれぞれに対応付けて設けられており、個々の押圧ピン１４は、リフトアーム１３の配設位置の近傍に設けられている。

一方、支持部２０は、ベースとなるロボットハンド２１と、当該ロボットハンド２１上に設けられた吸着パッド２２とを有している。より詳細には、ロボットハンド２１は、互いに並行に延びる複数のアームを有しており、当該アームのそれぞれに複数の吸着パッド２２が設けられている。なお、支持部２０は、図示しない移動機構や昇降機構、旋回機構等によって駆動されることにより、水平面内における任意の方向や鉛直方向等に沿って自在に移動可能となるように構成されている。

支持部２０は、図示しないＣＶＤ装置のロードロック室において、当該ロードロック室に収容された、ガラス基板２００が載置されたトレイ１００の下方に挿入され、上述した吸着パッド２２を用いてトレイ１００の下面を吸着保持することにより、ガラス基板２００ごとトレイ１００を支持する。その後、支持部２０は、上述した移動機構や昇降機構、旋回機構等によって駆動されることにより、ガラス基板２００が載置されたトレイ１００を支持した状態のままロードロック室から引き抜かれ、その後、上述したリフト部１０の下方に移動されることになる。

ここで、図示するように、支持部２０は、トレイ１００の周縁部を開放させた状態でトレイ１００を支持する。これにより、トレイ１００の周縁部の上面および下面は、いずれもロボットハンド２１等によって遮られることなく露出した状態とされてリフト部１０の下方に配置されることになる。

本実施の形態における基板移載装置１Ａは、後述するリフト動作を行なうことにより、支持部２０によって支持されたトレイ１００からリフト部１０を用いてガラス基板２００のみを離脱させることによってガラス基板２００を持ち上げ、その後、当該リフト部１０を用いてガラス基板２００を図示しない基板カセットに収納するものである。

ここで、基板移載装置１Ａは、上述した隙間形成手段としての押圧ピン１４を用いてトレイ１００の周縁部を下方に向けて撓み変形させることにより、トレイ１００とガラス基板２００との間に隙間を生じさせるとともに、当該隙間に上述したリフトアーム１３の支持爪部１３ａを挿入することにより、当該リフトアーム１３にてガラス基板２００の周縁部を下方から支持することでトレイ１００からガラス基板２００のみを離脱させて持ち上げることを可能にするものである。以下においては、その詳細について説明する。

図２は、図１に示す基板移載装置において、リフト部を下降させた状態を示す平面図および正面図であり、図３は、図２に示す領域ＩＩＩの拡大図である。図４は、図１に示す基板移載装置において、リフトアームの支持爪部をガラス基板の周縁部の下方に挿入させた状態を示す平面図および正面図であり、図５は、図４に示す領域Ｖの拡大図である。また、図６は、図１に示す基板移載装置において、リフトアームを用いてガラス基板を持ち上げた後の状態を示す正面図である。以下、上述した図１とこれら図２ないし図５とを参照して、本実施の形態における基板移載装置１Ａにおける上述したリフト動作の詳細について説明する。

まず、図１に示すように、ガラス基板２００が載置されたトレイ１００を支持した支持部２０をリフト部１０の下方に配置する。このとき、リフト部１０に設けられた押圧ピン１４のそれぞれがトレイ１００の開放された周縁部上に位置することとなるように、支持部２０のリフト部１０に対する位置決めを行なう。なお、当該位置決め後の状態において、リフト部１０に設けられたリフトアーム１３がいずれもガラス基板２００上に位置することがないように、リフトアーム１３のそれぞれを予め側方に退避させた位置に移動させておく。

次に、上述した昇降機構を用いてリフト部１０を駆動することにより、リフト部１０を支持部２０側に向けて（すなわち、図１中に示す矢印Ａ１方向に向けて）下降させる。なお、これに代えて、支持部２０をリフト部１０側に向けて上昇させることとしてもよい。

これにより、図２に示すように、トレイ１００の開放された周縁部の上面に押圧ピン１４の下端に位置する先端面が接触することになり、これに伴ってトレイ１００の周縁部が下方に向けて撓み変形することになる。そのため、トレイ１００とガラス基板２００との間には、隙間Ｇ（図３参照）が形成されることになる。

より詳細には、図３に示すように、押圧ピン１４の下方に位置する先端面が支持部２０によって支持されたトレイ１００の上面である基準面Ｐよりも下方にまで達するようにリフト部１０を下降させることにより、トレイ１００の周縁部が図示するように大きく撓み変形することになり、これによってトレイ１００の周縁部とガラス基板２００の周縁部との間に隙間Ｇが生じる。

次に、上述した移動機構１２を用いてリフトアーム１３を駆動することにより、リフトアーム１３を支持部２０側に向けて（すなわち、図２中に示す矢印Ｂ１，Ｂ２方向に向けて）移動させる。

これにより、図４に示すように、リフトアーム１３の支持爪部１３ａの先端部が、上述した隙間Ｇに対して側方から挿入されることになる。そのため、リフトアーム１３の支持爪部１３ａの先端部がガラス基板２００の周縁部の下方に位置することになり、ガラス基板２００の周縁部がリフトアーム１３の支持爪部１３ａによって支持されることになる。

より詳細には、図５に示すように、上述した基準面Ｐが位置する部分の近傍においてリフトアーム１３の支持爪部１３ａの先端部がガラス基板２００の長辺側の端部よりも内側にまで達するようにリフトアーム１３を移動させることにより、上記隙間Ｇの内部にまで支持爪部１３ａの先端部が挿入されることになり、これによってガラス基板２００の周縁部が図示するように支持爪部１３ａの先端部の上面である上述した支持面によって支持される。

ここで、トレイ１００の周縁部を上方から押圧する部位である押圧ピン１４の下端に位置する先端面の高さを、ガラス基板２００の周縁部を下方から支持する部位であるリフトアーム１３の上記支持面よりも下方に配置することとすれば、より確実にリフトアーム１３によってガラス基板２００を支持することが可能になる。

また、図示するように、支持爪部１３ａの上記支持面を先端部側に向かうに連れて徐々に低くなるように傾斜面にて構成しておけば、支持爪部１３ａの先端部がスムーズに隙間Ｇに挿入されることになり、さらにより確実にリフトアーム１３によってガラス基板２００を支持することが可能になる。

次に、上述した昇降機構を用いてリフト部１０を駆動することにより、リフト部１０を支持部２０から遠ざける方向に向けて（すなわち、図４中に示す矢印Ａ２方向に向けて）上昇させる。なお、これに代えて、支持部２０をリフト部１０から遠ざける方向に向けて下降させることとしてもよい。

これにより、図６に示すように、トレイ１００からガラス基板２００のみを離脱させてガラス基板２００を持ち上げることが可能になる。なお、ガラス基板２００をリフトアーム１３を用いて持ち上げた後においては、押圧ピン１４によるトレイ１００の周縁部に対する押圧も解除されることになり、これによりトレイ１００が元の形状に復帰する。

以上において説明したように、本実施の形態における基板移載装置１Ａとすることにより、トレイ１００上に載置されたガラス基板２００をリフトアーム１３を用いて確実に移載することが可能になる。すなわち、上述した隙間形成手段としての押圧ピン１４の存在により、トレイ１００の周縁部とガラス基板２００の周縁部との間に隙間Ｇが形成されることになるため、ガラス基板２００の周縁部の下面がトレイ１００に接触している状態を容易に解除させることが可能になる。したがって、リフトアーム１３を挿入させるだけのスペースが確実に確保できることになる。

また、製造過程において熱処理等が実施された後のガラス基板２００およびトレイ１００には、不定形状の反りが生じている場合が多いが、上記構成の基板移載装置１Ａを利用すれば、当該反りが生じている場合にも確実に上記隙間Ｇを形成することができるため、リフトアーム１３を挿入させるだけのスペースを簡便に確保することが可能になる。特に、ガラス基板２００やトレイ１００に生じる反りのばらつきの程度に応じて、押圧ピン１４の下端に位置する先端面の高さとリフトアーム１３の支持面の高さとを適宜調節したり、あるいはリフトアーム１３の支持面の傾斜の程度を適宜調節したりすれば、反りのばらつきが大きい場合等にも、十分なマージンをもって確実にこれを吸収することが可能になる。

したがって、本実施の形態における基板移載装置１Ａとすることにより、より確実にトレイ１００からガラス基板２００を離脱させることができる簡素な構成の基板移載装置とすることができる。そのため、製造ラインの突発的な停止の発生やガラス基板２００に破損が生じてしまうことを防止することが可能になり、製造コストの削減にも大きく寄与することになる。

（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２における基板移載装置の平面図である。以下においては、この図７を参照して、本実施の形態における基板移載装置１Ｂについて説明する。なお、上述した実施の形態１における基板移載装置１Ａと同様の部分については図中同一の符号を付し、その説明はここでは繰り返さない。

図７に示すように、基板移載装置１Ｂにあっては、ガラス基板２００の一対の長辺に対応する部分にそれぞれ２つずつリフトアーム１３が設けられているのみならず、ガラス基板２００の一対の短辺に対応する部分にもそれぞれ２つずつリフトアーム１３が設けられており、また、トレイ１００の一対の長辺に対応する部分にそれぞれ２つずつ押圧ピン１４が設けられているのみならず、トレイ１００の一対の短辺に対応する部分にもそれぞれ１つずつ押圧ピン１４が設けられている。

ここで、トレイ１００の一対の短辺に対応する部分に設けられた合計２つの押圧ピン１４のそれぞれは、ガラス基板２００の一対の短辺に対応する部分に設けられた合計４つのリフトアーム１３のうち、片側の短辺に対応する部分に設けられた合計２つのリフトアーム１３にそれぞれ対応付けて設けられており、個々の押圧ピン１４は、これら２つのリフトアーム１３の配設位置の近傍である中間位置に設けられている。

なお、ここではその説明を省略するが、上記トレイ１００およびガラス基板２００の短辺側に配置されたリフトアーム１３および押圧ピン１４の具体的な構成や形状、動作等は、いずれも上記トレイ１００およびガラス基板２００の長辺側に配置されたリフトアーム１３および押圧ピン１４の構成や形状、動作等と同じである。

このように構成した場合には、平面視略矩形状のトレイ１００の全周囲において押圧ピン１４を用いてほぼ均等にトレイ１００の周縁部を押圧して撓ませることが可能になるとともに、平面視矩形状のガラス基板２００の全周囲においてリフトアーム１３によってより安定的にガラス基板２００の周縁部を支持することが可能になる。したがって、当該基板移載装置１Ｂを用いることにより、より確実に安定してガラス基板２００を移載することが可能になる。

以上において説明した本発明の実施の形態１および２における基板移載装置１Ａ，１Ｂにあっては、リフトアーム１３および押圧ピン１４がいずれも単一のユニットであるリフト部１０に一体化させて設けられた場合を例示して説明を行なったが、これらリフトアーム１３および押圧ピン１４が別々のユニットに個別に設けられるように構成されていてもよい。すなわち、リフトアーム１３の昇降動作と押圧ピン１４の昇降動作とが同時に行なわれる必要はなく、これらが時間差をもって別々の昇降機構によって実現されるように構成されていてもよい。

また、以上において説明した本発明の実施の形態１および２における基板移載装置１Ａ，１Ｂにおいては、隙間形成手段として押圧ピン１４を採用した場合を例示したが、これに代えて、ブロック状あるいは板状等の押圧部を用いることとしてもよいし、トレイ１００を押圧することなくトレイ１００の周縁部を撓ませる他の手段を利用することとしてもよい。上記他の手段としては、たとえばトレイ１００の周縁部の下面を吸着保持し、これを下方に向けて引き下げることでトレイ１００の周縁部に撓み変形を生じさせる吸着手段等が想定される。

また、以上において説明した本発明の実施の形態１および２における基板移載装置１Ａ，１Ｂにあっては、支持部２０が吸着パッド２２を具備したロボットハンド２１にて構成されている場合を例示して説明を行なったが、支持部２０としては、吸着パッド２２を具備しないロボットハンドや単なるステージ等であっても構わない。

また、以上において説明した本発明の実施の形態１および２における基板移載装置１Ａ，１Ｂにあっては、リフトアーム１３の支持面である支持爪部１３ａの先端部の上面が傾斜面にて構成されている場合を例示して説明を行なったが、当該支持爪部１３ａの先端部の上面が水平面等にて構成されていもよい。また、リフトアーム１３の配設位置や数、形状および押圧ピン１４の配設位置や数、形状等についても、上記の説明はあくまでも例示に過ぎず、適宜その変更が可能である。

さらには、以上において説明した本発明の実施の形態１および２においては、トレイ１００から離脱される基板としてガラス基板２００を例示して説明を行なったが、基板としてはウェハ等の半導体基板であってもよいし、トレイ１００としてもアルミ製のものに限られず、可撓性のものであれば他の材質のトレイであっても構わない。

このように、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

１Ａ，１Ｂ 基板移載装置、１０ リフト部、１１ 機枠、１２ 移動機構、１３ リフトアーム、１３ａ 支持爪部、１４ 押圧ピン、２０ 支持部、２１ ロボットハンド、２２ 吸着パッド、１００ トレイ、２００ ガラス基板、Ｇ 隙間、Ｐ 基準面。

Claims (7)

1. トレイ上に載置された基板を前記トレイから離脱させることによって前記基板を移載する基板移載装置であって、
   前記トレイの周縁部の少なくとも一部を開放させた状態で前記トレイを支持する支持部と、
   前記トレイの開放された部分を下方に向けて撓み変形させることにより、前記トレイの周縁部と前記基板の周縁部との間に隙間を生じさせる隙間形成手段と、
   前記トレイの周縁部と前記基板の周縁部との間に生じた隙間に側方から挿入されることにより、前記基板の周縁部を下方から支持して前記基板を前記トレイから離脱させるリフトアームとを備えた、基板移載装置。
2. 前記隙間形成手段および前記リフトアームの各々が、前記支持部を挟み込むように少なくとも一対以上設けられている、請求項１に記載の基板移載装置。
3. 前記隙間形成手段が、前記トレイの開放された部分を上方から押圧する押圧部にて構成されている、請求項１または２に記載の基板移載装置。
4. 前記リフトアームおよび当該リフトアームを水平方向に沿って移動させる移動機構を含むリフト部と、
   前記リフト部を鉛直方向に沿って昇降させる昇降機構とをさらに備え、
   前記押圧部が、前記リフト部に一体的に設けられている、請求項３に記載の基板移載装置。
5. 前記トレイを上方から押圧する部位である前記押圧部の先端面が、前記基板の周縁部を下方から支持する部位である前記リフトアームの支持面よりも下方に位置している、請求項４に記載の基板移載装置。
6. 前記基板の周縁部を下方から支持する部位である前記リフトアームの支持面が、先端側に向かうに連れて徐々に低くなる傾斜面にて構成されている、請求項１から５のいずれかに記載の基板移載装置。
7. 前記支持部が、前記トレイを保持するための吸着パッドを具備してなるロボットハンドにて構成されている、請求項１から６のいずれかに記載の基板移載装置。

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